JP5034262B2 - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents
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Description
図15に示すようなウェーハ100表面の研磨を、弾性を有する研磨パッド101を用いて行う際には、ウェーハ100と研磨パッド101の間に砥粒102を含む加工液を流しながら、ウェーハ100を研磨パッド101に押し当てる。その際、それらはそれぞれ回転させる。
上記のような研磨パッドの追従が起こると、例えば、図16に示すように、ウェーハ200内部に配線201aと配線201b,201cがある程度離れて存在しているようなときには、それらの間にディッシングが発生してしまう場合がある。また、図17に示すように、ウェーハ300内部に配線301a,301b,301c,301d,301e,301fが密集して存在する領域があるような場合には、その領域の両側にグローバル段差が発生してしまう場合もある。
図1は研磨装置の概略模式図である。また、図2〜図4は研磨装置の研磨部材の概略模式図であって、図2は研磨部材の正面模式図、図3は研磨部材の平面模式図、図4は研磨部材の下面模式図である。
ここで、ブロック31の針状部材31aは、ミクロンレベルの極小かつ極細の針状材料を用いて構成される。後述のように、研磨部材30は、この針状部材31aをウェーハ10に押し当てて研磨を行うので、針状部材31aには、極小かつ極細であることに加え、一定レベル以上の機械的強度も必要になる。このような要件を満たす材料としては、例えば、カーボンナノチューブが挙げられる。
各ブロック31の連結面には、図5に示すように、内部で広く、表面で狭い、断面T字形状の溝31cが形成されている。そして、図6に示すように、各ブロック31の溝31cを対向させ、それぞれの溝31cを連結部材32によって連結する。連結部材32は、その形状および溝31cの断面形状により、連結後はその両端部32a,32bがそれぞれの溝31cから外れないような構成になっている。また、連結部材32は、溝31c内を溝31cの形状に沿って可動する構成になっている。
各ブロック31の連結部を上記図5および図6に示したような構成とすることにより、研磨部材30は、そのブロック31の位置を、例えば図7に示すように、連結したままブロック31ごとに変化させることが可能になる。したがって、例えば、この研磨部材30は、ウェーハ10表面の研磨が必要な領域と不要な領域の配置、あるいはウェーハ10表面の凹凸の配置やその程度等に応じて、チャック部20に保持されているウェーハ10の表面に対する離接方向の位置を適切に調整することが可能になる。
図8は研磨部材の動作制御機構の構成例を示す図である。
研磨部材30の各ブロック31は、それぞれ制御部40に接続されている。研磨部材30は、この制御部40によって、加工液供給口31bからの加工液の供給、各ブロック31のウェーハ10表面に対する離接方向の位置、および各ブロック31のウェーハ10表面に対する押圧力がそれぞれ制御されるようになっている。例えば、制御部40は、最終的に高平坦性のウェーハ10を得るために、研磨終了時に各ブロック31のウェーハ10表面に対する離接方向の位置を一致させる、あるいは研磨終了時に各ブロック31のウェーハ10表面に対する押圧力、または一定圧力で押圧したときに発生する応力を一致させるように、研磨の間、加工液供給制御を行いつつ、各ブロック31の位置制御や圧力制御を行う。
ウェーハ10の研磨に用いた研磨部材30は、1枚または複数枚のウェーハ10の研磨終了後に、研磨部材30に付着したスクラッチ等の原因となり得る異物を除去するための洗浄や、定盤を用いた針状部材31aの平坦度出し(ゼロ点合わせ)を行うようにする。
研磨部材30の洗浄を行う場合には、それに先立ち、まず、所定の洗浄液50を貯蔵する洗浄槽51を用意する。ウェーハ10研磨後の研磨部材30の洗浄液50としては、例えば、純水やアンモニア等の薬液を用いることができる。
ウェーハ10を研磨した後の研磨部材30は、研磨によってその針状部材31aが磨耗している場合がある。針状部材31aの長さが部分的に異なる研磨部材30を用いて研磨を行うと、ウェーハ10を精度良く平坦化することが難しくなる。そこで、図12に示すように、研磨部材30に対し、その針状部材31aの平坦性を確保するため、平坦度出し用定盤60を用いて針状部材31aの平坦度出しを行う。
このようにして洗浄や平坦度出しを行った後の研磨部材30を用いて再び上記のようなウェーハ10の研磨を行うことにより、高精度で平坦化された、損傷のないあるいは極めて少ないウェーハ10を得ることが可能になる。
また、研磨装置1の研磨部材30を別の構成のものにすることも可能である。
図13に示す研磨部材70は、各ブロック71に設けられた針状部材71aの先端が球状になっている点で、上記研磨部材30の針状部材31aと相違している。このように針状部材71a先端が球状になっている場合には、研磨部材70を高速振動させたときに、針状部材71a先端がウェーハ10表面でスムーズに振動するようになる。ウェーハ10研磨時におけるこの研磨部材70の動作制御については、上記研磨部材30の場合と同様とすることができる。このような構成の研磨部材70を用いることによっても、上記研磨部材30同様、高平坦性のウェーハ10を得ることが可能である。
図14に示す研磨部材は、その針状部材80が、極細の管80aの先端に球体80bが回転可能に取り付けられた構造を有している点で、上記研磨部材30の針状部材31aと相違している。この針状部材80は、その管80aに砥粒を含まない加工液90を流通させることが可能になっていて、針状部材80がウェーハ10に押し当てられて高速振動されたときに、管80a内の加工液90が振動に伴って回転する球体80bを介してウェーハ10表面に供給されるようになっている。ウェーハ10研磨時におけるこの研磨部材の動作制御については、上記研磨部材30の場合と同様とすることができる。このような構成の針状部材80を有する研磨部材を用いることによっても、上記研磨部材30同様、高平坦性のウェーハ10を得ることが可能である。
針状部材を備える研磨部材を有し、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする研磨装置。
(付記4) 前記研磨部材は、前記針状部材が前記被研磨部材表面と対向するように配置され、前記被研磨部材表面とほぼ平行方向に振動することを特徴とする付記1記載の研磨装置。
(付記6) 前記ブロックは、前記研磨部材を前記被研磨部材表面と対向配置したときに、前記針状部材が前記被研磨部材表面側に配置されるように連結されると共に、連結したまま前記被研磨部材表面に対する離接方向の位置をそれぞれ調整することができるよう可動自在に構成されていることを特徴とする付記5記載の研磨装置。
(付記8) 前記ブロックは、前記被研磨部材表面に前記被研磨部材表面と反応する加工液を供給するための加工液供給口を有していることを特徴とする付記5記載の研磨装置。
(付記10) 前記針状部材は、カーボンナノチューブであることを特徴とする付記1記載の研磨装置。
(付記12) 前記針状部材は、前記被研磨部材表面に前記被研磨部材表面と反応する加工液が流通可能な管と、前記管の先端に回転可能に設けられた球体と、を有することを特徴とする付記1記載の研磨装置。
針状部材を備える研磨部材を用い、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
前記被研磨部材表面に前記被研磨部材表面と反応する加工液を供給しながら、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする付記13記載の研磨方法。
(付記16) 前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行う際には、
前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を前記被研磨部材表面とほぼ平行方向に振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする付記13記載の研磨方法。
前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行う際には、
前記ブロックの前記被研磨部材表面に対する離接方向の位置を調整し、研磨を行う領域について、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする付記13記載の研磨方法。
前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行う際には、
研磨を行う領域について、前記ブロックの前記被研磨部材表面に対する押圧力を制御し、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする付記13記載の研磨方法。
前記被研磨部材を固定し、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ前記針状部材を振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする付記13記載の研磨方法。
10 ウェーハ
11a,11b 絶縁膜
12a,12b 配線
13,90 加工液
20 チャック部
20a 載置面
30,70 研磨部材
31,71 ブロック
31a,71a,80 針状部材
31b 加工液供給口
31c 溝
32 連結部材
32a,32b 両端部
40 制御部
50 洗浄液
51 洗浄槽
60 平坦度出し用定盤
80a 管
80b 球体
Claims (9)
- 被研磨部材表面を上向きに配置し、前記被研磨部材表面の研磨を行う研磨装置において、
針状部材を備える研磨部材を有し、前記被研磨部材を固定し、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ、前記被研磨部材表面と反応する加工液を前記被研磨部材表面に供給しながら、前記針状部材を前記被研磨部材の表面方向にほぼそのままの位置で振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨部材は、別個の複数のブロックが連結されて構成され、前記ブロックがそれぞれ前記針状部材を備えることを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
- 前記ブロックは、前記被研磨部材表面に対する押圧力をそれぞれ制御することができるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の研磨装置。
- 前記ブロックは、前記被研磨部材表面に前記被研磨部材表面と反応する加工液を供給するための加工液供給口を有していることを特徴とする請求項2記載の研磨装置。
- 前記被研磨部材を固定して保持する保持部を有することを特徴とする請求項1記載の研磨装置。
- 前記針状部材は、
前記被研磨部材表面に前記加工液が流通可能な管と、
前記管の先端に回転可能に設けられた球体と
を有することを特徴とする請求項1記載の研磨装置。 - 被研磨部材表面を上向きに配置し、前記被研磨部材表面の研磨を行う研磨方法において、
針状部材を備える研磨部材を用い、前記被研磨部材を固定し、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ、前記被研磨部材表面と反応する加工液を前記被研磨部材表面に供給しながら、前記針状部材を前記被研磨部材の表面方向にほぼそのままの位置で振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする研磨方法。 - 前記研磨部材は、別個の複数のブロックが連結されて構成され、前記ブロックがそれぞれ前記針状部材を備え、
前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ、前記加工液を前記被研磨部材表面に供給しながら、前記針状部材を前記被研磨部材の表面方向にほぼそのままの位置で振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行う際には、
研磨を行う領域について、前記ブロックの前記被研磨部材表面に対する押圧力を制御し、前記針状部材を前記被研磨部材表面に接触させ、前記加工液を前記被研磨部材表面に供給しながら、前記針状部材を前記被研磨部材の表面方向にほぼそのままの位置で振動させることによって前記被研磨部材表面の研磨を行うことを特徴とする請求項7記載の研磨方法。 - 前記針状部材は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項7記載の研磨方法。
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