JP2004082270A - 研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、半導体基板を研磨加工する際用いられる研磨加工精度に好適な研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法に関し、簡単な構成で容易に研磨パッドの表面に均一にスラリーを供給することで研磨加工精度の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】スラリー導入用貫通孔４１と複数のスラリー供給用貫通孔４２とを設けた上層研磨パッド部３０と、スラリー導入部４３とスラリー通路用溝部７１とを設けた下層研磨パッド部６０とからなる研磨パッド１２１をプラテン１１０に配設する。そして、プラテン１１０の回転による遠心力を利用して、研磨パッド１２１の表面上部から供給されたスラリーをスラリー導入用貫通孔４１から導入して、スラリーをスラリー導入部４３及びスラリー通路用溝部７１により導き、スラリー供給用貫通孔４２を介して研磨パッド１２１表面にスラリーを均等に供給して研磨を行う。
【選択図】 図２
【解決手段】スラリー導入用貫通孔４１と複数のスラリー供給用貫通孔４２とを設けた上層研磨パッド部３０と、スラリー導入部４３とスラリー通路用溝部７１とを設けた下層研磨パッド部６０とからなる研磨パッド１２１をプラテン１１０に配設する。そして、プラテン１１０の回転による遠心力を利用して、研磨パッド１２１の表面上部から供給されたスラリーをスラリー導入用貫通孔４１から導入して、スラリーをスラリー導入部４３及びスラリー通路用溝部７１により導き、スラリー供給用貫通孔４２を介して研磨パッド１２１表面にスラリーを均等に供給して研磨を行う。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法に関し、特に半導体基板を研磨加工する際用いられる研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高集積化及び微細化に伴い、フォトリソグラフィー工程での焦点深度の不足を補い微細なパターニングされたレジスト膜を形成する手段として化学的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ、以下ＣＭＰ）が注目されている。このＣＭＰを実施するＣＭＰ装置は、層間絶縁膜の平坦化工程や、Ｗ，Ａｌ，Ｃｕ等のメタル配線を埋め込み形成する工程等で用いられている。このＣＭＰ装置を用いたこれらの工程においては、半導体基板面内での研磨量が均一であることが望ましく、面内均一性の値が良いことが良好な研磨加工を行う上で重要である。
【０００３】
従来のＣＭＰ装置としては、例えば、特開平１１−２８５９６２号公報に開示されたものがある。図１は、同公報に開示されたＣＭＰ装置を示している。
【０００４】
同図に示すように、このＣＭＰ装置はプラテン３内部にスラリー副供給管２２と、スラリー副供給管２２にスラリー１０を供給するためのスラリー主供給管２３とが設けられている。また、研磨パッド２０にはプラテン３に形成されたスラリー副供給管２２に対応する位置に開口孔２１が設けられている。スラリー主供給管２３から供給されたスラリー１０は、スラリー副供給管２２を通って開口孔２１を介して研磨パッド２０の表面に供給されて、ウェーハ４が研磨される。
【０００５】
このように構成することで、ウェーハ４の研磨面に均等にスラリー１０を供給することができるので、ＣＭＰ装置での研磨加工時の面内均一性を向上することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先に述べたＣＭＰ装置においては、プラテン３の内部にスラリー主供給管２３及びスラリー副供給管２２を形成する必要があるため、プラテン３内の構造が複雑化し、ＣＭＰ装置のコストが上昇する。
【０００７】
また、回転している状態のプラテン３に対しスラリー１０を供給する必要があるため、スラリーの供給装置（図示せず）とスラリー主供給管２３とをロータリージョイント等で接続する必要があり、これによってもＣＭＰ装置の構成が複雑になる。
【０００８】
さらに、スラリー主供給管２３及びスラリー副供給管２２でスラリーが滞留してスラリーが凝固し易く、凝固したスラリーによりウェーハが研磨されると、ウェーハにスクラッチが生じて半導体装置の歩留まり低下を引き起こす等の問題点がある。
【０００９】
そこで本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、簡単な構成で容易に研磨パッドの表面に均一にスラリーを供給することを可能とした研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、請求項１記載の発明では、スラリーを用いて基板の研磨処理を行う、第一の研磨パッド部と、前記第一の研磨パッド部の下層に配設された第二の研磨パッド部とからなる積層構造を有した研磨パッドにおいて、前記第一の研磨パッド部に、前記第一の研磨パッド部の表面の上部から前記スラリーが導入される第一の貫通孔と、前記スラリーを前記第一の研磨パッド部の表面に供給させるための第二の貫通孔とを設けると共に、前記第二の研磨パッド部に、前記第一の貫通孔から流入した前記スラリーを前記第二の貫通孔へと導くスラリー通路用溝部を設けたことを特徴とする研磨パッドにより、解決する。
【００１１】
上記発明によれば、第一の研磨パッド部に形成された第一の貫通孔から導入したスラリーを、第二の研磨パッド部に形成されたスラリー通路用溝部に取り込むことができる。また、スラリー通路用溝部に取り込まれたスラリーを、第一の研磨パッド部に形成された第二の貫通孔から第一の研磨パッド部表面に供給して、基板の研磨処理を行うことができる。さらに、スラリー供給経路を研磨パッド内にのみ形成するため、ＣＭＰ装置側にスラリーの供給経路を設ける必要がなくなり、装置構成の簡単化を図ることができる。
【００１２】
また請求項２記載の発明では、請求項１記載の研磨パッドにおいて、前記第二の貫通孔を複数個形成し、前記第一の研磨パッド部の中心側に位置する前記第二の貫通孔の直径に対し、半径方向へ離間するに従い前記第二の貫通孔の直径が漸次小さくなるように構成したことを特徴とする研磨パッドにより、解決する。
【００１３】
上記発明によれば、第二の貫通孔を複数個形成することで基板の研磨される面に対して均等にスラリーを供給することができる。また、第二の貫通孔の大きさを第一の研磨パッド部の中心から半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように形成することで、中心から半径方向へのスラリーの供給量を調節することができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の研磨パッドにおいて、前記スラリー通路用溝部を半径方向に延在するように複数個形成し、かつ、前記スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することを特徴とする研磨パッドにより、解決する。
【００１５】
上記発明によれば、複数個のスラリー通路用溝部を形成することで第一の研磨パッド部の表面に研磨に必要なスラリーを十分に供給することができる。また、スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することで、第一の研磨パッド部の半径方向に対して供給されるスラリーの量を調節することができる。
【００１６】
また請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドと、前記研磨パッドが配設された回転自在なプラテンと、前記研磨パッド上に前記基板を押圧させて研磨を行うための回転自在な研磨ヘッドとを設けてなる研磨装置により、解決する。
【００１７】
上記発明によれば、研磨パッドが配設された回転自在なプラテンを用いて研磨を行うことで、プラテンの回転よる遠心力によりスラリー通路用溝部に導かれたスラリーを第二の貫通孔から供給して、研磨ヘッドの押圧及び回転により基板の研磨を行うことができる。
【００１８】
また請求項５記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドを用いた研磨方法であって、前記第一の貫通孔から前記スラリーを導入し、該スラリーが前記スラリー通路用溝部を流れて前記第二の貫通孔に至り、前記第二の貫通孔を介して前記第一の研磨パッド表面に供給して前記基板の研磨を行うことを特徴とする研磨方法により、解決する。
【００１９】
上記発明によれば、スラリーを研磨パッドの上部表面から滴下することで、研磨パッドの配設されているプラテンの回転による遠心力により、自動的に研磨パッド表面にスラリーを供給することができるため、ＣＭＰ装置内にスラリー供給経路を設ける必要がないためＣＭＰ装置構成の簡単化を図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【００２１】
図２に示すようにＣＭＰ装置の研磨部２００は、大略するとプラテン部１５０と、研磨ヘッド部１４０と、ドレス部１６０と、スラリー供給部８１とにより構成されている。
【００２２】
以下、研磨部２００を構成する各構成要素について、図２を参照して説明する。始めに、プラテン部１５０について説明する。
【００２３】
プラテン部１５０は、プラテン１１０と、プラテン用回転軸１１１と、研磨パッド１２１とにより構成されている。プラテン１１０の一方の面には研磨パッド１２１が交換可能な状態で配設されており、他方の面にはプラテン１１０を回転支持するためのプラテン用回転軸１１１が配設されている。
【００２４】
次に、研磨ヘッド部１４０について説明する。
【００２５】
研磨ヘッド部１４０は、研磨ヘッド１０１と、研磨ヘッド用回転軸１０２と、バッキングフィルム１３１と、リテイナー１０３とにより構成されている。研磨ヘッド１０１の一方の面には、半導体基板１０４を裏面から支持するバッキングフィルム１３１が配設されており、バッキングフィルム１３１を周方向に取り囲むようにリテイナー１０３が形成されている。
【００２６】
リテイナー１０３は、半導体基板１０４が研磨ヘッド１０１から外れないように、半導体基板１０４の外周方向から支持している。研磨ヘッド１０１の他方の面には、研磨ヘッド１０１を回転自在に支持するための研磨ヘッド用回転軸１０２が配設されている。研磨時には、研磨ヘッド１０１は回転し、同図中に示したＨ方向から研磨ヘッド用回転軸１０２を介して半導体基板１０４に圧力が加えられて半導体基板１０４は研磨される。
【００２７】
次に、ドレス部１６０について説明する。
【００２８】
ドレス部１６０はドレッサー９３と、ドレス用ヘッド９２と、ドレス用回転軸９１とにより構成されている。ドレス用ヘッド９２の一方の面には研磨パッド１４０のコンディショニングを行うためのドレッサーが配設されている。他方の面には、ドレス用ヘッド９２を回転自在に支持するためのドレス用回転軸９１が配設されている。コンディショニング時には、同図中に示したＩ方向からドレス用回転軸９１を介してドレッサー９３に圧力が加えられ、研磨パッド１４０はコンディショニングされる。
【００２９】
次に、スラリー供給部８１について説明する。
【００３０】
スラリー供給部８１は、プラテン１１０の中心の上部に形成されており、研磨パッド１２１上にスラリーを供給する。
【００３１】
次に、研磨パッド１２１について説明する。
【００３２】
研磨パッド１２１は、上層研磨パッド部３０と下層研磨パッド部６０とにより構成されている。先ず、上層研磨パッド部３０について説明する。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。同図に示すように上層研磨パッド部３０は、中央部に一つのスラリー導入用貫通孔４１と、複数個のスラリー供給用貫通孔４２が形成されている。また、上層研磨パッド部３０の直径は５０ｃｍ、厚みが３〜５ｍｍのものを使用する。
【００３４】
スラリー導入用貫通孔４１は、スラリー供給部８１からスラリーを下層研磨パッド部４２へ導入するための貫通孔であり、直径は２ｃｍ程度の円形状に形成されている。スラリー導入用貫通孔４１は、スラリー供給部８１からスラリーを導入することができる形状と大きさであればよく、上記形状及び大きさに限定されない。
【００３５】
また、スラリー供給用貫通孔４２は、下層研磨パッド部６０に導入されたスラリーを上層研磨パッド部３０に供給するための貫通孔である。スラリー供給用貫通孔４２は、半径方向に４個のスラリー供給用貫通孔４２が８本形成されている。スラリー供給用貫通孔４２は、全て同一の大きさからなる円形状を貫通孔であり、直径Ｃの大きさは３ｍｍ程度に形成される。また、間隔Ｚの距離は３．０〜３．５ｃｍの範囲内で形成される。なお、スラリー供給用貫通孔４２の大きさ、数量や半径方向に対して何本設けるかについては、プラテン１１０の大きさや研磨する半導体基板１０４の大きさにより変わるので上記値に限定されない。
【００３６】
上層研磨パッド部３０の外周部には、４箇所のノッチ部５１が形成されており、このノッチ部は上層研磨パッド部３０と下層研磨パッド部６０の位置合わせのためのものである。
【００３７】
このように上層研磨パッド部３０にスラリー導入用貫通孔４１と、複数個のスラリー供給用貫通孔４２を設けることで、スラリー導入用貫通孔４１から導入したスラリーをスラリー供給用貫通孔４２から上層研磨パッド部３０の表面にスラリーを供給するころができる。また、ノッチ部５１を設けることで下層研磨パッド部６０との位置合わせを可能にしている。
【００３８】
次に、下層研磨パッド部６０について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の第１の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。同図に示すように下層研磨パッド部６０は、スラリー導入部４３と、スラリー通路用溝部７１と、ノッチ部５２とが形成されている。また、下層研磨パッド部３０の直径は２０インチ、厚みは、例えば、３〜５ｍｍのものを使用する。
【００４０】
スラリー導入部４３は、スラリー導入用貫通孔４１を介してスラリーをスラリー通路用溝部７１に導入するための溝である。図２に示すように、スラリー導入部４３とスラリー通路用溝部７１の間には境界なく形成されている。
【００４１】
スラリー通路用溝部７１は、半径方向に同一の深さ、幅及び長さで８本形成されている。図２に示したスラリー通路用溝部７１の溝深さＨ１は１．５〜２．５ｍｍ程度に形成される。また、図４に示したスラリー通路用溝部７１の幅Ｆは、５ｍｍ程度に形成される。また、スラリー通路用溝部７１の長さについては、図２に示したＥの距離が０〜１０ｍｍの範囲内で形成することができる。
【００４２】
下層研磨パッド部６０の外周部には、４箇所のノッチ部５２が形成されており、このノッチ部５２は下層研磨パッド部６０と上層研磨パッド部３０の位置合わせのためのものである。
【００４３】
このように下層研磨パッド部６０を形成することにより、スラリー供給用貫通孔４２から上層研磨パッド部３０の表面に供給するためのスラリーを一時的に蓄えることができる。また、ノッチ部５２を設けることで上層研磨パッド部３０との位置合わせを可能にしている。
【００４４】
以上のように形成された上層研磨パッド部３０と下層研磨パッド部６０は、図２に示すように上層研磨パッド部３０のノッチ部５１と下層研磨パッド部６０のノッチ部５２とを位置合わせして、スラリー供給用貫通孔４２とスラリー通路用溝部７１とが繋がるように張り合わせて、研磨パッド１２１として使用される。
【００４５】
このように研磨パッド１２１を構成することにより、スラリー導入用貫通孔４１を介してスラリー導入部４３にスラリーを導入し、導入したスラリーをスラリー通路用溝部により導きそれぞれのスラリー供給用貫通孔４２を介して上層研磨パッド３０の表面に供給して、半導体基板１０４の研磨を行うことができる。
【００４６】
また、スラリー供給用貫通孔４２は半径方向に４個形成されたものが８方向に対して配設されているため、半導体基板１０４の研磨される面に対して複数箇所から研磨に必要なスラリーを十分に供給することができ、半導体基板１０４の研磨による面内均一性は向上する。
【００４７】
また、スラリーの流れ経路が研磨パッド内にのみ形成されるため、プラテン１１１内部にスラリーを供給するための機構等を設ける必要がなく、ＣＭＰ装置構成の簡単化を図ることができ、ＣＭＰ装置コストの上昇を防ぐことができる。また、スラリーの供給方法が単純なため、スラリーが凝集しにくい。それにより、半導体基板１０４が凝集したスラリーで研磨されることがないため、半導体基板１０４の研磨表面にスクラッチの発生による半導体基板の歩留まりの低下を防ぐことができる。
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態による上層研磨パッドの平面図であり、図６は、本発明の第２の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。
【００４８】
図５において、先の第１の実施形態の説明で使用した図３に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、図６において、先の第１の実施形態の説明で使用した図４に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
本実施形態は、上層研磨パッド部３０の中心部から半径方向に形成するスラリー供給用貫通孔４２の個数を変更した場合の一例である。
【００５０】
同図に示すように、上層パッド部３１は、４方向に上層パッド部３１の中心部から半径方向へ４個のスラリー供給用貫通孔４２と、４方向へ上層パッド部３１の中心部から半径方向へ２個のスラリー供給用貫通孔４２とを設けた構成になっている。
【００５１】
また、上層パッド部３１を用いる場合には、図６に示すような長さの短いスラリー通路用溝部７２と、先に説明したスラリー通路用溝部７１とを配設された下層研磨パッド部６１と併用して研磨を行う。
【００５２】
通常、研磨中は研磨パッド１２１とプラテン１１０とは一体に回転するために遠心力が生じる。そのため、上層研磨パッド部３０の中心部に形成されたスラリー供給用貫通孔４２よりも、中心部から半径方向に離間した位置にあるスラリー供給用貫通孔４２のほうがスラリーを供給しやすくなる。
【００５３】
本実施例のように、上層研磨パッド部３０の中心部に多くのスラリー供給用貫通孔４２を配設することで、半導体基板１０４の研磨される面に対して均一な量のスラリーを供給できる。このように、研磨を行うことで半導体基板１０４の研磨による面内均一性を向上させることができる。
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。図７において、先の第１の実施形態の説明で使用した図３に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
本実施形態は、上層研磨パッド部３０の中心部から半径方向に形成するスラリー供給用貫通孔４２の直径の大きさを変更した場合の一例である。
【００５５】
図７に示すように上層研磨パッド部３２には、４個のスラリー供給用貫通孔４２の直径が、上層研磨パッド部３２の中心側に位置するスラリー供給用貫通孔４２の直径に対し、スラリー供給用貫通孔４２が半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように構成されている。
【００５６】
スラリー供給用貫通孔４２の直径Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎは、例えば、３〜５ｍｍの直径に形成することができる。このように構成することにより、研磨中に遠心力の影響を受けても半径方向に形成された４個のスラリー供給用貫通孔４２から、半導体基板１０４の研磨される面に対して均一な量のスラリーを供給できる。このような状態で研磨を行うことで、半導体基板１０４の研磨による面内均一性を向上させることができる。
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【００５７】
図８において、先の第１の実施形態の説明で使用した図２に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
本実施形態は、下層研磨パッド部６０の中心部から半径方向に形成するスラリー通路用溝部７１の溝の深さを変更した場合の一例である。
【００５９】
図８に示すようにスラリー通路用溝部７３は、下層研磨パッド部６２の中心部から半径方向へ向かうにつれて溝の深さが浅くなるよう形成されている。下層研磨パッド部６２の溝の深さは、例えば、中心部の溝深さＨ２を２．５ｍｍ、外周部の溝深さＨ３を１．５ｍｍに形成することで、下層研磨パッド部６２の中心部から半径方向へ向かうにつれて溝の深さが浅くなるよう形成できる。
【００６０】
このように構成することで、研磨時に研磨パッド１２２とプラテン１１０とが一体になって回転することにより発生する遠心力の影響を受けても、半径方向に形成された各々のスラリー供給用貫通孔４２から均一な量のスラリーを半導体基板１０４の研磨される面に対して供給することができる。このような状態で研磨を行うことで、半導体基板１０４の研磨による面内均一性を向上させることができる。
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【００６１】
図９において、先の第１の実施形態の説明で使用した図２に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
本実施形態は、下層研磨パッド部６０内に形成したスラリー通路用溝部７１に、耐水性のコーティング剤を配設した場合の一例である。
【００６３】
コーティング剤としては、例えば、フッ素系コーティング剤等を下層研磨パッド部６３内に形成されたスラリー通路用溝部７１に配設することで良好な耐水性を得ることができる。
【００６４】
このように構成することで、スラリー通路用溝部７１の耐水性が増すことで、下層研磨パッド部６３の安定性とライフを向上させることができる。
【００６５】
なお、各実施形態を組み合わせた研磨パッドを用いて半導体基板の研磨を行っても良い。また、上層研磨パッド部３０，３１，３２に、研磨パッド部の表面にスラリー保持用の格子状の溝や、同心円状の溝を設けた研磨パッド部を使用しても良い。
【００６６】
このような溝を設けた研磨パッド部を使用することで、プラテン１１０が回転した時の遠心力で上層研磨パッド部３０，３１，３２の表面に供給されたスラリーが上層研磨パッド部３０，３１，３２の外周部に流れてしまうことを防ぐことができる。そのため、上層研磨パッド部３０，３１，３２の表面内にスラリーを均等に保持することができるので、研磨の面内均一性を向上することができ、加工精度が向上する。
【００６７】
次に、本発明者が行った研磨パッドの違いによる面内均一性の比較を確認した実験方法及び結果について説明する。
【００６８】
始めに、実験方法について説明する。実験には、第１の実施形態で説明した研磨パッド１２１と、第２の実施形態で説明した研磨パッド１２３（以下、研磨パッド１２３）と、スラリー導入用貫通孔４１，スラリー供給用貫通孔４２，スラリー導入部４３，スラリー通路用溝部７１等の加工がされていない従来品の研磨パッド１２４（以下、研磨パッド１２４）の３種類の研磨パッド１２１，１２３，１２４を用いる。また、研磨パッド１２１，１２３，１２４の上部研磨パッド部の表面には、スラリーを保持するための同心円状の溝が設けられたものを用いた。
【００６９】
図１０は、本実験に使用した評価用サンプルの断面図を示したものである。
【００７０】
研磨による面内均一性を確認するためのサンプルには、図１０に示すようなＳｉ基板２１０上に酸化膜２２０を形成した評価用サンプル２３０を用いた。
【００７１】
実験方法としては、始めに研磨前の評価用サンプル２３０の面内の酸化膜厚（以下、膜厚Ａ）を４９ポイント測定する。次に、研磨パッド１２１，１２３，１２４をそれぞれプラテン１１０に配設して評価用サンプル２３０の研磨を行う。
【００７２】
その後、研磨後の評価用サンプル２３０の面内の酸化膜厚（以下、膜厚Ｂ）を４９ポイント測定する。測定ポイントは研磨前後で同じ場所を測定する。
【００７３】
面内均一性（％）は、膜厚Ａから膜厚Ｂを引き算した研磨量のバラツキ量で評価を行う。また、面内均一性（％）は、その数値が小さいほうが良い。
【００７４】
次に、実験結果について説明する。
【００７５】
図１１は、本発明の研磨パッドを用いて実験を行った場合の面内均一性を示したものである。なお、プラテン回転数以外の研磨条件については同一条件で行った。
【００７６】
同図に示すようにプラテンの回転数が１１０ｒｐｍの時の実験結果から、本発明の研磨パッド１２１，１２３を用いることで研磨による面内均一性は、従来品である研磨パッド１２４を用いた場合よりも良好であることが分かる。
【００７７】
また、本発明の研磨パッド１２１，１２３を用いる場合には、プラテンの回転数を１１０ｒｐｍから６０ｒｐｍに変更することで、面内均一性はさらに改善される。これは、回転数を遅くすることで研磨パッド１２１，１２３の表面に形成された同心円状の溝にスラリーが保持されやすくなったためと考えられる。
【００７８】
研磨パッド１２１と研磨パッド１２３とを比較した場合には、研磨パッド１２３を用いて研磨を行った評価用サンプル２３０のほうが面内均一性は良好な結果が得られた。これは、研磨パッド１２３が上層研磨パッド部３１の中心部に多くのスラリー供給用貫通孔４２が配設されているため、評価用サンプル２３０の研磨される面に対して均一な量のスラリーを供給できたためと考えられる。
【００７９】
上記実験結果から、先の実施形態で述べたように、スラリー導入用貫通孔４１を介してスラリー導入部４３にスラリーを導入し、導入したスラリーをスラリー通路用溝部により導きそれぞれのスラリー供給用貫通孔４２を介して上層研磨パッド３１，３２，３３の表面に供給して研磨を行うことは研磨の面内均一性の向上に効果がある。
【００８０】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８１】
（付記１） スラリーを用いて基板の研磨処理を行う、第一の研磨パッド部と、前記第一の研磨パッド部の下層に配設された第二の研磨パッド部とからなる積層構造を有した研磨パッドにおいて、
前記第一の研磨パッド部に、前記第一の研磨パッド部の表面の上部から前記スラリーが導入される第一の貫通孔と、前記スラリーを前記第一の研磨パッド部の表面に供給させるための第二の貫通孔とを設けると共に、
前記第二の研磨パッド部に、前記第一の貫通孔から導入した前記スラリーを前記第二の貫通孔へと導くスラリー通路用溝部を設けたことを特徴とする研磨パッド。
【００８２】
（付記２） 付記１記載の研磨パッドにおいて、
前記第一の貫通孔は、前記第一の研磨パッド部の中心部に設けられることを特徴とする研磨パッド。
【００８３】
（付記３） 付記１または２記載の研磨パッドにおいて、
前記第一の貫通孔は、略円形状であることを特徴とする研磨パッド。
【００８４】
（付記４） 付記１記載の研磨パッドにおいて、
前記第二の貫通孔は、前記第一の研磨パッド部の中心から半径方向へ複数個配設されることを特徴とする研磨パッド。
【００８５】
（付記５） 付記１または４記載の研磨パッドにおいて、
前記第二の貫通孔を複数個形成し、該貫通孔の直径が、前記第一の研磨パッド部の中心側に位置する貫通孔の直径に対し、前記貫通孔が半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように構成したことを特徴とする研磨パッド。
【００８６】
（付記６） 付記１記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部は、前記第二の研磨パッド部の中心から半径方向へ配設されることを特徴とする研磨パッド。
【００８７】
（付記７） 付記１または７記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部は、同じ長さからなる複数個の溝部であることを特徴とする研磨パッド。
【００８８】
（付記８） 付記１または７記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部を半径方向に延在するように複数個形成し、かつ、前記スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することを特徴とする研磨パッド。
【００８９】
（付記９） 付記５乃至９のいずれか一項に記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部は、前記第二の研磨パッド部の中心から半径方向へ向かうにつれて溝の深さが浅くなるよう形成されたことを特徴とする研磨パッド。
【００９０】
（付記１０） 付記１乃至９のいずれか一項に記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部の表面に、耐水性に優れたコーティング剤を配設したことを特徴とする研磨パッド。
【００９１】
（付記１１） 付記１乃至１２のいずれか一項に記載の研磨パッドと、
前記研磨パッドが配設された回転自在なプラテンと、
前記研磨パッド上に前記基板を押圧させて研磨を行うための回転自在な研磨ヘッドとを設けてなる研磨装置。
【００９２】
（付記１２） 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の研磨パッドを用いた研磨方法であって、
前記第一の貫通孔から前記スラリーを流入し、該スラリーが前記スラリー通路用溝部を流れて前記第二の貫通孔に至り、前記第二の貫通孔を介して前記第一の研磨パッド表面に供給して前記基板の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【００９３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第一の貫通孔から導入したスラリーを、第二の研磨パッド部に形成されたスラリー通路用溝部に取り込むことができる。また、スラリー通路用溝部に取り込まれたスラリーを、第二の貫通孔から第一の研磨パッド部表面に供給して、基板の研磨処理を行うことができる。さらに、スラリー供給経路を研磨パッド内にのみ形成するため、ＣＭＰ装置側にスラリーの供給経路を設ける必要がなくなり、装置構成の簡単化を図ることができる。
【００９４】
また請求項２記載の発明によれば、第二の貫通孔を複数個形成することで基板の研磨される面に対して均等にスラリーを供給することができる。また、第二の貫通孔の大きさを第二の貫通孔が第一の研磨パッド部の中心から半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように形成することで、中心から半径方向へのスラリーの供給量を調節することができる。
【００９５】
また請求項３記載の発明によれば、複数個のスラリー通路用溝部を形成することで第一の研磨パッド部の表面に研磨に必要なスラリーを十分に供給することができる。また、スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することで、第一の研磨パッド部の半径方向に対して供給されるスラリーの量を調節することができる。
【００９６】
また請求項４記載の発明によれば、研磨パッドが配設された回転自在なプラテンを用いて研磨を行うことで、プラテンの回転よる遠心力によりスラリー通路用溝部に導かれたスラリーを第二の貫通孔から供給して、研磨ヘッドの押圧及び回転により基板の研磨を行うことができる。
【００９７】
また請求項５記載の発明によれば、スラリーを研磨パッドの上部表面から滴下することで、研磨パッドの配設されているプラテンの回転による遠心力により、自動的に研磨パッド表面にスラリーを供給することができる。そのため、ＣＭＰ装置内にスラリー供給経路を設ける必要がないためＣＭＰ装置構成の簡単化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＣＭＰ装置の構成の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【図１０】本実験に使用した評価用サンプルの断面図である。
【図１１】本発明の研磨パッドを用いて実験を行った場合の面内均一性である。
【符号の説明】
３ プラテン
４ ウェーハ
５ キャリア
８ 研磨ヘッド用回転軸
９ 研磨圧力調整機構
１０ スラリー
１４、１３１ バッキングフィルム
２０ 研磨パッド
２１ 開口孔
２２ スラリー副供給管
２３ スラリー主供給管
３０、３１、３２ 上層研磨パッド部
４１ スラリー導入用貫通孔
４２ スラリー供給用貫通孔
４３ スラリー導入部
５１、５２ ノッチ部
６０、６１、６２、６３ 下層研磨パッド部
７１、７２、７３ スラリー通路用溝部
８１ スラリー供給部
９１ ドレス用回転軸
９２ ドレス用ヘッド
９３ ドレッサー
１０１ 研磨ヘッド
１０２ 研磨ヘッド用回転軸
１０３ リテイナー
１０４ 半導体基板
１１０ プラテン
１１１ プラテン用回転軸
１２１、１２２、１２５ 研磨パッド
１４０ 研磨ヘッド部
１５０ プラテン部
１６０ ドレス部
２００ 研磨部
２１０ Ｓｉ基板
２２０ 酸化膜
２３０ 評価用サンプル
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法に関し、特に半導体基板を研磨加工する際用いられる研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置の高集積化及び微細化に伴い、フォトリソグラフィー工程での焦点深度の不足を補い微細なパターニングされたレジスト膜を形成する手段として化学的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ、以下ＣＭＰ）が注目されている。このＣＭＰを実施するＣＭＰ装置は、層間絶縁膜の平坦化工程や、Ｗ，Ａｌ，Ｃｕ等のメタル配線を埋め込み形成する工程等で用いられている。このＣＭＰ装置を用いたこれらの工程においては、半導体基板面内での研磨量が均一であることが望ましく、面内均一性の値が良いことが良好な研磨加工を行う上で重要である。
【０００３】
従来のＣＭＰ装置としては、例えば、特開平１１−２８５９６２号公報に開示されたものがある。図１は、同公報に開示されたＣＭＰ装置を示している。
【０００４】
同図に示すように、このＣＭＰ装置はプラテン３内部にスラリー副供給管２２と、スラリー副供給管２２にスラリー１０を供給するためのスラリー主供給管２３とが設けられている。また、研磨パッド２０にはプラテン３に形成されたスラリー副供給管２２に対応する位置に開口孔２１が設けられている。スラリー主供給管２３から供給されたスラリー１０は、スラリー副供給管２２を通って開口孔２１を介して研磨パッド２０の表面に供給されて、ウェーハ４が研磨される。
【０００５】
このように構成することで、ウェーハ４の研磨面に均等にスラリー１０を供給することができるので、ＣＭＰ装置での研磨加工時の面内均一性を向上することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先に述べたＣＭＰ装置においては、プラテン３の内部にスラリー主供給管２３及びスラリー副供給管２２を形成する必要があるため、プラテン３内の構造が複雑化し、ＣＭＰ装置のコストが上昇する。
【０００７】
また、回転している状態のプラテン３に対しスラリー１０を供給する必要があるため、スラリーの供給装置（図示せず）とスラリー主供給管２３とをロータリージョイント等で接続する必要があり、これによってもＣＭＰ装置の構成が複雑になる。
【０００８】
さらに、スラリー主供給管２３及びスラリー副供給管２２でスラリーが滞留してスラリーが凝固し易く、凝固したスラリーによりウェーハが研磨されると、ウェーハにスクラッチが生じて半導体装置の歩留まり低下を引き起こす等の問題点がある。
【０００９】
そこで本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、簡単な構成で容易に研磨パッドの表面に均一にスラリーを供給することを可能とした研磨パッド及びこの研磨パッドを用いた研磨装置、研磨方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を、請求項１記載の発明では、スラリーを用いて基板の研磨処理を行う、第一の研磨パッド部と、前記第一の研磨パッド部の下層に配設された第二の研磨パッド部とからなる積層構造を有した研磨パッドにおいて、前記第一の研磨パッド部に、前記第一の研磨パッド部の表面の上部から前記スラリーが導入される第一の貫通孔と、前記スラリーを前記第一の研磨パッド部の表面に供給させるための第二の貫通孔とを設けると共に、前記第二の研磨パッド部に、前記第一の貫通孔から流入した前記スラリーを前記第二の貫通孔へと導くスラリー通路用溝部を設けたことを特徴とする研磨パッドにより、解決する。
【００１１】
上記発明によれば、第一の研磨パッド部に形成された第一の貫通孔から導入したスラリーを、第二の研磨パッド部に形成されたスラリー通路用溝部に取り込むことができる。また、スラリー通路用溝部に取り込まれたスラリーを、第一の研磨パッド部に形成された第二の貫通孔から第一の研磨パッド部表面に供給して、基板の研磨処理を行うことができる。さらに、スラリー供給経路を研磨パッド内にのみ形成するため、ＣＭＰ装置側にスラリーの供給経路を設ける必要がなくなり、装置構成の簡単化を図ることができる。
【００１２】
また請求項２記載の発明では、請求項１記載の研磨パッドにおいて、前記第二の貫通孔を複数個形成し、前記第一の研磨パッド部の中心側に位置する前記第二の貫通孔の直径に対し、半径方向へ離間するに従い前記第二の貫通孔の直径が漸次小さくなるように構成したことを特徴とする研磨パッドにより、解決する。
【００１３】
上記発明によれば、第二の貫通孔を複数個形成することで基板の研磨される面に対して均等にスラリーを供給することができる。また、第二の貫通孔の大きさを第一の研磨パッド部の中心から半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように形成することで、中心から半径方向へのスラリーの供給量を調節することができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の研磨パッドにおいて、前記スラリー通路用溝部を半径方向に延在するように複数個形成し、かつ、前記スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することを特徴とする研磨パッドにより、解決する。
【００１５】
上記発明によれば、複数個のスラリー通路用溝部を形成することで第一の研磨パッド部の表面に研磨に必要なスラリーを十分に供給することができる。また、スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することで、第一の研磨パッド部の半径方向に対して供給されるスラリーの量を調節することができる。
【００１６】
また請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドと、前記研磨パッドが配設された回転自在なプラテンと、前記研磨パッド上に前記基板を押圧させて研磨を行うための回転自在な研磨ヘッドとを設けてなる研磨装置により、解決する。
【００１７】
上記発明によれば、研磨パッドが配設された回転自在なプラテンを用いて研磨を行うことで、プラテンの回転よる遠心力によりスラリー通路用溝部に導かれたスラリーを第二の貫通孔から供給して、研磨ヘッドの押圧及び回転により基板の研磨を行うことができる。
【００１８】
また請求項５記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドを用いた研磨方法であって、前記第一の貫通孔から前記スラリーを導入し、該スラリーが前記スラリー通路用溝部を流れて前記第二の貫通孔に至り、前記第二の貫通孔を介して前記第一の研磨パッド表面に供給して前記基板の研磨を行うことを特徴とする研磨方法により、解決する。
【００１９】
上記発明によれば、スラリーを研磨パッドの上部表面から滴下することで、研磨パッドの配設されているプラテンの回転による遠心力により、自動的に研磨パッド表面にスラリーを供給することができるため、ＣＭＰ装置内にスラリー供給経路を設ける必要がないためＣＭＰ装置構成の簡単化を図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【００２１】
図２に示すようにＣＭＰ装置の研磨部２００は、大略するとプラテン部１５０と、研磨ヘッド部１４０と、ドレス部１６０と、スラリー供給部８１とにより構成されている。
【００２２】
以下、研磨部２００を構成する各構成要素について、図２を参照して説明する。始めに、プラテン部１５０について説明する。
【００２３】
プラテン部１５０は、プラテン１１０と、プラテン用回転軸１１１と、研磨パッド１２１とにより構成されている。プラテン１１０の一方の面には研磨パッド１２１が交換可能な状態で配設されており、他方の面にはプラテン１１０を回転支持するためのプラテン用回転軸１１１が配設されている。
【００２４】
次に、研磨ヘッド部１４０について説明する。
【００２５】
研磨ヘッド部１４０は、研磨ヘッド１０１と、研磨ヘッド用回転軸１０２と、バッキングフィルム１３１と、リテイナー１０３とにより構成されている。研磨ヘッド１０１の一方の面には、半導体基板１０４を裏面から支持するバッキングフィルム１３１が配設されており、バッキングフィルム１３１を周方向に取り囲むようにリテイナー１０３が形成されている。
【００２６】
リテイナー１０３は、半導体基板１０４が研磨ヘッド１０１から外れないように、半導体基板１０４の外周方向から支持している。研磨ヘッド１０１の他方の面には、研磨ヘッド１０１を回転自在に支持するための研磨ヘッド用回転軸１０２が配設されている。研磨時には、研磨ヘッド１０１は回転し、同図中に示したＨ方向から研磨ヘッド用回転軸１０２を介して半導体基板１０４に圧力が加えられて半導体基板１０４は研磨される。
【００２７】
次に、ドレス部１６０について説明する。
【００２８】
ドレス部１６０はドレッサー９３と、ドレス用ヘッド９２と、ドレス用回転軸９１とにより構成されている。ドレス用ヘッド９２の一方の面には研磨パッド１４０のコンディショニングを行うためのドレッサーが配設されている。他方の面には、ドレス用ヘッド９２を回転自在に支持するためのドレス用回転軸９１が配設されている。コンディショニング時には、同図中に示したＩ方向からドレス用回転軸９１を介してドレッサー９３に圧力が加えられ、研磨パッド１４０はコンディショニングされる。
【００２９】
次に、スラリー供給部８１について説明する。
【００３０】
スラリー供給部８１は、プラテン１１０の中心の上部に形成されており、研磨パッド１２１上にスラリーを供給する。
【００３１】
次に、研磨パッド１２１について説明する。
【００３２】
研磨パッド１２１は、上層研磨パッド部３０と下層研磨パッド部６０とにより構成されている。先ず、上層研磨パッド部３０について説明する。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。同図に示すように上層研磨パッド部３０は、中央部に一つのスラリー導入用貫通孔４１と、複数個のスラリー供給用貫通孔４２が形成されている。また、上層研磨パッド部３０の直径は５０ｃｍ、厚みが３〜５ｍｍのものを使用する。
【００３４】
スラリー導入用貫通孔４１は、スラリー供給部８１からスラリーを下層研磨パッド部４２へ導入するための貫通孔であり、直径は２ｃｍ程度の円形状に形成されている。スラリー導入用貫通孔４１は、スラリー供給部８１からスラリーを導入することができる形状と大きさであればよく、上記形状及び大きさに限定されない。
【００３５】
また、スラリー供給用貫通孔４２は、下層研磨パッド部６０に導入されたスラリーを上層研磨パッド部３０に供給するための貫通孔である。スラリー供給用貫通孔４２は、半径方向に４個のスラリー供給用貫通孔４２が８本形成されている。スラリー供給用貫通孔４２は、全て同一の大きさからなる円形状を貫通孔であり、直径Ｃの大きさは３ｍｍ程度に形成される。また、間隔Ｚの距離は３．０〜３．５ｃｍの範囲内で形成される。なお、スラリー供給用貫通孔４２の大きさ、数量や半径方向に対して何本設けるかについては、プラテン１１０の大きさや研磨する半導体基板１０４の大きさにより変わるので上記値に限定されない。
【００３６】
上層研磨パッド部３０の外周部には、４箇所のノッチ部５１が形成されており、このノッチ部は上層研磨パッド部３０と下層研磨パッド部６０の位置合わせのためのものである。
【００３７】
このように上層研磨パッド部３０にスラリー導入用貫通孔４１と、複数個のスラリー供給用貫通孔４２を設けることで、スラリー導入用貫通孔４１から導入したスラリーをスラリー供給用貫通孔４２から上層研磨パッド部３０の表面にスラリーを供給するころができる。また、ノッチ部５１を設けることで下層研磨パッド部６０との位置合わせを可能にしている。
【００３８】
次に、下層研磨パッド部６０について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の第１の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。同図に示すように下層研磨パッド部６０は、スラリー導入部４３と、スラリー通路用溝部７１と、ノッチ部５２とが形成されている。また、下層研磨パッド部３０の直径は２０インチ、厚みは、例えば、３〜５ｍｍのものを使用する。
【００４０】
スラリー導入部４３は、スラリー導入用貫通孔４１を介してスラリーをスラリー通路用溝部７１に導入するための溝である。図２に示すように、スラリー導入部４３とスラリー通路用溝部７１の間には境界なく形成されている。
【００４１】
スラリー通路用溝部７１は、半径方向に同一の深さ、幅及び長さで８本形成されている。図２に示したスラリー通路用溝部７１の溝深さＨ１は１．５〜２．５ｍｍ程度に形成される。また、図４に示したスラリー通路用溝部７１の幅Ｆは、５ｍｍ程度に形成される。また、スラリー通路用溝部７１の長さについては、図２に示したＥの距離が０〜１０ｍｍの範囲内で形成することができる。
【００４２】
下層研磨パッド部６０の外周部には、４箇所のノッチ部５２が形成されており、このノッチ部５２は下層研磨パッド部６０と上層研磨パッド部３０の位置合わせのためのものである。
【００４３】
このように下層研磨パッド部６０を形成することにより、スラリー供給用貫通孔４２から上層研磨パッド部３０の表面に供給するためのスラリーを一時的に蓄えることができる。また、ノッチ部５２を設けることで上層研磨パッド部３０との位置合わせを可能にしている。
【００４４】
以上のように形成された上層研磨パッド部３０と下層研磨パッド部６０は、図２に示すように上層研磨パッド部３０のノッチ部５１と下層研磨パッド部６０のノッチ部５２とを位置合わせして、スラリー供給用貫通孔４２とスラリー通路用溝部７１とが繋がるように張り合わせて、研磨パッド１２１として使用される。
【００４５】
このように研磨パッド１２１を構成することにより、スラリー導入用貫通孔４１を介してスラリー導入部４３にスラリーを導入し、導入したスラリーをスラリー通路用溝部により導きそれぞれのスラリー供給用貫通孔４２を介して上層研磨パッド３０の表面に供給して、半導体基板１０４の研磨を行うことができる。
【００４６】
また、スラリー供給用貫通孔４２は半径方向に４個形成されたものが８方向に対して配設されているため、半導体基板１０４の研磨される面に対して複数箇所から研磨に必要なスラリーを十分に供給することができ、半導体基板１０４の研磨による面内均一性は向上する。
【００４７】
また、スラリーの流れ経路が研磨パッド内にのみ形成されるため、プラテン１１１内部にスラリーを供給するための機構等を設ける必要がなく、ＣＭＰ装置構成の簡単化を図ることができ、ＣＭＰ装置コストの上昇を防ぐことができる。また、スラリーの供給方法が単純なため、スラリーが凝集しにくい。それにより、半導体基板１０４が凝集したスラリーで研磨されることがないため、半導体基板１０４の研磨表面にスクラッチの発生による半導体基板の歩留まりの低下を防ぐことができる。
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態による上層研磨パッドの平面図であり、図６は、本発明の第２の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。
【００４８】
図５において、先の第１の実施形態の説明で使用した図３に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、図６において、先の第１の実施形態の説明で使用した図４に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
本実施形態は、上層研磨パッド部３０の中心部から半径方向に形成するスラリー供給用貫通孔４２の個数を変更した場合の一例である。
【００５０】
同図に示すように、上層パッド部３１は、４方向に上層パッド部３１の中心部から半径方向へ４個のスラリー供給用貫通孔４２と、４方向へ上層パッド部３１の中心部から半径方向へ２個のスラリー供給用貫通孔４２とを設けた構成になっている。
【００５１】
また、上層パッド部３１を用いる場合には、図６に示すような長さの短いスラリー通路用溝部７２と、先に説明したスラリー通路用溝部７１とを配設された下層研磨パッド部６１と併用して研磨を行う。
【００５２】
通常、研磨中は研磨パッド１２１とプラテン１１０とは一体に回転するために遠心力が生じる。そのため、上層研磨パッド部３０の中心部に形成されたスラリー供給用貫通孔４２よりも、中心部から半径方向に離間した位置にあるスラリー供給用貫通孔４２のほうがスラリーを供給しやすくなる。
【００５３】
本実施例のように、上層研磨パッド部３０の中心部に多くのスラリー供給用貫通孔４２を配設することで、半導体基板１０４の研磨される面に対して均一な量のスラリーを供給できる。このように、研磨を行うことで半導体基板１０４の研磨による面内均一性を向上させることができる。
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。図７において、先の第１の実施形態の説明で使用した図３に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
本実施形態は、上層研磨パッド部３０の中心部から半径方向に形成するスラリー供給用貫通孔４２の直径の大きさを変更した場合の一例である。
【００５５】
図７に示すように上層研磨パッド部３２には、４個のスラリー供給用貫通孔４２の直径が、上層研磨パッド部３２の中心側に位置するスラリー供給用貫通孔４２の直径に対し、スラリー供給用貫通孔４２が半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように構成されている。
【００５６】
スラリー供給用貫通孔４２の直径Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎは、例えば、３〜５ｍｍの直径に形成することができる。このように構成することにより、研磨中に遠心力の影響を受けても半径方向に形成された４個のスラリー供給用貫通孔４２から、半導体基板１０４の研磨される面に対して均一な量のスラリーを供給できる。このような状態で研磨を行うことで、半導体基板１０４の研磨による面内均一性を向上させることができる。
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【００５７】
図８において、先の第１の実施形態の説明で使用した図２に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
本実施形態は、下層研磨パッド部６０の中心部から半径方向に形成するスラリー通路用溝部７１の溝の深さを変更した場合の一例である。
【００５９】
図８に示すようにスラリー通路用溝部７３は、下層研磨パッド部６２の中心部から半径方向へ向かうにつれて溝の深さが浅くなるよう形成されている。下層研磨パッド部６２の溝の深さは、例えば、中心部の溝深さＨ２を２．５ｍｍ、外周部の溝深さＨ３を１．５ｍｍに形成することで、下層研磨パッド部６２の中心部から半径方向へ向かうにつれて溝の深さが浅くなるよう形成できる。
【００６０】
このように構成することで、研磨時に研磨パッド１２２とプラテン１１０とが一体になって回転することにより発生する遠心力の影響を受けても、半径方向に形成された各々のスラリー供給用貫通孔４２から均一な量のスラリーを半導体基板１０４の研磨される面に対して供給することができる。このような状態で研磨を行うことで、半導体基板１０４の研磨による面内均一性を向上させることができる。
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【００６１】
図９において、先の第１の実施形態の説明で使用した図２に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
本実施形態は、下層研磨パッド部６０内に形成したスラリー通路用溝部７１に、耐水性のコーティング剤を配設した場合の一例である。
【００６３】
コーティング剤としては、例えば、フッ素系コーティング剤等を下層研磨パッド部６３内に形成されたスラリー通路用溝部７１に配設することで良好な耐水性を得ることができる。
【００６４】
このように構成することで、スラリー通路用溝部７１の耐水性が増すことで、下層研磨パッド部６３の安定性とライフを向上させることができる。
【００６５】
なお、各実施形態を組み合わせた研磨パッドを用いて半導体基板の研磨を行っても良い。また、上層研磨パッド部３０，３１，３２に、研磨パッド部の表面にスラリー保持用の格子状の溝や、同心円状の溝を設けた研磨パッド部を使用しても良い。
【００６６】
このような溝を設けた研磨パッド部を使用することで、プラテン１１０が回転した時の遠心力で上層研磨パッド部３０，３１，３２の表面に供給されたスラリーが上層研磨パッド部３０，３１，３２の外周部に流れてしまうことを防ぐことができる。そのため、上層研磨パッド部３０，３１，３２の表面内にスラリーを均等に保持することができるので、研磨の面内均一性を向上することができ、加工精度が向上する。
【００６７】
次に、本発明者が行った研磨パッドの違いによる面内均一性の比較を確認した実験方法及び結果について説明する。
【００６８】
始めに、実験方法について説明する。実験には、第１の実施形態で説明した研磨パッド１２１と、第２の実施形態で説明した研磨パッド１２３（以下、研磨パッド１２３）と、スラリー導入用貫通孔４１，スラリー供給用貫通孔４２，スラリー導入部４３，スラリー通路用溝部７１等の加工がされていない従来品の研磨パッド１２４（以下、研磨パッド１２４）の３種類の研磨パッド１２１，１２３，１２４を用いる。また、研磨パッド１２１，１２３，１２４の上部研磨パッド部の表面には、スラリーを保持するための同心円状の溝が設けられたものを用いた。
【００６９】
図１０は、本実験に使用した評価用サンプルの断面図を示したものである。
【００７０】
研磨による面内均一性を確認するためのサンプルには、図１０に示すようなＳｉ基板２１０上に酸化膜２２０を形成した評価用サンプル２３０を用いた。
【００７１】
実験方法としては、始めに研磨前の評価用サンプル２３０の面内の酸化膜厚（以下、膜厚Ａ）を４９ポイント測定する。次に、研磨パッド１２１，１２３，１２４をそれぞれプラテン１１０に配設して評価用サンプル２３０の研磨を行う。
【００７２】
その後、研磨後の評価用サンプル２３０の面内の酸化膜厚（以下、膜厚Ｂ）を４９ポイント測定する。測定ポイントは研磨前後で同じ場所を測定する。
【００７３】
面内均一性（％）は、膜厚Ａから膜厚Ｂを引き算した研磨量のバラツキ量で評価を行う。また、面内均一性（％）は、その数値が小さいほうが良い。
【００７４】
次に、実験結果について説明する。
【００７５】
図１１は、本発明の研磨パッドを用いて実験を行った場合の面内均一性を示したものである。なお、プラテン回転数以外の研磨条件については同一条件で行った。
【００７６】
同図に示すようにプラテンの回転数が１１０ｒｐｍの時の実験結果から、本発明の研磨パッド１２１，１２３を用いることで研磨による面内均一性は、従来品である研磨パッド１２４を用いた場合よりも良好であることが分かる。
【００７７】
また、本発明の研磨パッド１２１，１２３を用いる場合には、プラテンの回転数を１１０ｒｐｍから６０ｒｐｍに変更することで、面内均一性はさらに改善される。これは、回転数を遅くすることで研磨パッド１２１，１２３の表面に形成された同心円状の溝にスラリーが保持されやすくなったためと考えられる。
【００７８】
研磨パッド１２１と研磨パッド１２３とを比較した場合には、研磨パッド１２３を用いて研磨を行った評価用サンプル２３０のほうが面内均一性は良好な結果が得られた。これは、研磨パッド１２３が上層研磨パッド部３１の中心部に多くのスラリー供給用貫通孔４２が配設されているため、評価用サンプル２３０の研磨される面に対して均一な量のスラリーを供給できたためと考えられる。
【００７９】
上記実験結果から、先の実施形態で述べたように、スラリー導入用貫通孔４１を介してスラリー導入部４３にスラリーを導入し、導入したスラリーをスラリー通路用溝部により導きそれぞれのスラリー供給用貫通孔４２を介して上層研磨パッド３１，３２，３３の表面に供給して研磨を行うことは研磨の面内均一性の向上に効果がある。
【００８０】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８１】
（付記１） スラリーを用いて基板の研磨処理を行う、第一の研磨パッド部と、前記第一の研磨パッド部の下層に配設された第二の研磨パッド部とからなる積層構造を有した研磨パッドにおいて、
前記第一の研磨パッド部に、前記第一の研磨パッド部の表面の上部から前記スラリーが導入される第一の貫通孔と、前記スラリーを前記第一の研磨パッド部の表面に供給させるための第二の貫通孔とを設けると共に、
前記第二の研磨パッド部に、前記第一の貫通孔から導入した前記スラリーを前記第二の貫通孔へと導くスラリー通路用溝部を設けたことを特徴とする研磨パッド。
【００８２】
（付記２） 付記１記載の研磨パッドにおいて、
前記第一の貫通孔は、前記第一の研磨パッド部の中心部に設けられることを特徴とする研磨パッド。
【００８３】
（付記３） 付記１または２記載の研磨パッドにおいて、
前記第一の貫通孔は、略円形状であることを特徴とする研磨パッド。
【００８４】
（付記４） 付記１記載の研磨パッドにおいて、
前記第二の貫通孔は、前記第一の研磨パッド部の中心から半径方向へ複数個配設されることを特徴とする研磨パッド。
【００８５】
（付記５） 付記１または４記載の研磨パッドにおいて、
前記第二の貫通孔を複数個形成し、該貫通孔の直径が、前記第一の研磨パッド部の中心側に位置する貫通孔の直径に対し、前記貫通孔が半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように構成したことを特徴とする研磨パッド。
【００８６】
（付記６） 付記１記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部は、前記第二の研磨パッド部の中心から半径方向へ配設されることを特徴とする研磨パッド。
【００８７】
（付記７） 付記１または７記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部は、同じ長さからなる複数個の溝部であることを特徴とする研磨パッド。
【００８８】
（付記８） 付記１または７記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部を半径方向に延在するように複数個形成し、かつ、前記スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することを特徴とする研磨パッド。
【００８９】
（付記９） 付記５乃至９のいずれか一項に記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部は、前記第二の研磨パッド部の中心から半径方向へ向かうにつれて溝の深さが浅くなるよう形成されたことを特徴とする研磨パッド。
【００９０】
（付記１０） 付記１乃至９のいずれか一項に記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部の表面に、耐水性に優れたコーティング剤を配設したことを特徴とする研磨パッド。
【００９１】
（付記１１） 付記１乃至１２のいずれか一項に記載の研磨パッドと、
前記研磨パッドが配設された回転自在なプラテンと、
前記研磨パッド上に前記基板を押圧させて研磨を行うための回転自在な研磨ヘッドとを設けてなる研磨装置。
【００９２】
（付記１２） 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の研磨パッドを用いた研磨方法であって、
前記第一の貫通孔から前記スラリーを流入し、該スラリーが前記スラリー通路用溝部を流れて前記第二の貫通孔に至り、前記第二の貫通孔を介して前記第一の研磨パッド表面に供給して前記基板の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【００９３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第一の貫通孔から導入したスラリーを、第二の研磨パッド部に形成されたスラリー通路用溝部に取り込むことができる。また、スラリー通路用溝部に取り込まれたスラリーを、第二の貫通孔から第一の研磨パッド部表面に供給して、基板の研磨処理を行うことができる。さらに、スラリー供給経路を研磨パッド内にのみ形成するため、ＣＭＰ装置側にスラリーの供給経路を設ける必要がなくなり、装置構成の簡単化を図ることができる。
【００９４】
また請求項２記載の発明によれば、第二の貫通孔を複数個形成することで基板の研磨される面に対して均等にスラリーを供給することができる。また、第二の貫通孔の大きさを第二の貫通孔が第一の研磨パッド部の中心から半径方向へ離間するに従い漸次直径が小さくなるように形成することで、中心から半径方向へのスラリーの供給量を調節することができる。
【００９５】
また請求項３記載の発明によれば、複数個のスラリー通路用溝部を形成することで第一の研磨パッド部の表面に研磨に必要なスラリーを十分に供給することができる。また、スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することで、第一の研磨パッド部の半径方向に対して供給されるスラリーの量を調節することができる。
【００９６】
また請求項４記載の発明によれば、研磨パッドが配設された回転自在なプラテンを用いて研磨を行うことで、プラテンの回転よる遠心力によりスラリー通路用溝部に導かれたスラリーを第二の貫通孔から供給して、研磨ヘッドの押圧及び回転により基板の研磨を行うことができる。
【００９７】
また請求項５記載の発明によれば、スラリーを研磨パッドの上部表面から滴下することで、研磨パッドの配設されているプラテンの回転による遠心力により、自動的に研磨パッド表面にスラリーを供給することができる。そのため、ＣＭＰ装置内にスラリー供給経路を設ける必要がないためＣＭＰ装置構成の簡単化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＣＭＰ装置の構成の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による下層研磨パッドの平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による上層研磨パッドの平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態によるＣＭＰ装置の研磨部の断面図である。
【図１０】本実験に使用した評価用サンプルの断面図である。
【図１１】本発明の研磨パッドを用いて実験を行った場合の面内均一性である。
【符号の説明】
３ プラテン
４ ウェーハ
５ キャリア
８ 研磨ヘッド用回転軸
９ 研磨圧力調整機構
１０ スラリー
１４、１３１ バッキングフィルム
２０ 研磨パッド
２１ 開口孔
２２ スラリー副供給管
２３ スラリー主供給管
３０、３１、３２ 上層研磨パッド部
４１ スラリー導入用貫通孔
４２ スラリー供給用貫通孔
４３ スラリー導入部
５１、５２ ノッチ部
６０、６１、６２、６３ 下層研磨パッド部
７１、７２、７３ スラリー通路用溝部
８１ スラリー供給部
９１ ドレス用回転軸
９２ ドレス用ヘッド
９３ ドレッサー
１０１ 研磨ヘッド
１０２ 研磨ヘッド用回転軸
１０３ リテイナー
１０４ 半導体基板
１１０ プラテン
１１１ プラテン用回転軸
１２１、１２２、１２５ 研磨パッド
１４０ 研磨ヘッド部
１５０ プラテン部
１６０ ドレス部
２００ 研磨部
２１０ Ｓｉ基板
２２０ 酸化膜
２３０ 評価用サンプル
Claims (5)
- スラリーを用いて基板の研磨処理を行う、第一の研磨パッド部と、前記第一の研磨パッド部の下層に配設された第二の研磨パッド部とからなる積層構造を有した研磨パッドにおいて、
前記第一の研磨パッド部に、前記第一の研磨パッド部の表面の上部から前記スラリーが導入される第一の貫通孔と、前記スラリーを前記第一の研磨パッド部の表面に供給させるための第二の貫通孔とを設けると共に、
前記第二の研磨パッド部に、前記第一の貫通孔から導入した前記スラリーを前記第二の貫通孔へと導くスラリー通路用溝部を設けたことを特徴とする研磨パッド。 - 請求項１記載の研磨パッドにおいて、
前記第二の貫通孔を複数個形成し、前記第一の研磨パッド部の中心側に位置する前記第二の貫通孔の直径に対し、半径方向へ離間するに従い前記第二の貫通孔の直径が漸次小さくなるように構成したことを特徴とする研磨パッド。 - 請求項１または２記載の研磨パッドにおいて、
前記スラリー通路用溝部を半径方向に延在するように複数個形成し、かつ、前記スラリー通路用溝部の長さを異なる長さに形成することを特徴とする研磨パッド。 - 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドと、
前記研磨パッドが配設された回転自在なプラテンと、
前記研磨パッド上に前記基板を押圧させて研磨を行うための回転自在な研磨ヘッドとを設けてなる研磨装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨パッドを用いた研磨方法であって、
前記第一の貫通孔から前記スラリーを導入し、該スラリーが前記スラリー通路用溝部を流れて前記第二の貫通孔に至り、前記第二の貫通孔を介して前記第一の研磨パッド表面に供給して前記基板の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
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