(57)【要約】【課題】ウェーハキャリアの洗浄や、ウェーハ研磨中のウェーハとの摩擦によって生じる保護シートやリテーナリングの帯電現象を防止し、ウェーハ上にパーティクルを引き付けたり、ウェーハ上に形成されているデバイスに悪影響を与えたりすることのないウェーハ研磨装置を提供すること。【解決手段】ウェーハキャリア２０のウェーハＷに接する保護シート２４には、導電性の材料を用いるか、又は帯電防止処理を施し、ウェーハキャリア２０の洗浄や、ウェーハ研磨中のウェーハＷとの摩擦によって生じる保護シート２４の帯電現象を防止するようにした。また、保護シート２４の帯電防止に加え、ウェーハＷの径方向の移動を規制するとともに保護シート２４が配設されたリテーナリング２３にも導電性の材料を用いるか、又は帯電防止処理を施して、保護シート２４の帯電現象を一層防止するようにした。【選択図】          図２
2004160629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリを供給しながら、ウェーハキャリアに保持されたウェーハを回転する研磨パッドに当接させて研磨する研磨装置において、
前記ウェーハキャリアは、ウェーハに押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに前記研磨パッドを押圧するリテーナリングと、前記リテーナリングに配設されるとともにウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、
前記保護シートは、導電性の材料で形成されていることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項２】
スラリを供給しながら、ウェーハキャリアに保持されたウェーハを回転する研磨パッドに当接させて研磨する研磨装置において、
前記ウェーハキャリアは、ウェーハに押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに前記研磨パッドを押圧するリテーナリングと、前記リテーナリングに配設されるとともにウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、
前記保護シートには、帯電防止処理が施されていることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項３】
前記リテーナリングは、導電性の材料で形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のウェーハ研磨装置。
【請求項４】
前記リテーナリングには、帯電防止処理が施されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のウェーハ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハの研磨装置に関し、  特に化学的機械研磨（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  ）によりパターニングされた能動素子を有するウェーハを平坦化するウェーハ研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体技術の発展により、デザインルールの微細化、多層配線化が進み、またコスト低減を進める上においてウェーハの大口径化も進行してきている。そのため、従来のようにパターンを形成した層の上にそのまま次の層のパターンを形成しようとした場合、前の層の凹凸のために次の層では良好なパターンを形成することが難しく、欠陥などが生じやすかった。
【０００３】
そこで、パターンを形成した層の表面を平坦化し、その後で次の層のパターンを形成することが行われている。この場合、ＣＭＰ法によるウェーハの研磨装置が用いられている。
【０００４】
このＣＭＰ法によるウェーハの研磨装置として、表面に研磨パッドが貼付された円盤状の研磨定盤と、ウェーハの一面を保持してウェーハの他面を研磨パッドに当接させるウェーハキャリアとを有し、研磨定盤を回転させるとともにウェーハキャリアを回転させながらウェーハを研磨パッドに当接させ、研磨パッドとウェーハとの間に研磨剤であるスラリを供給しながらウェーハの他面を研磨するＣＭＰ装置が、一般に広く知られている。
【０００５】
ウェーハを保持するウェーハキャリアには、ウェーハにエアによる押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに研磨パッドを押圧するリテーナリングと、ウェーハ吸着用の吸着口を有するとともにウェーハに接触してバックプレートからのエアの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、ウェーハの裏面がバックプレートの硬い面に直接接触して傷が付くのを防止したものが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
このウェーハキャリアでは、バックプレートから噴射されるエアの圧力が保護シートを介してウェーハに伝えられ、ウェーハを研磨パッドに押圧する構造となっている。そのため、保護シートはウェーハを一様に押圧する必要があり、伸び難い性質を持ちながらも曲げやすい性質を持つ材質で形成されている。
【０００７】
また、この保護シートは、酸性又はアルカリ性のスラリーの性質に応じて、これに対して強い材質、例えばシリコンゴムやテフロン（ｄｕ  Ｐｏｎｔ  社の商標、ポリ四ふっ化エチレン）等が用いられている。また、リテーナリングには、一般的な樹脂材料やセラミックス材が用いられている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３１７８１９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述のウェーハ研磨装置では、ウェーハキャリアの保護シートが絶縁材料であるため、ウェーハを保持する前に行われるウェーハキャリアの洗浄工程において保護シートの表面をナイロンブラシでこすった時や、ウェーハの研磨中の保護シートとウェーハの裏面との摩擦等によって保護シートのウェーハ裏面に接する部分が帯電してしまうことがある。
【００１０】
また、リテーナリングも絶縁材料であるため、研磨中の研磨パッドとの摩擦等により同じく帯電してしまうことがある。
【００１１】
以上のような何らかの悪条件が重なって生じる帯電現象は、ウェーハ上にパーティクルを引き付けたり、ウェーハ上に形成されているデバイスに悪影響を与えるという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハキャリアの洗浄や、ウェーハ研磨中のウェーハとの摩擦によって生じる保護シートやリテーナリングの帯電現象を防止し、ウェーハ上にパーティクルを引き付けたり、ウェーハ上に形成されているデバイスに悪影響を与えたりすることのないウェーハ研磨装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スラリを供給しながら、ウェーハキャリアに保持されたウェーハを回転する研磨パッドに当接させて研磨する研磨装置において、前記ウェーハキャリアは、ウェーハに押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに前記研磨パッドを押圧するリテーナリングと、前記リテーナリングに配設されるとともにウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、前記保護シートは、導電性の材料で形成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、スラリを供給しながら、ウェーハキャリアに保持されたウェーハを回転する研磨パッドに当接させて研磨する研磨装置において、前記ウェーハキャリアは、ウェーハに押圧力を付与するバックプレートと、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに前記研磨パッドを押圧するリテーナリングと、前記リテーナリングに配設されるとともにウェーハに接触して前記バックプレートからの押圧力をウェーハに伝達する保護シートと、を有し、前記保護シートには、帯電防止処理が施されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項１又は請求項２の発明によれば、ウェーハに接する保護シートには、導電性の材料が用いられている（請求項１）ので、又は帯電防止処理が施されている（請求項２）ので、保護シートが帯電することがなく、ウェーハ上にパーティクルを引き付けたり、ウェーハ上に形成されているデバイスに悪影響を与えたりすることが防止できる。
【００１６】
更に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のウェーハ研磨装置において、前記リテーナリングは、導電性の材料で形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２のウェーハ研磨装置において、前記リテーナリングには、帯電防止処理が施されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３又は請求項４の発明によれば、保護シートの帯電防止に加え、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに保護シートが配設されたリテーナリングには導電性の材料が用いられている（請求項３）ので、又は帯電防止処理が施されている（請求項４）ので、リテーナリング及び保護シートが帯電することがなく、ウェーハ上にパーティクルを引き付けたり、ウェーハ上に形成されているデバイスに悪影響を与えたりすることが一層防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ研磨装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。
【００２０】
図１は、  本発明に係るウェーハ研磨装置の一実施形態を示す断面図である。ウェーハ研磨装置１０では、同図に示すように、回転する研磨定盤１１の表面に研磨パッド１２が貼付されている。研磨パッド１２の上方にはウェーハキャリア２０が、ウェーハＷを保持しながら回転し、ウェーハＷを研磨パッド１２に当接させるように配置されている。
【００２１】
ウェーハキャリア２０は、キャリア本体２１、バックプレート２２、リテーナリング２３、保護シート２４（図２参照）、バックプレート用エアバッグ２８及びリテーナーリング用エアバッグ２９で構成されている。
【００２２】
バックプレート用エアバッグ２８は、ゴムシート２７とキャリア本体２１とで形成される空間で、エアーライン５０Ｃからエアが供給され、バックプレート２２を研磨パッド１２に向けて加圧する。また、リテーナーリング用エアバッグ２９は、ゴムシート２７とキャリア本体２１とで形成されるバックプレート用エアバッグ２８よりも外周側の空間で、エアーライン５０Ｄからエアが供給され、リテーナリング２３を研磨パッド１２に向けて押圧する。
【００２３】
図２は、ウェーハキャリア２０のウェーハＷの加圧機構部を表わす拡大断面図である。バックプレート２２の下面には外周部にエアー噴出口２２Ａ、２２Ａ、…が、中央部にはエアー噴出口２２Ｂ、２２Ｂ、…が形成されており、エアー噴出口２２Ａ、２２Ａ、…はレギュレータ５４を経由してメインエアー経路５５に、エアー噴出口２２Ｂ、２２Ｂ、…はレギュレータ５１を経由してサブエアー経路５２に接続されている。サブエアー経路５２は切替バルブ５６によって正圧ライン５３とレギュレータ５７を経由した負圧ライン５８又は大気開放ライン５９とに接続換えされる。
【００２４】
リテーナーリング２３はウェーハＷの径方向の動きを規制すると共に、研磨パッド１２を押圧してその表面を安定させる役目を果たしている。
【００２５】
保護シート２４は、周縁部でリテーナーリング２３に保持されており、ウェーハＷが硬いバックプレート２２に直接接触することを防止し、ウェーハＷに当接してバックプレート２２からのエアー圧をウェーハＷに伝達する。バックプレート２２から噴射されたエアはバックプレート２２とリテーナーリング２３との隙間２３Ａから外部に排気される。メインエアー経路５５によるエアの圧力とサブエアー経路５２によるエアの圧力とを夫々調整することによって、ウェーハＷの研磨形状が制御される。
【００２６】
正圧ライン５３、負圧ライン５８又は大気開放ライン５９との切替えや、メインエアー経路５５によるエアの圧力とサブエアー経路５２によるエアの圧力、及び負圧ライン５８による吸引圧力は、ＣＰＵ６０によって夫々最適に制御される。
【００２７】
保護シート２４にはウェーハ吸着用の複数の吸着口が形成されており、ウェーハＷの搬送時にウェーハＷを吸着保持するために使用される。即ち、ウェーハＷの吸着時は切替バルブ５６がサブエアー経路５２を負圧ライン５８に切替え、複数の吸着口を経由してウェーハＷに吸引力を伝達する。
【００２８】
ウェーハキャリア２０は以上のように構成され、このウェーハキャリア２０で保持したウェーハＷを研磨定盤１１上の研磨パッド１２に押し付けて、研磨定盤１１とウェーハキャリア２０とをそれぞれ回転させながら、研磨パッド１２上にスラリを供給することにより、ウェーハＷが研磨される。
【００２９】
保護シート２４は、ウェーハＷのウェーハキャリア２０に保持される面を保護するとともに、バックプレート２２からのエアー圧を伝達してウェーハＷを一様に押圧する必要があるため、伸び難い性質を持ちながらも、曲げやすい性質を持つ薄い材料でできている。また、スラリに含まれる酸又はアルカリへの耐性も必要である。
【００３０】
保護シート２４の材質は、通常、例えば、テフロン（ｄｕ  Ｐｏｎｔ  社の商標、ポリ四ふっ化エチレン）フィルム、ＰＥТ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＦＡ（四ふっ化パーフルオロアルキルビニルエーテル）フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム、シリコンゴムフィルム等が用いられているが、これらの材質は絶縁材でありその表面抵抗値は１０１２    〜１０１８    Ω程度である。
【００３１】
本実施の形態では、保護シート２４は導電性を有する材料を含有していれば特に限定されるものではなく、具体的には、材料自体が導電性を有する材料を用いてなるもの、樹脂等の材料に導電性材料を分散させてなるもの、あるいは銀やカーボンブラック等の導電性材料をシートの表面にコーティングしたもの等が挙げられる。
【００３２】
また、リテーナリング２３としては、ＰＥＥＫ材（ポリエーテルエーテルケトン）のような樹脂材料が一般的に用いられているが、このＰＥＥＫ材も絶縁材でありその表面抵抗値は１０１６Ω程度である。
【００３３】
本実施の形態のリテーナリング２３も保護シート２４同様、樹脂自体が導電性を有する材料を用いてなるもの、樹脂等の材料に導電性材料を分散させてなるもの、あるいは導電性材料を樹脂の表面にコーティングしたもの等が挙げられる。
【００３４】
樹脂自体が導電性を有するものとしては、ポリピロールやポリアセチレン等の導電性を有する導電性ポリマーが挙げられる。特にポリアセチレンにドナーやアクセプターをドーピングすると、電線に用いられる銅に近い電気伝導率が得られる。
【００３５】
また、樹脂中に導電性材料を分散させる場合には、樹脂等として、ポリウレタンやナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、エポキシ、天然ゴム、合成ゴムなどの樹脂あるいはエラストマーを用いることができ、導電性材料としては、カーボンブラック、金属粉末、金属酸化物粉末、カーボンナノチューブなどが挙げられ、中でも、金属汚染の少なく、安価なカーボンブラックが好ましい。
【００３６】
そして保護シート２４やリテーナリング２３としては、このような導電性材料が分散された樹脂を射出成形あるいは注型成形等によりリング体やシート等に成型したものが挙げられる。
【００３７】
なお、導電性材料の樹脂中の添加量としては、１質量％以上が好ましく、より好ましくは１０質量％以上である。１質量％未満の場合には、導電性が低く、十分な帯電防止効果を得ることが困難となりやすい。
【００３８】
また、導電性材料を樹脂の表面にコーティングする場合は、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネート等のプラスチックに、導電性材料を真空メッキ、化学メッキ、メタリコン法、導電性塗装等の手法を用いてコーティングするのが好ましい。
【００３９】
以上詳述した本発明の導電性材料からなる、又は帯電防止処理が施された保護シート２４、及びリテーナリング２３においては、帯電防止効果を高めるため、電気抵抗値は、１０−１０  〜１０１０Ωの範囲が好ましく、より好ましくは１０−１０  〜１０８  Ω、さらに好ましくは１０−１０  〜１０７  Ωである。
【００４０】
【実施例】
保護シート２４には、真空中でカーボンブラックをポリプロピレンシートの表面に蒸着させたものを使用した。このときの保護シート２４の電気抵抗値を表わす表面抵抗値は１０５  Ωであった。
【００４１】
また、リテーナリング２３には、カーボンブラック３５質量％をポリエーテルエーテルケトン１００質量部に均一分散させたものをリング状に射出成形したものを使用した。このときのリテーナリング２３の表面抵抗値は１０４  Ωであった。
【００４２】
この帯電防止処理の施された保護シート２４と、導電性を有するリテーナリング２３とを用いたウェーハキャリア２０が備えられたウェーハ研磨装置１０で、表面に酸化膜を堆積させたウェーハＷを２０枚連続研磨した後、保護シート２４の静電電位を振動型表面電位センサにて測定したところ、１９Ｖであった。
【００４３】
【比較例】
前述の［  実施例］  に対して、帯電防止処理のされていない表面抵抗値１０１１Ωの保護シートと、同じく帯電防止処理のされていない表面抵抗値１０１４Ωのリテーナリングとを用いた通常の研磨装置で、表面に酸化膜を堆積させたウェーハＷを２０枚連続研磨した後、保護シートの静電電位を測定したところ、１．２ＫＶであった。
【００４４】
以上から本実施例の場合は、帯電防止処理の施されていない絶縁体からなる保護シートとリテーナリングとを用いた通常の研磨装置に比べ、ウェーハＷの２０枚連続研磨において保護シートの帯電量を１／６３にすることができた。
【００４５】
尚、表面抵抗値の測定は、２０℃、４５％ＲＨの環境下で、４探針法で１００Ｖの電圧を被測定物の表面にかけて、電気抵抗値を測定したものである。
【００４６】
以上に説明した本発明における実施の形態では、保護シート２４、及びリテーナリング２３の両方に導電性材料を用いるかあるいは帯電防止処理を行うかしているが、本発明はこれに限らず、少なくても保護シート２４が導電性材料でできているかあるいは帯電防止処理が行われているだけでも、帯電防止効果は顕著である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ウェーハキャリアのウェーハに接する保護シートには、導電性の材料が用いられているか、又は帯電防止処理が施されているので、ウェーハキャリアの洗浄や、ウェーハ研磨中のウェーハとの摩擦によって生じる保護シートの帯電現象を防止し、ウェーハ上にパーティクルを引き付けたり、ウェーハ上に形成されているデバイスに悪影響を与えたりすることが防止できる。
【００４８】
また、保護シートの帯電防止に加え、ウェーハの径方向の移動を規制するとともに保護シートが配設されたリテーナリングにも導電性の材料が用いられるか、又は帯電防止処理が施されているので、保護シートの帯電現象を一層防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェーハ研磨装置の断面図
【図２】ウェーハキャリアのウェーハ押圧機構部を表わす拡大断面図
【符号の説明】
Ｗ…ウェーハ、１０…ウェーハ研磨装置、１１…研磨定盤、１２…研磨パッド、２０…ウェーハキャリア、２１…キャリア本体、２２…バックプレート、２３…リテーナリング、２４…保護シート
【図１】
2004160629.tif 000003
【図２】
2004160629.tif 000004