JP2001079755A - Abrasive body and polishing method - Google Patents

Abrasive body and polishing method

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JP2001079755A
JP2001079755A JP25494199A JP25494199A JP2001079755A JP 2001079755 A JP2001079755 A JP 2001079755A JP 25494199 A JP25494199 A JP 25494199A JP 25494199 A JP25494199 A JP 25494199A JP 2001079755 A JP2001079755 A JP 2001079755A
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polishing
polished
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concave
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Tatsuya Chiga
達也 千賀
Akira Ishikawa
彰 石川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve polishing characteristics such as homogeneity and flatness by forming many different kinds of irregular structures periodically or nonperiodically on the surface of an abrasive. SOLUTION: The pressure per unit area applied to an abrasive body is small in the region where the width of the lugs of the irregular structure of the abrasive body is wide, and the deformation quantity of the abrasive body caused by the pressure is small. The pressure per unit area applied to the abrasive body is large in the region where the width of the lugs of the irregular structure of the abrasive body is narrow, and the deformation quantity of the abrasive body caused by the pressure is large. The portion where the width of the lugs of the irregular structure of the abrasive body is wide functions in the same way as the hard abrasive body and selectively polishes the lugs of the irregular pattern on a silicon wafer when polishing the irregular pattern, and homogeneity is improved. The portion where the width of the lugs of the irregular structure of the abrasive body is narrow functions in the same way as the soft abrasive body and polishes the lugs by following the warp of the silicon wafer or film thickness irregularities at film formation, and flatness is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばULSIな
どの半導体デバイスを製造するプロセスにおいて実施さ
れる半導体デバイスの平坦化研磨に用いるのに好適な研
磨装置に用いる研磨体及び研磨方法に関するものであ
る。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a polishing body and a polishing method used in a polishing apparatus suitable for use in flattening polishing of a semiconductor device performed in a process of manufacturing a semiconductor device such as an ULSI. .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化、微細化に伴
って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になっ
てきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必
ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの
表面に於ける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵
抗の増大などを招き、断線や電気容量の低下をもたら
す。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつ
ながる。
2. Description of the Related Art As the degree of integration and miniaturization of a semiconductor integrated circuit increases, the steps of a semiconductor manufacturing process are increasing and becoming more complicated. Along with this, the surface of the semiconductor device is not necessarily flat. The presence of a step on the surface of a semiconductor device causes disconnection of wiring, an increase in local resistance, and the like, resulting in disconnection and a decrease in electric capacity. In addition, in the case of an insulating film, withstand voltage degradation and leakage may occur.

【0003】一方、半導体集積回路の高集積化、微細化
に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置
の光源波長は、短くなり、半導体露光装置の投影レンズ
の開口数、いわゆるNAは、大きくなってきている。こ
れにより、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、
実質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなること
に対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表
面の平坦化が要求されている。
On the other hand, as semiconductor integrated circuits become more highly integrated and miniaturized, the wavelength of a light source of a semiconductor exposure apparatus used for optical lithography becomes shorter, and the numerical aperture of a projection lens of the semiconductor exposure apparatus, so-called NA, becomes larger. It has become to. Thereby, the depth of focus of the projection lens of the semiconductor exposure apparatus is
It is getting shallower in nature. In order to cope with a shallower depth of focus, the surface of a semiconductor device needs to be flatter than ever.

【0004】具体的に示すと、半導体製造プロセスにお
いては、図5(a)、(b)に示すような平坦化技術が
必須になってきている。図5(a)、(b)は、半導体
製造プロセスにおける平坦化技術の概念図であり、半導
体デバイスの断面図である。図5(a)、(b)におい
て、21はシリコンウエハ、22はSiO2からなる層
間絶縁膜、23はAlからなる金属膜、24は半導体デ
バイスである。
More specifically, in a semiconductor manufacturing process, a flattening technique as shown in FIGS. 5A and 5B has become essential. 5A and 5B are conceptual diagrams of a planarization technique in a semiconductor manufacturing process, and are cross-sectional views of a semiconductor device. 5A and 5B, 21 is a silicon wafer, 22 is an interlayer insulating film made of SiO 2 , 23 is a metal film made of Al, and 24 is a semiconductor device.

【0005】図5(a)は半導体デバイスの表面の層間
絶縁膜22を平坦化する例である。図5(b)は半導体
デバイスの表面の金属膜23を研磨し、いわゆるダマシ
ン(damascene)を形成する例である。このような半導
体デバイスの表面を平坦化する方法としては、化学的機
械的研磨(Chemical Mechanical PolishingまたはChemi
cal Mechanical Planarization、以下ではCMPと称
す)技術が広く行われている。現在、CMP技術はシリ
コンウエハの全面を平坦化できる唯一の方法である。
FIG. 5A shows an example in which an interlayer insulating film 22 on the surface of a semiconductor device is flattened. FIG. 5B shows an example in which the metal film 23 on the surface of the semiconductor device is polished to form a so-called damascene. As a method of flattening the surface of such a semiconductor device, there is known a chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing or Chemi
cal Mechanical Planarization (hereinafter referred to as CMP)) is widely used. At present, the CMP technique is the only method that can planarize the entire surface of a silicon wafer.

【0006】CMPはシリコンウエハの鏡面研磨法を基
に発展しており、図6に示すようなCMP装置を用いて
行われている。図6において、131は研磨部材、13
2は研磨対象物保持部(以下、研磨ヘッドと称する)、
133は研磨対象物であるシリコンウエハ、134は研
磨剤供給部、135は研磨剤である。研磨部材131
は、研磨定盤136の上に研磨体137を張り付けたも
のである。研磨体としては、シート状の発泡ポリウレタ
ンが多く用いられている。
The CMP has been developed based on a mirror polishing method for a silicon wafer, and is performed using a CMP apparatus as shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 131 denotes a polishing member;
2 is a polishing object holding portion (hereinafter, referred to as a polishing head),
133 is a silicon wafer to be polished, 134 is an abrasive supply unit, and 135 is an abrasive. Polishing member 131
Is obtained by attaching a polishing body 137 on a polishing platen 136. As a polishing body, sheet-like foamed polyurethane is often used.

【0007】研磨対象物133は研磨ヘッド132によ
り保持され、回転させながら揺動して、研磨部材131
の研磨体137に所定の圧力で押し付けられる。研磨部
材131も回転させ、研磨対象物133の間で相対運動
を行わせる。この状態で、研磨剤135は研磨剤供給部
134から研磨体137上に供給され、研磨剤135は
研磨体137上で拡散し、研磨部材131と研磨対象物
133の相対運動に伴って研磨体137と研磨対象物1
33の間に入り込み、研磨対象物133の研磨面を研磨
する。即ち、研磨部材131と研磨対象物133の相対
運動による機械的研磨と、研磨剤135の化学的作用が
相乗的に作用して良好な研磨が行われる。
An object 133 to be polished is held by a polishing head 132 and oscillates while rotating, so that a polishing member 131 is rotated.
At a predetermined pressure. The polishing member 131 is also rotated to cause relative movement between the polishing objects 133. In this state, the abrasive 135 is supplied from the abrasive supply unit 134 onto the abrasive body 137, and the abrasive 135 diffuses on the abrasive body 137, and moves along with the relative movement between the abrasive member 131 and the object 133. 137 and polishing object 1
33, and polishes the polished surface of the object 133 to be polished. That is, the mechanical polishing by the relative movement between the polishing member 131 and the polishing object 133 and the chemical action of the polishing agent 135 act synergistically to perform good polishing.

【0008】このように研磨されたシリコンウエハ(研
磨対象物)については、均一性及び平坦性という研磨特
性が非常に重要である。均一性は、シリコンウエハの全
領域において研磨が均一に行われているかを評価するも
のである。そして、研磨後のシリコンウエハの研磨面の
研磨量プロファイルを測定し、均一性は、一般的に以下
の式で求められる。
For the polished silicon wafer (object to be polished), polishing characteristics such as uniformity and flatness are very important. The uniformity is to evaluate whether the polishing is performed uniformly over the entire area of the silicon wafer. Then, the polishing amount profile of the polished surface of the polished silicon wafer is measured, and the uniformity is generally obtained by the following equation.

【0009】均一性(%)=(RA−RI)/(RA+
RI)×100 ここで、RAは測定した研磨量プロファイルでの最大研
磨量、RIは測定した研磨量プロファイルでの最小研磨
量である。上式から得られる均一性の値は、より小さい
ほど特性が良い。即ち、最大研磨量と最小研磨量の差が
少ないものほど、シリコンウエハの全領域における研磨
の均一性は、良いということである。
[0009] Uniformity (%) = (RA-RI) / (RA +
RI) × 100 Here, RA is the maximum polishing amount in the measured polishing amount profile, and RI is the minimum polishing amount in the measured polishing amount profile. The smaller the value of uniformity obtained from the above equation, the better the characteristics. That is, the smaller the difference between the maximum polishing amount and the minimum polishing amount, the better the uniformity of polishing in the entire region of the silicon wafer.

【0010】平坦性は、凹凸パターンを有するシリコン
ウエハを研磨した時の、凹凸パターンの残留段差の大き
さを示すものである。つまり、平坦性は凹凸パターンを
有するシリコンウエハで、研磨によりどれだけ凸部が選
択的に研磨され、研磨後の凹凸パターンの残留段差が少
なくなるかを示すものである。平坦性は、その値が小さ
いほど特性が良い。
[0010] The flatness indicates the size of the residual step of the concavo-convex pattern when the silicon wafer having the concavo-convex pattern is polished. In other words, the flatness indicates how much a convex portion is selectively polished by polishing in a silicon wafer having a concavo-convex pattern, and the residual step of the concavo-convex pattern after polishing is reduced. As for the flatness, the smaller the value is, the better the characteristics are.

【0011】均一性及び平坦性の両研磨特性は、研磨体
の弾性率に非常に大きな影響を受ける。研磨体は、弾性
率の大きさにより、弾性率が小さい軟質研磨体及び弾性
率が大きい硬質研磨体に分けられる。弾性率が小さい軟
質研磨体の場合、シリコンウエハに圧力をかけた際に研
磨体の表面がシリコンウエハのそりに対して密着性が非
常に高く、シリコンウエハの全面にわたって、均一性は
非常に良くなる。しかし、凹凸パターンを有するシリコ
ンウエハに関しては、研磨体の変形によってシリコンウ
エハ上の凹凸に研磨体が倣ってしまい、段差が残ったま
ま研磨が進行するため、平坦性は悪くなる。
[0011] Both polishing properties of uniformity and flatness are greatly affected by the elastic modulus of the polished body. The abrasive body is classified into a soft abrasive body having a small elastic modulus and a hard abrasive body having a large elastic modulus according to the magnitude of the elastic modulus. In the case of a soft polishing body having a small elastic modulus, when pressure is applied to the silicon wafer, the surface of the polishing body has a very high adhesion to the warpage of the silicon wafer, and the uniformity is very good over the entire surface of the silicon wafer. Become. However, with respect to a silicon wafer having an uneven pattern, the polishing body follows the unevenness on the silicon wafer due to the deformation of the polishing body, and the polishing proceeds while the steps remain, so that the flatness deteriorates.

【0012】一方、弾性率が大きい硬質研磨体の場合、
凹凸パターンを有するシリコンウエハに関しては、研磨
体の変形が少ないため、凹凸パターンのうちの凸部から
順次研磨されることとなり、平坦性は良い。しかし、シ
リコンウエハのそりや加圧時の圧力分布がダイレクトに
研磨に効いてくるため、均一性は悪くなる。つまり、軟
質研磨体及び硬質研磨体のいずれにおいても、均一性の
向上及び平坦性の向上は、両立せず、均一性及び平坦性
の両者の間にはトレードオフの関係がある。
On the other hand, in the case of a hard abrasive having a large elastic modulus,
As for the silicon wafer having the uneven pattern, since the polishing body is less deformed, it is polished sequentially from the convex portion of the uneven pattern, and the flatness is good. However, since the warpage of the silicon wafer and the pressure distribution at the time of pressing directly affect the polishing, the uniformity deteriorates. That is, in both the soft polished body and the hard polished body, improvement in uniformity and improvement in flatness are not compatible, and there is a trade-off relationship between both uniformity and flatness.

【0013】最近では、この両研磨特性を満足させるた
め、弾性率の大きい下層及び弾性率の小さい上層の2層
を積層した積層構造の研磨体が使用されたり、研磨ヘッ
ドの加圧方式を改良した流体加圧方式の研磨ヘッド等が
使われ、均一性の向上及び平坦性の向上の両立を目指し
ている。
Recently, in order to satisfy both of these polishing characteristics, a polishing body having a laminated structure in which a lower layer having a large elastic modulus and an upper layer having a small elastic modulus are laminated has been used, and the pressing method of the polishing head has been improved. A polishing head or the like of a fluid pressurized method is used, and aims at both improvement of uniformity and improvement of flatness.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、積層構造の研
磨体では、研磨体自体のばらつきによる研磨特性の違い
が大きくなり、半導体製造プロセスから見た場合、不安
定要素が大きくなるという問題がある。また、研磨ヘッ
ドの改良では、研磨ヘッドの構造が非常に複雑になると
いう問題がある。
However, in a polishing body having a laminated structure, there is a problem that a difference in polishing characteristics due to a variation in the polishing body itself becomes large, and an unstable factor becomes large from the viewpoint of a semiconductor manufacturing process. . Further, the improvement of the polishing head has a problem that the structure of the polishing head becomes very complicated.

【0015】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものであり、従来の研磨装置においても、均一性及び
平坦性がともに優れた特性を示す研磨体及びそれを用い
た研磨方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a polishing body exhibiting excellent characteristics in both uniformity and flatness even in a conventional polishing apparatus, and a polishing method using the same. The purpose is to:

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記問題を鑑み、本発明
者らは研磨体の表面に2種類以上の凹凸構造を形成する
ことにより、均一性及び平坦性ともに優れることを見い
だし、本発明に至った。即ち、上記課題を解決するため
に、本発明に係る研磨体は、研磨体と研磨対象物の間に
研磨剤を介在させた状態で、該研磨体と該研磨対象物を
相対移動させることにより、前記研磨対象物を研磨する
研磨装置に用いる研磨体において、表面に異なる2種類
以上の凹凸構造が周期的または非周期的に形成されてい
る(請求項1)。
In view of the above problems, the present inventors have found that by forming two or more types of uneven structures on the surface of a polishing body, both uniformity and flatness are excellent. Reached. That is, in order to solve the above-described problem, the polishing body according to the present invention, in a state where the abrasive is interposed between the polishing body and the polishing object, by relatively moving the polishing body and the polishing object by In a polishing body used in a polishing apparatus for polishing the object to be polished, two or more different types of uneven structures are periodically or aperiodically formed on the surface (claim 1).

【0017】上記研磨体によれば、2種類以上の凹凸構
造が形成されているため、凹凸構造により研磨特性のう
ち、均一性が良い部分及び平坦性が良い部分が共存する
ことなる。これにより均一性及び平坦性がともに向上す
る。また、同種類の前記凹凸構造が形成されている領域
内では、前記凹凸構造の凹部及び前記凹凸構造の凸部
は、各々2個以上形成されていることが好ましい(請求
項2)。これにより、均一性及び平坦性は、さらに向上
する。
According to the above-mentioned polishing body, since two or more types of uneven structures are formed, a portion having good uniformity and a portion having good flatness among polishing characteristics coexist due to the uneven structure. Thereby, both uniformity and flatness are improved. In addition, in the region where the same type of the concavo-convex structure is formed, it is preferable that two or more concave portions of the concavo-convex structure and two or more convex portions of the concavo-convex structure are formed (claim 2). Thereby, the uniformity and flatness are further improved.

【0018】また、前記凹凸構造は、第1の凹凸構造及
び第2の凹凸構造の2種類の凹凸構造からなり、前記第
1の凹凸構造の凹部及び前記第2の凹凸構造の凹部は、
溝であり、前記第1の凹凸構造の凸部の幅は、前記第2
の凹凸構造の凸部の幅の2倍以上である(請求項3)。
これにより、凸部の幅が広い第1の凹凸構造が形成され
ている研磨体の領域は、硬質研磨体と同等に機能し、凹
凸パターンを有する研磨対象物の研磨時に選択的に凹凸
パターンの凸部を研磨していくことにより、均一性が向
上する。一方、凸部の幅が狭い第2の凹凸構造が形成さ
れている研磨体の領域は、軟質研磨体と同等に機能し、
研磨対象物のそりや、研磨対象物表面に形成されている
膜の成膜時の膜厚むらに対しても追従して研磨していく
ことにより、平坦性が向上する。
The concave-convex structure includes two types of concave-convex structures, a first concave-convex structure and a second concave-convex structure. The concave portion of the first concave-convex structure and the concave portion of the second concave-convex structure are:
Groove, and the width of the protrusion of the first uneven structure is the second width.
It is at least twice as large as the width of the projection of the uneven structure (claim 3).
As a result, the region of the polishing body in which the first uneven structure having a large convex portion is formed functions similarly to the hard abrasive body, and selectively forms the uneven pattern when polishing the object to be polished having the uneven pattern. By polishing the convex portions, the uniformity is improved. On the other hand, the region of the polishing body in which the second concave-convex structure in which the width of the convex portion is small functions similarly to the soft polishing body,
Polishing follows the warpage of the object to be polished and the film thickness unevenness of the film formed on the surface of the object to be polished, thereby improving the flatness.

【0019】また、形状が円であり、かつ同種類の前記
凹凸構造が形成されている領域は、同心円状に配置され
ていることが好ましい(請求項4)。これにより、均一
性及び平坦性は、さらに向上する。また、同種類の前記
凹凸構造が形成されている領域は、格子状に配置されて
いることが好ましい(請求項5)。これにより、均一性
及び平坦性は、さらに向上する。
It is preferable that the regions having a circular shape and the same type of the concavo-convex structure are arranged concentrically (claim 4). Thereby, the uniformity and flatness are further improved. Further, it is preferable that the regions where the same type of the concavo-convex structure is formed are arranged in a lattice shape. Thereby, the uniformity and flatness are further improved.

【0020】また、表面に前記研磨剤を供給及び排出す
る溝がさらに形成されていることが好ましい(請求項
6)。これにより、研磨剤が研磨対象物の全面に均一に
供給されるため、均一性が悪くなったり、摩擦が大きく
なり研磨装置の特性の劣化が生じることがない。また、
ビッカース硬度kが、2.5(Kg/mm2)<k<30(Kg
/mm2)であることが好ましい(請求項7)。これによ
り、均一性及び平坦性は、さらに向上する。
Preferably, a groove for supplying and discharging the abrasive is further formed on the surface. As a result, the polishing agent is uniformly supplied to the entire surface of the object to be polished, so that the uniformity is not deteriorated and the friction is not increased, so that the characteristics of the polishing apparatus are not deteriorated. Also,
Vickers hardness k is 2.5 (Kg / mm 2 ) <k <30 (Kg
/ Mm 2 ) (claim 7). Thereby, the uniformity and flatness are further improved.

【0021】また、表面に前記凹凸構造が形成されてい
る第1の層と、第1の層に積層している第2の層と、か
ら構成され、前記第2の層の弾性率は、前記第1の層の
弾性率より大きいことが好ましい(請求項8)。これに
より、積層構造の研磨体でも、均一性及び平坦性を向上
させることが可能である。さらに、上記課題を解決する
ために、本発明に係る研磨方法は、研磨体と研磨対象物
の間に研磨剤を介在させた状態で、該研磨体と該研磨対
象物を相対移動させることにより、前記研磨対象物を研
磨する研磨方法において、前記研磨対象物は、半導体デ
バイスが形成されたシリコンウエハであり、本発明に係
る研磨体を用いる(請求項9)。
Further, the first layer has the uneven structure formed on the surface thereof, and the second layer is laminated on the first layer. The elastic modulus of the second layer is as follows. It is preferable that the elastic modulus of the first layer is larger than that of the first layer. This makes it possible to improve the uniformity and flatness of the polishing body having a laminated structure. Further, in order to solve the above-mentioned problem, the polishing method according to the present invention, in a state where an abrasive is interposed between the polishing body and the polishing object, by relatively moving the polishing body and the polishing object by In the polishing method for polishing an object to be polished, the object to be polished is a silicon wafer on which semiconductor devices are formed, and the polished body according to the present invention is used (claim 9).

【0022】前記研磨方法によれば、研磨体の表面に2
種類以上の凹凸構造が形成されているため、凹凸構造に
より研磨特性のうち、均一性が良い部分と、平坦性が良
い部分が共存することなる。これにより、半導体デバイ
スが形成されたシリコンウエハの研磨方法において、均
一性及び平坦性は、ともに向上する。
According to the above-mentioned polishing method, 2
Since more than three types of uneven structures are formed, a part having good uniformity and a part having good flatness coexist in the polishing characteristics due to the uneven structure. Thereby, in the method of polishing a silicon wafer on which semiconductor devices are formed, both uniformity and flatness are improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図1(a)、(b)は、本発明の第1の実
施の形態に係る研磨体を示す図である。図1(a)は平
面図、図1(b)は図1(a)のA−A’部分の断面図
である。本発明の第1の実施の形態に係る研磨体は、円
形をしており、表面に2種類の凹凸構造が形成されてい
る。ここでは、2種類の凹凸構造の各々を第1の凹凸構
造及び第2の凹凸構造と称する。図1(a)に示すよう
に第1の凹凸構造を有する領域(図1(a)の黒い部
分)及び第2の凹凸構造を有する領域(図1(a)の白
い部分)は、研磨体の表面に同心円状に配置されてい
る。第1の凹凸構造が形成されている領域(図1(a)
の黒い部分)は、3カ所に配置されていて、第2の凹凸
構造が形成されている領域(図1(a)の白い部分)
は、2カ所に配置されている。第1の凹凸構造が形成さ
れている領域では、凹部及び凸部は、各々2個以上形成
されており、第2の凹凸構造が形成されている領域で
も、凹部及び凸部は、各々2個以上形成されている。第
1の凹凸構造の凹部及び第2の凹凸構造の凹部は、とも
に溝である。これらの溝は、同心円状もしくは螺旋状に
形成されている。そして、図1(b)に示すように、第
1の凹凸構造の凸部の幅及び第2の凹凸構造の凸部の幅
は異なっており、第1の凹凸構造の凸部の幅は、第2の
凹凸構造の凸部の幅より広い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are views showing a polishing body according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The polishing body according to the first embodiment of the present invention has a circular shape, and has two types of uneven structures on the surface. Here, each of the two types of uneven structures is referred to as a first uneven structure and a second uneven structure. As shown in FIG. 1A, a region having a first uneven structure (black portion in FIG. 1A) and a region having a second uneven structure (white portion in FIG. 1A) are polished bodies. Are arranged concentrically on the surface of the. Region where the first uneven structure is formed (FIG. 1A)
Black portions) are arranged in three places, and regions where the second uneven structure is formed (white portions in FIG. 1A)
Are located in two places. In the region where the first concave-convex structure is formed, two or more concave portions and convex portions are formed, and even in the region where the second concave-convex structure is formed, two concave portions and two convex portions are formed. The above is formed. The concave portion of the first concave-convex structure and the concave portion of the second concave-convex structure are both grooves. These grooves are formed concentrically or spirally. Then, as shown in FIG. 1B, the width of the convex portion of the first concave-convex structure is different from the width of the convex portion of the second concave-convex structure, and the width of the convex portion of the first concave-convex structure is The width is larger than the width of the projection of the second uneven structure.

【0024】図2(a)、(b)は、本発明の第2の実
施の形態に係る研磨体を示す図である。図2(a)は平
面図、図2(b)は図2(a)のB−B’部分の断面図
である。本発明の第2の実施の形態に係る研磨体は、円
形をしており、表面に2種類の凹凸構造が形成されてい
る。ここでは、2種類の凹凸構造の各々を第1の凹凸構
造及び第2の凹凸構造と称する。図2(a)に示すよう
に第1の凹凸構造を有する領域(図2(a)の黒い部
分)及び第2の凹凸構造を有する領域(図2(a)の白
い部分)は、研磨体の表面に格子状に配置されている。
第1の凹凸構造が形成されている領域では、凹部及び凸
部は、各々2個以上形成されており、第2の凹凸構造が
形成されている領域でも、凹部及び凸部は、各々2個以
上形成されている。第1の凹凸構造の凹部及び第2の凹
凸構造の凹部は、ともに溝である。これらの溝は各領域
内で図2(a)内の上下方向に沿って直線状に形成され
ている。そして、図2(b)に示すように、第1の凹凸
構造の凸部の幅と第2の凹凸構造の凸部の幅は異なって
おり、第1の凹凸構造の凸部の幅は、第2の凹凸構造の
凸部の幅より広い。
FIGS. 2A and 2B are views showing a polishing body according to a second embodiment of the present invention. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 2A. The polishing body according to the second embodiment of the present invention has a circular shape, and has two types of uneven structures on the surface. Here, each of the two types of uneven structures is referred to as a first uneven structure and a second uneven structure. As shown in FIG. 2A, a region having the first uneven structure (black portion in FIG. 2A) and a region having the second uneven structure (white portion in FIG. 2A) are polished bodies. Are arranged in a grid pattern on the surface of the.
In the region where the first concave-convex structure is formed, two or more concave portions and convex portions are formed, and even in the region where the second concave-convex structure is formed, two concave portions and two convex portions are formed. The above is formed. The concave portion of the first concave-convex structure and the concave portion of the second concave-convex structure are both grooves. These grooves are linearly formed in each region along the vertical direction in FIG. Then, as shown in FIG. 2B, the width of the convex portion of the first concave-convex structure is different from the width of the convex portion of the second concave-convex structure, and the width of the convex portion of the first concave-convex structure is The width is larger than the width of the projection of the second uneven structure.

【0025】上記の第1の実施の形態もしくは第2の実
施の形態に係る研磨体は、CMP装置に搭載され、シリ
コンウエハの研磨に用いられる。ここで、CMP装置に
ついて簡単に説明する。CMP装置は、研磨体を張り付
けた研磨定盤からなる研磨部材、研磨対象物であるシリ
コンウエハを保持する研磨対象物保持部(以下、研磨ヘ
ッドと称する)、及び研磨部材の研磨体上に研磨剤を供
給する研磨剤供給部、から構成されている。シリコンウ
エハが保持されている研磨ヘッドは、回転させながら揺
動して、研磨部材の研磨体に所定の圧力で押し付けられ
る。研磨部材も回転させ、シリコンウエハの間で相対運
動を行わせる。この状態で、研磨剤は研磨剤供給部から
研磨体上に供給され、研磨剤は研磨体上で拡散し、研磨
部材とシリコンウエハの相対運動に伴って研磨体とシリ
コンウエハの間に入り込み、シリコンウエハの研磨面が
研磨される。
The polishing body according to the first embodiment or the second embodiment is mounted on a CMP apparatus and used for polishing a silicon wafer. Here, the CMP apparatus will be briefly described. The CMP apparatus includes a polishing member composed of a polishing plate attached with a polishing body, a polishing object holding section (hereinafter, referred to as a polishing head) for holding a silicon wafer as a polishing object, and polishing on the polishing body of the polishing member. And a polishing agent supply unit for supplying a polishing agent. The polishing head holding the silicon wafer swings while rotating, and is pressed against the polishing body of the polishing member at a predetermined pressure. The polishing member is also rotated to cause relative movement between the silicon wafers. In this state, the polishing agent is supplied onto the polishing body from the polishing agent supply unit, the polishing agent diffuses on the polishing body, and enters between the polishing body and the silicon wafer with the relative movement of the polishing member and the silicon wafer, The polishing surface of the silicon wafer is polished.

【0026】シリコンウエハが保持されている研磨ヘッ
ドに圧力をかけて、研磨定盤上の第1の実施の形態もし
くは第2の実施の形態に係る研磨体に所定の圧力で押し
付ると、研磨体の凹凸構造の凸部の幅が広い領域では、
研磨体に加わる単位面積当たりの圧力が小さく、これに
伴う研磨体の変形量は、小さい。一方、研磨体の凹凸構
造の凸部の幅が狭い領域では、研磨体に加わる単位面積
当たりの圧力が大きく、これに伴う研磨体の変形量は、
大きい。即ち、同一の研磨体に見かけ上、硬質研磨体と
軟質研磨体が共存していることになる。
When a pressure is applied to the polishing head holding the silicon wafer and pressed against the polishing body according to the first embodiment or the second embodiment on the polishing platen at a predetermined pressure, In the region where the width of the protrusion of the uneven structure of the polishing body is wide,
The pressure per unit area applied to the polishing body is small, and the accompanying deformation of the polishing body is small. On the other hand, in a region where the width of the convex portion of the uneven structure of the polishing body is small, the pressure per unit area applied to the polishing body is large, and the deformation amount of the polishing body accompanying this is
large. That is, apparently, a hard abrasive and a soft abrasive coexist in the same abrasive.

【0027】弾性率が小さい軟質研磨体は、均一性が優
れていて、弾性率が大きい硬質研磨体は、平坦性が優れ
ている。この傾向は本発明に係る研磨体でも同様に機能
する。即ち、研磨体の凹凸構造の凸部の幅が広い部分
は、硬質研磨体と同等に機能し、凹凸パターンの研磨時
に選択的にシリコンウエハ上の凹凸パターンの凸部分を
研磨していくことにより、均一性が向上する。一方、研
磨体の凹凸構造の凸部の幅が狭い部分は、軟質研磨体と
同等に機能し、シリコンウエハのそりや、成膜時の膜厚
むらに対しても追従して研磨していくことにより、平坦
性が向上する。
A soft abrasive having a small elastic modulus has excellent uniformity, and a hard abrasive having a large elastic modulus has excellent flatness. This tendency also functions in the polishing body according to the present invention. That is, the wide portion of the convex portion of the uneven structure of the polishing body functions similarly to the hard polishing body, and by selectively polishing the convex portion of the uneven pattern on the silicon wafer at the time of polishing the uneven pattern. And the uniformity is improved. On the other hand, the narrow portion of the convex portion of the uneven structure of the polishing body functions in the same manner as the soft polishing body, and is polished following the warpage of the silicon wafer and the film thickness unevenness at the time of film formation. Thereby, the flatness is improved.

【0028】図3(a)、(b)は、本発明の第3の実
施の形態に係る研磨体を示す図である。図3(a)は平
面図、図3(b)は図3(a)のC−C’部分の断面図
である。本発明の第3の実施の形態に係る研磨体は、本
発明の第1の実施の形態に係る研磨体の変形例である。
本発明の第3の実施の形態に係る研磨体が本発明の第1
の実施の形態に係る研磨体と異なる部分は、研磨剤を供
給及び排出する溝が研磨体の表面に形成されている部分
である。研磨剤を供給及び排出するため、図3(a)に
示すように中心から放射状に直線の溝11が形成されて
いる。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である
ので、説明を省略する。
FIGS. 3A and 3B are views showing a polishing body according to a third embodiment of the present invention. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3A. The polishing body according to the third embodiment of the present invention is a modified example of the polishing body according to the first embodiment of the present invention.
The polishing body according to the third embodiment of the present invention is the first embodiment of the present invention.
The difference from the polishing body according to the embodiment is that a groove for supplying and discharging the abrasive is formed on the surface of the polishing body. In order to supply and discharge the abrasive, a straight groove 11 is formed radially from the center as shown in FIG. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.

【0029】図4(a)、(b)は、本発明の第4の実
施の形態に係る研磨体を示す図である。図4(a)は平
面図、図4(b)は図4(a)のD−D’部分の断面図
である。本発明の第4の実施の形態に係る研磨体は、本
発明の第2の実施の形態に係る研磨体の変形例である。
本発明の第4の実施の形態に係る研磨体が本発明の第2
の実施の形態に係る研磨体と異なる部分は、研磨剤を供
給及び排出する溝が研磨体の表面に形成されている部分
である。研磨剤を供給及び排出するため、図4(a)に
示すように縦方向に直線の溝12が形成され、横方向に
直線の溝13が形成されている。その他の構成は、第2
の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
FIGS. 4A and 4B are views showing a polishing body according to a fourth embodiment of the present invention. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along a line DD ′ in FIG. 4A. The polishing body according to the fourth embodiment of the present invention is a modified example of the polishing body according to the second embodiment of the present invention.
The polishing body according to the fourth embodiment of the present invention is the second embodiment of the present invention.
The difference from the polishing body according to the embodiment is that a groove for supplying and discharging the abrasive is formed on the surface of the polishing body. To supply and discharge the abrasive, a straight groove 12 is formed in the vertical direction and a straight groove 13 is formed in the horizontal direction as shown in FIG. Other configurations are the second
Since the third embodiment is the same as the first embodiment, the description is omitted.

【0030】シリコンウエハの研磨においては、研磨剤
がシリコンウエハ全面に均一に供給されることが望まし
い。均一に供給されない場合には、均一性が悪くなった
り、摩擦が大きくなり研磨装置の特性の劣化が生じる場
合がある。第3の実施の形態及び第4の実施の形態に係
る研磨体の研磨剤を供給及び排出する溝は、研磨時に発
生する上記の問題が解決されればよく、溝幅、溝形状、
溝深さについては、いずれの形態についても限定される
ものではない。
In polishing a silicon wafer, it is desirable that the abrasive is uniformly supplied to the entire surface of the silicon wafer. If it is not supplied uniformly, the uniformity may be deteriorated, or the friction may be increased, and the characteristics of the polishing apparatus may be deteriorated. The grooves for supplying and discharging the abrasive of the polishing body according to the third embodiment and the fourth embodiment need only solve the above-described problems that occur during polishing.
The groove depth is not limited to any form.

【0031】なお、第1、2、3、及び4の実施の形態
に係る研磨体では、2種類の凹凸構造を用いているが、
3種類以上の凹凸構造を用いても良い。また、第1、
2、3、及び4の実施の形態に係る研磨体では、同種類
の凹凸構造が形成されている領域内で、凹部の幅及び凸
部の幅は、一定であったが、凹部の幅及び凸部の幅が順
番に変化していく凹凸構造を用いても良い。
In the polishing bodies according to the first, second, third and fourth embodiments, two types of uneven structures are used.
Three or more types of uneven structures may be used. The first,
In the polishing bodies according to the second, third, and fourth embodiments, the width of the concave portion and the width of the convex portion were constant in the region where the same type of uneven structure was formed. A concavo-convex structure in which the width of the convex portion changes in order may be used.

【0032】また、第1及び3の実施の形態では、第1
の凹凸構造を有する領域及び第2の凹凸構造を有する領
域は、同心円状に配置されていて、第2及び4の実施の
形態では、第1の凹凸構造を有する領域及び第2の凹凸
構造を有する領域は、格子状に配置されているが、第1
の凹凸構造を有する領域及び第2の凹凸構造を有する領
域は、周期的に配置させても良いし、その他の形態で配
置させても良い。
In the first and third embodiments, the first
The region having the uneven structure and the region having the second uneven structure are arranged concentrically. In the second and fourth embodiments, the region having the first uneven structure and the second uneven structure are different from each other. Are arranged in a lattice pattern,
The region having the concavo-convex structure and the region having the second concavo-convex structure may be periodically arranged, or may be arranged in other forms.

【0033】また、第1、2、3、及び4の実施の形態
に係る研磨体では、第1の凹凸構造及び第2の凹凸構造
の凹部は、溝であるとしたが溝の代わりに孔であっても
良い。また、第1、2、3、及び4の実施の形態に係る
研磨体では、第1の凹凸構造の凹部の溝は、矩形であ
り、第2の凹凸構造の凹部の溝は、V字型であるが、こ
れらの溝の形状は、V字型、U字型、矩形、及び台形の
いずれでも良い。
In the polishing bodies according to the first, second, third and fourth embodiments, the concave portions of the first concave-convex structure and the second concave-convex structure are grooves, but instead of the grooves, holes are formed. It may be. In the polishing bodies according to the first, second, third, and fourth embodiments, the groove of the concave portion of the first concave-convex structure is rectangular, and the groove of the concave portion of the second concave-convex structure is V-shaped. However, the shape of these grooves may be any of V-shaped, U-shaped, rectangular, and trapezoidal.

【0034】また、第1、2、3、及び4の実施の形態
に係る研磨体は、弾性率の大きな層との積層構造をして
いる研磨体についても、同様に適用される。この場合、
積層構造をしている研磨体は、表面に凹凸構造が形成さ
れている第1の層、及び第1の層の下面(表面と反対側
の面)に積層している第2の層から構成されていて、本
発明の効果を得るためには、第2の層の弾性率は、第1
の層の弾性率より大きいことが好ましい。
The polishing bodies according to the first, second, third and fourth embodiments are similarly applied to polishing bodies having a laminated structure with a layer having a large elastic modulus. in this case,
The polishing body having a laminated structure is composed of a first layer having an uneven structure on the surface and a second layer laminated on the lower surface of the first layer (the surface opposite to the surface). In order to obtain the effect of the present invention, the elastic modulus of the second
Is preferably larger than the elastic modulus of the layer.

【0035】また、研磨体の表面に溝を形成する方法
は、周知の方法、例えば、溝加工用バイトを用いて研磨
体の表面を旋盤加工する方法等を用いることができる。
以下、本発明の実施の形態を、実施例を参照しながら説
明する。
Further, as a method of forming a groove on the surface of the polishing body, a known method, for example, a method of lathing the surface of the polishing body using a cutting tool can be used.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples.

【0036】[0036]

【実施例】[実施例1]CMP装置の研磨定盤に、第1
の実施の形態に係る構造(図1(a))を有し、エポキ
シ樹脂からなる無発泡性の研磨体を張り付けた。この研
磨体の表面には、深さ0.3mmのV溝、幅0.1mmの凸部
からなる凹凸構造(図1(b)の第2の凹凸構造)及
び、深さ0.3mm、幅5mmの凹部、幅5mmの凸部からな
る凹凸構造(図1(b)の第1の凹凸構造)が同心円状
に20mm間隔で形成されている。第2の凹凸構造のV溝
の斜面の角度は、60°程度である。
[Example 1] First polishing was performed on a polishing platen of a CMP apparatus.
A non-foamed abrasive body made of an epoxy resin and having a structure according to the embodiment (FIG. 1A) was attached. On the surface of the polished body, a concave-convex structure (a second concave-convex structure in FIG. 1B) having a V-groove having a depth of 0.3 mm and a convex portion having a width of 0.1 mm, A concavo-convex structure (a first concavo-convex structure in FIG. 1B) composed of a concave portion of 5 mm and a convex portion of 5 mm in width is formed concentrically at intervals of 20 mm. The angle of the slope of the V-shaped groove of the second uneven structure is about 60 °.

【0037】エポキシ樹脂からなる無発泡性の研磨体の
ビッカース硬度は、7.0(Kg/mm2)である。前述のよ
うに軟質研磨体及び硬質研磨体が共存する構造とするた
めには、研磨体のビッカース硬度は、2.5(Kg/mm2
以上、30(Kg/mm2)以下であることが好ましい。ま
た、実施例1では凹凸構造の凸部の幅の広い部分と凸部
の幅の狭い部分の幅の比は、50倍である。前述のよう
に軟質研磨体及び硬質研磨体が共存する構造とするため
には、凹凸構造の凸部の幅の広い部分と凸部の幅の狭い
部分の幅の比は、2倍以上であることが好ましい。
The Vickers hardness of the non-foamed abrasive made of epoxy resin is 7.0 (Kg / mm 2 ). As described above, in order to obtain a structure in which the soft abrasive body and the hard abrasive body coexist, the Vickers hardness of the abrasive body is 2.5 (Kg / mm 2 ).
As described above, it is preferably 30 (Kg / mm 2 ) or less. In the first embodiment, the ratio of the width of the wide portion of the convex portion to the narrow portion of the convex portion in the concave-convex structure is 50 times. As described above, in order to have a structure in which the soft abrasive body and the hard abrasive body coexist, the ratio of the width of the wide portion of the convex portion to the narrow portion of the convex portion of the uneven structure is twice or more. Is preferred.

【0038】研磨ヘッドにはバッキング材を介し、熱酸
化膜が1μm形成された6インチシリコンウエハを取り
付け、以下の条件で研磨を行った。研磨ヘッドの回転
数:50rpm、研磨定盤の回転数:50rpm、荷重(研磨
ヘッドを研磨体へ押しつける圧力):400g/cm2、研
磨ヘッドの揺動幅:30mm、研磨ヘッドの揺動速度:1
5ストローク/分、研磨時間:2分、使用研磨剤:Cabo
t社製SS25をイオン交換水で2倍希釈、研磨剤流量:2
00ml/分。
A 6-inch silicon wafer on which a thermal oxide film was formed at 1 μm was attached to the polishing head via a backing material, and polishing was performed under the following conditions. Number of rotations of the polishing head: 50 rpm, number of rotations of the polishing platen: 50 rpm, load (pressure for pressing the polishing head against the polishing body): 400 g / cm 2 , oscillation width of the polishing head: 30 mm, oscillation speed of the polishing head: 1
5 strokes / minute, polishing time: 2 minutes, abrasive used: Cabo
t company SS25 diluted twice with ion exchange water, abrasive flow rate: 2
00 ml / min.

【0039】また、複数の500nmの段差を有する複数
の2mm四方の凸パターン(凸部の膜厚1500nm、凹部
の膜厚1000nm)が形成されている6インチシリコン
ウエハについて、上記条件で時間管理によって凸部を5
00nm研磨した。 [実施例2]CMP装置の研磨定盤に、第3の実施の形
態に係る構造(図3(a))を有し、エポキシ樹脂から
なる無発泡性の研磨体を張り付けた。この研磨体には、
あらかじめ研磨剤を供給及び排出するため、幅2mm、深
さ0.3mmの放射状の溝11が形成されている。さら
に、この研磨体の表面には深さ0.3mmのV溝、幅0.1m
mの凸部からなる凹凸構造(図3(b)の第2の凹凸構
造)及び、深さ0.3mm、幅5mmの凹部、幅5mmの凸部
からなる凹凸構造(図3(b)の第1の凹凸構造)が、
同心円状に20mm間隔で配置されている。第2の凹凸構
造のV溝の斜面の角度は、60°程度である。
Further, for a 6-inch silicon wafer on which a plurality of 2 mm square convex patterns having a step of 500 nm (thickness of a convex portion is 1500 nm and thickness of a concave portion is 1000 nm) are formed by time management under the above conditions. 5 protrusions
It was polished to 00 nm. [Example 2] A non-foamed abrasive body having an epoxy resin and having a structure according to the third embodiment (FIG. 3A) was attached to a polishing platen of a CMP apparatus. In this abrasive body,
A radial groove 11 having a width of 2 mm and a depth of 0.3 mm is formed in advance to supply and discharge the abrasive. Furthermore, a V-groove having a depth of 0.3 mm and a width of 0.1 m were formed on the surface of the polished body.
The concave-convex structure composed of a convex portion having a height of m (the second concave-convex structure of FIG. 3B) and the concave-convex structure composed of a concave portion having a depth of 0.3 mm, a width of 5 mm, and a convex portion having a width of 5 mm (see FIG. First uneven structure)
They are arranged concentrically at intervals of 20 mm. The angle of the slope of the V-shaped groove of the second uneven structure is about 60 °.

【0040】この研磨体を用いて実施例1と同様に、熱
酸化膜が1μm形成された6インチシリコンウエハ、及
び複数の500nmの段差を有する複数の2mm四方の凸パ
ターンが形成されている6インチシリコンウエハの研磨
を行った。 [実施例3]CMP装置の研磨定盤に、第4の実施の形
態に係る構造(図4(a))を有し、エポキシ樹脂から
なる無発泡性の研磨体を張り付けた。この発泡性の研磨
体には、あらかじめ研磨剤を供給及び排出するため、幅
2mm、深さ0.3mmの格子状の溝12、13が形成され
ている。さらに、この研磨体の表面には深さ0.3mmのV
溝、幅0.1mmの凸部からなる凹凸構造(図3(b)の
第2の凹凸構造)及び、深さ0.3mm、幅5mmの凹部、
幅5mmの凸部からなる凹凸構造(図3(b)の第1の凹
凸構造)が20mmの等間隔で格子状に配置されている。
Using this polished body, a 6-inch silicon wafer on which a thermal oxide film is formed at a thickness of 1 μm and a plurality of 2 mm square convex patterns having a plurality of steps of 500 nm are formed in the same manner as in Example 1. The inch silicon wafer was polished. Example 3 A non-foamed abrasive body having the structure according to the fourth embodiment (FIG. 4A) and made of epoxy resin was attached to a polishing platen of a CMP apparatus. In this foamable abrasive body, lattice-shaped grooves 12 and 13 having a width of 2 mm and a depth of 0.3 mm are formed in advance to supply and discharge the abrasive. Furthermore, a 0.3 mm deep V
A concave and convex structure having a groove and a convex portion having a width of 0.1 mm (a second concave and convex structure in FIG. 3B), a concave portion having a depth of 0.3 mm and a width of 5 mm,
Concavo-convex structures composed of convex portions having a width of 5 mm (first concave-convex structures in FIG. 3B) are arranged in a grid at equal intervals of 20 mm.

【0041】この研磨体を用いて実施例1と同様に、熱
酸化膜が1μm形成された6インチシリコンウエハ、及
び複数の500nmの段差を有する複数の2mm四方の凸パ
ターンが形成されている6インチシリコンウエハの研磨
を行った。 [比較例1]表面に溝構造を有する、エポキシ樹脂から
なる無発泡性の研磨体をCMP装置の研磨定盤に張り付
けた。この研磨体の表面には、研磨剤を保持するため、
0.5mm間隔で凸部幅0.2mm、深さ0.3mmのV溝が形成
されており、さらに研磨剤を供給及び排出するため、幅
2mm、深さ0.3mmの放射状の溝が形成されている。
Using this polished body, a 6-inch silicon wafer on which a thermal oxide film is formed at 1 μm and a plurality of 2 mm square convex patterns having a plurality of steps of 500 nm are formed in the same manner as in Example 1. The inch silicon wafer was polished. Comparative Example 1 A non-foamed polished body made of an epoxy resin and having a groove structure on its surface was attached to a polishing platen of a CMP apparatus. To hold the abrasive on the surface of this abrasive body,
V-grooves with a width of 0.2 mm and a depth of 0.3 mm are formed at intervals of 0.5 mm, and radial grooves with a width of 2 mm and a depth of 0.3 mm are formed to supply and discharge abrasive. Have been.

【0042】この研磨体を用いて実施例1と同様に、熱
酸化膜が1μm形成された6インチシリコンウエハ、及
び複数の500nmの段差を有する複数の2mm四方の凸パ
ターンが形成されている6インチシリコンウエハの研磨
を行った。 [比較例2]表面に溝構造を有する発泡性の研磨体(第
1の層)と、弾性率の非常に大きい弾性体(第2の層)
との積層からなる積層構造の研磨体をCMP装置の研磨
定盤に張り付けた。この研磨体の第1の層の表面には、
研磨剤を保持するため、0.5mm間隔で凸部幅0.2mm、
深さ0.3mmのV溝が形成されており、さらに研磨剤を供
給及び排出するため、幅2mm、深さ0.3mmの放射状の
溝が形成されている。
Using this polished body, a 6-inch silicon wafer on which a thermal oxide film is formed at 1 μm and a plurality of 2 mm square convex patterns having a plurality of steps of 500 nm are formed in the same manner as in Example 1. The inch silicon wafer was polished. [Comparative Example 2] A foamed abrasive having a groove structure on the surface (first layer) and an elastic body having a very large elastic modulus (second layer)
A polishing body having a laminated structure composed of the above-mentioned lamination was attached to a polishing platen of a CMP apparatus. On the surface of the first layer of the polishing body,
To hold the abrasive, the convex part width is 0.2 mm at 0.5 mm intervals,
A V-groove having a depth of 0.3 mm is formed, and a radial groove having a width of 2 mm and a depth of 0.3 mm is formed to supply and discharge the abrasive.

【0043】この研磨体を用いて実施例1と同様に、熱
酸化膜が1μm形成された6インチシリコンウエハ、及
び複数の500nmの段差を有する複数の2mm四方の凸パ
ターンが形成されている6インチシリコンウエハの研磨
を行った。 [評価]実施例1、2、3及び比較例1、2について、
各々の研磨後のシリコンウエハを用いて、均一性及び平
坦性の評価を行った。
As in Example 1, a 6-inch silicon wafer on which a thermal oxide film is formed by 1 μm and a plurality of 2 mm square convex patterns having a plurality of steps of 500 nm are formed using this polished body. The inch silicon wafer was polished. [Evaluation] For Examples 1, 2, 3 and Comparative Examples 1, 2,
Using the polished silicon wafers, uniformity and flatness were evaluated.

【0044】均一性については熱酸化膜が1μm形成さ
れた6インチシリコンウエハを用いてエッジから内側5
mmの部分を除いた研磨量プロファイルを測定し、以下の
式によって均一性を評価した。 均一性(%)=(RA−RI)/(RA+RI)×10
0 ここで、RAは測定した研磨量プロファイルでの最大研
磨量、RIは測定した研磨量プロファイルでの最小研磨
量である。
Regarding the uniformity, a 6-inch silicon wafer on which a thermal oxide film was formed to a thickness of 1 μm was used.
The polishing amount profile excluding the portion of mm was measured, and the uniformity was evaluated by the following equation. Uniformity (%) = (RA-RI) / (RA + RI) × 10
Here, RA is the maximum polishing amount in the measured polishing amount profile, and RI is the minimum polishing amount in the measured polishing amount profile.

【0045】また、平坦性については、複数の500nm
の段差を有する複数の2mm四方の凸パターンが形成され
ている6インチシリコンウエハで、段差分の500nmを
研磨した際の、シリコンウエハ内の複数の個所で残留段
差を測定し、それらの残留段差の測定値の内の最大値を
平坦性とした。ここで上記の実施例1、2、3及び比較
例1、2について均一性及び平坦性の評価結果をまとめ
ると以下の表1のようになる。
As for the flatness, a plurality of 500 nm
When a 500-nm step difference is polished on a 6-inch silicon wafer on which a plurality of 2 mm square convex patterns having a step difference are formed, residual steps are measured at a plurality of locations in the silicon wafer, and the residual steps are measured. The maximum value of the measured values was determined as flatness. Table 1 below summarizes the evaluation results of the uniformity and flatness of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】この評価から、比較例1、2のような均一
性または平坦性のいずれかが悪いといった特性は、実施
例1、2、3には見られず、均一性及び平坦性ともに優
れた特性を示している。また、実施例2と比較例1でエ
ッジから内側1mmの部分を除いて均一性を評価したとこ
ろ、実施例2では8%、比較例1では20%であった。
これより、本発明に係る研磨体により、シリコンウエハ
の最周辺の研磨特性も十分に改善されていることが明ら
かである。
According to this evaluation, characteristics such as poor uniformity or flatness as in Comparative Examples 1 and 2 were not found in Examples 1, 2 and 3, and both uniformity and flatness were excellent. The characteristics are shown. In addition, when the uniformity was evaluated in Example 2 and Comparative Example 1 except for a portion 1 mm inside from the edge, it was 8% in Example 2 and 20% in Comparative Example 1.
From this, it is clear that the polishing characteristics of the outermost periphery of the silicon wafer are sufficiently improved by the polishing body according to the present invention.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、研
磨体の積層構造及び研磨ヘッドの改良を必要とせず、研
磨体の表面に2種類以上の凹凸構造を形成することによ
り、同一の研磨体に、見かけ上、硬質研磨体及び軟質研
磨体を共存させることが可能になり、従来の研磨装置を
用いても、一般にトレードオフにあるといわれる均一性
及び平坦性の研磨特性を改善することが可能である研磨
体及びそれを用いた研磨方法を提供できる。これに伴
い、研磨工程に要する費用をかけないで、半導体製造プ
ロセスの歩留まりを向上させることができるという効果
を有する。
As described above, according to the present invention, it is not necessary to improve the lamination structure of the polishing body and the polishing head, and by forming two or more types of uneven structures on the surface of the polishing body, the same structure can be obtained. The polishing body can apparently coexist a hard polishing body and a soft polishing body, and improve the uniformity and flatness polishing characteristics which are generally said to be in a trade-off even when using a conventional polishing apparatus. And a polishing method using the same. Accordingly, there is an effect that the yield of the semiconductor manufacturing process can be improved without spending the cost required for the polishing step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る研磨体を示す
図である。図1(a)は研磨体の平面図であり、図1
(b)は図1(a)のA−A’部分の断面図である。
FIG. 1 is a view showing a polishing body according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of the polishing body, and FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係る研磨体を示す
図である。図2(a)は研磨体の平面図であり、図2
(b)は図2(a)のB−B’部分の断面図である。
FIG. 2 is a view showing a polishing body according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the polishing body, and FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

【図3】本発明の第3の実施の形態に係る研磨体を示す
図である。図3(a)は研磨体の平面図であり、図3
(b)は図3(a)のC−C’部分の断面図である。
FIG. 3 is a view showing a polishing body according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view of the polishing body, and FIG.
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.

【図4】本発明の第4の実施の形態に係る研磨体を示す
図である。図4(a)は研磨体の平面図であり、図4
(b)は図4(a)のD−D’部分の断面図である。
FIG. 4 is a view showing a polishing body according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4A is a plan view of the polishing body, and FIG.
FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG.

【図5】半導体製造プロセスにおける平坦化技術の概念
図であり、半導体デバイスの断面図である。図5(a)
は半導体デバイスの表面の層間絶縁膜を平坦化する例で
ある。図5(b)は半導体デバイスの表面の金属膜を研
磨し、いわゆるダマシン(damascene)を形成する例で
ある。
FIG. 5 is a conceptual diagram of a planarization technique in a semiconductor manufacturing process, and is a cross-sectional view of a semiconductor device. FIG. 5 (a)
Is an example of flattening an interlayer insulating film on the surface of a semiconductor device. FIG. 5B shows an example in which a metal film on the surface of a semiconductor device is polished to form a so-called damascene.

【図6】従来のCMP装置の概略構成である。FIG. 6 is a schematic configuration of a conventional CMP apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、12、13・・・研磨剤を供給及び排出する溝 21・・・シリコンウエハ 22・・・SiO2からなる層間絶縁膜 23・・・Alからなる金属膜 24・・・半導体デバイス 131・・・研磨部材 132・・・研磨対象物保持具(研磨ヘッド) 133・・・研磨対象物(シリコンウエハ) 134・・・研磨剤供給部 135・・・研磨剤 136・・・研磨定盤 137・・・研磨体11, 12, 13: grooves for supplying and discharging abrasives 21: silicon wafer 22: interlayer insulating film of SiO 2 23: metal film of Al 24: semiconductor device 131 ··· Polishing member 132 ··· Polishing object holder (polishing head) 133 ··· Polishing object (silicon wafer) 134 ··· Polishing agent supply unit 135 ··· Polishing agent 136 ··· Polishing surface plate 137 ... Abrasives

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】研磨体と研磨対象物の間に研磨剤を介在さ
せた状態で、該研磨体と該研磨対象物を相対移動させる
ことにより、前記研磨対象物を研磨する研磨装置に用い
る研磨体において、 表面に異なる2種類以上の凹凸構造が周期的または非周
期的に形成されていることを特徴とする研磨体。
1. A polishing apparatus for polishing an object to be polished by relatively moving the object to be polished and the object to be polished while an abrasive is interposed between the object to be polished and the object to be polished. A polishing body, wherein two or more different types of uneven structures are periodically or aperiodically formed on the surface.
【請求項2】同種類の前記凹凸構造が形成されている領
域内では、前記凹凸構造の凹部及び前記凹凸構造の凸部
は、各々2個以上形成されていることを特徴とする請求
項1に記載の研磨体。
2. In a region where the same type of the uneven structure is formed, two or more concave portions of the uneven structure and two or more convex portions of the uneven structure are formed. An abrasive body according to item 1.
【請求項3】前記凹凸構造は、第1の凹凸構造及び第2
の凹凸構造の2種類の凹凸構造からなり、 前記第1の凹凸構造の凹部及び前記第2の凹凸構造の凹
部は、溝であり、 前記第1の凹凸構造の凸部の幅は、前記第2の凹凸構造
の凸部の幅の2倍以上であることを特徴とする請求項2
に記載の研磨体。
3. The uneven structure according to claim 1, wherein the uneven structure comprises a first uneven structure and a second uneven structure.
The concave portion of the first concave-convex structure and the concave portion of the second concave-convex structure are grooves, and the width of the convex portion of the first concave-convex structure is 3. The structure according to claim 2, wherein the width is at least twice as large as the width of the projection of the uneven structure.
An abrasive body according to item 1.
【請求項4】形状が円であり、かつ同種類の前記凹凸構
造が形成されている領域は、同心円状に配置されている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の研
磨体。
4. The polishing method according to claim 1, wherein the region having a circular shape and the same type of the concavo-convex structure is formed concentrically. body.
【請求項5】同種類の前記凹凸構造が形成されている領
域は、格子状に配置されていることを特徴とする請求項
1から3のいずれかに記載の研磨体。
5. The polishing body according to claim 1, wherein the regions in which the same type of uneven structure are formed are arranged in a lattice.
【請求項6】表面に前記研磨剤を供給及び排出する溝が
さらに形成されていることを特徴とする請求項1から5
のいずれかに記載の研磨体。
6. A surface according to claim 1, further comprising a groove for supplying and discharging said abrasive.
A polishing body according to any one of the above.
【請求項7】ビッカース硬度kが 2.5(Kg/mm2)<k<30(Kg/mm2) であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記
載の研磨体。
7. The polishing body according to claim 1, wherein the Vickers hardness k is 2.5 (Kg / mm 2 ) <k <30 (Kg / mm 2 ).
【請求項8】表面に前記凹凸構造が形成されている第1
の層と、 第1の層に積層している第2の層と、から構成され、 前記第2の層の弾性率は、前記第1の層の弾性率より大
きいことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載
の研磨体。
8. A first substrate having the uneven structure formed on a surface thereof.
And a second layer laminated on the first layer, wherein the elastic modulus of the second layer is larger than the elastic modulus of the first layer. 8. The polishing body according to any one of 1 to 7.
【請求項9】研磨体と研磨対象物の間に研磨剤を介在さ
せた状態で、該研磨体と該研磨対象物を相対移動させる
ことにより、前記研磨対象物を研磨する研磨方法におい
て、 前記研磨対象物は、半導体デバイスが形成されたシリコ
ンウエハであり、請求項1から8のいずれかに記載の研
磨体を用いることを特徴とする研磨方法。
9. A polishing method for polishing an object to be polished by relatively moving the object to be polished and the object to be polished while an abrasive is interposed between the object to be polished and the object to be polished, wherein: An object to be polished is a silicon wafer on which a semiconductor device is formed, and a polishing method using the polished body according to claim 1.
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