JP2003163192A - 溝入り研磨布並びにワークの研磨方法及び研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワーク、特に半導体ウェーハを研磨する際に、
ウェーハ製造工程においてはワークの外周ダレを改善
し、またナノトポロジーレベルを改善した研磨を行うこ
とができ、さらにデバイス作製工程においてもワークの
外周ダレを引き起こすことなく段差修正を行うことがで
きるようにした溝入り研磨布、並びにこの溝入り研磨布
を用いるワークの研磨方法及び研磨装置を提供する。 【解決手段】研磨布本体の表面に形成された溝を有しか
つワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布におい
て、前記研磨布本体の表面と前記溝の側面とのなす角度
が、ワークの面取り角度以上であるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク、特に半導
体ウェーハ（以下、単にウェーハということがある）の
研磨加工に関し、詳細にはワークの研磨加工に用いられ
る溝入り研磨布並びにその溝入り研磨布を用いたワーク
の研磨方法及び研磨装置に関する。

【０００２】

【関連技術】最近、最先端デバイスの製造工程等でＣＭ
Ｐ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌ
ｉｓｈｉｎｇ）技術が用いられている。この技術は半導
体素子製造工程における素子分離形成、キャパシタ形成
等で発生した余分な成膜部分を除去するのに用いられて
いる。

【０００３】シリコンウェーハ製造工程においては、こ
のＣＭＰ技術が、ウェーハ表面に存在する、波長が数ｍ
ｍから数百μｍの凹凸（一般にはナノトポロジー又はナ
ノトポグラフィーと呼ばれる）を除去する目的で使用さ
れる場合がある。この様な研磨（倣い研磨）では研磨代
をウェーハ面内で均一にすることが重要である。

【０００４】通常行われているＣＭＰは以下のようなも
のである。被研磨材である半導体ウェーハ等のワーク
は、発泡ウレタン等で形成された軟質なシート（一般に
はバッキングパッドと呼ばれる）を貼り付けた研磨ヘッ
ドに保持される。なお、ウェーハの周りはガラスエポキ
シ等の樹脂で形成されたリング状部材（一般にはリテー
ナリングと呼ばれる）で囲まれており、このリング状部
材によって研磨中にワークが飛び出すのを防いでいる。

【０００５】この研磨ヘッドに対向して研磨定盤が設置
されており、研磨定盤表面には研磨布が貼り付けられて
いる。研磨の際には研磨ヘッドに保持されたウェーハを
研磨布に接触させ、同時に研磨剤を研磨布上に供給し、
研磨定盤及び研磨ヘッドを回転させながら、ウェーハに
荷重を印加することによりウェーハを研磨する。

【０００６】このＣＭＰにおいては、余分な成膜部分の
除去効率やナノトポロジーの改善効率を上げるため、シ
ョアＤ硬度で５０以上の硬質な研磨布が一般には用いら
れている。ショアＤ硬度とは、反発式カタサ試験機の一
種であるショア硬さ試験機Ｄ形により測定した硬さで、
ＪＩＳ Ｚ２２４６に準拠したものである。

【０００７】上記したような硬質な研磨布においては一
般に研磨剤の回り込みが悪い。これは軟質な研磨布（例
えば不織布タイプの研磨布）に比べて発泡が小さい為で
ある。特にワークが大型化すると、研磨剤の回り込みが
悪いことの影響が顕著となり、ワークの平坦度の悪化に
つながる。そこで、研磨剤の回り込みを改善するため
に、硬質研磨布の表面に格子状、螺旋状、放射状等の溝
を形なすることが提案されている（例えば、特開２００
１−１２５５号公報、特開２０００−４２９０１号公
報、特開平１０−２７７９２１号公報、特開平８−１１
０５１号公報等）。すなわち、図１３に示したように、
従来の研磨布は、研磨布本体Ｐの表面に溝を形成せず平
坦な表面を有する溝無し研磨布２９と、研磨布本体Ｐの
表面に溝Ｇを形成した溝入り研磨布３０とに大別され
る。図１３（ｂ）において、Ｍは溝ピッチである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような溝入りの硬
質研磨布でワークを研磨するとウェーハ製造工程におい
ては、ワークの外周部で面ダレ等の形状異常を引き起こ
し、またデバイス作製工程においては段差修正を行う際
にワークの外周ダレを起こしてしまう。これは、研磨時
にワーク面内で研磨取り代がばらつくためであるが、特
にウェーハ外周部での研磨代が異なってしまう。このた
め、ワークが半導体ウェーハの場合、最先端品で要求さ
れる品質、すなわちナノトポロジーとフラットネスを両
立した品質を得ることが出来ないという問題が生じてい
る。

【０００９】また、前記した提案においては研磨剤の回
り込みを均一にすることを主眼とした対策が開示されて
いるが、これらの対策のみではウェーハ外周部の形状異
常を完全に防止することは不可能であった。

【００１０】本発明は、上記した問題点に鑑みなされた
もので、ワーク、特に半導体ウェーハを研磨する際に、
ウェーハ製造工程においてはワークの外周ダレを改善
し、またナノトポロジーレベルを改善した研磨を行うこ
とができ、さらにデバイス作製工程においてもワークの
外周ダレを引き起こすことなく段差修正を行うことがで
きるようにした溝入り研磨布、並びにこの溝入り研磨布
を用いるワークの研磨方法及び研磨装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の溝入り研磨布の
第１の態様は、研磨布本体の表面に形成された溝をワー
クの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記
研磨布本体の表面と前記溝の側面とのなす角度が、ワー
クの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とす
る。

【００１２】本発明の溝入り研磨布の第２の態様は、研
磨布本体の表面に形成された溝をワークの研磨処理に用
いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面
から少なくとも深さ０．２ｍｍより浅い場所における溝
の側面の断面形状が直線状であり、該研磨布本体の表面
と該溝の側面とのなす角度が、ワークの面取り角度以上
であるようにしたことを特徴とする。

【００１３】ワークによって研磨布が押された場合、研
磨布の圧縮によりワークがある部分と無い部分で厚さに
差が生じる。図１４に示したように、研磨布本体Ｐに形
成された溝Ｇの断面形状が、例えばＵ字型〔図１４
（ａ）〕又は溝深さの深いＶ字型〔図１４（ｂ）〕の場
合、溝Ｇの側面Ｇ１にワークが当たることによってワー
クの最外周部に大きな局圧がかかり、ワーク最外周部に
面ダレを生じる。つまり、研磨代がワーク最外周部で大
きくなってしまう。

【００１４】更にバッキングパッドにワークを保持して
いる場合、ワークがバッキングパッド側に逃げる現象が
発生する為、上記した面ダレ発生部よりも内側では研磨
代が少ない部分が生じる。すなわち、ワーク外周部にウ
ネリのような形状異常が発生してしまう。

【００１５】なお、図１４において、Ｐ１は研磨布本体
表面、Ｄは溝深さ、Ｅは溝幅、及びθｐは研磨布本体表
面Ｐ１と溝の側面Ｇ１とのなす角である。図１４（ａ）
にはθｐ＝約９０°及び図１４（ｂ）にはθｐ＝約１３
５°の場合が示されている。

【００１６】一方、本発明の研磨布を用いると、ワーク
最外周部と溝側面との接触抵抗が小さくなり、ワーク外
周部における面ダレ等の形状異常を抑制できる。特に図
１に示したように、研磨布本体の表面と溝の側面とのな
す角度θｐをワークの面取り角度θｗ（本明細書におい
ては、図１２に示したように、ワークＷの表面Ｆ１と面
取り面Ｆ２とがなす角度を面取り角度という）以上にし
たときに、ワーク外周部での形状異常は、特異点的に改
善される。

【００１７】本発明の溝入り研磨布の第１及び第２の態
様においては、特に溝の断面形状が直線状のＶ字型であ
り、上記条件を満たす形状が好ましい。Ｖ字型であれば
溝の形成が容易であるからである。

【００１８】本発明の溝入り研磨布の第３の態様は、研
磨布本体の表面に形成された溝をワークの研磨処理に用
いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面
から少なくとも深さ０．２ｍｍより浅い場所における溝
の側面の断面形状が曲線状であり、該研磨布本体の表面
と該溝の側面の接線とのなす角度が、ワークの面取り角
度以上であるようにしたことを特徴とする。

【００１９】このように研磨布本体表面から少なくとも
深さ０．２ｍｍよりも浅い場所における溝の側面の全て
の点での接線と研磨布本体表面がなす角度θｔ〔図３
（ｂ）〕が面取り角度θｗ以上であれば、すなわち、深
さ０．２ｍｍよりも浅い部分における溝側面の接線と研
磨布本体の表面がなす角度θtの最小値が面取り角度θ
ｗ以上となるようにすれば、ワーク最外周部と溝側面と
の接触抵抗が小さくなり、ワーク外周部における面ダレ
等の形状異常を抑制できる。本発明の溝入り研磨布の第
３の態様においては、溝の断面形状をＵ字型とすること
ができ、上記条件を満たす形状のものを採用することが
できる。

【００２０】上記した研磨布本体の表面と溝の側面がな
す角度θｐ又は溝の側面の接線と研磨布本体表面がなす
角度θｔは１６０°以上であることが好ましい。多くの
ウェーハでは２０°程度の面取り（面取り面とウェーハ
表面とがなす角度、即ち面取り角度θｗで表すと１６０
°程度）であり、１６０°以上の角度にしておけば大抵
のウェーハは問題なく研磨できるからである。また、前
記角度θｐ及びθｔの上限は、特に限定されるものでは
ないが１７５°以内が好ましい。具体的には、これらの
角度θｐ及びθｔは研磨剤の回り込み等を考慮に入れ必
要な溝の深さを設定し、それにより適宜決定する。

【００２１】研磨布本体表面における溝幅は特に限定す
るものではないが、３ｍｍ以下が望ましい。溝幅が３ｍ
ｍを超えると、ワーク外周部がワークの弾性変形によっ
て溝内部に落ち込むことがあり、前述した要因とは別の
要因で外周ダレ等の形状異常を引き起こす可能性があ
る。

【００２２】なお、溝の断面形状の効果は如何なる研磨
布でも得られるが、ショアＤ硬度で５０以上の研磨布で
特に顕著な効果があらわれる。これは、研磨布が軟質な
場合（例えば不織布の場合）、ワーク外周部と研磨布の
溝との接触に伴う衝撃を研磨布側においてある程度吸収
できるが、研磨布が硬質な場合、研磨布が吸収できる衝
撃が少ない為である。

【００２３】本発明のワークの研磨方法は、ワーク保持
プレートに保持されたワークを研磨定盤に貼付された研
磨布に所定の研磨荷重で押し付けることによって、該ワ
ークの片面に研磨加工を施すワークの研磨方法であっ
て、前記研磨布として上記した本発明の溝入り研磨布を
用いることを特徴とする。本発明の研磨方法でワークを
研磨することにより、ワーク外周部における形状異常を
防止することができる。研磨代を均一にする倣い研磨で
特に有効である。また、硬質研磨布の使用によってナノ
トポロジーも良好となる。したがって、ワークが半導体
ウェーハの場合、本発明の研磨方法によってフラットネ
ス及びナノトポロジーの両者が共に要求される最先端デ
バイスで求められるウェーハを製造することができる。

【００２４】本発明のワークの研磨装置は、研磨ヘッド
を構成するワーク保持プレートに保持されたワークを、
研磨定盤に貼付された研磨布に、所定の研磨荷重で押し
付けることによって、該ワークの片面に研磨加工を施す
ワークの研磨装置であって、前記研磨布として上記した
本発明の溝入り研磨布を用いることを特徴とする。本発
明の研磨装置でワークを研磨することにより、例えばワ
ークが半導体ウェーハの場合、最先端デバイスで使用可
能なウェーハを得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面中、図１〜図７に基づいて更に具体的に説明する
が、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思
想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうま
でもない。

【００２６】図１は本発明のＶ字型溝を有する溝入り研
磨布の一例を示す要部断面説明図である。図２は図１の
Ｖ字型溝の種々の変形例を示す要部断面説明図で、
（ａ）は第１変形例、（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は
第３変形例をそれぞれ示す。図３は本発明のＵ字型溝を
有する溝入り研磨布の一例を示す要部断面説明図で、
（ａ）は全体図及び（ｂ）は（ａ）の矢視円Ａ部分の拡
大図である。図４は図３のＵ字型溝の種々の変形例を示
す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例及び（ｂ）は
第２変形例である。図５は本発明のＶ字型とU字型とを
組み合わせた形状の溝を有する溝入り研磨布における溝
形状の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は
第１変形例、（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は第３変形
例をそれぞれ示す。図６は本発明の溝入り研磨布の全体
平面図で、（ａ）は第１の溝パターン、（ｂ）は第２の
溝パターン及び（ｃ）は第３の溝パターンをそれぞれ示
す。図７は本発明の研磨装置の一例を示す断面的説明図
で、（ａ）は全体図及び（ｂ）は研磨ヘッドの摘示拡大
図である。

【００２７】図１において、３０Ａは本発明に係る溝入
り研磨布で、研磨布本体Ｐの表面Ｐ１には溝ＶＧが形成
されている。該溝ＶＧは、該溝ＶＧと直交するように縦
方向に切断（図６（ａ）に示したように、溝パターンが
直線の場合は溝Ｇと直交する方向及び図６（ｂ）（ｃ）
に示したように、溝パターンが曲線の場合には該曲線の
接線ＬＳと直交する方向に切断面Ｂを形成するように切
断）した際の断面形状が図１に示したようにＶ字型とな
るように形成されている。この場合、該溝ＶＧの側面Ｖ
Ｇ１の断面形状は直線状となっている。該研磨布本体Ｐ
の表面Ｐ１と該溝ＶＧの側面ＶＧ１とのなす角度θｐ
は、ワークＷの面取り角度θｗ（図１２）以上とするこ
とが必須である。なお、本明細書においては、前述した
ように、ワークＷの表面Ｆ１と面取り面Ｆ２とのなす角
θｗを面取り角とする（図１２）。

【００２８】つまり、ワークＷの面取り角度θｗが、例
えば、１６０°であれば研磨布本体表面Ｐ１と溝ＶＧの
側面ＶＧ１とのなす角度θｐも１６０°以上にする。例
えば、上記したＶ字型の溝ＶＧであれば３ｍｍの溝幅Ｅ
に対して溝深さｄを約０．５ｍｍ程度にする。なお、本
明細書においては、前述したように、ワークＷの表面Ｆ
１と面取り面Ｆ２とのなす角θｗを面取り角とする（図
１２）。

【００２９】上記したＶ字型溝ＶＧの溝形状は種々の形
状が採用可能であるが、図２にＶ字型溝ＶＧの変形例を
示した。図２（ａ）に示した研磨布３０Ｂは、θｐ＝約
１６０°で溝幅Ｅが２ｍｍの例である。図２（ｂ）に示
した研磨布３０Ｃはθｐ＝約１６０°で溝幅Ｅが３ｍｍ
の例である。図２（ｂ）の場合は溝深さｄを２ｍｍより
も深く形成できる。図２（ｃ）に示した研磨布３０Ｄは
θｐ＞１６０°にした例である。図２（ｃ）の場合は溝
深さｄは浅くなる。

【００３０】本発明の溝入り研磨布の溝形状は、上記し
たＶ字型の他にも種々の形状を採用することが可能であ
り、次に説明する。図３はＵ字型の溝形状の溝入り研磨
布３０Ｅを示す。同図において、研磨布本体Ｐの表面Ｐ
１には断面形状がＵ字型の溝ＵＧが形成されている。こ
の場合、研磨布本体Ｐと接する溝ＵＧの側面ＵＧ１の断
面形状が曲線状であり、該研磨布本体Ｐの表面Ｐ１から
少なくとも深さｄ＝０．２ｍｍよりも浅い場所における
該研磨布本体Ｐの表面Ｐ１と該溝ＵＧの側面ＵＧ１の接
線Ｌとのなす角度θｔが、ワークＷの面取り角度θｗ
（図１２）以上であることが必要である。つまり、ワー
クＷの面取り角度θｗが、例えば１６０°であれば、上
記角度θｔを１６０°以上とする。

【００３１】上記したＵ字型溝ＵＧの溝形状も種々の形
状を採用することが可能であるが、図４にＵ字型溝ＵＧ
の変形例を示した。図４（ａ）に示した研磨布３０Ｆ
は、θｔ＞約１６０°で横幅が２ｍｍの例である。溝深
さｄ＝０．２ｍｍの位置における接線Ｌと研磨布本体Ｐ
の表面Ｐ１とのなす角θｔ＞約１６０°となっている。
図４（ｂ）に示した研磨布３０Ｇは、θｐ＞１６０°で
横幅が３ｍｍの例である。溝深さｄ＝０．２ｍｍより深
い位置まで角θｔ＞約１６０°となっている例である。

【００３２】本発明の溝入り研磨布の溝形状は、上記し
たＶ字型及びＵ字型以外にも種々の溝形状を採用するこ
とは勿論で、例えば、図５に示すようにＶ字型とＵ字型
を組み合わせた形状とすることもできる。図５（ａ）に
示した研磨布３０Ｈの溝ＶＵＧにおいては、研磨布本体
Ｐの表面Ｐ１から溝深さｄ＝０．２ｍｍまでは、直線状
（Ｖ字型溝の溝側面と同様）に形成し、溝深さｄ＝０．
２ｍｍより深い部分、すなわち溝ＶＵＧの中央部分には
凹部ＵＧ２（Ｕ字型溝の中央部分と同様）が形成されて
いる。図５（ａ）は、θｐ＝約１６０°で、溝幅Ｅが２
ｍｍの例である。

【００３３】図５（ｂ）に示した研磨布３０Ｉの溝ＶＵ
Ｇにおいては、研磨布本体Ｐの表面Ｐ１から溝深さｄが
０．２ｍｍを超えた位置まで、直線状に形成し、溝ＶＵ
Ｇの中央部分に凹部ＵＧ２が形成されている。図５
（ｂ）は、θｐ＞１６０°で、溝幅Ｅが２ｍｍの例であ
る。

【００３４】溝深さｄが０．２ｍｍよりも深い部分の溝
形状は、本発明の溝入り研磨布による研磨効果には特別
の影響を与えないので、図５（ａ）（ｂ）に示したよう
に、Ｕ字型としてもよいし、その他の形状としてもよ
い。例えば、図５（ｃ）に示した研磨布３０Ｊの溝ＶＵ
Ｇにおけるように、溝ＶＵＧの中央部分の凹部ＵＧ２の
形状を半円形状とすることもできる。図５（ｃ）におい
て、その他の溝形状は図５（ｂ）と同様である。図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）、図４（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）
に示した凹部ＵＧ２は研磨剤の滞留を行う作用があるの
で、その形状を工夫することによって研磨剤の滞留量の
調節を行うことができる。

【００３５】本発明の溝入り研磨布の研磨布本体Ｐの表
面Ｐ１の溝パターンについても特に限定されず、図６
（ａ）に示した溝入り研磨布３０Ｋのように研磨布本体
Ｐの表面Ｐ１に格子状の溝Ｇを形成し、また図６（ｂ）
に示した溝入り研磨布３０Ｌのように研磨布本体Ｐの表
面Ｐ１に同心円状の溝Ｇを形成することもできる。さら
に、図６（ｃ）に示した溝入り研磨布３０Ｍのように研
磨布本体Ｐの表面Ｐ１に螺旋状の溝Ｇを形成してもよい
し、その他の形状の溝を形成してもよいことはいうまで
もない。

【００３６】本発明の溝入り研磨布３０Ａ〜３０Ｍの溝
形状の形成の仕方は特に限定されるものではないが、例
えば、溝形状と同様な形状をした刃を持つ加工機で研磨
布本体Ｐの表面Ｐ１を削ることによって形成できる。

【００３７】研磨布本体の材質は特に限定されるもので
はないが、例えば、発泡ウレタン製の研磨布、不織布タ
イプの研磨布等が使用できる。また、積層化した研磨
布、例えば発泡ウレタンと不織布を２層で積層した研磨
布や更に中間層を入れ３層にした研磨布などでも使用で
きる。特に研磨面の硬度がショアＤ硬度で５０以上の研
磨布であると、本発明の溝入り研磨布において溝を形成
した効果が大となる。

【００３８】本発明の溝入り研磨布３０Ａ〜３０Ｍは、
従来から使用されている研磨装置の研磨布として用いる
ことができるが、図７（ａ）（ｂ）に研磨布として本発
明の溝入り研磨布を用いた本発明の研磨装置の一例を示
した。

【００３９】図７（ａ）に示した本発明の研磨装置１０
の基本的構成は従来公知の研磨装置と同様であり、特別
の限定はないが、本発明の溝入り研磨布３０Ａ〜３０Ｍ
（図示例では３０Ａを用いた）を研磨布として用いる点
が特徴である。

【００４０】本発明の研磨装置１０は、ワーク、例えば
ウェーハＷの片面を研磨する装置として構成されてい
る。該研磨装置１０は、回転する研磨定盤１２と、研磨
ヘッド１４の下面に装着されたワーク保持プレート１６
と、研磨剤供給管１８を有している。該定盤１２の上面
には本発明の溝入り研磨布３０Ａが貼付してある。該定
盤１２は回転軸２２により所定の回転速度で回転され
る。該研磨ヘッド１４は回転軸１５により所定の回転速
度で回転される。

【００４１】そして、ワーク保持プレート１６の表面に
は、バッキングパッド１９が貼り付けられ、ワークＷは
バッキングパッド１９を介してワーク保持プレート１６
に保持される。該ワーク保持プレート１６の周辺部には
リテーナリング１７が設けられており、ワーク保持プレ
ート１６に保持されたワークＷの飛び出しが防止されて
いる。該ワーク保持プレート１６は、研磨ヘッド１４の
下面に装着され、研磨ヘッド１４により回転されると同
時に所定の研磨荷重で研磨布３０ＡにワークＷを押し付
ける。研磨剤は研磨剤供給管１８から所定の流量で溝入
り研磨布３０Ａ上に供給され、この研磨剤がワークＷと
研磨布３０Ａの間に供給されることによりワークＷが研
磨される。

【００４２】さらに詳細に説明すれば、ワーク保持プレ
ート１６は、図７（ｂ）に示したような構造を有してい
る。図７（ｂ）において、２１は空気供給路で、ワーク
保持プレート１６の内部でかつワーク保持プレート本体
１６ａの上方に設けられたエアバッグ加圧領域２３に空
気を供給することによってエアバッグゴムシート２７に
よってワーク保持プレート１６に揺動可能に支持された
ワーク保持プレート本体１６ａを下方に押圧し、ワーク
Ｗを定盤１２の溝入り研磨布３０Ａに加圧状態で押し付
けることができる。

【００４３】上記のような研磨装置１０に研磨剤を供給
しながら摺接することでワークＷの面を研磨する。上記
したような溝形状を有する本発明の溝入り研磨布を用い
た研磨装置を用いてワークＷを研磨加工することで高平
坦度なワークＷを製造することができる。

【００４４】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもの
で限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもな
い。

【００４５】研磨対象ワークとなる使用ウェーハとして
は、直径２００ｍｍ（８インチ）シリコン鏡面研磨ウェ
ーハ（１次研磨後のウェーハ）を用いた。この試料ウェ
ーハの面取り面とウェーハ表面のなす角度は１６０°と
した。この試料ウェーハに対して、図７に示した装置と
同様の研磨装置を用いて研磨加工を行った。基本的な研
磨条件として、研磨圧力：４０ｋＰａ（４００ｇ／ｃｍ
²）、相対速度：５０ｍ／ｍｉｎ、研磨代：１μｍ、研
磨剤：コロイダルシリカ系研磨剤（ｐＨは無機アルカリ
の添加により１０．５に調整）、バッキングパッド：Ｂ
Ｐ１０４（富士紡績社製）、研磨布：発泡ウレタン製硬
質研磨布（ショアＤ硬度：５５°）で実施した。以下の
実施例、比較例は特別な記載が無い限りすべて上記条件
で研磨した。

【００４６】本発明の溝入り研磨布による研磨加工では
研磨代分布がウェーハ面内で均一なほど好ましい。そこ
で、本発明の溝入り研磨布による研磨加工の効果の評価
方法は、研磨前後のウェーハ形状を静電容量式の平坦度
測定器（ＡＤＥ社製 ＵＬＴＲＡＧＡＧＥ ９７００）
で測定し、ウェーハ面内での研磨代分布（但し外周２ｍ
ｍ除外）を比較した。

【００４７】研磨したウェーハの外周ダレの判断方法を
図８に示した。図８（ａ）は研磨したウェーハＷにおけ
る測定ポイントを示す説明図及び図８（ｂ）は図８
（ａ）のウェーハ直径線ＤＬに沿って観察した研磨代分
布を示す概略説明図で、縦軸に研磨代〔研磨前後のウェ
ーハ形状（厚さ等）を測定し、同一点における研磨前後
の形状の差を求めた値〕、横軸にウェーハの直径方向を
設定して、ウェーハ断面方向（厚さ方向）の研磨代分布
を示したものである。図８（ａ）に示すようにウェーハ
直径方向の研磨代部分の測定ポイントを外周縁部に多数
箇所（３５点）とり、これを平均した研磨代分布をと
り、外周１０ｍｍ（外周から中心方向へ１０ｍｍの地
点）と外周２ｍｍ（外周から中心方向へ２ｍｍの地点）
での研磨代の差を求め、ダレ量とした。つまり、研磨代
分布のウェーハ断面形状〔図８（ｂ）〕を解析し、外周
２〜１０ｍｍの範囲でのダレ量を評価した。

【００４８】ウェーハ表面のナノトポグラフィーについ
ても評価した。ナノトポグラフィーは、波長が０．１ｍ
ｍから２０ｍｍ程度で振幅が数ｎｍから１００ｎｍ程度
の凹凸のことであり、その評価法としては１辺が０．１
ｍｍから１０ｍｍ程度の正方形、又は直径が０．１ｍｍ
から１０ｍｍ程度の円形のブロック範囲（この範囲はＷ
ＩＮＤＯＷ ＳＩＺＥ等と呼ばれる）の領域で、ウェー
ハ表面の凹凸の高低差（ＰＶ；Ｐｅａｋ ｔｏ Ｖａｌ
ｌｅｙ）を評価する。

【００４９】このＰＶ値はＮａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈ
ｙ Ｈｅｉｇｈｔ等とも呼ばれる。ナノトポグラフィー
としては、特に評価したウェーハ面内に存在する凹凸の
最大値が小さいことが望まれている。ここでは２ｍｍの
正方形で複数のブロック範囲を評価しそのＰＶ値の最大
値を求めた。この値が２０ｎｍ以下であれば良品とし
た。本実施例ではナノトポグラフィーは、ＡＤＥ社製Ｎ
ａｎｏｍａｐｐｅｒ（２ｍｍ×２ｍｍ角のエリア）で測
定した。

【００５０】（溝の有無及び溝の断面形状による研磨代
分布について） （実施例１、２及び比較例１、２）溝無し研磨布の場合
と溝入り研磨布の場合及び溝の断面形状の相違による研
磨代分布を確認した。溝入り研磨布の溝パターンは図６
（ａ）に示したような格子状のパターンとし、溝から溝
へのピッチは２０ｍｍのものを用いた。

【００５１】研磨布としては、溝幅３ｍｍ、深さ０．５
ｍｍのＶ字型溝の溝入り研磨布（研磨布本体表面と溝側
面のなす角度θｐは１６０°）〔図２（ｂ）；実施例
１〕、溝幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍのＵ字型溝（但し、
研磨布本体表面から少なくとも深さ０．２ｍｍよりも浅
い場所における溝側面の接線と研磨布本体表面がなす角
度θｔが、１６０°以上）〔図４（ａ）；実施例２〕、
溝無し研磨布（比較例１）、溝幅２ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍのＵ字型溝の溝入り研磨布〔図１４（ａ）；比較例
２〕を使用した。

【００５２】ウェーハ面内での研磨代分布（但し外周２
ｍｍ除外）を比較した結果、実施例１では、図９に示す
ように研磨代の分布はウェーハ面内で概ね均一になっ
た。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は９ｎｍ程度
であった。これによりウェーハはダレることなく研磨さ
れ、またナノトポグラフィーも改善される。実施例２に
ついても、実施例１と同様に研磨代はウェーハ面内で均
一になった。

【００５３】比較例１では、研磨剤の回り込みが悪い
為、図１０に示すように研磨代の分布はウェーハの中央
部で少なくなる凹形状になっていることがわかり、結果
的にウェーハ形状が凸化する傾向となった。ナノトポグ
ラフィーのＰＶ値の最大値は１２ｎｍ程度であった。

【００５４】比較例２では、図１１に示すように研磨代
の分布は、全体的には均一な取り代であったが最外周部
で取り代のバラツキがあった。つまり、前形状を維持す
る傾向であったが、最外周で研磨量が増加し（いわゆる
外周ダレ）、その内側で研磨量の低下（外周ハネ）が見
られた。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は１３ｎ
ｍ程度であった。

【００５５】このように本発明の溝入り研磨布を備えた
研磨装置によってウェーハを研磨加工することにより、
ウェーハ外周部のダレを抑制することができた。

【００５６】（溝の角度の影響について） （実施例３、４及び比較例３〜５）研磨布本体表面の形
状は格子状のパターンであり２０ｍｍピッチで溝を形成
した。Ｕ字型及びＶ字形の角度の変更を行い研磨した。
溝深さは０．５ｍｍである。溝形状は、それぞれθｐ＝
１６０°のＶ字型溝（実施例３）、θｐ＝１７０°のＶ
字型溝（実施例４）、θｐ＝９０°のＵ字型溝（図１４
（ａ）；比較例３）、θｐ＝１２０°のＶ字型溝（比較
例４）、θｐ＝１４０°のＶ字型溝（比較例５）であっ
た。

【００５７】ウェーハ外周部のダレ量を確認した結果、
実施例３（角度θｐ＝１６０°）では、外周ダレは見ら
れなかった（外周ダレ量が０．０２μｍ以下であっ
た）。実施例４（角度θｐ＝１７０°）では、外周ダレ
量は０．０５μｍであった。ナノトポグラフィーのＰＶ
値の最大値は１０±２ｎｍ程度であった。

【００５８】比較例３（いわゆるＵ字型溝）では、外周
ダレ量が０．２０μｍ発生した。比較例４（角度θｐ＝
１２０°）では、外周ダレ量が０．１３μｍ発生した。
比較例５（角度θｐ＝１４０°）では、外周ダレ量が
０．１０μｍ発生した。ナノトポグラフィーのＰＶ値の
最大値は１２±２ｎｍ程度であった。

【００５９】上述した通り、角度θｐが面取り角度θｗ
よりも小さいと、溝側面とウェーハ外周との当たりが強
くなり、外周ダレ抑制効果は不充分となる。また、角度
θｐ＝１７０°の場合は、溝深さを０．５ｍｍに設定す
ると溝幅が約５ｍｍと広くなる為、溝内部にウェーハ外
周部が落ち込む現象が発生し、比較例の溝よりは良いも
のの外周ダレがやや悪くなる傾向にある。

【００６０】（実施例５、６及び比較例６，７）次に、
Ｕ字型溝に面取りを施した場合の例を示す。Ｕ字型溝の
エッジ部の面取りを行い、深さ０．２ｍｍよりも浅い部
分において、溝側面の接線と研磨布本体表面がなす角度
θｔが、１６０°（実施例５）、１７０°（実施例
６）、１２０°（比較例６）、１４０°（比較例７）で
ある研磨布を用意した。研磨布本体表面の形状は格子状
のパターンであり２０ｍｍピッチで溝を形成した。

【００６１】ウェーハ外周部のダレを確認した結果、実
施例５ではダレ無し（ダレ量が０．０２μｍ以下）、実
施例６についてもダレ無し（ダレ量が０．０２μｍ以
下）、比較例６ではダレ量が０．１５μｍ、比較例７で
は、ダレ量が０．１０μｍであった。ナノトポグラフィ
ーのＰＶ値の最大値は１１±２ｎｍ程度であった。

【００６２】溝側面の接線と研磨布本体表面とのなす角
度θｔが面取り角度θｗよりも小さいと、ウェーハ外周
と溝側面との当たりを低減する効果が不十分となる。溝
側面の接線と研磨布本体表面とのなす角度θｔが面取り
角度θｗ以上であることが望ましい。

【００６３】なお、上記した実施例ではＶ字型溝、Ｕ字
型溝のエッジ部を面取りした例のみを示したが、本発明
の溝入り研磨布の技術思想を取り入れた溝の断面形状で
あれば、上記した各実施例の溝形状に限定されるもので
はない。例えば、図５に示したようなＶ字型とＵ字型を
組み合わせた溝形状も同様な効果がある。

【００６４】上記のようにウェーハのダレ形状（研磨の
取り代分布の均一性）には溝形状が特に重要であるが、
本発明の溝入り研磨布ではナノトポグラフィーも重要で
ある。ナノトポグラフィーの最大ＰＶ値は２０ｎｍ以下
であれば良好な面状態であるが、上記した実施例及び比
較例ともに１５ｎｍ以下、特に実施例では１０ｎｍ前後
とナノトポグラフィーは良好であった。これは硬質な研
磨布を用いているためである。ナノトポグラフィーは研
磨布の硬さにも影響され、硬度が高いほど改善効果が大
きいが、本発明の溝入り研磨布の溝形状が比較的軟質な
研磨布にどの程度効果があるかを確認したので、その結
果を以下に示す。

【００６５】（研磨布硬度の効果） （実施例７、８）上記研磨条件のうち研磨布の硬度を代
え研磨した。具体的には研磨布として不織布系研磨布
（ロデール・ニッタ社製Ｓｕｂａ６００、アスカーＣ硬
度：約７０のもの）を用いた。アスカーＣ硬度は、スプ
リング硬さ試験機の一種であるアスカーゴム硬度計Ｃ型
により測定した値である。なお、不織布系研磨布ではシ
ョア硬さ試験機Ｄ型により測定した場合、不織布の空隙
に測定端子（接触子）が刺さってしまうことがある為、
正確な硬さの測定ができないことがある。そこでアスカ
ーＣ硬度で示した。また、ショアＤ硬度５５の研磨布を
アスカーＣ硬度で測定した場合、アスカーＣ硬度はおよ
そ９５〜１００程度である。従って、アスカーＣ硬度７
０はショアＤ硬度にしておよそ３０〜５０前後の硬さで
ある。

【００６６】溝形状としては、幅３ｍｍ、深さ０．５ｍ
ｍのＶ字型溝〔図２（ｂ）、実施例７〕、幅２ｍｍ、深
さ０．５ｍｍの面取りされたＵ字型溝〔図４（ａ）、実
施例８〕を有する溝入り研磨布を用いて試料ウェーハに
対する研磨加工を行った。

【００６７】研磨したウェーハについてウェーハ外周部
のダレを確認した結果、実施例７（Ｖ字型溝）ではダレ
量は０．０２μｍ以下、実施例８（Ｕ字型溝）ではダレ
量は０．０３μｍと良好であった。ナノトポグラフィー
のＰＶ値の最大値は２０ｎｍ程度であった。

【００６８】比較的軟質な不織布系研磨布でも溝の断面
形状によるダレ改善の効果は見られる。ダレの改善には
本発明の溝入り研磨布の溝形状が有効である事がわか
る。しかし、軟質な研磨布では硬質研磨布使用時に見ら
れた程の効果はなく、またナノトポグフィーのＰＶ値も
全体的に大きくなってしまうため、本発明の溝入り研磨
布において、硬質の研磨布、特にショアＤ硬度で５０以
上の研磨布に適用すると特に好適である。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の溝入研磨布
を用いた研磨装置により、ワーク、特に半導体ウェーハ
を研磨することにより、ウェーハ製造工程においてはワ
ークの外周ダレを改善し、またナノトポロジーレベルを
改善した研磨を行う事ができ、さらに、デバイス作製工
程においてもワークの外周ダレを引き起こすことなく段
差修正を行うことができる。特に硬質な研磨布を適用し
た本発明の溝入研磨布を用いてウェーハを研磨するとダ
レがほとんどなく、ナノトポグラフィーの最大ＰＶ値も
たいへん小さな研磨ウェーハを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＶ字型溝を有する溝入り研磨布の一
例を示す要部断面説明図である。

【図２】 図１のＶ字型溝の種々の変形例を示す要部断
面説明図で、（ａ）は第１変形例、（ｂ）は第２変形例
及び（ｃ）は第３変形例をそれぞれ示す。

【図３】 本発明のＵ字型溝を有する溝入り研磨布の一
例を示す要部断面説明図で、（ａ）は全体図及び（ｂ）
は（ａ）の矢視円Ａ部分の拡大図である。

【図４】 図３のＵ字型溝の種々の変形例を示す要部断
面説明図で、（ａ）は第１変形例及び（ｂ）は第２変形
例である。

【図５】 本発明のＶ字型とU字型とを組み合わせた形
状の溝を有する溝入り研磨布における溝形状の種々の変
形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例、
（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は第３変形例をそれぞれ
示す。

【図６】 本発明の溝入り研磨布の全体平面図で、
（ａ）は第１の溝パターン、（ｂ）は第２の溝パターン
及び（ｃ）は第３の溝パターンをそれぞれ示す。

【図７】 図７は本発明の研磨装置の一例を示す断面的
説明図で、（ａ）は全体図及び（ｂ）は研磨ヘッドの摘
示拡大図である。

【図８】 実施例及び比較例における研磨ウェーハの外
周ダレの判断方法を示す説明図で、（ａ）は測定ポイン
トを示すウェーハの上面図及び（ｂ）は（ａ）の直径線
に沿って観察した研磨代分布を示す概略説明図で、縦軸
に研磨代及び横軸にウェーハの直径方向を設定して、ウ
ェーハ断面方向の研磨代分布を示すものである。

【図９】 実施例１におけるウェーハ面内の研磨代分布
を示すグラフである。

【図１０】 比較例１におけるウェーハ面内の研磨代分
布を示すグラフである。

【図１１】 比較例２におけるウェーハ面内の研磨代分
布を示すグラフである。

【図１２】 ワークの面取り角度を示す説明図である。

【図１３】 従来の研磨布を示す要部断面説明図で、
（ａ）は溝無し研磨布及び（ｂ）は溝入り研磨布をそれ
ぞれ示す。

【図１４】 従来の溝入研磨布の溝形状を示す要部断面
説明図で、（ａ）はＵ字型溝及び（ｂ）はＶ字型溝をそ
れぞれ示す。

【符号の説明】

１０：研磨装置、１２：研磨定盤、１４：研磨ヘッド、
１５：回転軸、１６：ワーク保持プレート、１６ａ：ワ
ーク保持プレート本体、１７：リテーナリング、１８：
研磨剤供給管、１９：バッキングパッド、２１：空気供
給路、２２：回転軸、２３：エアバッグ加圧領域、２
７：エアバッグゴムシート、２９：溝無し研磨布、３
０，３１Ａ，３１Ｂ：従来の溝入り研磨布、３０Ａ〜３
０Ｍ：本発明の溝入り研磨布、Ｄ，ｄ：溝深さ、Ｅ：溝
幅、Ｇ，ＵＧ，ＶＧ，ＶＵＧ：溝、Ｇ１，ＵＧ１，ＶＧ
１：溝側面、Ｌ，ＬＳ：接線、Ｐ：研磨布本体、Ｐ１：
研磨布本体表面、ＵＧ２：凹部、Ｗ：ワーク（ウェー
ハ）。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨布本体の表面に形成された溝を有し
   かつワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布におい
   て、前記研磨布本体の表面と前記溝の側面とのなす角度
   が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特
   徴とする溝入り研磨布。
2. 【請求項２】 研磨布本体の表面に形成された溝を有し
   かつワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布におい
   て、前記研磨布本体の表面から少なくとも深さ０．２ｍ
   ｍより浅い場所における溝の側面の断面形状が直線状で
   あり、該研磨布本体の表面と該溝の側面とのなす角度
   が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特
   徴とする溝入り研磨布。
3. 【請求項３】 前記溝の断面形状がＶ字型であることを
   特徴とする請求項１又は２記載の溝入り研磨布。
4. 【請求項４】 前記研磨布本体の表面と前記溝の側面と
   のなす角度が、１６０°以上であることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか１項記載の溝入り研磨布。
5. 【請求項５】 研磨布本体の表面に形成された溝を有し
   かつワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布におい
   て、前記研磨布本体の表面から少なくとも深さ０．２ｍ
   ｍより浅い場所における溝の側面の断面形状が曲線状で
   あり、該研磨布本体の表面と該溝の側面の接線とのなす
   角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたこと
   を特徴とする溝入り研磨布。
6. 【請求項６】 前記溝の断面形状がＵ字型であることを
   特徴とする請求項５記載の溝入り研磨布。
7. 【請求項７】 前記研磨布本体の表面と前記溝の側面の
   接線とのなす角度が、１６０°以上であることを特徴と
   する請求項５又は６記載の溝入り研磨布。
8. 【請求項８】 前記溝の中央部に研磨剤滞溜調節用の凹
   部を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１
   項記載の溝入り研磨布。
9. 【請求項９】 前記研磨布本体の硬度がショアＤ硬度で
   ５０以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれ
   か１項記載の溝入り研磨布。
10. 【請求項１０】 ワーク保持プレートに保持されたワー
    クを研磨定盤に貼付された研磨布に所定の研磨荷重で押
    し付けることによって、該ワークの片面に研磨加工を施
    すワークの研磨方法であって、前記研磨布として請求項
    １〜９のいずれか１項記載の溝入り研磨布を用いること
    を特徴とするワークの研磨方法。
11. 【請求項１１】 研磨ヘッドを構成するワーク保持プレ
    ートに保持されたワークを、研磨定盤に貼付された研磨
    布に、所定の研磨荷重で押し付けることによって、該ワ
    ークの片面に研磨加工を施すワークの研磨装置であっ
    て、前記研磨布として請求項１〜９のいずれか１項記載
    の研磨布を用いることを特徴とするワークの研磨装置。