JPH07164307A - 研磨部材およびウエーハ研磨装置 - Google Patents
研磨部材およびウエーハ研磨装置Info
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- JPH07164307A JPH07164307A JP34294093A JP34294093A JPH07164307A JP H07164307 A JPH07164307 A JP H07164307A JP 34294093 A JP34294093 A JP 34294093A JP 34294093 A JP34294093 A JP 34294093A JP H07164307 A JPH07164307 A JP H07164307A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウエーハにうねりや周辺突起などが発生する
ことなく表面基準研磨を行うことができる研磨装置を提
供する。 【構成】 クロロプレンゴムに微細な独立気泡を含有さ
せたシート状発泡体２と、ベロアタイプの不織布とを接
着積層してなるシート状研磨部材４を、研磨定盤１の表
面に接着する。加圧部材１４による加圧の際、研磨部材
がウエーハＷの背面全体にわたって均一の研磨圧力分布
下で、かつ研磨部材がウエーハのグローバルな凹凸に順
応した形態で撓むので、ウエーハ乃至はウエーハ表面に
形成された酸化膜厚さの均一性を維持してウエーハを研
磨することができる。
ことなく表面基準研磨を行うことができる研磨装置を提
供する。 【構成】 クロロプレンゴムに微細な独立気泡を含有さ
せたシート状発泡体２と、ベロアタイプの不織布とを接
着積層してなるシート状研磨部材４を、研磨定盤１の表
面に接着する。加圧部材１４による加圧の際、研磨部材
がウエーハＷの背面全体にわたって均一の研磨圧力分布
下で、かつ研磨部材がウエーハのグローバルな凹凸に順
応した形態で撓むので、ウエーハ乃至はウエーハ表面に
形成された酸化膜厚さの均一性を維持してウエーハを研
磨することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエーハ研磨のための
研磨部材および研磨装置に関し、詳しくは、半導体デバ
イスの平坦度を向上させるプラナリゼーション加工技術
への応用に適した研磨部材および研磨装置に関する。
研磨部材および研磨装置に関し、詳しくは、半導体デバ
イスの平坦度を向上させるプラナリゼーション加工技術
への応用に適した研磨部材および研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化、大規模化の
進展に伴い、配線の微細化や配線の多層化がますます重
要となってきている。配線が微細化すると、端面が急峻
化せざるを得なくなり、上に堆積させる絶縁膜あるいは
配線の被覆性が低下する。また、配線を多層化すると、
下の配線あるいは絶縁膜の凹凸が積み重なるため、表面
の凹凸は激しくなり、その表面に配線を形成しようとし
ても、ステッパーの焦点が合わなくなり、配線の加工精
度が低下する。いずれも、配線の断線を招きやすく、半
導体デバイスの信頼性を低下させる。
進展に伴い、配線の微細化や配線の多層化がますます重
要となってきている。配線が微細化すると、端面が急峻
化せざるを得なくなり、上に堆積させる絶縁膜あるいは
配線の被覆性が低下する。また、配線を多層化すると、
下の配線あるいは絶縁膜の凹凸が積み重なるため、表面
の凹凸は激しくなり、その表面に配線を形成しようとし
ても、ステッパーの焦点が合わなくなり、配線の加工精
度が低下する。いずれも、配線の断線を招きやすく、半
導体デバイスの信頼性を低下させる。
【０００３】この問題を解決すべく、各種の平坦化技術
が開発されてきた。例えば、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等、ガラ
ス膜をＣＶＤで形成した後、８００〜１１００℃に加熱
し、粘性流動させて平坦化を図るガラスフロー法があ
る。この方法はプロセスは簡単であるが、高温に加熱す
るため、Ａｌ配線は使えない等、配線材料が限定される
欠点がある。これ以外にも、種々の方法が開発されてい
るが、いずれも一長一短があり、決め手となる技術がな
い。
が開発されてきた。例えば、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等、ガラ
ス膜をＣＶＤで形成した後、８００〜１１００℃に加熱
し、粘性流動させて平坦化を図るガラスフロー法があ
る。この方法はプロセスは簡単であるが、高温に加熱す
るため、Ａｌ配線は使えない等、配線材料が限定される
欠点がある。これ以外にも、種々の方法が開発されてい
るが、いずれも一長一短があり、決め手となる技術がな
い。
【０００４】近年、この状況を打破するため、ウエーハ
の研磨技術を応用した平坦化方法の開発がなされつつあ
る。すなわち、半導体デバイスの製造過程において、そ
の平坦度を向上させるプラナリゼーション加工技術、具
体的にはウエーハ上の配線に対応して発生したシリコン
酸化膜の突起部分を平坦化する手段として、上記ウエー
ハの研磨技術を応用しようとするものである。従来、こ
のウエーハ研磨技術は、ウエーハ全面での厚さを均等化
することを目的とし、ウエーハの肉厚大の部分を優先的
に除去する方向で開発されて来たからである。
の研磨技術を応用した平坦化方法の開発がなされつつあ
る。すなわち、半導体デバイスの製造過程において、そ
の平坦度を向上させるプラナリゼーション加工技術、具
体的にはウエーハ上の配線に対応して発生したシリコン
酸化膜の突起部分を平坦化する手段として、上記ウエー
ハの研磨技術を応用しようとするものである。従来、こ
のウエーハ研磨技術は、ウエーハ全面での厚さを均等化
することを目的とし、ウエーハの肉厚大の部分を優先的
に除去する方向で開発されて来たからである。
【０００５】しかしながら、半導体デバイス製造のため
のプラナリゼーション加工技術においては、その加工過
程にあるウエーハ（以下、ウエーハＷと記載する）の断
面形状が、図３に示されるウエーハＷの厚肉部分と薄肉
部分と差があっても、その表面酸化膜の研磨量を同一と
して、断面形状が図４に示されるウエーハＷに研磨する
技術、いわゆる表面基準研磨技術の開発が必要とされて
いる。
のプラナリゼーション加工技術においては、その加工過
程にあるウエーハ（以下、ウエーハＷと記載する）の断
面形状が、図３に示されるウエーハＷの厚肉部分と薄肉
部分と差があっても、その表面酸化膜の研磨量を同一と
して、断面形状が図４に示されるウエーハＷに研磨する
技術、いわゆる表面基準研磨技術の開発が必要とされて
いる。
【０００６】この研磨技術は、具体的には図３に示すシ
リコン基板３１上の酸化膜３２（層間絶縁膜）における
段差すなわち酸化膜突起３３を除去するとともに、酸化
膜３２の厚さを均一に維持するものである。なお、図
３，４において３４は素子、３５は配線である。また、
これらの図では説明の便宜上、ウエーハＷのグローバル
な凹凸を誇張して示してある。
リコン基板３１上の酸化膜３２（層間絶縁膜）における
段差すなわち酸化膜突起３３を除去するとともに、酸化
膜３２の厚さを均一に維持するものである。なお、図
３，４において３４は素子、３５は配線である。また、
これらの図では説明の便宜上、ウエーハＷのグローバル
な凹凸を誇張して示してある。
【０００７】ところで、このようなウエーハの研磨装置
では、研磨定盤上に設けられる研磨部材として、通常は
市販の研磨布がそのまま用いられている。そして、この
研磨布は、いわゆるスエードタイプ（Suede Type）のも
のと、ベロアタイプ（VelourType ）のものがあり、そ
れぞれ研磨目的に従って使い分けられている。スエード
タイプの研磨布は、いわば工業材料用の人工皮革であ
り、合繊繊維および特殊合成ゴムにより形成した立体構
造の不織布からなる基体層と、耐摩耗性に優れたポリウ
レタン等の樹脂に多数の微細なポア（孔）を形成した表
面層とから構成したものである。ベロアタイプの研磨布
は、単層構造のいわゆる不織布であり、立体的な構造の
多孔質シート状材料である。そして、ウエーハの研磨に
際しては、保持部材で保持されたウエーハを研磨定盤上
の研磨布に所定圧力で圧接させ、研磨布上に適宜の研磨
液を供給しながら研磨する方法が採用されている。
では、研磨定盤上に設けられる研磨部材として、通常は
市販の研磨布がそのまま用いられている。そして、この
研磨布は、いわゆるスエードタイプ（Suede Type）のも
のと、ベロアタイプ（VelourType ）のものがあり、そ
れぞれ研磨目的に従って使い分けられている。スエード
タイプの研磨布は、いわば工業材料用の人工皮革であ
り、合繊繊維および特殊合成ゴムにより形成した立体構
造の不織布からなる基体層と、耐摩耗性に優れたポリウ
レタン等の樹脂に多数の微細なポア（孔）を形成した表
面層とから構成したものである。ベロアタイプの研磨布
は、単層構造のいわゆる不織布であり、立体的な構造の
多孔質シート状材料である。そして、ウエーハの研磨に
際しては、保持部材で保持されたウエーハを研磨定盤上
の研磨布に所定圧力で圧接させ、研磨布上に適宜の研磨
液を供給しながら研磨する方法が採用されている。
【０００８】ウエーハの一次研磨または二次研磨に用い
られている上記研磨布は、研磨後ウエーハの肉厚バラツ
キが小さくなるように、いずれも硬質のもので構成され
ており、厚肉部分を優先的に研磨除去するように設計さ
れている。このため、このような研磨布を設けたウエー
ハ研磨装置では上記表面基準研磨は困難であった。これ
を改善するべく、例えば図７に示す研磨装置が提案され
ている。この研磨装置は、硬質材料による加圧部材７１
の下面にウエーハ保持板として軟質のマウンティングパ
ッド７２と、該パッドの下面に環状のテンプレート７３
とを設け、研磨定盤７４の表面に軟質の研磨布７５を設
けたものである。
られている上記研磨布は、研磨後ウエーハの肉厚バラツ
キが小さくなるように、いずれも硬質のもので構成され
ており、厚肉部分を優先的に研磨除去するように設計さ
れている。このため、このような研磨布を設けたウエー
ハ研磨装置では上記表面基準研磨は困難であった。これ
を改善するべく、例えば図７に示す研磨装置が提案され
ている。この研磨装置は、硬質材料による加圧部材７１
の下面にウエーハ保持板として軟質のマウンティングパ
ッド７２と、該パッドの下面に環状のテンプレート７３
とを設け、研磨定盤７４の表面に軟質の研磨布７５を設
けたものである。
【０００９】ところで、研磨でのウエーハの除去量は、
研磨圧力に強く依存する。従って上記表面基準研磨技術
においては、図８（ａ）に示すようにウエーハＷ背面の
研磨圧力の分布Ｄを均一にすること（等分布荷重）によ
り、図８（ｂ）で示すようにウエーハ全面にわたって均
一の研磨除去量で研磨することが極めて重要である。な
お、図８（ａ）において８１はウエーハ保持部材、８２
は研磨布である。
研磨圧力に強く依存する。従って上記表面基準研磨技術
においては、図８（ａ）に示すようにウエーハＷ背面の
研磨圧力の分布Ｄを均一にすること（等分布荷重）によ
り、図８（ｂ）で示すようにウエーハ全面にわたって均
一の研磨除去量で研磨することが極めて重要である。な
お、図８（ａ）において８１はウエーハ保持部材、８２
は研磨布である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す研磨装置では、ウエーハの保持構造が簡単になる利
点があるものの、マウンティングパッド７２の特性（厚
さ・弾性・劣化特性）のバラツキの影響を受けやすく、
研磨圧力の均一化が難しい。このため、研磨圧力の分布
Ｄにおいて図９（ａ）に示すように、厚さバラツキのあ
るマウンティングパッドを使用すると、ウエーハ面内で
の研磨圧力が不均一となり、図９（ｂ）のように研磨ウ
エーハＷにうねりＡが発生し、または図１０（ａ）のよ
うにウエーハ外周部で研磨圧力が過小となった場合に
は、図１０（ｂ）に示すように研磨ウエーハＷの周辺部
に突起Ｂが発生する問題があった。
示す研磨装置では、ウエーハの保持構造が簡単になる利
点があるものの、マウンティングパッド７２の特性（厚
さ・弾性・劣化特性）のバラツキの影響を受けやすく、
研磨圧力の均一化が難しい。このため、研磨圧力の分布
Ｄにおいて図９（ａ）に示すように、厚さバラツキのあ
るマウンティングパッドを使用すると、ウエーハ面内で
の研磨圧力が不均一となり、図９（ｂ）のように研磨ウ
エーハＷにうねりＡが発生し、または図１０（ａ）のよ
うにウエーハ外周部で研磨圧力が過小となった場合に
は、図１０（ｂ）に示すように研磨ウエーハＷの周辺部
に突起Ｂが発生する問題があった。
【００１１】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、ウエーハのうねりや周辺突起を伴うこ
となく表面基準研磨を行うことができる研磨部材およ
び、ウエーハ研磨装置を提供することにある。
で、その目的は、ウエーハのうねりや周辺突起を伴うこ
となく表面基準研磨を行うことができる研磨部材およ
び、ウエーハ研磨装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の研磨部
材は、研磨定盤上に設けられる研磨部材において、軟質
ゴム状弾性体によるシート状発泡体と研磨布を接着積層
したことを特徴とするものである。
材は、研磨定盤上に設けられる研磨部材において、軟質
ゴム状弾性体によるシート状発泡体と研磨布を接着積層
したことを特徴とするものである。
【００１３】請求項２に記載の研磨部材は、請求項１に
おいて前記シート状発泡体が天然ゴム、合成ゴムまたは
熱可塑性エラストマーからなる独立気泡の発泡体であっ
て、発泡体中の気体により柔軟性を付与したものであ
り、該シート状発泡体は、（１）厚さが０．２〜２ｍ
ｍ、（２）気泡径が０．０５〜１ｍｍ、（３）気泡含有
率（発泡体体積に対する気泡体積の割合）が７０〜９８
％、（４）圧縮弾性率が１０〜１００ｇ／ｍｍ2 であ
る、ことを特徴とする。
おいて前記シート状発泡体が天然ゴム、合成ゴムまたは
熱可塑性エラストマーからなる独立気泡の発泡体であっ
て、発泡体中の気体により柔軟性を付与したものであ
り、該シート状発泡体は、（１）厚さが０．２〜２ｍ
ｍ、（２）気泡径が０．０５〜１ｍｍ、（３）気泡含有
率（発泡体体積に対する気泡体積の割合）が７０〜９８
％、（４）圧縮弾性率が１０〜１００ｇ／ｍｍ2 であ
る、ことを特徴とする。
【００１４】請求項３に記載の研磨部材は、請求項１に
おいて前記研磨布が、スエードタイプまたはベロアタイ
プのものであることを特徴とする。
おいて前記研磨布が、スエードタイプまたはベロアタイ
プのものであることを特徴とする。
【００１５】請求項４に記載のウエーハ研磨装置は、研
磨定盤の表面に軟質ゴム状弾性体によるシート状発泡体
と、該シート状発泡体上に研磨布とを接着積層したこと
を特徴とする。
磨定盤の表面に軟質ゴム状弾性体によるシート状発泡体
と、該シート状発泡体上に研磨布とを接着積層したこと
を特徴とする。
【００１６】請求項５に記載のウエーハ研磨装置は、請
求項４において前記シート状発泡体が天然ゴム、合成ゴ
ムまたは熱可塑性エラストマーからなる独立気泡の発泡
体であって、発泡体中の気体により柔軟性を付与したも
のであり、該シート状発泡体は、（１）厚さが０．２〜
２ｍｍ、（２）気泡径が０．０５〜１ｍｍ、（３）気泡
含有率（発泡体体積に対する気泡体積の割合）が７０〜
９８％、（４）圧縮弾性率が１０〜１００ｇ／ｍｍ2 で
ある、ことを特徴とする。
求項４において前記シート状発泡体が天然ゴム、合成ゴ
ムまたは熱可塑性エラストマーからなる独立気泡の発泡
体であって、発泡体中の気体により柔軟性を付与したも
のであり、該シート状発泡体は、（１）厚さが０．２〜
２ｍｍ、（２）気泡径が０．０５〜１ｍｍ、（３）気泡
含有率（発泡体体積に対する気泡体積の割合）が７０〜
９８％、（４）圧縮弾性率が１０〜１００ｇ／ｍｍ2 で
ある、ことを特徴とする。
【００１７】請求項６に記載のウエーハ研磨装置は、請
求項４において前記研磨布が、スエードタイプまたはベ
ロアタイプのものであることを特徴とする。
求項４において前記研磨布が、スエードタイプまたはベ
ロアタイプのものであることを特徴とする。
【００１８】本発明の研磨部材に用いられるシート状発
泡体としては、具体的には、天然ゴム、合成ゴムとして
クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチル
ゴム等を、熱可塑性エラストマーとしてスチレン系、エ
ステル系、ウレタン系等を、それぞれ用いることができ
る。また天然ゴム、合成ゴムまたは熱可塑性エラストマ
ー（発泡させていないもの）の硬度（ショアＡ）は３０
〜９０の範囲が好ましい。シート状発泡体の弾性は、材
料自体の弾性と、発泡体中の気体の弾性が複合したもの
となる。材料の有する粘弾性的性質のため、その弾性の
経時的変化は避けられないが、発泡体中の気体には気体
の法則（体積×圧力＝一定）がほぼ成立するので、経時
的な変化は殆どない。さらに、発泡体のセル壁を薄くす
るなどの手段により発泡体の材料自体の剛性を低下させ
ると、発泡体中の気体の性質が大きく現れるようにな
り、シート状発泡体全体を軟らかくすることができる。
また、セル壁を薄くしても、発泡体中の気体の相互作用
により、シート状発泡体が使用中につぶれることが防止
される。従って、シート状発泡体は、独立気泡中の気体
の性質により圧縮弾性率を小さくすることができると同
時に、経時的な変化を抑制することができる点で好まし
い材料である。
泡体としては、具体的には、天然ゴム、合成ゴムとして
クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチル
ゴム等を、熱可塑性エラストマーとしてスチレン系、エ
ステル系、ウレタン系等を、それぞれ用いることができ
る。また天然ゴム、合成ゴムまたは熱可塑性エラストマ
ー（発泡させていないもの）の硬度（ショアＡ）は３０
〜９０の範囲が好ましい。シート状発泡体の弾性は、材
料自体の弾性と、発泡体中の気体の弾性が複合したもの
となる。材料の有する粘弾性的性質のため、その弾性の
経時的変化は避けられないが、発泡体中の気体には気体
の法則（体積×圧力＝一定）がほぼ成立するので、経時
的な変化は殆どない。さらに、発泡体のセル壁を薄くす
るなどの手段により発泡体の材料自体の剛性を低下させ
ると、発泡体中の気体の性質が大きく現れるようにな
り、シート状発泡体全体を軟らかくすることができる。
また、セル壁を薄くしても、発泡体中の気体の相互作用
により、シート状発泡体が使用中につぶれることが防止
される。従って、シート状発泡体は、独立気泡中の気体
の性質により圧縮弾性率を小さくすることができると同
時に、経時的な変化を抑制することができる点で好まし
い材料である。
【００１９】シート状発泡体の厚さは０．２〜２ｍｍと
するのが好ましい。厚さが０．２ｍｍ未満では、ウエー
ハの凹凸に則した変形ができなくなり、２ｍｍを越える
と、研磨時におけるシート状発泡体の局部的な変形が生
じやすくなり、精度の高い研磨が不可能になる。シート
状発泡体の気泡径は０．０５〜１ｍｍとするのが好まし
い。気泡径が０．０５ｍ未満では、気泡含有率を上げる
ことができなくなり、クッション性の確保が困難にな
り、１ｍｍを越えると加圧に対する均一な変形が困難に
なり好ましくない。シート状発泡体の気泡含有率は７０
〜９８％とするのが好ましい、気泡含有率が７０％未満
ではクッション性が小さくなり、９８％を越えると発泡
体のセル壁を形成する材料の比率が小さくなって長期の
繰返し使用が難しくなる。シート状発泡体の圧縮弾性率
は１０〜１００ｇ／ｍｍ2 とするのが好ましい。圧縮弾
性率１０ｇ／ｍｍ2 未満では、気泡中の気体による柔軟
度向上作用が得られず、１００ｇ／ｍｍ2 を越えると固
くなりすぎクッション性がなくなり好ましくない。
するのが好ましい。厚さが０．２ｍｍ未満では、ウエー
ハの凹凸に則した変形ができなくなり、２ｍｍを越える
と、研磨時におけるシート状発泡体の局部的な変形が生
じやすくなり、精度の高い研磨が不可能になる。シート
状発泡体の気泡径は０．０５〜１ｍｍとするのが好まし
い。気泡径が０．０５ｍ未満では、気泡含有率を上げる
ことができなくなり、クッション性の確保が困難にな
り、１ｍｍを越えると加圧に対する均一な変形が困難に
なり好ましくない。シート状発泡体の気泡含有率は７０
〜９８％とするのが好ましい、気泡含有率が７０％未満
ではクッション性が小さくなり、９８％を越えると発泡
体のセル壁を形成する材料の比率が小さくなって長期の
繰返し使用が難しくなる。シート状発泡体の圧縮弾性率
は１０〜１００ｇ／ｍｍ2 とするのが好ましい。圧縮弾
性率１０ｇ／ｍｍ2 未満では、気泡中の気体による柔軟
度向上作用が得られず、１００ｇ／ｍｍ2 を越えると固
くなりすぎクッション性がなくなり好ましくない。
【００２０】
【作用】請求項４に記載のウエーハ研磨装置において
は、図２に示すように研磨定盤１上に軟質ゴム状弾性体
によるシート状発泡体２を介して研磨布３を設けた構造
を有するので、ウエーハＷを加圧部材１４により加圧し
た際、ウエーハの背面全体にわたって均一の研磨圧力分
布下で、かつ研磨部材４がウエーハのグローバルな凹凸
に順応した形態で撓んで（ウエーハの肉厚のバラツキを
吸収して）、ウエーハを研磨することができる。
は、図２に示すように研磨定盤１上に軟質ゴム状弾性体
によるシート状発泡体２を介して研磨布３を設けた構造
を有するので、ウエーハＷを加圧部材１４により加圧し
た際、ウエーハの背面全体にわたって均一の研磨圧力分
布下で、かつ研磨部材４がウエーハのグローバルな凹凸
に順応した形態で撓んで（ウエーハの肉厚のバラツキを
吸収して）、ウエーハを研磨することができる。
【００２１】
【実施例】次に本発明を、図面に示す実施例により更に
詳細に説明する。 実施例１ 図１は研磨装置の要部を示す概略断面図であり、研磨定
盤１の表面に軟質ゴム状弾性体によるシート状発泡体２
を接着し、更にこのシート状発泡体２上にスエードタイ
プ、またはベロアタイプ等の公知の研磨布３を接着積層
し、これらシート状発泡体２と研磨布３によりシート状
の研磨部材４を構成したものである。一方、ウエーハＷ
の保持・回転装置１１は、真空流路１２を設けた昇降可
能な回転軸１３の下端部に硬質材料による加圧部材１４
と、該加圧部材の下端部に真空吸着板１５と、該吸着板
の外周側にテンプレート１６とを設け、更に真空流路１
２を真空吸着板１５の吸着孔と連通させて構成したもの
である。
詳細に説明する。 実施例１ 図１は研磨装置の要部を示す概略断面図であり、研磨定
盤１の表面に軟質ゴム状弾性体によるシート状発泡体２
を接着し、更にこのシート状発泡体２上にスエードタイ
プ、またはベロアタイプ等の公知の研磨布３を接着積層
し、これらシート状発泡体２と研磨布３によりシート状
の研磨部材４を構成したものである。一方、ウエーハＷ
の保持・回転装置１１は、真空流路１２を設けた昇降可
能な回転軸１３の下端部に硬質材料による加圧部材１４
と、該加圧部材の下端部に真空吸着板１５と、該吸着板
の外周側にテンプレート１６とを設け、更に真空流路１
２を真空吸着板１５の吸着孔と連通させて構成したもの
である。
【００２２】研磨部材４は、あらかじめシート状発泡体
２と研磨布３を接着積層して作製しておき、この研磨部
材４をシート状発泡体２を介して研磨定盤１に接着する
のが好ましく、研磨定盤１の表面にシート状発泡体２を
接着し、次いで研磨布３を接着積層する場合に比べて、
研磨部材４の取りつけ作業が簡便になるうえ、研磨部材
４のしわ発生量が大幅に減少するので本発明の目的を、
より的確に達成することができる。
２と研磨布３を接着積層して作製しておき、この研磨部
材４をシート状発泡体２を介して研磨定盤１に接着する
のが好ましく、研磨定盤１の表面にシート状発泡体２を
接着し、次いで研磨布３を接着積層する場合に比べて、
研磨部材４の取りつけ作業が簡便になるうえ、研磨部材
４のしわ発生量が大幅に減少するので本発明の目的を、
より的確に達成することができる。
【００２３】次に、本発明の研磨装置による実験例、お
よび従来の研磨装置による比較例について説明する。 実験例１ 下記構成の研磨部材を図１のように研磨定盤１に貼り付
け、断面形状が図３に示される厚さ約６６０μｍ、直径
１５０ｍｍのシリコンウエーハＷ（鏡面シリコン基板の
表面に熱酸化膜を厚さ１．２μｍで形成したもの）を、
研磨剤としてコロイダルシリカを用いて通常の条件で研
磨し、研磨前後のウエーハの断面形状を比較した。 〔研磨部材〕 シート状発泡体： 材質 クロロプレンゴム 厚さ ０．８ｍｍ 比重 ０．２３ 気泡径 ０．０５〜０．１６ｍｍ（電子顕微鏡で
測定） 気泡含有率 約８０％ 圧縮弾性率 使用前６０ｇ／ｍｍ2 、使用後１２ｇ／
ｍｍ2 研磨布： ベロアタイプ（不織布） 厚さ １．２７ｍｍ 〔研磨条件〕：研磨圧力 ５００ｇｆ／ｃｍ2 相対速度 １１０ｍｍ／ｍｉｎ（研磨部材とウエー
ハ） 研磨時間 ３０分
よび従来の研磨装置による比較例について説明する。 実験例１ 下記構成の研磨部材を図１のように研磨定盤１に貼り付
け、断面形状が図３に示される厚さ約６６０μｍ、直径
１５０ｍｍのシリコンウエーハＷ（鏡面シリコン基板の
表面に熱酸化膜を厚さ１．２μｍで形成したもの）を、
研磨剤としてコロイダルシリカを用いて通常の条件で研
磨し、研磨前後のウエーハの断面形状を比較した。 〔研磨部材〕 シート状発泡体： 材質 クロロプレンゴム 厚さ ０．８ｍｍ 比重 ０．２３ 気泡径 ０．０５〜０．１６ｍｍ（電子顕微鏡で
測定） 気泡含有率 約８０％ 圧縮弾性率 使用前６０ｇ／ｍｍ2 、使用後１２ｇ／
ｍｍ2 研磨布： ベロアタイプ（不織布） 厚さ １．２７ｍｍ 〔研磨条件〕：研磨圧力 ５００ｇｆ／ｃｍ2 相対速度 １１０ｍｍ／ｍｉｎ（研磨部材とウエー
ハ） 研磨時間 ３０分
【００２４】研磨結果を図５に示した。この図において
曲線Ｌｂは研磨前のウエーハについて直径方向の位置と
ウエーハ厚さとの関係を、曲線Ｌａは研磨後のウエーハ
について同様の関係を、それぞれ示したものである。な
お、ウエーハの厚さは電子マイクロメータにより測定し
た。曲線ＬｂとＬａを比較して明かなように、研磨前ウ
エーハのグローバルな凹凸形状およびその寸法をそのま
ま残した形態で研磨を行うことができた。このように本
発明によれば、ウエーハ肉厚にバラツキがあっても断面
形状が維持される研磨すなわち、ウエーハ全面において
研磨除去量が均一の研磨ができる。換言すれば、肉厚バ
ラツキのあるシリコン基板上に均一厚さで形成した酸化
膜を研磨した場合に、その酸化膜厚さの均一性を維持し
た表面基準研磨を的確に行うことができる。なお、図５
では研磨により最外周部でダレが発生し、形状は完全に
維持されていないが、このウエーハ領域は使用されない
部分であるため問題はないし、本明細書に記載されてい
ない適宜の技術により、このダレをなくすることができ
る。また、本実施例ではウエーハの固定方式に硬質材料
からなる真空吸着板１５を採用しているが、ウエーハの
固定方式にマウンティングパッド・テンプレート方式を
採用した場合にも、同様の効果が得られることが確かめ
られている。
曲線Ｌｂは研磨前のウエーハについて直径方向の位置と
ウエーハ厚さとの関係を、曲線Ｌａは研磨後のウエーハ
について同様の関係を、それぞれ示したものである。な
お、ウエーハの厚さは電子マイクロメータにより測定し
た。曲線ＬｂとＬａを比較して明かなように、研磨前ウ
エーハのグローバルな凹凸形状およびその寸法をそのま
ま残した形態で研磨を行うことができた。このように本
発明によれば、ウエーハ肉厚にバラツキがあっても断面
形状が維持される研磨すなわち、ウエーハ全面において
研磨除去量が均一の研磨ができる。換言すれば、肉厚バ
ラツキのあるシリコン基板上に均一厚さで形成した酸化
膜を研磨した場合に、その酸化膜厚さの均一性を維持し
た表面基準研磨を的確に行うことができる。なお、図５
では研磨により最外周部でダレが発生し、形状は完全に
維持されていないが、このウエーハ領域は使用されない
部分であるため問題はないし、本明細書に記載されてい
ない適宜の技術により、このダレをなくすることができ
る。また、本実施例ではウエーハの固定方式に硬質材料
からなる真空吸着板１５を採用しているが、ウエーハの
固定方式にマウンティングパッド・テンプレート方式を
採用した場合にも、同様の効果が得られることが確かめ
られている。
【００２６】比較例１ 研磨部材として実験例１の研磨布のみを用いた以外は実
験例１と同一にして研磨試験を行った。その結果を図６
に示す。この図において曲線Ｍｂは研磨前のウエーハに
ついて直径方向の位置とウエーハ厚さとの関係を、曲線
Ｍａは研磨後のウエーハについて同様の関係を、それぞ
れ示したものである。曲線ＭｂとＭａを比較して明かな
ように、研磨前ウエーハのグローバルな凹凸形状が研磨
後では消失しており、ウエーハ全面において研磨除去量
が均一の研磨を行うことは困難であった。
験例１と同一にして研磨試験を行った。その結果を図６
に示す。この図において曲線Ｍｂは研磨前のウエーハに
ついて直径方向の位置とウエーハ厚さとの関係を、曲線
Ｍａは研磨後のウエーハについて同様の関係を、それぞ
れ示したものである。曲線ＭｂとＭａを比較して明かな
ように、研磨前ウエーハのグローバルな凹凸形状が研磨
後では消失しており、ウエーハ全面において研磨除去量
が均一の研磨を行うことは困難であった。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明で明かなように、請求項４に
記載のウエーハ研磨装置によれば、ウエーハ背面全体に
わたって均一の研磨圧力分布下で、かつ研磨部材がウエ
ーハのグローバルな凹凸に順応した形態で撓んでウエー
ハを研磨することができるので、ウエーハ全面において
研磨除去量が均一の研磨ができ、肉厚バラツキのあるシ
リコン基板上に均一厚さで形成した酸化膜を研磨した場
合に、その酸化膜厚さの均一性を維持して研磨を行うこ
とができる効果がある。
記載のウエーハ研磨装置によれば、ウエーハ背面全体に
わたって均一の研磨圧力分布下で、かつ研磨部材がウエ
ーハのグローバルな凹凸に順応した形態で撓んでウエー
ハを研磨することができるので、ウエーハ全面において
研磨除去量が均一の研磨ができ、肉厚バラツキのあるシ
リコン基板上に均一厚さで形成した酸化膜を研磨した場
合に、その酸化膜厚さの均一性を維持して研磨を行うこ
とができる効果がある。
【図１】本発明に係るウエーハ研磨装置の実施例の要部
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】本発明のウエーハ研磨装置の作用説明断面図で
ある。
ある。
【図３】研磨前のウエーハの断面図である。
【図４】研磨後のウエーハの断面図である。
【図５】本発明の実験例の結果を示すグラフである。
【図６】比較実験例の結果を示すグラフである。
【図７】従来例のウエーハ研磨装置の要部を示す概略断
面図である。
面図である。
【図８】好ましい研磨状態を示すもので、（ａ）は研磨
圧力分布の説明図、（ｂ）は研磨後のウエーハの断面図
である。
圧力分布の説明図、（ｂ）は研磨後のウエーハの断面図
である。
【図９】好ましくない研磨状態の一例を示すもので、
（ａ）は研磨圧力分布の説明図、（ｂ）は研磨後のウエ
ーハの断面図である。
（ａ）は研磨圧力分布の説明図、（ｂ）は研磨後のウエ
ーハの断面図である。
【図１０】好ましくない研磨状態の別例を示すもので、
（ａ）は研磨圧力分布の説明図、（ｂ）は研磨後のウエ
ーハの断面図である。
（ａ）は研磨圧力分布の説明図、（ｂ）は研磨後のウエ
ーハの断面図である。
１，７４ 研磨定盤 ２ シート状発泡体 ３，７５，８２ 研磨布 ４ 研磨部材 １１ 保持・回転装置 １２ 真空流路 １３ 回転軸 １４，７１ 加圧部材 １５ 真空吸着板 １６，７３ テンプレート ３１ シリコン基板 ３２ 酸化膜 ３３ 酸化膜突起 ３４ 素子 ３５ 配線 ７２ マウンティングパッド ８１ ウエーハ保持部材 Ａ うねり Ｂ 突起 Ｄ 研磨圧力の分布 Ｗ ウエーハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 文夫 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 研磨定盤上に設けられる研磨部材におい
て、軟質ゴム状弾性体によるシート状発泡体と研磨布を
接着積層したことを特徴とする研磨部材。 - 【請求項２】 前記シート状発泡体は天然ゴム、合成ゴ
ムまたは熱可塑性エラストマーからなる独立気泡の発泡
体であって、発泡体中の気体により柔軟性を付与したも
のであり、該シート状発泡体は、（１）厚さが０．２〜
２ｍｍ、（２）気泡径が０．０５〜１ｍｍ、（３）気泡
含有率（発泡体体積に対する気泡体積の割合）が７０〜
９８％、（４）圧縮弾性率が１０〜１００ｇ／ｍｍ2 で
ある、ことを特徴とする請求項１に記載の研磨部材。 - 【請求項３】 前記研磨布が、スエードタイプまたはベ
ロアタイプのものであることを特徴とする請求項１に記
載の研磨部材。 - 【請求項４】 研磨定盤の表面に軟質ゴム状弾性体によ
るシート状発泡体と、該シート状発泡体上に研磨布とを
接着積層したことを特徴とするウエーハ研磨装置。 - 【請求項５】 前記シート状発泡体は天然ゴム、合成ゴ
ムまたは熱可塑性エラストマーからなる独立気泡の発泡
体であって、発泡体中の気体により柔軟性を付与したも
のであり、該シート状発泡体は、（１）厚さが０．２〜
２ｍｍ、（２）気泡径が０．０５〜１ｍｍ、（３）気泡
含有率（発泡体体積に対する気泡体積の割合）が７０〜
９８％、（４）圧縮弾性率が１０〜１００ｇ／ｍｍ2 で
ある、ことを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。 - 【請求項６】 前記研磨布が、スエードタイプまたはベ
ロアタイプのものであることを特徴とする請求項４に記
載の研磨装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34294093A JP2900777B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 研磨部材およびウエーハ研磨装置 |
| US08/355,212 US5564965A (en) | 1993-12-14 | 1994-12-09 | Polishing member and wafer polishing apparatus |
| DE69421248T DE69421248T2 (de) | 1993-12-14 | 1994-12-13 | Polierteil und Wafer-Poliervorrichtung |
| EP94309298A EP0658401B1 (en) | 1993-12-14 | 1994-12-13 | Polishing member and wafer polishing apparatus |
| MYPI94003349A MY114143A (en) | 1993-12-14 | 1994-12-14 | Polishing member and wafer polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34294093A JP2900777B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 研磨部材およびウエーハ研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164307A true JPH07164307A (ja) | 1995-06-27 |
| JP2900777B2 JP2900777B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18357699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34294093A Expired - Lifetime JP2900777B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 研磨部材およびウエーハ研磨装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900777B2 (ja) |
| MY (1) | MY114143A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09166526A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Nec Corp | 透過形電子顕微鏡用試料の作製方法 |
| JPH09174419A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-07-08 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | アルミニウムまたはアルミニウム合金の化学機械研磨法 |
| US5664989A (en) * | 1995-07-21 | 1997-09-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Polishing pad, polishing apparatus and polishing method |
| WO2000012262A1 (fr) * | 1998-08-28 | 2000-03-09 | Toray Industries, Inc. | Tampon polisseur |
| JP2001001251A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Speedfam Co Ltd | エッジポリッシング装置及びエッジポリッシング方法 |
| JP2005001018A (ja) * | 2003-06-09 | 2005-01-06 | Kao Corp | 基板の製造方法 |
| JP2005001019A (ja) * | 2003-06-09 | 2005-01-06 | Kao Corp | 基板の製造方法 |
| US7470170B2 (en) | 2004-02-23 | 2008-12-30 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method for manufacture of semiconductor device using the same |
| JPWO2023074219A1 (ja) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5612734A (en) * | 1979-07-10 | 1981-02-07 | Nec Corp | Wafer polishing method |
| JPS5723965U (ja) * | 1981-06-25 | 1982-02-06 | ||
| JPS62156365A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Kanebo Ltd | スエード様シート材からなる研磨布の製造方法 |
| JPS63196369A (ja) * | 1987-02-07 | 1988-08-15 | Showa Denko Kk | アルミニウム磁気デイスク研磨用組成物 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP34294093A patent/JP2900777B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-12-14 MY MYPI94003349A patent/MY114143A/en unknown
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| US6705934B1 (en) | 1998-08-28 | 2004-03-16 | Toray Industries, Inc. | Polishing pad |
| JP2001001251A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Speedfam Co Ltd | エッジポリッシング装置及びエッジポリッシング方法 |
| JP2005001018A (ja) * | 2003-06-09 | 2005-01-06 | Kao Corp | 基板の製造方法 |
| JP2005001019A (ja) * | 2003-06-09 | 2005-01-06 | Kao Corp | 基板の製造方法 |
| US7470170B2 (en) | 2004-02-23 | 2008-12-30 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method for manufacture of semiconductor device using the same |
| JPWO2023074219A1 (ja) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2900777B2 (ja) | 1999-06-02 |
| MY114143A (en) | 2002-08-30 |
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