JP4127926B2 - ポリッシング方法 - Google Patents
ポリッシング方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4127926B2 JP4127926B2 JP10112599A JP10112599A JP4127926B2 JP 4127926 B2 JP4127926 B2 JP 4127926B2 JP 10112599 A JP10112599 A JP 10112599A JP 10112599 A JP10112599 A JP 10112599A JP 4127926 B2 JP4127926 B2 JP 4127926B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- substrate
- cleaning
- top ring
- ion water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 92
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 30
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 29
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/34—Accessories
- B24B37/345—Feeding, loading or unloading work specially adapted to lapping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリッシング方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板上に形成されたＣｕ膜を化学機械的に研磨した後に洗浄するポリッシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板上に配線回路を形成するためには、基板面上にスパッタリング等を用いて導体の成膜を行った後、さらにレジスト等のパターンマスクを用いたケミカルドライエッチングにより膜の不要部分を除去していた。
【０００３】
配線回路を形成するための材料としては、一般にアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が用いられていた。しかしながら、半導体の集積度が高くなるにつれて配線が細くなり、電流密度が増加して熱応力や温度上昇を生じる。これはストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーションによってＡｌ等が薄膜化するに従いさらに顕著となり、ついには断線或いは短絡等のおそれが生じる。
【０００４】
そこで、通電による過度の発熱を避けるため、より導電性の高い銅などの材料を配線形成に採用することが要求されている。しかしながら、銅又はその合金などの配線材料はドライエッチングが難しく、基板全面に成膜してからパターンを形成する上記の方法の採用は困難になってきた。そこで、予め所定パターンの配線用の溝を形成しておき、その中に銅又はその合金を充填する工程が考えられる。これによれば、膜をエッチングにより除去する工程は不要で、表面段差を取り除くための研磨工程を行えばよい。また、多層回路の上下を連絡する配線孔と呼ばれる部分も同時に形成することができる利点がある。
【０００５】
しかしながら、このような配線溝或いは配線孔の形状は、配線幅が微細化するに伴いかなりの高アスペクト比（深さと直径又は幅の比）となり、スパッタリング成膜では均一な金属の充填が困難であった。また、種々の材料の成膜手段として気相成長（ＣＶＤ）法が用いられるが、銅又はその合金では、適当な気体原料を準備することが困難であり、また、有機原料を採用する場合には、これから堆積膜中へ炭素（Ｃ）が混入してマイグレーション性が上がるという問題点があった。
【０００６】
そこで、基板をめっき液中に浸漬させて例えば銅（Ｃｕ）の無電解又は電解めっきを行ない、その後表面の不要部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去する方法が提案されている。斯かるめっきによる成膜では、高アスペクト比の配線溝を均一に高導電率の金属で充填することが可能となる。前記ＣＭＰプロセスは、ターンテーブル上に貼設された研磨クロスにトップリングによって保持された半導体ウエハを押圧し、同時に砥粒を含有した研磨砥液を供給しつつ、半導体ウエハ上のＣｕ層を研磨するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＣＭＰプロセスによるＣｕの研磨直後は、Ｃｕ表面の活性が高く酸化しやすい状態になっていることが多い。これを自然に放置していると自然酸化膜ができるが、その膜はある意味で成り行きまかせで、ムラ（不均一）になり易く、また、膜質も粗雑であり、そのまま放置していると酸化が進行していく。特に、上述したように半導体ウエハに形成するデバイスの配線材料に使用する場合、電気特性が変わり、製品品質上問題になる場合がある。
また、被研磨物である半導体ウエハの裏面に関しても、研磨中に研磨砥液やバイプロダクト（副生物）が回り込み付着し、それがクリーンルーム内を汚染する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の欠点を除去するため、Ｃｕ層を有した半導体ウエハ等の基板を研磨した後のＣｕ表面の性状を制御することができるとともに、被研磨面の裏面の性状をも制御することができるポリッシング方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明のポリッシング方法は、基板を保持するトップリングと研磨面を有したターンテーブルとを備えたポリッシング装置により、基板上にＣｕ層を有する半導体デバイスを形成した面を前記研磨面に摺接させて研磨するポリッシング方法において、研磨後の基板にイオン水を供給してＣｕの酸化膜を形成し、ＤＨＦ（希フッ酸）で前記酸化膜を除去しつつ基板の表裏面を洗浄することを特徴とするものである。
【００１２】
上述した本発明によれば、半導体デバイスを有した基板のＣｕ層を研磨した後に、基板の表面（Ｃｕ層がある面）および裏面をアノードイオン水等のイオン水で洗浄する。
前記イオン水は純水又は純水に電解質を添加したものを電気分解することにより得られる。イオン水には酸化性の強いアノードイオン水と還元性の強いカソードイオン水とがあり、研磨後のＣｕ表面を酸化するためにはアノードイオン水が好適に使用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、ポリッシング装置を説明する図であり、図１は平面図、図２は斜視図である。この装置は、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に一対の研磨ユニット１ａ，１ｂが左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ基板収納用カセット２ａ，２ｂを載置する一対のロード・アンロードユニットが配置されている。そして、研磨ユニットとロード・アンロードユニットを結ぶ線上に走行レール３が敷設され、このレール上に搬送ロボット４ａ，４ｂが２台配置されて、搬送ラインが形成されている。搬送ラインの両側に、それぞれ１台の反転機５，６とこれの両隣の２台の洗浄機７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが配置されている。
【００１４】
２基の研磨ユニット１ａ，１ｂは、基本的に同一の仕様の装置が搬送ラインに対称に配置されており、それぞれ、上面に研磨布を貼付したターンテーブル９と、基板を真空吸着により保持してターンテーブル面に押し付けるトップリングヘッド１０と、研磨布の目立てを行なうドレッシングヘッド１１とを備えている。
【００１５】
図３は、研磨ユニット１ａ又は１ｂの詳細を示す断面図である。
図３に示すように、トップリングヘッド１０は、ターンテーブル９の上方に位置し、半導体ウエハからなる基板２０を保持しつつターンテーブル９に押しつけるトップリング１３を具備している。前記ターンテーブル９はモータ（図示せず）に連結されており、矢印Ａで示すようにその軸心の回わりに回転可能になっている。またターンテーブル９の上面には、研磨面を構成する研磨布１４が貼設されている。
【００１６】
基板上に形成されたＣｕの研磨では、スラリー（研磨砥液）によっては発熱する場合があり、その反応熱によってＣｕの研磨の際に化学的研磨の要素が促進され、ポリッシュレート（研磨速度）が変化していく。この問題を回避するため、本発明においては、ターンテーブル９にセラミックテーブル等の熱伝導性のよい材料を用い、ポリッシュレートの安定を図るように工夫している。
このセラミックの材質は、アルミナセラミックやＳｉＣが適当であり、熱伝導率として０．０７cal／(cm×sec×℃）以上の材料が適当である。またセラミックテーブル（ターンテーブル９）にはテーブル温度を調節するための液体を流出入させる液体入口９ａと液体出口９ｂとが設けられている。
【００１７】
トップリング１３は、モータおよび昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング１３は矢印Ｂ，Ｃで示すように昇降可能かつその軸心を中心に回転可能になっており、基板２０を研磨布１４に対して任意の圧力で押圧することができるようになっている。また基板２０はトップリング１３の下端面に真空等によって吸着されるようになっている。なお、トップリング１３の下部外周部には、基板２０の外れ止めを行なうガイドリング１６が設けられている。
【００１８】
また、ターンテーブル９の上方には砥液供給ノズル１５が設置されており、砥液供給ノズル１５によってターンテーブル９に張り付けられた研磨布１４上に研磨砥液が供給されるようになっている。またターンテーブル９の周囲には、砥液と水を回収する枠体１７が設けられ、枠体１７の下部にはとい１７ａが形成されている。
【００１９】
ドレッシングヘッド１１はドレッシング部材１８を有している。ドレッシング部材１８は、研磨布１４上のトップリング１３の位置の反対側にあり、研磨布１４のドレッシングを行なうことができるように構成されている。研磨布１４には、ドレッシングに使用するドレッシング液、たとえば水がテーブル上に伸びたドレッシング液供給ノズル２１から供給されるようになっている。ドレッシング部材１８は昇降用のシリンダと回転用のモータに連結されており、矢印Ｄ，Ｅで示すように昇降可能かつその軸心を中心に回転可能になっている。ドレッシング部材１８はトップリング１３とほぼ同径の円盤状であり、その下面にドレッシングツール１９を保持している。砥液供給ノズル１５およびドレッシング液供給ノズル２１はターンテーブル上面の回転中心付近にまで伸び、研磨布１４上の所定位置に砥液および水をそれぞれ供給する。
【００２０】
トップリング１３に保持された基板２０を研磨布１４上に押圧し、ターンテーブル９およびトップリング１３を回転させることにより、基板２０の下面（被研磨面）が研磨布１４と擦り合わされる。この時、同時に研磨布１４上に砥液供給ノズル１５から砥液を供給することにより、基板２０の被研磨面は、砥液中の砥粒の機械的研磨作用と砥液の液体成分であるアルカリによる化学的研磨作用との複合作用によってポリッシングされる。ポリッシングに使用された砥液はターンテーブル９の遠心力によってターンテーブル外へ飛散し、枠体１７の下部のとい１７ａで回収される。
【００２１】
基板２０の所定の研磨量を研磨した時点でポリッシングを終了する。このポリッシングが終了した時点では、ポリッシングによって研磨布の特性が変化し、次に行なうポリッシングの研磨性能が劣化するので、ドレッシングツール１９により研磨布のドレッシングを行なう。
図１に示すように、研磨ユニット１ａ，１ｂは、それぞれの搬送ライン側に、基板をトップリング１３との間で授受するプッシャー１２を備えている。トップリング１３は水平面内で旋回可能とされ、プッシャー１２は上下動可能となっている。
【００２２】
図４は、洗浄機７ａ，７ｂの構造を示す概略側面図である。図示するように、洗浄機７ａ，７ｂは、基板２０のエッジを把持して基板２０を水平面内で回転させるための複数の基板回転用ころ２３と、基板２０の表裏面に接触して基板２０の表裏面をスクラブ洗浄するロール状のＰＶＡスポンジ２４ａ，２４ｂと、基板２０の上下方に設置されたイオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂおよびＤＨＦ供給ノズル２６ａ，２６ｂとを備えている。イオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂの経路には、超音波発振子２６が設けられている。イオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂはアノードイオン水を基板に供給し、ＤＨＦ供給ノズル２６ａ，２６ｂはＤＨＦ（希フッ酸）を基板に供給する。また超音波発振子２６はアノードイオン水に超音波エネルギを付与し、メガソニックアノードイオン水を生成する。なおイオン水はイオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂの可能な限り近傍で生成されることがイオン水の寿命（濃度変化）の関係上望ましい。更に必要な場合には図示しないイオン水のｐＨ、イオン濃度等の性状値をモニタ／制御する測定器／制御機構をイオン水生成器に取り付けることが望ましい。
【００２３】
一方、カセット側の洗浄機８ａ，８ｂは、基板２０のエッジを把持して水平面内で回転させながら上述の純水又はアノードイオン水及び／又はメガソニックイオン水を供給する形式の洗浄機である。洗浄機８ａ，８ｂは、遠心脱水（スピン）して乾燥させる乾燥機としての機能をも持つ。洗浄機７ａ，７ｂにおいて、処理後の基板２０の１次洗浄を行なうことができ、洗浄機８ａ，８ｂにおいて１次洗浄後の基板２０の２次洗浄を行なうことができるようになっている。ここで各々の洗浄機、反転機でのイオン水の金属表面供給の目的は金属の酸化膜を形成することである。またＤＨＦの金属表面への供給目的は金属酸化膜を溶かし、除去することである。イオン水、ＤＨＦをその目的に応じた装置箇所・タイミングで供給することで性状の良い、つまり均一な酸化膜を有する金属材表面が得られる。
【００２４】
ロボット４ａ，４ｂは、例えばレール３上を走行する台車の上部に水平面内で屈折自在に関節アームが設けられているもので、それぞれ上下に２つの把持部を、ドライフィンガーとウエットフィンガーとして使い分ける形式となっている。この実施の形態ではロボットを２基使用しているので、基本的に、第１ロボット４ａは、反転機５，６よりカセット側の領域を、第２ロボット４ｂは反転機５，６より研磨ユニット側の領域を受け持つ。
【００２５】
反転機５，６は、この実施の形態では、カセットの収納方式やロボットの把持機構との関係で必要であるが、常に基板の研磨面が下向きの状態で移送されるような場合には必要ではない。また、ロボットに反転機能を持たせるような構造の場合も必要ではない。この実施の形態では、２つの反転機５，６をドライな基板を扱うものと、ウエットな基板を扱うものと使い分けている。また、反転機５，６部にも純水又はアノードイオン水を供給するノズルが存在し、処理工程の必要に応じて基板２０に供給できる構造としてもよい。
【００２６】
次に、上述のように構成されたポリッシング装置の全体の動作を説明する。
ポリッシング前の半導体ウエハである基板２０はウエハカセット２ａ，２ｂにストックされており、装置内の全ての処理条件がインプットされた後、装置は自動運転を開始する。
自動運転の処理フローは、以下のとおりである。
ａ）研磨される基板２０をカセット２ａ，２ｂにセットし、ロード・アンロードユニットに載せる。
ｂ）ロボット４ａはカセット２ａ（又は２ｂ）から基板２０を取り出し反転機５に搬送すると、反転機５は基板２０を反転させ研磨表面を下側にする。
ｃ）ロボット４ｂは反転機５から基板２０を受け取り、研磨ユニット１ａのプッシャー１２に基板２０を載せる。
ｄ）研磨ユニット１ａのトップリング１３は基板２０を吸着し、基板２０の１次研磨を行なう。この時、基本的には基板２０上に形成されたＣｕ層のみを研磨する。
また、１次研磨はＣｕ層のみの研磨で下のバリア層をストッパーとして用いる場合がスラリー（研磨砥液）によっては考えられる。この場合、バリア層が表面にでた時点でのインサィチュ（in situ）の検出が必要で、その手段としては、テーブルの電流値、トップリングに搭載したうず電流センサー、もしくは加速度センサーやテーブル表面を計測する温度センサー等を装置に組み込んでいる。
【００２７】
ｅ）研磨終了後、研磨ユニット１ａのトップリング１３に保持された基板２０をプッシャー１２に戻し、ロボット４ｂにより基板２０をプッシャー１２から受け取り、洗浄機７ａに搬送する。
ｆ）洗浄機７ａにおいて基板２０の表面および裏面をＰＶＡスポンジ２４ａ，２４ｂでスクラブ洗浄を行なう。この洗浄機７ａでは、基本的には純水のみのスクラブ洗浄を行なう。基板２０の表面と裏面をほぼ同時に洗浄を行い、１次研磨の際に付着したスラリーを洗い落とす。このとき、スラリーによっては、イオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂからアノードイオン水やカソードイオン水を基板２０に供給してもよい。また、図示しないノズルから界面活性剤、アンモニア、クエン酸等の薬液を供給してもよい。
ｇ）洗浄終了後、ロボット４ｂは洗浄機７ａから基板２０を受け取り、研磨ユニット１ｂのプッシャー１２に基板２０を移送する。
ｈ）研磨ユニット１ｂのトップリング１３により基板２０を吸着し、基板２０の２次研磨を行なう。
Ｃｕの２次研磨では、バリア層を研磨する場合が多い。この研磨も化学的研磨の要素の安定を得るため、セラミックテーブルを用いる。
また、研磨の終点の検出も上記ｄ）の手段を用いる。
本発明の処理フローでは、次工程の洗浄装置でアノードイオン水により酸化させる方法をとっているが、酸化剤の種類によっては、この２次研磨工程でスラリー（研磨砥液）の次に酸化剤、例えばアノードイオン水を投入してＣｕ表面を強制酸化させてもよい。この場合には、研磨部である研磨ユニット１ｂに、図４に示すイオン水供給ノズルを設置する。
【００２８】
ｉ）研磨終了後、研磨ユニット１ｂのトップリング１３により基板２０をプッシャー１２まで移動させた後、ロボット４ｂにより基板２０をプッシャー１２から受け取る。なお基板２０がプッシャー１２上で待機しているとき、プッシャー１２上で基板２０にアノードイオン水をかけてもよい。
ｊ）ロボット４ｂにより基板２０を洗浄機７ｂに搬送し、洗浄機７ｂにより基板２０の表面および裏面をスクラブ洗浄する。
この場合、まず最初に、ＰＶＡスポンジ２４ａ，２４ｂによりスラリー（研磨砥液）の除去を基板２０の表面および裏面ともに行なう。この時、純水を供給してもよいが、洗浄時間を短縮させるためアノードイオン水をスポンジの外側もしくは内側から供給してもよい。
【００２９】
ｋ）純水を供給した場合又は供給しない場合のいずれの場合にも、次に、イオン水ノズル２５ａ，２５ｂからアノードイオン水を基板２０の表面および裏面に供給し、Ｃｕ表面の酸化処理を行なう。このとき、アノードイオン水に超音波発振子２６によって超音波を加えたメガソニックアノードイオン水を用いると、よい膜質のＣｕ酸化膜が得られる。
また、研磨後なるべく早く酸化処理を行なうのがよいため、本ポリッシング装置では、研磨後５分以内に基板にイオン水をかけられるようにしている。この装置ではアノードイオン水を基板２０の表面および裏面ともにかけられるようになっている。
【００３０】
ｌ）その後、ＤＨＦ（希フッ酸）を基板２０にかけ、酸化膜の除去を行なう。これにより、Ｓｉ面においてもＣｕ付着が１×１０１１atoms/cm２以下になる。
本ポリッシング装置においては、基板２０にイオン水をかけた後、すぐにＤＨＦをかけることが可能なように洗浄機７ｂにはイオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂ、ＤＨＦ供給ノズル２６ａ，２６ｂが並置される。
【００３１】
ｍ）酸化膜の除去の後、ロボット４ｂは洗浄機７ｂから基板２０を受け取り反転機６に搬送すると、反転機６は基板２０を反転させる。
ｎ）ロボット４ａにより基板２０を反転機６から受け取り、洗浄機８ａまたは８ｂに基板２０を搬送する。
ｏ）その後、基板２０をスピンドライにより乾燥させた後、ロボット４ａにより基板２０を洗浄機８ａまたは８ｂから受け取り、カセット２ａまたは２ｂに戻す。
【００３２】
上記のシステムはＣｕの研磨を１次，２次に分けて行なうものである。しかし、今後加工能率を考え、一つのテーブルで研磨を行なうスラリー（研磨砥液）が開発された場合は、上記のａ）〜ｏ）のうちｄ）〜ｇ）の工程が省かれる。
本ポリッシング装置は、その場合を想定し、研磨ユニット１ａ，１ｂのシリーズ運転ばかりでなく、バラレル運転できるようになっている。その場合は、特にソフトの入れ替えを行なうのでなく、操作画面のスイッチで切り替えられる。パラレル運転の処理フローは以下のとおりである。
【００３３】
基板２０が、カセット２ａ又は２ｂ→反転機５→研磨ユニット１ａ→洗浄機７ａ→反転機６→洗浄機８ａ→カセット２ａ又は２ｂと移動する流れと、基板２０がカセット２ａ又は２ｂ→反転機５→研磨ユニット１ｂ→洗浄機７ｂ→反転機６→洗浄機８ｂ→カセット２ａ又は２ｂと移動する流れの２系列あることになる。反転機５，６は、シリーズ処理の場合と同様に、研磨前のドライな基板を扱うものと、研磨後のウエットな基板を扱うものと使い分けるが、洗浄機は搬送ラインの両側のいずれを用いてもよい。パラレル処理においては、研磨ユニット１ａ，１ｂにおける研磨条件は同一であり、洗浄機７ａ，７ｂにおける洗浄条件は同一であり、洗浄機８ａ，８ｂにおける洗浄条件は同一である。洗浄機８ａ，８ｂにおいて、基板２０は洗浄およびスピン乾燥された後、カセット２ａ又は２ｂへ戻される。
【００３４】
本ポリッシング装置は、装置全体が排気ダクトを有したハウジング内に収容されており、処理前のドライな基板を装置内に搬入し、研磨及び洗浄・乾燥後のドライな基板を装置外に搬出できる。すなわち、Ｃｕ層を有した半導体ウエハ等の基板のドライイン・ドライアウトが達成できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板上に形成されたＣｕ膜を研磨したときに安定した膜質を得ることができる。そして、研磨後の基板もＣｕ汚染されることなくカセットに戻すことができる。
またイオン水は、他の薬液を使用するよりも廃液が非常に清浄であり、特に特別の処理を行なう必要がないので、廃液処理の設備の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ポリッシング装置を模式的に示す平面図である。
【図２】 ポリッシング装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示す研磨ユニットの詳細を示す断面図である。
【図４】 ポリッシング装置における洗浄機の構造を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 研磨ユニット
２ａ，２ｂ カセット
３ 走行レール
４ａ，４ｂ 搬送ロボット
５，６ 反転機
７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ 洗浄機
９ ターンテーブル
９ａ 液体入口
９ｂ 液体出口
１０ トップリングヘッド
１１ ドレッシングヘッド
１２ プッシャー
１３ トップリング
１４ 研磨布
１５ 砥液供給ノズル
１６ ガイドリング
１７ 枠体
１７ａ とい
１８ ドレッシング部材
１９ ドレッシングツール
２０ 基板
２１ ドレッシング液供給ノズル
２３ 基板回転用ころ
２４ａ，２４ｂ ＰＶＡスポンジ
２５ａ，２５ｂ イオン水供給ノズル
２６ 超音波発振子
２６ａ，２６ｂ ＤＨＦ供給ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明はポリッシング方法に係り、特に半導体ウエハ等の基板上に形成されたＣｕ膜を化学機械的に研磨した後に洗浄するポリッシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板上に配線回路を形成するためには、基板面上にスパッタリング等を用いて導体の成膜を行った後、さらにレジスト等のパターンマスクを用いたケミカルドライエッチングにより膜の不要部分を除去していた。
【０００３】
配線回路を形成するための材料としては、一般にアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が用いられていた。しかしながら、半導体の集積度が高くなるにつれて配線が細くなり、電流密度が増加して熱応力や温度上昇を生じる。これはストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーションによってＡｌ等が薄膜化するに従いさらに顕著となり、ついには断線或いは短絡等のおそれが生じる。
【０００４】
そこで、通電による過度の発熱を避けるため、より導電性の高い銅などの材料を配線形成に採用することが要求されている。しかしながら、銅又はその合金などの配線材料はドライエッチングが難しく、基板全面に成膜してからパターンを形成する上記の方法の採用は困難になってきた。そこで、予め所定パターンの配線用の溝を形成しておき、その中に銅又はその合金を充填する工程が考えられる。これによれば、膜をエッチングにより除去する工程は不要で、表面段差を取り除くための研磨工程を行えばよい。また、多層回路の上下を連絡する配線孔と呼ばれる部分も同時に形成することができる利点がある。
【０００５】
しかしながら、このような配線溝或いは配線孔の形状は、配線幅が微細化するに伴いかなりの高アスペクト比（深さと直径又は幅の比）となり、スパッタリング成膜では均一な金属の充填が困難であった。また、種々の材料の成膜手段として気相成長（ＣＶＤ）法が用いられるが、銅又はその合金では、適当な気体原料を準備することが困難であり、また、有機原料を採用する場合には、これから堆積膜中へ炭素（Ｃ）が混入してマイグレーション性が上がるという問題点があった。
【０００６】
そこで、基板をめっき液中に浸漬させて例えば銅（Ｃｕ）の無電解又は電解めっきを行ない、その後表面の不要部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）により除去する方法が提案されている。斯かるめっきによる成膜では、高アスペクト比の配線溝を均一に高導電率の金属で充填することが可能となる。前記ＣＭＰプロセスは、ターンテーブル上に貼設された研磨クロスにトップリングによって保持された半導体ウエハを押圧し、同時に砥粒を含有した研磨砥液を供給しつつ、半導体ウエハ上のＣｕ層を研磨するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＣＭＰプロセスによるＣｕの研磨直後は、Ｃｕ表面の活性が高く酸化しやすい状態になっていることが多い。これを自然に放置していると自然酸化膜ができるが、その膜はある意味で成り行きまかせで、ムラ（不均一）になり易く、また、膜質も粗雑であり、そのまま放置していると酸化が進行していく。特に、上述したように半導体ウエハに形成するデバイスの配線材料に使用する場合、電気特性が変わり、製品品質上問題になる場合がある。
また、被研磨物である半導体ウエハの裏面に関しても、研磨中に研磨砥液やバイプロダクト（副生物）が回り込み付着し、それがクリーンルーム内を汚染する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の欠点を除去するため、Ｃｕ層を有した半導体ウエハ等の基板を研磨した後のＣｕ表面の性状を制御することができるとともに、被研磨面の裏面の性状をも制御することができるポリッシング方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明のポリッシング方法は、基板を保持するトップリングと研磨面を有したターンテーブルとを備えたポリッシング装置により、基板上にＣｕ層を有する半導体デバイスを形成した面を前記研磨面に摺接させて研磨するポリッシング方法において、研磨後の基板にイオン水を供給してＣｕの酸化膜を形成し、ＤＨＦ（希フッ酸）で前記酸化膜を除去しつつ基板の表裏面を洗浄することを特徴とするものである。
【００１２】
上述した本発明によれば、半導体デバイスを有した基板のＣｕ層を研磨した後に、基板の表面（Ｃｕ層がある面）および裏面をアノードイオン水等のイオン水で洗浄する。
前記イオン水は純水又は純水に電解質を添加したものを電気分解することにより得られる。イオン水には酸化性の強いアノードイオン水と還元性の強いカソードイオン水とがあり、研磨後のＣｕ表面を酸化するためにはアノードイオン水が好適に使用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、ポリッシング装置を説明する図であり、図１は平面図、図２は斜視図である。この装置は、全体が長方形をなす床上のスペースの一端側に一対の研磨ユニット１ａ，１ｂが左右に対向して配置され、他端側にそれぞれ基板収納用カセット２ａ，２ｂを載置する一対のロード・アンロードユニットが配置されている。そして、研磨ユニットとロード・アンロードユニットを結ぶ線上に走行レール３が敷設され、このレール上に搬送ロボット４ａ，４ｂが２台配置されて、搬送ラインが形成されている。搬送ラインの両側に、それぞれ１台の反転機５，６とこれの両隣の２台の洗浄機７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが配置されている。
【００１４】
２基の研磨ユニット１ａ，１ｂは、基本的に同一の仕様の装置が搬送ラインに対称に配置されており、それぞれ、上面に研磨布を貼付したターンテーブル９と、基板を真空吸着により保持してターンテーブル面に押し付けるトップリングヘッド１０と、研磨布の目立てを行なうドレッシングヘッド１１とを備えている。
【００１５】
図３は、研磨ユニット１ａ又は１ｂの詳細を示す断面図である。
図３に示すように、トップリングヘッド１０は、ターンテーブル９の上方に位置し、半導体ウエハからなる基板２０を保持しつつターンテーブル９に押しつけるトップリング１３を具備している。前記ターンテーブル９はモータ（図示せず）に連結されており、矢印Ａで示すようにその軸心の回わりに回転可能になっている。またターンテーブル９の上面には、研磨面を構成する研磨布１４が貼設されている。
【００１６】
基板上に形成されたＣｕの研磨では、スラリー（研磨砥液）によっては発熱する場合があり、その反応熱によってＣｕの研磨の際に化学的研磨の要素が促進され、ポリッシュレート（研磨速度）が変化していく。この問題を回避するため、本発明においては、ターンテーブル９にセラミックテーブル等の熱伝導性のよい材料を用い、ポリッシュレートの安定を図るように工夫している。
このセラミックの材質は、アルミナセラミックやＳｉＣが適当であり、熱伝導率として０．０７cal／(cm×sec×℃）以上の材料が適当である。またセラミックテーブル（ターンテーブル９）にはテーブル温度を調節するための液体を流出入させる液体入口９ａと液体出口９ｂとが設けられている。
【００１７】
トップリング１３は、モータおよび昇降シリンダ（図示せず）に連結されている。これによって、トップリング１３は矢印Ｂ，Ｃで示すように昇降可能かつその軸心を中心に回転可能になっており、基板２０を研磨布１４に対して任意の圧力で押圧することができるようになっている。また基板２０はトップリング１３の下端面に真空等によって吸着されるようになっている。なお、トップリング１３の下部外周部には、基板２０の外れ止めを行なうガイドリング１６が設けられている。
【００１８】
また、ターンテーブル９の上方には砥液供給ノズル１５が設置されており、砥液供給ノズル１５によってターンテーブル９に張り付けられた研磨布１４上に研磨砥液が供給されるようになっている。またターンテーブル９の周囲には、砥液と水を回収する枠体１７が設けられ、枠体１７の下部にはとい１７ａが形成されている。
【００１９】
ドレッシングヘッド１１はドレッシング部材１８を有している。ドレッシング部材１８は、研磨布１４上のトップリング１３の位置の反対側にあり、研磨布１４のドレッシングを行なうことができるように構成されている。研磨布１４には、ドレッシングに使用するドレッシング液、たとえば水がテーブル上に伸びたドレッシング液供給ノズル２１から供給されるようになっている。ドレッシング部材１８は昇降用のシリンダと回転用のモータに連結されており、矢印Ｄ，Ｅで示すように昇降可能かつその軸心を中心に回転可能になっている。ドレッシング部材１８はトップリング１３とほぼ同径の円盤状であり、その下面にドレッシングツール１９を保持している。砥液供給ノズル１５およびドレッシング液供給ノズル２１はターンテーブル上面の回転中心付近にまで伸び、研磨布１４上の所定位置に砥液および水をそれぞれ供給する。
【００２０】
トップリング１３に保持された基板２０を研磨布１４上に押圧し、ターンテーブル９およびトップリング１３を回転させることにより、基板２０の下面（被研磨面）が研磨布１４と擦り合わされる。この時、同時に研磨布１４上に砥液供給ノズル１５から砥液を供給することにより、基板２０の被研磨面は、砥液中の砥粒の機械的研磨作用と砥液の液体成分であるアルカリによる化学的研磨作用との複合作用によってポリッシングされる。ポリッシングに使用された砥液はターンテーブル９の遠心力によってターンテーブル外へ飛散し、枠体１７の下部のとい１７ａで回収される。
【００２１】
基板２０の所定の研磨量を研磨した時点でポリッシングを終了する。このポリッシングが終了した時点では、ポリッシングによって研磨布の特性が変化し、次に行なうポリッシングの研磨性能が劣化するので、ドレッシングツール１９により研磨布のドレッシングを行なう。
図１に示すように、研磨ユニット１ａ，１ｂは、それぞれの搬送ライン側に、基板をトップリング１３との間で授受するプッシャー１２を備えている。トップリング１３は水平面内で旋回可能とされ、プッシャー１２は上下動可能となっている。
【００２２】
図４は、洗浄機７ａ，７ｂの構造を示す概略側面図である。図示するように、洗浄機７ａ，７ｂは、基板２０のエッジを把持して基板２０を水平面内で回転させるための複数の基板回転用ころ２３と、基板２０の表裏面に接触して基板２０の表裏面をスクラブ洗浄するロール状のＰＶＡスポンジ２４ａ，２４ｂと、基板２０の上下方に設置されたイオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂおよびＤＨＦ供給ノズル２６ａ，２６ｂとを備えている。イオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂの経路には、超音波発振子２６が設けられている。イオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂはアノードイオン水を基板に供給し、ＤＨＦ供給ノズル２６ａ，２６ｂはＤＨＦ（希フッ酸）を基板に供給する。また超音波発振子２６はアノードイオン水に超音波エネルギを付与し、メガソニックアノードイオン水を生成する。なおイオン水はイオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂの可能な限り近傍で生成されることがイオン水の寿命（濃度変化）の関係上望ましい。更に必要な場合には図示しないイオン水のｐＨ、イオン濃度等の性状値をモニタ／制御する測定器／制御機構をイオン水生成器に取り付けることが望ましい。
【００２３】
一方、カセット側の洗浄機８ａ，８ｂは、基板２０のエッジを把持して水平面内で回転させながら上述の純水又はアノードイオン水及び／又はメガソニックイオン水を供給する形式の洗浄機である。洗浄機８ａ，８ｂは、遠心脱水（スピン）して乾燥させる乾燥機としての機能をも持つ。洗浄機７ａ，７ｂにおいて、処理後の基板２０の１次洗浄を行なうことができ、洗浄機８ａ，８ｂにおいて１次洗浄後の基板２０の２次洗浄を行なうことができるようになっている。ここで各々の洗浄機、反転機でのイオン水の金属表面供給の目的は金属の酸化膜を形成することである。またＤＨＦの金属表面への供給目的は金属酸化膜を溶かし、除去することである。イオン水、ＤＨＦをその目的に応じた装置箇所・タイミングで供給することで性状の良い、つまり均一な酸化膜を有する金属材表面が得られる。
【００２４】
ロボット４ａ，４ｂは、例えばレール３上を走行する台車の上部に水平面内で屈折自在に関節アームが設けられているもので、それぞれ上下に２つの把持部を、ドライフィンガーとウエットフィンガーとして使い分ける形式となっている。この実施の形態ではロボットを２基使用しているので、基本的に、第１ロボット４ａは、反転機５，６よりカセット側の領域を、第２ロボット４ｂは反転機５，６より研磨ユニット側の領域を受け持つ。
【００２５】
反転機５，６は、この実施の形態では、カセットの収納方式やロボットの把持機構との関係で必要であるが、常に基板の研磨面が下向きの状態で移送されるような場合には必要ではない。また、ロボットに反転機能を持たせるような構造の場合も必要ではない。この実施の形態では、２つの反転機５，６をドライな基板を扱うものと、ウエットな基板を扱うものと使い分けている。また、反転機５，６部にも純水又はアノードイオン水を供給するノズルが存在し、処理工程の必要に応じて基板２０に供給できる構造としてもよい。
【００２６】
次に、上述のように構成されたポリッシング装置の全体の動作を説明する。
ポリッシング前の半導体ウエハである基板２０はウエハカセット２ａ，２ｂにストックされており、装置内の全ての処理条件がインプットされた後、装置は自動運転を開始する。
自動運転の処理フローは、以下のとおりである。
ａ）研磨される基板２０をカセット２ａ，２ｂにセットし、ロード・アンロードユニットに載せる。
ｂ）ロボット４ａはカセット２ａ（又は２ｂ）から基板２０を取り出し反転機５に搬送すると、反転機５は基板２０を反転させ研磨表面を下側にする。
ｃ）ロボット４ｂは反転機５から基板２０を受け取り、研磨ユニット１ａのプッシャー１２に基板２０を載せる。
ｄ）研磨ユニット１ａのトップリング１３は基板２０を吸着し、基板２０の１次研磨を行なう。この時、基本的には基板２０上に形成されたＣｕ層のみを研磨する。
また、１次研磨はＣｕ層のみの研磨で下のバリア層をストッパーとして用いる場合がスラリー（研磨砥液）によっては考えられる。この場合、バリア層が表面にでた時点でのインサィチュ（in situ）の検出が必要で、その手段としては、テーブルの電流値、トップリングに搭載したうず電流センサー、もしくは加速度センサーやテーブル表面を計測する温度センサー等を装置に組み込んでいる。
【００２７】
ｅ）研磨終了後、研磨ユニット１ａのトップリング１３に保持された基板２０をプッシャー１２に戻し、ロボット４ｂにより基板２０をプッシャー１２から受け取り、洗浄機７ａに搬送する。
ｆ）洗浄機７ａにおいて基板２０の表面および裏面をＰＶＡスポンジ２４ａ，２４ｂでスクラブ洗浄を行なう。この洗浄機７ａでは、基本的には純水のみのスクラブ洗浄を行なう。基板２０の表面と裏面をほぼ同時に洗浄を行い、１次研磨の際に付着したスラリーを洗い落とす。このとき、スラリーによっては、イオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂからアノードイオン水やカソードイオン水を基板２０に供給してもよい。また、図示しないノズルから界面活性剤、アンモニア、クエン酸等の薬液を供給してもよい。
ｇ）洗浄終了後、ロボット４ｂは洗浄機７ａから基板２０を受け取り、研磨ユニット１ｂのプッシャー１２に基板２０を移送する。
ｈ）研磨ユニット１ｂのトップリング１３により基板２０を吸着し、基板２０の２次研磨を行なう。
Ｃｕの２次研磨では、バリア層を研磨する場合が多い。この研磨も化学的研磨の要素の安定を得るため、セラミックテーブルを用いる。
また、研磨の終点の検出も上記ｄ）の手段を用いる。
本発明の処理フローでは、次工程の洗浄装置でアノードイオン水により酸化させる方法をとっているが、酸化剤の種類によっては、この２次研磨工程でスラリー（研磨砥液）の次に酸化剤、例えばアノードイオン水を投入してＣｕ表面を強制酸化させてもよい。この場合には、研磨部である研磨ユニット１ｂに、図４に示すイオン水供給ノズルを設置する。
【００２８】
ｉ）研磨終了後、研磨ユニット１ｂのトップリング１３により基板２０をプッシャー１２まで移動させた後、ロボット４ｂにより基板２０をプッシャー１２から受け取る。なお基板２０がプッシャー１２上で待機しているとき、プッシャー１２上で基板２０にアノードイオン水をかけてもよい。
ｊ）ロボット４ｂにより基板２０を洗浄機７ｂに搬送し、洗浄機７ｂにより基板２０の表面および裏面をスクラブ洗浄する。
この場合、まず最初に、ＰＶＡスポンジ２４ａ，２４ｂによりスラリー（研磨砥液）の除去を基板２０の表面および裏面ともに行なう。この時、純水を供給してもよいが、洗浄時間を短縮させるためアノードイオン水をスポンジの外側もしくは内側から供給してもよい。
【００２９】
ｋ）純水を供給した場合又は供給しない場合のいずれの場合にも、次に、イオン水ノズル２５ａ，２５ｂからアノードイオン水を基板２０の表面および裏面に供給し、Ｃｕ表面の酸化処理を行なう。このとき、アノードイオン水に超音波発振子２６によって超音波を加えたメガソニックアノードイオン水を用いると、よい膜質のＣｕ酸化膜が得られる。
また、研磨後なるべく早く酸化処理を行なうのがよいため、本ポリッシング装置では、研磨後５分以内に基板にイオン水をかけられるようにしている。この装置ではアノードイオン水を基板２０の表面および裏面ともにかけられるようになっている。
【００３０】
ｌ）その後、ＤＨＦ（希フッ酸）を基板２０にかけ、酸化膜の除去を行なう。これにより、Ｓｉ面においてもＣｕ付着が１×１０１１atoms/cm２以下になる。
本ポリッシング装置においては、基板２０にイオン水をかけた後、すぐにＤＨＦをかけることが可能なように洗浄機７ｂにはイオン水供給ノズル２５ａ，２５ｂ、ＤＨＦ供給ノズル２６ａ，２６ｂが並置される。
【００３１】
ｍ）酸化膜の除去の後、ロボット４ｂは洗浄機７ｂから基板２０を受け取り反転機６に搬送すると、反転機６は基板２０を反転させる。
ｎ）ロボット４ａにより基板２０を反転機６から受け取り、洗浄機８ａまたは８ｂに基板２０を搬送する。
ｏ）その後、基板２０をスピンドライにより乾燥させた後、ロボット４ａにより基板２０を洗浄機８ａまたは８ｂから受け取り、カセット２ａまたは２ｂに戻す。
【００３２】
上記のシステムはＣｕの研磨を１次，２次に分けて行なうものである。しかし、今後加工能率を考え、一つのテーブルで研磨を行なうスラリー（研磨砥液）が開発された場合は、上記のａ）〜ｏ）のうちｄ）〜ｇ）の工程が省かれる。
本ポリッシング装置は、その場合を想定し、研磨ユニット１ａ，１ｂのシリーズ運転ばかりでなく、バラレル運転できるようになっている。その場合は、特にソフトの入れ替えを行なうのでなく、操作画面のスイッチで切り替えられる。パラレル運転の処理フローは以下のとおりである。
【００３３】
基板２０が、カセット２ａ又は２ｂ→反転機５→研磨ユニット１ａ→洗浄機７ａ→反転機６→洗浄機８ａ→カセット２ａ又は２ｂと移動する流れと、基板２０がカセット２ａ又は２ｂ→反転機５→研磨ユニット１ｂ→洗浄機７ｂ→反転機６→洗浄機８ｂ→カセット２ａ又は２ｂと移動する流れの２系列あることになる。反転機５，６は、シリーズ処理の場合と同様に、研磨前のドライな基板を扱うものと、研磨後のウエットな基板を扱うものと使い分けるが、洗浄機は搬送ラインの両側のいずれを用いてもよい。パラレル処理においては、研磨ユニット１ａ，１ｂにおける研磨条件は同一であり、洗浄機７ａ，７ｂにおける洗浄条件は同一であり、洗浄機８ａ，８ｂにおける洗浄条件は同一である。洗浄機８ａ，８ｂにおいて、基板２０は洗浄およびスピン乾燥された後、カセット２ａ又は２ｂへ戻される。
【００３４】
本ポリッシング装置は、装置全体が排気ダクトを有したハウジング内に収容されており、処理前のドライな基板を装置内に搬入し、研磨及び洗浄・乾燥後のドライな基板を装置外に搬出できる。すなわち、Ｃｕ層を有した半導体ウエハ等の基板のドライイン・ドライアウトが達成できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板上に形成されたＣｕ膜を研磨したときに安定した膜質を得ることができる。そして、研磨後の基板もＣｕ汚染されることなくカセットに戻すことができる。
またイオン水は、他の薬液を使用するよりも廃液が非常に清浄であり、特に特別の処理を行なう必要がないので、廃液処理の設備の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ポリッシング装置を模式的に示す平面図である。
【図２】 ポリッシング装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示す研磨ユニットの詳細を示す断面図である。
【図４】 ポリッシング装置における洗浄機の構造を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 研磨ユニット
２ａ，２ｂ カセット
３ 走行レール
４ａ，４ｂ 搬送ロボット
５，６ 反転機
７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ 洗浄機
９ ターンテーブル
９ａ 液体入口
９ｂ 液体出口
１０ トップリングヘッド
１１ ドレッシングヘッド
１２ プッシャー
１３ トップリング
１４ 研磨布
１５ 砥液供給ノズル
１６ ガイドリング
１７ 枠体
１７ａ とい
１８ ドレッシング部材
１９ ドレッシングツール
２０ 基板
２１ ドレッシング液供給ノズル
２３ 基板回転用ころ
２４ａ，２４ｂ ＰＶＡスポンジ
２５ａ，２５ｂ イオン水供給ノズル
２６ 超音波発振子
２６ａ，２６ｂ ＤＨＦ供給ノズル
Claims (1)
- 基板を保持するトップリングと研磨面を有したターンテーブルとを備えたポリッシング装置により、基板上にＣｕ層を有する半導体デバイスを形成した面を前記研磨面に摺接させて研磨するポリッシング方法において、
研磨後の基板にイオン水を供給してＣｕの酸化膜を形成し、ＤＨＦ（希フッ酸）で前記酸化膜を除去しつつ基板の表裏面を洗浄することを特徴とするポリッシング方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112599A JP4127926B2 (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | ポリッシング方法 |
| KR1020000018108A KR100696732B1 (ko) | 1999-04-08 | 2000-04-07 | 폴리싱방법 및 폴리싱장치 |
| US09/545,504 US6667238B1 (en) | 1999-04-08 | 2000-04-07 | Polishing method and apparatus |
| DE60021149T DE60021149T2 (de) | 1999-04-08 | 2000-04-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Polieren |
| EP00107147A EP1074343B1 (en) | 1999-04-08 | 2000-04-10 | Polishing method and apparatus |
| US10/694,047 US7101259B2 (en) | 1999-04-08 | 2003-10-28 | Polishing method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10112599A JP4127926B2 (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | ポリッシング方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294524A JP2000294524A (ja) | 2000-10-20 |
| JP2000294524A5 JP2000294524A5 (ja) | 2004-12-02 |
| JP4127926B2 true JP4127926B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=14292367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10112599A Expired - Fee Related JP4127926B2 (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | ポリッシング方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6667238B1 (ja) |
| EP (1) | EP1074343B1 (ja) |
| JP (1) | JP4127926B2 (ja) |
| KR (1) | KR100696732B1 (ja) |
| DE (1) | DE60021149T2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7342496B2 (en) * | 2000-01-24 | 2008-03-11 | Nextreme Llc | RF-enabled pallet |
| US20020023715A1 (en) * | 2000-05-26 | 2002-02-28 | Norio Kimura | Substrate polishing apparatus and substrate polishing mehod |
| US6722943B2 (en) * | 2001-08-24 | 2004-04-20 | Micron Technology, Inc. | Planarizing machines and methods for dispensing planarizing solutions in the processing of microelectronic workpieces |
| JP4803625B2 (ja) * | 2001-09-04 | 2011-10-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP4057803B2 (ja) | 2001-09-11 | 2008-03-05 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| KR20020041364A (ko) * | 2002-04-03 | 2002-06-01 | (주)영원테크 | 액정유리기판의 이물질 제거 및 세정장치 |
| JP4197103B2 (ja) * | 2002-04-15 | 2008-12-17 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置 |
| US6884152B2 (en) | 2003-02-11 | 2005-04-26 | Micron Technology, Inc. | Apparatuses and methods for conditioning polishing pads used in polishing micro-device workpieces |
| US20040248405A1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-09 | Akira Fukunaga | Method of and apparatus for manufacturing semiconductor device |
| US20050048768A1 (en) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Hiroaki Inoue | Apparatus and method for forming interconnects |
| JP3917578B2 (ja) | 2003-10-30 | 2007-05-23 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
| WO2006001156A1 (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-05 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Ｓｏｉウエーハの評価方法 |
| US7156947B2 (en) * | 2004-06-30 | 2007-01-02 | Intel Corporation | Energy enhanced surface planarization |
| JP2007160496A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-28 | Shinshu Univ | ワーク研磨装置およびワーク研磨方法 |
| US20070286941A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-13 | Bin Huang | Surface treatment of a polymeric stent |
| US7998524B2 (en) | 2007-12-10 | 2011-08-16 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Methods to improve adhesion of polymer coatings over stents |
| CN103223637B (zh) * | 2013-04-28 | 2016-06-01 | 上海华力微电子有限公司 | 化学机械研磨设备 |
| US9966281B2 (en) * | 2013-11-15 | 2018-05-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Methods and systems for chemical mechanical polish cleaning |
| KR20150075357A (ko) * | 2013-12-25 | 2015-07-03 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치 |
| CN110587387A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-12-20 | 南昌大学 | 一种超声电化学机械抛光蓝宝石衬底材料的装置 |
| CN112676949A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-20 | 杭州波蕊机电设备有限公司 | 一种节能环保的集成电路板覆铜板面刮磨装置 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6274487A (ja) | 1985-09-27 | 1987-04-06 | Showa Koki Kk | 水中のケイ酸を除去する方法 |
| JPS6490088A (en) | 1987-09-30 | 1989-04-05 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Production of water containing h+ ion |
| JPH03136329A (ja) | 1989-10-23 | 1991-06-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン基板表面の清浄化方法 |
| JP2859081B2 (ja) | 1993-01-08 | 1999-02-17 | 日本電気株式会社 | ウェット処理方法及び処理装置 |
| JP2743823B2 (ja) * | 1994-03-25 | 1998-04-22 | 日本電気株式会社 | 半導体基板のウエット処理方法 |
| JPH08126873A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-21 | Nec Corp | 電子部品等の洗浄方法及び装置 |
| US5996594A (en) * | 1994-11-30 | 1999-12-07 | Texas Instruments Incorporated | Post-chemical mechanical planarization clean-up process using post-polish scrubbing |
| JP3311203B2 (ja) * | 1995-06-13 | 2002-08-05 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置、半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法 |
| JPH09186116A (ja) * | 1995-12-27 | 1997-07-15 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
| JP3850924B2 (ja) | 1996-02-15 | 2006-11-29 | 財団法人国際科学振興財団 | 化学機械研磨装置及び化学機械研磨方法 |
| US5904611A (en) | 1996-05-10 | 1999-05-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Precision polishing apparatus |
| US6082373A (en) * | 1996-07-05 | 2000-07-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cleaning method |
| KR19980018019A (ko) * | 1996-08-07 | 1998-06-05 | 다다히로 오미 | 화학기계연마장치 및 화학기계연마방법 |
| JP3677129B2 (ja) | 1996-09-28 | 2005-07-27 | 株式会社東芝 | 電解イオン水による洗浄方法 |
| JP3286539B2 (ja) * | 1996-10-30 | 2002-05-27 | 信越半導体株式会社 | 洗浄装置および洗浄方法 |
| JP3455035B2 (ja) * | 1996-11-14 | 2003-10-06 | 株式会社東芝 | 電解イオン水生成装置及び半導体製造装置 |
| JP3225273B2 (ja) | 1997-03-26 | 2001-11-05 | 株式会社スーパーシリコン研究所 | ウエハ基板の総合研磨装置 |
| JP3231659B2 (ja) * | 1997-04-28 | 2001-11-26 | 日本電気株式会社 | 自動研磨装置 |
| JPH10321572A (ja) * | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Toshiba Corp | 半導体ウェーハの両面洗浄装置及び半導体ウェーハのポリッシング方法 |
| JPH10314686A (ja) | 1997-05-16 | 1998-12-02 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板洗浄方法および基板洗浄装置 |
| US6071816A (en) * | 1997-08-29 | 2000-06-06 | Motorola, Inc. | Method of chemical mechanical planarization using a water rinse to prevent particle contamination |
| JP3371775B2 (ja) | 1997-10-31 | 2003-01-27 | 株式会社日立製作所 | 研磨方法 |
| JP3701126B2 (ja) * | 1998-09-01 | 2005-09-28 | 株式会社荏原製作所 | 基板の洗浄方法及び研磨装置 |
-
1999
- 1999-04-08 JP JP10112599A patent/JP4127926B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-07 US US09/545,504 patent/US6667238B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-07 KR KR1020000018108A patent/KR100696732B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-04-10 EP EP00107147A patent/EP1074343B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-10 DE DE60021149T patent/DE60021149T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-10-28 US US10/694,047 patent/US7101259B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1074343B1 (en) | 2005-07-06 |
| US6667238B1 (en) | 2003-12-23 |
| US20040087258A1 (en) | 2004-05-06 |
| EP1074343A1 (en) | 2001-02-07 |
| DE60021149T2 (de) | 2006-04-27 |
| US7101259B2 (en) | 2006-09-05 |
| JP2000294524A (ja) | 2000-10-20 |
| KR100696732B1 (ko) | 2007-03-20 |
| DE60021149D1 (de) | 2005-08-11 |
| KR20010006964A (ko) | 2001-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4127926B2 (ja) | ポリッシング方法 | |
| KR100804715B1 (ko) | 반도체기판회전유지장치 및 반도체기판처리장치 | |
| JP5248671B2 (ja) | 平坦化方法 | |
| US20010024691A1 (en) | Semiconductor substrate processing apparatus and method | |
| JP3979464B2 (ja) | 無電解めっき前処理装置及び方法 | |
| JP2003115474A (ja) | 基板処理装置及び方法 | |
| JP2008013851A (ja) | 回転保持装置及び半導体基板処理装置 | |
| JP3854083B2 (ja) | 半導体基板製造装置 | |
| JP2007123523A (ja) | 研磨方法及び研磨装置、並びに電解研磨装置 | |
| JP2003049280A (ja) | 無電解めっき液及び半導体装置 | |
| JP3916846B2 (ja) | 基板研磨装置及び基板研磨方法 | |
| KR100543928B1 (ko) | 반도체 웨이퍼의 세정 방법 및 장치 | |
| JP2010087338A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 | |
| JP2003306793A (ja) | めっき装置及び方法 | |
| JP2008524434A (ja) | 平坦化方法及び平坦化装置 | |
| JP2006339665A (ja) | 半導体基板製造装置 | |
| JP2001345293A (ja) | 化学機械研磨方法及び化学機械研磨装置 | |
| JP2004353014A (ja) | めっき装置及びめっき方法 | |
| JP6431159B2 (ja) | 基板洗浄装置 | |
| JP2005150468A (ja) | 基板乾燥装置及び基板研磨装置 | |
| JP2004360028A (ja) | めっき装置 | |
| KR20060130321A (ko) | 화학적 기계적 연마장비 | |
| JP2004360026A (ja) | めっき装置及びめっき方法 | |
| JP2004360027A (ja) | めっき装置及びめっき液保持方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031211 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20031211 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050609 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050614 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050812 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060207 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060407 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060606 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060705 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060719 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060721 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060818 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20061006 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080326 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080513 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120523 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130523 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140523 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |