(57)【要約】【課題】半導体ウェハのポリシング工程で用いられたスラリがヒューム（ｆｕｍｅ）形態で各構成部の表面に蒸着されることを防止できる半導体ウェハ用ＣＭＰ設備を提供する。【解決手段】ポリシングパッド１４を備えて高速回転するテーブル１２と、ポリシングパッド１４表面にスラリを均一に供給するスラリ供給ノズル１６と、ポリシングパッド１４上に残存するスラリ及び異物質を除去するために洗浄液を供給する洗浄液供給部と、装着したウェハをポリシングパッド１４に近接させて高速回転させるヘッド部２０と、装着したコンディショナー２６をポリシングパッド１４に対し近接させて高速回転させ、ポリシングパッド１４の表面が平坦になるように切削するコンディショニング部２４と、各構成部の駆動を制御する制御部とを備える半導体素子製造用ＣＭＰ設備において、洗浄液供給部はポリシングパッド１４を含んだ各構成部位に対し洗浄液を噴霧して供給する。【選択図】　図１
2004146775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシングパッドを備えて高速回転するテーブルと、
前記ポリシングパッドの表面にスラリを均一に分布するように供給するスラリ供給部と、
前記ポリシングパッド上に残存するスラリ及び異物質を除去するために洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
装着されたウェハを前記ポリシングパッドに近接させて高速回転させるヘッド部と、
装着されたコンディショナーを前記ポリシングパッドに対し近接させて高速回転させ、前記ポリシングパッドの表面が平坦になるように切削するコンディショニング部と、
各構成部の駆動を制御する制御部とを備える半導体素子製造用ＣＭＰ設備において、
前記洗浄液供給部は前記ポリシングパッドを含んだ各構成部に対し洗浄液を噴霧して供給する構成からなることを特徴とする半導体ウェハ用ＣＭＰ設備。
【請求項２】
前記洗浄液供給部は、前記各構成部に近接する位置まで延長された洗浄液供給ラインと、前記洗浄液供給ラインの端部に設置されて前記各構成部に対し洗浄液を噴霧して供給する噴射ノズルと、前記洗浄液供給ライン上に設置されて前記噴射ノズルを通じた洗浄液の噴射圧力を制御するレギュレーターとからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハ用ＣＭＰ設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ用ＣＭＰ設備に係るものであって、詳しくは半導体ウェハの表面を平坦化させるためのポリシング工程において用いられたスラリが、ヒューム（ｆｕｍｅ）形態でコンディショナー及びヘッド部を含んだ各構成部の表面に蒸着されることを防止できる半導体ウェハ用ＣＭＰ設備に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体素子は、ウェハ上に写真、食刻、拡散、化学気相蒸着、イオン注入及び金属蒸着などの工程を選択的且つ反復的に行うことにより作られる。ウェハは、半導体素子として製造されるまでに、その表面に回路パターンを形成するのが容易になるように、平坦化とエッチバックなどのためのＣＭＰ　（ｃｈｅｍｉｃａｌ　−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を経る。
【０００３】
前記ＣＭＰ工程は、高速回転するポリシングパッドの表面にスラリを均一に分布するように供給し、このようなポリシングパッドの表面に平坦化が要求されるウェハの表面を近接させて配置し、スラリによる化学的な作用と高速回転による物理的な力とでウェハの対象表面を加工することによりなされる。
【０００４】
例えば図３及び図４に示すように、ＣＭＰ設備１０には、上面にポリシングパッド１４を具備した高速回転するテーブル１２が設置され、前記テーブル１２の上部にはポリシングパッド１４の中心部位にスラリを供給するスラリ供給ノズル１６と、ポリシング工程が終了した時点においてポリシングパッド１４の表面に残存するスラリを除去するために洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１８とが取り付けられる。
【０００５】
前記スラリ供給ノズル１６と洗浄液供給ノズル１８を通じて供給されたスラリ又は洗浄液は、テーブル１２の高速回転によりポリシングパッド１４の中心位置から漸次縁部に移動し、ポリシングパッド１４の縁部から離脱する。
上述の過程で、ポリシングパッド１４の回転速度が一定水準を維持する状態でスラリ又は洗浄液のうちいずれか一つの供給を一定水準に継続して行うと、これらスラリ又は洗浄液はポリシングパッド１４の全面に対し均一な水準に分布する。
【０００６】
一方、前記テーブル１２の一側には、ウェハＷを装着して平坦面を要するウェハＷの表面を前記ポリシングパッド１４の表面に対向して近接させて配置するヘッド部２０が取り付けられる。
ウェハＷは、ヘッド部２０のヘッド２２に装着された状態で高速回転し、おおよそ図５の点線で表示されたヘッド領域範囲２０ａに移送されると同時にヘッド２２の昇降駆動によりポリシングパッド１４に近接し又は加圧されてポリシングされる。
【０００７】
又、前記テーブル１２の他側には、ポリシングパッド１４がウェハＷの表面を均一に平坦化させるようにポリシングパッド１４の表面を切削するコンディショニング部２４が設置される。前記コンディショニング部２４にはポリシングパッド１４表面を切削するための切削刃をもつコンディショナー２６が装着される。前記コンディショナー２６は、ポリシングパッド１４に近接して対向する又はその方向への所定加圧力を提供する状態で高速回転し、おおよそ図５の点線で表示されたコンディショニング領域範囲２４ａに移動することにより、高速回転するポリシングパッド１４を平坦に形成する。
【０００８】
次に、このような構成における各構成の駆動関係について説明する。ポリシングパッド１４を備えたテーブル１２が、印加される制御信号に従い高速回転する。このとき、前記スラリ供給ノズル１６は高速回転するポリシングパッド１４の回転中心部位に対し所定量の供給水準を維持し、継続的にスラリを供給する。これにより、ポリシングパッド１４の全面に対しスラリは均一な分布状態をなす。
【０００９】
このような状態で前記ヘッド部２０は、ヘッド２２底面に装着されたウェハＷの全面が、高速回転するポリシングパッド１４の表面に近接する程度が均一になるようにするか、又は所定の力で接触が維持されるように加圧する状態で、ウェハＷを前記ヘッド領域範囲２０ａで往復移動させる。
【００１０】
その結果ウェハＷは、その対象表面がヘッド２２及びヘッド部２０によりポリシングパッド１４又はポリシングパッド１４上に分布したスラリと接触して化学的な作用をうけ、さらに接触及び回転による物理的な力をうけ、ポリシングされる。
一方ポリシングパッド１４は、継続的な工程進行過程でウェハＷとの接触によりその表面が不均一な状態をなす。
【００１１】
これに対し前記コンディショニング部２４はコンディショナー２６をポリシングパッド１４に所定圧力及び位置で接触させた状態で高速回転させると共に、コンディショニング領域範囲２４ａに移動させ、ポリシングパッド１４の全面を所定厚さに切削して平坦な状態に形成する。
このような過程でウェハＷに対するポリシング工程が終了するか、又はポリシングパッド１４に対するコンディショニング工程が終了すると、ポリシングパッド１４の表面には以前に供給されたスラリと切削されたポリシングパッド１４の粒子などが無分別に残存する。これは以後に継続されるポリシングの過程でウェハＷの傷を誘発するのみならず、平坦化を不均一にするなどの工程不良を惹起する。
【００１２】
そこで、ポリシング工程の終了時点、又はポリシングパッド１４の表面に残存する各種異物質の除去を要する時点で洗浄工程を行う。このような洗浄工程は、高速回転するポリシングパッド１４の中心部位に対し洗浄液供給ノズル１８を通じて洗浄液を供給することからなる。即ち、高速回転するポリシングパッド１４の回転中心部位に供給される洗浄液はポリシングパッド１４の高速回転に起因する遠心力を受けて漸次外向きに流動する。このとき、ポリシングパッド１４に残存するスラリ及び各種異物質は継続的な洗浄液の流動圧によりポリシングパッド１４上面の外側に押され、ポリシングパッド１４の縁部から除去されてその洗浄がなされる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような工程進行過程においてスラリ及び各種異物質は、ただ単純にポリシングパッド１４の高速回転による遠心力で外側に流動するだけではなく、ポリシングパッド１４、ヘッド２２及びコンディショナ２６の高速回転と相互間の接触とによる影響でポリシングパッド１４の表面からヒューム形態で飛び上がり、各構成部位を含んだ工程がなされるチャンバＣ内の全域に亘って無分別に蒸着される。
【００１４】
このように蒸着されるスラリ及び各種異物質は、時間が経過するほどその蒸着程度が甚だしくなると共に固化し易くなり、固化したスラリ及び各種異物質は以後のポリシング過程でポリシングパッド１４に落ちた場合にウェハＷの損傷を招来する。
【００１５】
又、上述のようにヒューム形態で飛び上がって蒸着されるスラリ及び各種異物質が、ウェハＷをローディング／アンローディングさせるプッシャ部（ｐｕｓｈｅｒ　ｐａｒｔ）においてウェハＷの存在有無を確認するセンサ（図面の単純化のために図示を省略する）のセンシング部を覆うと、センサの誤動作を誘発し、ウェハ間又はウェハと他の構成部位との衝突を惹起して、ウェハＷを損傷又は破損させる可能性がある。
【００１６】
そして、各構成部位に蒸着されて固化したスラリ及び各種異物質によって発生する問題を事前に予防するためには、各構成部位を含んだＣＭＰ設備１０に対する洗浄作業が一定周期で要求される。その洗浄作業には多くの時間が必要とされるという問題があり、この洗浄作業の過程で、固化したスラリ及び各種の異物質は粉塵形態をなして作業者の健康を傷める危険性があり、各設備を汚染させるなどの問題があった。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、ポリシング工程において各構成部位にヒューム形態で飛び上がって各構成部位に蒸着されるスラリ及び各種異物質の固化を防止し、各構成部の駆動とこれらの駆動に従うポリシング工程とが正常になされるようにし、ウェハの損傷及び破損を防止することができる半導体ウェハ用ＣＭＰ設備を提供することにある。
【００１８】
又本発明の目的は、洗浄作業の周期を延長し、その作業が容易になされるようにすると共に作業時間を短縮し、スラリ及び各種異物質による粉塵発生を抑制して作業者が衛生的な作業を行い得る半導体ウェハ用ＣＭＰ設備を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の半導体ウェハ用ＣＭＰ設備は、ポリシングパッドを備えて高速回転するテーブルと、前記ポリシングパッドの表面にスラリを均一に分布するように供給するスラリ供給部と、前記ポリシングパッド上に残存するスラリ及び異物質を除去するために洗浄液を供給する洗浄液供給部と、装着されたウェハを前記ポリシングパッドに近接させて高速回転させるヘッド部と、装着されたコンディショナーを前記ポリシングパッドに対し近接させて高速回転させることにより、前記ポリシングパッドの表面が平坦になるように切削するコンディショニング部と、各構成部の駆動を制御する制御部とを備える半導体素子製造用ＣＭＰ設備において、前記洗浄液供給部は前記ポリシングパッドを含んだ各構成部位に対し洗浄液を噴霧して供給する構成からなることを特徴とする。
【００２０】
又、前記洗浄液供給部は、上記の各構成部に近接する位置まで延長された洗浄液供給ラインと、前記洗浄液供給ラインの端部に設置されて前記各構成部位に対し洗浄液を噴霧して供給する噴射ノズルと、前記洗浄液供給ライン上に設置されて前記噴射ノズルを通じた洗浄液の噴射圧力を制御するレギュレーターとからなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例による半導体ウェハ用ＣＭＰ設備の構成及びこれら構成の駆動関係を説明するために概略的に示した斜視図である。図２は、図１に示した各構成の設置関係を示した側面図である。図１及び図２において従来と同一な部分に対し同一な符号を付けた。その従来と同一な部分に従う詳しい説明は省略する。
【００２２】
本実施例による半導体ウェハ用ＣＭＰ設備の構成には、図１に示すように、上面にポリシングパッド１４を備えて高速回転するテーブル１２があり、前記テーブル１２の上部にはポリシングパッド１４の中心部位にスラリを供給するスラリ供給部としてのスラリ供給ノズル１６が設置される。
【００２３】
前記スラリ供給ノズル１６を通じてポリシングパッド１４の回転中心部位に供給されたスラリは、テーブル１２の高速回転によりポリシングパッド１４の中心位置から漸次縁部へ移動し、ポリシングパッド１４の縁部から離脱する。このような過程でスラリが一定水準に供給されると、これらのスラリはポリシングパッド１４の全面に対し均一な分布状態を継続的に維持する。
【００２４】
一方、前記テーブル１２の一側には、ウェハＷを装着して平坦面の求められるウェハＷの表面を前記ポリシングパッド１４の表面に近接させて配置し、図５の点線で表示したヘッド領域範囲２０ａに移動させるヘッド部２０が設置される。ウェハＷは、ヘッド部２０のヘッド２２に装着された状態で高速回転し、ヘッド２２の昇降駆動によりポリシングパッド１４に対し近接して配置されるか又は加圧されることによりポリシングされる。
【００２５】
又、前記テーブル１２の他側には、ポリシングパッド１４がウェハＷの表面を均一に平坦化させ得るようにポリシングパッド１４の表面を切削するコンディショニング部２４が設置される。
前記コンディショニング部２４にはポリシングパッド１４表面を切削するための切削刃をもつコンディショナ２６が設置される。前記コンディショナ２６は、ポリシングパッド１４に近接して対向する、又はその方向への所定加圧力を受ける状態で高速回転し、おおよそ図５の点線で表示されたコンディショニング領域範囲２４ａに移動することにより、高速回転するポリシングパッド１４を平坦に形成する。
【００２６】
一方、上述のように、高速回転するポリシングパッド１４へのスラリの継続的な供給によりウェハＷに対するポリシング作業がなされ、又前記コンディショニング部２４によるコンディショニング作業がなされることにより、ポリシングパッド１４とその周りの各構成部にはヒューム形態のスラリ及び各種異物質が蒸着される。
【００２７】
これに対し前記テーブル１２の一側部位には少なくとも一つ以上の洗浄液供給ライン３２がテーブル１２及び各構成部位に近接して対応するように延設され、これらの洗浄液供給ライン３２上には対向する部位、即ちポリシングパッド１４又はこれを含んだ各構成部位に対し洗浄液を噴霧して噴射供給する噴射ノズル３４が具備される。
【００２８】
又、前記各洗浄液供給ライン３２上には、制御部（図面の単純化のために図示を省略する）に印加される制御信号に従い噴射ノズル３４を通じて供給される洗浄液の噴射圧力を調節するためのレギュレーター３６と制御バルブ（図面の単純化のために図示を省略する）を備える。
【００２９】
このような構成から各構成の駆動関係を説明する。ポリシングパッド１４が具備されたテーブル１２は制御部から印加される制御信号に従い高速回転する。このとき、上記のスラリ供給ノズル１６が、高速回転するポリシングパッド１４の回転中心部位に対し所定量水準のスラリを継続して供給することにより、スラリがポリシングパッド１４の全面に対し均一に分布した状態になる。
【００３０】
これに対しヘッド部２０は、ヘッド２２底面に装着されたウェハＷを、高速回転するポリシングパッド１４の表面に近接させて配置した状態で前記ヘッド領域範囲２０ａで往復移動させる。前記ヘッド２２は制御部から印加される制御信号に従い、表面張力又は真空圧で吸着固定するウェハＷをポリシングパッド１４に対し近接させて配置するか又は所定圧力で接触するように加圧する状態で、高速回転する。
【００３１】
即ち、スラリが分布したポリシングパッド１４の高速回転、前記ポリシングパッドの表面に対するヘッド領域範囲２０ａへのウェハＷの移動及びヘッド２２による加圧力と高速回転によりポリシング工程が実施される。
以後、上記の工程を終えたウェハＷはポリシングパッド１４から離隔される。ポリシングパッド１４は、継続的な工程進行過程でウェハＷとの接触などによりその表面が不均一な状態となる。
【００３２】
これに対し前記コンディショニング部２４は、コンディショナ２６をポリシングパッド１４に対応して配置した状態で高速回転させると同時にコンディショナ２６をコンディショニング領域範囲２４ａに移動させることにより、ポリシングパッド１４の全面を所定厚さに切削して再び平坦な状態に形成する。
【００３３】
上述の過程でウェハＷに対するポリシング工程が終了するか、又はポリシングパッド１４に対するコンディショニング工程が終了すると、ポリシングパッド１４の表面と各構成部位の表面には、それ以前に供給されたスラリ又は切削されたポリシングパッド１４の粒子を含んだ各種の異物質が残存する。
【００３４】
このように残存する各種の異物質は、以後のポリシング過程でウェハＷの対象表面が不均一に形成されることを招来するだけでなく、これらが固化した状態でポリシングパッド１４の表面に残存するか、又は各構成部位からポリシングパッド１４の表面に落ちた状態で存在する場合には、ウェハＷの対象表面に傷を誘発するなどの工程不良を惹起する。
【００３５】
従って、ポリシング工程の終了時点、又はポリシングパッド１４の表面に残存する各種異物質を除去するための洗浄を要する時点で洗浄工程がなされる。このような洗浄工程は、高速回転するポリシングパッド１４の全面だけでなくヘッド部２０とコンディショニング部２４を含んだ各構成の全領域部位に対し洗浄液供給部３２，３４，３６から洗浄液を噴射供給することからなされる。
【００３６】
このような洗浄液の噴射供給は、ポリシングパッド１４上に残存するスラリ及び各種異物質の固化を防止すると共にその位置でのスラリ及び各種異物質の流動性を増大させて、遠心力が作用するポリシングパッド１４の表面からスラリ及び各種異物質が離脱することが容易になる状態をなす。
【００３７】
又、洗浄液の噴射供給は、各構成部位に蒸着されるスラリ及び各種異物質に対しても固化を防止し、やはりその流動性を増大させて各構成部位の表面から滑るような自然な離脱がなされるようにする。
そして、上記の各構成部位から除去された異物質が固化しない液状として存在することにより、異物質が前記ポリシングパッド１４の表面に落ちても、以後の工程がなされるウェハＷの表面の損傷が防止される。
【００３８】
特に、従来技術の問題点として指摘されていたように、ウェハＷのローディング及びアンローディング部位においてウェハＷの存在有無を確認するセンシング手段（図面の単純化のために図示を省略する）のセンシング部位に対し、スラリがヒューム形態で飛び上がって蒸着がなされる場合でも、その程度が深化する前に噴射供給される洗浄液によってスラリが希釈されて流動し除去されることにより、ウェハＷの存在有無を確認するセンシングの正確性が維持されて誤動作の危険が回避される。
【００３９】
即ち、洗浄液の噴射供給によりスラリ及び各種異物質が除去され、ウェハＷ及び各構成の駆動が正常になされるような環境が継続して維持されるのである。
さらに、ポリシングパッド１４を含んだ各構成部位に蒸着されるスラリ及び各種異物質が固化するのを防止することにより、以後の洗浄作業過程において、作業者の人体に危険を与えるスラリ及び各種異物質の粉塵発生が防止される。
【００４０】
上述では具体的な実施例に対してのみ詳しく説明したが、本発明の技術的思想の範囲内で変形及び変更できるのは本発明の属する分野の当業者には明白なもので、そのような変形及び変更は本発明の特許請求範囲に属するといえる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、各構成部位に対し洗浄液が噴霧形態で噴射供給されることにより、ポリシング工程を行う過程において各構成部位にヒューム形態で飛び上がって蒸着されるスラリ及び各種異物質の固化が防止され、スラリ及び各種異物質が液状として流動して自然に除去されることにより、設備の全体的な洗浄周期が延長され、各構成部の駆動が正常になされるだけでなく、ウェハの損傷なしにポリシング工程の正常な実施が継続してなされるという効果がある。
又、各構成部に対する別途の洗浄作業が要求されず、それに伴う作業の煩雑さと作業時間が低減され、洗浄作業でのスラリの粉塵発生が防止されて、作業者の人体に対する衛生的な環境をなし得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による半導体ウェハ用ＣＭＰ設備の構成及びこれら構成の駆動関係を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体ウェハ用ＣＭＰ設備の各構成の設置関係を示す側面図である。
【図３】従来のＣＭＰ設備の構成及びこれら構成の駆動関係を概略的に示す斜視図である。
【図４】従来のＣＭＰ設備の各構成の設置関係を示す側面図である。
【図５】従来のＣＭＰ設備のコンディショナとヘッドの駆動領域を示す平面図である。
【符号の説明】
１０　ＣＭＰ設備
１２　テーブル
１４　ポリシングパッド
１６　スラリ供給ノズル
１８　洗浄液供給ノズル
２０　ヘッド部
２２　ヘッド
２４　コンディショニング部
２６　コンディショナ
３２　洗浄液供給ライン
３４　噴射ノズル
３６　レギュレーター
【図１】
2004146775.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004146775.tif 000006
【図５】
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