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公開番号2024148104
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-17
出願番号2023061035
出願日2023-04-04
発明の名称研磨装置及び温度制御システム
出願人無錫奥特維捷芯科技有限公司,Wuxi Autowell Jiexin Technology Co., Ltd.
代理人個人
主分類B24B 37/015 20120101AFI20241009BHJP(研削;研磨)
要約【課題】装置の複雑化とコストの増加を抑えつつウェーハ面内温度の均一化を図れる研磨装置及びCMPプロセス中のポリッシングプレートの研磨面やウェーハ面の面内温度の均一化を図ることのできるCMPプロセス温度制御システムを提供する。
【解決手段】円盤状の冷却対象物を冷却するための冷却媒体循環用プレートにおいて、冷却対象物の中央領域と周辺領域ごとに冷却媒体を循環させる経路を分離する。また冷却対象の領域の面積に対する、経路に流れる冷却媒体が冷却媒体循環プレートへ接触する面積の比率を、周辺領域に対応する経路の方を中央領域に対応する経路よりも大きくする。またウェーハ研磨中に冷却対象物の温度をモニターし、温度モニター情報に基づき、冷却対象物の面内の温度ばらつきを均一化させるよう温度を制御する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
円盤状の冷却対象物を冷却するための冷却媒体循環用プレートを備えたウェーハ研磨装置であって、
前記冷却媒体循環用プレートは、
前記冷却対象物の中央領域に対応し、前記中央領域を冷却するための冷却媒体を循環させる第１の経路が形成された円盤状の第１の部分と
前記冷却対象物の周辺領域に対応し、前記周辺領域を冷却するための冷却媒体を循環させる第２の経路が形成された円環状の第２の部分を備え、
前記第１の経路と前記第２の経路は分離されていることを特徴とするウェーハ研磨装置。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
請求項１に記載のウェーハ研磨装置であって、
前記第２の経路は複数の分離された経路で構成されることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項３】
請求項１乃至２に記載のウェーハ研磨装置であって、
前記周辺領域の面積に対する、前記第２の経路に流れる冷却媒体が前記冷却媒体循環用プレートへ接触する面積の比率が、前記中央領域の面積に対する、前記第１の経路に流れる冷却媒体が前記冷却媒体循環用プレートへ接触する面積の比率よりも大きいことを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項４】
請求項１乃至２に記載のウェーハ研磨装置であって、前記第１の経路及び前記第２の経路のそれぞれに対して、独立した冷却媒体循環装置を用いて冷却媒体を循環させることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
請求項３に記載のウェーハ研磨装置であって、前記第１の経路及び前記第２の経路に対して、共通の冷却媒体循環装置を用いて冷却媒体を循環させることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項６】
請求項１に記載のウェーハ研磨装置と、
ウェーハ研磨中に前記冷却対象物の温度をモニターする温度モニターと、
前記温度モニターから出力される温度モニター情報に基づき、前記冷却対象物の面内の温度ばらつきを均一化させるように、前記ウェーハ研磨装置を制御する制御ユニットを備える、温度制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＭＰ加工を行う研磨装置及びそれを用いたＣＭＰプロセス温度制御システムに関する。特に半導体ウェーハ等を研磨対象物とする研磨装置であって冷却媒体循環用プレートを備えた研磨装置及びそれを用いたＣＭＰプロセス温度制御システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などの各種半導体ウェーハ表面にトランジスタ等の素子構造や配線構造を形成する際、露光装置を使用してウェーハ上に素子構造や配線構造の領域を定めるパターンを転写する。
【０００３】
この際、ウェーハ表面が平坦でないとパターンの転写が正確に行われず、最終的に形成された素子構造や配線構造に異常が生じる。そのためウェーハ表面の平坦化を実現するためにＣＭＰ（化学的機械研磨）装置が使用されている。
【０００４】
また半導体デバイスの製造工程においてウェーハ表面上にトランジスタ素子や配線等の構造が積層されることがあるが、この積層構造を形成する過程においてもＣＭＰ加工による研磨プロセスが実施される。
【０００５】
ＣＭＰ装置を用いてＣＭＰ加工を行う場合、研磨パッドに研磨剤（ＣＭＰスラリー）を含浸させ、ウェーハが保持された研磨ヘッドをポリッシングプレートに押し付け、研磨ヘッドとポリッシングプレートをそれぞれ回転させながら互いに摺動させる。これにより機械研磨の効果と研磨剤（ＣＭＰスラリー）による化学反応の双方を利用してウェーハ表面の平坦化を実現する。
【０００６】
一方でＣＭＰ装置による研磨中、ウェーハとポリッシングプレートの摩擦により熱が発生する。ウェーハとポリッシングプレートは共に円盤状であり、それぞれの中心を軸に回転する。よって研磨時、ウェーハとポリッシングプレートの面内では径方向外側に向かうにつれて速さが大きくなり、大きな摩擦熱が発生する。
【０００７】
これに対して従来から研磨による発熱を抑えるために、ポリッシングプレートの裏面に冷却水を流すことで摩擦熱によるウェーハやポリッシングプレートの温度上昇を防ぐことが行われてきた。
【０００８】
しかしながらウェーハとポリッシングプレートの間の摩擦力は研磨中に様々な要因で変動する。例えばその要因の一つとして研磨ヘッド及び研磨ヘッドに固定されたウェーハとポリッシングプレートとは直径が異なり、ＣＭＰ動作時にウェーハとポリッシングプレートの相対速度が常に変動していることなどがある。そのため研磨加工中のウェーハやポリッシングプレートの面内の温度を均一にすることは困難であった。そしてウェーハやポリッシングプレートの面内の温度の不均一はウェーハ表面の平坦度の悪化の大きな要因であった。
【０００９】
このような課題を解決するために、例えば特許文献１では、ポリッシングプレートの領域を、ウェーハの中央部に対応する領域と、ウェーハの周辺部に対応する領域に分け、両領域を別々の温度に制御する研磨装置が開示されている。
【００１０】
具体的にはポリッシングプレートの研磨面と反対側の面に設けられたベースプレート内において、ウェーハ中央部に対応する領域には２０℃の高温冷却水を流通させるとともに、ウェーハの周辺部に対応する領域には４℃の低温冷却水を流通させ、ウェーハ周辺部をウェーハ中央部よりも低い温度の冷却水で冷却することによりウェーハ面内の温度を均一化させる研磨装置が開示されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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