(57)【要約】【課題】ウェハを研磨剤スラリー中に浸漬させることなく、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減させる。【解決手段】研磨テーブル１の下方が研磨剤スラリー８に浸るように、貯留槽７内に研磨テーブル１を垂直に立てて配置し、研磨ヘッド５を用いてリテナーリング４およびウェハＷを研磨クロス２上に押さえ付けながら、研磨テーブル１および研磨ヘッド５を回転させることにより、ウェハＷを研磨する。【選択図】      図１
2005028512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨剤スラリーを貯留する貯留槽と、
研磨面の一部が前記研磨剤スラリーに浸るように垂直に立てて配置された研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記貯留槽上に配置され、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドとを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記貯留槽上に配置され、前記研磨パッド上に付着した研磨屑を擦り取る研磨屑回収手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨剤スラリーに浸される研磨テーブルの深さは、前記ウェハの径より大きいことを特徴とする請求項１または２項記載の研磨装置。
【請求項４】
研磨剤スラリーを貯留する貯留槽と、
研磨面の一部が前記研磨剤スラリーに浸るように斜めに傾けて配置された研磨テーブルと、
前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記貯留槽上に配置され、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドとを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
研磨面の一部を研磨剤スラリーに浸漬させながら、研磨テーブルを垂直に立てて研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項６】
研磨面の一部を研磨剤スラリーに浸漬させながら、研磨テーブルを斜めに傾けて研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項７】
研磨面の一部が研磨剤スラリーに浸漬させられた状態で、研磨テーブルを垂直に立てて配置する工程と、
前記研磨剤スラリーから突き出た研磨面上にウェハを押し付けながら、前記研磨テーブルを回転させる工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
研磨面の一部が研磨剤スラリーに浸漬させられた状態で、研磨テーブルを斜めに傾けて配置する工程と、
前記研磨剤スラリーから突き出た研磨面上にウェハを押し付けながら、前記研磨テーブルを回転させる工程とを備える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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の研磨装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減するために、研磨パッドおよびウェハを研磨剤スラリー中に浸漬させた状態でウェハを研磨パッドに押し付けることにより、ウェハを研磨することが行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６２４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研磨パッドおよびウェハを研磨剤スラリー中に浸漬させる方法では、研磨パッドをウェハに押し付けるための研磨ヘッドも研磨剤スラリー中に浸漬させる必要がある。このため、研磨ヘッドが研磨剤スラリーで侵され、研磨ヘッドの寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ウェハを研磨剤スラリー中に浸漬させることなく、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減させることが可能な研磨装置、研磨方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨剤スラリーを貯留する貯留槽と、研磨面の一部が前記研磨剤スラリーに浸るように垂直に立てて配置された研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記貯留槽上に配置され、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドとを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、研磨テーブルの下半分を研磨剤スラリーに浸漬させるとともに、研磨テーブルの上半分を研磨剤スラリーに浸漬させないようにして、ウェハの研磨を行うことが可能となる。このため、研磨剤スラリーにウェハを浸漬させないようにした場合においても、研磨テーブル上に研磨剤スラリーを滴下させることなく、研磨剤スラリーをウェハに供給することが可能となり、研磨ヘッドが研磨剤スラリーで侵されることを防止しつつ、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減させることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記貯留槽上に配置され、前記研磨パッド上に付着した研磨屑を擦り取る研磨屑回収手段をさらに備えることを特徴とする。
これにより、研磨剤スラリーを貯留する貯留槽内に研磨屑が流れ込むことを抑制することが可能となる。このため、研磨テーブルの一部を研磨剤スラリーに浸漬させた場合においても、研磨剤スラリーの汚染を抑制することが可能となり、ウェハの研磨を安定して行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、前記研磨剤スラリーに浸される研磨テーブルの深さは、前記ウェハの径より大きいことを特徴とする。
これにより、ウェハの接触面全体に研磨剤スラリーを効率よく染み込ませることが可能となり、研磨テーブルの下半分のみを研磨剤スラリーに浸漬させた場合においても、ウェハの研磨を均一に行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨剤スラリーを貯留する貯留槽と、研磨面の一部が前記研磨剤スラリーに浸るように斜めに傾けて配置された研磨テーブルと、前記研磨テーブル上に設けられた研磨パッドと、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記貯留槽上に配置され、前記研磨テーブル上で前記ウェハを押さえる研磨ヘッドとを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、研磨テーブルの下半分を研磨剤スラリーに浸漬させるとともに、研磨テーブルの上半分を研磨剤スラリーに浸漬させないようにして、ウェハの研磨を行うことが可能となるとともに、研磨テーブルの下半分に染み込んだ研磨剤スラリーが流れ落ちることを抑制することが可能となる。このため、研磨剤スラリーにウェハを浸漬させないようにした場合においても、研磨テーブル上に研磨剤スラリーを滴下させることなく、研磨剤スラリーをウェハに効率よく供給することが可能となり、研磨ヘッドが研磨剤スラリーで侵されることを防止しつつ、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る研磨方法によれば、研磨面の一部を研磨剤スラリーに浸漬させながら、研磨テーブルを垂直に立てて研磨を行うことを特徴とする。
これにより、研磨剤スラリーにウェハを浸漬させる必要がなくなるとともに、研磨テーブル上に研磨剤スラリーを滴下させることなく、研磨剤スラリーをウェハに供給することが可能となり、研磨ヘッドが研磨剤スラリーで侵されることを防止しつつ、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る研磨方法によれば、研磨面の一部を研磨剤スラリーに浸漬させながら、研磨テーブルを斜めに傾けて研磨を行うことを特徴とする。
これにより、研磨剤スラリーにウェハを浸漬させる必要がなくなるとともに、研磨テーブル上に研磨剤スラリーを滴下させることなく、研磨剤スラリーをウェハに効率よく供給することが可能となり、研磨ヘッドが研磨剤スラリーで侵されることを防止しつつ、研磨時に消費される研磨剤スラリーの量を低減させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、研磨面の一部が研磨剤スラリーに浸漬させられた状態で、研磨テーブルを垂直に立てて配置する工程と、前記研磨剤スラリーから突き出た研磨面上にウェハを押し付けながら、前記研磨テーブルを回転させる工程とを備えることを特徴とする。
これにより、研磨テーブル上に研磨剤スラリーを滴下させることなく、ウェハの研磨を行うことが可能となり、研磨剤スラリーが無駄に廃棄されることを防止して、半導体装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、研磨面の一部が研磨剤スラリーに浸漬させられた状態で、研磨テーブルを斜めに傾けて配置する工程と、前記研磨剤スラリーから突き出た研磨面上にウェハを押し付けながら、前記研磨テーブルを回転させる工程とを備えることを特徴とする。
これにより、研磨テーブル上に研磨剤スラリーを滴下させることなく、ウェハの研磨を行うことが可能となり、研磨剤スラリーが無駄に廃棄されることを防止して、半導体装置のコストダウンを図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る研磨装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１７】
図１において、研磨装置には、研磨剤スラリー８を貯留する貯留槽７が設けられている。そして、貯留槽７内には、研磨テーブル（プラテンとも言う。）１の一部が研磨剤スラリー８に浸るように垂直に立てて配置されている。そして、研磨テーブル１は回転軸３に結合され、回転軸３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル１上には研磨パッド（研磨クロスとも言う。）２が貼り付けられている。
【００１８】
また、研磨パッド２が貼り付けられた研磨テーブル１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング４を研磨パッド２上に押さえ付ける研磨ヘッド５が設けられている。
なお、研磨対象となるウェハＷとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、多結晶シリコンなどの配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層などが形成された半導体ウェハやガラスウェハなどを挙げることができる。ここで、研磨ヘッド５は、研磨剤スラリー８に浸漬されないようにして、貯留槽７上に配置することができる。
【００１９】
また、研磨剤スラリー８としては、シリコン酸化膜などの層間絶縁膜のＣＭＰを行う場合、例えば、フュームドシリカ系スラリーまたはセリア系スラリーを用いることができ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌなどの配線用メタルのＣＭＰを行う場合、例えば、アルミナ系スラリーに酸化剤を混入させたものを用いることができる。
そして、研磨ヘッド５は、スピンドル６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング４を研磨クロス２上に押さえ付けながら、スピンドル６の回りを回転できるように構成されている。また、貯留槽７には研磨剤スラリー８を循環させる循環管９が接続され、循環管９には、研磨剤スラリー８を送り出すポンプ１０が設けられるとともに、研磨剤スラリー８を濾過するフィルタ１１が設けられている。
【００２０】
また、研磨テーブル１上には、研磨パッド２に接触し、研磨パッド２に付着した研磨屑を擦り取るヘラ１２が設けられるとともに、研磨テーブル１の側方には、ヘラ１１で擦り取られた研磨屑を貯留槽７外に導く研磨屑受け１３が設けられている。なお、研磨屑を擦り取るヘラ１２は、例えば、ゴムなどの弾性体で構成することができる。また、ヘラ１２は、研磨剤スラリー８と研磨ヘッド５との間であって、研磨剤スラリー８内への研磨テーブル１の進入側に配置することができる。また、ヘラ１２で擦り取られた研磨屑が流れ落ちるように、斜め下方に傾けてヘラ１２を配置することができる。
【００２１】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル１の下方が研磨剤スラリー８に浸るように、貯留槽７内に研磨テーブル１を垂直に立てて配置する。そして、研磨ヘッド５により、リテナーリング４およびウェハＷを研磨クロス２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング４でガイドしながら、研磨テーブル１および研磨ヘッド５を回転させる。そして、研磨テーブル１および研磨ヘッド５を回転させることにより、ウェハＷが研磨され、ウェハＷに接触した後の研磨面はヘラ１２で擦られる。そして、研磨面に付着した研磨屑はヘラ１２で擦り取られて研磨屑受け１３上に流れ落ち、研磨屑受け１３を介して研磨面に付着した研磨屑を回収することができる。
【００２２】
ここで、研磨テーブル１の下方を研磨剤スラリー８に浸漬させることにより、研磨剤スラリー８を研磨クロス２に染み込ませることが可能となる。また、研磨テーブル１の下方を研磨剤スラリー８に浸漬させた状態で研磨テーブル１を回転させることにより、磨剤スラリー８が染み込んだ研磨クロス２を研磨ヘッド５下に移動させて、磨剤スラリー８をウェハＷに供給しながら、ウェハＷを研磨することが可能となる。
【００２３】
このため、研磨剤スラリー８にウェハＷを浸漬させないようにした場合においても、研磨テーブル１上に研磨剤スラリー８を滴下させることなく、研磨剤スラリー８をウェハＷに供給することが可能となり、研磨ヘッド５が研磨剤スラリー８で侵されることを防止しつつ、研磨時に消費される研磨剤スラリー８の量を低減させることが可能となる。
【００２４】
また、研磨屑を擦り取るヘラ１２を研磨テーブル１上に設けることにより、研磨剤スラリー８を貯留する貯留槽７内に研磨屑が流れ込むことを抑制することが可能となる。このため、研磨テーブル１の一部を研磨剤スラリー８に浸漬させた場合においても、研磨剤スラリー８の汚染を抑制することが可能となり、ウェハＷの研磨を安定して行うことが可能となる。
【００２５】
なお、研磨剤スラリー８に浸される研磨テーブル７の深さＤ１は、ウェハＷの径より大きくなるように設定することが好ましい。これにより、ウェハＷの接触面全体に研磨剤スラリー８を効率よく染み込ませることが可能となり、研磨テーブル１の下半分のみを研磨剤スラリー８に浸漬させた場合においても、ウェハＷの研磨を均一に行うことが可能となる。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
図２において、研磨装置には、研磨剤スラリー２８を貯留する貯留槽２７が設けられている。そして、貯留槽２７内には、研磨テーブル（プラテンとも言う。）２１の一部が研磨剤スラリー２８に浸るように斜めに傾けて配置されている。そして、研磨テーブル２１は回転軸２３に結合され、回転軸２３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル２１上には研磨パッド（研磨クロスとも言う。）２２が貼り付けられている。
【００２７】
また、研磨パッド２２が貼り付けられた研磨テーブル２１上には、ウェハＷの周囲をガイドするリテナーリング２４が設けられるとともに、ウェハＷおよびリテナーリング２４を研磨パッド２２上に押さえ付ける研磨ヘッド２５が設けられている。なお、研磨対象となるウェハＷとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、多結晶シリコンなどの配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層などが形成された半導体ウェハやガラスウェハなどを挙げることができる。ここで、研磨ヘッド２５は、研磨剤スラリー２８に浸漬されないようにして、貯留槽２７上に配置することができる。
【００２８】
そして、研磨ヘッド２５は、スピンドル２６に結合され、ウェハＷおよびリテナーリング２４を研磨クロス２２上に押さえ付けながら、スピンドル２６の回りを回転できるように構成されている。また、貯留槽２７には研磨剤スラリー２８を循環させる循環管２９が接続され、循環管２９には、研磨剤スラリー２８を送り出すポンプ３０が設けられるとともに、研磨剤スラリー２８を濾過するフィルタ３１が設けられている。
【００２９】
また、研磨テーブル２１上には、研磨パッド２２に接触し、研磨パッド２２に付着した研磨屑を擦り取るヘラ３２が設けられるとともに、研磨テーブル２１の側方には、ヘラ３２で擦り取られた研磨屑を貯留槽２７外に導く研磨屑受け３３が設けられている。なお、研磨屑を擦り取るヘラ３２は、例えば、ゴムなどの弾性体で構成することができる。また、ヘラ３２は、研磨剤スラリー２８と研磨ヘッド２５との間であって、研磨剤スラリー２８内への研磨テーブル２１の進入側に配置することができる。また、ヘラ３２で擦り取られた研磨屑が流れ落ちるように、下方に傾けてヘラ３２を配置することができる。
【００３０】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル２１の下方が研磨剤スラリー２８に浸るように、貯留槽２７内に研磨テーブル２１を斜めに傾けて配置する。そして、研磨ヘッド２５により、リテナーリング２４およびウェハＷを研磨クロス２２上に押さえ付け、ウェハＷの周囲をリテナーリング２４でガイドしながら、研磨テーブル２１および研磨ヘッド２５を回転させる。そして、研磨テーブル２１および研磨ヘッド２５を回転させることにより、ウェハＷが研磨され、ウェハＷに接触した後の研磨面はヘラ３２で擦られる。そして、研磨面に付着した研磨屑はヘラ３２で擦り取られて研磨屑受け３３上に流れ落ち、研磨屑受け３３を介して研磨面に付着した研磨屑を回収することができる。
【００３１】
ここで、研磨テーブル２１を斜めに傾けた状態で研磨テーブル２１の下方を研磨剤スラリー２８に浸漬させることにより、研磨剤スラリー２８を研磨クロス２２に染み込ませることが可能となるとともに、研磨テーブル２１の下半分に染み込んだ研磨剤スラリー２８が流れ落ちることを抑制することが可能となる。また、研磨テーブル２１の下方を研磨剤スラリー２８に浸漬させた状態で研磨テーブル２１を回転させることにより、磨剤スラリー２８が染み込んだ研磨クロス２２を研磨ヘッド２５下に移動させて、磨剤スラリー２８をウェハＷに供給しながら、ウェハＷを研磨することが可能となる。
【００３２】
このため、研磨剤スラリー２８にウェハＷを浸漬させないようにした場合においても、研磨テーブル２１上に研磨剤スラリー２８を滴下させることなく、研磨剤スラリー２８をウェハＷに効率よく供給することが可能となり、研磨ヘッド２５が研磨剤スラリー２８で侵されることを防止しつつ、研磨時に消費される研磨剤スラリー２８の量を低減させることが可能となる。
【００３３】
また、研磨屑を擦り取るヘラ３２を研磨テーブル２１上に設けることにより、研磨剤スラリー２８を貯留する貯留槽２７内に研磨屑が流れ込むことを抑制することが可能となる。このため、研磨テーブル２１の一部を研磨剤スラリー２８に浸漬させた場合においても、研磨剤スラリー２８の汚染を抑制することが可能となり、ウェハＷの研磨を安定して行うことが可能となる。
【００３４】
なお、研磨剤スラリー２８に浸される研磨テーブル２７の斜め方向の深さＤ２は、ウェハＷの径より大きくなるように設定することが好ましい。これにより、ウェハＷの接触面全体に研磨剤スラリー２８を効率よく染み込ませることが可能となり、研磨テーブル２１の下半分のみを研磨剤スラリー２８に浸漬させた場合においても、ウェハＷの研磨を均一に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１、２１  研磨テーブル、２、２２  研磨パッド、３、２３  回転軸、４、２４  リテナーリング、５、２５  研磨ヘッド、６、２６  スピンドル、７、２７貯留槽、８、２８  研磨剤スラリー、９、２９  循環管、１０、３０  ポンプ、１１、３１  フィルタ、１２、３２  ヘラ、１３、３３  研磨屑受け
【図１】
2005028512.tif 000003
【図２】
2005028512.tif 000004