JP2008091665A

JP2008091665A - Ｃｍｐ装置

Info

Publication number: JP2008091665A
Application number: JP2006271582A
Authority: JP
Inventors: Tomotake Morita; 朋岳森田
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US7534166B2; US20080153400A1

Abstract

【課題】半導体ウェハのエッジ部分を研磨しながら、同時に、その研磨部材の研磨面をドレッシングすることができる構造のＣＭＰ装置を提供する。
【解決手段】研磨部材１１０は、盤面に同軸状に円環形の凹溝１１１が形成されており、凹溝１１１の少なくとも一方の内側面１１２が半導体ウェハＷのエッジ部分を研磨する傾斜した研磨面からなり、ウェハ圧接機構１２０は、半導体ウェハＷのエッジ部分を研磨部材１１０の凹溝１１１の少なくとも一方の内側面１１２に圧接させ、ドレッサ機構１３０は、少なくとも研磨部材１１０の凹溝１１１の少なくとも一方の内側面１１２をドレッシングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハをＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)方式で研磨するＣＭＰ装置に関し、特に、円盤状の半導体ウェハの盤面と外周面との境界のエッジ部分を研磨するＣＭＰ装置に関する。

現在、半導体装置の製造にＣＭＰ装置が利用されている。ＣＭＰ装置は、ＣＭＰパッドが装着される交換自在に装着されるターンテーブルを有する。このターンテーブルとともに回転駆動されるＣＭＰパッドの盤面に、半導体装置が製造途中の半導体ウェハが処理対象として圧接される。

その場合、半導体ウェハはＣＭＰパッドの直径方向に往復移動される。また、ＣＭＰパッドの盤面にはスラリーが供給される。さらに、ＣＭＰパッドの盤面は、やはり直径方向に往復移動されるドレッサでドレッシングされる。

半導体装置の製造工程では、成膜や微細加工が繰り返される。層膜の成膜時には半導体ウェハの外縁部付近の傾斜部、ラウンド部にも層膜が形成される。成膜工程のクランプリングなどの改善により、半導体ウェハの側面や裏面への成膜は防止されるようになってきている。

しかしながら、半導体ウェハの外周部は半導体ウェハカセットに接触し、接触箇所からの発塵などで異物が付着する。このような箇所に層膜が形成されると、その異物に起因して剥離が発生する。

このため、半導体装置の製造工程では、上述の剥離に対する処置が必要となっている。そこで、図６に示すように、半導体ウェハＷの外縁部のエッジを研磨するためのエッジ研磨装置１０がある(例えば、特許文献１参照)。
特開２００１−３４５２９８号公報

しかしながら、上述した特許文献１などのエッジ研磨装置１０では、ターンテーブル１１で支持された研磨パッド１２が、半導体ウェハＷの外縁部と接触し続けることになる。

このため、半導体ウェハＷを研磨している研磨パッド１２を、同時にドレッシングすることが構造的に困難である。

従って、研磨パッド１２の表面が圧力によりつぶされたり、研磨屑により目詰まりしたりする。その場合、本来の目的であるエッジ研磨の速度が不安定となり、半導体ウェハＷの外縁部から層膜を除去できなくなる。

これを防止するため、例えば、エッジ研磨装置１０による処理時間を延長することが考えられる。しかし、この場合は、半導体装置の生産性が低下することになり、エッジ研磨装置の損耗も増大する。

本発明のＣＭＰ装置は、円盤状の半導体ウェハの盤面と外周面との境界のエッジ部分を研磨するＣＭＰ装置であって、回転自在に軸支されている円盤状の研磨部材と、半導体ウェハを保持して研磨部材に圧接させるウェハ圧接機構と、ウェハ圧接機構とは相違する位置で研磨部材をドレッシングするドレッサ機構と、を有し、研磨部材は、盤面に同軸状に円環形の凹溝が形成されており、凹溝の少なくとも一方の内側面が半導体ウェハのエッジ部分を研磨する傾斜した研磨面からなり、ウェハ圧接機構は、半導体ウェハのエッジ部分を研磨部材の凹溝の少なくとも一方の内側面に圧接させ、ドレッサ機構は、少なくとも研磨部材のエッジ部分が圧接される凹溝の内側面をドレッシングする。

従って、本発明のＣＭＰ装置では、研磨部材の凹溝の内側面からなる研磨面により半導体ウェハのエッジ部分を研磨することができ、同時に、その研磨部材の研磨面をドレッサ機構によりドレッシングすることができる。

本発明のターンテーブルは、本発明のＣＭＰ装置のターンテーブルであって、ＣＭＰパッドが凹溝を形成する形状に盤面が形成されている。

本発明のパッド治具は、本発明のＣＭＰ装置のパッド治具であって、ＣＭＰパッドが凹溝を形成する形状に盤面が形成されている。

本発明のＣＭＰパッドは、本発明のＣＭＰ装置のＣＭＰパッドであって、凹溝が盤面に形成されているＣＭＰパッド。

本発明のＣＭＰ装置では、半導体ウェハのエッジ部分を研磨すると同時に、その研磨部材の研磨面をドレッサ機構によりドレッシングすることができるので、研磨パッドの目詰まりなどを防止しながら良好な効率で半導体ウェハをエッジ研磨することができる。

本発明の実施の第一の形態を図１および図２を参照して以下に説明する。本実施の形態のＣＭＰ装置１００は、円盤状の半導体ウェハＷの盤面と外周面との境界のエッジ部分を研磨する。

このため、ＣＭＰ装置１００は、回転自在に軸支されている円盤状の研磨部材１１０と、半導体ウェハＷを保持して研磨部材１１０に圧接させるウェハ圧接機構１２０と、ウェハ圧接機構１２０とは相違する位置で研磨部材１１０をドレッシングするドレッサ機構１３０と、研磨部材１１０の盤面中央にスラリーを供給するスラリー供給機構(図示せず)と、を有する。

その研磨部材１１０は、盤面に同軸状に円環形の凹溝１１１が形成されており、凹溝１１１の少なくとも一方の内側面１１２が半導体ウェハＷのエッジ部分を研磨する傾斜した研磨面からなる。

ウェハ圧接機構１２０は、半導体ウェハＷのエッジ部分を研磨部材１１０の凹溝１１１の両側の内側面１１２に圧接させる。ドレッサ機構１３０は、少なくとも研磨部材１１０の凹溝１１１の両側の内側面１１２をドレッシングする。

より詳細には、研磨部材１１０は、円盤状のターンテーブル１１５と、ターンテーブル１１５の盤面に装着されているパッド治具１１６と、パッド治具１１６の盤面に装着されているＣＭＰパッド１１７と、を有する。

パッド治具１１６は、ターンテーブル１１５に一体に固定されている。ＣＭＰパッド１１７は、パッド治具１１６に交換自在に装着されている。そして、そのＣＭＰパッド１１７が凹溝１１１を形成する形状に、パッド治具１１６の盤面が形成されている。

なお、ウェハ圧接機構１２０は、従来の製品と同様に形成されている。つまり、回転自在に軸支された円盤状のホルダ本体１２１、このホルダ本体１２１にスライド自在に装着されていて半導体ウェハＷを外周面で支持する円環状のリテーナ１２２、ホルダ本体１２１の下面に貼着されているバッキングフィルム１２３、ホルダ本体１２１を軸支している回転軸１２５、ホルダ本体１２１を回転軸１２５に連結しているジョイント機構１２６、等を有する。さらに、ホルダ本体１２１には、半導体ウェハＷを吸着するための空気孔１２４が形成されている。

ただし、本実施の形態のＣＭＰ装置１００では、従来と同様にウェハ圧接機構１２０は半導体ウェハＷを回転させながら研磨部材１１０に圧接させるが、従来とは相違して半導体ウェハＷを研磨部材１１０の半径方向に往復移動させない。なお、研磨部材１１０とウェハ圧接機構１２０との回転方向は、同一でも反対でもよい。

また、ドレッサ機構１３０も、従来と同等に形成されているが、従来とは相違して研磨部材１１０の平坦な上面ではなく傾斜した凹溝１１１の内側面１１２をドレッシングするように形成されている。

このため、ドレッサ機構１３０は、研磨部材１１０の半径方向に往復移動するだけではなく、例えば、凹溝１１１の内側面１１２に対応して上下方向にも変位する構造に形成されている。

上述のような構成において、本実施の形態のＣＭＰ装置１００では、研磨部材１１０の凹溝１１１の両側の内側面１１２からなる研磨面により、半導体ウェハＷのエッジ部分が研磨される。

このとき、同時に、研磨部材１１０の凹溝１１１の両側の内側面１１２からなる研磨面が、ドレッサ機構１３０によりドレッシングされる。このため、研磨部材１１０の目詰まりなどを防止しながら、良好な効率で半導体ウェハＷをエッジ研磨することができる。

しかも、研磨部材１１０の凹溝１１１の両側の内側面１１２により、半導体ウェハＷのエッジ部分を二箇所で同時に研磨する。このため、その研磨効率が倍増されている。さらに、半導体ウェハＷやウェハ圧接機構１２０に横方向に無用な応力が作用することもない。

さらに、本実施の形態のＣＭＰ装置１００では、ターンテーブル１１５とＣＭＰパッド１１７とに介在させたパッド治具１１６により、研磨部材１１０の凹溝１１１が形成されている。

このため、ターンテーブル１１５とＣＭＰパッド１１７とは従来の製品を利用することができる。換言すると、従来のＣＭＰ装置にパッド治具１１６を増設するだけで、本実施の形態のＣＭＰ装置１００を実現することができる。

特に、消耗品であるＣＭＰパッド１１７として従来の製品を利用できるので、その凹溝１１１を有する研磨部材１１０を実現するためにランニングコストが増大することもない。

なお、本発明は本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各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではＣＭＰ装置１００が一個のウェハ圧接機構１２０により一個の半導体ウェハＷを研磨部材１１０に圧接させることを例示した。

しかし、図３に例示するＣＭＰ装置２００のように、複数のウェハ圧接機構１２０により複数の半導体ウェハＷを研磨部材１１０に圧接させてもよい。この場合、さらにＣＭＰ処理の作業効率を向上させることができる。

また、上記形態では研磨部材１１０の凹溝１１１の一対の内側面１１２を移動自在な一個のドレッサ機構１３０でドレッシングすることを例示した。しかし、研磨部材１１０の一対の内側面１１２を一対のドレッサ機構１３０で個々にドレッシングしてもよい(図示せず)。

さらに、上記形態では研磨部材１１０の凹溝１１１が、傾斜した内側面１１２と底面とが明確な逆台形の断面形状に形成されていることを例示した。しかし、図４に例示するＣＭＰ装置２１０のように、研磨部材２２０の凹溝２２１が円弧状の断面形状に形成されていてもよい。

この場合、パッド治具２２２へのＣＭＰパッド１１７の貼付が、より容易となる。また、ドレッサ機構１３０を円弧状に往復移動させればよいので、より簡単に研磨部材２２０をドレッシングすることができる。

また、上記形態では研磨部材１１０の盤面の全域が研磨面からなることを例示した。しかし、その凹溝１１１の内側面１１２の部分のみを研磨面としてもよい。その場合、例えば、大小の円環形のＣＭＰパッドを形成しておき、これを凹溝１１１の内側面１１２に個々に貼付すればよい(図示せず)。

さらに、上記形態では異形のパッド治具１１６を既存のターンテーブル１１５の盤面に装着することにより、ＣＭＰパッド１１７の盤面に凹溝１１１を形成することを例示した。

しかし、ＣＭＰパッド１１７が凹溝１１１を形成する形状にターンテーブルの盤面が形成されていてもよい(図示せず)。また、盤面に凹溝１１１が形成されている形状にＣＭＰパッドが形成されていてもよい(図示せず)。

また、上記形態では半導体ウェハＷのエッジ部分を研磨するため、研磨部材１１０を異形に形成することを例示した。しかし、図５に示すように、ウェハ圧接機構１２０が、半導体ウェハＷを研磨部材１１０に対して傾斜した状態で回転自在に軸支してエッジ部分を研磨部材(図示せず)に圧接させてもよい。

より具体的には、ウェハ圧接機構１２０のホルダ本体１２１は、ジョイント機構１２６を介して回転軸１２５に支持されている。そこで、そのホルダ本体１２１の上面を部分的に上方から圧接部材１２７で圧接すれば、半導体ウェハＷは傾斜した状態で回転駆動されることになる。

本発明の実施の第一の形態のＣＭＰ装置の内部構造を示す模式的な縦断正面図である。ＣＭＰ装置の構造を示す模式的な平面図である。一変形例のＣＭＰ装置の構造を示す模式的な平面図である。他の変形例のＣＭＰ装置の内部構造を示す模式的な縦断正面図である。さらに他の変形例のＣＭＰ装置の要部を示す模式的な縦断正面図である。一従来例のＣＭＰ装置の内部構造を示す模式的な側面図である。

符号の説明

１０エッジ研磨装置
１１ターンテーブル
１２研磨パッド
１００装置
１１０研磨部材
１１１凹溝
１１２内側面
１１５ターンテーブル
１１６パッド治具
１１７パッド
１２０ウェハ圧接機構
１２１ホルダ本体
１２２リテーナ
１２３バッキングフィルム
１２４空気孔
１２５回転軸
１２６ジョイント機構
１２７圧接部材
１３０ドレッサ機構
２００装置
２１０装置
２２０研磨部材
２２１凹溝
２２２パッド治具
Ｗ半導体ウェハ

Claims

円盤状の半導体ウェハの盤面と外周面との境界のエッジ部分を研磨するＣＭＰ装置であって、
回転自在に軸支されている円盤状の研磨部材と、前記半導体ウェハを保持して前記研磨部材に圧接させるウェハ圧接機構と、前記ウェハ圧接機構とは相違する位置で前記研磨部材をドレッシングするドレッサ機構と、を有し、
前記研磨部材は、盤面に同軸状に円環形の凹溝が形成されており、前記凹溝の少なくとも一方の内側面が前記半導体ウェハのエッジ部分を研磨する傾斜した研磨面からなり、
前記ウェハ圧接機構は、前記半導体ウェハのエッジ部分を前記研磨部材の前記凹溝の少なくとも一方の内側面に圧接させ、
前記ドレッサ機構は、少なくとも前記研磨部材の前記エッジ部分が圧接される前記凹溝の内側面をドレッシングするＣＭＰ装置。
前記研磨部材の複数の位置に複数の前記半導体ウェハを個々に圧接させる複数の前記ウェハ圧接機構を、さらに有する請求項１に記載のＣＭＰ装置。
前記研磨部材は、円盤状のターンテーブルと、前記ターンテーブルの盤面に装着されているＣＭＰパッドと、を有し、
前記ＣＭＰパッドが前記凹溝を形成する形状に前記ターンテーブルの盤面が形成されている請求項１または２に記載のＣＭＰ装置。
前記研磨部材は、円盤状のターンテーブルと、前記ターンテーブルの盤面に装着されているパッド治具と、前記パッド治具の盤面に装着されているＣＭＰパッドと、を有し、
前記ＣＭＰパッドが前記凹溝を形成する形状に前記パッド治具の盤面が形成されている請求項１または２に記載のＣＭＰ装置。
前記研磨部材は、円盤状のターンテーブルと、前記ターンテーブルの盤面に装着されているＣＭＰパッドと、を有し、
前記ＣＭＰパッドの盤面に前記凹溝が形成されている請求項１または２に記載のＣＭＰ装置。
前記ウェハ圧接機構は、前記半導体ウェハのエッジ部分を前記研磨部材の前記凹溝の両側の前記内側面に圧接させ、
前記ドレッサ機構は、少なくとも前記研磨部材の前記凹溝の両側の前記内側面をドレッシングする請求項１ないし５の何れか一項に記載のＣＭＰ装置。
前記ウェハ圧接機構が、前記半導体ウェハを前記研磨部材に対して傾斜した状態で回転自在に軸支して前記エッジ部分を前記研磨部材に圧接させる請求項１ないし５の何れか一項に記載のＣＭＰ装置。
請求項３に記載のＣＭＰ装置のターンテーブルであって、
前記ＣＭＰパッドが前記凹溝を形成する形状に盤面が形成されているターンテーブル。
請求項４に記載のＣＭＰ装置のパッド治具であって、
前記ＣＭＰパッドが前記凹溝を形成する形状に盤面が形成されているパッド治具。
請求項５に記載のＣＭＰ装置のＣＭＰパッドであって、
前記凹溝が盤面に形成されているＣＭＰパッド。