JP2004022804A - 研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨砥粒と添加剤とを混合手段において混合させてポリッシングを行う場合において、不純物の混入を防止して半導体ウェーハの研磨に悪影響を与えないようにする。
【解決手段】砥粒を含有した研磨パッド１１と、研磨パッド１１を支持する研磨パッド支持部１２と、研磨パッド１１に半導体ウェーハＷの面を作用させる作用部１３と、研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に研磨液２３を供給する研磨液供給部１４とを少なくとも備え、半導体ウェーハＷの面を研磨する研磨装置１０において、研磨液供給部１４を、第一の液体を貯留する第一の貯留タンク１７と、第二の液体を貯留する第二の貯留タンク１８と、第一の貯留タンク１７と第二の貯留タンク１８とに連結され第一の液体と第二の液体とを混合させて研磨液を生成する混合部１９と、混合部１９において生成された直後の研磨液を研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に供給する供給部２０とから構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】砥粒を含有した研磨パッド１１と、研磨パッド１１を支持する研磨パッド支持部１２と、研磨パッド１１に半導体ウェーハＷの面を作用させる作用部１３と、研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に研磨液２３を供給する研磨液供給部１４とを少なくとも備え、半導体ウェーハＷの面を研磨する研磨装置１０において、研磨液供給部１４を、第一の液体を貯留する第一の貯留タンク１７と、第二の液体を貯留する第二の貯留タンク１８と、第一の貯留タンク１７と第二の貯留タンク１８とに連結され第一の液体と第二の液体とを混合させて研磨液を生成する混合部１９と、混合部１９において生成された直後の研磨液を研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に供給する供給部２０とから構成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハのＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に用いる研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハは、シリコンインゴットをスライスし、両面を両面研削盤またはラッピング装置によって平坦化し、更にポリッシング装置を用いて鏡面研磨することにより、表面に集積回路を形成できる状態となる。
【０００３】
また、半導体ウェーハの表面に集積回路を形成していく工程においては、多層配線の形成における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み金属配線の形成等において、ポリッシング装置による研磨が行われる。このように、ポリッシング装置は、半導体ウェーハを加工する工程において欠かすことのできない重要な装置である。
【０００４】
一般的にポリッシング装置は、フェルト等で形成された研磨パッドと、研磨パッドにシリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア等からなる研磨砥粒と過酸化水素水等の酸化剤またはアンモニア等のアルカリ剤の添加剤とを混合させてスラリーを生成し供給するスラリー供給手段と、半導体ウェーハを保持して研磨パッドに作用させる保持部とを備えており、スラリーの化学的作用及び研磨パッドの機械的作用によって研磨が行われる。
【０００５】
上記スラリーを生成するスラリー生成手段においては、研磨砥粒と添加剤とを所定の割合でタンクに入れて撹拌混合させるため、タンク内において経時変化によりスラリーの特性が変化してしまうという問題がある。そこで、かかる問題を解決するために、例えば特開平２０００−２０２７７４号公報においては、研磨砥粒と添加剤とを個別に貯留し、使用する直前において両者を混合して研磨パッドと半導体ウェーハとの接触部に供給する技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研磨砥粒と添加剤とを使用する直前で混合させることにより、経時変化によるスラリーの特性の変化を防止することはできるものの、研磨砥粒の研磨力によって混合手段の内部が研磨されてしまうために、研磨屑がスラリーに不純物として混入し、半導体ウェーハの研磨に悪影響を及ぼすという新たな問題を有している。
【０００７】
従って、研磨砥粒と添加剤とを混合手段において混合させてポリッシングを行う場合においては、不純物の混入を防止して半導体ウェーハの研磨に悪影響を与えないようにすることに課題を有している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、半導体ウェーハの面を研磨する研磨装置であって、砥粒を含有した研磨パッドと、研磨パッドを支持する研磨パッド支持部と、研磨パッドに半導体ウェーハの面を作用させる作用部と、研磨パッドと半導体ウェーハとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部とを少なくとも備え、研磨液供給部は、第一の液体を貯留する第一の貯留タンクと、第二の液体を貯留する第二の貯留タンクと、第一の貯留タンクと第二の貯留タンクとに連結され第一の液体と第二の液体とを混合させて研磨液を生成する混合部と、混合部において生成された直後の研磨液を研磨パッドと半導体ウェーハとの接触部に供給する供給部とから構成される研磨装置を提供する。
【０００９】
そしてこの研磨装置は、作用部が、半導体ウェーハを保持する保持部と、保持部を研磨パッドに対して相対的に接近及び離反させる接近離反部とから構成されること、作用部が、研磨パッドに対面して配設され砥粒を含有した第二の研磨パッドと、第二の研磨パッドを支持する第二の研磨パッド支持部と、第二の研磨パッドを研磨パッドに対して相対的に接近または離反させる接近離反部とから構成され、研磨パッドと第二の研磨パッドとで半導体ウェーハを挟持するようにしたこと、第一の液体はアンモニア水溶液であり、第二の液体はエチレンジアミン四酢酸水溶液であることを付加的要件とする。
【００１０】
このように構成される研磨装置においては、研磨パッドに砥粒を含有させ、研磨液には砥粒を混入させないようにしたことにより、混合部が研磨されてしまうことがなく研磨液に不純物が混入しないと共に、研磨液の生成を半導体ウェーハと研磨パッドとの接触部に供給する直前に行うようにしたことにより、生成直後の研磨液を使用することができ、研磨液の経時変化を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態として、図１に示す研磨装置１０について説明する。この研磨装置１０は、砥粒を含有した研磨パッド１１と、研磨パッド１１を支持する研磨パッド支持部１２と、半導体ウェーハＷを保持して研磨パッド１１に半導体ウェーハＷの面を作用させる作用部１３と、研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部１４とから構成される。
【００１２】
研磨パッド１１は、例えばウレタン等の素材に砥粒を分散させた状態で含有させたもので、砥粒としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト、ダイヤモンド等を用いることができる。
【００１３】
例えば、ポリオール８０重量比、イソシアネート５２．４重量比、水０．２重量比、触媒０．７重量比、シリコーン製泡剤０．５重量比、シリカ９０重量比を混合し、液状混合物を生成して金型に注入して２０°Ｃ〜３０°Ｃの室温で２４時間放置することにより、発泡ポリウレタン中に体積比３０％のシリカを含有した直径６０ｃｍ、厚さ９ｍｍの研磨パッド１１を作製することができる。なお、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト等の水酸基が付着した砥粒をウレタン素材に混入させると、長寿命の研磨パッドが形成されることが本発明の発明者によって確認された。
【００１４】
研磨パッド支持部１２の上面には研磨パッド１１が貼着され、モータに駆動されて回転可能となっている。一方、作用部１３は、研磨する半導体ウェーハＷを上方から保持して回転可能となっており、半導体ウェーハＷを保持する保持部１５と、保持部１５を上下動させて半導体ウェーハＷを研磨パッド１１に対して相対的に接近及び離反させる接近離反部１６とから構成される。
【００１５】
研磨液供給部１４は、第一の液体、例えばアンモニア水溶液を貯留する第一の貯留タンク１７と、第二の液体、例えばエチレンジアミン四酢酸水溶液を貯留する第二の貯留タンク１８と、第一の貯留タンク１７と第二の貯留タンク１８とに連結された混合部１９と、混合部１９に連結された供給部２０とから概ね構成される。
【００１６】
混合部１９においては、第一の液体と第二の液体とをポンプ２１、２２によって汲み出して適宜の割合で混合させることができ、混合により生成された研磨液は、供給部２０から研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に供給することができる。なお、研磨液のｐＨを９．５、１０．０、１０．５、１１．０、１１．５、１２．０、１２．５、１３．０、１３．５にそれぞれ調整してシリコンウェーハの１分間当たりの研磨量［μｍ／分］を実測したところ、ｐＨ９．５で０．０１μｍ／分、ｐＨ１０．０で０．１μｍ／分、ｐＨ１０．５で０．１５μｍ／分、ｐＨ１１．０で０．２μｍ／分、ｐＨ１１．５で０．３μｍ／分、ｐＨ１２．０で０．４μｍ／分、ｐＨ１２．５で０．４５μｍ／分、ｐＨ１３．０で０．４７μｍ、ｐＨ１３．５で０．４８μｍ／分という研磨結果が得られ、ｐＨ１２．５の場合が、研磨効率及びアンモニア水溶液の使用量の双方の観点から最適であることがわかった。
【００１７】
アンモニア水溶液とエチレンジアミン四酢酸水溶液とを混合させて研磨液を生成する場合は、混合比率を９：１とし、例えばアンモニア水溶液を９０ｍｌ／分、エチレンジアミン四酢酸水溶液を１０ｍｌ／分の割合で撹拌して混合する。ここで、アンモニア水溶液は、例えば、アンモニア原液（２８％）を容量１に対して容量２の水で希釈したもので、ｐＨは１２．５強である。一方、エチレンジアミン四酢酸水溶液は、０．０１ｍｏｌ／リットルの濃度である。このエチレンジアミン四酢酸水溶液は、半導体ウェーハＷに銅等の金属が付着するのを防止する役割を果たす。
【００１８】
こうして混合され生成されたｐＨ１２．５の研磨液を、１００ｍｌ／分の流量で供給部２０から流出させる。また、研磨液の生成が半導体ウェーハＷと研磨パッド１１との接触部に供給する直前に行われるようにするため、生成される研磨液が必要最小限の量となるようにポンプ２１、２２を調整し、生成された研磨液２３が混合部１９において滞留せずに直ちに供給部２０から流出するようにする。
【００１９】
そして、研磨パッド支持部１２に固定された研磨パッド１１が回転すると共に、接近離反部１６が下降して半導体ウェーハＷの下面と接触すると、半導体ウェーハＷが研磨パッド１１の回転によって連れ回り、砥粒を含有する研磨パッド１１及び供給部２０から流出する研磨液によって半導体ウェーハＷの下面が研磨される。このとき、例えば研磨圧力を３００ｇ／ｃｍ２、研磨パッド１１の回転数を４０ｒｐｍとする。
【００２０】
混合部１９にはｐＨセンサー２４を備え、制御装置２５においてｐＨの値を読み取り、その値に応じてエチレンジアミン四酢酸の供給量を調整することができる。
【００２１】
このようにして研磨を行うと、生成された研磨液２３に砥粒が含まれず、撹拌により混合部１９の内部が研磨されることがないため、研磨液に不純物が混入することがない。また、研磨液２３の生成を半導体ウェーハＷと研磨パッド１１との接触部に供給する直前に行うようにしたことにより、生成された直後の研磨液を供給することができるため、研磨液２３の経時変化を防止することができる。従って、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００２２】
次に、本発明の第二の実施の形態として、図２に示す研磨装置３０について説明する。この研磨装置３０は、砥粒を含有した研磨パッド３１と、研磨パッド３１を支持する研磨パッド支持部３２と、半導体ウェーハＷを保持して研磨パッド３１に半導体ウェーハＷの面を作用させる作用部３３と、研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部３４とから構成される。
【００２３】
研磨パッド３１、研磨パッド支持部３２及び作用部３３は、図１の例と同様に構成され、作用部３３には保持部３５及び接近離反部３６を備えている。
【００２４】
一方、研磨液供給部３４は、アンモニア水溶液等の第一の液体を貯留する第一の貯留タンク３７と、エチレンジアミン四酢酸水溶液等の第二の液体を貯留する第二の貯留タンク３８と、第一の貯留タンク３７と第二の貯留タンク３８とに連結された混合部３９と、混合部３９に連結された供給部４０とから概ね構成される。
【００２５】
混合部３９においては、第一の液体と第二の液体とをポンプ４１、４２によって汲み出して適宜の割合で混合させることができ、混合により生成された研磨液は、供給部４０から研磨パッド３１と半導体ウェーハＷとの接触部に供給することができる。
【００２６】
混合部３９は、図３に示すように、モータ４３によって駆動されて回転可能な略円錐形状の回転体４４が、下端が開口して供給部４０を構成する蓋体４５の内部に収容され、第一の液体及び第二の液体が蓋体４５の内部に供給される構成となっている。
【００２７】
回転体４４の外周面には複数の溝４６が設けられており、蓋体４５の内部においては、流入した第一の液体及び第二の液体が溝４６に沿って下降し、下降の過程において回転体４４の回転に伴って第一の液体と第二の液体とが混合され、生成された研磨液４７が供給部４０から下方に滴下する。
【００２８】
図２に示したように構成される研磨装置３０においては、研磨パッド支持部３２に固定された研磨パッド３１が回転すると共に、接近離反部３６が下降して半導体ウェーハＷの下面と接触すると、半導体ウェーハＷが研磨パッド３１の回転によって連れ回り、砥粒を含有する研磨パッド３１及び供給部４０から流出する研磨液４７によって半導体ウェーハＷの下面が研磨される。
【００２９】
このようにして研磨を行うと、研磨液４７に砥粒が含まれず、混合部３９の内部が研磨されることがないため、研磨液に不純物が混入することがない。また、研磨液４７が半導体ウェーハＷと研磨パッド３１との接触部へ供給される直前に生成されることにより、生成された直後に研磨液４７を供給することができるため、研磨液４７の経時変化を防止することができる。従って、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００３０】
次に、本発明の第三の実施の形態として、図４、５、６に示す研磨装置５０について説明する。この研磨装置５０は、図５に示すように、研磨パッド５１と第二の研磨パッド５２とを備えており、双方ともシリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ダイヤモンド等の砥粒を含有している。
【００３１】
研磨パッド５１は、研磨パッド支持部５３に支持されており、研磨パッド５１の上面には中心歯車５４及び外周歯車５５が形成されている。そして、中心歯車５４及び外周歯車５５には、図６に示すように半導体ウェーハＷを内周面５６ａにて保持するリング型の遊星歯車５６が噛合している。外周歯車５５は回動可能となっている。一方、第二の研磨パッド５２は、第二の研磨パッド支持部５７の下面に固着されて支持されている。
【００３２】
図４に示すように、第二の研磨パッド支持部５７は、回転軸５８に固定され、回転軸５８は昇降部５９に対して自由回転可能に連結されている。そして、昇降部５９は、モータ６０による駆動によりレール６１にガイドされて昇降可能となっている。即ち、回転軸５８と昇降部５９とモータ６０とレール６１とで接近離反部が構成され、これと第二の研磨パッド５２と第二の研磨パッド支持部５７とで作用部が構成される。
【００３３】
更に、昇降部５９には研磨液供給部６２が連結されている。この研磨液供給部６２は、第一の液体を貯留する第一の貯留タンク６３と、第二の液体を貯留する第二の貯留タンク６４と、第一の液体と第二の液体とを混合して研磨液を生成する混合部６５とから構成される。混合部６５は、図１に示した混合部１９または図２に示した混合部３９のように構成され、砥粒が含まれない研磨液が生成される。
【００３４】
図７に示すように、生成された研磨液は、回転軸５８の内部に形成された流通路６６に流入し、第二の研磨パッド５２から流出して半導体ウェーハＷに供給される。即ちこの場合は第二の研磨パッド５２が研磨液を供給する供給部となる。
【００３５】
中心歯車５４は、固定軸６７に固定されている。一方、研磨パッド支持部５３は、研磨パッド駆動モータ６８から駆動伝達ベルト６９を介して伝達される回転力によりベアリング７０に支持された状態で回転する。
【００３６】
そして、研磨パッド支持部５３が例えば４０ｒｐｍ程の回転数で回転することにより研磨パッド５１が回転するのに伴って、第二の研磨パッド５２が自由回転し、更に生成直後の研磨液が供給されることにより、第一の研磨パッド５１と第二の研磨パッド５２とによって半導体ウェーハＷが挟持され、例えば３００ｇ／ｃｍ２程の圧力が加わり、第一の研磨パッド５１、第二の研磨パッド５２及び研磨液によって半導体ウェーハＷの両面が研磨される。また、使用済みの研磨液は、排液受け部７１において受け止めた後に、排液孔７２から排水される。なお、第一の研磨パッド５２は固定させておいてもよい。
【００３７】
このようにして研磨を行うと、研磨液に不純物が混入することがなく、研磨液が経時変化を起こすことなく供給されるため、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００３８】
次に、本発明の第四の実施の形態として、図８に示す研磨装置８０について説明する。この研磨装置８０においては、研磨前の半導体ウェーハＷがカセット８１に収容され、搬出入手段８２によって搬出されて位置合わせテーブル８３に載置される。そしてここで中心位置の位置合わせがなされた後、第一の搬送手段８４によって、蛇腹８５の伸縮を伴って水平方向に移動可能でかつ自転可能なチャックテーブル８６に載置され、チャックテーブル８６の移動によって研磨手段８７の直下に位置付けられる。
【００３９】
研磨手段８７は、壁部８８の内側の面に垂直方向に配設された一対のガイドレール８９に摺動可能に係合した支持板９０に連結され、支持板９０の内部に設けたナット（図示せず）がパルスモータ９１に連結されたボールネジ９２に螺合しており、パルスモータ９１の駆動によりボールネジ９２が回動するのに伴い支持板９０及びこれに連結された研磨手段８７が昇降する構成となっている。
【００４０】
研磨手段８７の近傍には、第一の液体を貯留する第一の貯留タンク９３と、第二の液体を貯留する第二の貯留タンク９４と、第一の液体と第二の液体とを混合して研磨液を生成する混合部９５と、生成された研磨液を供給する供給部９６とからなる研磨液供給部９７が配設されている。混合部９５は、図１に示した混合部１９または図２に示した混合部３９のように構成され、砥粒が含まれない研磨液が生成される。
【００４１】
研磨手段８７は、垂直方向の軸心を有するスピンドル９８と、スピンドル９８を回転駆動するモータ９９と、スピンドルの下端に形成されたマウンタ１００と、マウンタ１００に固定された研磨パッド支持部１０１と、研磨パッド支持部１０１の下面に固着された研磨パッド１０２とから構成され、モータ９９に駆動されてスピンドル９８が回転するのに伴い研磨パッド１０２が回転する構成となっている。
【００４２】
研磨パッド１０２は、ウレタン等の素材に砥粒を分散させた状態で含有させたもので、砥粒としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト、ダイヤモンド等を用いることができる。
【００４３】
研磨時は、図９に示すように、チャックテーブル８６が回転しながら、供給部９６から生成直後の研磨液１０３が半導体ウェーハＷに供給される共に回転する研磨パッド１０２が下降して半導体ウェーハＷに接触して圧力をかけることにより、研磨パッド１０２及び研磨液１０３によって研磨が行われる。
【００４４】
このとき、例えば研磨圧力は３００ｇ／ｃｍ２、研磨パッド１０２の回転数は４０ｒｐｍ、チャックテーブル８６の回転数は１０ｒｐｍとする。
【００４５】
このようにして研磨を行うと、研磨液に不純物が混入することがなく、研磨液が経時変化を起こすことなく供給されるため、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００４６】
研磨の終了後は、チャックテーブル８６が移動して第二の搬送手段１０４の近傍に位置付けられ、第二の搬送手段１０４によって研磨後の半導体ウェーハＷが洗浄手段１０５に搬送される。そしてここで洗浄された半導体ウェーハＷは、搬出入手段８２によってカセット１０６に収容される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研磨装置においては、研磨パッドに砥粒を含有させ、研磨液には砥粒を混入させないようにしたことにより、混合部が研磨されてしまうことがなく研磨液に不純物が混入しないと共に、研磨液の生成を半導体ウェーハと研磨パッドとの接触部に供給する直前に行うようにしたことにより、生成直後の研磨液を使用することができ、研磨液の経時変化を防止することができる。従って、良好かつ安定的な研磨を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図２】同研磨装置の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図３】同第二の実施の形態における混合部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係る研磨装置の第三の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】同第三の実施の形態における研磨パッド及び第二の研磨パッドを示す斜視図である。
【図６】同第三の実施の形態における遊星歯車及び半導体ウェーハを示す平面図である。
【図７】同第三の実施の形態において半導体ウェーハが研磨される様子を示す断面図である。
【図８】本発明に係る研磨装置の第四の実施の形態を示す斜視図である。
【図９】同第四の実施の形態において半導体ウェーハが研磨される様子を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…研磨装置 １１…研磨パッド
１２…研磨パッド支持部 １３…作用部
１４…研磨液供給部 １５…保持部
１６…接近離反部 １７…第一の貯留タンク
１８…第二の貯留タンク １９…混合部
２０…供給部 ２１、２２…ポンプ ２３…研磨液
２４…ｐＨセンサー ２５…制御装置
３０…研磨装置 ３１…研磨パッド
３２…研磨パッド支持部 ３３…作用部
３４…研磨液供給部 ３５…保持部
３６…接近離反部 ３７…第一の貯留タンク
３８…第二の貯留タンク ３９…混合部
４０…供給部 ４１、４２…ポンプ ４３…モータ
４４…回転体 ４５…蓋体 ４６…溝 ４７…研磨液
５０…研磨装置 ５１…研磨パッド
５２…第二の研磨パッド ５３…研磨パッド支持部
５４…中心歯車 ５５…外周歯車 ５６…遊星歯車
５７…第二の研磨パッド支持部 ５８…回転軸
５９…昇降部 ６０…モータ ６１…レール
６２…研磨液供給部 ６３…第一の貯留タンク
６４…第二の貯留タンク ６５…混合部
６６…流通路 ６７…固定軸
６８…研磨パッド駆動モータ ６９…駆動伝達ベルト
７０…ベアリング ７１…排液受け部 ７２…排液孔
８０…研磨装置 ８１…カセット ８２…搬出入手段
８３…位置合わせテーブル ８４…第一の搬送手段
８５…蛇腹 ８６…チャックテーブル
８７…研磨手段 ８８…壁部 ８９…ガイドレール
９０…支持板 ９１…パルスモータ
９２…ボールネジ ９３…第一の貯留タンク
９４…第二の貯留タンク ９５…混合部
９６…供給部 ９７…研磨液供給部
９８…スピンドル ９９…モータ １００…マウンタ
１０１…研磨パッド支持部 １０２…研磨パッド
１０３…研磨液 １０４…第二の搬送手段
１０５…洗浄手段 １０６…カセット
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハのＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に用いる研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハは、シリコンインゴットをスライスし、両面を両面研削盤またはラッピング装置によって平坦化し、更にポリッシング装置を用いて鏡面研磨することにより、表面に集積回路を形成できる状態となる。
【０００３】
また、半導体ウェーハの表面に集積回路を形成していく工程においては、多層配線の形成における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み金属配線の形成等において、ポリッシング装置による研磨が行われる。このように、ポリッシング装置は、半導体ウェーハを加工する工程において欠かすことのできない重要な装置である。
【０００４】
一般的にポリッシング装置は、フェルト等で形成された研磨パッドと、研磨パッドにシリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア等からなる研磨砥粒と過酸化水素水等の酸化剤またはアンモニア等のアルカリ剤の添加剤とを混合させてスラリーを生成し供給するスラリー供給手段と、半導体ウェーハを保持して研磨パッドに作用させる保持部とを備えており、スラリーの化学的作用及び研磨パッドの機械的作用によって研磨が行われる。
【０００５】
上記スラリーを生成するスラリー生成手段においては、研磨砥粒と添加剤とを所定の割合でタンクに入れて撹拌混合させるため、タンク内において経時変化によりスラリーの特性が変化してしまうという問題がある。そこで、かかる問題を解決するために、例えば特開平２０００−２０２７７４号公報においては、研磨砥粒と添加剤とを個別に貯留し、使用する直前において両者を混合して研磨パッドと半導体ウェーハとの接触部に供給する技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研磨砥粒と添加剤とを使用する直前で混合させることにより、経時変化によるスラリーの特性の変化を防止することはできるものの、研磨砥粒の研磨力によって混合手段の内部が研磨されてしまうために、研磨屑がスラリーに不純物として混入し、半導体ウェーハの研磨に悪影響を及ぼすという新たな問題を有している。
【０００７】
従って、研磨砥粒と添加剤とを混合手段において混合させてポリッシングを行う場合においては、不純物の混入を防止して半導体ウェーハの研磨に悪影響を与えないようにすることに課題を有している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、半導体ウェーハの面を研磨する研磨装置であって、砥粒を含有した研磨パッドと、研磨パッドを支持する研磨パッド支持部と、研磨パッドに半導体ウェーハの面を作用させる作用部と、研磨パッドと半導体ウェーハとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部とを少なくとも備え、研磨液供給部は、第一の液体を貯留する第一の貯留タンクと、第二の液体を貯留する第二の貯留タンクと、第一の貯留タンクと第二の貯留タンクとに連結され第一の液体と第二の液体とを混合させて研磨液を生成する混合部と、混合部において生成された直後の研磨液を研磨パッドと半導体ウェーハとの接触部に供給する供給部とから構成される研磨装置を提供する。
【０００９】
そしてこの研磨装置は、作用部が、半導体ウェーハを保持する保持部と、保持部を研磨パッドに対して相対的に接近及び離反させる接近離反部とから構成されること、作用部が、研磨パッドに対面して配設され砥粒を含有した第二の研磨パッドと、第二の研磨パッドを支持する第二の研磨パッド支持部と、第二の研磨パッドを研磨パッドに対して相対的に接近または離反させる接近離反部とから構成され、研磨パッドと第二の研磨パッドとで半導体ウェーハを挟持するようにしたこと、第一の液体はアンモニア水溶液であり、第二の液体はエチレンジアミン四酢酸水溶液であることを付加的要件とする。
【００１０】
このように構成される研磨装置においては、研磨パッドに砥粒を含有させ、研磨液には砥粒を混入させないようにしたことにより、混合部が研磨されてしまうことがなく研磨液に不純物が混入しないと共に、研磨液の生成を半導体ウェーハと研磨パッドとの接触部に供給する直前に行うようにしたことにより、生成直後の研磨液を使用することができ、研磨液の経時変化を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態として、図１に示す研磨装置１０について説明する。この研磨装置１０は、砥粒を含有した研磨パッド１１と、研磨パッド１１を支持する研磨パッド支持部１２と、半導体ウェーハＷを保持して研磨パッド１１に半導体ウェーハＷの面を作用させる作用部１３と、研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部１４とから構成される。
【００１２】
研磨パッド１１は、例えばウレタン等の素材に砥粒を分散させた状態で含有させたもので、砥粒としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト、ダイヤモンド等を用いることができる。
【００１３】
例えば、ポリオール８０重量比、イソシアネート５２．４重量比、水０．２重量比、触媒０．７重量比、シリコーン製泡剤０．５重量比、シリカ９０重量比を混合し、液状混合物を生成して金型に注入して２０°Ｃ〜３０°Ｃの室温で２４時間放置することにより、発泡ポリウレタン中に体積比３０％のシリカを含有した直径６０ｃｍ、厚さ９ｍｍの研磨パッド１１を作製することができる。なお、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト等の水酸基が付着した砥粒をウレタン素材に混入させると、長寿命の研磨パッドが形成されることが本発明の発明者によって確認された。
【００１４】
研磨パッド支持部１２の上面には研磨パッド１１が貼着され、モータに駆動されて回転可能となっている。一方、作用部１３は、研磨する半導体ウェーハＷを上方から保持して回転可能となっており、半導体ウェーハＷを保持する保持部１５と、保持部１５を上下動させて半導体ウェーハＷを研磨パッド１１に対して相対的に接近及び離反させる接近離反部１６とから構成される。
【００１５】
研磨液供給部１４は、第一の液体、例えばアンモニア水溶液を貯留する第一の貯留タンク１７と、第二の液体、例えばエチレンジアミン四酢酸水溶液を貯留する第二の貯留タンク１８と、第一の貯留タンク１７と第二の貯留タンク１８とに連結された混合部１９と、混合部１９に連結された供給部２０とから概ね構成される。
【００１６】
混合部１９においては、第一の液体と第二の液体とをポンプ２１、２２によって汲み出して適宜の割合で混合させることができ、混合により生成された研磨液は、供給部２０から研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に供給することができる。なお、研磨液のｐＨを９．５、１０．０、１０．５、１１．０、１１．５、１２．０、１２．５、１３．０、１３．５にそれぞれ調整してシリコンウェーハの１分間当たりの研磨量［μｍ／分］を実測したところ、ｐＨ９．５で０．０１μｍ／分、ｐＨ１０．０で０．１μｍ／分、ｐＨ１０．５で０．１５μｍ／分、ｐＨ１１．０で０．２μｍ／分、ｐＨ１１．５で０．３μｍ／分、ｐＨ１２．０で０．４μｍ／分、ｐＨ１２．５で０．４５μｍ／分、ｐＨ１３．０で０．４７μｍ、ｐＨ１３．５で０．４８μｍ／分という研磨結果が得られ、ｐＨ１２．５の場合が、研磨効率及びアンモニア水溶液の使用量の双方の観点から最適であることがわかった。
【００１７】
アンモニア水溶液とエチレンジアミン四酢酸水溶液とを混合させて研磨液を生成する場合は、混合比率を９：１とし、例えばアンモニア水溶液を９０ｍｌ／分、エチレンジアミン四酢酸水溶液を１０ｍｌ／分の割合で撹拌して混合する。ここで、アンモニア水溶液は、例えば、アンモニア原液（２８％）を容量１に対して容量２の水で希釈したもので、ｐＨは１２．５強である。一方、エチレンジアミン四酢酸水溶液は、０．０１ｍｏｌ／リットルの濃度である。このエチレンジアミン四酢酸水溶液は、半導体ウェーハＷに銅等の金属が付着するのを防止する役割を果たす。
【００１８】
こうして混合され生成されたｐＨ１２．５の研磨液を、１００ｍｌ／分の流量で供給部２０から流出させる。また、研磨液の生成が半導体ウェーハＷと研磨パッド１１との接触部に供給する直前に行われるようにするため、生成される研磨液が必要最小限の量となるようにポンプ２１、２２を調整し、生成された研磨液２３が混合部１９において滞留せずに直ちに供給部２０から流出するようにする。
【００１９】
そして、研磨パッド支持部１２に固定された研磨パッド１１が回転すると共に、接近離反部１６が下降して半導体ウェーハＷの下面と接触すると、半導体ウェーハＷが研磨パッド１１の回転によって連れ回り、砥粒を含有する研磨パッド１１及び供給部２０から流出する研磨液によって半導体ウェーハＷの下面が研磨される。このとき、例えば研磨圧力を３００ｇ／ｃｍ２、研磨パッド１１の回転数を４０ｒｐｍとする。
【００２０】
混合部１９にはｐＨセンサー２４を備え、制御装置２５においてｐＨの値を読み取り、その値に応じてエチレンジアミン四酢酸の供給量を調整することができる。
【００２１】
このようにして研磨を行うと、生成された研磨液２３に砥粒が含まれず、撹拌により混合部１９の内部が研磨されることがないため、研磨液に不純物が混入することがない。また、研磨液２３の生成を半導体ウェーハＷと研磨パッド１１との接触部に供給する直前に行うようにしたことにより、生成された直後の研磨液を供給することができるため、研磨液２３の経時変化を防止することができる。従って、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００２２】
次に、本発明の第二の実施の形態として、図２に示す研磨装置３０について説明する。この研磨装置３０は、砥粒を含有した研磨パッド３１と、研磨パッド３１を支持する研磨パッド支持部３２と、半導体ウェーハＷを保持して研磨パッド３１に半導体ウェーハＷの面を作用させる作用部３３と、研磨パッド１１と半導体ウェーハＷとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部３４とから構成される。
【００２３】
研磨パッド３１、研磨パッド支持部３２及び作用部３３は、図１の例と同様に構成され、作用部３３には保持部３５及び接近離反部３６を備えている。
【００２４】
一方、研磨液供給部３４は、アンモニア水溶液等の第一の液体を貯留する第一の貯留タンク３７と、エチレンジアミン四酢酸水溶液等の第二の液体を貯留する第二の貯留タンク３８と、第一の貯留タンク３７と第二の貯留タンク３８とに連結された混合部３９と、混合部３９に連結された供給部４０とから概ね構成される。
【００２５】
混合部３９においては、第一の液体と第二の液体とをポンプ４１、４２によって汲み出して適宜の割合で混合させることができ、混合により生成された研磨液は、供給部４０から研磨パッド３１と半導体ウェーハＷとの接触部に供給することができる。
【００２６】
混合部３９は、図３に示すように、モータ４３によって駆動されて回転可能な略円錐形状の回転体４４が、下端が開口して供給部４０を構成する蓋体４５の内部に収容され、第一の液体及び第二の液体が蓋体４５の内部に供給される構成となっている。
【００２７】
回転体４４の外周面には複数の溝４６が設けられており、蓋体４５の内部においては、流入した第一の液体及び第二の液体が溝４６に沿って下降し、下降の過程において回転体４４の回転に伴って第一の液体と第二の液体とが混合され、生成された研磨液４７が供給部４０から下方に滴下する。
【００２８】
図２に示したように構成される研磨装置３０においては、研磨パッド支持部３２に固定された研磨パッド３１が回転すると共に、接近離反部３６が下降して半導体ウェーハＷの下面と接触すると、半導体ウェーハＷが研磨パッド３１の回転によって連れ回り、砥粒を含有する研磨パッド３１及び供給部４０から流出する研磨液４７によって半導体ウェーハＷの下面が研磨される。
【００２９】
このようにして研磨を行うと、研磨液４７に砥粒が含まれず、混合部３９の内部が研磨されることがないため、研磨液に不純物が混入することがない。また、研磨液４７が半導体ウェーハＷと研磨パッド３１との接触部へ供給される直前に生成されることにより、生成された直後に研磨液４７を供給することができるため、研磨液４７の経時変化を防止することができる。従って、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００３０】
次に、本発明の第三の実施の形態として、図４、５、６に示す研磨装置５０について説明する。この研磨装置５０は、図５に示すように、研磨パッド５１と第二の研磨パッド５２とを備えており、双方ともシリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ダイヤモンド等の砥粒を含有している。
【００３１】
研磨パッド５１は、研磨パッド支持部５３に支持されており、研磨パッド５１の上面には中心歯車５４及び外周歯車５５が形成されている。そして、中心歯車５４及び外周歯車５５には、図６に示すように半導体ウェーハＷを内周面５６ａにて保持するリング型の遊星歯車５６が噛合している。外周歯車５５は回動可能となっている。一方、第二の研磨パッド５２は、第二の研磨パッド支持部５７の下面に固着されて支持されている。
【００３２】
図４に示すように、第二の研磨パッド支持部５７は、回転軸５８に固定され、回転軸５８は昇降部５９に対して自由回転可能に連結されている。そして、昇降部５９は、モータ６０による駆動によりレール６１にガイドされて昇降可能となっている。即ち、回転軸５８と昇降部５９とモータ６０とレール６１とで接近離反部が構成され、これと第二の研磨パッド５２と第二の研磨パッド支持部５７とで作用部が構成される。
【００３３】
更に、昇降部５９には研磨液供給部６２が連結されている。この研磨液供給部６２は、第一の液体を貯留する第一の貯留タンク６３と、第二の液体を貯留する第二の貯留タンク６４と、第一の液体と第二の液体とを混合して研磨液を生成する混合部６５とから構成される。混合部６５は、図１に示した混合部１９または図２に示した混合部３９のように構成され、砥粒が含まれない研磨液が生成される。
【００３４】
図７に示すように、生成された研磨液は、回転軸５８の内部に形成された流通路６６に流入し、第二の研磨パッド５２から流出して半導体ウェーハＷに供給される。即ちこの場合は第二の研磨パッド５２が研磨液を供給する供給部となる。
【００３５】
中心歯車５４は、固定軸６７に固定されている。一方、研磨パッド支持部５３は、研磨パッド駆動モータ６８から駆動伝達ベルト６９を介して伝達される回転力によりベアリング７０に支持された状態で回転する。
【００３６】
そして、研磨パッド支持部５３が例えば４０ｒｐｍ程の回転数で回転することにより研磨パッド５１が回転するのに伴って、第二の研磨パッド５２が自由回転し、更に生成直後の研磨液が供給されることにより、第一の研磨パッド５１と第二の研磨パッド５２とによって半導体ウェーハＷが挟持され、例えば３００ｇ／ｃｍ２程の圧力が加わり、第一の研磨パッド５１、第二の研磨パッド５２及び研磨液によって半導体ウェーハＷの両面が研磨される。また、使用済みの研磨液は、排液受け部７１において受け止めた後に、排液孔７２から排水される。なお、第一の研磨パッド５２は固定させておいてもよい。
【００３７】
このようにして研磨を行うと、研磨液に不純物が混入することがなく、研磨液が経時変化を起こすことなく供給されるため、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００３８】
次に、本発明の第四の実施の形態として、図８に示す研磨装置８０について説明する。この研磨装置８０においては、研磨前の半導体ウェーハＷがカセット８１に収容され、搬出入手段８２によって搬出されて位置合わせテーブル８３に載置される。そしてここで中心位置の位置合わせがなされた後、第一の搬送手段８４によって、蛇腹８５の伸縮を伴って水平方向に移動可能でかつ自転可能なチャックテーブル８６に載置され、チャックテーブル８６の移動によって研磨手段８７の直下に位置付けられる。
【００３９】
研磨手段８７は、壁部８８の内側の面に垂直方向に配設された一対のガイドレール８９に摺動可能に係合した支持板９０に連結され、支持板９０の内部に設けたナット（図示せず）がパルスモータ９１に連結されたボールネジ９２に螺合しており、パルスモータ９１の駆動によりボールネジ９２が回動するのに伴い支持板９０及びこれに連結された研磨手段８７が昇降する構成となっている。
【００４０】
研磨手段８７の近傍には、第一の液体を貯留する第一の貯留タンク９３と、第二の液体を貯留する第二の貯留タンク９４と、第一の液体と第二の液体とを混合して研磨液を生成する混合部９５と、生成された研磨液を供給する供給部９６とからなる研磨液供給部９７が配設されている。混合部９５は、図１に示した混合部１９または図２に示した混合部３９のように構成され、砥粒が含まれない研磨液が生成される。
【００４１】
研磨手段８７は、垂直方向の軸心を有するスピンドル９８と、スピンドル９８を回転駆動するモータ９９と、スピンドルの下端に形成されたマウンタ１００と、マウンタ１００に固定された研磨パッド支持部１０１と、研磨パッド支持部１０１の下面に固着された研磨パッド１０２とから構成され、モータ９９に駆動されてスピンドル９８が回転するのに伴い研磨パッド１０２が回転する構成となっている。
【００４２】
研磨パッド１０２は、ウレタン等の素材に砥粒を分散させた状態で含有させたもので、砥粒としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、ベーマイト、バイヤライト、ダイヤモンド等を用いることができる。
【００４３】
研磨時は、図９に示すように、チャックテーブル８６が回転しながら、供給部９６から生成直後の研磨液１０３が半導体ウェーハＷに供給される共に回転する研磨パッド１０２が下降して半導体ウェーハＷに接触して圧力をかけることにより、研磨パッド１０２及び研磨液１０３によって研磨が行われる。
【００４４】
このとき、例えば研磨圧力は３００ｇ／ｃｍ２、研磨パッド１０２の回転数は４０ｒｐｍ、チャックテーブル８６の回転数は１０ｒｐｍとする。
【００４５】
このようにして研磨を行うと、研磨液に不純物が混入することがなく、研磨液が経時変化を起こすことなく供給されるため、研磨を良好かつ安定的に行うことができる。
【００４６】
研磨の終了後は、チャックテーブル８６が移動して第二の搬送手段１０４の近傍に位置付けられ、第二の搬送手段１０４によって研磨後の半導体ウェーハＷが洗浄手段１０５に搬送される。そしてここで洗浄された半導体ウェーハＷは、搬出入手段８２によってカセット１０６に収容される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研磨装置においては、研磨パッドに砥粒を含有させ、研磨液には砥粒を混入させないようにしたことにより、混合部が研磨されてしまうことがなく研磨液に不純物が混入しないと共に、研磨液の生成を半導体ウェーハと研磨パッドとの接触部に供給する直前に行うようにしたことにより、生成直後の研磨液を使用することができ、研磨液の経時変化を防止することができる。従って、良好かつ安定的な研磨を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図２】同研磨装置の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図３】同第二の実施の形態における混合部の構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係る研磨装置の第三の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】同第三の実施の形態における研磨パッド及び第二の研磨パッドを示す斜視図である。
【図６】同第三の実施の形態における遊星歯車及び半導体ウェーハを示す平面図である。
【図７】同第三の実施の形態において半導体ウェーハが研磨される様子を示す断面図である。
【図８】本発明に係る研磨装置の第四の実施の形態を示す斜視図である。
【図９】同第四の実施の形態において半導体ウェーハが研磨される様子を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…研磨装置 １１…研磨パッド
１２…研磨パッド支持部 １３…作用部
１４…研磨液供給部 １５…保持部
１６…接近離反部 １７…第一の貯留タンク
１８…第二の貯留タンク １９…混合部
２０…供給部 ２１、２２…ポンプ ２３…研磨液
２４…ｐＨセンサー ２５…制御装置
３０…研磨装置 ３１…研磨パッド
３２…研磨パッド支持部 ３３…作用部
３４…研磨液供給部 ３５…保持部
３６…接近離反部 ３７…第一の貯留タンク
３８…第二の貯留タンク ３９…混合部
４０…供給部 ４１、４２…ポンプ ４３…モータ
４４…回転体 ４５…蓋体 ４６…溝 ４７…研磨液
５０…研磨装置 ５１…研磨パッド
５２…第二の研磨パッド ５３…研磨パッド支持部
５４…中心歯車 ５５…外周歯車 ５６…遊星歯車
５７…第二の研磨パッド支持部 ５８…回転軸
５９…昇降部 ６０…モータ ６１…レール
６２…研磨液供給部 ６３…第一の貯留タンク
６４…第二の貯留タンク ６５…混合部
６６…流通路 ６７…固定軸
６８…研磨パッド駆動モータ ６９…駆動伝達ベルト
７０…ベアリング ７１…排液受け部 ７２…排液孔
８０…研磨装置 ８１…カセット ８２…搬出入手段
８３…位置合わせテーブル ８４…第一の搬送手段
８５…蛇腹 ８６…チャックテーブル
８７…研磨手段 ８８…壁部 ８９…ガイドレール
９０…支持板 ９１…パルスモータ
９２…ボールネジ ９３…第一の貯留タンク
９４…第二の貯留タンク ９５…混合部
９６…供給部 ９７…研磨液供給部
９８…スピンドル ９９…モータ １００…マウンタ
１０１…研磨パッド支持部 １０２…研磨パッド
１０３…研磨液 １０４…第二の搬送手段
１０５…洗浄手段 １０６…カセット
Claims (4)
- 半導体ウェーハの面を研磨する研磨装置であって、
砥粒を含有した研磨パッドと、該研磨パッドを支持する研磨パッド支持部と、該研磨パッドに半導体ウェーハの面を作用させる作用部と、該研磨パッドと該半導体ウェーハとの接触部に研磨液を供給する研磨液供給部とを少なくとも備え、
該研磨液供給部は、第一の液体を貯留する第一の貯留タンクと、
第二の液体を貯留する第二の貯留タンクと、
該第一の貯留タンクと該第二の貯留タンクとに連結され該第一の液体と該第二の液体とを混合させて研磨液を生成する混合部と、
該混合部において生成された直後の研磨液を該研磨パッドと該半導体ウェーハとの接触部に供給する供給部と
から構成される研磨装置。 - 作用部は、半導体ウェーハを保持する保持部と、
該保持部を研磨パッドに対して相対的に接近及び離反させる接近離反部と
から構成される請求項１に記載の研磨装置。 - 作用部は、研磨パッドに対面して配設され砥粒を含有した第二の研磨パッドと、該第二の研磨パッドを支持する第二の研磨パッド支持部と、該第二の研磨パッドを該研磨パッドに対して相対的に接近または離反させる接近離反部とから構成され、該研磨パッドと該第二の研磨パッドとで半導体ウェーハを挟持するようにした請求項１に記載の研磨装置
- 第一の液体はアンモニア水溶液であり、第二の液体はエチレンジアミン四酢酸水溶液である請求項１、２または３に記載の研磨装置。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1860688A1 (en) * | 2005-03-16 | 2007-11-28 | Asahi Glass Company, Limited | Abrasive for semiconductor integrated circuit device, method for polishing semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device manufacturing method |
| KR101146696B1 (ko) | 2009-12-18 | 2012-05-22 | 주식회사 엘지실트론 | 웨이퍼 연마용 슬러리를 공급하는 장치 및 방법 |
| JP2015062987A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | 株式会社ディスコ | 研磨パッドの貼り付け方法 |
| US20180281152A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus and method for timed dispensing various slurry components |
| JP2018187750A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | 株式会社ディスコ | 研磨液の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2000237952A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-09-05 | Hitachi Ltd | 研磨装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2000317826A (ja) * | 1999-05-07 | 2000-11-21 | Okamoto Machine Tool Works Ltd | 基板の研磨終点検出方法および研磨終点検出装置 |
| JP2001232557A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-28 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 両面研磨装置および両面研磨方法 |
| JP2002170792A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 研磨液供給装置及び研磨液供給方法、研磨装置及び研磨方法、並びに、半導体装置の製造方法 |
-
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1860688A1 (en) * | 2005-03-16 | 2007-11-28 | Asahi Glass Company, Limited | Abrasive for semiconductor integrated circuit device, method for polishing semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device manufacturing method |
| EP1860688A4 (en) * | 2005-03-16 | 2010-08-18 | Asahi Glass Co Ltd | AGING MACHINE FOR AN INTEGRATED SEMICONDUCTOR SWITCHING DEVICE, METHOD FOR POLISHING AN INTEGRATED SEMICONDUCTOR SWITCHING DEVICE, AND METHOD OF MANUFACTURING AN INTEGRATED SEMICONDUCTOR SWITCHING DEVICE |
| US8030213B2 (en) | 2005-03-16 | 2011-10-04 | Asahi Glass Company, Limited | Polishing compound for semiconductor integrated circuit device, polishing method and method for producing semiconductor integrated circuit device |
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| JP2015062987A (ja) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | 株式会社ディスコ | 研磨パッドの貼り付け方法 |
| US20180281152A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus and method for timed dispensing various slurry components |
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| JP2018187750A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | 株式会社ディスコ | 研磨液の製造方法 |
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