(57)【要約】【課題】生産性を向上した研磨装置、研磨パッド、研磨液、膨潤処理液および研磨方法を提供する。【解決手段】スラリと所定の割合でＮＭＰまたはＮＶＰなどの膨潤処理液が予め混合されて、スラリタンク１３に貯溜される。ポンプなどによりスラリタンク１３に貯溜されているスラリと膨潤処理液とを混合した研磨液を、スラリ供給管１２内に流し、回転定盤部２１の上部かつ略中央部に設置したノズル１１から研磨パッド１表面に対して所定の流量で供給する。研磨パッド１の表層は、供給された研磨液に含まれる膨潤処理液により膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。研磨時には、シリコンウエハ９との摩擦により、目詰まりが生じる膨潤層が除去され、あらたな研磨面が再生する。【選択図】      図１
2004179414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂を含む研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転する支持手段と、被研磨物を保持し、前記研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する保持手段と、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリに、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を混合した研磨液を、前記研磨パッドの研磨面に供給する研磨液供給手段とを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨液に含まれる膨潤処理液の割合が、１〜３０重量％であることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
合成樹脂を含む研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転する支持手段と、被研磨物を保持し、前記研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する保持手段と、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリを前記研磨パッドの研磨面に供給するスラリ供給手段と、
前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を前記研磨パッドの研磨面に供給する膨潤処理液供給手段とを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
前記スラリの供給流量と前記膨潤処理液の供給流量との比が、９６：４〜７６：２４であることを特徴とする請求項３記載の研磨装置。
【請求項５】
合成樹脂からなり、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を内包するマイクロカプセルを内在する研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転する支持手段と、被研磨物を保持し、前記研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する保持手段と、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリを前記研磨パッドの研磨面に供給するスラリ供給手段とを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
前記マイクロカプセルは、研磨パッド全体に均等に分布していることを特徴とする請求項５記載の研磨装置。
【請求項７】
前記スラリを構成する媒体は水を含み、
前記マイクロカプセルのカプセル壁は、水溶性ポリマからなることを特徴とする請求項５または６記載の研磨装置。
【請求項８】
前記マイクロカプセルの形状は球体であり、直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の研磨装置。
【請求項９】
研磨パッドに対する前記マイクロカプセルの割合は、５〜２０重量％であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記膨潤処理液は、少なくともＮ−メチル−２−ピロリドンおよびＮ−ビニルピロリドンのいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の研磨装置。
【請求項１１】
膨潤処理液を使用しない状態で行う研磨時の研磨パッドと被研磨物とを圧接させる圧力に比べて、膨潤処理液を使用する状態で行う研磨時の研磨パッドと被研磨物とを圧接させる圧力を高く選択することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の研磨装置。
【請求項１２】
合成樹脂を含み、被研磨物を研磨する研磨パッドであって、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を内包するマイクロカプセルを内在することを特徴とする研磨パッド。
【請求項１３】
被研磨物と、合成樹脂を含む研磨パッドとを相互に圧接し、相対的に移動させることによって被研磨物を研磨するために用いられる研磨液であって、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリと、
前記研磨パッドを構成する合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液とが混合されて構成されることを特徴とする研磨液。
【請求項１４】
被研磨物と、合成樹脂を含む研磨パッドとを相互に圧接し、相対的に移動させることによって被研磨物を研磨する際に、媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリとともに用いられる研磨パッド用の膨潤処理液であって、
前記研磨パッドを構成する合成樹脂を膨潤させ、研磨パッド表面の機械的強度を低下させることを特徴とする研磨パッド用の膨潤処理液。
【請求項１５】
合成樹脂を含む研磨パッドの被研磨物に対向する表層を、膨潤処理液によって膨潤させ、被研磨物と膨潤した研磨パッドとを相対的に移動させることによって研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項１６】
前記被研磨物は、半導体ウエハであり、この半導体ウエハに形成された金属層を研磨することを特徴とする請求項１５記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子などの製造工程において、化学的機械的研磨（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ；ＣＭＰ）により、シリコンウエハなどの被研磨物の平坦化を行う研磨装置、研磨パッド、研磨液、膨潤処理液および研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造の分野では、半導体素子の微細化および多層化による高集積化に伴い、半導体層や金属層の平坦化技術が重要な要素技術となっている。ウエハに集積回路を形成する際、電極配線などによる凹凸を平坦化せずに層を重ねると、段差が大きくなり、絶縁膜などの被覆性が悪くなる。また段差が大きくなった場合、フォトリソグラフィにおいて凹部と凸部の両方に焦点を合わせることが困難になり微細化を実現することができなくなる。したがって、積層中の然るべき段階でウエハ表面の凹凸を除去するための平坦化処理を行う必要がある。平坦化処理には、エッチングにより凹凸部を除去するエッチバック法、プラズマＣＶＤ（
Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などにより平坦な膜を形成する成膜法、熱処理によって平坦化する流動化法、選択ＣＶＤなどにより凹部の埋め込みを行う選択成長法などがある。
【０００３】
以上の方法は、絶縁膜、金属膜など膜の種類によって適否があることや平坦化できる領域がきわめて狭いという問題がある。このような問題を克服することができる平坦化処理技術としてＣＭＰによる平坦化がある。
【０００４】
ＣＭＰによる平坦化処理では、微細な粒子（砥粒）を懸濁したスラリを研磨パッド表面に供給しながら、圧接した研磨パッドとシリコンウエハとを相対移動させて表面を研磨することにより、広範囲にわたるウエハ表面を高精度に平坦化することができる。
【０００５】
ＣＭＰによる平坦化を行うＣＭＰ装置は、主に回転定盤部、キャリア部、スラリ供給部およびドレッシング部から構成される。回転定盤部は、その上面に粘着テープなどで研磨パッドが貼り付けられ、下面側は、回転駆動機構と、回転軸を介して接続される。キャリア部は、その下面にバッキング材およびリテーナリングによって被研磨物であるシリコンウエハを保持し、シリコンウエハの加工面を研磨パッドに圧接させる。上面側は、回転駆動機構と、回転軸を介して接続される。スラリ供給部は、シリカ、セリアおよびアルミナなどの粒子を媒体に懸濁させたスラリを研磨パッドの表面に供給する。供給されたスラリは、研磨パッド表層の微細孔に保持され、シリコンウエハと研磨パッドとの間で化学的および機械的に作用する。
【０００６】
ドレッシング部は、研磨パッドが高い研磨特性を発揮する上で、特に重要な構成である。研磨処理が進むにつれて、被研磨物および研磨パッドの削り屑が研磨パッド表層の微細孔に詰まり（グレージング）、研磨レートの低下が生じる。また、研磨処理が進むにつれて研磨パッドの表面プロファイルが変化し、被研磨物に加わる圧力が変化して、平面均一性の低下が生じる。ドレッシング部の役割は、研磨パッド表面を再生して、研磨レートの低下および平面均一性の低下を防止することである。ドレッシング部の具体的な構成としては、図１６に示すように、プレート上に産業用ダイヤモンド粒子を電着したダイヤモンドコンディショナを備えているものが主流となっている。ダイヤモンドコンディショナは機械的に研磨パッドの表面を削り取って、研磨パッド表面を再生している（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００７】
図１７は、研磨パッド表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。ドレッシングを行う前の研磨パッド表面（図１７（１））は、目詰まりを起こしており、これを削り取ることで新たな研磨パッドの表面（図１７（２））が露出する。
【０００８】
ＣＭＰ装置は、回転駆動機構によって回転定盤部およびキャリア部を回転させるとともに、研磨パッドの略中央部にスラリを供給し、シリコンウエハと研磨パッドとを相対移動させることでシリコンウエハ加工面の研磨を行う。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第６，４１９，５５３号明細書
【非特許文献１】
土肥俊郎編著、「詳説  半導体ＣＭＰ技術」、初版、工業調査会、２００１年１月１０日、ｐ．５４−５６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ダイヤモンドコンディショナは、研磨パッドの表面を削り取るため、再生効果は非常に大きいが、ドレッシング中にダイヤモンド粒子が脱落する場合があり、脱落したダイヤモンド粒子が研磨中の研磨パッドとシリコンウエハとの間に入ると、図１８に示すように、シリコンウエハの加工面にスクラッチが生じて歩留まりが低下してしまう。また、機械的な手法であるため、条件の制御が困難である。
【００１１】
所定枚数のシリコンウエハを研磨した後、研磨処理を中断してドレッシングのみを行うことで、脱落したダイヤモンド粒子を除去するなどして、スクラッチの発生を防止することはできる。しかし、研磨処理を中断することにより装置のスループットが低下してしまう。
【００１２】
本発明の目的は、生産性を向上した研磨装置、研磨パッド、研磨液、膨潤処理液および研磨方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成樹脂を含む研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転する支持手段と、被研磨物を保持し、前記研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する保持手段と、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリに、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を混合した研磨液を、前記研磨パッドの研磨面に供給する研磨液供給手段とを有することを特徴とする研磨装置である。
【００１４】
また本発明は、前記研磨液に含まれる膨潤処理液の割合が、１〜３０重量％であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、支持手段が合成樹脂を含む研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転し、シリコンウエハなどの被研磨物を保持した保持手段が、研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する。このとき、研磨液供給手段は、媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリに、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を混合した研磨液を、前記研磨パッドの研磨面に供給する。研磨液に含まれる膨潤処理液の割合は、１〜３０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは、４〜２４重量％である。
【００１６】
研磨パッドの表層は、研磨液に含まれる膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。ここで膨潤とは、高分子物質である合成樹脂が溶媒である膨潤処理液を吸収し、体積が膨張することに加え、合成樹脂内の架橋部分の結合力を低下させることを含む。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去される。
【００１７】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００１８】
また本発明は、合成樹脂を含む研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転する支持手段と、被研磨物を保持し、前記研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する保持手段と、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリを前記研磨パッドの研磨面に供給するスラリ供給手段と、
前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を前記研磨パッドの研磨面に供給する膨潤処理液供給手段とを有することを特徴とする研磨装置である。
【００１９】
また本発明は、前記スラリの供給流量と前記膨潤処理液の供給流量との比が、９６：４〜７６：２４であることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、支持手段が合成樹脂を含む研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転し、シリコンウエハなどの被研磨物を保持した保持手段が、研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する。このとき、スラリ供給手段は、媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリを前記研磨パッドの研磨面に供給する。膨潤処理液供給手段は、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を前記研磨パッドの研磨面に供給する。スラリの供給流量と膨潤処理液の供給流量との比は、９６：４〜７６：２４であることが好ましい。
【００２１】
研磨パッドの表層は、供給される膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去される。
【００２２】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００２３】
また本発明は、合成樹脂からなり、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を内包するマイクロカプセルを内在する研磨パッドと、
前記研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転する支持手段と、被研磨物を保持し、前記研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する保持手段と、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリを前記研磨パッドの研磨面に供給するスラリ供給手段とを有することを特徴とする研磨装置である。
【００２４】
また本発明は、前記マイクロカプセルは、研磨パッド全体に均等に分布していることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記スラリを構成する媒体は水を含み、
前記マイクロカプセルのカプセル壁は、水溶性ポリマからなることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記マイクロカプセルの形状は球体であり、直径が１０〜１００μｍであることを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、研磨パッドに対する前記マイクロカプセルの割合は、５〜２０重量％であることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、支持手段が合成樹脂を含む研磨パッドを支持するとともに、縦の軸線まわりに回転し、シリコンウエハなどの被研磨物を保持した保持手段が、研磨パッドと前記被研磨物とが圧接した状態で、縦の軸線まわりに回転する。このとき、スラリ供給手段は、媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリを前記研磨パッドの研磨面に供給する。研磨パッドは、合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を、水溶性ポリマで内包するマイクロカプセルを内在しており、アルカリ性水溶液などの媒体とマイクロカプセルとが接触することで膨潤処理液がスラリに放出される。放出された膨潤処理液は、スラリと混合し研磨パッド表層に浸透する。
【００２９】
研磨パッドの表層は、膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去される。
【００３０】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００３１】
また、マイクロカプセルが、研磨パッド全体に均等に分布していることにより、膨潤層が研磨パッドの表層に均一に形成され、優れた被研磨物加工面の平面均一性を実現することができる。
【００３２】
なお、マイクロカプセルの形状は球体であり、直径が１０〜１００μｍであることが好ましい。研磨パッドに対するマイクロカプセルの割合は、５〜２０重量％であることが好ましい。
【００３３】
上記の膨潤処理液としては、少なくともＮ−メチル−２−ピロリドンおよびＮ−ビニルピロリドンのいずれかを用いる。
【００３４】
また本発明は、膨潤処理液を使用しない状態で行う研磨時の研磨パッドと被研磨物とを圧接させる圧力に比べて、膨潤処理液を使用する状態で行う研磨時の研磨パッドと被研磨物とを圧接させる圧力を高く選択することを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、膨潤処理液を使用すると、機械的強度が低下した膨潤層によって被研磨物の研磨を行うため、膨潤処理液を使用しない状態で行う研磨時の圧力で動作すると、研磨レートが低下する場合がある。したがって、膨潤処理液を使用する状態で行う研磨時の圧力を高く選択することによって、効率良く膨潤層を除去し、研磨レートの低下を防ぐことができる。
【００３６】
また本発明は、合成樹脂を含み、被研磨物を研磨する研磨パッドであって、前記合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を内包するマイクロカプセルを内在することを特徴とする研磨パッドである。
【００３７】
本発明に従えば、合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液を内包するマイクロカプセルを内在しており、研磨時にマイクロカプセルから膨潤処理液が放出される。放出された膨潤処理液は、研磨パッド表層に浸透する。研磨パッドの表層は、膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去される。
【００３８】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００３９】
また本発明は、被研磨物と、合成樹脂を含む研磨パッドとを相互に圧接し、相対的に移動させることによって被研磨物を研磨するために用いられる研磨液であって、
媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリと、
前記研磨パッドを構成する合成樹脂を膨潤させる膨潤処理液とが混合されて構成されることを特徴とする研磨液である。
【００４０】
本発明に従えば、被研磨物と、合成樹脂を含む研磨パッドとを相互に圧接し、相対的に移動させることによって被研磨物を研磨するために用いられる。
【００４１】
研磨パッドの表層は、研磨液に含まれる膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去される。
【００４２】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００４３】
また本発明は、被研磨物と、合成樹脂を含む研磨パッドとを相互に圧接し、相対的に移動させることによって被研磨物を研磨する際に、媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリとともに用いられる研磨パッド用の膨潤処理液であって、
前記研磨パッドを構成する合成樹脂を膨潤させ、研磨パッド表面の機械的強度を低下させることを特徴とする研磨パッド用の膨潤処理液である。
【００４４】
本発明に従えば、被研磨物と、合成樹脂を含む研磨パッドとを相互に圧接し、相対的に移動させることによって被研磨物を研磨する際に、媒体とこの媒体に分散させた砥粒とからなるスラリとともに用いられる。
【００４５】
研磨パッド用の膨潤処理液は、研磨パッドを構成する合成樹脂を膨潤させ、研磨パッド表面の機械的強度を低下させる。
【００４６】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００４７】
また本発明は、合成樹脂を含む研磨パッドの被研磨物に対向する表面を、膨潤処理液によって膨潤させ、被研磨物と膨潤した研磨パッドとを相対的に移動させることによって研磨を行うことを特徴とする研磨方法である。
【００４８】
本発明に従えば、膨潤処理液によって合成樹脂を含む研磨パッドの被研磨物に対向する表層を膨潤させ、被研磨物と膨潤した研磨パッドとを相対的に移動させることによって研磨を行う。
【００４９】
これにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００５０】
また本発明は、被研磨物は、半導体ウエハであり、この半導体ウエハに形成された金属層を研磨することを特徴とする。
【００５１】
本発明に従えば、被研磨物が半導体ウエハの場合、この半導体ウエハに形成された金属層を研磨する。
【００５２】
研磨パッドの被研磨物に対向する表層が膨潤していることから、研磨パッドの表層部分の剛性が低下し、金属層にスクラッチを発生させることなく研磨を行うことができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるＣＭＰ装置１００の概略を示す外観図である。ＣＭＰ装置１００は、研磨パッド１と、回転定盤部２１、キャリア部２２およびスラリ供給部２３から構成される。研磨パッド１は、ＣＭＰ装置１００のキャリア部２２に保持されたシリコンウエハなどの被研磨物と圧接され、シリコンウエハとの相対移動によって、シリコンウエハ表面を研磨する。図２は、研磨パッド１の断面図である。研磨パッド１は、キャリア部２２に保持されたシリコンウエハと接触し、研磨を行う層（上層）２と、粘着テープなどで回転定盤に固定される層（下層）３とからなる２層構造を有している。上層２は、ポリウレタンなどの発泡性の合成樹脂を発泡硬化させて形成される硬質層である。下層３は、ウレタンを含浸させて得られる不織布タイプもしくはフォームタイプの軟質層である。これらの硬質層および軟質層の組み合わせにより、高精度の平坦化と均一性とを同時に実現することができる。また上層１の厚みは０．６ｍｍ〜２．５ｍｍで形成され、下層の厚みは０．６ｍｍ〜１．５ｍｍで形成される。
【００５４】
回転定盤部２１は、研磨パッド１を上面の略前面にわたって粘着テープなどで貼り付けて支持する定盤４と、その定盤４の下面側に設けられる回転軸を介して接続される回転駆動機構５とからなる支持手段である。回転駆動機構５による回転駆動力は回転軸を通じて定盤４に伝達され、定盤４は研磨パッド１とともに所定の回転数で鉛直方向軸線まわりに回転する。回転数は自由に設定することが可能で、研磨の対象となるウエハの種類や膜の種類、研磨パッド１の種類などによって適切な回転数が選択される。
【００５５】
キャリア部２２は、図３の断面図に示すとおり、キャリア本体６と、バッキング材７と、リテーナリング８と、回転駆動機構１０とからなり、被研磨物であるシリコンウエハ９を保持し、研磨パッド１とシリコンウエハ９と圧接させた状態で回転する保持手段である。シリコンウエハ９のキャリア本体６への固定は、バッキング材７を湿潤させ、水の表面張力によって吸着させて行う。さらに研磨処理中にシリコンウエハ９が外れないように、リテーナリング８によってシリコンウエハ９の外周部を保持している。回転駆動機構１０は、回転軸を介してキャリア本体６の上面側に接続される。回転駆動機構１０による回転駆動力は回転軸を通じてキャリア本体６に伝達され、キャリア本体６はシリコンウエハ９とともに所定の回転数で鉛直方向軸線まわりに回転する。回転数は自由に設定することが可能で、回転定盤部２１と同様に、研磨の対象となるウエハの種類や膜の種類、研磨パッド１の種類などによって適切な回転数が選択される。またキャリア部２２は、回転定盤部２１に近接する方向、鉛直下向きに加圧され、研磨パッド１とシリコンウエハ９とが圧接される。キャリア部２１の加圧は、回転駆動機構１０が行ってもよいし、別途加圧機構を用いてもよい。
【００５６】
研磨の進行に伴い、研磨パッド１の研磨面２ａ近傍の微細孔には研磨屑や砥粒などが詰まり、研磨レートなどの研磨特性が低下する。従来の研磨装置では、ダイヤモンドコンディショナによって目詰まりの生じた部分を機械的に削り取り、新たな研磨面を露出させて研磨特性を再生している。これに対して、本発明では、ＮＭＰ（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）およびＮＶＰ（Ｎ−Ｖｉｎｙｌ−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）などの膨潤処理液を、スラリと混合して研磨時に供給する。ＮＭＰおよびＮＶＰは化学的安定性に優れ、毒性も小さく環境に与える影響も少ない。
【００５７】
スラリ供給部２３は、ノズル１１、供給管１２およびスラリタンク１３からなる研磨液供給手段である。スラリの種類には、シリカ（ＳｉＯ２）系、セリア（ＣｅＯ２）系、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系、ジルコニア（ＺｒＯ２）系および酸化マンガン（ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ３）系などがあり、主に各酸化物の粒子を砥粒としてｐＨ調整されたＫＯＨ，ＮＨ４ＯＨ溶液などのアルカリ性媒体に懸濁させて得られる。用いられるスラリの種類や特性についても、研磨の対象となるウエハの種類や膜の種類、研磨パッド１の種類などによって適切に選択される。スラリタンク１３には、上記のようなスラリと所定の割合でＮＭＰまたはＮＶＰなどの膨潤処理液が予め混合されて、貯溜される。ポンプなどによりスラリタンク１３に貯溜されているスラリと膨潤処理液とを混合した研磨液を、供給管１２内に流し、回転定盤部２１の上部かつ略中央部に設置したノズル１１から研磨パッド１表面に対して所定の流量で供給する。
【００５８】
研磨処理時の各部位の動作については、キャリア部２２が鉛直下向きに加圧され、研磨パッド１とシリコンウエハ９とが圧接された状態で、スラリ供給部２３が研磨液を供給する。供給されたスラリが、研磨パッド１とシリコンウエハ９との間に浸透し、回転定盤部２１とキャリア部２２とを回転かつ相対移動させることで、媒体による化学的作用と砥粒による機械的作用によりシリコンウエハ９の表面を高精度で研磨する。
【００５９】
回転定盤部２１とキャリア部１２との相対移動については以下のような複数のパターンがある。
【００６０】
（１）図に示すように、キャリア部２２の中心が、回転定盤部２１の回転中心から半径方向に略１／２の位置となるようにキャリア部２２を配置し、回転定盤部２１とキャリア部２２の自転のみで研磨処理を行う。
【００６１】
（２）研磨パッド１の半径とシリコンウエハ９の直径との差があまり大きくない場合は（１）でもよいが、研磨パッド１の半径がシリコンウエハ９の直径より大きい場合は、研磨パッド１の表面のうちシリコンウエハ９と接触しない部分が存在するので、研磨パッド１の全面を使用できるように、（１）の回転定盤部２１とキャリア部２２の自転に加えて、キャリア部２２を回転定盤部２１の半径方向に往復移動させる。
【００６２】
（３）（１）の回転定盤部２１とキャリア部２２の自転に加えて、キャリア部２２を、回転定盤部２１の中心回りに回転移動させる。
【００６３】
（４）（２）と同じく研磨パッド１の半径がシリコンウエハ２１の直径より大きい場合は、半径方向の往復移動と回転定盤部１１の中心回りの回転移動と組み合わせる。たとえば、キャリア部２２が回転定盤部１１の中心回りに螺旋軌道を描くように移動させればよい。
【００６４】
なお、回転定盤部２１およびキャリア部２２の自転回転方向は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、回転定盤部２１およびキャリア部２２の自転回転速度も同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６５】
図５は、研磨時の研磨パッド１およびシリコンウエハ９の断面図である。図５（１）に示すように、ＮＭＰおよびＮＶＰなどの膨潤処理液が、スラリとともにノズル１１から研磨パッド１の表面に供給されると、研磨パッド１の表層部分が膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層３４が形成される。これにより、上記のようなシリコンウエハ９と研磨パッド１との相対移動に伴い、シリコンウエハ９の研磨と同時に、膨潤層３４が機械的な摩擦力により除去され、新たな研磨面２ａが露出する。
【００６６】
図４は、研磨パッド１の主成分であるポリウレタンのモデル図である。図に示すように、複数のポリウレタン主鎖３１が、他の主鎖３１との架橋３２により充分な強度を保って研磨パッド１を構成している。ＮＭＰおよびＮＶＰなどの溶媒分子３３は主鎖の間に浸透し、架橋３２の結合力を低下させることにより、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。
【００６７】
スラリと膨潤処理液との混合物を供給し続けることで、膨潤層３４が除去され、新たな研磨面２ａが露出すると同時に、膨潤処理液が表層部分に浸透して新たに膨潤層３４を形成し、図５（２）に示すように、絶えず形成される膨潤層３４によってシリコンウエハ９が研磨されることになる。
【００６８】
これにより、目詰まりが生じて研磨特性が低下した表層が膨潤層として研磨時に除去される。したがって、ダイヤモンドコンディショナなどのドレッシング部が不要となり、ダイヤモンド粒子によるスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、シリコンウエハの研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【００６９】
さらに、膨潤処理液によって研磨パッド表層の剛性が低下するため、従来ではスクラッチが発生しやすいタングステンや銅などの金属層や、無機系または有機系材料を含むｌｏｗ−ｋ（低誘電率）層を研磨する場合にも適用することができる。
【００７０】
以下では、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例として、スラリにＮＭＰもしくはＮＶＰを混合した研磨液を用いてシリコンウエハの研磨を行った。
【００７１】
研磨パッドは、上層がポリウレタン樹脂からなり、下層が不織布からなり、それぞれ既存の製法にて作製した。
【００７２】
スラリは、ＩＬＤ１３００（商品名、ロデール・ニッタ社製）を用いた。ＩＬＤ１３００（以下、ＩＬＤ）の特性を以下に示す。
【００７３】
媒体：ＮＨ４ＯＨ水溶液
砥粒：ＳｉＯ２
砥粒平均粒子径：１４０ｎｍ
ｐＨ：１０．７
砥粒重量比：１３％
比重（２５℃）：１．０７ｇ／ｃｍ３
粘度：＜２０ｃｐｓ
【００７４】
研磨特性は、研磨レートおよび非均一性（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ；ＮＵ）で評価を行った。
評価した実施例および比較例の条件を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2004179414.tif 000003
【００７６】
研磨液の混合割合は、研磨時に研磨装置１００のノズル１１から研磨パッド１に供給するＩＬＤとＮＭＰもしくはＮＶＰの混合重量比である。ウエハ圧力は、キャリア部２２が保持するシリコンウエハ９を研磨パッド１に圧接させるためにキャリア部２２に加わる圧力である。研磨パッド回転速度は、研磨パッド１を載置した定盤４の回転速度である。なお、実施例においてはキャリア部２２は回転駆動機構１０を備えず、研磨パッド１およびシリコンウエハ９間に生じる摩擦力によって回転する。
【００７７】
また、全ての実施例および比較例において、研磨液の供給流速は、５ｍｌ／ｍｉｎであり、シリコンウエハの研磨対象はＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）である。
【００７８】
まず、最適な研磨液の混合割合を検討した。実施例１および比較例１〜３において、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングは行わなかった。
【００７９】
（実施例１）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ８８重量％、ＮＭＰ１２重量％
ウエハ圧力：５ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：２００ｒｐｍ
（比較例１）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ１００重量％、ＮＭＰ０重量％
ウエハ圧力：５ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：２００ｒｐｍ
（比較例２）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ９６重量％、ＮＭＰ４重量％
ウエハ圧力：５ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：２００ｒｐｍ
（比較例３）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ７６重量％、ＮＭＰ２４重量％
ウエハ圧力：５ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：２００ｒｐｍ
【００８０】
図６は、研磨液の混合割合を変化させたときの研磨レートの経時変化を示すグラフである。縦軸は研磨レートを示し、横軸は研磨時間を示す。なお、研磨レートは、単位時間（ｍｉｎ）当たりに研磨された層厚み（Å）である。
【００８１】
実施例１は、折れ線４１で示され、研磨時間の経過にかかわらず研磨レートはほとんど低下しなかった。これは、ＮＭＰにより研磨パッドの表層に膨潤層が形成され、研磨中に機械的強度が低下した膨潤層が除去され研磨特性が再生したからである。図７は、ＮＭＰに浸漬させたときの研磨パッドの硬度の変化を示すグラフである。研磨パッドの一部である小片をＮＭＰに浸漬させ、硬度（ショアＤ）を測定した。実際にＮＭＰによって研磨パッドの硬度が低下していることが分かる。また、ダイヤモンドコンディショナによってドレッシングされた研磨パッド表面（図８（１））と、ＮＭＰを混合した研磨液を用いたときの研磨パッド表面（図８（２））とは、ほぼ同様であり、新たな表面が露出していることがわかる。
【００８２】
比較例１は、折れ線４３で示され、研磨時間が経過するにつれて研磨レートが低下した。比較例２は、折れ線４４で示され、比較例１と同じく研磨時間が経過するにつれて研磨レートが低下した。比較例３は、折れ線４５で示され、研磨レートの低下は見られなかったが、研磨レート自体が低かった。
【００８３】
比較例１は、膨潤処理液であるＮＭＰを含まないため、時間の経過に伴い研磨パッドが目詰まりを起こし、研磨レートが低下したと考えられる。比較例２は、ＮＭＰの量が不足していたため、比較例１と同じく研磨レートが低下したと考えられる。比較例３は、ＮＭＰの量が過剰すぎたため、図８（３）に示すように、研磨パッド表面が溶解し、膨潤層の強度が大幅に低下することで研磨レートが低下したと考えられる。
【００８４】
研磨パッドの膨潤層を効率よく除去するために、ウエハ圧力を高くし、研磨パッドの回転速度を低下させて研磨レートの評価を行った。
【００８５】
（実施例２）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ９６重量％、ＮＭＰ４重量％
ウエハ圧力：７ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：１２０ｒｐｍ
【００８６】
実施例２は、折れ線４２で示され、実施例１と同じく研磨時間の経過にかかわらず研磨レートはほとんど低下しなかった。これは、ウエハ圧力を高圧にしたことで、ＮＭＰの割合が４重量％であっても研磨パッドの膨潤層が効果的に除去されたと考えられる。
【００８７】
以上の結果より、研磨液に混合するＮＭＰの割合は、１〜３０重量％が好ましく、さらに好ましくは、４〜２４重量％である。
【００８８】
次に、実施例２について、さらに非均一性（ＮＵ）の評価を行った。研磨レートの評価と同じくダイヤモンドコンディショナによるドレッシングは行わなかった。研磨液の影響のみを評価するために、ウエハ圧力および研磨パッド回転速度を実施例２と同じ条件とする比較例４について評価を行った。さらに、実施例２の条件にリムーバを加えた実施例３について評価を行った。
【００８９】
（実施例３）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ９６重量％、ＮＭＰ４重量％
ウエハ圧力：７ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：１２０ｒｐｍ
リムーバ：アクリル樹脂
（比較例３）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ１００重量％、ＮＭＰ０重量％
ウエハ圧力：７ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：１２０ｒｐｍ
【００９０】
図９は、研磨液の混合割合を変化させたときの非均一性の経時変化を示すグラフである。縦軸は非均一性を示し、横軸は研磨時間を示している。非均一性は、ＳＴＤＶ／Ａｖｅｒａｇｅ×１００によって算出され、値が小さいほどシリコンウエハ加工面の均一性が優れている。ＮＵを算出するには、まず研磨されたシリコンウエハ複数箇所、たとえば４９箇所で研磨量を測定する。これらの測定値から標準偏差（ＳＴＤＶ）および平均値（Ａｖｅｒａｇｅ）を算出し、上記の式にそれぞれの値を代入してＮＵを算出する。
【００９１】
実施例２は、折れ線４６で示され、研磨時間の経過にかかわらずＮＵはほとんど低下しなかった。これは、研磨レートの場合と同様に、ＮＭＰにより研磨パッドの表層に膨潤層が形成され、研磨中に機械的強度が低下した膨潤層が除去され研磨特性が再生したからである。
【００９２】
実施例３は、折れ線４７で示され、実施例２と同じく研磨時間の経過にかかわらずＮＵはほとんど低下しなかった。さらに、実施例２よりＮＵが低く非均一性は良好であった。
【００９３】
比較例４は、折れ線４８で示され、研磨時間が経過するにつれてＮＵが上昇した。これは、膨潤処理液であるＮＭＰを含まないため、時間の経過に伴い研磨パッドが目詰まりを起こし、研磨レートと同じく非均一性が低下したと考えられる。
【００９４】
以上の結果より、研磨レートに加えて非均一性の低下も見られなかった。
さらに、膨潤処理液としてＮＶＰを用いた場合について研磨レートの評価を行った。上記の評価と同じくダイヤモンドコンディショナによるドレッシングは行わなかった。実施例３は、膨潤処理液の種類による影響を評価するために、ウエハ圧力および研磨パッド回転速度を実施例２と同じ条件とした。また、研磨液の影響を評価するために、前述の比較例４について評価を行った。
【００９５】
（実施例４）
研磨液の混合割合：ＩＬＤ９６重量％、ＮＶＰ４重量％
ウエハ圧力：７ｐｓｉ
研磨パッド回転速度：１２０ｒｐｍ
【００９６】
図１０は、研磨液の混合割合および膨潤処理液の種類を変化させたときの研磨レートの経時変化を示すグラフである。
【００９７】
実施例４は、折れ線５０で示され、研磨時間の経過にかかわらず研磨レートはほとんど低下しなかった。これは、ＮＭＰと同じくＮＶＰにより研磨パッドの表層に膨潤層が形成され、研磨中に機械的強度が低下した膨潤層が除去され研磨特性が再生したからである。
【００９８】
実施例２は、折れ線４９で示され、実施例４と同じく研磨時間の経過にかかわらず研磨レートはほとんど低下しなかった。
【００９９】
比較例４は、折れ線５１で示され、研磨時間が経過するにつれて研磨レートが低下した。これは、膨潤処理液であるＮＭＰもしくはＮＶＰを含まないため、時間の経過に伴い研磨パッドが目詰まりを起こし、研磨レートが低下したと考えられる。
【０１００】
以上の結果より、膨潤処理液としては、ＮＭＰと同様にＮＶＰを用いても効果が得られることがわかった。
【０１０１】
本発明の他の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の他の実施形態である研磨装置１０１の概略を示す外観図である。本実施形態の研磨装置１０１と図１に示した研磨装置１００とが異なる構成は、スラリ供給手段であるスラリ供給部２３のスラリタンク１３には、膨潤処理液を含まないスラリのみを貯溜しており、別途に膨潤処理液を供給するための膨潤処理液供給部２４を備えていることである。なお、図１に示した研磨装置１００の各部位と同様の動作を行う部位については同じ参照符号を付し、説明は省略する。
【０１０２】
膨潤処理液供給部２４は、ノズル１４、供給管１５および膨潤処理液タンク１６からなる膨潤処理液供給手段である。ポンプなどにより膨潤処理液タンク１６に貯溜されているＮＭＰもしくはＮＶＰを、供給管１５内に流し、回転定盤部２１の上部かつ略中央部に設置したノズル１１から研磨パッド１表面に対して所定の流量で供給する。このとき、前述の研磨液の混合割合に基づくと、スラリ供給部２３が供給するスラリの供給流量と、膨潤処理液供給部２４が供給する膨潤処理液の供給流量との比は、９６：４〜７６：２４であることが好ましい。
【０１０３】
本実施形態の研磨装置１０１における効果は、前述の研磨装置１００における効果と同様である。
【０１０４】
図１２は、本実施形態の他の実施例である研磨パッド６１の断面図である。研磨パッド６１は、研磨パッド１と同様にポリウレタン樹脂などからなる上層６２と不織布などからなる下層６３とを有する２層構成である。さらに、上層６２には、マイクロカプセル６４が均等に分布して内在する。マイクロカプセル６４は、図１３に示すように、マイクロカプセル６４内部の空間に収納される芯物質６５とこの芯物質６５を囲むカプセル壁６６とから構成される。本実施形態では、芯物質６５として膨潤処理液であるＮＭＰもしくはＮＶＰを用い、カプセル壁６６として水溶性ポリマであるＰＶＰ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）およびＰＳＡ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ  ａｃｒｙｌａｔｅ）を用いる。
【０１０５】
図１４は、マイクロカプセル６４を含む研磨パッド６１の表層付近の模式図である。シリコンウエハ９と研磨パッド６１との間に浸透したスラリ７０とマイクロカプセル６４のカプセル壁６６が接触すると、カプセル壁６６がスラリ７０に溶解し、内包する膨潤処理液をスラリ７０に放出する（図１４（１）参照）。スラリ７０の媒体は、主に水を含むアルカリ性水溶液であるので、水溶性ポリマからなるカプセル壁６６はスラリ７０に容易に溶解する。膨潤処理液はスラリ７０中に拡散し、シリコンウエハ９と研磨パッド６１との相対的な移動により、スラリ７０と混合される（図１４（２）参照）。このようなマイクロカプセル６４の溶解が複数箇所にわたって起こり、研磨パッド６４に膨潤層が形成され、前述の研磨液と同様の効果が得られる。
【０１０６】
図１５は、マイクロカプセル作製装置８０の概略図である。原料槽８１に膨潤処理液とＰＶＰおよびＰＳＡなどの水溶性ポリマとの混合物を貯溜しておき、ポンプ８２によって混合物をコーティング層８３上部から噴霧し、同じくコーティング層８３上部から熱風を吹きつける。混合物がコーティング層８３上部から下部に移動する間に、膨潤処理液の液滴を水溶性ポリマがコーティングして球形のマイクロカプセルが形成される。形成されたマイクロカプセルを回収するために、コーティング層８３に隣接する回収層８４に熱風とともに送られる。熱風は、回収層８４上部の排気口から排気され、マイクロカプセルは、回収層８４底部で回収される。マイクロカプセルの直径は１０〜１００μｍが好ましい。１０μｍより小さいと、マイクロカプセル化が困難であり、１００μｍより大きいと、研磨パッドに内在したときに大きく強度を低下させてしまう。
【０１０７】
研磨パッド６１は、上記のようにして予め作製したマイクロカプセル６４をポリウレタン原料と混合して硬化させることによって得られる。このときマイクロカプセル６４を研磨パッド上層６２内に均等に分布させることで、研磨パッド６１に均一に膨潤層を形成し、優れた加工面の均一性を実現できる。
【０１０８】
なお、研磨パッド上層６２に対するマイクロカプセル６４の割合は、５〜２０重量％が望ましい。５重量％より小さいと、研磨時に充分な量の膨潤処理液が得られず、２０重量％より大きいと、充分な研磨パッド１の強度が得られない。
【０１０９】
このように、予め膨潤処理液を内包するマイクロカプセルを研磨パッドに内在させることで、スラリと膨潤処理液とを混合する必要がなく、また研磨装置に膨潤処理液供給部を設ける必要がない。
【０１１０】
なお、上記では２層構造の研磨パッドについて説明したがこれに限らず、上層のみからなる１層構造の研磨パッドであってもよい。また、膨潤処理液のＮＭＰおよびＮＶＰを単独で用いているがこれらを混合して用いてもよい。また、研磨装置は、膨潤処理液を用いる動作モードと、膨潤処理液を用いずに別途ドレッシングを行う動作モードを有し、対象となる被研磨物に応じて動作モードを切り替えるように構成されていてもよい。
【０１１１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、研磨パッドの表層は、膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去されることにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【０１１２】
また本発明によれば、スラリとマイクロカプセルとが接触することで膨潤処理液がスラリに放出され、放出された膨潤処理液が、スラリと混合し研磨パッド表層に浸透する。研磨パッドの表層は、膨潤処理液によって膨潤し、機械的強度が低下した膨潤層を形成する。膨潤層は、被研磨物を研磨する際に、被研磨物との摩擦力によって除去されることにより、目詰まりの生じる研磨パッドの表層が研磨中に除去され、新たな研磨面が露出する。したがって、ダイヤモンドコンディショナによるドレッシングが不要となり、ダイヤモンド粒子に起因するスクラッチの発生を防止することができる。また、膨潤層の除去は、被研磨物の研磨と同時に行われるので、別途ドレッシング工程を設ける必要がない。スクラッチの発生防止、ドレッシング工程の排除により研磨装置のスループットを向上することができる。
【０１１３】
また本発明によれば、マイクロカプセルが、研磨パッド全体に均等に分布していることにより、膨潤層が研磨パッドの表層に均一に形成され、優れた被研磨物加工面の平面均一性を実現することができる。
【０１１４】
また本発明によれば、膨潤処理液を使用すると、機械的強度が低下した膨潤層によって被研磨物の研磨を行うため、膨潤処理液を使用しない状態で行う研磨時の圧力で動作すると、研磨レートが低下する場合がある。したがって、膨潤処理液を使用する状態で行う研磨時の圧力を高く選択することによって、効率良く膨潤層を除去し、研磨レートの低下を防ぐことができる。
【０１１５】
また本発明によれば、研磨パッドの被研磨物に対向する表層が膨潤していることから、研磨パッドの表層部分の剛性が低下し、金属層にスクラッチを発生させることなく研磨を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるＣＭＰ装置１００の概略を示す外観図である。
【図２】研磨パッド１の断面図である。
【図３】キャリア部２２の断面図である。
【図４】研磨パッド１の主成分であるポリウレタンのモデル図である。
【図５】研磨時の研磨パッド１およびシリコンウエハ９の断面図である。
【図６】研磨液の混合割合を変化させたときの研磨レートの経時変化を示すグラフである。
【図７】ＮＭＰに浸漬させたときの研磨パッドの硬度の変化を示すグラフである。
【図８】研磨パッド１の表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図９】研磨液の混合割合を変化させたときの非均一性の経時変化を示すグラフである。
【図１０】研磨液の混合割合および膨潤処理液の種類を変化させたときの研磨レートの経時変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態である研磨装置１０１の概略を示す外観図である。
【図１２】本実施形態の他の実施例である研磨パッド６１の断面図である。
【図１３】マイクロカプセル６４の構造を示す図である。
【図１４】マイクロカプセル６４を含む研磨パッド６１の表層付近の模式図である。
【図１５】マイクロカプセル作製装置８０の概略図である。
【図１６】ダイヤモンドコンディショナに電着したダイヤモンド粒子のＳＥＭ写真である。
【図１７】研磨パッド表面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。
【図１８】シリコンウエハの加工面に発生したスクラッチの写真である。
【符号の説明】
１  研磨パッド
２  上層
３  下層
４  定盤
５，１０  回転駆動機構
６  キャリア本体
７  バッキング材
８  リテーナリング
９  シリコンウエハ
１１，１４  ノズル
１２，１５  供給管
１３  スラリタンク
１６  膨潤処理液タンク
２２  キャリア部
２３  スラリ供給部
２４  膨潤処理液供給部
６４  マイクロカプセル
１００，１０１  ＣＭＰ装置
【図１】
2004179414.tif 000004
【図２】
2004179414.tif 000005
【図３】
2004179414.tif 000006
【図４】
2004179414.tif 000007
【図５】
2004179414.tif 000008
【図６】
2004179414.tif 000009
【図７】
2004179414.tif 000010
【図８】
2004179414.tif 000011
【図９】
2004179414.tif 000012
【図１０】
2004179414.tif 000013
【図１１】
2004179414.tif 000014
【図１２】
2004179414.tif 000015
【図１３】
2004179414.tif 000016
【図１４】
2004179414.tif 000017
【図１５】
2004179414.tif 000018
【図１６】
2004179414.tif 000019
【図１７】
2004179414.tif 000020
【図１８】
2004179414.tif 000021