JP3942282B2

JP3942282B2 - Polishing method and apparatus

Info

Publication number: JP3942282B2
Application number: JP23499598A
Authority: JP
Inventors: 勇蔵森; 憲雄木村; 充彦白樫; 康當間; 明福永
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: JP2000052235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリッシング方法及び装置に関し、特に、半導体ウエハ、金属、セラミックス等の被研磨材を平坦かつ鏡面状に研磨するのに用いるポリッシング方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。これに伴い、光リソグラフィなどで回路形成を行なう場合に焦点深度が浅くなるので、ステッパの結像面のより高い平坦度を必要とする。半導体ウエハの表面を平坦化する手段として、図５に示すように、上面に研磨クロス（研磨布）１０を貼り付けた研磨テーブル１２と、基板（半導体ウエハ）Ｗを保持しつつ研磨テーブル１２に押しつけるトップリング１４とを具備した化学・機械的研磨装置（ＣＭＰ）が用いられている。
【０００３】
このような構成の研磨装置において、トップリング１４の下面に基板Ｗを保持し、基板Ｗを回転している研磨テーブル１２の上面の研磨クロス１０に昇降シリンダにより押圧する。一方、研磨砥液ノズル１６から研磨砥液Ｑを流すことにより、研磨クロス１０に研磨砥液Ｑが保持され、基板Ｗの研磨される面（下面）と研磨クロス１０の間に研磨砥液Ｑが存在する状態で研磨が行われる。スラリーとしては、例えばシリコンウエハを研磨する場合には、ＫＯＨ等でｐＨを調整したケミカル溶液中にシリカの微粒子等を分散させたものが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の技術においては、研磨後のウエハの後洗浄を充分に行わなければならない、あるいは、スラリーや洗浄液の排液処理のための負荷が大きい等の課題があった。
【０００５】
本発明は、ケミカルの使用を抑制しつつ、研磨後のウエハの洗浄や排液処理の負荷を減少させ、かつ効率的に研磨を行なう方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、被研磨材の被研磨面と、少なくとも一部にイオン交換体を含む通水性を有する研磨部材の研磨面との間に超純水、又は砥粒を懸濁させた純水を供給しつつ、前記被研磨面の近傍に所定の電界を形成して水中のイオンを前記被研磨面の近傍に偏在させながら前記被研磨面と前記研磨面を互いに接触させつつ相対移動させることにより、前記被研磨面を化学機械的に研磨することを特徴とするポリッシング方法である。
【０００７】
これにより、超純水中のＯＨ^-イオン又はＨ⁺イオンを前記被研磨面の近傍に偏在させ、ケミカルを用いることなしに、化学・機械的研磨を行なうことができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記イオン交換体は、水の解離を促進して前記被研磨面近傍のイオンを増加させることを特徴とする請求項１に記載のポリッシング方法である。
【００１０】
研磨部材を、イオン交換膜と通常の研磨パッドで構成してもよいし、イオン交換不織布のようなイオン交換体を含む素材やイオン交換体からなる素材で形成してもよく、もしくはイオン交換膜の上にイオン交換不織布を取り付けることによりイオン交換膜のイオン偏在化作用をさらに助長するようにしても良い。このような素材は、研磨部材中のイオンの移動性を高めるので、イオンの移動に必要な電圧を大幅に低下させることができる。イオン交換不織布はそれ自身がＯＨ⁻イオン又はＨ^＋イオンを保持する機能を有するので、被研磨材面の近くに偏在したイオンを維持して処理速度を高める作用をも有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、研磨面を有し、少なくとも一部にイオン交換体を含む通水性を有する研磨部材と、被研磨材を把持し、被研磨材の被研磨面を前記研磨面に接触させる把持装置と、前記研磨部材及び把持装置を前記被研磨面と前記研磨面とを互いに接触させつつ相対移動させる移動手段と、前記研磨部材の研磨面及び前記被研磨部材の被研磨面の間に超純水、又は砥粒を懸濁させた純水を供給する超純水供給装置と、前記被研磨面の近傍の水中のイオンを偏在させる電界を形成する電界形成手段とを有することを特徴とするポリッシング装置である。
請求項４に記載の発明は、前記電界形成手段は、電圧を制御することにより前記被研磨面の近傍における水中のイオンの濃度を調整することを特徴とする請求項３記載のポリッシング装置である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記研磨部材は、イオン交換体からなる素材と、イオン交換膜が積層されていることを特徴とする請求項３又は４記載のポリッシング装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を、図１ないし図４に基づいて説明する。このポリッシング装置は、表面に研磨クロスを貼付したターンテーブル１２と、これに対向して配置されたトップリング（基板把持装置）１４とを有する点は図５に示す従来のポリッシング装置と同様である。
【００１５】
ターンテーブル１２及びトップリング１４にはこれらをそれぞれのシャフト周りに水平面内で回転させる駆動装置が設けられ、トップリング１４には真空吸着等の方法で基板を下面に保持する保持機構と、被研磨材である基板Ｗの下側被研磨面をターンテーブル１２の研磨クロス１０の面上に押し付ける押圧機構が設けられている。
【００１６】
ターンテーブル１２とトップリング１４の間には、トップリング１４側を正とする所定の電圧を付加する直流電源２０が設けられている。電源２０からの配線は、それぞれ摺動端子や内部配線を介してトップリング１４の基板取付面及びターンテーブル１２の工具取付面を形成する定盤２２に接続されている。定盤２２の工具取付面には、水の解離を促進する触媒としてイオン交換膜２４が貼付され、さらにその上面に研磨クロス１０が貼付されている。これらのイオン交換膜２４とクロス１０で研磨部材が構成されている。
【００１７】
イオン交換膜２４としては、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜のいずれをも用いることができる。素材としては周知の任意のものを採用することができるが、厚さ、気孔率、強度、弾性等の特性は研磨クロス１０の裏面に配するのに好適なように設定することが望ましい。
【００１８】
このポリッシング装置は、図５のものと異なり、研磨クロス１０と基板Ｗの間に研磨液をターンテーブル１２内部から供給する内部給水方式を採っている。すなわち、定盤２２には複数の給水溝（又は孔）２６と排水溝（又は孔）２８が設けられ、定盤２２の裏面側にはこれらの給水又は排水溝（又は孔）に連通する給水・排水マニホールド３０が形成されている。この給水・排水マニホールド３０はそれぞれシャフト１２ａを貫通する内部流路３２，３４及び流体継手等を介して外部の給水・排水配管に連絡されている。
【００１９】
以下、この実施の形態のポリッシング装置による研磨工程を説明する。給水配管より、超純水を研磨液としてターンテーブル１２のマニホールド３０に供給すると、この研磨液は、図２に示すように定盤２２の給水溝からイオン交換膜２４へと供給され、通水性の研磨クロス１０を介して研磨クロスと基板Ｗの被研磨面の間に供給される。
【００２０】
ここで、トップリング１４とターンテーブル１２の間にトップリング１４が正となる所定の電圧を印加すると研磨液中に電界が形成され、これによって超純水中のＨ⁺イオン及びＯＨ^-イオンが移動する。この結果、図２に示すように、基板Ｗ面近傍ではＯＨ^-イオンが濃化し、定盤２２近傍ではＨ⁺イオンが濃化する。基板Ｗ近傍のＯＨ^-イオンの濃度は、基板Ｗの材質やその他の研磨条件によって適宜選択され、その濃度は電源電圧を制御することにより調整される。
【００２１】
このようなイオンの分離は、陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜の存在によって促進される。すなわち、図３（ａ）に示すように陽イオン交換膜を用いた場合には、水のイオン化が促進され、基板Ｗ側のＨ⁺イオンのみが定盤２２側に移動し、図３（ｂ）に示すように陰イオン交換膜を用いた場合には、定盤２２側のＯＨ^-イオンのみが基板Ｗ側に移動し、それぞれ基板Ｗ近傍にＯＨ^-イオンが局在化しやすくなる。なお、強酸性イオン交換膜の一例としては、ナフィオン１１７（Dupont社製）のものが挙げられる。
【００２２】
図４に、純水中でイオン交換膜を用いて所定の電圧をかけた場合のイオン偏在化効果を、用いない場合と比較して示す。図４では、試料、電極に各々白金（Ｐｔ）を用い、イオン交換膜は厚さ２００μｍのナフィオン１１７（Dupont社製）を用いた。図４から分かるように、イオン交換膜を使用した方が電流が多く流れ、即ち水の解離が多く起こっていることが分かる。また、イオン交換膜に加えてさらにイオン交換繊維をも用いた場合には、より多くの電流が流れることも分かっている。
【００２３】
超純水中でイオン交換膜を用いて所定の電圧をかけてイオンを偏在させ、これによって金属（銅）板の表面の加工を行った結果を、表１に示す。ここでは、容器内に満たした超純水中に、陰極となる白金電極板と陽極となる銅製の試料を一定のギャップを保持して浸漬するとともに、両電極間に陽イオン交換膜（ナフィオン１１７）を配設し、前記容器の全体を気密容器内に収容して、その内部をＡｒガスでパージする構造である。これにより、超純水中でイオン交換膜を用いてイオンを偏在させることで、加工が可能であることが分かる。
【００２４】
【表１】

【００２５】
図２の状態で、トップリング１４により基板Ｗを研磨クロス１０面上に押し付けながら、トップリング１４及びターンテーブル１２を各々水平面内で回転させて研磨を行なう。基板Ｗの近傍にはＯＨ^-イオンが所定の濃度で濃化しているので、基板Ｗ上のシリコンやシリコン酸化膜の溶解が促進され、化学的・機械的研磨がケミカルによるｐＨ調整を行わずに達成できる。
【００２６】
給水溝２６から供給された研磨液の多くの部分は、上述したように研磨クロス１０の表面に供給され、研磨作用を行った後にターンテーブル１２の回転に伴う遠心力によって、研磨屑を同伴しつつ研磨クロス１０の周辺側に流れ、縁部から飛散する。イオン交換膜２４の裏面側の研磨液にはＨ⁺イオンが濃化するが、これは給水溝２６と交互に配置された排水溝２８から排出される。
【００２７】
Ｈ⁺イオンが濃化した研磨液は、ターンテーブル１２から飛散した研磨液と合流させることにより、それに含まれるＯＨ^-イオンと中和してしまうので、特別な処理をする必要が無い。以上のように、この化学的・機械的研磨工程では、ｐＨ調整のためのケミカルを用いていないので、研磨後の基板Ｗの洗浄や、ケミカルを含む排液の処理の手間が軽減される。
【００２８】
研磨クロス１０は、従来から用いられている通常の研磨クロスを用いても良いが、本実施の形態では、例えばイオン交換不織布のようなイオン交換体を含む素材やイオン交換体からなる素材で形成している。これにより、イオン交換膜２４のイオン偏在化作用をさらに助長することができ、水の解離を促進する触媒としての役割を有する。イオン交換不織布は、例えば−Ｎ（ＣＨ_３）_３ＯＨのような強塩基性の官能基を有するイオン交換体を含む繊維であり、グラフト重合法、放射線グラフト重合法によって作製する。このような素材は、研磨部材中のイオンの移動性を高めるので、イオンの移動に必要な電圧を大幅に低下させることができる。さらに、イオン交換不織布はそれ自身がＯＨ⁻イオン又はＨ^＋イオンを保持する機能を有するので、基板Ｗの被研磨面近傍に偏在したイオンを維持して処理速度を高める作用をも有する。
【００２９】
上記においては、研磨クロス１０とイオン交換膜２４を別体としたが、これを一体に形成してもよい。これにより、研磨部材としての高い機能性を有するより特化した研磨クロスを提供することができ、現場で２層構造を形成する必要もないので作業性も良い。また、イオン交換膜を用いず、研磨部材をイオン交換不織布のみで構成してもよい。
【００３０】
また、上記においては、研磨液をターンテーブル１２側から供給する内部給水方式を採用し、砥粒は用いていないが、図５に示すような研磨砥液ノズル１６からの外部給水方式も研磨条件に応じて採用することができ、この場合は砥粒を用いても良い。砥粒を用いる場合も、従来のようなＫＯＨベースのスラリーは用いずに、純水中にＳｉＯ₂粒子などの砥粒を懸濁させたものを用いる。砥粒を介在させることにより、機械的作用が促進され、研磨速度が増す。
【００３１】
この場合、Ｈ⁺イオンが濃化した研磨液は、先の実施の形態のように定盤２２に排水溝２８を設けて排水してもよく、また、遠心力により定盤２２の縁部から排出するようにしてもよい。後者の場合には、定盤２２の中心から縁部に向かう排水促進溝を形成してもよい。また、内部給水方式と外部給水方式を併用してもよい。
【００３２】
なお、上記においては、ＯＨ^-イオンを基板側に濃化させる例を説明したが、銅配線などの金属を研磨する場合には、Ｈ⁺イオンを基板側に濃化させるように電極や、陰イオン交換膜を配置する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、超純水中のＯＨ^-イオン又はＨ⁺イオンを前記被研磨面の近傍に偏在させることにより、ケミカルを用いることなしに、化学・機械的研磨を行なうことができる。従って、ケミカルの使用を抑制しつつ、研磨後のウエハの洗浄や排液処理の負荷を減少させ、かつ効率的に研磨を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１つの実施の形態のポリッシング装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す図である。
【図３】図１のポリッシング装置の作用を説明する模式図である。
【図４】イオン交換膜を用いた場合のイオン偏在化効果を、用いない場合と比較して示す図である。
【図５】従来のポリッシング装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０研磨クロス
１２ターンテーブル
１４トップリング
２０電源
２２定盤
２４イオン交換膜
２６給水溝
２８排水溝
３０マニホールド
Ｗ基板（半導体ウエハ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing method and apparatus, and more particularly to a polishing method and apparatus used for polishing a material to be polished such as a semiconductor wafer, metal, ceramics, etc. to a flat and mirror surface.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as semiconductor devices are highly integrated, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. Along with this, the depth of focus becomes shallow when circuit formation is performed by optical lithography or the like, so that a higher flatness of the imaging surface of the stepper is required. As means for flattening the surface of the semiconductor wafer, as shown in FIG. 5, a polishing table 12 having a polishing cloth (polishing cloth) 10 attached to the upper surface and a polishing table 12 while holding a substrate (semiconductor wafer) W are provided. A chemical / mechanical polishing apparatus (CMP) having a top ring 14 to be pressed is used.
[0003]
In the polishing apparatus having such a configuration, the substrate W is held on the lower surface of the top ring 14, and the substrate W is pressed against the polishing cloth 10 on the upper surface of the polishing table 12 rotating by the lifting cylinder. On the other hand, by flowing the polishing abrasive liquid Q from the polishing abrasive liquid nozzle 16, the polishing abrasive liquid Q is held on the polishing cloth 10, and the polishing abrasive liquid Q is interposed between the surface (lower surface) of the substrate W to be polished and the polishing cloth 10. Polishing is performed in the presence of. As a slurry, for example, when a silicon wafer is polished, a slurry in which fine particles of silica are dispersed in a chemical solution whose pH is adjusted with KOH or the like is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technique, there are problems such as sufficient post-cleaning of the polished wafer, and a large load for slurry and cleaning liquid drainage treatment.
[0005]
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for reducing the load of cleaning and draining a wafer after polishing while suppressing the use of chemicals and efficiently polishing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, ultrapure water or abrasive grains are suspended between a surface to be polished of a material to be polished and a polishing surface of a water-permeable polishing member containing at least a part of an ion exchanger. While supplying the pure water , the surface to be polished and the polishing surface are brought into contact with each other while forming a predetermined electric field in the vicinity of the surface to be polished and causing ions in water to be unevenly distributed in the vicinity of the surface to be polished. In this polishing method, the surface to be polished is polished chemically and mechanically by relative movement .
[0007]
Thereby, OH ⁻ ions or H ⁺ ions in ultrapure water are unevenly distributed in the vicinity of the surface to be polished, and chemical / mechanical polishing can be performed without using chemicals.
[0008]
The invention according to claim 2, wherein the ion exchanger, Ru polishing method der of claim 1, wherein the Turkey to promote dissociation of water increases the said surface to be polished vicinity ions .
[0010]
The Migaku Ken member may be constituted by an ion exchange membrane and a normal polishing pad may be formed of a material consisting of material and ion exchanger comprising an ion exchanger such as ion exchange switching is not woven, or may further promote the ionic localization of the action of the ion exchange membrane by attaching an ion exchange switching is not woven on the ion-exchange membrane. Since such a material increases the mobility of ions in the polishing member, the voltage required for the movement of ions can be greatly reduced. Ion exchange switching is not woven fabric itself OH ^- because it has the function of retaining ions or H ⁺ ions, have also an effect of increasing the processing speed while maintaining the ion which is eccentrically distributed to the vicinity of the abrasive surface.
[0011]
The invention according to claim 3, have a polishing surface, a polishing member to have a water permeability comprising an ion exchanger at least a portion to grip the object to be polished, the polishing of the polished surface of the object to be polished A gripping device to be brought into contact with a surface, a moving means for moving the polishing member and the gripping device relative to each other while bringing the polished surface and the polishing surface into contact with each other, a polishing surface of the polishing member, and a polishing target of the polishing member An ultrapure water supply device that supplies ultrapure water or pure water in which abrasive grains are suspended between surfaces; and an electric field forming means that forms an electric field that unevenly distributes ions in water near the surface to be polished. A polishing apparatus characterized by comprising:
The invention according to claim 4 is the polishing apparatus according to claim 3 , wherein the electric field forming means adjusts the concentration of ions in the water in the vicinity of the surface to be polished by controlling the voltage. .
[0013]
The invention described in 請 Motomeko 5, wherein the abrasive member comprises a material made of an ion exchanger, a polishing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the ion exchange membrane is laminated.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a polishing apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. This polishing apparatus is the same as the conventional polishing apparatus shown in FIG. 5 in that it has a turntable 12 with a polishing cloth affixed to the surface and a top ring (substrate gripping apparatus) 14 disposed opposite thereto. .
[0015]
The turntable 12 and the top ring 14 are provided with a driving device for rotating them around the respective shafts in a horizontal plane. The top ring 14 has a holding mechanism for holding the substrate on the lower surface by a method such as vacuum suction, and a polishing target. A pressing mechanism for pressing the lower surface to be polished of the substrate W, which is a material, onto the surface of the polishing cloth 10 of the turntable 12 is provided.
[0016]
Between the turntable 12 and the top ring 14, there is provided a DC power source 20 for applying a predetermined voltage with the top ring 14 side being positive. Wiring from the power source 20 is connected to a surface plate 22 that forms a substrate mounting surface of the top ring 14 and a tool mounting surface of the turntable 12 via sliding terminals and internal wiring, respectively. An ion exchange membrane 24 is attached to the tool mounting surface of the surface plate 22 as a catalyst for promoting the dissociation of water, and the polishing cloth 10 is further attached to the upper surface thereof. The ion exchange membrane 24 and the cloth 10 constitute a polishing member.
[0017]
As the ion exchange membrane 24, either a cation exchange membrane or an anion exchange membrane can be used. Any known material can be used as the material, but it is desirable to set characteristics such as thickness, porosity, strength, and elasticity so as to be suitable for the rear surface of the polishing cloth 10.
[0018]
Unlike the one shown in FIG. 5, this polishing apparatus adopts an internal water supply method in which a polishing liquid is supplied between the polishing cloth 10 and the substrate W from the inside of the turntable 12. That is, the surface plate 22 is provided with a plurality of water supply grooves (or holes) 26 and drainage grooves (or holes) 28, and the back surface of the surface plate 22 is supplied with water supply or drainage grooves (or holes). A drainage manifold 30 is formed. The water supply / drainage manifold 30 is connected to an external water supply / drainage pipe via

internal flow paths

32, 34 penetrating the shaft 12a and a fluid coupling.
[0019]
Hereinafter, the polishing process by the polishing apparatus of this embodiment will be described. When ultrapure water is supplied from the water supply pipe to the manifold 30 of the turntable 12 as a polishing liquid, the polishing liquid is supplied from the water supply groove of the surface plate 22 to the ion exchange membrane 24 as shown in FIG. Is supplied between the polishing cloth and the polished surface of the substrate W via the polishing cloth 10.
[0020]
Here, when a predetermined voltage is applied between the top ring 14 and the turntable 12 so that the top ring 14 is positive, an electric field is formed in the polishing liquid, thereby causing H ⁺ ions and OH ⁻ ions in the ultrapure water to flow. Moving. As a result, as shown in FIG. 2, OH ⁻ ions are concentrated near the substrate W surface, and H ⁺ ions are concentrated near the surface plate 22. The concentration of OH ⁻ ions in the vicinity of the substrate W is appropriately selected depending on the material of the substrate W and other polishing conditions, and the concentration is adjusted by controlling the power supply voltage.
[0021]
Such ion separation is facilitated by the presence of a cation exchange membrane or an anion exchange membrane. That is, when a cation exchange membrane is used as shown in FIG. 3A, water ionization is promoted, and only H ⁺ ions on the substrate W side move to the surface plate 22 side, and FIG. ), When an anion exchange membrane is used, only the OH ⁻ ions on the surface plate 22 side move to the substrate W side, and the OH ⁻ ions are likely to be localized in the vicinity of the substrate W, respectively. An example of a strongly acidic ion exchange membrane is Nafion 117 (Dupont).
[0022]
FIG. 4 shows the ion uneven distribution effect when a predetermined voltage is applied using an ion exchange membrane in pure water as compared with the case where it is not used. In FIG. 4, platinum (Pt) was used for each of the sample and the electrode, and Nafion 117 (Dupont) having a thickness of 200 μm was used for the ion exchange membrane. As can be seen from FIG. 4, it can be seen that more current flows, that is, more water dissociates when the ion exchange membrane is used. It has also been found that more current flows when ion exchange fibers are used in addition to the ion exchange membrane.
[0023]
Table 1 shows the results of uneven distribution of ions by applying a predetermined voltage using an ion exchange membrane in ultrapure water, thereby processing the surface of the metal (copper) plate. Here, a platinum electrode plate serving as a cathode and a copper sample serving as an anode are immersed in ultrapure water filled in a container while maintaining a certain gap, and a cation exchange membrane (Nafion 117 is interposed between both electrodes). ), The entire container is housed in an airtight container, and the inside is purged with Ar gas. Thereby, it turns out that a process is possible by making ion unevenly distributed using an ion exchange membrane in ultrapure water.
[0024]
[Table 1]

[0025]
In the state shown in FIG. 2, the top ring 14 and the turntable 12 are each rotated in a horizontal plane while the substrate W is pressed onto the surface of the polishing cloth 10 by the top ring 14, and polishing is performed. Since OH ⁻ ions are concentrated at a predetermined concentration in the vicinity of the substrate W, dissolution of silicon and silicon oxide film on the substrate W is promoted, and chemical and mechanical polishing is not performed by chemical pH adjustment. Can be achieved.
[0026]
Many portions of the polishing liquid supplied from the water supply groove 26 are supplied to the surface of the polishing cloth 10 as described above, and are accompanied by polishing debris by centrifugal force accompanying the rotation of the turntable 12 after performing the polishing action. While flowing to the peripheral side of the polishing cloth 10, it is scattered from the edge. Although H ⁺ ions are concentrated in the polishing liquid on the back surface side of the ion exchange membrane 24, it is discharged from drain grooves 28 arranged alternately with the water supply grooves 26.
[0027]
The polishing liquid enriched with H ⁺ ions is neutralized with the OH ⁻ ions contained in the polishing liquid scattered from the turntable 12, so that no special treatment is required. As described above, in this chemical / mechanical polishing step, no chemical for pH adjustment is used, so that the labor of cleaning the substrate W after polishing and processing of the waste liquid containing the chemical can be reduced.
[0028]
The polishing cloth 10 may be a conventional polishing cloth that has been used conventionally, but in the present embodiment, the polishing cloth 10 is formed of a material including an ion exchanger such as an ion exchange nonwoven fabric or a material made of an ion exchanger. is doing. Thereby, the ion uneven distribution effect of the ion exchange membrane 24 can be further promoted, and it has a role as a catalyst for promoting the dissociation of water. Ion exchange switching is not woven fabric, for example, a fiber comprising an ion exchanger having strongly basic functional groups such as -N (CH ₃₎ 3 _OH, to produce the graft polymerization method, by radiation-induced graft polymerization. Since such a material increases the mobility of ions in the polishing member, the voltage required for the movement of ions can be greatly reduced. Further, ion-exchange switching is not woven fabric itself OH ^- because it has the function of retaining ions or H ⁺ ions, have also an effect of increasing the processing speed while maintaining the ion which is eccentrically distributed on the polished surface vicinity of the substrate W .
[0029]
In the above description, the polishing cloth 10 and the ion exchange membrane 24 are separated, but they may be formed integrally. As a result, a more specialized polishing cloth having high functionality as a polishing member can be provided, and it is not necessary to form a two-layer structure in the field, so that workability is good. Further, without using the ion-exchange membrane, the abrasive member may be constituted of only the ion-exchange switching is not woven.
[0030]
Further, in the above, an internal water supply method for supplying the polishing liquid from the turntable 12 side is adopted and no abrasive grains are used. However, an external water supply method from the polishing abrasive liquid nozzle 16 as shown in FIG. In this case, abrasive grains may be used. Also in the case of using abrasive grains, a slurry obtained by suspending abrasive grains such as SiO ₂ particles in pure water is used without using a conventional KOH-based slurry. By interposing the abrasive grains, the mechanical action is promoted and the polishing rate is increased.
[0031]
In this case, the polishing liquid in which H ⁺ ions are concentrated may be drained by providing a drain groove 28 on the surface plate 22 as in the previous embodiment, or from the edge of the surface plate 22 by centrifugal force. You may make it discharge | emit. In the latter case, a drainage promotion groove from the center of the surface plate 22 toward the edge may be formed. Moreover, you may use together an internal water supply system and an external water supply system.
[0032]
In the above description, an example in which OH ⁻ ions are concentrated on the substrate side has been described. However, when polishing a metal such as a copper wiring, an electrode or negative electrode is used to concentrate H ⁺ ions on the substrate side. An ion exchange membrane is placed.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, chemical and mechanical polishing can be performed without using chemicals by unevenly distributing OH ⁻ ions or H ⁺ ions in ultrapure water in the vicinity of the surface to be polished. Can be done. Therefore, it is possible to reduce the load of cleaning and draining the wafer after polishing while suppressing the use of chemicals, and to perform polishing efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the polishing apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing an ion uneven distribution effect when an ion exchange membrane is used in comparison with a case where no ion exchange membrane is used.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Polishing cloth 12 Turntable 14 Top ring 20 Power supply 22 Surface plate 24 Ion exchange membrane 26 Water supply groove 28 Drainage groove 30 Manifold W Substrate (semiconductor wafer)

Claims

While supplying ultrapure water or pure water in which abrasive grains are suspended between a surface to be polished of a material to be polished and a polishing surface of a polishing member having water permeability including at least a part of an ion exchanger , By forming a predetermined electric field in the vicinity of the surface to be polished and causing ions in water to be unevenly distributed in the vicinity of the surface to be polished, the surface to be polished and the polishing surface are moved relative to each other while being in contact with each other. A polishing method comprising polishing a surface chemically and mechanically.

The ion exchanger is polishing method according to claim 1, wherein the Turkey to promote dissociation of water increases the said surface to be polished vicinity ions.

The polished surface was perforated, the polishing member to have a water permeability comprising an ion exchanger at least partially,
A gripping device for gripping a material to be polished and bringing a surface to be polished into contact with the polishing surface;
Moving means for moving the polishing member and the gripping device relative to each other while bringing the polished surface and the polishing surface into contact with each other ;
An ultrapure water supply device for supplying ultrapure water between the polishing surface of the polishing member and the polishing surface of the member to be polished , or pure water in which abrasive grains are suspended ;
A polishing apparatus comprising: an electric field forming unit configured to form an electric field that unevenly distributes ions in water in the vicinity of the surface to be polished.

4. The polishing apparatus according to claim 3 , wherein the electric field forming means adjusts the concentration of ions in water in the vicinity of the surface to be polished by controlling a voltage.

The polishing apparatus according to claim 3 or 4 , wherein the polishing member is formed by laminating a material made of an ion exchanger and an ion exchange membrane.