JPH11277407A - 研磨パッド、研磨装置および研磨方法 - Google Patents

研磨パッド、研磨装置および研磨方法

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JPH11277407A
JPH11277407A JP8423098A JP8423098A JPH11277407A JP H11277407 A JPH11277407 A JP H11277407A JP 8423098 A JP8423098 A JP 8423098A JP 8423098 A JP8423098 A JP 8423098A JP H11277407 A JPH11277407 A JP H11277407A
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JP
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polishing pad
polishing
concave portion
groove
pad
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JP8423098A
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Hideharu Nakajima
英晴 中嶋
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Original Assignee
Sony Corp
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • 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】確実に研磨スラリを保持し、ウェーハヘの研磨
スラリの接触の機会を増加させて、研磨品質の向上が可
能な化学的機械研磨用の研磨パッド、および、これを用
いた研磨装置、研磨方法を提供する。 【解決手段】化学的機械研磨法による研磨処理に用いる
円盤状の研磨パッドであって、研磨パッドには凹部２３
が形成されており、凹部の底部２３ｂの少なくとも一部
が、凹部の開口部２３ａよりも外周側あるいは研磨パッ
ドの回転方向の逆側（Ａ側）に位置し、少なくとも凹部
の外周側あるいは研磨パッドの回転方向の逆側の側壁２
３ｃが研磨パッド表面に対して逆テーパー形状に形成さ
れている構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程において化学的機械研磨（ＣＭＰ；ChemicalMechan
ical Polishing ）法により層間絶縁膜の平坦化処理な
どを行う時に用いる研磨パッドおよびこの研磨パッドを
用いた研磨装置、研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体集積回路の微細化および高
集積化は３年で次世代へ進み、デザインルールは前世代
の７割の縮小化が行われ、縮小化に伴い半導体装置の高
速化も実現してきた。半導体装置を微細に加工するため
に、例えばトランジスタのゲート電極のゲート幅やＤＲ
ＡＭなどでのキャパシタの占有面積を狭め、配線部も同
様に、多層配線構造とするなど、微細に加工することが
必要になってきており、さらにコンタクトホールなども
同様に微細な開口径のものを形成することが重要になっ
てきている。トランジスタやキャパシタなどのデバイス
が複雑な構造になって立体化するに伴い、層間絶縁膜は
厚膜化してきている。
【０００３】上記の微細化は、半導体装置の製造工程に
おける微細加工技術の進歩、特に、光を利用して回路パ
ターンをウェーハ面上に塗布された感光性有機膜（フォ
トレジスト）に転写する技術であるリソグラフィー工程
における高解像力化により達成されてきた。具体的に
は、リソグラフィー工程に用いられる光源が短波長化さ
れ、例えば、１．０〜０．５μｍルールの半導体集積回
路のパターン転写には、ｇ線（４３６ｎｍ）あるいはｉ
線（３６５ｎｍ）が用いられており、０．３５μｍルー
ルのパターン転写には、主にｉ線が用いられている。ま
た、０．２５μｍルール以降の半導体集積回路の製造の
ために、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８．８ｎｍ）ある
いはＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）を用いて露光
する技術が開発されている。
【０００４】上記のように、リソグラフィー工程におけ
る解像度の向上は、一方でリソグラフィー工程における
露光の焦点深度（ＤＯＦ；Depth Of Focus）の低下をも
たらしている。この改善はレジストの性能改善に待たな
ければならないが、このレジスト性能の改善より微細化
要求の方が先行しているのが現状である。そこで、リソ
グラフィー工程を行うときのデバイス構造の高低差をで
きるだけ低減することでこの焦点深度の不足を補い、微
細なパターンを焦点ずれを引き起こさず確実に解像させ
る方法が検討されている。
【０００５】そこで、デバイス構造の高低差を平坦化す
る方法として、最近では、シリコンウェーハの鏡面加工
を応用した化学的機械研磨方法が採用されている。図１
は、この化学的機械研磨を行うための、従来の化学的機
械研磨装置を示す概略図である。この装置は、回転する
研磨プレート回転軸１に支承され表面に研磨パッド２が
接着された研磨プレート３と、ダイア１０２などを金属
板に電着形成した、研磨パッド２の表面を目立てするた
めのドレッサ１０１と、層間絶縁膜などの被研磨層が形
成された被処理基板４（以下、ウェーハと称する）をウ
ェーハバッキングフィルム１４により保持するキャリア
５と、研磨スラリ１０を研磨パッド２上に供給する研磨
スラリ供給ノズル６を有する研磨スラリ供給装置７とか
ら概ね構成されている。
【０００６】そして、研磨パッド２をドレッサ１０１に
よりドレッシング（研削）した後に、研磨プレート回転
軸１およびキャリア回転軸８を回転させ、研磨スラリ供
給ノズル６から研磨パッド２の中央部に研磨スラリ１０
を供給しながら、研磨圧力調整機構９によりウェーハ４
を研磨パッド２上に押圧させてウェーハ４の研磨を行う
ものである。
【０００７】ところで、上記のような化学的機械研磨方
法では、研磨レートのウェーハ間でのばらつきや、研磨
量のウェーハ面内でのばらつきが大きいことが問題とな
っている。
【０００８】研磨レートのウェーハ間でのばらつきや研
磨量のウェーハ面内でのばらつきを低減するために、ウ
ェーハに研磨スラリを安定的に、ウェーハ面内で均一に
供給することが必要となってくる。化学的機械研磨の原
理としては、研磨パッド２表面にドレッサが無数の傷を
付けることで、研磨パッド２の表面に細かい毛足が林立
した状態である、いわゆる浅い目立て層を形成し、ここ
に研磨スラリ１０が入り込んで保持された状態でウェー
ハ４を研磨することで、研磨パッド２に押圧したウェー
ハ４の研磨面に研磨スラリを十分供給することができ、
これにより研磨が行えるものである。このことを考慮し
て、ドレッサによる研磨パッド面の目立て、いわゆるド
レッシングを、目立て層の深さや密度が十分となるよう
十分に行い、ウェーハ４表面に十分な量の研磨スラリ１
０が届くようにする。以上のようにして、研磨レートの
ウェーハ間でのばらつきや研磨量のウェーハ面内でのば
らつきを低減する対策としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにドレッシングによりパッド表面に目立て層を形成
し、研磨スラリを供給してウェーハの研磨を行う時、ウ
ェーハを研磨パッドに押しつけることから、目立て層の
細かい毛足から研磨スラリが研磨パッドから押し出され
てしまうため、上記の目的を十分果たすことができなか
った。
【００１０】上記の問題をについて改善するため、従来
は図６に示すように、研磨パッド２０に例えば格子状の
溝２１を切り、ここに研磨スラリをためてウェーハヘの
接触の機会を増やそうという試みも行われている。しか
しながら、上記の構造では研磨スラリが格子状の溝を通
ることで研磨パッド外に効率的に排出されてしまい、高
価な研磨スラリを無駄にしてしまうという問題があっ
た。
【００１１】上記の問題について改善するため、図７に
示すような研磨パッド２０の中心に対して同心円形状の
溝２２を切った研磨パッドが考えられた。しかし、これ
でも実際は、研磨パッドの遠心力により溝２２の中に溜
まった研磨スラリは、溝２２の外周側に残る以外は研磨
パッド外に排出されてしまい、研磨スラリのウェーハヘ
の接触の機会はあまり増加せず、上記の問題は依然とし
て残されていた。
【００１２】以上のように研磨スラリが有効に活用され
ずに研磨パッド外に排出されてしまうことは、化学的機
械研磨のコストを上昇させるとともに、研磨スラリが充
分研磨に寄与しないことにより、研磨レートのウェーハ
間でのばらつきや、研磨量のウェーハ面内でのばらつき
などにより研磨の品質を低下させる懸念があるという問
題があった。
【００１３】本発明は上記の問題を鑑みてなされたもの
であり、従って、本発明は、半導体装置の製造工程にお
いて層間絶縁膜の平坦化処理などを行う化学的機械研磨
において、従来のようなドレッサーによるパッドのドレ
ッシングにより研磨パッドの目立て層を形成することに
加え、プロセスコストを上昇させずに、確実に研磨スラ
リを保持し、ウェーハヘの研磨スラリの接触の機会を増
加させて、研磨レートのウェーハ間でのばらつきや、研
磨量のウェーハ面内でのばらつきなどを抑制し、研磨品
質の向上を実現することが可能な化学的機械研磨用の研
磨パッド、および、これを用いた研磨装置、研磨方法を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の研磨パッドは、化学的機械研磨法による
研磨処理に用いる円盤状の研磨パッドであって、前記研
磨パッドには凹部が形成されており、前記凹部の底部の
少なくとも一部が、前記凹部の開口部よりも外周側ある
いは前記研磨パッドの回転方向の逆側に位置し、少なく
とも前記凹部の外周側あるいは前記研磨パッドの回転方
向の逆側の側壁が前記研磨パッド表面に対して逆テーパ
ー形状に形成されている。
【００１５】上記の本発明の研磨パッドは、円盤状の研
磨パッドに形成された凹部の底部の少なくとも一部が凹
部の開口部よりも外周側あるいは研磨パッドの回転方向
の逆側に位置し、少なくとも凹部の外周側あるいは研磨
パッドの回転方向の逆側の側壁が研磨パッド表面に対し
て逆テーパー形状に形成されていることから、プロセス
コストを上昇させずに、確実に研磨スラリを保持し、ウ
ェーハヘの研磨スラリの接触の機会を増加させて、研磨
レートのウェーハ間でのばらつきや、研磨量のウェーハ
面内でのばらつきなどを抑制し、研磨品質の向上を実現
することが可能である。
【００１６】上記の本発明の研磨パッドは、好適には、
前記凹部の底部の全部が、前記凹部の開口部よりも外周
側あるいは前記研磨パッドの回転方向の逆側に位置する
ように形成されている。これにより、より確実に研磨ス
ラリを保持することが可能となる。
【００１７】上記の本発明の研磨パッドは、好適には、
前記凹部が略円形の開口部を有する形状の穴であり、さ
らに好適には、前記穴が複数個形成されている。これに
より、上記の研磨パッドに形成される凹部とすることが
でき、この穴を複数個形成することでより確実に研磨ス
ラリを保持することが可能となる。上記の穴としては、
前記研磨パッドの表面から前記研磨パッドの内部にいく
につれて前記研磨パッドの外周側に延びている形状であ
るか、あるいは、前記研磨パッドの表面から前記研磨パ
ッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外周側で、
かつ、前記研磨パッドの回転方向の逆の方向に延びてい
る形状とすることが可能である。
【００１８】上記の本発明の研磨パッドは、好適には、
前記凹部が溝である。これにより、上記の研磨パッドに
形成される凹部とすることができる。上記の溝として
は、前記研磨パッドの回転中心に対して同心円となる形
状、あるいは、前記研磨パッドの回転中心から略放射形
状に延びる溝であり、前記溝の少なくとも前記研磨パッ
ド外周端部分において、前記溝の底部の少なくとも一部
あるいは全部が前記溝の開口部よりも前記研磨パッドの
回転方向の逆側に位置するように形成されている形状と
することができる。
【００１９】上記の本発明の研磨パッドは、好適には、
前記凹部が複数個形成されており、前記研磨パッドの内
部に前記凹部間を結ぶ連絡溝が形成されている。あるい
は好適には、前記凹部の開口部が前記凹部の底部よりも
少なくとも前記研磨パッドの回転中心側あるいは前記研
磨パッドの回転方向側に広がって形成されている。ある
いは好適には、前記凹部の開口部の面積が前記凹部の底
部の面積よりも広く形成されている。これにより、凹部
に研磨スラリが入りやすくなり、研磨スラリを効率的に
保持することが可能となる。
【００２０】上記の本発明の研磨パッドは、好適には、
前記研磨パッドが、ウレタン、シリコンゴム、硬質ゴ
ム、テフロン、ナイロン、塩化ビニルおよびこれらの混
合物から選ばれた材料から形成されている。これら、多
孔質の材料により形成することで、研磨スラリを効率的
に保持することが可能となる。なお、研磨パッド材料と
して、研磨スラリをより保持しやすくするために、発泡
のサイズ又は量又は両方多い例えばスポンジ状態のウレ
タン材料などを採用することも可能であるが、この場合
は研磨パッドの硬度が低下することにより、研磨処理後
のウェーハの研磨面全面での平坦性が悪化してしまうこ
と、および研磨パッドに発泡材料を使った場合には、実
際の研磨処理時に、ウェーハの押し付け圧力により研磨
パッドがつぶれ研磨スラリが絞り出されてしまうので、
研磨スラリの保持がそれほど高くないことにより、研磨
パッド自身には少なくとも研磨に必要な硬度、弾性を持
たせておく必要がある。上記の材料によれば、研磨に必
要な硬度、弾性を持たせることも可能となるので、研磨
処理後のウェーハの研磨面全面での平坦性を向上させる
など、研磨品質を向上させることが可能である。
【００２１】また、上記の目的を達成するために、本発
明の研磨パッドは、化学的機械研磨法による研磨処理に
用いるベルト状の研磨パッドであって、前記研磨パッド
には凹部が形成されており、前記凹部の底部の少なくと
も一部が前記凹部の開口部よりも前記研磨パッドの進行
方向と逆の方向に位置し、前記研磨パッドの進行方向と
逆側の前記凹部の側壁が前記研磨パッド表面に対して逆
テーパー形状に形成されている。
【００２２】上記の本発明の研磨パッドは、ベルト状の
研磨パッドに形成された凹部の底部の少なくとも一部が
凹部の開口部よりも研磨パッドの進行方向の逆側に位置
し、研磨パッドの進行方向の逆側の側壁が研磨パッド表
面に対して逆テーパー形状に形成されていることから、
プロセスコストを上昇させずに、確実に研磨スラリを保
持し、ウェーハヘの研磨スラリの接触の機会を増加させ
て、研磨レートのウェーハ間でのばらつきや、研磨量の
ウェーハ面内でのばらつきなどを抑制し、研磨品質の向
上を実現することが可能となる。
【００２３】また、上記の本発明の研磨パッドを用いた
研磨装置および研磨方法により、上記の目的を達成する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００２５】図１は、本発明の化学的機械研磨装置を示
す概略図である。この装置は、回転する研磨プレート回
転軸１に支承され表面に円盤状の研磨パッド２が接着さ
れた研磨プレート３と、ダイア１０２などを金属板に電
着形成した、研磨パッド２の表面を目立てするためのド
レッサ１０１と、層間絶縁膜などの被研磨層が形成され
た被処理基板４（以下、ウェーハと称する）をウェーハ
バッキングフィルム１４により保持するキャリア５と、
研磨スラリ１０を研磨パッド２上に供給する研磨スラリ
供給ノズル６を有する研磨スラリ供給装置７とから概ね
構成されている。
【００２６】そして、研磨パッド２をドレッサ１０１に
よりドレッシング（研削）した後に、研磨プレート回転
軸１およびキャリア回転軸８を回転させ、研磨スラリ供
給ノズル６から研磨パッド２の中央部に研磨スラリ１０
を供給しながら、研磨圧力調整機構９によりウェーハ４
を研磨パッド２上に押圧させてウェーハ４の研磨を行う
ものである。
【００２７】上記の研磨パッド２について説明する。図
２の断面に示すように、研磨パッド基体２０に凹部２３
が形成されており、凹部２３の底部２３ｂの少なくとも
一部が、凹部の開口部２３ａよりも外周側あるいは研磨
パッドの回転方向の逆側に位置し、凹部の外周側あるい
は研磨パッドの回転方向の逆側の側壁２３ｃが研磨パッ
ド表面に対して逆テーパー形状に形成されている。ここ
で、研磨パッドの外周側あるいは研磨パッドの回転方向
の逆側を方向Ａで示し、研磨パッドの回転中心方向ある
いは研磨パッドの回転方向を方向Ｂで示している。
【００２８】上記の本実施形態の研磨パッドによれば、
円盤状の研磨パッドに形成された凹部２３の底部２３ｂ
が凹部２３の開口部２３ａよりも外周側あるいは研磨パ
ッドの回転方向の逆側（図中Ａ方向）に位置し、凹部の
外周側あるいは研磨パッドの回転方向の逆側の側壁２３
ｃが研磨パッド表面に対して逆テーパー形状に形成され
ていることから、プロセスコストを上昇させずに、確実
に研磨スラリを保持し、ウェーハヘの研磨スラリの接触
の機会を増加させて、研磨レートのウェーハ間でのばら
つきや、研磨量のウェーハ面内でのばらつきなどを抑制
し、研磨品質の向上を実現することが可能である。
【００２９】上記の研磨パッド２は、例えば、ウレタ
ン、シリコンゴム、硬質ゴム、テフロン、ナイロン、塩
化ビニルおよびこれらの混合物から選ばれた材料から形
成されている。これら、多孔質の材料により形成するこ
とで、研磨スラリを効率的に保持することが可能とな
る。研磨パッドの材料として、上記の材料を用いること
により、研磨に必要な硬度、弾性を持たせることも可能
となるので、研磨効率を上げ、ウェーハの研磨面全面で
の平坦性を上げるなど、研磨品質を向上させることが可
能である。
【００３０】上記の研磨パッドに形成されている凹部と
しては、例えば、略円形の開口部を有する形状の穴とす
ることができ、複数個の穴を形成することができる。こ
の穴としては、研磨パッドの表面から研磨パッドの内部
にいくにつれて研磨パッドの外周側に延びている形状で
あるか、あるいは、研磨パッドの表面から研磨パッドの
内部にいくにつれて研磨パッドの外周側で、かつ、研磨
パッドの回転方向の逆の方向に延びている形状とするこ
とが可能である。
【００３１】また、上記の研磨パッドに形成されている
凹部としては、例えば溝とすることができ、この溝とし
ては、研磨パッドの回転中心に対して同心円となる形
状、あるいは、研磨パッドの回転中心から略放射形状に
延びる溝であり、溝の少なくとも研磨パッド外周端部分
において、溝の底部の少なくとも一部あるいは全部が前
記溝の開口部よりも研磨パッドの回転方向の逆側に位置
するように形成されている形状とすることができる。
【００３２】さらに、上記の研磨パッドに形成されてい
る凹部としては、凹部が複数個形成されており、研磨パ
ッドの内部に凹部間を結ぶ連絡溝が形成されている形状
とすることができる。また、凹部の開口部が凹部の底部
よりも少なくとも研磨パッドの回転中心側あるいは研磨
パッドの回転方向側に広がって形成されている形状とす
ることができる。また、凹部の開口部の面積が凹部の底
部の面積よりも広く形成されている形状とすることがで
きる。
【００３３】本実施形態において、研磨パッドは円盤状
には限らず、研磨装置の構成によってはベルト状とする
こともできる。この場合、研磨パッドに形成された凹部
の底部の少なくとも一部が凹部の開口部よりも研磨パッ
ドの進行方向の逆側に位置し、研磨パッドの進行方向の
逆側の側壁が研磨パッド表面に対して逆テーパー形状と
することで、上記の円盤状の研磨パッドと同様の効果を
得ることが可能である。
【００３４】第１実施例 図３（ａ）は、本実施例にかかる研磨パッドに形成され
た穴のパターンを示す平面図である。円盤状の研磨パッ
ド基体２０に対して、その回転中心２１０から放射状に
４つずつ並べられて、略円形の開口部を有する穴２４が
形成されている。ここで、各穴２４は研磨パッドの表面
から研磨パッドの内部にいくにつれて研磨パッドの外周
側に延び、矢印２５の方向に開口して形成されている。
図中、研磨パッドの回転方向を矢印３０で示している。
【００３５】図３（ｂ）は図３（ａ）中のＸ−Ｘ’にお
ける断面図である。研磨パッド基体２０に穴２４が形成
されており、穴２４の底部２４ｂが、穴２４の開口部２
４ａよりも外周側に位置し、穴２４の外周側の側壁２４
ｃが研磨パッド表面に対して逆テーパー形状であって、
研磨パッドの表面から研磨パッドの内部にいくにつれて
研磨パッドの外周側に延びている形状に形成されてい
る。このように、各穴２４は研磨パッド基体２０に対し
て傾斜して形成されていることから、研磨パッドの回転
中心２１０近傍の供給された研磨スラリは、方向３０へ
の研磨パッドの回転により遠心力を受け、研磨パッドの
外周側を目指し流れ出すが、このとき研磨パッドに開口
した穴２４に研磨スラリが流れ込み、穴２４を満たすこ
とになる。研磨パッド基体に対して垂直に形成された穴
の場合には、穴から研磨スラリが容易に再流出してしま
うが、穴２４の外周側の側壁２４ｃが研磨パッド表面に
対して逆テーパー形状になっているので穴２４に保持さ
れた研磨スラリは再流出しにくくなっており、従って確
実に研磨スラリを保持し、ウェーハヘの研磨スラリの接
触の機会を増加させて、研磨レートのウェーハ間でのば
らつきや、研磨量のウェーハ面内でのばらつきなどを抑
制し、研磨品質の向上を実現することが可能となってい
る。
【００３６】第２実施例 図４（ａ）は、本実施例にかかる研磨パッドに形成され
た穴のパターンを示す平面図である。円盤状の研磨パッ
ド基体２０に対して、その回転中心２１０から放射状に
４つずつ並べられて、略円形の開口部を有する穴２６が
形成されている。ここで、各穴２６は研磨パッドの表面
から研磨パッドの内部にいくにつれて研磨パッドの外周
側で、かつ、研磨パッドの回転方向３０の逆の方向に延
び、矢印２７の方向に開口して形成されている。
【００３７】図４（ｂ）は図４（ａ）中のＸ−Ｘ’にお
ける断面図である。研磨パッド基体２０に穴２６が形成
されており、穴２６の底部２６ｂが、穴２６の開口部２
６ａよりも外周側に位置し、穴２６の外周側および研磨
パッドの回転方向の逆側の側壁２６ｃが研磨パッド表面
に対して逆テーパー形状であって、研磨パッドの表面か
ら研磨パッドの内部にいくにつれて研磨パッドの外周側
で、かつ、研磨パッドの回転方向に逆の方向に延びてい
る形状に形成されている。本実施例の研磨パッドによれ
ば、第１実施例と同様、確実に研磨スラリを保持し、ウ
ェーハヘの研磨スラリの接触の機会を増加させて、研磨
レートのウェーハ間でのばらつきや、研磨量のウェーハ
面内でのばらつきなどを抑制し、研磨品質の向上を実現
することが可能となっている。
【００３８】第３実施例 図５（ａ）は、本実施例にかかる研磨パッドに形成され
た溝のパターンを示す平面図である。円盤状の研磨パッ
ド基体２０に対して、その回転中心２１０に対して同心
円となる形状の溝２８が形成されている。ここで、溝２
８は研磨パッドの表面から研磨パッドの内部にいくにつ
れて研磨パッドの外周側に延び、研磨パッドの回転中心
２１０方向を向いて開口して形成されている。
【００３９】図５（ｂ）は図５（ａ）中のＸ−Ｘ’にお
ける断面図である。研磨パッド基体２０に、溝２８が形
成されており、溝２８の底部２８ｂが、溝２８の開口部
２８ａよりも外周側に位置し、溝２８の外周側の側壁２
８ｃが研磨パッド表面に対して逆テーパー形状に形成さ
れている。本実施例の研磨パッドによれば、第１実施例
と同様、確実に研磨スラリを保持し、ウェーハヘの研磨
スラリの接触の機会を増加させて、研磨レートのウェー
ハ間でのばらつきや、研磨量のウェーハ面内でのばらつ
きなどを抑制し、研磨品質の向上を実現することが可能
となっている。
【００４０】本発明は上記の実施形態および実施例に限
定されない。例えば、上記の第１および第２実施例にお
いては、研磨パッド基体にその回転中心から放射状に４
つずつ並べられて、穴が形成されているが、この個数は
４つずつに限らず、いくつでもよい。但し、複数個形成
するほうが、より確実に研磨スラリを保持することが可
能となる。また、第３実施例においては、溝を１本形成
しているが、２本以上としてよい。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが可能であ
る。
【００４１】
【発明の効果】上記のように、本発明の研磨パッドによ
れば、半導体装置の製造工程において層間絶縁膜の平坦
化処理などを行う化学的機械研磨において、従来のよう
なドレッサーによるパッドのドレッシングにより研磨パ
ッドの目立て層を形成することに加え、プロセスコスト
を上昇させずに、確実に研磨スラリを保持し、ウェーハ
ヘの研磨スラリの接触の機会を増加させて、研磨レート
のウェーハ間でのばらつきや、研磨量のウェーハ面内で
のばらつきなどを抑制し、研磨品質の向上を実現するこ
とが可能である。
【００４２】また、本発明の研磨パッドを研磨装置に組
み込んで用いることができ、また、この研磨装置を用い
て被処理基板の研磨処理を施すことが可能であり、確実
に研磨スラリを保持し、ウェーハヘの研磨スラリの接触
の機会を増加させて、研磨レートのウェーハ間でのばら
つきや、研磨量のウェーハ面内でのばらつきなどを抑制
し、研磨品質の向上を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明および従来例にかかる化学的機械
研磨装置の概略図である。
【図２】図２は本発明の実施形態にかかる研磨パッドに
形成された凹部の形状を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は第１実施例にかかる研磨パッドに
形成された穴のパターンを示す平面図であり、図３
（ｂ）は図３（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図であ
る。
【図４】図４（ａ）は第２実施例にかかる研磨パッドに
形成された穴のパターンを示す平面図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図であ
る。
【図５】図５（ａ）は第３実施例にかかる研磨パッドに
形成された溝のパターンを示す平面図であり、図５
（ｂ）は図５（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図であ
る。
【図６】図６は第１従来例にかかる研磨パッドに形成さ
れた溝のパターンを示す平面図である。
【図７】図７は第２従来例にかかる研磨パッドに形成さ
れた溝のパターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１…研磨プレート回転軸、２…研磨パッド、３…研磨プ
レート、４…被処理基板（ウェーハ）、５…キャリア、
６…研磨スラリ供給ノズル、７…研磨スラリ供給装置、
８…キャリア回転軸、９…研磨圧力調整機構、１０…研
磨スラリ、１１…ドレッサー印加圧力、１４…ウェーハ
バッキングフイルム、２０…研磨パッド基体、２１，２
２，２８…溝、２３…凹部、２４，２６…穴、２３ａ，
２４ａ，２６ａ，２８ａ…開口部、２３ｂ，２４ｂ，２
６ｂ，２８ｂ…底部、２３ｃ，２４ｃ，２６ｃ，２８ｃ
…逆テーパー形状の側壁、２５，２７…穴の開口方向、
３０…研磨パッド回転方向、１０１…ドレッサー、１０
２…ドレッサーのダイア、１０３…ドレスによる研磨パ
ッドの目立て層、２１０…研磨パッド中心。

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】化学的機械研磨法による研磨処理に用いる
    円盤状の研磨パッドであって、 前記研磨パッドには凹部が形成されており、 前記凹部の底部の少なくとも一部が、前記凹部の開口部
    よりも外周側あるいは前記研磨パッドの回転方向の逆側
    に位置し、少なくとも前記凹部の外周側あるいは前記研
    磨パッドの回転方向の逆側の側壁が前記研磨パッド表面
    に対して逆テーパー形状に形成されている研磨パッド。
  2. 【請求項２】前記凹部の底部の全部が、前記凹部の開口
    部よりも外周側あるいは前記研磨パッドの回転方向の逆
    側に位置するように形成されている請求項１記載の研磨
    パッド。
  3. 【請求項３】前記凹部が略円形の開口部を有する形状の
    穴である請求項１記載の研磨パッド。
  4. 【請求項４】前記穴が複数個形成されている請求項３記
    載の研磨パッド。
  5. 【請求項５】前記穴が、前記研磨パッドの表面から前記
    研磨パッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外周
    側に延びている形状である請求項３記載の研磨パッド。
  6. 【請求項６】前記穴が、前記研磨パッドの表面から前記
    研磨パッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外周
    側で、かつ、前記研磨パッドの回転方向の逆の方向に延
    びている形状である請求項３記載の研磨パッド。
  7. 【請求項７】前記凹部が溝である請求項１記載の研磨パ
    ッド。
  8. 【請求項８】前記溝が前記研磨パッドの回転中心に対し
    て同心円となる形状の溝である請求項７記載の研磨パッ
    ド。
  9. 【請求項９】前記溝が前記研磨パッドの回転中心から略
    放射形状に延びる溝であり、 前記溝の少なくとも前記研磨パッド外周端部分におい
    て、前記溝の底部の少なくとも一部が前記溝の開口部よ
    りも前記研磨パッドの回転方向の逆側に位置するように
    形成されている請求項７記載の研磨パッド。
  10. 【請求項１０】前記溝の全部において、前記溝の底部の
    少なくとも一部が前記溝の開口部よりも前記研磨パッド
    の回転方向の逆側に位置するように形成されている請求
    項９記載の研磨パッド。
  11. 【請求項１１】前記凹部が複数個形成されており、 前記研磨パッドの内部に前記凹部間を結ぶ連絡溝が形成
    されている請求項１記載の研磨パッド。
  12. 【請求項１２】前記凹部の開口部が前記凹部の底部より
    も少なくとも前記研磨パッドの回転中心側あるいは前記
    研磨パッドの回転方向側に広がって形成されている請求
    項１記載の研磨パッド。
  13. 【請求項１３】前記凹部の開口部の面積が前記凹部の底
    部の面積よりも広く形成されている請求項１記載の研磨
    パッド。
  14. 【請求項１４】前記研磨パッドが、ウレタン、シリコン
    ゴム、硬質ゴム、テフロン、ナイロン、塩化ビニルおよ
    びこれらの混合物から選ばれた材料から形成されている
    請求項１記載の研磨パッド。
  15. 【請求項１５】化学的機械研磨法による研磨処理に用い
    るベルト状の研磨パッドであって、 前記研磨パッドには凹部が形成されており、 前記凹部の底部の少なくとも一部が前記凹部の開口部よ
    りも前記研磨パッドの進行方向と逆の方向に位置し、前
    記研磨パッドの進行方向と逆側の前記凹部の側壁が前記
    研磨パッド表面に対して逆テーパー形状に形成されてい
    る研磨パッド。
  16. 【請求項１６】化学的機械研磨法による研磨処理を行う
    ための円盤状の研磨パッドを有する研磨装置であって、 前記研磨パッドには凹部が形成されており、 前記凹部の底部の少なくとも一部が、前記凹部の開口部
    よりも外周側あるいは前記研磨パッドの回転方向の逆側
    に位置し、少なくとも前記凹部の外周側あるいは前記研
    磨パッドの回転方向の逆側の側壁が前記研磨パッド表面
    に対して逆テーパー形状に形成されている研磨装置。
  17. 【請求項１７】前記凹部の底部の全部が、前記凹部の開
    口部よりも外周側あるいは前記研磨パッドの回転方向の
    逆側に位置するように形成されている請求項１６記載の
    研磨装置。
  18. 【請求項１８】前記凹部が略円形の開口部を有する形状
    の穴である請求項１６記載の研磨装置。
  19. 【請求項１９】前記穴が複数個形成されている請求項１
    ８記載の研磨装置。
  20. 【請求項２０】前記穴が、前記研磨パッドの表面から前
    記研磨パッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外
    周側に延びている形状である請求項１８記載の研磨装
    置。
  21. 【請求項２１】前記穴が、前記研磨パッドの表面から前
    記研磨パッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外
    周側で、かつ、前記研磨パッドの回転方向の逆の方向に
    延びている形状である請求項１８記載の研磨装置。
  22. 【請求項２２】前記凹部が溝である請求項１６記載の研
    磨装置。
  23. 【請求項２３】前記溝が前記研磨パッドの回転中心に対
    して同心円となる形状の溝である請求項２２記載の研磨
    装置。
  24. 【請求項２４】前記溝が前記研磨パッドの回転中心から
    略放射形状に延びる溝であり、 前記溝の少なくとも前記研磨パッド外周端部分におい
    て、前記溝の底部の少なくとも一部が前記溝の開口部よ
    りも前記研磨パッドの回転方向の逆側に位置するように
    形成されている請求項２２記載の研磨装置。
  25. 【請求項２５】前記溝の全部において、前記溝の底部の
    少なくとも一部が前記溝の開口部よりも前記研磨パッド
    の回転方向の逆側に位置するように形成されている請求
    項２４記載の研磨装置。
  26. 【請求項２６】前記凹部が複数個形成されており、 前記研磨パッドの内部に前記凹部間を結ぶ連絡溝が形成
    されている請求項１６記載の研磨装置。
  27. 【請求項２７】前記凹部の開口部が前記凹部の底部より
    も少なくとも前記研磨パッドの回転中心側あるいは前記
    研磨パッドの回転方向側に広がって形成されている請求
    項１６記載の研磨装置。
  28. 【請求項２８】前記凹部の開口部の面積が前記凹部の底
    部の面積よりも広く形成されている請求項１６記載の研
    磨装置。
  29. 【請求項２９】前記研磨パッドが、ウレタン、シリコン
    ゴム、硬質ゴム、テフロン、ナイロン、塩化ビニルおよ
    びこれらの混合物から選ばれた材料から形成されている
    請求項１６記載の研磨装置。
  30. 【請求項３０】化学的機械研磨法による研磨処理を行う
    ためのベルト状の研磨パッドを有する研磨装置であっ
    て、 前記研磨パッドには凹部が形成されており、 前記凹部の底部の少なくとも一部が前記凹部の開口部よ
    りも前記研磨パッドの進行方向と逆の方向に位置し、前
    記研磨パッドの進行方向と逆側の前記凹部の側壁が前記
    研磨パッド表面に対して逆テーパー形状に形成されてい
    る研磨装置。
  31. 【請求項３１】円盤状の研磨パッドを用いて化学的機械
    研磨法により研磨処理を行う研磨方法であって、 前記研磨パッドには凹部が形成されており、 前記凹部の底部の少なくとも一部が、前記凹部の開口部
    よりも外周側あるいは前記研磨パッドの回転方向の逆側
    に位置し、少なくとも前記凹部の外周側あるいは前記研
    磨パッドの回転方向の逆側の側壁が前記研磨パッド表面
    に対して逆テーパー形状に形成されている研磨パッドを
    用いる研磨方法。
  32. 【請求項３２】前記凹部の底部の全部が、前記凹部の開
    口部よりも外周側あるいは前記研磨パッドの回転方向の
    逆側に位置するように形成されている研磨パッドを用い
    る請求項３１記載の研磨方法。
  33. 【請求項３３】前記凹部が略円形の開口部を有する形状
    の穴である研磨パッドを用いる請求項３１記載の研磨方
    法。
  34. 【請求項３４】前記穴が複数個形成されている研磨パッ
    ドを用いる請求項３３記載の研磨方法。
  35. 【請求項３５】前記穴が、前記研磨パッドの表面から前
    記研磨パッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外
    周側に延びている形状である研磨パッドを用いる請求項
    ３３記載の研磨方法。
  36. 【請求項３６】前記穴が、前記研磨パッドの表面から前
    記研磨パッドの内部にいくにつれて前記研磨パッドの外
    周側で、かつ、前記研磨パッドの回転方向の逆の方向に
    延びている形状である研磨パッドを用いる請求項３３記
    載の研磨方法。
  37. 【請求項３７】前記凹部が溝である研磨パッドを用いる
    請求項３１記載の研磨方法。
  38. 【請求項３８】前記溝が前記研磨パッドの回転中心に対
    して同心円となる形状の溝である研磨パッドを用いる請
    求項３７記載の研磨方法。
  39. 【請求項３９】前記溝が前記研磨パッドの回転中心から
    略放射形状に延びる溝であり、研磨パッドを用いる前記
    溝の少なくとも前記研磨パッド外周端部分において、前
    記溝の底部の少なくとも一部が前記溝の開口部よりも前
    記研磨パッドの回転方向の逆側に位置するように形成さ
    れている請求項３７記載の研磨方法。
  40. 【請求項４０】前記溝の全部において、前記溝の底部の
    少なくとも一部が前記溝の開口部よりも前記研磨パッド
    の回転方向の逆側に位置するように形成されている研磨
    パッドを用いる請求項３９記載の研磨方法。
  41. 【請求項４１】前記凹部が複数個形成されており、 前記研磨パッドの内部に前記凹部間を結ぶ連絡溝が形成
    されている研磨パッドを用いる請求項３１記載の研磨方
    法。
  42. 【請求項４２】前記凹部の開口部が前記凹部の底部より
    も少なくとも前記研磨パッドの回転中心側あるいは前記
    研磨パッドの回転方向側に広がって形成されている研磨
    パッドを用いる請求項３１記載の研磨方法。
  43. 【請求項４３】前記凹部の開口部の面積が前記凹部の底
    部の面積よりも広く形成されている研磨パッドを用いる
    請求項３１記載の研磨方法。
  44. 【請求項４４】前記研磨パッドとして、ウレタン、シリ
    コンゴム、硬質ゴム、テフロン、ナイロン、塩化ビニル
    およびこれらの混合物から選ばれた材料から形成されて
    いる研磨パッドを用いる請求項３１記載の研磨方法。
  45. 【請求項４５】ベルト状の研磨パッドを用いて化学的機
    械研磨法により研磨処理を行う研磨方法であって、 前記研磨パッドには凹部が形成されており、 前記凹部の底部の少なくとも一部が前記凹部の開口部よ
    りも前記研磨パッドの進行方向と逆の方向に位置し、前
    記研磨パッドの進行方向と逆側の前記凹部の側壁が前記
    研磨パッド表面に対して逆テーパー形状に形成されてい
    る研磨パッドを用いる研磨方法。
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