JP2002103211A - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents
研磨装置及び研磨方法Info
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- JP2002103211A JP2002103211A JP2000291728A JP2000291728A JP2002103211A JP 2002103211 A JP2002103211 A JP 2002103211A JP 2000291728 A JP2000291728 A JP 2000291728A JP 2000291728 A JP2000291728 A JP 2000291728A JP 2002103211 A JP2002103211 A JP 2002103211A
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- 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
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
Abstract
(57)【要約】
【課題】 研磨速度を向上させる研磨装置及び研磨方法
を提供する。 【解決手段】 研磨装置に、定盤用回転軸３によって回
転する研磨パッド２と、研磨パッド２の上面にスラリー
５を供給するスラリー用配管４と、基板７を保持する基
板保持機構６と、基板用軸心Ｂを中心として基板保持機
構６を回転させる基板用回転軸８と、偏心軸心Ｃを中心
として基板用軸心Ｂを回転させる回転機構９とを備え、
偏心軸心Ｃを中心として基板用軸心Ｂが回転する角速度
を、基板用軸心Ｂを中心として基板保持機構６が回転す
る角速度よりも大きくする。これにより、基板７の微小
領域と研磨パッド２との接触面積が増加し、研磨パッド
２上の砥粒の偏摩耗が防止され、研磨パッド２の目詰ま
りが抑制され、基板７の各領域に新しい砥粒と薬液とが
効率よく供給される。したがって、研磨速度が向上す
る。
を提供する。 【解決手段】 研磨装置に、定盤用回転軸３によって回
転する研磨パッド２と、研磨パッド２の上面にスラリー
５を供給するスラリー用配管４と、基板７を保持する基
板保持機構６と、基板用軸心Ｂを中心として基板保持機
構６を回転させる基板用回転軸８と、偏心軸心Ｃを中心
として基板用軸心Ｂを回転させる回転機構９とを備え、
偏心軸心Ｃを中心として基板用軸心Ｂが回転する角速度
を、基板用軸心Ｂを中心として基板保持機構６が回転す
る角速度よりも大きくする。これにより、基板７の微小
領域と研磨パッド２との接触面積が増加し、研磨パッド
２上の砥粒の偏摩耗が防止され、研磨パッド２の目詰ま
りが抑制され、基板７の各領域に新しい砥粒と薬液とが
効率よく供給される。したがって、研磨速度が向上す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ；化学的機械研磨）によって、シリコン基板等の被研
磨基板を研磨する、研磨装置及び研磨方法に関するもの
である。
ｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇ；化学的機械研磨）によって、シリコン基板等の被研
磨基板を研磨する、研磨装置及び研磨方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】シリコン基板等の半導体基板（以下、基
板という。）において、埋込み配線や層間絶縁膜が形成
された状態では、基板表面に凹凸が存在している。近年
のパターンの微細化に伴い、基板表面に凹凸が存在した
まま工程を進めると、段差による上層配線のパターン切
れや、レジストパターン形成の際の露光工程におけるデ
フォーカス（焦点ぼけ）が発生して、歩留りが著しく低
下する。そこで、従来、これらの問題を防止するため
に、基板表面を平坦化する目的でＣＭＰと呼ばれる研磨
方式が使用されている。この方式を、図４を参照して説
明する。図４（１）〜（３）は、従来の研磨装置及び研
磨方法によって基板が研磨される際における研磨パッド
と基板との間の位置関係を、単位時間の経過とともに時
系列的に示す平面図である。図４において、定盤（図示
なし）に固定された研磨パッド１００は、定盤用軸心Ａ
を中心にして回転する。研磨パッド１００の上面には、
シリカ等の砥粒を含有するスラリーと呼ばれる液体（図
示なし）が供給されている。そして、吸着等によって保
持された基板１０１を、基板用軸心Ｂを中心にして回転
させながら研磨パッド１００に押圧することによって、
基板表面の被研磨物を研磨する。ＣＭＰでは、それぞれ
スラリーに含まれる、ＫＯＨ水溶液等の薬液による化学
反応と砥粒による機械的研磨とを併用することによっ
て、基板表面の平坦化を図っている。なお、通常、研磨
パッド１００の回転数を、基板１０１の回転数よりも大
きくなるように設定している。
板という。）において、埋込み配線や層間絶縁膜が形成
された状態では、基板表面に凹凸が存在している。近年
のパターンの微細化に伴い、基板表面に凹凸が存在した
まま工程を進めると、段差による上層配線のパターン切
れや、レジストパターン形成の際の露光工程におけるデ
フォーカス（焦点ぼけ）が発生して、歩留りが著しく低
下する。そこで、従来、これらの問題を防止するため
に、基板表面を平坦化する目的でＣＭＰと呼ばれる研磨
方式が使用されている。この方式を、図４を参照して説
明する。図４（１）〜（３）は、従来の研磨装置及び研
磨方法によって基板が研磨される際における研磨パッド
と基板との間の位置関係を、単位時間の経過とともに時
系列的に示す平面図である。図４において、定盤（図示
なし）に固定された研磨パッド１００は、定盤用軸心Ａ
を中心にして回転する。研磨パッド１００の上面には、
シリカ等の砥粒を含有するスラリーと呼ばれる液体（図
示なし）が供給されている。そして、吸着等によって保
持された基板１０１を、基板用軸心Ｂを中心にして回転
させながら研磨パッド１００に押圧することによって、
基板表面の被研磨物を研磨する。ＣＭＰでは、それぞれ
スラリーに含まれる、ＫＯＨ水溶液等の薬液による化学
反応と砥粒による機械的研磨とを併用することによっ
て、基板表面の平坦化を図っている。なお、通常、研磨
パッド１００の回転数を、基板１０１の回転数よりも大
きくなるように設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の研磨においては、平坦化する際の研磨速度を増加さ
せること、すなわち、単位時間あたりに除去される被研
磨物の厚さを大きくすることが困難である。以下、図４
に示された基板１０１の表面における微小領域Ｑを例に
とって説明する。
来の研磨においては、平坦化する際の研磨速度を増加さ
せること、すなわち、単位時間あたりに除去される被研
磨物の厚さを大きくすることが困難である。以下、図４
に示された基板１０１の表面における微小領域Ｑを例に
とって説明する。
【０００４】この研磨速度は、基板１０１の表面に形成
された膜の材質に対する薬液及び砥粒の特性と、微小領
域Ｑと研磨パッド１００とが単位時間あたりに接触する
面積（以下、「接触面積」という。）とに依存する。し
たがって、それぞれ研磨パッド１００及び基板１０１の
回転数を増加させれば、接触面積が大きくなるので、研
磨速度は増加する。ところで、研磨パッド１００の特定
の砥粒に着目すると、基板１０１の回転方向に対してそ
の砥粒が接触する方向は限定されている。例えば、研磨
パッド１００の外周に近い仮想的な円弧１０２上に存在
する砥粒は、基板１０１の回転方向に対して、５時方向
（矢印Ｒに対して矢印Ｓの方向），６時方向，７時方向
（矢印Ｔに対して矢印Ｕの方向）のように振れながらこ
れらの方向から接触する。また、同様に、研磨パッド１
００の外周と中心との中間の仮想的な円弧１０３上に存
在する砥粒は、４時方向（矢印Ｖに対して矢印Ｗの方
向），６時方向，８時方向のように振れながらこれらの
方向から接触する。また、同様に、研磨パッド１００の
中心に近い仮想的な円弧１０４上に存在する砥粒は、２
時方向（矢印Ｘに対して矢印Ｙの方向），１２時方向，
１０時方向のように振れながらこれらの方向から接触す
る。このように各砥粒は、基板１０１の回転方向に対し
てそれぞれ特定の範囲の方向からしか接触しない。言い
換えれば、研磨パッド１００の仮想的な円弧１０２，１
０３，１０４上に存在する砥粒の各々は、基板１０１の
各微小領域によって一定の範囲の方向から接触される。
したがって、個々の砥粒が偏摩耗しやすいので、それぞ
れ研磨パッド１００及び基板１０１の回転数を増加させ
ても、研磨速度はやがて増加しなくなる。
された膜の材質に対する薬液及び砥粒の特性と、微小領
域Ｑと研磨パッド１００とが単位時間あたりに接触する
面積（以下、「接触面積」という。）とに依存する。し
たがって、それぞれ研磨パッド１００及び基板１０１の
回転数を増加させれば、接触面積が大きくなるので、研
磨速度は増加する。ところで、研磨パッド１００の特定
の砥粒に着目すると、基板１０１の回転方向に対してそ
の砥粒が接触する方向は限定されている。例えば、研磨
パッド１００の外周に近い仮想的な円弧１０２上に存在
する砥粒は、基板１０１の回転方向に対して、５時方向
（矢印Ｒに対して矢印Ｓの方向），６時方向，７時方向
（矢印Ｔに対して矢印Ｕの方向）のように振れながらこ
れらの方向から接触する。また、同様に、研磨パッド１
００の外周と中心との中間の仮想的な円弧１０３上に存
在する砥粒は、４時方向（矢印Ｖに対して矢印Ｗの方
向），６時方向，８時方向のように振れながらこれらの
方向から接触する。また、同様に、研磨パッド１００の
中心に近い仮想的な円弧１０４上に存在する砥粒は、２
時方向（矢印Ｘに対して矢印Ｙの方向），１２時方向，
１０時方向のように振れながらこれらの方向から接触す
る。このように各砥粒は、基板１０１の回転方向に対し
てそれぞれ特定の範囲の方向からしか接触しない。言い
換えれば、研磨パッド１００の仮想的な円弧１０２，１
０３，１０４上に存在する砥粒の各々は、基板１０１の
各微小領域によって一定の範囲の方向から接触される。
したがって、個々の砥粒が偏摩耗しやすいので、それぞ
れ研磨パッド１００及び基板１０１の回転数を増加させ
ても、研磨速度はやがて増加しなくなる。
【０００５】更に、図４（１）から図４（３）に至るま
でに、微小領域Ｑは研磨パッド１００に対して、基板用
軸心Ｂを中心とした単純な円弧を描いて、緩やかに移動
するにすぎない。言い換えれば、研磨パッド１００上に
おいて、基板１０１の各微小領域が円弧状の軌道を描い
て緩やかに移動することになる。したがって、研磨パッ
ド１００の上面において、その面から脱落した砥粒の破
片や、基板１０１の表面から除去された破片等により目
詰まりが発生した場合には、基板１０１の各微小領域が
円弧状に移動することから、その目詰まりが除去されに
くくなる。これにより、研磨速度の増加が困難になる。
でに、微小領域Ｑは研磨パッド１００に対して、基板用
軸心Ｂを中心とした単純な円弧を描いて、緩やかに移動
するにすぎない。言い換えれば、研磨パッド１００上に
おいて、基板１０１の各微小領域が円弧状の軌道を描い
て緩やかに移動することになる。したがって、研磨パッ
ド１００の上面において、その面から脱落した砥粒の破
片や、基板１０１の表面から除去された破片等により目
詰まりが発生した場合には、基板１０１の各微小領域が
円弧状に移動することから、その目詰まりが除去されに
くくなる。これにより、研磨速度の増加が困難になる。
【０００６】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、研磨速度を増加させる研磨装置及び
研磨方法を提供することを目的とする。
されたものであり、研磨速度を増加させる研磨装置及び
研磨方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の技術的課題を解決
するために、本発明に係る研磨装置は、定盤用回転軸に
よって回転する研磨パッドの上面にスラリーが供給され
た状態で、基板用回転軸によって回転する被研磨基板を
研磨パッドに所定の圧力で押圧することにより被研磨基
板の表面を研磨する研磨装置であって、定盤用回転軸の
定盤用軸心と基板用回転軸の基板用軸心との少なくとも
いずれか一方を、各々対応する所定の偏心軸心の回りに
回転させる回転機構を備えたことを特徴とする。
するために、本発明に係る研磨装置は、定盤用回転軸に
よって回転する研磨パッドの上面にスラリーが供給され
た状態で、基板用回転軸によって回転する被研磨基板を
研磨パッドに所定の圧力で押圧することにより被研磨基
板の表面を研磨する研磨装置であって、定盤用回転軸の
定盤用軸心と基板用回転軸の基板用軸心との少なくとも
いずれか一方を、各々対応する所定の偏心軸心の回りに
回転させる回転機構を備えたことを特徴とする。
【０００８】これによれば、研磨パッド上において、被
研磨基板が有する微小領域の移動距離、ひいては微小領
域と研磨パッドとの接触面積が増加する。また、研磨パ
ッドが有する各砥粒は、被研磨基板が有する微小領域に
よって、従来の研磨よりも様々な方向から接触される。
これにより、まず、各砥粒の偏摩耗が防止される。次
に、研磨パッドの上面において、その面から脱落した砥
粒の破片や、被研磨基板の表面から除去された破片等に
より発生した目詰まりが、除去されやすくなる。
研磨基板が有する微小領域の移動距離、ひいては微小領
域と研磨パッドとの接触面積が増加する。また、研磨パ
ッドが有する各砥粒は、被研磨基板が有する微小領域に
よって、従来の研磨よりも様々な方向から接触される。
これにより、まず、各砥粒の偏摩耗が防止される。次
に、研磨パッドの上面において、その面から脱落した砥
粒の破片や、被研磨基板の表面から除去された破片等に
より発生した目詰まりが、除去されやすくなる。
【０００９】また、本発明に係る研磨装置は、上述の研
磨装置において偏心軸心の回りを回転する角速度は被研
磨基板が回転する角速度よりも大きいことを特徴とす
る。
磨装置において偏心軸心の回りを回転する角速度は被研
磨基板が回転する角速度よりも大きいことを特徴とす
る。
【００１０】これによれば、基板用軸心を中心とした自
転よりも大きい角速度で、研磨パッドと被研磨基板との
少なくとも一方が、偏心軸心を中心として公転する。し
たがって、研磨パッドと被研磨基板との間において、ス
ラリーが効率よくかつ一様に拡散される。
転よりも大きい角速度で、研磨パッドと被研磨基板との
少なくとも一方が、偏心軸心を中心として公転する。し
たがって、研磨パッドと被研磨基板との間において、ス
ラリーが効率よくかつ一様に拡散される。
【００１１】上述の技術的課題を解決するために、本発
明に係る切断方法は、定盤用回転軸によって回転する研
磨パッドの上面にスラリーを供給し、基板用回転軸によ
って被研磨基板を回転させるとともに、該被研磨基板を
研磨パッドに所定の圧力で押圧することにより被研磨基
板の表面を研磨する研磨方法であって、定盤用回転軸の
定盤用軸心と基板用回転軸の基板用軸心との少なくとも
いずれか一方を、各々対応する所定の偏心軸心の回りに
回転させる工程を備えたことを特徴とする。
明に係る切断方法は、定盤用回転軸によって回転する研
磨パッドの上面にスラリーを供給し、基板用回転軸によ
って被研磨基板を回転させるとともに、該被研磨基板を
研磨パッドに所定の圧力で押圧することにより被研磨基
板の表面を研磨する研磨方法であって、定盤用回転軸の
定盤用軸心と基板用回転軸の基板用軸心との少なくとも
いずれか一方を、各々対応する所定の偏心軸心の回りに
回転させる工程を備えたことを特徴とする。
【００１２】これによれば、研磨パッド上において、被
研磨基板が有する微小領域の移動距離、ひいては微小領
域と研磨パッドとの接触面積を増加させることができ
る。また、研磨パッドが有する各砥粒に、被研磨基板が
有する微小領域を、従来の研磨よりも様々な方向から接
触させることになる。これにより、まず、各砥粒の偏摩
耗を防止することができる。次に、研磨パッドの上面に
おいて、その面から脱落した砥粒の破片や、被研磨基板
の表面から除去された破片等により発生した目詰まり
を、除去しやすくなる。
研磨基板が有する微小領域の移動距離、ひいては微小領
域と研磨パッドとの接触面積を増加させることができ
る。また、研磨パッドが有する各砥粒に、被研磨基板が
有する微小領域を、従来の研磨よりも様々な方向から接
触させることになる。これにより、まず、各砥粒の偏摩
耗を防止することができる。次に、研磨パッドの上面に
おいて、その面から脱落した砥粒の破片や、被研磨基板
の表面から除去された破片等により発生した目詰まり
を、除去しやすくなる。
【００１３】また、本発明に係る切断方法は、上述の切
断方法において、偏心軸心の回りを回転する角速度を被
研磨基板が回転する角速度よりも大きくすることを特徴
とする。
断方法において、偏心軸心の回りを回転する角速度を被
研磨基板が回転する角速度よりも大きくすることを特徴
とする。
【００１４】これによれば、基板用軸心を中心とした自
転よりも大きい角速度で、研磨パッドと被研磨基板との
少なくとも一方を、偏心軸心を中心として公転させる。
したがって、研磨パッドと被研磨基板との間において、
スラリーを効率よくかつ一様に拡散させることができ
る。
転よりも大きい角速度で、研磨パッドと被研磨基板との
少なくとも一方を、偏心軸心を中心として公転させる。
したがって、研磨パッドと被研磨基板との間において、
スラリーを効率よくかつ一様に拡散させることができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る研磨装置及び研磨方
法を、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明
に係る研磨装置の構成を示す斜視図である。図１におい
て、定盤１の上には、研磨パッド２が貼付されている。
そして、定盤１は、定盤用軸心Ａを中心として回転する
定盤用回転軸３によって回転する。スラリー用配管４
は、スラリー５を研磨パッド２上に滴下する。基板保持
機構６は、例えば吸着によって基板７を保持するととも
に、基板用回転軸８によって基板用軸心Ｂを中心として
回転する。回転機構９は、基板用軸心Ｂを中心として基
板用回転軸８を回転させるとともに、偏心軸心Ｃを中心
として基板用軸心Ｂ自体を回転させる。
法を、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明
に係る研磨装置の構成を示す斜視図である。図１におい
て、定盤１の上には、研磨パッド２が貼付されている。
そして、定盤１は、定盤用軸心Ａを中心として回転する
定盤用回転軸３によって回転する。スラリー用配管４
は、スラリー５を研磨パッド２上に滴下する。基板保持
機構６は、例えば吸着によって基板７を保持するととも
に、基板用回転軸８によって基板用軸心Ｂを中心として
回転する。回転機構９は、基板用軸心Ｂを中心として基
板用回転軸８を回転させるとともに、偏心軸心Ｃを中心
として基板用軸心Ｂ自体を回転させる。
【００１６】図２は、図１の研磨装置について、特に回
転機構の構成を示す正面図である。図２において、基板
用回転軸８は、ユニバーサルジョイント１０を介して、
基板回転用モータＭ１の回転軸に接続されている。プー
リーＰ１は基板用回転軸８に偏心して固定され、プーリ
ーＰ２は偏心回転用モータＭ２の回転軸に中心を合わさ
れた状態で固定されている。プーリーＰ１とプーリーＰ
２とは、ベルト１１を介して連結されている。プーリー
Ｐ１，プーリーＰ２，ユニバーサルジョイント１０，ベ
ルト１１，基板回転用モータＭ１，偏心回転用モータＭ
２は、回転機構９を構成する。
転機構の構成を示す正面図である。図２において、基板
用回転軸８は、ユニバーサルジョイント１０を介して、
基板回転用モータＭ１の回転軸に接続されている。プー
リーＰ１は基板用回転軸８に偏心して固定され、プーリ
ーＰ２は偏心回転用モータＭ２の回転軸に中心を合わさ
れた状態で固定されている。プーリーＰ１とプーリーＰ
２とは、ベルト１１を介して連結されている。プーリー
Ｐ１，プーリーＰ２，ユニバーサルジョイント１０，ベ
ルト１１，基板回転用モータＭ１，偏心回転用モータＭ
２は、回転機構９を構成する。
【００１７】図２の研磨装置の動作を説明する。基板回
転用モータＭ１の回転軸が回転するのに伴い、ユニバー
サルジョイント１０を介して、基板用回転軸８が基板用
軸心Ｂを中心として回転する。このことにより、基板保
持機構６に保持された基板７が、基板用軸心Ｂを中心と
して回転する。一方、偏心回転用モータＭ２の回転軸が
回転するのに伴い、プーリーＰ２，ベルト１１を順次介
して、プーリーＰ１が偏心軸心Ｃを中心として回転す
る。このことにより、基板用回転軸８の基板用軸心Ｂ
は、偏心軸心Ｃを中心として回転する。ここで、基板用
軸心Ｂが偏心軸心Ｃを中心として回転する際の角速度
は、基板用回転軸８が基板用軸心Ｂを中心として回転す
る際の角速度よりも大きくなるように設定されている。
したがって、基板保持機構６に保持された基板７は、基
板用軸心Ｂを中心として自転しながら、その自転よりも
大きい角速度で偏心軸心Ｃを中心として公転することに
なる。
転用モータＭ１の回転軸が回転するのに伴い、ユニバー
サルジョイント１０を介して、基板用回転軸８が基板用
軸心Ｂを中心として回転する。このことにより、基板保
持機構６に保持された基板７が、基板用軸心Ｂを中心と
して回転する。一方、偏心回転用モータＭ２の回転軸が
回転するのに伴い、プーリーＰ２，ベルト１１を順次介
して、プーリーＰ１が偏心軸心Ｃを中心として回転す
る。このことにより、基板用回転軸８の基板用軸心Ｂ
は、偏心軸心Ｃを中心として回転する。ここで、基板用
軸心Ｂが偏心軸心Ｃを中心として回転する際の角速度
は、基板用回転軸８が基板用軸心Ｂを中心として回転す
る際の角速度よりも大きくなるように設定されている。
したがって、基板保持機構６に保持された基板７は、基
板用軸心Ｂを中心として自転しながら、その自転よりも
大きい角速度で偏心軸心Ｃを中心として公転することに
なる。
【００１８】図３（１）〜（６）は、本発明に係る研磨
装置及び研磨方法によって基板が研磨される際における
研磨パッドと基板との間の位置関係を、単位時間の経過
とともに時系列的に示す平面図である。図３（１）に示
されるように、研磨パッド２は定盤用軸心Ａを中心とし
て回転する。ここで、符号Ｐは、研磨パッド２が回転し
ている状況を示すために付された、仮想的な符号であ
る。
装置及び研磨方法によって基板が研磨される際における
研磨パッドと基板との間の位置関係を、単位時間の経過
とともに時系列的に示す平面図である。図３（１）に示
されるように、研磨パッド２は定盤用軸心Ａを中心とし
て回転する。ここで、符号Ｐは、研磨パッド２が回転し
ている状況を示すために付された、仮想的な符号であ
る。
【００１９】以下、図３（１）〜（６）を参照して、単
位時間の経過とともに、基板７における微小領域Ｑが移
動する状況を説明する。ここで、研磨パッド２は、単位
時間あたりに、定盤用軸心Ａを中心としてπ／４ｒａｄ
（＝４５°）だけ回転するように設定されている。ま
た、基板７は、それぞれ単位時間あたりに、基板用軸心
Ｂを中心としてπ／１２ｒａｄ（＝１５°）だけ回転す
るとともに、偏心軸心Ｃを中心としてπ／２ｒａｄ（＝
９０°）だけ回転するように設定されている。
位時間の経過とともに、基板７における微小領域Ｑが移
動する状況を説明する。ここで、研磨パッド２は、単位
時間あたりに、定盤用軸心Ａを中心としてπ／４ｒａｄ
（＝４５°）だけ回転するように設定されている。ま
た、基板７は、それぞれ単位時間あたりに、基板用軸心
Ｂを中心としてπ／１２ｒａｄ（＝１５°）だけ回転す
るとともに、偏心軸心Ｃを中心としてπ／２ｒａｄ（＝
９０°）だけ回転するように設定されている。
【００２０】まず、図３（１）から図３（２）に移行す
る間に、基板７における微小領域Ｑは、図３（２）に示
された太い破線のように移動する。以下、微小領域Ｑは
順次移動して、図３（６）に移行するまでには、図３
（６）に示された太い破線のようにらせん状に移動す
る。
る間に、基板７における微小領域Ｑは、図３（２）に示
された太い破線のように移動する。以下、微小領域Ｑは
順次移動して、図３（６）に移行するまでには、図３
（６）に示された太い破線のようにらせん状に移動す
る。
【００２１】ここで、図３（１）の状態から、基板７が
偏心軸心Ｃを中心として１回転だけ公転した時点、すな
わち図３（５）に示された時点において、微小領域Ｑの
軌跡を考える。本発明によれば、微小領域Ｑは、図３
（５）の太い破線のように移動する。一方、従来の研
磨、すなわち基板７が基板用軸心Ｂを中心とした自転の
みを行う場合には、微小領域Ｑは、図３（５）の細い矢
印のように円弧状に移動する。これらの太い破線と細い
矢印とを比較すれば明らかなように、本発明によれば次
のような特徴がある。第１に、微小領域Ｑの移動距離、
ひいては、微小領域Ｑと研磨パッド２との接触面積が増
加する。したがって、研磨速度が増加する。第２に、微
小領域Ｑは、研磨パッド２が有する各砥粒に対して、従
来の研磨よりも様々な方向から接触する。このことによ
り、まず、各砥粒の偏摩耗が防止される。次に、研磨パ
ッド２の上面において、その面から脱落した砥粒の破片
や、基板７の表面から除去された破片等により発生した
目詰まりが、除去されやすくなる。したがって、研磨パ
ッド２の上面において、砥粒の偏摩耗が防止されるとと
もに目詰まりが抑制されるので、研磨速度が増加する。
第３に、研磨パッド２の上において、基板用軸心Ｂを中
心とした自転よりも大きい角速度で偏心軸心Ｃを中心と
して公転する基板７が、スラリー５を効率よくかつ一様
に拡散させる。したがって、基板７の各領域に新しい砥
粒と薬液とが効率よく供給されるので、研磨速度が増加
する。
偏心軸心Ｃを中心として１回転だけ公転した時点、すな
わち図３（５）に示された時点において、微小領域Ｑの
軌跡を考える。本発明によれば、微小領域Ｑは、図３
（５）の太い破線のように移動する。一方、従来の研
磨、すなわち基板７が基板用軸心Ｂを中心とした自転の
みを行う場合には、微小領域Ｑは、図３（５）の細い矢
印のように円弧状に移動する。これらの太い破線と細い
矢印とを比較すれば明らかなように、本発明によれば次
のような特徴がある。第１に、微小領域Ｑの移動距離、
ひいては、微小領域Ｑと研磨パッド２との接触面積が増
加する。したがって、研磨速度が増加する。第２に、微
小領域Ｑは、研磨パッド２が有する各砥粒に対して、従
来の研磨よりも様々な方向から接触する。このことによ
り、まず、各砥粒の偏摩耗が防止される。次に、研磨パ
ッド２の上面において、その面から脱落した砥粒の破片
や、基板７の表面から除去された破片等により発生した
目詰まりが、除去されやすくなる。したがって、研磨パ
ッド２の上面において、砥粒の偏摩耗が防止されるとと
もに目詰まりが抑制されるので、研磨速度が増加する。
第３に、研磨パッド２の上において、基板用軸心Ｂを中
心とした自転よりも大きい角速度で偏心軸心Ｃを中心と
して公転する基板７が、スラリー５を効率よくかつ一様
に拡散させる。したがって、基板７の各領域に新しい砥
粒と薬液とが効率よく供給されるので、研磨速度が増加
する。
【００２２】以上説明したように、本発明によれば、微
小領域Ｑと研磨パッド２との接触面積が増加する。ま
た、研磨パッド２上の砥粒の偏摩耗が防止される。ま
た、研磨パッド２の目詰まりが抑制される。更に、基板
７の各領域に新しい砥粒と薬液とが効率よく供給され
る。これらのことによって、研磨速度を増加させること
ができる。
小領域Ｑと研磨パッド２との接触面積が増加する。ま
た、研磨パッド２上の砥粒の偏摩耗が防止される。ま
た、研磨パッド２の目詰まりが抑制される。更に、基板
７の各領域に新しい砥粒と薬液とが効率よく供給され
る。これらのことによって、研磨速度を増加させること
ができる。
【００２３】なお、ここまでの説明では、基板用回転軸
８の軸心である基板用軸心Ｂを、偏心軸心Ｃの回りに回
転させた。これに代えて、定盤用回転軸３の軸心である
定盤用軸心Ａを所定の偏心軸心の回りに回転させてもよ
い。また、基板用軸心Ｂと定盤用軸心Ａとの双方を、そ
れぞれ対応する偏心軸心の回りに回転させることもでき
る。いずれの場合においても、研磨速度を増加させると
いう効果を奏する。
８の軸心である基板用軸心Ｂを、偏心軸心Ｃの回りに回
転させた。これに代えて、定盤用回転軸３の軸心である
定盤用軸心Ａを所定の偏心軸心の回りに回転させてもよ
い。また、基板用軸心Ｂと定盤用軸心Ａとの双方を、そ
れぞれ対応する偏心軸心の回りに回転させることもでき
る。いずれの場合においても、研磨速度を増加させると
いう効果を奏する。
【００２４】また、被加工物は、埋込み配線や層間絶縁
膜が形成されたシリコン基板に限らず、ＳＯＩ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、化合物半
導体基板、ガラス基板、セラミック基板等であってもよ
い。更に、埋込み配線や層間絶縁膜等の膜が形成される
以前の上述の基板類に対して、本発明を適用することも
できる。
膜が形成されたシリコン基板に限らず、ＳＯＩ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、化合物半
導体基板、ガラス基板、セラミック基板等であってもよ
い。更に、埋込み配線や層間絶縁膜等の膜が形成される
以前の上述の基板類に対して、本発明を適用することも
できる。
【００２５】また、偏心軸心の回りの回転運動を真円回
転としたが、これに限らず、楕円回転でもよい。
転としたが、これに限らず、楕円回転でもよい。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、研磨パッド上におい
て、被研磨基板が有する微小領域の移動距離、ひいては
微小領域と研磨パッドとの接触面積が増加する。また、
被研磨基板が有する微小領域は、研磨パッドに対して、
従来の研磨よりも様々な方向から接触する。これによ
り、研磨パッドの上面において、砥粒の偏摩耗が防止さ
れるとともに、研磨パッドの上面から脱落した砥粒の破
片や、被研磨基板の表面から除去された破片等により発
生した目詰まりが、除去されやすくなる。また、基板用
軸心を中心とした自転よりも大きい角速度で、研磨パッ
ドと被研磨基板との少なくとも一方が、偏心軸心を中心
として公転する。したがって、研磨パッドと被研磨基板
との間において、スラリーが効率よくかつ一様に拡散さ
れる。これらのことにより、本発明は、研磨速度を増加
させる研磨装置及び研磨方法を提供できるという、優れ
た実用的な効果を奏するものである。
て、被研磨基板が有する微小領域の移動距離、ひいては
微小領域と研磨パッドとの接触面積が増加する。また、
被研磨基板が有する微小領域は、研磨パッドに対して、
従来の研磨よりも様々な方向から接触する。これによ
り、研磨パッドの上面において、砥粒の偏摩耗が防止さ
れるとともに、研磨パッドの上面から脱落した砥粒の破
片や、被研磨基板の表面から除去された破片等により発
生した目詰まりが、除去されやすくなる。また、基板用
軸心を中心とした自転よりも大きい角速度で、研磨パッ
ドと被研磨基板との少なくとも一方が、偏心軸心を中心
として公転する。したがって、研磨パッドと被研磨基板
との間において、スラリーが効率よくかつ一様に拡散さ
れる。これらのことにより、本発明は、研磨速度を増加
させる研磨装置及び研磨方法を提供できるという、優れ
た実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の研磨装置について、特に回転機構の構成
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図３】（１）〜（６）は、本発明に係る研磨装置及び
研磨方法によって基板が研磨される際における研磨パッ
ドと基板との間の位置関係を、単位時間の経過とともに
時系列的に示す平面図である。
研磨方法によって基板が研磨される際における研磨パッ
ドと基板との間の位置関係を、単位時間の経過とともに
時系列的に示す平面図である。
【図４】（１）〜（３）は、従来の研磨装置及び研磨方
法によって基板が研磨される際における研磨パッドと基
板との間の位置関係を、単位時間の経過とともに時系列
的に示す平面図である。
法によって基板が研磨される際における研磨パッドと基
板との間の位置関係を、単位時間の経過とともに時系列
的に示す平面図である。
１ 定盤 ２ 研磨パッド ３ 定盤用回転軸 ４ スラリー用配管 ５ スラリー ６ 基板保持機構 ７ 基板（被研磨基板） ８ 基板用回転軸 ９ 回転機構 １０ ユニバーサルジョイント １１ ベルト Ａ 定盤用軸心 Ｂ 基板用軸心 Ｃ 偏心軸心 Ｍ１ 基板回転用モータ Ｍ２ 偏心回転用モータ Ｐ１，Ｐ２ プーリー Ｑ 微小領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA11 AA16 AB01 AB04 AB06 AC04 BA05 CB01 CB03 DA17
Claims (4)
- 【請求項１】 定盤用回転軸によって回転する研磨パッ
ドの上面にスラリーが供給された状態で、基板用回転軸
によって回転する被研磨基板を前記研磨パッドに所定の
圧力で押圧することにより前記被研磨基板の表面を研磨
する研磨装置であって、 前記定盤用回転軸の定盤用軸心と前記基板用回転軸の基
板用軸心との少なくとも一方を、各々対応する所定の偏
心軸心の回りに回転させる回転機構を備えたことを特徴
とする研磨装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の研磨装置において、 前記偏心軸心の回りを回転する角速度は、前記被研磨基
板が回転する角速度よりも大きいことを特徴とする研磨
装置。 - 【請求項３】 定盤用回転軸によって回転する研磨パッ
ドの上面にスラリーを供給し、基板用回転軸によって被
研磨基板を回転させるとともに、該被研磨基板を前記研
磨パッドに所定の圧力で押圧することにより前記被研磨
基板の表面を研磨する研磨方法であって、 前記定盤用回転軸の定盤用軸心と前記基板用回転軸の基
板用軸心との少なくとも一方を、各々対応する所定の偏
心軸心の回りに回転させる工程を備えたことを特徴とす
る研磨方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の研磨方法において、 前記偏心軸心の回りを回転する角速度を、前記被研磨基
板が回転する角速度よりも大きくすることを特徴とする
研磨方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000291728A JP3663348B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 研磨装置及び研磨方法 |
| US09/957,083 US6712674B2 (en) | 2000-09-26 | 2001-09-19 | Polishing apparatus and polishing method |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2000291728A Expired - Fee Related JP3663348B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 研磨装置及び研磨方法 |
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| US10207389B2 (en) | 2014-07-17 | 2019-02-19 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad configuration and chemical mechanical polishing system |
| KR20190051808A (ko) * | 2017-11-07 | 2019-05-15 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 기판 연마 장치 및 연마 방법 |
| US10589399B2 (en) | 2016-03-24 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Textured small pad for chemical mechanical polishing |
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| JP5541770B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2014-07-09 | 不二越機械工業株式会社 | ウェーハ研磨装置およびウェーハの製造方法 |
| CN102554758B (zh) * | 2010-12-27 | 2016-06-29 | 旭硝子株式会社 | 研磨装置 |
| US11389925B2 (en) * | 2018-11-21 | 2022-07-19 | Applied Materials, Inc. | Offset head-spindle for chemical mechanical polishing |
| US11764069B2 (en) * | 2021-06-01 | 2023-09-19 | Applied Materials, Inc. | Asymmetry correction via variable relative velocity of a wafer |
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| DK155299B (da) | 1986-04-18 | 1989-03-20 | Struers As | Apparat til slibning eller polering af emner |
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| US5643053A (en) * | 1993-12-27 | 1997-07-01 | Applied Materials, Inc. | Chemical mechanical polishing apparatus with improved polishing control |
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| KR100443330B1 (ko) * | 1998-07-31 | 2004-08-09 | 쎄미콘테크 주식회사 | 화학 기계적 연마 방법 및 장치 |
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-
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- 2000-09-26 JP JP2000291728A patent/JP3663348B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-19 US US09/957,083 patent/US6712674B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-24 EP EP01308087A patent/EP1193032A3/en not_active Withdrawn
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