JP2002036080A

JP2002036080A - 基板エッジ研磨装置

Info

Publication number: JP2002036080A
Application number: JP2000227437A
Authority: JP
Inventors: Norio Kimura; 憲雄木村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-05
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP3933376B2

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨面をその全面に亘ってより有効に使用し
て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す
る。【解決手段】基板Ｗを該基板のエッジを露出させて保
持する回転自在な基板保持部１４と、基板保持部１４で
保持した基板Ｗのエッジに対向する円周方向に沿った位
置に配置され該基板Ｗとの対向面を研磨面２２ａとした
自転自在な複数の研磨盤２２を有する研磨部１６，１８
と、基板保持部１４と前記研磨部１６，１８とを相対的
に接離させる接離機構とを有する。

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、特に表面に膜が形成された半導体ウェハ等の基
板のエッジ（外周部）に成膜乃至付着した不要な銅（Ｃ
ｕ）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
ウム合金に換えて、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、化学的機械的
研磨（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】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。更に、ベアシリコンのベベル部
の表面粗さや、デバイス形成の過程でダメージを受けた
ベベル部を滑らかにしたり、メタル膜で、例えばルテニ
ウム等の電極材を除去するためにも、基板のエッジを研
磨することが求められている。

【０００５】このため、従来、図９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Ｗ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、この研磨面の全面を有効に使用できずに加工速
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、研
磨面をその全面に亘ってより有効に使用して基板のエッ
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回転自
在な基板保持部と、前記基板保持部で保持した基板のエ
ッジに対向する円周方向に沿った位置に配置され該基板
との対向面を研磨面とした自転自在な複数の研磨盤を有
する研磨部と、前記基板保持部と前記研磨部とを相対的
に接離させる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
に沿ったほぼ全長に亘って研磨盤の研磨面に接触させな
がら、基板を回転させつつ研磨盤を自転させてエッジを
研磨することで、研磨盤の研磨面をその全面に亘ってよ
り有効に利用しつつ、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、前記研磨部は、
前記基板保持部で保持した基板を挟んだ両側に設けられ
てい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、基板を基板保持部で保持した
まま、基板のエッジの片面を一方の研磨部で、エッジの
もう一方の片面を他方の研磨部でそれぞれ研磨すること
ができる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記研磨盤の研
磨面は、前記基板保持部で保持した基板のなす面に対し
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】請求項４に記載の発明は、前記基板保持部
で保持した基板を囲繞する位置に、円筒状で内周面を研
磨面とした端面研磨部を配置した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。基板の種類によっては、このエッジに基板の表面と
垂直で平坦な端面を有するものもあるが、このような場
合に、基板を基板保持部で保持したまま、エッジの片面
或いは両面の他に、この端面を端面研磨部で研磨するこ
とができる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、基板のノッチ部
端面を研磨する機構を更に有することを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の基板エッジ研磨装置であ
る。これにより、基板を基板保持部で保持したまま、基
板のノッチ部端面も研磨することができる。

【００１５】

【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及び図２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、上下方向に延び上端に半導体ウエハ等の基板Ｗ
を水平な状態で該基板Ｗの下面中央部を真空吸着して保
持する吸着部１０を有し、モータ１２及び上下動機構
（図示せず）を介して回転及び上下動自在な基板保持部
１４と、この基板保持部１４で保持した基板Ｗを挟んで
上下に配置された２つの研磨部１６，１８とを備えてい
る。

【００１６】なお、この例では、２つの研磨部１６，１
８を備え、この一方の研磨部１６で基板Ｗのエッジの片
面（下面）を、他方の研磨部１８でエッジのもう一方の
片面（上面）をそれぞれ研磨するようにしており、この
両研磨部１６，１８は、基本的に同じ構成をしているの
で、以下、下方に位置する一方の研磨部１６のみを説明
し、上方に位置する他方の研磨部１８は相当部分に同一
符号を付してその説明を省略する。なお、エッジの片面
のみを研磨する場合には、一方の研磨部を省略しても良
いことは勿論である。

【００１７】研磨部１６は、略円筒状で回転自在に支承
された回転体２０と、基板保持部１４で保持した基板Ｗ
のエッジに対向する円周方向に沿った位置に配置された
自転自在な複数（図示では８個）の研磨盤２２とを有
し、この研磨盤２２の基板Ｗとの対向面（上面）が研磨
面２２ａとなっている。ここで、図２に示すように、研
磨盤２２の研磨面２２ａの中心は、基板Ｗの外周にほぼ
対応する位置に位置している。研磨盤２２の研磨面２２
ａは、基板の外周に沿うように凹に形成されている。こ
れによって、基板Ｗのエッジは、研磨面２２ａの円弧上
に接触するようになっている。

【００１８】この研磨面２２ａは、例えば円板状の支持
体の表面に貼着した研磨布の表面で構成されている。こ
の研磨布としては、例えばＳＵＢＡ４００，６００（Ｒ
ｏｄｅｌ社製）等の不織布、ＩＣ１０００（Ｒｏｄｅｌ
社製）等の独立気泡パッド（発泡ポリウレタン）または
ポリテックス（Ｒｏｄｅｌ社製）等のスエードタイプ等
が、加工の仕上がり具合と加工速度に合わせて適当なも
のが使用される。

【００１９】なお、この例では、研磨面２２ａ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。また、シリカ粒子、若しくはセリア粒子等の砥粒
を固めた砥石を用いることで、エッジ形状をより加工す
ることができる。

【００２０】回転体２０の外周面の下端には、この側方
に配置したモータ２４の駆動軸に固着した駆動平歯車２
６と噛合う従動平歯車２８が固着され、上端には、駆動
ベベル歯車３０が固着されている。一方、研磨盤２２
は、自転自在に支承された軸３２の上端に固着され、こ
の軸３２の下端には、前記駆動ベベル歯車３０と噛合う
従動ベベル歯車３４が固着されている。これによって、
モータ２４の駆動に伴って回転体２０が回転し、この回
転体２０の回転で各研磨盤２２が自転するようになって
いる。

【００２１】ここで、前記軸３２は、鉛直面に対して角
度αで交わり、これによって、研磨盤２２の研磨面（上
面）２２ａ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。この角度αは、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２２ａに当接するよう、例
えば３０゜に設定されているが、例えば研磨面２２ａ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２２ａに当接するように任意に決めら
れる。

【００２２】そして、研磨面２２ａの上方の外方周辺部
に位置して、研磨面２２ａに砥粒を加えたスラリーや化
学反応を促進させる薬液等を供給する砥液供給部として
の砥液供給ノズル３６が配置されている。なお、図１に
仮想線で示すように、従動ベベル歯車３４、軸３２及び
研磨盤２２の中心に互いに連通する砥液流通孔３８を設
け、砥液タンク４０から延びる砥液配管４２に接続した
ロータリージョイント４４から前記砥液流通孔３８を通
じて研磨面２２ａに砥液を供給するようにしても良く、
また、この砥液供給ノズル３６や砥液流通孔３８から、
例えば純水や脱イオン水等の洗浄液を流すようにしても
良い。

【００２３】更に、図３及び図２に仮想線で示すよう
に、研磨盤２２の周辺部の基板Ｗと干渉しない位置に、
例えばブラシやダイヤモンドツール等のドレッサ４６を
有するドレッシング装置４８を上下動自在に配置し、こ
のドレッサ４６を研磨盤２２の研磨面２２ａに当接させ
て、研磨面２２ａの再生を行うようにしても良い。

【００２４】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。なお、この例では、基板のエッ
ジの下面を先に研磨し、次に上面を研磨するようにして
いるが、この反対を行っても良いことは勿論である。

【００２５】先ず、上下の研磨部１６，１８の間に位置
させた基板保持部１４の吸着部１０と基板を搬送したロ
ボットハンド等との間で基板の受渡しを行って、吸着部
１０で基板Ｗを吸着保持する。次に、下側に位置する研
磨部１６の研磨盤２２を、例えば１０rpm以下の研磨す
る仕上がり状態で決められる回転速度で回転させ、同時
に砥液供給ノズル３６から研磨面２２ａに砥液を供給す
る。

【００２６】この状態で、基板保持部１４を、例えば１
００ rpm程度の研磨する仕上がり状態で決められる回
転速度で回転させつつ下降させ、基板Ｗのエッジを研磨
面２２ａに当接させ、所定の押圧力で押圧することで、
基板Ｗのずれや暴れを防止しつつ、基板Ｗのエッジの下
面を研磨する。

【００２７】この時、基板Ｗのエッジは、その円周方向
に沿ったほぼ全長に亘って研磨盤２２の研磨面２２ａに
接触し、かつ各研磨盤２２の研磨面２２ａは、自転する
ことで、そのほぼ全面に亘って基板Wに接触し、これに
よって、研磨面２２ａのより有効利用を図りつつ、基板
Ｗのエッジを効率良く研磨することができる。

【００２８】この下面の研磨を終了した後、基板保持部
１４を回転させつつ上昇させ、下側の研磨部１６の研磨
盤２２の自転を停止させ、今度は、上側に位置する研磨
部１８の研磨盤２２を、例えば１０rpm 以下の回転速
度で回転させ、同時に砥液供給ノズル３６から研磨面２
２ａに砥液を供給する。そして、基板Ｗのエッジを研磨
面２２ａに当接させ、所定の押圧力で押圧することで、
基板Ｗのずれや暴れを防止しつつ、基板Ｗのエッジの上
面を研磨する。

【００２９】そして、上下両面の研磨が終了後、基板保
持部１４を下降させ、ロボットハンド等で研磨後の基板
を受け取って次工程に搬送し、同時に、上側の研磨部１
８の研磨盤２２の自転を停止させる。

【００３０】なお、基板保持部１４と研磨部１６，１８
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１４の上下動機構を採用しているが、研磨部１６，
１８を上下動させるようにしても良い。

【００３１】図４は、図１及び図２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ある。図４
に示すように、排気ダクト（図示せず）を取付けたハウ
ジング５０の端部に位置して、ロード・アンロード装置
５２が配置され、ハウジング５０の一方の側壁側にペン
洗浄兼スピンドライ装置５４、ロール洗浄装置５６及び
２基の基板エッジ研磨装置５８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６０
が配置されている。

【００３２】この基板処理装置にあっては、先ずロボッ
ト６０のロボットハンドでロード・アンロード装置５２
から研磨前の１枚の基板Ｗを受取り、これを一方の基板
エッジ研磨装置５８に搬送して、前述と同様にして基板
のエッジの両面の研磨を行う。そして、このエッジの両
面を研磨した基板をロボット６０を介してロール洗浄装
置５６に搬送し、これでロール洗浄する。ロール洗浄と
は、水平に支持された基板の表裏面に、平行な自転軸を
有する円筒状のロールブラシを用い、該ロールブラシを
自転させることによってロールブラシの外周面を基板に
こすりつけて、基板の両面をスクラブ洗浄することであ
る。そして、このロール洗浄後の基板をロボット６０を
介してペン洗浄兼スピンドライ装置５４に搬送し、これ
でペン洗浄を行った後、スピンドライにより乾燥させ、
しかる後、ロボット６０を介してロード・アンロード装
置５２に戻す。ペン洗浄とは、基板表面に対して垂直な
自転軸を持つスポンジブラシにより、ブラシの端面を基
板にこすりつけることにより、基板表面をスクラブ洗浄
することである。この例では、２基の基板エッジ研磨装
置を設けてスループットを向上させた例を示している
が、１基でも良く、また洗浄は、薬液によるものであっ
ても良い。

【００３３】図５及び図６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、第１の
実施の形態に以下の構成を付加したものである。すなわ
ち、上下の研磨部１６，１８の間に、基板Ｗの外径とほ
ぼ等しい内径を有する円筒状で、これを円周方向に沿っ
て複数に分割した開閉自在な端面研磨部６２を配置し、
この端面研磨部６２の内周面を研磨面６２ａとしたもの
である。

【００３４】この実施の形態によれば、端面研磨部６２
の内部に基板Ｗを位置させ、これを閉じた状態で、基板
保持部１４を介して基板Ｗを回転させつつ上下方向に移
動させることで、図５に示す表面と直交する端面Ｆを有
する基板Ｗであっても、基板保持部１４で基板Ｗを保持
したままこのエッジの片面或いは両面を研磨し、更に、
この端面Ｆを端面研磨部６２で研磨することができる。

【００３５】なお、この例では、端面研磨部として、円
筒状で円周方向に沿って複数に分割した開閉自在なもの
を使用しているが、例えば、研磨面を弾性体で構成し
て、この研磨面の弾性変形によって、この内面を基板が
摺動できる場合には、円筒状のものをそのまま使用して
も良い。

【００３６】図７及び図８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、研磨部
１６，１８の互いに隣接する研磨盤２２，２２間に位置
して、基板Ｗの外周に沿った円弧状の研磨面（内周面）
６２ａを有する端面研磨部６２を基板Ｗの端面に接離自
在に配置し、互いに隣接する研磨盤２２，２２間の一カ
所に基板Ｗのノッチ部Ｎの端面を研磨する円板状のノッ
チ部端面研磨部６４を基板の方向に移動自在に配置し、
更に、このノッチ部Ｎを検出するノッチ部検出センサ６
６を設けたものである。その他の構成は第１の実施の形
態と同様である。

【００３７】この実施の形態にあっては、端面研磨部６
２の研磨面６２ａに基板Ｗの端面を当接させ、基板保持
部１４を介して基板Ｗを回転させつつ上下方向に移動さ
せることで、図５に示す表面と直交する端面Ｆを研磨す
る。そして、ノッチ部検出センサ６６で基板Ｗのノッチ
部Ｎを検出して、このノッチ部Ｎがノッチ部端面研磨部
６４に対向する位置に位置するように基板Ｗの回転を停
止させ、しかる後、ノッチ部端面研磨部６４を前進させ
てこの外周端部をノッチ部Ｎ内に位置させ、この状態で
ノッチ部端面研磨部６４を回転させつつ基板Ｗを上下動
させることで、基板Ｗのノッチ部Ｎを研磨することがで
きる。

【００３８】

【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ほぼ全長に亘って
研磨盤の研磨面に接触させながら、基板を回転させつつ
研磨盤を自転させてエッジを研磨することで、研磨盤の
研磨面をその全面に亘ってより有効に利用しつつ、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、複数の研磨盤で研磨面を構成することで、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の下方に位置す
る研磨部の平面図である。

【図３】ドレッシング装置を備えた変形例を示す要部拡
大図である。

【図４】図１及び図２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５】本発明の第２の実施の形態の基板エッジ研磨装
置の要部を示す図である。

【図６】図５の端面研磨部の平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の基板エッジ研磨装
置の概略を示す平面図である。

【図８】図７におけるノッチ部端面研磨部とノッチ部検
出センサとの位置関係を示す図である。

【図９】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１４基板保持部１６，１８研磨部２０回転体２２研磨盤２２ａ研磨面２６駆動平歯車２８従動平歯車３０駆動ベベル歯車３２軸３４従動ベベル歯車３６砥液供給ノズル３８砥液流通孔４６ドレッサ４８ドレッシング装置５８基板エッジ研磨装置６２端面研磨部６２ａ研磨面６４ノッチ部端面研磨部６６ノッチ部検出センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を該基板のエッジを露出させて保持
する回転自在な基板保持部と、前記基板保持部で保持した基板のエッジに対向する円周
方向に沿った位置に配置され該基板との対向面を研磨面
とした自転自在な複数の研磨盤を有する研磨部と、前記基板保持部と前記研磨部とを相対的に接離させる接
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。
【請求項２】前記研磨部は、前記基板保持部で保持し
た基板を挟んだ両側に設けられてい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。
【請求項３】前記研磨盤の研磨面は、前記基板保持部
で保持した基板のなす面に対して、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。
【請求項４】前記基板保持部で保持した基板を囲繞す
る位置に、円筒状で内周面を研磨面とした端面研磨部を
配置した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。
【請求項５】基板のノッチ部端面を研磨する機構を更
に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の基板エッジ研磨装置。