專利名稱：研磨墊、研磨方法及研磨裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在半導體器件的制造工藝中進行的化學機械研磨中使用的半導體晶片的研磨墊，特別涉及能促進漿液(slurry)的流入的研磨墊、研磨方法及研磨裝置。
背景技術：
在半導體器件的制造工藝中，使晶片的絕緣膜表面平坦化等時，研磨墊進行化學機械研磨。在該化學機械研磨中使用的研磨墊的研磨面是平面狀的，晶片的被研磨面與研磨墊的研磨面被平行配置，通過在相互旋轉的同時進行接觸來進行研磨，被用于各種各樣的研磨裝置。
例如，如圖19所示的研磨墊100具備軟質墊101、發泡聚氨酯等形成的硬質的墊本體102，在墊本體102上配置有多個穿通孔103，另外，如圖20所示的研磨墊110具備軟質墊111和墊本體112，通過形成穿通孔113和格子狀的研磨槽114，而賦予了研磨液的供應排出和研磨屑的排出效果。形成有研磨槽114的研磨墊112因研磨液的供應排出能力高而具有晶片中央與晶片端部的研磨量的偏差小這樣的效果。而且，從研磨墊剝離晶片時，空氣沿著槽進入到晶片中心部分，具有易于剝離晶片這樣的效果。
另外，為了提高研磨液的供應排出效率而開發了各種各樣形狀的穿通孔(例如參照專利文獻1、2)。
專利文獻1日本特開2004-071985號公報專利文獻2日本特開2003-300149號公報在如上所述的研磨墊中存在以下問題。也就是說，在僅具有穿通孔103的墊本體102中，難以促進研磨液的流入。另一方面，在具有研磨槽114的墊本體112中，雖然可以促進研磨液流入晶片，但由于深度比穿通孔113淺(δ)，所以與墊的短壽命化息息相關。
發明內容
本發明的目的在于提供一種具有穿通孔的研磨墊，通過提高研磨液的供應排出能力，能縮小研磨量的偏差。
為了解決上述問題而達成上述目的，本發明的研磨墊、研磨方法及研磨裝置如下構成。
在旋轉研磨被研磨物的研磨墊中，具備板狀的墊本體，一個面作為研磨面，另一個面作為支持面；以及多個孔部，從上述研磨面到上述支持面穿通上述墊本體，其開口部相對于上述研磨墊的徑向以相同角度形成。
在旋轉研磨被研磨物的研磨裝置中，具有保持上述被研磨物的保持機構、與被保持在上述保持機構上的上述被研磨物相對配置的研磨墊、及旋轉驅動上述研磨墊的旋轉驅動機構，上述研磨墊具備板狀的墊本體，一個面作為研磨面，另一個面作為支持面；以及多個孔部，從上述研磨面到上述支持面穿通上述墊本體，其開口部相對于上述研磨墊的徑向以相同角度形成。
在旋轉研磨被研磨物的研磨方法中，具有將上述被研磨物按壓并保持在研磨墊上的保持步驟、及旋轉上述研磨墊的旋轉步驟，上述研磨墊具備板狀的墊本體，一個面作為研磨面，另一個面作為支持面；以及多個孔部，從上述研磨面到上述支持面穿通上述墊本體，其開口部相對于上述研磨墊的徑向朝相同角度傾斜形成。
本發明具有如下效果根據本發明，可以得到通過提高研磨液的供應排出能力而能縮小研磨量的偏差的穿通孔。
圖1是示意地示出了裝入了本發明實施方式1涉及的研磨墊的研磨裝置的立體圖。
圖2是示意地示出了相同研磨墊的平面圖。
圖3是示出設置在相同研磨墊上的穿通孔的平面圖。
圖4是示出相同穿通孔的長徑與短徑的比例和研磨速度之間的關系的說明圖。
圖5是示意地示出了本發明實施方式2涉及的研磨墊的平面圖。
圖6是示出設置在相同研磨墊上的穿通孔與墊中心之間的位置關系的說明圖。
圖7是與相同穿通孔的配置角度和研磨速度的關系的說明圖。
圖8是示意地示出了本發明實施方式3涉及的研磨墊的平面圖。
圖9是示出設置在相同研磨墊上的穿通孔與墊中心之間的位置關系的說明圖。
圖10是示出相同穿通孔的長徑與短徑的比例和研磨速度之間的關系的說明圖。
圖11是示意地示出了本發明實施方式4涉及的研磨墊的平面圖。
圖12是示意地示出了本發明實施方式5涉及的研磨墊的平面圖。
圖13是示出設置在相同研磨墊上的穿通孔與墊中心之間的位置關系的說明圖。
圖14是示出相同穿通孔的角度Φ與研磨速度之間的關系的說明圖。
圖15是示意地示出了本發明實施方式6涉及的研磨墊的平面圖。
圖16是示意地示出了本發明實施方式7涉及的研磨墊的平面圖。
圖17是示出設置在相同研磨墊上的穿通孔與墊中心之間的位置關系的說明圖。
圖18是示意地示出了本發明實施方式8涉及的研磨墊10G的平面圖。
圖19是示出現有的研磨墊的一個例子的部分剖面圖。
圖20是示出現有的研磨墊的其它例子的部分剖面圖。
符號說明10、10A～10G研磨墊)12墊本體20、30、40、50穿通孔 100研磨裝置110保持機構120旋轉驅動機構W半導體晶片(被研磨物)具體實施方式
圖1是示意地示出了裝入了本發明實施方式1涉及的研磨墊(pad)10的研磨裝置100的立體圖；圖2是示意地示出了相同研磨墊10的平面圖；圖3是示出設置在研磨墊10上的穿通孔20的平面圖。而且，圖中X表示研磨墊10的旋轉中心，F表示研磨液的流動方向，P表示墊的旋轉方向。
如圖1所示，研磨裝置100包括研磨墊10、保持半導體晶片(被研磨物)W的保持機構110和旋轉驅動研磨墊10的旋轉驅動機構120。
研磨墊10由軟質墊11、發泡聚氨酯或聚氨酯這樣的硬質樹脂形成的墊本體12疊層形成。
穿通孔20從墊本體12的研磨面12a向支持面12b側、即墊本體12的厚度方向穿通設置。穿通孔20例如在沖壓(punching)加工或成型時使用套管等形成。
另外，如圖2所示，在墊本體12上，大致位于同心圓狀的位置設置有規定數量的穿通孔20。而且，在研磨該被研磨物時，穿通孔20的位置被設置成相對于研磨墊10的旋轉中心A大致成同心圓狀的位置。
具體如圖3所示，從研磨面12側看，穿通孔20形成為短徑為a、長徑為b的橢圓形狀。而且，被配置成旋轉中心X位于短徑的延長線上。
穿通孔20每1cm2有1～10個，1個的面積為1～6mm2，相對于墊本體12表面的面積比率為1～60％。
根據如上構成的研磨墊10，穿通孔20沿著研磨液的流動方向設置，從而漿液一旦進入其中也容易排出，促進了研磨液的置換。因此，研磨速度提高。而且，研磨墊10的壽命與僅用普通的穿通孔的情況沒有變化。
另外，如圖4所示，通過增大長徑與短徑的比例b/a，研磨速度提高。例如，b/a＝1.2時，與普通的穿通孔(b/a＝1)相比較，研磨速度提高10％左右。
根據如上所述的本實施方式涉及的研磨墊10，能促進研磨液置換，能使研磨速度提高。
圖5是示意地示出了本發明實施方式2涉及的研磨墊10A的平面圖；圖6是示出穿通孔20與墊旋轉中心X之間的關系的說明圖。在圖5、圖6中，與圖2、圖3相同功能的部分帶有相同符號，而且省略重復的說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10A中，設置成穿通孔20的長徑相對于徑向R有角度θ。如上所述配置有穿通孔20的情況下，能使離心力起到促進研磨液置換的作用。
圖7示出了使角度θ從0°變化到90°時的研磨速度的變化。其中，角度θ＝90°如上述圖2所示，是短徑方向與徑向R一致的情況。角度40～80°時，研磨速度最大，與圖2的情況相比較，為約2倍的研磨速度。研磨速度最大的角度因研磨墊的旋轉速度而變化。
根據如上所述的本實施方式涉及的研磨墊10A，能促進研磨液置換，能使研磨速度提高。
圖8是示意地示出了本發明實施方式3涉及的研磨墊10B的平面圖；圖9是示出穿通孔30與墊中心X之間的關系的說明圖。在圖8、圖9中，與圖2、圖3相同功能的部分帶有相同符號，而且省略詳細的說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10B中，設置有下游側比上游側變寬的淚珠(tear-drop)型的穿通孔30。該穿通孔30的短徑為c、長徑為d。而且，配置成旋轉中心X位于短徑的延長線上。
另外，如圖10所示，通過增大長徑與短徑的比例d/c，研磨速度提高。例如，d/c＝1.2時，與普通的穿通孔(b/a＝1)相比較，研磨速度提高5％左右。
圖11是示意地示出了本發明實施方式4涉及的研磨墊10C的平面圖。在圖11中，與圖8相同功能的部分帶有相同符號，而且省略其說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10C中，使穿通孔30相對于圓周方向傾斜，也就是說，研磨液的下游側為外周側。如上所述配置有穿通孔30的情況下，能使離心力起到促進研磨液置換的作用。
圖12是示意地示出了本發明實施方式5涉及的研磨墊10D的平面圖；圖13是示出穿通孔40與墊中心X之間的關系的說明圖。在圖12、圖13中，與圖2、圖3相同功能的部分帶有相同符號，而且省略其說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10D中，設置有下游側比上游側變寬的淚珠(tear-drop)型的穿通孔40，且穿通孔40形成為下游側還向內周側僅傾斜角度φ。
另外，如圖14所示，通過調整φ的角度，研磨速度提高。例如，通過將φ設定在20°以上，與普通的淚珠型穿通孔30相比較，研磨速度提高5％以上。
圖15是示意地示出了本發明實施方式6涉及的研磨墊10E的平面圖。在圖15中，與圖12相同功能的部分帶有相同符號，而且省略其說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10E中，使穿通孔40相對于圓周方向傾斜，也就是說，研磨液的下游側為外周側。如上所述配置有穿通孔40的情況下，能使離心力起到促進研磨液置換的作用。
圖16是示意地示出了本發明實施方式7涉及的研磨墊10F的平面圖；圖17是示出穿通孔50與墊中心X之間的關系的說明圖。在圖16、圖17中，與圖2、圖3相同功能的部分帶有相同符號，而且省略其說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10F中，設置有下游側比上游側變寬的淚珠(tear-drop)型的穿通孔50，且穿通孔50形成為下游側還向外周側僅傾斜角度φ。而且，外周側為負的角度。
另外，如圖14所示，通過調整φ的角度，研磨速度提高。例如，通過將φ設定在-20°以上，與普通的淚珠型穿通孔30相比較，研磨速度提高5％以上。
圖18是示意地示出了本發明實施方式8涉及的研磨墊10G的平面圖。在圖18中，與圖16相同功能的部分帶有相同符號，而且省略其說明。
在本實施方式涉及的研磨墊10G中，使穿通孔50相對于圓周方向傾斜，也就是說，研磨液的下游側為外周側。如上所述配置有穿通孔50的情況下，能使離心力起到促進研磨液置換的作用。
另外，本發明不僅限于上述實施方式，在實施階段可以在不脫離其主旨的范圍內對構成要素進行變形而具體化。而且，通過上述實施方式所示出的多個構成要素的適當組合，可以形成種種發明。例如，也可以從實施方式所示出的全部構成要素中刪除幾個構成要素。另外，也可以適當組合不同的實施方式的構成要素。
權利要求
1.一種研磨墊，旋轉研磨被研磨物，其特征在于具備板狀的墊本體，一個面作為研磨面，另一個面作為支持面；以及多個孔部，從上述研磨面到上述支持面穿通上述墊本體，其開口部相對于上述研磨墊的徑向以相同角度形成。
2.如權利要求1所記載的研磨墊，其特征在于，上述開口部具有橢圓形狀。
3.如權利要求1所記載的研磨墊，其特征在于，上述開口部具有相對于徑向沿相同方向逐漸擴大的部分。
4.如權利要求4所記載的研磨墊，其特征在于，上述開口部被配置為其長徑相對于徑向朝相同角度傾斜。
5.如權利要求1所記載的研磨墊，其特征在于，上述開口部具有相對于徑向沿相同方向逐漸擴大、且下游側向內周側傾斜的部分。
6.如權利要求1所記載的研磨墊，其特征在于，上述開口部具有相對于徑向沿相同方向逐漸擴大、且下游側向外周側傾斜的部分。
7.如權利要求2、5或6所記載的研磨墊，其特征在于，上述開口部被配置為其長徑相對于徑向朝相同角度傾斜。
8.一種研磨裝置，旋轉研磨被研磨物，其特征在于，具有保持上述被研磨物的保持機構、與被保持在上述保持機構上的上述被研磨物相對配置的研磨墊、及旋轉驅動上述研磨墊的旋轉驅動機構，上述研磨墊具備板狀的墊本體，一個面作為研磨面，另一個面作為支持面；以及多個孔部，從上述研磨面到上述支持面穿通上述墊本體，其開口部相對于上述研磨墊的徑向以相同角度形成。
9.一種研磨方法，旋轉研磨被研磨物，其特征在于，具有將上述被研磨物按壓并保持在研磨墊上的保持步驟、及旋轉上述研磨墊的旋轉步驟，上述研磨墊具備板狀的墊本體，一個面作為研磨面，另一個面作為支持面；以及多個孔部，從上述研磨面到上述支持面穿通上述墊本體，其開口部相對于上述研磨墊的徑向朝相同角度傾斜形成。
全文摘要
本發明提供一種具有穿通孔的研磨墊，通過提高研磨液的供應排出能力，能縮小研磨量的偏差。本發明的研磨墊具備板狀的墊本體(12)，一個面作為研磨面(12a)，另一個面作為支持面(12b)；以及多個穿通部(20)，從研磨面(12a)到支持面(12b)穿通墊本體(12)，其開口部沿著上述研磨液的流動方向形成。
文檔編號H01L21/304GK101045290SQ20061012905
公開日2007年10月3日 申請日期2006年9月5日 優先權日2006年3月27日
發明者中川泰忠, 小池榮二郎 申請人:株式會社東芝