JP2012125859A

JP2012125859A - 研磨液供給装置

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Publication number: JP2012125859A
Application number: JP2010278010A
Authority: JP
Inventors: Makoto Maejima; 信前嶋
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】研磨砥粒を固まらせることなく研磨液を研磨装置の研磨パッドに供給することができる研磨液供給装置を提供する。
【解決手段】底壁と天井壁および側壁とを有する研磨液収容タンクと、研磨液収容タンク内に収容された研磨液を研磨装置に供給する研磨液送給手段とを具備する研磨液供給装置であって、研磨液収容タンクを構成する少なくとも壁の内面に付着した研磨液を洗い流す洗浄水を噴射する洗浄手段を具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研磨装置に研磨液を供給するための研磨液供給装置に関する。

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エーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々のデバイスを形成する。デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々のデバイスに分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削ホイールを、高速回転せしめながら半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に所謂加工歪が生成され、これによって個々に分割されたデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。

上述した問題を解消するために、研削された半導体ウエーハの裏面を研磨して上記研削歪を除去する研磨装置が下記特許文献１に開示されている。下記特許文献１に開示された研磨装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研磨する研磨パッドを有する研磨手段とを具備し、研磨パッドに研磨液を供給しながら研磨パッドを回転しつつウエーハに押圧することにより、ウエーハの被加工面を研磨する。従って、研磨パッドに研磨液を供給ための研磨液供給装置が研磨装置に隣接して配置されている。

特開平８−９９２６５号公報

上記研磨液供給装置は、例えばシリカ粒子とアンモニア水等のアルカリ溶液および添加剤としての過酸化水素水を混合した研磨液を収容する研磨液収容タンクを備え、該研磨液収容タンクに収容された研磨液を研磨装置の加工時に研磨パッドに供給する。
しかるに、研磨液収容タンクに収容された研磨液が減少すると、液面が下がった研磨液収容タンクの内壁面に付着している研磨液が乾燥し、シリカ粒子が固まった状態で落下することがある。このよう固まった状態で落下したシリカ粒子が塊となって研磨装置の研磨パッドに供給されると、被加工物の被加工面にスクラッチを生じさせる原因となる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、研磨砥粒を固まらせることなく研磨液を研磨装置の研磨パッドに供給することができる研磨液供給装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、底壁と天井壁および側壁とを有する研磨液収容タンクと、該研磨液収容タンク内に収容された研磨液を研磨装置に供給する研磨液送給手段と、を具備する研磨液供給装置において、
該研磨液収容タンクを構成する少なくとも該側壁の内面に付着した研磨液を洗い流す洗浄水を噴射する洗浄手段を具備している、
ことを特徴とする研磨液供給装置が提供される。

上記洗浄手段は、研磨液収容タンクを構成する天井壁に配設され側壁の内面に向けて洗浄水を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルに洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、該洗浄水供給手段を定期的に所定時間作動するように制御する制御手段と、を具備している。
上記噴射ノズルは、加圧気体を導入する気体通路を備え、該気体通路に導入された加圧気体を洗浄水と混合して霧状の洗浄水を噴霧する。

本発明による研磨液供給装置は、研磨液収容タンクを構成する少なくとも側壁の内面に付着した研磨液を洗い流す洗浄水を噴射する洗浄手段を具備しているので、定期的に作動して洗浄水を側壁の内面に噴射することにより、側壁の内面に付着した研磨液が乾燥して研磨液に含まれるシリカ粒子等の砥粒が塊となる前に研磨液収容タンク内の研磨液中に落下する。従って、研磨液に含まれるシリカ粒子等の砥粒の塊が研磨装置の研磨パッドに供給されることはない。

本発明に従って構成された研磨液供給装置の斜視図および研磨液供給装置によって研磨液が供給される研磨装置の要部斜視図。図１に示す研磨液供給装置を構成する研磨液収容タンクの断面図。図１に示す研磨液供給装置の洗浄手段を構成する噴射ノズルの斜視図。

以下、本発明に従って構成された研磨液供給装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には本発明に従って構成された研磨液供給装置の斜視図および該研磨液供給装置によって研磨液が供給される研磨装置の要部斜視図が示されている。
先ず、研磨装置１について説明する。図１に示す研磨装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上下方向に配設された直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研磨手段としての研磨ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

研磨ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。

スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状の工具装着部材３２４が設けられている。なお、工具装着部材３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示していない）が形成されている。この工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５が装着される。研磨工具３２５は、円形状の支持基台３２６と該支持基台３２６の下面に装着された円形状の研磨パッド３２７とから構成されており、支持基台３２６が工具装着部材３２４に締結ボルト３２８によって取り付けられている。このように構成された研磨工具３２５の支持基台３２６および研磨パッド３２７の中心部にはそれぞれ研磨液が通る図示しない穴が設けられており、この図示しない穴が回転スピンドル３２２に形成された研磨液供給通路３２２ａに連通されている。

図1に示す研磨装置１は、上記研磨ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向）に移動せしめる研磨送り手段３３を備えている。この研磨送り手段３３は、直立壁２２の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド３３１を具備している。この雄ねじロッド３３１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材３３２および３３３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材３３２には雄ねじロッド３３１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ３３４が配設されており、このパルスモータ３３４の出力軸が雄ねじロッド３３１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には上下方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド３３１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ３３４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ３３４が逆転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
以上のように構成された研磨ユニット３は、チャックテーブル４上に保持された被加工物を研磨加工する。

次に、上記研磨装置１の研磨ユニット３を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７に研磨液を供給する研磨液供給装置５について説明する。図示の実施形態における研磨液供給装置５は、研磨液を収容する研磨液収容タンク６と、該研磨液収容タンク６に研磨液を送り込む研磨液送給手段７と、研磨液収容タンク６に収容された研磨液を上記研磨装置１の研磨ユニット３を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７に送出する研磨液送出手段８を具備している。研磨液収容タンク６は、図2に示すように底壁６１と天井壁６２および側壁６３からなり、各壁によって収容室６０を形成している。研磨液収容タンク６を構成する底壁６１には、上記研磨液送出手段８に連通する研磨液送出口６１１が設けられている。研磨液収容タンク６を構成する側壁６３には、図1に示すように上記研磨液送給手段７に連通する研磨液導入口６３１が設けられているとともに、図1および図2に示すように研磨液導入口６３１より高い位置に攪拌用研磨液流入口６３２が設けられている。また、研磨液収容タンク６を構成する天井壁６２には、図1および図2に示すように研磨液戻り口６２１および研磨液濃度調節用の純水流入口６２２が設けられている。このように構成された研磨液収容タンク６は、支持台６５上に載置されている。

図１を参照して説明を続けると、研磨液送給手段７は、シリカ粒子等の砥粒とアンモニア水等のアルカリ溶液とからなる砥粒混合液を送り込む砥粒混合液送給手段７１と、添加剤としての過酸化水素水を送り込む過酸化水素水送給手段７２とからなっている。砥粒混合液送給手段７１は、シリカ粒子とアンモニア水等のアルカリ溶液とからなる砥粒混合液を収容する砥粒混合液容器７１１と、該砥粒混合液容器７１１と上記研磨液収容タンク６の側壁６３に設けられた研磨液導入口６３１とを接続する配管７１２に配設されたポンプ７１３とからなっている。また、上記過酸化水素水送給手段７２は過酸化水素水を収容する過酸化水素水容器７２１と、該過酸化水素水容器７２１と上記砥粒混合液送給手段７１の配管７１２とを接続する配管７２２に配設されたポンプ７２３とからなっている。このように構成された研磨液送給手段７は、砥粒混合液送給手段７１のポンプ７１３を作動することにより砥粒混合液容器７１１に収容されたシリカ粒子とアンモニア水等のアルカリ溶液とからなる砥粒混合液を研磨液収容タンク６に送り込むとともに、過酸化水素水送給手段７２のポンプ７２３を作動することにより過酸化水素水容器７２１に収容された過酸化水素水を研磨液収容タンク６に送り込む。

上記研磨液送出手段８は、上記研磨液収容タンク６の底壁６１に設けられた研磨液送出口６１１と上記研磨装置１における研磨ユニット３を構成するスピンドルユニット３２の回転スピンドル３２２に設けられた研磨液供給通路３２２ａとを接続する配管８１に配設されたポンプ８２と、該ポンプ８２より回転スピンドル３２２側の配管８１に配設された電磁開閉弁８３を具備している。この電磁開閉弁８３が除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)すると開路するように構成されている。このように構成された研磨液送出手段８は、ポンプ８２を作動するとともに電磁開閉弁８３を附勢(ON)することにより、研磨液収容タンク６に収容された研磨液を上記研磨装置１における研磨ユニット３を構成するスピンドルユニット３２の回転スピンドル３２２に設けられた研磨液供給通路３２２ａに供給する。

上記研磨液送出手段８には、研磨液攪拌手段８５が接続されている。研磨液攪拌手段８５は、研磨液送出手段８の配管８１におけるポンプ８２と電磁開閉弁８３との間と上記研磨液収容タンク６の側壁６３に設けられた攪拌用研磨液流入口６３２とを接続する配管８５１と、該配管８５１に配設された電磁開閉弁８５２とからなっている。この電磁開閉弁８５２は除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)すると開路するように構成されている。このように構成された研磨液攪拌手段８５は、電磁開閉弁８５２を附勢(ON)することにより、研磨液送出手段８のポンプ８２によって研磨液収容タンク６から送り出された研磨液を攪拌用研磨液流入口６３２から研磨液収容タンク６に流入する。この結果、研磨液収容タンク６内の研磨液が研磨液攪拌手段８５を介して循環され攪拌される。このとき、上記研磨液送出手段８の電磁開閉弁８３は除勢(OFF)されている。

また、上記研磨液送出手段８には、研磨液戻し手段８６が接続されている。研磨液戻し手段８６は、研磨液送出手段８の配管８１におけるポンプ８２と電磁開閉弁８３との間と上記研磨液収容タンク６の天井壁６２に設けられた研磨液戻り口６２１とを接続する配管８６１と、該配管８６１に配設された可変絞り弁８６２とからなっている。このように構成された研磨液戻し手段８６は、可変絞り弁８６２の絞り量を調整し研磨液送出手段８のポンプ８２によって研磨液収容タンク６から送り出された研磨液の一部を研磨液戻り口６２１から研磨液収容タンク６に戻す量を制御することにより、上記研磨装置１側に供給する研磨液の流量を調整する。

図１および図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態における研磨液供給装置５は、研磨液収容タンク６を構成する側壁６３の内面上部を洗浄するための洗浄手段９を具備している。洗浄手段９は、図２に示すように研磨液収容タンク６の天井壁６２に配設され側壁６３の内面に向けて洗浄水を噴射する噴射ノズル９１を備えている。この噴射ノズル９１は、液体通路９１１および気体通路９１２と、該液体通路９１１に流入した液体と気体通路９１２に流入した気体とを混合する混合室９１３と、該混合室９１３に連通し側壁６３の内面に向けて開口する複数の噴出孔９１４を備えている。この噴出孔９１４は、図示の実施形態においては図３に示すように９０度の位相差を持って４個設けられている。このように構成された噴射ノズル９１は、図２に示すように上記液体通路９１１および気体通路９１２の形成部が研磨液収容タンク６の天井壁６２を貫通して取り付けられ、４個の噴出孔９１４が天井壁６２に沿って水平状態に配設される。なお、噴射ノズル９１は、側壁６３の内面だけでなく天井壁６２の内面に向けて洗浄水を噴射するように構成してもよい。

図示の実施形態における洗浄手段９は、図１に示すように上記噴射ノズル９１に洗浄水を供給する浄水供給手段としての純水供給手段９２および加圧空気供給手段９３を具備している。純水供給手段９２は、純水供給源９２１と、該純水供給源９２１と上記噴射ノズル９１の液体通路９１１とを接続する配管９２２と、該配管９２２に配設された電磁開閉弁９２３とからなっている。なお、純水供給手段９２の純水供給源９２１は、例えば圧力が０．２Mpの純水を供給する。また、上記加圧空気供給手段９３は、加圧空気源９３１と、該加圧空気源９３１と上記噴射ノズル９１の気体通路９１２とを接続する配管９３２と、該配管９３２に配設された電磁開閉弁９３３とからなっている。なお、加圧空気供給手段９３の加圧空気源９３１は、例えば圧力が０．３Mpの加圧空気を供給する。上記純水供給手段９２の電磁開閉弁９２３および上記加圧空気供給手段９３の電磁開閉弁９３３は、それぞれ除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)すると開路するように構成されている。

図１を参照して説明を続けると、図示の実施形態における研磨液供給装置５は、上記純水供給源９２１から研磨液収容タンク６に純水を供給する濃度調節手段１１を具備している。この濃度調節手段１１は、純水供給源９２１と研磨液収容タンク６の天井壁６２に設けられた研磨液濃度調節用の純水流入口６２２とを接続する配管１１１と、該配管１１１に配設された電磁開閉弁１１２とからなっている。この電磁開閉弁１１２は、除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)すると開路するように構成されている。

図示の実施形態における研磨液供給装置５は、上記純水供給手段９２の電磁開閉弁９２３、加圧空気供給手段９３の電磁開閉弁９３３、濃度調節手段１１の電磁開閉弁１１２を制御する制御手段１２を具備している。この制御手段１２は、上記研磨液送給手段７を構成する砥粒混合液送給手段７１のポンプ７１３および過酸化水素水送給手段７２のポンプ７２３、研磨液送出手段８のポンプ８２および電磁開閉弁８３、研磨液攪拌手段８５の電磁開閉弁８５２、研磨液戻し手段８６の可変絞り弁８６２を制御する。

図示の実施形態における研磨液供給装置５は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
研磨液供給装置５から研磨装置１に研磨液を供給するためには、研磨液送給手段７を構成する砥粒混合液送給手段７１のポンプ７１３および過酸化水素水送給手段７２のポンプ７２３を作動して、砥粒混合液容器７１１に収容されたシリカ粒子とアンモニア水等のアルカリ溶液とからなる砥粒混合液を研磨液収容タンク６に送り込むとともに、過酸化水素水送給手段７２のポンプ７２３を作動することにより過酸化水素水容器７２１に収容された過酸化水素水を研磨液収容タンク６に送り込む。そして、純水供給手段９２を作動して純水を研磨液収容タンク６に供給して研磨液の濃度を調整する。このようにして研磨液収容タンク６に収容されるシリカ粒子とアンモニア水等のアルカリ溶液とからなる砥粒混合液と過酸化水素水および純水とからなる研磨液は、消費量に対応して所定の水位範囲に維持されるように上記砥粒混合液送給手段７１のポンプ７１３および過酸化水素水送給手段７２のポンプ７２３が制御される。

上述したように研磨液収容タンク６に収容された研磨液を上記研磨装置１の研磨ユニット３を構成する研磨工具３２５の研磨パッド３２７に供給するには、研磨液送出手段８のポンプ８２を作動するとともに電磁開閉弁８３を附勢(ON)する。この結果、研磨液収容タンク６に収容された研磨液が底壁６１に設けられた研磨液送出口６１１、配管８１、研磨ユニット３を構成するスピンドルユニット３２の回転スピンドル３２２に設けられた研磨液供給通路３２２ａを介して研磨工具３２５の研磨パッド３２７に供給される。このとき、研磨液戻し手段８６の可変絞り弁８６２の絞り量を調整することにより、研磨装置１側に供給する研磨液の流量を調整する。

なお、研磨装置１による研磨作業の停止時に、研磨液収容タンク６に収容された研磨液を攪拌するために、研磨液攪拌手段８５の電磁開閉弁８５２を適宜附勢(ON)して研磨液送出手段８のポンプ８２によって研磨液収容タンク６から送り出された研磨液を攪拌用研磨液流入口６３２から研磨液収容タンク６に流入することにより、研磨液収容タンク６内の研磨液を循環して攪拌する。

上述したように研磨液戻り口６２１および攪拌用研磨液流入口６３２から研磨液収容タンク６に研磨液が流入すると、研磨液収容タンク６内の研磨液が飛散したり波打が発生し、研磨液収容タンク６を構成する側壁６３の内面に付着する。この側壁６３の内面に付着した研磨液が乾燥すると、シリカ粒子が固まった状態で落下する。このように固まった状態で落下したシリカ粒子が塊となって研磨装置の研磨パッドに供給されると、被加工物の被加工面にスクラッチを生じさせる原因となる。そこで、図示の実施形態における研磨液供給装置５においては、例えば１時間稼動したならば、制御手段１２は洗浄手段９を構成する純水供給手段９２を作動して電磁開閉弁９２３を附勢(ON)するとともに、加圧空気供給手段９３を作動して電磁開閉弁９３３を附勢(ON)する。この結果、噴射ノズル９１に純水と加圧空気が導入され、純水と加圧空気が混合されて霧状の洗浄水となって４個の噴出孔９１４から側壁６３の内面に向けて噴射される。このように洗浄手段９を構成する純水供給手段９２および加圧空気供給手段９３を定期的に作動して所定時間（例えば１０秒間）洗浄水を側壁６３の内面に噴射することにより、側壁６３の内面に付着した研磨液が乾燥してシリカ粒子が塊となる前に洗い流される。従って、シリカ粒子の塊が研磨装置の研磨パッドに供給されることはない。
なお、上述した洗浄手段９は、研磨液収容タンク６内の研磨液を排出してタンク内面を洗浄する際にも使用することができる。

１：研磨装置
３：研磨ユニット
３２２：回転スピンドル
３２４：工具装着部材
３２５：研磨工具
３２７：研磨パッド
３３：研磨送り手段
４：チャックテーブル
５：研磨液供給装置
６：研磨液収容タンク
７：研磨液送給手段
７１：砥粒混合液送給手段
７２：過酸化水素水送給手段
８：研磨液送出手段
８５：研磨液攪拌手段
８６：研磨液戻し手段
９：洗浄手段
９１：噴射ノズル
９２：純水供給手段
９３：加圧空気供給手段
１２：制御手段

Claims

底壁と天井壁および側壁とを有する研磨液収容タンクと、該研磨液収容タンク内に収容された研磨液を研磨装置に供給する研磨液送給手段と、を具備する研磨液供給装置において、
該研磨液収容タンクを構成する少なくとも該側壁の内面に付着した研磨液を洗い流す洗浄水を噴射する洗浄手段を具備している、
ことを特徴とする研磨液供給装置。
該洗浄手段は、該研磨液収容タンクを構成する該天井壁に配設され該側壁の内面に向けて洗浄水を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルに洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、該洗浄水供給手段を定期的に所定時間作動するように制御する制御手段と、を具備している、請求項1記載の研磨液供給装置。
該噴射ノズルは、加圧気体を導入する気体通路を備え、該気体通路に導入された加圧気体を該洗浄水と混合して霧状の洗浄水を噴霧する、請求項２記載の研磨液供給装置。