(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する定盤に貼付された研磨布に研磨砥粒液を供給してシリコンウェーハに研磨を施した後、
前記研磨布から排出された研磨砥粒液を、熱交換器のホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックチューブ内を流しつつ、前記セラミックチューブの外側を流れる温度調整用の流体によって温度調整し、前記研磨布に再供給することを特徴とするシリコンウェーハの研磨砥粒液の温度調整方法。
【請求項２】
熱交換器内の研磨砥粒液と温度調整用の流体との流れを向流とする請求項１記載のシリコンウェーハの研磨砥粒液の温度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハの研磨砥粒液の温度調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ等に用いるシリコンウェーハの研磨では、図２に示す様に、研磨装置１０で研磨が施される。かかる研磨装置１０では、回転する定盤１２に貼付された研磨布１４に、研磨ヘッド２０によってシリコンウェーハ１６（以下、単にウェーハ１６と称することがある）の研磨面を所定の押圧力で押し付けて研磨を施す。かかる研磨では、ウェーハ１６の研磨面に研磨を施す研磨砥粒液が循環使用される。
つまり、研磨砥粒が縣濁されて成る研磨砥粒液（以下、単に研磨液と称することがある）は、研磨布１４に滴下されてウェーハ１６の研磨面に研磨を施した後、研磨布１４から定盤１２の外側に設けられた研磨液受け１８に排出される。研磨液受け１８に排出された排出研磨液は、ウェーハ１６の研磨面と研磨布１４との摩擦熱等によって加熱されて昇温されているため、排出研磨液を熱交換器Ｈによって所定温度に冷却する。所定温度に冷却された排出研磨液は、含有する研磨屑等を研磨屑除去装置２２で除去した後、研磨砥粒タンク２４に貯留され、ポンプ２６から電磁弁２８を経由して研磨布１４に再供給される。
【０００３】
この様に、研磨液の循環経路に熱交換器Ｈを設置することによって、研磨砥粒タンク２４の研磨液の温度を所定温度に制御でき、定盤１２の熱変形を防止しつつウェーハ１６の研磨速度等を一定とすることができる。すなわち、研磨液には、含有されている研磨砥粒によるウェーハ１６の研磨面の研磨のみならず、エッチング作用を奏する研磨液も存在する。かかる研磨液でのエッチング作用は、通常、温度依存性が大きく、研磨液が昇温されると、エッチング作用が急激に増大し、研磨速度の制御が困難となる。
また、定盤１２は、ウェーハ１６の研磨面と研磨布１４との摩擦熱等によって加熱され、定盤１２が一定温度以上に昇温されると熱変形し、ウェーハ１６の研磨面の研磨精度を低下させる原因となる。
この点、熱交換器Ｈを設置し、研磨砥粒タンク２４の研磨液の可及的に一定温度に制御することによって、研磨液のエッチング作用の急激な増大を防止して研磨速度の制御を容易にでき、且つ定盤１２に供給される研磨液によって発生した摩擦熱等の熱を除去して定盤１２の熱変形を防止できる。その結果、安定した研磨をウェーハ１６に施すことができ、良好な研磨精度のウェーハを得ることができる。
【０００４】
ところで、熱交換器Ｈとしては、従来、図５に示す熱交換器１８０が使用されている。この熱交換器１８０は、二重管式熱交換器であって、排出研磨液が内側を流れる熱交換チューブ１００として、フッ素樹脂から成る熱交換チューブ又はステンレスチューブにフッ素樹脂がコーティングされて成る熱交換チューブが使用され、熱交換チューブ１００の外周に沿って冷却水が流れるように、塩ビ製の外筒１０２が設けられている。かかる熱交換チューブ１００の内側を流れる排出研磨液と、外筒１０２と熱交換チューブ１００との流路を流れる冷却水とが向流となるように、熱交換チューブ１００の排出研磨液の入口１０４及び出口１０６、外筒１０２の冷却水の入口１０８及び出口１１０の各々が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す熱交換器Ｈを具備した研磨装置によれば、摩擦熱等によって加熱された排出研磨液を冷却することができ、研磨液を循環使用しても、安定した研磨をウェーハ１６に施すことができる。
しかしながら、フッ素樹脂から成る熱交換チューブ１００は、その熱伝導率が低いため、所望の熱量を除去するには大きな伝熱面積を取ることを要し、熱交換器１８０が大型化する。この様に、熱交換器１８０が大型化すると、熱交換器１８０内での研磨液の滞留時間が長くなるため、研磨液の温度制御の精度が低下し、研磨液のエッチング作用及び定盤の熱変形の制御に影響を与える。
一方、フッ素樹脂よりも熱伝導率の高いステンレス製の熱交換チューブを、フッ素樹脂のコーティング等を施すことなく用いると、フッ素樹脂製の熱交換チューブ１００よりも伝熱面積を小さくでき、熱交換器も小型化できる。
しかし、熱交換チューブを形成するステンレス材から溶出した金属イオンが研磨中のウェーハ１６の研磨面に付着し、最終的に得られる半導体チップの性能に悪影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明の課題は、従来の熱交換チューブに用いられていたフッ素樹脂よりも熱伝導率が高く且つ金属イオンが溶出することのない熱交換チューブを用い、シリコンウェーハの研磨に用いる研磨砥粒液を容易に温度調整できるシリコンウェーハの研磨砥粒液の温度調整方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討したところ、ホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックは、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンに対して約２５０倍、ステンレス材に対しても約４．５倍の熱伝導率を呈すること、及び金属イオンは勿論のことホウ素（ｂ）も溶出しないことを知った。
このため、本発明の課題を解決するには、ホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックチューブを熱交換チューブに用いることが有効であると考え検討した結果、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、回転する定盤に貼付された研磨布に研磨砥粒液を供給してシリコンウェーハに研磨を施した後、前記研磨布から排出された研磨砥粒液を、熱交換器のホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックチューブ内を流しつつ、前記セラミックチューブの外側を流れる温度調整用の流体によって温度調整し、前記研磨布に再供給することを特徴とするシリコンウェーハの研磨砥粒液の温度調整方法にある。
かかる本発明において、熱交換器内の研磨砥粒液と温度調整用の流体との流れを向流とすることによって、研磨砥粒液の温度調整を容易に行うことができる。
【０００８】
本発明に用いる熱交換器によれば、熱交換チューブとして、ホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックチューブを用いている。かかるセラミックは、フッ素樹脂或いはステンレス材よりも極めて良好な熱伝導率を有し且つ研磨砥粒液に金属イオンやホウ素（ｂ）が溶出することもない。
したがって、かかる熱交換器を用いた本発明によれば、セラミックチューブを介して研磨砥粒液と温度調整用の流体との熱交換を迅速に行うことができ、研磨砥粒液の温度制御を容易に行うことができる。
しかも、研磨砥粒液に金属イオンやホウ素（Ｂ）が流出して、シリコンウェーハの研磨面を汚染する懸念を解消できる。
また、かかるセラミックチューブを熱交換チューブに用いた熱交換器では、従来のフッ素樹脂から成る熱交換チューブを用いた熱交換器に比較して、その伝熱面積を小さくでき、熱交換器を小型化できる。このため、熱交換器内での研磨砥粒液の滞留時間も短時間とすることができ、研磨砥粒液の温度制御の精度を向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる熱交換器の一例を図１に示す。図１に示す熱交換器３０は、二重管式熱交換器であって、研磨砥粒が縣濁されて成る研磨砥粒液（以下、単に研磨液と称することがある）が内側を流れる熱交換チューブとして、炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックチューブ３２が用いられ、このセラミックチューブ３２の外周に沿って冷却水が流れるように、塩ビ製又はフッ素樹脂製の外筒３４が設けられている。かかるセラミックチューブ３２の内側を流れる研磨液と、外筒３４とセラミックチューブ３２との間の流路を流れる冷却水とが、並流となるようにセラミックチューブ３２への研磨液の入口３６及び出口３８、外筒３４の冷却水の入口４０及び出口４２を設けてもよいが、向流となるようにセラミックチューブ３２への研磨液の入口３６及び出口３８、外筒３４の冷却水の入口４０及び出口４２を設けることによって、研磨液の温度調整を容易に行うことができる。
尚、セラミックチューブ３２への研磨液の入口３６及び出口３８には、塩ビ製又はフッ素樹脂製の連結部材がセラミックチューブ３２の両端部に装着され、フッ素樹脂製のチューブ（図示せず）に連結されている。
【００１０】
図１に示す熱交換器３０に用いられているセラミックチューブ３２は、ホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したものである。
かかるセラミックチューブ３２の形成は、先ず、炭化珪素粉末とフェノール樹脂等の成型用樹脂とを混合した後、パイプ状に成形してグリーンパイプ成形品とする。次いで、このグリーンパイプ成形品を、窒素雰囲気下で加熱保持して脱脂炭化した後に焼成した。この焼成条件は、高真空下で昇温して所定温度に到達したとき、アルゴンを導入してアルゴン雰囲気下とした後、更に所定温度まで昇温した。その後、この所定温度で一定時間保持した後、冷却した。
この様に、ホウ素（Ｂ）を配合することなく炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックチューブ３２は、１０００℃以上の高温下での曲げ強度等の機械的物性が、ホウ素（Ｂ）を配合して炭化珪素（SiＣ）を焼成したセラミックチューブに比較して低下するが、研磨装置での摩擦等によって加熱されて排出された排出研磨液の温度でも、高々６０℃程度であるため、研磨装置で用いる研磨液の温度調整を施す熱交換器３０の熱交換チューブとしては充分な機械的物性を有する。
【００１１】
この様に、熱交換器３０のセラミックチューブ３２を形成する炭化珪素（SiＣ）を焼成して形成したセラミックは、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレンに対して約２５０倍、ステンレス材に対しても約４．５倍の熱伝導率を有する。このため、セラミックチューブ３２の内側を流れる研磨液と、セラミックチューブ３２の外側を流れる温度調整用の流体との熱交換が迅速に行われ、研磨液の温度制御を容易に行うことができる。
更に、セラミックチューブ３２を熱交換チューブに用いた熱交換器３０では、従来のフッ素樹脂から成る熱交換チューブを用いた熱交換器に比較して、その伝熱面積を小さくでき、熱交換器を小型化できる。このため、熱交換器内での研磨液の滞留時間も短時間とすることができ、研磨液の温度制御の精度を向上できる。
しかも、セラミックチューブ３２には、ホウ素が配合されていないため、研磨液が接触しても、セラミックチューブ３２からは金属イオンは勿論のこと、ホウ素も溶出しないため、半導体チップ等に用いるシリコンウェーハ１６の研磨では、セラミックチューブ３２から磨液中にホウ素が溶出してウェーハ１６の研磨面を汚染する懸念を解消できる。
【００１２】
図１に示す熱交換器３０を熱交換器Ｈとして具備する図２に示す研磨装置１０では、回転する定盤１２に貼付された研磨布１４に、研磨ヘッド２０によってウェーハ１６の研磨面を所定の押圧力で押し付けて研磨を施す。かかるウェーハ１６の研磨では、研磨砥粒タンク２４に貯留されている研磨液は、研磨布１４に滴下されてウェーハ１６の研磨面に研磨を施した後、研磨布１４から定盤１２の外側に設けられた研磨液受け１８に排出される。研磨液受け１８に排出された排出研磨液は、ウェーハ１６の研磨面と研磨布１４との摩擦熱等によって加熱されているため、熱交換器３０によって所定温度に冷却する。所定温度に冷却された排出研磨液は、含有する研磨屑等を研磨屑除去装置２２で除去した後、研磨砥粒タンク２４に貯留され、ポンプ２６から電磁弁２８を経由して研磨布１４に再供給される。
【００１３】
図２に示す研磨装置１０において、熱交換器Ｈとして図１に示す熱交換器３０を装着することによって、研磨液の温度を目標温度に対して±１℃程度の範囲で制御できる。更に、熱交換器３０を小型化できるため、研磨装置１０の全体の小型化も図ることができる。
かかる図２に示す研磨装置１０では、研磨液受け１８に排出された排出研磨液は熱交換器Ｈ（熱交換器３０）及び研磨屑除去装置２２を通過して研磨砥粒タンク２４に貯留されるが、図３に示す構成の研磨装置でもあってもよい。図３に示す研磨装置では、研磨液受け１８に排出された排出研磨液を研磨砥粒タンク２４に一旦貯留し、研磨砥粒タンク２４の排出研磨液を循環するポンプ２９によって循環しつつ熱交換器Ｈ（熱交換器３０）によって温度調整を施す。所定温度に調整された研磨砥粒タンク２４の排出研磨液は、ポンプ２６から送り出され研磨屑除去装置２２で研磨屑等が除去された後、電磁弁２８を経由して研磨布１４に研磨液として再供給される。
更に、図４に示す構成の研磨装置であってもよい。図４に示す研磨装置では、研磨液受け１８に排出された排出研磨液を研磨砥粒タンク２４に一旦貯留し、研磨砥粒タンク２４の排出研磨液をポンプ２６で循環しつつ熱交換器Ｈ（熱交換器３０）で温度調整を施すと共に、研磨屑除去装置２２に排出研磨液を送り出す。ポンプ２６から送り出された排出研磨液は、研磨屑除去装置２２で研磨屑等が除去された後、電磁弁２８を経由して研磨布１４に研磨液として再供給される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の熱交換チューブに用いられていたフッ素樹脂よりも熱伝導率が高く且つ金属イオンが溶出することのない熱交換チューブを用い、シリコンウェーハの研磨に用いる研磨液の温度調整を容易に行うことができる。このため、シリコンウェーハに施す研磨速度等を容易に調整でき、研磨を施して最終的に得られるシリコンウェーハの研磨面の平坦性等の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いる熱交換器の部分断面図である。
【図２】  図１に示す熱交換器が用いられた研磨装置の一例の概略を説明する概略図である。
【図３】  図１に示す熱交換器が用いられた研磨装置の他の例の概略を説明する概略図である。
【図４】  図１に示す熱交換器が用いられた研磨装置の他の例の概略を説明する概略図である。
【図５】  従来の熱交換器の部分断面図である。
【符号の説明】
１０  研磨装置
１２  定盤
１４  研磨布
１６  ウェーハ
２０  研磨ヘッド
２２  研磨屑除去装置
２４  研磨砥粒タンク
２６、２９  ポンプ
３０  熱交換器
３２  熱交換チューブ（セラミックチューブ）
３４  外筒
３６  研磨液の入口
３８  研磨液の出口
４０  冷却水の入口
４２  冷却水の出口
Ｈ  熱交換器
【図１】
0004421100.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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