JP2006026844A

JP2006026844A - ポリッシングパッド、それを備えた研磨装置及び貼り付け装置

Info

Publication number: JP2006026844A
Application number: JP2004211799A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ito; 利幸伊藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02
Also published as: US20060019588A1; US7090572B2; US6997793B1; US20060094345A1

Abstract

【課題】定盤への貼り付け性を向上することができるポリッシングパッド、それを備えた研磨装置及び貼り付け装置を提供する。
【解決手段】研磨部材２には、複数の突起２ｂ及び溝２ａが形成されている。溝２ａは格子状に形成されている。溝２ａ及び突起２ｂが形成された部分（研磨部３）の平面形状は実質的に円となっている。研磨部３の周囲には、高さが一定の外周部４が設けられている。外周部４の高さは、溝２ａの底部の高さと同一となっている。各溝２ａの端部は外周部４まで延在し、溝２ａ内に浸入したスラリー等は外周部４を介して外部に流れ出る構造となっている。このように構成されたポリッシングパッドを定盤１０に貼り付ける際には、基部材１の裏面に接着剤を塗布するか両面テープを貼り付けた後、定盤１０の上にポリッシングパッドを配置する。次に、上方から研磨部３を定盤１０に押し付け、続いて、上方から外周部４を定盤１０に押し付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）に好適なポリッシングパッド、それを備えた研磨装置及び貼り付け装置に関する。

従来、シリコンウェハ上に絶縁層及び導電層等を堆積して半導体集積回路を形成している。この間、各層に対してエッチングが行われる。この結果、各層に段差が形成される。このような段差が存在すると、同一の層内であっても、導電性が高い部分及び低い部分が生成され、所望の電気的特性が得られなくなる。このため、エッチング後には、必要に応じてＣＭＰによる平坦化が行われている。

ＣＭＰを行う際には、ポリシングパッドをＣＭＰ装置に貼り付ける。ポリシングパッドの形状には種々のものがあり、例えば、溝を円周状に配置したもの、溝を格子状に配置したもの等がある。

図６は、従来のポリッシングパッドの一例（第１の従来例）を示す模式図である。なお、図６（ｂ）は、図６（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す。第１の従来例は、２層構造となっており、定盤１０に貼り付けられる基部材１０１と表面に凹凸が形成された研磨部材１０２とから構成されている。研磨部材１０２には、複数の突起１０２ｂ及び溝１０２ａが形成されている。溝１０２ａは格子状に形成されており、その断面形状は矩形である。各溝１０２ａの端部は研磨部材１０２の外部まで延在し、溝１０２ａ内に浸入したスラリー等は外部に流れ出る構造となっている。そして、平面視では、ポリッシングパッド全体が研磨部１０３となっている。

しかしながら、このような第１の従来例には、定盤１０への貼り付け性が低いという問題点がある。これは、溝１０２ａが全体にわたって形成されているためであり、特に溝１０２ａが形成されている部分における貼り付け性が低い。このため、溝１０２ａが形成されている部分と定盤１０との間に僅かな隙間が形成され、この隙間にスラリー等が浸入してしまう。そして、スラリー等の浸入により、接着力がより低下し、ポリシングパッドが研磨中に定盤１０から剥がれることがある。この結果、最悪の場合には、シリコンウェハが割れることもある。また、研磨終了後にポリッシングパッドを剥がした時に、スラリーに含有されている研磨材等が定盤１０上に残留するという問題点もある。研磨材等が残留すると、次にポリッシングパッドを貼り付ける際に、平坦性を高く確保することができず、ウェハの平坦化を十分に行うことができなくなる。

そこで、貼り付け性の向上を図ったポリッシングパッドが提案されている。図７は、従来のポリッシングパッドの他の一例（第２の従来例）を示す模式図である。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す。第２の従来例では、研磨部１０３の周囲に壁部１０４が形成されている。また、溝１０２ｂの深さは、中心部では一定であるが、壁部１０４に近い領域では、壁部１０４に近づくほど浅くなっている。

このような第２の従来例によれば、浅い溝１０２ａが形成された部分の貼り付け性の低下を抑制することができるため、上述の剥がれ及びスラリー等の浸入を抑制することができる。しかしながら、溝１０２ａの外側には壁部１０４が存在するため、溝１０２ａ内に浸入したスラリー等が排出されにくい。このため、スラリー等が研磨部１０３に過剰に滞留して、研磨中に、ウェハに傷等が生じることがある。

特開平１０−７１５６１号公報

本発明は、定盤への貼り付け性を向上することができるポリッシングパッド、それを備えた研磨装置及び貼り付け装置を提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本願発明に係るポリッシングパッドは、研磨対象物に接する複数の突起、及び前記複数の突起の間に形成された溝を備えた研磨部と、前記研磨部の周囲に設けられ、その表面の高さが前記凸部の頂部の高さよりも低い外周部と、を有することを特徴とする。そして、本願発明に係る研磨装置は、このポリッシングパッドを有することを特徴とする。

本願発明に係る貼り付け装置は、研磨対象物に接する複数の突起、及び前記複数の突起の間に形成された溝を備えた研磨部と、前記研磨部の周囲に設けられ、その表面の高さが前記凸部の頂部の高さよりも低い外周部と、を備えたポリッシングパッドを研磨装置の定盤に貼り付ける貼り付け装置であって、前記外周部に当接する治具と、前記治具を、前記ポリッシングパッドの表面に垂直な方向に移動させる垂直移動手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、外周部を定盤に貼り付けやすいため、ポリッシングパッドの貼り付け性が向上する。この結果、ポリッシングパッドと定盤との間にスラリー等が浸入しにくくなる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るポリッシングパッドを示す模式図である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す。

本実施形態には、定盤１０に貼り付けられる基部材１と表面に凹凸が形成された研磨部材２とが設けられている。基部材１及び研磨部材２は、例えば発泡ポリウレタン製である。研磨部材２には、複数の突起２ｂ及び溝２ａが形成されている。溝２ａは、例えば、格子状に形成されており、その断面形状は矩形である。溝２ａ及び突起２ｂが形成された部分（研磨部３）の平面形状は実質的に円となっている。また、研磨部３の周囲には、高さが一定の外周部４が設けられている。外周部４の高さは、例えば溝２ａの底部の高さと同一となっている。そして、各溝２ａの端部は外周部４まで延在し、溝２ａ内に浸入したスラリー等は外周部４を介して外部に流れ出る構造となっている。

このように構成された本実施形態に係るポリッシングパッドを定盤１０に貼り付ける際には、例えば、基部材１の裏面に接着剤を塗布するか両面テープを貼り付けた後、定盤１０の上にポリッシングパッドを配置する。次に、上方から研磨部３を定盤１０に押し付ける。続いて、上方から外周部４を定盤１０に押し付ける。

このようにして、ポリッシングパッドを定盤１０に貼り付けることにより、高い貼り付け性が得られる。研磨部３を定盤１０に押し付けただけでは、外周部４における貼り付け性が低く、スラリー等がポリッシングパッドと定盤１０との間に浸入する虞がある。しかし、その後に外周部４を定盤１０側に押し付けることにより、外周部４における貼り付け性も向上する。第１の従来例でも、中心から外側に向けて押し付けを行えば、スラリー等の浸入を若干でも抑制することはできるが、それでも十分に抑制することはできない。これは、第１の従来例では、ポリッシングパッド全体が研磨部１０３となっており、縁部にも突起１０２ｂが存在し、押し付けを十分に行うことが困難であるからである。これに対し、本実施形態では、外周部４の高さを溝２ａの底部の高さと同一としているため、外周部４の押し付けを十分に行うことができ、スラリー等の浸入を十分に抑制することができる。従って、ウェハに傷等を生じさせにくい研磨装置、特にＣＭＰ装置を実現することができる。

そして、高い貼り付け性に伴って、ポリシングパッドがウェハの研磨中に剥がれにくくなると共に、この剥がれを原因とするウェハの割れを低減することができる。また、剥がれの低減により、ポリシングパッド１枚当たりのウェハの処理枚数を格段に向上させることができる。更に、ポリッシングパッドの交換頻度を低下させることができるため、ランニングコストを低減することもできる。

次に、外周部４の押し付けに好適なポリッシングパッドの貼り付け装置について説明する。図２は、ポリッシングパッドの貼り付け装置を示す正面図であり、図３は、貼り付け装置を示す上面図である。

ポリッシングパッドの貼り付け装置には、モータ１１、モータ１１により回転移動させられるアーム１４、アーム１４の先端に取り付けられたシリンダ１３、シリンダ１３のシリンダヘッドとして設けられた支持具１５、及び支持具１５に回転可能に支持された貼り付け治具１２が設けられている。なお、貼り付け治具１２は支持具１５に固定されていてもよい。

このように構成された貼り付け装置を用いて外周部４を定盤１０に押し付ける場合、先ず、貼り付け治具１２を外周部４の表面よりも高い位置に保持した状態で、モータ１１を駆動することにより、貼り付け治具１２を外周部４の直上まで移動させる。次いで、シリンダ１３を駆動することにより、貼り付け治具１２を降下させ、適当な圧力を外周部４に印加する。

このような貼り付け装置を用いることにより、効果的に外周部４を定盤１０に押し付けることができ、ポリッシングパッドを高い貼り付け性で定盤１０に貼り付けることができる。

なお、溝２ａの断面形状は、特に限定されない。例えば、図４（ａ）に示すような矩形のほかに、図４（ｂ）に示すようなＶの字型でもよく、また、図４（ｃ）に示すようなＵの字型であってもよい。

また、外周部４の形状も、特に限定されない。例えば、図５（ａ）に示すように、外周部４に段差が形成されていてもよく、図５（ｂ）に示すように、外周部４の表面が傾斜していてもよい。また、図５（ｃ）に示すように、溝２ａの底部と同じ高さの部分と傾斜した部分とが存在していてもよい。外周部４の形状が、段差又は傾斜を備えたものである場合には、例えば、外周部４と接する部分が外周部４と整合するように成形された治具を用いて外周部４を定盤に押し付けることができる。また、外周部４の形状が傾斜を備えたものである場合には、傾斜面に垂直な方向から治具を押し付けるようにしてもよい。

また、ポリッシングパッドを定盤に貼り付ける際に押し付けを行う順番に関し、上述の方法では、研磨部３の押し付けを行った後に外周部４の押し付けを行うこととしているが、これらを同時に行ってもよい。外周部４の押し付けを行った後に、研磨部３の押し付けを行うことも可能であるが、この場合には、ポリッシングパッドと定盤との間に空気が入り込む虞があるため注意が必要である。

また、外周部４の高さは、溝２ａの底部の高さよりも高くても、突起２ｂの頂部よりも低ければ、ある程度の効果は得られるが、より高い貼り付け性を確保するためには、溝２ａの底部の高さ以下であることが好ましい。また、外周部４の高さが溝２ａの高さよりも高い場合には、外周部４にも溝を形成し、溝２ａ内に滞留したスラリー等が排出される通路として、溝２ａに連通する補助溝を形成することが好ましい。

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
研磨対象物に接する複数の突起、及び前記複数の突起の間に形成された溝を備えた研磨部と、
前記研磨部の周囲に設けられ、その表面の高さが前記凸部の頂部の高さよりも低い外周部と、
を有することを特徴とするポリッシングパッド。

（付記２）
前記外周部の表面の高さは、前記溝の底部の高さ以下であることを特徴とする付記１に記載のポリッシングパッド。

（付記３）
前記外周部の表面の高さは、前記溝の底部の高さよりも高く、
前記外周部には、前記溝と連通する補助溝が形成されていることを特徴とする付記１又は２に記載のポリッシングパッド。

（付記４）
前記外周部の表面は、裏面と平行であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記５）
化学的機械的研磨装置に装着されることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記６）
原料として、発泡ウレタンを含有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記７）
前記外周部の表面は、外側ほど低くなる傾斜面を有することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記８）
前記複数の突起の高さは、実質的に一定であることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記９）
前記溝の深さは、実質的に一定であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記１０）
前記複数の溝は、前記研磨部に格子状に形成されていることを特徴とする付記１乃至９のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。

（付記１１）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載のポリッシングパッドを備えたことを特徴とする研磨装置。

（付記１２）
研磨対象物に接する複数の突起、及び前記複数の突起の間に形成された溝を備えた研磨部と、前記研磨部の周囲に設けられ、その表面の高さが前記凸部の頂部の高さよりも低い外周部と、を備えたポリッシングパッドを研磨装置の定盤に貼り付ける貼り付け装置であって、
前記外周部に当接する治具と、
前記治具を、前記ポリッシングパッドの表面に垂直な方向に移動させる垂直移動手段と、
を有することを特徴とする貼り付け装置。

（付記１３）
前記治具手段を、前記ポリッシングパッドの表面に平行な方向に移動させる平行移動手段を有することを特徴とする付記１２に記載の貼り付け装置。

（付記１４）
前記垂直移動手段は、前記治具を、前記外周面に押し付ける際の圧力を調節することを特徴とする付記１２又は１３に記載の貼り付け装置。

（付記１５）
前記垂直移動手段は、シリンダを有することを特徴とする付記１２乃至１４のいずれか１項に記載の貼り付け装置。

（付記１６）
前記平行移動手段は、
モータと、
前記モータと前記治具とを連結するアームと、
を有することを特徴とする付記１２乃至１５のいずれか１項に記載の貼り付け装置。

本発明の実施形態に係るポリッシングパッドを示す模式図である。ポリッシングパッドの貼り付け装置を示す正面図である。ポリッシングパッドの貼り付け装置を示す上面図である。溝２ａの断面形状を示す図である。外周部４の形状を示す図である。従来のポリッシングパッドの一例（第１の従来例）を示す模式図である。従来のポリッシングパッドの他の一例（第２の従来例）を示す模式図である。

符号の説明

１：基部材
２：研磨部材
２ａ：溝
２ｂ：突起
３：研磨部
４：外周部
１０：定盤
１１：モータ
１２：貼り付け治具
１３：シリンダ
１４：アーム
１５：支持具

Claims

研磨対象物に接する複数の突起、及び前記複数の突起の間に形成された溝を備えた研磨部と、
前記研磨部の周囲に設けられ、その表面の高さが前記凸部の頂部の高さよりも低い外周部と、
を有することを特徴とするポリッシングパッド。
前記外周部の表面の高さは、前記溝の底部の高さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のポリッシングパッド。
前記外周部の表面の高さは、前記溝の底部の高さよりも高く、
前記外周部には、前記溝と連通する補助溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリッシングパッド。
前記外周部の表面は、裏面と平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。
化学的機械的研磨装置に装着されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。
前記複数の突起の高さは、実質的に一定であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。
前記溝の深さは、実質的に一定であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。
前記複数の溝は、前記研磨部に格子状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のポリッシングパッド。
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のポリッシングパッドを備えたことを特徴とする研磨装置。
研磨対象物に接する複数の突起、及び前記複数の突起の間に形成された溝を備えた研磨部と、前記研磨部の周囲に設けられ、その表面の高さが前記凸部の頂部の高さよりも低い外周部と、を備えたポリッシングパッドを研磨装置の定盤に貼り付ける貼り付け装置であって、
前記外周部に当接する治具と、
前記治具を、前記ポリッシングパッドの表面に垂直な方向に移動させる垂直移動手段と、
を有することを特徴とする貼り付け装置。