JPH11114792A

JPH11114792A - 研磨装置

Info

Publication number: JPH11114792A
Application number: JP27436897A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Miyazaki; 恭一宮▲崎▼; 一雄 ▲高橋▼; Kazuo Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】被研磨体の被研磨面を研磨する研磨フィルム
と被研磨体との間に均一に砥粒が供給された状態で被研
磨体の被研磨面を研磨する。【解決手段】砥粒を有する帯状研磨フィルム８を有し
た研磨ヘッド４に被研磨体１を当接させて研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハー等
の基板表面を高精度に研磨するための研磨装置及び方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの超微細化や高段
差化が進み、これに伴ってＳＯＩ基板、Si、GeAs、InP
等からなる半導体ウエハー、あるいは半導体集積回路形
成過程において表面に絶縁膜あるいは金属膜を有したウ
エハー、更にディスプレー用の基板等を高精度に研磨す
るための加工手段として化学機械研磨（Chemical Mecha
nical Polishing;ＣＭＰ）装置が知られている。

【０００３】ここでは従来のＣＭＰ装置について図７と
図８を用いて説明する。図７は被研磨体１（ウエハー）
が被研磨体保持手段３によってその被研磨面２を下に向
けた状態で保持され、被研磨体１の口径よりも大きな口
径の例えばポリウレタンからなる研磨パッド１５を用い
て被研磨体１を研磨する形態である。この研磨パッド１
５は、主として表面に凹凸、或いは溝を有しているか或
いは多孔質である。図７では被研磨体１は不図示の駆動
手段によって矢印が示す方向に回転する。また、研磨パ
ッド１５は不図示の駆動手段により矢印が示す方向に回
転する。これら被研磨体１と研磨パッド１５の互いの回
転或いはいずれか一方の回転によって当接する被研磨体
１の被研磨面２が研磨される。このとき研磨量を向上さ
せる目的で研磨剤（スラリー）をスラリー供給手段１６
から供給する。スラリーは例えばミクロンオーダーから
サブミクロンオーダーの砥粒として用いられるSiO2の微
粒子が安定に分散したアルカリ水溶液である。図７にお
いてスラリーは被研磨体１と研磨パッド１５との間へ外
部から供給される。

【０００４】図８は、被研磨体１の口径よりも小さい口
径の研磨パッド１５が被研磨面２を上に向けて保持され
る被研磨体１を研磨する形態である。このときスラリー
は、研磨パッドに設けられた小孔１７に連通するスラリ
ー供給手段１６から小孔１７を介して被研磨体１と研磨
パッド１５との間へ供給される。

【０００５】しかしながら図７に示した従来のCMP装置
では、供給されたスラリーが研磨パッド１５と被研磨体
１との間に十分供給されない。これは図７が示すCMP装
置おいては顕著であり研磨パッド１５と被研磨体１との
間に入ったスラリーが遠心力で容易に研磨パッド１５と
被研磨体１との間の外へ出ていってしまう。また、図６
に示したCMP装置の場合では、スラリーは小孔１７から
当接する研磨パッド１５と被研磨体１との間に供給され
るがこの場合も遠心力によってスラリーは容易に研磨パ
ッド１５と被研磨体１との間から外へ出ていってしま
う。その結果十分なスラリーが研磨パッド１５と被研磨
体１との間に保持されず不均一に存在するため研磨むら
が生じてしまう。

【０００６】また、図７ないし図８において説明した従
来のCMP装置では、研磨パッド１５の研磨性能、つまり
単位時間あたりに被研磨体が研磨される星や、被研磨面
を研磨屑等から守る力などが劣化した時、その都度研磨
パッド１５を手作業で交換しなければならない。研磨パ
ッド１５の交換は長時間を要しスループットの低下を招
く。

【０００７】また、例えばスラリー或いは発生する研磨
屑が研磨パッド１５の凹部に目詰まりすること、或いは
機械的摩耗等によって研磨性能が劣化した研磨パッド１
５を用いて研磨を続けると研磨性能が劣化する前と後で
得られる研磨量にばらつきが生じたり、あるいは被研磨
面に予期せぬ傷をつくり歩留まりを低下させる。

【０００８】またさらに例えばスラリー或いは発生する
研磨屑が研磨パッド１５の凹部に目詰まりした場合のよ
うな予期せぬ時に研磨パッド１５の交換の必要が起こり
うることを考えると常に人が監視する必要があり、装置
の無人化は困難であり、また装置の監視をする人に負担
を与える。

【０００９】特開平８−１５３６９２号公報には帯状研
磨布が被研磨体の全面を覆った状態で被研磨体を回転さ
せて研磨する装置が開示されている。

【００１０】上述した特開平８−１５３６９２号公報で
は、当接する研磨布と被研磨体の外部からスラリーを供
給する方法と、研磨布に設けた孔を介してスラリーを研
磨布と被研磨体との間に供給する方法が開示されてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの場合
も遠心力によってスラリーは容易に研磨布と被研磨体と
の間から外へ出ていってしまい、スラリーは研磨布と被
研磨体とが重なりあって定められる研磨面内に均一に保
持されない。その結果、被研磨体と研磨布とが重なり合
って定められる研磨面内に不均一に分布したスラリーに
より、スラリーが多く保持されている部分では研磨が大
きく行われ、スラリーが保持されていない部分では研磨
が殆ど行われない。その結果研磨むらが生じてしまう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】よって本発明は、前記被
研磨体と研磨するための研磨ヘッドと、被研磨体を保持
するための被研磨体保持手段と、を有し、前記研磨ヘッ
ドの面が前記被研磨体保持手段に対向して配置される研
磨装置において、前記研磨ヘッドは、砥粒を有する帯状
研磨フィルムを前記面に供給する帯状研磨フィルム供給
手段と、前記帯状研磨フィルムを前記面から回収する帯
状研磨フィルム回収手段と、を有することを特徴とする
研磨装置を提供する。

【００１３】また、本発明は、研磨ヘッドに設けられた
帯状研磨フィルム供給手段により前記研磨ヘッドの面へ
帯状研磨フィルムを供給する工程と、前記研磨ヘッドに
設けられた帯状研磨フィルム回収手段により前記研磨ヘ
ッドの前記面に供給された前記帯状研磨フィルムを回収
する工程とを含み、前記研磨ヘッドの前記面に供給され
た帯状研磨フィルムにより被研磨体を研磨する研磨方法
において研磨面に砥粒を有する前記帯状研磨フィルムが
前記被研磨体を研磨することを特徴とする研磨方法を、
提供する。

【００１４】（作用）本発明によれば、帯状研磨フィル
ムが砥粒を有しているので砥粒が帯状研磨フィルムと被
研磨体との間、すなわち研磨面に均一に保持された状態
で研磨が進行する。その結果前記研磨すべき部分を均一
に研磨することが出来る。

【００１５】また、帯状研磨フィルム回収手段が研磨後
研磨能力の低下した帯状研磨フィルムを被研磨体の被研
磨面と接触する部分から回収し、帯状研磨フィルム供給
手段が次の研磨のために最適な研磨能力を有する帯状研
磨フィルムを供給できる。その結果帯状研磨フィルムを
交換する際にかかる時間を大幅に短縮することが出来
る。さらに帯状研磨フィルムに付着した研磨屑や研磨液
中の微粒子が被研磨体を汚染したり、或いは被研磨体に
傷を与えることが避けられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態による
研磨装置について述べる。

【００１７】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態による研磨装置は、図１に示すように面を下に向
けた研磨ヘッド４に研磨フィルム供給手段９及び研磨フ
ィルム回収手段１０とを設け、第１の駆動手段５によっ
てまた第２の駆動手段６によって矢印Ｂの方向に、矢印
Ａの方向に研磨フィルム供給手段９及び研磨フィルム回
収手段１０とともに自転、公転することを特徴とする。
研磨フィルム８は、ポリエステル、ポリウレタン等の帯
状の可撓性部材であり砥粒として粒径が８〜５０ｎｍの
均一な粒径のアルミナ等が塗布されている。また研磨フ
ィルム８は、研磨面を下に向けて、且つ被研磨体１と対
向するように研磨ヘッドに保持される。

【００１８】研磨フィルム８は、研磨フィルム供給手段
９としての供給ローラーに巻かれており、研磨に用いら
れた後に研磨フィルム回収手段１０としての回収ローラ
ーによって巻き取られる。

【００１９】また、研磨ヘッド４は研磨ヘッド上下駆動
手段１３によって上下方向に移動する。また研磨ヘッド
４は、研磨フィルム８を被研磨体１に接触させた状態
で、研磨フィルム８を介して圧力を被研磨体１に加えな
がら回転することで被研磨体を研磨することができる。

【００２０】この圧力は加圧手段１４によって任意の値
に設定できる。

【００２１】研磨ヘッド４の下面には脱着可能な弾性体
パッド７が取り付けられている。これは加圧手段１４に
よる加圧力を研磨フィルム８の研磨面全面に分散させる
ためである。

【００２２】研磨フィルム供給手段９は砥粒を有する帯
状の研磨フィルム８を弾性体パッド７の下に供給する。
研磨フィルム８のうち、この弾性体パッド７の下へ供給
された部分が被研磨体１を研磨する。研磨終了後動作を
終えると、弾性体パッド７の下にある部分は研磨能力が
低下しているので研磨フィルム回収手段１０によって回
収される。同時に研磨フィルム供給手段１０が、前記研
磨能力が低くなった部分に隣接している未だ研磨に使用
されていない研磨能力の高い部分を弾性体パッド７の下
に供給する。また、研磨フィルム８は研磨フィルム供給
手段９と研磨フィルム回収手段１０によって張りが与え
られる。

【００２３】研磨による傷が発生し難くなるように第２
の駆動手段６によって研磨ヘッド４の自転方向と逆方向
である矢印Ｂの方向に研磨ヘッド４を公転させることが
好ましい。

【００２４】また、自転の回転数と公転の回転数は数rp
mから数千rpmの範囲から選択され、両者を同回転数とす
ることがより好ましい。

【００２５】また、研磨ヘッド４の自転軸と公転軸との
距離Ｃは研磨ヘッド４の半径Ｄより小さくなるように設
定されるが、これは公転軸を中心に半径をＣとする領域
内において研磨ヘッド４に周転円運動をさせるためであ
る。研磨ヘッド４が周転円運動をすることで、前記領域
における研磨量は前記領域以外の部分に比べてより多く
なり、且つその領域内は均一に研磨される。

【００２６】また、第３の駆動手段１８は、研磨ヘッド
４が被研磨体１の被研磨面４の研磨すべき部分に対向す
るように、研磨ヘッド４を水平方向に移動させ位置決め
を行う。

【００２７】以下に本発明の研磨装置が被研磨体を研磨
する際の動作を説明する。

【００２８】不図示の被研磨体搬送手段によって搬送さ
れた被研磨体１が、被研磨体保持手段３上に置かれて保
持される。研磨ヘッド４は被研磨体１の被研磨面２に対
向する面を有しており、前記面に砥粒を有する帯状の研
磨フィルム８が前記研磨フィルム供給手段９によって供
給されている。ついで第３の駆動手段１８が研磨ヘッド
４を被研磨体１の被研磨面２の中で研磨すべき箇所の直
上に位置するように水平方向に移動させ位置決めする。
また研磨ヘッド４は第１の駆動手段５と第２の駆動手段
６とによって自転し且つ公転する。このとき研磨フィル
ム８も研磨ヘッド４とともに自転し、公転する。位置決
めされた研磨ヘッド４は、研磨ヘッド上下駆動手段１３
によって研磨フィルム８を被研磨体１に当接し、被研磨
体を研磨する。また、加圧手段１４が所望の加圧力を研
磨ヘッド４に与え研磨量を調節する。このとき研磨フィ
ルム供給手段９と研磨フィルム回収手段１０とが研磨フ
ィルム８に与える張力は、研磨フィルム８が当接する被
研磨体１の被研磨面２に密着した状態で回転出来る程度
に設定される。

【００２９】研磨ヘッド４の前記周転円運動によって被
研磨体１の被研磨面２のうち研磨ヘッド４の公転軸を中
心として自転軸と公転軸との距離を半径とした領域内が
均一に研磨される。

【００３０】研磨が終了すると、研磨ヘッド４は研磨ヘ
ッド上下駆動手段１３によって上方へ移動し、研磨ヘッ
ド４に設けられた研磨フィルム８も一緒に被研磨体１か
ら離れる。被研磨体１は、不図示の被研磨体搬送手段に
よって被研磨体保持手段３上から取り外される。研磨フ
ィルム回収手段１０は、被研磨体１を研磨に用いられ研
磨能力が低くなった部分の研磨フィルムを研磨ヘッド４
の下面から巻き取って回収する。そして同時に研磨フィ
ルム供給手段９が、研磨フィルム８のうち研磨使用済み
の部分と隣接する未だ研磨に使用されていない部分を研
磨ヘッド４の下面に供給する。そして再び新たな被研磨
体１を研磨する。

【００３１】また本発明は、第１の実施の形態に記載し
たように被研磨体１が下側で研磨ヘッド４が上側に配置
される形態に限定されることはなく、被研磨体１が被研
磨面２を下に向けて上側に設けられ、研磨ヘッド４が下
側に配置される形態であってもよい。

【００３２】また、本発明は被研磨体保持手段３と研磨
ヘッド４のうち、少なくともいずれか一方に不図示の駆
動手段を設けて水平方向へ揺動運動をさせて研磨を行う
ことも好ましい。

【００３３】また、本発明の研磨装置による研磨フィル
ム８の供給方法としては、上記方法のように研磨中に研
磨フィルム８の搬送を止める他に、研磨中に研磨フィル
ム８を所望のスピードで送り出し、巻き取りながら回収
し続ける方法であってもよい。

【００３４】また、本発明の研磨装置による研磨ヘッド
４の回転運動としては、例えば短時間で多くの研磨量を
得る必要がある場合には、自転、公転の回転方向を互い
に逆向きにすることがよい。また、前記周転円運動では
自転数と公転数を一致させることが好ましいが、例えば
研磨すべき部分をそれ以外の部分との境界付近の研磨量
が漸次変化するように研磨する場合は自転数と公転数を
自由に異ならせてもよい。

【００３５】また、前述したように研磨すべき部分とそ
れ以外の部分との境界付近の研磨量が漸次変化するよう
に研磨する場合は距離Ｃを半径Ｄ以上にしてもよい。ま
た、必要に応じて研磨ヘッド４の自転のみで研磨を行っ
てもよい。

【００３６】また、本発明は、第１の実施の形態におい
て研磨ヘッド４の口径が被研磨体１の口径よりも小さく
部分研磨に適した形態を示したが、その他に被研磨体１
の口径と同径或いはそれ以上にして全面研磨が可能な形
態にしてもよい。その場合、より好ましい被研磨体１の
口径と研磨ヘッド４の口径との比は、１以上２未満の範
囲の中である。

【００３７】なおここでいう部分研磨とは、被研磨体の
被研磨面の中の研磨すべき部分を特定してその部分のみ
を研磨することであり、また全面研磨とは被研磨体の被
研磨面を全面研磨することを意味する。

【００３８】そして部分研磨は、被研磨面全面を予め大
まかに粗研磨した後に、粗研磨された被研磨面２の中で
更に研磨する必要がある部分のみと選択的に研磨する修
正研磨工程に適している。

【００３９】また、本発明の研磨ヘッドを複数用いて、
一つの研磨面を同時に研磨することも好ましい。

【００４０】また、研磨フィルム８を交換するときに
は、研磨フィルム供給手段９及び研磨フィルム回収手段
１０ごと研磨ヘッド４からとりはずし、未使用の研磨フ
ィルム８が収納されている研磨フィルム供給手段９及び
研磨フィルム回収手段１０に交換することが出来る。或
いは研磨ヘッド４ごと研磨装置からとりはずし、未使用
の研磨フィルム８が収納されている研磨フィルム供給手
段９及び研磨フィルム回収手段１０を有した研磨ヘッド
４に交換してもよい。

【００４１】本発明に用いられる研磨フィルムは、可撓
性の基材表面に多数の砥粒が分散配置したものが好まし
く用いられる。砥粒は、基材に直接固着していてもよい
し、接着剤等で固定されていてもよい。

【００４２】また、前記基材としてポリエステル、ポリ
ウレタン、テフロン等の高分子材料等が好ましく用いら
れる。

【００４３】本発明に用いられる砥粒としては、例えば
粒径がミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの比
較的均一な砥粒が好ましい。

【００４４】より具体的には、例えば酸化シリコン（Si
O₂等）、酸化アルミニウム（Al₂O₃等）、酸化マンガン
（MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄等）、酸化セリウム（CeO、 CeO₂
等）、酸化イットリウム（Y₂O₃等）、酸化モリブデン
（MoO₂等）, 酸化カルシウム（CaO₂等）,酸化マグネシ
ウム（MgO等）, 酸化錫（SnO₂等）等を挙げることが出
来る。例えば被研磨体１の構成元素がSiならばSiO₂、Ce
O等、また被研磨体１の構成元素がAl、Cu、W等の金属で
あればAl₂O₃ 、MnO2等の砥粒を用いることがより好まし
い。また、砥粒の粒径はおよそ８ｎｍ〜５０ｎｍで粒度
分布が比較的そろっていることがより好ましい。例えば
本発明で用いることができる研磨フィルムとしては、特
開平９−８５６３２号公報に開示されるようなフィルム
であってもよい。

【００４５】図２及び図３は本発明に用いられる研磨フ
ィルム８の別の例を模式的に表した図である。

【００４６】図２は、研磨量がそれぞれ異なる砥粒を有
した３種の研磨フィルム８ａ、８ｂ、８ｃの研磨面を模
式的に示しており、研磨フィルム８ａは大きい粒径の砥
粒１９ａを有し、研磨フィルム８ｂは中程度の粒径の砥
粒１９ｂを有し、研磨フィルム８ｃは小さい粒径の砥粒
１９ｃを有している。

【００４７】被研磨体を所定時間内に研磨する量、つま
り研磨量は、研磨フィルム８ａ、８ｂ、８ｃの中で各研
磨フィルム８ａを用いて研磨した場合が一番多く、次い
で８ｂ、８ｃの順で少ない。また、表面粗さ、つまり被
研磨面の平坦度は研磨フィルム８ｃを用いて研磨した場
合が一番よく、次いで８ｂ、８ｃの順でよい。

【００４８】また、研磨フィルム８による研磨量は、粒
径ではなく砥粒の素材を変えることで変化させることも
できる。

【００４９】また、図３は、一枚の基材上に異なる粒径
の砥粒がそれぞれ特定の領域に塗布された研磨フィルム
８ｄを示している。

【００５０】研磨フィルム８dは、大きい粒径の砥粒１
９ａを塗布した領域Ｆ、Ｉ、中程度の粒径の砥粒１９ｂ
を塗布した領域Ｇ、Ｊ、小さい粒径の砥粒１９ｃを塗布
した領域Ｈ，Ｋを有する。また、各領域は研磨フィルム
８ｄの送り方向に対して順にＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋの
順で配列される。またＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋの各領
域は、その順序で研磨フィルム８ｄの長手方向に沿って
繰り返して設けられている。

【００５１】各領域の長さはそれが用いられる研磨ヘッ
ド４の口径よりも大きくした方がよい。

【００５２】また、図３に示した研磨フィルム８ｄは、
粒径が異なる３種類の砥粒がそれぞれの各領域に塗布さ
れているが、３種の砥粒として硬度の異なる材料の砥粒
を各領域に塗布したものであってもよい。

【００５３】また、図３では３種類の砥粒を用いたが、
本発明に用いられる研磨フィルムとしては２種類ないし
４種類以上の研磨量の異なる砥粒をそれぞれの領域に分
けて研磨フィルム８ｄの同一面上に設けたものを用いて
もよい。

【００５４】また、本発明により研磨される被研磨体と
して、例えば略円形であるＳＯＩ基板、Si、GaAs、InP
等からなる半導体ウエハー、半導体集積回路形成過程に
おいて表面に絶縁膜あるいは金属膜を有したウエハー等
を例として挙げることが出来る。上記ウエハーの口径は
例えば６インチ以上また更には１２インチ以上である。
また、本発明によって研磨される被研磨体１は必ずしも
円形である必要はなく、例えば四角形のディスプレー用
の基板等も本発明の被研磨体の１例として挙げることが
できる。

【００５５】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態による研磨装置を示す図である。第１の
実施の形態と異なる点は液体の供給手段１１が設けられ
ており液体１２を被研磨体１と研磨フィルム８との間に
供給する点であり、その他の構成は第１の実施の形態と
同じである。

【００５６】本実施の形態で用いられる液体１２として
は、例えばｐＨが調整された水酸化カリウム（KOH）水
溶液、或いは水酸化ナトリウム（NaOH）水溶液、或いは
イソプロピルアルコール、純水、また或いは金属を酸化
する化学成分を有する溶液等がある。

【００５７】また、上記液体をそれぞれ混合させること
も好ましいものである。

【００５８】液体１２を被研磨体１と研磨パッド８との
間に供給しながら研磨することで、液体１２の冷却作用
により研磨時に研磨フィルム８と被研磨体１との間に発
生する摩擦熱による温度上昇を抑えることが出来る。よ
って熱によって電気的劣化しやすい半導体素子等を有す
る基板等を研磨する際特に好ましい。

【００５９】また、供給される液体１２が、発生する研
磨屑の飛散を防ぐことができ、その結果研磨装置を清浄
な状態に保つことができる。

【００６０】砥粒として酸化シリコンを用いて被研磨体
であるシリコンウエハーを研磨する場合、砥粒がシリコ
ンウエハーに強力に固着して除去することが困難になる
ことがある。この場合、例えば水酸化カリウム水溶液等
の液体１２を研磨フィルム８とシリコンウエハーとの間
に供給することで酸化シリコンがシリコンウエハーに固
着することを防止できる以下に本発明の研磨装置を用い
て被研磨面を研磨する数例を記す。

【００６１】（実施例１）実施例１は、図２に示した粒
径の異なる砥粒をそれぞれ有した３種の研磨フィルム８
ａ、８ｂ、８ｃを用いて第１の実施の形態で示した研磨
装置を用いて被研磨体を部分研磨する方法である。図６
は、実施例１における被研磨体１を研磨する工程を表し
たフローチャートである。図６に示すように研磨工程は
全面研磨工程Ｓ０と部分研磨工程Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６とに
分かれる。全面研磨工程Ｓ０に用いられる研磨装置とし
ては、図８、図９に示したような従来型の研磨装置、ま
たは図１に示した研磨装置を改良して研磨ヘッドの口径
を被研磨体の口径よりも大きくした研磨装置を用いるこ
とができる。

【００６２】例えば１００枚の被研磨体を用意する。そ
して全面研磨工程Ｓ０において被研磨体の全面を大まか
に研磨する。

【００６３】全面研磨工程（Ｓ０）を終了した被研磨体
は、公知の膜厚測定装置を用いて表面形状を測定するこ
とで被研磨面全面において他の部分よりも逸脱して表面
が粗く、前記他の部分と略同程度の表面粗さにする必要
がある部分が特定される（Ｓ１）。

【００６４】次に特定された前記部分を研磨する部分研
磨を説明する。

【００６５】工程Ｓ２において工程Ｓ１で得た情報をも
とに１００枚の被研磨体を研磨フィルム８ａを用いて順
次部分研磨する。研磨フィルム８ａは、被研磨体を１枚
研磨するごとに使用済みの部分を巻き取り、未使用の部
分を送り出すように供給且つ回収される。こうして各被
研磨体は、常に未使用の状態の研磨フィルム８ａによっ
て研磨される。

【００６６】こうして１００枚の被研磨体を研磨フィル
ム８ａを用いて順次研磨した後、被研磨面全面において
他の部分よりも逸脱して表面が粗く、且つ研磨フィルム
８ａを用いて再研磨することで前記他の部分と略同程度
の表面粗さにしたい部分があるか否かを公知の膜厚測定
装置を用いて検出し、前記１００枚の被研磨体の中から
該当する被研磨体を選び出す（Ｓ３）。そして選び出さ
れた被研磨体は再び工程Ｓ２において再研磨される。工
程Ｓ２において１００枚の被研磨体がすべて研磨フィル
ム８ａを用いて再研磨する必要が無くなった後、研磨フ
ィルム８ａを研磨フィルム８ｂに取り替える。

【００６７】前記１００枚の被研磨体は、工程Ｓ１と工
程Ｓ３のうち少なくとも１つ以上から得られた情報をも
とに被研磨体の被研磨面の中で研磨フィルム８bにより
用いることで研磨する必要がある部分を特定し、研磨フ
ィルム８ｂが被研磨体の該部分を部分研磨する（Ｓ
４）。研磨の方法は工程Ｓ２と同様である。工程Ｓ４に
よる研磨が終了した後、工程Ｓ３と同様に公知の膜厚測
定装置を用いて再び研磨すべき部分を有した被研磨体を
選び出し（Ｓ５）、工程Ｓ４による再研磨を行う。

【００６８】そして工程Ｓ４による再研磨が終了した
後、研磨フィルム８ｂを研磨フィルム８ｃに取り替え、
工程Ｓ１と工程Ｓ３と工程Ｓ５のうち少なくとも１つ以
上から得られた情報をもとに工程Ｓ４と同様に部分研磨
を行う（Ｓ６）。そして工程Ｓ５と同様に前記１００枚
の被研磨体の中で研磨フィルム８ｃを用いることで再研
磨する必要がある被研磨体を選び出し（Ｓ７）、選んだ
被研磨体を工程Ｓ６において再研磨し、研磨を終了する
（Ｓ８）。

【００６９】（実施例２）実施例２は、図３で示した粒
径が異なる３種の砥粒を研磨量が多い順にそれぞれ各領
域Ｆ、Ｇ，Ｈに分けて同一面上に塗布した研磨フィルム
８dを用いて被研磨体を１枚ずつ研磨する方法である。

【００７０】図６は、実施例２により被研磨体１を研磨
する様子を表したフローチャートである。図６に示すよ
うに全面研磨（Ｓ０）された被研磨体は、公知の膜厚測
定装置を用いて被研磨体の被研磨面全面を観察し、他の
部分よりも逸脱して表面が粗い部分、すなわち部分研磨
すべき部分がある場合、研磨パッド８ｄの領域Ｆ、Ｇ、
Ｈのなかでどの領域を用いて研磨を始めれば良いか判別
し（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５）、領域Ｆ、Ｇ、Ｈのいずれか１
つから部分研磨を始める（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）。

【００７１】工程Ｓ６が終了した後、公知の膜厚測定装
置を用いて被研磨体の被研磨面全面を再び観察し、他の
部分よりも逸脱して表面が粗い部分、すなわち再研磨す
べき部分があれば領域Ｆ、Ｇ、Ｈに隣接する領域Ｉ、
Ｊ、Ｋのなかでどの領域を用いて研磨を始めれば良いか
判別し（Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１）、領域Ｉ、Ｊ、Ｋのいず
れか１つから部分研磨を始め（Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１
２）、研磨を終了させる（Ｓ１３）。

【００７２】

【発明の効果】本発明によれば、帯状研磨フィルムが砥
粒を有しているので砥粒が帯状研磨フィルムと被研磨体
との間に均一に保持される。その結果前記研磨すべき部
分を均一に研磨することが出来る。また、帯状研磨フィ
ルム回収手段が研磨後研磨能力の低下した帯状研磨フィ
ルムを被研磨体の被研磨面と接触する部分から回収し、
帯状研磨フィルム供給手段が次の研磨のために最適な研
磨能力を有する帯状研磨フィルムを供給できる。その結
果帯状研磨フィルムを交換する際にかかる時間を大幅に
短縮することが出来るのでスループットが向上する。さ
らに帯状研磨フィルムに付着した研磨屑や研磨液中の微
粒子が被研磨体を汚染したり、或いは被研磨体に傷を与
えることが避けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による化学機械研磨
装置を説明する模式図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に用いる研磨性能の
異なる３種の砥粒をそれぞれ有する３種の研磨フィルム
の研磨面を表した模式図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による研磨性能の異
なる３種の砥粒を同一面に有した研磨フィルムの研磨面
を表した模式図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態による化学機械研磨
装置を説明する模式図である。

【図５】本発明の第１の実施例を説明するフローチャー
トである。

【図６】本発明の第２の実施例を説明するフローチャー
トである。

【図７】従来の化学機械研磨装置の１形態を表す模式図
である。

【図８】従来の化学機械研磨装置の別の形態を表す模式
図である。

【符号の説明】１被研磨体２被研磨面３被研磨体保持手段４研磨ヘッド５第１の駆動手段６第２の駆動手段７弾性体パッド８研磨フィルム９研磨フィルム供給手段１０研磨フィルム回収手段１１供給手段１２研磨液１３研磨ヘッド上下駆動手段１４加圧手段１６スラリー供給手段１７小孔１５研磨パッド１８第３の駆動手段１９砥粒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被研磨体を研磨するための研磨ヘッド
と、前記被研磨体を保持するための被研磨体保持手段
と、を有し、前記研磨ヘッドの面が前記被研磨体保持手
段に対向して配置される研磨装置において、前記研磨ヘ
ッドは、砥粒を有する帯状研磨フィルムを前記面に供給
する帯状研磨フィルム供給手段と、前記帯状研磨フィル
ムを前記面から回収する帯状研磨フィルム回収手段と、
を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】前記研磨ヘッドの前記面の口径は前記被
研磨体の口径より小径であることを特徴とする請求項１
記載の研磨装置。
【請求項３】前記研磨ヘッドは、自転するための駆動
手段を有することを特徴とする請求項１記載の研磨装
置。
【請求項４】前記研磨ヘッドは公転軸を中心に公転す
るための駆動手段を有することを特徴とする請求項３記
載の研磨装置。
【請求項５】前記研磨ヘッドの前記自転軸と前記公転
軸との距離は前記研磨ヘッドの半径より小さいことを特
徴とする請求項４記載の研磨装置。
【請求項６】前記研磨ヘッドと前記研磨体保持手段の
少なくともいずれか一方を揺動させるための揺動手段を
有することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項７】前記研磨ヘッドは前記被研磨体の被研磨
面の一部のみを研磨することを特徴とする請求項１記載
の研磨装置。
【請求項８】前記研磨ヘッドは複数で前記被研磨体の
被研磨面の全面を研磨することを特徴とする請求項１記
載の研磨装置。
【請求項９】前記研磨ヘッドは前記被研磨体の被研磨
面を修正研磨することを特徴とする請求項１記載の研磨
装置。
【請求項１０】前記研磨ヘッドの研磨面と前記帯状研
磨フィルムとの間に弾性部材を有することを特徴とする
請求項１記載の研磨装置。
【請求項１１】前記弾性部材はポリウレタンであるこ
とを特徴とする請求項１０記載の研磨装置。
【請求項１２】前記帯状研磨フィルムと前記被研磨体
の被研磨面との間に液体を供給する手段を有することを
特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項１３】前記研磨ヘッドは前記駆動手段と脱着
可能であることを特徴とする請求項３記載の研磨装置。
【請求項１４】研磨ヘッドに設けられた帯状研磨フィ
ルム供給手段により前記研磨ヘッドの面へ帯状研磨フィ
ルムを供給する工程と、前記研磨ヘッドに設けられた帯
状研磨フィルム回収手段により前記研磨ヘッドの前記面
に供給された前記帯状研磨フィルムを回収する工程とを
含み、前記研磨ヘッドの前記面に供給された帯状研磨フ
ィルムにより被研磨体を研磨する研磨方法において、研
磨面に砥粒を有する前記帯状研磨フィルムが前記被研磨
体を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１５】前記研磨ヘッドの面の口径は前記被研
磨体の口径より小径であることを特徴とする請求項１４
記載の研磨方法。
【請求項１６】半導体基板、半導体素子を構成する材
料を表面に有する半導体基板、半導体素子を構成する材
料を表面に有する絶縁性基板、のうちいずれか１つを前
記被研磨体とすることを特徴とする請求項１４記載の研
磨方法。
【請求項１７】四角形、円形のいずれか１つの基板を
前記被研磨体とすることを特徴とする請求項１４記載の
研磨方法。
【請求項１８】金属からなる被研磨面を有する前記被
研磨体を研磨することを特徴とする請求項１４記載の研
磨方法。
【請求項１９】公転軸を中心に前記研磨ヘッドを公転
させることを特徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項２０】前記自転と前記公転の方向を逆方向と
することを特徴とする請求項１９記載の研磨方法。
【請求項２１】前記自転と前記公転の回転数を同回転
数とすることを特徴とする請求項１９記載の研磨方法。
【請求項２２】前記研磨ヘッドの前記自転軸と前記公
転軸との距離を前記研磨ヘッドの半径より小さくするこ
とを特徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項２３】前記研磨ヘッドと前記研磨体保持手段
の少なくともいずれか一方を揺動させることを特徴とす
る請求項１４記載の研磨方法。
【請求項２４】前記被研磨体の被研磨面の一部を研磨
することを特徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項２５】複数の前記研磨ヘッドで前記被研磨体
の被研磨面の全面を研磨することを特徴とする請求項１
４記載の研磨方法。
【請求項２６】前記被研磨体の被研磨面を修正研磨す
ることを特徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項２７】前記研磨ヘッドの前記面と前記帯状研
磨パッドとの間に弾性部材を有することを特徴とする請
求項１４記載の研磨方法。
【請求項２８】ポリウレタンを前記弾性部材として用
いることを特徴とする請求項１４記載の研磨装置。
【請求項２９】前記帯状研磨フィルムと前記被研磨体
の前記被研磨面との間に液体を供給して研磨することを
特徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項３０】前記液体はアルカリ性水溶液であるこ
とを特徴とする請求項２９記載の研磨方法。
【請求項３１】前記液体は有機溶媒、純水、或いは有
機溶媒と純水との混合溶媒のいずれか１つであることを
特徴とする請求項２９記載の研磨方法。
【請求項３２】酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸
化マンガン、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化モ
リブデン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化錫
のうち少なくとも１種を前記砥粒として用いることを特
徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項３３】第１の粒径を有した前記砥粒を有する
前記帯状研磨フィルムを用いて前記被研磨体を研磨する
第１の工程と、前記第１の工程に続いて前記第１の粒径
よりも小さい第２の粒径を有した前記砥粒を有する第２
の前記帯状研磨フィルムを用いて前記被研磨体を研磨す
る第２の工程とによって前記被研磨体を研磨することを
特徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項３４】第１の材料からなる前記砥粒を有する
前記帯状研磨フィルムを用いて前記被研磨体を研磨する
第１の工程と、前記第１の材料と異なる第２の材料から
なる前記砥粒を有する第２の前記帯状研磨フィルムを用
いて前記被研磨体を研磨する第２の工程と、によって前
記被研磨体を研磨することを特徴とする請求項１４記載
の研磨方法。
【請求項３５】第１の粒径を有した第１の前記砥粒を
第１の部分に有し、前記第１の粒径と異なる第２の粒径
を有した第２の前記砥粒を前記第１の部分と異なる第２
の部分に有する前記帯状研磨フィルムを用いることを特
徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項３６】第１の材料からなる第１の前記砥粒を
第１の部分に有し、前記第１の粒径と異なる第２の材料
からなる第２の前記砥粒を前記第１の部分と異なる第２
の部分に有する前記帯状研磨フィルムを用いることを特
徴とする請求項１４記載の研磨方法。
【請求項３７】前記研磨ヘッドが自転することで前記
研磨ヘッドに設けられた前記帯状研磨フィルムが自転
し、前記被研磨面の被研磨面を研磨することを特徴とす
る請求項１４記載の研磨方法。