(57)【要約】【課題】半導体基板の研磨処理中に飛散した研磨屑やスラリーが飛散防止カバーを経て研磨パッドへ再付着することを防止し、スクラッチなどの欠陥を防止する。【解決手段】ワークＷを保持する研磨ヘッド１と、研磨パッド２が取り付けられる回転自在な研磨定盤３と、研磨定盤３上の研磨パッド２の研磨面に研磨スラリーＳを供給するスラリー供給部４と、研磨定盤３の周囲を囲んだスラリー飛散防止カバー５とを備えた研磨装置において、研磨処理中にスラリー飛散防止カバー５の内壁を覆う流水膜６を形成する流水膜形成部７を設ける。形成した流水膜６によって、飛散したスラリーＳや研磨屑をスラリー飛散防止カバー５の内壁に到達させることなく流し去ることができるので、スラリーＳや研磨屑が飛散防止カバー５から跳ね返ること、そして研磨パッド２へ再付着することを防止できる。【選択図】図１
2007190614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持する研磨ヘッドと、研磨パッドが取り付けられる回転自在な研磨定盤と、前記研磨定盤上の研磨パッドの研磨面に研磨スラリーを供給するスラリー供給部と、前記研磨定盤の周囲を囲んだスラリー飛散防止カバーとを備えた研磨装置において、研磨処理中に前記スラリー飛散防止カバーの内壁を覆う流水膜を形成する流水膜形成部を設けた研磨装置。
【請求項２】
流水膜形成部は、スラリー飛散防止カバーの上端部を越流壁とするオーバーフロー槽と、このオーバーフロー槽内に水を供給する給水系とを有した請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
スラリー飛散防止カバーを、研磨定盤と同一方向に同等の回転数で回転可能に構成した請求項１記載の研磨装置。
【請求項４】
スラリー飛散防止カバーを回転させる回転モーターを設けた請求項３記載の研磨装置。
【請求項５】
スラリー飛散防止カバーを研磨定盤の研磨面よりも下部に固定した請求項３記載の研磨装置。
【請求項６】
スラリー飛散防止カバーの内壁に親水性材料を用いた請求項１記載の研磨装置。
【請求項７】
親水性材料が親水性ウレタン樹脂である請求項６記載の研磨装置。
【請求項８】
研磨定盤を回転させ、研磨定盤上の研磨パッドの研磨面に研磨スラリーを供給しながら、研磨ヘッドに保持したワークを前記研磨パッドの研磨面に押し当てて研磨する研磨処理中に、前記研磨定盤の周囲を囲んだスラリー飛散防止カバーの内壁を覆う流水膜を形成する研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置などを製造する際の化学機械研磨（ＣＭＰ）工程で使用する研磨装置および研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化、高機能化及び高速化が進み、半導体装置の製造プロセスにおいては、配線遅延の問題から、層間絶縁膜をより低誘電率化する傾向にある。そして層間絶縁膜は低誘電率化されるにつれて、空孔のあるポーラス性の高い膜質となり、機械強度が落ち、脆弱になる傾向にある。このような半導体装置の微細化を伴う製造プロセスでは、ＣＭＰ工程においても、研磨処理時の膜のダメージを防ぐことが求められ、半導体基板上への研磨圧力は低圧力での制御性を高めるようになってきている。研磨圧力を下げると被研磨膜の研磨速度が低下するため、研磨定盤の回転速度はより高速での制御性が必要になってきている。研磨定盤の回転が高速化される中で、研磨時に用いる研磨スラリーや研磨屑が周辺の電装部まで飛散した場合には設備の誤動作の原因になるので、それを防ぐための種々の提案がなされている。
【０００３】
たとえば図３に示す研磨装置では、研磨定盤３を回転させ、研磨定盤３上の研磨パッド２の研磨面に研磨スラリーＳを供給しながら、半導体基板などのワークＷを研磨ヘッド１に保持して回転させつつ研磨パッド２の研磨面に押し当てることで、ワークＷの表面を研磨し平坦化するようにしており、この時に発生する研磨屑や研磨スラリーＳが、研磨定盤３の回転の影響で研磨定盤３の周辺に飛散することになるので、これら飛散物が研磨ユニット２０の外部にまでは飛散しないように、飛散防止カバー２１を設けるとともに、シャワーヘッド２２を用いて飛散防止カバー２１の下部にウォーターカーテン２３を作り出すようにしている。また飛散防止カバー２１の内部に付着した飛散物が研磨パッド２上に再付着するのを防ぐために、飛散防止カバー２１の内側にもシャワーヘッド２４を設け、研磨処理の合間に、飛散防止カバー２１の内壁を洗浄するようにしている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−５３０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の微細化に伴って、ＣＭＰ工程でワーク上に発生するスクラッチやパーティクルといった欠陥が、半導体装置の配線間短絡といった不良につながり、歩留低下の原因となっている。
【０００５】
上述した従来の研磨装置において、スクラッチの発生要因について詳細に調査したところ、研磨処理中に飛散した研磨屑などの飛散物が飛散防止カバー２１に付着するだけでなく、飛散防止カバー２１から跳ね返り、研磨パッド２上に再付着することが要因になっていた。研磨パッド２上への飛散物の再付着については、上述したように研磨処理の合間に飛散防止カバー２１を洗浄する対策がとられているものの、半導体装置の微細化に伴って研磨定盤３の回転が高速化されてきたことや、半導体基板（ワーク）の大口径化に伴って研磨定盤３が大型化されてきたことにより、研磨屑などの飛散物の飛散速度が増大し、飛散防止カバー２１から研磨パッド３への跳ね返りが顕著になってきたためと思われる。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するもので、研磨処理中に飛散する研磨屑などの飛散物が飛散防止カバーを経て研磨パッドへ再付着することを防止し、スクラッチなどの欠陥を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の研磨装置は、ワークを保持する研磨ヘッドと、研磨パッドが取り付けられる回転自在な研磨定盤と、前記研磨定盤上の研磨パッドの研磨面に研磨スラリーを供給するスラリー供給部と、前記研磨定盤の周囲を囲んだスラリー飛散防止カバーとを備えた研磨装置において、研磨処理中に前記スラリー飛散防止カバーの内壁を覆う流水膜を形成する流水膜形成部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明の研磨方法は、研磨定盤を回転させ、研磨定盤上の研磨パッドの研磨面に研磨スラリーを供給しながら、研磨ヘッドに保持したワークを前記研磨パッドの研磨面に押し当てて研磨する研磨処理中に、前記研磨定盤の周囲を囲んだスラリー飛散防止カバーの内壁を覆う流水膜を形成することを特徴とする。
【０００９】
上記の研磨装置および研磨方法によれば、形成した流水膜によって、飛散してくるスラリーや研磨屑をスラリー飛散防止カバーの内壁に到達させることなく流し去ることができ、スラリーや研磨屑が飛散防止カバーから跳ね返って研磨パッドへ再付着するのを防止できる。
【００１０】
流水膜形成部は、スラリー飛散防止カバーの上端部を越流壁とするオーバーフロー槽と、このオーバーフロー槽内に水を供給する給水系とを有した構造とすることができる。これにより均一な流水膜を作り出すことが可能となる。
【００１１】
スラリー飛散防止カバーを、研磨定盤と同一方向に同等の回転数で回転可能に構成するのが好ましい。飛散するスラリーや研磨屑が万が一スラリー飛散防止カバーに到達する場合も、その跳ね返りには、これらがスラリー飛散防止カバーに衝突する速度が関わるので、この速度を最小限にするためである。
【００１２】
そのために、スラリー飛散防止カバーを回転させる回転モーターを設けてもよいし、あるいはスラリー飛散防止カバーを研磨定盤の研磨面よりも下部に固定してもよい。
スラリー飛散防止カバーの内壁に親水性材料が用いられているのが好ましい。親水性材料であれば水に対する濡れ性が高く、流水膜が均一になるからである。親水性材料としてたとえば親水性ウレタン樹脂を使用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の研磨装置および研磨方法によれば、形成した流水膜によって、飛散してくるスラリーや研磨屑をスラリー飛散防止カバーの内壁の手前で捕捉して流し去ることができるので、従来は起こっていた研磨パッドへの跳ね返り、再付着を防ぎ、スクラッチ欠陥の発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における研磨装置の（ａ）断面図および（ｂ）上面図である。この研磨装置は、ワークＷを保持する回転体である研磨ヘッド１と、研磨パッド２が取り付けられる回転体である研磨定盤３と、研磨パッド２の研磨面に研磨スラリーＳを供給するスラリー供給部４とを備えた化学機械研磨（ＣＭＰ）装置であり、研磨定盤３の周囲、少なくともスラリー等の飛散箇所、を囲んだスラリー飛散防止カバー５（以下カバー５という）を備えている。ワークＷは、たとえば上述したような層間絶縁膜が形成された半導体基板である。
【００１５】
上記構成により、研磨定盤３を回転させ、研磨定盤３上の研磨パッド２の研磨面に研磨スラリーＳを供給しながら、ワークＷを研磨ヘッド１に保持して回転させつつ研磨パッド２の研磨面に押し当てることで、ワークＷの表面を研磨して平坦化する。この時に発生する研磨屑や研磨スラリーＳが研磨定盤３の回転の影響で研磨定盤３の周辺、たとえば電装部（図示せず）まで飛散することは、カバー５によって防止する。
【００１６】
この研磨装置が従来のものと相違するのは、研磨処理中にカバー５の内壁を覆う流水膜６を形成する流水膜形成部７を有している点である。詳細には、カバー５はほぼ鉛直方向に延びる内壁を持った筒体であり、流水膜形成部７は、カバー５の上端部５ａを越流壁とするようにカバー５の上部外周に沿って形成されたリング状のオーバーフロー槽８と、このオーバーフロー８槽内に純水ｗａを供給する純水供給ノズル９などの給水系とを有していて、純水供給ノズル９より供給された純水ｗａはオーバーフロー槽８内に溜められ、そこからオーバーフローしてカバー５の内壁に沿って流れ、カバー５の内壁を覆う均一な流水膜６を作り出す。
【００１７】
このため、ワークＷの研磨処理中に発生した研磨屑やスラリーが研磨定盤３の回転による遠心力をうけてカバー５に向かって飛散しても、カバー５の内壁を覆っている流水膜６によって、カバー５に付着することなく流し去られる。したがって、上述したように研磨定盤３の回転が高速化されてきたことや、ワークＷたる半導体基板の大口径化に伴って研磨定盤３が大型化されてきたことに伴って、研磨定盤３からのスラリーや研磨屑の飛散速度が増大しても、これらの飛散物がカバー５から跳ね返ることはなく、研磨パッド２への再付着を防止できる。よって、この化学機械研磨工程で発生するスクラッチを従来よりも低減することができ、ワークＷより製造される半導体装置の配線間の短絡不良を防ぐことが可能となる。
【００１８】
なお、スラリーＳや研磨屑が万が一、カバー５の内壁に到達した場合の跳ね返りには、これら飛散物がカバー５に衝突する速度が関わるので、この速度を最小限にするために、カバー５を研磨定盤３と同一方向にほぼ同等の回転数で、望ましくは同一の回転数で回転させるのが好ましい。そのためにここでは、カバー５の外周面と互いに噛み合う回転軸１０ａを持ったモーター１０を用いてカバー５を回転させるようにしている。図２に示すように、カバー５を複数のサポート部材１１によって研磨定盤３の研磨面よりも下部に固定して、研磨定盤３と一体に回転させるようにしてもよい。
【００１９】
さらに、カバー５の内壁に親水性材料、たとえば親水性ウレタン樹脂を使用しておけば、水ｗａに対する濡れ性が高く、流水膜６が均一になるので、飛散するスラリーや研磨屑からカバー５を効果的に遮蔽することができる。これに対し、カバー５の内壁に疎水性材料、たとえばテフロン（登録商標）などを使用した場合には、オーバーフロー槽８から流れる純水ｗａは弾かれてしまうことになり、カバー５の内壁における純水ｗａの流れに偏りが発生し、均一な流水膜６が得られなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上説明したように、本発明の研磨装置および研磨方法は、ＣＭＰ工程におけるスクラッチを低減することができ、半導体装置の製造に用いて配線間の短絡不良を防ぐのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態における研磨装置の断面図および上面図
【図２】本発明の他の実施形態における研磨装置の断面図および上面図
【図３】従来の研磨装置の断面図
【符号の説明】
【００２２】
１    研磨ヘッド
２    研磨パッド
３    研磨定盤
４    スラリー供給部
５    飛散防止カバー
６    流水膜
７    流水膜形成部
８    オーバーフロー槽
９    純水供給ノズル
10    モータ
11    サポート部材
Ｗ    ワーク
Ｓ    研磨スラリー
Wa    純水
【図１】
2007190614.tif 000003
【図２】
2007190614.tif 000004
【図３】
2007190614.tif 000005