JP2006344878A - 加工装置および加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 装置の大型化を防止するとともに,半導体ウェハの研削工程が終了したらすぐに研磨工程を開始できるようにしてスループットを向上させることが可能な加工装置およびこれを利用した加工方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係る加工装置1は,被加工物50を保持するチャックテーブル9と;研磨パッド5bと加工液供給手段8とを有し,研磨パッド5bをチャックテーブル9に保持された被加工物50の上側から接触させて被加工物50を研磨する研磨手段5と;被加工物50の研磨位置に位置するチャックテーブル9の近傍に設けられ,研磨パッド5bの表面を下側から洗浄する研磨パッド洗浄手段40と;を備え,研磨手段5は,チャックテーブル9に保持された被加工物50の加工面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨し,研磨パッド洗浄手段40は,研磨パッド5bの径方向に相対移動しながら研磨パッド5bの表面を洗浄することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は,加工装置および加工方法に関し,特に,被加工物の表面を化学的機械的研磨する研磨ユニットを含む加工装置およびこれを利用した加工方法に関する。
半導体デバイス製造工程においては,略円板形状である半導体ウェハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる切断予定ラインによって複数の矩形領域が区画され,かかる矩形領域の各々に半導体回路を形成する。このように複数の半導体回路が形成された半導体ウェハをストリートに沿って分離することにより,個々の半導体チップを形成する。また,光デバイスウェハは,サファイヤ基板等の表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され,この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスが形成されている。かかる光デバイスウェハは,分離予定ラインに沿って個々の発光ダイオードやレーザーダイオード等の光デバイスに分離され,電気機器に広く利用されている。
上述したように,個々に分離された半導体チップの小型化および軽量化を図るために,通常,半導体ウェハをストリートに沿って切断して個々の半導体チップに分離するのに先立ち,半導体ウェハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体ウェハの裏面の研削は,通常,ダイヤモンド砥粒を,例えばレジンボンド等のボンドで固着して形成した研削工具を高速回転させながら,半導体ウェハの裏面に押圧させることによって行われている。
このような研削方式によって半導体ウェハの裏面を研削すると,半導体ウェハの裏面にマイクロクラック等の加工歪が生成され,これにより個々に分離された半導体チップの抗折強度が低減する。この研削された半導体ウェハの裏面に生成される加工歪を除去する対策として,研削された半導体ウェハの裏面を硝酸およびフッ化水素酸を含むエッチング液を使用して,化学的にエッチングするウェットエッチング法やエッチングガスを用いるドライエッチング法が使用されている。また,研削された半導体ウェハの裏面を,遊離砥粒を使用して研磨するCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法も実用化されている。
ところで,研削装置によって研削された半導体ウェハをエッチングまたは研磨するために,半導体ウェハを研削装置からエッチング装置または研磨装置に搬送する際に,半導体ウェハが破損するという問題がある。
このような問題を解消するために,例えば,特許文献1に記載されたように,半導体ウェハを保持する保持手段と,この保持手段に保持された半導体ウェハの一方の面を研削する研削手段とを備えた平面加工装置に,保持手段に保持され研削手段によって研削された半導体ウェハの研削面を研磨する研磨手段を設けた加工装置が提案されている。
特許文献1に記載された平面加工装置では,研磨手段として遊離砥粒を使用して研磨パッドで研磨するCMPが行われているが,このようなCMPが行われる場合には,研磨パッドの表面に目詰まりが生じるため,研磨パッドの表面を洗浄しなければならない。そこで,上記平面加工装置には,研磨パッド洗浄ステージが設けられており,定期的に研磨パッドを移動させて,研磨パッドの洗浄が行われている。
特開平2000−254857号
しかしながら,上記特許文献1に記載された平面加工装置のような構成であると,研削ステージや研磨ステージの他に,別途研磨パッド洗浄ステージを設けなければならないため,装置が大型化してしまうという問題があった。
また,研磨パッドの洗浄は,通常,研磨工程と次の研磨工程との間に行われており,研磨パッドの表面の洗浄が終了するまでは,次の半導体ウェハを研磨することができない。したがって,次に研磨する半導体ウェハの研削工程が終了し,半導体ウェハが研磨位置に移動したとしても,すぐに研磨工程を開始することができず,待ち時間が必要となるため,スループットが低下するという問題があった。さらに,場合によっては,研磨パッドの洗浄を1枚の半導体ウェハの研磨が終了する毎に行わなければならないことがあり,そのような場合には,特に待ち時間が長くなるため,スループットが大きく低下していた。
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的は,装置の大型化を防止するとともに,半導体ウェハの研削工程が終了したらすぐに研磨工程を開始できるようにしてスループットを向上させることが可能な,新規かつ改良された加工装置およびこれを利用した加工方法を提供することにある。
本発明者らは,上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果,被加工物の研磨位置に位置するチャックテーブルの近傍に研磨パッド洗浄手段を設け,研磨パッドの洗浄を研磨工程終了時に行う水研磨工程の際に同時に行うことにより,装置の大型化を防止するとともにスループットを向上させることができることを見出し,この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち,本発明のある観点によれば,被加工物を保持するチャックテーブルと;被加工物より大きな径を有する研磨パッドと,研磨液と洗浄液とを選択的に供給する加工液供給手段とを有し,研磨パッドをチャックテーブルに保持された被加工物の上側から接触させて被加工物を研磨する研磨手段と;被加工物の研磨位置に位置するチャックテーブルの近傍に配置され,研磨パッドの表面を下側から洗浄する研磨パッド洗浄手段と;を備える加工装置が提供される。
上記加工装置においては,研磨手段は,チャックテーブルに保持された被加工物の加工面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨し,研磨パッド洗浄手段は,研磨パッドの径方向に研磨パッドに対して相対移動しながら研磨パッドの表面を洗浄することを特徴とする。
また,上記加工装置は,チャックテーブルが複数配設され,回動可能に設けられたターンテーブルと;チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削手段と;をさらに備え,研磨手段は,研削手段により研削された被加工物を研磨するように構成してもよい。
このように,本発明に係る加工装置によれば,研磨パッド洗浄手段を被加工物の研磨位置に位置するチャックテーブルの近傍に設けることにより,別途洗浄ステージを必要としないので,装置の大型化を防止することができる。
また,上記加工装置においては,研磨パッド洗浄手段は,加工液供給手段が研磨液の供給を中止して洗浄液を供給している場合(いわゆる水研磨工程のとき)に,研磨パッドの表面を洗浄するように構成する。
このように,本発明に係る加工装置によれば,研磨工程終了時に行う被加工物の表面を洗浄する水研磨工程を利用して,同時に研磨パッドの表面を洗浄することにより,前の研磨工程が終了したら,すぐに次の研磨工程を開始することができ,待ち時間をなくし,スループットを向上させることができる。
また,上記研磨パッド洗浄手段は,少なくとも研磨パッドの中心部から外周部まで相対移動するように構成する。このように構成することにより,研磨パッド洗浄手段が相対移動しているときに同時に研磨パッドが水平方向に回転していれば,研磨パッドの前面を洗浄することができる。
また,上記研磨パッド洗浄手段は,例えば,液体を噴射する液体噴射手段,液体と気体とを混合して噴射する2流体噴射手段,ブラシ手段などとして構成することができる。
また,本発明の別の観点によれば,上述したような加工装置を使用した加工方法において,チャックテーブルに保持された被加工物を研磨する研磨工程時に,被加工物の加工面に対して,研磨液の供給を停止し,洗浄水を供給することにより,上記加工面を研磨パッドで研磨するとともに,研磨パッド洗浄手段と研磨パッドとを径方向に相対移動させて,研磨パッドの表面を洗浄することを特徴とする加工方法が提供される。
このように,本発明に係る加工方法によれば,研磨工程終了時に行う半導体ウェハの表面を洗浄する水研磨工程を利用して,同時に研磨パッドの表面を洗浄するため,前の研磨工程が終了したら,すぐに次の研磨工程を開始することができ,待ち時間をなくし,スループットを向上させることができる。
本発明によれば,被加工物の研磨位置に位置するチャックテーブルの近傍に研磨パッド洗浄手段を設け,研磨パッドの洗浄を研磨工程終了時に行う水研磨工程の際に同時に行うことにより,装置の大型化を防止するとともに,スループットを向上させることが可能な,加工装置およびこれを利用した加工方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず,図1に基づいて,本発明の第1の実施形態に係る加工装置の一例として構成された半導体ウェハ加工装置1の全体構成について説明する。なお,図1は,本実施形態に係る半導体ウェハ加工装置1の全体構成を示す斜視図である。
図1に示すように,半導体ウェハ加工装置1は,被加工物の一例である半導体ウェハ50の裏面を研削加工するとともに,研削加工された半導体ウェハの研削面を研磨加工する装置として構成されている。半導体ウェハ50は,例えば,8,12インチ等の略円盤状のシリコンウェハなどである。半導体ウェハ加工装置1は,この半導体ウェハ50の裏面(半導体素子が形成された回路面とは反対側の面)を研削加工して,例えば50〜100μmの厚さにまで薄型化する。さらに,研削加工により薄型化された半導体ウェハ50の研削面(被研磨面)を研磨加工して,当該研削面を高精度で平坦化(鏡面加工)する。
かかる半導体ウェハ加工装置1の各構成要素について具体的に説明する。図1に示すように,半導体ウェハ加工装置1は,例えば,ハウジング2と,粗研削ユニット3と,仕上げ研削ユニット4と,研磨ユニット5と,研磨ユニット移動機構6と,加工液供給ユニット7と,ターンテーブル8上に設置された例えば4つのチャックテーブル9と,カセット11,12と,ポジションテーブル13と,搬送アーム15と,ロボットピック20と,スピンナー洗浄装置30とを主に備える。
半導体ウェハ加工装置1においては,半導体ウェハの大型化・薄型化により半導体ウェハを研削装置から研磨装置に搬送する際などに半導体ウェハが破損したり撓んだりするという問題を解消するために,研削手段(研削ユニット3,4)と研磨手段(研磨ユニット5)とが共に備えられた構成となっている。
粗研削ユニット3は,スピンドル3aの下端に装着された研削ホイール3bを回転させながら,チャックテーブル9に保持された半導体ウェハ50の裏面に押圧することによって,半導体ウェハ50の裏面を粗研削加工する。また,同様に,仕上げ研削ユニット4は,スピンドル4aに装着された研削ホイール4bを回転させながら,上記粗研削された後の半導体ウェハ50の裏面に押圧することによって,当該半導体ウェハ50の裏面を高精度で仕上げ研削加工する。
研磨ユニット5は,スピンドル5aの下端に装着された研磨パッド5bを回転させながら,チャックテーブル9に保持された仕上げ研削加工後の半導体ウェハ50の裏面に押圧することによって,半導体ウェハ50の裏面を研磨加工する。研磨ユニット移動機構6は,研磨ユニット5を水平方向(研磨パッド5bの径方向,図1ではX軸方向)および垂直方向(スピンドル5aの軸方向,図1ではZ軸方向)に移動させることができる。また,加工液供給ユニット7は,研磨加工時に,研削加工後の半導体ウェハ50の加工面に研磨液と洗浄液とを選択的に供給する。この加工液供給ユニット7は,加工液供給路72を介して,研磨ユニット5の上端部と連結され,研磨ユニット5に研磨液または洗浄液を供給する。これら研磨ユニット5,研磨ユニット移動機構6および加工液供給ユニット7は,全体として,本実施形態に係る研磨手段を構成している。なお,かかる研磨手段の詳細については後述する。
ターンテーブル8は,ハウジング2の上面に設けられた円盤状のテーブルであり,水平方向に回転可能である。このターンテーブル8上には,例えば,4つのチャックテーブル9(9a〜9d)が,例えば90度の位相角で等間隔に配設されている。このチャックテーブル9は,その上面に真空チャックを備えており,載置された半導体ウェハ50を真空吸着して保持する。このチャックテーブル9は,研削加工時および研磨加工時には,回転駆動機構(図示せず)によって水平方向に回転可能である。かかる構成のチャックテーブル9は,ターンテーブル8の回転によって,搬入搬出領域A,粗研削領域B,仕上げ研削領域C,研磨領域D,搬入搬出領域Aに,順次移動される。
カセット11,12は,複数のスロットを有する半導体ウェハ用の収容器である。カセット11は,研削加工前の半導体ウェハ50を収容し,一方,カセット12は,研磨加工後の半導体ウェハ50を収容する。また,ポジションテーブル13は,カセット11から取り出された半導体ウェハ50が仮置きされて,その中心位置合わせを行うためのテーブルである。
搬送アーム15は,水平方向(Y軸方向)に移動可能に構成されており,ポジションテーブル13に載置された研削加工前の半導体ウェハ50を搬送して,搬入搬出領域Aに位置するチャックテーブル9aに載置する。また,搬送アーム15は,搬入搬出領域Aに位置するチャックテーブル9aに載置された研磨加工後の半導体ウェハ50を搬送して,スピンナー洗浄装置30のスピンナーテーブルに載置する。
ロボットピック20は,ウェハ保持部(例えば,U字型ハンド)を備え,このウェハ保持部によって半導体ウェハ50を吸着保持して搬送する。具体的には,ロボットピック20は,研削加工前の半導体ウェハ50をカセット11からポジションテーブル13へ搬送する。また,研磨加工後の半導体ウェハ50をスピンナー洗浄装置30からカセット12へ搬送する。
スピンナー洗浄装置30は,研磨加工後の半導体ウェハ50を洗浄して,研削および研磨された加工面に付着している研削屑や研磨屑等のコンタミネーションを除去する。
次に,上記構成の半導体ウェハ加工装置1の動作について説明する。まず,ロボットピック20は,カセット11内に載置されている研削加工前の半導体ウェハ50を1枚取り出して搬送し,ポジションテーブル13に載置する。次いで,ポジションテーブル13は,載置された半導体ウェハ50の中心位置合わせを行う。さらに,搬送アーム15は,中心位置あわせされた半導体ウェハ50を搬送し,搬入搬出領域Aに配置されたチャックテーブル9上に載置する。チャックテーブル9は,載置された半導体ウェハ50を真空吸着して保持する。
次いで,ターンテーブル8を回転させて,半導体ウェハ50を保持したチャックテーブル9を粗研削領域Bに移動させ,粗研削ユニット3の下方に位置付ける。この状態で,粗研削ユニット3によって半導体ウェハ50の裏面を粗研削加工する。さらに,ターンテーブル8を回転させて,上記粗研削加工された半導体ウェハ50を保持したチャックテーブル9を仕上げ研削領域Cに移動させ,仕上げ研削ユニット4の下方に位置付ける。この状態で,仕上げ研削ユニット4によって半導体ウェハ50の裏面を仕上げ研削加工する。なお,仕上げ研削用の研削ホイール4bは,粗研削用の研削ホイール3bより細かい砥粒が使用されており,より高精度の研削加工が行われる。
仕上げ研削加工終了後,さらに,ターンテーブル8を回転させて,上記仕上げ研削加工された半導体ウェハ50を保持したチャックテーブルを研磨領域Dに移動させ,研磨ユニット5の下方に位置付ける。この状態で,研磨ユニット5によって半導体ウェハ50の裏面を研磨加工する。この研磨加工は,仕上げ研削された半導体ウェハ50の加工変質層を除去し,半導体ウェハ50の裏面を鏡面加工するために行われる。なお,この研磨加工と同時に,後続の別の半導体ウェハ50を仕上げ研削ユニット4で仕上げ研削加工し,さらに別の半導体ウェハ50を粗研削ユニット3で粗研削加工することによって,ウェハの加工を効率化できる。
次いで,ターンテーブル8をさらに回転させて,上記研磨加工された半導体ウェハ50を保持したチャックテーブル9を再び搬入搬出領域Aに移動させる。次いで,搬送アーム15によって,研磨加工された半導体ウェハ50を搬出し,スピンナー洗浄装置30に搬送する。スピンナー洗浄装置30は,半導体ウェハ50の裏面(研削および研磨された加工面)に付着しているコンタミネーションを洗浄・除去する。その後,ロボットピック20は,洗浄された半導体ウェハ50をウェハ保持部によって吸着保持し,当該半導体ウェハ50をカセット12内に収容する。
半導体ウェハ加工装置1では,以上のようにして半導体ウェハ50の研削加工および研磨加工が行われる。この半導体ウェハ加工装置1における研磨は,研磨手段として遊離砥粒を使用して研磨パッドで研磨するCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)が行われているが,CMPが行われる場合には,研磨パッドの表面に目詰まりが生じるため,研磨パッドの表面を洗浄しなければならない。
ところで,最近では,研磨工程の終了時には,研磨時に供給していた研磨液を洗浄水に切り換えて供給し,研磨パッドを半導体ウェハの表面に接触させて研磨する,いわゆる水研磨を行うことが多い。この水研磨は,半導体ウェハの表面から研磨屑をある程度落とし,後に行われるスピンナー洗浄の負担を低減させるために行われている。通常は,この水研磨の後に研磨パッドの洗浄が行われることになる。
したがって,研磨パッド5bの表面の洗浄が終了するまでは,次の半導体ウェハ50を研磨することができなかった。すなわち,次に研磨する半導体ウェハ50の研削工程が終了し,半導体ウェハ50が研磨領域Dに移動したとしても,すぐに研磨工程を開始することができず,待ち時間が必要となるため,スループットが低下するという問題があった。さらに,場合によっては,研磨パッド5bの洗浄を1枚の半導体ウェハ50の研磨が終了する毎に行わなければならないことがあり,そのような場合には,特に待ち時間が長くなるため,スループットが大きく低下していた。
そこで,本実施形態に係る半導体ウェハ加工装置1の研磨ユニット5では,半導体ウェハ50の研磨が行われる研磨領域Dに位置するチャックテーブル9の近傍に研磨パッド洗浄手段40(後述の図5〜図7参照)を設け,上記水研磨が行われる際に,同時に研磨パッド洗浄手段40を使用して,研磨パッド5bの表面を洗浄する。これにより,従来のように,別途研磨パッド洗浄ステージを設ける必要がなくなり,また,水研磨工程後に次の半導体ウェハの研磨を行う時には,既に研磨パッドの洗浄は終了しているので,すぐに次の半導体ウェハの研磨を行うことができることから,スループットを向上させることができる。
以下,図2〜図4に基づいて,本実施形態に係る研磨手段の構成について詳細に説明する。なお,図2および図3は,それぞれ,本実施形態に係る研磨ユニット5および研磨ユニット移動機構6の構成を示す斜視図および側面図であり,図4は,本実施形態に係る加工液供給ユニット7の内部構成を示す説明図である。
上述したように,本実施形態に係る研磨手段は,主に,研削加工後の半導体ウェハ50の裏面に対し研磨加工を行う研磨ユニット5と,研磨ユニット5を水平方向および垂直方向に移動させる研磨ユニット移動機構6と,研磨加工時に研磨液と洗浄液とを選択的に供給する加工液供給ユニット7と,から構成されている。
研磨ユニット5は,研磨領域Dに配設され,半導体ウェハ50の裏面を化学的機械的研磨(CMP研磨)するように構成されている。具体的には,研磨ユニット5は,図2および図3に示すように,スピンドル5aと,スピンドル5aの先端に装着された研磨パッド5bとを備える。研磨パッド5bは,半導体ウェハ50より大きな径を有し,研磨パッド5b内部にある遊離砥粒を含んだ研磨液を供給する加工液供給路72(後述)から研磨液をチャックテーブル9に保持された半導体ウェハ50に供給しながら,半導体ウェハ50の裏面をCMP研磨する。また,研磨パッド5bは,例えば,モータ(図示せず)の駆動力がスピンドル5aを介して伝達されることにより,水平方向に所定速度で回転する。
また,図3に示すように,スピンドル5aの軸方向に沿って,その内部を貫通するように,加工液供給ユニット7から供給された加工液(研磨液または洗浄液)を半導体ウェハ50の研磨面に供給するための加工液供給路72が形成されている。加工液供給路72はさらに,スピンドル5aの先端に装着された研磨パッド5bの中心部を貫通して,その先端部には加工液を噴射する噴射口72aが形成されている。一方,加工液供給路72の噴射口72aとは反対側の端部は,後述する加工液供給ユニット7に連結されている。
研磨ユニット移動機構6は,図2および図3に示すように,例えば,移動基台部61と,研磨ユニット5の水平方向の移動を支持する水平移動支持部材62と,移動基台部61上にX軸方向に延長するように配設され,水平移動支持部材62のX軸方向の移動を案内する一対の水平移動ガイド部材63と,X軸方向に延長するように配設され,水平移動支持部材62と係合し,電動モータ64によって回転駆動されるボールスクリュー65と,研磨ユニット5の垂直方向の移動を支持する垂直移動支持部材66と,Z軸方向に延長するように配設され,垂直移動支持部材66のZ軸方向の移動を案内する二対(4本)の垂直移動ガイド部材67と,垂直移動支持部材66と係合し,電動モータ68によって回転駆動されるボールスクリュー69とからなる。
かかる構成を有する研磨ユニット移動機構6は,ボールスクリュー65を回転させて水平移動支持部材62を水平移動ガイド部材63に沿ってX軸方向に移動させることにより,研磨ユニット5をX軸方向に移動させることができる。また,研磨ユニット移動機構6は,ボールスクリュー69を回転させて垂直移動支持部材66を垂直移動ガイド部材67に沿ってZ軸方向に移動させることにより,研磨ユニット5をZ軸方向に移動させることができる。
加工液供給ユニット7は,例えば,図4に示すように,研磨ユニット50へ加工液(研磨液または洗浄液)を供給する加工液供給路72と,研磨液を貯留する研磨液貯留タンク74と,半導体ウェハ50の表面上にあるコンタミネーションの除去に用いる洗浄液を貯留する洗浄液貯留タンク76と,加工液を加工液供給路72へ送り出す加工液供給ポンプ78と,研磨液の供給を制御する研磨液供給バルブ742と,洗浄液の供給を制御する洗浄液供給バルブ762と,を備える。
かかる構成の加工液供給ユニット7は,研磨加工中に,被研磨面(すなわち,半導体ウェハ50の裏面)と研磨パッド5bとの間に,複数種類の加工液が供給できるように構成されている。具体的には,例えば,研磨液として砥粒を含有したアルカリ液(スラリー)を研磨液貯留タンク74に貯蔵し,洗浄液として純水を洗浄液貯留タンク76に貯蔵し,研磨液供給バルブ742の開閉と洗浄液供給バルブ762の開閉とを切り換えることにより,研磨液と洗浄液のいずれか一方を選択的に供給することができる。
以上のような構成を有する半導体ウェハ加工装置1においては,ターンテーブル8が回転し,仕上げ研削加工された半導体ウェハ50が研磨領域Dに位置付けられると,研磨ユニット5に備えられた研磨パッド5bを研磨領域Dに位置するチャックテーブル9に保持された半導体ウェハ50の上側から接触させて,研磨パッド5bの内部にある加工液供給路72から遊離砥粒を含む研磨液を供給しながら,半導体ウェハ50の仕上げ研削加工された面を化学的機械的研磨(CMP)する。
ここで,チャックテーブル9および研磨パッド5bは,水平方向に(XY平面上で)回転可能に構成されており,研磨ユニット5が半導体ウェハ50を研磨している際は,チャックテーブル9と研磨パッド5bの双方が同方向または逆方向に回転している。また,研磨効率を上げるため,上記回転に加えて,研磨加工中に研磨パッド5bを水平方向(X軸方向)に揺動させながら研磨してもよい。
次に,このような半導体ウェハ50の裏面を研磨する研磨工程が終了すると,加工液供給ユニット7の研磨液供給バルブ744を閉じるとともに洗浄液供給バルブ764を開き,遊離砥粒を含む研磨液の供給から純水の供給に切り換えて,純水を供給しながら研磨(いわゆる水研磨)を行う。この水研磨は,半導体ウェハ50に付着した研磨屑などのコンタミネーションを除去することを目的として行う。
ところで,半導体ウェハ50の裏面を化学的機械的研磨する工程においては,研磨液に含まれる遊離砥粒が研磨パッド5bの表面の凹凸に入り込んで研磨パッド5bが目詰まりを起こしたり,研磨パッド5bの表面に付着した遊離砥粒が,次の半導体ウェハ50を研磨する際に半導体ウェハ50の表面を傷つけたりすることがある。したがって,研磨パッド5bの洗浄を行うことが必要であるが,別途研磨パッド5bの洗浄工程を設けると,上述したようにスループットが低下してしまうことから,本実施形態においては,上記水研磨工程の際に,同時に研磨パッド洗浄手段40を使用して,研磨パッド5bの表面の洗浄を行うこととしている。
本実施形態に係る研磨パッド洗浄手段40は,例えば,図3に示すように,研磨ユニット5がX軸方向(水平方向)に移動する範囲内にあるチャックテーブル9の近傍に,例えば,洗浄ブラシ,流体噴射ノズル等の形態で設けられる。以下,この研磨パッド洗浄手段40の構成および動作について詳細に説明する。
まず,図5に基づいて,研磨パッド洗浄手段40の構成について説明する。なお,図5は,本実施形態に係る研磨パッド洗浄手段40の構成および配置を説明するための上面図であり,(a)は第1の設置例,(b)は第2の設置例を示したものである。
図5に示すように,研磨パッド洗浄手段40は,少なくとも半導体ウェハ50の研磨が行われる研磨領域Dに位置するチャックテーブル9dの近傍に配置される。具体的には,例えば,図5(a)に示すように,4つの研磨パッド洗浄手段40a〜40dが,それぞれ,ターンテーブル8上に配置された4つのチャックテーブル9a〜9dの近傍に,ターンテーブル8上に固定して設置される構成としてもよい。この場合には,4つのチャックテーブル9a〜9dのそれぞれが研磨領域Dに位置したときに研磨パッド洗浄手段40a〜40dが使用される。一方,チャックテーブル9a〜9dが,それ以外の搬入搬出領域A,粗研削領域B,仕上げ研削領域Cに位置している場合には,研磨パッド洗浄手段40a〜40dは使用されない。
また,図5(b)に示すように,1つの研磨パッド洗浄手段40が可動支持部材45により支持され,さらに可動支持部材45が固定支持部材46により支持されるような構成としてもよい。この可動支持部材45の右端は,ターンテーブル8の外側に固定して設置された固定支持部材46の略中央部と連結されており,可動支持部材45は,その右端を支点として,図5(b)の矢印で示したように回動可能に設けられている。これにより,研磨パッド洗浄手段40を,使用しないときにはターンテーブル8の外側に退避させることが可能であり,水研磨工程が行われるときだけ,図5(b)に示したチャックテーブル9dの近傍に位置させることができる。
このように,研磨パッド洗浄手段40を退避可能に設けることにより,通常の研磨工程中に,研磨パッド洗浄手段40と,研磨パッド5bあるいは研削ホイール3b,4bとが接触等することによる研磨パッド5b等の損傷を防止することができる。
上記のような構成の研磨パッド洗浄手段40としては,例えば,純水のような液体を噴射する液体噴射手段,純水のような液体と空気のような気体とを混合して噴射する2流体噴射手段,洗浄ブラシを備えるブラシ手段などが考えられる。
以下,図6および図7に基づいて,研磨パッド洗浄手段40を用いた研磨パッド5bの洗浄方法について詳細に説明する。なお,図6は,本実施形態に係る研磨パッド洗浄手段40Aを用いた研磨パッド5bの洗浄方法を示す説明図であり,図7は,本実施形態の変形例に係る研磨パッド洗浄手段40Bを用いた研磨パッド5bの洗浄方法を示す説明図である。
図6には,研磨パッド洗浄手段40が液体噴射手段としての洗浄水噴射ノズル40Aである例について示した。洗浄水噴射ノズル40Aは,洗浄水供給手段42Aを備えている。図6に示した例においては,この洗浄水供給手段42Aから研磨パッド5bの表面に向けて,例えば純水Wなどの液体を噴射して,研磨パッド5bの表面に付着した遊離砥粒等を除去することにより,研磨パッド5bを洗浄する。
このとき,研磨パッド5bを水平方向(X軸方向)に揺動させることにより,研磨パッド洗浄手段40を研磨パッド5bの全面に対して作用させるようにすることができる。すなわち,研磨パッド洗浄手段40としての洗浄水噴射ノズル40Aは,研磨パッド5bのX軸方向の揺動によって,少なくとも研磨パッド5bの外周部から中心までの距離dを,研磨パッド5bの径方向に沿って相対移動する。また,研磨パッド5bがX軸方向に陽動している間も研磨パッドbは水平方向に回転しているので,洗浄水噴射ノズル40Aを研磨パッド5bの径方向に相対移動させることによって,研磨パッド5bの全面を洗浄することができる。
なお,研磨パッド洗浄手段40が2流体噴射手段の場合も,上記洗浄水噴射ノズル40Aの場合と同様に,研磨パッド5bの洗浄を行うことができる。
図7には,研磨パッド洗浄手段40がブラシ手段としての洗浄ブラシ40Bである例について示した。洗浄ブラシ40Bは,ブラシ毛42Bを備えている。図6の場合のように研磨パッド5bに洗浄水を噴射する代わりに,ブラシ毛42Bを研磨パッド5bの表面に接触させた後,研磨パッド5bを揺動させて,洗浄ブラシ40Bを研磨パッド5bの径方向に対して相対移動させることにより,研磨パッド5bの表面に付着した遊離砥粒等を擦り取ることができる。洗浄ブラシ40Bの上記以外の動作については,研磨パッド洗浄手段40として洗浄水噴射ノズル40Aを用いた場合と同様であるので,詳しい説明は省略する。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば,上記実施形態においては,被加工物の具体例として半導体ウェハ50の例を挙げて説明したが,本発明は,かかる例に限定されない。被加工物は,例えば,各種の半導体基板,サファイヤ基板,ガラス材,セラミックス材,金属材,プラスチック等の合成樹脂材,あるいは,磁気ヘッド,レーザダイオードヘッド等を形成するための電子材料基板などであってもよい。また,被加工物の形状は,略円盤状以外にも,略楕円板,略矩形板形状など任意の形状であってよい。
また,上記実施形態においては,被加工物加工装置は,2つの研削ユニット3,4を具備するが,かかる例に限定されず,研削ユニットを1つのみ,あるいは3つ以上具備するように構成することもできる。
また,上記実施形態においては,研磨パッド洗浄手段40を固定して,研磨パッド5bを動かすことにより,研磨パッド洗浄手段40を研磨パッド5bの径方向に相対移動させる例を挙げて説明したが,本発明は,かかる例に限定されず,研磨パッド洗浄手段40を動かしても差し支えない。
また,上記実施形態においては,研磨パッド洗浄手段40を退避可能に構成する際,研磨パッド洗浄手段40が回動可能なように構成された例を挙げて説明したが,本発明は,かかる例に限定されず,洗浄手段支持部材(45,46)ごと上下動,左右動するように構成してもよい。
本発明は,加工装置および加工方法に適用可能であり,特に,被加工物の表面を化学的機械的研磨する研磨ユニットを含む加工装置およびこれを使用した加工方法に適用可能である。
本発明の第1の実施形態に係る半導体ウェハ加工装置の全体構成を示す斜視図である。 同実施形態に係る研磨ユニットの構成を示す斜視図である。 同実施形態に係る研磨ユニットの構成を示す側面図である。 同実施形態に係る加工液供給ユニットの内部構成を示す説明図である。 同実施形態に係る研磨パッド洗浄手段の構成および配置を説明するための上面図である。 同実施形態に係る研磨パッド洗浄手段を用いた研磨パッドの洗浄方法を示す説明図である。 同実施形態の変形例に係る研磨パッド洗浄手段を用いた研磨パッドの洗浄方法を示す説明図である。
符号の説明
1 半導体ウェハ加工装置
3 粗研削ユニット
4 仕上げ研削ユニット
5 研磨ユニット
5a スピンドル
5b 研磨パッド
6 研磨ユニット移動機構
7 加工液供給ユニット
8 ターンテーブル
7 チャックテーブル
9 加工液供給ユニット
11,12 カセット
15 搬送アーム
20 ロボットピック
30 スピンナー洗浄装置
40 研磨パッド洗浄手段
40A 洗浄水噴射ノズル
40B 洗浄ブラシ
45 洗浄ユニット支持部材
50 半導体ウェハ
72 加工液供給路

Claims (8)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと;
    前記被加工物より大きな径を有する研磨パッドと,研磨液と洗浄液とを選択的に供給する加工液供給手段とを有し,前記研磨パッドを前記チャックテーブルに保持された前記被加工物の上側から接触させて前記被加工物を研磨する研磨手段と;
    前記被加工物の研磨位置に位置する前記チャックテーブルの近傍に設けられ,前記研磨パッドの表面を下側から洗浄する研磨パッド洗浄手段と;
    を備え,
    前記研磨手段は,前記チャックテーブルに保持された前記被加工物の加工面に研磨液を供給しながら化学的機械的研磨し,
    前記研磨パッド洗浄手段は,前記研磨パッドの径方向に前記研磨パッドに対して相対移動しながら前記研磨パッドの表面を洗浄することを特徴とする,加工装置。
  2. 前記チャックテーブルが複数配設され,回動可能に設けられたターンテーブルと;
    前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を研削する研削手段と;
    をさらに備え,
    前記研磨手段は,前記研削手段により研削された前記被加工物を研磨することを特徴とする,請求項1に記載の加工装置。
  3. 前記研磨パッド洗浄手段は,前記加工液供給手段が前記洗浄液を供給している場合に,前記研磨パッドの表面を洗浄することを特徴とする,請求項1または2に記載の加工装置。
  4. 前記研磨パッド洗浄手段は,少なくとも前記研磨パッドの中心部から外周部まで相対移動することを特徴とする,請求項1〜3のいずれか1項に記載の加工装置。
  5. 前記研磨パッド洗浄手段は,液体を噴射する液体噴射手段であることを特徴とする,請求項1〜4のいずれか1項に記載の加工装置。
  6. 前記研磨パッド洗浄手段は,液体と気体とを混合して噴射する2流体噴射手段であることを特徴とする,請求項1〜4のいずれか1項に記載の加工装置。
  7. 前記研磨パッド洗浄手段は,ブラシ手段であることを特徴とする,請求項1〜4のいずれか1項に記載の加工装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の加工装置を使用した加工方法において:
    前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を研磨する研磨工程時に,前記被加工物の加工面に対して,前記研磨液の供給を停止し,前記洗浄水を供給することにより,前記加工面を前記研磨パッドで研磨するとともに,前記研磨パッド洗浄手段と前記研磨パッドとを径方向に相対移動させて,前記研磨パッドの表面を洗浄することを特徴とする,加工方法。

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