WO2004001829A1

WO2004001829A1 - 研磨体、研磨装置、半導体デバイス及び半導体デバイスの製造方法

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Publication number: WO2004001829A1
Application number: PCT/JP2003/007854
Authority: WO
Inventors: Susumu Hoshino; Isao Sugaya
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2003-12-31
Also published as: US7189155B2; KR20040108763A; TW200403133A; TWI285581B; US20050142989A1; CN1663028A; JP2004023009A; KR100728545B1; CN100362630C

Abstract

　研磨体４は、基材５に取り付けられる。研磨体４は、研磨パッド６、硬質弾性部材７、及び軟質部材８を、研磨面側からこの順に積層した構造を持つ。研磨パッド６として、例えば、ロデール社製のＩＣ１０００（商品名）が用いられる。硬質弾性部材７として、例えば、ステンレス板が用いられる。軟質部材８として、ロデール社製のＳｕｂａ４００（商品名）を用いられる。研磨パッド６は、研磨面側に溝６ａを有する。研磨パッド６における溝６ａの箇所の残り厚さｄが、０ｍｍ＜ｄ≦０．６ｍｍの条件を満たすように設定される。これにより、グローバル・リムーバル均一性」を確保しながら、段差解消性を高めて「ローカル・パターン平坦性」を向上させることができ、しかも寿命の長い研磨体とすることができる。

Description

明細書研磨体、研磨装置、半導体デバイス及び半導体デバイスの製造方法技術分野

本発明は、内部に半導体回路等が形成されたウェハ等の半導体ウェハなどの被研磨物の研磨に用いられる研磨体、この研磨体を用いた研磨装置、この研磨装置を用いた半導体デバイスの製造方法、及び、半導体デバイスに関するものである。背景技術

半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、半導体製造プロセスの工程は、増加し、複雑になってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は必ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの表面における段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線や電気容量の低下などをもたらす。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生などにもつながる。

一方、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置の光源波長は短くなり、半導体露光装置の投影レンズの開口数、いわゆる N Aは大きくなつてきている。これにより、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実質的に浅くなつてきている。焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面の平坦化が要求されている。

内部に半導体回路等が形成されたウェハ等のプロセスウェハなどの被研磨物の研磨技術として、大きな (ダイサイズレベルでの) エリアの効率的な平坦化技術として注目を集めているのが、化学的機械的研磨である。これは、 C M P ( Chemical Mechanical Polishing 又は Planarization) と呼ばれる研磨工程である。 C M Pは、物理的研磨に、化学的な作用を併用して、プロセスウェハの表面層を除いていく工程で、グロ一バル平坦化及び、電極形成のための重要な技術である。具体的には、酸性、アル力リ性などの研磨物の可溶性溶媒中に、研磨粒（シリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが一般的）を分散させたスラリーと呼ばれる研磨剤を用い、更に、研磨パッドを有する研磨工具の前記研磨パッドで、ウェハ表面を加圧し、相対運動で摩擦することにより研磨を進行させる。

ところで、ブランク状態のウェハと異なりターンウェハの表面は、平坦ではなく、特にチップが形成されている部分と形成されていない部分とでは段差があるのが普通である。よって、このようなパターンゥェハを研磨する場合には、ウェハ基板の大きな周期の凹凸（うねり）に倣つて、すなわち凹凸（うねり）に沿って一様に研磨（これを、「グローバル ' リムーバル均一性」と呼んでいる。）を行いながら、局所的な凹凸をなくす（これを、「口一カル ·パターン平坦性」と呼んでいる。）ことが求められている。

このような要請に応えるべく、従来は、研磨工具において、研磨体として硬質研磨パッドと軟質パッドとを貼り合わせたいわゆる 2層パッドを用い、この 2層パッドを、硬質研磨パッドが被研磨物側となるように、剛性体からなる研磨定盤の表面に貼り付けていた。前記硬質研磨パッドとして、口デ―ル社製の I C 1 0 0 0 (商品名）が用いられ、その表面には研磨剤の供給及び排出のための溝が形成されていた。この硬質研磨パッドでは、溝が形成されていない箇所の厚さが 1 . 2 7 m m、溝の深さが約 0 . 6 m m、溝が形成されている箇所の残り厚さが約 0 . 6 7 ( = 1 . 2 7 - 0 . 6 ) m mであった。また、前記軟質パヅドとして、スポンジ状の口デ一ル社製の S u b a 4 0 0 (商品名）が用いられていた。このような 2層パッドからなる研磨体を用いれば、硬質研磨パッドと研磨定盤との間に軟質パッドが介在しているため、軟質パッドが比較的に圧縮変形し易いことから、硬質研磨パッドがパターンウェハの大きなうねりに倣って変形する。よって、パターンウェハのうねりに沿って研磨量を一定とした研磨を行うことができる。一方、局所的な凹凸に対しては、硬質研磨パッドが比較的に変形し難いので、局所的な凹凸は研磨により除去することができる。

しかしながら、これまで以上に半導体集積回路の集積度を高めることが要請され、より細かい配線ルールを適用することが要請されている。また、システム L S Iを研磨する需要が増加しているが、システム L S Iにおいては、パターンの疎密度の分布が激しくなつている。

このように、細かい配線ルールで決定されるパターンや、疎密度の分布が激しいパターンが内部に形成されたパターンウェハを研磨する場合、前述したような従来の研磨体を用いても、「グローバル ·リム一バル均一性」と「口一カル 'パターン平坦性」を共に満足させることが困難であつた。すなわち、これらのウェハにおいては局所的な凹凸が大きくなる傾向にあり、前述したような従来の研磨体を用いた場合には、局所的な凹凸が増大するに伴って、軟質パッドが圧縮変形し、硬質パッドもそれに倣って変形する結果、段差解消性が低下し、「ローカル 'パターン平坦性」を確保することが困難となる。

そこで、本発明者は、表面に溝が形成された研磨パッド、硬質弾性部材、及び軟質部材をこの順に積層した構造を持つ研磨体を、案出した。ここで、硬質弾性部材は、例えば、ヤング率が 10000 k g /m m ²以上の弹性部材である。軟質部材は、例えば、 1 . O k g Z c m ²で加圧した時の圧縮率が 1 0 %以上の部材である。この研磨体を用いれば、研磨パッドと軟質部材との間に硬質弾性部材が挟み込まれているため、「グローバル · リムーバル均一性」を確保しながら、段差解消性を高めて、「ローカル ·パターン平坦性」を向上させることができる。

この硬質弾性部材を挟み込んだ研磨体において用いる研磨面側の研磨パッドとしては、硬質パッドを用いることが好ましい。そこで、この研磨体の研磨面側の研磨パッドとして、前記従来の研磨体の硬質パッドと同じく、溝が形成されていない箇所の厚さが 1 . 2 7 m m、溝の深さが約 0 . 6 m m、溝が形成されている箇所の残り厚さが約 0 . 6 7 ( = 1 . 2 7 - 0 . 6 ) m mの、口デール社製の I C 1 0 0 0 (商品名）をそのまま用いることが考えられる。

しかし、本発明者の研究の結果、この場合には、硬質弾性部材を挟み込んだ研磨体では、段差解消性の点では研磨面側の研磨パッドが本来的に長い寿命を持っているにも拘わらずに、当該研磨パッドの溝の深さによる制約を受けて、当該研磨パッドの寿命が短くなつてしまうことが判明した。

すなわち、硬質弾性部材を挟み込んだ研磨体の研磨面側の研磨パッドの厚さは、被研磨物の研磨に伴う消耗やドレッシング（研磨面の目詰まり等を除去する処理であり、コンディショニングとも呼ばれる。）に伴う消耗により、薄くなつていく。一方、研磨パッドの表面の溝は、研磨中の研磨剤の供給及び排出のために不可欠であり、溝が消失又は所定深さ以下になってしまうと、所望の研磨特性を得ることができない。したがつて、前記厚さや溝深さを持つ I C 1 0 0 0を用いる場合には、溝が消失するまで寿命が尽きないと仮定した場合でも、溝が不可欠であるという制約から、溝が形成されていない箇所の厚さが 0 . 6 7 ( = 1 . 2 7 — 0 . 6 ) m mまで薄くなつた時点で、寿命が尽きることになる。ところが、本発明者の研究の結果、硬質弾性部材を挟み込んだ研磨体において、研磨面側の研磨パッドの厚さが 0 . 6 7 ( = 1 . 2 7 - 0 . 6 ) m mより薄くなつても、当該研磨体による段差解消性が低下するどころか逆にわずかに向上することが判明した。

このように、硬質弾性部材を挟み込んだ研磨体において、従来の研磨パッドをそのまま用いると、溝の深さの制約を受けて、無駄に寿命が低下してしまうのである。

なお、前述した 2層パッドからなる研磨体の場合、そもそも前述した硬質弾性部材を挟み込んだ研磨体に比べて段差解消性が劣る上に、研磨面側の研磨パッドの溝が形成されていない箇所の厚さが薄くなるに従つて段差解消性が低下してしまい、前記厚さや溝深さを持つ I C 1 0 0 0 を用いても、溝が消失する前に、段差解消性の点から制約を受けて寿命が尽きてしまう。したがって、 2層パヅドからなる研磨体の場合、研磨面側の研磨パッドの溝をより深くしておいても、何ら寿命を延ばすことはできない。発明の開示

本発明は、前述したような本発明者の研究により新たに見出された事情に鑑みてなされたもので、「グローバル · リム一バル均一性」を確保しながら、段差解消性を高めて「口一カル 'パターン平坦性」を向上させることができ、しかも寿命の長い研磨体、及びこれに用いることができる研磨パッドを提供することを目的とする。

また、本発明は、被研磨物を効率良く研磨することができるとともに、ランニングコストを低減することができる研磨装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、従来の半導体デバイスの製造方法に比べて、歩留りが向上ししかも効率良く低コストで半導体デバイスを製造することができる半導体デバイスの製造方法、及び低コストの半導体デバイスを提供することを目的とする。

前記目的を達成するための第 1の発明は、研磨体と被研磨物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨体と前記被研磨物とを相対移動させることにより、' 前記被研磨物を研磨する研磨装置に用いられる研磨体であって、（ a)研磨面側に溝が形成された研磨パッド、硬質弾性部材、及び軟質部材をこの順に積層した構造を持ち、（b)前記研磨パッドにおける前記溝の箇所の残り厚さが、 O mm< d≤ l . 6 mmの条件を満たすことを特徴とするものである。

前記第 1の発明において、硬質弾性部材は、例えば、ヤング率が 1 0 0 0 0 k gZmm²以上の弾性部材であり、典型的な例として金属板を挙げることができる。硬質弾性部材として、例えば、ステンレス板を用いることができ、その厚さは例えば 0. l mn！〜 0. 9 4mmとすることができる。前記軟質部材は、例えば、 1. O k g/c m²で加圧した時の圧縮率が 1 0 %以上の部材であり、典型的な例として、気泡を内包するウレタン弾性部材、不織布などを挙げることができる。

また、前記第 1の発明において、例えば、前記被研磨物が、内部に半導体集積回路が形成されたウェハなどのパターンウェハであり、前記硬質弾性部材は、前記パターンウェハの研磨中にかけられる研磨荷重における変形量が、前記パターンウェハにおけるパターンの最大間隔間において、前記パターンウェハに許容される L T Vより小さく、 1チップに相当する間隔間において、前記パターンウェハに許容される T T Vより大きくなるように構成されたものでもよい。ここで、 L T V (Local Thickness Variation) とは、ウェハの 1チップ内の局所的な凹凸のことであり、 T TV (Total Thickness Variation) とは、ウェハ全体での凹凸のことである。

前記目的を達成するための第 2の発明は、前記第 1の発明であって、前記残り厚さ dが、 d≤ 0. 2 7mmの条件を満たすことを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 3の発明は、、研磨体と被研磨物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨体と前記被研磨物とを相対移動させることにより、前記被研磨物を研磨する研磨装置に用いられる研磨体であって、（ a)研磨面側に溝が形成された研磨パッド、硬質弾性部材、及び軟質部材をこの順に積層した構造を持ち、（b)前記研磨パッドにおける前記溝の箇所の残り厚さ dは、前記研磨パッドにおける前記溝以外の箇所の厚さが 2. 5 mm以上 5 mm以下である場合には 0 mmく d≤ 1. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 2 7 mmの条件を満たすことを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 4の発明は、前記第 1の発明から第 3の発明のうちのいずれかであって、前記残り厚さ dが、 0. l mm≤ dの条件を満たすことを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 5の発明は、前記第 1の発明から第 4の発明のうちのいずれかであって、前記研磨パッドの、 1. 0 k g/ c m ²で加圧した時の圧縮率が、 1 0 %以下であることを特徴とするものでめる。

前記目的を達成するための第 6の発明は、前記第 3の発明である研磨体に用いられる研磨面側に溝が形成された研磨パッドであって、前記溝の箇所の残り厚さ dは、前記溝以外の箇所の厚さが 2. 5 mm以上 5 m m以下である場合には 0 mm< d≤ 1. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0 m m< d≤ 0. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm未満である場合には 0 mmく d ^ 0. 27 mmの条件を満たすことを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 7の発明は、研磨面側に溝が形成された研磨パッドであって、前記溝の箇所の残り厚さ dは、前記溝以外の箇所の厚さが 2. 5 mm以上 5 mm以下である場合には 0 mm< d≤ 1. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 27 mmの条件を満たすことを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 8の発明は、前記第 6の発明、又は第 7 の発明であって、 1. 0 kgノ cm²で加圧した時の圧縮率が、 1 0% 以下であることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 9の発明は、研磨体と被研磨物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨体と前記被研磨物とを相対移動させることにより、前記被研磨物を研磨する研磨装置であって、前記研磨体が前記第 1の発明から第 5の発明のうちのいずれかの研磨体であることを特徴とするものである。

前記目的を達成するための第 10の発明は、前記第 9の発明である研磨装置を用いて、半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。

前記目的を達成するための第 1 1の発明は、前記第 1 0の発明である半導体デバイスの製造方法により製造されることを特徴とする半導体デバイスである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施の形態である研磨装置を模式的に示す概略構成図である。

図 2は、図 1中の A— A ' 矢視の一部拡大図である。

図 3は、図 2中の B— B，線に沿った概略断面図である。

図 4は、解析モデルを模式的に示す概略断面図である。

図 5は、他の解析モデルを模式的に示す概略断面図である。

図 6は、図 4及び図 5に示すモデルの解析結果を示す図である。

図 7は、半導体デバイス製造プロセスを示すフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明である研磨体、研磨装置、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法について、図面を参照して説明する。

図 1は、本発明の一実施の形態である研磨装置を模式的に示す概略構成図である。図 2は、図 1中の A— A ' 矢視の一部拡大図である。図 3 は、図 2中の B— B ' 線に沿った概略断面図である。

本実施の形態である研磨装置は、研磨工具 1 と、研磨工具 1の下側に被研磨物としてのウェハ 2を保持するウェハホルダ 3と、研磨工具 1に形成した供給路（図示せず）を介してウェハ 2 と研磨工具 1 との間に研磨剤（スラリー）を供給する研磨剤供給部（図示せず）と、備えている。研磨工具 1は、ァクチユエ一夕として電動モー夕等を用いた図示しない機構によって、図 1中の矢印 a , b， cで示すように、回転、上下動及び左右に揺動（往復動）できるようになっている。ウェハホルダ 3は、ァクチユエ一夕として電動モー夕等を用いた図示しない機構によって、図 1中の矢印 tで示すように、回転できるようになつている。

研磨工具 1は、研磨体 4と、研磨体 4における研磨面（図 1中の下面）と反対側の面（図 1中の上面）を支持する基材 5とを有している。本実施の形態では、研磨体 4の径がウェハ 2の径より小さくされ、装置全体のフットプリントが小さくなつているとともに、高速 ·低荷重研磨が容易となっている。もっとも、本発明では、研磨体 4の径はウェハ 2の径と同じかそれより大きくてもよい。研磨体 4 (特に研磨パッド 6 ) の平面視での形状は、例えば、回転中心の付近の部分が除去されたリング状としてもよいし、円板状としてもよい。

研磨体 4は、図 1及び図 3に示すように、研磨パッド 6、硬質弾性部材 7、及び軟質部材 8を、研磨面側からこの順に積層した構造を持っている。研磨パッド 6と硬質弾性部材 7との間、硬質弾性部材 7と軟質部材 8との間、軟質部材 8と基材 5との間は、例えば、接着剤や両面接着テープを用いた接着等により、接合することができる。研磨パッド 6の寿命が尽きた場合には、研磨体 4の全体を交換してもよいし、研磨パッド 6のみを交換してもよい。

研磨パッド 6は、硬質パッドであることが好ましく、例えば、 1 . 0 k g / c m ²で加圧した時の圧縮率が 1 0 %以下であることが好ましい _c 具体的には、研磨パッド 6として、例えば、口デ一ル社製の I C 1 0 0 0 (商品名）を用いることができるが、これに限定されるものではない。研磨パッド 6の研磨面側には、図 2及び図 3に示すように、格子状のパターンで溝 6 aが形成されている。もっとも、溝 6 aのパターンは、格子状に限定されるものではなく、種々のパターンを採用し得る。

研磨パヅド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dは、 0 m m < d≤ 0 . 6 m mの条件を満たすように設定されている。研磨パッド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dは、例えば、 0mm<d≤ 0. 27 mmの条件を満たすように設定してもよい。

あるいは、研磨パッド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dは、研磨パヅド 6における溝以外の箇所の初期の厚さ d 0が 2. 5 mm以上 5 m m以下である場合には 0 mm< d≤ 1. 6 mmの条件を満たし、溝 6 a 以外の箇所の初期の厚さ d 0が 0. 9 mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0mm<d^ 0. 6 mmの条件を満たし、溝 6 a以外の箇所の初期の厚さ d 0が 0. 9 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 27m mの条件を満たすように、設定してもよい。

なお、研磨パッド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dは、 0mmを越える値であれば、溝 6 aで分離していないので、研磨パッド 6を硬質弾性部材 7に貼り付ける際の取り扱いが容易となる。残り厚さ dが 0. 1 mm以上であれば、不用意に溝 6 aの箇所で分離してしまうようなおそれがなくなり、より好ましい。

硬質弾性部材 7は、例えば、ヤング率が 10000k gZmm²以上の弾性部材であり、典型的な例として金属板を挙げることができる。具体的には、硬質弾性部材 7として、例えば、ステンレス板を用いることができ、その厚さは例えば 0. lmm〜0. 94 mmとすることができる。なお、硬質弾性部材 7は、ウェハ 2の研磨中にかけられる研磨荷重における変形量が、ウェハ 2におけるパターンの最大間隔間において、ゥェハ 2に許容される L T Vより小さく、 1チップに相当する間隔間において、前記パターンウェハに許容される TTVより大きくなるように構成されたものでもよい。

軟質部材 8は、例えば、 1. 0 k gZcm²で加圧した時の圧縮率が 10 %以上の部材であり、典型的な例として、気泡を内包するウレタン弾性部材、不織布などを挙げることができる。具体的には、軟質部材 8 として、口デール社製の S u b a 4 0 0 (商品名）を用いることができ o

ここで、本実施の形態であるウェハ 2の研磨について説明する。研磨工具 1は、回転しながら揺動つつ、研磨工具 1の研磨体 4がウェハホルダ 3上のウェハ 2の上面に所定の圧力（荷重）で押し付けられる。ゥェハホルダ 3を回転させてウェハ 2も回転させ、ウェハ 2と研磨工具 1との間で相対運動を行わせる。この状態で、研磨剤が研磨剤供給部からゥェハ 2 と研磨体 4との間に供給され、その間で拡散し、ゥ: ハ 2の被研磨面を研磨する。すなわち、研磨工具 1 とウェハ 2の相対運動による機械的研磨と、研磨剤の化学的作用が相乗的に作用して良好な研磨が行われる。このとき、研磨体 4の研磨パッド 6の溝 6 aは、.研磨中の研磨剤の供給及び排出の作用を担う。

本実施の形態によれば、研磨体 4が、研磨パッド 6、硬質弾性部材 7 及び軟質部材 8の積層体として構成されており、研磨パヅド 6と軟質部材 8との間に硬質弾性部材 7が挟み込まれているため、硬質弾性部材 7 を介在させない場合（すなわち、研磨体を、硬質研磨パッドと軟質パッドとを貼り合わせた従来の 2層パッドで構成する場合）に比べて、「グロ一バル · リム一バル均一性」を確保しながら、段差解消性を高めて、「口 —カル ·パターン平坦性」を向上させることができる。

研磨パッド 6の溝 6 a以外の箇所の厚さは、ウェハ 2の研磨に伴う消耗ゃドレッシングに伴う消耗により、薄くなつていく。本実施の形態では、従来の 2層パッドからなる研磨体の硬質パッドと異なり、研磨体 4 の研磨パッド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dが前述したように設定されているので、溝 6 aの深さの制約が緩和され、無駄に研磨パッド 6の寿命が低下してしまう事態が低減され、寿命が延びる。したがって、本実施の形態によれば、ウェハ 2を効率良く研磨することができるとともに、ランニングコストを低減することができる。

この点について、本発明者は、図 4に示すモデル及び図 5に示すモデルについて、有限要素法を用いた解析を行い、図 6に示す解析結果を得た。図 4及び図 5において、図 1及び図 3中の要素と同一又は対応する要素には、同一符号を付している。図 4及び図 5は解析モデルを模式的に示す概略断面図である。

図 4に示すモデルでは、基材 5は完全な剛体であるものとした。軟質部材 8は、口デ一ル社製の S u b a 4 0 0 (商品名）とし、荷重をかけないときのその厚さを 1 . 2 7 m mとした。硬質弾性部材 7は、厚さ 0 . 2 m mのステンレス板とした。研磨パッド 6は、口デ一ル社製の I C 1 0 0 0 (商品名）とし、荷重をかけないときのその厚さを d 0 ' とした。研磨パヅド 6は溝 6 aを有していないものとした。ウェハ 2に代わるものとして、平面からなる上面を有し上面側に平面視で 4 X 4 m m角の十分深い孔 1 0 aを有する完全な剛体 1 0を想定し、基材 5に上方から 2 0 0 g f / c m ²の荷重をかけたときの、研磨パッド 6の孔 1 0 a内へのめり込み量 Δ hを、研磨パッド 6の厚さ d 0 ⁵ をそれそれ変えて各厚さ d 0 ⁵ について、有限要素法を用いて算出した。このようにして得た図 4に示す解析モデルの解析結果を、図 6中にライン Cで示す。図 4に示す解析モデルは、前述した実施の形態の研磨体 4に相当している。図 5に示すモデルが図 4に示すモデルと異なる所は、硬質弾性部材 7 が除去されている点のみである。図 5に示すモデルの他の条件は、図 4 に示すモデルと場合と全く同一として、研磨パヅド 6の孔 1 0 a内へのめり込み量 A hを、研磨パッド 6の厚さ d O ³ をそれそれ変えて各厚さ d 0 ⁵ について、有限要素法を用いて算出した。このようにして得た図 5に示す解析モデルの解析結果を、図 6中にライン Dで示す。図 5に示す解析モデルは、前述した 2層パッドからなる従来の研磨体に相当している。

図 4及び図 5に示すモデルにおいて、めり込み量 Δ hの大きさはゥェハ 2等の被研磨物の段差解消性の指標となり、めり込み量 Δ hが大きいほど段差解消性は低く、逆に、めり込み量 Δ ΐιが小さいほど段差解消性が高いことを意味する。

図 6からわかるように、前述した実施の形態の研磨体 4に相当する図 4に示すモデルの場合、研磨パッド 6の各厚さ d 0，に渡って、めり込み量 Δ ΐιが十分に小さくて段差解消性が高く、しかも、厚さ d O ' が薄くなるに従って段差解消性が低下するどころか逆にわずかに向上する。これは、研磨パッド 6が薄くなるに従って硬質弾性部材 7の影響が支配的になるためであると、考えられる。なお、図 6中の Cに示すように、研磨パヅド 6の厚さ d 0，が 0 . 6 7 ( = 1 . 2 7 - 0 . 6 ) m mより薄くなつても、段差解消性が向上している。

これに対し、前述した 2層パッドからなる従来の研磨体に相当する図 5に示すモデルの場合、研磨パッド 6の各厚さ d 0 ' に渡ってそもそもめり込み量 A hが大きく段差解消性が低い上に、厚さ d O ' が薄くなるに従って、急激にめり込み量 Δ hが増大し、段差解消性が急激に大きく低下することがわかる。

したがって、図 6に示す解析結果から、前述した 2層パヅドからなる従来の研磨体の場合には、段差解消性の点から研磨パッド 6の寿命に制約が生じてしまうのに対し、前述した実施の形態の研磨体 4の場合には、段差解消性の点から研磨パッド 6の寿命が制約されてしまうようなことがない。

このため、前述した実施の形態の研磨体 4の場合には、研磨体 4の研磨パッド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dを可能な限り薄くし、当初の研磨パヅド 6の溝 6 aの深さを深くしておくほど、溝 6 aによる寿命の制約が緩和され、研磨パッド 6の寿命が延びることがわかる。したがって、本実施の形態では、研磨体 4の研磨パッド 6における溝 6 aの箇所の残り厚さ dが前述したように設定されているので、既存の溝付きの口デ一ル社製の I C 1 0 0 0 (商品名）を研磨パッド 6としてそのまま用いる場合に比べて、研磨パッド 6の寿命を延ばすことができる。なお、前述した 2層パッドからなる従来の研磨体の場合には、段差解消性の点から研磨パッドの寿命が制約されてしまうので、溝の箇所の残り厚さをいくら薄くしても、研磨パッド 6の寿命を延ばすことは不可能である。

次に、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態について説明する。図 7は、半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートである。半導体デバイス製造プロセスをスタートして、まずステップ S 2 0 0で、次に挙げるステップ S 2 0 1〜S 2 0 4の中から適切な処理工程を選択する。選択に従って、ステップ S 2 0 1〜S 2 0 4のいずれかに進む。

ステップ S 2 0 1はシリコンウェハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップ S 2 0 2は C V D等によりシリコンウェハ表面に絶縁膜を形成する C V D工程である。ステップ S 2 0 3はシリコンウェハ上に電極膜を蒸着等の工程で形成する電極形成工程である。ステツプ S 2 0 4 はシリコンウェハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。

C V D工程もしくは電極形成工程の後で、ステップ S 2 0 9に進み、 C M P工程を行うかどうかを判断する。行わない場合はステヅプ S 2 0 6に進むが、行う場合はステップ S 2 0 5に進む。ステップ S 2 0 5は C M P工程であり、この工程では、本発明に係る研磨装置を用いて、層間絶縁膜の平坦化や、半導体デバイスの表面の金属膜の研磨によるダマシン（damascene) の形成等が行われる。 C M P工程または酸化工程の後でステップ S 2 0 6に進む。ステップ S 2 0 6はフォトリソ工程である。フォトリソ工程では、シリコンゥェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるシリコンウェハへの回路パターンの焼き付け、露光したシリコンウェハの現像が行われる。さらに次のステップ S 2 0 7は、現像したレジスト像以外の部分をエツチングにより削り、その後レジスト剥離を行い、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。

次にステップ S 2 0 8で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップ S 2 0 0に戻り、先のステップを繰り返して、シリコンウェハ上に回路パターンが形成される。ステップ S 2 0 8で全ェ程が完了したと判断されればェンドとなる。

本発明に係る半導体デバイス製造方法では、 C M P工程において本発明に係る研磨装置を用いているため、ウェハ 2を高い精度で平坦に研磨することができる。このため、 C M P工程での歩留まりが向上し、従来の半導体デバイス製造方法に比べて低コストで半導体デバイスを製造することができるという効果がある。また、研磨体 4の研磨パッド 6の寿命が長いので、ウェハ 2を効率良く平坦に研磨することができ、この点からも低コストで半導体デバイスを製造することができる。

なお、前記の半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスの C M P工程に本発明に係る研磨装置を用いても良い。

本発明に係る半導体デバイスは、本発明に係る半導体デバイス製造方法により製造される。これにより、従来.の半導体デバイス製造方法に比ベて低コストで半導体デバイスを製造することができ、半導体デバイスの製造原価を低減することができるという効果がある。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。

Claims

請求の範囲

1. 研磨体と被研磨物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨体と前記被研磨物とを相対移動させることにより、前記被研磨物を研磨する研磨装置に用いられる前記研磨体であって、

研磨面側に溝が形成された研磨パッド、硬質弾性部材、及び軟質部材をこの順に積層した構造を持ち、

前記研磨パッドにおける前記溝の箇所の残り厚さ dが、 Omm<d≤ 1. 6 mmの条件を満たすことを特徴とする研磨体。

2. 前記残り厚さ dが、 d≤ 0. 27 mmの条件を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の研磨体。

3. 研磨体と被研磨物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨体と前記被研磨物とを相対移動させることにより、前記被研磨物を研磨する研磨装置に用いられる前記研磨体であって、

前記研磨パッドにおける前記溝の箇所の残り厚さ dは、前記研磨パッドにおける前記溝以外の箇所の厚さが 2. 5 mm以上 5 mm以下である場合には 0mm<d≤ l . 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm未満である場合には 0mm<d≤ 0. 27mmの条件を満たすことを特徴とする研磨体。

4. 前記残り厚さ dが、 0. 1 mm≤ dの条件を満たすことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 3項に記載の研磨体。

5. 前記研磨パッドの、 1. 0 k g/cm²で加圧した時の圧縮率が、 1 0 %以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 3項に記載の研磨体。

6. 請求の範囲第 3項に記載の研磨体を構成するために用いられる研磨面側に溝が形成された研磨パッドであって、

前記溝の箇所の残り厚さ dは、前記溝以外の箇所の厚さが 2. 5 mm 以上 5 mm以下である場合には 0 mmく d≤ 1.6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm未満である場合には 0 mmく d ^ 0. 2 7 mmの条件を満たすことを特徴とする研磨パッド。

7. 研磨面側に溝が形成された研磨パッドであって、前記溝の箇所の残り厚さ dは、前記溝以外の箇所の厚さが 2. 5 mm以上 5 mm以下である場合には 0 mm< d≤ 1. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm以上 2. 5 mm未満である場合には 0 mm < d≤ 0. 6 mmの条件を満たし、前記溝以外の箇所の厚さが 0. 9 mm未満である場合には 0 mm< d≤ 0. 2 7 mmの条件を満たすことを特徴とする研磨パッド。

8. 1. 0 k g/c m²で加圧した時の圧縮率が、 1 0 %以下であることを特徴とする請求の範囲第 6項又は第 7項に記載の研磨パッド。

9. 研磨体と被研磨物との間に研磨剤を介在させた状態で、前記研磨体と前記被研磨物との間に荷重を加えつつ、前記研磨体と前記被研磨物とを相対移動させることにより、前記被研磨物を研磨する研磨装置であつて、

前記研磨体が請求の範囲第 1項又は第 3項に記載の研磨体であることを特徴とする研磨装置。

1 0 . 請求の範囲第 9項に記載の研磨装置を用いて、半導体ウェハの表面を平坦化する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項に記載の半導体デバイスの製造方法により製造されることを特徴とする半導体デバイス。