JP2671857C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板であるウエーハの表面を研磨するウ
ェーハ研磨装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種のウェーハ研磨装置は、単結晶からスライスしたウ
ェーハを研磨するだけではなく繰返して成膜とエッチングの工程による表面の局
部的に生ずる凹凸を平坦化するための研磨に適用されるように至った。このため
研磨精度をより高めることが要求されることとなった。 【０００３】図４は従来の一例を示すウェーハ研磨装置の部分断面図である。ウ
ェーハの表面を局部的に平面度を高めるウェーハ研磨装置の一例として実開平２
−８２０３３号公報に開示されている。このウェーハ研磨装置は、図４に示すよ
うに、ウェーハ１５を吸着保持する押圧面が凸曲面に形成されたプレート１１を
備えている装置である。 【０００４】そして、回転定盤１３の研磨布１２にウェーハ１５を押し付け、プ
レート１１を回転させるとともに回転定盤１３を回転させウェーハ１５と研磨布
１２を摺擦運動させながらスラリー１４を滴下しウェーハ１５を研磨していた。 【０００５】このウェーハ研磨装置は、ウェーハ１５の周辺部より中央部にスラ
リーが供給され難いことから周辺部が中央部の研磨レートが大きくなることを防
止するためにプレート１５の押圧面を凸曲面に形成したものである。すなわち、
凸曲面にすることでウェーハ１５の研磨布１２への押圧力がウェーハの周辺部よ
り中央部を大きくし中央部へのスラリーの供給を増加させ研磨レートのウェーハ
面内で均一にし研磨精度の向上を図ったことを特徴としている。 【０００６】また、特開平４−２０６９３０号公報に開示されたウェーハ研磨装
置は、前述したプレートの材質をウェーハより軟かいアクリルを使用してプレー
トの押圧面と接触するウェーハの裏面にきずなどのダメージを防止したものであ
る。さらに、このウェーハ研磨装置では、ウェーハを研磨する前に、プレートを
研磨布に押し付け予め押圧面を研磨し凸曲面をもつ所謂共ずり面に形成し、その
後、プレートの共ずり面である押圧面でウェーハを研磨布に押さえ摺擦運動をさ
せて研磨している。 【０００７】このようにこのウェーハ研磨装置では、プレートの押圧面を予め共
ずり面に形成することでウェーハの研磨布への押圧力とスラリーの供給をバラン
スさせ研磨量のウェーハ面内均一性の向上を図ることを特徴としている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来のウェーハ研磨装置で、凸曲面に
形成されたプレートの押圧面をもつウェーハ研磨装置では、プレートの押圧面の
形状が一義的に決められた凸曲面で形成されているので、研磨すべきウェーハお
よび研磨条件が限定されるという欠点がある。何となれば、ウェーハの研磨条件
（研磨布、研磨布への御圧力、回転定盤の回転数、スラリー、スラリーの供給お
よびプレートの回転数）に対応する理想的なプレート押圧面は一つしか存在せず
、研磨性能の向上を図るのに一条件変更しただけでも、研磨レートのウェーハ面
内均一性が劣化してしまう。 【０００９】一方、プレートの押圧面を共ずり面に形成した後者のウェーハ研磨
装置では、ウェーハ面内の押圧力とスラリーの供給をバランスさせ研磨レートの
ウェーハ面内均一性向上を図っているものの、元来、研磨液であるスラリーには
、被研磨表面を機械的に研削する砥粒が含まれている以外に化学反応させ研磨す
る作用がある。従って、アクリル製のプレートに共ずり面を形成してもウェーハ
面が必ずしも共ずり面に倣って研磨されなずウェーハ面内の研磨量を均一にする
ことが困難である。 【００１０】従って、本発明の目的は、ウェーハの表面状態や膜質および研磨布
にかかわらずウェーハ表面をより面内均一性よく研磨できるウェーハ研磨装置を
提供することである。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体基板であるウェーハを保
持し前記ウェーハを研磨布に押し付け摺擦運動させスラリーを滴下しながら該ウ
ェーハを研磨するウェーハ研磨装置において、前記ウェーハの被研磨面の研磨レ
ートと同等の研磨レートをもつ材質である石英又はＡｌで製作されているととも
に前記ウェーハを研磨する前に該ウェーハの研磨条件と同じ条件で予め前記ウェ
ーハを押し付ける押圧面を研磨し膨らむように湾曲する面に形成ししかる後研磨
された該押圧面で前記ウェーハを保持し前記研磨布に押し付けるプレー トを備えるウェーハ研磨装置である。 【００１２】また、前記押圧面と前記ウェーハとの間に介在し該ウェーハを水で
接着で保持するパッドを備えることが望ましい。さらに、前記プレートがプレー
ト本体と厚みのある前記押圧面をもつ部材とから構成されるとともに前記押圧面
をもつ該部材が交換できる構造であることが望ましい。 【００１３】 【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明する。 【００１４】図１ （ａ）〜（ｃ）は本発明のウェーハ研磨装置の一実施例を説
明するために動作順に示す断面図である。このウェーハ研磨装置は、図１（ａ）
に示すように、研磨すべきウェーハに形成された成膜面の研磨レートと同等の研
磨レートをもつ材質で押圧面２ａをもつプレート１を製作し準備する。 【００１５】ここで、プレート１の材質について具体的に述べてみる。例えば、
ウェーハのメタル配線上に成膜されたプラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜を研
磨し平坦化する場合を考えると、プレート１の材質は石英で良い。何となれば、
プラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜は石英と同質の材料ではないが、スラリー
で研磨される機械的および化学的研磨レートは略同じであることから同質の材料
と考えられる。同様に被研磨膜がスパッタリングによるＡｌであれば、プレート
１の材質はバルクのＡｌで良い。 【００１６】なお、図１ （ａ）に示すように、プレート１の押圧面２ａが平坦
な面であるが、次工程の共ずり面の形成を早めるためには、押圧面２ａに１０乃
至２０ミクロン程度の膨らみをもたせた湾曲面に形成することが望ましい。 【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、準備されたプレート１をウェーハ
の研磨条件（研磨布３、研磨布３への押圧力、回転定盤５の回転数、スラリー４
と供給条件およびプレート１の回転数等）と同一条件でプレート１の押圧面を研
磨布３に押し当て所定の時間研磨し 共ずり面を成形し膨らむように湾曲する押圧面２ｂにする。 【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、共ずり面に形成されたプレート１
の押圧面２ｂにウェーハ１５を真空吸着させ、ウェーハ１５を研磨布３に押し付
け前述と同一条件で研磨する。このことによりウェーハ１５の研磨面はプレート
１の押圧面２ｂと同じように膨らむように湾曲する面に成形され高い精度の平坦
度が得られた。また、スラリー４の変更、研磨布３の変更および回転定盤５ある
いはプレート１の回転数の変更がある場合は、変更した条件でプレート１を再研
磨し押圧面を共ずり面を形成し、ウェーハ１５を研磨すれば良い。 【００１９】図２（ａ）および（ｂ）は図１のウェーハ研磨装置を使用してウェ
ーハを研磨したときのウェーハ面内における研磨量を示すグラフである。ここで
、図２（ａ）は図１のプレートの押圧面２ａを研磨していない状態での６インチ
直径のウェーハに成膜したプラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜の研磨量の均一
度を示している。図２（ｂ）は石英製のプレート１の押圧面を予じめ研磨してか
らウェーハ１５のシリンコン酸化膜を研磨したときの研磨量の均一度を示してい
る。 【００２０】なお、ともに石英製のプレート１を使用し、押圧面２ａの初期の形
状は１５ミクロン程度上に膨らんだ凸曲面であった。また、研磨布３はともに同
じポリウレタン系の研磨布を用い３．７時間研磨した。 【００２１】その結果、図２（ａ）のグラフと図２（ｂ）のグラフとを比較して
分るように、ウェーハ面内の研磨量のばらつきは、予じめプレート１を研磨する
ことで±２４．６パーセントから±９パーセントに改善されている。 【００２２】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明のウェーハ研磨装置の他の実施例を説
明するために動作順に示す断面図である。このウェーハ研磨装置は、図１（ａ）
に示すように、プレート１がプレート本体１ａと厚みのある押圧面７ａをもつ押
圧面部材６とに分割され構成される とともに押圧面部材６が取付けボルト９の取り外しによりプレート本体１ａより
取り外すことができる。すなわち、押圧面部材６が交換できる構造である。 【００２３】そして、図３（ｂ）に示すように、前述の実施例と同じようにウェ
ーハ１５の研磨条件と同一条件で押圧面７ａを研磨し共ずり面を形成し凸曲面を
もつ押圧面７ｂにする。 【００２４】次に、図３（ｃ）に示すように、ウェーハをパッド１０を介して押
圧面７ｂに水貼付けを行ないウェーハ１５をプレート１で保持する。ここで、こ
の実施例では、ウェーハ１５の裏面にきずを付けないように親水性であってウェ
ーハ１５が押圧面７ｂに沿って撓むように軟らかいパッド１０でウェーハ１５を
水で貼付けている。なお、このパッド１０は、例えば、ロデール・ニッタ（株）
製のインサートパッキング材Ｒ２００が適切であった。また、ウェーハ１５が飛
出さないようにリング８でウェーハ１５の周囲を止めている。 【００２５】このようにプレート１に保持されたウェーハ１５を研磨布３に押し
付け前述と同一研磨条件で研磨する。このことにより前述したようにウェーハ面
内を均一に研磨することができた。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、ウェーハを保持し研磨布に捺し付
けるプレートをウェーハの被研磨面の材質と研磨される度合が同程度の材質にし
、プレートのウェーハの押圧面を予じめウェーハの研磨条件と同じ条件で研磨し
共ずり面に形成し、共ずり面でウェーハを研磨布に押し付けながら研磨するので
、ウェーハの研磨面は共ずり面に倣って研磨されウェーハ面内の研磨量均一性が
より向上するという効果がある。 【００２７】また、ウェーハの成膜の種類や研磨条件が変っても、予じめプレー
トの押圧面に共ずり面を形成できるので、研磨対象が広範囲となり汎用性が高い
という効果もある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のウェーハ研磨装置の一実施例を説明するために動作順に示す断
面図である。 【図２】図１のウェーハ研磨装置を使用してウェーハを研磨したときのウェーハ
面内における研磨量を示すグラフである。 【図３】本発明のウェーハ研磨装置の他の実施例を説明するために動作順に示す
断面図である。 【図４】従来の一例を示すウェーハ研磨装置の部分断面図である。 【符号の説明】 １，１１ プレート １ａ プレート本体 ２ａ，２ｂ、７ａ，７ｂ 押圧面 ３，１２ 研磨布 ４，１４ スラリー ５，１３ 回転定盤 ６ 押圧面部材 ８ リング ９ 取付けボルト １０ パッド １５ ウェーハ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体基板であるウェーハを保持し前記ウェーハを研磨布に押し
   付け摺擦運動させスラリーを滴下しながら該ウェーハを研磨するウェーハ研磨装
   置において、前記ウェーハの被研磨面の研磨レートと同等の研磨レートをもつ材
   質である石英又はＡｌで製作されているとともに前記ウェーハを研磨する前に該
   ウェーハの研磨条件と同じ条件で予め前記ウェーハを押し付ける押圧面を研磨し
   膨らむように湾曲する面に形成ししかる後研磨された該押圧面で前記ウェーハを
   保持し前記研磨布に押し付けるプレートを備えることを特徴とするウェーハ研磨
   装置。 【請求項２】 前記押圧面と前記ウェーハとの間に介在し該ウェーハを水で接着
   で保持するパッドを備えることを特徴とする請求項１記載のウェーハ研磨装置。 【請求項３】 前記プレートがプレート本体と厚みのある前記押圧面をもつ部材
   とから構成されるとともに前記押圧面をもつ該部材が交換できる構造であること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハ研磨装置。