(57)【要約】【課題】化学的機械研磨に使用する研磨液（スラリー）の回収を効率的に行うとともに、各種汚染が少ない状態の研磨液の回収方法及び回収装置を提供する。【解決手段】研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収方法であって、研磨使用後の研磨液を、前記研磨パッドの表面から吸引ノズルによって吸引して回収する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収方法であって、
研磨使用後の研磨液を、前記研磨パッドの表面から吸引ノズルによって吸引して回収することを特徴とする、研磨液の回収方法。
【請求項２】
前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する前記研磨液の供給部の下流側に配置することを特徴とする、請求項１に記載の研磨液の回収方法。
【請求項３】
前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する外周側に配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の研磨液の回収方法。
【請求項４】
前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドの外周点が前記研磨パッドの回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点を結ぶ直線に対して、前記研磨パッドの回転方向に４５度以上離隔した位置に配置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の研磨液の回収方法。
【請求項５】
前記吸引ノズルの吸引口径が、１ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の研磨液の回収方法。
【請求項６】
研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収装置であって、
前記研磨パッドの表面上に吸引ノズルを配置し、研磨使用後の研磨液を、前記吸引ノズルによって前記研磨パッドの表面上にから吸引ノズルによって吸引して回収するように構成したことを特徴とする、研磨液の回収装置。
【請求項７】
前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する前記研磨液の供給部の下流側に配置したことを特徴とする、請求項６に記載の研磨液の回収装置。
【請求項８】
前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する外周側に配置したことを特徴とする、請求項６又は７に記載の研磨液の回収装置。
【請求項９】
前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドの外周点が前記研磨パッドの回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点を結ぶ直線に対して、前記研磨パッドの回転方向に４５度以上離隔した位置に配置したことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載の研磨液の回収装置。
【請求項１０】
前記吸引ノズルの吸引口径が、１ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一に記載の研磨液の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセス、ウエハ製造プロセス、ガラス基板製造プロセスなどにおいて、基板を平坦化する技術である化学的機械研磨に使用する研磨液の回収技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路（以下、ＬＳＩと略す）の高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。ＣＭＰ法はその一つであり、化学反応と機械的研磨とを組み合わせる平坦化方法であって、ＬＳＩ製造工程、特に、多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線の形成等において頻繁に利用される技術である（特許文献１参照）。
【０００３】
また、最近は、ＬＳＩを高性能化するために、配線材料として従来のアルミニウム合金に代わって銅及び銅合金も使われ始めている。しかし、銅及び銅合金はアルミニウム合金配線の形成で用いられるドライエッチング法による微細加工が困難であるため、あらかじめ溝を形成した基体上に銅合金薄膜を堆積して埋め込み、溝部以外の銅合金薄膜をＣＭＰにより除去して埋め込み配線を形成する方法（いわゆる、ダマシン法）が主として採用されている。
【０００４】
ＣＭＰ法によって基板を研磨する際には、円形の研磨定盤（プラテン）上に研磨パッドを貼り付け、研磨パッド表面を研磨液（以下、「スラリー」という場合がある）で潤し、前記基板をその裏面から所定の圧力を付加することにより押し付けるとともに、前記研磨定盤（研磨パッド）を回転させ、前記スラリーと前記基板表面の凸部との機械的摩擦によって前記凸部を除去するものである。この際、前記押圧を、研磨ヘッドを用いて行うことにより、前記基板には、前記研磨パッドの回転と前記研磨ヘッドの回転とに起因した機械的な摩擦が付加され、その両面が同時に平坦化されるようになる（特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、上述した従来のＣＭＰ法では、研磨使用後のスラリーは、研磨定盤の周辺から研磨装置の排水口に流され、さらに排水処理設備に流されて、回収収される。このような場合、ウエハのトラブルなどが生じたとき、ウエハが割れてその破片や微粒子がプラテン周辺に溜まるようになる。通常、排水口を使えば、これらの汚染物を巻き込んで回収液中に含まれるようになる。
【０００６】
また、基板の研磨後においては、ウエハリンス水やドレッシング水などで前記基板を洗浄するため、このような水が前記スラリーの回収と同様の工程で排水処理設備に導入されることになる。この結果、回収されたスラリーの濃度は、研磨使用時のスラリーの濃度と比較して、前記水による希釈のため、減少するようになる。このため、回収及び回収したスラリーを再度研磨に使用する場合、スラリー濃度の調整が必要になり、スラリーのリサイクルを効率的に行うことができない。
【特許文献１】米国特許第４９４４８３６公報
【特許文献２】特開２００３−３３２２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、化学的機械研磨に使用する研磨液（スラリー）の回収を効率的に行うとともに、各種汚染が少ない状態の研磨液の回収方法及び回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、
研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収方法であって、
研磨使用後の研磨液を、前記研磨パッドの表面から吸引ノズルによって吸引して回収することを特徴とする、研磨液の回収方法に関する。
【０００９】
また、本発明は、
研磨パッド及び研磨ヘッド間に基板を配置し、研磨液を供給するとともに前記研磨パッド及び前記研磨ヘッド間の相対的な回転運動によって、前記基板の表面を研磨する化学的機械研磨方法における研磨液の回収装置であって、
前記研磨パッドの表面上に吸引ノズルを配置し、研磨使用後の研磨液を、前記吸引ノズルによって前記研磨パッドの表面上にから吸引ノズルによって吸引して回収するように構成したことを特徴とする、研磨液の回収装置に関する。
【００１０】
本発明の一態様において、前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する前記研磨液の下流側に配置することができる。
【００１１】
また、本発明の他の態様において、前記吸引ノズルは、前記研磨パッド上において、前記研磨ヘッドに対する外周側に配置することができる。
【００１２】
さらに、本発明のさらに他の態様において、前記吸引ノズルは、前記研磨ヘッドの外周点が前記研磨パッドの回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点を結ぶ直線に対して、前記研磨パッドの回転方向に４５度以上離隔した位置に配置することができる。
【００１３】
また、本発明の他の態様において、前記吸引ノズルの吸引口径は、１ｍｍ〜２０mmとすることができる。
【００１４】
上記態様によれば、本発明の目的をより効果的に奏することができるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、化学的機械研磨に使用する研磨液（スラリー）の回収を効率的に行うとともに、研磨装置周辺の汚染物の影響を受けない、研磨液の回収方法及び回収装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の研磨液（スラリー）の回収装置を含む化学的機械研磨装置の構成を概略的に示す図であり、図２は、前記回収装置の部分を拡大して示す概略構成図であり、図３及び４は、図１及び２に示す研磨液の回収装置における吸引ノズルの配置位置を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、本例に示す化学的機械研磨装置１０は、研磨定盤（プラテン）１１と、この主面上に貼り付けられた研磨パッド１２と、この研磨パッド１２上に載置された研磨ヘッド１３と、研磨パッド１２に吸引口１４Ａが略接触するようにして配置された吸引ノズル１４と、供給口１５Ａが研磨パッド１２の上方に位置するようにして配置された研磨液（スラリー）供給管１５とを具えている。
【００１９】
研磨液供給管１５は研磨液保存槽１７に接続されており、例えば図示しないＮ２加圧方式によって、研磨パッド１２上に研磨液Ｌを供給するような加圧方式を利用することができる。
【００２０】
また、基板Ｓは、研磨パッド１２及び研磨ヘッド１３間において、研磨ヘッド１３によって押圧されるようにして配置され、以下に示す研磨処理に供給される。
【００２１】
図２に示すように、吸引ノズル１４の他端は研磨液回収槽１８に接続され、吸引ノズル１４によって吸引された研磨液Ｌは、一端研磨液回収槽１８内に貯留された後、図示しないポンプによって配管１９内に吸い上げられ、図示しない処理装置に供給される。
【００２２】
また、図３及び４に示すように、吸引ノズル１４は、研磨パッド１２上において、研磨ヘッド１３に対する研磨液Ｌの下流側に位置している。また、研磨パッド１２上において、研磨ヘッド１４に対する外周側に位置している。研磨使用後の研磨液（スラリー）の回収をより効果的かつ効率的に行うことができる。
【００２３】
さらに、研磨パッド１２上において、吸引ノズル１４は、研磨ヘッド１３の外周点が研磨パッド１２の回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点Ｏ１を結ぶ直線に対して、研磨パッドの回転方向に４５度以上離隔して位置している。これは、研磨ヘッド１４が可動するスペースを考慮したものであって、この４５度付近には吸引ノズル１４を設置することが難しい。
【００２４】
なお、図３に示す例では、吸引ノズル１４の吸引口１４Ａは直線上を呈しており、図４に示す例では、吸引ノズル１４の吸引口１４Ａは研磨パッド１２の外周形状に沿って円弧状に形成されている。図３及び図４のいずれの場合においても、研磨パッド１２上に供給された研磨液を効率的に回収することができる。
【００２５】
また、吸引ノズル１４の吸引口１４Ａの先端部分の幅が、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。吸引口１４Ａの先端部分の幅が１ｍｍよりも小さいと、使用後の研磨液Ｌを十分に吸引することができず、研磨液Ｌの回収を十分に行うことが出来ない場合がある。吸引口１４Ａの径が２０ｍｍより大きいと、最早研磨液Ｌの回収効率に影響を与えることはできず、逆に研磨パッド１２上に占める大きさが増大してしまい、研磨処理を妨害してしまう可能性がある。
【００２６】
次に、図１〜４に示す研磨液回収装置を含む研磨装置を用いた研磨方法について説明する。
【００２７】
最初に、上述したように、研磨パッド１２及び研磨ヘッド１３間に基板Ｓを挟み込むとともに、研磨ヘッド１３によって基板Ｓを所定の圧力Ｐで押圧する。次いで、研磨液保存槽１７から、Ｎ２加圧によって、研磨液Ｌを研磨液供給管１５を通じて供給口１５Ａから研磨パッド１２上に供給する。
【００２８】
次いで、図中矢印で示すように、研磨パッド１２を中心Ｏ１を基点として反時計回りに回転させるとともに、研磨ヘッド１３を中心Ｏ２を基点として同じく反時計回りに回転させる。これによって、基板Ｓの表面は、研磨液Ｌによる化学的反応及び研磨パッド１２及び研磨ヘッド１３の機械的研磨によって、凸部が段々除去され、基板Ｓは平坦化されるようになる。
【００２９】
この際、研磨使用後の研磨液Ｌは、研磨パッド１２上において、研磨ヘッド１３に対する研磨液Ｌの下流側であって、研磨ヘッド１３に対する外周側に位置し、さらに、研磨パッド１２上において、研磨ヘッド１３の外周点が研磨パッド１２の回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点Ｏ１を結ぶ直線に対して、研磨パッド１２の回転方向に４５度以上離隔して位置している吸引ノズル１４によって吸引する。したがって、使用後の研磨液Ｌは、吸引ノズル１４によって効率良く吸引することができるようになる。
【００３０】
なお、吸引後の研磨液Ｌは、上述したように、研磨液回収槽１８内に貯留された後、図示しないポンプによって配管１９内に吸い上げられ、図示しない処理装置に供給される。
【００３１】
本例の研磨処理においては、従来のＣＭＰ法と異なり、研磨使用後のスラリーは、研磨定盤１１の周辺から研磨装置の排水口に流されることなく、研磨パッド１２上から直接吸引されて排水処理設備に流されて、回収される。したがって、研磨装置も研磨定盤１１周辺に溜まっている汚染物の影響を受けることがない。
【００３２】
また、基板Ｓの研磨後においては、ウエハリンス水やドレッシング水などで基板Ｓを洗浄するが、本例では、使用後の研磨液Ｌを研磨パッド１２上から直接吸引して研磨液貯留槽１８内に導入され、ウエハリンス水やドレッシング水などは、研磨定盤１１の周辺の排水口を介して、研磨液貯留槽１８とは異なる別の排水処理装置（図示しない）に導入されるようになる。したがって、回収後の研磨液Ｌが水で希釈されることがないので、回収した研磨液Ｌを再度研磨に使用する場合でも、濃度の調整がほとんど不要となり、スラリーのリサイクルを効率的に行うことができるようになる。
【００３３】
なお、上記のCMPプロセスによる平坦化の効果を向上するために、適宜、研磨ヘッド１３への圧力や、研磨ヘッド１３及び研磨定盤（研磨パッド）１１の回転速度、研磨液Ｌの流動速度、研磨液内砥粒の化学成分、プロセス温度、及び研磨パッド１２の材質等のプロセスパラメータを調整することができる。
【００３４】
一般的な条件としては、研磨液内砥粒はシリカ粒子やアルミナ粒子などを用いることができる。また、研磨液Ｌ中における砥粒の濃度は、例えば１〜１５重量％の範囲とすることができる。さらに、研磨液Ｌ中には必要に応じて酸化剤などを含ませることができる。この酸化剤は、基板Ｓの表面に金属膜などが形成されている場合に、その研磨効率を向上させる効果を有する。このような酸化剤は、例えば研磨液Ｌの量の最大で３体積％とすることができる。
【実施例】
【００３５】
次に、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、図５に示すように、研磨パッド１２に対する吸引ノズル１４（吸引口）１４Ａの位置を（１）〜（６）の範囲で変化させ、その際に吸引量がどのように変化するかを調べた。なお、本実施例では、本発明の作用効果を簡易に調べるべく、研磨液に変えて通常の水を用いて実験を実施した。
【００３６】
また、研磨パッド１２には１５インチ径のものを用い、吸引ノズル１４による吸込風量は３．１ｍ３／分、吸込配管は３２ｍｍ径、水供給流量は６０ｍｌ／分とした。結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から明らかなように、図５に示すいずれの場合も高い回収率を示すが、図５（１）及び（３）に示す位置において、最も回収率が高くなっていることが分かる。これは、吸引ノズル１４（吸引口１４Ａ）が、研磨ヘッド１４の回転方向に向かって最も近接しているためである。一方、図５（２）及び（４）〜（６）に示すように、吸引ノズル１４（吸引口１４Ａ）が研磨ヘッド１４の回転方向から遠ざかるにしたがって、回収率が減少することが分かる。なお、表１のテストＮｏ．は、図５（１）〜（６）の態様に対応している。
【００３９】
また、図５（１）及び（３）との比較では、図５(３)の方が、研磨ヘッド１３の外周点が研磨パッド１２の回転方向の最も下流側に位置しており、前記外周点より中心点を結ぶ直線に対して、研磨パッドの回転方向に４５度以上離隔して位置しており、研磨ヘッド１３が可動するスペースを考慮しているのでより好ましい。
【００４０】
以上、本発明について具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００４１】
例えば、研磨パッド１２の外周に回収リングを配設するとともに、この回収リングに傾斜を設け、使用後の研磨液が前記回収リング内に集まるようにした後、この収集した研磨液を吸引ノズル１４によって一括して吸引し回収することもできる。この場合、研磨液の回収効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の研磨液（スラリー）の回収装置を含む化学的機械研磨装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の研磨装置に含まれる回収装置の部分を拡大して示す概略構成図である。
【図３】図１及び２に示す研磨液の回収装置における吸引ノズルの配置位置を示す図である。
【図４】同じく、図１及び２に示す研磨液の回収装置における吸引ノズルの配置位置を示す図である。
【図５】実施例における研磨パッドと吸引ノズル（吸引口）との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  化学的機械研磨装置
１１  研磨定盤（プラテン）
１２  研磨パッド
１３  研磨ヘッド
１４  吸引ノズル
１５  研磨液供給管
１７  研磨液保存槽
１８  研磨液貯留槽
１９  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008279539.tif 000006
【図４】
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【図５】
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