JPH0697132A - 半導体ウェハの化学機械的研磨装置、同装置のプラテンへの半導体ウェハ研磨用パッドの取付け方法、および同装置の研磨用複合パッド - Google Patents

半導体ウェハの化学機械的研磨装置、同装置のプラテンへの半導体ウェハ研磨用パッドの取付け方法、および同装置の研磨用複合パッド

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JPH0697132A
JPH0697132A JP5192736A JP19273693A JPH0697132A JP H0697132 A JPH0697132 A JP H0697132A JP 5192736 A JP5192736 A JP 5192736A JP 19273693 A JP19273693 A JP 19273693A JP H0697132 A JPH0697132 A JP H0697132A
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Nicholas F Pasch
エフ パッシュ ニコラス
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨装置における二枚のパッド２０２、２０
８間の突然の層剥離という欠陥を減少させるとともに、
研磨に使用されるスラリーの量を減少させることが可能
な化学機械的研磨に関する改良された手法を提供するこ
とを課題とする。 【構成】 表面を有するとともに回転するプラテン２０
６と、半導体ウェハ２２０を研磨する表面およびプラテ
ン２０６に接着する裏面を有するとともに、プラテン２
０６の表面に接着した少なくとも一枚の研磨用パッド
（上方パッド２０８）と、この少なくとも一枚の研磨用
パッド２０８の裏面の周縁領域のまわりに延びるガスケ
ット材料によるビーズ２３０と、を有することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの研磨方
法すなわち、半導体ウェハの化学機械的研磨装置、同装
置のプラテンへの半導体ウェハ研磨用パッドの取付け方
法、および同装置の研磨用複合パッドにかかるもので、
とくにウェハの化学機械的（「ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅ
ｃｈｎｉｃａｌ」あるいは「ｃｈｅｍ−ｍｅｃｈ」）研
磨の方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハの化学機械的研磨は、デバ
イス製造工程の各種の段階においてとくに不規則な上部
表面の分布状態を平面化するために有用である。たとえ
ば、最近の半導体集積回路の製造工程において必要なこ
とは、前工程において形成した各種の構造上に導体ライ
ンあるいは他の構造を形成することである。
【０００３】しかしながら、前工程において形成した構
造によって、シリコンウェハの上部表面の分布状態とし
ては、しばしば隆起、不均一な高さ、くぼみ、溝、ある
いはその他の表面不均一性などを呈し、きわめて不規則
である。こうした不規則性の結果、つぎの層がこの非常
に不規則な表面上に直接デポジションされると、つぎの
材料層によるデポジションが不完全な被覆となり、沈積
した材料に破損が生じたり、ボイドその他が発生してし
まう。
【０００４】また、こうした不規則性がそれぞれの主な
処理工程において緩和されない場合には、表面の不均一
性という上部表面の分布状態はさらに助長され、半導体
の構造としてのちの処理により積層が行われるにともな
ってさらなる問題を生ずることになる。
【０００５】さらにまた、上述のような不規則性が発生
したときに、用いる材料の種類およびその使用目的によ
っては、多くの望ましくない特性が出てきてしまうこと
になる。たとえば、絶縁酸化層の不完全な被覆は、メタ
ライゼーション層間のショートにつながる。ボイドは、
そこに空気あるいは処理用ガスを取り込むことにより、
のちの処理工程を汚染し、あるいは単純にデバイスの総
合的な信頼性を低下させる。導体上の先鋭端部は、異常
かつ望ましくない場の効果の原因となる。一般的に、非
常に不規則な構造上に高密度の回路を製造処理すること
は、歩留まりあるいは性能の少なくともいずれか一方が
非常に低下してしまう原因となる。
【０００６】結果として、集積回路の構造についてある
種の平面化あるいは平坦化を行うことにより、多層集積
回路の処理工程を促進するとともに、その歩留まり、性
能および信頼性を改善することが望ましい。実際、昨今
の高密度集積回路製造方法においてはすべて、製造工程
における重要な時点で平面構造を形成するための何らか
の方法を採用している。
【０００７】平面化のための手法は、いくつかのカテゴ
リーのいずれかに分類される。すなわち、化学機械的
（「ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈｎｉｃａｌ」あるいは
「ｃｈｅｍ−ｍｅｃｈ」）研磨の手法、フィラー材料を
用いてレベリングしたのち制御した環境内でエッチング
バックする手法、および各種のリフロー手法などであ
る。
【０００８】エッチングの手法は、種々ある手法の中
で、ウェットエッチング、ドライあるいはプラズマエッ
チング、電子的研磨およびイオンミリングなどを含む。
このほか、平面化の手法として、より一般的ではない
が、レーザー光の存在のもとガス状の相から材料を濃縮
することによって材料を溝に直接沈積させる方法もあ
る。最近の各種の平面化に関する手法間の相違のほとん
どは、異なる手法が応用される工程、および方法や材料
が用いられる工程の点にある。
【０００９】本発明は、化学機械的研磨工程をめざすも
ので、この工程においては、研磨剤および化学薬品をと
もに含むスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）内において研磨用パ
ッドを用いてウェハをこする処理を一般的に含む。
【００１０】典型的なスラリー用化学薬品は、ｐＨが約
１１の水酸化カリウム（ＫＯＨ）である。研磨用スラリ
ーは一般的に高価であり、回収して再利用することもで
きないものである。スラリーの一般的な使用率（供給
率）としては毎分１７５ミリリットルのオーダーであ
る。一般的なシリカベースのスラリーは、Ｃａｂｏｔ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社から入手可能な「ＳＣ−１」で
ある。シリカおよびセリウム（酸化物）をベースとした
より高価なスラリーは、Ｒｏｄｅｌ 「ＷＳ−２００
０」である。
【００１１】化学機械的研磨については、米国特許第
４，６７１，８５１号、同第４，９１０，１５５号、お
よび同第４，９４４，８３６号などがある。化学機械的
研磨について以後言及するときには、ＣａｂｏｔのＳＣ
−１のような適切なスラリーを用いて実行するものとす
る。
【００１２】さて、シリコンウェハの絶縁体フィルムに
よる研磨に関する現在の技術は、一枚以上の研磨用パッ
ドを用いることが強く要請されている。たとえば、二枚
のパッドを組み合わせて、「研磨用複合パッド」と呼ば
れる「積層物」とする。
【００１３】このうち、上方のパッドが実際の研磨を行
う、つまりウェハに接触するものである。回転するプラ
テンに取り付けてあるとともに、よりしなやかな下方の
パッドより、この上方のパッドは一般的には硬いもので
ある。感圧性接着剤を一般的には用いて、このパッドを
一体化するとともにプラテンに固定する。
【００１４】図１は、従来の化学機械的研磨の典型的な
手法における化学機械的研磨装置のプラテンへの研磨用
パッドの取付け構造１００を示している。第一に、その
裏面に感圧性接着剤層１０４を有するディスク型の下方
パッド１０２（ＰＡＤ Ａ）を、回転するプラテン１０
６（ＰＬＡＴＥＮ）の表面に接着する（図では分離して
描いてある）。第二に、その裏面に感圧性接着剤層１１
０を有するディスク型の上方パッド１０８（ＰＡＤ
Ｂ）を下方パッド１０２の表面に接着する（図では分離
して描いてある）。
【００１５】プラテン１０６を回転し、ドットにより示
したスラリー１１２の計量した流れをスラリー供給部１
１４からスラリー供給部材１１６を介して上方パッド１
０８の表面に供給する。
【００１６】明らかなように、遠心力および重力によっ
て、スラリー１１２が上方パッド１０８上を洗って周辺
に流れ去って行く。上方パッド１０８の表面を非常な平
坦面に形成するように意図されているので、このスラリ
ー１１２の挙動はとくに明白である。しかしながら、ス
ラリー１１２が上方パッド１０８の表面を容易に流れ去
ってしまうため、スラリー１１２が上方パッド１０８の
表面における「滞留時間」が短縮されてしまう。
【００１７】シリコンウェハ１２０を、上方パッド１０
８の表面に対して軽く、平坦かつ同一平面的に押し付け
ることによって、上方パッド１０８と相対向するシリコ
ンウェハ１２０の面の研磨部分が上方パッド１０８およ
びスラリー１１２に当接するようにする。
【００１８】一般的には、下方パッド１０２、上方パッ
ド１０８およびプラテン１０６は直径が２０〜３３イン
チのオーダーであるが、シリコンウェハ１２０が４〜６
インチのオーダーであることから、上記研磨は上方パッ
ド１０８の半径の３分の２に相当する半径の中心部分に
おいて行われる。
【００１９】スラリー１１２が用いられているときこれ
は上方パッド１０８の表面上にあるが、既述のように、
回収はされない。明らかなように、スラリー１１２は、
上方パッド１０８上に存在するような率で上方パッド１
０８上にこれを供給する必要がある。好ましくはこの率
は、スラリー１１２が用い尽くされない部分がないよう
に、つまり完全に用いられるように最適化することが望
ましい。しかしながら、実際にはこうした供給率の最適
化は実現困難であり、スラリー１１２の供給率は、これ
を消費するより高い率となるようにしている。
【００２０】図１に示したスラリー１１２は、上方パッ
ド１０８の表面にあるドットの単一層としてあるが、こ
れは上方パッド１０８の表面上にスラリー１１２を維持
することが困難であることを示している。
【００２１】パッドの一般的な材料は、（１）下方パッ
ド１０２用としては、泡状のポリウレタンであり、およ
び（２）上方パッド１０８用としては、ポリウレタン樹
脂をもって硬化させたポリエステルのフェルトである。
【００２２】これらパッドの裏打ち材料としての感圧性
接着剤層１０４および１１０は、一般的にポリウレタン
ベースの感圧性接着剤である。
【００２３】一般的に、上方パッド１０８が下方パッド
１０２より硬いことが望ましい。これらパッドをともに
ポリウレタン樹脂に浸責する場合には、上方パッド１０
８を下方パッド１０２より多いポリウレタンを用いて浸
責することによって上記硬さの相違を達成可能である。
【００２４】パッドに関する欠陥モードの二例について
とくに述べる。一方のモードでは、スラリー１１２が次
第にパッドの中に「浸透」（ｗｉｃｋｅｄ）をして、次
第に感圧性接着剤層１１０を攻撃し、感圧性接着剤層１
１０における不具合が約３０日間の使用で発生する。こ
れは一般的には許容範囲である。この浸透状態を符号１
２２によって示してあり、スラリー１１２が上方パッド
１０８を浸透して、上方パッド１０８および下方パッド
１０２の間の接合部における感圧性接着剤層１１０を侵
食する。
【００２５】他方のモードにおいては、より突然の変化
モードであるが、スラリー１１２が上方パッド１０８と
下方パッド１０２との間の、すなわち、パッド間の接着
剤境界部における端部方向部分において接合部を直接侵
食することである。これはわずか３０分の間に発生し、
許容することができない現象である。この侵入状態を符
号１２４によって示してあり、スラリー１１２がパッド
間の端部方向部分の感圧性接着剤層１１０を侵食してい
る。
【００２６】明らかに、そして通常は突然に、パッドの
互いの間の接着剤がはがれ、層剥離を起こす。したがっ
て、研磨処理中のウェハを破損する可能性があるために
研磨処理を停止せざるを得ないとともに、研磨設備を再
準備しなければならず、こうした事態は望ましいもので
はない。
【００２７】公知の技術として、パッドおよびプラテン
の周辺のまわりにプラスチック製あるいはゴム製のリン
グ（ダム）を設けることがある。このリングは上方パッ
ド１０８の表面の上方に延びることにより上方パッドの
表面上にスラリーの溜め部を形成し、この溜め部によっ
て上方パッドの表面上にスラリーがより長く滞留するよ
うにするものである。
【００２８】こうした構造は、スラリーの「滞留時間」
を増加させ、またスラリーがリングからあふれ出すまで
にスラリーの化学的消費を最適化するためのひとつの方
法である。しかしながら、プラスチック製のリングを用
いることは、追加的な準備が必要であるとともに、接着
剤が侵食される上述の欠陥モードに対しては、それほど
有効ではない。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、化学機械的研磨に関
する改良された手法を提供することを課題とする。
【００３０】また本発明は、研磨装置における二枚のパ
ッド間の突然の層剥離という欠陥を減少させる手法を提
供することを課題とする。
【００３１】また本発明は、研磨に使用されるスラリー
の量を減少させる手法を提供することを課題とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、化学
機械的研磨装置のプラテンに研磨用パッドを取り付ける
手法を開示している。二枚の研磨用パッドの組立ての前
に、研磨用スラリーの化学的作用に耐性を有する材料に
よるシールを研磨用パッド間の接合部の周辺のまわりに
配置する。このシールは、望ましくは、Ｇｅｎｅｒａｌ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社のシリコン製のコーキング（ＲＴ
Ｖ）、あるいはＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社のシリコン製
の接着剤などのようなシリコンをベースとした「ガスケ
ット」材料によるビーズであって、研磨用パッドの周囲
から約１インチ内方に半径ｒ’でリング状にこれを配置
する。研磨用パッドを一体に組み付けたとき、このビー
ズが押しつぶされ、（１）シールを構成し、および
（２）上方パッドの周縁が上方に曲がるようにし、かく
してどんぶりのような形状の溜め部を形成することによ
り、スラリーが研磨用パッドの上を流れ去って行く前に
研磨用パッドの表面にスラリーが滞留する時間を増加さ
せる。
【００３３】本発明によれば、半径「ｒ」の二枚の研磨
用パッドを回転プラテンに取り付ける。この取付けに先
立って、研磨用スラリーの化学的作用に耐える材料によ
るシールを研磨用パッド間の接合部の周囲に設ける。こ
のシールは、望ましくは、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ社のシリコン製のコーキング（ｓｉｌｉｃｏｎｃ
ａｕｌｋ）（ＲＴＶ）、あるいはＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎ
ｇ社のシリコン製の接着剤などのようなシリコンをベー
スとした「ガスケット」材料によるビーズであって、研
磨用パッドの周囲から約１インチ内方に半径「ｒ’」で
リング状にこれを配置する。
【００３４】シリコンをベースとしたガスケット材料に
よるビーズは、好ましくは、厚さがたとえば０．００２
〜０．００３インチと千分の数インチであり、幅（半径
方向の長さ）が十分の一インチである。
【００３５】二枚の研磨用パッドは、これを一緒に組み
合わせたとき、このビーズを幅約１／２〜１インチに
「押しつぶす」。このことが、なぜビーズを研磨用パッ
ドの周辺の内方１インチに用いるかを説明している。
【００３６】このビーズは、早く、つまり３０分のオー
ダーで硬化することが望ましい。硬化に数時間を要する
ビーズ材料を用いる場合には、研磨装置を使用する前の
晩に研磨用パッドの組立てを行うことを薦める。
【００３７】本発明の他の目的、特徴、および効果を以
下の説明により明確化する。
【００３８】
【作用】本発明による半導体ウェハの化学機械的研磨装
置においては、前記ビーズのひとつの効果として、研磨
用パッドの突然の層剥離を防止する、すなわち、研磨用
パッドの接着剤がスラリーから侵食されることを防止す
るバリヤーを形成することである。
【００３９】このビーズの他の効果としては、上方パッ
ドの周縁部が上方に反るようにすることができること
で、この反りによって、平坦な表面に比較してスラリー
をより良く保持することができるどんぶりのような表面
を形成する。
【００４０】本発明の特徴によれば、ビーズの大きさ
は、上方パッドの表面に合わせて最適などんぶり形状を
得るようにこれを調整可能であり、かくしてスラリーの
消費を最適化するとともに、スラリーの損失を最小化す
る。
【００４１】本発明の他の実施例においては、一体化し
た複合パッドを形成し、上方パッドの表面が上方に延び
る環状のリップ状領域を有し、この複合パッドの表面に
スラリー用の溜め部を形成する。
【００４２】
【実施例】図１は、従来の化学機械的研磨装置のプラテ
ンへの研磨用パッドの取付け構造１００を示すもので、
すでに説明した。
【００４３】既述のように、ふたつの問題が重量であ
る。すなわち、（１）スラリーが上方パッドの表面上を
「洗い流れて行く」前にスラリーが完全に消費されてし
まって損失されること、および（２）上方パッドが下方
パッドから突然の層剥離を起こしてしまうこと、であ
る。
【００４４】図２は、本発明による化学機械的研磨装置
２００の組立て前の状態を示し、図３は、同、化学機械
的研磨装置２００の組立て後の状態を示す。
【００４５】従来技術と同じ方法により、その裏面に自
己接着性の接着剤による層２０４を有するディスク型の
第１のパッド（下方パッド）２０２（ＰＡＤ Ａ）を、
回転するプラテン２０６（ＰＬＡＴＥＮ）の表面に接着
する（図では分離して描いてある）。その裏面に自己接
着性の接着剤による層２１０を有するディスク型の第２
のパッド（上方パッド）２０８（ＰＡＤ Ｂ）を、下方
パッド２０２の表面に接着する（図では分離して描いて
ある）。
【００４６】パッドの一般的な材料は、（１）下方パッ
ド１０２用としては、泡状のポリウレタンであり、およ
び（２）上方パッド１０８用としては、ポリウレタン樹
脂（ｍａｔｒｉｘ）をもって硬化させたポリエステルの
フェルトである。
【００４７】これらパッドの裏打ち材料としての自己接
着性の接着剤による層２０４および２１０の接着剤は、
一般的にポリウレタンベースの感圧性接着剤である。
【００４８】一般的に、上方パッド２０８が下方パッド
２０２より硬いことが望ましい。下方パッド２０２をポ
リウレタン樹脂に浸責する場合には、上方パッド２０８
を下方パッド２０２より多いポリウレタンを用いて浸責
することによって上記硬さの相違を達成可能である。
【００４９】最終的に、シリコンウェハ２２０を上方パ
ッド２０８の表面に軽く押し付け、ウェハ上の研磨すべ
き分布形状が上方パッド２０８およびスラリーの作用に
より研磨される。
【００５０】一般的には、下方パッド２０２、上方パッ
ド２０８およびプラテン２０６は直径２０〜３０インチ
のオーダーであり、ウェハの直径は４〜６インチであっ
て、研磨は上方パッドの２／３の中心部において行われ
る。
【００５１】従来技術とは異なる注目すべき構成とし
て、研磨用パッドの組立て前に、シリコンをベースとし
たガスケット材料によるビーズ２３０を下方パッド２０
２および上方パッド２０８の接合部の周辺部分に配置す
ることにより、スラリーによる破壊的な化学的作用、つ
まり端部における突然の破壊モードから自己接着性の接
着剤による層２１０を保護するシールを形成するもので
ある。
【００５２】図３に示すように、パッドを組み立てたと
きに、このシールがパッドの周縁部あるいはその近傍に
延びる。このことは、どのようなガスケット材料もパッ
ドの間において押しつぶれることを考えれば理解するこ
とができるであろう。
【００５３】図３は、回転するプラテン２０６に取り付
けた、組み立てた状態の複合パッド（つまり下方パッド
２０２および上方パッド２０８）を示す。大きさについ
てはこれを誇張することにより、ガスケット材料２３０
がパッド間の接合部の周縁部で比較的耐性のあるバリヤ
ーを形成し、このバリヤーがスラリーによる化学的な侵
食から自己接着性の接着剤による層２１０を保護してい
る概念を示している。
【００５４】パッドの間にガスケット材料によるビーズ
２３０を設けたことにより、上方パッド２０８の表面は
持ち上げられ、上方パッド２０８の周縁部のまわりにリ
ップ状領域を形成している。
【００５５】このリップ状領域の形成により、図１の平
坦なパッドに比較してより多くの研磨用スラリーを保持
することができる溜め部を形成している。
【００５６】図３において、スラリーはドットにより二
列に図示されており、この形成された溜め部が上方パッ
ド２０８の表面により多くのスラリーを保持しているこ
とを示している。図１においては、上方パッドの表面は
平坦で、スラリーは一列のドットによりこれを示してあ
る。
【００５７】上方パッド２０８の表面上により多くのス
ラリーを保持する能力により、スラリーがシリコンウェ
ハ２２０の表面を研磨するための「滞留時間」をより長
くすることとなる。
【００５８】研磨用スラリーが上方パッド２０８の周縁
部を洗い流して行く間、明らかなように、端部における
突然の欠陥モードが、ガスケット材料のビーズにより軽
減される。ドットによりその侵入状態２２２示すように
（図１のドットによる侵入状態１２２を参照）、浸透作
用はまだ生ずるが、この欠陥モードはより許容可能な範
囲である。
【００５９】明らかに、上方パッド２０８の周辺のまわ
りに追加的に設けたガスケット材料によるビーズ２３０
の存在にもかかわらず、上方パッド２０８の内方約２／
３の部分はまだ平坦である。
【００６０】図３は、上方パッド２０８の表面上におけ
るこの平坦領域において研磨されるシリコンウェハ２２
０を示している。
【００６１】プラテン２０６を回転させ、スラリー供給
部１１４から、スラリー２１２の計量した流れ（ドット
により示す）をスラリー供給部材１１６を介して上方パ
ッド２０８の表面に供給する。
【００６２】明らかに、遠心力および重力により、スラ
リーは上方パッド２０８の周縁部をこえて流れる（図示
せず、図１を参照）。しかしながら、上方パッド２０８
のリップ状領域により、上方パッド２０８上にあるスラ
リーの滞留時間を制御することが可能であり、かくし
て、スラリーは、これがオーバーフローする前に完全に
あるいはほぼ完全にこれを用い尽くすことができる。
【００６３】本発明の手法による実験によれば、スラリ
ーの供給率を劇的に減少させることが判明した。すなわ
ち、本発明の構成がない場合には毎分１７５ミリリット
ルであったのが、本発明を採用すれば、毎分１００ミリ
リットルですむ。
【００６４】研磨用スラリーのコストが比較的高いこと
を考えれば、（１）より少ないスラリーを用いることが
できること、あるいは（２）コストの上昇なくしてより
高価なスラリーを採用することができること、がわか
る。
【００６５】さらに、研磨用パッドの突然の層剥離を非
常に遅らせることができた。すなわち、浸透作用の欠陥
モードに必要とされる整合時間のオーダー（約３日）と
同程度に遅らせることができた。
【００６６】シリコンをベースとしたガスケット材料に
よるビーズは、好ましくは、厚さがたとえば０．００２
〜０．００３インチと千分の数インチであり、幅（半径
方向の長さ）が十分の一インチである。
【００６７】二枚の研磨用パッドは、これを一緒に組み
合わせたとき、このビーズを幅約１／２〜１インチに
「押しつぶす」。このことが、なぜビーズを研磨用パッ
ドの周辺の内方１インチに用いるかを説明している。
【００６８】このビーズは、早く、つまり３０分のオー
ダーで硬化することが望ましい。硬化に数時間を要する
ビーズ材料を用いる場合には、研磨装置を使用する前の
晩に研磨用パッドの組立てを行うことを薦める。
【００６９】明らかなように、ビーズの大きさは、特定
の応用の種類に応じて調整可能である。たとえば、上方
パッド２０８の表面上により大きな「溜め部」が必要で
あれば、より厚さのあるガスケット材料によるビーズを
用いることができる。
【００７０】パッドの一般的な材料は、（１）下方パッ
ド２０２用としては、泡状のポリウレタンであり、およ
び（２）上方パッド２０８用としては、ポリウレタン樹
脂をもって硬化させたポリエステルのフェルトである。
【００７１】これらパッドの裏打ち材料としての感圧性
接着剤層２０４および２１０は、一般的にポリウレタン
ベースの感圧性接着剤である。
【００７２】一般的に、上方パッド２０８が下方パッド
２０２より硬いことが望ましい。これらパッドをともに
ポリウレタン樹脂に浸責する場合には、上方パッド２０
８を下方パッド２０２より多いポリウレタンを用いて浸
責することによって上記硬さの相違を達成可能である。
【００７３】ポリウレタンをベースとした自己接着性の
接着剤による層２１０の採用を止めて、スラリーに対し
て比較的耐性を有するシリコンベースの接着剤により、
パッドを接合しなかったのかという疑問がある。簡単に
言えば、ポリウレタンベースの接着剤を均一に塗布した
状態で当該パッドを入手しやすいからである。しかも、
シリコンベースの接着剤を均一に塗布することは研磨装
置の操作者にとっては困難である。それにもかかわら
ず、本発明によれば、パッドをシリコンベースの接着剤
により組み立てることが可能であると考えられる。
【００７４】他の疑問は、プラテンからの下方パッドの
突然の層剥離が心配されないのか、ということである。
簡単に言えば、プラテンが平坦で滑らかな表面を有する
限りは、より「密着した」結合が、二枚の複合パッドよ
り、パッドとプラテンとの間に形成されるからである。
【００７５】ただし本発明によれば、ガスケット材料に
よるビーズ２３０と同様なビーズを下方パッドとプラテ
ンとの間に介在させることができる。プラテンの上に単
一のパッドを取り付けた研磨装置の場合には、層剥離は
大した問題ではないが、このビーズによってパッド上に
どんぶりのような表面形状を形成することができるの
で、既述のような効果を発揮することができる。
【００７６】図４は、プラテン３０６上の下方パッド３
０４に結合した上方パッド３０２を有する一体の研磨用
複合パッド３００を示す。上方パッド３０２は下方パッ
ド３０４より硬いことが望ましい。上方パッド３０２の
表面３０２ａは、中心部から端部領域３０８に向かって
平坦である。
【００７７】端部領域３０８は、環状のリップ状領域と
して形成されており、パッドの表面から上方に向かって
延びている。かくして、パッドの表面上のスラリーの溜
め部を形成し、スラリーの滞留時間を増加させている。
【００７８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、研磨用パ
ッドの裏面の周縁領域のまわりにガスケット材料による
ビーズを配置したので、スラリーの接合部への侵入を防
止するとともに、パッドの表面上にスラリーの溜め部を
形成することができ、パッドの信頼性を向上させるとと
もに、スラリーを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の化学機械的研磨装置のプラテンへの研磨
用パッドの取付け構造１００の分解した断面図である。
【図２】本発明の化学機械的研磨装置のプラテンへの研
磨用パッドの取付け構造２００の分解した断面図であ
る。
【図３】同、図２の化学機械的研磨装置を組み付けた状
態の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による研磨用複合パッド３
００の断面図である。
【符号の説明】
１００ 化学機械的研磨装置のプラテンへの研磨用パッ
ドの取付け構造 １０２ ディスク型の下方パッド（ＰＡＤ Ａ） １０４ 感圧性接着剤層 １０６ プラテン（ＰＬＡＴＥＮ） １０８ ディスク型の上方パッド（ＰＡＤ Ｂ） １１０ 感圧性接着剤層 １１２ スラリー １１４ スラリー供給部 １１６ スラリー供給部材 １２０ シリコンウェハ １２２ 侵入状態 １２４ 直接侵入状態 ２００ 化学機械的研磨装置のプラテンへの研磨用パッ
ドの取付け構造 ２０２ ディスク型の下方パッド（第１のパッド、ＰＡ
Ｄ Ａ） ２０４ 自己接着性の接着剤による層 ２０６ プラテン ２０８ ディスク型の上方パッド（第２のパッド、ＰＡ
Ｄ Ｂ） ２１０ 自己接着性の接着剤による層 ２２０ シリコンウェハ ２２２ 侵入状態 ２３０ ガスケット材料によるビーズ ３００ 研磨用複合パッド ３０２ 上方パッド ３０２ａ 上方パッドの表面 ３０４ 下方パッド ３０６ プラテン ３０８ 端部領域

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面を有するとともに回転するプラテン
    と、 半導体ウェハを研磨する表面および前記プラテンに接着
    する裏面を有するとともに、このプラテンの表面に接着
    した少なくとも一枚の研磨用パッドと、 この少なくとも一枚の研磨用パッドの裏面の周縁領域の
    まわりに延びるガスケット材料によるビーズと、 を有する半導体ウェハの化学機械的研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記研磨用パッドは、その二枚を設け、
    第１の研磨用パッドを前記プラテンに接着するととも
    に、第２の研磨用パッドをこの第１の研磨用パッドに接
    着し、 前記ビーズは、これら二枚の研磨用パッド間の接合部の
    周縁領域のまわりに延びることを特徴とする請求項１記
    載の半導体ウェハの化学機械的研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の研磨用パッドが、前記第１の
    研磨用パッドより硬いことを特徴とする請求項２記載の
    半導体ウェハの化学機械的研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記ビーズは、これをシリコンベースの
    ガスケット材料としたことを特徴とする請求項２記載の
    半導体ウェハの化学機械的研磨装置。
  5. 【請求項５】 前記ガスケット材料は、これをシリコン
    製のコーキングとしたことを特徴とする請求項４記載の
    半導体ウェハの化学機械的研磨装置。
  6. 【請求項６】 前記ガスケット材料は、これをシリコン
    製の接着剤としたことを特徴とする請求項４記載の半導
    体ウェハの化学機械的研磨装置。
  7. 【請求項７】 前記ビーズが、前記研磨用パッドの表面
    の周縁領域を上方に上昇させることにより該表面を皿状
    とし、研磨用スラリーの溜め部を形成したことを特徴と
    する請求項１記載の半導体ウェハの化学機械的研磨装
    置。
  8. 【請求項８】 前記研磨用パッドの直径が、約２０〜３
    ０インチであり、 前記ビーズの幅が、約１／２〜１インチ、厚さが、千分
    の数インチであり、 かつ前記研磨用パッドの表面の周縁領域が、該研磨用パ
    ッドの周縁部から約１インチ内方に延びていることを特
    徴とする請求項７記載の半導体ウェハの化学機械的研磨
    装置。
  9. 【請求項９】 化学機械的研磨装置のプラテンに研磨用
    パッドを取り付ける方法であって、 しなやかな第１のパッドを、しなやかな第２のパッドに
    接着し、 これら二枚のパッド間の接合部の周縁領域のまわりにガ
    スケットを設けることを特徴とする化学機械的研磨装置
    のプラテンへの研磨用パッドの取付け方法。
  10. 【請求項１０】 表面および裏面を有するとともに、使
    用にあたってこの裏面が化学機械的研磨装置のプラテン
    に接着される第１の研磨用パッドと、 表面および裏面を有するとともに、この裏面が前記第１
    の研磨用パッドの表面に接着し、使用にあたって前記表
    面が研磨される半導体ウェハの表面に作用する第２の研
    磨用パッドと、 少なくとも一枚の前記研磨用パッドの裏面の周縁領域の
    まわりに延びるガスケット材料によるビーズと、 を有することを特徴とする化学機械的研磨装置の研磨用
    複合パッド。
  11. 【請求項１１】 前記第２の研磨用パッドが、前記第１
    の研磨用パッドより硬いことを特徴とする請求項１０記
    載の化学機械的研磨装置の研磨用複合パッド。
  12. 【請求項１２】 前記ビーズは、これをシリコンベース
    のガスケット材料としたことを特徴とする請求項１０記
    載の化学機械的研磨装置の研磨用複合パッド。
  13. 【請求項１３】 前記ガスケット材料は、これをシリコ
    ン製のコーキングとしたことを特徴とする請求項１２記
    載の化学機械的研磨装置の研磨用複合パッド。
  14. 【請求項１４】 前記ガスケット材料は、これをシリコ
    ン製の接着剤としたことを特徴とする請求項１２記載の
    化学機械的研磨装置の研磨用複合パッド。
  15. 【請求項１５】 前記ビーズが、前記研磨用パッドの表
    面の周縁領域を上方に上昇させることにより該表面を皿
    状とし、研磨用スラリーの溜め部を形成したことを特徴
    とする請求項１０記載の化学機械的研磨装置の研磨用複
    合パッド。
  16. 【請求項１６】 前記研磨用パッドの直径が、約２０〜
    ３０インチであり、 前記ビーズの幅が、約１／２〜１インチ、厚さが、千分
    の数インチであり、 かつ前記研磨用パッドの表面の周縁領域が、該研磨用パ
    ッドの周縁部から、約１インチ内方に延びていることを
    特徴とする請求項１４記載の化学機械的研磨装置の研磨
    用複合パッド。
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