JP2001225260A - Chemical mechanical polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体表面を平坦に
研磨する装置に係り、特に化学機械研磨法を使用した石
英マスク基板表面、半導体ウェハ表面等の化学機械研磨
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for polishing a semiconductor surface flat, and more particularly to an apparatus for polishing a quartz mask substrate surface, a semiconductor wafer surface and the like using a chemical mechanical polishing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は被研磨物の断面の一部詳細図であ
る。具体的には被研磨物は半導体ウェハ６であって、こ
の半導体ウェハ６は直径約８インチの円板状である。し
かし図３は説明を理解し易いように半導体ウェハ６の一
部断面図を示している。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a partially detailed view of a section of an object to be polished. Specifically, the object to be polished is a semiconductor wafer 6, and the semiconductor wafer 6 is a disk having a diameter of about 8 inches. However, FIG. 3 shows a partial cross-sectional view of the semiconductor wafer 6 for easy understanding of the description.
【０００３】この半導体ウェハ６は表面に厚さ１０００
０オングストロームの銅からなる研磨層６１と絶縁層の
２層から構成されている。そして絶縁層の中にビアホー
ルを介して配線層が互いに導電接続されている。This semiconductor wafer 6 has a thickness of 1000 on its surface.
It is composed of two layers, a polishing layer 61 made of copper of 0 Å and an insulating layer. The wiring layers are conductively connected to each other through the via holes in the insulating layer.
【０００４】半導体表面の研磨層６１の研磨方法は一般
的に化学機械研磨（chemical mechanical polishing 以
降ＣＭＰと略す）方法によって表面を平坦に研磨され
る。The polishing method for the polishing layer 61 on the semiconductor surface is generally such that the surface is polished flat by a chemical mechanical polishing (hereinafter abbreviated as CMP) method.
【０００５】このＣＭＰ方法を使用したＣＭＰ装置は、
装置内蔵の研磨プレートと半導体ウェハとを回転させな
がら、半導体ウェハの研磨面に研磨剤を供給して、研磨
プレートと半導体とを押圧する。そして半導体表面の銅
を下層の絶縁層が露出するまで平坦に研磨する。詳細に
は、研磨剤に含まれる砥粒が半導体銅表面の不導体膜を
除去し、換言すると機械研磨を行って、そして不導体膜
を除去された銅を研磨剤に含まれた酸化剤にて酸化銅に
変化させ、次いでこの酸化銅を研磨剤中のエッチング剤
で溶解除去する。つまり化学研磨する。A CMP apparatus using this CMP method is:
A polishing agent is supplied to the polishing surface of the semiconductor wafer while rotating the polishing plate and the semiconductor wafer built in the apparatus to press the polishing plate and the semiconductor. Then, the copper on the semiconductor surface is polished flat until the underlying insulating layer is exposed. Specifically, the abrasive grains contained in the abrasive remove the non-conductive film on the surface of the semiconductor copper, in other words, perform mechanical polishing, and then remove the non-conductive film from the copper to the oxidizing agent contained in the abrasive. To change to copper oxide, and then the copper oxide is dissolved and removed with an etching agent in the polishing agent. That is, chemical polishing is performed.
【０００６】このようなＣＭＰ装置を用いて多数個の半
導体ウェハを連続して研磨作業を行なう場合は、研磨剤
に含まれる酸化剤の濃度を一定値に保つことが半導体の
配線層上の研磨量のバラツキを少なくし、研磨精度を高
める。従ってＣＭＰ方法を使用したＣＭＰ装置は研磨剤
に含まれる砥粒と酸化剤との混合比を一定値に保つこと
で酸化剤の濃度を一定値に保って研磨精度を高めてい
る。結果として配線層上の研磨層を残すことなく、そし
て配線層を必要以上に研磨し過ぎたりするディシング(d
ishing) を少なくする。When a large number of semiconductor wafers are continuously polished by using such a CMP apparatus, it is necessary to maintain the concentration of the oxidizing agent contained in the polishing agent at a constant value. Reduce variation in amount and increase polishing accuracy. Therefore, the CMP apparatus using the CMP method maintains the concentration of the oxidizing agent at a constant value by maintaining the mixing ratio between the abrasive particles contained in the abrasive and the oxidizing agent at a constant value, thereby improving the polishing accuracy. As a result, a dishing (d) that does not leave a polishing layer on the wiring layer and that the wiring layer is polished more than necessary
ishing).
【０００７】この酸化剤とスラリーの混合比を一定値に
保つ技術としては、ＣＭＰ装置に研磨液の濃度を検出す
る測定器を設けた特開平０６−１７０７２８号公報があ
る。As a technique for maintaining the mixing ratio of the oxidizing agent and the slurry at a constant value, there is JP-A-06-170728 in which a CMP device is provided with a measuring device for detecting the concentration of the polishing liquid.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の技
術では、研磨液の正確な濃度測定が難しい。また目的値
の濃度に敏速に変更できない。つまり正確な濃度管理が
難しい。従って、ディシングを発生する。However, with the technique disclosed in the above publication, it is difficult to accurately measure the concentration of the polishing liquid. In addition, the density cannot be changed to the target value quickly. That is, it is difficult to accurately control the concentration. Therefore, dishing occurs.
【０００９】本発明は、ＣＭＰ装置の正確な濃度管理を
容易にし、ディシングの発生を防止することで加工精度
を向上させることのできるＣＭＰ装置を提供することを
目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a CMP apparatus capable of facilitating accurate density management of a CMP apparatus and improving processing accuracy by preventing occurrence of dishing.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、化学研磨用の
酸化剤と機械研磨用のスラリーとを有した研磨剤にて半
導体ウェハの表面を研磨する化学機械研磨装置におい
て、半導体ウェハの表面を研磨する研磨時間を測定する
測定研磨タイマーと、規定の設定研磨タイマーとを設
け、前記測定研磨タイマーと前記設定研磨タイマーとを
比較する比較器と、前記測定研磨タイマーが前記設定研
磨タイマーより短かった時は前記研磨剤中に前記酸化剤
を補給する酸化剤補給器と、前記測定研磨タイマーが前
記設定研磨タイマーより長かった時は前記研磨剤中に前
記スラリーを補給するスラリー補給器とを設けている。
結果として、ＣＭＰ装置の酸化剤の正確な濃度管理を容
易にして、ディシングの発生を防止させることで加工精
度を向上できる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus for polishing a surface of a semiconductor wafer with an abrasive having an oxidizing agent for chemical polishing and a slurry for mechanical polishing. A measurement polishing timer for measuring a polishing time for polishing, and a prescribed setting polishing timer are provided, a comparator for comparing the measurement polishing timer and the setting polishing timer, and the measurement polishing timer is shorter than the setting polishing timer. An oxidizer replenisher that replenishes the oxidizer in the abrasive when provided, and a slurry replenisher that replenishes the slurry in the abrasive when the measured polishing timer is longer than the set polishing timer. ing.
As a result, accurate control of the concentration of the oxidizing agent in the CMP apparatus is facilitated, and processing accuracy can be improved by preventing occurrence of dishing.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】［第１の実施例］以下、本発明の
好適な実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１２】図１はＣＭＰ装置の構成図を示す。１はＣ
ＭＰ装置、２は研磨機、２１は測定研磨タイマー、２２
は設定研磨タイマー、２３はタイマー比較器、３は酸化
剤供給タンク、４はスラリー供給タンク、５は混合用タ
ンク、６は被研磨物である。FIG. 1 shows a configuration diagram of a CMP apparatus. 1 is C
MP device, 2 a polishing machine, 21 a measurement polishing timer, 22
Is a set polishing timer, 23 is a timer comparator, 3 is an oxidizing agent supply tank, 4 is a slurry supply tank, 5 is a mixing tank, and 6 is an object to be polished.
【００１３】ＣＭＰ装置１は研磨機２、酸化剤供給タン
ク３、とスラリー供給タンク４、混合用タンク５とから
大概構成されている。The CMP apparatus 1 generally comprises a polishing machine 2, an oxidant supply tank 3, a slurry supply tank 4, and a mixing tank 5.
【００１４】このうち研磨機２は図示しない研磨基台が
回転自在に設けられ、この研磨基台上に被研磨物６であ
る例えば半導体ウェハ６が回転自在に押圧載置されてい
る。この半導体ウェハ６の研磨面は混合用タンク５に接
続されたパイプにて研磨剤が適時供給されている。更に
研磨機２は半導体ウェハ６表面上の導体層が研磨され初
めから終わり（終点検出；ＥＰＤ）迄の時間を測定する
測定研磨タイマー２１と、あらかじめ研磨するのに必要
とする所定値の設定研磨タイマー２２とを内蔵してい
る。更に測定研磨タイマーと設定研磨タイマーとを比較
し大小判断した後に、酸化剤供給タンク３または、スラ
リー供給タンク４から混合用タンク５に供給を指示する
タイマー比較器２３を内蔵している。The polishing machine 2 has a polishing base (not shown) rotatably provided thereon, and a workpiece 6 such as a semiconductor wafer 6 is rotatably pressed on the polishing base. An abrasive is supplied to the polished surface of the semiconductor wafer 6 via a pipe connected to the mixing tank 5 as needed. Further, the polishing machine 2 has a measurement polishing timer 21 for measuring the time from the beginning to the end (end point detection; EPD) of the polishing of the conductor layer on the surface of the semiconductor wafer 6, and the setting and polishing of a predetermined value required for polishing in advance. A timer 22 is built in. Further, a timer comparator 23 is provided which instructs the supply from the oxidizing agent supply tank 3 or the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 after comparing the measured polishing timer with the set polishing timer and judging the size.
【００１５】次に酸化剤供給タンク３はタイマー比較器
２３の指示によって酸化剤を混合用タンク５に供給可能
となる。Next, the oxidizing agent supply tank 3 can supply the oxidizing agent to the mixing tank 5 according to an instruction from the timer comparator 23.
【００１６】更にスラリー供給タンク４はタイマー比較
器２３の指示によってスラリーを混合用タンク５に供給
可能となる。スラリーは具体的にはエッチング剤とイン
ヒビターと砥粒とから構成される。Further, the slurry supply tank 4 can supply the slurry to the mixing tank 5 according to an instruction from the timer comparator 23. The slurry is specifically composed of an etching agent, an inhibitor, and abrasive grains.
【００１７】続いて混合用タンク５は容量３０リットル
の容積を有し、酸化剤供給タンク３と接続され酸化剤が
供給され、更にスラリー供給タンク４と接続されスラリ
ーが供給されて両者を攪拌した研磨剤を研磨機２に所定
量供給する。 ＜加工条件＞研磨機２の研磨基台上に半導体ウェハ６が
１００ｒｐｍ／ｍｉｎで回転自在に、そして約２５０ｇ
／平方ｃｍで押圧載置されている。この半導体ウェハ６
の研磨面に混合用タンク５に接続されたパイプから研磨
剤を供給している。 ＜研磨剤と設定研磨タイマー＞ ・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を使用した。Subsequently, the mixing tank 5 has a capacity of 30 liters and is connected to the oxidizing agent supply tank 3 to be supplied with the oxidizing agent, and further connected to the slurry supplying tank 4 to be supplied with the slurry and to mix the two. A predetermined amount of the abrasive is supplied to the polishing machine 2. <Processing condition> The semiconductor wafer 6 is rotatable at 100 rpm / min on the polishing base of the polishing machine 2 and about 250 g.
/ Square cm. This semiconductor wafer 6
Is supplied from a pipe connected to the mixing tank 5 to the polishing surface. <Abrasive and Setting Polishing Timer> Hydrogen peroxide having a concentration of 31 w% was used as the oxidizing agent.
【００１８】・スラリーには、エッチング剤としての酢
酸と、インヒビターとしてのベンゾトリアゾールと、砥
粒としてのコロイダルシリカとから構成されている。The slurry contains acetic acid as an etching agent, benzotriazole as an inhibitor, and colloidal silica as abrasive grains.
【００１９】・設定研磨タイマーは４５０秒から５５０
秒の範囲に設定した。そして８０個の半導体ウェハ６を
化学機械研磨した。The setting polishing timer is from 450 seconds to 550
Set to the range of seconds. Then, 80 semiconductor wafers 6 were subjected to chemical mechanical polishing.
【００２０】酸化剤濃度と研磨速度の関係は、酸化剤濃
度０．３wt・% の時に研磨速度が最速となり、酸化剤濃
度が薄い状態から濃い状態になるにつれて、研磨速度は
遅くなる。但し、濃度０．３wt・% 未満では研磨は行な
われない。The relationship between the oxidizing agent concentration and the polishing rate is such that the polishing rate is the highest when the oxidizing agent concentration is 0.3 wt.%, And the polishing rate decreases as the oxidizing agent concentration changes from a low state to a high state. However, if the concentration is less than 0.3 wt.%, Polishing is not performed.
【００２１】そこで各半導体ウェハ６毎に研磨するのに
要した時間を測定研磨タイマーで測定した。そして測定
研磨タイマ２１ーと設定研磨タイマー２２とをタイマー
比較器２３が比較し大小判断する。比較結果に基づいて
測定研磨タイマーが４５０秒以下であった場合は酸化剤
の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中の酸
化剤濃度を濃くすために混合用タンク５に加えるように
した。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対しての
研磨速度が遅くなる。また測定研磨タイマーが５５０秒
以上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤
中の酸化剤濃度を薄めるためにスラリーを混合用タンク
５に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウ
エハ６に対しての研磨速度が早くなる。かくして連続的
に半導体ウェハ６の研磨を行なうに当たり１個毎の研磨
状況を研磨剤濃度にフィードバックさせているので常に
最適の研磨条件が自動的に設定されることになる。The time required for polishing each semiconductor wafer 6 was measured by a measurement polishing timer. Then, the timer comparator 23 compares the measured polishing timer 21 with the set polishing timer 22 to determine which is larger. If the measured polishing timer is 450 seconds or less based on the comparison result, hydrogen peroxide as an oxidizing agent is added from the oxidizing agent supply tank 3 to the mixing tank 5 to increase the oxidizing agent concentration in the abrasive. I made it. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. When the measured polishing timer was 550 seconds or longer, the slurry was added to the mixing tank 5 from the slurry supply tank 4 to reduce the oxidizing agent concentration in the abrasive. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased. Thus, when the semiconductor wafer 6 is continuously polished, the polishing condition of each wafer is fed back to the polishing agent concentration, so that the optimum polishing conditions are always automatically set.
【００２２】ディシング量は少ない程好ましいが半導体
の凹状の穴深さと直径から判断して半導体ウエハの不良
は最大１０００オングストローム以上とした。The smaller the amount of dishing is, the more preferable. However, judging from the depth and diameter of the concave hole of the semiconductor, the defect of the semiconductor wafer is 1000 Å or more at the maximum.
【００２３】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は４４５から５１８秒となった。そしてディ
シング量の範囲が１０００オングストロームより大きな
不良半導体ウェハは無かった。 ［第２の実施例］第２の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。 ＜研磨剤と設定研磨タイマー＞ ・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を使用した。As a result, the range of polishing time for 80 semiconductor wafers 6 was 445 to 518 seconds. There was no defective semiconductor wafer having a dicing amount range larger than 1000 angstroms. [Second Embodiment] The second embodiment differs from the first embodiment in the following points. <Abrasive and Setting Polishing Timer> Hydrogen peroxide having a concentration of 31 w% was used as the oxidizing agent.
【００２４】・スラリーとしては、エッチング剤の酢酸
と、インヒビターのトリルトリアゾール( 以下、ＴＴ
Ａ) と、砥粒のフュームドシリカとから構成されてい
る。As the slurry, acetic acid as an etching agent and tolyltriazole as an inhibitor (hereinafter referred to as TT) are used.
A) and abrasive fumed silica.
【００２５】・設定研磨タイマー；６００秒から７００
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Set polishing timer: 600 seconds to 700
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００２６】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が６００秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が７００秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is 600 seconds or less based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 700 seconds or more, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００２７】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は５９２から６６３秒となった。そしてディ
シング量の範囲が１０００オングストロームより大きな
不良半導体ウェハは無かった。 ［第３の実施例］第３の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the range of polishing time for 80 semiconductor wafers 6 was 592 to 663 seconds. There was no defective semiconductor wafer having a dicing amount range larger than 1000 angstroms. [Third Embodiment] The third embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００２８】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。Hydrogen peroxide having a concentration of 31% by weight was used as the oxidizing agent.
【００２９】・スラリーとしては、エッチング剤の酢酸
と、インヒビターのナフトトリアゾールと、砥粒のアル
ミナとから構成されている。The slurry is composed of acetic acid as an etching agent, naphthotriazole as an inhibitor, and alumina as abrasive grains.
【００３０】・設定研磨タイマー；４５０秒から５５０
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Set polishing timer: 450 seconds to 550
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００３１】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が４５０秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が５５０秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is 450 seconds or less based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 550 seconds or longer, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００３２】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は４４２から５３０秒となった。そしてディ
シング量の範囲が１０００オングストロームより大きな
不良半導体ウェハは無かった。 ［第４の実施例］第４の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the range of the polishing time for 80 semiconductor wafers 6 was 442 to 530 seconds. There was no defective semiconductor wafer having a dicing amount range larger than 1000 angstroms. [Fourth Embodiment] The fourth embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００３３】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。The hydrogen peroxide having a concentration of 31% by weight was used as the oxidizing agent.
【００３４】・スラリーとしては、エッチング剤の酢酸
と、インヒビターのベンゾトリアゾールカルボン酸と、
砥粒のコロイダルシリカとから構成されている。As the slurry, acetic acid as an etching agent, benzotriazolecarboxylic acid as an inhibitor,
It is composed of abrasive colloidal silica.
【００３５】・設定研磨タイマー；６５０秒から７５０
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Set polishing timer; 650 seconds to 750
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００３６】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が６５０秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が７５０秒以
上になった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is less than 650 seconds based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. When the measured polishing time is 750 seconds or longer, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００３７】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は６４３から７０５秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストロームより大きな不良半導
体ウェハは無かった。 ［第５の実施例］第５の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the polishing time range for the 80 semiconductor wafers 6 was 643 to 705 seconds, and there was no defective semiconductor wafer whose dishing range was larger than 1000 Å. [Fifth Embodiment] The fifth embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００３８】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。As the oxidizing agent, hydrogen peroxide having a concentration of 31% by weight was used.
【００３９】・スラリーとしては、エッチング剤のプロ
ピオン酸と、インヒビターのベンゾイミダゾールと、砥
粒のコロイダルシリカとから構成されている。The slurry is composed of propionic acid as an etching agent, benzimidazole as an inhibitor, and colloidal silica as abrasive grains.
【００４０】・設定研磨タイマー；４００秒から５００
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。・ Setting polishing timer: 400 seconds to 500
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００４１】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が４００秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が５００秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is less than 400 seconds based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 500 seconds or longer, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００４２】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は３８８から４７２秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストロームより大きな不良半導
体ウェハは無かった。 ［第６の実施例］第６の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the polishing time range for the 80 semiconductor wafers 6 was 388 to 472 seconds, and there was no defective semiconductor wafer whose dishing range was larger than 1000 Å. [Sixth Embodiment] The sixth embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００４３】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。Hydrogen peroxide having a concentration of 31 w% was used as the oxidizing agent.
【００４４】・スラリーとしては、エッチング剤のプロ
ピオン酸と、インヒビターの2-ベンゾイミダゾールチオ
ールと、砥粒のコロイダルシリカとから構成されてい
る。The slurry is composed of propionic acid as an etching agent, 2-benzimidazole thiol as an inhibitor, and colloidal silica as abrasive grains.
【００４５】・設定研磨タイマー；４５０秒から５５０
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Set polishing timer: 450 seconds to 550
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００４６】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が４５０秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が５５０秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is 450 seconds or less based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 550 seconds or longer, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００４７】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は４３９から５２４秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストロームより大きな不良半導
体ウェハは無かった。 ［第７の実施例］第７の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the range of polishing time for 80 semiconductor wafers 6 was 439 to 524 seconds, and there was no defective semiconductor wafer having a range of the dishing amount larger than 1000 Å. [Seventh Embodiment] The seventh embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００４８】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。As the oxidizing agent, hydrogen peroxide having a concentration of 31% by weight was used.
【００４９】・スラリーとしては、エッチング剤のプロ
ピオン酸と、インヒビターの2-メルカプトベンゾチアゾ
ールと、砥粒のフュームドシリカとから構成されてい
る。The slurry is composed of propionic acid as an etching agent, 2-mercaptobenzothiazole as an inhibitor, and fumed silica as abrasive grains.
【００５０】・設定研磨タイマー；４７０秒から５７０
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Set polishing timer; 470 seconds to 570
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００５１】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が４７０秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が５７０秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is less than 470 seconds based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 570 seconds or more, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the abrasive.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００５２】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は４６０から５５０秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストロームより大きな不良半導
体ウェハは無かった。 ［第８の実施例］第８の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the range of the polishing time for the 80 semiconductor wafers 6 was 460 to 550 seconds, and there was no defective semiconductor wafer having the range of the dishing amount larger than 1000 Å. [Eighth Embodiment] The eighth embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００５３】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。Hydrogen peroxide having a concentration of 31% by weight was used as the oxidizing agent.
【００５４】・スラリーとしては、エッチング剤の酢酸
と、インヒビターの2,5-ジメルカプトチアジアゾール
と、砥粒のアルミナとから構成されている。The slurry is composed of acetic acid as an etching agent, 2,5-dimercaptothiadiazole as an inhibitor, and alumina as abrasive grains.
【００５５】・設定研磨タイマー；６５０秒から７５０
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Set polishing timer: 650 seconds to 750
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００５６】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が６５０秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が７５０秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is less than 650 seconds based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 750 seconds or more, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００５７】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は６４１から７３１秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストロームより大きな不良半導
体ウェハは無かった。 ［第９の実施例］第９の実施例は第１の実施例と下記の
点が異なる。As a result, the range of the polishing time for the 80 semiconductor wafers 6 was 641 to 731 seconds, and there was no defective semiconductor wafer having the range of the dishing amount larger than 1000 Å. [Ninth Embodiment] The ninth embodiment differs from the first embodiment in the following points.
【００５８】・酸化剤には濃度３１ｗ％の過酸化水素を
使用した。As the oxidizing agent, hydrogen peroxide having a concentration of 31% by weight was used.
【００５９】・スラリーとしては、エッチング剤のプロ
ピオン酸と、インヒビターの2-ベンズオキサゾールチオ
ールと、砥粒のコロイダルシリカとから構成されてい
る。The slurry is composed of propionic acid as an etching agent, 2-benzoxazole thiol as an inhibitor, and colloidal silica as abrasive grains.
【００６０】・設定研磨タイマー；６００秒から７００
秒の範囲に設定した。しかし上記の点以外は第１の実施
例と全て同じである。Setting polishing timer: 600 seconds to 700
Set to the range of seconds. However, all the other points are the same as those of the first embodiment.
【００６１】そしてタイマー比較器２３の比較結果に基
づいて、測定研磨時間が６００秒以下であった場合は酸
化剤の過酸化水素を酸化剤供給タンク３から、研磨剤中
の酸化剤濃度を増すように混合用タンク５に加えるよう
にした。従って、次に研磨する半導体ウエハ６に対して
の研磨速度が遅くなる。また測定研磨時間が７００秒以
上であった場合はスラリー供給タンク４から、研磨剤中
の酸化剤濃度を薄めるようにスラリーを混合用タンク５
に加えるようにした。従って、次に研磨する半導体ウエ
ハ６に対しての研磨速度が早くなる。If the measured polishing time is shorter than 600 seconds based on the comparison result of the timer comparator 23, the oxidizing agent concentration is increased from the oxidizing agent supply tank 3 with the oxidizing agent hydrogen peroxide. To the mixing tank 5 as described above. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next becomes slow. If the measured polishing time is 700 seconds or more, the slurry is supplied from the slurry supply tank 4 to the mixing tank 5 so as to reduce the oxidizing agent concentration in the polishing slurry.
Was added. Therefore, the polishing rate for the semiconductor wafer 6 to be polished next is increased.
【００６２】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は５９２から６７８秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストロームより大きな不良半導
体ウェハは無かった。As a result, the range of the polishing time for 80 semiconductor wafers 6 was 592 to 678 seconds, and there was no defective semiconductor wafer having a range of the dishing amount larger than 1000 Å.
【００６３】［比較例］比較例は第１の実施例と下記の
点が異なる。比較例は上記実施例の様に半導体ウェハ６
を研磨するのに要した時間から酸化剤の濃度を調整する
のでは無く、混合用タンク５の過酸化水素の濃度を過マ
ンガン酸カリウム滴定法により測定し、濃度値が４．３
ｗｔ％を以上の場合はスラリーを混合用タンク５に加え
るようにした。また、濃度値が４．０ｗｔ％迄の場合は
過酸化水素を混合用タンク５に加えるようにした。次に
・酸化剤には過酸化水素を用いた。Comparative Example The comparative example differs from the first embodiment in the following points. The comparative example is a semiconductor wafer 6 as in the above embodiment.
Instead of adjusting the concentration of the oxidizing agent based on the time required for polishing, the concentration of hydrogen peroxide in the mixing tank 5 was measured by a potassium permanganate titration method, and the concentration was 4.3.
In the case where the amount was more than the wt%, the slurry was added to the mixing tank 5. When the concentration value was up to 4.0 wt%, hydrogen peroxide was added to the mixing tank 5. Next, hydrogen peroxide was used as the oxidizing agent.
【００６４】・スラリーとしては、エッチング剤の酢酸
と、インヒビターのベンゾトリアゾールと、砥粒のコロ
イダルシリカとから構成されている。The slurry is composed of acetic acid as an etching agent, benzotriazole as an inhibitor, and colloidal silica as abrasive grains.
【００６５】この結果、８０個の半導体ウェハ６の研磨
時間の範囲は３２８から５０６秒となり、ディシング量
の範囲が１０００オングストローム以上となった不良半
導体ウェハは１５個であった。As a result, the range of polishing time for 80 semiconductor wafers 6 was 328 to 506 seconds, and the number of defective semiconductor wafers in which the range of dishing was 1000 Å or more was 15 pieces.
【００６６】図２は各実施例の研磨時間と不良個数を示
している。FIG. 2 shows the polishing time and the number of defective parts in each embodiment.
【００６７】ディシング量は少ない程好ましいが半導体
の凹状の穴深さと直径から判断して半導体の製造不良を
最大１０００オングストロームとした。The smaller the amount of dishing is, the more preferable. However, it is judged from the depth and the diameter of the concave hole of the semiconductor that the manufacturing defect of the semiconductor is 1000 Å at the maximum.
【００６８】結果として、第１実施例から第９実施例で
は目標値とするディシング量が１０００オングストロー
ム以下になり不良個数は０であった。しかし、比較例で
は１５が不良となった。結果として、ディシング量の信
頼性を向上させることで加工精度を向上させることがで
きた。As a result, in the first to ninth embodiments, the dishing amount as the target value was less than 1000 angstroms, and the number of defects was 0. However, in the comparative example, 15 was defective. As a result, it was possible to improve the processing accuracy by improving the reliability of the dishing amount.
【００６９】[0069]
【発明の効果】本発明のＣＭＰ装置を使用すると、酸化
剤の正確な濃度管理を容易にすることができる。結果と
して、ディシングの発生を防止することで加工精度を向
上させることができる。The use of the CMP apparatus of the present invention facilitates accurate control of the concentration of the oxidizing agent. As a result, processing accuracy can be improved by preventing occurrence of dishing.
【図１】 本発明のＣＭＰ装置の構成図、FIG. 1 is a configuration diagram of a CMP apparatus of the present invention,
【図２】 各実施例の研磨時間と不良個数、FIG. 2 shows the polishing time and the number of defective pieces of each embodiment,
【図３】 被研磨物の断面の一部詳細図である。FIG. 3 is a partially detailed view of a cross section of an object to be polished.
１ ＣＭＰ装置 ２ 研磨機 ２１ 測定研磨タイマー ２２ 設定研磨タイマー ２３ タイマー比較器 ３ 酸化剤供給タンク ４ スラリー供給タンク ５ 混合用タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 CMP apparatus 2 Polisher 21 Measurement polishing timer 22 Setting polishing timer 23 Timer comparator 3 Oxidant supply tank 4 Slurry supply tank 5 Mixing tank
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧川 幸雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 福田 裕幸 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 鈴木 繁 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 山東 伸明 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 宮嶋 基守 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG15 3C058 AA07 AC04 BC02 CB01 DA12 DA17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Takigawa 4-1-1, Kamidadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Hiroyuki Fukuda 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Fujitsu Limited (72) Inventor Shigeru Suzuki 4-1-1 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Fujitsu Limited (72) Nobuaki Yamato 4-1-1 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Within Fujitsu Limited (72) Inventor Motomori Miyajima 4-1-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture F-term within Fujitsu Limited (reference) 3C047 FF08 GG15 3C058 AA07 AC04 BC02 CB01 DA12 DA17
Claims (1)
リーとを有した研磨剤にて半導体ウェハの表面を研磨す
る化学機械研磨装置において、 半導体ウェハの表面を研磨する研磨時間を測定する測定
研磨タイマーと、 規定の設定研磨タイマーとを設け、 前記測定研磨タイマーと前記設定研磨タイマーとを比較
する比較器と、 前記測定研磨タイマーが前記設定研磨タイマーより短か
った時は前記研磨剤中に前記酸化剤を補給する酸化剤補
給器と、 前記測定研磨タイマーが前記設定研磨タイマーより長か
った時は前記研磨剤中に前記スラリーを補給するスラリ
ー補給器とを設けたことを特徴とする化学機械研磨装
置。In a chemical mechanical polishing apparatus for polishing a surface of a semiconductor wafer with an abrasive having an oxidizing agent for chemical polishing and a slurry for mechanical polishing, a polishing time for polishing the surface of the semiconductor wafer is measured. A measurement polishing timer, a prescribed setting polishing timer is provided, a comparator for comparing the measurement polishing timer and the setting polishing timer, and when the measurement polishing timer is shorter than the setting polishing timer, An oxidizer replenisher for replenishing the oxidizer, and a slurry replenisher for replenishing the slurry in the abrasive when the measured polishing timer is longer than the set polishing timer. Polishing equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038008A JP2001225260A (en) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | Chemical mechanical polishing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000038008A JP2001225260A (en) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | Chemical mechanical polishing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001225260A true JP2001225260A (en) | 2001-08-21 |
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001225260A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003170034A (en) * | 2001-12-05 | 2003-06-17 | Fujitsu Ltd | Chemical liquid-feeding apparatus and slurry preparation method |
| WO2003104350A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-18 | Showa Denko K.K. | Metal polish composition, polishing method using the composition and method for producing wafer using the polishing method |
-
2000
- 2000-02-16 JP JP2000038008A patent/JP2001225260A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003170034A (en) * | 2001-12-05 | 2003-06-17 | Fujitsu Ltd | Chemical liquid-feeding apparatus and slurry preparation method |
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| WO2003104350A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-18 | Showa Denko K.K. | Metal polish composition, polishing method using the composition and method for producing wafer using the polishing method |
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