JP2003022991A - 半導体ウェーハの研磨方法および研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェーハの表面を傷付けることなく、
安価にコンディショニングを行う。 【解決手段】 研磨スラリーが供給される研磨パッド１
上に半導体ウェーハ５を押し付け化学的機械的に研磨す
る研磨機構と、研磨パッド１の表面を複数個の熱源によ
ってコンディショニングするための熱照射装置８とを有
する。これにより、研磨スラリーの保持率の向上および
半導体ウェーハ５との接触抵抗の向上を図ることができ
る。また、ダイヤモンド砥粒を使用していないので、ダ
イヤモンドの脱落により半導体ウェーハ５の表面を傷付
けることがなく、安価で安定してコンディショニングを
行うことができる。また、熱照射装置８の熱源にレーザ
光を用い、熱照射によって発生する研磨屑を摩擦によっ
て清掃する清掃ブラシ９および、研磨パッド表面を洗浄
するためのノズル１０が備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に半導体ウェ
ーハのケミカルメカニカル研磨を行う際の研磨パッド表
面改質装置とその改質方法についての半導体ウェーハの
研磨方法および研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化は著しく、こ
の達成のために半導体装置の製造方法についても新しい
技術が数多く開発されている。特に金属配線材料と絶縁
材料等からなる配線層を幾層にも積み上げる多層配線技
術の採用は、半導体装置の微細化、高機能化に大きく貢
献できる反面、多くの技術課題を有しているのが実情で
ある。その課題の一つとして、各配線層における平坦性
の確保が上げられる。この各層における平坦性が確保さ
れず、凹凸が有る表面状態では、微細化の鍵となるフォ
トリソ工程で、フォーカスずれを発生させ、配線パター
ンの形成が不可能となる。この課題を解決するために最
近では、半導体ウェーハの表面を化学的・機械的に研磨
して平坦化するケミカルメカニカルポリッシュ（以下Ｃ
ＭＰと称す）の技術が多用されるようになった。

【０００３】従来のＣＭＰ装置は、図９に示すように、
回転ドラム１０１によって回転するエンドレスベルト上
に研磨パッド１０２が装着されている。また、研磨パッ
ド１０２上に研磨スラリーを供給するためのスラリーノ
ズル１０３が備えられ、半導体ウェーハ１０４の裏面を
吸着するキャリア１０５と、研磨パッド１０２の表面を
改質するコンディショナ１０６とその先端にはダイヤモ
ンドディスク１０７が備えられている。

【０００４】半導体ウェーハの表面を研磨する際は、図
１０に示すように、研磨パッド１０２を矢印１０８方向
に回転させ、キャリア１０５に裏面を吸着した半導体ウ
ェーハ１０４の表面を研磨パッド１０２に回転させなが
ら押し付ける。また、スラリーノズル１０３から研磨ス
ラリー１０９を研磨パッド１０２上に供給する。これに
より、研磨パッド１０２と半導体ウェーハ１０４表面の
摩擦および、研磨スラリーの化学反応の相乗効果で、半
導体ウェーハ１０４の表面は研磨される。

【０００５】しかし、このような研磨スラリーの化学反
応と機械的摩擦を利用した半導体ウェーハの研磨方法で
は、図１１（ａ）に示すように、半導体ウェーハ１０４
表面の研磨が進行するにつれて研磨パッド１０２の表面
の凹凸１１０が滑らかになり、研磨スラリーを効率よく
保持できなくなる。また、その凹凸１１０に半導体ウェ
ーハ１０４や研磨パッド１０２の研磨屑１１１が詰ま
り、研磨能力が低下していく。

【０００６】これらの研磨能力の低下を防ぐために、ダ
イヤモンドディスク１０７を先端に備えた、コンディシ
ョナー１０６を図１０に示す矢印１１２の双方向に移動
させながら研磨パッド１０２に押し付けて、研磨屑１１
１の除去と、図１１（ｂ）に示すように、研磨パッド１
０２の表面に鋭い凹凸１１３を形成し、研磨スラリー１
０９の保持力と、機械的研磨能力を回復させ、次の半導
体ウェーハの研磨が行われる。近年、これらの活性化
（コンディショニング）と研磨を同時に行う方法が多用
されるが、この研磨方法には、いくつかの技術課題が有
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ダイヤモンドディスク
を用いた研磨パッドのコンディショニングは、ディスク
からのダイヤモンドが脱落して研磨パッド上に残留した
場合、半導体ウェーハの表面を傷つけ、ウェーハを破損
してしまう。特に、コンディショニングと同時に半導体
ウェーハを研磨する場合はこの影響が顕著である。鋭利
な先端のダイヤモンドは、コンディショニングを長時間
続けると、先端が摩耗し、研磨性能の劣化を巻き起こ
す。これらのことから、ダイヤモンドディスクの選定
や、寿命管理は慎重に行う必要が有り、その労力は大き
い。また、高価なダイヤモンドを使用するために、コス
トがかかるため、経済的なデメリットも有る。さらに、
コンディショニングによって発生する研磨パッドの削り
屑が半導体ウェーハと研磨パッドの間に介在すると、半
導体ウェーハを傷つけることは容易に予測できる。

【０００８】これらのダイヤモンドの脱落による半導体
ウェーハの損傷や、長寿命化等に対しては数々の対策方
法が提案されている。

【０００９】一例をあげれば、特許第２８９６６５７号
に示されるような、ディスクの台金にダイヤ砥粒を仮接
着後、不安定な浮いているダイヤ砥粒を除去し、更に、
固定のためにめっきを施し、めっき表面の研磨を行っ
て、ダイヤモンドの先端を露出させる構造が、提案され
ている。この構造によれば、ダイヤモンドの露出量が少
なく、ダイヤモンドの脱落率は極端に低くなると予測さ
れるが、本来目的とする研磨パッドの活性化は、ダイヤ
の露出（突出）が大きいほど効果が大きくなると予測さ
れる。従って、ダイヤモンドの脱落と活性化の度合はト
レードオフの関係になることが予測される。

【００１０】また、特許第２９５７５１９号に示される
ように、プラズマや、燃焼法などを用いて多結晶ダイヤ
モンド薄膜を形成してダイヤモンドディスクを製造方法
が提案されている。この様な構造のダイヤモンドディス
クはダイヤモンド砥粒が脱落する可能性は極端に低くな
ると予測されるが、薄膜を利用するために、短寿命にな
ることが予測される。

【００１１】このように、ダイヤモンド砥粒を用いて、
安価で安定して（これらを両立する）コンディショニン
グを行うためには、多くの解決すべき技術課題が存在す
る。

【００１２】したがって、この発明の目的は、半導体ウ
ェーハの表面を傷付けることなく、安価にコンディショ
ニングを行うことができる半導体ウェーハの研磨方法お
よび研磨装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明の請求項１記載の半導体ウェーハの研磨方法
は、研磨スラリーを研磨パッド上に供給する工程と、前
記研磨スラリーが表面に保持された研磨パッドに半導体
ウェーハを押し付け化学的機械的に研磨する工程と、前
記研磨スラリーの保持率および前記半導体ウェーハとの
接触抵抗を高めるために前記研磨パッドの表面のコンデ
ィショニングを熱源で行う工程と、前記コンディショニ
ングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄液により前
記研磨パッドを清掃する工程とを含む。

【００１４】このように、研磨スラリーの保持率および
半導体ウェーハとの接触抵抗を高めるために研磨パッド
の表面のコンディショニングを熱源で行う工程と、コン
ディショニングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄
液により研磨パッドを清掃する工程とを含むので、研磨
パッドのコンディショニングが、ダイヤモンド砥粒を使
用せずに熱源により行うことができる。このため、ダイ
ヤモンドの脱落により半導体ウェーハの表面を傷付ける
ことがなく、安価で安定してコンディショニングを行う
ことができる。

【００１５】請求項２記載の半導体ウェーハの研磨方法
は、請求項１記載の半導体ウェーハの研磨方法におい
て、研磨パッドの表面のコンディショニングを熱源で行
う際に、前記研磨パッド上の各エリアを個別のレーザ出
力でコンディショニングする。半導体ウェーハとの接触
面積の違いにより研磨パッドの減り量に差が生じるた
め、研磨パッドの表面のコンディショニングを熱源で行
う際に、研磨パッド上の各エリアを個別のレーザ出力で
コンディショニングすることにより、研磨パッドをフラ
ットな状態に保つことができ、半導体ウェーハの面内の
均一性が良好な研磨が可能になる。

【００１６】請求項３記載の半導体ウェーハの研磨方法
は、研磨スラリーを研磨パッド上に供給する工程と、前
記研磨スラリーが表面に保持された研磨パッドに半導体
ウェーハを押し付け化学的機械的に研磨する工程と、前
記研磨スラリーのうち、研磨に関与しなかった残余研磨
スラリーを回収する工程と、前記残余研磨スラリーを高
圧で研磨パッドに吹き付けて、前記研磨パッドの表面を
コンディショニングする工程と、前記コンディショニン
グを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄液により前記
研磨パッドを清掃する工程とを含む。

【００１７】このように、研磨スラリーのうち、研磨に
関与しなかった残余研磨スラリーを回収する工程と、残
余研磨スラリーを高圧で研磨パッドに吹き付けて、研磨
パッドの表面をコンディショニングする工程と、コンデ
ィショニングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄液
により研磨パッドを清掃する工程とを含むので、研磨パ
ッドのコンディショニングが、ダイヤモンド砥粒を使用
せずに残余研磨スラリーにより行うことができる。この
ため、ダイヤモンドの脱落により半導体ウェーハの表面
を傷付けることがなく、安価で安定してコンディショニ
ングを行うことができる。

【００１８】請求項４記載の半導体ウェーハの研磨装置
は、研磨スラリーが供給される研磨パッド上に半導体ウ
ェーハを押し付け化学的機械的に研磨する研磨機構を備
えた半導体ウェーハの研磨装置であって、前記研磨パッ
ドの表面を複数個の熱源によってコンディショニングす
るための熱照射装置を有する。

【００１９】このように、研磨パッドの表面を複数個の
熱源によってコンディショニングするための熱照射装置
を有するので、研磨スラリーの保持率の向上および半導
体ウェーハとの接触抵抗の向上を図ることができる。ま
た、ダイヤモンド砥粒を使用していないので、ダイヤモ
ンドの脱落により半導体ウェーハの表面を傷付けること
がなく、安価で安定してコンディショニングを行うこと
ができる。

【００２０】請求項５記載の半導体ウェーハの研磨装置
は、請求項４記載の半導体ウェーハの研磨装置におい
て、熱照射装置の熱源にレーザ光を用いる。このよう
に、熱照射装置の熱源にレーザ光を用いるので、研磨パ
ッドの表面に鋭い凹凸を形成してコンディショニングす
ることができる。

【００２１】請求項６記載の半導体ウェーハの研磨装置
は、請求項４記載の半導体ウェーハの研磨装置におい
て、熱照射装置の熱照射によって発生する研磨屑を摩擦
によって清掃する清掃ブラシおよび、研磨パッド表面を
洗浄液で洗浄するためのノズルの少なくとも一方が備え
られた。このように、熱照射装置の熱照射によって発生
する研磨屑を摩擦によって清掃する清掃ブラシおよび、
研磨パッド表面を洗浄液で洗浄するためのノズルの少な
くとも一方が備えられたので、研磨パッドの表面を清浄
化することができる。

【００２２】請求項７記載の半導体ウェーハの研磨装置
は、研磨スラリーが供給される研磨パッド上に半導体ウ
ェーハを押し付け化学的機械的に研磨する研磨機構を備
えた半導体ウェーハの研磨装置であって、前記研磨パッ
ド上に備えられた少なくとも一つ以上の研磨スラリー回
収口と、前記回収口から回収された研磨スラリーを高圧
で研磨パッドに吹き付ける複数個のノズルを有する研磨
スラリー吹き付け装置とを有する。このように、研磨パ
ッド上に備えられた少なくとも一つ以上の研磨スラリー
回収口と、回収口から回収された研磨スラリーを高圧で
研磨パッドに吹き付ける複数個のノズルにより研磨パッ
ドの表面をコンディショニングする研磨スラリー吹き付
け装置とを有するので、研磨スラリーの保持率の向上お
よび半導体ウェーハとの接触抵抗の向上を図ることがで
きる。また、ダイヤモンド砥粒を使用していないので、
ダイヤモンドの脱落により半導体ウェーハの表面を傷付
けることがなく、安価で安定してコンディショニングを
行うことができる。

【００２３】請求項８記載の半導体ウェーハの研磨装置
は、請求項７記載の半導体ウェーハの研磨装置におい
て、研磨スラリー吹き付け装置で研磨スラリーを研磨パ
ッドに吹き付けることによって発生する研磨屑および研
磨スラリーを摩擦によって清掃する清掃ブラシおよび、
研磨パッド表面を洗浄液で洗浄するためのノズルの少な
くとも一方が備えられた。このように、研磨スラリー吹
き付け装置で研磨スラリーを研磨パッドに吹き付けるこ
とによって発生する研磨屑および研磨スラリーを摩擦に
よって清掃する清掃ブラシおよび、研磨パッド表面を洗
浄液で洗浄するためのノズルの少なくとも一方が備えら
れたので、研磨パッドの表面を清浄化することができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態を図
１〜図５に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の
実施の形態における半導体ウェーハの研磨装置の概念を
示す側面図である。

【００２５】図１に示すように、この半導体ウェーハの
研磨装置は、研磨スラリーが供給される研磨パッド１上
に半導体ウェーハ５を押し付け化学的機械的に研磨する
研磨機構と、研磨パッド１の表面を複数個の熱源によっ
てコンディショニングするための熱照射装置８とを有す
る。

【００２６】半導体ウェーハ５を研磨する研磨パッド１
は、金属製の回転ベルト２上に貼り付けられている。こ
の回転ベルト２は２つの回転ドラム３に支持され、矢印
４方向に回転する。回転ベルト２上のほぼ中央には半導
体ウェーハ５の裏面を支持し自転するウェーハキャリア
６、一端には研磨スラリーを供給するスラリーノズル７
を有する。研磨パッド１上のスラリーノズル７と逆の一
端には、研磨パッド１を熱によって改質するためのレー
ザ照射装置８を有する。今回は熱源としてレーザ光を使
用したが、レーザのほかに、局所的に研磨パッドの表面
を改質できる熱源であればその他のものを用いても同様
の効果が得られる。

【００２７】また、レーザ照射装置８付近には、洗浄ブ
ラシ９と複数個の洗浄ノズル１０を有する。今回は、洗
浄ブラシ９、洗浄ノズル１０を一体的に備えたが、それ
ぞれ別々に備える場合もある。これは、あまりスラリー
ノズル７との間隔を少なくすると、研磨パッドの改質で
発生する研磨屑が研磨に関与しやすくなるので避けたほ
うが好ましい。また、このレーザ照射装置８は同一エネ
ルギーでレーザ照射するだけではなく、研磨パッド１の
各エリアで照射強度を調節できる構成になっている。こ
こで用いるレーザ光の強度やスポット径は必要に応じて
変更する。今回の実施の形態では、半導体レーザを用
い、レーザのスポット径は０．１ｍｍのものを１７本束
ねた図２に示す形で構成し、洗浄ブラシ９はテフロン
（登録商標）材質のパッドを傷つけない程度の柔らかい
タイプを備え、洗浄ノズル１０は７本を研磨パッド１の
幅と同程度の幅で構成した。

【００２８】図１で説明したように構成されるレーザ照
射装置を用いた研磨パッド表面の改質方法について図３
〜図５を用いて説明する。

【００２９】図３はこの発明の第１の実施の形態におけ
る半導体ウェーハの研磨装置の概念を示す平面図、図４
はこの発明の実施の形態における研磨パッドの表面状態
を示す要部断面図、図５はこの発明の実施の形態におけ
る研磨パッドの表面改質方法を示す説明図である。

【００３０】図３に示されるように、回転ベルト２上に
貼り付けられた研磨パッド１が矢印４方向に一定速度で
回転している。その研磨パッド１上にスラリーノズル７
から研磨スラリー１１を一定量供給する。この状態でウ
ェーハキャリア６に裏面が支持された半導体ウェーハ５
の表面を研磨パッド１に押し当てて研磨を行う。この半
導体ウェーハ５の表面を研磨している間、もしくは研磨
を行う前に、研磨パッド１表面をレーザ照射装置８でレ
ーザ光を照射し、改質する。レーザ照射装置８は矢印１
２に示す動作を行うその動作と同時にベルトが回転する
ため、研磨パッド１の全面にわたってレーザが照射され
ることになる。また、改質直後に改質によって研磨パッ
ド１上に発生した屑を洗浄ブラシ９で除去し、洗浄ノズ
ル１０から供給される液体で更に表面の清浄化を行う。
この一連の半導体ウェーハ５表面の研磨を行う際の研磨
パッド１の表面状態を詳細に説明する。

【００３１】まず、図４（ａ）の断面図に回転ベルト２
に設置した研磨パッド１の状態を示す。研磨パッド１の
内部にはポア１３が点在し、表面では、このポア１３が
開口している。本来、ここに、研磨スラリー１１を保持
し、研磨パッド１との接触で、半導体ウェーハ５の表面
を研磨するが、半導体ウェーハ５の研磨を続けると、ポ
ア１３の形状及び、研磨パッド１表面全体が滑らかにな
り、また、研磨パッド１及び、半導体ウェーハ５の研磨
屑１４がポア１３に詰まり、研磨スラリー１１の保持率
低下と、接触抵抗の低下により研磨性能の低下が発生す
る。そこで、従来はダイヤモンド砥粒を接着したディス
クを研磨パッド１表面に押し当てて、図１１（ｂ）に示
すように、表面に鋭い凹凸１１３を形成して、スラリー
保持率の向上と、接触抵抗の向上を行うが、従来例及び
課題に述べたように、数々の問題点が発生する。

【００３２】そこで、本実施の形態では、図４（ｂ）に
示すように、この研磨パッド１表面に鋭い凹凸１５を形
成するために、レーザ光を照射し、表面を改質した。ま
た、改質や半導体ウェーハ５によって発生する研磨屑１
４を除去するために、レーザ光を照射した直後に、洗浄
ブラシ９及び、洗浄ノズル１０から出る洗浄液によっ
て、研磨パッド１の表面を清浄化した。今回の実施の形
態では、スポット径が０．１ｍｍのレーザ発生源を１７
本束ね、約３ｃｍ上方から研磨パッド１の表面にレーザ
を照射した。また、洗浄液として純水を用いることで、
良好な研磨パッド１表面の改質と清浄化ができ、研磨後
のウェーハに傷の発生が無く高信頼性の半導体装置の製
造が可能になった。洗浄に用いる薬液については、より
洗浄能力が優れる液を使えば、洗浄能力の向上が望める
ことは言うまでもない。

【００３３】また、研磨パッド１は図５（ａ）の研磨パ
ッドと半導体ウェーハの関係図に示すように、半導体ウ
ェーハ５の接触面積が多くなる研磨パッド中央付近が一
番パッドの減り量が多く、ウェーハ周辺部分のすなわ
ち、図５（ｂ）に示すように、研磨パッド１の端部に行
くほど減り量が減少する。このような研磨パッドで研磨
を続けると、半導体ウェーハの面内での削れ量にばらつ
きが発生し、特にウェーハの中央部では、研磨量が周辺
と比較して少なくなる。しかし、本実施の形態の研磨パ
ッドの各エリアで熱源の出力調整が可能な表面改質方法
を用いれば、図５（ｃ）に示すように、研磨パッド１の
中央部と比較して端部をより強いレーザ光で改質するこ
とで、研磨パッド１をフラットな状態に保つことができ
る。この結果、半導体ウェーハ５の面内の均一性が良好
な研磨が可能になる。

【００３４】なお、研磨パッド１上の各エリアを個別の
レーザ出力で改質したが、レーザ出力は調節できるため
一定にしてもよい。

【００３５】この発明の第２の実施の形態を図６〜図８
に基づいて説明する。図６はこの発明の第２の実施の形
態における半導体ウェーハの研磨装置を概念を示す側面
図である。

【００３６】図６に示すように、この半導体ウェーハの
研磨装置は、研磨スラリーが供給される研磨パッド１上
に半導体ウェーハ５を押し付け化学的機械的に研磨する
研磨機構と、研磨パッド１上に備えられた少なくとも一
つ以上の研磨スラリー回収口１７と、回収口１７から回
収された研磨スラリーを高圧で研磨パッド１に吹き付け
る複数個のノズルにより研磨パッド１の表面をコンディ
ショニングする研磨スラリー吹き付け装置１６とを有す
る。

【００３７】半導体ウェーハ５を研磨する研磨パッド１
は、金属製の回転ベルト２上に貼り付けられている。こ
の回転ベルト２は２つの回転ドラム３に支持され、矢印
４方向に回転する。回転ベルト２上のほぼ中央には半導
体ウェーハ５の裏面を支持し自転するウェーハキャリア
６、一端には研磨スラリーを供給するスラリーノズル７
を有する。研磨パッド１上のスラリーノズル７と逆の一
端には、研磨パッド１を改質するためのスラリー吹き付
け装置１６が有り、そのスラリー吹き付け装置１６付近
にスラリー回収口１７を有する。このスラリー吹き付け
装置１６はスラリー回収口１７から回収されたスラリー
をエアーやガスの圧力によって研磨パッド１の表面に吹
き付ける為のものである。

【００３８】また、スラリー吹き付け装置の付近には、
洗浄ブラシ９と複数個の洗浄ノズル１０を有する。今回
は、洗浄ブラシ９、洗浄ノズル１０を一体的に備えた
が、それぞれ別々に備える場合もある。これは、あまり
スラリーノズル７との間隔を少なくすると、研磨パッド
の改質で発生する研磨屑が研磨に関与しやすくなるので
避けたほうが好ましい。また、このスラリー吹き付け装
置１６は同一エネルギーでスラリーを吹き付けるだけで
はなく、研磨パッド１の各エリアで吹きつけ強度を調節
できる構成になっている。ここで用いるスラリー吹き付
けの強度やスポット径は必要に応じて変更する。今回の
実施の形態では、吹きつけに用いるノズルの径は３ｍｍ
程度のものを１０本束ねた形で構成し、洗浄ブラシ９は
テフロン（登録商標）材質のパッドを傷つけない程度の
柔らかいタイプを備え、洗浄ノズル１０は７本を研磨パ
ッド１の幅と同程度の幅で構成した。

【００３９】図６で説明したように構成される、スラリ
ー吹き付け装置を用いた研磨パッド表面の改質方法につ
いて図７および図８を用いて説明する。

【００４０】図７はこの発明の第２の実施の形態におけ
る半導体ウェーハの研磨装置の概念を示す平面図、図８
はこの発明の実施の形態における研磨パッドの表面状態
を示す要部断面図である。

【００４１】図７に示されるように、回転ベルト２上に
貼り付けられた研磨パッド１が矢印４方向に一定速度で
回転している。その研磨パッド１上にスラリーノズル７
から研磨スラリー１１を一定量供給する。この状態でウ
ェーハキャリア６に裏面が支持された半導体ウェーハ５
の表面を研磨パッド１に押し当てて研磨を行う。この半
導体ウェーハ５の表面を研磨している間、もしくは研磨
を行う前に、研磨パッド１表面をスラリー吹き付け装置
１７でスラリーを吹き付け、改質する。スラリー吹き付
け装置１７は矢印１２に示す動作を行うその動作と同時
にベルトが回転するため、研磨パッド１の全面にわたっ
てスラリーが吹き付けられることになる。また、ここで
吹き付けるスラリーは、スラリーノズル７から研磨パッ
ド１に供給されたスラリー１１が研磨パッド１の回転に
よってキャリア６に到達し、周辺にはじかれ研磨に関与
しない残余分をスラリー回収口１７から回収したもので
ある。この残余スラリーを高圧のエアーやガスで研磨パ
ッドの吹き付け、改質を行う。

【００４２】また、改質直後に改質によって研磨パッド
１上に発生した屑を洗浄ブラシ９で除去し、洗浄ノズル
１０から供給される液体で更に表面の清浄化を行う。こ
の一連の半導体ウェーハ５表面の研磨を行う際の研磨パ
ッド１の表面状態を詳細に説明する。まず、図８（ａ）
の断面図に回転ベルト２に設置した研磨パッド１の状態
を示す。研磨パッド１の内部にはポア１３が点在し、表
面では、このポア１３が開口している。本来、ここに、
研磨スラリー１１を保持し、研磨パッド１との接触で、
半導体ウェーハ５の表面を研磨するが、半導体ウェーハ
５の研磨を続けると、ポア１３の形状及び、研磨パッド
１表面全体が滑らかになり、また、研磨パッド１及び、
半導体ウェーハ５の研磨屑１４がポア１３に詰まり、研
磨スラリー１１の保持率低下と、接触抵抗の低下により
研磨性能の低下が発生する。そこで、従来はダイヤモン
ド砥粒を接着したディスクを研磨パッド１表面に押し当
てて、図１１（ｂ）に示すように、表面に鋭い凹凸１１
３を形成して、スラリー保持率の向上と、接触抵抗の向
上を行うが、従来例及び課題に述べたように、数々の問
題点が発生する。

【００４３】そこで、本実施の形態では、図８（ｂ）に
示すように、この研磨パッド１表面に鋭い凹凸１５を形
成するために、スラリーを吹き付けて表面を改質した。
スラリーにはシリカや、アルミナなどが含まれ、これら
と研磨パッド１とが衝突することで物理的に研磨パッド
表面が改質される。また、改質や半導体ウェーハ５によ
って発生する研磨屑１４を除去するために、スラリーを
吹き付けた直後に、洗浄ブラシ９及び、洗浄ノズル１０
から出る洗浄液によって、研磨パッド１の表面を清浄化
した。スラリーを吹き付ける圧力やノズルの本数、ノズ
ルの高さは必要に応じて変更するが、今回の実施の形態
では、径が３ｍｍ程度のノズルを１０本束ね、約２ｃｍ
上方から研磨パッド１の表面にスラリーを７ｋｇ／ｃｍ
² の圧力で吹き付けた。また、洗浄液として純水を用い
ることで、良好な研磨パッド１表面の改質と清浄化がで
き、研磨後のウェーハに傷の発生が無く高信頼性の半導
体装置の製造が可能になった。洗浄に用いる薬液につい
ては、より洗浄能力が優れる液を使えば、洗浄能力の向
上が望めることは言うまでもない。

【００４４】通常、研磨に関与しないスラリーは薬液廃
棄口より廃棄されるが、本実施の形態の研磨方法では廃
棄されるスラリーを有効に活用できる為、従来ダイヤモ
ンドで行っていた表面改質に対してコスト低減だけでは
なく、環境に対しても有利な研磨および、表面改質方法
である。

【００４５】なお、研磨パッド１上の各エリアでスラリ
ーを吹き付ける圧力を調節すれば、図５と同様に研磨パ
ッド１をフラットな状態に保つことができる。また、清
掃ブラシと洗浄ノズルは両方を備えているが、少なくと
も一方を備えた構成にしてもよい。

【００４６】

【発明の効果】この発明の請求項１記載の半導体ウェー
ハの研磨装置は、研磨スラリーの保持率および半導体ウ
ェーハとの接触抵抗を高めるために研磨パッドの表面の
コンディショニングを熱源で行う工程と、コンディショ
ニングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄液により
研磨パッドを清掃する工程とを含むので、研磨パッドの
コンディショニングが、ダイヤモンド砥粒を使用せずに
熱源により行うことができる。このため、ダイヤモンド
の脱落により半導体ウェーハの表面を傷付けることがな
く、安価で安定してコンディショニングを行うことがで
きる。

【００４７】請求項２では、半導体ウェーハとの接触面
積の違いにより研磨パッドの減り量に差が生じるため、
研磨パッドの表面のコンディショニングを熱源で行う際
に、研磨パッド上の各エリアを個別のレーザ出力でコン
ディショニングすることにより、研磨パッドをフラット
な状態に保つことができ、半導体ウェーハの面内の均一
性が良好な研磨が可能になる。

【００４８】この発明の請求項３記載の半導体ウェーハ
の研磨方法によれば、研磨スラリーのうち、研磨に関与
しなかった残余研磨スラリーを回収する工程と、残余研
磨スラリーを高圧で研磨パッドに吹き付けて、研磨パッ
ドの表面をコンディショニングする工程と、コンディシ
ョニングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄液によ
り研磨パッドを清掃する工程とを含むので、研磨パッド
のコンディショニングが、ダイヤモンド砥粒を使用せず
に残余研磨スラリーにより行うことができる。このた
め、ダイヤモンドの脱落により半導体ウェーハの表面を
傷付けることがなく、安価で安定してコンディショニン
グを行うことができる。また、廃棄されるスラリーを有
効に活用できるため、環境に対しても有利である。

【００４９】この発明の請求項４記載の半導体ウェーハ
の研磨装置によれば、研磨パッドの表面を複数個の熱源
によってコンディショニングするための熱照射装置を有
するので、研磨スラリーの保持率の向上および半導体ウ
ェーハとの接触抵抗の向上を図ることができる。また、
ダイヤモンド砥粒を使用していないので、ダイヤモンド
の脱落により半導体ウェーハの表面を傷付けることがな
く、安価で安定してコンディショニングを行うことがで
きる。

【００５０】請求項５では、熱照射装置の熱源にレーザ
光を用いるので、研磨パッドの表面に鋭い凹凸を形成し
てコンディショニングすることができる。

【００５１】請求項６では、熱照射装置の熱照射によっ
て発生する研磨屑を摩擦によって清掃する清掃ブラシお
よび、研磨パッド表面を洗浄液で洗浄するためのノズル
の少なくとも一方が備えられたので、研磨パッドの表面
を清浄化することができる。

【００５２】この発明の請求項７記載の半導体ウェーハ
の研磨装置によれば、研磨パッド上に備えられた少なく
とも一つ以上の研磨スラリー回収口と、回収口から回収
された研磨スラリーを高圧で研磨パッドに吹き付ける複
数個のノズルにより研磨パッドの表面をコンディショニ
ングする研磨スラリー吹き付け装置とを有するので、研
磨スラリーの保持率の向上および半導体ウェーハとの接
触抵抗の向上を図ることができる。また、ダイヤモンド
砥粒を使用していないので、ダイヤモンドの脱落により
半導体ウェーハの表面を傷付けることがなく、安価で安
定してコンディショニングを行うことができる。また、
廃棄されるスラリーを有効に活用できるため、環境に対
しても有利である。

【００５３】請求項８では、研磨スラリー吹き付け装置
で研磨スラリーを研磨パッドに吹き付けることによって
発生する研磨屑および研磨スラリーを摩擦によって清掃
する清掃ブラシおよび、研磨パッド表面を洗浄液で洗浄
するためのノズルの少なくとも一方が備えられたので、
研磨パッドの表面を清浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態における半導体ウ
ェーハの研磨装置の概念を示す側面図である。

【図２】（ａ）はこの発明の第１の実施の形態における
レーザ照射装置の側面図、（ｂ）はその底面の拡大図で
ある。

【図３】この発明の第１の実施の形態における半導体ウ
ェーハの研磨装置の概念を示す平面図である。

【図４】この発明の実施の形態における研磨パッドの表
面状態を示す要部断面図である。

【図５】この発明の実施の形態における研磨パッドの表
面改質方法を示す説明図である。

【図６】この発明の第２の実施の形態における半導体ウ
ェーハの研磨装置を概念を示す側面図である。

【図７】この発明の第２の実施の形態における半導体ウ
ェーハの研磨装置の概念を示す平面図である。

【図８】この発明の実施の形態における研磨パッドの表
面状態を示す要部断面図である。

【図９】従来の半導体ウェーハの研磨装置の概念を示す
側面図である。

【図１０】従来の半導体ウェーハの研磨装置の概念を示
す平面図である。

【図１１】従来例における研磨パッドの表面状態を示す
要部断面図である。

【符号の説明】

１ 研磨パッド ２ 回転ベルト ３ 回転ドラム ４ 回転方向 ５ 半導体ウェーハ ６ キャリア ７ スラリーノズル ８ レーザ照射装置 ９ 洗浄ブラシ １０ 洗浄ノズル １１ スラリー １２ 動作方向 １３ ポア １４ 研磨屑 １５ 鋭い凹凸 １６ スラリー吹き付け装置 １７ スラリー回収口

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨スラリーを研磨パッド上に供給する
   工程と、前記研磨スラリーが表面に保持された研磨パッ
   ドに半導体ウェーハを押し付け化学的機械的に研磨する
   工程と、前記研磨スラリーの保持率および前記半導体ウ
   ェーハとの接触抵抗を高めるために前記研磨パッドの表
   面のコンディショニングを熱源で行う工程と、前記コン
   ディショニングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄
   液により前記研磨パッドを清掃する工程とを含む半導体
   ウェーハの研磨方法。
2. 【請求項２】 研磨パッドの表面のコンディショニング
   を熱源で行う際に、前記研磨パッド上の各エリアを個別
   のレーザ出力でコンディショニングする請求項１記載の
   半導体ウェーハの研磨方法。
3. 【請求項３】 研磨スラリーを研磨パッド上に供給する
   工程と、前記研磨スラリーが表面に保持された研磨パッ
   ドに半導体ウェーハを押し付け化学的機械的に研磨する
   工程と、前記研磨スラリーのうち、研磨に関与しなかっ
   た残余研磨スラリーを回収する工程と、前記残余研磨ス
   ラリーを高圧で研磨パッドに吹き付けて、前記研磨パッ
   ドの表面をコンディショニングする工程と、前記コンデ
   ィショニングを行った直後に、清掃ブラシおよび洗浄液
   により前記研磨パッドを清掃する工程とを含む半導体ウ
   ェーハの研磨方法。
4. 【請求項４】 研磨スラリーが供給される研磨パッド上
   に半導体ウェーハを押し付け化学的機械的に研磨する研
   磨機構を備えた半導体ウェーハの研磨装置であって、前
   記研磨パッドの表面を複数個の熱源によってコンディシ
   ョニングするための熱照射装置を有することを特徴とす
   る半導体ウェーハの研磨装置。
5. 【請求項５】 熱照射装置の熱源にレーザ光を用いる請
   求項４記載の半導体ウェーハの研磨装置。
6. 【請求項６】 熱照射装置の熱照射によって発生する研
   磨屑を摩擦によって清掃する清掃ブラシおよび、研磨パ
   ッド表面を洗浄液で洗浄するためのノズルの少なくとも
   一方が備えられた請求項４記載の半導体ウェーハの研磨
   装置。
7. 【請求項７】 研磨スラリーが供給される研磨パッド上
   に半導体ウェーハを押し付け化学的機械的に研磨する研
   磨機構を備えた半導体ウェーハの研磨装置であって、前
   記研磨パッド上に備えられた少なくとも一つ以上の研磨
   スラリー回収口と、前記回収口から回収された研磨スラ
   リーを高圧で研磨パッドに吹き付ける複数個のノズルに
   より前記研磨パッドの表面をコンディショニングする研
   磨スラリー吹き付け装置とを有することを特徴とする半
   導体ウェーハの研磨装置。
8. 【請求項８】 研磨スラリー吹き付け装置で研磨スラリ
   ーを研磨パッドに吹き付けることによって発生する研磨
   屑および研磨スラリーを摩擦によって清掃する清掃ブラ
   シおよび、研磨パッド表面を洗浄液で洗浄するためのノ
   ズルの少なくとも一方が備えられた請求項７記載の半導
   体ウェーハの研磨装置。