JPH09234663A - ウエハ研磨方法及びその装置 - Google Patents
ウエハ研磨方法及びその装置Info
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- JPH09234663A JPH09234663A JP4079596A JP4079596A JPH09234663A JP H09234663 A JPH09234663 A JP H09234663A JP 4079596 A JP4079596 A JP 4079596A JP 4079596 A JP4079596 A JP 4079596A JP H09234663 A JPH09234663 A JP H09234663A
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- polishing
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
- B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非安定温度を含まない状態でＣＭＰを行うこ
とができ、均一なＣＭＰにより、半導体素子特性の安定
化及び半導体素子量産の歩留まり向上を図ることができ
るウエハ研磨方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ研磨方法において、定盤上研磨部
にウエハを押し当て、このウエハと定盤との間に相対的
回転運動を与えて、このウエハ表面を研磨する工程と、
コンディショニングディスク１１を所定の温度に制御す
る工程と、前記研磨部を前記コンディショニングディス
ク１１を用いてコンディショニングする工程とを施す。
とができ、均一なＣＭＰにより、半導体素子特性の安定
化及び半導体素子量産の歩留まり向上を図ることができ
るウエハ研磨方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ研磨方法において、定盤上研磨部
にウエハを押し当て、このウエハと定盤との間に相対的
回転運動を与えて、このウエハ表面を研磨する工程と、
コンディショニングディスク１１を所定の温度に制御す
る工程と、前記研磨部を前記コンディショニングディス
ク１１を用いてコンディショニングする工程とを施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に係り、特に化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ：以下 ＣＭＰ
と称す）方法及びその装置に関するものである。
方法に係り、特に化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ：以下 ＣＭＰ
と称す）方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
以下に示すようなものがあった。現在、通常のＣＭＰは
以下のように行う。図６は従来のＣＭＰを行う様子を上
面から見た図、図７は側面から見た断面図、図８は従来
のＣＭＰのコンディショニングディスクの待機状態を示
す図、図９は従来のアームがコンディショニングディス
クをＡからＢまで移動させることにより、研磨パッドの
表面全体を整える状態を示す平面図である。
以下に示すようなものがあった。現在、通常のＣＭＰは
以下のように行う。図６は従来のＣＭＰを行う様子を上
面から見た図、図７は側面から見た断面図、図８は従来
のＣＭＰのコンディショニングディスクの待機状態を示
す図、図９は従来のアームがコンディショニングディス
クをＡからＢまで移動させることにより、研磨パッドの
表面全体を整える状態を示す平面図である。
【０００３】これらの図に示すように、ウエハ（半導体
素子）１を吸着したウエハ回転盤２は、回転しながらウ
エハ１を定盤３の上に貼られた研磨パッド４に押し付け
る。この時、研磨パッド４は、定盤３とともに回転して
おり、また研磨パッド４の表面には研磨剤５（コロイダ
ルシリカ）が滴下される。このようにして、所定の時間
ＣＭＰが行われる。
素子）１を吸着したウエハ回転盤２は、回転しながらウ
エハ１を定盤３の上に貼られた研磨パッド４に押し付け
る。この時、研磨パッド４は、定盤３とともに回転して
おり、また研磨パッド４の表面には研磨剤５（コロイダ
ルシリカ）が滴下される。このようにして、所定の時間
ＣＭＰが行われる。
【０００４】ウエハ１に対してＣＭＰが終わったら、ウ
エハ回転盤２は、ウエハ１を吸着して研磨パッド４より
取り外し、ウエハ搬送機構箇所へと運んでいく。この
後、研磨パッド４の表面を整えるために、パッドコンデ
ィショニングを以下のように行う。コンディショニング
ディスク６を、アーム７を介して、ある一定の力で研磨
パッド４の表面に押し付け整える。この時、研磨パッド
４は、定盤３とともに回転しており、かつコンディショ
ニングディスク６も回転させる。
エハ回転盤２は、ウエハ１を吸着して研磨パッド４より
取り外し、ウエハ搬送機構箇所へと運んでいく。この
後、研磨パッド４の表面を整えるために、パッドコンデ
ィショニングを以下のように行う。コンディショニング
ディスク６を、アーム７を介して、ある一定の力で研磨
パッド４の表面に押し付け整える。この時、研磨パッド
４は、定盤３とともに回転しており、かつコンディショ
ニングディスク６も回転させる。
【０００５】また、図９に示すように、アーム７がコン
ディショニングディスク６をＡからＢまで移動させるこ
とにより、研磨パッド４表面全体を整えることになる。
以上述べたパッドコンディショニングは、ＣＭＰの安定
化のために行う。パッドコンディショニングを行わない
と、ＣＭＰを行ったウエハ枚数の増加に伴い、研磨速度
が低下したり、研磨速度のウエハ内均一性が悪化したり
する。
ディショニングディスク６をＡからＢまで移動させるこ
とにより、研磨パッド４表面全体を整えることになる。
以上述べたパッドコンディショニングは、ＣＭＰの安定
化のために行う。パッドコンディショニングを行わない
と、ＣＭＰを行ったウエハ枚数の増加に伴い、研磨速度
が低下したり、研磨速度のウエハ内均一性が悪化したり
する。
【０００６】なぜなら、研磨パッド４の表面が研磨剤５
により目詰まりを起こすためである。従って、表面に詰
まっている研磨剤５をそぎ落とし、いわゆる目立てを行
うためにパッドコンディショニングを行う。また、コン
ディショニングディスク６は、ブラシや小さなダイヤモ
ンドをちりばめた円盤等を用いる。
により目詰まりを起こすためである。従って、表面に詰
まっている研磨剤５をそぎ落とし、いわゆる目立てを行
うためにパッドコンディショニングを行う。また、コン
ディショニングディスク６は、ブラシや小さなダイヤモ
ンドをちりばめた円盤等を用いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状の
パッドコンディショニング方法では、研磨パッドの表面
温度を変化させてしまい、ＣＭＰ初期において不安定な
らしめるという問題がある。図１０は１サイクルのＣＭ
Ｐにおける研磨を開始してからの時間と研磨パッド表面
温度との関係を示す図であり、縦軸に研磨パッド表面温
度（℃）、横軸に研磨時間（秒）を示している。
パッドコンディショニング方法では、研磨パッドの表面
温度を変化させてしまい、ＣＭＰ初期において不安定な
らしめるという問題がある。図１０は１サイクルのＣＭ
Ｐにおける研磨を開始してからの時間と研磨パッド表面
温度との関係を示す図であり、縦軸に研磨パッド表面温
度（℃）、横軸に研磨時間（秒）を示している。
【０００８】この図に示すように、研磨を開始してか
ら、研磨パッドの表面温度が安定するのに、６０乃至７
０秒もかかっている。これは研磨パッドとウエハの間に
発生する摩擦により温度が上昇し、ある一定温度で飽和
しているものと考えられる。しかし、折角、ある温度で
安定しても、パッドコンディショニングが始まると、今
度は急激に温度が低下する。
ら、研磨パッドの表面温度が安定するのに、６０乃至７
０秒もかかっている。これは研磨パッドとウエハの間に
発生する摩擦により温度が上昇し、ある一定温度で飽和
しているものと考えられる。しかし、折角、ある温度で
安定しても、パッドコンディショニングが始まると、今
度は急激に温度が低下する。
【０００９】これはコンディショニングディスクが温度
制御されておらず、異なる温度で研磨パッドと接触する
からである。ここで、コンディショニングディスクは、
待機時には水槽に浸されており、ほぼその水温と同一の
温度となっている。そこでまた次の研磨サイクルでも、
研磨パッドの温度は、低温から始まり温度が安定するの
に６０秒乃至７０秒も要するのである。この６０〜７０
秒の間に、刻々と研磨パッドの表面温度は変化してお
り、ＣＭＰにおける正確な加工を阻害する大きな不安定
要因となる。
制御されておらず、異なる温度で研磨パッドと接触する
からである。ここで、コンディショニングディスクは、
待機時には水槽に浸されており、ほぼその水温と同一の
温度となっている。そこでまた次の研磨サイクルでも、
研磨パッドの温度は、低温から始まり温度が安定するの
に６０秒乃至７０秒も要するのである。この６０〜７０
秒の間に、刻々と研磨パッドの表面温度は変化してお
り、ＣＭＰにおける正確な加工を阻害する大きな不安定
要因となる。
【００１０】（１）このような問題は、コンディショニ
ングディスクの温度を制御しないで、ＣＭＰとパッドコ
ンディショニングを繰り返すために起こる。繰り返し方
は、ＣＭＰ１回につきパッドコンディショニング１回と
か、ＣＭＰ３回につきパッドコンディショニング１回と
か、半導体素子の各々の工程により様々であるが、とに
かくパッドコンディショニングを行うと、ＣＭＰ時の安
定温度を変えてしまうのである。
ングディスクの温度を制御しないで、ＣＭＰとパッドコ
ンディショニングを繰り返すために起こる。繰り返し方
は、ＣＭＰ１回につきパッドコンディショニング１回と
か、ＣＭＰ３回につきパッドコンディショニング１回と
か、半導体素子の各々の工程により様々であるが、とに
かくパッドコンディショニングを行うと、ＣＭＰ時の安
定温度を変えてしまうのである。
【００１１】（２）また、現在では、コンディショニン
グディスクの温度を制御できるＣＭＰ装置もない。本発
明は、上記問題点を除去し、非安定温度を含まない状態
でＣＭＰを行うことができ、均一なＣＭＰにより、半導
体素子特性の安定化及び半導体素子量産の歩留まり向上
を図ることができるウエハ研磨方法及びその装置を提供
することを目的とする。
グディスクの温度を制御できるＣＭＰ装置もない。本発
明は、上記問題点を除去し、非安定温度を含まない状態
でＣＭＰを行うことができ、均一なＣＭＰにより、半導
体素子特性の安定化及び半導体素子量産の歩留まり向上
を図ることができるウエハ研磨方法及びその装置を提供
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）ウエハ研磨方法において、定盤上研磨部にウエハ
を押し当て、このウエハと定盤との間に相対的回転運動
を与えて、このウエハ表面を研磨する工程と、コンディ
ショニングツールを所定の温度に制御する工程と、前記
研磨部を前記コンディショニングツールを用いてコンデ
ィショニングする工程とを施すようにしたものである。
成するために、 （１）ウエハ研磨方法において、定盤上研磨部にウエハ
を押し当て、このウエハと定盤との間に相対的回転運動
を与えて、このウエハ表面を研磨する工程と、コンディ
ショニングツールを所定の温度に制御する工程と、前記
研磨部を前記コンディショニングツールを用いてコンデ
ィショニングする工程とを施すようにしたものである。
【００１３】（２）上記（１）記載のウエハ研磨方法に
おいて、前記所定の温度は前記ウエハ表面を研磨する工
程における前記研磨部の安定温度である。 （３）定盤上研磨部にウエハを押し当て、このウエハと
定盤との間に相対的回転運動を与えてこのウエハ表面を
研磨するウエハ研磨装置において、前記研磨部をコンデ
ィショニングするコンディショニングツールと、このコ
ンディショニングツールを所定の温度に保温する保温機
構とを設けるようにしたものである。
おいて、前記所定の温度は前記ウエハ表面を研磨する工
程における前記研磨部の安定温度である。 （３）定盤上研磨部にウエハを押し当て、このウエハと
定盤との間に相対的回転運動を与えてこのウエハ表面を
研磨するウエハ研磨装置において、前記研磨部をコンデ
ィショニングするコンディショニングツールと、このコ
ンディショニングツールを所定の温度に保温する保温機
構とを設けるようにしたものである。
【００１４】（４）上記（３）記載のウエハ研磨装置に
おいて、前記保温機構は前記コンディショニングツール
内に設けられたヒータである。 （５）定盤上研磨部にウエハを押し当て、このウエハと
定盤との間に相対的回転運動を与えて、このウエハ表面
を研磨するウエハ研磨装置において、コンディショニン
グツールが浸される所定の温度の恒温液を溜めた水槽
と、前記研磨部をコンディショニングする前記コンディ
ショニングツールとを設けるようにしたものである。
おいて、前記保温機構は前記コンディショニングツール
内に設けられたヒータである。 （５）定盤上研磨部にウエハを押し当て、このウエハと
定盤との間に相対的回転運動を与えて、このウエハ表面
を研磨するウエハ研磨装置において、コンディショニン
グツールが浸される所定の温度の恒温液を溜めた水槽
と、前記研磨部をコンディショニングする前記コンディ
ショニングツールとを設けるようにしたものである。
【００１５】（６）上記（５）記載のウエハ研磨装置に
おいて、前記水槽内に流れ込む前記恒温液の温度を制御
する制御装置を設けるようにしたものである。 （７）上記（５）記載のウエハ研磨装置において、前記
水槽に設けられたヒータを設けるようにしたものであ
る。 （８）定盤上研磨部にウエハを押し当て、このウエハと
定盤との間に相対的回転運動を与えて、このウエハ表面
を研磨するウエハ研磨装置において、恒温液の温度を制
御する制御装置と、前記研磨部をコンディショニングす
る前記コンディショニングツールとを具備し、そのコン
ディショニングツール内部には前記恒温液が流れる流路
を設けるようにしたものである。
おいて、前記水槽内に流れ込む前記恒温液の温度を制御
する制御装置を設けるようにしたものである。 （７）上記（５）記載のウエハ研磨装置において、前記
水槽に設けられたヒータを設けるようにしたものであ
る。 （８）定盤上研磨部にウエハを押し当て、このウエハと
定盤との間に相対的回転運動を与えて、このウエハ表面
を研磨するウエハ研磨装置において、恒温液の温度を制
御する制御装置と、前記研磨部をコンディショニングす
る前記コンディショニングツールとを具備し、そのコン
ディショニングツール内部には前記恒温液が流れる流路
を設けるようにしたものである。
【００１６】上記のように構成したので、 （Ａ）ウエハ研磨方法において、非安定温度を含まない
状態でＣＭＰを行うことができ、均一なＣＭＰにより、
半導体素子特性の安定化及び半導体素子量産の歩留まり
向上を図ることができる。また、６０乃至７０秒の非安
定時間がないために、精密なＣＭＰを設定することがで
きる。すなわち、遷移状態の時間がないため、例えば３
０秒や２０秒といった短いＣＭＰ時間の工程も設定可能
となる。したがって、研磨における“とりしろ”を小さ
く設定できる。
状態でＣＭＰを行うことができ、均一なＣＭＰにより、
半導体素子特性の安定化及び半導体素子量産の歩留まり
向上を図ることができる。また、６０乃至７０秒の非安
定時間がないために、精密なＣＭＰを設定することがで
きる。すなわち、遷移状態の時間がないため、例えば３
０秒や２０秒といった短いＣＭＰ時間の工程も設定可能
となる。したがって、研磨における“とりしろ”を小さ
く設定できる。
【００１７】このことは、半導体素子の製造方法おいて
は、被研磨物の膜厚を小さく設定できることにつなが
り、従って、製造コストの低減につながる。また、膜厚
を小さくできるということは、膜厚のばらつきの絶対値
を小さくできることであり、工程の安定化が可能とな
り、より量産に適した工程となる。 （Ｂ）パッドコンディショニング時には、コンディショ
ニングディスクの温度が制御されるため、研磨パッドの
表面温度と、ほぼ同一の温度で接触するため、研磨パッ
ドの表面温度はほとんど変化することはなくなり、安定
した研磨を行うことができる。
は、被研磨物の膜厚を小さく設定できることにつなが
り、従って、製造コストの低減につながる。また、膜厚
を小さくできるということは、膜厚のばらつきの絶対値
を小さくできることであり、工程の安定化が可能とな
り、より量産に適した工程となる。 （Ｂ）パッドコンディショニング時には、コンディショ
ニングディスクの温度が制御されるため、研磨パッドの
表面温度と、ほぼ同一の温度で接触するため、研磨パッ
ドの表面温度はほとんど変化することはなくなり、安定
した研磨を行うことができる。
【００１８】（Ｃ）コンディショニングディスク温度制
御機構を、ＣＭＰ装置に備えるようにしたので、コンデ
ィショニングディスク温度を制御し、かつ管理が可能で
ある。また、コンディショニングディスクを所定温度の
恒温水に浸すだけで、非安定温度を含まない状態でＣＭ
Ｐを行うことができる。
御機構を、ＣＭＰ装置に備えるようにしたので、コンデ
ィショニングディスク温度を制御し、かつ管理が可能で
ある。また、コンディショニングディスクを所定温度の
恒温水に浸すだけで、非安定温度を含まない状態でＣＭ
Ｐを行うことができる。
【００１９】（Ｄ）コンディショニングディスク自体が
適温に制御されるため、コンディショニングディスクは
絶えず適温で研磨パッドのコンディショニングを実行す
ることができる。また、コンディショニングディスクは
水槽から出ても温度制御は継続しており、水槽から出て
からパッドコンディショニングを始めるまでの時間の自
由度が大きい。
適温に制御されるため、コンディショニングディスクは
絶えず適温で研磨パッドのコンディショニングを実行す
ることができる。また、コンディショニングディスクは
水槽から出ても温度制御は継続しており、水槽から出て
からパッドコンディショニングを始めるまでの時間の自
由度が大きい。
【００２０】（Ｅ）コンディショニングディスク温度制
御機構を、ＣＭＰ装置に具備したため、他のＣＭＰ制御
パラメータと、コンディショニングディスク温度を制御
し、かつ管理が可能である。 （Ｆ）水槽を利用しているため、コンディショニングデ
ィスクの構造が、複雑な構造を必要としない。すなわ
ち、コンディショニングディスクの材料や構造を、パッ
ドコンディショニング本来の目的に沿ってだけ考慮して
決定すれば良い。
御機構を、ＣＭＰ装置に具備したため、他のＣＭＰ制御
パラメータと、コンディショニングディスク温度を制御
し、かつ管理が可能である。 （Ｆ）水槽を利用しているため、コンディショニングデ
ィスクの構造が、複雑な構造を必要としない。すなわ
ち、コンディショニングディスクの材料や構造を、パッ
ドコンディショニング本来の目的に沿ってだけ考慮して
決定すれば良い。
【００２１】（Ｇ）水槽を直接循環しないため、コンデ
ィショニングディスクに付着してきた研磨剤が、恒温水
循環経路に入ることはない。したがって、循環経路や、
恒温水ユニットの保守作業が軽減され、恒温循環水路の
簡素化を図ることができる。 （Ｈ）コンディショニングディスク自体が適温に制御さ
れるため、コンディショニングディスクは絶えず適温で
研磨パッドのコンディショニングを実行することができ
る。また、コンディショニングディスクは水槽から出て
も温度制御は継続しており、水槽から出てからパッドコ
ンディショニングを始めるまでの時間の自由度が大き
い。
ィショニングディスクに付着してきた研磨剤が、恒温水
循環経路に入ることはない。したがって、循環経路や、
恒温水ユニットの保守作業が軽減され、恒温循環水路の
簡素化を図ることができる。 （Ｈ）コンディショニングディスク自体が適温に制御さ
れるため、コンディショニングディスクは絶えず適温で
研磨パッドのコンディショニングを実行することができ
る。また、コンディショニングディスクは水槽から出て
も温度制御は継続しており、水槽から出てからパッドコ
ンディショニングを始めるまでの時間の自由度が大き
い。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明における発明の実施
の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ま
ず、本発明の第１実施例について説明する。図１は本発
明の第１の実施例を示すＣＭＰのコンディショニングデ
ィスクの待機状態を示す図である。なお、上記した従来
技術の図面と同じ部分については、同じ番号を付してそ
の説明は省略する。
の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ま
ず、本発明の第１実施例について説明する。図１は本発
明の第１の実施例を示すＣＭＰのコンディショニングデ
ィスクの待機状態を示す図である。なお、上記した従来
技術の図面と同じ部分については、同じ番号を付してそ
の説明は省略する。
【００２３】（１）まず、最初のウエハのＣＭＰを行
う。すると、図１０に示したように、６０乃至７０秒で
研磨パッド４の表面温度は安定温度に達する。 （２）最初のウエハのＣＭＰが終了した後、研磨パッド
４の表面の安定温度とほぼ同一温度にしたコンディショ
ニングディスクで、パッドコンディショニングを行う。
この時、図１に示すように、コンディショニングディス
ク１１の温度となっている、例えば、所定温度の液溜め
１０を配置する。７はコンディショニングディスク１１
を移動するためのアームであり、９はベースである。
う。すると、図１０に示したように、６０乃至７０秒で
研磨パッド４の表面温度は安定温度に達する。 （２）最初のウエハのＣＭＰが終了した後、研磨パッド
４の表面の安定温度とほぼ同一温度にしたコンディショ
ニングディスクで、パッドコンディショニングを行う。
この時、図１に示すように、コンディショニングディス
ク１１の温度となっている、例えば、所定温度の液溜め
１０を配置する。７はコンディショニングディスク１１
を移動するためのアームであり、９はベースである。
【００２４】このように、研磨パット４の表面の安定温
度とほぼ同一にした所定温度の液溜め１０に浸しておい
たコンディショニングディスク１１で、パッドコンディ
ショニングを行うようにしたので、図１０に示すよう
な、温度低下は発生しない。ＣＭＰ１回につき、コンデ
ィショニング１回でも、ＣＭＰ３回につきコンディショ
ニング１回でも、コンディショニングのサイクルは問わ
ない。必要なサイクルでコンディショニングを行えば良
い。最初に研磨を受ける被研磨ウエハだけは、６０乃至
７０秒間の非安定温度を含んだＣＭＰを受けるが、それ
以降の被研磨ウエハは、安定温度によるＣＭＰを受ける
ことになる。
度とほぼ同一にした所定温度の液溜め１０に浸しておい
たコンディショニングディスク１１で、パッドコンディ
ショニングを行うようにしたので、図１０に示すよう
な、温度低下は発生しない。ＣＭＰ１回につき、コンデ
ィショニング１回でも、ＣＭＰ３回につきコンディショ
ニング１回でも、コンディショニングのサイクルは問わ
ない。必要なサイクルでコンディショニングを行えば良
い。最初に研磨を受ける被研磨ウエハだけは、６０乃至
７０秒間の非安定温度を含んだＣＭＰを受けるが、それ
以降の被研磨ウエハは、安定温度によるＣＭＰを受ける
ことになる。
【００２５】このような所定温度にすることができるの
は、被研磨ウエハが予め分かっており、かつ、その工程
も分かっているときは、ＣＭＰ時に研磨パッド４の表面
が安定する温度は、ほぼ一定であるため、一定温度に設
定してしまっても良いからである。次に、本発明の第２
実施例について説明する。
は、被研磨ウエハが予め分かっており、かつ、その工程
も分かっているときは、ＣＭＰ時に研磨パッド４の表面
が安定する温度は、ほぼ一定であるため、一定温度に設
定してしまっても良いからである。次に、本発明の第２
実施例について説明する。
【００２６】これまて述べたように、コンディショニン
グディスクの温度を制御することは、半導体素子製造の
ＣＭＰ工程において、非常に有益である。そこで、この
実施例では、更に、コンディショニングディスクの温度
を制御する機能を持たせるようにする。図２は本発明の
第２の実施例を示すＣＭＰのコンディショニングディス
クの待機状態を示す図である。なお、上記した実施例と
同じ部分については、同じ番号を付してその説明は省略
する。
グディスクの温度を制御することは、半導体素子製造の
ＣＭＰ工程において、非常に有益である。そこで、この
実施例では、更に、コンディショニングディスクの温度
を制御する機能を持たせるようにする。図２は本発明の
第２の実施例を示すＣＭＰのコンディショニングディス
クの待機状態を示す図である。なお、上記した実施例と
同じ部分については、同じ番号を付してその説明は省略
する。
【００２７】この図において、研磨パッド４の表面温度
を赤外線温度センサ２４で感知し、その測定温度とほぼ
同一の温度となるように電流調整用電源２０を備えた抵
抗加熱によるヒータ２１を有するコンディショニングデ
ィスク２２の温度を、電流調整用電源２０からの電流を
調整することにより制御する。なお、２３は水槽であ
る。
を赤外線温度センサ２４で感知し、その測定温度とほぼ
同一の温度となるように電流調整用電源２０を備えた抵
抗加熱によるヒータ２１を有するコンディショニングデ
ィスク２２の温度を、電流調整用電源２０からの電流を
調整することにより制御する。なお、２３は水槽であ
る。
【００２８】また、この実施例においては、コンディシ
ョニングディスク２２の温度は、赤外線温度センサ２４
による制御だけではなく、マニュアル操作により、予め
人為的にある一定温度を設定できるようにすることもで
きる。更に、この実施例においては、コンディショニン
グディスク２２を加熱する際に、抵抗加熱によるヒータ
２１を具備したコンディショニングディスク２２を用い
たが、コンディショニングディスク２２の温度制御方法
は、何であっても良く、温度を制御しさえすれば本発明
の効果は保たれる。
ョニングディスク２２の温度は、赤外線温度センサ２４
による制御だけではなく、マニュアル操作により、予め
人為的にある一定温度を設定できるようにすることもで
きる。更に、この実施例においては、コンディショニン
グディスク２２を加熱する際に、抵抗加熱によるヒータ
２１を具備したコンディショニングディスク２２を用い
たが、コンディショニングディスク２２の温度制御方法
は、何であっても良く、温度を制御しさえすれば本発明
の効果は保たれる。
【００２９】このように構成したので、コンディショニ
ングディスク２２は研磨パッド４の表面温度と常にほぼ
同一温度に保たれ、パッドコンディショニング時におい
てもほぼ同一温度で、研磨パッド４の表面と接触する。
以上のように動作するので、ウエハのＣＭＰとパッドコ
ンディショニングを交互に繰り返しても研磨パッド４の
表面は、常に一定に保たれ、被研磨物であるウエハは、
常に一定温度でＣＭＰが行われる。
ングディスク２２は研磨パッド４の表面温度と常にほぼ
同一温度に保たれ、パッドコンディショニング時におい
てもほぼ同一温度で、研磨パッド４の表面と接触する。
以上のように動作するので、ウエハのＣＭＰとパッドコ
ンディショニングを交互に繰り返しても研磨パッド４の
表面は、常に一定に保たれ、被研磨物であるウエハは、
常に一定温度でＣＭＰが行われる。
【００３０】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図３は本発明の第３実施例を示すＣＭＰのコンディ
ショニングディスクの待機状態を示す図である。なお、
上記した実施例と同じ部分については、同じ番号を付し
てその説明は省略する。この図において、研磨パッド４
の表面温度を赤外線温度センサ２４で感知し、その測定
温度とほぼ同一の温度となるように恒温循環水ユニット
３０を制御し、配管３３を介して、コンディショニング
ディスク３１が待機する水槽３２の中にある水を、温度
を制御しながら循環させる。
る。図３は本発明の第３実施例を示すＣＭＰのコンディ
ショニングディスクの待機状態を示す図である。なお、
上記した実施例と同じ部分については、同じ番号を付し
てその説明は省略する。この図において、研磨パッド４
の表面温度を赤外線温度センサ２４で感知し、その測定
温度とほぼ同一の温度となるように恒温循環水ユニット
３０を制御し、配管３３を介して、コンディショニング
ディスク３１が待機する水槽３２の中にある水を、温度
を制御しながら循環させる。
【００３１】このように構成したので、コンディショニ
ングディスク３１は研磨パッド４の表面温度と常にほぼ
同一温度に保たれ、パッドコンディショニング時におい
てもほぼ同一の温度で、研磨パッド４の表面と接触す
る。次に、本発明の第４実施例について説明する。図４
は本発明の第４実施例を示すＣＭＰのコンディショニン
グディスクの待機状態を示す図である。なお、上記した
実施例と同じ部分については、同じ番号を付してその説
明は省略する。
ングディスク３１は研磨パッド４の表面温度と常にほぼ
同一温度に保たれ、パッドコンディショニング時におい
てもほぼ同一の温度で、研磨パッド４の表面と接触す
る。次に、本発明の第４実施例について説明する。図４
は本発明の第４実施例を示すＣＭＰのコンディショニン
グディスクの待機状態を示す図である。なお、上記した
実施例と同じ部分については、同じ番号を付してその説
明は省略する。
【００３２】この図に示すように、研磨パッド４の表面
温度を赤外線温度センサ２４で感知し、その温度とほぼ
同一の水を循環させように、恒温循環水ユニット３０を
制御するのは、第３実施例と同様である。しかしなが
ら、この実施例では水槽３２の中の水を直接温度制御す
るのではなく、水槽３２の外部に配置された恒温循環水
ユニット３０に接続される配管３５により、水槽３２の
中の水の温度を制御するようにした。
温度を赤外線温度センサ２４で感知し、その温度とほぼ
同一の水を循環させように、恒温循環水ユニット３０を
制御するのは、第３実施例と同様である。しかしなが
ら、この実施例では水槽３２の中の水を直接温度制御す
るのではなく、水槽３２の外部に配置された恒温循環水
ユニット３０に接続される配管３５により、水槽３２の
中の水の温度を制御するようにした。
【００３３】このように構成したので、コンディショニ
ングディスク３１の温度制御としては、第２実施例と比
較して、遅れ時間が発生する。そのため赤外線温度セン
サ２４による温度制御よりも、予めある一定の温度に設
定する方法に適している。次に、本発明の第５実施例に
ついて説明する。図５は本発明の第５実施例を示すＣＭ
Ｐのコンディショニングディスクの待機状態を示す図で
ある。なお、上記した実施例と同じ部分については、同
じ番号を付してその説明は省略する。
ングディスク３１の温度制御としては、第２実施例と比
較して、遅れ時間が発生する。そのため赤外線温度セン
サ２４による温度制御よりも、予めある一定の温度に設
定する方法に適している。次に、本発明の第５実施例に
ついて説明する。図５は本発明の第５実施例を示すＣＭ
Ｐのコンディショニングディスクの待機状態を示す図で
ある。なお、上記した実施例と同じ部分については、同
じ番号を付してその説明は省略する。
【００３４】この図に示すように、研磨パッド４の表面
温度を赤外線温度センサ２４で感知し、その温度とほぼ
同一の水を循環させるように、恒温循環水ユニット３０
を制御するのは、第３実施例と同じである。しかしなが
ら、この実施例ではコンディショニングディスクの支持
盤３７に配管３６を介して恒温循環水を流すようにし
た。
温度を赤外線温度センサ２４で感知し、その温度とほぼ
同一の水を循環させるように、恒温循環水ユニット３０
を制御するのは、第３実施例と同じである。しかしなが
ら、この実施例ではコンディショニングディスクの支持
盤３７に配管３６を介して恒温循環水を流すようにし
た。
【００３５】その動作は、第４実施例と同様である。ま
た、本発明は、以下のような利用形態を有する。本発明
は、ある一定の作用を実現するために、研磨パッドをあ
る温度範囲に保持することのみを目的とはしていない。
現在通常のＣＭＰは、室温から４０℃程度で実施される
ことが多い。しかしながら、今後の大規模半導体集積回
路製造へのＣＭＰの適用は、多様な工程適用が考えられ
る。例えば、層間絶縁膜である絶縁膜を研磨する工程
と、配線に用いられる金属膜を研磨する工程とが代表的
な例である。したがって、機械的作用とともに化学的作
用も利用するＣＭＰにおいては、前述の安定温度は適用
工程に即して、材料や機械的、化学的作用を考慮して、
さまざまな温度に設定する必要がある。本発明は、ある
一つの温度において発生する、一つの現象だけを安定さ
せようとするものではなく、多様な安定温度における多
様なＣＭＰ工程を実現することを意図している。
た、本発明は、以下のような利用形態を有する。本発明
は、ある一定の作用を実現するために、研磨パッドをあ
る温度範囲に保持することのみを目的とはしていない。
現在通常のＣＭＰは、室温から４０℃程度で実施される
ことが多い。しかしながら、今後の大規模半導体集積回
路製造へのＣＭＰの適用は、多様な工程適用が考えられ
る。例えば、層間絶縁膜である絶縁膜を研磨する工程
と、配線に用いられる金属膜を研磨する工程とが代表的
な例である。したがって、機械的作用とともに化学的作
用も利用するＣＭＰにおいては、前述の安定温度は適用
工程に即して、材料や機械的、化学的作用を考慮して、
さまざまな温度に設定する必要がある。本発明は、ある
一つの温度において発生する、一つの現象だけを安定さ
せようとするものではなく、多様な安定温度における多
様なＣＭＰ工程を実現することを意図している。
【００３６】また、この安定温度は、コンディショニン
グ以外の機構、例えば定盤の温度安定機構などによって
得られる。しかしながら、安定した研磨を行うには、研
磨パッドコンディショニングは必須であり、コンディシ
ョニング機構が前述の安定温度に設定されていなけれ
ば、研磨パッドの温度を安定温度から変えてしまい、遷
移温度領域を含んだ研磨を行うか、または他の機構によ
る温度回復を待たなければならない。すなわち、本発明
はＣＰＭの他の機構が、安定温度実現のためにどのよう
な機能を持っているかには関係なく、他の機構による温
度回復を待つことなく、遷移温度領域を含まない研磨を
行うために、必須の機能を具備しようとするものであ
る。
グ以外の機構、例えば定盤の温度安定機構などによって
得られる。しかしながら、安定した研磨を行うには、研
磨パッドコンディショニングは必須であり、コンディシ
ョニング機構が前述の安定温度に設定されていなけれ
ば、研磨パッドの温度を安定温度から変えてしまい、遷
移温度領域を含んだ研磨を行うか、または他の機構によ
る温度回復を待たなければならない。すなわち、本発明
はＣＰＭの他の機構が、安定温度実現のためにどのよう
な機能を持っているかには関係なく、他の機構による温
度回復を待つことなく、遷移温度領域を含まない研磨を
行うために、必須の機能を具備しようとするものであ
る。
【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）ウエハ研磨方法において、非安定温度を含まない
状態でＣＭＰを行うことができ、均一なＣＭＰにより、
半導体素子特性の安定化及び半導体素子量産の歩留まり
向上を図ることができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）ウエハ研磨方法において、非安定温度を含まない
状態でＣＭＰを行うことができ、均一なＣＭＰにより、
半導体素子特性の安定化及び半導体素子量産の歩留まり
向上を図ることができる。
【００３９】また、６０乃至７０秒の非安定時間がない
ために、精密なＣＭＰを設定することができる。すなわ
ち、遷移状態の時間がないため、例えば３０秒や２０秒
といった短いＣＭＰ時間の工程も設定可能となる。した
がって、研磨における“とりしろ”を小さく設定でき
る。このことは、半導体素子の製造方法おいては、被研
磨物の膜厚を小さく設定できることにつながり、従っ
て、製造コストの低減につながる。
ために、精密なＣＭＰを設定することができる。すなわ
ち、遷移状態の時間がないため、例えば３０秒や２０秒
といった短いＣＭＰ時間の工程も設定可能となる。した
がって、研磨における“とりしろ”を小さく設定でき
る。このことは、半導体素子の製造方法おいては、被研
磨物の膜厚を小さく設定できることにつながり、従っ
て、製造コストの低減につながる。
【００４０】また、膜厚を小さくできると言うことは、
膜厚のばらつきの絶対値を小さくできることであり、工
程の安定化が可能となり、より量産に適した工程とな
る。 （Ｂ）パッドコンディショニング時には、コンディショ
ニングディスクの温度が制御されるため、研磨パッドの
表面温度と、ほぼ同一の温度で接触するため、研磨パッ
ドの表面温度はほとんど変化することはなくなり、安定
した研磨を行うことができる。
膜厚のばらつきの絶対値を小さくできることであり、工
程の安定化が可能となり、より量産に適した工程とな
る。 （Ｂ）パッドコンディショニング時には、コンディショ
ニングディスクの温度が制御されるため、研磨パッドの
表面温度と、ほぼ同一の温度で接触するため、研磨パッ
ドの表面温度はほとんど変化することはなくなり、安定
した研磨を行うことができる。
【００４１】（Ｃ）コンディショニングディスク温度制
御機構を、ＣＭＰ装置に備えるようにしたので、コンデ
ィショニングディスク温度を制御し、かつ管理が可能で
ある。また、コンディショニングディスクを所定温度の
恒温水に浸すだけで、非安定温度を含まない状態でＣＭ
Ｐを行うことができる。
御機構を、ＣＭＰ装置に備えるようにしたので、コンデ
ィショニングディスク温度を制御し、かつ管理が可能で
ある。また、コンディショニングディスクを所定温度の
恒温水に浸すだけで、非安定温度を含まない状態でＣＭ
Ｐを行うことができる。
【００４２】（Ｄ）コンディショニングディスク自体が
適温に制御されるため、コンディショニングディスクは
絶えず適温で研磨パッドのコンディショニングを実行す
ることができる。また、コンディショニングディスクは
水槽から出ても温度制御は継続しており、水槽から出て
からパッドコンディショニングを始めるまでの時間の自
由度が大きい。
適温に制御されるため、コンディショニングディスクは
絶えず適温で研磨パッドのコンディショニングを実行す
ることができる。また、コンディショニングディスクは
水槽から出ても温度制御は継続しており、水槽から出て
からパッドコンディショニングを始めるまでの時間の自
由度が大きい。
【００４３】（Ｅ）コンディショニングディスク温度制
御機構を、ＣＭＰ装置に具備したため、他のＣＭＰ制御
パラメータと、コンディショニングディスク温度を制御
し、かつ管理が可能である。 （Ｆ）水槽を利用しているため、コンディショニングデ
ィスクの構造が、複雑な構造を必要としない。すなわ
ち、コンディショニングディスクの材料や構造を、パッ
ドコンディショニング本来の目的に沿ってだけ考慮して
決定すれば良い。
御機構を、ＣＭＰ装置に具備したため、他のＣＭＰ制御
パラメータと、コンディショニングディスク温度を制御
し、かつ管理が可能である。 （Ｆ）水槽を利用しているため、コンディショニングデ
ィスクの構造が、複雑な構造を必要としない。すなわ
ち、コンディショニングディスクの材料や構造を、パッ
ドコンディショニング本来の目的に沿ってだけ考慮して
決定すれば良い。
【００４４】（Ｇ）水槽を直接循環しないため、コンデ
ィショニングディスクに付着してきた研磨剤が、恒温水
循環経路に入ることはない。したがって、循環経路や、
恒温水ユニットの保守作業が軽減され、恒温循環水路の
簡素化を図ることができる。 （Ｈ）コンディショニングディスク自体が適温に制御さ
れるため、コンディショニングディスクは絶えず適温で
研磨パッドのコンディショニングを実行することができ
る。また、コンディショニングディスクは水槽から出て
も温度制御は継続しており、水槽から出てからパッドコ
ンディショニングを始めるまでの時間の自由度が大き
い。
ィショニングディスクに付着してきた研磨剤が、恒温水
循環経路に入ることはない。したがって、循環経路や、
恒温水ユニットの保守作業が軽減され、恒温循環水路の
簡素化を図ることができる。 （Ｈ）コンディショニングディスク自体が適温に制御さ
れるため、コンディショニングディスクは絶えず適温で
研磨パッドのコンディショニングを実行することができ
る。また、コンディショニングディスクは水槽から出て
も温度制御は継続しており、水槽から出てからパッドコ
ンディショニングを始めるまでの時間の自由度が大き
い。
【図１】本発明の第１実施例を示すＣＭＰのコンディシ
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例を示すＣＭＰのコンディシ
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例を示すＣＭＰのコンディシ
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例を示すＣＭＰのコンディシ
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
【図５】本発明の第５実施例を示すＣＭＰのコンディシ
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
ョニングディスクの待機状態を示す図である。
【図６】従来のＣＭＰを行う様子を示す上面図である。
【図７】従来のＣＭＰを行う様子を示す断面図である。
【図８】従来のＣＭＰのコンディショニングディスクの
待機状態を示す図である。
待機状態を示す図である。
【図９】従来のアームがコンディショニングディスクを
ＡからＢまで移動させることにより、研磨パッドの表面
全体を整える状態を示す平面図である。
ＡからＢまで移動させることにより、研磨パッドの表面
全体を整える状態を示す平面図である。
【図１０】１サイクルのＣＭＰにおける研磨を開始して
からの時間と研磨パッド表面温度との関係を示す図であ
る。
からの時間と研磨パッド表面温度との関係を示す図であ
る。
３ 定盤 ４ 研磨パッド ７ アーム ９ ベース １０ 所定温度の液溜め １１，２２，３１ コンディショニングディスク ２０ 電流調整用電源 ２１ ヒータ ２３，３２ 水槽 ２４ 赤外線温度センサ ３０ 恒温循環水ユニット ３３，３５，３６ 配管 ３７ コンディショニングディスクの支持盤
Claims (8)
- 【請求項１】（ａ）定盤上研磨部にウエハを押し当て、
該ウエハと定盤との間に相対的回転運動を与えて該ウエ
ハ表面を研磨する工程と、（ｂ）コンディショニングツ
ールを所定の温度に制御する工程と、（ｃ）前記研磨部
を前記コンディショニングツールを用いてコンディショ
ニングする工程とを施すことを特徴とするウエハ研磨方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載のウエハ研磨方法におい
て、前記所定の温度は前記ウエハ表面を研磨する工程に
おける前記研磨部の安定温度であることを特徴とするウ
エハ研磨方法。 - 【請求項３】 定盤上研磨部にウエハを押し当て、該ウ
エハと定盤との間に相対的回転運動を与えて該ウエハ表
面を研磨するウエハ研磨装置において、（ａ）前記研磨
部をコンディショニングするコンディショニングツール
と、（ｂ）該コンディショニングツールを所定の温度に
保温する保温機構とを具備することを特徴とするウエハ
研磨装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のウエハ研磨装置におい
て、前記保温機構は前記コンディショニングツール内に
設けられたヒータであることを特徴とするウエハ研磨装
置。 - 【請求項５】 定盤上研磨部にウエハを押し当て、該ウ
エハと定盤との間に相対的回転運動を与えて該ウエハ表
面を研磨するウエハ研磨装置において、（ａ）コンディ
ショニングツールが浸される所定の温度の恒温液を溜め
た水槽と、（ｂ）前記研磨部をコンディショニングする
前記コンディショニングツールとを具備することを特徴
とするウエハ研磨装置。 - 【請求項６】 請求項５記載のウエハ研磨装置におい
て、前記水槽内に流れ込む前記恒温液の温度を制御する
制御装置を有することを特徴とするウエハ研磨装置。 - 【請求項７】 請求項５記載のウエハ研磨装置におい
て、前記水槽に設けられたヒータを有することを特徴と
するウエハ研磨装置。 - 【請求項８】 定盤上研磨部にウエハを押し当て、該ウ
エハと定盤との間に相対的回転運動を与えて該ウエハ表
面を研磨するウエハ研磨装置において、（ａ）恒温液の
温度を制御する制御装置と、（ｂ）前記研磨部をコンデ
ィショニングする前記コンディショニングツールとを具
備し、（ｃ）前記コンディショニングツール内部には前
記恒温液が流れる流路が設けられていることを特徴とす
るウエハ研磨装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4079596A JPH09234663A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | ウエハ研磨方法及びその装置 |
| US08/756,902 US5749772A (en) | 1996-02-28 | 1996-12-02 | Method and apparatus for polishing wafer |
| KR1019970002697A KR100416273B1 (ko) | 1996-02-28 | 1997-01-29 | 웨이퍼연마방법및그장치 |
| CN97103428A CN1080166C (zh) | 1996-02-28 | 1997-02-28 | 晶片的抛光方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4079596A JPH09234663A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | ウエハ研磨方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09234663A true JPH09234663A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12590564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4079596A Withdrawn JPH09234663A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | ウエハ研磨方法及びその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5749772A (ja) |
| JP (1) | JPH09234663A (ja) |
| KR (1) | KR100416273B1 (ja) |
| CN (1) | CN1080166C (ja) |
Cited By (3)
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| KR20080033368A (ko) * | 2005-07-09 | 2008-04-16 | 티비더블유 인더스트리즈, 인코포레이티드 | 화학적 기계적 평탄화 컨디셔닝을 위한 향상된 앤드 이펙터암 배치 |
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| JP6088919B2 (ja) * | 2013-06-28 | 2017-03-01 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| KR101622513B1 (ko) * | 2015-02-17 | 2016-05-18 | 동명대학교산학협력단 | 스프레이 노즐을 이용한 cmp연마 장치 |
| CN207480364U (zh) * | 2016-11-25 | 2018-06-12 | 凯斯科技股份有限公司 | 化学机械基板研磨装置 |
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-
1997
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- 1997-02-28 CN CN97103428A patent/CN1080166C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
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