(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハが固定され、回転運動するウェーハホルダーと、
前記ウェーハホルダーの下に水平に配置されて回転運動する一対の駆動ローラと、
断面の形状が円形であり、前記各駆動ローラ間に巻き取られ、前記各駆動ローラの回転により直線往復運動して、前記ウェーハホルダーに固定されたウェーハに摩擦接触される研磨線と、
前記各駆動ローラの外側に水平に配置され、前記研磨線の両端が巻き取られ、前記研磨線に張力を与える一対のガイドローラと、
前記研磨線の下に配置され、前記研磨線の高さを調整する高さ調整部材とを含むことを特徴とするＣＭＰ装置。
【請求項２】
前記研磨線の下に、研磨線を下より支持する回転盤が配置されたことを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置。
【請求項３】
前記各駆動ローラの下に従動ローラが配置され、前記研磨線は各駆動及び従動ローラに沿って巻き取られ無限軌道に回転されることを特徴とする請求項１記載のＣＭＰ装置。
【請求項４】
前記研磨線の下に、研磨線を下より支持する回転盤が配置されたことを特徴とする請求項３記載のＣＭＰ装置。
【請求項５】
前記研磨線の材質としては、金属、ナイロン、テフロン、ポリウレタン及び金属にポリウレタンがコーティングした構造からなる群より選択されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つ記載のＣＭＰ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、ＣＭＰ装置に関し、特にウェーハ表面を化学的・機械的に研磨する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造技術の発達に伴い、半導体素子の高集積化がなされている。半導体素子の高集積化のために、フォトリソグラフィ工程のマージン確保または配線長を最小化するための下部膜の平坦化技術が要求される。この要求により、下部膜を平坦化するための方法としては、公知技術のＣＭＰ方法がある。ＣＭＰ方法は、半導体素子の製造工程のうち、ウェーハ表面に形成された膜を全面平坦化させる工程であって、微細粒子が含まれたスラリーでウェーハ表面を化学反応させ、化学反応したウェーハ表面を研磨パッドで物理的に研磨する方法からなる。
【０００３】
スラリーと研磨パッドを用いた従来のＣＭＰ装置は、研磨パッドを回転駆動させる装置、ウェーハが固定されるウェーハホルダー、及びウェーハ表面にスラリーを供給する装置からなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記構成からなる従来のＣＭＰ装置は、研磨パッドからウェーハに加える圧力が局部的に異なることになり、研磨厚が不均一であるという問題点がある。また、ウェーハの中心と端部で研磨速度が異なるので、前記問題点と同様な問題点が発生することになる。
【０００５】
特に、研磨パッドが回転しながらウェーハ表面に密着されるため、研磨パッドが変形する虞がある。このように、研磨パッドが変形すれば、回転される研磨パッドにわん状変形（dishing）が発生し、研磨厚の均一度が低下する。よって、研磨パッドにわん状変形が発生すれば、直ぐに研磨パッドを交換すべきであるという問題点が発生し、新しい研磨パッドによる研磨作業のとき、ＣＭＰ工程の再現性が低下するという問題点も発生する。
【０００６】
本発明の目的は、ウェーハに加える圧力を常に一定にすることで、研磨厚の均一度を向上させるＣＭＰ装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、装置の寿命を延長させてＣＭＰ工程の再現性を具現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるＣＭＰ装置は、特許請求の範囲の欄の請求項１から５に記載した通りである。即ち、主たる構成は以下の通りである。ウェーハが装着されて回転されるウェーハホルダーを含み、ウェーハホルダーの下には一対の駆動ローラが配置され、各駆動ローラはモーターにより回転される。各駆動ローラ間には、断面の形状が円形で、ウェーハホルダーに固定されたウェーハに密着されて研磨動作を行う研磨線が巻き取られ、駆動ローラの回転により直線往復運動を行うことになる。一方、各駆動ローラの外側部には研磨線に張力を与えるガイドローラが配置され、研磨線の両端が各ガイドローラに巻き取られる。また、研磨線の下には高さ調整部材が配置され、この高さ調整部材の位置を昇降させることで研磨線の高さが調整される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１及び図２に示すように、ウェーハ２１はウェーハホルダー２０の下に固定される。ウェーハホルダー２０は示さないが、モーターの様な駆動源により回転される。一対の駆動ローラ４１、４２がウェーハホルダー２０の下に水平に配置される。各駆動ローラ４１、４２は示さないが、モーターにより回転される。また、各駆動ローラ４１、４２の両側に一対のガイドローラ４３、４４が水平に配置される。
【００１０】
回転されるウェーハ２１に摩擦接触されて研磨動作を行う研磨線（POLISHING WIRE）３０が各駆動ローラ４１、４２に巻き取られる。従って、複数の研磨線３０がウェーハホルダー２０の下に等間隔に配置され、同方向に回転される駆動ローラ４１、４２により直線往復運動が行われる。研磨線３０はその断面形状が円形状であることもあるが、研磨効率の向上のために外周面に沿って微細な歯車状の突起が形成された形状であることもある。研磨線３０の材質としては、金属、ナイロン、テフロン、ポリウレタン及び金属にポリウレタンがコーティングした構造からなる群より選択される。一方、研磨線３０に張力を与えるために、研磨線３０の両端はガイドローラ４３、４４に巻き取られる。
【００１１】
又、研磨線３０に張力をもっと与えながら、研磨線３０の高さを調整する為に、研磨線３０の下には長い棒状の一対の高さ調整部材５１、５２が配置される。高さ調整部材５１、５２は弾性を持つ材質のことが望ましい。一方、研磨線３０の間隔は各駆動ローラ４１、４２の外周面に溝（不図示）を形成することにより容易に調整できる。
【００１２】
以下、上記の如く構成した本実施例１によるＣＭＰ装置でウェーハを研磨する動作を詳細に説明する。
ウェーハ２１はウェーハホルダー２０の下に固定される。この状態から、ウェーハホルダー２０はモーターにより回転される。一方、各駆動ローラ４１、４２はモーターにより同方向に周期的に正回転及び逆回転することになる。よって、研磨線３０は直線往復運動を行うことになる。このように直線往復運動する研磨線３０にウェーハ２１が摩擦接触することで、ウェーハ２１が研磨される。このとき、ウェーハ２１はウェーハホルダー２０により回転しながら研磨線３０に摩擦接触するので、その研磨線３０によりウェーハ２１は一方向のみに線が形成されず、全体的に均一に研磨される。
【００１３】
（実施例２）
図３乃至図５に示すように、実施例２によるＣＭＰ装置は実施例１によるＣＭＰ装置に回転盤１０が付加される。回転盤１０は各駆動ローラ４１、４２間の研磨線３０の下に配置され、研磨線３０を下より支持することになる。図５に示すように、回転盤１０がＡ方向に回転すれば、ウェーハホルダー２０はＢ方向に回転すると同時に、Ｃ方向に沿って往復運動を行うことになる。
【００１４】
よって、研磨動作の際、研磨線３０がウェーハ２１により押圧されることが回転盤１０により防止されるため、錬磨効率をより向上させることができる。
【００１５】
（実施例３）
図６に示すように、実施例３によるＣＭＰ装置では研磨線６０が無限軌道に回転される。このために、駆動ローラ４１、４２に従動ローラ４５、４６が追加される。各従動ローラ４５、４６は各駆動ローラ４１、４２の直下に配置される。
【００１６】
一方、研磨線３０は矩形に配置された各駆動及び従動ローラ４１、４５、４６、４２に沿って巻き取られた後、左側ガイドローラ４３に巻き取られ、各従動ローラ４５、４６の下を通過して右側ガイドローラ４４に巻き込まれることで、無限軌道に回転することになる。
【００１７】
図６では回転盤１０の具備されたＣＭＰ装置を例に取ったが、実施例１の様に回転盤１０を省略する事も出来る。
【００１８】
【発明の効果】
以上から説明したように、本発明によれば、堅くて剛性の強い研磨線を用いてウェーハを研磨することで、ウェーハの研磨の均一度及び平坦度が向上する。また、研磨線は長時間使用できるので、ＣＭＰ工程の再現性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１によるＣＭＰ装置を示す斜視図である
【図２】本発明の実施例１によるＣＭＰ装置を示す正断面図である
【図３】本発明の実施例２によるＣＭＰ装置を示す斜視図である
【図４】本発明の実施例２によるＣＭＰ装置を示す正断面図である
【図５】本発明の実施例２によるＣＭＰ装置を示す平面図である
【図６】本発明の実施例３によるＣＭＰ装置を示す正断面図である
【符号の説明】
１０          回転盤
２０          ウェーハホルダー
２１          ウェーハ
３０          研磨線
４１、４２    駆動ローラ
４３、４４    ガイドローラ
５１、５２    高さ調整部材
【図１】
0004011254.tif 000002
【図２】
0004011254.tif 000003
【図３】
0004011254.tif 000004
【図４】
0004011254.tif 000005
【図５】
0004011254.tif 000006
【図６】
0004011254.tif 000007