JP2004142031A - Polishing device for peripheral part of device wafer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハなどの円板形ワークの外周を研磨するためのデバイスウェハの周辺部研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウェハは円板形をしており、表裏の平面、円筒をなす外周面、この外周面を挟んで表裏には傾斜面(エッジ)が形成されている。半導体の製造にあたっては、ウェハの表面に形成されたレジスト膜あるいは金属膜等の膜を除去する工程が繰り返される。図8、図9は、このような膜が形成された半導体ウェハ(デバイスウェハ)Wの全体断面図及び部分拡大断面図である。上記膜Rは、膜形成方法に起因して配線パターン面(表の平面)だけでなく、パターンの外側になる外周面b及び表裏のエッジa、cも含んでウェハ全体にわたって形成される。パターン外側に形成された膜Rは、それ自体半導体デバイスを形成するものではないが、各工程において剥離、発塵、あるいはその他の要因から歩留まりの低下を招くことから事前に除去される。
【0003】
発明者は、先に特願2002−061011に示されるような上下のエッジと外周面を同時に研磨することのできる研磨装置を開発した。この研磨装置は、上側エッジを研磨するための一対の上側エッジ用研磨部材、下側エッジを研磨するための下側エッジ用研磨部材、及び、さらに、外周面を研磨するための外周面用研磨部材を備えている。このため、これら周辺部全てを持ち替えることなくワンチャックで同時に研磨することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−308039号公報
【特許文献2】
特開2000−068273号公報
【特許文献3】
特許第3111928号公報
【特許文献4】
特開平09−186234号公報。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
これまでは、周辺部つまり上側エッジa、下側エッジc、外周面bを研磨するだけで充分であったが、更なる半導体生産の歩留まり向上を求めて、ウェハの周辺をこれらの面だけでなく、更に図10に示されるように上側平面の周辺部dまでも更に研磨することが要求されるようになってきた。本発明は、従来どおりに上側エッジa、下側エッジc、外周面bを研磨するだけでなく、上記要求に応え更に上側平面周辺部dをも確実に研磨することができるデバイスウェハの周辺部研磨装置を提供し、もって、半導体生産の生産性と歩留まり向上をはかることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段により解決される。すなわち、第1番目の発明の解決手段は、円板形のデバイスウェハをチャックして軸線の回りに回転させるためのチャック手段と、上記デバイスウェハの外周面を研磨するために、この外周面に接触する弧状の作業面を有する外周面用研磨部材と、上記デバイスウェハの傾斜した上側エッジを研磨するために、この上側エッジに接触する作業面を有する上側エッジ用研磨部材と、上記デバイスウェハの傾斜した下側エッジを研磨するために、この下側エッジに接触する作業面を有する下側エッジ用研磨部材と、上記デバイスウェハの上側平面の周辺部を研磨するため、弧状で平面をなす平面作業面を有する平面用研磨部材と、上記チャック手段にチャックされたデバイスウェハの各被研磨面に向けて上記各研磨部材の作業面を押圧するため、それぞれの研磨部材に荷重を付与するための荷重手段と、研磨部にスラリーを供給するための研磨液供給手段とを備え、上記外周面用研磨部材、上記上側エッジ用研磨部材、上記下側エッジ用研磨部材、及び、上記平面用研磨部材は、上記チャック手段の周囲に設けられていることを特徴とするデバイスウェハの周辺部研磨装置である。
【0007】
第2番目の発明の解決手段は、円板形のデバイスウェハをチャックして軸線の回りに回転させるためのチャック手段と、上記デバイスウェハの外周面を研磨するために、この外周面に接触する弧状の作業面を有する外周面用研磨部材と、上記デバイスウェハの傾斜した上側エッジを研磨するために、この上側エッジに接触する作業面を有する上側エッジ用研磨部材と、上記デバイスウェハの傾斜した下側エッジを研磨するために、この下側エッジに接触する作業面を有する下側エッジ用研磨部材と、上記デバイスウェハの上側平面の周辺部を研磨するため、弧状で平面をなす平面作業面を有する平面用研磨部材と、上記チャック手段にチャックされたデバイスウェハの各被研磨面に向けて上記各研磨部材の作業面を押圧するため、それぞれの研磨部材に荷重を付与するための荷重手段と、研磨部にスラリーを供給するための研磨液供給手段と、上記外周面用研磨部材の弧状の作業面を上記外周面に沿って垂直方向に往復動させるための外周面用往復動機構と、上記上側エッジ用研磨部材の作業面を上記上側エッジの傾斜に沿って上下方向に往復動させるための上側エッジ用往復動機構と、上記下側エッジ用研磨部材の作業面を上記下側エッジの傾斜に沿って上下方向に往復動させるための下側エッジ用往復動機構と、上記平面用研磨部材の平面作業面を上記上側平面に沿ってデバイスウェハの中心方向に往復動させるための上側平面用往復動機構と、を備え、上記外周面用研磨部材、上記上側エッジ用研磨部材、上記下側エッジ用研磨部材、及び、上記平面用研磨部材は、上記チャック手段の周囲に設けられていることを特徴とするデバイスウェハの周辺部研磨装置である。
【0008】
第3番目の発明の解決手段は、第1番目又は第2番目のいずれかの発明のデバイスウェハの周辺部研磨装置において、上記外周面用研磨部材、上記上側エッジ用研磨部材、上記下側エッジ用研磨部材、及び、上記平面用研磨部材による各被研磨面の研磨が、同時に行われるものであることを特徴とするデバイスウェハの周辺部研磨装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るデバイスウェハの周辺部研磨装置の好ましい幾つかの実施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明実施形態の周辺部研磨装置1の概要を説明するためワークと研磨部材との関係を示した上面図である。以下、単にワークとあるのはデバイスウェハのことを示している。
【0010】
周辺部研磨装置1のフレーム11には、中央にワークスピンドルユニット2とこのワークスピンドルユニット2を取り囲むように、外周面用研磨ユニット3、上側エッジ用研磨ユニット4、下側エッジ用研磨ユニット5、及び、平面用研磨ユニット6が備えられている。また、フレーム11は、全体として箱状の外形をなしており、その略中央部から上記各ユニットの上部が突き出している。
【0011】
ワークスピンドルユニット2には、円板形のワークW(デバイスウェハ)をチャックして軸線の回りに回転させるためのチャック手段21が設けられている。外周面用研磨ユニット3には、ワークWの外周面を研磨するために、この外周面に接触する弧状の作業面を有する外周面用研磨部材31が備えられている。
【0012】
上側エッジ用研磨ユニット4及び下側エッジ用研磨ユニット5には、それぞれワークWの傾斜した上側エッジ及び下側エッジを研磨するために、これらの各エッジに接触する弧状の作業面を有する上側エッジ用研磨部材41及び下側エッジ用研磨部材51が備えられている。
【0013】
更に、平面用研磨ユニット6には、ワークWの上側平面の周辺部を研磨するため、弧状で平面をなす平面作業面を有する平面用研磨部材61が備えられている。
【0014】
後述するように、それぞれの研磨部材31、41、51、61には、ワークWの各被研磨面に向けてこれらの作業面を押圧するため、それぞれの研磨部材に荷重を付与するための荷重手段が設けられている。
【0015】
更に、ワークスピンドルユニット2を除く各ユニットには、それぞれ外周面用往復動機構、上側エッジ用往復動機構、下側エッジ用往復動機構、上側平面用往復動機構が設けられており、後述するように各研磨部材の作業面をそれぞれの受け持つ研磨面に沿って往復動をさせることができるようになっている。チャック手段21を回転させながら、研磨部材を各被研磨面に押圧することにより各研磨が平行して同時に行われることになる。なお、研磨箇所には不図示のノズル研磨液供給手段から研磨液(スラリー)がかけられる。以下、図2から図5までの図面を用いて各ユニットの構造について説明する。
【0016】
* ワークスピンドルユニット及び外周面用研磨ユニット
図2は、ワークスピンドルユニット2及び外周面用研磨ユニット3の構造を説明するための断面である。ワークスピンドルユニット2は回転可能に支持されるワークスピンドル22とこのワークスピンドル22の一端に固定されたチャック手段21を有している。チャック手段21はフレーム上面から飛び出している。更に、ワークスピンドルユニット2にはワークスピンドル22を回転駆動するための駆動モータ23が備えられており、ワークスピンドル22の他端と駆動モータ23の出力軸は任意の伝動機構、例えばプーリーとベルトからなる巻掛け伝動機構24、によって動力的に結合されている。
【0017】
外周面用研磨ユニット3には、往復送り装置32、押圧送り装置33とが備えられており、外周面用研磨部材31に往復送りと押圧送りをさせることができるようになっている。
【0018】
押圧送り装置33は、上記ワークスピンドル22の在る方向に向かってフレーム11に固定されたガイドウェイ331、及び、このガイドウェイ331によってガイドされるスライダー332を備え、スライダー332は荷重手段333によってワークスピンドル22に向かう前進方向に押圧可能になっている。この荷重手段333は、また、スライダー332を退避位置に後退させることもできる。
【0019】
この例(図)では、荷重手段333には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。圧力センサー334は荷重手段333によってスライダー332に与えられる力を検出するものであり、検出された圧力を用いてフィードバック制御することにより外周面用研磨部材31が必要の研磨圧で安定してワークWに接触するようにされている。
【0020】
荷重手段333には、シリンダー等に換えてウェイトとこれを吊すためのワイヤー、ワイヤーを掛け渡し、力の方向を変換するプーリからなる重力式荷重手段を用い、重力によって研磨圧を得るようにすることができる。この場合、ウェイトの重さによって研磨圧が調整されるため、上記圧力センサー334を設ける必要ないが、退避位置に後退させるための駆動手段が別途必要となる。
【0021】
外周面用往復動機構をなす往復送り装置32は、上記スライダー332に設けられワークスピンドル22と平行な方向に向かうガイドウェイ321、及び、このガイドウェイ321によってガイドされるスライダー322を備えている。スライダー322は送りナット325を有し、これと螺合する送りねじ324、この送りねじ324を回転駆動する送りモータ323によって、スライダー322がワークスピンドル22と平行な方向に往復動できるようになっている。この往復動のストロークの長さ、位置及び速度は送りモータ323を制御することにより制御される。送りモータ323をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御するようにすることができる。
【0022】
外周面用研磨部材31はスライダー322に固定されているので、荷重手段333によって、必要な研磨圧でワークWの外周研磨面(図6−8で示すb)に接触するとともに、往復送り装置32によって外周面用研磨部材31がワークWと接触する位置を絶えず、あるいは定期的に、変化させることができる。これによって、ワークWの外周面を良好に研磨することができる。図6に示すように、外周面用研磨部材31の研磨面は、ワークWの外周面に沿った湾曲面を有しており、湾曲面内側に不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【0023】
* 上側エッジ用研磨ユニット
図3は、上側エッジ用研磨ユニット4の構造を説明するための断面である。上側エッジ用研磨ユニット4には、往復送り装置42、押圧送り装置43とが備えられており、上側エッジ用研磨部材41に往復送りと押圧送りをさせることができるようになっている。
【0024】
上側エッジ用往復動機構をなす往復送り装置42は、ワークスピンドル22に向かって傾斜したガイド方向を有しフレーム11に固定されたガイドウェイ421、及び、このガイドウェイ421によってガイドされるスライダー422を備えている。なお、上記傾斜はワークWの上側エッジに沿うような傾斜である。スライダー422は送りナット425を有し、これと螺合する送りねじ424、この送りねじ424を回転駆動する送りモータ423によって、スライダー422がワークスピンドル22に向かう方向(及び、その反対方向)に傾斜して往復動できるようになっている。この往復動のストロークの長さ、位置、及び速度は送りモータ423を制御することにより制御される。送りモータ423をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御するようにすることができる。
【0025】
押圧送り装置43は、上記スライダー422上にあり上記ガイドウェイ421と直交する上下方向に向かうガイドウェイ431、及び、このガイドウェイ431によってガイドされるスライダー432を備え、スライダー432、ワークスピンドル22と僅かに傾斜した下方向に向かって荷重手段433及びスライダー432等の自重によって押圧力を付与することが可能になっている。この荷重手段433は、また、スライダー432を上方の退避位置に後退させることもできる。
【0026】
この例(図)では、荷重手段433には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。圧力センサー434は荷重手段433及び上記自重によって上側エッジ用研磨部材41に与えられる力を検出するものであり、検出された圧力を用いてフィードバック制御することにより上側エッジ用研磨部材41が必要な研磨圧で安定してワークWに接触するようにされている。
【0027】
荷重手段433には、シリンダー等に換えてウェイトとこれを吊すためのワイヤー、ワイヤーを掛け渡し、力の方向を変換するプーリからなる重力式荷重手段を用い、重力によって研磨圧を得るようにすることができる。この場合、ウェイトの重さによって研磨圧が調整されるため、上記圧力センサー434を設ける必要ないが、退避位置に後退させるための駆動手段が別途必要となる。
【0028】
上側エッジ用研磨部材41はスライダー432に固定されているので、荷重手段433と自重によって、必要な研磨圧でワークWの上側エッジ(図6−8に示すa)に接触するとともに、往復送り装置42によって上側エッジ用研磨部材41がワークWと接触する位置を絶えずあるいは定期的に変化させることができる。これによって、ワークWの上側エッジを良好に研磨することができる。図6に示すように、上側エッジ用研磨部材41の研磨面は、ワークWの上側エッジに沿った湾曲面を有しており、湾曲面内側に不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【0029】
* 下側エッジ用研磨ユニット
図4は、下側エッジ用研磨ユニット5の構造を説明するための断面である。下側エッジ用研磨ユニット5には、往復送り装置52、押圧送り装置53とが備えられており、下側エッジ用研磨部材51に往復送りと押圧送りをさせることができるようになっている。
【0030】
下側エッジ用往復動機構をなす往復送り装置52は、ワークスピンドル22に向かって傾斜したガイド方向を有しフレーム11に固定されたガイドウェイ521、及び、このガイドウェイ521によってガイドされるスライダー522を備えている。なお、上記傾斜はワークWの下側エッジに沿うような傾斜である。スライダー522は送りナット525を有し、これと螺合する送りねじ524、この送りねじ524を回転駆動する送りモータ523によって、スライダー522がワークスピンドル22に向かう方向(及び、その反対方向)に傾斜して往復動できるようになっている。この往復動のストロークの長さ、位置、及び速度は送りモータ523を制御することにより制御される。送りモータ523をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御するようにすることができる。
【0031】
押圧送り装置53は、上記スライダー522上にあり上記ガイドウェイ521と直交する上下方向に向かうガイドウェイ531、及び、このガイドウェイ531によってガイドされるスライダー532を備え、スライダー532には荷重手段533及びスライダー532等の自重によってワークスピンドル22と僅かに傾斜した下方向に向かって押圧力を付与することが可能になっている。この荷重手段533は、また、スライダー532を上方の退避位置に後退させることもできる。
【0032】
この例(図)では、荷重手段533には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。圧力センサー534は荷重手段433及び上記自重によって下側エッジ用研磨部材51に与えられる力を検出するものであり、検出された圧力を用いてフィードバック制御することにより下側エッジ用研磨部材51が必要な研磨圧で安定してワークWに接触するようにされている。
【0033】
荷重手段533には、シリンダー等に換えてウェイトとこれを吊すためのワイヤー、ワイヤーを掛け渡し、力の方向を変換するプーリからなる重力式荷重手段を用い、重力によって研磨圧を得るようにすることができる。この場合、ウェイトの重さによって研磨圧が調整されるため、上記圧力センサー434を設ける必要ないが、退避位置に後退させるための駆動手段が別途必要となる。
【0034】
下側エッジ用研磨部材51はスライダー532に固定されているので、荷重手段533と自重によって、必要な研磨圧でワークWに接触するとともに、往復送り装置52によって下側エッジ用研磨部材51がワークWと接触する位置を絶えずあるいは定期的に変化させることができる。これによって、ワークWの上側エッジを良好に研磨することができる。図6に示すように、下側エッジ用研磨部材51の研磨面は、ワークWの下側エッジに沿った湾曲面を有しており、湾曲面内側に不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【0035】
* 平面用研磨ユニット
図5は、平面用研磨ユニット6の構造を説明するための断面である。平面用研磨ユニット6には、往復送り装置62、押圧送り装置63とが備えられており、平面用研磨部材61に往復送りと押圧送りをさせることができるようになっている。
【0036】
上側平面用往復動機構をなす往復送り装置62は、ワークスピンドル22に向かった水平のガイド方向を有しフレーム11に固定されたガイドウェイ621、及び、このガイドウェイ621によってガイドされるスライダー622を備えている。スライダー622は送りナット625を有し、これと螺合する送りねじ624、この送りねじ624を回転駆動する送りモータ623によって、スライダー622がワークスピンドル22に向かう方向(及び、その反対方向)に往復動できるようになっている。この往復動のストロークの長さ、位置、及び速度は送りモータ623を制御することにより制御される。送りモータ623をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御するようにすることができる。
【0037】
押圧送り装置63は、上記スライダー622上にあり上記ガイドウェイ621と直交する上下方向に向かうガイドウェイ631、及び、このガイドウェイ631によってガイドされるスライダー632を備え、スライダー632には荷重手段633及びスライダー632等の自重によってワークスピンドル22と平行下方に押圧力を付与することが可能になっている。この荷重手段633は、また、スライダー632を上方の退避位置に後退させることもできる。
【0038】
この例(図)では、荷重手段633には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。圧力センサー634は荷重手段633及び上記自重によって平面用研磨部材61に与えられる力を検出するものであり、検出された圧力を用いてフィードバック制御することにより平面用研磨部材61が必要な研磨圧で安定してワークWに接触するようにされている。
【0039】
荷重手段633には、シリンダー等に換えてウェイトとこれを吊すためのワイヤー、ワイヤーを掛け渡し、力の方向を変換するプーリからなる重力式荷重手段を用い、重力によって研磨圧を得るようにすることができる。この場合、ウェイトの重さによって研磨圧が調整されるため、上記圧力センサー634を設ける必要ないが、退避位置に後退させるための駆動手段が別途必要となる。
【0040】
平面用研磨部材61はスライダー632に固定されているので、荷重手段633と自重によって、必要な研磨圧でワークWに接触するとともに、往復送り装置62によって平面用研磨部材61がワークWと接触する位置を絶えずあるいは定期的に変化させることができる。これによって、ワークWの平面周辺部を良好に研磨することができる。図7に示すように、平面用研磨部材61の研磨面は、ワークWの平面周辺部を研磨できるように、弧状で平面をなす平面作業面を有しており、不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【0041】
* 作用、動作
まず、周辺部が未研磨のワークWが中心を合わせて水平に置かれ、チャック手段21上に把持される。このとき全ての研磨部材は不図示搬送装置によるワーク搬送の障害とならないように退避位置に後退している。駆動モータ23を駆動し、ワークスピンドル22、チャック手段21を介してワークWを回転させる。各送りモータ323、423、523、623を駆動することにより、各研磨部材31、41、51、61を作業面に沿う方向にゆっくりと往復動させる。同時に、荷重手段333、433、533、633を駆動することにより、各研磨部材31、41、51、61を退避位置からワークWに向かって前進させる。各研磨部材が作業位置まで進み、ワークWに接触してそれ以上の前進を停止するが、このとき既にスラリー供給用の研磨液供給手段からスラリーが吐出している。この後も引き続き各荷重手段には押圧力が付与され続け、研磨部材の往復動、チャック手段21の回転も継続させる。
【0042】
各研磨部材がゆっくりと往復動する間、ワークWは回転を続けるので、供給されたスラリーと研磨部材(研磨布)の作用によってそれぞれの接触部で研磨が同時に進行する。膜除去に充分な時間だけ研磨を行った後、各研磨部材が退避位置に後退し、スラリーの供給、研磨部材の往復動、チャック手段21の回転が停止される。なお、ワーク搬送に支障がない限り上記各研磨部材の往復動やスラリーの供給は継続させたままでもよい。
【0043】
研磨終了したワークWは不図示の搬送装置によって搬出され、新たなワークWがチャック手段上に搬入されて、上記動作を繰り返す。
【0044】
この周辺部研磨装置によれば、ワークW(デバイスウェハ)のパターン形成部と上側エッジとの間に存在する平面の部分(上側平面周辺部)までも上側エッジ、下側エッジ、外周面とともに同時に研磨されるので、半導体生産の歩留まり向上を期待することができる。また、研磨時には各研磨部材が往復動するため、研磨作用や研磨部材の摩耗の偏りが少ないので、均質な研磨を行うことができる。更に、これらの研磨が単一の研磨装置上で行われるため、分散して各工程を行うのに比べて設置面積が少なくて済むだけでなく、ワーク搬送の設備が少なくて済み、また、搬送にともなうワークの位置決めの問題が少なくて済む。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、弧状の作業面を有する外周面用研磨部材、上側エッジ用研磨部材、下側エッジ用研磨部材とともに弧状で平面をなす平面作業面を有する平面用研磨部材を用いることによって、デバイスウェハの上下のエッジ、外周面とともにパター形成面の周縁平面部に形成された膜が除去され、この膜除去が同時に行われるため、半導体生産の生産性と歩留まり向上を期待することができるという効果を奏する。更に、一回のチャックで持ち替えられることなくこれらの研磨が単一の研磨装置上で行われるため、分散して各工程を行うのに比べて設置面積が少なくて済むだけでなく、ワーク搬送の設備が少なくて済み、また、搬送にともなうワークの位置決めの問題が少なくて済むという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態の周辺部研磨装置の概要を説明するためワークと研磨部材との関係を示した上面図である。
【図2】本発明実施形態の周辺部研磨装置におけるワークスピンドルユニット及び外周面用研磨ユニットの構造を説明するための断面である。
【図3】本発明実施形態の周辺部研磨装置における上側エッジ用研磨ユニットの構造を説明するための断面である。
【図4】本発明実施形態の周辺部研磨装置における下側エッジ用研磨ユニットの構造を説明するための断面である。
【図5】本発明実施形態の周辺部研磨装置における平面用研磨ユニットの構造を説明するための断面である。
【図6】湾曲面内側に不織布等の研磨布を貼り付けた外周面用研磨部材、上側エッジ用研磨部材、及び、下側エッジ用研磨部材の概要を示す斜視図である。
【図7】弧状で平面をなす平面作業面を有する不織布等の研磨布を貼り付けた平面用研磨部材の概要を示す斜視図である。
【図8】膜が形成された半導体ウェハ(デバイスウェハ)の全体断面図である。
【図9】膜が形成された半導体ウェハ(デバイスウェハ)の部分拡大断面図である。
【図10】上側平面の周辺部の膜が除去された半導体ウェハ(デバイスウェハ)の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
1 周辺部研磨装置
11 フレーム
2 ワークスピンドルユニット
21 チャック手段
22 ワークスピンドル
23 駆動モータ
24 巻掛け伝動機構
3 外周面用研磨ユニット
31 外周面用研磨部材
4 上側エッジ用研磨ユニット
41 上側エッジ用研磨部材
5 下側エッジ用研磨ユニット
51 下側エッジ用研磨部材
6 平面用研磨ユニット
61 平面用研磨部材
32、42、52、62 往復送り装置
33、43、53、63 押圧送り装置
323、423、523、623 送りモータ
324、424、524、624 送りねじ
325、425、525、625 送りナット
321、331、421、431、521、531、621、631 ガイドウェイ
322、332、422、432、522、532、622、632 スライダー
333、433、533、633 荷重手段
334、434、534、634 圧力センサー
R 膜
W ワーク
a 上側エッジ
b 外周面
c 下側エッジ
d 上側平面周辺部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for polishing a peripheral portion of a device wafer for polishing an outer periphery of a disk-shaped work such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
The semiconductor wafer has a disk shape, and has flat surfaces on the front and back surfaces, a cylindrical outer peripheral surface, and inclined surfaces (edges) formed on the front and back surfaces with the outer peripheral surface interposed therebetween. In manufacturing a semiconductor, a process of removing a film such as a resist film or a metal film formed on the surface of a wafer is repeated. 8 and 9 are an overall sectional view and a partially enlarged sectional view of a semiconductor wafer (device wafer) W on which such a film is formed. The film R is formed over the entire wafer including not only the wiring pattern surface (the front surface) but also the outer peripheral surface b and the front and back edges a and c outside the pattern due to the film forming method. The film R formed on the outer side of the pattern does not itself form a semiconductor device, but is removed in advance in each step because peeling, dusting, or other factors may lower the yield.
[0003]
The inventor has previously developed a polishing apparatus as shown in Japanese Patent Application No. 2002-061011 that can simultaneously polish the upper and lower edges and the outer peripheral surface. The polishing apparatus includes a pair of upper edge polishing members for polishing the upper edge, a lower edge polishing member for polishing the lower edge, and an outer peripheral surface polishing for further polishing the outer peripheral surface. It has a member. Therefore, polishing can be performed simultaneously with one chuck without holding all the peripheral portions.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-308039 A
[Patent Document 2]
JP 2000-068273 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3111928
[Patent Document 4]
JP-A-09-186234.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Until now, it has been sufficient to polish the peripheral portion, that is, the upper edge a, the lower edge c, and the outer peripheral surface b. However, in order to further improve the yield of semiconductor production, the peripheral portion of the wafer is only polished by these surfaces. In addition, as shown in FIG. 10, it has been required to further polish the periphery d of the upper flat surface. The present invention not only polishes the upper edge a, the lower edge c, and the outer peripheral surface b as in the related art, but also polishes the peripheral portion d of the upper flat surface in response to the above-mentioned demands. An object of the present invention is to provide a polishing apparatus and thereby improve the productivity and yield of semiconductor production.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is solved by the following means. That is, the first aspect of the present invention is a chucking means for chucking a disk-shaped device wafer and rotating it around an axis, and a polishing means for polishing the outer peripheral surface of the device wafer. A polishing member for an outer peripheral surface having an arcuate working surface in contact therewith, an upper edge polishing member having a working surface in contact with the upper edge for polishing an inclined upper edge of the device wafer; A polishing member for a lower edge having a working surface in contact with the lower edge for polishing the inclined lower edge, and an arc-shaped flat surface for polishing a peripheral portion of an upper flat surface of the device wafer. A flat polishing member having a working surface, and for pressing the working surface of each of the polishing members toward each polished surface of the device wafer chucked by the chuck means, A load means for applying a load to each of the polishing members; and a polishing liquid supply means for supplying a slurry to the polishing section, wherein the outer peripheral surface polishing member, the upper edge polishing member, and the lower edge polishing member. The side edge polishing member and the planar polishing member are provided around the chuck means, and are a peripheral polishing apparatus for a device wafer.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a chucking means for chucking a disc-shaped device wafer and rotating it around an axis, and contacting the outer peripheral surface of the device wafer for polishing the outer peripheral surface of the device wafer. An outer peripheral polishing member having an arcuate working surface; and an upper edge polishing member having a working surface in contact with the upper edge for polishing the inclined upper edge of the device wafer; A polishing member for a lower edge having a working surface in contact with the lower edge for polishing the lower edge, and a flat working surface forming an arc-shaped flat surface for polishing a peripheral portion of an upper flat surface of the device wafer. A planar polishing member having a surface, and a work surface of each of the polishing members is pressed toward each surface to be polished of the device wafer chucked by the chuck means. Loading means for applying a load to the polishing member, polishing liquid supply means for supplying slurry to the polishing section, and vertically reciprocating the arc-shaped working surface of the outer peripheral polishing member along the outer peripheral surface. A reciprocating mechanism for an outer peripheral surface for moving, a reciprocating mechanism for an upper edge for vertically reciprocating a work surface of the polishing member for the upper edge along an inclination of the upper edge, and a lower edge for the lower edge A reciprocating mechanism for the lower edge for reciprocating the working surface of the polishing member for up and down along the inclination of the lower edge, and a device for moving the planar working surface of the planar polishing member along the upper plane. An upper plane reciprocating mechanism for reciprocating in the center direction of the wafer, the outer peripheral surface polishing member, the upper edge polishing member, the lower edge polishing member, and the plane polishing member. Is the above cha It is a peripheral portion polishing apparatus of the device wafer, wherein provided around the click means.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the apparatus for polishing a peripheral portion of a device wafer according to the first or second aspect, the outer peripheral surface polishing member, the upper edge polishing member, and the lower edge are polished. And a polishing device for polishing a peripheral portion of a device wafer, wherein polishing of each surface to be polished by the polishing member for polishing and the planar polishing member is performed simultaneously.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, several preferred embodiments of a device wafer peripheral polishing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view showing the relationship between a workpiece and a polishing member for explaining the outline of a
[0010]
In the
[0011]
The
[0012]
The upper
[0013]
Further, the flat-
[0014]
As described below, each of the polishing
[0015]
Further, each unit except the
[0016]
* Work spindle unit and outer surface polishing unit
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the structures of the
[0017]
The outer peripheral
[0018]
The pressing and
[0019]
In this example (FIG.), A fluid feed comprising a piston, a piston rod and a cylinder is employed as the load means 333. The
[0020]
As the load means 333, a gravity type load means including a weight, a wire for suspending the weight, and a pulley for changing the direction of force is used in place of the cylinder or the like, and a polishing pressure is obtained by gravity. be able to. In this case, since the polishing pressure is adjusted by the weight of the weight, the
[0021]
The
[0022]
Since the outer peripheral
[0023]
* Polishing unit for upper edge
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure of the upper
[0024]
The
[0025]
The pressing and
[0026]
In this example (FIG.), A fluid feed comprising a piston, a piston rod and a cylinder is employed as the load means 433. The
[0027]
Instead of a cylinder or the like, a weight and a wire for suspending the weight are used as the load means 433, and a gravity type load means including a pulley for changing the direction of force is used to obtain a polishing pressure by gravity. be able to. In this case, since the polishing pressure is adjusted by the weight of the weight, it is not necessary to provide the
[0028]
Since the upper
[0029]
* Polishing unit for lower edge
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the structure of the lower edge polishing unit 5. The lower edge polishing unit 5 is provided with a
[0030]
The
[0031]
The pressing and
[0032]
In this example (FIG.), A fluid feed including a piston, a piston rod, and a cylinder is employed as the load means 533. The
[0033]
As the load means 533, a weight and a wire for suspending the weight, a wire for hanging the wire, and a gravity type load means including a pulley for changing the direction of force are used as the load means 533, and the polishing pressure is obtained by gravity. be able to. In this case, since the polishing pressure is adjusted by the weight of the weight, it is not necessary to provide the
[0034]
Since the lower
[0035]
* Flat surface polishing unit
FIG. 5 is a cross-section for explaining the structure of the
[0036]
The
[0037]
The pressing and
[0038]
In this example (FIG.), A fluid feed including a piston, a piston rod, and a cylinder is adopted as the load means 633. The
[0039]
As the load means 633, a weight and a wire for suspending the weight, a wire for hanging the wire, and a gravity type load means including a pulley for changing the direction of force are used as the load means 633, and the polishing pressure is obtained by gravity. be able to. In this case, since the polishing pressure is adjusted by the weight of the weight, it is not necessary to provide the
[0040]
Since the
[0041]
* Action and operation
First, a work W whose peripheral portion is not polished is placed horizontally with its center aligned, and is gripped on the chuck means 21. At this time, all the polishing members have been retracted to the retracted position so as not to hinder the work transfer by the transfer device (not shown). The
[0042]
Since the work W continues to rotate while each polishing member slowly reciprocates, the polishing proceeds simultaneously at the respective contact portions by the action of the supplied slurry and the polishing member (polishing cloth). After polishing is performed for a time sufficient for removing the film, each polishing member is retracted to the retracted position, and the supply of the slurry, the reciprocation of the polishing member, and the rotation of the chuck means 21 are stopped. Note that the reciprocating motion of each of the polishing members and the supply of the slurry may be continued as long as the transfer of the work is not hindered.
[0043]
The polished work W is carried out by a transfer device (not shown), a new work W is carried in to the chuck means, and the above operation is repeated.
[0044]
According to this peripheral portion polishing apparatus, even the portion of the plane (peripheral portion of the upper plane) existing between the pattern forming portion of the work W (device wafer) and the upper edge is simultaneously formed with the upper edge, the lower edge and the outer peripheral surface. Since the polishing is performed, an improvement in the yield of semiconductor production can be expected. In addition, since each polishing member reciprocates during polishing, there is little unevenness in polishing action and wear of the polishing member, so that uniform polishing can be performed. Furthermore, since these polishing operations are performed on a single polishing apparatus, not only a small installation area is required as compared with the case where each step is performed in a dispersed manner, but also a small number of work transfer facilities are required. Therefore, there is less problem of work positioning.
[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, by using a polishing member for the outer peripheral surface having an arc-shaped work surface, a polishing member for the upper edge, a planar polishing member having a planar work surface that forms an arc-shaped plane together with the polishing member for the lower edge, The film formed on the peripheral flat surface of the putter forming surface is removed together with the upper and lower edges and the outer peripheral surface of the device wafer, and this film is removed at the same time, which can be expected to improve the productivity and yield of semiconductor production. It works. Furthermore, since these polishing operations are performed on a single polishing apparatus without being changed by a single chuck, not only a small installation area is required as compared with performing each process in a distributed manner, but also work transfer of the work is performed. The effect is that the number of facilities is small and the problem of the positioning of the work accompanying the conveyance is small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view illustrating a relationship between a workpiece and a polishing member for explaining an outline of a peripheral polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a work spindle unit and an outer peripheral surface polishing unit in the peripheral polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of an upper edge polishing unit in the peripheral polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a structure of a lower edge polishing unit in the peripheral polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the structure of a planar polishing unit in the peripheral polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a polishing member for an outer peripheral surface, a polishing member for an upper edge, and a polishing member for a lower edge in which a polishing cloth such as a nonwoven fabric is adhered to the inside of a curved surface;
FIG. 7 is a perspective view showing an outline of a polishing member for a flat surface to which a polishing cloth such as a nonwoven fabric having an arc-shaped flat work surface is attached.
FIG. 8 is an overall sectional view of a semiconductor wafer (device wafer) on which a film is formed.
FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of a semiconductor wafer (device wafer) on which a film is formed.
FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view of a semiconductor wafer (device wafer) from which a film on a peripheral portion of an upper flat surface has been removed.
[Explanation of symbols]
1 Peripheral polishing device
11 frames
2 Work spindle unit
21 Chuck means
22 Work spindle
23 Drive motor
24 Winding transmission mechanism
3 Polishing unit for outer peripheral surface
31 Polishing member for outer peripheral surface
4 Upper edge polishing unit
41 Polishing member for upper edge
5 Polishing unit for lower edge
51 Polishing member for lower edge
6 Polishing unit for flat surface
61 Polishing member for flat surface
32, 42, 52, 62 reciprocating feeder
33, 43, 53, 63 Press feed device
323, 423, 523, 623 feed motor
324, 424, 524, 624 Lead screw
325, 425, 525, 625 Feed nut
321,331,421,431,521,531,621,631 Guideway
322, 332, 422, 432, 522, 532, 622, 632 slider
333, 433, 533, 633 Loading means
334, 434, 534, 634 Pressure sensor
R membrane
W Work
a Upper edge
b Outer surface
c Lower edge
d Peripheral part of upper plane
Claims (3)
上記デバイスウェハの外周面を研磨するために、この外周面に接触する弧状の作業面を有する外周面用研磨部材と、
上記デバイスウェハの傾斜した上側エッジを研磨するために、この上側エッジに接触する作業面を有する上側エッジ用研磨部材と、
上記デバイスウェハの傾斜した下側エッジを研磨するために、この下側エッジに接触する作業面を有する下側エッジ用研磨部材と、
上記デバイスウェハの上側平面の周辺部を研磨するため、弧状で平面をなす平面作業面を有する平面用研磨部材と、
上記チャック手段にチャックされたデバイスウェハの各被研磨面に向けて上記各研磨部材の作業面を押圧するため、それぞれの研磨部材に荷重を付与するための荷重手段と、
研磨部にスラリーを供給するための研磨液供給手段と
を備え、
上記外周面用研磨部材、上記上側エッジ用研磨部材、上記下側エッジ用研磨部材、及び、上記平面用研磨部材は、上記チャック手段の周囲に設けられていること
を特徴とするデバイスウェハの周辺部研磨装置。Chuck means for chucking a disk-shaped device wafer and rotating it around an axis;
In order to polish the outer peripheral surface of the device wafer, an outer peripheral surface polishing member having an arcuate working surface in contact with the outer peripheral surface,
An upper edge polishing member having a working surface in contact with the upper edge, for polishing the inclined upper edge of the device wafer;
In order to polish the inclined lower edge of the device wafer, a lower edge polishing member having a working surface in contact with the lower edge,
For polishing the peripheral portion of the upper flat surface of the device wafer, a planar polishing member having a planar working surface that is flat in an arc shape,
Load means for applying a load to each polishing member, in order to press the work surface of each polishing member toward each surface to be polished of the device wafer chucked by the chuck means,
A polishing liquid supply means for supplying slurry to the polishing section,
The periphery of the device wafer, wherein the outer peripheral surface polishing member, the upper edge polishing member, the lower edge polishing member, and the flat surface polishing member are provided around the chuck means. Part polishing device.
上記デバイスウェハの外周面を研磨するために、この外周面に接触する弧状の作業面を有する外周面用研磨部材と、
上記デバイスウェハの傾斜した上側エッジを研磨するために、この上側エッジに接触する作業面を有する上側エッジ用研磨部材と、
上記デバイスウェハの傾斜した下側エッジを研磨するために、この下側エッジに接触する作業面を有する下側エッジ用研磨部材と、
上記デバイスウェハの上側平面の周辺部を研磨するため、弧状で平面をなす平面作業面を有する平面用研磨部材と、
上記チャック手段にチャックされたデバイスウェハの各被研磨面に向けて上記各研磨部材の作業面を押圧するため、それぞれの研磨部材に荷重を付与するための荷重手段と、
研磨部にスラリーを供給するための研磨液供給手段と、
上記外周面用研磨部材の弧状の作業面を上記外周面に沿って垂直方向に往復動させるための外周面用往復動機構と、
上記上側エッジ用研磨部材の作業面を上記上側エッジの傾斜に沿って上下方向に往復動させるための上側エッジ用往復動機構と、
上記下側エッジ用研磨部材の作業面を上記下側エッジの傾斜に沿って上下方向に往復動させるための下側エッジ用往復動機構と、
上記平面用研磨部材の平面作業面を上記上側平面に沿ってデバイスウェハの中心方向に往復動させるための上側平面用往復動機構と、
を備え、
上記外周面用研磨部材、上記上側エッジ用研磨部材、上記下側エッジ用研磨部材、及び、上記平面用研磨部材は、上記チャック手段の周囲に設けられていること
を特徴とするデバイスウェハの周辺部研磨装置。Chuck means for chucking a disk-shaped device wafer and rotating it around an axis;
In order to polish the outer peripheral surface of the device wafer, an outer peripheral surface polishing member having an arcuate working surface in contact with the outer peripheral surface,
An upper edge polishing member having a working surface in contact with the upper edge, for polishing the inclined upper edge of the device wafer;
In order to polish the inclined lower edge of the device wafer, a lower edge polishing member having a working surface in contact with the lower edge,
For polishing the peripheral portion of the upper flat surface of the device wafer, a planar polishing member having a planar working surface that is flat in an arc shape,
Load means for applying a load to each polishing member, in order to press the work surface of each polishing member toward each surface to be polished of the device wafer chucked by the chuck means,
Polishing liquid supply means for supplying slurry to the polishing section,
An outer peripheral surface reciprocating mechanism for vertically reciprocating the arc-shaped working surface of the outer peripheral surface polishing member along the outer peripheral surface,
An upper edge reciprocating mechanism for vertically reciprocating the working surface of the upper edge polishing member along the inclination of the upper edge,
A lower edge reciprocating mechanism for reciprocating the working surface of the lower edge polishing member in the vertical direction along the inclination of the lower edge,
An upper plane reciprocating mechanism for reciprocating the plane working surface of the planar polishing member toward the center of the device wafer along the upper plane,
With
The periphery of the device wafer, wherein the outer peripheral surface polishing member, the upper edge polishing member, the lower edge polishing member, and the flat surface polishing member are provided around the chuck means. Part polishing device.
上記外周面用研磨部材、上記上側エッジ用研磨部材、上記下側エッジ用研磨部材、及び、上記平面用研磨部材による各被研磨面の研磨が、同時に行われるものであること
を特徴とするデバイスウェハの周辺部研磨装置。A peripheral polishing apparatus for a device wafer according to any one of claims 1 and 2,
The device wherein the polishing member for the outer peripheral surface, the polishing member for the upper edge, the polishing member for the lower edge, and the polishing of each surface to be polished by the polishing member for a flat surface are simultaneously performed. Wafer peripheral polishing device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002310235A JP2004142031A (en) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | Polishing device for peripheral part of device wafer |
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JP2002310235A JP2004142031A (en) | 2002-10-24 | 2002-10-24 | Polishing device for peripheral part of device wafer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=32455815
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2002
- 2002-10-24 JP JP2002310235A patent/JP2004142031A/en active Pending
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