JP2001520589A - 化学物質供給システムとその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特にウエハーの研磨用又は半導体製造に必要な固体含有懸濁液の調製が、使用する場所で直接できる、新規な化学物質供給システムに関する。

Description

【発明の詳細な説明】 化学物質供給システムとその使用 本発明は、とりわけウエハー研磨又は半導体製造に必要とする固体含有件懸濁 液の調製が直接使用の場所で可能となる新規な化学物質供給システムに関する。 典型的な半導体回路は、多数の集積回路を付ける基板としてシリコン又は砒化 ガリウムを使用して通常は製造される。これらの集積回路がつくられる各種の層 は、導電性であっても絶縁性であってもよく、あるいは半導体性であってもよい 。そのような半導体構造をつくるためには、使用するウエハーが完全に平らな表 面を持つことが重量である。それ故ウエハーの表面又は表面の一部を研磨するこ とがしばしば必要となる。 半導体技術におけるその後の発展は、益々小さくなる半導体構造と相伴って集 積度をどんどん高め小型化を進行させて来た。その結果、製造方法はこれらの増 大しつつある要請に応じなければならなくなっている。そのような半導体要素で は、例えば、予め形成した構成物の上に薄いコンダクタートラック(conductor t racks)又は同様な構成物を形成させる必要がある。予め形成した構成物の表面は 不規則であることが多いので問題が起る。それ故、後続のフォトリソグラフィ処 理で満足な結果を得ることができるためには、表面を平らにしなくてはならない 。 それ故、繰返し必要な平坦性が達成される方法と手段が半導体の製造において は重要な課題となる。この方法に使用する技術的な要件は化学的・機械的研磨で ある。したがって、研磨中に化学成分が供与されるのを助けるための該供給シス テムのみならず、使用する工業的装置及び研磨用懸濁液組成物を構成する化学成 分自体が、この方法工程で重要な関心事となる。 一般に化学的・機械的研磨(chemical-technical polishing:ＣＭＰ)は、研磨 用懸濁液を均一に含浸した研磨パッド(pad)で均一な圧力と回転下で回転してい るウエハーを研磨することによって行われる。 半導体製造においては、化学的・機械的研磨工程はますます多く使用されてい る。この工程は、ウエハー上のシリカ層又は他の表面構造物上の金属化トラック (metallizing tracks)に平坦性を与える役目をなす。これに関して特殊なＣＭＰ 懸濁液、すなわち摩耗性の液体媒体、が使用される。この媒体を化学物質供給シ ステムによって組合わせる必要がある。この供給システムが、一定の性質を有す る懸濁液、すなわち特に一定の固体粒子濃度及び一定の平均粒径分布を有する懸 濁液を使用の場所で連続的に供給できることが特に重要である。均一な研磨結果 は後者に依存するので一定の平均粒径分布であるこが特に重要である。 現在までに当業者に公知の該当するシステムは、上記の技術的必要事項を全然 ではないにしてもほんの僅かしか満たしていない。 固体含有懸濁液のあるものでは恐らくは貯蔵中、特にはまた使用の場所に導く 配管中でかなりの沈降が起ることから特別な問題が生じ、その結果、輸送、及び 、供給システムにおける原材料と調製した懸濁液の使用に関して重要な問題が起 り得る。 さらに、公知システムの設計においては故障時の取扱いについて全くではない にしても不満足な程度にしか考慮されていなかったので、沈殿のため配管は容易 に詰ってしまい、故障後運転を中止することができないかまたは多大な困難を払 ってしかシステムの運転を再開できないようになる。 このことは公知のシステムは、運転に支障があった後再び役には立たないこと 、あるいは不満足な程度にしか再利用できないことを意味している。 本発明の目的は、簡潔な手段によって化学的・機械的研磨中の化学物質供給シ ステムを提供することである。該システムは、一方では、固体の沈降によって起 る問題を克服するための簡単な対策を講じるとともに、他方では、故障が起った とき、進行中の運転を完結させる運転様式を可能にする予防手段を備えているの で運転の再開が簡単にできる。 本目的は、以下のa)〜d)のシステムからなる化学的・機械的研磨中における化 学物質供給システムによって達成される。 a)互いに重複して連結され、必要なら、均一に混合するための攪拌器又は他の 装置を具備し、かつ、必要なら、圧力を受けることができる貯蔵タンクと作業タ ンク。 b)バルブを備え、下り勾配に設置され、かつ、必要なら、圧力を受けることが できる配管。 c)必要なら、高純度化学物質に適する圧縮空気の供給。 d)必要なら、高純度水を供給するためのシステム。 固体含有媒体が運ばれるこの供給システムの配管は、必要ならばスタチックミ キサー(static mixer)を具備する。 配管を下り勾配に敷設することにより、例えばポンプの故障又は配管中の流速 が充分でないなどの欠陥が起きた場合に、化学物質又はその混合物を重力の働き で運んで貯蔵タンクに戻すことが可能となる。必要の場合には圧縮空気を使用し て化学物質又はその混合物を貯蔵タンクに運んで戻すことができる。 運転している間の汚染を避けるため、このシステムに圧力、特に約０.３〜５ バールの、大気圧より僅かに大きい圧力をかけることができる。 本発明によれば、使用する化学物質に接触するようになるすべてのシステム構 成要素は、強酸性-及び強塩基性酸化媒体の両方に不活性な材料でつくられる。 好ましくは、これらの要素は化学物質に耐性であって、完全又は部分的にフッ素 化した、又はフッ素化していないポリマー炭化水素からなる群から選ばれる材料 でつくられる。使用する材料の選択は、使用する高純度化学物質が、望ましくな い粒子の摩耗や溶解によって少しでも品質の低下を蒙ってはならないという条件 がベースとなる。 特に、この供給システムは化学的・機械的研磨のための懸濁液の調製用に使用 できる。 本発明の一実施態称では、化学的・機械的研磨用懸濁液を、使用する場所に直 接供給するのに特に適しており、好ましくはウエハー又は半導体回路の製造に必 要な化学的・機械的研磨用懸濁液の調製に適している。 本発明はまた以下のa)〜c)からなる、前記供給システムを運転する方法にも関 する。 a)１つ以上の中間容器中に１つ以上の計量した固体を入れ、 b)１種類以上の液体を添加し、攪拌してペースト状又は液状に転化させ、かつ 、 c)必要なら運転に必要とする、化学物質が既に入っている、１つ以上の貯蔵又 は作業タンク中に導入する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュヴォルトシュック、トウマス ドイツ連邦共和国 デー―68535 エディ ンゲン フリードリッヒスフェルダー シ ュトラーセ 61

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 以下からなるシステムを特徴とする、化学的・機械的研磨中の化学物質供 給システム: a)互いに連結しており、必要なら、均一に混合するための攪拌器又は他の装置 を備え、かつ、必要なら、圧力をかけることができる貯蔵タンクと作業タンク、 b)バルブを備え、下り勾配に設置され、かつ、必要なら、圧力をかけることが できる配管、 c)必要なら、高純度化学物質に適する圧縮空気の供給、 d)必要なら、高純度水を供給するためのシステム。 ２． 固体含有媒体を運ぶ配管がスタチック ミキサーを備えていることを特徴 とする、請求項１に記載の供給システム。 ３． 前記配管を下り勾配に設置することにより、化学物質又はその混合物を重 力の作用で貯蔵タンクに運び戻すことが可能となることを特徴とする、請求項１ 又は２に記載の供給システム。 ４． 化学物質又はその混合物を圧縮空気の使用によって貯蔵タンクに運び戻す ことができることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の供給シス テム。 ５． 汚染を避けるため、運転中圧力をかけることができることを特徴とする、 請求項１〜４のいずれか１項に記載の供給システム。 ６． 大気圧より僅か０.３〜５バール高い圧力で運転することを特徴とする、 請求項５に記載の供給システム。 ７． 使用する化学物質と接触するようになるすべてのシステム構成成分が、粒 子の摩耗又は溶解による化学物質の汚染を避けるため、強酸性及び強塩基性酸化 媒体の両方に対して不活性な材料でつくられることを特徴とする、請求項１〜６ のいずれか１項に記載のシステム。 ８． 使用する化学物質を接触するようになるすべてのシステム構成成分が、該 化学物質に耐蝕性で、かつ、完全又は部分的にフッ素化したか又はフッ素化して いないポリマー炭化水素からなる群から選ばれる材料でつくられることを特徴と する、請求項７に記載の供給システム。 ９． 化学的・機械的研磨用懸濁液の調製に請求項１〜８のいずれか１項に記載 の供給システムを使用すること。 １０． 化学的・機械的研磨用懸濁液を使用の場所で直接供給するのに請求項１ 〜８のいずれか１項に記載の供給システムを使用すること。 １１． ウエハー又は半導体回路の製造に必要とする化学的・機械的研磨用懸濁 液の調製に請求項１〜８のいずれか１項に記載の供給システムを使用すること。 １２． 以下のa)〜c)を特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の供給 システムの運転方法。 a)１つ以上の計量した固体を１つ以上の中間容器に入れ、 b)１種以上の液体を添加して混合することによりペースト状又は液状に転化さ せ、次いで c)１つ以上の貯蔵又は作業タンクであって、必要なら、運転に必要とする他の 化学物質が既に入れてあるもの、に導入する。