(57)【要約】研磨パッド（１２）を洗浄するための洗浄装置は、研削盤（５０）を備えた第１洗浄システム（５）と、ガス水混合物を高圧で噴射するための散水装置（２０）を備えた第２洗浄システム（２）とを備えている。また、研磨台（１１）に配置された研磨パッド（１２）は回転運動可能である。この結果、洗浄される表面部は、初めに、研削盤（５０）によって前洗浄され、続いて、散水装置（２０）のガス水混合物によって第２洗浄される。
2004514300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削盤（５０）を備えた第１洗浄システム（５）と、
ガス水混合物を高圧で噴射するための散水装置（２０）を備えた第２洗浄システム（２）とを有する、研磨パッド（１２）、特に研磨布、を洗浄するための洗浄装置。
【請求項２】
上記研磨パッド（１２）の洗浄される表面が、研削盤（５０）および散水装置（２０）の出射側（２２）と対向するように上記研磨パッド（１２）を配置可能であり、
上記研削盤（５０）および散水装置（２０）は、研磨パッド（１２）の表面の異なる部分に位置するように保持アーム（５１，２５）に取り付けられており、
上記研磨パッド（１２）は、主軸の回りを回転できるように備えられていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
少なくとも１つの保持アーム（２５，５１）は、水平方向に方向転換可能であることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
上記研削盤（５０）の保持アーム（５１）に、研削盤（５０）によって研磨パッド（１２）の表面から除去された研磨粒子を洗い落とすための吹き付けノズル（５２）が取り付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
上記研磨パッド（１２）の表面の他の部分に、液体、特に水を供給できるように、液体ノズル（３０）が配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項６】
上記洗浄装置は、実質的に円型の研磨パッド（１２）を備えるように設計されており、
上記研削盤（５０）、散水装置（２０）、および、場合によっては液体ノズル（３０）は、研磨パッド（１２）の異なる周辺部分に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項７】
上記研磨パッド（１２）、特に研磨布、の洗浄方法であって、特に請求項１〜６のいずれかに記載の装置を用いて、上記研磨パッド（１２）の表面の研磨と、上記表面へのガス水混合物の高圧での供給とを同時にまたは交互に行うことを特徴とする方法。
【請求項８】
上記表面の様々な部分を同時に研磨するか、あるいは、上記部分にガス水混合物を供給し、実質的に表面の各々の部分が少なくとも両洗浄工程を経るように、上記研磨パッド（１２）は、主軸の回りを回転運動するように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
初めに、研磨パッド（１２）の全表面を研磨し、続いて、上記表面にガス水混合物を供給し、両洗浄工程を、場合によっては交互に連続して何度も行うことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
上記研磨パッド（１２）の表面、特に、ガス水混合物を供給する直前の表面部分を、噴射水（３０Ａ）によって的を絞って洗い落とすことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、製造プロセスの過程で、研磨パッド、特に半導体ウェハの化学的機械研磨に使用される研磨布の洗浄装置、および、それを用いて行われる洗浄方法に関するものである。
【０００１】
半導体産業では、より小型で高性能な半導体ウェハの要求から、プロセス制御に加えて、ウェハの欠陥度を低減することが重要視されている。半導体表面のパターン化プロセスおよび処理プロセスの過程で、研磨パッド（例えば研磨布）を用いて、化学的機械研磨またはそれと同様のことを行って、特定の物質を除去できる。これに関して、公知の装置として、例えばいわゆるＩＰＥＣ／Ｗｅｓｔｅｃｈ　４７２が挙げられる。この装置は、特にシリコンウェハの化学的機械研磨に用いられる。これによって行われる研磨プロセスは、ウェハの製品側面が化学的機械研磨されるという単一のウェハプロセスである。しかし、この研磨プロセスの際に発生する物質の磨耗は、研磨パッドに堆積する。この堆積物は、例えばこれらのウェハ表面を傷つけるので、次のウェハを研磨する際に悪影響を及ぼしかねない。この問題は、特に、Ｃｕプロセスを用いる場合に発生する。なぜなら、次に研磨されるシリコンウェハが汚れることによって、このシリコンウェハ上の構成素子が破損されてしまうからである。
【０００２】
すでに研磨されたウェハの磨耗によって次のウェハが汚れてしまうことを軽減し、磨耗による研磨パッドの負荷を軽減するために、通常、研磨パッドを非常に頻繁に交換する。しかし、それに起因するコストおよび切換時間が、研磨プロセスの性能に少なからず影響を及ぼすので、一般的に、研磨パッドの交換は都合が悪い。
【０００３】
したがって、研磨プロセスに用いられた研磨パッドに関して、堆積される磨耗した物質と、化学的機械研磨に用いられるスラリーの残留物とを洗浄することが提案されている。ドイツ特許出願ＤＥ　１９７　３７　８５４　Ａ１（本出願の開示内容に記載する）では、ウェハを研磨するための研磨パッド、例えば研磨布の洗浄装置が開示されている。この装置は、主に、ガス水混合物を高圧で噴出するための散水装置によって構成されている。ガス水混合物は、噴霧され、散水装置の出射側に配置されたノズルを介して、洗浄される研磨パッド上に吹き付けられる。さらに、噴射水を、的を絞って噴射するための噴射ノズルが、洗浄される研磨パッド上に備えられている。この的を絞った噴射水は、同様に、噴射ノズルから高圧で出射される。この洗浄装置を用いて、原理的には、研磨パッドの表面を完全に洗浄できる。しかしながら、特に、ガス水混合物を多量に消費しなければ、研磨パッドに付着した物質の粒子を除去できないので、この洗浄プロセスは効果的ではない。
【０００４】
したがって、本発明の課題は、研磨パッド、特に研磨布、を洗浄するための洗浄装置、および、それを用いた方法を提供することにある。これによって、研磨パッドの表面を完全に、そして効果的に洗浄できる。
【０００５】
本課題を、独立請求項の特徴部分によって解決する。洗浄装置および洗浄方法の有効な形態については、従属請求項に提示する。
【０００６】
本発明は、研磨パッドを洗浄するために、主に２つの洗浄システムを使用するという基本構想に基づいており、第１洗浄システムは、研磨パッドの表面を前洗浄または粗洗浄し、第２洗浄システムは、表面の後洗浄を行う。第１洗浄システムは、主に、研磨パッドの表面が研削される、回転する研削盤を備えている。それに対して、第２洗浄システムは、主に、従来技術によって知られており、上述の明細書ＤＥ　１９７　３７　８５４　Ａ１に記載されたガス水混合物を、研磨パッドの表面に出射するための散水装置によって構成されている。
【０００７】
研磨パッドの表面の洗浄方法では、第１洗浄工程で研磨パッドの全表面を研削し、続いて、第２洗浄工程でガス水混合物を高圧で表面に供給する。場合によっては、両洗浄工程を、交互に連続して何度も実施してもよい。
【０００８】
しかし、洗浄方法の有効な実施形態では、両洗浄工程を同時に実施する。つまり、異なる表面部分を同時に研削するか、または、表面に、ガス水混合物を供給する。そして、研磨パッドが主軸の周りを回転運動することによって、表面のほぼ全ての部分に両洗浄工程を少なくとも１度施すように設定する。
【０００９】
このために、洗浄装置は、以下のように設計されていることが好ましい。第１に、研磨パッドの洗浄される表面が、研削盤と散水装置の出射側とに面するように、洗浄される研磨パッドを配置できる。第２に、研削盤および散水装置は、研磨パッドの異なる表面部分と対向して配置されている。また、研磨パッドが主軸を中心として回転できるように、研削盤および散水装置は、それぞれ保持アームに取り付けられている。また、それらの少なくとも１つを、水平方向に方向転換可能となるように配置する。加えて、研削盤の保持アームには、研削盤によって研磨パッドの表面から除去された研削粒子を洗い落とすための吹き付けノズルを取り付けることができる。
【００１０】
さらに、洗浄装置は、液体ノズルを備えていてもよい。この液体ノズルを用いて、研磨パッドの表面の、他の部分に、液体、特に水が供給される。これによって、研磨パッドの表面、特に、ガス水混合物が供給される直前の表面部分を、液体ノズルから噴射される噴射水によって、的を絞って洗い落とすことができる。
【００１１】
半導体プロセス技術における化学的機械研磨工程に用いられる研磨パッドは、多くの場合、円型、実質的には半導体ウェハの形状をしている。したがって、洗浄装置は、この洗浄装置の中に、好ましくは回転できるように配置された土台上に、洗浄プロセス用の円型の研磨パッドを配置できるように設計されていることが好ましい。この場合、研削盤、散水装置、および場合によっては液体ノズルを、円型をした研磨パッドの異なる周辺部分に配置できる。また、これらの各部分と研磨パッドの回転運動とを、以下のように規定することが好ましい。つまり、表面部分が研削盤によって洗浄処理され、続いて、ガス水混合物が供給され、最後に、液体ノズルからの噴射水によって的を絞って洗い落とされるように規定することが好ましい。
【００１２】
また、研削盤および散水装置の両方がそれら各々の保持アームに沿って移動できるように、上記研削盤および散水装置を保持アームに取り付けてもよい。
【００１３】
ガス水混合物を噴射するための散水装置を、上述した明細書ＤＥ　１９７　３７　８５４　Ａ１に記載されているように実施できる。つまり、本出願の開示内容は、上記明細書の全内容、特にガス水混合物用の散水装置の構造および散水装置へのガス水混合物の供給に関係する部分を含んでいる。特に、上記明細書では、散水装置の入射側にガス供給管および水供給管が配置されている。このガス水供給管によって、異なる供給源から供給されるガス水混合物の各成分は、散水装置に供給される。さらに、散水装置の出射側には、ガス水混合物を外へ噴射または噴霧する複数のノズルが構成されている。
【００１４】
以上のように、本発明の洗浄装置およびそれに対応する洗浄方法によって、研磨パッド上に存在する磨耗粒子を、完全にかつ効果的に研磨パッドから除去できる。同時に、後に処理されるウェハが前に研磨されたウェハの磨耗によって汚れる危険は著しく減少する。初めに、洗浄される各表面部分では、前洗浄が研削盤を用いた研削によって行われ、次に、後洗浄が散水装置を用いて行われることによって、全洗浄プロセスを非常に効果的に実施でき、散水装置用のガス水混合物の使用量を低減できる。
【００１５】
次に、本発明の洗浄装置の一実施形態を、添付図面に沿って詳述する。図１は、本発明の一実施形態にかかる洗浄装置を概略的に示す断面図である。図２は、図１の洗浄装置を示す平面図である。
【００１６】
図１は、研磨台１１上に配置された研磨布１２を洗浄するための本発明の一実施形態にかかる洗浄装置を概略的に示す断面図である。図２は、洗浄装置を示す平面図であり、各洗浄素子が互いに相対的に、そして、洗浄される研磨布１２の表面に対して相対的に配置されていることを示している。
【００１７】
洗浄装置は、主として、研磨パッド１２の表面を前洗浄するための第１洗浄システム５、および、後洗浄を行うための第２洗浄システム２によって構成されている。第１洗浄システム５は、洗浄工程の間、回転運動を行う円型の研削盤５０を備えている。この研削盤５０は、方向転換可能な保持アーム５１に取り付けられており、この保持アーム５１に沿って移動できる（図２参照）。第１洗浄システム５による洗浄工程の初めに、保持アーム５１の向きを変える。これによって、研削盤５０を、研磨パッド１２の表面上方に配置し、規定圧力を加えることによって研磨パッド１２に乗せる。研削盤５０とは、ダイヤモンドで覆われたざらざらした特殊な表面を備え、かつ、表面の回転運動によって研磨パッド１２の表面をざらざらにする円形盤である。さらに、保持アーム５１には噴霧器５２が取り付けられている。この噴霧器５２は、研削盤５０によって除去されてざらざらになって研磨パッド１２からはがれた研削粒子を、表面液体噴出器５２Ａを用いて洗い落とすものである。
【００１８】
第２洗浄システム２は、主として、保持アーム２５に取り付けられた散水装置２０によって構成されている。本実施形態では、保持アーム２５は固定配置されている。しかし、同様に、第２洗浄システム２の保持アーム２５を方向転換できるように備えてもよい。この散水装置２０の出射側２２には、複数のノズル２３が備えられている。さらに、散水装置２０の入射側２１には、ガス供給管４０および水供給管４１が配置されている。ガス供給管４０は窒素供給源（図示せず）に連結されており、水供給管４１は水供給源（図示せず）に連結されている。配管４０および４１の流速を、それぞれの弁４２，４３（例えば手動の弁）を介して調節できる。また、ガス供給管４０および水供給管４１に対して適切な圧力を加えるために、圧縮空気供給源または他の不活性ガス供給源（図示せず）が備えられている。この圧縮空気供給源または他の不活性ガス供給源とは、圧縮空気制御手段４４を介して、特に圧縮空気制御手段４４ａおよび弁４５を介して水供給管４１に、そして、圧縮空気制御手段４４ｂおよび弁４６を介してガス供給管４０に連結されている。
【００１９】
第２洗浄システム２の散水装置２０では、脱イオン水が高圧で超高純度窒素と混合され、このガス水混合物は、ノズル２３によって研磨パッド１２の表面へ的を絞って吹き付けられる。つまり、弁４２および４３を適切に設置することによって、ガス供給管４０中の規定窒素流入量、および、水供給管４１中の脱イオン水の規定水流入量を調整する。配管４０および４１に位置する成分は、圧縮空気制御手段４４、４４ａ、４４ｂと、弁４５，４６の適切な設置とを介して、圧縮空気を供給する。この結果、散水装置２０に入る際のこれら成分の圧力は、それぞれ、例えば４１３．７ｋＰａ（６０ｐｓｉ）となる。散水装置２０の入射側２１に入った後、これらの成分は混合されて、例えば上記の圧力であればガス水混合物となる。その後、この混合物を、細長い穴のノズル２３を用いて、洗浄される研磨布１２上に吹き付ける。また、吹き付けノズル２３から出射される少し前に脱イオン水および窒素を噴霧することによって、非常に細かく、効果の高い滴が生成される。この滴の運動エネルギーによって、付着した粒子を研磨布１２からはがし、除去するのである。
【００２０】
さらに、洗浄装置には、噴射ノズル３０が備えられている。この噴射ノズル３０からの噴射水３０Ａは、研磨布１２と４５°未満の鋭角をなす。的を絞った噴射水３０Ａの圧力は、同様に高い圧力である。この噴射水３０Ａによって、散水装置２０によって除去された研磨パッド１２の表面の粒子を、的を絞って洗い落とすことができる。その利点は、非常に傷みやすい研磨パッド表面を傷つけることなく、洗浄が行われるということにある。
【００２１】
例えば、研磨パッド１２上で残りのＣＭＰプロセスをできるだけ効果的に処理するために、両洗浄システム２および５を平行して同時に使用できる。初めに、研削盤５０によって集中的な前洗浄を行う。そして、散水装置２０によって、集中的な第２洗浄工程を行う。そのために、回転可能な研磨台１１上に配置された研磨パッド１２を、反時計に回転させる（図２、１２ａ参照）。また、吹き付け領域が回転する研磨パッド１２を長さ１３０ｍｍ以上洗浄するように、散水装置２０を設計する。研磨台１１の回転方向は、洗浄素子（つまり研削盤５０、散水装置１２、噴射ノズル３０）の配置に適している。研削盤５０によって洗浄された部分を、回転運動によって、散水装置２０の噴射領域下に必然的に導く。そして、この噴霧領域において、第２洗浄工程を行う。続いて、研磨パッド１２の表面の、除去された粒子を噴射ノズル３０の噴射水３０Ａによって洗い落とす。
【００２２】
他の実施形態では、第２洗浄システムの保持アーム２５も、同様に方向転換可能であり、初めに洗い落としがなされた箇所に配置することもできる。ここでは、両洗浄工程は別々に行われる。初めに、第１洗浄工程において、研磨パッド１２のほぼ全表面を、向きの変わる保持アーム５１に取り付けられた研削盤５０によって研削する。第１洗浄工程が行われた後、次に、第１洗浄システムの保持アーム５１は方向転換を止め、第２洗浄システムの保持アーム２５が向きを変え始める。続いて第２洗浄工程では、ほぼ全表面を、ガス水混合物を散水装置２０から表面に供給することによって洗浄する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態にかかる洗浄装置を概略的に示す断面図である。
【図２】
図１の洗浄装置を示す平面図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月23日(2002.9.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削盤（５０）を備えた第１洗浄システム（５）と、
ガス水混合物を高圧で噴射するための散水装置（２０）を備えた第２洗浄システム（２）とを備え、
上記散水装置（２０）は縦長の形状であり、出射側に配置された複数のノズル（２３）を有しており、研磨パッド（１２）、特に研磨布、を洗浄するための洗浄装置であって、
上記散水装置（２０）は、研磨パッド（１２）の回転軸の隣に配置され、かつ、散水装置（２０）の長手方向が研磨パッド（１２）の回転軸に沿わないように、研磨パッド（１２）の洗浄される表面の上方に配置されていることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
上記研磨パッド（１２）の洗浄される表面が、研削盤（５０）および散水装置（２０）の出射側（２２）と向き合うように上記研磨パッド（１２）を配置可能であり、
上記研削盤（５０）および散水装置（２０）は、研磨パッド（１２）の表面の異なる部分に位置するように保持アーム（５１，２５）に取り付けられており、
上記研磨パッド（１２）は、主軸の回りを回転できるように備えられていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
少なくとも１つの保持アーム（２５，５１）は、水平方向に方向転換可能であることを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
上記研削盤（５０）の保持アーム（５１）に、研削盤（５０）によって研磨パッド（１２）の表面から除去された研磨粒子を洗い落とすための吹き付けノズル（５２）が取り付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
上記研磨パッド（１２）の表面の他の部分に、液体、特に水を供給できるように、液体ノズル（３０）が配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項６】
上記洗浄装置は、実質的に円型の研磨パッド（１２）を備えるように設計されており、
上記研削盤（５０）、散水装置（２０）、および、場合によっては液体ノズル（３０）は、研磨パッド（１２）の異なる周辺部分に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄装置。
【請求項７】
研磨パッド（１２）を洗浄するための、請求項１〜６のいずれかに記載の洗浄装置の使用方法であって、
上記散水装置（２０）は、研磨パッド（１２）の回転軸の隣に配置され、かつ、散水装置（２０）の長手方向が研磨パッド（１２）の回転軸に沿わないように、研磨パッド（１２）の洗浄される表面の上方に配置され、
上記研磨パッド（１２）の表面の研磨と、上記表面へのガス水混合物の高圧での供給を同時にまたは交互に行うことを特徴とする使用方法。
【請求項８】
上記表面の様々な部分を同時に研磨するか、あるいは、上記部分にガス水混合物を供給し、実質的に表面の各々の部分が少なくとも両洗浄工程を経るように、上記研磨パッド（１２）は、主軸の回りを回転運動するように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の使用方法。
【請求項９】
初めに、研磨パッド（１２）の全表面を研磨し、続いて、上記表面にガス水混合物を供給し、両洗浄工程を、場合によっては交互に連続して何度も行うことを特徴とする請求項７に記載の使用方法。
【請求項１０】
上記研磨パッド（１２）の表面、特に、ガス水混合物を供給する直前の表面部分を、噴射水（３０Ａ）によって的を絞って洗い落とすことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の使用方法。
【国際調査報告】
2004514300.tif 000019
2004514300.tif 000020
2004514300.tif 000021
2004514300.tif 000022
2004514300.tif 000023
2004514300.tif 000024