(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェーハの表面を研磨するためのプラーテンを一定の形状に分離して多数の支柱にそれぞれ取り付けた後、支柱を移動させてプラーテンを所望の形状に組合わせ、或いは支柱の高さを調整してウェーハへの圧力を領域別に調整した状態で、化学的機械的研磨工程を行うことにより、ウェーハの領域に応じて研磨程度を調整して均一な研磨特性を得ることが可能な化学的機械的研磨装置を提供する。【解決手段】円形回転板１１０と、円形回転板１１０を回転させるための駆動軸１２０と、円形回転板１１０上に設置され、高さ調整及び水平移動が可能な多数の支柱１３０と、多数の支柱１３０にそれぞれ取り付けられた多数のプラーテン片２００ａとを含み、支柱１３０を水平移動させて他の形状のプラーテン２００ｂを組み合わせるか、或いは支柱１３０の高さを調整してウェーハへの印加圧力を領域別に調整する。【選択図】図３
2004335997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形回転板と、
前記円形回転板を回転させるための駆動軸と、
前記円形回転板上に設置され、高さ調整及びスライドによる水平移動が可能な多数の支柱と、
前記多数の支柱にそれぞれ取り付けられた多数のプラーテン片とを含み、
前記支柱を水平移動させて他の形状のプラーテンを組み合わせるか、或いは支柱の高さを調整してウェーハへの印加圧力を領域別に調整することを特徴とする化学的機械的研磨装置。
【請求項２】
前記支柱は中空支持棒からなり、内部空間からスラリーを噴出させることを特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項３】
前記支柱の間の前記円形回転板に噴出口を設け、前記噴出口から前記プラーテン片の間の空間を通してスラリーを噴出させることを特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項４】
前記多数のプラーテン片は、プラーテンを碁盤状に分離した多数の片であることを特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項５】
前記多数のプラーテン片は、プラーテンを一定幅の縁部と四角形の中央部とに分離した多数の片であることを特徴とする請求項１または４記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項６】
前記円形回転板の中央部と縁部とにはそれぞれ異なるプラーテン片を取り付けて領域別に研磨特性を調整することを特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項７】
前記プラーテン片には、分離されたプラーテン片の間の境界面に溝が設けられたパッドを取り付けることを特徴とする請求項１記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項８】
前記パッドとしては、研磨剤が入っているパッドを使用することを特徴とする請求項７記載の化学的機械的研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的機械的研磨装置に係り、特に研磨均一度を向上させることが可能な化学的機械的研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ)装備で行う研磨方式は、円形の固い金属又はセラミック材の板にポリウレタンパッドを取り付け、その上にスラリーを塗布しながらウェーハを研磨する方式である。このような方式での研磨速度及び均一度(Uniformity)は、パッドが取り付けられたプラーテン(Platen)の速度と、ウェーハが取り付けれたヘッド(Head)の速度と、ウェーハの背面に加えられる圧力とによって調整される。この中でも、研磨の均一性を向上させるために、ウェーハの背面に加えられる圧力を部分的に異ならせる部位別差等圧力(Multizone pressure)方式で化学的機械的研磨を行うこともある。
【０００３】
しかし、かかる装備の発展にもかかわらず、ウェーハの縁部(Edge)における研磨量のバラツキとウェーハの撓み(Warpage)に対して根本的な対応ができないので、化学的機械的研磨工程後に研磨残留物(Residue)が残る或いは研磨速度のコントロールができないなどの問題点が発生するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、その目的は、高さ調整及び位置移動の可能な多数の支柱を円形回転板に設置し、ウェーハの表面を研磨するためのプラーテンを一定の形状に分離して多数の支柱にそれぞれ取り付けた後、支柱を移動させてプラーテンを所望の形状に組み合わせるか、或いは支柱の高さを調整してウェーハに加えられる圧力を領域別に調整した状態で、化学的機械的研磨工程を行うことにより、ウェーハの領域に応じて研磨程度を調整して均一な研磨特性を得ることが可能な化学的機械的研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例に係る化学的機械的研磨装置は、円形回転板と、円形回転板を回転させるための駆動軸と、円形回転板上に設置され、高さ調整及びスライドによる水平移動が可能な多数の支柱と、多数の支柱にそれぞれ取り付けられた多数のプラーテン片とを含み、支柱を水平移動させて他の形状のプラーテンを組み合わせるか、或いは支柱の高さを調整してウェーハへの印加圧力を領域別に調整することができる。
【０００６】
前記支柱は中空支持棒からなり、内部空間からスラリーを噴出させることができる。また、支柱間の円形回転板に噴出口を設け、噴出口からプラーテン片の間の空間からスラリーを噴出させることもできる。
【０００７】
プラーテンは、プラーテンを碁盤状に分離した多数の片からなることができる。または、プラーテンは、プラーテンを一定幅の縁部と四角形の中央部とに分離した多数の片からなることができる。一方、円形回転板の中央部と縁部とにはそれぞれ異なるプラーテン片を取り付けて領域別に研磨特性を調整することができる。
【０００８】
プラーテン片には、分離されたプラーテン片の間の境界面に溝が設けられたパッドを取り付ける。この時、パッドとしては、研磨剤が入っているパッドを使用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、高さ調整および位置移動が可能な多数の支柱を円形回転板に設置し、ウェーハの表面を研磨するためのプラーテンを一定の形状に分離して多数の支柱上にそれぞれ取り付けた後、垂直支柱を移動させてプラーテンを所望の形状に組み合わせるか、或いは垂直支柱の高さを調整してウェーハへの印加圧力を領域別に調整した状態で、化学的機械的研磨工程を行うことにより、ウェーハの領域に応じて研磨程度を調整して均一な研磨特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施例を説明する。しかし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能であり、ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、当該分野で通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。また、各図において、同一の符号は同一の構成要素を示す。
【００１１】
図１は本発明の実施例に係る化学的機械的研磨装置の研磨部を説明するための概念図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の実施例に係る化学的機械的研磨装置の研磨部は、円形回転板１１０と、円形回転板１１０を回転させるための駆動軸１２０と、円形回転板１１０上に設置された多数の支柱１３０とを含んでなる。ここで、多数の支柱１３０は、垂直方向への高低調整が可能であり、円形回転板１１０上でスライドによって水平方向への独立的な移動が可能である。また、支柱１３０は、スラリーを噴出させるために内部が中空の支持棒(内部空間は図示しない)で形成することができる。一方、支柱１３０が単純な支持棒からなる場合は、支柱１３０間の円形回転板１１０に、スラリーを噴出させるための噴出口(図示せず)を設けることもできる。このスラリーはパッドのスラリー供給ホールを介して外部から供給され、中空支持棒からなる支柱１３０や円形回転板１１０の噴出口を介してウェーハへ供給される。
【００１３】
図２はウェーハの表面を研磨するためのプラーテンを一定の形状に分離した状態を示す図である。 
【００１４】
図２に示すように、ウェーハの表面を研磨するためのプラーテン２００を一定の形状に分離する。円形のプラーテン２００は様々な形状に分離することができるが、碁盤状に分離することが望ましい。また、プラーテン２００を一定の形状に分離しながら縁部２００ｂのみを一定の幅に別途に分離することもできる。このようなプラーテン片２００ａ及び２００ｂは図１の研磨部の支柱１３０上に取り付ける。
【００１５】
図３は図１の研磨部に図２のプラーテン片を取り付けた状態を示す図である。
【００１６】
図３に示すように、一定の形状に分離したプラーテン片２００ａ及び２００ｂは、研磨部の円形回転板１１０に設置された支柱１３０の上に取り付ける。このようにプラーテン片２００ａ及び２００ｂを支柱１３０に取り付けた状態で支柱１３０を移動させることにより、プラーテン片２００ａ及び２００ｂで他の形状のプラーテンを組み合わせることができる。
【００１７】
また、２種以上のそれぞれ異なるプラーテン片を支柱１３０上に取り付けることもできる。この場合、中央部および縁部にそれぞれ異なるプラーテン片を取り付けて領域別に研磨特性を調整することができる。
【００１８】
一方、プラーテン片にはパッドが取り付けられるが、化学的機械的研磨工程の際に生じるスクラッチ(引っかき傷)を防止するために、分離されたプラーテン片の間の境界面にパッドの溝(Groove)が設けられるようにすることもできる。この際、パッドとしては、研磨剤が入っているパッド(Abrasive embedded pad)を使用することもできる。
【００１９】
図４はプラーテン片を用いて他の形状のプラーテンの組み合わせ状態を示す図である。
【００２０】
図４に示すように、支柱（図３の１３０）を移動させることにより、プラーテン片の一部分だけで他の大きさや形状のプラーテン２００を組み合わせることもできる。具体的に説明すると、他の大きさや形状のプラーテン２００の組み合わせに使われたプラーテン片２００ａ及び２００ｂが取り付けられた支柱の高さはそのまま維持し、組み合わせに使われなかったプラーテン片(図示せず)が取り付けられた支柱の高さを低くすると、組み合わせに使われなかったプラーテン片は研磨に何の影響も与えなれない。
【００２１】
図５(a)及び図５(b)はプラーテン片を用いてさらに他の形状のプラーテンの組み合わせ状態を示す図である。
【００２２】
図５(a)に示すように、縁部のプラーテン片２００ｂが取り付けられた支柱の高さをそのまま維持した状態で、中央部のプラーテン片（図示せず）が取り付けられた支柱の高さを低くすると、研磨工程時に縁部のプラーテン片２００ｂだけがウェーハに接触することになり、ウェーハの縁部だけを研磨することもできる。
【００２３】
図５(b)に示すように、逆に、中央部のプラーテン片２００ａが取り付けられた支柱の高さをそのまま維持した状態で、縁部のプラーテン片（図示せず）が取り付けられた支柱の高さを低くすると、研磨工程時に中央部のプラーテン片２００ａだけがウェーハに接触することになり、ウェーハの中央部だけを研磨することができる。
【００２４】
図６は、プラーテン片が取り付けられた状態で領域別に加えられる圧力を異ならせるために、支柱の高さを調整する場合を説明するための図である。
【００２５】
図６に示すように、化学的機械的研磨を行った後研磨特性を測定したところ、ウェーハ縁部の研磨特性が良くなければ、円形回転板１１０の縁部の支柱の高さを中央部の支柱より高くして、縁部の研磨特性を向上させることもできる。一方、図示されていないが、ウェーハ中央部の研磨特性が良くない場合には、逆にすればよい。
【００２６】
図７(a)〜図７(c)は化学的機械的研磨工程におけるスラリーの供給方式を説明するための図である。
【００２７】
図７(a)に示すように、化学的機械的研磨工程の際、スラリーを分離されたプラーテン片２００ａ及び２００ｂの上部に供給し、遠心力を用いて研磨工程を行うことができる。
【００２８】
図７(b)に示すように、支柱１３０が中空支持棒からなる場合には、内部空間から支柱１３０の上部へスラリーを噴出させて供給することもできる。この場合、図示されていないが、分離されたプラーテン２００ａ及び２００ｂに取り付けられるパッドにスラリー供給ホールを備える必要がある。
【００２９】
図７(c)に示すように、支柱１３０が単純な支持棒からなり、支柱１３０間の円形回転板１１０にスラリー噴出用の噴出口（図示せず）が設置された場合には、前記円形回転板１１０の噴出口からプラーテン片２００ａ及び２００ｂ間の空間を通してスラリーを供給することもできる。
【００３０】
また、上述した方式を混用してスラリーを供給することもできる。
【００３１】
一方、上記の方式でスラリーを供給しつつ化学的機械的研磨を行う過程でＥＰＤ(End Point Detector)方式を適用する場合、パッドホールを介する光源注射方式、分かれたプラーテンの間のひびを介する光源注射方式、中空支持棒からなる支柱を通して流入した研磨残留物の成分を分析する方法、分離されたプラーテン間の隙間から円形回転板へ流入した研磨残留物の成分を分析する方法、回転軸を駆動する動力駆動モータのモータ電流の変化を検出する方法、又はプラーテン上に取り付けられたパッドの特性を検出する方法を用いて、研磨終了時点を決定することができる。
【００３２】
本発明は、好適な実施例を参照して説明された本願の特定分野に限定されるものではなく、本発明の範囲が本願の特許請求範囲によって理解されるべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例に係る化学的機械的研磨装置の研磨部を説明するための概念図である。
【図２】ウェーハの表面を研磨するためのプラーテンを一定の形状に分離した状態を示す図である。
【図３】図１の研磨部に図２のプラーテン片を取り付けて、プラーテン片の水平的な移動によって組め合わせができることを示す図である。
【図４】プラーテン片を用いて他の形状のプラーテンの組み合わせ状態を示す図である。
【図５】図５(a)及び図５(b)はプラーテン片を用いてまた他の形状のプラーテンの組み合わせ状態を示す図である。
【図６】プラーテン片が取り付けれた状態で領域別に加えられる圧力を異ならせるために支柱の高さを調整する場合を説明するための図である。
【図７】図７(a)ないし図７(c)は化学的機械的研磨工程におけるスラリーの供給方式を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１０    円形回転板
１２０    駆動軸
１３０    支柱
２００    プラーテン
２００ａ    プラーテン片
２００ｂ    縁部のプラーテン片
【図１】
2004335997.tif 000003
【図２】
2004335997.tif 000004
【図３】
2004335997.tif 000005
【図４】
2004335997.tif 000006
【図５】
2004335997.tif 000007
【図６】
2004335997.tif 000008
【図７】
2004335997.tif 000009