(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨布本体の表面に形成された溝を有しかつワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面と前記溝の側面とのなす角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とする溝入り研磨布。
【請求項２】
研磨布本体の表面に形成された溝を有しかつワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面から少なくとも深さ０．２ｍｍより浅い場所における溝の側面の断面形状が直線状であり、該研磨布本体の表面と該溝の側面とのなす角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とする溝入り研磨布。
【請求項３】
前記溝の断面形状がＶ字型であることを特徴とする請求項１又は２記載の溝入り研磨布。
【請求項４】
前記研磨布本体の表面と前記溝の側面とのなす角度が、１６０°以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の溝入り研磨布。
【請求項５】
研磨布本体の表面に形成された溝を有しかつワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面から少なくとも深さ０．２ｍｍより浅い場所における溝の側面の断面形状が曲線状であり、該研磨布本体の表面と該溝の側面の接線とのなす角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とする溝入り研磨布。
【請求項６】
前記溝の断面形状がＵ字型であることを特徴とする請求項５記載の溝入り研磨布。
【請求項７】
前記研磨布本体の表面と前記溝の側面の接線とのなす角度が、１６０°以上であることを特徴とする請求項５又は６記載の溝入り研磨布。
【請求項８】
前記溝の中央部に研磨剤滞溜調節用の凹部を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の溝入り研磨布。
【請求項９】
前記研磨布本体の硬度がショアＤ硬度で５０以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の溝入り研磨布。
【請求項１０】
ワーク保持プレートに保持されたワークを研磨定盤に貼付された研磨布に所定の研磨荷重で押し付けることによって、該ワークの片面に研磨加工を施すワークの研磨方法であって、前記研磨布として請求項１〜９のいずれか１項記載の溝入り研磨布を用いることを特徴とするワークの研磨方法。
【請求項１１】
研磨ヘッドを構成するワーク保持プレートに保持されたワークを、研磨定盤に貼付された研磨布に、所定の研磨荷重で押し付けることによって、該ワークの片面に研磨加工を施すワークの研磨装置であって、前記研磨布として請求項１〜９のいずれか１項記載の研磨布を用いることを特徴とするワークの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク、特に半導体ウェーハ（以下、単にウェーハということがある）の研磨加工に関し、詳細にはワークの研磨加工に用いられる溝入り研磨布並びにその溝入り研磨布を用いたワークの研磨方法及び研磨装置に関する。
【０００２】
【関連技術】
最近、最先端デバイスの製造工程等でＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術が用いられている。この技術は半導体素子製造工程における素子分離形成、キャパシタ形成等で発生した余分な成膜部分を除去するのに用いられている。
【０００３】
シリコンウェーハ製造工程においては、このＣＭＰ技術が、ウェーハ表面に存在する、波長が数ｍｍから数百μｍの凹凸（一般にはナノトポロジー又はナノトポグラフィーと呼ばれる）を除去する目的で使用される場合がある。この様な研磨（倣い研磨）では研磨代をウェーハ面内で均一にすることが重要である。
【０００４】
通常行われているＣＭＰは以下のようなものである。被研磨材である半導体ウェーハ等のワークは、発泡ウレタン等で形成された軟質なシート（一般にはバッキングパッドと呼ばれる）を貼り付けた研磨ヘッドに保持される。なお、ウェーハの周りはガラスエポキシ等の樹脂で形成されたリング状部材（一般にはリテーナリングと呼ばれる）で囲まれており、このリング状部材によって研磨中にワークが飛び出すのを防いでいる。
【０００５】
この研磨ヘッドに対向して研磨定盤が設置されており、研磨定盤表面には研磨布が貼り付けられている。研磨の際には研磨ヘッドに保持されたウェーハを研磨布に接触させ、同時に研磨剤を研磨布上に供給し、研磨定盤及び研磨ヘッドを回転させながら、ウェーハに荷重を印加することによりウェーハを研磨する。
【０００６】
このＣＭＰにおいては、余分な成膜部分の除去効率やナノトポロジーの改善効率を上げるため、ショアＤ硬度で５０以上の硬質な研磨布が一般には用いられている。ショアＤ硬度とは、反発式カタサ試験機の一種であるショア硬さ試験機Ｄ形により測定した硬さで、ＪＩＳ  Ｚ２２４６に準拠したものである。
【０００７】
上記したような硬質な研磨布においては一般に研磨剤の回り込みが悪い。これは軟質な研磨布（例えば不織布タイプの研磨布）に比べて発泡が小さい為である。特にワークが大型化すると、研磨剤の回り込みが悪いことの影響が顕著となり、ワークの平坦度の悪化につながる。そこで、研磨剤の回り込みを改善するために、硬質研磨布の表面に格子状、螺旋状、放射状等の溝を形なすることが提案されている（例えば、特開２００１−１２５５号公報、特開２０００−４２９０１号公報、特開平１０−２７７９２１号公報、特開平８−１１０５１号公報等）。すなわち、図１３に示したように、従来の研磨布は、研磨布本体Ｐの表面に溝を形成せず平坦な表面を有する溝無し研磨布２９と、研磨布本体Ｐの表面に溝Ｇを形成した溝入り研磨布３０とに大別される。図１３（ｂ）において、Ｍは溝ピッチである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような溝入りの硬質研磨布でワークを研磨するとウェーハ製造工程においては、ワークの外周部で面ダレ等の形状異常を引き起こし、またデバイス作製工程においては段差修正を行う際にワークの外周ダレを起こしてしまう。これは、研磨時にワーク面内で研磨取り代がばらつくためであるが、特にウェーハ外周部での研磨代が異なってしまう。このため、ワークが半導体ウェーハの場合、最先端品で要求される品質、すなわちナノトポロジーとフラットネスを両立した品質を得ることが出来ないという問題が生じている。
【０００９】
また、前記した提案においては研磨剤の回り込みを均一にすることを主眼とした対策が開示されているが、これらの対策のみではウェーハ外周部の形状異常を完全に防止することは不可能であった。
【００１０】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、ワーク、特に半導体ウェーハを研磨する際に、ウェーハ製造工程においてはワークの外周ダレを改善し、またナノトポロジーレベルを改善した研磨を行うことができ、さらにデバイス作製工程においてもワークの外周ダレを引き起こすことなく段差修正を行うことができるようにした溝入り研磨布、並びにこの溝入り研磨布を用いるワークの研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の溝入り研磨布の第１の態様は、研磨布本体の表面に形成された溝をワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面と前記溝の側面とのなす角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の溝入り研磨布の第２の態様は、研磨布本体の表面に形成された溝をワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面から少なくとも深さ０．２ｍｍより浅い場所における溝の側面の断面形状が直線状であり、該研磨布本体の表面と該溝の側面とのなす角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
ワークによって研磨布が押された場合、研磨布の圧縮によりワークがある部分と無い部分で厚さに差が生じる。図１４に示したように、研磨布本体Ｐに形成された溝Ｇの断面形状が、例えばＵ字型〔図１４（ａ）〕又は溝深さの深いＶ字型〔図１４（ｂ）〕の場合、溝Ｇの側面Ｇ１にワークが当たることによってワークの最外周部に大きな局圧がかかり、ワーク最外周部に面ダレを生じる。つまり、研磨代がワーク最外周部で大きくなってしまう。
【００１４】
更にバッキングパッドにワークを保持している場合、ワークがバッキングパッド側に逃げる現象が発生する為、上記した面ダレ発生部よりも内側では研磨代が少ない部分が生じる。すなわち、ワーク外周部にウネリのような形状異常が発生してしまう。
【００１５】
なお、図１４において、Ｐ１は研磨布本体表面、Ｄは溝深さ、Ｅは溝幅、及びθｐは研磨布本体表面Ｐ１と溝の側面Ｇ１とのなす角である。図１４（ａ）にはθｐ＝約９０°及び図１４（ｂ）にはθｐ＝約１３５°の場合が示されている。
【００１６】
一方、本発明の研磨布を用いると、ワーク最外周部と溝側面との接触抵抗が小さくなり、ワーク外周部における面ダレ等の形状異常を抑制できる。特に図１に示したように、研磨布本体の表面と溝の側面とのなす角度θｐをワークの面取り角度θｗ（本明細書においては、図１２に示したように、ワークＷの表面Ｆ１と面取り面Ｆ２とがなす角度を面取り角度という）以上にしたときに、ワーク外周部での形状異常は、特異点的に改善される。
【００１７】
本発明の溝入り研磨布の第１及び第２の態様においては、特に溝の断面形状が直線状のＶ字型であり、上記条件を満たす形状が好ましい。Ｖ字型であれば溝の形成が容易であるからである。
【００１８】
本発明の溝入り研磨布の第３の態様は、研磨布本体の表面に形成された溝をワークの研磨処理に用いられる溝入り研磨布において、前記研磨布本体の表面から少なくとも深さ０．２ｍｍより浅い場所における溝の側面の断面形状が曲線状であり、該研磨布本体の表面と該溝の側面の接線とのなす角度が、ワークの面取り角度以上であるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
このように研磨布本体表面から少なくとも深さ０．２ｍｍよりも浅い場所における溝の側面の全ての点での接線と研磨布本体表面がなす角度θｔ〔図３（ｂ）〕が面取り角度θｗ以上であれば、すなわち、深さ０．２ｍｍよりも浅い部分における溝側面の接線と研磨布本体の表面がなす角度θｔの最小値が面取り角度θｗ以上となるようにすれば、ワーク最外周部と溝側面との接触抵抗が小さくなり、ワーク外周部における面ダレ等の形状異常を抑制できる。本発明の溝入り研磨布の第３の態様においては、溝の断面形状をＵ字型とすることができ、上記条件を満たす形状のものを採用することができる。
【００２０】
上記した研磨布本体の表面と溝の側面がなす角度θｐ又は溝の側面の接線と研磨布本体表面がなす角度θｔは１６０°以上であることが好ましい。多くのウェーハでは２０°程度の面取り（面取り面とウェーハ表面とがなす角度、即ち面取り角度θｗで表すと１６０°程度）であり、１６０°以上の角度にしておけば大抵のウェーハは問題なく研磨できるからである。また、前記角度θｐ及びθｔの上限は、特に限定されるものではないが１７５°以内が好ましい。具体的には、これらの角度θｐ及びθｔは研磨剤の回り込み等を考慮に入れ必要な溝の深さを設定し、それにより適宜決定する。
【００２１】
研磨布本体表面における溝幅は特に限定するものではないが、３ｍｍ以下が望ましい。溝幅が３ｍｍを超えると、ワーク外周部がワークの弾性変形によって溝内部に落ち込むことがあり、前述した要因とは別の要因で外周ダレ等の形状異常を引き起こす可能性がある。
【００２２】
なお、溝の断面形状の効果は如何なる研磨布でも得られるが、ショアＤ硬度で５０以上の研磨布で特に顕著な効果があらわれる。これは、研磨布が軟質な場合（例えば不織布の場合）、ワーク外周部と研磨布の溝との接触に伴う衝撃を研磨布側においてある程度吸収できるが、研磨布が硬質な場合、研磨布が吸収できる衝撃が少ない為である。
【００２３】
本発明のワークの研磨方法は、ワーク保持プレートに保持されたワークを研磨定盤に貼付された研磨布に所定の研磨荷重で押し付けることによって、該ワークの片面に研磨加工を施すワークの研磨方法であって、前記研磨布として上記した本発明の溝入り研磨布を用いることを特徴とする。本発明の研磨方法でワークを研磨することにより、ワーク外周部における形状異常を防止することができる。研磨代を均一にする倣い研磨で特に有効である。また、硬質研磨布の使用によってナノトポロジーも良好となる。したがって、ワークが半導体ウェーハの場合、本発明の研磨方法によってフラットネス及びナノトポロジーの両者が共に要求される最先端デバイスで求められるウェーハを製造することができる。
【００２４】
本発明のワークの研磨装置は、研磨ヘッドを構成するワーク保持プレートに保持されたワークを、研磨定盤に貼付された研磨布に、所定の研磨荷重で押し付けることによって、該ワークの片面に研磨加工を施すワークの研磨装置であって、前記研磨布として上記した本発明の溝入り研磨布を用いることを特徴とする。本発明の研磨装置でワークを研磨することにより、例えばワークが半導体ウェーハの場合、最先端デバイスで使用可能なウェーハを得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面中、図１〜図７に基づいて更に具体的に説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００２６】
図１は本発明のＶ字型溝を有する溝入り研磨布の一例を示す要部断面説明図である。図２は図１のＶ字型溝の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例、（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は第３変形例をそれぞれ示す。図３は本発明のＵ字型溝を有する溝入り研磨布の一例を示す要部断面説明図で、（ａ）は全体図及び（ｂ）は（ａ）の矢視円Ａ部分の拡大図である。図４は図３のＵ字型溝の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例及び（ｂ）は第２変形例である。図５は本発明のＶ字型とＵ字型とを組み合わせた形状の溝を有する溝入り研磨布における溝形状の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例、（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は第３変形例をそれぞれ示す。図６は本発明の溝入り研磨布の全体平面図で、（ａ）は第１の溝パターン、（ｂ）は第２の溝パターン及び（ｃ）は第３の溝パターンをそれぞれ示す。図７は本発明の研磨装置の一例を示す断面的説明図で、（ａ）は全体図及び（ｂ）は研磨ヘッドの摘示拡大図である。
【００２７】
図１において、３０Ａは本発明に係る溝入り研磨布で、研磨布本体Ｐの表面Ｐ１には溝ＶＧが形成されている。該溝ＶＧは、該溝ＶＧと直交するように縦方向に切断（図６（ａ）に示したように、溝パターンが直線の場合は溝Ｇと直交する方向及び図６（ｂ）（ｃ）に示したように、溝パターンが曲線の場合には該曲線の接線ＬＳと直交する方向に切断面Ｂを形成するように切断）した際の断面形状が図１に示したようにＶ字型となるように形成されている。この場合、該溝ＶＧの側面ＶＧ１の断面形状は直線状となっている。該研磨布本体Ｐの表面Ｐ１と該溝ＶＧの側面ＶＧ１とのなす角度θｐは、ワークＷの面取り角度θｗ（図１２）以上とすることが必須である。なお、本明細書においては、前述したように、ワークＷの表面Ｆ１と面取り面Ｆ２とのなす角θｗを面取り角とする（図１２）。
【００２８】
つまり、ワークＷの面取り角度θｗが、例えば、１６０°であれば研磨布本体表面Ｐ１と溝ＶＧの側面ＶＧ１とのなす角度θｐも１６０°以上にする。例えば、上記したＶ字型の溝ＶＧであれば３ｍｍの溝幅Ｅに対して溝深さｄを約０．５ｍｍ程度にする。なお、本明細書においては、前述したように、ワークＷの表面Ｆ１と面取り面Ｆ２とのなす角θｗを面取り角とする（図１２）。
【００２９】
上記したＶ字型溝ＶＧの溝形状は種々の形状が採用可能であるが、図２にＶ字型溝ＶＧの変形例を示した。図２（ａ）に示した研磨布３０Ｂは、θｐ＝約１６０°で溝幅Ｅが２ｍｍの例である。図２（ｂ）に示した研磨布３０Ｃはθｐ＝約１６０°で溝幅Ｅが３ｍｍの例である。図２（ｂ）の場合は溝深さｄを２ｍｍよりも深く形成できる。図２（ｃ）に示した研磨布３０Ｄはθｐ＞１６０°にした例である。図２（ｃ）の場合は溝深さｄは浅くなる。
【００３０】
本発明の溝入り研磨布の溝形状は、上記したＶ字型の他にも種々の形状を採用することが可能であり、次に説明する。図３はＵ字型の溝形状の溝入り研磨布３０Ｅを示す。同図において、研磨布本体Ｐの表面Ｐ１には断面形状がＵ字型の溝ＵＧが形成されている。この場合、研磨布本体Ｐと接する溝ＵＧの側面ＵＧ１の断面形状が曲線状であり、該研磨布本体Ｐの表面Ｐ１から少なくとも深さｄ＝０．２ｍｍよりも浅い場所における該研磨布本体Ｐの表面Ｐ１と該溝ＵＧの側面ＵＧ１の接線Ｌとのなす角度θｔが、ワークＷの面取り角度θｗ（図１２）以上であることが必要である。つまり、ワークＷの面取り角度θｗが、例えば１６０°であれば、上記角度θｔを１６０°以上とする。
【００３１】
上記したＵ字型溝ＵＧの溝形状も種々の形状を採用することが可能であるが、図４にＵ字型溝ＵＧの変形例を示した。図４（ａ）に示した研磨布３０Ｆは、θｔ＞約１６０°で横幅が２ｍｍの例である。溝深さｄ＝０．２ｍｍの位置における接線Ｌと研磨布本体Ｐの表面Ｐ１とのなす角θｔ＞約１６０°となっている。図４（ｂ）に示した研磨布３０Ｇは、θｐ＞１６０°で横幅が３ｍｍの例である。溝深さｄ＝０．２ｍｍより深い位置まで角θｔ＞約１６０°となっている例である。
【００３２】
本発明の溝入り研磨布の溝形状は、上記したＶ字型及びＵ字型以外にも種々の溝形状を採用することは勿論で、例えば、図５に示すようにＶ字型とＵ字型を組み合わせた形状とすることもできる。図５（ａ）に示した研磨布３０Ｈの溝ＶＵＧにおいては、研磨布本体Ｐの表面Ｐ１から溝深さｄ＝０．２ｍｍまでは、直線状（Ｖ字型溝の溝側面と同様）に形成し、溝深さｄ＝０．２ｍｍより深い部分、すなわち溝ＶＵＧの中央部分には凹部ＵＧ２（Ｕ字型溝の中央部分と同様）が形成されている。図５（ａ）は、θｐ＝約１６０°で、溝幅Ｅが２ｍｍの例である。
【００３３】
図５（ｂ）に示した研磨布３０Ｉの溝ＶＵＧにおいては、研磨布本体Ｐの表面Ｐ１から溝深さｄが０．２ｍｍを超えた位置まで、直線状に形成し、溝ＶＵＧの中央部分に凹部ＵＧ２が形成されている。図５（ｂ）は、θｐ＞１６０°で、溝幅Ｅが２ｍｍの例である。
【００３４】
溝深さｄが０．２ｍｍよりも深い部分の溝形状は、本発明の溝入り研磨布による研磨効果には特別の影響を与えないので、図５（ａ）（ｂ）に示したように、Ｕ字型としてもよいし、その他の形状としてもよい。例えば、図５（ｃ）に示した研磨布３０Ｊの溝ＶＵＧにおけるように、溝ＶＵＧの中央部分の凹部ＵＧ２の形状を半円形状とすることもできる。図５（ｃ）において、その他の溝形状は図５（ｂ）と同様である。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）、図４（ａ）（ｂ）及び図３（ａ）に示した凹部ＵＧ２は研磨剤の滞留を行う作用があるので、その形状を工夫することによって研磨剤の滞留量の調節を行うことができる。
【００３５】
本発明の溝入り研磨布の研磨布本体Ｐの表面Ｐ１の溝パターンについても特に限定されず、図６（ａ）に示した溝入り研磨布３０Ｋのように研磨布本体Ｐの表面Ｐ１に格子状の溝Ｇを形成し、また図６（ｂ）に示した溝入り研磨布３０Ｌのように研磨布本体Ｐの表面Ｐ１に同心円状の溝Ｇを形成することもできる。さらに、図６（ｃ）に示した溝入り研磨布３０Ｍのように研磨布本体Ｐの表面Ｐ１に螺旋状の溝Ｇを形成してもよいし、その他の形状の溝を形成してもよいことはいうまでもない。
【００３６】
本発明の溝入り研磨布３０Ａ〜３０Ｍの溝形状の形成の仕方は特に限定されるものではないが、例えば、溝形状と同様な形状をした刃を持つ加工機で研磨布本体Ｐの表面Ｐ１を削ることによって形成できる。
【００３７】
研磨布本体の材質は特に限定されるものではないが、例えば、発泡ウレタン製の研磨布、不織布タイプの研磨布等が使用できる。また、積層化した研磨布、例えば発泡ウレタンと不織布を２層で積層した研磨布や更に中間層を入れ３層にした研磨布などでも使用できる。特に研磨面の硬度がショアＤ硬度で５０以上の研磨布であると、本発明の溝入り研磨布において溝を形成した効果が大となる。
【００３８】
本発明の溝入り研磨布３０Ａ〜３０Ｍは、従来から使用されている研磨装置の研磨布として用いることができるが、図７（ａ）（ｂ）に研磨布として本発明の溝入り研磨布を用いた本発明の研磨装置の一例を示した。
【００３９】
図７（ａ）に示した本発明の研磨装置１０の基本的構成は従来公知の研磨装置と同様であり、特別の限定はないが、本発明の溝入り研磨布３０Ａ〜３０Ｍ（図示例では３０Ａを用いた）を研磨布として用いる点が特徴である。
【００４０】
本発明の研磨装置１０は、ワーク、例えばウェーハＷの片面を研磨する装置として構成されている。該研磨装置１０は、回転する研磨定盤１２と、研磨ヘッド１４の下面に装着されたワーク保持プレート１６と、研磨剤供給管１８を有している。該定盤１２の上面には本発明の溝入り研磨布３０Ａが貼付してある。該定盤１２は回転軸２２により所定の回転速度で回転される。該研磨ヘッド１４は回転軸１５により所定の回転速度で回転される。
【００４１】
そして、ワーク保持プレート１６の表面には、バッキングパッド１９が貼り付けられ、ワークＷはバッキングパッド１９を介してワーク保持プレート１６に保持される。該ワーク保持プレート１６の周辺部にはリテーナリング１７が設けられており、ワーク保持プレート１６に保持されたワークＷの飛び出しが防止されている。該ワーク保持プレート１６は、研磨ヘッド１４の下面に装着され、研磨ヘッド１４により回転されると同時に所定の研磨荷重で研磨布３０ＡにワークＷを押し付ける。研磨剤は研磨剤供給管１８から所定の流量で溝入り研磨布３０Ａ上に供給され、この研磨剤がワークＷと研磨布３０Ａの間に供給されることによりワークＷが研磨される。
【００４２】
さらに詳細に説明すれば、ワーク保持プレート１６は、図７（ｂ）に示したような構造を有している。図７（ｂ）において、２１は空気供給路で、ワーク保持プレート１６の内部でかつワーク保持プレート本体１６ａの上方に設けられたエアバッグ加圧領域２３に空気を供給することによってエアバッグゴムシート２７によってワーク保持プレート１６に揺動可能に支持されたワーク保持プレート本体１６ａを下方に押圧し、ワークＷを定盤１２の溝入り研磨布３０Ａに加圧状態で押し付けることができる。
【００４３】
上記のような研磨装置１０に研磨剤を供給しながら摺接することでワークＷの面を研磨する。上記したような溝形状を有する本発明の溝入り研磨布を用いた研磨装置を用いてワークＷを研磨加工することで高平坦度なワークＷを製造することができる。
【００４４】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００４５】
研磨対象ワークとなる使用ウェーハとしては、直径２００ｍｍ（８インチ）シリコン鏡面研磨ウェーハ（１次研磨後のウェーハ）を用いた。この試料ウェーハの面取り面とウェーハ表面のなす角度は１６０°とした。この試料ウェーハに対して、図７に示した装置と同様の研磨装置を用いて研磨加工を行った。基本的な研磨条件として、研磨圧力：４０ｋＰａ（４００ｇ／ｃｍ２）、相対速度：５０ｍ／ｍｉｎ、研磨代：１μｍ、研磨剤：コロイダルシリカ系研磨剤（ｐＨは無機アルカリの添加により１０．５に調整）、バッキングパッド：ＢＰ１０４（富士紡績社製）、研磨布：発泡ウレタン製硬質研磨布（ショアＤ硬度：５５°）で実施した。以下の実施例、比較例は特別な記載が無い限りすべて上記条件で研磨した。
【００４６】
本発明の溝入り研磨布による研磨加工では研磨代分布がウェーハ面内で均一なほど好ましい。そこで、本発明の溝入り研磨布による研磨加工の効果の評価方法は、研磨前後のウェーハ形状を静電容量式の平坦度測定器（ＡＤＥ社製  ＵＬＴＲＡＧＡＧＥ  ９７００）で測定し、ウェーハ面内での研磨代分布（但し外周２ｍｍ除外）を比較した。
【００４７】
研磨したウェーハの外周ダレの判断方法を図８に示した。図８（ａ）は研磨したウェーハＷにおける測定ポイントを示す説明図及び図８（ｂ）は図８（ａ）のウェーハ直径線ＤＬに沿って観察した研磨代分布を示す概略説明図で、縦軸に研磨代〔研磨前後のウェーハ形状（厚さ等）を測定し、同一点における研磨前後の形状の差を求めた値〕、横軸にウェーハの直径方向を設定して、ウェーハ断面方向（厚さ方向）の研磨代分布を示したものである。図８（ａ）に示すようにウェーハ直径方向の研磨代部分の測定ポイントを外周縁部に多数箇所（３５点）とり、これを平均した研磨代分布をとり、外周１０ｍｍ（外周から中心方向へ１０ｍｍの地点）と外周２ｍｍ（外周から中心方向へ２ｍｍの地点）での研磨代の差を求め、ダレ量とした。つまり、研磨代分布のウェーハ断面形状〔図８（ｂ）〕を解析し、外周２〜１０ｍｍの範囲でのダレ量を評価した。
【００４８】
ウェーハ表面のナノトポグラフィーについても評価した。ナノトポグラフィーは、波長が０．１ｍｍから２０ｍｍ程度で振幅が数ｎｍから１００ｎｍ程度の凹凸のことであり、その評価法としては１辺が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の正方形、又は直径が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の円形のブロック範囲（この範囲はＷＩＮＤＯＷ  ＳＩＺＥ等と呼ばれる）の領域で、ウェーハ表面の凹凸の高低差（ＰＶ；Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｖａｌｌｅｙ）を評価する。
【００４９】
このＰＶ値はＮａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ  Ｈｅｉｇｈｔ等とも呼ばれる。ナノトポグラフィーとしては、特に評価したウェーハ面内に存在する凹凸の最大値が小さいことが望まれている。ここでは２ｍｍの正方形で複数のブロック範囲を評価しそのＰＶ値の最大値を求めた。この値が２０ｎｍ以下であれば良品とした。本実施例ではナノトポグラフィーは、ＡＤＥ社製Ｎａｎｏｍａｐｐｅｒ（２ｍｍ×２ｍｍ角のエリア）で測定した。
【００５０】
（溝の有無及び溝の断面形状による研磨代分布について）
（実施例１、２及び比較例１、２）
溝無し研磨布の場合と溝入り研磨布の場合及び溝の断面形状の相違による研磨代分布を確認した。溝入り研磨布の溝パターンは図６（ａ）に示したような格子状のパターンとし、溝から溝へのピッチは２０ｍｍのものを用いた。
【００５１】
研磨布としては、溝幅３ｍｍ、深さ０．５ｍｍのＶ字型溝の溝入り研磨布（研磨布本体表面と溝側面のなす角度θｐは１６０°）〔図２（ｂ）；実施例１〕、溝幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍのＵ字型溝（但し、研磨布本体表面から少なくとも深さ０．２ｍｍよりも浅い場所における溝側面の接線と研磨布本体表面がなす角度θｔが、１６０°以上）〔図４（ａ）；実施例２〕、溝無し研磨布（比較例１）、溝幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍのＵ字型溝の溝入り研磨布〔図１４（ａ）；比較例２〕を使用した。
【００５２】
ウェーハ面内での研磨代分布（但し外周２ｍｍ除外）を比較した結果、実施例１では、図９に示すように研磨代の分布はウェーハ面内で概ね均一になった。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は９ｎｍ程度であった。これによりウェーハはダレることなく研磨され、またナノトポグラフィーも改善される。実施例２についても、実施例１と同様に研磨代はウェーハ面内で均一になった。
【００５３】
比較例１では、研磨剤の回り込みが悪い為、図１０に示すように研磨代の分布はウェーハの中央部で少なくなる凹形状になっていることがわかり、結果的にウェーハ形状が凸化する傾向となった。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は１２ｎｍ程度であった。
【００５４】
比較例２では、図１１に示すように研磨代の分布は、全体的には均一な取り代であったが最外周部で取り代のバラツキがあった。つまり、前形状を維持する傾向であったが、最外周で研磨量が増加し（いわゆる外周ダレ）、その内側で研磨量の低下（外周ハネ）が見られた。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は１３ｎｍ程度であった。
【００５５】
このように本発明の溝入り研磨布を備えた研磨装置によってウェーハを研磨加工することにより、ウェーハ外周部のダレを抑制することができた。
【００５６】
（溝の角度の影響について）
（実施例３、４及び比較例３〜５）
研磨布本体表面の形状は格子状のパターンであり２０ｍｍピッチで溝を形成した。Ｕ字型及びＶ字形の角度の変更を行い研磨した。溝深さは０．５ｍｍである。溝形状は、それぞれθｐ＝１６０°のＶ字型溝（実施例３）、θｐ＝１７０°のＶ字型溝（実施例４）、θｐ＝９０°のＵ字型溝（図１４（ａ）；比較例３）、θｐ＝１２０°のＶ字型溝（比較例４）、θｐ＝１４０°のＶ字型溝（比較例５）であった。
【００５７】
ウェーハ外周部のダレ量を確認した結果、実施例３（角度θｐ＝１６０°）では、外周ダレは見られなかった（外周ダレ量が０．０２μｍ以下であった）。実施例４（角度θｐ＝１７０°）では、外周ダレ量は０．０５μｍであった。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は１０±２ｎｍ程度であった。
【００５８】
比較例３（いわゆるＵ字型溝）では、外周ダレ量が０．２０μｍ発生した。比較例４（角度θｐ＝１２０°）では、外周ダレ量が０．１３μｍ発生した。比較例５（角度θｐ＝１４０°）では、外周ダレ量が０．１０μｍ発生した。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は１２±２ｎｍ程度であった。
【００５９】
上述した通り、角度θｐが面取り角度θｗよりも小さいと、溝側面とウェーハ外周との当たりが強くなり、外周ダレ抑制効果は不充分となる。また、角度θｐ＝１７０°の場合は、溝深さを０．５ｍｍに設定すると溝幅が約５ｍｍと広くなる為、溝内部にウェーハ外周部が落ち込む現象が発生し、比較例の溝よりは良いものの外周ダレがやや悪くなる傾向にある。
【００６０】
（実施例５、６及び比較例６，７）
次に、Ｕ字型溝に面取りを施した場合の例を示す。Ｕ字型溝のエッジ部の面取りを行い、深さ０．２ｍｍよりも浅い部分において、溝側面の接線と研磨布本体表面がなす角度θｔが、１６０°（実施例５）、１７０°（実施例６）、１２０°（比較例６）、１４０°（比較例７）である研磨布を用意した。研磨布本体表面の形状は格子状のパターンであり２０ｍｍピッチで溝を形成した。
【００６１】
ウェーハ外周部のダレを確認した結果、実施例５ではダレ無し（ダレ量が０．０２μｍ以下）、実施例６についてもダレ無し（ダレ量が０．０２μｍ以下）、比較例６ではダレ量が０．１５μｍ、比較例７では、ダレ量が０．１０μｍであった。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は１１±２ｎｍ程度であった。
【００６２】
溝側面の接線と研磨布本体表面とのなす角度θｔが面取り角度θｗよりも小さいと、ウェーハ外周と溝側面との当たりを低減する効果が不十分となる。溝側面の接線と研磨布本体表面とのなす角度θｔが面取り角度θｗ以上であることが望ましい。
【００６３】
なお、上記した実施例ではＶ字型溝、Ｕ字型溝のエッジ部を面取りした例のみを示したが、本発明の溝入り研磨布の技術思想を取り入れた溝の断面形状であれば、上記した各実施例の溝形状に限定されるものではない。例えば、図５に示したようなＶ字型とＵ字型を組み合わせた溝形状も同様な効果がある。
【００６４】
上記のようにウェーハのダレ形状（研磨の取り代分布の均一性）には溝形状が特に重要であるが、本発明の溝入り研磨布ではナノトポグラフィーも重要である。ナノトポグラフィーの最大ＰＶ値は２０ｎｍ以下であれば良好な面状態であるが、上記した実施例及び比較例ともに１５ｎｍ以下、特に実施例では１０ｎｍ前後とナノトポグラフィーは良好であった。これは硬質な研磨布を用いているためである。ナノトポグラフィーは研磨布の硬さにも影響され、硬度が高いほど改善効果が大きいが、本発明の溝入り研磨布の溝形状が比較的軟質な研磨布にどの程度効果があるかを確認したので、その結果を以下に示す。
【００６５】
（研磨布硬度の効果）
（実施例７、８）
上記研磨条件のうち研磨布の硬度を代え研磨した。具体的には研磨布として不織布系研磨布（ロデール・ニッタ社製Ｓｕｂａ６００、アスカーＣ硬度：約７０のもの）を用いた。アスカーＣ硬度は、スプリング硬さ試験機の一種であるアスカーゴム硬度計Ｃ型により測定した値である。なお、不織布系研磨布ではショア硬さ試験機Ｄ型により測定した場合、不織布の空隙に測定端子（接触子）が刺さってしまうことがある為、正確な硬さの測定ができないことがある。そこでアスカーＣ硬度で示した。また、ショアＤ硬度５５の研磨布をアスカーＣ硬度で測定した場合、アスカーＣ硬度はおよそ９５〜１００程度である。従って、アスカーＣ硬度７０はショアＤ硬度にしておよそ３０〜５０前後の硬さである。
【００６６】
溝形状としては、幅３ｍｍ、深さ０．５ｍｍのＶ字型溝〔図２（ｂ）、実施例７〕、幅２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの面取りされたＵ字型溝〔図４（ａ）、実施例８〕を有する溝入り研磨布を用いて試料ウェーハに対する研磨加工を行った。
【００６７】
研磨したウェーハについてウェーハ外周部のダレを確認した結果、実施例７（Ｖ字型溝）ではダレ量は０．０２μｍ以下、実施例８（Ｕ字型溝）ではダレ量は０．０３μｍと良好であった。ナノトポグラフィーのＰＶ値の最大値は２０ｎｍ程度であった。
【００６８】
比較的軟質な不織布系研磨布でも溝の断面形状によるダレ改善の効果は見られる。ダレの改善には本発明の溝入り研磨布の溝形状が有効である事がわかる。しかし、軟質な研磨布では硬質研磨布使用時に見られた程の効果はなく、またナノトポグフィーのＰＶ値も全体的に大きくなってしまうため、本発明の溝入り研磨布において、硬質の研磨布、特にショアＤ硬度で５０以上の研磨布に適用すると特に好適である。
【００６９】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の溝入研磨布を用いた研磨装置により、ワーク、特に半導体ウェーハを研磨することにより、ウェーハ製造工程においてはワークの外周ダレを改善し、またナノトポロジーレベルを改善した研磨を行う事ができ、さらに、デバイス作製工程においてもワークの外周ダレを引き起こすことなく段差修正を行うことができる。特に硬質な研磨布を適用した本発明の溝入研磨布を用いてウェーハを研磨するとダレがほとんどなく、ナノトポグラフィーの最大ＰＶ値もたいへん小さな研磨ウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＶ字型溝を有する溝入り研磨布の一例を示す要部断面説明図である。
【図２】図１のＶ字型溝の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例、（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は第３変形例をそれぞれ示す。
【図３】本発明のＵ字型溝を有する溝入り研磨布の一例を示す要部断面説明図で、（ａ）は全体図及び（ｂ）は（ａ）の矢視円Ａ部分の拡大図である。
【図４】図３のＵ字型溝の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例及び（ｂ）は第２変形例である。
【図５】本発明のＶ字型とＵ字型とを組み合わせた形状の溝を有する溝入り研磨布における溝形状の種々の変形例を示す要部断面説明図で、（ａ）は第１変形例、（ｂ）は第２変形例及び（ｃ）は第３変形例をそれぞれ示す。
【図６】本発明の溝入り研磨布の全体平面図で、（ａ）は第１の溝パターン、（ｂ）は第２の溝パターン及び（ｃ）は第３の溝パターンをそれぞれ示す。
【図７】図７は本発明の研磨装置の一例を示す断面的説明図で、（ａ）は全体図及び（ｂ）は研磨ヘッドの摘示拡大図である。
【図８】実施例及び比較例における研磨ウェーハの外周ダレの判断方法を示す説明図で、（ａ）は測定ポイントを示すウェーハの上面図及び（ｂ）は（ａ）の直径線に沿って観察した研磨代分布を示す概略説明図で、縦軸に研磨代及び横軸にウェーハの直径方向を設定して、ウェーハ断面方向の研磨代分布を示すものである。
【図９】実施例１におけるウェーハ面内の研磨代分布を示すグラフである。
【図１０】比較例１におけるウェーハ面内の研磨代分布を示すグラフである。
【図１１】比較例２におけるウェーハ面内の研磨代分布を示すグラフである。
【図１２】ワークの面取り角度を示す説明図である。
【図１３】従来の研磨布を示す要部断面説明図で、（ａ）は溝無し研磨布及び（ｂ）は溝入り研磨布をそれぞれ示す。
【図１４】従来の溝入研磨布の溝形状を示す要部断面説明図で、（ａ）はＵ字型溝及び（ｂ）はＶ字型溝をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１０：研磨装置、１２：研磨定盤、１４：研磨ヘッド、１５：回転軸、１６：ワーク保持プレート、１６ａ：ワーク保持プレート本体、１７：リテーナリング、１８：研磨剤供給管、１９：バッキングパッド、２１：空気供給路、２２：回転軸、２３：エアバッグ加圧領域、２７：エアバッグゴムシート、２９：溝無し研磨布、３０，３１Ａ，３１Ｂ：従来の溝入り研磨布、３０Ａ〜３０Ｍ：本発明の溝入り研磨布、Ｄ，ｄ：溝深さ、Ｅ：溝幅、Ｇ，ＵＧ，ＶＧ，ＶＵＧ：溝、Ｇ１，ＵＧ１，ＶＧ１：溝側面、Ｌ，ＬＳ：接線、Ｐ：研磨布本体、Ｐ１：研磨布本体表面、ＵＧ２：凹部、Ｗ：ワーク（ウェーハ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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