JPH08153692A - 化学的機械研磨装置 - Google Patents
化学的機械研磨装置Info
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- JPH08153692A JPH08153692A JP29644394A JP29644394A JPH08153692A JP H08153692 A JPH08153692 A JP H08153692A JP 29644394 A JP29644394 A JP 29644394A JP 29644394 A JP29644394 A JP 29644394A JP H08153692 A JPH08153692 A JP H08153692A
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Abstract
えるとともに、基板相互の研磨状態の均一化を図る。 【構成】 表面が平坦に形成された研磨テーブル1と、
研磨テーブル1の表面に張設されてなる研磨布8と、研
磨布8に研磨剤5を供給する供給ノズル6と、研磨テー
ブル1に対向する状態で回転可能に支持された基板保持
部3を有し且つ基板保持部3にて保持した被加工基板4
の被加工面を研磨布8を介して研磨テーブル1の表面に
圧接させる基板保持機構と、基板保持部3に保持された
被加工基板4に対してその径方向に研磨布8を移動させ
るローラ対9、10とから成る。
Description
表面を、化学研磨と機械研磨による組合せ研磨によって
平坦化する際に用いて好適な化学的機械研磨(CMP)
装置に関するものである。
基板の配線技術は、ますます微細化、多層化の方向に進
んでいる。しかし、こうした高集積化の進展は、デバイ
スそのものの信頼性を低下させる要因にもなる。その理
由としては、配線の微細化と多層化の進展によって層間
絶縁膜の段差は大きく且つ急峻となり、その上に形成さ
れる配線の加工精度、信頼性が著しく低下してしまうこ
とが挙げられる。このため、アルミ配線の段差被覆性
(ステップカバレージ)を大幅に改善できない現在、層
間絶縁膜の平坦度を向上させることが急務となってい
る。この点については、リソグラフィーでの短波長化に
伴う焦点深度の低下の面からも重要になりつつある。層
間絶縁膜の形成及び平坦化技術としては、塗布法、リフ
ロー法、エンチング法、PVD法、CVD法など、種々
の技術が開示されているが、上記の微細化、多層化した
配線層に適用した場合は、配線間隔が広いときの平坦度
不足や配線間隔における層間膜でのボイド発生などによ
り、配線間における接続不良等の改善が重要なテーマと
なってきている。そこで、こうした不都合を解消する手
段として、近年では、シリコンウエハの鏡面研磨(ミラ
ーポリッシュ)を応用した化学的機械研磨(略してCM
P)法が提案され、この方法は現在、ウエハ表面をグロ
ーバルに平坦化できる技術として有望視されている。
示す側面概略図である。従来の化学的機械研磨装置は、
回転可能な研磨テーブル31と、この研磨テーブル31
の表面に張設された研磨布32と、研磨テーブル31に
対向する状態で回転可能に設けられた基板保持部33
と、研磨布32に研磨剤(スラリー)34を供給する供
給ノズル35とを備えている。被加工物となる基板36
は基板保持部33の下端面に保持されており、研磨テー
ブル31と基板保持部33とをそれぞれ回転させた状態
で、図示せぬ研磨圧力調整器によりテーブル上の研磨布
32に押し付けられる。これにより、基板36の下面
(被加工面)は、研磨剤34中のアルカリによる化学的
研磨作用とシリカによる機械的研磨作用の双方によって
平坦に研磨される。
の化学的機械研磨装置においては、研磨布32の消耗に
よって研磨速度の低下や平坦度の劣化が発生するため、
定期的に研磨布32のクリーニングを行って布表面の目
詰まりを落としたり、研磨布32そのものを交換する必
要があった。そのため、こうしたメンテナンス作業に時
間がかかり、装置の処理能力が低下するという問題があ
った。また、研磨布32の摩耗進行により、同じ条件で
研磨しても、個々の基板毎に研磨状態がばらつくという
問題もあった。本発明は、上記問題を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、研磨布の消耗
に伴う時間的な損失を極力おさえることができるととも
に、基板相互の研磨状態の均一化を図ることができる化
学的機械研磨装置を提供することにある。
成するためになされたもので、表面が平坦に形成された
研磨テーブルと、研磨テーブルの表面に張設されてなる
研磨布と、研磨布に研磨剤を供給する研磨剤供給手段
と、研磨テーブルに対向する状態で回転可能に支持され
た基板保持部を有し、その基板保持部にて被加工基板を
保持しつつ基板の被加工面を研磨布を介して研磨テーブ
ルの表面に圧接させる基板保持機構と、基板保持部に保
持された被加工基板に対してその径方向に研磨布を移動
させる研磨布移動手段とを備えた構成となっている。
保持部にて保持された被加工基板に対し、その径方向に
研磨布を移動させることができるため、その移動距離分
だけ研磨布の交換周期が長くなり、研磨布の交換による
時間的な損失を軽減することが可能となる。また、上述
のように研磨布を移動させることにより、個々の被加工
基板に対して常に新しい布面を供給することができるた
め、基板相互の研磨状態の均一化も図られる。
ながら詳細に説明する。図1は本発明に係わる化学的機
械研磨装置の第1実施例の構成を示す側面概略図であ
り、図2はその平面概略図である。図1及び図2におい
て、1は研磨定磐と呼ばれる研磨テーブルであり、この
研磨テーブル1の表面(上面)は、研磨加工時の基準面
となることから、非常に高い平坦度をもって形成されて
いる。研磨テーブル1の上方には、回転軸2にて回転可
能に支持された基板保持部3が設けられている。この基
板保持部3は、その下端面にて例えばワックスによる貼
着力あるいは真空引きによる吸着力等をもって被加工基
板(以下、単に基板と称す)4を保持するもので、図示
のごとく研磨テーブル1に対向する状態で配置されてい
る。さらに研磨テーブル1の上方には、研磨剤(一般的
にはアルカリ液中にシリカを分散させてなるスラリー)
5を供給するための供給ノズル6が設置されている。供
給ノズル6の基端部は研磨剤供給ユニット7に接続され
ており、この研磨剤供給ユニット7から送り出された研
磨剤5が供給ノズル6の先端部より吐出する構造になっ
ている。
は、平坦に形成された研磨テーブル1の表面に、帯状を
なす研磨布8が張設されている。さらに、研磨テーブル
1の一方(図中左側)には繰り出しローラ9が配置さ
れ、その反対側(図中右側)には巻き取りローラ10が
配置されている。このうち、繰り出しローラ9は図中R
1方向に回転しつつ、テーブル表面に未使用状態の研磨
布8を供給するもので、巻き取りプーリ10は図中R2
方向に回転しつつ、テーブル表面を経由した使用済みの
研磨布8を巻き取るものである。つまり、研磨布8の各
端部はローラ9、10にそれぞれ留め付けられており、
各々のローラ9、10が図中R1、R2方向に回転する
ことで、研磨布8が研磨テーブル1の表面を経由して長
手方向Aに移動するようになっている。
10とは、研磨テーブル1の表面(上面)に研磨布8が
密着するように、研磨テーブル1から延出した研磨布8
のはみ出し部分を下方に引っ張るべく、研磨テーブル1
の表面(上面)高さよりも低位に配置されている。そし
て、テーブル上における研磨布8の張力は、例えば、巻
き取りローラ10側の駆動系の回転トルクを、繰り出し
ローラ9側のそれよりも大きく設定することで、ローラ
回転時のトルク差により常に一定の大きさで得られるよ
うになっている。
ついて説明する。先ず、研磨テーブル1に対向する状態
で基板保持部3の下端面に基板4が保持されると、研磨
剤供給ユニット7から送り出された研磨剤5が供給ノズ
ル6の先端部から滴下され、この滴下された研磨剤5
が、テーブル上に張設された研磨布8の表面に供給され
る。次いで、回転軸2の回転とともに、基板保持部3に
て保持された基板4が回転し、そのまま図示せぬ研磨圧
力調整器の加圧力をもって基板4の被加工面(下面)が
研磨布8を介して研磨テーブル1の表面に圧接される。
これにより、基板4の被加工面は、研磨剤5中のアルカ
リによる化学的研磨作用とシリカによる機械的研磨作用
の双方によって研磨される。
が終了すると、基板保持部3がテーブル上方に退避し、
研磨済みの基板4が取り出されたのち、2枚目の基板
(未処理基板)4が基板保持部3に保持される。その
間、研磨テーブル1上では、繰り出しローラ9と巻き取
りローラ10の回転によって研磨布8が所定距離だけ長
手方向Aに移動し、これによって繰り出しローラ9側か
らテーブル表面に研磨布8の新たな布面が供給されると
ともに、一枚目の基板4を研磨する際に使用した研磨布
8の布面が巻き取りローラ10側に巻き取られる。した
がって、二枚目の基板4についても、一枚目と同様に新
たな布面をもって研磨することができる。
磨布8を長手方向Aに移動させるようにすれば、全ての
基板4について、常に新たな布面をもって研磨を行うこ
とができる。また、基板4の径方向に研磨布8を移動可
能としたことにより、その長手方向Aにおける移動距離
分だけ研磨布8の交換周期を長くすることができるた
め、研磨布8の交換に伴う時間的な損失を大幅に軽減す
ることが可能となる。
なす研磨布8を用いて、その長手方向Aに研磨布8を移
動させるようにしたが、本発明はこれに限定されること
なく、研磨テーブル1に張設された研磨布8を、例えば
図示せぬスライドガイドユニットによって研磨テーブル
1と一体に移動させたり、研磨布8を張架する図示せぬ
研磨布支持ユニットと一体に移動させ得る構成でもよ
く、特に研磨布8の形状等に限定されるものではない。
の基板4の研磨が終了した段階で研磨布8を移動させる
ようにしたが、これ以外にも例えば、研磨最中に一定の
送り速度で連続的に研磨布8を移動させるようにしても
よい。ちなみに、単一基板内での研磨の均一性を考慮す
ると、基板一枚当たりの研磨布8の移動量としては、基
板半径分以上の送り量に設定した方が好ましい。
実施例の構成を示す側面概略図である。図3において、
1は研磨テーブル、2は回転軸、3は基板4を保持する
基板保持部、6は研磨剤5を供給する供給ノズル、7は
研磨剤5の供給源となる研磨剤供給ユニットであり、こ
れらの構成については上記第1実施例と同様である。
布8の各端部が互いに接続され、且つ研磨布送り機構を
構成するローラ群(後述)により研磨テーブル1の表面
を経由してループ状に張設されている。ローラ群は、研
磨テーブル1の一方(図中左側)に配設された繰り出し
ローラ11と、その反対側(図中右側)に配設された巻
き取りローラ12と、研磨テーブル1の下方に配設され
た3個の従動ローラ13a〜13cとから構成されてい
る。このローラ群の中では、例えば巻き取りローラ12
が原動ローラとなっており、その回転駆動力が研磨布8
を介して他のローラ11、13a〜13cに伝達される
ことにより、全てのローラが回転するようになってい
る。また、3個の従動ローラ13a〜13cのうちのい
ずれか一個、例えば一番下の従動ローラ13cはバネ等
の付勢手段あるいは自重によって常に下方に付勢されて
おり、この付勢力をもって研磨布8に常時一定の張力が
付与されている。
磨布8のループ途中、例えば巻き取りローラ12と従動
ローラ13bとの間に再生部14が設けられている。こ
の再生部14は、研磨布8の布表面の研磨機能を再生さ
せるべく、例えば研磨によって摩耗した布表面に目直し
(目たて)処理を施して、布表面の目つぶれや目づまり
を解消し、布表面の研磨機能を元通りに回復させるもの
である。なお、再生部14の設置箇所については、研磨
布8のループ途中であれば、いずれのローラ間に設置し
てもよい。
板4の研磨が終了すると、研磨テーブル1上では、巻き
取りローラ12の回転駆動とともに繰り出しローラ11
や従動ローラ13a〜13cが回転することで、研磨布
8が所定距離だけ長手方向Aに移動し、これによって繰
り出しローラ11側からテーブル表面に新たな布面が供
給される。したがって、ループ状に張設された研磨布8
の長さ(ループ長)分だけ研磨布8の交換周期を長くす
ることができ、上記第1実施例と同様に研磨布8の交換
に伴う時間的な損失が軽減される。なお、研磨布8の移
動タイミングについては、上記第1実施例と同様に基板
一枚を研磨する毎に移動させても、また研磨最中に連続
的に移動させてもよい。
ローラ12側に送り出された使用済みの布部分を再生部
14に取り込み、そこで目直し処理等を施して布表面の
研磨機能を回復させることができるため、一度使用した
布表面を繰り出しローラ11側から再び研磨テーブル1
の表面に供給することができる。その結果、研磨布8の
ループ長にその再生回数を掛けた分だけ、研磨布8の交
換周期を長くすることができるため、研磨布8の交換に
伴う時間的な損失はきわめて小さいものとなる。
の第3実施例の構成を示す側面概略図であり、図5はそ
のP−P断面図である。図4及び図5において、1は研
磨テーブル、3は基板保持部、4は基板、5は研磨剤、
8は研磨布、9は繰り出しローラ、10は巻き取りロー
ラである。この第3実施例において、基板4を保持する
基板保持部3が、研磨圧力を付与する図示せぬ駆動部に
直結された第1の回転軸15と、上記第1実施例及び第
2実施例と同様に基板保持部3を回転させる第2の回転
軸16と、これらの回転軸15、16を連結する連結部
材17とによって支持されている。
の基端部に固定状態で取り付けられており、第2の回転
軸16の上端部は連結部材17の先端部に例えばベアリ
ング等を介して回動自在に取り付けられている。また連
結部材17は、研磨テーブル1表面の面方向に対して平
行に配置されている。つまり、第1の回転軸15と第2
の回転軸16とは、上記面方向に対して互いに軸芯位置
がずれた状態で、連結部材17により連結されている。
転駆動させると、これに固定された連結部材17が第1
の回転軸15を支点に回転運動するようになるため、基
板保持部3は第2の回転軸16の回転駆動により回転
(自転)しつつ、第1の回転軸15を中心に遊星運動
(公転)するようになる。これにより、実際に基板4を
研磨する際には、その被研磨面と研磨布8との相対的な
線速度を被加工面全域にわたって同じにできるため、先
の実施例のように基板相互間の研磨均一性だけでなく、
単一基板に対してもその被加工面全域にわたり均一な研
磨速度をもって研磨を行うことが可能となる。
すように、研磨布8の表面に複数の研磨剤透過孔8aが
穿設されている。個々の研磨剤透過孔8aは、平面的に
は互いに一定の間隔をおいて配置されており、研磨布8
の厚み方向に対しては貫通した状態で設けられている。
なお、研磨剤透過孔8aの孔径や配置状態等について
は、所望する研磨仕上げ精度や研磨布8の厚み、さらに
は研磨剤5の粘性等に応じて任意に設定することができ
る。
統(図例では2系統)の研磨剤供給路18、19が形成
されている。一方の研磨剤供給路(以下、第1の供給路
と称す)18は、第1の研磨剤供給ユニット20から送
出される研磨剤5を研磨布8に供給するもので、他方の
研磨剤供給路(以下、第2の供給路と称す)は、第2の
研磨剤供給ユニット21から送出される研磨剤5を研磨
布8に供給するものである。このうち、第1の供給路1
8は、基板4の中心エリアを研磨剤5の供給ターゲット
としたもので、研磨布8の長手方向と直交する幅方向の
中央部分でテーブル表面に開口し、また第2の供給路1
9は、基板4の周辺エリアを研磨剤5の供給ターゲット
としたもので、第1の供給路18よりも端部寄りの位置
でテーブル表面に開口している。
研磨剤透過孔8aを通して研磨布8の表面に研磨剤5を
供給することができるため、基板4の周縁部だけでなく
基板中央部分にも確実に研磨剤5を供給することが可能
となる。また、複数の研磨剤供給系を有することによ
り、基板4の中央部分と周縁部分とで研磨剤5の供給量
を個別に制御できるようになるため、基板4の被加工面
の状態に応じて単一基板内でのエリア毎の研磨速度を精
度良く制御することが可能となる。
軸構造、研磨剤供給系の構造等)については、先の第2
実施例と同様に研磨布8をループ状に張設したり、その
ループ途中に布表面の研磨機能を再生させる再生部14
を設けたものにも適用できることは言うまでもない。
械研磨装置によれば、基板保持部にて保持された被加工
基板に対して、その径方向に研磨布が移動可能となって
いるため、その移動距離分だけ、研磨に使用される研磨
布の表面積を広く確保することができる。これにより、
研磨布一枚あたりの被加工基板の処理枚数が大幅に増え
るため、従来よりも研磨布の交換周期が長くなり、研磨
布の交換による時間的な損失を軽減することが可能とな
る。また、被加工基板の径方向に研磨布を移動させるこ
とで、個々の被加工基板に対して常に新しい布面を供給
することができるため、研磨処理能力の向上とともに基
板相互の研磨状態の均一化も図られる。
例の構成を示す側面概略図である。
例の構成を示す平面概略図である。
例の構成を示す側面概略図である。
例の構成を示す側面概略図である。
大図である。
略図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 表面が平坦に形成された研磨テーブル
と、 前記研磨テーブルの表面に張設されてなる研磨布と、 前記研磨布に研磨剤を供給する研磨剤供給手段と、 前記研磨テーブルに対向する状態で回転可能に支持され
た基板保持部を有し、該基板保持部にて被加工基板を保
持しつつ該基板の被加工面を前記研磨布を介して前記研
磨テーブルの表面に圧接させる基板保持機構と、 前記基板保持部に保持された被加工基板に対してその径
方向に前記研磨布を移動させる研磨布移動手段とを備え
たことを特徴とする化学的機械研磨装置。 - 【請求項2】 前記研磨布は帯状をなすものであって、 前記研磨布移動手段は、前記研磨テーブルの表面を経由
して前記研磨布を長手方向に移動させる研磨布送り機構
から成ることを特徴とする請求項1記載の化学的機械研
磨装置。 - 【請求項3】 前記研磨布がループ状に張設されたこと
を特徴とする請求項2記載の化学的機械研磨装置。 - 【請求項4】 前記研磨布のループ途中に、その布表面
の研磨機能を再生させるための再生部が設けられたこと
を特徴とする請求項3記載の化学的機械研磨装置。 - 【請求項5】 前記基板保持機構は、研磨圧力を付与す
る駆動部と、その駆動部に直結された第1の回転軸と、
前記基板支持部を回転させる第2の回転軸と、前記第1
の回転軸と前記第2の回転軸とを前記研磨テーブル表面
の面方向に対して互いに軸芯位置がずれた状態で連結す
る連結部材とを有することを特徴とする請求項1、2、
3又は4記載の化学的機械研磨装置。 - 【請求項6】 前記研磨布は複数の研磨剤透過孔を有す
るとともに、 前記研磨剤供給手段は、前記研磨テーブル側から前記研
磨剤透過孔を介して前記研磨布の表面に研磨剤を供給す
ることを特徴とする請求項5記載の化学的機械研磨装
置。 - 【請求項7】 前記研磨剤供給手段は、複数の研磨剤供
給系を有するとともに、前記研磨剤供給系の各々の研磨
剤供給量を制御可能であることを特徴とする請求項6記
載の化学的機械研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29644394A JP3331790B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29644394A JP3331790B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08153692A true JPH08153692A (ja) | 1996-06-11 |
JP3331790B2 JP3331790B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=17833612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP29644394A Expired - Lifetime JP3331790B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3331790B2 (ja) |
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