JP2004230554A

JP2004230554A - 研磨システム、及び砥液供給装置

Info

Publication number: JP2004230554A
Application number: JP2004140472A
Authority: JP
Inventors: Norio Kimura; 憲雄木村; Kiyotaka Kawashima; 清隆川島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】砥液供給装置から砥液を常に均一の濃度で間断なくポリッシング装置に供給しながら研磨できる研磨システム、及び砥液供給装置を提供すること。
【解決手段】ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置と該ポリッシング装置に研磨用の砥液を供給する砥液供給装置を具備する研磨システムであって、前記ポリッシング装置に供給する砥液より濃度の濃い砥液原液を蓄える原液タンクと、該原液タンクからの砥液原液を希釈し所定の濃度に調整する第１調整タンクと、該第１調整タンクからの砥液を希釈して該第１調整タンクの砥液濃度より低い濃度に調整する第２調整タンクを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリッシング装置と、ポリッシング装置に砥液を供給するし砥液供給装置を備えた研磨システム、及び砥液供給装置に関するものである。

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ポリッシング装置が使用されている。この種のポリッシング装置に、各々独立した回転数で回転するターンテーブルとトップリングを具備し、該ターンテーブルとトップリングとの間に半導体ウエハ等のトップリング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリッシング装置がある。そして該ポリッシング装置においてはターンテーブル表面に研磨用と砥液を供給しながらポリッシング対象物を研磨している。
特開昭５１−５６０８９号公報特開平４−１０１７６５号公報

近年の半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエハに幾層にもデバイス層を形成する場合が多くなり、幾層ものデバイス層を精密形成するためには、各デバイス層を覆う層の表面も平坦且つ鏡面化する必要がある。そのため、ポリッシング装置に供給する研磨用の砥液を常に均一の濃度砥液で間断なく供給する必要がある。しかしながら、従来のこのように砥液を常に均一の濃度砥液で間断なく供給する砥液供給装置はなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので上記問題点を除去し、砥液供給装置から砥液を常に均一の濃度で間断なくポリッシング装置に供給しながら研磨できる研磨システム、及び砥液供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置と該ポリッシング装置に研磨用の砥液を供給する砥液供給装置を具備する研磨システムであって、砥液原液を蓄える原液タンクと、該原液タンクからの砥液原液を希釈しポリッシングに使用する濃度以上の濃度に調整する第１調整タンクと、該第１調整タンクからの砥液を希釈して該第１調整タンクの砥液濃度より低い濃度に調整する第２調整タンクを具備することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨システムにおいて、前記ポリッシング装置は、ターンテーブルと、トップリングを具備し、該ターンテーブル上面に前記砥液を供給すると共に、該ターンテーブルとトップリングの間に前記ポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表面を研磨することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の研磨システムにおいて、前記砥液供給装置は砥液を循環させる砥液流路を具備し、前記ターンテーブル上面に砥液を供給しない時には砥液を該砥液流路に循環させ、供給するときには該砥液流路から供給することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の研磨システムにおいて、前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液の温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出砥液温度により該循環タンク内の砥液温度を所定の温度に制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の研磨システムにおいて、前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液レベルを検出する砥液レベル検出器と、該循環タンク内への砥液の流入を調整する砥液流量調整手段を設け、前記砥液レベル器の検出砥液レベルに基いて前記循環タンク内の砥液レベルを所定の範囲内に納めることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置に研磨用の砥液を供給する砥液供給装置であって、砥液原液を蓄える原液タンクと、該原液タンクからの砥液原液を希釈しポリッシングに使用する濃度以上の濃度に調整する第１調整タンクと、該第１調整タンクからの砥液を希釈して該第１調整タンクの砥液濃度より低い濃度に調整する第２調整タンクを具備することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の砥液供給装置において、前記ポリッシング装置は、ターンテーブルと、トップリングを具備し、該ターンテーブル上面に前記砥液を供給すると共に、該ターンテーブルとトップリングの間に前記ポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表面を研磨することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の砥液供給装置において、前記砥液供給装置は砥液を循環させる砥液流路を具備し、前記ターンテーブル上面に砥液を供給しない時には砥液を該砥液流路に循環させ、供給するときには該砥液流路から供給することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項６に記載の砥液供給装置において、前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液の温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出砥液温度により該循環タンク内の砥液温度を所定の温度に制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項６に記載の砥液供給装置において、前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液レベルを検出する砥液レベル検出器と、該循環タンク内への砥液の流入を調整する砥液流量調整手段を設け、前記砥液レベル器の検出砥液レベルに基いて前記循環タンク内の砥液レベルを所定の範囲内に納めることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、原液タンク内に濃度の濃い砥液原液を蓄えておくことにより、人手を介することなく、長時間に使用濃度に調合した砥液を間断無くポリッシング装置に供給しながら、ポリッシング対象物の表面を研磨する研磨システムを提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、ターンテーブル上面に使用濃度に調合した砥液を間断無く供給しながらポリッシング対象物の表面を研磨することができる。

請求項３に記載の発明によれば、ターンテーブル上面に砥液を供給しない時には砥液を該砥液流路に循環させるから、砥液が供給されていない時でも供給されている時の砥液状態を維持でき、供給を再開した時、供給されている時の状態を同じ状態の砥液をターンテーブル上面に供給してポリッシング対象物を研磨することができる。

請求項４に記載の発明によれば、砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液の温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出砥液温度により該循環タンク内の砥液温度を所定の温度に制御する制御手段を設けたので、温度変化により砥液の変質を防止でき、安定したポリッシング対象物を研磨することができる。

請求項５に記載の発明によれば、砥液流路に循環タンクを設けると共に、砥液レベル検出器と、砥液流量調整手段を設け、砥液レベル器の検出砥液レベルに基いて循環タンク内の砥液レベルを所定の範囲内に納めるので、ターンテーブル上面に安定して砥液の供給しながら、ポリッシング対象物を研磨することができる。

請求項６に記載の発明によれば、原液タンク内に濃度の濃い砥液原液を蓄えておくことにより、人手を介することなく、長時間に使用濃度に調合した砥液を間断無くポリッシング装置に供給できる砥液供給装置を提供できる。

請求項７に記載の発明によれば、ポリッシング装置のターンテーブル上面に使用濃度に調合した砥液を間断無く供給することができる。

請求項８に記載の発明によれば、ターンテーブル上面に砥液を供給しない時には砥液を該砥液流路に循環させるから、砥液が供給されていない時でも供給されている時の砥液状態を維持でき、供給を再開した時、供給されている時の状態を同じ状態の砥液をターンテーブル上面に供給できる。

請求項９に記載の発明によれば、砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液の温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出砥液温度により該循環タンク内の砥液温度を所定の温度に制御する制御手段を設けので、温度変化により砥液の変質を防止でき、常に安定した砥液を供給できる。

請求項１０に記載の発明によれば、砥液流路に循環タンクを設けると共に、砥液レベル検出器と、砥液流量調整手段を設け、砥液レベル器の検出砥液レベルに基いて循環タンク内の砥液レベルを所定の範囲内に納めるので、ターンテーブル上面に安定して砥液の供給ができる。

以下、本発明の実施の形態例を画面に基づいて説明する。図２はポリッシング装置及びその付属装置のシステム構成を示す図である。図示するようにポリッシング装置には砥液を供給する本発明の砥液供給ユニット（砥液供給装置）１０、排液の処理を行なう排液処理ユニット１０２及び排気処理を行なう排気処理ユニット１０１が接続されている。

砥液供給装置は図１に示すように砥液原液Ａを蓄える原液タンク１１、該原液タンク１１からの砥液原液Ａに純水Ｂを加えて使用濃度以上の濃度の砥液を調合する第１の調整タンク１２、該第１の調整タンク１２の砥液に純水Ｂを加えて使用濃度の砥液を都度調合する第２の調整タンク１３及び該第２の調整タンク１３の砥液をポリッシング装置４０に供給したり、該ポリッシング装置４０をバイパスして循環させる循環タンク１４を具備する。

第１の調整タンク１２、第２の調整タンク１３及び循環タンク１４にはそれぞれ冷却コイル１５、１６、１７及び温度センサを具備する温度調節計１９、２０、２１が設けられており、温度調節計１９、２０、２１はそれぞれ温度センサで各タンク内の砥液温度を検出し、バルブ２２、２３、２４を制御し、クーラユニット１８からの冷却媒体の冷却コイル１５、１６、１７への流出入を制御し、第１の調整タンク１２、第２の調整タンク１３及び循環タンク１４の砥液温度が所定の温度に維持されるように制御する。また、第１の調整タンク１２、第２の調整タンク１３及び循環タンク１４にはそれぞれ撹拌機３５、３６、３７が設けられている。

第１の調整タンク１２には砥液のレベルを検出する低レベル検出器２５及び高レベル検出器２６が設けられており、低レベル検出器２５が低レベルを検出したら、ポンプ３４を駆動し、原液タンク１１から砥液原液Ａを供給すると共に、バルブ３５を通して純水Ｂを供給し、所定濃度（使用する濃度以上）の砥液が調合される。また、砥液レベルが上昇し、高レベル検出器２６が作動したら、ポンプ３４を停止すると共に、純水Ｂの供給を停止する。これにより、第１の調整タンク１２の砥液レベルは低レベル検出器２５と高レベル検出器２６の間に維持される。

第２の調整タンク１３には砥液のレベルを検出する低レベル検出器２７、高レベル検出器２８及び高高レベル検出器２９が設けられ、低レベル検出器２７が作動したらバルブ３８及びバルブ４８を開放して第１の調合タンク１２から砥液を供給すると共に純水Ｂを供給し、使用濃度に砥液を調合する。砥液レベルが上昇し、高レベル検出器２８が作動したら、バルブ３８及びバルブ４８を閉じて砥液と純水Ｂの供給を停止する。高高レベル検出器２９は高レベル検出器２８が作動しない場合のオーバーフローを防ぐための緊急用のものである。

循環タンク１４には砥液のレベルを検出する低低レベル検出器３０、低レベル検出器３１、高レベル検出器３２及び高高レベル検出器３３が設けられている。通常は、低レベル検出器３１が作動したらバルブ３９を開放し第２の調整タンク１３から砥液を供給し、高レベル検出器３２が作動したらバルブ３９を閉じて砥液の供給を停止する。低低レベル検出器３０は低レベル検出器３１が作動せず砥液レベルが異常に低下した場合の緊急用であり、高高レベル検出器３３は高レベル検出器３２が作動しなかった場合のオーバーフローを防ぐための緊急用のものである。

４０はポリッシング装置であり、該ポリッシング装置４０は各々独立した回転数で回転するターンテーブル４１とトップリング４２を具備し、該ターンテーブル４１とトップリング４２の間にポリッシング対象物（図示せず）を介在させて、ポリッシング対象物の表面を研磨する。ポリッシング装置４０を運転している間はバルブ４３を開放し、バルブ４４を閉じて、ポンプ４５を駆動し、循環タンク１４内の砥液をターンテーブル４１の上面に供給する。そしてターンテーブル４１からの使用済み砥液はバルブ４６を通して排液タンク４７に供給される。また、ポリッシング装置４０の運転を停止している間はバルブ４３を閉じ、バルブ４４を開放して砥液をポンプ４５でバルブ４４を通して循環させる。

排液タンク４７には低レベル検出器４９、高レベル検出器５０及び高高レベル検出器５１が設けられ、通常高レベル検出器５０が作動したらバルブ５３を開放し、ポンプ５４を駆動し、排液タンク４７の使用済み砥液を排液処理ユニット１０２に送る。砥液レベルが低下し低レベル検出器４９が作動したらバルブ５３を閉じると共にポンプ５４を停止砥液の排出を停止する。

上記原液タンク１１から第１の調整タンク１２への原液砥液Ａの供給、第１の調整タンク１２における砥液の調合、第２の調整タンクにおける砥液の調合、循環タンク１４への砥液の供給は全て自動的に行なう。そのため原液タンク１１に濃度の濃い原液を入れておくことにより、長時間に渡り、人手を介することなく、使用濃度に調合した砥液をポリッシング装置４０に供給することができる。また、ポリッシング装置４０の運転が停止している場合は、ポンプ４５及びバルブ４４を介して砥液を循環させる。

本発明のポリッシング装置の砥液供給装置の構成を示す図である。ポリッシング装置及びその付属装置のシステム構成を示す図である。

符号の説明

１１原液タンク
１２第１の調整タンク
１３第２の調整タンク
１４循環タンク
４０ポリッシング装置
４７排液タンク

Claims

ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置と該ポリッシング装置に研磨用の砥液を供給する砥液供給装置を具備する研磨システムであって、
砥液原液を蓄える原液タンクと、該原液タンクからの砥液原液を希釈しポリッシングに使用する濃度以上の濃度に調整する第１調整タンクと、該第１調整タンクからの砥液を希釈して該第１調整タンクの砥液濃度より低い濃度に調整する第２調整タンクを具備することを特徴とする研磨システム。
請求項１に記載の研磨システムにおいて、
前記ポリッシング装置は、ターンテーブルと、トップリングを具備し、該ターンテーブル上面に前記砥液を供給すると共に、該ターンテーブルとトップリングの間に前記ポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表面を研磨することを特徴とする研磨システム。
請求項２に記載の研磨システムにおいて、
前記砥液供給装置は砥液を循環させる砥液流路を具備し、
前記ターンテーブル上面に砥液を供給しない時には砥液を該砥液流路に循環させ、供給するときには該砥液流路から供給することを特徴とする研磨システム。
請求項１に記載の研磨システムにおいて、
前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液の温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出砥液温度により該循環タンク内の砥液温度を所定の温度に制御する制御手段を設けたことを特徴とする研磨システム。
請求項１に記載の研磨システムにおいて、
前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液レベルを検出する砥液レベル検出器と、該循環タンク内への砥液の流入を調整する砥液流量調整手段を設け、前記砥液レベル器の検出砥液レベルに基いて前記循環タンク内の砥液レベルを所定の範囲内に納めることを特徴とする研磨システム。
ポリッシング対象物の表面を研磨するポリッシング装置に研磨用の砥液を供給する砥液供給装置であって、
砥液原液を蓄える原液タンクと、該原液タンクからの砥液原液を希釈しポリッシングに使用する濃度以上の濃度に調整する第１調整タンクと、該第１調整タンクからの砥液を希釈して該第１調整タンクの砥液濃度より低い濃度に調整する第２調整タンクを具備することを特徴とする砥液供給装置。
請求項６に記載の砥液供給装置において、
前記ポリッシング装置は、ターンテーブルと、トップリングを具備し、該ターンテーブル上面に前記砥液を供給すると共に、該ターンテーブルとトップリングの間に前記ポリッシング対象物を介在させて該ポリッシング対象物の表面を研磨することを特徴とする研磨システム。
請求項７に記載の砥液供給装置において、
前記砥液供給装置は砥液を循環させる砥液流路を具備し、
前記ターンテーブル上面に砥液を供給しない時には砥液を該砥液流路に循環させ、供給するときには該砥液流路から供給することを特徴とする砥液供給装置。
請求項６に記載の砥液供給装置において、
前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液の温度を検出する温度センサと、該温度センサの検出砥液温度により該循環タンク内の砥液温度を所定の温度に制御する制御手段を設けたことを特徴とする砥液供給装置。
請求項６に記載の砥液供給装置において、
前記砥液流路に循環タンクを設けると共に、該循環タンク内の砥液レベルを検出する砥液レベル検出器と、該循環タンク内への砥液の流入を調整する砥液流量調整手段を設け、前記砥液レベル器の検出砥液レベルに基いて前記循環タンク内の砥液レベルを所定の範囲内に納めることを特徴とする砥液供給装置。