JPH10329005A - 研磨布及び研磨装置 - Google Patents

研磨布及び研磨装置

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JPH10329005A
JPH10329005A JP14525697A JP14525697A JPH10329005A JP H10329005 A JPH10329005 A JP H10329005A JP 14525697 A JP14525697 A JP 14525697A JP 14525697 A JP14525697 A JP 14525697A JP H10329005 A JPH10329005 A JP H10329005A
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JP
Japan
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polishing
sheet
cmp
substrate
polishing cloth
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Application number
JP14525697A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Yano
博之 矢野
Renpei Nakada
錬平 中田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMPの面内均一性を向上させることが可能
な研磨布及び研磨装置を提供する。 【解決手段】 弾性を有し表面に凹凸が形成された下層
側シート11と、この下層側シート11の凹凸が形成さ
れた面上に設けられ被処理基板の被研磨面と対向する面
を有する上層側シート12とにより研磨布10を構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は研磨布及び研磨装
置、特に半導体装置の化学的機械的研磨(CMP)に用
いる研磨布及び研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置のCMPに用いるポリッシン
グパッド(研磨布)としては、現在2層構造のポリッシ
ングパッドが広く用いられている(例えば、Rodel
社のIC−1000(上層)/SUBA−IV(下層)と
いう2層パッド)。この2層構造のポリッシングパッド
は、上層側に比較的硬い材料を用いることでCMPの平
坦化をはかるとともに、下層側を比較的軟らかくするこ
とによってCMPの均一性をはかるというものである。
すなわち、2層構造にすることによって、平坦化及び均
一化という二つの重要な要素を両立させようとしたもの
である。
【0003】しかしながら、従来の2層構造のポリッシ
ングパッドでは、下層側の構成(不織布を用いて構成さ
れている)に起因して、以下に示すようないくつかの問
題点があった。
【0004】まず、弾性が十分ではないために、ポリッ
シングテーブルの加工ばらつきやウエハキャリアの加工
ばらつきを十分に打ち消すことができないという問題が
あげられる。そのため、CMPの面内均一性をはかるこ
とが困難となる。
【0005】図6は、2層構造のポリッシングパッドの
下層側となるSUBA−IVの弾性に関する測定結果を示
した図である。この図からわかるように、ウエハに与え
た加重を50g/cm2 から550g/cm2 に変化さ
せても、圧縮量は20μm程度である。例えば、ポリッ
シングテーブルの加工ばらつき及びウエハキャリアの加
工ばらつきの合計が10μmで、プロセス時の加重が3
00g/cm2 であると仮定すると、ウエハ面内での加
重は250g/cm2 ばらつく(300±125g/c
2 )ことになる。
【0006】図7は、2層構造のポリッシングパッド
(IC−1000(上層)/SUBA−IV(下層))を
用いてCMPを行ったときの、ウエハ面内での研磨速度
のばらつきについて示した測定結果である。この図から
わかるように、ウエハの中心部においてCMPの速度が
遅くなっていることがわかる。これは、ポリッシングパ
ッドの下層側の構成が十分な弾性を有するものでないた
め、ポリッシングテーブルの加工ばらつきやウエハキャ
リアの加工ばらつきを十分に吸収できなかったためであ
る。
【0007】また、ポリッシングパッドの下層側が不織
布を用いて構成されているため、CMPの圧縮・回復の
サイクルにおいて空気や水の出入りを伴い、応答が遅く
なるという問題もある。このように応答が遅いと、テー
ブル表面の形状変化等に十分に追随することできず、C
MPの面内均一性をはかることが困難になる。さらに、
不織布を用いているため、水を吸収して弾性率が変化す
る、個体毎のばらつきが大きいといった問題点もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の2
層構造のポリッシングパッドでは、下層側の構成に起因
した種々の問題点があり、そのためにCMPの面内均一
性をはかることが困難であった。本発明は上記従来の課
題に対してなされたものであり、CMPの面内均一性を
向上させることが可能な研磨布及び研磨装置を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明における研磨布
は、弾性を有し表面に凹凸が形成された第1のシート状
部材と、この第1のシート状部材の凹凸が形成された面
上に設けられ被処理基板(半導体基板等)の被研磨面と
対向する面を有する第2のシート状部材とを有すること
を特徴とする。
【0010】前記第1のシート状部材は樹脂(例えばシ
リコンゴム)を用いて構成されていることが好ましい。
また、前記第1のシート状部材に形成された凹凸を構成
する複数の凸部は、互いに他の凸部から離間して島状に
形成されていることが好ましい。
【0011】本発明における研磨装置は、前記の構成を
有する研磨布と、この研磨布を載置する基台と、被処理
基板をその被研磨面が前記研磨布を載置した基台(通常
はポリッシングテーブル)と対向するようにして保持す
る保持手段(通常はウエハキャリア)と、この保持手段
に保持された被処理基板の被研磨面を研磨するための研
磨剤を供給する研磨剤供給手段とを有することを特徴と
する。
【0012】本発明によれば、第1のシート状部材が弾
性を有するとともにその表面に凹凸が形成されているの
で、CMPにおける面内均一性を大幅に改善することが
できる。すなわち、CMPの際に第1のシート状部材及
び第2のシート状部材からなる研磨布(ポリッシングパ
ッド)が押圧されるが、このときポリッシングテーブル
の加工ばらつきやウエハキャリアの加工ばらつきに応じ
て第1のシート状部材の凸部が変形(つぶれ、曲がり
等)するため、ポリッシングテーブルやウエハキャリア
の加工ばらつきを打ち消して均一な研磨が可能となる。
【0013】また、第1のシート状部材に形成された複
数の凸部を互いに他の凸部から離間して島状に形成すれ
ば、各凸部が独立して変形(つぶれ、曲がり等)可能で
あるため、上記効果をより確実に得ることができる。
【0014】また、第1のシート状部材をシリコンゴム
等の樹脂を用いて構成することにより、CMPの圧縮・
回復のサイクルにおける空気や水の出入りを抑えること
ができるため、押圧等による変形からの回復が早くなり
(応答性の向上)、ポリッシングテーブルやウエハキャ
リア表面形状の変化等に十分に追随することができ、C
MPの面内均一性をはかることができる。
【0015】また、CMPにおける平坦性については、
第1のシート状部材上に設けた第2のシート状部材によ
って確保されることはいうまでもない。なお、第1のシ
ート状部材に設けた凹凸の凸部の密度は50%以下とす
ることが好ましい。また、凹凸のピッチは2mm或いは
それ以下にすることが好ましい(シリコンウエハの厚さ
が750μm程度であり、その2倍前後のピッチにする
ことが好ましい)。
【0016】また、第1のシート状部材と第2のシート
状部材とは分離可能である。そして、本願では第1のシ
ート状部材の構成に大きな特徴がある。したがって、第
2のシート状部材を構成要件に含まないものも、研磨装
置として本願の権利範囲に含まれる。
【0017】上記観点に立てば、本発明における研磨装
置は、表面に凹凸が形成されたシート状部材と、このシ
ート状部材を載置する基台と、被処理基板をその被研磨
面が前記シート状部材を載置した基台と対向するように
して保持する保持手段と、この保持手段に保持された被
処理基板の被研磨面を研磨するための研磨剤を供給する
研磨剤供給手段とを有することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。図1は本実施形態に係る研
磨布の構成例を示した図であり、図1(a)はその断面
構成、図1(b)は研磨布を構成する下層側シートの平
面構成を示したものである。
【0019】ポリッシングパッド10(研磨布)は、下
層側シート11(CMP装置のポリッシングテーブルに
設置される側)及び上層側シート12(半導体ウエハと
接触する側)の2層構造で構成されている。下層側シー
ト11は、弾性を有する樹脂(本例ではシリコンゴム)
を用いて構成され、凸部11a及び凹部11bを有して
いる。凸部11aは、図1(b)に示すように互いに分
離して独立して形成されており、その高さは1mm、そ
のピッチは2mmである。上層側シート12は、発泡ポ
リウレタン等を用いた不織布タイプのものであり、本例
ではIC−1000を用いている。
【0020】図2は、図1に示したポリッシングパッド
を用いたCMP装置の構成例を示した図である。13は
図1に示したポリッシングパッド10を載置するポリッ
シングテーブル、14は半導体ウエハ20を保持するウ
エハキャリア、15はCMPの時にスラリーを供給する
スラリー供給管である。
【0021】このように、ポリッシングパッド10の下
層側シート11に凹凸を設けるとともに、その構成材料
に弾性を有する樹脂(シリコンゴム)を用いているの
で、CMPに際してポリッシングテーブル13の加工ば
らつきやウエハキャリア14の加工ばらつきを十分に打
ち消すことができる。すなわち、CMPに際してはポリ
ッシングパッド10が押圧されるため、図3に示すよう
に、ポリッシングテーブル13等の表面形状等に応じて
凸部11aがつぶれたり(図3(b))曲がったり(図
3(c))するため、均一な研磨が可能となる。
【0022】また、ポリッシングパッド10の下層側シ
ート11にシリコンゴム等の樹脂を用いているので、C
MPの圧縮・回復のサイクルにおいて従来のように空気
や水の出入りがない。そのため、下層側シート11が変
形(つぶれや曲がり等)しても回復が早く、従来に比べ
て応答が早くなる。したがって、テーブル表面の形状変
化等に十分に追随することができ、CMPの面内均一性
をはかることができる。
【0023】また、ポリッシングパッド10の下層側シ
ート11にシリコンゴム等の樹脂を用いているので、従
来のように水を吸収して弾性率が変化することがなく、
また、成型によって作製することができるので、個体毎
のばらつきを従来に比べて大幅に改善することができ、
寸法の検査も容易になる。さらに、シリコンゴムを用い
ているので、従来の不織布タイプに比べて劣化が少な
く、半永久的に使用することが可能である。したがっ
て、上層側シート12のみを下層側シート11から取り
外して交換すればよい。
【0024】図4は、本実施形態に係る下層側シート1
1の弾性に関する測定結果を示した図である。この図か
らわかるように、ウエハに与えた加重を50g/cm2
から550g/cm2 に変化させた場合、圧縮量は12
5μm程度となる。例えば、ポリッシングテーブルの加
工ばらつき及びウエハキャリアの加工ばらつきの合計が
10μmで、プロセス時の加重が300g/cm2 であ
ると仮定すると、ウエハ面内での加重は40g/cm2
程度のばらつき(300±20g/cm2 )である。こ
れは図6に示した従来技術の1/6以下の値であり、加
重のばらつきを大幅に低減できることがわかる。
【0025】図5は、本実施形態に係る2層構造のポリ
ッシングパッド10(下層側シート11、上層側シート
12)を用いてCMPを行ったときの、ウエハ面内での
研磨速度のばらつきについて示した測定結果である。図
7に示した従来技術ではウエハの中心部においてCMP
の速度が遅くなっていたが、本例では面内の均一性が改
善されていることがわかる。具体的には、従来技術に係
る図7に示した例ではポリッシング量のばらつきが33
%程度であるが、本実施形態に係る図5に示した例では
ポリッシング量のばらつきが12%程度に低減されてい
る。
【0026】上記の例では、図1に示すように下層側シ
ート11の凹凸のピッチを2mmとし、かつ上層側シー
ト12となるIC−1000の厚さを1.25mmとし
ているが、凹凸のピッチを10mmにした場合には凹凸
に対応する模様がウエハに転写されることが確認され
た。ただし、この場合にも、上層側シート12となるI
C−1000の厚さを2.5mmと厚くすることによ
り、このような模様は観察されなくなった。
【0027】なお、下層側シート11の材料、凹凸のピ
ッチや高さ等は上記実施形態で示したもの以外にも、適
宜変更可能である。その他、本発明はその趣旨を逸脱し
ない範囲内において種々変形して実施可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、第1のシート状部材が
弾性を有するとともにその表面に凹凸が形成されている
ので、CMPの際にポリッシングテーブルやウエハキャ
リアの加工ばらつきを打ち消すことができ、CMPにお
ける面内均一性を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る研磨布の構成例を示し
た図。
【図2】図1に示した研磨布を用いたCMP装置の構成
例を示した図。
【図3】本発明の実施形態に係る研磨布の下層側シート
の凸部が押圧によって変形したときの状態について示し
た図。
【図4】本発明の実施形態に係る研磨布の下層側シート
の弾性に関する測定結果を示した図。
【図5】本発明の実施形態に係る研磨布を用いてCMP
を行ったときの、ウエハ面内での研磨速度のばらつきに
ついての測定結果を示した図。
【図6】従来技術に係る研磨布の下層側シートの弾性に
関する測定結果を示した図。
【図7】従来技術に係る研磨布を用いてCMPを行った
ときの、ウエハ面内での研磨速度のばらつきについての
測定結果を示した図。
【符号の説明】
10…ポリッシングパッド(研磨布) 11…下層側シート(第1のシート状部材) 12…上層側シート(第2のシート状部材) 13…ポリッシングテーブル(基台) 14…ウエハキャリア(保持手段) 15…スラリー供給管(研磨剤供給手段) 20…半導体ウエハ(被処理基板)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弾性を有し表面に凹凸が形成された第1
    のシート状部材と、この第1のシート状部材の凹凸が形
    成された面上に設けられ被処理基板の被研磨面と対向す
    る面を有する第2のシート状部材とを有することを特徴
    とする研磨布。
  2. 【請求項2】 前記第1のシート状部材は樹脂を用いて
    構成されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨
    布。
  3. 【請求項3】 前記樹脂はシリコンゴムであることを特
    徴とする請求項2に記載の研磨布。
  4. 【請求項4】 前記第1のシート状部材に形成された凹
    凸を構成する複数の凸部は、互いに他の凸部から離間し
    て島状に形成されていることを特徴とする請求項1に記
    載の研磨布。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の研磨
    布と、この研磨布を載置する基台と、被処理基板をその
    被研磨面が前記研磨布を載置した基台と対向するように
    して保持する保持手段と、この保持手段に保持された被
    処理基板の被研磨面を研磨するための研磨剤を供給する
    研磨剤供給手段とを有することを特徴とする研磨装置。
  6. 【請求項6】 表面に凹凸が形成されたシート状部材
    と、このシート状部材を載置する基台と、被処理基板を
    その被研磨面が前記シート状部材を載置した基台と対向
    するようにして保持する保持手段と、この保持手段に保
    持された被処理基板の被研磨面を研磨するための研磨剤
    を供給する研磨剤供給手段とを有することを特徴とする
    研磨装置。
JP14525697A 1997-06-03 1997-06-03 研磨布及び研磨装置 Pending JPH10329005A (ja)

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