JP2004342640A

JP2004342640A - 研磨パッド

Info

Publication number: JP2004342640A
Application number: JP2003133902A
Authority: JP
Inventors: Minoru Numamoto; 実沼本
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】本発明は、窓部材を有する研磨パッドにおいて、ウェーハを平坦に研磨することができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッド２０の窓部材３０は、長手方向において同一の幅を有する矩形状に形成されるとともに、その長さＬは、ウェーハＷの被研磨面に対し、被研磨面の直径Ｄを超えて接する長さに形成されている。これにより、研磨パッド２０によって研磨されるウェーハＷの被研磨面は、その全体が窓部材３０の影響を受けるので、被研磨面全体が平坦に研磨される。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化学的機械研磨法（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって半導体ウェーハを研磨する研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰによるウェーハの研磨は、回転する研磨パッドにウェーハを回転させながら所定の圧力で押し付け、その研磨パッドとウェーハとの間にメカノケミカル研磨剤（スラリー）を供給することによって行われる。このＣＭＰの主な目的は、ウェーハ上のＩＣ回路の表面に形成される段差を除去し、ＩＣ回路の高密度化の達成を容易にすること、そして、不要な膜厚の層を除去することにある。
【０００３】
この際、ＩＣ回路を形成する各層の膜厚は非常に小さく、前記段差が除去された後にも、僅かの膜厚を残していたりすることもある。したがって、不要な膜を除去した時点でＣＭＰを停止させるＣＭＰの終点の検出は非常に重要である。特に、装置稼働率の向上、生産性の向上等の観点より、ＣＭＰ処理中での終点の検出がなされることが多く、そのための各種手段が提案されている。
【０００４】
その終点検出手段として、研磨面、底面、及び研磨面から底面に貫通して形成された開口部を有し、この開口部に透明シートを貼り付けるとともに透光性の窓部材を取り付けた研磨パッドが使用されている（例えば、特許文献１）。この研磨パッドの下方には、レーザー干渉計が取り付けられ、レーザー干渉計から投射されるレーザービームを、研磨パッドの前記開口部及び窓部材を介してウェーハの被研磨面に照射し、その反射レーザービームをレーザー干渉計で受光することによりＣＭＰ処理中でのウェーハ上の段差量が演算され、ＣＭＰ処理中での終点検出が行なわれている。
【０００５】
ところで、図７の如く研磨パッド１の窓部材２の大きさは、レーザービームの投射及び反射に影響の無い大きさであればよく、従来ではウェーハ３に対し小さなものであった。
【０００６】
なお、レーザー干渉計による終点検出は公知であるので、ここではその説明を省略する（例えば、特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２９１６８６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−８３９７７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の研磨パッドは、ブローンポリウレタンによって形成されている。また、研磨パッドの開口部に取り付けられてウェーハの被研磨面に接触される窓部材においても、ブローンポリウレタンに材質が近いポリウレタンによって形成され、双方の材質の違いによる研磨の影響を極力小さくしている。
【００１０】
しかしながら、材質は似ていても研磨パッドと窓部材との研磨機能に多少の差が生じることは否めず、これに起因してウェーハの被研磨面が窓部材の影響を受けて平坦に研磨されないという欠点があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、窓部材を有する研磨パッドにおいてウェーハを平坦に研磨することができる研磨パッドを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、ウェーハ研磨用の研磨パッドであって、該研磨パッドの一部に透光性の窓部材が設けられた研磨パッドにおいて、前記窓部材は、前記ウェーハの被研磨面に対し、該被研磨面の直径を超えて接する大きさに形成されていることを特徴とする研磨パッドを提供する。
【００１３】
本願出願人は、研磨パッドと窓部材との材質が同一又は類似であっても、研磨パッドと窓部材との研磨機能に差が生じる原因が、ウェーハの被研磨面に対する窓部材の大きさにあることを突き止めた。すなわち、図７に示した従来の研磨パッド１は、ウェーハ３に対する窓部材２の大きさが圧倒的に小さい。このため、ウェーハ３の被研磨面は、窓部材２の影響を局所的に受けるので平坦に研磨されない。
【００１４】
そこで、本願出願人は、ウェーハの被研磨面全体に窓部材の影響を均一に与えれば、被研磨面全体を平坦に研磨できることを見いだした。よって、本発明は、窓部材の大きさを、ウェーハの被研磨面に対し、被研磨面の直径を超えて接する大きさとした。これにより、被研磨面全体が窓部材の影響を受けるので、被研磨面全体が平坦に研磨される。
【００１５】
窓部材の形状は、長手方向において同一の幅を有する矩形状でもよく、また、被研磨面の膜厚分布に合わせるように、長手方向において幅が異なる大きさに形成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る研磨パッドの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１７】
図１は、ウェーハ研磨装置用の研磨パッド２０の要部拡大断面図である。同図に示すように研磨パッド２０は、研磨用部材層２２と裏打ち層２４とが接着シート２６により貼り合わされて構成されている。研磨パッド２０の一部には窓部２８が設けられ、窓部２８においては裏打ち層２４が除去されている。更に、窓部２８には、研磨用部材層２２と略面一に透光性の窓部材３０が着脱自在に取り付けられている。
【００１８】
接着シート２６は、ポリエチレンテレフタレート製シートの両面に粘着層が形成されることにより構成されている。窓部２８において、ポリエチレンテレフタレート製シート下面の粘着層は除去されず、残留した状態にある。なお、ポリエチレンテレフタレート製シートに代えて、ポリエチレン、ポリプロピレン、ベスペル（商品名）等のシートを使用してもよい。このような接着シート２６を使用することにより、ＣＭＰ処理中に研磨用部材層２２に浸透したスラリーが研磨用部材層２２の下方に漏洩するのを防止できる。
【００１９】
研磨パッド２０のうち、研磨用部材層２２及び窓部材３０は研磨面を構成し、スラリーと協働してウェーハ上のＩＣ回路の表面に形成される段差を除去する。研磨用部材層２２及び窓部材３０としては、通常、連続気泡タイプの発泡ポリウレタン樹脂が使用される。
【００２０】
窓部２８は、図２、図３の如く研磨パッド２０の１箇所に形成されるとともに、その形状は、研磨パッド２０の周面から研磨パッド２０の中心に向けて切り欠くように形成された矩形を呈している。この矩形の窓部２８に、矩形状の窓部材３０が取り付けられている。この窓部２８の下面から、後述する方法によりＣＭＰ処理中での終点検出がなされる。
【００２１】
次に、研磨パッド２０の使用方法、及びＣＭＰ処理中での終点検出の原理等について説明する。
【００２２】
図２は、機械化学的研磨装置１０の全体構成を示す斜視図である。同図に示す機械化学的研磨装置１０は、主として研磨定盤１２とウェーハ保持ヘッド１４とで構成されている。
【００２３】
研磨定盤１２は円盤状に形成され、その下面中央には回転軸１６が連結されている。研磨定盤１２は、この回転軸１６に連結されたモータ１８を駆動することにより回転する。また、この研磨定盤１２の上面には研磨パッド２０が貼り付けられており、この研磨パッド２０上に図示しないノズルからメカノケミカル研磨剤（スラリー）が供給される。
【００２４】
この機械化学的研磨装置１０によれば、まず、ウェーハＷをウェーハ保持ヘッド１４で保持して研磨パッド２０上に載置する。次に、研磨定盤１２を図２上で矢印Ａ方向に回転させるとともに、ウェーハ保持ヘッド１４を図２上で矢印Ｂ方向に回転させる。そして、その回転する研磨パッド２０上に図示しないノズルからスラリーを供給する。これにより、ウェーハＷの被研磨面が研磨パッド２０により研磨される。
【００２５】
図３は、ＣＭＰ処理中での終点検出手段の構成を示す概念図である。機械化学的研磨装置１０において、研磨定盤１２には貫通孔３１が形成され、貫通孔３１の位置に窓部２８（図２参照）が位置するように研磨パッド２０が研磨定盤１２に貼り付けられている。
【００２６】
研磨定盤１２の下方の所定の位置にはレーザー干渉計３２が配設されている。そして、レーザー干渉計３２からのレーザービーム３４が貫通孔３１、窓部２８、及び窓部材３０を介してウェーハＷの被研磨面に照射され、そして、窓部材３０、窓部２８及び貫通孔３１を経て反射されるレーザービームがレーザー干渉計３２に戻るように配される。ただし、研磨定盤１２は回転するので、貫通孔３１が研磨定盤１２の回転によりレーザー干渉計３２の直上に来たときのみ、測定がなされる。これにより、貫通孔３１を経て反射されるレーザービームがレーザー干渉計３２によって検出され、ＣＭＰ処理中でのウェーハＷ上の段差量が演算されることにより、ＣＭＰ処理中での終点の検出がなされる。
【００２７】
ところで、実施の形態の研磨パッド２０の窓部材３０は、図４の如く長手方向において同一の幅を有する矩形状に形成されるとともに、その長さＬは、ウェーハＷの被研磨面に対し、被研磨面の直径Ｄを超えて接する長さに形成されている。これにより、研磨パッド２０によって研磨されるウェーハＷの被研磨面は、その全体が窓部材３０の影響を受けるので、被研磨面全体が平坦に研磨される。
【００２８】
実施の形態では、長手方向において同一の幅を有する矩形状の窓部材３０について述べたが、研磨パッド２０上で複数枚のウェーハＷを同時に研磨するものであれば、窓部材３０の形状を図４上で二点鎖線で示す十字形状に形成してもよい。また、ウェーハＷの被研磨面に膜厚分布があるものであれば、図５、図６の如く、その膜厚分布に合わせるように、長手方向において幅が異なる大きさの例えば楔形状に窓部材３０Ａ、３０Ｂを形成すればよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る研磨パッドによれば、窓部材の大きさを、ウェーハの被研磨面に対し、被研磨面の直径を超えて接する大きさとしたので、被研磨面全体が窓部材の影響を受けるようになり、これによって、被研磨面全体を平坦に研磨できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の研磨パッドの要部拡大断面図であり図４の１−１線に沿った断面図
【図２】図１に示した研磨パッドが適用されたウェーハ研磨装置の全体構成図
【図３】ＣＭＰ処理中での終点検出手段の構成を示す概念図
【図４】図１のウェーハ研磨装置に適用された研磨パッドの平面図
【図５】研磨パッドの他の実施の形態を示す平面図
【図６】研磨パッドの他の実施の形態を示す平面図
【図７】従来の研磨パッドを示す平面図
【符号の説明】
１０…機械化学的研磨装置、１２…研磨定盤、１４…ウェーハ保持ヘッド、２０…研磨パッド、２２…研磨用部材層、２４…裏打ち層、２６…接着シート、２８…窓部、３０…窓部材、３２…レーザー干渉計、３４…レーザービーム

Claims

ウェーハ研磨用の研磨パッドであって、該研磨パッドの一部に透光性の窓部材が設けられた研磨パッドにおいて、
前記窓部材は、前記ウェーハの被研磨面に対し、該被研磨面の直径を超えて接する大きさに形成されていることを特徴とする研磨パッド。
前記窓部材は、長手方向において同一の幅を有する矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
前記窓部材は、該被研磨面の膜厚分布に合わせるように、長手方向において幅が異なる大きさに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。