(57)【要約】【課題】ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制すること【解決手段】ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプ１５を使用し、チューブ式スラリー供給ポンプ１５では、スラリーを供給するチューブ１２として、塩ビ系チューブを使用する。【選択図】  図５
2004207422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、
前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、
前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、塩ビ系チューブを使用することを特徴とする、半導体装置の研磨方法。
【請求項２】
ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、
前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、
前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、内面が塩ビ系チューブ、外面がゴム系チューブから構成されたチューブを使用することを特徴とする、半導体装置の研磨方法。
【請求項３】
前記塩ビ系チューブは、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していない、請求項１または２に記載の半導体装置の研磨方法。
【請求項４】
ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、
前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、
前記スラリー供給ポンプの下流側に、スラリー中に含まれる凝集粒子および異物を除去するフィルターが配置されていることを特徴とする、半導体装置の研磨方法。
【請求項５】
前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、少なくとも内面が塩ビ系材料から構成されたチューブを使用することを特徴とする、請求項４に記載の半導体装置の研磨方法。
【請求項６】
ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、
前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、
前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していないチューブを使用することを特徴とする、半導体装置の研磨方法。
【請求項７】
前記チューブは、塩ビ系チューブまたはシリコーンゴム製チューブである、請求項６に記載の半導体装置の研磨方法。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一つの半導体装置の研磨方法を包含する、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であって、
前記研磨装置は、
前記基板を研磨するＣＭＰ装置と、
研磨時のスラリーを供給するチューブ式スラリー供給ポンプと
を備え、
前記チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブは、少なくとも内面が塩ビ系材料からなるチューブである、研磨装置。
【請求項１０】
前記チューブは、二層構造を有しており、
前記チューブの内面は塩ビ系材料から構成されており、外面はゴム系材料から構成されている、請求項９に記載の研磨装置。
【請求項１１】
ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であって、
前記研磨装置は、
前記基板を研磨するＣＭＰ装置と、
前記ＣＭＰ装置にスラリーを供給するためのスラリー供給装置と、
前記スラリー供給装置と前記ＣＭＰ装置と接続する配管と、
前記配管の一部に配置されたチューブ式スラリー供給ポンプと
を備え、
前記チューブ式スラリー供給ポンプと前記ＣＭＰ装置との間には、前記スラリー中に含まれる凝集粒子および異物の少なくとも一方を除去するフィルターが配置されている、研磨装置。
【請求項１２】
前記チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブは、少なくとも内面が塩ビ系材料からなるチューブである、請求項１１に記載の研磨装置。
【請求項１３】
ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であって、
前記研磨装置は、
前記基板を研磨するＣＭＰ装置と、
研磨時のスラリーを供給するチューブ式スラリー供給ポンプと
を備え、
前記チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブは、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していないチューブである、研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、化学的機械研磨法（Chemical  Mechanical  Polishing：以下「ＣＭＰ」と称する。）を用いた半導体装置の研磨方法および研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の微細化と共に、リソグラフィー工程の焦点深度を確保するために、層間絶縁膜の平坦度の向上が必須になってきている。このため、ＣＭＰ技術による平坦化が不可欠となってきている。また、配線抵抗を下げるためにＣｕ配線を用いることも望まれていおり、Ｃｕ配線を形成するときも、ドライエッチングが困難なためＣＭＰによる研磨が必要となる。
【０００３】
ＣＭＰにおいては、研磨布を直接ウェハ表面に接触させることによって研磨を行う。このため、ウェハ表面へ傷やスクラッチを発生させる可能性が高く、スクラッチを低減することがＣＭＰの最も重要な課題となっている。これまで、スクラッチ対策にはいくつかの提案がなされている。具体的には、スラリー中に発生した砥粒の凝集粒子を超音波で粉砕したり、フィルターによる凝集粒子の除去を行うことで、ウェハ表面への傷つきを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、上記特許文献１に開示されたスラリー供給装置を示している。図１に示したスラリー供給装置は、スラリー供給ユニット１０１と、スラリー供給ユニット１０１の入口および出口に接続されたスラリー循環ライン１０２と、超音波発振器１０３とを有している。スラリー循環ライン１０２内のスラリーは第１ポンプ１０６によって循環駆動されており、そして、スラリー循環ライン１０２には、スラリーに超音波を照射する超音波発振器３が接続されている。
【０００５】
スラリー循環ライン１０２と、スラリー使用源としてのＣＭＰ装置１０５との間は、配管１１０によって接続されている。配管１１０には、スラリー凝縮粒子を濾過するフィルタ１０４が設けられている。また、配管１１０には、スラリー循環ライン１０２からスラリーを吸引して、ＣＭＰ装置１０５に供給する第２ポンプ１０８が設けられている。なお、フィルタ１０４と第２ポンプとの間には、ＣＭＰ装置１０５に供給するスラリーの量を調整する共に、ＣＭＰ装置１０５に対するスラリーの供給および停止を制御するバルブ１０７が設けられている。
【０００６】
図１に示したスラリー供給装置によると、スラリー循環ライン１０２に超音波発振器１０３を設け、超音波をスラリー循環ライン内のスラリーに照射することいより、スラリー粒子の凝縮を防止することができる。つまり、スラリー循環ライン１０２内ではスラリーに含有される微小なシリカ凝集粒子が互いに結合して、大きな凝集粒子になろうとするが、超音波発振器１０３による超音波によって大きな凝集粒子の結合を解くことができる。これにより、微小な粒子を含むスラリーを安定してＣＭＰ装置１０５に供給することが可能となる。また、フィルター１０４によってスラリーに含まれる塵等が除去され、清浄なスラリーをＣＭＰ装置５に供給することができる。さらには、スラリーには凝集した大きな粒子が含まれないので、フィルタ４の濾過寿命が向上することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１５０３４６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１では、図１に示した超音波発振器１０３によって、スラリー粒子の凝縮を防止することができることが述べられているが、本願発明者が実験を行ったところ、たとえ超音波発振器１０３を設けたとしても、ＣＭＰの際に、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することが確認された。また、フィルターを設けても、ウェハ表面における傷やスクラッチの発生を防止することができない場合があることもわかった。
【０００９】
上述したように、半導体装置の微細化が進む中、ＣＭＰ技術は必要不可欠な技術となってきているので、ウェハ表面に傷やスクラッチを発生させる可能性が高いからといって、ＣＭＰ技術を用いないようにすることは非常に困難である。
【００１０】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制した研磨装置を提供することにある。本発明の他の目的は、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制したＣＭＰ技術または半導体装置の研磨方法、ならびに当該研磨方法を含む半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の半導体装置の研磨方法は、ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、塩ビ系チューブを使用することを特徴とする。
【００１２】
本発明による第２の半導体装置の研磨方法は、ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、内面が塩ビ系チューブ、外面がゴム系チューブから構成されたチューブを使用することを特徴とする。
【００１３】
前記塩ビ系チューブは、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していなければよい。
【００１４】
本発明による第３の半導体装置の研磨方法は、ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、前記スラリー供給ポンプの下流側に、スラリー中に含まれる凝集粒子および異物を除去するフィルターが配置されていることを特徴とする。
【００１５】
前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、少なくとも内面が塩ビ系材料から構成されたチューブを使用してもよい。
【００１６】
本発明による第４の半導体装置の研磨方法は、ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する方法であって、前記研磨工程では、スラリー供給のためにチューブ式スラリー供給ポンプを使用し、前記チューブ式スラリー供給ポンプでは、スラリーを供給するチューブとして、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していないチューブを使用することを特徴とする。
【００１７】
ある実施形態において、前記チューブは、塩ビ系チューブまたはシリコーンゴム製チューブである。
【００１８】
本発明による半導体装置の製造方法は、上記半導体装置の研磨方法を包含している。
【００１９】
本発明による第１の研磨装置は、ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であり、前記基板を研磨するＣＭＰ装置と、研磨時のスラリーを供給するチューブ式スラリー供給ポンプとを備え、前記チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブは、少なくとも内面が塩ビ系材料からなるチューブである。
【００２０】
ある実施形態において、前記チューブは、二層構造を有しており、前記チューブの内面は塩ビ系材料から構成されており、外面はゴム系材料から構成されている。
【００２１】
本発明による第２の研磨装置は、ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であり、前記研磨装置は、前記基板を研磨するＣＭＰ装置と、前記ＣＭＰ装置にスラリーを供給するためのスラリー供給装置と、前記スラリー供給装置と前記ＣＭＰ装置と接続するチューブと、前記チューブの一部に配置されたチューブ式スラリー供給ポンプとを備え、前記チューブ式スラリー供給ポンプと前記ＣＭＰ装置との間に、前記スラリー中に含まれる凝集粒子および異物の少なくとも一方を除去するフィルターが配置されている。
【００２２】
前記チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブは、少なくとも内面が塩ビ系材料からなるチューブであることが好ましい。
【００２３】
本発明による第３の研磨装置は、ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であり、前記研磨装置は、前記基板を研磨するＣＭＰ装置と、研磨時のスラリーを供給するチューブ式スラリー供給ポンプとを備え、前記チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブは、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していないチューブである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、本願発明者が検討した、ＣＭＰの際にウェハ表面に傷やスクラッチが発生する現象について説明する。
【００２５】
ＣＭＰにおいてウェハ表面に傷やスクラッチを発生させる理由としては、スラリーの凝集による粗大粒子がウェハ表面に傷を発生させたり、スラリー中に存在する異物が傷を発生させたりすることが考えられている。そして、その対策として、凝集した粒子を粉砕することによって微粒子にして、粗大粒子を消滅させる手法と、フィルターによる粗大粒子、異物を除去する手法が挙げられる。
【００２６】
図２は、前者の手法を利用する構成を模式的に示しており、一方、図３は、後者の手法を利用する構成を模式的に示している。
【００２７】
図２および図３に示した構成の両方とも、スラリー供給装置１と、ＣＭＰ装置３と、スラリーをＣＭＰ装置３に送液するための配管２とを有している。スラリー供給装置１は、スラリーを調合したり、バッファーして、そこからＣＭＰ装置３にスラリーを供給するため装置である。また、ＣＭＰ装置３は、基板（例えば、半導体集積回路が形成されたウエハ）の表面を化学的機械研磨法によって研磨して、平坦化する装置である。配管２内のスラリーは、チューブ式ポンプ１５によって押し出されて、ＣＭＰ装置３の研磨機構部に供給される。
【００２８】
なお、図２に示した構成では、凝集したスラリー粒子を粉砕するための超音波発生装置４が設けられており、一方、図３に示した構成では、凝集したスラリー粒子やスラリー中の異物を捕獲するためのフィルター５が設けられている。
【００２９】
研磨に用いられるスラリーはスラリー供給装置１にて、例えば酸化剤等と調合されたり、または、単にバッファーとして保持される。このとき、研磨砥粒の沈殿を防止するため間欠的に攪拌されることが一般的である。しかし、機械的な圧力を加えるとスラリー中の砥粒の凝集がはじまり、スラリー内に粗大粒子が発生する。粗大粒子が混合したスラリーが配管２を通してチューブ式ポンプ１５によりＣＭＰ装置３に送付される。
【００３０】
ここで、図２に示した構成によれば、超音波発生装置４によってスラリーに超音波を照射して、粗大粒子を粉砕することにより、ＣＭＰ装置３には粗大粒子のないスラリーを供給することができるはずであり、その結果、ウェハ表面のスクラッチを防止することができるはずである。一方、図３に示した構成によれば、フィルター５によりスラリー中の粗大粒子や異物を捕獲することによって、ＣＭＰ装置３には粗大粒子や異物のないスラリーを供給することができるはずであり、その結果、ウェハ表面のスクラッチを防止することができるはずである。
【００３１】
しかしながら、実際には、図２に示した構成および図３に示した構成の両方において、ウェハ表面のスクラッチを完全には防止することはできなかった。このことは、次のようなようなことを示唆しているものと本願発明者は推論した。すなわち、従来、スラリー中の凝集粒子や異物がウェハ表面の傷に対して大きく寄与していると思われているが、それだけではなく、他の要因も影響しているということである。
【００３２】
本願発明者がさらに検討を進めた結果、ＣＭＰ装置３内や近傍に設置されているチューブポンプ式のスラリー供給ポンプ１５から発生する異物がウェハ表面へのスクラッチを誘発していることを突き止めた。図４は、図２および図３に示したチューブ式スラリー供給ポンプ１５の一部を拡大したものである。
【００３３】
図４に示すように、チューブ式スラリー供給ポンプ１５は、ポンプ本体側受け側６と、ポンプ送液ローラー７とから構成されている。ポンプ本体側受け側６は、スラリー１０を送液するチューブを押し付けるため部材であり、そして、ポンプ送液ローラー７は、スラリー１０を送液するためのスラリー送液チューブ８をポンプ本体側受け側６へと押し付けて、しごくことによってスラリーを押し出す役割を有している。つまり、送液ローラー７は、図中の矢印の方向に動くことによって、チューブ８をしごいてスラリー１０を送液する。なお、スラリー送液チューブ８は、配管２に連結されている。
【００３４】
図４に示したように、ＣＭＰ装置３内や直近に設置されているスラリー供給に用いられているチューブ式ポンプは、スラリー送液チューブ８を送液ローラー７によってポンプの受け側６におしつけ、しごくことでスラリー１０を送液する。このとき、スラリー送液チューブ８としては、機械的強度の強いゴム系のチューブを用いることが多い。このゴム系のチューブ８には、弾性力を持たせるための補強材が含まれており、その補強材は、一般的にＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の粒子９から構成されている。つまり、チューブの機械的強度を補強するために、ゴム系チューブには、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3などの微細粒子９が含まれており、その粒子９の大きさは、数μｍ〜数百μｍになる。
【００３５】
スラリー送液チューブ８は、送液ローラー７によってポンプ受け側６に押し付けられるため、チューブ８内の粒子９は、粒子１１としてスラリー１０内に拡散することになる。そして、粒子９を含むスラリー１０が、図２および図３に示したＣＭＰ装置３に供給されるため、研磨時にウェハ表面に傷やスクラッチが発生することになる。
【００３６】
この場合、超音波を照射しても、また、スラリー供給装置の直下（直後の下流）にフィルターを配置しても、チューブポンプから発生する異物を除去することができない。したがって、スクラッチを低減することができない。
【００３７】
そこで、本願発明者は、この知見に基づき、ウェハ表面の傷やスクラッチを低減できるＣＭＰ技術を完成し、本発明に至った。
【００３８】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施形態１）
図５および図６を参照しながら、本発明の実施形態１について説明する。図５は、本実施形態の研磨装置の構成を模式的に示しており、図６は、チューブ式スラリー供給ポンプ１５の断面構成を模式的に示す部分拡大図である。
【００３９】
図５に示した研磨装置は、ＣＭＰを用いて基板を研磨するための研磨装置であり、基板を研磨するＣＭＰ装置３と、研磨時のスラリーを供給するチューブ式スラリー供給ポンプ１５とを備えている。チューブ式スラリー供給ポンプ１５は、配管２を通じて、スラリー供給装置１に接続されている。
【００４０】
チューブ式スラリー供給ポンプ（以下、「チューブ式ポンプ」と称する。）１５は、スラリーをＣＭＰ装置３の研磨機構部に供給するポンプであり、本実施形態では、チューブ式ポンプ１５用のチューブ（スラリー送液チューブ）１２として、塩化ビニル樹脂からなる塩ビ系のチューブが用いられている。塩ビ系のチューブ１２は、ゴム系チューブでは必要であった補強材としての微粒子（ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3など）を含んでいないので、図６に示すように、スラリー１０内に微粒子が拡散することはない。スラリー１０内に微粒子が存在しないので、図３のＣＭＰ装置３には、微粒子（すなわち、異物）の無いスラリーが供給されることになり、その結果、ウェハ表面に傷やスクラッチを発生させることなく研磨を行うことができる。これにより、歩留まりが低下しない半導体装置の研磨方法および研磨装置を提供することができる。
【００４１】
次に、本発明の実施形態のＣＭＰ技術についての効果を確認するために本願発明者が行った実験およびその結果を説明する。
【００４２】
まず、研磨によるウェハ表面のスクラッチ発生を確認する前に、６種類のチューブについて、チューブからのパーティクル発生状況を確認した。６種類のチューブの内訳は、ゴム系チューブが４種類（Ａ〜Ｄ）で、シリコーン系チューブが１種類（Ｅ）で、塩ビ系チューブが１種類（Ｆ）である。
【００４３】
図７は、チューブから発生するパーティクルを測定するために使用した測定装置の構成を模式的に示している。図７に示すように、各種のチューブ４０をチューブ式スラリー供給ポンプ１５に取り付けた後、ポンプで純水を送液し、送られた純水をチューブ下流に接続した液中パーティクルカウンター３０で測定することによって、粒径０．２μｍ以上のパーティクルの発生状況を確認した。その結果を図８に示す。
【００４４】
図８は、１２時間連続送液した後に、純水中に放出されたパーティクル数（０．２μｍ以上のパーティクルの個数）を示している。図８からわかるように、今日使用されているゴム系のチューブは、１２時間経過後も１０００個／ｍｌ程度の多量のパーティクルを水中に放出している。一方、塩ビ系、シリコーン系のチューブのパーティクル量は、０．５個／ｍｌ程度であり、ほとんど検出されないレベルであることがわかった。
【００４５】
ここで、今日使用されているゴム系のチューブとは、エチレン・プロピレンターポリマーを主成分とするエチレンプロピレンゴムチューブであり、このチューブには、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3などの無機フィラーが含まれている。その他のゴム系のチューブでも、無機フィラーを含んでおり、無機フィラーを含むものは、同様の機構により、ウェハ表面に傷やスクラッチを発生させてしまう。
【００４６】
本実施形態で使用した塩ビ系チューブは、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系のチューブであり、可塑剤や安定化剤が含まれている。これには、無機フィラーが含まれていない。また、対磨耗性も良い。塩ビ系以外でも、無機フィラーを含まないチューブであれば、スラリー内に微粒子を拡散させないので、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを防止することができる。
【００４７】
図８に示した結果から、６種類のチューブのうち、塩ビ系のチューブ、シリコーン系のチューブを用いることによって、パーティクル低減が可能であることがわかった。両者を比較すると、塩ビ系のチューブの方が、シリコーン系のチューブと比べて寿命が１０倍程度の長い。したがって、実用的観点からみると、本実施形態のチューブ式ポンプ１５用のチューブとして、塩ビ系のチューブを用いることが好ましい。もちろん、寿命およびコストを考慮しなければ、シリコーン系のチューブを使用して、ＣＭＰを行うことも可能である。なお、塩ビ系チューブには、シリコーン系チューブよりも価格が安いというメリットもある。
【００４８】
なお、チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブには、なるべく寿命が長いことという特性が要求されていたので、今日においては、他のチューブよりも、機械的強度の高いゴム系のチューブが使用されている。また、ゴム系のチューブは、価格も安く、さらにはゴム系のチューブの弊害も報告されていなかったので、今日においても使用され続けているものと考えられる。
【００４９】
上述したように、本願発明者は、ゴム系のチューブを用いることの問題点を見出し、そして、寿命の特性が悪くなってたとしても、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを防止するために、本発明においては、チューブの強度を補強するための微粒子を実質的に含有していないチューブ（特に、塩ビ系チューブ）を使用することとしている。
【００５０】
次に、チューブ交換直後にウェハ表面に発生するマイクロスクラッチ数を光学式欠陥検査装置によって検査した結果を図９に示す。図９に示した検査後のウェハ表面のスクラッチ検査結果からわかるように、ゴム系から塩ビ系にチューブを変更することによって、交換直後のウェハ表面のスクラッチを数百個／ウェハから、１０個／ウェハ程度まで減少させることができた。
【００５１】
また、図１０は、ゴム系および塩ビ系チューブを実際にＣＭＰ工程に適用した時の製品の歩留まりを示すグラフである。つまり、図１０の結果は、塩ビ系チューブ適用による歩留まりの改善効果を表している。図１０からわかるように、実際の製品歩留まりは、ゴム系チューブから塩ビ系チューブに代えることにより、最大１０％〜２０％向上した。本実施形態においては、外径６．３５ｍｍ、内径３．１８ｍｍのチューブを使用したが、これに限定されず、ポンプの種類などを考慮して、適宜好適な外径、内径を選定すればよい。
【００５２】
上述したように、チューブを塩ビ系に変更することによって、ウェハ表面のスクラッチを減少させることができ、そして、歩留り向上が可能となる。本願発明者の検討によると、ゴム系のチューブは新しく交換した時点で最も多くフィラーを放出することがわかった。このため、ゴム系のチューブを交換した直後は、０．２μｍ程度のパーティクルが多発してしまい、ＣＭＰ装置をすぐに稼動状態にすることができない。フィラーの放出を抑えるためには、ランニングを行なうことが必要となるが、これを行なうためには数日の日数と数度のパーティクルチェック工程が必要となり、ＣＭＰ装置を直ちに稼動状態にすることができないことになってしまう。
【００５３】
本実施形態のようにチューブを塩ビ系にすれば、交換直後でもパーティクル発生を抑えることができ、その結果、装置も直ちに稼動状態にすることができる。また、安定状態でも塩ビ系のチューブの方がはるかにパーティクル放出量が少ないので、ゴム系のチューブよりも、塩ビ系のチューブを使用するメリットはさらに大きい。なお、塩ビ系のチューブの寿命がゴム系のチューブの寿命よりも短く、一定期間内の交換回数がゴム系のチューブよりも多くなったとしても、塩ビ系のチューブの場合、交換直後でもパーティクル発生が少ないので、その点でも技術的意義は大きい。
【００５４】
半導体装置の微細化が進むにつれ、歩留りを低下させる要因となる、ウェハ表面のパーティクルや傷、スクラッチなどもより微細なところで管理していかなければならなくなってきている。従来ないし今日のレベルでは、酸化膜上のパーティクルは、０．３μｍ以上のものを管理すればよいことが多いが、これからは、益々の微細な部分の管理が必要となり、例えば０．２μｍ程度のパーティクルも管理することが望ましい。本発明では、より精度の向上した測定装置で管理を行っても、パーティクルや表面の傷、スクラッチも検出されないレベルのＣＭＰ技術の完成を目指し、そして、スラリー送液チューブとして、塩ビ系チューブを使用することにより、それを達成することに成功した。
【００５５】
なお、スラリーを押し出すためのポンプ１５として、チューブ式スラリー供給ポンプを使用しているのは、このポンプが安価であることに加えて、スラリー供給の定量性に優れており、そして、脈流が少ないからである。チューブ式スラリー供給ポンプは、チューブを押し付けてスラリーを押し出すものであるため、無機フィラーのような補強材を含有させていないゴム系の材料（例えば、生ゴム）から構成したチューブでは、その機械的強度が低く、そのままでは、チューブ式スラリー供給ポンプ用のチューブとして用いることができない。それゆえ、無機フィラーのような補強材を含有させることが必須となる。塩ビ系の材料は、機械的強度は足りているので、無機系フィラーのようなものを含有させる必要はなく、その一方で、可撓性を増すために、可塑剤を含有させることが好ましい。
【００５６】
半導体装置の製造方法のうち、ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程としては、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）形成工程、層間絶縁膜の平坦化工程、タングステンプラグまたはシリコンプラグの形成工程、ダマシン配線形成工程（例えば、Ｃｕ配線形成工程）などを挙げることができる。近年の半導体装置の微細化により、設計ルール０．１５μｍ以下（特に、０．１３μｍ以下）ではＣｕ配線技術が必須となっているので、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制したＣＭＰ技術の技術的意義は非常に重要なものとなる。言い換えると、本発明の実施形態のＣＭＰ技術は、設計ルール０．１５μｍ以下（特に、０．１３μｍ以下）の半導体装置を製造する上で特に有用である。また、アルミニウム配線を使用する半導体装置よりも、銅配線を使用する半導体装置を製造する上でより効果を奏する。
【００５７】
ＣＭＰ装置３によって研磨される基板は、典型的に、半導体集積回路が形成された半導体ウェハ（シリコンウェハ、または、ＳＯＩ基板）であり、その半導体ウェハ上には、単数または複数の層が形成されていることが多い。本明細書では、基板上に他の層が形成されている場合でも、便宜上、その層も含めて「基板」と呼ぶ場合もあり、そして、半導体集積回路が形成された半導体ウェハは、最終製品形態（例えば、半導体チップまたはＩＣチップ）でないものの、それも「半導体装置」と呼ぶ場合がある。
【００５８】
上記実施形態では、チューブ式スラリー供給ポンプ１５のチューブ１２として、全てが塩ビ系材料からなるチューブを使用したが、無機フィラーのような微粒子を実質的に含有していない部分はスラリーと接触する内面に存在してればよいので、内面が塩ビ系材料からなり、外面が他の材料からなるチューブを使用することも可能である。図１１は、二層構造のチューブの断面構造を示しており、図１１に示したチューブは、補強材等の粒子を含まないチューブと同じ材質（例えば塩ビ）からなる内管（例えば、塩ビ系チューブ）１３と、内管１３を覆うように形成されている外管１４とから構成されている。外管１４は、例えば、チューブの補強材等の粒子を含んでいるが、機械的強度の強い例えばゴム系のチューブである。
【００５９】
このように、少なくとも内面が塩ビ系材料から構成されたチューブを使用しても、塩ビ系チューブと同様に、異物が拡散していないスラリーをＣＭＰ装置３に供給することができるので、ウェハ表面に傷やスクラッチを発生させることなく研磨を行うことができる。そして、外面には、機械的強度の強い材料を用いているので、寿命を延ばすことが可能となる。なお、さらに外層を設けて、３層構造以上にしてもよい。
【００６０】
なお、上記では図２および図３をゴム系チューブを使用する例として説明したが、チューブ式ポンプ１５用のチューブとして、塩ビ系チューブを使用するのであれば、スラリーの凝集粒子の結合を解くこと、および、スラリーに含まれる塵等を除去することを目的として、図２および図３に示すように、超音波発生装置４やフィルター５を使用することも可能である。
（実施形態２）
図１２を参照しながら、本発明の実施形態２について説明する。上記実施形態１では、チューブ式スラリー供給ポンプ１５のチューブ１２として、塩ビ系チューブを用いることによってウェハ表面に傷やスクラッチが発生するのを抑制したが、本実施形態では、図１２に示すように、スラリー供給ポンプ１５の下流側にフィルター１６を設けることによってウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制する。
【００６１】
フィルター１６は、スラリー中に含まれる凝集粒子や異物を除去する機能を有しており、チューブ式スラリー供給ポンプ１５のチューブがゴム系チューブである場合には、当該ゴム系のチューブから拡散される異物（例えば、無機フィラー）を除去する機能を有している。チューブ式ポンプ１５は、図１２では、ＣＭＰ装置３内に配置されているが、ＣＭＰ装置３の近傍または直近に配置してもよい。また、フィルター１６も、チューブ式ポンプ１５の下流に位置していれば、ＣＭＰ装置３内に配置されていても、ＣＭＰ装置３の近傍または直近に配置されていてもよい。
【００６２】
次に、本実施形態の構成を動作を説明する。
【００６３】
研磨に用いられるスラリーは、スラリー供給装置１にて、例えば酸化剤等と調合されたり、または、単にバッファーとして保持される。このとき、研磨砥粒の沈殿を防止するため間欠的に攪拌されることが一般的である。しかし、機械的な圧力を加えるとスラリー中の砥粒の凝集がはじまり、スラリー内に粗大粒子が発生する。また、スラリー中に混入した異物は攪拌により、スラリー中を拡散することになる。粗大粒子や異物が混合したスラリーが配管２を通してＣＭＰ装置３に送付される。また、チューブ式のスラリーポンプ１５では、チューブを押し付けることでスラリーを供給しているため、ここからスラリー中に異物が混入することがある。本実施形態では、チューブ式スラリーポンプ１５の下流にフィルター１６を配置しているので、スラリー中の粗大粒子や異物、チューブ式ポンプ１５から発生した異物を実質的に全てを捕獲することができる。
【００６４】
なお、図１に示した構成では、ポンプの下流（後方）にフィルターが配置されておらず、ポンプの上流（前方）に配置されているが、これは、次の理由によるものであると思われる。スラリー中の塵等を除去するフィルターは、目詰まりを生じると送液のための抵抗が大きくなるところ、チューブ式スラリー供給ポンプは、脈動を抑えるとともに、その安定した定量性を安価に得るために使用されているので、送液抵抗が変動するおそれのあるフィルターは、ポンプよりも上流側に配置することが必須となる。同様に理由により、図３に示した構成でも、フィルターはポンプの上流に配置されている。
【００６５】
本願発明者の検討により、チューブ式スラリーポンプ１５によってゴム系チューブから、無機フィラーのような異物が生じることが明らかとなったため、図１および図３に示したような構成では、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制することができない。したがって、たとえ、送液抵抗が変動するおそれのあるとしても、フィルター１６は、チューブ式スラリーポンプ１５とＣＭＰ装置３との間の配管２の一部に設ける必要がある。なお、異物の発生の低減とともに、フィルター１６の目詰まりの防止するためにも、チューブ式スラリーポンプ１５に通すチューブは、少なくとも内面が塩ビ系材料からなるチューブを使用すことが好ましい。フィルター１６の目詰まりの防止できることは、フィルター１６の寿命を延ばすことできる利点にもなる。
【００６６】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。また、上述の各実施形態の構成を組み合わせることも可能であり、例えば、実施形態１の改変例である二層構造のチューブ構成と、実施形態２の構成とを組み合わせることも可能である。
【００６７】
以上、本発明の実施形態によれば、チューブ式スラリー供給ポンプから発生する異物を押さえることができ、ＣＭＰにおける傷やスクラッチを防止し、高い歩留まりを有する半導体装置の研磨方法および研磨装置を提供することができる。また、異物が発生しないチューブを用いつつ、長寿命を確保することができ、ＣＭＰにおける傷やスクラッチを防止し、高い歩留まりを有する半導体装置の研磨方法および研磨装置を提供することもできる。さらに、たとえスラリー中に異物が拡散されても、それを捕獲することができ、ＣＭＰにおける傷やスクラッチを防止し、高い歩留まりを有する半導体装置の研磨方法および研磨装置を提供することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、ＣＭＰを用いて基板を研磨する工程を含む半導体装置を製造する場合において、研磨工程に使用するチューブ式スラリー供給ポンプに、スラリーを供給するチューブとして、塩ビ系チューブを使用するので、ウェハ表面に傷やスクラッチが発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスラリー供給装置の構成を示す図である。
【図２】スラリー供給形態の一例を示す構成図である。
【図３】スラリー供給形態の他の例を示す構成図である。
【図４】チューブ式スラリー供給ポンプの一部の断面を拡大して示す図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る研磨装置の構成を模式的に示す図である。
【図６】チューブ式スラリー供給ポンプの一部の断面を拡大して示す図である。
【図７】チューブから発生するパーティクルを測定する測定装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】チューブ種とパーティクル放出量との関係を示すグラフである。
【図９】ゴム系および塩ビ系チューブ交換後におけるマイクロスクラッチ数を示すグラフである。
【図１０】ゴム系および塩ビ系チューブを使用した場合の製品歩留まりを示すグラフである。
【図１１】二層構造のチューブの断面構造を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る研磨装置の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  スラリー供給装置
２  スラリー送液するための配管
３  ＣＭＰ装置
４  超音波発生装置
５  フィルター
６  ポンプ本体側受け側
７  ポンプ送液ローラー
８  チューブ
９、１１  微細粒子（補強粒子）
１０  スラリー
１１  補強粒子
１２  チューブ
１３  補強粒子を含まないチューブ
１４  補強粒子を含むチューブ
１５  チューブ式ポンプ
１６  フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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