JP2001332517A - 基板の化学機械研磨方法 - Google Patents
基板の化学機械研磨方法Info
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- JP2001332517A JP2001332517A JP2000149134A JP2000149134A JP2001332517A JP 2001332517 A JP2001332517 A JP 2001332517A JP 2000149134 A JP2000149134 A JP 2000149134A JP 2000149134 A JP2000149134 A JP 2000149134A JP 2001332517 A JP2001332517 A JP 2001332517A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スクラッチ傷のないＣＭＰ加工基
板をスル−プット時間を短くして得る化学機械研磨方法
の提供。 【解決手段】 基板の金属膜面または絶縁膜面
と、研磨パッド面との間に研磨液を介在させつつ、基板
と研磨パッドを摺動させて基板表面の金属膜または絶縁
膜の少なくとも一部を除去する化学機械研磨方法であっ
て、前記化学機械研磨方法は、砥粒が固定された研磨パ
ッドと遊離砥粒が含有された研磨液を用いる粗研磨工程
と、該粗研磨工程の後で行われる砥粒が固定されていな
い研磨パッドを用いる仕上研磨工程の２つの研磨工程を
経て行われ、仕上研磨工程の際に用いられる研磨液に
は、固形の潤滑剤粒子が含有されていることを特徴とす
る、基板の化学機械研磨方法。
板をスル−プット時間を短くして得る化学機械研磨方法
の提供。 【解決手段】 基板の金属膜面または絶縁膜面
と、研磨パッド面との間に研磨液を介在させつつ、基板
と研磨パッドを摺動させて基板表面の金属膜または絶縁
膜の少なくとも一部を除去する化学機械研磨方法であっ
て、前記化学機械研磨方法は、砥粒が固定された研磨パ
ッドと遊離砥粒が含有された研磨液を用いる粗研磨工程
と、該粗研磨工程の後で行われる砥粒が固定されていな
い研磨パッドを用いる仕上研磨工程の２つの研磨工程を
経て行われ、仕上研磨工程の際に用いられる研磨液に
は、固形の潤滑剤粒子が含有されていることを特徴とす
る、基板の化学機械研磨方法。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨速度が速く、
化学機械研磨された基板表面にスクラッチ傷のない基板
を与えることができる化学機械研磨方法に関する。本発
明の化学機械研磨方法は、ＡｌＴｉＣ基板の上にパ−マ
ロイ層が形成され、その上に絶縁皮膜の形成された磁気
ヘッド基板や、シリコン基板の絶縁層の上に形成された
金属膜の除去、金属膜のパタ−ン模様の上に絶縁層膜が
施された基板表面の絶縁層膜の除去、ＳＴＩ（Shallow
Trench Insulator）のＰ−ＴＥＯＳ層の除去等に有
用である。
化学機械研磨された基板表面にスクラッチ傷のない基板
を与えることができる化学機械研磨方法に関する。本発
明の化学機械研磨方法は、ＡｌＴｉＣ基板の上にパ−マ
ロイ層が形成され、その上に絶縁皮膜の形成された磁気
ヘッド基板や、シリコン基板の絶縁層の上に形成された
金属膜の除去、金属膜のパタ−ン模様の上に絶縁層膜が
施された基板表面の絶縁層膜の除去、ＳＴＩ（Shallow
Trench Insulator）のＰ−ＴＥＯＳ層の除去等に有
用である。
【０００２】
【従来の技術】スピンドル軸に軸承された研磨パッドを
用い、該研磨パッド面に研磨剤スラリ−を供給しながら
チャックに保持された基板を圧接し、研磨パッドと基板
を同一方向または逆方向に回転摺動させつつ、かつ、研
磨パッドを基板上で一方向に往復移動（揺動）させて基
板を化学機械研磨（ＣＭＰ研磨する）する化学機械研磨
装置は知られている（特開平１０−３０３１５２号、特
開平１１−１５６７１１号、特許第２９６８７８４号、
英国公開特許第２３３１９４８号公報等）。図１、図
２、図３および図４にその化学機械研磨装置を示す。
用い、該研磨パッド面に研磨剤スラリ−を供給しながら
チャックに保持された基板を圧接し、研磨パッドと基板
を同一方向または逆方向に回転摺動させつつ、かつ、研
磨パッドを基板上で一方向に往復移動（揺動）させて基
板を化学機械研磨（ＣＭＰ研磨する）する化学機械研磨
装置は知られている（特開平１０−３０３１５２号、特
開平１１−１５６７１１号、特許第２９６８７８４号、
英国公開特許第２３３１９４８号公報等）。図１、図
２、図３および図４にその化学機械研磨装置を示す。
【０００３】図１は、化学機械研磨装置の一例を示す斜
視図、図２は研磨パッドの移送機構を示す斜視図、図３
は研磨パッドとコンディショニング装置の部分断面図、
図４は研磨ヘッドの断面図である。
視図、図２は研磨パッドの移送機構を示す斜視図、図３
は研磨パッドとコンディショニング装置の部分断面図、
図４は研磨ヘッドの断面図である。
【０００４】図１、図２および図３に示すインデックス
型化学機械研磨装置１において、２は研磨ヘッド、２ａ
は粗研磨用研磨ヘッド、２ｂは仕上研磨用ヘッド、３，
３は回転軸、３ａはモ−タ−、３ｂは歯車、３ｃはプ−
リ−、３ｄは歯車、４，４は研磨パッド、５，５はパッ
ドコンディショニング機構、５ａはドレッシングディス
ク，５ｂは噴射ノズル、５ｃは保護カバ−、６，６は回
転可能な洗浄ブラシ、７は研磨ヘッドの移送機構、７ａ
はレ−ル、７ｂは送りネジ、７ｃは送りネジに螺着させ
た移動体で研磨ヘッド２を具備させる。７ｄ，７ｅは歯
車、７ｆはモ−タ−、８はヘッドの昇降機構であるエヤ
−シリンダ−、９はウエハｗ収納カセット、１０はロ−
ディング搬送用ロボット、１１はウエハ仮置台、１２は
軸１２ｅを軸芯として同一円周上に等間隔に設けられた
回転可能な４基のウエハチャック機構１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ，１２ｄを備えるインデックステ−ブルで、テ−
ブル１２はｓ１のウエハロ−ディングゾ−ン、ｓ２の粗
研磨ゾ−ン、ｓ３のウエハ仕上研磨ゾ−ン、ｓ４のウエ
ハアンロ−ディングゾ−ンに仕分けされている。
型化学機械研磨装置１において、２は研磨ヘッド、２ａ
は粗研磨用研磨ヘッド、２ｂは仕上研磨用ヘッド、３，
３は回転軸、３ａはモ−タ−、３ｂは歯車、３ｃはプ−
リ−、３ｄは歯車、４，４は研磨パッド、５，５はパッ
ドコンディショニング機構、５ａはドレッシングディス
ク，５ｂは噴射ノズル、５ｃは保護カバ−、６，６は回
転可能な洗浄ブラシ、７は研磨ヘッドの移送機構、７ａ
はレ−ル、７ｂは送りネジ、７ｃは送りネジに螺着させ
た移動体で研磨ヘッド２を具備させる。７ｄ，７ｅは歯
車、７ｆはモ−タ−、８はヘッドの昇降機構であるエヤ
−シリンダ−、９はウエハｗ収納カセット、１０はロ−
ディング搬送用ロボット、１１はウエハ仮置台、１２は
軸１２ｅを軸芯として同一円周上に等間隔に設けられた
回転可能な４基のウエハチャック機構１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ，１２ｄを備えるインデックステ−ブルで、テ−
ブル１２はｓ１のウエハロ−ディングゾ−ン、ｓ２の粗
研磨ゾ−ン、ｓ３のウエハ仕上研磨ゾ−ン、ｓ４のウエ
ハアンロ−ディングゾ−ンに仕分けされている。
【０００５】１３はアンロ−デヂィング用搬送ロボッ
ト、１４ａはチャックドレサ−、１４ｂはチャック洗浄
機構、１５はウエハ仮置台、１６はベルトコンベア、１
７はウエハ洗浄機構である。
ト、１４ａはチャックドレサ−、１４ｂはチャック洗浄
機構、１５はウエハ仮置台、１６はベルトコンベア、１
７はウエハ洗浄機構である。
【０００６】図４に示す研磨ヘッド２において、ヘッド
２は基板２１の張り出し縁２１ａが加圧シリンダ−２０
のフランジ部分２０ａに支えられ、研磨パッド（環状研
磨布）４は研磨布取付板２２を介して基板２１に保持さ
れている。加圧シリンダ−２０内の加圧室２０ｂ内には
ダイヤフラム２３が張り渡され、スピンドル軸３内を通
じて加圧室２０ｂ内に圧縮空気が圧入され、その圧力に
よって基板２１は３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に揺動自在
に支えられ、研磨パッド４はウエハ表面に対して平行に
保もたてられる。研磨ヘッド２の中央に研磨液または洗
浄液供給パイプ２４が設けられ、パイプの先は研磨パッ
ドの中央刳り貫き部４ａを避けて研磨パッド環状体裏面
に臨み、環状体を経由して基板の金属層表面に研磨液ま
たはエッチング液が供給される。
２は基板２１の張り出し縁２１ａが加圧シリンダ−２０
のフランジ部分２０ａに支えられ、研磨パッド（環状研
磨布）４は研磨布取付板２２を介して基板２１に保持さ
れている。加圧シリンダ−２０内の加圧室２０ｂ内には
ダイヤフラム２３が張り渡され、スピンドル軸３内を通
じて加圧室２０ｂ内に圧縮空気が圧入され、その圧力に
よって基板２１は３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に揺動自在
に支えられ、研磨パッド４はウエハ表面に対して平行に
保もたてられる。研磨ヘッド２の中央に研磨液または洗
浄液供給パイプ２４が設けられ、パイプの先は研磨パッ
ドの中央刳り貫き部４ａを避けて研磨パッド環状体裏面
に臨み、環状体を経由して基板の金属層表面に研磨液ま
たはエッチング液が供給される。
【０００７】前記の化学機械研磨装置１を用いて絶縁層
の上に金属膜を有するウエハ（基板）を研磨する工程
は、次のように行われる。 １）ウエハ（基板）ｗ１は、搬送ロボット１０のア−ム
によりカセット９より取り出され仮置台１１上に金属膜
面を上向きにして載せられ、ここで裏面を洗浄され、つ
いで搬送ロボットによりインデックステ−ブル１２のウ
エハロ−ディングゾ−ンｓ１に移送され、チャック機構
１２ａにより吸着される。
の上に金属膜を有するウエハ（基板）を研磨する工程
は、次のように行われる。 １）ウエハ（基板）ｗ１は、搬送ロボット１０のア−ム
によりカセット９より取り出され仮置台１１上に金属膜
面を上向きにして載せられ、ここで裏面を洗浄され、つ
いで搬送ロボットによりインデックステ−ブル１２のウ
エハロ−ディングゾ−ンｓ１に移送され、チャック機構
１２ａにより吸着される。
【０００８】２）インデックステ−ブル１２を９０度時
計回り方向に回動させてウエハｗ１を第１研磨ゾ−ンｓ
２に導き、スピンドル軸３を下降させてヘッド２ａに取
り付けられた研磨パッド４をウエハｗ１に押圧し、スピ
ンドル軸３とチャック機構の軸を回転させることにより
ウエハの化学機械研磨を行う。この間、新たなウエハｗ
２が仮置台の上に載せられ、ウエハロ−ディングゾ−ン
ｓ１に移送され、チャック機構１２ｂにより吸着され
る。ウエハのＣＭＰ加工時、スピンドル軸３の中空部に
設けた供給管２４より環状体４裏面に研磨剤液が１０〜
１００ｍｌ／分の割合で供給される。チャックテ−ブル
に吸着されたウエハの回転数は、２００〜８００ｒｐ
ｍ、好ましくは２００〜６００ｒｐｍ、研磨パッドの回
転数は４００〜３０００ｒｐｍ、好ましくは４００〜１
０００ｒｐｍ、基板にかかる圧力は１．２〜３ｐｓｉで
ある。
計回り方向に回動させてウエハｗ１を第１研磨ゾ−ンｓ
２に導き、スピンドル軸３を下降させてヘッド２ａに取
り付けられた研磨パッド４をウエハｗ１に押圧し、スピ
ンドル軸３とチャック機構の軸を回転させることにより
ウエハの化学機械研磨を行う。この間、新たなウエハｗ
２が仮置台の上に載せられ、ウエハロ−ディングゾ−ン
ｓ１に移送され、チャック機構１２ｂにより吸着され
る。ウエハのＣＭＰ加工時、スピンドル軸３の中空部に
設けた供給管２４より環状体４裏面に研磨剤液が１０〜
１００ｍｌ／分の割合で供給される。チャックテ−ブル
に吸着されたウエハの回転数は、２００〜８００ｒｐ
ｍ、好ましくは２００〜６００ｒｐｍ、研磨パッドの回
転数は４００〜３０００ｒｐｍ、好ましくは４００〜１
０００ｒｐｍ、基板にかかる圧力は１．２〜３ｐｓｉで
ある。
【０００９】ＣＭＰ加工中、研磨パッド４をボ−ルネジ
でウエハの中心点より左へ基板の半径の８分点ないし２
分点（２００ｍｍ径のウエハで、外径１５０ｍｍの研磨
パッドのときは４分点の２５ｍｍ前後）の位置を揺動開
始点とし、この開始点位置より左方向（ウエハ外周方
向）に約１０〜５０ｍｍ幅、好ましくは２０〜４０ｍｍ
のところを揺動回帰点とし、この間の距離を左右方向
（Ｘ軸方向）に往復揺動させる。
でウエハの中心点より左へ基板の半径の８分点ないし２
分点（２００ｍｍ径のウエハで、外径１５０ｍｍの研磨
パッドのときは４分点の２５ｍｍ前後）の位置を揺動開
始点とし、この開始点位置より左方向（ウエハ外周方
向）に約１０〜５０ｍｍ幅、好ましくは２０〜４０ｍｍ
のところを揺動回帰点とし、この間の距離を左右方向
（Ｘ軸方向）に往復揺動させる。
【００１０】第一研磨ゾ−ンｓ２での化学機械研磨が所
望時間行なわれると、スピンドル軸３を上昇させ、右方
向に後退させ、研磨パッド洗浄機構５上に導き、ここで
高圧ジェット水をノズル５ｂより吹き付けながら回転ブ
ラシ５で研磨パッド表面に付着した砥粒、金属研磨屑を
取り除き、再び右方向に研磨パッドを移送し、研磨ゾ−
ンｓ２上に待機させる。
望時間行なわれると、スピンドル軸３を上昇させ、右方
向に後退させ、研磨パッド洗浄機構５上に導き、ここで
高圧ジェット水をノズル５ｂより吹き付けながら回転ブ
ラシ５で研磨パッド表面に付着した砥粒、金属研磨屑を
取り除き、再び右方向に研磨パッドを移送し、研磨ゾ−
ンｓ２上に待機させる。
【００１１】３）インデックステ−ブルを時計回り方向
に９０度回動させ、研磨されたウエハｗ１を第二研磨ゾ
−ンｓ３に導き、スピンドル軸３を下降させて研磨ヘッ
ド２ｂに取り付けられた研磨パッド４を粗研磨されたウ
エハｗ１に押圧し、スピンドル軸３とチャック機構の軸
を回転させることによりウエハの化学機械仕上研磨を行
う。仕上げ研磨終了後は、スピンドル軸３を上昇、右方
向に後退させ、ヘッド２ｂに取り付けられた研磨パッド
を洗浄機構５で洗浄し、再び右方向に移送し、第二研磨
ゾ−ンｓ３上に待機させる。この間、新たなウエハｗ３
が仮置台の上に載せられ、ウエハロ−ディングゾ−ンｓ
１に移送され、チャック機構１２ｃにより吸着される。
また、第一研磨ゾ−ンｓ２ではウエハｗ２の化学機械粗
研磨が実施される。
に９０度回動させ、研磨されたウエハｗ１を第二研磨ゾ
−ンｓ３に導き、スピンドル軸３を下降させて研磨ヘッ
ド２ｂに取り付けられた研磨パッド４を粗研磨されたウ
エハｗ１に押圧し、スピンドル軸３とチャック機構の軸
を回転させることによりウエハの化学機械仕上研磨を行
う。仕上げ研磨終了後は、スピンドル軸３を上昇、右方
向に後退させ、ヘッド２ｂに取り付けられた研磨パッド
を洗浄機構５で洗浄し、再び右方向に移送し、第二研磨
ゾ−ンｓ３上に待機させる。この間、新たなウエハｗ３
が仮置台の上に載せられ、ウエハロ−ディングゾ−ンｓ
１に移送され、チャック機構１２ｃにより吸着される。
また、第一研磨ゾ−ンｓ２ではウエハｗ２の化学機械粗
研磨が実施される。
【００１２】４）インデックステ−ブル１２を時計回り
方向に９０度回動させ、研磨されたウエハｗ１をアンロ
−ディングゾ−ンｓ４に導く。ついで、アンロ−ディン
グ搬送ロボット１３で仕上研磨されたウエハを仮置台１
５へ搬送し、裏面を洗浄した後、更に搬送ロボット１３
でベルトコンベアを利用した移送機構へと導き、研磨さ
れたウエハのパタ−ン面に洗浄液をノズル１７より吹き
付け洗浄し、さらにウエハを次工程へと導く。この間、
新たなウエハｗ４が仮置台の上に載せられ、ウエハロ−
ディングゾ−ンｓ１に移送され、チャック機構１２ｄに
より吸着される。また、第一研磨ゾ−ンｓ２ではウエハ
ｗ３の化学機械粗研磨が、第二研磨ゾ−ンｓ３ではウエ
ハｗ２の化学機械仕上研磨が実施される。
方向に９０度回動させ、研磨されたウエハｗ１をアンロ
−ディングゾ−ンｓ４に導く。ついで、アンロ−ディン
グ搬送ロボット１３で仕上研磨されたウエハを仮置台１
５へ搬送し、裏面を洗浄した後、更に搬送ロボット１３
でベルトコンベアを利用した移送機構へと導き、研磨さ
れたウエハのパタ−ン面に洗浄液をノズル１７より吹き
付け洗浄し、さらにウエハを次工程へと導く。この間、
新たなウエハｗ４が仮置台の上に載せられ、ウエハロ−
ディングゾ−ンｓ１に移送され、チャック機構１２ｄに
より吸着される。また、第一研磨ゾ−ンｓ２ではウエハ
ｗ３の化学機械粗研磨が、第二研磨ゾ−ンｓ３ではウエ
ハｗ２の化学機械仕上研磨が実施される。
【００１３】５）インデックステ−ブル１２を時計方向
に９０度回転させ、以下前記２）から４）の工程と同様
の操作を繰り返し、ウエハの化学機械研磨を行う。
に９０度回転させ、以下前記２）から４）の工程と同様
の操作を繰り返し、ウエハの化学機械研磨を行う。
【００１４】上記例において、化学機械研磨加工を第一
粗研磨と第二仕上研磨の二段に分けたのは、スル−プッ
ト時間を短縮するためであるが、ＣＭＰ加工を一段で行
うこともあるし、粗研磨、中仕上研磨、仕上研磨と三段
階に分け、よりスル−プット時間を短縮することも行わ
れる。三段階のＣＭＰ加工工程をとるときは、ｓ１をウ
エハロ−ディングとウエハアンロ−ディングの兼用ゾ−
ンとし、ｓ２を第一研磨ゾ−ン、ｓ３を第二研磨ゾ−
ン、ｓ４を第三研磨ゾ−ンとする（図５に示すＣＭＰ装
置の例）。
粗研磨と第二仕上研磨の二段に分けたのは、スル−プッ
ト時間を短縮するためであるが、ＣＭＰ加工を一段で行
うこともあるし、粗研磨、中仕上研磨、仕上研磨と三段
階に分け、よりスル−プット時間を短縮することも行わ
れる。三段階のＣＭＰ加工工程をとるときは、ｓ１をウ
エハロ−ディングとウエハアンロ−ディングの兼用ゾ−
ンとし、ｓ２を第一研磨ゾ−ン、ｓ３を第二研磨ゾ−
ン、ｓ４を第三研磨ゾ−ンとする（図５に示すＣＭＰ装
置の例）。
【００１５】このようなインデックステ−ブルのチャッ
クテ−ブルに基板の金属膜面または絶縁層面（両者が混
在する面も含む）を上向きにして保持し、該基板に対し
て軸芯を鉛直方向に有するスピンドル軸に軸承された取
付板に貼付された研磨パッド面を遊離研磨砥粒を介して
押圧し、該基板と研磨パッドを摺動させ、かつ、研磨パ
ッドを往復揺動させて基板表面の金属膜または絶縁膜の
少なくとも一部を除去するインデックステ−ブル型化学
機械研磨装置の他に、トップリングやキャリアに基板を
固定し、これを比較的目が粗の第一研磨プラテンに押圧
し、プラテンと基板の間に遊離砥粒を含有する研磨剤ス
ラリ−を介在させつつ、両者を回転させて基板を粗研磨
した後、基板表面を洗浄し、ついで、粗研磨された基板
を比較的目の細かい第二研磨プラテンに押圧し、プラテ
ンと基板の間に遊離砥粒を含有しない研磨液を介在させ
つつ、両者を回転させて基板を仕上研磨する２プラテン
を備えるＣＭＰ装置（特開平８−６６８６５号、同１０
−５８３１７号、特開２０００−９４３１７号）もＣＭ
Ｐ研磨される基板のスル−プット時間を短縮する装置と
して提案されている。
クテ−ブルに基板の金属膜面または絶縁層面（両者が混
在する面も含む）を上向きにして保持し、該基板に対し
て軸芯を鉛直方向に有するスピンドル軸に軸承された取
付板に貼付された研磨パッド面を遊離研磨砥粒を介して
押圧し、該基板と研磨パッドを摺動させ、かつ、研磨パ
ッドを往復揺動させて基板表面の金属膜または絶縁膜の
少なくとも一部を除去するインデックステ−ブル型化学
機械研磨装置の他に、トップリングやキャリアに基板を
固定し、これを比較的目が粗の第一研磨プラテンに押圧
し、プラテンと基板の間に遊離砥粒を含有する研磨剤ス
ラリ−を介在させつつ、両者を回転させて基板を粗研磨
した後、基板表面を洗浄し、ついで、粗研磨された基板
を比較的目の細かい第二研磨プラテンに押圧し、プラテ
ンと基板の間に遊離砥粒を含有しない研磨液を介在させ
つつ、両者を回転させて基板を仕上研磨する２プラテン
を備えるＣＭＰ装置（特開平８−６６８６５号、同１０
−５８３１７号、特開２０００−９４３１７号）もＣＭ
Ｐ研磨される基板のスル−プット時間を短縮する装置と
して提案されている。
【００１６】基板の径が２００ｍｍから３００ｍｍ、４
００ｍｍと拡径するにつれて、またはより高集積化につ
れて、ますますスル−プット時間を短縮することが要求
されている。研磨時間を短縮するために研磨パッド、研
磨プラテン（以下、両者を纏めて研磨パッドという。）
として、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化セリ
ウム等の固定砥粒をパッド内に固定（含有）する研磨パ
ッドを使用することが提案されている（ＵＳＰ６０２２
８０７号）。
００ｍｍと拡径するにつれて、またはより高集積化につ
れて、ますますスル−プット時間を短縮することが要求
されている。研磨時間を短縮するために研磨パッド、研
磨プラテン（以下、両者を纏めて研磨パッドという。）
として、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化セリ
ウム等の固定砥粒をパッド内に固定（含有）する研磨パ
ッドを使用することが提案されている（ＵＳＰ６０２２
８０７号）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリ
カ、アルミナ等の硬質の砥粒を研磨パッドに固定させる
と、研磨速度は大幅に改良されるが、ＣＭＰ研磨された
基板にはスクラッチ傷が残る欠点があり、スクラッチ傷
を消滅させるために基板の研磨面をエッチングする必要
がある。一方、炭酸カルシウム、酸化セリウム等の軟質
の砥粒を研磨パッドに固定させると、ＣＭＰ研磨された
基板にはスクラッチ傷は残らないが研磨速度の改良効果
が充分でない。本発明は、スクラッチ傷が残らない、研
磨速度の改良効果が大きい基板の化学機械研磨方法の提
供を目的とする。
カ、アルミナ等の硬質の砥粒を研磨パッドに固定させる
と、研磨速度は大幅に改良されるが、ＣＭＰ研磨された
基板にはスクラッチ傷が残る欠点があり、スクラッチ傷
を消滅させるために基板の研磨面をエッチングする必要
がある。一方、炭酸カルシウム、酸化セリウム等の軟質
の砥粒を研磨パッドに固定させると、ＣＭＰ研磨された
基板にはスクラッチ傷は残らないが研磨速度の改良効果
が充分でない。本発明は、スクラッチ傷が残らない、研
磨速度の改良効果が大きい基板の化学機械研磨方法の提
供を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の１は、基板の金
属膜面または絶縁膜面と、研磨パッド面との間に研磨液
を介在させつつ、基板と研磨パッドを摺動させて基板表
面の金属膜または絶縁膜の少なくとも一部を除去する化
学機械研磨方法であって、前記化学機械研磨方法は、砥
粒が固定された研磨パッドと遊離砥粒が含有された研磨
液を用いる粗研磨工程と、該粗研磨工程の後で行われる
砥粒が固定されていない研磨パッドを用いる仕上研磨工
程の２つの研磨工程を経て行われ、仕上研磨工程の際に
用いられる研磨液には、固形の潤滑剤粒子が含有されて
いることを特徴とする、基板の化学機械研磨方法を提供
するものである。
属膜面または絶縁膜面と、研磨パッド面との間に研磨液
を介在させつつ、基板と研磨パッドを摺動させて基板表
面の金属膜または絶縁膜の少なくとも一部を除去する化
学機械研磨方法であって、前記化学機械研磨方法は、砥
粒が固定された研磨パッドと遊離砥粒が含有された研磨
液を用いる粗研磨工程と、該粗研磨工程の後で行われる
砥粒が固定されていない研磨パッドを用いる仕上研磨工
程の２つの研磨工程を経て行われ、仕上研磨工程の際に
用いられる研磨液には、固形の潤滑剤粒子が含有されて
いることを特徴とする、基板の化学機械研磨方法を提供
するものである。
【００１９】粗研磨工程で研磨速度を速めるために用い
られた研磨液中の遊離砥粒や研磨パッド中の硬質の砥粒
が基板表面に突き刺さっていてスクラッチ傷発生の原因
となるので、仕上研磨工程の際には砥粒が固定されてい
ない研磨パッドおよび固形の潤滑剤粒子が含有されてい
る研磨液を用い、基板表面に突き刺さっていている硬質
の砥粒を除去し、仕上研磨された基板にはスクラッチ傷
が発生しないようにする。
られた研磨液中の遊離砥粒や研磨パッド中の硬質の砥粒
が基板表面に突き刺さっていてスクラッチ傷発生の原因
となるので、仕上研磨工程の際には砥粒が固定されてい
ない研磨パッドおよび固形の潤滑剤粒子が含有されてい
る研磨液を用い、基板表面に突き刺さっていている硬質
の砥粒を除去し、仕上研磨された基板にはスクラッチ傷
が発生しないようにする。
【００２０】本発明の請求項２は、基板の金属膜面また
は絶縁膜面と、研磨パッド面との間に研磨液を介在させ
つつ、基板と研磨パッドを摺動させて基板表面の金属膜
または絶縁膜の少なくとも一部を除去する化学機械研磨
方法であって、前記化学機械研磨方法は、硬質の砥粒が
固定された研磨パッドと遊離砥粒が含有された研磨液を
用いる粗研磨工程と、該粗研磨工程の後で行われる軟質
の砥粒が固定された研磨パッドを用いる中仕上研磨工程
と、該中仕上研磨工程の後で行われる砥粒が固定されて
いない研磨パッドを用いる仕上研磨工程の３つの研磨工
程を経て行われ、前記中仕上研磨工程および仕上研磨工
程の際に用いられるどちらかの研磨液には、固形の潤滑
剤粒子が含有されていることを特徴とする、基板の化学
機械研磨方法を提供するものである。
は絶縁膜面と、研磨パッド面との間に研磨液を介在させ
つつ、基板と研磨パッドを摺動させて基板表面の金属膜
または絶縁膜の少なくとも一部を除去する化学機械研磨
方法であって、前記化学機械研磨方法は、硬質の砥粒が
固定された研磨パッドと遊離砥粒が含有された研磨液を
用いる粗研磨工程と、該粗研磨工程の後で行われる軟質
の砥粒が固定された研磨パッドを用いる中仕上研磨工程
と、該中仕上研磨工程の後で行われる砥粒が固定されて
いない研磨パッドを用いる仕上研磨工程の３つの研磨工
程を経て行われ、前記中仕上研磨工程および仕上研磨工
程の際に用いられるどちらかの研磨液には、固形の潤滑
剤粒子が含有されていることを特徴とする、基板の化学
機械研磨方法を提供するものである。
【００２１】粗研磨工程で研磨速度を速めるために用い
られた研磨液中の遊離砥粒や研磨パッド中の硬質の砥粒
が基板表面に突き刺さっていてスクラッチ傷発生の原因
となるので、中仕上工程または仕上研磨工程の際には固
形の潤滑剤粒子が含有されている研磨液を用い、基板表
面に突き刺さっていている硬質の砥粒を除去し、仕上研
磨された基板にはスクラッチ傷が発生しないようにす
る。中仕上工程では研磨パッドに固定されている砥粒は
軟質であり、仕上研磨工程では砥粒が固定されていない
研磨パッドを用いるのでスクラッチ傷発生の原因となる
硬質の砥粒が基板表面に突き刺ささることはない。
られた研磨液中の遊離砥粒や研磨パッド中の硬質の砥粒
が基板表面に突き刺さっていてスクラッチ傷発生の原因
となるので、中仕上工程または仕上研磨工程の際には固
形の潤滑剤粒子が含有されている研磨液を用い、基板表
面に突き刺さっていている硬質の砥粒を除去し、仕上研
磨された基板にはスクラッチ傷が発生しないようにす
る。中仕上工程では研磨パッドに固定されている砥粒は
軟質であり、仕上研磨工程では砥粒が固定されていない
研磨パッドを用いるのでスクラッチ傷発生の原因となる
硬質の砥粒が基板表面に突き刺ささることはない。
【００２２】本発明の請求項３は、前記化学機械研磨方
法において、粗研磨工程に用いられる研磨パッドは、シ
リカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモンド、窒化
珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンおよびガラ
ス粉より選ばれた硬質の砥粒を含有するものであり、中
仕上研磨工程に用いられる研磨パッドは、コロイダルシ
リカ、ベ−マイト、酸化セリウムおよび炭酸カルシウム
より選ばれた軟質の砥粒を含有するものであることを特
徴とする。
法において、粗研磨工程に用いられる研磨パッドは、シ
リカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモンド、窒化
珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンおよびガラ
ス粉より選ばれた硬質の砥粒を含有するものであり、中
仕上研磨工程に用いられる研磨パッドは、コロイダルシ
リカ、ベ−マイト、酸化セリウムおよび炭酸カルシウム
より選ばれた軟質の砥粒を含有するものであることを特
徴とする。
【００２３】硬質の砥粒は研磨速度を向上させる効果を
有し、軟質の砥粒は基板を平坦化する効果を有する。
有し、軟質の砥粒は基板を平坦化する効果を有する。
【００２４】本発明の請求項４は、前記化学機械研磨方
法において、粗研磨工程に用いられる研磨パッドは、
（ａ）シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモン
ド、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンお
よびガラス粉より選ばれた硬質の砥粒と、（ｂ）コロイ
ダルシリカ、ベ−マイト、酸化セリウムおよび炭酸カル
シウムより選ばれた軟質の砥粒を含有するものであり、
硬質の砥粒（ａ）と軟質の砥粒（ｂ）の重量比は３／７
〜７／３であることを特徴とする。
法において、粗研磨工程に用いられる研磨パッドは、
（ａ）シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモン
ド、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンお
よびガラス粉より選ばれた硬質の砥粒と、（ｂ）コロイ
ダルシリカ、ベ−マイト、酸化セリウムおよび炭酸カル
シウムより選ばれた軟質の砥粒を含有するものであり、
硬質の砥粒（ａ）と軟質の砥粒（ｂ）の重量比は３／７
〜７／３であることを特徴とする。
【００２５】粗研磨工程の際、硬質の砥粒は研磨速度を
向上させる効果を有し、軟質の砥粒は基板を平坦化する
効果を有する。仕上研磨工程の際、研磨液中の潤滑剤に
より基板表面に突き刺さっていている硬質の砥粒を除去
し、仕上研磨された基板にはスクラッチ傷が発生しない
ようにする。
向上させる効果を有し、軟質の砥粒は基板を平坦化する
効果を有する。仕上研磨工程の際、研磨液中の潤滑剤に
より基板表面に突き刺さっていている硬質の砥粒を除去
し、仕上研磨された基板にはスクラッチ傷が発生しない
ようにする。
【００２６】本発明の請求項５は、前記化学機械研磨方
法において、潤滑剤粒子として、粒径が０．０１〜０．
３μｍであり、硫化モリブテン、酸化モリブテン、メラ
ミンシアヌレ−ト、尿素、メラミン、シアヌル酸より選
らばれたものを使用する。
法において、潤滑剤粒子として、粒径が０．０１〜０．
３μｍであり、硫化モリブテン、酸化モリブテン、メラ
ミンシアヌレ−ト、尿素、メラミン、シアヌル酸より選
らばれたものを使用する。
【００２７】粒径の細かい固体潤滑剤を用い、基板に突
き刺さっている硬質の砥粒の除去を容易とする。
き刺さっている硬質の砥粒の除去を容易とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 研磨パッド：粗研磨工程、中仕上研磨工程に用いられる
研磨パッドは、固定砥粒を５〜５０重量％、好ましくは
８〜３５重量％含有するもので、パッド素材としては、
硬質発泡ウレタンシ−ト、ポリ弗化エチレンシ−ト、ポ
リエステル繊維不織布、フェルト、ポリビニ−ルアルコ
−ル繊維不織布、ナイロン繊維不織布、これら不織布上
に発泡性ウレタン樹脂溶液を流延させ、ついで発泡・硬
化させたもの等が使用される。仕上研磨工程に用いられ
る研磨パッドは、固定砥粒を含有しない。固定砥粒を含
有させる手段としては、発泡性ウレタン溶液に固形砥粒
を均一に分散させて発泡硬化させるか、固形砥粒を均一
に分散したウレタン樹脂溶液あるいは架橋型アクリル径
樹脂エマルジョンを不織布上に流延させ、硬化させる。
研磨パッドは、固定砥粒を５〜５０重量％、好ましくは
８〜３５重量％含有するもので、パッド素材としては、
硬質発泡ウレタンシ−ト、ポリ弗化エチレンシ−ト、ポ
リエステル繊維不織布、フェルト、ポリビニ−ルアルコ
−ル繊維不織布、ナイロン繊維不織布、これら不織布上
に発泡性ウレタン樹脂溶液を流延させ、ついで発泡・硬
化させたもの等が使用される。仕上研磨工程に用いられ
る研磨パッドは、固定砥粒を含有しない。固定砥粒を含
有させる手段としては、発泡性ウレタン溶液に固形砥粒
を均一に分散させて発泡硬化させるか、固形砥粒を均一
に分散したウレタン樹脂溶液あるいは架橋型アクリル径
樹脂エマルジョンを不織布上に流延させ、硬化させる。
【００２９】研磨工程が３工程の場合は、粗研磨工程で
は硬質の砥粒が固定された研磨パッドを、中仕上研磨工
程では軟質の砥粒が固定された研磨パッドを、仕上研磨
工程では砥粒が固定されていない研磨パッドを用いる。
硬質の砥粒（ａ）としては、粒径が０．００３〜０．５
μｍのシリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモン
ド、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンお
よびガラス粉より選ばれた砥粒が単独で、または２種以
上混合して使用される。軟質の砥粒（ｂ）としては、粒
径が０．００３〜０．５μｍのコロイダルシリカ、ベ−
マイト、酸化セリウムおよび炭酸カルシウムより選ばれ
た砥粒が単独で、または２種以上混合して使用される。
粗研磨工程で使用される研磨パッドは軟質の固定砥粒を
固定砥粒中、３０重量％以下で含有していてもよい。
は硬質の砥粒が固定された研磨パッドを、中仕上研磨工
程では軟質の砥粒が固定された研磨パッドを、仕上研磨
工程では砥粒が固定されていない研磨パッドを用いる。
硬質の砥粒（ａ）としては、粒径が０．００３〜０．５
μｍのシリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモン
ド、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンお
よびガラス粉より選ばれた砥粒が単独で、または２種以
上混合して使用される。軟質の砥粒（ｂ）としては、粒
径が０．００３〜０．５μｍのコロイダルシリカ、ベ−
マイト、酸化セリウムおよび炭酸カルシウムより選ばれ
た砥粒が単独で、または２種以上混合して使用される。
粗研磨工程で使用される研磨パッドは軟質の固定砥粒を
固定砥粒中、３０重量％以下で含有していてもよい。
【００３０】研磨工程が２工程の場合は、粗研磨工程に
用いられる固定砥粒を含有する研磨パッドは、（ａ）硬
質の砥粒を単独で含有するものであってもよいが、
（ａ）硬質の砥粒と、（ｂ）軟質の砥粒を重量比で３／
７〜７／３の割合で含有するものの方が仕上研磨時間を
短くできる利点を有する。
用いられる固定砥粒を含有する研磨パッドは、（ａ）硬
質の砥粒を単独で含有するものであってもよいが、
（ａ）硬質の砥粒と、（ｂ）軟質の砥粒を重量比で３／
７〜７／３の割合で含有するものの方が仕上研磨時間を
短くできる利点を有する。
【００３１】パッド形状としては、円板状、ド−ナッツ
状、楕円状のものが用いられ、厚み３〜７ｍｍのものが
アルミニウム板やステンレス板などの取付板に貼付され
て使用される。パッド径と基板の大きさは用いるＣＭＰ
研磨装置の種類に依存し、いずれが大きくてもよい。
状、楕円状のものが用いられ、厚み３〜７ｍｍのものが
アルミニウム板やステンレス板などの取付板に貼付され
て使用される。パッド径と基板の大きさは用いるＣＭＰ
研磨装置の種類に依存し、いずれが大きくてもよい。
【００３２】研磨液：研磨液は、粗研磨工程では遊離砥
粒を含有する研磨液が、仕上研磨工程では遊離砥粒を含
有しない研磨液が使用される。研磨工程が３工程の場合
における中仕上研磨工程においては、研磨液は、遊離砥
粒を含有していても、含有していなくてもよい。
粒を含有する研磨液が、仕上研磨工程では遊離砥粒を含
有しない研磨液が使用される。研磨工程が３工程の場合
における中仕上研磨工程においては、研磨液は、遊離砥
粒を含有していても、含有していなくてもよい。
【００３３】粗研磨工程で使用される研磨液の一例とし
ては、（ａ）コロイダルアルミナ、フ−ムドシリカ、酸
化セリウム、チタニア、コロイダルシリカ、二酸化マン
ガン等の砥粒を０．０１〜２０重量％、（ｂ）硝酸銅、
硝酸アルミニウム、クエン酸鉄、過酸化マンガン、エチ
レンジアミンテトラ酢酸、ヘキサシアノ鉄、フッ化水素
酸、フルオロチタン酸、ヘキサメタリン酸ソ−ダ、ジペ
ルサルフェ−ト、フッ化アンモニウム、二フッ化水素ア
ンモニウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、等の酸
化剤１〜１５重量％、（ｃ）界面活性剤０．３〜３重量
％、（ｄ）ｐＨ調整剤、（ｅ）分散溶媒 残余などを含
有するスラリ−が使用される（特開平６−３１３１６４
号、特開平８−１９７４１４号、特表平８−５１０４３
７号、特開平１０−６７９８６号、特開平１０−２２６
７８４号等）。銅、銅−チタン、銅−タングステン、チ
タン−アルミニウム等の金属研磨に適した研磨剤スラリ
−は、株式会社フジミインコ−ポレ−テッド、ロデ−ル
・ニッタ株式会社、米国のキャボット社、米国ロデ−ル
社、米国オ−リン ア−チ（Ｏｌｉｎ Ａｒｃｈ）社等
より入手できる。
ては、（ａ）コロイダルアルミナ、フ−ムドシリカ、酸
化セリウム、チタニア、コロイダルシリカ、二酸化マン
ガン等の砥粒を０．０１〜２０重量％、（ｂ）硝酸銅、
硝酸アルミニウム、クエン酸鉄、過酸化マンガン、エチ
レンジアミンテトラ酢酸、ヘキサシアノ鉄、フッ化水素
酸、フルオロチタン酸、ヘキサメタリン酸ソ−ダ、ジペ
ルサルフェ−ト、フッ化アンモニウム、二フッ化水素ア
ンモニウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、等の酸
化剤１〜１５重量％、（ｃ）界面活性剤０．３〜３重量
％、（ｄ）ｐＨ調整剤、（ｅ）分散溶媒 残余などを含
有するスラリ−が使用される（特開平６−３１３１６４
号、特開平８−１９７４１４号、特表平８−５１０４３
７号、特開平１０−６７９８６号、特開平１０−２２６
７８４号等）。銅、銅−チタン、銅−タングステン、チ
タン−アルミニウム等の金属研磨に適した研磨剤スラリ
−は、株式会社フジミインコ−ポレ−テッド、ロデ−ル
・ニッタ株式会社、米国のキャボット社、米国ロデ−ル
社、米国オ−リン ア−チ（Ｏｌｉｎ Ａｒｃｈ）社等
より入手できる。
【００３４】仕上研磨工程で使用される固体潤滑剤含有
研磨液の例としては、固体潤滑剤０．５〜１５重量％を
界面活性剤あるいは保護コロイド剤 ０．０５〜１重量
％を用いて市販の研磨液、例えば純水、過酸化水素
水、塩酸、硫酸、硝酸等の酸含有水、酸含有過酸化
水素水、ＫＯＨ、テトラメチルアンモニウム、アンモ
ニア等のアルカリ含有水など、に分散させたものが用い
られる。研磨液の種類は、研磨される対象が金属層か、
絶縁層かにより適宣選択される。
研磨液の例としては、固体潤滑剤０．５〜１５重量％を
界面活性剤あるいは保護コロイド剤 ０．０５〜１重量
％を用いて市販の研磨液、例えば純水、過酸化水素
水、塩酸、硫酸、硝酸等の酸含有水、酸含有過酸化
水素水、ＫＯＨ、テトラメチルアンモニウム、アンモ
ニア等のアルカリ含有水など、に分散させたものが用い
られる。研磨液の種類は、研磨される対象が金属層か、
絶縁層かにより適宣選択される。
【００３５】固体潤滑剤としては、粒径が０．０１〜
０．３μｍであり、硫化モリブテン、酸化モリブテン、
メラミンシアヌレ−ト、尿素、メラミン、シアヌル酸な
どが単独で、または２種以上混合して使用される。
０．３μｍであり、硫化モリブテン、酸化モリブテン、
メラミンシアヌレ−ト、尿素、メラミン、シアヌル酸な
どが単独で、または２種以上混合して使用される。
【００３６】
【実施例】実施例１ 純水 ４０６０ｇ、粒径０．２５μｍのα−アルミナ
１００ｇ、硝酸アルミニウム ５ｇ、コロイダルアルミ
ナ（ベ−マイト） 固形分量で１０ｇおよびヘキサメタ
燐酸ソ−ダ １０ｇを混合・攪拌し、ｐＨ ４．８、粘
度 １．１ｃｐｓ、比重 １．０１５の磁気ヘッド基板
粗研磨用研磨剤スラリ−を調製した。純水に３５％過酸
化水素水、および粒径０．１μｍのメラミンシアヌレ−
トを混合し、過酸化水素濃度０．５重量％、メラミンシ
アヌレ−ト５重量％の仕上研磨用研磨液を調製した。
１００ｇ、硝酸アルミニウム ５ｇ、コロイダルアルミ
ナ（ベ−マイト） 固形分量で１０ｇおよびヘキサメタ
燐酸ソ−ダ １０ｇを混合・攪拌し、ｐＨ ４．８、粘
度 １．１ｃｐｓ、比重 １．０１５の磁気ヘッド基板
粗研磨用研磨剤スラリ−を調製した。純水に３５％過酸
化水素水、および粒径０．１μｍのメラミンシアヌレ−
トを混合し、過酸化水素濃度０．５重量％、メラミンシ
アヌレ−ト５重量％の仕上研磨用研磨液を調製した。
【００３７】研磨される磁気ヘッド基板として、ＡｌＴ
ｉＣ基盤の表面に鉄−ニッケル−リンパ−マロイ層を、
そのパ−マロイ層の上に銅電極を、更にパ−マロイ層お
よび銅電極の表面に蒸着された酸化アルミニウム絶縁層
を有する基板を用いた。
ｉＣ基盤の表面に鉄−ニッケル−リンパ−マロイ層を、
そのパ−マロイ層の上に銅電極を、更にパ−マロイ層お
よび銅電極の表面に蒸着された酸化アルミニウム絶縁層
を有する基板を用いた。
【００３８】化学機械研磨装置として、アルミナを５重
量％含有するショア硬度９４の表面層ウレタンパッドに
ショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物をア
ルミニウム板に貼付した第一プラテンと、ショア硬度９
２の表面層ウレタンパッドにショア硬度６５のウレタン
支持層を積層した積層物をアルミニウム板に貼付した第
二プラテンを備え、前記磁気ヘッド基板をインデックス
ヘッドに備えられたキャリアで保持するＣＭＰ装置を用
いた用いた。
量％含有するショア硬度９４の表面層ウレタンパッドに
ショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物をア
ルミニウム板に貼付した第一プラテンと、ショア硬度９
２の表面層ウレタンパッドにショア硬度６５のウレタン
支持層を積層した積層物をアルミニウム板に貼付した第
二プラテンを備え、前記磁気ヘッド基板をインデックス
ヘッドに備えられたキャリアで保持するＣＭＰ装置を用
いた用いた。
【００３９】前記研磨剤スラリ−を第一研磨プラテン上
に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテンに基
板を押し当て、第一研磨プラテンの回転数と基板の回転
数を次の条件で基板を研磨し、酸化アルミニウム層の一
部を剥離し、銅電極を露出させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 ４００ｇ／ｃｍ2 粗研磨時間 １．５分間
に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテンに基
板を押し当て、第一研磨プラテンの回転数と基板の回転
数を次の条件で基板を研磨し、酸化アルミニウム層の一
部を剥離し、銅電極を露出させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 ４００ｇ／ｃｍ2 粗研磨時間 １．５分間
【００４０】ついで、この粗研磨された磁気ヘッド基板
を第二プラテン上に移動させ、前記研磨液を第二研磨プ
ラテン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラ
テンに基板を押し当て、第二研磨プラテンの回転数と基
板の回転数を次の条件で基板を仕上研磨した。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 仕上研磨時間 １．０分間
を第二プラテン上に移動させ、前記研磨液を第二研磨プ
ラテン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラ
テンに基板を押し当て、第二研磨プラテンの回転数と基
板の回転数を次の条件で基板を仕上研磨した。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 仕上研磨時間 １．０分間
【００４１】仕上研磨後、研磨基板をスクラブ洗浄し、
研磨基板の露出された複数の銅電極の表面を観察した。
いずれの銅電極表面にも銅スカムおよび砥粒残滓は見い
出されなかった。仕上研磨後、レ−ザ−光による表面欠
陥解析装置で銅電極の表面を測定し、幅１〜３μｍ、長
さ２０μｍ以下のスクラッチの数を測定したところ、マ
イクロスクラッチは検出されなかった。
研磨基板の露出された複数の銅電極の表面を観察した。
いずれの銅電極表面にも銅スカムおよび砥粒残滓は見い
出されなかった。仕上研磨後、レ−ザ−光による表面欠
陥解析装置で銅電極の表面を測定し、幅１〜３μｍ、長
さ２０μｍ以下のスクラッチの数を測定したところ、マ
イクロスクラッチは検出されなかった。
【００４２】実施例２ 純水 ４０６０ｇ、粒径０．２５μｍのα−アルミナ
１００ｇ、硝酸アルミニウム ５ｇ、コロイダルアルミ
ナ（ベ−マイト） 固形分量で１０ｇおよびヘキサメタ
燐酸ソ−ダ １０ｇを混合・攪拌し、ｐＨ ４．８、粘
度 １．１ｃｐｓ、比重 １．０１５の磁気ヘッド基板
粗研磨用研磨剤スラリ−を調製した。純水に３５％過酸
化水素水、および粒径０．１μｍのメラミンシアヌレ−
トを混合し、過酸化水素濃度０．５重量％、メラミンシ
アヌレ−ト５重量％の仕上研磨用研磨液を調製した。
１００ｇ、硝酸アルミニウム ５ｇ、コロイダルアルミ
ナ（ベ−マイト） 固形分量で１０ｇおよびヘキサメタ
燐酸ソ−ダ １０ｇを混合・攪拌し、ｐＨ ４．８、粘
度 １．１ｃｐｓ、比重 １．０１５の磁気ヘッド基板
粗研磨用研磨剤スラリ−を調製した。純水に３５％過酸
化水素水、および粒径０．１μｍのメラミンシアヌレ−
トを混合し、過酸化水素濃度０．５重量％、メラミンシ
アヌレ−ト５重量％の仕上研磨用研磨液を調製した。
【００４３】研磨される磁気ヘッド基板として、ＡｌＴ
ｉＣ基盤の表面に鉄−ニッケル−リンパ−マロイ層を、
そのパ−マロイ層の上に銅電極を、更にパ−マロイ層お
よび銅電極の表面に蒸着された酸化アルミニウム絶縁層
を有する基板を用いた。
ｉＣ基盤の表面に鉄−ニッケル−リンパ−マロイ層を、
そのパ−マロイ層の上に銅電極を、更にパ−マロイ層お
よび銅電極の表面に蒸着された酸化アルミニウム絶縁層
を有する基板を用いた。
【００４４】化学機械研磨装置として、アルミナ ５重
量％および酸化セリウム３重量％を含有するショア硬度
９３の表面層ウレタンパッドにショア硬度６５のウレタ
ン支持層を積層した積層物をアルミニウム板に貼付した
第一プラテンと、ショア硬度９２の表面層ウレタンパッ
ドにショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物
をアルミニウム板に貼付した第二プラテンを備え、前記
磁気ヘッド基板をインデックスヘッドに備えられたキャ
リアで保持するＣＭＰ装置を用いた。
量％および酸化セリウム３重量％を含有するショア硬度
９３の表面層ウレタンパッドにショア硬度６５のウレタ
ン支持層を積層した積層物をアルミニウム板に貼付した
第一プラテンと、ショア硬度９２の表面層ウレタンパッ
ドにショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物
をアルミニウム板に貼付した第二プラテンを備え、前記
磁気ヘッド基板をインデックスヘッドに備えられたキャ
リアで保持するＣＭＰ装置を用いた。
【００４５】前記研磨剤スラリ−を第一研磨プラテン上
に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテンに基
板を押し当て、第一研磨プラテンの回転数と基板の回転
数を次の条件で基板を研磨し、酸化アルミニウム層の一
部を剥離し、銅電極を露出させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 ４００ｇ／ｃｍ2 粗研磨時間 １．５分間
に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテンに基
板を押し当て、第一研磨プラテンの回転数と基板の回転
数を次の条件で基板を研磨し、酸化アルミニウム層の一
部を剥離し、銅電極を露出させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 ４００ｇ／ｃｍ2 粗研磨時間 １．５分間
【００４６】ついで、この粗研磨された磁気ヘッド基板
を第二プラテン上に移動させ、前記研磨液を第二研磨プ
ラテン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラ
テンに基板を押し当て、第二研磨プラテンの回転数と基
板の回転数を次の条件で基板を仕上研磨した。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 仕上研磨時間 ０．５分間
を第二プラテン上に移動させ、前記研磨液を第二研磨プ
ラテン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラ
テンに基板を押し当て、第二研磨プラテンの回転数と基
板の回転数を次の条件で基板を仕上研磨した。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 仕上研磨時間 ０．５分間
【００４７】仕上研磨後、研磨基板を純水でスクラブ洗
浄し、研磨基板の露出された複数の銅電極の表面を観察
した。いずれの銅電極表面にも銅スカムおよび砥粒残滓
は見い出されなかった。仕上研磨後、レ−ザ−光による
表面欠陥解析装置で銅電極の表面を測定し、幅１〜３μ
ｍ、長さ２０μｍ以下のスクラッチの数を測定したとこ
ろ、マイクロスクラッチは検出されなかった。
浄し、研磨基板の露出された複数の銅電極の表面を観察
した。いずれの銅電極表面にも銅スカムおよび砥粒残滓
は見い出されなかった。仕上研磨後、レ−ザ−光による
表面欠陥解析装置で銅電極の表面を測定し、幅１〜３μ
ｍ、長さ２０μｍ以下のスクラッチの数を測定したとこ
ろ、マイクロスクラッチは検出されなかった。
【００４８】実施例３ 純水 ４０６０ｇ、粒径０．２５μｍのα−アルミナ
１００ｇ、硝酸アルミニウム ５ｇ、コロイダルアルミ
ナ（ベ−マイト） 固形分量で１０ｇおよびヘキサメタ
燐酸ソ−ダ １０ｇを混合・攪拌し、ｐＨ ４．８、粘
度 １．１ｃｐｓ、比重 １．０１５の磁気ヘッド基板
粗研磨用研磨剤スラリ−を調製した。純水に３５％過酸
化水素水、および粒径０．０５μｍの硫化モリブテンを
混合し、過酸化水素濃度０．５重量％、硫化モリブテン
濃度８重量％の中仕上研磨用研磨液を調製した。仕上研
磨液として純水を用いた。
１００ｇ、硝酸アルミニウム ５ｇ、コロイダルアルミ
ナ（ベ−マイト） 固形分量で１０ｇおよびヘキサメタ
燐酸ソ−ダ １０ｇを混合・攪拌し、ｐＨ ４．８、粘
度 １．１ｃｐｓ、比重 １．０１５の磁気ヘッド基板
粗研磨用研磨剤スラリ−を調製した。純水に３５％過酸
化水素水、および粒径０．０５μｍの硫化モリブテンを
混合し、過酸化水素濃度０．５重量％、硫化モリブテン
濃度８重量％の中仕上研磨用研磨液を調製した。仕上研
磨液として純水を用いた。
【００４９】研磨される磁気ヘッド基板として、ＡｌＴ
ｉＣ基盤の表面に鉄−ニッケル−リンパ−マロイ層を、
そのパ−マロイ層の上に銅電極を、更にパ−マロイ層お
よび銅電極の表面に蒸着された酸化アルミニウム絶縁層
を有する基板を用いた。
ｉＣ基盤の表面に鉄−ニッケル−リンパ−マロイ層を、
そのパ−マロイ層の上に銅電極を、更にパ−マロイ層お
よび銅電極の表面に蒸着された酸化アルミニウム絶縁層
を有する基板を用いた。
【００５０】化学機械研磨装置として、アルミナを８重
量％含有するショア硬度９５の表面層ウレタンパッドに
ショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物をア
ルミニウム板に貼付した第一プラテンと、ベ−マイトを
５重量％含有するショア硬度９２の表面層ウレタンパッ
ドにショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物
をアルミニウム板に貼付した第二プラテンと、ショア硬
度９２の表面層ウレタンパッドにショア硬度６５のウレ
タン支持層を積層した積層物をアルミニウム板に貼付し
た第三プラテンを備え、前記磁気ヘッド基板をインデッ
クスヘッドに備えられたキャリアで保持するＣＭＰ装置
を用いた用いた。
量％含有するショア硬度９５の表面層ウレタンパッドに
ショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物をア
ルミニウム板に貼付した第一プラテンと、ベ−マイトを
５重量％含有するショア硬度９２の表面層ウレタンパッ
ドにショア硬度６５のウレタン支持層を積層した積層物
をアルミニウム板に貼付した第二プラテンと、ショア硬
度９２の表面層ウレタンパッドにショア硬度６５のウレ
タン支持層を積層した積層物をアルミニウム板に貼付し
た第三プラテンを備え、前記磁気ヘッド基板をインデッ
クスヘッドに備えられたキャリアで保持するＣＭＰ装置
を用いた用いた。
【００５１】前記研磨剤スラリ−を第一研磨プラテン上
に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテンに基
板を押し当て、第一研磨プラテンの回転数と基板の回転
数を次の条件で基板を研磨し、酸化アルミニウム層の一
部を剥離させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 ４００ｇ／ｃｍ2 研磨時間 １．２分間
に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテンに基
板を押し当て、第一研磨プラテンの回転数と基板の回転
数を次の条件で基板を研磨し、酸化アルミニウム層の一
部を剥離させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 ４００ｇ／ｃｍ2 研磨時間 １．２分間
【００５２】ついで、この粗研磨された磁気ヘッド基板
を第二プラテン上に移動させ、前記研磨液を第二研磨プ
ラテン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラ
テンに基板を押し当て、第二研磨プラテンの回転数と基
板の回転数を次の条件で基板を中仕上研磨し、酸化アル
ミニウム層の一部を剥離し、銅電極を露出させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 研磨時間 １．０分間
を第二プラテン上に移動させ、前記研磨液を第二研磨プ
ラテン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラ
テンに基板を押し当て、第二研磨プラテンの回転数と基
板の回転数を次の条件で基板を中仕上研磨し、酸化アル
ミニウム層の一部を剥離し、銅電極を露出させた。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 研磨時間 １．０分間
【００５３】更に、この中仕上研磨された磁気ヘッド基
板を第三プラテン上に移動させ、純水を第三研磨プラテ
ン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテン
に基板を押し当て、第三研磨プラテンの回転数と基板の
回転数を次の条件で基板を中仕上研磨した。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 研磨時間 ０．５分間
板を第三プラテン上に移動させ、純水を第三研磨プラテ
ン上に滴下しつつ磁気ヘッド基板を下降させてプラテン
に基板を押し当て、第三研磨プラテンの回転数と基板の
回転数を次の条件で基板を中仕上研磨した。 プラテン回転数 ５０ r.p.m. 基板回転数 ５０ｒ．ｐ．ｍ． 基板加圧 １００ｇ／ｃｍ2 研磨時間 ０．５分間
【００５４】仕上研磨後、研磨基板を純水を用いてスク
ラブ洗浄し、研磨基板の露出された複数の銅電極の表面
を観察した。いずれの銅電極表面にも銅スカムおよび砥
粒残滓は見い出されなかった。仕上研磨後、レ−ザ−光
による表面欠陥解析装置で銅電極の表面を測定し、幅１
〜３μｍ、長さ２０μｍ以下のスクラッチの数を測定し
たところ、マイクロスクラッチは検出されなかった。
ラブ洗浄し、研磨基板の露出された複数の銅電極の表面
を観察した。いずれの銅電極表面にも銅スカムおよび砥
粒残滓は見い出されなかった。仕上研磨後、レ−ザ−光
による表面欠陥解析装置で銅電極の表面を測定し、幅１
〜３μｍ、長さ２０μｍ以下のスクラッチの数を測定し
たところ、マイクロスクラッチは検出されなかった。
【００５５】
【発明の効果】本発明の化学機械研磨方法は、基板のス
ル−プット時間を短縮でき、スクラッチ傷のない研磨加
工基板を与える。
ル−プット時間を短縮でき、スクラッチ傷のない研磨加
工基板を与える。
【図１】 ２基の研磨ヘッドを備えるインデックス型Ｃ
ＭＰ装置の斜視図である。
ＭＰ装置の斜視図である。
【図２】 図１に示すＣＭＰ装置の研磨ヘッドの移動機
構を示す斜視図である。
構を示す斜視図である。
【図３】 図１に示すＣＭＰ装置の研磨ヘッドとコンデ
ィショニング機構との位置関係を示す断面図である。
ィショニング機構との位置関係を示す断面図である。
【図４】 研磨ヘッドの断面図である。
【図５】 ３基の研磨ヘッドを備えるインデックス型Ｃ
ＭＰ装置のインデックステ−ブルの平面図である。
ＭＰ装置のインデックステ−ブルの平面図である。
１ 化学機械研磨装置 ｗ 基板 ２ 研磨ヘッド ３ スピンドル軸 ４ 研磨パッド ７ 研磨ヘッド移送機構 ８ 研磨ヘッド昇降機構 １２ インデックステ−ブル １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ チャック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｂ２４Ｂ 37/00 Ｈ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０ Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｄ ５５０Ｚ 13/00 13/00 Ｇ１１Ｂ 5/31 Ｇ１１Ｂ 5/31 Ｍ
Claims (5)
- 【請求項１】 基板の金属膜面または絶縁膜面と、研磨
パッド面との間に研磨液を介在させつつ、基板と研磨パ
ッドを摺動させて基板表面の金属膜または絶縁膜の少な
くとも一部を除去する化学機械研磨方法であって、 前記化学機械研磨方法は、砥粒が固定された研磨パッド
と遊離砥粒が含有された研磨液を用いる粗研磨工程と、
該粗研磨工程の後で行われる砥粒が固定されていない研
磨パッドを用いる仕上研磨工程の２つの研磨工程を経て
行われ、仕上研磨工程の際に用いられる研磨液には、固
形の潤滑剤粒子が含有されていることを特徴とする、基
板の化学機械研磨方法。 - 【請求項２】 基板の金属膜面または絶縁膜面と、研磨
パッド面との間に研磨液を介在させつつ、基板と研磨パ
ッドを摺動させて基板表面の金属膜または絶縁膜の少な
くとも一部を除去する化学機械研磨方法であって、 前記化学機械研磨方法は、硬質の砥粒が固定された研磨
パッドと遊離砥粒が含有された研磨液を用いる粗研磨工
程と、該粗研磨工程の後で行われる軟質の砥粒が固定さ
れた研磨パッドを用いる中仕上研磨工程と、該中仕上研
磨工程の後で行われる砥粒が固定されていない研磨パッ
ドを用いる仕上研磨工程の３つの研磨工程を経て行わ
れ、前記中仕上研磨工程および仕上研磨工程の際に用い
られるどちらかの研磨液には、固形の潤滑剤粒子が含有
されていることを特徴とする、基板の化学機械研磨方
法。 - 【請求項３】 粗研磨工程に用いられる研磨パッドは、
シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモンド、窒
化珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンおよびガ
ラス粉より選ばれた硬質の砥粒を含有するものであり、
中仕上研磨工程に用いられる研磨パッドは、コロイダル
シリカ、ベ−マイト、酸化セリウムおよび炭酸カルシウ
ムより選ばれた軟質の砥粒を含有するものであることを
特徴とする、請求項２に記載の基板の化学機械研磨方
法。 - 【請求項４】 粗研磨工程に用いられる研磨パッドは、
（ａ）シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ダイアモン
ド、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素、二酸化マンガンお
よびガラス粉より選ばれた硬質の砥粒と、（ｂ）コロイ
ダルシリカ、ベ−マイト、酸化セリウムおよび炭酸カル
シウムより選ばれた軟質の砥粒を含有するものであり、
硬質の砥粒（ａ）と軟質の砥粒（ｂ）の重量比は３／７
〜７／３であることを特徴とする、請求項１に記載の基
板の化学機械研磨方法。 - 【請求項５】 潤滑剤粒子は、粒径が０．０１〜０．３
μｍであり、硫化モリブテン、酸化モリブテン、メラミ
ンシアヌレ−ト、尿素、メラミン、シアヌル酸より選ら
ばれたものである、請求項１または２に記載の基板の化
学機械研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149134A JP2001332517A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 基板の化学機械研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149134A JP2001332517A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 基板の化学機械研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332517A true JP2001332517A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18655035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000149134A Pending JP2001332517A (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | 基板の化学機械研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001332517A (ja) |
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-
2000
- 2000-05-22 JP JP2000149134A patent/JP2001332517A/ja active Pending
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