JP7162465B2 - 研磨装置、及び、研磨方法 - Google Patents
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Description
Polishing))が知られている。この化学的機械的研磨は、研磨装置を用いて、シリカ(SiO2)やセリア(CeO2)等の砥粒を含んだ研磨液(スラリー)を研磨パッドに供給しつつ半導体ウエハなどの基板を研磨パッドに摺接させて研磨を行うものである。
の効果においても十分ではなく、改善の余地がある。
前記洗浄部に隣接して配置され、前記洗浄液が噴射された前記研磨面上の研磨液を吸引する吸引部と、を有し、 前記洗浄部は、側壁で囲まれた洗浄空間を有し、前記側壁は、前記洗浄空間を前記研磨テーブルの径方向外側に向かって開口させる開口部を有している、研磨装置が提供される。
図1は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の構成概略を示す図である。本実施形態の研磨装置10は、研磨面102を有する研磨パッド100を使用して、研磨対象物としての半導体ウエハ等の基板Wkの研磨を行うことができるように構成されている。図示するように、研磨装置10は、研磨パッド100を支持する研磨テーブル20と、基板Wkを保持して研磨パッド100に押し当てるトップリング(基板保持部)30と、を備えてい
る。さらに、研磨装置10は、研磨パッド100に研磨液(スラリー)を供給する研磨液供給ノズル(研磨液供給部)40を備えている。
節することが可能になっている。
図7は、変形例の研磨液除去部の一例を模式的に示す図である。上記した実施形態では、吸引部56のスリット57及び流路58は、研磨面102に対して90度となるように設けられていた。しかし、こうした例に限定されず、図7に示すように、吸引部56のスリット57及び流路58は、研磨テーブル20の回転方向Rdとなす角度が10度以上90度未満となるように傾斜していてもよい。こうすれば、研磨テーブル20の回転に伴って研磨液SLを流路58に案内することができ、研磨液SLを好適に吸引することができる。
図8は、制御部による変形例の温度調節部160の制御を説明するための図である。上記した実施形態の温度調節部60は、研磨面102に向けて気体を噴射する気体噴射ノズル(噴射器)62を有するものとした。しかし、温度調節部60は、これに代えて、または加えて、内部に流体が流れる熱交換器を有してもよい。図8に示すように、変形例の温度調節部60Aは、気体噴射ノズル62に代えて、熱交換器62Aを有している。なお、図8に示す変形例は、温度調節部60Aを除いて実施形態の研磨装置10と同一である。また、図8では、研磨液除去部50の図示を省略している。図8に示すように、熱交換器62Aは、内部に図示しない流路が形成されており、配管63Aを介して流体供給源66Aに接続されている。配管63Aには、圧力制御弁64Aが設けられており、流体供給源
66Aから供給された流体が圧力制御弁64Aを通過することで圧力および流量が制御されるようになっている。圧力制御弁64Aは制御部70に接続されている。熱交換器62Aに使用される流体としては、水などの液体を用いてもよいし、空気などの気体を用いてもよい。また、熱交換器62Aには、内部に反応ガスが流されてもよく、熱交換器62A内部に反応ガスの発熱反応を促進させる触媒が設けられてもよい。さらに、熱交換器62Aは、研磨面102に当接するように配置されてもよいし、研磨面102との間に隙間を有するように配置されてもよい。
図9は、第2実施形態に係る研磨装置10の各構成要素の配置関係を示す平面図である。なお、以下の説明では、上記実施形態と同様の構成には同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、研磨パッド100に研磨液を供給するための供給装置(スラリーパッド)200を備えている。供給装置200は、パッド又はボックスの形状を有する。供給装置200は、後述する押圧機構250によって研磨パッド100の研磨面102に対して押圧される。図9には、ドレッサ90及びアトマイザ94も図示している。ドレッサ90は、アーム93を介してシャフト92に接続されている。シャフト92は、図示しないモータにより揺動可能に構成されており、ドレッサ90を研磨パッド100上で移動させることが可能であり、研磨パッド100外の待機位置に移動させることが可能である。ドレッサ90は、図示しない昇降機構により上下動可能に構成されており、研磨パッド100に対して押圧可能に構成されている。アトマイザ94は、純水(DIW)を研磨パッド100の研磨面に供給することが可能に構成されている。なお、ドレッサ90及びアトマイザ94は、省略することができる。
研磨処理に使用前の研磨液をSLfと表記し、研磨処理に使用後の研磨液をSLuと表記する場合がある。
してシャフト252d周りに回転し、供給装置200が研磨面102に対して平行に設置されるようになっている。
液を必要な部分に必要な量で供給することが可能となり、研磨処理に使用されず排出される新規研磨液の量を低減することができる。なお、供給装置200の長さは、任意で良い。ただし、トップリング30に保持された基板Wkの直径との相対的関係から、基板直径と概ね同一であっても良く、あるいはその半分の半径と同一であっても良い。供給装置200の長さは、基板Wk全面または所望の範囲に研摩液が望まれた量だけ供給できるように、設定すればよい。
図21は、第3実施形態に係る研磨装置の各構成要素の配置関係を示す平面図である。ここでは、ドレッサ及びアトマイザを省略して図示しているが、必要に応じてドレッサ及びアトマイザを設置してもよい。本実施形態では、供給装置200は、一次側にて、使用済みの研磨液(使用済み研磨液)SLuの少なくとも一部を保持空間201内に回収し、保持空間201において使用済みの研磨液SLuと新規に供給された研磨液(新規研磨液)SLfとを混合して、二次側に出力する。図21では、説明の便宜上、供給装置200から出力される研磨液が、新規研磨液SLf及び使用済み研磨液SLuのそれぞれの矢印で示されているが、実際には、新規研磨液SLf及び使用済み研磨液SLuが混合されたものが出力される。
寸法)、押圧機構250による押圧力を調整することにより、研磨液の回収量を調整することができる。また、図25の例では、二次側の側壁212の中心が、研磨パッド100の回転方向Rdにおいて先行する形状となっている。これにより、図24に示すように、保持空間201内の研磨液は、保持空間201の長手方向の両側から中心に向かって流れ、中心側から蓄積する。従って、供給装置200の一次側において、中心から研磨液を回収し、二次側において中心からの研磨液の出力を大きくすることができる。
なお、一次側及び二次側の側壁211、212ともにスリットを設けない構成としてもよい。この場合、押圧機構250による側壁211への押圧力を調節することにより研磨液回収量の調整を行い、押圧機構250による側壁212への押圧力を調節することにより研磨液の供給量の調整を行う。
図28は、第4実施形態に係る研磨装置10の各構成要素の配置関係を示す平面図である。図29及び図30は、研磨液除去部の一例を示す断面図である。図31は、研磨液除去部の一例を示す平面図である。本実施形態では、研磨装置10は、研磨液除去部300を備えている。研磨液除去部300は、吸引部310と、洗浄部320とを備えている。吸引部310と洗浄部320とは、一体に取り付けられた構造又は1つのブロックとして構成されてもよく(図29)、別々のブロックとして間隔をあけて配置されてもよい(図30)。
27は、前述した堰き止め部52と同様に、研磨面102を傷つけないと共に、研磨面102との当接による側壁325、326、327自体の削り屑が研磨面102に残らないように、堰き止め部52と同様の材質が選ばれることが好ましい。
8が設けられている。噴射空間329は、研磨テーブル20の外周側において、開口部328より開口している。流路ブロック322には配管324が連結されており、配管324内に流路323が設けられている。流路323は、洗浄液噴射ノズル321(図29)のノズル噴射口340(図30)に接続される。
図35は、第5実施形態に係る研磨装置の各構成要素の配置関係を示す斜視図である。図36は、洗浄液の排出を説明するための研磨液除去部の平面図である。本実施形態では、研磨液除去部300をトップリング30の外形に沿った形状に構成し、トップリング3
0の外側に配置する。本実施形態の研磨液除去部300は、洗浄部320及び吸引部310が円弧状に形成されること以外は、第4実施形態と同様である。第4実施形態と同様に、洗浄部320の径方向外側の端部には、開口部328が設けられている(図36)。従って、図36に示すように、洗浄部320の噴射空間329内に噴射された洗浄液は、円弧状の矢印で示すように、開口部328を介して研磨面102の外側に排出される。本実施形態でも、研磨テーブル20の遠心力によって洗浄液が噴射空間329内で径方向外側に導かれるが、洗浄液噴射ノズル321のノズル噴射口340は、図33に示すように、研磨面102に対して、傾斜を持って且つ研磨面102の径方向外側に向くように方向付けられてもよい。この場合、洗浄液(DIW)及び使用済み研磨液が、開口部328から外側に排出されやすい。ノズル噴射口340の平面形状は、図31及び図32と同様のものとすることができる。
図39は、第6実施形態に係る研磨装置の各構成要素の配置関係を示す平面図である。この例では、第2実施形態の研磨装置において、研磨液除去部300を設けたものである。研磨液除去部300は、上述した研磨液除去部50、又は第4又は第5実施形態に係る研磨液除去部300と同様の構成、他の構成であってもよい。また、第2実施形態の供給装置200に代えて、特開平11-114811号公報(米国特許第6336850号)に記載されたスラリー供給装置を、第4又は第5実施形態に係る研磨液除去部300と組み合わせてもよい。特開平11-114811号公報(米国特許第6336850号)の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示は、参照により全体として本願に組み込まれる。
図40は、第7実施形態に係る研磨装置の各構成要素の配置関係を示す平面図である。この例では、第2実施形態又は第3実施形態の研磨装置において、温度調節部400を設けたものである。温度調節部400は、上述した温度調節部60(図4等)、温度調節部60A(図8)と同様の構成であってもよいし、他の構成であってもよい。温度調節部400は、トップリング30の後方(下流側)かつ供給装置200の前方(上流側)に配置することが好ましい。また、上述同様に、温度センサ68により検出された温度に基づいて温度調節部400を制御するようにしてもよい。この実施形態によれば、研磨面102の温度調節を行うことができるので、研磨品質を向上し得る。
第1形態によれば、 研磨面を有する研磨パッドを使用して研磨対象物の研磨を行う研磨装置であって、 回転可能に構成された研磨テーブルであって、前記研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、 研磨対象物を保持して研磨対象物を前記研磨パッドに押し当てるための基板保持部と、 前記研磨パッドに押圧された状態で前記研磨面に研磨液を供給するための供給装置と、 前記供給装置を前記研磨パッドに対して押圧する押圧機構
と、を備え、 前記供給装置は、 前記研磨面に押圧される側壁であって、前記研磨テーブルの回転方向の上流側の第1壁と、前記研磨テーブルの回転方向の下流側の第2壁とを有する側壁と、 前記側壁に囲まれ前記研磨面に開口した保持空間であって、研磨液を保持するとともに、前記研磨面に研磨液を供給する保持空間と、を有し、 前記押圧機構は、前記第1壁及び前記第2壁への押圧力をそれぞれ調整可能である。
よって、使用済みの研磨の少なくとも一部を前記保持空間内に回収し、前記第2壁によって、前記保持空間から前記基板保持部側に供給する前記研磨パッド上の研磨液の量を調整する。
この形態によれば、保持空間内の研磨液を第2開口部から研磨面上に供給し、使用済み研磨液とともに再度、保持空間内に回収する。これにより、新規の研磨液と、使用済み研磨液とを良好に混合することができる。
設けられた複数の第3開口部を有する。 この形態によれば、例えば、研磨パッド径方向の位置に応じて第3開口部の高さを変更することにより、研磨パッド径方向の位置に応じて研磨液の供給流量を調整することが可能である。
磨液の保持空間を備えた供給装置を前記研磨面に押圧すること、 前記保持空間において前記研磨パッドの前記研磨面に研磨液を接触させること、 押圧機構によって前記研磨テーブルの回転方向の上流側及び下流側の側壁の前記研磨面への押圧力をそれぞれ調整することにより、前記上流側の側壁によって、使用済みの研磨液を前記研磨パッドの外部に排出させ、及び/又は、使用済みの研磨の少なくとも一部を前記保持空間内に回収し、前記下流側の側壁によって、前記保持空間から前記基板保持部側に供給する前記研磨パッド上の研磨液の量を調整すること、を含む、研磨方法が提供される。 この形態によれば、第1形態と同様の作用効果を奏する。
20…研磨テーブル
30…トップリング
40…研磨液供給ノズル
50…研磨液除去部
52…堰き止め部
56…吸引部
57…スリット
58…流路
60、60A…温度調節部
62…気体噴射ノズル
62A…熱交換器
70…制御部
100…研磨パッド
102…研磨面
200…供給装置
201…保持空間
210、211、212…側壁
250…押圧機構
251…シリンダ装置
251a…シリンダ
252…押し付け姿勢調整機構
300…研磨液除去部
310…吸引部
320…洗浄部
SL…研磨液
Wk…基板
Claims (22)
- 研磨面を有する研磨パッドを使用して研磨対象物の研磨を行う研磨装置であって、
回転可能に構成された研磨テーブルであって、前記研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
研磨対象物を保持して研磨対象物を前記研磨パッドに押し当てるための基板保持部と、
前記研磨パッドに押圧された状態で前記研磨面に研磨液を供給するための供給装置と、
前記供給装置を前記研磨パッドに対して押圧する押圧機構と、
を備え、
前記供給装置は、
前記研磨面に押圧される側壁であって、前記研磨テーブルの回転方向の上流側の第1壁と、前記研磨テーブルの回転方向の下流側の第2壁とを有する側壁と、
前記側壁に囲まれ前記研磨面に開口した保持空間であって、研磨液を保持するとともに、前記研磨面に研磨液を供給する保持空間と、を有し、
前記押圧機構は、前記第1壁及び前記第2壁への押圧力をそれぞれ調整可能であり、
前記押圧機構は、ロッドを有する複数の押圧手段と、前記供給装置の姿勢を調整するための押し付け姿勢調整機構とを有し、
前記押し付け姿勢調整機構は、前記複数の押圧手段のロッドに接続された押圧手段側ブロックと、押圧手段側ブロックにシャフトを介して回転可能に係合され前記供給装置に固定される供給装置側ブロックとを備え、前記供給装置が研磨面上に載置された際に、前記供給装置側ブロックが前記押圧手段側ブロックに対して前記シャフト周りに回転し、前記供給装置が前記研磨面に対して平行に設置され、前記複数の押圧手段が、前記研磨テーブルの回転方向に沿って並んで設けられるとともに、前記シャフトの長手方向軸が、前記研磨テーブルの回転方向と平行に設けられている、
研磨装置。 - 請求項1に記載の研磨装置において、
前記押圧機構は、前記研磨パッドを押圧する複数の押圧部を有し、各押圧部の押圧力を
制御することにより、前記第1壁及び前記第2壁への押圧力をそれぞれ調整可能に構成されており、前記押圧部は前記ロッドで構成される、研磨装置。 - 請求項2に記載の研磨装置において、
前記押圧機構が、前記第1壁及び前記第2壁への押圧力をそれぞれ調整することにより、前記第1壁によって、使用済みの研磨液を前記研磨パッドの外部に排出させ、前記第2壁によって、前記保持空間から前記基板保持部側に供給する前記研磨パッド上の研磨液の量を調整する、
研磨装置。 - 請求項2に記載の研磨装置において、
前記押圧機構が、前記押圧機構による前記第1壁及び前記第2壁への押圧力をそれぞれ調整することにより、前記第1壁によって、使用済みの研磨液の少なくとも一部を前記保持空間内に回収し、前記第2壁によって、前記保持空間から前記基板保持部側に供給する前記研磨パッド上の研磨液の量を調整する、
研磨装置。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の研磨装置において、
前記第1壁は、前記研磨面上の研磨液を回収するための1又は複数の第1開口部を有する、研磨装置。 - 請求項5に記載の研磨装置において、
前記1又は複数の第1の開口部の各々は、任意の形状及び寸法を有し、且つ、前記第1壁の任意の位置に配置されている、研磨装置。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の研磨装置において、
前記第1壁は、前記保持空間から前記研磨面に研磨液を供給するための1又は複数の第2開口部を有する、研磨装置。 - 請求項7に記載の研磨装置において、
前記1又は複数の第2の開口部の各々は、任意の形状及び寸法を有し、且つ、前記第1壁の任意の位置に配置されている、研磨装置。 - 請求項8に記載の研磨装置において、
前記第1壁は、異なる高さに設けられた複数の第2開口部を有する、研磨装置。 - 請求項1乃至9の何れかに記載の研磨装置において、
前記第2壁は、前記供給装置の前記保持空間から前記基板保持部側に研磨液を供給するための1又は複数の第3開口部を有する、研磨装置。 - 請求項10に記載の研磨装置において、
前記1又は複数の第3の開口部の各々は、任意の形状及び寸法を有し、且つ、前記第2壁の任意の位置に配置されている、研磨装置。 - 請求項11に記載の研磨装置において、
前記第2壁は、異なる高さに設けられた複数の第3開口部を有する、研磨装置。 - 請求項1乃至12の何れかに記載の研磨装置において、
前記第2壁は、平面視において、前記研磨テーブルの回転方向において他の部分より先行する部分を有し、前記先行する部分からの研磨液の供給量が前記他の部分からの研磨液
の供給量よりも大きく構成されている、研磨装置。 - 請求項13に記載の研磨装置において、
前記第2壁は、平面視において、長手方向の何れかの端部側が前記研磨テーブルの回転方向において他の部分より先行している、研磨装置。 - 請求項13に記載の研磨装置において、
前記第2壁は、平面視において、長手方向の中心部側が前記研磨テーブルの回転方向において他の部分より先行している、研磨装置。 - 請求項1乃至15の何れかに記載の研磨装置において、
前記押圧手段は、前記ロッドを流体により駆動するシリンダを有する、研磨装置。 - 請求項1乃至16の何れかに記載の研磨装置において、
前記押圧機構は、前記供給装置の長手方向の異なる箇所において、及び/又は、前記供給装置の幅方向の異なる箇所において、前記供給装置を異なる押圧力で押圧可能に構成されている、研磨装置。 - 請求項1乃至17の何れかに記載の研磨装置において、
前記研磨テーブルの回転方向において、前記基板保持部と前記供給装置との間に配置され、使用済みの研磨液を除去するための研磨液除去部を更に備える、研磨装置。 - 請求項1乃至18の何れかに記載の研磨装置において、
前記研磨面の温度を調節するための温度調節部を更に備える、研磨装置。 - 研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルを回転させるとともに、前記研磨パッドに基板保持部に保持された研磨対象物を押し当てて前記研磨対象物を研磨する研磨方法において、
側壁に囲まれ、前記研磨パッドの研磨面に開口する、研磨液の保持空間を備えた供給装置を前記研磨面に載置し、前記供給装置に固定される供給装置側ブロックを、複数の押圧手段のロッドに接続された押圧手段側ブロックに対してシャフト周りに回転させ、前記供給装置を前記研磨面に対して平行に設置し、前記複数の押圧手段のロッドで前記供給装置を前記研磨面に押圧することであり、前記複数の押圧手段が、前記研磨テーブルの回転方向に沿って並んで設けられるとともに、前記シャフトの長手方向軸が、前記研磨テーブルの回転方向と平行に設けられていること、
前記保持空間において前記研磨パッドの前記研磨面に研磨液を接触させること、
前記押圧手段によって前記研磨テーブルの回転方向の上流側及び下流側の側壁の前記研磨面への押圧力をそれぞれ調整することにより、前記上流側の側壁によって、使用済みの研磨液を前記研磨パッドの外部に排出させ、及び/又は、使用済みの研磨液の少なくとも一部を前記保持空間内に回収し、前記下流側の側壁によって、前記保持空間から前記基板保持部側に供給する前記研磨パッド上の研磨液の量を調整すること、
を含む、研磨方法。 - 請求項20の研磨方法において、
前記下流側の側壁の前記研磨面への押圧力を調整することにより、前記研磨液を前記研磨面の所望の部分に所望の量で提供する、研磨方法。 - 請求項20又は21の研磨方法において、
前記下流側の側壁の前記研磨面への押圧力を調整することにより、前記保持空間から前記基板保持部側に供給する研磨液が、主に前記研磨面の溝部内にある研磨液であるように
調整される、研磨方法。
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