(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨に用いる研磨パッドの再生を行うためのドレスヘッドであって下部周縁にドレッシング用の環状接触領域を有すると共にその内側に凹部を有するものにおいて、
前記凹部の内壁に沿って純水を流して、当該内壁を洗浄する機構を設けたことを特徴とする化学機械研磨用ドレスヘッド。
【請求項２】
前記ドレスヘッドの内壁は、中心部から周縁部へかけて傾斜していることを特徴とする請求項１記載の化学機械研磨用ドレスヘッド。
【請求項３】
前記ドレスヘッドは円盤状の本体を備え、該本体は、その内部に、外部から純水の供給を受ける流入経路と、該流入経路につながり前記凹部へ導通する複数の流出経路を有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の化学機械研磨用ドレスヘッド。
【請求項４】
前記円盤状の本体は内部に円盤状空洞を有し、前記流入経路は、前記円盤状空洞を介して各流出経路に導通する
ことを特徴とする請求項３記載の化学機械研磨用ドレスヘッド。
【請求項５】
前記複数の流出経路は、前記円盤状空洞の分散した箇所から放射状に伸びて前記凹部へ達することを特徴とする請求項４記載の化学機械研磨用ドレスヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ：ケミカル・メカニカル・ポリッシング）に係り、特に、化学機械研磨に用いる研磨パッドの再生を行うためのドレスヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置（例えば、多層配線デバイス）の製造において、生成した層間絶縁膜を研磨してその表面を平坦化する手法の一つとして、化学機械研磨が用いられている。
【０００３】
化学機械研磨では、研磨の進行と共に研磨パッドの表面の粗さ（asperity）が低下し、そのため研磨剤を含むスラリー液の保持能力が低下する。その結果として研磨速度が低下する。従来、研磨パッド表面の粗さを研磨前の初期状態に戻して研磨速度の低下を抑えるために、ドレスヘッド（再生ヘッドともいう）を用いてパッド表面を削ること（ドレッシング）が一般的に行われる。
【０００４】
図４に、化学機械研磨装置の従来の構成を示す。
【０００５】
この装置は、ターンテーブル（定盤）４１を有し、その上に研磨パッド４２に貼付されている。この研磨パッド４２に対向して配置された研磨ヘッド４４に研磨対象の半導体ウエハー４３が取り付けられる。研磨時には、回転しているターンテーブル４１に対して、研磨ヘッド４４を回転させながらウエハー４３を研磨パッド４２に押圧することによりウエハー４３の研磨を行う。この際、研磨剤を含むスラリー液４８がスラリー供給ノズル４７から研磨パッド４２に供給される。研磨剤としては、酸化膜研磨では多くの場合、シリカ粒子が用いられる。
【０００６】
前述したように、研磨パッド４２の表面は研磨の進行と共にその粗さが低下するため、これを再生する目的でドレスヘッド４５が設けられる。ドレスヘッド４５はやはり回転制御され、研磨パッド４２との環状接触領域４６にダイアモンド粒子が埋め込まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ドレスヘッドによるドレッシングは、研磨処理の合間に行われる場合と、研磨処理中に行われる場合とがある。いずれにしても、ドレッシング時には、研磨粒子を含んだスラリー液がパッド表面に存在し、図３に示すように、ドレッシング中にスラリー液がドレスヘッド内面に付着する。この付着したスラリー液は、やがて乾燥してシリカ粒子の結晶が固着することになる。これら結晶化した固着物は、研磨中に剥離するとウエハーにスクラッチ（引っかき傷）を発生させ、デバイスの歩留まり低下あるいは信頼性低下を招き、問題となる。
【０００８】
このような問題に対して、従来、ドレッシング後に、ドレスヘッドを取り外して純水シャワーによるクリーニングを行っている。しかし、このクリーニング工程は煩雑であり、手間および時間を要する。
【０００９】
特開平６−３２０４１３号公報に開示された同種の研磨装置においては、ドレスヘッドの筺体内を通ってドレッシングプレートの下面中心部に開口した配管を設け、これに純水を供給することにより、ドレッシングプレートを洗浄する技術を開示している。
【００１０】
この研磨装置のドレスヘッドは、その下面に、研磨布と接触する円形のドレッシングプレートを有するものであり、図４に示したような環状接触領域４６の内側に凹部２０を有する型のもの（以下、環状ドレスヘッドという）ではない。環状ドレスヘッドは、ウエハ径に対して比較的大きいドレスヘッド径を有しながらドレッシング面の平坦性を維持する場合に好適である。
【００１１】
上記公報に開示の技術は、このような環状ドレスヘッドへの適用については言及していない。環状ドレスヘッドでは、図３に示したように、特に凹部２０の周縁部２３にスラリー液が残留しやすく、その洗浄は比較的困難であるという事情がある。したがって、前記公報開示技術を単に環状ドレスヘッドに適用したのでは、必ずしも純水がドレスヘッド内壁に均等に分散することが保証されず、十分な洗浄が行えないおそれがある。
【００１２】
本発明の目的は、ドレッシング中に環状ドレスヘッドの内壁を充分に洗浄することができるドレスヘッドの新規構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるドレスヘッドは、化学機械研磨に用いる研磨パッドの再生を行うためのドレスヘッドであって下部周縁にドレッシング用の環状接触領域を有すると共にその内側に凹部を有するものにおいて、前記凹部の内壁に沿って純水を流して、当該内壁を洗浄する機構を設けたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成において、ドレスヘッドの流入経路に流入された純水は、ドレスヘッド凹部の内壁に沿って流れ、内壁に付着したスラリー液や研磨生成物を洗い流す。
【００１５】
このドレスヘッドにおいて、ドレスヘッドの内壁は、中心部から周縁部へかけて傾斜していることが望ましい。これにより、純水はより内壁に近接した状態で流すことができる。
【００１６】
具体的には、前記ドレスヘッドは円盤状の本体を備え、該本体は、その内部に、外部から純水の供給を受ける流入経路と、該流入経路につながり前記凹部へ導通する複数の流出経路を有する。これにより、流入経路からの純水は、内壁の各所に分散しやすくなる。
【００１７】
また、円盤状の本体は内部に円盤状空洞を有し、前記流入経路は、前記円盤状空洞を介して各流出経路に導通することが好ましい。これにより、各流出経路へ流れる純水の量をより均等化できると考えられる。
【００１８】
これら複数の流出経路は、前記円盤状空洞の分散した箇所から放射状に伸びて前記凹部へ達する構成が好ましい。これにより、ドレスヘッド回転による遠心力と相俟って、各流出経路の流速を増加させ、洗浄能力を向上させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明によるドレスヘッド１１の一実施の形態の断面図を示す。
【００２０】
このドレスヘッド１１は、中央の軸１６に支持された円盤状本体１９により構成される。円盤状本体１９の下部には研磨パッド４２と接触する、ダイヤモンド粒子を埋め込んだ環状接触領域１２を有し、その内側に凹部２０を有する。ここまでの構成は、従来の構成（図３）と同様である。本実施の形態によるドレスヘッド１１の円盤状本体１９は、従来のドレスヘッド（図３）のそれに比べて大きな厚みを有する。これは後述するようにその内部に純水の経路を張り巡らすためである。凹部２０の天井面に相当する内壁２１は、中央から周辺部へ向けて下部方向へ傾斜している。これは、後述する複数の流出口１４から流出する純水が確実に内壁２１を伝わって凹部２０の周縁部に達するようにするためである。
【００２１】
軸１６のほぼ中心部には、上方からの純水の流入経路１８を有する。この流入経路１８は、円盤状本体１９の内部に水平に拡がる円盤状空洞２２につながる。さらに、この円盤状空洞２２は、この空洞２２を凹部２０へ導く複数の管状の流出経路１７を有する。これらの流出経路１７は、純水がドレスヘッド内壁２１に沿って流れるように傾斜させておく。すなわち、これらの流出経路１７は、円盤状空洞２２の分散した複数の箇所から放射状に伸びて凹部２０へ導通する。
【００２２】
図２に、円盤状本体１９を下から見た図、すなわち内壁２１を正面から見た図を示す。この図から判るように、本実施の形態では、複数の流出口１４自体も、内壁２１の中心から放射状に分散配置されている。
【００２３】
円盤状空洞２２の代わりに、流入経路１８から個別に各流出経路１７につながる管を形成することも可能である。但し、円盤状空洞２２を用いる方が、各流出経路１７に対して均一に純水を供給することができると考えられる。
【００２４】
ドレッシング時、純水は、流入経路１８から矢印方向１３に沿ってドレスヘッド内部に流入し、円盤状空洞２２および複数の流出経路１７を経由して、複数の流出口１４から凹部２０へ流出する。この流水は、、矢印１５に沿って、傾斜した内壁２１にくまなく行き渡り、凹部２０の内壁および周縁に付着したスラリー液や研磨生成物を洗い流す。前述したように各流出経路１７は放射状に伸びながら凹部２０へ導通しているので、ドレスヘッド１１の回転による遠心力も作用して流速が増加し、洗浄能力が向上する。
【００２５】
なお、洗浄を行う時機は、ドレッシング中に限るものではなく、ドレッシング後であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、環状ドレスヘッドにおいて、ドレッシング時にドレスヘッド内壁に付着したスラリー液等を確実に洗い流すことができ、付着スラリー液に起因したシリカ系結晶物の剥離で生じる、ウエハー上のスクラッチ発生を防止することができる。
【００２７】
また、メンテナンスとして装置を止めてクリーニングを行うのではなく、ロット処理中に自動的にクリーニングを行うことができるので、従来、ドレスヘッドを取り外して行っていたクリーニングの頻度およびそれに要する時間を大幅に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るドレスヘッドの断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）である。
【図２】図１のドレスヘッドを下側から見た図である。
【図３】従来のドレスヘッドの説明図である。
【図４】図３のドレスヘッドを用いた従来の研磨装置の説明図である。
【符号の説明】
１１…ドレスヘッド、１２…環状接触領域、１３…流入方法、１４…流出口、１５…矢印、１６…軸、１７…流出経路、１８…流入経路、１９…円盤状本体、２０…凹部、２１…内壁、２２…円盤状空洞。
【図１】
0003646411.tif 000002
【図２】
0003646411.tif 000003
【図３】
0003646411.tif 000004
【図４】
0003646411.tif 000005