研磨体及びこれを用いた研磨方法

【課題】被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できる研磨体及びこれを用いた研磨方法を提供すること。
【解決手段】研磨面１０ａを有し、研磨面１０ａに溝１１が形成されている研磨体１０であって、溝１１は、研磨面１０ａ上にあって溝１１の開口１３を形成する一対の縁部１２ａ，１２ｂと、縁部１２ａ，１２ｂに沿って延びる底部１４と、底部１４と縁部１２ａとを結び、研磨面１０ａに対して傾斜する傾斜面１５ａと、底部１４と縁部１２ｂとを結び、研磨面１０ａに対して傾斜する傾斜面１５ｂとによって形成され、研磨面１０ａと、傾斜面１５ａ及び傾斜面１５ｂの各々とのなす角が鈍角である、研磨体１０。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨体及びこれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）を代表とする大規模集積回路の製造に用いるウェハは、製造の過程で表面の平坦化を行う必要があり、このような表面の平坦化は、ウェハを研磨することにより行われる。
【０００３】
ウェハの研磨は一般に、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Planarization）によって行われる。この化学機械研磨では、ウェハの研磨は、回転する研磨パッドの研磨面に研磨剤を供給しながらウェハを押し付けることにより行われる。
【０００４】
しかし、このとき発生する研磨屑は、ウェハ表面に傷を付けるおそれがあり、このような傷は、最終製品である大規模集積回路などの品質に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、研磨屑によりウェハ表面に傷が付くことを防止する必要がある。
【０００５】
このような研磨屑によりウェハ表面に傷が付くことを防止する方法として、種々のものが知られている。
【０００６】
例えば下記特許文献１では、研磨面に、研磨屑を収容するための特定形状の溝が形成された研磨パッドを用いることにより、研磨屑によりウェハ表面に傷が付くことを防止することが提案されている。具体的に述べると、下記特許文献１に記載されている溝は、底面と、該底面と研磨面とを結ぶ２つの側面とを有し、２つの側面のうち一方の側面が研磨面に垂直な垂直側面部で、他方の側面が研磨面に対して傾斜する傾斜面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−４５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１記載の研磨パッドでは、溝に溜まった研磨屑を十分に除去することができず、被研磨物の表面に傷が付く場合があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できる研磨体及びこれを用いた研磨方法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】
【００１０】
本発明者らは上記課題が生じる原因について検討した。その結果、本発明者らは下記の原因により上記課題が生じるのではないかと考えた。すなわち、上記特許文献１の研磨パッドでは、研磨面と垂直側面部とが垂直となっている。このため、垂直側面部と底部とによって形成される角部に溜まった研磨屑まで十分に除去できず、溝に研磨屑が溜まり、その研磨屑によりウェハ表面に傷が付くのではないかと考えた。ところで、研磨面上の研磨屑については、ブラシを用いて研磨面の外側まで排除する方法も知られている（例えば特開２０００−２６３４１７号公報）。そこで、本発明者らは、特許文献１記載の研磨パッドを用いつつ、研磨面上の研磨屑を、ブラシを用いて研磨面の外側まで排除する方法を適用すれば、上記課題を解決できるのではないかと考えた。
【００１１】
しかし、実際には、ウェハ表面には傷が発生したことから、特許文献１に記載の研磨パッドを用いつつ、研磨面上の研磨屑を、ブラシを用いて研磨面の外側まで排除するだけでは上記課題を解決することは困難であると考えた。そこで、本発明者らはその理由について検討した結果、以下の理由により、研磨屑を十分に除去できないのではないかと考えた。
【００１２】
すなわち、上記特許文献１に記載の研磨パッドの研磨面上の研磨屑をブラシにより研磨面の外側まで排除しようとすると、ブラシは、研磨面に形成された溝を横切るように移動する。このとき、ブラシの先端は、傾斜面、底部を経て、垂直側面部と底部とによって形成される角部に達する。このとき同時に、ブラシは、研磨面上の溝を形成する縁部にも接触する。その後、ブラシの基端部がさらに移動を続けると、ブラシが撓み、ブラシの先端は、垂直側面部から離れることとなる。その結果、ブラシの基端部がさらに移動すると、ブラシの先端は垂直側面部に押し付けられることなく溝から排出されるようになる。このため、特許文献１記載の研磨パッドでは、垂直側面部と底部とによって形成される角部に溜まった研磨屑をブラシによって十分に掻き出すことができない。そこで、本発明者らはさらに鋭意検討を重ねた結果、溝において垂直側面部の代わりに傾斜面を設けるとともに、研磨面と傾斜面とのなす角を鈍角とすることで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、研磨面を有し、前記研磨面に溝が形成されている研磨体であって、前記溝は、前記研磨面上にあって前記溝の開口を形成する一対の縁部と、前記縁部に沿って延びる底部と、前記底部と前記一対の縁部のうち一方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第１傾斜面と、前記底部と前記一対の縁部のうち他方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第２傾斜面とによって形成され、前記研磨面と、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の各々とのなす角が鈍角である研磨体である。
【００１４】
本発明の研磨体によれば、被研磨物を研磨体の研磨面に押し付けて研磨すると、このとき発生する研磨屑は、研磨面に形成された溝に収容される。このとき、ブラシの先端を研磨面に押し付けながらブラシを移動させ、溝を横切らせると、まずブラシの先端は、例えば、研磨面上にあって溝の開口を形成する一対の縁部のうち一方の縁部を超えて第１傾斜面上を通り、底部を通った後、第２傾斜面と底部とによって形成される角部に達する。このとき、本発明の研磨体では、研磨面と、第１傾斜面及び第２傾斜面の各々とのなす角が鈍角である。このため、この時点で、ブラシは、研磨面上の縁部に接触していない。このため、ブラシの基端部がさらに移動を続けても、ブラシの先端は第２傾斜面から離れず、底部と第２傾斜面とによって形成される角部に溜まった研磨屑は、ブラシの先端によって第２傾斜面に沿って溝の外まで導かれる。よって、角部に溜まった研磨屑については、ブラシで容易に除去することができる。このため、被研磨物の表面を傷つけることを十分に防止することができる。
【００１５】
上記研磨体において、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面が凹状湾曲面であることが好ましい。
【００１６】
この場合、第１傾斜面及び第２傾斜面が凹状湾曲面であるため、底部と第１傾斜面との間、及び、底部と第２傾斜面との間の角度をそれぞれ大きくすることが可能となる。このため、ブラシによって、溝に収容された研磨屑をより効果的に除去することができる。
【００１７】
また本発明は、上記研磨体の前記研磨面に被研磨物を押し付けて前記被研磨物を研磨する研磨工程を含み、前記研磨工程が、前記研磨面にブラシの先端を押し付け、前記溝を横切るように前記研磨面に対して前記ブラシを相対的に移動させるブラシ移動工程を含む、研磨方法である。
【００１８】
この研磨方法によれば、被研磨物が研磨体の研磨面に押し付けられて研磨される。このとき発生する研磨屑は、研磨面に形成された溝に収容される。このとき、ブラシの先端を研磨面に押し付けながらブラシを移動させ、溝を横切らせると、まずブラシの先端は、例えば、研磨面上にあって溝の開口を形成する一対の縁部のうち一方の縁部を超えて第１傾斜面上を通り、底部を通った後、第２傾斜面と底部とによって形成される角部に達する。このとき、本発明の研磨体では、研磨面と、第１傾斜面及び第２傾斜面の各々とのなす角が鈍角である。このため、この時点で、ブラシは、研磨面上の縁部に接触していない。このため、ブラシの基端部がさらに移動を続けても、ブラシの先端は第２傾斜面から離れず、底部と第２傾斜面とによって形成される角部に溜まった研磨屑は、ブラシの先端によって第２傾斜面に沿って溝の外まで導かれる。よって、角部に溜まった研磨屑については、ブラシで容易に除去することができる。このため、被研磨物の表面を傷つけることを十分に防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できる研磨体及びこれを用いた研磨方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る研磨方法を実施するための研磨装置の一例を示す概略側面図である。
【図２】図１の研磨装置を示す平面図である。
【図３】図１の研磨装置に用いる研磨体を示す平面図である。
【図４】図３の研磨体の部分切断面端面図である。
【図５】図３の研磨体の部分平面図である。
【図６】ブラシの先端が溝の角部に達した状態を示す切断面端面図である。
【図７】ブラシの先端によって研磨屑が溝から排出される状態を示す部分切断面端面図である。
【図８】図４の溝の第１変形例を示す切断面端面図である。
【図９】図４の溝の第２変形例を示す切断面端面図である。
【図１０】図４の溝の第３変形例を示す切断面端面図である。
【図１１】図４の溝の第４変形例を示す切断面端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
まず本発明に係る研磨方法を実施するための研磨装置の一例について図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る研磨方法を実施するための研磨装置の一例を示す概略側面図、図２は、図１の研磨装置を示す平面図、図３は、図１の研磨装置に用いる研磨体を示す平面図、図４は、図３の研磨体の部分切断面端面図、図５は、図３の研磨体の部分平面図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、研磨装置１００は、研磨体１０と、研磨体１０を回転させる研磨体回転装置２０と、研磨体１０の研磨面１０ａに被研磨物３１を押し付けながら被研磨物３１を回転させる被研磨物回転装置３０と、研磨面１０ａに研磨剤を供給する研磨剤供給管４０と、ブラシ５１を有し、ブラシ５１によって被研磨物３１の研磨により発生する研膜屑を除去する研磨屑除去装置５０と、研磨屑除去装置５０のブラシ５１を洗浄する洗浄装置６０とを備えている。
【００２５】
研磨体回転装置２０は、研磨体１０を支持する研磨体支持部２１と、研磨体支持部２１を回転させる回転軸２２とを有している。
【００２６】
被研磨物回転装置３０は、被研磨物３１を保持する被研磨物保持部３２と、被研磨物保持部３２を回転させる回転軸３３とを有している。
【００２７】
研磨屑除去装置５０は、ブラシ５１と、ブラシ５１を支持するブラシ支持部５２と、ブラシ支持部５２を回転させる回転軸５３とを有している。ブラシ５１は、例えばブラシ支持部５２の一面における環状領域５４に沿って設けられている（図２参照）。ここで、ブラシ５１は、複数本の線状部材５５の集合体であり（図６参照）、線状部材５５は、例えばポリエステルで構成される。なお、ブラシ５１は、環状領域５４の全周にわたって設けられる必要はなく、環状領域５４において部分的に設けられてもよい。
【００２８】
洗浄装置６０は、例えば洗浄液を貯留する洗浄液貯留槽で構成されている。
【００２９】
ブラシ支持部５２は、研磨体１０と部分的に重なるように設置されている。このため、ブラシ支持部５２を回転軸５３の中心軸線周りに回転させると、ブラシ５１は、研磨体１０の研磨面１０ａを通過した後、研磨面１０ａの外側まで導かれ、洗浄装置６０で洗浄されてから、再度研磨体１０の研磨面１０ａ上を通過することが可能となっている。
【００３０】
図３に示すように、研磨体１０は研磨面１０ａを有している。研磨面１０ａには同心円状に複数本の溝１１が形成されている。これらの溝１１は、被研磨物３１を研磨している間に発生する研磨屑を収容し、研磨屑が被研磨物３１の表面を傷つけることを抑制するためのものである。溝１１は、研磨面１０ａ上にあって、溝１１の開口１３を形成する内周側の縁部１２ａと外周側の縁部１２ｂとを有している。ここで、開口１３は、縁部１２ａと縁部１２ｂとを結ぶ平面領域を言う。
【００３１】
図４及び図５に示すように、溝１１は、縁部１２ａ，１２ｂに沿って延びる底部１４と、底部１４と縁部１２ａとを結び、研磨面１０ａに対して傾斜する傾斜面１５ａ（第１傾斜面）と、底部１４と縁部１２ｂとを結び、研磨面１０ａに対して傾斜する傾斜面１５ｂ（第２傾斜面）とによって形成されている。本実施形態では、傾斜面１５ａ，１５ｂ、および、底部１４はいずれも平坦面となっている。ここで、研磨体１０では、傾斜面１５ａと研磨面１０ａとのなす角θ１、傾斜面１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ２はいずれも、鈍角（９０°より大きい角）となっている。
【００３２】
次に、上述した研磨装置１００を用いた研磨方法について説明する。
【００３３】
まず被研磨物支持部３２に被研磨物３１を固定する。そして、被研磨物３１を研磨体１０の研磨面１０ａに押し付ける。
【００３４】
一方、研磨屑除去装置５０のブラシ５１を研磨体１０の研磨面１０ａにブラシ５１が撓む程度に押し付ける。
【００３５】
そして、研磨剤供給管４０から研磨剤を研磨面１０ａ上に供給する。
【００３６】
この状態で、回転軸２２，３３，５３を駆動させ、研磨体支持部２１、被研磨物３１、ブラシ５１を回転させる。
【００３７】
こうして被研磨物３１が研磨体１０の研磨面１０ａで研磨される。
【００３８】
被研磨物３１を研磨している間、研磨屑が発生し、この研磨屑は溝１１に収容される。このとき、ブラシ５１の先端を研磨面１０ａに押し付けながらブラシ５１を移動させ、溝１１を横切らせると、溝１１に溜まった研磨屑が除去される。
【００３９】
ここで、溝１１に溜まった研磨屑が除去される過程について図６及び図７を参照しながら、説明する。図６は、ブラシ５１の先端が底部１４と傾斜面１５ｂとによって形成される角部に達した状態を示す切断面端面図、ブラシ５１の先端によって研磨屑が溝１１から排出される状態を示す切断面端面図である。なお、図６及び図７においては、説明の便宜上、ブラシ５１を構成する１本の線状部材５５のみを示している。
【００４０】
まず、ブラシ５１が研磨面１０ａの内側から外側に向かう場合は、線状部材５５の先端５５ａは、縁部１２ａを超えた後、一方の傾斜面１５ａ上を通り、底部１４上を通って、他方の傾斜面１５ｂと底部１４とによって形成される角部１６に達する（図６参照）。このとき、傾斜面１５ａ、１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ１及びθ２はいずれも鈍角となっている。このため、この時点で、線状部材５５は、研磨面１０ａ上の縁部１２ｂに接触していない。このため、線状部材５５の基端部５５ｂが図６の矢印Ａ方向に沿ってさらに移動を続けても、線状部材５５の先端５５ａは傾斜面１５ｂから離れず、角部１６に溜まった研磨屑Ｗは、線状部材５５の先端５５ａによって傾斜面１５ｂに沿って溝１１の外側まで導かれる（図７参照）。よって、角部１６に溜まった研磨屑Ｗについても、ブラシ５１で容易に掻き出すことができる。
【００４１】
なお、ブラシ５１が研磨面１０ａの外側から内側に向かう場合は、ブラシ５１が溝１１を横切る際、ブラシ５１の線状部材５５の先端５５ａが縁部１２ｂを超えた後、一方の傾斜面１５ｂ上を通り、底部１４上を通って他方の傾斜面１５ａと底部１４とによって形成される角部に達する。この時点でも、線状部材５５は、研磨面１０ａ上の縁部１２ａに接触していない。このため、傾斜面１５ａと底部１４とによって形成される角部に溜まった研磨屑についても、ブラシ５１で容易に掻き出すことができる。
【００４２】
こうして研磨屑Ｗは、研磨面１０ａの外側まで導かれる。
【００４３】
よって、溝１１に溜まった研磨屑Ｗによって被研磨物３１の表面が傷つけられることが十分に防止される。
【００４４】
なお、ブラシ５１は、研磨面１０ａの外側まで導かれた後、洗浄装置６０で、洗浄液によって洗浄されるため、ブラシ５１がブラシ支持部５２の回転により再度研磨面１０ａ上を移動することとなっても、ブラシ５１に付着した研磨屑Ｗが研磨面１０ａ上に戻されることを十分に防止することができる。
【００４５】
また研磨体１０において、傾斜面１５ａ、１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ１及びθ２は、鈍角であれば特に制限されないが、好ましくは１２０°〜１５０°であり、より好ましくは１３０°〜１４０°である。傾斜面１５ａ、１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ１及びθ２が上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、研磨屑をブラシ５１によって、溝１１からより効果的に除去することができる。なお、角θ１と角θ２とは同一でも異なっていてもよい。
【００４６】
底部１４の幅は、溝１１の開口１３の幅よりも狭ければ特に制限されないが、好ましくは溝１１の開口１３の幅の３０〜７０％であり、より好ましくは溝１１の開口１３の幅の４０〜６０％である。底部１４の幅が、上記範囲内にあると、上記範囲を外れる場合に比べて、研磨屑をブラシ５１によって、溝１１からより効果的に除去することができる。
【００４７】
溝１１の開口１３の幅は、好ましくは１〜５ｍｍであり、より好ましくは２〜４ｍｍである。
【００４８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、傾斜面１５ａ，１５ｂが平坦面となっているが、傾斜面１５ａ，１５ｂは、例えば図８に示すように、凹状湾曲面であってもよい。この場合、底部１４と傾斜面１５ａとの間、及び底部１４と傾斜面１５ｂとの間の角度を大きくすることが可能となる。このため、ブラシ５１の線状部材５５を、底部１４と傾斜面１５ａ，１５ｂとによって形成される角部に溜まった研磨屑を、ブラシ５５によってより効果的に除去することができる。さらに、傾斜面１５ａは、図９に示すように、縁部１２ａ側の凸状湾曲面７０ａと、底部１４側の凹状湾曲面７１ａとで構成されてもよい。同様に、傾斜面１５ｂは、縁部１２ｂ側の凸状湾曲面７０ｂと、底部１４側の凹状湾曲面７１ｂとで構成されてもよい。さらにまた、傾斜面１５ａ，１５ｂは、図１０に示すように、凹凸面で構成されてもよい。なお、図８〜図１０に示す溝１１において、底部１４は線状であっても平坦面であってもよい。また、図１１に示すように、傾斜面１５ａ，１５ｂが平坦面で且つ底部１４が線状であってもよい。すなわち、溝１１がＶ溝であってもよい。
【００４９】
また上記実施形態では、複数の溝１１が研磨面１０ａにおいて同心円状に形成されているが、複数の溝は、研磨面１０ａにおいて格子状に形成されてもよく、放射状に形成されてもよく、螺旋状に形成されていてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
図１に示す研磨装置１００を用いて、被研磨物３１としてのＡｌＮウェハの研磨を行った。
【００５２】
このとき、研磨面１０ａには５５本の溝１１を同心円状に形成した。溝１１の構成は以下の通りとした。
１）傾斜面１５ａ，１５ｂの形状：平坦面
２）底部の形状：平坦面（研磨面と平行）
３）傾斜面１５ａと研磨面１０ａとのなす角θ１：１２０°
４）傾斜面１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ２：１５０°
５）溝１１の開口１３の幅：３ｍｍ
６）底部１４の幅：１．５ｍｍ
【００５３】
そして、まず被研磨物支持部３２に被研磨物３１を固定し、被研磨物３１を研磨体１０の研磨面１０ａに押し付けた。
【００５４】
一方、研磨屑除去装置５０のポリエステルからなるブラシ５１を研磨体１０の研磨面１０ａにブラシ５４が撓む程度に押し付けた。
【００５５】
そして、研磨剤供給管４０から研磨剤を研磨面１０ａ上に供給した。
【００５６】
この状態で、回転軸２２，３３，５３を駆動させ、研磨体支持部２１、被研磨物３１、ブラシ５１を回転させた。回転軸２２、３３，５３の回転速度はそれぞれ１００ｒｐｍ、３０ｒｐｍ、４０ｒｐｍとした。
【００５７】
このとき、ブラシ５１は、研磨面１０ａ上の溝１１を横切るように移動させた。
【００５８】
こうして被研磨物３１を研磨体１０の研磨面１０ａで研磨した。
【００５９】
（実施例２）
傾斜面１５ａと研磨面１０ａとのなす角θ１及び傾斜面１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ２をそれぞれ、１３０°、１４０°としたこと以外は実施例１と同様にして被研磨物３１を研磨した。
【００６０】
（実施例３）
傾斜面１５ａと研磨面１０ａとのなす角θ１及び傾斜面１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ２をそれぞれ、１１０°、１６０°としたこと以外は実施例１と同様にして被研磨物３１を研磨した。
【００６１】
（比較例１）
傾斜面１５ｂと研磨面１０ａとのなす角θ１を９０°としたこと以外は実施例１と同様にして被研磨物３１の研磨を行った。
【００６２】
実施例１及び２で研磨した被研磨物３１の被研磨面をレーザー顕微鏡を用いて観察したところ、被研磨面に傷は見られなかった。これに対し、比較例１で研磨した被研磨物３１の被研磨面を上記と同様にして観察したところ、被研磨面に傷が見られた。
【００６３】
以上より、本発明の研磨方法によれば、被研磨物の表面に傷が付くことを十分に防止できることが確認された。
【符号の説明】
【００６４】
１０…研磨体
１０ａ…研磨面
１１…溝
１２ａ，１２ｂ…縁部
１３…開口
１４…底部
１５ａ…傾斜面（第１傾斜面）
１５ｂ…傾斜面（第２傾斜面）
３１…被研磨物
５１…ブラシ
θ１…研磨面と第１傾斜面とのなす角
θ２…研磨面と第２傾斜面とのなす角

【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面を有し、前記研磨面に溝が形成されている研磨体であって、
前記溝は、
前記研磨面上にあって前記溝の開口を形成する一対の縁部と、
前記縁部に沿って延びる底部と、
前記底部と前記一対の縁部のうち一方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第１傾斜面と、
前記定部と前記一対の縁部のうち他方の縁部とを結び、前記研磨面に対して傾斜する第２傾斜面とによって形成され、
前記研磨面と、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の各々とのなす角が鈍角である、研磨体。
【請求項２】
前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面が凹状湾曲面である請求項１に記載の研磨体。
【請求項３】
請求項１に記載の研磨体の前記研磨面に被研磨物を押し付けて前記被研磨物を研磨する研磨工程を含み、
前記研磨工程が、前記研磨面にブラシの先端を押し付け、前記溝を横切るように前記研磨面に対して前記ブラシを相対的に移動させるブラシ移動工程を含む、研磨方法。

【図１】