[发明专利]研磨装置

说明书

一种研磨装置，具有：保持环，其与头主体一起旋转并按压研磨面；旋转环，其固定于保持环、且与保持环一起旋转；静止环，其配置在旋转环上；以及局部荷载赋予装置，其通过旋转环及静止环而将局部荷载施加于保持环的一部分。旋转环具有与静止环接触的多个辊。采用本发明，可抑制将荷载传递到保持环的辊的磨损，且可防止所产生的磨损粉末向外部流出。

技术领域

本发明涉及一种对晶片等基板进行研磨的研磨装置，尤其涉及具有围住基板周围的保持环的研磨装置。

背景技术

近年来，随着半导体器件的高集成化、高密度化，电路的配线也越来越细微化，多层配线的层数也增加。若要实现电路的细微化和多层配线，则由于承袭了下侧的层的表面凹凸而阶梯变得更大，因此，随着配线层数增加，薄膜形成中的对于阶梯形状的膜包覆性(阶跃式覆盖率)变差。因此，为了进行多层配线，必须改进这种阶跃式覆盖率，并以适当的过程进行平坦化处理。另外，由于焦点深度随着光刻技术的细微化而变浅，因此，需要对半导体器件表面进行平坦化处理，以使半导体器件表面的凹凸阶梯控制在焦点深度以下。

因此，在半导体器件的制造工序中，半导体器件表面的平坦化越来越重要。该表面平坦化中最重要的技术是化学机械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)。这种化学机械研磨，将含有二氧化硅(SiO₂)等磨料的研磨液供给到研磨垫的研磨面上，同时使晶片与研磨面滑动接触而进行研磨。

图22是表示进行CMP用的研磨装置的示意图。研磨装置具有：对研磨垫202进行支承的研磨台203；对晶片W进行保持用的研磨头201；以及将研磨液(浆料)供给到研磨垫202上的研磨液供给喷管205。研磨垫202与研磨台203一起旋转，研磨液被供给到旋转的研磨垫202上。研磨头201对晶片W进行保持，并以规定的压力将该晶片W按压到研磨垫202的研磨面202a。晶片W的表面，利用研磨液所含的磨料产生的机械作用和研磨液所含的化学成分产生的化学作用而被研磨。

研磨中的晶片W和研磨垫202的研磨面202a之间的相对的按压力在晶片W的整个面不均匀时，根据赋予晶片W各部分的按压力而会产生研磨不足或过分研磨。因此，为了将针对晶片W的按压力均匀化，在研磨头201的下部设置由弹性膜形成的压力室，通过将空气等的流体供给于该压力室，从而经由弹性膜利用流体压力而按压晶片W。

由于上述研磨垫202具有弹性，因此，施加于研磨中的晶片W的边缘部(周缘部)的按压力就不均匀，有时产生仅晶片W的边缘部被研磨得较多的所谓“塌边”。为了防止这种塌边，将对晶片W的边缘部进行保持的保持环220设成可相对于头主体上下移动，用保持环220来按压位于晶片W外周缘侧的研磨垫202的研磨面202a。

由于保持环220在晶片W的周围按压研磨垫202，因此，保持环220的荷载会影响晶片W的边缘部的外形。为了主动控制晶片W的边缘部的外形，有时也对保持环220的一部分赋予局部荷载。因此，图22所示的研磨装置具有将局部荷载赋予保持环220的一部分的局部荷载赋予装置230。该局部荷载赋予装置230固定于头臂216。

图23是表示局部荷载赋予装置230和研磨头201的立体图。如图23所示，在保持环220上配置有静止环235。局部荷载赋予装置230具有将向下的局部荷载传递给保持环220的按压杆231，按压杆231的下端固定于静止环235。晶片W的研磨中，虽然保持环220旋转，但是，静止环235及局部荷载赋予装置230不旋转。静止环235具有后述的辊，该辊与保持环220的上表面滚动接触。局部荷载赋予装置230将向下的局部荷载从按压杆231通过静止环235而传递到保持环220。

图24是从保持环220的上方看将局部荷载赋予保持环220的一部分的机构的示图。如图24所示，在保持环220的上表面固定有圆环轨道221，在圆环轨道221上配置有三个辊225。在圆环轨道221的上表面形成有环状槽221a，辊225置于该环状槽221a内。