(57)【要約】【課題】ロールオフを抑制してウェハ表面全体の平坦性を確保することができる。また、ウェハ表面全体にデバイスを作成することができ、デバイス製造工程における製品歩留まりの向上が図れる。【解決手段】ウェハ３の表面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨を行う研磨パッド２１であって、ウェハ３のエッジ部３１に対応する外周部２１ｂの厚みを残余の部分に対して薄くしたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物の表面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨を行う研磨パッドであって、
前記被研磨物のエッジ部に対応する外周部の厚みを残余の部分に対して薄くしたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
請求項１の研磨パッドにおいて、
全周に亘って外周部の厚みを残余の部分に対して薄くしたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項３】
請求項１または２の研磨パッドにおいて、
外周端方向に向かって徐々に厚みを薄くしたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項４】
請求項１〜３の研磨パッドにおいて、
さらに前記被研磨物のエッジ部に対応する中央部の厚みを前記残余の部分に対して薄くしたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項５】
請求項１〜４の研磨パッドにおいて、
前記エッジ部とは、前記被研磨物の外周端から内方へ１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項６】
請求項１〜５の研磨パッドにおいて、
研磨時に前記被研磨物が押し付けられた際の被研磨物周辺部における研磨面が、被研磨物表面と平行な平坦面に対して前記被研磨物側に膨出しないように、最も厚みの厚い部分と最も厚みの薄い部分との差を設定したことを特徴とする研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェハ、半導体デバイス、ガラス、その他の精密研磨の用途で使用する研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を用いて、従来からあるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によるシリコンウェハの研磨装置について説明する。
【０００３】
図１において、１は定盤、２は研磨パッド、３はシリコンウェハ（被研磨物）、４は研磨ヘッドである。定盤１は矢印５方向に回転駆動され、研磨ヘッド４は矢印５方向とは逆向きの矢印６方向に回転駆動される。
【０００４】
そして、定盤１に設置した研磨パッド２に、研磨ヘッド４にて保持したウェハ３を押し付け、ノズル（図示せず）よりスラリーを供給しながら、定盤１と研磨ヘッド４を矢印５，６方向に回転することで、ウェハ３が研磨パッド２によって研磨される。
【０００５】
図１９に示すように、研磨装置に広く使用されている研磨パッド２９は、不織布タイプの研磨布からなり、研磨布面内にて約３０〜５０μｍの厚みバラツキの範囲内の略均一な厚みに形成されていることが製品条件とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２０に示すように、研磨パッド２によるウェハ３の研磨時に、ウェハ３が研磨パッド２に押し付けられているため、ウェハ３の周辺部において、研磨パッド２の圧縮されていた部分が元に戻ろうとする力が、矢印７に示すようにウェハ３のエッジ部３１に向かって作用する。この力によって、ウェハ３の周辺部における研磨面２９ａが平坦面に対してウェハ３側に膨出し、ウェハ３のエッジ部３１に過度の圧力がかかり、結果的にエッジ部３１が過度に研磨された面ダレと言われる角がとれたような状態（以降、ロールオフと称する）となる。ロールオフは、角速度の大きな研磨パッド２の外周ほど発生し易い。
【０００７】
ロールオフが発生すると、ウェハ３のエッジ部３１の平坦度が確保できないため、当該部分は使用不可能となる。しかも、ロールオフはウェハ３の全外周に発生するため、一枚のウェハ３から製造できるデバイスの量が大幅に減少してしまうという問題が生じる。
【０００８】
したがって、本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ロールオフを抑制して被研磨物表面全体の平坦性を確保できる研磨パッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被研磨物の表面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨を行う研磨パッドであって、前記被研磨物のエッジ部に対応する外周部の厚みを残余の部分に対して薄くしたものである。
【００１０】
好ましくは、全周に亘って外周部の厚みを残余の部分に対して薄くする。
【００１１】
好ましくは、外周端方向に向かって徐々に厚みを薄くする。
【００１２】
好ましくは、さらに前記被研磨物のエッジ部に対応する中央部の厚みを前記残余の部分に対して薄くする。
【００１３】
前記エッジ部とは、前記被研磨物の外周端から内方へ１〜５ｍｍの範囲である。
【００１４】
また、研磨時に前記被研磨物が押し付けられた際の被研磨物周辺部における研磨面が、被研磨物表面と平行な平坦面に対して前記被研磨物側に膨出しないように、最も厚みの厚い部分と最も厚みの薄い部分との差を設定する。
【００１５】
本発明の研磨パッドによると、被研磨物のエッジ部に対応する部分の厚みを薄くしたので、研磨時に被研磨物のエッジ部に当たって角が削れるのを抑制できる。
【００１６】
特に、角速度の大きな研磨パッドの外周部において発生し易いロールオフを、研磨パッドの外周部の厚みを薄くすることで効率よく抑制できる。
【００１７】
また、被研磨物のエッジ部から離れるにしたがって徐々に厚みを薄くすることで、研磨パッドの研磨面に段差等の角ができず、研磨時に被研磨物に線が入ったり、削れたりするのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ロールオフを抑制して被研磨物表面全体の平坦性を確保することができる。また、被研磨物表面全体にデバイスを作成することができ、デバイス製造工程における製品歩留まりの向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１〜１０を用いて第１の実施形態について説明する。
【００２１】
本実施形態は、図１に示したシリコンウェハの研磨装置に使用する研磨パッドに関するものである。
【００２２】
図２に研磨パッド２１の平面図、図３に図２のIII-III断面図、図４に図２のIV-IV断面図、図５は図３のＶ部分の拡大図を示す。なお、図３は研磨面の形状が明確となるように厚みの差を極端に示したものである。
【００２３】
研磨パッド２１は、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプからなる。
【００２４】
研磨パッド２１は、外周の一部において、ウェハ３のエッジ部３１に対応する外周部２１ｂの厚みを、外周端に向かって徐々に薄くしてある。これにより、研磨パッド２１の研磨面２１ａは、中央部２１ｃが平坦で、外周部２１ｂが湾曲した凸曲形状となる。
【００２５】
ウェハ３のエッジ部３１とは、図６に示すように、ウェハ３の外周端３２から中心に向かって一例として１〜５ｍｍの範囲ｓ１の部分である。したがって、ウェハ３のエッジ部３１に対応する研磨パッド２１の外周部２１ｂとは、この範囲ｓ１を含み研磨パッド２１の外周端に至る範囲ｓ２の部分となり、この範囲ｓ２の部分において厚みを外周端に向かって徐々に薄くしてある。
【００２６】
また、研磨面２１ａの最高部（最も厚みの厚い部分）である中央部２１ｃから最低部（最も厚みの薄い部分）である外周部２１ｂの周端までの高さの差ｔ（図３参照）は、以下のように設定されている。なお、研磨面２１ａの最低部とは、図５に示すように、外周部２１ｂの周端と研磨パッド２１の外周面２１ｄとの交差部分Ｗとなる。すなわち、図７に示すように、研磨時にウェハ３が押し付けられた際のウェハ３周辺部における研磨面２１ｂが、ウェハ３表面と平行な平坦面２１ｃに対してウェハ３側に膨出しないように差ｔを設定する。これにより、研磨時におけるウェハ３周辺部の研磨面２１ｂは、ウェハ３が押し付けられていない想像線で示す状態と、ウェハ３表面と平行な実線で示す状態との間の一点鎖線で示すいずれかの状態に塑性変形し、ウェハ３のエッジ部３１において、研磨パッド２１の圧縮されていた部分が元に戻ろうとする反発力１２が、ウェハ３の中央部における研磨パッド２１からの反発力１３に対して同等以下となる。一例として、ロールオフが１〜１０μｍの面ダレとした場合に、差ｔを１０μｍ以上に設定する。
【００２７】
図８を用いて、研磨パッド２１の製造方法について説明する。
【００２８】
不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布８をロールから巻き出しながら、その片面の両側９を旋盤等で削って厚みを薄くする。なお、バフ加工によって厚みを薄くしてもよい。このとき、研磨布８の端面に向かって徐々に削り代を大きくすることで、表面が滑らかに湾曲しながら端面に向かって厚みが薄くなる断面形状とする。次に、研磨布８を円形状１０に打ち抜き、研磨布８の短尺方向断面においては図３に示したような両側における外周部２１ｂの厚みが薄くなり、長尺方向断面においては図４に示したような均一な厚みの研磨パッド２１を製造する。
【００２９】
図９を用いて、研磨パッド２１によるウェハ３の研磨について説明する。
【００３０】
図１に示したように、研磨パッド２１の研磨面２１ａに、研磨ヘッド４にて保持したウェハ３を押し付ける。このとき、ウェハ３のエッジ部３１が、研磨パッド２１の外周部２１ｂに位置するようにする。そして、スラリーを供給しながら、定盤１と研磨ヘッド４を逆向きに回転することで、ウェハ３が研磨パッド２１によって研磨される。なお、厚みが薄くなった外周部２１ｂに対応するエッジ部３１においては、研磨面２１ａによる研磨が行われなくても、ウェハ３自身の回転と、研磨パッド２の回転によって、エッジ部３１を含めてウェハ３の全表面が均一に研磨される。
【００３１】
このように構成された研磨パッド２１によると、ウェハ３のエッジ部３１に対応する外周部２１ｂの厚みを薄くしたので、研磨時にウェハ３のエッジ部３１に当たって角が削れるロールオフを抑制でき、ウェハ３の表面全体の平坦性を確保することができる。また、ウェハ３の表面全体にデバイスを作成することができ、デバイス製造工程における製品歩留まりの向上が図れる。
【００３２】
特に、角速度の大きな研磨パッド２１の外周部２１ｂにおいて発生し易いロールオフを、研磨パッド２１の外周部２１ｂの厚みを薄くすることで効率よく抑制できる。
【００３３】
また、研磨パッド２１の外周部２１ｂにおける厚みを、外周端に向かって徐々に薄くすることで、研磨パッド２１の研磨面２１ａに段差等の角ができず、研磨時にウェハ３に線が入ったり、削れたりするのを防ぐことができる。
【００３４】
さらに、図８に示したように、長尺の研磨布８をロールから巻き出しながら両側９を旋盤等で削って厚みを薄くした後、円形状１０に打ち抜いて研磨パッド２１を製造するので、大量生産でき安価な研磨パッド２１を提供することができる。
【００３５】
図１０ならびに表１に、各種断面形状の研磨パッドにおけるウェハ３の研磨後のロールオフの測定結果を示す。なお、研磨パッドには、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプ、ならびに他のウレタンパッドを用いてそれぞれ測定した。測定結果はいずれも同様であった。図１０において、縦軸は研磨パッドの厚み、横軸は幅方向の厚み計測位置を示している。図１０中、「平」は研磨面全体が平坦な従来例の研磨パッド、「凸」は本実施形態のように中心部が厚く外周部が薄い断面形状の研磨パッド、「凹」は中心部が薄く外周部が厚い断面形状の比較例としての研磨パッドである。それぞれのロールオフ値（指数）は、表１に示すように、「凸」が０．７、「平」が１．０、「凹」が１．６であった。これにより、「凸」は最もロールオフが発生し難く、「凹」は最もロールオフが発生し易く、外周部において厚みの薄い研磨パッドがロールオフに対して有効であることが判った。
【００３６】
【表１】
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（第２の実施形態）
図１１〜１４を用いて第２の実施形態について説明する。
【００３７】
図１１に示すように、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプからなる研磨パッド２２は、外周の一部において、ウェハ３のエッジ部３１に対応する外周部２２ｂの厚みを、外周端に向かって徐々に薄くしてある。さらに、中央の一部において、ウェハ３のエッジ部３１に対応する中央部２２ｃの厚みを、中心に向かって徐々に薄くしてある。これにより、研磨パッド２２の研磨面２２ａは、外周部２２ｂと中央部２２ｃが湾曲し、その間２２ｄが平坦となった凸曲形状となる。
【００３８】
ウェハ３のエッジ部３１とは、ウェハ３の外周端３２から中心に向かって１〜５ｍｍの範囲である。また、図１１に示すように、研磨面２２ａの最高部である平坦部２２ｄから最低部である外周部２１ｂの周端までの高さの差ｔは、図３に示した差ｔと同様である。なお、研磨面２２ａの最低部とは、図１２に示すように、外周部２２ｂの周端と研磨パッド２２の外周面２２ｅとの交差部分Ｗとなる。
【００３９】
図１３を用いて、研磨パッド２２の製造方法について説明する。
【００４０】
不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布８をロールから巻き出しながら、その片面の両側９ならびに中央部１１を旋盤等で削って厚みを薄くする。このとき、両側９においては研磨布８の端面に向かって徐々に削り代を大きくすることで、表面が滑らかに湾曲しながら端面に向かって厚みが薄くなる断面形状とする。また、中央部１１においては研磨布８の中心に向かって徐々に削り代を大きくすることで、表面が滑らかに湾曲しながら中心に向かって厚みが薄くなる断面形状とする。次に、研磨布８を円形状１０に打ち抜き、XI-XI断面においては図１１に示したような両側における外周部２２ｂならびに中央部２２ｃの厚みが薄くなり、IV-IV断面においては図４に示したような均一な厚みの研磨パッド２２を製造する。
【００４１】
図１４を用いて、研磨パッド２２によるウェハ３の研磨について説明する。
【００４２】
図１に示したように、研磨パッド２２の研磨面２２ａに、研磨ヘッド４にて保持したウェハ３を押し付ける。このとき、ウェハ３のエッジ部３１が、研磨パッド２２の外周部２２ｂならびに中央部２２ｃに位置する。そして、スラリーを供給しながら、定盤１と研磨ヘッド４を逆向きに回転することで、ウェハ３が研磨パッド２２によって研磨される。なお、厚みが薄くなった外周部２２ｂならびに中央部２２ｃに対応するエッジ部３１においては、研磨面２２ａによる研磨が行われなくても、ウェハ３自身の回転と、研磨パッド２の回転によって、エッジ部３１を含めてウェハ３の全表面が均一に研磨される。
【００４３】
このように構成された研磨パッド２２においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、ウェハ３のエッジ部３１に対応する外周部２２ｂに加え中央部２２ｃの厚みも薄くしたので、ロールオフをより一層抑制することができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
図１５，１６を用いて第３の実施形態について説明する。
【００４５】
本実施形態は、第１の実施形態の研磨パッド２１において、中央の平坦部２１ｃを無くし、研磨面２１ａ全体を湾曲した凸曲形状としたものである。すなわち、全周に亘って外周部２１ｂの厚みを薄くし、研磨面２１ａの最高部が研磨パッド２１の中心となるものである。
【００４６】
研磨パッド２１は、不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布を円形状に打ち抜き、当該円形の研磨布を一枚ずつ全周に亘って外周部を旋盤等で削り、外周端に向かって徐々に厚みが薄くなるようにして製造する。
【００４７】
なお、研磨パッド２１は、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプに限らず、その他のウレタンパッドを用いてもよい。
【００４８】
研磨パッド２１によるウェハ３の研磨は、図９に示した例と同様である。
【００４９】
このように構成された研磨パッド２１においても第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、全周に亘って外周部２１ｂの厚みを薄くしたので、ロールオフをより一層抑制することができる。
【００５０】
（第４の実施形態）
図１７，１８を用いて第４の実施形態について説明する。
【００５１】
本実施形態は、第２の実施形態の研磨パッド２２において、平坦部２２ｄを無くし、研磨面２２ａ全体を湾曲した凸曲形状としたものである。すなわち、全周に亘って外周部２２ｂの厚みを薄くし、かつ中央部２２ｃの厚みを全周方向に向かって薄くする。研磨面２２ａの最高部は、厚みを薄くした中央部２２ｃの周辺部となる。
【００５２】
研磨パッド２２は、不織布に樹脂を含浸させた長尺の研磨布を円形状に打ち抜き、当該円形の研磨布を一枚ずつ全周に亘って外周部を旋盤等で削り、外周端に向かって徐々に厚みが薄くなるようにし、さらに、中央部を円形に旋盤等で削り、中心に向かって徐々に厚みが薄くなるようにして製造する。
【００５３】
なお、研磨パッド２２は、不織布に樹脂を含浸させた不織布タイプに限らず、その他のウレタンパッドを用いてもよい。
【００５４】
研磨パッド２２によるウェハ３の研磨は、図１４に示した例と同様である。
【００５５】
このように構成された研磨パッド２２においても第２の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、全周に亘って外周部２２ｂの厚みを薄くするとともに全周方向に向かって中央部２２ｃの厚みを薄くしたので、ロールオフをより一層抑制することができる。
【００５６】
なお、前記実施形態では、外周部２１ｂ，２２ｂの厚みを、外周端に向かって徐々に薄くしてあり、また中央部２２ｃの厚みを、中心に向かって徐々に薄くしてあるが、このように徐々に厚みを薄くするものに限らず、ウェハ３のエッジ部３１に対応する外周部や中央部の全体に亘って均一に厚みを薄くしたものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、平坦化ＣＭＰにおけるシリコンウェハの研磨装置等に使用される研磨パッドとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】シリコンウェハの研磨装置の概略図
【図２】本発明の第１の実施形態における研磨パッドの平面図
【図３】図２のIII-III断面図
【図４】図２のIV-IV断面図
【図５】図３のＶ部分の拡大図
【図６】本発明の第１の実施形態における研磨パッドの外周部の断面図
【図７】本発明の第１の実施形態における研磨パッドの外周部における塑性変形の様子を示す説明図
【図８】本発明の第１の実施形態における研磨パッドの製法の様子を示す説明図
【図９】本発明の第１の実施形態における研磨パッドによる研磨の様子を示す部分断面図
【図１０】本発明の第１の実施形態における研磨パッドの研磨効果の説明図
【図１１】本発明の第２の実施形態における研磨パッドの断面図
【図１２】図１１のXII部分の拡大図
【図１３】本発明の第２の実施形態における研磨パッドの製法の様子を示す説明図
【図１４】本発明の第２の実施形態における研磨パッドによる研磨の様子を示す部分断面図
【図１５】本発明の第３の実施形態における研磨パッドの斜視図
【図１６】本発明の第３の実施形態における研磨パッドの断面図
【図１７】本発明の第４の実施形態における研磨パッドの斜視図
【図１８】本発明の第４の実施形態における研磨パッドの断面図
【図１９】従来例における研磨パッドの断面図
【図２０】従来例における研磨パッドによる研磨の様子を示す部分断面図
【符号の説明】
【００５９】
１  定盤
２１，２２  研磨パッド
２１ａ，２２ａ  研磨面
２１ｂ，２２ｂ  外周部
２２ｃ  中央部
３  シリコンウェハ（被研磨物）
３１  エッジ部
４  研磨ヘッド
【図１】
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【図２】
2008279553.tif 000005
【図３】
2008279553.tif 000006
【図４】
2008279553.tif 000007
【図５】
2008279553.tif 000008
【図６】
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【図７】
2008279553.tif 000010
【図８】
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【図９】
2008279553.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
2008279553.tif 000014
【図１２】
2008279553.tif 000015
【図１３】
2008279553.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
2008279553.tif 000018
【図１６】
2008279553.tif 000019
【図１７】
2008279553.tif 000020
【図１８】
2008279553.tif 000021
【図１９】
2008279553.tif 000022
【図２０】
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