JPH10156705A - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents

研磨装置および研磨方法

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JPH10156705A
JPH10156705A JP31918196A JP31918196A JPH10156705A JP H10156705 A JPH10156705 A JP H10156705A JP 31918196 A JP31918196 A JP 31918196A JP 31918196 A JP31918196 A JP 31918196A JP H10156705 A JPH10156705 A JP H10156705A
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JP
Japan
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polishing
polishing pad
elastic body
wafer
pad
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Application number
JP31918196A
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English (en)
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Takashi Fujita
隆 藤田
Yuzo Kozai
雄三 香西
Motoyuki Obara
基之 小原
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Priority to TW086117840A priority patent/TW353205B/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】研磨パッド表面のしわの発生を防ぎ、長期間に
わたってウエハを均一に研磨できる研磨装置および研磨
方法を提供する。 【解決手段】試料台（ウエハ載置部４２）に保持された
ウエハＳに、研磨定盤２１との間に弾性体１４を挟んで
張り上げ方式により被着された研磨パッド１０を押し当
て、研磨スラリを供給しつつ試料台（ウエハ載置部４
２）および／または研磨パッド１０を回転させてウエハ
Ｓを研磨する研磨装置であって、研磨パッド１０が研磨
スラリ保持性の良好な表面層１１と表面層各部の位置ず
れを抑える表面層１１の支持層１２を備える研磨装置。
上記構造を有する研磨パッド１０によりウエハＳを研磨
する研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハな
どの平板状試料の研磨装置および研磨方法に関し、特に
半導体素子の製造工程で用いられる研磨に好適な研磨装
置および研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁膜の平坦化工程や金属配線の形成工
程などの半導体素子の製造工程において、ウエハの表面
を研磨する処理が施されるようになってきている。
【０００３】ウエハ上に配線パターンを形成し、その上
に全面にわたって絶縁膜を形成した場合、その下に配線
パターンがある位置とない位置との間で絶縁膜に凹凸
（ミクロ的な凹凸）が生じる。絶縁膜の平坦化工程は、
この絶縁膜表面の凹凸を平坦にするものである。
【０００４】この凹凸を有する絶縁膜を研磨により平坦
化する場合、ウエハ表面にはたわみがあるため、マクロ
的にはウエハのたわみに沿いつつ、ミクロ的にはミクロ
的な凹凸が平坦になるように研磨を行うことが必要であ
る。
【０００５】例えば軟質の研磨パッドを使用すると、研
磨パッドの弾性変形により絶縁膜表面のミクロな凹凸に
まで研磨パッドが沿うため、凸部分のみならず凹部分ま
で研磨される。すなわち、絶縁膜のミクロ的な凹凸の平
坦化が困難である。
【０００６】一方、硬質の研磨パッドを使用すると、ウ
エハのたわみなどによるマクロ的な凸部分と接触し、こ
の接触部分のみを研磨する。そのため、絶縁膜がマクロ
的に均一な厚みに研磨されない。
【０００７】そこで、マクロ的なウエハ表面のたわみに
沿いミクロ的な凹凸が平坦化されるように研磨するとい
う目的を達成するため、種々の研磨装置が提案されてい
る。
【０００８】例えば米国特許５２１２９１０号公報に
は、第１層目をスポンジラバーやフォームラバーなどの
弾性部材で、第２層目を溝により区画化されたエポキシ
樹脂などの硬質部材で、ウエハと対面する第３層目をロ
デール社製ＳＵＢＡ５００などの研磨スラリ搬送性の良
好であるポーラスな部材で構成された研磨パッドを備え
た研磨装置が記載されている。
【０００９】この研磨パッドは、第２層目の硬質部材の
区画化された個々の領域が弾性部材からなる第１層目を
クッションとして垂直方向に動くことができるので、マ
クロ的にはウエハ表面のたわみに沿うことができる。ま
た、第２層目の硬質部材の区画化された個々の領域内で
はほとんど変形が生じないので、ミクロ的にはウエハに
対して平坦にあたる。その結果、この研磨装置は、マク
ロ的にはウエハ表面のたわみに沿い、またウエハ表面の
ミクロ的な凹凸を研磨し平坦化できる。
【００１０】一方、これらの研磨パッドを研磨定盤に被
着する方式として、従来から次の２つの方式がある。
【００１１】（Ａ）研磨パッドを研磨定盤に貼り付ける
（貼り付け方式）。
【００１２】（Ｂ）研磨パッドを研磨定盤に内外周を一
定張力で張り上げる（張り上げ方式）。
【００１３】しかし、貼り付け方式には、以下のような
問題があった。
【００１４】研磨定盤への研磨パッドの貼り付けは両
面テープなどによるため、被着の際、研磨定盤と研磨パ
ッドの間に気泡が入ることがある。気泡が入ると、研磨
パッド表面が局所的に浮き上がった状態となるため、研
磨パッドのその部分の研磨レートが大きくなるので、ウ
エハの研磨の面内均一性が不十分になる。そのため、貼
り付けに熟練を要し、また貼り付ける人により研磨パッ
ドの被着状態にばらつきを生じやすい。
【００１５】このような研磨装置では研磨パッド交換
の頻度が多いため、にあるようにして研磨パッドの被
着状態にばらつきを生じやすく、これに起因して研磨精
度不良が生じやすい。その結果、装置が安定した性能を
発揮しにくく、装置の稼働率が低下する。
【００１６】研磨パッドを研磨定盤からはがす際、両
面テープの残骸が研磨定盤上に残るため、それをすべて
除去するのに非常に手間がかかる。
【００１７】これに対して、張り上げ方式は、研磨定盤
と研磨パッドの間に気泡が入りにくく、また気泡が入っ
たとしても全面接着ではなく単に支持しているだけであ
るので、容易に気泡を抜くことができる。したがって、
研磨パッドの被着に熟練を要することもなく、また研磨
パッドの被着状態のばらつきに起因する研磨精度不良も
生じない。また、両面テープの残骸など接着に起因する
問題も生じない。
【００１８】そこで、マクロ的なウエハ表面のたわみに
沿いミクロ的な凹凸が平坦化されるように研磨するとい
う目的を達成する装置であって、しかも研磨パッドを研
磨定盤に被着する方式が張り上げ方式である装置が提案
されている。
【００１９】特開平５−２８５８２５号公報には、研磨
定盤と研磨パッドの間に弾性体を介在させ、しかも研磨
パッドが研磨定盤に張り上げ方式で被着せられている装
置が記載されている。
【００２０】この研磨装置は、研磨パッドと研磨定盤と
の間に弾性体を備えているので、研磨パッドはマクロ的
なウエハ表面のたわみに沿い、また研磨パッドは硬質で
あるので、ウエハ表面のミクロ的な凹凸を研磨して平坦
化できる。また、研磨パッドを研磨定盤に被着する方式
が張り上げ方式であるので、貼り付け方式に起因する上
記のような問題を生じない。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研磨パ
ッドを研磨定盤に被着する方式が張り上げ方式の研磨装
置には以下のような問題があった。
【００２２】この研磨装置では、研磨パッドが弾性体の
上に密着固定されているのではなく、張力によって支持
されている状態にある。一方、研磨パッドには硬質であ
るが研磨スラリ保持性の良好な材料が用いられる。しか
し、この研磨スラリ保持性の良好な材料は、膨潤性に富
む材料か発泡性の材料であり、研磨スラリを含むと膨潤
し変形する。そのため、研磨パッドが膨潤して研磨パッ
ドと弾性体の間に緩みが生じ、研磨工程を繰り返すうち
に、この研磨パッドの緩みが発展して、研磨のせん断方
向（研磨スラリを介して研磨パッドと平板状試料が摩擦
される方向）の応力により、せん断方向にしわがよる傾
向があった。研磨パッドの表面にしわが生じると、この
しわにより過度に研磨される部分が生じるので、ウエハ
面内の研磨レートの分布が不均一になる。
【００２３】特に、研磨パッドのドレッシング（目立
て）が行われる装置においては、このしわの部分が、特
に削られてドレッシングされるため、この部分の研磨レ
ートが局所的に大きくなり、ウエハ面内の研磨レートの
分布が不均一になる傾向があった。また、研磨パッドが
局所的に削られるため研磨パッド寿命も低下する。
【００２４】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、研磨パッド表面のしわの発生を防ぐ
ことにより、長期にわたって平板状試料を均一に研磨す
ることができる研磨装置および研磨方法を提供すること
を目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明の研磨装置は、試
料台に保持された平板状試料に、研磨定盤との間に弾性
体を挟んで張り上げ方式により被着された研磨パッドを
押し当て、平板状試料と研磨パッドの間に研磨スラリを
供給し、試料台および／または研磨定盤を回転させるこ
とにより平板状試料を研磨する研磨装置であって、前記
研磨パッドが研磨スラリ保持性の良好な表面層と表面層
各部の位置ずれを抑える支持層を備えていることを特徴
としている（第１発明）。
【００２６】本発明の研磨装置は、第１発明の研磨装置
であって、前記研磨パッドの支持層が、表面層と同一の
研磨スラリ保持性の良好な部材に樹脂を含浸させること
により形成されていることを特徴としている（第２発
明）。
【００２７】本発明の研磨装置は、第１発明または第２
発明の研磨装置であって、研磨パッドが被着される前記
弾性体の表面にかえり防止用の溝が設けられていること
を特徴としている（第３発明）。
【００２８】また、本発明の研磨方法は、上記の研磨装
置を用いて、平板状試料を試料台に保持し、平板状試料
と研磨パッドの間に研磨スラリを供給し、研磨定盤に弾
性体を挟んで被着された研磨パッドを押し当て、試料台
および／または研磨定盤を回転させることにより平板状
試料を研磨することを特徴としている（第４発明）。
【００２９】第１発明の研磨装置は、表面層各部の位置
ずれを抑える支持層を備えている。そのため、表面層が
研磨スラリを含み膨潤し変形したとしても、表面層各部
の研磨せん断方向への動きを支持層により抑えることが
できるので、研磨パッドのしわの発生を防ぐことができ
る。その結果、このしわに起因するウエハ面内の研磨レ
ートの分布の不均一の発生を防止することができる。
【００３０】なお、この支持層は表面層に全面で密着
し、全体として表面層各部の位置ずれを抑えるものであ
るので、支持層は基本的には一体物であり、個々の小さ
い区画に分割されていない。
【００３１】第２発明の研磨装置は、第１発明の研磨装
置と同様の効果を発揮することができる。しかも、この
研磨パッドは、良好な特性を示す支持層を容易に作製で
き、また表面層と支持層を一体物として作製することも
容易である。
【００３２】第３発明の研磨装置は、研磨パッドが表面
層と支持層を備え、さらに弾性体の研磨パッドが被着さ
れる表面に溝が設けられ、個々の区画に区分されてい
る。そのため、以下において説明するように、後述する
かえりの問題をも適切に解決し、ウエハ面内の研磨レー
トの分布が不均一になるおそれを低減することができ
る。
【００３３】図１１（ａ）は、第３発明の研磨装置の研
磨パッドおよび弾性体の模式的断面図であり、図１１
（ｂ）は、従来の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体の
模式的断面図である。いずれも、弾性体の変形によりウ
エハ表面のマクロ的なたわみに研磨パッドの表面が沿わ
せられる。
【００３４】しかし、図１１（ｂ）に示す従来の研磨パ
ッドおよび弾性体では、弾性体１４はある１ケ所が押し
当て力Ｐ1で押されて変形すると、その押し除けられた
体積分その周囲に影響を与える。すなわち、ある場所が
押されてへこんだ分だけ、その周囲に盛り上がり６１
（「かえり」と呼ぶ。）が生じ、その部分の押圧力が大
きくなる。そのため、研磨パッドの押圧力のウエハ面内
の分布に影響を与え、ウエハ面内の研磨レートの分布が
不均一になる可能性がある。
【００３５】これに対して 、図１１（ａ）に示す第３
発明の研磨パッドおよび弾性体では、弾性体１４に溝１
６が設けられているので、かえりをなくすことができ
る。その結果、かえりに起因してウエハ面内の研磨レー
トの分布が不均一になるおそれを低減できる。
【００３６】図１２（ａ）は、第３発明の研磨装置の研
磨パッドおよび弾性体の模式的断面図であり、図１２
（ｂ）は、研磨パッドおよび弾性体の双方に溝を設けた
ときの研磨パッドおよび弾性体の模式的断面図である。
【００３７】図１２（ｂ）に示す双方に溝を設けた研磨
パッドおよび弾性体では、研磨のせん断応力Ｐ2がその
まま弾性体１４に加わるため、弾性体１４が横方向に変
形することがある。この場合、弾性体１４はクッション
としての役割が不十分になり、ウエハ表面のマクロ的な
形状に対する追従性が損なわれる。その結果、ウエハ面
内の研磨レートの分布が不均一になるおそれがある。
【００３８】これに対して、図１２（ａ）に示す第３発
明の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体では、研磨パッ
ド１０の支持層１２が連続体である（溝により分割され
ていない）ため、このような弾性体１４の横方向の変形
は起きず、弾性体１４は垂直に押されて変形し、クッシ
ョンとしての役割を果たし、ウエハ表面のマクロ的な形
状に対する追従性が損なわれることはない。
【００３９】第４発明の研磨方法は、上述した研磨パッ
ドおよび弾性体を備えた研磨装置を用いて研磨するの
で、長期にわたってウエハを均一に研磨することができ
る。その結果、半導体の製造工程においては製品の歩留
まりを向上することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。
【００４１】（研磨パッドおよび弾性体）以下、本発明
の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体について図面に基
づいて説明する。
【００４２】図１は、本発明の研磨装置の研磨パッドお
よび弾性体の１例を示す模式的縦断面図である。表面層
１１および支持層１２からなる研磨パッド１０が弾性体
１４を挟んで研磨定盤２１に被着されている。
【００４３】表面層１１は、ポーラスな（発泡性の）ウ
レタン樹脂、または、ポリエステル繊維にウレタン樹脂
を空孔を残しつつ含浸させたものなどが好ましい。例え
ば、ロデール社製ＩＣ１０００やＩＣ１４００やＳＵＢ
Ａ８００などの研磨パッドを用いれば良い。表面層１１
の厚みは１〜２ｍｍ程度が好ましい。また、ウエハと研
磨パッドの間への研磨スラリの搬送性を向上するため、
後述する溝切り加工を施しても良い。
【００４４】支持層１２は、比較的曲げやすいが、伸縮
性が小さく、研磨スラリに対して膨潤性のない（発泡性
のない）材料が好ましい。すなわち、下地の弾性体１４
をクッションとして、それに追従できる程度の曲げやす
さと、しわを生じないように横方向には十分な強度をも
たせる意味で伸縮性が小さく、また研磨スラリに対して
膨潤しないように膨潤性の小さい材料が好ましい。例え
ば、ポリエチレンシート、超高分子ポリエチレンシー
ト、アクリルシート、テフロンシート、ポリプロピレン
シート、ポリウレタンシート、ポリエステルシートなど
を用いれば良い。例えば、上記の支持層としての機能を
発揮させるには、支持層１２の厚みは、０．０５〜１ｍ
ｍ程度が好ましい。ただし、この好ましい厚みは材質に
よる。
【００４５】この表面層と支持層とは、両面テープや接
着剤による接着や熱圧着などで全面が密着固定される。
【００４６】弾性体１４として、経時変形性の小さく、
また研磨スラリに対して膨潤性の小さい材料が好まし
い。例えばニトリルゴム、ネオプレンゴム、クロロプレ
ンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムなどを用いれば良
い。弾性体の厚みは、１〜１０ｍｍ程度とすることが好
ましい。
【００４７】この研磨パッドおよび弾性体は、表面層１
１が研磨スラリを含み膨潤し変形したとしても、表面層
１１の研磨時のせん断方向への動きを支持層１２により
抑えることができるので、表面層１１のしわの発生を防
ぐことができる。その結果、このしわに起因する研磨レ
ートのウエハ面内分布の不均一の発生を抑えることがで
きる。
【００４８】図２は、本発明の研磨装置の研磨パッドお
よび弾性体の第２の例を示す模式的縦断面図である。研
磨パッド１０の表面層１１と支持層１２が一つの部材か
ら作製されている点が、第１の例と異なっている。
【００４９】表面層１１と支持層１２は、研磨スラリ保
持性の良好な部材にさらに所定の厚みだけ樹脂を含浸さ
せることにより、表面層１１と硬質な支持層１２とに形
成されている。
【００５０】例えばポーラスなウレタン樹脂またはポリ
エステル繊維にウレタン樹脂を空孔を残しつつ含浸させ
たものなど表面層１１として用いられる材料を用意す
る。すなわち、例えば、ロデール社製ＩＣ１０００やＩ
Ｃ１４００やＳＵＢＡ８００などの研磨パッドを用意す
る。
【００５１】研磨パッドの裏面から所定の深さまで、さ
らに粘性の高いウレタン樹脂を含浸させる。このウレタ
ン樹脂は粘性が高いため、約１／３程度の深さまで浸透
したところで止まり、反対側まで完全に含浸されること
はない。
【００５２】研磨パッドの裏面から粘性の高いウレタン
樹脂を含浸させるには、例えばエーテル系の溶剤にウレ
タン樹脂を溶解し、粘性を１００００〜１２０００ｃＰ
程度で保ち、１００〜１５０℃の雰囲気で、研磨パッド
裏面からローラで塗り込み含浸させるなどすれば良い。
【００５３】このようにして作製された部材は、粘性の
高いウレタン樹脂が含浸されていない領域は研磨スラリ
保持性が良好であり、また粘性の高いウレタン樹脂が含
浸された領域は、ほとんど気泡が埋まっているため、研
磨スラリ保持性（膨潤性）がなく、また伸縮性が乏しく
なる。その結果、表面層１１と硬質な支持層１２が１つ
の部材から形成されるのである。
【００５４】また、第１の例と同様、ウエハと研磨パッ
ドの間への研磨スラリの搬送性を向上するため、表面層
１１には後述する溝切り加工を施しても良い。
【００５５】この第２の例の研磨パッドは、第１の例の
研磨パッドと同様、研磨パッドのしわの発生を防ぎ、こ
のしわに起因するウエハ面内の研磨レートの分布の不均
一の発生を抑えることができる。しかも、密着させて貼
り合わせる必要もなく、一体でしかも容易に作成するこ
とができる利点を備えている。
【００５６】図３は、本発明の研磨装置の研磨パッドお
よび弾性体の第３の例を示す模式的縦断面図である。弾
性体１４に溝１６が設けられ、個々の区画１４ａに分離
されている点が、第１の例と異なっている。
【００５７】図４は、この弾性体１４の溝パターンを示
す模式的平面図であり、（ａ）は区画１４ａが矩形とな
る溝パターンを示しており、（ｂ）は区画１４ａが三角
形となる溝パターンを示している。
【００５８】溝１６の幅は、一つ一つの区画が独立に変
形し、かえりを生じない大きさとすれば良い。例えば
０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とすれば良い。溝１６の間隔
は、半導体素子の１つのチップの大きさを目安にすれば
良い。例えば１０〜３０ｍｍ程度とすれば良い。溝１６
の深さは、０．５〜８ｍｍ程度とすることが好ましい。
溝１６のパターンは、どのようなものであっても良い。
【００５９】弾性体に溝を設けることにより、かえりを
生じないようにできるので、このかえりに起因するウエ
ハ面内の研磨レートの分布の不均一をさらに抑えること
ができる。
【００６０】図５は、本発明の研磨装置の研磨パッドお
よび弾性体の第４の例を示す模式的縦断面図である。こ
の例では、ウエハと研磨部の間への研磨スラリの搬送性
を向上するため、研磨パッド１０の表面層１１に溝切り
加工が施されている。
【００６１】図６は、この表面層１１の溝パターンの１
例を示す模式的平面図である。表面層１１は、溝１５に
より、矩形の区画１１ａに区画されている。
【００６２】例えば、溝１５の幅は１〜５ｍｍ程度、深
さは０．５〜０．８ｍｍ、間隔は１０〜３０ｍｍ程度と
すれば良い。
【００６３】（研磨装置の全体構成）以下、本発明の研
磨装置の全体構成について図面に基づいて説明する。
【００６４】図７は、本発明の研磨装置の１例を示す模
式図であり、（ａ）は模式的縦断面図、（ｂ）は研磨定
盤側から試料台を見たときの試料台の模式的平面図であ
る。
【００６５】研磨定盤２１は回転軸Ａ−Ａ’を中心とし
て、試料台４１は回転軸Ｂ−Ｂ’を中心として、試料台
４１上に設けられたウエハ載置部４２は回転軸Ｃ−Ｃ’
を中心として回転可能に構成されている。ウエハ載置部
４２には、ダイヤモンドが電着されたリテーナ４３が設
けられており、このリテーナ４３により研磨パッド１０
のドレッシングが研磨中に行われる。研磨スラリはスラ
リ供給孔３８から供給される。
【００６６】弾性体１４は、あらかじめ、例えば両面テ
ープなどで研磨定盤に貼られ固定される。この弾性体１
４の被着は研磨定盤２１との間に気泡が入らないように
慎重に行われる。なお、この弾性体１４は、研磨定盤２
１に一度被着されればほとんど交換されることはない。
【００６７】研磨パッド１０は、次のようにして研磨定
盤２１に被着される。
【００６８】あらかじめ、研磨パッド１０は、その内周
部分が内周リング３６に固定され、その外周部分が外周
リング３４に固定される。
【００６９】次に、研磨定盤２１の下に、弾性体１４を
覆うようにして、研磨パッド１０が配置される。そし
て、研磨パッド１０の固定された内周リング３６および
外周リング３４をボルト３７およびボルト３５を締め上
げて、研磨パッド１０が研磨定盤２１に張り上げられて
被着される。
【００７０】この研磨装置を用いて、例えばシリコンウ
エハ上の層間絶縁膜を研磨する方法について、図７に基
づき説明する。
【００７１】ウエハ載置部４２にウエハＳを載置す
る。
【００７２】研磨定盤２１は回転軸Ａ−Ａ’を中心と
して回転（公転）、試料台４１は回転軸Ｂ−Ｂ’を中心
として回転（公転）、試料台４１上に設けられたウエハ
載置部４２は回転軸Ｃ−Ｃ’を中心として研磨パッド２
１を回転（自転）させる。
【００７３】スラリ供給孔３８から研磨スラリを供給
しつつ、研磨定盤２１を降下させて、研磨パッド１０を
ウエハＳに所定の研磨負荷を与えてつつ押し当てて、ウ
エハＳの上面を研磨する。
【００７４】この研磨装置は、上述した研磨パッドおよ
び弾性体を備えることにより、シリコンウエハ上の層間
絶縁膜などを試料を長期にわたって均一に研磨すること
ができる。
【００７５】図８は、本発明の研磨装置の別の例を示す
模式的縦断面図である。ウエハの研磨レートの面内分布
をさらに制御する目的で、凸状体５１が弾性体１４と研
磨定盤２１との間に設けられている点が、図７に示す研
磨装置と異なっている。
【００７６】図９は、凸状体を示す模式図であり、
（ａ）は平面図であり、（ｂ）は縦断面図である。凸状
体５１はリング状であって、研磨定盤２１に押し当てら
れる面が平坦で、研磨パッド１０に押し当てられる面が
凸状をしている。この形状は、例えば全体の厚みが１０
ｍｍ程度で、主にウエハの外周部に対応する最も薄い部
分に比べて、主にウエハ中央部に対応する最も厚い部分
の厚みが２０μｍ〜１ｍｍ程度厚くなるような形状とさ
れる。この凸状体５１は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶ
Ｃ）やアクリル樹脂などで作製すれば良い。
【００７７】なお、研磨パッド１０の研磨定盤２１への
被着の方法は、あらかじめ弾性体１４に両面テープなど
で凸状体５１が接着され、さらにこの凸状体５１および
弾性体１４が両面テープなどで研磨定盤２１の下面に凸
状体５１の面を上にして貼られていること以外は、先の
研磨装置の例で説明したものと同じである。
【００７８】この研磨装置においても、上述した研磨パ
ッドおよび弾性体を備えることにより、シリコンウエハ
上の層間絶縁膜などを試料を長期にわたって均一に研磨
することができる。
【００７９】また、この研磨装置は、研磨パッドがウエ
ハに押し当てられるとき、押し当て圧力のウエハ面内で
の分布がウエハ中央部が強くウエハ外周部が弱くなるよ
うに調整されるため、ウエハの研磨レートの面内均一性
をさらに向上することができる。
【００８０】なお、弾性体１４と凸状体５１をあらかじ
め一体化しておくことにより、これらの部材の取り付け
が容易になる。
【００８１】
【実施例】本発明の実施例について説明する。本実施例
で用いた研磨装置は図８に示した研磨装置であり、研磨
パッドおよび弾性体は図５に示したものである。
【００８２】研磨パッド１０の表面層１１は、ロデール
社製ＩＣ１０００とした。支持層１２は、ポリエチレン
シートとした。表面層１１の厚みが１．３ｍｍ、支持層
１２の厚みが０．０５ｍｍである。表面層１１には、幅
３ｍｍ深さ０．５ｍｍの溝１６を１０ｍｍ間隔で縦横に
設けた。研磨パッド１０の表面層１１および支持層１２
は、両面テープにより全面を接着した。
【００８３】弾性体１４は、ニトリルゴム製とした。そ
の形状は、リング状の平坦な形状とし、その厚みは１０
ｍｍとした。この弾性体１４の研磨パッド側には、幅１
ｍｍ深さ７ｍｍの溝を２０ｍｍ間隔で縦横に設けた。
【００８４】凸状体５１は、ポリ塩化ビニル製とし、全
体の厚みが１０ｍｍ程度で、主にウエハの外周部に対応
する最も薄い部分に比べて、主にウエハ中央部に対応す
る最も厚い部分の厚みが４００μｍ厚くなる形状とし
た。
【００８５】弾性体１４に両面テープなどで凸状体５１
を接着し、さらにこの凸状体５１および弾性体１４を両
面テープなどで研磨定盤２１の下面に凸状体５１の面を
上にして接着した。
【００８６】研磨パッド１０は、次のようにして研磨定
盤２１に被着した。
【００８７】まず、研磨パッド１０の内周部分を内周リ
ング３６に、その外周部分を外周リング３４に固定す
る。
【００８８】次に、研磨定盤２１の下に、弾性体１４を
覆うようにして、研磨パッド１０を配置する。そして、
研磨パッド１０が固定された内周リング３６および外周
リング３４をボルト３７およびボルト３５を締め上げ、
研磨定盤２１に張り上げて固定する。
【００８９】この研磨パッドおよび弾性体を備えた研磨
装置を用いて、８インチシリコンウエハ上に形成された
熱酸化膜を１００バッチ（５００枚）研磨して研磨レー
トの変化を測定した。研磨スラリは、シリカ（Ｓｉ
Ｏ2）をＫＯＨ水溶液に懸濁させたものを用いた。
【００９０】図１０は、研磨レートおよびウエハ面内均
一性の変化を示す図である。１００バッチ（５００枚）
と長期間にわたり、安定したウエハ面内均一性（５％）
以下と、研磨レート（２００ｎｍ／ｍｉｎ）を維持でき
た。
【００９１】すなわち、支持層を設けない従来の研磨パ
ッドを用いた研磨装置において見られたウエハ面内均一
性の悪化が抑制された。
【００９２】
【発明の効果】本発明の研磨装置および研磨方法は、研
磨パッド表面のしわの発生を抑制することができる。そ
の結果、長期間にわたってウエハを均一に研磨すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体の
第１の例を示す模式的縦断面図である。
【図２】本発明の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体の
第２の例を示す模式的縦断面図である。
【図３】本発明の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体の
第３の例を示す模式的縦断面図である。
【図４】弾性体の溝パターンの例を示す模式的平面図で
ある。
【図５】本発明の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体の
第４の例を示す模式的縦断面図である。
【図６】研磨パッドの表面層の溝パターンの１例を示す
模式的平面図である。
【図７】本発明の研磨装置の１例を示す模式図であり、
（ａ）は模式的縦断面図、（ｂ）は試料台部分の模式的
平面図である。
【図８】本発明の研磨装置の別の例を示す模式的縦断面
図である。
【図９】凸状体の１例を示す模式図であり、（ａ）は平
面図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図１０】研磨レートおよびウエハ面内均一性の変化を
示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、第３発明の研磨装置の研磨
パッドおよび弾性体の模式的断面図であり、図１１
（ｂ）は、従来の研磨装置の研磨パッドおよび弾性体の
模式的断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第３発明の研磨装置の研磨
パッドおよび弾性体の模式的断面図であり、図１２
（ｂ）は、研磨パッドおよび弾性体の双方に溝を設けた
ときの研磨パッドおよび弾性体の模式的断面図である。
【符号の説明】
１０ 研磨パッド １１ 表面層 １１ａ 表面層の区画 １２ 支持層 １４ 弾性体 １４ａ 弾性体の区画 １５ 溝 １６ 溝 ２１ 研磨定盤 ３４ 外周リング ３５ ボルト ３６ 内周リング ３７ ボルト ３８ スラリ供給孔 ４１ 試料台 ４２ ウエハ載置部 ４３ リテーナ ５１ 凸状体 ６１ かえり Ｓ ウエハ Ｐ1 押し当て力 Ｐ2 せん断応力

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】試料台に保持された平板状試料に、研磨定
    盤との間に弾性体を挟んで張り上げ方式により被着され
    た研磨パッドを押し当て、平板状試料と研磨パッドの間
    に研磨スラリを供給し、試料台および／または研磨定盤
    を回転させることにより平板状試料を研磨する研磨装置
    であって、前記研磨パッドが研磨スラリ保持性の良好な
    表面層と表面層各部の位置ずれを抑える支持層を備えて
    いることを特徴とする研磨装置。
  2. 【請求項２】前記研磨パッド支持層が、表面層と同一の
    研磨スラリ保持性の良好な部材に、樹脂を含浸させるこ
    とにより形成されていることを特徴とする請求項１記載
    の研磨装置。
  3. 【請求項３】研磨パッドが被着される前記弾性体の表面
    にかえり防止用の溝が設けられていることを特徴とする
    請求項１または請求項２記載の研磨装置。
  4. 【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３に記載
    の研磨装置を用いて、平板状試料を試料台に保持し、平
    板状試料と研磨パッドの間に研磨スラリを供給し、研磨
    定盤に弾性体を挟んで被着された研磨パッドを押し当
    て、試料台および／または研磨定盤を回転させることに
    より平板状試料を研磨することを特徴とする研磨方法。
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