JP2013161922A

JP2013161922A - ウェーハの研磨装置及び研磨方法

Info

Publication number: JP2013161922A
Application number: JP2012022130A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Adachi; 将芳足立; Atsushi Shigeta; 厚重田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】ウェーハへの研磨屑の付着を抑制できるウェーハの研磨装置及び研磨方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係るウェーハの研磨装置は、ウェーハＷを回転させる回転手段１１と、前記ウェーハの一部分に研磨部材１４を接触させることにより前記ウェーハを研磨すると共に、前記ウェーハの他の一部分の表面上から研磨屑を吸引する研磨吸引手段１２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ウェーハの研磨装置及び研磨方法に関する。

半導体装置を製造する際に、ウェーハの周縁部に剣山状の突起が形成される場合がある。この突起を放置しておくと、後の工程において突起が折れ、パーティクルとなる可能性がある。そこで、適宜ウェーハの周縁部を研磨し、突起を除去する。ウェーハの周縁部の研磨は、ウェーハを回転させた状態で、研磨テープをウェーハの周縁部に押し付けることによって行う。しかしながら、このとき、研磨によって発生した研磨屑がウェーハに付着するという問題がある。

特開２００３−２３４３１４号公報

本発明の目的は、ウェーハへの研磨屑の付着を抑制できるウェーハの研磨装置及び研磨方法を提供することである。

実施形態に係るウェーハの研磨装置は、ウェーハを回転させる回転手段と、前記ウェーハの一部分に研磨部材を接触させることにより前記ウェーハを研磨すると共に、前記ウェーハの他の一部分の表面上から研磨屑を吸引する研磨吸引手段と、を備える。

実施形態に係るウェーハの研磨方法は、回転するウェーハの周縁部の一部分に研磨部材を接触させて前記ウェーハを研磨しながら、前記ウェーハの周縁部の表面上から研磨屑を吸引する。

第１の実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する斜視図である。第１の実施形態における研磨吸引手段を例示する斜視図である。第１の実施形態における研磨テープを例示する正面図である。第１の実施形態の変形例における研磨テープを例示する正面図である。第２の実施形態における研磨吸引手段を例示する斜視図である。第２の実施形態における研磨テープを例示する正面図である。第３の実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する斜視図である。第３の実施形態における吸引ヘッドを例示する下面図である。第３の実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する断面図である。第３の実施形態の変形例における吸引ヘッドを例示する下面図である。第４の実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する斜視図である。第４の実施形態における吸引ヘッドを例示する正面図である。第４の実施形態の変形例における吸引ヘッドを例示する正面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する斜視図である。
図２は、本実施形態における研磨吸引手段を例示する斜視図である。
図３は、本実施形態における研磨テープを例示する正面図である。

先ず、本実施形態に係るウェーハの研磨装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るウェーハの研磨装置１においては、ステージ１１が設けられている。ステージ１１は、ウェーハＷの裏面に吸着することにより、ウェーハＷを保持し、ウェーハＷをその中心軸を回転軸として回転させる回転手段である。

研磨対象となるウェーハＷの構成及び材料は特に限定されない。ウェーハＷは、半導体ウェーハ自体でもよく、半導体ウェーハ上に絶縁膜が形成されたものでもよく、半導体ウェーハ上に導電膜が形成されたものでもよい。半導体ウェーハは、例えばシリコンウェーハであってもよい。絶縁膜は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：Si(OC₂H₅)₄）膜、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）又はポリシラザン（Polysilazane：ＰＳＺ）膜であってもよい。絶縁膜の成膜方法は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法、ＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure CVD：低圧化学気相成長）法又は塗布法であってもよい。導電膜は例えば金属膜であってもよく、例えば、タングステン（Ｗ）膜、銅（Ｃｕ）膜又はアルミニウム（Ａｌ）膜であってもよい。導電膜の成膜方法は、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理気相成長）法又はめっき法であってもよい。

また、研磨装置１には、ウェーハＷを研磨しつつ、ウェーハＷの表面上から研磨屑を吸引する研磨吸引手段１２が設けられている。研磨吸引手段１２には、研磨ヘッド１３、研磨部材としての研磨テープ１４、及び例えば２本の吸引管１５が設けられている。研磨ヘッド１３は、そのヘッド面１３ａをウェーハＷに対向させており、一定の範囲内で位置及び姿勢が変更可能である。研磨テープ１４の形状は帯状であり、その長手方向における一部分が研磨ヘッド１３のヘッド面１３ａに押し付けられるような経路に、一定の張力が印加された状態で配置されている。研磨テープ１４は、不織布研磨テープでもよく、砥粒研磨テープでもよい。砥粒テープに含まれる砥粒は、例えば、ダイアモンド、炭化珪素（ＳｉＣ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であってもよい。

研磨テープ１４は、モーターを含む駆動手段（図示せず）により、上述の経路に沿って連続的に搬送される。これにより、研磨テープ１４が研磨ヘッド１３のヘッド面１３ａに対して摺動し、研磨テープ１４における未使用の部分が、ヘッド面１３ａ上に連続的に供給される。そして、研磨ヘッド１３がウェーハＷに接近することにより、研磨ヘッド１３によって研磨テープ１４がウェーハＷに押し付けられる。

図２に示すように、吸引管１５の先端部１５ａは、研磨ヘッド１３の内部に配置されており、上下に配列されている。また、先端部１５ａの先端面は開口されている。研磨ヘッド１３のヘッド面１３ａには、吸引管１５に連通した開口部１３ｂが形成されている。吸引管１５は、ポンプ（図示せず）に接続されており、先端部１５ａの先端面からエアを吸引する。

図３に示すように、研磨テープ１４には、複数の貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１４ａは例えば周期的に配列されており、常に、少なくとも１つの貫通孔１４ａが、研磨ヘッド１３の開口部１３ｂ上に配置されるようになっている。各貫通孔１４ａの形状は例えば円形である。

次に、上述の如く構成された研磨装置の動作、すなわち、本実施形態に係るウェーハの研磨方法について説明する。
図１〜図３に示すように、先ず、ウェーハＷの下面をステージ１１に吸着させて、ウェーハＷをステージ１１によって保持させる。このとき、例えば、ウェーハＷの処理面を上面とし、非処理面（裏面）を下面とする。次に、ステージ１１を回転させて、ウェーハＷをその中心軸を回転軸として回転（自転）させる。一方、駆動手段（図示せず）に、研磨テープ１４をその張架経路に沿って搬送させる。また、ポンプを作動させて、吸引管１５にエアを吸引させる。

この状態で、研磨ヘッド１３のヘッド面１３ａをウェーハＷに対向させつつ、研磨ヘッド１３をウェーハＷの周縁部の端面あるいは上面側又は下面側に接近させる。これにより、研磨テープ１４における研磨ヘッド１３のヘッド面１３ａ上に配置された部分が、研磨ヘッド１３によってウェーハＷの周縁部に押し付けられる。これにより、ウェーハＷの周縁部の端面、上面又は下面が研磨されて、例えば、剣山状の突起が除去される。この研磨に伴い、研磨屑（図示せず）が発生する。

一方、吸引管１５が、研磨ヘッド１３の開口部１３ｂ及び研磨テープ１４の貫通孔１４ａを介して、ウェーハＷの周縁部の表面上から研磨屑を吸引する。例えば、ウェーハＷの周縁部の上面を研磨するときは、主として研磨ヘッド１３内の上側に配置された吸引管１５によって研磨屑が吸引され、ウェーハＷの周縁部の下面を研磨するときは、主として下側に配置された吸引管１５によって研磨屑が吸引される。これにより、ウェーハＷの表面から研磨屑が除去される。

このように、本実施形態においては、研磨テープ１４における貫通孔１４ａを除く部分の一部が、ウェーハＷの周縁部の一部に接触する。但し、ウェーハＷは回転しているため、ウェーハＷの周縁部の各部分は順次研磨テープ１４に接触し、一定時間内に周縁部の全周が研磨される。また、吸引管１５が、ウェーハＷの周縁部における研磨テープ１４の貫通孔１４ａに対向した部分の表面上から、研磨屑を吸引する。但し、ウェーハＷは回転しているため、ウェーハＷの周縁部の各部分は順次貫通孔１４ａに対向し、一定時間内に周縁部の全周の表面上が吸引される。すなわち、ある時刻においては、ウェーハＷの周辺部における研磨される部分と吸引される部分とは異なっているが、ウェーハＷは回転しているため、ウェーハＷの回転周期以上の時間内に、ウェーハＷの周縁部の全周が研磨され、周辺部の全周の表面上から研磨屑が吸引される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、回転するウェーハＷの一部分を研磨しながら、同時に、ウェーハＷの他の一部分上から研磨屑を吸引することができるため、研磨屑を効率的に除去し、研磨屑がウェーハＷに付着することを抑制できる。

また、吸引管１５の先端部１５ａを研磨ヘッド１３内に配置し、研磨ヘッド１３のヘッド面１３ａに開口部１３ｂを形成し、研磨テープ１４に貫通孔１４ａを形成することにより、吸引管１５が開口部１３ｂ及び貫通孔１４ａを介して、研磨屑を吸引することができる。これにより、ウェーハＷにおいて、研磨屑が吸引される部分を研磨される部分の近傍に配置することができる。この結果、発生した研磨屑の多くを、ウェーハＷに付着する前に吸引することができる。

次に、第１の実施形態の変形例について説明する。
図４は、本変形例における研磨テープを例示する正面図である。
図４に示すように、本変形例に係るウェーハの研磨装置は、前述の第１の実施形態に係る研磨装置（図１〜図３参照）と比較して、研磨テープの貫通孔の形状が異なっている。すなわち、本変形例においては、研磨テープ１７に複数の貫通孔１７ａが形成されている。各貫通孔１７ａの形状は、研磨テープ１７の長手方向に延びるスリット状である。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同じである。

なお、研磨テープに形成する貫通孔の形状及び配置は、図３及び図４に示した例には限定されず、研磨テープの機械的強度及び吸引管による研磨屑の吸引を確保できればよい。但し、常に１つ以上の貫通孔が開口部１３ｂ上に位置するように、貫通孔が配置されていることが好ましい。例えば、第１の実施形態においては、貫通孔１４ａの形状が真円形である例を示したが、貫通孔１４ａの形状は楕円形又は長円形であってもよい。また、変形例においては、スリット状の貫通孔１７ａが研磨テープ１７の長手方向に延びる例を示したが、貫通孔１７ａは研磨テープ１７の幅方向に延びていてもよい。

次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態における研磨吸引手段を例示する斜視図である。
図６は、本実施形態における研磨テープを例示する正面図である。
図５及び図６に示すように、本実施形態に係るウェーハの研磨装置の研磨吸引手段２２においては、研磨ヘッド２３、研磨テープ２４及び例えば４本の吸引管２５が設けられている。吸引管２５の先端部２５ａは、研磨ヘッド２３の外部に配置されており、研磨ヘッド２３の側面に取り付けられている。また、研磨ヘッド２３の研磨面２３ａには、開口部は形成されておらず、平坦である。更に、研磨テープ２４には貫通孔は形成されていない。

４本の吸引管２５のうち、１本目の吸引管２５の先端部２５ａは、ウェーハＷ（図１参照）の上面側であって、ウェーハＷの回転方向における上流側、すなわち、ウェーハＷの回転に伴い、ウェーハＷの周縁部の各部分が近づいてくる側に配置されている。２本目の吸引管２５の先端部２５ａは、ウェーハＷの上面側であって、ウェーハＷの回転方向における下流側、すなわち、ウェーハＷの回転に伴い、ウェーハＷの周縁部の各部分が遠ざかる側に配置されている。３本目の吸引管２５の先端部２５ａは、ウェーハＷの下面側であって、上流側に配置されている。４本目の吸引管２５の先端部２５ａは、ウェーハＷの下面側であって、下流側に配置されている。

本実施形態において、各吸引管２５は、研磨ヘッド２３の側方、すなわち、ウェーハＷの回転方向における上流側及び下流側から研磨屑を吸引する。
本実施形態によれば、研磨ヘッド２３の外部に吸引管２５の先端部２５ａを配置することにより、研磨ヘッド２３の構成を簡略化することができる。また、研磨テープ２４に貫通孔を形成する必要がないため、研磨テープ２４のコストを低減できると共に、機械的強度が向上する。また、研磨効率が向上する。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。なお、吸引管２５の本数は、４本には限定されない。

次に、第３の実施形態について説明する。
図７は、本実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する斜視図である。
図８は、本実施形態における吸引ヘッドを例示する下面図である。
図９は、本実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する断面図である。

図７に示すように、本実施形態に係るウェーハの研磨装置３においては、研磨吸引手段３２に、研磨ヘッド２３、研磨テープ２４、吸引管３５及び吸引ヘッド３６が設けられている。研磨ヘッド２３及び研磨テープ２４の構成は、前述の第２の実施形態と同様である。

吸引管３５は研磨ヘッド２３から離隔しており、ウェーハＷの上方に配置されている。吸引管３５の最下部、すなわち、先端部には、吸引ヘッド３６が取り付けられている。吸引ヘッド３６の形状は、外周部に１ヶ所の切欠部３６ａが形成された略円板状であり、その直径は、吸引管３５の直径よりも大きく、ウェーハＷの直径と同程度である。これにより、ウェーハＷの上面の大部分が吸引ヘッド３６によって覆われる。但し、吸引ヘッド３６はウェーハＷに接していない。また、切欠部３６ａにおいては、ウェーハＷの上面が露出している。

図８及び図９に示すように、吸引ヘッド３６の内部は中空であり、吸引管３５に連通されている。吸引ヘッド３６の下面の外周部には、複数個の貫通孔３６ｂが形成されている。貫通孔３６ｂの形状は例えば円形であり、吸引ヘッド３６の下面の外縁に沿って配列されている。

本実施形態においては、ステージ１１がウェーハＷを回転させると共に、研磨ヘッド２３が研磨テープ２４をウェーハＷの周縁部の一部、すなわち、吸引ヘッド３６の切欠部３６ａ内に露出した部分に押し付けることにより、ウェーハＷの周縁部を研磨する。また、吸引管３５が、吸引ヘッド３６の貫通孔３６ｂを介して、ウェーハＷの周縁部の上面から研磨屑を吸引する。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。

次に、第３の実施形態の変形例について説明する。
図１０は、本変形例における吸引ヘッドを例示する下面図である。
図１０に示すように、本変形例に係るウェーハの研磨装置は、前述の第３の実施形態に係る研磨装置（図７〜図９参照）と比較して、吸引ヘッドにおける切欠部の形状及び貫通孔の形状が異なっている。すなわち、本変形例において、吸引ヘッド３７の切欠部３７ａの形状は矩形である。また、吸引ヘッド３７の下面には、１本のスリット状の貫通孔３７ｂが形成されている。貫通孔３７ｂは、吸引ヘッド３７の下面の外縁に沿って延びているが、切欠部３７ａには形成されていない。このため、貫通孔３７ｂの形状は、切欠部３７ａにおいて途切れた略環状である。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第３の実施形態と同じである。

なお、吸引ヘッドの貫通孔の形状は円形及びスリット状には限定されず、研磨屑の吸引に必要な気流速度を確保できるような面積及び配置であればよい。但し、ウェーハＷの周縁部を研磨する場合には、吸引ヘッドの貫通孔もウェーハＷの周縁部の近傍に配置されていると、研磨屑を効率的に吸引できるため、好ましい。

次に、第４の実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態に係るウェーハの研磨装置を例示する斜視図である。
図１２は、本実施形態における吸引ヘッドを例示する正面図である。

図１１及び図１２に示すように、本実施形態に係るウェーハの研磨装置４においては、研磨吸引手段４２に、研磨ヘッド２３、研磨テープ２４、吸引管４５及び吸引ヘッド４６が設けられている。研磨ヘッド２３及び研磨テープ２４の構成は、前述の第２の実施形態と同様である。

吸引管４５は研磨ヘッド２３から離隔しており、吸引管４５の先端部には吸引ヘッド４６が取り付けられている。吸引ヘッド４６はウェーハＷの側方に配置されている。吸引ヘッド４６の形状はＵ字形状であり、ウェーハＷの周縁部における研磨テープ２４が押し付けられる部分とは異なる部分を、上下から挟むように覆っている。これにより、吸引ヘッド４６は、ウェーハＷの面取りされたべベル（Ｂｅｖｅｌ）部を覆う。但し、吸引ヘッド４６は、ウェーハＷには接していない。また、吸引ヘッド４６の内部は中空であり、吸引管４５に連通されている。更に、吸引ヘッド４６の先端面は開口されており、開口部４６ａとなっている。

本実施形態においては、ステージ１１がウェーハＷを回転させると共に、研磨ヘッド２３が研磨テープ２４をウェーハＷの周縁部の一部に押し付けることにより、ウェーハＷの周縁部を研磨する。また、吸引管４５が、吸引ヘッド４６を介して、ウェーハＷの周縁部の表面上から研磨屑を吸引する。

本実施形態においては、ウェーハＷにおける研磨テープ２４に接触される部分と、吸引ヘッド４６により吸引される部分とが、同じ回転経路上に配置されている。このため、ウェーハＷの回転に伴い、ウェーハＷにおける研磨された部分は必ず吸引される。これにより、発生した研磨屑を効率よく吸引することができる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。

次に、第４の実施形態の変形例について説明する。
図１３は、本変形例における吸引ヘッドを例示する正面図である。
図１３に示すように、本変形例に係るウェーハの研磨装置は、前述の第４の実施形態に係る研磨装置（図１１及び図１２参照）と比較して、吸引ヘッドの先端面の形状が異なっている。すなわち、本変形例においては、吸引ヘッド４７の先端面には、遮蔽板４８が嵌め込まれており、遮蔽板４８には、複数の貫通孔４８ａが形成されている。各貫通孔４８ａの形状は円形である。

本変形例によれば、吸引ヘッド４７の先端面に、貫通孔４８ａが形成された遮蔽板４８を設けることにより、貫通孔４８ａを介して吸引される気流の速度を高めることができる。これにより、研磨屑を効果的に吸引することができる。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第４の実施形態と同じである。
なお、吸引ヘッドの貫通孔の形状は円形には限定されず、研磨屑の吸引に必要な気流速度を確保できるような面積及び配置であればよい。

なお、前述の各実施形態及びその変形例においては、ウェーハＷの周縁部を研磨する例を示したが、これには限定されない。また、研磨部材として研磨テープを使用する例を示したが、これには限定されない。

以上説明した実施形態によれば、ウェーハへの研磨屑の付着を抑制できるウェーハの研磨方法及び研磨装置を実現することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態及びその変形例は、相互に組み合わせて実施することができる。

１、３、４：研磨装置、１１：ステージ、１２：研磨吸引手段、１３：研磨ヘッド、１３ａ：ヘッド面、１３ｂ：開口部、１４：研磨テープ、１４ａ：貫通孔、１５：吸引管、１５ａ：先端部、１７：研磨テープ、１７ａ：貫通孔、２３：研磨ヘッド、２４：研磨テープ、２５：吸引管、２５ａ：先端部、３５：吸引管、３６：吸引ヘッド、３６ａ：切欠部、３６ｂ：貫通孔、３７：吸引ヘッド、３７ａ：切欠部、３７ｂ：貫通孔、４２：研磨吸引手段、４５：吸引管、４６：吸引ヘッド、４６ａ：開口部、４７：吸引ヘッド、４８：遮蔽板、４８ａ：貫通孔、Ｗ：ウェーハ

Claims

ウェーハを回転させる回転手段と、
前記ウェーハの周縁部の一部に研磨部材を接触させることにより前記ウェーハを研磨すると共に、前記ウェーハの周縁部の他の一部の表面上から研磨屑を吸引する研磨吸引手段であって、前記回転手段により回転されている前記ウェーハの回転周期以上の時間内に、前記ウェーハの周縁部の全周を研磨すると共に、前記ウェーハの周縁部の全周の表面上から研磨屑を吸引する研磨吸引手段と、
を備え、
前記研磨吸引手段は、
貫通孔が形成された研磨テープを前記ウェーハの周縁部に押し付ける研磨ヘッドと、
先端部が前記研磨ヘッドの内部に配置され、前記研磨テープの前記貫通孔を介して前記ウェーハの周縁部の表面上から研磨屑を吸引する吸引管と、
を有するウェーハの研磨装置。
ウェーハを回転させる回転手段と、
前記ウェーハの一部分に研磨部材を接触させることにより前記ウェーハを研磨すると共に、前記ウェーハの他の一部分の表面上から研磨屑を吸引する研磨吸引手段と、
を備えたウェーハの研磨装置。
前記一部分は、前記ウェーハの周縁部の一部であり、
前記他の一部分は、前記周縁部の他の一部である請求項２記載のウェーハの研磨装置。
前記研磨吸引手段は、前記回転手段により回転されている前記ウェーハの回転周期以上の時間内に、前記ウェーハの周縁部の全周を研磨すると共に、前記ウェーハの周縁部の全周の表面上から研磨屑を吸引する請求項３記載のウェーハの研磨装置。
回転するウェーハの周縁部の一部分に研磨部材を接触させて前記ウェーハを研磨しながら、前記ウェーハの周縁部の表面上から研磨屑を吸引するウェーハの研磨方法。