JP2000288914A - 半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方法 - Google Patents
半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方法Info
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Classifications
-
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- B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造工程において、異常凝集粒子を可
及的に低減した研磨剤を被研磨物の表面に供給すること
ができ、これによって研磨製品の歩留りを向上せしめる
ことができる半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方
法を提供する。 【解決手段】 半導体製造用の研磨剤を貯蔵する貯蔵タ
ンクと、この貯蔵タンクから被研磨物に研磨剤を供給す
るノズルまで研磨剤を導く供給ラインを有し、上記貯蔵
タンク又は供給ラインには、研磨剤に超音波を作用させ
る超音波付与手段が付設されている半導体製造用研磨剤
の供給装置である。また、半導体製造用の研磨剤を被研
磨物に供給するに際し、被研磨物への供給に先駆けて研
磨剤に超音波を作用させる半導体製造用研磨剤の供給方
法である。
及的に低減した研磨剤を被研磨物の表面に供給すること
ができ、これによって研磨製品の歩留りを向上せしめる
ことができる半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方
法を提供する。 【解決手段】 半導体製造用の研磨剤を貯蔵する貯蔵タ
ンクと、この貯蔵タンクから被研磨物に研磨剤を供給す
るノズルまで研磨剤を導く供給ラインを有し、上記貯蔵
タンク又は供給ラインには、研磨剤に超音波を作用させ
る超音波付与手段が付設されている半導体製造用研磨剤
の供給装置である。また、半導体製造用の研磨剤を被研
磨物に供給するに際し、被研磨物への供給に先駆けて研
磨剤に超音波を作用させる半導体製造用研磨剤の供給方
法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造工程
において、基板として用いられるウエハやＣＭＰ（化学
的機械研磨）により処理されるウエハ上に被覆した絶縁
膜、金属膜等の被研磨物の表面研磨に用いる研磨剤を研
磨装置に供給するための研磨剤の供給装置及び供給方法
に関する。
において、基板として用いられるウエハやＣＭＰ（化学
的機械研磨）により処理されるウエハ上に被覆した絶縁
膜、金属膜等の被研磨物の表面研磨に用いる研磨剤を研
磨装置に供給するための研磨剤の供給装置及び供給方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ技術の進歩により、半導体集積回
路は、急速に微細化や多層配線化の傾向が進んでいる。
集積回路における多層配線化は、半導体表面の凹凸を極
めて大きくしている。半導体製造工程では、半導体用ウ
エハを製造する半導体用ウエハ製造工程や、ウエハに集
積回路を印刷して半導体装置を製造する半導体集積回路
製造工程等において、基板となるウエハや、このウエハ
上に印刷された回路の一部を被覆する絶縁膜や金属膜、
更には金属配線等を平坦化する技術が必要となってい
る。特にウエハ上の回路の一部を被覆する絶縁膜又は金
属膜更には金属配線を平坦化する技術の１つとしてＣＭ
Ｐ技術がある。そして、このＣＭＰ技術には、例えば、
層間絶縁膜、トレンチ用酸化膜（SiO2）の表面を研磨剤
で研磨するＣＭＰ装置や、金属配線や金属膜（Ｗ, Al,
Cu）を研磨剤で研磨するＣＭＰ装置や、トレンチ、ゲー
ト電極用のポリシリコン等を研磨剤で研磨するＣＭＰ装
置等が用いられる。
路は、急速に微細化や多層配線化の傾向が進んでいる。
集積回路における多層配線化は、半導体表面の凹凸を極
めて大きくしている。半導体製造工程では、半導体用ウ
エハを製造する半導体用ウエハ製造工程や、ウエハに集
積回路を印刷して半導体装置を製造する半導体集積回路
製造工程等において、基板となるウエハや、このウエハ
上に印刷された回路の一部を被覆する絶縁膜や金属膜、
更には金属配線等を平坦化する技術が必要となってい
る。特にウエハ上の回路の一部を被覆する絶縁膜又は金
属膜更には金属配線を平坦化する技術の１つとしてＣＭ
Ｐ技術がある。そして、このＣＭＰ技術には、例えば、
層間絶縁膜、トレンチ用酸化膜（SiO2）の表面を研磨剤
で研磨するＣＭＰ装置や、金属配線や金属膜（Ｗ, Al,
Cu）を研磨剤で研磨するＣＭＰ装置や、トレンチ、ゲー
ト電極用のポリシリコン等を研磨剤で研磨するＣＭＰ装
置等が用いられる。
【０００３】そして、このような被研磨物の研磨に用い
られる研磨剤としては、通常、被研磨物の種類や、半導
体製造工程のどの段階で用いられるか、更にはその研磨
剤のもつパフォーマンス等に応じて、シリカ系（沈降性
シリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シ
リカ等）、アルミナ系、酸化セリウム系、ジルコニア系
等の種々の砥粒を種々の分散媒中に分散させたものが用
いられている。
られる研磨剤としては、通常、被研磨物の種類や、半導
体製造工程のどの段階で用いられるか、更にはその研磨
剤のもつパフォーマンス等に応じて、シリカ系（沈降性
シリカ、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、合成シ
リカ等）、アルミナ系、酸化セリウム系、ジルコニア系
等の種々の砥粒を種々の分散媒中に分散させたものが用
いられている。
【０００４】また、この研磨剤については、被研磨物の
表面を所定の精度まで精密に研磨する上で、砥粒が分散
媒中に如何に均一にかつ安定して分散されているかが極
めて重要であり、このために分散媒についても、例え
ば、シリカ系砥粒の場合にはＫＯＨ水溶液、ＮＨ4 ＯＨ
水溶液等の電解質水溶液をベースに界面活性剤等の第三
成分を添加したり、また、アルミナ系砥粒の場合にはＨ
2 Ｏ2 水溶液をベースに界面活性剤や酸化剤等の第三成
分を添加する等、種々の工夫がされている。
表面を所定の精度まで精密に研磨する上で、砥粒が分散
媒中に如何に均一にかつ安定して分散されているかが極
めて重要であり、このために分散媒についても、例え
ば、シリカ系砥粒の場合にはＫＯＨ水溶液、ＮＨ4 ＯＨ
水溶液等の電解質水溶液をベースに界面活性剤等の第三
成分を添加したり、また、アルミナ系砥粒の場合にはＨ
2 Ｏ2 水溶液をベースに界面活性剤や酸化剤等の第三成
分を添加する等、種々の工夫がされている。
【０００５】しかしながら、半導体製造工程で被研磨物
の研磨に用いられる砥粒は、通常、０．０１〜５０μｍ
の範囲の極めて微細な粒子を極めて厳密な粒度分布に調
整して用いられるものであり、使用時の容器開放による
揮発等に基づく分散媒の微妙な化学組成の変化や研磨剤
保存時の温度変化、その他の要因で簡単に凝集し、所定
の粒度範囲を越えた大きな粒子径を有する異常凝集粒子
を生じる。そして、このような異常凝集粒子が研磨剤中
に発生すると、被研磨物に対する研磨性能に大きく影響
し、研磨速度が変化したり、被研磨物の表面がこの異常
凝集粒子でスクラッチ等のダメージを受け、結果として
研磨製品に不良品が発生し、その歩留りが低下する。
の研磨に用いられる砥粒は、通常、０．０１〜５０μｍ
の範囲の極めて微細な粒子を極めて厳密な粒度分布に調
整して用いられるものであり、使用時の容器開放による
揮発等に基づく分散媒の微妙な化学組成の変化や研磨剤
保存時の温度変化、その他の要因で簡単に凝集し、所定
の粒度範囲を越えた大きな粒子径を有する異常凝集粒子
を生じる。そして、このような異常凝集粒子が研磨剤中
に発生すると、被研磨物に対する研磨性能に大きく影響
し、研磨速度が変化したり、被研磨物の表面がこの異常
凝集粒子でスクラッチ等のダメージを受け、結果として
研磨製品に不良品が発生し、その歩留りが低下する。
【０００６】そこで、このような場合に、研磨剤をその
使用の直前に濾過して基準粒径より大きい粒子（すなわ
ち、異常凝集粒子や混入粒子等）を分離除去することも
考えられる。この使用の直前に研磨剤を濾過する方法
は、基準粒径より大きい粒子を確実に分離除去すること
ができ、研磨製品における不良品の発生を可及的に防止
できることから好ましいことではあるが、実際には、短
時間でフィルターの目詰まりが発生し、頻繁にフィルタ
ーの交換が必要になる等、工業的には実施が困難であ
る。
使用の直前に濾過して基準粒径より大きい粒子（すなわ
ち、異常凝集粒子や混入粒子等）を分離除去することも
考えられる。この使用の直前に研磨剤を濾過する方法
は、基準粒径より大きい粒子を確実に分離除去すること
ができ、研磨製品における不良品の発生を可及的に防止
できることから好ましいことではあるが、実際には、短
時間でフィルターの目詰まりが発生し、頻繁にフィルタ
ーの交換が必要になる等、工業的には実施が困難であ
る。
【０００７】しかも、研磨剤に異常凝集粒子が発生して
も、研磨工程を実施して得られた研磨製品の表面状態を
評価して判定しなければ、この異常凝集粒子の発生を確
認することができず、また、研磨剤の砥粒が基準粒径を
満たしているかを研磨剤の使用直前に評価することも、
工業的にはコスト的に現実的でない。加えて、研磨剤に
ついては、製造コストや輸送コストを低減するという観
点から、製造時には高濃度のものを製造し、使用時に所
定の濃度まで希釈するのが望ましいが、凝集の問題は高
濃度であればあるほど発生し易く、この面からのコスト
低減も難しいのが現状である。
も、研磨工程を実施して得られた研磨製品の表面状態を
評価して判定しなければ、この異常凝集粒子の発生を確
認することができず、また、研磨剤の砥粒が基準粒径を
満たしているかを研磨剤の使用直前に評価することも、
工業的にはコスト的に現実的でない。加えて、研磨剤に
ついては、製造コストや輸送コストを低減するという観
点から、製造時には高濃度のものを製造し、使用時に所
定の濃度まで希釈するのが望ましいが、凝集の問題は高
濃度であればあるほど発生し易く、この面からのコスト
低減も難しいのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、研磨剤
におけるこのような問題を解決する手段について鋭意検
討した結果、驚くべきことには、異常凝集粒子が発生し
た研磨剤に超音波を作用させることより、研磨剤調製時
の砥粒（凝集前の砥粒）が有する平均粒径及び粒度分布
をほとんど損なうことなく、研磨剤調製後に発生した異
常凝集粒子を概ね選択的に解砕し、調製時と略同じ平均
粒径及び粒度分布を有する研磨剤に復帰せしめることが
できることを見出し、本発明を完成した。
におけるこのような問題を解決する手段について鋭意検
討した結果、驚くべきことには、異常凝集粒子が発生し
た研磨剤に超音波を作用させることより、研磨剤調製時
の砥粒（凝集前の砥粒）が有する平均粒径及び粒度分布
をほとんど損なうことなく、研磨剤調製後に発生した異
常凝集粒子を概ね選択的に解砕し、調製時と略同じ平均
粒径及び粒度分布を有する研磨剤に復帰せしめることが
できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】従って、本発明の目的は、半導体製造工程
において、異常凝集粒子を可及的に低減した研磨剤を被
研磨物の表面に供給することができ、これによって研磨
製品の歩留りを向上せしめることができる半導体製造用
研磨剤の供給装置を提供することにある。また、本発明
の目的は、半導体製造工程において、異常凝集粒子を可
及的に低減した研磨剤を被研磨物の表面に供給すること
ができ、これによって研磨製品の歩留りを向上せしめる
ことができる半導体製造用研磨剤の供給方法を提供する
ことにある。
において、異常凝集粒子を可及的に低減した研磨剤を被
研磨物の表面に供給することができ、これによって研磨
製品の歩留りを向上せしめることができる半導体製造用
研磨剤の供給装置を提供することにある。また、本発明
の目的は、半導体製造工程において、異常凝集粒子を可
及的に低減した研磨剤を被研磨物の表面に供給すること
ができ、これによって研磨製品の歩留りを向上せしめる
ことができる半導体製造用研磨剤の供給方法を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、半
導体製造用の研磨剤を貯蔵する貯蔵タンクと、この貯蔵
タンクから被研磨物に研磨剤を供給するノズルまで研磨
剤を導く供給ラインを有する半導体製造用研磨剤の供給
装置であり、上記貯蔵タンク又は供給ラインには、研磨
剤に超音波を作用させる超音波付与手段が付設されてい
ることを特徴とする半導体製造用研磨剤の供給装置であ
る。また、本発明は、半導体製造用の研磨剤を被研磨物
に供給するに際し、被研磨物への供給に先駆けて研磨剤
に超音波を作用させる、半導体製造用研磨剤の供給方法
である。
導体製造用の研磨剤を貯蔵する貯蔵タンクと、この貯蔵
タンクから被研磨物に研磨剤を供給するノズルまで研磨
剤を導く供給ラインを有する半導体製造用研磨剤の供給
装置であり、上記貯蔵タンク又は供給ラインには、研磨
剤に超音波を作用させる超音波付与手段が付設されてい
ることを特徴とする半導体製造用研磨剤の供給装置であ
る。また、本発明は、半導体製造用の研磨剤を被研磨物
に供給するに際し、被研磨物への供給に先駆けて研磨剤
に超音波を作用させる、半導体製造用研磨剤の供給方法
である。
【００１１】本発明が適用される研磨剤については、そ
れが半導体製造工程で被研磨物の表面研磨に用いられる
通常０．０１〜５０μｍの極めて微細な砥粒を所定の分
散媒中に分散させたものであり、その組成は、砥粒とそ
の分散媒からなるものであり、そのまま被研磨物の研磨
に使用できる使用時濃度の組成に調製されているもので
もよく、また、使用直前に希釈して使用する高濃度の組
成に調製されているものでもよい。
れが半導体製造工程で被研磨物の表面研磨に用いられる
通常０．０１〜５０μｍの極めて微細な砥粒を所定の分
散媒中に分散させたものであり、その組成は、砥粒とそ
の分散媒からなるものであり、そのまま被研磨物の研磨
に使用できる使用時濃度の組成に調製されているもので
もよく、また、使用直前に希釈して使用する高濃度の組
成に調製されているものでもよい。
【００１２】この研磨剤を構成する砥粒としては、特に
制限されるものではなく、沈降性シリカ、ヒュームドシ
リカ、コロイダルシリカ、合成シリカ等のシリカ系砥粒
や、アルミナ系砥粒、酸化セリウム系砥粒、ジルコニア
系砥粒等、従来より知られているものを挙げることがで
き、また、分散媒についても、特に制限されるものでは
なく、ＫＯＨ水溶液やＮＨ4 ＯＨ水溶液等の電解質水溶
液や、Ｈ2 Ｏ2 水溶液等をベースとしたものや、これら
の水溶液に界面活性剤等の適当な第三成分を添加したも
の等、従来より知られているものを挙げることができ
る。
制限されるものではなく、沈降性シリカ、ヒュームドシ
リカ、コロイダルシリカ、合成シリカ等のシリカ系砥粒
や、アルミナ系砥粒、酸化セリウム系砥粒、ジルコニア
系砥粒等、従来より知られているものを挙げることがで
き、また、分散媒についても、特に制限されるものでは
なく、ＫＯＨ水溶液やＮＨ4 ＯＨ水溶液等の電解質水溶
液や、Ｈ2 Ｏ2 水溶液等をベースとしたものや、これら
の水溶液に界面活性剤等の適当な第三成分を添加したも
の等、従来より知られているものを挙げることができ
る。
【００１３】また、本発明が適用される研磨剤の供給装
置については、少なくとも研磨剤を貯蔵する貯蔵タンク
と、研磨剤を研磨盤上に吐出するノズルと、上記貯蔵タ
ンクからノズルまで研磨剤を導く供給ラインとを備えて
いれば、特に制限はなく、貯蔵タンクについては、１つ
の貯蔵タンクのみで構成されていてもよく、また、直列
及び／又は並列に２つ以上の複数の貯蔵タンクで構成さ
れていてもよい。また、貯蔵タンクについては、研磨剤
を拡販するための攪拌翼を備えていてもよく、更に、研
磨剤の攪拌を行うための循環路とポンプからなる循環系
を備えていてもよい。
置については、少なくとも研磨剤を貯蔵する貯蔵タンク
と、研磨剤を研磨盤上に吐出するノズルと、上記貯蔵タ
ンクからノズルまで研磨剤を導く供給ラインとを備えて
いれば、特に制限はなく、貯蔵タンクについては、１つ
の貯蔵タンクのみで構成されていてもよく、また、直列
及び／又は並列に２つ以上の複数の貯蔵タンクで構成さ
れていてもよい。また、貯蔵タンクについては、研磨剤
を拡販するための攪拌翼を備えていてもよく、更に、研
磨剤の攪拌を行うための循環路とポンプからなる循環系
を備えていてもよい。
【００１４】本発明においては、上記貯蔵タンク又は供
給ラインに、研磨剤に超音波を作用させるための超音波
付与手段を付設し、研磨剤を被研磨物に供給する前に研
磨剤に超音波を作用させ、これによって研磨剤中に発生
した異常凝集粒子を解砕する。ここで、解砕とは、研磨
剤中で粒子（砥粒）の一部が凝集して発生した凝集粒子
を砕いて元の粒子に分解することをいい、ほぼ研磨剤調
製時と同じ平均分子量及び粒度分布に復帰せしめること
をいう。
給ラインに、研磨剤に超音波を作用させるための超音波
付与手段を付設し、研磨剤を被研磨物に供給する前に研
磨剤に超音波を作用させ、これによって研磨剤中に発生
した異常凝集粒子を解砕する。ここで、解砕とは、研磨
剤中で粒子（砥粒）の一部が凝集して発生した凝集粒子
を砕いて元の粒子に分解することをいい、ほぼ研磨剤調
製時と同じ平均分子量及び粒度分布に復帰せしめること
をいう。
【００１５】また、本発明で使用する超音波付与手段に
ついては、研磨剤の貯蔵タンク及び／又は研磨剤を研磨
盤上方のノズルまで導く供給ラインに設けることができ
るものであれば、特に制限されるものではなく、貯蔵タ
ンク内の研磨剤中に配設して研磨剤に直接的に超音波を
作用させる投げ込み式の超音波発生装置であっても、ま
た、貯蔵タンクの底壁下面側や側壁外面側に配設してこ
の貯蔵タンクの壁面を介して研磨剤に間接的に超音波を
作用させる据置き式の超音波発生装置であっても、更に
は、供給ラインの外部からこの供給ラインを介して研磨
剤に間接的に超音波を作用させる固定式の超音波発生装
置であってもよい。このような超音波発生装置を配置す
る位置や数についても、特に制限はなく、適宜場所を選
んで適当な数だけ配置することができる。通常は、１つ
の貯蔵タンクに１台の超音波発生装置を設ける程度で充
分であるが、貯蔵タンクの貯蔵量や研磨剤の使用量等を
考慮して、受入れ時や貯蔵タンク並びに供給ラインと併
用してもよい。
ついては、研磨剤の貯蔵タンク及び／又は研磨剤を研磨
盤上方のノズルまで導く供給ラインに設けることができ
るものであれば、特に制限されるものではなく、貯蔵タ
ンク内の研磨剤中に配設して研磨剤に直接的に超音波を
作用させる投げ込み式の超音波発生装置であっても、ま
た、貯蔵タンクの底壁下面側や側壁外面側に配設してこ
の貯蔵タンクの壁面を介して研磨剤に間接的に超音波を
作用させる据置き式の超音波発生装置であっても、更に
は、供給ラインの外部からこの供給ラインを介して研磨
剤に間接的に超音波を作用させる固定式の超音波発生装
置であってもよい。このような超音波発生装置を配置す
る位置や数についても、特に制限はなく、適宜場所を選
んで適当な数だけ配置することができる。通常は、１つ
の貯蔵タンクに１台の超音波発生装置を設ける程度で充
分であるが、貯蔵タンクの貯蔵量や研磨剤の使用量等を
考慮して、受入れ時や貯蔵タンク並びに供給ラインと併
用してもよい。
【００１６】この超音波付与手段で研磨剤に作用させる
超音波の周波数領域については、研磨剤の組成、特にそ
の平均粒度等に応じて適宜選択できるが、通常、１９Ｋ
Ｈｚから２ＭＨｚの範囲がよく、好ましくは２０〜１０
０ＫＨｚの範囲がよい。１９ＫＨｚより低いと異常凝集
粒子の解砕に時間がかかり、また、２ＭＨｚより高いと
分散されにくいという問題がある。
超音波の周波数領域については、研磨剤の組成、特にそ
の平均粒度等に応じて適宜選択できるが、通常、１９Ｋ
Ｈｚから２ＭＨｚの範囲がよく、好ましくは２０〜１０
０ＫＨｚの範囲がよい。１９ＫＨｚより低いと異常凝集
粒子の解砕に時間がかかり、また、２ＭＨｚより高いと
分散されにくいという問題がある。
【００１７】また、この超音波付与手段で研磨剤に超音
波を作用させる方法についても、特に制限はなく、超音
波を常時作用させていてもよいほか、研磨剤の供給装置
が動いている間だけ超音波を作用させていてもよく、ま
た、所定時間ごとに間隔をおいて間欠的に超音波を作用
させてもよい。
波を作用させる方法についても、特に制限はなく、超音
波を常時作用させていてもよいほか、研磨剤の供給装置
が動いている間だけ超音波を作用させていてもよく、ま
た、所定時間ごとに間隔をおいて間欠的に超音波を作用
させてもよい。
【００１８】本発明によれば、研磨剤中の異常凝集粒子
が可及的に解砕されてほぼ研磨剤調製時の平均粒径及び
粒度分布になるので、超音波付与手段とノズルとの間に
基準粒径より大きい粒子を除去するフィルターを配設
し、研磨剤を被研磨物に供給する直前に残留する異常凝
集粒子や外部から不可避的に混入する混入粒子（パーテ
ィクル）等からなる基準粒径より大きい粒子を分離除去
し、研磨製品の歩留りをより一層向上せしめることがで
き、また、フィルターの有効使用期間を延長せしめるこ
とができる。
が可及的に解砕されてほぼ研磨剤調製時の平均粒径及び
粒度分布になるので、超音波付与手段とノズルとの間に
基準粒径より大きい粒子を除去するフィルターを配設
し、研磨剤を被研磨物に供給する直前に残留する異常凝
集粒子や外部から不可避的に混入する混入粒子（パーテ
ィクル）等からなる基準粒径より大きい粒子を分離除去
し、研磨製品の歩留りをより一層向上せしめることがで
き、また、フィルターの有効使用期間を延長せしめるこ
とができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の第
一の実施形態に係る研磨剤の供給装置が適用された化学
的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）の概念図であり、基本的
には、所定の組成に調製された研磨剤を導入する移送ラ
イン1aと攪拌翼1bを備えた研磨剤の貯蔵タンク１と、上
面に研磨布2aが貼着され、また、下部に回転手段2bを備
えた研磨盤２と、この研磨盤２の回転方向とは逆方向に
回転する回転手段3aを備え、被研磨物である半導体用ウ
エハＷを保持して研磨布2a上にウエハＷを圧接する加圧
ヘッド３と、上記研磨盤２の上方に位置して研磨布2a上
の所定の位置に研磨剤を供給するノズル４と、上記貯蔵
タンク１からノズル４に研磨剤を供給する供給ライン５
と、ノズル４から研磨布2a上に供給されなかった研磨剤
を貯蔵タンク１に戻す循環ライン６とで構成されてい
る。
明の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の第
一の実施形態に係る研磨剤の供給装置が適用された化学
的機械研磨装置（ＣＭＰ装置）の概念図であり、基本的
には、所定の組成に調製された研磨剤を導入する移送ラ
イン1aと攪拌翼1bを備えた研磨剤の貯蔵タンク１と、上
面に研磨布2aが貼着され、また、下部に回転手段2bを備
えた研磨盤２と、この研磨盤２の回転方向とは逆方向に
回転する回転手段3aを備え、被研磨物である半導体用ウ
エハＷを保持して研磨布2a上にウエハＷを圧接する加圧
ヘッド３と、上記研磨盤２の上方に位置して研磨布2a上
の所定の位置に研磨剤を供給するノズル４と、上記貯蔵
タンク１からノズル４に研磨剤を供給する供給ライン５
と、ノズル４から研磨布2a上に供給されなかった研磨剤
を貯蔵タンク１に戻す循環ライン６とで構成されてい
る。
【００２０】そして、この第一の実施形態においては、
上記貯蔵タンク１の底壁下面側に超音波発生装置7aが配
設されており、この貯蔵タンク１内に貯蔵された研磨剤
に対して、この研磨剤が研磨盤２の研磨布2a上に供給さ
れる前に、貯蔵タンク１の底壁を介して所定周波数の超
音波を間接的に作用させることができるようになってい
る。
上記貯蔵タンク１の底壁下面側に超音波発生装置7aが配
設されており、この貯蔵タンク１内に貯蔵された研磨剤
に対して、この研磨剤が研磨盤２の研磨布2a上に供給さ
れる前に、貯蔵タンク１の底壁を介して所定周波数の超
音波を間接的に作用させることができるようになってい
る。
【００２１】この第一の実施形態では、超音波発生装置
7aが貯蔵タンク１の底壁下面側に配設されて研磨剤に間
接的に超音波を作用させることができるようになってい
るが、この超音波発生装置7aの設置位置については、こ
れに限定されるものではなく、貯蔵タンク１の側壁外面
側に配置してもよく、また、供給ライン５に超音波発生
装置7aを配設し、この供給ライン５内を流れる研磨剤に
間接的に超音波を作用させるようにしてもよい。更に、
これら貯蔵タンク１の底壁下面側や側壁外面側に、更に
は供給ライン５に、複数の超音波発生装置7aを配設して
もよい。
7aが貯蔵タンク１の底壁下面側に配設されて研磨剤に間
接的に超音波を作用させることができるようになってい
るが、この超音波発生装置7aの設置位置については、こ
れに限定されるものではなく、貯蔵タンク１の側壁外面
側に配置してもよく、また、供給ライン５に超音波発生
装置7aを配設し、この供給ライン５内を流れる研磨剤に
間接的に超音波を作用させるようにしてもよい。更に、
これら貯蔵タンク１の底壁下面側や側壁外面側に、更に
は供給ライン５に、複数の超音波発生装置7aを配設して
もよい。
【００２２】図２は、本発明の第二の実施形態に係る研
磨剤の供給装置が適用された研磨剤の調製装置であり、
必要に応じて研磨剤を製造し、調整し、希釈し、貯蔵
し、また、供給する等の用途に用いられ、研磨装置への
供給ラインを有して調製した研磨剤を直接に研磨装置へ
供給できるようにしてもよいほか、必要により、例えば
図１のＣＭＰ装置の貯蔵タンク１に研磨剤を供給する装
置としても用いられる。
磨剤の供給装置が適用された研磨剤の調製装置であり、
必要に応じて研磨剤を製造し、調整し、希釈し、貯蔵
し、また、供給する等の用途に用いられ、研磨装置への
供給ラインを有して調製した研磨剤を直接に研磨装置へ
供給できるようにしてもよいほか、必要により、例えば
図１のＣＭＰ装置の貯蔵タンク１に研磨剤を供給する装
置としても用いられる。
【００２３】この第二の実施形態において、研磨剤の調
製装置は、受入ライン8aから高濃度の研磨剤を受け入れ
て循環攪拌をする混合槽８と、この混合槽８から抜き出
された高濃度の研磨剤を移送ライン9aを介して受け入
れ、この高濃度の研磨剤を純水で希釈すると共に、濃度
調整された研磨剤を供給ライン9bを介して図示外の研磨
装置に供給する希釈槽９と、これら混合槽８と希釈槽９
との間の移送ライン9aに配設され、混合槽８を循環す
る、あるいは、この混合槽８から希釈槽９に移送される
研磨剤中の基準粒径より大きな粒子（異常凝集粒子や混
入粒子）を分離除去するフィルター10とで構成されてい
る。そして、上記混合槽８と希釈槽９には、それぞれ攪
拌翼8b, 9cが設けられていると共に、槽内の研磨剤を循
環させることができるように循環ライン8c, 9dが設けら
れており、また、受入ライン8a、移送ライン9a、及び供
給ライン9bにはそれぞれ研磨剤用のポンプ11, 12, 13が
設けられている。なお、上記希釈槽９には、純水を供給
する純水供給ライン14が設けられている。
製装置は、受入ライン8aから高濃度の研磨剤を受け入れ
て循環攪拌をする混合槽８と、この混合槽８から抜き出
された高濃度の研磨剤を移送ライン9aを介して受け入
れ、この高濃度の研磨剤を純水で希釈すると共に、濃度
調整された研磨剤を供給ライン9bを介して図示外の研磨
装置に供給する希釈槽９と、これら混合槽８と希釈槽９
との間の移送ライン9aに配設され、混合槽８を循環す
る、あるいは、この混合槽８から希釈槽９に移送される
研磨剤中の基準粒径より大きな粒子（異常凝集粒子や混
入粒子）を分離除去するフィルター10とで構成されてい
る。そして、上記混合槽８と希釈槽９には、それぞれ攪
拌翼8b, 9cが設けられていると共に、槽内の研磨剤を循
環させることができるように循環ライン8c, 9dが設けら
れており、また、受入ライン8a、移送ライン9a、及び供
給ライン9bにはそれぞれ研磨剤用のポンプ11, 12, 13が
設けられている。なお、上記希釈槽９には、純水を供給
する純水供給ライン14が設けられている。
【００２４】そして、この第二の実施形態においては、
上記混合槽８及び希釈槽９の槽内にそれぞれ超音波発生
装置7bが配設されており、これら混合槽８及び希釈槽９
内の研磨剤に対して、この研磨剤が研磨装置に供給され
る前に、所定周波数の超音波を直接的に作用させること
ができるようになっている。
上記混合槽８及び希釈槽９の槽内にそれぞれ超音波発生
装置7bが配設されており、これら混合槽８及び希釈槽９
内の研磨剤に対して、この研磨剤が研磨装置に供給され
る前に、所定周波数の超音波を直接的に作用させること
ができるようになっている。
【００２５】この第二の実施形態では、超音波発生装置
7bが混合槽８及び希釈槽９の槽内に配設されて研磨剤に
直接的に超音波を作用させることができるようになって
いるが、これに限定されるものではなく、混合槽８や希
釈槽９の底壁下面側や側壁外面側に図示外の超音波発生
装置を配設して研磨剤に間接的に超音波を作用させるこ
とができるようにしてもよく、また、移送ライン9aや供
給ライン9bに超音波発生装置を配設して研磨剤に間接的
に超音波を作用させるようにしてもよい。更に、研磨剤
に直接的に超音波を作用させる超音波発生装置7bと直接
的に超音波を作用させる超音波発生装置とを適宜組み合
わせて配設してもよい。
7bが混合槽８及び希釈槽９の槽内に配設されて研磨剤に
直接的に超音波を作用させることができるようになって
いるが、これに限定されるものではなく、混合槽８や希
釈槽９の底壁下面側や側壁外面側に図示外の超音波発生
装置を配設して研磨剤に間接的に超音波を作用させるこ
とができるようにしてもよく、また、移送ライン9aや供
給ライン9bに超音波発生装置を配設して研磨剤に間接的
に超音波を作用させるようにしてもよい。更に、研磨剤
に直接的に超音波を作用させる超音波発生装置7bと直接
的に超音波を作用させる超音波発生装置とを適宜組み合
わせて配設してもよい。
【００２６】以上の第一及び第二の実施形態で示すよう
に、半導体製造用の研磨剤を被研磨物に供給するに際
し、被研磨物への供給に先駆けて研磨剤に超音波を作用
させることにより、研磨剤中に発生した異常凝集粒子を
可及的に解砕することができ、これによって研磨剤を被
研磨物に作用させる際に研磨剤調製時の砥粒が有する平
均粒径及び粒度分布を略再現することができ、研磨速度
にバラツキが生じたり、研磨製品の表面を損傷して製品
歩留りが低下するという問題を解決することができる。
に、半導体製造用の研磨剤を被研磨物に供給するに際
し、被研磨物への供給に先駆けて研磨剤に超音波を作用
させることにより、研磨剤中に発生した異常凝集粒子を
可及的に解砕することができ、これによって研磨剤を被
研磨物に作用させる際に研磨剤調製時の砥粒が有する平
均粒径及び粒度分布を略再現することができ、研磨速度
にバラツキが生じたり、研磨製品の表面を損傷して製品
歩留りが低下するという問題を解決することができる。
【００２７】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を具体的に説明する。
を具体的に説明する。
【００２８】〔実施例１及び比較例１〕図２に示す研磨
剤の調製装置を用い、砥粒としてシリカ系砥粒のヒュー
ムドシリカを、また、分散媒としてＮＨ4 ＯＨ水溶液を
それぞれ用い、このＮＨ4 ＯＨ水溶液中にヒュームドシ
リカを均一に分散させて研磨剤を調製した。このように
して調製された正常な研磨剤について、粒度分布計（島
津製作所製SALS-2000-98A2:V1.01）を用いて、粒子径
（μｍ）−相対粒子量Ｑ３（％）−差分値ｑ３（％）で
表される粒度分布を測定した。結果を図３に示す。
剤の調製装置を用い、砥粒としてシリカ系砥粒のヒュー
ムドシリカを、また、分散媒としてＮＨ4 ＯＨ水溶液を
それぞれ用い、このＮＨ4 ＯＨ水溶液中にヒュームドシ
リカを均一に分散させて研磨剤を調製した。このように
して調製された正常な研磨剤について、粒度分布計（島
津製作所製SALS-2000-98A2:V1.01）を用いて、粒子径
（μｍ）−相対粒子量Ｑ３（％）−差分値ｑ３（％）で
表される粒度分布を測定した。結果を図３に示す。
【００２９】次に、この図３に示す粒度分布を有する研
磨剤を室温下に６ヵ月間放置した後の異常な研磨剤を、
図２に示す調製装置の混合槽８内に装入し、超音波発生
装置7bを停止させた状態で、攪拌翼8bによるプロペラ攪
拌及び循環ライン8cによる循環攪拌を行い（従来型攪
拌）、３分経過後、５分経過後、及び７分経過後にそれ
ぞれ研磨剤をサンプリングし、各研磨剤について、上記
と同様にして粒度分布を測定した。結果を図４〜図６に
示す。この結果から明らかなように、プロペラ攪拌及び
循環攪拌のみの従来型攪拌によっては、発生した０．５
μｍ以上の粒径を有する異常凝集粒子をほとんど解砕で
きないことが判明した。
磨剤を室温下に６ヵ月間放置した後の異常な研磨剤を、
図２に示す調製装置の混合槽８内に装入し、超音波発生
装置7bを停止させた状態で、攪拌翼8bによるプロペラ攪
拌及び循環ライン8cによる循環攪拌を行い（従来型攪
拌）、３分経過後、５分経過後、及び７分経過後にそれ
ぞれ研磨剤をサンプリングし、各研磨剤について、上記
と同様にして粒度分布を測定した。結果を図４〜図６に
示す。この結果から明らかなように、プロペラ攪拌及び
循環攪拌のみの従来型攪拌によっては、発生した０．５
μｍ以上の粒径を有する異常凝集粒子をほとんど解砕で
きないことが判明した。
【００３０】次に、攪拌翼8bによるプロペラ攪拌及び循
環ライン8cによる循環攪拌による従来型攪拌を継続した
まま、超音波発生装置7bを作動させ、周波数４２ＫＨｚ
の超音波を研磨剤に直接作用させ（超音波併用攪拌）、
更に３分経過後、５分経過後、７分経過後、及び１０分
経過後にそれぞれ研磨剤をサンプリングし、各研磨剤に
ついて、上記と同様にして粒度分布を測定した。
環ライン8cによる循環攪拌による従来型攪拌を継続した
まま、超音波発生装置7bを作動させ、周波数４２ＫＨｚ
の超音波を研磨剤に直接作用させ（超音波併用攪拌）、
更に３分経過後、５分経過後、７分経過後、及び１０分
経過後にそれぞれ研磨剤をサンプリングし、各研磨剤に
ついて、上記と同様にして粒度分布を測定した。
【００３１】結果を図７〜図１０に示す。この結果から
明らかなように、本発明の超音波併用攪拌によれば、超
音波を３分間作用させた段階（図７）から明らかに異常
凝集粒子の解砕が認められ、超音波を５分間作用させた
段階（図８）では異常凝集粒子の殆どが解砕されている
のが確認され、また、超音波を７分間作用させた段階
（図９）では研磨剤調製時の図１とほとんど同じ状態に
まで復帰し、更に、超音波を１０分間作用させた段階
（図１０）でも、超音波７分間作用の場合と同様に、研
磨剤調製時と略同じ状態が維持された。
明らかなように、本発明の超音波併用攪拌によれば、超
音波を３分間作用させた段階（図７）から明らかに異常
凝集粒子の解砕が認められ、超音波を５分間作用させた
段階（図８）では異常凝集粒子の殆どが解砕されている
のが確認され、また、超音波を７分間作用させた段階
（図９）では研磨剤調製時の図１とほとんど同じ状態に
まで復帰し、更に、超音波を１０分間作用させた段階
（図１０）でも、超音波７分間作用の場合と同様に、研
磨剤調製時と略同じ状態が維持された。
【００３２】〔実施例２及び比較例２〕図２に示す研磨
剤の調製装置を用い、砥粒としてシリカ系砥粒のヒュー
ムドシリカを、また、分散媒としてＫＯＨ水溶液をそれ
ぞれ用い、このＫＯＨ水溶液中にヒュームドシリカを均
一に分散させて研磨剤を調製し、得られた研磨剤を６ヵ
月間放置した。
剤の調製装置を用い、砥粒としてシリカ系砥粒のヒュー
ムドシリカを、また、分散媒としてＫＯＨ水溶液をそれ
ぞれ用い、このＫＯＨ水溶液中にヒュームドシリカを均
一に分散させて研磨剤を調製し、得られた研磨剤を６ヵ
月間放置した。
【００３３】次に、図２の調製装置において希釈槽９側
を閉じて混合槽８のみを用い、また、フィルター10とし
て１０μｍのポアサイズを有するテフロンフィルター
（日本ポール製）を用い、研磨剤１００リットルを１ロ
ットとして各ロット毎に循環ライン8cによる２時間の循
環攪拌を行ない、放置期間（６ヵ月）に発生した異常凝
集粒子を主体とする基準粒径（１０μｍ）より大きい粒
子を分離除去し、この際に、超音波発生装置7bにより周
波数４２ＫＨｚの超音波を研磨剤に作用させた場合（超
音波併用攪拌）と超音波を作用させなかった場合（従来
型攪拌）とを比較し、フィルター10の有効使用期間に対
する影響を調べた。
を閉じて混合槽８のみを用い、また、フィルター10とし
て１０μｍのポアサイズを有するテフロンフィルター
（日本ポール製）を用い、研磨剤１００リットルを１ロ
ットとして各ロット毎に循環ライン8cによる２時間の循
環攪拌を行ない、放置期間（６ヵ月）に発生した異常凝
集粒子を主体とする基準粒径（１０μｍ）より大きい粒
子を分離除去し、この際に、超音波発生装置7bにより周
波数４２ＫＨｚの超音波を研磨剤に作用させた場合（超
音波併用攪拌）と超音波を作用させなかった場合（従来
型攪拌）とを比較し、フィルター10の有効使用期間に対
する影響を調べた。
【００３４】フィルター有効使用期間の判定は、混合槽
８が有するエアードポンプ（ポンプ12）がフィルター10
の目詰まりにより停止するか否かで行なった。結果は、
研磨剤に超音波を作用させなかった従来型攪拌の場合に
は開始から僅か１ロット目の３０分で目詰まりを起こし
たのに対し、超音波発生装置7bにより研磨剤に超音波を
作用させた超音波併用攪拌の場合には、開始から１５ロ
ット目の１７３０分まで目詰まりを起こすことなくフィ
ルター10を使用することができた。この結果、超音波発
生装置7bにより研磨剤に超音波を作用させる本発明の超
音波併用攪拌の場合には、基準粒径より大きい粒子を分
離除去するためのフィルターを併用できることが判明し
た。
８が有するエアードポンプ（ポンプ12）がフィルター10
の目詰まりにより停止するか否かで行なった。結果は、
研磨剤に超音波を作用させなかった従来型攪拌の場合に
は開始から僅か１ロット目の３０分で目詰まりを起こし
たのに対し、超音波発生装置7bにより研磨剤に超音波を
作用させた超音波併用攪拌の場合には、開始から１５ロ
ット目の１７３０分まで目詰まりを起こすことなくフィ
ルター10を使用することができた。この結果、超音波発
生装置7bにより研磨剤に超音波を作用させる本発明の超
音波併用攪拌の場合には、基準粒径より大きい粒子を分
離除去するためのフィルターを併用できることが判明し
た。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、半導体製造用の研磨剤
中に基準粒径より大きい異常凝集粒子が存在しても、こ
の異常凝集粒子を可及的に低減した状態で研磨剤を被研
磨物の表面に供給することができ、これによって半導体
製造工程での研磨製品の歩留りを向上せしめることがで
きる。
中に基準粒径より大きい異常凝集粒子が存在しても、こ
の異常凝集粒子を可及的に低減した状態で研磨剤を被研
磨物の表面に供給することができ、これによって半導体
製造工程での研磨製品の歩留りを向上せしめることがで
きる。
【図１】 図１は、本発明の第一の実施形態に係る研磨
剤の供給装置が適用された化学的機械研磨装置（ＣＭＰ
装置）を示す説明図である。
剤の供給装置が適用された化学的機械研磨装置（ＣＭＰ
装置）を示す説明図である。
【図２】 図２は、本発明の第二の実施形態に係る研磨
剤の供給装置が適用された研磨剤の調製装置を示す説明
図である。
剤の供給装置が適用された研磨剤の調製装置を示す説明
図である。
【図３】 図３は、粒度分布計で正常な研磨剤を測定し
た粒子径（μｍ）−相対粒子量Ｑ３（％）−差分値ｑ３
（％）のグラフ図である。
た粒子径（μｍ）−相対粒子量Ｑ３（％）−差分値ｑ３
（％）のグラフ図である。
【図４】 図４は、６ヵ月間放置後の異常な研磨剤につ
いて、３分間の従来型攪拌を行なった後に得られた図３
と同様のクラフ図である。
いて、３分間の従来型攪拌を行なった後に得られた図３
と同様のクラフ図である。
【図５】 図５は、異常な研磨剤について、５分間の従
来型攪拌を行なった後に得られた図３と同様のクラフ図
である。
来型攪拌を行なった後に得られた図３と同様のクラフ図
である。
【図６】 図６は、異常な研磨剤について、７分間の従
来型攪拌を行なった後に得られた図３と同様のクラフ図
である。
来型攪拌を行なった後に得られた図３と同様のクラフ図
である。
【図７】 図７は、異常な研磨剤について、本発明の超
音波併用攪拌を３分間行なった後に得られた図３と同様
のクラフ図である。
音波併用攪拌を３分間行なった後に得られた図３と同様
のクラフ図である。
【図８】 図８は、異常な研磨剤について、本発明の超
音波併用攪拌を５分間行なった後に得られた図３と同様
のクラフ図である。
音波併用攪拌を５分間行なった後に得られた図３と同様
のクラフ図である。
【図９】 図９は、異常な研磨剤について、本発明の超
音波併用攪拌を７分間行なった後に得られた図３と同様
のクラフ図である。
音波併用攪拌を７分間行なった後に得られた図３と同様
のクラフ図である。
【図１０】 図１０は、異常な研磨剤について、本発明
の超音波併用攪拌を１０分間行なった後に得られた図３
と同様のクラフ図である。
の超音波併用攪拌を１０分間行なった後に得られた図３
と同様のクラフ図である。
１…貯蔵タンク、1a…移送ライン、1b…攪拌翼、２…研
磨盤、2a…研磨布、2b…回転手段、３…加圧ヘッド、3a
…回転手段、Ｗ…半導体用ウエハ、４…ノズル、５…供
給ライン、６…循環ライン、7a,7b …超音波発生装置、
８…混合槽、8a…受入ライン、8b, 9c…攪拌翼、8c, 9d
…循環ライン、９…希釈槽、9a…移送ライン、9b…供給
ライン、10…フィルター、11, 12, 13…ポンプ、14…純
水供給ライン。
磨盤、2a…研磨布、2b…回転手段、３…加圧ヘッド、3a
…回転手段、Ｗ…半導体用ウエハ、４…ノズル、５…供
給ライン、６…循環ライン、7a,7b …超音波発生装置、
８…混合槽、8a…受入ライン、8b, 9c…攪拌翼、8c, 9d
…循環ライン、９…希釈槽、9a…移送ライン、9b…供給
ライン、10…フィルター、11, 12, 13…ポンプ、14…純
水供給ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AC01 AC04 CB03 CB05 CB10 DA10 DA17
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体製造用の研磨剤を貯蔵する貯蔵タ
ンクと、この貯蔵タンクから被研磨物に研磨剤を供給す
るノズルまで研磨剤を導く供給ラインを有する半導体製
造用研磨剤の供給装置であり、上記貯蔵タンク又は供給
ラインには、研磨剤に超音波を作用させる超音波付与手
段が付設されていることを特徴とする半導体製造用研磨
剤の供給装置。 - 【請求項２】 超音波付与手段とノズルとの間に基準粒
径より大きい粒子を除去するフィルターが配設されてい
る請求項１に記載の半導体製造用研磨剤の供給装置。 - 【請求項３】 超音波付与手段が、貯蔵タンクの底壁下
面側及び／又は側壁外面側に配設されて研磨剤に間接的
に超音波を作用させる超音波発生装置である請求項１又
は２に記載の半導体製造用研磨剤の供給装置。 - 【請求項４】 超音波付与手段が、供給ラインの外側に
配設されて研磨剤に間接的に超音波を作用させる超音波
発生装置である請求項１又は２に記載の半導体製造用研
磨剤の供給装置。 - 【請求項５】 超音波付与手段が、貯蔵タンク内に配設
されて研磨剤に直接的に超音波を作用させる超音波発生
装置である請求項１又は２に記載の半導体製造用研磨剤
の供給装置。 - 【請求項６】 超音波付与手段で研磨剤に作用させる超
音波が１９ＫＨｚから２ＭＨｚの範囲の周波数を有する
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体製造用研磨剤の
供給装置。 - 【請求項７】 半導体製造用の研磨剤を被研磨物に供給
するに際し、被研磨物への供給に先駆けて研磨剤に超音
波を作用させることを特徴とする半導体製造用研磨剤の
供給方法。 - 【請求項８】 超音波を作用させた後の研磨剤を、基準
粒径より大きい粒子を除去するフィルターで濾過した後
に、被研磨物に供給する請求項７に記載の半導体製造用
研磨剤の供給方法。
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| JP9541199A JP2000288914A (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 半導体製造用研磨剤の供給装置及び供給方法 |
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