JP2010109093A - 研磨パッドのシーズニング方法、シーズニングプレート、半導体研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッドのシーズニング方法、シーズニングプレート、半導体研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨パッド２６上に載せ、前記研磨パッド２６を回転させて生じる摩擦により前記研磨パッド２６を研削して前記研磨パッド２６のシーズニングを行うシーズニングプレート１０であって、前記研磨パッド２６を研削する複数のコンディショナ１４と、前記複数のコンディショナ１４を下面に取り付けた円形の可撓性基板１２と、前記可撓性基板１２の上面で前記可撓性基板１２と同心円を形成するように配置されたＯリング１６と、前記Ｏリング１６上に配置され、前記可撓性基板１２を変形させる荷重を加える錘となる錘板１８と、を備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体研磨技術に関し、特に研磨パッドに半導体ウェハを接触させて研磨を行う半導体研磨技術に関する。

従来から、半導体デバイスを作成するための原料ウェハは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等によりシリコン等の単結晶の半導体インゴットを成長させ、成長した半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削して整形し、これをスライス工程でワイヤーソーによりスライスして形成される。その後、面取り工程をウェハ周縁部の面取り工程を行い、ラッピング工程による平坦化加工及びエッチング処理工程を経て、１次研磨（粗研磨）・２次研磨（仕上げ研磨）した後、ウェハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェハとなる。

このような工程を経て得られた鏡面ウェハは、その表面に回路が形成されて、半導体デバイスとなる。しかしながら、上記の工程を経て作製されたウェハの表面平坦度が低いと、回路を形成するフォトリソグラフィ工程における露光時にレンズ焦点が部分的に合わなくなり、回路の微細パターン形成が難しくなるという問題が生ずる。

そのため、近年の高精度のデバイス作製では、極めて高い平坦度が要求される。このように極めて高い平坦度を有するウェハを製造するために、ウェハの表面研磨は非常に重要である。ウェハの表面研磨を行う研磨装置としては、例えば、バッチ式片面研磨装置が広く知られている。

バッチ式片面研磨装置の一例を図１０に示す（特許文献１参照）。図１０（ａ）はバッチ式片面研磨装置の縦断面図、図１０（ｂ）はバッチ式片面研磨装置の要部の拡大断面図である。バッチ式片面研磨装置とは、１回の研磨でウェハの片面のみを研磨する装置であり、複数枚のウェハを同時に研磨することができる。

図１０において、バッチ式片面研磨装置１００は、所定方向（例えば、上方から見たときに反時計回り方向）に回転可能な円盤状を呈する定盤１０２、定盤１０２の表面に張付された不織布や発泡ウレタン等で形成された研磨用の研磨パッド１０４、研磨パッド１０４の上方に配置されて支持軸１０６の回転中心として回転するポリッシングヘッド１０８、ポリッシングヘッド１０８の下面に配置されるキャリアプレート１１０、キャリアプレート１１０の下面に固着されてウェハＷをウェハ位置決め穴１１２ａで保持するテンプレート１１２、研磨パッド１０４の表面に向けてスラリーを供給するスラリー管１１４を有する。

キャリアプレート１１０は、ウェハを保持するためのキャリアであり、例えばポリウレタン樹脂多孔質体のような多孔質の樹脂から形成されている。テンプレート１１０はガラスエポキシ樹脂、ポリカーボネートシート、ポリエステルシート等から形成されている。また、テンプレート１１２は、５枚のウェハＷを保持するために５つのウェハ位置決め穴１１２ａを有している。図１０（ｂ）に示すように、ウェハ位置決め穴１１２ａの直径はウェハ径よりも大きく、ポリッシングヘッド１０８を回転させたときには、ウェハ位置決め穴１１２ａ内でウェハＷが自由に自転する。

図１０に示したバッチ式片面研磨装置１００では、ウェハＷが自由に自転できるようにキャリアプレート１１０にテンプレート１１２を設けたが、テンプレート１１２を設けずに、接着剤やワックスによりキャリアプレート１１０の下面にウェハＷを貼り付けて固定しても良い。

ところで、研磨パッドには研磨中の削り屑やスラリーの砥粒が残留するため、研磨パッドは、ウェハ研磨加工処理を続けていくと劣化し、ウェハ研磨加工能率を著しく低下させる。つまり、研磨パッドの過剰な平滑化によって、スラリーを保持する機能（スラリー溜り）が減少してしまう。これにより、スラリーが研磨パッド上に均一に広がらず、ウェハ面内研磨条件のばらつき、ひいてはウェハ研磨除去の能率低下を招く。

そこで、平滑化された研磨パッドの表面を初期の状態と同等にしてスラリーを保持する機能を回復させためのシーズニングが行われる。研磨パッドの中央にセンターローラを配設した態様の半導体研磨装置を用いて説明すると、図１１（ａ）に示すように、半導体研磨装置２００は、時計周りに回転するセンターローラ２０２と同軸であるが逆回転（反時計周りに回転）する円形の定盤２０４上に、発泡ウレタン製の研磨パッド２０６を貼り付け、定盤２０４及び研磨パッド２０６の半径よりも小さい直径を有する研磨プレート２０８の下面に研磨面を下に向けたシリコンウェハ２１０を蝋材等で接着し、研磨プレート２０８の側面とセンターローラ２０２の側面を当接させ、研磨プレート２０８の上面にシリコンウェハ２１０の研磨を促進する錘を載せ、若しくは研磨ヘッド２０８の上面から荷重を加えてシリコンウェハ２１０を研磨パッド２０６に押し付ける。そして研磨パッド２０６上にスラリー（不図示）を供給しながら研磨パッド２０６を回転させるとともに、センターローラ２０２を回転させその摩擦力により研磨ヘッド２０８を反時計回りに回転させ、研磨パッド２０６と研磨プレート２０８の回転によって生じるシリコンウェハ２１０と研磨パッド２０６（スラリー中の砥粒）との摩擦によりシリコンウェハ２１０表面を研磨している。シーズニングは、電着ダイアモンド砥石が配備されたリング形状のコンディショナ（ドレッサともいう）２１２を回転体２１４に取り付け、回転体２１４を前述のポリッシングヘッド２０８と同様に研磨パッド２０６上に配置し、回転体２１４を反時計周りに回転させることにより研磨パッド２０６表面の目立てを行う。なお、このようなシーズニングは、粗研磨工程においてのみならず、その後段のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨工程においても行われる（特許文献２、特許文献３参照）。
特開２００６−１１６６７５号公報 特開２００２−２０８５７５号公報 特開２００３−１５１９３４号公報 特許３１５９９２８号公報

しかし、このようなコンディショナによるシーズニングを繰り返すと研磨パッド２０６の内周領域２０６ａと外周領域２０６ｃとが、選択的に研削されることになる。具体的には図１１（ｂ）に示すように横軸を研磨パッド２０６の動径方向、縦軸を研磨パッド２０６の研削の深さとすると、内周領域２０６ａ及び外周領域２０６ｃにおいてより深く研削が進行し全体的に凸型の曲線となる。

このような凸型の曲線に係る形状を持つ研磨パッドを用いてシリコンウェハを研磨した場合、シリコンウェハ表面の平坦性が劣化し、シリコンウェハの研磨ヘッドの内周領域に位置する側が外周領域に位置する側より多く研磨されるいわゆる「内べり」傾向となる。この内べり傾向は、研磨パッドの回転速度を下げることにより解消することができるが、回転速度が下がるため研磨能率が低下する。また研磨パッドの回転速度を下げると内べり傾向とは反対の外べり傾向になり得るが、研磨パッドを一定の回転速度で回転しても研磨パッドの表面状態により、シリコンウェハが内べり傾向にも外べり傾向にもなり得るため、研磨パッドの回転速度の調整によるシリコンウェハの被研磨面の平坦性の制御は困難である。

このような問題を解決するため、特許文献３においては、研磨パッドをシーズニングするコンディショナの研磨パッド上での位置を制御して研磨パッドの平坦性を確保する構成が開示されているが、研磨パッド上のコンディショナに対する制御機構を必要とするため、構成が複雑となりコストがかかるといった問題があった。図１２に示すように、特許文献４においても、研磨パッドの平坦化を目的として研磨パッドに当接する下面３０２においてダイアモンド砥粒３０４が分布して設けられたコンディショナ３００において、その下面に４つ葉型の孔３０６を形成した構成を開示している。これによりコンディショナ３００の内周領域において研磨パッドをシーズニングする効率を向上させて、研磨パッドを平坦化しているが、コンディショナ３００が従来型のリング形状とは異なり複雑な構造を有するため、やはりコストがかかるといった問題がある。

そこで本発明は、上記問題点に着目し、簡易な構成で研磨パッドの平坦性を回復させ、被研磨面の平坦性の制御を研磨パッドの回転速度の調整により容易に達成可能なシーズニング方法、シーズニングプレート、半導体研磨装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る研磨パッドのシーズニング方法は、研磨パッドを回転させて生じる摩擦で前記研磨パッドを研削する研磨パッドのシーズニング方法であって、前記研磨パッドを研削する複数のコンディショナを円形の可撓性基板の下面に取り付け、前記可撓性基板の上面に、前記可撓性基板と同心円を形成するようにリングを配置し、前記リングの上から前記可撓性基板を変形させる荷重を加えて前記コンディショナを前記研磨パッドに押し付けることを特徴としている。

一方、本発明に係るシーズニングプレートは、研磨パッド上に載せ、前記研磨パッドを回転させて生じる摩擦により前記研磨パッドを研削して前記研磨パッドのシーズニングを行うシーズニングプレートであって、前記研磨パッドを研削する複数のコンディショナと、前記複数のコンディショナを下面に取り付けた円形の可撓性基板と、前記可撓性基板の上面で前記可撓性基板と同心円を形成するように配置されたリングと、前記リング上に配置され、前記可撓性基板を変形させる荷重を加える錘と、を備えることを特徴としている。

さらに本発明に係る半導体研磨装置は前記シーズニングプレートを研磨パッド上に載置可能としたことを特徴としている。

本発明に係る研磨パッドのシーズニング方法、シーズニングプレート、及び半導体研磨装置によれば、既存のコンディショナを用いつつ簡易な構成で研磨パッドの内周領域及び外周領域における研削の深さの変化量を低減させ、研磨パッドの研削の深さの変化を全体的になだらかにすることができるため、研磨パッドの回転速度の制御により研磨面の平坦性の確保を容易に行い、研磨パッドの使用ライフ（寿命）を向上させ、コストを抑制することができる。

以下、本発明に係る研磨パッドのシーズニング方法、シーズニングプレート、及び半導体研磨装置を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１に本実施形態に掛かるシーズニングプレート、及び半導体研磨装置を示す。本実施形態に係る研磨パッドのシーズニング方法は、研磨パッドを回転させて生じる摩擦で前記研磨パッドを研削する研磨パッドのシーズニング方法であって、前記研磨パッドを研削する複数のコンディショナを円形の可撓性基板の下面に取り付け、前記可撓性基板の上面に、前記可撓性基板と同心円を形成するようにリングを配置し、前記リングの上から前記可撓性基板を変形させる荷重を加えるものである。よってこれを具現化するシーズニングプレート１０は、可撓性基板１２、コンディショナ１４、Ｏリング１６、錘となる錘板１８を有する。また半導体研磨装置２０は回転するセンターローラ２２と同軸で、センターローラ２２と独立して回転数を設定可能な円形の定盤２４上に、発泡ウレタン製の研磨パッド２６を貼り付けたものを基本構成としている。なお、本実施形態は、インゴットから切り出されたシリコンウェハのラッピング工程及びエッチング工程の後行われる、シリコンウェハ表面の１次研磨（粗研磨）において用いられる研磨パッドに対して適用することを前提に述べる。

可撓性基板１２はポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ：以下ＰＶＣと称す）等の可撓性を有する材料を用いて、一定の厚みを有し、その直径を研磨パッド２６の半径よりも小さく設計した円形の基板である。この可撓性基板１２は、後述の錘となる錘板１８からの荷重により変形させることができる。

図２にコンディショナ１４の詳細図を示す。図２（ａ）に示すように、可撓性基板１２の下面にはリング形状若しくは灰皿形状のコンディショナ１４が取り付けられている。コンディショナ１４は、ダイアモンド砥粒等を表面に電着したものであり、少なくとも可撓性基板１２の半径よりも小さい直径を有する。図２（ｂ）に示すように、コンディショナ１４の可撓性基板１２に取り付けられる面の反対側の面の外形領域にリング状の土手１４ａが形成され、土手１４ａのリング面１４ｂは、研磨パッド２６と当接することになる。またリング面１４ｂにおいて、コンディショナ１４の中心１４ｃから延びる放射線１４ｄとリング面１４ｂとが交差する位置には溝１４ｅが形成され、本実施形態においてはリング面１４ｂを８等分する態様で８つの溝１４ｅが形成されている。また図２（ａ）に示すように、コンディショナ１４は可撓性基板１２の下面に複数取り付けられ、本実施形態においては５つのコンディショナ１４の中心１４ｃが可撓性基板１２の下面に、可撓性基板１２と一つの同心円を形成するように配置されている。

Ｏリング１６は、可撓性基板１２の上面に可撓性基板１２の外周と同心円を形成するように配置される。錘となる円形の錘板１８は可撓性基板１２と同一の直径を有し、Ｏリング１６の上に配置され、錘板１８はＯリング１６を介して可撓性基板１２に荷重を与え、コンディショナ１４を前記荷重により研磨パッドに押し付けるものである。錘板１８はセラミックを用いることが好適であるが、可撓性基板１２に対して所定の荷重を与えられるものであれば材料については特に制限はなく、金属等も用いることができる。Ｏリング１６の材料についてもシリコンゴムが好適であるが、錘板１８を摩擦力により保持できるもの、すなわち、後述するシーズニングプレート１０の回転により錘板１８とＯリング１６とが互いにズレないものであれば特に制限はなく、樹脂等も用いることができる。

このように構成されるシーズニングプレート１０は、半導体研磨装置２０を構成する研磨パッド２６上にコンディショナ１４を研磨パッド２６側に向けて配置し、シーズニングプレート１０を構成する可撓性基板１２及び錘板１８の側面と、半導体研磨装置２０の時計周りに回転するセンターローラ２２の側面とを当接させる。そしてシーズニングプレート１０（可撓性基板１２、錘板１８）は、センターローラ２２の側面２２ａとの摩擦力によりセンターローラ２２から反時計回りの回転力を受けてセンターローラ２２と反対方向である反時計周りに回転する。また研磨パッド２６はセンターローラ２２と同軸で回転するが、センターローラ２２の回転とは独立し、反時計周りに回転させることができる構成を有しているものとする。またシーズニングプレート１０は、図１（ｃ）に示すように、研磨パッド２６の回転の反対方向側からシーズニングプレート１０側に伸びたアーム２８の先端で保持された転接ローラ３０と、可撓性基板１２及び錘板１８の側面を当接させることにより保持され、シーズニングプレート１０はその保持された位置において、センターローラ２２及び転接ローラ３０と転接することにより可撓性基板１２及び錘板１８の中心を回転軸として、反時計周りに回転する。なお、シリコンウェハ等の被研磨ウェハ（不図示）及び研磨プレート（不図示）の配置構成は従来技術と同様なので説明を省略する。

次に本実施形態に係るシーズニングプレート１０の構成に至る経緯、及び作用・効果について述べる。
図３に研磨パッドのパッド面の所定のパッドライフにおける形状とＧＢＩＲとの関係を示す。ここで、パッドライフとは研磨パッドの研磨時間を意味している。また、パッド形状は研磨パッド２６の内周領域２６ａのベストフィット面を基準とした変位を用いて示されており、以下の図に示される研磨パッドのパッド形状においても基本的に同様の方法で表示するものとする（後述の図６（ｃ）、及び図７を除く）。なお、ベストフィット面は後述のＧＦＬＲが最小となる仮想的な面のことをいう。図３（ａ）に示すように、パッドライフが経過するにつれ研磨パッド２６の内周領域２６ａと外周領域２６ｃに研削の深さの大きな領域が発生していき、内周領域２６ａから中央領域２６ｂを経て外周領域２６ｃに掛けて凸型形状のパッド面が形成され、この場合、研磨パッド２６により研磨された被研磨面は内べり傾向となっていく。

図３（ｂ）にパッドライフと、被研磨面のＧＢＩＲとの関係についてプロットしたものを示す。ここでＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ Ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ Ｒａｎｇｅ）は、被研磨ウェハの被研磨面の裏面を基準面として被研磨面の平坦度を評価するものである。またＧＢＩＲは、本来負の値は存在しないが、平坦度の変化を見るためＧＢＩＲ指標をもとに図３において正負の表記をしている。すなわちＧＢＩＲ正の値の場合は被研磨面が外べり状態あることを意味し、逆に負の値の場合は被研磨面が内べり状態であることを意味するようにＧＢＩＲの値を調整している。なお、被研磨面の研磨は、研磨パッド２６の回転数を２１ｒｐｍに固定し、研磨時間を１０ｍｉｎとした。するとパッドライフが所定時間を経過したときから被研磨面が外べり傾向から、内べり傾向になることが分かる。

図４に研磨パッドの中央領域２６ｂを掘り下げた場合の研磨パッド変位と、これを用いて研磨した被研磨面のＧＢＩＲを示す。図４（ａ）に示すように、本願発明者は逆に内周領域から中央領域を経て外周領域にかけて凹型形状となる研磨パッドをコンディショナにより形成し、これを用いて、図４（ｂ）に示すように、被研磨ウェハを研磨し被研磨面のＧＢＩＲを測定してプロットした。研磨パッドは初期状態に近いものを用意し、研磨パッドの研削において研磨パッドの回転数を４５ｒｐｍとして研磨パッドの中央領域を研削した。一方、研磨工程において研削前及び研削後の研磨パッド及びセンターローラ２２の回転数をそれぞれ２１ｒｐｍとし、被研磨ウェハの研磨時間を１０ｍｉｎとした。すると被研磨面は研削前の研磨パッド２６による研磨より形成されたもの（外べり傾向）より、研削後の研磨パッド２６により研磨より形成されたものの方がＧＢＩＲ値が上昇し、外べり傾向が顕著になっていくことがわかった。よって、内べり状態の被研磨面を形成する研磨パッド２６に対しても同様の処理を行うことにより、前記凸型形状を平坦化させ内べり状態が緩和された被研磨面を形成する研磨パッド２６が形成できると考えた。

図５にセラミックプレートに複数のコンディショナを取り付けて構成されるシーズニングプレートの形状とそれを用いて研磨パッドを研削した場合の研削量を示す。本願発明者は研磨パッド２６を研削により発生する前記凸型形状を緩和させるべく図５（ａ）に示すように円形のセラミックプレート３２に５枚のコンディショナ３４を取り付けたシーズニングプレート３６を作成し、上述のシーズニングプレート１０と同様の方法で研磨パッド２６上においてセラミックプレート３２の中心を回転軸として回転させ研磨パッド２６を研削した。すると図５（ｂ）に示すように、研磨パッド２６のシーズニングプレート３６の回転軸の位置で同心円を形成するように最も研削されることが分かった。これは、コンディショナ３４に対して均一にセラミックプレート３２からの荷重が掛かるとともに、回転するセラミックプレート３２の内周領域でコンディショナ３４と研磨パッド２６との接触面積が大きくなるからである。

次に図６（ａ）にシーズニングプレート３６を用いて研磨パッド２６を研削した場合の研磨パッド２６のパッド面の形状、及び前記研磨パッド２６を用いて研磨した被研磨面のＧＢＩＲ、ＧＦＬＲを示す。研削パッド２６の研削工程において研磨パッド２６の回転数を４５ｒｐｍとした。一方、研磨工程において、研削前及び研削後の研磨パッド２６及びセンターローラ２２の回転数をそれぞれ２１ｒｐｍとし、研磨時間を１０ｍｉｎとした。また研削前の研磨パッド（レファレンス）は図３（ａ）のパッド形状を有する研磨パッド２６を用いた。図６（ａ）に示すように研磨パッド２６の凸型形状が緩和され平坦化され、中央領域２６ｂのみならず、内周領域２６ａ及び外周領域２６ｃも研削が進行していることがわかる。そして、図６（ｂ）に示すように、シーズニングプレート３６による研削後の研磨パッド２６を用いて研磨した被研磨面のＧＢＩＲの平均値は研削前に比べて上昇した（−６．７３μｍ→−３．４４μｍ）ため、被研磨面の内べり傾向が緩和されたことになる。

しかし、図６（ｃ）に示すように、被研磨面において最も平坦度を小さく見積もることができる仮想上の被研磨面（ベストフィット面）を基準面として前記被研磨面の平坦度を評価するＧＦＬＲ（Ｇｌｏｂａｌ Ｆｒｏｎｔ Ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）の平均値は研削前に比べて寧ろ悪化する（１．２９μｍ→１．７３μｍ）ことが分かった。これは図６（ａ）に示すようにシーズニングプレート３６を用いて凸型形状を有する研磨パッド２６を研削すると、研磨パッド２６の凸型形状が緩和され、全体的に平坦化されたためＧＢＩＲは向上したが、図６（ａ）の矢印２７に示すように、研磨パッド２６の内周領域２６ａ及び外周領域２６ｃに２つの変曲点が顕著に現れ、この変曲点の形状が被研磨面に転写されたためＧＦＬＲが悪化したものと考えられる。

特に、図６（ａ）の研磨パッド２６の外周領域２６ｃにおけるベストフィット面を基準としたときの外周領域２６ｃのパッド形状を図７に示すと、外周領域２６ｃは研磨パッド２６の研削前及び研削後においても前記ベストフィット面から大きく変位した形状を維持した状態で研削が進行するため、この変位がＧＦＬＲの悪化に大きく寄与するものと考えられる。

そこで、この２つの変曲点（矢印２７）を消失させるため、図８（ａ）に示すように、この変曲点が表れる研磨パッド２６の内周領域２６ａ及び外周領域２６ｃを選択的に研削したのち、研削後の研磨パッド２６による被研磨ウェハの被研磨面のＧＦＬＲを測定した。研磨パッド２６の研削工程は、研磨パッド２６の回数を４５ｒｐｍとし、研磨パッド２６の変曲点が表れる領域を研削した。一方、研磨工程は、研削前及び研削後の研磨パッド２６及びセンターローラ２２の回転数をそれぞれ２１ｒｐｍとし、研磨時間をそれぞれ１０ｍｉｎとした。すると図８（ｂ）に示すように、内周領域２６ａにある変曲点を消失させた場合はＧＦＬＲの平均値には大きな差は生じなかったが、外周領域２６ｃにある変曲点を消失させた場合はＧＦＬＲの平均値が大幅に向上（研削前：１．０４μｍ、内周領域研削後：１．１１μｍ、外周領域研削後：０．４４μｍ）した。

以上のことを鑑みて、本願発明者は図１に示すように研磨パッド２６を全体的に平坦化させるとともに、上述の変曲点（特に外周領域の変曲点）を消失させるシーズニングプレート１０を発明するに至った。すなわち、研磨パッド２６上に載せ、前記研磨パッド２６を回転させて生じる摩擦により前記研磨パッド２６を研削して前記研磨パッド２６のシーズニングを行うシーズニングプレート１０であって、前記研磨パッド２６を研削する複数のコンディショナ１４と、前記複数のコンディショナ１４を下面に取り付けた円形の可撓性基板１２と、前記可撓性基板１２の上面で前記可撓性基板１２と同心円を形成するように配置されたリングであるＯリング１６と、前記Ｏリング１６上に配置され、前記可撓性基板１２を変形させる荷重を加える錘となる錘板１８、を備える構成とした。

複数のコンディショナ１４を一枚の可撓性基板１２に取り付けた状態で研磨パッド２６を研削するので、研磨パッド２６の中央領域２６ｂに対するコンディショナ１４の接触面積が増大するので、中央領域２６ｂ研削も効率よく行われ、上述のパッド面の凸型形状が緩和されるためＧＢＩＲを改善することができる。さらに、可撓性基板１２に取り付けられたコンディショナ１４の可撓性基板１２の外周領域に重なる部分に荷重がより多く掛かる。よって、研磨パッド２６の内周領域２６ａ及び外周領域２６ｃに発生しうるパッド面の変曲点を消失させ、パッド面の形状を全体的になだらかにするため、変曲点が被研磨面に転写されることはなく、ＧＦＬＲを改善させることができる。

ここでコンディショナ１４に対する荷重の分布は可撓性基板１２の厚さ、可撓性の度合い、そしてＯリング１６の直径に依存する。例えば可撓性基板の厚みが小さい、または可撓性の度合いが高い場合は、可撓性基板の撓み変形が大きくなるが、この場合はコンディショナに掛かる荷重はＯリングの真下に重なる部分に集中し、Ｏリングの直径に応じて、可撓性基板に発生する同心円状の荷重の集中位置は変化する。逆に可撓性基板の厚みが大きい、または可撓性の度合いが低い場合は可撓性基板の撓み変形は小さくなるが、この場合はコンディショナに掛かる荷重はＯリングの真下に掛かる部分を中心としてＯリング（または可撓性基板）の同心円の形状に倣って分布することになる。よってこの３つのパラメータを変化させ、研磨対象ごとにＧＢＩＲおよびＧＦＬＲが良好な値となるように調整すればよい。

図９に本実施形態に係るシーズニングプレート１０を用いて研磨パッド２６を研削した場合のパッド面の形状、ＧＢＩＲ、ＧＦＬＲの推移を示す。研磨パッド２６の研削工程は、研磨パッド２６及びセンターローラの回転数を４５ｒｐｍとし、１０ｍｉｎ研削したものと、２０ｍｉｎ研削したものを用意した。研磨工程は、研磨パッド２６及びセンターローラの回転数を２１ｒｐｍとし、研磨時間を１０ｍｉｎとした。

図９（ａ）に示すように、パッド面の形状は、図５に示すパッド面の形状と同様に、凸型の形状が全体的に緩和されている。よって複数のコンディショナ１４を可撓性基板１２に取り付けた場合でも可撓性基板１２の中心１２ｂ付近の研削能力はシーズニングプレート３６と遜色がないことが分かる。またパッド面の凸型の形状が緩和されているため、図９（ｂ）に示すＧＢＩＲの値も研削時間を長くするほど内べり傾向から外べり傾向側に移行していくことがわかり、ＧＢＩＲが改善されていることがわかる。一方、図９（ａ）に示すように内周領域２６ａ及び外周領域２６ｃにおいて研削時間を長くするほど前述の変曲点が消失していくことがわかる。これにより図９（ｃ）に示すＧＦＬＲの値も研削時間を長くするほど改善されていることがわかる。

したがって本実施形態にかかる研磨パッド２６のシーズニング方法、シーズニングプレート１０、及び半導体研磨装置２０によれば、既存のコンディショナを用いつつ簡易な構成で研磨パッド２６の内周領域２６ａ及び外周領域２６ｃにおける研削の深さの変化量を低減させ、研磨パッド２６の研削の深さの変化を全体的になだらかにすることができるため、研磨パッド２６の回転速度の制御により研磨面の平坦性の確保を容易に行い、研磨パッド２６の使用ライフを向上させ、コストを抑制することができる。

なお、本実施形態は研削前の研磨パッド２６の形状の影響を受けないので、本実施形態は、研磨パッド２６において使用により内周領域２６ａから中間領域２６ｂを経て外周領域２６ｃに至る凸型形状がすでに発生している場合においても適用でき、一度失った研磨パッド２６の回転数の調整による被研磨面の平坦性の制御を復活させることができる。また本実施形態は、上述のように粗研磨に用いられる研磨パッドのシーズニングを行うことを前提に述べてきたが、これに限定されず、仕上げ研磨に用いる研磨パッド、及びＣＭＰ研磨に用いる研磨パッドのシーズニングにも適用できる。

コストを掛けずに適切なシーズニングが可能な研磨パッドのシーズニング方法、シーズニングプレート、及び半導体研磨装置として利用できる。

本実施形態に係るシーズニングプレート、及び半導体研磨装置の模式図である。 本実施形態を構成するコンディショナの詳細図である。 リング型のコンディショナ（を用いた場合の研磨パッドのパッド面の形状とＧＢＩＲとの関係を示す図である。 研磨パッドの中央領域を掘り下げた場合の研磨パッド変位と、これを用いて研磨した被研磨面のＧＢＩＲを示す図である。 セラミックプレートに複数のコンディショナを取り付けて構成されるシーズニングプレートの形状とそれを用いて研磨パッドを研削した場合の研削量を示す図である。 図５のシーズニングプレートを用いて研磨パッドを研削した場合の研磨パッドのパッド面の形状、及び前記研磨パッドを用いて研磨した被研磨面のＧＢＩＲ、ＧＦＬＲを示す図である。 外周領域におけるベストフィット面を基準としたときの研磨パッドの外周領域のパッド形状を示す図である。 研磨パッドの内周領域及び外周領域を選択的に研削する模式図と、研削後の研磨パッドによる被研磨ウェハの被研磨面のＧＦＬＲを示す図である。 本実施形態に係るシーズニングプレートを用いて研磨パッドを研削した場合の研磨パッドのパッド面の形状、及び前記研磨パッドを用いて研磨した被研磨面のＧＢＩＲ、ＧＦＬＲの推移を示す図である。 従来技術に係るバッチ式の半導体研磨装置の模式図である。 従来技術に係る半導体研磨装置を示す模式図と、研磨パッドのパッド面の形状を示す図である。 従来技術に係るコンディショナを示す模式図である。

符号の説明

１０………シーズニングプレート、１２………可撓性基板、１４………コンディショナ、１６………Ｏリング、１８………錘板、２０………半導体研磨装置、２２………センターローラ、２４………定盤、２６………研磨パッド、２７………矢印、２８………アーム、３０………転接ローラ、３２………セラミックプレート、３４………コンディショナ、３６………シーズニングプレート、１００………半導体研磨装置、１０２………定盤、１０４………研磨パッド、１０６………支持軸、１０８………ポリッシングヘッド、１１０………キャリアプレート、１１２………テンプレート、１１４………スラリー管、２００………半導体研磨装置、２０２………センターローラ、２０４………定盤、２０６………研磨パッド、２０８………研磨ヘッド、２１０………シリコンウェハ、２１２………コンディショナ、２１４………回転体、３００………コンディショナ、３０２………下面、３０４………ダイアモンド砥粒、３０６………孔。

Claims (3)

1. 研磨パッドを回転させて生じる摩擦で前記研磨パッドを研削する研磨パッドのシーズニング方法であって、
   前記研磨パッドを研削する複数のコンディショナを円形の可撓性基板の下面に取り付け、
   前記可撓性基板の上面に、前記可撓性基板と同心円を形成するようにリングを配置し、
   前記リングの上から前記可撓性基板を変形させる荷重を加えて前記コンディショナを前記研磨パッドに押し付けることを特徴とする研磨パッドのシーズニング方法。
2. 研磨パッド上に載せ、前記研磨パッドを回転させて生じる摩擦により前記研磨パッドを研削して前記研磨パッドのシーズニングを行うシーズニングプレートであって、
   前記研磨パッドを研削する複数のコンディショナと、
   前記複数のコンディショナを下面に取り付けた円形の可撓性基板と、
   前記可撓性基板の上面で前記可撓性基板と同心円を形成するように配置されたリングと、
   前記リング上に配置され、前記可撓性基板を変形させる荷重を加える錘と、
   を備えることを特徴とするシーズニングプレート。
3. 請求項２に記載のシーズニングプレートを研磨パッド上に載置可能としたことを特徴とする半導体研磨装置。

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