JPH09314466A - 半導体ウェーハの研磨装置および研磨方法 - Google Patents

半導体ウェーハの研磨装置および研磨方法

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JPH09314466A JP9054504A JP5450497A JPH09314466A JP H09314466 A JPH09314466 A JP H09314466A JP 9054504 A JP9054504 A JP 9054504A JP 5450497 A JP5450497 A JP 5450497A JP H09314466 A JPH09314466 A JP H09314466A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鏡面研磨工程における半導体ウェーハの重金
属汚染を効果的に防止することができるようにした半導
体ウェーハの研磨装置及び研磨方法を提供する。 【解決手段】 回転可能に設けられた定盤を有する研磨
装置本体と、該定盤上に研磨スラリー供給手段を介して
供給される研磨スラリーを貯留する研磨スラリータンク
とを具備する半導体ウェーハの研磨を行なう装置であっ
て、上記研磨スラリー供給手段に該研磨スラリー中の重
金属イオンを除去する手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨工程、特に鏡
面研磨工程における半導体ウェーハの重金属汚染を効果
的に防止することを可能とした半導体ウェーハの研磨装
置及び研磨方法に関する。
【0002】
【関連技術】定盤を備えた研磨装置本体を有する半導体
ウェーハの研磨装置は知られている。半導体ウェーハの
鏡面研磨は、上記研磨装置を用い、研磨布を貼った定盤
を回転させ、コロイダルシリカを分散させた強アルカリ
性溶液(一般的に研磨スラリーと呼ばれるが、以下研磨
スラリー又は単にスラリーと称する)を流しながら、ウ
ェーハを研磨布に押し付けることにより行なわれる。該
スラリーは研磨スラリータンク(以下スラリータンクと
呼ぶことがある)から定盤上にポンプによって圧送され
研磨に供された後、そのまま廃棄されるか、又は経済的
な観点からスラリータンクに戻されて再び研磨に供され
る(以下循環使用と呼ぶことがある)かする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】研磨装置にはスラリー
が接しうる多くの金属部分が存在する。したがって、ス
ラリーを循環使用する場合、スラリー中に研磨装置から
溶出した重金属イオンが濃縮されてウェーハが金属汚染
される可能性がある。また、突発的にスラリーが重金属
イオンにより汚染された場合、現在の研磨装置ではウェ
ーハ汚染を免れない。特にCu2+,Ni2+といったイオ
ンはシリコン中での拡散係数が大きくウェーハを汚染し
やすいため、これらの濃度を極力低減する必要がある。
【0004】本発明は、上記した事情に鑑みなされたも
ので、研磨工程、特に鏡面研磨工程における半導体ウェ
ーハの重金属汚染を効果的に防止することができるよう
にした半導体ウェーハの研磨装置及び研磨方法を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の研磨装置は、回転可能に設けられた定盤を
有する研磨装置本体と、該定盤上に研磨スラリー供給手
段を介して供給される研磨スラリーを貯留する研磨スラ
リータンクとを具備する半導体ウェーハの研磨を行なう
装置であって、上記研磨スラリー供給手段に該研磨スラ
リー中の重金属イオンを除去する手段を設けたことを特
徴とする。
【0006】上記金属イオン捕捉高分子又は樹脂として
は、陽イオン交換樹脂やキレート樹脂をあげることがで
きる。特に、ウェーハを汚染しやすいCu2+,Ni2+
除去にはCu2+,Ni2+を強力に捕捉するイミノ二酢酸
型キレート樹脂が好適である。
【0007】重金属イオンを捕捉する樹脂を封入充填し
たカラム等の重金属捕捉手段を設置することにより、研
磨機から溶出した重金属イオン、また、突発的に研磨ス
ラリー中に混入した重金属イオンは該樹脂に捕捉され、
定盤上には重金属イオンを含まない研磨スラリーが供給
される。よって、ウェーハの重金属イオンによる汚染が
抑制される。
【0008】前記研磨スラリーが研磨加工処理使用後、
研磨スラリータンクに回収され、再び研磨に供されるよ
うにした循環使用可能な構造としておけば、研磨スラリ
ーを繰り返し使用でき、経済的観点から見て好適であ
る。
【0009】前記研磨スラリー供給手段としては、研磨
スラリー供給管を用いればよく、該研磨スラリー供給管
の研磨スラリー供給口に近接させて前記重金属イオン捕
捉カラムを設置すれば、該重金属イオン捕捉カラムを通
過することによって純化された研磨スラリーが再汚染さ
れる可能性が少なくなる利点がある。
【0010】本発明の半導体ウェーハの研磨方法は、上
記した研磨装置を用いて研磨スラリー中の重金属イオン
を除去しつつ半導体ウェーハの研磨を行なうことを特徴
とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面を用いて説明する。図1は本発明に係わる半導体ウ
ェーハの研磨装置の1例を示す概略側面説明図である。
【0012】図1において、12は本発明に係る半導体
ウェーハの研磨装置で、研磨装置本体14と該研磨装置
本体14で用いられる研磨スラリー(コロイダルシリカ
を分散させた強アルカリ性溶液)16を貯留する研磨ス
ラリータンク18を具備している。
【0013】該研磨装置本体14は、上面を開放した平
皿状のスラリー受け20を有している。該スラリー受け
20の上面中央部には回転軸22が立設されている。該
回転軸22の上端部には定盤本体24aが回転可能に取
りつけられている。26は該定盤本体24aの上面を被
覆するように貼着された研磨布である。定盤24は定盤
本体24aと研磨布26によって構成される。
【0014】28は該定盤24の上面に載置されるウェ
ーハWを上方から下方に向かって該研磨布26にウェー
ハWを押しつけるように作用するデッドウェイトであ
る。30は研磨スラリー供給管で、その基端開口部31
は該スラリータンク18内下部に位置し、その中間部に
ポンプ手段Pを設置し、かつその先端開口部は研磨スラ
リー供給口32となっている。
【0015】上記研磨スラリータンク18に貯留された
研磨スラリー16は、研磨スラリー供給管30を介し、
研磨スラリー供給口32から研磨装置本体14の定盤2
4上の研磨加工位置に供給される。
【0016】34は該研磨スラリー供給管30の中間部
に取りつけられた重金属イオンを除去する手段で、具体
的には重金属イオン捕捉基を有する高分子が封入充填さ
れたカラムである。この重金属除去手段34は可能な限
り、研磨スラリー供給口32に近接させて設置し、この
重金属除去手段34によって純化された研磨スラリーが
再汚染される可能性を少なくするのが好ましい。
【0017】金属イオンを捕捉する高分子としては陽イ
オン交換樹脂やキレート樹脂をあげることができる。特
に、ウェーハを汚染しやすいCu2+,Ni2+の除去には
Cu 2+,Ni2+を強力に捕捉するイミノ二酢酸型キレー
ト樹脂が好適である。
【0018】36は研磨スラリー回収管で、その基端開
口部36aは該スラリー受けに連通し、その先端開口部
36bは、該研磨スラリー供給タンク18の上部に開口
している。
【0019】上記の構成により、該研磨スラリー供給口
32から研磨スラリー16をポンプPによって該定盤2
4上に圧送供給しつつデッドウェイト28の重量により
ウェーハWを該定盤24上面に押しつけることによっ
て、該ウェーハWの鏡面研磨が行なわれる。
【0020】本発明の研磨装置12においては、研磨加
工の際に用いられる研磨スラリー16は重金属除去手段
34を通過することにより、研磨装置12自体から溶出
した重金属イオン、また、突発的に研磨スラリー中に混
入した重金属イオンは該重金属除去手段34によって捕
捉除去され、定盤24上には重金属を含まない研磨スラ
リー16が供給される。したがって、研磨されるウェー
ハWの重金属イオンによる汚染は抑制される。
【0021】そして、該定盤24上に供給された研磨ス
ラリー16はスラリー受け20に集められ、スラリー回
収管36を通って研磨スラリータンク18に回収され、
循環使用される。
【0022】
【実施例】以下に本発明の実施例をあげて説明する。 実施例1(イミノ二酢酸型キレート樹脂による重金属イ
オンの除去)及び比較例1 試料ウェーハ:CZ、p型、抵抗率;0.008Ω・c
m程度、8インチφ、シリコンウェーハ 研磨スラリー:AJ−1325〔SiO22wt%、p
H11、コロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化
学工業(株)製〕10.0vol%+純水(残部) 研磨荷重:400g/cm2 研磨時間:10分 図1に示した研磨装置を用い、次の手順により、重金属
イオン除去手段(カラム)を作成し、上記した試料ウェ
ーハ及び研磨スラリーを用いて次の各実験を行なった。
【0023】イミノ二酢酸型キレート樹脂を一昼夜水に
浸漬したのち、適当濃度の塩酸、アンモニア水により数
回洗浄した。該樹脂をPTFE製のカラム(長さ約50
cm、直径約10cm)に封入し、該カラムをスラリー
タンクとスラリー供給口の間のスラリー供給管に設置し
た。
【0024】その後、スラリータンクにNi2+及びCu
2+をそれぞれ100ppbずつ含有したスラリーを入れ
た。
【0025】上記故意汚染スラリーを用いて上記した研
磨条件で研磨した場合(比較例1)とこの故意汚染スラ
リーをイミノ二酢酸型キレート樹脂で純化して上記した
研磨条件で研磨した場合(実施例1)のシリコンウェー
ハ上のNi2+及びCu2+濃度を測定し、それぞれ図2に
示した。故意汚染スラリー中のNi2+,Cu2+が上記キ
レート樹脂によって除去されNi2+及びCu2+の濃度が
低減されているのがわかる。
【0026】実施例2及び比較例2 イミノ二酢酸型キレート樹脂カラムを組み込んだ場合
(実施例2)と組み込まない場合(比較例2)につき、
20ppbのNi2+を含有する研磨スラリーを循環使用
して実施例1と同様の研磨条件で研磨したときのシリコ
ンウェーハ上のNi2+濃度の変遷を測定し、その結果を
図3に示した。図3から該キレート樹脂カラムを組み込
んでいない研磨装置ではウェーハ表面上のNi2+濃度が
徐々に上昇しているのに対し、該キレート樹脂カラムを
組み込んだ研磨装置ではNi2+の濃度が低レベルで安定
していることがわかる。
【0027】上記した各実施例の結果から、重金属イオ
ン除去手段をスラリータンクと研磨装置本体の間、即
ち、スラリー供給管に組み込む方法が、半導体ウェーハ
の重金属汚染抑制に対し効果的であることが明らかとな
った。
【0028】なお、上記実施例では重金属イオンの例と
してNi2+,Cu2+を使用したため、キレート樹脂とし
てイミノ二酢酸型キレート樹脂を使用したが、他のイオ
ンを除去する場合でも各イオンを有効に除去できる樹脂
を使用すれば同様な効果が得られることは言うまでもな
い。
【0029】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、重
金属イオンを捕捉する手段、例えば、重金属イオンを除
去する高分子を封入充填したカラムを、研磨スラリー供
給手段、例えば、研磨スラリー供給管の研磨スラリー供
給口に近接させて設置することにより、研磨装置の金属
部分からの重金属イオン溶出による研磨スラリー汚染や
突発的な研磨スラリーの汚染があっても、半導体ウェー
ハの研磨加工時の重金属汚染を抑制することが可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体ウェーハの研磨装置の1例
を示す概略側面説明図である。
【図2】実施例1(キレート樹脂カラム組み込み後)と
比較例1(キレート樹脂カラム組み込み前)におけるウ
ェーハ上の不純物濃度を示すグラフである。
【図3】実施例2(キレート樹脂カラムを組み込んだ場
合)と比較例2(キレート樹脂カラムを組み込まない場
合)におけるウェーハ表面上の不純物濃度を示すグラフ
である。
【符号の説明】
12 研磨装置 14 研磨装置本体 16 研磨スラリー 18 スラリータンク 20 スラリー受け 22 回転軸 24 定盤 24a 定盤本体 26 研磨布 28 デッドウェイト 30 研磨スラリー供給管 31 基端開口部 32 研磨スラリー供給口 34 重金属除去手段 36 研磨スラリー回収管 36a 基端開口部 P ポンプ手段 W ウェーハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 味戸 利夫 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転可能に設けられた定盤を有する研磨
    装置本体と、該定盤上に研磨スラリー供給手段を介して
    供給される研磨スラリーを貯留する研磨スラリータンク
    とを具備する半導体ウェーハの研磨を行なう装置であっ
    て、上記研磨スラリー供給手段に該研磨スラリー中の重
    金属イオンを除去する手段を設けたことを特徴とする半
    導体ウェーハの研磨装置。
  2. 【請求項2】 前記研磨スラリー中の重金属イオンを除
    去する手段が重金属イオン捕捉基を有する高分子が封入
    充填されたカラム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】 前記高分子がイミノ二酢酸型キレート樹
    脂であることを特徴とする請求項2記載の研磨装置。
  4. 【請求項4】 前記研磨スラリーが研磨処理使用後研磨
    スラリータンクに回収され、再び研磨に供されるように
    した循環使用可能な構造となっている請求項1〜3のい
    ずれか1項記載の研磨装置。
  5. 【請求項5】 前記研磨スラリー供給手段が研磨スラリ
    ー供給管であり、該研磨スラリー供給管の研磨スラリー
    供給口に近接させて前記カラムを設置したことを特徴と
    する請求項2〜4のいずれか1項記載の研磨装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項記載の研磨
    装置を用いて該研磨スラリー中の重金属イオンを除去し
    つつ半導体ウェーハの研磨を行なう研磨方法。
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