JP2008279539A - Method and device for recovering polishing fluid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造プロセス、ウエハ製造プロセス、ガラス基板製造プロセスなどにおいて、基板を平坦化する技術である化学的機械研磨に使用する研磨液の回収技術に関する。 The present invention relates to a polishing liquid recovery technique used for chemical mechanical polishing, which is a technique for planarizing a substrate in a semiconductor manufacturing process, a wafer manufacturing process, a glass substrate manufacturing process, and the like.
近年、半導体集積回路(以下、LSIと略す)の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。CMP法はその一つであり、化学反応と機械的研磨とを組み合わせる平坦化方法であって、LSI製造工程、特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線の形成等において頻繁に利用される技術である(特許文献1参照)。 In recent years, new microfabrication techniques have been developed along with higher integration and higher performance of semiconductor integrated circuits (hereinafter abbreviated as LSI). The CMP method is one of them, and is a planarization method that combines chemical reaction and mechanical polishing. In the LSI manufacturing process, in particular, in the multilayer wiring formation process, planarization of the interlayer insulating film, formation of the metal plug, embedded wiring This technique is frequently used in the formation of a film (see Patent Document 1).
また、最近は、LSIを高性能化するために、配線材料として従来のアルミニウム合金に代わって銅及び銅合金も使われ始めている。しかし、銅及び銅合金はアルミニウム合金配線の形成で用いられるドライエッチング法による微細加工が困難であるため、あらかじめ溝を形成した基体上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の銅合金薄膜をCMPにより除去して埋め込み配線を形成する方法(いわゆる、ダマシン法)が主として採用されている。 Recently, copper and copper alloys have begun to be used in place of conventional aluminum alloys as wiring materials in order to improve the performance of LSIs. However, since copper and copper alloys are difficult to be finely processed by the dry etching method used in forming aluminum alloy wiring, a copper alloy thin film is deposited and embedded on a substrate on which grooves have been formed in advance, and copper alloy thin films other than the groove portions A method (so-called damascene method) in which embedded wiring is formed by removing the film by CMP is mainly employed.
CMP法によって基板を研磨する際には、円形の研磨定盤(プラテン)上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液(以下、「スラリー」という場合がある)で潤し、前記基板をその裏面から所定の圧力を付加することにより押し付けるとともに、前記研磨定盤(研磨パッド)を回転させ、前記スラリーと前記基板表面の凸部との機械的摩擦によって前記凸部を除去するものである。この際、前記押圧を、研磨ヘッドを用いて行うことにより、前記基板には、前記研磨パッドの回転と前記研磨ヘッドの回転とに起因した機械的な摩擦が付加され、その両面が同時に平坦化されるようになる(特許文献2参照)。 When polishing a substrate by CMP, a polishing pad is affixed on a circular polishing platen (platen), the surface of the polishing pad is moistened with a polishing liquid (hereinafter also referred to as “slurry”), and the substrate is While pressing by applying a predetermined pressure from the back surface, the polishing surface plate (polishing pad) is rotated, and the convex portion is removed by mechanical friction between the slurry and the convex portion of the substrate surface. . At this time, by performing the pressing using a polishing head, mechanical friction resulting from the rotation of the polishing pad and the rotation of the polishing head is added to the substrate, and both surfaces thereof are flattened simultaneously. (See Patent Document 2).
しかしながら、上述した従来のCMP法では、研磨使用後のスラリーは、研磨定盤の周辺から研磨装置の排水口に流され、さらに排水処理設備に流されて、回収収される。このような場合、ウエハのトラブルなどが生じたとき、ウエハが割れてその破片や微粒子がプラテン周辺に溜まるようになる。通常、排水口を使えば、これらの汚染物を巻き込んで回収液中に含まれるようになる。 However, in the above-described conventional CMP method, the slurry after polishing is flowed from the periphery of the polishing platen to the drain outlet of the polishing apparatus, and further to the wastewater treatment facility to be collected and collected. In such a case, when a wafer trouble or the like occurs, the wafer is broken and the fragments and fine particles accumulate around the platen. Normally, if a drainage port is used, these contaminants are involved and become contained in the recovered liquid.
また、基板の研磨後においては、ウエハリンス水やドレッシング水などで前記基板を洗浄するため、このような水が前記スラリーの回収と同様の工程で排水処理設備に導入されることになる。この結果、回収されたスラリーの濃度は、研磨使用時のスラリーの濃度と比較して、前記水による希釈のため、減少するようになる。このため、回収及び回収したスラリーを再度研磨に使用する場合、スラリー濃度の調整が必要になり、スラリーのリサイクルを効率的に行うことができない。
本発明は、上記問題に鑑み、化学的機械研磨に使用する研磨液(スラリー)の回収を効率的に行うとともに、各種汚染が少ない状態の研磨液の回収方法及び回収装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to efficiently recover a polishing liquid (slurry) used for chemical mechanical polishing and to provide a polishing liquid recovery method and a recovery apparatus in which various types of contamination are low. And
上記目的を達成するために、本発明は、
研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収方法であって、
研磨使用後の研磨液を、前記研磨パッドの表面から吸引ノズルによって吸引して回収することを特徴とする、研磨液の回収方法に関する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A substrate is disposed between a polishing pad and a polishing head, a polishing liquid is supplied, and the surface of the substrate is polished by a relative rotational movement between the polishing pad and the polishing head. A collection method,
The present invention relates to a polishing liquid recovery method, wherein the polishing liquid after polishing is sucked and recovered from the surface of the polishing pad by a suction nozzle.
また、本発明は、
研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収装置であって、
前記研磨パッドの表面上に吸引ノズルを配置し、研磨使用後の研磨液を、前記吸引ノズルによって前記研磨パッドの表面上にから吸引ノズルによって吸引して回収するように構成したことを特徴とする、研磨液の回収装置に関する。
The present invention also provides:
A substrate is disposed between a polishing pad and a polishing head, a polishing liquid is supplied, and the surface of the substrate is polished by a relative rotational movement between the polishing pad and the polishing head. A recovery device,
A suction nozzle is disposed on the surface of the polishing pad, and the polishing liquid after polishing is collected by being sucked by the suction nozzle from the surface of the polishing pad by the suction nozzle. The present invention relates to a polishing liquid recovery apparatus.
本発明の一態様において、前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する前記研磨液の下流側に配置することができる。 In one aspect of the present invention, the suction nozzle can be disposed on the polishing pad on the downstream side of the polishing liquid with respect to the polishing head.
また、本発明の他の態様において、前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する外周側に配置することができる。 In another aspect of the invention, the suction nozzle may be disposed on the outer peripheral side with respect to the polishing head on the polishing pad.
さらに、本発明のさらに他の態様において、前記吸引ノズルは、前記研磨ヘッドの外周点が前記研磨パッドの回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点を結ぶ直線に対して、前記研磨パッドの回転方向に45度以上離隔した位置に配置することができる。 Furthermore, in still another aspect of the present invention, the suction nozzle has an outer peripheral point of the polishing head located on the most downstream side in the rotation direction of the polishing pad, and a straight line connecting a central point from the outer peripheral point. Thus, the polishing pad can be disposed at a position separated by 45 degrees or more in the rotation direction of the polishing pad.
また、本発明の他の態様において、前記吸引ノズルの吸引口径は、1mm〜20mmとすることができる。 In another embodiment of the present invention, the suction nozzle may have a suction aperture of 1 mm to 20 mm.
上記態様によれば、本発明の目的をより効果的に奏することができるようになる。 According to the said aspect, the objective of this invention can be show | played more effectively.
本発明によれば、化学的機械研磨に使用する研磨液(スラリー)の回収を効率的に行うとともに、研磨装置周辺の汚染物の影響を受けない、研磨液の回収方法及び回収装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a polishing liquid recovery method and recovery apparatus that efficiently recovers a polishing liquid (slurry) used for chemical mechanical polishing and that is not affected by contaminants around the polishing apparatus. be able to.
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の研磨液(スラリー)の回収装置を含む化学的機械研磨装置の構成を概略的に示す図であり、図2は、前記回収装置の部分を拡大して示す概略構成図であり、図3及び4は、図1及び2に示す研磨液の回収装置における吸引ノズルの配置位置を示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a chemical mechanical polishing apparatus including a polishing liquid (slurry) recovery device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an enlarged portion of the recovery device. 3 and 4 are views showing the arrangement positions of the suction nozzles in the polishing liquid recovery apparatus shown in FIGS.
図1に示すように、本例に示す化学的機械研磨装置10は、研磨定盤(プラテン)11と、この主面上に貼り付けられた研磨パッド12と、この研磨パッド12上に載置された研磨ヘッド13と、研磨パッド12に吸引口14Aが略接触するようにして配置された吸引ノズル14と、供給口15Aが研磨パッド12の上方に位置するようにして配置された研磨液(スラリー)供給管15とを具えている。
As shown in FIG. 1, a chemical
研磨液供給管15は研磨液保存槽17に接続されており、例えば図示しないN2加圧方式によって、研磨パッド12上に研磨液Lを供給するような加圧方式を利用することができる。
The polishing
また、基板Sは、研磨パッド12及び研磨ヘッド13間において、研磨ヘッド13によって押圧されるようにして配置され、以下に示す研磨処理に供給される。
The substrate S is disposed between the
図2に示すように、吸引ノズル14の他端は研磨液回収槽18に接続され、吸引ノズル14によって吸引された研磨液Lは、一端研磨液回収槽18内に貯留された後、図示しないポンプによって配管19内に吸い上げられ、図示しない処理装置に供給される。
As shown in FIG. 2, the other end of the
また、図3及び4に示すように、吸引ノズル14は、研磨パッド12上において、研磨ヘッド13に対する研磨液Lの下流側に位置している。また、研磨パッド12上において、研磨ヘッド14に対する外周側に位置している。研磨使用後の研磨液(スラリー)の回収をより効果的かつ効率的に行うことができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
さらに、研磨パッド12上において、吸引ノズル14は、研磨ヘッド13の外周点が研磨パッド12の回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点O1を結ぶ直線に対して、研磨パッドの回転方向に45度以上離隔して位置している。これは、研磨ヘッド14が可動するスペースを考慮したものであって、この45度付近には吸引ノズル14を設置することが難しい。
Further, on the
なお、図3に示す例では、吸引ノズル14の吸引口14Aは直線上を呈しており、図4に示す例では、吸引ノズル14の吸引口14Aは研磨パッド12の外周形状に沿って円弧状に形成されている。図3及び図4のいずれの場合においても、研磨パッド12上に供給された研磨液を効率的に回収することができる。
In the example shown in FIG. 3, the
また、吸引ノズル14の吸引口14Aの先端部分の幅が、1mm〜20mmであることが好ましい。吸引口14Aの先端部分の幅が1mmよりも小さいと、使用後の研磨液Lを十分に吸引することができず、研磨液Lの回収を十分に行うことが出来ない場合がある。吸引口14Aの径が20mmより大きいと、最早研磨液Lの回収効率に影響を与えることはできず、逆に研磨パッド12上に占める大きさが増大してしまい、研磨処理を妨害してしまう可能性がある。
Moreover, it is preferable that the width | variety of the front-end | tip part of 14 A of suction openings of the
次に、図1〜4に示す研磨液回収装置を含む研磨装置を用いた研磨方法について説明する。 Next, a polishing method using a polishing apparatus including the polishing liquid recovery apparatus shown in FIGS.
最初に、上述したように、研磨パッド12及び研磨ヘッド13間に基板Sを挟み込むとともに、研磨ヘッド13によって基板Sを所定の圧力Pで押圧する。次いで、研磨液保存槽17から、N2加圧によって、研磨液Lを研磨液供給管15を通じて供給口15Aから研磨パッド12上に供給する。
First, as described above, the substrate S is sandwiched between the
次いで、図中矢印で示すように、研磨パッド12を中心O1を基点として反時計回りに回転させるとともに、研磨ヘッド13を中心O2を基点として同じく反時計回りに回転させる。これによって、基板Sの表面は、研磨液Lによる化学的反応及び研磨パッド12及び研磨ヘッド13の機械的研磨によって、凸部が段々除去され、基板Sは平坦化されるようになる。
Next, as indicated by an arrow in the figure, the
この際、研磨使用後の研磨液Lは、研磨パッド12上において、研磨ヘッド13に対する研磨液Lの下流側であって、研磨ヘッド13に対する外周側に位置し、さらに、研磨パッド12上において、研磨ヘッド13の外周点が研磨パッド12の回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点O1を結ぶ直線に対して、研磨パッド12の回転方向に45度以上離隔して位置している吸引ノズル14によって吸引する。したがって、使用後の研磨液Lは、吸引ノズル14によって効率良く吸引することができるようになる。
At this time, the polishing liquid L after polishing is located on the
なお、吸引後の研磨液Lは、上述したように、研磨液回収槽18内に貯留された後、図示しないポンプによって配管19内に吸い上げられ、図示しない処理装置に供給される。
As described above, the suctioned polishing liquid L is stored in the polishing
本例の研磨処理においては、従来のCMP法と異なり、研磨使用後のスラリーは、研磨定盤11の周辺から研磨装置の排水口に流されることなく、研磨パッド12上から直接吸引されて排水処理設備に流されて、回収される。したがって、研磨装置も研磨定盤11周辺に溜まっている汚染物の影響を受けることがない。
In the polishing process of this example, unlike the conventional CMP method, the slurry after polishing is directly sucked from the
また、基板Sの研磨後においては、ウエハリンス水やドレッシング水などで基板Sを洗浄するが、本例では、使用後の研磨液Lを研磨パッド12上から直接吸引して研磨液貯留槽18内に導入され、ウエハリンス水やドレッシング水などは、研磨定盤11の周辺の排水口を介して、研磨液貯留槽18とは異なる別の排水処理装置(図示しない)に導入されるようになる。したがって、回収後の研磨液Lが水で希釈されることがないので、回収した研磨液Lを再度研磨に使用する場合でも、濃度の調整がほとんど不要となり、スラリーのリサイクルを効率的に行うことができるようになる。
In addition, after polishing the substrate S, the substrate S is washed with wafer rinsing water, dressing water, or the like. In this example, the used polishing liquid L is directly sucked from the
なお、上記のCMPプロセスによる平坦化の効果を向上するために、適宜、研磨ヘッド13への圧力や、研磨ヘッド13及び研磨定盤(研磨パッド)11の回転速度、研磨液Lの流動速度、研磨液内砥粒の化学成分、プロセス温度、及び研磨パッド12の材質等のプロセスパラメータを調整することができる。
In order to improve the flattening effect by the CMP process, the pressure on the polishing
一般的な条件としては、研磨液内砥粒はシリカ粒子やアルミナ粒子などを用いることができる。また、研磨液L中における砥粒の濃度は、例えば1〜15重量%の範囲とすることができる。さらに、研磨液L中には必要に応じて酸化剤などを含ませることができる。この酸化剤は、基板Sの表面に金属膜などが形成されている場合に、その研磨効率を向上させる効果を有する。このような酸化剤は、例えば研磨液Lの量の最大で3体積%とすることができる。 As general conditions, silica particles, alumina particles, or the like can be used as the abrasive grains in the polishing liquid. Moreover, the density | concentration of the abrasive grain in the polishing liquid L can be made into the range of 1 to 15 weight%, for example. Further, the polishing liquid L can contain an oxidizing agent or the like as necessary. This oxidizing agent has an effect of improving the polishing efficiency when a metal film or the like is formed on the surface of the substrate S. Such an oxidizing agent can be 3 volume% at the maximum of the amount of the polishing liquid L, for example.
次に、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、図5に示すように、研磨パッド12に対する吸引ノズル14(吸引口)14Aの位置を(1)〜(6)の範囲で変化させ、その際に吸引量がどのように変化するかを調べた。なお、本実施例では、本発明の作用効果を簡易に調べるべく、研磨液に変えて通常の水を用いて実験を実施した。
Next, based on an Example, this invention is demonstrated concretely. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the position of the suction nozzle 14 (suction port) 14A with respect to the
また、研磨パッド12には15インチ径のものを用い、吸引ノズル14による吸込風量は3.1m3/分、吸込配管は32mm径、水供給流量は60ml/分とした。結果を表1に示す。
A
表1から明らかなように、図5に示すいずれの場合も高い回収率を示すが、図5(1)及び(3)に示す位置において、最も回収率が高くなっていることが分かる。これは、吸引ノズル14(吸引口14A)が、研磨ヘッド14の回転方向に向かって最も近接しているためである。一方、図5(2)及び(4)〜(6)に示すように、吸引ノズル14(吸引口14A)が研磨ヘッド14の回転方向から遠ざかるにしたがって、回収率が減少することが分かる。なお、表1のテストNo.は、図5(1)〜(6)の態様に対応している。
As is clear from Table 1, in all cases shown in FIG. 5, a high recovery rate is shown, but it can be seen that the recovery rate is the highest at the positions shown in FIGS. 5 (1) and (3). This is because the suction nozzle 14 (
また、図5(1)及び(3)との比較では、図5(3)の方が、研磨ヘッド13の外周点が研磨パッド12の回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点を結ぶ直線に対して、研磨パッドの回転方向に45度以上離隔して位置しており、研磨ヘッド13が可動するスペースを考慮しているのでより好ましい。
In comparison with FIGS. 5 (1) and 5 (3), in FIG. 5 (3), the outer peripheral point of the polishing
以上、本発明について具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 The present invention has been described in detail with specific examples. However, the present invention is not limited to the above contents, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、研磨パッド12の外周に回収リングを配設するとともに、この回収リングに傾斜を設け、使用後の研磨液が前記回収リング内に集まるようにした後、この収集した研磨液を吸引ノズル14によって一括して吸引し回収することもできる。この場合、研磨液の回収効率をより向上させることができる。
For example, a recovery ring is disposed on the outer periphery of the
10 化学的機械研磨装置
11 研磨定盤(プラテン)
12 研磨パッド
13 研磨ヘッド
14 吸引ノズル
15 研磨液供給管
17 研磨液保存槽
18 研磨液貯留槽
19 配管
10 Chemical
DESCRIPTION OF
Claims (10)
研磨使用後の研磨液を、前記研磨パッドの表面から吸引ノズルによって吸引して回収することを特徴とする、研磨液の回収方法。 A substrate is disposed between a polishing pad and a polishing head, a polishing liquid is supplied, and the surface of the substrate is polished by a relative rotational movement between the polishing pad and the polishing head. A collection method,
A method for recovering a polishing liquid, wherein the polishing liquid after polishing is sucked and recovered from the surface of the polishing pad by a suction nozzle.
前記研磨パッドの表面上に吸引ノズルを配置し、研磨使用後の研磨液を、前記吸引ノズルによって前記研磨パッドの表面上にから吸引ノズルによって吸引して回収するように構成したことを特徴とする、研磨液の回収装置。 A substrate is disposed between a polishing pad and a polishing head, a polishing liquid is supplied, and the surface of the substrate is polished by a relative rotational movement between the polishing pad and the polishing head. A recovery device,
A suction nozzle is disposed on the surface of the polishing pad, and the polishing liquid after polishing is collected by being sucked by the suction nozzle from the surface of the polishing pad by the suction nozzle. , Polishing liquid recovery device.
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