JPH0811049A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents
研磨装置及び研磨方法Info
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- JPH0811049A JPH0811049A JP14739094A JP14739094A JPH0811049A JP H0811049 A JPH0811049 A JP H0811049A JP 14739094 A JP14739094 A JP 14739094A JP 14739094 A JP14739094 A JP 14739094A JP H0811049 A JPH0811049 A JP H0811049A
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- polishing
- platen
- cloth
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、被加工物の研磨量を均一にすること
ができる研磨装置及び研磨方法を提供することを目的と
する。 【構成】被加工物を研磨する研磨定盤と、前記研磨定盤
を回転駆動するモータと、前記研磨定盤の研磨作用面に
一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の駆動軸と直交す
る方向に駆動可能な空気軸受けと、前記空気軸受けに支
持された切込み台と、前記切込み台に支持された工具
と、研磨布の表面に溝を形成する工具切込み台とを有す
る研磨装置。 【効果】研磨機上で、研磨定盤及び研磨布の形状を修正
し、研磨布と被加工物の間に適正量の研磨剤を供給する
ための溝を研磨機上で形成しているので、被加工物の研
磨量を均一にすることができる。
ができる研磨装置及び研磨方法を提供することを目的と
する。 【構成】被加工物を研磨する研磨定盤と、前記研磨定盤
を回転駆動するモータと、前記研磨定盤の研磨作用面に
一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の駆動軸と直交す
る方向に駆動可能な空気軸受けと、前記空気軸受けに支
持された切込み台と、前記切込み台に支持された工具
と、研磨布の表面に溝を形成する工具切込み台とを有す
る研磨装置。 【効果】研磨機上で、研磨定盤及び研磨布の形状を修正
し、研磨布と被加工物の間に適正量の研磨剤を供給する
ための溝を研磨機上で形成しているので、被加工物の研
磨量を均一にすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の基板上に形
成した層間絶縁膜と金属配線の研磨加工において、研磨
機上で研磨定盤及び研磨布の形状修正をする研磨装置及
び研磨方法に関わり、特に、集積回路の露光面を平坦と
するための、研磨装置及び研磨方法に関する。
成した層間絶縁膜と金属配線の研磨加工において、研磨
機上で研磨定盤及び研磨布の形状修正をする研磨装置及
び研磨方法に関わり、特に、集積回路の露光面を平坦と
するための、研磨装置及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、集積回路上に形成した層間絶縁膜
と金属配線の研磨加工では、米国特許第４９４４８３６
号に示されたように、研磨定盤上に支持され、研磨剤を
塗布した研磨布にウェーハを押付けて加工する方法であ
る。
と金属配線の研磨加工では、米国特許第４９４４８３６
号に示されたように、研磨定盤上に支持され、研磨剤を
塗布した研磨布にウェーハを押付けて加工する方法であ
る。
【０００３】従来の平坦化技術は、プラズマ酸化膜（Ｐ
−ＳｉＯ２）、塗布絶縁膜（ＳＯＧ）とエッチバックの
組合わせが行われてきた。さらに、配線幅の減少に伴っ
て、段差被覆性の向上の必要性から、Ｂｉａｓ−ＥＣＲ
ＣＶＤ技術及びリフロー効果を有する有機ソース（ＴＥ
ＯＳ）などの開発が行われてきた。今後さらに配線幅を
減少させるためには、ステッパの露光面の平坦化をさら
に進める必要があり、各社とも層間絶縁膜や金属膜を研
磨加工して平坦化するＣＭＰ(Chemical Mechanical Pol
ishing)技術を開発中である。また、従来ではコンタク
トホールの穴埋めにアルミニウム合金のスパッタ技術を
用いていたが、配線のアスペクト比の増加に伴い、コン
タクトホールのアスペクト比が増大し、アルミニウム合
金のスパッタではコンタクトホールを完全に充填するこ
とが困難となるため、ＣＶＤ技術による穴埋め技術が用
いられると考えられる。ＣＶＤで安定した堆積膜のでき
るタングステン等を用いてＣＶＤ成膜の後にＣＭＰで表
面を平坦化して埋込み型の配線構造を形成することが考
えられる。また、コンタクトスタッドを形成する技術と
してタングステンの選択ＣＶＤ技術があるが、ＳｉＯ２
膜上の微小な欠陥を核としてタングステンが成長しまう
ため、タングステンの選択性を完全に保つのが困難であ
る。そこで、ＳｉＯ２膜上に成長したタングステンをＣ
ＭＰで除去する技術が必要である。
−ＳｉＯ２）、塗布絶縁膜（ＳＯＧ）とエッチバックの
組合わせが行われてきた。さらに、配線幅の減少に伴っ
て、段差被覆性の向上の必要性から、Ｂｉａｓ−ＥＣＲ
ＣＶＤ技術及びリフロー効果を有する有機ソース（ＴＥ
ＯＳ）などの開発が行われてきた。今後さらに配線幅を
減少させるためには、ステッパの露光面の平坦化をさら
に進める必要があり、各社とも層間絶縁膜や金属膜を研
磨加工して平坦化するＣＭＰ(Chemical Mechanical Pol
ishing)技術を開発中である。また、従来ではコンタク
トホールの穴埋めにアルミニウム合金のスパッタ技術を
用いていたが、配線のアスペクト比の増加に伴い、コン
タクトホールのアスペクト比が増大し、アルミニウム合
金のスパッタではコンタクトホールを完全に充填するこ
とが困難となるため、ＣＶＤ技術による穴埋め技術が用
いられると考えられる。ＣＶＤで安定した堆積膜のでき
るタングステン等を用いてＣＶＤ成膜の後にＣＭＰで表
面を平坦化して埋込み型の配線構造を形成することが考
えられる。また、コンタクトスタッドを形成する技術と
してタングステンの選択ＣＶＤ技術があるが、ＳｉＯ２
膜上の微小な欠陥を核としてタングステンが成長しまう
ため、タングステンの選択性を完全に保つのが困難であ
る。そこで、ＳｉＯ２膜上に成長したタングステンをＣ
ＭＰで除去する技術が必要である。
【０００４】ＣＭＰを集積回路の製造プロセスに導入す
る場合の利点は以下の通りである。まず、焦点マージン
の拡大によって現在用いられているステッパの延命が期
待できる。また、配線の段差越えの高さが低減されるこ
とによって、ストレスマイグレーションに対する耐久性
が向上する。さらに、層間膜材質の選択性が広がる。ま
た、平坦性が向上するため配線形成プロセスの開発性が
向上する。さらにＣＭＰによって配線パタンの形成と平
坦化が同時にでき、プロセスが簡略化できる。以上の利
点が考慮され、ＣＭＰ技術の開発が進められている。
る場合の利点は以下の通りである。まず、焦点マージン
の拡大によって現在用いられているステッパの延命が期
待できる。また、配線の段差越えの高さが低減されるこ
とによって、ストレスマイグレーションに対する耐久性
が向上する。さらに、層間膜材質の選択性が広がる。ま
た、平坦性が向上するため配線形成プロセスの開発性が
向上する。さらにＣＭＰによって配線パタンの形成と平
坦化が同時にでき、プロセスが簡略化できる。以上の利
点が考慮され、ＣＭＰ技術の開発が進められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、研
磨布の表面の凹凸形状による、研磨中の研磨圧力のばら
つきによって生じる研磨量のばらつきに対する配慮がな
されていないため、特に硬質発泡樹脂製の研磨布を用い
る場合には、スウェ−ド製及び不織布製などの研磨布を
用いる場合よりもウェーハ面内での研磨圧力のばらつき
が増大し、研磨量制御を高精度にできないという問題が
ある。
磨布の表面の凹凸形状による、研磨中の研磨圧力のばら
つきによって生じる研磨量のばらつきに対する配慮がな
されていないため、特に硬質発泡樹脂製の研磨布を用い
る場合には、スウェ−ド製及び不織布製などの研磨布を
用いる場合よりもウェーハ面内での研磨圧力のばらつき
が増大し、研磨量制御を高精度にできないという問題が
ある。
【０００６】一方、ＣＭＰ技術を集積回路の製造プロセ
スに導入する上では、次の問題がある。まず、下層配線
と上層配線の間に層間絶縁層を設ける必要があるため、
配線上に形成した層間絶縁膜の表面を平坦化するために
研磨加工する際、配線上の層間絶縁膜をたとえば±０．
０５μmの精度で研磨加工する必要がある。このため、
研磨量分布の均一化、研磨能率の安定化、研磨量のモニ
タリング、研磨終点検出、研磨加工時の化学作用と機械
作用のバランス制御を確実に行うことが必要である。研
磨量の安定化、研磨量のモニタリング、研磨終点検出が
確実になされない場合には、配線構造に研磨加工に対す
るストッパ層を設ける必要がある。ストッパー層を形成
するプロセスを導入すれば製造コストが増大するという
問題がある。また、ウェーハ面内での研磨量の均一性を
向上させるためには、ウェーハのチャッキング技術、研
磨布剛性の最適化などの技術開発を進める必要がある。
さらに、研磨工程の導入による、ウェーハの表面、裏
面、配線と層間絶縁膜の界面、他のプロセスへの汚染対
策を確実に行うことが必要である。また、ウェーハ面内
での研磨量の均一性が悪いことは、集積回路を被加工物
とした場合に以下のような問題が生じることを意味す
る。
スに導入する上では、次の問題がある。まず、下層配線
と上層配線の間に層間絶縁層を設ける必要があるため、
配線上に形成した層間絶縁膜の表面を平坦化するために
研磨加工する際、配線上の層間絶縁膜をたとえば±０．
０５μmの精度で研磨加工する必要がある。このため、
研磨量分布の均一化、研磨能率の安定化、研磨量のモニ
タリング、研磨終点検出、研磨加工時の化学作用と機械
作用のバランス制御を確実に行うことが必要である。研
磨量の安定化、研磨量のモニタリング、研磨終点検出が
確実になされない場合には、配線構造に研磨加工に対す
るストッパ層を設ける必要がある。ストッパー層を形成
するプロセスを導入すれば製造コストが増大するという
問題がある。また、ウェーハ面内での研磨量の均一性を
向上させるためには、ウェーハのチャッキング技術、研
磨布剛性の最適化などの技術開発を進める必要がある。
さらに、研磨工程の導入による、ウェーハの表面、裏
面、配線と層間絶縁膜の界面、他のプロセスへの汚染対
策を確実に行うことが必要である。また、ウェーハ面内
での研磨量の均一性が悪いことは、集積回路を被加工物
とした場合に以下のような問題が生じることを意味す
る。
【０００７】すなわち、研磨量の均一性が悪いため、絶
縁膜の厚ばらつきが大きくなる。しかし、コンタクトホ
ールを形成するプロセスでは、絶縁膜の厚さばらつきに
かかわらず、等しい深さのコンタクトホールを形成する
ため、絶縁膜の厚さの小さい部分では、下層配線がオー
バーエッチングされ、絶縁膜厚さの大きい部分では、ホ
ールが下層配線に届かないことが起こり得る。
縁膜の厚ばらつきが大きくなる。しかし、コンタクトホ
ールを形成するプロセスでは、絶縁膜の厚さばらつきに
かかわらず、等しい深さのコンタクトホールを形成する
ため、絶縁膜の厚さの小さい部分では、下層配線がオー
バーエッチングされ、絶縁膜厚さの大きい部分では、ホ
ールが下層配線に届かないことが起こり得る。
【０００８】本発明の目的は、研磨定盤及び研磨布の凹
凸形状による研磨圧力の変動を解消することにより、研
磨量の均一性を向上することができる研磨装置及び研磨
方法を提供することにある。
凸形状による研磨圧力の変動を解消することにより、研
磨量の均一性を向上することができる研磨装置及び研磨
方法を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は適正量の研磨剤を供給
することにより、研磨量の変動を低減することができる
研磨方法を提供することにある。
することにより、研磨量の変動を低減することができる
研磨方法を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は加工物を集積回路とし
た場合に集積回路の加工面を平坦にすることで、集積回
路の集積度を向上させた、集積回路を得ることができる
研磨装置及び研磨方法を提供することにある。
た場合に集積回路の加工面を平坦にすることで、集積回
路の集積度を向上させた、集積回路を得ることができる
研磨装置及び研磨方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、以下の手段を用いた。
に、以下の手段を用いた。
【００１２】第一の目的である研磨装置を達成するた
め、研磨定盤に一定の間隔を隔てて固定され研磨機の主
軸と直交する方向に可動可能な空気軸受けと、前記空気
軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台上に研磨
定盤に刃先が向かうように支持された工具とにより研磨
装置を構成した。
め、研磨定盤に一定の間隔を隔てて固定され研磨機の主
軸と直交する方向に可動可能な空気軸受けと、前記空気
軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台上に研磨
定盤に刃先が向かうように支持された工具とにより研磨
装置を構成した。
【００１３】第二の目的である研磨装置を達成するた
め、前記研磨機のウェーハのチャック面に支持された取
付け台上に支持された切込み台と、前記切込み台に、研
磨定盤に刃先が向かうように支持された工具により研磨
装置を構成した。
め、前記研磨機のウェーハのチャック面に支持された取
付け台上に支持された切込み台と、前記切込み台に、研
磨定盤に刃先が向かうように支持された工具により研磨
装置を構成した。
【００１４】第三の目的である研磨方法を達成するた
め、研磨定盤用モータにより駆動される研磨定盤に工具
を切込み、さらに工具を研磨定盤の半径方向に移動する
ことにより、研磨定盤の平面度を向上させ、さらに、該
研磨定盤上に研磨布を固定し、該研磨布に前記工具を切
込み、工具を研磨定盤の半径方向に移動することによ
り、研磨布の平面度を向上させ、研磨圧力が常に一定に
なるようにして研磨加工するようにした。
め、研磨定盤用モータにより駆動される研磨定盤に工具
を切込み、さらに工具を研磨定盤の半径方向に移動する
ことにより、研磨定盤の平面度を向上させ、さらに、該
研磨定盤上に研磨布を固定し、該研磨布に前記工具を切
込み、工具を研磨定盤の半径方向に移動することによ
り、研磨布の平面度を向上させ、研磨圧力が常に一定に
なるようにして研磨加工するようにした。
【００１５】
【作用】研磨定盤により研磨される被加工物の研磨量を
均一にするため、研磨機の研磨定盤及び研磨布を研磨機
上で切削修正して研磨布上の凹凸を除去しており、研磨
圧力が一定になり、研磨量を均一にすることができる。
また、上記したように研磨布に溝を形成することにより
適正量の研磨剤が供給されるので、研磨量を均一にする
ことができる。これにより、集積回路等を被加工物とし
た場合、高い平坦度を得ることができ、後工程の露光工
程の焦点ずれを防止し、精度の高い解像度を得ることが
できるなど集積回路の効集積化を図ることができる。
均一にするため、研磨機の研磨定盤及び研磨布を研磨機
上で切削修正して研磨布上の凹凸を除去しており、研磨
圧力が一定になり、研磨量を均一にすることができる。
また、上記したように研磨布に溝を形成することにより
適正量の研磨剤が供給されるので、研磨量を均一にする
ことができる。これにより、集積回路等を被加工物とし
た場合、高い平坦度を得ることができ、後工程の露光工
程の焦点ずれを防止し、精度の高い解像度を得ることが
できるなど集積回路の効集積化を図ることができる。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図１から図９までに示す。
まず、全体の構成を述べる。図２は研磨加工の概念図で
ある。回転する主軸６に支持された研磨定盤２の上に研
磨剤４を供給し、チャック５で支持した被加工物１を研
磨定盤２の上に取付けられている研磨布３の上にのせ、
被加工物１の上に荷重をかける。図３は、従来の研磨装
置及び研磨方法を示す図である。研磨定盤２及び研磨布
３の表面を修正しない場合には、図３（ａ）のように、
研磨定盤２及び研磨布３の表面には凹凸が存在する。こ
の定盤を用いて研磨加工を行うと、図３（ｂ）のよう
に、被加工物１と研磨布３の表面の間に変位量Ｘが生
じ、Ｘに応じた研磨荷重の変動が生じるため、被加工物
１の面内で研磨量のばらつきが生じる。図１は本発明の
研磨装置の概念図である。図１（ａ）に示すように、回
転する研磨定盤２に工具９を切込み、工具９を研磨定盤
２の半径方向に送り、研磨定盤２の切削修正を行う。さ
らに、図１（ｂ）に示すように、研磨定盤２の上に研磨
布３を取付けた後、研磨布３に工具９を切込んで、工具
９を研磨定盤２の半径方向に送り、研磨布の表面を平面
に加工する。さらに、図１（ｃ）に示すように、回転す
る研磨布３に工具９を切込み、研磨布３の表面に溝１０
を加工する。同心円の溝を加工する場合には、切込み台
８を固定した後、工具９を研磨布３に切込み、溝１０を
形成した後、工具９を後退させて、切込み台８を半径方
向に移動させ、切込み台８を固定し、工具９を研磨布３
に切込む工程を繰返すことにより、研磨布３上に同心円
状に溝１０を形成する。渦巻き状の溝を形成する場合に
は、工具９を研磨布３に切込んだ状態で切込み台８を研
磨布３の半径方向に送る。図１（ｄ）は、本発明の研磨
装置の一実施例を示す図である。取付け台１１は研磨装
置のチャック５に支持されており、取付け台１１の研磨
布３に向かう面には摺動板１２が取付けられている。チ
ャック５を回転させると、取付け台１１は研磨布３の上
で回転運動する。取付け台１１の外周部分には研磨布３
の方向に切込み可能な工具９が取付けられている。工具
９を研磨布３に切込んだ状態でチャック５あるいは研磨
定盤２を回転させると、研磨布３上に溝１０が形成され
る。サイクロイド状の溝を形成する場合には、工具９を
研磨布３に切込んだ状態で、チャック５及び研磨定盤２
を同じ方向に回転運動させる。また、チャック５の回転
を停止した状態で工具９を研磨布３に切込んで研磨布３
に溝１０を形成した後、工具９を後退させて、チャック
５を半径方向に移動させ、工具９を研磨布３に切込む工
程を繰返すことにより、研磨布３に同心円状の溝を形成
することができる。また、チャック５の回転運動を停止
した状態で工具９を研磨布３に切込んだ状態で、チャッ
ク５を研磨布３の半径方向に送ることにより、サイクロ
イド状の溝を形成することができる。図１（ｅ）は、研
磨定盤２及び研磨布３を平面に加工した後、研磨布３に
溝１０を形成した本発明の一実施例の研磨装置を用いて
被加工物を研磨加工する場合の適用例を示す図である。
図４は工具を切込む機構の拡大図である。マイクロメー
タヘッド１３を回転させることにより、工具９を研磨定
盤２及び研磨布３に切込むことができる。図５は、研磨
加工中の研磨剤４の厚さばらつきを示す図である。図５
（ａ）は、研磨布３に溝１０を形成しない場合の研磨剤
４の厚さばらつきを示す図である。研磨布３に溝１０が
形成されていない場合には、研磨圧力が加わることによ
り研磨剤４が周囲に分散することにより、研磨剤４の厚
さにばらつきが生じる。このため、研磨剤４の厚さが大
きい部分では研磨能率が小さくなり、面内で研磨量のば
らつきを生じる。図５（ｂ）は本発明の溝加工方法を用
いて研磨布に溝を形成した例を示す図である。溝１０を
経路として研磨布３と被加工物１の間に適正量の研磨剤
４が供給されるため、研磨剤４の厚さを均一にすること
ができ、被加工物１の面内の研磨量を均一にすることが
できる。図６は、本発明の溝加工方法を用いて研磨布に
溝加工を行う場合の適用例を示す図である。摺動板１２
には、石英ガラス材を用いた。図７は、本発明の溝加工
方法を用いて研磨布に溝加工を行った例を示す図であ
る。前述のように、（ａ）同心円状のパターン、（ｂ）
渦巻き状のパターン、（ｃ）サイクロイド状のパター
ン、（ｄ）格子状のパターンを形成した。図８は、砥石
を用いて研磨布の表面形状の修正を行う場合の適用例を
示す図である。研磨布３に向かう面が平面である砥石１
５が、取付け台１４に取付けられている。研磨装置のチ
ャック５に取付け台１４を支持し、チャック５を回転運
動しながら、研磨布３に押付け、チャック５を研磨布３
の半径方向に揺動運動させ、砥石１５の平面度を研磨布
３の表面に転写することにより、研磨布３の形状を修正
する。図１（ｂ）の切削修正の後に前記の砥石修正を行
うことにより、切削加工で生じる微小の凹凸形状を修正
し、研磨布３の表面形状をさらに高精度化した。また、
図１（ｂ）あるいは図１（ｃ）に示すように工具９を研
磨布３に切込み、研磨布３にバリが生じた場合に、前記
の砥石修正を行うことにより、バリを除去し、研磨布３
の平面度を向上させることができる。図９は、本発明の
研磨装置の一実施例である。裏面を平面に加工した研磨
定盤を旋盤のチャックで支持し、旋盤の主軸を回転させ
る。工具を研磨定盤に切込み、工具を研磨定盤の半径方
向に送り、研磨定盤を切削修正する。このとき、研磨定
盤の最外周の厚さと中心の厚さの差をＸとする。研磨定
盤を研磨装置の回転軸６にネジ１６を用いて取付けると
研磨定盤は自重でたわみ、最外周のたわみの量はＸであ
るので、研磨定盤上の研磨布の表面は平面となる。表１
は、本発明の研磨装置及び研磨方法の一実施例である。
被加工物には、シリコンウェーハ上にＣＶＤ法でＢＰＳ
Ｇ膜を１μmの厚さに堆積したサンプルを用いた。主な
研磨条件は、研磨圧力：１０ｋＰａ、研磨剤：コロイダ
ルシリカ（粒径約３０ｎｍ）、研磨布：硬質発泡系（硬
度約６０度）である。ウェーハは、研磨装置のチャック
に取付けたスウェードタイプの弾性体により水張り法で
支持した。研磨量のばらつきによって研磨特性を評価し
た。（米）ｐｒｏｍｅｔｒｉｘ社製の薄膜厚さ計ＦＴ６
５０を用いてウェーハ面内４９箇所のＢＰＳＧ膜の厚さ
を測定し、研磨前の厚さと研磨後の厚さの差を研磨量と
した。さらに、研磨量の最大値をＲｍａｘ，最小値をＲ
ｍｉｎ、平均値をＲａｖｅとしたとき、研磨量ばらつき
Ｖを
まず、全体の構成を述べる。図２は研磨加工の概念図で
ある。回転する主軸６に支持された研磨定盤２の上に研
磨剤４を供給し、チャック５で支持した被加工物１を研
磨定盤２の上に取付けられている研磨布３の上にのせ、
被加工物１の上に荷重をかける。図３は、従来の研磨装
置及び研磨方法を示す図である。研磨定盤２及び研磨布
３の表面を修正しない場合には、図３（ａ）のように、
研磨定盤２及び研磨布３の表面には凹凸が存在する。こ
の定盤を用いて研磨加工を行うと、図３（ｂ）のよう
に、被加工物１と研磨布３の表面の間に変位量Ｘが生
じ、Ｘに応じた研磨荷重の変動が生じるため、被加工物
１の面内で研磨量のばらつきが生じる。図１は本発明の
研磨装置の概念図である。図１（ａ）に示すように、回
転する研磨定盤２に工具９を切込み、工具９を研磨定盤
２の半径方向に送り、研磨定盤２の切削修正を行う。さ
らに、図１（ｂ）に示すように、研磨定盤２の上に研磨
布３を取付けた後、研磨布３に工具９を切込んで、工具
９を研磨定盤２の半径方向に送り、研磨布の表面を平面
に加工する。さらに、図１（ｃ）に示すように、回転す
る研磨布３に工具９を切込み、研磨布３の表面に溝１０
を加工する。同心円の溝を加工する場合には、切込み台
８を固定した後、工具９を研磨布３に切込み、溝１０を
形成した後、工具９を後退させて、切込み台８を半径方
向に移動させ、切込み台８を固定し、工具９を研磨布３
に切込む工程を繰返すことにより、研磨布３上に同心円
状に溝１０を形成する。渦巻き状の溝を形成する場合に
は、工具９を研磨布３に切込んだ状態で切込み台８を研
磨布３の半径方向に送る。図１（ｄ）は、本発明の研磨
装置の一実施例を示す図である。取付け台１１は研磨装
置のチャック５に支持されており、取付け台１１の研磨
布３に向かう面には摺動板１２が取付けられている。チ
ャック５を回転させると、取付け台１１は研磨布３の上
で回転運動する。取付け台１１の外周部分には研磨布３
の方向に切込み可能な工具９が取付けられている。工具
９を研磨布３に切込んだ状態でチャック５あるいは研磨
定盤２を回転させると、研磨布３上に溝１０が形成され
る。サイクロイド状の溝を形成する場合には、工具９を
研磨布３に切込んだ状態で、チャック５及び研磨定盤２
を同じ方向に回転運動させる。また、チャック５の回転
を停止した状態で工具９を研磨布３に切込んで研磨布３
に溝１０を形成した後、工具９を後退させて、チャック
５を半径方向に移動させ、工具９を研磨布３に切込む工
程を繰返すことにより、研磨布３に同心円状の溝を形成
することができる。また、チャック５の回転運動を停止
した状態で工具９を研磨布３に切込んだ状態で、チャッ
ク５を研磨布３の半径方向に送ることにより、サイクロ
イド状の溝を形成することができる。図１（ｅ）は、研
磨定盤２及び研磨布３を平面に加工した後、研磨布３に
溝１０を形成した本発明の一実施例の研磨装置を用いて
被加工物を研磨加工する場合の適用例を示す図である。
図４は工具を切込む機構の拡大図である。マイクロメー
タヘッド１３を回転させることにより、工具９を研磨定
盤２及び研磨布３に切込むことができる。図５は、研磨
加工中の研磨剤４の厚さばらつきを示す図である。図５
（ａ）は、研磨布３に溝１０を形成しない場合の研磨剤
４の厚さばらつきを示す図である。研磨布３に溝１０が
形成されていない場合には、研磨圧力が加わることによ
り研磨剤４が周囲に分散することにより、研磨剤４の厚
さにばらつきが生じる。このため、研磨剤４の厚さが大
きい部分では研磨能率が小さくなり、面内で研磨量のば
らつきを生じる。図５（ｂ）は本発明の溝加工方法を用
いて研磨布に溝を形成した例を示す図である。溝１０を
経路として研磨布３と被加工物１の間に適正量の研磨剤
４が供給されるため、研磨剤４の厚さを均一にすること
ができ、被加工物１の面内の研磨量を均一にすることが
できる。図６は、本発明の溝加工方法を用いて研磨布に
溝加工を行う場合の適用例を示す図である。摺動板１２
には、石英ガラス材を用いた。図７は、本発明の溝加工
方法を用いて研磨布に溝加工を行った例を示す図であ
る。前述のように、（ａ）同心円状のパターン、（ｂ）
渦巻き状のパターン、（ｃ）サイクロイド状のパター
ン、（ｄ）格子状のパターンを形成した。図８は、砥石
を用いて研磨布の表面形状の修正を行う場合の適用例を
示す図である。研磨布３に向かう面が平面である砥石１
５が、取付け台１４に取付けられている。研磨装置のチ
ャック５に取付け台１４を支持し、チャック５を回転運
動しながら、研磨布３に押付け、チャック５を研磨布３
の半径方向に揺動運動させ、砥石１５の平面度を研磨布
３の表面に転写することにより、研磨布３の形状を修正
する。図１（ｂ）の切削修正の後に前記の砥石修正を行
うことにより、切削加工で生じる微小の凹凸形状を修正
し、研磨布３の表面形状をさらに高精度化した。また、
図１（ｂ）あるいは図１（ｃ）に示すように工具９を研
磨布３に切込み、研磨布３にバリが生じた場合に、前記
の砥石修正を行うことにより、バリを除去し、研磨布３
の平面度を向上させることができる。図９は、本発明の
研磨装置の一実施例である。裏面を平面に加工した研磨
定盤を旋盤のチャックで支持し、旋盤の主軸を回転させ
る。工具を研磨定盤に切込み、工具を研磨定盤の半径方
向に送り、研磨定盤を切削修正する。このとき、研磨定
盤の最外周の厚さと中心の厚さの差をＸとする。研磨定
盤を研磨装置の回転軸６にネジ１６を用いて取付けると
研磨定盤は自重でたわみ、最外周のたわみの量はＸであ
るので、研磨定盤上の研磨布の表面は平面となる。表１
は、本発明の研磨装置及び研磨方法の一実施例である。
被加工物には、シリコンウェーハ上にＣＶＤ法でＢＰＳ
Ｇ膜を１μmの厚さに堆積したサンプルを用いた。主な
研磨条件は、研磨圧力：１０ｋＰａ、研磨剤：コロイダ
ルシリカ（粒径約３０ｎｍ）、研磨布：硬質発泡系（硬
度約６０度）である。ウェーハは、研磨装置のチャック
に取付けたスウェードタイプの弾性体により水張り法で
支持した。研磨量のばらつきによって研磨特性を評価し
た。（米）ｐｒｏｍｅｔｒｉｘ社製の薄膜厚さ計ＦＴ６
５０を用いてウェーハ面内４９箇所のＢＰＳＧ膜の厚さ
を測定し、研磨前の厚さと研磨後の厚さの差を研磨量と
した。さらに、研磨量の最大値をＲｍａｘ，最小値をＲ
ｍｉｎ、平均値をＲａｖｅとしたとき、研磨量ばらつき
Ｖを
【００１７】
【数１】
【００１８】と定義した。表１中の「比較」は比較例
を、「実施」は実施例を表す。比較１と比較２は、研磨
装置の定盤研磨定盤及び研磨布を修正せず、研磨布に溝
を形成しない場合であり、実施１から実施４までは、そ
れぞれ本発明の研磨装置を用いて研磨定盤及び研磨布を
機上で修正し、さらに、研磨布に溝を形成した場合であ
る。実験結果から、修正した研磨布での研磨量のばらつ
き低減の効果を確認した。
を、「実施」は実施例を表す。比較１と比較２は、研磨
装置の定盤研磨定盤及び研磨布を修正せず、研磨布に溝
を形成しない場合であり、実施１から実施４までは、そ
れぞれ本発明の研磨装置を用いて研磨定盤及び研磨布を
機上で修正し、さらに、研磨布に溝を形成した場合であ
る。実験結果から、修正した研磨布での研磨量のばらつ
き低減の効果を確認した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、研磨
定盤により研磨される被加工物の研磨量を均一にするた
め、研磨機の研磨定盤及び研磨布を研磨機上で切削修正
して研磨布上の凹凸を除去しており、研磨圧力が一定に
なり、研磨量を均一にすることができる。
定盤により研磨される被加工物の研磨量を均一にするた
め、研磨機の研磨定盤及び研磨布を研磨機上で切削修正
して研磨布上の凹凸を除去しており、研磨圧力が一定に
なり、研磨量を均一にすることができる。
【００２１】また、上記したように研磨布に溝を形成す
ることにより適正量の研磨剤が供給されるので、研磨量
を均一にすることができる。これにより、集積回路等を
被加工物とした場合、高い平坦度を得ることができ、後
工程の露光工程の焦点ずれを防止し、精度の高い解像度
を得ることができるなど集積回路の高集積化を図ること
ができる。
ることにより適正量の研磨剤が供給されるので、研磨量
を均一にすることができる。これにより、集積回路等を
被加工物とした場合、高い平坦度を得ることができ、後
工程の露光工程の焦点ずれを防止し、精度の高い解像度
を得ることができるなど集積回路の高集積化を図ること
ができる。
【図１】本発明の研磨装置の概念図である。
【図２】研磨加工の概念図である。
【図３】従来の研磨装置及び研磨方法を示す図である。
【図４】工具を切込む機構の拡大図である。
【図５】研磨加工中の研磨剤の厚さばらつきを示す図で
ある。
ある。
【図６】本発明の溝形成方法を用いて研磨布に溝加工を
行う場合の適用例を示す図である。
行う場合の適用例を示す図である。
【図７】本発明の溝加工方法を用いて研磨布に溝を形成
した例を示す図である。
した例を示す図である。
【図８】砥石を用いて研磨布の形状の修正を行う場合の
適用例を示す図である。
適用例を示す図である。
【図９】本発明の研磨装置の一実施例を示す図である。
１…被加工物、 ２…研磨定盤、 ３…研磨布、 ４…研磨剤、 ５…チャック、 ６…回転軸、 ７…空気軸受け、 ８…切込み台 ９…工具、 １０…溝、 １１…取付け台、 １２…摺動板、 １３…マイクロメータヘッド、 １４…被加工物、 １５…砥石、 １６…ネジ。
Claims (6)
- 【請求項１】非加工物と、前記非加工物を研磨する研磨
定盤と、前記研磨定盤を回転駆動する研磨定盤用モータ
と、前記非加工物を支持するチャックと、前記研磨定盤
の研磨作用面に一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の
駆動軸と直交する方向に移動可能な空気軸受けと、前記
空気軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台に支
持された工具と、研磨定盤及び研磨布の表面に工具を切
込む機構を有することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】非加工物と、前記非加工物を研磨する研磨
定盤と、前記研磨定盤を回転駆動する研磨定盤用モータ
と、前記非加工物を支持するチャックと、前記研磨定盤
の研磨作用面に一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の
駆動軸と直交する方向に移動可能な空気軸受けと、前記
空気軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台に支
持された工具と、研磨定盤及び研磨布の表面に工具を切
込む機構を有し、研磨定盤を平面に加工することを特徴
とする研磨装置。 - 【請求項３】非加工物と、前記非加工物を研磨する研磨
定盤と、前記研磨定盤を回転駆動する研磨定盤用モータ
と、前記非加工物を支持するチャックと、前記研磨定盤
の研磨作用面に一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の
駆動軸と直交する方向に移動可能な空気軸受けと、前記
空気軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台に支
持された工具と、研磨定盤及び研磨布の表面に工具を切
込む機構を有し、研磨定盤を平面に加工し、前記研磨定
盤の上に研磨布を取付けた後に、研磨布を平面に加工す
ることを特徴とする研磨装置。 - 【請求項４】非加工物と、前記非加工物を研磨する研磨
定盤と、前記研磨定盤を回転駆動する研磨定盤用モータ
と、前記非加工物を支持するチャックと、前記研磨定盤
の研磨作用面に一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の
駆動軸と直交する方向に移動可能な空気軸受けと、前記
空気軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台に支
持された工具と、研磨定盤及び研磨布の表面に工具を切
込む機構を有し、研磨定盤を平面に加工し、前記研磨定
盤の上に研磨布を取付けた後に研磨布を平面に加工し、
研磨布に溝を加工することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項５】非加工物と、前記非加工物を研磨する研磨
定盤と、前記研磨定盤を回転駆動する研磨定盤用モータ
と、前記非加工物を支持するチャックと、前記研磨定盤
の研磨作用面に一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の
駆動軸と直交する方向に移動可能な空気軸受けと、前記
空気軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台に支
持された工具と、研磨定盤及び研磨布の表面に工具を切
込む機構を有し、研磨定盤を平面に加工し、前記研磨定
盤の上に研磨布を取付けた後に、研磨布を平面に加工
し、研磨中の被加工物に対する研磨布の変位量を低減す
ることにより、研磨圧力の変動を低減し、研磨量分布の
均一化を図ることを特徴とする研磨方法。 - 【請求項６】非加工物と、前記非加工物を研磨する研磨
定盤と、前記研磨定盤を回転駆動する研磨定盤用モータ
と、前記非加工物を支持するチャックと、前記研磨定盤
の研磨作用面に一定間隔を隔てて固定され、研磨定盤の
駆動軸と直交する方向に移動可能な空気軸受けと、前記
空気軸受けに支持された切込み台と、前記切込み台に支
持された工具と、研磨定盤及び研磨布の表面に工具を切
込む機構を有し、研磨定盤を平面に加工し、前記研磨定
盤の上に研磨布を取付けた後に、研磨布を平面に加工
し、研磨中の被加工物に対する研磨布の変位量を低減す
ることにより、研磨圧力の変動を低減し、研磨量分布の
均一化を図り、さらに、適正量の研磨剤を供給するため
の溝を研磨布に形成して、研磨量分布の均一化を図るこ
とを特徴とする研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14739094A JPH0811049A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 研磨装置及び研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14739094A JPH0811049A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 研磨装置及び研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0811049A true JPH0811049A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15429185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14739094A Pending JPH0811049A (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | 研磨装置及び研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811049A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998045089A1 (fr) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Hitachi, Ltd. | Procede de fabrication, procede de polissage, et dispositif de polissage pour dispositifs semi-conducteurs |
| JP2013230533A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Fujikoshi Mach Corp | 研磨機用定盤の表面加工方法および研磨機用定盤 |
| JP2019141925A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 株式会社ディスコ | 研磨加工方法 |
| CN117182762A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-08 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | 低nt影响的cmp加工工艺 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP14739094A patent/JPH0811049A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998045089A1 (fr) * | 1997-04-09 | 1998-10-15 | Hitachi, Ltd. | Procede de fabrication, procede de polissage, et dispositif de polissage pour dispositifs semi-conducteurs |
| JP2013230533A (ja) * | 2012-05-01 | 2013-11-14 | Fujikoshi Mach Corp | 研磨機用定盤の表面加工方法および研磨機用定盤 |
| JP2019141925A (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 株式会社ディスコ | 研磨加工方法 |
| CN117182762A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-08 | 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 | 低nt影响的cmp加工工艺 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
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