JP2010179407A

JP2010179407A - Ｃｍｐ装置

Info

Publication number: JP2010179407A
Application number: JP2009024877A
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
Also published as: US20100197207A1; US8313359B2

Abstract

【課題】被研磨物のスクラッチの原因となっている乾燥固化したスラリの研磨パッド上への落下を防ぐことができるＣＭＰ装置を提供する。
【解決手段】廃液槽２内に配置され、円周方向に回転自在な所定の厚みを有するプラテン３と、前記プラテン３に貼着された研磨パッド４と、被研磨物５を前記研磨パッド４に押し付け自在なキャリア６と、前記研磨パッド４上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置と、を有し、前記プラテン３の周縁部外方に位置する前記廃液槽２の側壁２ｃの内側が、外方に膨出するように湾曲されてい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６及び図７は、従来のＣＭＰ装置１の一例を示すものである。図６は、ＣＭＰ装置１の断面図を、図７は、ＣＭＰ装置１の平面図を示したものである。
図６及び図７に示すように、従来のＣＭＰ装置１は、廃液槽２内に配置され、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３と、プラテン３に貼着された研磨パッド４と、被研磨物５を研磨パッド４に押し付け自在なキャリア６と、研磨パッド４上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置７と、研磨パッド４を平坦にするドレッサ８とから概略構成されている。

廃液槽２は、底部２ａに廃液口９が設けられており、廃液槽２の側壁２ｂは、底部２ａに対して垂直に設けられた構成となっている。
廃液口９は、研磨パッド４上に滴下され、廃液槽２に流れ落ちたスラリを排出するために設けられている。

プラテン３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３には、研磨パッド４が貼着されている。

研磨パッド４は、被研磨物５と擦れ合うことで被研磨物５を研磨するものであり、被研磨物５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６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４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５を、研磨パッド４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４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５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５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内を加圧させることで、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７は、研磨パッド４上に被研磨物５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、研磨パッド４の中心付近に滴下可能なように構成されている。
スラリは、被研磨物５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８は、研磨パッド４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４の外縁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５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５を研磨したい面を下側にして保持する。
その後、被研磨物５を保持したまま、研磨ヘッド１１を研磨パッド４上に移動させる。
そして、研磨パッド４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５を研磨パッド４側に押し付ける。
また、スラリ供給装置７からスラリを研磨パッド４上に供給する。
以上のような方法によって、研磨パッド４と被研磨物５を擦り合わせることで、被研磨物５を研磨する。

特開２００６−０８０１３８号公報

ところで、従来のＣＭＰ装置１で被研磨物５を研磨すると、一定数被研磨物５にスクラッチが発生する。図４は、プラテン３の回転数と、被研磨物５としてウェハを用いた際のウェハの欠陥数との相関関係を示したグラフである。

図４から明らかなように、プラテン３の回転数が増加するにつれて、被研磨物５であるウェハの欠陥数が増加している。これは、乾燥固化したスラリが研磨パッド４上に落下することで、被研磨物５にスクラッチが生じていることを示すものである。

すなわち、研磨パッド４の中心付近に滴下されたスラリは、研磨パッド４の表面を拡散した後に、研磨パッド４の周縁部から流出される。そして、図６及び図７の矢印で示すように、スラリは、自転している研磨パッド４の遠心力で廃液槽２の側壁２ｂに衝突し、廃液口９から排出される。

この廃液槽２の側壁２ｂに衝突する際、スラリが一部飛散して空中を漂い、ＣＭＰ装置１の図示略の処理槽壁や研磨ヘッド１１の表面等に付着して乾燥固化することがある。
そして、乾燥固化したスラリは、その後自然落下するが、その一部が研磨パッド４上に落下することで、研磨パッド４上に異物が混入することとなり、被研磨物５にスクラッチが発生するという問題があったのである。

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、廃液槽内に配置され、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、前記研磨パッド上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置と、を有し、前記プラテンの周縁部外方に位置する前記廃液槽の側壁の内側が、外方に膨出するように湾曲されてい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、研磨パッドの遠心力によって、スラリが廃液槽の側壁と衝突したとしても、衝突位置が湾曲しているので、衝突した際の流速を減速させることができ、空気中に飛散することなく、廃液槽に設けられた廃液口から排出される。
その結果、研磨パッド上に乾燥したスラリが落下することもなくなり、研磨パッドや被研磨物にスクラッチが生じるという問題も起きなくなる。

図１は、本発明の実施形態であるＣＭＰ装置の断面図である。図２は、本発明の実施形態であるＣＭＰ装置の平面図である。図３（ａ）は、本発明の実施形態であるＣＭＰ装置の一部である槽洗浄ブラシの断面図で、図３（ｂ）は、プラテン洗浄ブラシの断面図である。図４は、プラテンの回転数と、被研磨物としてウェハを用いた際のウェハの欠陥数との相関関係を示したグラフである。図５は、被研磨物としてウェハを用いた際の、廃液槽内の洗浄前後におけるウェハの欠陥数を示すグラフである。図６は、従来のＣＭＰ装置を示す断面図である。図７は、従来のＣＭＰ装置を示す平面図である。

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。

図１ないし図３は、本発明の実施形態であるＣＭＰ装置１Ａを示すものであり、図１は、ＣＭＰ装置１Ａの断面図を、図２は、ＣＭＰ装置１Ａの平面図を示すものである。また、図３（ａ）は、槽洗浄ブラシ３１の断面図を、図３（ｂ）は、プラテン洗浄ブラシ３２の断面図を、それぞれ拡大して示したものである。

本実施形態のＣＭＰ装置１Ａは、廃液槽２内に配置され、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３と、プラテン３に貼着された研磨パッド４と、被研磨物５を研磨パッド４に押し付け自在なキャリア６と、研磨パッド４上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置７と、研磨パッド４を平坦にするドレッサ８と、プラテン３の側部３ａに設けられた槽洗浄ブラシ３１と、廃液槽２に設けられたプラテン洗浄ブラシ３２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、本実施形態の廃液槽２は、プラテン３の周縁部外方に位置する側壁２ｃの内側が、外方に膨出するように湾曲されている。
具体的には、廃液槽２の側壁２ｃは上部湾曲部２１と下部湾曲部２２とから構成されており、研磨パッド４の遠心力によって流出したスラリが、上部湾曲部２１に衝突するように側壁２ｃが形成されている。

流出したスラリが、下部湾曲部２２に衝突しないようにした理由は、下部湾曲部２２に衝突させると、その際に一部が上部湾曲部２１側へ昇流してから落下することとなるが、このスラリと、新たに研磨パッド４上から流出するスラリとが衝突し、一部が空気中に飛散する可能性があるからである。

また、プラテン３の側部３ａには、廃液槽２の側壁２ｃと接触自在な槽洗浄ブラシ３１が設けられている。
具体的には、図３（ａ）に示すように、槽洗浄ブラシ３１は、ブラシ４１と、先端にブラシ４１が設けられた稼動部４２と、稼動部４２を収容する外装部４３と、外装部４３内に配置された押付部品（スプリング）４４とから構成されており、外装部４３がプラテン３の側部３ａに固定されている。
すなわち、槽洗浄ブラシ３１は、押付部品４４によって、図３（ａ）の矢印Ａ方向にブラシ４１を押付けることが可能な構成となっている。
なお、ブラシ４１は、廃液槽２の側壁２ｃの内側の形状と対応するように湾曲した形状で構成されており、弾性変形可能なものがよく、例えば、ＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）などがよい。

また、廃液槽２には、プラテン３の側部と接触自在なプラテン洗浄ブラシ３２が設けられている。
具体的には、図３（ｂ）に示すように、プラテン洗浄ブラシ３２は、ブラシ４５と、先端にブラシ４５が固定されている稼動部４６と、稼動部４６を収容する外装部４７と、外装部４７内に配置された押付部品（スプリング）４８とから構成されており、外装部４７が廃液槽２の底部２ａに固定されている。
すなわち、プラテン洗浄ブラシ３２は、押付部品４８によって、図３（ｂ）の矢印Ｂ方向にブラシ４５を押付けることが可能な構成となっている。
なお、ブラシ４５は、弾性変形可能なものがよく、例えば、ＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）などがよい。

以上の構成をしたＣＭＰ装置１Ａで、被研磨物５を研磨する方法について図１及び図２を用いて説明する。
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５を研磨したい面を下側にして保持する。
その後、被研磨物５を保持したまま、研磨ヘッド１１を研磨パッド４上に移動させる。
そして、研磨パッド４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５を研磨パッド４側に押し付ける。
また、スラリ供給装置７からスラリを研磨パッド４の中心上に供給する。
このようにして、被研磨物５と研磨パッド４とを擦り合わせることで、被研磨物５の表面を研磨する。

この際、研磨パッド４の遠心力によって、研磨パッド４周縁部から流出するスラリは、廃液槽２の側壁２ｃの上部湾曲部２１に衝突する。
その結果、上部湾曲部２１は湾曲しているので、衝突したスラリは減速し、側壁２ｃをつたって廃液槽２の廃液口９から排出される。
また、スラリは、上方に跳ね返る際には、上部湾曲部２１に案内されることとなり、上部湾曲部２１の頂点に到達するまでに減速して垂下するので、空気中に飛散することがなくなる。
したがって、スラリが空気中に飛散することを防止することができ、乾燥固化したスラリが研磨パッド４上に落下することで生じる被研磨物５のスクラッチを防ぐことができる。

また、プラテン３の回転に伴い、槽洗浄ブラシ３１が回転することで、廃液槽２の側壁２ｃの内側を洗浄することができ、側壁２ｃの内側に付着しているスラリを乾燥固化する前に除去することができる。
同様に、プラテン洗浄ブラシ３２が、回転しているプラテン３の側部３ａと接触することで、プラテン３の側部３ａを洗浄するので、プラテン３の側部３ａに付着しているスラリを乾燥固化する前に除去することができる。
これにより、空気中にスラリが飛散することをより一層防止することができ、乾燥固化したスラリの落下に起因する被研磨物５のスクラッチを防ぐことができる。

図５は、被研磨物５としてウェハを用いた際の、廃液槽２内の洗浄前後におけるウェハの欠陥数の状況を示すものである。
図５からも明らかなように、プラテン３の回転数にかかわらず、洗浄後で被研磨物５であるウェハの欠陥数が低減していることから、廃液槽２の側壁２ｃの内側やプラテン３の側部３ａに付着しているスラリを洗浄することで、スラリが研磨パッド４上に落下するのを防ぐことができる。

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、廃液槽２の底部２ａ側から排気をすることで、乾燥固化したスラリを巻き上げることなく、廃液槽２外へ排出することができる。

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。

１，１Ａ・・・ＣＭＰ装置，２・・・廃液槽，２ｂ、２ｃ・・・廃液槽の側壁，３・・・プラテン，４・・・研磨パッド，５・・・被研磨物，６・・・キャリア，７・・・スラリ供給装置，３１・・・槽洗浄ブラシ，３２・・・プラテン洗浄ブラシ

Claims

廃液槽内に配置され、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、
前記研磨パッド上にスラリを滴下自在なスラリ供給装置と、を有し、
前記プラテンの周縁部外方に位置する前記廃液槽の側壁の内側が、外方に膨出するように湾曲されていることを特徴とするＣＭＰ装置。
前記プラテンの側部に、前記側壁と接触自在な槽洗浄ブラシが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。
前記槽洗浄ブラシ形状が、前記側壁の内側の湾曲形状と対応する形状であることを特徴とする請求項２に記載のＣＭＰ装置。
前記廃液槽に、前記プラテンの側面と接触自在なプラテン洗浄ブラシが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＣＭＰ装置。