JP2001015466A - 化学機械的研磨装置及び研磨ヘッド内部の汚染物質洗浄方法 - Google Patents

化学機械的研磨装置及び研磨ヘッド内部の汚染物質洗浄方法

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JP2001015466A JP2000180180A JP2000180180A JP2001015466A JP 2001015466 A JP2001015466 A JP 2001015466A JP 2000180180 A JP2000180180 A JP 2000180180A JP 2000180180 A JP2000180180 A JP 2000180180A JP 2001015466 A JP2001015466 A JP 2001015466A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ表面にスクラッチを発生させる汚染
物質を効果的に除去する化学機械的研磨装置と汚染物質
洗浄方法を提供する。 【解決手段】 化学機械的研磨装置のロードカップ２３
０内には第１ノズル２３５、第２ノズル２３６及び第３
ノズル２３７を備えている。各ノズルからは脱イオン水
が噴射される。第１ノズル２３５はペデスタル２３１に
残留した汚染物質を洗浄し、第２ノズル２３６は研磨ヘ
ッドの底面に装着されたメンブレンに残留した汚染物質
を洗浄し、第３ノズル２３７はメンブレンの外周面と研
磨ヘッドの下部縁部に設けられたリテーナリングの内周
面との間に形成された空間に流入された汚染物質を洗浄
する。これにより、従来の洗浄手段によっては除去し難
い、研磨ヘッド内部に流入されて固着されたスラリーカ
ス、研磨されたシリコン粒子などの汚染物質も効果的に
洗浄でき、また、装置内に散在する汚染物質も効果的に
排出できる。

Description

【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の製造に
用いられる化学機械的研磨装置に係り、詳細には化学機
械的研磨装置の研磨ヘッド及び汚染物質洗浄方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子は高集積化に従ってウ
ェーハに対する積層構造の多層化が要求される。これに
より半導体素子の製造工程中には半導体ウェーハの各層
の平坦化のための研磨工程が必須的に含まれる。このよ
うな研磨工程では主に化学機械的研磨（CMP、ChemicalM
echanicalPolishing）プロセスが適用されている。この
プロセスによれば狭い領域だけでなく広い領域の平坦化
においても優れた平坦度を得られるのでウェーハが大口
径化される時勢に適している。
【０００３】化学機械的研磨プロセスは、タングステン
や酸化物などがコーティングされたウェーハの表面を機
械的摩擦により研磨すると同時に化学的研磨剤により研
磨するプロセスであって、とても微細な研磨を可能にす
る。機械的研磨は、回転する研磨パッド上にウェーハを
上げた状態でウェーハに所定の荷重を加えながら回転さ
せることによって、研磨パッドとウェーハ表面との摩擦
によりウェーハ表面を研磨することである。化学的研磨
は研磨パッドとウェーハとの間に供給される化学的研磨
剤としてのスラリーによりウェーハ表面の研磨を成させ
ることである。
【０００４】以下、従来の化学機械的研磨装置に対して
図面を参照しながら具体的に説明する。
【０００５】図１は従来の化学機械的研磨装置の構成を
示す概略的斜視図である。図１に示すように、従来の化
学機械的研磨システムは化学機械的研磨装置１００と、
これに隣接したウェーハ移送装置１７０よりなる。
【０００６】化学機械的研磨装置１００は、ベース１１
０と、ベース１１０の上部に設けられる研磨パッド１２
０と、ウェーハ１０のローディング／アンローディング
を行なうロードカップ１３０と、ウェーハ１０をホルデ
ィングして研磨パッド１２０の上面に密着回転させる複
数の研磨ヘッドを有するヘッド回転部１４０とを含む。
そして、ベース１１０の上部には研磨パッド１２０、ロ
ードカップ１３０及びヘッド回転部１４０を取り囲んで
保護する保護カバー１５０が設けられる。保護カバー１
５０の側面は通常その内部が見られるように透明な材料
で作られる。保護カバー１５０の上面にはその内部のホ
コリやその他の汚染物質などを排気させるための排気口
１５１が備えられ、排気口１５１は排気管１５２を通し
て排気ポンプ（図示せず）に連結される。
【０００７】ウェーハ移送装置１７０はウェーハ１０を
化学機械的研磨装置１００の内部に投入し、研磨が終わ
ったウェーハ１０を排出して後続工程へ移送する役割を
する。ウェーハ移送装置１７０は、ウェーハ１０を積載
するチューブ１７１と、チューブ１７１からウェーハ１
０をホルディングして化学機械的研磨装置１００のロー
ドカップ１３０にローディングするホルダ１７４と、ホ
ルダ１７４を昇降させ回転させる昇降アーム１７３と、
昇降アーム１７３を支持しながら所定方向に往復移動さ
せるトラック１７２とを具備する。
【０００８】一方、保護カバー１５０の一側面には、ウ
ェーハ移送装置１７０によりロードカップ１３０にロー
ディング／アンローディングされるウェーハ１０が出入
するためのウェーハ出入口１５３が備えられている。
【０００９】図２は図１に示す化学機械的研磨装置の分
離斜視図である。図２に示すように、ベース１１０の上
面には短時間に多数のウェーハを処理するために通常三
つの研磨パッド１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが設けら
れる。研磨パッド１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの各々
は回転テーブル（図示せず）の上面に密着されるように
装着される。そして、研磨パッド１２０ａ、１２０ｂ、
１２０ｃの各々に隣接して研磨パッド１２０ａ、１２０
ｂ、１２０ｃの表面状態を調節するためのパッドコンデ
ィショナ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと研磨パッド１
２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの表面にスラリーを供給す
るスラリー供給アーム１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが
設けられる。
【００１０】また、ベース１１０の上面にはウェーハの
ローディング／アンローディングのための一つのロード
カップ１３０が備えられる。ロードカップ１３０の内部
にはウェーハがその上面に安着される円板状のペデスタ
ル１３１が設けられる。一方、ロードカップ１３０では
後述するようにウェーハをホルディングする研磨ヘッド
１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ及びペデスタ
ル１３１の洗浄が行なわれる。
【００１１】ヘッド回転部１４０は、４つの研磨ヘッド
１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄと、４つの回
転軸１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１４２ｄとを具備
する。研磨ヘッド１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４
１ｄはウェーハをホルディングして研磨が行なわれる間
研磨パッド１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの上面に所定
の圧力を加えて密着させる。回転軸１４２ａ、１４２
ｂ、１４２ｃ、１４２ｄの各々は４つの研磨ヘッド１４
１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄの各々を回転させ
るためのものであって、ヘッド回転部１４０のフレーム
１４３に装着される。ヘッド回転部１４０のフレーム１
４３内部には回転軸１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ、１
４２ｄを回転させるための駆動機構が設けられる。ヘッ
ド回転部１４０は中心軸１４４により支持され、また中
心軸１４４を中心として回転できるように設けられる。
【００１２】前述したように構成される従来の化学機械
的研磨装置での工程進行順序を図２と図３を参照しなが
ら説明する。先ずウェーハ移送装置によりロードカップ
１３０へ移送されたウェーハ１０はロードカップ１３０
のペデスタル１３１の上面に安着される。この時、ウェ
ーハ１０はその位置が動かないようにペデスタル１３１
の上面に真空吸着される。その後、ウェーハ１０はペデ
スタル１３１の上昇により上昇してその上部に位置した
研磨ヘッド１４１の底面に真空吸着される。研磨ヘッド
１４１の底面に真空吸着されたウェーハ１０はヘッド回
転部１４０の回転によりロードカップ１３０に隣接した
研磨パッド１２０ａ上に移る。そして研磨ヘッド１４１
が下降して研磨パッド１２０ａの上面にウェーハ１０を
加圧密着させスラリーを供給しながら研磨を行なう。こ
の時研磨パッド１２０ａとウェーハ１０は同じ方向、通
常的には時計逆回り方向に回転する。このようにウェー
ハ１０は三つの研磨パッド１２０ａ、１２０ｂ、１２０
ｃを順次に経た後再びロードカップ１３０に到達してペ
デスタル１３１に安着する。その後、ウェーハ移送装置
がペデスタル１３１に安着したウェーハ１０を化学機械
的研磨装置１００の外部に移送する。
【００１３】ウェーハ１０がアンローディングされれば
研磨ヘッド１４１がロードカップ１３０の内部に下降す
る。この状態で脱イオン水を噴射して研磨ヘッド１４１
の底面とペデスタル１３１を洗浄する。洗浄が終われ
ば、研磨ヘッド１４１とペデスタル１３１が再び上昇
し、ウェーハ移送装置により新たなウェーハが移送され
てペデスタル１３１の上面に安着する。
【００１４】このために図４と図５に示すように、ロー
ドカップ１３０の洗浄槽１３２の内部には脱イオン水を
噴射する第１ノズル１３５と第２ノズル１３６が備えら
れる。第１ノズル１３５は脱イオン水をペデスタル１３
１の上面に向けて噴射するように設けられ、第２ノズル
１３６は脱イオン水を研磨ヘッド１４１の底面に設けら
れたメンブレン１４１１に向けて噴射するように設けら
れる。メンブレン１４１１はウェーハを真空吸着する用
途として使われる。第１ノズル１３５と第２ノズル１３
６は、ペデスタル１３１の周りに同じ間隔で各々三つが
設けられる。一方、ロードカップ１３０の洗浄槽１３２
の内部には、ペデスタル１３１に安着するウェーハを整
列させるためにこれをガイドするウェーハアライナ１３
３がペデスタル１３１の周りに等間隔で三つが設けられ
ている。
【００１５】洗浄槽１３２は円筒形状の支持台１３４に
より支持され、支持台１３４の内部には第１ノズル１３
５と第２ノズル１３６に脱イオン水を供給するためのフ
レキシブルホース１３５２が設けられる。洗浄槽１３２
の内部には、フレキシブルホース１３５２と第１ノズル
１３５及び第２ノズル１３６を連結するための洗浄水通
路１３５１が備えられる。
【００１６】また、ペデスタル１３１にもメンブレン１
４１１を洗浄するために脱イオン水を上向き噴射する多
数の噴射口１３１１が備えられる。ペデスタル１３１の
内部には噴射口１３１１と連結される側方向水通路１３
１２が備えられ、側方向水通路１３１２はペデスタル１
３１を支持する管状のペデスタル支持台１３８の内部に
形成された垂直方向水通路１３１３と連結される。
【００１７】前述したように、ロードカップ１３０はウ
ェーハのローディング／アンローディングだけでなく、
研磨ヘッド１４１の底面に設けられたメンブレン１４１
１とペデスタル１３１を洗浄する役割をする。このよう
な洗浄段階はウェーハの化学機械的研磨工程において非
常に重要である。化学機械的研磨工程の特性上、スラリ
ーカスや研磨されたシリコン粒子などの汚染物質が発生
し、汚染物質中一部はメンブレン１４１１やペデスタル
１３１の表面に残留する。メンブレン１４１１やペデス
タル１３１に残留した汚染物質は、次にローディングさ
れるウェーハに移されて研磨工程中にウェーハの表面上
にマイクロスクラッチを発生させうる。このようなマイ
クロスクラッチは、半導体素子のゲート酸化膜の電流漏
れまたはゲートラインブリッジのような欠陥を誘発して
半導体素子の収率と信頼性を落とす要因になる。従っ
て、研磨工程進行中にはメンブレン１４１１やペデスタ
ル１３１に残留した汚染物質を脱イオン水で洗浄して除
去することによって、前述した問題点を未然に防止する
必要がある。
【００１８】ところが、従来の化学機械的研磨装置の構
造上、前述した洗浄手段によっては汚染物質を完全に除
去できない問題点がある。この問題点を図６と図７を参
照して説明する。
【００１９】図６は従来の化学機械的研磨装置の研磨ヘ
ッドを概略的に示す断面図であり、図７は図６に表示さ
れたA部位をより詳細に示す部分詳細図である。化学機
械的研磨装置の研磨ヘッド１４１は、ウェーハをホルデ
ィングして研磨パッド上に所定の圧力を加えて密着回転
させる役割をする。この時、研磨ヘッド１４１はウェー
ハの上面を真空吸着する。このために研磨ヘッド１４１
の内部には真空ライン１４１９が備えられ、研磨ヘッド
１４１の下部には真空ライン１４１９と連通する多数の
穴１４１５が形成されたメンブレン支持板１４１４が設
けられる。メンブレン支持板１４１４の底面にはメンブ
レンパッド１４１６が密着されており、メンブレンパッ
ド１４１６の底面とメンブレン支持板１４１４の外周面
は、ウェーハと直接接触する柔軟な材質でなったメンブ
レン１４１１が取り囲んでいる。メンブレン１４１１は
メンブレンクランプ１４１７によりメンブレン支持板１
４１４に固定される。そして、研磨ヘッド１４１の下部
縁部、即ちメンブレン１４１１の周りには研磨中にウェ
ーハが外側に離脱することを防止するためのリテーナリ
ング１４１２が設けられる。リテーナリング１４１２に
は、メンブレン１４１１によるウェーハの真空吸着時、
メンブレン支持板１４１４とリテーナリング１４１２と
の間に形成された狭い空間１４１８の内部空気が流出入
するパージホール１４１３とがその外周面に沿って等間
隔で４つが備えられている。
【００２０】このような構成を有する研磨ヘッド１４１
において、メンブレン１４１１とリテーナリング１４１
２との間にはウェーハに荷重を加える時メンブレン１４
１１が昇降できるように約０.２５mmの狭い間隔Dが存在
する。ところが、この間隔Dを通して研磨中に供給され
たスラリー及び他の汚染物質が狭い空間１４１８に流入
される。空間１４１８に流入されたスラリーなどのよう
な汚染物質は前述した従来の洗浄手段によっては除去さ
れないので、時間が経つにつれて段々累積され、また水
分が蒸発して固まる。
【００２１】このように固まったスラリーのような汚染
物質は、メンブレン１４１１の上下移動や研磨時発生す
る微少な振動により研磨途中で研磨パッドの表面に落ち
る。この時研磨パッドの表面に落ちる汚染物質の大きさ
は数mm以上で、ウェーハの表面にマイクロスクラッチと
マクロスクラッチを発生させる要因になる。
【００２２】一方、従来の化学機械的研磨装置にはその
内部のパーチクル、スラリーカス、研磨されたシリコン
などの汚染物質が清浄室内部に広がることを防止し、ま
た装置内部を汚してウェーハに欠陥を発生させることを
防止するために、このような汚染物質を排出するための
排気手段が備えられている。
【００２３】図１に示すように、排気手段として保護カ
バー１５０の上面に備えられた排気口１５１と、排気ポ
ンプ（図示せず）と、排気口１５１と排気ポンプを連結
する排気管１５２とが備わる。ところが、装置内部の汚
染物質は主に空気中のパーチクルより大きくて重いスラ
リーカスや研磨されたシリコン粒子であって、これらは
排気口１５１から遠く離れた研磨パッド１２０上で発生
する。これにより従来の排気口１５１を通じては装置内
部の汚染物質を効果的に排出できなくて装置内部に残留
する。このように装置内部に残留した汚染物質はウェー
ハ表面上にスクラッチを発生させる要因になる。
【００２４】前述したように従来の化学機械的研磨装置
においては、その構造上問題点によってパーチクル、ス
ラリーカスなどの汚染物質を完全に除去できないので、
これらがウェーハ表面上にスクラッチを発生させて半導
体素子の収率と信頼性を落とす短所がある。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述のような
従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、
特にウェーハ表面にスクラッチを発生させる汚染物質を
効果的に除去する化学機械的研磨装置と汚染物質洗浄方
法を提供することにその目的がある。
【００２６】詳細には、本発明の第１目的は、研磨ヘッ
ド内部に固着されたスラリーカスなどの汚染物質を効果
的に除去できる洗浄手段を具備した化学機械的研磨装置
を提供することである。
【００２７】本発明の第２目的は、装置内部のスラリー
カスなどの汚染物質を効果的に排出できる排気手段を具
備した化学機械的研磨装置を提供することである。
【００２８】本発明の第３目的は、研磨ヘッド内部に固
着されたスラリーカスなどの汚染物質を効果的に洗浄で
きる洗浄方法を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに本発明に関わる化学機械的研磨装置は、半導体ウェ
ーハの表面を平坦化するための化学機械的研磨装置にお
いて、ベースと、ベースに位置する研磨パッドと、ベー
ス上部に位置し、ウェーハをホルディングし研磨パッド
に対して加圧するもので、底面にメンブレンを具備する
真空チャックと、メンブレンの周辺に延びてメンブレン
と所定のギャップを介して設けられ、放射状で貫通して
形成されてギャップと連結される複数個のパージホール
を有する環状リテーナリングを含む研磨ヘッドと、ベー
ス上に支持され、研磨ヘッドを収容するだけの大きさの
洗浄槽、洗浄槽下部に位置するペデスタル、ペデスタル
の上部面に脱イオン水を噴射できるように配置された第
１ノズル、洗浄槽の上部穴の中心部に向かって上方向に
脱イオン水を噴射できるように配置された第２ノズル
と、ロードカップの側面に洗浄槽の内側方向に放射状で
脱イオン水を噴射できるように配置された第３ノズルを
含むロードカップとを具備し、研磨ヘッドが下降してロ
ードカップの洗浄槽内に位置する時、第２ノズルから噴
射された脱イオン水が研磨ヘッドの底面を洗浄し、第３
ノズルからリテーナリングのパージホールを貫通して脱
イオン水が噴射されてギャップ内に流入された汚染物質
を除去できる構造を有する。
【００３０】望ましい実施例として、第３ノズルは、洗
浄槽の内周面に沿って等間隔で少なくとも３個設けられ
る。
【００３１】他の実施例として、ロードカップの内周面
に沿ってリング状の脱イオン水供給ラインが設けられ、
第３ノズルは脱イオン水供給ラインに所定間隔を介して
多数個が設けられうる。ここで、第３ノズルの個数は、
リテーナリングに形成されたパージホールの個数と同一
であることが望ましい。
【００３２】さらに他の実施例として、化学機械的研磨
装置の保護カバー内部の汚染物質を排出するために排気
口と、排気ポンプと、排気口と排気ポンプを連結する排
気管とを含む排気手段をさらに具備し、排気口は保護カ
バーの側面下部に設けられることが望ましい。ここで、
排気口は保護カバーの４つの側面に設けられることが望
ましいし、排気口の開口部は、その高さに比べて長い長
方形でなることが望ましい。
【００３３】一方、目的を達成するために本発明に係る
洗浄方法は、化学機械的研磨装置において、底面にメン
ブレンを具備する真空チャックと、メンブレンの周辺に
延びてメンブレンと所定のギャップを介して設けられ、
放射状で貫通して形成されてギャップと連結される複数
個のパージホールを有する環状リテーナリングとを含む
研磨ヘッド内に流入された汚染物質を洗浄する方法であ
って、洗浄槽内に研磨ヘッドを位置させる段階と、研磨
ヘッドが洗浄槽に位置された状態でリテーナリングのパ
ージホールを貫通してギャップ内に放射状で脱イオン水
を噴射する段階とを含み、ギャップ内の汚染物質が脱イ
オン水によって洗浄され、メンブレンとリテーナリング
とのギャップを通じて排出されることを特徴とする。
【００３４】望ましい実施例として、洗浄槽はウェーハ
がロードされる時及び化学機械的研磨装置からウェーハ
がアンロードされる時にウェーハを支持するロードカッ
プの一部分であり、そしてロードカップの洗浄槽に研磨
ヘッドを下降させる段階をさらに含むことが望ましい。
【００３５】このような本発明によれば、装置内部及び
研磨ヘッド内部のスラリーカスなどウェーハ表面上にス
クラッチを発生させる汚染物質を効果的に洗浄または排
出できるようになって、半導体素子の収率と信頼性が向
上する。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら詳細に説明する。
【００３７】図８は本発明の実施例に係る洗浄手段が備
わった化学機械的研磨装置のロードカップを示す斜視図
であり、図９は図８に示した洗浄手段により研磨ヘッド
底面と研磨ヘッド内部及びペデスタルを洗浄する状態を
示すロードカップの断面図である。
【００３８】図８および図９に示すように、化学機械的
研磨装置のロードカップ２３０ではウェーハのローディ
ング／アンローディングがなされ、また研磨ヘッド２４
１及びペデスタル２３１に残留したパーチクル、スラリ
ーカス、研磨されたシリコン粒子などの汚染物質を洗浄
する作業が行なわれる。これにより、図８と図９に示す
ように、ロードカップ２３０の洗浄槽２３２内部には、
汚染物質を洗浄するために脱イオン水を噴射する第１ノ
ズル２３５、第２ノズル２３６及び第３ノズル２３７を
具備する洗浄手段が備えられる。第１ノズル２３５は、
脱イオン水をウェーハが安着するペデスタル２３１の上
面に向かって噴射するように設けられて、第２ノズル２
３６は、脱イオン水をウェーハを真空吸着するために研
磨ヘッド２４１の底面に装着されたメンブレン２４１１
に向かって噴射するように設けられる。そして、本発明
の特徴部の第３ノズル２３７は、メンブレン２４１１の
外周面と研磨ヘッド２４１の下部縁部に設けられたリテ
ーナリング２４１２の内周面との間に形成された空間２
４１８に、リテーナリング２４１２に形成されたパージ
ホール２４１３に向かって脱イオン水を噴射できるよう
に設けられる。第３ノズル２３７により噴射された脱イ
オン水は、空間２４１８に流入された汚染物質を洗浄し
て研磨ヘッド２４１の外部に排出することによって空間
２４１８内に汚染物質が累積して固着されることを防止
する。
【００３９】第１ノズル２３５、第２ノズル２３６及び
第３ノズル２３７は、ペデスタル２３１の周りに同じ間
隔で三つ設けられる。ノズル２３５、２３６、２３７の
個数は適当に変更でき、特に第３ノズル２３７の個数は
パージホール２４１３の個数に従ってこれと同一に変更
できる。即ち、パージホール２４１３の個数が従来の場
合のように４個の場合には、第３ノズル２３７の個数も
これに応じて４個になることが望ましい。
【００４０】一方、図８に示すウェーハアライナ２３３
は、ペデスタル２３１に安着するウェーハを整列させる
ためにこれをガイドする役割をする。
【００４１】洗浄槽２３２は円筒形状の支持台２３４に
より支持され、支持台２３４の内部には第１ノズル２３
５、第２ノズル２３６及び第３ノズル２３７に脱イオン
水を供給するためのフレキシブルホース２３５２が設け
られる。フレキシブルホース２３５２は洗浄槽２３２の
内部に設けられた洗浄水通路２３５１の一端部と連結さ
れ、洗浄水通路２３５１の他端部は第１ノズル２３５、
第２ノズル２３６及び第３ノズル２３７に連結される。
【００４２】また、ペデスタル２３１にもメンブレン２
４１１を洗浄するために脱イオン水を上向き噴射する多
数の噴射口２３１１が備えられる。ペデスタル２３１の
内部には噴射口２３１１と連結される側方向水通路２３
１２が備えられ、側方向水通路２３１２はペデスタル２
３１を支持する管状のペデスタル支持台２３８の内部に
形成された垂直方向水通路２３１３と連結される。
【００４３】このように、本発明に係る化学機械的研磨
装置の洗浄手段は、第１ノズル２３５と第２ノズル２３
６によっては洗浄し難い研磨ヘッド２４１内部の狭い空
間２４１８に流入された汚染物質も第３ノズル２３７に
より洗浄できるようになる。
【００４４】図１０は図９に示したリテーナリングの斜
視図である。図１０に示すようにリテーナリング２４１
２に形成されたパージホール２４１３は溝形状であるこ
とが望ましい。従って、第３ノズル２３７から噴射され
る脱イオン水をより容易に汚染物質が流入された空間２
４１８に流入できるので、空間２４１８内の汚染物質を
より効果的に洗浄できる。一方、図１０に示したリテー
ナリング２４１２は三つのパージホール２４１３を具備
しているが、これは第３ノズル２３７の個数に応じたこ
とであって、パージホール２４１３は４つまたはそれ以
上になりうる。
【００４５】図１１は、本発明の他の実施例に係る洗浄
手段が備わった化学機械的研磨装置のロードカップを示
す斜視図である。図１１に示すように、本実施例に係る
化学機械的研磨装置の洗浄手段は、ロードカップ２３０
の洗浄槽２３２の内周面に沿って設けられたリング状の
脱イオン水供給ライン３３８を具備する。脱イオン水供
給ライン３３８は図９に示した洗浄水通路２３５１と連
結される。そして、脱イオン水供給ライン３３８には所
定間隔を介して多数個の第３ノズル３３７が設けられ
る。この時第３ノズル３３７の個数はパージホール２４
１３の個数に従ってこれと同一に設けられうる。第１ノ
ズル２３５と第２ノズル２３６は、前述した実施例のよ
うにペデスタル２３１の周りに同じ間隔で三つが設けら
れる。
【００４６】このような実施例は、等間隔で配置された
三つの第２ノズル２３６で研磨ヘッド２４１の底面全体
を効果的に洗浄するために洗浄途中で研磨ヘッド２４１
を回転させる場合に適用できる。この場合にはパージホ
ール２４１３の位置が変わるので、示すようにリング状
の脱イオン水供給ライン３３８に多数個の第３ノズル３
３７を設けることによって研磨ヘッド２４１の内部空間
２４１８により効果的に脱イオン水を流入できる。
【００４７】図１２は、本発明のさらなる他の実施例と
して、前述した洗浄手段以外にも排気手段をさらに備え
ている化学機械的研磨装置を示す。図１２に示すよう
に、本発明の化学機械的研磨装置２００は、ベース２１
０と、ベース２１０の上部に設けられる複数の研磨パッ
ド２２０と、ウェーハのローディング／アンローディン
グを行なうロードカップ２３０と、ウェーハをホルディ
ングして研磨パッド２２０の上面に密着回転させる複数
の研磨ヘッドを有するヘッド回転部２４０とを含む。ベ
ース２１０の上部には研磨パッド２２０、ロードカップ
２３０及びヘッド回転部２４０を取り囲んで保護する保
護カバー２５０が設けられる。保護カバー２５０の一側
面にはウェーハ移送装置によりロードカップ２３０にロ
ーディング／アンローディングされるウェーハが出入す
るためのウェーハ出入口２５３が備えられている。
【００４８】そして、本発明の化学機械的研磨装置２０
０は、保護カバー２５０内部のパーチクル、スラリーカ
ス、研磨されたシリコンなどの汚染物質を外部に排出す
るための排気手段を具備する。排気手段は、排気口２５
１と、排気ポンプ（図示せず）と、排気口２５１と排気
ポンプを連結する排気管２５２とよりなる。
【００４９】ここで、本発明の特徴は、排気口２５１が
保護カバー２５０の側面下部に設けられることである。
このように排気口２５１を汚染物質の主発生場所の研磨
パッド２２０に隣接した所に設けることによって、空気
中のパーチクルより大きくて重いスラリーカスや研磨さ
れたシリコン粒子が大部分を占める汚染物質をより容易
に排出できる。
【００５０】そして、排気口２５１は保護カバー２５０
の４つの側面に設けられることが望ましい。これは保護
カバー２５０内部の汚染物質の排出経路を短くして迅速
な排出を可能にし、汚染物質の排出経路を装置の中心部
から外側に向かわせることによって汚染物質が排出され
る途中でウェーハや研磨パッドなどに接触することをで
きるだけ防止する。
【００５１】また、排気口２５１の開口部２５１１は、
その高さに比べて水平方向に長い長方形状であることが
望ましい。長方形状の開口部２５１１は他の形状のもの
に比べて同じ断面積でもより広い部位に散在する汚染物
質を吸入できる。
【００５２】このような排気手段を具備することによっ
て、前述した洗浄手段により除去されない所に散在する
スラリーカスなどの汚染物質を装置外部に効果的に排出
できる。
【００５３】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれ
ば、従来の洗浄手段によっては除去し難い、研磨ヘッド
内部に流入されて固着されたスラリーカス、研磨された
シリコン粒子などの汚染物質も効果的に洗浄でき、ま
た、装置内に散在する汚染物質も効果的に排出できる。
【００５４】従って、このような汚染物質によるウェー
ハ表面上のスクラッチ発生が抑制されるので、スクラッ
チによる半導体素子の欠陥が減少して半導体素子の収率
及び信頼性が向上する効果がある。
【００５５】本発明は開示された実施例を参照して説明
されたが、これは例示的なことに過ぎなく、当該分野で
通常的知識を有する者であればこれより多様な変形及び
均等な他の実施例が可能であることを理解するはずであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の化学機械的研磨装置を概略的に示す斜視
図である。
【図２】図１に示した化学機械的研磨装置の分離斜視図
である。
【図３】研磨工程でウェーハの移動を説明するための概
略図である。
【図４】図２に示したロードカップをより詳細に示す斜
視図である。
【図５】研磨ヘッドの底面とペデスタルの上面を洗浄す
る手段を示すロードカップの断面図である。
【図６】図１に示した従来の化学機械的研磨装置の研磨
ヘッドを概略的に示す断面図である。
【図７】図６に表示されたA部位をより詳細に示す部分
詳細図である。
【図８】本発明の一実施例による化学機械的研磨装置の
ロードカップを示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施例による化学機械的研磨装置の
ロードカップを示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施例による化学機械的研磨装置
のリテーナリングの斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施例による化学機械的研磨装
置のロードカップを示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施例による化学機械的研磨装
置の斜視図である。
【符号の説明】
２００ 化学機械的研磨装置 ２１０ ベース ２２０ 研磨パッド ２３０ ロードカップ ２３１ ペデスタル ２３２ 洗浄槽 ２３３ ウェーハアライナ ２３４ 支持台 ２３５、２３６、２３７ ノズル ２３８ ペデスタル支持台 ２４０ ヘッド回転部 ２４１ 研磨ヘッド ２５０ 保護カバー ２５１ 排気口 ２５２ 排気管 ２５３ ウェーハ出入口 ３３７ ノズル ３３８ 脱イオン水供給ライン ２３１１ 噴射口 ２３１２ 側方向水通路 ２３１３ 垂直方向水通路 ２３５１ 洗浄水通路 ２３５２ フレキシブルホース ２４１１ メンブレン ２４１２ リテーナリング ２４１３ パージホール ２４１８ 空間 ２５１１ 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崔 宰源 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地 (72)発明者 金 兌壕 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェーハの表面を平坦化するため
    の化学機械的研磨装置において、 ベースと、 前記ベースに位置する研磨パッドと、 前記ベース上部に位置し、前記ウェーハをホルディング
    し前記研磨パッドに対して加圧するもので、底面にメン
    ブレンを具備する真空チャックと、前記メンブレンの周
    辺に延びて、前記メンブレンと所定のギャップを介して
    設けられ、放射状で貫通して形成されて前記ギャップと
    連結される複数個のパージホールを有する環状リテーナ
    リングを含む研磨ヘッドと、 前記ベース上に支持され、前記研磨ヘッドを収容するだ
    けの大きさの洗浄槽、前記洗浄槽下部に位置するペデス
    タル、前記ペデスタルの上部面に脱イオン水を噴射でき
    るように配置された第１ノズル、前記洗浄槽の上部穴の
    中心部に向かって上方向に脱イオン水を噴射できるよう
    に配置された第２ノズル、およびロードカップの側面に
    前記洗浄槽の内側方向に放射状で脱イオン水を噴射でき
    るように配置された第３ノズルを含むロードカップとを
    具備し、 前記研磨ヘッドが下降して前記ロードカップの洗浄槽内
    に位置する時、前記第２ノズルから噴射された脱イオン
    水が前記研磨ヘッドの底面を洗浄し、前記第３ノズルか
    ら前記リテーナリングのパージホールを貫通して脱イオ
    ン水が噴射されて前記ギャップ内に流入された汚染物質
    を除去することを特徴とする化学機械的研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記第３ノズルは、前記洗浄槽の内周面
    に沿って等間隔で少なくとも３個設けられることを特徴
    とする請求項１に記載の化学機械的研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記第３ノズルの個数は、前記リテーナ
    リングに形成された前記パージホールの個数と同一であ
    ることを特徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨装
    置。
  4. 【請求項４】 前記ロードカップの内周面に沿ってリン
    グ状の脱イオン水供給ラインが設けられ、前記第３ノズ
    ルは前記脱イオン水供給ラインに所定間隔を介して多数
    個設けられていることを特徴とする請求項１に記載の化
    学機械的研磨装置。
  5. 【請求項５】 前記脱イオン水供給ラインに設けられた
    前記第３ノズルの個数は、前記リテーナリングに形成さ
    れた前記パージホールの個数と同一であることを特徴と
    する請求項４に記載の化学機械的研磨装置。
  6. 【請求項６】 前記ベース上に延びる保護カバーと、前
    記保護カバーを通じて連結されるもので保護カバーの側
    面下部に設けられる排気口とをさらに具備することを特
    徴とする請求項１に記載の化学機械的研磨装置。
  7. 【請求項７】 前記保護カバーは前記ベースの上方に延
    びる４つの側面を有し、前記排気口は前記保護カバーの
    ４つの側面に設けられていることを特徴とする請求項６
    に記載の化学機械的研磨装置。
  8. 【請求項８】 前記排気口の開口部は、その高さに比べ
    て水平方向に長い長方形状に形成されていることを特徴
    とする請求項６に記載の化学機械的研磨装置。
  9. 【請求項９】 化学機械的研磨装置において、底面にメ
    ンブレンを具備する真空チャックと、前記メンブレンの
    周辺に延びて前記メンブレンと所定のギャップを介して
    設けられ、放射状で貫通して形成され前記ギャップと連
    結される複数個のパージホールを有する環状リテーナリ
    ングとを含む研磨ヘッド内に流入された汚染物質を洗浄
    する方法であって、 洗浄槽内に前記研磨ヘッドを位置させる段階と、 前記研磨ヘッドが洗浄槽に位置された状態で前記リテー
    ナリングのパージホールを貫通して前記ギャップ内に放
    射状で脱イオン水を噴射する段階とを含み、 前記ギャップ内の汚染物質が脱イオン水によって洗浄さ
    れ、前記メンブレンと前記リテーナリングとのギャップ
    を通じて排出されることを特徴とする洗浄方法。
  10. 【請求項１０】 前記洗浄槽は前記ウェーハがロードさ
    れる時及び前記化学機械的研磨装置からウェーハがアン
    ロードされる時にウェーハを支持するロードカップの一
    部分であり、前記ロードカップの洗浄槽に前記研磨ヘッ
    ドを下降させる段階をさらに含むことを特徴とする請求
    項９に記載の洗浄方法。
  11. 【請求項１１】 前記研磨ヘッドを回転させながら前記
    脱イオン水を噴射することを特徴とする請求項９に記載
    の洗浄方法。
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