JP2001287142A - 基板エッジ研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板のエッジを効率良く研磨することがで
き、しかも装置としてコンパクト化を図ることができる
ようにした基板エッジ研磨装置を提供する。 【解決手段】 基板Ｗを該基板Ｗのエッジを露出させて
保持する上下動自在な基板保持部１４と、基板保持部１
４で保持した基板Ｗのエッジに対向する位置にリング状
の研磨面２０を設けた回転自在な研磨部１６とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板エッジ研磨装置
に係り、特に半導体ウェハ等の基板のエッジに成膜乃至
付着した不要な銅（Ｃｕ）等の金属膜やレジスト残り等
を削り取って除去するようにした基板エッジ研磨装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体基板上に配線回路を形成す
るための金属材料として、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金に代えて、電気抵抗率が低くエレクトロマイグ
レーション耐性が高い銅（Ｃｕ）を用いる動きが顕著に
なっている。この種の銅配線は、基板の表面に設けた微
細凹みの内部に銅を埋込むことによって一般に形成され
る。この銅配線を形成する方法としては、ＣＶＤ、スパ
ッタリング及びめっきといった手法があるが、いずれに
しても、基板のほぼ全表面に銅を成膜し、化学機械研摩
（ＣＭＰ）により不要の銅を除去するようにしている。
このため、基板のベベルにシード層である銅スパッタ膜
が存在し、また基板のエッジに銅が成膜されることがあ
る。

【０００３】ここで、銅は、例えばアニール等の半導体
製造工程において酸化膜中に容易に拡散し、その絶縁性
を劣化させたり、次に成膜する膜との接着性が損なわ
れ、そこから剥離する原因ともなり得るので、少なくと
も成膜前に、基板上から完全に除去することが要求され
ている。しかも、回路形成部以外の基板のエッジに成膜
乃至付着した銅は不要であるばかりでなく、その後の基
板の搬送、保管・処理等の工程において、クロスコンタ
ミの原因ともなり得るので、銅の成膜工程やＣＭＰ工程
直後に完全に除去する必要がある。

【０００４】また、基板のエッジにレジスト残りが存在
すると、その後の各種処理工程を経る間に、基板のエッ
ジがカセット内の収納溝や搬送機構のチャック部等に接
触して、ここに付着したレジストが剥離して発塵源とな
ることが知られている。

【０００５】このため、従来、図６に示すように、例え
ば上下方向に延び下端に吸着部１００を有する上下動及
び水平移動自在なロボットハンド１０２からなり、この
吸着部１００で基板Ｗを該基板Ｗのエッジを露出させた
状態で水平方向に対して傾斜させて吸着保持する基板保
持部１０４と、円柱状の支持体１０６の側面に、例えば
研磨布１０８を貼着して該研磨布１０８の表面を研磨面
１１０とした研磨部１１２とを備え、基板Ｗのエッジを
研磨面１１０に当接させながら、基板保持部１０４と支
持体１０６の少なくとも一方を回転させ、同時に基板保
持部１０４を介して基板Ｗを研磨面１１０に沿って上下
動させることで、基板Ｗのエッジを研磨するようにした
基板エッジ研磨装置が一般に知られている。

【０００６】なお、この種の基板エッジ研磨装置で基板
のエッジ全面を研磨する場合には、先ずエッジの片面を
研磨した後、基板を反転させ、基板保持部１０４で基板
Ｗを再度保持してエッジのもう一方の片面を研磨するよ
うにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基板エッジ研磨装置にあっては、基板のエッジをその円
周方向に沿った１点で研磨面に点接触させながら研磨す
るようにしているため、広い研磨面を有しているにも拘
わらず、加工速度が一般に遅く、研磨に時間が掛かるば
かりでなく、円柱状の研磨部を有しているため、装置と
して大型化してしまうといった問題があった。

【０００８】本発明は上記に鑑みて為されたもので、基
板のエッジを効率良く研磨することができ、しかも装置
としてコンパクト化を図ることができるようにした基板
エッジ研磨装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板を該基板のエッジを露出させて保持する基板保
持部と、前記基板保持部で保持した基板のエッジに対向
する位置にリング状の研磨面を設けた研磨部と、前記基
板保持部と前記研磨部とを相対的に回転及び接離させる
回転機構及び接離機構とを有することを特徴とする基板
エッジ研磨装置である。

【００１０】これにより、基板のエッジをその円周方向
に沿った全長に亘って研磨面に面接触させながら該基板
を研磨部に対して相対的に回転させて該エッジを研磨す
ることで、低い面圧で基板のエッジを効率良く研磨する
ことができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記基板のエッ
ジを前記研磨部の研磨面に向けて押圧する押圧機構を更
に有することを特徴とする請求項１記載の基板エッジ研
磨装置である。これにより、基板のエッジ部を所定の押
圧力で研磨面に確実に押付けて、基板のずれや暴れに伴
う欠陥の発生を防止することができる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記研磨面は、
前記基板保持部で保持した基板のなす平面に対して、外
方に向け徐々に近づく方向に傾斜していることを特徴と
する請求項１または２記載の基板エッジ研磨装置であ
る。これにより、研磨の際に基板のエッジの下側半分を
確実に研磨面に当接させるようにしたり、任意のエッジ
カット幅を設定することができる。この傾斜角度は、例
えば研磨面を構成する素材の硬さ、基板のエッジ形状、
エッジカット幅、研磨の際に加えられる荷重等によって
任意に決められる。

【００１３】また、前記基板保持部は基板を下向きにし
て該基板の上面中央部を吸着保持するようにしてもよ
い。

【００１４】請求項４に記載の発明は、前記研磨部は回
転自在に構成され、この研磨部の回転中心部に該研磨部
の回転に伴う遠心力で前記研磨面に砥液を供給する砥液
供給口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の基板エッジ研磨装置である。これ
により、砥液を基板の下側から研磨面に供給することが
できる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、排気ダクトを有
し全体をカバーで覆ったハウジング内に、請求項１乃至
４のいずれかに記載の基板エッジ研磨装置と、基板のロ
ード・アンロードを行うロード・アンロード装置と、前
記基板エッジ研磨装置で研磨後の基板を洗浄する基板洗
浄装置とを配置してクリーンルーム内に設置したことを
特徴とする基板処理装置である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態の基板エッジ研磨装置を示すもので、これは、
例えば上下方向に延び下端に吸着部１０を有する上下動
及び水平移動自在なロボットハンド１２からなり、半導
体ウエハ等の基板Ｗを水平な状態で下向きにして該基板
Ｗの上面中央部を吸着保持する基板保持部１４と、この
基板保持部１４の下方に配置された研磨部１６とを有し
ている。

【００１７】研磨部１６は、中央の平坦部１８ａと該平
坦部１８ａの周縁部に一体に連接され直径方向に沿って
上方に徐々に傾斜する傾斜部１８ｂとからなる支持体１
８を有し、この支持体１８の傾斜部１８ｂの基板保持部
１４で保持された基板Ｗのエッジに対向する位置に、表
面を研磨面２０としたリング状の研磨布２２が貼着さ
れ、これによって、研磨面２０が水平面に対して角度α
だけ傾斜するようになっている。

【００１８】この研磨布２２としては、例えばＳＵＢＡ
４００，６００（Ｒｏｄｅｌ社製）等の不織布、ＩＣ１
０００（Ｒｏｄｅｌ社製）等の独立気泡パッド（発泡ポ
リウレタン）またはスウェード等が使用され、この研磨
布２２を角度αだけ傾斜させることで、研磨の際に基板
Ｗの研磨するエッジの下側半分が研磨面２０に当接する
ようになっている。

【００１９】この角度αは、例えば研磨面２０を構成す
る素材の硬さ、基板Ｗのエッジ形状、エッジカット幅等
によって、研磨の際に基板Ｗの研磨するエッジの下側半
分が研磨面２０に当接するように任意に決められる。

【００２０】なお、この例では、研磨面を研磨布の表面
で構成した例を示しているが、このように、研磨布を使
用し、かつ柔らかい素材を選択する方がスクラッチの発
生を防止する上で好ましいが、砥粒を含浸若しくは固定
した砥石の表面で研磨面を構成するようにしても良い。
この場合、砥石は変形しないので、砥石表面の研磨面を
基板のエッジ形状に合わせた、例えば円弧状の形状にす
ることで、基板のエッジ形状に対処することができる。

【００２１】研磨部１６は、上下方向に延びる回転自在
な軸２４の上端に連結されている。そして、この軸２４
の内部に上下方向に延びる砥液流路２６が形成され、支
持体１８の中心の該砥液流路２６に連通する位置に砥液
供給口２８が形成されている。これによって、砥液供給
口２８から吐出された砥液３０が研磨部１６の回転に伴
う遠心力で研磨面２０に供給されるようになっている。
なお、この軸２４の内部を通じて、砥液流路２６から砥
液供給口２８に、例えば純水や脱イオン水等の洗浄液を
流すようにしたり、この洗浄液を流す別のラインを設け
ても良い。

【００２２】研磨部１６の上方の該研磨部１６に設けた
研磨面２０に対向する位置に、基板Ｗのエッジを所定の
押圧力Ｆで研磨面２０に確実に押付けて、基板Ｗのずれ
や暴れに伴う欠陥の発生を防止する押圧機構としての押
圧片３２が上下動自在に配置されている。

【００２３】次に、この実施の形態の基板エッジ研磨装
置の使用例を説明する。先ず、吸着部１０を有するロボ
ットハンド１２（基板保持部１４）で基板Ｗを吸着保持
して、研磨部１６の直上方位置であって、上昇位置にあ
る押圧片３２の下方に搬送する。次に、研磨部１６を、
例えば２０〜１０００r.p.mの研磨する仕上がり状態で
決められる回転速度で回転させ、同時に砥液供給口２８
から砥液３０を吐出させることで、研磨部１６の回転に
伴う遠心力で砥液３０を研磨面２０に供給する。

【００２４】この状態で、ロボットハンド１２を下降さ
せて、基板Ｗのエッジを研磨面２０に当接させ、更に押
圧片３２を下降させて基板Ｗのエッジを研磨面２０に向
けて所定の押圧力Ｆで押圧することで、基板Ｗのずれや
暴れを防止しつつ、基板Ｗのエッジの片面を研磨する。

【００２５】そして、研磨終了後、基板Ｗのエッジの片
面のみの研磨で良い場合には、押圧片３２を上昇させた
後、ロボットハンド１２を上昇させて、研磨後の基板Ｗ
を該ロボットハンド１２で研磨後の基板Ｗを次工程に搬
送する。また、エッジの全面を研磨する場合には、基板
を反転させ、ロボットハンド１２で基板Ｗを再度保持し
てエッジのもう一方の片面を研磨し、しかる後、研磨後
の基板Ｗをロボットハンド１２で次工程に搬送する。

【００２６】なお、この例では、研磨部を回転させるよ
うにしているが、基板保持部または双方を回転させるよ
うにしても良く、また、基板保持部と研磨部とを相対的
に接離させるための接離機構として、基板保持部の上下
動機構を採用しているが、研磨部を上下動させるように
しても良い。更に、ロボットハンドで基板保持部を兼用
した例を示しているが、専用の基板保持部を備え、この
基板保持部とロボットハンドとの間で基板の受け渡しを
行うようにしても良い。

【００２７】図２は、図１に示す基板エッジ研磨装置を
備えた基板処理装置を示す平面図で、図３は、図２に示
す基板処理装置による基板の処理を工程順に示すフロー
図である。

【００２８】図２に示すように、クリーンルームのワー
キングゾーン４０から仕切板４２で仕切られたユーティ
リティゾーン４４内に位置して、全体をカバーで覆うと
ともに、排気ダクト（図示せず）を取付けたハウジング
４６が設けられている。そして、このハウジング４６の
ワーキングゾーン４０側にロード・アンロード装置４８
が配置され、一方の側壁側にスピンドライ装置５０、ペ
ン洗浄機５２、ロール洗浄機５４、反転機５６及び基板
エッジ研磨装置の研磨部１６が直列に配置され、更に他
方の側壁側に該側壁に沿って走行自在なロボット５８が
配置されている。このロボット５８のロボットハンド
は、前述のように、基板エッジ研磨装置の基板保持部を
兼用している。

【００２９】この基板処理装置にあっては、図３に示す
ように、先ずロボット５８のロボットハンドでロード・
アンロード装置４８から研磨前の１枚の基板Ｗを受取
り、これを研磨部１６に搬送して、前述と同様にして基
板のエッジの片面の研磨を行う。そして、このエッジの
片面を研磨した基板をロボット５８を介して反転機５６
に搬送し、これで基板を反転させた後、再度研磨部１６
に搬送して、基板のもう片方のエッジを研磨する。

【００３０】次に、このエッジの全面を研磨した基板を
ロボット５８を介してロール洗浄機５４に搬送し、これ
でロール洗浄した後、ロボット５８を介してペン洗浄機
５２に搬送し、これでペン洗浄を行う。しかる後、ロボ
ット５８を介してスピンドライ装置５０に搬送し、これ
でスピンドライにより乾燥させた後、ロボット５８を介
してロード・アンロード装置４８に戻す。

【００３１】このように、全体をカバーで覆うととも
に、排気ダクト（図示せず）を取付けたハウジング４６
内に各装置を配置することで、クラス１０００以下のク
リーンルーム内の設置が可能となる。

【００３２】なお、ロード・アンロード装置４８とロー
ル洗浄機５４間を往復移動し、ロード・アンロード装置
４８で基板Ｗの収納・取出しを行い、研磨後、ロール洗
浄機５４、ペン洗浄機５２及びスピンドライ装置５０で
洗浄・乾燥処理した基板Ｗを搬送する第１ロボットと、
ロール洗浄機５４、反転機５６及び基板エッジ研磨装置
間を往復移動し、反転機５６で反転させ研磨部１６でエ
ッジ研磨した基板Ｗを搬送する第２ロボットとを独立に
設けて、処理量（スループット）を増加してもよい。こ
の時、第１及び第２ロボット間の基板Ｗの受け渡しは、
ロール洗浄機５４を介して行うが、反転機５６の位置で
行ってもよい。

【００３３】また、上記の例では、１つの研磨部でエッ
ジの全面の研磨を行うようにした例を示しているが、例
えば処理量を必要とする場合には、２個の研磨部を設け
て、このエッジの片面ともう一方の片面の研磨を別の研
磨部で行っても良く、また洗浄は、薬液によるものであ
っても良い。

【００３４】図４は、本発明の第２の実施の形態の基板
エッジ研磨装置を示すもので、これは、支持体１８の周
縁部に横移動自在な研磨布支持部１８ｃを設け、この研
磨布支持部１８ｃの上面に研磨布２２を貼着したもので
ある。これにより、基板Ｗの大きさの変化に対処するこ
とができる。

【００３５】図５は、本発明の第３の実施の形態の基板
エッジ研磨装置を示すもので、これは、支持体１８の上
面に、駆動ロール６０と従動ロール６２を有するブラケ
ット６４を立設し、このロール６０，６２間に無端状の
研磨布２２を掛け渡したものである。これにより、研磨
布２２の使用領域を増やすことができる。なお、図示し
ないダイアモンド、ブラシ、圧縮流体などによるドレッ
サーツールによってクロスの寿命を延ばすようにしたも
良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板のエッジをその円周方向に沿った全長に亘って研磨
面に面接触させながら該基板を研磨部に対して相対的に
回転させて研磨することで、低い面圧で基板のエッジを
効率良く研磨することができる。しかも、研磨部として
略平板状のものを使用することで、装置としてのコンパ
クト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の基板エッジ研磨装
置を示す縦断正面図である。

【図２】図１に示す基板エッジ研磨装置を備えた基板処
理装置の概略平面図である。

【図３】図２に示す基板処理装置による基板の処理を工
程順に示すフロー図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の基板エッジ研磨装
置を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の基板エッジ研磨装
置を示す縦断面図である。

【図６】従来の基板エッジ研磨装置の概略を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１０ 吸着部 １２ ロボットハンド １４ 基板保持部 １６ 研磨部 １８ 支持体 １８ａ 平坦部 １８ｂ 傾斜部 ２０ 研磨面 ２２ 研磨布 ２８ 砥液供給口 ３０ 砥液 ３２ 押圧片 ４０ ワーキングゾーン ４４ ユーティリティゾーン ４６ ハウジング ４８ ロード・アンロード装置 ５０ スピンドライ装置 ５２ ペン洗浄機 ５４ ロール洗浄機 ５６ 反転機 ５８ ロボット Ｗ 基板

フロントページの続き (72)発明者 白樫 充彦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町一番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 3C047 FF08 GG20 3C049 AA05 AB03 CA01 CA02 CA05 CB03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を該基板のエッジを露出させて保持
   する基板保持部と、 前記基板保持部で保持した基板のエッジに対向する位置
   にリング状の研磨面を設けた研磨部と、 前記基板保持部と前記研磨部とを相対的に回転及び接離
   させる回転機構及び接離機構とを有することを特徴とす
   る基板エッジ研磨装置。
2. 【請求項２】 前記基板のエッジを前記研磨部の研磨面
   に向けて押圧する押圧機構を更に有することを特徴とす
   る請求項１記載の基板エッジ研磨装置。
3. 【請求項３】 前記研磨面は、前記基板保持部で保持し
   た基板のなす平面に対して、外方に向け徐々に近づく方
   向に傾斜していることを特徴とする請求項１または２記
   載の基板エッジ研磨装置。
4. 【請求項４】 前記研磨部は回転自在に構成され、この
   研磨部の回転中心部に該研磨部回転に伴う遠心力で前記
   研磨面に砥液を供給する砥液供給口が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板
   エッジ研磨装置。
5. 【請求項５】 排気ダクトを有し全体をカバーで覆った
   ハウジング内に、請求項１乃至４のいずれかに記載の基
   板エッジ研磨装置と、基板のロード・アンロードを行う
   ロード・アンロード装置と、前記基板エッジ研磨装置で
   研磨後の基板を洗浄する基板洗浄装置とを配置してクリ
   ーンルーム内に設置したことを特徴とする基板処理装
   置。