发明名称 研磨体、研磨装置、研磨方法、以及半导体元件之制造方法
摘要 用于CMP装置之无发泡材所构成的硬质研磨垫。发泡树脂所构成的硬质研磨垫,虽图案的落差消除效果良好,但有易刮伤晶圆的倾向,又其研磨速度也有比发泡聚氨酯构成的研磨垫来得低之倾向。本发明的研磨垫,其表面系采螺旋槽或同心圆槽和格子槽的组合,没有未达2度之槽交叉角,且在其表面没有曲率半径50μm以下的端部。藉此,由于没有毛边的产生,不致刮伤被研磨对象物,且能提高研磨速度。
申请公布号 TW530348 申请公布日期 2003.05.01
申请号 TW090123178 申请日期 2000.03.23
申请人 尼康股份有限公司 发明人 石川 彰;千贺 达也;丸口士郎;新井孝史;中平法生;松川英二;宫地章
分类号 H01L21/304 主分类号 H01L21/304
代理机构 代理人 林镒珠 台北市中山区长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种研磨体,使用该研磨体之研磨装置,系在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于:其表面上形成有槽,该槽之表面上的宽度W为0.1mm≦W≦2.0mm,相对于包含槽形成区域之研磨体的体积,槽形成区域的体积比例VL为0.1%≦VL≦30%,相对于不含槽形成区域之研磨体的体积,是以发泡之空孔区域为20%以下的材料来形成。2.如申请专利范围第1项之研磨体,其厚度D为0.5mm≦D≦5.0mm。3.如申请专利范围第1项之研磨体,其中前述槽的深度为其宽度W之至多3倍。4.如申请专利范围第1-3项中任一项之研磨体,其中前述槽的形状,系择自螺旋状、同心圆状、格子状、三角格子状、网眼状、无规状所构成群中之至少一种形状。5.如申请专利范围第1-3项中任一项之研磨体,其中前述槽的截面形状,系具有曲率之矩形、V字形或多角形。6.如申请专利范围第1-3项中任一项之研磨体,其中前述材料之压缩弹性模数K为0.1GPa≦K≦2.0GPa。7.如申请专利范围第1-3项中任一项之研磨体,其中前述材料的主成分,系择自环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、无发泡聚氨酯树脂所构成群中之至少一种树脂。8.如申请专利范围第1-3项中任一项之研磨体,系在表面上进一步形成用以供给及排出研磨剂之槽,该研磨剂用槽系前述槽的一部分,或有别于前述槽所另行形成出的槽。9.如申请专利范围第1-3项中任一项之研磨体,其至少一部分具备透明的区域。10.一种研磨装置,系在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于:所使用的研磨体是申请专利范围第1-9项中任一项之研磨体。11.一种研磨体,使用该研磨体之研磨装置,系在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于:在表面上以周期性或非周期性的方式形成至少2种不同的凹凸构造。12.如申请专利范围第11项之研磨体,在形成同种的凹凸构造之区域内,该凹凸构造的凹凸及凸部各形成至少2个。13.如申请专利范围第12项之研磨体,其中前述凹凸构造系由第1凹凸构造及第2凹凸构造所构成,第1及第2凹凸构造的凹部成为槽,第1凹凸构造的凸部宽度为第2凹凸构造的凸部宽度之至少2倍。14.如申请专利范围第11-13项中任一项之研磨体,平面形状为圆形且形成同种的凹凸构造之区域,系配置成同心圆状。15.如申请专利范围第11-13项中任一项之研磨体,形成同种的凹凸构造之区域,系配置成格子状。16.如申请专利范围第11-13项中任一项之研磨体,系在表面进一步形成用以供给及排出研磨剂之槽。17.如申请专利范围第11-13项中任一项之研磨体,其维氏硬度k为2.5(kgf/mm2)<k<30(kgf/mm2)。18.如申请专利范围第11-13项中任一项之研磨体,系由表面形成凹凸构造之第1层、和设于第1层下部之第2层所构成,该第2层的弹性模数比第1层的弹性模数大。19.一种研磨装置,系在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于:所使用的研磨体是申请专利范围第11-18项中任一项之研磨体。20.一种研磨方法,系使用能保持研磨对象物之研磨头、和至少表面是由无发泡的高分子聚合物所构成之研磨体,在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨,其特征在于:研磨剂中含有氧化铈粒子,且所使用的研磨体是申请专利范围第1-9项及第11-18项中任一项之研磨体。21.一种研磨方法,系使用能保持研磨对象物之研磨头和研磨体,在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于:具备将研磨对象物和研磨体间的加重逐渐增加的阶段;且前述研磨体是使用申请专利范围第1-9项及第11-18项中任一项之研磨体。22.一种研磨方法,系使用能保持研磨对象物之研磨头和研磨体,在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于:具备将研磨对象物和研磨体间的荷重加以调节的阶段,以使研磨对象物或研磨体的移动负荷成为一定;且前述研磨体是使用申请专利范围第1-9项及第11-18项中任一项之研磨体。23.一种研磨装置,系具备能保持研磨对象物之研磨头和研磨体,在研磨体和研磨对象物间介入研磨剂的状态下,藉由使研磨体和研磨对象物相对移动,以对研磨对象物实施研磨;其特征在于,系具备:为在研磨对象物和研磨体之间施加可变荷重之加重机构;用以移动研磨体之研磨体移动机构;用以移动研磨对象物之研磨对象物移动机构;为检测研磨体移动机构和研磨对象物移动机构之一方或两方的移动负荷之各别的负荷检测机构;以及反馈机构,根据任一负荷检测机构所检测出的负荷値,来控制加重机构所施加之加重;且前述研磨体是使用申请专利范围第1-9项及第11-18项中任一项之研磨体。24.一种半导体元件之制造方法,其特征在于所具备之晶圆研磨制程,系使用申请专利范围第20.第21.第22项之研磨方法、或申请专利范围第10.第19项之研磨装置中之至少一方法或装置。图式简单说明:图1系半导体制程之平坦化技术的概念图,系显示半导体元件的截面;(a)、(b)中,左方代表平坦化前的状态,右方代表平坦化后的状态。图2系CMP装置的概略构成图。图3系显示本发明的CMP研磨装置的研磨垫的一例之俯视概念图。图4系本发明的具备转矩检测机构的研磨装置的一例之概念图。图5系显示CMP装置中荷重与转矩的时间位移之一例。图6系显示本发明的研磨垫的槽之截面形状之一例。图7系以往的研磨垫之螺旋状槽和格子状槽所组合成的槽构造之部分俯视扩大图。图8系本发明的实施形态之槽构造的截面构造的一例之说明图。图9系本发明的实施形态之槽构造的截面构造的一例之说明图。图10系显示本发明的实施形态之同心圆状和放射状槽所组合成的槽构造之一例。图11系显示本发明的实施形态中格子状槽的槽构造之一例。图12系显示本发明的实施形态中三角格子状槽的槽构造之一例。图13系显示研磨构件的硬度和温度的关系。图14系显示研磨速度和温度的关系。图15系本发明的实施例之研磨头的概要图。图16系本发明的实施形态之研磨体的一部分之截面图。图17系显示施加荷重的状态下之研磨体状态的截面图。图18系显示研磨体的概略构成之俯视图。图19系本发明的实施形态之研磨体的截面图。图20系本发明的实施形态之CMP装置的概略构成图。图21系显示本发明的实施形态之研磨体。图22系显示本发明的实施形态之研磨体。图23系显示本发明的实施形态之研磨体。图24系显示本发明的实施形态之研磨体。图25系显示半导体元件制造过程的流程。
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