(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行う前に、上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を磁界を用いて微細化するようにした化学的機械研磨装置。
【請求項２】
上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段が上記スラリーと接触しないように設けられている請求項１記載の化学的機械研磨装置。
【請求項３】
上記スラリーの供給用の配管の外側に上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段が設けられている請求項１記載の化学的機械研磨装置。
【請求項４】
上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段は永久磁石である請求項３記載の化学的機械研磨装置。
【請求項５】
上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段は電磁石である請求項３記載の化学的機械研磨装置。
【請求項６】
上記被研磨物を保持する保持手段に上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段が設けられている請求項１記載の化学的機械研磨装置。
【請求項７】
スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行う前に、上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を磁界を用いて微細化するようにした化学的機械研磨方法。
【請求項８】
上記スラリーの供給用の配管の外側から、上記スラリーの供給用の配管の内部に流される上記スラリーに含まれる研磨剤粒子に磁界を印加するようにした請求項７記載の化学的機械研磨方法。
【請求項９】
上記スラリーの供給用の配管の外側に設けられた永久磁石により磁界を発生させ、この磁界を上記スラリーに含まれる研磨剤粒子に印加するようにした請求項７記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１０】
上記スラリーの供給用の配管の外側に設けられた電磁石により磁界を発生させ、この磁界を上記スラリーに含まれる研磨剤粒子に印加するようにした請求項７記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１１】
上記被研磨物を保持する保持手段に上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段を設け、上記スラリーを用いて上記被研磨物の化学的機械研磨を行う直前に上記スラリーに磁界を印加するようにした請求項７記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１２】
スラリーを用いて半導体基板の化学的機械研磨を行う前に、上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を磁界を用いて微細化するようにした半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
上記スラリーの供給用の配管の外側から、上記スラリーの供給用の配管の内部に流される上記スラリーに磁界を印加するようにした請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
上記スラリーの供給用の配管の外側に設けられた永久磁石により磁界を発生させ、この磁界を上記スラリーに含まれる研磨剤粒子に印加するようにした請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
上記スラリーの供給用の配管の外側に設けられた電磁石により磁界を発生させ、この磁界を上記スラリーに含まれる研磨剤粒子に印加するようにした請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
上記半導体基板を保持する保持手段に上記スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段を設け、上記スラリーを用いて上記半導体基板の化学的機械研磨を行う直前に上記スラリーに磁界を印加するようにした請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、化学的機械研磨装置、化学的機械研磨方法および半導体装置の製造方法に関し、例えば層間絶縁膜の平坦化などに化学的機械研磨を用いる半導体装置の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの高集積化によりその内部配線の微細化、多層化が進んでおり、これに伴い平坦化技術が重要な技術となっている。この平坦化技術の一つに化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing,ＣＭＰ）法があり、すでに実用化されている。図１２に示すように、このＣＭＰによる平坦化は、発泡ウレタン樹脂などからなるパッド１０１を張り付けた定盤１０２をその中心軸１０３の周りに回転させ、パッド１０１上に研磨液であるスラリー１０４をスラリー供給配管１０５の先端から滴下し、ヘッド１０６に取り付けたウェハー１０７をその中心軸の周りに回転させながらパッド１０１に押し付けて研磨することにより行う。スラリー１０４は、例えばシリカなどの研磨剤を含んだ水溶液である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＣＭＰにおいて、パッド１０１上に滴下するスラリー１０４の中には通常、粒径が大きい研磨剤粒子、言い換えるとクラスター化した研磨剤粒子が含まれている。これは研磨剤粒子の凝集などによるものである。一例として、シリカスラリーに含まれる研磨剤粒子の粒径分布の測定結果を図１３に示す。このようにスラリー１０４の中にクラスター化した研磨剤粒子が含まれていると、図１４に示すように、そのクラスター化した研磨剤粒子１０４ａにより、ウェハー１０７の研磨面にスクラッチ（傷）が発生する。図１５にスクラッチ１０８の一例を示す。ウェハー１０７の表面にこのようなスクラッチ１０８が発生すると、その部分から得られるチップの動作不良を引き起こす。これを防止するために、ＣＭＰに用いられるスラリー１０４の中にクラスター化した研磨剤粒子１０４ａが含まれないようにしなければならない。
【０００４】
そのための一つの手段として、図１６に示すように、スラリー供給配管１０５の途中にフィルター１０９を設置し、このフィルター１０９によりクラスター化した研磨剤粒子１０４ａをトラップして除去する方法が採用されている。
【０００５】
しかしながら、この方法では、フィルター１０９には寿命があるため使用時間に応じて交換する必要があり、その交換のコストの増大、交換時にＣＭＰ装置が使えないことによる装置のダウンタイムの増大、フィルター１０９の詰まりによるスラリー１０４の流量変動などの問題が生じる。
【０００６】
このような背景から、フィルターを利用することなく、スラリーからクラスター化した大粒径の研磨剤粒子を効果的に除去または発生させない技術が求められているが、これまで簡便で有効な技術は提案されていなかった。
【０００７】
したがって、この発明が解決しようとする課題は、ウェハーなどの被研磨物の研磨面に生じるスクラッチの大幅な低減を図ることができ、フィルターなどの消耗材を利用しないことにより化学的機械研磨を低コストで行うことができ、しかも化学的機械研磨の際のコンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる化学的機械研磨装置、化学的機械研磨方法およびこの化学的機械研磨方法を用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行うようにした化学的機械研磨装置において、
スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行う前に、スラリーに含まれる研磨剤粒子を超音波、磁界および電界のうちの少なくとも一つを用いて微細化するようにした
ことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の第２の発明は、
スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行うようにした化学的機械研磨方法において、
スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行う前に、スラリーに含まれる研磨剤粒子を超音波、磁界および電界のうちの少なくとも一つを用いて微細化するようにした
ことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の第３の発明は、
スラリーを用いて半導体基板の化学的機械研磨を行う工程を有する半導体装置の製造方法において、
スラリーを用いて半導体基板の化学的機械研磨を行う前に、スラリーに含まれる研磨剤粒子を超音波、磁界および電界のうちの少なくとも一つを用いて微細化するようにした
ことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明において、スラリーのコンタミネーションなどを防止する観点から、好適には、スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段はスラリーと接触しないように設けられ、具体的には、例えばスラリーの供給用の配管の外側に設けられる。スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段は、具体的には、例えば、超音波を用いる場合には超音波振動子、磁界を用いる場合には永久磁石または電磁石、マイクロ波（より具体的には、その電界および／または磁界）を用いる場合にはマグネトロンなどである。これらの超音波、磁界および電界の強さなどは、スラリーの種類などに応じて最適な条件に設定される。スラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する手段は、被研磨物を保持する保持手段に設けてもよく、この場合には、被研磨物の化学的機械研磨を行う直前にスラリーに超音波、磁界および電界のうちの少なくとも一つを印加することによりスラリーに含まれる研磨剤粒子を微細化する。
【００１２】
上述のように構成されたこの発明によれば、スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行う前に、スラリーに含まれる研磨剤粒子を超音波、磁界および電界のうちの少なくとも一つを用いて微細化するようにしていることにより、被研磨物の化学的機械研磨に使用されるスラリーの中に含まれるクラスター化した大粒径の研磨剤粒子の数を大幅に減少させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
図１はこの発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置を示し、図２はそのスラリー供給配管の要部を示す。
【００１４】
図１に示すように、このＣＭＰ装置においては、発泡ウレタン樹脂などからなるパッド１を張り付けた定盤２をその中心軸３の周りに回転させ、パッド１上にスラリー４をスラリー供給配管５の先端から滴下し、ヘッド６に取り付けた被研磨物、すなわちウェハー７をその中心軸の周りに回転させながらパッド１に押し付けて研磨を行うようになっている。
【００１５】
図１および図２に示すように、このＣＭＰ装置においては、図１２に示す従来のＣＭＰ装置と同様な上記の構成に加えて、スラリー供給配管５の途中、好適には支障のない限りその先端に近い部位の外側に超音波振動子８が取り付けられており、この超音波振動子８により発生される超音波９をスラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４に照射することができるようになっている。スラリー供給配管５は例えば樹脂製である。
【００１６】
このように構成されたＣＭＰ装置においては、超音波振動子８より超音波９を発生させ、この超音波９をスラリー供給配管５に照射しながら、その内部に図示省略したスラリー供給系よりスラリー４を流す。このとき、超音波振動子８より上流側では、スラリー供給配管５に流されるスラリー４には通常、大粒径のクラスター化した研磨剤粒子４ａが含まれている。このクラスター化した研磨剤粒子４ａがスラリー供給配管５の内部を流れて超音波振動子８の部位に到達し、超音波９の照射を受けると、この超音波９による物理的エネルギーによりクラスター化した研磨剤粒子４ａが分解し始め（これを符号４ｂで示す）、超音波振動子８の部位を通り過ぎた後はクラスター化した研磨剤粒子４ａは完全に粉砕されて微細化された状態となる。そして、この微細化された研磨剤粒子を含むスラリー４がスラリー供給配管５の先端からパッド１上に滴下される。ここで、超音波９の振動数やパワーは、使用するスラリー４の種類や粒径分布などに応じて選択される。印加パワーの一例を挙げると、４０Ｗである。
【００１７】
図３に、スラリー供給配管５に流されるスラリー４に対して超音波９を照射した場合と照射しない場合とについて、スラリー４の研磨剤粒子の粒径分布の一例を示す。ただし、スラリー４としてはアルミナスラリーを用いた。図３より、スラリー４に超音波９を照射した場合には、超音波９を照射しない場合に比べて粒径の大きい部分の分布のテールが大幅に減少しており、スラリー４に含まれる研磨剤粒子が微細化されていることが分かる。
【００１８】
このように、この第１の実施形態によれば、スラリー供給配管５の途中の部位の外側に超音波振動子８を設け、スラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４にこの超音波振動子８より発生される超音波９を照射することによりクラスター化した研磨剤粒子４ａを微細化するようにしているので、スラリー供給配管５の先端からパッド１上に滴下され、ウェハー７のＣＭＰに使用されるスラリー４の中に含まれるクラスター化した研磨剤粒子４ａの数を大幅に減少させることができる。このため、ＣＭＰによりウェハー７の研磨面に発生するスクラッチの大幅な低減を図ることができる。また、この方法によれば、スラリー供給配管５にフィルターを取り付ける必要がないので、フィルターが不要となり、その交換の手間も省くことができるので、ＣＭＰに要するコストの増大を抑えることができる。さらに、超音波振動子８はスラリー供給配管５の外側に取り付けられているので、スラリー４のコンタミネーションが生じる虞れもない。
【００１９】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態によるＣＭＰ装置においては、図１および図２に示すＣＭＰ装置における超音波振動子８の代わりに、永久磁石が用いられる。すなわち、図４および図５（図４のＶ−Ｖ線に沿っての断面図）に示すように、スラリー供給配管５の途中の部位の外側に永久磁石１１が設けられている。この永久磁石１１は四つの永久磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからなり、これらはそれぞれのＳ極およびＮ極を結ぶ中心軸がスラリー供給配管５の中心を通り、かつ互いに９０°の角をなすように十字状に配置されている。ここで、永久磁石１１ａ、１１ｃは互いに対向する磁極がＮ極となり、永久磁石１１ｂ、１１ｄは互いに対向する磁極がＳ極となるように配置されている。その他のことは第１の実施形態によるＣＭＰ装置と同様である。
【００２０】
永久磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、それらによる磁界の強さが大きいほどクラスター化した研磨剤粒子４ａの粉砕の効果が大きいため、ここでは例えば以下のような強力な永久磁石を用いる。
【００２１】
磁石の材質      ネオジム（Ｎｄ）・鉄（Ｆｅ）・ホウ素（Ｂ）を主成分とした成形焼結品
表面磁束密度    ４９０ｍＴ
形状            １０ｍｍφ×１０ｍｍ（円柱形状）４個
【００２２】
このように構成されたＣＭＰ装置においては、永久磁石１１による磁界をスラリー供給配管５に照射しながら、その内部に図示省略したスラリー供給系よりスラリー４を流す。このとき、スラリー供給配管５に流されるスラリー４中のクラスター化した大粒径の研磨剤粒子４ａが永久磁石１１の部位まで到達し、この永久磁石１１による磁界１２が印加され、したがって磁力線が照射されると、次のような原理で、クラスター化した研磨剤粒子４ａが分解し始め、永久磁石１１の部位を通り過ぎた後はこのクラスター化した研磨剤粒子４ａは完全に粉砕された状態となる。そして、この粉砕されて微粒子化された研磨剤粒子を含むスラリー４がパッド１上に滴下され、ウェハー７のＣＭＰが行われる。
【００２３】
磁界１２の印加によりクラスター化した研磨剤粒子４ａが分解される原理は次のとおりである。
水の流れる方向に対し直角方向から磁力線を照射すると、水に微小電流が発生し、電子が流れることにより水分子の回転、伸縮、振動が活発となり、水の分子によるクラスター（集団）が小さくなって水が活性化することが知られている（例えば、特願平１０−２９７５９７号）。
【００２４】
いま、スラリー４としてＫＯＨベースのシリカスラリーを使用する場合を考えると、そのスラリー４の流れに対し、直角方向から磁力線を照射すると、上記原理により研磨剤粒子が集まってできた大粒径のクラスター化した研磨剤粒子４ａが粉砕され、より微細な研磨剤粒子へと変化する。
【００２５】
また、スラリー４の溶媒がＫＯＨ水溶液であるため、水素イオン、Ｋイオンが水分子と衝突し、Ｈ2 Ｏ→Ｈ+ ＋ＯＨ- のように水分子（Ｈ2 Ｏ）を水素イオン（Ｈ+ ）と水酸化物イオン（ＯＨ- ）とに分極させた活性水が得られる。その様子を図６に示す。この活性水は、液体に含まれる研磨剤成分（シリカ粒子）を水素イオン、水酸化物イオンにより封鎖してコロイド状に変化させる能力を有している。このコロイド化により研磨剤粒子の凝集が抑えられる。
【００２６】
このように、この第２の実施形態によれば、スラリー供給配管５の途中の部位の外側に永久磁石１１を設け、スラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４にこの永久磁石１１より発生される磁界１２を印加することによりクラスター化した研磨剤粒子４ａを微細化するようにしているので、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００２７】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態によるＣＭＰ装置においては、第２の実施形態によるＣＭＰ装置における永久磁石１１の代わりに、電磁石が用いられる。すなわち、図７および図８（図７のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿っての断面図）に示すように、スラリー供給配管５の途中の部位の外側に電磁石１３が設けられている。この電磁石１３は四つの電磁石１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄからなり、これらはそれぞれの中心軸がスラリー供給配管５の中心を通り、かつ互いに９０°の角をなすように十字状に配置されている。これらの電磁石１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄには流す電流の向きおよび強さは互いに独立に制御するようになっている。その他のことは第１の実施形態によるＣＭＰ装置と同様である。
【００２８】
このように構成されたＣＭＰ装置においては、電磁石１３による磁界１２、したがって磁力線をスラリー供給配管５に照射しながら、その内部に図示省略したスラリー供給系よりスラリー４を流す。このとき、電磁石１３による磁界１２により、第２の実施形態と同様の原理でクラスター化した研磨剤粒子４ａが分解され、微細化される。ここで、この電磁石１３による磁界１２は、種々の発生の仕方があり、必要に応じて決定することができるが、具体的には、例えば、第２の実施形態と同様に、電磁石１３ａ、１３ｃの互いに対向する磁極がＮ極となり、かつ、電磁石１３ｂ、１３ｄの互いに対向する磁極がＳ極となるように電流を制御して静磁界を発生させてもよいし、これと逆に、電磁石１３ａ、１３ｃの互いに対向する磁極がＳ極となり、かつ、電磁石１３ｂ、１３ｄの互いに対向する磁極がＮ極となるように電流を制御して静磁界を発生させてもよいし、電磁石１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに流す電流の向きを交番的に変化させてそれらの磁極の極性を反転させ、電磁石１３ａ、１３ｃの互いに対向する磁極がＮ極で電磁石１２３、１３ｄの互いに対向する磁極がＳ極である状態と、電磁石１３ａ、１３ｃの互いに対向する磁極がＳ極で電磁石１３ｂ、１３ｄの互いに対向する磁極がＮ極である状態とが交互に繰り返されるようにして交番磁界を発生させてもよい。
【００２９】
この第３の実施形態によれば、スラリー供給配管５の途中の部位の外側に電磁石１３を設け、スラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４にこの電磁石１３により発生される磁界１２を印加することによりクラスター化した研磨剤粒子４ａを微細化するようにしているので、第１の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、次のような利点をも得ることができる。すなわち、スラリー４に印加する磁界１２の発生に電磁石１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを用いていることにより、上述のようにそれらに流す電流の向きを変えることによって磁極の極性を反転させることができるので、必要に応じて、スラリー４の種類などによりスラリー４に印加する磁界１２の向きを変えることができ、ＣＭＰを行う場合の自由度を高めることができる。
【００３０】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。
この第４の実施形態によるＣＭＰ装置においては、図９に示すように、スラリー供給配管５の途中の部位の外側にマグネトロン１４が取り付けられており、このマグネトロン１４により発生されるマイクロ波１５をスラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４に照射することができるようになっている。
【００３１】
このように構成されたＣＭＰ装置においては、マグネトロン１４よりマイクロ波１５を発生させ、このマイクロ波１５をスラリー供給配管５に照射しながら、その内部に図示省略したスラリー供給系よりスラリー４を流す。このスラリー４中のクラスター化した研磨剤粒子４ａがスラリー供給配管５の内部を流れてマグネトロン１４の部位に到達し、マイクロ波１５の照射を受けると、その電界エネルギーにより、スラリー４の溶媒、例えばＫＯＨベースのシリカスラリーの場合はＫＯＨの分子の回転、伸縮、振動を活発化させ、それによってクラスター化した研磨剤粒子４ａが分解し始め、マグネトロン１４の部位を通り過ぎた後はクラスター化した研磨剤粒子４ａは完全に粉砕されて微細化された状態となる。そして、この微細化された研磨剤粒子を含むスラリー４がスラリー供給配管５の先端からパッド１上に滴下される。ここで、マグネトロン１４の印加周波数および印加パワーの一例を挙げると、それぞれ２．４５ＧＨｚおよび５０Ｗである。
【００３２】
このように、この第４の実施形態によれば、スラリー供給配管５の途中の部位の外側にマグネトロン１４を設け、スラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４にこのマグネトロン１４より発生されるマイクロ波１５を照射して電界を印加することによりクラスター化した研磨剤粒子４ａを微細化するようにしているので、第１の実施形態と同様な利点を得ることができる。
【００３３】
次に、この発明の第５の実施形態について説明する。
上述の第１〜第４の実施形態においては、スラリー供給配管５の外側から、スラリー供給配管５の内部に流されるスラリー４に超音波、磁界または電界を印加することにより、クラスター化した研磨剤粒子４ａを微細化するようにしているが、被研磨物であるウェハー７の研磨面にスクラッチが発生するかしないかは、パッド１上に滴下され、ＣＭＰに使用されるスラリー４中の研磨剤粒子が微細であるかどうかが鍵となる。
【００３４】
そこで、この第５の実施形態においては、図１０および図１１に示すように、ＣＭＰ装置のウェハー７を保持するヘッド６の外周に取り付けられているリテーナリング１６の円周上にその半径方向に互いに近接して設けられた一対の永久磁石１７ａ、１７ｂを４５°の角度間隔で計８対配置する。リテーナリング１６は通常、樹脂またはセラミック製である。これらの永久磁石１７ａ、１７ｂの中心軸はパッド１の面に対して垂直に配置し、それらの一方はパッド１側の磁極がＮ極となり、他方はパッド１側の磁極がＳ極となるようにする。ここでは、永久磁石１７ａのパッド１側の磁極がＮ極、永久磁石１７ｂのパッド１側の磁極がＳ極である例が示されている。図１１において、符号１８はウェハー７の保持用のノッチを示す。
【００３５】
このように構成されたＣＭＰ装置においては、パッド１を張り付けた定盤２をその中心軸３の周りに回転させ、パッド１上にスラリー４をスラリー供給配管５の先端から滴下し、ヘッド６に取り付けたウェハー７をその中心軸の周りに回転させながらパッド１に押し付けて研磨を行う際に、ヘッド６のリテーナリング１６に設けられた８対の永久磁石１７ａ、１７ｂのパッド１側の磁極間に発生する磁力線１９がパッド１上に滴下されたスラリー４を横切り、磁界が印加される。第２および第３の実施形態においては、磁界あるいは磁力線に対してスラリー４が移動するが、ここでは、これと異なり、磁界あるいは磁力線がスラリー４に対して移動することになる。スラリー４中のクラスター化した研磨剤粒子４ａに磁界が印加され、あるいは磁力線１９が照射されると、第２の実施形態と同様の原理で、クラスター化した研磨剤粒子４ａが分解し始め、最終的に完全に粉砕されて微細化された状態となる。そして、この微細化された研磨剤粒子を含むスラリー４によりＣＭＰが行われる。
【００３６】
永久磁石１７ａ、１７ｂとしては、例えば、次のような永久磁石を用いる。
磁石の材質      ネオジム（Ｎｄ）・鉄（Ｆｅ）・ホウ素（Ｂ）を主成分とした成形焼結品
表面磁束密度    ４９０ｍＴ
形状            １０ｍｍφ×１０ｍｍ（円柱形状）
【００３７】
また、例えば、定盤２の回転数は６０ｒｐｍ、ヘッド６の回転数は１００ｒｐｍである。
【００３８】
このように、この第５の実施形態によれば、ウェハー７を保持するヘッド６のリテーナリング１６に８対の永久磁石１７ａ、１７ｂを設け、それによって発生する磁界をパッド１上に滴下されたスラリー４に印加することによりこのスラリー４中のクラスター化した研磨剤粒子４ａを研磨直前に微細化するようにしているので、微細化された研磨剤粒子を含むスラリー４によりウェハー７のＣＭＰを行うことができる。このため、ＣＭＰによりウェハー７の研磨面に発生するスクラッチの大幅な低減を図ることができる。また、この方法によれば、スラリー供給配管５にフィルターを取り付ける必要がないので、フィルターが不要となり、その交換の手間も省くことができるので、ＣＭＰに要するコストの増大を抑えることができる。さらに、永久磁石１７ａ、１７ｂはリテーナリング１６内に収容されており、スラリー４と直接接触しないようになっているので、スラリー４のコンタミネーションが生じたり、パーティクルの増加が生じたり、これらの永久磁石１７ａ、１７ｂの破損によるスクラッチの発生の懸念がない。
【００３９】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００４０】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材料などはあくまでも例にすぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、材料などを用いてもよい。
【００４１】
具体的には、第２の実施形態においては、スラリー供給配管５に取り付けた永久磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはＳ極同士あるいはＮ極同士が対向するように配置されているが、使用するスラリー４の種類などに応じて、Ｓ極とＮ極とが対向するように配置してもよい。また、第５実施形態における永久磁石１７ａ、１７ｂの代わりに電磁石を用いてもよい。
【００４２】
さらに、必要に応じて、第１〜第４実施形態のいずれか二つ以上を組み合わせてもよい。例えば、スラリー供給配管５に第１実施形態の超音波振動子８と第２実施形態の永久磁石１１とを取り付け、超音波と磁界とによりクラスター化した研磨剤粒子４ａを分解して微細化するようにしてもよい。また、第１〜４の実施形態のうちの少なくとも一つと第５実施形態とを組み合わせ、スラリー供給配管５の先端から滴下される前にスラリー４中のクラスター化した研磨剤粒子４ａを超音波、磁界などにより分解させて微細化するとともに、パッド１上に滴下された後にスラリー４に磁界を印加してＣＭＰ直前にクラスター化した研磨剤粒子４ａを分解して微細化するようにしてもよい。
【００４３】
また、図１に示すＣＭＰ装置は単なる一例にすぎず、これと異なる構成のＣＭＰ装置にもこの発明を適用することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、スラリーを用いて被研磨物の化学的機械研磨を行う前に、スラリーに含まれる研磨剤粒子を超音波、磁界および電界のうちの少なくとも一つを用いて微細化するようにしているので、ウェハーなどの被研磨物の研磨面に生じるスクラッチの大幅な低減を図ることができ、フィルターなどの消耗材を利用しないことにより化学的機械研磨を低コストで行うことができ、しかも化学的機械研磨の際のコンタミネーションの発生を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置を示す略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＣＭＰ装置において超音波エネルギーによりスラリー中に含まれるクラスター化した研磨剤粒子の微細化を行った後の粒径分布の一例を示す略線図である。
【図４】この発明の第２の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態によるＣＭＰ法においてスラリーへの磁界印加によりクラスター化した研磨剤粒子が分解する原理を説明するための略線図である。
【図７】この発明の第３の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図８】この発明の第３の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図９】この発明の第４の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図１０】この発明の第５の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【図１１】この発明の第５の実施形態によるＣＭＰ装置の要部を示す平面図である。
【図１２】従来のＣＭＰ装置を示す略線図である。
【図１３】シリカスラリーの粒径分布の一例を示す略線図である。
【図１４】従来のＣＭＰ法の問題点を説明するための要部断面図である。
【図１５】従来のＣＭＰ法により化学的機械研磨を行った場合にウェハの研磨面に発生するスクラッチの一例を示す略線図である。
【図１６】スラリー供給配管にフィルターを設けた従来のＣＭＰ装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・パッド、２・・・定盤、４・・・スラリー、４ａ・・・クラスター化した研磨剤粒子、５・・・スラリー供給配管、６・・・ヘッド、７・・・ウェハー、８・・・超音波振動子、９・・・超音波、１１・・・永久磁石、１２・・・磁界、１３・・・電磁石、１４・・・マグネトロン、１５・・・マイクロ波、１６・・・リテーナリング、１７ａ、１７ｂ・・・永久磁石、１９・・・磁力線
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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