JP2013043243A - 研磨体及びこれを用いた研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できる研磨体及びこれを用いた研磨方法を提供すること。
【解決手段】研磨面10aを有し、研磨面10aに溝11が形成されている研磨体10であって、溝11は、研磨面10a上にあって溝11の開口13を形成する一対の縁部12a,12bと、縁部12a,12bに沿って延びる底部14と、底部14と縁部12aとを結び、研磨面10aに対して傾斜する傾斜面15aと、底部14と縁部12bとを結び、研磨面10aに対して傾斜する傾斜面15bとによって形成され、研磨面10aと、傾斜面15a及び傾斜面15bの各々とのなす角が鈍角である、研磨体10。
【選択図】図1
【解決手段】研磨面10aを有し、研磨面10aに溝11が形成されている研磨体10であって、溝11は、研磨面10a上にあって溝11の開口13を形成する一対の縁部12a,12bと、縁部12a,12bに沿って延びる底部14と、底部14と縁部12aとを結び、研磨面10aに対して傾斜する傾斜面15aと、底部14と縁部12bとを結び、研磨面10aに対して傾斜する傾斜面15bとによって形成され、研磨面10aと、傾斜面15a及び傾斜面15bの各々とのなす角が鈍角である、研磨体10。
【選択図】図1
Description
本発明は、研磨体及びこれを用いた研磨方法に関する。
CPU(Central Processing Unit)を代表とする大規模集積回路の製造に用いるウェハは、製造の過程で表面の平坦化を行う必要があり、このような表面の平坦化は、ウェハを研磨することにより行われる。
ウェハの研磨は一般に、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Planarization)によって行われる。この化学機械研磨では、ウェハの研磨は、回転する研磨パッドの研磨面に研磨剤を供給しながらウェハを押し付けることにより行われる。
しかし、このとき発生する研磨屑は、ウェハ表面に傷を付けるおそれがあり、このような傷は、最終製品である大規模集積回路などの品質に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、研磨屑によりウェハ表面に傷が付くことを防止する必要がある。
このような研磨屑によりウェハ表面に傷が付くことを防止する方法として、種々のものが知られている。
例えば下記特許文献1では、研磨面に、研磨屑を収容するための特定形状の溝が形成された研磨パッドを用いることにより、研磨屑によりウェハ表面に傷が付くことを防止することが提案されている。具体的に述べると、下記特許文献1に記載されている溝は、底面と、該底面と研磨面とを結ぶ2つの側面とを有し、2つの側面のうち一方の側面が研磨面に垂直な垂直側面部で、他方の側面が研磨面に対して傾斜する傾斜面となっている。
しかし、特許文献1記載の研磨パッドでは、溝に溜まった研磨屑を十分に除去することができず、被研磨物の表面に傷が付く場合があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できる研磨体及びこれを用いた研磨方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記課題が生じる原因について検討した。その結果、本発明者らは下記の原因により上記課題が生じるのではないかと考えた。すなわち、上記特許文献1の研磨パッドでは、研磨面と垂直側面部とが垂直となっている。このため、垂直側面部と底部とによって形成される角部に溜まった研磨屑まで十分に除去できず、溝に研磨屑が溜まり、その研磨屑によりウェハ表面に傷が付くのではないかと考えた。ところで、研磨面上の研磨屑については、ブラシを用いて研磨面の外側まで排除する方法も知られている(例えば特開2000−263417号公報)。そこで、本発明者らは、特許文献1記載の研磨パッドを用いつつ、研磨面上の研磨屑を、ブラシを用いて研磨面の外側まで排除する方法を適用すれば、上記課題を解決できるのではないかと考えた。
しかし、実際には、ウェハ表面には傷が発生したことから、特許文献1に記載の研磨パッドを用いつつ、研磨面上の研磨屑を、ブラシを用いて研磨面の外側まで排除するだけでは上記課題を解決することは困難であると考えた。そこで、本発明者らはその理由について検討した結果、以下の理由により、研磨屑を十分に除去できないのではないかと考えた。
すなわち、上記特許文献1に記載の研磨パッドの研磨面上の研磨屑をブラシにより研磨面の外側まで排除しようとすると、ブラシは、研磨面に形成された溝を横切るように移動する。このとき、ブラシの先端は、傾斜面、底部を経て、垂直側面部と底部とによって形成される角部に達する。このとき同時に、ブラシは、研磨面上の溝を形成する縁部にも接触する。その後、ブラシの基端部がさらに移動を続けると、ブラシが撓み、ブラシの先端は、垂直側面部から離れることとなる。その結果、ブラシの基端部がさらに移動すると、ブラシの先端は垂直側面部に押し付けられることなく溝から排出されるようになる。このため、特許文献1記載の研磨パッドでは、垂直側面部と底部とによって形成される角部に溜まった研磨屑をブラシによって十分に掻き出すことができない。そこで、本発明者らはさらに鋭意検討を重ねた結果、溝において垂直側面部の代わりに傾斜面を設けるとともに、研磨面と傾斜面とのなす角を鈍角とすることで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、研磨面を有し、前記研磨面に溝が形成されている研磨体であって、前記溝は、前記研磨面上にあって前記溝の開口を形成する一対の縁部と、前記縁部に沿って延びる底部と、前記底部と前記一対の縁部のうち一方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第1傾斜面と、前記底部と前記一対の縁部のうち他方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第2傾斜面とによって形成され、前記研磨面と、前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面の各々とのなす角が鈍角である研磨体である。
本発明の研磨体によれば、被研磨物を研磨体の研磨面に押し付けて研磨すると、このとき発生する研磨屑は、研磨面に形成された溝に収容される。このとき、ブラシの先端を研磨面に押し付けながらブラシを移動させ、溝を横切らせると、まずブラシの先端は、例えば、研磨面上にあって溝の開口を形成する一対の縁部のうち一方の縁部を超えて第1傾斜面上を通り、底部を通った後、第2傾斜面と底部とによって形成される角部に達する。このとき、本発明の研磨体では、研磨面と、第1傾斜面及び第2傾斜面の各々とのなす角が鈍角である。このため、この時点で、ブラシは、研磨面上の縁部に接触していない。このため、ブラシの基端部がさらに移動を続けても、ブラシの先端は第2傾斜面から離れず、底部と第2傾斜面とによって形成される角部に溜まった研磨屑は、ブラシの先端によって第2傾斜面に沿って溝の外まで導かれる。よって、角部に溜まった研磨屑については、ブラシで容易に除去することができる。このため、被研磨物の表面を傷つけることを十分に防止することができる。
上記研磨体において、前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面が凹状湾曲面であることが好ましい。
この場合、第1傾斜面及び第2傾斜面が凹状湾曲面であるため、底部と第1傾斜面との間、及び、底部と第2傾斜面との間の角度をそれぞれ大きくすることが可能となる。このため、ブラシによって、溝に収容された研磨屑をより効果的に除去することができる。
また本発明は、上記研磨体の前記研磨面に被研磨物を押し付けて前記被研磨物を研磨する研磨工程を含み、前記研磨工程が、前記研磨面にブラシの先端を押し付け、前記溝を横切るように前記研磨面に対して前記ブラシを相対的に移動させるブラシ移動工程を含む、研磨方法である。
この研磨方法によれば、被研磨物が研磨体の研磨面に押し付けられて研磨される。このとき発生する研磨屑は、研磨面に形成された溝に収容される。このとき、ブラシの先端を研磨面に押し付けながらブラシを移動させ、溝を横切らせると、まずブラシの先端は、例えば、研磨面上にあって溝の開口を形成する一対の縁部のうち一方の縁部を超えて第1傾斜面上を通り、底部を通った後、第2傾斜面と底部とによって形成される角部に達する。このとき、本発明の研磨体では、研磨面と、第1傾斜面及び第2傾斜面の各々とのなす角が鈍角である。このため、この時点で、ブラシは、研磨面上の縁部に接触していない。このため、ブラシの基端部がさらに移動を続けても、ブラシの先端は第2傾斜面から離れず、底部と第2傾斜面とによって形成される角部に溜まった研磨屑は、ブラシの先端によって第2傾斜面に沿って溝の外まで導かれる。よって、角部に溜まった研磨屑については、ブラシで容易に除去することができる。このため、被研磨物の表面を傷つけることを十分に防止することができる。
本発明によれば、被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できる研磨体及びこれを用いた研磨方法が提供される。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
まず本発明に係る研磨方法を実施するための研磨装置の一例について図1〜図5を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係る研磨方法を実施するための研磨装置の一例を示す概略側面図、図2は、図1の研磨装置を示す平面図、図3は、図1の研磨装置に用いる研磨体を示す平面図、図4は、図3の研磨体の部分切断面端面図、図5は、図3の研磨体の部分平面図である。
図1及び図2に示すように、研磨装置100は、研磨体10と、研磨体10を回転させる研磨体回転装置20と、研磨体10の研磨面10aに被研磨物31を押し付けながら被研磨物31を回転させる被研磨物回転装置30と、研磨面10aに研磨剤を供給する研磨剤供給管40と、ブラシ51を有し、ブラシ51によって被研磨物31の研磨により発生する研膜屑を除去する研磨屑除去装置50と、研磨屑除去装置50のブラシ51を洗浄する洗浄装置60とを備えている。
研磨体回転装置20は、研磨体10を支持する研磨体支持部21と、研磨体支持部21を回転させる回転軸22とを有している。
被研磨物回転装置30は、被研磨物31を保持する被研磨物保持部32と、被研磨物保持部32を回転させる回転軸33とを有している。
研磨屑除去装置50は、ブラシ51と、ブラシ51を支持するブラシ支持部52と、ブラシ支持部52を回転させる回転軸53とを有している。ブラシ51は、例えばブラシ支持部52の一面における環状領域54に沿って設けられている(図2参照)。ここで、ブラシ51は、複数本の線状部材55の集合体であり(図6参照)、線状部材55は、例えばポリエステルで構成される。なお、ブラシ51は、環状領域54の全周にわたって設けられる必要はなく、環状領域54において部分的に設けられてもよい。
洗浄装置60は、例えば洗浄液を貯留する洗浄液貯留槽で構成されている。
ブラシ支持部52は、研磨体10と部分的に重なるように設置されている。このため、ブラシ支持部52を回転軸53の中心軸線周りに回転させると、ブラシ51は、研磨体10の研磨面10aを通過した後、研磨面10aの外側まで導かれ、洗浄装置60で洗浄されてから、再度研磨体10の研磨面10a上を通過することが可能となっている。
図3に示すように、研磨体10は研磨面10aを有している。研磨面10aには同心円状に複数本の溝11が形成されている。これらの溝11は、被研磨物31を研磨している間に発生する研磨屑を収容し、研磨屑が被研磨物31の表面を傷つけることを抑制するためのものである。溝11は、研磨面10a上にあって、溝11の開口13を形成する内周側の縁部12aと外周側の縁部12bとを有している。ここで、開口13は、縁部12aと縁部12bとを結ぶ平面領域を言う。
図4及び図5に示すように、溝11は、縁部12a,12bに沿って延びる底部14と、底部14と縁部12aとを結び、研磨面10aに対して傾斜する傾斜面15a(第1傾斜面)と、底部14と縁部12bとを結び、研磨面10aに対して傾斜する傾斜面15b(第2傾斜面)とによって形成されている。本実施形態では、傾斜面15a,15b、および、底部14はいずれも平坦面となっている。ここで、研磨体10では、傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1、傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2はいずれも、鈍角(90°より大きい角)となっている。
次に、上述した研磨装置100を用いた研磨方法について説明する。
まず被研磨物支持部32に被研磨物31を固定する。そして、被研磨物31を研磨体10の研磨面10aに押し付ける。
一方、研磨屑除去装置50のブラシ51を研磨体10の研磨面10aにブラシ51が撓む程度に押し付ける。
そして、研磨剤供給管40から研磨剤を研磨面10a上に供給する。
この状態で、回転軸22,33,53を駆動させ、研磨体支持部21、被研磨物31、ブラシ51を回転させる。
こうして被研磨物31が研磨体10の研磨面10aで研磨される。
被研磨物31を研磨している間、研磨屑が発生し、この研磨屑は溝11に収容される。このとき、ブラシ51の先端を研磨面10aに押し付けながらブラシ51を移動させ、溝11を横切らせると、溝11に溜まった研磨屑が除去される。
ここで、溝11に溜まった研磨屑が除去される過程について図6及び図7を参照しながら、説明する。図6は、ブラシ51の先端が底部14と傾斜面15bとによって形成される角部に達した状態を示す切断面端面図、ブラシ51の先端によって研磨屑が溝11から排出される状態を示す切断面端面図である。なお、図6及び図7においては、説明の便宜上、ブラシ51を構成する1本の線状部材55のみを示している。
まず、ブラシ51が研磨面10aの内側から外側に向かう場合は、線状部材55の先端55aは、縁部12aを超えた後、一方の傾斜面15a上を通り、底部14上を通って、他方の傾斜面15bと底部14とによって形成される角部16に達する(図6参照)。このとき、傾斜面15a、15bと研磨面10aとのなす角θ1及びθ2はいずれも鈍角となっている。このため、この時点で、線状部材55は、研磨面10a上の縁部12bに接触していない。このため、線状部材55の基端部55bが図6の矢印A方向に沿ってさらに移動を続けても、線状部材55の先端55aは傾斜面15bから離れず、角部16に溜まった研磨屑Wは、線状部材55の先端55aによって傾斜面15bに沿って溝11の外側まで導かれる(図7参照)。よって、角部16に溜まった研磨屑Wについても、ブラシ51で容易に掻き出すことができる。
なお、ブラシ51が研磨面10aの外側から内側に向かう場合は、ブラシ51が溝11を横切る際、ブラシ51の線状部材55の先端55aが縁部12bを超えた後、一方の傾斜面15b上を通り、底部14上を通って他方の傾斜面15aと底部14とによって形成される角部に達する。この時点でも、線状部材55は、研磨面10a上の縁部12aに接触していない。このため、傾斜面15aと底部14とによって形成される角部に溜まった研磨屑についても、ブラシ51で容易に掻き出すことができる。
こうして研磨屑Wは、研磨面10aの外側まで導かれる。
よって、溝11に溜まった研磨屑Wによって被研磨物31の表面が傷つけられることが十分に防止される。
なお、ブラシ51は、研磨面10aの外側まで導かれた後、洗浄装置60で、洗浄液によって洗浄されるため、ブラシ51がブラシ支持部52の回転により再度研磨面10a上を移動することとなっても、ブラシ51に付着した研磨屑Wが研磨面10a上に戻されることを十分に防止することができる。
また研磨体10において、傾斜面15a、15bと研磨面10aとのなす角θ1及びθ2は、鈍角であれば特に制限されないが、好ましくは120°〜150°であり、より好ましくは130°〜140°である。傾斜面15a、15bと研磨面10aとのなす角θ1及びθ2が上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、研磨屑をブラシ51によって、溝11からより効果的に除去することができる。なお、角θ1と角θ2とは同一でも異なっていてもよい。
底部14の幅は、溝11の開口13の幅よりも狭ければ特に制限されないが、好ましくは溝11の開口13の幅の30〜70%であり、より好ましくは溝11の開口13の幅の40〜60%である。底部14の幅が、上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、研磨屑をブラシ51によって、溝11からより効果的に除去することができる。
溝11の開口13の幅は、好ましくは1〜5mmであり、より好ましくは2〜4mmである。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、傾斜面15a,15bが平坦面となっているが、傾斜面15a,15bは、例えば図8に示すように、凹状湾曲面であってもよい。この場合、底部14と傾斜面15aとの間、及び底部14と傾斜面15bとの間の角度を大きくすることが可能となる。このため、ブラシ51の線状部材55を、底部14と傾斜面15a,15bとによって形成される角部に溜まった研磨屑を、ブラシ55によってより効果的に除去することができる。さらに、傾斜面15aは、図9に示すように、縁部12a側の凸状湾曲面70aと、底部14側の凹状湾曲面71aとで構成されてもよい。同様に、傾斜面15bは、縁部12b側の凸状湾曲面70bと、底部14側の凹状湾曲面71bとで構成されてもよい。さらにまた、傾斜面15a,15bは、図10に示すように、凹凸面で構成されてもよい。なお、図8〜図10に示す溝11において、底部14は線状であっても平坦面であってもよい。また、図11に示すように、傾斜面15a,15bが平坦面で且つ底部14が線状であってもよい。すなわち、溝11がV溝であってもよい。
また上記実施形態では、複数の溝11が研磨面10aにおいて同心円状に形成されているが、複数の溝は、研磨面10aにおいて格子状に形成されてもよく、放射状に形成されてもよく、螺旋状に形成されていてもよい。
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
図1に示す研磨装置100を用いて、被研磨物31としてのAlNウェハの研磨を行った。
図1に示す研磨装置100を用いて、被研磨物31としてのAlNウェハの研磨を行った。
このとき、研磨面10aには55本の溝11を同心円状に形成した。溝11の構成は以下の通りとした。
1)傾斜面15a,15bの形状:平坦面
2)底部の形状:平坦面(研磨面と平行)
3)傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1:120°
4)傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2:150°
5)溝11の開口13の幅:3mm
6)底部14の幅:1.5mm
1)傾斜面15a,15bの形状:平坦面
2)底部の形状:平坦面(研磨面と平行)
3)傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1:120°
4)傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2:150°
5)溝11の開口13の幅:3mm
6)底部14の幅:1.5mm
そして、まず被研磨物支持部32に被研磨物31を固定し、被研磨物31を研磨体10の研磨面10aに押し付けた。
一方、研磨屑除去装置50のポリエステルからなるブラシ51を研磨体10の研磨面10aにブラシ54が撓む程度に押し付けた。
そして、研磨剤供給管40から研磨剤を研磨面10a上に供給した。
この状態で、回転軸22,33,53を駆動させ、研磨体支持部21、被研磨物31、ブラシ51を回転させた。回転軸22、33,53の回転速度はそれぞれ100rpm、30rpm、40rpmとした。
このとき、ブラシ51は、研磨面10a上の溝11を横切るように移動させた。
こうして被研磨物31を研磨体10の研磨面10aで研磨した。
(実施例2)
傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1及び傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2をそれぞれ、130°、140°としたこと以外は実施例1と同様にして被研磨物31を研磨した。
傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1及び傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2をそれぞれ、130°、140°としたこと以外は実施例1と同様にして被研磨物31を研磨した。
(実施例3)
傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1及び傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2をそれぞれ、110°、160°としたこと以外は実施例1と同様にして被研磨物31を研磨した。
傾斜面15aと研磨面10aとのなす角θ1及び傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ2をそれぞれ、110°、160°としたこと以外は実施例1と同様にして被研磨物31を研磨した。
(比較例1)
傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ1を90°としたこと以外は実施例1と同様にして被研磨物31の研磨を行った。
傾斜面15bと研磨面10aとのなす角θ1を90°としたこと以外は実施例1と同様にして被研磨物31の研磨を行った。
実施例1及び2で研磨した被研磨物31の被研磨面をレーザー顕微鏡を用いて観察したところ、被研磨面に傷は見られなかった。これに対し、比較例1で研磨した被研磨物31の被研磨面を上記と同様にして観察したところ、被研磨面に傷が見られた。
以上より、本発明の研磨方法によれば、被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できることが確認された。
10…研磨体
10a…研磨面
11…溝
12a,12b…縁部
13…開口
14…底部
15a…傾斜面(第1傾斜面)
15b…傾斜面(第2傾斜面)
31…被研磨物
51…ブラシ
θ1…研磨面と第1傾斜面とのなす角
θ2…研磨面と第2傾斜面とのなす角
10a…研磨面
11…溝
12a,12b…縁部
13…開口
14…底部
15a…傾斜面(第1傾斜面)
15b…傾斜面(第2傾斜面)
31…被研磨物
51…ブラシ
θ1…研磨面と第1傾斜面とのなす角
θ2…研磨面と第2傾斜面とのなす角
Claims (3)
- 研磨面を有し、前記研磨面に溝が形成されている研磨体であって、
前記溝は、
前記研磨面上にあって前記溝の開口を形成する一対の縁部と、
前記縁部に沿って延びる底部と、
前記底部と前記一対の縁部のうち一方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第1傾斜面と、
前記定部と前記一対の縁部のうち他方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第2傾斜面とによって形成され、
前記研磨面と、前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面の各々とのなす角が鈍角である、研磨体。 - 前記第1傾斜面及び前記第2傾斜面が凹状湾曲面である請求項1に記載の研磨体。
- 請求項1に記載の研磨体の前記研磨面に被研磨物を押し付けて前記被研磨物を研磨する研磨工程を含み、
前記研磨工程が、前記研磨面にブラシの先端を押し付け、前記溝を横切るように前記研磨面に対して前記ブラシを相対的に移動させるブラシ移動工程を含む、研磨方法。
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