JP2011125938A - Polishing method and polishing device - Google Patents

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JP2011125938A JP2009284491A JP2009284491A JP2011125938A JP 2011125938 A JP2011125938 A JP 2011125938A JP 2009284491 A JP2009284491 A JP 2009284491A JP 2009284491 A JP2009284491 A JP 2009284491A JP 2011125938 A JP2011125938 A JP 2011125938A
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Yasuhisa Sano
泰久 佐野
Kazuto Yamauchi
和人 山内
Junji Murata
順二 村田
Shun Sadakuni
峻 定國
Keita Yagi
圭太 八木
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Ebara Corp
Osaka University NUC
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Osaka University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform polishing while monitoring the advancing state of the polishing by measuring the damage amount on a substrate surface simultaneously polishing the substrate surface even in the case of a bare substrate having no film on its surface and consisting of, for example, a reactive semi-conductor single body. <P>SOLUTION: During the polishing, the damage amount on the substrate surface is measured by using at least one of damage amount measuring methods such as the photo-electric type damage amount measuring system, the photo-luminescence light type damage amount measuring system, and the Raman light type damage amount measuring system, and the progress state of the polishing is monitored from the damage reduction on the substrate surface. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、研磨方法及び研磨装置に係わり、特にSiCやGaNからなる単体基板や、SiCやGaNを載せた接合基板(エピタキシャル基板)等の基板の表面(被加工面)を平坦に研磨しながら、研磨の進行状態を監視して、研磨終点(研磨停止又は研磨条件の変更)等のタイミングを決定するようにした研磨方法及び研磨装置に関する。   The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus, and in particular, while flatly polishing the surface (processed surface) of a substrate such as a single substrate made of SiC or GaN, or a bonded substrate (epitaxial substrate) on which SiC or GaN is mounted. The present invention relates to a polishing method and a polishing apparatus that monitor the progress of polishing and determine the timing of polishing end point (polishing stop or change of polishing conditions).

近年の半導体デバイスの高集積化に伴う配線の微細化、及び多層化の要求によって、半導体ウェハ等の基板の表面に形成した金属膜等の膜表面の高い平坦度が要求されている。このため、基板表面に形成した膜表面の凹凸を化学機械研磨(CMP)により除去して平坦化することが広く行われている。化学機械研磨においては、所定の研磨を行った後に、所望の位置で研磨を終了させるため、膜の研磨中に膜の研磨状態を監視する必要がある。このため、基板表面に形成した導電性の金属膜に誘導磁場を与え、膜表面に発生する渦電流の減衰量を渦電流センサで検知して金属膜の膜厚を測定することで、研磨状態を監視することが一般に行われている。   Due to the demand for miniaturization of wiring and the increase in the number of layers due to high integration of semiconductor devices in recent years, high flatness of a film surface such as a metal film formed on the surface of a substrate such as a semiconductor wafer is required. For this reason, the surface of the film formed on the substrate surface is generally planarized by removing unevenness by chemical mechanical polishing (CMP). In chemical mechanical polishing, in order to finish polishing at a desired position after performing predetermined polishing, it is necessary to monitor the polishing state of the film during polishing of the film. For this reason, an induced magnetic field is applied to the conductive metal film formed on the substrate surface, the eddy current attenuation generated on the film surface is detected by an eddy current sensor, and the thickness of the metal film is measured. Monitoring is generally performed.

また、出願人らは、基板表面に形成された膜の表面(被研磨面)に光を照射し、該表面からの反射光を分光器でスペクトル分解し、得られたスペクトルデータから膜の厚さを測定することで、研磨状態を監視することを提案している(特許文献1参照)。   In addition, the applicants irradiate light on the surface of the film (surface to be polished) formed on the substrate surface, spectrally decompose the reflected light from the surface with a spectroscope, and obtain the film thickness from the obtained spectrum data. It has been proposed to monitor the polishing state by measuring the thickness (see Patent Document 1).

特開2004−154928号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-154928

例えば、ベア基板と呼ばれる半導体単体からなる基板の作製工程では、インゴットと呼ばれる半導体材料の塊を基板状に切断加工した後に、基板表面のダメージ除去を目的とした研磨が行われる。しかしながら、従来例にあっては、その測定原理から、基板表面に形成した膜の除去や該膜表面の平坦化を目的とする研磨の進行状態を監視することができるものの、ベア基板等の膜を有さない基板表面のダメージ除去を目的とする研磨を行いながら研磨の進行状態を監視することはできない。   For example, in a manufacturing process of a substrate made of a single semiconductor called a bare substrate, a lump of a semiconductor material called an ingot is cut into a substrate and then polished for the purpose of removing damage on the substrate surface. However, in the conventional example, it is possible to monitor the progress of polishing for the purpose of removing the film formed on the substrate surface or flattening the film surface from the measurement principle, but the film such as the bare substrate It is not possible to monitor the progress of the polishing while polishing for the purpose of removing damage on the substrate surface that does not have the substrate.

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、表面に膜が形成されていない、例えば半導体単体からなるベア基板であっても、基板表面を研磨するのと同時に基板表面のダメージ量を測定することで、研磨の進行状態を監視しながら研磨できるようにした研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and measures the amount of damage on the substrate surface at the same time as polishing the substrate surface, even if it is a bare substrate made of a single semiconductor, for example, where no film is formed on the surface. Thus, an object of the present invention is to provide a polishing method and a polishing apparatus that can perform polishing while monitoring the progress of polishing.

請求項1に記載の発明は、処理液の存在下で、光透過性研磨具と基板表面とを互いに接触させつつ相対運動させて基板表面を研磨する研磨方法において、基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定方式、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一つのダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法である。   According to the first aspect of the present invention, in the polishing method in which the substrate surface is polished by moving the light-transmitting polishing tool and the substrate surface in contact with each other in the presence of a treatment liquid, the substrate surface is irradiated with excitation light. A photocurrent-type damage measurement method for measuring the amount of damage on the surface of the substrate by measuring the value of the current flowing through the conductor connecting the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool, and the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light Photoluminescence light damage amount measuring method for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring photoluminescence light emitted from the substrate, and Raman contained in the reflected light from the surface by irradiating the substrate surface with visible monochromatic light Measure the amount of damage on the substrate surface using at least one damage amount measurement method of Raman light type damage amount measurement method that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring light, A polishing method characterized by monitoring the progress of polishing from damage reduction amount of the surface.

このように、光電流式ダメージ量測定方式、フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及びラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一つのダメージ量測定方式を用いることで、表面に膜が形成されていない、例えば半導体単体からなるベア基板であっても、基板表面を研磨するのと同時に基板表面のダメージ量を測定して、基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することができる。   In this way, no film is formed on the surface by using at least one damage amount measurement method of the photocurrent damage amount measurement method, the photoluminescence light damage amount measurement method, and the Raman light damage amount measurement method. For example, even a bare substrate made of a single semiconductor can measure the amount of damage on the substrate surface simultaneously with polishing the substrate surface, and monitor the progress of polishing from the amount of damage reduction on the substrate surface.

請求項2に記載の発明は、処理液の存在下で、基板表面に励起光を照射し、同時に基板にバイアス電位を印加して基板表面に酸化物を形成し、基板表面に形成された酸化物と研磨具とを互いに接触させつつ相対運動させて酸化物を研磨除去しながら、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一方のダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法である。   The invention according to claim 2 irradiates the substrate surface with excitation light in the presence of the treatment liquid, and simultaneously applies a bias potential to the substrate to form an oxide on the substrate surface. The amount of damage on the surface of the substrate is measured by measuring the photoluminescence light emitted from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light while moving the object and the polishing tool relative to each other and moving them relative to each other to polish and remove the oxide. Photoluminescence light damage measurement method to be measured, and Raman light damage to measure the amount of damage on the substrate surface by irradiating visible monochromatic light on the substrate surface and measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface The amount of damage measurement on the substrate surface is measured using at least one of the amount measurement methods, and the progress of polishing is monitored from the amount of damage reduction on the substrate surface. It is a method.

基板にバイアス電位を印加して基板表面に酸化物を形成しながら基板表面の研磨を行う場合には、フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式及びラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一方のダメージ量測定方式を用いることで、基板表面を研磨するのと同時に基板表面のダメージ量を測定して、基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することができる。   When polishing the substrate surface while forming an oxide on the substrate surface by applying a bias potential to the substrate, measure at least one of the photoluminescence damage measurement method and the Raman light damage measurement method. By using this method, the amount of damage on the substrate surface can be measured simultaneously with polishing the substrate surface, and the progress of polishing can be monitored from the amount of damage reduction on the substrate surface.

請求項3に記載の発明は、処理液の存在下で、基板表面に励起光を照射して基板表面に酸化物を形成し、基板表面に形成された酸化物と研磨具とを互いに接触させつつ相対運動させて酸化物を研磨除去しながら、基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ金属配線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定方式、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一つのダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法である。   According to the third aspect of the present invention, in the presence of the treatment liquid, the substrate surface is irradiated with excitation light to form an oxide on the substrate surface, and the oxide formed on the substrate surface and the polishing tool are brought into contact with each other. A photocurrent-type damage measurement method that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the current value flowing in the metal wiring that connects the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool while removing the oxide by polishing relative to each other. , Photoluminescence damage measurement method that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the photoluminescence light emitted from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light, and the substrate surface is irradiated with visible monochromatic light And measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface, using at least one damage amount measurement method of the Raman light type damage amount measurement method. Image quantity measured is the polishing method characterized by monitoring the progress of polishing from damage reduction amount of the substrate surface.

請求項4に記載の発明は、前記基板はGa元素を含有する半導体で、前記処理液はGaイオンを含有する液性が中性域のpH緩衝溶液からなることを特徴とする請求項2または3記載の研磨方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, the substrate is a semiconductor containing a Ga element, and the treatment liquid is a pH buffer solution having a neutral liquidity containing Ga ions. 3. The polishing method according to 3.

請求項5に記載の発明は、処理液の存在下で、基板表面と研磨具とを互いに接触させつつ相対運動させて基板表面を研磨しながら、基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法である。   The invention according to claim 5 irradiates the substrate surface with visible monochromatic light while polishing the substrate surface by moving the substrate surface and the polishing tool relative to each other in the presence of the treatment liquid. Measure the amount of damage on the substrate surface by measuring the amount of damage on the surface of the substrate by measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface, and measure the amount of damage on the surface of the substrate by polishing the amount of damage reduced on the surface of the substrate. It is a polishing method characterized by monitoring the progress state.

例えば、研磨レートや平坦度等の表面の仕上がり状態との兼合いから、基板表面に励起光を照射したり、基板にバイアス電圧を印加したりしながら基板表面を研磨できない場合がある。このような場合にあっては、基板表面に励起光を照射したり、基板にバイアス電圧を印加したりする必要がない、ラマン光式ダメージ量測定方式を用いることで、基板表面を研磨するのと同時に基板表面のダメージ量を測定して、基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することができる。   For example, there may be a case where the substrate surface cannot be polished while irradiating the substrate surface with excitation light or applying a bias voltage to the substrate in consideration of the surface finish such as the polishing rate and flatness. In such a case, the substrate surface is polished by using a Raman light type damage amount measurement method that does not require irradiation of excitation light to the substrate surface or application of a bias voltage to the substrate. At the same time, the amount of damage on the substrate surface can be measured, and the progress of polishing can be monitored from the amount of damage reduction on the substrate surface.

請求項6に記載の発明は、前記処理液は、弱酸性の水または空気が溶解した水、または電解イオン水で、前記研磨具の前記基板表面に接触する部位には導電性部材が設けられていることを特徴とする請求項5記載の研磨方法である。   According to a sixth aspect of the present invention, the treatment liquid is weakly acidic water, water in which air is dissolved, or electrolytic ion water, and a conductive member is provided at a portion that contacts the substrate surface of the polishing tool. 6. The polishing method according to claim 5, wherein:

請求項7に記載の発明は、処理液を保持する容器と、前記容器内に前記処理液に浸漬させて配置される光透過性研磨具と、基板を保持して前記容器内の前記処理液中に浸漬させ前記研磨具に接触させる基板ホルダと、前記研磨具と前記基板ホルダで保持した基板とを互いに接触させつつ相対移動させる移動機構と、基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定装置、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定装置の少なくとも一つのダメージ量測定装置を有することを特徴とする研磨装置である。   The invention according to claim 7 is a container that holds a processing liquid, a light-transmitting polishing tool that is placed in the container soaked in the processing liquid, and a processing liquid in the container that holds a substrate. A substrate holder that is immersed in contact with the polishing tool, a moving mechanism that relatively moves the polishing tool and the substrate held by the substrate holder in contact with each other, and polishing the substrate when the substrate surface is irradiated with excitation light. A photocurrent-type damage amount measuring device that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the current value flowing through the conductive wire connecting the metal wiring provided on the fixture, and the photo emitted from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light Photoluminescence light type damage amount measuring device that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the luminescence light, and measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface by irradiating the substrate surface with visible monochromatic light. A polishing apparatus characterized by having at least one damage amount measuring apparatus of the Raman-type damage amount measuring apparatus for measuring the amount of damage substrate surface.

請求項8に記載の発明は、光透過性研磨具と、基板を保持して前記研磨具に接触させる基板ホルダと、前記研磨具と前記基板ホルダで保持した基板とを互いに接触させつつ相対移動させる移動機構と、前記研磨具と前記基板ホルダで保持した基板との接触部に処理液を供給する処理液供給部と、基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定装置、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定装置の少なくとも一つのダメージ量測定装置を有することを特徴とする研磨装置である。   According to an eighth aspect of the present invention, the optically transparent polishing tool, the substrate holder that holds the substrate in contact with the polishing tool, and the polishing tool and the substrate held by the substrate holder are moved relative to each other while being in contact with each other. A moving mechanism, a processing liquid supply unit for supplying a processing liquid to a contact portion between the polishing tool and the substrate held by the substrate holder, and metal wiring provided on the substrate and the polishing tool when the substrate surface is irradiated with excitation light A photocurrent-type damage amount measuring device that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the value of the current flowing through the lead wire connecting the substrate, and measuring the photoluminescence light emitted from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light Photoluminescence light type damage amount measuring device for measuring the amount of damage on the surface of the substrate, and measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface by irradiating the substrate surface with visible monochromatic light. A polishing apparatus characterized by having at least one damage amount measuring apparatus of the Raman-type damage amount measuring device for measuring the over-di amount.

請求項9に記載の発明は、前記基板ホルダで保持して前記容器内の前記処理液内に浸漬させた基板表面に励起光を照射する光源及び基板にバイアス電位を印加する電源の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項7または8記載の研磨装置である。   According to a ninth aspect of the present invention, at least one of a light source for irradiating excitation light onto a substrate surface held by the substrate holder and immersed in the processing liquid in the container and a power source for applying a bias potential to the substrate are provided. The polishing apparatus according to claim 7, wherein the polishing apparatus has a polishing apparatus.

請求項10に記載の発明は、前記基板はGa元素を含有する半導体で、前記処理液はGaイオンを含有する液性が中性域のpH緩衝溶液からなることを特徴とする請求項9記載の研磨装置である。   The invention described in claim 10 is characterized in that the substrate is a semiconductor containing a Ga element, and the processing solution is made of a pH buffer solution containing Ga ions in a neutral range. This is a polishing apparatus.

請求項11に記載の発明は、前記処理液は、水、空気が溶解した水または電解イオン水で、前記研磨具の前記基板表面に接触する部位には導電性部材が設けられていることを特徴とする請求項7または8記載の研磨装置である。   According to an eleventh aspect of the present invention, the treatment liquid is water, water in which air is dissolved, or electrolytic ion water, and a conductive member is provided at a portion that contacts the substrate surface of the polishing tool. The polishing apparatus according to claim 7 or 8, wherein the polishing apparatus is characterized in that:

本発明によれば、表面に膜が形成されていない、例えば半導体単体からなるベア基板であっても、光電流式ダメージ量測定方式、フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式またはラマン光式ダメージ量測定方式で基板表面を研磨するのと同時に基板表面のダメージ量を測定して、基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することができる。   According to the present invention, a photocurrent-type damage measurement method, a photoluminescence light-type damage measurement method, or a Raman light-type damage measurement is performed even on a bare substrate made of a single semiconductor, for example, with no film formed on the surface. The amount of damage on the substrate surface can be measured simultaneously with the polishing of the substrate surface by the method, and the progress of polishing can be monitored from the amount of damage reduction on the substrate surface.

光電流式ダメージ量測定方式の概念を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the concept of a photocurrent type damage amount measuring system. 光電流式ダメージ量測定方式の概念を示すバンド図である。It is a band figure which shows the concept of a photocurrent type damage amount measuring system. 光電流式ダメージ量測定方式における研磨時間と光電流値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the grinding | polishing time and photocurrent value in a photocurrent type damage amount measuring system. フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式の概念を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the concept of a photo-luminescence light type damage amount measuring system. フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式の概念を示すバンド図である。It is a band figure which shows the concept of a photo-luminescence light type damage amount measuring system. フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式における研磨時間と発光強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the grinding | polishing time and light emission intensity in a photo-luminescence light type damage amount measuring system. ラマン光式ダメージ量測定方式の概念を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the concept of a Raman light type damage amount measuring system. ラマン光式ダメージ量測定方式におけるレーリー光と研磨前後のラマン光とを示すグラフである。It is a graph which shows the Rayleigh light and the Raman light before and behind grinding | polishing in a Raman light type damage amount measuring system. 本発明の実施形態の研磨装置を備えた平坦化システムの全体構成を示す平面図である。It is a top view which shows the whole structure of the planarization system provided with the grinding | polishing apparatus of embodiment of this invention. 図9に示す平坦化システムに備えられている本発明の実施形態の研磨装置の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the grinding | polishing apparatus of embodiment of this invention with which the planarization system shown in FIG. 9 is equipped. 図10に示す研磨装置の基板ホルダを示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the substrate holder of the grinding | polishing apparatus shown in FIG. 図10に示す研磨装置の研磨具を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the polishing tool of the polishing apparatus shown in FIG. 研磨具の他の例を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing other examples of an abrasive. 図9に示す平坦化システムに備えられている本発明の他の実施形態の研磨装置の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the grinding | polishing apparatus of other embodiment of this invention with which the planarization system shown in FIG. 9 is equipped. 図14に示す研磨装置の研磨具を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the polishing tool of the polishing apparatus shown in FIG. 図10に示す研磨装置に備えられているフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置における、励起光と研磨前後のフォトルミネッセンス光を示すグラフである。It is a graph which shows the excitation light and the photoluminescence light before and behind grinding | polishing in the photoluminescence light type damage amount measuring apparatus with which the grinding | polishing apparatus shown in FIG. 10 is equipped. 図10に示す研磨装置に備えられている光電流式ダメージ量測定装置で研磨中に光電流を測定した時の研磨時間と光電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the grinding | polishing time and photocurrent when a photocurrent is measured during grinding | polishing with the photocurrent type damage amount measuring apparatus with which the grinding | polishing apparatus shown in FIG. 10 is equipped.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
先ず、基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定方式の概念を、図1に示す概要図及び図2に示すバンド図を参照して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First of all, the concept of a photocurrent type damage amount measurement method for measuring the amount of damage on the surface of the substrate by measuring the current value flowing in the conductive wire connecting the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool when the substrate surface is irradiated with excitation light. This will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. 1 and the band diagram shown in FIG.

図1に示すように、処理液(図示せず)の存在下で、光透過性研磨具10と基板ホルダ11で保持した、例えばGaNからなる基板Wの表面(被研磨面)とを互いに接触させつつ相対運動させて基板Wの表面(例えばGaN表面)を研磨する。この研磨中に、基板Wの表面に光源12から、研磨具10を透過させて、基板(例えばGaN)Wのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光(励起光)を照射するとともに、研磨具10に設けた金属配線(図示せず)と基板Wとを導線13で繋ぎ、この導線13に沿って流れる電流値を電流計14で測定する。   As shown in FIG. 1, in the presence of a processing liquid (not shown), the light-transmitting polishing tool 10 and the surface (surface to be polished) of a substrate W made of, for example, GaN held by the substrate holder 11 are brought into contact with each other. The surface of the substrate W (for example, the GaN surface) is polished by causing relative movement. During this polishing, the surface of the substrate W is transmitted from the light source 12 through the polishing tool 10 and irradiated with light (excitation light) having energy higher than the band gap of the substrate (for example, GaN) W. The provided metal wiring (not shown) and the substrate W are connected by the conducting wire 13, and the current value flowing along the conducting wire 13 is measured by the ammeter 14.

このように、基板Wの表面に光源12から基板Wのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光(励起光)、例えばGaNのバンドギャップは3.42eVでバンドギャップ相当波長は365nmであるので、GaNを研磨するのであれば、例えば波長312nmの光を照射すると、図2に示すように、価電子帯電子が伝導帯へと励起されて、電子・正孔対が形成される。そして、基板Wの表面ダメージ量が少ない場合、生成された電子の一部は、基板Wの表面のバンドの曲りにより、基板Wの表面から離れ(図2中の矢印1)、光電流として導線13に沿って流れる。これに対し、基板Wの表面ダメージ量が大きい場合、生成された電子は、基板Wの表面ダメージにより形成されたダメージ準位に沿って移動し(図2中の矢印2)、更に正孔と再結合することで消滅する。これにより、基板Wの表面ダメージ量が多いと導線13に沿って流れる光電流値は小さく、基板Wの表面ダメージ量が少なくなるにつれて、導線13に沿って流れる光電流値は大きくなる関係を持つ。このため、研磨を行う工程において、この光電流値を測定することで、基板Wの表面ダメージ量を測定し、研磨の進行状態を監視することができる。   In this way, light (excitation light) having energy greater than or equal to the band gap of the substrate W from the light source 12 on the surface of the substrate W, for example, GaN has a band gap of 3.42 eV and a band gap equivalent wavelength of 365 nm. If polishing is performed, for example, when light having a wavelength of 312 nm is irradiated, valence band electrons are excited to the conduction band as shown in FIG. 2, and electron-hole pairs are formed. When the surface damage amount of the substrate W is small, some of the generated electrons are separated from the surface of the substrate W due to the bending of the band on the surface of the substrate W (arrow 1 in FIG. 2), and the conductive wire is used as a photocurrent. It flows along 13. On the other hand, when the surface damage amount of the substrate W is large, the generated electrons move along the damage level formed by the surface damage of the substrate W (arrow 2 in FIG. 2), and further, It disappears by recombining. Thereby, when the surface damage amount of the substrate W is large, the photocurrent value flowing along the conductive wire 13 is small, and as the surface damage amount of the substrate W decreases, the photocurrent value flowing along the conductive wire 13 increases. . Therefore, by measuring this photocurrent value in the polishing step, the surface damage amount of the substrate W can be measured and the progress of polishing can be monitored.

例えば、研磨が進行して基板Wの表面ダメージ量が減少するにつれて、図3に示すように、電流計14に流れる電流値が上昇し、基板Wの表面ダメージが除去されると電流計14に流れる電流値の上昇が止まって一定の値となる。このため、研磨中に、光電流値を測定し、光電流値の上昇が止まり一定値になる時点を研磨終点とすることができる。   For example, as polishing progresses and the surface damage amount of the substrate W decreases, the current value flowing through the ammeter 14 increases as shown in FIG. The increase in the flowing current value stops and becomes a constant value. For this reason, the photocurrent value can be measured during polishing, and the time when the increase in the photocurrent value stops and becomes a constant value can be set as the polishing end point.

次に、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式の概念を、図4に示す概要図及び図5に示すバンド図を用いて説明する。   Next, the concept of a photoluminescence light damage measurement method for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring the photoluminescence light emitted from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light is shown in FIG. This will be described with reference to the band diagrams shown in FIGS.

図4に示すように、処理液(図示せず)の存在下で、光透過性研磨具10と基板ホルダ11で保持した、例えばGaNからなる基板Wの表面(被研磨面)とを互いに接触させつつ相対運動させて基板Wの表面(例えばGaN表面)を研磨する。この研磨中に、基板Wの表面に光源12から、研磨具10を透過させて、基板(例えばGaN)Wのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光(励起光)を照射するとともに、基板Wの表面から放出されるフォトルミネッセンス光を分光器16でスペクトル解析し、基板Wのバンドギャップに相当する波長、例えばGaNにあっては365nmの波長の強度をモニタする。   As shown in FIG. 4, in the presence of a processing liquid (not shown), the light-transmitting polishing tool 10 and the surface (surface to be polished) of a substrate W made of, for example, GaN held by the substrate holder 11 are brought into contact with each other. The surface of the substrate W (for example, the GaN surface) is polished by causing relative movement. During this polishing, the surface of the substrate W is irradiated with light (excitation light) having energy equal to or higher than the band gap of the substrate (for example, GaN) W through the polishing tool 10 from the light source 12 to the surface of the substrate W. The photoluminescence light emitted from the substrate is spectrally analyzed by the spectroscope 16 and the intensity corresponding to the wavelength corresponding to the band gap of the substrate W, for example, the wavelength of 365 nm for GaN, is monitored.

このように、基板Wの表面に基板Wのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光(励起光)を照射すると、図5に示すように、帯電子が伝導帯へと励起され、電子・正孔対が形成される。基板Wの表面ダメージ量が少ない場合、励起された電子は価電子帯へと直接移動し、正孔と再結合して平衡状態に戻る(図5中の矢印1)。この過程において、バンドギャップに対応したエネルギーを持つフォトルミネッセンス光が観測される。一方、基板Wの表面ダメージ量が多い場合、励起された電子は、結晶の周期性の崩れにより形成されるエネルギー準位を経由して価電子帯へと移動し正孔と再結合する(図5中の矢印2)。   In this way, when the surface of the substrate W is irradiated with light (excitation light) having energy higher than the band gap of the substrate W, band electrons are excited to the conduction band as shown in FIG. Is formed. When the surface damage amount of the substrate W is small, the excited electrons move directly to the valence band, recombine with the holes, and return to the equilibrium state (arrow 1 in FIG. 5). In this process, photoluminescence light having energy corresponding to the band gap is observed. On the other hand, when the surface damage amount of the substrate W is large, the excited electrons move to the valence band via the energy level formed by the disruption of the periodicity of the crystal and recombine with the holes (see FIG. Arrow 2 in 5).

この過程においては、観察されるフォトルミネッセンス光の波長はバンドギャップに対応する波長よりも長波長側にシフトするか、または非発光性再結合となりフォトルミネッセンス光自体が観察されなくなる。つまり、基板Wの表面ダメージ量が多いとフォトルミネッセンス光のバンドギャップに対応する波長成分は小さく、基板Wの表面ダメージ量が少なくなるにつれてフォトルミネッセンス光のバンドギャップに対応する波長成分が大きくなる関係を持つ。このため、研磨を行う工程において、フォトルミネッセンス光の基板Wのバンドギャップに相当する波長の強度を測定することで、基板Wの表面ダメージを測定し、研磨の進行状態を監視することができる。   In this process, the wavelength of the observed photoluminescence light shifts to a longer wavelength side than the wavelength corresponding to the band gap, or becomes non-radiative recombination and the photoluminescence light itself is not observed. That is, when the surface damage amount of the substrate W is large, the wavelength component corresponding to the band gap of the photoluminescence light is small, and the wavelength component corresponding to the band gap of the photoluminescence light is increased as the surface damage amount of the substrate W is reduced. have. For this reason, in the step of polishing, by measuring the intensity of the wavelength corresponding to the band gap of the substrate W of photoluminescence light, the surface damage of the substrate W can be measured and the progress of polishing can be monitored.

例えば、基板Wから放出されるフォトルミネッセンス光を分光器16でスペクトル解析し、基板Wのバンドギャップに相当する波長(例えば、365nm)の強度をモニタすると、図6に示すように、研磨が進行し基板Wの表面ダメージ量が減少するにつれて光強度が上昇し、基板Wの表面ダメージが除去されると光強度の上昇が止まり一定の値となる。この光強度の上昇が止まり一定値になる時点を研磨終点とすることができる。   For example, when photoluminescence light emitted from the substrate W is spectrally analyzed by the spectroscope 16 and the intensity of a wavelength (for example, 365 nm) corresponding to the band gap of the substrate W is monitored, polishing proceeds as shown in FIG. The light intensity increases as the surface damage amount of the substrate W decreases, and when the surface damage of the substrate W is removed, the light intensity stops increasing and becomes a constant value. The point in time when the increase in light intensity stops and becomes a constant value can be set as the polishing end point.

基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の概念を図7に示す概要図に用いて説明する。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the concept of a Raman light type damage amount measurement method for measuring the amount of damage on a substrate surface by irradiating the substrate surface with visible monochromatic light and measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface. It explains using.

図7に示すように、処理液(図示せず)の存在下で、光透過性研磨具10と基板ホルダ11で保持した、例えばGaNからなる基板Wの表面(被研磨面)とを互いに接触させつつ相対運動させて基板Wの表面(例えばGaN表面)を研磨する。この研磨中に、レーザ光源17から、研磨具10を透過させて、基板Wの表面に向けて可視の単色光を照射し該表面からの反射光に含まれるラマン光を分光器18でスペクトル解析を行って測定する。   As shown in FIG. 7, in the presence of a processing solution (not shown), the light-transmitting polishing tool 10 and the surface (surface to be polished) of a substrate W made of GaN, for example, held by the substrate holder 11 are in contact with each other. The surface of the substrate W (for example, the GaN surface) is polished by causing relative movement. During this polishing, the laser light source 17 transmits the polishing tool 10 to irradiate the surface of the substrate W with visible monochromatic light, and the spectroscope 18 spectrally analyzes the Raman light contained in the reflected light from the surface. To measure.

半導体基板に適当な波長の光を当てると、半導体基板表面からの反射光には、当てた光と同じ波長の光が散乱される(レーリー光)以外に、波長がすこしずれた光(ラマン光)が含まれることが知られている。このずれの幅は、結晶構造の周期性に依存するため、基板表面のダメージ量が少なく結晶構造の乱れが無い場合は、波長のずれ幅は、半導体基板の表面材質に特有の値となることが知られている。基板表面のダメージ量が大きい場合には、結晶構造の乱れにより波長のずれ幅が変化する。このため、ラマン光のスペクトルを測定することで、基板表面のダメージを測定し、研磨の進行状態を監視することができる。   When light of an appropriate wavelength is applied to the semiconductor substrate, the reflected light from the surface of the semiconductor substrate is scattered with light having the same wavelength as the applied light (Rayleigh light), as well as light with a slightly shifted wavelength (Raman light). ) Is known to be included. Since the width of this shift depends on the periodicity of the crystal structure, if the amount of damage on the substrate surface is small and the crystal structure is not disturbed, the wavelength shift width must be a value specific to the surface material of the semiconductor substrate. It has been known. When the amount of damage on the substrate surface is large, the wavelength shift width changes due to disorder of the crystal structure. For this reason, by measuring the spectrum of Raman light, the damage on the substrate surface can be measured, and the progress of polishing can be monitored.

例えば、研磨中に基板Wの表面にレーザ光源17から可視の単色光を照射し、該表面からの反射光を分光器18でスペクトル解析を行うと、図8に示すように、入射光と同波長、同半値幅を持つレーリー光および入射光より長波長側にシフトしたラマン光が測定される。基板Wの表面のダメージが大きいとラマン光スペクトル強度が低下し半値幅が大きくなり、基板Wの表面ダメージが小さいとラマン光スペクトル強度が増大し半値幅が小さくなる。研磨中にこのラマン光スペクトルをモニタすることで研磨の進行状態を監視することができ、ラマン光スペクトルの強度又は半値幅が変化しなくなった時点を研磨終点とすることができる。   For example, when the surface of the substrate W is irradiated with visible monochromatic light from the laser light source 17 and the reflected light from the surface is subjected to spectrum analysis by the spectroscope 18 during polishing, as shown in FIG. The wavelength and the Rayleigh light having the same half width and the Raman light shifted to the longer wavelength side from the incident light are measured. If the damage on the surface of the substrate W is large, the Raman light spectrum intensity decreases and the half-value width increases, and if the surface damage on the substrate W is small, the Raman light spectrum intensity increases and the half-value width decreases. By monitoring this Raman light spectrum during polishing, the progress of polishing can be monitored, and the point in time when the intensity or half width of the Raman light spectrum does not change can be set as the polishing end point.

図9は、本発明の実施形態の研磨装置を備えた平坦化システムの全体構成を示す平面図である。この平坦化システムは、GaN単体からなるGaN基板表面を研磨し、該表面のダメージを除去して平坦化するようにしている。   FIG. 9 is a plan view showing the overall configuration of a planarization system including the polishing apparatus according to the embodiment of the present invention. In this flattening system, the surface of a GaN substrate made of GaN alone is polished, and the surface is flattened by removing damage.

図9に示すように、この平坦化システムは、略矩形状のハウジング1を備えており、ハウジング1の内部は、隔壁1a,1b,1cによって、ロード/アンロード部2と研磨部3と洗浄部4とに区画されている。これらのロード/アンロード部2、研磨部3及び洗浄部4は、それぞれ独立に組立てられて独立に排気される。   As shown in FIG. 9, this flattening system includes a substantially rectangular housing 1, and the inside of the housing 1 is cleaned with a load / unload unit 2, a polishing unit 3, and a partition by partition walls 1a, 1b, and 1c. It is divided into part 4. The load / unload unit 2, the polishing unit 3 and the cleaning unit 4 are assembled independently and exhausted independently.

ロード/アンロード部2は、多数の基板(被加工物)をストックする基板カセットを載置する1つ以上(この例では3つ)のフロントロード部200を備えている。これらのフロントロード部200は、平坦化システムの幅方向(長手方向と垂直な方向)に隣接して配列されている。フロントロード部200には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、又はFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができる。ここで、SMIF、FOUPは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。   The load / unload unit 2 includes one or more (three in this example) front load units 200 on which substrate cassettes for stocking a large number of substrates (workpieces) are placed. These front load portions 200 are arranged adjacent to each other in the width direction (direction perpendicular to the longitudinal direction) of the planarization system. The front load unit 200 can be equipped with an open cassette, a SMIF (Standard Manufacturing Interface) pod, or a FOUP (Front Opening Unified Pod). Here, SMIF and FOUP are sealed containers that can maintain an environment independent of the external space by accommodating a substrate cassette inside and covering with a partition wall.

ロード/アンロード部2には、フロントロード部200の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な第1搬送機構としての第1搬送ロボット22が設置されている。第1搬送ロボット22は、走行機構21上を移動することによって、フロントロード部200に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。この第1搬送ロボット22は、上下に2つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドを基板カセットに基板を戻すときに使用し、下側のハンドを加工前の基板を搬送するときに使用することで、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。   A traveling mechanism 21 is laid along the front load unit 200 in the load / unload unit 2, and a first transport mechanism as a first transport mechanism that can move along the arrangement direction of the substrate cassettes on the traveling mechanism 21. One transfer robot 22 is installed. The first transfer robot 22 can access the substrate cassette mounted on the front load unit 200 by moving on the traveling mechanism 21. The first transfer robot 22 has two hands on the upper and lower sides. For example, the upper hand is used when returning the substrate to the substrate cassette, and the lower hand is used when transferring the unprocessed substrate. By doing so, you can use the upper and lower hands properly.

ロード/アンロード部2には、フロントロード部200の並びに沿って走行機構21が敷設されており、この走行機構21上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な第1搬送機構としての第1搬送ロボット22が設置されている。第1搬送ロボット22は、走行機構21上を移動することによって、フロントロード部200に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。この第1搬送ロボット22は、上下に2つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドを基板カセットに基板を戻すときに使用し、下側のハンドを加工前の基板を搬送するときに使用することで、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。   A traveling mechanism 21 is laid along the front load unit 200 in the load / unload unit 2, and a first transport mechanism as a first transport mechanism that can move along the arrangement direction of the substrate cassettes on the traveling mechanism 21. One transfer robot 22 is installed. The first transfer robot 22 can access the substrate cassette mounted on the front load unit 200 by moving on the traveling mechanism 21. The first transfer robot 22 has two hands on the upper and lower sides. For example, the upper hand is used when returning the substrate to the substrate cassette, and the lower hand is used when transferring the unprocessed substrate. By doing so, you can use the upper and lower hands properly.

ロード/アンロード部2は、最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード/アンロード部2の内部は、装置外部、研磨部3、及び洗浄部4のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。また、第1搬送ロボット22の走行機構21の上部には、HEPAフィルタやULPAフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルや蒸気、ガスが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹出ている。   Since the load / unload unit 2 is an area where it is necessary to maintain the cleanest state, the inside of the load / unload unit 2 has a higher pressure than any of the outside of the apparatus, the polishing unit 3 and the cleaning unit 4. Always maintained. In addition, a filter fan unit (not shown) having a clean air filter such as a HEPA filter or a ULPA filter is provided above the traveling mechanism 21 of the first transfer robot 22. The clean air from which the gas has been removed is constantly blowing downward.

研磨部3は、基板表面(被加工面)の除去加工が行われる領域であり、第1段階の研磨と第2段階の研磨を連続して行う本発明の第1の実施形態に係る2台の研磨装置30A,30Bと、第3段階の研磨を行う本発明の第2の実施形態に係る2台の研磨装置30C,30Dを内部に有している。これらの研磨装置30A〜30Dは、平坦化システムの長手方向に沿って配列されている。   The polishing unit 3 is a region where the substrate surface (surface to be processed) is removed, and two units according to the first embodiment of the present invention that perform the first stage polishing and the second stage polishing continuously. And two polishing apparatuses 30C and 30D according to the second embodiment of the present invention for performing the third stage polishing. These polishing apparatuses 30A to 30D are arranged along the longitudinal direction of the planarization system.

本発明の第1の実施形態に係る研磨装置30A,30Bは、図10に示すように、Gaイオンを含有する液性が中性域のpH緩衝溶液からなる処理液130を内部に保持する容器132を有している。容器132の上方には、処理液130を容器132内に供給する処理液供給ノズル(処理液供給部)133が配置されている。この処理液130として、例えばpH6.86の燐酸緩衝溶液に、処理液130のGaイオンを飽和状態に近づけるために、例えば濃度10ppm以上のGaイオンを添加した溶液が使用される。液性が中性域のpH緩衝溶液のpH(室温25℃での測定換算)は、例えば6.0〜8.0である。   As shown in FIG. 10, polishing apparatuses 30 </ b> A and 30 </ b> B according to the first embodiment of the present invention hold a processing liquid 130 containing a Ga ion-containing neutral pH buffer solution. 132. A processing liquid supply nozzle (processing liquid supply unit) 133 that supplies the processing liquid 130 into the container 132 is disposed above the container 132. As the treatment liquid 130, for example, a solution obtained by adding Ga ions having a concentration of 10 ppm or more to a phosphate buffer solution having a pH of 6.86, for example, to bring the Ga ions of the treatment liquid 130 close to saturation. The pH of the pH buffer solution having a neutral liquidity (measured in terms of measurement at room temperature of 25 ° C.) is, for example, 6.0 to 8.0.

容器132の底部には、光透過性の研磨具134が取り付けられていており、容器132の内部に処理液130を注入した時に、研磨具134の上方が処理液130で満たされるようになっている。研磨具134は、例えば光透過性に優れた固体酸性触媒である石英ガラスによって構成されている。研磨具134として、固体塩基性触媒(塩基性の固体触媒)を使用しても良く、また、研磨具134の表面のみに酸性または塩基性の固体触媒層を有するものを使用しても良い。   A light transmissive polishing tool 134 is attached to the bottom of the container 132, and when the processing liquid 130 is injected into the container 132, the upper part of the polishing tool 134 is filled with the processing liquid 130. Yes. The polishing tool 134 is made of, for example, quartz glass that is a solid acidic catalyst having excellent light transmittance. As the polishing tool 134, a solid basic catalyst (basic solid catalyst) may be used, or one having an acidic or basic solid catalyst layer only on the surface of the polishing tool 134 may be used.

容器132は、回転自在な回転軸136の上端に連結されており、容器132の底板には、回転軸136の周囲に沿ってリング状に延びて研磨具134によって閉塞された開口部132aが形成されている。この開口部134aの直下方に位置して、励起光、好ましくは紫外線を放射する光源140が配置されている。これによって、光源140から放射された励起光、好ましくは紫外線は、容器132の開口部132a内を通過した後、研磨具134の内部を透過して、該研磨具134の上方に達するようになっている。   The container 132 is connected to the upper end of a rotatable rotating shaft 136, and an opening 132 a that extends in a ring shape around the rotating shaft 136 and is closed by a polishing tool 134 is formed on the bottom plate of the container 132. Has been. A light source 140 that emits excitation light, preferably ultraviolet rays, is disposed immediately below the opening 134a. As a result, the excitation light, preferably ultraviolet rays, radiated from the light source 140 passes through the opening 132a of the container 132, then passes through the inside of the polishing tool 134, and reaches above the polishing tool 134. ing.

容器132の上方に位置して、表面を下向きにして、例えばGaN基板等の基板142を着脱自在に保持する基板ホルダ144が配置されている。基板ホルダ144は、上下動及び回転自在な主軸146の下端に連結されている。この例では、容器132を回転させる回転軸136及び基板ホルダ144を回転させる主軸146によって、研磨具134と基板ホルダ44で保持した基板(GaN基板)142とを相対移動させる移動機構が構成されているが、どちらか一方を設けるようにしてもよい。   A substrate holder 144 is disposed above the container 132 so that the substrate 142 such as a GaN substrate is detachably held with the surface facing downward. The substrate holder 144 is connected to the lower end of the main shaft 146 that can move up and down and rotate. In this example, a moving mechanism that relatively moves the polishing tool 134 and the substrate (GaN substrate) 142 held by the substrate holder 44 is configured by the rotating shaft 136 that rotates the container 132 and the main shaft 146 that rotates the substrate holder 144. However, either one may be provided.

さらに、この例では、基板ホルダ144で保持した基板142と研磨具134との間に電圧を印加する電源148が備えられている。この電源148の陽極から延びる導線152aには、スイッチ150が介装されている。   Further, in this example, a power source 148 for applying a voltage between the substrate 142 held by the substrate holder 144 and the polishing tool 134 is provided. A switch 150 is interposed in the conducting wire 152a extending from the anode of the power source 148.

また、この例では、容器132の中に処理液130を満たして研磨具134と基板ホルダ144で保持された基板142が浸漬しつつ加工する、いわゆる浸漬型が開示されているが、研磨具134の表面に処理液供給ノズル133から処理液130を滴下することにより基板142と研磨具134の表面に処理液130を供給して処理液存在下で加工する滴下型の加工装置でも良い。   Further, in this example, a so-called immersion type is disclosed in which the processing liquid 130 is filled in the container 132 and the polishing tool 134 and the substrate 142 held by the substrate holder 144 are immersed and processed, but the polishing tool 134 is disclosed. Alternatively, a dropping type processing apparatus may be used in which the processing liquid 130 is supplied to the surfaces of the substrate 142 and the polishing tool 134 by dropping the processing liquid 130 from the processing liquid supply nozzle 133 onto the surface.

図11に示すように、基板ホルダ144は、処理液130が内部に浸入することを防止するカバー160を有しており、このカバー160の内部で、主軸146の下端に連結した駆動フランジ162に、自在継手164及びばね166を有する回転伝達部168を介して、金属製のホルダ本体170が連結されている。   As shown in FIG. 11, the substrate holder 144 has a cover 160 that prevents the processing liquid 130 from entering the inside, and a drive flange 162 connected to the lower end of the main shaft 146 is formed inside the cover 160. The holder body 170 made of metal is connected via a rotation transmission part 168 having a universal joint 164 and a spring 166.

ホルダ本体170の下部周囲には、リテーナリング172が昇降自在に配置され、ホルダ本体170の下面(基板保持面)には、該下面と導電性ゴム174との間に圧力空間176が形成できるように、導電性ゴム174が取り付けられている。圧力空間176には、ホルダ本体170内を延びるエア導入路を通じて、エア導入管178が接続されている。更に、金属製のホルダ本体170のフランジ部には引出し電極180が設けられ、この引出し電極180に電源148の陽極から延びる導線152aが接続されている。   A retainer ring 172 is disposed around the lower portion of the holder body 170 so as to be movable up and down, and a pressure space 176 can be formed on the lower surface (substrate holding surface) of the holder body 170 between the lower surface and the conductive rubber 174. In addition, a conductive rubber 174 is attached. An air introduction pipe 178 is connected to the pressure space 176 through an air introduction path extending through the holder body 170. Furthermore, a lead electrode 180 is provided on the flange portion of the metal holder main body 170, and a lead wire 152 a extending from the anode of the power source 148 is connected to the lead electrode 180.

リテーナリング172と研磨具134が接触する部分において、リテーナリング172の表面の磨耗によりリテーナリング172の表面材質が研磨具134の表面に付着するのを抑制するために、リテーナリング172表面のうち少なくとも研磨具134と接触する部分は、石英、サファイア若しくはジルコニア等のガラス、又はアルミナ、ジルコニア若しくは炭化珪素等のセラミックスのいずれかで構成されることが好ましい。導電性ゴム174としては、例えば導電性クロロプレンゴム、導電性シリコーンゴムまたは導電性フッ素ゴムが挙げられる。   In order to suppress the surface material of the retainer ring 172 from adhering to the surface of the polishing tool 134 due to wear of the surface of the retainer ring 172 at the portion where the retainer ring 172 and the polishing tool 134 are in contact, at least of the surface of the retainer ring 172 The portion that comes into contact with the polishing tool 134 is preferably made of glass such as quartz, sapphire, or zirconia, or ceramics such as alumina, zirconia, or silicon carbide. Examples of the conductive rubber 174 include conductive chloroprene rubber, conductive silicone rubber, and conductive fluororubber.

これによって、基板ホルダ144のホルダ本体170の下面(基板保持面)に基板142の裏面を吸着等によって保持した時に、基板142の裏面と導電性ゴム174とが接触して基板142の裏面に通電され、更に、この基板142の裏面への通電を維持したまま、圧力空間176内に空気を導入して、基板142を研磨具134に向けて押圧できるように構成されている。   As a result, when the back surface of the substrate 142 is held on the lower surface (substrate holding surface) of the holder body 170 of the substrate holder 144 by suction or the like, the back surface of the substrate 142 and the conductive rubber 174 come into contact with each other and the back surface of the substrate 142 is energized. In addition, air is introduced into the pressure space 176 while energization of the back surface of the substrate 142 is maintained, and the substrate 142 can be pressed toward the polishing tool 134.

このような構成によって、基板142に簡易かつ低抵抗で通電しつつ、基板142を基板ホルダ144で保持することができる。なお、導電性ゴム174に接触させて基板142を基板ホルダ144で保持する時、導電性ゴム174と基板142との間に極導電性グリースを充填できるようにすることが好ましい。   With such a configuration, the substrate 142 can be held by the substrate holder 144 while energizing the substrate 142 with simple and low resistance. When the substrate 142 is held by the substrate holder 144 in contact with the conductive rubber 174, it is preferable that polar conductive grease can be filled between the conductive rubber 174 and the substrate 142.

図12に示すように、研磨具134の上面の前記容器132の開口部132aに対応する位置には、多数の溝134aが設けられ、この多数の溝134aの底部に金属配線としての金属膜154が蒸着されており、この金属膜(金属配線)154に電源148の陰極から延びる導線152bが接続されている。金属膜154の材質は、耐腐食性のある白金または金であることが好ましい。また、研磨具134の上面に設けられる溝134aは、同心円状であること好ましいが、スパイラル状、放射状または格子状であってもよい。なお、図13に示すように、研磨具134の上面に設けた多数の溝134aの底部に、金や白金等からなる金属線156を埋め込むようにしてもよい。   As shown in FIG. 12, a large number of grooves 134a are provided on the upper surface of the polishing tool 134 at positions corresponding to the openings 132a of the container 132, and a metal film 154 as a metal wiring is formed at the bottom of the large number of grooves 134a. The conductive wire 152b extending from the cathode of the power source 148 is connected to the metal film (metal wiring) 154. The material of the metal film 154 is preferably platinum or gold having corrosion resistance. The grooves 134a provided on the upper surface of the polishing tool 134 are preferably concentric, but may be spiral, radial, or lattice. As shown in FIG. 13, a metal wire 156 made of gold, platinum, or the like may be embedded in the bottoms of many grooves 134 a provided on the upper surface of the polishing tool 134.

基板ホルダ144の内部には、該ホルダ144で保持した基板142の温度を制御する温度制御機構としてのヒータ158(図10参照)が回転軸146内に延びて埋設されている。容器132の上方に配置される処理液供給ノズル133には、容器132の内部に供給する処理液130を所定の温度に制御する温度制御機構としての熱交換器が必要に応じて設置される。更に、研磨具134の内部には、研磨具134の温度を制御する温度制御機構としての流体流路(図示せず)が設けられている。   A heater 158 (see FIG. 10) as a temperature control mechanism for controlling the temperature of the substrate 142 held by the holder 144 is embedded in the rotation axis 146 in the substrate holder 144. A heat exchanger as a temperature control mechanism for controlling the processing liquid 130 supplied to the inside of the container 132 to a predetermined temperature is installed in the processing liquid supply nozzle 133 disposed above the container 132 as necessary. Further, a fluid flow path (not shown) as a temperature control mechanism for controlling the temperature of the polishing tool 134 is provided inside the polishing tool 134.

アレニウスの式で知られるように、化学反応は反応温度が高ければ、それだけ反応速度は大きくなる。このため、基板142、処理液130、研磨具134の温度の少なくとも1つを制御して、反応温度を制御することで、加工速度を変化させながら、加工速度の安定性を向上させることができる。   As is known from the Arrhenius equation, the higher the reaction temperature, the higher the chemical reaction. For this reason, by controlling at least one of the temperatures of the substrate 142, the treatment liquid 130, and the polishing tool 134 to control the reaction temperature, it is possible to improve the stability of the processing speed while changing the processing speed. .

研磨装置30A,30Bには、図9に示すように、研磨具134の表面(上面)を良好な平坦度と適度なラフネスを有するようにコンディショニングする、例えば研磨パッドからなるコンディショニング機構(コンディショナー)190が備えられている。つまり、研磨具134の表面(上面)は、このコンディショニング機構(コンディショナー)190によって、PV(Peak-Valley)0.1〜1μm程度の平面粗さを有するようにコンディショニングされる。この時、必要に応じて、研磨具134の表面に砥粒を含むスラリが供給される。   In the polishing apparatuses 30A and 30B, as shown in FIG. 9, the surface (upper surface) of the polishing tool 134 is conditioned so as to have good flatness and appropriate roughness, for example, a conditioning mechanism (conditioner) 190 including a polishing pad. Is provided. That is, the surface (upper surface) of the polishing tool 134 is conditioned by the conditioning mechanism (conditioner) 190 to have a planar roughness of about 0.1 to 1 μm of PV (Peak-Valley). At this time, a slurry containing abrasive grains is supplied to the surface of the polishing tool 134 as necessary.

更に、図10に示すように、研磨装置30A,30Bには、前記光源140を一部とした光電流式ダメージ量測定装置201と、同じく前記光源140を一部としたフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202が備えられている。つまり、電源148から延びて基板ホルダ144で保持した基板142に接続される導線152aと電源148から延びて研磨具134の金属膜(金属配線)154に接続される導線152bとを繋ぐ導線152cと、この導線152c内に設置した電流計204と、前記光源140で光電流式ダメージ量測定装置201が構成されている。導線152cにはスイッチ206が介装されている。また、基板134の表面で反射したフォトルミネッセンス光をスペクトル解析し、基板Wのバンドギャップに相当する波長(例えば、365nm)の強度を測定する分光器208と前記光源140でフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202が構成されている。   Furthermore, as shown in FIG. 10, the polishing apparatuses 30 </ b> A and 30 </ b> B include a photocurrent type damage amount measuring apparatus 201 with the light source 140 as a part and a photoluminescence light type damage amount with the light source 140 as a part. A measuring device 202 is provided. That is, a conductive wire 152 a that extends from the power source 148 and is connected to the substrate 142 held by the substrate holder 144 and a conductive wire 152 c that extends from the power source 148 and connects to the conductive wire 152 b connected to the metal film (metal wiring) 154 of the polishing tool 134. The photometer type damage amount measuring device 201 is constituted by the ammeter 204 installed in the conducting wire 152c and the light source 140. A switch 206 is interposed in the conducting wire 152c. Further, the photoluminescence light reflected by the surface of the substrate 134 is subjected to spectrum analysis, and the photoluminescence light type damage amount is measured by the spectroscope 208 that measures the intensity of a wavelength (for example, 365 nm) corresponding to the band gap of the substrate W and the light source 140. A measuring device 202 is configured.

なお、この例では、基板142に励起光を照射して該基板表面を酸化させる光源140を光電流式ダメージ量測定装置201及びフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202の光源としても使用するようにしているが、光電流式ダメージ量測定装置201及びフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202の光源を光源140とは別に設けるようにしてもよい。   In this example, the light source 140 that irradiates the substrate 142 with excitation light and oxidizes the surface of the substrate 142 is also used as the light source of the photocurrent damage amount measuring apparatus 201 and the photoluminescence damage amount measuring apparatus 202. However, the light sources of the photocurrent damage amount measuring device 201 and the photoluminescence light damage amount measuring device 202 may be provided separately from the light source 140.

本発明の第2の実施形態の研磨装置30C,30Dの概要を図14に示す。この研磨装置30C,30Dの上記研磨装置30A,30Bと異なる点は、以下の通りである。すなわち、この研磨装置30C,30Dは、研磨装置30A,30Bで使用されている、例えばpH6.86の燐酸緩衝溶液に、例えば濃度10ppm以上のGaイオンを添加した処理液130の代わりに、例えば、弱酸性の水または空気が溶解した水210が使用されている。また、研磨装置30A,30Bで使用されている研磨具134の代わりに光透過性研磨具212が使用されている。更に、容器132の下方に位置して、基板ホルダ144で保持した基板142の表面に向けて可視の単色光を照射するレーザ光源214と、該表面からの反射光のスペクトル解析を行ってラマン光の強度を測定する分光器216とを有するラマン光式ダメージ量測定装置218が備えられている。   An outline of polishing apparatuses 30C and 30D according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. Differences of the polishing apparatuses 30C and 30D from the polishing apparatuses 30A and 30B are as follows. That is, the polishing apparatuses 30C and 30D are used in the polishing apparatuses 30A and 30B, for example, instead of the treatment liquid 130 in which Ga ions having a concentration of 10 ppm or more are added to a phosphate buffer solution having a pH of 6.86, for example, Weakly acidic water or water 210 dissolved in air is used. Further, a light transmissive polishing tool 212 is used instead of the polishing tool 134 used in the polishing apparatuses 30A and 30B. Further, a laser light source 214 that irradiates visible monochromatic light toward the surface of the substrate 142 held by the substrate holder 144, which is positioned below the container 132, and spectrum analysis of the reflected light from the surface is performed to perform Raman light. And a Raman light type damage amount measuring device 218 having a spectroscope 216 for measuring the intensity of the light.

なお、この研磨装置30C,30Dには、光源140、光電流式ダメージ量測定装置201及びフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202等は備えられておらず、その他の構成は、研磨装置30A,30Bとほぼ同様である。   The polishing devices 30C and 30D are not provided with the light source 140, the photocurrent damage amount measuring device 201, the photoluminescence light damage amount measuring device 202, and the like, and other configurations are the polishing devices 30A and 30B. Is almost the same.

弱酸性の水または空気が溶解した水210のpHは、例えば3.5〜6.0、好ましくは3.5〜5.5であり、酸、pH緩衝剤または酸化剤(H,オゾン水,過硫酸塩等)を添加することなく、例えば純水や水道水にCOガスや空気等を溶解させることで製造される。この例では、容器132の上方に位置して、純水供給源(図示せず)から延び、内部にガス溶解器220と熱交換器222を設置した水供給ライン(処理液供給部)224が配置されている。これによって、純水供給源から送られてくる純水に、ガス溶解器220でCOガスや空気等のガスを溶解させて、pHを3.5〜6、好ましくは3.5〜5.5にした水210を容器132内に注入し、必要に応じて、容器132に注入される水210の温度を熱交換器222で所定の温度に調整するようにしている。なお、大気中放置することでpHが3.5〜6、好ましくは3.5〜5.5になった純水や水道水を使用しても良い。 The pH of the weakly acidic water or water 210 in which air is dissolved is, for example, 3.5 to 6.0, preferably 3.5 to 5.5, and an acid, a pH buffering agent or an oxidizing agent (H 2 O 2 , For example, it is manufactured by dissolving CO 2 gas, air, or the like in pure water or tap water without adding ozone water, persulfate, or the like. In this example, a water supply line (treatment liquid supply unit) 224 is located above the container 132, extends from a pure water supply source (not shown), and has a gas dissolver 220 and a heat exchanger 222 installed therein. Has been placed. As a result, a gas such as CO 2 gas or air is dissolved in the pure water sent from the pure water supply source by the gas dissolver 220, and the pH is 3.5 to 6, preferably 3.5 to 5. 5 is injected into the container 132, and the temperature of the water 210 injected into the container 132 is adjusted to a predetermined temperature by the heat exchanger 222 as necessary. Note that pure water or tap water having a pH of 3.5 to 6, preferably 3.5 to 5.5 by being left in the atmosphere may be used.

このように、酸、pH緩衝剤または酸化剤(H,オゾン水,過硫酸塩等)を添加することなく、pHを3.5〜6.0にした弱酸性の水を使用することで、研磨レートの減少を抑えつつ、基板142の表面(被研磨面)にエッチピットが発生することを防止した研磨を行うことができる。水210の代わりに、例えばpH3.5〜6.0、好ましくはpH3.5〜5.5、またはpH8.0以上の電解イオン水を使用してもよい。 In this way, weakly acidic water having a pH of 3.5 to 6.0 is used without adding an acid, a pH buffering agent, or an oxidizing agent (H 2 O 2 , ozone water, persulfate, etc.). As a result, it is possible to perform polishing while preventing the generation of etch pits on the surface (surface to be polished) of the substrate 142 while suppressing a decrease in polishing rate. Instead of the water 210, electrolytic ionic water having a pH of 3.5 to 6.0, preferably a pH of 3.5 to 5.5, or a pH of 8.0 or more may be used.

研磨具212は、図15に示すように、例えば透明なガラス等からなる基材250の表面に、例えばシェアA硬度50〜90で、表面のうち基板と接触する部分に格子位置で配置して光透過用の貫通孔252aを設けた弾性体252を積層し、この弾性体252の表面に真空蒸着等によって中間層254を形成し、更にこの中間層254の表面に真空蒸着等によって導電性部材256を形成して構成されている。このように、弾性体252の表面に、中間層254を介在させつつ、導電性部材256を設けることで、基板142の表面(被研磨面)の長/単周期の凹凸に導電性部材256を容易に追従させることができる。   As shown in FIG. 15, the polishing tool 212 is arranged on the surface of a base material 250 made of, for example, transparent glass or the like, for example, with a shear A hardness of 50 to 90, at a lattice position on a portion of the surface that contacts the substrate. An elastic body 252 provided with a light-transmitting through hole 252a is laminated, an intermediate layer 254 is formed on the surface of the elastic body 252 by vacuum deposition or the like, and a conductive member is formed on the surface of the intermediate layer 254 by vacuum deposition or the like. 256 is formed. As described above, by providing the conductive member 256 on the surface of the elastic body 252 with the intermediate layer 254 interposed, the conductive member 256 is formed on the surface / surface of the substrate 142 (surface to be polished) with long / single-period irregularities. It can be made to follow easily.

弾性体252は、例えばゴム、樹脂、発泡性樹脂または不織布等からなり、厚さは、例えば0.5〜5mmである。なお、弾性率の異なる2層以上の弾性材を重ね合わせて弾性体を構成するようにしてもよい。   The elastic body 252 is made of, for example, rubber, resin, foamable resin, or nonwoven fabric, and has a thickness of, for example, 0.5 to 5 mm. In addition, you may make it comprise an elastic body by superimposing the elastic material of two or more layers from which an elasticity modulus differs.

中間層254は、例えば厚さが1〜10nmで、弾性体252と導電性部材256との密着性を向上させるために弾性体252と導電性部材256との間に介在され、弾性体252と導電性部材256の両方と密着性が良好な、例えばクロムやグラファイト系(SP2結合)のカーボンからなる。この中間層254を弾性体252の表面に真空蒸着で形成する場合、高温による弾性体252の膨張や変質を抑制するため、イオンスパッタ蒸着法を用いることが好ましい。このことは、中間層254の表面に真空蒸着法で導電性部材256を形成する場合も同様である。   The intermediate layer 254 has a thickness of 1 to 10 nm, for example, and is interposed between the elastic body 252 and the conductive member 256 to improve the adhesion between the elastic body 252 and the conductive member 256. It is made of, for example, chromium or graphite (SP2 bond) carbon having good adhesion to both of the conductive members 256. In the case where the intermediate layer 254 is formed on the surface of the elastic body 252 by vacuum vapor deposition, it is preferable to use an ion sputtering vapor deposition method in order to suppress expansion and deterioration of the elastic body 252 due to high temperature. The same applies to the case where the conductive member 256 is formed on the surface of the intermediate layer 254 by vacuum deposition.

導電性部材256は、例えば厚さ100〜1000nmである。これは、厚さが100nm以下では、1時間程度の研磨で導電性部材256が磨耗して実用的ではなく、また厚さが1000nm以上では、研磨時に導電性部材256の表面にひび割れが発生するおそれがあるためである。導電性部材256としては、白金が好ましく使用されるが、上記水210に不溶もしくは微溶(溶解速度10nm/h以下)である金等の他の貴金属、遷移金属(Ag,Fe,Ni,Co等)、グラファイト、導電性樹脂または導電性ゴム等を使用しても良い。   The conductive member 256 has a thickness of 100 to 1000 nm, for example. If the thickness is 100 nm or less, the conductive member 256 is worn out by polishing for about 1 hour and is not practical. If the thickness is 1000 nm or more, cracks are generated on the surface of the conductive member 256 during polishing. This is because there is a fear. As the conductive member 256, platinum is preferably used, but other noble metals such as gold, transition metals (Ag, Fe, Ni, Co) that are insoluble or slightly soluble (dissolution rate of 10 nm / h or less) in the water 210. Etc.), graphite, conductive resin, conductive rubber or the like may be used.

研磨装置30C,30Dには、図9に示すように、研磨具212の表面(上面)を良好な平坦度と適度なラフネスを有するようにコンディショニングする、例えば研磨パッドからなるコンディショニング機構(コンディショナー)190が備えられている。   In the polishing apparatuses 30C and 30D, as shown in FIG. 9, the surface (upper surface) of the polishing tool 212 is conditioned so as to have good flatness and appropriate roughness, for example, a conditioning mechanism (conditioner) 190 including a polishing pad. Is provided.

この研磨装置30C,30Dによれば、基板ホルダ144で保持した基板142と研磨具212とを水210に浸漬させながら、または研磨具212の上面に水210を滴下しながら、基板142の表面と研磨具212の白金等の導電性部材256とを互いに接触させつつ相対運動させることで基板142の表面を研磨することができる。   According to the polishing apparatuses 30C and 30D, while the substrate 142 and the polishing tool 212 held by the substrate holder 144 are immersed in the water 210 or the water 210 is dropped on the upper surface of the polishing tool 212, the surface of the substrate 142 The surface of the substrate 142 can be polished by relatively moving the conductive member 256 such as platinum of the polishing tool 212 in contact with each other.

この研磨のメカニズムは以下のように考えられる。つまり、基板142の表面と研磨具212の白金等の導電性部材256とを互いに接触させつつ相対運動させると、接触部でひずみが発生し、価電子帯電子が伝導帯へと励起されて電子・正孔対が生成される。次に、伝導帯に励起した電子は(仕事関数が大きい)白金等の導電性部材256に移動し、基板表面に正孔が残る。残った正孔に水210中のOHイオンまたはHO分子が作用し、この結果、接触部のみが酸化される。すると、例えばGa,Al,Inの酸化物は、二酸化炭素溶液等の弱酸、弱アルカリまたは電解イオン水に可溶なため、接触部に形成された酸化物は、水210の内部に溶解して基板142の表面から除去される。 The polishing mechanism is considered as follows. That is, when the surface of the substrate 142 and the conductive member 256 such as platinum of the polishing tool 212 are moved relative to each other while being in contact with each other, distortion occurs at the contact portion, and the valence band electrons are excited to the conduction band to be -Hole pairs are generated. Next, the electrons excited in the conduction band move to a conductive member 256 such as platinum (having a large work function), and holes remain on the substrate surface. Remaining in the hole in the water 210 of the OH - ions or H 2 O molecules act, as a result, only the contact portion is oxidized. Then, for example, an oxide of Ga, Al, In is soluble in a weak acid such as a carbon dioxide solution, a weak alkali, or electrolytic ion water, so that the oxide formed in the contact portion is dissolved in the water 210. It is removed from the surface of the substrate 142.

基板142の表面と研磨具212の白金等の導電性部材256との接触圧は、基板142の反りを解消するとともに、基板142がスリップアウトしたり、研磨具212の導電性部材256が弾性体252から剥がれたりすることを防止するため、例えば0.1〜1.0kg/cmであることが好ましく、0.4kg/cm程度であることが特に好ましい。 The contact pressure between the surface of the substrate 142 and the conductive member 256 such as platinum of the polishing tool 212 eliminates the warp of the substrate 142, the substrate 142 slips out, or the conductive member 256 of the polishing tool 212 is elastic. to prevent or peeling from 252, for example, it is preferably 0.1~1.0kg / cm 2, and particularly preferably about 0.4 kg / cm 2.

図9に戻って、研磨装置30A,30Bと洗浄部4との間には、長手方向に沿った4つの搬送位置(ロード/アンロード部2側から順番に第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4とする)の間で基板を搬送する第2(直動)搬送機構としての第1リニアトランスポータ5が配置されている。この第1リニアトランスポータ5の第1搬送位置TP1の上方には、ロード/アンロード部2の第1搬送ロボット22から受け取った基板を反転する反転機31が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ32が配置されている。また、第2搬送位置TP2の下方には上下に昇降可能なプッシャ33が、第3搬送位置TP3の下方には上下に昇降可能なプッシャ34が、第4搬送位置TP4の下方には上下に昇降可能なリフタ35がそれぞれ配置されている。   Returning to FIG. 9, between the polishing apparatuses 30A and 30B and the cleaning unit 4, there are four transfer positions along the longitudinal direction (first transfer position TP1, second transfer in order from the load / unload unit 2 side). A first linear transporter 5 is disposed as a second (linear motion) transport mechanism for transporting the substrate between the position TP2, the third transport position TP3, and the fourth transport position TP4). A reversing machine 31 for reversing the substrate received from the first transport robot 22 of the load / unload unit 2 is disposed above the first transport position TP1 of the first linear transporter 5, and below that is disposed. A lifter 32 that can be moved up and down is arranged. Also, a pusher 33 that can be moved up and down below the second transfer position TP2, a pusher 34 that can be moved up and down below the third transfer position TP3, and a pusher 34 that can move up and down below the fourth transfer position TP4. Possible lifters 35 are respectively arranged.

研磨装置30C,30Dの側方には、第1リニアトランスポータ5に隣接して、長手方向に沿った3つの搬送位置(ロード/アンロード部2側から順番に第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7とする)の間で基板を搬送する第2(直動)搬送機構としての第2リニアトランスポータ6が配置されている。この第2リニアトランスポータ6の第5搬送位置TP5の下方には上下に昇降可能なリフタ36が、第6搬送位置TP6の下方にはプッシャ37が、第7搬送位置TP7の下方にはプッシャ38がそれぞれ配置されている。更に、研磨装置30Cとプッシャ37との間には、桶と純水ノズルとを有する純水置換部192が、研磨装置30Dとプッシャ38との間にも、桶と純水ノズルとを有する純水置換部194が配置されている。   On the side of the polishing apparatuses 30C and 30D, adjacent to the first linear transporter 5, there are three transfer positions along the longitudinal direction (the fifth transfer position TP5, the sixth transfer position in order from the load / unload unit 2 side). A second linear transporter 6 serving as a second (linear motion) transport mechanism for transporting the substrate between the transport position TP6 and the seventh transport position TP7 is disposed. A lifter 36 that can be moved up and down below the fifth transport position TP5 of the second linear transporter 6, a pusher 37 below the sixth transport position TP6, and a pusher 38 below the seventh transport position TP7. Are arranged respectively. Further, a pure water replacement unit 192 having a ridge and a pure water nozzle is provided between the polishing apparatus 30C and the pusher 37, and a pure water replacement portion 192 having a ridge and a pure water nozzle is also provided between the polishing apparatus 30D and the pusher 38. A water replacement part 194 is arranged.

研磨時にスラリ等を使用することを考えるとわかるように、研磨部3は最もダーティな(汚れた)領域である。したがって、この例では、研磨部3内のパーティクルが外部に飛散しないように、定盤等の研磨部の周囲から排気が行われており、研磨部3の内部の圧力を、装置外部、周囲の洗浄部4、ロード/アンロード部2よりも負圧にすることでパーティクルの飛散を防止している。また、通常、定盤等の研磨部の下方には排気ダクト(図示せず)が、上方にはフィルタ(図示せず)がそれぞれ設けられ、これらの排気ダクト及びフィルタを介して清浄化された空気が噴出され、ダウンフローが形成される。   As can be understood from the fact that slurry is used during polishing, the polishing portion 3 is the most dirty (dirty) region. Therefore, in this example, exhaust is performed from the periphery of the polishing unit such as a surface plate so that the particles in the polishing unit 3 are not scattered outside, and the pressure inside the polishing unit 3 is adjusted to the outside of the apparatus, Particles are prevented from being scattered by using a negative pressure more than that of the cleaning unit 4 and the load / unload unit 2. Further, usually, an exhaust duct (not shown) is provided below the polishing portion such as a surface plate, and a filter (not shown) is provided above, and the air is cleaned via these exhaust duct and filter. Air is ejected and a downflow is formed.

洗浄部4は、基板を洗浄する領域であり、第2搬送ロボット40と、第2搬送ロボット40から受け取った基板を反転する反転機41と、基板を洗浄する3つの洗浄ユニット42,43,44と、洗浄後の基板を純水でリンスしてスピンドライする乾燥ユニット45と、反転機41、洗浄ユニット42,43,44及び乾燥ユニット45の間で基板を搬送する、走行自在な第3搬送ロボット46を備えている。これらの第2搬送ロボット40、反転機41、洗浄ユニット42〜44及び乾燥ユニット45は、長手方向に沿って直列に配置され、これらの第2搬送ロボット40、反転機41、洗浄ユニット42〜44及び乾燥ユニット45と、第1リニアトランスポータ5との間に、第3搬送ロボット46が走行自在に配置されている。これらの洗浄ユニット42〜44及び乾燥ユニット45の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット(図示せず)が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹出ている。また、洗浄部4の内部は、研磨部3からのパーティクルの流入を防止するために研磨部3よりも高い圧力に常時維持されている。   The cleaning unit 4 is an area for cleaning a substrate, and includes a second transfer robot 40, a reversing machine 41 for inverting the substrate received from the second transfer robot 40, and three cleaning units 42, 43, 44 for cleaning the substrate. And a dry unit 45 for rinsing the cleaned substrate with pure water and spin-drying, and a third transport unit for transporting the substrate between the reversing machine 41, the cleaning units 42, 43, 44 and the drying unit 45. A robot 46 is provided. The second transfer robot 40, the reversing machine 41, the cleaning units 42 to 44, and the drying unit 45 are arranged in series along the longitudinal direction, and the second transfer robot 40, the reversing machine 41, and the cleaning units 42 to 44 are arranged. And the 3rd conveyance robot 46 is arrange | positioned so that driving | running | working is possible between the drying unit 45 and the 1st linear transporter 5. FIG. A filter fan unit (not shown) having a clean air filter is provided above the cleaning units 42 to 44 and the drying unit 45, and clean air from which particles are removed by this filter fan unit is always below. It is blowing out towards. Further, the inside of the cleaning unit 4 is constantly maintained at a pressure higher than that of the polishing unit 3 in order to prevent inflow of particles from the polishing unit 3.

研磨部3を包囲する隔壁1aには、反転機31と第1搬送ロボット22との間に位置して、シャッタ50が設置されており、基板の搬送時にはシャッタ50を開いて、第1搬送ロボット22と反転機31との間で基板の受け渡しが行われる。また、研磨部3を包囲する隔壁1bには、CMP装置30Bと対面する位置に位置してシャッタ53が、研磨装置30Cと対面する位置に位置してシャッタ54がそれぞれ設置されている。   The partition 1a surrounding the polishing unit 3 is provided with a shutter 50 positioned between the reversing machine 31 and the first transport robot 22, and when the substrate is transported, the shutter 50 is opened to open the first transport robot. The substrate is transferred between the machine 22 and the reversing machine 31. Further, the partition wall 1b surrounding the polishing unit 3 is provided with a shutter 53 positioned at a position facing the CMP apparatus 30B and a shutter 54 positioned at a position facing the polishing apparatus 30C.

次に、このような構成の平坦化システムを用いて基板の表面を平坦化する処理について説明する。   Next, a process for planarizing the surface of the substrate using the planarization system having such a configuration will be described.

フロントロード部200に搭載した基板カセットから、1枚の基板を第1搬送ロボット22で取出して、反転機31に搬送する。反転機31は、基板を180°反転させた後、第1搬送位置TP1のリフタ32に乗せる。第2トランスポータ5は、横移動を行って、リフタ32上の基板を第1搬送位置TP1または第3搬送位置TP3の一方に搬送する。そして、研磨装置30Aは、その基板ホルダ144でプッシャ32から、研磨装置30Bは、その基板ホルダ144でプッシャ34から基板をそれぞれ受取って、基板表面の第1段階の研磨と第2段階の研磨を行う。   One substrate is taken out from the substrate cassette mounted on the front load unit 200 by the first transfer robot 22 and transferred to the reversing machine 31. The reversing device 31 reverses the substrate by 180 ° and then places the substrate on the lifter 32 at the first transport position TP1. The second transporter 5 moves laterally and transports the substrate on the lifter 32 to one of the first transport position TP1 and the third transport position TP3. Then, the polishing apparatus 30A receives the substrate from the pusher 32 by the substrate holder 144, and the polishing apparatus 30B receives the substrate from the pusher 34 by the substrate holder 144, and performs the first-stage polishing and the second-stage polishing of the substrate surface. Do.

つまり、研磨装置30Aでは、表面(被処理面)を下向きにしてGaN基板等の基板142を保持した基板ホルダ144を容器132の上方に移動させ、基板ホルダ144を下降させて、基板142を容器132の内部に保持した処理液130中に浸漬させる。このように基板142と研磨具134との間に処理液130が存在する状態で、光源140から励起光、好ましくは紫外線を放射して、基板142の表面(下面)に励起光、好ましくは紫外線を照射する。この時に照射する励起光の波長は、被加工物のバンドギャップに相当する波長以下、GaNのバンドギャップは3.42eVであるので、GaN基板を加工する場合には、365nm以下の、例えば312nmであることが好ましい。これにより、GaN基板を加工する場合には、GaNを酸化させて、GaN基板の表面にGa酸化物(Ga)を生成させる。 That is, in the polishing apparatus 30A, the substrate holder 144 holding the substrate 142 such as a GaN substrate is moved upward with the surface (surface to be processed) downward, the substrate holder 144 is lowered, and the substrate 142 is moved to the container. It is immersed in the treatment liquid 130 held inside 132. In this manner, in the state where the processing liquid 130 exists between the substrate 142 and the polishing tool 134, excitation light, preferably ultraviolet rays are emitted from the light source 140, and excitation light, preferably ultraviolet rays, is emitted to the surface (lower surface) of the substrate 142. Irradiate. The wavelength of the excitation light irradiated at this time is equal to or less than the wavelength corresponding to the band gap of the workpiece, and the band gap of GaN is 3.42 eV. Therefore, when processing the GaN substrate, the wavelength is 365 nm or less, for example, 312 nm. Preferably there is. Thereby, when processing a GaN substrate, GaN is oxidized and Ga oxide (Ga 2 O 3 ) is generated on the surface of the GaN substrate.

なお、基板142と研磨具134との間に、処理液供給ノズル(処理液供給部)133を通して、処理液130を供給しながら研磨を行うようにしてもよい。   Note that the polishing may be performed while supplying the processing liquid 130 between the substrate 142 and the polishing tool 134 through the processing liquid supply nozzle (processing liquid supply unit) 133.

この時、電源148のスイッチ150をONにして、研磨具134と基板ホルダ144で保持した基板142との間に、研磨具134が陰極となる電圧を印加する。これにより、GaN基板を加工する場合に、GaN基板の表面のGa酸化物(Ga)の生成が促進される。 At this time, the switch 150 of the power source 148 is turned ON, and a voltage at which the polishing tool 134 becomes a cathode is applied between the polishing tool 134 and the substrate 142 held by the substrate holder 144. Thus, when processing the GaN substrate, the generation of Ga oxide on the surface of the GaN substrate (Ga 2 O 3) is promoted.

次に、光源140から励起光、好ましくは紫外線を放射したまま、更には、研磨具134と基板142との間に電圧を印加したまま、回転軸136を回転させて研磨具134を回転させ、同時に基板ホルダ144を回転させて基板142を回転させながら下降させ、基板142の表面に研磨具134の表面を、好ましくは0.01〜1.0kgf/cm程度の面圧で接触させる。これは、面圧0.01kgf/cm未満であれば、基板142の反りを矯正して基板142全体を均等に研磨できなくなる可能性があり、面圧が1.0kgf/cm以上であれば、基板142の表面に機械的な欠陥が生じてしまう可能性があるためである。これによって、GaN基板等の基板142の表面に形成されたGa酸化物の研磨具134と接触する部位、つまり凹凸を有する基板142の表面の該凸部先端に形成されたGa酸化物を選択的に削り取って、主に基板142の表面ダメージ除去を目的とした第1段階の研磨を行う。この第1段階の研磨における研磨レートは、例えば〜1000nm/h程度で、加工時間は、例えば5分程度である。 Next, with the excitation light, preferably ultraviolet rays, emitted from the light source 140, and further, with the voltage applied between the polishing tool 134 and the substrate 142, the rotating shaft 136 is rotated to rotate the polishing tool 134. At the same time, the substrate holder 144 is rotated to lower the substrate 142 while rotating, and the surface of the polishing tool 134 is brought into contact with the surface of the substrate 142 at a surface pressure of preferably about 0.01 to 1.0 kgf / cm 2 . If the surface pressure is less than 0.01 kgf / cm 2 , the warpage of the substrate 142 may be corrected and the entire substrate 142 may not be uniformly polished, and the surface pressure should be 1.0 kgf / cm 2 or more. This is because a mechanical defect may occur on the surface of the substrate 142. As a result, the portion that contacts the Ga oxide polishing tool 134 formed on the surface of the substrate 142 such as a GaN substrate, that is, the Ga oxide formed on the tip of the convex portion of the surface of the substrate 142 having the unevenness is selectively selected. The first stage polishing is performed mainly for the purpose of removing the surface damage of the substrate 142. The polishing rate in the first stage polishing is, for example, about 1000 nm / h, and the processing time is, for example, about 5 minutes.

この第1段階の研磨時に、例えば、フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202の分光器208で、基板134の表面から放出されるフォトルミネッセンス光をスペクトル解析し、基板Wのバンドギャップに相当する波長、例えばGaNにあっては365nmの波長の強度をモニタする。すると、図16に示すように、研磨の進行に伴って、365nmの波長のフォトルミネッセンス光の強度が増加する。そこで、この365nmの波長のフォトルミネッセンス光の強度が所定の値に達するか、または一定となることを検知することで、第1段階の研磨の終点を検知する。   At the time of this first stage polishing, for example, the spectroscope 208 of the photoluminescence light type damage amount measuring apparatus 202 performs spectrum analysis on the photoluminescence light emitted from the surface of the substrate 134, and a wavelength corresponding to the band gap of the substrate W. For example, in the case of GaN, the intensity of a wavelength of 365 nm is monitored. Then, as shown in FIG. 16, with the progress of polishing, the intensity of photoluminescence light having a wavelength of 365 nm increases. Therefore, the end point of the first stage polishing is detected by detecting that the intensity of the photoluminescence light having a wavelength of 365 nm reaches a predetermined value or becomes constant.

第1段階の研磨が終点した時、光源140からの励起光、好ましくは紫外線の放射を継続したまま、スイッチ150をオフにして、研磨具134と基板142との間への電圧の印加を停止し、これによって、主に基板142の表面荒さの改善を目的とした第2段階の研磨を行う。この第2段階の研磨における研磨レートは、例えば〜200nm/h程度で、加工時間は、例えば30分間程度である。この第2段階の研磨時に、例えば、スイッチ206をONにして、基板142と研磨具134の金属膜(金属配線)154とを繋ぐ導線152cに沿って流れる電流を光電流式ダメージ量測定装置201の電流計204で測定する。すると、図17に示すように、研磨の進行に伴って、電流計204を流れる電流値が徐々に増加して、やがてほぼ一定となる。そこで、この電流計204を流れる電流値を測定し、この電流値が所定の値に達するか、または一定となることを検知することで、第2段階の研磨の終点を検知する。   When the polishing of the first stage is finished, the switch 150 is turned off while the excitation light from the light source 140, preferably ultraviolet rays, continues to be applied, and the voltage application between the polishing tool 134 and the substrate 142 is stopped. Thus, the second stage polishing is performed mainly for the purpose of improving the surface roughness of the substrate 142. The polishing rate in the second stage polishing is, for example, about 200 nm / h, and the processing time is, for example, about 30 minutes. At the time of this second stage polishing, for example, the switch 206 is turned ON, and the current flowing along the conductive wire 152c connecting the substrate 142 and the metal film (metal wiring) 154 of the polishing tool 134 is changed to the photocurrent type damage amount measuring apparatus 201. Measure with the ammeter 204. Then, as shown in FIG. 17, as the polishing progresses, the value of the current flowing through the ammeter 204 gradually increases and eventually becomes substantially constant. Therefore, the end point of the second stage polishing is detected by measuring the value of the current flowing through the ammeter 204 and detecting that the current value reaches a predetermined value or becomes constant.

第2段階の研磨が終了した後、光源140からの励起光、好ましくは紫外線の放射を停止し、基板ホルダ144を上昇させた後、基板142の回転を停止させる。そして、基板表面を、必要に応じて純水でリンスした後、第2搬送位置TP2でプッシャ33に受渡す。第1トランスポータ5は、プッシャ33上の基板をリフタ35に搬送する。研磨装置30Bにあっても同様に、その基板ホルダ144でプッシャ34から基板142を受取って、第1段階の研磨及び第2段階の研磨を行い、しかる後、研磨後の基板142を第4搬送位置TP4でリフタ35に受渡す。   After the second stage polishing is completed, the emission of excitation light, preferably ultraviolet rays, from the light source 140 is stopped, the substrate holder 144 is raised, and then the rotation of the substrate 142 is stopped. The substrate surface is rinsed with pure water as necessary, and then transferred to the pusher 33 at the second transport position TP2. The first transporter 5 transports the substrate on the pusher 33 to the lifter 35. Similarly, in the polishing apparatus 30B, the substrate holder 144 receives the substrate 142 from the pusher 34, performs the first stage polishing and the second stage polishing, and then transfers the polished substrate 142 to the fourth transport. Delivered to the lifter 35 at position TP4.

第2搬送ロボット40は、リフタ35から基板から受取り、第5搬送位置TP5でリフタ36に乗せる。第2トランスポータ6は、横移動を行って、リフタ36上の基板を第6搬送位置TP6または第7搬送位置TP7の一方に搬送する。   The second transfer robot 40 receives the substrate from the lifter 35 and places it on the lifter 36 at the fifth transfer position TP5. The second transporter 6 moves laterally and transports the substrate on the lifter 36 to one of the sixth transport position TP6 or the seventh transport position TP7.

研磨装置30Cは、その基板ホルダ144でプッシャ37から基板を受取って第3段階の研磨を行う。つまり、表面(被処理面)を下向きにしてGaN基板等の基板142を保持した基板ホルダ144を容器132の上方に移動させ、基板ホルダ144を回転させながら下降させて、基板142を容器132の内部に保持した水210の中に浸漬させ、更に、下降させて、回転中の研磨具212の白金等の導電性部材256に、例えば100〜1000hPa(0.1〜1.0kgf/cm)、好ましくは400hPa(0.4kgf/cm)程度の接触圧(押圧力)で基板142の表面を接触させる。このように、基板142と研磨具212の間に水210が存在する状態で、基板142の表面と研磨具212の白金等の導電性部材256とを互い接触させつつ相対運動させ、これによって、基板表面の表面仕上げを目的とした第3段階の研磨を、例えば180分間行う。なお、水供給ライン224を通して、研磨具212の白金等の導電性部材256と基板142の表面との間に水210を供給しながら、第3段階の研磨を行っても良い。 The polishing apparatus 30C receives the substrate from the pusher 37 by the substrate holder 144 and performs the third stage polishing. That is, the substrate holder 144 holding the substrate 142 such as a GaN substrate with the surface (surface to be processed) facing downward is moved above the container 132, and the substrate holder 144 is lowered while rotating, so that the substrate 142 is moved to the container 132. For example, 100-1000 hPa (0.1-1.0 kgf / cm 2 ) is applied to the conductive member 256 such as platinum of the rotating polishing tool 212 by being immersed in the water 210 held inside and further lowered. The surface of the substrate 142 is preferably brought into contact with the contact pressure (pressing force) of about 400 hPa (0.4 kgf / cm 2 ). In this way, in the state where the water 210 exists between the substrate 142 and the polishing tool 212, the surface of the substrate 142 and the conductive member 256 such as platinum of the polishing tool 212 are moved relative to each other while being in contact with each other. A third stage of polishing for the purpose of finishing the surface of the substrate is performed, for example, for 180 minutes. The third stage of polishing may be performed while supplying water 210 between the conductive member 256 such as platinum of the polishing tool 212 and the surface of the substrate 142 through the water supply line 224.

この第3段階の研磨時に、基板ホルダ144で保持した基板142の表面に向けて、ラマン光式ダメージ量測定装置218のレーザ光源214から可視の単色光を研磨具212の基材250及び弾性体252に設けた光透過用の貫通孔252aを透過させて照射し、該表面からの反射光を分光器216でスペクトル解析してラマン光の強度を測定する。つまり、前述のように、研磨の進行に伴って、図8に示すように、ラマン光の強度が増加する。そこで、ラマン光の強度が所定の値に達するか、または一定となることを検知することで、第3段階の研磨の終点を検知する。   During this third stage of polishing, visible monochromatic light is emitted from the laser light source 214 of the Raman light type damage measuring device 218 toward the surface of the substrate 142 held by the substrate holder 144 and the elastic body. The light is transmitted through a through-hole 252a for light transmission provided in 252 and irradiated, and the reflected light from the surface is spectrally analyzed by a spectroscope 216 to measure the intensity of Raman light. That is, as described above, as the polishing progresses, the intensity of Raman light increases as shown in FIG. Therefore, the end point of the third stage polishing is detected by detecting that the intensity of the Raman light reaches a predetermined value or becomes constant.

第3段階の研磨を終了した後、基板表面に残った水210を純水置換部192で純水に置換して第6搬送位置TP6に戻す。研磨装置30Dにあっても同様に、その基板ホルダ144でプッシャ38から基板142を受取って、第3段階の研磨(表面仕上げ研磨)を行い、研磨加工後の基板表面に残った水210を純水置換部194で純水に置換して第7搬送位置TP7に戻す。しかる後、純水置換後の基板を、第2トランスポータ6を横移動させて、第5搬送位置TP5に移動させる。   After finishing the third stage of polishing, the water 210 remaining on the substrate surface is replaced with pure water by the pure water replacement unit 192 and returned to the sixth transport position TP6. Similarly, even in the polishing apparatus 30D, the substrate holder 144 receives the substrate 142 from the pusher 38, performs the third stage polishing (surface finish polishing), and purifies the water 210 remaining on the substrate surface after the polishing process. The water replacement unit 194 replaces with pure water and returns to the seventh transport position TP7. Thereafter, the substrate after the replacement with pure water is moved to the fifth transport position TP5 by moving the second transporter 6 laterally.

第2搬送ロボット40は、第5搬送位置TP5から基板を取出し、反転機41に搬送する。反転機41は、基板を180°反転させた後、第1洗浄ユニット42に搬送する。第3搬送ユニット46は、基板を第1洗浄ユニット42から第2洗浄ユニット43に搬送し、ここで、基板を洗浄する。   The second transfer robot 40 takes out the substrate from the fifth transfer position TP5 and transfers it to the reversing machine 41. The reversing machine 41 reverses the substrate by 180 ° and then transports the substrate to the first cleaning unit. The third transport unit 46 transports the substrate from the first cleaning unit 42 to the second cleaning unit 43, where the substrate is cleaned.

そして、第3搬送ロボット46は、洗浄後の基板を第3洗浄ユニット44に搬送して、ここで基板の純水洗浄を行った後、乾燥ユニット45に搬送し、ここで基板を純水リンスした後、高速回転させてスピン乾燥させる。第1搬送ロボット22は、スピン乾燥後の基板を乾燥ユニット45から受取り、フロントロード部200に搭載した基板カセットに戻す。   Then, the third transport robot 46 transports the cleaned substrate to the third cleaning unit 44, where the substrate is cleaned with pure water, and then transported to the drying unit 45, where the substrate is rinsed with pure water. After that, spin dry by rotating at high speed. The first transfer robot 22 receives the substrate after spin drying from the drying unit 45 and returns it to the substrate cassette mounted on the front load unit 200.

なお、上記の例では、第1段階の研磨の終点をフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202で検知するようにしているが、図14に示すラマン光式ダメージ量測定装置218で検知するようにしても良く、または両者を組合せて、例えば平均値で検知するようにしても良い。   In the above example, the end point of the first stage polishing is detected by the photoluminescence light damage measuring device 202, but it is detected by the Raman light damage measuring device 218 shown in FIG. For example, the average value may be detected by combining both.

また、第2段階の研磨の終点を光電流式ダメージ量測定装置200で検知するようにしているが、前記フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置202または図14に示すラマン光式ダメージ量測定装置218の一方で検知するようにしても良く、または2つ以上のダメージ測定装置を組合せて例えば平均値で検知するようにしても良い。また、第1段階、第2段階の研磨ではGaイオン含有の中性領域のpH緩衝溶液を用いた加工を行ったが、本発明の終点検知は、この加工方法に限定されるものではない。   Further, although the end point of the second stage polishing is detected by the photocurrent damage measuring device 200, the photoluminescence damage measuring device 202 or the Raman light damage measuring device 218 shown in FIG. On the other hand, it may be detected, or two or more damage measuring devices may be combined to detect, for example, an average value. In the first stage and second stage polishing, processing using a pH buffer solution in a neutral region containing Ga ions is performed. However, the end point detection of the present invention is not limited to this processing method.

更には、SiCやGaNは可視光を透過するため、基板に可視光を照射し、基板の表裏での反射光による干渉から基板厚さを測定することができる。この光干渉法による膜厚測定装置と上述した研磨の進行状態の監視方法を組合せて、相補的に利用するようにしても良い。   Furthermore, since SiC and GaN transmit visible light, the substrate thickness can be measured from the interference of the reflected light on the front and back of the substrate by irradiating the substrate with visible light. A film thickness measuring device using this optical interference method and the above-described method for monitoring the progress of polishing may be combined and used in a complementary manner.

3 研磨部
10 研磨具
11 基板ホルダ
12 光源
13導線
14 電流計
16 分光器
17 レーザ光源
18 分光器
30A,30B、30C,30D 研磨装置
130 処理液
132 容器
133 処理液供給ノズル(処理液供給部)
134 研磨具
136 回転軸
140 光源
142 GaN基板
144 基板ホルダ
146 主軸
154 金属膜(金属配線)
201 光電流式ダメージ量測定装置
202 フォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置
204 電流計
208 分光器
210 処理液(水)
212 研磨具
214 レーザ光源
216 分光器
218 ラマン光式ダメージ量測定装置
224 水供給ライン(処理液供給部)
256 導電性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Polishing part 10 Polishing tool 11 Substrate holder 12 Light source 13 Conductor 14 Ammeter 16 Spectrometer 17 Laser light source 18 Spectrometer 30A, 30B, 30C, 30D Polishing apparatus 130 Processing liquid 132 Container 133 Processing liquid supply nozzle (processing liquid supply part)
134 Polishing tool 136 Rotating shaft 140 Light source 142 GaN substrate 144 Substrate holder 146 Main shaft 154 Metal film (metal wiring)
201 Photocurrent damage amount measuring device 202 Photoluminescence light damage amount measuring device 204 Ammeter 208 Spectrometer 210 Treatment liquid (water)
212 Polishing tool 214 Laser light source 216 Spectrometer 218 Raman light type damage amount measuring device 224 Water supply line (treatment liquid supply unit)
256 Conductive member

Claims (11)

処理液の存在下で、光透過性研磨具と基板表面とを互いに接触させつつ相対運動させて基板表面を研磨する研磨方法において、
基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定方式、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一つのダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法。
In a polishing method for polishing a substrate surface by causing relative movement while bringing a light-transmitting polishing tool and a substrate surface into contact with each other in the presence of a treatment liquid,
Photocurrent damage measurement method that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the current value that flows through the conductor that connects the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool when the substrate surface is irradiated with excitation light, excited on the substrate surface The photoluminescence light type damage amount measuring method for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring the photoluminescence light emitted from the surface when irradiated with light, and the surface of the substrate irradiated with visible monochromatic light from the surface The amount of damage on the substrate surface is measured using at least one damage amount measurement method of the Raman light type damage amount measurement method for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring the Raman light contained in the reflected light of the substrate surface, A polishing method characterized by monitoring the progress of polishing from the amount of damage reduction.
処理液の存在下で、基板表面に励起光を照射し、同時に基板にバイアス電位を印加して基板表面に酸化物を形成し、基板表面に形成された酸化物と研磨具とを互いに接触させつつ相対運動させて酸化物を研磨除去しながら、
基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一方のダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法。
In the presence of the treatment liquid, the substrate surface is irradiated with excitation light, and simultaneously a bias potential is applied to the substrate to form an oxide on the substrate surface. The oxide formed on the substrate surface and the polishing tool are brought into contact with each other. While removing the oxide by relative movement,
Photoluminescence light damage measurement method that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the photoluminescence light emitted from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light, and the substrate surface is irradiated with visible monochromatic light The amount of damage on the substrate surface is measured using at least one damage amount measurement method of the Raman light type damage amount measurement method that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface. A polishing method characterized by monitoring the progress of polishing from the amount of damage reduction on the substrate surface.
処理液の存在下で、基板表面に励起光を照射して基板表面に酸化物を形成し、基板表面に形成された酸化物と研磨具とを互いに接触させつつ相対運動させて酸化物を研磨除去しながら、
基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ金属配線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定方式、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定方式、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式の少なくとも一つのダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法。
In the presence of the treatment liquid, the substrate surface is irradiated with excitation light to form an oxide on the substrate surface, and the oxide formed on the substrate surface and the polishing tool are brought into contact with each other and moved relative to each other to polish the oxide. While removing
A photocurrent type damage amount measuring method for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring the current value flowing in the metal wiring connecting the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool, from the surface when the substrate surface is irradiated with excitation light Photoluminescence light type damage amount measurement method for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring the emitted photoluminescence light, and Raman light contained in the reflected light from the surface by irradiating the substrate surface with visible monochromatic light The amount of damage on the substrate surface is measured to measure the amount of damage on the substrate surface using at least one damage amount measurement method of the Raman light type damage amount measurement method, and the progress of polishing from the amount of damage reduction on the substrate surface A polishing method characterized by monitoring a state.
前記基板はGa元素を含有する半導体で、前記処理液はGaイオンを含有する液性が中性域のpH緩衝溶液からなることを特徴とする請求項2または3記載の研磨方法。   4. The polishing method according to claim 2, wherein the substrate is a semiconductor containing a Ga element, and the treatment liquid is a pH buffer solution containing Ga ions in a neutral range. 処理液の存在下で、基板表面と研磨具とを互いに接触させつつ相対運動させて基板表面を研磨しながら、
基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定方式を用いて基板表面のダメージ量を測定し、該基板表面のダメージ減少量から研磨の進行状態を監視することを特徴とする研磨方法。
In the presence of the processing liquid, while polishing the substrate surface by moving the substrate surface and the polishing tool relative to each other while contacting each other,
The amount of damage on the surface of the substrate is measured using a Raman light type damage amount measuring method in which the amount of damage on the surface of the substrate is measured by irradiating the substrate surface with visible monochromatic light and measuring the Raman light contained in the reflected light from the surface. A polishing method characterized by measuring and monitoring the progress of polishing from the amount of damage reduction on the substrate surface.
前記処理液は、弱酸性の水または空気が溶解した水、または電解イオン水で、前記研磨具の前記基板表面に接触する部位には導電性部材が設けられていることを特徴とする請求項5記載の研磨方法。   The treatment liquid is weakly acidic water, water in which air is dissolved, or electrolytic ion water, and a conductive member is provided on a portion of the polishing tool that contacts the substrate surface. 5. The polishing method according to 5. 処理液を保持する容器と、
前記容器内に前記処理液に浸漬させて配置される光透過性研磨具と、
基板を保持して前記容器内の前記処理液中に浸漬させ前記研磨具に接触させる基板ホルダと、
前記研磨具と前記基板ホルダで保持した基板とを互いに接触させつつ相対移動させる移動機構と、
基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定装置、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定装置の少なくとも一つのダメージ量測定装置を有することを特徴とする研磨装置。
A container for holding the treatment liquid;
A light transmissive polishing tool disposed in the container soaked in the treatment liquid;
A substrate holder that holds the substrate and is immersed in the processing solution in the container to contact the polishing tool;
A moving mechanism for relatively moving the polishing tool and the substrate held by the substrate holder while contacting each other;
Photocurrent-type damage measuring device that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the current value that flows through the conductor that connects the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool when the substrate surface is irradiated with excitation light, excited on the substrate surface Photoluminescence light type damage amount measuring device for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring photoluminescence light emitted from the surface when irradiated with light, and visible monochromatic light on the substrate surface from the surface A polishing apparatus comprising at least one damage amount measuring device of a Raman light type damage amount measuring device that measures the amount of damage on a substrate surface by measuring Raman light contained in the reflected light.
光透過性研磨具と、
基板を保持して前記研磨具に接触させる基板ホルダと、
前記研磨具と前記基板ホルダで保持した基板とを互いに接触させつつ相対移動させる移動機構と、
前記研磨具と前記基板ホルダで保持した基板との接触部に処理液を供給する処理液供給部と、
基板表面に励起光を照射した時に基板と研磨具に設けた金属配線とを繋ぐ導線に流れる電流値を測定して基板表面のダメージ量を測定する光電流式ダメージ量測定装置、基板表面に励起光を照射した時に該表面から放出されるフォトルミネッセンス光を測定して基板表面のダメージ量を測定するフォトルミネッセンス光式ダメージ量測定装置、及び基板表面に可視の単色光を照射して該表面からの反射光に含まれるラマン光を測定して基板表面のダメージ量を測定するラマン光式ダメージ量測定装置の少なくとも一つのダメージ量測定装置を有することを特徴とする研磨装置。
A light transmissive polishing tool;
A substrate holder for holding the substrate and contacting the polishing tool;
A moving mechanism for relatively moving the polishing tool and the substrate held by the substrate holder while contacting each other;
A treatment liquid supply unit for supplying a treatment liquid to a contact portion between the polishing tool and the substrate held by the substrate holder;
Photocurrent-type damage measuring device that measures the amount of damage on the substrate surface by measuring the current value that flows through the conductor that connects the substrate and the metal wiring provided on the polishing tool when the substrate surface is irradiated with excitation light, excited on the substrate surface Photoluminescence light type damage amount measuring device for measuring the amount of damage on the substrate surface by measuring photoluminescence light emitted from the surface when irradiated with light, and visible monochromatic light on the substrate surface from the surface A polishing apparatus comprising at least one damage amount measuring device of a Raman light type damage amount measuring device that measures the amount of damage on a substrate surface by measuring Raman light contained in the reflected light.
前記基板ホルダで保持して前記容器内の前記処理液内に浸漬させた基板表面に励起光を照射する光源及び基板にバイアス電位を印加する電源の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項7または8記載の研磨装置。   8. The apparatus according to claim 7, further comprising at least one of a light source for irradiating excitation light onto a substrate surface held by the substrate holder and immersed in the processing liquid in the container and a power source for applying a bias potential to the substrate. Or the polishing apparatus of 8. 前記基板はGa元素を含有する半導体で、前記処理液はGaイオンを含有する液性が中性域のpH緩衝溶液からなることを特徴とする請求項9記載の研磨装置。   10. The polishing apparatus according to claim 9, wherein the substrate is a semiconductor containing a Ga element, and the treatment liquid is a pH buffer solution containing Ga ions in a neutral range. 前記処理液は、水、空気が溶解した水または電解イオン水で、前記研磨具の前記基板表面に接触する部位には導電性部材が設けられていることを特徴とする請求項7または8記載の研磨装置。   9. The treatment liquid is water, water in which air is dissolved, or electrolytic ion water, and a conductive member is provided at a portion of the polishing tool that contacts the substrate surface. Polishing equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111584354A (en) * 2014-04-18 2020-08-25 株式会社荏原制作所 Etching method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136118A (en) * 1991-11-12 1993-06-01 Toshiba Corp Semiconductor etching method
JPH10233384A (en) * 1997-02-18 1998-09-02 Denso Corp Detection of etching end point
JP2009117782A (en) * 2007-10-15 2009-05-28 Ebara Corp Flattening method and flattening apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136118A (en) * 1991-11-12 1993-06-01 Toshiba Corp Semiconductor etching method
JPH10233384A (en) * 1997-02-18 1998-09-02 Denso Corp Detection of etching end point
JP2009117782A (en) * 2007-10-15 2009-05-28 Ebara Corp Flattening method and flattening apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111584354A (en) * 2014-04-18 2020-08-25 株式会社荏原制作所 Etching method
CN111584354B (en) * 2014-04-18 2021-09-03 株式会社荏原制作所 Etching method

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