JPH10277923A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents
研磨装置及び研磨方法Info
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- JPH10277923A JPH10277923A JP3392498A JP3392498A JPH10277923A JP H10277923 A JPH10277923 A JP H10277923A JP 3392498 A JP3392498 A JP 3392498A JP 3392498 A JP3392498 A JP 3392498A JP H10277923 A JPH10277923 A JP H10277923A
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- polishing
- polished
- mechanical
- wafer
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨層を長寿命化し、これにより研磨処理の
スル−プットを向上させること。 【解決手段】 被研磨体であるウエハと研磨層である研
磨布３とを接触させ、当該ウエハと研磨布３とを共に回
転させて、ウエハを研磨する。前記研磨布３は、例えば
バインダ樹脂に機械的研磨粒子３１を分散させ、このバ
インダ樹脂を発泡させた後、所定の形状に切断して加工
し、その加工面を研磨面とするものであり、機械的研磨
粒子３１を含む発泡樹脂３２により形成される。この研
磨布３を用いてウエハを研磨すると、研磨処理が進行し
ても研磨レ−トの減少の程度が小さいので、研磨処理の
際に研磨布３の表面をダイヤモンド等で研磨する回数が
少なくなり、研磨布３の寿命が長くなる。
スル−プットを向上させること。 【解決手段】 被研磨体であるウエハと研磨層である研
磨布３とを接触させ、当該ウエハと研磨布３とを共に回
転させて、ウエハを研磨する。前記研磨布３は、例えば
バインダ樹脂に機械的研磨粒子３１を分散させ、このバ
インダ樹脂を発泡させた後、所定の形状に切断して加工
し、その加工面を研磨面とするものであり、機械的研磨
粒子３１を含む発泡樹脂３２により形成される。この研
磨布３を用いてウエハを研磨すると、研磨処理が進行し
ても研磨レ−トの減少の程度が小さいので、研磨処理の
際に研磨布３の表面をダイヤモンド等で研磨する回数が
少なくなり、研磨布３の寿命が長くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置及び研磨
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）
の製造プロセスの中に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）と呼ばれる
研磨プロセスがある。このＣＭＰプロセスは、研磨布の
表面に機械的研磨粒子及び化学的研磨粒子を含む研磨液
を滴下し、この研磨布の表面をウエハに押し付けて、当
該ウエハの表面の一部を研磨により除去する方法であ
り、例えば多層配線形成工程中のエッチバックと呼ばれ
る工程に適用されている。
の製造プロセスの中に、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）と呼ばれる
研磨プロセスがある。このＣＭＰプロセスは、研磨布の
表面に機械的研磨粒子及び化学的研磨粒子を含む研磨液
を滴下し、この研磨布の表面をウエハに押し付けて、当
該ウエハの表面の一部を研磨により除去する方法であ
り、例えば多層配線形成工程中のエッチバックと呼ばれ
る工程に適用されている。
【０００３】従来のＣＭＰプロセスでは、例えば図６に
示すＣＭＰ装置において、表面に研磨層である研磨布１
１が形成された回転テ−ブル１２に、ウエハ保持機構１
３に保持させたウエハ１０を所定の圧力で圧接させ、ノ
ズル１４から研磨液を前記研磨布１１の表面に供給しな
がら、回転テ−ブル１２を回転させると共にウエハ保持
機構１３をモ−タ１５により回転させて、こうしてウエ
ハ１０を回転テ−ブル１２上で自転させかつ相対的に公
転させることによってウエハ１０の表面を研磨してい
た。
示すＣＭＰ装置において、表面に研磨層である研磨布１
１が形成された回転テ−ブル１２に、ウエハ保持機構１
３に保持させたウエハ１０を所定の圧力で圧接させ、ノ
ズル１４から研磨液を前記研磨布１１の表面に供給しな
がら、回転テ−ブル１２を回転させると共にウエハ保持
機構１３をモ−タ１５により回転させて、こうしてウエ
ハ１０を回転テ−ブル１２上で自転させかつ相対的に公
転させることによってウエハ１０の表面を研磨してい
た。
【０００４】前記研磨布１１としては、例えば１．２ｍ
ｍ程度の厚さの発泡ウレタン樹脂等の発泡樹脂が用いら
れ、研磨液としては、機械的研磨粒子であるシリカ（Ｓ
ｉＯ2 ）及び化学的研磨粒子を溶液に分散させたスラリ
状のものが用いられている。このようなＣＭＰプロセス
では、発泡樹脂の表面に形成された凹部に機械的研磨粒
子が入り込み、この凹部に捕捉された機械的研磨粒子に
よる摩擦という機械的な研磨作用が得られており、この
機械的研磨作用と化学的研磨作用との複合効果が研磨メ
カニズムに大きく関係していると考えられている。
ｍ程度の厚さの発泡ウレタン樹脂等の発泡樹脂が用いら
れ、研磨液としては、機械的研磨粒子であるシリカ（Ｓ
ｉＯ2 ）及び化学的研磨粒子を溶液に分散させたスラリ
状のものが用いられている。このようなＣＭＰプロセス
では、発泡樹脂の表面に形成された凹部に機械的研磨粒
子が入り込み、この凹部に捕捉された機械的研磨粒子に
よる摩擦という機械的な研磨作用が得られており、この
機械的研磨作用と化学的研磨作用との複合効果が研磨メ
カニズムに大きく関係していると考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のＣ
ＭＰプロセスでは、ウエハ１０を例えば１枚研磨する
と、研磨レ−トが小さくなってくる。この理由は次のよ
うに考えられる。つまりウエハ１０を研磨すると、研磨
布１１の表面の凹部には、研磨液中の機械的研磨粒子も
入り込むがウエハ１０の削り滓も入り込んで来る。そし
て研磨が進み、凹部に入り込むウエハ１０の削り滓が多
くなって来ると、この削り滓により既に凹部に入り込ん
でいる機械的研磨粒子が追い出されてしまう。
ＭＰプロセスでは、ウエハ１０を例えば１枚研磨する
と、研磨レ−トが小さくなってくる。この理由は次のよ
うに考えられる。つまりウエハ１０を研磨すると、研磨
布１１の表面の凹部には、研磨液中の機械的研磨粒子も
入り込むがウエハ１０の削り滓も入り込んで来る。そし
て研磨が進み、凹部に入り込むウエハ１０の削り滓が多
くなって来ると、この削り滓により既に凹部に入り込ん
でいる機械的研磨粒子が追い出されてしまう。
【０００６】こうして研磨処理が進行するにつれて、凹
部に捕捉されている機械的研磨粒子の量が少なくなり、
機械的研磨粒子は凹部に捕捉されていないと、研磨布１
１とウエハ１０との間で滑ってしまい、大きな摩擦力を
得ることができないため、研磨レ−トが小さくなってし
まう。
部に捕捉されている機械的研磨粒子の量が少なくなり、
機械的研磨粒子は凹部に捕捉されていないと、研磨布１
１とウエハ１０との間で滑ってしまい、大きな摩擦力を
得ることができないため、研磨レ−トが小さくなってし
まう。
【０００７】この際、研磨布１１表面の凹部に入り込ん
だ削り滓をブラシなどで除去することはできないため、
例えばウエハ１０を１枚処理するごとに、ダイヤモンド
などで研磨布１１表面を削り取り、新しい研磨布面を出
す作業を行っている。しかしながらこの作業を行うと、
発泡樹脂（研磨布１１）自体も削られてしまうので、研
磨布１１のライフサイクルが短くなり、例えば研磨布１
１はウエハ１０を５００枚処理した時点で交換しなけれ
ばならない。従って面倒な交換作業を何回も行わなくて
はならず、この都度ＣＭＰ処理が妨げられるので、結果
としてＣＭＰ処理のスル−プットが低くなってしまう。
だ削り滓をブラシなどで除去することはできないため、
例えばウエハ１０を１枚処理するごとに、ダイヤモンド
などで研磨布１１表面を削り取り、新しい研磨布面を出
す作業を行っている。しかしながらこの作業を行うと、
発泡樹脂（研磨布１１）自体も削られてしまうので、研
磨布１１のライフサイクルが短くなり、例えば研磨布１
１はウエハ１０を５００枚処理した時点で交換しなけれ
ばならない。従って面倒な交換作業を何回も行わなくて
はならず、この都度ＣＭＰ処理が妨げられるので、結果
としてＣＭＰ処理のスル−プットが低くなってしまう。
【０００８】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は改良された研磨装置及び研磨方
法を提供することにある。
ものであり、その目的は改良された研磨装置及び研磨方
法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、被研
磨体と研磨層とを相対的に摺動させながら、前記被研磨
体を研磨する研磨装置において、前記研磨層は、多数の
凹部が形成された研磨面と、この研磨面から露出するよ
うに当該研磨層に埋め込まれた、機械的な研磨作用を有
する機械的研磨粒子と、を含むことを特徴とする。また
他の発明は、被研磨体と研磨層とを相対的に摺動させな
がら、前記研磨層に化学的な研磨作用を有する化学的研
磨材を含む研磨液を供給して、前記被研磨体を研磨する
研磨装置において、前記研磨層は、多数の凹部が形成さ
れた研磨面と、この研磨面から露出するように当該研磨
層に埋め込まれた、機械的な研磨作用を有する機械的研
磨粒子と、を含むことを特徴とする。
磨体と研磨層とを相対的に摺動させながら、前記被研磨
体を研磨する研磨装置において、前記研磨層は、多数の
凹部が形成された研磨面と、この研磨面から露出するよ
うに当該研磨層に埋め込まれた、機械的な研磨作用を有
する機械的研磨粒子と、を含むことを特徴とする。また
他の発明は、被研磨体と研磨層とを相対的に摺動させな
がら、前記研磨層に化学的な研磨作用を有する化学的研
磨材を含む研磨液を供給して、前記被研磨体を研磨する
研磨装置において、前記研磨層は、多数の凹部が形成さ
れた研磨面と、この研磨面から露出するように当該研磨
層に埋め込まれた、機械的な研磨作用を有する機械的研
磨粒子と、を含むことを特徴とする。
【００１０】前記研磨液は、例えば機械的研磨粒子と化
学的研磨材とのうち化学的研磨材のみを含むことが好ま
しい。また前記研磨層は、バインダ樹脂中に前記機械的
研磨粒子を分散させると共に、このバインダ樹脂を発泡
させて発泡体を得た後、所定の形状に切断して加工さ
れ、切断面を研磨面としたものを用いることができる。
さらに他の発明は、被研磨体と研磨層とを相対的に摺動
させながら、前記被研磨体を研磨する研磨方法におい
て、多数の凹部が形成された研磨面と、この研磨面から
露出するように当該研磨層に埋め込まれた、機械的な研
磨作用を有する機械的研磨粒子とを含む研磨層を用い、
この研磨層に化学的な研磨作用を有する化学的研磨材を
含む研磨液を供給しながら、前記被研磨体を研磨するこ
とを特徴とする。
学的研磨材とのうち化学的研磨材のみを含むことが好ま
しい。また前記研磨層は、バインダ樹脂中に前記機械的
研磨粒子を分散させると共に、このバインダ樹脂を発泡
させて発泡体を得た後、所定の形状に切断して加工さ
れ、切断面を研磨面としたものを用いることができる。
さらに他の発明は、被研磨体と研磨層とを相対的に摺動
させながら、前記被研磨体を研磨する研磨方法におい
て、多数の凹部が形成された研磨面と、この研磨面から
露出するように当該研磨層に埋め込まれた、機械的な研
磨作用を有する機械的研磨粒子とを含む研磨層を用い、
この研磨層に化学的な研磨作用を有する化学的研磨材を
含む研磨液を供給しながら、前記被研磨体を研磨するこ
とを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に述べる本発明の実施の形態
は、機械的な研磨作用を有する機械的研磨粒子（以下機
械的研磨粒子という）を含む発泡樹脂により形成された
研磨層を用いて、被研磨体例えばウエハに対して研磨処
理（ＣＭＰ処理）を行うことにより、研磨層の寿命を長
くし、結果として研磨処理のスル−プットを向上させよ
うとするものである。
は、機械的な研磨作用を有する機械的研磨粒子（以下機
械的研磨粒子という）を含む発泡樹脂により形成された
研磨層を用いて、被研磨体例えばウエハに対して研磨処
理（ＣＭＰ処理）を行うことにより、研磨層の寿命を長
くし、結果として研磨処理のスル−プットを向上させよ
うとするものである。
【００１２】続いて本発明の研磨装置の実施の形態の一
例について説明する。先ず本発明の研磨装置の全体構成
について図１及び図２を参照して述べると、この研磨装
置は、モ−タ２１によって鉛直な回転軸２２を介して水
平に回転する回転テ−ブル２と、この回転テ−ブル２の
表面に貼着された研磨層である研磨布３と、被研磨体で
あるウエハ１０を保持して前記研磨布３に所定の圧力で
接触させるウエハ保持部４と、前記研磨布３の表面に研
磨液を供給する研磨液供給ノズル５とを備えている。
例について説明する。先ず本発明の研磨装置の全体構成
について図１及び図２を参照して述べると、この研磨装
置は、モ−タ２１によって鉛直な回転軸２２を介して水
平に回転する回転テ−ブル２と、この回転テ−ブル２の
表面に貼着された研磨層である研磨布３と、被研磨体で
あるウエハ１０を保持して前記研磨布３に所定の圧力で
接触させるウエハ保持部４と、前記研磨布３の表面に研
磨液を供給する研磨液供給ノズル５とを備えている。
【００１３】ウエハ保持部４は例えば真空チャック機構
を備え、回転テ−ブル２の中心部から変位した位置にて
ウエハ１０を被研磨面が下側になるように吸着保持し、
この被研磨面を研磨布３に接触させるように構成される
と共に、モ−タ４１により鉛直な回転軸４２を介して水
平に回転するようになっている。このモ−タ４１は、固
定板４３に取り付けられた昇降部４４により昇降軸４５
を介して昇降可能な昇降体４６に取り付けられている。
前記研磨液供給ノズル５は、研磨液供給源５１よりの化
学的な研磨作用を有する化学的研磨材（以下化学的研磨
材という）例えばフッ素化合物を含む研磨液を、例えば
研磨布３の回転中心付近に供給するように構成されてい
る。化学的研磨材としては、被研磨面が金属でできてい
る場合には、硝酸第２鉄（主にタングステン用）、過酸
化水素水、シュウ酸などが使用され、被研磨面がＳｉＯ
2 でできている場合には、水酸化カリウム、フッ化カリ
ウム、アンモニアなどが使用され、また被研磨面が有機
材でできている場合には硝酸第２鉄などが使用される。
化学的研磨材は上記のものに限定されず、キレ−ト化合
物など、被研磨面の性質に応じて種々のものが適用でき
る。
を備え、回転テ−ブル２の中心部から変位した位置にて
ウエハ１０を被研磨面が下側になるように吸着保持し、
この被研磨面を研磨布３に接触させるように構成される
と共に、モ−タ４１により鉛直な回転軸４２を介して水
平に回転するようになっている。このモ−タ４１は、固
定板４３に取り付けられた昇降部４４により昇降軸４５
を介して昇降可能な昇降体４６に取り付けられている。
前記研磨液供給ノズル５は、研磨液供給源５１よりの化
学的な研磨作用を有する化学的研磨材（以下化学的研磨
材という）例えばフッ素化合物を含む研磨液を、例えば
研磨布３の回転中心付近に供給するように構成されてい
る。化学的研磨材としては、被研磨面が金属でできてい
る場合には、硝酸第２鉄（主にタングステン用）、過酸
化水素水、シュウ酸などが使用され、被研磨面がＳｉＯ
2 でできている場合には、水酸化カリウム、フッ化カリ
ウム、アンモニアなどが使用され、また被研磨面が有機
材でできている場合には硝酸第２鉄などが使用される。
化学的研磨材は上記のものに限定されず、キレ−ト化合
物など、被研磨面の性質に応じて種々のものが適用でき
る。
【００１４】前記研磨布３は、例えば図３にその一部の
断面図を示すように、例えば機械的研磨粒子３１を含む
発泡樹脂３２により形成されている。発泡樹脂３２は、
厚さ１．２ｍｍ程度の大きさの発泡ウレタン樹脂からな
り、例えば２００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度の平均径の大
きさ好ましくは２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の平均径の
大きさの空隙３３を有している。前記発泡樹脂３２に
は、空隙３３やその他の部分に、例えば粒子径が２００
ｎｍ程度の機械的研磨粒子３１例えばシリカ（Ｓｉ
Ｏ2 ）が入り込んでおり、発泡樹脂３２の表面には研磨
面３４が形成されている。この研磨面３４には機械的研
磨粒子３１が露出しており、また空隙３３の一部からな
る凹部３５が形成されている。研磨面３４に露出した機
械的研磨粒子３１は、空隙３３の一部からなる凹部３５
内に入っているものと、凹部３５以外の所で研磨面３４
に部分的に埋め込まれているものとが存在する。機械的
研磨粒子の例を挙げると、シリコンウエハの研磨のため
にはＳｉＯ2 などのシリカ系の研磨材が、ＳｉＯ2 膜の
研磨のためにはＳｉＯ2 などのシリカ系の研磨材、アル
ミナ系の研磨材あるいはセリア系の研磨材が、金属膜の
研磨のためにはアルミナ系の研磨材やセリア系の研磨材
が、光学ガラスの研磨のためにはセリア系の研磨材が夫
々例えば使用される。シリカ系の機械的研磨粒子は平均
粒径が３０〜１００ｎｍのものが好ましく、またアルミ
ナ系やセリカ系の機械的研磨粒子は平均粒径が５０〜３
００ｎｍのものが好ましい。
断面図を示すように、例えば機械的研磨粒子３１を含む
発泡樹脂３２により形成されている。発泡樹脂３２は、
厚さ１．２ｍｍ程度の大きさの発泡ウレタン樹脂からな
り、例えば２００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度の平均径の大
きさ好ましくは２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の平均径の
大きさの空隙３３を有している。前記発泡樹脂３２に
は、空隙３３やその他の部分に、例えば粒子径が２００
ｎｍ程度の機械的研磨粒子３１例えばシリカ（Ｓｉ
Ｏ2 ）が入り込んでおり、発泡樹脂３２の表面には研磨
面３４が形成されている。この研磨面３４には機械的研
磨粒子３１が露出しており、また空隙３３の一部からな
る凹部３５が形成されている。研磨面３４に露出した機
械的研磨粒子３１は、空隙３３の一部からなる凹部３５
内に入っているものと、凹部３５以外の所で研磨面３４
に部分的に埋め込まれているものとが存在する。機械的
研磨粒子の例を挙げると、シリコンウエハの研磨のため
にはＳｉＯ2 などのシリカ系の研磨材が、ＳｉＯ2 膜の
研磨のためにはＳｉＯ2 などのシリカ系の研磨材、アル
ミナ系の研磨材あるいはセリア系の研磨材が、金属膜の
研磨のためにはアルミナ系の研磨材やセリア系の研磨材
が、光学ガラスの研磨のためにはセリア系の研磨材が夫
々例えば使用される。シリカ系の機械的研磨粒子は平均
粒径が３０〜１００ｎｍのものが好ましく、またアルミ
ナ系やセリカ系の機械的研磨粒子は平均粒径が５０〜３
００ｎｍのものが好ましい。
【００１５】このような研磨布３は、例えばバインダ樹
脂中に機械的研磨粒子を分散させて、このバインダ樹脂
を発泡させることにより形成することができる。この方
法では、上述の研磨布３は、例えばバインダ樹脂である
ウレタン樹脂中に、粒子径が３０ｎｍ程度のＳｉＯ2 粒
子を数％〜数十重量％程度添加し、ウレタン樹脂を攪拌
することによってＳｉＯ2 粒子をウレタン樹脂中に分散
させ、この状態で加熱することによりウレタン樹脂を発
泡させて製造される。この際ＳｉＯ2 粒子はバインダ樹
脂中で凝集して粒子径２００ｎｍ程度となり、ウレタン
樹脂はＳｉＯ2粒子を取り込みながら発泡して、発泡に
より生じた空隙やその他の領域にＳｉＯ2 粒子が入り込
んだ状態となる。このようにして得られた発泡体を所定
の形状に切断して加工することにより研磨布３が形成さ
れる。この場合の発泡密度（発泡体全体の見掛けの容積
に対する空隙の容積）は１５〜３０％が望ましい。即ち
前記発泡密度は、発泡樹脂の硬度を高くして研磨層の被
研磨体と接する部分が被研磨体の被研磨面の起伏に追従
して変形する量を小さくすることによって、被研磨面の
起伏を効率的に平坦化することができる程度に小さく、
また前記凹部の量を多くして凹部に捕捉される研磨粒子
の量を多くすることによって研磨速度を大きくすること
ができる程度に大きいことが望ましいからである。
脂中に機械的研磨粒子を分散させて、このバインダ樹脂
を発泡させることにより形成することができる。この方
法では、上述の研磨布３は、例えばバインダ樹脂である
ウレタン樹脂中に、粒子径が３０ｎｍ程度のＳｉＯ2 粒
子を数％〜数十重量％程度添加し、ウレタン樹脂を攪拌
することによってＳｉＯ2 粒子をウレタン樹脂中に分散
させ、この状態で加熱することによりウレタン樹脂を発
泡させて製造される。この際ＳｉＯ2 粒子はバインダ樹
脂中で凝集して粒子径２００ｎｍ程度となり、ウレタン
樹脂はＳｉＯ2粒子を取り込みながら発泡して、発泡に
より生じた空隙やその他の領域にＳｉＯ2 粒子が入り込
んだ状態となる。このようにして得られた発泡体を所定
の形状に切断して加工することにより研磨布３が形成さ
れる。この場合の発泡密度（発泡体全体の見掛けの容積
に対する空隙の容積）は１５〜３０％が望ましい。即ち
前記発泡密度は、発泡樹脂の硬度を高くして研磨層の被
研磨体と接する部分が被研磨体の被研磨面の起伏に追従
して変形する量を小さくすることによって、被研磨面の
起伏を効率的に平坦化することができる程度に小さく、
また前記凹部の量を多くして凹部に捕捉される研磨粒子
の量を多くすることによって研磨速度を大きくすること
ができる程度に大きいことが望ましいからである。
【００１６】上述の研磨装置では、次のようにウエハの
研磨が行われる。先ず昇降部４４によりウエハ１０を上
昇位置に置き、被研磨面を下側に向けてウエハ１０をウ
エハ保持部４に真空吸着させる。そしてウエハ保持部４
及び回転テ−ブル２を回転させながらウエハ保持部４を
下降させてウエハ１０を研磨布３に所定の圧力で接触さ
せ、かつ研磨液供給ノズル５から化学的研磨材を含んだ
研磨液を研磨布３の表面中央に滴下して供給する。この
研磨布３の中央に供給された研磨液は、回転テ−ブル２
の回転による遠心力により研磨布３の周辺へと広がって
いき、研磨布３とウエハ１０との間に入る。このときに
は、例えば研磨布３の表面が平滑であると、研磨液は研
磨布３とウエハ１０との間に入り難いが、この実施の形
態では、研磨布３が発泡体により形成されているため
に、その表面全体に亘って凹凸が形成されており、即ち
平滑にはなっていなく、このために研磨液は研磨布３と
ウエハ１０との間に凹凸により形成された隙間からこれ
らの間に入りやすい。従って研磨液の無駄が少なく、ま
た研磨時間も早くなる。また研磨面の全体に亘って凹凸
が形成されているので、研磨面に被研磨体が密着してい
ても研磨液はこれらの間に均一に入り易いので研磨ムラ
が生じない。
研磨が行われる。先ず昇降部４４によりウエハ１０を上
昇位置に置き、被研磨面を下側に向けてウエハ１０をウ
エハ保持部４に真空吸着させる。そしてウエハ保持部４
及び回転テ−ブル２を回転させながらウエハ保持部４を
下降させてウエハ１０を研磨布３に所定の圧力で接触さ
せ、かつ研磨液供給ノズル５から化学的研磨材を含んだ
研磨液を研磨布３の表面中央に滴下して供給する。この
研磨布３の中央に供給された研磨液は、回転テ−ブル２
の回転による遠心力により研磨布３の周辺へと広がって
いき、研磨布３とウエハ１０との間に入る。このときに
は、例えば研磨布３の表面が平滑であると、研磨液は研
磨布３とウエハ１０との間に入り難いが、この実施の形
態では、研磨布３が発泡体により形成されているため
に、その表面全体に亘って凹凸が形成されており、即ち
平滑にはなっていなく、このために研磨液は研磨布３と
ウエハ１０との間に凹凸により形成された隙間からこれ
らの間に入りやすい。従って研磨液の無駄が少なく、ま
た研磨時間も早くなる。また研磨面の全体に亘って凹凸
が形成されているので、研磨面に被研磨体が密着してい
ても研磨液はこれらの間に均一に入り易いので研磨ムラ
が生じない。
【００１７】こうしてウエハ１０は自転しかつ回転テ−
ブル１２に対して相対的に公転しながら、その被研磨面
が研磨されていく。この研磨のメカニズムは明らかでは
ないが、ウエハ１０の被研磨面と機械的研磨粒子３１と
の摩擦という機械的研磨作用と、被研磨面と化学的研磨
粒子との化学反応という化学的研磨作用との相乗効果に
よって研磨が進行するものと考えられ、また機械的研磨
粒子３１の摩擦によって生じる熱も化学的研磨作用を促
進するものと考えられる。
ブル１２に対して相対的に公転しながら、その被研磨面
が研磨されていく。この研磨のメカニズムは明らかでは
ないが、ウエハ１０の被研磨面と機械的研磨粒子３１と
の摩擦という機械的研磨作用と、被研磨面と化学的研磨
粒子との化学反応という化学的研磨作用との相乗効果に
よって研磨が進行するものと考えられ、また機械的研磨
粒子３１の摩擦によって生じる熱も化学的研磨作用を促
進するものと考えられる。
【００１８】この研磨の際、機械的研磨粒子３１は発泡
樹脂３２自体に含まれているので、機械的研磨粒子３１
は発泡樹脂３２に捕捉された状態となっている。従って
機械的研磨粒子３１が研磨布３の研磨面とウエハ１０の
被研磨面との間で滑り、所定の摩擦力が得られなくなる
ことはなく、機械的研磨粒子３１は研磨布３の回転運動
に伴ってウエハ１０の被研磨面を大きな摩擦力で研磨す
る。
樹脂３２自体に含まれているので、機械的研磨粒子３１
は発泡樹脂３２に捕捉された状態となっている。従って
機械的研磨粒子３１が研磨布３の研磨面とウエハ１０の
被研磨面との間で滑り、所定の摩擦力が得られなくなる
ことはなく、機械的研磨粒子３１は研磨布３の回転運動
に伴ってウエハ１０の被研磨面を大きな摩擦力で研磨す
る。
【００１９】ここでウエハ１０の研磨レ−トについて、
図６に示す従来の研磨装置を用いて研磨処理を行った場
合と比較すると、本実施の形態の研磨装置では、１枚の
ウエハ１０を研磨処理した際に研磨レ−トが低下する程
度が従来に比べて小さい。この理由は次のように考えら
れる。既述のように、機械的研磨粒子３１の摩擦による
研磨は、発泡樹脂３２に捕捉された機械的研磨粒子３１
により進行すると考えられ、研磨レ−トの低下は、研磨
により生じたウエハ１０の削り滓が、この機械的研磨粒
子３１の捕捉力を弱めることが原因となると考えられ
る。
図６に示す従来の研磨装置を用いて研磨処理を行った場
合と比較すると、本実施の形態の研磨装置では、１枚の
ウエハ１０を研磨処理した際に研磨レ−トが低下する程
度が従来に比べて小さい。この理由は次のように考えら
れる。既述のように、機械的研磨粒子３１の摩擦による
研磨は、発泡樹脂３２に捕捉された機械的研磨粒子３１
により進行すると考えられ、研磨レ−トの低下は、研磨
により生じたウエハ１０の削り滓が、この機械的研磨粒
子３１の捕捉力を弱めることが原因となると考えられ
る。
【００２０】従来の研磨布１１では、図４（ａ）に示す
ように、研磨面の凹部１１ａにはもともと何も入ってい
ないので、この凹部１１ａには、研磨処理の際、研磨液
中の機械的研磨粒子３１や削り滓１０ａが入り込んで来
る。つまり凹部１１ａには、削り滓よりも先に機械的研
磨粒子３１が入り込んだり、削り滓が先に入り込んだ
り、両者が一緒に入り込んだりする。このため機械的研
磨粒子３１が安定な状態で凹部１１ａに入り込む確率が
低く、これにより相対的に機械的研磨粒子３１の捕捉力
が弱いと考えられる。
ように、研磨面の凹部１１ａにはもともと何も入ってい
ないので、この凹部１１ａには、研磨処理の際、研磨液
中の機械的研磨粒子３１や削り滓１０ａが入り込んで来
る。つまり凹部１１ａには、削り滓よりも先に機械的研
磨粒子３１が入り込んだり、削り滓が先に入り込んだ
り、両者が一緒に入り込んだりする。このため機械的研
磨粒子３１が安定な状態で凹部１１ａに入り込む確率が
低く、これにより相対的に機械的研磨粒子３１の捕捉力
が弱いと考えられる。
【００２１】従って研磨処理が進行して削り滓の量が多
くなってくると、削り滓１０ａは凹部１１ａの底部付近
まで入り込みやすく、これにより機械的研磨粒子３１の
捕捉力をさらに弱めて、機械的研磨粒子３１を凹部１１
ａから追い出してしまう。このように従来の研磨布１１
では、研磨処理が進行するにつれて、凹部１１ａに捕捉
されている機械的研磨粒子３１の数の減少速度が大きい
ので、機械的研磨粒子３１による研磨力が大幅に低下す
ると推察される。
くなってくると、削り滓１０ａは凹部１１ａの底部付近
まで入り込みやすく、これにより機械的研磨粒子３１の
捕捉力をさらに弱めて、機械的研磨粒子３１を凹部１１
ａから追い出してしまう。このように従来の研磨布１１
では、研磨処理が進行するにつれて、凹部１１ａに捕捉
されている機械的研磨粒子３１の数の減少速度が大きい
ので、機械的研磨粒子３１による研磨力が大幅に低下す
ると推察される。
【００２２】一方本実施の形態の研磨布３では、機械的
研磨粒子３１は発泡樹脂３２に含まれており、図４
（ｂ）に示すように、研磨面では、機械的研磨粒子３１
は研磨処理の初めから凹部３５に安定した状態つまり大
きな捕捉力をもって捕捉されている。また樹脂の発泡段
階で機械的研磨粒子３１が存在するため、凹部３５は比
較的に機械的研磨粒子３１と適合する形状に形成されて
いる。
研磨粒子３１は発泡樹脂３２に含まれており、図４
（ｂ）に示すように、研磨面では、機械的研磨粒子３１
は研磨処理の初めから凹部３５に安定した状態つまり大
きな捕捉力をもって捕捉されている。また樹脂の発泡段
階で機械的研磨粒子３１が存在するため、凹部３５は比
較的に機械的研磨粒子３１と適合する形状に形成されて
いる。
【００２３】従って研磨処理が進行して削り滓が発生し
ても、削り滓はもともと凹部３５に入り込みにくく、入
り込んで来ても凹部３５の底部まで入り込りにくいた
め、削り滓が機械的研磨粒子３１を凹部３５から追い出
してしまう事態を招きにくい。さらに空隙３３以外の領
域に入り込んでいる機械的研磨粒子３１の周囲には凹部
３５は形成されていないので、機械的研磨粒子３１は常
に研磨面に存在する。このようにこの研磨布３では、研
磨処理が進行しても、発泡樹脂３２に捕捉されている機
械的研磨粒子３１の数の減少速度が小さいので、機械的
研磨粒子３１による研磨力を長時間維持することができ
ると考えられる。
ても、削り滓はもともと凹部３５に入り込みにくく、入
り込んで来ても凹部３５の底部まで入り込りにくいた
め、削り滓が機械的研磨粒子３１を凹部３５から追い出
してしまう事態を招きにくい。さらに空隙３３以外の領
域に入り込んでいる機械的研磨粒子３１の周囲には凹部
３５は形成されていないので、機械的研磨粒子３１は常
に研磨面に存在する。このようにこの研磨布３では、研
磨処理が進行しても、発泡樹脂３２に捕捉されている機
械的研磨粒子３１の数の減少速度が小さいので、機械的
研磨粒子３１による研磨力を長時間維持することができ
ると考えられる。
【００２４】以上のように本実施の形態の研磨布３で
は、ウエハ１０を１枚研磨した際の研磨レ−トの低下の
程度が小さいので、研磨力を回復するために行われるダ
イヤモンド等による研磨布３の研磨を頻繁に行わなくて
もよくなり、例えばウエハ１０を２５枚研磨処理した後
に行えばよい。従って研磨処理の際のダイヤモンド等に
よる研磨のト−タルの回数が減少するので、この研磨に
よる発泡樹脂３２の削れもある程度抑えられ、これによ
り発泡樹脂３２の寿命が長くなる。
は、ウエハ１０を１枚研磨した際の研磨レ−トの低下の
程度が小さいので、研磨力を回復するために行われるダ
イヤモンド等による研磨布３の研磨を頻繁に行わなくて
もよくなり、例えばウエハ１０を２５枚研磨処理した後
に行えばよい。従って研磨処理の際のダイヤモンド等に
よる研磨のト−タルの回数が減少するので、この研磨に
よる発泡樹脂３２の削れもある程度抑えられ、これによ
り発泡樹脂３２の寿命が長くなる。
【００２５】この結果研磨布３の交換は、例えばウエハ
１０を３０００枚処理した時点で行えばよくなり、研磨
処理の際の研磨布３の交換作業の回数が減少するので、
これにより研磨処理のスル−プットを向上させることが
できる。
１０を３０００枚処理した時点で行えばよくなり、研磨
処理の際の研磨布３の交換作業の回数が減少するので、
これにより研磨処理のスル−プットを向上させることが
できる。
【００２６】また上述の実施の形態では、研磨液に機械
的研磨粒子３１を含有させなくてもよいので、研磨液の
調整が容易になる。さらに化学的研磨粒子を含む研磨液
を供給しながら研磨処理を行うことにより、化学的研磨
粒子が液状で供給されるので、化学的研磨粒子が研磨面
に均一に分散し、これによって均一な研磨処理を行うこ
とができる。但し本実施の形態では、研磨布３の発泡樹
脂３２自体に予め化学的研磨粒子を含浸させるようにし
て、上記ノズルからの化学的研磨材を含む研磨液の供給
を行わないようにしても、またこのノズルからの供給と
併用させてもよい。またノズルから供給される研磨液に
機械的研磨粒子を含ませて、研磨布に含まれた機械的研
磨粒子と併用してもよい。
的研磨粒子３１を含有させなくてもよいので、研磨液の
調整が容易になる。さらに化学的研磨粒子を含む研磨液
を供給しながら研磨処理を行うことにより、化学的研磨
粒子が液状で供給されるので、化学的研磨粒子が研磨面
に均一に分散し、これによって均一な研磨処理を行うこ
とができる。但し本実施の形態では、研磨布３の発泡樹
脂３２自体に予め化学的研磨粒子を含浸させるようにし
て、上記ノズルからの化学的研磨材を含む研磨液の供給
を行わないようにしても、またこのノズルからの供給と
併用させてもよい。またノズルから供給される研磨液に
機械的研磨粒子を含ませて、研磨布に含まれた機械的研
磨粒子と併用してもよい。
【００２７】また本発明では、研磨布３の少なくとも研
磨面側の表面部が、機械的研磨粒子３１を含む発泡樹脂
３２により形成されていればよいので、例えば図５に示
すように、機械的研磨粒子３１を含まない第１の発泡樹
脂６１の上に、機械的研磨粒子３１を含む研磨層をなす
第２の発泡樹脂６２を積層し、この第２の発泡樹脂６２
の表面を研磨面として研磨布６を形成してもよい。
磨面側の表面部が、機械的研磨粒子３１を含む発泡樹脂
３２により形成されていればよいので、例えば図５に示
すように、機械的研磨粒子３１を含まない第１の発泡樹
脂６１の上に、機械的研磨粒子３１を含む研磨層をなす
第２の発泡樹脂６２を積層し、この第２の発泡樹脂６２
の表面を研磨面として研磨布６を形成してもよい。
【００２８】このような研磨布６は、例えば第１の発泡
樹脂６１の表面に、バインダ樹脂に機械的研磨粒子３１
を分散させた液をスピンコ−ティングで塗布する方法
や、第１の発泡樹脂６１の表面に、予め機械的研磨粒子
３１を含ませた薄い第２の発泡樹脂６２を張り付ける方
法などにより形成される。このような研磨布６でも研磨
レ−トの低下の程度が小さいため、研磨布６の寿命が長
くなり、この結果研磨処理のスル−プットを向上させる
ことができる。
樹脂６１の表面に、バインダ樹脂に機械的研磨粒子３１
を分散させた液をスピンコ−ティングで塗布する方法
や、第１の発泡樹脂６１の表面に、予め機械的研磨粒子
３１を含ませた薄い第２の発泡樹脂６２を張り付ける方
法などにより形成される。このような研磨布６でも研磨
レ−トの低下の程度が小さいため、研磨布６の寿命が長
くなり、この結果研磨処理のスル−プットを向上させる
ことができる。
【００２９】以上において本発明においては、研磨層を
形成する発泡樹脂としては、発泡ウレタン樹脂の他、他
の発泡樹脂を使用することができ、また、研磨層は、発
泡樹脂以外にも、研磨面が平滑でなく、即ち、凹凸があ
りかつある程度の弾性力がある材料、例えば不織布等を
用いることができる。しかし、本発明における研磨層
は、このような弾性体に限定されることはなく、例え
ば、硬質の合成樹脂のような弾性力を有さない材料によ
っても形成され得る。さらに被研磨体としては半導体ウ
エハに限らず、例えば液晶パネルディスプレイ基板等で
あってもよい。
形成する発泡樹脂としては、発泡ウレタン樹脂の他、他
の発泡樹脂を使用することができ、また、研磨層は、発
泡樹脂以外にも、研磨面が平滑でなく、即ち、凹凸があ
りかつある程度の弾性力がある材料、例えば不織布等を
用いることができる。しかし、本発明における研磨層
は、このような弾性体に限定されることはなく、例え
ば、硬質の合成樹脂のような弾性力を有さない材料によ
っても形成され得る。さらに被研磨体としては半導体ウ
エハに限らず、例えば液晶パネルディスプレイ基板等で
あってもよい。
【００３０】上記実施の形態の研磨装置では、１つのウ
エハ保持部（被研磨体保持部）を使用して１枚の被研磨
体を研磨するように説明されたが、複数の保持部材を同
一水平面に研磨層と対面するように配置して複数の被研
磨体を同時に研磨できるようにしてもよい。研磨装置
は、実施の形態では一例を示したが、他の形式の研磨装
置、例えば、エンドレスベルト上に研磨布を取着したも
のでもよい。
エハ保持部（被研磨体保持部）を使用して１枚の被研磨
体を研磨するように説明されたが、複数の保持部材を同
一水平面に研磨層と対面するように配置して複数の被研
磨体を同時に研磨できるようにしてもよい。研磨装置
は、実施の形態では一例を示したが、他の形式の研磨装
置、例えば、エンドレスベルト上に研磨布を取着したも
のでもよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、改良された研磨装置及
び研磨方法を提供することができる。
び研磨方法を提供することができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る研磨装置の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る研磨装置の一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】本発明の研磨装置に用いられる研磨布の一部を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】研磨布の作用を説明するための説明図である。
【図５】本発明の研磨装置に用いられる研磨布の他の例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】従来の研磨装置を示す断面図である。
２ 回転テ−ブル ３ 研磨布 ３１ 機械的研磨粒子 ３２ 発泡樹脂 ３３ 空隙 ３４ 研磨面 ３５ 凹部 ４ 研磨液供給ノズル
Claims (5)
- 【請求項１】 被研磨体と研磨層とを相対的に摺動させ
ながら、前記被研磨体を研磨する研磨装置において、 前記研磨層は、多数の凹部が形成された研磨面と、この
研磨面から露出するように当該研磨層に埋め込まれた、
機械的な研磨作用を有する機械的研磨粒子と、を含むこ
とを特徴とする研磨装置。 - 【請求項２】 被研磨体と研磨層とを相対的に摺動させ
ながら、前記研磨層に化学的な研磨作用を有する化学的
研磨材を含む研磨液を供給して、前記被研磨体を研磨す
る研磨装置において、 前記研磨層は、多数の凹部が形成された研磨面と、この
研磨面から露出するように当該研磨層に埋め込まれた、
機械的な研磨作用を有する機械的研磨粒子と、を含むこ
とを特徴とする研磨装置。 - 【請求項３】 研磨液は、機械的研磨粒子と化学的研磨
材とのうち化学的研磨材のみを含むことを特徴とする請
求項２記載の研磨装置。 - 【請求項４】 前記研磨層は、バインダ樹脂中に前記機
械的研磨粒子を分散させると共に、このバインダ樹脂を
発泡させて発泡体を得た後、所定の形状に加工されたも
のであることを特徴とする請求項１又は２記載の研磨装
置。 - 【請求項５】 被研磨体と研磨層とを相対的に摺動させ
ながら、前記被研磨体を研磨する研磨方法において、 多数の凹部が形成された研磨面と、この研磨面から露出
するように当該研磨層に埋め込まれた、機械的な研磨作
用を有する機械的研磨粒子とを含む研磨層を用い、この
研磨層に化学的な研磨作用を有する化学的研磨材を含む
研磨液を供給しながら、前記被研磨体を研磨することを
特徴とする研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3392498A JPH10277923A (ja) | 1997-02-03 | 1998-01-31 | 研磨装置及び研磨方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-35482 | 1997-02-03 | ||
| JP3548297 | 1997-02-03 | ||
| JP3392498A JPH10277923A (ja) | 1997-02-03 | 1998-01-31 | 研磨装置及び研磨方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10277923A true JPH10277923A (ja) | 1998-10-20 |
| JPH10277923A5 JPH10277923A5 (ja) | 2005-08-18 |
Family
ID=26372696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3392498A Pending JPH10277923A (ja) | 1997-02-03 | 1998-01-31 | 研磨装置及び研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10277923A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005532176A (ja) * | 2002-05-23 | 2005-10-27 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | 微小孔性研磨パッド |
| JP2007531276A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | 成分を満たした複数の孔を有するｃｍｐ多孔質パッド |
| JP2010214575A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-09-30 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 被研磨物保持材用積層板の製造方法、被研磨物保持材用積層板および被研磨物保持材 |
| JP2022044084A (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | ウェハ研磨方法及びウェハ研磨装置 |
| JP2023061016A (ja) * | 2021-10-19 | 2023-05-01 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨パッド及びその製造方法 |
| JP2023148106A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨パッド及びその製造方法 |
| JP2023150173A (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-16 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨パッド |
-
1998
- 1998-01-31 JP JP3392498A patent/JPH10277923A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005532176A (ja) * | 2002-05-23 | 2005-10-27 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | 微小孔性研磨パッド |
| JP2007531276A (ja) * | 2004-03-23 | 2007-11-01 | キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション | 成分を満たした複数の孔を有するｃｍｐ多孔質パッド |
| JP2010214575A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-09-30 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 被研磨物保持材用積層板の製造方法、被研磨物保持材用積層板および被研磨物保持材 |
| JP2022044084A (ja) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | ウェハ研磨方法及びウェハ研磨装置 |
| JP2023061016A (ja) * | 2021-10-19 | 2023-05-01 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨パッド及びその製造方法 |
| JP2023148106A (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-13 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨パッド及びその製造方法 |
| JP2023150173A (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-16 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 研磨パッド |
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|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070423 |
|
| A02 | Decision of refusal |
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