JP2008302464A

JP2008302464A - 研磨装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2008302464A
Application number: JP2007151354A
Authority: JP
Inventors: Shin Hasegawa; 森長谷川
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】研磨プロファイルの均一性の高い研磨装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】研磨装置は、ウエハＳＢの表面を研磨布ＣＬに押付けながらウエハＳＢと研磨布ＣＬとを相対運動させることによりウエハＳＢの表面を研磨する研磨装置である。この研磨装置は、ウエハ加圧部ＷＰと、第１および第２リテーナリングＲＲ１，ＲＲ２とを備えている。ウエハ加圧部ＷＰは、ウエハＷＰの裏面側に圧力をかけることによってウエハＷＰの表面を研磨布ＣＬに押付ける。第１リテーナリングＲＲ１は、ウエハＳＢの外周側に配され、研磨布ＣＬを押付ける。第２リテーナリングＲＲ２は、第１リテーナリングＲＲ１の外周側に配され、第１リテーナリングＲＲ１とは独立して圧力制御可能な構成を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、基板の表面を研磨布に押付けながら基板と研磨布とを相対運動させることにより基板の表面を研磨する研磨装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体装置などの製造工程において、ウエハ表面を平滑化したり平坦化したりするためのＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)技術による研磨が広く行なわれている。ウエハを有効に利用するためには、この研磨装置によりウエハのエッジ部近傍を含むウエハ面内の広い範囲が均一に研磨される必要がある。

ＣＭＰのための研磨装置は、通常、ウエハを囲む位置にリテーナリングを有している。リテーナリングは、研磨中にウエハが研磨ヘッドから外れることを防止する機能だけでなく、ウエハの周囲で研磨布を加圧することによりウエハエッジ部の過研磨（ふちだれ）を防止して研磨の均一性を高める機能も有している。しかし上述したウエハの有効利用のためにウエハエッジ部近傍において、よりウエハを均一に研磨することが求められている。

近年、ウエハエッジ部近傍の研磨プロファイルを調整するために、ウエハ外周部を加圧するための専用機構が提案されている。たとえば、特表２００３−５２８７３８号公報によれば、ウエハを加圧するキャリア・ヘッド（研磨ヘッド）が複数のチャンバを有している。研磨プロファイルの改善のためにそれぞれのチャンバが加圧調整される。
特表２００３−５２８７３８号公報

リテーナリングにより研磨布が加圧されると、ウエハ外周部において研磨布にリバウンド（盛り上がり）が生じ、研磨ムラが生じる。リバウンドが生じる位置はリテーナリングの圧力に依存する。圧力が上げられるとウエハ内周側へ移動し、圧力が下げられると外周側に移動する。よってリテーナリングの圧力が高い場合、均一な研磨が行なわれる領域の径が小さくなってしまうという問題がある。

逆にリテーナリングの圧力が低い場合は、リテーナリングによる研磨布の毛羽立ち抑制の作用が小さくなり、研磨布の毛羽立ちが多くなる。この結果、研磨面のディッシングやリセスが大きくなる。すなわち均一な平滑化・平坦化を行なうことができなくなるという問題がある。またリテーナリングと研磨布との摩擦による発熱が少なくなる結果、化学反応による研磨作用が低下する。特に金属膜のＣＭＰでは化学反応による研磨作用が主であるため、研磨レートが大きく低下するという問題がある。

一方、特表２００３−５２８７３８号公報に開示された技術のように複数のチャンバが設けられた研磨装置は、構造が複雑になるという問題がある。またこの複数のチャンバによる加圧調整が行なわれても、ウエハ最外周の幅３ｍｍ程度の領域の精密な研磨プロファイル制御は依然として困難であるという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、主に、研磨プロファイルの均一性の高い研磨装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態に係る研磨装置は、基板の表面を研磨布に押付けながら基板と研磨布とを相対運動させることにより基板の表面を研磨する研磨装置である。この研磨装置は、基板加圧部と、第１および第２研磨布加圧部とを備えている。

基板加圧部は、基板の裏面側に圧力をかけることによって基板の表面を研磨布に押付ける。第１研磨布加圧部は、基板の外周側に配され、研磨布を押付ける。第２研磨布加圧部は、第１研磨布加圧部の外周側に配され、第１研磨布加圧部とは独立して圧力制御可能な構成を有する。

本実施の形態によれば、第２研磨布加圧部は、第１研磨布加圧部とは独立して圧力制御可能な構成を有する。このため第１および第２研磨布加圧部のそれぞれの圧力を独立して制御することができ、研磨プロファイルの均一性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
はじめに、本実施の形態の研磨装置の構成について、図１〜図４を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における研磨装置の構成を概略的に示す鳥瞰図である。図１を参照して、研磨装置は、研磨ヘッドＨＤと、研磨ヘッド支持部１２と、研磨布ＣＬと、研磨布テーブル１３と、スラリー供給部１１とを有している。

研磨ヘッドＨＤは、ウエハ（基板）を保持しながら研磨布ＣＬに押付ける機能を有している。また研磨ヘッドＨＤは、研磨ヘッド支持部１２を軸として図中矢印ＳＨのように回転される。研磨布ＣＬは、研磨布テーブル１３の回転により、図中矢印ＳＣのように回転される。また研磨布ＣＬにはスラリー供給部１１から研磨剤であるスラリーが供給される。

この構成により、ウエハの表面がスラリーを含む研磨布ＣＬに押付けられながらウエハと研磨布ＣＬとが相対運動させられることによりウエハの表面が研磨される。

図２は、本発明の実施の形態１における研磨装置の研磨ヘッド、研磨ヘッド支持部および研磨布の構成を説明するための概略的な断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略的な断面図である。なお図２および図３は、研磨装置に研磨対象であるウエハがセットされた状態を示している。

図２および図３を参照して、研磨ヘッドＨＤは、プレート２２と、ウエハ加圧部（基板加圧部）ＷＰと、第１リテーナリング（第１研磨布加圧部）ＲＲ１と、第２リテーナリング（第２研磨布加圧部）ＲＲ２と、第１および第２アクチュエータＡＣ１，ＡＣ２とを有している。そして研磨ヘッドＨＤは、プレート２２上の研磨ヘッド支持部１２からの力ＦＡを伝達してウエハ（基板）ＳＢを研磨布ＣＬに押付けることができるように構成されている。

ウエハ加圧部ＷＰは、ウエハＳＢの裏面側に圧力Ｐ０をかけることによってウエハＳＢの表面を研磨布ＣＬに押付けるために、プレート２２の下面の中央部に設けられている。具体的なウエハ加圧部ＷＰの構成としては、セラミック部材にバッキングフィルム材を貼った構成や、マルチエアバック式、エア加圧式などの構成を用いる事ができる。

第１リテーナリングＲＲ１は、ウエハＳＢの外周側に配され、研磨布ＣＬを圧力Ｐ１で押付けることができるように構成されている。第１リテーナリングＲＲ１は、第１アクチュエータＡＣ１を介してプレート２２に接続されている。これにより第１リテーナリングＲＲ１は、第１リテーナリングＲＲ１が研磨布ＣＬを押付ける圧力Ｐ１が圧力Ｐ０とは独立に制御されることができるように構成されている。

第２リテーナリングＲＲ２は、第１リテーナリングＲＲ１の外周側に配され、研磨布ＣＬを圧力Ｐ２で押付けることができるように構成されている。第２リテーナリングＲＲ２は、第２アクチュエータＡＣ２を介してプレート２２に接続されている。これにより第２リテーナリングＲＲ２は、第２リテーナリングＲＲ２が研磨布ＣＬを押付ける圧力Ｐ２が圧力Ｐ０およびＰ１とは独立に制御されることができるように構成されている。

なお単純なリング状の第１リテーナリングＲＲ１（図３）の代わりに、図４に示すように、複数のブロック状の第１リテーナリングＲＲ１ｂを用いることもできる。各ブロックごとに第１アクチュエータＡＣ１が設けられれば、各ブロックを独立に駆動させることができるため、一部のブロックが偏摩耗した場合でも第１アクチュエータＡＣ１の調整によりこの偏磨耗に対応することができる。あるいは各ブロックが１つの台座に取り付けられることにより一体として駆動されてもよい。

また第１リテーナリングＲＲ１の研磨布ＣＬと接する面にスラリーを導入するための溝が形成されていてもよい。

また単純なリング状の第２リテーナリングＲＲ２（図３）の代わりに、図４に示す第１リテーナリングＲＲ１ｂと類似の複数のブロック状の構造を用いることもできる。また第２リテーナリングＲＲ２の研磨布ＣＬと接する面にスラリーを導入するための溝が形成されていてもよい。

また第２リテーナリングＲＲ２の外周側に配され、研磨布ＣＬを押付けることができるような第３のリテーナリングや、さらに第４のリテーナリングが設けられてもよい。

また好ましくは、第１および第２リテーナリングＲＲ１，ＲＲ２が互いに異なる材料からなる。具体的には、第１リテーナリングＲＲ１が柔らかい材料からなり、第２リテーナリングＲＲ２が硬い材料からなる。たとえば第１リテーナリングＲＲ１の材質がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ(Polyphenylene Sulfide)）樹脂であり、第２リテーナリングＲＲ２の材質がＰＥＥＫ（登録商標）樹脂である。

次に、本実施の形態の研磨装置を用いたウエハの研磨方法について、図１〜図５を用いて説明する。

図２および図３を参照して、ウエハＳＢが第１リテーナリングＲＲ１に囲まれた領域においてウエハ加圧部ＷＰと研磨布ＣＬとに挟まれるようにセットされる。

ウエハ加圧部ＷＰによりウエハＳＢは圧力Ｐ０で研磨布ＣＬに押付けられる。また第１リテーナリングＲＲ１は、第１アクチュエータＡＣ１により調整された圧力Ｐ１で研磨布ＣＬに押付けられる。また第２リテーナリングＲＲ２は、第２アクチュエータＡＣ２により調整された圧力Ｐ２で研磨布ＣＬに押付けられる。

図１を参照して、スラリー供給部１１から研磨布ＣＬにスラリーが供給される。また研磨布ＣＬ、研磨ヘッドＨＤのそれぞれが、図中矢印ＳＣ，ＳＨの各々のように回転される。これによりウエハＳＢの表面がスラリーを含む研磨布ＣＬに押付けられながらウエハＳＢと研磨布ＣＬとが相対運動させられる。これによりウエハＳＢの表面が研磨される。

図５は、本発明の実施の形態１における研磨装置を用いた研磨における研磨布の状態を概略的に示す説明図である。図５を参照して、圧力Ｐ１，Ｐ２は、ＣＭＰ工程が最適化されるように設定される。すなわち、圧力Ｐ１は研磨布ＣＬのリバウンドがウエハＳＢ面内の研磨プロファイルの均一性を低下させないように調整され、圧力Ｐ２は、研磨布ＣＬの毛羽立ち状態の影響を受ける研磨形状（ディッシングやリセスなど）や、摩擦による温度上昇の影響を受ける研磨レートが最適となるように調整される。

たとえば、圧力Ｐ１は圧力Ｐ０と同程度の圧力とされ、圧力Ｐ２は圧力Ｐ１よりも高い圧力とされる。数値を例示すれば、Ｐ０＝２０ｋＰａ，Ｐ１＝２０ｋＰａ，Ｐ２＝４０〜５０ｋＰａである。ウエハＳＢの圧力Ｐ０に比して大きな圧力Ｐ２で第２リテーナリングＲＲ２が研磨布ＣＬに押圧されることにより、研磨布ＣＬにリバウンドＨが生じる。このリバウンドＨが生じる位置の上部にはリテーナリングＲＲ１が位置している。第１リテーナリングＲＲ１の圧力Ｐ１はウエハＳＢの圧力Ｐ０と同程度の圧力であり、リテーナリングＲＲ１に起因する大きなリバウンドは生じない。

図６は、比較例における研磨装置を用いた研磨における研磨布の状態を概略的に示す説明図である。図６を参照して、本比較例における研磨装置は、ウエハ加圧部ＷＰの回りに配された加圧部としては、本実施の形態と異なり、１つのリテーナリングＲＲのみを有している。リテーナリングＲＲが研磨布ＣＬを押付ける圧力ＰＲは、通常、圧力Ｐ０よりも大きく設定される。数値を例示すれば、Ｐ０＝２０ｋＰａ，ＰＲ＝４０ｋＰである。

ウエハＳＢの圧力Ｐ０に比して大きな圧力ＰＲでリテーナリングＲＲが研磨布ＣＬに押圧されることにより、研磨布ＣＬにリバウンドＨｃが生じる。このリバウンドＨｃが生じる位置の上部にはウエハＳＢが位置している。このため、リバウンドＨｃに対応する位置において、ウエハＳＢの研磨プロファイルの均一性が低下する。

次に、本実施の形態の研磨装置を用いた半導体装置の製造方法について、図７および図８を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法により得られる半導体装置の概略的な部分断面図である。図７を参照して、半導体装置は、機能層ＦＬと、配線パターンＷＲと、絶縁膜ＩＬと、保護膜ＩＬ２とを有している。

機能層ＦＬは、たとえばトランジスタなどの半導体素子を含む層である。この機能層ＦＬの上に絶縁膜ＩＬに埋め込まれた配線パターンＷＲが形成されている。そして配線パターンＷＲと絶縁膜ＩＬとを覆うように保護膜ＩＬ２が形成されている。

図８は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を概略的に示す部分断面図である。図８を参照して、機能層ＦＬ上に絶縁膜ＩＬが堆積される。次にこの堆積された絶縁膜ＩＬに対して、配線パターンＷＲが形成される位置に貫通溝を設けるためのパターニングが行なわれる。次にパターニングされた絶縁膜ＩＬを覆い、かつ上記の貫通溝が充填されるように銅などからなる金属膜ＭＴが堆積される。これにより機能層ＦＬと、絶縁膜ＩＬと、金属膜ＭＴとを有するウエハＳＢが得られる。

次に、図中矢印方向に破線で示す面まで、本実施の形態の研磨装置を用いてウエハＳＢの表面が研磨される。これにより溝部以外の金属膜ＭＴが除去されて、金属膜ＭＴから配線パターンＷＲが形成される。以上により、図７に示す半導体装置が得られる。

本実施の形態によれば、図２および図３に示すように、ウエハ加圧部ＷＰの周りに、それぞれ独立して圧力制御が可能な第１および第２リテーナリングＲＲ１，ＲＲ２が設けられている。よって、図５に示すように、リテーナリングＲＲ２の圧力Ｐ２が高い場合においても、リテーナリングＲＲ１の圧力Ｐ１が調整されることにより、リバウンドＨがウエハＳＢ面内の研磨プロファイルに影響を与えないようにすることができる。これによりウエハＳＢ最外周においても研磨プロファイルをより均一にすることができる。

また第１リテーナリングＲＲ１の圧力Ｐ１が低い場合でも、第２リテーナリングＲＲ２の圧力Ｐ２が高くされることにより、研磨布ＣＬを強く押さえつけて研磨布ＣＬの毛羽立ちを抑制したり、摩擦熱の発生を強めて化学反応速度に依存する研磨レートを上げたりすることができる。

また上記の様に高い均一性の研磨プロファイルでウエハＳＢを研磨できるため、半導体装置の製造において、ウエハＳＢの１枚当たりから得られる半導体装置の数を多くしたり、製造歩留まりを向上したりすることができる。

また本実施の形態によれば、好ましくは、第１リテーナリングＲＲ１が柔らかい材料からなり、第２リテーナリングＲＲ２が硬い材料からなる。

第１リテーナリングＲＲ１が柔らかい材料からなるため、短時間の第１リテーナリングＲＲ１の研磨で、第１リテーナリングＲＲ１の表面粗さを均一なウエハＳＢの研磨が可能な状態とすることができる。たとえば第１リテーナリングＲＲ１が柔らかい材料であるＰＰＳ樹脂であれば、数十分のブレークイン作業(リテーナリングの表面が研磨されて平滑化される作業)後にウエハＳＢの高い均一性での研磨が可能となる。なお、第１リテーナリングＲＲ１が硬い材料であるＰＥＥＫ（登録商標）樹脂であると、数時間以上のブレークイン作業を要する。

また第２リテーナリングＲＲ２は硬い材料からなるため、寿命が長い。また第２リテーナリングＲＲ２が硬いため、十分に研磨布ＣＬの毛羽立ちを抑えることができる。たとえばＰＰＳ樹脂よりもＰＥＥＫ（登録商標）樹脂が用いられた場合の方が、圧力Ｐ２が同一（たとえば５０ｋＰａ）であっても、より研磨布ＣＬの毛羽立ちを抑えることができる。これにより、ウエハＳＢの研磨におけるディッシング、シンニング、エロージョン、リセスなどの発生を抑制することができる。

なお第２リテーナリングＲＲ２は第１リテーナリングＲＲ１に比してウエハＳＢから離れて配置されているため、第２リテーナリングＲＲ２の表面粗さがウエハＳＢのエッジプロファイルに与える影響は小さい。よって、第２リテーナリングＲＲ２に対するブレークイン作業は必要ない。

すなわち、第１リテーナリングＲＲ１が柔らかい材料からなり、第２リテーナリングＲＲ２が硬い材料からなることにより、ブレークイン作業の時間短縮と、高い研磨プロファイル制御性および形状制御性とを両立させることができる。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における研磨装置の研磨ヘッドの構成を説明するための概略的な断面図である。図９を参照して、第１リテーナリングＲＲ１は、スプリング（圧力緩衝機構）ＳＰを介して第２リテーナリングＲＲ２に連結されることにより支持されている。第１および第２リテーナリングＲＲ１，ＲＲ２の研磨布ＣＬ側の面には、高さの差ΔＨを設けてもよい。なお実施の形態１と異なり第１アクチュエータＡＣ１が存在しない。

図１０は、本発明の実施の形態２における研磨装置を用いた研磨の様子を概略的に示す断面図である。図１０を参照して、ウエハ加圧部ＷＰによりウエハＳＢは圧力Ｐ０で研磨布ＣＬに押付けられる。また第２リテーナリングＲＲ２は、第２アクチュエータＡＣ２により調整された圧力Ｐ２で研磨布ＣＬに押付けられる。また第１リテーナリングＲＲ１は、第２アクチュエータＡＣ２と、スプリングＳＰと、高さの差ΔＨとにより調整された圧力Ｐ１で研磨布ＣＬに押付けられる。よって、スプリングＳＰまたは高さの差ΔＨの少なくともいずれかを調整することにより、圧力Ｐ１は圧力Ｐ０，Ｐ２と独立に設定することができる。

図１１は、本発明の実施の形態２の変形例における研磨装置の研磨ヘッドの構成を説明するための概略的な断面図である。図１１を参照して、第２リテーナリングＲＲ２は、スプリングＳＰを介して第１リテーナリングに連結されることにより支持されている。本変形例においても、圧力Ｐ１，Ｐ２は相互に独立に設定することができる。

なお、本実施の形態のこれ以外の構成は上述した実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、１つのアクチュエータである第２アクチュエータＡＣ２（変形例においては第１アクチュエータＡＣ１）により、圧力Ｐ１，Ｐ２は相互に独立に設定することができる。よって１つのアクチュエータで実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

またアクチュエータとリテーナリングとをそれぞれ１つのみ有する研磨装置（たとえば図６で説明された比較例における研磨装置）が既に保有されている場合、追加のリテーナリングおよびスプリングＳＰの付加のみで実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における研磨装置を用いた研磨の様子を概略的に示す断面図である。また、図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿ったウエハ側の平面図である。また、図１４は、本発明の実施の形態３における研磨装置においてウエハが装着される様子を概略的に示す断面図である。また、図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った平面図である。

図１２〜図１４を参照して、本実施の形態の研磨装置は、第１リテーナリングＲＲ１ｅと、第２リテーナリングＲＲ２ｅとを有している。

第１リテーナリングＲＲ１ｅの研磨布ＣＬ側の先端部は、研磨中、ウエハＳＢの丸みを帯びたエッジ部（ベベル部）と研磨布ＣＬとの間の空隙部Ｅを埋めるような形状を有している。

また第１リテーナリングＲＲ１ｅおよび第１アクチュエータＡＣ１は、第１リテーナリングＲＲ１ｅがウエハＳＢの表面の面内方向の変位Ｄｉが可能なように構成されている。また第１リテーナリングＲＲ１ｅおよび第１アクチュエータＡＣ１は、圧力調整のために、第１リテーナリングＲＲ１ｅがウエハＳＢの厚み方向の変位Ｄｏも可能なように構成されている。なおこの変位Ｄｉ，Ｄｏは同時に行なわれるため、第１リテーナリングＲＲ１ｅは、図中Ｄに示すように、斜めに変位するように構成されている。

第２リテーナリングＲＲ２ｅの第１リテーナリングＲＲ１ｅと対向する面は、第１リテーナリングＲＲ１ｅの斜め方向の変位Ｄを妨げないように傾斜が設けられている。

本実施の形態によれば、研磨中、ウエハＳＢのエッジ部と研磨布ＣＬとの間の空隙部Ｅが第１リテーナリングＲＲ１ｅの先端部により埋められる。これにより、空隙部Ｅの存在に起因する研磨布ＣＬのリバウンドを抑制することができる。よって均一性の悪化が最も顕著なウエハエッジ部での均一性を高めることができる。

なおウエハのエッジ部の研磨を精密に制御するためには、リテーナリングを出来るだけウエハに近づけることが必要である。実施の形態１においては、ウエハＳＢの径のバラツキや搬送精度の問題などにより０．５ｍｍ程度のクリアランスが設けられる必要がある。このクリアランスによる空隙部Ｅ（図５）が研磨布ＣＬのリバウンドを若干引き起こす。

本実施の形態においては、ウエハＳＢと第１リテーナリングＲＲ１ｅとの間に隙間がほとんど発生しないので、第１リテーナリングＲＲ１ｅとウエハＳＢとの圧力が同一とされる場合は、見かけ上、ウエハ径が拡大したのと同じとなる。すなわち、見かけ上、ウエハの外周部となる部分がウエハＳＢには存在しなくなるので、ウエハＳＢの研磨プロファイルの均一性が向上する。

また本実施の形態によればウエハＳＢが装着される際には、図１４に示すように第１リテーナリングＲＲ１ｅがウエハＳＢからウエハＳＢの面内方向に、より離れた位置をとることができる。よって上記の第１リテーナリングＲＲ１ｅの先端部がウエハＳＢの装着の妨げとならないようにすることができる。

（実施の形態４）
図１６は、本発明の実施の形態４における研磨装置の構成を説明するための概略的な断面図である。図１６を参照して、本実施の形態の研磨装置は、最外周に位置するリテーナリングである第２リテーナリングＲＲ２の温度を調節する温度調節機構ＴＣを有している。温度調節機構ＴＣは、たとえばペルチエ素子やニクロム線などを内蔵している。

なお、第２リテーナリングＲＲ２の外周にさらにリテーナリングが設けられる場合は、最外周に設けられたリテーナリングに温度調節機構が設けられる。

本実施の形態によれば、温度調節機構ＴＣにより、第２リテーナリングＲＲ２の温度を調節することができる。これによりスラリーを含む研磨布ＣＬの温度を積極的に制御することができる。この温度制御により、研磨の際に起こる化学反応の速度が制御される。よって化学反応を伴う研磨における研磨レートを制御することができる。

また温度調節機構ＴＣ自体が発熱する機能を有しているため、温度を上昇させるために第２リテーナリングＲＲ２の圧力Ｐ２を高くする必要がない。このためリテーナリングＲＲ２の磨耗を抑制することができる。

また温度調節機構ＴＣにより温度が調節される第２リテーナリングＲＲ２と、ウエハＳＢとの間には、第１リテーナリングＲＲ１が設けられている。このため、温度調節機構ＴＣから生じる熱が直接ウエハＳＢに影響を与えることを防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、リテーナリングを有する研磨装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

本発明の実施の形態１における研磨装置の構成を概略的に示す鳥瞰図である。本発明の実施の形態１における研磨装置の研磨ヘッド、研磨ヘッド支持部および研磨布の構成を説明するための概略的な断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略的な断面図である。本発明の実施の形態１の変形例における第１リテーナリングの構成を説明するための、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った位置に対応する概略的な断面図である。本発明の実施の形態１における研磨装置を用いた研磨における研磨布の状態を概略的に示す説明図である。比較例における研磨装置を用いた研磨における研磨布の状態を概略的に示す説明図である。本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法により得られる半導体装置の概略的な断面図である。本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を概略的に示す断面図である。本発明の実施の形態２における研磨装置の研磨ヘッドの構成を説明するための概略的な断面図である。本発明の実施の形態２における研磨装置を用いた研磨の様子を概略的に示す断面図である。本発明の実施の形態２の変形例における研磨装置の研磨ヘッドの構成を説明するための概略的な断面図である。本発明の実施の形態３における研磨装置を用いた研磨の様子を概略的に示す断面図である。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿ったウエハ側の平面図である。本発明の実施の形態３における研磨装置においてウエハが装着される様子を概略的に示す断面図である。図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った平面図である。本発明の実施の形態４における研磨装置の構成を説明するための概略的な断面図である。

符号の説明

ＡＣ１第１アクチュエータ、ＡＣ２第２アクチュエータ、ＣＬ研磨布、ＨＤ研磨ヘッド、ＲＲ１，ＲＲ１ｂ，ＲＲ１ｅ第１リテーナリング、ＲＲ２，ＲＲ２ｅ第２リテーナリング、ＳＢウエハ、ＳＰスプリング、ＴＣ温度調節機構、ＷＰウエハ加圧部。

Claims

基板の表面を研磨布に押付けながら前記基板と前記研磨布とを相対運動させることにより前記基板の表面を研磨する研磨装置であって、
前記基板の裏面側に圧力をかけることによって前記基板の表面を前記研磨布に押付けるための基板加圧部と、
前記基板の外周側に配され、前記研磨布を押付ける第１研磨布加圧部と、
前記第１研磨布加圧部の外周側に配され、前記第１研磨布加圧部とは独立して圧力制御可能な構成を有する第２研磨布加圧部とを備えた、研磨装置。
前記第１および第２研磨布加圧部のそれぞれを前記研磨布に押付ける第１および第２アクチュエータを備えた、請求項１に記載の研磨装置。
前記第１および第２研磨布加圧部の一方を前記研磨布に押付けるアクチュエータと、
前記第１および第２研磨布加圧部の前記一方と他方とを連結し、前記他方を前記研磨布に押付ける圧力緩衝機構とを備えた、請求項１に記載の研磨装置。
前記第１および第２研磨布加圧部が互いに異なる材料からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の研磨装置。
前記第１研磨布加圧部が前記基板の表面の面内方向に変位可能な、請求項１〜４のいずれかに記載の研磨装置。
前記第２研磨布加圧部の温度を調節する機構をさらに備えた、請求項１〜５のいずれかに記載の研磨装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の研磨装置を用いて前記基板の表面を研磨する工程を含む、半導体装置の製造方法。