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公開番号2025126581
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-29
出願番号2024022886
出願日2024-02-19
発明の名称CMP装置、及び、CMP方法
出願人株式会社東京精密
代理人スプリング弁理士法人
主分類B24B 57/00 20060101AFI20250822BHJP(研削;研磨)
要約【課題】回収すべきスラリーの乾燥を抑制し得るCMP装置の提供。
【解決手段】研磨パッド60上にスラリーを供給し、研磨ヘッド7に保持されたワークをプラテン6上の研磨パッド60に押し当てて研磨するCMP装置であって、
前記研磨パッド60の上面に隣接し、前記研磨パッド60の外縁に開口を対向可能に設けられたスラリー回収ノズル1を備える、CMP装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
研磨パッド上にスラリーを供給し、研磨ヘッドに保持されたワークをプラテン上の研磨パッドに押し当てて研磨するＣＭＰ装置であって、
前記研磨パッドの上面に隣接し、前記研磨パッドの外縁に開口を対向可能に設けられたスラリー回収ノズルを備える、ＣＭＰ装置。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記スラリー回収ノズルに接続され、前記スラリー回収ノズル内を減圧する圧力制御ユニットを更に備える、請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項３】
前記スラリー回収ノズルは、前記開口が形成された溝型の断面を有する、請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項４】
前記溝型は、前記開口へ向けて連続に、又は、不連続に広がるテーパ形状である、請求項３に記載のＣＭＰ装置。
【請求項５】
前記スラリー回収ノズルからのスラリーの回収を停止するシャットオフユニットを備える、請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項６】
前記シャットオフユニットは、前記開口を閉塞するシャッターを含む、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項７】
前記シャットオフユニットは、前記スラリー回収ノズルの姿勢を調整して前記開口の向きを変更する、及び／又は、前記スラリー回収ノズルの前記プラテンに対する位置を調整する、位置調整サブユニットを含む、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項８】
前記位置調整サブユニットは、前記開口が前記上面の半径の延長線と交差しないように、前記上面の向く方向に前記スラリー回収ノズルをスライドさせる、請求項７に記載のＣＭＰ装置。
【請求項９】
前記スラリー回収ノズルは、前記上面の外縁に沿う円環状、又は、部分円環状に構成される、請求項１に記載のＣＭＰ装置。
【請求項１０】
前記スラリー回収ノズルには、回収ポートを介してスラリーを回収する独立した２つ以上のスラリー回収系が接続され、
一方の前記スラリー回収系の前記回収ポートは、他方の前記スラリー回収系の前記回収ポートより、前記研磨ヘッドを基準に前記プラテンの回転方向の上流側に配置される、請求項９に記載のＣＭＰ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＣＭＰ装置、及び、ＣＭＰ方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路のデザインルールの縮小化に伴って、層間膜等の平坦化プロセスに化学機械研磨（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）が多用されている。研磨の対象となるウェーハは、研磨剤と化学薬品等との混合物である研磨材（スラリー）に含まれる成分による化学的な処理と、スラリーに含まれる砥粒（シリカやアルミナ、ジルコニアなど）による機械的な処理とを同時に行うＣＭＰにより研磨される。
【０００３】
ＣＭＰは、円形の定盤（プラテン）の上面に研磨パッドを貼り付け、その上にスラリーを滴下しながら、ウェーハを保持したキャリア（研磨ヘッド）と接触させながら共に回転させる装置が主流である。この時、スラリーは研磨パッドに供給され、研磨工程の進行と共に、プラテンの外縁（研磨パッドの外縁）から外へと押し出され、排出される。
近年、環境への配慮や生産コストの削減のために、研磨後に、スラリーを回収し、再利用する技術が検討されている。例えば、スラリーを回収する技術が、特許文献１～３に記載されている。
【０００４】
図１５及び図１６は、従来のＣＭＰ装置５００の一例の模式図である。従来のＣＭＰ装置５００は、図１５に示すように、プラテン５０６、研磨ヘッド５０７、及びスラリーノズル５０８等を有している。プラテン５０６は、上面に研磨パッド５６０が貼り付けられ、回転する。ウェーハＷは、研磨ヘッド５０７に取り付けられ、研磨ヘッド５０７と一体に回転する。研磨パッド５６０は、発泡性の樹脂を使用したタイプ、無発泡の樹脂を使用したタイプ、及び、不織布でできたタイプ等が挙げられる。
【０００５】
通常、研磨パッド５６０は、ウェーハＷの２～３倍の直径を持ち、ウェーハＷは研磨パッド５６０と中心をずらしたままの状態に維持される。ウェーハＷの回転軸と研磨パッドの回転軸とは、平行だが同一線上には無いようになっている。
【０００６】
図１５で示すように、研磨工程において、ウェーハＷは、研磨ヘッド５０７に保持されてプラテン５０６の研磨パッド５６０に押し付けられ、スラリーノズル５０８を通ってプラテン５０６の研磨パッド５６０上にスラリー５０９が供給されて研磨される。
【０００７】
スラリー５０９は、通常、砥粒としてシリカ（ＳｉＯ
２
）、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）、又はセリア（Ｃｅ
２
Ｏ
３
）典型的には直径２０～２００ナノメートルで、水溶性の液体に懸濁された研磨用の極小粒子（研磨粒子）が用いられる。化学成分としては酸・アルカリなど被研磨膜を改質する成分、砥粒の分散剤、界面活性剤等が含まれ得る。
【０００８】
スラリー５０９は、研磨パッド５６０上に間断なく流され、プラテン５０６の回転に伴い、プラテン５０６の外縁（研磨パッド５６０の外縁）から押し出される。押し出されたスラリー５０９は、プラテン５０６の下方に固定して設けられた回収容器であるプラテンパン５０５で回収される。
【０００９】
図１５に示すように、ＣＭＰ装置５００の研磨工程において、プラテン５０６の外縁（研磨パッド５６０の外縁）から押し出されて飛散したスラリー５０９は、プラテンパン５０５の壁面に当たり、自重によりプラテンパン５０５の壁面を伝って、プラテンパン５０５の底部に流れ、プラテンパン５０５に貯まる。プラテンパン５０５に貯まったスラリー５０９は、自重により排出口となるドレイン５１０に流入し、ドレイン５１０、ドレイン配管５１１を介して排出及び回収される。
従来のＣＭＰ装置５００の研磨工程におけるスラリー５０９の回収方法では、スラリー５０９が、プラテンパン５０５の壁面、プラテンパン５０５の内部、ドレイン５１０の内部等に残存し、スラリー５０９の回収効率が低くなり得る。また、スラリー５０９がプラテンパン５０５の壁面及び底面を伝ってドレイン５１０に流れ込むため、プラテン５０６の外縁より飛散してからドレイン５１０に回収されるまでに時間的な遅れがある。前述のように、プラテン５０６より飛散してから回収するまで時間を要するために、プラテンパン５０５においてスラリー５０９が乾燥する可能性があり、スラリー５０９が回収系につまったり、回収されたスラリー５０９の品質が低下したりする可能性がある。
【００１０】
図１６で示すように、ＣＭＰ装置５００のリンス工程において、洗浄剤５１４は、スラリーノズル５０８を通ってプラテン５０６の上に大量で供給され、ウェーハＷ及びＣＭＰ装置５００の研磨パッド５６０や様々な部品から研磨粒子及び化学物質等を除去する。
リンス工程において、洗浄剤５１４の吐出直後は、プラテンパン５０５の壁面に付着したスラリー５０９と洗浄剤５１４とが混ざった混合液がドレイン５１０、及びドレイン配管５１１を介して排出及び回収されるため、スラリー５０９の濃度、及び成分が変化し得る。そのため、スラリー５０９の再利用が困難となる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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