(57)【要約】  【課題】  使用する液体中に金属が溶出することを極力抑えることができ、且つ加工が容易な化学的機械的研磨(CMP)装置用管を提供する。  【解決手段】  ステンレス鋼から成る母体管３３の内表面又は全表面をSiO2から成る非金属膜３４で被覆することによりノズル３０を形成する。このノズル３０はCMP装置において被研磨物の厚さを分光測定装置により測定する際に被研磨物に純水を噴射するためのものである。非金属膜３４が存在することにより、純水中に母体管３３の材料（金属）が溶出することが抑制され、被研磨面に金属不純物が付着することが抑制される。【選択図】  図３
2006100488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の母体管の内表面が非金属製の膜で被覆されていることを特徴とする化学的機械的研磨装置用管。
【請求項２】
前記母体管がステンレス鋼から成り、前記膜が二酸化珪素から成ることを特徴とする請求項１に記載の化学的機械的研磨装置用管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的機械的研磨（CMP：Chemical Mechanical Polishing）装置に用いられる管に関する。特に、被研磨物の厚さの測定や研磨中に被研磨物の不要な層が除去されたか否かを判定するために行われる被研磨物の表面の反射率の測定等の際に被研磨物の表面を洗浄するための洗浄液を供給するノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの製造工程において、半導体基板の平坦性を高めることや、不要となった層を除去すること等のためにCMP装置が用いられている。図１に、一般的なCMP装置の構成の一例を示す。このCMP装置は、上面に研磨パッド１３を有するターンテーブル１１と、被研磨面を下向きにして基板１０を保持するトップリング１２とを備える。研磨を行う際には、これらのターンテーブル１１とトップリング１２とを独立に回転させつつ、被研磨面と研磨パッド１３の接触面に薬品を含むスラリー１４を流し、基板１０の被研磨面を適度な圧力で研磨パッド１３に押し付ける。
【０００３】
一般に、このようなCMP装置には被研磨面の解析を行うための測定装置が備えられており、図１の例では、分光測定装置等の光学測定装置２０が用いられている。この光学測定装置２０は、研磨時にターンテーブル１１が回転し、研磨パッド１３に設けられた窓１５が基板１０の被研磨面の位置に差し掛かった時、窓１５を通して光を該被研磨面に照射し、該被研磨面において反射された光を受光する。この光を解析することにより、反射光の波長スペクトルから基板１０の表面の層の膜厚を測定したり、光の反射率の変化から不要な層が除去されたか否かを判定したりすることができる。
【０００４】
この反射光測定を行う場合、研磨中は被研磨面にスラリーが付着しているため、そのままでは高い測定精度を得ることができない。この問題を解決するために、例えば特許文献１には、基板の被研磨面に対して洗浄液（純水）を噴射しながら反射光測定を行う技術が記載されている。以下、図１及び図２を用いて、光学測定装置２０について、特に洗浄液を供給する装置を中心に説明する。この洗浄液供給装置は、純水を導き供給するための加圧水流パイプ２２と、その先端に設けられ、純水を被研磨面に対して噴射するためのノズル２１から構成される。このノズル２１内には、光を被研磨面に照射するための照射用光ファイバ２３と、被研磨面において反射された光を受光するための受光用光ファイバ２４が設けられる。これら照射用光ファイバ２３及び受光用光ファイバ２４は、それらの他端において反射光測定及び演算を行う測定演算部２５に接続される。
【０００５】
測定の際には、ノズル２１から基板１０の被研磨面に対して純水を噴射し、被研磨面を洗浄しつつ、測定演算部２５から照射用光ファイバ２３を通して光を発する。この光は純水の水流２６中を通って被研磨面に照射され、被研磨面において反射される。反射光は水流２６中を通り、受光用光ファイバ２４を通して測定演算部２５に導入され、測定演算部２５はそれに基づいて種々の解析処理を行う。なお、被研磨面に対して噴射される洗浄液は純水には限られず、光学測定装置が使用する光を透過するものであれば何でもよい。
【０００６】
【特許文献１】特開2001-235311号公報（[0020]〜[0022],図1）
【０００７】
CMP装置用のノズルは、洗浄液の水圧を高くして被研磨面を洗浄する効率を高めるために、先端部を十分細く（一般的には内径が1mm程度）する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体基板の表面（被研磨面）には高い清浄性が求められ、不純物が付着することは好ましくない。特に、絶縁性又は半導体性の基板の表面に金属の不純物が付着することは、その金属不純物が基板の特性に影響を与えてしまうため、避けなければならない。しかし、従来、ノズルの材料には金属が用いられていた。そのため、ノズルを通過する洗浄液中にその金属が溶出してしまい、その金属を含む不純物が基板の表面に付着してしまう恐れがある。前記の通り、ノズルではそれ以外の管の場合よりも洗浄液の水圧が高くなるため、金属の溶出は特にノズルにおいて問題となる。
【０００９】
このように管(ノズル)からの金属の溶出が問題になる場合、一般的には、樹脂製やプラスチック製の管が用いられる。しかし、上記のようにノズルの先端部を細く形成する必要がある場合、樹脂やセラミクスをそのように微細に加工することは困難である。また、実現可能であるとしても、加工に高度な技術を要するため、製造コストが上昇してしまう。そのため、CMP装置用のノズルを樹脂やセラミクスによって形成することは適切ではない。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、使用する液体中に金属が溶出することを極力抑えることができ、容易に製造することができる化学的機械的研磨装置用管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る化学的機械的研磨装置用管は、金属製の母体管の内表面が非金属製の膜で被覆されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のCMP装置用管は、金属製の管をベースとする。本願ではこの管を「母体管」と呼ぶ。本発明のCMP装置用管がノズルである場合には、母体管には従来の金属製のノズルをそのまま用いることができる。そして、この母体管の内表面は非金属製の膜で被覆されている。この非金属膜は、例えばガラス、樹脂、セラミクス等から構成することができる。
【００１３】
本願発明者が母体管及び非金属膜として種々の材料を組み合わせてCMP装置用管を試作したところ、母体管にステンレス鋼を、非金属膜に二酸化珪素（SiO2）を採用した場合に、母体管の内表面に非金属膜が薄く且つ均質に形成され、また、金属が純水中に溶出することを好適に抑制することができることが明らかになった。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るCMP装置用管は内表面が非金属膜で被覆されているため、被研磨物の被研磨面の洗浄液等の該管内を通過する液体中に、該内表面から金属が溶出することを抑制することができ、それにより、被研磨面に金属が付着することを抑制することができる。そして、CMP装置にこのCMP装置用管を配管すれば、金属不純物の混入を避けなければならない研磨による半導体基板の製造工程を好適に実施することができるようになる。
【００１５】
特に、従来、高い水圧で洗浄液を噴射するために金属が溶出する恐れが高かったCMP装置用ノズルに本発明を適用することにより、上記金属不純物の混入を効果的に抑制することができる。
【００１６】
また、母体管の内表面に非金属膜を被覆しても、全体の厚みはほとんど変化しないため、母体管は、従来の金属管をそのまま用いることができる。更に、金属製の管に対して被覆加工を行うことは技術的に容易であるため、製造コストを削減することができる。
【実施例】
【００１７】
本発明のCMP装置用管の一実施例として、被研磨物の被研磨面に対して洗浄液を噴射するためのノズルの断面図を図３に示す。このノズル３０は円筒形であり、その上端が洗浄液の噴射口３１となり、下端がノズル３０への洗浄液の流入口３２となる。ノズル３０は金属製の管（母体管）３３から成り、その内表面には非金属膜３４が被覆されている。本実施例では、母体管３３の材料にはステンレス鋼を、非金属膜３４の材料にはSiO2を用いた。また、母体管３３の内径を1mm、非金属膜３４の厚さは3μmとした。
【００１８】
非金属膜３４は図３(a)に示すように母体管３３の内表面にのみ設けてもよいし、(b)に示すように母体管３３の表面全体に設けてもよい。実際には、母体管３３の表面の一部にのみ非金属膜３４を形成するよりも、その表面全体に非金属膜３４を形成する方が容易である。
【００１９】
本実施例のノズルの製造方法の一例を説明する。母体管を珪素（Si）を含有する溶液中に浸漬し、その表面にSiを被覆する。次に、このSiが被覆された母体管を空気雰囲気、温度400℃の条件で2時間加熱する。これによりSiが酸化し、母体管の表面にSiO2の膜（非金属膜）が形成される。こうして、本実施例のノズルが得られる。
【００２０】
このようにして製造されたノズルについて、赤外分光光度計を用いてSiO2膜の膜厚を測定した。得られた膜干渉スペクトルを図４に示す。このスペクトルピークの間隔から、SiO2膜の膜厚は約3μmと求められた。
【００２１】
また、本発明の効果を確認するため、本実施例のノズルの金属の洗浄液への溶出量を測定する実験を行った。比較のために、表面がSiO2膜により被覆されていない従来のノズルについても同様の実験を行った。これらの各ノズルによって、洗浄液である純水を10日間噴出させ、この純水中への鉄(Fe)の溶出量をそれぞれ測定した。その結果、SiO2膜で被覆していないノズルの場合の溶出量が8.45ng/mlであるのに対して、本実施例のノズルの場合の溶出量は2.22ng/mlであった。このように、本実施例のノズルでは、従来の被覆されていないノズルよりも、金属(Fe)の溶出が抑制されていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】CMP装置の一例を示す概略構成図。
【図２】CMP装置に設けた光学測定装置のうち、ノズル周辺を表した概略構成図。
【図３】本発明のCMP装置用管の一実施例であるノズルの断面図。
【図４】本実施例のノズルに形成されたSiO2膜の膜厚を求めるために測定された赤外分光光度計による膜干渉スペクトルを示すグラフ。
【符号の説明】
【００２３】
１０…基板
１１…ターンテーブル
１２…トップリング
１３…研磨パッド
１４…スラリー
１５…窓
２０…光学測定装置
２１…ノズル
２２…加圧水流パイプ
２３…照射用光ファイバ
２４…受光用光ファイバ
２５…測定演算部
２６…水流
３０…ノズル
３１…噴射口
３２…流入口
３３…母体管
３４…非金属膜
【図１】
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【図２】
2006100488.tif 000004
【図３】
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【図４】
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