JPH11233466A - 半導体素子の製造方法及びそのための装置 - Google Patents

半導体素子の製造方法及びそのための装置

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JPH11233466A
JPH11233466A JP2822498A JP2822498A JPH11233466A JP H11233466 A JPH11233466 A JP H11233466A JP 2822498 A JP2822498 A JP 2822498A JP 2822498 A JP2822498 A JP 2822498A JP H11233466 A JPH11233466 A JP H11233466A
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JP
Japan
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wafer
polishing
press ring
ring
polishing pad
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Application number
JP2822498A
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English (en)
Inventor
Masaru Koizumi
賢 小泉
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ外周における研磨の不均一性を除去す
ることができる半導体素子の製造方法及びそのための装
置を提供する。 【解決手段】 ウエハを研磨するためにウエハを保持す
るリテナーリングを有するウエハ研磨装置を用いる半導
体素子の製造方法において、ウエハ17の研磨面と常に
同じ高さに制御されるプレスリング15をリテナーリン
グ14の外周に配置し、研磨パッド18に前記プレスリ
ング15とウエハ17を所定圧力で押し付け、ウエハ1
7を研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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)方法及びそのための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の通常の半導体素子のCMPは以下
のように行われていた。図6はかかる従来の半導体素子
の製造工程におけるウエハ研磨装置を示す模式図であ
り、図6(a)はそのウエハ研磨装置のウエハ保持側の
平面図、図6(b)はそのウエハ研磨装置を示す断面図
である。
【0003】これらの図に示すように、半導体素子が形
成されるウエハ6は、保持された状態で回転させられな
がら、圧力を加えて研磨パッド7に押し付けられ、その
時に研磨パッド7上には、研磨スラリー10が供給さ
れ、ウエハ表面は研磨パッド7と研磨スラリー10とに
化学的、機械的に作用し合い研磨されていく。まず、ウ
エハ6を保持する機構について述べる。
【0004】ウエハ6を保持する機構は、ウエハ6を回
転させ圧力を加える機構の母体となるキャリア1にバッ
キングプレート2が固定され、そのバッキングプレート
2にバッキングフィルム3が貼付される。バッキングプ
レート2は、例えば、SUSやセラミックなどからなる
剛体であり、優れた平坦度をもつ表面を有している。バ
ッキングフィルム3は、例えば、発泡ポリウレタンなど
からなる弾性体であり、ウエハ6の密着性を増加させ、
かつ研磨時の衝撃を吸収分散させることにより、研磨の
均一性を向上させる機能を有する。
【0005】リテナーリング4は、ウエハ周辺を覆い、
研磨中にウエハ6が外れてしまうのを防止する。クラン
プリング5は、リテナーリング4をキャリア1とクラン
プリング5との間に挟んで、固定する機能をはたす。こ
のような状態で、ウエハ6はバッキングフィルム3に吸
着させられ、回転させられながら、所定の圧力をもっ
て、定盤8に貼付された研磨パッド7に押し付けられ、
ウエハ6の表面が研磨される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のCMP装置では、ウエハ6の外周部において研
磨速度の大きな不均一が発生する。ウエハ6の外周2m
m程は、非常に研磨速度が早く、研磨後の残りの膜厚が
ウエハ内部より極端に薄くなってしまう。また、この外
周のすぐ内側の部分は逆に、研磨速度が遅くなり、研磨
後の膜厚が厚くなり、かつ、その影響はウエハの縁から
6mm程度の領域まで達する。
【0007】これらウエハ外周部における、研磨の不均
一性の原因はいまだ明らかにされていないが、図7
(a)に示すようなことが起こっているのではないかと
考えられる。すなわち、ウエハ6が研磨パッド7に押し
付けられているため、リテナーリング4から若干突出し
ているウエハ6の最外周はどうしても研磨速度が早くな
ってしまう。
【0008】また、そのすぐ内側は、図7(a)に示す
ように、その反発力で研磨パッド7がウエハ6に接触し
難いように変形しているのではないかと考えられる。こ
のようなウエハ外周における研磨の不均一性は、ウエハ
内における半導体製造の有効領域を狭める結果になり、
量産における経済性を著しく阻害し、製造コストを増加
させるものである。
【0009】更に、同時に研磨後の膜厚は、ウエハ中心
から外周へ向かって除々に薄くなる面内分布を有する。
これは、研磨パッド7が、図7(b)に示すように、圧
力により変形していると考えられる。また、ウエハ6の
中心部には研磨スラリーが供給され難いことも原因と考
えられる。このような研磨後、膜厚の不均一性は、後行
程のマージンを減らし、高集積化の阻害にもつながる。
【0010】本発明は、上記問題点を除去し、ウエハ外
周における研磨の不均一性を除去することができる半導
体素子の製造方法及びそのための装置を提供することを
目的とする。
【0011】
【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〕ウエハを研磨するためにウエハを保持するリテナ
ーリングを有するウエハ研磨装置を用いる半導体素子の
製造方法において、ウエハの研磨面と常に同じ高さに制
御されるプレスリングをリテナーリングの外周に配置
し、研磨パッドに前記プレスリングとウエハを所定圧力
で押し付け、前記ウエハを研磨するようにしたものであ
る。
【0012】〔2〕上記〔1〕記載の半導体素子の製造
方法において、前記プレスリングの研磨パッド接触面に
溝を形成し、研磨スラリーを前記ウエハへ流通させるよ
うにしたものである。 〔3〕ウエハを研磨するためにウエハを保持するリテナ
ーリングを有するウエハ研磨装置において、前記リテナ
ーリングの外周に配置され、ウエハの研磨面と常に同じ
高さに制御されるプレスリングと、このプレスリングと
前記ウエハの研磨面とが所定の圧力をもって押し付けら
れる研磨パッドとを設けるようにしたものである。
【0013】〔4〕上記〔3〕記載のウエハ研磨装置に
おいて、前記プレスリングの研磨パッド接触面に溝を設
けるようにしたものである。 〔5〕上記〔4〕記載のウエハ研磨装置において、前記
プレスリングの溝は、このプレスリングの回転時に研磨
スラリーを案内する方向に傾斜するようにしたものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図1は本発明の第1実施例を示すウ
エハ研磨装置の断面図、図2はウエハ研磨装置のウエハ
保持側の平面図、図3はそのウエハ研磨装置による作用
を示す模式図である。
【0015】これらの図において、11はウエハを回転
させ圧力を加える機構の母体となるキャリア、12はバ
ッキングプレート、13はバッキングフィルム、14は
リテナーリング、15はそのリテナーリング14の外周
に取り付けられるプレスリング、16はクランプリン
グ、17はウエハ、18は研磨パッドである。なお、リ
テナーリング14の外周面とプレスリング15の内周面
間の距離は、例えば、1cmに設定する。
【0016】このように、第1実施例によれば、リテナ
ーリング14の外周に新たにプレスリング15を取り付
ける。このプレスリング15は、図示しないが、気体圧
やバネによって機械的に下方に押し付け、ウエハ17の
研磨面と同じ高さになるように制御している。また、こ
のプレスリング15は、クランプリング16からの突出
量を制御することもできる。
【0017】このウエハ保持装置の動作について説明す
る。その研磨動作は従来のウエハ保持装置と同様であ
る。リテナーリング14の外周に取り付けられたプレス
リング15は研磨時にウエハ17と同時に回転する。ま
た、ウエハ17の研磨が進むにつれて、プレスリング1
5の突出量が減少し、常にウエハ17の表面と同じ高さ
に制御される。このウエハ17より半径の大きいプレス
リング15が配置されることにより、図3(a)に示す
ように、研磨パッド18の変形はウエハ17より外側の
部分18Aで生じる。
【0018】また、このように構成することにより、図
3(b)に示すように、プレスリング15の圧力によ
り、研磨パッド18はウエハ直径より大きな幅で圧力に
より変形する。次に、本発明の第2実施例について説明
する。図4は本発明の第2実施例を示すウエハ研磨装置
の断面図、図5はそのウエハ研磨装置のプレスリングの
構造を示す平面図である。
【0019】この実施例においては、CMPのためのウ
エハ保持装置のプレスリング21の研磨パッド接触面2
1Aに、図5に示すように、溝22を形成する。このよ
うに構成したので、溝22の形成されたプレスリング2
1が、研磨時にウエハ17と同時に回転することによ
り、研磨パッド18上の研磨スラリー供給口30から供
給される研磨スラリー31を溝22を介してプレスリン
グ21内に引込み、保持する。
【0020】その場合に、プレスリング21に形成され
る溝22は、図5に示すように、プレスリング21の回
転方向に対して、溝22の外側口22Aが前方にあり、
溝22の内側口22Bが後方になるように傾斜させる。
つまり、プレスリング21の回転とともに、溝22の外
側から供給される研磨スラリー31が内部へ案内され易
くなる(より引き込まれる)ような形状にするのが望ま
しい。逆に、溝22の外側口22Aが後方にあり、溝2
2の内側口22Bが前方になるように傾斜させると、研
磨スラリー31が内部に案内され難くなり、好ましくな
い。
【0021】なお、プレスリング21の溝22は、プレ
スリング21の中心点から放射状になるように形成する
ようにしてもよいことは言うまでもない。その場合は、
溝の形成が容易である。上記のように構成したので、 (1)図3(a)に示すように、研磨パッド18の変形
はウエハ17より外側の部分18Aで生じ、ウエハ17
が接触している研磨パッド面は変形を生じないため、ウ
エハ外周部での研磨の不均一は生じなくなる。
【0022】(2)また、研磨パッド18が、従来の図
7(b)に示すような変形を生じなくなり、ウエハ17
が接する面が平坦になるため、研磨後にウエハ中心が厚
く残る不均一性が減少する。 (3)溝22が形成されたプレスリング21が回転し、
研磨スラリー31を引き込むことにより、研磨パッド1
8上の研磨スラリー31を効率よくウエハ17の研磨面
に送ることができる。それにより、研磨パッド18上に
供給する研磨スラリー31の供給量を減少させることが
できる。また、研磨スラリー供給不足によるウエハ中心
部の研磨量の減少を軽減できるため、面内の不均一性を
軽減することができる。
【0023】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。
【0024】
【発明の効果】以上、詳細に示したように、本発明によ
れば、次のような効果を奏することができる。 (A)請求項1又は3記載の発明によれば、研磨パッド
の変形はウエハより外周で生じ、ウエハが接触している
研磨パッド面は変形を生じないため、ウエハ外周部での
研磨の不均一は生じなくなる。
【0025】また、ウエハが接する面が平坦になるた
め、研磨後にウエハ中心が厚く残る不均一性が減少す
る。 (B)請求項2又は4記載の発明によれば、溝が形成さ
れたプレスリングが回転し、研磨スラリーを引き込むこ
とにより、研磨パッド上の研磨スラリーをウエハの研磨
面に送ることができる。それにより、研磨パッド上に供
給する研磨スラリーの供給量を減少させることができ
る。また、研磨スラリー供給不足によるウエハ中心部の
研磨量減少を軽減できるため、面内の不均一性を軽減す
ることができる。
【0026】(C)請求項5記載の発明によれば、プレ
スリングの溝をそのプレスリングの回転時に研磨スラリ
ーを案内する方向に傾斜させるようにしたので、プレス
リングの回転と相まって、研磨スラリーを引き込み易く
なり、効率よくウエハの研磨面に送ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すウエハ研磨装置の断
面図である。
【図2】本発明の第1実施例を示すウエハ研磨装置のウ
エハ保持側の平面図である。
【図3】本発明の第1実施例を示すウエハ研磨装置によ
る作用を示す模式図である。
【図4】本発明の第2実施例を示すウエハ研磨装置の断
面図である。
【図5】本発明の第2実施例を示すウエハ研磨装置のプ
レスリングの構造を示す平面図である。
【図6】従来のウエハ研磨装置を示す模式図である。
【図7】従来のウエハ研磨装置による問題点を示す模式
図である。
【符号の説明】
11 キャリア 12 バッキングプレート 13 バッキングフィルム 14 リテナーリング 15,21 プレスリング 16 クランプリング 17 ウエハ 18 研磨パッド 18A 外側の部分 21A 研磨パッド接触面 22 溝 22A 溝の外側口 22B 内側口 30 研磨スラリー供給口 31 研磨スラリー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハを研磨するためにウエハを保持す
    るリテナーリングを有するウエハ研磨装置を用いる半導
    体素子の製造方法において、(a)ウエハの研磨面と常
    に同じ高さに制御されるプレスリングをリテナーリング
    の外周に配置し、(b)研磨パッドに前記プレスリング
    とウエハを所定圧力で押し付け、前記ウエハを研磨する
    ことを特徴とする半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体素子の製造方法に
    おいて、前記プレスリングの研磨パッド接触面に溝を形
    成し、研磨スラリーを前記ウエハへ流通させることを特
    徴とする半導体素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 ウエハを研磨するためにウエハを保持す
    るリテナーリングを有するウエハ研磨装置において、
    (a)前記リテナーリングの外周に配置され、ウエハの
    研磨面と常に同じ高さに制御されるプレスリングと、
    (b)該プレスリングと前記ウエハの研磨面とが所定の
    圧力をもって押し付けられる研磨パッドとを具備するこ
    とを特徴とするウエハ研磨装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のウエハ研磨装置におい
    て、前記プレスリングの研磨パッド接触面に溝を具備す
    ることを特徴とするウエハ研磨装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のウエハ研磨装置におい
    て、前記プレスリングの溝は、該プレスリングの回転時
    に研磨スラリーを案内する方向に傾斜することを特徴と
    するウエハ研磨装置。
JP2822498A 1998-02-10 1998-02-10 半導体素子の製造方法及びそのための装置 Pending JPH11233466A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794267B2 (en) 2001-02-22 2004-09-21 Sharp Kabushiki Kaisha Process of manufacturing semiconductor device
KR100724659B1 (ko) * 2000-01-07 2007-06-04 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 장치의 제조 방법

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