JP2001150333A - 研磨パッド - Google Patents

研磨パッド

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JP2001150333A
JP2001150333A JP33804699A JP33804699A JP2001150333A JP 2001150333 A JP2001150333 A JP 2001150333A JP 33804699 A JP33804699 A JP 33804699A JP 33804699 A JP33804699 A JP 33804699A JP 2001150333 A JP2001150333 A JP 2001150333A
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polishing
discharge
upper layer
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Kazumi Sugai
和己 菅井
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨終了時における配線膜厚のばらつき発生
を防止するとともに、配線パターンの欠損に伴う配線断
面積の減少を阻止して良好な回路パターンを得る。 【解決手段】 半導体ウエハWに押し付けて接触する上
層部材3およびこの上層部材3に隣接する下層部材4を
有し、スラリーをパッド表面2aに滴下して半導体ウエ
ハWを回転研磨するパッド本体2を備えた研磨パッド1
において、パッド本体2に、パッド表面2aに開口する
多数の排出孔2bを設けるとともに、これら各排出孔2
bに連通する多数の排出路4aを設け、これら各排出路
4aは、上層部材3の下方に位置し、パッド回転面方向
に開口されている構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスでウエハ表面を研磨する場合に使用して好適な
研磨パッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化・高密
度化に伴い、ウエハ表面を高精度に平坦化する技術が要
求されている。このようなウエハの平坦化技術の一つに
化学的機械的研磨(CMP)方法がある。これは、回転
する研磨パッドにウエハを押し付け、化学研磨液(スラ
リー)を供給しながら研磨パッドでウエハ表面を研磨す
るものである。
【0003】従来、この種のCMP方法においては、図
3に示すような研磨パッドが採用されている。この研磨
パッドにつき、同図を用いて説明すると、同図におい
て、符号31で示す研磨パッドは、パッド本体32を備
え、プラテン(図示せず)に装着される。
【0004】パッド本体32は、上層部材33および下
層部材34を有している。上層部材33は、被研磨物
(半導体ウエハ)に押し付けて接触する研磨層によって
形成されている。上層部材33には、パッド本体32の
パッド表面32aに開口する多数の凹孔33aが設けら
れている。各凹孔33aの内部には、スラリーあるいは
廃液が貯溜される。下層部材34は、上層部材33に隣
接する下地層によって形成されている。
【0005】このような研磨パッド31を用い、被研磨
物としての半導体ウエハを研磨するには、上方定盤(ウ
エハ支持台)に半導体ウエハを装着するとともに、下方
定盤(プラテン)に研磨パッド31を装着した後、上下
各定盤を互いに反対の方向に回転させ、かつパッド表面
32aに半導体ウエハの表面を押し付けながら、上下各
定盤をパッド表面方向に相対移動させることにより行
う。
【0006】このとき、パッド本体32のパッド表面3
2a上にスラリーが滴下され、半導体ウエハの表面とパ
ッド本体32のパッド表面32aとの間に供給される。
そして、スラリーによる半導体ウエハの表面研磨後にス
ラリーが廃液としてパッド表面32a上を流動してパッ
ド表面方向(パッド遠心方向に)に排出される。
【0007】また、従来の研磨パッドには、図4に示す
ようなものも採用されている。この研磨パッドにつき、
同図を用いて説明すると、同図において、符号41で示
す研磨パッドは、パッド本体42を備え、図2に示す研
磨パッド31と同様にプラテン(図示せず)に装着され
る。
【0008】パッド本体42は、上層部材43および下
層部材44を備えている。上層部材43は、被研磨物
(半導体ウエハ)に押し付けて接触する研磨層によって
形成されている。上層部材43には、パッド表面方向お
よびパッド平面縦横方向に開口する平面格子状の凹溝4
5を形成することにより多数の凸部46が設けられてい
る。下層部材44は、上層部材43に隣接する下地層に
よって形成されている。
【0009】このような研磨パッド41を用い、被研磨
物としての半導体ウエハを研磨するには、研磨パッド3
1による研磨と同様に、上方定盤に半導体ウエハを装着
するとともに、下方定盤に研磨パッド41を装着した
後、上下各定盤を互いに反対の方向に回転させ、かつパ
ッド表面(各凸部46の上面)に半導体ウエハの表面を
押し付けながら、上下各定盤をパッド表面方向に相対移
動させることにより行う。
【0010】このとき、パッド本体42のパッド表面上
にスラリーが滴下され、半導体ウエハの表面とパッド本
体42のパッド表面との間に供給される。そして、スラ
リーによる半導体ウエハの表面研磨後にスラリーが廃液
としてパッド表面上および凹溝45内を流動してパッド
表面方向(パッド遠心方向)に排出される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者(パッド
本体に凹孔を設けたもの)にあっては、スラリーの廃液
を排出する経路がパッド本体32に形成されておらず、
このため研磨時にスラリーと廃液が混合し、研磨速度が
不安定であった。一方、後者(パッド本体に凹溝を設け
たもの)にあっては、平面格子状の凹溝45がパッド表
面に開口する構造であるため、研磨時に凹溝45の角部
(縁部)から被研磨物が応力集中を受け、この被研磨物
にエロージョンやディッシングが発生していた。
【0012】この結果、被研磨物にCu,WあるいはA
l等の配線部材を含む場合には、研磨終了時に配線膜厚
にばらつきが発生するばかりか、配線断面積が配線パタ
ーンの欠損に応じて減少し、良好な回路パターンを得る
ことができないという問題があった。
【0013】なお、特開平11−058218号公報に
「研磨パッド及び研磨装置」として先行技術が開示され
ているが、これは「複数の研磨液排出用貫通孔を有する
研磨パッドと、この研磨パッドにおける各研磨液排出用
貫通孔に連通する研磨液排出管を有する研磨液排出機構
とを備えた」ものであるため、前述した課題は解決され
ていない。
【0014】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、研磨終了時における配線膜厚のばらつき発生を
防止することができるとともに、配線パターンの欠損に
伴う配線断面積の減少を阻止することができ、もって良
好な回路パターンを得ることができる研磨パッドの提供
を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の研磨パッドは、被研磨物に
押し付けて接触する上層部材およびこの上層部材に隣接
する下層部材を有し、スラリーをパッド表面に滴下して
被研磨物を回転研磨するパッド本体を備えた研磨パッド
において、パッド本体に、パッド表面に開口する多数の
排出孔を設けるとともに、これら各排出孔に連通する多
数の排出路を設け、これら各排出路は、上層部材の下方
位置に位置し、パッド回転面方向に開口されている構成
としてある。したがって、研磨時にスラリー廃液が各排
出孔から各排出路に流出し、パッド回転に伴う遠心力の
作用によって各排出路からパッド外に排出される。
【0016】請求項2記載の発明は、請求項1記載の研
磨パッドにおいて、各排出孔が、上層部材および下層部
材にわたって形成された丸孔からなる構成としてある。
したがって、各排出孔の形成が、上層部材および下層部
材にわたって丸孔加工することにより行われる。
【0017】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の研磨パッドにおいて、各排出路が、下層部材の層
面と反対側の面に開口する凹溝からなる構成としてあ
る。したがって、各排出路が、パッド使用状態において
下層部材の層面と反対側にある開口部を閉塞して下層部
材の層面方向にのみ開口する。
【0018】請求項4記載の発明は、請求項1,2また
は3記載の研磨パッドにおいて、各排出路を、それぞれ
が互いに平行な位置に配置した構成としてある。したが
って、研磨時にスラリー廃液が各排出路に沿って流動
し、これら各排出路から下層部材の層面方向に排出され
る。
【0019】請求項5記載の発明は、請求項1〜4のう
ちいずれか一記載の研磨パッドにおいて、各排出孔の開
口寸法と各排出路の開口寸法とを、それぞれが互いに等
しい大きさに設定した構成としてある。したがって、研
磨時に各排出孔から各排出路へのスラリー廃液の流動が
円滑に行われる。
【0020】請求項6記載の発明は、請求項1〜5のう
ちいずれか一記載の研磨パッドにおいて、下層部材が連
続発泡性樹脂によって形成されている構成としてある。
したがって、研磨時にスラリー廃液が各排出孔を流出し
た後、各排出路および下層部材を経てパッド外に排出さ
れる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図1(a)および(b)は本
発明の第一実施形態に係る研磨パッドを示す斜視図と断
面図、図2は同じく本発明の第一実施形態に係る研磨パ
ッドの使用状態を示す正面図である。図1および図2に
おいて、符号1で示す研磨パッドは、パッド本体2を備
え、プラテン(下方定盤)21に装着される。
【0022】プラテン21の上方には、図2に示すよう
に、ウエハ支持台22aを有する上方定盤22が配置さ
れている。上方定盤22のウエハ支持台22aには、被
研磨物としての半導体ウエハWが装着されている。な
お、符号23は研磨時にパッド本体2のパッド表面2a
にスラリーを滴下させるノズルである。
【0023】パッド本体2は、上層部材3および下層部
材4を有している。上層部材3は、被研磨物(半導体ウ
エハ)に押し付けて接触する独立発泡性ウレタン(例え
ば「ロデール社製のIC1000」)等からなる研磨層
によって形成されている。上層部材3には、パッド本体
2のパッド表面2aに開口する多数の排出孔2bが下層
部材4にわたって設けられている。各排出孔2bは、上
層部材3(下層部材4)の層面と直角な方向に軸線をも
つ丸孔によって形成されている。これにより、研磨時に
排出孔2bの縁部から半導体ウエハWが応力集中を受け
ることがない。
【0024】下層部材4は、上層部材3に隣接する独立
発泡性ウレタン等からなる下地層によって形成されてい
る。下層部材4には、それぞれが互いに平行な位置に位
置し、かつ排出孔2bのうち一部の排出孔に連通する多
数の排出路4aが設けられている。各排出路4aは、パ
ッド本体2のパッド回転面方向(下層部材4の周面)に
開口し、かつパッド表面2aと反対側の面(下層部材4
の層面と反対側の面)に開口する凹溝によって形成され
ている。これにより、研磨時にパッド回転に伴う遠心力
が各排出路4a内の廃液に作用し、これら廃液が排出路
4a内からパッド外(パッド平面方向)に排出される。
【0025】なお、各排出路4aの溝幅と各排出孔2b
の孔径とは、過度に小さいとスラリー廃液等の排水に対
する十分なコンダクタンスが得られず、また過度に大き
いと十分なパッド硬度が得られないことから、それぞれ
1〜5mm(排出孔)と1〜7mm(排出路)程度の寸
法に設定されていることが望ましい。
【0026】また、各排出路4aの形成は、各排出孔2
bが連通するように上層部材3と下層部材4とを貼り合
わせた後、各排出路4aの開口部のうちパッド表面2a
と反対側にある開口部を閉塞するように下層部材5をプ
ラテン(下方定盤)21に貼り合わせることにより行わ
れる。
【0027】このように構成された研磨パッド1を用い
て被研磨物を研磨するには、従来と同様にして行う。す
なわち、上方定盤22に被研磨物としての半導体ウエハ
Wを装着するとともに、下方定盤21に研磨パッド1を
装着した後、上下各定盤21,22を互いに反対の方向
に回転させ、かつパッド本体2のパッド表面2aに半導
体ウエハWの表面を押し付けながら、上下各定盤21,
22をパッド表面方向に相対移動させる。
【0028】このとき、パッド本体2のパッド表面2a
上にノズル23からスラリーを滴下すると、このスラリ
ーが半導体ウエハWの被研磨面とパッド本体2の研磨面
(パッド表面2a)との間に供給される。そして、スラ
リーによる半導体ウエハWの表面研磨後にスラリーが廃
液としてパッド表面2aから排出孔2b内に流入して排
出路4a内に流出し、パッド回転に伴う遠心力の作用に
よって排出路4aからパッド外(パッド遠心方向)に排
出される。
【0029】したがって、本実施形態においては、スラ
リーの廃液を排出する経路がパッド本体2に確保される
から、従来のように研磨時にスラリーと廃液等とが混合
せず、安定した研磨速度を得ることができる。また、本
実施形態においては、スラリーの廃液を排出する経路の
一部が、パッド表面2に開口する排出孔2b(丸孔)で
あるから、研磨時に排出孔2bの縁部から被研磨物が応
力集中を受けず、この被研磨物にエロージョンやディッ
シングが発生することがない。
【0030】なお、本実施形態においては、スラリーの
廃液を排出する経路として排出路4aを有する下層部材
4である場合について説明したが、本発明はこれに限定
されず、下層部材を連続発泡性ポリウレタンや不織布に
よって形成すれば、スラリーの廃液等がパッド表面から
排出孔内および下層部材を通過して外部に排出されるか
ら、パッド本体に排出路を形成することを必要としない
が、下層部材を連続発泡性ポリウレタン等によって形成
するとともに、この下層部材に排出路を形成することに
より、その排出効果を一層高めることができる。
【0031】また、本実施形態においては、上層部材3
および下層部材4に跨ってパッド表面2aに開口する排
出孔2bを設けるとともに、下層部材4の層面と反対側
の面と直角な方向およびパッド表面方向と平行な方向
(下層部材4の周面と直角な方向)に開口する排出路4
aを下層部材4に設ける場合について説明したが、本発
明はこれに限定されず、上層部材にパッド表面および層
面に開口する排出孔を設けるとともに、パッド表面方向
と平行な方向および下層部材の層面に開口する排出路
(パッド本体のプラテンへの取付面には開口しない)を
下層部材に設けても実施形態と同様の効果を奏する。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ッド本体に、パッド表面に開口する多数の排出孔を設け
るとともに、これら各排出孔に連通する多数の排出路を
設け、これら各排出路は、上層部材の下方に位置し、パ
ッド回転面方向に開口されているので、研磨時にスラリ
ー廃液が各排出孔から各排出路に流出し、パッド回転に
伴う遠心力の作用によって各排出路からパッド外に排出
される。
【0033】したがって、スラリーの廃液等を排出する
経路がパッド本体に確保されるから、従来のように研磨
時にスラリーと廃液等とが混合せず、安定した研磨速度
を得ることができる。また、スラリーの廃液等を排出す
る経路の一部が、パッド表面に開口する排出孔であるか
ら、研磨時に各排出孔の縁部から被研磨物が応力集中を
受けず、この被研磨物にエロージョンやディッシングが
発生することがない。
【0034】このため、研磨終了時における配線膜厚の
ばらつき発生を防止することができるとともに、配線パ
ターンの欠損に伴う配線断面積の減少を阻止することが
できるから、良好な回路パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)および(b)は本発明の第一実施形態に
係る研磨パッドを示す斜視図と断面図である。
【図2】本発明の第一実施形態に係る研磨パッドの使用
状態を示す正面図である。
【図3】従来の研磨パッド(1)を示す斜視図である。
【図4】従来の研磨パッド(2)を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 研磨パッド 2 パッド本体 2a パッド表面 2b 排出孔 3 上層部材 4 下層部材 4a 排出路 21 下方定盤 22 上方定盤 22a ウエハ支持台 23 ノズル W 半導体ウエハ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被研磨物に押し付けて接触する上層部材
    およびこの上層部材に隣接する下層部材を有し、スラリ
    ーをパッド表面に滴下して前記被研磨物を回転研磨する
    パッド本体を備えた研磨パッドにおいて、 前記パッド本体に、前記パッド表面に開口する多数の排
    出孔を設けるとともに、 これら各排出孔に連通する多数の排出路を設け、 これら各排出路は、前記上層部材の下方に位置し、パッ
    ド回転面方向に開口されていることを特徴とする研磨パ
    ッド。
  2. 【請求項2】 前記各排出孔が、前記上層部材および前
    記下層部材にわたって形成された丸孔からなることを特
    徴とする請求項1記載の研磨パッド。
  3. 【請求項3】 前記各排出路が、前記下層部材の層面と
    反対側の面に開口する凹溝からなることを特徴とする請
    求項1または2記載の研磨パッド。
  4. 【請求項4】 前記各排出路を、互いに平行な位置に配
    置したことを特徴とする請求項1,2または3記載の研
    磨パッド。
  5. 【請求項5】 前記各排出孔の開口寸法と前記排出路の
    開口寸法とを、それぞれが互いに等しい大きさに設定し
    たことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一記載
    の研磨パッド。
  6. 【請求項6】 前記下層部材が、連続発泡性樹脂によっ
    て形成されていることを特徴とする請求項1〜5のうち
    いずれか一記載の研磨パッド。
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