KR102371948B1 - 연마 방법 및 연마 장치 - Google Patents

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히사노리 마츠오
야스유키 모토시마
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 연마 패드의 표면 온도를 조정함으로써 연마 레이트를 향상시킬 수 있음과 함께 연마되는 기판의 연마 프로파일도 제어할 수 있는 연마 방법 및 연마 장치를 제공하는 것이다.
연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 방법에 있어서, 연마 패드(3)의 표면 온도를 조정하는 연마 패드(3)의 표면 온도 조정 공정과, 조정된 표면 온도에 있는 연마 패드(3)에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 공정을 구비하여, 연마 패드(3)의 표면 온도 조정 공정은 연마 공정 중, 연마 패드(3)의 표면 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 온도 변화율이 연마 패드 반경 방향에 있어서 일정해지도록, 기판이 접촉하는 연마 패드(3)의 영역의 일부분에 있어서의 표면 온도를 조정한다.

Description

연마 방법 및 연마 장치{POLISHING METHOD AND POLISHING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 연마 패드에 미끄럼 접촉시켜 연마하는 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것으로, 특히 연마 패드의 표면 온도를 조정하면서 기판을 연마하는 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화ㆍ고밀도화에 수반하여, 회로의 배선이 점점 미세화되고, 다층 배선의 층수도 증가하고 있다. 회로의 미세화를 도모하면서 다층 배선을 실현하고자 하면, 하측의 층의 표면 요철을 답습하면서 단차가 보다 커지므로, 배선층수가 증가함에 따라서, 박막 형성에 있어서의 단차 형상에 대한 막 피복성(스텝 커버리지)이 나빠진다. 따라서, 다층 배선으로 하기 위해서는, 이 스텝 커버리지를 개선하여, 적당한 과정에서 평탄화 처리해야만 한다. 또한, 광 리소그래피의 미세화와 함께 초점 심도가 얕아지므로, 반도체 디바이스의 표면의 요철 단차가 초점 심도 이하로 들어가도록 반도체 디바이스 표면을 평탄화 처리할 필요가 있다.
따라서, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 디바이스 표면의 평탄화 기술이 점점 중요해지고 있다. 이 평탄화 기술 중, 가장 중요한 기술은 화학적 기계 연마[CMP(Chemical Mechanical Polishing)]이다. 이 화학적 기계적 연마는 연마 장치를 사용하여, 실리카(SiO2)나 세리아(CeO2) 등의 지립을 포함한 연마액(슬러리)을 연마 패드에 공급하면서 반도체 웨이퍼 등의 기판을 연마 패드에 미끄럼 접촉시켜 연마를 행하는 것이다.
CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치는 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 기판의 표면을 연마하는 공정에 사용된다. CMP 장치는 기판을 톱 링으로 보유 지지하여 기판을 회전시키고, 또한 회전하는 연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판의 표면을 연마한다. 연마 중, 연마 패드에는 연마액(슬러리)이 공급되고, 기판의 표면은 연마액의 화학적 작용과 연마액에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 평탄화된다.
기판의 연마 레이트는 기판의 연마 패드에 대한 연마 하중뿐만 아니라, 연마 패드의 표면 온도에도 의존한다. 이는, 기판에 대한 연마액의 화학적 작용이 온도에 의존하기 때문이다. 따라서, 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 기판의 연마 레이트를 올려 더욱 일정하게 유지하기 위해, 기판 연마 중의 연마 패드의 표면 온도를 최적의 값으로 유지하는 것이 중요해진다.
그로 인해, 본건 출원인은, 우선, 일본 특허 출원 공개 제2012-176449호 공보(특허문헌 1)에 있어서, 연마 패드의 표면에 접촉하는 패드 접촉 부재에 온도 조정된 액체를 공급하여 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 패드 온도 조정 기구를 구비한 연마 장치를 제안하였다.
특허문헌 1에 있어서 제안된 패드 접촉 부재는 연마 레이트 향상을 중시하여 보다 빠르게 연마 패드의 표면 온도를 목표 온도로 상승시키기 위해, 레이아웃상 가능한 한 접촉 면적을 크게 취하도록 하고 있다. 즉, 패드 접촉 부재는 반경 방향에 있어서 연마 패드의 외주부로부터 연마 패드의 중심 근방까지 연장되고, 또한 패드 접촉 부재의 폭은 연마 중에 있어서의 연마 패드의 표면의 반경 방향을 따른 온도 구배를 상정하고, 연마 패드의 외주측에서 크고, 연마 패드의 중심을 향해 서서히 작게 되어 있다. 따라서, 패드 접촉 부재는 개략 삼각형의 평면 형상을 갖고, 내부에 액체 유로를 가진 판상체로 되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2012-176449호 공보
본건 출원인은 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 패드 접촉 부재를 사용하여 연마 패드를 승온시키고, 승온시킨 연마 패드에 의해 기판을 연마하는 공정을 반복하는 과정에서 이하와 같은 지식을 얻은 것이다.
연마 레이트 향상을 중시하여 빠르게 연마 패드의 표면을 승온시키기 위해, 레이아웃상 가능한 한 패드 접촉 부재의 접촉 면적을 크게 취하고 있었으므로, 연마 패드 전체적으로는 빠르게 승온하지만, 연마 패드의 온도 분포는 연마 패드의 외주부의 온도 상승이 중앙부의 온도 상승에 비해 큰 것이었다. 그로 인해, 패드 접촉 부재로 연마 패드를 전체적으로 승온시킬 수 있으므로, 연마 레이트는 향상되었지만, 연마 프로파일이 오목형으로 무너지는 것이 판명되었다. 즉, 기판의 피연마면의 중앙부가 외주부보다 깎여지므로, 중앙부가 오목해진다는 문제가 있다. 연마 패드를 승온하지 않는 경우에는, 연마 프로파일이 오목형으로 무너지는 일은 없고, 따라서, 연마 패드의 반경 방향 온도 분포나 기판이 연마 중에 받는 온도의 이력을 패드 접촉 부재가 없는 것에 유사하게 할 필요가 있는 것이 판명되었다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연마 패드의 표면 온도를 조정함으로써 연마 레이트를 향상시킬 수 있음과 함께 연마되는 기판의 연마 프로파일도 제어할 수 있는 연마 방법 및 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 연마 방법 및 연마 장치는 연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 방법에 있어서, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 연마 패드의 표면 온도 조정 공정과, 상기 조정된 표면 온도에 있는 상기 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 공정을 구비하고, 상기 연마 패드의 표면 온도 조정 공정은 상기 연마 공정 중, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 온도 변화율이 연마 패드 반경 방향에 있어서 일정해지도록, 기판이 접촉하는 상기 연마 패드의 영역의 일부분에 있어서의 표면 온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면 온도 조정 공정은 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하지 않은 상태로 목표의 연마 프로파일을 얻는 연마 조건으로 연마했을 때의 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일을 기준으로 하여, 상기 연마 공정 중, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 온도 변화율이 상기 기준이 되는 온도 프로파일에 대해 연마 패드 반경 방향에 있어서 일정해지도록, 기판이 접촉하는 상기 연마 패드의 영역의 일부분에 있어서의 표면 온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면 온도 조정 공정은 상기 연마 패드의 표면에 접촉하는 패드 접촉 부재를 사용하여 상기 연마 패드의 영역의 일부분을 가열 또는 냉각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일은 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 분포인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 온도 변화율은 상기 연마 패드의 온도 측정 포인트마다 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일은 상기 연마 패드의 반경 방향으로 복수의 에어리어를 정의하고, 상기 연마 패드의 온도 측정 포인트를 에어리어마다 적어도 1점 설치하고, 상기 온도 측정 포인트에서 측정된 측정값을 사용하여 작성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 온도 측정 포인트를 에어리어 내에 복수 설치하는 경우, 복수의 온도 측정 포인트에서 측정된 측정값을 개별로 사용하거나, 또는 상기 측정값의 평균값을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 공정 중, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 온도 변화율에 따라서, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 상기 연마 패드의 영역의 부분을 가변으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 온도 측정은 서모그래피, 또는 방사 온도계에서 행하는 것을 특징으로 한다.
*본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 부분은 상기 연마 패드의 반경 방향으로 동심원 환상의 복수의 에어리어를 규정하고, 규정한 복수의 에어리어 중 적어도 하나의 에어리어인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 형태는, 연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 방법에 사용되어, 상기 연마 패드의 온도 조정 에어리어를 결정하는 방법이며, 상기 연마 패드의 반경 방향으로 동심원 환상의 복수의 에어리어를 규정하고, 규정한 복수의 에어리어로부터 표면 온도를 조정하는 에어리어를 선택하고, 선택한 에어리어를 소정의 온도로 조정하고, 온도 조정된 상기 연마 패드에 접촉시킴으로써 연마 패드로부터 받는 열량을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하고, 상기 산출된 열량으로부터 기판의 회전에 수반하는 열량 적산값을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하여 기판의 반경 방향에 있어서의 열량 적산값 프로파일을 작성하고, 상기 열량 적산값 프로파일을 표면 온도를 조정하는 에어리어마다 작성하여 축적하는 제1 공정과, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하지 않은 상태로 목표의 연마 프로파일이 되는 연마 조건으로 연마했을 때의 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일을 취득하고, 상기 온도 프로파일로부터 기판의 회전에 수반하는 열량 적산값을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하여 기판의 반경 방향에 있어서의 열량 적산값 프로파일을 산출하는 제2 공정과, 상기 제1 공정에서 축적한 상기 열량 적산값 프로파일을 표준화한 열량 적산값 프로파일로부터, 상기 제2 공정에서 취득한 열량 적산값 프로파일을 표준화한 열량 적산값 프로파일에 동등하거나 또는 근사한 프로파일을 선택하는 제3 공정을 구비하고, 상기 제3 공정에서 선택된 프로파일에 기초하여 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 에어리어를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 에어리어는 복수이고, 상기 복수의 에어리어는 에어리어마다 다른 온도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 형태는 연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 방법에 있어서, 상기 연마 패드의 반경 방향으로 동심원 환상의 복수의 에어리어를 규정하고, 규정한 복수의 에어리어로부터 표면 온도를 조정하는 에어리어를 선택하고, 선택한 에어리어를 소정의 온도로 조정하고, 온도 조정된 상기 연마 패드에 접촉시킴으로써 연마 패드로부터 받는 열량을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하고, 상기 산출된 열량으로부터 기판의 회전에 수반하는 열량 적산값을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하여 기판의 반경 방향에 있어서의 열량 적산값 프로파일을 작성하고, 상기 열량 적산값 프로파일을 표면 온도를 조정하는 에어리어마다 작성하여 축적하는 제1 공정과, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하지 않은 상태로 목표의 연마 프로파일이 되는 연마 조건으로 연마했을 때의 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일을 취득하고, 상기 온도 프로파일로부터 기판의 회전에 수반하는 열량 적산값을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하여 기판의 반경 방향에 있어서의 열량 적산값 프로파일을 산출하는 제2 공정과, 상기 제1 공정에서 축적한 상기 열량 적산값 프로파일을 표준화한 열량 적산값 프로파일로부터, 상기 제2 공정에서 취득한 열량 적산값 프로파일을 표준화한 열량 적산값 프로파일에 동등하거나 또는 근사한 프로파일을 선택하는 제3 공정과, 상기 제3 공정에서 선택된 프로필에 기초하여 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 에어리어를 결정하고, 결정한 연마 패드 에어리어의 표면 온도를 조정하면서, 상기 연마 패드에 기판을 가압하여 연마하는 제4 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 에어리어는 복수이고, 상기 복수의 에어리어는 에어리어마다 다른 온도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 기판의 연마 중에, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일을 작성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일은 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 분포인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 온도 변화율은 상기 연마 패드의 온도 측정 포인트마다 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 기판의 연마 중에, 상기 온도 변화율에 따라서 상기 표면 온도를 조정하는 에어리어를 가변으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 연마 패드의 온도 측정은 서모그래피, 또는 방사 온도계에서 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 형태는 연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 장치에 있어서, 상기 연마 테이블 상의 상기 연마 패드에 상기 기판을 가압하는 톱 링과, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 패드 온도 조정 기구를 구비하고, 상기 패드 온도 조정 기구는 상기 연마 패드의 표면에 접촉하는 패드 접촉 부재와, 온도 조정된 액체를 상기 패드 접촉 부재에 공급하는 액체 공급 시스템을 갖고, 상기 온도 조정된 액체는 온수 및 냉수이고, 상기 온수 및 냉수는 혼합시키지 않고 밸브의 전환에 의해 선택적으로 상기 패드 접촉 부재에 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 밸브의 전환 시에는 상기 패드 접촉 부재 및 배관 내에 남은 온수를 상기 액체 공급 시스템으로 복귀시킨 후에, 상기 패드 접촉 부재에 냉수를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 밸브의 전환 시에는 상기 패드 접촉 부재 및 배관 내에 남은 냉수를 배수한 후에, 상기 패드 접촉 부재에 온수를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 형태는 연마 테이블 상의 연마 패드에 기판을 가압하여 기판을 연마하는 연마 장치에 있어서, 상기 연마 테이블 상의 상기 연마 패드에 상기 기판을 가압하는 톱 링과, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 패드 온도 조정 기구를 구비하고, 상기 패드 온도 조정 기구는 상기 연마 패드의 표면에 접촉하여 연마 패드를 가열 또는 냉각하는 패드 접촉 부재를 갖고, 상기 패드 접촉 부재는 개별로 온도 조정이 가능한 복수의 에어리어를 구비하여, 이들 복수의 에어리어 중 적어도 하나의 에어리어의 온도 조정을 행함으로써 상기 연마 패드의 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일의 조정을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기 패드 접촉 부재의 상기 복수의 에어리어는 온수 또는 냉수를, 에어리어마다 유량을 제어하면서 공급하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 이하에 열거하는 효과를 발휘한다.
1) 연마 패드의 표면 온도를 조정함으로써 연마 레이트를 향상시키면서 연마 프로파일을 컨트롤하는 것이 가능해진다.
2) 기판의 피연마막의 막 두께를 측정하지 않고, 연마 패드의 표면 온도를 측정한다는 방법에 의해 얻어진 데이터를 기초로 피연마막의 연마 프로파일을 조절할 수 있다.
3) 패드 접촉 부재의 영역마다 공급하는 액체의 유량차를 부여함으로써 기판의 온도 이력을 컨트롤할 수 있다. 또한, 패드 접촉 부재를 이동시켜 연마 패드의 온도를 조정함으로써 기판의 온도 이력을 컨트롤할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연마 장치를 도시하는 모식도.
도 2는 패드 접촉 부재에 액체를 공급하기 위한 액체 공급 시스템을 도시하는 모식도.
도 3의 (a)는 종래의 패드 접촉 부재, 연마 패드 및 연마 대상의 기판(웨이퍼)을 도시하는 도면이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 패드 접촉 부재를 도시하는 사시도이고, 도 3의 (c)는 도 3의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재의 내부에 형성된 유로 구성을 도시하는 평면도.
도 4의 (a)는 패드 접촉 부재의 전체를 도시하는 사시도이고, 도 4의 (b)는 패드 접촉 부재 내의 유로 및 유로 내에 장입된 시일 부재를 도시하는 도면이고, 도 4의 (c)는 유로를 변경한 개량형의 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 가열 영역을 도시하는 도면.
도 5의 (a), (b), (c)는 종래형의 패드 접촉 부재에 대해 개량형의 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 가열 영역 변경에 의한 효과를 확인한 결과를 나타내는 그래프.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 패드 접촉 부재를 도시하는 도면이고, 도 6의 (a)는 패드 접촉 부재의 사시도이고, 도 6의 (b)는 패드 접촉 부재의 내부에 형성된 유로 구성을 도시하는 사시도이고, 도 6의 (c)는 도 6의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 구성된 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 가열 영역을 도시하는 도면.
도 7은 도 4의 (a), (b)에 도시하는 개량형의 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 열 해석 결과에 의한 패드 온도 분포와, 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 열 해석 결과에 의한 패드 온도 분포를 비교한 도면이고, 연마 패드의 반경 방향 위치(㎜)와 연마 패드 상의 수막 온도(℃)의 관계를 나타내는 그래프.
도 8의 (a) 내지 (e)는 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재를 연마 패드 상에 있어서 반경 방향으로 이동시킨 경우의 평가 결과를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 패드 접촉 부재의 연마 패드 상에 있어서의 배치 위치를 동심원을 사용하여 도시하는 도면.
도 10의 (a), (b), (c)는 온도 이력의 개념을 도시하는 도면.
도 11의 (a)는 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재를 연마 패드 상에 있어서 반경 방향으로 이동시킨 경우의 연마 레이트의 평가 결과를 나타내고, 도 11의 (b)는 온도 이력 적분값의 평가 결과를 나타내고, 도 11의 (c)는 표준화된 온도 이력 적분값의 평가 결과를 나타내는 도면.
도 12의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 도 6의 (a), (b)에 도시한 패드 접촉 부재와, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 패드 접촉 부재를 대비하여 도시하는 도면.
도 13의 (a), (b), (c)는 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재의 내부에 형성된 유로 구성을 도시하는 사시도.
도 14의 (a)는 도 11의 (b)에 도시하는 온도 이력 적분값의 평가 결과에, 도 12의 (b)에 도시하는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 온도 이력 적분값의 평가 결과를 추가한 도면이고, 도 14의 (b)는 표준화된 온도 이력 적분값의 평가 결과를 나타내는 도면.
도 15의 (a), (b), (c)는 도 13에 도시하는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 패드 접촉 부재를 사용하여, 패드 접촉 부재에 공급하는 액체(온수)의 유량을 변경하여 연마 패드의 표면을 가열한 온도 평가 결과를 나타내는 도면.
도 16은 패드 접촉 부재를 연마 패드의 반경 방향으로 이동시키는 기구를 구비한 패드 온도 조정 기구를 도시하는 사시도.
도 17은 연마 패드의 반경 방향으로 왕복 이동시키는 자동 기구를 구비한 패드 온도 조정 기구를 도시하는 사시도.
도 18은 패드 접촉 부재를 연마 패드의 반경 방향에서 복수개로 구획하여, 연마 패드의 반경 방향의 내측 영역과 외측 영역으로 나누고, 개별로 액체(온수)를 공급 가능하게 하여, 연마 패드의 반경 방향 온도를 영역마다 제어하는 형태를 도시하는 도면.
도 19는 패드 접촉 부재를 히터 내장의 세라믹 히터로 구성하고, 패드 접촉 부재를 연마 패드의 반경 방향으로 복수개 배치함으로써 연마 패드의 반경 방향 온도를 영역(에어리어)마다 제어하는 형태를 도시하는 도면.
도 20의 (a)는 패드 접촉 부재에 온수와 냉수를 선택적으로 공급하기 위한 액체 공급 시스템을 도시하는 도면이고, 도 20의 (b)는 온수 공급으로부터 냉수 공급으로의 전환 및 냉수 공급으로부터 온수 공급으로의 전환을 행할 때의 각 밸브의 상태를 도시하는 도면.
도 21의 (a), (b)는 연마 패드의 표면 온도를 설정 온도로 제어하기 위해, 온수와 냉수를 전환하여 제어하는 방법을 도시하는 도면.
이하, 본 발명에 관한 연마 장치의 실시 형태를 도 1 내지 도 21을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 21에 있어서, 동일하거나 또는 상당하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연마 장치를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 장치는 반도체 웨이퍼 등의 기판을 보유 지지하여 회전시키는 톱 링(1)과, 연마 패드(3)를 지지하는 연마 테이블(2)과, 연마 패드(3)의 표면에 연마액(예를 들어, 슬러리)을 공급하는 연마액 공급 기구(4)와, 연마 패드(3)의 표면 온도를 조정하는 패드 온도 조정 기구(5)를 구비하고 있다.
톱 링(1)은 연마 헤드 지지 아암(7)에 지지되어 있다. 이 연마 헤드 지지 아암(7)에는 에어 실린더 및 모터(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 이들 에어 실린더 및 모터에 의해 톱 링(1)은 연직 방향으로 이동하고, 또한 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 기판은 톱 링(1)의 하면에 진공 흡착 등에 의해 보유 지지된다. 연마 테이블(2)에는 모터(도시하지 않음)가 연결되어 있고, 화살표로 나타내는 방향으로 회전 가능하게 되어 있다.
연마되는 기판은 톱 링(1)에 의해 보유 지지되고, 또한 톱 링(1)에 의해 회전된다. 한편, 연마 패드(3)는 연마 테이블(2)과 함께 그 축심 주위로 회전된다. 이 상태에서, 연마 패드(3)의 표면에는 연마액 공급 기구(4)로부터 연마액이 공급되고, 또한 기판의 표면은 톱 링(1)에 의해 연마 패드(3)의 표면(즉, 기판 연마면)에 대해 가압된다. 기판의 표면은 연마액의 존재 하에서의 연마 패드(3)와 기판의 미끄럼 접촉에 의해 연마된다.
패드 온도 조정 기구(5)는 연마 패드(3)의 표면에 접촉하는 패드 접촉 부재(11)와, 이 패드 접촉 부재(11)에 온도 조정된 액체를 공급하는 액체 공급 시스템(30)을 구비하고 있다. 패드 접촉 부재(11)는 상기 패드 접촉 부재(11)를 승강시키는 승강 기구로서의 에어 실린더(52)에 아암(54)을 통해 연결되어 있다. 또한, 패드 접촉 부재(11)는 이동 기구로서의 모터(53)에 연결되어 있고, 이 모터(53)에 의해 패드 접촉 부재(11)는 연마 패드(3)의 상방의 소정의 상승 위치와, 연마 테이블(2)의 직경 방향 외측의 소정의 후퇴 위치 사이에서 이동된다.
도 2는 패드 접촉 부재(11)에 액체를 공급하기 위한 액체 공급 시스템(30)을 도시하는 모식도이다. 이 액체 공급 시스템(30)은 액체 공급 탱크(31)와, 액체 공급 탱크(31)와 패드 접촉 부재(11)를 연결하는 공급 라인(32) 및 복귀 라인(33)을 구비하고 있다. 열 매체로서의 액체는 액체 공급 탱크(31)로부터 공급 라인(32)을 통해 패드 접촉 부재(11)에 공급되고, 패드 접촉 부재(11)로부터 복귀 라인(33)을 통해 액체 공급 탱크(31)로 복귀된다. 이와 같이, 액체는 액체 공급 탱크(31)와 패드 접촉 부재(11) 사이를 순환한다. 액체 공급 탱크(31)는 액체를 가열하는 히터(도시하지 않음)를 갖고 있고, 액체는 히터에 의해 소정의 온도로 가열된다. 즉, 액체 공급 탱크(31)는 온도 조절기로서 기능한다.
액체 공급 시스템(30)은 공급 라인(32)을 흐르는 액체의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(35)와, 유량 조정 밸브(35)를 통과한 액체의 압력을 측정하는 압력계(36)와, 복귀 라인(33)을 흐르는 액체의 유량을 측정하는 유량계(37)와, 연마 패드(3)의 표면 온도를 측정하는 패드 표면 온도계로서의 방사 온도계(39)와, 방사 온도계(39)에 의해 측정된 패드 표면 온도에 기초하여 유량 조정 밸브(35)를 제어하는 온도 컨트롤러(40)를 구비하고 있다. 공급 라인(32)을 흐르는 액체의 유량은 전공 레귤레이터(43)로 제어된 에어압이 유량 조정 밸브(35)로 보내져 밸브의 개방도가 결정됨으로써 조정된다. 또한, 공급 라인(32)에는 냉수 라인(41)이 접속되어, 냉수 라인(41)으로부터 공급 라인(32)으로 냉수가 공급 가능하게 되어 있다. 또한, 복귀 라인(33)에는 배수 라인(42)이 접속되어, 복귀 라인(33)을 흐르는 액체를 배수 가능하게 되어 있다.
방사 온도계(39)는 비접촉으로 연마 패드(3)의 표면 온도를 측정하고, 그 측정값을 온도 컨트롤러(40)로 보낸다. 온도 컨트롤러(40)는 연마 패드(3)의 표면 온도가 미리 설정된 목표 온도로 되도록, 연마 패드(3)의 표면 온도의 측정값에 기초하여, 전공 레귤레이터(43)를 제어한다. 전공 레귤레이터(43)는 온도 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호에 기초하여 제어한 에어압을 유량 조정 밸브(35)로 보낸다. 유량 조정 밸브(35)는 전공 레귤레이터(43)로부터 보내진 에어압에 의해 밸브의 개방도가 조정되어, 패드 접촉 부재(11)에 공급되는 액체의 유량을 제어한다. 연마 패드(3)의 표면 온도는 패드 접촉 부재(11)를 흐르는 액체와 연마 패드(3) 사이에서의 열교환에 의해 조정된다.
이와 같은 피드백 제어에 의해, 연마 패드(3)의 표면 온도는 소정의 목표 온도로 유지된다. 온도 컨트롤러(40)로서는, PID 컨트롤러를 사용할 수 있다. 연마 패드(3)의 목표 온도는 기판의 종류 또는 연마 프로세스에 따라서 CMP 컨트롤러(50)로 결정되고, 결정된 온도 설정 제어 신호는 온도 컨트롤러(40)에 입력된다.
상술한 바와 같이, 연마 패드(3)의 표면 온도는 패드 접촉 부재(11)에 공급되는 액체의 유량을 조정함으로써 제어된다. 패드 접촉 부재(11)에 공급되는 액체(열 매체)로서는, 물이 사용된다. 물의 온도는 액체 공급 탱크(31)의 히터에 의해, 예를 들어 약 80℃로 가열되어 온수로 된다. 보다 빠르게 연마 패드(3)의 표면 온도를 상승시키는 경우에는, 실리콘 오일을 열 매체로서 사용해도 된다. 실리콘 오일을 사용하는 경우에는, 실리콘 오일은 액체 공급 탱크(31)의 히터에 의해 100℃ 이상(예를 들어, 약 120℃)으로 가열된다. 패드 접촉 부재(11)에 온수와 냉수를 전환하여 공급 가능하게 하기 위해, 공급 라인(32), 복귀 라인(33), 냉수 라인(41), 배수 라인(42) 등에는 밸브(V1 내지 V5)가 설치되어 있다(후술함).
다음에, 본 발명의 패드 온도 조정 기구(5)에서 사용되고 있는 패드 접촉 부재(11)에 대해 설명한다.
본 발명자들은, 특허문헌 1에 기재되어 있는 패드 접촉 부재를 사용하여 가열 영역을 다양하게 변경함으로써, 도 1에 도시하는 형태의 패드 접촉 부재(11)를 창안한 것으로, 이하에 이 창안의 과정을 설명한다.
도 3의 (a)는 종래의 패드 접촉 부재(111), 연마 패드(3) 및 연마 대상의 기판(웨이퍼)(W)을 도시하는 도면이다. 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 패드 접촉 부재(111)를 도시하는 사시도이고, 도 3의 (c)는 도 3의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(111)의 내부에 형성된 유로 구성을 도시하는 평면도이다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 개략 삼각형의 평면 형상을 갖고, 내부에 유로를 갖는 판상체를 포함하는 패드 접촉 부재(111)는 연마 패드(3)의 외주측으로부터 중심부 근방까지 접촉 가능하게 되어 있다. 연마 대상의 기판(웨이퍼)(W)은 연마 패드(3)의 중심(O)을 사이에 두고 패드 접촉 부재(111)의 반대측에 위치하고 있다.
도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(111)는 연마 패드(3)의 표면에 접촉하는 접촉면을 갖는 판 부재(115)와, 내부에 액체의 유로가 형성된 유로 형성 부재(116)를 구비하고 있다. 판 부재(115)는 유로 형성 부재(116)의 하부에 고정되어 있다. 유로 형성 부재(116)의 상면에는 액체 유입구(123)와 액체 유출구(124)가 형성되어 있다.
도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 유로 형성 부재(116)의 내부에는 연마 패드(3)의 반경 방향으로 연장되는 구획부(118)가 배치되어 있고, 이 구획부(118)에 의해 유로 형성 부재(116)의 내부 공간은 제1 액체 유로(121) 및 제2 액체 유로(122)로 나뉘어져 있다. 제1 액체 유로(121) 및 제2 액체 유로(122)는 직렬로 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 액체 유로(121)의 하류측 단부는 제2 액체 유로(122)의 상류측 단부에 접속되어 있다. 제1 액체 유로(121)는 액체 유입구(123)에 연통되어 있고, 제2 액체 유로(122)는 액체 유출구(124)에 연통되어 있다. 제1 액체 유로(121) 내 및 제2 액체 유로(122) 내에는 각각 복수의 배플(125)이 배치되어 있다.
액체는 액체 유입구(123)를 통해 제1 액체 유로(121)에 공급된다. 액체는 제1 액체 유로(121) 및 제2 액체 유로(122)를 이 순서로 흘러, 액체와 연마 패드(3) 사이에서 열교환이 행해진다. 액체는 액체 유출구(124)로부터 배출된다.
도 4의 (a), (b)는 도 3의 (b), (c)에 도시하는 패드 접촉 부재(111)의 내부에 시일 부재를 장입함으로써, 패드 접촉 부재(111) 내의 유로를 변경한 상태를 도시하는 도면이고, 도 4의 (a)는 패드 접촉 부재(111)의 전체를 도시하는 사시도이고, 도 4의 (b)는 패드 접촉 부재(111) 내의 유로 및 유로 내에 장입된 시일 부재를 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(111)에 원래 형성되어 있던 액체 유입구[도면에서는 IN(오리지널)으로 나타냄] 및 액체 유출구[도면에서는 OUT(오리지널)으로 나타냄] 외에, 1개의 액체 유입구[도면에서는 IN(추가 가공)으로 나타냄]와 2개의 액체 유출구[도면에서는 OUT(추가 가공)으로 나타냄]를 형성한다.
또한, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(111)의 유로 내에 시일 부재(126, 127)를 장입한다. 시일 부재(126, 127)를 설치한 개량형의 패드 접촉 부재(111)에서는 액체 유입구[IN(추가 가공)]로부터 유입된 액체는 추가된 2개의 액체 유출구[OUT(추가 가공)]의 양쪽으로부터 유출되게 되어, 패드 접촉 부재(111)의 상부측에 있는 삼각형의 판상 부분의 내부에만 액체(온수)가 흐르고, 패드 접촉 부재(111)의 하부측에 있는 대략 사다리꼴의 판상 부분의 내부에는 액체(온수)는 흐르지 않는다.
도 4의 (c)는, 도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 유로를 변경한 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용한 경우의 가열 영역을 도시하는 도면이다. 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 종래형의 패드 접촉 부재(111)를 사용한 경우에는, 가열 영역은 연마 패드(3) 상의 동심원의 영역 A1인 것에 대해, 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용한 경우에는, 가열 영역은 연마 패드(103) 상의 동심원의 영역 A2로 된다. 즉, 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용함으로써, 연마 패드(103)의 외주부측이 가열되지 않게 된다. 도 4의 (c)에 있어서, 연마 대상의 기판(웨이퍼)(W)은 연마 패드(3)의 중심(O)을 사이에 두고 패드 접촉 부재(111)의 반대측에 위치하고 있다.
도 5의 (a), (b), (c)는 종래형의 패드 접촉 부재(111)에 대해 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용한 경우의 가열 영역 변경에 의한 효과를 확인한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5의 (a), (b), (c)에 있어서, Reference는 패드 접촉 부재 없음의 경우이고, Original Slider(3.5)는 도 3에 도시하는 종래형의 패드 접촉 부재를 사용한 경우이고, Sealed Slider(3.5) 및 Sealed Slider(7.0)는 도 4의 (a), (b)에 도시하는 개량형의 패드 접촉 부재를 사용한 경우이다. Sealed Slider(3.5)는 액체를 3.5리터/분만큼 흘리고, Sealed Slider(7.0)는 액체를 7.0리터/분만큼 흘린 경우이고, 모두 IN(추가 가공)으로부터 액체를 넣고, 2개의 OUT(추가 가공)의 양쪽으로부터 액체를 배출한다.
기판(웨이퍼)(W)의 연마를 개시하여 연마 패드의 온도가 안정된 시점에서, 즉 50초 경과한 시점에서 연마 패드 표면의 온도를 측정하였다. 또한, 연마 시간은 60초였다. 연마 패드의 중심으로부터 반경 방향을 따라서 거리가 약 50㎜인 점으로부터 약 340㎜인 점까지 등간격으로 9점에 걸쳐서 연마 패드의 온도를 측정한 결과를 도 5의 (a)에 나타낸다. 도 5의 (a)의 종축에 나타내는 온도는 임의 단위로 나타내고 있다. 이하, 본 실시 형태에 있어서 온도는 도 5의 (a)에 있어서의 경우와 마찬가지로 임의 단위로 나타낸다. 도 5의 (a)로부터 명백한 바와 같이, Original Slider(3.5)의 경우에는 연마 패드의 외주부의 온도 상승이 중앙부에 비해 크게 되어 있다. Sealed Slider(3.5) 및 Sealed Slider(7.0)의 경우에는, Original Slider(3.5)의 경우보다 온도 상승도가 약간 내려가지만, 연마 패드의 외주부의 온도 상승이 억제되어, 패드 접촉 부재 없음의 Reference의 경우의 온도 분포에 근접하고 있다. 그러나, Sealed Slider(3.5) 및 Sealed Slider(7.0)의 경우라도, 연마 패드 중심으로부터의 거리가 약 75㎜로부터 약 150㎜의 영역에서는 온도 상승도가 낮게 되어 있다. 즉, 패드 접촉 부재를 사용하고 있지 않은 Reference의 경우와 비교하여, 온도 상승도가 일정해지지 않은 영역, 즉 온도 상승도가 낮은 영역이 존재하는 것을 알 수 있다. 여기서 말하는 온도 상승도는 패드 접촉 부재를 사용하지 않은 경우의 연마 패드 반경 방향에 있어서의 연마 패드의 온도 프로파일과 비교하여 연마 패드의 반경 방향에 있어서의 각 점에서, 어느 정도 온도가 상승 변화되는지를 나타내는 온도 변화율이라고 할 수 있다.
도 5의 (b)에 패드 접촉 부재 없음의 경우에 대해 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 연마 패드의 온도 상승도(온도 변화율)를 나타낸다. 횡축은 연마 패드의 중심으로부터의 거리(연마 패드의 반경 방향 위치)를 나타내고, 종축은 패드 접촉 부재 없음의 Reference의 온도를 기준의 하나로 한 연마 패드의 온도 상승도를 나타낸다. 연마 패드의 온도 데이터는 도 5의 (a)에 도시된 데이터를 사용하고 있다. 도 5의 (b)로부터도 명백한 바와 같이, Original Slider(3.5)의 경우는 연마 패드의 외주부의 온도 상승도가 높게 되어 있다. Sealed Slider(3.5) 및 Sealed Slider(7.0)의 경우는, 연마 패드의 외주부의 온도 상승도가 억제되어, 상당히 평탄한 선에 근접하고 있지만, 연마 패드 중심으로부터의 거리가 약 75㎜로부터 약 150㎜인 영역(도면 중, 타원으로 나타냄)에서의 온도 상승도가 저하되어 있는 것이 보다 명료하게 나타나 있다.
도 5의 (c)에는 웨이퍼(W)의 연마를 개시하여 50초 경과한 시점에서의 연마 레이트를 나타낸다. 도 5의 (c)의 종축에 나타내는 연마 레이트는 임의 단위로 나타내고 있다. 이하, 본 실시 형태에 있어서 연마 레이트는 도 5의 (c)에 있어서의 경우와 마찬가지로 임의 단위로 나타낸다. 연마 시간은 60초였다. 도 5의 (c)로부터 명백한 바와 같이 패드 접촉 부재를 사용한 경우에는 어떤 경우라도 연마 레이트가 향상되어 있지만, 연마 프로파일의 관점에서 보면 연마 레이트의 분포 형상은 패드 접촉 부재를 사용하지 않은 Reference의 연마 레이트 분포 형상에 가까운 쪽이 바람직하다. 웨이퍼(W)의 외주부 부근을 제외하면 Sealed Slider(3.5) 및 Sealed Slider(7.0)의 연마 레이트 분포 형상은 Reference의 연마 레이트 분포 형상에 가까운 것이지만, Original Slider(3.5)의 분포 형상에서는 편차가 눈에 띄고 있다.
본 발명자들은, 도 5의 (a), (b), (c)에 도시하는 종래형의 패드 접촉 부재(111) 및 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용한 실험으로부터 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용함으로써, 기판의 중앙 영역의 과연마가 해소되어 연마 프로파일을 패드 접촉 부재를 사용하지 않은 경우에 근접시킬 수 있다는 것을 발견하였지만, 연마 패드 중심으로부터의 거리가 약 75㎜로부터 약 150㎜인 영역을 조금 더 가열시키면, 패드 접촉 부재 없음의 온도 분포에 더욱 근사시킬 수 있다는 지식을 얻은 것이다.
즉, 연마 패드의 반경 방향에 있어서의 소정의 영역을 온도 조정(가열)함으로써, 패드 접촉 부재 없음의 경우의 연마 패드 표면의 반경 방향에 있어서의 온도 프로파일을 기준으로 하여, 연마 패드 표면의 반경 방향 각 점에 있어서의 온도 상승도(온도 변화율)를 연마 패드의 반경 방향에 걸쳐서 일정하게 할 수 있는 것을 알 수 있었다.
도 6의 (a), (b)는 상기 지식에 기초하여 창안된 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 도시하는 도면이고, 도 6의 (a)는 패드 접촉 부재(11)의 사시도이고, 도 6의 (b)는 패드 접촉 부재(11)의 내부에 형성된 유로 구성을 도시하는 사시도이다.
도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 패드 접촉 부재(11)는 개략 사다리꼴 형상의 평면 형상을 갖고, 내부에 액체 유로를 가진 판상체로 되어 있다. 즉, 패드 접촉 부재(11)는 상변(11a)과 하변(11b)과 양 측변(11s, 11s)을 갖고, 상변(11a)과 하변(11b)이 평행한 개략 사다리꼴 형상의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 패드 접촉 부재(11)의 상변(11a)의 좌우의 단부측이 중앙부에 대해 경사진 변(11al, 11ar)으로 되어 있으므로, 패드 접촉 부재(11)의 평면 형상은 변형 육각형이라고 해야 하는 것이다.
도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 패드 접촉 부재(11)는 내부에 액체의 유로가 형성됨과 함께 연마 패드(3)의 표면에 접촉하는 하면을 갖는 유로 형성 부재(12)와, 유로 형성 부재(12)의 상면에 고정되는 판 부재(13)로 구성되어 있다. 판 부재(13)의 상면에는 액체 유입구(15)와 액체 유출구(16)가 형성되어 있다.
도 6의 (b)는 유로 형성 부재(12)를 도시하는 평면도이다. 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 유로 형성 부재(12)의 내부에는 수평 방향으로 연장하여 좌측의 단부가 상방으로 절곡된 복수의 구획부(14)가 형성되어 있다. 복수의 구획부(14)는 수평부의 단부 또는 절곡부의 상단부가 외측 프레임에 접속되어 있고, 이들 구획부(14)에 의해 몇 겹이나 절곡된 1개의 지그재그 유로를 형성하고 있다. 도 6의 (b)에 있어서 온수 IN으로 나타나 있는 부분이 액체 유입구(15)와 연통하여, 이 부분으로부터 액체(온수)가 유입되고, 온수 OUT으로 나타나 있는 부분이 액체 유출구(16)와 연통하여, 이 부분으로부터 액체(온수)가 유출되도록 되어 있다.
도 6의 (c)는 도 6의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 구성된 패드 접촉 부재(11)를 사용한 경우의 가열 영역을 도시하는 도면이다. 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(11)를 사용한 경우에는, 가열 영역은 연마 패드(3) 상의 동심원의 영역 A3이 된다. 즉, 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 사용함으로써, 연마 패드(3)의 외주부측이 가열되지 않게 된다. 도 6의 (c)에 있어서, 패드 접촉 부재(11)와 연마 대상의 기판(웨이퍼)(W)은 연마 패드(3)의 중심(O)을 개략 사이에 두도록 배치되어 있다.
도 7은 도 4의 (a), (b)에 도시하는 개량형의 패드 접촉 부재(111)를 사용한 경우의 열 해석 결과에 의한 패드 온도 분포와, 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 사용한 경우의 열 해석 결과에 의한 패드 온도 분포를 비교한 도면이고, 연마 패드의 반경 방향 위치(㎜)와 연마 패드 상의 수막 온도(℃)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7에 있어서, 현행 시일은 도 5에 있어서 설명한 Sealed Slider(3.5)를 사용한 경우를 도시하고, 변형 육각은 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 사용한 경우를 도시한다.
도 7로부터 명백한 바와 같이, Sealed Slider(3.5)를 사용한 현행 시일의 경우에는 연마 패드의 반경 방향 위치가 약 150㎜로 될 때까지 완만하게 연마 패드의 수막 온도가 상승하여, 반경 방향 위치가 약 200㎜까지 대략 일정 온도를 유지하고, 반경 방향 위치가 200㎜보다 커지면 점차 온도가 내려간다. 한편, 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 사용한 변형 육각의 경우에는 반경 방향 위치가 약 50㎜로부터 온도가 상승하기 시작하여 150㎜ 부근에서 최대 온도를 나타내고, 그 후 차차 온도는 감소하여 250㎜를 초과하면 일정 온도가 된다. 반경 방향 위치가 약 75㎜로부터 약 200㎜의 범위에서는, 현행 시일의 경우보다 변형 육각인 경우의 쪽이 연마 패드의 수막 온도가 높게 되어 있다. 이와 같이 패드 접촉 부재의 형상을 바꾼 것에 의한 효과가 연마 패드의 수막 온도에 현저하게 나타나 있다.
도 8의 (a) 내지 (e)는 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3) 상에 있어서 반경 방향으로 이동시킨 경우의 평가 결과를 나타내는 도면이다. 도 8의 (a) 내지 (e)에 있어서, Ref 슬라이더 없음은 패드 접촉 부재 없음의 경우의 평가 결과이고, 신형 0㎜, 신형 50㎜, 신형 100㎜는 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3) 상의 반경 방향에 있어서 도 9에 도시한 바와 같이 위치시킨 경우의 평가 결과이다. 도 9에 있어서, 부호 C1, C2, C3은 연마 패드(3)의 중심(O)으로부터 다른 반경(R)에서 그린 동심원이고, C1의 경우는 반경 R이 190㎜이고, C2의 경우는 반경 R이 240㎜이고, C3의 경우에는 반경 R이 290㎜이다. 동심원 C1은 연마 대상의 기판(W)의 중심을 지나는 동심원이다.
신형 0㎜는 패드 접촉 부재(11)의 하변(11b)의 중앙이 동심원 C1과 일치하도록 패드 접촉 부재(11)를 배치한 경우이다. 신형 50㎜는 패드 접촉 부재(11)의 하변(11b)의 중앙이 동심원 C1로부터 50㎜만큼 반경 방향 외측으로 시프트한 동심원 C2와 일치하도록 패드 접촉 부재(11)를 배치한 경우이다. 신형 100㎜는 패드 접촉 부재(11)의 하변(11b)의 중앙이 동심원 C1로부터 100㎜만큼 반경 방향 외측으로 시프트한 동심원 C3과 일치하도록 패드 접촉 부재(11)를 배치한 경우이다.
도 8의 (a)는 기판의 반경 방향 위치와 연마 레이트의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8의 (a)로부터 명백한 바와 같이, 패드 접촉 부재를 사용하지 않은 Ref 슬라이더 없음의 경우와 비교하여, 패드 접촉 부재를 사용한 신형 0㎜, 신형 50㎜, 신형 100㎜의 경우는, 모두 연마 레이트가 높게 되어 있다. 기판의 반경 방향 위치가 ±140㎜ 부근, 즉 기판의 에지부에서의 연마 레이트는 Ref 슬라이더 없음의 경우와, 신형 0㎜, 신형 50㎜, 신형 100㎜의 경우에서 동일한 분포 형상을 나타내고 있으므로, 패드 접촉 부재의 기판 연마 프로파일로의 영향은 적다고 생각된다. 한편, 기판의 중앙부에 있어서는, 연마 레이트는 신형 0㎜가 가장 높고, 다음에 신형 50㎜이고, 가장 낮은 것은 신형 100㎜이므로, 패드 접촉 부재의 설치 위치가, 기판의 중앙부의 연마 프로파일에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 여기서는 신형 50㎜의 연마 레이트 분포가, Ref 슬라이더 없음의 경우의 분포에 가장 가까운 것으로 되어 있고, 기판의 연마 프로파일도 보다 평탄하게 되어 있다.
도 8의 (b), 도 8의 (c), 도 8의 (d)은 기판의 연마 개시 후 50초 경과한 시점에서의 연마 패드의 반경 방향 위치와 연마 패드의 온도비의 관계를 나타내고 있다. 도 8의 (b)는 패드 접촉 부재가 없는 경우(Ref)와 신형 0㎜의 경우를 도시하고, 도 8의 (c)는 패드 접촉 부재가 없는 경우(Ref)와 신형 50㎜의 경우를 도시하고, 도 8의 (d)은 패드 접촉 부재가 없는 경우(Ref)와 신형 100㎜의 경우를 도시하고 있다. 연마 패드의 온도비는 신형 0㎜를 사용한 경우의 연마 패드의 온도 측정 개소 중 가장 중심에 가까운 점의 온도를 기준의 하나로 하고 있다. 온도를 측정하는 연마 패드의 반경 방향 위치는 기판이 접촉하는 범위에 대응하고 있다.
도 8의 (b) 내지 (d)로부터 명백한 바와 같이, 패드 접촉 부재를 사용하고 있지 않은 경우보다도 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 쪽이 연마 패드의 온도가 높아져, 온도 상승의 장소가 패드 접촉 부재의 설치 장소의 이동에 따라서 변화되어 있지만, 어떤 경우라도 연마 패드의 반경 방향 위치가 230㎜를 초과하면 온도비는 1 이하로 되어 외주부에 근접함에 따라서 온도가 내려가고 있는 것을 알 수 있다. 신형 0㎜, 50㎜, 100㎜ 중에서는, 도 8의 (b)에 도시하는 신형 50㎜의 연마 패드의 온도비 분포가 패드 접촉 부재가 없는 경우(Ref)의 분포에 가장 가까운 것으로 되어 있다.
도 8의 (e)는 기판(웨이퍼)의 중심이 접촉하는 부분에 있어서의 연마 패드의 온도의 시간적 변화를 도시하고 있다. 신형 0㎜, 50㎜, 100㎜인 경우의 온도 변화는 약간의 차는 있지만 겹친 것처럼 동일한 변화를 도시하고 있고, Ref의 경우의 온도 변화와 동일한 변화를 도시하고 있다.
도 8의 (b), (c), (d)에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(11)에 의해 가열되는 연마 패드(3)의 표면 온도는 연마 패드(3)의 반경 위치에 따라서 다르다. 도 9에 있어서 설명한 바와 같이, 연마 대상의 기판(W)의 중심은 동심원 C1 상에 위치한다. 기판(W)을 보유 지지하는 톱 링(1)은 연마 중, 도 1에 도시하는 위치에 머물러 있으므로, 기판(W)의 중심은 항상 동심원 C1 상에 위치한다. 톱 링(1)의 회전에 의해, 연마 대상의 기판(W)은 기판의 중심 주위로 회전하므로, 순간마다 기판의 중심으로부터 이격된 위치에 있는 기판 상의 어느 점이 접촉하는 연마 패드(3) 상의 점은 다르다. 즉, 기판 상의 어느 점은 순간마다 연마 패드(3) 상의 다른 반경 위치에 있는 점과 접촉하게 된다. 연마 패드(3)의 표면 온도는 연마 패드(3)의 반경 위치에 따라서 다르므로, 기판의 회전에 의해, 기판 상의 각 점은 시시각각 다른 온도에 접촉하게 되어, 소위 온도 이력을 받게 된다.
도 10의 (a), (b), (c)는 온도 이력의 개념을 도시하는 도면이다.
도 10의 (a)는 연마 패드(3)와 기판(웨이퍼)(W)과 패드 접촉 부재(11)를 도시하는 사시도이다. 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 연마 패드(3)는 자신의 중심 O1의 주위로 회전하고, 연마 패드(3)에 미끄럼 접촉하는 기판(W)은 자신의 중심 O2의 주위로 회전한다. 연마 패드(3) 상에는 중심 O1의 주위에 4개의 동심원 C1, C2, C3, C4가 그려져 있다. 연마 패드(3)의 표면은 패드 접촉 부재(11)에 의해 가열되어 있으므로, 도 10의 (a)의 상부의 그래프에 도시한 바와 같이, 연마 패드(3)의 표면 온도는 연마 패드(3) 상의 반경 위치에 따라서 다르다. 기판(W)이 연마 패드(3)의 표면에 접촉하고 있는 면인 피연마면 상의 각 점은, 기판(W)이 1회전하는 동안에 표면 온도가 각각 다른 연마 패드(3) 상의 반경 위치의 각 점과 접촉한다.
기판(W)의 중심 O2로부터의 반경 R을 변수(직경 300㎜의 기판의 경우, R＝0 내지 150㎜)로 하여, 기판의 회전 각도(0° 내지 360°)와 기판 상의 반경 R의 위치에 있는 점이 접촉하는 연마 패드(3) 상의 시시각각 변화되는 점에 있어서의 표면 온도의 관계는 온도 이력으로서 정의할 수 있고, 이 온도 이력은 기판의 회전 각도(0° 내지 360°)를 횡축에 취하고, 기판 상의 어느 점이 접촉하는 연마 패드(3) 상의 시시각각 변화되는 점에 있어서의 표면 온도[이하, 연마 패드(3)의 표면 온도라고도 적절히 칭함]를 종축에 취하면, 도 10의 (b)와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 기판 상의 반경 R＝0의 점은, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 연마 패드(3) 상의 동심원 C2 상에 항상 위치하므로, 기판의 회전 각도가 변화되어도 연마 패드(3)의 표면 온도는 변화되지 않는다. 따라서, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판의 회전 각도와 연마 패드(3)의 표면 온도의 관계는 횡축에 평행한 직선으로 나타낼 수 있다. R이 커짐에 따라서, 기판의 회전 각도와 연마 패드(3)의 표면 온도의 관계는 마루 골이 있는 파형으로 되어, 파형의 진폭도 커져 간다. 도시예에서는, R＝0, R＝5㎜, R＝150㎜의 3개의 선이 나타나 있다.
도 10의 (b)에서는 R＝0, R＝5㎜, R＝150㎜의 경우의 기판 상의 위치에 대해 기판의 회전 각도에 대한 온도 이력을 나타냈지만, 기판 상의 반경 위치 R에 있어서의 온도 이력을 회전 각도 0°∼360°의 범위에서 적산한 데이터를 도 10의 (c)에 도시한다. 즉, 도 10의 (b)에 있어서 각 선과 횡축 사이의 면적을 구하면, 기판의 반경 R이 0㎜, 5㎜, 150㎜인 경우에 대해 온도의 적산값을 구할 수 있다. 기판의 반경 R(기판 상의 반경 위치)과, 각 반경 R에 있어서 구한 적산값의 관계는, 기판 1회전 동안의 온도 이력 적분값으로서 정의할 수 있고, 이 온도 이력 적분값은 도 10의 (c)와 같이 나타낼 수 있다. 도 10의 (c)에서는, 기판의 중심의 온도 이력 적분값이 가장 크고, 기판 상의 반경 위치가 기판의 외주측으로 감에 따라서 온도 이력 적분값은 작게 되어 있는 예가 도시되어 있다. 여기서는 온도 이력 적분값으로 표현하고 있지만, 온도가 아니라 기판이 연마 패드로부터 받는 열량으로서 취해지면 열량 적산값으로 표현할 수도 있다.
이와 같이 기판이 연마 패드로부터 받는 열량을 산출하고, 산출된 열량으로부터 기판의 회전에 수반하는 열량 적산값을 기판의 반경 방향 위치마다 산출하여 기판의 반경 방향에 있어서의 열량 적산값 프로파일을 얻는다. 열량 적산값 프로파일을 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 에어리어마다 작성하여 축적하고, 기준이 되는 패드 접촉 부재를 사용하지 않은 경우의 열량 적산값 프로파일과 비교하여, 기준이 되는 열량 적산값 프로파일에 가장 가까운 프로파일을 축적한 열량 적산값 프로파일로부터 선택하고, 선택된 열량 적산값 프로파일에 기초하여 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 에어리어를 결정한다.
도 11의 (a), (b), (c)는 각각 도 6의 (a), (b)에 도시하는 본 발명의 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3) 상에 있어서 반경 방향으로 이동시킨 경우의 연마 레이트의 평가 결과[도 11의 (a)], 온도 이력 적분값의 평가 결과[도 11의 (b)], 표준화된 온도 이력 적분값의 평가 결과[도 11의 (c)]를 도시하는 도면이다. 이하, 톱 링(1)의 회전수 및 연마 테이블(2)의 회전수는 도 10의 (c)의 온도 이력 적분값을 구한 경우와 동일한 조건으로 하여 온도 이력 적분값의 평가를 행하고 있다.
도 11의 (a), (b), (c)에 있어서, Ref 슬라이더 없음, 신형 0㎜, 신형 50㎜, 100㎜는 각각 도 9에 있어서 설명한 것과 같다. 또한, 도 11의 (a)는 도 8의 (a)와 동일한 그래프이다.
도 11의 (a)로부터 명백한 바와 같이, 기판의 중앙부에 있어서는, 신형 0㎜, 50㎜, 100㎜ 사이의 연마 레이트에 편차가 있으므로, 기판의 연마 프로파일과 기판의 온도는 상관 관계가 있다고 생각된다. 신형 50㎜의 경우가, Ref 슬라이더 없음의 경우의 분포에 가장 가까운 것으로 되어 있고, 기판의 연마 프로파일도 보다 평탄하게 되어 있다. 한편, 연마 레이트의 관점에서 생각하면 기판 중앙부에서는 신형 0㎜의 경우가 가장 높게 되어 있다.
도 11의 (b)에 기판의 반경 방향 위치에 있어서의 온도 이력 적분값을 나타낸다. 도 11의 (b)로부터 온도 이력 적분값은 기판의 중심에 가까운 부분에서는 신형 0㎜의 경우가 높고, 반경 R이 약 50 내지 80㎜의 범위에서는 신형 50㎜의 경우가 높고, 반경 R이 약 80㎜ 이상의 범위에서는 신형 100㎜의 경우가 높게 되어 있다. 도 11의 (c)는 도 11의 (b)의 데이터를 표준화한 것이다.
도 11의 (c)에 나타내는 표준화된 데이터로부터 명백한 바와 같이 신형 50㎜를 사용하는 경우가 Ref 슬라이더 없음의 경우에 가장 근사시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 연마 레이트를 향상시킨다는 관점에서는 기판의 중앙부의 온도가 높은 신형 0㎜를 사용한 경우가 특히 높으므로, 패드 접촉 부재의 설치 장소를 신형 0㎜로 확보하면서 기판의 반경 방향 외측의 온도를 더욱 상승시키면 된다고 생각된다.
도 12의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 도 6의 (a), (b)에 도시한 패드 접촉 부재(11)와, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 패드 접촉 부재(11)를 대비하여 도시하는 도면이다. 도 12의 (a)는 도 6의 (a), (b)에 도시한 패드 접촉 부재(11), 연마 패드(3) 및 연마 대상의 기판(웨이퍼)(W)을 도시하는 평면도이고, 도 12의 (b)는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 패드 접촉 부재(11), 연마 패드(3) 및 연마 대상의 기판(웨이퍼)(W)을 도시하는 평면도이다.
도 12의 (a)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)는 개략 사다리꼴 형상의 평면 형상이었지만, 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)는 개략 육각 형상의 평면 형상을 이루고 있다. 즉, 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)는 상변(11a)과 하변(11b)과 양 측변(11s, 11s)을 갖고 있다. 양 측변(11s, 11s)은 상변(11a)의 양단부로부터 상변(11a)에 대해 개략 직교하여 연마 패드(3)의 외주측으로 연장되는 제1 측변(11s1, 11s1)과, 상기 제1 측변(11s1, 11s1)의 단부부터 내측으로 절곡된 제2 측변(11s2, 11s2)을 갖고 있다. 따라서, 패드 접촉 부재(11)는 개략 육각 형상의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 상변(11a)은 도 11의 (a)에 도시한 것과 마찬가지로 좌우의 단부측이 중앙부에 대해 경사진 변(11al, 11ar)으로 되어 있으므로, 변형 팔각형이라고 해야 하는 것이다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)로부터 명백한 바와 같이, 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)는, 도 12의 (a)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)에, 제1 측변(11s1, 11s1)과 상기 좌우의 제1 측변(11s1, 11s1)을 연결하는 직선으로 둘러싸인 직사각 형상의 부분이 부가된 형상으로 되어 있다. 즉, 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)는 연마 패드(3)의 외주부도 가열할 수 있도록, 패드 접촉 부재(11)의 가열 면적이 넓게 되어 있다.
도 13의 (a), (b), (c)는 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)의 내부에 형성된 유로 구성을 도시하는 사시도이다.
도 13의 (a)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)에 있어서는, 내부에 설치된 복수의 구획부(14)는 횡방향으로 연장되고, 각 구획부(14)의 일단부는 외측 프레임에 접속되어 있고, 이들 구획부(14)에 의해 몇 겹이나 절곡된 1개의 지그재그 유로를 형성하고 있다. 액체는 유입구(IN)로부터 유입되고, 지그재그 유로를 흘러 유출구(OUT)로부터 유출된다.
도 13의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)에 있어서는, 내부에 설치된 복수의 구획부(14)는 종방향으로 연장되고, 각 구획부(14)의 일단부는 외측 프레임에 접속되어 있고, 이들 구획부(14)에 의해 몇 겹이나 절곡된 1개의 지그재그 유로를 형성하고 있다. 액체는 유입구(IN)로부터 유입되고, 지그재그 유로를 흘러 유출구(OUT)로부터 유출된다.
도 13의 (c)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)에 있어서는, 내부에 횡방향으로 연장되는 제1 구획부(14A)가 설치되어 있고, 제1 구획부(14A)의 양단부는 외측 프레임에 접속되어 있다. 즉, 패드 접촉 부재(11)의 내부는 제1 구획부(14A)에 의해 상하 2개의 공간(에어리어)으로 구획되어 있다. 그리고, 상하의 공간에는 각각 종방향으로 연장되는 복수의 제2 구획부(14B)가 설치되고, 각 제2 구획부(14B)의 일단부는 외측 프레임 또는 제1 구획부(14A)에 접속되어 있다. 따라서, 상하의 공간에는 각각 복수의 구획부(14B)에 의해 몇 겹이나 절곡된 1개의 지그재그 유로가 형성되어 있다. 액체는 상하의 공간에 형성된 2개의 유입구(IN)로부터 유입되고, 병렬하는 2개의 지그재그 유로를 흘러 2개의 유출구(OUT)로부터 유출된다.
도 14의 (a)는 도 11의 (b)에 도시하는 온도 이력 적분값의 평가 결과에, 도 12의 (b)에 도시하는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 패드 접촉 부재(11)를 사용한 경우의 온도 이력 적분값의 평가 결과를 추가한 도면이다. 도 14의 (a)에 있어서, 신형 0㎜＋100㎜가 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)에 의해 얻을 수 있다고 예상되는 온도 이력 적분값이다. 도 12의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)는 도 9에 도시하는 신형 0㎜와 신형 100㎜를 조합한 것과 근사하다고 생각할 수 있으므로, 도 14의 (a)에 있어서는, 신형 0㎜＋100㎜를 예상 온도 이력으로서 나타낸 것이다.
도 14의 (b)는 도 14의 (a)의 데이터를 표준화한 것이다. 도 14의 (b)에 나타내는 표준화된 데이터로부터 명백한 바와 같이, 신형 0㎜＋100㎜를 사용하는 경우의 표준화한 온도 이력 적분값의 프로파일도 신형 50㎜의 경우와 마찬가지로 Ref 슬라이더 없음의 경우의 표준화한 온도 이력 적분값의 프로파일에 근사시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 13에 도시하는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 패드 접촉 부재(11)를 사용하여, 패드 접촉 부재(11)에 공급하는 액체(온수)의 유량을 변경하여 연마 패드(3)의 표면을 가열한 온도 평가 결과에 대해 도 15의 (a), (b), (c)를 참조하여 설명한다.
패드 접촉 부재(11)는 패드 접촉 부재(11)의 하변(11b)의 중앙이 연마 패드의 원(반경:290㎜)과 일치하도록 배치되어 있다.
도 15의 (a)에 다양한 패드 접촉 부재를 사용한 경우의 기판 반경 방향 위치와 기판 표면이 받는 온도 이력 적분값의 관계를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 패드 접촉 부재(11) 중, 도 13의 (a)에 도시하는 패드 접촉 부재를 사용한 경우를 가로 흐름이라고 칭하고, 도 13의 (b)에 도시하는 패드 접촉 부재를 사용한 경우를 세로 흐름이라고 칭하고, 도 13의 (c)에 도시하는 패드 접촉 부재를 사용한 경우를 3종류로 나누어 센터만, 에지만, 양쪽이라고 칭한다. 센터만이라 함은, 제1 구획부(14A)에 의해 구획되는 공간 중 연마 패드의 중앙측의 공간에 형성된 유로만 온수가 흐르도록 한 경우이고, 에지만이라 함은, 제1 구획부(14A)에 의해 구획되는 공간 중 연마 패드의 외주측의 공간에 형성된 유로만 온수가 흐르도록 한 경우이고, 양쪽이라 함은, 제1 구획부(14A)에 의해 구획되는 공간의 양쪽에 온수가 흐르도록 한 경우이다. 또한, 신형 0㎜의 경우를 나타내고 있지만, 신형 0㎜는 도 6에 있어서 설명한 형상의 패드 접촉 부재를 도 8에서 설명한 장소에 설치한 경우이다. 어떤 경우도 패드 접촉 부재에 흘리는 온수의 유량은 5.0리터/분이다.
도 15의 (a)로부터 명백한 바와 같이, 온수를 공급하는 에어리어를 바꿈으로써, 패드 온도 이력 적분값을 컨트롤하는 것이 가능하다. 또한, 온수 유량을 바꿈으로써도 미세하게 온도 이력 적분값을 컨트롤할 수 있다고 생각된다. 도 15의 (a)에 나타내는 데이터는 연마하고 있지 않은 경우의 데이터이지만, 연마한 경우에 있어서도 온수를 공급하는 에어리어를 바꿈으로써, 온도 이력 적분값은 컨트롤 가능하고, 결과적으로 연마 프로파일도 컨트롤 가능하다고 생각된다.
도 15의 (b)는 양쪽, 센터만, 에지만인 경우의 연마 패드 반경 방향 위치에 있어서의 연마 패드의 온도를 나타내고 있다. 도 15의 (b)로부터 명백한 바와 같이, 에지만의 경우에는 연마 패드 반경 방향 위치가 약 150㎜ 부근으로부터 연마 패드의 온도가 상승하기 시작하여 약 250㎜ 부근에서 온도 상승의 마루가 보인다. 센터만의 경우에는 연마 패드 반경 방향 위치가 약 80㎜로 되면 연마 패드의 온도 상승이 시작되고, 약 150㎜ 부근으로부터 최대 온도로 되어 연마 패드 반경 방향 위치가 약 200㎜로 되면 내려가기 시작한다. 양쪽의 경우는, 센터만의 경우와 에지만의 경우의 특징을 맞춘 곡선이 되어, 연마 패드의 일정 고온 상태가 길게 계속된다.
도 15의 (c)는 양쪽, 가로 흐름, 세로 흐름의 경우 연마 패드 반경 방향 위치에 있어서의 연마 패드의 온도를 나타내고 있다. 도 15의 (c)로부터 명백한 바와 같이, 어떤 경우에 있어서도 연마 패드의 온도는 동일한 온도 변화 곡선으로 되지만, 연마 패드 반경 방향 위치가 170㎜ 이상의 범위에서는, 가로 흐름, 세로 흐름보다 양쪽의 경우의 쪽이 약간 연마 패드의 온도가 높아진다. 가로 흐름, 세로 흐름의 경우는 패드 접촉 부재의 전체에 온수가 공급되지만 패드 접촉 부재의 설치 장소를 변경함으로써 연마 패드의 온도를 조절할 수 있다.
도 15에 나타내는 결과는, 어떤 경우든 온수의 유량이 5리터/분이므로, 제1 구획부(14A)에 의해 구획되는 2개의 공간에 각각 다른 유량의 온수를 흘림으로써 연마 패드의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 흘리는 액체의 온도를 바꿈으로써 연마 패드의 온도를 조절할 수 있다.
상기 실시 형태에 있어서는, 패드 접촉 부재(11)의 형상을 변형 육각형[도 6의 (a), (b)]이나 변형 팔각형[도 13의 (a), (b), (c)]으로 하고, 또한 액체(온수)의 유로를 변경함으로써, 패드 접촉 부재 없음의 경우에 있어서의 연마 패드의 반경 방향 온도 분포에 근사시키고 있다. 그러나, 이상적인 연마 패드의 반경 방향 온도 분포는 연마 프로세스에 따라서 다르다. 그로 인해, 도 6의 (a), (b)나 도 13의 (a), (b), (c)에 도시하는 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드의 반경 방향으로 이동 가능하게 하여, 연마 패드의 반경 방향 온도 분포를 제어 가능하게 하는 것이 바람직하다.
도 16은 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드의 반경 방향으로 이동시키는 기구를 구비한 패드 온도 조정 기구(5)를 도시하는 사시도이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(11)를 지지하는 아암(54)은 화살표로 나타낸 바와 같이, 수동으로 연마 패드(3)의 반경 방향으로 왕복 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 패드 접촉 부재(11)에 의해 연마 패드(3)를 가열하는 연마 패드(3)의 반경 방향의 영역을 적절히 선택하여, 연마 패드의 반경 방향 온도 분포를 컨트롤할 수 있다.
도 17은 연마 패드의 반경 방향으로 왕복 이동시키는 자동 기구를 구비한 패드 온도 조정 기구(5)를 도시하는 사시도이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(11)를 지지하는 아암(54)은 모터(55)에 의해 연마 패드(3)의 반경 방향으로 왕복 이동 가능하게 되어 있다. 모터(55)는 모터 컨트롤러(56)에 의해, 그 구동이 제어되도록 되어 있다. 또한, 연마 패드(3)의 상방에는 복수의 서모그래프 또는 방사 온도계(57)가 배치되어 있고, 연마 패드(3)의 표면 온도 분포가 측정 가능하게 되어 있다. 모터 컨트롤러(56) 및 방사 온도계(57)는 주컨트롤러(58)에 접속되어 있다. 도 17에 도시하는 구성에 의해, 방사 온도계(57)의 측정 결과를 주컨트롤러(58)에 입력하고, 주컨트롤러(58)에 의해 모터 컨트롤러(56)를 제어함으로써, 연마 패드(3)의 표면 온도 분포 측정 결과를 피드백하여, 원하는 연마 패드의 반경 방향 온도 분포가 되도록, 패드 접촉 부재(11)를 이동시킬 수 있다.
도 18은 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3)의 반경 방향에서 복수개로 구획하여, 연마 패드(3)의 반경 방향의 내측 영역과 외측 영역으로 나누고, 개별로 액체(온수)를 공급 가능하게 하여, 연마 패드(3)의 반경 방향 온도를 영역마다 제어하는 형태를 도시하는 도면이다. 도 18에 도시하는 패드 접촉 부재(11)의 구체적인 형태는, 도 13에 도시한 것과 동일하다. 도 18에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(11)는 연마 패드(3)의 반경 방향의 내측에 위치하는 패드 접촉부(11A; '제1 온도 조정 기구'에 해당함)와 연마 패드(3)의 반경 방향의 외측에 위치하는 패드 접촉부(11B; '제2 온도 조정 기구'에 해당함)를 구비하고 있다. 패드 접촉부(11A, 11B)에는 개별로 액체(온수)가 공급 가능하게 되어 있다. 즉, 패드 접촉부(11A, 11B)에는 액체 공급 탱크(31)로부터 공급 라인(32A, 32B)을 통해 액체(온수)가 개별로 공급 가능하게 되어 있다. 공급 라인(32A, 32B)에는 비례 제어 밸브(61A, 61B)가 각각 설치되어 있고, 비례 제어 밸브(61A, 61B)에 의해 패드 접촉부(11A, 11B)에 공급하는 액체(온수)의 유량이 개별로 제어 가능하게 되어 있다. 연마 패드(3)의 상방에는 복수의 서모그래프 또는 방사 온도계(57)가 설치되어 있고, 연마 패드(3)의 표면 온도 분포가 측정 가능하게 되어 있다. 방사 온도계(57) 및 비례 제어 밸브(61A, 61B)는 온도 컨트롤러(62)에 접속되어 있다. 도 18에 도시하는 구성에 의해, 연마 패드(3)의 반경 방향의 내측에 위치하는 패드 접촉부(11A)와 연마 패드(3)의 반경 방향의 외측에 위치하는 패드 접촉부(11B)에 개별로 유량 제어된 액체(온수)를 공급 가능하게 하여, 연마 패드(3)의 반경 방향 온도를 영역(에어리어)마다 제어할 수 있다. 도 18에 있어서는, 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3)의 반경 방향의 내측 영역과 외측 영역의 2영역으로 구획하였지만, 반경 방향의 3영역 이상으로 구획해도 된다. 도 18에 도시한 바와 같이, 공급 라인(32A, 32B)에는 냉수도 공급 가능하게 되어 있다. 도 18에서는, 온수와 냉수의 혼합비를 바꾸는 비례 제어 밸브(61A, 61B)가 도시되어 있지만, 도 2에 도시한 바와 같이 온수, 냉수를 전환 밸브로 전환하고, 또한 유량 조정 밸브로 유량을 조정하도록 구성한 전환 시스템으로 해도 된다.
도 19는 패드 접촉 부재(11)를 히터 내장의 세라믹 히터로 구성하고, 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3)의 반경 방향으로 복수개 배치함으로써 연마 패드(3)의 반경 방향 온도를 영역(에어리어)마다 제어하는 형태를 도시하는 도면이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 세라믹 히터를 포함하는 복수의 패드 접촉 부재(11)를 연마 패드(3)의 반경 방향으로 병치한다. 각 패드 접촉 부재(11)에는 전원 장치(63)로부터 전력이 공급되도록 되어 있다. 연마 패드(3)의 상방에는 복수의 서모그래프 또는 방사 온도계(57)가 설치되어 있고, 연마 패드(3)의 표면 온도 분포가 측정 가능하게 되어 있다. 방사 온도계(57) 및 전원 장치(63, 63)는 온도 컨트롤러(62)에 접속되어 있다. 도 19에 도시하는 구성에 의해, 방사 온도계(57)의 측정 결과를 온도 컨트롤러(62)에 입력하고, 온도 컨트롤러(62)에 의해 전원 장치(63, 63)를 제어함으로써, 연마 패드(3)의 표면 온도 분포 측정 결과를 피드백하고, 원하는 연마 패드의 반경 방향 온도 분포가 되도록, 세라믹 히터를 포함하는 패드 접촉 부재(11, 11)를 제어할 수 있다.
본 발명의 패드 온도 조정 기구(5)는 패드 접촉 부재(11)에 온수와 냉수를 전환하여 공급할 수 있도록 구성되어 있고, 연마 패드(3)의 표면을 가열하는 것 외에, 연마 패드(3)의 표면을 냉각할 수 있다.
도 20의 (a)는 패드 접촉 부재(11)에 온수와 냉수를 선택적으로 공급하기 위한 액체 공급 시스템을 도시하는 도면이다. 도 20의 (a)는 도 2에 도시하는 액체 공급 시스템을 간략화한 도면이다. 도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, 공급 라인(32)에는 밸브 V1이 설치되어 있고, 온수는 밸브(V1)를 통해 패드 접촉 부재(11)에 공급되도록 되어 있다. 공급 라인(32)을 흐르는 온수는 밸브(V2)를 통해 액체 공급 탱크(31)(도 2 참조)로 복귀되어, 온수 순환 가능하게 되어 있다. 냉수 라인(41)에는 밸브(V3)가 설치되어 있고, 냉수는 밸브(V3)를 통해 패드 접촉 부재(11)에 공급되도록 되어 있다. 복귀 라인(33)에는 밸브(V4)가 설치되어 있고, 패드 접촉 부재(11)에 공급된 온수는 밸브(V4)를 통해 액체 공급 탱크(31)(도 2 참조)로 복귀되도록 되어 있다. 복귀 라인(33)을 흐르는 냉수는 밸브(V5)를 통해 배수 가능하게 되어 있다. 이상과 같이, 밸브(V1)는 온수 공급용 밸브, 밸브(V2)는 온수 순환용 밸브, 밸브(V3)는 냉수 공급용 밸브, 밸브(V4)는 온수 복귀용 밸브, 밸브(V5)는 배수용 밸브이다.
도 20의 (b)는 온수 공급으로부터 냉수 공급으로의 전환 및 냉수 공급으로부터 온수 공급으로의 전환을 행할 때의 각 밸브의 상태를 도시하는 도면이다. 도 20의 (b)에 도시한 바와 같이, 패드 접촉 부재(11)에 공급하는 액체를 온수부터 냉수로 전환할 때에는, 밸브(V1)를 개방으로부터 폐쇄, 밸브(V2)를 폐쇄로부터 딜레이(지연)를 갖게 하여 개방, 밸브(V3)를 폐쇄로부터 개방, 밸브(V4)를 개방으로부터 딜레이(지연)를 갖게 하여 폐쇄, 밸브(V5)를 폐쇄로부터 딜레이(지연)를 갖게 하여 개방으로 한다. 또한, 패드 접촉 부재(11)에 공급하는 액체를 냉수부터 온수로 전환할 때에는, 밸브(V1)를 폐쇄로부터 개방, 밸브(V2)를 개방으로부터 폐쇄, 밸브(V3)를 개방으로부터 폐쇄, 밸브(V4)를 폐쇄로부터 딜레이(지연)를 갖게 하여 개방, 밸브(V5)를 개방으로부터 딜레이(지연)를 갖게 하여 폐쇄로 한다. 이와 같이, 밸브(V1 내지 V5)의 전환에는 적절히 딜레이(지연)를 갖게 하고 있다. 온수 공급으로부터 냉수 공급으로 전환할 때에는, 패드 접촉 부재(11) 및 배관 내에 남은 온수를 온도 조절기로 복귀시킨다. 냉수 공급으로부터 온수 공급으로 전환할 때에는, 패드 접촉 부재(11) 및 배관 내에 남은 냉수를 배수하여, 온도 조절기 내의 온수의 온도 저하를 방지하도록 하고 있다.
다음에, 연마 패드(3)의 표면 온도를 설정 온도로 제어하기 위해, 온수와 냉수를 전환 제어하는 방법을 도 21의 (a), (b)를 참조하여 설명한다.
도 21의 (a)는 연마 패드(3)의 표면 온도의 변화를 도시하는 도면이고, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 연마 패드(3)의 표면 온도를 나타내고, 종축에는 연마 패드(3)의 표면 설정 온도 Ts1, Ts2가 기재되어 있다.
도 21의 (a)에 도시한 바와 같이, 연마 패드(3)의 현재 온도가 설정 온도 Ts2보다 낮은 경우, 즉 설정 온도>현재 온도인 경우, 온수 공급을 개시한다(Step1 개시). 그리고, 연마 패드(3)의 현재 온도가 설정 온도 Ts1보다 높아진 경우, 즉 설정 온도<현재 온도인 경우, 냉수 공급을 개시한다(Step2 개시).
도 21의 (b)는 도 21의 (a)의 A부 확대도이다. 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이, 설정 온도 Ts1에는 제어 상한과 제어 하한을 설정한다. 연마 패드(3)의 현재 온도가 설정 온도 Ts1의 제어 상하한에 도달하면 밸브 전환의 신호를 낸다. CMP 컨트롤러(50)(도 2 참조)는 밸브 전환 신호의 상태에 따라서, 온수ㆍ냉수의 밸브를 전환한다. 이 밸브의 전환은 도 20의 (a), (b)에서 도시한 바와 같다.
지금까지 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않고, 그 기술 사상의 범위 내에 있어서, 다양한 다른 형태로 실시되어도 되는 것은 물론이다.
1 : 톱 링
2 : 연마 테이블
3 : 연마 패드
4 : 연마액 공급 기구
5 : 패드 온도 조정 기구
11 : 패드 접촉 부재
11a : 상변
11al, 11ar : 변
11b : 하변
11s1 : 제1 측변
12 : 유로 형성 부재
13 : 판 부재
14 : 구획부
14A : 제1 구획부
14B : 제2 구획부
15 : 액체 유입구
16 : 액체 유출구
30 : 액체 공급 시스템
31 : 액체 공급 탱크
32 : 공급 라인
32A, 32B : 공급 라인
33 : 복귀 라인
35 : 레귤레이터
36 : 압력계
37 : 유량계
39 : 방사 온도계
40 : 온도 컨트롤러
41 : 냉수 라인
42 : 배수 라인
43 : 전공 레귤레이터
50 : CMP 컨트롤러
52 : 에어 실린더
53 : 모터
54 : 아암
55 : 모터
56 : 모터 컨트롤러
57 : 방사 온도계
58 : 주컨트롤러
61A : 비례 제어 밸브
61B : 비례 제어 밸브
62 : 온도 컨트롤러
63 : 전원 장치
103 : 연마 패드
111 : 패드 접촉 부재
115 : 판 부재
116 : 유로 형성 부재
118 : 구획부
121 : 제1 액체 유로
122 : 제2 액체 유로
123 : 액체 유입구
124 : 액체 유출구
125 : 배플
126 : 시일 부재
127 : 시일 부재
V1 내지 V5 : 밸브

Claims (16)

  1. 기판을 연마하는 연마 장치이며,
    연마 패드를 지지하고, 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 기판을 상기 연마 패드의 표면에 가압하여, 상기 기판을 연마하는 톱 링과,
    상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 제1 온도 조정 기구 및 제2 온도 조정 기구를 갖고,
    상기 제1 온도 조정 기구 및 상기 제2 온도 조정 기구는, 상기 연마 패드의 반경 방향을 따라서 배치되어 있고,
    상기 제2 온도 조정 기구는, 상기 제1 온도 조정 기구보다도 상기 연마 패드의 반경 방향 외측에 배치되어 있고,
    상기 제1 온도 조정 기구와 상기 제2 온도 조정 기구는 상기 연마 패드의 온도를 개별로 제어 가능한, 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마 패드의 반경 방향 내측의 영역의 온도를 측정하는 제1 온도계와,
    상기 제1 온도계보다도 상기 연마 패드의 반경 방향 외측의 온도를 측정하는 제2 온도계와,
    상기 제1 온도계 및 상기 제2 온도계가 접속되는 컨트롤러를 갖고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제1 온도 조정 기구의 동작을 제어하고,
    상기 제2 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제2 온도 조정 기구의 동작을 제어하도록 구성되어 있는, 연마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 온도 조정 기구와 상기 제2 온도 조정 기구는, 각각 온수와 냉수를 공급 가능하게 구성되어 있고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제1 온도 조정 기구에 공급하는 액체를 온수로부터 냉수, 또는 냉수로부터 온수로 전환하고,
    상기 제2 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제2 온도 조정 기구에 공급하는 액체를 온수로부터 냉수, 또는 냉수로부터 온수로 전환하는, 연마 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 온도 조정 기구와 상기 제2 온도 조정 기구는, 각각 온수와 냉수를 공급 가능하게 구성되어 있고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제1 온도 조정 기구에 공급하는 냉수와 온수의 혼합비를 변경하고,
    상기 제2 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제2 온도 조정 기구에 공급하는 냉수와 온수의 혼합비를 변경하는, 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도 조정 기구와 상기 제2 온도 조정 기구는, 상기 연마 테이블의 반경 방향에 직선상으로 나란히 배치되어 있는, 연마 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 온도 조정 기구는 제1 가열 기구이고,
    상기 제2 온도 조정 기구는 제2 가열 기구인, 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가열 기구는 제1 히터이고,
    상기 제2 가열 기구는 제2 히터이고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제1 히터의 출력을 조정하고,
    상기 제2 온도계의 측정 결과에 기초하여 상기 제2 히터의 출력을 조정하는, 연마 장치.
  8. 기판을 연마하는 연마 장치이며,
    연마 패드를 지지하고, 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 기판을 상기 연마 패드의 표면에 가압하여, 상기 기판을 연마하는 톱 링과,
    상기 연마 패드의 반경 방향으로 나누어진 복수의 영역에 각각 배치된 복수의 온도 조정 기구를 갖고,
    상기 복수의 온도 조정 기구는, 상기 영역마다 상기 연마 패드의 반경 방향을 따라서 배치되어 있고,
    상기 복수의 온도 조정 기구는, 상기 연마 패드의 표면 온도를 상기 영역마다 개별로 제어 가능한, 연마 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 영역의 각각의 온도를 측정하는 복수의 온도계와,
    상기 복수의 온도계가 접속되는 컨트롤러를 더 갖고,
    상기 컨트롤러는, 상기 복수의 온도계의 각 측정 결과에 기초하여, 상기 영역마다 상기 온도 조정 기구의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 온도 조정 기구는, 각각 온수와 냉수를 공급 가능하게 구성되고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 온도계의 측정 결과에 기초하여, 각각의 온도 조정 기구에 공급하는 액체를 온수로부터 냉수, 또는 냉수로부터 온수로 전환하는, 연마 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 온도계의 각 측정 결과에 기초하여, 각각의 온도 조정 기구에 공급하는 냉수와 온수의 혼합비를 변경하는, 연마 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 온도 조정 기구는, 각각 히터이고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 온도계의 각 측정 결과에 기초하여, 각 히터의 출력을 조정하는, 연마 장치.
  13. 연마 대상물을 연마하는 연마 장치이며,
    연마 패드를 지지하고, 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 연마 대상물을 상기 연마 패드의 표면에 가압하면서, 상기 연마 대상물을 상기 연마 패드에 대하여 상대 이동시키는 톱 링과,
    상기 연마 패드의 복수의 영역에 각각 배치된 복수의 온도 조정 기구를 갖고,
    상기 복수의 온도 조정 기구는, 상기 영역마다 상기 연마 패드의 반경 방향을 따라서 배치되어 있고,
    상기 복수의 온도 조정 기구는, 상기 연마 패드의 표면 온도를 각 영역마다 개별 제어 가능한, 연마 장치.
  14. 기판을 연마하는 연마 장치이며,
    연마 패드를 지지하고, 회전 가능한 연마 테이블과,
    상기 기판을 상기 연마 패드의 표면에 가압하여, 상기 기판을 연마하는 톱 링과,
    상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는 제1 온도 조정 기구 및 제2 온도 조정 기구를 갖고,
    상기 제1 온도 조정 기구 및 상기 제2 온도 조정 기구는, 상기 연마 패드의 반경 방향을 따라서 배치되어 있고,
    상기 제2 온도 조정 기구는, 상기 연마 패드의 반경 방향에 있어서 상기 제1 온도 조정 기구에 인접하여 배치되어 있고,
    상기 제1 온도 조정 기구와 상기 제2 온도 조정 기구는 상기 연마 패드의 표면 온도를 개별 제어 가능한 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
  15. 연마 패드를 회전시키고,
    연마 대상물을 상기 연마 패드에 가압하고,
    상기 연마 대상물과 상기 연마 패드를 상대 이동시키고,
    상기 상대 이동 중에, 상기 연마 패드의 반경 방향으로 나누어진 복수의 영역마다, 상기 연마 패드의 반경 방향을 따라서 배치된 복수의 온도 조정 기구의 동작을 개별 제어하여, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는, 연마 방법.
  16. 연마 패드를 회전시키고,
    연마 대상물을 상기 연마 패드에 가압하고,
    상기 연마 대상물과 상기 연마 패드를 상대 이동시키고,
    상기 상대 이동 중에, 상기 연마 패드의 반경 방향을 따라서, 또한 상기 연마 패드의 반경 방향에 인접하여 배치된 제1 온도 조정 기구와 제2 온도 조정 기구의 동작을 개별 제어하여, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조정하는, 연마 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG10201606197XA (en) * 2015-08-18 2017-03-30 Ebara Corp Substrate adsorption method, substrate holding apparatus, substrate polishing apparatus, elastic film, substrate adsorption determination method for substrate holding apparatus, and pressure control method for substrate holding apparatus
JP6580939B2 (ja) * 2015-10-20 2019-09-25 株式会社荏原製作所 研磨装置
KR102569631B1 (ko) * 2015-12-18 2023-08-24 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
US10420154B2 (en) * 2016-02-10 2019-09-17 Qualcomm Incorporated Providing a system information block request and response
US10414018B2 (en) * 2016-02-22 2019-09-17 Ebara Corporation Apparatus and method for regulating surface temperature of polishing pad
JP6929072B2 (ja) * 2016-02-22 2021-09-01 株式会社荏原製作所 研磨パッドの表面温度を調整するための装置および方法
KR101722555B1 (ko) * 2016-03-08 2017-04-03 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 방법
US10388537B2 (en) * 2016-04-15 2019-08-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Cleaning apparatus, chemical mechanical polishing system including the same, cleaning method after chemical mechanical polishing, and method of manufacturing semiconductor device including the same
JP6752657B2 (ja) * 2016-08-23 2020-09-09 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
JP2018122406A (ja) 2017-02-02 2018-08-09 株式会社荏原製作所 研磨パッドの表面温度を調整するための熱交換器、研磨装置、研磨方法、およびコンピュータプログラムを記録した記録媒体
KR102232984B1 (ko) * 2017-03-02 2021-03-29 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치
JP6923342B2 (ja) * 2017-04-11 2021-08-18 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
KR102370992B1 (ko) * 2017-05-25 2022-03-07 주식회사 케이씨텍 기판 처리 장치
CN107088825A (zh) * 2017-06-06 2017-08-25 上海华力微电子有限公司 化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法
US10350724B2 (en) * 2017-07-31 2019-07-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Temperature control in chemical mechanical polish
KR102591901B1 (ko) 2017-10-31 2023-10-20 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 패드의 연마면의 온도를 조정하기 위한 열교환기, 해당 열교환기를 구비한 연마 장치, 해당 열교환기를 사용한 기판의 연마 방법 및 연마 패드의 연마면의 온도를 조정하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
JP7059117B2 (ja) * 2017-10-31 2022-04-25 株式会社荏原製作所 研磨パッドの研磨面の温度を調整するための熱交換器、該熱交換器を備えた研磨装置、該熱交換器を用いた基板の研磨方法、および研磨パッドの研磨面の温度を調整するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN107962452A (zh) * 2017-11-27 2018-04-27 李三源 一种具有加工刀更换功能的车床
JP2019102473A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置、及び半導体装置における電流調整方法
JP6896598B2 (ja) * 2017-12-21 2021-06-30 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度を調整するためのパッド温調機構および研磨装置
JP6975078B2 (ja) 2018-03-15 2021-12-01 キオクシア株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
US10875148B2 (en) 2018-06-08 2020-12-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Apparatus and methods for chemical mechanical polishing
US11787007B2 (en) * 2018-06-21 2023-10-17 Illinois Tool Works Inc. Methods and apparatus to control a fluid dispenser on a metallurgical specimen preparation machine
WO2020005749A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
US12017322B2 (en) * 2018-08-14 2024-06-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing method
JP7066599B2 (ja) * 2018-11-28 2022-05-13 株式会社荏原製作所 温度調整装置及び研磨装置
TWI838459B (zh) * 2019-02-20 2024-04-11 美商應用材料股份有限公司 化學機械拋光裝置及化學機械拋光方法
TWI771668B (zh) 2019-04-18 2022-07-21 美商應用材料股份有限公司 Cmp期間基於溫度的原位邊緣不對稱校正
KR20220003644A (ko) 2019-05-29 2022-01-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학적 기계적 연마 시스템을 위한 수증기 처리 스테이션들
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
JP7217202B2 (ja) 2019-05-31 2023-02-02 株式会社荏原製作所 温度調整装置および研磨装置
US11897079B2 (en) 2019-08-13 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
JP7397617B2 (ja) * 2019-10-16 2023-12-13 株式会社荏原製作所 研磨装置
JP7236990B2 (ja) 2019-12-09 2023-03-10 株式会社荏原製作所 パッドの表面温度を調整するためのシステムおよび研磨装置
JP7421413B2 (ja) * 2020-05-08 2024-01-24 株式会社荏原製作所 パッド温度調整装置、パッド温度調整方法、および研磨装置
US11693435B2 (en) 2020-06-25 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Ethercat liquid flow controller communication for substrate processing systems
JP2023518650A (ja) 2020-06-29 2023-05-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨のための蒸気発生の制御
EP4171873A4 (en) 2020-06-29 2024-07-24 Applied Materials Inc TEMPERATURE AND SLURRY FLOW RATE CONTROL IN CMP
US11577358B2 (en) 2020-06-30 2023-02-14 Applied Materials, Inc. Gas entrainment during jetting of fluid for temperature control in chemical mechanical polishing
KR20220156633A (ko) 2020-06-30 2022-11-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Cmp 온도 제어를 위한 장치 및 방법
JP2022149635A (ja) 2021-03-25 2022-10-07 株式会社荏原製作所 パッド温度調整装置、および研磨装置
USD1015344S1 (en) * 2021-07-23 2024-02-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Display screen or portion thereof with transitional graphical user interface
USD1000473S1 (en) * 2021-07-23 2023-10-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Display screen or portion thereof with transitional graphical user interface
USD1012947S1 (en) * 2021-07-23 2024-01-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Display screen or portion thereof with transitional graphical user interface
USD1001155S1 (en) * 2021-07-23 2023-10-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Display screen or portion thereof with transitional graphical user interface
USD997189S1 (en) * 2021-07-23 2023-08-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device with transitional graphical user interface
CN116638429B (zh) * 2023-06-20 2024-01-16 苏州博宏源机械制造有限公司 一种可调式晶圆边缘抛光装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110159782A1 (en) 2009-12-28 2011-06-30 Tadakazu Sone Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and apparatus for regulating temperature of polishing surface of polishing pad used in polishing apparatus

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313284A (en) * 1980-03-27 1982-02-02 Monsanto Company Apparatus for improving flatness of polished wafers
US4450652A (en) * 1981-09-04 1984-05-29 Monsanto Company Temperature control for wafer polishing
JPS6113631A (ja) * 1984-06-28 1986-01-21 Toshiba Mach Co Ltd 研磨機の温度制御装置および温度制御方法
JP2674665B2 (ja) * 1989-03-24 1997-11-12 住友電気工業株式会社 半導体ウェーハの研削装置
US5127196A (en) * 1990-03-01 1992-07-07 Intel Corporation Apparatus for planarizing a dielectric formed over a semiconductor substrate
JPH0699350A (ja) * 1992-09-18 1994-04-12 Toshiba Mach Co Ltd 定盤の温度制御方法
US5607718A (en) * 1993-03-26 1997-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Polishing method and polishing apparatus
JP2850803B2 (ja) * 1995-08-01 1999-01-27 信越半導体株式会社 ウエーハ研磨方法
JPH09123057A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Sony Corp 基板研磨装置
TW311243B (en) * 1996-07-25 1997-07-21 Ind Tech Res Inst Method for detecting thickness polished by chemical mechanical polish and apparatus thereof
JP3672685B2 (ja) * 1996-11-29 2005-07-20 松下電器産業株式会社 研磨方法及び研磨装置
TW396085B (en) * 1997-07-16 2000-07-01 Ind Tech Res Inst Method and apparatus for chemical mechanical polishing (CMP) with temperature compensation
US5957750A (en) * 1997-12-18 1999-09-28 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for controlling a temperature of a polishing pad used in planarizing substrates
JP3693483B2 (ja) * 1998-01-30 2005-09-07 株式会社荏原製作所 研磨装置
US20050118839A1 (en) * 1999-04-23 2005-06-02 Industrial Technology Research Institute Chemical mechanical polish process control method using thermal imaging of polishing pad
EP1602444B1 (en) * 2000-01-31 2008-03-12 Shin-Etsu Handotai Company Limited Polishing method
US20020009953A1 (en) * 2000-06-15 2002-01-24 Leland Swanson Control of CMP removal rate uniformity by selective heating of pad area
US6488571B2 (en) * 2000-12-22 2002-12-03 Intel Corporation Apparatus for enhanced rate chemical mechanical polishing with adjustable selectivity
TW541224B (en) * 2001-12-14 2003-07-11 Promos Technologies Inc Chemical mechanical polishing (CMP) apparatus with temperature control
US20030119427A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Misra Sudhanshu Rid Temprature compensated chemical mechanical polishing apparatus and method
US6896586B2 (en) * 2002-03-29 2005-05-24 Lam Research Corporation Method and apparatus for heating polishing pad
JP2004042217A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Ebara Corp 研磨方法、研磨装置および研磨工具の製造方法
US7169014B2 (en) * 2002-07-18 2007-01-30 Micron Technology, Inc. Apparatuses for controlling the temperature of polishing pads used in planarizing micro-device workpieces
US20060226123A1 (en) * 2005-04-07 2006-10-12 Applied Materials, Inc. Profile control using selective heating
US7201634B1 (en) * 2005-11-14 2007-04-10 Infineon Technologies Ag Polishing methods and apparatus
JP4787063B2 (ja) * 2005-12-09 2011-10-05 株式会社荏原製作所 研磨装置及び研磨方法
US8152594B2 (en) * 2007-01-30 2012-04-10 Ebara Corporation Polishing apparatus
JP4902433B2 (ja) * 2007-06-13 2012-03-21 株式会社荏原製作所 研磨装置の研磨面加熱、冷却装置
DE102007041209B4 (de) * 2007-08-31 2017-11-23 Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg Polierkopf, der Zonenkontrolle verwendet
DE102007063232B4 (de) * 2007-12-31 2023-06-22 Advanced Micro Devices, Inc. Verfahren zum Polieren eines Substrats
US8172641B2 (en) * 2008-07-17 2012-05-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMP by controlling polish temperature
US8439723B2 (en) * 2008-08-11 2013-05-14 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polisher with heater and method
JP2010183037A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Toshiba Corp 半導体製造装置
US20100279435A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
JP2011079076A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Toshiba Corp 研磨装置及び研磨方法
JP5481417B2 (ja) * 2010-08-04 2014-04-23 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2012148376A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Ebara Corp 研磨方法及び研磨装置
JP5628067B2 (ja) * 2011-02-25 2014-11-19 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度調整機構を備えた研磨装置
JP5695963B2 (ja) * 2011-04-28 2015-04-08 株式会社荏原製作所 研磨方法
JP5898420B2 (ja) * 2011-06-08 2016-04-06 株式会社荏原製作所 研磨パッドのコンディショニング方法及び装置
TWI548483B (zh) * 2011-07-19 2016-09-11 荏原製作所股份有限公司 研磨裝置及方法
CN103029032B (zh) * 2011-10-09 2015-04-08 沈阳理工大学 烧结聚晶金刚石冷板冷却高速研磨装置
CN202491166U (zh) * 2012-02-03 2012-10-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 提高晶圆研磨均匀性的研磨头和研磨装置
US20130210173A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multiple Zone Temperature Control for CMP
CN202462200U (zh) * 2012-03-05 2012-10-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 研磨温控系统和研磨装置
JP6340205B2 (ja) * 2014-02-20 2018-06-06 株式会社荏原製作所 研磨パッドのコンディショニング方法及び装置
US10654145B2 (en) * 2015-06-30 2020-05-19 Globalwafers Co., Ltd. Methods and systems for polishing pad control
WO2020005749A1 (en) * 2018-06-27 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110159782A1 (en) 2009-12-28 2011-06-30 Tadakazu Sone Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and apparatus for regulating temperature of polishing surface of polishing pad used in polishing apparatus
JP2011136406A (ja) 2009-12-28 2011-07-14 Ebara Corp 基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板研磨装置の研磨パッド面温調装置

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Publication number Publication date
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JP6415643B2 (ja) 2018-10-31
TW201806696A (zh) 2018-03-01
US20190118334A1 (en) 2019-04-25
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US10195712B2 (en) 2019-02-05
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JP2015044245A (ja) 2015-03-12
TW201806697A (zh) 2018-03-01
SG10201405189QA (en) 2015-03-30
TW201507810A (zh) 2015-03-01
US9782870B2 (en) 2017-10-10

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