(57)【要約】【課題】ペレットタイプのドレッサを用いた研磨装置において、研磨パッドのドレッシング時における砥粒の欠落を抑制する。【解決手段】研磨装置は、研磨定盤と、研磨定盤上に配置される研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給部と、半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部とを備えるウェーハ研磨部と、ドレッサを備えるドレッシング部とを具備する。ドレッサは表面に砥粒が固着されたペレット砥石１３を複数有する。ペレット砥石１３は、その外周部に沿った第１の領域Ａ１と、第１の領域Ａ１の内側に位置する第２の領域Ａ２とに区分されている。第１の領域Ａ１には砥粒１７の欠落防止部１８が設けられている。【選択図】図３
2010214523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨定盤と、前記研磨パッド上に配置される研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給部と、半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部とを備え、前記ウェーハ保持部に保持された半導体ウェーハの研磨面を前記研磨パッドに押し当てて研磨するウェーハ研磨部と、
表面に砥粒が固着されたペレット砥石を有するドレッサを備え、前記研磨パッドの表面を前記ペレット砥石で目立て処理するドレッシング部とを具備する研磨装置であって、
前記ペレット砥石は、その外周部に沿った第１の領域と、前記第１の領域の内側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に前記砥粒の欠落防止部が設けられていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
請求項１記載の研磨装置において、
前記砥粒の欠落防止部は、前記第１の領域に固着された前記砥粒を覆う樹脂コーティング層を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
請求項１記載の研磨装置において、
前記砥粒の欠落防止部は、前記第１の領域に固着された前記砥粒を覆うセラミックスコーティング層を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
請求項１記載の研磨装置において、
前記砥粒の欠落防止部は、前記砥粒が固着されていない前記第１の領域に設けられ、樹脂材料またはセラミックス材料からなるガイド部材を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の研磨装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記ウェーハ保持部に保持された前記半導体ウェーハの研磨面を前記研磨パッドに押し当てて研磨する研磨工程と、
前記半導体ウェーハの研磨前または研磨後、もしくは前記半導体ウェーハの研磨と並行して前記研磨パッドの表面を前記ペレット砥石で目立て処理するドレッシング工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨装置とそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、例えば多層配線の形成工程や素子分離工程で半導体ウェーハの表面を平坦化する際に化学的機械研磨（ＣＭＰ）法が多用されている。ＣＭＰ法を適用した半導体ウェーハの平坦化工程（研磨工程）は、研磨パッド上にスラリー状の研磨剤を供給しながら、半導体ウェーハの研磨面を研磨パッドに押し当てることにより実施される。研磨パッドは半導体ウェーハの研磨工程を繰り返すことで表面に目詰まりが生じたり、また表面が滑らかになって研磨性能が低下する。このため、半導体ウェーハの研磨後や立上げ時等に研磨パッド表面の目立て処理を実施している。
【０００３】
研磨パッドの目立て処理（ドレッシング）には、ダイヤモンド砥粒等を用いたドレッサが適用される。例えば、複数のペレット砥石を台座に接着したペレットタイプのドレッサでは、ダイヤモンド砥粒を樹脂でペレット状に成形したペレット砥石（特許文献１参照）、あるいはペレット形状に対応させた台金にダイヤモンド砥粒を固着させたペレット砥石が用いられている。
【０００４】
ペレットタイプのドレッサは、複数のペレット砥石間に隙間が存在することから、研磨剤や研磨屑の排出性に優れる等の利点を有する。しかしながら、台金にダイヤモンド砥粒を固着させたペレット砥石を有するドレッサは、研磨パッドのドレッシング時にダイヤモンド砥粒が衝撃により欠落しやすいという難点を有している。特に、研磨パッドが硬質の場合や研磨パッドの溝形状に影響されやすい場合に、ダイヤモンド砥粒に欠落が発生しやすい。欠落したダイヤモンド砥粒が半導体ウェーハの研磨剤に混入すると、半導体ウェーハの研磨時にスクラッチを発生させたり、またウェーハ割れが生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−０２９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ペレットタイプのドレッサにおける砥粒の欠落を抑制することを可能にした研磨装置とそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様に係る研磨装置は、研磨定盤と、前記研磨定盤上に配置される研磨パッドに研磨剤を供給する研磨剤供給部と、半導体ウェーハを保持するウェーハ保持部とを備え、前記ウェーハ保持部に保持された半導体ウェーハの研磨面を前記研磨パッドに押し当てて研磨するウェーハ研磨部と、表面に砥粒が固着されたペレット砥石を有するドレッサを備え、前記研磨パッドの表面を前記ペレット砥石で目立て処理するドレッシング部とを具備する研磨装置であって、前記ペレット砥石は、その外周部に沿った第１の領域と、前記第１の領域の内側に位置する第２の領域とを有し、前記第１の領域に前記砥粒の欠落防止部が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の態様に係る半導体装置の製造方法は、本発明の態様に係る研磨装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記ウェーハ保持部に保持された前記半導体ウェーハの研磨面を前記研磨パッドに押し当てて研磨する研磨工程と、前記半導体ウェーハの研磨前または研磨後、もしくは前記半導体ウェーハの研磨と並行して前記研磨パッドの表面を前記ペレット砥石で目立て処理するドレッシング工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様に係る研磨装置においては、研磨パッドのドレッシング時における砥粒の欠落を抑制することができる。従って、そのような研磨装置を用いた半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェーハのスクラッチや割れ等を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態による研磨装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す研磨装置に用いられるドレッサを示す断面図である。
【図３】図２に示すドレッサに用いられるペレット砥石の構成を示す図であって、（ａ）は第１の実施形態を示す断面図、（ｂ）は第２の実施形態を示す断面図、（ｃ）は第３の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明の実施形態による研磨装置の構成を模式的に示す斜視図である。同図に示す研磨装置１は、研磨定盤３と研磨剤供給部４と半導体ウェーハ５を保持するウェーハ保持部６とを備えるウェーハ研磨部と、ドレッサ７を備えるドレッシング部とから主として構成されている。さらに、本発明の実施形態による半導体装置の製造方法は、研磨装置１を用いて半導体ウェーハ５の研磨面を研磨する研磨工程と、半導体ウェーハ７の研磨前または研磨後、もしくは半導体ウェーハ５の研磨と並行して、研磨定盤３上に配置される研磨パッド２の表面をドレッサ７で目立て処理するドレッシング工程とを具備している。
【００１２】
図１に示す研磨装置１において、研磨定盤３の下面側には回転軸８が設けられている。回転軸８は図示を省略した回転駆動機構に接続されている。研磨定盤３は回転軸８を中心として図中矢印Ｘ方向に回転可能とされている。研磨定盤３の表面には研磨パッド２が貼り付けられている。研磨パッド２は軟質パッドおよび硬質パッドのいずれであってもよい。研磨定盤３上に配置された研磨パッド２には、研磨剤供給部４からスラリー状の研磨剤が供給される。研磨剤は研磨条件に応じて適宜に選択され、例えば酸化セリウム粒子、アルミナ粒子、シリカ粒子等の金属酸化物粒子を水や有機溶媒等に分散させてスラリー状としたものが用いられる。
【００１３】
ウェーハ保持部６は円盤状の回転ヘッド９を有する。回転ヘッド９の研磨パッド２と対向する面には、被研磨物である半導体ウェーハ５を例えば吸着保持するウェーハ保持機構１０が設けられている。ウェーハ保持部６に保持された半導体ウェーハ５は、その研磨面が研磨パッド２と接触するように配置される。ウェーハ保持部６は半導体ウェーハ５を図中矢印Ｙ方向に回転させながら、その研磨面を所定の圧力で研磨パッド２に押し当てる。
【００１４】
この実施形態の研磨装置１においては、研磨剤供給部４からスラリー状の研磨剤を研磨パッド２上に供給しながら、半導体ウェーハ５の研磨面を所定の圧力で研磨パッド２に押し当てることによって、半導体ウェーハ５自体の回転と研磨パッド２を有する研磨定盤３の回転とに基づいて、半導体ウェーハ５の研磨面を所望の状態に化学的機械研磨（ＣＭＰ）する。この実施形態の研磨装置１はＣＭＰ装置として用いられるものである。
【００１５】
図１に示す研磨装置１を用いて半導体ウェーハ５の研磨工程（ＣＭＰ工程）を実施すると、研磨パッド２の表面が研磨剤粒子や研磨屑等で目詰まりしたり、また表面が滑らかになることで研磨性能が低下する。このため、研磨装置１は研磨パッド２の表面を目立て処理するドレッサ７を備えている。ドレッサ７は旋回可能なアーム１１の先端に回転可能に取り付けられている。そして、半導体ウェーハ５の研磨後や装置立上げ時の研磨パッド２に対して、ドレッサ７を所定の圧力で押し当てつつ、所望により揺動あるいは回転させながら、ドレッサ７を研磨パッド２の全面と接触させることによって、研磨パッド２のドレッシングが行われる。
【００１６】
研磨パッド２のドレッシング処理は、研磨装置１の立上げ時における研磨パッド２の目立て処理、半導体ウェーハ５の研磨中や研磨後における研磨パッド２の目立て処理、劣化層や研磨屑の除去処理等を含むものである。ドレッシング処理を実施するドレッサ７は、図２に示すように、円盤状の台座１２の表面（研磨パッド２と対向する面）に取り付けられた複数のペレット砥石１３を備えている。ペレット砥石１３はペレット形状に対応する円盤状の台金１４の表面に固着された砥粒層１５を有している。複数のペレット砥石１３を備えるドレッサ７は、砥粒層１５が研磨パッド２と対向するように配置されている。
【００１７】
ペレット砥石１３の砥粒層１５は、代表的にはダイヤモンド砥粒により構成される。ダイヤモンド砥粒はイレギュラータイプおよびブロッキータイプのいずれであってもよいが、イレギュラータイプのダイヤモンド砥粒の方がドレッシング効果（研磨パッド２のコンディショニング特性）に優れる反面、ドレッシング時の衝撃で欠落が発生しやすいことから、この実施形態のドレッサ７はイレギュラータイプのダイヤモンド砥粒で構成した砥粒層１５を有するペレット砥石１３を用いる場合に好適である。なお、ダイヤモンド砥粒に代えてＢＮ砥粒（ＣＢＮ砥粒）等を用いることも可能である。
【００１８】
砥粒層１５は台金１４の表面にダイヤモンド砥粒等を固着したものである。台金１４に対するダイヤモンド砥粒の固着方法としては、一般的な電着法、メタルボンド法、レジンボンド法、ろう付け法等が挙げられる。砥粒層１５を構成する砥粒の粒度や配置密度等はドレッシング条件に応じて適宜に設定される。このような砥粒層１５を研磨パッド２の表面に所定の圧力で押し当てつつ、ドレッサ７と研磨パッド２とを相対的に移動させることによって、研磨パッド２の表面のドレッシング処理が実施される。
【００１９】
研磨装置１はペレットタイプのドレッサ７を具備するものである。ペレットタイプのドレッサ７は、複数のペレット砥石１３の間に隙間が存在することから、研磨剤や研磨屑等の排出性に優れる等の利点を有する反面、研磨パッド２のドレッシング時に砥粒が欠落しやすいという難点を有する。ペレットタイプのドレッサ７では、各ペレット砥石１３の砥粒層１５にエッジ部（端面）が存在することからエッジ量が多くなる。砥粒層１５を研磨パッド２に押し当ててドレッシングを実施する場合、砥粒層１５のエッジ部に衝撃が加わるため、エッジ量が多いほど砥粒層１５を構成する砥粒に欠落が生じやすくなる。
【００２０】
そこで、この実施形態の研磨装置１においては、各ペレット砥石１３の砥粒層１５の外周領域（エッジ部（端面）を含む領域）に砥粒の欠落防止部を設けている。この実施形態のペレット砥石１３の具体的な構造について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａの構成を示す断面図である。図３（ｂ）第２の実施形態によるペレット砥石１３Ｂの構成を示す断面図である。図３（ｃ）は第３の実施形態によるペレット砥石１３Ｃの構成を示す断面図である。
【００２１】
第１ないし第３の実施形態によるペレット砥石１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの砥粒層１５は、台金１４の表面に固定層１６を介して固着された砥粒（ダイヤモンド砥粒等）１７で構成されている。前述したように、固定層１６としては電着層、メタルボンド層、レジンボンド層等が適用される。このような砥粒層１５は、その外周部（エッジ部）に沿った第１の領域Ａ１と、第１の領域Ａ１の内側に位置する第２の領域Ａ２とに区分されている。各実施形態のペレット砥石１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは第１の領域Ａ１、すなわちエッジ部を含む外周領域に設けられた砥粒１７の欠落防止部１８を有している。
【００２２】
第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａは、図３（ａ）に示すように第１の領域Ａ１に存在する砥粒１７を覆う樹脂コーティング層１９を欠落防止部１８として有している。すなわち、ドレッシング時に欠落が発生しやすい第１の領域Ａ１の砥粒１７を樹脂コーティング層１９で覆うと共に、砥粒層１５のエッジ部（端面）を樹脂材料で構成することで、エッジ部（端面）への衝撃による砥粒１７の欠落を抑制することが可能となる。
【００２３】
樹脂コーティング層１９は各種公知のコーティング技術を適用して形成することができる。樹脂コーティング層１９には、台金１４や固定層１６等に対する濡れ性が高く、密着性に優れる樹脂材料が用いられる。樹脂コーティング層１９の具体的な構成材料としてはアクリル樹脂やフッ素系樹脂等が挙げられる。密着性が不十分な場合には、台金１４と樹脂コーティング層１９との間に中間層を設けてもよい。なお、樹脂コーティング層１９は台金１４の端面（外周側面）まで覆うように形成してもよい。
【００２４】
砥粒１７の欠落防止部１８としての樹脂コーティング層１９を形成する第１の領域Ａ１は、ペレット砥石１３Ａの外周部からの幅がペレット砥石１３Ａの外径の１％以上１０％以下の範囲となるように設定することが好ましい。第１の領域Ａ１の幅がペレット砥石１３Ａの外径の１％未満であると、砥粒１７の欠落防止効果を十分に得ることができないおそれがある。一方、第１の領域Ａ１の幅がペレット砥石１３Ａの外径の１０％を超えると、ドレッシング作用を担う第２の領域Ａ２の面積が相対的に減少するため、研磨パッド２のコンディショニング特性が低下するおそれがある。
【００２５】
第１の領域Ａ１の具体的な幅はペレット砥石１３Ａの外径にもよるが、例えば外径が１０〜３０ｍｍ程度のペレット砥石１３Ａの場合には、ペレット砥石１３Ａの外周部から０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲に第１の領域Ａ１を設定することが好ましい。第１の領域Ａ１の幅は、後に詳述する第２の実施形態のペレット砥石１３Ｂや第３の実施形態のペレット砥石１３Ｃにおいても同様に設定することが好ましいものである。
【００２６】
樹脂コーティング層１９の膜厚は、砥粒１７の突き出し量の１／２以下で、かつ膜として安定的に形成することが可能な範囲とすることが好ましい。樹脂コーティング層１９の膜厚が砥粒１７の突き出し量の１／２を超えると、ペレット砥石１３Ａによる研磨パッド２のドレッシング効果が低下するおそれがある。例えば、平均粒径が１５０μｍのダイヤモンド砥粒１７を厚さが約１００μｍのＮｉ電着層（固定層１６）で固定すると、ダイヤモンドの砥粒１７の突き出し量は５０μｍ程度となる。このような場合、例えばアクリル樹脂によるコーティング層１９を第1の領域Ａ１上に約２０μｍの膜厚で形成する。
【００２７】
第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａによれば、第１の領域Ａ１の砥粒１７を樹脂コーティング層１９で覆っているため、研磨パッド２のドレッシング時におけるエッジ部（端面）への衝撃による砥粒１７の欠落を抑制することができる。特に、硬質の研磨パッド２を用いた場合や研磨パッド２の溝形状が影響しやすい場合においても、砥粒１７の欠落を安定して抑制することができる。従って、欠落した砥粒１７が研磨剤に混入することで半導体ウェーハ５の研磨時に問題となるスクラッチやウェーハ割れを抑制することが可能となる。すなわち、半導体ウェーハ５の研磨精度と研磨効率を高めることができる。
【００２８】
第２の実施形態によるペレット砥石１３Ｂは、図３（ｂ）に示すように第１の領域Ａ１に存在する砥粒１７を覆うセラミックスコーティング層２０を欠落防止部１８として有している。すなわち、ドレッシング時に欠落が発生しやすい第１の領域Ａ１の砥粒１７をセラミックスコーティング層２０で覆うと共に、砥粒層１５のエッジ部（端面）をセラミックス材料で構成することによって、研磨パッド２のドレッシング時におけるエッジ部（端面）への衝撃による砥粒１７の欠落を抑制することが可能となる。
【００２９】
セラミックスコーティング層２０は各種公知のコーティング技術を適用して形成することができる。セラミックスコーティング層２０には、硬質で台金１４等に対する密着性に優れるセラミックス材料が用いられる。セラミックスコーティング層２０の具体的な構成材料としては、例えばアモルファスシリコンカーバイドが挙げられる。セラミックスコーティング層２０は台金１４の端面（外周側面）まで覆うように形成してもよい。
【００３０】
セラミックスコーティング層２０の膜厚は、砥粒１７の突き出し量の１／２以下で、かつ膜として安定的に形成することが可能な範囲とすることが好ましい。セラミックスコーティング層２０の膜厚が砥粒１７の突き出し量の１／２を超えるとドレッシング効果が低下するおそれがある。例えば、平均粒径が１５０μｍのダイヤモンド砥粒１７を厚さが約１００μｍのＮｉ電着層（固定層１６）で固定すると、ダイヤモンドの砥粒１７の突き出し量は５０μｍ程度となる。このような場合、例えばアモルファスシリコンカーバイドによるコーティング層２０を第1の領域Ａ１上に約５μｍの膜厚で形成する。
【００３１】
第２の実施形態によるペレット砥石１３Ｂによれば、第１の領域Ａ１の砥粒１７をセラミックスコーティング層２０で覆っているため、ドレッシング時におけるエッジ部（端面）への衝撃による砥粒１７の欠落を抑制することができる。特に、硬質の研磨パッド２を用いた場合や研磨パッド２の溝形状が影響しやすい場合においても、砥粒１７の欠落を安定して抑制することができる。従って、欠落した砥粒１７が研磨剤に混入することで半導体ウェーハ５の研磨時に問題となるスクラッチやウェーハ割れを抑制することが可能となる。すなわち、半導体ウェーハ５の研磨精度と研磨効率を高めることができる。
【００３２】
第３の実施形態によるペレット砥石１３Ｃは、図３（ｃ）に示すように第１の領域Ａ１に欠落防止部１８として設けられたガイド部材２１を有している。ペレット砥石１３Ｃにおいては第２の領域Ａ２のみに砥粒１７を配置している。従って、ガイド部材２１は砥粒１７が固着されていない第１の領域Ａ１を覆うように設けられたものである。ガイド部材２１は例えば第１の領域Ａ１に対応したリング形状を有している。なお、ガイド部材２１は台金１４の端面（外周側面）まで覆うような形状を有していてもよい。
【００３３】
ガイド部材２１は樹脂材料やセラミックス材料により構成される。樹脂材料の具体例としては、耐摩耗性や滑り性等に優れるフッ素系樹脂等が挙げられる。セラミックス材料の具体例としては、耐摩耗性に優れる窒化ケイ素や炭化ケイ素等が挙げられる。ガイド部材２１をセラミックス材料で構成する場合、滑り性等を向上させるために、その表面粗さ（研磨パッド２と対向する面の粗さ）を小さくすることが好ましい。ガイド部材２１は所望形状の部材（例えばリング部材）を第１の領域Ａ１に取り付けるようにしてもよいし、また第１および第２の実施形態と同様にコーティング法で形成してもよい。
【００３４】
ガイド部材２１の高さは、砥粒１７の突き出し高さが最も高い位置より２０μｍ以上低い位置となるように設定することが好ましい。ガイド部材２１の高さがこれより高いと砥粒層１５によるドレッシング効果が低下するおそれがある。例えば、平均粒径が１００μｍのダイヤモンド砥粒１７を第２の領域Ａ２のみに固着し、そのうちの突き出し高さが最も高いダイヤモンド砥粒１７の高さが１２０μｍであったとする。このような場合、例えば第1の領域Ａ１に高さが１００μｍのガイド部材２１を取り付ける。
【００３５】
このように、ドレッシング時に欠落が生じやすい第１の領域Ａ１には砥粒１７を固着せず、かつ第１の領域Ａ１にガイド部材２１を配置して砥粒層１５のエッジ部（端面）を樹脂材料やセラミックス材料で構成することによって、ドレッシング時におけるエッジ部（端面）への衝撃による砥粒１７の欠落を抑制することができる。特に、硬質の研磨パッド２を用いた場合や研磨パッド２の溝形状が影響しやすい場合においても、砥粒１７の欠落を安定して抑制することができる。従って、欠落した砥粒１７が研磨剤に混入することで半導体ウェーハ５の研磨時に問題となるスクラッチやウェーハ割れを抑制することが可能となる。すなわち、半導体ウェーハ５の研磨精度と研磨効率を高めることができる。
【００３６】
第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａを３６個取り付けたドレッサ７を用いて、硬質の研磨パッド（日本ミクロコーティング社製ＮＣＰ−１）２のドレッシングを実施したところ、ダイヤモンド砥粒１７には欠落が生じていないことが確認された。この点を検証するため、ドレッサ７で処理した研磨パッド２を用いて、ダミーの半導体ウェーハ５の研磨を実施したところ、ダイヤモンド砥粒１７の欠落に起因するダイヤモンドスクラッチは発生しないことが確認された。なお、研磨条件は荷重４０ｋＰａ、研磨定盤３の回転数１００ｒｐｍ、回転ヘッド９の回転数１０７ｒｐｍ、研磨時間６０秒とした。研磨剤としては酸化セリウムスラリー（界面活性剤としてポリアクリル酸を３質量％添加）を用いた。
【００３７】
一方、砥粒の欠落防止部を有しないペレット砥石（台金の表面全面にダイヤモンド砥粒を固着したのみのペレット砥石）を３６個取り付けたドレッサを用いて、同様な研磨パッド（日本ミクロコーティング社製ＮＣＰ−１）のドレッシングを実施したところ、外周部のダイヤモンド砥粒に欠落が認められた。このようなドレッサで処理した研磨パッドを用いて、ダミーの半導体ウェーハの研磨を実施したところ、半導体ウェーハの表面にはダイヤモンド砥粒の欠落に起因する大きなスクラッチが確認された。なお、第２および第３の実施形態によるペレット砥石１３Ｂ、１３Ｃを用いた場合にも、第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａと同様な結果が得られることが確認された。
【００３８】
さらに、第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａを３６個取り付けたドレッサ７で処理した研磨パッド（日本ミクロコーティング社製ＮＣＰ−１）２の研磨性能を評価するために、シリコン酸化膜（べた膜）を有する半導体ウェーハの研磨を実施した。研磨条件は荷重１５ｋＰａ、研磨定盤３の回転数１００ｒｐｍ、回転ヘッド９の回転数１０７ｒｐｍ、研磨時間５０秒とした。研磨剤としては、酸化セリウムスラリー（界面活性剤としてポリアクリル酸を３質量％添加）を用いた。ドレッサ７による研磨パッド２のドレッシングは、ウェーハ研磨直後にその都度実施した。ドレッシング条件は荷重２００Ｎ、処理時間３０秒とした。
【００３９】
半導体ウェーハの研磨は連続的に実施し、１枚研磨後、２４枚研磨後、４８枚研磨後、７２枚研磨後の各半導体ウェーハを抜き取って研磨レートを調べた。その結果、いずれも４５０ｎｍ／ｍｉｎ程度の研磨レートが得られていた。これは砥粒の欠落防止部を有しないペレット砥石を用いたドレッサで処理した場合と同等の値であり、良好かつ安定した研磨レートが得られることが確認された。なお、第２および第３の実施形態によるペレット砥石１３Ｂ、１３Ｃを用いた場合にも、第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａと同様な結果が得られることが確認された。
【００４０】
次に、パターンを形成した半導体ウェーハのＣＭＰによる平坦化を実施した。パターンは以下のようにして形成した。まず、シリコン基板上に通常のリソグラフィ法およびドライエッチング法により高さ６００ｎｍの段差を形成し、段差のラインアンドスペースの寸法を変更させることによって、凸部被覆率が高い（９０％）領域と凸部被覆率が低い（１０％）領域とを有するパターンを形成した。各領域の面積はそれぞれ４×４ｍｍである。このようなシリコン基板上にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）を１１００ｎｍの厚さで形成した。シリコン酸化膜には凸部と凹部とが形成されている。
【００４１】
このような凹凸パターンを有する半導体ウェーハの研磨を実施した。研磨条件は荷重３０ｋＰａ、研磨定盤３の回転数１００ｒｐｍ、回転ヘッド９の回転数１０７ｒｐｍ、研磨時間６０秒とした。研磨剤としては酸化セリウムスラリー（界面活性剤としてポリアクリル酸を３質量％添加）を用いた。これを研磨パッド２上に１９０ｃｃ／ｍｉｎの流量で供給した。ドレッサ７による研磨パッド２のドレッシングは、ウェーハ研磨直後にその都度実施した。ドレッシング条件は荷重２００Ｎ、処理時間３０秒とした。
【００４２】
半導体ウェーハの研磨は連続的に実施し、１枚研磨後、２４枚研磨後、４８枚研磨後、７２枚研磨後の各半導体ウェーハを抜き取ってグローバル平坦性を調べた。その結果、いずれのグローバル平坦性も１１０〜１３０ｎｍの範囲であった。これは砥粒の欠落防止部を有しないペレット砥石を用いたドレッサで処理した場合と同等の値であり、グローバル平坦性も安定していることが確認された。なお、第２および第３の実施形態によるペレット砥石１３Ｂ、１３Ｃを用いた場合にも、第１の実施形態によるペレット砥石１３Ａと同様な結果が得られることが確認された。
【００４３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、ペレット砥石を備えるドレッサを用いた研磨装置、そのような研磨装置で半導体ウェーハを研磨する工程を具備する半導体装置の製造方法全般に適用することができる。そのような研磨装置や半導体装置の製造方法についても、本発明に含まれるものである。また、本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１…研磨装置、２…研磨パッド、３…研磨定盤、４…研磨剤供給部、５…半導体ウェーハ、６…ウェーハ保持部、７…ドレッサ、９…回転ヘッド、１０…ウェーハ保持機構、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…ペレット砥石、１４…台金、１５…砥粒層、１６…固定層、１７…砥粒、１８…欠落防止部、１９…樹脂コーティング層、２０…セラミックスコーティング層、２１…ガイド部材、Ａ１…第１の領域、Ａ２…第２の領域。
【図１】
2010214523.tif 000003
【図２】
2010214523.tif 000004
【図３】
2010214523.tif 000005