JP2004327567A

JP2004327567A - Polishing pad

Info

Publication number: JP2004327567A
Application number: JP2003117776A
Authority: JP
Inventors: Saiko Boku; 栽弘朴; Takashi Hanamoto; 崇志花本; Masaharu Kinoshita; 正治木下
Original assignee: Rodel Nitta Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: JP4478859B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing pad which is capable of uniformly polishing an object of polishing so as to improve it in flatness. <P>SOLUTION: A plurality of concentric circular grooves 12 located in the first region 11 of the polishing pad against which the center area of a semiconductor wafer 5 is made to bear by pressure, and a plurality of concentric circular grooves 14 located in a second region 13 against which the peripheral area of the semiconductor wafer 5 is made to bear by pressure are set different from each other in processing form; the flow rate of a slurry and an area of contact between the semiconductor wafer 5 and the pad are regulated at both the center and peripheral area of the semiconductor wafer 5 to make a polishing rate uniform through the surface of the semiconductor wafer 5; and the polished surface of the semiconductor wafer 5 can be improved in flatness. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置の製造プロセスにおいて、半導体ウェハなどの被研磨物の平坦化処理などを行うときに用いられる化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）に好適な研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から種々のＣＭＰ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は、従来のＣＭＰ装置の概略構成図である。定盤１の表面に取付けられた研磨パッド２には、研磨用のスラリー３がスラリー供給装置４から連続的に供給される。被研磨物としての例えば、半導体ウェハ５は、研磨ヘッド６に、バッキングフィルム７を介して保持される。研磨ヘッド６に荷重が加えられることによって、半導体ウェハ５は、研磨パッド２に押し付けられる。
【０００４】
研磨パッド２上に供給されるスラリー３は、研磨パッド２上を広がって半導体ウェハ５に到達する。定盤１と研磨ヘッド６とは、矢符Ａで示されるように同方向に回転して相対的に移動し、研磨パッド２と半導体ウェハ５との間にスラリー３が侵入して研磨が行われる。なお、８は研磨パッド２の表面を目立てするためのドレッサーである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３４６５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＣＭＰ装置では、上述のように半導体ウェハなどの被研磨物は、研磨パッドに押し付けられて圧接されており、このため、被研磨物と研磨パッドとの間へのスラリーの流れが妨げられることになり、特に、被研磨物の中心部分へのスラリーの侵入が阻害されることになる。その結果、被研磨物の中心部分の研磨量が、周辺部分に比べて少なくなり、特に面積が大きい半導体ウェハでは、その傾向が顕著となる。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、被研磨物を均一に研磨して平坦性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００９】
すなわち、本発明の研磨パッドは、被研磨物の研磨に用いられるとともに、表面に複数の窪みが加工された研磨パッドであって、前記被研磨物の中心部分が圧接される第１の領域における前記窪みの加工形態と、前記第１の領域以外の第２の領域における前記窪みの加工形態とを異ならせている。
【００１０】
ここで、窪みは、溝であるのが好ましいが、穴であってもよい。
【００１１】
また、窪みの加工形態とは、加工によって形として現れた窪みの姿をいい、例えば、同心円状、格子状や螺旋状といった窪みの加工パターン、あるいは、窪みのピッチ、窪みの平面形状や断面形状などを含むものである。
【００１２】
また、被研磨物の中心部分が圧接される第１の領域とは、回転する当該研磨パッドに対して、半導体ウェハなどの被研磨物の中心部分が圧接される領域をいい、少なくとも中心部分が圧接されればよく、中心部分以外の部分が圧接されてもよい。
【００１３】
第２の領域とは、第１の領域以外の領域をいい、好ましくは、回転する当該研磨パッドに対して、半導体ウェハなどの被研磨物の中心部分以外の部分が圧接される領域をいう。
【００１４】
本発明によると、被研磨物の中心部分が圧接される第１の領域における窪みの加工形態と、被研磨物の周辺部分が圧接される第２の領域における窪みの加工形態とを異ならせているので、被研磨物の中心部分と周辺部分とで窪み内のスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を異ならせることが可能となる。したがって、異ならせる度合いによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、窪み内のスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を調節できることになる。これによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、化学的あるいは機械的な研磨作用を調節して研磨量の均一化を図り、研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００１５】
一つの実施態様においては、前記第１の領域が、円板状の当該研磨パッドの半径方向の略中央付近の環状の領域であり、前記窪みが、溝である。
【００１６】
この実施態様によると、当該研磨パッドの半径方向の略中央付近の環状の第１の領域における溝の加工形態と、その両側の第２の領域における溝の加工形態とを異ならせているので、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、溝内のスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を異ならせて化学的あるいは機械的な研磨作用を異ならせることができ、これによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００１７】
好ましい実施態様においては、前記第１の領域における前記溝の前記半径方向に沿う断面形状を、前記第２の領域における前記溝の前記半径方向に沿う断面形状と異ならせている。
【００１８】
この実施態様によると、溝の断面形状を異ならせることによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、溝内のスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を異ならせることができる。したがって、例えば、被研磨物の中心部分では、周辺部分に比べて、溝内のスラリーの流量を増やして化学的な研磨作用を強くし、あるいは、当該研磨パッドとの接触面積を増やして機械的な研磨作用を強くすることによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００１９】
他の実施態様においては、前記複数の溝は、同心円状に形成されるとともに、前記断面形状が矩形であり、前記第１の領域における前記溝の深さおよび幅の少なくともいずれか一方を、前記第２の領域における前記溝と異ならせている。
【００２０】
この実施態様によると、同心円状の矩形断面の溝の深さや幅を異ならせることによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、溝内のスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を異ならせ、これによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００２１】
更に他の実施態様においては、前記第１，第２の領域の内の一方の領域における前記溝を、同心円状の溝とし、他方の領域における溝を、格子状の溝としている。
【００２２】
この実施態様によると、溝の加工パターンを異ならせることによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、溝内のスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を異ならせ、これによって、被研磨物の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る研磨パッド１０を示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は、その半径方向に沿う拡大した断面図である。
【００２５】
この実施の形態の研磨パッド１０は、上述の図９に示されるＣＭＰ（化学機械研磨）装置の定盤１の表面に取付けられて被研磨物、例えば、半導体ウェハ５の化学機械研磨に用いられるものである。
【００２６】
この研磨パッド１０は、円板状であって、その表面に同心円状の複数の溝が加工されており、例えば、ポリウレタン等の樹脂からなる。
【００２７】
この実施の形態では、半導体ウェハ５の研磨面の中心部分と周辺部分との研磨量の均一化を図って平坦性を向上させるために、次のように構成している。
【００２８】
すなわち、この研磨パッド１０は、半導体ウェハ５の研磨の際に、半導体ウェハ５の少なくとも中心部分が圧接される第１の領域１１における第１の溝１２の加工形態と、前記第１の領域１１以外の第２の領域１３における第２の溝１４の加工形態とを異ならせている。
【００２９】
半導体ウェハ５の中心部分が、圧接される第１の領域１１は、同図（ａ）に示されるように、円板状の研磨パッド１０の半径方向の中央部付近の環状の領域となっており、第２の領域１３は、第１の領域１１に囲まれた研磨パッド１０の中心部を含む円形の領域および第１の領域１１の外周の環状の領域となっている。
【００３０】
ここで、同図（ｂ）に示されるように、被研磨物である半導体ウェハ５の直径をＬとすると、第１の領域１１の幅は、例えば、被研磨物の中心部の０．２Ｌ〜０．４Ｌの範囲であるのが好ましい。
【００３１】
従来では、上述のように、半導体ウェハの中心部分にスラリーが侵入するのが阻害されて、中心部分の研磨量が、周辺部分に比べて少なくなって研磨面が不均一になるという課題があった。
【００３２】
そこで、この実施の形態では、研磨の際に、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１では、第２の領域１３に比べて溝内のスラリーの流量を増加させて半導体ウェハ５を均一に研磨できるように次のように構成している。
【００３３】
すなわち、第１の領域１１に形成されている同心円状の複数の第１の溝１２は、半径方向に沿う断面形状が矩形であって、第２の領域１３に形成されている同心円状の複数の第２の溝１４に比べて、同図（ｂ）に示されるように、溝深さを深くするとともに、幅を広くしており、溝１２内を流動するスラリーの流量を増加させるように構成している。
【００３４】
この実施の形態では、第１の溝１２は、その深さが、例えば、０．２ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは、０．４ｍｍ〜２ｍｍであり、溝幅は、０．２ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。
【００３５】
一方、第２の溝１４は、第１の溝１２よりも深さおよび幅が小さく、その深さが、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。また、溝幅は、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。
【００３６】
以上の構成を有する研磨パッド１０を、上述の図９に示されるＣＭＰ（化学機械研磨）装置の定盤１の表面に取付けて被研磨物、例えば、半導体ウェハ５の研磨を行なうものである。
【００３７】
この研磨の際に、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１の第１の溝１２内を流動するスラリーの流量を、第２の領域の第２の溝１４内を流動するスラリーの流量に比べて増加させることができる。したがって、半導体ウェハ５の中心部分では、周辺部分に比べて、化学的な研磨作用を強くすることができ、半導体ウェハ５の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の他の実施の形態に係る研磨パッド１０ａを示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は、その半径方向に沿う拡大した断面図であり、また、第１の領域１１の一部を拡大した平面図を併せて示している。
【００３９】
上述の実施の形態では、第１の領域１１には、同心円状の複数の第１の溝１２が形成されたのに対して、この実施の形態では、第１の領域１１には、同心円状に代えて格子状の複数の第１の溝１２ａを形成している。
【００４０】
この第１の領域１１における格子状の第１の溝１２ａは、同図（ｂ）に示されるように、第２の領域１３の第２の溝１４に比べて、溝の深さを深くするとともに、幅を広くし、溝１２ａ内を流動するスラリーの流量を増加させるように構成している。
【００４１】
その他の構成は、上述の実施の形態１と同様である。
【００４２】
この実施の形態においても、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１の第１の溝１２ａ内のスラリーの流量を、第２の領域１３の第２の溝１４内のスラリーの流量に比べて増加させることによって、半導体ウェハ５の中心部分では、周辺部分に比べて、化学的な研磨作用を強くすることができ、これによって、半導体ウェハ５の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００４３】
（実施の形態３）
図３は、本発明の更に他の実施の形態に係る研磨パッド１０ｂを示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は、その半径方向に沿う拡大した断面図である。
【００４４】
上述の各実施の形態では、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１の溝１２，１２ａを流動するスラリーの流量を、第２の領域１３に比べて増加させることによって、半導体ウェハ５の中心部分では、周辺部分に比べて、化学的な研磨作用を強くするものであったのに対して、この実施の形態では、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１では、第２の領域１３に比べて、半導体ウェハ５との接触面積を増加させて機械的な研磨作用を強くするものである。
【００４５】
ここで、接触面積とは、半導体ウェハ５が圧接される研磨パッドの領域における一定面積（単位面積）当たりについて、半導体ウェハ５と接触する面積をいう。
【００４６】
この実施の形態では、第１の領域１１の同心円状の複数の第１の溝１２ｂは、第２の領域１３の同心円状の複数の第２の溝１４ｂに比べて、溝の幅を狭くするとともに、深さを浅くし、半導体ウェハ５との接触面積を増加させるように構成している。
【００４７】
この実施の形態では、第１の溝１２ｂは、その深さが、例えば、０．２ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは、０．４ｍｍ〜２ｍｍであり、溝幅は、０．２ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。
【００４８】
一方、第２の溝１４ｂは、第１の溝１２ｂよりも深さおよび幅が大きく、その深さが、例えば、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。また、溝幅は、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。
【００４９】
その他の構成は、上述の実施の形態１と同様である。
【００５０】
この実施の形態では、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１の接触面積を、第２の領域の接触面積に比べて増加させることによって、半導体ウェハ５の中心部分では、周辺部分に比べて、機械的な研磨作用を強くすることができ、これによって、半導体ウェハ５の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００５１】
（実施の形態４）
図４は、本発明の他の実施の形態に係る研磨パッド１０ｃを示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は、その半径方向に沿う拡大した断面図であり、また、第２の領域１３の一部を拡大した平面図を併せて示している。
【００５２】
この実施の形態では、第１の領域１１には、同心円状の複数の第１の溝１２ｂを形成し、第２の領域１３には、格子状の第２の溝１４ｃを形成している。
【００５３】
第１の溝１２ｂは、同図（ｂ）に示されるように、第２の溝１４ｃに比べて、溝の幅が狭く形成されているとともに、浅く形成されており、これによって、第１の領域１１では、半導体ウェハ５との接触面積を、第２の領域１３に比べて増加させている。
【００５４】
この実施の形態では、半導体ウェハ５の中心部分が圧接される第１の領域１１の接触面積を、第２の領域１３の接触面積に比べて増加させることによって、半導体ウェハ５の中心部分では、周辺部分に比べて、機械的な研磨作用を強くすることができ、これによって、半導体ウェハ５の中心部分と周辺部分とで研磨量の均一化を図って研磨面の平坦性を向上させることができる。
【００５５】
【実施例】
以下、上述の各実施の形態２〜４にそれぞれ対応する各実施例２〜４と従来例とについて、ヘッドの回転数を４１ｒｐｍ、プラテンの回転数を６０ｒｐｍ、面圧を７ｐｓｉという研磨条件で、１２インチの半導体ウェハの研磨を３回それぞれ行なって研磨レート（ＲＲ：ＲｅｍｏｖａｌＲａｔｅ）と、研磨面の面内不均一性（ＮＵ：ＮｏｎＵｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）とを計測した。なお、面内不均一性は、エリプソメータを用いて４９点を計測し、ＮＵを次式で算出した。
ＮＵ＝（標準偏差／平均値）×１００
その結果を、図５および図６に示す。
【００５６】
従来例は、第１，第２の領域の区別なく、研磨パッドの略全面に同心円状の溝が形成されているものを用いた。
【００５７】
ここで、各実施例２〜４および従来例の各領域および溝サイズについて、説明する。
【００５８】
研磨パッドの直径は、２００ｍｍであり、第１の領域は、１２インチのウェハの中心部の６０ｍｍの領域、すなわち、被研磨物の直径Ｌの内の０．３Ｌの領域であった、
実施例２の第１の溝１２ａの深さは、１ｍｍ、幅は、１ｍｍであり、第２の溝１４の深さは、０．５ｍｍ、幅は、０．５ｍｍである。
【００５９】
実施例３の第１の溝１２ｂの深さは、０．５ｍｍ、幅は、０．５ｍｍであり、第２の溝１４ｂの深さは、１ｍｍ、幅は、１ｍｍである。
【００６０】
実施例４の第１の溝１２ｂの深さは、０．５ｍｍ、幅は、０．５ｍｍであり、第２の溝１４ｃの深さは、１ｍｍ、幅は、１ｍｍである。
【００６１】
従来例の溝深さは、０．５ｍｍ、幅は０．５ｍｍである。
【００６２】
図５に示されるように、研磨レートは、いずれの実施例も従来例と同等あるいはそれよりも良好であった。
【００６３】
また、図６に示されるように、面内不均一性も従来例に比べて低く、平坦性が向上した。
【００６４】
（その他の実施の形態）
上述の各実施の形態では、第１の領域１１と第２の領域１３との境界を境にして溝の加工形態を急激に異ならせけれども、本発明の他の実施の形態として、例えば、図７（ｂ）に示されるように、溝の深さなどを徐々に異ならせるようにしてもよい。
【００６５】
上述の実施の形態３，４では、第２の領域１３の第２の溝１４ｂ，１４ｃは、第１の領域１１の第１の溝１２ｂに比べて、溝の深さが大きく、スラリーの流量が増加することになるが、本発明の他の実施の形態として、例えば、図８（ｂ）に示されるように、第２の領域１３の第２の溝１４ｅを、浅くしてスラリーの流量が、第１の領域１１に比べて増加しないようにしてもよい。
【００６６】
上述の各実施の形態では、溝の断面形状は、矩形であったけれども、Ｖ字状、Ｕ字状、台形状、その他の形状であってもよい。
【００６７】
なお、研磨パッドの表面には、第１の領域１１、第２の領域１３以外の領域を設けてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明よれば、被研磨物の中心部分と周辺部分とでスラリーの流量や当該研磨パッドとの接触面積を異ならせることが可能となり、被研磨物の中心部分と周辺部分とで、化学的あるいは機械的な研磨作用を調節して研磨量の均一化を図り、研磨面の平坦性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態の研磨パッドを示す図
【図２】本発明の他の実施の形態の研磨パッドを示す図
【図３】本発明の更に他の実施の形態の研磨パッドを示す図
【図４】本発明の他の実施の形態の研磨パッドを示す図
【図５】本発明の実施例および従来例の研磨レートを示す図
【図６】本発明の実施例および従来例の面内不均一性を示す図
【図７】本発明の他の実施の形態の研磨パッドを示す図
【図８】本発明の更に他の実施の形態の研磨パッドを示す図
【図９】ＣＭＰ装置の概略構成図
【符号の説明】
３スラリー５半導体ウェハ
１０，１０ａ〜１０ｅ研磨パッド１１第１の領域
１３第２の領域１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｄ第１の溝
１４，１４ｂ〜１４ｅ第２の溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing pad suitable for chemical mechanical polishing (CMP) used, for example, in a process of flattening an object to be polished such as a semiconductor wafer in a manufacturing process of a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various CMP apparatuses have been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional CMP apparatus. A polishing slurry 2 is continuously supplied from a slurry supply device 4 to a polishing pad 2 attached to the surface of the surface plate 1. For example, a semiconductor wafer 5 as an object to be polished is held by a polishing head 6 via a backing film 7. The semiconductor wafer 5 is pressed against the polishing pad 2 by applying a load to the polishing head 6.
[0004]
The slurry 3 supplied on the polishing pad 2 spreads on the polishing pad 2 and reaches the semiconductor wafer 5. The platen 1 and the polishing head 6 rotate in the same direction and relatively move as indicated by an arrow A, and the slurry 3 enters between the polishing pad 2 and the semiconductor wafer 5 to perform polishing. Is Reference numeral 8 denotes a dresser for sharpening the surface of the polishing pad 2.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-334655 A
[Problems to be solved by the invention]
In such a CMP apparatus, an object to be polished such as a semiconductor wafer is pressed against the polishing pad and pressed against the polishing pad as described above, so that the flow of the slurry between the object to be polished and the polishing pad is obstructed. In particular, the intrusion of the slurry into the central portion of the object to be polished is hindered. As a result, the polishing amount at the central portion of the object to be polished is smaller than that at the peripheral portion, and this tendency is particularly remarkable in a semiconductor wafer having a large area.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to improve the flatness by uniformly polishing an object to be polished.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration to achieve the above object.
[0009]
That is, the polishing pad of the present invention is used for polishing an object to be polished, and is a polishing pad in which a plurality of depressions are formed on a surface thereof, in a first region where a central portion of the object to be polished is pressed. The processing mode of the depression is different from the processing mode of the depression in a second region other than the first region.
[0010]
Here, the depression is preferably a groove, but may be a hole.
[0011]
In addition, the processing form of the depression refers to the shape of the depression that has appeared as a shape by processing, for example, a processing pattern of the depression such as a concentric shape, a lattice shape or a spiral shape, or a pitch of the depression, a planar shape or a cross-sectional shape of the depression. And so on.
[0012]
Further, the first region where the central portion of the object to be polished is pressed against the rotating polishing pad means a region where the central portion of the object to be polished such as a semiconductor wafer is pressed against the rotating polishing pad, and at least the central portion is pressed. It is sufficient that they are pressed, and portions other than the central portion may be pressed.
[0013]
The second region refers to a region other than the first region, and preferably refers to a region where a portion other than the central portion of the object to be polished such as a semiconductor wafer is pressed against the rotating polishing pad.
[0014]
According to the present invention, the processing mode of the depression in the first region where the central portion of the object to be polished is pressed is different from the processing mode of the depression in the second region where the peripheral portion of the object to be polished is pressed. Therefore, the flow rate of the slurry in the depression and the contact area with the polishing pad can be made different between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished. Therefore, the flow rate of the slurry in the depression and the contact area with the polishing pad can be adjusted between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished depending on the degree of the difference. This makes it possible to adjust the chemical or mechanical polishing action between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished, thereby making the polishing amount uniform and improving the flatness of the polished surface.
[0015]
In one embodiment, the first area is an annular area near the center in the radial direction of the disk-shaped polishing pad, and the depression is a groove.
[0016]
According to this embodiment, the processing form of the groove in the annular first region near the approximate center in the radial direction of the polishing pad is different from the processing form of the groove in the second region on both sides thereof. At the central portion and the peripheral portion of the object to be polished, the flow rate of the slurry in the groove and the contact area with the polishing pad can be changed so that the chemical or mechanical polishing action can be made different. The polishing amount can be made uniform between the central portion and the peripheral portion of the object, and the flatness of the polished surface can be improved.
[0017]
In a preferred embodiment, a cross-sectional shape of the groove in the first region along the radial direction is different from a cross-sectional shape of the groove in the second region along the radial direction.
[0018]
According to this embodiment, by changing the cross-sectional shape of the groove, the flow rate of the slurry in the groove and the contact area with the polishing pad can be changed between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished. Therefore, for example, in the central portion of the object to be polished, compared to the peripheral portion, the flow rate of the slurry in the groove is increased to enhance the chemical polishing action, or the contact area with the polishing pad is increased to increase the mechanical polishing. By strengthening the appropriate polishing action, the polishing amount can be made uniform between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished, and the flatness of the polished surface can be improved.
[0019]
In another embodiment, the plurality of grooves are formed concentrically, the cross-sectional shape is rectangular, and at least one of the depth and width of the groove in the first region is the The groove is different from the groove in the second region.
[0020]
According to this embodiment, by varying the depth and width of the concentric rectangular cross-section groove, the flow rate of the slurry in the groove and the contact area with the polishing pad between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished are determined. This makes it possible to make the polishing amount uniform at the central portion and the peripheral portion of the object to be polished, thereby improving the flatness of the polished surface.
[0021]
In still another embodiment, the groove in one of the first and second regions is a concentric groove, and the groove in the other region is a lattice groove.
[0022]
According to this embodiment, by changing the processing pattern of the groove, the flow rate of the slurry in the groove and the contact area with the polishing pad are changed between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished. The polishing amount can be made uniform between the central portion and the peripheral portion of the polished object, and the flatness of the polished surface can be improved.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0024]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a polishing pad 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view along a radial direction. .
[0025]
The polishing pad 10 of this embodiment is attached to the surface of the platen 1 of the CMP (chemical mechanical polishing) apparatus shown in FIG. 9 described above, and is used for chemical mechanical polishing of an object to be polished, for example, a semiconductor wafer 5. Things.
[0026]
The polishing pad 10 has a disk shape, and has a plurality of concentric grooves formed on its surface, and is made of, for example, a resin such as polyurethane.
[0027]
In this embodiment, the following configuration is used to improve the flatness by equalizing the polishing amount at the central portion and the peripheral portion of the polished surface of the semiconductor wafer 5.
[0028]
That is, when polishing the semiconductor wafer 5, the polishing pad 10 forms the first groove 12 in the first region 11 where at least the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed against the semiconductor wafer 5, The processing form of the second groove 14 in the second region 13 other than the above is different.
[0029]
The first region 11 to which the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed is an annular region near the center in the radial direction of the disk-shaped polishing pad 10 as shown in FIG. The second region 13 is a circular region including the center of the polishing pad 10 surrounded by the first region 11 and an annular region around the first region 11.
[0030]
Here, as shown in FIG. 2B, assuming that the diameter of the semiconductor wafer 5 to be polished is L, the width of the first region 11 is, for example, 0.2 L at the center of the polished object. It is preferably in the range of .about.0.4 L.
[0031]
Conventionally, as described above, there is a problem that the intrusion of the slurry into the central portion of the semiconductor wafer is hindered, and the polishing amount in the central portion is smaller than that in the peripheral portion, so that the polished surface becomes uneven. Was.
[0032]
Therefore, in this embodiment, the flow rate of the slurry in the groove is increased in the first region 11 where the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed against the semiconductor wafer 5 during polishing, as compared with the second region 13. 5 is configured as follows so that it can be polished uniformly.
[0033]
That is, the plurality of concentric first grooves 12 formed in the first region 11 have a rectangular cross section along the radial direction, and the plurality of concentric plurality of grooves formed in the second region 13. As shown in FIG. 3B, the depth of the groove is increased and the width is increased as compared with the second groove 14 so that the flow rate of the slurry flowing in the groove 12 is increased. Make up.
[0034]
In this embodiment, the first groove 12 has a depth of, for example, 0.2 mm to 3 mm, preferably 0.4 mm to 2 mm, and a groove width of 0.2 mm to 3 mm, preferably It is 0.2 mm to 1.5 mm.
[0035]
On the other hand, the depth and width of the second groove 14 are smaller than those of the first groove 12, and the depth is, for example, 0.1 mm to 1.5 mm, and preferably 0.2 mm to 1.0 mm. . Further, the groove width is 0.1 mm to 1.5 mm, preferably 0.2 mm to 1.5 mm.
[0036]
The polishing pad 10 having the above configuration is mounted on the surface of the platen 1 of the CMP (chemical mechanical polishing) apparatus shown in FIG. 9 to polish an object to be polished, for example, a semiconductor wafer 5.
[0037]
At the time of this polishing, the flow rate of the slurry flowing in the first groove 12 of the first region 11 to which the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed is changed to flow in the second groove 14 of the second region. It can be increased compared to the flow rate of the slurry. Therefore, the chemical polishing action can be enhanced in the central portion of the semiconductor wafer 5 as compared with the peripheral portion, and the polishing amount can be made uniform between the central portion and the peripheral portion of the semiconductor wafer 5 so that the polished surface is improved. Flatness can be improved.
[0038]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a view showing a polishing pad 10a according to another embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a plan view, and FIG. 2 (b) is an enlarged sectional view along the radial direction. Further, a plan view in which a part of the first region 11 is enlarged is also shown.
[0039]
In the above-described embodiment, a plurality of concentric first grooves 12 are formed in the first region 11, whereas in the present embodiment, the first region 11 has concentric circular grooves. Instead, a plurality of lattice-shaped first grooves 12a are formed.
[0040]
As shown in FIG. 3B, the first grooves 12a in the first region 11 have a greater depth than the second grooves 14 in the second region 13 as shown in FIG. At the same time, the width is widened and the flow rate of the slurry flowing in the groove 12a is increased.
[0041]
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0042]
Also in this embodiment, the flow rate of the slurry in the first groove 12a of the first region 11 to which the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed is controlled by the flow rate of the slurry in the second groove 14 of the second region 13. By increasing the flow rate in comparison with the flow rate, the chemical polishing action can be enhanced in the central portion of the semiconductor wafer 5 as compared with the peripheral portion, whereby the central portion and the peripheral portion of the semiconductor wafer 5 can be polished. It is possible to improve the flatness of the polished surface by making the amount uniform.
[0043]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a view showing a polishing pad 10b according to still another embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a plan view, and FIG. 3 (b) is an enlarged cross section along the radial direction. FIG.
[0044]
In each of the above-described embodiments, the semiconductor flow is increased by increasing the flow rate of the slurry flowing through the grooves 12 and 12 a of the first region 11 where the center portion of the semiconductor wafer 5 is pressed against the second region 13. In the central portion of the wafer 5, the chemical polishing action is strengthened as compared with the peripheral portion. In this embodiment, however, the first region where the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed is pressed. In 11, the contact area with the semiconductor wafer 5 is increased as compared with the second region 13 to enhance the mechanical polishing action.
[0045]
Here, the contact area refers to an area in contact with the semiconductor wafer 5 per a fixed area (unit area) in a region of the polishing pad to which the semiconductor wafer 5 is pressed.
[0046]
In this embodiment, the plurality of concentric first grooves 12b in the first region 11 have a narrower width than the plurality of concentric second grooves 14b in the second region 13. At the same time, the depth is made shallow and the contact area with the semiconductor wafer 5 is increased.
[0047]
In this embodiment, the first groove 12b has a depth of, for example, 0.2 mm to 3 mm, preferably 0.4 mm to 2 mm, and a groove width of 0.2 mm to 3 mm, preferably It is 0.2 mm to 1.5 mm.
[0048]
On the other hand, the second groove 14b has a greater depth and width than the first groove 12b, and the depth is, for example, 0.1 mm to 1.5 mm, preferably 0.2 mm to 1.0 mm. . Further, the groove width is 0.1 mm to 1.5 mm, preferably 0.2 mm to 1.5 mm.
[0049]
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0050]
In this embodiment, by increasing the contact area of the first region 11 where the center portion of the semiconductor wafer 5 is pressed against the contact area of the second region, the center portion of the semiconductor wafer 5 has a peripheral portion. The mechanical polishing action can be strengthened as compared with the portion, whereby the polishing amount can be made uniform between the central portion and the peripheral portion of the semiconductor wafer 5 and the flatness of the polished surface can be improved. .
[0051]
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a view showing a polishing pad 10c according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is a plan view, and FIG. 4 (b) is an enlarged sectional view along the radial direction. Further, a plan view in which a part of the second region 13 is enlarged is also shown.
[0052]
In this embodiment, a plurality of concentric first grooves 12 b are formed in the first region 11, and a lattice-shaped second groove 14 c is formed in the second region 13.
[0053]
As shown in FIG. 3B, the first groove 12b is formed to have a narrower and shallower width than the second groove 14c. In the region 11, the contact area with the semiconductor wafer 5 is increased as compared with the second region 13.
[0054]
In this embodiment, by increasing the contact area of the first region 11 to which the central portion of the semiconductor wafer 5 is pressed against the contact area of the second region 13, the central portion of the semiconductor wafer 5 has: As compared with the peripheral portion, the mechanical polishing action can be strengthened, so that the polishing amount can be made uniform at the central portion and the peripheral portion of the semiconductor wafer 5 to improve the flatness of the polished surface. it can.
[0055]
【Example】
Hereinafter, for each of Examples 2 to 4 corresponding to the above-described Embodiments 2 to 4 and the conventional example, under the polishing conditions of a head rotation speed of 41 rpm, a platen rotation speed of 60 rpm, and a surface pressure of 7 psi, A 12-inch semiconductor wafer was polished three times, and a polishing rate (RR: Removal Rate) and a non-uniformity (NU: Non Uniformity) of the polished surface were measured. The in-plane non-uniformity was measured at 49 points using an ellipsometer, and NU was calculated by the following equation.
NU = (standard deviation / average value) × 100
The results are shown in FIGS.
[0056]
In the conventional example, the one in which concentric grooves are formed on substantially the entire surface of the polishing pad without distinction between the first and second regions is used.
[0057]
Here, each region and groove size of each of Examples 2 to 4 and the conventional example will be described.
[0058]
The diameter of the polishing pad was 200 mm, and the first area was an area of 60 mm at the center of the 12-inch wafer, that is, an area of 0.3 L of the diameter L of the object to be polished.
In the second embodiment, the depth of the first groove 12a is 1 mm and the width is 1 mm, and the depth of the second groove 14 is 0.5 mm and the width is 0.5 mm.
[0059]
In the third embodiment, the depth of the first groove 12b is 0.5 mm and the width is 0.5 mm, and the depth of the second groove 14b is 1 mm and the width is 1 mm.
[0060]
In the fourth embodiment, the depth of the first groove 12b is 0.5 mm and the width is 0.5 mm, and the depth of the second groove 14c is 1 mm and the width is 1 mm.
[0061]
The groove depth of the conventional example is 0.5 mm and the width is 0.5 mm.
[0062]
As shown in FIG. 5, the polishing rates in all the examples were equal to or better than the conventional examples.
[0063]
Further, as shown in FIG. 6, the in-plane non-uniformity was lower than that of the conventional example, and the flatness was improved.
[0064]
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the processing form of the groove is abruptly changed at the boundary between the first area 11 and the second area 13, but as another embodiment of the present invention, for example, FIG. As shown in FIG. 7B, the depth of the groove and the like may be gradually changed.
[0065]
In the above-described third and fourth embodiments, the second grooves 14b and 14c in the second region 13 have a greater depth than the first grooves 12b in the first region 11, and the slurry flow rate is higher. However, as another embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 8B, the second groove 14e of the second region 13 is made shallow, and the flow rate of the slurry is reduced. However, it may not be increased as compared with the first area 11.
[0066]
In each of the above embodiments, the cross-sectional shape of the groove is rectangular, but may be V-shaped, U-shaped, trapezoidal, or another shape.
[0067]
Note that a region other than the first region 11 and the second region 13 may be provided on the surface of the polishing pad.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the flow rate of the slurry and the contact area with the polishing pad can be made different between the central portion and the peripheral portion of the object to be polished. By adjusting the chemical or mechanical polishing action, the polishing amount can be made uniform and the flatness of the polished surface can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a polishing pad according to one embodiment of the present invention; FIG. 2 is a view showing a polishing pad according to another embodiment of the present invention; FIG. 3 is a view showing still another embodiment of the present invention; FIG. 4 is a view showing a polishing pad. FIG. 4 is a view showing a polishing pad according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view showing a polishing rate of an example of the present invention and a conventional example. FIG. 7 shows a polishing pad according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 shows a polishing pad according to still another embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a CMP apparatus.
Reference Signs List 3 slurry 5 semiconductor wafer 10, 10a to 10e polishing pad 11 first region 13 second region 12, 12a, 12b, 12d first groove 14, 14b to 14e second groove

Claims

A polishing pad that is used for polishing an object to be polished and has a plurality of recesses formed on a surface thereof.
The processing mode of the depression in the first region where the center portion of the object to be polished is pressed is different from the processing mode of the depression in the second region other than the first region. Polishing pad.

The polishing pad according to claim 1,
The polishing pad, wherein the first area is an annular area near a center in a radial direction of the disk-shaped polishing pad, and the depression is a groove.

The polishing pad according to claim 2,
A polishing pad wherein a cross-sectional shape of the groove in the first region along the radial direction is different from a cross-sectional shape of the groove in the second region along the radial direction.

The polishing pad according to claim 3,
The plurality of grooves are formed concentrically, and the cross-sectional shape is rectangular, and at least one of the depth and width of the groove in the first region is set to the groove in the second region. Polishing pad made different.

The polishing pad according to claim 2 or 3,
A polishing pad in which the groove in one of the first and second regions is a concentric groove, and the groove in the other region is a lattice-like groove.