JP2005142441A - Wafer polishing method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法に関するものである。 The present invention relates to a wafer polishing apparatus and a wafer polishing method.
昨今、ウエハに微細な導電領域を形成する方法として、上面に所要の開口部を形成した絶縁膜をウエハの表面に設け、この絶縁膜の上面に所要の導電膜を成膜して、この導電膜をCMP(Chemical Mechanical Polishing)装置等のウエハ研磨装置を用いて研磨することにより、絶縁膜の開口部部分にのみ導電膜を残留させて導電領域を形成する形成方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Recently, as a method of forming a fine conductive region on a wafer, an insulating film having a required opening formed on the upper surface is provided on the surface of the wafer, and the required conductive film is formed on the upper surface of the insulating film. A forming method is known in which a conductive region is formed by polishing a film using a wafer polishing apparatus such as a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus so that the conductive film remains only in the opening portion of the insulating film (for example, , See Patent Document 1).
特に、導電膜を研磨する場合には、導電膜の研磨にともなって露出した絶縁膜の上面部分を検出し、その後、さらに所定時間の過研磨を行ってウエハ全面において確実に所要の絶縁膜を露出させていた。
しかしながら、上記したようにウエハ研磨装置によって導電膜を研磨して導電領域を形成した場合には、ある発生率でウエハにスクラッチが発生し、製造歩留まりの向上を阻害しているという問題があった。 However, when the conductive region is formed by polishing the conductive film with the wafer polishing apparatus as described above, there is a problem that scratches are generated on the wafer at a certain rate, which hinders the improvement of the manufacturing yield. .
このスクラッチの発生原因は長らく不明であったが、過研磨時に露出した絶縁膜とウエハ研磨装置の研磨布との摩擦により発生した静電気によって、絶縁膜と導電膜との境界部分において静電破壊による微小なスクラッチが生起され、この微小スクラッチを通して下層に設けている被膜が後工程における薬液等によって浸食されて、検出可能なスクラッチとなっていることが判明した。 The cause of this scratch has not been known for a long time, but due to static electricity generated by friction between the insulating film exposed during overpolishing and the polishing cloth of the wafer polishing apparatus, it is caused by electrostatic breakdown at the boundary between the insulating film and the conductive film. It was found that minute scratches were generated, and the coating provided on the lower layer through these minute scratches was eroded by a chemical solution or the like in a subsequent process, resulting in detectable scratches.
そこで、本発明者は、過研磨時に静電破壊を生じさせる静電気の蓄積を抑制することによって微小スクラッチの発生を防止すべく研究開発を行い、本発明をなすに至ったものである。 Therefore, the present inventor has conducted research and development to prevent the generation of minute scratches by suppressing the accumulation of static electricity that causes electrostatic breakdown during overpolishing, and has reached the present invention.
本発明のウエハ研磨装置では、ウエハに設けた絶縁膜上に形成した導電膜を研磨するウエハ研磨装置において、被研磨面に導電水を供給する導電水供給手段を設けた。 In the wafer polishing apparatus of the present invention, in the wafer polishing apparatus for polishing the conductive film formed on the insulating film provided on the wafer, conductive water supply means for supplying conductive water to the surface to be polished is provided.
さらに、導電水供給手段は、導電膜の研磨にともなって絶縁膜が露出したことを検出した後に導電水の供給を開始することにも特徴を有し、導電水は、炭酸ガス及び/またはアンモニアガスを溶解させた純水であることにも特徴を有するものである。 Further, the conductive water supply means is characterized in that the supply of the conductive water is started after detecting that the insulating film is exposed as the conductive film is polished. The conductive water is carbon dioxide and / or ammonia. It is also characterized by pure water in which gas is dissolved.
また、本発明のウエハ研磨方法では、ウエハに設けた絶縁膜上に形成した導電膜を研磨するウエハ研磨方法において、研磨中に被研磨面に導電水を供給しながら研磨するものである。 In the wafer polishing method of the present invention, in the wafer polishing method for polishing a conductive film formed on an insulating film provided on a wafer, polishing is performed while supplying conductive water to the surface to be polished during polishing.
さらに、導電水の供給は、絶縁膜の露出にともなって開始することにも特徴を有するものである。 Further, the supply of the conductive water is characterized by starting with the exposure of the insulating film.
請求項1記載の発明によれば、ウエハに設けた絶縁膜上に形成した導電膜を研磨するウエハ研磨装置において、被研磨面に導電水を供給する導電水供給手段を設けたことによって、供給された導電水により研磨にともなって露出した絶縁膜部分への静電気の蓄積を解消できるので、微細スクラッチの発生を抑止できる。 According to the first aspect of the present invention, in the wafer polishing apparatus for polishing the conductive film formed on the insulating film provided on the wafer, the supply is provided by providing the conductive water supply means for supplying the conductive water to the surface to be polished. Since the accumulation of static electricity in the insulating film portion exposed by polishing can be eliminated by the conducted conductive water, the generation of fine scratches can be suppressed.
請求項2記載の発明によれば、導電膜の研磨にともなって絶縁膜が露出したことを検出した後に、導電水供給手段では導電水の供給を開始することによって、静電気の蓄積が生じない導電膜のみの研磨時に導電水を被研磨面に供給することによる導電水の浪費を抑制できる。 According to the second aspect of the present invention, after detecting that the insulating film is exposed as the conductive film is polished, the conductive water supply means starts supplying the conductive water, thereby preventing the accumulation of static electricity. Waste of conductive water due to supplying conductive water to the surface to be polished at the time of polishing only the film can be suppressed.
請求項3記載の発明によれば、導電水を炭酸ガス及び/またはアンモニアガスを溶解させた純水としたことによって、被研磨面への導電水の供給にともなって研磨レートの変動や研磨のばらつきが生じることがなく、被研磨面の研磨に影響を与えることなく静電気の発生を抑制できる。 According to the third aspect of the present invention, since the conductive water is pure water in which carbon dioxide gas and / or ammonia gas is dissolved, the fluctuation of the polishing rate and the polishing rate are increased with the supply of the conductive water to the surface to be polished. There is no variation, and generation of static electricity can be suppressed without affecting the polishing of the surface to be polished.
請求項4記載の発明によれば、ウエハに設けた絶縁膜上に形成した導電膜を研磨するウエハ研磨方法において、研磨中に被研磨面に導電水を供給しながら研磨することによって、請求項1記載の発明と同様に、供給された導電水により研磨にともなって露出した絶縁膜部分への静電気の蓄積を解消できるので、微細スクラッチの発生を抑止できる。 According to invention of Claim 4, in the wafer polishing method which grind | polishes the electrically conductive film formed on the insulating film provided in the wafer, it polishes, supplying electrically conductive water to a to-be-polished surface during grinding | polishing. Similarly to the first aspect of the invention, since the accumulation of static electricity on the insulating film exposed by polishing can be eliminated by the supplied conductive water, the generation of fine scratches can be suppressed.
請求項5記載の発明によれば、導電水の供給は、絶縁膜の露出にともなって開始することによって、請求項2記載の発明と同様に、静電気の蓄積が生じない導電膜のみの研磨時に導電水を被研磨面に供給することによる導電水の浪費を抑制できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the supply of the conductive water starts with the exposure of the insulating film, and as in the second aspect of the invention, during the polishing of only the conductive film that does not cause static electricity accumulation. It is possible to suppress waste of the conductive water due to supplying the conductive water to the surface to be polished.
本発明のウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法では、ウエハに設けた絶縁膜上に形成した導電膜を研磨する場合に、被研磨面に導電水を供給しているものである。 In the wafer polishing apparatus and wafer polishing method of the present invention, when polishing a conductive film formed on an insulating film provided on a wafer, conductive water is supplied to the surface to be polished.
このように被研磨面に導電水を供給することによって、研磨にともなって露出した絶縁膜部分に静電気が蓄積されることを抑止でき、この静電気に起因した微小スクラッチの発生を抑止して、製造歩留まりを向上させることができる。 By supplying conductive water to the surface to be polished in this way, it is possible to prevent static electricity from accumulating in the exposed insulating film part due to polishing, and to suppress the generation of micro scratches due to this static electricity. Yield can be improved.
特に、導電水の供給を絶縁膜が導電膜から露出した段階で開始した場合には、静電気の蓄積が生じない導電膜のみの研磨時に導電水を被研磨面に供給しないことによって導電水の浪費を抑制できる。 In particular, when the supply of conductive water is started at the stage where the insulating film is exposed from the conductive film, the conductive water is wasted by not supplying the conductive water to the surface to be polished when polishing only the conductive film in which static electricity does not accumulate. Can be suppressed.
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図1は、本実施形態のウエハ研磨装置の模式図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a wafer polishing apparatus according to this embodiment.
ウエハ研磨装置は、上面に研磨布12を装着した回転基台13と、この回転基台13の研磨布12に当接させるウエハ10を装着する回転ヘッド11と、研磨布12に研磨剤であるスラリーを供給するスラリー供給管14と、研磨布12に導電水を供給する導電水供給管15とから構成している。
The wafer polishing apparatus includes a rotating
図1中、14aはスラリーを収容したスラリータンクであり、14bはスラリータンク14aからスラリー供給管14へのスラリーの供給を制御しているスラリー用供給制御ポンプである。また、15aは導電水を収容した導電水タンクであり、15bは導電水タンク15aから導電水供給管15へのスラリーの供給を制御している導電水用供給制御ポンプであって、導電水タンク15a、導電水用供給制御ポンプ15b、導電水供給管15によって導電水供給手段を構成している。また、16は研磨布12の研磨状態を一定に保つためのコンディショナーである。
In FIG. 1, 14a is a slurry tank that contains slurry, and 14b is a slurry supply control pump that controls the supply of slurry from the
回転基台13には平坦面状の研磨布被着面を設けており、この研磨布被着面に研磨布12を装着して所定の回転速度で回転するようにしている。
The rotating
ウエハ10は図示していない適宜の固定手段によって回転ヘッド11に固定装着し、回転ヘッド11の回転にともなって回転するようにしている。
The
そして、回転基台13と回転ヘッド11とをそれぞれ所定の回転方向に所定の回転速度で回転させながら、回転ヘッド11に装着したウエハ10を研磨布12に押下し、ウエハ10と研磨布12との間にスラリーを送給してウエハ10を研磨している。
Then, while rotating the
上記したウエハ研磨装置で研磨されるウエハ10には、表面に絶縁膜を成膜するとともに、成膜した絶縁膜に所要の開口部を形成している。ここで形成された絶縁膜の開口部は導電領域を形成するためのものである。
An insulating film is formed on the surface of the
そして、この絶縁膜の上面に導電膜を成膜し、この導電膜を上記したウエハ研磨装置で研磨することにより絶縁膜の開口部に導電膜を残留させて導電領域を形成している。 Then, a conductive film is formed on the upper surface of this insulating film, and this conductive film is polished by the above-described wafer polishing apparatus, whereby the conductive film is left in the opening of the insulating film to form a conductive region.
ここで、絶縁膜は、主にHDP膜、BPSG膜、PSiO膜、Th−SiO2膜等の酸化膜であり、導電膜は、主にCVD工程やPVD工程,あるいはDiff工程で形成したポリシリコン膜、あるいはタングステン、窒化チタン、銅等の金属膜である。 Here, the insulating film is mainly an oxide film such as an HDP film, a BPSG film, a PSiO film, or a Th-SiO 2 film, and the conductive film is polysilicon formed mainly by a CVD process, a PVD process, or a Diff process. Or a metal film such as tungsten, titanium nitride, or copper.
このように絶縁膜の上面に成膜した導電膜を研磨によって除去する場合には、導電膜の研磨量の制御が必要であるが、この導電膜の研磨量制御は、導電膜の研磨にともなって導電膜の下層である絶縁膜の表面が導電膜から露出したことを検出し、この絶縁膜の露出検出後にも研磨を継続する過研磨状態の維持時間を制御することによって行っている。 When the conductive film formed on the upper surface of the insulating film is removed by polishing as described above, it is necessary to control the polishing amount of the conductive film. This control of the polishing amount of the conductive film is accompanied by polishing of the conductive film. Then, it is detected by detecting that the surface of the insulating film, which is the lower layer of the conductive film, is exposed from the conductive film, and controlling the maintenance time of the overpolishing state in which polishing is continued even after the exposure of the insulating film is detected.
絶縁膜の露出検出は、絶縁膜の露出にともなって変動する回転ヘッド11の回転トルクを利用して検出するトルク検出法、または絶縁膜の露出にともなって変動する被研磨面の表面状態を光によって検出する光検出法、若しくは研磨布12にアノード電極とカソード電極とを設けて、絶縁膜の露出にともなってアノード電極とカソード電極との間に流れる電流の変動を利用して検出する電流検出法等を用いて行うことができ、本実施形態では電流検出法によって絶縁膜の露出を検出するようにウエハ研磨装置に所要の検出手段を設けている。
Insulating film exposure detection uses a torque detection method that uses the rotational torque of the
上記したウエハ研磨装置でウエハ10の研磨を行う場合には次のようにしている。
When the
まず、ウエハ研磨装置において、研磨布12を回転基台13に装着し、所要のウエハ10を回転ヘッド11に装着する。ここで、ウエハ10には、絶縁膜及び導電膜が順次形成されているものとする。
First, in the wafer polishing apparatus, the
次いで、スラリー供給管14からスラリーを吐出させながら、回転ヘッド11と回転基台13とをそれぞれ所要の回転方向に回転させ、さらに、回転ヘッド11を降下させてウエハ10を研磨布12に当接させるとともに所定圧力で研磨布12を押下することにより導電膜の研磨を行う。
Next, while discharging the slurry from the
導電膜の研磨にともなって、絶縁膜が導電膜から露出したことを検出すると、ウエハ研磨装置は導電水用供給制御ポンプ15bを作動させて、導電水供給管15から導電水を吐出させ、ウエハ10の被研磨面に導電水を供給しながら所定時間の研磨を行う。
When it is detected that the insulating film is exposed from the conductive film along with the polishing of the conductive film, the wafer polishing apparatus operates the conductive water supply control pump 15b to discharge the conductive water from the conductive
そして、絶縁膜の露出から所定時間の経過後にウエハ10を研磨布12から離隔させて研磨処理を終了している。
Then, after a predetermined time has elapsed from the exposure of the insulating film, the
このように、絶縁膜部分が研磨される場合に被研磨面に導電水を供給することによって、絶縁膜と研磨布12との摩擦によって発生した静電気の絶縁膜部分への蓄積を解消することができ、微細スクラッチの発生を抑止できる。
In this way, when the insulating film portion is polished, the conductive water is supplied to the surface to be polished, thereby eliminating the accumulation of static electricity generated by the friction between the insulating film and the
導電水は、ウエハ研磨装置によるウエハ10の研磨開始直後から被研磨面に供給してもよいが、導電膜部分の研磨時には静電気の蓄積が生じないので、導電水の供給による効果はなく、絶縁膜の露出にともなって導電水の供給を開始することにより、導電水の浪費を抑制できる。
Conductive water may be supplied to the surface to be polished immediately after the start of polishing of the
導電水は、純水に炭酸ガスまたはアンモニアガス、あるいは炭酸ガスとアンモニアガスとを所定量溶解させることにより所要の電気伝導度を有するようにしているものである。本実施形態では、超純水に炭酸ガスを溶解させることにより、従来では18MΩ・cm程度である純水の電気抵抗を6〜12MΩ・cmに調整して使用している。 The conductive water has a required electrical conductivity by dissolving a predetermined amount of carbon dioxide gas or ammonia gas, or carbon dioxide gas and ammonia gas in pure water. In this embodiment, carbon dioxide gas is dissolved in ultrapure water so that the electrical resistance of pure water, which is conventionally about 18 MΩ · cm, is adjusted to 6 to 12 MΩ · cm.
導電水を用いて静電気の蓄積を解消した場合には、導電水の供給にともなって研磨レートの変動や研磨のばらつきが生じることがなく、被研磨面の研磨に影響を与えることなく静電気の発生を抑制できる。具体的には、従来の研磨条件下におけるウエハ10面内の平均研磨レートが382.8nm/minで、面内均一性が6.68%であったのに対して、絶縁膜の露出後に導電水を供給しながら研磨した場合には、平均研磨レートは375.0nm/minで、面内均一性が7.09%であって、導電水の供給がウエハ10の研磨にほとんど影響がないことがわかる。
When the accumulation of static electricity is eliminated by using conductive water, there will be no fluctuations in the polishing rate or variations in polishing with the supply of conductive water, and static electricity will be generated without affecting the polishing of the surface to be polished. Can be suppressed. Specifically, while the average polishing rate within the
さらに、被研磨面への導電水の供給量、あるいは導電水のpHを調整することによって、導電水の供給による研磨レートへの影響をさらに小さくすることも可能である。 Furthermore, by adjusting the amount of conductive water supplied to the surface to be polished or the pH of the conductive water, it is possible to further reduce the influence of the supply of conductive water on the polishing rate.
10 ウエハ
11 回転ヘッド
12 研磨布
13 回転基台
14 スラリー供給管
15 導電水供給管
14a スラリータンク
14b スラリー用供給制御ポンプ
15a 導電水タンク
15b 導電水用供給制御ポンプ
16 コンディショナー
10 wafers
11 Rotating head
12 Abrasive cloth
13 Rotating base
14 Slurry supply pipe
15 Conductive water supply pipe
14a Slurry tank
14b Slurry supply control pump
15a Conductive water tank
15b Conductive water supply control pump
16 Conditioner
Claims (5)
被研磨面に導電水を供給する導電水供給手段を設けたことを特徴とするウエハ研磨装置。 In a wafer polishing apparatus for polishing a conductive film formed on an insulating film provided on a wafer,
A wafer polishing apparatus comprising conductive water supply means for supplying conductive water to a surface to be polished.
研磨中に被研磨面に導電水を供給しながら研磨することを特徴とするウエハ研磨方法。 In a wafer polishing method for polishing a conductive film formed on an insulating film provided on a wafer,
A wafer polishing method comprising polishing while supplying conductive water to a surface to be polished during polishing.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011122280A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | Panasonic Corp | Apparatus for producing nanofiber and method for producing nanofiber |
CN107251200A (en) * | 2015-02-19 | 2017-10-13 | 株式会社斯库林集团 | Substrate board treatment |
US9960048B2 (en) | 2013-02-13 | 2018-05-01 | Showa Denko K.K. | Surface machining method for single crystal SiC substrate, manufacturing method thereof, and grinding plate for surface machining single crystal SiC substrate |
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2003
- 2003-11-07 JP JP2003378888A patent/JP2005142441A/en active Pending
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