JPH11151662A

JPH11151662A - 研磨布

Info

Publication number: JPH11151662A
Application number: JP31736897A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tsunoda; 勝己角田; Hirobumi Fukumoto; 博文福本
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨面の厚さ減少量が視覚により検出できる研
磨布を提供する。【解決手段】研磨面に同心円状の複数の溝２１を所定間
隔で設ける。この溝２１の深さは、長方形で囲った領域
Ｂ〜Ｄ以外の部分が０．５ｍｍ、領域Ｂが０．２５ｍ
ｍ、領域Ｃが０．１７ｍｍ、領域Ｄが０．１３ｍｍであ
る。そのため、この研磨布１は、研磨面が厚さ０．１３
ｍｍ以上削り取られた時点で領域Ｄがマークとして現れ
る。研磨面がさらに削り取られて研磨面の減少量が０．
１７ｍｍになった時点で、領域Ｃがマークとして現れ
る。研磨面がさらに削り取られて研磨面の減少量が０．
２５ｍｍになった時点で、領域Ｂがマークとして現れ
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、半導体基板やウエ
ハ表面の研磨に使用される研磨布に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体基板の研磨方法とし
て、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法が採
用されている。このＣＭＰ法は、例えば発泡ポリウレタ
ン等からなる研磨布に被研磨面を加圧により押しつけ、
コロイダルシリカ等の砥粒が分散された研磨剤を用いて
研磨する技術である。最近では、ウエハ表面（絶縁膜や
金属膜）の平坦化法としても、ＣＭＰ法が採用されるよ
うになっている。

【０００３】このようなＣＭＰ法では、研磨レートや均
一性の安定化のために、研磨が終了する毎にあるいは研
磨中に、研磨によって目詰まりした研磨布の表面をダイ
ヤモンドが電着されたディスクで削り取る作業（ドレッ
シング）を行う。

【０００４】多くの研磨布は、研磨材が研磨面全体に均
一に行き渡るように、また、被研磨面が研磨布に貼り付
つくことを防止するために、研磨面全体に凹凸が形成さ
れているが、このような研磨布は、ドレッシングによっ
て凹部の深さが減少する。そして、凹部の深さが浅くな
った研磨布で研磨を続けると、研磨布の研磨面に被研磨
面が貼り付くようになる。

【０００５】また、最近の層間絶縁膜の平坦化において
は、ＣＭＰ法によって高い平坦性と良好な面内均一性を
実現するために、研磨面をなす布より柔らかい布を下地
布として積層した研磨布が用いられており、このような
研磨布はドレッシングによって研磨面の硬い布が薄くな
る。そして、このような積層構造の研磨布であっても、
研磨面側の硬い布が薄くなった状態で研磨を行うと、被
研磨面の高い平坦性は得られない。

【０００６】このように、研磨面に凹凸を有する研磨布
の場合も、積層構造の研磨布の場合も、研磨面の厚さ減
少量を把握して、適切なタイミングで研磨布の交換を行
う必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドレッ
シングによる研磨面の厚さ減少量は、使用するディスク
のダイヤモンドの減り具合等によっても変化するため、
研磨枚数や累積研磨時間で一概に研磨面の厚さ減少量を
把握することはできない。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、研磨面の厚さ減少量が視
覚により検出できる研磨布を提供することを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、研磨面の少なくとも一部が
凹凸状に形成された研磨布において、凹部の深さが周り
より浅い領域を設けたことを特徴とする研磨布を提供す
る。

【００１０】この研磨布は、浅い凹部の深さまで研磨面
が削り取られると、浅い凹部の領域は平坦になるが周り
の深い凹部は残るため、この平坦な領域がマークとして
現れる。そして、研磨面の厚さの減少量が、浅い凹部の
深さ以上であってその周りの深い凹部より少ない間、こ
のマークは存在する。

【００１１】したがって、浅い凹部の深さを、検出した
い研磨面の厚さ減少量（例えば交換目安にする厚さ減少
量）に相当する寸法にしておけば、前記マークの出現に
よって、研磨面が設定された厚さ減少量以上になったこ
とが分かる。

【００１２】請求項２に係る発明は、研磨面側の布と下
地布とで構成された積層構造の研磨布において、研磨面
側の布は、２枚以上の布を隣り合う布の色が異なるよう
に積層した構造であることを特徴とする研磨布を提供す
る。

【００１３】この研磨布は、最も研磨面側にある布の厚
さ分だけ研磨面が削り取られると、第２の布が露出して
研磨面の色が変わる。研磨面側の布として３枚以上の布
が積層されている場合には、この第２の布の厚さ分だけ
研磨面がさらに削り取られることによって、第３の布が
露出して研磨面の色が再び変わる。このような研磨面の
厚さ減少に伴う研磨面の色の変化は、研磨面側の布の積
層枚数に応じた数だけ生じる。

【００１４】したがって、研磨面側の布の積層枚数が２
枚である場合には、最も研磨面側の布の厚さを、検出し
たい研磨面の厚さ減少量（例えば交換目安にする厚さ減
少量）に相当する寸法にしておけば、研磨面の色が変わ
ることにより、研磨面が設定された厚さ減少量以上にな
ったことが分かる。また、研磨面側の布の積層枚数が３
枚以上である場合には、研磨面側の布をなす各布の厚さ
を検出したい研磨面の厚さ減少量に応じた寸法にしてお
けば、研磨面の厚さ減少量を複数段階で検出することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１および２は本発明の第１実施形態に相当
する研磨布を示し、図１は研磨面の平面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００１６】これらの図に示すように、第１実施形態の
研磨布１は、研磨面側の布２と下地布３とで構成された
積層構造の研磨布であり、研磨面は円形になっている。
研磨面側の布２としては、厚さ１．２ｍｍの硬質布（発
泡ポリウレタン製）を、下地布３としては、厚さ１．２
ｍｍの軟質布（例えばフエルト）を用いた。

【００１７】この研磨布１の研磨面（布２の下地布３側
とは反対側の表面）には、研磨面をなす円と同心円状の
溝（凹部）２１が、例えば３ｍｍ間隔で複数個形成され
ている。これらの溝２１の幅Ｗは例えば１ｍｍであり、
溝２１の深さは、図１において長方形で囲った領域Ｂ〜
Ｄ以外の部分が０．５ｍｍであり、領域Ｂでは０．２５
ｍｍ、領域Ｃでは０．１７ｍｍ、領域Ｄでは０．１３ｍ
ｍである。すなわち、領域Ｂ〜Ｄは凹部の深さが周りよ
り浅い領域であって、領域Ｂ〜Ｄをそれぞれ含む断面に
は深い溝と浅い溝の両方が存在する。図２に示すよう
に、例えば領域Ｂを含む断面には、深さＨ₁が０．５ｍ
ｍの深い溝２１ａと、深さＨ₂が０．２５ｍｍの浅い溝
（浅い凹部）２１ｂが形成されている。

【００１８】この研磨布１は、ドレッシングにより研磨
面が厚さ０．１３ｍｍ以上削り取られた時点で、領域Ｄ
の浅い溝２１ｂはなくなって平坦になるが周りの深い溝
２１ａは残るため、この平坦な領域Ｄがマークとして現
れる。研磨面がさらに削り取られて研磨面の減少量が
０．１７ｍｍになった時点で、領域Ｃの浅い溝２１ｂは
なくなって平坦になるが周りの深い溝２１ａは残るた
め、この平坦な領域Ｃがマークとして現れる。研磨面が
さらに削り取られて研磨面の減少量が０．２５ｍｍにな
った時点で、領域Ｂの浅い溝２１ｂはなくなって平坦に
なるが周りの深い溝２１ａは残るため、この平坦な領域
Ｂがマークとして現れる。この状態の研磨面の平面図を
図３に、図３のＥ−Ｅ線断面図を図４に示す。

【００１９】図２では浅い溝２１ｂが形成されていた領
域Ｂ〜Ｄに相当する部分２２が、図４では平坦になって
いることが分かる。また、図３から分かるように、領域
Ｂ〜Ｄに相当する部分２２に溝（浅い溝）がなくなるこ
とで、その部分２２が研磨面にマークとして現れる。

【００２０】したがって、この研磨布１は、研磨面の厚
さ減少量を、各マークの出現により０．１３ｍｍ、０．
１７ｍｍ、および０．２５ｍｍの三段階で検出すること
ができる。

【００２１】この研磨布１を用い、研磨剤として、ヒュ
ームドシリカをアンモニア水溶液に分散させたもの（ｐ
Ｈ：１０．８、シリカ含有率１３重量％）を用いて、１
枚の研磨中にドレッシングを１１回実施する条件で、ウ
エハ５００枚以上の研磨を行った。研磨枚数が２５０枚
の時点では、領域Ｄのみのマークが明確に出現している
ことが確認された。また、研磨枚数が５００枚の時点で
は、領域Ｂ〜Ｄの全てのマークが出現していることが確
認されるとともに、ウエハが研磨布１に貼り付く現象が
起こり始めた。この結果に基づき、領域Ｃのマークが出
現した時点で研磨布を交換するようにしたところ、ウエ
ハが研磨布１に貼り付くトラブルは生じなくなった。

【００２２】図５および６は本発明の第２実施形態に相
当する研磨布を示し、図５は研磨面の平面図であり、図
６は図５の縦断面図である。これらの図に示すように、
第２実施形態の研磨布４は、研磨面側の布５と下地布６
とで構成された積層構造の研磨布であり、研磨面は円形
になっている。また、研磨面側の布５は、２枚の布５
１，５２を隣り合う布の色が異なるように積層したもの
である。そして、下地布６としては、厚さ１．０ｍｍの
軟質布（発泡ポリウレタン製）を、最も研磨面側の布５
１としては、白色の厚さ０．２ｍｍの硬質布（発泡ポリ
ウレタン製）を、中間の布５２としては、赤色の厚さ
０．５ｍｍの硬質布（発泡ポリウレタン製）を用いた。

【００２３】この研磨布４の研磨面には、１０ｍｍ間隔
で格子状の溝７が設けてある。この溝７の深さＨ₃は
０．５ｍｍであり、幅Ｗ₂は０．５ｍｍである。すなわ
ち、この溝７の下地側０．３ｍｍ分は中間の布５２に形
成されているため、使用前の研磨面は、白色の面に赤色
の格子の細いラインが描かれた状態になっている。

【００２４】この研磨布４は、研磨面がドレッシングに
より削り取られると、研磨面の厚さ減少量が０．２ｍｍ
となった時点で、研磨面全体の色が、中間の布５２の色
である赤色に変化する。したがって、この研磨布４は、
研磨面の厚さ減少量が０．２ｍｍであることを、研磨面
の色の変化により検出することができる。

【００２５】また、この研磨布４は、被研磨面を高い平
坦性で研磨するために、研磨面をなす布５より柔らかい
布を下地布６として積層した構造の研磨布である。その
ため、研磨面側の硬い布５が薄くなった状態で研磨を行
うと、被研磨面の高い平坦性は得られなくなる。したが
って、被研磨面を高い平坦性で研磨するために必要な研
磨面側の布５の厚さを、予め実験等により求めておき、
その結果から最も研磨面側の布５１の厚さを設定すれ
ば、最も研磨面側の布５１の厚さ分だけ研磨面が削り取
られて、研磨面全体の色が赤色に変わった時点で研磨布
４を交換することにより、被研磨面が高い平坦性で研磨
されるようにすることができる。

【００２６】なお、第１実施形態の研磨布１は、請求項
１の実施形態に相当するものであるが、請求項１の発明
は、この研磨布１のように研磨面の全面が凹凸状になっ
ているものに限定されず、少なくとも一部が凹凸状に形
成されていればよい。また、浅い凹部の領域として、深
さの異なる３種類の領域を設けているが、１種類以上設
けてあればよいし、同じ深さの領域を２カ所以上に設け
てもよい。また、浅い凹部の領域の平面形状は長方形に
限定されず、円形やリング状などであってもよい。

【００２７】また、第２実施形態の研磨布４は、請求項
２の実施形態に相当するものであるが、請求項２の発明
は、この研磨布４のような構造の研磨布に限定されず、
研磨面の溝７がないもの、下地布と研磨面をなす布との
硬さが同じであるもの、研磨面側の布が３枚以上であっ
て隣り合う布の色が異なるように積層したもの等も含ま
れる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の研磨布
によれば、研磨面にマークが出現することによって、研
磨面の厚さ減少量を検出することができる。

【００２９】請求項２の研磨布によれば、研磨面の色が
変化することによって、研磨面の厚さ減少量を検出する
ことができる。このように、研磨面の厚さ減少量が視覚
により容易に検出できるため、適切なタイミングで研磨
布の交換を行うことができるようになる。その結果、平
坦性の高い研磨が可能となるとともに作業効率も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に相当する研磨布を示す
平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】浅い溝がなくなった状態の研磨面を示す平面図
である。

【図４】図３のＥ−Ｅ線断面図である。

【図５】本発明の第２実施形態に相当する研磨布を示す
平面図である。

【図６】図５の縦断面図である。

【符号の説明】

１研磨布２研磨面側の布２１溝（凹部）２１ａ深い溝（周り）２１ｂ浅い溝（凹部）３下地布４研磨布５研磨面側の布５１最も研磨面側の布５２中間の布６下地布７溝Ｂ凹部の深さが周りより浅い領域Ｃ凹部の深さが周りより浅い領域Ｄ凹部の深さが周りより浅い領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨面の少なくとも一部が凹凸状に形成
された研磨布において、凹部の深さが周りより浅い領域
を設けたことを特徴とする研磨布。
【請求項２】研磨面側の布と下地布とで構成された積
層構造の研磨布において、研磨面側の布は、２枚以上の
布を隣り合う布の色が異なるように積層した構造である
ことを特徴とする研磨布。