JP2005074574A - Polishing device and polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨装置及び研磨方法に係り、特に板状物の表面を研磨した後、研磨後の板状物を洗浄装置に搬入して洗浄する研磨装置及び研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method, and more particularly to a polishing apparatus and a polishing method for polishing the surface of a plate-like material and then carrying the cleaned plate-like material into a cleaning device for cleaning.
近年、半導体技術の発展により、デザインルールの微細化、多層配線化が進み、またコスト低減を進める上においてウエーハの大口径化も進行してきている。そのため、従来のようにパターンを形成した層の上にそのまま次の層のパターンを形成しようとした場合、前の層の凹凸のために次の層では良好なパターンを形成することが難しく、欠陥などが生じやすかった。 In recent years, with the development of semiconductor technology, design rules have been miniaturized and multilayered wiring has been progressed, and the wafer diameter has been increased in order to reduce costs. Therefore, when trying to form the pattern of the next layer as it is on the layer where the pattern is formed as in the past, it is difficult to form a good pattern in the next layer due to the unevenness of the previous layer, It was easy to occur.
そこで、パターンを形成した層の表面を平坦化し、その後で次の層のパターンを形成することが行われている。この場合、CMP(CMP:Chemical Mechanical Polishing 化学的機械研磨)法によるウェーハの研磨装置が用いられている。 Therefore, the surface of the layer on which the pattern is formed is flattened, and then the pattern of the next layer is formed. In this case, a wafer polishing apparatus using a CMP (CMP: Chemical Mechanical Polishing) method is used.
このCMP法によるウェーハの研磨装置として、表面に研磨パッドが貼付された円盤状の研磨定盤と、ウェーハの一面を保持してウェーハの他面を研磨パッドに当接させる研磨ヘッドとを有し、研磨定盤を回転させるとともに研磨ヘッドを回転させながらウェーハを研磨パッドに当接させ、研磨パッドとウェーハとの間に研磨剤であるスラリーを供給しながらウェーハの他面を研磨するCMP装置が、一般に広く知られている。 As a wafer polishing apparatus by this CMP method, it has a disk-shaped polishing surface plate with a polishing pad affixed to the surface, and a polishing head that holds one surface of the wafer and abuts the other surface of the wafer against the polishing pad. And a CMP apparatus for polishing the other surface of the wafer while rotating the polishing platen and rotating the polishing head to bring the wafer into contact with the polishing pad and supplying slurry as an abrasive between the polishing pad and the wafer. Generally known widely.
このCMP装置内にはウェーハを搬送する複数の搬送装置が組込まれ、ウェーハはこの複数の搬送装置によってCMP装置の各部に搬送されて研磨され、表面が平坦化される。また、1つの搬送装置と他の搬送装置との間のウェーハの受渡しのために、ウェーハ受渡しステージが組込まれている。 A plurality of transfer devices for transferring a wafer are incorporated in the CMP apparatus, and the wafer is transferred to each part of the CMP apparatus by the plurality of transfer apparatuses and polished to flatten the surface. In addition, a wafer delivery stage is incorporated for delivering a wafer between one transfer device and another transfer device.
このウエーハ受渡しステージとして、ウェーハの径より僅かに大径の凹部を有し、凹部の底面に給水口が設けられたステージであって、搬送装置からウェーハを受取る時は凹部の底面で受けるとともに凹部の側面で位置決めをし、ウェーハを別の搬送装置に渡す時は凹部に給水し、ウェーハをフローティングさせて持ち上げるようにしたロードステージが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 The wafer delivery stage is a stage having a recess having a diameter slightly larger than the diameter of the wafer and having a water supply port provided on the bottom surface of the recess. When the wafer is received from the transfer device, the wafer is received at the bottom surface of the recess. A load stage has been proposed in which positioning is performed on the side of the wafer and water is supplied to the recess when the wafer is transferred to another transfer device, and the wafer is floated and lifted (see, for example, Patent Document 1).
研磨され、表面が平坦化されたウェーハは、研磨ヘッドからこのロードステージ上に移され、このロードステージ上から別の搬送装置で洗浄装置へ搬送される。洗浄装置ではウェーハの表面及び裏面が洗浄され、リンスされ、そして乾燥される。
しかしながら、前述の特許文献1に記載された従来のウェーハ加工装置では、表面が研磨されたウェーハは研磨ヘッドからロードステージに受け渡され、そこから次の搬送装置に移し替えられて洗浄装置まで搬送され、そこで洗浄と乾燥が行われるようになっている。 However, in the conventional wafer processing apparatus described in Patent Document 1 described above, the wafer whose surface is polished is transferred from the polishing head to the load stage, and then transferred to the next transfer apparatus and transferred to the cleaning apparatus. There, washing and drying are performed.
ところが、裏面で研磨ヘッドに保持されて表面を研磨されたウェーハは、研磨後に研磨ヘッドに保持されたまま表面側に純水が噴射されて、表面に付着していたスラリーや研磨屑が洗い流された状態でロードステージに受け渡されるが、ウェーハの裏面に回りこんだスラリーや研磨屑はそのままウェーハの裏面に付着したままになっている。 However, the wafer whose surface is polished by being held by the polishing head on the back side is sprayed with pure water to the surface side while being held by the polishing head after polishing, and the slurry and polishing debris adhering to the surface are washed away. In this state, it is delivered to the load stage, but the slurry and polishing debris that has come around to the back surface of the wafer remain attached to the back surface of the wafer.
そのため、ロードステージから次の搬送手段に受け渡した時に、搬送手段のチャック面がスラリーや研磨屑で汚染されるという問題があった。また、搬送手段のチャック面に付着したスラリーや研磨屑が乾燥して固着した時に、このチャック面で次のウェーハをチャックするとチャックされたウェーハの裏面に傷が付くという問題もあった。更に、汚れの多いウェーハを洗浄装置に持ち込むことにより、洗浄装置の効率が低下するという問題もあった。 For this reason, there has been a problem that the chuck surface of the conveying means is contaminated with slurry or polishing debris when it is transferred from the load stage to the next conveying means. In addition, when the slurry or polishing waste adhering to the chuck surface of the transport means is dried and fixed, if the next wafer is chucked with this chuck surface, the back surface of the chucked wafer is damaged. Furthermore, there has been a problem that the efficiency of the cleaning device is reduced by bringing a wafer with much dirt into the cleaning device.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、研磨後のウェーハを受取る搬送装置のチャック面をスラリーや研磨屑で汚染することがなく、また、搬送装置のチャック面に固着したスラリーや研磨屑でウェーハの裏面に傷が付くことを防止でき、更に研磨後のウェーハを洗浄する洗浄装置の洗浄効率を低下させることのない研磨装置、及び研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and does not contaminate the chuck surface of the transfer device that receives the polished wafer with slurry or polishing debris. An object of the present invention is to provide a polishing apparatus and a polishing method that can prevent the rear surface of the wafer from being scratched by polishing debris and that do not reduce the cleaning efficiency of the cleaning apparatus that cleans the polished wafer.
請求項1に記載の発明は、前記目的を達成するために、研磨ヘッドで板状物の裏面を保持して回転するとともに、スラリーを介在させながら前記板状物の表面を回転する研磨パッドに押圧して、前記板状物の表面を研磨する研磨装置であって、研磨後の前記板状物を洗浄する洗浄装置を備えた研磨装置において、研磨後の前記板状物を前記洗浄装置に搬送する前に前記板状物の裏面を洗浄するプリ洗浄装置が設けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a polishing pad that rotates while holding the back surface of the plate-like material with a polishing head and rotates the surface of the plate-like material while interposing a slurry. In a polishing apparatus that presses and polishes the surface of the plate-like object, the polishing apparatus comprising a cleaning device that cleans the plate-like object after polishing, the plate-like object after polishing is transferred to the cleaning device. A pre-cleaning device is provided that cleans the back surface of the plate-like object before being conveyed.
請求項1の発明によれば、研磨後の板状物を洗浄装置に搬送する前に板状物の裏面をプリ洗浄装置で洗浄し、板状物の裏面に付着していたスラリーや研磨屑を流し去るので、搬送装置のチャック面が汚染されることがない。また、搬送装置のチャック面に固着したスラリーや研磨屑で板状物の裏面に傷が付くことを防止でき、更に研磨後の板状物の洗浄装置の洗浄効率を低下させることがない。 According to the first aspect of the present invention, the slurry and polishing dust adhered to the back surface of the plate-like material by washing the back surface of the plate-like material with the pre-cleaning device before conveying the polished plate-like material to the cleaning device. The chuck surface of the transfer device is not contaminated. Further, it is possible to prevent the back surface of the plate-like material from being scratched by the slurry or polishing dust adhered to the chuck surface of the transport device, and further, the cleaning efficiency of the plate-like material cleaning device after polishing is not reduced.
請求項2に記載の発明は、請求項1の発明において、前記プリ洗浄装置が、前記研磨ヘッドから板状物を受け取るとともに搬送装置に受け渡す受け渡し装置に設けられていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the pre-cleaning device is provided in a delivery device that receives a plate-like object from the polishing head and delivers it to a conveying device.
請求項2の発明によれば、研磨ヘッドから板状物を受け取るとともに搬送装置に受け渡す受け渡し装置内で板状物の裏面をプリ洗浄するので、板状物の裏面が搬送装置のチャック面に接触する前に裏面に付着していたスラリーや研磨屑を流し去ることができ、搬送装置のチャック面を汚染することがない。 According to the invention of claim 2, since the back surface of the plate-like object is pre-cleaned in the transfer device that receives the plate-like object from the polishing head and delivers it to the transfer device, the back surface of the plate-like object is brought into contact with the chuck surface of the transfer device. Slurry and polishing waste adhering to the back surface before contact can be washed away, and the chuck surface of the transfer device is not contaminated.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2の発明において、前記プリ洗浄装置では、シャワー洗浄又はスクラブ洗浄、あるいはシャワー洗浄及びスクラブ洗浄を行うことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the pre-cleaning device performs shower cleaning or scrub cleaning, or shower cleaning and scrub cleaning.
請求項3の発明によれば、板状物の裏面がシャワー洗浄又はスクラブ洗浄、あるいはシャワー洗浄及びスクラブ洗浄でプリ洗浄されるので、裏面に付着していたスラリーや研磨屑を効率よく流し去ることができる。 According to the invention of claim 3, since the back surface of the plate-like material is pre-cleaned by shower cleaning or scrub cleaning, or shower cleaning and scrub cleaning, the slurry and polishing scraps adhering to the back surface can be efficiently washed away. Can do.
また、請求項4に記載の発明は、研磨ヘッドで板状物の裏面を保持して回転するとともに、スラリーを介在させながら前記板状物の表面を回転する研磨パッドに押圧して、前記板状物の表面を研磨する研磨方法であって、研磨後の前記板状物を洗浄装置で洗浄する研磨方法において、研磨後の前記板状物を洗浄装置に搬送する前に前記板状物の裏面をプリ洗浄することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, the polishing head holds and rotates the back surface of the plate-like object, and the surface of the plate-like object is pressed against the rotating polishing pad while the slurry is interposed, so that the plate A polishing method for polishing a surface of a plate-like object, wherein the plate-like material after polishing is cleaned with a cleaning device, and before the plate-like material after polishing is transported to a cleaning device, It is characterized by pre-cleaning the back surface.
請求項5に記載の発明は、請求項4の発明において、前記プリ洗浄を、前記研磨ヘッドから板状物を受け取るとともに搬送装置に受け渡す受け渡し装置内で行うことを特徴とし、請求項6に記載の発明は、請求項4又は請求項5の発明において、前記プリ洗浄では、シャワー洗浄又はスクラブ洗浄、あるいはシャワー洗浄及びスクラブ洗浄を行うことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the invention, in the fourth aspect of the invention, the pre-cleaning is performed in a delivery device that receives a plate-like object from the polishing head and delivers it to a conveying device. The invention described in any one of claims 4 and 5 is characterized in that in the pre-cleaning, shower cleaning or scrub cleaning, or shower cleaning and scrub cleaning is performed.
本発明によれば、研磨後の板状物を洗浄装置に搬送する前に板状物の裏面をプリ洗浄装置で洗浄し、板状物の裏面に付着していたスラリーや研磨屑を流し去るので、搬送装置のチャック面が汚染されることがない。また、搬送装置のチャック面に固着したスラリーや研磨屑で板状物の裏面に傷が付くことを防止でき、更に研磨後の板状物を洗浄する洗浄装置の洗浄効率を低下させることがない。 According to the present invention, the back surface of the plate-like material is washed with the pre-cleaning device before the polished plate-like material is transferred to the cleaning device, and the slurry and polishing scraps adhered to the back surface of the plate-like material are washed away. Therefore, the chuck surface of the transfer device is not contaminated. In addition, it is possible to prevent the back surface of the plate-like material from being scratched by slurry or polishing debris adhered to the chuck surface of the conveying device, and further, the cleaning efficiency of the cleaning device for cleaning the plate-like material after polishing is not reduced. .
また、研磨ヘッドから板状物を受け取るとともに搬送装置に受け渡す受け渡し装置内で板状物の裏面をプリ洗浄するので、板状物の裏面が搬送装置のチャック面に接触する前に裏面に付着していたスラリーや研磨屑を流し去ることができ、搬送装置のチャック面を汚染することがない。 In addition, since the back surface of the plate-like object is pre-cleaned in the transfer device that receives the plate-like material from the polishing head and delivers it to the transport device, it adheres to the back surface before it contacts the chuck surface of the transport device. The slurry and polishing scraps that have been removed can be washed away, and the chuck surface of the transfer device is not contaminated.
また、板状物の裏面がシャワー洗浄又はスクラブ洗浄、あるいはシャワー洗浄及びスクラブ洗浄でプリ洗浄されるので、裏面に付着していたスラリーや研磨屑を効率よく流し去ることができる。 Further, since the back surface of the plate-like material is pre-cleaned by shower cleaning or scrub cleaning, or shower cleaning and scrub cleaning, the slurry and polishing debris adhered to the back surface can be efficiently washed away.
以下添付図面に従って本発明に係る研磨装置及び研磨方法の最良の実施の形態について詳説する。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。 The best mode for carrying out the polishing apparatus and polishing method according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same number or the code | symbol is attached | subjected about the same member.
図1、及び図2は、本発明に係る研磨装置の実施の形態を説明する構成図で、図1は平面図、図2は正面図である。 1 and 2 are configuration diagrams illustrating an embodiment of a polishing apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a plan view and FIG. 2 is a front view.
研磨装置10は、板状物であるウェーハWを収納するウェーハ収納部20、ウェーハWを研磨する研磨部30、研磨されたウェーハWを洗浄、及び乾燥する洗浄装置40、ウェーハWの搬送時にウェーハWの受け渡しを行う受け渡し装置50、ウェーハWの搬送装置60、及びウェーハWの裏面をプリ洗浄するプリ洗浄装置70等で構成されている。
The
ウェーハ収納部20には、多数枚のウェーハWを収納した供給カセット21と、研磨されたウェーハWを収納する収納カセット22とが格納されている。
The
研磨部30は、図1及び図2に示すように、上面に研磨パッド32が貼付され、図示しない駆動装置によって回転される研磨定盤31、ウェーハWの裏面を保持して回転されるとともにウェーハWの表面を研磨パッド32に押圧させる研磨ヘッド33、研磨パッド32上面に揺動しながら研磨スラリーを供給するスラリーノズル34等で構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
研磨ヘッド33は、研磨部30の研磨位置とウェーハWの受け渡し装置50の受け渡し位置との間を移動可能で、受け渡し装置50上でウェーハWを受取るとともに、研磨後のウェーハWを受け渡し装置50に受け渡す。
The polishing
洗浄装置40では、研磨後のウェーハWのアルカリ洗浄、酸洗浄、リンス、及びスピン乾燥をおこなう。受け渡し装置50は、内径がウェーハWの外径より僅かに大径のウェーハカップ51を有しており、搬送装置60からウェーハWを受け取って研磨ヘッド33に受け渡すとともに、研磨後のウェーハWを研磨ヘッド33から受け取り、搬送装置60に受け渡す。
The
ウェーハカップ51には純水が貯留され、ウェーハWを受け取る時は水面上で衝撃を抑制して受け取る。また、ウェーハWを受け渡す時は貯留した純水を排水し、ウェーハカップ51の底部に設けられた複数の支持部材51A、51A、…でウェーハWを支持した状態で受け渡すようになっている。支持部材51Aは、円周上等間隔に6個乃至子8個配設するのが好ましい。
Pure water is stored in the
搬送装置60は、先端に吸着パッド62が取付けられた多間接アーム61を有し、吸着パッド62のチャック面62AでウェーハWを吸着し、供給カセット21、受け渡し装置50、洗浄装置40、及び収納カセット22間でウェーハWを搬送する。
The
受け渡し装置50の上方にはプリ洗浄装置70が設けられている。プリ洗浄装置70はシャワーノズル71と回転ブラシ72とを有しており、シャワーノズル71はウェーハWの径方向に往復移動するとともに、先端から下方に向けて純水を噴射する。
A
また、ブラシ72は円筒形状のナイロンブラシ又はスポンジで形成され、軸芯から純水を湧出させながら回転するとともにウェーハWの径方向に往復移動する。なお、ブラシ72は円筒形状に限らず、カップ型ブラシであってもよい。
The
このプリ洗浄装置70は、受け渡し装置50に保持されたウェーハWの裏面にシャワーノズル71から純水を噴射しながらシャワーノズル71を往復移動させてシャワー洗浄するとともに、回転ブラシ72を回転させながら裏面に当接させて往復移動させウェーハWの裏面をスクラブする。このように、プリ洗浄装置70によるシャワー洗浄及びスクラブ洗浄でウェーハWの裏面に付着しているスラリーや研磨屑が洗い流される。
The
次に、前述のように構成された研磨装置10の作用について説明する。ウェーハ収納部20には研磨すべきウェーハWが複数枚収納された供給カセット21と、研磨後のウェーハWを収納する空の収納カセット22がセットされる。
Next, the operation of the polishing
次に最初のウェーハWが搬送装置60によって供給カセット21から取出され、受け渡し装置50に受け渡される。受け渡し装置50のウェーハカップ51には純水が貯留されており、水面でウェーハを柔らかく受取るとともにウェーハWのセンタリングを行う。この時、ウェーハWの研磨すべき表面側が下向きで水面と接している。
Next, the first wafer W is taken out from the
次にウェーハカップ51内の純水が排出され、ウェーハWはウェーハカップ51底部に設けられた複数の支持部材51A、51A、…に支持される。ここで研磨ヘッド33が受け渡し装置50の上方へ移動し、ウェーハWの裏面を吸着保持して研磨パッド32上面まで移動する。
Next, the pure water in the
研磨ヘッド33が受け渡し装置50からウェーハWを受取る時は、ウェーハカップ51内の純水が排出されているのでウェーハWには純水による表面張力が働かず、スムーズに受取ることができる。
When the polishing
ここでウェーハWは回転する研磨パッドに自転しながら押圧され、表面が研磨される。研磨にあたっては、揺動するスラリーノズル34から研磨材を含有した薬液スラリーが研磨パッド32上面に供給され、ウェーハWの表面がCMP法で化学機械研磨されて平坦化される。研磨が終了すると、図示しない純水ノズルから研磨されたウェーハWの表面に純水が噴射され、スラリーや研磨屑を表面から流し去る。
Here, the wafer W is pressed while rotating on the rotating polishing pad, and the surface is polished. In polishing, a chemical slurry containing an abrasive is supplied from the
次に、研磨ヘッド33は受け渡し装置50の上方へ移動し、吸着を解除して、純水が貯留されたウェーハカップ51内に研磨されたウェーハWを受け渡す。ウェーハWは研磨終了後、研磨ヘッド33に保持された状態のまま純水洗浄されて表面のスラリーや研磨屑が除去されているが、研磨中に研磨ヘッド33のウェーハ吸着面とウェーハWの裏面との僅かな隙間に侵入したスラリーや研磨屑は除去されていないので、受け渡し装置50に受け渡されたウェーハWの裏面にはスラリーや研磨屑が付着したままになっている。
Next, the polishing
ここで、プリ洗浄装置70が起動する。即ちシャワーノズル71がウェーハWの径方向に往復運動しながら純水をウェーハWの裏面に噴射してシャワー洗浄するとともに、回転ブラシ72が軸芯から純水を湧出させながら回転と往復運動をしてスクラブ洗浄し、ウェーハWの裏面に付着していたスラリーや研磨屑を洗い流す。
Here, the
次にウェーハカップ51内の純水が排出されてウェーハWが複数の支持部材51A、51A、…に支持された状態で搬送装置60の吸着パッド62に吸着され、洗浄装置40内に搬送される。
Next, the pure water in the
この時ウェーハWの裏面はプリ洗浄装置70によって洗浄されているので、搬送装置60の吸着パッド62の吸着面62Aを汚染することがない。また大量の汚れを洗浄装置40内に持ち込むことも防止される。
At this time, since the back surface of the wafer W is cleaned by the
洗浄装置40では、ウェーハWの表面及び裏面の両面に対してアルカリ薬液を供給しながらPVA(ポリビニルアルコール)ブラシによるスクラブ洗浄とリンス、酸性薬液とブラシによるスクラブ洗浄とリンス、金属汚染除去のためのケミカルスピン洗浄、及び超音波を付加した純水メガソニックスピン洗浄と窒素ガスによるスピンドライ等、が行われ、ウェーハWは完全に洗浄され、乾燥される。この洗浄装置40では、ウェーハWが極力汚れの少ない状態で搬入されるので、洗浄効率が高い。
In the
洗浄装置40で完全に洗浄され、乾燥されたウェーハWは、最後に搬送装置60によって収納カセット22に収納される。なお、搬送装置60の吸着パッド62は前もって図示しない洗浄ノズルから噴射された純水で清浄にされ、洗浄されたウェーハWを汚染しないようになっている。以上が本発明に係る研磨装置10における1枚のウェーハWの流れである。
The wafer W completely cleaned and dried by the
なお、前述の実施の形態では、プリ洗浄装置70の構成をシャワー洗浄用のシャワーノズル71及びスクラブ洗浄用の回転ブラシ72とで構成したが、本発明はこれに限らず、シャワーノズル71及び回転ブラシ72のどちらか一方のみであってもよく、また、シャワー洗浄又はスクラブ洗浄に限らずメガソニック洗浄等のその他の洗浄手段を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the
10…研磨装置、32…研磨パッド、33…研磨ヘッド、40…洗浄装置、50…受け渡し装置、60…搬送装置、70…プリ洗浄装置、W…ウェーハ(板状物)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
研磨後の前記板状物を前記洗浄装置に搬送する前に前記板状物の裏面を洗浄するプリ洗浄装置が設けられていることを特徴とする研磨装置。 A polishing apparatus that holds and rotates the back surface of the plate-like object with a polishing head and polishes the surface of the plate-like object by pressing the surface of the plate-like object against a rotating polishing pad while interposing a slurry. In a polishing apparatus provided with a cleaning device for cleaning the plate-like material after polishing,
A polishing apparatus, comprising: a pre-cleaning device that cleans the back surface of the plate-shaped object before the polished plate-shaped object is conveyed to the cleaning device.
研磨後の前記板状物を洗浄装置に搬送する前に前記板状物の裏面をプリ洗浄することを特徴とする研磨方法。 In this polishing method, the back surface of the plate-like object is held by the polishing head and rotated, and the surface of the plate-like object is pressed against the rotating polishing pad while the slurry is interposed, thereby polishing the surface of the plate-like object. In the polishing method of cleaning the plate-like material after polishing with a cleaning device,
A polishing method comprising pre-cleaning the back surface of the plate-like material before conveying the plate-like material after polishing to a cleaning device.
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