JP2000202765A - ポリッシング装置用研磨剤流量計の洗浄装置及び洗浄方法及びポリッシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨剤による研磨剤流量計内の配管の目詰ま
りを除去し、流量検知の誤差を防止できるポリッシング
装置用研磨剤流量計の洗浄装置及び洗浄方法及びポリッ
シング装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ（被加工物）Ｗを研磨するテーブ
ル１００に研磨クロス１０３を貼設した研磨面に、研磨
剤流量計７を介して研磨剤を供給する配管５０を具備す
る。配管５０の研磨剤流量計７の上流側に純水供給配管
８を接続する。バルブ２を開いてバルブ９を閉じれば研
磨剤循環ライン４から抜き出された研磨剤が研磨面に供
給される。バルブ２を閉じてバルブ９を開けば純水が研
磨剤流量計７を洗浄した後に研磨面に供給され、研磨終
了後の研磨面の乾燥を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
各種被加工物を研磨するポリッシング装置に関し、特に
研磨剤を供給する経路に設けた研磨剤流量計の目詰まり
を効果的に防止できるポリッシング装置用研磨剤流量計
の洗浄装置及び洗浄方法及びポリッシング装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造工程においては、半
導体ウエハ表面を平坦且つ鏡面化するために化学機械的
ポリッシング装置が使用されている。図４はこの種のポ
リッシング装置の一例を示す概略構造図である。同図に
示すようにポリッシング装置は、ターンテーブル１００
上にトップリングユニット１１０とドレッシングユニッ
ト１２０とを配置している。ターンテーブル１００は駆
動軸１０１によって回転駆動され、その上面には研磨ク
ロス（研磨部材）１０３が貼り付けられている。トップ
リングユニット１１０はその全体が駆動軸１３１によっ
て揺動自在に支持され、駆動軸１１５の下端にトップリ
ング１１１を固定している。ドレッシングユニット１２
０はその全体が駆動軸１４１によって揺動自在に支持さ
れ、駆動軸１２５の下端にドレッシングツール１２１を
固定している。

【０００３】そしてその下面にウエハＷを吸着したトッ
プリング１１１をトップリングユニット１１０全体を揺
動することでターンテーブル１００上（即ち図示の位
置）に移動してトップリング１１１を回転しながら下降
することでウエハＷを回転している研磨クロス１０３に
圧接する。このとき同時に研磨剤が供給管１５０から研
磨クロス１０３上に供給され、これによってウエハＷの
表面研磨が行なわれる。

【０００４】前記研磨終了後、ドレッシングツール１２
１をドレッシングユニット１２０全体を揺動することで
ターンテーブル１００上（即ち図示の位置）に移動して
ドレッシングツール１２１を回転しながら下降すること
で研磨クロス１０３に圧接して研磨クロス１０３表面の
再生（目立て）を行なう。以上の動作を繰り返し行なう
ことで、多数枚のウエハＷを連続に研磨していく。

【０００５】ところで前記供給管１５０の管路中には、
同図には図示していないが研磨剤の流量を測定する研磨
剤流量計が取り付けられている。これは供給管１５０の
管路が研磨剤の凝集或いは沈殿によって目詰まりすると
ターンテーブル１００に供給する研磨剤の流量に誤差が
発生するため、研磨剤流量計によってその流量を検出し
て、流量の誤差が発生しないように制御するためであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来から
使用されている研磨剤流量計（超音波を利用した方式や
貫流容積測定式）では、これに研磨剤を通すことで、研
磨剤流量計自体が目詰まりし、流量検知に誤差が生じる
恐れがあった。また一般的な超音波流量計では超音波振
動子の配置を、音波の進行方向を流量測定する流体の流
れと略平行にするために、流量計周辺の配管が角部を有
する構成と成り易く、目詰まりが生じ、流量計の測定値
に誤差が生じ易かった。以下具体的に説明する。

【０００７】図２は従来から使用されている研磨剤流量
計７（超音波式）を示す側断面図である。この研磨剤流
量計７は口径が３／８インチ（内径６．３ｍｍ）で測定
流量範囲が１０〜２０００（ｍｌ／ｍｉｎ）で検知可能
な仕様となっている。

【０００８】研磨剤流量計７には測定導管（直管部）１
０があり、その両端部に測定ヘッド（発信・受信部）１
１，１１を設置するので、構造上、測定流体の流路は測
定導管１０の両端部において垂直方向に折り曲げられた
構造となっている。このため次のような問題が生じる。

【０００９】凝集性のある研磨剤をこの研磨剤流量計
７に流した場合、測定導管１０の両端部の折れ曲がった
部分において乱流が起こり研磨剤が凝集する為、研磨剤
流量計７内の配管が目詰まりし、流量検知に誤差が発生
してしまう。

【００１０】一方沈降性のある研磨剤を研磨剤流量計
７に流した場合、研磨剤流量計７内の配管に研磨剤が沈
殿するため、配管が目詰まりし、流量検知に誤差が発生
してしまう。

【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、研磨剤による研磨剤流量計内の配管の
目詰まりを除去し、流量検知の誤差を防止できるポリッ
シング装置用研磨剤流量計の洗浄装置及び洗浄方法及び
ポリッシング装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明にかかるポリッシング装置用研磨剤流量計の洗
浄装置は、被加工物を研磨するテーブルに研磨部材を取
り付けた研磨面を有し、研磨剤流量計を介して該研磨面
に研磨剤を供給する構造のポリッシング装置において、
前記研磨面に研磨部材の乾燥防止用液体を供給する手段
を設け、且つ該乾燥防止用液体を前記研磨剤流量計を通
して該研磨面に供給するように構成することによって、
該乾燥防止用液体によって該研磨剤流量計を洗浄するこ
とを特徴とする。前記ポリッシング装置には、前記研磨
剤が前記研磨剤流量計を通過する際の流量よりも、前記
乾燥防止用液体が該研磨剤流量計を通過する際の流量を
多くする流量可変手段を設けることが好ましい。また本
発明は、上記ポリッシング装置用研磨剤流量計の洗浄装
置を具備するポリッシング装置にある。また本発明にか
かるポリッシング装置用研磨剤流量計の洗浄方法は、被
加工物を研磨する際にテーブルの研磨面に研磨剤流量計
を介して研磨剤を供給する研磨工程と、乾燥防止用液体
を前記研磨剤流量計に通してこれを洗浄した後に前記研
磨面に供給する工程とを具備し、前記乾燥防止用液体の
研磨面への供給流量を、前記研磨剤の研磨面への供給流
量よりも多くしたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を
用いて構成した化学機械的ポリッシング装置への研磨液
及び乾燥防止用液体の供給経路を示す図である。

【００１４】同図において、４は研磨剤循環ラインであ
り、該研磨剤循環ライン４から引き出された配管５０
は、バルブ２，ポンプ３，研磨剤流量計７を介してター
ンテーブル１００上面の研磨クロス（研磨部材）１０３
上に引き出されている（その先端は前記図４に示す供給
管１５０となっている）。一方乾燥防止用液体を導入す
る純水供給配管８は、バルブ９を介してバルブ２とポン
プ３の間の配管５０に接続されている。

【００１５】そしてウエハＷの研磨時は、バルブ２を開
け、バルブ９を閉じ、ポンプ３を運転して研磨剤循環ラ
イン４より研磨剤を抜き出してターンテーブル１００上
に供給する。供給する研磨剤の流量（体積流量、以下同
じ）は例えば１００〜３００（ｍｌ／ｍｉｎ）の範囲内
とする。

【００１６】このとき研磨剤流量計７によって研磨剤の
流量検知が行なわれるので、たとえ研磨剤の凝集や沈殿
によって配管５０が目詰まりしても、ポンプ３の運転状
態を変えることでターンテーブル１００に供給される研
磨剤の任意に設定した流量に誤差が生じないようにする
ことができる。

【００１７】次にターンテーブル１００上でのウエハＷ
の連続研磨が一旦終了するとバルブ２を閉じポンプ３を
停止して研磨剤の供給を停止するが、研磨時より低速で
回転しているターンテーブル１００上の研磨クロス１０
３の乾燥防止用のダミーディスペンスを行なうため、バ
ルブ９を開けポンプ３を運転し、これによって純水供給
配管８から純水をポンプ３，研磨剤流量計７を介してタ
ーンテーブル１００上に供給する。

【００１８】これにより研磨剤流量計７及び配管５０は
これらを通過する純水によって洗浄されて内部の研磨剤
がなくなり、何れも研磨剤の凝集や沈降による目詰まり
が防止（具体的には目詰まりの防止と目詰まりの除去）
される。

【００１９】ところで純水の流量を研磨剤を供給する際
の流量と同じにした場合、研磨剤の沈降を必ずしも効果
的に排除できない場合が生じた。即ち例えば前記ポンプ
３として研磨剤の流量が１００〜３００（ｍｌ／ｍｉ
ｎ）の範囲内で変更できる能力のポンプ３を使用し、同
じ流量範囲で純水を流した場合、研磨剤流量計７内の配
管の口径を３／８インチ（内径６．３ｍｍ）にすると、
その流量では沈降性のある研磨剤においてはその沈降を
必ずしも効果的に排除できず、完全にはその目詰まりを
除去・洗浄することができなかった。

【００２０】研磨剤流量計７の口径を１／４インチ（内
径４．３ｍｍ）に細くできれば研磨剤流量計７内の配管
の流速を速くできるので研磨剤の沈殿の除去を行なうこ
とができる。しかしながら図２に示すようにこの研磨剤
流量計７はその構造上、口径を３／８インチから１／４
インチに細くすると、測定導管１０のスペースが狭くな
る為、測定ヘッド１１，１１の発信・受信動作がふらつ
きやすくなり流量検知を安定させることが困難であっ
た。

【００２１】一方実験によれば、口径が３／８インチ
（内径６．３ｍｍ）、測定範囲が１０〜２０００（ｍｌ
／ｍｉｎ）の研磨剤流量計７では、純水の流量を１（ｌ
／ｍｉｎ）以上として１０分間流せば、研磨剤流量計７
内の目詰まりを除去することができた。

【００２２】そこで使用するポンプ３を変更し、１００
〜１０００（ｍｌ／ｍｉｎ）以上の流量設定範囲で運転
中にその設定流量を変更可能な能力のものを用いれば、
研磨剤供給時は流量１００〜３００（ｍｌ／ｍｉｎ）の
範囲内で運転し、純水供給時は流量１０００（ｍｌ／ｍ
ｉｎ）以上で運転でき、これによって研磨剤の凝集或い
は沈殿による研磨剤流量計７の目詰まりを確実に防止す
ることができる。このように研磨剤を流すポンプの流量
を変化する制御を可能としたことで、予め設定した流量
設定値と実際の流量計の検知値の差分を計算すること
で、目詰り判断を行なうことも可能である。またその流
量制御はポンプモータの回転数制御、もしくは研磨剤配
管経路に設けた、図示しない（電磁）制御弁の開度を制
御すること等によって行なう。

【００２３】図３は研磨工程時の研磨剤の供給流量と、
非研磨工程（ダミーディスペンス）時の純水の供給流量
との供給状態を示すフローチャートである。同図に示す
ように研磨工程においては連続してウエハＷの研磨が行
なわれるが、その度に間歇的に連続して研磨剤が供給さ
れる。一方このポリッシング装置においては、多数枚の
ウエハＷを連続研磨運転するロットとロットの間のタイ
ミングにおいて研磨クロスの乾燥防止用のダミーディス
ペンスとして、研磨クロス１０３に純水（乾燥防止用液
体）供給を行なっているが、この研磨工程と研磨工程の
間のダミーディスペンス時、即ち非研磨工程時には研磨
面の乾燥防止の為に間歇的に研磨面に純水が供給され
る。このとき純水の流量は研磨剤の流量よりも多くし、
これによって前述のように研磨剤流量計７内の目詰まり
をより効果的に除去する。

【００２４】上記実施形態では使用するポンプ３の流量
設定範囲の可変範囲の大きなものを使用することで研磨
剤と純水の供給流量を変え、研磨剤流量計７の目詰まり
を確実に防止するように構成したが、その代りにポンプ
を複数台設置したり、さらにその他の各種方法（例えば
制御弁の開度の制御）によって、研磨剤の流量に比べて
純水の流量を多くするように構成しても良い。要は研磨
剤が研磨剤流量計７を通過する際の流量よりも、乾燥防
止用の純水（液体）が研磨剤流量計７を通過する際の流
量の方を多くする流量可変手段であれば、どのような構
造のものを用いても良い。

【００２５】なお上記実施形態では乾燥防止用液体とし
て純水を用いたが、他の液体を用いても良い。また上記
実施形態では被加工物としてウエハＷを示したが、液晶
板など、他の各種被加工物（被研磨物）であってもよ
い。テーブルの研磨面（研磨部材）はクロス以外の材質
のものであっても良い。また本発明を適用するポリッシ
ング装置は、図４に示す構造のものに限定されず、他の
各種構造のポリッシング装置であっても良い。

【００２６】また上記実施形態では研磨剤流量計７とし
て超音波式のものを示したが、他の形式の研磨剤流量計
（例えば貫流容積測定式のもの等）にも本発明を適用で
きることは言うまでもない。

【００２７】本実施形態とは別のあるいは本実施形態に
付加した流量計の目詰まり防止手段として、流量計７か
ら上流にある配管５０，ポンプ３、純水供給配管８まで
の所定の位置にラインヒータ、バンドヒータ等の加熱手
段を取り付けて、乾燥防止用液体（本実施例では純
水）、即ち目詰まり防止液を加熱して供給するようにし
ても良い。また乾燥防止用液体供給源（即ち目詰まり防
止液供給源）から加温した状態で直接バルブ９を介して
供給するようにしても良い。また乾燥防止用液体（即ち
目詰まり防止液）は研磨剤の種類に応じて（特に研磨粒
子の分散剤（凝集防止液）に等しい性質の）酸性、アル
カリ性、界面活性剤の中から必要に応じて選択して使用
しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ポリッシング装置に使用する研磨剤流量計におい
て、研磨剤が凝集或いは沈殿により研磨剤流量計内の配
管に目詰まりが発生しようとしても、研磨面の乾燥防止
用液体が研磨剤流量計内の配管を洗浄するので、その目
詰まりを除去すること（目詰まりを防止することと目詰
まりを取り除くこと）ができ、研磨剤流量計による流量
検知の誤差を防止できる。

【００２９】特に乾燥防止用液体の流量を、研磨剤の流
量よりも多くするように構成した場合は、更に効果的に
研磨剤流量計内の目詰まりを除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を用いて構成したポリッシ
ング装置への研磨剤及び乾燥防止用液体の供給経路を示
す図である。

【図２】研磨剤流量計（超音波式）７の構造を示す側断
面図である。

【図３】研磨工程時の研磨剤の供給流量と、非研磨工程
時の純水の供給流量との供給状態を示すフローチャート
である。

【図４】ポリッシング装置の一例を示す概略構造図であ
る。

【符号の説明】

２ バルブ ３ ポンプ（流量可変手段） ４ 研磨剤循環ライン ７ 研磨剤流量計 ８ 純水供給配管 ９ バルブ １０ 測定導管 １１ 測定ヘッド ５０ 配管 １００ ターンテーブル（テーブル） １０３ 研磨クロス（研磨部材） Ｗ ウエハ（被加工物）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を研磨するテーブルに研磨部材
   を取り付けた研磨面を有し、研磨剤流量計を介して該研
   磨面に研磨剤を供給する構造のポリッシング装置におい
   て、 前記研磨面に研磨部材の乾燥防止用液体を供給する手段
   を設け、且つ該乾燥防止用液体を前記研磨剤流量計を通
   して該研磨面に供給するように構成することによって、
   該乾燥防止用液体によって該研磨剤流量計を洗浄するこ
   とを特徴とするポリッシング装置用研磨剤流量計の洗浄
   装置。
2. 【請求項２】 前記ポリッシング装置には、前記研磨剤
   が前記研磨剤流量計を通過する際の流量よりも、前記乾
   燥防止用液体が該研磨剤流量計を通過する際の流量を多
   くする流量可変手段を設けたことを特徴とする請求項１
   記載のポリッシング装置用研磨剤流量計の洗浄装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のポリッシング装置
   用研磨剤流量計の洗浄装置を具備することを特徴とする
   ポリッシング装置。
4. 【請求項４】 被加工物を研磨する際にテーブルの研磨
   面に研磨剤流量計を介して研磨剤を供給する研磨工程
   と、 乾燥防止用液体を前記研磨剤流量計に通してこれを洗浄
   した後に前記研磨面に供給する工程とを具備し、 前記乾燥防止用液体の研磨面への供給流量を、前記研磨
   剤の研磨面への供給流量よりも多くしたことを特徴とす
   るポリッシング装置用研磨剤流量計の洗浄方法。