JP4601445B2 - 研磨剤供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板表面を化学的機械研磨（ＣＭＰ）する際に研磨剤を供給する研磨剤供給装置と、研磨剤供給方法に関する。

半導体集積回路など半導体装置の製造工程にあっては、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板（ウエハ）上に、金属配線、絶縁層を多層化して配置し、いわゆる多層配線構造を形成する工程が行われる。

かかる多層配線構造を形成する際、半導体ウエハ上に被着された金属層あるいは絶縁膜の凸部を平坦化するために、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）が行われている。

特に、半導体デバイスの微細化、多層化にともなって、半導体ウエハ上に堆積された層間絶縁膜等の表面を高精度に平坦化する必要がある。

ＣＭＰでは、被処理金属層あるいは絶縁層が形成された半導体ウエハの加工面（被研磨面）と研磨パッドを対向させ、半導体ウエハの加工面と研磨パッドの間に研磨剤（研磨スラリー）を供給しつつ、回転保持された半導体ウエハの加工面を研磨パッドに押し当てて研磨処理をする。

研磨剤を基板加工面と研磨パッドの間に供給するために、ＣＭＰ装置には通常、研磨剤供給装置が付設されている。図１（ａ）および図１（ｂ）は、従来から用いられている研磨剤供給装置の概略図である。

図１（ａ）の研磨剤供給装置において、研磨剤タンク１０１内に蓄えられた研磨剤１０９は、ストローク式ポンプ１０２によってタンク１０１から吸い上げられる。吸い上げられた研磨剤１０９は、機械回転式の蠕動ポンプ１０３によって、蠕動ポンプ１０３内部のフレキシブルチューブ（図１では図示せず）から、所定のタイミングで、一定量が供給路１０５へ押し出される。供給路１０５の先端に設けられたノズル１０７から、研磨剤１０９が図示しない研磨パッド上あるいは被処理面へ供給される。

また、このような研磨剤供給装置にあっては、非研磨時の研磨剤の沈殿や凝集の発生を防ぐために、図１（ｂ）に示すように、非研磨時に研磨剤を循環させる方法が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照。）。

研磨時には、弁１１３を所定の開度に開き、ポンプ１１４によってタンク１０１から吸い上げられた研磨剤１０９のうちの所定量を、供給路１０５に送り出す。供給路１０５の先端に設けたノズル１０７から、研磨剤１０９を半導体ウエハの加工面上あるいは研磨パッド上に供給する。

非研磨時には、弁１１３を閉鎖して研磨剤１０９の供給を停止し、ポンプ１１４によって吸い上げられた研磨剤１０９の全量を、弁１１３の上流側で分岐する循環路１１２を介してタンク１０１内に戻す。攪拌機１１６およびヒータ１１７により、非研磨時の研磨剤１０９の沈殿や凝集を防止している。
特開平１０−１５８２２号公報 特開平９−５７６０９号公報

前述のように、ＣＭＰ装置に付設される研磨剤供給装置にあっては、一定量の研磨剤を、所定のタイミングで研磨剤供給路へ送出する手段として、機械回転式蠕動プンプ１０３が用いられている。

図２は、研磨剤供給装置で使用されている、一般的な機械回転式蠕動ポンプ２００の概略図である。

機械回転式蠕動ポンプ蠕動ポンプ２００は、カセット構造を有し、固定用ネジ（カセット固定ネジ）２１により筐体（図示せず）に取り付けられる。研磨剤が通過するフレキシブルチューブ２０は、カセット式ヘッド部２１に着脱自在に保持される。駆動回転軸２４は、図示しない駆動用モータからの回転を伝達する。駆動回転軸２４に取り付けられた支持体２５の先端部に、３個の回転ロール２３ａ、２３ｂ、２３ｃが、ほぼ等間隔に、かつ回転可能に支持されている。

矢印で示す支持体２５の回転方向（図２では時計方向）に従って、回転ロール２３ａ〜２３ｃが順次フレキシブルチューブ２０に圧接し、フレキシブルチューブ２０に機械的圧力を加えることによって、チューブ内部の研磨剤を一定量ずつ、蠕動運動的に送出する。

図示しない駆動用モータの回転速度は、半導体ウエハなど被研磨面の膜種あるいは材質に応じて、適切な回転速度に設定される。

このような機械回転式蠕動ポンプ２００を用いる場合、メンテナンス処理の一つとして、蠕動ポンプ２００内のフレキシブルチューブ２０を定期的に交換する必要がある。ところが、フレキシブルチューブ２０の交換直後に、当該フレキシブルチューブ２０を通過した研磨剤中の研磨砥粒の径が大きくなるという現象が発生する。

これは、交換されたばかりのフレキシブルチューブ２０から溶出する可塑剤が触媒となって、研磨剤中のシリカ砥粒に凝集が生じるためであると推定される。

研磨剤中の研磨砥粒は、一定のＰｈのもとでは砥粒表面が同一極性に帯電しており、砥粒同士が反発しあって一様に分布しているが、蠕動ポンプ２００の機械的圧力にさらされたときに、砥粒同士の衝突や、フレキシブルチューブ２０から溶出した可塑剤の影響により、凝集が起きる。具体的には、フレキシブルチューブ２０内の研磨剤を蠕動的に押し出すために、回転ロール２３等による圧力がかかり、研磨剤中のシリカ砥粒が互いに衝突して、凝集や砥粒の粒径増大の原因となる。また、加圧によりフレキシブルチューブ２０の内壁から溶出した可塑剤が、研磨剤と結合して、研磨剤中のシリカ粒子の凝集をさらに促進させる。

研磨のための砥粒の粒径としては、５０ｎｍ以下であることが望ましいが、凝集により、砥粒の粒径が１００ｎｍ以上になることもある。このような凝集や砥粒の増大は、フレキシブルチューブの交換直後に、特に顕著に見られる。

凝集により増大した研磨砥粒は、研磨対象であるウエハ表面に研磨傷を発生させる。研磨傷は、ＣＭＰ処理後の配線パターン形成工程などにおいて、パターン不良を生じる原因の一つとなり、半導体集積回路など、半導体装置の製造歩留りの低下をもたらす。

そこで、本発明は、研磨砥粒の増大に起因する研磨傷を効果的に低減することのできる研磨剤供給装置と、研磨剤供給方法を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明では、研磨剤供給装置に、研磨剤供給路から分岐する廃液路を設ける。機械回転式蠕動ポンプのフレキシブルチューブの交換がなされた場合は、その後の一定時間、機械回転式蠕動ポンプを通過した研磨剤を半導体ウエハなどの被研磨面へ供給せずに、廃液路を介して廃棄する。

具体的には、本発明に関連する技術として、研磨剤供給装置を提供する。研磨剤供給装置は、
（ａ）研磨剤を蓄える研磨剤タンクと、
（ｂ）前記研磨剤タンクから供給される研磨剤を一定量毎に研磨剤供給路へ送出する蠕動ポンプと、
（ｃ）前記研磨剤供給路に配設された切替え弁と、
（ｄ）前記切替え弁を介して前記研磨剤供給路から分岐する廃液路と、
を備え、前記切替え弁は、前記蠕動ポンプにおけるフレキシブルチューブの交換の後に、前記研磨剤タンクから供給され蠕動ポンプにより送出される研磨剤を、所定の時間、廃液路側へ導くように動作させるものであって、
前記フレキシブルチューブは、ポリ塩化ビニールを主体として構成される。

このような構成により、フレキシブルチューブ交換直後の可塑剤や凝集成分を多く含む研磨剤を、所定の時間、被研磨面に供給せずに廃液し、その後、溶出可塑剤や凝集成分が十分に低減された状態で、研磨剤を被研磨面上に供給する。これにより、被研磨面に生じる研磨傷を低減できる。

フレキシブルチューブの素材をポリ塩化ビニール主体とすることによって、フレキシブルチューブ交換直後の可塑剤の溶出そのものを低減することができる。結果として、研磨剤の凝集を防止して、被研磨面上の研磨傷を低減できる。

本発明の一側面では、研磨剤供給方法を提供する。研磨剤供給方法においては、研磨剤タンク内の研磨剤を、蠕動ポンプにより研磨剤供給路へ送出し、当該研磨剤供給路を介して被研磨面へ供給する際に、
前記蠕動ポンプのフレキシブルチューブの交換の後に、当該蠕動ポンプから送出される研磨剤を所定量廃棄し、
しかる後に、研磨剤を被研磨面へ供給する。

好ましい構成例として、研磨剤の廃棄は、研磨剤中の砥粒の平均粒径が５０ｎｍ以下になるように廃液する。

このような研磨剤供給装置および研磨剤供給方法により、半導体装置の製造工程で行われるＣＭＰ処理において、被研磨面に生じる研磨傷を大幅に低減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る研磨剤供給装置の概略構成図である。研磨剤供給装置１０は、研磨剤９を蓄える研磨剤タンク１１と、研磨剤タンク１１から研磨剤を上流側研磨剤供給路１５ａへ吸い上げるストロークポンプ１２と、ストロークポンプ１２により吸い上げられた研磨剤のうちの一定量を、下流側研磨剤供給路１５ｂへ送り出す機械回転式の蠕動ポンプ１３と、下流側研磨剤供給路１５ｂに設けられた切替え弁１４を備える。

切替え弁１４の下流側には、図示しないＣＭＰ装置内の研磨バッド上、あるいは半導体ウエハ（不図示）の被研磨面へ研磨剤を供給する研磨剤供給路１５ｃと、ノズル１７が配設される。また、蠕動ポンプ１３の下流で、研磨剤供給路１５ｂから分岐する廃液路１６と、廃液路１６に接続される廃液タンク１８を有する。

切替え弁１４は、機械回転式蠕動ポンプ１３により研磨剤供給路１５ｂに送出された研磨剤９を、研磨剤供給路１５ｃへ通してＣＭＰ装置へ供給するか、または廃液路１６を通して廃液タンク１８へ送るかを切り換える機能を有する。

本実施形態における機械回転式蠕動ポンプ１３は、図２に示す構成と同様の構成を有する。すなわち、フレキシブルチューブ２０は、カセット式ヘッド部２１の内壁と回転ロール２３ａ〜２３ｃに接触し、研磨流量に支障をきたさない位置に設置されている。フレキシブルチューブ２０は、その先端が研磨剤供給装置１０の研磨剤供給路１５ｂに接続するように、適切な長さに調整されている。フレキシブルチューブ２０のチューブ素材としては、一般に天然ゴムを主成分とするものが用いられ、たとえば、米国サンゴバン・ノートン社製のＴｙｇｏｎ−ＬＦＬチューブを用いている。この場合、約６ヶ月ごとの頻度でフレキシブルチューブ２０を交換する。

上述したように、一定量のスラリーを送液するために、フレキシブルチューブ２０に回転ロール２３などにより機械的圧力をかけると、フレキシブルチューブ２０から可塑剤等の物質がスラリー中に溶出し、凝集を引き起こす原因となる。また、回転ロール２３による加圧時に、スラリー中のシリカ砥粒が衝突し、これも凝集や砥粒の粒径増大の原因となる。研磨のための砥粒の粒径としては、５０ｎｍ以下であることが望ましいが、凝集により、砥粒の粒径が１００ｎｍ以上になることもある。このような凝集や砥粒の増大は、フレキシブルチューブ２０の交換直後に特に顕著である。

そこで、図３に示す研磨剤供給装置１０の動作として、機械回転式蠕動ポンプ１３内のフレキシブルチューブ２０の交換直後は、ストローク式ポンプ１２で研磨剤タンク１１から吸い上げられ、機械回転式蠕動ポンプ１３から送出された研磨剤を、切替え弁１４を介して、所定時間、所定量を廃液路１６側へ導き、廃液タンク１８に収容する。廃液タンク１８への研磨剤の流量は、機械回転式の蠕動ポンプ１３の回転数を制御することで、調整可能である。

その後に、切替え弁１４を切り換えて、図示しないＣＭＰ装置へ供給する研磨剤供給路１５ｃ側へ研磨剤９を導く。このとき、研磨剤９は、凝集成分や粒径の大きな砥粒が十分に低減された状態となっている。

本実施形態では、フレキシブルチューブ２０の交換後に、２００ｍｌ／分の流量で約３０分間廃液し、全体で６リットル相当の研磨剤を廃液する。もっとも、研磨剤に含まれる砥粒の平均粒径が５０ｎｍ以下となるように、流量および廃液時間を適宜調整することができる。

また、切替え弁１４の開閉は、研磨剤供給装置１０を含む研磨システム（図示せず）全体を制御する制御部によって自動制御されてもよいし、手動で操作してもよい。

図４は、研磨剤供給装置１０から研磨剤の供給を受けて、被研磨面を研磨する化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置の概略図である。回転ヘッド４１は、半導体ウエハ等の基板４０を、その加工面（被研磨面）が下方を向くように着脱自在に保持する。回転ヘッド４１および基板４０に対向して、基板４０の口径と比較して径が大きな研磨パッド４２が設置されている。研磨パッド４２は、回転テーブル（または研磨定盤）４３と一体的に構成されている。研磨パッド４２と回転テーブル４３は、矢印Ａの方向に回転する。一方、回転ヘッド４１は、矢印Ｂで示すように、回転軸４６の回りに回転するとともに、矢印Ｃで示すように揺動する。

ＣＭＰ処理時には、供給ノズル１７から、研磨パッド４２上に研磨剤９が供給される。被処理基板４０を保持する回転ヘッド４１は、矢印Ｄで示すように、軸方向に加工圧が印加され、基板４０の被研磨面は、研磨パッド４２に対して押圧される。この状態で、基板４０には、矢印Ｂで示す回転運動と、矢印Ｃで示す揺動運動が与えられ、表面が研磨される。

研磨パッド４２としては、発砲ポリウレタン、不織布などが利用される。研磨剤９としては、微細な砥粒を含む液体が望ましく、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3)、酸化セリウム（ＣｅＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）等の砥粒があげられる。溶媒としての液体は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）等があげられる。添加剤としてＫＯＨやＮＨ4ＯＨなどを加えてもよい。

砥粒の粒径については、フレキシブルチューブ交換直後に、一定量の研磨剤を廃液した後、５０ｎｍ以下の粒径を維持できるのが好ましい。この場合は、溶媒である液体、例えば水酸化カリウムのＰｈ値を変化させることで粒子の凝集を制御する。

供給ノズル１７から研磨パッド４２上に供給される研磨剤は、図３に示す研磨剤供給装置１０において、凝集成分や粒径が増大した砥粒を含む部分は、あらかじめ廃液処理されている。したがって、研磨工程において、基板表面の研磨傷の発生を十分に低減することができる。

図５は、本発明の研磨剤供給装置および研磨剤供給方法による研磨傷の低減効果を示すグラフである。図５（ａ）は、比較として、図１に示す従来の研磨剤供給装置で研磨剤を供給し、図４に示す研磨装置で、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が形成された８インチのシリコンウエハ表面を研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフである。図５（ｂ）は、図３に示す本発明の実施形態に係る研磨剤供給装置１０で研磨剤を供給し、図４に示す研磨装置で、酸化膜が形成された８インチのシリコンウエハ表面を研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフである。

いずれの場合も、回転ヘッド４１を７０ｒｐｍで矢印Ｂの方向へ、回転テーブル４３を１０５ｒｐｍで矢印Ａの方向に回転させ、研磨剤９を２００ｍｌ／分で約４０秒間供給しつつ、図４の矢印Ｄの方向（軸方向）に８．０ｐｓｉ（per square inch）の圧力をかけて研磨を行った。研磨剤（スラリー）は、キャボット社製のＳＳ−２５Ｅを用いた。砥粒は、主としてヒュームドシリカを使用し、Ｐｈ８〜１１のアルカリ性に保った。

研磨後に、シリコンウエハの表面に生じた長さが０．２μｍ以上のスクラッチの数と、長さが０．２６μｍ以上のスクラッチの数をカウントした。

図５のグラフから明らかなように、本発明の実施形態に係る研磨剤供給装置１０を用いて研磨剤を供給した場合、シリコンウエハに形成された酸化膜表面の研磨傷が大幅に低減されることが分かる。

図５の実験例では、シリコン酸化膜の表面を研磨したが、ＣＭＰで研磨される被加工膜として、シリコン酸化膜以外にも、窒化膜、酸窒化膜などの絶縁膜、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などの半導体膜、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属膜などを研磨しても、同様の効果が得られる。これらの材料はいずれもフォトリソグラフィーによりパターニングされた配線や絶縁膜領域を形成するために平坦化が要求されるものである。
［第２実施形態］
次に、図６〜図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係る研磨剤供給手法を説明する。第２実施形態では、機械回転式蠕動ポンプ１３で用いるフレキシブルチューブに、可塑剤が溶出しにくい素材を用いる。

図６は、第２実施形態に係る機械回転式蠕動ポンプ１３の概略図である。第２実施形態の機械回転式蠕動ポンプ１３では、従来から用いられてきた天然ゴムを主体とするフレキシブルチューブ２０に代えて、塩化ビニールＣＨ2＝ＣＨＣｌを付加したポリ塩化ビニール(軟質ＰＶＣ製)を主体とするＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いる。

フレキシブルチューブをポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）製とすることにより、チューブ交換直後に生じる可塑剤の溶出自体を低減することができる。すなわち、蠕動運動により回転ロール２３などから機械的な圧力が加わっても、ＰＶＣフレキシブルチューブ３０内壁からの可塑剤の溶出を抑制できるので、可塑剤と研磨剤との結合反応が減少する。この結果、研磨剤中のシリカ砥粒の凝集が抑制できるので、研磨傷は大幅に減少する。

図７は、第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いた研磨剤の供給を、アルミニウム（Ａｌ）系金属配線上に形成された層間絶縁膜の平坦化プロセスに適用する例を示す。

まず、図７(ａ)に示すように、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板５１上に、シリコン酸化膜を７００ｎｍ程度の厚さに成膜して第1層間絶縁膜５２を形成する。次いで、フォトリソグラフィーにて、Ａｌ系金属膜からなる配線層５３を形成する。配線層５３はパターン密度や配線幅に分布が見られる。配線層のラインアンドスペースは一例として、０．２５μｍ、疎な部分は２．０μｍ程度である。次にプラズマＣＶＤ法或いは減圧ＣＶＤ法により、第２の層間絶縁膜５４を厚く、例えば１３００ｎｍの厚さに成膜する。

ここまで形成したサンプルを被研磨膜処理基板４０として、ＣＭＰ装置を用いて以下の条件化にて研磨を行う。

すなわち、図４に示す回転テーブル４３の回転数を１０５ｒｐｍとし、被研磨膜が形成された基板４０を回転テーブル４３に向けて吸着保持する回転ヘッド４１の回転数を７０ｒｐｍに設定して、それぞれ同じ方向に回転させる。約４０ｓｅｃの間、研磨剤を２００ｍｌ／分の割合で供給し、回転ヘッド４１を回転テーブル４３の方向に向けて圧力８．０ｐｓｉで加圧して研磨を行う。これにより、図７（ｂ）に示すように、第２層間絶縁膜５４を平坦に化学的機械的研磨する。

図８は、第２実施形態に係るＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いた研磨剤供給手法の効果を示す図である。図８（ａ）は、図１に示す従来の研磨剤供給装置に従来のフレキシブルチューブを装着して、図７の方法で作製したサンプルを研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフ、図８（ｂ）は、従来の研磨剤供給装置に第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブ３０を装着して、図７の方法で作成したサンプルを研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフである。

ＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いることによって、チューブ交換直後であっても、層間絶縁膜上に生じる研磨傷の低減効果が大きいことがわかる。

図９は、第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いた研磨剤の供給を、多層配線研磨プロセスにおける層間コンタクトビア（たとえばタングステン（Ｗ）プラグなど）の平坦化プロセスに適用した例を示す。

まず、図９(ａ)に示すように、４００ｎｍ程度の厚さに成膜された第１のＡｌ配線層６１上に、第１層間絶縁膜６２をプラズマＣＶＤ法或いは減圧ＣＶＤ法により１０００ｎｍ程度の膜厚に形成する。第１のＡｌ配線層６１との電気的接続をとるコンタクトＶｉａを形成するために、フォトリソグラフィーにて図示しないレジストパターンを形成し、第１層間絶縁膜６２をエッチングして、Ｖｉａパターンを形成する。

Ｖｉａパターンに、スパッタリング法およびプラズマＣＶＤ法により、チタニウム（Ｔｉ）膜６４ａを５ｎｍ成膜し、さらに、被研磨金属膜として、タングステン（Ｗ）膜６４ｂを２４０ｎｍ成膜し、第１のＶｉａコンタクト膜６４を形成する。第１のＶｉａコンタクト膜の６４のうち、上述したＶｉａパターン内部を埋め込む部分が、第１のＶｉａコンタクト部６３を構成する。こうして作製したサンプルを、ＣＭＰすることにより、タングステン（Ｗ）プラグを形成する。

ＣＭＰでの研磨条件は、次の通りである。回転テーブル４３の回転数を１０３ｒｐｍとし、回転ヘッド４１の回転を１０１ｒｐｍに設定して、それぞれ同じ方向に向けて回転させる。約１００ｓｅｃの間、研磨剤３１を２００ｍｌ／分の割合で供給し、かつ回転ヘッド４１に対して、回転テーブル４３の方向に６．０ｐｓｉの圧力を加えて研磨する。

その結果、図８(ｂ)に示すように、第１層間絶縁膜６２上に位置する第１のＶｉａコンタクト膜６４のＷ膜６４ｂおよびＴｉ膜６３ａが研磨され、Ｗプラグ（Ｖｉａコンタクト部）６３が残る。

図１０は、第２実施形態に係るＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いた研磨剤供給手法の効果を示す図である。図１０（ａ）は、図１に示す従来の研磨剤供給装置に従来のフレキシブルチューブを装着して、図９の方法で作製したサンプルを研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフ、図１０（ｂ）は、従来の研磨剤供給装置に第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブ３０を装着して、図９の方法で作成したサンプルを研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフである。

ＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いることによって、チューブ交換直後であっても、タングステン（Ｗ）などの金属表面に生じる研磨傷の低減効果が大きいことがわかる。
［第３実施形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第３実施形態に係る研磨剤供給手法を説明する。第３実施形態は、第１実施形態に係る研磨剤供給装置で用いる機械回転式蠕動ポンプに、第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブ３０を装着する。すなわち、機械回転式蠕動プンプ１３の下流側に切替え弁１４を介して分岐する廃液路１６を設け、ＰＶＣフレキシブルチューブ３０の交換直後に、一定量の研磨剤を廃棄し、その後に、被研磨面に研磨剤を供給してＣＭＰを行なう。

図１１は、第３実施形態に係る研磨剤供給手法の効果を示す図である。図１１（ａ）は、図１に示す従来の研磨剤供給装置に、従来の天然ゴムを主体とするフレキシブルチューブを装着して、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成したサンプルの表面を研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフ、図１１（ｂ）は、図３に示す第１実施形態の研磨剤供給装置に、第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブ３０を装着して、同じくシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成したサンプルの表面を研磨したときの研磨傷の発生個数を示すグラフである。

いずれの場合も、ＣＭＰ装置の回転ヘッド４１を７０ｒｐｍで矢印Ｂの方向へ、回転テーブル４３を１０５ｒｐｍで矢印Ａの方向に回転させ、研磨剤３１を２００ｍｌ／分で約４０秒間供給しつつ、図４の矢印Ｄの方向（軸方向）に８．０ｐｓｉ（per square inch）の圧力を加えて研磨を行った。

研磨剤（スラリー）３１として、キャボット社製のＳＳ−２５Ｅを用いた。砥粒は、主としてヒュームドシリカを使用し、Ｐｈ８〜１１のアルカリ性に保った。

研磨後に、シリコンウエハの表面に存在する長さが０．２μｍ以上のスクラッチの数、長さが０．２６μｍ以上のスクラッチの数をカウントした。グラフから、いずれのサイズのスクラッチ（研磨傷）においても、発生が非常に抑制され、良好な研磨面が得られることがわかる。

第２実施形態のように、ＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用いただけでも、可塑剤の溶出が抑制され、研磨傷を低減することができるが、第３実施形態のように、ＰＶＣフレキシブルチューブ３０を用い、かつ、チューブ交換直後に一定量の研磨剤を廃棄することで、研磨傷の発生を、より効果的に抑制できる。

すなわち、第３実施形態では、比較的簡単な構成で、研磨に悪影響を与える凝集成分及び／或いは増大砥粒を含む研磨剤部分をあらかじめ除去するとともに、フレキシブルチューブの材質を変更することにより、良好な状態の研磨剤を被加工面に供給する。

第１実施形態と比較して、チューブ交換直後の研磨剤の廃棄量、廃棄時間を少なく設定でき、一方、被研磨面での研磨傷の発生を、大幅に低減することができる。

最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 研磨剤を蓄える研磨剤タンクと、
前記研磨剤タンクから供給される研磨剤を一定量毎に研磨剤供給路へ送出する蠕動ポンプと、
前記研磨剤供給路に配設された切替え弁と、
前記切替え弁を介して前記研磨剤供給路から分岐する廃液路と、
を備えることを特徴とする研磨剤供給装置。
（付記２） 前記切替え弁は、前記蠕動ポンプにおけるフレキシブルチューブの交換の後に、研磨剤タンクから供給され蠕動ポンプにより送出される研磨剤を、所定の時間、廃液路側へ導くように動作することを特徴とする請求項１に記載の研磨剤供給装置。
（付記３） 前記蠕動ポンプのフレキシブルチューブは、塩化ビニールＣＨ2＝ＣＨＣｌを付加重合した軟質ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨剤供給装置。
（付記４） 前記切替え弁は、前記所定の時間の廃液が完了した後、研磨剤を研磨剤供給路側へ導くように動作することを特徴とする付記２に記載の研磨剤供給装置。
（付記５） 前記研磨剤タンクから研磨剤を吸い上げる第２のポンプをさらに備えることを特徴とする付記１に記載の研磨剤供給装置。
（付記６） 前記蠕動ポンプは、機械的圧力により、前記フレキシブルチューブ内の研磨剤を、前記研磨剤供給路に送り出すことを特徴とする付記２または３に記載の研磨剤供給装置。
（付記７） 研磨剤タンク内の研磨剤を、蠕動ポンプにより研磨剤供給路へ送出し、当該研磨剤供給路を介して被研磨面へ供給する際、
前記蠕動ポンプにおけるフレキシブルチューブの交換の後に、当該蠕動ポンプから送出される研磨剤を所定量廃棄し、
しかる後、研磨剤を被研磨面へ供給する
ことを特徴とする研磨剤供給方法。
（付記８） 前記研磨剤を、研磨剤中の砥粒の平均粒径が５０ｎｍ以下になるように廃液することを特徴とする付記７に記載の研磨剤供給方法。
（付記９） 前記蠕動ポンプの下流側に切替え弁と、前記研磨剤供給路から分岐する廃液路を設け、
前記切替え弁を第１の位置に設定して、前記研磨剤を前記廃液路に導くことを特徴とする付記７に記載の研磨剤供給方法。
（付記１０） 前記廃液を一定時間行った後に、前記切替え弁を第２の位置に設定して、前記研磨剤を研磨剤供給路に導くことを特徴とする付記９に記載の研磨剤供給方法。

従来の研磨剤供給手法を説明するための図であり、図１（ａ）は一般的な研磨剤供給装置の構造を、図１（ｂ）は非研磨時の研磨剤循環経路を示す図である。 研磨剤供給装置で用いられている一般的な機械回転式蠕動ポンプの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る研磨剤供給装置の概略構成図である。 研磨工程において、研磨装置への研磨剤の供給を示す図である。 第１実施形態による研磨傷の低減効果を示す図であり、図５（ａ）は従来の研磨剤供給方法による研磨傷の発生個数を、図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る研磨剤供給方法による研磨傷の発生個数を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るＰＶＣフレキシブルチューブを装着した機械回転式蠕動ポンプの概略構成図である。 第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブを用いた研磨剤供給手法を、金属配線形成後の層間絶縁膜の平坦化プロセスに適用したデバイス工程例を示す図である。 第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブを用いたときの研磨傷の低減効果を示す図であり、図８（ａ）は、従来の研磨剤供給装置に、従来のフレキシブルチューブを装着したときの層間絶縁膜上の研磨傷の発生個数を示すグラフ、図８（ｂ）は、従来の研磨剤供給装置に、第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブを装着したときの層間絶縁膜上の研磨傷の発生個数を示すグラフである。 第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブを用いた研磨剤供給手法を、金属膜の平坦化プロセスに適用したデバイス工程例を示す図である。 第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブを用いたときの研磨傷の低減効果を示す図であり、図１０（ａ）は従来の研磨剤供給装置に、従来のフレキシブルチューブを装着したときの金属膜上の研磨傷の発生個数を、図１０（ｂ）は従来の研磨剤供給装置に、第２実施形態のフレキシブルチューブを装着したときの金属膜上の研磨剤の発生個数を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る研磨剤供給手法の効果を示す図であり、図１１（ａ）は、従来の研磨剤供給装置に、従来のフレキシブルチューブを装着したときのシリコン酸化膜上の研磨傷の発生個数を示すグラフ、図１１（ｂ）は、第１実施形態の研磨剤供給装置に、第２実施形態のＰＶＣフレキシブルチューブを装着したときのシリコン酸化膜上の研磨傷の発生個数を示すグラフである。

符号の説明

９ 研磨剤
１０ 研磨剤供給装置
１１ 研磨剤タンク
１２ ストロークポンプ
１３ 機械回転式蠕動ポンプ
１４ 切替え弁
１５ａ〜１５ｃ 研磨剤供給路
１６ 廃液路
１７ ノズル
１８ 廃液タンク
２０ フレキシブルチューブ
３０ ＰＶＣフレキシブルチューブ

Claims (1)

1. 研磨剤タンク内の研磨剤を、蠕動ポンプにより研磨剤供給路へ送出し、当該研磨剤供給路を介して被研磨面へ供給する際に、
   前記蠕動ポンプのフレキシブルチューブの交換の後に、当該蠕動ポンプから送出される研磨剤を所定量廃棄し、
   しかる後に、研磨剤を被研磨面へ供給する
   ことを特徴とする研磨剤供給方法。

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