JP7317532B2 - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、研磨装置及び研磨方法に関する。
例えば、メモリデバイスやロジックデバイスのような半導体装置は、基板の上に膜の堆積や、膜のエッチングを繰り返すことによって、基板の上に所望の回路パターンを形成することで製造される。例えば、膜の堆積や、膜のエッチングの際に、基板の表面に基板表面から突出する凸欠陥が形成される場合がある。
基板の表面に凸欠陥が生じると、例えば、回路パターンを形成するためのリソグラフィ工程において、デフォーカスにより所望の回路パターンが形成できないという問題が生じる。特に、半導体装置の微細化が進み、回路パターンの最小寸法が小さくなると、上記問題は深刻となる。
例えば、凸欠陥の上に更に膜が堆積されると、埋め込まれた凸欠陥の上にサイズの拡大した凸欠陥が形成されることになる。膜の積層数が増えるにつれて、凸欠陥のサイズは拡大して行く。このため、デフォーカスにより所望の回路パターンが形成できない領域も拡大し、上記問題は更に深刻となる。
例えば、メモリデバイスのメモリセルを三次元構造にすると、基板の上に形成される膜の積層数が飛躍的に増加する。このため、凸欠陥が回路パターンの形成に与える影響が大きくなり、半導体装置の歩留りの低下につながる。したがって、基板の表面の凸欠陥を効果的に除去する処理が必要となる。
特表２００３－５０８９０５号公報
本発明が解決しようとする課題は、基板の表面の凸欠陥を効果的に除去する研磨装置及び研磨方法を提供することにある。
実施形態の研磨装置は、基板を保持し、固定された保持部と、前記基板の表面に研磨剤を供給する供給部と、前記基板の表面に平行な方向に延びる回転軸と、前記回転軸の周囲に設けられた弾性体を有し、前記弾性体が前記回転軸を中心として回転することにより前記基板の表面を研磨する研磨部であって、研磨中の前記弾性体と前記基板の表面との接触面積が前記基板の表面積よりも小さく、研磨中の前記弾性体の速度ベクトルの前記基板の表面の法線方向成分の方向が、前記弾性体が前記基板の表面に接触する前後で逆転し、前記弾性体の前記回転軸の延びる方向の長さが前記基板の前記回転軸の延びる方向の最大長さより長い、研磨部と、前記研磨部を、前記基板の表面に平行な方向に前記基板に対して移動させる移動機構と、を備える。
第１の実施形態の研磨装置の模式図。 第１の実施形態の研磨装置の研磨部の説明図。 第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法の作用及び効果の説明図。 第１の実施形態の研磨方法の作用及び効果の説明図。 第１の実施形態の研磨方法の作用及び効果の説明図。 第２の実施形態の研磨装置の模式図。 第３の実施形態の研磨装置の模式図。 第４の実施形態の研磨装置の模式図。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する。
以下、実施形態の研磨装置及び研磨方法を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の研磨装置は、基板を保持する保持部と、基板の表面に研磨剤を供給する供給部と、弾性体を用いて基板の表面を研磨する研磨部であって、弾性体と基板の表面との接触面積が基板の表面積よりも小さく、研磨中の弾性体の速度ベクトルの基板の表面の法線方向成分の方向が、弾性体が基板の表面に接触する前後で逆転する研磨部と、を備える。
また、第１の実施形態の研磨方法は、基板の表面に研磨剤を供給し、基板の表面積よりも接触面積が小さくなるように弾性体を基板の表面に接触させ、弾性体の速度ベクトルの基板の表面の法線方向成分の方向が、弾性体が基板の表面に接触する前後で逆転するように弾性体を動かして基板の表面を研磨する。
図１は、第１の実施形態の研磨装置の模式図である。図１（ａ）は研磨装置の断面図、図１（ｂ）は研磨装置の上面図である。第１の実施形態の研磨装置１００は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨する研磨装置である。
第１の実施形態の研磨装置１００は、ステージ１０（保持部）、支持軸１２、研磨剤供給ノズル１４（供給部）、研磨部１６、第１の回転機構１８、移動機構２０、筐体２２、制御部２４を備える。研磨部１６は、研磨パッド１６ａ（弾性体）及び回転軸１６ｂを有する。
ステージ１０は、被研磨対象となる半導体ウェハＷ（基板）を載置する。半導体ウェハＷは、例えば、裏面側から真空吸着されることによりステージ１０上に固定される。半導体ウェハＷの表面は上を向いている。すなわち、半導体ウェハの表面は、ステージ１０の反対側にある。
支持軸１２は、ステージ１０を支持する。支持軸１２は、ステージ１０を固定する。
研磨剤供給ノズル１４は、半導体ウェハＷの表面にスラリーを供給する。スラリーは研磨剤の一例である。
スラリーには、砥粒が含まれる。砥粒は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又は、酸化セリウムを含む粒子である。
研磨部１６は、ステージ１０の半導体ウェハＷ側に設けられる。研磨部１６により、半導体ウェハＷの表面が研磨される。
研磨部１６は、研磨パッド１６ａ及び回転軸１６ｂを有する。研磨パッド１６ａは、回転軸１６ｂの周囲に設けられる。
研磨パッド１６ａは弾性体の一例である。研磨パッド１６ａの貯蔵弾性率は、例えば、０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下である。研磨パッド１６ａの貯蔵弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２４４－４「プラスチック－動的機械特性の試験方法 第４部：引張振動－非共振法」に記載された方法により測定される貯蔵弾性率である。
研磨パッド１６ａは、例えば、樹脂又は不織布を含む。研磨パッド１６ａは、例えば、ポリウレタン樹脂である。
研磨パッド１６ａは、半導体ウェハＷの表面に垂直な断面において、例えば、円又は楕円である。図１では、研磨パッド１６ａの表面の半導体ウェハＷの表面に垂直な断面が、円である場合を示す。
回転軸１６ｂは、ステージ１０の表面に平行な方向に延びる。回転軸１６ｂは、半導体ウェハＷの表面に平行である。回転軸１６ｂが回転することにより、研磨パッド１６ａが回転軸１６ｂを中心として研磨パッド１６ａの円周方向に回転する。研磨パッド１６ａは回転運動する。
図２は、第１の実施形態の研磨装置の研磨部の説明図である。図２は、研磨部１６と半導体ウェハＷの表面の拡大図である。図２は、半導体ウェハＷの表面を研磨中の状態を示す。
図２は、研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷの表面に接触している状態を示す。研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷの表面に接触することで、研磨パッド１６ａは弾性変形する。
半導体ウェハＷの表面を研磨中の研磨パッド１６ａと、半導体ウェハＷの表面との接触部（図２中のＳ）の接触面積は、半導体ウェハＷの表面積よりも小さい。言い換えれば、研磨パッド１６ａは、半導体ウェハＷの表面の一部にのみ接する。接触部Ｓの最小幅（Ｗｍｉｎ）は、例えば、半導体ウェハＷの直径の１００分の１以下である。
研磨中の研磨パッド１６ａの速度ベクトルの半導体ウェハＷの表面の法線方向成分の方向は、研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷの表面に接触する前後で逆転する。例えば、回転中の研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷの表面に接触する前の速度ベクトルは、図２のベクトルＶａである。また、例えば、回転中の研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷの表面に接触し終わった後の速度ベクトルは、図２のベクトルＶｂである。
ベクトルＶａの半導体ウェハＷの表面の法線方向成分は、図２のベクトルＶａｘである。ベクトルＶｂの半導体ウェハＷの表面の法線方向成分は、図２のベクトルＶｂｘである。ベクトルＶａｘの向きとベクトルＶｂｘの向きは逆転している。
第１の回転機構１８は、研磨パッド１６ａを、回転軸１６ｂを中心に研磨パッド１６ａの円周方向に回転させる。第１の回転機構１８は、例えば、モータと、回転軸１６ｂを回転可能に保持するベアリングを備える。
移動機構２０は、研磨部１６とを、半導体ウェハＷの表面に平行な方向に半導体ウェハＷに対して移動させる。移動機構２０は、研磨部１６を半導体ウェハＷの表面に平行な方向に移動させる。移動機構２０を用いて研磨部１６を移動させることで、半導体ウェハＷの表面の全面を研磨することが可能となる。移動機構２０は、例えば、モータと、モータの回転運動を直線運動に変換する変換機構を備える。
筐体２２は、ステージ１０、支持軸１２、研磨剤供給ノズル１４（供給部）、研磨部１６、第１の回転機構１８、移動機構２０等を内蔵する。筐体２２は、ステージ１０、支持軸１２、研磨剤供給ノズル１４（供給部）、研磨部１６、第１の回転機構１８、移動機構２０等を保護する。
制御部２４は、研磨剤供給ノズル１４、研磨部１６、第１の回転機構１８、及び、移動機構２０を制御する。例えば、研磨剤供給ノズル１４からのスラリーの供給開始及び終了、スラリーの供給量を制御する。また、第１の回転機構１８及び移動機構２０を制御して、研磨パッド１６ａの回転速度、移動速度を制御する。制御部２４は、例えば、回路基板等のハードウェアであっても、ハードウェアとメモリに記憶される制御プログラム等のソフトウェアとの組み合わせであっても構わない。
次に、第１の実施形態の研磨方法について説明する。第１の実施形態の研磨装置１００を用いる場合を例に説明する。
第１の実施形態の研磨方法は、半導体ウェハＷの表面を研磨する。被研磨対象となる半導体ウェハＷには、例えば、膜の堆積や、膜のエッチングを繰り返すことによって、回路パターンが形成されている。被研磨対象となる半導体ウェハＷの表面には、例えば、絶縁膜及び導電膜の少なくともいずれか一方が露出している。
最初に、筐体２２内に半導体ウェハＷを搬入し、ステージ１０の上に載置する。半導体ウェハＷは、例えば、裏面側から真空吸着することによりステージ１０上に固定される。
次に、半導体ウェハＷの表面にスラリーを供給する。スラリーは、研磨剤供給ノズル１４から供給される。
次に、研磨部１６の研磨パッド１６ａを、半導体ウェハＷの表面に接触させる。研磨パッド１６ａと、半導体ウェハＷの表面との接触部（図２中のＳ）の接触面積は、半導体ウェハＷの表面積よりも小さい。
研磨パッド１６ａを回転軸１６ｂを中心に、研磨パッド１６ａの円周方向に回転させる。研磨中の研磨パッド１６ａの速度ベクトルの半導体ウェハＷの表面の法線方向成分の方向は、研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷの表面に接触する前後で逆転する。研磨パッド１６ａにより半導体ウェハＷの表面が研磨される。研磨パッド１６ａの表面は複数の凹凸を有し、半導体ウェハＷの表面を研磨中、スラリーが複数の凹凸にとどまる。
研磨パッド１６ａを回転させながら、図１（ｂ）中の矢印で示すように、研磨部１６を半導体ウェハＷの表面に平行な方向に移動させる。研磨部１６を移動させることで、半導体ウェハＷの表面の全面を研磨する。
半導体ウェハＷの表面の全面の研磨が終了した後、半導体ウェハＷの表面へのスラリーの供給を終了する。その後、半導体ウェハＷを筐体２２の外に搬出する。
次に、第１の実施形態の研磨装置１００及び研磨方法の作用及び効果について説明する。
半導体装置の製造中に半導体ウェハの表面に凸欠陥が生じると、例えば、リソグラフィ工程において、デフォーカスにより所望の回路パターンが形成できないという問題が生じる。特に、半導体装置の微細化が進み、回路パターンの最小寸法が小さくなると、上記問題は深刻となる。
さらに、例えば、凸欠陥の上に更に膜が堆積されると、埋め込まれた凸欠陥の上に拡大した凸欠陥が形成される。膜の積層数が増えるにつれて、凸欠陥は拡大して行く。このため、デフォーカスにより所望の回路パターンが形成できない領域も拡大し、上記問題は更に深刻となる。
第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法によれば、半導体ウェハの表面の凸欠陥を効果的に除去することが可能となる。
図３は、第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法の作用及び効果の説明図である。図３（ａ）は凸欠陥の模式図である。図３（ｂ）は比較例の研磨方法の説明図である。図３（ｃ）は第１の実施形態の研磨方法の説明図である。
例えば、図３（ａ）に示すような凸欠陥３０が半導体ウェハＷの上に存在すると仮定する。凸欠陥３０は、下層に存在する異物２９の上に膜形成が行われることによって形成された凸欠陥３０である。
図３（ａ）のような凸欠陥３０は、半導体ウェハＷの表面に付着している欠陥ではなく、表面と一体化した欠陥である。したがって、例えば、ウェットエッチング洗浄やブラシ洗浄等の機械的作用の小さい洗浄では除去することが困難である。
図３（ｂ）は、研磨パッド１７を半導体ウェハＷの表面に対して平行移動させる研磨方法を示す。この場合は、半導体ウェハＷの表面に平行な方向に働くせん断応力により凸欠陥３０が除去される。
もっとも、研磨パッド１７が横方向に移動し続け、せん断応力が連続的に印加される。このため、例えば、除去された凸欠陥３０が研磨パッド１７によって半導体ウェハＷの表面を引きずられ、半導体ウェハＷの表面に大きなスクラッチが形成されるおそれがある。また、例えば、下層に埋まっていた異物２９が引きずり出され、更に半導体ウェハＷの表面をこの異物２９が引きずられることで、半導体ウェハＷの表面に更に大きなスクラッチが形成されるおそれがある。
第１の実施形態の研磨方法では、比較例と同様に、研磨パッド１６ａの接触部分では半導体ウェハＷの表面に平行な方向にせん断応力が働き、凸欠陥３０が除去される。一方、第１の実施形態の研磨方法では、比較例と異なり、研磨パッド１６ａが回転している。このため、研磨パッド１６ａは凸欠陥３０の除去後、上向き方向に運動する。したがって、凸欠陥３０が引きずられることによるスクラッチや、下層に埋まっていた異物が引きずり出され、更にこの異物２９が引きずられることによるスクラッチは生じない。
第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法によれば、半導体ウェハの表面にスクラッチを生じさせることなく、半導体ウェハの表面の凸欠陥を効果的に除去することが可能となる。
図４は、第１の実施形態の研磨方法の作用及び効果の説明図である。図４に示すように、研磨パッド１６ａが半導体ウェハＷに接触する部分の研磨パッド１６ａの円周方向の幅（図４中のＷｘ）が、半導体ウェハＷに形成されたパターンの最小寸法以下であることが好ましい。図４の場合、半導体ウェハＷに形成されたパターンの最小寸法は、配線４０の幅（図４中のＬ１）、又は、配線４０の間隔（図４中のＬ２）である。
上記条件を充足することで、研磨パッド１６ａが凸欠陥３０等を引きずることにより生じるスクラッチの長さが、半導体ウェハＷに形成されたパターンの最小寸法以下となる。したがって、例えば、配線４０の断線や、配線４０の間のショートが抑制される。
図５は、第１の実施形態の研磨方法の作用及び効果の説明図である。図５は、研磨部１６が半導体ウェハＷに対して水平方向に移動する場合を示す。
図５に示すように、研磨パッド１６ａの任意の一点（図５中ではＡ）が半導体ウェハＷに接触する間に移動する半導体ウェハＷの表面での距離（図５中のｄ）が、半導体ウェハＷに形成されたパターンの最小寸法以下であることが好ましい。図５の場合、半導体ウェハＷに形成されたパターンの最小寸法は、配線４０の幅（図５中のＬ１）、又は、配線４０の間隔（図５中のＬ２）である。
上記条件を充足することで、研磨パッド１６ａが凸欠陥３０等を引きずることにより生じるスクラッチの長さが、半導体ウェハＷに形成されたパターンの最小寸法以下となる。したがって、例えば、配線４０の断線や、配線４０の間のショートが抑制される。
研磨パッド１６ａの貯蔵弾性率は、０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であることが好ましく、０．１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下であることがより好ましい。上記下限値より貯蔵弾性率が高いことで、例えば、凸欠陥の除去効率が高くなる。また、上記上限値より貯蔵弾性率が低いことで、例えば、凸欠陥以外の領域が削られることが抑制される。
凸欠陥を効果的に除去する観点から、研磨パッド１６ａは、樹脂又は不織布を含むことが好ましい。
以上、第１の実施形態の研磨装置及び研磨方法によれば、凸欠陥を効果的に除去することが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の研磨装置は、保持部を回転させることにより、基板を基板の中心を回転中心として回転させる第２の回転機構を、更に備える点で、第１の実施形態と異なっている。また、第２の実施形態の研磨方法は、基板を基板の中心を回転中心として回転させる点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図６は、第２の実施形態の研磨装置の模式図である。図６（ａ）は研磨装置の断面図、図６（ｂ）は研磨装置の上面図である。第２の実施形態の研磨装置２００は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨する研磨装置である。
第２の実施形態の研磨装置２００は、ステージ１０（保持部）、支持軸１２、研磨剤供給ノズル１４（供給部）、研磨部１６、第１の回転機構１８、移動機構２０、筐体２２、制御部２４、第２の回転機構２６を備える。研磨部１６は、研磨パッド１６ａ（弾性体）及び回転軸１６ｂを有する。
第２の回転機構２６は、ステージ１０を回転させることにより、半導体ウェハＷを半導体ウェハＷの中心Ｃを回転中心として回転させる。第２の回転機構２６は、支持軸１２を回転させる。
第２の回転機構２６は、例えば、モータと、支持軸１２を回転可能に保持するベアリングを備える。第２の回転機構２６は、制御部２４によって制御される。
第２の実施形態の研磨方法は、半導体ウェハＷを半導体ウェハＷの中心Ｃを回転中心として回転させる。半導体ウェハＷを回転させることで、研磨パッド１６ａの接触部分でのせん断応力が大きくなる。したがって、凸欠陥の除去性能が向上する。
以上、第２の実施形態の研磨装置及び研磨方法によれば、第１の実施形態と比較して、更に、凸欠陥を効果的に除去することが可能となる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の研磨装置は、研磨部を複数有する点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図７は、第３の実施形態の研磨装置の模式図である。図７（ａ）は研磨装置の断面図、図７（ｂ）は研磨装置の上面図である。第３の実施形態の研磨装置３００は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨する研磨装置である。
第３の実施形態の研磨装置３００は、ステージ１０（保持部）、支持軸１２、研磨剤供給ノズル１４（供給部）、研磨部１６、第１の回転機構１８、移動機構２０、筐体２２、制御部２４、第２の回転機構２６を備える。研磨部１６は、研磨パッド１６ａ（弾性体）及び回転軸１６ｂを有する。
研磨装置３００は、研磨部１６を複数有する。図７は、研磨部１６を２個有する場合を例示している。研磨部１６は、３個以上であっても構わない。
研磨装置３００は、研磨部１６を複数有することで、研磨処理の時間を短縮できる。
以上、第３の実施形態の研磨装置によれば、第１の実施形態と同様、凸欠陥を効果的に除去することが可能となる。また、研磨処理の時間を短縮できる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態の研磨装置は、弾性体の長さが、基板の最大長さよりも長い点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図８は、第４の実施形態の研磨装置の模式図である。図８（ａ）は研磨装置の断面図、図８（ｂ）は研磨装置の上面図である。第４の実施形態の研磨装置４００は、半導体ウェハ等の基板の表面を研磨する研磨装置である。
第４の実施形態の研磨装置４００は、ステージ１０（保持部）、支持軸１２、研磨剤供給ノズル１４（供給部）、研磨部１６、第１の回転機構１８、移動機構２０、筐体２２、制御部２４、第２の回転機構２６を備える。研磨部１６は、研磨パッド１６ａ（弾性体）及び回転軸１６ｂを有する。
研磨装置４００の研磨パッド１６ａの長さ（図８中のＬ３）は、半導体ウェハＷの最大長さ（図８中の直径Ｄ）よりも大きい。
研磨装置４００は、研磨パッド１６ａの長さＬ３が、半導体ウェハＷの直径Ｄよりも長いことで、研磨処理の時間を短縮できる。
以上、第４の実施形態の研磨装置によれば、第１の実施形態と同様、凸欠陥を効果的に除去することが可能となる。また、研磨処理の時間を短縮できる。
第１ないし第４の実施形態では、研磨パッド１６ａの表面の半導体ウェハＷの表面に垂直な断面が、円である場合を例に説明したが、研磨パッド１６ａの断面は楕円であっても構わない。
第１乃至第４の実施形態では、研磨パッド１６ａが回転運動する場合を例に説明したが、研磨パッド１６ａが振り子のような往復運動をする構成であっても構わない。この場合、例えば、研磨パッド１６ａの断面の形状を円の一部とすることができ、研磨パッド１６ａのサイズを小さくすることが可能である。例えば、研磨パッド１６ａの断面の形状を扇形とすることができる。
また、第１、第３、及び、第４の実施形態では、ステージ１０が固定され、研磨部１６が水平方向に移動する場合を例に説明したが、研磨部１６が固定され、ステージ１０が水平方向に移動する構成とすることも可能である。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ ステージ（保持部）
１４ 研磨剤供給ノズル（供給部）
１６ 研磨部
１６ａ 研磨パッド（弾性体）
１８ 第１の回転機構
２０ 移動機構
２６ 第２の回転機構
１００ 研磨装置
２００ 研磨装置
３００ 研磨装置
４００ 研磨装置
Ｗ 半導体ウェハ（基板）

Claims (12)

  1. 基板を保持し、固定された保持部と、
    前記基板の表面に研磨剤を供給する供給部と、
    前記基板の表面に平行な方向に延びる回転軸と、前記回転軸の周囲に設けられた弾性体を有し、前記弾性体が前記回転軸を中心として回転することにより前記基板の表面を研磨する研磨部であって、研磨中の前記弾性体と前記基板の表面との接触面積が前記基板の表面積よりも小さく、研磨中の前記弾性体の速度ベクトルの前記基板の表面の法線方向成分の方向が、前記弾性体が前記基板の表面に接触する前後で逆転し、前記弾性体の前記回転軸の延びる方向の長さが前記基板の前記回転軸の延びる方向の最大長さより長い、研磨部と、
    前記研磨部を、前記基板の表面に平行な方向に前記基板に対して移動させる移動機構と、
    を備える研磨装置。
  2. 前記弾性体は前記基板の表面に垂直な断面において円又は楕円であり、前記弾性体を回転させる第１の回転機構を、更に備える請求項１記載の研磨装置。
  3. 前記弾性体の貯蔵弾性率は、０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下である請求項１又は請求項２記載の研磨装置。
  4. 前記弾性体は、樹脂又は不織布を含む請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の研磨装置。
  5. 前記研磨剤は、砥粒を含む請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の研磨装置。
  6. 前記研磨部を複数有する請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の研磨装置。
  7. 固定された保持部の上に基板を載置し、
    前記基板の表面に研磨剤を供給し、
    前記基板の表面に平行な方向に延びる回転軸の周囲に設けられ、前記回転軸の延びる方向の長さが前記基板の前記回転軸の延びる方向の最大長さより長い弾性体を、前記基板の表面積よりも接触面積が小さくなるように、前記基板の表面に接触させ、
    前記弾性体が前記回転軸を中心として回転することにより、前記弾性体の速度ベクトルの前記基板の表面の法線方向成分の方向が、前記弾性体が前記基板の表面に接触する前後で逆転するように前記弾性体を動かし、前記基板の表面に平行な方向に前記基板に対して前記弾性体を移動させて前記基板の表面を研磨する研磨方法。
  8. 前記弾性体の表面は前記基板の表面に垂直な断面において円又は楕円である請求項７記載の研磨方法。
  9. 前記弾性体が前記基板に接触する部分の前記回転軸に垂直な方向の幅が、前記基板に形成されたパターンの最小寸法以下である請求項８記載の研磨方法。
  10. 前記弾性体の任意の一点が前記基板に接触する間に移動する前記基板の表面での距離が、前記基板に形成されたパターンの最小寸法以下である請求項７又は請求項８記載の研磨方法。
  11. 前記弾性体は、樹脂又は不織布を含む請求項７ないし請求項１０いずれか一項記載の研磨方法。
  12. 前記研磨剤は、砥粒を含む請求項７ないし請求項１１いずれか一項記載の研磨方法。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003509852A (ja) 1999-09-13 2003-03-11 ラム リサーチ コーポレーション 円筒形の研磨パッドを用いた化学機械研磨の方法およびシステム
JP2003282493A (ja) 2001-08-14 2003-10-03 Sony Corp 研磨装置および研磨方法
JP2004140215A (ja) 2002-10-18 2004-05-13 Toyobo Co Ltd 研磨パッドの製造方法及び研磨パッド
US20040166785A1 (en) 2003-01-10 2004-08-26 Golzarian Reza M. Polishing pad conditioning
KR100508082B1 (ko) 1997-11-06 2005-11-08 삼성전자주식회사 폴리싱장치
JP2013141716A (ja) 2012-01-10 2013-07-22 Kuraray Co Ltd 研磨パッド、及び研磨パッドを用いた化学的機械的研磨方法
JP2018134710A (ja) 2017-02-22 2018-08-30 株式会社荏原製作所 基板の研磨装置および研磨方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3280516A (en) * 1964-06-09 1966-10-25 Tennant Co G H Abrasive roll
JPS6067842U (ja) * 1983-10-17 1985-05-14 日本電気株式会社 ウエハ研ま装置
US5938504A (en) * 1993-11-16 1999-08-17 Applied Materials, Inc. Substrate polishing apparatus
KR100189970B1 (ko) * 1995-08-07 1999-06-01 윤종용 웨이퍼 연마장치
JP2830907B2 (ja) * 1995-12-06 1998-12-02 日本電気株式会社 半導体基板研磨装置
KR100219368B1 (ko) * 1996-06-05 1999-09-01 이경수 반도체기판의 표면을 연마하는 반도체제조장치
US6328642B1 (en) * 1997-02-14 2001-12-11 Lam Research Corporation Integrated pad and belt for chemical mechanical polishing
JP3427670B2 (ja) * 1997-04-22 2003-07-22 ソニー株式会社 研磨装置および研磨方法
US6406363B1 (en) * 1999-08-31 2002-06-18 Lam Research Corporation Unsupported chemical mechanical polishing belt
JP3847500B2 (ja) * 1999-10-08 2006-11-22 株式会社日立製作所 半導体ウェハ平坦化加工方法および平坦化加工装置
US6609946B1 (en) * 2000-07-14 2003-08-26 Advanced Micro Devices, Inc. Method and system for polishing a semiconductor wafer
US7121919B2 (en) * 2001-08-30 2006-10-17 Micron Technology, Inc. Chemical mechanical polishing system and process
EP1637281B1 (en) * 2004-09-17 2008-05-28 JSR Corporation Chemical mechanical polishing pad and chemical mechanical polishing process
JP2008198668A (ja) * 2007-02-08 2008-08-28 Sony Corp 平坦化研磨方法及び半導体装置の製造方法
US20110028074A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Polishing method for a workpiece and polishing tool used for the polishing method
US20130217228A1 (en) * 2012-02-21 2013-08-22 Masako Kodera Method for fabricating semiconductor device
JP2016046313A (ja) * 2014-08-20 2016-04-04 株式会社東芝 洗浄部材、洗浄装置及び洗浄方法
JP6538549B2 (ja) * 2015-12-25 2019-07-03 東芝メモリ株式会社 パターン形成方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100508082B1 (ko) 1997-11-06 2005-11-08 삼성전자주식회사 폴리싱장치
JP2003509852A (ja) 1999-09-13 2003-03-11 ラム リサーチ コーポレーション 円筒形の研磨パッドを用いた化学機械研磨の方法およびシステム
JP2003282493A (ja) 2001-08-14 2003-10-03 Sony Corp 研磨装置および研磨方法
JP2004140215A (ja) 2002-10-18 2004-05-13 Toyobo Co Ltd 研磨パッドの製造方法及び研磨パッド
US20040166785A1 (en) 2003-01-10 2004-08-26 Golzarian Reza M. Polishing pad conditioning
JP2013141716A (ja) 2012-01-10 2013-07-22 Kuraray Co Ltd 研磨パッド、及び研磨パッドを用いた化学的機械的研磨方法
JP2018134710A (ja) 2017-02-22 2018-08-30 株式会社荏原製作所 基板の研磨装置および研磨方法

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