JP2005026526A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置および半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005026526A JP2005026526A JP2003191393A JP2003191393A JP2005026526A JP 2005026526 A JP2005026526 A JP 2005026526A JP 2003191393 A JP2003191393 A JP 2003191393A JP 2003191393 A JP2003191393 A JP 2003191393A JP 2005026526 A JP2005026526 A JP 2005026526A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- semiconductor wafer
- axis
- semiconductor
- wafer
- 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
Links
Images
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
【課題】エッジ面に対する研磨工程の効率を向上させることが可能な半導体製造装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】回転によって半導体ウェハ8のエッジ面を研磨する研磨用ロール11を設け、その研磨時における前記研磨用ロール11の位置は、研磨位置での半導体ウェハ8の接線をX軸とすると、前記X軸と前記研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が90°以外となるようにする。そして、このような構成を含む半導体製造装置をデバイスプロセス工程などに適用する。
【選択図】 図3
【解決手段】回転によって半導体ウェハ8のエッジ面を研磨する研磨用ロール11を設け、その研磨時における前記研磨用ロール11の位置は、研磨位置での半導体ウェハ8の接線をX軸とすると、前記X軸と前記研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が90°以外となるようにする。そして、このような構成を含む半導体製造装置をデバイスプロセス工程などに適用する。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、エッジポリッシング機能を含む半導体製造装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、エッジポリッシング技術に関しては、以下のような技術が考えられる。
【0003】
例えば、特許文献1においては、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、この基板を研磨部に対して相対的に回転させることで研磨を行う基板エッジ研磨装置が開示されている。これによって、低い面圧で基板のエッジを効率よく研磨することを図っている。
【0004】
また、特許文献2においては、第1の研磨部と第2の研磨部を設け、第1の研磨部でべベルの一方の面を、第2の研磨部でべベルの他方の面を研磨する研磨装置などが開示されている。これによって、研磨時間の短縮などを図っている。
【0005】
また、特許文献3においては、ウェハを鉛直に保持して2つの研磨ドラムによりウェハの表・裏のウェハエッジを同時に研磨する方法が開示されている。これによって装置の小型化をはかっている。
【0006】
また、特許文献4においては、ウェハの表・裏面に接するように2つの研磨パッド円柱体をウェハ面に対して傾斜させて配置し、研磨パッド円柱体を自転させつつその回転軸方向に上下に移動させるウェハエッジ研磨方法が開示されている。これによってウェハエッジ部の残膜を効果的に除去することをはかっている。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−287142号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2002−192446号公報
【0009】
【特許文献3】
特開平10−328989号公報
【0010】
【特許文献4】
特開2002−110593号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなエッジポリッシング技術ついて、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【0012】
エッジポリッシング技術とは、Siウェハ等の半導体ウェハのエッジ面を研磨し、鏡面加工を行う技術である。半導体ウェハのエッジ面は、ウェハスライシング後、ダイヤモンド砥石などによる面取り加工によって、丸みを帯びたラウンド状の形状などに加工される。これは、デバイスプロセス工程で、エッジ面と治具との接触などに起因するチッピングやパーティクル(発塵)の発生等を防止することを主な目的としている。
【0013】
ところが、ウェハエッジの表面に凹凸があると、そこから微細なパーティクルが発生し、デバイスの歩留りに大きく影響を与える。そこで、面取り加工後にエッジポリッシング技術が用いられ、丸みを帯びたエッジ面が鏡面に加工される。
【0014】
一方、デバイスプロセス工程においても、エッジポリッシング技術が有効性を発揮する。つまり、エッチング工程において、ドライエッチングのガスやCMP装置などでは、通常、エッジ面の加工が不十分となるため、エッジ面の残膜などが、その後の工程でのパーティクルの発生源やクラックなどの要因となる場合がある。このような際に、エッジポリッシング技術などを用いると、エッジ面の残膜などを除去することが可能になる。
【0015】
このようなエッジポリッシング技術において、従来技術で述べたような研磨装置(エッジポリッシング装置)を用いることができる。そして、これらの装置では、半導体ウェハのエッジ面に対して、そのウェハの回転方向の向きに研磨が行われる。しかしながら、前記のようなデバイスプロセス工程への適用などを考慮すると、研磨工程のスループットや歩留りなどをより一層考慮したエッジポリッシング装置が必要となってくる。
【0016】
そこで、本発明の目的は、エッジ面に対する研磨工程の効率を向上させることが可能な半導体製造装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0017】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0019】
本発明による半導体製造装置は、半導体ウェハのエッジ面を研磨する半導体製造装置であって、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置における前記半導体ウェハの接線をX軸とすると、前記X軸と重ならない方向に向けて研磨を行う手段を有するものである。これによって、研磨時の接触面積を増やすことなどが可能になる。
【0020】
また、本発明による半導体製造装置は、回転することでその回転方向に向けて半導体ウェハのエッジ面の研磨を行う研磨用ロールと、前記研磨用ロールの位置を調整する手段と、前記研磨用ロールを回転させる手段と、前記半導体ウェハを回転させる手段とを含むものである。そして、前記研磨用ロールの位置を調整する手段は、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置における前記半導体ウェハの接線をX軸とすると、前記X軸と前記研磨用ロールの回転軸との角度を、90°以外に調整する機能を有している。これらの構成によると、前記研磨用ロールの回転によって、前記X軸と重ならない方向に向けた研磨を行うことができる。
【0021】
また、前記研磨用ロールの位置を調整する手段は、前記半導体ウェハの回転軸をZ軸、前記X軸と前記Z軸に直交する軸をY軸とすると、さらに前記Y軸と前記研磨用ロールの回転軸との角度を、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置に応じて調整する機能を有するものである。そして、前記研磨用ロールを回転させる手段は、前記研磨用ロールの位置を調整する手段による前記研磨用ロールの位置に応じて、前記半導体ウェハの内側から外側に向かう方向に回転させる機能を有するものである。これらによって、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨角度を調整することができ、その研磨時において、前記半導体ウェハの汚染の度合いなどを低減することができる。
【0022】
また、本発明による半導体製造装置は、半導体ウェハのエッジ面を、研磨剤を用いて研磨する半導体製造装置であって、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置近傍に研磨剤を供給する手段を有するものである。これによって、半導体ウェハの汚染の度合いなどを低減することができる。
【0023】
そして、これらの半導体製造装置は、とりわけ、デバイスプロセス工程内の前記半導体ウェハのエッジ面に積層された残膜を研磨する工程に適用して有益なものとなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0025】
図1は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、その構成の一例を示す構成概略図である。図1に示す半導体製造装置は、例えば、ウェハ洗浄部1と、洗浄液供給部2と、ロード・アンロード部3と、搬送ロボット部4と、ウェハ位置合せ部5と、エッジポリッシング部6と、研磨剤スラリー供給部7などから構成される。
【0026】
ウェハ洗浄部1では、洗浄液供給部2より洗浄液が供給され、エッジポリッシング後の半導体ウェハなどに対して洗浄が行われる。ロード・アンロード部3では、ウェハ洗浄部1やエッジポリッシング部6への半導体ウェハのロードおよびアンロードが行われ、その実際の移動は搬送ロボット部4によって行われる。
【0027】
ウェハ位置合せ部5では、ウェハ洗浄部1やエッジポリッシング部6での詳細な半導体ウェハの位置決めが行なわれる。エッジポリッシング部6では、研磨剤スラリー供給部7から研磨剤(スラリー)が供給され、半導体ウェハのエッジ面に対して研磨が行われる。そして、このエッジポリッシング部の構成は、例えば図2のようになっている。
【0028】
図2は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部の構成の一例を示す上面図である。図2に示すエッジポリッシング部は、例えば、エッジ面の研磨が行われる半導体ウェハ8と、前記半導体ウェハ8上にスラリーを供給するスラリー供給機構9およびスラリー管10と、前記半導体ウェハ8のエッジ面の研磨を行う研磨用ロール11および研磨用ロール動作機構12と、図2には明示していないが前記半導体ウェハ8を載せて時計回りおよび反時計回りに回転させるウェハ回転機構(半導体ウェハを回転させる手段)などから構成される。
【0029】
研磨用ロール11は、3個設けられており、それぞれが半導体ウェハ8の異なるエッジ面を研磨するように割り当てられている。なお、研磨用ロール11の表面は研磨パッドとなっている。研磨用ロール動作機構12は、半導体ウェハ8のエッジ面に対して前記研磨用ロール11の位置を調整する手段と、そして、前記研磨用ロール11を時計回りおよび反時計回りに回転させる手段などを有している。
【0030】
スラリー供給機構9は、3本のスラリー管10にスラリーを供給する。この3本のスラリー管10は、3個の研磨用ロール11によるエッジ面の研磨位置に対して、それぞれの研磨位置近傍にスラリーを供給する。なお、図2では、スラリー供給機構9を1個としているが、2個や3個などであってもよい。
【0031】
ここで、前記研磨用ロール動作機構12によって調整される、研磨用ロール11と半導体ウェハ8のエッジ面との位置関係は、例えば図3〜図5のようになる。図3は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ表面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【0032】
図4は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ側面のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【0033】
図5は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ裏面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。これら図3〜図5の各図に示した研磨用ロール11に、図2で示した3個の研磨用ロール11がそれぞれ対応しているものとする。
【0034】
ここで、図3(b)を例として、半導体ウェハ8のエッジ面の研磨位置における半導体ウェハ8の接線をX軸、半導体ウェハ8の回転軸をZ軸、これらX軸およびZ軸に直交する軸(紙面と直交する軸)をY軸と定義する。つまり、図3〜図5における(a)の側面図では、YZ平面を表し、(b)の正面図ではXZ平面を表している。
【0035】
すると、図3〜図5に示す研磨用ロール11は、それぞれの(b)図における正面図に示すように、X軸と研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が90°以外となる位置に、図2の研磨用ロール動作機構12によって調整される。図3〜図5では、研磨用ロール11が、X軸と前記研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が0°以上で+90°より小さい位置に調整される場合を示しているが、例えば図6に示すような位置に調整されてもよい。
【0036】
図6は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図3(b)を例として、これを変形した研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例を示す側面図である。図6では、半導体ウェハ8のエッジ面の研磨位置において、X軸と研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が−90°より大きく0°以下の位置に調整されている。なお、これら図3〜図6に示した、X軸と研磨用ロール11の回転軸との角度φ2は、より好ましくは30°〜60°(−60°〜−30°)とする。
【0037】
さらに、図3〜図5に示す研磨ロール11は、それぞれの(a)図における側面図に示すように、半導体ウェハ8のエッジ面の研磨位置に応じて、研磨用ロール11の回転軸とY軸との間に一定の角度φ1を有するように、図2の研磨用ロール動作機構12によって調整される。図3(a)では、研磨用ロール11が、この研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1が30°から90°程度になるように設けられ、これによってウェハ表面側のエッジ面の研磨を可能にしている。
【0038】
図4(a)では、研磨用ロール11が、この研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1が90°程度になるように設けられ、これによってウェハ側面のエッジ面の研磨を可能にしている。図5(a)では、研磨用ロール11が、この研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1が−90°から−30°程度になるように設けられ、これによってウェハ裏面側のエッジ面の研磨を可能にしている。
【0039】
つぎに、図2に示すエッジポリッシング部6の動作の一例について説明する。図2では、3個の研磨用ロール11による3つの研磨位置近傍にスラリー供給機構9およびスラリー管10などによってスラリーが供給され、これらの研磨用ロール11の回転と半導体ウェハ8の回転によってエッジ面の研磨が行われる。この際に、前述した図3〜図5のそれぞれ対応する3個の研磨用ロール11によって、それぞれ違ったエッジ面が同時に研磨される。
【0040】
ここで、前述のように3個の研磨用ロール11による研磨位置近傍にスラリーを供給することで、つぎの利点を得ることができる。第1に、半導体ウェハ8の中央に供給する場合などと比べて、スラリーの使用効率を上げることができる。第2に、研磨を行わない箇所へのスラリーの供給を極力抑えることができるため、スラリーによる不必要な半導体ウェハの汚染を防止することができ、研磨後の洗浄時間などの短縮が可能になる。これらによって、研磨工程の効率を向上させることができる。
【0041】
また、研磨動作の際は、図2の研磨用ロール動作機構12やウェハ回転機構によって適時、研磨用ロール11や半導体ウェハ8に対する調整が行われる。例えば、前記研磨用ロール11の回転速度や半導体ウェハ8の回転方向および回転速度は、研磨速度を重視する段階やエッジ面の膜質を重視する段階などといった研磨工程内の各段階に応じて調整される。
【0042】
また、例えば、図3(a)に示すような研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1も、エッジ面の曲面に応じて調整がなされる。さらに、研磨用ロール11は、その回転軸方向にも移動し、これによって研磨用ロール11表面の研磨パッドがまんべんなく使用される。
【0043】
そして、これらの研磨は、図3〜図5などで説明したように、研磨用ロール11の回転軸とX軸との角度φ2が90°以外に保たれた状態で行われる。この状態で研磨動作を行うことによって、主に次のような利点を得ることができる。
【0044】
(1)研磨時の接触面積が増加し、また研磨剤(スラリー)を廻り込ませる効果も上がることによって、研磨工程の効率が向上する。
【0045】
(2)研磨位置に加わる負荷の低減によって、パーティクルの発生やクラック等の発生を抑制することができる。
【0046】
(3)更に研磨用ロール11の回転方向を定めることによって、半導体ウェハの汚染の度合いを低減することができ、研磨工程の効率が向上する。
【0047】
まずは、前記(1)の研磨工程の効率向上に関して説明する。例えば、図3(b)を例として、本発明の前提となる従来のエッジポリッシング部は、研磨用ロール11の回転軸とX軸との角度φ2が90°に保たれ、研磨用ロール11の回転によってX軸方向に向けて研磨を行っていた。本発明においては、研磨用ロール11の回転軸とX軸との角度に一定の傾きφ2を持たせ、研磨用ロール11の回転によってX軸と重ならない方向に向かって研磨を行う。
【0048】
これによって、従来の研磨用ロール11に比べると研磨位置における接触面積が(1/sinφ2)倍増加することになり、研磨時間を短縮することができる。また、X軸との角度φ2を変えることで、接触面積を自由に調整することも可能になる。また、図2のように、異なるエッジ面に対応する3個などの研磨用ロール11の数を、前記接触面積が増えることにより、例えば2個などに減らせるということも考えられる。
【0049】
さらに、研磨位置に研磨剤を供給した際、X軸はこの研磨剤を受け止める方向となる。したがって、研磨用ロール11がX軸に対する傾きを備えていることで、研磨剤を十分に研磨用ロール11とエッジ面との間に廻り込ませることができ、研磨速度の向上と、研磨剤の使用効率の向上が図れる。
【0050】
つぎに、前記(2)のエッジ面の膜質の向上に関して、図7、図8を用いて説明する。図7は、本発明の前提となる従来のエッジポリッシング部において、ウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を模式的に示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はその側面図、(c)はパーティクルが発生した際の一例を示す説明図である。図8は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部におけるウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を、模式的に示す斜視図である。
【0051】
図7(a)では、積層残膜に対して研磨用ロール11の回転によって生じるストレスをFprとし、研磨用ロール11が積層残膜を押しつけることによって生じるY軸方向のストレスをFpfとし、FprとFpfの合成ストレスをFとしている。この場合、Fprの方向はX軸と重なる方向となる。
【0052】
また、図7(b)では、研磨用ロール11が、Z軸に対してθ1の角度でY軸方向に傾けられ、この研磨用ロール11が積層残膜を押しつけることによって生じるストレスをFpとし、このFpを、Y軸方向のストレスFpfとZ軸方向のストレスFpdとに分けて表示している。つまり、Fpfの値は、Fp×cosθ1となる。
【0053】
一方、図8では、研磨用ロール11が、Z軸に対してθ2の角度でX軸方向に傾けられ、積層残膜に対して研磨用ロール11の回転によって生じるストレスをFprとし、研磨用ロール11が積層残膜を押しつけることによって生じるY軸方向のストレスをFpfとしている。このFprは、前記θ2の角度により、X軸成分FprxとZ軸成分とを有している。そして、FprxとFpfの合成ストレスをFとしている。
【0054】
図7(a)において、従来では、例えば研磨速度を上げるために研磨用ロール11の回転速度を上げていくと、Fprの増大と共にFの値が大きくなる。これによって、図7(c)に示すように、例えば、積層残膜がX軸方向に大きく剥がれ落ち、クラックなどのデバイス破壊が発生する可能性が考えられた。
【0055】
しかしながら、図8においては、FprがZ軸方向にも分散し、X軸方向のストレスFprxの値は、Fpr×cosθ2となる。そして、合成ストレスFの方向も、図7(a)と比較して、積層残膜を押し付けるFpfの方向に近づく。
【0056】
このように、図7(a)と同じ研磨用ロール11の回転数の場合でも、被研磨膜に対するX軸方向のストレスが小さくなり、より積層残膜を押し付ける方向に力が働くため、クラックなどのデバイス破壊が発生する可能性を低減させることができ、研磨工程の歩留りが向上する。なお、図7(c)では、積層残膜がX軸方向に剥がれ落ちる場合を例としたが、剥がれ落ち易い方向が異なれば、それに応じて前記θ2の値を調整することで剥がれ落ち難くすることも可能である。
【0057】
つぎに、前記(3)の研磨工程の効率向上に関して説明する。研磨用ロール11は、その研磨用ロール11の位置に応じて、半導体ウェハの内側から外側に向かう方向に回転する。すなわち、例えば、図3でのウェハ表面側および図4でのウェハ側面のエッジ面を研磨する際の研磨用ロール11は、時計回りに回転し、図5でのウェハ裏面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロール11は、反時計回りに回転する。また、図6でのウェハ表面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロール11は、反時計回りに回転する。
【0058】
これらの回転によって、研磨によって発生した膜やスラリーなどを含む研磨屑は、主に半導体ウェハ8の外側へ掃き出される。これによって、研磨屑が半導体ウェハ8へ飛散することによる汚染の度合いを低減することができる。そして、研磨後の洗浄時間なども短縮することが可能になる。
【0059】
さらに、図3、図4および図6では、前述の研磨用ロール11の回転方向によって、研磨屑を半導体ウェハ8の裏面方向に掃き出すことにもなる。これにより、特に汚染が懸念させる半導体ウェハ8の表面に対して研磨屑が飛散する確率を低減することができる。なお、半導体ウェハ8の表面に付着した研磨屑は、洗浄による除去が不完全となり、歩留りに影響を及ぼす可能性も考えられるが、研磨屑を裏面方向に掃き出すことによって、このような可能性を低減することも可能になる。
【0060】
また、前記研磨用ロール11だけでなく半導体ウェハ8も、図2で説明したウェハ回転機構によって時計回りおよび反時計回りに回転することができる。研磨用ロール11の回転が時計回りとすると、半導体ウェハ8の回転が時計回りの際は、相対速度を早める方向となるため、研磨位置に加わる負荷は増加するが、研磨速度を上げることができる。
【0061】
逆に、半導体ウェハ8の回転が反時計回りの際は、研磨速度は下がるが、研磨位置に加わる負荷を減少させることができる。したがって、半導体ウェハ8の回転方向を、研磨工程内において、研磨速度を重視する段階とエッジ面の質を重視する段階とで適時使い分けることも有効と言える。
【0062】
以上、これまでに説明したように、図2に示したようなエッジポリッシング部を用いると、特に、研磨工程の効率を向上させることができる。また、図2では、3対の研磨用ロールおよびスラリー供給管などでエッジポリッシング部を構成したが、勿論これに限定される訳ではなく、例えば、図9に示すような構成であってもよい。
【0063】
図9は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図2とは異なるエッジポリッシング部の構成の一例を示す図であり、(a)は3個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(b)は2対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例、(c)は2個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(d)は1対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例である。図9において示す研磨用ロール11は、いずれも図2の場合と同様、X軸に対して一定の角度φ2の傾きを有しているものとする。
【0064】
図9(a)では、スラリー管10によってスラリーが半導体ウェハ8の中央付近に滴下され、半導体ウェハ8の回転によって各研磨位置にスラリーが供給される。3個の研磨用ロール11は、図2の場合と同様、それぞれ、ウェハ表面側、ウェハ側面、ウェハ裏面側のエッジ面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。
【0065】
図9(b)では、2本のスラリー管10によって、2箇所の研磨位置近傍にスラリーが供給される。2個の研磨用ロール11の内、一方はウェハ表面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整され、他方はウェハ裏面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。または、2個の研磨用ロール11のそれぞれが、ウェハ表面側から側面を経由して裏面側を研磨してもよい。また、スラリー供給機構9は、2個であってもよい。
【0066】
図9(c)では、スラリー管10によってスラリーが半導体ウェハ8の中央付近に滴下され、半導体ウェハ8の回転によって各研磨位置にスラリーが供給される。2個の研磨用ロール11の内、一方はウェハ表面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整され、他方はウェハ裏面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。または、2個の研磨用ロール11のそれぞれが、ウェハ表面側から側面を経由して裏面側を研磨してもよい。
【0067】
図9(d)では、スラリー管10によって、研磨位置近傍にスラリーが供給される。研磨用ロール11は、ウェハ表面側から側面を経由して裏面側を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。
【0068】
これらの構成の内、図9の(b),(d)においては、研磨位置近傍にスラリーを供給することで、図2での説明と同様、半導体ウェハ8の汚染の度合いの低減や研磨剤の使用効率の向上などにより、研磨工程の効率を向上させることができる。
【0069】
つぎに、図10〜図13により、これまでに説明したような半導体製造装置を用いて半導体ウェハのエッジ面に積層された残膜を研磨する工程を、デバイスプロセス工程の一部に適用した際の一例を説明する。図10は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、ゲート材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。図11は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、中間配線および容量電極形成材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【0070】
図12は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線形成前の絶縁膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。図13は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線材と絶縁膜の積層膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【0071】
図10に示すデバイスプロセス工程は、例えば、アイソレーション工程(S101)後にゲート酸化膜が形成され(S102)、その後、ポリシリコン(Poly−Si)などといったゲート材が堆積される。なお、場合によっては、ゲート材としてPoly−Si上にタングステンシリサイド(WSi)やCVD酸化膜などが積層されることもある(S103)。そして、半導体ウェハ(半導体装置)のエッジ面に堆積された前記ゲート材をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S104)。その後、ゲート形成ホトリソグラフィ(S105)やゲート形成エッチング(S106)などが行われる。
【0072】
図11に示すデバイスプロセス工程は、例えば、絶縁膜の堆積(S111)後、中間配線および容量電極形成材としてPoly−Si等が堆積される(S112)。ここで、半導体ウェハのエッジ面に堆積された前記Poly−Si等をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S113)。その後、電極パターン形成ホトリソグラフィ(S114)や電極パターン形成エッチング(S115)などが行われる。
【0073】
図12に示すデバイスプロセス工程は、例えば、絶縁膜が堆積され(S121)、この際に半導体ウェハのエッジ面に堆積された絶縁膜をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S122)。その後、電極ホールパターン形成ホトリソグラフィ(S123)、電極ホールパターン形成エッチング(S124)、メタル配線材の堆積(S125)、メタル配線パターン形成ホトリソグラフィ(S126)およびメタル配線パターン形成エッチング(S127)などが行われる。
【0074】
図13に示すデバイスプロセス工程は、例えば、メタル配線材が堆積され(S131)、メタル配線パターン形成ホトリソグラフィ(S132)およびメタル配線パターン形成エッチング(S133)が行われた後、絶縁膜が堆積される(S134)。ここで、半導体ウェハのエッジ面に堆積された前記メタル配線材や絶縁膜をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S135)。その後、電極ホールパターン形成ホトリソグラフィ(S137)および電極ホールパターン形成エッチング(S138)などが行われる。なお、場合によっては、前記S135の後に絶縁膜の堆積(S136)が行われる場合もある。
【0075】
以上のように、デバイスプロセス工程内に、半導体ウェハのエッジ面に堆積された残膜を、これまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨する工程を含ませることで、その後の工程において、エッジ面の残膜などが剥がれ落ちることによるパーティクルの発生を低減することができる。また、堆積時の膜ムラ、エッチング時のレートばらつきなどによって不均一となったエッジ面の残膜に、治具などの応力が加わることなどによって生じるクラック等の発生も低減することができる。
【0076】
また、場合によっては、デバイスプロセス工程内で、クランプレスやシャドーリングといった半導体ウェハのエッジ面を保護するような調整作業を行う場合があるが、これらの調整作業を簡素化および効率化することが可能になる。さらに、これらの研磨工程は、これまでに説明したような半導体製造装置を用いることによって、前述したように研磨速度や、研磨剤の使用効率や、半導体ウェハの汚染の度合いなどの点で効率化が図れ、スループットの向上と製造コストの低減などが図れる。
【0077】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0078】
例えば、前述した本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の説明においては、本発明の一実施の形態の半導体製造装置を、デバイスプロセス工程へ適用する例で説明したが、勿論スライシングから面取り後のポリッシング工程にも適用可能である。
【0079】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0080】
(1)半導体ウェハと研磨用ロールの接触面積を増加させることが可能になり、研磨速度および研磨範囲が増加する。これによって研磨時間を短縮することが可能になる。
【0081】
(2)研磨時の研磨剤を半導体ウェハの研磨位置に廻り込ませる効果が上がり研磨効率が上がる。
【0082】
(3)研磨用ロールの回転方向が研磨屑を半導体ウェハの外側へ掃き出す方向となり、研磨屑が半導体ウェハへ飛散する確率を低減させることができる。これによって、研磨後の洗浄時間が短縮される。
【0083】
(4)研磨剤を半導体ウェハの研磨位置近傍に供給することにより、半導体ウェハ表面の汚染の度合いを低減することができる。これによって、研磨後の洗浄時間が短縮される。
【0084】
(5)前記(1)〜(4)によって、研磨工程の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、その構成の一例を示す構成概略図である。
【図2】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部の構成の一例を示す上面図である。
【図3】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ表面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【図4】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ側面のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【図5】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ裏面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【図6】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図3(b)を例として、これを変形した研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例を示す側面図である。
【図7】本発明の前提となる従来のエッジポリッシング部において、ウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を模式的に示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はその側面図、(c)はパーティクルが発生した際の一例を示す説明図である。
【図8】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部におけるウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を、模式的に示す斜視図である。
【図9】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図2とは異なるエッジポリッシング部の構成の一例を示す図であり、(a)は3個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(b)は2対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例、(c)は2個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(d)は1対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例である。
【図10】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、ゲート材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【図11】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、中間配線および容量電極形成材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【図12】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線形成前の絶縁膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【図13】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線材と絶縁膜の積層膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 ウェハ洗浄部
2 洗浄液供給部
3 ロード・アンロード部
4 搬送ロボット部
5 ウェハ位置合せ部
6 エッジポリッシング部
7 研磨剤スラリー供給部
8 半導体ウェハ
9 スラリー供給機構
10 スラリー管
11 研磨用ロール
12 研磨用ロール動作機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、エッジポリッシング機能を含む半導体製造装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、エッジポリッシング技術に関しては、以下のような技術が考えられる。
【0003】
例えば、特許文献1においては、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、この基板を研磨部に対して相対的に回転させることで研磨を行う基板エッジ研磨装置が開示されている。これによって、低い面圧で基板のエッジを効率よく研磨することを図っている。
【0004】
また、特許文献2においては、第1の研磨部と第2の研磨部を設け、第1の研磨部でべベルの一方の面を、第2の研磨部でべベルの他方の面を研磨する研磨装置などが開示されている。これによって、研磨時間の短縮などを図っている。
【0005】
また、特許文献3においては、ウェハを鉛直に保持して2つの研磨ドラムによりウェハの表・裏のウェハエッジを同時に研磨する方法が開示されている。これによって装置の小型化をはかっている。
【0006】
また、特許文献4においては、ウェハの表・裏面に接するように2つの研磨パッド円柱体をウェハ面に対して傾斜させて配置し、研磨パッド円柱体を自転させつつその回転軸方向に上下に移動させるウェハエッジ研磨方法が開示されている。これによってウェハエッジ部の残膜を効果的に除去することをはかっている。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−287142号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2002−192446号公報
【0009】
【特許文献3】
特開平10−328989号公報
【0010】
【特許文献4】
特開2002−110593号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなエッジポリッシング技術ついて、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【0012】
エッジポリッシング技術とは、Siウェハ等の半導体ウェハのエッジ面を研磨し、鏡面加工を行う技術である。半導体ウェハのエッジ面は、ウェハスライシング後、ダイヤモンド砥石などによる面取り加工によって、丸みを帯びたラウンド状の形状などに加工される。これは、デバイスプロセス工程で、エッジ面と治具との接触などに起因するチッピングやパーティクル(発塵)の発生等を防止することを主な目的としている。
【0013】
ところが、ウェハエッジの表面に凹凸があると、そこから微細なパーティクルが発生し、デバイスの歩留りに大きく影響を与える。そこで、面取り加工後にエッジポリッシング技術が用いられ、丸みを帯びたエッジ面が鏡面に加工される。
【0014】
一方、デバイスプロセス工程においても、エッジポリッシング技術が有効性を発揮する。つまり、エッチング工程において、ドライエッチングのガスやCMP装置などでは、通常、エッジ面の加工が不十分となるため、エッジ面の残膜などが、その後の工程でのパーティクルの発生源やクラックなどの要因となる場合がある。このような際に、エッジポリッシング技術などを用いると、エッジ面の残膜などを除去することが可能になる。
【0015】
このようなエッジポリッシング技術において、従来技術で述べたような研磨装置(エッジポリッシング装置)を用いることができる。そして、これらの装置では、半導体ウェハのエッジ面に対して、そのウェハの回転方向の向きに研磨が行われる。しかしながら、前記のようなデバイスプロセス工程への適用などを考慮すると、研磨工程のスループットや歩留りなどをより一層考慮したエッジポリッシング装置が必要となってくる。
【0016】
そこで、本発明の目的は、エッジ面に対する研磨工程の効率を向上させることが可能な半導体製造装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0017】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0019】
本発明による半導体製造装置は、半導体ウェハのエッジ面を研磨する半導体製造装置であって、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置における前記半導体ウェハの接線をX軸とすると、前記X軸と重ならない方向に向けて研磨を行う手段を有するものである。これによって、研磨時の接触面積を増やすことなどが可能になる。
【0020】
また、本発明による半導体製造装置は、回転することでその回転方向に向けて半導体ウェハのエッジ面の研磨を行う研磨用ロールと、前記研磨用ロールの位置を調整する手段と、前記研磨用ロールを回転させる手段と、前記半導体ウェハを回転させる手段とを含むものである。そして、前記研磨用ロールの位置を調整する手段は、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置における前記半導体ウェハの接線をX軸とすると、前記X軸と前記研磨用ロールの回転軸との角度を、90°以外に調整する機能を有している。これらの構成によると、前記研磨用ロールの回転によって、前記X軸と重ならない方向に向けた研磨を行うことができる。
【0021】
また、前記研磨用ロールの位置を調整する手段は、前記半導体ウェハの回転軸をZ軸、前記X軸と前記Z軸に直交する軸をY軸とすると、さらに前記Y軸と前記研磨用ロールの回転軸との角度を、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置に応じて調整する機能を有するものである。そして、前記研磨用ロールを回転させる手段は、前記研磨用ロールの位置を調整する手段による前記研磨用ロールの位置に応じて、前記半導体ウェハの内側から外側に向かう方向に回転させる機能を有するものである。これらによって、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨角度を調整することができ、その研磨時において、前記半導体ウェハの汚染の度合いなどを低減することができる。
【0022】
また、本発明による半導体製造装置は、半導体ウェハのエッジ面を、研磨剤を用いて研磨する半導体製造装置であって、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置近傍に研磨剤を供給する手段を有するものである。これによって、半導体ウェハの汚染の度合いなどを低減することができる。
【0023】
そして、これらの半導体製造装置は、とりわけ、デバイスプロセス工程内の前記半導体ウェハのエッジ面に積層された残膜を研磨する工程に適用して有益なものとなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0025】
図1は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、その構成の一例を示す構成概略図である。図1に示す半導体製造装置は、例えば、ウェハ洗浄部1と、洗浄液供給部2と、ロード・アンロード部3と、搬送ロボット部4と、ウェハ位置合せ部5と、エッジポリッシング部6と、研磨剤スラリー供給部7などから構成される。
【0026】
ウェハ洗浄部1では、洗浄液供給部2より洗浄液が供給され、エッジポリッシング後の半導体ウェハなどに対して洗浄が行われる。ロード・アンロード部3では、ウェハ洗浄部1やエッジポリッシング部6への半導体ウェハのロードおよびアンロードが行われ、その実際の移動は搬送ロボット部4によって行われる。
【0027】
ウェハ位置合せ部5では、ウェハ洗浄部1やエッジポリッシング部6での詳細な半導体ウェハの位置決めが行なわれる。エッジポリッシング部6では、研磨剤スラリー供給部7から研磨剤(スラリー)が供給され、半導体ウェハのエッジ面に対して研磨が行われる。そして、このエッジポリッシング部の構成は、例えば図2のようになっている。
【0028】
図2は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部の構成の一例を示す上面図である。図2に示すエッジポリッシング部は、例えば、エッジ面の研磨が行われる半導体ウェハ8と、前記半導体ウェハ8上にスラリーを供給するスラリー供給機構9およびスラリー管10と、前記半導体ウェハ8のエッジ面の研磨を行う研磨用ロール11および研磨用ロール動作機構12と、図2には明示していないが前記半導体ウェハ8を載せて時計回りおよび反時計回りに回転させるウェハ回転機構(半導体ウェハを回転させる手段)などから構成される。
【0029】
研磨用ロール11は、3個設けられており、それぞれが半導体ウェハ8の異なるエッジ面を研磨するように割り当てられている。なお、研磨用ロール11の表面は研磨パッドとなっている。研磨用ロール動作機構12は、半導体ウェハ8のエッジ面に対して前記研磨用ロール11の位置を調整する手段と、そして、前記研磨用ロール11を時計回りおよび反時計回りに回転させる手段などを有している。
【0030】
スラリー供給機構9は、3本のスラリー管10にスラリーを供給する。この3本のスラリー管10は、3個の研磨用ロール11によるエッジ面の研磨位置に対して、それぞれの研磨位置近傍にスラリーを供給する。なお、図2では、スラリー供給機構9を1個としているが、2個や3個などであってもよい。
【0031】
ここで、前記研磨用ロール動作機構12によって調整される、研磨用ロール11と半導体ウェハ8のエッジ面との位置関係は、例えば図3〜図5のようになる。図3は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ表面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【0032】
図4は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ側面のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【0033】
図5は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ裏面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。これら図3〜図5の各図に示した研磨用ロール11に、図2で示した3個の研磨用ロール11がそれぞれ対応しているものとする。
【0034】
ここで、図3(b)を例として、半導体ウェハ8のエッジ面の研磨位置における半導体ウェハ8の接線をX軸、半導体ウェハ8の回転軸をZ軸、これらX軸およびZ軸に直交する軸(紙面と直交する軸)をY軸と定義する。つまり、図3〜図5における(a)の側面図では、YZ平面を表し、(b)の正面図ではXZ平面を表している。
【0035】
すると、図3〜図5に示す研磨用ロール11は、それぞれの(b)図における正面図に示すように、X軸と研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が90°以外となる位置に、図2の研磨用ロール動作機構12によって調整される。図3〜図5では、研磨用ロール11が、X軸と前記研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が0°以上で+90°より小さい位置に調整される場合を示しているが、例えば図6に示すような位置に調整されてもよい。
【0036】
図6は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図3(b)を例として、これを変形した研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例を示す側面図である。図6では、半導体ウェハ8のエッジ面の研磨位置において、X軸と研磨用ロール11の回転軸との角度φ2が−90°より大きく0°以下の位置に調整されている。なお、これら図3〜図6に示した、X軸と研磨用ロール11の回転軸との角度φ2は、より好ましくは30°〜60°(−60°〜−30°)とする。
【0037】
さらに、図3〜図5に示す研磨ロール11は、それぞれの(a)図における側面図に示すように、半導体ウェハ8のエッジ面の研磨位置に応じて、研磨用ロール11の回転軸とY軸との間に一定の角度φ1を有するように、図2の研磨用ロール動作機構12によって調整される。図3(a)では、研磨用ロール11が、この研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1が30°から90°程度になるように設けられ、これによってウェハ表面側のエッジ面の研磨を可能にしている。
【0038】
図4(a)では、研磨用ロール11が、この研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1が90°程度になるように設けられ、これによってウェハ側面のエッジ面の研磨を可能にしている。図5(a)では、研磨用ロール11が、この研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1が−90°から−30°程度になるように設けられ、これによってウェハ裏面側のエッジ面の研磨を可能にしている。
【0039】
つぎに、図2に示すエッジポリッシング部6の動作の一例について説明する。図2では、3個の研磨用ロール11による3つの研磨位置近傍にスラリー供給機構9およびスラリー管10などによってスラリーが供給され、これらの研磨用ロール11の回転と半導体ウェハ8の回転によってエッジ面の研磨が行われる。この際に、前述した図3〜図5のそれぞれ対応する3個の研磨用ロール11によって、それぞれ違ったエッジ面が同時に研磨される。
【0040】
ここで、前述のように3個の研磨用ロール11による研磨位置近傍にスラリーを供給することで、つぎの利点を得ることができる。第1に、半導体ウェハ8の中央に供給する場合などと比べて、スラリーの使用効率を上げることができる。第2に、研磨を行わない箇所へのスラリーの供給を極力抑えることができるため、スラリーによる不必要な半導体ウェハの汚染を防止することができ、研磨後の洗浄時間などの短縮が可能になる。これらによって、研磨工程の効率を向上させることができる。
【0041】
また、研磨動作の際は、図2の研磨用ロール動作機構12やウェハ回転機構によって適時、研磨用ロール11や半導体ウェハ8に対する調整が行われる。例えば、前記研磨用ロール11の回転速度や半導体ウェハ8の回転方向および回転速度は、研磨速度を重視する段階やエッジ面の膜質を重視する段階などといった研磨工程内の各段階に応じて調整される。
【0042】
また、例えば、図3(a)に示すような研磨用ロール11の回転軸とY軸との角度φ1も、エッジ面の曲面に応じて調整がなされる。さらに、研磨用ロール11は、その回転軸方向にも移動し、これによって研磨用ロール11表面の研磨パッドがまんべんなく使用される。
【0043】
そして、これらの研磨は、図3〜図5などで説明したように、研磨用ロール11の回転軸とX軸との角度φ2が90°以外に保たれた状態で行われる。この状態で研磨動作を行うことによって、主に次のような利点を得ることができる。
【0044】
(1)研磨時の接触面積が増加し、また研磨剤(スラリー)を廻り込ませる効果も上がることによって、研磨工程の効率が向上する。
【0045】
(2)研磨位置に加わる負荷の低減によって、パーティクルの発生やクラック等の発生を抑制することができる。
【0046】
(3)更に研磨用ロール11の回転方向を定めることによって、半導体ウェハの汚染の度合いを低減することができ、研磨工程の効率が向上する。
【0047】
まずは、前記(1)の研磨工程の効率向上に関して説明する。例えば、図3(b)を例として、本発明の前提となる従来のエッジポリッシング部は、研磨用ロール11の回転軸とX軸との角度φ2が90°に保たれ、研磨用ロール11の回転によってX軸方向に向けて研磨を行っていた。本発明においては、研磨用ロール11の回転軸とX軸との角度に一定の傾きφ2を持たせ、研磨用ロール11の回転によってX軸と重ならない方向に向かって研磨を行う。
【0048】
これによって、従来の研磨用ロール11に比べると研磨位置における接触面積が(1/sinφ2)倍増加することになり、研磨時間を短縮することができる。また、X軸との角度φ2を変えることで、接触面積を自由に調整することも可能になる。また、図2のように、異なるエッジ面に対応する3個などの研磨用ロール11の数を、前記接触面積が増えることにより、例えば2個などに減らせるということも考えられる。
【0049】
さらに、研磨位置に研磨剤を供給した際、X軸はこの研磨剤を受け止める方向となる。したがって、研磨用ロール11がX軸に対する傾きを備えていることで、研磨剤を十分に研磨用ロール11とエッジ面との間に廻り込ませることができ、研磨速度の向上と、研磨剤の使用効率の向上が図れる。
【0050】
つぎに、前記(2)のエッジ面の膜質の向上に関して、図7、図8を用いて説明する。図7は、本発明の前提となる従来のエッジポリッシング部において、ウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を模式的に示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はその側面図、(c)はパーティクルが発生した際の一例を示す説明図である。図8は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部におけるウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を、模式的に示す斜視図である。
【0051】
図7(a)では、積層残膜に対して研磨用ロール11の回転によって生じるストレスをFprとし、研磨用ロール11が積層残膜を押しつけることによって生じるY軸方向のストレスをFpfとし、FprとFpfの合成ストレスをFとしている。この場合、Fprの方向はX軸と重なる方向となる。
【0052】
また、図7(b)では、研磨用ロール11が、Z軸に対してθ1の角度でY軸方向に傾けられ、この研磨用ロール11が積層残膜を押しつけることによって生じるストレスをFpとし、このFpを、Y軸方向のストレスFpfとZ軸方向のストレスFpdとに分けて表示している。つまり、Fpfの値は、Fp×cosθ1となる。
【0053】
一方、図8では、研磨用ロール11が、Z軸に対してθ2の角度でX軸方向に傾けられ、積層残膜に対して研磨用ロール11の回転によって生じるストレスをFprとし、研磨用ロール11が積層残膜を押しつけることによって生じるY軸方向のストレスをFpfとしている。このFprは、前記θ2の角度により、X軸成分FprxとZ軸成分とを有している。そして、FprxとFpfの合成ストレスをFとしている。
【0054】
図7(a)において、従来では、例えば研磨速度を上げるために研磨用ロール11の回転速度を上げていくと、Fprの増大と共にFの値が大きくなる。これによって、図7(c)に示すように、例えば、積層残膜がX軸方向に大きく剥がれ落ち、クラックなどのデバイス破壊が発生する可能性が考えられた。
【0055】
しかしながら、図8においては、FprがZ軸方向にも分散し、X軸方向のストレスFprxの値は、Fpr×cosθ2となる。そして、合成ストレスFの方向も、図7(a)と比較して、積層残膜を押し付けるFpfの方向に近づく。
【0056】
このように、図7(a)と同じ研磨用ロール11の回転数の場合でも、被研磨膜に対するX軸方向のストレスが小さくなり、より積層残膜を押し付ける方向に力が働くため、クラックなどのデバイス破壊が発生する可能性を低減させることができ、研磨工程の歩留りが向上する。なお、図7(c)では、積層残膜がX軸方向に剥がれ落ちる場合を例としたが、剥がれ落ち易い方向が異なれば、それに応じて前記θ2の値を調整することで剥がれ落ち難くすることも可能である。
【0057】
つぎに、前記(3)の研磨工程の効率向上に関して説明する。研磨用ロール11は、その研磨用ロール11の位置に応じて、半導体ウェハの内側から外側に向かう方向に回転する。すなわち、例えば、図3でのウェハ表面側および図4でのウェハ側面のエッジ面を研磨する際の研磨用ロール11は、時計回りに回転し、図5でのウェハ裏面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロール11は、反時計回りに回転する。また、図6でのウェハ表面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロール11は、反時計回りに回転する。
【0058】
これらの回転によって、研磨によって発生した膜やスラリーなどを含む研磨屑は、主に半導体ウェハ8の外側へ掃き出される。これによって、研磨屑が半導体ウェハ8へ飛散することによる汚染の度合いを低減することができる。そして、研磨後の洗浄時間なども短縮することが可能になる。
【0059】
さらに、図3、図4および図6では、前述の研磨用ロール11の回転方向によって、研磨屑を半導体ウェハ8の裏面方向に掃き出すことにもなる。これにより、特に汚染が懸念させる半導体ウェハ8の表面に対して研磨屑が飛散する確率を低減することができる。なお、半導体ウェハ8の表面に付着した研磨屑は、洗浄による除去が不完全となり、歩留りに影響を及ぼす可能性も考えられるが、研磨屑を裏面方向に掃き出すことによって、このような可能性を低減することも可能になる。
【0060】
また、前記研磨用ロール11だけでなく半導体ウェハ8も、図2で説明したウェハ回転機構によって時計回りおよび反時計回りに回転することができる。研磨用ロール11の回転が時計回りとすると、半導体ウェハ8の回転が時計回りの際は、相対速度を早める方向となるため、研磨位置に加わる負荷は増加するが、研磨速度を上げることができる。
【0061】
逆に、半導体ウェハ8の回転が反時計回りの際は、研磨速度は下がるが、研磨位置に加わる負荷を減少させることができる。したがって、半導体ウェハ8の回転方向を、研磨工程内において、研磨速度を重視する段階とエッジ面の質を重視する段階とで適時使い分けることも有効と言える。
【0062】
以上、これまでに説明したように、図2に示したようなエッジポリッシング部を用いると、特に、研磨工程の効率を向上させることができる。また、図2では、3対の研磨用ロールおよびスラリー供給管などでエッジポリッシング部を構成したが、勿論これに限定される訳ではなく、例えば、図9に示すような構成であってもよい。
【0063】
図9は、本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図2とは異なるエッジポリッシング部の構成の一例を示す図であり、(a)は3個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(b)は2対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例、(c)は2個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(d)は1対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例である。図9において示す研磨用ロール11は、いずれも図2の場合と同様、X軸に対して一定の角度φ2の傾きを有しているものとする。
【0064】
図9(a)では、スラリー管10によってスラリーが半導体ウェハ8の中央付近に滴下され、半導体ウェハ8の回転によって各研磨位置にスラリーが供給される。3個の研磨用ロール11は、図2の場合と同様、それぞれ、ウェハ表面側、ウェハ側面、ウェハ裏面側のエッジ面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。
【0065】
図9(b)では、2本のスラリー管10によって、2箇所の研磨位置近傍にスラリーが供給される。2個の研磨用ロール11の内、一方はウェハ表面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整され、他方はウェハ裏面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。または、2個の研磨用ロール11のそれぞれが、ウェハ表面側から側面を経由して裏面側を研磨してもよい。また、スラリー供給機構9は、2個であってもよい。
【0066】
図9(c)では、スラリー管10によってスラリーが半導体ウェハ8の中央付近に滴下され、半導体ウェハ8の回転によって各研磨位置にスラリーが供給される。2個の研磨用ロール11の内、一方はウェハ表面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整され、他方はウェハ裏面側からウェハ側面を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。または、2個の研磨用ロール11のそれぞれが、ウェハ表面側から側面を経由して裏面側を研磨してもよい。
【0067】
図9(d)では、スラリー管10によって、研磨位置近傍にスラリーが供給される。研磨用ロール11は、ウェハ表面側から側面を経由して裏面側を研磨するように研磨用ロール動作機構12によって調整される。
【0068】
これらの構成の内、図9の(b),(d)においては、研磨位置近傍にスラリーを供給することで、図2での説明と同様、半導体ウェハ8の汚染の度合いの低減や研磨剤の使用効率の向上などにより、研磨工程の効率を向上させることができる。
【0069】
つぎに、図10〜図13により、これまでに説明したような半導体製造装置を用いて半導体ウェハのエッジ面に積層された残膜を研磨する工程を、デバイスプロセス工程の一部に適用した際の一例を説明する。図10は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、ゲート材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。図11は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、中間配線および容量電極形成材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【0070】
図12は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線形成前の絶縁膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。図13は、本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線材と絶縁膜の積層膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【0071】
図10に示すデバイスプロセス工程は、例えば、アイソレーション工程(S101)後にゲート酸化膜が形成され(S102)、その後、ポリシリコン(Poly−Si)などといったゲート材が堆積される。なお、場合によっては、ゲート材としてPoly−Si上にタングステンシリサイド(WSi)やCVD酸化膜などが積層されることもある(S103)。そして、半導体ウェハ(半導体装置)のエッジ面に堆積された前記ゲート材をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S104)。その後、ゲート形成ホトリソグラフィ(S105)やゲート形成エッチング(S106)などが行われる。
【0072】
図11に示すデバイスプロセス工程は、例えば、絶縁膜の堆積(S111)後、中間配線および容量電極形成材としてPoly−Si等が堆積される(S112)。ここで、半導体ウェハのエッジ面に堆積された前記Poly−Si等をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S113)。その後、電極パターン形成ホトリソグラフィ(S114)や電極パターン形成エッチング(S115)などが行われる。
【0073】
図12に示すデバイスプロセス工程は、例えば、絶縁膜が堆積され(S121)、この際に半導体ウェハのエッジ面に堆積された絶縁膜をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S122)。その後、電極ホールパターン形成ホトリソグラフィ(S123)、電極ホールパターン形成エッチング(S124)、メタル配線材の堆積(S125)、メタル配線パターン形成ホトリソグラフィ(S126)およびメタル配線パターン形成エッチング(S127)などが行われる。
【0074】
図13に示すデバイスプロセス工程は、例えば、メタル配線材が堆積され(S131)、メタル配線パターン形成ホトリソグラフィ(S132)およびメタル配線パターン形成エッチング(S133)が行われた後、絶縁膜が堆積される(S134)。ここで、半導体ウェハのエッジ面に堆積された前記メタル配線材や絶縁膜をこれまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨し、除去する(S135)。その後、電極ホールパターン形成ホトリソグラフィ(S137)および電極ホールパターン形成エッチング(S138)などが行われる。なお、場合によっては、前記S135の後に絶縁膜の堆積(S136)が行われる場合もある。
【0075】
以上のように、デバイスプロセス工程内に、半導体ウェハのエッジ面に堆積された残膜を、これまでに説明したような半導体製造装置を用いて研磨する工程を含ませることで、その後の工程において、エッジ面の残膜などが剥がれ落ちることによるパーティクルの発生を低減することができる。また、堆積時の膜ムラ、エッチング時のレートばらつきなどによって不均一となったエッジ面の残膜に、治具などの応力が加わることなどによって生じるクラック等の発生も低減することができる。
【0076】
また、場合によっては、デバイスプロセス工程内で、クランプレスやシャドーリングといった半導体ウェハのエッジ面を保護するような調整作業を行う場合があるが、これらの調整作業を簡素化および効率化することが可能になる。さらに、これらの研磨工程は、これまでに説明したような半導体製造装置を用いることによって、前述したように研磨速度や、研磨剤の使用効率や、半導体ウェハの汚染の度合いなどの点で効率化が図れ、スループットの向上と製造コストの低減などが図れる。
【0077】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0078】
例えば、前述した本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の説明においては、本発明の一実施の形態の半導体製造装置を、デバイスプロセス工程へ適用する例で説明したが、勿論スライシングから面取り後のポリッシング工程にも適用可能である。
【0079】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0080】
(1)半導体ウェハと研磨用ロールの接触面積を増加させることが可能になり、研磨速度および研磨範囲が増加する。これによって研磨時間を短縮することが可能になる。
【0081】
(2)研磨時の研磨剤を半導体ウェハの研磨位置に廻り込ませる効果が上がり研磨効率が上がる。
【0082】
(3)研磨用ロールの回転方向が研磨屑を半導体ウェハの外側へ掃き出す方向となり、研磨屑が半導体ウェハへ飛散する確率を低減させることができる。これによって、研磨後の洗浄時間が短縮される。
【0083】
(4)研磨剤を半導体ウェハの研磨位置近傍に供給することにより、半導体ウェハ表面の汚染の度合いを低減することができる。これによって、研磨後の洗浄時間が短縮される。
【0084】
(5)前記(1)〜(4)によって、研磨工程の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、その構成の一例を示す構成概略図である。
【図2】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部の構成の一例を示す上面図である。
【図3】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ表面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【図4】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ側面のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【図5】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、ウェハ裏面側のエッジ面を研磨する際の研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例と、研磨時の動作の一例を示す説明図であり、(a)はその位置関係の側面図、(b)はその位置関係の正面図である。
【図6】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図3(b)を例として、これを変形した研磨用ロールとエッジ面との位置関係の一例を示す側面図である。
【図7】本発明の前提となる従来のエッジポリッシング部において、ウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を模式的に示す図であり、(a)はその斜視図、(b)はその側面図、(c)はパーティクルが発生した際の一例を示す説明図である。
【図8】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、エッジポリッシング部におけるウェハエッジ面に加わる負荷状態の一例を、模式的に示す斜視図である。
【図9】本発明の一実施の形態の半導体製造装置において、図2とは異なるエッジポリッシング部の構成の一例を示す図であり、(a)は3個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(b)は2対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例、(c)は2個の研磨用ロールと1個のスラリー管で構成した例、(d)は1対の研磨用ロールおよびスラリー管で構成した例である。
【図10】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、ゲート材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【図11】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、中間配線および容量電極形成材を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【図12】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線形成前の絶縁膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【図13】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法において、メタル配線材と絶縁膜の積層膜を研磨する工程を含んだデバイスプロセス工程の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 ウェハ洗浄部
2 洗浄液供給部
3 ロード・アンロード部
4 搬送ロボット部
5 ウェハ位置合せ部
6 エッジポリッシング部
7 研磨剤スラリー供給部
8 半導体ウェハ
9 スラリー供給機構
10 スラリー管
11 研磨用ロール
12 研磨用ロール動作機構
Claims (5)
- 半導体ウェハのエッジ面を研磨する半導体製造装置であって、
前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置における前記半導体ウェハの接線をX軸とすると、前記X軸と重ならない方向に向けて研磨を行う手段を有することを特徴とする半導体製造装置。 - 回転することでその回転方向に向けて半導体ウェハのエッジ面の研磨を行う研磨用ロールと、
前記研磨用ロールの位置を調整する手段と、
前記研磨用ロールを回転させる手段と、
前記半導体ウェハを回転させる手段とを含み、
前記研磨用ロールの位置を調整する手段は、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置における前記半導体ウェハの接線をX軸とすると、前記X軸と前記研磨用ロールの回転軸との角度を、90°以外に調整することを特徴とする半導体製造装置。 - 請求項2記載の半導体製造装置であって、
前記研磨用ロールの位置を調整する手段は、前記半導体ウェハの回転軸をZ軸、前記X軸と前記Z軸に直交する軸をY軸とすると、さらに前記Y軸と前記研磨用ロールの回転軸との角度を、前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置に応じて調整する機能を有し、
前記研磨用ロールを回転させる手段は、前記研磨用ロールの位置を調整する手段による前記研磨用ロールの位置に応じて、前記半導体ウェハの内側から外側に向かう方向に回転させる機能を有することを特徴とする半導体製造装置。 - 半導体ウェハのエッジ面を、研磨剤を用いて研磨する半導体製造装置であって、
前記半導体ウェハのエッジ面の研磨位置近傍に研磨剤を供給する手段を有することを特徴とする半導体製造装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
デバイスプロセス工程内に、前記半導体ウェハのエッジ面に積層された残膜を前記半導体製造装置を用いて研磨する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003191393A JP2005026526A (ja) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003191393A JP2005026526A (ja) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005026526A true JP2005026526A (ja) | 2005-01-27 |
Family
ID=34189019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003191393A Pending JP2005026526A (ja) | 2003-07-03 | 2003-07-03 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005026526A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008537316A (ja) * | 2005-04-19 | 2008-09-11 | 株式会社荏原製作所 | 基板処理装置 |
-
2003
- 2003-07-03 JP JP2003191393A patent/JP2005026526A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008537316A (ja) * | 2005-04-19 | 2008-09-11 | 株式会社荏原製作所 | 基板処理装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7278903B2 (en) | Processing method for wafer and processing apparatus therefor | |
JP2001205549A (ja) | 基板エッジ部の片面研磨方法およびその装置 | |
EP3112086A2 (en) | Method of polishing back surface of substrate and substrate processing apparatus | |
JP2002208572A (ja) | 研磨装置 | |
TW201622040A (zh) | 基板處理裝置及處理方法 | |
US7306509B2 (en) | Processing device, processing method and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2016058724A (ja) | 処理モジュール、処理装置、及び、処理方法 | |
JP2019093517A (ja) | 被加工物の加工方法、及び、研削研磨装置 | |
JP2007005661A (ja) | ベベル研磨方法及びベベル研磨装置 | |
JPH0724714A (ja) | ウェーハのノッチ部研磨装置 | |
TWI642097B (zh) | Substrate processing device | |
JP2005026526A (ja) | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2007152511A (ja) | ドレッシング工具、ドレッシング機構、ドレッシング機構を備えた研磨装置、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法及びこの製造方法により製造された半導体デバイス | |
JPH1177515A (ja) | 平面研磨装置及び研磨装置に用いる研磨布 | |
JPWO2004059714A1 (ja) | 研磨装置及び半導体デバイスの製造方法 | |
TWI822901B (zh) | 洗淨模組以及具備洗淨模組之基板處理裝置 | |
JP4280397B2 (ja) | ワークの研磨方法 | |
US20040040575A1 (en) | Brush for cleaning/scrubbing a substrate | |
JP2003236736A (ja) | 平面研削方法 | |
JP2916028B2 (ja) | ワークエッジの鏡面研磨方法及び装置 | |
TW202107553A (zh) | 處理裝置及處理方法 | |
JP4655369B2 (ja) | 研磨装置、研磨方法及び半導体デバイスの製造方法 | |
TW201938322A (zh) | 基板之翹曲修正方法、電腦記錄媒體及粗糙化處理裝置 | |
JPS61219570A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2002110593A (ja) | ウエハエッジ部の残膜除去方法及び除去装置 |