JP2015191930A - Chemical mechanical polishing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CMP device which effectively jets a liquid to a polishing pad thereby improving the cleaning effect of the polishing pad.SOLUTION: A chemical mechanical polishing device includes: a table holding a polishing pad; a wafer holding part which holds a wafer so that the polishing pad contacts with the wafer; a liquid supply part which includes a first nozzle and a second nozzle, jets first liquid flow from the first nozzle, and jets second liquid flow from the second nozzle; and a rotation mechanism which rotates the polishing pad relative to the wafer holding part, the first nozzle, and the second nozzle. The first nozzle and the second nozzle are disposed so that the first liquid flow and the second liquid flow partially overlap with each other when viewed along a rotation direction of the polishing pad.

Description

本発明は、化学機械研磨装置に関する。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus.

半導体デバイスの製造工程において、表面を平坦化する技術が重要となっている。平坦化が不十分で、半導体デバイスの表面の凹凸が大きくなると、その上に形成される薄膜の一部が薄くなったり、配線の断線部が生じたりする可能性がある。また、平坦化が不十分であると、リソグラフィー工程において、露光光学系の焦点が部分的に合わなくなり、微細パターンの形成が難しくなる可能性がある。近年、半導体デバイスがますます微細化されて素子構造が複雑になり、多層配線の層数も増えてきており、表面を平坦化する技術の重要性が増している。   In a semiconductor device manufacturing process, a technique for flattening the surface is important. If the planarization is insufficient and the unevenness of the surface of the semiconductor device becomes large, there is a possibility that a part of the thin film formed on the semiconductor device becomes thin or a disconnection portion of the wiring occurs. Further, if the planarization is insufficient, the exposure optical system may not be partially focused in the lithography process, and it may be difficult to form a fine pattern. In recent years, semiconductor devices have been further miniaturized, the element structure has become complicated, the number of layers of multilayer wiring has increased, and the importance of techniques for flattening the surface has increased.

代表的な平坦化技術として、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)が知られている。化学機械研磨を行う化学機械研磨装置(CMP装置)においては、研磨パッドを回転させ、研磨パッドの表面に砥粒を含むスラリーを供給しながら、半導体のウエハーを研磨パッドの表面に押し付ける。   As a typical planarization technique, chemical mechanical polishing (CMP) is known. 2. Description of the Related Art In a chemical mechanical polishing apparatus (CMP apparatus) that performs chemical mechanical polishing, a polishing pad is rotated and a semiconductor wafer is pressed against the surface of the polishing pad while supplying a slurry containing abrasive grains to the surface of the polishing pad.

下記の特許文献1には、CMP装置において、スラリー供給ラインとは別に、液体供給ラインや液体供給スプレーを設けることが開示されている。この特許文献1においては、ウエハーの研磨が終了した後、液体供給ラインや液体供給スプレーから液体を供給して、研磨パッドを洗浄している。   Patent Document 1 below discloses that a CMP apparatus is provided with a liquid supply line and a liquid supply spray separately from the slurry supply line. In Patent Document 1, after polishing of a wafer is completed, a liquid is supplied from a liquid supply line or a liquid supply spray to clean the polishing pad.

特開2005−311127号公報JP 2005-31127 A

しかしながら、上述の特許文献1において、液体供給ラインは液体を1箇所に垂らしているだけであり、研磨パッドの洗浄効果は不十分である。また、特許文献1において、液体供給スプレーは液体を円錐状に拡散させているが、液体が吹き付けられない部分もあり、やはり研磨パッドの洗浄効果が不十分である。   However, in Patent Document 1 described above, the liquid supply line only hangs the liquid in one place, and the cleaning effect of the polishing pad is insufficient. In Patent Document 1, the liquid supply spray diffuses the liquid in a conical shape, but there is a portion where the liquid is not sprayed, and the cleaning effect of the polishing pad is still insufficient.

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、CMP装置において、液体を研磨パッドへ向けて効果的に噴出することにより、研磨パッドの洗浄効果を向上することに関連している。   The present invention has been made in view of the above technical problems. Some aspects of the present invention relate to improving the cleaning effect of a polishing pad by effectively ejecting liquid toward the polishing pad in a CMP apparatus.

本発明の幾つかの態様において、化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持するテーブルと、研磨パッドとウエハーとが接するようにウエハーを保持するウエハー保持部と、第1ノズル及び第2ノズルを備え、第1ノズルから第1液流を噴出させ、第2ノズルから第2液流を噴出させる液体供給部と、研磨パッドをウエハー保持部と第1ノズル及び第2ノズルとに対して相対的に回転させる回転機構と、を具備する化学機械研磨装置であって、研磨パッドの回転方向に沿って見たときに、第1液流及び第2液流が一部重なるように、第1ノズル及び第2ノズルが配置されている。
この態様によれば、研磨パッドの回転方向に沿って見たときに、第1液流及び第2液流が一部重なるように、第1ノズル及び第2ノズルが配置されている。研磨パッドの回転と、第1液流及び第2液流の噴射とによって、第1液流と第2液流との間に液流が噴射されない箇所が生じることを抑制し、研磨パッドの洗浄効果を向上することができる。
In some embodiments of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus includes a table that holds a polishing pad, a wafer holding unit that holds a wafer so that the polishing pad and the wafer are in contact, and a first nozzle and a second nozzle. A liquid supply unit for ejecting the first liquid flow from the first nozzle and a second liquid flow from the second nozzle, and a polishing pad relative to the wafer holding unit, the first nozzle and the second nozzle. A rotating mechanism for rotating the chemical mechanical polishing apparatus, wherein the first nozzle and the second liquid flow partially overlap when viewed along the rotation direction of the polishing pad. A second nozzle is arranged.
According to this aspect, the first nozzle and the second nozzle are arranged so that the first liquid flow and the second liquid flow partially overlap when viewed along the rotation direction of the polishing pad. Cleaning the polishing pad by suppressing the occurrence of a portion where the liquid flow is not jetted between the first liquid flow and the second liquid flow due to the rotation of the polishing pad and the jetting of the first liquid flow and the second liquid flow. The effect can be improved.

上述の態様において、研磨パッドへの到達位置における第1液流の第1断面と、研磨パッドへの到達位置における第2液流の第2断面が、それぞれ、研磨パッドの回転方向に沿った寸法よりも、研磨パッドの回転軸から離れる方向に沿った寸法の方が大きくなるように、第1ノズル及び第2ノズルが構成されることが望ましい。
これによれば、研磨パッドの回転軸から離れる方向に沿って広範囲に液流を研磨パッドに当てることができる。また、研磨パッドの回転方向に沿った方向においては、液流が分散することを抑制し、強い液流を研磨パッドに当てることができる。
In the above-described embodiment, the first cross section of the first liquid flow at the position reaching the polishing pad and the second cross section of the second liquid flow at the position reaching the polishing pad are dimensions along the rotation direction of the polishing pad, respectively. It is desirable that the first nozzle and the second nozzle be configured so that the dimension along the direction away from the rotation axis of the polishing pad is larger than that.
According to this, the liquid flow can be applied to the polishing pad over a wide range along the direction away from the rotation axis of the polishing pad. Further, in the direction along the rotation direction of the polishing pad, it is possible to suppress the dispersion of the liquid flow and to apply a strong liquid flow to the polishing pad.

上述の態様において、第1断面が、第2断面よりも、研磨パッドの回転軸の近くに位置するように、第1ノズル及び第2ノズルが配置され、且つ、第1断面が、第2断面よりも、研磨パッドの回転方向の上流側に位置するように、第1ノズル及び第2ノズルが配置されることが望ましい。
これによれば、研磨パッドに放出される固形物が液流よりも研磨パッドの回転方向の下流側に移動することが抑制される。
In the above-described aspect, the first nozzle and the second nozzle are disposed such that the first cross section is located closer to the rotation axis of the polishing pad than the second cross section, and the first cross section is the second cross section. It is preferable that the first nozzle and the second nozzle are arranged so as to be located upstream of the rotation direction of the polishing pad.
According to this, it is suppressed that the solid substance discharge | released to a polishing pad moves to the downstream of the rotation direction of a polishing pad rather than a liquid flow.

上述の態様において、第1液流又は第2液流が、研磨パッドの回転方向の上流側へ向かう方向成分を有して研磨パッドに到達するように、第1ノズル又は第2ノズルが研磨パッドの回転軸に対して斜めに配置されることが望ましい。
これによれば、研磨パッドの表面に対する液流の相対的な速度が速くなるため、強い液流を研磨パッドに当てることができる。また、液流によって研磨パッドの表面から剥がされた固形物を研磨パッドの外周に向けて効率よく流すことができる。
In the above-described aspect, the first nozzle or the second nozzle has the directional component toward the upstream side in the rotation direction of the polishing pad so that the first nozzle or the second nozzle reaches the polishing pad. It is desirable to be disposed obliquely with respect to the rotation axis.
According to this, since the relative speed of the liquid flow with respect to the surface of the polishing pad is increased, a strong liquid flow can be applied to the polishing pad. Further, the solid material peeled off from the surface of the polishing pad by the liquid flow can be efficiently flowed toward the outer periphery of the polishing pad.

上述の態様において、研磨パッドの回転軸に対して、第1液流又は第2液流の中心軸が、研磨パッドの回転方向の上流側に向かって5°以上50°以下の傾きを有するように、第1ノズル又は第2ノズルが配置されることが望ましい。
これによれば、研磨パッドの表面に対する液流の相対的な速度が速くなるため、強い液流を研磨パッドに当てることができる。また、液流によって研磨パッドの表面から剥がされた固形物を研磨パッドの外周に向けて効率よく流すことができる。
In the above-described aspect, the central axis of the first liquid flow or the second liquid flow has an inclination of 5 ° or more and 50 ° or less toward the upstream side in the rotation direction of the polishing pad with respect to the rotation axis of the polishing pad. In addition, it is desirable to arrange the first nozzle or the second nozzle.
According to this, since the relative speed of the liquid flow with respect to the surface of the polishing pad is increased, a strong liquid flow can be applied to the polishing pad. Further, the solid material peeled off from the surface of the polishing pad by the liquid flow can be efficiently flowed toward the outer periphery of the polishing pad.

上述の態様において、研磨パッドのコンディショニングを行うコンディショナーをさらに具備し、ウエハー保持部に対して研磨パッドの回転方向の上流側に第1ノズル及び第2ノズルが配置され、さらに上流側にコンディショナーが配置されることが望ましい。
これによれば、コンディショナー又はその他の構成要素から脱落した固形物が、ウエハー保持部に到達してウエハーを傷つけることが抑制される。
In the above-described aspect, a conditioner for conditioning the polishing pad is further provided, and the first nozzle and the second nozzle are disposed on the upstream side in the rotation direction of the polishing pad with respect to the wafer holding portion, and the conditioner is disposed further on the upstream side. It is desirable that
According to this, it is suppressed that the solid substance dropped from the conditioner or other components reaches the wafer holder and damages the wafer.

本発明の実施形態に係るCMP装置の構成を概念的に示す斜視図。1 is a perspective view conceptually showing the structure of a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示されるCMP装置を別の角度から見た斜視図。The perspective view which looked at the CMP apparatus shown by FIG. 1 from another angle. 図1に示されるCMP装置の平面図。FIG. 2 is a plan view of the CMP apparatus shown in FIG. 1. 研磨パッドへの到達位置における液流の断面の寸法を示す平面図。The top view which shows the dimension of the cross section of the liquid flow in the arrival position to a polishing pad.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成のすべてが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. Also, not all of the configurations described in the present embodiment are essential as a solution means of the present invention. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

<1.全体構成>
図1は、本発明の実施形態に係るCMP装置の構成を概念的に示す斜視図である。図2は、図1に示されるCMP装置を別の角度から見た斜視図であり、図3は平面図である。CMP装置100は、テーブル1と、ウエハー保持部2と、コンディショナー4とを具備している。
テーブル1の上面には、円盤型の研磨パッド7が貼り付けられる。テーブル1は、回転機構5により、矢印A1方向に回転させられる。
<1. Overall configuration>
FIG. 1 is a perspective view conceptually showing the structure of a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view of the CMP apparatus shown in FIG. 1 as seen from another angle, and FIG. 3 is a plan view. The CMP apparatus 100 includes a table 1, a wafer holding unit 2, and a conditioner 4.
A disc-shaped polishing pad 7 is attached to the upper surface of the table 1. The table 1 is rotated in the arrow A1 direction by the rotation mechanism 5.

ウエハー保持部2は、半導体のウエハー3を保持し、ウエハー3の研磨される面すなわち半導体デバイスが形成される面を下に向けて、研磨パッド7に押し付ける。ウエハー保持部2は、図示しない駆動部により、矢印A2方向に回転させられる。また同時に、ウエハー保持部2は、図示しない駆動部により、研磨パッド7の半径方向に、研磨パッド7の中心付近の位置と研磨パッド7の端縁付近の位置との間で往復させられてもよい。   The wafer holding unit 2 holds the semiconductor wafer 3 and presses it against the polishing pad 7 with the surface of the wafer 3 to be polished, that is, the surface on which the semiconductor device is formed facing down. Wafer holder 2 is rotated in the direction of arrow A2 by a driving unit (not shown). At the same time, the wafer holding unit 2 may be reciprocated between a position near the center of the polishing pad 7 and a position near the edge of the polishing pad 7 in the radial direction of the polishing pad 7 by a driving unit (not shown). Good.

コンディショナー4は、ダイヤモンド砥粒層を含み、このダイヤモンド砥粒層が下に向けられた状態で、研磨パッド7に押し付けられる。コンディショナー4は、図示しない駆動部により、矢印A4方向に回転させられる。また同時に、コンディショナー4は、図示しない駆動部により、研磨パッド7の半径方向に、研磨パッド7の中心付近の位置と研磨パッド7の端縁付近の位置との間で往復させられてもよい。このような構成及び動作により、コンディショナー4は、研磨パッド7のコンディショニングを行う。コンディショニングは、研磨パッド7に要求される所定の表面粗さを回復させるための、研磨パッド7の削り出しを含む。   The conditioner 4 includes a diamond abrasive layer and is pressed against the polishing pad 7 with the diamond abrasive layer facing downward. The conditioner 4 is rotated in the direction of arrow A4 by a drive unit (not shown). At the same time, the conditioner 4 may be reciprocated between a position near the center of the polishing pad 7 and a position near the edge of the polishing pad 7 in the radial direction of the polishing pad 7 by a driving unit (not shown). With such a configuration and operation, the conditioner 4 conditions the polishing pad 7. Conditioning includes cutting out the polishing pad 7 to restore the predetermined surface roughness required for the polishing pad 7.

研磨パッド7の表面には、砥粒を含むスラリー(懸濁液)が、図示しないスラリー供給部から滴下される。このスラリーには、ウエハーの表面を化学的に改質するための酸性又はアルカリ性の化学材料も含まれている。研磨パッド7の表面に滴下されたスラリーは、テーブル1の回転と、ウエハー保持部2の回転と、コンディショナー4の回転とによって、研磨パッド7の表面に引き伸ばされる。   A slurry (suspension) containing abrasive grains is dropped on the surface of the polishing pad 7 from a slurry supply unit (not shown). This slurry also contains an acidic or alkaline chemical material for chemically modifying the wafer surface. The slurry dropped on the surface of the polishing pad 7 is stretched to the surface of the polishing pad 7 by the rotation of the table 1, the rotation of the wafer holder 2, and the rotation of the conditioner 4.

研磨パッド7が所定の表面粗さを有する場合には、研磨パッド7の表面には、スラリーが保持される微少な溝又は微少な凹部が存在する。CMP装置100においては、スラリーに含まれる砥粒による機械的研磨と、スラリーに含まれる化学材料による化学作用とによって、ウエハーが研磨される。   When the polishing pad 7 has a predetermined surface roughness, the surface of the polishing pad 7 has a minute groove or a minute recess for holding the slurry. In the CMP apparatus 100, the wafer is polished by mechanical polishing with abrasive grains contained in the slurry and chemical action by chemical materials contained in the slurry.

以上の構成によりウエハー3を処理する過程で、スラリーの溶媒が蒸発し、研磨パッド7の表面の溝又は凹部に凝集物が溜まる場合がある。また、研磨パッド7の表面上に異物が載ってしまったとき、この異物がウエハー保持部2にまで運ばれてしまう場合がある。研磨パッド7とウエハー3との間に異物が入り込んでしまうと、ウエハー3に無数の傷が形成されてしまう。異物の例としては、スラリーに由来する凝集物、ウエハー保持部2の破損した部品の一部、コンディショナー4のダイヤモンド砥粒層から脱落した砥粒などが挙げられる。   In the process of processing the wafer 3 with the above configuration, the solvent of the slurry may evaporate and aggregates may accumulate in the grooves or recesses on the surface of the polishing pad 7. Further, when a foreign substance is placed on the surface of the polishing pad 7, the foreign substance may be carried to the wafer holding unit 2. If foreign matter enters between the polishing pad 7 and the wafer 3, numerous scratches are formed on the wafer 3. Examples of the foreign matter include aggregates derived from the slurry, a part of the damaged part of the wafer holding unit 2, and abrasive grains dropped from the diamond abrasive layer of the conditioner 4.

<2.液体供給部>
本実施形態においては、液体の液流を研磨パッド7に向けて噴出させる液体供給部6が設けられている。液体供給部6は、ノズルヘッド60と、ノズルヘッド60に沿って配置された複数のノズル61、62、63及び64とを備えている。ノズル61は、研磨パッド7の回転軸Cに近い位置に配置され、研磨パッド7の回転軸Cから離れる方向に、ノズル62、63及び64がこの順番で配置されている。複数のノズル61、62、63及び64のうちの2つのノズルが、本発明の第1ノズル及び第2ノズルに相当する。
<2. Liquid supply unit>
In the present embodiment, a liquid supply unit 6 that ejects a liquid flow toward the polishing pad 7 is provided. The liquid supply unit 6 includes a nozzle head 60 and a plurality of nozzles 61, 62, 63, and 64 arranged along the nozzle head 60. The nozzle 61 is disposed at a position close to the rotation axis C of the polishing pad 7, and the nozzles 62, 63 and 64 are disposed in this order in a direction away from the rotation axis C of the polishing pad 7. Two of the plurality of nozzles 61, 62, 63 and 64 correspond to the first nozzle and the second nozzle of the present invention.

ノズルヘッド60は、配管65から供給された液体を複数のノズル61、62、63及び64に分配して供給する。複数のノズル61、62、63及び64は、それぞれ、液体の液流61a、62a、63a及び64aを噴出させる。液流61a、62a、63a及び64aのうち、第1ノズルから噴出する液流が本発明の第1液流に相当し、第2ノズルから噴出する液流が本発明の第2液流に相当する。液体としては、例えば純水、界面活性剤、又はそれらを組み合わせたもの等を用いる。   The nozzle head 60 distributes and supplies the liquid supplied from the pipe 65 to the plurality of nozzles 61, 62, 63 and 64. The plurality of nozzles 61, 62, 63, and 64 eject liquid streams 61a, 62a, 63a, and 64a, respectively. Of the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a, the liquid flow ejected from the first nozzle corresponds to the first liquid flow of the present invention, and the liquid flow ejected from the second nozzle corresponds to the second liquid flow of the present invention. To do. As the liquid, for example, pure water, a surfactant, or a combination thereof is used.

図4は、研磨パッド7への到達位置における液流の断面の寸法を示す平面図である。液流61a、62a、63a及び64aは、いずれも、扁平な流路を有している。そして、研磨パッド7への到達位置における液流61a、62a、63a及び64aの断面61b、62b、63b及び64bは、それぞれ、研磨パッド7の回転方向A1に沿った寸法61W、62W、63W及び64Wよりも、研磨パッド7の回転軸Cから離れる方向に沿った寸法61L、62L、63L及び64Lの方が大きくなっている。   FIG. 4 is a plan view showing the cross-sectional dimensions of the liquid flow at the position reaching the polishing pad 7. The liquid flows 61a, 62a, 63a, and 64a all have a flat flow path. Then, the cross-sections 61b, 62b, 63b and 64b of the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a at the position reaching the polishing pad 7 have dimensions 61W, 62W, 63W and 64W along the rotation direction A1 of the polishing pad 7, respectively. Rather, the dimensions 61L, 62L, 63L, and 64L along the direction away from the rotation axis C of the polishing pad 7 are larger.

これにより、研磨パッド7の広範囲に液体の液流61a、62a、63a及び64aを当てることができる。また、研磨パッド7の回転方向A1に沿って液流が分散することを抑制し、強い液流61a、62a、63a及び64aを研磨パッド7に当てることができる。研磨パッド7に当たるときの液流61a、62a、63a及び64aの圧力は、1.0kg/cm以上、3.0kg/cm以下が望ましい。断面61b、62b、63b及び64bのうち、第1液流の断面が本発明の第1断面に相当し、第2液流の断面が本発明の第2断面に相当する。 As a result, the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a of the liquid can be applied over a wide range of the polishing pad 7. Further, it is possible to suppress the dispersion of the liquid flow along the rotation direction A1 of the polishing pad 7 and to apply strong liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a to the polishing pad 7. The pressure of the liquid flow 61a, 62a, 63a and 64a when hitting the polishing pad 7 is preferably 1.0 kg / cm 2 or more and 3.0 kg / cm 2 or less. Of the cross sections 61b, 62b, 63b and 64b, the cross section of the first liquid flow corresponds to the first cross section of the present invention, and the cross section of the second liquid flow corresponds to the second cross section of the present invention.

図1に示されるように、ノズル61、62、63及び64は、研磨パッド7の回転方向A1に沿って見たときに、複数の液流61a、62a、63a及び64aのうち互いに隣りあう液流がそれぞれ一部重なるように配置されている。例えば、液流61a及び62aは、研磨パッド7の回転方向A1に沿って見たときに一部重なるようになっている。この状態で研磨パッド7が回転するので、研磨パッド7に液流が噴射されない箇所が生じることが抑制される。また、液流61a、62a、63a及び64aのうち隣りあう2つの液流で研磨パッド7が洗浄されるので、洗浄効果が向上する。図1に示されるように、液流61a、62a、63a及び64aは、研磨パッド7の回転方向A1に沿って見たときに、上方から下方に向かって角度ψで広がる形状を有している。角度ψは、90°以上、120°以下が望ましい。   As shown in FIG. 1, the nozzles 61, 62, 63 and 64 are liquids adjacent to each other among the plurality of liquid flows 61 a, 62 a, 63 a and 64 a when viewed along the rotation direction A <b> 1 of the polishing pad 7. The streams are arranged so that they partially overlap each other. For example, the liquid flows 61 a and 62 a partially overlap when viewed along the rotation direction A <b> 1 of the polishing pad 7. Since the polishing pad 7 rotates in this state, it is possible to suppress occurrence of a portion where no liquid flow is jetted onto the polishing pad 7. In addition, since the polishing pad 7 is cleaned by two adjacent liquid flows among the liquid flows 61a, 62a, 63a, and 64a, the cleaning effect is improved. As shown in FIG. 1, the liquid flows 61 a, 62 a, 63 a, and 64 a have a shape that spreads from the upper side to the lower side at an angle ψ when viewed along the rotation direction A <b> 1 of the polishing pad 7. . The angle ψ is preferably 90 ° or more and 120 ° or less.

図2には、研磨パッド7の回転軸に平行な直線Vが示されている。図2に示されるように、液流61a、62a、63a及び64aは、研磨パッド7の回転方向A1と逆方向の方向成分を有して研磨パッド7に到達するように、ノズル61、62、63及び64が直線Vに対して斜めに配置されることが望ましい。より具体的には、液流61a、62a、63a及び64aの中心軸Fは、研磨パッド7の回転方向A1の上流側に向かって5°以上50°以下の傾きθを有することが望ましい。より好ましくは、傾きθは15°以上50°以下であることが望ましい。傾きθの好ましい数値については、後述の洗浄評価の結果から得られた。   In FIG. 2, a straight line V parallel to the rotation axis of the polishing pad 7 is shown. As shown in FIG. 2, the nozzles 61, 62, and 64 a, the liquid flows 61 a, 62 a, 63 a, and 64 a have a direction component opposite to the rotational direction A 1 of the polishing pad 7 and reach the polishing pad 7. It is desirable that 63 and 64 be arranged obliquely with respect to the straight line V. More specifically, the central axis F of the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a desirably has an inclination θ of 5 ° or more and 50 ° or less toward the upstream side in the rotation direction A1 of the polishing pad 7. More preferably, the inclination θ is 15 ° or more and 50 ° or less. The preferable numerical value of the inclination θ was obtained from the result of the cleaning evaluation described later.

[洗浄評価] 研磨パッド7の回転軸に対する液流61a、62a、63a及び64aの中心軸Fの傾きθが、洗浄に及ぼす影響について評価を行った。研磨パッド7に固形物をすりこんだ後、研磨パッド7を回転させながら、純水の液流を当てて、固形物を除去するために必要な研磨パッド7の回転数を評価した。その結果、θ=0°の時は、5〜6回転だったのに対し、θ=5〜15°の時は、2〜3回転で固形物を除去することができ、洗浄効率が大幅に向上した。θ=15〜50°の時は、1〜2回転とさらに洗浄効率が向上した。θが50°を超えると除去した固形物がCMP装置100の周辺に飛散する不具合があった。   [Cleaning Evaluation] The influence of the inclination θ of the central axis F of the liquid flow 61a, 62a, 63a and 64a on the rotation axis of the polishing pad 7 on the cleaning was evaluated. After the solid material was rubbed into the polishing pad 7, the rotation speed of the polishing pad 7 necessary for removing the solid material was evaluated by applying a liquid flow of pure water while rotating the polishing pad 7. As a result, when θ = 0 °, it was 5 to 6 rotations, whereas when θ = 5 to 15 °, solids could be removed with 2 to 3 rotations, which greatly improved the cleaning efficiency. Improved. When θ = 15 to 50 °, the cleaning efficiency was further improved to 1 to 2 rotations. When θ exceeds 50 °, there is a problem that the removed solid matter is scattered around the CMP apparatus 100.

このように液流61a、62a、63a及び64aが研磨パッド7の回転方向A1と逆方向の方向成分を有する場合、研磨パッド7の表面に対する液流61a、62a、63a及び64aの相対的な速度が速くなるため、強い液流61a、62a、63a及び64aを研磨パッド7に当てることができる。   Thus, when the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a have a direction component in the direction opposite to the rotation direction A1 of the polishing pad 7, the relative speeds of the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a with respect to the surface of the polishing pad 7 Therefore, strong liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a can be applied to the polishing pad 7.

また、液流61a、62a、63a及び64aが研磨パッド7の回転方向A1と逆方向の方向成分を有する場合、研磨パッド7に達した液体は、研磨パッド7の回転方向A1の上流側に押し出されやすい。そして、この液体は、図2及び図3の矢印E1〜E4に示されるように、断面61b、62b、63b及び64bの上流側に沿って研磨パッド7の外周に向けて流れ出る。このように、矢印E1〜E4のような流れが形成されるため、液流61a、62a、63a及び64aによって研磨パッド7の表面から剥がされた固形物が研磨パッド7の外周に向けて効率よく流れ出る。   Further, when the liquid flows 61a, 62a, 63a, and 64a have a direction component opposite to the rotation direction A1 of the polishing pad 7, the liquid that has reached the polishing pad 7 is pushed out upstream of the rotation direction A1 of the polishing pad 7. It is easy. Then, this liquid flows out toward the outer periphery of the polishing pad 7 along the upstream side of the cross sections 61b, 62b, 63b and 64b, as indicated by arrows E1 to E4 in FIGS. Thus, since the flow as shown by arrows E1 to E4 is formed, the solids peeled off from the surface of the polishing pad 7 by the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a are efficiently directed toward the outer periphery of the polishing pad 7. Flows out.

研磨パッド7への到達位置における液流61a、62a、63a及び64aの断面61b、62b、63b及び64bのうち、研磨パッド7の回転軸Cから遠くに位置する液流の断面よりも、回転軸Cの近くに位置する液流の断面の方が、研磨パッド7の回転方向A1の上流側に位置する。例えば、液流61aの断面61bは、液流62aの断面62bよりも研磨パッド7の回転軸Cの近くに位置し、断面61bは、断面62bよりも研磨パッド7の回転方向A1の上流側に位置する。   Of the cross-sections 61b, 62b, 63b and 64b of the liquid flows 61a, 62a, 63a and 64a at the position reaching the polishing pad 7, the rotation axis is larger than the cross-section of the liquid flow located far from the rotation axis C of the polishing pad 7. The cross section of the liquid flow located near C is located upstream of the rotation direction A1 of the polishing pad 7. For example, the cross section 61b of the liquid flow 61a is positioned closer to the rotation axis C of the polishing pad 7 than the cross section 62b of the liquid flow 62a, and the cross section 61b is upstream of the cross section 62b in the rotational direction A1 of the polishing pad 7. To position.

これにより、例えば、液流61aによって研磨パッド7の表面から剥がされた固形物は、断面61bに沿った矢印E1の流れに従って移動する。断面61bの端部付近まで流れた固形物は研磨パッド7の回転方向A1に沿って移動しようとするが、研磨パッド7の回転方向A1に沿った移動は液流62aによって止められ、断面62bに沿った矢印E2の流れに従って移動する。以下同様に、矢印E3、矢印E4の順で研磨パッド7の外周側に移動するので、固形物が液流61a、62a、63a及び64aよりも研磨パッド7の回転方向A1の下流側に移動することが抑制される。液流64aの断面64bは、研磨パッド7の外周部と、研磨パッド7の外周部の外側とにまたがっていてもよい。   Thereby, for example, the solid material peeled off from the surface of the polishing pad 7 by the liquid flow 61a moves according to the flow of the arrow E1 along the cross section 61b. The solid material that has flowed to the vicinity of the end of the cross section 61b tries to move along the rotation direction A1 of the polishing pad 7, but the movement of the polishing pad 7 along the rotation direction A1 is stopped by the liquid flow 62a, and the cross section 62b It moves according to the flow of the arrow E2 along. Similarly, since it moves to the outer peripheral side of the polishing pad 7 in the order of the arrow E3 and the arrow E4, the solid matter moves downstream of the liquid flow 61a, 62a, 63a and 64a in the rotational direction A1 of the polishing pad 7. It is suppressed. The cross section 64b of the liquid flow 64a may extend over the outer periphery of the polishing pad 7 and the outer periphery of the polishing pad 7.

液体供給部6は、ウエハー保持部2よりも、研磨パッド7の回転方向A1の上流側に配置されることが望ましい。液体供給部6よりもさらに上流側に、コンディショナー4が配置されることが望ましい。これにより、コンディショナー4又はその他の構成要素から脱落した固形物が、ウエハー保持部2に到達してウエハー3を傷つけることが抑制される。   The liquid supply unit 6 is desirably arranged on the upstream side of the rotation direction A1 of the polishing pad 7 relative to the wafer holding unit 2. It is desirable that the conditioner 4 is disposed further upstream than the liquid supply unit 6. Thereby, it is suppressed that the solid substance dropped from the conditioner 4 or other components reaches the wafer holder 2 and damages the wafer 3.

本実施形態に係るCMP装置100は、ウエハー保持部2に保持されたウエハー3の研磨が終わった後、次のウエハーの研磨を開始するまでの間に、液体供給部6による研磨パッド7の洗浄を行うものでもよい。また、ウエハー3の研磨をしながら、液体供給部6による研磨パッド7の洗浄を行うものでもよい。   The CMP apparatus 100 according to the present embodiment cleans the polishing pad 7 by the liquid supply unit 6 after the polishing of the wafer 3 held by the wafer holding unit 2 is finished and before the polishing of the next wafer is started. It may be what performs. Further, the polishing pad 7 may be cleaned by the liquid supply unit 6 while the wafer 3 is being polished.

本実施形態によれば、液体を研磨パッド7へ向けて効果的に噴出することにより、研磨パッド7の洗浄効果を向上することができる。その結果、ウエハー3の加工品質を安定化し、ひいては半導体装置の品質を向上することができる。   According to the present embodiment, the cleaning effect of the polishing pad 7 can be improved by effectively ejecting the liquid toward the polishing pad 7. As a result, the processing quality of the wafer 3 can be stabilized, and the quality of the semiconductor device can be improved.

1…テーブル、2…ウエハー保持部、3…ウエハー、4…コンディショナー、5…回転機構、6…液体供給部、7…研磨パッド、60…ノズルヘッド、61〜64…ノズル、61a〜64a…液流、61b〜64b…断面、61W、62W、63W、64W…研磨パッドの回転方向に沿った液流の断面の寸法、61L、62L、63L、64L…研磨パッドの回転軸から離れる方向に沿った液流の断面の寸法、65…配管、100…装置、C…回転軸、F…中心軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Table, 2 ... Wafer holding part, 3 ... Wafer, 4 ... Conditioner, 5 ... Rotation mechanism, 6 ... Liquid supply part, 7 ... Polishing pad, 60 ... Nozzle head, 61-64 ... Nozzle, 61a-64a ... Liquid Flow, 61b to 64b ... cross section, 61W, 62W, 63W, 64W ... dimension of liquid flow cross section along the rotation direction of the polishing pad, 61L, 62L, 63L, 64L ... along the direction away from the rotation axis of the polishing pad Dimensions of cross section of liquid flow, 65 ... pipe, 100 ... device, C ... rotation axis, F ... center axis.

Claims (6)

研磨パッドを保持するテーブルと、
前記研磨パッドとウエハーとが接するように前記ウエハーを保持するウエハー保持部と、
第1ノズル及び第2ノズルを備え、前記第1ノズルから第1液流を噴出させ、前記第2ノズルから第2液流を噴出させる液体供給部と、
前記研磨パッドを前記ウエハー保持部と前記第1ノズル及び前記第2ノズルとに対して相対的に回転させる回転機構と、
を具備する化学機械研磨装置であって、
前記研磨パッドの回転方向に沿って見たときに、前記第1液流及び前記第2液流が一部重なるように、前記第1ノズル及び前記第2ノズルが配置された、
化学機械研磨装置。
A table for holding a polishing pad;
A wafer holder for holding the wafer so that the polishing pad and the wafer are in contact with each other;
A liquid supply unit that includes a first nozzle and a second nozzle, ejects a first liquid flow from the first nozzle, and ejects a second liquid flow from the second nozzle;
A rotation mechanism for rotating the polishing pad relative to the wafer holder and the first nozzle and the second nozzle;
A chemical mechanical polishing apparatus comprising:
The first nozzle and the second nozzle are arranged so that the first liquid flow and the second liquid flow partially overlap when viewed along the rotation direction of the polishing pad.
Chemical mechanical polishing equipment.
前記研磨パッドへの到達位置における前記第1液流の第1断面と、前記研磨パッドへの到達位置における前記第2液流の第2断面が、それぞれ、前記研磨パッドの回転方向に沿った寸法よりも、前記研磨パッドの回転軸から離れる方向に沿った寸法の方が大きくなるように、前記第1ノズル及び前記第2ノズルが構成された、請求項1記載の化学機械研磨装置。   The first cross section of the first liquid flow at the position reaching the polishing pad and the second cross section of the second liquid flow at the position reaching the polishing pad are respectively dimensions along the rotation direction of the polishing pad. 2. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein the first nozzle and the second nozzle are configured so that a dimension along a direction away from a rotation axis of the polishing pad is larger than that of the polishing pad. 前記第1断面が、前記第2断面よりも、前記研磨パッドの回転軸の近くに位置するように、前記第1ノズル及び前記第2ノズルが配置され、且つ、
前記第1断面が、前記第2断面よりも、前記研磨パッドの回転方向の上流側に位置するように、前記第1ノズル及び前記第2ノズルが配置された、
請求項2記載の化学機械研磨装置。
The first nozzle and the second nozzle are arranged such that the first cross section is located closer to the rotation axis of the polishing pad than the second cross section; and
The first nozzle and the second nozzle are arranged so that the first cross section is located upstream of the second cross section in the rotation direction of the polishing pad.
The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 2.
前記第1液流又は前記第2液流が、前記研磨パッドの回転方向の上流側へ向かう方向成分を有して前記研磨パッドに到達するように、前記第1ノズル又は前記第2ノズルが前記研磨パッドの回転軸に対して斜めに配置された、
請求項1記載の化学機械研磨装置。
The first nozzle or the second nozzle has the directional component toward the upstream side in the rotation direction of the polishing pad so that the first liquid flow or the second liquid flow reaches the polishing pad. Arranged at an angle to the rotation axis of the polishing pad,
The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1.
前記研磨パッドの回転軸に対して、前記第1液流又は前記第2液流の中心軸が、前記研磨パッドの回転方向の上流側に向かって5°以上50°以下の傾きを有するように、前記第1ノズル又は前記第2ノズルが配置された、
請求項1記載の化学機械研磨装置。
The central axis of the first liquid flow or the second liquid flow has an inclination of 5 ° or more and 50 ° or less toward the upstream side in the rotation direction of the polishing pad with respect to the rotation axis of the polishing pad. The first nozzle or the second nozzle is disposed.
The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1.
前記研磨パッドのコンディショニングを行うコンディショナーをさらに具備し、
前記ウエハー保持部に対して前記研磨パッドの回転方向の上流側に前記第1ノズル及び前記第2ノズルが配置され、さらに上流側に前記コンディショナーが配置された、
請求項1記載の化学機械研磨装置。
A conditioner for conditioning the polishing pad;
The first nozzle and the second nozzle are disposed upstream of the wafer holding unit in the rotation direction of the polishing pad, and the conditioner is disposed further upstream.
The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1.
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