JP4243154B2 - Slurry supply method - Google Patents
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Description
本発明は半導体基板を研磨するためのスラリーを供給するスラリー供給装置およびスラリー供給方法に関するものである。 The present invention relates to a slurry supply apparatus and a slurry supply method for supplying a slurry for polishing a semiconductor substrate.
従来のスラリー供給装置では、スラリー供給装置におけるスラリーのタンク内残量を液面センサーの液面検出により管理し、その検出結果を基にスラリーの補充、補充停止を行っていた(例えば、特許文献1)。液面センサーによる液面検出結果に基づくスラリー補充シーケンスの場合、スラリー補充用の液面センサーまで液面が到達する前に、化学機械的研磨装置への供給を一定時間以上(例えば15分)停止した時、スラリー補充する場合の液面停止位置から、現液面停止位置との間のタンク内壁でスラリーの乾燥、凝集が発生する。
従来のスラリー供給装置では、スラリーの雰囲気がクリーンルーム内に拡散することを防止するため、スラリー供給装置の筐体排気を行っている。排気された空気の体積分はクリーンルーム内の乾燥(約40%)した空気を取り込むため、スラリー供給装置の筐体内の雰囲気は常に乾燥している。 In the conventional slurry supply apparatus, the casing of the slurry supply apparatus is exhausted to prevent the slurry atmosphere from diffusing into the clean room. Since the volume of the exhausted air takes in dry air (about 40%) in the clean room, the atmosphere in the casing of the slurry supply device is always dry.
スラリーの液面が下降した際に乾燥したタンク外気(スラリー供給装置の筐体内雰囲気)をタンク内へ取り込んでおり、液面センサーによるスラリー補充シーケンスの場合、スラリー補充用の液面センサーまで液面が到達する前に、化学機械的研磨装置への供給を一定時間以上(例えば15分)停止した時、スラリー補充停止の液面位置から、現停止液面位置との間のタンク内壁でスラリーの乾燥、凝集が発生することが判明した。 When the liquid level of the slurry is lowered, the outside air of the tank (atmosphere inside the case of the slurry supply device) is taken into the tank, and in the case of the slurry replenishment sequence by the liquid level sensor, the liquid level up to the liquid level sensor for slurry replenishment When the supply to the chemical mechanical polishing apparatus is stopped for a certain period of time (for example, 15 minutes) before the time reaches, the tank inner wall between the liquid level at which slurry replenishment is stopped and the current liquid level is stopped. It was found that drying and aggregation occurred.
一定時間以上停止した後、スラリーが補充されるとタンク内壁で乾燥、凝集したスラリーが補充したスラリーに混入するため、化学機械的研磨において研磨されたウエハの表面にスクラッチを発生させる。 When the slurry is replenished after being stopped for a certain time or longer, the dried and agglomerated slurry is mixed with the replenished slurry on the inner wall of the tank, so that scratches are generated on the surface of the polished wafer in chemical mechanical polishing.
そこで本発明では、タンク内においてスラリーが乾燥、凝集、沈殿、固形分濃度変化を起こさない供給装置および方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a supply apparatus and method in which slurry does not dry, aggregate, precipitate, or change in solid content concentration in a tank.
上記目的を達成するために本発明のスラリー供給方法は、化学機械的研磨を行うためのスラリーを貯蔵し、外気の流通が可能な程度の密閉度を有するタンクを備えたスラリー供給装置からスラリーを供給するスラリー供給方法であって、前記タンク内の前記スラリーの液面が、前記スラリーの補充を停止すべき位置から下降した後、前記タンクの内壁における前記スラリーが乾燥・凝集する前までの一定時間が経過したときに、前記タンク内にスラリーを補充するように、時限装置を用いて前記スラリーの補充を管理する工程を備えている。 Slurry supply method of the present invention in order to achieve the above object, stores the slurry for performing chemical mechanical polishing, the slurry from the slurry supply apparatus having a tank with a sealing level enough to be outside air distribution a slurry supply method for supplying the liquid surface of the slurry in the tank is, after descending from the position to stop the replenishment of the slurry, fixed up before the slurry on the inner wall of the tank is dried and agglomerated A step of managing the replenishment of the slurry using a timing device is provided so that the slurry is replenished into the tank when time elapses .
また、本発明のスラリー供給方法は、さらにスプレーノズルからタンク内に霧状の液体を噴射するか、あるいはタンクと接続した加湿器を用いて前記タンク内の湿度を上昇させ、前記タンク内壁でのスラリーの乾燥を防止する工程を備えている。 In addition, the slurry supply method of the present invention further injects a mist-like liquid into the tank from the spray nozzle , or increases the humidity in the tank using a humidifier connected to the tank, A step of preventing the slurry from drying.
以上のようにタンク内のスラリーを管理することにより、また、タンク内に霧状の液体を噴射するか、あるいはタンクと接続した加湿器を用いてタンク内の湿度を上げることにより、スラリーがタンク内で乾燥、凝集、沈殿、固形成分濃度変化するのを防ぎ、均一な粒子径、均一な固形成分濃度が確保でき均一な研磨が可能となる。 By managing the slurry in the tank as described above , or by injecting a mist-like liquid into the tank or increasing the humidity in the tank using a humidifier connected to the tank, the slurry is It is possible to prevent drying, agglomeration, precipitation, and change in solid component concentration, and to ensure a uniform particle diameter and uniform solid component concentration, thereby enabling uniform polishing.
図1は、本発明のスラリー供給装置の一実施形態を示す概略構成図である。図1において、1はスラリーを貯蔵する密閉式のスラリータンク、2はスラリータンク1内のスラリーの液面を検出し、スラリーの残量を管理するための液面センサー、3はスラリータンク1内を湿潤させるためのスプレーノズル、4はやはりスラリーの残量を管理するためのロードセルである。ここで、液面センサー2はスラリー補充センサー2bとスラリー補充停止センサー2aとからなる。スラリーの残量の管理は、液面センサー2またはロードセル4の少なくとも一方で行なえばよく、構成として少なくとも一方だけ備えていればよい。5はスラリー供給装置の筐体20から排気するための排気配管、6はスラリータンク1にスラリーを一次側から供給する配管、7はスラリータンク1から化学機械的研磨装置にスラリーを供給する配管、8はスラリータンク1に接続され、スラリータンク1内を洗浄する際に純水もしくは薬液を供給する配管、9はスラリータンク1内のスラリーもしくはその他の廃液を排出するための配管である。また、10はスラリータンク1で、スラリーを循環させるためのスラリー循環配管、12はスラリータンク1内での液面変動時に湿気を送る加湿器、11はスラリータンク1内と加湿器12間の湿気流路である。13はスプレーノズル3に接続され、スラリータンク1内を湿潤させるための純水もしくは薬液を供給する配管である。スラリータンク1内を湿潤させるための構成としては、スプレーノズル3か加湿器12の少なくとも一方だけ備えていればよい。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a slurry supply apparatus of the present invention. In FIG. 1, 1 is a sealed slurry tank for storing slurry, 2 is a liquid level sensor for detecting the liquid level of the slurry in the slurry tank 1 and managing the remaining amount of the slurry, 3 is in the slurry tank 1 The spray nozzle 4 for wetting is also a load cell for managing the remaining amount of slurry. Here, the
図2は、本発明のスラリー供給装置の他の一実施形態を示す概略構成図である。図2において、図1に示すスラリー供給装置と異なるのは、筐体20内で、スラリータンク1内と加湿器12間の湿気流路11に、さらに液面変動時に湿気と乾燥した空気が入れ替わらない配管14を設けている点である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the slurry supply apparatus of the present invention. In FIG. 2, the slurry supply apparatus shown in FIG. 1 is different from the slurry supply apparatus shown in FIG. 1 in that the
次に、スラリー供給装置を用いたスラリー供給方法、特にスラリー補充方法について、以下に説明する。 Next, a slurry supply method using the slurry supply device, particularly a slurry replenishment method will be described below.
シリコン基板を研磨するスラリーは、シリカ粉とアンモニア等の強アルカリの分散剤とで構成されており、シリカの1次粒子はだいたい20〜30nmであり、これらが集まって0.2μm程度の2次粒子を構成している。 The slurry for polishing the silicon substrate is composed of silica powder and a strong alkali dispersant such as ammonia. The primary particles of silica are about 20 to 30 nm, and these are collected to form a secondary of about 0.2 μm. Consists of particles.
スラリー供給装置は、スラリータンク1内のスラリー残量を管理するために液面センサー2もしくはロードセル4を備えている。スラリータンク1内のスラリーの位置がスラリー補充開始用液面センサーであるスラリー補充センサー2bより下がると、スラリー補充位置であると認識されるか、もしくは、スラリータンク1の重量がロードセル4により、スラリー補充重量に達すると、一次側から配管6を通してスラリーが供給され、スラリーの位置が補充停止液面センサーであるスラリー補充停止センサー2aに達するか、もしくは、スラリータンク1の重量がロードセル4により、スラリー補充停止重量に達すると一次側の配管6からのスラリー供給は停止する。このように、スラリー補充センサー2bとスラリー補充停止センサー2a、またはロードセル4でスラリーの残量を管理することにより、スラリーの補充または補充停止を自動的に行うスラリー補充自動制御手段を備えている。
The slurry supply device includes a
しかし、このスラリー供給方式の場合、スラリー補充が自動的に補充されるまでの時間が長くなると、具体的にはスラリー供給中に研磨装置が一定時間(例えば15分)以上停止した場合、スラリー補充停止センサー2aと現停止液面間のタンク内壁でスラリーが乾燥、凝集するという問題がある。その改善策として、本発明のスラリー供給方法は、スラリー液面がスラリー補充停止センサー2aから下降して一定時間(スラリーが乾燥、凝集するまでの時間)経過すると、一次側から配管6を通してスラリー供給がされ、スラリータンク1の内壁のスラリーが乾燥、凝集する前にスラリーを補充、充填し乾燥を防止するものである。スラリー補充停止センサー2aから液面が下降して、一定時間後に液面を復旧させるためにスラリーを供給する管理は例えばタイマー等時限装置を用いればよい。時間的には、例えば10分に設定する。
However, in the case of this slurry supply method, if the time until the slurry is automatically replenished becomes longer, specifically, if the polishing apparatus stops for a certain time (for example, 15 minutes) during the slurry supply, the slurry replenishment There is a problem that the slurry dries and aggregates on the inner wall of the tank between the
次に、スラリー供給装置のスラリータンク1内での湿潤と湿度を維持する方法について以下に説明する。 Next, a method for maintaining wetness and humidity in the slurry tank 1 of the slurry supply apparatus will be described below.
上記スラリー補充方法でのスラリー乾燥防止に加え、さらなる乾燥防止策として、スラリータンク1内を湿潤させ、湿度を維持する方法として、スラリータンク1内にスプレーノズル3から霧状の液体を噴射させるか、もしくは加湿器12から湿気流路11を通してスラリータンク1を加湿する。
In addition to preventing slurry drying in the above-described slurry replenishing method, as a further drying prevention measure, as a method of moistening the inside of the slurry tank 1 and maintaining the humidity, spraying a mist liquid from the spray nozzle 3 into the slurry tank 1 Alternatively, the slurry tank 1 is humidified from the
また、タンク内のスラリーの液面の下降に伴い導入される乾燥した雰囲気と、湿潤した雰囲気の入れ替わりを防止し、前記タンク内の湿潤を制御し、その湿度を維持する制御手段として配管14を備えている。スラリーの液面変動によって移動(出入り)する空気を加湿器12へ流すことによって、乾燥した外気との入れ替わりを防止し、スラリータンク1の湿度の維持を可能にした。もしくはスラリーの液面変動に伴って移動(出入り)する気体の容積分を持った配管14を筐体20内でスラリータンク1に接続して設け、スラリータンク1内の湿気と乾燥した外気の入れ替わりを防止し、スラリータンク1内の湿度の維持を可能にした。
Further, the
1 スラリータンク
2 液面センサー
3 スプレーノズル
4 ロードセル
5 排気配管
6、7、8、9、13 配管
10 スラリー循環配管
11 湿気流路
12 加湿器
14 配管
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