(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング方法において、
前記研磨布上に研磨砥液切りおよびドレッシング液切りからなる仕切壁を設けることにより前記研磨布をポリッシング領域とドレッシング領域とに分割し、
前記ポリッシング領域に前記トップリングおよび研磨砥液を供給する研磨砥液ノズルとを設け、
前記ドレッシング領域に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドおよびドレッシング液を供給するドレッシング液供給ノズルとを設け、
前記仕切壁によって研磨砥液およびドレッシング液を前記ターンテーブル外へ流すことにより研磨砥液とドレッシング液とが干渉しない状態でポリッシング中に前記研磨布のドレッシングを行うことを特徴とするポリッシング方法。
【請求項２】
研磨砥液の排液とドレッシング液の排液をそれぞれ独立に回収することを特徴とする請求項１記載のポリッシング方法。
【請求項３】
研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置において、
研磨砥液を前記研磨布へ供給する研磨砥液ノズルと、
ドレッシング液を前記研磨布へ供給するドレッシング液供給ノズルと、
前記トップリングから離間した位置に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、
該仕切壁は、研磨砥液がポリッシング領域からドレッシング領域に入ることを防止するための研磨砥液切りとドレッシング液がドレッシング領域からポリッシング領域に入ることを防止するためのドレッシング液切りからなることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項４】
前記研磨砥液を回収するための砥液回収用といと、前記ドレッシング液を回収するための水回収用といとを有することを特徴とする請求項３記載のポリッシング装置。
【請求項５】
研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置において、
研磨砥液を前記研磨布へ供給する研磨砥液ノズルと、
ドレッシング液を前記研磨布へ供給するドレッシング液供給ノズルと、
前記トップリングから離間した位置に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、
該仕切壁は、研磨砥液がポリッシング領域からドレッシング領域に入ることを防止するための研磨砥液切りからなることを特徴とするポリッシング装置。
【請求項６】
研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置において、
研磨砥液を前記研磨布へ供給する研磨砥液ノズルと、
ドレッシング液を前記研磨布へ供給するドレッシング液供給ノズルと、
前記トップリングから離間した位置に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、
該仕切壁は、ドレッシング液がドレッシング領域からポリッシング領域に入ることを防止するためのドレッシング液切りからなることを特徴とするポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はポリッシング方法および装置に係り、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物を平坦且つ鏡面状に研磨するポリッシング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。
そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来、この種のポリッシング装置は、各々独立した回転数で回転するターンテーブルとトップリングとを有し、トップリングが一定の圧力をターンテーブルに与え、ターンテーブル上の研磨砥液を含んだ研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨している。
【０００４】
ポリッシングが終了したとき、ポリッシング装置のターンテーブル上に貼った研磨布上には、使用された砥液やポリッシング対象物の研磨屑が残留する。また、ポリッシングが終了したときには研磨動作によって、研磨布の表面形状が劣化する場合がある。具体的には研磨速度が全研磨時間を通して変化し研磨速度が一定しないこと、また、研磨速度の変化が研磨布上の研磨面内で生じ、結果として研磨されたウエハの平坦度が悪くなったりすること、さらに、研磨布の寿命が短くなることなどの不都合を生じる。
【０００５】
研磨布の研磨特性が径時的にどのように変化するかは、使用する研磨布の材質や表面形状、供給する砥液の種類、及びこれらの組み合わせに依存する。例えば、研磨布として繊維を樹脂材で固めた不織布を用いた場合は、研磨動作によって研磨布の繊維性状が変化することが考えられる。また、発砲ポリウレタンからなる研磨布を用いる場合には、表面の発砲気泡による細孔が砥粒で塞がれてしまうことや、表面の細孔が目つぶれ（ｇｌａｚｉｎｇ）し、砥粒や砥液の保存状態や研磨布自体の研磨特性が変化すること等が考えられる。さらに、砥粒の粒径の大小、
砥液の化学的腐食作用の強弱が上述した研磨布の性状変化とあいまって研磨作用に及ぼす影響は様々である。
【０００６】
上述のような不都合の発生を防ぐために、ポリッシング動作が一旦終了したら、研磨布に性能を回復あるいは修正する処理を施すことが行われている。これは研磨布のドレッシングと呼ばれ、研磨布上の砥液や研磨屑を除去すること、また研磨布表面の表面状態を回復させることを目的とし、ポリッシングが終わった後に次のポリッシング対象物をポリッシングする前に行っていた。
【０００７】
ドレッシングの方法は、研磨布上にドレッシング液、たとえば水を流しながらブラシによって研磨布上の砥液や研磨屑を洗い落とすと同時に繊維の目立てを行う方法や、同じく研磨布上に水を流しながら、表面がダイヤモンド粒からなる円盤状のドレッシングツールを研磨布にこすり付けて研磨布の研磨面を修正する方法等がある。これらのドレッシング方法は研磨布の種類等によって使い分けることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、使用された砥液や研磨屑はポリッシング中にも研磨布上に溜まっている。また、研磨布もポリッシング時間を通じて徐々に性能が落ちていくものであるから、ポリッシングを行っている最中にもポリッシング性能は落ちているという問題点がある。
【０００９】
また、ポリッシングが終了してから次のポリッシングまでの間にドレッシングを行う時間が入り、その時間はポリッシングすることができないので、装置の単位時間当たりの処理能力が落ちるという問題点があった。
【００１０】
上述の問題点を解決するためにポリッシングとドレッシングを同時に行うことが考えられるが、ポリッシングに用いる砥液とドレッシングに用いる水が混ざり合い、砥液が水で薄められ砥液の研磨作用が弱まったり、砥液を洗い落とすことを目的の一つとするドレッシングの効果が十分に得られないという問題点がある。
【００１１】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、研磨時間の全時間を通じて性能良くポリッシングすることができるポリッシング方法および装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明のポリッシング方法は、研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング方法において、前記研磨布上に研磨砥液切りおよびドレッシング液切りからなる仕切壁を設けることにより前記研磨布をポリッシング領域とドレッシング領域とに分割し、前記ポリッシング領域に前記トップリングおよび研磨砥液を供給する研磨砥液ノズルとを設け、前記ドレッシング領域に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドおよびドレッシング液を供給するドレッシング液供給ノズルとを設け、前記仕切壁によって研磨砥液およびドレッシング液を前記ターンテーブル外へ流すことにより研磨砥液とドレッシング液とが干渉しない状態でポリッシング中に前記研磨布のドレッシングを行うことを特徴とするものである。
研磨砥液の排液とドレッシング液の排液をそれぞれ独立に回収することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のポリッシング装置は、研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置において、研磨砥液を前記研磨布へ供給する研磨砥液ノズルと、ドレッシング液を前記研磨布へ供給するドレッシング液供給ノズルと、前記トップリングから離間した位置に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、該仕切壁は、研磨砥液がポリッシング領域からドレッシング領域に入ることを防止するための研磨砥液切りとドレッシング液がドレッシング領域からポリッシング領域に入ることを防止するためのドレッシング液切りからなることを特徴とするものである。
前記研磨砥液を回収するための砥液回収用といと、前記ドレッシング液を回収するための水回収用といとを有することを特徴とする。
また、本発明のポリッシング装置の他の態様は、研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置において、研磨砥液を前記研磨布へ供給する研磨砥液ノズルと、ドレッシング液を前記研磨布へ供給するドレッシング液供給ノズルと、前記トップリングから離間した位置に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、該仕切壁は、研磨砥液がポリッシング領域からドレッシング領域に入ることを防止するための研磨砥液切りからなることを特徴とするものである。
また、本発明のポリッシング装置の他の態様は、研磨布を貼ったターンテーブルとトップリングとを有し、前記ターンテーブル上面の前記研磨布とトップリングとの間にポリッシング対象物を介在させて押圧することによって該ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置において、研磨砥液を前記研磨布へ供給する研磨砥液ノズルと、ドレッシング液を前記研磨布へ供給するドレッシング液供給ノズルと、前記トップリングから離間した位置に前記研磨布のドレッシングを行うドレッシングヘッドを設け、前記研磨布上にトップリングが稼動するポリッシング領域とドレッシングヘッドが稼動するドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設け、該仕切壁は、ドレッシング液がドレッシング領域からポリッシング領域に入ることを防止するためのドレッシング液切りからなることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】
前述した構成からなる本発明によれば、ポリッシング中に研磨布のドレッシングを行うため、ポリッシング中に使用された砥液や研磨屑を研磨布上から取り除きながら、また、研磨布の修正をしながらポリッシングできる。このため、ポリッシングの全時間を通じて、良好な性能のポリッシングを行うことができる。
【００１５】
また、ポリッシングと、次のポリッシングとの間にドレッシングを行わずに次のポリッシングを行うことができるので、装置の単位時間当たりの処理能力を上げることができる。
【００１６】
また、研磨布上にポリッシング領域とドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設けたので、ポリッシングで使う研磨砥液と、ドレッシングに使うドレッシング液（例えば水）が混ざり合うことがなく、ポリッシングとドレッシングを同時に行うことによって研磨砥液がドレッシング液（たとえば水）で薄められて砥液の研磨作用が弱まることがなく、本来、研磨砥液を洗い落とすことを目的の一つとしたドレッシングの効果が十分に得られる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明に係るポリッシング装置の一実施例を図１および図２に基づいて説明する。図１は本発明の半導体ウエハのポリッシング装置のターンテーブルの上面図であり、図２は縦断面図である。
【００１８】
図１および図２に示されるように、ポリッシング装置は、ターンテーブル１と、半導体ウエハ２を保持しつつターンテーブル１に押しつけるトップリング３とを具備している。前記ターンテーブル１はモータ（図示せず）に連結されており、矢印で示すようにその軸心回わりに回転可能になっている。またターンテーブル１の上面には、研磨布４が貼設されている。
【００１９】
またトップリング３は、昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング３は、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回転可能になっており、半導体ウエハ２を研磨布４に対して任意の圧力で押圧することができるようになっている。なお、トップリング３の下部外周部には、半導体ウエハ２の外れ止めを行うガイドリング６が設けられている。
【００２０】
また、ターンテーブル１の上方には研磨砥液ノズル５が設置されており、研磨砥液ノズル５によってターンテーブル１に張り付けられた研磨布４上に研磨砥液Ｑが供給されるようになっている。
【００２１】
上記構成のポリッシング装置において、トップリング３の下面に半導体ウエハ２を保持させ、半導体ウエハ２を回転しているターンテーブル１の上面の研磨布４に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液ノズル５から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨布４に研磨砥液Ｑが保持されており、半導体ウエハ２の研磨される面（下面）と研磨布４の間に研磨砥液Ｑが存在した状態でポリッシングが行われる。
【００２２】
トップリング３が研磨している研磨布４上の位置の反対側にドレッシング用のドレッシングヘッド８があり、ポリッシングと同時に研磨布４のドレッシングを行うことができるように構成されている。このとき、ドレッシングに使用するドレッシング液、たとえば水がテーブル上に伸びた水供給ノズル９から研磨布４上に供給されるようになっている。ドレッシングヘッド８は昇降用のシリンダと回転用のモータに連結されており、矢印で示すように昇降可能かつその軸心回わりに回転可能になっている。ドレッシングヘッド８の下端にはドレッシング用のブラシ８ａが設けられている。
【００２３】
上述のようにポリッシングとドレッシングを同時に行う場合、研磨布上には研磨砥液とドレッシング液（水）が同時に供給される。しかし、ドレッシングに使う水がトップリング側に流れるとポリッシングに使用する砥液が水で薄められてしまうため、砥液の研磨作用が弱まってしまう。また逆に砥液がドレッシング側に流れると、本来砥液を洗い落とすことを目的の一つとしたドレッシングの効果が十分には得られない。
【００２４】
このため、研磨布上をポリッシング領域ＰＡとドレッシング領域ＤＡに分割するように、研磨布４上に仕切壁１０Ａと１０Ｂとが設けられている。仕切壁１０Ａ，１０Ｂはそれぞれフレーム１１に固定されており、仕切壁１０Ａは研磨砥液切りを構成し、仕切壁１０Ｂは水切りを構成し、各仕切壁１０Ａ，１０Ｂは研磨布４の上面に接触している。これによって、研磨砥液は研磨砥液切りでターンテーブル外へ強制的に流し、水は水切りでターンテーブル外へ強制的に流している。この研磨砥液切りと水切りによって水と砥液の大部分はターンテーブル外へ流れて混ざり合わないため、ポリッシングとドレッシングが互いに影響し合うことなく独立したものとして行うことができる。
研磨砥液を供給する位置と水を供給する位置は、それぞれ、仕切壁（研磨砥液切り）１０Ａと仕切壁（水切り）１０Ｂで分割されたポリッシング領域ＰＡとドレッシング領域ＤＡ内である。
【００２５】
なお、研磨砥液切りおよび水切りは、棒状の部材を研磨布上に配置した簡単なものである。また、棒状に限らず板状部材でもよく、研磨布上への配置の仕方はトップリングの個数やターンテーブルの回転数に応じて適切に選択される。図１中で、破線の円はトップリング３をさらに２個設けたときの配置を想定したものである。
【００２６】
また、ターンテーブル１まわりには砥液回収用とい１２と、水回収用とい１３が別々に設けられている。これは、研磨砥液切りによってターンテーブル外へ流れた使用済の砥液はターンテーブルまわりに設けた砥液専用のといによって回収し、ドレッシングに使用した水は水専用のといによって回収し、独立した排液処理を行うためである。砥液と水の排液はそれぞれ互いの成分を含んでいる場合もあるが、性質や濃度等が異なるため、別々の排液処理を行う方が効率良く処理できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次に列挙するような優れた効果が得られる。
（１）ポリッシング中に使用された研磨砥液や研磨屑を研磨布上から取り除きながら、また、研磨布の修正をしながらポリッシングするため、ポリッシングの全時間を通じて、良好な性能のポリッシングを行うことができる。
（２）ポリッシングと、次のポリッシングとの間にドレッシングを行わずに次のポリッシングを行うことができるので、装置の単位時間当たりの処理能力を上げることができる。
（３）研磨布上にポリッシング領域とドレッシング領域とを仕切る仕切壁を設けたので、ポリッシングで使う研磨砥液と、ドレッシングに使うドレッシング液、たとえば水が混ざり合うことがなく、ポリッシングとドレッシングが互いに干渉又は影響し合うことを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング方法および装置を説明するターンテーブルの上面図である。
【図２】本発明のポリッシング方法および装置を説明するターンテーブルの縦断面図である。
【符号の説明】
１        ターンテーブル
２        半導体ウエハ
３        トップリング
４    研磨布
５    研磨砥液ノズル
６    ガイドリング
８        ドレッシングヘッド
９        水供給ノズル
１０Ａ，１０Ｂ    仕切壁
１１    フレーム
１２    砥液回収用とい
１３    水回収用とい
ＰＡ    ポリッシング領域
ＤＡ    ドレッシング領域
【図１】
0003594357.tif 000002
【図２】
0003594357.tif 000003