(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁気吸引力で密着させて覆うと共に、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射し、ポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング方法。
【請求項２】
ポリッシング室、反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射する照射手段を具備し、前記ポリッシング室内にポリッシング対象物を配置し、該ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、該マスク面から前記照射手段で反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射して、該ポリッシング対象物のポリッシング面をポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング装置。
【請求項３】
ポリッシング室、反応性のポリッシングガスを噴射するガス噴射ノズル、該ガス噴射ノズルにポリッシングガスの供給制御をするガス供給制御手段を具備し、
前記ポリッシング室内にポリッシング対象物を配置し、該ポリッシング対象物のポリッシング面を磁性体からなり多数の開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、
前記ポリッシング面のポリッシング部位に前記ガス噴射ノズルより高速反応性のポリッシングガスを前記マスク面から照射して、該ポリッシング対象物のポリッシング面をポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガスポリッシング装置において、
前記ポリッシング対象物のポリッシング面の凸部及びうねりを測定して得た測定情報をポリッシング情報として記憶するポリッシング情報記憶手段及び該ポリッシング情報記憶手段に記憶されたポリッシング情報に基づいて前記ガス噴射ノズルから噴射されるポリッシングガスが、該ポリッシング面のポリッシング部位に照射されるように該ガス噴射ノズル及び／又はポリッシング対象物を移動制御する移動制御手段を具備することを特徴とするガスポリッシング装置。
【請求項５】
ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を層流状態で照射し、ポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング方法。
【請求項６】
ポリッシング容器、該ポリッシング容器に反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を供給するガス又は蒸気供給手段を具備し、
前記ポリッシング容器内にポリッシング対象物を配置し、該ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、
前記ガス又は蒸気供給手段から供給されたポリッシングガス又はポリッシング蒸気を層流状態で前記マスク面からポリッシング対象物のポリッシング面に照射することを特徴とするガスポリッシング装置。
【請求項７】
ポリッシング対象物のポリッシング面を反応性のポリッシングガスでポリッシングする請求項２又は３又は４又は６のいずれか１項に記載のガスポリッシング装置と、該ガスポリッシング装置でガスポリッシングしたポリッシング面を化学的及び／又は機械的にポリッシングする化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ）装置を具備することを特徴とするポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物のポリッシング部位に反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射して該ポリッシング対象物のポリッシング面をポリッシングするガスポリッシング方法及びポリッシング装置に関するものである。ここで言うポリッシングとは、ポリッシング対象物に反応性ガス又は反応性蒸気を噴射又は照射し、該対象物面を平坦化することのみではなく、対象物面に凹凸を形成したり、該対象物面の所定部位を除去加工すること等も含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
ガスによりＳｉウエハ等のポリッシング対象物をポリッシングするにはプラズマ等によりポリッシングガスを活性化すると同時に、該活性化したガスの流れを電極、磁力などにより制御するのが一般的である。しかし、反応性のポリッシングガスだけでＳｉウエハやＰｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜をポリッシングすることもある。
【０００３】
近年、ＬＳＩの高度集積化に伴い、ＳｉＯ２膜やＡｌ等のウエハ上の成膜面を平坦化することが重要になってきている。このような成膜面を平坦化するために、化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ）装置が用いられている。しかしながら、ＣＭＰ装置の特性として、ポリッシング面の小さい凸部やうねりは、そのままの形状を残したままポリッシングしてしまうという問題がある。
【０００４】
この状態を図面を用いて説明すると、図１２（ａ）に示すように、ウエハ面上にＳｉＯ２膜が形成され、その上にＡｌ膜が形成されたウエハを例に説明すると、該Ａｌ膜をＣＭＰ装置でポリッシングすると、図１２（ｂ）に示すように、Ａｌ膜のポリッシング面にＳｉＯ２膜の凹凸が残ってしまい精度の良い平坦化ができないという問題があった。
【０００５】
また、反応性のポリッシングガスだけで、ポリッシング面に存在する１〜２サイクル程度の数千Å程度のうねりや、数μｍ〜数十ｍｍの径で数百〜数千Å程度の凹凸を局所的にポリッシングする試みもなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウエハ等のポリッシング対象物のポリッシング面に存在する１〜２サイクル程度の数千Å程度のうねりや、数μｍ〜数十ｍｍの径で数百〜数千Å程度の凹凸を局所的に精度良くポリッシングすることは困難であった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ポリッシング対象物の微細な凹凸を局所的に精度良くポリッシングできるポリッシング方法及びポリッシング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁気吸引力で密着させて覆うと共に、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射し、ポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング方法にある。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、ポリッシング室、反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射する照射手段を具備し、ポリッシング室内にポリッシング対象物を配置し、該ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、該マスク面から前記照射手段で反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射して、該ポリッシング対象物のポリッシング面をポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング装置にある。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、ポリッシング室、反応性のポリッシングガスを噴射するガス噴射ノズル、該ガス噴射ノズルにポリッシングガスの供給制御をするガス供給制御手段を具備し、ポリッシング室内にポリッシング対象物を配置し、該ポリッシング対象物のポリッシング面を磁性体からなり多数の開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、ポリッシング面のポリッシング部位にガス噴射ノズルより高速反応性のポリッシングガスを前記マスク面から照射して、該ポリッシング対象物のポリッシング面をポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング装置にある。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のガスポリッシング装置において、ポリッシング対象物のポリッシング面の凸部及びうねりを測定して得た測定情報をポリッシング情報として記憶するポリッシング情報記憶手段及び該ポリッシング情報記憶手段に記憶されたポリッシング情報に基づいてガス噴射ノズルから噴射されるポリッシングガスが、該ポリッシング面のポリッシング部位に照射されるように該ガス噴射ノズル及び／又はポリッシング対象物を移動制御する移動制御手段を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を層流状態で照射し、ポリッシングすることを特徴とするガスポリッシング方法にある。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、ポリッシング容器、該ポリッシング容器に反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を供給するガス又は蒸気供給手段を具備し、ポリッシング容器内にポリッシング対象物を配置し、該ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、ガス又は蒸気供給手段から供給されたポリッシングガス又はポリッシング蒸気を層流状態でマスク面からポリッシング対象物のポリッシング面に照射することを特徴とするガスポリッシング装置にある。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、ポリッシング対象物のポリッシング面を反応性のポリッシングガスでポリッシングする請求項２又は３又は４又は６のいずれか１項に記載のガスポリッシング装置と、該ガスポリッシング装置でガスポリッシングしたポリッシング面を化学的及び／又は機械的にポリッシングする化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ）装置を具備することを特徴とするポリッシング装置にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は請求項３乃至４に記載のガスポリッシング装置の構成例を示す図である。図１において、１１は薬液槽であり、薬液槽１１には薬液源１３から薬液ポンプ１２により、薬液供給配管１４を通して清浄な薬液（例えば、濃度約４９％のフッ酸（ＨＦ）の原液）が供給されるようになっている。また、薬液槽１１の使用済の薬液はドレン配管１５を通して薬液ポンプ１６により、廃液槽１７に蓄えられ、中和処理されるようになっている。
【００１６】
薬液槽１１の上部開口には、ポリッシング面がマスク１８で覆われたウエハ等のポリッシング対象物１９が配置される。マスク１８は磁石２０の磁気力によりポリッシング対象物１９の反マスク１８側より吸引し、ポリッシング面に密着させる。マスク１８には耐薬液性で、且つ磁性体であるＮｉ又はＮｉ系合金を用い、厚さ１００〜３０μｍの板材を用いる。マスク１８には図２（ａ）に示すように、ポリッシング対象物１９のポリッシング面の凸部等のポリッシング部位に対応する部分に多数の微細な開口（幅１０μｍ〜数ｍｍのスリット）１８ａが形成されている。
【００１７】
マスク１８のポリッシング対象物１９のポリッシング面に密着する面にはバリが発生しないように開口１８ａを形成する必要があり、例えば、エレクトロフォーミング加工等によりマスク１８の形成とバリの無い開口１８ａが形成できる。また、マスク１８の材料として、ＳＵＳ等の金属又は鉄等の磁性体を用い耐食性を持たせるために表面に樹脂コーティングを施したものを用いてもよい。このようなマスク１８をその開口１８ａを形成した部分がポリッシング対象物１９のポリッシング面の凸部等のポリッシング部位に当たるように磁石２０の磁気力で吸引させてセットする。
【００１８】
上記構成のガスポリッシング装置において、薬液槽１１の薬液から蒸発した薬液蒸気２１は、ポリッシング対象物１９のポリッシング面にマスク１８の面上から照射される。該薬液蒸気２１は上記微細開口１８ａを通ってＡｌ膜に達する。これにより薬液蒸気２１とＡｌ膜が接触し、反応して、反応部分が除去され、図２（ｂ）のようなポリッシング部位表面が櫛歯状となったＡｌ膜のガスポリッシング面が形成される。薬液としてＨＦ液を用い３０００Åの深さのポリッシングを行うには約５分間ＨＦ蒸気に接触させるとよい。ＨＦ液は常温でも蒸発するが、図示しないヒータ等で５０℃程度に昇温させることにより、ＨＦ蒸気の発生効率が向上する。
【００１９】
上記ガスポリッシング面をＣＭＰ装置で化学的及び／又は機械的ポリッシングをすることにより、図２（ｃ）に示すように精度の良い平坦度のポリッシング面が形成される。図２（ｃ）と図１２（ｂ）を比較して明らかなように、図２（ｃ）ではＡｌ膜のポリッシング面にＳｉＯ２の凹凸の影響が殆ど残らないが、図１２（ｂ）ではＳｉＯ２の凹凸の影響が残ることが確認されている。
【００２０】
なお、上記実施例ではマスク１８を磁石２０の磁気力でポリッシング対象物１９のポリッシング面に密着させるようにしているが、これはマスク１８面とポリッシング対象物１９のポリッシング面の間に隙間があると、該隙間に薬液蒸気２１が侵入し、マスク１８の開口１８ａに当たる部分以外もポリッシングされ、その結果、凸部やうねりの形状が残るという問題がある。上記のようにマスク１８を磁石２０の磁気力で吸引し、ポリッシング面に密着させることにより、このような問題は発生しない。
【００２１】
図３はマスク１８をポリッシング対象物１９に密着させない場合と磁石２０を用いて密着させた場合のポリッシングの比較例を示す図であり、図３（ａ）は磁石を用いないでガスポリッシングを行った場合、図３（ｂ）はそのガスポリッシングした面をＣＭＰでポリッシングした場合をそれぞれ示し、図３（ｃ）は磁石を用いてマスクを密着させてガスポリッシングをした場合、図３（ｄ）はそのガスポリッシングした面をＣＭＰでポリッシングした場合をそれぞれ示す。
【００２２】
図示するように、磁石２０を用い磁気力でマスク１８をポリッシング面に密着させた場合は凸部の表面に深い櫛歯状溝が形成され、その面をＣＭＰでポリッシングした場合は精度のよい平坦なポリッシング面ができる。これに対して、磁石を用いずマスク面をポリッシング面に密着させない場合は凸部の表面に浅い櫛歯状溝しか形成されず、その面をＣＭＰでポリッシングした場合は元の凸形状が残り、精度のよい平坦なポリッシング面とはならない。
【００２３】
なお、マスク１８をポリッシング対象物１９のポリッシング面に密着させることができる手段であれば、磁石に限定されるものではない。また、薬液蒸気２１とＡｌ膜又はＳｉＯ２の反応を向上させるためには、ポリッシング対象物１９を所定の温度に昇温させると良い。また、ポリッシング対象物１９からのマスク脱着を容易にするするためには、磁石２０に電磁石を用い、該電磁石の励磁電流の遮断通電により、マスク１８の脱着を行うようにすると良い。
【００２４】
図４はマスク１８を電磁石の磁気力で吸引するように構成した場合のポリッシング対象物、マスク及び薬液槽の構造を示す図で、図４（ａ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は断面図である。電磁石２０’は、図示するように、コア２２に形成された同心円状の溝にコイル２３を設け、コイル２３とコイル２３の間のコア２２及び中央部のコア２２にヒータ２４を埋め込んだ構造である。上記構造の電磁石２０’の面にポリッシング対象物１９をセットし、更にそのポリッシング面にマスク１８をセットし、コイル２３に励磁電流を通電することにより、マスク１８はポリッシング面に密着する。ヒータ２４に加熱電流を通電することにより、ポリッシング対象物１９を昇温する。
【００２５】
上記ポリッシング対象物１９及びマスク１８がセットされた電磁石２０’を薬液槽１１の上部開口にセットする。これにより、図１の場合と同様、薬液から発生する薬液蒸気２１がマスク１８の開口１８ａからポリッシング対象物１９に接触し、その反応部分は削除される。
【００２６】
上記電磁石２０’のコア２２に埋めこんだヒータ２４はポリッシング対象物１９を昇温させ、且つポリッシング面の温度を均一にするためのものである。ヒータ２４を設けない場合、ポリッシング対象物１９のポリッシング面の温度が不均一となり、均一なポリッシングプロファイルを得ることができないという問題がある。
【００２７】
図５はヒータを設けてポリッシング面の温度を均一にした場合とヒータがない場合のポリッシングプロファイルの比較例を示す図で、図５の（イ）〜（ホ）は図６に示すポリッシング対象物１９のポリッシング部位（イ）〜（ホ）の位置（サンプル測定位置）を示し、図５（ａ）はヒータ無しの場合（従来法）、図５（ｂ）がヒータ有りの場合をそれぞれ示す。図示するように、ヒータ２４によりポリッシング対象物１９のポリッシング面の温度を均一にした場合は、きれいなポリッシングプロファイルができる。
【００２８】
図７は請求項５乃至６に記載のガスポリッシング装置の構成例を示す図である。図７において、３１はガスポリッシング室であり、該ガスポリッシング室３１にはポリッシング対象物を搬入搬出するためのゲート３２が設けられている。ガスポリッシング室３１の内部にはポリッシング対象物をＸ−Ｙ方向に移動するためのＸ−Ｙテーブル３３、ヒータ３５が内蔵された載置台３４が配置され、該載置台３４の上には後述するようにマスク３６をセットしたポリッシング対象物３０が載置されている。
【００２９】
上記マスク３６をセットしたポリッシング対象物３０に対向して反応性のポリッシングガスを噴射するガス噴射ノズル３７が配置されている。該ガス噴射ノズル３７はＺ方向（上下方向）にノズル駆動部３８により移動できるようになっており、Ｘ−Ｙテーブル３３はテーブル駆動部３９により移動できるようになっている。ガス噴射ノズル３７はフレキシブルチューブ４０によりガス導入管４１に接続されている。
【００３０】
ガス導入管４１にはバルブ４２、マスフローコントローラ４３及びフィルター４４を介して不活性ガス（例えば、Ａｒガス）源４５と、バルブ４６、マスフローコントローラ４７、フィルター４８及びバルブ４９を介してポリッシングガス（例えば、ＣｌＦ３）源５０とが接続されている。ガスポリッシング室３１にはバルブ５１を介して真空ポンプ５２が接続され、該真空ポンプ５２で排気された排気ガスは除害装置５３で除害され大気中に放出される。また、ガスポリッシング室３１にはバルブ５４及びフィルター５５を介して窒素ガス源５６が接続されている。
【００３１】
また、５７はポリッシング対象物３０のポリッシング面の凸部及びうねり状況を図示しない測定手段で測定し、ポリッシング部位の大きさ、ポリッシング深さ等のポリッシング情報をポリッシング対象物３０を微細に区分したアドレスに対応させて記憶するポリッシング情報記憶部であり、５８は該ポリッシング情報記憶部５７に記憶されたポリッシング情報に基づいてマスフローコントローラ４３、４７、ノズル駆動部３８及びテーブル駆動部３９を制御する制御部である。また、５９はガスポリッシング室３１の真空度を測定する真空計である。
【００３２】
上記構成のガスポリッシング装置において、ポリッシング対象物３０をポリッシングするには、窒素ガス源５６からフィルター５５及びバルブ５４を介してガスポリッシング室３１に窒素ガスを略大気圧になるように充填し、バルブ５４を閉じ、ゲート３２を開けて、ポリッシング面にマスク３６をセットしたポリッシング対象物３０を搬入し、載置台３４上にセットする。また、載置台３４は内蔵のヒータ３５で加熱されている。
【００３３】
ゲート３２を閉じ、真空ポンプ５２を起動し、バルブ５１を開放し、ポリッシング室３１内を真空排気する。排気ガスは除害装置５３を通して排気される。ポリッシング室３１内が所定の真空度（例えば、１０−１〜１０−２Ｔｏｒｒ）に達したら該真空度を維持する。この状態で、制御部５８はポリッシング情報記憶部５７に記憶された情報に基づいてノズル駆動部３８及びテーブル駆動部３９を制御し、ガス噴射ノズル３７をＺ方向に移動させると共に、Ｘ−Ｙテーブル３３をＸ−Ｙ方向に移動させ、ガス噴射ノズル３７の先端とポリッシング面の間隔及びポリッシング部位がガス噴射ノズル３７の真下になるようにセットする。
【００３４】
この状態で、バルブ４２を開放して不活性ガス源４５からフィルター４４及びマスフローコントローラー４３を介して不活性ガス（例えば、Ａｒガス）をガス噴射ノズル３７に送ると共に、バルブ４６及び４９を開放しポリッシングガス源５０からフィルター４８及びマスフローコントローラー４７を通してポリッシングガス（例えば、ＣｌＦ３）を送る。これにより、不活性ガスとポリッシングガスが所定の割合（例えば、Ａｒ：ＣｌＦ３＝２：１）で混合され、ガス噴射ノズル３７から高速（例えば、音速）のポリッシングガスが噴射される。
【００３５】
ガス噴射ノズル３７から所定時間ポリッシングガスが噴射され、当該部位のポリッシングが終了したら、Ｘ−Ｙテーブル３３の移動によりポリッシング対象物３０を移動させ、次の部位のポリッシングを行う。このような操作を繰り返し、ポリッシング対象物３０のポリッシング面の全部の部位のポリッシングが終了したら、当該ポリッシング対象物３０のガスポリッシングが終了する。ガスポリッシング終了後は、バルブ４２、バルブ４６及びバルブ４９を閉じると共に、真空ポンプ５２でガスポリッシング室３１の中のポリッシングガスを十分に排気した後、バルブ５１を閉じ、更にバルブ５４を開放し、窒素ガス源５６から窒素ガスをポリッシング室３１に大気圧まで充填し、ゲート３２を開放し、ポリッシング対象物３０をマスク３６ごと搬出する。
【００３６】
上記構成のガスポリッシング装置において、ポリッシング対象物３０のポリッシング面にセットされているマスク３６は図８に示すように、幅数１０μｍの多数のスリットが等間隔で多数形成された構成である。或いは、図２に示すようにポリッシング対象物１９のポリッシング面の凸部等のポリッシング部位に対応する部分にスリットを形成したマスクを用いる場合もある。このような構成のマスクでポリッシング対象物３０のポリッシング面を覆い、該ポリッシング面の凸部にガス噴射ノズル３７によりポリッシングガスを噴射してポリッシングを行うことにより、マスク３６を設けずガス噴射ノズル３７から直接ポリッシングガスを噴射してポリッシングする場合に比べて下記のような作用効果上の差異が生じる。
【００３７】
図９（ａ）（イ）に示すように、ガス噴射ノズル３７から直接ポリッシングガスを噴射してポリッシングした場合は、図９（ａ）（ロ）に示すように幅数１００μｍ以上のポリッシングプロファイルとなり、このガスポリッシングの後、ＣＭＰ装置で化学機械的ポリッシングを行ってもポリッシングプロファイルの幅が大きくポリッシング面の凸部やうねりの形状が残ってしまう。その結果、ポリッシング面に図９（ａ）（ハ）に示すように数１００Å程度の凹凸が残ってしまうという問題がある。
【００３８】
これに対して、図９（ｂ）（イ）に示すように幅数１０μｍの多数のスリットが等間隔で形成されたマスク３６でポリッシング面を覆い、ポリッシング部位、即ちポリッシング面の凸部及びうねり上部等にガス噴射ノズル３７からポリッシングガスを噴射した場合、図９（ｂ）（ロ）に示すような幅２０〜５０μｍのポリッシングプロファイルが形成されたガスポリッシング面となる。このガスポリッシング面をＣＭＰ装置で化学機械的ポリッシングを行うと、図９（ｂ）（ハ）に示すように表面粗さ±１０〜２０Å程度のポリッシング面が得られる。
【００３９】
ポリッシング情報記憶部５７にポリッシング対象物３０のポリッシング面の全域のポリッシング部位の大きさ、ポリッシング深さ等のポリッシング情報がポリッシング対象物３０を細分したアドレスに対応して記憶されているから、制御部５８はこのポリッシング情報に基づいてポリッシング対象物３０の全面のガスポリッシングを自動的に可能にする。また、制御部５８はマスフローコントローラー４３及び４７を制御し、ガス噴出ノズル３７から噴出されるポリッシングガスと不活性ガスの混合割合も制御する。なお、制御部５８でバルブ４２及びバルブ４６の開閉も制御するようにしてもよい。
【００４０】
なお、上記例ではガス噴射ノズル３７をノズル駆動部３８でＺ方向に移動させると共に、テーブル駆動部３９でＸ−Ｙテーブル３３をＸ−Ｙ方向に移動させてポリッシング対象物３０を移動させる例を示したが、ガス噴射ノズル３７とポリッシング対象物３０の移動はこれに限定されるものではなく、例えばガス噴射ノズル３７をＸ−Ｙテーブルで移動させ、載置台３４をＺ方向に移動テーブルで移動させるようにしてもよい。
【００４１】
図１０は請求項８に記載のガスポリッシング装置の構成を示す図である。図１０において、６１はガスポリッシング容器であり、該ガスポリッシング容器６１はキャリアガスが流れる小径の筒状部６１ａとポリッシング対象物が配置される大径の反応部６１ｂを有し、筒状部６１ａと反応部６１ｂとは該筒状部６１ａを流れる気流の流れ方向（水平方向）と３０°の角度をつけて形成される円錐状筒６１ｃで接続されている。
【００４２】
上記ガスポリッシング容器６１の筒状部６１ａの端部にはバルブ６２及びフィルター６３を介して窒素ガス源６４が接続され、該窒素ガス源６４からキャリアガスとして窒素（Ｎ２）ガスが供給されるようになっている。６５は薬液槽であり、該薬液槽６５には薬液（例えば、フッ酸（ＨＦ））が収容されている。該薬液槽６５の上部開口はゲートバルブ６６を介して前記ガスポリッシング容器６１の筒状部６１ａに接続されている。薬液槽６５はヒータ６７で加熱できるようになっている。
【００４３】
また、反応部６１ｂの反筒状部６１ａ側には排気管６８が設けられ、該排気管６８の先端は中和液槽６９の中和液（例えば、ＮａＯＨ）７０に浸漬されている。また、中和液槽６９には排気管７１が設けられ、該排気管７１はバルブ７２を介して除外装置７３に接続されている。反応部６１ｂにはポリッシング面をマスク７４で覆ったポリッシング対象物７５がポリッシング支え治具７６に支持され、反応部６１ｂ内を層流状態で流れる薬液蒸気の流れに対して垂直になるように配置されている。
【００４４】
上記構成のガスポリッシング装置において、マスク７４は図２（ａ）に示すマスク１８と同様、ポリッシング部位に対応する部分に多数のスリット状の開口を形成しているマスクである。ヒータ６７の電源を入れ、薬液槽６５内の薬液を暖めると、薬液蒸気７７が発生する。ここで薬液を暖めなくとも薬液蒸気７７が発生するのであれば、ヒータ６７は必要がない。バルブ７２を開放すると共に、バルブ６２を開放して窒素ガス源６４からのキャリヤガスである窒素ガスを流す。続いてゲートバルブ６６を開放し、薬液蒸気７７をキャリアガス中に混入する。
【００４５】
上記のように反応部６１ｂと筒状部６１ａは気流の流れ方向（水平方向）と３０°の角度をつけて形成される円錐状筒６１ｃで接続されているから、キャリアガスと一緒になった薬液蒸気７７は反応部６１ｂ内を層流状態で流れ、ポリッシング対象物７５のポリッシング面に均等に照射される。目的とする時間照射したら、ゲートバルブ６６を閉じて薬液蒸気７７のキャリアガスへの混入を止める。ポリッシングに寄与しなかった過剰の薬液蒸気７７は反応部６１ｂ後方の排気管６８を通って、中和液槽６９の中和液７０に流入し、中和され無害となる。更に安全のため排気管７１及びバルブ７２を通って除外装置７３を通ることにより完全無害となり大気に放出される。
【００４６】
薬液蒸気が無くなり、キャリアガスである窒素ガスだけになったら、バルブ６２を閉じ、キャリアガスの供給を止める。ガスポリッシング容器６１を開けポリッシング対象物７５を取り出す（マスク７４及びポリッシング支え治具７６ごと）。
【００４７】
ここでポリッシング対象物７５としては主にＳｉＯ２やＡｌ膜等である。また、薬液としては上記例ではフッ酸（ＨＦ）液を用いたが、ＨＣｌ液等も使用できる。また、ガスポリッシング容器６１、バルブ６２、７２、ゲートバルブ６６等薬液又は薬液蒸気に接する部分は、耐薬液性のテフロン、塩化ビニール、ＳｉＣ等の材質を選定する。勿論薬液に耐ええるものであれば、ＳＵＳ等の金属材料でも構わない。また、中和液槽６９等からなる中和部は水スクラバー式にしてもよい。
【００４８】
また、上記例ではポリッシングガスとして薬液蒸気を用いる例を示したが、薬液槽６５の代わりに薬液ガス発生装置を設け、薬液ガスをキャリアガスに混入してもよい。また、キャリアガスとして上記例では、窒素ガスを用いたが、他の不活性ガス、例えばＡｒでもよい。
【００４９】
また、ガスポリッシング容器６１は円筒型、矩形型いずれでもよいが、矩形型の場合は気流の層流状態を実現するため横断面、縦断面の広がり部の角度は３０°以内とする。
【００５０】
図１１は請求項９に記載のポリッシング装置の構成例を示す図である。図示するように、本ポリッシング装置はガスポリッシング装置８１とＣＭＰ装置８２、ロボット室８３及びポリッシング対象物搬入室８４を具備し、ポリッシング対象物搬入室８４とロボット室８３をゲート８９で接続し、ロボット室８３とガスポリッシング装置８１をゲート８６で接続し、ＣＭＰ装置８２とロボット室８３をゲート８７で接続した構成である。
【００５１】
ロボット室８３のロボット８５でポリッシング対象物搬入室８４に搬入されたポリッシング対象物８８をピックアップし、ゲート８９、ロボット室８３及びゲート８６を経由してガスポリッシング装置８１に搬入し、ガスポリッシングを行った後、ロボット８５でガスポリッシングの終了したポリッシング対象物８８をピックアップし、ゲート８６、ロボット室８３及びゲート８７を経由してＣＭＰ装置８２に搬入し、化学機械的ポリッシングを行った後、ロボット８５で化学機械的ポリッシングの終了したポリッシング対象物８８をピックアップし、ゲート８７、ロボット室８３及びゲート８９を経由してポリッシング対象物搬入室８４に搬入する。
【００５２】
上記構成のポリッシング装置によれば、ガスポリッシングから化学機械的ポリッシングを連続して実施でき、従来のポリッシング装置では得られない精度のよいポリッシングが実現できる。ガスポリッシング又は化学機械的ポリッシングの終了後、洗浄や乾燥等の処理を行うが、その洗浄装置や乾燥装置の図示を省略している。ガスポリッシング装置８１としては、上記請求項３又は４又は５又は６又は８に記載のいずれか１のガスポリッシング装置を用いる。
【００５３】
なお、ポリッシング対象物のポリッシングは、上記のようなガスポリッシング装置に隣接してＣＭＰ装置を配置するものに限定されるものではなく、ガスポリッシング装置とＣＭＰ装置を離して設置し、ガスポリッシング装置でガスポリッシングをした多数のポリッシング対象物をＣＭＰ装置に搬入し、該ＣＭＰ装置で化学機械的ポリッシングを行うようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁気吸引力で密着させ、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射してポリッシングするので、ポリッシング対象物のポリッシング面へマスクを密着させるのが容易で、きれいなポリッシングプロファイルで且つ精度のよいガスポリッシング方法を提供できる。
【００５５】
請求項２に記載の発明によれば、ポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させ、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を照射してポリッシングするので、ポリッシング対象物のポリッシング面へマスクを密着させるのが容易で、きれいなポリッシングプロファイルで且つ精度のよいガスポリッシング装置を提供できる。
【００５６】
請求項３又は４に記載の発明によれば、ポリッシング対象物のポリッシング面を磁性体からなり多数の開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、該マスク面から該ポリッシング面のポリッシング部位に反応性のポリッシングガスを噴射ノズルから高速に噴射して照射してポリッシングするので、ポリッシング対象物のポリッシング面へマスクを密着させるのが容易で、ＣＭＰ装置による化学機械的ポリッシングでは除去できないポリッシング面の凸部やうねりを除去できる精度のよいガスポリッシング装置を提供できる。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、ポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、該マスク面から反応性のポリッシングガス又はポリッシング蒸気を層流状態で照射し、ポリッシングするので、ポリッシング対象物のポリッシング面へマスクを密着させるのが容易で、きれいなポリッシングプロファイルで且つ精度のよいガスポリッシング方法を提供できる。
【００５８】
請求項６に記載の発明によれば、ポリッシング対象物のポリッシング面に磁性体からなりポリッシング部位に対応する部分に開口を形成したマスクを磁石の磁気吸引力で密着させて覆い、ガス又は蒸気供給手段から供給されたポリッシングガス又はポリッシング蒸気を層流状態でマスク面からポリッシング対象物のポリッシング面に照射し、ポリッシングするので、ポリッシング対象物のポリッシング面へマスクを密着させるのが容易で、きれいなポリッシングプロファイルで且つ精度のよいガスポリッシング装置を提供できる。
【００５９】
請求項７に記載の発明によれば、請求項２又は３又は４又は６のいずれか１項に記載のガスポリッシング装置と、ＣＭＰ装置でポリッシング装置を構成することにより、ガスポリッシング装置によりガスポリッシングした後、ＣＭＰ装置で化学機械的ポリッシングを行なうので、ＣＭＰ装置のみによるポリッシングでは得られない高い平坦度のポリッシングができるポリッシング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るガスポリッシング装置の構成例を示す図である。
【図２】  本発明に係るガスポリッシングとＣＭＰによるポリッシングの状態説明図である。
【図３】  ポリッシング対象物とマスクを密着させないでガスポリッシングした後ＣＭＰによるポリッシングした場合とマスクを磁石で密着させてガスポリッシングした後ＣＭＰによるポリッシングした場合の比較例を示す図である。
【図４】  本発明に係るガスポリッシング装置の構成例を示す図で、図４（ａ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は断面図である。
【図５】  ポリッシング対象物の温度を均一にした場合としない場合のポリッシングプロファイルの比較例を示す図である。
【図６】  ポリッシング対象物のサンプル測定位置を示す図である。
【図７】  本発明に係るガスポリッシング装置の構成例を示す図である。
【図８】  本発明に係るガスポリッシングの状態説明図である。
【図９】  ガスポリッシングとＣＭＰの組み合わせポリッシングの説明図である。
【図１０】  本発明に係るガスポリッシング装置の構成例を示す図である。
【図１１】  本発明に係るポリッシング装置の構成例を示す図である。
【図１２】  従来のポリッシング状態の説明図である。
【符号の説明】
１１            薬液槽
１２            薬液ポンプ
１３            薬液源
１４            薬液供給配管
１５            ドレン配管
１６            薬液ポンプ
１７            廃液槽
１８            マスク
１９            ポリッシング対象物
２０            磁石
２０’          電磁石
２１            薬液蒸気
２２            コア
２３            コイル
２４            ヒータ
３０            ポリッシング対象物
３１            ガスポリッシング室
３２            ゲート
３３            Ｘ−Ｙテーブル
３４            載置台
３５            ヒータ
３６            マスク
３７            ガス噴射ノズル
３８            ノズル駆動部
３９            テーブル駆動部
４０            フレキシブルチューブ
４１            ガス導入管
４２            バルブ
４３            マスフローコントローラ
４４            フィルター
４５            不活性ガス源
４６            バルブ
４７            マスフローコントローラ
４８            フィルター
４９            バルブ
５０            ポリッシングガス源
５１            バルブ
５２            真空ポンプ
５３            除害装置
５４            バルブ
５５            フィルター
５６            窒素ガス源
５７            ポリッシング情報記憶部
５８            制御部
５９            真空計
６１            ガスポリッシング容器
６２            バルブ
６３            フィルター
６４            窒素ガス源
６５            薬液槽
６６            ゲートバルブ
６７            ヒータ
６８            排気管
６９            中和液槽
７０            中和液
７１            排気管
７２            バルブ
７３            除外装置
７４            マスク
７５            ポリッシング対象物
７６            ポリッシング支え治具
７７            薬液蒸気
８１            ガスポリッシング装置
８２            ＣＭＰ装置
８３            ロボット室
８４            ポリッシング対象物搬入室
８５            ロボット
８６            ゲート
８７            ゲート
８８            ポリッシング対象物
８９            ゲート
【図１】
0003646003.tif 000002
【図２】
0003646003.tif 000003
【図３】
0003646003.tif 000004
【図４】
0003646003.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003646003.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003646003.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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