(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に形成されるＣＭＰ装備のプラテンの外周面と接するよう形成された基準面を一端に水平に形成されている第１水平部と、
前記第１水平部の上側に所定距離離れて水平に形成され、前記基準面を垂直に拡張する時合う位置に基準目盛りを有する第２水平部と、
前記第１水平部及び前記第２水平部を連結して互いに固定させる連結部と、
を備えることを特徴とするＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【請求項２】
前記第１水平部及び前記第２水平部と前記連結部とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【請求項３】
前記基準面が前記プラテンの外周面と広い面積で接するよう前記第１水平部の前記一端は他端より前記プラテンの外周面に沿って広く拡張されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【請求項４】
前記基準面が前記プラテンの外周面に接する時、前記プラテンの中心から外側への放射方向を外側、ならびに前記放射方向と反対方向を内側とすれば、
前記第２水平部は前記基準目盛りを基準に外側に形成される外側部と、内側に形成される内側部とを有し、前記外側部及び前記内側部は前記基準目盛りを中心に所定間隔に形成された補助目盛りを有し、
前記連結部は、前記第１水平部の外側端部と前記第２水平部の外側端部とを固定させて連結することを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【請求項５】
前記第１水平部の外側端部と前記第２水平部の外側端部とは、各々前記基準面及び前記基準目盛りを基準に外側へ少なくとも前記プラテンの外周を外れたパッド部分より大きな幅で離れて形成されることを特徴とする請求項４に記載のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【請求項６】
前記連結部には使用時に作業者が把持しやすいハンドルが形成されることを特徴とする請求項４に記載のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【請求項７】
前記プラテンの外周面と等しい曲率を有し前記第２水平部に外側又は内側に可動に取付される目盛り拡張部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械的平坦化）装備と関連した測定装置（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｐｐａｒａｔｕｓ）に関するものであり、より詳細にはＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造過程で、折れ曲がった表面を覆って段差を緩和させる膜を形成し膜の上面を一定量除去する場合、又は象嵌技法でコンタクトプラグと配線を形成する場合等に、ＣＭＰ工程を用いる場合が多い。
ＣＭＰ工程は機械的な方法に化学的な作用を加えて基板の表面物質を除去する工程である。この時、機械的な方法とは基板と、表面に一定粗さを有するパッドとを接触させて互いに動かすことによって、摩擦を起こすことであり、化学的な方法とは、例えばシリコン酸化膜を除去する場合、スラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）という化学物質溶液をパッドと基板の間に投入して基板のシリコン酸化膜とスラリーとが反応するようにすることである。ＣＭＰ工程では機械的な方法と化学的な方法とが共に使用されるので、膜除去の効率を高めることができ、また化学的な作用が加えられて除去される膜質の対象選択性を有することができる。
【０００３】
高度に精密な半導体装置の製造において、ＣＭＰが使用されることはＣＭＰ工程を通じて膜除去が精密に調節可能になる。精密な膜除去のため、基板に接するパッドの表面粗さと全体的な弾力、ならびに基板とパッドとの間の接触圧力が適切でなければならない。また、パッドを通じてスラリーが基板面に適切に均等に配分されなければならない。このような条件を合わせるため、パッドは非常に精密に製作され、一定期間使用して工程に適合した条件から外れたら交換しなければならない。それに、パッドは高価な消耗品であるので、頻繁な交換は工程の費用を増やす要因になる。
【０００４】
つまり、ＣＭＰ工程を実施するＣＭＰ装備では工程中にパッド状態をいつも一定に維持できるよう管理が必要であり、パッドの適正状態が長く維持されるよう管理が必要である。そして、このようなパッドの管理のためにＣＭＰ装備で使用されるものとして、パッドコンディショナがある。パッドコンディショナは自体に設置されたダイヤモンドディスクを利用して、平坦化ポリシング作業（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）で発生するパッドの不規則的な磨耗部を均等にし、パッド表面の過剰スラリーを除去する。また、パッドの表面が一定な粗さを有するよう粗く作る。従って、パッドの形態構成の定常性を維持して、パッドの寿命を延長させ、パッドを通じて工程中にスラリーが一定にパッドの上に分配されるようにする役割をする。
【０００５】
図１は通常のＣＭＰ装備の構成を概略的に示す平面図である。
図１によると、ＣＭＰ装備の作業平面はいくつかの区域に分けてある。３つの大きなサークルで示される部分がパッド１１の設置空間である。パッド１１はプラテンという円板型構造体の上に置かれている。作業平面の各パッド１１の設置空間で作業平面の各角に該当する位置にはスラリーアーム１３とパッドコンディショナ１５が設けられている。各パッド１１の設置空間を成すサークルの中心を基準に、スラリーアーム１３とパッドコンディショナ１５が設けられた角の反対側には、ウェーハ１７を固定してパッド１１に接触させるためのウェーハヘッド１９が各々表示されている。工程中にパッド１１を装着したプラテンと、ウェーハ１７を固定させるウェーハヘッド１９とは各々回転し、接触した状態のパッド１１とウェーハ１７を互いに平面移動させて摩擦によるポリシングが起こるようにする。
【０００６】
スラリーアーム１３はウェーハヘッド１９が存在しない角側の空間で、工程に使用されるスラリー液を供給する。また、パッドコンディショナ１５は最初に待機位置であるクリーンカップにあり、工程が始まるとコンディショナヘッド２１の中心とプラテンの中心とが一定距離範囲を有するよう一定角度範囲内で左右に回転移動しながら（ｓｗｅｅｐｉｎｇ）、コンディショナヘッド２１が接触するパッド１１の面が一定状態を維持するように調節する。
【０００７】
ところで、パッドコンディショナ１５がパッド１１の粗さを適切に調節して、パッド１１の形態をＣＭＰ作業に適合するよう平らに維持するためには、コンディショナヘッド２１が移動する時、規定された範囲を維持しなければならない。即ち、規定された範囲を外れると、パッド１１が清浄されずに粗さが異なるとか、平面上に段差がある部分ができることがある。そして、この部分が、ウェーハヘッド１９に装着されたウェーハ１７と合えば、ＣＭＰ工程で基板全体にかけて磨耗厚さを一定に維持できなくなってしまう。つまり、ウェーハ１７の一部に形成されたチップの不良が発生する可能性がある。
【０００８】
そして、初めにコンディショナヘッド２１の移動範囲がよく定義された装備でも、工程が実施されることによって固定ネジ締めが解けるとか機械的な変形が生ずる可能性がある。従って、ＣＭＰ装備でパッドコンディショナヘッド２１の基準位置をよく測定して校正することが必要である。
【０００９】
図２及び図３はパッドコンディショナヘッド２１の基準位置を示す平面図及びそれに対応する側面図である。図２及び図３を参照すると、パッドコンディショナヘッド２１の基準位置はパッド１１が置かれているプラテン２３の縁とパッドコンディショナヘッドの縁とが互いに接する位置である。従来では、これらのコンディショナヘッド２１とプラテン２３の縁が接するよう装備管理者が肉眼で観察しながら、コンディショナヘッド２１の位置を調節した。しかし、このような肉眼観察は個人差等で正確な校正作業が難しく、特に、図３の側面図に示したようにパッド１１がプラテン２３の縁より外側に突き出るよう設けられるので、コンディショナヘッド２１とプラテン２３の縁が一致するかどうかを比較し難しかった。
従って、ＣＭＰ装備のコンディショナヘッド２１の不正確な位置により、パッド１１の洗浄区間を正確とし難しく、ウェーハ１７の一部でＣＭＰ工程の磨耗異常による不良が発生する可能性が高かった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、以上に言及したＣＭＰ装備のコンディショナヘッド位置校正上の問題点を解決し、コンディショナヘッドの縁がパッドが置かれたプラテンの縁に正確に接するよう位置を校正できるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置を提供することにある。
【００１１】
特に本発明の目的は、ＣＭＰ装備でパッドがプラテンより外側へ突き出た場合にも障害なく、プラテンの縁とパッドコンディショナヘッドの縁とを一点で正確に一致させられるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置は、プラテンの外周面に外接する基準面を有しプラテンの中心から外側へ伸びている第１水平部と、パッドコンディショナヘッドの最外角地点の位置を測定するための第２水平部と、これら第１及び第２水平部が一定な相互位置に置かれるよう連結する連結部とを備える。本発明の測定装置はパッドにおいてプラテンが形成する外周範囲の外へ突き出る部分が前記基準面と前記プラテンの外周面とが接することを妨害しないよう、使用状態で第１水平部及び第２水平部が連結部と共にプラテン外周範囲の外へ突出するパッド部分を外側で取巻くように構成される。本発明で以下外側ということはプラテン中心からの放射方向又は放上方向で、遠い方を意味する。
【００１３】
第２水平部と第１水平部が一定な相互位置に置かれるように連結部が連結する形態の一つは、第１水平部の基準面がプラテンの外周面に接触する時、第２水平部の基準目盛りに正常な状態の、即ちプラテンの外周とパッドコンディショナヘッドの最外角地点とが接する状態の、ヘッド最外角地点が来るようにすることである。パッドコンディショナヘッドの最外角地点ということは、パッドコンディショナヘッドがプラテンのパッド上方で機能する時、プラテン中心から最も遠く離れているところを意味する。
【００１４】
第２水平部の基準目盛り周辺に一定間隔で他の補助目盛りを刻む場合、パッドコンディショナヘッドの最外角地点が基準目盛りから外れたら、これらの補助目盛りを通じて外れた程度を把握することができる。そして、その誤差値をパッドコンディショナヘッドの位置を調節することに利用することができる。
【００１５】
本発明では第１及び第２水平部と連結部とが一体に形成されることができる。もしも、連結部が別途の部品で形成されて第１水平部及び第２水平部が連結部に取付されると、第１水平部及び第２水平部の相互位置が連結部での連結状態によって変わる恐れがある。ゆえに、本発明は各部分が一体に結合されたものを使用することが望ましい。この際、連結部は第１水平部と第２水平部との間の折れ曲り部を含む垂直部よりなることができる。第１水平部は第２水平部と異なり、基準面を中心に外側のみに形成されるので、本発明は橋の長さが異なるＵ字型に見られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明することとする。
図４は本発明の一実施例によるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置及びその使用状態を概念的に示す平面図である。図５は図４をＩ−Ｉ切断線に沿って切断した後、矢印方向から見た側面図として、図３の従来の技術との比較を容易にするために描かれた図である。この時、Ｉ−Ｉ切断線は本実施例の使用状態でプラテンの中心から外側へ延長した放射線の一部分である。図６は図４及び図５に示された本発明の実施例による測定装置の斜視図を示す。
【００１７】
以下図４から図６を参照すると、プラテンの外周面に接する基準面１０２を有する第１水平部１０１は、基準面１０２を中心に図５のようにプラテン２３外側方向に水平に形成された部分を有している。この部分は一つの棒型部分よりなることもできるが、本実施例では図６に示したように、長さＡを有し、基準面１０２を形成する一端がプラテン２３の外周面に沿って幅が拡張されて形成される。第１水平部１０１の基準面１０２側の一端を拡張して形成すれば、基準面１０２をプラテン２３の外周と正確に一致させることができるので、正確な測定に役立つ。第２水平部１０３は図５で見ると、第１水平部１０１の上方に一定距離離れて平行に水平に伸びている。第２水平部１０３は第１水平部１０１の基準面１０２を垂直に延長する時、その延長された面と合う点に該当する基準点を有し、この基準点に基準目盛り１０７が刻まれる。また、第１水平部１０１は基準面１０２からプラテン２３の外側方向のみに形成されているが、第２水平部１０３は基準点からプラテン２３の外側及び内側方向に形成される部分を有する。これらの部分には基準点を中心に外側及び内側方向に一定間隔の補助目盛り１０９が刻まれている。第２水平部１０３の外側端と第１水平部１０１の外側端とは連結部１０５を通じて連結される。
【００１８】
従って、第２水平部１０３の外側部分、連結部１０５、ならびに第１水平部１０１は大略上方辺が長く延長された‘コ’字、又は‘⊂’字形態を有する。ゆえに、本実施例の測定装置１００はパッド１１のプラテン２３の外周を超えて外側に延長された部分と接触せず、パッド１１の延長された部分を外側に迂回して互いに影響を与えないようになる。また、第２水平部１０３と第１水平部１０１は離れてその間にはパッド１１だけではなく、パッドコンディショナ１５のヘッド２１も受け入れることができる。従って、第１水平部１０１の基準面１０２をプラテン２３の外周面に接するようにしながら、同時に第２水平部１０３がパッドコンディショナヘッド２１を上で横切るようにすると、パッドコンディショナヘッド２１の最外角部分が第２水平部１０３の基準目盛り１０７からどのくらい外れているのかを測定できる。
【００１９】
図７は本発明の他の実施例を示す斜視図である。
上述の図４の実施例ではパッドコンディショナヘッド２１が回転軸なので、第２水平部１０３がパッドコンディショナヘッド２１の最外角を直接横切ることができない。従って、第２水平部１０３に形成された基準目盛り１０７及び補助目盛り１０９でパッドコンディショナヘッド２１の最外角位置を正確に測定できないことを補完するため、本実施例は目盛り延長部１１１を備える。目盛り延長部１１１はプラテンの外周面と等しい曲率、又は類似な曲率を有し、第２水平部１０３で第２水平部１０３の外側、又は内側に動くことができるように取付される。使用法は、先ず、目盛り延長部１１１を第２水平部１０３の内外側方向に動かしながらパッドコンディショナヘッド２１の最外角と目盛り延長部１１１の内側辺とが上から見る時、接するようにする。
【００２０】
そして、この時の目盛り延長部１１１の内側辺が第２水平部１０３と連結されたところで第２水平部１０３の目盛りを読む。第２水平部１０３の補助目盛り１０９は基準目盛り１０７との離れ距離を示し、基準目盛り１０７はプラテン２３の外周面に対応する。従って、第２水平部１０３の目盛りを読めば、パッドコンディショナヘッド２１の最外角がプラテン２３の外周面からどのくらい外れているのかを知ることができ、パッドコンディショナヘッド２１の正確な位置調節が可能になる。
図８は図７の実施例を使用する状態を示す平面図である。使用の利便のため、本実施例のパッドコンディショナヘッド２１の位置測定装置には作業者が扱いやすく任意の部分にハンドルを取付することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によると、従来の目測使用時に発生していたような、パッドコンディショナヘッドの位置調節が不正確であることを防止でき、特にプラテンの外へパッドの一部が外れることにより、目測が難しかった点を補完して、正確なパッドコンディショナヘッド位置を確保し、それに伴って関連するＣＭＰ作業の質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常のＣＭＰ装備の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】通常のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの基準位置を示す平面図である。
【図３】通常のＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの基準位置を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施例によるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置及びその使用状態を概念的に示す平面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ切断線に沿って切断した後、矢印方向から見た側面図である。
【図６】本発明の一実施例によるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例によるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施例によるＣＭＰ装備のパッドコンディショナヘッドの位置測定装置を使用する状態を示す平面図である。
【符号の説明】
２１  パッドコンディショナヘッド
２３  プラテン
１００  位置測定装置
１０１  第１水平部
１０２  基準面
１０３  第２水平部
１０５  連結部
１０７  基準目盛り
１０９  補助メモリ
１１１  目盛り延長部
【図１】
0004078102.tif 000002
【図２】
0004078102.tif 000003
【図３】
0004078102.tif 000004
【図４】
0004078102.tif 000005
【図５】
0004078102.tif 000006
【図６】
0004078102.tif 000007
【図７】
0004078102.tif 000008
【図８】
0004078102.tif 000009