JPH11156718A - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents
研磨装置および研磨方法Info
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- JPH11156718A JPH11156718A JP32112397A JP32112397A JPH11156718A JP H11156718 A JPH11156718 A JP H11156718A JP 32112397 A JP32112397 A JP 32112397A JP 32112397 A JP32112397 A JP 32112397A JP H11156718 A JPH11156718 A JP H11156718A
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Landscapes
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学的機械研磨装置等の精密研磨装置におけ
る研磨スラリ中の研磨粒子の凝集を防止し、スクラッチ
疵等の発生のない研磨方法を提供する。 【解決手段】 研磨スラリ供給槽１５や研磨スラリ供給
ノズル１６に、電界印加手段１８を具備させる。電界印
加手段１８として、交流電界の印加が望ましい。 【効果】 電界印加により研磨粒子の運動が加速され、
凝集が防止され、あるいは分散性が向上する。したがっ
て、凝集塊に起因するスクラッチ疵の発生が防止され
る。
る研磨スラリ中の研磨粒子の凝集を防止し、スクラッチ
疵等の発生のない研磨方法を提供する。 【解決手段】 研磨スラリ供給槽１５や研磨スラリ供給
ノズル１６に、電界印加手段１８を具備させる。電界印
加手段１８として、交流電界の印加が望ましい。 【効果】 電界印加により研磨粒子の運動が加速され、
凝集が防止され、あるいは分散性が向上する。したがっ
て、凝集塊に起因するスクラッチ疵の発生が防止され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置および研磨
方法に関し、更に詳しくは、スクラッチ等の研磨疵を防
止して安定な研磨をなしうる研磨装置および研磨方法に
関する。
方法に関し、更に詳しくは、スクラッチ等の研磨疵を防
止して安定な研磨をなしうる研磨装置および研磨方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体装置の集積度が進み、
そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォータ
ミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配線の
パターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低いレ
ベルに保ち、信号伝播の遅延や各種マイグレーションを
防止するには、配線の断面積を確保する必要がある。す
なわち配線の高さはあまり縮小できないことから、配線
のアスペクト比は増加の傾向にある。また同一の半導体
チップ上においても、配線密度が稠密な領域と疎な領域
とが混在する場合が一般的である。
そのデザインルールがサブハーフミクロンからクォータ
ミクロンのレベルへと微細化されるに伴い、内部配線の
パターン幅も縮小されつつある。一方配線抵抗を低いレ
ベルに保ち、信号伝播の遅延や各種マイグレーションを
防止するには、配線の断面積を確保する必要がある。す
なわち配線の高さはあまり縮小できないことから、配線
のアスペクト比は増加の傾向にある。また同一の半導体
チップ上においても、配線密度が稠密な領域と疎な領域
とが混在する場合が一般的である。
【０００３】かかる微細配線を下層とした多層配線構造
を形成する場合には、下層配線により形成された段差や
凹部を埋めるように平坦化層間絶縁膜を形成してフラッ
トな表面を確保し、この上に上層配線を形成するプロセ
スを繰り返すことが必要になる。これは、上層配線のス
テップカバレッジの向上もさることながら、レジストパ
ターニングのためのリソグラフィにおける、露光光の短
波長化やレンズの高ＮＡ化にともなうＤＯＦ (Depth of
Focus) の低下を補償する観点からも重要である。一例
として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザステッ
パ露光により０．２５μｍルールのラインアンドスペー
スを制御性よくパターニングするには、露光面の表面段
差は０．２〜０．３μｍ以下が要求されている。
を形成する場合には、下層配線により形成された段差や
凹部を埋めるように平坦化層間絶縁膜を形成してフラッ
トな表面を確保し、この上に上層配線を形成するプロセ
スを繰り返すことが必要になる。これは、上層配線のス
テップカバレッジの向上もさることながら、レジストパ
ターニングのためのリソグラフィにおける、露光光の短
波長化やレンズの高ＮＡ化にともなうＤＯＦ (Depth of
Focus) の低下を補償する観点からも重要である。一例
として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザステッ
パ露光により０．２５μｍルールのラインアンドスペー
スを制御性よくパターニングするには、露光面の表面段
差は０．２〜０．３μｍ以下が要求されている。
【０００４】従来より各種の平坦化層間絶縁膜の形成方
法が開発されている。これらの形成方法は、大別して成
膜条件の最適化によりセルフフロー特性を向上するか、
あるいは成膜後のリフロー熱処理により表面平坦性を向
上するかのいずれかである。いずれの方法も、配線間隔
の広い段差凹部での層間絶縁膜の平坦形状や、配線間隔
の狭い部分での層間絶縁膜のボイド（鬆）の発生防止に
関して改善の余地が残されている。
法が開発されている。これらの形成方法は、大別して成
膜条件の最適化によりセルフフロー特性を向上するか、
あるいは成膜後のリフロー熱処理により表面平坦性を向
上するかのいずれかである。いずれの方法も、配線間隔
の広い段差凹部での層間絶縁膜の平坦形状や、配線間隔
の狭い部分での層間絶縁膜のボイド（鬆）の発生防止に
関して改善の余地が残されている。
【０００５】そこで、段差が発生した層間絶縁膜等を後
処理により平坦化する方法として、近年シリコンウェハ
のミラーポリッシュ法を応用した化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ；Chemical Mechnical Polishing) によるグローバル
平坦化法が提案されている。この化学的機械研磨方法
は、一旦形成された被処理基板上の各種段差を一括して
確実に平坦化できる方法として有望視されている。
処理により平坦化する方法として、近年シリコンウェハ
のミラーポリッシュ法を応用した化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ；Chemical Mechnical Polishing) によるグローバル
平坦化法が提案されている。この化学的機械研磨方法
は、一旦形成された被処理基板上の各種段差を一括して
確実に平坦化できる方法として有望視されている。
【０００６】図４は従来の化学的機械研磨装置を示す概
略断面図である。同図において、回転するキャリア１２
に研磨面を下向きにして貼着した被研磨基板１１は、こ
れも回転する研磨定盤であるプラテン１３と対向するよ
うにセッティングされる。このプラテン１３表面には、
研磨パッド１４が貼着されている。一方、研磨スラリ供
給手段の主要構成要素である研磨スラリ供給槽１５から
研磨スラリ供給ノズル１６を経由し、プラテン１３上の
研磨パッド１４に研磨スラリ１７を供給する。この状態
で被研磨基板１１を所定圧力で研磨パッド１４に押圧し
て研磨を施す。このときキャリア１２およびプラテン１
３の回転数と回転軸の調整を最適化するとともに、被研
磨基板に適した研磨スラリの選択が１つのポイントとな
る。一例として、酸化シリコン系の層間絶縁膜を研磨す
る場合には、研磨粒子として粒径１０ｎｍ程度のシリカ
微粒子を懸濁したＫＯＨ水溶液等の分散媒を用い、化学
反応と機械的研磨とを併用したＣＭＰを施す。
略断面図である。同図において、回転するキャリア１２
に研磨面を下向きにして貼着した被研磨基板１１は、こ
れも回転する研磨定盤であるプラテン１３と対向するよ
うにセッティングされる。このプラテン１３表面には、
研磨パッド１４が貼着されている。一方、研磨スラリ供
給手段の主要構成要素である研磨スラリ供給槽１５から
研磨スラリ供給ノズル１６を経由し、プラテン１３上の
研磨パッド１４に研磨スラリ１７を供給する。この状態
で被研磨基板１１を所定圧力で研磨パッド１４に押圧し
て研磨を施す。このときキャリア１２およびプラテン１
３の回転数と回転軸の調整を最適化するとともに、被研
磨基板に適した研磨スラリの選択が１つのポイントとな
る。一例として、酸化シリコン系の層間絶縁膜を研磨す
る場合には、研磨粒子として粒径１０ｎｍ程度のシリカ
微粒子を懸濁したＫＯＨ水溶液等の分散媒を用い、化学
反応と機械的研磨とを併用したＣＭＰを施す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この化学的機械研磨方
法による平坦化法には、実用化に向けて解決すべき問題
が残されている。その一つとして、被研磨基板表面に発
生する、スクラッチ疵等の研磨疵が挙げられる。例えば
層間絶縁膜等の被研磨面にこのようなスクラッチ疵が発
生すると、後工程でこの上にＡｌ系金属等による配線を
形成した場合に、スクラッチ疵部分で段切れ等が発生
し、エレクトロマイグレーション耐性の劣化等の信頼性
の低下が発生する虞れがある。またＨＤＤ (Hard Disk
Drive)用非磁性基板等の研磨においてスクラッチ疵が発
生すると、ドロップアウト等、再生信号欠落が発生する
原因となる。
法による平坦化法には、実用化に向けて解決すべき問題
が残されている。その一つとして、被研磨基板表面に発
生する、スクラッチ疵等の研磨疵が挙げられる。例えば
層間絶縁膜等の被研磨面にこのようなスクラッチ疵が発
生すると、後工程でこの上にＡｌ系金属等による配線を
形成した場合に、スクラッチ疵部分で段切れ等が発生
し、エレクトロマイグレーション耐性の劣化等の信頼性
の低下が発生する虞れがある。またＨＤＤ (Hard Disk
Drive)用非磁性基板等の研磨においてスクラッチ疵が発
生すると、ドロップアウト等、再生信号欠落が発生する
原因となる。
【０００８】スクラッチ疵の発生は、研磨粒子の分散不
良による凝集塊に起因するものと考えられている。特
に、金属膜のＣＭＰに用いられる、研磨粒子としてアル
ミナを採用した研磨スラリは分散性が悪く、この対策と
して研磨粒子が沈降しないようにモータ駆動による撹拌
装置を備えたＣＭＰ装置が提案されている。しかしなが
ら、このような機械的な分散手段によっても、研磨粒子
の分散性は充分ではなく、スクラッチ疵を完全に防止す
るに至っていない。
良による凝集塊に起因するものと考えられている。特
に、金属膜のＣＭＰに用いられる、研磨粒子としてアル
ミナを採用した研磨スラリは分散性が悪く、この対策と
して研磨粒子が沈降しないようにモータ駆動による撹拌
装置を備えたＣＭＰ装置が提案されている。しかしなが
ら、このような機械的な分散手段によっても、研磨粒子
の分散性は充分ではなく、スクラッチ疵を完全に防止す
るに至っていない。
【０００９】本発明は上述した問題点を解決することを
その課題とする。すなわち本発明の課題は、研磨スラリ
中の研磨粒子の分散性を向上し、あるいは良好な分散を
維持し、研磨粒子の凝集を防止することにより、被研磨
基板表面のスクラッチ疵等の発生を防止して、歩留りの
高い安定で高精度な研磨を施すことが可能な研磨装置お
よび研磨方法を提供することである。
その課題とする。すなわち本発明の課題は、研磨スラリ
中の研磨粒子の分散性を向上し、あるいは良好な分散を
維持し、研磨粒子の凝集を防止することにより、被研磨
基板表面のスクラッチ疵等の発生を防止して、歩留りの
高い安定で高精度な研磨を施すことが可能な研磨装置お
よび研磨方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置は上述
の課題を達成するために提案するものであり、研磨パッ
ドが貼着された研磨定盤、この研磨パッドに研磨スラリ
を供給する、研磨スラリ供給槽および研磨スラリ供給ノ
ズルを含む研磨スラリ供給手段、被研磨基板を把持して
研磨パッド表面に押圧するとともに、被研磨基板と研磨
定盤とを相対移動させる被研磨基板把持手段を具備する
研磨装置であって、この研磨スラリ供給手段は、研磨ス
ラリに対する電界印加手段をさらに有することを特徴と
する。
の課題を達成するために提案するものであり、研磨パッ
ドが貼着された研磨定盤、この研磨パッドに研磨スラリ
を供給する、研磨スラリ供給槽および研磨スラリ供給ノ
ズルを含む研磨スラリ供給手段、被研磨基板を把持して
研磨パッド表面に押圧するとともに、被研磨基板と研磨
定盤とを相対移動させる被研磨基板把持手段を具備する
研磨装置であって、この研磨スラリ供給手段は、研磨ス
ラリに対する電界印加手段をさらに有することを特徴と
する。
【００１１】また本発明の研磨方法は、研磨パッドが貼
着された研磨定盤に、研磨スラリ供給槽および研磨スラ
リ供給ノズルを含む研磨スラリ供給手段から、研磨スラ
リを供給する工程、被研磨基板を把持して前記研磨パッ
ド表面に押圧するとともに、被研磨基板と研磨定盤とを
相対移動させて被研磨基板表面を研磨する研磨工程を具
備する研磨方法であって、この研磨スラリ供給工程は、
研磨スラリに対する電界印加工程をさらに有することを
特徴とする。
着された研磨定盤に、研磨スラリ供給槽および研磨スラ
リ供給ノズルを含む研磨スラリ供給手段から、研磨スラ
リを供給する工程、被研磨基板を把持して前記研磨パッ
ド表面に押圧するとともに、被研磨基板と研磨定盤とを
相対移動させて被研磨基板表面を研磨する研磨工程を具
備する研磨方法であって、この研磨スラリ供給工程は、
研磨スラリに対する電界印加工程をさらに有することを
特徴とする。
【００１２】本発明における研磨スラリに対する電界印
加は、交流電界印加であることが望ましい。
加は、交流電界印加であることが望ましい。
【００１３】また本発明における研磨スラリに対する電
界印加は、研磨スラリ供給槽あるいは研磨スラリ供給ノ
ズルにおいて施すことが望ましい。
界印加は、研磨スラリ供給槽あるいは研磨スラリ供給ノ
ズルにおいて施すことが望ましい。
【００１４】つぎに作用の説明に移る。研磨スラリは、
通常研磨粒子を酸性あるいはアルカリ性水溶液の分散媒
に分散した懸濁液である。したがって、研磨粒子表面は
懸濁液中で電気二重層を形成し、帯電した状態で浮遊し
ている。この状態で外部から電界を印加することによ
り、研磨粒子の運動が加速され、良好な分散状態が維持
され、あるいは凝集が防止される。これにより、凝集塊
によるスクラッチ疵等の発生が防止される。
通常研磨粒子を酸性あるいはアルカリ性水溶液の分散媒
に分散した懸濁液である。したがって、研磨粒子表面は
懸濁液中で電気二重層を形成し、帯電した状態で浮遊し
ている。この状態で外部から電界を印加することによ
り、研磨粒子の運動が加速され、良好な分散状態が維持
され、あるいは凝集が防止される。これにより、凝集塊
によるスクラッチ疵等の発生が防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例につ
き、添付図面を参照しながら説明する。
き、添付図面を参照しながら説明する。
【００１６】まず、本発明の研磨装置を半導体装置の製
造工程に用いられる化学的機械研磨装置に適用した構成
例につき、図１および図２を参照して説明する。
造工程に用いられる化学的機械研磨装置に適用した構成
例につき、図１および図２を参照して説明する。
【００１７】図１の研磨装置は、研磨スラリ供給手段の
主要構成要素である、研磨スラリ供給槽１５および研磨
スラリ供給ノズル１６のうち、研磨スラリ供給槽１５に
電界印加手段１８を設けたものである。また図２の研磨
装置は、研磨スラリ供給手段の主要構成要素である、研
磨スラリ供給槽１５および研磨スラリ供給ノズル１６の
うち、研磨スラリ供給ノズル１６に電界印加手段１９を
設けたものである。この場合、電界印加手段１９は研磨
スラリ供給槽１５から研磨スラリ供給ノズル１６の吐出
端までの配管のうちのいずれの個所に設けてもよい。装
置構成としては、研磨スラリ供給槽１５および研磨スラ
リ供給ノズル１６の双方に電界印加手段１８を設けても
よい。いずれの装置においても、研磨スラリ供給手段は
研磨スラリ１７を循環して用いても、使い捨てで用いて
もよい。いずれの装置においても、電界印加手段１８の
構成以外は図４を参照して説明した従来の研磨装置と同
様であるので、重複する説明は省略する。
主要構成要素である、研磨スラリ供給槽１５および研磨
スラリ供給ノズル１６のうち、研磨スラリ供給槽１５に
電界印加手段１８を設けたものである。また図２の研磨
装置は、研磨スラリ供給手段の主要構成要素である、研
磨スラリ供給槽１５および研磨スラリ供給ノズル１６の
うち、研磨スラリ供給ノズル１６に電界印加手段１９を
設けたものである。この場合、電界印加手段１９は研磨
スラリ供給槽１５から研磨スラリ供給ノズル１６の吐出
端までの配管のうちのいずれの個所に設けてもよい。装
置構成としては、研磨スラリ供給槽１５および研磨スラ
リ供給ノズル１６の双方に電界印加手段１８を設けても
よい。いずれの装置においても、研磨スラリ供給手段は
研磨スラリ１７を循環して用いても、使い捨てで用いて
もよい。いずれの装置においても、電界印加手段１８の
構成以外は図４を参照して説明した従来の研磨装置と同
様であるので、重複する説明は省略する。
【００１８】図示の電界印加手段１８の電極構成は、一
例として一対の平板電極による容量結合となっている
が、コイル状電極による誘導結合構成、あるいはアンテ
ナを用いる構成等、研磨スラリに有効な電界が印加しう
る構成であれば種類を問わない。電界印加手段の電源と
しては、直流、交流のいずれでもよいが、研磨スラリの
分散効率の面からは交流が望ましい。ここでは一例とし
て、商用電源の５０Ｈｚの交流電源を用いた。印加電圧
は、電界印加手段１８の電極構成例えば電極間距離等に
依存する設計事項であり、電極間放電等が起こらない電
圧範囲、例えば数十Ｖ〜数千Ｖが選ばれる。また交流の
場合の周波数は、数Ｈｚ〜ＲＦ(Radio Frequency) の範
囲から選ばれる。
例として一対の平板電極による容量結合となっている
が、コイル状電極による誘導結合構成、あるいはアンテ
ナを用いる構成等、研磨スラリに有効な電界が印加しう
る構成であれば種類を問わない。電界印加手段の電源と
しては、直流、交流のいずれでもよいが、研磨スラリの
分散効率の面からは交流が望ましい。ここでは一例とし
て、商用電源の５０Ｈｚの交流電源を用いた。印加電圧
は、電界印加手段１８の電極構成例えば電極間距離等に
依存する設計事項であり、電極間放電等が起こらない電
圧範囲、例えば数十Ｖ〜数千Ｖが選ばれる。また交流の
場合の周波数は、数Ｈｚ〜ＲＦ(Radio Frequency) の範
囲から選ばれる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の研磨方法を実施例により更に
詳しく説明する。ただし本発明はこれらの実施例になん
ら限定されるものではない。
詳しく説明する。ただし本発明はこれらの実施例になん
ら限定されるものではない。
【００２０】実施例１ 研磨スラリとして、平均粒子径１０ｎｍのシリカ微粒子
をアンモニア水に懸濁させ、ｐＨを１０．０に調製した
ものを用いた。研磨スラリ中のシリカ微粒子は３０重量
％とした。図１に示した研磨装置を用い、研磨スラリ供
給槽１５に５０Ｈｚの電界を印加して、研磨パッド１４
に研磨スラリ１７を供給する。研磨スラリ１７の電子顕
微鏡による観察および画像処理により粒径分布を求めた
ところ、電界印加なしでは研磨粒子の平均粒径は５０ｎ
ｍで凝集塊が見られたが、電界の印加により平均粒径は
１０ｎｍとなり、分散性の向上が確認された。
をアンモニア水に懸濁させ、ｐＨを１０．０に調製した
ものを用いた。研磨スラリ中のシリカ微粒子は３０重量
％とした。図１に示した研磨装置を用い、研磨スラリ供
給槽１５に５０Ｈｚの電界を印加して、研磨パッド１４
に研磨スラリ１７を供給する。研磨スラリ１７の電子顕
微鏡による観察および画像処理により粒径分布を求めた
ところ、電界印加なしでは研磨粒子の平均粒径は５０ｎ
ｍで凝集塊が見られたが、電界の印加により平均粒径は
１０ｎｍとなり、分散性の向上が確認された。
【００２１】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の研磨方法の
工程を示す概略断面図である。すなわち、図３（ａ）に
示すようにＭＯＳトランジスタ等の素子群（不図示）が
作り込まれたシリコン等の半導体基板１上に、酸化シリ
コン等の下層層間絶縁膜２およびＡｌ系金属等の配線３
を形成した。さらに図３（ｂ）に示すように、ＳｉＨ4
とＮ2 Ｏを原料ガスとする常法のプラズマＣＶＤ法によ
り、酸化シリコンからなる上層層間絶縁膜４を形成し、
これを被研磨基板１１とした。上層層間絶縁膜４の表面
は、配線３のラインアンドスペースを反映した凹凸形状
を有する。
工程を示す概略断面図である。すなわち、図３（ａ）に
示すようにＭＯＳトランジスタ等の素子群（不図示）が
作り込まれたシリコン等の半導体基板１上に、酸化シリ
コン等の下層層間絶縁膜２およびＡｌ系金属等の配線３
を形成した。さらに図３（ｂ）に示すように、ＳｉＨ4
とＮ2 Ｏを原料ガスとする常法のプラズマＣＶＤ法によ
り、酸化シリコンからなる上層層間絶縁膜４を形成し、
これを被研磨基板１１とした。上層層間絶縁膜４の表面
は、配線３のラインアンドスペースを反映した凹凸形状
を有する。
【００２２】図３（ｂ）に示す被研磨基板１１を、図１
に示す研磨装置のキャリア１２にフェイスダウンの状態
で把持し、図１に示す研磨装置の研磨スラリ供給槽１５
に５０Ｈｚの電界を印加しつつ、上層層間絶縁膜４を研
磨した。研磨条件の一例を下記に示す。 キャリア回転数 ３０ ｒｐｍ プラテン回転数 ３０ ｒｐｍ 研磨圧力 ３００ ｇ／ｃｍ2 時間 １８０ ｓｅｃ なお研磨パッドは発泡ポリウレタンの下部に不織布を積
層したＩＣ１０００／ｓｕｂａ４００（ローデル社製）
を用いた。
に示す研磨装置のキャリア１２にフェイスダウンの状態
で把持し、図１に示す研磨装置の研磨スラリ供給槽１５
に５０Ｈｚの電界を印加しつつ、上層層間絶縁膜４を研
磨した。研磨条件の一例を下記に示す。 キャリア回転数 ３０ ｒｐｍ プラテン回転数 ３０ ｒｐｍ 研磨圧力 ３００ ｇ／ｃｍ2 時間 １８０ ｓｅｃ なお研磨パッドは発泡ポリウレタンの下部に不織布を積
層したＩＣ１０００／ｓｕｂａ４００（ローデル社製）
を用いた。
【００２３】研磨終了後の状態を図３（ｃ）に示す。上
層層間絶縁膜４表面の凹凸は平坦化され、走査型電子顕
微鏡による観察ではスクラッチ疵等の研磨疵は見出せな
かった。一方、研磨スラリ供給槽１５に電界を印加せず
に上層層間絶縁膜４を研磨したものは、多数のスクラッ
チ疵が発生していた。なお、図２に示した研磨装置を用
い、研磨スラリ供給ノズル１６に電界を印加した場合も
同様にスクラッチ疵等の研磨疵は見出せなかった。
層層間絶縁膜４表面の凹凸は平坦化され、走査型電子顕
微鏡による観察ではスクラッチ疵等の研磨疵は見出せな
かった。一方、研磨スラリ供給槽１５に電界を印加せず
に上層層間絶縁膜４を研磨したものは、多数のスクラッ
チ疵が発生していた。なお、図２に示した研磨装置を用
い、研磨スラリ供給ノズル１６に電界を印加した場合も
同様にスクラッチ疵等の研磨疵は見出せなかった。
【００２４】実施例２ 研磨スラリとして、平均粒子径１０ｎｍのアルミナ微粒
子を水酸化カリウム水溶液に懸濁させたものを用いた。
研磨スラリ中のアルミナ微粒子は３５重量％とした。図
２に示した研磨装置を用い、研磨スラリ供給ノズル１６
先端に５０Ｈｚの電界を印加して、研磨パッド１４に研
磨スラリ１７を供給する。研磨スラリ１７の電子顕微鏡
による観察および画像処理により粒径分布を求めたとこ
ろ、電界印加なしでは研磨粒子の平均粒径は５０ｎｍで
凝集塊が見られたが、電界の印加により平均粒径は１０
ｎｍとなり、分散性の向上が見られた。
子を水酸化カリウム水溶液に懸濁させたものを用いた。
研磨スラリ中のアルミナ微粒子は３５重量％とした。図
２に示した研磨装置を用い、研磨スラリ供給ノズル１６
先端に５０Ｈｚの電界を印加して、研磨パッド１４に研
磨スラリ１７を供給する。研磨スラリ１７の電子顕微鏡
による観察および画像処理により粒径分布を求めたとこ
ろ、電界印加なしでは研磨粒子の平均粒径は５０ｎｍで
凝集塊が見られたが、電界の印加により平均粒径は１０
ｎｍとなり、分散性の向上が見られた。
【００２５】本実施例における被研磨基板１１は、前実
施例１に準じたものであるが、図３（ｂ）に示す上層層
間絶縁膜４として、低誘電率のフッ素を含有する酸化シ
リコン（ＳｉＯＦ）を用いた。ＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置を用いたＳｉＯＦのプラズマＣＶＤ成膜条件の一例を
示す。 ＳｉＦ4 ８０ ｓｃｃｍ ＳｉＨ4 ４０ ｓｃｃｍ Ｏ2 １００ ｓｃｃｍ Ａｒ ５０ ｓｃｃｍ 圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波パワー ２０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦパワー ２０００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２００ ℃ ＳｉＯＦによる上層層間絶縁膜４の表面も、配線３のラ
インアンドスペースを反映した凹凸形状を有する。
施例１に準じたものであるが、図３（ｂ）に示す上層層
間絶縁膜４として、低誘電率のフッ素を含有する酸化シ
リコン（ＳｉＯＦ）を用いた。ＥＣＲプラズマＣＶＤ装
置を用いたＳｉＯＦのプラズマＣＶＤ成膜条件の一例を
示す。 ＳｉＦ4 ８０ ｓｃｃｍ ＳｉＨ4 ４０ ｓｃｃｍ Ｏ2 １００ ｓｃｃｍ Ａｒ ５０ ｓｃｃｍ 圧力 １．０ Ｐａ マイクロ波パワー ２０００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦパワー ２０００ Ｗ（１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ２００ ℃ ＳｉＯＦによる上層層間絶縁膜４の表面も、配線３のラ
インアンドスペースを反映した凹凸形状を有する。
【００２６】図３（ｂ）に示す被研磨基板１１を、図２
に示す研磨装置のキャリア１２にフェイスダウンの状態
で把持し、研磨スラリ供給ノズル１６に５０Ｈｚの電界
を印加しつつ、上層層間絶縁膜４を研磨した。研磨条件
の一例を下記に示す。 キャリア回転数 ３０ ｒｐｍ プラテン回転数 ３０ ｒｐｍ 研磨圧力 ２５０ ｇ／ｃｍ2 時間 １５０ ｓｅｃ なお研磨パッドは同じく発泡ポリウレタンの下部に不織
布を積層したＩＣ１０００／ｓｕｂａ４００（ローデル
社製）を用いた。
に示す研磨装置のキャリア１２にフェイスダウンの状態
で把持し、研磨スラリ供給ノズル１６に５０Ｈｚの電界
を印加しつつ、上層層間絶縁膜４を研磨した。研磨条件
の一例を下記に示す。 キャリア回転数 ３０ ｒｐｍ プラテン回転数 ３０ ｒｐｍ 研磨圧力 ２５０ ｇ／ｃｍ2 時間 １５０ ｓｅｃ なお研磨パッドは同じく発泡ポリウレタンの下部に不織
布を積層したＩＣ１０００／ｓｕｂａ４００（ローデル
社製）を用いた。
【００２７】研磨終了後の状態を図３（ｃ）に示す。上
層層間絶縁膜４表面の凹凸は平坦化され、走査型電子顕
微鏡による観察ではスクラッチ疵等の研磨疵は見出せな
かった。一方研磨スラリ供給ノズル１６に電界を印加せ
ずに上層層間絶縁膜４を研磨したものは、多数のスクラ
ッチ疵が発生していた。なお、図１に示した研磨装置を
用い、研磨スラリ供給槽１５に電界を印加した場合も、
同様にスクラッチ疵等の研磨疵は見出せなかった。
層層間絶縁膜４表面の凹凸は平坦化され、走査型電子顕
微鏡による観察ではスクラッチ疵等の研磨疵は見出せな
かった。一方研磨スラリ供給ノズル１６に電界を印加せ
ずに上層層間絶縁膜４を研磨したものは、多数のスクラ
ッチ疵が発生していた。なお、図１に示した研磨装置を
用い、研磨スラリ供給槽１５に電界を印加した場合も、
同様にスクラッチ疵等の研磨疵は見出せなかった。
【００２８】以上、本発明を２例の実施例をもって説明
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
したが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるもので
はない。
【００２９】例えば、研磨装置として化学的機械研磨装
置を例にとったが、化学反応を伴わない単なる機械的研
磨装置に適用することもできる。また研磨スラリの分散
媒としてアンモニア水あるいは水酸化カリウム等の無機
アルカリ性分散媒を用いたが、有機アミンやその誘導体
等の有機アルカリ性分散媒であってもよい。また無機酸
あるいは有機酸等の酸性分散媒体においても同様の効果
が得られる。研磨スラリ中にはこの他安定剤、ｐＨ緩衝
剤あるいは酸化剤等を被研磨基板に応じて添加してよ
い。例えば、Ｗ層の平坦化にはＨ2 Ｏ2 ／ＫＯＨ水溶液
系の分散媒が好適であるし、Ａｌ系金属層の平坦化には
Ｈ3 ＰＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 水溶液系の分散媒を用いればよ
い。
置を例にとったが、化学反応を伴わない単なる機械的研
磨装置に適用することもできる。また研磨スラリの分散
媒としてアンモニア水あるいは水酸化カリウム等の無機
アルカリ性分散媒を用いたが、有機アミンやその誘導体
等の有機アルカリ性分散媒であってもよい。また無機酸
あるいは有機酸等の酸性分散媒体においても同様の効果
が得られる。研磨スラリ中にはこの他安定剤、ｐＨ緩衝
剤あるいは酸化剤等を被研磨基板に応じて添加してよ
い。例えば、Ｗ層の平坦化にはＨ2 Ｏ2 ／ＫＯＨ水溶液
系の分散媒が好適であるし、Ａｌ系金属層の平坦化には
Ｈ3 ＰＯ4 ／Ｈ2 Ｏ2 水溶液系の分散媒を用いればよ
い。
【００３０】研磨粒子として、シリカやアルミナが代表
的であるが、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化ジル
コニウム、酸化チタン、酸化クロムあるいは酸化鉄等の
酸化物系、あるいは各種金属の硫酸塩、炭酸塩（水不溶
性のもの）を用いてもよい。また超微粒子ダイアモンド
を研磨粒子とする研磨スラリの分散性の向上にも寄与す
る。
的であるが、酸化セリウム、二酸化マンガン、酸化ジル
コニウム、酸化チタン、酸化クロムあるいは酸化鉄等の
酸化物系、あるいは各種金属の硫酸塩、炭酸塩（水不溶
性のもの）を用いてもよい。また超微粒子ダイアモンド
を研磨粒子とする研磨スラリの分散性の向上にも寄与す
る。
【００３１】被研磨基板として実施例で述べた酸化シリ
コン系層間絶縁膜の他に、有機ＳＯＧ (Spin On Glass)
あるいはＢＳＧ (Boro Silicate Glass)、ＰＳＧ (Phos
phoSilicate Glass) 、ＢＰＳＧ (Boro Phosho Silicat
e Glass) 、ＡｓＳＧ (Arseno Silicate Glass)等の各
種ガラス、酸化窒化シリコンあるいは窒化シリコン等の
無機系絶縁膜、ポリイミド等の有機高分子、フッ化ポリ
パラキシリレン等の有機低誘電率高分子等であってもよ
い。また層間絶縁膜の他にシリコン基板、多結晶シリコ
ン、非晶質シリコン、あるいはＡｌ系金属、Ｃｕ、Ｗ等
の各種高融点金属およびそのシリサイドの研磨にも好適
である。さらに半導体装置の製造工程の他に、ＨＤＤ用
Ａｌ系金属基板や、光ディスク、光磁気ディスク用のポ
リカーボネート基板、超高分子量ポリオレフィン基板等
の平坦化研磨に良好な効果を得ることができる。その
他、平坦な表面を必要とする各種電子デバイス、光学デ
バイス等に適用できることは言うまでもない。その他、
研磨装置の装置構成等も適宜変更してよい。
コン系層間絶縁膜の他に、有機ＳＯＧ (Spin On Glass)
あるいはＢＳＧ (Boro Silicate Glass)、ＰＳＧ (Phos
phoSilicate Glass) 、ＢＰＳＧ (Boro Phosho Silicat
e Glass) 、ＡｓＳＧ (Arseno Silicate Glass)等の各
種ガラス、酸化窒化シリコンあるいは窒化シリコン等の
無機系絶縁膜、ポリイミド等の有機高分子、フッ化ポリ
パラキシリレン等の有機低誘電率高分子等であってもよ
い。また層間絶縁膜の他にシリコン基板、多結晶シリコ
ン、非晶質シリコン、あるいはＡｌ系金属、Ｃｕ、Ｗ等
の各種高融点金属およびそのシリサイドの研磨にも好適
である。さらに半導体装置の製造工程の他に、ＨＤＤ用
Ａｌ系金属基板や、光ディスク、光磁気ディスク用のポ
リカーボネート基板、超高分子量ポリオレフィン基板等
の平坦化研磨に良好な効果を得ることができる。その
他、平坦な表面を必要とする各種電子デバイス、光学デ
バイス等に適用できることは言うまでもない。その他、
研磨装置の装置構成等も適宜変更してよい。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の研磨装置によれば、研磨スラリ供給手段に対する電界
印加手段を具備させることにより、研磨粒子の凝集を防
止し、良好な分散性を有する研磨スラリを研磨パッドに
供給することができる。
の研磨装置によれば、研磨スラリ供給手段に対する電界
印加手段を具備させることにより、研磨粒子の凝集を防
止し、良好な分散性を有する研磨スラリを研磨パッドに
供給することができる。
【００３３】また本発明の研磨方法によれば、研磨スラ
リ供給工程中に研磨スラリに電界を印加することによ
り、研磨粒子の凝集を防止し、良好な分散性を有する研
磨スラリを研磨パッドに供給してスクラッチ疵等研磨疵
の発生を防止することができる。
リ供給工程中に研磨スラリに電界を印加することによ
り、研磨粒子の凝集を防止し、良好な分散性を有する研
磨スラリを研磨パッドに供給してスクラッチ疵等研磨疵
の発生を防止することができる。
【００３４】以上の効果により、多層配線構造の採用に
より高段差が発生した半導体装置の表面平坦化プロセス
や、高記録密度の情報記録媒体の製造プロセス等を信頼
性高く施すことが可能となる。
より高段差が発生した半導体装置の表面平坦化プロセス
や、高記録密度の情報記録媒体の製造プロセス等を信頼
性高く施すことが可能となる。
【図１】本発明の研磨装置の一構成例を示す概略断面図
である。
である。
【図２】本発明の研磨装置の他の構成例を示す概略断面
図である。
図である。
【図３】本発明の研磨方法の工程を示す概略断面図であ
る。
る。
【図４】従来の研磨装置を示す概略断面図である。
１…半導体基板、２…下層層間絶縁膜、３…配線、４…
上層層間絶縁膜 １１…被研磨基板、１２…キャリア（被研磨基板把持手
段）、１３…プラテン（研磨定盤）、１４…研磨パッ
ド、１５…研磨スラリ供給槽、１６…研磨スラリ供給ノ
ズル、１７…研磨スラリ、１８，１９…電界印加手段
上層層間絶縁膜 １１…被研磨基板、１２…キャリア（被研磨基板把持手
段）、１３…プラテン（研磨定盤）、１４…研磨パッ
ド、１５…研磨スラリ供給槽、１６…研磨スラリ供給ノ
ズル、１７…研磨スラリ、１８，１９…電界印加手段
Claims (8)
- 【請求項１】 研磨パッドが貼着された研磨定盤、 前記研磨パッドに研磨スラリを供給する、研磨スラリ供
給槽および研磨スラリ供給ノズルを含む研磨スラリ供給
手段、 被研磨基板を把持して前記研磨パッド表面に押圧すると
ともに、前記被研磨基板と前記研磨定盤とを相対移動さ
せる被研磨基板把持手段を具備する研磨装置であって、 前記研磨スラリ供給手段は、前記研磨スラリに対する電
界印加手段をさらに有することを特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】 前記電界印加手段は、交流電界印加手段
であることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。 - 【請求項３】 前記電界印加手段は、前記研磨スラリ供
給槽に配設されていることを特徴とする請求項１記載の
研磨装置。 - 【請求項４】 前記電界印加手段は、前記研磨スラリ供
給ノズルに配設されていることを特徴とする請求項１記
載の研磨装置。 - 【請求項５】 研磨パッドが貼着された研磨定盤に、研
磨スラリ供給槽および研磨スラリ供給ノズルを含む研磨
スラリ供給手段から、研磨スラリを供給する工程、 被研磨基板を把持して前記研磨パッド表面に押圧すると
ともに、前記被研磨基板と前記研磨定盤とを相対移動さ
せて前記被研磨基板表面を研磨する研磨工程を具備する
研磨方法であって、 前記研磨スラリ供給工程は、前記研磨スラリに対する電
界印加工程をさらに有することを特徴とする研磨方法。 - 【請求項６】 前記電界印加工程は、交流電界印加工程
であることを特徴とする請求項５記載の研磨方法。 - 【請求項７】 前記電界印加工程は、前記研磨スラリ供
給槽において施す工程であることを特徴とする請求項５
記載の研磨方法。 - 【請求項８】 前記電界印加工程は、前記研磨スラリ供
給ノズルにおいて施す工程であることを特徴とする請求
項５記載の研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32112397A JPH11156718A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 研磨装置および研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32112397A JPH11156718A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 研磨装置および研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11156718A true JPH11156718A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18129077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32112397A Pending JPH11156718A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 研磨装置および研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11156718A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6662403B2 (en) | 2000-11-06 | 2003-12-16 | Samsung Kwangju Electronics Co., Ltd. | Cyclone dust collecting apparatus for a vacuum cleaner |
| JP2008021704A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Nec Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2012138156A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Konica Minolta Advanced Layers Inc | ハードディスク用ガラス基板の製造方法 |
| JP2016147348A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 秋田県 | ゼータ電位制御法を用いた処理方法 |
| CN106078490A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-09 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种半导体器件封帽电极的修整装置及其工作方法 |
| CN108436745A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-08-24 | 浙江工业大学 | 一种磁场电场同时变化的叶片液态金属抛光装置 |
-
1997
- 1997-11-21 JP JP32112397A patent/JPH11156718A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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