JPH07230974A - 研磨装置と半導体装置の製造方法 - Google Patents

研磨装置と半導体装置の製造方法

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JPH07230974A
JPH07230974A JP2155094A JP2155094A JPH07230974A JP H07230974 A JPH07230974 A JP H07230974A JP 2155094 A JP2155094 A JP 2155094A JP 2155094 A JP2155094 A JP 2155094A JP H07230974 A JPH07230974 A JP H07230974A
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勇一 立野
Koji Hashizume
幸司 橋詰
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体基板の研磨に用いる化学機械
研磨装置に関し、半導体装置の高集積化、微細化に対応
する精密研磨装置をクリーンルームに導入するためのク
リーンユニットを開発する。 【構成】 高清浄度エアフィルタを用いて空調されたク
リーンルーム内の研磨装置であって、被処理基板１の研
磨部２と該被処理基板１を該研磨部２、或いは外部に搬
送する搬送部３との間に、該研磨部２ならびに該搬送部
３に接続可能なるクリーンユニット部４を設けてなり、
前記クリーンユニット部４は前記研磨装置５のクリーン
領域と汚染領域との通路境界に、封止部材６を用いて気
密保持可能なシャッタ７を具備し、高清浄度エアフィル
タ８を用いて吸気する吸気口９と該クリーンユニット部
10から排気する排気口11とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の研磨に用
いる研磨装置をクリーンルームに導入するためのクリー
ンユニットに関する。
【０００２】特に、微細加工を特徴とするウエハプロセ
スの分野において、高清浄度雰囲気での化学研磨液を用
いた半導体基板の精密化学機械的研磨の高精度化、防塵
化が要求されている。
【０００３】そのため、研磨装置から発生する発塵物質
の飛散範囲である汚染領域と半導体基板を前後の工程で
処理する清浄領域とを厳格に区別するためのクリーンユ
ニットが必要とされる。
【０００４】
【従来の技術】図５は従来例の説明図である。図におい
て、１は被処理基板、２は研磨部、３は搬送部、５は研
磨装置、11はクリーンルーム、12は定盤、13は受渡ロボ
ット、14は搬送ロボット、15は洗浄槽である。
【０００５】従来、半導体デバイスに求められる性能が
高くなるにつれて、高集積化・超微細化が進められてい
る。更に製品の小型化意識が高まり、半導体製造処理技
術は複雑化している。このため、完成度を充足しきれな
いまま、既存技術で顧客の満足を得ようと苦労してい
る。
【０００６】こうした背景の中で、半導体デバイス側の
要求は、多層による立体積層配線を設計するために、各
々の薄膜自身の完全平坦度と滑らかさを最も必要として
いる。
【０００７】半導体デバイスを構成する薄膜は、大きく
配線層と絶縁層に分けられる。現在では、薄膜を形成す
る成膜時において平坦度を追求した研究や報告が行われ
ているのが主流である。それら一つ一つの技術を複合さ
せて、各薄膜層の平坦度を満足させ、次世代の装置開発
がおこなわれているのが従来の技術である。
【０００８】積層配線構造を考えた場合、パターニング
された配線を各層に配列させる絶縁層の平坦性が重要と
なる。従来の技術では、一プロセスの成膜で完全な平坦
が得られず、複雑かつ多工程で平坦化を行っている。
【０００９】絶縁薄膜層の形成には、主にＣＶＤや回転
コーティング法が用いられているが、各々に特殊技術が
あり、それらの複合成膜となると、時間とコストが累積
されていく。また、絶縁層以外でも配線層の凹凸がその
まま絶縁層の膜厚や複合プロセスに影響を与える。
【００１０】配線薄膜層の形成には、ＣＶＤやＰＶＤ(P
hisical Vapour Deposition)法等が用いられているが、
微小な穴への埋め込みと膜厚確保を同時に行い電気的特
性の優れた金属薄膜の形成は非常に難しい。
【００１１】こうした技術的諸問題を解決するために、
化学機械研磨技術を応用した半導体基板の研磨装置５が
考えられているが、図５（ｂ）に示すような、クリーン
ルーム11内に設けた研磨装置５における研磨作業で、研
磨粉等発塵の問題が大きく、図５（ａ）に示すように、
汚染領域の雰囲気が搬送部３を通して、クリーンルーム
11内のクリーン領域に漏れだしてしまいう問題がある。
これに対して、クリーンルーム内の稼働に対応する化学
機械研磨装置の顕著な防塵対策装置化は未だ行われては
いない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】半導体デバイスの超精
密化・微細化が進と、比例して工程数は増加する。制御
が複雑な工程が複合することで技術的に困難となり、時
間とコストが工程の増加に伴って累積し増加していく。
【００１３】しかし、こうした複合技術に依存しない限
り、ユーザーの求める製品を供給することはできない。
従って、本発明は半導体基板製造プロセスの工程数を減
少させ、平坦で良質な薄膜層を形成させることを目的と
して、化学機械研磨技術を応用した研磨装置を、クリー
ンルームに適応化させるクリーンユニットの開発を行っ
た。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１、図２は本発明の原
理説明図である。図において、１は被処理基板、２は研
磨部、３は搬送部、４はクリーンユニット部、4aはリン
ス室、4bはオーブン室、５は研磨装置、６は封止部材、
７はシャッタ、８は高清浄度エアフィルタ、９は吸気
口、10は排気口、11はクリーンルーム、12は定盤であ
る。
【００１５】上記の配線層と絶縁層において、複雑化す
る形成技術問題を解決する方法の中で、最も有効な技術
に化学研磨法がある。この技術は機械研磨の要素と化学
反応を組み合わせて完全平坦度を得るものである。本平
坦技術に用いる化学機械研磨装置は、設備の要素が大き
く影響し、本発明もこの研磨技術を向上させ高精度の研
磨を完成させるためには必要不可決な要素である。
【００１６】この研磨技術を装置化させる際に発生する
一番の障害が、研磨砥粒や化学研磨により発生する汚染
物質であり、研磨処理による雰囲気汚染や半導体基板あ
るいは装置・治具に付着してしまう汚染物によって、ク
リーンルーム内全体や次工程に汚染・発塵等の悪影響を
与えてしまう恐れがある。
【００１７】この問題を解決させる為には、研磨による
作業を目的とした設備や装置内で汚染領域とクリーン領
域とを明確に区別することを考え、この区別を明確化し
た雰囲気の設置や汚染物質の排出方法を得る。
【００１８】即ち、本発明の目的は、高清浄度エアフィ
ルタ８を用いて空調されたクリーンルーム11内に設けた
研磨装置５であって、図１（ａ）に示すように、被処理
基板１の研磨部２と、被処理基板１を研磨部２、或いは
外部に搬送する搬送部３との間に、研磨部２ならびに搬
送部３に接続可能なるクリーンユニット部４を設けてな
ることにより、そして、研磨部２は化学機械研磨を行う
ことにより、また、図１（ｂ）に示すように、前記クリ
ーンユニット部４は前記研磨装置５のクリーン領域と汚
染領域との通路境界に、封止部材６を用いて気密保持可
能なシャッタ７を具備し、高清浄度エアフィルタ８を用
いて吸気する吸気口９と、クリーンユニット部４から排
気する排気口10とを備えてなることにより、更に、前記
クリーンユニット部４が図２に示すように、連接して複
数個設けてなることにより、そして、図１（ａ）に示す
ように、高清浄度エアフィルタ８を用いて空調されたク
リーンルーム11内において、研磨された被処理基板１を
研磨装置５の研磨部２から、研磨部２ならびに搬送部３
に接続可能なるクリーンユニット部４を介して、搬送部
３に搬送することにより達成される。
【００１９】
【作用】上記のように、本発明によれば、クリーンルー
ム内の研磨作業に対応する化学機械研磨装置を現状のク
リーンルームに低コストで導入することができる。
【００２０】そしてこの設備導入により、超精密加工が
できるため半導体基板の平坦化、ひいては高集積、微細
化された半導体デバイスの開発に寄与するところが大き
い。くなり、これら洗浄液の冷却や加熱に要するエネル
ギコストが節減でき、再生にかかる時間を短縮出来る。
【００２１】すなわち、本発明では廃液回収という操作
がなくなり、一つの洗浄装置内で、再生処理も同時に行
ってしまうかめ高温度に排出された洗浄液をそのまま追
加加熱して洗浄槽に還流するだけで良い。
【００２２】
【実施例】図３、図４は本発明の一実施例の説明図であ
る。図において、１は被処理基板、２は研磨部、３は搬
送部、４はクリーンユニット部、4aはリンス室、4bはオ
ーブン室、4cは排気室、５は研磨装置、８は高清浄度エ
アフィルタ、12は定盤、13は受渡ロボット、14は搬送ロ
ボット、15は洗浄槽、16はフィルタ、17はハンドリング
チャック、18はリンス液、19は噴霧ノズルである。
【００２３】本発明の一実施例を図３、図４により説明
する。一般的に化学機械研磨を行う研磨部２には、被処
理基板１である半導体ウエハを保持する固定部に対し
て、研磨布を取り付けた定盤12がある。この定盤12が回
転し、その上を固定部側に保持された被処理基板１が圧
力を受けながら自転する。
【００２４】広い定盤12上を、任意な軌跡を描きながら
移動して、砥粒を含む化学薬液を介して研磨を行う。研
磨処理が終わった被処理基板１は研磨砥粒で汚染されて
いるため、被処理基板１を保持した固定部は定盤12から
離れ受渡ロボット13まで移動し、そこから搬送ロボット
14にリレーし、本発明のリンス室4a、オーブン室4b、排
気室4c等のユニット集合体からなるクリーンユニット部
４に入る。
【００２５】このクリーンユニット４は、被処理基板１
の搬出入用のシャッター７の動作や汚染雰囲気の排気手
順の基本動作は各々以下の内容で共通している。各クリ
ーンユニット４では図１（ｂ）で示したように、汚染領
域側との境界にあるシャッタ７ａとクリーン領域側にあ
るシャッタ７ｂによって密閉されており、排気口10によ
って一定の差圧状態に管理されている。研磨処理で汚染
された被処理基板１がシャッタ7aを経由して、本発明の
クリーンユニット部４に搬送される際に、汚染領域側の
研磨部２の雰囲気が流入する。ここで、シャッタ７ａの
開動作中は排気口10の動作は停止している。シャッタ７
ａの閉動作によって再び密閉状態が形成されると、高清
浄度エアフィルタ（ＨＥＰＡ）８を有した強制排気口10
によってクリーンユニット４内の汚染雰囲気を排出す
る。
【００２６】汚染雰囲気の除去後、排気口10の動作を止
め、吸気口９を作動し、シャッタ7bを開動作させ、被処
理基板１を搬出させる。また、シャッタ7a、7bには、被
処理基板の搬送方向に対して入口／出口で独立したＯ−
リングシール板からなる封止部材６を設ける。被処理基
板１の搬出入時の搬送手順／排気方法はクリーンユニッ
ト部４の動作と同様である。
【００２７】ここで、下記仕様により半導体基板として
４〜８インチのSiウエハ、或いはＬＣＤ用のセラミック
基板を用いて研磨を行った。研磨条件は０.2μｍの粒径
の乳状シリカを用い300mm の底盤上で100rpmで研磨す
る。ポリッシング圧は7 〜15Ｐａ、研磨布は厚さ１．５
ｍｍ、 ポリウレタン製で各被処理基板１とも30分のポ
リシングを行った。
【００２８】その後リンス室4aに被処理基板１を搬送
し、回転数を30rpm から3,000rpmまで５段階に上げなが
ら、純水、薬液、純水の順で吐出してスクラバ洗浄を行
う。その他の洗浄方法として、図４に示したような洗浄
層のリンス液18を循環し、図４（ａ）に示す浸漬方式、
あるいは図４（ｂ）に示す噴霧方式で高周波洗浄や超音
波洗浄を応用した洗浄方法も用いられる。
【００２９】そのあと、連接したオーブン室4bで、スピ
ン乾燥、赤外線乾燥或いは熱風乾燥してから、被処理基
板１を研磨装置５のクリーンユニット部４より搬送部３
を経て、クリーンルーム11のクリーン領域に搬出する。
【００３０】
【発明の効果】以上の機能を有したクリーンユニット部
と搬出入用のシャッタの集合体を汚染領域とクリーン領
域の間に設置し、前述の排気方法と洗浄方法を行うこと
で、研磨領域の汚染物質がクリーン領域へ流出すること
を防ぐことができる。
【００３１】以上説明したように、本発明を適用すれ
ば、被処理基板の十分なクリーン効果が得られ、クリー
ンルームに導入が困難とされていた製造技術を、クリー
ンルーム対応とすることが可能となり、今まで、苦労を
重ねて開発していた飽和状態にある加工技術へ新風を吹
き込むことを可能とし、工程短縮による製造工程のコス
トダウンや製品の低価格化へ大きく貢献／寄与すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理説明図（その１）
【図２】 本発明の原理説明図（その２）
【図３】 本発明の一実施例の説明図（その１）
【図４】 本発明の一実施例の説明図（その２）
【図５】 従来例の説明図
【符号の説明】
１ 被処理基板 ２ 研磨部 ３ 搬送部 ４ クリーンユニット部 4a リンス室 4b オーブン室 4c 排気室 ５ 研磨装置 ６ 封止部材 ７ シャッタ ８ 高清浄度エアフィルタ ９ 吸気口 10 排気口 11 クリーンルーム 12 定盤 13 受渡ロボット 14 搬送ロボット 15 洗浄槽 16 フィルタ 17 ハンドリングチャック 18 リンス液 19 噴霧ノズル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高清浄度エアフィルタ(8) を用いて空調
    されたクリーンルーム(11)内の研磨装置(5) であって、 被処理基板(1) の研磨部(2) と、該被処理基板(1) を該
    研磨部(2) 或いは外部に搬送する搬送部(3) との間に、
    該研磨部(2) ならびに該搬送部(3) に接続可能なるクリ
    ーンユニット部(4) を設けてなることを特徴とする研磨
    装置。
  2. 【請求項２】 前記研磨部(2) が化学機械研磨をするも
    のであることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記クリーンユニット部(4) は前記研磨
    装置(5) のクリーン領域と汚染領域との通路境界に、封
    止部材(6) を用いて気密保持可能なシャッタ(7) を具備
    し、高清浄度エアフィルタ(8) を用いて外気を吸気する
    吸気口(9) と該クリーンユニット部(4) から外部へ室内
    雰囲気を排気する排気口(10)とを備えてなることを特徴
    とする請求項１または２記載の研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記クリーンユニット部(4) が連接して
    複数個設けてなることを特徴とする請求項１、２または
    ３記載の研磨装置。
  5. 【請求項５】 高清浄度エアフィルタ(8) を用いて空調
    されたクリーンルーム(11)内において、 研磨された被処理基板(1) を研磨装置(5) の研磨部(2)
    から、該研磨部(2) ならびに搬送部(3) に接続可能なる
    クリーンユニット部(4) を介して、該搬送部(3) に搬送
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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