JP2010179406A

JP2010179406A - Ｃｍｐ装置

Info

Publication number: JP2010179406A
Application number: JP2009024875A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Saito; 俊哉斎藤
Original assignee: Elpida Memory Inc
Current assignee: Micron Memory Japan Ltd
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】研磨パッドが上部に膨出することを防止することができ、研磨特性を維持することができるＣＭＰ装置を提供する。
【解決手段】円周方向に回転自在な所定の厚みを有するプラテン２と、前記プラテン２に貼着された研磨パッド３と、被研磨物を前記研磨パッド３に押し付け自在なキャリアと、前記プラテン２及び前記研磨パッド３に、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリア８と、前記センサエリア８内に設けられたセンサ９と、前記プラテン２の前記センサエリア８周辺に設けられた排水部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＭＰ装置に関する。

周知のように、半導体ウェハの表面などのように平坦であることが強く求められる被研磨物を、平坦に加工する際には、ＣＭＰ装置（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ）が使用されている。
従来、この種のＣＭＰ装置として、以下に説明するものが知られている。

図５ないし図９は、従来のＣＭＰ装置の一例を示すものである。図５は、ＣＭＰ装置の断面図を、図６は、ＣＭＰ装置の平面図を示したものである。図７及び図９は、センサエリアの断面図を、図８は、センサエリア近傍のプラテンの平面図を示したものである。
図５及び図６に示すように、従来のＣＭＰ装置１は、円周方向に自転自在な所定の厚みを有する円形のプラテン２と、プラテン２に貼着された研磨パッド３と、被研磨物４を研磨パッド３に押し付け自在なキャリア５と、研磨パッド３上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置６と、研磨パッド３を平坦にするドレッサ７と、プラテン２及び研磨パッド３に、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリア８と、センサエリア８内に設けられたセンサ９（図７参照）とから概略構成されている。

プラテン２は、所定の厚みを有した平面視円状の円板で、図示略の装置によって、円周方向に自転可能なように形成されている。そして、プラテン２には、研磨パッド３が貼着されている。
なお、研磨パッド３は消耗品であることから、一定期間使用した後に新品と交換する必要があるため、交換時のメンテナンス性を考慮して、プラテン２と研磨パッド３との接合には、接合力が弱い図示略の粘着剤が用いられている。

研磨パッド３は、被研磨物４と擦れ合うことで被研磨物４を研磨するものであり、被研磨物４を研磨可能であるならば、どのような材質で構成されていてもよく、例えば、発泡性の樹脂や、無発泡の樹脂や、不織布などで形成されていて構わない。

キャリア５は、研磨ヘッド１１及びリテーナリング１２とから概略構成されている。
研磨ヘッド１１は、研磨パッド３側の面が円状に構成されており、円周方向に自転可能に構成されている。また、後述するリテーナリング１２によって保持された被研磨物４を、研磨パッド３に押し付けることが可能なように移動自在に構成されている。

研磨ヘッド１１の研磨パッド３側には、リテーナリング１２が配置されており、リテーナリング１２が被研磨物４を保持するように構成されている。
具体的には、リテーナリング１２は、所定の厚みを有したリング板であり、中央部に空間１３が設けられた構成となっている。そして、空間１３内には、メンブレン１４で区切られた加圧室１５が形成されている。
また、リテーナリング１２は、被研磨物４を空間１３内の加圧室１５の下側で保持できるように構成されている。

また、加圧室１５内を加圧することで、メンブレン１４が下側に膨張するように構成されている。
なお、メンブレン１４は、例えばネオプレンゴム等で形成されている。
加圧部１６は、加圧室１５内とは別の気体経路が接続されており、メンブレン１４の周辺部における膨張度合いを調整するために用いられている。

スラリ供給装置６は、研磨パッド３上に被研磨物４を研磨するための砥粒を含む研磨剤である図示略のスラリを滴下可能なように構成されている。
スラリは、被研磨物４に応じて適宜のものを使用することが可能であるが、例えば、砥粒としてＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３，ＣｅＯ_２などの粒子が含まれたものを用いることができる。

ドレッサ７は、研磨パッド３の平坦度や研磨効率を維持することを目的として設けられており、研磨パッド３の外周から中央まで平坦にすることが可能であるのならば、いずれの構成であっても構わない。

以上の構成をしたＣＭＰ装置１で、被研磨物４を研磨する方法について説明する。
まず、研磨ヘッド１１の下側に配置されたリテーナリング１２によって、被研磨物４を研磨したい面を下側にして保持する。
その後、被研磨物４を保持したまま、研磨ヘッド１１を研磨パッド３上に移動させる。
そして、研磨パッド３と研磨ヘッド１１とを共に自転させ、加圧室１５内に気体を注入させて加圧室１５内を加圧させることで、メンブレン１４を膨張させ、被研磨物４を研磨パッド３側に押し付ける。
また、スラリ供給装置６からスラリを研磨パッド３上に供給する。
以上のような方法によって、研磨パッド３と被研磨物４とを擦り合わせることで、被研磨物４を研磨する。

特開２００６−００５３５８号公報

ところで、従来、被研磨物４の研磨が終了したか否かは、図７及び図８に示すように、プラテン２及び研磨パッド３に、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリア８内に設けられたセンサ９によって検知することとなる。

この際、センサエリア８内は、センサエリア８内に設けられた給水口２１及び排水口２２によって、ＤＩＷ（ＤｅＩｏｎｉｚｅｄＷａｔｅｒ）が給排水されている。なお、センサエリア８内は、常にＤＩＷで満たす必要があるため、給水口２１からの給水量が、排水口２２の排水量よりも多く設定されている。すなわち、センサエリア８内は、常にＤＩＷが過剰供給状態となっている。
その結果、被研磨物４によってセンサエリア８の上部が塞がれると、センサエリア８内は閉鎖空間となり内圧がかかることとなる。

したがって、研磨パッド３とプラテン２とが、接合力の弱い粘着剤によって接合されているため、図９に示すように、内圧がかかると研磨パッド３とプラテン２との接合面にＤＩＷ２３が浸透し、その結果、研磨パッド３が上部に膨出するようになる。
そして、研磨パッド３が上部に膨出することで、ＣＭＰ装置１による研磨の特性としての均一性が悪化するという問題があった。
また、上部に膨出した研磨パッド３を平坦に戻す手段がないことから、新品の研磨パッド３へ交換する必要があったことからコストがかかるという問題もあった。

そこで、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のＣＭＰ装置は、円周方向に回転自在な所定の厚みを有するプラテンと、前記プラテンに貼着された研磨パッドと、被研磨物を前記研磨パッドに押し付け自在なキャリアと、前記プラテン及び前記研磨パッドに、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリアと、前記センサエリア内に設けられたセンサと、前記プラテンの前記センサエリア周辺に設けられた排水部と、を備えることを特徴とする。

本発明では、上記構成を採用した結果、プラテンと研磨パッドとの間にＤＩＷが浸入しても、排水部を通って排出されることとなる。
したがって、研磨パッドが上部に一定以上膨出することを防止することができ、一度膨出したとしても平坦に戻すことができるので、ＣＭＰ装置の研磨特性を維持できる。

図１は、本発明の第１の実施形態であるＣＭＰ装置の一部であるセンサエリアを示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態であるＣＭＰ装置の一部であるプラテンのセンサエリア近傍を示す平面図である。図３は、本発明の第２の実施形態であるＣＭＰ装置の一部であるセンサエリアを示す断面図である。図４は、本発明の第２の実施形態であるＣＭＰ装置の一部であるプラテンのセンサエリア近傍を示す平面図である。図５は、従来のＣＭＰ装置を示す断面図である。図６は、従来のＣＭＰ装置を示す平面図である。図７は、従来のＣＭＰ装置の一部であるセンサエリアを示す断面図である。図８は、従来のＣＭＰ装置の一部であるプラテンのセンサエリア近傍を示す平面図である。図９は、従来のＣＭＰ装置の一部であるセンサエリアを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態であるＣＭＰ装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態であるＣＭＰ装置の一部を示すもので、図１は、センサエリアの断面図を、図２は、センサエリア近傍のプラテンの平面図を示すものである。

本実施形態のＣＭＰ装置は、円周方向に回転自在な所定の厚みを有する円形のプラテン２と、プラテン２に貼着された研磨パッド３と、被研磨物４を研磨パッド３に押し付け自在なキャリア５と、研磨パッド３上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置６と、研磨パッド３を平坦にするドレッサ７と、プラテン２及び研磨パッド３に、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリア８と、センサエリア８内に設けられたセンサ９とから概略構成されている。
なお、本実施形態において、従来技術と同様部分については説明を省略する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のプラテン２は、研磨パッド３との接合面で、センサエリア８近傍に排水部を構成する複数の排水溝２４及び排水孔２５が設けられている。

具体的には、排水溝２４は、センサエリア８を中心として、センサエリア８の近傍から複数放射状に設けられている。
排水溝２４は、プラテン３と研磨パッド４とのセンサエリア８近傍の接合面で、ＤＩＷ２３が溜まるのを防止することが可能であるのならば、どのような形状であっても構わない。
本実施形態では、例えば、排水溝２４の幅Ｗは２ｍｍ、深さｄは２ｍｍ、長さＬは２０ｍｍ程度に構成されている。

なお、排水溝２４のセンサエリア８側端部は、センサエリア８とは直結しないように構成されている。センサエリア８と直結してしまうと、センサエリア８内のＤＩＷが直接排水溝２４を通して排出されることとなり、センサエリア８内を閉鎖空間とすることができず、ＤＩＷで充填することができなくなるからである。
本実施形態では、例えば、排水溝２４とセンサエリア８との距離Ａ_１が５ｍｍ以上になるように構成されている。

排水孔２５は、排水溝２４のセンサエリア８側とは反対側の端部において、直接接続するように設けられており、プラテン２を厚み方向に貫通して形成されている。
排水孔２５は、排水溝２４を通ってきたＤＩＷ２３をプラテン２上から排水できるのであれば、どのような形状であっても構わない。
本実施形態では、例えば、排水孔２５は直径２ｍｍの形状をしており、深さはプラテンの厚さと同じに構成されている。
排水孔２５が、完全にプラテン２を貫通して形成されていることから、排水溝２４を通ってきたＤＩＷ２３をプラテン２上から完全にプラテン２の外部に排出することができる。

以上の構成をしたＣＭＰ装置で、被研磨物４を研磨する方法について図５を参照しつつ説明する。
まず、研磨ヘッド１１の下側に配置されたリテーナリング１２によって、被研磨物４を研磨したい面を下側にして保持する。
その後、被研磨物４を保持したまま、研磨ヘッド１１を研磨パッド３上に移動させる。
そして、研磨パッド３と研磨ヘッド１１とを共に自転させ、加圧室１５内に気体を注入させて加圧室１５内を加圧させることで、メンブレン１４を膨張させ、被研磨物４を研磨パッド３側に押し付ける。
また、スラリ供給装置６からスラリを研磨パッド３上に供給する。
このようにして、被研磨物４と研磨パッド３とを擦り合わせることで、被研磨物４の表面を研磨する。

また、図１及び図２に示すように、プラテン２及び研磨パッド３に、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリア８内は、給水口２１及び排水口２２を通してＤＩＷが満たされるように給排水されている。
この際、センサエリア８内が常にＤＩＷで満たされるようにするため、ＤＩＷの給水量は排水量よりも多く、過剰に供給されている状態になっている。
したがって、センサエリア８の上部が被研磨物４によって塞がれた場合には、ＤＩＷが過剰供給されていることから、センサエリア８内には内圧がかかることとなる。

その結果、プラテン２と研磨パッド３との接合面の隙間に、ＤＩＷ２３が浸透することとなる。
そして、ＤＩＷ２３が一定量以上浸透すると、プラテン２上でセンサエリア８近傍に設けられた排水溝２４にＤＩＷ２３が流れることとなる。
その後、排水溝２４に流れ込んだＤＩＷ２３は、排水孔２５を通って下側に落下し、プラテン２の外部に排出されることとなる。
すなわち、一定量以上のＤＩＷ２３が溜まると、排水溝２４及び排水孔２５を通って排出されるので、プラテン２と研磨パッド３との接合面の隙間にそれ以上のＤＩＷ２３が溜まることはない。その結果、研磨パッド３が上部に一定以上に膨出することもなくなる。
また、ＤＩＷ２３が排出される手段があるので、一度上部に膨出したとしても研磨パッド３を平坦にすることができる。
そして、センサエリア８の上部が被研磨物４で覆われなくなった場合は、内圧がなくなり、プラテン２と研磨パッド３との接合面の隙間にＤＩＷ２３が浸透することがなくなる。

以上のように、本発明のＣＭＰ装置によれば、プラテン２と研磨パッド３との間にＤＩＷ２３が浸入したとしても、排水溝２４及び排水孔２５を通って排出されることとなる。したがって、研磨パッド３が上部に膨出することを防止することができ、一度膨出したとしても平坦に戻すことができるので、ＣＭＰ装置の研磨特性を維持できる。

［第２の実施形態］
図３及び図４は、本発明の第２の実施形態であるＣＭＰ装置の一部を示すもので、図３は、センサエリアの断面図を、図４は、センサエリア近傍のプラテンの平面図を示すものである。
なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、同様の部分については説明を省略する。

図３及び図４に示すように、本実施形態のプラテン２は、研磨パッド３との接合面で、センサエリア８近傍に排水部を構成する複数の排水孔２６が設けられている。
具体的には、第１の実施形態と同様な排水孔２６を、センサエリア８の端からの距離Ａ_２が３０ｍｍ以内の範囲に、間隔Ｉが１０ｍｍ以下になるように満遍なく複数設ける。

本実施形態でも、以上のように構成したことによって、第１の実施形態と同様に、プラテン２と研磨パッド３との接合面の隙間にＤＩＷ２３が浸透したとしても、排水孔２６を通してＤＩＷ２３をプラテン２の外部に排出することができる。
したがって、研磨パッド３が上部に一定以上膨出することを防止することができる。また、一度膨出したとしても、その後平坦にすることができ、ＣＭＰ装置の研磨特性を維持することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、排水孔２５、２６からドライエアを供給することで、浸透してきたＤＩＷ２３を乾燥させても構わない。

本発明は、半導体ウェハ等のような被研磨物をＣＭＰ装置で研磨することが必要な製造業において幅広く利用することができる。

１・・・ＣＭＰ装置，２・・・プラテン，３・・・研磨パッド，５・・・キャリア，８・・・センサエリア，９・・・センサ，２４・・・排水溝，２５、２６・・・排水孔

Claims

円周方向に回転自在な所定の厚みを有するプラテンと、
前記プラテンに貼着された研磨パッドと、
被研磨物を前記研磨パッドに押し付け自在なキャリアと、
前記プラテン及び前記研磨パッドに、その厚み方向に貫通して形成されたセンサエリアと、
前記センサエリア内に設けられたセンサと、
前記プラテンの前記センサエリア周辺に設けられた排水部と、を備えることを特徴とするＣＭＰ装置。
前記排水部が、複数の排水溝と、複数の排水孔とから構成されており、
前記排水溝は、前記プラテンの前記研磨パッドとの貼着面で、前記センサエリア近傍部位から、放射状に設けられており、
前記排水孔は、前記排水溝の前記センサエリア側とは反対側において、前記プラテンをその厚み方向に貫通して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装置。
前記排水部が、複数の排水孔から構成されており、
前記排水孔は、前記プラテンの前記センサエリア近傍部位に、前記プラテンをその厚み方向に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装置。