JP2923943B1 - 研磨方法 - Google Patents

研磨方法

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Abstract

【要約】 【課題】 回転する研磨布の表面に被研磨材を接触させ
て研磨する方法において、被研磨材が柔らかい材料で構
成されている場合には、硬度の高い研磨粒子によるディ
ッシングや傷が起きやすい。 【解決手段】 研磨剤に含まれる研磨粒子として、被研
磨物質と同一もしくは同等の硬度を有する研磨粒子を使
用して研磨を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハーの
ような被研磨材を研磨するための研磨方法、ならびにこ
の研磨方法に使用される研磨粒子を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハーを研磨するための研磨方
法の一例を図１に示す。図１において、図示しない回転
盤上に支持された研磨布に、被研磨材である半導体ウェ
ハーが保持台を介して圧接され、研磨布を回転させなが
ら、半導体ウェハーとの接触面に研磨剤を供給すること
により研磨が行われる。
【０００３】研磨剤は、シリカ、またはアルミナの研磨
粒子を溶剤に混合し、粒径、ｐＨを調整することにより
得られたものである。この従来の研磨方法において、傷
やディッシングに対する対策は、基本的に研磨布の硬度
を変えることにより調整を行っていた。
【０００４】このような研磨に使用される研磨粒子を製
造する方法として、たとえば特開平８−３５４０号公報
に記載されているような方法が知られている。この従来
の方法では、金属−酸素原子間結合を有する有機金属化
合物を乳化重合させて、相対的に硬度の低い金属酸化物
系化合物の微粒子を形成したのち、その周囲に同様にし
て相対的に硬度の高い金属酸化物系化合物を生成させる
ことにより、硬度を調整することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌダ
マシン形成のためのＡｌ-ＣＭＰのような被研磨材の場
合には、Ａｌが柔らかい材料であるため、ディッシング
や傷が起きやすい。
【０００６】また研磨粒子は、基本的に種類を変えるこ
とにより、被研磨材に対する最適な研磨粒子を使用して
おり、研磨粒子の硬度に関しては、特に調整を行ってい
なかったため、研磨布のみの硬度の調整では研磨粒子に
よる傷は除去することができなかった。これは、研磨布
と共に研磨粒子の硬度を調整しなかったためである。
【０００７】また、前述の特開平８−３５４０号公報に
記載されているような研磨粒子の製造方法では、比較的
硬度の高い研磨粒子を得ることはできるが、その調整範
囲が限られている。また硬度の制御については、原料と
して用いる有機金属化合物の構造等を選択することの他
に、生成後に焼成することが記載されているが、いずれ
も硬度を高くすることを目的としている。
【０００８】本発明は、硬度が精密に調整された研磨粒
子を使用し、ディッシング、傷をなくすことかできる研
磨方法を提供することを目的とする。
【０００９】さらに本発明は、被研磨材の硬度に応じた
最適な硬度を有する研磨粒子を製造する方法を提供す
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、研磨剤に含ま
れる研磨粒子として、その粒子密度を制御することによ
り被研磨材と同一もしくは同等の硬度とした研磨粒子を
使用することを特徴とする研磨方法である。
【００１１】好ましい研磨粒子は、シリカ粒子、金属酸
化物粒子、金属窒化物粒子または金属炭化物粒子であ
る。
【００１２】また本発明によれば、気相中にシランと酸
素を噴射することにより、所望の密度を有するポーラス
なシリカ粒子を生成させることを特徴とする研磨粒子の
製造方法が提供される。
【００１３】さらに本発明によれば、気相中に、有機金
属化合物と、酸素、窒素、炭素またはこれらの元素を含
有する化合物とを噴射することにより、所望の密度を有
するポーラスな金属酸化物、金属窒化物、または金属炭
化物粒子を生成させることを特徴とする研磨粒子の製造
方法が提供される。
【００１４】本発明において、研磨粒子は、ノズルから
数m〜Torr程度の真空中または希ガス雰囲気中に、シラ
ン、またはジメチルアルミニウムハイドライドのような
有機金属ガスを、気相反応律速となるように噴出し、同
時に別のノズルから酸素を噴出することにより製造する
ことができる。温度を調整することにより、シリコンま
たは金属のポーラスな酸化物微粒子が形成される。これ
によりシリカまたは金属酸化物の硬度を調整し、研磨粒
子とする。
【００１５】シリカまたはアルミナ研磨粒子をポーラス
にし、その程度を変えることにより自在に硬度を変化さ
せることができるため、研磨粒子の種類により溶剤を変
えることなく、被研磨材の硬度に適した研磨粒子を使用
して、傷を抑制することができる。
【００１６】また研磨粒子の硬度が被研磨材と同一もし
くは同等であるため、研磨粒子が被研磨材に比べ極度に
硬いために起こる傷を効果的に抑制することができる。
【００１７】したがって、同じ研磨粒子を用い、研磨粒
子の硬度を調整することにより、溶媒を変えることな
く、研磨傷を抑制できる。
【００１８】研磨粒子の硬度は、被研磨材の硬度と同一
であることが最も望ましいが、同一でなくても、ほとん
ど同一、すなわち同等であれば所期の効果が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明第１の実施形態として、ポ
ーラスシリカ粒子を形成する方法を図２を参照して説明
する。
【００２０】図２において、２本のノズル１，２を有す
る石英チューブ、またはステンレス鋼からなるチャンバ
３は、メカニカルポンプおよびドライポンプ（図示せ
ず）により数mTorr〜数Torrの減圧下に保たれている。
ノズル１，２には、図示しない加熱機構が設けられてお
り、１０００℃まで昇温可能になっている。
【００２１】第１のノズル１よりシランまたはジシラン
を、第２のノズル２より酸素を噴射させ、気相中でシラ
ンまたはジシランと酸素を反応させて、シリカの粒子４
を形成する。このとき、ノズル１は室温〜４００℃、ノ
ズル２は４００℃〜１０００℃に昇温し、酸化速度を変
えることにより、あるいはシランまたはジシランの供給
圧力をmTorr〜数Torrに変化させてその流量を変化させ
ることにより、シリカ粒子４の粒径と硬度を変える。
【００２２】チャンバ３、および形成された粒子４を受
ける皿（図示せず）は室温以下に保たれ、粒子を受ける
皿は排気ポンプ側におかれ、皿とノズル１，２の間には
フィルター５を設置し、作成された粒子４から所望の粒
径を有するものだけを選択する。
【００２３】硬度の低い粒子４を形成するためには、ノ
ズル径を１〜２ｍｍのオーダーに細くし、ノズル内ガス
圧を数〜数十Torrと高くしてチャンバに高温の酸素と共
に強く噴出するとよい。
【００２４】また、ノズル１，２は、単一のノズル孔を
有するものだけではなく、ガス圧、成分の均一性、反応
の均一性が保たれる範囲で、シャワーヘッド状ノズルも
使用可能である。
【００２５】アルミニウム、シリカ、アルミナ、シリコ
ンの硬度は、それぞれ約２〜２．９、７、８、７Moh's
である。現状のスラリーはシリカまたはアルミナを溶媒
に混ぜて研磨剤として使用しているため、被研磨材の硬
度がシリカまたはアルミナの研磨粒子より低く、アルミ
ニウムを研磨する際、アルミニウム表面に傷が付く。本
発明では被研磨材と、研磨粒子の硬度を同一もしくは同
等にすることにより、傷の発生を抑制するのもである。
【００２６】使用する研磨粒子を構成する材料として、
現在広く使用されているシリカやアルミナを用いると、
溶媒や分散材などを変える必要がない。この利点を活用
するためには、現状のシリカやアルミナの硬度を制御し
て被研磨材と同様にする必要がある。研磨粒子の硬度が
現状のシリカやアルミナの硬度より高い場合には、シリ
カやアルミナ粒子をポーラスな状態にし、硬度を被研磨
材と同一もしくは同等まで低くすることにより、傷の抑
制は可能になる。
【００２７】硬度のコントロールが可能な材料として
は、金属の酸化物や、窒化物、炭化物などが挙げられ
る。
【００２８】つぎに本発明の第２の実施形態について説
明する。
【００２９】研磨剤として、金属窒化物であるＡｌＮか
らなる研磨粒子を使用したスラリーである場合の実施形
態を説明する。
【００３０】第１の実施例と同じ装置を用いて、硬度が
被研磨材のそれと同一もしくは同等になるように調整さ
れた金属窒化物研磨粒子を製造する。まず、有機金属で
あるジメチルアルミニウムハイドライド、およびキャリ
アガスである水素をノズル１に導入する。このときノズ
ル温度はたとえば１５０℃であり、この場合、ガス導入
のための配管もすべて１２０〜１５０℃に加熱されてい
る。ジメチルアルミニウムハイドライドは、水素キャリ
アがストともに約百sccmの流量でノズルより噴出され
る。
【００３１】一方、ノズル２からは、２００〜１０００
℃の高温の窒素、またはアンモニアなどの窒化物ガス
が、ノズル１とほぼ同じ流量で噴出される。これにより
真空中で有機金属であるジメチルアルミニウムハイドラ
イドと窒素が反応し、このとき、ノズルから噴出される
流量と、窒素または窒化ガスの温度との関係により、ポ
ーラスで、硬度が被研磨材とほぼ同一もしくは同等の金
属窒化物の研磨粒子を形成することができる。
【００３２】また、研磨粒子として金属炭化物を使用す
る場合には、導入ガスとしてメチレンまたはエチレンな
どの炭化水素系ガスを用いると良い。
【００３３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の研磨方
法によれば、研磨材に含まれる研磨粒子として、被研磨
材と同一もしくは同等の硬度を有するものを使用するの
で、研磨時に被研磨材の表面に発生する傷を効果的に抑
制することができる。
【００３４】さらに本発明の研磨粒子の製造方法によれ
ば、気相中にシランと酸素を噴射することにより、所望
の密度を有するポーラスなシリカ粒子を生成させるの
で、任意の硬度を有する研磨粒子を容易に製造すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の研磨方法を示す説明図。
【図２】本発明の方法にしたがって研磨粒子を製造する
過程を示す説明図。
【符号の説明】
１，２ ノズル ３ チャンバ ４ 粒子 ５ フィルタ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨剤に含まれる研磨粒子として、その
    粒子密度を制御することにより被研磨材と同一もしくは
    同等の硬度とした研磨粒子を使用することを特徴とする
    研磨方法。
  2. 【請求項２】 前記研磨粒子が、シリカ粒子、金属酸化
    物粒子、金属窒化物粒子または金属炭化物粒子である請
    求項１に記載の研磨方法。
  3. 【請求項３】 気相中にシランと酸素を噴射することに
    より、所望の密度を有するポーラスなシリカ粒子を生成
    させることを特徴とする研磨粒子の製造方法。
  4. 【請求項４】 気相中に、有機金属化合物と、酸素、窒
    素、炭素またはこれらの元素を含有する化合物とを噴射
    することにより、所望の密度を有するポーラスな金属酸
    化物、金属窒化物、または金属炭化物粒子を生成させる
    ことを特徴とする研磨粒子の製造方法。
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