特許ウォッチ

公開番号2024154890
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-31
出願番号2023069100
出願日2023-04-20
発明の名称研磨方法および研磨装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B24B 37/30 20120101AFI20241024BHJP(研削;研磨)
要約【課題】流体がワークピースの上面に残存することを抑制することができ、適切な力をワークピースに加えてワークピースを研磨することができる研磨方法および研磨装置を提供する。
【解決手段】本研磨方法は、第1圧力室25Aを加圧して、ワークピースWの上面と圧力室25Aとの間に存在する流体Qを外側に移動させ、圧力室25A内に目標圧力TP1以上の圧力を形成した状態で、圧力室25Bを加圧して目標圧力TP1よりも低い圧力IP2を圧力室25B内に形成することで、ワークピースWの上面と圧力室25Bとの間に存在する流体Qを外側に移動させ、流体QをワークピースWから排出した後に、ワークピースWを研磨する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
弾性膜によって形成された複数の圧力室を有する研磨ヘッドを用いたワークピースの研磨方法であって、
前記複数の圧力室は、第１圧力室と、前記第１圧力室の外側に隣接する第２圧力室を含み、
前記第１圧力室を加圧して、前記ワークピースの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、
前記第１圧力室内に第１の目標圧力以上の圧力を形成した状態で、前記第２圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い圧力を前記第２圧力室内に形成することで、前記ワークピースの上面と前記第２圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、
前記流体を前記ワークピースの上面から流出させた後に、前記弾性膜で前記ワークピースの下面を研磨面に押し付けて、前記ワークピースの前記下面を研磨する、研磨方法。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記第１圧力室を加圧する工程は、前記第１圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い第１の初期圧力を前記第１圧力室内に形成する工程であり、
前記第１の初期圧力を前記第１圧力室内に形成した後に、前記第１圧力室内の圧力を、前記第１の初期圧力から前記第１の目標圧力まで増加させる、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記第１圧力室内の圧力を前記第１の初期圧力から前記第１の目標圧力まで増加させる動作は、前記第２圧力室の加圧を開始すると同時またはその前に開始される、請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記第１圧力室を加圧する工程は、前記第１圧力室を加圧して前記第１の目標圧力を前記第１圧力室内に形成する工程であり、
前記第１の目標圧力よりも低い前記圧力を前記第２圧力室内に形成する工程は、前記第１圧力室内に第１の目標圧力以上の圧力を形成した状態で、前記第２圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い第２の目標圧力を前記第２圧力室内に形成する工程である、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記複数の圧力室は、前記第２圧力室の外側に隣接する第３圧力室をさらに含み、
前記第１の目標圧力よりも低い前記第２圧力室内の前記圧力は、前記第１の目標圧力よりも低い第２の初期圧力であり、
前記研磨方法は、
前記第２圧力室内の圧力を、前記第２の初期圧力から第２の目標圧力まで増加させながら、前記第１圧力室内の圧力を、前記第１の目標圧力から低下させ、
前記第２圧力室内に前記第２の目標圧力を形成した状態で、前記第３圧力室を加圧して前記第２の目標圧力よりも低い圧力を前記第３圧力室内に形成することで、前記ワークピースの上面と前記第３圧力室との間に存在する流体を外側に移動させることをさらに含む、請求項２に記載の研磨方法。
【請求項６】
ワークピースの研磨装置であって、
研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、
弾性膜によって形成された複数の圧力室を有し、前記弾性膜で前記ワークピースを前記研磨面に押し付ける研磨ヘッドと、
前記複数の圧力室内の圧力を制御するように構成された圧力制御システムを備え、
前記複数の圧力室は、第１圧力室と、前記第１圧力室の外側に隣接する第２圧力室を含み、
前記圧力制御システムは、
前記第１圧力室を加圧して、前記ワークピースの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、
前記第１圧力室内に第１の目標圧力以上の圧力を形成した状態で、前記第２圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い圧力を前記第２圧力室内に形成することで、前記ワークピースの上面と前記第２圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、
前記流体を前記ワークピースの上面から流出させた後に、前記複数の圧力室を加圧して前記弾性膜で前記ワークピースの下面を前記研磨面に押し付けて、前記ワークピースの前記下面を研磨するように構成されている、研磨装置。
【請求項７】
前記圧力制御システムは、
前記第１圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い第１の初期圧力を前記第１圧力室内に形成し、
前記第１圧力室内の圧力を、前記第１の初期圧力から前記第１の目標圧力まで増加させるように構成されている、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記圧力制御システムは、前記第１圧力室内の圧力を前記第１の初期圧力から前記第１の目標圧力まで増加させる動作を、前記第２圧力室の加圧を開始すると同時またはその前に開始するように構成されている、請求項７に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記圧力制御システムは、
前記第１圧力室を加圧して前記第１の目標圧力を前記第１圧力室内に形成し、
前記第１圧力室内に第１の目標圧力以上の圧力を形成した状態で、前記第２圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い第２の目標圧力を前記第２圧力室内に形成するように構成されている、請求項６に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記複数の圧力室は、前記第２圧力室の外側に隣接する第３圧力室をさらに含み、
前記第１の目標圧力よりも低い前記第２圧力室内の前記圧力は、前記第１の目標圧力よりも低い第２の初期圧力であり、
前記圧力制御システムは、
前記第２圧力室内の圧力を、前記第２の初期圧力から第２の目標圧力まで増加させながら、前記第１圧力室内の圧力を、前記第１の目標圧力から低下させ、
前記第２圧力室内に前記第２の目標圧力を形成した状態で、前記第３圧力室を加圧して前記第２の目標圧力よりも低い圧力を前記第３圧力室内に形成することで、前記ワークピースの上面と前記第３圧力室との間に存在する流体を外側に移動させるように構成されている、請求項７に記載の研磨装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハなどのワークピースの上面から流体を流出させて、ワークピースを研磨する技術に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、研磨面上に研磨液を供給しながら、ワークピースを研磨面に押し付け、研磨液の存在下でワークピースを研磨面に摺接させることで、ワークピースの表面を研磨する技術である。ワークピースの研磨中、ワークピースは研磨ヘッドによって研磨面に押し付けられる。ワークピースの表面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッドの機械的作用により平坦化される。
【０００３】
図２２は、研磨ヘッド１００を模式的に示す断面図である。研磨ヘッド１００は、ワークピースの一例であるウェーハＷ１の上面に接触する弾性膜１１０を有する。この弾性膜１１０は、複数の圧力室１０１～１０４を形成する形状を有しており、それぞれの圧力室１０１～１０４内の圧力は独立に調節することが可能である。したがって、研磨ヘッド１００は、これら圧力室１０１～１０４に対応するウェーハＷ１の複数の領域を異なる力で押し付けることができ、ウェーハＷ１の所望の膜厚プロファイルを達成することができる。
【０００４】
ウェーハＷ１の研磨が終了すると、研磨されたウェーハＷ１は搬送装置によって次工程に搬送される。図２３に示すように、次のウェーハＷ２は、搬送装置によって研磨ヘッド１００の下方の受け渡し位置に運ばれる。同時に、研磨ヘッド１００は、洗浄ノズル１１５から供給される液体（例えば純水）で洗浄され、研磨ヘッド１００から研磨液や研磨屑が除去される。そして、次のウェーハＷ２は、研磨ヘッド１００に保持され、研磨ヘッド１００により研磨面の上方位置に搬送される。ウェーハＷ２は、研磨ヘッド１００により研磨面に押し付けられ、研磨液の存在下で研磨される。
【０００５】
しかしながら、図２４に示すように、ウェーハＷ２の上面と研磨ヘッド１００の弾性膜１１０との間には、研磨ヘッド１００の洗浄に使用された液体、あるいは空気などの流体Ｑが存在していることがある。ウェーハＷ２の上面と研磨ヘッド１００との間に流体Ｑが存在していると、研磨ヘッド１００は、圧力室１０１～１０４に対応するウェーハＷ２の複数の領域に対して、力を適切に加えることができない。例えば、流体Ｑが複数の圧力室にまたがって広がっていると、隣の圧力室内の圧力が流体Ｑに伝わり、意図しない力がウェーハＷ２に加わってしまう。
【０００６】
そこで、ウェーハＷ２を研磨する前に、圧力室１０１～１０４を中央側から外側に向かって順次加圧することで、流体Ｑを外側に流し、ウェーハＷ２から排出する技術がある。この技術によれば、研磨ヘッド１００は、ウェーハＷ２に対して力を適切に加えること可能になると期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２０－１３１４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２５および図２６に示すように、内側にある圧力室１０１を加圧した後に、外側にある圧力室１０２を加圧すると、圧力室１０１と圧力室１０２との間で弾性膜１１０の膨らみが不均衡な状態となり、弾性膜１１０の底部が圧力室１０２に向かって引っ張られる。これに伴い、圧力室１０１を形成する弾性膜１１０の底部に加わる圧力が低下し、流体Ｑが圧力室１０１に向かって逆流してしまうことがある。
【０００９】
そこで、本発明は、流体がワークピースの上面に残存することを抑制することができ、適切な力をワークピースに加えてワークピースを研磨することができる研磨方法および研磨装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様では、弾性膜によって形成された複数の圧力室を有する研磨ヘッドを用いたワークピースの研磨方法であって、前記複数の圧力室は、第１圧力室と、前記第１圧力室の外側に隣接する第２圧力室を含み、前記第１圧力室を加圧して、前記ワークピースの上面と前記第１圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、前記第１圧力室内に第１の目標圧力以上の圧力を形成した状態で、前記第２圧力室を加圧して前記第１の目標圧力よりも低い圧力を前記第２圧力室内に形成することで、前記ワークピースの上面と前記第２圧力室との間に存在する流体を外側に移動させ、前記流体を前記ワークピースの上面から流出させた後に、前記弾性膜で前記ワークピースの下面を研磨面に押し付けて、前記ワークピースの前記下面を研磨する、研磨方法が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許