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KR20250142778A - CMP Apparatus, and Method for Controlling Polishing Temperature Thereof - Google Patents

CMP Apparatus, and Method for Controlling Polishing Temperature Thereof

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Publication number
KR20250142778A
KR20250142778A KR1020250032551A KR20250032551A KR20250142778A KR 20250142778 A KR20250142778 A KR 20250142778A KR 1020250032551 A KR1020250032551 A KR 1020250032551A KR 20250032551 A KR20250032551 A KR 20250032551A KR 20250142778 A KR20250142778 A KR 20250142778A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
temperature
slurry
mixer
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020250032551A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
마사루 기타자와
도모야 다카기
Original Assignee
가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2024046903A external-priority patent/JP2025146233A/en
Application filed by 가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔 filed Critical 가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔
Publication of KR20250142778A publication Critical patent/KR20250142778A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
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    • B24B37/015Temperature control
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Abstract

(과제) 연마온도를 적절하게 제어할 수 있는 연마장치 및 연마방법의 제공.
(해결수단) 회전 가능한 연마헤드(50)에 홀딩된 워크를 회전 가능한 플래튼(110)으로 가압하여 상기 워크의 표면을 연마하는 CMP장치(100)에 있어서, 상기 플래튼에 인접하고 슬러리와 슬러리 이외의 액체를 혼합하는 혼합기(200)와, 상기 액체의 온도를 조정하는 온도조절수단(300)을 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP장치.
(Task) Provision of a polishing device and polishing method capable of appropriately controlling polishing temperature.
(Solution) A CMP device (100) for polishing the surface of a workpiece held in a rotatable polishing head (50) by applying pressure to the workpiece with a rotatable platen (110), characterized in that it comprises a mixer (200) adjacent to the platen for mixing slurry and a liquid other than slurry, and a temperature control means (300) for adjusting the temperature of the liquid.

Description

CMP장치 및 그 연마온도 제어방법{CMP Apparatus, and Method for Controlling Polishing Temperature Thereof}CMP Apparatus and Method for Controlling Polishing Temperature Thereof

본 발명은, 반도체 웨이퍼면 등을 연마하는 CMP장치 및 그 연마온도 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CMP device for polishing a semiconductor wafer surface, etc., and a polishing temperature control method thereof.

종래, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)장치를 사용한 연마처리에 있어서, 반도체 기판의 웨이퍼 등의 워크(work)를 연마제(硏磨劑) 또는 연마액(硏磨液)의 슬러리(slurry) 등을 사용해서 연마하는 것이 알려져 있다. CMP장치를 사용한 연마처리에 있어서, 연마처리시의 연마 부분인 웨이퍼 등의 온도에 상당하는 연마온도가 연마 레이트에 영향을 끼칠 수 있다. 구체적으로는, 웨이퍼의 중심으로부터 외주단(外周端)까지의 연마온도 차이가 웨이퍼의 연마량(硏磨量) 분포에 영향을 끼칠 가능성이 있다. 예를 들면 실리콘, 실리콘카바이드 등의 기판이나 실리콘 산화막, 금속배선막 등을 대상으로 하는 연마 중에서도 특히 금속연마에 있어서, 연마온도에 의한 연마 레이트에 주는 영향이 현저하게 발생할 수 있다. 최근의 웨이퍼의 대경화(大徑化)에 따라 연마온도를 더 고정밀도로 제어하는 것이 필요하게 될 수 있다.Conventionally, in polishing processes using chemical mechanical polishing (CMP) equipment, it is known to polish workpieces such as semiconductor substrate wafers using a slurry of abrasives or polishing liquids. In polishing processes using CMP equipment, the polishing temperature corresponding to the temperature of the wafer, which is the polishing part during the polishing process, may affect the polishing rate. Specifically, the difference in polishing temperature from the center of the wafer to the outer edge may affect the polishing amount distribution of the wafer. For example, among polishing processes targeting substrates such as silicon and silicon carbide, silicon oxide films, and metal wiring films, the influence of the polishing temperature on the polishing rate may be significant, especially in metal polishing. With the recent increase in the diameter of wafers, it may become necessary to control the polishing temperature with higher precision.

CMP장치를 사용한 웨이퍼면의 연마예가, 특허문헌1∼5에 기재되어 있다. 예를 들면 특허문헌1에 기재되어 있는 CMP장치는, 연마패드(硏磨pad)를 홀딩하는 플래튼(platen)과, 연마 프로세스중에 연마패드의 연마면에 대하여 기판을 홀딩하기 위해서 액추에이터에 의해 연마패드를 가로질러서 가로방향으로 이동할 수 있는 캐리어를 포함한다. 또한 연마패드상의 복수의 영역의 온도를 독립해서 제어하는 복수의 히터 및 쿨러를 포함하는 열제어시스템과, 컨트롤러를 구비하고, 컨트롤러는, 열제어시스템이, 제1온도를 갖는 제1영역과, 제1온도와는 다른 제2온도를 갖는 제2영역을 연마패드 상에 생성하도록 제어한다.Examples of polishing a wafer surface using a CMP device are described in Patent Documents 1 to 5. For example, the CMP device described in Patent Document 1 includes a platen for holding a polishing pad, and a carrier that can move laterally across the polishing pad by an actuator to hold a substrate against the polishing surface of the polishing pad during the polishing process. In addition, the device includes a thermal control system including a plurality of heaters and coolers for independently controlling the temperatures of a plurality of regions on the polishing pad, and a controller, and the controller controls the thermal control system to create a first region having a first temperature and a second region having a second temperature different from the first temperature on the polishing pad.

특허문헌2에서는, 연마후의 웨이퍼에 연마자국이 남지 않고, 연마면을 고도로 평탄(平坦)하도록 하는 것이 개시되어 있다. 구체적으로는, 수용성 입자를 포함한 연마패드의 표면부에 슬러리를 공급하는 공급부와, 피연마물을 홀딩한 상태에서 피연마물을 연마패드의 표면부에 접촉시키는 홀딩부와, 연마패드의 표면부에 배치되어 연마패드의 표면부의 온도를 설정하는 온도설정부와, 공급부와 홀딩부와 온도설정부의 동작을 제어하는 제어부를 CMP장치가 구비한다. 제어부는, 연마패드의 표면부의 온도를 제1온도범위내에 설정한 상태에서 피연마물을 연마하는 제1연마공정을 실행한 후에, 연마패드의 표면부의 온도를 제2온도범위내에 설정한 상태에서 피연마물을 연마하는 제2연마공정을 실행한다.Patent Document 2 discloses a method for polishing a wafer without leaving polishing marks and for making the polishing surface highly flat. Specifically, the CMP device comprises a supply unit that supplies slurry to a surface portion of a polishing pad containing water-soluble particles, a holding unit that holds an object to be polished and brings the object to contact the surface portion of the polishing pad, a temperature setting unit that is arranged on the surface portion of the polishing pad and sets the temperature of the surface portion of the polishing pad, and a control unit that controls the operations of the supply unit, the holding unit, and the temperature setting unit. The control unit performs a first polishing process of polishing an object to be polished while the temperature of the surface portion of the polishing pad is set within a first temperature range, and then performs a second polishing process of polishing an object to be polished while the temperature of the surface portion of the polishing pad is set within a second temperature range.

특허문헌3에서는, CMP장치에 공급하는 슬러리의 응집(凝集)에 의한 연마입자의 조대화(粗大化)를 억제하기 위해서, 슬러리 공급장치가, 밀폐된 슬러리보틀과, 배관계통과, 웨트질소 생성장치와, 웨트질소 공급용 배관과, 흡인노즐과, 분출노즐과, 온도조절기와, 유량조절밸브와, 송액펌프와 각 송액펌프의 운전이나 유량을 제어하는 제어계를 구비한다. CMP장치에 의한 연마 중에는, 송액펌프를 일정한 시간간격으로 교대로 운전·정지시키는 간헐운전을 한다. 슬러리보틀내에 배치하는 프로펠러 등의 교반장치를 사용하지 않고, 분출노즐로부터 슬러리를 분출시켜서 슬러리를 교반한다.In Patent Document 3, in order to suppress coarsening of abrasive particles due to coagulation of slurry supplied to a CMP device, a slurry supply device is provided with a sealed slurry bottle, a piping system, a wet nitrogen generating device, a piping for supplying wet nitrogen, a suction nozzle, a jet nozzle, a temperature controller, a flow rate control valve, a feed pump, and a control system for controlling the operation or flow rate of each feed pump. During polishing by the CMP device, the feed pump is intermittently operated by alternately operating and stopping it at regular time intervals. The slurry is stirred by jetting the slurry from the jet nozzle without using a stirring device such as a propeller placed inside the slurry bottle.

특허문헌4에서는, 다마신(damascene)법에 의하여 형성된 Cu배선을 가지는 피연마체의 연마에 있어서, CMP공정에서 Cu막의 미연마를 방지하기 위해서, CMP장치를 사용한 연마에 있어서는 다음의 3개의 스텝을 거친다. 제1스텝에서는, 제1연마정반에 의하여 지립프리 슬러리(砥粒 free slurry)를 사용해서 Cu막을 연마하고, 배리어 메탈층(barrier metal層)에서 Cu막의 연마를 멈춘다. 제2스텝에서는, 제2연마정반에 의하여 지립프리 슬러리 및 실리카 슬러리를 직전에 혼합한 슬러리를 사용해서 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하여, 제1스텝에서 국소적으로 연마되지 않은 Cu막을 제거한다. 제3스텝에서는, 제3연마정반에 의하여 실리카 슬러리를 사용해서 배선홈 이외의 영역의 배리어 메탈층을 연마하고, 배선홈의 내부에 Cu배선을 형성한다.In Patent Document 4, in polishing a workpiece having Cu wiring formed by a damascene method, in order to prevent unpolished Cu films in the CMP process, the polishing using a CMP device involves the following three steps. In the first step, the Cu film is polished using an abrasive-free slurry by a first polishing platen, and the polishing of the Cu film is stopped at a barrier metal layer. In the second step, the surface of a semiconductor wafer is polished using a slurry obtained by mixing the abrasive-free slurry and the silica slurry just before by a second polishing platen, so as to remove the Cu film that was not locally polished in the first step. In the third step, the barrier metal layer is polished in an area other than the wiring grooves using a silica slurry by a third polishing platen, so as to form Cu wiring inside the wiring grooves.

특허문헌5에서는, 금속배선막을 갖는 웨이퍼 표면의 CMP법에 의한 평탄화 연마에 있어서, 메탈계의 발열반응으로 금속막 표면의 온도가 상승하고, 가공면의 화학적 반응속도에 불균일이 발생하는 것을 억제하는 것을 시도하고 있다. 그 때문에 하면(下面)에 에어 분출구를 갖추고 에어 분출구로부터 공급되는 에어에 의하여 형성되는 압력 에어층을 통하여 웨이퍼에 가압력을 부여하는 백플레이트(back plate)와, 웨이퍼에 접촉해서 백플레이트로부터 압력 에어층을 통하여 가해지는 가압력을 웨이퍼에 전달하는 보호시트를 구비한 웨이퍼 캐리어의 에어 분출구로부터 공급하는 에어의 온도를 소정의 값으로 제어하는 항온수단을 연마장치에 설치하고 있다.In Patent Document 5, in the planar polishing of a wafer surface having a metal wiring film by the CMP method, an attempt is made to suppress the temperature of the metal film surface rising due to the exothermic reaction of the metal system and the occurrence of uneven chemical reaction speed of the machined surface. Therefore, a polishing device is provided with a back plate having an air outlet on the lower surface and applying a pressure force to the wafer through a pressure air layer formed by air supplied from the air outlet, and a temperature control means for controlling the temperature of the air supplied from the air outlet of a wafer carrier having a protective sheet that contacts the wafer and transmits the pressure force applied from the back plate through the pressure air layer to the wafer.

일본국 특허공표 특표2022-529635호 공보Japanese Patent Publication No. 2022-529635 일본국 공개특허 특개2012-178450호 공보Japanese Patent Publication No. 2012-178450 일본국 공개특허 특개2000-158339호 공보Japanese Patent Publication No. 2000-158339 일본국 공개특허 특개2003-115488호 공보Japanese Patent Publication No. 2003-115488 일본국 공개특허 특개2006-237035호 공보Japanese Patent Publication No. 2006-237035

반도체 웨이퍼의 제조에서는, 웨이퍼의 기판면상에 패턴 또는 금속배선층을 형성한 뒤에 기판의 표면을 평탄하게 연마하고, 또한 다음의 층의 금속배선층 또는 패턴을 연마면상에 형성하고, 형성된 패턴면을 평탄하게 연마한다. 이 작업을 반복함으로써, 웨이퍼 기판면상에 다층의 배선층이 형성 가능하게 된다.In the manufacture of semiconductor wafers, a pattern or metal wiring layer is formed on the substrate surface of the wafer, then the substrate surface is polished flat. Furthermore, the next layer of metal wiring layer or pattern is formed on the polished surface, and the formed pattern surface is polished flat. By repeating this process, multiple wiring layers can be formed on the wafer substrate surface.

웨이퍼 기판의 표면연마에는, CMP법이 많이 사용되고 있다. CMP법에 있어서는, 플래튼이라고 불리는 회전정반(回轉定盤)상에 연마패드를 배치하고, 플래튼을 회전시킨다. 그것과 함께 연마대상의 웨이퍼도 웨이퍼 중심을 중심으로 하여 회전시켜서, 슬러리에 포함되는 지립을 사이에 두고 연마한다. 이 연마의 양부(良否)는 연마시에 발생하는 마찰열에 영향을 주받아서, 특히 연마부의 온도가 상승할 것인가 아닌가에 따라서 웨이퍼 표면의 연마면의 평탄함이나 표면에 대한 상처의 발생이 좌우되는 것이 밝혀졌다.The chemical mechanical polishing (CMP) method is widely used for polishing the surface of wafer substrates. In this method, a polishing pad is placed on a rotating platen, called a platen, and the platen is rotated. The wafer, the target of polishing, is also rotated around its center, and abrasive grains contained in the slurry are used to polish the wafer. The quality of this polishing is significantly affected by the frictional heat generated during polishing. In particular, it has been revealed that the flatness of the polished surface and the occurrence of scratches on the surface are affected by whether or not the temperature of the polishing area rises.

웨이퍼의 외주측에서는 웨이퍼의 원주속도가 크고, 웨이퍼의 중심부측에서는 웨이퍼의 원주속도는 무한하게 0에 근접한다. 그 때문에 웨이퍼의 원주속도의 차이에 기인해서 연마패드와 웨이퍼간의 상대속도가 연마패드의 위치에 따라 변화한다. 이 상대속도의 변화는, 연마중에 발생하는 열량의 변화의 하나의 요인이라고 생각된다. 이 원주속도 차이는, 웨이퍼의 지름이 큰 직경일수록 현저하다.The circumferential velocity of the wafer is high at the outer periphery, while it approaches zero infinitely near the center. Therefore, the relative velocity between the polishing pad and the wafer varies depending on the position of the polishing pad due to the difference in the wafer's circumferential velocity. This variation in relative velocity is thought to be one factor in the variation in heat generated during polishing. This difference in circumferential velocity is more pronounced for larger wafer diameters.

또, 웨이퍼 기판면상에 대한 패턴 또는 금속배선층의 형성 완료후는, 웨이퍼를 연삭에 의해 박층화(薄層化)하는 경우가 있으나, 그 경우, 연삭의 가공오차내에서 기판 두께는 변화된다. 박층화된 웨이퍼에서는, 웨이퍼의 국소 두께나 형성된 금속배선패턴에 의해 열저항이 변화되고, 연마열(硏磨熱)의 전달량이나 발산속도(發散速度)가 변화된다. 이에 따라 연마부에서는, 온도를 일정하게 유지한 똑같은 연마로부터 일탈하고 있을 우려가 있다.In addition, after the formation of a pattern or metal wiring layer on the wafer substrate surface is completed, the wafer may be thinned by grinding. In this case, the substrate thickness changes within the processing error of the grinding. In a thinned wafer, the thermal resistance changes depending on the local thickness of the wafer or the formed metal wiring pattern, and the amount of polishing heat transmitted or the dissipation speed changes. Accordingly, there is a concern that the polishing section may deviate from the same polishing process in which the temperature is maintained constant.

특허문헌1에는, 웨이퍼를 CMP법에 의하여 연마할 때에, 연마패드를 복수의 영역으로 나누고, 그 영역마다 히터와 쿨러를 사용해서 온도제어하는 것이 개시되어 있다. 이 공보에 의하면, 연마 프로필을 임의로 제어할 수 있는 이점은 있지만, 연마부의 온도측정이나 연마패드의 각 부를 그 온도에 따른 온도로 하기 위해서 히터와 쿨러를 다양하게 제어할 필요가 있고, 장치가 대규모로 된다. 또한 최근의 연마패드는 두꺼운 것이 많으므로, 플래튼에 의하여 조정한 온도가 반드시 웨이퍼에 전달되지 않는다.Patent Document 1 discloses a method for dividing a polishing pad into multiple regions and controlling the temperature of each region using a heater and cooler when polishing a wafer using the CMP method. While this disclosure offers the advantage of arbitrarily controlling the polishing profile, it requires various heater and cooler controls to measure the temperature of the polishing section and to adjust each region of the polishing pad to a temperature corresponding to its own, resulting in a large-scale device. Furthermore, many recent polishing pads are thick, so the temperature controlled by the platen is not necessarily transmitted to the wafer.

특허문헌2에는, 연마패드의 탄성률이 높아 피연마물 표면의 평탄성을 유지하는 제1온도와, 연마패드에 의한 연마 상처의 발생이 적은 제2온도로 연마패드의 표면온도를 제어하여 복수회의 연마를 실행하는 것이 개시되어 있다. 이 공보에 기재되어 있는 CMP법에서는, 동일한 연마조건이면 막대한 효과가 얻어지는 것이라고 생각되지만, 웨이퍼의 외주부와 중심부에 있어서의 웨이퍼의 원주속도의 차이에 기인하는 발생가공열량의 차이에 대해서까지는 고려되어 있지 않다.Patent Document 2 discloses a method for performing multiple polishing cycles by controlling the surface temperature of a polishing pad to a first temperature that maintains the flatness of the surface of the workpiece due to the high elastic modulus of the polishing pad, and a second temperature that minimizes the occurrence of polishing scratches caused by the polishing pad. While the CMP method described in this publication is believed to yield significant results under identical polishing conditions, it does not take into account differences in the amount of processing heat generated due to differences in the peripheral speed of the wafer between its periphery and center.

또, 특허문헌3에서의 기재와 같이, 슬러리를 통하여 CMP법에 의하여 웨이퍼를 연마하는 경우에는, 슬러리의 온도를 조절함으로써 연마부의 온도를 보다 고정밀도로 제어할 수 있다. 그러나 슬러리를 장시간 가열하면, 슬러리에 포함되는 첨가제 등이 변질되어 응집이 촉진될 우려가 있다. 슬러리내에서 응집이 발생하면, 슬러리의 온도제어에 의한 연마부의 온도제어에 악영향을 미치게 함과 아울러 웨이퍼면상에 상처가 발생할 우려가 있다.In addition, as described in Patent Document 3, when polishing a wafer using the CMP method using a slurry, the temperature of the polishing section can be controlled with higher precision by controlling the temperature of the slurry. However, if the slurry is heated for a long time, there is a risk that the additives contained in the slurry will deteriorate and promote agglomeration. If agglomeration occurs within the slurry, it will have a negative effect on the temperature control of the polishing section due to the slurry temperature control, and there is also a risk of scratches occurring on the wafer surface.

또 특허문헌4에서의 기재와 같은, 복수의 연마정반을 사용해서 CMP법에 의하여 반도체 기판의 Cu막을 연마하는 경우이더라도 반도체 웨이퍼의 연마위치에 의해 원주속도에 차이가 발생한다. 이에 따라 플래튼과 웨이퍼의 사이에서 발생하는 가공열량에 차이가 발생할 우려가 있어, 발생가공열량(發生加工熱量)의 차이가 웨이퍼 성상에 영향을 끼칠 우려가 있다.Even when polishing a Cu film on a semiconductor substrate using the CMP method using multiple polishing plates, as described in Patent Document 4, differences in circumferential speed occur depending on the polishing position of the semiconductor wafer. Accordingly, there is a concern that differences in the amount of processing heat generated between the platen and the wafer may occur, and there is a concern that differences in the amount of processing heat generated may affect the wafer properties.

특허문헌5에 기재되어 있는 웨이퍼 표면의 CMP법에 의한 연마에 있어서는, 금속배선부를 연마할 때에, 금속의 발열반응으로 웨이퍼 표면이 국소적으로 변화되는 데에 대응하여, 소정의 온도로 제어된 에어를 기판의 이면측으로 분출하고 있다. 이 방법에서는 연마부의 엄격한 온도관리가 가능하게 되지만, 구조가 복잡해진다.In the CMP method for polishing a wafer surface described in Patent Document 5, when polishing a metal wiring portion, air controlled to a predetermined temperature is blown toward the back of the substrate in response to local changes in the wafer surface caused by the exothermic reaction of the metal. This method allows for strict temperature control of the polishing portion, but the structure becomes complex.

상기 이외에도 헤드 및 웨이퍼의 사이에 에어층을 갖는 에어플로트식 헤드(air float式 head)의 온도를 조정함으로써 웨이퍼의 온도를 조정하는 경우도 있지만, 에어층에 의해 헤드의 열이 웨이퍼에 전달되기 어려울 가능성이 있다.In addition to the above, there are cases where the temperature of the wafer is adjusted by adjusting the temperature of an air float type head having an air layer between the head and the wafer, but there is a possibility that the heat of the head may be difficult to transfer to the wafer due to the air layer.

또한 슬러리를 공급하는 배관의 온도를 조정함으로써 슬러리를 온도조정해서 연마부의 온도를 제어하는 경우도 있지만, 온도조정하는 배관의 부분에 체류한 슬러리의 온도가 의도하지 않게 변화될 가능성이 있다.Also, in some cases, the temperature of the polishing section is controlled by adjusting the temperature of the slurry by adjusting the temperature of the pipe supplying the slurry, but there is a possibility that the temperature of the slurry remaining in the section of the pipe where the temperature is adjusted may change unintentionally.

본 발명은, 상기한 점에 비추어 보아 이루어진 것으로서, 연마온도를 적절하게 제어할 수 있는 연마장치 및 연마방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in light of the above points, and provides a polishing device and a polishing method capable of appropriately controlling the polishing temperature.

본 발명의 제1CMP장치는, 회전 가능한 연마헤드에 홀딩된 워크를 회전 가능한 플래튼으로 가압하여 상기 워크의 표면을 연마하는 CMP장치에 있어서, 상기 플래튼에 인접하고 슬러리와 슬러리 이외의 액체를 혼합하는 혼합기와, 상기 액체의 온도를 조정하는 온도조절수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP장치다.The first CMP device of the present invention is a CMP device that polishes the surface of a workpiece held in a rotatable polishing head by pressing the workpiece with a rotatable platen, and is characterized by having a mixer adjacent to the platen that mixes slurry and a liquid other than slurry, and a temperature control means that adjusts the temperature of the liquid.

본 발명의 제2CMP장치는, 제1CMP장치에 있어서, 상기 혼합기는, 상기 슬러리 및 상기 액체를 혼합한 연마액을 상기 플래튼을 향해서 적하하는 적하수단을 구비하고, 상기 적하수단은, 상기 플래튼의 회전방향에 대하여 상류측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 CMP장치다.The second CMP device of the present invention is a CMP device characterized in that, in the first CMP device, the mixer has a dropping means for dropping a polishing liquid mixed with the slurry and the liquid toward the platen, and the dropping means is located on the upstream side with respect to the rotational direction of the platen.

본 발명의 제3CMP장치는, 제2CMP장치에 있어서, 상기 혼합기는, 상기 플래튼상에 배치되어 있는 CMP장치다.The third CMP device of the present invention is a CMP device in which the mixer is disposed on the platen in the second CMP device.

본 발명의 제4CMP장치는, 제3CMP장치에 있어서, 상기 액체는, 순수인 것을 특징으로 하는 CMP장치다.The fourth CMP device of the present invention is a CMP device characterized in that, in the third CMP device, the liquid is pure water.

본 발명의 제1CMP장치의 연마온도 제어방법은, 회전 가능한 연마헤드에 홀딩된 워크를 회전 가능한 플래튼으로 가압하여 상기 워크의 표면을 연마하는 CMP장치에 있어서, 슬러리 이외의 액체의 온도를 조정하고, 상기 플래튼에 인접하는 혼합기에 의하여 슬러리 및 상기 액체를 혼합한 연마액의 온도조정을 하는 것을 특징으로 하는 CMP장치의 연마온도 제어방법이다.The polishing temperature control method of the first CMP device of the present invention is a polishing temperature control method of a CMP device, characterized in that the temperature of a liquid other than slurry is adjusted in a CMP device that polishes the surface of a workpiece held in a rotatable polishing head by pressing the workpiece with a rotatable platen, and the temperature of a polishing liquid obtained by mixing slurry and the liquid is adjusted by a mixer adjacent to the platen.

본 발명의 제2CMP장치의 연마온도 제어방법은, 제1CMP장치의 연마온도 제어방법에 있어서, 상기 연마액을 상기 플래튼의 회전방향에 대하여 상기 연마헤드보다도 상류측에 공급하는 것을 특징으로 하는 CMP장치의 연마온도 제어방법이다.The polishing temperature control method of the second CMP device of the present invention is a polishing temperature control method of the CMP device, characterized in that, in the polishing temperature control method of the first CMP device, the polishing liquid is supplied to an upstream side of the polishing head with respect to the rotational direction of the platen.

본 발명에 의하면, 연마온도를 적절하게 제어할 수 있는 연마장치 및 연마방법이 제공된다.According to the present invention, a polishing device and a polishing method capable of appropriately controlling a polishing temperature are provided.

[도1] 실시형태에 관한 CMP장치의 사시도다.
[도2] 실시형태에 관한 CMP장치 시스템의 일례를 나타내는 도식도다.
[도3] 리테이너의 일례를 도식적으로 나타내는 부분 단면도이다.
[도4] 실시형태에 관한 혼합기의 일례를 나타내는 도식도다.
[도5] 실시형태에 관한 연마온도의 제어방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
[도6] 변형예1에 관한 혼합기의 일례를 나타내는 도식도다.
[도7] 변형예2에 관한 CMP장치 시스템의 일례를 나타내는 도식도다.
[Figure 1] A perspective view of a CMP device according to an embodiment.
[Figure 2] This is a schematic diagram showing an example of a CMP device system according to an embodiment.
[Figure 3] This is a partial cross-sectional view schematically showing an example of a retainer.
[Figure 4] This is a schematic diagram showing an example of a mixer according to an embodiment.
[Figure 5] This is a flowchart showing an example of a method for controlling polishing temperature according to an embodiment.
[Figure 6] This is a schematic diagram showing an example of a mixer according to Variant 1.
[Figure 7] This is a schematic diagram showing an example of a CMP device system according to Variant Example 2.

이하, 실시형태에 관한 CMP장치를 도면을 사용하여 설명한다.Hereinafter, a CMP device according to an embodiment will be described using drawings.

도1은, 본 실시형태에 관한 CMP장치(100)의 사시도이며, 도2는, 본 실시형태에 관한 CMP장치 시스템의 일례를 나타내는 도식도다.Fig. 1 is a perspective view of a CMP device (100) according to the present embodiment, and Fig. 2 is a schematic diagram showing an example of a CMP device system according to the present embodiment.

도1에 있어서, CMP장치(100)는, 워크, 예를 들면 웨이퍼(W)를 홀딩하는 연마헤드(50)와, 회전 가능한 플래튼(110)과, 플래튼(110)의 위에 설치된 연마패드(120)와, 혼합기(200)를 구비하고 있다. 또한 CMP장치(100)는, 일측부 근방에, 공기압 유입부(239)가 형성된 공기압 유입치구가 부착되어 있다.In Fig. 1, a CMP device (100) is provided with a polishing head (50) for holding a workpiece, for example, a wafer (W), a rotatable platen (110), a polishing pad (120) installed on the platen (110), and a mixer (200). In addition, the CMP device (100) is provided with an air pressure inlet fixture having an air pressure inlet (239) formed near one side thereof.

CMP장치(100)는, 도2에 나타내는 연마액(400), 예를 들면 슬러리를 사용해서 웨이퍼(W)를 연마한다. CMP장치(100)는, 플래튼(110)의 둘레에 포위부재가 배치되어 있어, 플래튼(110) 상면의 연마패드(120)와 웨이퍼(W) 사이의 연마에서 사용한 연마액(400), 예를 들면 슬러리를 외부에 누출 하지 않고 회수하고 있다. 이하, "1종류의 슬러리", "복수의 슬러리를 혼합한 액"이나 "액체, 예를 들면 순수(純水)나 복수(複數)의 슬러리를 혼합한 액"을 단지 "슬러리" 또는 "연마액"이라고 부르는 경우도 있다.The CMP device (100) polishes a wafer (W) using a polishing liquid (400), for example, a slurry, as shown in Fig. 2. The CMP device (100) has a surrounding member arranged around the platen (110), so that the polishing liquid (400), for example, the slurry, used in polishing between the polishing pad (120) on the upper surface of the platen (110) and the wafer (W) is recovered without leaking to the outside. Hereinafter, "one type of slurry", "a liquid mixed with a plurality of slurries", or "a liquid, for example, pure water or a liquid mixed with a plurality of slurries" may also be simply referred to as "slurry" or "polishing liquid".

연마헤드(50)는, 플래튼(110) 및 연마패드(120)의 위에 배치된다. 연마헤드(50)는, 연마패드(120)와 대향하고 있다. 연마헤드(50)는, 예를 들면 연마패드(120)의 일부와 대향하고 있다.The polishing head (50) is placed on the platen (110) and the polishing pad (120). The polishing head (50) faces the polishing pad (120). The polishing head (50) faces, for example, a part of the polishing pad (120).

플래튼(110)은, 예를 들면 원반모양으로 형성되어 있다. 플래튼(110)의 지름은, 예를 들면 연마헤드(50)의 지름보다도 크다.The platen (110) is formed, for example, in a disc shape. The diameter of the platen (110) is, for example, larger than the diameter of the polishing head (50).

연마패드(120)는, 예를 들면 원반모양으로 형성되어 있다. 연마패드(120)는, 예를 들면 플래튼(110)의 위에 부착되어서 설치되어 있다. 연마패드(120)는, 예를 들면 폴리우레탄 재료로 만든 연마패드다. 연마패드(120)는, 예를 들면 닛타·듀퐁(NITTA DuPont)사 제품의 IC1000(TM) 또는 IC1400(TM)로 형성되고, 독립발포구조를 갖는다. 이러한 연마패드(120)는, 예를 들면 형성된 거품내에 연마액인 슬러리를 균등하게 유지할 수 있다. IC1400은, IC1000에 비하여 금속배선막 등의 연마가공성에서 우수하지만, 그 만큼 마찰열을 균일화해서 방열하기 어려울 가능성이 있다.The polishing pad (120) is formed, for example, in a disk shape. The polishing pad (120) is installed by being attached to, for example, the platen (110). The polishing pad (120) is, for example, a polishing pad made of a polyurethane material. The polishing pad (120) is formed, for example, of IC1000(TM) or IC1400(TM) manufactured by NITTA DuPont, and has an independent foam structure. Such a polishing pad (120) can evenly maintain a slurry, which is a polishing liquid, within the formed foam. Although the IC1400 is superior to the IC1000 in terms of polishing processability of metal wiring films, etc., it is possible that it is difficult to evenly dissipate frictional heat.

혼합기(200)는, 연마패드(120)(또는 플래튼(110))의 위에 있어서 연마헤드(50)와는 다른 둘레방향의 위치에 배치되어 있다. 도1에 나타낸 예에서는, 혼합기(200)는, 연마패드(120)상에 있어서 연마헤드(50)와 반대측의 둘레방향의 위치에 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 도1에 나타낸 예에서는, 혼합기(200)는, 플래튼(110)의 상방이며 플래튼(110)의 회전방향에 관해서 연마헤드(50)보다도 상류측에 설치되어 있다. 또, 혼합기(200)는, 연마패드(120)상에 있어서 연마헤드(50)의 근방에 배치되어 있더라도 좋다. 또한 혼합기(200)는, 연마패드(120)에 연마액(400), 예를 들면 슬러리를 공급하는 배관이 지나치게 길지 않을 정도, 예를 들면 혼합기(200)로 혼합한 연마액(400)의 온도가 거의 변화되지 않을 정도로 플래튼(110)의 근방에 위치해서(또는 인접해서) 있으면, 연마패드(120)상에 배치되지 않고 있더라도 좋다.The mixer (200) is arranged at a different circumferential position from the polishing head (50) on the polishing pad (120) (or platen (110)). In the example shown in Fig. 1, the mixer (200) is arranged at a circumferential position opposite to the polishing head (50) on the polishing pad (120). In other words, in the example shown in Fig. 1, the mixer (200) is installed above the platen (110) and upstream of the polishing head (50) with respect to the rotational direction of the platen (110). In addition, the mixer (200) may be arranged near the polishing head (50) on the polishing pad (120). In addition, the mixer (200) may not be placed on the polishing pad (120) as long as the pipe supplying the polishing liquid (400), for example, the slurry, to the polishing pad (120) is not too long, for example, the temperature of the polishing liquid (400) mixed by the mixer (200) is hardly changed, and is located near (or adjacent to) the platen (110).

혼합기(200)는, 예를 들면 스태틱·믹서(static mixer)다. 또, 혼합기(200)는, 스태틱·믹서 이외의 혼합기이더라도 좋다. 예를 들면 혼합기(200)는, 다른 종류의 스태틱·믹서이더라도 좋고, 다이나믹·믹서(dynamic mixer)이더라도 좋다.The mixer (200) is, for example, a static mixer. Alternatively, the mixer (200) may be a mixer other than a static mixer. For example, the mixer (200) may be another type of static mixer or a dynamic mixer.

혼합기(200)는, 적하수단(滴下手段)(노즐)(210)과, 유입관(232), 복수의 슬러리 유입관(234, 236)을 갖는다. 또, 혼합기(200)는, 복수의 슬러리 유입관을 갖지 않고 있더라도 좋고, 적어도 하나의 슬러리 유입관을 갖고 있으면 좋다.The mixer (200) has a dropping means (nozzle) (210), an inlet pipe (232), and a plurality of slurry inlet pipes (234, 236). In addition, the mixer (200) may not have a plurality of slurry inlet pipes, and it is preferable to have at least one slurry inlet pipe.

적하수단(210)은, 혼합기(200)의 선단부 근방의 하면에 설치되고, 이 혼합기(200)로부터 토출되는 연마액, 예를 들면 슬러리(400)를 연마패드(120)에 적하한다. 도1에 나타낸 예에서는, 적하수단(210)은, 연마패드(120)(또는 플래튼(110))의 상방이며 플래튼(110)의 회전방향에 관해서 연마헤드(50)보다도 상류측에 설치되어 있다. 또, 적하수단(210)은, 연마패드(120)(또는 플래튼(110))의 상측에 설치되고 있으면, 다른 위치에 배치되어 있더라도 좋다. 예를 들면 적하수단(210)은, 연마헤드(50)에 인접해서 배치되어 있더라도 좋다.The loading means (210) is installed on the lower surface near the tip of the mixer (200) and drops the polishing liquid, for example, slurry (400), discharged from the mixer (200) onto the polishing pad (120). In the example shown in Fig. 1, the loading means (210) is installed above the polishing pad (120) (or platen (110)) and upstream of the polishing head (50) with respect to the rotational direction of the platen (110). In addition, the loading means (210) may be arranged at another location as long as it is installed above the polishing pad (120) (or platen (110)). For example, the loading means (210) may be arranged adjacent to the polishing head (50).

유입관(232)은, 혼합기(200)에 있어서 적하수단(210)이 부착된 부분과는 거의 반대측의 부분에 부착되어 있다. 도1에 나타낸 예에서는, 유입관(232)은, 혼합기(200)에 있어서 적하수단(210)이 부착된 부분과 반대측의 끝면에 부착되어 있다.The inlet pipe (232) is attached to a portion of the mixer (200) that is almost opposite to the portion to which the loading means (210) is attached. In the example shown in Fig. 1, the inlet pipe (232) is attached to the end surface of the mixer (200) that is opposite to the portion to which the loading means (210) is attached.

슬러리 유입관(234, 236)은, 혼합기(200)에 있어서 적하수단(210)이 부착된 부분과는 거의 반대측의 부분에 부착되어 있다. 도1에 나타낸 예에서는, 슬러리 유입관(234, 236)은, 혼합기(200)에 있어서 적하수단(210)이 부착된 부분과 반대측의 단부의 측면에 부착되어 있다.The slurry inlet pipe (234, 236) is attached to a portion of the mixer (200) that is almost opposite to the portion to which the loading means (210) is attached. In the example shown in Fig. 1, the slurry inlet pipe (234, 236) is attached to the side of the end portion of the mixer (200) that is opposite to the portion to which the loading means (210) is attached.

이하, 도2를 참조해서 CMP장치(100)의 구성 및 제어계통과 공급계(500)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and control system and supply system (500) of the CMP device (100) will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도2에 나타낸 예에서는, CMP장치(100)는, 모터(112), 회전축(114), CMP장치 제어부(150), 압축공기 유입관(238), 밸브(248), 압축공기원(268), 온도검출기(270) 등을 더 구비하고 있다. 또, 밸브(248) 및 압축공기원(268)은, CMP장치(100)와는 별개로 설치되어 있더라도 좋다.In the example shown in Fig. 2, the CMP device (100) further includes a motor (112), a rotation shaft (114), a CMP device control unit (150), a compressed air inlet pipe (238), a valve (248), a compressed air source (268), a temperature detector (270), etc. In addition, the valve (248) and the compressed air source (268) may be installed separately from the CMP device (100).

공급계(500)는, 복수의 밸브(242, 244, 246), 펌프(252, 254, 256), 액체탱크(262), 복수의 슬러리 탱크(264, 266), 온도조정장치(300),(순수온도제어장치의) 제어장치(310) 및 펌프제어장치(320) 등을 구비하고 있다. 공급계(500)는, CMP장치(100)에 설치되어 있더라도 좋고, CMP장치(100)와 별개로 설치되어 있더라도 좋다. 또한 공급계(500) 중의 일부가 CMP장치(100)에 설치되어 있더라도 좋다. 또, 공급계(500)는, 하나의 슬러리 탱크 만을 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 공급계(500)의 밸브의 수 및 펌프의 수도 변화될 수 있다. 또, CMP장치(100) 및 공급계(500)를 일괄해서 CMP장치 시스템이라고 부르는 경우도 있다.The supply system (500) is provided with a plurality of valves (242, 244, 246), pumps (252, 254, 256), a liquid tank (262), a plurality of slurry tanks (264, 266), a temperature control device (300), a control device (310) (of a pure water temperature control device), and a pump control device (320). The supply system (500) may be installed in the CMP device (100) or may be installed separately from the CMP device (100). In addition, a part of the supply system (500) may be installed in the CMP device (100). In addition, the supply system (500) may be provided with only one slurry tank. In this case, the number of valves and the number of pumps of the supply system (500) may also be changed. Additionally, the CMP device (100) and the supply system (500) are sometimes collectively referred to as a CMP device system.

CMP장치 제어부(150)는, CMP장치(100)의 각 부를 제어한다. CMP장치 제어부(150)는, 예를 들면 연마헤드(50)의 모터(52)나 플래튼(110)의 모터(112)의 회전/정지 등을 제어한다.The CMP device control unit (150) controls each part of the CMP device (100). The CMP device control unit (150) controls, for example, the rotation/stop of the motor (52) of the polishing head (50) or the motor (112) of the platen (110).

회전축(114)은, 플래튼(110)의 기부 또는 하측에 설치되어 있다. 회전축(114)은, 예를 들면 플래튼(110)에 동축으로 접속된다. 모터(112)는, 회전축(114)의 기부 또는 하측에 설치되어 있다. 모터(112)는, 예를 들면 회전축(114)에 동축으로 접속된다. 모터(112)는, 구동하여 플래튼(110) 및 회전축(114)의 중심축을 중심으로 하여 플래튼(110) 및 회전축(114)을 회전시킨다.The rotation shaft (114) is installed at the base or lower side of the platen (110). The rotation shaft (114) is, for example, coaxially connected to the platen (110). The motor (112) is installed at the base or lower side of the rotation shaft (114). The motor (112) is, for example, coaxially connected to the rotation shaft (114). The motor (112) drives the platen (110) and the rotation shaft (114) to rotate about the central axis of the platen (110) and the rotation shaft (114).

온도검출기(270)는, 예를 들면 연마액(400)의 온도를 검출한다. 온도검출기(270)는, 예를 들면 연마패드(120) 또는 플래튼(110)에 연마액(400)이 공급되기 직전의 온도를 검출(또는 측정)한다. 온도검출기(270)는, 예를 들면 연마패드(120), 연마패드(120)의 근방, 혼합기(200) 또는 혼합기(200)의 근방에 배치되어 있다. 또, 온도검출기(270)는, 이들 이외의 위치에 배치되어 있더라도 좋다. 온도검출기(270)는, 제어장치(310)에 접속되어 있다. 온도검출기(270)는, 검출한 연마액(400)의 온도정보를 제어장치(310)에 출력한다.The temperature detector (270) detects, for example, the temperature of the polishing liquid (400). The temperature detector (270) detects (or measures) the temperature immediately before the polishing liquid (400) is supplied to, for example, the polishing pad (120) or the platen (110). The temperature detector (270) is disposed, for example, on the polishing pad (120), near the polishing pad (120), the mixer (200), or near the mixer (200). In addition, the temperature detector (270) may be disposed at a location other than these. The temperature detector (270) is connected to the control device (310). The temperature detector (270) outputs the detected temperature information of the polishing liquid (400) to the control device (310).

액체탱크(262)는, 밸브(242) 및 펌프(252)를 사이에 두고 온도조정장치(300)에 접속되어 있다. 액체탱크(262)는, 슬러리 이외의 액체, 예를 들면 순수(純水)가 저장되어 있다. 액체탱크(262)에 저장되어 있는 슬러리 이외의 액체는, 예를 들면 슬러리의 온도조정에 사용된다. 액체탱크(262)는, 저장하는 액체, 예를 들면 순수를 온도조정장치(300)에 공급한다.The liquid tank (262) is connected to the temperature control device (300) via a valve (242) and a pump (252). The liquid tank (262) stores a liquid other than slurry, for example, pure water. The liquid other than slurry stored in the liquid tank (262) is used, for example, for temperature control of the slurry. The liquid tank (262) supplies the stored liquid, for example, pure water, to the temperature control device (300).

복수의 슬러리 탱크(264, 266)는, 각각 밸브(244, 246), 펌프(254, 256) 및 슬러리 유입관(234, 236)을 사이에 두고 혼합기(200)에 접속되어 있다. 복수의 슬러리 탱크(264, 266)는, 각각 슬러리를 저장하고 있다. 복수의 슬러리 탱크(264, 266)는, 각각 같은 종류의 슬러리를 저장하고 있어도 좋고, 다른 종류의 슬러리를 저장하고 있어도 좋다. 슬러리 탱크(264, 266)는, 저장하는 슬러리를 혼합기(200)에 공급한다.A plurality of slurry tanks (264, 266) are connected to a mixer (200) via valves (244, 246), pumps (254, 256), and slurry inlet pipes (234, 236), respectively. The plurality of slurry tanks (264, 266) store slurry, respectively. The plurality of slurry tanks (264, 266) may store the same type of slurry, or may store different types of slurry. The slurry tanks (264, 266) supply the slurry they store to the mixer (200).

온도조정장치(300)는, 순수 등의 액체를 냉각 및/또는 가열한다. 온도조정장치(300)는, 히터 및/또는 쿨러를 구비하고 있다. 온도조정장치(300)는, 유입관(232)에 접속되어 있다. 온도조정장치(300)는, 예를 들면 순수의 온도를 조정하는 경우에는, 0∼70도의 범위로 조정할 수 있다. 또, 온도조정장치(300)는, 0∼70도의 범위 이외의 온도로 순수의 온도를 조정할 수 있어도 좋다.The temperature control device (300) cools and/or heats a liquid such as pure water. The temperature control device (300) is equipped with a heater and/or a cooler. The temperature control device (300) is connected to an inlet pipe (232). For example, when controlling the temperature of pure water, the temperature control device (300) can be controlled within a range of 0 to 70 degrees. In addition, the temperature control device (300) may be capable of controlling the temperature of pure water outside the range of 0 to 70 degrees.

제어장치(310)는, 온도조정장치(300)를 제어한다. 제어장치(310)는, 예를 들면 혼합기(200), 혼합기(200)의 근방, 연마패드(120) 또는 연마패드(120)의 근방에 배치된 온도검출기(270)가 검출한 온도에 의거하여 온도조정장치(300)내를 유통하는 액체, 예를 들면 순수의 온도를 제어한다.The control device (310) controls the temperature control device (300). The control device (310) controls the temperature of a liquid, for example, pure water, circulating in the temperature control device (300) based on the temperature detected by a temperature detector (270) disposed, for example, in the mixer (200), near the mixer (200), near the polishing pad (120), or near the polishing pad (120).

펌프제어장치(320)는, 펌프(252, 254, 256)의 동작을 제어한다. 펌프제어장치(320)는, 제어정보 등의 출력을 온도조정장치(300)의 제어장치(310)에 입력하고 있다.The pump control device (320) controls the operation of the pumps (252, 254, 256). The pump control device (320) inputs output such as control information to the control device (310) of the temperature control device (300).

압축공기원(268)은, 압축공기 유입관(238) 및 밸브(248)를 사이에 두고 연마헤드(50)에 접속되어 있다. 압축공기원(268)은, 예를 들면 공장에어 등의 압축공기를 연마헤드(50)에 공급한다.The compressed air source (268) is connected to the polishing head (50) via a compressed air inlet pipe (238) and a valve (248). The compressed air source (268) supplies compressed air, such as factory air, to the polishing head (50).

연마헤드(50)는, 모터(52)와, 회전축(54)과, 리테이너(56)를 구비한다. 리테이너(56)는, 내부에 웨이퍼(W)를 홀딩한다. 리테이너(56)는, 상측에 회전축(54)이 설치되어 있다. 리테이너(56)는, 예를 들면 회전축(54)과 동축으로 접속된다.The polishing head (50) is equipped with a motor (52), a rotation shaft (54), and a retainer (56). The retainer (56) holds a wafer (W) inside. The retainer (56) has a rotation shaft (54) installed on the upper side. The retainer (56) is, for example, coaxially connected to the rotation shaft (54).

회전축(54)은, 상측 또는 정상부에 모터(52)가 설치되어 있다. 회전축(54)은, 예를 들면 모터(52)에 동축으로 접속된다. 회전축(54)은, 상하방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 회전축(54)은, 도면에 나타나 있지 않은 모터를 제어함으로써 회전축(54)의 하단에 부착한 리테이너(56) 및 연마패드(120)의 간격을 제어한다.The rotating shaft (54) has a motor (52) installed on the upper or top portion. The rotating shaft (54) is, for example, coaxially connected to the motor (52). The rotating shaft (54) is installed so as to be movable in the up-and-down direction. The rotating shaft (54) controls the gap between the retainer (56) attached to the lower portion of the rotating shaft (54) and the polishing pad (120) by controlling a motor, which is not shown in the drawing.

모터(52)는, 구동하여 리테이너(56)(웨이퍼(W)) 및 회전축(54)의 중심축을 중심으로 하여 리테이너(56)(웨이퍼(W)) 및 회전축(54)을 회전시킨다.The motor (52) drives and rotates the retainer (56) (wafer (W)) and the rotation shaft (54) around the central axis of the retainer (56) (wafer (W)) and the rotation shaft (54).

도3은, 리테이너(56)의 일례를 도식적으로 나타내는 부분 단면도다.Figure 3 is a partial cross-sectional view schematically showing an example of a retainer (56).

회전축(54)은, 하단부의 직경이 상측의 부분의 직경보다도 크다. 도3에 나타낸 예에서는, 회전축(54)의 하단부는, 원판모양으로 형성되어 있다.The diameter of the lower portion of the rotation shaft (54) is larger than the diameter of the upper portion. In the example shown in Fig. 3, the lower portion of the rotation shaft (54) is formed in a disc shape.

리테이너(56)는, 헤드(58), 압력 플레이트(60), 홀딩링(62), 톱링(64), 스프링(66) 및 스토퍼핀(68) 등을 구비한다. 리테이너(56)는, 헤드(58), 압력 플레이트, 홀딩링(62), 톱링(64), 스프링(66) 및 스토퍼핀(68) 등 이외의 구성을 갖고 있어도 좋고, 이들 중의 적어도 하나를 갖지 않고 있더라도 좋다.The retainer (56) includes a head (58), a pressure plate (60), a holding ring (62), a top ring (64), a spring (66), a stopper pin (68), etc. The retainer (56) may have a configuration other than the head (58), the pressure plate, the holding ring (62), the top ring (64), the spring (66), and the stopper pin (68), and may not have at least one of these.

헤드(58)는, 헤드 회전축(54)의 하단부(또는 원판모양부)에 부착되어 있다. 헤드(58)의 직경은, 예를 들면 회전축(54)의 하단부의 직경보다도 크다.The head (58) is attached to the lower end (or disc-shaped end) of the head rotation shaft (54). The diameter of the head (58) is, for example, larger than the diameter of the lower end of the rotation shaft (54).

톱링(64)은, 링 모양으로 형성되어 있다. 톱링(64)은, 회전축(54)의 하단부에 부착되어 있다. 톱링(64)은, 내주측에 감합구조(嵌合構造)가 형성되어 있다.The top ring (64) is formed in a ring shape. The top ring (64) is attached to the lower end of the rotation shaft (54). The top ring (64) has a fitting structure formed on the inner circumference.

홀딩링(62)은, 링 모양으로 형성되어 있다. 홀딩링(62)은, 외주측 및 내주측 각각에 감합부(嵌合部)를 갖고 있다. 홀딩링(62)의 외주부의 감합부는, 톱링(64)의 감합구조에 감합한다. 홀딩링(62)은, 최내주부에서 연마면을 하측으로 한 상태에서 웨이퍼(W)를 홀딩하고 있다.The holding ring (62) is formed in a ring shape. The holding ring (62) has a fitting portion on each of the outer and inner periphery sides. The fitting portion of the outer periphery of the holding ring (62) fits into the fitting structure of the top ring (64). The holding ring (62) holds the wafer (W) with the polished surface facing downward at the innermost periphery.

압력 플레이트(60)는, 홀딩링(62)의 내주측의 감합부에 감합하고 있다. 예를 들면 압력 플레이트(60)는, 홀딩링(62)의 내주측의 감합부에는 유격(裕隔)이 있는 상태에서 감합하고 있다. 압력 플레이트(60)의 외주부는, 복수 장소에는 구멍이 형성되고 있고, 이 구멍에 스토퍼핀(68)이 감합할 수 있다. 스토퍼핀(68)은, 스프링(66)이 감겨져 있다.The pressure plate (60) is fitted into the fitting portion on the inner circumference of the holding ring (62). For example, the pressure plate (60) is fitted into the fitting portion on the inner circumference of the holding ring (62) with a gap. Holes are formed in a plurality of locations on the outer circumference of the pressure plate (60), and a stopper pin (68) can be fitted into these holes. A spring (66) is wound around the stopper pin (68).

연마헤드(50)의 회전축(54)의 중심 및 헤드(58)의 중심부에는, 관통구멍인 압축공기통로(70)가 형성되어 있고, 도2에 나타낸 압축공기원(268)으로부터 헤드(58)의 하면과 압력 플레이트(60) 사이에 형성된 공간인 공기실에 압축공기통로(70)를 통하여 압축공기가 공급된다.A compressed air passage (70), which is a through hole, is formed at the center of the rotation axis (54) of the polishing head (50) and the center of the head (58), and compressed air is supplied from the compressed air source (268) shown in Fig. 2 to the air chamber, which is the space formed between the lower surface of the head (58) and the pressure plate (60), through the compressed air passage (70).

이하, 도2 및 도3를 참조하여 웨이퍼(W)의 연마방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for polishing a wafer (W) will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

연마헤드(50)는, 리테이너(56)의 홀딩링(62)내에 웨이퍼(W)가 배치되고, 도면에 나타나 있지 않은 진공펌프를 구동하여 웨이퍼(W)를 압력 플레이트(60)측으로 흡인한다. 연마헤드(50)는, 웨이퍼(W)를 흡인하여 지지한 상태에서 헤드(58)를 연마패드(120)(또는 플래튼(110))측으로 하강시킨다. 연마헤드(50)는, 헤드(58)가 플래튼(110)으로부터 소정의 높이만큼 떨어진 위치에 배치되었을 때에, 헤드(58)의 하강을 정지함과 아울러 진공펌프의 구동을 정지한다. 연마헤드(50)는, 웨이퍼(W)를 연마패드(120)상에 재치한다.The polishing head (50) places a wafer (W) in the holding ring (62) of the retainer (56) and drives a vacuum pump, not shown in the drawing, to suck the wafer (W) toward the pressure plate (60). The polishing head (50) lowers the head (58) toward the polishing pad (120) (or platen (110)) while supporting the wafer (W) by sucking it. When the head (58) is placed at a position a predetermined height away from the platen (110), the polishing head (50) stops lowering the head (58) and stops driving the vacuum pump. The polishing head (50) places the wafer (W) on the polishing pad (120).

플래튼(110)은, 웨이퍼(W)가 연마패드(120)상에 재치되면 모터(112)에 구동되어서 회전하고, 연마패드(120)상에, 플래튼(110)의 회전방향에 대하여 연마헤드(50)보다도 상류측에 배치한 혼합기(200)에 부설한 적하수단(210)으로부터 연마액(400)이 공급된다.When a wafer (W) is placed on a polishing pad (120), the platen (110) is driven by a motor (112) to rotate, and polishing liquid (400) is supplied from a loading means (210) attached to a mixer (200) placed upstream of the polishing head (50) with respect to the rotational direction of the platen (110) on the polishing pad (120).

웨이퍼(W)가 연마패드(120)상에 재치되면, 공장 에어 등의 압축공기원(268)으로부터 밸브(248)나 압축공기 유입관(238)을 통하여 헤드(58)의 하면과 압력 플레이트(60) 사이에 형성된 공간인 공기실내에 압축공기가 공급된다. 압축공기가 공기실내에 공급되면, 공기실내는 압축공기로 채워진다. 공기실에 채워진 압축공기의 공기압에 의해 압력 플레이트(60)가 연마패드(120)측으로 가압된다. 압력 플레이트(60)의 하면에는 웨이퍼(W)가 배치되어 있기 때문에, 압력 플레이트(60)가 연마패드(120)측으로 가압되면 웨이퍼(W)도 압력 플레이트(60)에 가압되어서 연마패드(120)로 눌려진다. 웨이퍼(W)는, 연마패드(120)와의 계면으로 연마액(400)이 유도되면서 연마된다.When the wafer (W) is placed on the polishing pad (120), compressed air is supplied into the air chamber, which is the space formed between the lower surface of the head (58) and the pressure plate (60), from a compressed air source (268) such as factory air, through a valve (248) or a compressed air inlet pipe (238). When the compressed air is supplied into the air chamber, the air chamber is filled with the compressed air. The pressure plate (60) is pressed toward the polishing pad (120) by the air pressure of the compressed air filled in the air chamber. Since the wafer (W) is arranged on the lower surface of the pressure plate (60), when the pressure plate (60) is pressed toward the polishing pad (120), the wafer (W) is also pressed against the pressure plate (60) and pressed against the polishing pad (120). The wafer (W) is polished while the polishing liquid (400) is guided to the interface with the polishing pad (120).

또, 연마패드(120)로 웨이퍼(W)를 가압할 때에, 웨이퍼(W)를 연마헤드(50)의 회전축(54)을 중심으로 하여 회전시킨다. 헤드(58)가 회전하면, 그 회전이 스토퍼핀(68)을 통하여 압력 플레이트(60)에 전달된다. 압력 플레이트(60)의 회전은, 압력 플레이트(60)로 가압된 웨이퍼(W)에 전달되어, 웨이퍼(W)도 회전한다. 이 결과, 웨이퍼(W)는, 회전하면서 연마패드(120)로 눌려진다.In addition, when pressing the wafer (W) with the polishing pad (120), the wafer (W) is rotated around the rotation axis (54) of the polishing head (50). When the head (58) rotates, the rotation is transmitted to the pressure plate (60) through the stopper pin (68). The rotation of the pressure plate (60) is transmitted to the wafer (W) pressed by the pressure plate (60), and the wafer (W) also rotates. As a result, the wafer (W) is pressed against the polishing pad (120) while rotating.

도4는, 본 실시형태에 관한 혼합기(200)의 일례를 나타내는 도식도다.Figure 4 is a schematic diagram showing an example of a mixer (200) according to the present embodiment.

도4에 나타낸 예에서는, 혼합기(200)는, 유입관 부착구(流入管 附着具)(222)와, 슬러리 유입관 부착구(226)를 구비하고 있다. 또, 도4에는 도시하지 않고 있지만, 혼합기(200)는, 복수의 슬러리 유입관 부착구(226)를 갖는다. 또, 혼합기(200)는, 하나의 슬러리 유입관 부착구(226) 만을 구비하고 있어도 좋다.In the example shown in Fig. 4, the mixer (200) is provided with an inlet pipe attachment (222) and a slurry inlet pipe attachment (226). In addition, although not shown in Fig. 4, the mixer (200) has a plurality of slurry inlet pipe attachments (226). In addition, the mixer (200) may be provided with only one slurry inlet pipe attachment (226).

유입관 부착구(222)는, 좌단(左端)의 플랜지(액체도입부의 플랜지)에 부착되어 있다. 유입관 부착구(222)는, 도2에 나타낸 유입관(232)이 부착한다. 유입관 부착구(222)는, 온도조정장치(300)로 온도조정된 액체, 예를 들면 순수(224)를 중심부에 형성된 관통구멍을 통하여 혼합기(200)내로 유도한다.The inlet pipe attachment (222) is attached to the flange (liquid introduction flange) at the left end. The inlet pipe (232) shown in Fig. 2 is attached to the inlet pipe attachment (222). The inlet pipe attachment (222) introduces a liquid, for example, pure water (224), the temperature of which has been adjusted by the temperature control device (300), into the mixer (200) through a through hole formed in the center.

액체도입부의 플랜지는, 적어도 하나의 슬러리 유입관 부착부의 플랜지에 결합되어 있다. 예를 들면 액체, 예를 들면 순수(224)가 흐르는 방향과 각각 직각인 방향의 적어도 하나의 분기부 플랜지에 적어도 하나의 슬러리 유입관 부착구(226)가 부착되어 있다. 슬러리 유입관 부착구(226)에 슬러리 유입관(234)(슬러리 유입관(236))을 부착함으로써 탱크(264)(탱크(266))로부터 조정된 슬러리(228)를 혼합기(200)내로 유도하는 것이 가능하게 된다. 또, 도4에 나타낸 예에서는, 설명의 편의상, 슬러리의 입력을 1개만이라고 하고 있지만, 순수입력부의 뒤에, 축방향으로 포개어 또 하나의 슬러리 입력부를 설치하더라도 좋다.The flange of the liquid introduction section is connected to the flange of at least one slurry inlet pipe attachment section. For example, at least one slurry inlet pipe attachment port (226) is attached to at least one branch flange in a direction perpendicular to the direction in which the liquid, for example, pure water (224) flows. By attaching the slurry inlet pipe (234) (slurry inlet pipe (236)) to the slurry inlet pipe attachment port (226), it becomes possible to introduce the slurry (228) adjusted from the tank (264) (tank (266)) into the mixer (200). In addition, in the example shown in Fig. 4, for the sake of convenience of explanation, only one slurry input is provided, but another slurry input section may be installed axially behind the pure water input section.

혼합기(200)는, 각 펌프(252, 254 및 256)의 작용에 의하여 액체, 예를 들면 순수(224) 및 슬러리(228)를, 액체유입부의 플랜지 및 적어도 하나의 슬러리 유입관 부착부의 플랜지측을 상류측이라고 하는 경우에, 순수(224) 및 슬러리(228)가 흐르는 측인 하류측에 부착한 혼합기부에 의하여 혼합한다. 혼합기부는, 양단부에 플랜지가 붙은 원통관(케이스)(202)과 케이스내에 배치한 나선상 믹서날개(204)로 구성된다. 순수(224) 및 슬러리(228)가 나선상 믹서날개(204)로 형성된 공간을 축방향으로 흘러내림으로써 슬러리(228)는 순수(224)내로 혼합된다. 혼합기(200)는, 혼합기부의 하류(도4에서는 우단측)에 설치한 적하부의 하면에 부착한 적하수단(노즐)(210)으로부터 연마액(400)으로서 연마패드(120)의 상면으로 적하 또는 분출한다.The mixer (200) mixes liquids, for example, pure water (224) and slurry (228), by the action of each pump (252, 254, and 256), by a mixer unit attached to the downstream side, which is the side through which the pure water (224) and slurry (228) flow, when the flange side of the liquid inlet section and the flange side of at least one slurry inlet pipe attachment section are referred to as the upstream side. The mixer unit is composed of a cylindrical tube (case) (202) having flanges attached to both ends and a spiral mixer blade (204) arranged within the case. The pure water (224) and slurry (228) flow axially through the space formed by the spiral mixer blade (204), so that the slurry (228) is mixed into the pure water (224). The mixer (200) drops or sprays polishing liquid (400) onto the upper surface of the polishing pad (120) from a dropping means (nozzle) (210) attached to the lower surface of the dropping unit installed downstream of the mixer unit (right side in FIG. 4).

여기에서 슬러리(228)는 연마대상에 대응하여 적절하게 선택하지만, Cu배선 등이 형성된 웨이퍼(W)의 연마이면 실리카 등을 포함하는 슬러리를 사용하는 것이 바람직하고, 배선층 등이 아직 형성되지 않고 있는 면 등의 연마에 있어서는, 알루미나나 폴리머 비즈(polymer beads) 등을 포함하는 슬러리(228)를 사용할 수 있다. 또한 슬러리(228)는, 망간지립이나 다이아몬드 지립 등을 포함해도 좋다. 지립으로서의 실리카나 알루미나, 폴리머 비즈는, 예를 들면 외경 100nm 정도의 미립분(微粒粉)이다. 또, 슬러리(228)는, 상기의 물질 이외의 지립을 포함해도 좋고, 지립을 포함하지 않고 있더라도 좋다.Here, the slurry (228) is appropriately selected in accordance with the polishing target, but when polishing a wafer (W) on which Cu wiring, etc. is formed, it is preferable to use a slurry containing silica, etc., and when polishing a surface on which a wiring layer, etc. is not yet formed, a slurry (228) containing alumina or polymer beads, etc. can be used. In addition, the slurry (228) may also contain manganese abrasive grains or diamond abrasive grains. The silica, alumina, or polymer beads as the abrasive grains are, for example, fine particles having an outer diameter of about 100 nm. In addition, the slurry (228) may contain abrasive grains other than the above-mentioned substances, or may not contain abrasive grains.

도5는, 본 실시형태에 관한 연마온도의 제어방법의 일례를 나타내는 플로차트다.Fig. 5 is a flowchart showing an example of a method for controlling polishing temperature according to the present embodiment.

CMP장치 시스템은, 사용설정온도를 설정한다(S51). CMP장치 시스템은, 웨이퍼(W)의 연마를 시작한다(S52). CMP장치 시스템은, 온도검출기(270)로 검출한 연마액(400)의 온도에 의거하여 슬러리(228)의 온도를 조정하기 위한 액체, 예를 들면 순수를 가온 또는 냉각한다(S54). 즉, CMP장치 시스템은, 온도검출기(270)로 검출한 연마액(400)의 온도에 의거하여 순수(224)의 온도를 제어한다.The CMP device system sets the usage temperature (S51). The CMP device system starts polishing the wafer (W) (S52). The CMP device system heats or cools a liquid, for example, pure water, to adjust the temperature of the slurry (228) based on the temperature of the polishing liquid (400) detected by the temperature detector (270) (S54). That is, the CMP device system controls the temperature of the pure water (224) based on the temperature of the polishing liquid (400) detected by the temperature detector (270).

CMP장치 시스템은, 온도조정한 액체, 예를 들면 순수(224) 및 슬러리(228)를 혼합기(200)로 혼합해서 연마액(400)을 생성하고, 적하수단(210)을 통하여 생성한 연마액(400)을 연마패드(120)(또는 플래튼(110))상으로 토출한다(S54).The CMP device system mixes temperature-controlled liquids, for example, pure water (224) and slurry (228), with a mixer (200) to produce a polishing liquid (400), and discharges the produced polishing liquid (400) onto a polishing pad (120) (or platen (110)) through a dropping means (210) (S54).

CMP장치 시스템은, 온도검출기(270)에 의해 연마패드(120)(또는 플래튼(110))에 공급하기 직전에 연마액(400)의 온도를 검출한다(S55). CMP장치 시스템은, 온도검출기(270)로 검출한 연마액(400)의 온도가 S51에서 설정한 설정온도와 일치하고 있는지 일치하지 않고 있는지를 판정한다(S56). 또, "연마액(400)의 온도가 S51에서 설정한 설정온도와 일치하고 있다"과라고 함은, "완전하게 일치하고 있는 것"에 더하여, "소정의 범위내의 온도로 되어 있는 것"도 포함한다.The CMP device system detects the temperature of the polishing liquid (400) by the temperature detector (270) immediately before supplying it to the polishing pad (120) (or platen (110)) (S55). The CMP device system determines whether the temperature of the polishing liquid (400) detected by the temperature detector (270) matches the set temperature set in S51 or not (S56). In addition, "the temperature of the polishing liquid (400) matches the set temperature set in S51" includes "the temperature being within a predetermined range" in addition to "the temperature being completely matched."

연마액(400)의 온도가 설정온도와 일치하고 있다라고 판정하였을 경우, CMP장치 시스템은, 제어장치(310)를 통하여 액체, 예를 들면 순수의 온도를 일정하게 유지하도록 제어하고(S57), 처리를 종료한다. 연마액(400)의 온도가 설정온도와 일치하지 않고 있다라고 판정하였을 경우, CMP장치 시스템은, S53의 처리로 진행한다.If it is determined that the temperature of the polishing liquid (400) matches the set temperature, the CMP device system controls the temperature of the liquid, for example, pure water, to be maintained constant through the control device (310) (S57) and terminates the processing. If it is determined that the temperature of the polishing liquid (400) does not match the set temperature, the CMP device system proceeds to the processing of S53.

CMP법에서는, 연마온도가 스루풋(throughput)에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 특히 박층화된 웨이퍼(W)의 연마에 있어서는, 그 영향이 현저해진다. 그 때문 본 실시형태에서는, 혼합기(200)의 적하수단(노즐)(210)의 출구에서의 연마액(400)의 온도를 일정하게 유지하는 것에 의하여 연마패드(120)로 웨이퍼(W)를 연마하는 연마부의 온도를 일정하게 유지하도록 시도되고 있다. 다만 연마액(400)의 온도를 일정하게 유지하기 위해서, 연마패드(120)에 적하하기 전에 연마액을 장시간 가열하면, 연마액이 국소적으로 응집할 우려가 있다. 연마액의 응집은, 연마면의 평탄도에 악영향을 미치게 할 뿐만 아니라, 연마면에서의 상처의 발생의 하나의 요인이 된다.In the CMP method, the polishing temperature can have a significant effect on throughput. This effect becomes particularly noticeable when polishing a thin-layered wafer (W). Therefore, in the present embodiment, an attempt is made to maintain the temperature of the polishing section where the wafer (W) is polished with the polishing pad (120) constant by maintaining the temperature of the polishing liquid (400) at the outlet of the dropping means (nozzle) (210) of the mixer (200) constant. However, if the polishing liquid is heated for a long time before being dropped onto the polishing pad (120) in order to maintain the temperature of the polishing liquid (400) constant, there is a risk that the polishing liquid may locally coagulate. Coagulation of the polishing liquid not only adversely affects the flatness of the polishing surface, but also becomes a factor in the occurrence of scratches on the polishing surface.

이러한 불량을 해소하기 위해서, 본 실시형태에서는 웨이퍼(W)를 연마패드(120)로 연마하는 연마부의 바로 앞에서, 소정의 온도로 제어된 연마액을 생성한다. 그 때문에 혼합기(200)를 연마부의 가능한 한 근방에 있어서, 혼합하는 슬러리(228)를 온도조정된 액체, 예를 들면 순수(224)에 혼합시킴으로써, 슬러리(228)의 가열시간을 혼합기(200)에 체류하고 있는 사이로 한정한다.To resolve these defects, in the present embodiment, a polishing liquid controlled to a predetermined temperature is generated right in front of a polishing section where a wafer (W) is polished with a polishing pad (120). Therefore, the mixing device (200) is positioned as close to the polishing section as possible, and the slurry (228) is mixed with a temperature-controlled liquid, for example, pure water (224), thereby limiting the heating time of the slurry (228) to the time it remains in the mixer (200).

또, 슬러리(228)는, 슬러리 메이커로부터 공급된 후는 메이커 지정온도에서 보관되고, 사용시에는 온도조절된 CMP장치실내에서, 그 실온으로 유지된다. 따라서 탱크(264, 266)내에 유지된 슬러리(228)는, 거의 일정 온도로 유지되어 있다. CMP장치실내의 탱크(264, 266)에 보관된 슬러리(228)를 혼합기(200)로 유입하기 때문에 슬러리(228)는 거의 실온에서 혼합기(200)로 유입된다. 또 지립을 유동화시키기 위한, 슬러리에 포함되는 순수의 양은, 혼합기(200)로 혼합되는 순수의 양과 비교하여 훨씬 적다. 그 때문에 슬러리(228)를 적극적으로 온도제어하지 않더라도, 혼합기(200)내로 유입하는 순수(224)의 온도를 제어하는 것만으로, 혼합기(200)로부터 토출되는 혼합후의 연마액(400)의 온도를 관리할 수 있다.In addition, the slurry (228) is stored at the temperature specified by the slurry maker after being supplied from the slurry maker, and is maintained at room temperature in a temperature-controlled CMP device room when in use. Therefore, the slurry (228) maintained in the tanks (264, 266) is maintained at an almost constant temperature. Since the slurry (228) stored in the tanks (264, 266) in the CMP device room is introduced into the mixer (200), the slurry (228) is introduced into the mixer (200) at almost room temperature. In addition, the amount of pure water included in the slurry for fluidizing the abrasive particles is much smaller than the amount of pure water mixed into the mixer (200). Therefore, even if the temperature of the slurry (228) is not actively controlled, the temperature of the mixed polishing liquid (400) discharged from the mixer (200) can be managed simply by controlling the temperature of the pure water (224) flowing into the mixer (200).

본 실시형태에 의하면, 혼합기(200)에 대한 유입 이전에는 슬러리(228)를 가열하고 있지 않고, 혼합기(200)에서는 슬러리(228)를 온도조정된 순수(224)로 가열 또는 냉각하는 것 뿐이기 때문에, 슬러리(228)가 심히 가열되어서 국소적으로 응집하는 것을 방지할 수 있다. 또, 온도조정된 순수(224)를 소정의 온도에서 혼합기(200)로 유도하기 위해서, 온도조정장치(300)의 출력측에 있는 유입관(232)은 가능한 한 짧게 함과 아울러 단열재에 의하여 보호해서 방열을 방지하도록 하면, 보다 온도조정효과를 발휘할 수 있다.According to the present embodiment, since the slurry (228) is not heated prior to introduction into the mixer (200), and the mixer (200) only heats or cools the slurry (228) with temperature-controlled pure water (224), it is possible to prevent the slurry (228) from being overheated and locally coagulating. In addition, in order to introduce the temperature-controlled pure water (224) into the mixer (200) at a predetermined temperature, the inlet pipe (232) on the output side of the temperature control device (300) is made as short as possible and protected with an insulating material to prevent heat radiation, thereby achieving a better temperature control effect.

또, 도6에 나타나 있는 바와 같이, 혼합기(200)에서의 방열 및 온도조정(가열/냉각)을 위하여, 혼합기(200)의 주위부에 단열재 및/또는 히터/쿨러 등의 온도조정기구(280)를 설치하여도 좋다. 예를 들면 제어장치(310)는, 온도조정기구(280)를 제어하더라도 좋다. 또한 제어장치(310)와는 별도로, 온도조정기구(280)를 제어하는 제어장치가 설치되어 있더라도 좋다. 이 경우, 온도조정기구(280)를 제어하는 제어장치는, 예를 들면 온도검출기(270)에 접속되어, 온도검출기(270)로부터 출력되는 온도정보에 의거하여 온도를 조정한다. 다만 슬러리(228) 및 액체, 예를 들면 순수(224)의 혼합물에 혼합기(200)의 외부로부터 열을 공급하면, 혼합기(200)의 내부의 중심부와 케이스(202) 벽면에서 온도차가 발생하고, 슬러리(228)가 부분적으로 가열되어, 응집이 발생할 우려가 있다. 따라서 가열된 균일한 온도의 순수(224)에 슬러리(228)를 혼합시키는 본 실시예에 나타낸 방법의 쪽이, 연마액(400)의 균일화의 관점에서 보다 바람직하다.In addition, as shown in Fig. 6, in order to dissipate heat and control temperature (heating/cooling) in the mixer (200), a temperature control mechanism (280) such as an insulating material and/or a heater/cooler may be installed around the mixer (200). For example, the control device (310) may control the temperature control mechanism (280). In addition, a control device that controls the temperature control mechanism (280) may be installed separately from the control device (310). In this case, the control device that controls the temperature control mechanism (280) is connected to, for example, a temperature detector (270) and controls the temperature based on temperature information output from the temperature detector (270). However, if heat is supplied from the outside of the mixer (200) to the mixture of slurry (228) and liquid, for example, pure water (224), a temperature difference occurs between the central portion of the interior of the mixer (200) and the wall surface of the case (202), and the slurry (228) is partially heated, which may cause coagulation. Therefore, the method shown in the present embodiment, in which the slurry (228) is mixed with the heated, uniformly temperature pure water (224), is more preferable from the viewpoint of uniformity of the polishing liquid (400).

또한 본 실시형태에서는 웨이퍼(W)를 연마패드(120)로 연마하는 연마부의 바로 앞에서, 소정의 온도로 제어된 연마액을 생성하기 때문에, 연마패드(120)상에 연마액(400)을 공급하는 배관, 예를 들면 적하수단(210)이 지나치게 길어지지 않을 정도로, 혼합기(200)가 배치되어 있으면 좋다. 예를 들면 도7에 나타나 있는 바와 같이, 혼합기(200)는, 플래튼(110)의 하단부 또는 하면의 근방 또는 인접하도록 배치되어 있더라도 좋다.In addition, in the present embodiment, since a polishing liquid controlled to a predetermined temperature is generated right in front of a polishing section where a wafer (W) is polished with a polishing pad (120), it is preferable that the mixer (200) be positioned so that a pipe, for example, a dropping means (210) for supplying the polishing liquid (400) onto the polishing pad (120) does not become excessively long. For example, as shown in Fig. 7, the mixer (200) may be positioned near or adjacent to the lower end or lower surface of the platen (110).

본 실시형태에 의하면, 슬러리의 응집 등의 발생을 방지하기 위해서, 슬러리와 액체, 예를 들면 순수를 혼합해서 생성되는 연마액의 온도를 단시간에 일정 온도로 하고 있으므로, 연마부에서의 연마온도를 소정의 온도로 유지하는 것이 가능하게 된다. 특히, 슬러리를 순수에 의하여 가열해서 연마액을 소정의 온도로 하는 경우에, 슬러리가 혼합기내에 체류하는 사이만으로 했으므로, 슬러리의 가열시간이 한정되어, 연마부의 연마온도를 소정의 온도로 유지하는 것이 가능하게 된다. 이에 따라 연마면의 정밀도가 향상함과 아울러 상처 등의 발생을 방지할 수 있고, 반도체제조의 수율이 향상된다. 또, 본 실시형태의 CMP장치 시스템(CMP장치(100))은, 산화막 또는 금속막 등의 막이 표면에 형성된 워크나 막이 형성되지 않고 있는 워크의 연마에 적용 가능하고, 특히, 금속막이 표면에 형성된 워크의 연마에 바람직할 수 있다.According to the present embodiment, in order to prevent the occurrence of slurry agglomeration, etc., the temperature of the polishing liquid generated by mixing the slurry and a liquid, such as pure water, is kept at a constant temperature in a short period of time, so that the polishing temperature in the polishing section can be maintained at a predetermined temperature. In particular, when the slurry is heated with pure water to bring the polishing liquid to a predetermined temperature, the heating time of the slurry is limited only while the slurry remains in the mixer, so that the polishing temperature in the polishing section can be maintained at a predetermined temperature. Accordingly, the precision of the polished surface is improved, and the occurrence of scratches, etc. can be prevented, thereby improving the yield of semiconductor manufacturing. In addition, the CMP device system (CMP device (100)) of the present embodiment can be applied to polishing a workpiece having a film, such as an oxide film or a metal film, formed on the surface, or a workpiece having no film formed thereon, and is particularly suitable for polishing a workpiece having a metal film formed on the surface.

50…연마헤드, 52…모터, 54…회전축, 56…리테이너,
58…헤드, 60…압력 플레이트, 62…홀딩링,
64…톱링, 66…스프링, 68…스토퍼핀,
70…압축공기통로, 100…CMP장치, 110…플래튼,
112…모터, 114…회전축, 120…연마패드,
150…CMP장치 제어부, 200…혼합기(스태틱·믹서),
202…케이스, 204…나선상 믹서날개,
210…적하수단(노즐), 222…유입관 부착구,
224…액체(순수), 226…슬러리 유입관 부착구,
228…슬러리, 232…유입관, 234, 236…슬러리 유입관,
238…압축공기 유입관, 239…공기압 유입부,
242, 244, 246, 248…밸브, 252, 254, 256…펌프,
262…액체탱크, 264, 266…슬러리 탱크,
268…압축공기원, 270…온도검출기,
300…온도조절장치(온도조절수단),
310…(순수온도 제어장치의) 제어장치,
320…펌프제어장치, 400…연마액, 500…공급계,
W…웨이퍼
50… polishing head, 52… motor, 54… rotating shaft, 56… retainer,
58… head, 60… pressure plate, 62… holding ring,
64… top ring, 66… spring, 68… stopper pin,
70… compressed air passage, 100… CMP device, 110… platen,
112… motor, 114… rotating shaft, 120… polishing pad,
150… CMP device control unit, 200… mixer (static mixer),
202… case, 204… spiral mixer blade,
210… loading means (nozzle), 222… inlet pipe attachment,
224… Liquid (pure water), 226… Slurry inlet pipe attachment,
228… slurry, 232… inlet pipe, 234, 236… slurry inlet pipe,
238… compressed air inlet pipe, 239… air pressure inlet,
242, 244, 246, 248… valves, 252, 254, 256… pumps,
262… liquid tank, 264, 266… slurry tank,
268… compressed air source, 270… temperature detector,
300… temperature control device (temperature control means),
310… (control device of pure temperature control device),
320… pump control device, 400… polishing liquid, 500… supply system,
W… wafer

Claims (6)

회전 가능한 연마헤드(硏磨head)에 홀딩된 워크(work)를 회전 가능한 플래튼(platen)으로 가압하여 상기 워크의 표면을 연마하는 CMP장치에 있어서,
상기 플래튼에 인접하고, 슬러리와 슬러리 이외의 액체를 혼합하는 혼합기와,
상기 액체의 온도를 조정하는 온도조절수단을
구비하는 것을 특징으로 하는 CMP장치.
In a CMP device that polishes the surface of a workpiece held in a rotatable polishing head by applying pressure to the workpiece with a rotatable platen,
A mixer adjacent to the above platen, for mixing slurry and a liquid other than slurry,
A temperature control means for adjusting the temperature of the above liquid
A CMP device characterized by having:
상기 혼합기는, 상기 슬러리 및 상기 액체를 혼합한 연마액을 상기 플래튼을 향해서 적하(滴下)하는 적하수단을 구비하고,
상기 적하수단은, 상기 플래튼의 회전방향에 대하여 상류측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항1에 기재되어 있는 CMP장치.
The above mixer is equipped with a dropping means for dropping a polishing liquid mixed with the slurry and the liquid toward the platen,
The CMP device described in claim 1, characterized in that the loading means is located on the upstream side with respect to the rotation direction of the platen.
상기 혼합기는, 상기 플래튼상에 배치되어 있는 청구항2에 기재되어 있는 CMP장치.The above mixer is a CMP device described in claim 2, which is arranged on the platen. 상기 액체는 순수인 것을 특징으로 하는 청구항3에 기재되어 있는 CMP장치.A CMP device according to claim 3, characterized in that the liquid is pure. 회전 가능한 연마헤드에 홀딩된 워크를 회전 가능한 플래튼으로 가압하여 상기 워크의 표면을 연마하는 CMP장치에 있어서,
슬러리 이외의 액체의 온도를 조정하고,
상기 플래튼에 인접하는 혼합기에 의하여 슬러리 및 상기 액체를 혼합한 연마액의 온도조정을 하는 것을 특징으로 하는 CMP장치의 연마온도 제어방법.
In a CMP device that presses a workpiece held in a rotatable polishing head with a rotatable platen to polish the surface of the workpiece,
Adjust the temperature of liquids other than slurry,
A polishing temperature control method of a CMP device, characterized in that the temperature of a polishing liquid mixed with slurry and the liquid is controlled by a mixer adjacent to the platen.
상기 연마액을 상기 플래튼의 회전방향에 대하여 상기 연마헤드보다도 상류측에 공급하는 것을 특징으로 하는 청구항5에 기재되어 있는 연마온도 제어방법.
A polishing temperature control method according to claim 5, characterized in that the polishing liquid is supplied to an upstream side of the polishing head with respect to the rotational direction of the platen.
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