JP2001162534A - Ｃｍｐスラリー循環装置及び方法 - Google Patents

Ｃｍｐスラリー循環装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用済みのスラリーを効率よく回収して、再
使用する、装置及び方法を提供する。 【解決手段】 ＣＭＰ（化学機械研磨）装置１０の研磨
テーブル１１の直径を、その上面全体を覆うようにした
取り付けられる、円盤状の研磨布１２の直径よりも小さ
く設定して、研磨テーブル１１の外周面と、研磨布１２
の外周下部との間に空間１３を形成する。この空間１３
内に、その一部が臨むようにして、上端開口部１４ａを
有する、回収装置としてのリング状のトラフ１４を、研
磨テーブル１１の外周面に沿って配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウェ
ハ等を化学機械的研磨（ＣＭＰ）する、スラリーを繰り
返し使用することにより、コストダウンを図った、ＣＭ
Ｐスラリー循環装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＭＰプロセスは、例えば半導体ウェハ
等を露光処理等する前等に、ウェハ、基板等の表面を平
坦化させるのに適用される。このＣＭＰプロセスは、研
磨剤液としてのスラリー中の溶剤による化学反応と、研
磨布、スラリー中の研磨粒子との機械的研磨作用とを組
み合わせた、研磨プロセスである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣＭＰプロセス
では、基板表面を研磨した後、スラリーを再使用せず、
廃棄しているが、このスラリーは高価であり、再使用を
ぜに廃棄することは、半導体製造コストを高騰化させる
要因の一つとなっていた。
【０００４】また、スラリーを廃棄する場合、研磨布に
供給したスラリーを一旦貯蔵タンクに回収してから廃棄
している。スラリーを回収する場合、研磨テーブルの外
周面及び底部を囲むようにして回収トラフを設けて行っ
ている。研磨布に供給されたスラリーは、該研磨布から
研磨テーブルの外周面や、研磨テーブルの底面を伝わっ
て、回収トラフに流れ込み、この回収トラフから廃棄タ
ンクに送られる。すなわち、スラリーが回収トラフに至
るまでには、研磨テーブルの外周面等の広い面積に接触
する。このため、この接触によってスラリーの一部が研
磨テーブルの外周面や底面等に固形化してこびり付くお
それがある。また、回転する研磨テーブルから回収トラ
フの外に飛散するおそれがあり、スラリーの回収効率が
低い問題があった。
【０００５】したがって、仮に貯蔵タンクに溜められた
スラリーを再使用することを試みたとしても、回収効率
が低いため、新たにスラリーを大量に補給する必要があ
り、スラリーの再使用によって半導体製造コストを下げ
ることは難しい。
【０００６】本発明は、使用済みのスラリーを効率よく
回収して、再使用することにより、半導体ウェハ等の平
坦化処理コストを低減することができる、ＣＭＰスラリ
ー循環装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のＣＭＰスラリー循環装置は、研磨テーブル上
の研磨布に、化学機械研磨用のスラリーを流しつつ被研
磨物を研磨する一方、使用済みのスラリーを回収するよ
うにした、ＣＭＰスラリー循環装置にして、研磨テーブ
ルの直径を、研磨布の直径に対して小さく設定し、研磨
テーブルの外周に沿って、研磨布から直接的にスラリー
を回収するための、上端開口部を有した回収装置を配置
してなることを特徴とする。
【０００８】すなわち、本発明のＣＭＰスラリー循環装
置は、使用済みのスラリーを研磨布から直接回収するこ
とにより、スラリーの固形化、飛散等を防止して回収効
率を高めたものである。
【０００９】回収装置を、断面略Ｕ字状のトラフから構
成し、該トラフの上端開口部の内縁側上端を、研磨布の
外周縁の下側に潜らせるようにして、回収装置を、研磨
テーブルの外周に沿って配置することが好ましい。
【００１０】また、上記目的を達成するために本発明の
ＣＭＰスラリー循環方法は、研磨テーブル上の研磨布
に、化学機械研磨用のスラリーを流しつつ被研磨物を研
磨する一方、使用済みのスラリーを回収するようにし
た、ＣＭＰスラリー循環方法にして、研磨テーブルの直
径を研磨布の直径に対して小さく設定し、上端開口部を
有する断面略Ｕ字状の回収装置を、該上端開口部の内縁
側上端が研磨布の外周縁の下側に潜るようにして、研磨
テーブルの外周に沿って配置し、研磨布から、使用済み
のスラリーを、上端開口部を介して、直接、回収装置内
に回収し、回収装置内に回収した使用済みのスラリー
を、一旦ろ過した後、貯蔵タンクに送り、貯蔵タンクか
ら、スラリーを、再度ろ過した後、研磨テーブル上の研
磨布に供給することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、図面
を参照して説明する。図１は本発明のＣＭＰスラリー循
環装置の一実施例を示すもので、研磨テーブルとスラリ
ー回収装置との配置関係を説明するための斜視図、図２
はＣＭＰスラリー循環装置全体の概略図である。
【００１２】先ず、本発明のＣＭＰスラリー循環装置の
一実施例について説明する。図１及び図２に示すよう
に、ＣＭＰ（化学機械研磨）装置１０の研磨テーブル１
１の直径を、その上面全体を覆うようにした取り付けら
れる、円盤状の研磨布１２の直径よりも小さく設定し
て、研磨テーブル１１の外周面と、研磨布１２の外周下
部との間に空間１３を形成する。この空間１３内に、そ
の一部が臨むようにして、上端開口部１４ａを有する、
回収装置としてのリング状のトラフ１４を、研磨テーブ
ル１１の外周面に沿って配置する。
【００１３】リング状のトラフ１４は、上端開口部１４
ａの他に、空間１３内に位置して、研磨テーブル１１の
外周面との間に僅かな隙間おいて該外周面に沿う内側壁
１４ｂと、空間１３の外側に位置して、研磨テーブル１
１の外周面及び内側壁１４ｂに沿う外側壁１４ｃ、及び
これら内側壁１４ｂと外側壁１４ｃとの底部間に設けた
底壁１４ｄとを有する、断面略Ｕ字状に形成される。
【００１４】内側壁１４ｂは、その上端（上端開口部１
４ａの内側縁上端）が、研磨布１２の設置高さよりも低
く、研磨布１２の外周縁の下方に潜るようにして配置さ
れる。また外側壁１４ｃは、その上端が内側壁１４ｂの
上端や研磨布１２の設置位置よりも高く設定される。
【００１５】したがって、研磨布１２に供給されたスラ
リーが内側壁１４ｂによって研磨テーブル１１の外周面
に沿って流れることなく、直接、トラフ１４内に流入す
る。また、研磨布１２に供給されたスラリーが、研磨テ
ーブル１１の回転に伴って遠心力を受けて飛散しても外
側壁１４ｃにより受け止められ、トラフ１４の外部に飛
散するのが阻止される。
【００１６】トラフ１４の内面は、滑面になるように表
面処理が施されており、使用済みのスラリーがこびり付
いて固形化しないようにしてある。また、トラフ１４の
底壁１４ｄの適宜箇所とスラリーの貯蔵タンク１５との
間には、回収パイプ１６が設けられ、該回収パイプ１６
を介してトラフ１４内に回収されたスラリーが貯蔵タン
ク１５に送られる。回収パイプ１６の適宜箇所にはトラ
ップフィルタ１７が設けられ、該トラップフィルタ１７
によりスラリー中に混入した研磨屑等が除去される。
【００１７】貯蔵タンク１５と研磨テーブル１１との間
には、循環パイプ１８が設けられ、該循環パイプ１８の
貯蔵タンク１５内に位置する一端にはファイナルフィル
タ１９が設けられ、また循環パイプ１８の貯蔵タンク１
１と研磨テーブル１１との間の適宜箇所には循環ポンプ
２０が設けられる。循環パイプ１８の他端側は、研磨テ
ーブル１１側に延び、該研磨テーブル１１の研磨布１２
上に位置する。貯蔵タンク１５内に回収されたスラリー
は、ファイナルフィルタ１９により更に研磨屑等が除去
された後、循環ポンプ２０により循環パイプ１８の他端
側に移送され、該他端側の供給部１８ａから研磨テーブ
ル１１上の研磨布１２に供給される。
【００１８】研磨テーブル１１上には、被研磨物である
半導体ウェハ２１を所定の圧力で研磨布１２に押し付け
る研磨ヘッド２２が配置される。この研磨ヘッド２２
は、半導体ウェハ２１よりも若干直径の大きく設定さ
れ、研磨時に図示しない駆動装置によって研磨テーブル
１１と同方向に回転される。また、研磨ヘッド２２は、
研磨テーブル１１の半径方向に移動して、半導体ウェハ
２１が局部的に研磨されるのを回避し、均一に研磨され
るようにする。
【００１９】研磨テーブルは、例えば円盤状の金属プラ
テンからなり、その直径が４８ｃｍ乃至５７ｃｍで、研
磨時に図示しない駆動装置により回転駆動される。ま
た、研磨布１２は、例えば発泡ポリウレタンや不織布か
らなり、その直径が５３ｃｍ乃至６１ｃｍ程度に設定さ
れ、研磨テーブル１１に比して４ｃｍ乃至６ｃｍ程度大
きい。
【００２０】スラリーは、例えばシリカやアルミナ等の
研磨砥粒を、ｐＨ調整液を含んだ水に混合して調整され
る。スラリーの流量は、被研磨物によって異なるが、本
実施例では１分間当たり、大体１０００ｍｌ乃至１５０
０ｍｌに設定される。スラリーを一回使用した後、廃棄
する、従来の場合、スラリーが高価なことから、スラリ
ーの流量は１分間当たり、大体１７５ｍｌ乃至２００ｍ
ｌと、本実施例の場合よりも少量である。
【００２１】次に、上記ＣＭＰ循環装置を使用した本発
明のＣＭＰ循環方法の一実施例を説明する。被研磨面が
研磨布１２に向くようにして半導体ウェハ２１を研磨ヘ
ッド２２の下面にセットする。そして、循環ポンプ２０
を作動し、貯蔵タンク１５から循環パイプ１８を介して
スラリーを移送し、供給部１８ａからスラリーを研磨布
１２に供給する一方、研磨テーブル１１と研磨ヘッド２
２を回転駆動して、半導体ウェハ２１の被研磨面を所定
量研磨する。
【００２２】研磨布１２上に供給されたスラリーは、半
導体ウェハ２１の被研磨面と研磨布１２との間に流れ込
み、該被研磨面を化学的、機械的に研磨する。スラリー
は、被研磨面を研磨するのに使用された後、研磨布１２
上を、研磨テーブル１１の半径方向外側に向かって流
れ、研磨布１２の外周縁からトラフ１４内に流れ落ち
る。このとき、トラフ１４の内側壁１４ｂによってスラ
リーの流れが案内され、研磨テーブル１１の外周面、底
面を伝わって流れ落ちるのが阻止される。すなわち、ス
ラリーは、研磨布１２から直接トラフ１４内に流れ込
む。また、研磨テーブル１１の回転による遠心力を受け
てスラリーが研磨布１２の外周縁から飛散しても、外側
壁１４ｃにより受け止められ、トラフ１４内に流れ込
む。
【００２３】トラフ１４内に回収されたスラリーは、回
収パイプ１６を介して貯蔵タンク１８に送られる。貯蔵
タンク１８内に流入する前にトラップフィルタ１７によ
りスラリー中に混入した研磨屑等が除去される。貯蔵タ
ンク１８内のスラリーは、ファイナルフィルタ１９によ
り更にろ過されて循環パイプ１８を通って供給部１８ａ
から研磨布１２に再度供給される。スラリーは、半導体
ウェハ２１の研磨中、上述した経路を循環して研磨布１
２に供給される。
【００２４】なお、スラリーは、貯蔵タンク１８内或い
は循環パイプ１８を流れるときに、ｐＨ調整され、また
水が補給される。また、必要に応じて再生用化学物質が
添加されたり、新しいスラリーが補給されたりする。更
に、熱交換器により、温度調整される。
【００２５】上述したように本実施例のスラリー循環方
法によれば、使用済みのスラリーは、研磨テーブル１１
の外周面、底面にこびり付くことが無く、また飛散して
回収出来なくなることも無く、スラリーの回収効率がよ
い。このため、新たに補給するスラリー量が少なくて済
み、半導体ウェハ２１の平坦化処理コストを下げること
が可能となる。
【００２６】また、スラリーを循環して繰り返し使用す
ることから、研磨時に供給するスラリーの供給流量を従
来の場合よりも多くしてもコストが高騰化しないことか
ら、多量のスラリーを使用して研磨処理することが出
来、半導体ウェハ表面の欠陥密度を下げることが可能と
なる。
【００２７】本発明の特定の実施例を本明細書中に例示
の目的で説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ることなく、本発明に対して様々な変更を行うことがで
きることは明らかである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、研
磨テーブルの直径を、研磨布の直径に対して小さく設定
し、研磨テーブルの外周に沿って、研磨布から直接的に
スラリーを回収するための、上端開口部を有した回収装
置を配置してなるので、スラリーの固形化、飛散等を防
止して回収効率を高めることが出来、半導体ウェハ等の
平坦化処理コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＭＰスラリー循環装置の一実施例を
示すもので、研磨テーブルとスラリー回収装置との配置
関係を説明するための斜視図である。
【図２】ＣＭＰスラリー循環装置全体の概略図である。
【符号の説明】
１０ ＣＭＰ装置 １１ 研磨テーブル １２ 研磨布 １４ 回収装置（リング状のトラフ） １５ 貯蔵タンク １６ 回収パイプ １７ トラップフィルタ １８ 循環パイプ １９ ファイナルフィルタ ２０ 循環ポンプ ２１ 半導体ウェハ ２２ 研磨ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻津 昌明 茨城県つくば市北原10番地 株式会社 エ ルエスアイロジック ジャパン セミコン ダクター内 (72)発明者 永峯 拓也 茨城県つくば市北原10番地 株式会社 エ ルエスアイロジック ジャパン セミコン ダクター内 (72)発明者 菊地 徹 茨城県つくば市北原10番地 株式会社 エ ルエスアイロジック ジャパン セミコン ダクター内 Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG13 3C058 AA07 AC04 CB05 DA12 DA18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨テーブル上の研磨布に、化学機械研
    磨用のスラリーを流しつつ被研磨物を研磨する一方、使
    用済みのスラリーを回収するようにした、ＣＭＰスラリ
    ー循環装置にして、 前記研磨テーブルの直径を前記研磨布の直径に対して小
    さく設定し、 前記研磨テーブルの外周に沿って、前記研磨布から直接
    的に前記スラリーを回収するための、上端開口部を有し
    た回収装置を配置してなることを特徴とする、ＣＭＰス
    ラリー循環装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のＣＭＰスラリー循環装
    置にして、 前記回収装置は断面略Ｕ字状のトラフから構成され、該
    トラフの上端開口部の内縁側上端を、前記研磨布の外周
    縁の下側に潜らせるようにして、前記回収装置を、前記
    研磨テーブルの外周に沿って配置することを特徴とす
    る、ＣＭＰスラリー循環装置。
  3. 【請求項３】 研磨テーブル上の研磨布に、化学機械研
    磨用のスラリーを流しつつ被研磨物を研磨する一方、使
    用済みのスラリーを回収するようにした、ＣＭＰスラリ
    ー循環方法にして、 前記研磨テーブルの直径を前記研磨布の直径に対して小
    さく設定し、 上端開口部を有する断面略Ｕ字状の回収装置を、該上端
    開口部の内縁側上端が前記研磨布の外周縁の下側に潜る
    ようにして、前記研磨テーブルの外周に沿って配置し、 前記研磨布から、使用済みのスラリーを、前記上端開口
    部を介して、直接、前記回収装置内に回収し、 前記回収装置内に回収した使用済みのスラリーを、一旦
    ろ過した後、貯蔵タンクに送り、 前記貯蔵タンクから、スラリーを、再度ろ過した後、前
    記研磨テーブル上の研磨布に供給することを特徴とす
    る、ＣＭＰスラリー循環方法。
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