(57)【要約】【課題】  スラリーの消費量をより効果的に低減することができる研磨装置、研磨方法、及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  研磨装置１００は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、円弧壁４、及びスラリー供給部５を有する。スラリー供給部５から研磨パッド２上に供給されるスラリーは、研磨定盤１の回転により、研磨対象のウェーハを保持するトップリング３に向かって流れる。ウェーハの外周部に到達したスラリーは、その到達部からウェーハと研磨パッド２との間に浸入していき、ウェーハの研磨に供される。一方、その間に浸入できずにウェーハの外周部に沿って流れ去るスラリーは、円弧壁４とトップリング３との間に溜まることとなる。そして、この部分に溜まったスラリーは、ウェーハの外周部の広い範囲からウェーハと研磨パッド２との間に浸入していき、ウェーハの研磨に資する。【選択図】  図１
2006088292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記研磨定盤の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、
前記スラリー供給部から前記研磨定盤上に供給された前記スラリーの一部を、前記保持部材と前記研磨定盤との間及び周囲に貯留するダムと、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記ダムは、前記スラリーの供給側となる部分に開口を有し、前記開口を除く部分は前記保持部材の外側周囲に沿う円弧壁であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記ダムは、前記被研磨体の外側周囲をすべて取り囲む環状壁であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記スラリー供給部は、前記環状壁により取り囲まれた領域内において、前記研磨定盤上にスラリーを供給することを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記ダムは、前記第２の回転軸に連接され、前記保持部材の回転に従い回転することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記ダムは、前記保持部材の外側周囲の一部又はすべてを取り囲む曲線を含む壁であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項７】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記研磨定盤の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する円盤状の保持部材と、
前記保持部材の半径をｒとしたとき、前記第２の回転軸を中心とし、
１．０ ＜ Ｒｄ／ｒ ＜ １．５
の関係式を満たす値Ｒｄを半径とする、スラリー供給側が開口された円弧状壁、及び前記円弧状壁の一方端から連続するとともに、前記第１の回転軸の中心と前記第２の回転軸の中心とを結ぶ直線と直交し前記第２の回転軸の中心を原点とする直線とのなす角をΘ並びに１＜ｋ＜２としたとき、
Ｒ＝Ｒｄ×｛１＋ｋ×Θ／（２π）｝
の関係式で表される曲線Ｒに沿って湾曲する湾曲壁により構成されたダムと、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
前記研磨定盤上に研磨布を介して前記ダムが配設され、前記ダムと前記研磨布との間には研磨屑を排出する隙間が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の研磨装置。
【請求項９】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記スラリー供給部から供給される前記スラリーを一時的に蓄え、この蓄えたスラリーを前記研磨定盤上の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間に拡散して供給するスラリー拡散部と、
前記研磨定盤上の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間において被研磨体を保持しかつ拡散して供給される前記スラリーを介して前記研磨定盤に押し当て、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項１０】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記研磨定盤上の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、
前記スラリーの前記研磨定盤外周への飛散を抑制し、前記保持部材と前記研磨定盤との間に前記スラリーを導くよう気体を吹き付ける気体噴射部と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項１１】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記研磨定盤上の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、
前記研磨定盤上に供給されたスラリーを吸収し回収する多孔質素材を含むスラリー吸収部と、
前記スラリー吸収部に吸収され回収された前記スラリーを押し出す押圧部と、
前記押圧部により前記スラリー吸収部から押し出される前記スラリーを前記スラリー供給部のスラリー供給位置に導くスラリー案内部材と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項１２】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記研磨定盤上の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、
前記研磨定盤の外周側面を取り囲み、前記研磨定盤上から流れ落ちる前記スラリーを回収するスラリー貯溜部と、
前記研磨定盤の外周側面を取り囲む位置とこの外周側面から退避する位置との間において前記スラリー貯溜部を上下動する昇降機構と、
前記スラリー貯溜部に回収された前記スラリーを前記スラリー供給部のスラリー供給位置に還流するスラリー還流再生手段と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項１３】
第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、
前記研磨定盤上の前記第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、
前記研磨定盤上に供給された前記スラリーを回収する回収板と、
前記研磨定盤上のスラリー回収位置とこのスラリー回収位置から退避する位置との間において前記スラリー回収板を上下動する昇降機構と、
前記スラリー回収板により回収された前記スラリーを前記スラリー供給部のスラリー供給位置に還流するスラリー還流再生手段と、
を備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項１４】
研磨定盤の第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間において前記研磨定盤上に被研磨体を押し当てる工程と、
前記被研磨体を保持する工程と、
前記研磨定盤を前記第１の回転軸を中心に回転する工程と、
前記被研磨体を前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する工程と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給する工程と、
前記研磨定盤上に供給され前記被研磨体に到達して前記被研磨体の周囲に分散する前記スラリーの一部を、前記被研磨体の周囲に集めて前記被研磨体と前記研磨定盤との間に供給する工程と、
を備えたことを特徴とする研磨方法。
【請求項１５】
研磨定盤の第１の回転軸の中心と前記研磨定盤周縁との間において前記研磨定盤上に半導体ウェーハをその研磨面を前記研磨定盤に向けて載置する工程と、
前記半導体ウェーハを保持する工程と、
前記研磨定盤を前記第１の回転軸を中心に回転する工程と、
前記半導体ウェーハを前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する工程と、
前記研磨定盤上にスラリーを供給する工程と、
前記研磨定盤上に供給され前記半導体ウェーハに到達して前記半導体ウェーハの周囲に分散する前記スラリーの一部を、前記半導体ウェーハの周囲に集めて前記半導体ウェーハの研磨面と前記研磨定盤との間に供給する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置、研磨方法および半導体装置の製造方法に関し、特に半導体装置の製造に使用される半導体ウェーハ研磨装置、半導体ウェーハ研磨方法およびこの半導体ウェーハ研磨方法を使用する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＩＣなどの半導体装置の製造プロセスには、ウェーハを研磨する化学機械的研磨法が組み込まれている。この方法においては、ウェーハが保持部材により保持され、研磨定盤に載置された研磨布に圧接されるとともに、研磨布にスラリーが供給され、研磨定盤、保持部材の少なくともいずれか一方が回転することにより、ウェーハ表面が研磨されるものである。これにより、ウェーハ表面が平坦化され、半導体装置の各構成要素の微細化や高密度化を実現することができる。
【０００３】
化学機械的研磨法においては、研磨品質を維持しつつスラリーの消費量をできる限り低減することが重要であり、スラリー消費量の低減を図るべく、いくつかの試みがなされている。
【０００４】
たとえば、下記特許文献１には、研磨布上に板体を配置して、放置すれば遠心力により研磨布の周辺に飛散してしまうスラリー流を板体により堰き止めて研磨布中央部に還流させる方法が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、研磨定盤の周辺部から中心部に向かう屈曲した板状体により構成される直線状またはらせん状のガイドが開示されている。このガイドは研磨定盤上の研磨剤を捕らえ、研磨剤が研磨定盤の外周部から流れ落ちることを防止することができるので、研磨剤の流出量を低減することができる。そのうえ、ガイドの下面と研磨布とが摺接してコンディショナとしての機能を果たすからスループットを向上することができる。
【０００６】
さらに、下記特許文献３には、研磨布と摺接するように設けられる帯板状の研磨剤押圧手段が開示されている。この研磨剤押圧手段は、定盤の回転に伴う遠心力により定盤の外側に向かう研磨剤を定盤の中心部側に押し戻すことができるので、研磨剤の消費量を低減することができる。
【特許文献１】特開平０７−１５６０６３号公報
【特許文献２】特開平０７−２３７１２０号公報
【特許文献３】特開平０９−１３１６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１に開示された板体、特許文献２に開示されたガイド、特許文献３に開示された研磨剤押圧手段は、いずれも板状部材を研磨布上に配設することにより、放置しておけば定盤から流れ落ちることとなるスラリーを板状部材の径方向外側部分で堰き止めて捕集し、この捕集したスラリーを定盤中央方面に還流するものである。
【０００８】
しかし、本発明者等の検討によれば、捕集したスラリーを定盤の中央部へ向かうように還流しただけでは、以下の理由に基づき、スラリーの消費量を十分に低減することができないことが明らかとなった。スラリーは、研磨布上に滴下されると、研磨布上を概ね筋状なって流れて、ウェーハ保持部材に保持されるウェーハに到達する。このようにウェーハに到達するスラリーは、ウェーハの外周部の狭い範囲に衝突する。そうすると、その部分から研磨布とウェーハとの間に浸入していくスラリーはわずかな量に限られ、大部分は、研磨に供することなく、ウェーハの外周部に沿って流れ去ってしまうこととなる。
【０００９】
このような知見に基づき、本発明者等は、スラリーを研磨布とウェーハとの間に広い範囲から浸入させるべく、鋭意検討を重ね、本発明に到達した。
【００１０】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、研磨布とウェーハとの間にスラリーを効率良く供給することができ、スラリーの消費量をより効果的に低減することができる研磨装置、研磨方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、更に、スラリーを効率良く回収し再生することができ、スラリーの消費量をより効果的に低減することができる研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、スラリー供給部から研磨定盤上に供給されたスラリーの一部を、保持部材と研磨定盤との間及び周囲に貯留するダムと、を備える。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する円盤状の保持部材と、保持部材の半径をｒとしたとき、第２の回転軸を中心とし、
１．０ ＜ Ｒｄ／ｒ ＜ １．５
の関係式を満たす値Ｒｄを半径とする、スラリー供給側が開口された円弧状壁、及び円弧状壁の一方端から連続するとともに、第１の回転軸の中心と第２の回転軸の中心とを結ぶ直線と直交し第２の回転軸の中心を原点とする直線とのなす角をΘ並びに１＜ｋ＜２としたとき、
Ｒ＝Ｒｄ×｛１＋ｋ×Θ／（２π）｝
の関係式で表される曲線Ｒに沿って湾曲する湾曲壁により構成されたダムと、を備える。
【００１４】
本発明の第３の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、スラリー供給部から供給されるスラリーを一時的に蓄え、この蓄えたスラリーを研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間に拡散して供給するスラリー拡散部と、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間において被研磨体を保持しかつ拡散して供給されるスラリーを介して研磨定盤に押し当て、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、を備える。
【００１５】
本発明の第４の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、スラリーの研磨定盤外周への飛散を抑制し、保持部材と研磨定盤との間にスラリーを導くよう気体を吹き付ける気体噴射部と、を備える。
【００１６】
本発明の第５の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、研磨定盤上に供給されたスラリーを吸収し回収する多孔質素材を含むスラリー吸収部と、スラリー吸収部に吸収され回収されたスラリーを押し出す押圧部と、押圧部によりスラリー吸収部から押し出されるスラリーをスラリー供給部のスラリー供給位置に導くスラリー案内部材と、を備える。
【００１７】
本発明の第６の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、研磨定盤の外周側面を取り囲み、研磨定盤上から流れ落ちるスラリーを回収するスラリー貯溜部と、研磨定盤の外周側面を取り囲む位置とこの外周側面から退避する位置との間においてスラリー貯溜部を上下動する昇降機構と、スラリー貯溜部に回収されたスラリーをスラリー供給部のスラリー供給位置に還流するスラリー還流再生手段と、を備える。
【００１８】
本発明の第７の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間と対向する位置に被研磨体を保持可能に設けられ、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、研磨定盤上に供給されたスラリーを回収する回収板と、研磨定盤上のスラリー回収位置とこのスラリー回収位置から退避する位置との間においてスラリー回収板を上下動する昇降機構と、スラリー回収板により回収されたスラリーをスラリー供給部のスラリー供給位置に還流するスラリー還流再生手段と、を備える。
【００１９】
本発明の第８の実施の形態に係る研磨装置は、第１の回転軸を中心に回転する研磨定盤と、研磨定盤上の中央部分にスラリーを供給するスラリー供給部と、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間において被研磨体を保持しかつスラリーを介して研磨定盤に押し当て、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する保持部材と、研磨定盤上の、保持部材からスラリー供給部を介在させた領域に配設され、研磨定盤の接線方向と同等の方向に延びる第１のダムと、研磨定盤上の第１の回転軸の中心と研磨定盤の周縁との間において、保持部材のスラリーの排出側と第１のダムとの間に配設され、接線方向と同等の方向に延びる第２のダムと、を備える。
【００２０】
本発明の第９の実施の形態に係る研磨方法は、研磨定盤の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間において研磨定盤上に被研磨体を押し当てる工程と、被研磨体を保持する工程と、研磨定盤を第１の回転軸を中心に回転する工程と、被研磨体を第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する工程と、研磨定盤上にスラリーを供給する工程と、研磨定盤上に供給され被研磨体に到達して被研磨体の周囲に分散するスラリーの一部を、被研磨体の周囲に集めて被研磨体と研磨定盤との間に供給する工程と、を備える。
【００２１】
本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、研磨定盤の第１の回転軸の中心と研磨定盤周縁との間において研磨定盤上に半導体ウェーハをその研磨面を研磨定盤に向けて載置する工程と、半導体ウェーハを保持する工程と、研磨定盤を第１の回転軸を中心に回転する工程と、半導体ウェーハを第１の回転軸とは異なる第２の回転軸を中心に回転する工程と、研磨定盤上にスラリーを供給する工程と、研磨定盤上に供給され半導体ウェーハに到達して半導体ウェーハの周囲に分散するスラリーの一部を、半導体ウェーハの周囲に集めて半導体ウェーハの研磨面と研磨定盤との間に供給する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、研磨定盤と被研磨体との間にスラリーを効率良く供給することができ、スラリーの消費量をより効果的に低減することができる研磨装置、研磨方法、および半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００２３】
更に、本発明によれば、スラリーを効率良く回収し再生することができ、スラリーの消費量をより効果的に低減することができる研磨装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係るウェーハ研磨装置、ウェーハ研磨方法、及び半導体装置の製造方法について説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１に示す通り、本発明の第１の実施の形態に係る研磨装置１００は、研磨定盤１、研磨パッド２、保持部材３、ダム４、及びスラリー供給部５を有する。なお、本実施形態では、ダム４は後述の通り円弧状に湾曲した形状を有するため、以下の説明ではダムを円弧壁４と称する。また、保持部材３は、例えば、キャリア、研磨ヘッド又はトップリングとも呼ばれる部材であり、以下では、トップリング３と称する。
【００２６】
研磨定盤１は、円盤状の形状を有し、その半径は、８インチウェーハ用では約３０ｃｍ、１２インチウェーハ用では約３５ｃｍである。また、研磨定盤１は、所定の回転機構により、円盤の中心を回転軸として回転することができ、その回転数は、典型的には、毎分４０〜８０回転（４０〜８０ｒｐｍ）である。研磨定盤１上には、研磨定盤１と一体となって、回転することができるように研磨パッド２が載置されている。研磨パッド２は、一般的に発泡ポリウレタンや多孔質フッ素樹脂により作製され、表面にウェーハの研磨に資する無数の孔を有している。
【００２７】
研磨パッド２を保持するトップリング３は、研磨定盤１の回転軸と研磨定盤１の周縁との間においてウェーハを研磨定盤１と対向させるように設けられている。トップリング３は、円形状のウェーハ保持部（図示せず）を有する。ウェーハ保持部の半径は、８インチウェーハ用のウェーハ保持部では約１１ｃｍであり、１２インチウェーハ用のウェーハ保持部では約１６ｃｍである。また、トップリング３は、本実施形態においては、ウェーハ保持部の中心を回転軸として回転することができ、その回転数は、典型的には、４０〜８０ｒｐｍとすることができる。なお、トップリング３の回転軸は、トップリング３自体が研磨定盤１の回転軸と研磨定盤１の周縁との間に位置しているため、研磨定盤１の回転軸とは異なる点に位置している。
【００２８】
スラリー供給部５は、所定のスラリー供給装置（図示せず）からのスラリー（研磨液）を研磨パッド２に供給する。スラリー供給部５の位置、すなわち、スラリーを研磨パッド２に滴下する位置は、任意に設定することができる。本実施の形態においては、スラリー供給部５は、トップリング３を中心として円弧壁４と反対の位置であって、滴下したスラリーが研磨定盤１の回転によりウェーハに効果的に到達できる位置に設定されている。
【００２９】
続いて、図２を参照すると、円弧壁４は、所定の半径Ｒを有する円の円周に沿うように円弧状に湾曲している。ここで、その半径Ｒは、トップリング３の半径ｒの１００％より大きく１５０％より小さいと好ましい。円弧壁４の半径Ｒがトップリングの半径ｒの１００％以下では、トップリングを囲むことができず、後述する効果を発揮できないからであり、１５０％以上では、円弧壁４の一部が研磨定盤１からはみ出す可能性が高く、そうすると、円弧壁４の有する効果を発揮できないからである。
【００３０】
また、円弧壁４は、スラリー供給側に、すなわち、研磨パッド２上を流れるスラリーの流れの方向に対する上流側に開口を有するとともに、トップリング３の外周に沿うように設けられている。このため、トップリング３に到達し、ウェーハの外周に沿って流れるスラリーの一部を堰き止めてウェーハの周囲に溜めおくことができる。
【００３１】
次に、図２を参照しながら、上記の円弧状壁を見込む角度について、説明する。同図において、一点鎖線Ｌ１は研磨定盤１の回転軸とトップリング３の回転軸とを結ぶ直線である。一点鎖線Ｌ２は、トップリング３の回転軸を原点とし、一点鎖線Ｌ１と直交するように伸びる直線である。破線ＬＡはトップリング３の回転軸と円弧壁４の一端部４Ａとを通る直線である。そして、破線ＬＢはトップリング３の回転軸と円弧壁４の他端部４Ｂとを通る直線である。ここで、破線ＬＡと一点鎖線Ｌ２とのなす角をΘａとし、破線ＬＢと一点鎖線Ｌ２とのなす角をΘｂとしたとき、円弧状壁の見込み角は、Θａ＋Θｂで表される。Θａ，Θｂは、いずれも３０°以上であると好ましい。３０°未満では、円弧壁４の効果（後述）を十分に発揮することができないためである。
【００３２】
再び図１を参照すると、円弧壁４には位置決め治具６が設けられている。この治具６により、円弧壁４は、研磨定盤１及びトップリング３に対して所定の位置関係となるように配置される。本実施の形態においては、円弧壁４は、図２に示す通り、円弧状の壁面の中心点がトップリング３の回転軸と同一の点に位置するよう配置されている。このため、研磨対象のウェーハの外周部と円弧壁４との間隔を一定に維持することができ、したがって、研磨パッド２とウェーハとの間に入り込むスラリーの量をウェーハの外周部に沿って均一にすることができる。また、円弧壁４は、研磨パッド２との間に所定の隙間が維持されるように配置されている。これにより奏される効果については後述する。
【００３３】
以下、第１の実施の形態による研磨装置１００が有する効果について説明する。スラリー供給部５から研磨パッド２上に滴下されたスラリーは、研磨定盤１の回転により、研磨パッド２上をトップリング３に向かって流れていく。そして、トップリング３に保持されるウェーハ（図示せず）の外周部に到達する。ここで、その外周部に到達したスラリーの一部が、その到達部からウェーハと研磨パッド２との間に浸入していきウェーハの研磨に利用される。
【００３４】
しかし、スラリーの大部分は、ウェーハの外周部に沿って回り込むように流れていく。このように流れたスラリーは、円弧壁４により集められて、円弧壁４とトップリング３との間に広がって溜まるようになる。すなわち、円弧壁４は、トップリング３の周囲に局所的にスラリーを拡散する機能と、トップリング３の周囲に局所的にスラリーを貯溜する機能とを有する。円弧壁４とトップリング３との間に溜まったスラリーは、ウェーハの外周部と接するため、ウェーハと研磨パッド２との間に浸入することができ、ウェーハの研磨に資することになる。すなわち、スラリーは、スラリー供給部５から滴下されて最初に到達したウェーハ外周部分だけからでなく、その部分とは概ね反対側に位置する広い範囲からもウェーハと研磨パッド２との間に提供されることとなる。しかも、その範囲は、図２を参照しながら説明した通り、この円弧壁４の見込み角Θａ＋Θｂが６０°以上であるため、十分に確保されている。したがって、スラリーを効率よく使用することができ、その結果として、スラリー消費量を低減することができる。
【００３５】
また、円弧壁４は、研磨パッド２との間に所定の隙間が維持されるように設けられているため、以下の効果を奏する。図３を参照しながら、その効果について説明する。図３は、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面の一部を示す図である。図示の通り、スラリーＳは、円弧状壁部４に堰き止められて、円弧壁４のトップリング３側（上流側）に多量に溜まっている。スラリーＳには、一般に、ウェーハの研磨により発生した研磨くずＰが含まれている。研磨くずＰは、ウェーハと研磨パッド２との間に入り込むと、ウェーハの研磨量や研磨状態に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００３６】
しかし、円弧壁４と研磨パッド２との間の隙間部Ｇは、研磨くずＰは通過できるものの、スラリーはその粘性のために通過し難い程度の間隔を有している。このため、スラリーを上流側に留めつつ、研磨くずＰを効果的にトップリング３の外側（下流側）へ排出することができる。したがって、研磨くずＰがウェーハの研磨量や研磨状態に及ぼす悪影響を排除することができる。
【００３７】
次に、以上の構成を有する研磨装置１００を用いたウェーハの研磨方法を説明する。まず、研磨装置１００の研磨定盤１上に研磨パッド２を載置する。次に、研磨中にウェーハが研磨定盤１の回転軸と研磨定盤１の周縁との間に位置するようにトップリング３を位置決めする。次いで、位置決め治具６により、円弧壁４をその中心点がトップリング３の回転軸と同一の点に位置し、かつ、研磨パッド２との間に所定の隙間を維持されるよう配置する。そして、研磨の対象となるウェーハをトップリング３により保持する。
【００３８】
続けて、研磨定盤１をその回転軸を中心として所定の回転数にて回転し、引き続いて、スラリー供給部５から研磨パッド２にスラリーを所定の流量にて供給する。この後、トップリング３を所定の回転数にて回転させるとともに、ウェーハを研磨パッド２に押し付ける。こうすると、研磨定盤１に供給されウェーハに到達してウェーハの周囲に沿って回り込むように流れるスラリーの一部を、円弧壁４により集め、円弧壁４とウェーハとの間に貯溜することができる。そして、このように貯溜されたスラリーは、ウェーハの外周と接するため、ウェーハと研磨パッド２との間に供給される。これにより、スラリーを効率よく使用しつつ、ウェーハの表面が研磨され平坦化される。
【００３９】
上記の研磨方法は、半導体装置の製造方法の一工程として実施することができる。たとえば、この研磨方法は、絶縁膜形成工程の後に絶縁膜の表面を平坦化する工程として、また、メタライゼーション工程の後に金属膜の表面を平坦化する工程として実施すると有益である。また、上述の研磨方法は、後工程における裏面研磨プロセスとして実施することもできる。
【００４０】
（変形例１）
続けて、本発明の第１の実施の形態の変形例１による研磨装置について説明する。変形例１による研磨装置は、第１の実施の形態による研磨装置１００とスラリー供給部５の位置が異なる点で相違し、その他の点では同一の構成を有する。以下では、その相違点について説明する。
【００４１】
図４に示す通り、研磨装置１０１においては、スラリー供給部５は、研磨パッド２に対し、トップリング３と円弧状壁部４との間でスラリーを滴下できる位置にある。これにより、供給されるスラリーは、トップリング３と円弧壁４との間に溜まることになるため、より多くの量のスラリーがウェーハと研磨パッド２との間に提供されるようになる。
【００４２】
この構成の効果を調べるため本発明者らが行ったシミュレーションの結果について説明する。シミュレーションを行うに当たって使用したパラメータは、
・研磨定盤半径  ３０ｃｍ
・研磨定盤回転速度  ５０ｒｐｍ
・トップリング半径  １１ｃｍ
・トップリング回転速度  ５０ｒｐｍ
・スラリー滴下量  ２００ｍｌ／ｍｉｎ
である。
【００４３】
図５(Ａ)は、本実施の形態による研磨装置１０１の結果を示し、図５(Ｂ)は、比較のため、スラリー滴下位置を研磨定盤の回転中心と一致する位置とし、円弧状壁部４を使用しない場合の結果を示す。これらの図に示す斜線部Ｓは、スラリーがトップリング３の中心へ向かって流れる領域を示している。すなわち、この領域において、スラリーはウェーハと研磨パッド２との間に浸入していくことになる。図５(Ａ)と図５(Ｂ)とを比較すると、トップリング３の内側に存在する斜線部Ｓ及びトップリング３の外周部に接している斜線部Ｓの範囲は図５(Ａ)において広く、図５(Ｂ)において狭い。すなわち、比較のための装置構成では、スラリーは、狭い範囲からしかウェーハと研磨パッド２との間に浸入できない。浸入できない多量のスラリーはウェーハの外周部をつたって研磨定盤外へと流出してしまうため、スラリーを効率よく使用することができない。これに対し、研磨装置１０１においては、広い範囲からスラリーが浸入することができ、したがって、スラリーを効率よく使用することができ、その結果、スラリー消費量を低減することができる。
【００４４】
（変形例２）
次に、本発明の第１の実施の形態の変形例２による研磨装置について説明する。変形例２による研磨装置は、上述の変形例１による研磨装置１０１の円弧壁４に代わり環状の部材が使用される点で相違し、その他は同一の構成を有する。以下では、その相違点について説明する。
【００４５】
図６に示す通り、研磨装置１０２は、ダムとして、円盤状のトップリング３を取り囲む環状壁４０を有する。環状壁４０の半径は、トップリング３の半径の１００％より大きく、１５０％より小さい。環状壁４０の半径が、トップリングの半径の１００％以下では、トップリングを囲むことができず、後述する効果を発揮できないからであり、１５０％以上では、円弧壁４の一部が研磨定盤１からはみ出す可能性が高くなり、はみ出してしまうと、円弧壁４の有する効果を十分に発揮できないからである。
【００４６】
また、環状壁４０の中心は、本実施の形態においては、トップリング３の回転軸と同じ点に位置している。さらに、環状壁４０は、研磨パッド２との間に所定の隙間を有する隙間部が維持されるよう固定されている。言い換えると、研磨装置１０２は、実質的に、第１の実施の形態の円弧壁４における角度Θａ＋Θｂを３６０°とした構造を有している。
【００４７】
なお、環状壁４０には位置決め治具６Ａが設けられている。この位置決め治具６Ａにより、環状壁４０は上述の通りに固定される。また、位置決め治具６Ａは、所定の駆動機構により上下動が可能であり、これにより、ウェーハ研磨工程の終了後に環状壁４０を上昇させて、トップリング３を移動することができる。
【００４８】
上記構成の研磨装置１０２によれば、トップリング３は環状壁４０に取り囲まれており、しかも、スラリー供給部５は、トップリング３と環状壁４０との間にスラリーを滴下できるよう位置しているため、トップリング３と環状壁４０との間にスラリーが溜まることとなる。このため、スラリーは、ウェーハの外周部のほぼ全体からウェーハと研磨パッド２との間に浸入でき、よって、スラリーの効率的な利用と消費量の低減が図られる。
【００４９】
ところで、環状壁４０をトップリング３に連結することも可能である。この場合、環状壁４０とトップリング３を同じ機構で上下動させることができ、装置構造を簡素化できる。環状壁４０が回転した場合でも、上述したスラリーを効率的に利用できる効果と同等の効果を得ることができる。例えば図７に示す通り、トップリング３と環状壁４０とを繋ぐ連結部材８を設けると好ましい。このようにすれば、環状部材４０は、トップリング３と同じ回転数で回転する。また、研磨終了後トップリング３とともに環状壁４０を上昇させることができるため、装置構造を簡素化でき、例えば、メンテナンス作業等を容易化することができる。
【００５０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る研磨装置として、湾曲した壁部材を有する研磨装置について説明する。なお、以下の説明で参照する図面においては、先行する実施の形態の研磨装置と同一の部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図中、説明の便宜のための補助線等であって、既出の補助線等と同一の符号を有するものは、同一の定義に基づいて描かれている。
【００５１】
図８に示す通り、研磨装置１０３は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、スパイラル壁４１、及びスラリー供給部５を有する。
【００５２】
スパイラル壁４１は、図示の通り、円弧状壁４１ａと湾曲壁４１ｂとを有する。詳細には、円弧状壁４１ａは、トップリング３の回転軸を中心とした半径Ｒｄの円の円周に沿うように湾曲している。ここで、半径Ｒｄは、トップリング３の半径をｒとしたとき、
１．０ ＜ Ｒｄ／ｒ ＜ １．５
といった関係式を満たす。すなわち、スパイラル壁４１の円弧状壁４１ａは、トップリングの半径ｒの１００％より大きく、１５０％より小さい半径を有する円弧状をなしている。
【００５３】
一方、湾曲壁４１ｂは、図示の通り、円弧状壁４１ａの一端と連続するとともに、一点鎖線Ｌ２とのなす角をΘとし、ｋを１＜ｋ＜２を満たす定数としたときに、
Ｒ＝Ｒｄ×｛１＋ｋ×Θ／（２π）｝
といった関係式で表される曲線に沿って湾曲している。この式から、スパイラル壁４１の湾曲壁４１ｂは、一点鎖線Ｌ２とのなす角Θの増加に従って、トップリング３の回転軸から次第に遠ざかるような曲線状をなしていることがわかる。
【００５４】
また、スパイラル壁４１におけるΘａ及びΘｂは、ともに３０°以上であると好ましい。この角度より小さいと、スパイラル壁４１の効果を十分に発揮することができないからである。
【００５５】
ここで、上記形状を有するスパイラル壁４１の効果を確認するために本発明者らが行ったシミュレーションの結果を説明する。シミュレーションを行うに当たって使用したパラメータは、
・研磨定盤半径  ３０ｃｍ
・研磨定盤回転速度  ５０ｒｐｍ
・トップリング半径  １１ｃｍ
・トップリング回転速度  ５０ｒｐｍ
・スラリー滴下量  ２００ｍｌ／ｍｉｎ
である。
【００５６】
図１０(Ａ)は、本実施の形態による研磨装置１０３の結果を示し、図１０(Ｂ)は、比較のため、スラリー供給管の位置を研磨定盤の回転中心と一致する位置とし、スパイラル壁４１を使用しない場合の結果を示す。これらの図の斜線部Ｓは、スラリーがトップリング３の中心へ向かって流れる領域を示している。すなわち、この領域において、スラリーはウェーハと研磨パッド２との間に浸入していくことになる。図１０(Ａ)と図１０(Ｂ)とを比較すると、特にトップリング３の内側において、比較のための装置構成（図１０(Ｂ)）に比べ、研磨装置１０３における場合の方が斜線部Ｓの範囲は広い。この結果から、本実施の形態による研磨装置１０３の効果が理解される。
【００５７】
なお、スパイラル壁４１は、所定の位置決め治具により研磨パッド２との間に間隙部Ｇが維持されるように固定されている。したがって、スパイラル壁４１もまた、上述の円弧壁４や環状壁４０と同様、研磨くずによる悪影響を排除することができる。
【００５８】
また、図１０(Ａ)に示したシミュレーション結果は、スラリー供給部５を、トップリング３を中心としてスパイラル壁４１と反対の位置に配置する場合を示したが、スラリー供給部５の位置は、トップリング３とスパイラル壁４１との間であってもよく、この場合であっても、広い範囲からスラリーがウェーハと研磨パッド２との間に浸入することが確認された。
【００５９】
さらに、図１１に例示するように、見込み角（Θａ＋Θｂ）が３６０°以上であっても、同様の効果が奏されることがわかった。
【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る研磨装置について説明する。図１２を参照すると、研磨装置１０４は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、第１直線壁４３ａ，４３ｂ、及びスラリー供給部５を有する。ここで、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、及びスラリー供給部５は、既出の各実施の形態において説明したものと同一の機能を有する。なお、本実施の形態においては、スラリー供給部５は、研磨定盤１の中央部分にスラリーを供給するように配置されている。
【００６１】
図１２及び図１３に示す通り、第１直線壁４３ａ及び第２直線壁４３ｂは、ともに板状の形状を有する。第１直線壁４３ａは、研磨パッド２上において、スラリー供給部５からスラリーが滴下される位置に関してトップリング３と反対の領域に配設されている。また、第１直線壁４３ａは、研磨定盤１の接線方向とほぼ同一の方向に延びている。一方、第２直線壁４３ｂは、研磨パッド２上であって研磨定盤１の回転軸と研磨定盤１の周縁との間において、トップリング３と第１直線壁４３ａとの間に配設されている。また、第２直線壁４３ｂは、研磨定盤１の接線方向とほぼ同一の方向に延びている。
【００６２】
第１直線壁４３ａ及び第２直線壁４３ｂが上記の通り構成されているため、研磨装置１０４においては、スラリーは研磨パッド２上を以下のように流れる。スラリーは、スラリー供給部５から研磨パッド２の中央部分に滴下されると、研磨定盤１の回転により、研磨パッド２上をトップリング３に向かって流れる。トップリング３に到達したスラリーは、その一部が到達部からウェーハと研磨パッド２との間に入り込み、ウェーハの研磨に資する。一方、ウェーハに到達するもののウェーハと研磨パッド２との間に浸入せずにウェーハの外周部に沿って流れるスラリーは、第２直線壁４３ｂの面４３ｂ１に衝突するに至る（図１３の矢印Ａ）。
【００６３】
そして、第２直線壁４３ｂによりスラリー流れの方向が偏向される（矢印Ｂ）。このように方向が偏向されて流れるスラリーは、次いで、第１直線壁４３ａに衝突する（矢印Ｃ）。そうすると、スラリーの流れの方向が再び偏向されて、スラリーはトップリング３に向けて回流していく（矢印Ｄ）。このため、スラリーは再びウェーハに至ることとなる。このとき、スラリーは十分に広がっているため、より多くの量のスラリーがウェーハと研磨パッド２との間へ浸入することができる。したがって、スラリーが効率的に使用されるようになり、その結果、スラリー消費量を低減することができる。
【００６４】
ところで、第２直線壁４３ｂのより好適な配置は以下の通りである。図１４(Ａ)に示すグラフにおいて、縦軸はウェーハの研磨レートを示し、横軸は第２直線壁４３ｂの角度Θを示す。この角度Θは、図１４(Ｂ)に示す図において定義される通り、研磨定盤１の法線ＬＮに直交する直線ＬＰとのなす角度である。図１４(Ａ)を参照すると、第２直線壁４３ｂの角度Θが−２０°〜＋２０°の範囲において実用上好適な研磨レートが実現されており、好ましい。また、この角度Θが−１０°〜＋１０°の範囲においては、約１５０ｎｍ／分を超える研磨レートが実現されており、一層好ましい。この結果は、第２直線壁４３ｂの角度Θをたとえば４０°〜５０°とすることによってスラリーの流れを研磨定盤１の中心へ向かわせるよりも、研磨定盤１の回転方向へ向かわせる方が好ましいことを意味している。このことから、上述の特許文献１に記載される「研磨液流を研磨定盤中央部に還流させる」研磨方法、及び特許文献４に記載される「研磨剤を定盤の中心側に押圧する手段を備えている」研磨装置に比べ、本実施の形態に係る研磨装置が優れた効果を有することが理解される。
【００６５】
なお、直線壁４３ａ，４３ｂは、所定の位置決め治具により研磨パッド２との間に間隙部Ｇが維持されるように固定されている。したがって、直線壁４３ａ，４３ｂもまた、上述の円弧壁４、環状壁４０、及びスパイラル壁４１と同様、研磨くずによる悪影響を排除することができる。
【００６６】
以上の通り、本実施の形態に係る研磨装置によれば、上述の実施の形態における円弧壁４、環状壁４０、及びスパイラル壁４１に比べて単純な形状を有する直線壁４３ａ，４３ｂというダムを使って、効率良くスラリーを拡散させ、結果的に研磨効率を向上し研磨剤の使用量を減少することができる。
【００６７】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る研磨装置について説明する。図１５(Ａ)を参照すると、研磨装置１０５は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、スラリー拡散部４４、及びスラリー供給部５０を有する。研磨定盤１、研磨パッド２、及びトップリング３は、既出の各実施の形態におけるものと同一の機能を有している。以下では、スラリー拡散部４４とスラリー供給部５０を中心として説明する。
【００６８】
図１５(Ａ)(Ｂ)を参照すると、スラリー供給部５０は、スラリーを吐出するスラリー吐出口５０ａと、このスラリー吐出口５０ａから吐出されるスラリーを受けるスラリー受皿５０ｂとを有する。スラリー拡散部４４は、耐アルカリ性を有し、スラリーを吸収することができる材料から形成されている。このような材料としては、たとえば、ポリエチレンフォームが好適である。スラリー拡散部４４は、その下部において研磨パッド２に接するとともに、本実施の形態においてはスラリー供給部５０のスラリー受皿５０ｂに取り付けられている。詳細には、スラリー受皿５０ｂの底部に開口が設けられており、スラリー拡散部４４の一部が、スラリー受皿５０ｂの底部に露出している。
【００６９】
ウェーハの研磨に際しては、所定のスラリー供給装置（図示せず）からスラリー供給部５０のスラリー吐出口５０ａを通じてスラリーをスラリー受皿５０ａへ滴下する。そうすると、スラリーは、スラリー受皿５０ａに溜まるとともに、スラリー受皿５０ａの開口を通じて、スラリー拡散部４４により吸収され、一時的に蓄えられる。スラリー拡散部４４に一時的に蓄えられたスラリーは、スラリー拡散部４４を伝わって研磨パッド２に供給される。このとき、スラリーは、スラリー拡散部４４の全体にわたってほぼ均一に蓄えられるため、スラリー拡散部４４全体から研磨パッド２上に拡散されて供給されることになる。したがって、スラリーは広がった状態で流れてウェーハに到達し、ウェーハの外周部の広い範囲からウェーハと研磨パッド２の間に浸入することができる。このため、ウェーハに到達するスラリーのうち直接に研磨に資する量が増加する。よって、スラリーを効率よく使用することができ、その結果、スラリー消費量を低減できる。
【００７０】
しかも、スラリー供給部５０の吐出口５０ａから滴下するスラリーの量を調整することにより、ウェーハと研磨パッド２との間に浸入していくスラリーの量を最低限必要な量に抑制できるため、研磨に資することなくウェーハ外周部を回って流れてしまうスラリーの量を低減できる。よって、スラリー消費量を更に低減することも可能である。
【００７１】
なお、本実施の形態におけるスラリー供給部５０は、スラリー吐出口５０ａとスラリー受皿５０ｂとから構成されるが、スラリー受皿５０ｂは、スラリー拡散部４４がスラリーを確実に吸収することができるように設けられたものであり、必ずしも必要ではない。また、耐アルカリ性を有しスラリーを吸収できる材料を用いてスラリー受皿５０ｂとスラリー拡散部４４とを一体に形成するようにしてもよい。
【００７２】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態に係る研磨装置について説明する。図１６を参照すると、本実施の形態の研磨装置１０６は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、及び噴射ガン４５ａ，４５ｂを有する。ここで、研磨定盤１、研磨パッド２及びトップリング３は、上述の各実施の形態において説明したものと同一の形状、機能を有する。なお、説明の便宜上、図１６においてスラリー供給管は図示しないが、研磨装置１０６は、既出のスラリー供給部５と同一機能のものを有している。
【００７３】
噴射ガン４５ａ，４５ｂは、加圧された気体Ｎ（図１６）を研磨パッド２に対して吹き付けることができる。加圧気体Ｎの吹付けにより、噴射ガン４５ａは、研磨パッド２上を流れるスラリーの流れの一部を妨げることにより、結果として、スラリーの流れの方向を変更することができる。すなわち、噴射ガン４５ａから噴射される加圧気体Ｎは、スラリーに対し、流れの一部を堰き止める壁又はダムとして機能する。このようにしてスラリーの流れを制御することにより、スラリーは、ウェーハの外周部の広い範囲にスラリーを到達することができる。したがって、ウェーハ外周部の広い範囲から、より多くの量のスラリーがウェーハと研磨パッド２との間に導かれる。故に、スラリーを効率よく使用することができるとともに、スラリー消費量を低減することができる。
【００７４】
また、スラリーがウェーハ外周部を回って流れても、噴射ガン４５ｂを設けておけば、噴射ガン４５ｂから気体を噴射することにより、スラリーをスラリー供給管（図示せず）の滴下位置に向けて流すことができる。したがって、さらに広い範囲からスラリーをウェーハと研磨パッド２との間に浸入させることもできる。よって、スラリー消費量をより低減することができる。
【００７５】
なお、気体としては、たとえば、空気や窒素ガスを使用することができ、また、ヘリウムガスであってもよい。さらに、この気体が、スラリーに使われている溶媒等の蒸気を含むと好適である。スラリーの乾燥を抑制できるからである。
【００７６】
また、噴射ガン４５ａの位置は、トップリング３に対して上流側（図１６）に限らず、トップリング３に対し下流側であってもよい。このようにすれば、噴射ガン４５ａから噴射される気体が、第１の実施の形態において説明した円弧壁４などと同様に、スラリーをトップリング３の下流側に貯溜するダムとしての機能を発揮することができる。
【００７７】
さらに、噴射ガン４５ａ，４５ｂを直線壁４３ａ，４３ｂの代わりに使用することもできる。すなわち、噴射ガン４５ａ，４５ｂからの加圧気体Ｎにより、スラリーの流れの方向を図１３の矢印Ａ〜Ｄのように変更することができる。しかも、噴射ガン４５ａ，４５ｂによっても、トップリング３（又はウェーハ）の外周に沿って回り込むように流れるスラリーの流れを研磨定盤１の法線と略直交する方向（Θが−２０°〜＋２０°（図１４））へ変更することができる。
【００７８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係る研磨装置について説明する。図１７を参照すると、研磨装置１０７は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、スラリー回収供給器４６、及びスラリー供給部５を有する。研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３及びスラリー供給部５は、上述の各実施の形態において説明したものと同一の機能を有している。
【００７９】
スラリー回収供給器４６は、図示の通り、研磨定盤１の回転方向に関してトップリング３の後方側に位置し、研磨定盤１の外周部からスラリー供給部５へ向かう方向に沿って配置されている。また、スラリー回収供給器４６は、スラリー吸収部４６ａ、スラリー押圧部４６ｂ、及びスラリー案内部材４６ｃから構成される。スラリー吸収部４６ａの全体又は一部は、たとえばポリエチレンフォームといった耐アルカリ性を有し、スラリーを吸収することができる多孔質材料から形成される。また、スラリー吸収部４６ａは、研磨パッド２と接している。このため、研磨パッド２上にわずかに薄く広がるスラリーをも効率よく吸収し回収することができる。
【００８０】
スラリー押圧部４６ｂは、所定の駆動機構により上下に動くことができ、下向きに動いてスラリー吸収部４６ａを押圧することにより、スラリー吸収部４６ａに吸収されたスラリーをスラリー吸収部４６ａから押し出すことができる。スラリー案内部材４６ｃは、スラリー押圧部４６ｂによってスラリー吸収部４６ａから押し出されたスラリーを受けることができる。また、スラリー案内部材４６ｃは、受けたスラリーを再び研磨パッド２へと提供できるように、研磨定盤１の外周部側の端部４６ｃ１が終端されるとともに他方の端部４６ｃ２が開放されている。さらに、スラリー案内部材４６ｃは、所定の傾斜を有することもできる。
【００８１】
上記の構成により、研磨装置１０７は以下の効果を奏する。すなわち、研磨パッド２上においてウェーハの外周部に沿って流れたスラリーは、スラリー吸収部４６ａによって吸収され回収される。スラリー吸収部４６ａに吸収されたスラリーは、スラリー押圧部４６ｂにより定期的に押し出される。押し出されたスラリーは、スラリー案内部材４６ｃに受けられ、スラリー案内部材４６ｃ内を流れ、そして、スラリー案内部材４６ｃの端部４６ｃ２から研磨パッド２上のスラリー滴下位置付近に滴下されるに至る。
【００８２】
スラリー案内部材４６ｃの端部４６ｃ２から滴下されたスラリーは、スラリー供給部５から滴下されるスラリーと共に、研磨定盤１の回転によって、トップリング３に向かって流れていく。このとき、スラリーは、スラリー吸収部４６ａから滴下されるスラリーのみの場合に比べ、スラリー回収供給器４６から研磨パッド２上に戻されたスラリーの影響により、広がった状態でトップリング３へと向かうことになる。
【００８３】
したがって、スラリーは、ウェーハの外周部の広い範囲においてウェーハに到達し、よって、広い範囲からウェーハと研磨パッド２との間に浸入することができる。このため、スラリーを効率よく使用することができ、その結果、スラリー消費量を低減することができる。
【００８４】
また、ウェーハの外周部に沿って流れたスラリーは、放置しておくと、大部分が研磨定盤１から流れ落ちて無駄になるが、本実施形態においては、スラリー回収供給器４６により吸収されて研磨パッド２に再び供給されるため、無駄になるスラリーの量を低減することができる。
【００８５】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態に係る研磨装置について説明する。図１８を参照すると、研磨装置１０８は、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、スラリー貯溜部４７、スラリー還流器４８、昇降機７、及びスラリー供給部５を有する。ここで、研磨定盤１、研磨パッド２、トップリング３、及びスラリー供給部５は、上述の各実施の形態において説明したものとほぼ同一の形状及び機能を有している。以下、スラリー貯溜部４７、スラリー還流器４８、及び昇降機７を中心に説明する。
【００８６】
スラリー貯留部４７は、平面視円環状の形状を有し、研磨定盤１の外周側面を取り囲んでいる。また、スラリー貯溜部４７は、上部に円環状の開口を有するとともに、断面が略Ｕ字形である底部を有している。この構成のため、スラリー貯溜部４７は、研磨パッド２から流れ落ちるスラリーを受けて溜めおくことができる。
【００８７】
また、スラリー貯溜部４７には昇降機７が設けられている。この昇降機７により、スラリー貯溜部４７は、研磨定盤１外周側面を取り囲んで研磨パッド２から流れ落ちるスラリーを受けることができる位置と、スラリー貯溜部４７の開口面が研磨パッド２表面よりも高くなる位置との間において、上下動される。
【００８８】
スラリー還流器４８は、スラリー吸引管４８ａ、ポンプ４８ｂ、及びスラリー供給管４８ｃから構成される。スラリー吸引管４８ａは、たとえばテフロン（登録商標）製のチューブから構成されてよい。また、スラリー吸引管４８ａの一端はスラリー貯溜部４７の底部に達しており、他端はポンプ４８ｂの吸引口４８ｂ１に接続されている。ポンプ４８ｂの吐出口４８ｂ２にはスラリー供給管４８ｃが接続されている。また、スラリー供給管４８ｃの他方の端部は、研磨パッド２に面している。
【００８９】
上記の構成により、研磨装置１０８は以下の効果を奏する。研磨パッド２から流れ落ちてスラリー貯溜部４７に溜まるスラリーは、ポンプ４８ｂにより、スラリー吸引管４８ａを通して吸引され、スラリー供給管４８ｃを通して研磨パッド２へ供給される。このため、放置すれば流れ落ちて無駄となってしまうスラリーを有効に活用でき、よって、スラリー消費量を低減することができる。
【００９０】
しかも、スラリー供給管４８ｃの位置を調節して、このスラリー供給管４８ｃからのスラリーが、スラリー供給部５からのスラリー滴下位置の近くに提供されるようにすれば、トップリング３に向かうスラリーの流れを広げることもできる。これにより、スラリーはウェーハの外周部の広い範囲に到達するようになり、ウェーハと研磨パッド２の間に浸入するスラリーの量が増大する。すなわち、スラリーを効率よく使用することができ、スラリー消費量を低減することができる。
【００９１】
また、研磨作業後に、昇降機７によりスラリー貯溜部４７が高い位置に保持されれば、例えば研磨パッド２のドレッシング作業中に研磨定盤１の外周部から飛散する水がスラリー貯溜部４７に入ることが防止される。したがって、ドレッシング後にウェーハの研磨を開始する場合であっても、スラリーのコンディショニングといった余分な作業を省くことができる。
【００９２】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態に係る研磨装置について説明する。図１９を参照すると、研磨装置１０９は、第７の実施の形態に係る研磨装置１０８と、スラリー貯溜部４７に代わりスラリー回収板４９を有する点で相違し、その他の点では同一である。以下、相違点であるスラリー回収板４９を中心として説明する。
【００９３】
スラリー回収板４９は、研磨パッド２上のスラリーを捕集する役割を有する。図１９に例示するスラリー回収板４９は、ほぼ三角形状の第１の板部材４９ａと、第１の板部材４９ａの２つの辺においてこの第１の板部材４９ａに直立する２つの第２の板部材４９ｂとから構成されている。また、第１の板部材４９ａの辺のうち第２の板部材４９ｂが設けられていない辺と対向する頂点には、スラリー吸引管４８ａが接続されている。そして、スラリー回収板４９は、第１の板部材４９ａが研磨パッド２に接するように配置されている。
【００９４】
上記の構成によれば、スラリー回収板４９は、ウェーハの外周部に沿って流れたスラリーを捕集することができる。スラリー回収板４９により捕集されたスラリーは、スラリー吸引管４８ａを通してポンプ４８ｂに吸引されて回収され、スラリー供給管４８ｃを通して研磨パッド２へ供給される。このため、放置すれば流れ落ちて無駄となってしまうスラリーを有効に活用でき、よって、スラリー消費量を低減することができる。
【００９５】
しかも、スラリー供給管４８ｃの位置の調節により、スラリー供給管４８ｃから提供されるスラリーを、スラリー供給部５からのスラリー滴下位置の近くに滴下するようにすれば、トップリング３に向かうスラリーの流れを広げることもできる。これにより、スラリーを効率よく使用することができ、スラリー消費量を低減することができる。
【００９６】
また、スラリー回収板４９には昇降機８が設けられている。これにより、スラリー回収板４９を持ち上げておけば、ドレッシング中の研磨パッド２上の水を回収することを防止できる。このため、ドレッシング後にウェーハの研磨を開始する場合であっても、スラリーのコンディショニングをする手間を省くことができる。
【００９７】
以上、いくつかの実施の形態を参照しながら、本発明について説明したが、本発明の研磨装置、研磨方法、および半導体装置の製造方法は、上述の実施の形態に限られることなく、種々に変形可能である。また、上述の各実施の形態に係る各研磨装置が備える構成要素を適宜組み合わせることもまた可能である。
【００９８】
たとえば、研磨装置１０８におけるスラリー貯溜部４７、スラリー還流器４８、及び昇降機７を研磨装置１００に設けても良い。研磨装置１００においては、スラリーが円弧壁４における上流側の開口から溢れ出る場合もあり、このような場合には、スラリーは結局は研磨パッド２から流れ落ちてしまうこととなる。しかし、スラリー貯溜部４７及びスラリー還流器４８があれば、放置すれば流れ落ちるスラリーを再び研磨パッド２上に戻すことができるため、スラリーの無駄を減少することができる。
【００９９】
また、円弧壁４、環状壁４０、スパイラル壁４１、及び直線壁４３ａ，４３ｂは、耐アルカリ性が高く、かつ、金属汚染の原因とならない材料から作製されると好ましい。このような材料としては、例えば、ポリカーボネートを挙げることができる。
【０１００】
なお、第１の実施の形態において研磨装置１００を使用した研磨方法について説明したが、この研磨方法から、研磨装置１０１〜１０９を使用した研磨方法を実施することができるのは明らかである。また、その研磨方法を半導体装置の製造方法の一工程として実施することができるのもまた明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す研磨装置の要部の上面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線に沿う断面図の一部を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例１による研磨装置の要部を示す斜視図である。
【図５】図４に示す研磨装置が奏する効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の変形例２による研磨装置の要部を示す斜視図である。
【図７】図６に示す研磨装置の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す上面図である。
【図９】図８に示す研磨装置の第１の変形例を示す上面図である。
【図１０】図８に示す研磨装置が奏する効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図８に示す研磨装置の第２の変形例を示す上面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す上面図である。
【図１３】図１２に示す研磨装置の上面図である。
【図１４】図１２に示す研磨装置における研磨レートの直線壁角度依存性を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す斜視図(Ａ)及び断面図(Ｂ)である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第７の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す側面図である。
【図１９】本発明の第８の実施の形態に係る研磨装置の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…研磨定盤、２…研磨パッド、３…トップリング、４…円弧壁、５…スラリー供給管、６…位置決め治具、７，８…昇降機、４０…環状壁、４１…スパイラル壁、４３ａ…第１直線壁、４３ｂ…第２直線壁、４４…スラリー拡散部、４５ａ，４５ｂ…噴射ガン、４６…スラリー回収供給器、４７…スラリー貯溜部、４８…スラリー還流器、４９…スラリー回収板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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