(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次のＡ−Ｃを含む研磨方法：
Ａ．ウェーハを研磨ヘッドの下部に設置されたメンブレンの真空ホールを通じて真空吸着する段階と、
Ｂ．研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、
Ｃ．前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階：
を含む研磨方法により、ウェーハを研磨するための研磨ヘッドであって、
前記研磨ヘッドは、次のａ−ｅを有し、
ａ．キャリアと、
ｂ．前記キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、
ｃ．前記キャリアの内部に相互に隔離された状態の第１チャンバ及び第２チャンバを提供するサポータであって、前記サポータには平坦な表面を有するサポータ表面部、第１チャンバに連通する複数の第１ホール、および第２チャンバに連通する複数の第２ホールが形成され、サポータ内に上面、底面、複数の第１ホール、複数の第２ホールならびに第１チャンバを含み、サポータの上面はキャリアの内面とともに第２チャンバを形成するサポータと、
ｄ．前記サポータ表面部から分離可能に前記サポータの表面部を被覆するメンブレンであって、前記第１ホールに各々対応する位置に複数の第３ホールを有するメンブレンと、
ｅ．キャリアの第１、第２気体出入り口に分散させるためのマニホールドを介して研磨ヘッドアセンブリに接続されている真空および空気圧を提供できる流体供給チャンネル：
ここで該研磨ヘッドの第１チャンバに真空が適用されれば、第１ホールおよび対応する第３ホールを通じて真空が伝播し、メンブレンに近接するウェーハが第３ホールからの真空引きによって前記ヘッドの方向に吸引され、
前記研磨ヘッドはサポータのセンタに第２チャンバと連通する第２ホールを形成し、第２ホールに対応するメンブレンの上にはホールを形成しない
ことを特徴とする、ウェーハ研磨装置用研磨ヘッド。
【請求項２】
前記サポータの端部は面取り処理されている、請求項１に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項３】
前記サポータの端部はラウンディング処理されている、請求項１に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項４】
前記第１チャンバは前記研磨ヘッドの外部から上記研磨ヘッドまで連通する流通路を含む、請求項１に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項５】
前記第２チャンバは前記研磨ヘッドの外部から上記研磨ヘッドまで連通する流通路を含む、請求項１に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項６】
前記サポータの前記平坦な表面の前記第１ホールのまわりに、フィルムが接着されており、各々のフィルムは前記第３ホールに嵌合するサイズである請求項１に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項７】
前記フィルムが、メンブレンの厚みより小さい厚みを有するものである、請求項６に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項８】
前記第２ホールの少なくとも１つは前記サポータ表面の中心部を貫通し、前記サポータ表面のセンタ上に形成された第２ホールの少なくとも一つについては、対応する前記メンブレンのセンタ上にホールが形成されていない、請求項１に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項９】
次のＡ−Ｃを含む研磨方法：
Ａ．ウェーハを研磨ヘッドの下部に設置されたメンブレンの真空ホールを通じて真空吸着する段階と、
Ｂ．研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、
Ｃ．前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階：
を含む研磨方法により、ウェーハを研磨するためのヘッドであって、サポート部と、その上に設置された摩擦パッドと、該摩擦パッドの上に設置された研磨ヘッドとを含み、
前記研磨ヘッドは、次のａ−ｅを有し、
ａ．さら形のキャリアと、
ｂ．前記キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、
ｃ．前記キャリアの内部に相互に隔離された状態の第１チャンバ及び第２チャンバを提供するサポータであって、前記サポータには平坦な表面を有するサポータ表面部、第１チャンバに連通する複数の第１ホール、および第２チャンバに連通する複数の第２ホールが形成され、サポータ内に上面、底面、複数の第１ホール、複数の第２ホールならびに第１チャンバを含み、サポータの上面はキャリアの内面とともに第２チャンバを形成するサポータと、
ｄ．前記サポータの表面部から分離可能に前記サポータの表面部を被覆するメンブレンであって、前記第１ホールに各々対応する位置に複数の第３ホールを有するメンブレンと、
ｅ．キャリアの第１、第２気体出入り口に分散させるためのマニホールドを介して研磨ヘッドアセンブリに接続されている真空および空気圧を提供できる流体供給チャンネル：
ここで該研磨ヘッドの第１チャンバに真空が適用されれば、第１ホールおよび対応する第３ホールを通じて真空が伝播し、メンブレンに近接するウェーハが第３ホールからの真空引きによって前記ヘッドの方向に吸引され、
研磨ヘッドはサポータのセンタに第２チャンバと連通する第２ホールを形成し、第２ホールに対応するメンブレンの上にはホールを形成しないことを特徴とする、ウェーハ研磨用ヘッド。
【請求項１０】
次のＡ−Ｃを含む研磨方法：
Ａ．ウェーハを研磨ヘッドの下部に設置されたメンブレンの真空ホールを通じて真空吸着する段階と、
Ｂ．研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、
Ｃ．前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階：
を含む研磨方法により、ウェーハを研磨するための研磨ヘッドであって、
前記研磨ヘッドは、次のａ−ｅを有し、
ａ．キャリアと、
ｂ．前記キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、
ｃ．前記キャリアの内部に、相互に隔離された状態の第１チャンバ及び第２チャンバを提供するサポータであって、前記サポータには平坦な表面を有する表面部、第１チャンバに連通する複数の第１ホール、および第２チャンバに連通する複数の第２ホールが形成され、サポータ内に上面、底面、複数の第１ホール、複数の第２ホールならびに第１チャンバを含み、サポータの上面はキャリアの内面とともに第２チャンバを形成するサポータと、
ｄ．前記サポータｃの表面部から分離可能に前記サポータの表面部を被覆するメンブレンであって、前記第１ホールに各々対応する位置に複数の第３ホールを有するメンブレンと、
ｅ．キャリアの第１、第２気体出入り口に分散させるためのマニホールドを介して研磨ヘッドアセンブリに接続されている真空および空気圧を提供できる流体供給チャンネル：
ここで、前記平坦な表面の前記第１ホールのまわりに、フィルムが接着されており、各々のフィルムは前記第３ホールに嵌合するサイズであり、
研磨ヘッドはサポータのセンタに第２チャンバと連通する第２ホールを形成し、第２ホールに対応するメンブレンの上にはホールを形成しないことを特徴とするウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１１】
前記サポータの表面部は面取り処理されている、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１２】
前記サポータの表面部はラウンディング処理されている、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
前記第１チャンバ、前記第２チャンバ及び前記第３チャンバは各々前記研磨ヘッドの外部と連通する第１、第２及び第３流通路を有する、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１３】
前記第１チャンバは、前記研磨ヘッドの外部に連通する流通路を有する、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１４】
前記第２チャンバは、前記研磨ヘッドの外部に連通する流通路を有する、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１５】
前記フィルム構造が、メンブレンの厚みより小さい厚みを有するものである、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記第２ホールが前記サポータの中央部を貫通しており、該少なくとも１つの前記第２ホールについては、対応する前記メンブレン上に穴が設けられていない、請求項１０に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項１７】
ウェーハ研磨方法であって、
Ａ．ウェーハを研磨ヘッドの下部に設置されたメンブレンの真空ホールを通じて真空吸着する段階と、
Ｂ．研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、
Ｃ．前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階と、
を含み、請求項１、９、または１０に記載のウェーハ研磨ヘッドを使用するウェーハ研磨方法。
【請求項１８】
前記真空吸着が、メンブレンがその上にマウントされている研磨ヘッドのサポータを貫通して形成された流通路により真空引きをすることを含む、請求項１７に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項１９】
メンブレンの前記真空ホールは複数の第１ホールを含み、前記サポータは該第１ホールと位置合わせされた複数の第２真空ホールを含み、前記流通路は該複数の第２ホールと連通している、請求項１８に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項２０】
真空吸着している時において、前記第１真空ホールはそれぞれ、対応する第２真空ホールに対応する閉止を形成する、請求項１７に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項２１】
さらに複数のフィルム構造がサポータの外部表面の複数の第２ホール付近に設置されており、各フィルム構造は、メンブレンの前記第１真空ホールの１つずつにそれぞれ対応して組合せられるよう設置されている、請求項１９に記載のウェーハ研磨ヘッド。
【請求項２２】
前記ウェーハ研磨は、ウェーハを研磨ヘッドと接触させるため、
前記真空ホールを通じて前記メンブレンと研磨ヘッドの間の領域に圧を適用することで実施される、請求項１７に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項２３】
前記ウェーハ研磨は、ウェーハに均一な荷重を提供するように前記メンブレンを拡張させることを含む、請求項１７に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項２４】
前記ウェーハをチャッキングすることをさらに含み、これにおいて、該ウェーハは真空ホールを通じて真空吸着されてウェーハがメンブレンに張り付く、請求項１７に記載のウェーハ研磨方法。
【請求項２５】
前記ウェーハをアンロードする段階をさらに含み、これにおいて前記メンブレンから前記ウェーハを開放するにあたり、前記メンブレンに圧が適用される、請求項２４に記載のウェーハ研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェーハの製造に関し、さらには半導体ウェーハの表面を化学的機械的に研磨するウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の高集積化に従って配線構造が多層化され、半導体基板の上に積層された単位セルの間の表面段差が増加している。そこで、単位セルの間の表面段差を減少させるために、様々なウェーハ工程面の研磨方法が提示されつつある。これらの方法のうち、ウェーハの化学的機械的な研磨を同時に実施してウェーハの研磨面（工程面）を平坦化するＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置が幅広く使用されている。
【０００３】
通常、ＣＭＰ工程では、ウェーハの研磨面（工程面）がターンテーブルに対向するようにウェーハが研磨ヘッドに装着され、ウェーハの研磨面（工程面）は研磨パッドが設置されたターンテーブルの上に位置する。研磨ヘッドはターンテーブルの研磨パッドに対向してウェーハの後面を押さえるようにウェーハの上に制御可能な力（ロード）を提供する。又、研磨ヘッドはウェーハとターンテーブルとの間の追加的な運動を提供するように回転することができる。
【０００４】
効果的なＣＭＰ工程は、高研磨速度でウェーハを均一な平面度（ｆｌａｔｎｅｓｓ）に加工する。ウェーハの研磨面の均一度、平坦度及び研磨速度等の特性はウェーハと研磨パッドの間の相対速度、ならびに研磨パッドに対向してウェーハを押さえる力によって多くの影響を受ける。特に、研磨速度は、研磨パッドに対向してウェーハを押さえる力が増加するほど、増加する。従って、研磨ヘッドからウェーハに不均一な押さえる力が加えられる場合、相対的に大きい圧力を受けるウェーハの特定領域が相対的に小さい圧力を受ける他の領域に比べて速く研磨される。
【０００５】
研磨ヘッドは一般的にメンブレンとウェーハとの間の真空を維持したり真空を除去したりして、ウェーハを固定（ｃｈｕｃｋ）又は解放（ｒｅｌｅａｓｅ）する。このような研磨ヘッドは、メンブレンとウェーハとの間の真空漏洩によってウェーハの固定が緩かったり失敗したりして、ウェーハの移送時、ウェーハが破損する問題が発生する可能性がある。
【０００６】
このような欠陥を改善するために、チャッキングサポータから突出したボスに形成された真空ホールを通じてウェーハを固定又は解放する方式の研磨ヘッドが開発され使用されている。
しかし、このような研磨ヘッドによると、図１に示すように、真空ホールが形成されたボスに対応するウェーハの局部的な部分Ａ、ならびにサポータのエッジ部分に突出したステッパに対応するウェーハのエッジ部分Ｂがウェーハの他の領域に比べて過度に研磨され、研磨の均一度が減少する欠陥がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高研磨均一度を達成するウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、研磨工程時、ウェーハの各領域に加えられる圧力を可変的に制御できるウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、研磨工程時、ウェーハの各領域の研磨速度を可変的に制御できるウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ウェーハを安定して固定できるウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、研磨工程時、メンブレンとサポータとの間に流入したスラリー粒子を洗浄し、スクラッチ発生の可能性を最小化できるウェーハ研磨装置及びウェーハ研磨方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するための本発明の請求項１から８に記載のウェーハを研磨するための研磨ヘッドは、  次のＡ−Ｃを含む研磨方法：
Ａ．ウェーハを研磨ヘッドの下部に設置されたメンブレンの真空ホールを通じて真空吸着する段階と、
Ｂ．研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、
Ｃ．前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階：
を含む研磨方法により、ウェーハを研磨するための研磨ヘッドであって、
前記研磨ヘッドは、次のａ−ｅを有し、
ａ．キャリアと、
ｂ．前記キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、
ｃ．前記キャリアの内部に相互に隔離された状態の第１チャンバ及び第２チャンバを提供するサポータであって、前記サポータには平坦な表面を有するサポータ表面部、第１チャンバに連通する複数の第１ホール、および第２チャンバに連通する複数の第２ホールが形成されたサポータと、
ｄ．前記サポータ表面部から分離可能に前記サポータの表面部を被覆するメンブレンであって、前記第１ホールに各々対応する位置に複数の第３ホールを有するメンブレンと、
ｅ．キャリアの第１、第２気体出入り口に分散させるためのマニホールドを介して研磨ヘッドアセンブリに接続されている真空および空気圧を提供できる流体供給チャンネル：
ここで該研磨ヘッドの第１チャンバに真空が適用されれば、第１ホールおよび対応する第３ホールを通じて真空が伝播し、メンブレンに近接するウェーハが第３ホールからの真空引きによって前記ヘッドの方向に吸引され、
前記研磨ヘッドはサポータのセンタに第２チャンバと連通する第２ホールを形成し、第２ホールに対応するメンブレンの上にはホールを形成しない
ことを特徴とする、ウェーハ研磨装置用研磨ヘッドである。
この研磨ヘッドの第１チャンバに真空が適用されれば、第１ホールおよび対応する第３ホールを通じて真空が伝播し、メンブレンに近接するウェーハは第３ホールからの真空引きによって前記ヘッドの方向に吸引される。
前述の目的を達成するための本発明の請求項９に記載のヘッドは、上記方法でウェーハを研磨するためのヘッドであって、サポート部と、その上に設置された摩擦パッドと、該摩擦パッドの上に設置された研磨ヘッドであって請求項１−８に規定された研磨ヘッドとを含む。
前述の目的を達成するための本発明の請求項１０−１６に記載の研磨ヘッドは、請求項１−８に規定された研磨ヘッドにおいて、平坦な表面の前記第１ホールのまわりに、フィルムが接着されており、各々のフィルムは前記第３ホールに嵌合するサイズである研磨ヘッドである。
【００１０】
前述の目的を達成するための本発明の請求項１７−２５に記載のウェーハ研磨方法は、ウェーハを研磨ヘッドの下部に設置されたメンブレンの真空ホールを通じて真空吸着する段階と、研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階とを含む、ウェーハ研磨方法である。
【００１１】
前述の目的を達成するための本発明の参考例は、
上部面の上に研磨パッドが装着されている支持部と、
ウェーハを研磨するために前記支持部の研磨パッドの上に設けられている研磨ヘッドとを備え、
前記研磨ヘッドは、キャリアと、前記キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、前記キャリアの内部に設置され第１チャンバ及び第２チャンバを相互に隔離して提供するサポータと、前記サポータの表面から分離可能に前記サポータの表面を被覆するメンブレンとを有し、
前記サポータの前記表面は平らであり、前記サポータの前記表面の上には前記第１チャンバと連通する複数の第１ホールと前記第２チャンバと連通する複数の第２ホールとが形成され、前記メンブレンは前記第１ホールに各々対応する複数の第３ホールを有することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また前記サポータの端部は面取り処理されていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨装置である。
また前記サポータの端部はラウンディング処理されていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨装置である。
また前記第１チャンバは前記研磨ヘッドの外部と連通する気体出入り口を含むことを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記第２チャンバは前記研磨ヘッドの外部と連通する気体出入り口を有することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記サポータの表面上には前記第１ホールの周囲にフィルム膜が各々貼付けられ、前記フィルム膜は前記第３ホールの内部に挿入可能であることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記フィルム膜の厚さが前記メンブレンの厚さより大きくないように形成されていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記サポータの表面センタ上に前記第２ホールが形成され、前記サポータの前記表面センタ上に形成された第２ホールに対応する前記メンブレンのセンタ上にはホールが形成されていないことを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、上部面の上に研磨パッドが装着されている支持部と、
前記支持部の研磨パッドの上に配置されている研磨ヘッドとを備え、
前記研磨ヘッドは、キャリアと、前記キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、前記キャリアの内部に設置されたサポータと、前記サポータの表面から分離可能に前記サポータの表面を被覆するメンブレンと、ウェーハを真空でチャッキングするために前記キャリアの下部に設置されているチャッキングリングと、前記メンブレンと連通する第１気体出入り口と、前記チャッキングリングと連通する第２気体出入り口とを有することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記サポータは、前記キャリアの内部に設置されて第１チャンバを提供し、前記サポータの表面上には前記第１チャンバと連通する複数の第１ホールが形成され、
前記チャッキングリングは、前記サポータの外周面と前記キャリアの内面との間に設置されて第２チャンバを提供し、前記第２チャンバと連通する複数の第２ホールを有し、
前記キャリアはさら形であることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記チャッキングリングにはウェーハの固定又は解放時に媒質として使用されるフィルム膜が前記第２ホールの周囲に各々貼付けられていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記第１気体出入り口は前記第１チャンバと連通することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記第２気体出入り口は前記第２チャンバと連通することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、外部から供給される真空及びエアを前記第１気体出入り口及び前記第２気体出入り口に分散供給するためのマニホルドと、
前記マニホルドと前記キャリアとの間に設置され、前記マニホルドから供給されるエアによって前記キャリアを弾性的に上下運動させるための第１弾性部材とを備えることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、上部面の上に研磨パッドが装着されている支持部と、
前記支持部の研磨パッドの上に配置されている研磨ヘッドとを備え、
前記研磨ヘッドは、キャリアと、前記キャリアの下端を少なくとも２つ以上のチャンバを形成するように分割する少なくとも１つ以上のメンブレンと、前記研磨ヘッドの端部に設置されたリテーナリングと、前記研磨ヘッドの下部に設置されたチャッキングリングとを有することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記研磨ヘッドは、前記キャリアの内部に設置されて第１チャンバを提供するセンタサポータと、前記センタサポータと同一線上に前記キャリアの内部に設置されて第２チャンバを提供するミドルサポータとを有し、
前記メンブレンは前記センタサポータ及び前記ミドルサポータの表面から各々分離可能に前記センタサポータ及び前記ミドルサポータを被覆する第１メンブレン及び第２メンブレンを有し、
前記チャッキングリングは前記キャリアの内部に設置されて第３チャンバを提供することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記センタサポータの表面上には前記第１チャンバと連通する複数の第１ホールが形成され、前記ミドルサポータの表面上には前記第２チャンバと連通する複数の第２ホールが形成され、前記チャッキングリングには前記第３チャンバと連通する第３ホールが形成されていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記チャッキングリングは前記センタサポータと前記ミドルサポータとの間に設置されていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記チャッキングリングは前記ミドルサポータと前記キャリアの内面との間に設置されていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記第１チャンバ、前記第２チャンバ及び前記第３チャンバは各々前記研磨ヘッドの外部と連通する第１、第２及び第３気体出入り口を有することを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記ミドルサポータはリングタイプであることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記第２メンブレンは前記ミドルサポータに対応するリングタイプであることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記チャッキングリングにはウェーハの固定又は解放時に媒質として使用されるフィルム膜が前記第３ホールの周囲に各々貼付けられていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
また、前記センタサポータ及び前記ミドルサポータの端部は面取り又はラウンディング処理されていることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
【００１２】
また、前述の目的を達成するための本発明の参考例は、ウェーハを研磨ヘッドの下部に配置されたチャッキングリングを利用してチャッキングした後、研磨パッドの上に前記ウェーハを配置する段階と、
第１気体出入り口に気体を注入して前記研磨ヘッドの下部に配置されたメンブレンを膨脹させ、前記ウェーハに第１の空気圧を加え、前記研磨ヘッドに設置された第２気体出入り口に気体を注入して前記ウェーハと前記チャッキングリングとの間の空間に所定圧を形成する段階と、
前記研磨ヘッドを回転させて前記ウェーハを研磨する段階と、
を含むことを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記第１気体出入り口及び前記第２気体出入り口の気体流入は個別に実行され、前記メンブレンに加えられる圧力、ならびに前記チャッキングリングと前記ウェーハとの間の空間に加えられる圧力は独立であることを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記研磨ヘッドはマニホルド、キャリア及びサポータを有し、研磨することを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記キャリアは凹んだ形態であり、前記サポータは前記キャリアの凹んだ内部に配置され、前記サポータは前記メンブレン及び前記チャッキングリングに供給される気体が個別かつ均一に送られるように第１チャンバと複数のホールとを有し、前記メンブレンに均一な圧力が加えられることを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記サポータは前記研磨パッドの中央部分に配置され、前記サポータの外部に前記チャッキングリングが配置されていることを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記キャリアの凹んだ内部に複数の前記サポータが設けられ、前記複数のサポータは各々１つの前記メンブレンで複数の空間を形成し、前記複数の空間に各々個別に圧力を加えて前記ウェーハを研磨することを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記ウェーハの研磨段階時、前記複数の空間に設けられた気体流出入ラインにより個別に圧力を調節しながら研磨することを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記複数のサポータに各々前記メンブレンが別途に形成され、前記サポータ及び前記メンブレンにより形成される空間は各々別途の気体流出入ラインによって個別の圧力に調節可能であることを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記サポータ及び前記メンブレンにより形成される空間は前記研磨ヘッドの外部から第３スペース、第２スペース及び第１スペースで構成され、前記第３スペース、前記第２スペース及び前記第１スペースの各々別途の圧力によって前記研磨ヘッドの下部に配置されたウェーハに個別の圧力を加えることを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、前記サポータ及び前記メンブレンにより形成される空間は、前記研磨ヘッドの外部から第２スペース、第３スペース及び第１スペースで構成され、個別に３つの圧力ラインから圧力が加えられることを特徴とするウェーハ研磨方法である。
また、研磨ヘッドの内部の第１気体出入り口と連通し前記研磨ヘッドの下部に配置されているチャッキングリングを通じて真空を形成しウェーハをチャッキングし、前記ウェーハを研磨パッドの上に配置する段階と、
前記研磨ヘッドの内部の第２気体出入り口に気体を注入し、前記研磨ヘッドの下部に配置されたメンブレン及びサポータの空間の圧力を上昇させ、前記ウェーハをロードして前記研磨ヘッドを回転させ、前記ウェーハを研磨する段階と、
を含むことを特徴とするウェーハ研磨方法である。
【００１３】
本発明の参考用のウェーハ研磨装置は、上部面の上に研磨パッドが装着されている支持部と、支持部の研磨パッドの上に配置されている研磨ヘッドとを備える。研磨ヘッドは、キャリアと、キャリアの下端に設置されたリテーナリングと、キャリアの内部に設置されたサポータと、サポータの表面から分離可能にサポータの表面を被覆するメンブレンと、ウェーハを真空でチャッキングするためにキャリアの下部に設置されているチャッキングリングと、メンブレンと連通する第１気体出入り口と、チャッキングリングと連通する第２気体出入り口とを有する。
本発明の参考用のウェーハ研磨装置は、上部面の上に研磨パッドが装着されている支持部と、支持部の研磨パッドの上に配置されている研磨ヘッドとを備える。研磨ヘッドは、キャリアと、キャリアの下端を少なくとも２つ以上のチャンバを形成するように分割する少なくとも１つ以上のメンブレンと、研磨ヘッドの端部に設置されたリテーナリングと、研磨ヘッドの下部に設置されたチャッキングリングとを有する。
本発明の参考用のウェーハ研磨装置は、上部面の上に研磨パッドが装着されている支持部と、支持部の研磨パッドの上に配置されている研磨ヘッドとを備える。研磨ヘッドは、キャリアと、キャリアの下端を少なくとも２つ以上のチャンバを形成するように分割する少なくとも１つ以上のメンブレンと、研磨ヘッドの端部に設置されたリテーナリングと、研磨ヘッドの下部に設置されたチャッキングリングとを有する。
本発明の参考用のウェーハ研磨方法は、ウェーハを研磨ヘッドの下部に配置されたチャッキングリングを利用してチャッキングした後、研磨パッドの上にウェーハを配置する段階と、第１気体出入り口に気体を注入して研磨ヘッドの下部に配置されたメンブレンを膨脹させ、ウェーハに第１の空気圧を加え、研磨ヘッドに設置された第２気体出入り口に気体を注入してウェーハとチャッキングリングとの間の空間に所定圧を形成する段階と、研磨ヘッドを回転させてウェーハを研磨する段階とを含む。
本発明の参考用のウェーハ研磨方法は、研磨ヘッドの内部の第１気体出入り口と連通し研磨ヘッドの下部に配置されているチャッキングリングを通じて真空を形成しウェーハをチャッキングし、ウェーハを研磨パッドの上に配置する段階と、研磨ヘッドの内部の第２気体出入り口に気体を注入し、研磨ヘッドの下部に配置されたメンブレン及びサポータの空間の圧力を上昇させ、ウェーハをロードして研磨ヘッドを回転させ、ウェーハを研磨する段階とを含む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例は様々な形態に変形でき、本発明の範囲は後述される実施例に限定されない。本発明の実施例は当業者に本発明をより完全に説明するために提供される。従って、図で要素の形状はより明確な説明のために誇張して表示する。
以下、図２から図１８を参照して、本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図において、同一の機能を実行する構成要素は同一の参照番号で示す。
【００１５】
図２を参照すると、本発明の第１実施例によるウェーハ研磨装置としてのＣＭＰ装置１００は研磨パッド１１２が取付けられた回転可能なターンテーブル１１４が設置されている研磨ステーション１１０と、研磨ヘッドアセンブリ１２０とを有する。
【００１６】
ターンテーブル１１４はターンテーブルを回転させるための手段（図示しない）に連結され、一番良好な研磨過程で、回転手段はターンテーブル１１４を１分当たり約５０から８０回転数で回転させる。これより低い又は高い回転速度で使用することもできる。研磨パッド１１２は粗い研磨面を有する複合材料からなる。研磨ステーション１１０は通常のパッドコンディションニング手段１１６、ならびに反応試薬（例えば、酸化研磨用脱イオン水）と摩擦粒子（例えば、酸化研磨用二酸化けい素）と化学反応触媒（例えば、酸化研磨用水酸化カリウム）とを含むスラリーを研磨パッドの表面に供給するためのスラリー供給手段１１８を含む。ここで、パッドコンディションニング手段及びスラリー供給手段はこの発明の要旨に該当せず、周知の技術であるので、これに対する詳細な説明は省略する。
【００１７】
研磨ヘッドアセンブリ１２０は研磨ヘッド１３０、駆動軸１２２及びモータ１２４を含む。研磨ヘッド１３０はウェーハ１０を研磨パッド１１２に対向するように維持し、ウェーハ１０の後面に下向圧力を均一に分布させる。研磨ヘッド１３０はモータ１２４に連結された駆動軸１２２によって１分当たり４０から７０回転数で回転できる。これより低い又は高い回転速度で使用することもできる。又、研磨ヘッド１３０には空気圧を提供し、又はウェーハを真空で吸着するための真空を提供する少なくとも２つの流体供給チャンネルが連結され得る。この流体供給チャンネルにはポンプが各々連結される。
【００１８】
図３及び図５を参照して研磨ヘッド１３０を詳細に説明する。研磨ヘッド１３０はマニホルド１３２、さら形キャリア１３４、リテーナリング１４０、サポータ１５０ならびに柔らかな材質のメンブレン１７０を含む。マニホルド１３２は外部から供給される２つの流体供給チャンネルをキャリアの第１、第２気体出入り口１３４ａ、１３４ｂに分散させるための部分である。サポータ１５０はキャリア１３４の内部に設置される。サポータ１５０は上面１５２、底面１５４、複数の第１ホール１５６、複数の第２ホール１５８ならびに第１チャンバ１６０を含む。サポータ１５０の上面１５２はキャリア１３４の内面と共に第２チャンバ１３６を形成する。第２チャンバ１３６はキャリア１３４の第２気体出入り口１３４ｂと連通し、サポータ１５０の底面１５４に形成された複数の第２ホール１５８と連通する。第１チャンバ１６０は第１気体出入り口１３４ａと連通し、第１ホール１５６は第１チャンバ１６０と連通する。サポータ１５０の底面１５４は平らであり、平らなサポータの底面１５４のエッジ部位１５５はラウンディング処理されている。又、サポータの底面１５４のエッジ部位１５５は面取り処理することもできる。このような平らなサポータの底面１５４とカッティング処理されたサポータの底面エッジ部位１５５との構造は、研磨工程時、ウェーハ１０の後面１０ａ（第１表面）全体に均一なロードが加えられるようにするために構成されている。
【００１９】
一方、サポータの底面１５４には、ウェーハの固定又は解放時に媒質として使用するためのフィルム膜１６４が貼付けられる。このフィルム膜１６４は第１ホール１５６が形成されたサポータの底面１５４の周囲に貼付けられる。このフィルム膜１６４はメンブレンの第３ホールの内部に挿入できる寸法であり、その厚さはメンブレン１７０と同一であることが望ましいが、メンブレン１７０の厚さより小さく形成することもできる。
【００２０】
メンブレン１７０はウェーハの後面１０ａと直接に面接触する薄いゴム膜であり、圧力が加えられると、膨脹してウェーハの後面１０ａに均一なロードを加える。メンブレン１７０にはウェーハの真空吸着のために第１ホール１５６に対応する位置に複数の第３ホール１７２が形成されている。
【００２１】
一方、キャリア１３４の下端にはリテーナリング１４０が設置される。リテーナリング１４０は研磨工程の時、ウェーハが研磨ヘッド１３０から離脱することを防止する。
このようなＣＭＰ装置でのウェーハ研磨工程は次のとおりである。
【００２２】
研磨過程は、研磨ヘッド１３０に真空吸着されたウェーハ１０ａをターンテーブル１１４の研磨パッド１１２の上にロードする段階と、メンブレン１７０に空気圧を加えてウェーハの研磨面１０ｂ（第２表面）に対する研磨を実行する研磨段階と、研磨されたウェーハ１０を再び研磨ヘッド１３０で真空吸着する段階と、真空吸着されたウェーハをターンテーブル１１４の研磨パッド１１２の上から待機ステージ（図示しない）にアンロードする段階とを含む。
表１を参照して、各段階を詳細に説明する。
【００２３】
【表１】
0004217400.tif 000002
【００２４】
先ず、ロード段階ではメンブレン１７０がウェーハの後面１０ａ（第１表面）の上に位置するように研磨ヘッド１３０を移動させる。そして、第１気体出入り口１３４ａを通じて第１チャンバ１６０の内部に真空を提供し、第２気体出入り口１３４ｂを通じて第２チャンバ１３６には大気圧（現場では“ｚｅｒｏ”という。又は、真空を提供してもかまわない）を提供する。すると、ウェーハ１０はサポータ１５０の第１ホール１５６とメンブレン１７０の第３ホール１７２とを通じてメンブレン１７０に接触する状態に真空吸着される。吸着されたウェーハ１０はターンテーブル１１４の研磨パッド１１２の上にロードされ、研磨ヘッド１３０はウェーハ１０が研磨パッド１１２に接触するまで下降する。図７に示すように、研磨段階では第１気体出入り口１３４ａ及び第２気体出入り口１３４ｂを通じて第１チャンバ１６０及び第２チャンバ１３６に空気圧が加えられ、この空気圧は第１ホール１５６及び第２ホール１５８を通じてメンブレン１７０を膨脹させる。膨脹したメンブレン１７０はウェーハ１０の後面全体に均一なロードを提供する。このような状態で、スラリー供給手段１１８を通じてスラリーが供給され、研磨ヘッド１３０及びターンテーブル１１４が相互に反対方向に回転し、ウェーハの研磨面１０ｂ（第２表面）が研磨される。
【００２５】
研磨が完了した後、チャッキング段階では、図８に示すように、第１気体出入り口１３４ａを通じて第１チャンバ１６０の内部に真空を提供し、第２気体出入り口１３４ｂを通じて第２チャンバ１３６に大気圧（又は、真空を提供してもかまわない）を提供する。すると、ウェーハ１０はサポータ１５０の第１ホール１５６とメンブレンの第３ホール１７２とを通じてメンブレン１７０に接触する状態に真空吸着される。吸着されたウェーハがターンテーブル１１４の研磨パッド１１２の上から待機ステージ（図示しない）にアンロードされた後、空気圧を第１チャンバ１６０と第２チャンバ１３６に提供して、ウェーハを取り外す。
【００２６】
一方、このような一連の研磨過程を実行した後、サポータ底面１５４とメンブレン１７０との間に流入したスラリー粒子を除去するための洗浄過程を実行する。この洗浄工程を詳細に説明すると、研磨ヘッド１３０の洗浄は第２気体出入り口１３４ｂを通じてＤＩＷとＮ２ガスが順次に供給され、順次に供給されたＤＩＷとＮ２ガスが第２チャンバ１３６に連結された第２ホール１５８を通じてサポータ１５０の底面１５４とメンブレン１７０との間に流れ、その間に残存するスラリー粒子を除去する。このようにメンブレン１７０とサポータ１５０との間に流入したスラリー粒子を除去することによって、スラリー粒子によるスクラッチ発生の可能性を最小化できる。
【００２７】
前述のように、本実施例による研磨ヘッド１３０はウェーハを直接に真空吸着するので、ウェーハ固定の失敗を解消できる。そして、研磨ヘッドのサポータ底面１５４が平らであるので、研磨の時、ウェーハの後面に均一なロードを加えることができ、ウェーハの局部的な部分が過度に研磨される問題を解決できる。
【００２８】
図１４から図１６は本発明の望ましい第１実施例の変形例による研磨ヘッド１３０ｄを示す図である。
第１実施例による研磨ヘッド１３０の洗浄は第２気体出入り口１３４ｂを通じてＤＩＷとＮ２ガスが順次に供給され、順次に供給されたＤＩＷとＮ２ガスは第２チャンバ１３６に連結された第２ホール１５８を通じてサポータ１５０の底面１５４とメンブレン１７０との間に流れ、その間に残存するスラリー粒子を除去する。しかし、第１実施例による研磨ヘッド１３０では第２ホール１５８を通じて流れ出るＤＩＷの大部分がセンタ付近（ｃで表示された区域）に至る前に第２ホール１５８の周辺にある第３ホール１７２を通じて外部に流れ出る（図１３参照）。結果的に、センタ付近ｃに到達するＤＩＷの量が非常に少ないので、センタ付近ｃの洗浄効果は第２ホール１５８の周辺の洗浄効果より顕著に低い。
【００２９】
本変形例はこのような問題を解決するために提案されたものである。図１４及び図１６を参照すると、本変形例による研磨ヘッド１３０ｄはサポータ１５０のセンタに第２チャンバ１３６と連通する第２ホール１５８を形成し、第２ホール１５８に対応するメンブレン１７０の上にはホールを形成しない。このような構造的な特徴を有する本変形例の研磨ヘッド１３０ｄは洗浄過程で、サポータの端部だけでなく、センタ付近にも十分な量のＤＩＷとＮ２ガスが流れるようにし、均一な洗浄効果を得る長所がある。
【００３０】
前述のような研磨ヘッド１３０ｄの特徴的な構成及び作用を除いては第１実施例と同一であるので、説明は省略する。
図９及び図１０は本発明の第２参考例による研磨ヘッドの断面図を示す。本参考例による研磨ヘッド１３０ａはサポータ１５０ａとリテーナリング１４０に各々個別に制御可能なロードを提供できることが第１実施例の研磨ヘッド１３０とは異なる。又、加工しようとするウェーハを移送する時、別途の分離されたチャッキングリング１８２を利用する。
【００３１】
リテーナリング１４０の下方向圧力はマニホルド１３２の第３気体出入り口１３４ｃから供給される空気圧によって制御される。このために、マニホルド１３２とキャリア１３４との間には第１弾性部材１８０が設置される。この弾性部材１８０は第３気体出入り口１３４ｃを通じて供給される空気圧によって圧縮膨脹するので、キャリア１３４にロードを提供できる。キャリア１３４がリテーナリング１４０に締結されているので、リテーナリング１４０に下方向ロードが加えられる。弾性部材１８０は弾性を有する一種の合成ゴムであり、マニホルド１３２とキャリア１３４との間で膨脹し、収縮することによって、キャリア（リテーナリングを含む）の緩衝役割を果たす。
【００３２】
又、研磨ヘッド１３０ａはウェーハに均一な圧力を加えるためのサポータ１５０ａと、ウェーハを真空でチャッキングするためのチャッキングリング１８２とを含む。サポータ１５０ａの第１チャンバ１６０は研磨ヘッドの外部に連結される第１気体出入り口１３４ａと連通し、サポータ底面１５４に形成された第１ホール１５６と連通する。
【００３３】
チャッキングリング１８２はキャリア１３４の内面ならびにサポータ１５０ａの上面と共に、第２気体出入り口１３４ｂと連通する第２チャンバ１３６を形成する。チャッキングリング１８２はウェーハを直接に真空吸着するための複数の真空ホール１８４を有する。チャッキングリング１８２の底面には、チャッキングリング１８２とウェーハ１０との間のスクラッチを防止しウェーハの固定又は解放時に媒質として使用されるフィルム膜１６４が貼付けられる。フィルム膜１６４は真空ホール１８４に形成されたチャッキングリング１８２の底面の周辺に貼付けられる。
【００３４】
例えば、キャリア１３４の第１気体出入り口１３４ａには研磨の時、ウェーハを加圧するための空気圧が提供される。そして、第２気体出入り口１３４ｂにはウェーハの固定時、ウェーハ１０を真空で吸着するための真空が提供される。
前述のような第２実施例によるＣＭＰ装置でのウェーハ研磨過程は次のとおりである。
【００３５】
第１実施例で説明したように、研磨過程は、研磨ヘッド１３０ａに真空吸着されたウェーハ１０をターンテーブルの研磨パッド１１２の上にロードする段階と、メンブレン１７０に空気圧を加えてウェーハの研磨面（第２表面）に対する研磨を実行する研磨段階と、研磨されたウェーハ１０を再び研磨ヘッド１３０ａに真空吸着する段階と、真空吸着されたウェーハをターンテーブルの研磨パッド１１２の上からアンロードする段階とを含む。
表２を参照して各段階を詳細に説明する。
【表２】
0004217400.tif 000003
【００３６】
ロード段階ではメンブレン１７０がウェーハの後面（第１表面）上に位置するように研磨ヘッド１３０ａを移動した状態で、第１気体出入り口１３４ａを通じて第１チャンバ１６０に大気圧（真空を提供してもかまわない）を提供し、第２気体出入り口１３４ｂを通じて第２チャンバ１３６に真空を提供する。そして、第３気体出入り口１３４ｃには空気圧を提供し、ウェーハ１０がチャッキングリング１８２に完全に真空吸着されると、大気圧を提供する。ウェーハはチャッキングリング１８２の真空ホール１８４に真空吸着される。
【００３７】
吸着されたウェーハはターンテーブルの研磨パッド１１２の上にロードされ、研磨ヘッド１３０ａはウェーハ１０が研磨パッド１１２に接触するまで下降する。研磨段階では第１気体出入り口１３４ａ、第２気体出入り口１３４ｂ及び第３気体出入り口１３４ｃを通じて第１チャンバ１６０、第２チャンバ１３６及び第１弾性部材１８０に空気圧が加えられる。この空気圧は第１ホール１５６を通じてメンブレン１７０を膨脹させ、真空ホール１８４を通じてウェーハの端部にロードを提供し、弾性部材１８０を膨脹させてキャリア１３４にロードを提供する。そして、スラリー供給手段１１８を通じてスラリーが提供され、研磨ヘッド１３０ａ及びターンテーブル１１４が相互に反対方向に回転しながらウェーハの研磨面が研磨される。
【００３８】
研磨が完了した後、チャッキング段階では、図１０に示すように、第１気体出入り口１３４ａを通じて第１チャンバ１６０に大気圧（真空を提供してもかまわない）を提供し、第２気体出入り口１３４ｂを通じて第２チャンバ１３６に真空を提供する。そして、第３気体出入り口１３４ｃには空気圧を提供し、ウェーハ１０がチャッキングリング１８２に完全に真空吸着されると大気圧を提供する。ウェーハはチャッキングリングの真空ホール１８４に真空吸着される。吸着されたウェーハがターンテーブルの研磨パッド１１２の上から待機ステージ（図示しない）にアンロードされた後、空気圧を第１チャンバ１６０と第２チャンバ１３６に提供して、ウェーハを取り外す。
【００３９】
前述のように、本参考例による研磨ヘッド１３０ａはウェーハを直接に真空吸着するチャッキングリング１８２を別途に備える特徴がある。そして、サポータ１５０ａとリテーナリング１４０に各々個別に制御可能なロードを提供できる。
前述のような第２参考例による研磨ヘッド１３０ａの特徴的な構成及び作用を除いては第１実施例と同一である。
【００４０】
図１１及び図１２には本発明の望ましい第３参考例による研磨ヘッドの断面図を示す。本実施例による研磨ヘッド１３０ｂはウェーハの第１区域ｘ１と第２区域ｘ２に個別に制御可能なロードを提供できることと、ウェーハを直接に真空吸着するチャッキングリングを別途に備えることとにおいて、第１参考例の研磨ヘッドとは異なる。
【００４１】
このために、研磨ヘッド１３０ｂはキャリア１３４、センタサポータ１８６、ミドルサポータ１８８、第１メンブレン１９２、第２メンブレン１９４及びチャッキングリング１８２を含む。
キャリア１３４は第１、第２、第３気体出入り口１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃを有する。センタサポータ１８６は第１気体出入り口１３４ａと連通する第１チャンバ１８７ならびに第１チャンバと連通する第１ホール１８６ａが形成された底面を有する。第１チャンバ１８７には第１気体出入り口１３４ａを通じてウェーハの第１区域ｘ１に加えられるロードが提供される。
【００４２】
ミドルサポータ１８８はキャリア１３４の内部にセンタサポータ１８６と同一線上に設置され、センタサポータ１８６の外周面に位置する。ミドルサポータ１８８は第２気体出入り口１３４ｂと連通する第２チャンバ１８９ならびに第２チャンバ１８９と連通する第２ホール１８８ａが形成された底面を有する。第２チャンバには第２気体出入り口１３４ｂを通じてウェーハ１０の第２区域ｘ２に加えられるロードが提供される。
【００４３】
第１メンブレン１９２及び第２メンブレン１９４はセンタサポータ１８６及びミドルサポータ１８８の底面を各々囲むようにサポータの端部に接着される。ミドルサポータ１８８とミドルサポータ１８８の底面を囲む第２メンブレンとはリングタイプである。
【００４４】
例えば、ウェーハの第１区域ｘ１と第２区域ｘ２に対する第１メンブレン１９２と第２メンブレン１９４の下方向ロードは第１チャンバ１８７及び第２チャンバ１８９の内部の圧力によって制御される。言い換えれば、キャリア１３４の第１気体出入り口１３４ａ及び第２気体出入り口１３４ｂに供給される空気圧を調節することによって、ウェーハの第１区域ｘ１と第２区域ｘ２に対するロードを制御できる。即ち、このような方法はセンタサポータ１８６とミドルセンタ１８８に対応するウェーハ１０の局部的な部分（第１区域、第２区域）に加えられるロードを容易に制御でき、その結果、ウェーハの局部的な部分の研磨速度をより精密に調節できる。
【００４５】
一方、チャッキングリング１８２はキャリア１３４の内面ならびにサポータ１８６、１８８の上面と共に、第３気体出入り口１３４ｃと連通する第３チャンバ１８３を形成する。チャッキングリング１８２はウェーハ１０を直接に真空吸着するための真空ホール１８４を有する。チャッキングリング１８２の底面にはチャッキングリング１８２によるウェーハ１０のスクラッチ等を防止しウェーハ１０の固定／解放の時に媒質として使用されるフィルム膜１６４が貼付けられる。このフィルム膜１６３は真空ホール１８４が形成されたチャッキングリング１８２の底面の周辺に貼付けられる。
【００４６】
前述のような第３参考例によるＣＭＰ装置でのウェーハ研磨過程は次のとおりである。
第１実施例で説明したように、研磨過程は、研磨ヘッド１３０ｂに真空吸着されたウェーハをターンテーブルの研磨パッド１１２の上にロードする段階と、メンブレン１９２、１９４に空気圧を加えてウェーハの研磨面１０ｂに対する研磨を実行する研磨段階と、研磨されたウェーハを再び研磨ヘッド１３０ｂに真空吸着する段階と、真空吸着されたウェーハをターンテーブル１１２の上から待機ステージ（図示しない）にアンロードする段階とを含む。
表３を参照して各段階を詳細に説明する。
【００４７】
【表３】
0004217400.tif 000004
【００４８】
ロード段階では、第１、第２メンブレン１９２、１９４がウェーハの後面の上に位置するように研磨ヘッド１３０ｂを移動させた状態で、第１気体出入り口１３４ａと第２気体出入り口１３４ｂを通じて第１チャンバ１８７と第２チャンバ１８９に大気圧（真空を提供してもかわまない）を提供し、第３気体出入り口１３４ｃを通じて第３チャンバ１８３に真空を提供する。すると、ウェーハ１０はチャッキングリング１８２の真空ホール１８４に真空吸着される。
【００４９】
吸着されたウェーハ１０はターンテーブルの研磨パッド１１２の上にロードされ、研磨ヘッド１３０ｂはウェーハ１０が研磨パッド１１２に接触するまで下降する。研磨段階では、第１気体出入り口１３４ａ、第２気体出入り口１３４ｂ及び第３気体出入り口１３４ｃを通じて第１チャンバ１８７、第２チャンバ１８９及び第３チャンバ１８３に個別に制御可能な空気圧が加えられる。この空気圧は第１ホール１８６ａと第２ホール１８８ａを通じて第１メンブレン１９２と第２メンブレン１９４を膨脹させ、第１スペース（センタサポータと第１メンブレンによる区間：ｓ１）と第２スペース（ミドルサポータと第２メンブレンによる区間：ｓ２）を形成し、各スペースｓ１、ｓ２に提供された空気圧はウェーハの第１区域ｘ１と第２区域ｘ２にロードを提供する。少ないが、真空ホール１８４を通じてウェーハ１０の端部にロードを提供できる。そして、スラリー供給手段を通じてスラリーが供給され、研磨ヘッド１３０ｂ及びターンテーブル１１４が相互に反対方向に回転し、ウェーハの研磨面が研磨される。この時、第１、第２気体出入り口１３４ａ、１３４ｂに供給される空気圧を調節することによって、ウェーハの第１、第２区域ｘ１、ｘ２に加えられるロードを容易に制御できる。
【００５０】
研磨が完了した後、チャッキング段階では、図１２に示すように、第１気体出入り口１３４ａと第２気体出入り口１３４ｂを通じて第１チャンバ１８７と第２チャンバ１８９に大気圧（真空を提供してもかまわない）を提供し、第３気体出入り口１３４ｃを通じて第３チャンバに真空を提供する。すると、ウェーハ１０はチャッキングリング１８２の真空ホール１８４に真空吸着される。吸着されたウェーハ１０がターンテーブルの研磨パッド１１２上から待機ステージ（図示しない）にアンロードされた後、空気圧を第３チャンバ１８３に提供してウェーハを取り外す。
【００５１】
前述のように、本参考例による研磨パッド１８０ｂはウェーハを直接に真空吸着するチャッキングリングを別途に備える特徴がある。そして、ウェーハの局部的な部分に個別に制御可能なロードを提供できる特徴がある。
本参考例では、センタサポータとミドルサポータに各々メンブレンが設置されて２つのスペース、即ち第１、第２スペースｓ１、ｓ２を形成するが、例えば、サポータにただ１つのメンブレンを設置して複数のスペースを形成することもでき、これに対して、１つのサポータに複数のメンブレンを設置して複数の空間を形成できることに注意しなければならない。そして、このように形成された各々の空間に個別の圧力調節のための気体出入り口が連通され得る。
【００５２】
図１７及び図１８は本発明の望ましい第４参考例による研磨ヘッドの断面図を示す。本参考例による研磨ヘッド１３０ｃはウェーハの第１区域ｘ１、第２区域ｘ２及び第３区域ｘ３に個別に制御可能なロードを提供できることと、チャッキングリングをサポータの間に設置し、サポータの底面構造を改善した構造的な特徴とを有する。
【００５３】
図１７を参照すると、本参考例による研磨ヘッド１３０ｃはキャリア１３４、センタサポータ１８６、エンドサポータ１９６、第１メンブレン１９２、第２メンブレン１９４及びチャッキングリング１８２を含む。
キャリア１３４は第１、第２、第３気体出入り口１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃを有する。センタサポータ１８６は第１気体出入り口１３４ａと連通する第１チャンバ１８７ならびに第１チャンバと連通する第１ホール１８６ａが形成された底面を有する。第１チャンバ１８７には第１気体出入り口１３４ａを通じてウェーハの第１区域ｘ１に加えられるロードが提供される。
【００５４】
チャッキングリング１８２はキャリア１３４の内部にセンタサポータ１８６と同一線上に設置され、センタサポータ１８６の外周面に位置する。
エンドサポータ１９６はキャリア１３４の内部にセンタサポータ１８６と同一線上に設置され、チャッキングリング１８２の外周面に位置する。エンドサポータ１９６は第２気体出入り口１３４ｂと連通する第２チャンバ１９７ならびに第２チャンバ１９７と連通する第２ホール１９６ａが形成された底面を有する。第２チャンバ１９６には第２気体出入り口１３４ｂを通じてウェーハ１０の第２区域ｘ２に加えられるロードが提供される。
【００５５】
センタサポータ１８６の底面とエンドサポータ１９６の底面とは平らであり、平らな底面のエッジ部位はラウンディング処理されている。これに対して、サポータの底面エッジ部位は面取り処理することもできる。このような平らな底面とカッティング処理された底面エッジ部位との構造は研磨工程の時、ウェーハの後面全体に均一なロードを加えるための構造である。
【００５６】
一方、チャッキングリング１８２はキャリア１３４の内面ならびにサポータ１８６、１９６の上面と共に、第３気体出入り口１３４ｃと連通する第３チャンバ１８３を形成する。そして、チャッキングリング１８２はウェーハ１０を直接真空吸着するための真空ホール１８４を有する。チャッキングリング１８２の底面にはチャッキングリング１８２によるウェーハ１０のスクラッチを防止しウェーハ１０の固定又は解放の時に媒質として使用するためのフィルム膜１６４が貼付けられる。このフィルム膜１６４は真空ホール１８４が形成されたチャッキングリング１８２底面の周辺に貼り付けられる。
【００５７】
第１メンブレン１９２及び第２メンベレン１９４はセンタサポータ１８６及びエンドサポータ１９６の底面を各々囲むように設置される。エンドサポータ１９６とエンドサポータ１９６の底面を囲む第２メンブレン１９４とはリングタイプである。
【００５８】
例えば、図１８に示すように、第１気体出入り口１３４ａと第２気体出入り口１３４ｂを通じて空気圧が提供されると、メンブレン１９２、１９４が膨らんで、センタサポータ１８６と第１メンブレン１９２との間には第１スペースｓ１が、エンドサポータ１９６と第２メンブレン１９４との間には第２スペースｓ２が、ならびにチャッキングリング１８２とウェーハとの間には膨らんでいるメンブレン１９２、１９４によって第３スペースｓ３が形成される。このように、本実施例では第３スペースｓ３がメンブレンの膨らみによって自然に形成される構造的な特徴を有する。第１、第２、第３スペースｓ１、ｓ２、ｓ３は第１、第２、第３気体出入り口１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃを通じて個別の圧力調節が可能である。
【００５９】
図１８は研磨段階を示す図であり、図１８に示すように、研磨過程でウェーハの第１区域ｘ１、第２区域ｘ２及び第３区域ｘ３に対する各々のロードは第１チャンバ１８７から第３チャンバ１８３に提供される各々の空気圧によって制御できる。言い換えれば、第１チャンバ１８７に提供される空気圧は第１メンブレン１９２を膨らませて第１スペースｓ１を形成しながら第１区域ｘ１にロードを提供し、第２チャンバ１９７に提供される空気圧は第２メンブレン１９４を膨らませて第２スペースｓ２を形成しながら第２区域ｘ２にロードを提供し、第３チャンバ１８３に提供される空気圧は膨らんでいる第１メンブレン１９２と第２メンブレン１９４との間に形成された第３スペースｓ３によりウェーハの第３区域ｘ３にロードを提供できる。このように、本実施例ではキャリア１３４の第１、第２、第３気体出入り口１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃに供給される空気圧を調節することによってウェーハの局部的な部分（第１区域、第２区域、第３区域）に加えられるロードを容易に制御でき、その結果、ウェーハの局部的な部分の研磨速度をより精密に調節できる。
【００６０】
なお本参考例は、前述のような研磨ヘッド１３０ｃの特徴的な構成及び作用を除いては第１実施例及び第２参考例と同一であるので、詳細な説明は省略する。
以上、本発明の望ましい実施例を説明したが、本発明はそれに限らない。本発明の思想と記述的な範囲から逸脱しない範囲で様々に変化及び変形できる。
【００６１】
【発明の効果】
前述のような本発明によると、次のような効果がある。一番目は、ウェーハを直接真空吸着するので、ウェーハをより安定して固定できることである。二番目は、研磨ヘッドのサポータ底面が平らであるので、研磨の時、ウェーハの後面に均一なロードを加えることができ、ウェーハの局部的な部分が過度に研磨される問題を解決できることである。三番目は、研磨ヘッドにはサポータとメンブレンによって相互に隔離された複数のスペースが提供されることである。従って、各スペースに加えられる空気圧を調節すると、ウェーハの局部的な部分に加えられるロードを容易に制御できる。四番目は、ウェーハの局部的な部分の研磨速度をより精密に調節できることである。五番目は、研磨工程の時、メンブレンとサポータとの間に流入したスラリー粒子を除去し、スクラッチ発生の可能性を最少化できることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の研磨装置により研磨されたウェーハの不均一な研磨状態を示すグラフである。
【図２】本発明の第１実施例によるＣＭＰ装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例による研磨ヘッドを分解した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施例による研磨ヘッドの斜視図である。
【図５】図４に示す５−５線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によるＣＭＰ装置での研磨過程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１実施例によるＣＭＰ装置での研磨過程を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１実施例によるＣＭＰ装置での研磨過程を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第２実施例による研磨ヘッドを示す断面図であって、ウェーハに圧力が加えられた状態での研磨ヘッドを示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例による研磨ヘッドを示す断面図であって、ウェーハを真空で固定した状態での研磨ヘッドを示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例による研磨ヘッドを示す断面図であって、ウェーハに圧力が加えられた状態での研磨ヘッドを示す断面図である。
【図１２】本発明の第３実施例による研磨ヘッドを示す断面図であって、ウェーハを真空で固定した状態での研磨ヘッドを示す断面図である。
【図１３】本発明の第１実施例による研磨ヘッドを示す底面図である。
【図１４】本発明の第１実施例の変形例による研磨ヘッドを分解した状態を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第１実施例の変形例による研磨ヘッドを示す断面図である。
【図１６】本発明の第１実施例の変形例による研磨ヘッドを示す底面図である。
【図１７】本発明の第４実施例による研磨ヘッドを示す断面図であって、ウェーハに圧力が加えられた状態での研磨ヘッドを示す断面図である。
【図１８】本発明の第４実施例による研磨ヘッドを示す断面図であって、ウェーハを真空で固定した状態での研磨ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ
１００  ＣＭＰ装置
１１０  研磨ステーション
１１２  研磨パッド
１１４  ターンテーブル
１２０  研磨ヘッドアセンブリ
１２２  駆動軸
１２４  モータ
１３０  研磨ヘッド
１３２  マニホルド
１３４  キャリア
１３６  第２チャンバ
１４０  リテーナリング
１５０  サポータ
１５２  上面
１５４  底面
１５６  第１ホール
１５８  第２ホール
１６０  第１チャンバ
１７０  メンブレン
１７２  第３ホール
１８０  弾性部材
１８２  チャッキングリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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