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技術 研磨方法及び研磨装置

出願人 ソニー株式会社
発明者 冷水勇
出願日 1998年12月28日 (22年0ヶ月経過) 出願番号 1998-374679
公開日 2000年7月11日 (20年5ヶ月経過) 公開番号 2000-190205
状態 未査定
技術分野 洗浄、機械加工 研削機械のドレッシング及び付属装置
主要キーワード 隙間構造 半導体基板ウエハ 液排出機構 均一性悪化 要部上面図 砥石研磨 不均一分布 回転方向後方
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年7月11日)のものです。
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図面 (6)

課題

研磨液を用いて研磨を行う際の被研磨面の研磨液の不均一分布を解決し、研磨量の均一性がよく、平坦性のよい研磨が実現できる研磨方法及び研磨装置を提供する。

解決手段

研磨液3をウエハー等の被研磨材1の被研磨面に供給して砥石等の研磨材2により研磨を行う際、送風により被研磨面の研磨液の分布を均一にして研磨を行う研磨方法。研磨液を被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う研磨装置であって、被研磨面の研磨液の分布を均一にする送風手段7(送風口)を設ける。

概要

背景

従来より、半導体デバイス等の製造の際に、研磨液を供給しつつ、半導体ウエハー研磨材により研磨する技術が知られている。たとえば、化学反応性薬液を研磨液として半導体ウエハーの被研磨面上に供給し、砥石に対してウエハーを回転させて研磨を行う、砥石研磨型CMP(Chemical Mechanical Polish)装置が知られている。

しかし、この種の研磨技術にあっては、研磨液の被研磨面上での分布が必ずしも均一ではなく、これにより研磨量の面内均一性が低下することがある。従来の砥石研磨型CMP装置を例にとってこの問題点を説明する。

図3ないし図5を参照する。図3は、砥石研磨型CMP装置の概要を示す構成図である。被研磨材1である半導体ウエハーは、ステージ6に真空吸着されている。このステージ6はターンテーブルとなっており、これにより被研磨材1(ウエハー)は研磨時には回転する。たとえば60rpmで回転する。その上部には、研磨材2である砥石が位置しており、この研磨材2は、研磨ヘッド5に装着されている。被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)を真上から見た図である図4に示すように、研磨材2(砥石)はドーナツ形をなしている。符号Iで、被研磨材1(ウエハー)の回転を示す。研磨ヘッド5が回転することにより、研磨材2(砥石)が符号IIで示すように回転する(たとえば320rpmでの回転)。このように、被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)とが相対的に回転することにより研磨材2(砥石)は被研磨材1(ウエハー)の被研磨面(上面)上を磨き、研磨がなされる。矢印IIIで示すようにステージ6(ターンテーブル)が研磨ヘッド5の下を移動して、被研磨面(上面)全面の研磨が行われる。図示の例の場合は、研磨ヘッド5は固定である。

研磨液3は、図3に示すように研磨ヘッド5に取り付けられた研磨液滴下口4から、被研磨材1(ウエハー)の被研磨面に滴下される。このときに、被研磨材1(ウエハー)及び研磨ヘッド5は高速で回転している。このため、滴下された研磨液3は、遠心力により押し流されて、被研磨材1(ウエハー)の周辺部に滞留する。たとえば図4、及び斜め方向から被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)を見た図である図5に符号1a,1bで示す周辺部に、溜まりやすくなる。この結果、周辺部の研磨量がその他の部分より大きくなる現象が起こる。

上記のように従来技術にあっては、砥石研磨型CMP装置などにおいて、研磨液が被研磨材の回転の遠心力により被研磨材周辺に押し流されて研磨液の不均一が生じ、その結果研磨量の面内均一性が悪化するという問題があった。これは、研磨液の分布に不均一がある場合、常に問題となることである。

概要

研磨液を用いて研磨を行う際の被研磨面の研磨液の不均一分布を解決し、研磨量の均一性がよく、平坦性のよい研磨が実現できる研磨方法及び研磨装置を提供する。

研磨液3をウエハー等の被研磨材1の被研磨面に供給して砥石等の研磨材2により研磨を行う際、送風により被研磨面の研磨液の分布を均一にして研磨を行う研磨方法。研磨液を被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う研磨装置であって、被研磨面の研磨液の分布を均一にする送風手段7(送風口)を設ける。

目的

本発明は、研磨液を用いて研磨を行う際の被研磨面の上記研磨液の不均一分布に伴う問題を解決し、研磨量の均一性がよく、平坦性のよい研磨が実現できる研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

研磨液被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う際、送風により被研磨面の研磨液の分布を均一にして研磨を行うことを特徴とする研磨方法

請求項2

上記被研磨材は回転状態で研磨されるものであり、該回転の遠心力により被研磨材の周辺に他の部分より大きく分布する傾向の研磨液に対して上記送風を行って被研磨面の研磨液の分布を均一にすることを特徴とする請求項1に記載の研磨方法。

請求項3

上記被研磨材は半導体ウエハーであることを特徴とする請求項1に記載の研磨方法。

請求項4

研磨液を被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う研磨装置であって、被研磨面の研磨液の分布を均一にする送風手段を設けたことを特徴とする研磨装置。

技術分野

0001

本発明は、研磨方法及び研磨装置に関する。特に、研磨液被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う形態の研磨方法及び研磨装置に関するものである。本発明は、たとえば半導体製造の際に半導体基板ウエハーを研磨する場合などに利用することができる。

背景技術

0002

従来より、半導体デバイス等の製造の際に、研磨液を供給しつつ、半導体ウエハーを研磨材により研磨する技術が知られている。たとえば、化学反応性薬液を研磨液として半導体ウエハーの被研磨面上に供給し、砥石に対してウエハーを回転させて研磨を行う、砥石研磨型CMP(Chemical Mechanical Polish)装置が知られている。

0003

しかし、この種の研磨技術にあっては、研磨液の被研磨面上での分布が必ずしも均一ではなく、これにより研磨量の面内均一性が低下することがある。従来の砥石研磨型CMP装置を例にとってこの問題点を説明する。

0004

図3ないし図5を参照する。図3は、砥石研磨型CMP装置の概要を示す構成図である。被研磨材1である半導体ウエハーは、ステージ6に真空吸着されている。このステージ6はターンテーブルとなっており、これにより被研磨材1(ウエハー)は研磨時には回転する。たとえば60rpmで回転する。その上部には、研磨材2である砥石が位置しており、この研磨材2は、研磨ヘッド5に装着されている。被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)を真上から見た図である図4に示すように、研磨材2(砥石)はドーナツ形をなしている。符号Iで、被研磨材1(ウエハー)の回転を示す。研磨ヘッド5が回転することにより、研磨材2(砥石)が符号IIで示すように回転する(たとえば320rpmでの回転)。このように、被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)とが相対的に回転することにより研磨材2(砥石)は被研磨材1(ウエハー)の被研磨面(上面)上を磨き、研磨がなされる。矢印IIIで示すようにステージ6(ターンテーブル)が研磨ヘッド5の下を移動して、被研磨面(上面)全面の研磨が行われる。図示の例の場合は、研磨ヘッド5は固定である。

0005

研磨液3は、図3に示すように研磨ヘッド5に取り付けられた研磨液滴下口4から、被研磨材1(ウエハー)の被研磨面に滴下される。このときに、被研磨材1(ウエハー)及び研磨ヘッド5は高速で回転している。このため、滴下された研磨液3は、遠心力により押し流されて、被研磨材1(ウエハー)の周辺部に滞留する。たとえば図4、及び斜め方向から被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)を見た図である図5に符号1a,1bで示す周辺部に、溜まりやすくなる。この結果、周辺部の研磨量がその他の部分より大きくなる現象が起こる。

0006

上記のように従来技術にあっては、砥石研磨型CMP装置などにおいて、研磨液が被研磨材の回転の遠心力により被研磨材周辺に押し流されて研磨液の不均一が生じ、その結果研磨量の面内均一性が悪化するという問題があった。これは、研磨液の分布に不均一がある場合、常に問題となることである。

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、研磨液を用いて研磨を行う際の被研磨面の上記研磨液の不均一分布に伴う問題を解決し、研磨量の均一性がよく、平坦性のよい研磨が実現できる研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る研磨方法は、研磨液を被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う際、送風により被研磨面の研磨液の分布を均一にして研磨を行うことを特徴とするものである。

0009

本発明に係る研磨装置は、研磨液を被研磨材の被研磨面に供給して研磨材により研磨を行う研磨装置であって、被研磨面の研磨液の分布を均一にする送風手段を設けたことを特徴とするものである。

0010

本発明によれば、送風により被研磨面の研磨液の分布を均一にして研磨を行うので、均一性な磨量が達成され、平坦性のよい研磨が実現できる。なお、特開平10−156712号公報には、被研磨材に研磨液を均一に供給するための提案があるが、これはウエハーの保持リング加工精度のばらつきを吸収させるものであり、また同じく特開平10−6231号公報の提案は研磨液を供給する隙間構造を工夫するものであり、また同じく特開平8−294861号公報の提案は回転方向後方液排出機構を設けたものであり、いずれも本発明とは顕著に構成が異なる。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明の実施の形態について、その好ましい具体例を図面を参照して説明する。但し当然のことではあるが、本発明は図示実施の形態例に限定されるものではない。

0012

実施の形態例1
本実施の形態例は、本発明を、半導体ウエハーの研磨に適用したものであり、たとえば半導体製造の際の各レイヤー平坦化形成の場合に、具体化したものである。本例により、研磨量均一性悪化の原因である研磨液のウエハー周辺への滞留を防ぎ、研磨量の均一性のよい、つまり平坦性のよい膜(たとえば層間膜構造)を得る。

0013

図1及び図2を参照する。図1は、本例に係る砥石研磨型CMP装置の概要を示す構成図、図2は、被研磨材1(ウエハー)と研磨材2(砥石)を真上から見た図である。図1及び図2中、図3ないし図5と同じ符号は、同じ構成部分を示す。

0014

図1及び図2に示すように、本例は、図3ないし図5に示した従来技術のCMP装置に、送風手段7として送風口を設けたものである。この送風手段7(送風口)によって、被研磨材1(ウエハー)の周辺部から中央部に向かって、絶えず気流の流れを作る。

0015

符号Iで示す回転等の遠心力で、周辺へ流され、滞留していた研磨液3は、本例では送風手段7(送風口)からの送風により中央部へ押し戻され、研磨液3は被研磨面(ウエハー面)上に均一に分布する。その結果、研磨液3の滞留による研磨量の不均一の問題は解決され、研磨量の面内均一性が向上する。

0016

その他の構成については、前記説明した従来技術と同様である。

0017

本例によれば、回転するウエハーの遠心力に対しても、送風により研磨液がウエハー周辺に滞留することが防がれ、研磨液は被研磨面に均一に分布し、よって、周辺部のみの研磨量の増大、面内均一性の悪化等の問題点を解決できる。したがって、平坦性の向上が実現でき、製品(IC等)の歩留り、及び信頼性を向上させることが可能となる。

発明の効果

0018

上述したように、本発明によれば、研磨液を用いて研磨を行う際の被研磨面の上記研磨液の不均一分布に伴う問題を解決し、研磨量の均一性がよく、平坦性のよい研磨が実現できる研磨方法及び研磨装置を提供することができた。

図面の簡単な説明

0019

図1本発明の実施の形態例1の研磨装置の構成を示す図である。
図2本発明の実施の形態例1の研磨装置の要部上面図である。
図3従来技術の研磨装置の構成を示す図である。
図4従来技術の研磨装置の要部上面図である。
図5従来技術の研磨装置の要部斜視図である。

--

0020

1・・・被研磨材(半導体ウエハー)、2・・・研磨材(砥石)、3・・・研磨液、4・・・研磨液滴下口、5・・・研磨ヘッド、6・・・ステージ(ターンテーブル)、7・・・送風手段(送風口)。

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