JP2012055979A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨ヘッドに残留した異物を効率よく除去することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置1は、回転可能に構成された研磨定盤と、前記研磨定盤上に配置された研磨パッドと、前記研磨パッド上に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、被研磨物Wを保持しながら前記研磨パッドに該被研磨物Wを押し当てるチャックプレート12と、前記チャックプレート12の外周に前記チャックプレート12と間隙Gを介して配置されたリテーナーリング14と、間隙Gに連通する送液管16と、を含む。
【選択図】図3
【解決手段】研磨装置1は、回転可能に構成された研磨定盤と、前記研磨定盤上に配置された研磨パッドと、前記研磨パッド上に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、被研磨物Wを保持しながら前記研磨パッドに該被研磨物Wを押し当てるチャックプレート12と、前記チャックプレート12の外周に前記チャックプレート12と間隙Gを介して配置されたリテーナーリング14と、間隙Gに連通する送液管16と、を含む。
【選択図】図3
Description
本発明は、研磨装置に関する。
近年、半導体装置の製造工程において、配線層や絶縁層などの表面を平坦化するための技術として、化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing、CMP)が注目されている。半導体装置の高密度化・微細化を進める上で配線層や絶縁層などの平坦化は不可欠なプロセスであり、化学機械研磨は重要な技術であると言える。
化学機械研磨工程では、薬液を含んだ研磨剤を用いて、配線層や絶縁層などの被研磨物の表面に所定の変質層を形成し、その変質層を研磨パッドで研磨して除去する。化学機械研磨工程終了後に、研磨剤や研磨パッドの屑等が被研磨物に残留すると、配線層を構成する金属に腐食等が起こり、製品の歩留まりが低下してしまう場合がある。また、研磨ヘッドに残留した研磨剤等は、被研磨物に流れ出して悪影響を及ぼす場合がある。したがって、化学機械研磨工程終了後には、一般的に、被研磨物や研磨ヘッドに残留した研磨剤や研磨パッドの屑を純水等で除去する洗浄工程を行う。特に、研磨ヘッドは、研磨剤等が残留しやすいため、十分な洗浄が必要となる。
例えば、特許文献1では、洗浄工程において研磨ヘッドに残留した研磨剤を十分に除去するために、研磨ヘッドの本体を覆うカバーの周縁部に複数の貫通穴や切欠き部を形成した研磨装置を用いて、研磨ヘッドの本体とカバーとの間に残留した研磨剤を、貫通穴や切欠き部を介して外部から純水を供給することにより除去している。
このように、洗浄工程において、研磨ヘッドに残留した研磨剤等の異物を効率よく除去することができる研磨装置が求められている。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、研磨ヘッドに残留した異物を効率よく除去することができる研磨装置を提供することにある。
本発明に係る研磨装置は、
回転可能に構成された研磨定盤と、
前記研磨定盤上に配置された研磨パッドと、
前記研磨パッド上に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、
被研磨物を保持しながら前記研磨パッドに該被研磨物を押し当てるチャックプレートと、
前記チャックプレートの外周に前記チャックプレートと間隙を介して配置されたリテーナーリングと、
前記間隙に連通する送液管と、
を含む。
回転可能に構成された研磨定盤と、
前記研磨定盤上に配置された研磨パッドと、
前記研磨パッド上に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、
被研磨物を保持しながら前記研磨パッドに該被研磨物を押し当てるチャックプレートと、
前記チャックプレートの外周に前記チャックプレートと間隙を介して配置されたリテーナーリングと、
前記間隙に連通する送液管と、
を含む。
このような研磨装置によれば、チャックプレートとリテーナーリングとの間の間隙に連通する送液管を有するため、送液管から該間隙に直接洗浄液を供給することができる。これにより、該間隙に残留した異物を効率よく除去することができる。すなわち、研磨ヘッドに残留した異物を効率よく除去することができる。ここで、研磨ヘッドは、チャックプレート、リテーナーリング、および送液管を含んで構成されている。さらに、研磨ヘッドを研磨パッドから離間させることなく、研磨ヘッドと研磨パッドが接している状態で該間隙に残留した異物を除去できる。研磨ヘッドを研磨パッドから離間させると被研磨物や研磨ヘッドに残留した異物が乾いてしまい、異物の除去が困難になる場合がある。このような研磨装置によれば、このような問題が生じないため、被研磨物や研磨ヘッドに残留した異物の除去が容易である。
本発明に係る研磨装置において、
前記間隙は、前記チャックプレートの第1面および前記リテーナーリングの第2面によって区画され、
前記第1面には、前記送液管の供給口が設けられ、
前記第2面には、凹部が設けられ、
前記供給口と前記凹部とは、対向していることができる。
前記間隙は、前記チャックプレートの第1面および前記リテーナーリングの第2面によって区画され、
前記第1面には、前記送液管の供給口が設けられ、
前記第2面には、凹部が設けられ、
前記供給口と前記凹部とは、対向していることができる。
このような研磨装置によれば、送液管の供給口が異物によって塞がれることを防ぎつつ、洗浄液をチャックプレートとリテーナーリングとの間の間隙に効率よく供給できる。
本発明に係る研磨装置において、
前記間隙は、前記チャックプレートの第1面および前記リテーナーリングの第2面によって区画され、かつ前記研磨パッド側の第1開口と、前記第1開口とは反対側の第2開口と、を有し、
前記送液管の供給口は、前記第1面に設けられ、
前記第1面と前記第2面との間の距離は、前記第1開口から前記第2開口側に向かうに従って大きくなることができる。
前記間隙は、前記チャックプレートの第1面および前記リテーナーリングの第2面によって区画され、かつ前記研磨パッド側の第1開口と、前記第1開口とは反対側の第2開口と、を有し、
前記送液管の供給口は、前記第1面に設けられ、
前記第1面と前記第2面との間の距離は、前記第1開口から前記第2開口側に向かうに従って大きくなることができる。
このような研磨装置によれば、送液管の供給口が異物によって塞がれることを防ぎつつ、洗浄液を該間隙に効率よく供給できる。
本発明に係る研磨装置において、
前記間隙の前記第2開口を塞ぐ封止部をさらに含み、
前記送液管の供給口は、前記封止部に隣接して配置されていることができる。
前記間隙の前記第2開口を塞ぐ封止部をさらに含み、
前記送液管の供給口は、前記封止部に隣接して配置されていることができる。
このような研磨装置によれば、チャックプレートとリテーナーリングとの間の間隙に残留した異物をより効率よく除去できる。
本発明に係る研磨装置において、
前記送液管は、複数設けられていることができる。
前記送液管は、複数設けられていることができる。
このような研磨装置によれば、チャックプレートとリテーナーリングとの間の間隙に残留した異物をより効率よく除去できる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
1. 研磨装置
まず、本実施形態に係る研磨装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る研磨装置1を模式的に示す側面図である。図2は、研磨装置1を模式的に示す平面図である。図3は、研磨装置1の研磨ヘッド10を模式的に示す断面図である。図4は、研磨ヘッド10を模式的に示す平面図である。なお、図3は、図2に示すIII−III線断面図である。また、図4は、研磨ヘッド10を下方からみた平面図であり、便宜上、被研磨物(ウエハー)Wの図示を省略している。研磨装置1は、例えば、化学機械研磨装置である。
まず、本実施形態に係る研磨装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る研磨装置1を模式的に示す側面図である。図2は、研磨装置1を模式的に示す平面図である。図3は、研磨装置1の研磨ヘッド10を模式的に示す断面図である。図4は、研磨ヘッド10を模式的に示す平面図である。なお、図3は、図2に示すIII−III線断面図である。また、図4は、研磨ヘッド10を下方からみた平面図であり、便宜上、被研磨物(ウエハー)Wの図示を省略している。研磨装置1は、例えば、化学機械研磨装置である。
研磨装置1は、図1および図2に示すように、研磨定盤2と、研磨パッド4と、研磨剤供給機構6と、研磨ヘッド10と、を含む。
研磨定盤(プラテン)2は、回転可能に構成されている。具体的には、研磨定盤2の下面には、下面に対して垂直方向に延びる回転シャフト2aが接続されており、研磨定盤2は、回転シャフト2aを介して回転モーター(図示しない)に接続されている。研磨定盤2は、この回転シャフト2aを回転軸として回転する。研磨定盤2は、図示の例では、円板状である。
研磨パッド4は、研磨定盤2上に配置されている。研磨パッド4は、研磨定盤2の回転に伴って回転する。研磨パッド4としては、例えば、発泡性の樹脂や無発泡性の樹脂を使用したもの、不織布からなるもの等を用いることができる。また、研磨パッド4の表面には、同心円状、らせん状、または格子状の溝が形成されていてもよい。
研磨剤供給機構6は、ノズルから研磨剤(スラリー)Sを研磨パッド4上に供給する。研磨剤Sとしては、例えば、SiO2、Al2O3、CeO2、ダイヤモンドなどの研磨粒子と、被研磨物Wを改質するための薬液と、を含んだものを用いることができる。なお、研磨剤Sは、研磨粒子を含まなくてもよい。研磨剤供給機構6は、例えば、ポンプ(図示しない)を有し、ポンプによって研磨剤貯蔵タンク(図示しない)からノズルを介して研磨パッド4上に研磨剤Sを供給してもよい。
研磨ヘッド10は、図3および図4に示すように、チャックプレート12と、リテーナーリング14と、送液管16と、を含む。研磨ヘッド10は、さらに、封止部17と、エアーバッグ18と、押圧部19と、を含むことができる。
研磨ヘッド10は、被研磨物Wを保持し、かつ被研磨物Wを研磨パッド4に押し当てる。被研磨物Wは、例えば、ウエハーであり、埋め込み配線や層間絶縁膜等が形成された半導体装置や構造体が形成されたMSMS装置などである。研磨ヘッド10と研磨定盤2は各々回転し、研磨ヘッド10が被研磨物Wを研磨パッド4に押し当てることにより研磨を行う。
チャックプレート12は、被研磨物Wを保持しながら、研磨パッド4に被研磨物Wを押し当てる。チャックプレート12は、図示の例では、径の異なる円柱を重ねた形状を有しているが、その形状は特に限定されず、例えば、円柱状であってもよい。チャックプレート12は、エアーバッグ18を介して押圧部19に接続されている。エアーバッグ18の体積を変化させることにより、チャックプレート12が被研磨物Wを研磨パッド4に押し当てる力を制御することができる。被研磨物Wは、例えば、バッキングフィルム(図示しない)を介してチャックプレート12の下面に貼り付けられている。チャックプレート12の下面には、被研磨物Wをチャックプレート12から離脱させるための加圧気体を供給する供給口が設けられていてもよい。
リテーナーリング14は、図3および図4に示すように、チャックプレート12の外周に配置されている。リテーナーリング14は、間隙Gを介してチャックプレート12の外周に配置されている。図示の例では、リテーナーリング14は、チャックプレート12の外周および被研磨物Wの外周に配置されている。リテーナーリング14は、例えば、円筒状であり、その内側にチャックプレート12および被研磨物Wが配置されている。リテーナーリング14の下面は、研磨パッド4に押し当てられている。リテーナーリング14は、エアーバッグ18を介して押圧部19に接続されている。エアーバッグ18の体積を変化させることにより、リテーナーリング14を研磨パッド4に押し当てる力を制御することができる。研磨ヘッド10では、チャックプレート12およびリテーナーリング14の各々にエアーバッグ18が設けられている。これにより、被研磨物Wを研磨パッド4に押し当てる力とリテーナーリング14を研磨パッド4に押し当てる力を個別に制御できる。リテーナーリング14の下面には、例えば、複数の溝が形成されており、溝を介してリテーナーリング4の内側に研磨剤Sを効率よく導くことができる。リテーナーリング14は、研磨中に被研磨物Wがチャックプレート12の外にずれることを防止することができる。
チャックプレート12とリテーナーリング14との間の間隙Gは、チャックプレート12の側面(第1面)12aおよびリテーナーリング14の内面(第2面)14aによって区画されている。図示の例では、チャックプレート12の側面12aとリテーナーリング14の内面14aは、対向している。間隙Gは、研磨パッド4側の第1開口G1と、第1開口G1とは反対側の第2開口G2を有している。異物Fは、間隙Gの下側の第1開口G1から間隙Gに浸入し、毛細管現象等により間隙Gの上側の第2開口G2に向かう。ここで、異物Fとは、研磨剤S、および研磨パッド4やリテーナーリング14の屑などである。図示の例では、第2開口G2は、封止部17によって塞がれている。すなわち、図示の例では、間隙Gは、チャックプレート12の側面12a、リテーナーリング14の内面14a、封止部17の下面によって区画されている。研磨装置1では、チャックプレート12とリテーナーリング14との間に間隙Gを有するため、チャックプレート12とリテーナーリング14が個別に(例えば上下方向に)移動できる。
送液管16は、間隙Gに連通している。送液管16は、例えば、外部の洗浄液貯蔵タンク(図示しない)に接続されており、押圧部19およびチャックプレート12内を通って、間隙Gと連通している。送液管16は、異物Fを除去するための洗浄液Pを間隙Gに供給することができる。洗浄液Pとしては、例えば、純水を用いることができる。送液管16の供給口16aは、チャックプレート12の側面12aに設けられている。送液管16の供給口16aは、間隙Gの上側(第2開口G2近傍)に位置していることが望ましく、図示の例では、封止部17と隣接して設けられている。なお、送液管16の供給口16aは、チャックプレート12の側面12aの任意の位置に設けられていてもよい。また、図4に示すように、送液管16は複数設けられてもよい。これに伴い、チャックプレート12の側面12aには、複数の供給口16aが設けられてもよい。図示の例では、送液管16は、チャックプレート12の中心から側面12aに向かって放射状に設けられている。なお、送液管16は、間隙Gに洗浄液Pを供給できれば任意の経路で設けられることができる。
封止部17は、間隙Gの第2開口G2を塞いでいる。これにより、研磨ヘッド10の内部に異物Fが侵入することを防止できる。封止部17は、例えば、ゴム等からなる円形のパッキンである。
押圧部19は、エアーバッグ18を介して、チャックプレート12およびリテーナーリング14を支持している。押圧部19は、エアーバッグ18を介して、チャックプレート12およびリテーナーリング14を加圧することができる。
研磨装置1は、研磨ヘッド10に保持された被研磨物Wを研磨パッド4に押し当てた状態で、研磨剤供給機構6から研磨パッド4上に研磨剤Sを供給しながら、研磨ヘッド10および研磨定盤2を各々回転させることにより被研磨物Wと研磨パッド4とを相対運動させて、被研磨物Wの表面を研磨する。このとき研磨剤Sは、被研磨物Wの表面に所定の変質層を形成し、研磨装置1はその変質層を研磨パッド4で研磨して除去する。このようにして、理想的な平滑面を得ることができる。
また、研磨工程終了後には、被研磨物Wおよび研磨ヘッド10に残留した研磨剤Sや研磨パッド4の屑等の異物Fを除去する洗浄工程を行う。具体的には、研磨剤供給機構6からの研磨剤Sの供給を止めて、洗浄液供給機構8から研磨パッド4上に純水等の洗浄液Pを供給しながら、研磨ヘッド10および研磨定盤2を各々回転させることにより被研磨物Wと研磨パッド4とを相対運動させて、被研磨物Wの洗浄および研磨ヘッド10の洗浄を行う。このとき研磨ヘッド10の送液管16から間隙Gに洗浄液Pを供給することにより、間隙Gに残留した異物Fを効率よく除去することができる。
研磨装置1は、例えば、以下の特徴を有する。
研磨装置1では、チャックプレート12とリテーナーリング14との間の間隙Gに連通する送液管16を有するため、送液管16から間隙Gに直接洗浄液Pを供給することができる。これにより、間隙Gに残留した異物Fを効率よく除去することができる。すなわち、研磨ヘッド10に残留した異物Fを効率よく除去することができる。さらに、研磨ヘッド10を研磨パッド4から離間させることなく、研磨ヘッド10と研磨パッド4が接している状態で間隙Gに残留した異物Fを除去できる。研磨ヘッド10を研磨パッド4から離間させると研磨ヘッド10に残留した異物Fが乾いてしまい、異物Fの除去が困難になる場合がある。研磨装置1では、このような問題が生じないため、研磨ヘッド10に残留した異物Fの除去が容易である。
このように、研磨装置1では間隙Gに残留した異物Fを効率よく除去することができるため、被研磨物Wに対してブラシ洗浄等の強力な物理的洗浄を行わなくてもよい。これにより、異物Fを除去するための洗浄で被研磨物Wに与えるダメージを低減できる。例えば、被研磨物Wが、構造物が形成されている基板(例えばMSMS装置)などダメージを受けやすいものであった場合にも、研磨装置1では構造物を破壊することなく残留した異物Fを除去することができる。
研磨装置1では、送液管16の供給口16aが封止部17に隣接して設けられている。したがって、間隙Gに残留した異物Fをより効率よく除去できる。
研磨装置1では、送液管16の供給口16aが複数設けられている。したがって、間隙Gに残留した異物Fをより効率よく除去できる。
2. 変形例
次に、本実施形態の変形例に係る研磨装置について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例に係る研磨装置において、本実施形態に係る研磨装置1の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例に係る研磨装置について、図面を参照しながら説明する。以下、本実施形態の変形例に係る研磨装置において、本実施形態に係る研磨装置1の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(1)まず、本実施形態の第1変形例に係る研磨装置について説明する。図5は、本変形例に係る研磨装置1Aの研磨ヘッド20を模式的に示す断面図である。図6は、研磨ヘッド20を模式的に示す平面図である。なお、図6は、研磨ヘッド20を下方からみた平面図であり、便宜上、被研磨物Wの図示を省略している。また、研磨装置1Aの図示しないその他の構成部材は、研磨装置1と同様である。
研磨装置1Aの研磨ヘッド20は、図5および図6に示すように、リテーナーリング14の内面14aに凹部22が設けられている。凹部22は、送液管16の供給口16aと対向している。すなわち、凹部22の開口と供給口16aとは、向かい合っている。例えば、研磨パッド4(図1参照)と供給口16aとの間の距離は、研磨パッド4と凹部22との間の距離と等しい。凹部22は、図示の例では、半球状であるが、内面14aの他の領域と比較して窪んでいればその形状は限定されない。図示の例では、供給口16aと凹部22が1対1に対応しており、複数の供給口16aに対応して複数の凹部22が設けられている。図示はしないが、複数の凹部22が連続して1つの溝を形成してもよい。この溝は、チャックプレート12の外周を囲むように設けられてもよい。
研磨装置1Aでは、リテーナーリング14の内面14aに凹部22が設けられている。したがって、送液管16の供給口16aが異物Fによって塞がれることを防ぎつつ、洗浄液Pを間隙Gに効率よく供給できる。
(2)次に、本実施形態の第2変形例に係る研磨装置について説明する。図7は、本変例に係る研磨装置1Bの研磨ヘッド30を模式的に示す断面図である。なお、研磨装置1Bの図示しないその他の構成部材は、研磨装置1と同様である。
研磨装置1Bの研磨ヘッド30は、図7に示すように、チャックプレート12の側面12aとリテーナーリング14の内面14aとの間の距離が、間隙Gの第1開口G1から第2開口G2側に向かうに従って大きくなっている。これにより、送液管16の供給口16aが異物Fによって塞がれることを防ぎつつ、洗浄液Pを間隙Gに効率よく供給できる。図示の例では、チャックプレート12の側面12aに対してリテーナーリング14の内面14aが傾斜している。また、図示はしないが、チャックプレート12の側面12aとリテーナーリング14の内面14aとの間の距離が、間隙Gの第1開口G1から第2開口G2側に向かうに従って、段階的に大きくなっていてもよい。また、チャックプレート12の側面12aとリテーナーリング14の内面14aとの間の距離が、被研磨物Wの側面(ウエハーの側面)とリテーナーリング14の内面14aとの間の距離よりも大きくてもよい。このような場合でも、送液管16の供給口16aが異物Fによって塞がれることを防ぎつつ、洗浄液Pを間隙Gに効率よく供給できる。
研磨装置1Bでは、チャックプレート12の側面12aとリテーナーリング14の内面14aとの間の距離が、間隙Gの第1開口G1から第2開口G2に向かうに従って大きくなっている。これにより、送液管16の供給口16aが異物Fによって塞がれることを防ぎつつ、洗浄液Pを間隙Gに効率よく供給できる。
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
1 研磨装置、2 研磨定盤、4 研磨パッド、6 研磨剤供給機構、
8 洗浄液供給機構、10 研磨ヘッド、12 チャックプレート、
14 リテーナーリング、16 送液管、17 封止部、18 エアーバッグ、
19 押圧部、20 研磨ヘッド、22 凹部、30 研磨ヘッド
8 洗浄液供給機構、10 研磨ヘッド、12 チャックプレート、
14 リテーナーリング、16 送液管、17 封止部、18 エアーバッグ、
19 押圧部、20 研磨ヘッド、22 凹部、30 研磨ヘッド
Claims (5)
- 回転可能に構成された研磨定盤と、
前記研磨定盤上に配置された研磨パッドと、
前記研磨パッド上に研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、
被研磨物を保持しながら前記研磨パッドに該被研磨物を押し当てるチャックプレートと、
前記チャックプレートの外周に前記チャックプレートと間隙を介して配置されたリテーナーリングと、
前記間隙に連通する送液管と、
を含む、研磨装置。 - 請求項1において、
前記間隙は、前記チャックプレートの第1面および前記リテーナーリングの第2面によって区画され、
前記第1面には、前記送液管の供給口が設けられ、
前記第2面には、凹部が設けられ、
前記供給口と前記凹部とは、対向している、研磨装置。 - 請求項1において、
前記間隙は、前記チャックプレートの第1面および前記リテーナーリングの第2面によって区画され、かつ前記研磨パッド側の第1開口と、前記第1開口とは反対側の第2開口と、を有し、
前記送液管の供給口は、前記第1面に設けられ、
前記第1面と前記第2面との間の距離は、前記第1開口から前記第2開口側に向かうに従って大きくなる、研磨装置。 - 請求項3において、
前記間隙の前記第2開口を塞ぐ封止部をさらに含み、
前記送液管の供給口は、前記封止部に隣接して設けられている、研磨装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記送液管は、複数設けられている、研磨装置。
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JP2014147990A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Ebara Corp | 研磨装置 |
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2010
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Legal Events
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A761 | Written withdrawal of application |
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