JPH09102475A - Polishing apparatus - Google Patents
Polishing apparatusInfo
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- JPH09102475A JPH09102475A JP25592095A JP25592095A JPH09102475A JP H09102475 A JPH09102475 A JP H09102475A JP 25592095 A JP25592095 A JP 25592095A JP 25592095 A JP25592095 A JP 25592095A JP H09102475 A JPH09102475 A JP H09102475A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は研磨装置に関し、特
に、半導体ウエハの表面研磨における研磨液の使用効率
の向上に適用して有効な技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus, and more particularly to a technique effectively applied to improving the efficiency of use of a polishing liquid in polishing the surface of a semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高密度半導体集積回路素子の形成プロセ
スにおいては、堆積した絶縁膜や金属膜のパターン形成
等によって半導体ウエハの表面には複雑な凹凸が生ず
る。この凹凸をそのままにして引き続きその上にパター
ン形成を行うと、リソグラフィプロセスでのパターン転
写で焦点深度外になる部分が発生して解像度不足になっ
たり、凹凸の段差部分での膜厚が不足して金属配線膜が
欠損したりするために、所望の集積度を有する半導体集
積回路が作成できない場合がある。2. Description of the Related Art In the process of forming a high-density semiconductor integrated circuit device, complicated irregularities are formed on the surface of a semiconductor wafer due to patterning of a deposited insulating film or metal film. If this unevenness is left as it is and pattern formation is continued on it, the pattern transfer in the lithographic process may cause a part outside the depth of focus, resulting in insufficient resolution, or insufficient film thickness at the uneven part of the unevenness. As a result, the metal wiring film may be damaged, so that a semiconductor integrated circuit having a desired degree of integration may not be produced.
【０００３】このような問題点を解決するための手段と
して、たとえば、株式会社工業調査会発行、「電子材
料」1993年 6月号（平成 5年 6月 1日発行）、 P58〜 P
62に記載されているように、研磨パッドの貼り付けられ
た研磨定盤に半導体ウエハを押し付けた状態で両者を相
対運動させることによって表面に形成された凹凸を研磨
し平坦にするＣＭＰ（化学的機械的研磨）技術が採用さ
れ始めている。このＣＭＰ技術による場合、研磨パッド
と半導体ウエハの界面に微細なシリカ砥粒を混ぜた研磨
液を介在させて半導体ウエハの凹凸を研磨するが、前記
刊行物にも記載されているように、この研磨液は研磨パ
ッドの表面にノズルにより供給される。As means for solving such problems, for example, published by Industrial Research Institute Co., Ltd., "Electronic Materials" June 1993 issue (issued June 1, 1993), P58-P
62, the semiconductor wafer is pressed against the polishing surface plate to which the polishing pad is attached, and the semiconductor wafer is relatively moved to polish the unevenness formed on the surface to flatten the surface. Mechanical polishing) technology is beginning to be adopted. According to the CMP technique, the unevenness of the semiconductor wafer is polished by interposing a polishing liquid mixed with fine silica abrasive grains at the interface between the polishing pad and the semiconductor wafer. The polishing liquid is supplied to the surface of the polishing pad by a nozzle.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した技術
によれば、研磨パッド上に供給された研磨液のうち、実
際に研磨パッドと半導体ウエハの界面に入り込んで半導
体ウエハの研磨に供される量はごく僅かであり、その殆
どは遠心力により回転する研磨定盤の外周部から飛散流
失することになる。この研磨液は比較的高価であり、本
発明者の調査したところによれば研磨にかかる総コスト
の３割強を占めている。However, according to the technique described above, of the polishing liquid supplied onto the polishing pad, it actually enters the interface between the polishing pad and the semiconductor wafer and is used for polishing the semiconductor wafer. The amount is very small, and most of it is scattered and lost from the outer peripheral portion of the rotating polishing platen by centrifugal force. This polishing liquid is relatively expensive, and according to the investigation by the present inventor, it accounts for more than 30% of the total polishing cost.
【０００５】したがって、研磨に供されることなく飛散
する研磨液をできるだけ減少させて消費量を抑制するこ
とができれば、研磨コストを大幅に削減することができ
る。Therefore, if the amount of the polishing liquid that is not used for polishing and scattered can be reduced as much as possible to suppress the consumption, the polishing cost can be significantly reduced.
【０００６】そこで、本発明の目的は、研磨装置におい
て用いられる研磨液の使用効率を向上させることのでき
る技術を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the use efficiency of a polishing liquid used in a polishing apparatus.
【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。[0007] The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.
【０００９】すなわち、本発明による研磨装置は、中心
軸回りに回転する研磨定盤と、この研磨定盤に貼り付け
られた研磨パッドと、研磨パッド上に研磨液を供給する
ノズルと、研磨パッドに板状ワークを加圧した状態でこ
れを研磨パッドと相対運動させ、研磨材を取り込んで板
状ワークの表面を研磨する研磨ヘッドとを有するもので
ある。研磨パッドには、研磨面側の外周部から中心部に
集まる湾曲溝が形成されている。この場合において、研
磨定盤は湾曲溝の凹部側が回転方向前方となる方向に回
転するようにし、ノズルは研磨パッドの外周部に配置す
ることが望ましい。湾曲溝としては、複数本の円弧状
溝、あるいは１または複数本の渦巻き状溝を適用するこ
とができる。そして、研磨パッドの中心部には、集まっ
た研磨液を回収するための回収孔を開口することができ
る。That is, the polishing apparatus according to the present invention comprises a polishing platen which rotates about a central axis, a polishing pad attached to the polishing platen, a nozzle for supplying a polishing liquid onto the polishing pad, and a polishing pad. And a polishing head that moves the plate-like work relative to the polishing pad in a pressurized state and takes in an abrasive to polish the surface of the plate-like work. The polishing pad is formed with curved grooves that gather from the outer peripheral portion on the polishing surface side to the central portion. In this case, it is preferable that the polishing platen is rotated in a direction in which the concave side of the curved groove is the front in the rotation direction, and the nozzle is arranged on the outer peripheral portion of the polishing pad. As the curved groove, a plurality of arc-shaped grooves, or one or a plurality of spiral grooves can be applied. Further, a recovery hole for recovering the collected polishing liquid can be opened at the center of the polishing pad.
【００１０】研磨パッドに回収孔を開口した場合には、
回収した研磨液をフィルタを通して濾過し、これに研磨
液の原液または希釈液を補充した後に当該研磨液を研磨
パッド上に戻す研磨液再生ユニットを取り付けることが
できる。この場合、研磨液の粘度、光透過率および光反
射率のうちの少なくとも１つならびに電気陰性度の検知
機能を有するセンサと、そのセンサの検知数値に基づい
て研磨液の原液または希釈液の補充量を制御する制御部
を設けるようにすることができる。When a recovery hole is opened in the polishing pad,
It is possible to attach a polishing liquid regenerating unit that filters the recovered polishing liquid through a filter, replenishes it with a stock solution or a diluent of the polishing liquid, and then returns the polishing liquid onto the polishing pad. In this case, a sensor having a function of detecting at least one of the viscosity, the light transmittance and the light reflectance of the polishing liquid and the electronegativity, and replenishing the stock liquid or the diluted liquid of the polishing liquid based on the detection value of the sensor. A control unit for controlling the amount can be provided.
【００１１】これらの場合において、板状ワークとして
は、表面に絶縁膜または金属膜が堆積された半導体ウエ
ハとすることができる。In these cases, the plate-shaped work may be a semiconductor wafer having an insulating film or a metal film deposited on the surface thereof.
【００１２】そして、このような研磨装置によれば、研
磨パッドの研磨面側に外周部から中心部に集まる湾曲溝
が形成されているので、研磨液は湾曲溝に案内される長
い時間にわたって研磨パッド上に留まることになるので
必然的に半導体ウエハに作用して研磨に供される量が増
加し、研磨液の使用効率を向上させることが可能にな
る。According to such a polishing apparatus, since the curved grooves gathering from the outer peripheral portion to the central portion are formed on the polishing surface side of the polishing pad, the polishing liquid is guided to the curved groove and is polished for a long time. Since it remains on the pad, it inevitably acts on the semiconductor wafer to increase the amount to be used for polishing, and it is possible to improve the use efficiency of the polishing liquid.
【００１３】また、湾曲溝の凹部側が回転方向前方とな
る方向に研磨定盤を回転することで研磨液は研磨パッド
の中心部に集められるようになるので、研磨液の回収が
容易になる。これにより、使用後の研磨液を研磨パッド
の中心部に開口した回収孔から回収して研磨液再生ユニ
ットで再生して再び研磨パッド上に供給することがで
き、研磨液の再利用率がアップして使用効率を向上させ
ることが可能になる。Further, since the polishing liquid is collected in the central portion of the polishing pad by rotating the polishing platen in such a manner that the concave side of the curved groove is the front in the rotational direction, the polishing liquid can be easily collected. As a result, the used polishing liquid can be recovered from the recovery hole opened at the center of the polishing pad, regenerated by the polishing liquid regenerating unit and supplied again to the polishing pad, increasing the reuse ratio of the polishing liquid. It is possible to improve the usage efficiency.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１５】図１は本発明の一実施の形態による研磨装
置の概略図、図２は図１の研磨装置における研磨パッド
を示す平面図である。FIG. 1 is a schematic view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a polishing pad in the polishing apparatus of FIG.
【００１６】図１に示すように、本発明の実施の形態に
おける研磨装置では、温度コントロールされてモータ１
により中心軸回りに回転する研磨定盤２を有している。
この研磨定盤２には発泡ポリウレタンからなるたとえば
ロデールニッタ株式会社製、品番：IC1000の研磨パッド
３が貼り付けられており、研磨パッド３には、図２に示
すように、研磨面側の外周部から中心部に集まる複数本
の円弧状溝（湾曲溝）３ａが形成されている。円弧状溝
３ａの寸法はたとえば幅 2mm、深さ 1mmでその断面形状
は矩形となっており、曲率半径は 300mmとされている。
また、そのピッチは、図２において二点鎖線で示す半導
体ウエハ（板状ワーク）４の中心の移動軌跡が直径 500
mmの場合における円周上で約22mmとされている。そし
て、研磨パッド３は、形成された円弧状溝３ａの凹部側
が回転方向前方となる方向に回転される。なお、研磨パ
ッド３は前記製品に限定されるものではなく、さらに、
発泡ポリウレタン以外であってもよい。As shown in FIG. 1, in the polishing apparatus according to the embodiment of the present invention, the temperature of the motor 1 is controlled.
Has a polishing platen 2 which rotates around the central axis.
A polishing pad 3 made of foamed polyurethane, for example, manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd., product number: IC1000, is attached to the polishing platen 2. The polishing pad 3 has an outer peripheral portion on the polishing surface side as shown in FIG. A plurality of arcuate grooves (curved grooves) 3a gathering from the center are formed. The arc-shaped groove 3a has a width of 2 mm and a depth of 1 mm, for example, and has a rectangular cross section and a radius of curvature of 300 mm.
In addition, the pitch is such that the locus of movement of the center of the semiconductor wafer (plate-like work) 4 shown by the chain double-dashed line in FIG.
It is about 22 mm on the circumference in the case of mm. Then, the polishing pad 3 is rotated in such a direction that the concave side of the formed arcuate groove 3a is the front in the rotation direction. The polishing pad 3 is not limited to the above product, and
It may be other than foamed polyurethane.
【００１７】このような研磨パッド３に対向して、半導
体ウエハ４を研磨パッド３に加圧するための研磨ヘッド
５が設けられている。この研磨ヘッド５は、真空吸着さ
れたマウンティングパッド（図示せず）を介して半導体
ウエハ４を押圧しており、また、モータ６によって自ら
研磨定盤２と同一方向に略同一回転速度で回転するよう
になっている。したがって、研磨ヘッド５に保持された
半導体ウエハ４は研磨ヘッド５および研磨定盤２の回転
によって研磨パッド３との間で相対運動される。ここ
で、研磨される半導体ウエハ４は、その表面にシリコン
酸化膜（ＳｉＯ2膜）などの絶縁膜、あるいはアルミニ
ウムなどの金属膜が堆積された半導体集積回路素子の形
成プロセスにあるもので、堆積により生じた複雑な凹凸
を研磨により平坦化するものである。なお、研磨ヘッド
５は、図１においては１台しか表されていないが、複数
台設置してあってもよい。A polishing head 5 for pressing the semiconductor wafer 4 against the polishing pad 3 is provided so as to face the polishing pad 3. The polishing head 5 presses the semiconductor wafer 4 via a vacuum-adsorbed mounting pad (not shown), and is itself rotated by a motor 6 in the same direction as the polishing platen 2 at substantially the same rotational speed. It is like this. Therefore, the semiconductor wafer 4 held by the polishing head 5 is moved relative to the polishing pad 3 by the rotation of the polishing head 5 and the polishing platen 2. Here, the semiconductor wafer 4 to be polished is in the process of forming a semiconductor integrated circuit element in which an insulating film such as a silicon oxide film (SiO 2 film) or a metal film such as aluminum is deposited on the surface of the semiconductor wafer 4. The complex unevenness caused by the above is flattened by polishing. Although only one polishing head 5 is shown in FIG. 1, a plurality of polishing heads 5 may be installed.
【００１８】研磨パッド３の外周部には、この研磨パッ
ド３上に研磨液７を供給するノズル８が配置されてい
る。ここで用いられている研磨液７は、たとえば粒径が
数百乃至数千オングストロームの二酸化ケイ素（ＳｉＯ
2 ）からなる研磨砥粒が純水に対して 5〜10重量％程度
含有されたものである。但し、ノズル８を純水供給用と
研磨砥粒供給用とに分離してこれらを別系統で供給し、
研磨パッド３上で撹拌混合するようにしてもよい。A nozzle 8 for supplying a polishing liquid 7 onto the polishing pad 3 is arranged on the outer peripheral portion of the polishing pad 3. The polishing liquid 7 used here is, for example, silicon dioxide (SiO 2) having a particle size of several hundred to several thousand angstroms.
The polishing abrasive grains of 2 ) are contained in about 5 to 10% by weight of pure water. However, the nozzle 8 is separated into one for supplying pure water and one for supplying abrasive grains, and these are supplied in different systems,
You may make it stir and mix on the polishing pad 3.
【００１９】前述のように、研磨パッド３は円弧状溝３
ａの凹部側が回転方向前方となる方向に回転するので、
研磨パッド３に供給された研磨液７は当初は遠心力によ
って径方向外方に流動するが、その後、掻き集められる
ように円弧状溝３ａに入り込む。円弧状溝３ａに入り込
んだ研磨液７は、研磨定盤２の回転に伴って生ずる空気
の粘性力および半導体ウエハ４が研磨パッド３と相対運
動することによって生ずる摩擦力により遠心力に打ち勝
ち、研磨パッド３の円弧状溝３ａに案内されて外周部か
ら長い距離を通り中心部に集められる。したがって、研
磨液７は円弧状溝３ａにより長時間にわたって研磨パッ
ド３上に存在するようになる。そして、このようにして
集まった研磨液７を回収するため、研磨パッド３の中心
部には回収孔３ｂが開口されている。As described above, the polishing pad 3 has the arcuate groove 3
Since the concave side of a rotates in the front direction of rotation,
The polishing liquid 7 supplied to the polishing pad 3 initially flows radially outward by a centrifugal force, but thereafter enters the arc-shaped groove 3a so as to be scraped. The polishing liquid 7 that has entered the arc-shaped groove 3a overcomes the centrifugal force due to the viscous force of the air generated by the rotation of the polishing platen 2 and the frictional force generated by the relative movement of the semiconductor wafer 4 with the polishing pad 3, and the polishing is performed. It is guided by the arcuate groove 3a of the pad 3, passes through a long distance from the outer peripheral portion, and is collected in the central portion. Therefore, the polishing liquid 7 stays on the polishing pad 3 for a long time due to the arcuate groove 3a. In order to collect the polishing liquid 7 collected in this way, a recovery hole 3b is opened at the center of the polishing pad 3.
【００２０】この回収孔３ｂには研磨液再生ユニット１
０が取り付けられており、再生された研磨液７はノズル
９から研磨パッド３上に再供給される。The polishing liquid regenerating unit 1 is provided in the recovery hole 3b.
0 is attached, and the regenerated polishing liquid 7 is re-supplied onto the polishing pad 3 from the nozzle 9.
【００２１】すなわち、回収孔３ｂには回収槽１１が接
続されており、研磨液７は回収孔３ｂを通って回収槽１
１に溜められるようになっている。この回収槽１１には
撹拌スクリュ１２が設置されており、塊状に結合した研
磨砥粒を破砕するために研磨液７はこの撹拌スクリュ１
２により常時撹拌されている。That is, a recovery tank 11 is connected to the recovery hole 3b, and the polishing liquid 7 passes through the recovery hole 3b to recover the recovery tank 1
It can be stored in 1. A stirring screw 12 is installed in the recovery tank 11, and the polishing liquid 7 is used for crushing the abrasive grains bonded in a lump.
It is constantly stirred by 2.
【００２２】回収槽１１の流出側にはフィルタ１３が設
置されており、研磨液７はフィルタ１３に通されること
で液中の異物や研磨砥粒の塊が除去される。A filter 13 is installed on the outflow side of the recovery tank 11, and the polishing liquid 7 is passed through the filter 13 to remove foreign matters and lumps of polishing abrasive grains in the liquid.
【００２３】このようなフィルタ１３を介し、回収槽１
１には再生槽１４が接続されており、フィルタ１３で濾
過された研磨液７は再生槽１４に送られる。この再生槽
１４にはセンサ１５が設置され、研磨液７の粘度および
電気陰性度が計測されるようになっている。センサ１５
は補充タンク１６から再生槽１４に向かう配管１７に設
置されたバルブ１８の開閉を行う制御部１９に接続され
ている。そして、制御部１９ではセンサ１５での測定値
を適正値と比較して過不足の判定を行い、この判定に基
づいて研磨液７の原液または希釈液を補充タンク１６よ
り供給追加して研磨液７の再生を行うようになってい
る。再生槽１４にも撹拌スクリュ２０が取り付けられて
おり、補充後の研磨液７が均質化される。なお、純水に
対して研磨砥粒がごく僅かしか含有していないことから
粘度計測が困難な場合が想定されるが、このような場合
には、研磨液７の光透過率や光反射率を検知するように
してもよい。また、回収槽１１に研磨液７の粘度を計測
するセンサを設け、回収槽１１の段階で希釈液を必要量
供給するようにしてもよい。Through the filter 13 as described above, the recovery tank 1
A regeneration tank 14 is connected to the polishing apparatus 1, and the polishing liquid 7 filtered by the filter 13 is sent to the regeneration tank 14. A sensor 15 is installed in the regeneration tank 14 so that the viscosity and electronegativity of the polishing liquid 7 can be measured. Sensor 15
Is connected to a control unit 19 that opens and closes a valve 18 installed in a pipe 17 extending from the replenishment tank 16 to the regeneration tank 14. Then, the control unit 19 compares the measured value of the sensor 15 with an appropriate value to determine excess or deficiency, and based on this determination, the stock solution or the diluted solution of the polishing liquid 7 is additionally supplied from the replenishment tank 16 to add the polishing liquid. 7 are played. A stirring screw 20 is also attached to the regenerating tank 14, and the polishing liquid 7 after replenishing is homogenized. It should be noted that it may be difficult to measure the viscosity because the amount of polishing abrasive particles contained in pure water is very small. In such a case, the light transmittance and the light reflectance of the polishing liquid 7 may be reduced. May be detected. Further, a sensor for measuring the viscosity of the polishing liquid 7 may be provided in the recovery tank 11 so that a required amount of the diluting liquid is supplied at the stage of the recovery tank 11.
【００２４】再生槽１４の流出側には研磨パッド３の外
周位置に配置されたノズル９が接続されている。したが
って、このような構造の研磨液再生ユニット１０により
再生された研磨液７は、前述のようにノズル９を通して
研磨パッド３上に再び供給される。なお、再生した研磨
液７と未使用の新しい研磨液７との経路を集合化し、一
つのノズルから研磨パッド３上に供給するようにしても
よい。On the outflow side of the regeneration tank 14, a nozzle 9 arranged at the outer peripheral position of the polishing pad 3 is connected. Therefore, the polishing liquid 7 regenerated by the polishing liquid regenerating unit 10 having such a structure is supplied again onto the polishing pad 3 through the nozzle 9 as described above. The paths of the regenerated polishing liquid 7 and the unused new polishing liquid 7 may be collected and supplied onto the polishing pad 3 from one nozzle.
【００２５】このような研磨装置により、表面に絶縁膜
や金属膜の堆積された半導体ウエハ４は次のようにして
平坦化される。With such a polishing apparatus, the semiconductor wafer 4 having an insulating film or a metal film deposited on its surface is flattened as follows.
【００２６】先ず、たとえば２μｍ厚のシリコン酸化膜
の形成された半導体ウエハ４を研磨ヘッド５に設置して
これを圧力500g/cm 2 で研磨パッド３の貼り付けられた
研磨定盤２へ加圧し、毎分 0.2リッタの割合で研磨パッ
ド３の外周部に研磨液７を供給しながら研磨定盤２と研
磨ヘッド５とを回転させる。研磨定盤２の回転数は 20r
pm、研磨ヘッド５の回転数 20rpmとし、研磨時間は約７
分とする。前述のように、研磨定盤２の回転方向は、こ
れに貼り付けられた研磨パッド３の円弧状溝３ａの凹部
側が回転方向前方となる方向であり、研磨ヘッド５の回
転方向はこれと同一方向である。この場合、研磨ヘッド
５の外径は研磨定盤２の外径より小さいため、該半導体
ウエハ４はどの位置においても研磨定盤２の回転を制止
するように研磨パッド５を摺動する。但し、研磨条件は
これらの数値に限定されるものではなく、上記条件を満
たす範囲において自由に設定することができる。また、
絶縁膜の膜種もシリコン酸化膜に限定されるものではな
く、膜厚も２μｍ程度である必要はない。なお、研磨対
象は金属膜でもよいことは勿論である。First, for example, a semiconductor wafer 4 on which a silicon oxide film having a thickness of 2 μm is formed is placed on a polishing head 5 and this is pressed at a pressure of 500 g / cm 2 onto a polishing platen 2 to which a polishing pad 3 is attached. The polishing surface plate 2 and the polishing head 5 are rotated while supplying the polishing liquid 7 to the outer peripheral portion of the polishing pad 3 at a rate of 0.2 liters per minute. The number of rotations of the polishing platen 2 is 20r
pm, the number of revolutions of the polishing head 5 is 20 rpm, and the polishing time is about 7
Minutes. As described above, the rotation direction of the polishing platen 2 is such that the concave side of the arcuate groove 3a of the polishing pad 3 attached thereto is the front side in the rotation direction, and the rotation direction of the polishing head 5 is the same. Direction. In this case, since the outer diameter of the polishing head 5 is smaller than the outer diameter of the polishing platen 2, the semiconductor wafer 4 slides on the polishing pad 5 so as to stop the rotation of the polishing platen 2 at any position. However, the polishing conditions are not limited to these numerical values, and can be set freely within a range satisfying the above conditions. Also,
The film type of the insulating film is not limited to the silicon oxide film, and the film thickness need not be about 2 μm. Of course, the polishing target may be a metal film.
【００２７】これにより、研磨ヘッド５に保持された半
導体ウエハ４は研磨パッド３との界面に研磨液７を取り
込みながら研磨パッド３との間で相対運動を行ってゆ
き、表面の凹凸が研磨されて平坦化される。また、研磨
パッド３上の研磨液７は、前述したメカニズムによって
内側に向かって移動しながらも円弧状溝３ａに案内され
ることで長時間研磨パッド３上に滞留して研磨に供さ
れ、最終的には中心部の回収孔３ｂから回収槽１１に溜
められる。As a result, the semiconductor wafer 4 held by the polishing head 5 moves relative to the polishing pad 3 while taking in the polishing liquid 7 at the interface with the polishing pad 3 and the surface irregularities are polished. Is flattened. Further, the polishing liquid 7 on the polishing pad 3 is guided to the arcuate groove 3a while moving inward by the mechanism described above, and stays on the polishing pad 3 for a long time to be used for polishing. Specifically, it is stored in the recovery tank 11 through the recovery hole 3b at the center.
【００２８】回収槽１１に溜められた研磨液７は撹拌ス
クリュ１２により撹拌され、研磨で塊状に結合した研磨
砥粒が破砕される。次に、フィルタ１３に通されて液中
異物や研磨砥粒の塊が取り除かれる。このようにして濾
過された研磨液７は再生槽１４に送られ、センサ１５に
よって粘度および電気陰性度が計測される。これらの測
定値は制御部１９に送られて過不足の判定がされ、判定
結果に基づいてバルブ１８が開かれて必要量の研磨液７
の原液または希釈液が補充タンク１６より供給追加さ
れ、撹拌スクリュ２０に撹拌されて研磨液７の再生が行
われる。そして、再生された研磨液７はノズル９から再
び研磨パッド３上に供給される。The polishing liquid 7 stored in the recovery tank 11 is agitated by the agitation screw 12, and the abrasive grains bonded in a lump form during polishing are crushed. Next, it is passed through a filter 13 to remove foreign matter in the liquid and lumps of abrasive grains. The polishing liquid 7 thus filtered is sent to the regenerator 14, and the viscosity and electronegativity are measured by the sensor 15. These measured values are sent to the control unit 19 to determine excess or deficiency, the valve 18 is opened based on the determination result, and the required amount of polishing liquid 7 is obtained.
The undiluted solution or the diluted solution is added from the replenishment tank 16 and stirred by the stirring screw 20 to regenerate the polishing solution 7. Then, the regenerated polishing liquid 7 is supplied again onto the polishing pad 3 from the nozzle 9.
【００２９】このように、本発明の実施の形態による研
磨装置によれば、研磨パッド３の研磨面側には外周部か
ら中心部に集まる複数本の円弧状溝３ａが形成され、こ
の円弧状溝３ａの凹部側が回転方向前方となる方向に研
磨定盤２が回転するようになっているので、研磨パッド
３の外周部に供給された研磨液７は円弧状溝３ａに入り
込んで中心部に集められる。したがって、研磨液７は中
心部にまで案内される長い時間にわたって研磨パッド３
上に留まることになるので、必然的に半導体ウエハ４に
作用して研磨に供される量が増加し、研磨液７の使用効
率を向上させることが可能になる。As described above, according to the polishing apparatus of the embodiment of the present invention, a plurality of arc-shaped grooves 3a gathering from the outer peripheral portion to the central portion are formed on the polishing surface side of the polishing pad 3, and the arc-shaped grooves 3a are formed. Since the polishing platen 2 is rotated in such a direction that the concave side of the groove 3a is the front in the rotational direction, the polishing liquid 7 supplied to the outer peripheral portion of the polishing pad 3 enters the arc-shaped groove 3a to reach the center portion. Collected. Therefore, the polishing liquid 7 is guided to the center portion for a long time, and the polishing pad 3
Since it remains above, it is inevitable that the amount that acts on the semiconductor wafer 4 and is used for polishing is increased, and the use efficiency of the polishing liquid 7 can be improved.
【００３０】また、研磨液７は円弧状溝３ａにより研磨
パッド３の中心部に集められるようになっているので、
遠心力によって研磨パッド３の外側へ飛散してしまう場
合に比べて回収が容易になる。したがって、使用後の研
磨液７を研磨パッド３の中心部に開口した回収孔３ｂか
ら回収して研磨液再生ユニット１０で再生してノズル９
から再び研磨パッド３上に供給することができ、研磨液
７の再利用率がアップして使用効率を向上させることが
可能になる。なお、本発明者が前記した条件で研磨を行
った場合、研磨液７の再生利用率は約３０％向上した。Further, since the polishing liquid 7 is adapted to be collected in the central portion of the polishing pad 3 by the arcuate groove 3a,
The recovery is easier than in the case of being scattered to the outside of the polishing pad 3 by the centrifugal force. Therefore, the used polishing liquid 7 is recovered from the recovery hole 3b opened at the center of the polishing pad 3 and regenerated by the polishing liquid regenerating unit 10 to regenerate the nozzle 9.
Can be supplied to the polishing pad 3 again, and the reuse ratio of the polishing liquid 7 can be increased to improve the use efficiency. When the present inventor carried out polishing under the above conditions, the recycling rate of the polishing liquid 7 was improved by about 30%.
【００３１】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもな
い。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.
【００３２】たとえば、本発明の実施の形態において
は、湾曲溝としては、外周部から中心部に集まる複数本
の円弧状溝３ａが形成されているが、たとえば図３に示
すように、外周部から中心部に集まる渦巻き状溝２３ａ
を研磨パッド２３に形成するようにしてもよい。この場
合の溝数は複数本でもよいし１本でもよい。なお、図３
における符号２３ｂは、研磨液が回収される回収孔であ
る。For example, in the embodiment of the present invention, as the curved groove, a plurality of arcuate grooves 3a gathering from the outer peripheral portion to the central portion are formed, but as shown in FIG. Spiral grooves 23a gathering from the center to the center
May be formed on the polishing pad 23. In this case, the number of grooves may be plural or one. Note that FIG.
Reference numeral 23b in FIG. 2 is a recovery hole for recovering the polishing liquid.
【００３３】また、本発明の実施の形態では、研磨定盤
２は円弧状溝３ａなど湾曲溝の凹部側が回転方向前方と
なる方向に回転させ、これによって研磨液７が中心部に
集まることを考慮してノズルを研磨パッドの外周部に配
置しているが、研磨液７を研磨パッド上にできるだけ長
く留めることだけを考えれば、研磨液７を中心部に供給
して研磨定盤２をこれとは反対方向に回転させ、研磨液
７を外側に向かって流すようにしてもよい。Further, in the embodiment of the present invention, the polishing platen 2 is rotated in such a direction that the concave side of the curved groove such as the arcuate groove 3a is forward in the rotational direction, whereby the polishing liquid 7 is collected in the central portion. Although the nozzle is arranged on the outer peripheral portion of the polishing pad in consideration, the polishing liquid 7 is supplied to the center portion of the polishing surface plate 2 to keep the polishing liquid 7 on the polishing pad as long as possible. Alternatively, the polishing liquid 7 may be rotated in the opposite direction to flow the polishing liquid 7 outward.
【００３４】さらに、本発明の実施の形態における研磨
装置は、絶縁膜や金属膜の堆積された半導体ウエハ４の
表面を平坦化するために用いられているが、シリコンイ
ンゴットからスライスされた半導体ウエハの研磨に使用
することもできる。Further, the polishing apparatus according to the embodiment of the present invention is used for flattening the surface of the semiconductor wafer 4 on which the insulating film and the metal film are deposited, but the semiconductor wafer sliced from the silicon ingot is used. It can also be used for polishing.
【００３５】そして、以上の説明では、主として本発明
者によってなされた発明をその属する技術分野である半
導体製造における研磨装置に適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではなく、研磨液を用い
た他の種々の板状ワークの研磨分野に適用することが可
能である。In the above description, the case where the invention mainly made by the present inventor is applied to the polishing apparatus in the technical field to which the invention belongs is described, but the invention is not limited thereto and the polishing liquid is used. It is possible to apply to the field of polishing other various plate-shaped works used.
【００３６】[0036]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【００３７】(1).すなわち、本発明の研磨パッドによれ
ば、研磨パッドの研磨面側に外周部から中心部に集まる
湾曲溝が形成されているので、研磨液は湾曲溝に案内さ
れる長い時間にわたって研磨パッド上に留まることにな
るので必然的に半導体ウエハに作用して研磨に供される
量が増加し、研磨液の使用効率を向上させることが可能
になる。(1) That is, according to the polishing pad of the present invention, since the curved grooves are formed on the polishing surface side of the polishing pad so as to gather from the outer peripheral portion to the central portion, the polishing liquid is guided to the curved groove. Since it remains on the polishing pad for a long period of time, it inevitably acts on the semiconductor wafer to increase the amount to be used for polishing, and it is possible to improve the use efficiency of the polishing liquid.
【００３８】(2).また、湾曲溝の凹部側が回転方向前方
となる方向に研磨定盤を回転することで研磨液は研磨パ
ッドの中心部に集められるようになるので、研磨液の回
収が容易になる。したがって、使用後の研磨液を研磨パ
ッドの中心部に開口した回収孔から回収して研磨液再生
ユニットで再生して再び研磨パッド上に供給することが
でき、研磨液の再利用率がアップして使用効率を向上さ
せることが可能になる。(2) Further, by rotating the polishing platen in such a direction that the concave side of the curved groove is the front in the rotational direction, the polishing liquid can be collected in the central portion of the polishing pad, so that the polishing liquid can be collected. It will be easier. Therefore, the used polishing liquid can be recovered from the recovery hole opened at the center of the polishing pad, regenerated by the polishing liquid regenerating unit and supplied again to the polishing pad, which improves the reuse ratio of the polishing liquid. It is possible to improve the usage efficiency.
【００３９】(3).さらに、研磨液再生ユニットにより、
粘度調整や異物除去など必要な特性管理が常に行われて
研磨液が研磨パッドに再供給されるので、欠陥の少ない
安定した品質の研磨を行うことが可能になる。(3) Further, by the polishing liquid regenerating unit,
Necessary property control such as viscosity adjustment and foreign substance removal is always performed and the polishing liquid is re-supplied to the polishing pad, so that stable quality polishing with few defects can be performed.
【図１】本発明の一実施の形態による研磨装置の概略図
である。FIG. 1 is a schematic view of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の研磨装置における研磨パッドを示す平面
図である。FIG. 2 is a plan view showing a polishing pad in the polishing apparatus of FIG.
【図３】本発明の他の実施の形態による研磨装置の研磨
パッドを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a polishing pad of a polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.
１ モータ ２ 研磨定盤 ３ 研磨パッド ３ａ 円弧状溝（湾曲溝） ３ｂ 回収孔 ４ 半導体ウエハ（板状ワーク） ５ 研磨ヘッド ６ モータ ７ 研磨液 ８ ノズル ９ ノズル １０ 研磨液再生ユニット １１ 回収槽 １２ 撹拌スクリュ １３ フィルタ １４ 再生槽 １５ センサ １６ 補充タンク １７ 配管 １８ バルブ １９ 制御部 ２０ 撹拌スクリュ ２３ 研磨パッド ２３ａ 渦巻き状溝（湾曲溝） ２３ｂ 回収孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 motor 2 polishing surface plate 3 polishing pad 3a arcuate groove (curved groove) 3b recovery hole 4 semiconductor wafer (plate-shaped work) 5 polishing head 6 motor 7 polishing liquid 8 nozzle 9 nozzle 10 polishing liquid regeneration unit 11 recovery tank 12 agitation Screw 13 Filter 14 Regeneration tank 15 Sensor 16 Replenishment tank 17 Piping 18 Valve 19 Control unit 20 Stirring screw 23 Polishing pad 23a Spiral groove (curved groove) 23b Recovery hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 信博 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 三谷 真一郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Nobuhiro Konishi 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd.Device Development Center (72) Inventor Shinichiro Mitani 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd.Device Development Center, Ltd. Inside
Claims (8)
て前記研磨定盤に貼り付けられた研磨パッドと、 前記研磨パッド上に研磨液を供給するノズルと、 前記研磨パッドに板状ワークを加圧した状態でこれを前
記研磨パッドと相対運動させ、研磨材を取り込んで前記
板状ワークの表面を研磨する研磨ヘッドとを有すること
を特徴とする研磨装置。1. A polishing platen that rotates around a central axis, a polishing pad that is formed on the polishing platen and has curved grooves that gather from the outer peripheral portion on the polishing surface side to the center, and the polishing pad. A nozzle for supplying a polishing liquid to the polishing pad, and a polishing head for polishing the surface of the plate-like work by taking in a polishing material by moving the plate-like work relative to the polishing pad while pressing the plate-like work against the polishing pad. A polishing apparatus having:
研磨定盤は前記湾曲溝の凹部側が回転方向前方となる方
向に回転し、前記ノズルは前記研磨パッドの外周部に配
置されていることを特徴とする研磨装置。2. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing platen is rotated in a direction in which a concave side of the curved groove is a front side in a rotation direction, and the nozzle is arranged on an outer peripheral portion of the polishing pad. Polishing device characterized by.
て、前記湾曲溝は複数本の円弧状溝であることを特徴と
する研磨装置。3. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the curved groove is a plurality of arcuate grooves.
て、前記湾曲溝は１または複数本の渦巻き状溝であるこ
とを特徴とする研磨装置。4. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the curved groove is one or a plurality of spiral grooves.
おいて、前記研磨パッドの中心部には、集まった前記研
磨液が回収される回収孔が開口されていることを特徴と
する研磨装置。5. The polishing apparatus according to claim 2, 3 or 4, wherein a recovery hole for recovering the collected polishing liquid is opened in a central portion of the polishing pad. .
回収孔から回収した前記研磨液をフィルタを通して濾過
し、これに研磨液の原液または希釈液を補充した後に当
該研磨液を前記研磨パッド上に戻す研磨液再生ユニット
が取り付けられていることを特徴とする研磨装置。6. The polishing apparatus according to claim 5, wherein the polishing liquid recovered from the recovery hole is filtered through a filter, and the polishing liquid is undiluted or diluted and then the polishing liquid is applied onto the polishing pad. The polishing apparatus is equipped with a polishing liquid regenerating unit for returning to the polishing apparatus.
研磨液再生ユニットには、研磨液の粘度、光透過率およ
び光反射率のうちの少なくとも１つならびに電気陰性度
の検知機能を有するセンサと、そのセンサの検知数値に
基づいて前記研磨液の原液または希釈液の補充量を制御
する制御部が設けられていることを特徴とする研磨装
置。7. The polishing apparatus according to claim 6, wherein the polishing liquid regenerating unit has a sensor having a function of detecting at least one of viscosity, light transmittance and light reflectance of the polishing liquid and an electronegativity. And a control unit for controlling the replenishment amount of the stock solution or the diluting solution of the polishing solution based on the value detected by the sensor.
磨装置において、前記板状ワークは、表面に絶縁膜また
は金属膜が堆積された半導体ウエハであることを特徴と
する研磨装置。8. The polishing apparatus according to claim 1, wherein the plate-shaped work is a semiconductor wafer having an insulating film or a metal film deposited on the surface thereof. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25592095A JPH09102475A (en) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25592095A JPH09102475A (en) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Polishing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102475A true JPH09102475A (en) | 1997-04-15 |
Family
ID=17285408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25592095A Pending JPH09102475A (en) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | Polishing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09102475A (en) |
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- 1995-10-03 JP JP25592095A patent/JPH09102475A/en active Pending
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