JP2005311127A - Liquid used for cmp method and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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森 長谷川
Takashi Wataya
隆 渡谷
Hiroyuki Chibahara
宏幸 千葉原
Hiroshi Oshita
博史 大下
Tetsunori Imaizumi
鉄徳 今泉
Yasuhiro Yoshida
育弘 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide liquid used for a CMP method which effectively cleans a polisher and a wafer in a polishing process by the CMP method and a process to clean the polisher, and to provide the manufacturing method of a semiconductor device including the effective cleaning process. <P>SOLUTION: The liquid which is used in the polishing process using the CMP method or used in processes before and after the process, and which cleans, or rinses after cleaning is constituted by a component obtained by removing an abrasive grain component from polishing slurry used in the polishing process. A polishing head, a wafer surface or the like used in the polishing process are cleaned using the liquid. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、CMP(Chemical Mechanical Polishing(化学的機械的研磨))法を用いた研磨工程等において用いられる液体および、CMP法を用いた研磨工程を含む半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a liquid used in a polishing process using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method and a method for manufacturing a semiconductor device including a polishing process using a CMP method.

半導体装置の製造工程において、CMP法を用いた研磨が行なわれている。このCMP法を用いた工程は、ウェハを研磨する研磨工程と、研磨後のウェハを洗浄する洗浄工程とに分けることができる。さらに研磨工程は、研磨布のコンディショニングと、ウェハの研磨および研磨布洗浄とに分けることができる。   Polishing using a CMP method is performed in a manufacturing process of a semiconductor device. The process using the CMP method can be divided into a polishing process for polishing the wafer and a cleaning process for cleaning the polished wafer. Further, the polishing step can be divided into polishing cloth conditioning, wafer polishing and polishing cloth cleaning.

研磨布のコンディショニングは、研磨布表面の状態を整えることを目的として行なうものであるが、従来のコンディショニングは、純水を供給しながら行なっている。これにより研磨布表面の目立てと同時に、ウェハの研磨時に発生した研磨屑や残留スラリーを除去している。   Conditioning of the polishing cloth is performed for the purpose of adjusting the condition of the surface of the polishing cloth, but conventional conditioning is performed while supplying pure water. As a result, polishing scraps and residual slurry generated during polishing of the wafer are removed simultaneously with the sharpening of the polishing cloth surface.

研磨布洗浄は、従来、研磨布上に純水供給ラインや純水供給スプレーから純水を供給することで行なっている。   The polishing cloth cleaning is conventionally performed by supplying pure water from the pure water supply line or the pure water supply spray onto the polishing cloth.

また、研磨工程においては、ウェハの研磨が終了するごとに、研磨ヘッドやウェハを洗浄するが、従来の洗浄は、シャワーノズルなどで純水を吹き付けることで行なっている。純水では、洗浄力が十分でない場合には、この純水に代えて水溶性界面活性剤などの洗浄薬液を用いることもある。   In the polishing process, the polishing head and the wafer are cleaned every time the polishing of the wafer is completed. Conventional cleaning is performed by spraying pure water with a shower nozzle or the like. In the case of pure water, when the detergency is not sufficient, a cleaning chemical such as a water-soluble surfactant may be used instead of the pure water.

さらに、研磨工程終了後には、CMP法に用いた研磨装置を洗浄する必要がある。従来の研磨装置の洗浄は、純水を用いて行なっている。また、純水では洗浄力が不足する場合には、洗浄薬液を用いることもある。   Furthermore, after the polishing process is completed, it is necessary to clean the polishing apparatus used in the CMP method. The conventional polishing apparatus is cleaned using pure water. In addition, when the detergency is insufficient with pure water, a cleaning chemical may be used.

研磨布や研磨ヘッドの洗浄が十分でない場合には、研磨布表面や研磨ヘッドおよびウェハの表面に、研磨屑、スラリー、被研磨物とスラリーとからなる錯体などの異物が残留する。この異物が残留している場合には、ウェハ14の表面にマイクロスクラッチと呼ばれる微小傷が発生する恐れがある。また、これらの異物の付着が原因で、歩留まりの低下を引き起こすこともある。そのため、上記のような、研磨布、研磨ヘッドやウェハの洗浄は入念に行なう必要がある。   When the polishing cloth and the polishing head are not sufficiently cleaned, foreign matters such as polishing dust, slurry, and a complex composed of the object to be polished and the slurry remain on the surface of the polishing cloth, the polishing head, and the wafer. If this foreign matter remains, there is a risk that a micro-scratch called a micro scratch will occur on the surface of the wafer 14. In addition, the adhesion of these foreign substances may cause a decrease in yield. Therefore, it is necessary to carefully clean the polishing cloth, the polishing head and the wafer as described above.

このようなCMP法およびそれに用いる装置を開示したものとして特許文献1(特開2001−138211号公報)がある。
特開2001−138211号公報
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-138211) discloses such a CMP method and an apparatus used therefor.
JP 2001-138211 A

従来の研磨工程における、ウェハ研磨の直後の研磨ヘッドやウェハの洗浄においては、純水を用いているため、残留物を除去するのに長時間を要していた。また、洗浄薬液を用いた場合には、洗浄時間を短縮することが可能である反面、洗浄薬液の成分が研磨中の研磨布表面に持ち込まれ、研磨特性に悪影響を与える恐れがあった。   In the conventional polishing process, in the cleaning of the polishing head and the wafer immediately after the wafer polishing, pure water is used, so that it takes a long time to remove the residue. Further, when the cleaning chemical solution is used, the cleaning time can be shortened, but the components of the cleaning chemical solution are brought into the surface of the polishing cloth being polished, which may adversely affect the polishing characteristics.

また、研磨工程が終了した後の研磨装置の洗浄においても、純水を用いていたため、長時間を要していた。また、洗浄薬液を用いた場合には、上述の場合と同様、研磨特性に悪影響を与える恐れがあった。   Also, the cleaning of the polishing apparatus after the polishing process is completed requires a long time because pure water is used. Further, when the cleaning chemical is used, there is a possibility that the polishing characteristics are adversely affected as in the case described above.

一方、従来のCMP法における研磨布のコンディショニングでは、研磨布表面の残留スラリー、研磨屑や錯体などの除去が不完全であった。そのため研磨布表面を必要以上に削り取らなければならならず、研磨布のコンディショニングを高圧力、高回転下で長時間行なう必要があり、研磨布やコンディショナの寿命が短くなるという問題があった。   On the other hand, in the conditioning of the polishing cloth in the conventional CMP method, the removal of the residual slurry, polishing debris and complexes on the surface of the polishing cloth was incomplete. Therefore, the surface of the polishing pad must be scraped off more than necessary, and the polishing pad needs to be conditioned for a long time under high pressure and high rotation, resulting in a problem that the life of the polishing pad and the conditioner is shortened.

したがって、この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、CMP法による研磨工程や、研磨装置を洗浄する工程において、研磨装置やウェハの洗浄を効率的に行なうことができるCMP法に用いる液体、および効率的な洗浄が可能な工程を備えた半導体装置の製造方法を提供することを第1の目的としている。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a CMP method capable of efficiently cleaning a polishing apparatus and a wafer in a polishing process by a CMP method and a process of cleaning a polishing apparatus. It is a first object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device including a liquid used in the above-described process and a process capable of efficient cleaning.

さらにこの発明は、研磨布のコンディショニングを効果的に行なうことで、そのメンテナンス周期を長くすることができる半導体装置の製造方法を提供することを第2の目的としている。   Furthermore, a second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of extending the maintenance cycle by effectively conditioning the polishing pad.

この発明に基づいたCMP法に用いる液体に従えば、CMP法を用いた研磨工程またはその前後の工程において用いられ、洗浄または洗浄後のリンスを行なう液体であって、上記液体は、研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分のものである。   According to the liquid used in the CMP method according to the present invention, the liquid used in the polishing step using the CMP method or a process before and after the polishing method is used for cleaning or rinsing after the cleaning. This is a component obtained by removing the abrasive component from the polishing slurry to be used.

この発明に基づいた半導体装置の製造方法のある局面に従えば、CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、上記研磨工程は、ウェハの研磨終了直後において、上記研磨工程において用いる研磨ヘッドおよびウェハ表面を、液体を用いて洗浄する工程を含み、上記液体として、上記研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いている。   According to one aspect of the semiconductor device manufacturing method based on the present invention, a semiconductor device manufacturing method including a polishing process using a CMP method, wherein the polishing process is performed immediately after completion of wafer polishing. The process includes a step of cleaning the polishing head and the wafer surface used in the above with a liquid, and a liquid having a component obtained by removing abrasive components from the polishing slurry used in the polishing process is used as the liquid.

この発明に基づいた半導体装置の製造方法の他の局面に従えば、CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、上記研磨工程が終了した後に、上記研磨工程で用いた研磨テーブルおよび研磨ヘッドを、液体を用いて洗浄する工程をさらに備え、上記液体として、上記研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いている。   According to another aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device comprising a polishing process using a CMP method, which is used in the polishing process after the polishing process is completed. The method further includes a step of cleaning the polishing table and the polishing head using a liquid, and a liquid having a component obtained by removing abrasive components from the polishing slurry used in the polishing step is used as the liquid.

この発明に基づいた半導体装置の製造方法の他の局面に従えば、CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、上記研磨工程が終了した後に、上記研磨工程で用いた研磨テーブルおよび研磨ヘッドを洗浄する工程をさらに備え、上記工程は、洗浄液を用いて研磨テーブルおよび研磨ヘッドを洗浄する工程と、上記研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いて、洗浄後の研磨テーブルおよび研磨ヘッドをリンスする工程とを含んでいる。   According to another aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device comprising a polishing process using a CMP method, which is used in the polishing process after the polishing process is completed. The method further includes a step of cleaning the polishing table and the polishing head, wherein the step includes a step of cleaning the polishing table and the polishing head using a cleaning liquid, and a liquid having a component obtained by removing the abrasive components from the polishing slurry used in the polishing step. And rinsing the polishing table and the polishing head after cleaning.

この発明に基づいた半導体装置の製造方法の他の局面に従えば、CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、上記研磨工程で用いる研磨布のコンディショニング時に、上記研磨布とコンディショナとの間に増粘剤を含んだ水溶液を供給している。   According to another aspect of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, a semiconductor device manufacturing method including a polishing process using a CMP method, wherein the polishing cloth is used during conditioning of the polishing cloth used in the polishing process. An aqueous solution containing a thickener is supplied between the container and the conditioner.

まず、CMP法を用いた研磨を含む半導体装置の製造方法の各工程に係る実施の形態について詳細に説明する前に、各実施の形態に共通する、CMP法を用いた研磨方法および研磨装置について説明する。   First, before describing in detail embodiments related to each step of a method of manufacturing a semiconductor device including polishing using a CMP method, a polishing method and a polishing apparatus using the CMP method common to each embodiment will be described. explain.

CMP法による研磨工程は、コンディショナ1を用いた研磨布3のコンディショニング、ウェハ14の研磨、研磨布3の洗浄、研磨直後のウェハおよび研磨ヘッドの洗浄の手順で行なわれる。この研磨工程を順次繰り返し複数のウェハ14の研磨を行なう。研磨工程で研磨されたウェハ14は、洗浄工程により洗浄される。   The polishing process by the CMP method is performed by the procedure of conditioning the polishing cloth 3 using the conditioner 1, polishing the wafer 14, cleaning the polishing cloth 3, and cleaning the wafer and the polishing head immediately after polishing. This polishing process is sequentially repeated to polish a plurality of wafers 14. The wafer 14 polished in the polishing process is cleaned in the cleaning process.

図1は、研磨布のコンディショニングの状態を示す斜視図である。CMP法に用いる研磨装置は、研磨布3のコンディショニングを行なう状態において、図1に示すように、円盤状の研磨定盤2と、その上面に設けられた研磨布3と、その研磨布3の表面に接触しながら自転するコンディショナ1と、研磨布3に研磨布3の表面に液体を供給する、液体供給ライン6を備えている。研磨定盤2の上方には、スラリー供給ライン5も存在するがこの工程では使用しない。   FIG. 1 is a perspective view showing a condition of the polishing cloth. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus used for the CMP method in a state where the polishing cloth 3 is conditioned, a disk-shaped polishing surface plate 2, a polishing cloth 3 provided on the upper surface thereof, and the polishing cloth 3 A conditioner 1 that rotates while contacting the surface, and a liquid supply line 6 that supplies liquid to the surface of the polishing pad 3 to the polishing pad 3 are provided. A slurry supply line 5 also exists above the polishing surface plate 2 but is not used in this step.

コンディショナ1は、所定の回転数、たとえば80〜130rpmで回転している。研磨定盤2も、所定の回転数、たとえば60〜130rpmで回転している。研磨定盤2と研磨布3とは接着されている。液体供給ライン6から液体を供給しながら、コンディショナ1を研磨布3に所定の荷重、たとえば50〜350Nで押し付けることでコンディショニングを行なう。   The conditioner 1 is rotating at a predetermined rotation speed, for example, 80 to 130 rpm. The polishing surface plate 2 is also rotated at a predetermined rotational speed, for example, 60 to 130 rpm. The polishing surface plate 2 and the polishing cloth 3 are bonded. Conditioning is performed by pressing the conditioner 1 against the polishing pad 3 with a predetermined load, for example, 50 to 350 N while supplying the liquid from the liquid supply line 6.

コンディショニングが終了するとウェハ14を研磨する工程となる。図2は、ウェハを研磨する工程を示す斜視図である。図2に示すように、ウェハ14を研磨する工程において、コンディショナ1は研磨布3上から待避している。コンディショナ1に代えて、研磨ヘッド4が研磨布3上に位置している。   When conditioning is completed, the wafer 14 is polished. FIG. 2 is a perspective view showing a process of polishing the wafer. As shown in FIG. 2, the conditioner 1 is retracted from the polishing cloth 3 in the step of polishing the wafer 14. Instead of the conditioner 1, a polishing head 4 is positioned on the polishing pad 3.

研磨ヘッド4は、研磨を行なうウェハ14を、その下面に保持しており、所定の回転数、たとえば30〜130rpmで回転している。スラリー供給ライン5からスラリー8を供給しながら、研磨ヘッド4がウェハ14を研磨布3に所定の圧力、たとえば20から50kPaで押し付けることで、ウェハ14の研磨を行なう。   The polishing head 4 holds a wafer 14 to be polished on its lower surface, and rotates at a predetermined rotation speed, for example, 30 to 130 rpm. While supplying the slurry 8 from the slurry supply line 5, the polishing head 4 presses the wafer 14 against the polishing pad 3 at a predetermined pressure, for example, 20 to 50 kPa, thereby polishing the wafer 14.

ウェハ14の研磨が終了すると研磨布洗浄工程に移る。図3は、研磨布洗浄工程を示す斜視図である。図3に示すように、研磨布洗浄工程において、研磨ヘッド4は、研磨布3上から待避している。研磨布洗浄工程において、研磨定盤2は、所定の回転数、たとえば20〜50rpmで回転している。研磨布3上に、液体供給ライン6や液体供給スプレー7から液体を供給することで研磨布3を洗浄する。   When polishing of the wafer 14 is completed, the process proceeds to a polishing cloth cleaning process. FIG. 3 is a perspective view showing a polishing cloth cleaning step. As shown in FIG. 3, the polishing head 4 is retracted from the polishing cloth 3 in the polishing cloth cleaning step. In the polishing cloth cleaning step, the polishing surface plate 2 is rotated at a predetermined rotational speed, for example, 20 to 50 rpm. The polishing cloth 3 is washed by supplying liquid from the liquid supply line 6 or the liquid supply spray 7 onto the polishing cloth 3.

また、ウェハ14の研磨が終了した直後の研磨ヘッドやウェハの洗浄は、シャワーノズルなどを用いて、これらに液体を吹き付けることで行なう。   In addition, the polishing head and the wafer immediately after the polishing of the wafer 14 are cleaned by spraying a liquid on them using a shower nozzle or the like.

上記の研磨工程は、プリ・コンディショニング法と呼ばれている。図1に示したコンディショニングと、図2に示したウェハを研磨する工程とが逆になったポスト・コンディショニング法と呼ばれる研磨工程が採用されることもある。   The above polishing process is called a pre-conditioning method. A polishing process called a post-conditioning method in which the conditioning shown in FIG. 1 and the wafer polishing process shown in FIG. 2 are reversed may be employed.

図4は、CMP装置を示す平面図である。図4において、研磨室9にて研磨工程を実施し、洗浄ユニット12にてウェハ14を洗浄する洗浄工程を実施する。搬送ロボット11は、カセットポート13にセットされたウェハ14を研磨室9と洗浄ユニット12とに搬送する。   FIG. 4 is a plan view showing the CMP apparatus. In FIG. 4, a polishing process is performed in the polishing chamber 9, and a cleaning process for cleaning the wafer 14 in the cleaning unit 12 is performed. The transfer robot 11 transfers the wafer 14 set in the cassette port 13 to the polishing chamber 9 and the cleaning unit 12.

(実施の形態1)
次に実施の形態1について説明する。実施の形態1は、研磨布3のコンディショニングに関する実施の形態である。
(Embodiment 1)
Next, the first embodiment will be described. The first embodiment relates to the conditioning of the polishing pad 3.

図1に示した,研磨布3のコンディショニングにおいて、上述のように従来は、研磨布3に純水を供給しながらコンディショニングしていた。そのため、残留スラリーや反応生成物等の付着物を十分に除去するためには、コンディショニングを高荷重で長時間行なう必要があった。   In the conditioning of the polishing pad 3 shown in FIG. 1, as described above, the conditioning is conventionally performed while supplying pure water to the polishing pad 3. Therefore, in order to sufficiently remove deposits such as residual slurry and reaction products, it is necessary to perform conditioning for a long time with a high load.

このような従来のコンディショニングでは、付着物を落とすために研磨布素材である樹脂そのものを削るということが行われている。そのため、コンディショニングに時間がかかるだけでなく、研磨布3の削られる量も多くなり、研磨布3の寿命が短くなるという問題があった。さらにコンディショナ自体の寿命も短くなるという問題もあった。   In such conventional conditioning, the resin itself, which is an abrasive cloth material, is scraped to remove the deposits. For this reason, not only does the conditioning take time, but also the amount of the polishing cloth 3 to be scraped increases, resulting in a problem that the life of the polishing cloth 3 is shortened. In addition, the conditioner itself has a short life.

図6は、コンディショナの断面を示している。コンディショナ1は、図6に示すように、円盤状のコンディショナ座金20とその下方にNiめっき電着層20を介して固定されたダイヤモンド粒21を有している。コンディショニングでは、コンディショナ1の表面に埋め込まれているダイヤモンド粒21が、研磨布3の表面を擦る。このとき研磨布3の表面の凹凸により局所的に過大な荷重がかかり、ダイヤモンド粒21の偏摩耗やダイヤモンド粒21の脱落やかけなどが生じるため、この様な局所荷重は好ましいものではない。付着物の除去と研磨速度が維持できる程度の荷重を加えつつ、ダイヤモンド粒21が破損するような局所荷重を緩和することで研磨布3の寿命や、コンディショナ1の寿命を長くすることができる。   FIG. 6 shows a cross section of the conditioner. As shown in FIG. 6, the conditioner 1 has a disk-shaped conditioner washer 20 and diamond grains 21 fixed below the Ni plating electrodeposition layer 20. In conditioning, the diamond grains 21 embedded in the surface of the conditioner 1 rub the surface of the polishing pad 3. At this time, an excessively large load is locally applied due to the unevenness of the surface of the polishing pad 3, and uneven wear of the diamond grains 21, dropping off of the diamond grains 21, and the like occur. Therefore, such a local load is not preferable. The life of the polishing pad 3 and the life of the conditioner 1 can be extended by relaxing the local load that damages the diamond grains 21 while applying a load that can maintain the removal rate and the polishing rate. .

このような知見に基づき、発明者らが各種の検討を繰り返した結果、研磨布3のコンディショニング時に、コンディショナ1と研磨布3の表面の摩擦力を低下させるような添加剤を、従来用いていた純水に加えることで、上記の局所的な過大荷重を緩和できることが明らかになった。   Based on such knowledge, as a result of repeated studies by the inventors, an additive that reduces the frictional force between the conditioner 1 and the surface of the polishing pad 3 during conditioning of the polishing pad 3 has been conventionally used. It was revealed that the above local overload can be alleviated by adding to pure water.

このような添加剤として、各種の増粘剤を用いることで、理想的なコンディショニングを実現できる。この増粘剤としては、各種の水溶性高分子が利用可能である。水溶性高分子を添加した場合の効果がどのようにして発現するかは必ずしも明確ではないが、水が増粘することでコンディショニング中、研磨布3とコンディショナ1と間に液膜が残りやすくコンディショナ1への損傷を抑えつつ付着物の除去性能が向上するためであると推定される。また、水溶性高分子が研磨布3の表面に吸着することで摩擦力を低減する効果も働いていると考えられる。   By using various thickeners as such additives, ideal conditioning can be realized. As this thickener, various water-soluble polymers can be used. It is not always clear how the effect of adding a water-soluble polymer is manifested, but a liquid film tends to remain between the polishing cloth 3 and the conditioner 1 during conditioning due to thickening of water. It is presumed that the deposit removal performance is improved while suppressing damage to the conditioner 1. In addition, it is considered that the effect of reducing the frictional force is also exerted by the water-soluble polymer adsorbed on the surface of the polishing pad 3.

コンディショニングで用いることのできる増粘剤としては、これらに限定するわけではないが、エチルセルロース、カルポキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、カチオン化セルロース等のセルロース系高分子、アルギン酸塩、アルギン酸プロピレングリコール等のアルギン酸系高分子、ポリアクリル酸塩、カルポキシルビニルポリマー、ポリアクリル酸アミドおよびこれらの共重合体等のアクリル系高分子、ビニルピロリドン、ビニルアルコール、ビニルアセテート等のビニルモノマーの単独および共重合体、ポリエチレングリコールおよびその共重合体等が挙げられる。   Thickeners that can be used in conditioning include, but are not limited to, cellulose polymers such as ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, and cationized cellulose, alginic acid Salts, alginate polymers such as propylene glycol alginate, polyacrylates, carboxy vinyl polymers, acrylic polymers such as polyacrylate amides and copolymers thereof, vinyl such as vinyl pyrrolidone, vinyl alcohol, vinyl acetate Monomers and copolymers, polyethylene glycol and copolymers thereof, and the like.

これらの増粘剤の添加量は、0.1重量%以上15重量%以下が望ましく、0.3重量%以上、5重量%以下がさらに望ましい。添加量が少なすぎる場合、十分な添加効果が得られない、添加量が多すぎる場合十分なコンディショニングが出来ない。但し、添加量が0.1重量%未満の場合や、15重量%を超えるような場合であっても、多少の効果は期待できる。   The addition amount of these thickeners is desirably 0.1% by weight or more and 15% by weight or less, and more desirably 0.3% by weight or more and 5% by weight or less. When the addition amount is too small, a sufficient addition effect cannot be obtained, and when the addition amount is too large, sufficient conditioning cannot be performed. However, even if the added amount is less than 0.1% by weight or exceeds 15% by weight, some effect can be expected.

添加する増粘剤として、水溶性高分子の他、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の各種アルキルアミンの4級アンモニウム塩や、硫酸、酢酸、フェノール等の酸及び硫酸アンモニウム等のこれらの塩を用いてもよい。   As a thickener to be added, in addition to water-soluble polymers, quaternary ammonium salts of various alkylamines such as tetramethylammonium hydroxide, acids such as sulfuric acid, acetic acid and phenol, and salts thereof such as ammonium sulfate may be used. Good.

コンディショニングは上記の添加剤を含む水溶液を流しながら行なう。添加剤が研磨布3上に残留したことにより、研磨スラリーの砥粒の擬集を引き起こしたり、研磨スラリーに含まれる成分の機能を阻害したりするおそれがある場合には、コンディショニングの後、純水等で研磨布3を洗浄する。多くの場合、純水による洗浄だけで十分であるが、酸やアルカリを添加した場合にはそれらを中和する液を用いてもよい。また、中和することで研磨に影響が出ないように、予めコンディショニング後の洗浄時にスラリーに含有される分散剤を加えるなどの手法を用いるとさらに好ましい結果が得られることもある。   Conditioning is performed while flowing an aqueous solution containing the above additives. If the additive remains on the polishing cloth 3 and there is a possibility that the abrasive particles of the polishing slurry are falsely collected or the function of the components contained in the polishing slurry may be hindered, after the conditioning, Wash the polishing cloth 3 with water or the like. In many cases, washing with pure water is sufficient, but when an acid or alkali is added, a solution for neutralizing them may be used. Further, a more preferable result may be obtained by using a technique such as adding a dispersant contained in the slurry at the time of washing after conditioning so that the polishing is not affected by neutralization.

従来のコンディショニングでは研磨布3上の研磨屑や反応生成物、残留スラリーの除去のため、その条件を高回転、高圧力、長時間で行なう必要があったが、増粘剤を添加したことの効果により、これらの条件が不要となるため、コンディショニングの時間短縮や研磨布3やコンディショナ1の長寿命化を図ることができる。   In the conventional conditioning, it was necessary to carry out the conditions under high rotation, high pressure, and long time for removing polishing debris, reaction products, and residual slurry on the polishing cloth 3, but the thickener was added. Due to the effect, these conditions are not necessary, so that the conditioning time can be shortened and the life of the polishing pad 3 and the conditioner 1 can be extended.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態2は、ウェハ14の研磨の前後に行なわれる、研磨ヘッド4およびウェハ14の洗浄に関する実施の形態である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment relates to the cleaning of the polishing head 4 and the wafer 14 performed before and after the polishing of the wafer 14.

ウェハ14の研磨の前後に行なう研磨ヘッド4およびウェハ14の表面の洗浄には、図5に示すようなスプレーノズル16を用いて、液体をこれらに噴射することで行なう。スプレーノズル16には、液体バルブ17および薬液バルブ18を介して、配管が接続されている。なお、研磨ヘッドの下方には、搬送アーム15が設けられている。   The cleaning of the polishing head 4 and the surface of the wafer 14 before and after the polishing of the wafer 14 is performed by spraying liquid onto these using a spray nozzle 16 as shown in FIG. A pipe is connected to the spray nozzle 16 via a liquid valve 17 and a chemical liquid valve 18. A transfer arm 15 is provided below the polishing head.

上述のように、従来はこの液体として純水を用いていたが、この洗浄方法では洗浄効果が十分でない場合があるので、純水の代わりに、洗浄薬液(例えば、水溶性界面活性剤、アルカリ性、10倍希釈)で研磨ヘッド表面の洗浄を行なうこともある。このような薬液を用いた場合、これにより研磨ヘッド表面に付着しているスラリーやその他付着物を純水噴射のみと比較して、より効果的、かつ短時間で除去することが可能となる。しかし、洗浄薬液を用いて行なう方法では、洗浄薬液の成分が研磨中の研磨布表面に持ち込まれ研磨特性に影響するおそれがあった。   As described above, pure water has been conventionally used as the liquid. However, since this cleaning method may not have a sufficient cleaning effect, a cleaning chemical solution (for example, a water-soluble surfactant, alkaline) may be used instead of pure water. The surface of the polishing head may be cleaned by 10 times dilution). When such a chemical solution is used, it becomes possible to remove the slurry and other deposits adhering to the surface of the polishing head more effectively and in a shorter time as compared with pure water jet alone. However, in the method performed using the cleaning chemical solution, there is a possibility that the components of the cleaning chemical solution are brought into the surface of the polishing cloth being polished and affect the polishing characteristics.

本実施の形態では、このような問題点を回避するため、ウェハ14の研磨に用いているスラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いて研磨ヘッド4やウェハ14の表面を洗浄する。これにより、これらに付着した異物の数が低減する。この液体の温度については、常温で行なうの通常であるが、30〜60℃程度に昇温することで、さらに洗浄効果を向上させることができる。   In this embodiment, in order to avoid such a problem, the surface of the polishing head 4 and the wafer 14 is cleaned using a liquid of a component obtained by removing the abrasive component from the slurry used for polishing the wafer 14. Thereby, the number of foreign substances adhering to these is reduced. About the temperature of this liquid, although it is normal to carry out at normal temperature, a cleaning effect can be improved further by heating up to about 30-60 degreeC.

スラリーから砥粒成分を除去した液は、最初から別途準備してもよいし、研磨スラリーから砥粒のみを除去して用いてもよい。後者の方法を用いれば、別種の薬液の供給設備が必要でないという効果がある。研磨スラリーから砥粒を除去する方法は、各種の方法が利用可能であるが、精密膜濾過(MF)法や限外濾過(UF)法等が利用可能である。   The liquid from which the abrasive grain component has been removed from the slurry may be prepared separately from the beginning, or may be used after removing only the abrasive grains from the polishing slurry. If the latter method is used, there is an effect that supply equipment for another type of chemical solution is not necessary. Various methods can be used as a method for removing abrasive grains from the polishing slurry, and a precision membrane filtration (MF) method, an ultrafiltration (UF) method, or the like can be used.

さらにこのスラリーから砥粒成分を除去した液体は、研磨直後の水研磨時に用いることも有効である。図2に示すように研磨中は、スラリー供給ライン5からスラリーを供給し、一定の研磨量に達するとスラリー供給ライン5からの供給を停止し、液体供給ライン6から液体を供給しながら研磨を行なうことで、ウェハ14の表面をプリクリーニングしている。   Further, it is also effective to use the liquid from which the abrasive grain component is removed from the slurry at the time of water polishing immediately after polishing. As shown in FIG. 2, during polishing, slurry is supplied from the slurry supply line 5, and when a certain amount of polishing is reached, supply from the slurry supply line 5 is stopped and polishing is performed while supplying liquid from the liquid supply line 6. By doing so, the surface of the wafer 14 is pre-cleaned.

従来はこの液体として純水を用いているが、純水に代えてスラリーから砥粒成分を除去した液体を用いることで、急激なpH変動などによる砥粒の凝集を防止することができる。また、スラリーから砥粒成分を除去した液体は、砥粒の分散性が優れていることなどから、研磨ヘッド4や、ウェハ14の表面洗浄を効果的に行なうことが可能となる。同様に図3に示す研磨布3の洗浄時や、図1に示すコンディショニング時においても、そのノズルから純水の代わりにスラリーから砥粒成分を除去した液体を使用することで、砥粒等の研磨布3の表面に残留している異物除去を効果的に行なうことが可能となる。   Conventionally, pure water is used as this liquid, but agglomeration of abrasive grains due to rapid pH fluctuations can be prevented by using a liquid obtained by removing abrasive grain components from a slurry instead of pure water. In addition, since the liquid from which the abrasive grain component is removed from the slurry has excellent dispersibility of the abrasive grains, the surface of the polishing head 4 and the wafer 14 can be effectively cleaned. Similarly, at the time of cleaning the polishing cloth 3 shown in FIG. 3 and the conditioning shown in FIG. 1, by using a liquid from which the abrasive grain components have been removed from the slurry instead of pure water from the nozzle, Foreign matter remaining on the surface of the polishing pad 3 can be effectively removed.

(実施の形態3)
本実施の形態は、一連の研磨工程が終了した後に行なう、研磨装置の洗浄に関する実施の形態である。
(Embodiment 3)
This embodiment is an embodiment relating to cleaning of a polishing apparatus that is performed after a series of polishing steps is completed.

研磨工程が終了した後、研磨装置を洗浄する必要がある。研磨装置は、上述のように、研磨ヘッド4、研磨布3、研磨定盤2およびコンディショナ1などを備えている。研磨装置は、さらに、使用したスラリーや洗浄液を排出するための排水配管、および排水受けを備えている。研磨工程終了後には、研磨装置のこれらの箇所を必要に応じて洗浄する必要がある。   After the polishing process is completed, it is necessary to clean the polishing apparatus. As described above, the polishing apparatus includes the polishing head 4, the polishing cloth 3, the polishing surface plate 2, the conditioner 1, and the like. The polishing apparatus further includes a drain pipe for discharging the used slurry and cleaning liquid, and a drain receiver. After completion of the polishing process, it is necessary to clean these portions of the polishing apparatus as necessary.

たとえば排水配管や排水受けの洗浄は、従来は純水を噴射しながら行っていたが、純水では洗浄効果が十分でない場合がある。純水の代わりに、洗浄薬液で洗浄を実施する方法も考えられるが、この方法の場合、研磨定盤の上に洗浄薬液が混入した場合、研磨特性に悪影響を与えてしまうおそれがある。   For example, drainage pipes and drainage receptacles are conventionally cleaned while jetting pure water, but pure water may not provide a sufficient cleaning effect. A method of cleaning with a cleaning chemical instead of pure water is also conceivable. However, in this method, if the cleaning chemical is mixed on the polishing surface plate, the polishing characteristics may be adversely affected.

本実施の形態では、このような問題を解決する方法として、スラリーから砥粒成分のみを除去した液体を用いることで、汚染や乾燥等の各種の要因で凝集し好ましくない作用を示す砥粒を洗浄し除去することである。この方法によれば、洗浄液が研磨布3上に残留しても、研磨に対する悪影響は無い。また、スラリーの中には砥粒分散剤等が含有されているため、問題となることの多いスラリーの擬集物等の除去効果に優れる。   In the present embodiment, as a method for solving such a problem, by using a liquid from which only the abrasive grain components are removed from the slurry, abrasive grains which aggregate due to various factors such as contamination and drying and exhibit an undesirable effect are obtained. Cleaning and removing. According to this method, even if the cleaning liquid remains on the polishing pad 3, there is no adverse effect on polishing. In addition, since the slurry contains an abrasive dispersant and the like, the slurry is excellent in the removal effect of the slurry pseudo-collection, which often causes a problem.

さらに、上記の方法に代えて、各種洗浄薬液を用いて上記の洗浄を行った後に、スラリーから砥粒成分のみを除去した液体でリンスを行なうという方法もある。この方法を用いれば、各種洗浄薬液による研磨に対する影響を減らすことが可能である。   Further, instead of the above method, there is also a method of performing rinsing with a liquid obtained by removing only the abrasive components from the slurry after performing the above cleaning using various cleaning chemicals. If this method is used, it is possible to reduce the influence of various cleaning chemicals on polishing.

研磨スラリーから砥粒を除去する方法は、各種の方法が利用可能であるが、精密膜濾過
(MF)法や限外濾過(UF)法等が利用可能である。各種洗浄薬液としては、酸またはアルカリ、その他、各種の界面活性剤、およびこれらを組み合わせたものが使用可能である。
Various methods can be used as a method for removing abrasive grains from the polishing slurry, and a precision membrane filtration (MF) method, an ultrafiltration (UF) method, or the like can be used. As the various cleaning chemicals, acid or alkali, other various surfactants, and combinations thereof can be used.

また、スラリーから砥粒を除去した液体で行なう洗浄は、研磨を行っていない待機時間中に任意のインターバル、たとえば15分に一回、30秒の吹き付けを行なうことでも実施できる。従来のような純水噴射のみの場合と比較して、より効果的、かつ短時間で付着物を除去することが可能となる。各種洗浄薬液を用いて同様の洗浄を行なう場合には、スラリーから砥粒を除去した液体でのリンスを、数秒間追加して行なう。   The cleaning performed with the liquid from which the abrasive grains have been removed from the slurry can also be performed by spraying for 30 seconds at an arbitrary interval, for example, once every 15 minutes, during the standby time when polishing is not performed. Compared to the case of conventional pure water injection alone, it is possible to remove deposits more effectively and in a short time. When similar cleaning is performed using various cleaning chemicals, rinsing with a liquid from which abrasive grains have been removed from the slurry is performed for several seconds.

洗浄液の温度は通常は常温であるが、30〜60℃程度に昇温することでさらに効果的に排水受けの洗浄を行なうことが可能となる。薬液を洗浄ラインに用いることより、排水受け、排水配管、筐体内の定期洗浄回数が低減される。   The temperature of the cleaning liquid is usually room temperature, but it is possible to more effectively clean the drain receiver by raising the temperature to about 30 to 60 ° C. By using the chemical solution in the cleaning line, the number of periodic cleanings in the drain receiver, drain pipe, and housing is reduced.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.

研磨布のコンディショニングの状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state of conditioning of polishing cloth. ウェハを研磨する工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the process of grind | polishing a wafer. 研磨布洗浄工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an abrasive cloth washing | cleaning process. CMP装置を示す平面図である。It is a top view which shows a CMP apparatus. スプレーノズルを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a spray nozzle. コンディショナを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows a conditioner.

符号の説明Explanation of symbols

1 コンディショナ、2 研磨定盤、3 研磨布、4 研磨ヘッド、5 スラリー供給ライン、6 液体供給ライン、7 液体供給スプレー、8 スラリー、14 ウェハ、16 スプレーノズル。   1 conditioner, 2 polishing surface plate, 3 polishing cloth, 4 polishing head, 5 slurry supply line, 6 liquid supply line, 7 liquid supply spray, 8 slurry, 14 wafer, 16 spray nozzle.

Claims (5)

CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いた研磨工程またはその前後の工程において用いられ、洗浄または洗浄後のリンスを行なう液体であって、
前記液体は、研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分のものである、CMP法に用いる液体。
A liquid that is used in a polishing process using CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or a process before and after the polishing process, and that performs cleaning or rinsing after cleaning,
The liquid is a liquid used in a CMP method, which is a component obtained by removing abrasive components from a polishing slurry used in a polishing process.
CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工程は、ウェハの研磨終了直後において、前記研磨工程において用いた研磨ヘッドおよびウェハ表面を、液体を用いて洗浄する工程を含み、
前記液体として、前記研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いた、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a polishing process using a CMP method,
The polishing step includes a step of cleaning the polishing head and the wafer surface used in the polishing step with a liquid immediately after completion of polishing of the wafer,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a liquid having a component obtained by removing an abrasive grain component from a polishing slurry used in the polishing step is used as the liquid.
CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工程が終了した後に、前記研磨工程で用いた研磨テーブルおよび研磨ヘッドを、液体を用いて洗浄する工程をさらに備え、
前記液体として、前記研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いた、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a polishing process using a CMP method,
After the polishing step is completed, the method further comprises a step of cleaning the polishing table and the polishing head used in the polishing step with a liquid,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a liquid having a component obtained by removing an abrasive grain component from a polishing slurry used in the polishing step is used as the liquid.
CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工程が終了した後に、前記研磨工程で用いた研磨テーブルおよび研磨ヘッドを洗浄する工程をさらに備え、
前記工程は、洗浄液を用いて研磨テーブルおよび研磨ヘッドを洗浄する工程と、前記研磨工程で用いる研磨スラリーから砥粒成分を除去した成分の液体を用いて、洗浄後の研磨テーブルおよび研磨ヘッドをリンスする工程とを含む、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a polishing process using a CMP method,
After the polishing step is completed, the method further comprises a step of cleaning the polishing table and the polishing head used in the polishing step,
The steps include washing the polishing table and the polishing head using a cleaning liquid, and rinsing the cleaned polishing table and the polishing head using a liquid having a component obtained by removing abrasive components from the polishing slurry used in the polishing step. A method for manufacturing a semiconductor device.
CMP法を用いた研磨工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記研磨工程で用いる研磨布のコンディショニング時に、前記研磨布とコンディショナとの間に増粘剤を含んだ水溶液を供給する、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device comprising a polishing process using a CMP method,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an aqueous solution containing a thickener is supplied between the polishing cloth and a conditioner during conditioning of the polishing cloth used in the polishing step.
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