JP2017204523A - Polishing member and polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造工程等に用いる研磨機能を有する装置に適用される研磨部材、及び、研磨方法に関し、より具体的には、シリコンウエハ等の被加工素材の周端側面から主表面にわたって滑らかに研磨可能にする研磨部材、及び、研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing member and a polishing method applied to an apparatus having a polishing function used in a semiconductor manufacturing process and the like, and more specifically, smooth from the peripheral side surface to the main surface of a workpiece such as a silicon wafer. The present invention relates to a polishing member and a polishing method.
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、エッチング、研磨、洗浄といったウェット処理における歩留まりの向上が重要な課題となっている。例えば、洗浄装置においては、被洗浄体としての例えば半導体ウエハ(以下、単にウエハという)の表面に付着した汚染物やパーティクルを除去するため、水平方向(縦方向)または垂直方向(横方向)に配置されたウエハに円筒形ブラシをその円筒側面を接触面として接触させつつ回転させることにより、ブラシの回転に伴って回転するウエハの主表面および周端側面をブラシで擦って汚れを一方向に掻き出すブラシスクラブ装置が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, improvement in yield in wet processing such as etching, polishing, and cleaning has become an important issue. For example, in a cleaning apparatus, in order to remove contaminants and particles adhering to the surface of, for example, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) as an object to be cleaned, in a horizontal direction (vertical direction) or a vertical direction (horizontal direction) By rotating the cylindrical brush on the wafer placed in contact with the cylindrical side surface as the contact surface, the main surface and peripheral side surface of the wafer rotating as the brush rotates are rubbed with the brush in one direction. A brush scrub device that scrapes out is conventionally known (for example, see Patent Document 1).
また、洗浄のみならず、ウエハを被加工素材として研磨加工する場合には、例えば、多数枚のウエハを各ウエハ同士の間にスペーサを介在させつつ重ね合わせた状態で、これらのウエハの例えば周端側面をまとめて一度に研磨するバッチ式の処理や、ウエハを1枚ずつ処理する枚葉式の処理(例えば、特許文献2参照)も行なわれる。 In addition to cleaning, when polishing a wafer as a material to be processed, for example, in a state where a plurality of wafers are overlapped with a spacer interposed between the wafers, A batch-type process in which end surfaces are polished together and a single-wafer process in which wafers are processed one by one (for example, see Patent Document 2) are also performed.
ウエハなどの被加工素材を研磨加工する場合には、滑らかな面に研磨することが重要である。これは、滑らかに研磨できずに凹凸やエッジ等の不良部位が加工後に残存する場合には、その不良部位を起点に破損が生じ易くなり、或いは、不良部位に異物が付着し易くなるからある。 When a workpiece such as a wafer is polished, it is important to polish it to a smooth surface. This is because, if polishing cannot be performed smoothly and defective parts such as irregularities and edges remain after processing, damage is likely to start from the defective parts, or foreign substances are likely to adhere to the defective parts. .
しかしながら、前述したバッチ式の研磨加工では、比較的硬質な砥石等の研磨部材により多数枚のウエハの周端側面がまとめて研磨されることから、ウエハの周端側面と主表面(面積が最も広い表面及び裏面)との境界にエッジが生じ易く(すなわち、それぞれのウエハをその周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨することが難しく)、したがって、そのようなエッジに異物が付着し易い。また、加工後のスペーサ除去作業で更に異物が付着する場合もある。更に、作業者が1枚ずつ手作業によりウエハを重ね合わせてバッチ処理を行なう状況では、ウエハの位置ずれ等によりウエハ同士で研磨状態にバラツキが生じ易く、エッジの発生は無論のこと、歩留まりの低下を招きやすい。 However, in the batch-type polishing process described above, the peripheral edge side surfaces of a large number of wafers are polished together by a relatively hard polishing member such as a grindstone. Edges are likely to occur at the boundary with the wide surface and the back surface (that is, it is difficult to polish each wafer smoothly from the peripheral side surface to the main surface), and therefore, foreign objects adhere to such edges. easy. Further, foreign matters may further adhere in the spacer removing operation after processing. Further, in a situation where the wafers are manually stacked one by one and the batch processing is performed, the wafers are likely to vary in the polishing state due to wafer misalignment, and the occurrence of edges is, of course, the yield. It tends to cause a decline.
一方、枚葉式の研磨処理では、バッチ式の処理と比べて歩留まりの向上が期待できるものの、特許文献2に開示されるようにウエハの周端側面を1つのノッチ用研磨部材、1つの周側面用研磨部材、2つのべベル用研磨部材の4種類の研磨部材でそれぞれ異なる方向から研磨する場合には、加工条件の設定が複雑でバラツキ易く、ウエハが破損し易い。また、4つの研磨部材による研磨を段階的に分けて面取り加工する結果となるため、各段階の加工面同士の繋がりを滑らかにすることが難しい。すなわち、ウエハをその周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨することが難しく、粗面部位に異物が付着し易い。 On the other hand, the single wafer type polishing process can be expected to improve the yield compared to the batch type process, but as disclosed in Patent Document 2, the peripheral end side surface of the wafer is provided with one notch polishing member and one peripheral polishing side. When polishing from four different types of polishing members, that is, a side polishing member and two bevel polishing members, the setting of processing conditions is complicated and easily fluctuated, and the wafer is easily damaged. In addition, since the polishing by the four polishing members is chamfered in stages, it is difficult to smooth the connection between the processed surfaces at each stage. That is, it is difficult to smoothly polish the wafer from the peripheral side surface to the main surface, and foreign substances are likely to adhere to the rough surface portion.
また、バッチ式及び枚葉式のいずれにおいても、特に被加工素材としてウエハの周端側面を研磨加工する場合には、ウエハの結晶軸方向を規定するノッチまたは平坦面状の切り欠きであるオリエンテーションフラット(Orientation Flat)(以下、オリフラと略称する)の存在により、ウエハの周端側面を研磨している研磨部材がこのオリフラの部位でウエハに十分に接触できず、そのため、このオリフラの部位でウエハの研磨が不十分となる或いは不可能となる場合がある。 In both the batch type and the single wafer type, particularly when the peripheral side surface of the wafer is polished as a material to be processed, the orientation is a notch or flat surface notch for defining the crystal axis direction of the wafer. Due to the presence of an orientation flat (hereinafter abbreviated as orientation flat), the polishing member polishing the peripheral side surface of the wafer cannot sufficiently contact the wafer at the orientation flat portion. Wafer polishing may be insufficient or impossible.
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、半導体製造工程等に用いる研磨機能を有する装置に適用され、被加工素材をその形状にかかわらず周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨することができる研磨部材、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 by paying attention to the above-described problems, and is applied to an apparatus having a polishing function used in a semiconductor manufacturing process or the like, from a peripheral end side surface to a main surface regardless of its shape. An object of the present invention is to provide a polishing member and a polishing method that can be polished smoothly.
上記した目的を達成するために、本発明に係る研磨部材は、被加工素材の周端側面、及び/又は、主表面に接触して回転することにより前記周端側面、及び/又は、主表面を研磨するよう構成され、前記研磨部材は、柔軟性を有する研磨布を有し、その研磨布の表面には、粒状の研磨材が担持されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the polishing member according to the present invention rotates the peripheral end side surface and / or main surface of the material to be processed by contacting and rotating the peripheral end side surface and / or main surface. The polishing member has a flexible polishing cloth, and a granular abrasive is carried on the surface of the polishing cloth.
上記した構成によれば、研磨部材の研磨布が柔軟性を有することから、その変形によって被加工素材の周端側面から主表面へと回り込むことができ、被加工素材の周端側面と主表面との境界にエッジを生じさせることなく、被加工素材をその周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨することができる。このように被加工素材をその周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨できてエッジを生じさせなければ、異物の付着も回避できる。また、研磨加工時における研磨部材(研磨布)の変形は、バッチ式や枚葉式などの処理形態にかかわらず、被加工素材の所定の加工位置からのずれ等を含むセッティング不良が存在した場合であっても、そのような不良因子を吸収して、被加工素材のその周端側面から主表面に至るまでの滑らかな研磨を可能にする。したがって、手作業による処理はもとより、研磨処理の自動化にも好適に対応でき、歩留まりの向上に寄与できる。 According to the configuration described above, since the polishing cloth of the polishing member has flexibility, it can be circulated from the peripheral end side surface of the work material to the main surface by the deformation, and the peripheral end side surface and main surface of the work material The material to be processed can be smoothly polished from the peripheral side surface to the main surface without causing an edge at the boundary. Thus, if the workpiece material can be smoothly polished from the peripheral side surface to the main surface and no edge is generated, adhesion of foreign matters can be avoided. In addition, when the polishing member (polishing cloth) is deformed during polishing, there is a setting failure including deviation from the predetermined processing position of the workpiece material regardless of the processing type such as batch type or single wafer type. Even so, such a defective factor is absorbed, and smooth polishing from the peripheral side surface of the workpiece material to the main surface is enabled. Therefore, not only the manual process but also the polishing process can be automated, which can contribute to the improvement of the yield.
また、研磨部材は、変形可能であるため、オリフラを有するウエハなど、被加工素材が不規則な形状を成す場合であっても、被加工素材の全周にわたって周端側面に所望の圧力で常時接触できる。つまり、本発明によれば、被加工素材をその形状にかかわらず周端側面から主表面に至るまで全周にわたって滑らかに研磨することができる。 In addition, since the polishing member can be deformed, even if the workpiece material has an irregular shape, such as a wafer having an orientation flat, it is always applied with a desired pressure to the peripheral side surface over the entire circumference of the workpiece material. Can touch. In other words, according to the present invention, the workpiece material can be smoothly polished over the entire circumference from the peripheral end side surface to the main surface regardless of its shape.
また、本発明に係る研磨部材は、被加工素材の周端側面に接触して回転することにより前記周端側面を研磨するよう構成され、回転可能な支持部材と、前記支持部材の外周に取着されて表面に研磨材を担持する研磨布とを有し、前記研磨布は、前記被加工素材と押圧接触することにより変形可能であることを特徴とする。 In addition, the polishing member according to the present invention is configured to polish the peripheral end side surface by rotating in contact with the peripheral end side surface of the material to be processed, and is mounted on the outer periphery of the rotatable support member and the support member. A polishing cloth that is attached and carries an abrasive on the surface, and the polishing cloth is deformable by being in pressure contact with the workpiece.
このような研磨部材においても、研磨布が被加工素材と押圧接触した際に変形可能であるため、その変形によって被加工素材の周端側面から主表面へと回り込むことができ、被加工素材の周端側面と主表面との境界にエッジを生じさせることなく、被加工素材をその周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨することができる。 Even in such a polishing member, since the polishing cloth can be deformed when it comes into pressure contact with the work material, the deformation can wrap around from the peripheral side surface of the work material to the main surface. The workpiece material can be smoothly polished from the peripheral end side surface to the main surface without causing an edge at the boundary between the peripheral end side surface and the main surface.
上記した構成では、研磨布が支持部材に対して取り外し可能(交換可能)に取着されることが好ましい。それにより、研磨材の消耗時に研磨布だけを交換すれば済み、加工コスト(ひいては製造コスト)を抑えることができる。また、上記構成において、研磨部材は、被加工素材に対するその研磨位置が変えられるように移動可能であることが好ましい。この場合、研磨部材は、例えば、被加工素材の主表面に対して垂直な方向(すなわち、被加工素材の周端側面に沿う方向)、好ましくは研磨部材の長手方向で移動されてもよい。このようにすれば、研磨材の消耗度合いを研磨部材全体にわたって均一にすることができ、研磨部材をムラなく使用できる(研磨布の広い範囲を活用して、研磨布を効率良く有効に使えるようになる)。また、この場合、研磨部材を長手方向に長く形成し、長手方向に沿う任意の位置で被加工素材を研磨できるようにすれば、研磨部材は、従来の移動を行わない研磨部材と比べて長時間使用できる耐久性の優れたものとなり、その結果、長時間にわたって、被加工素材のバラツキの少ない安定した品質を確保できる。また、研磨部材が傾動できてもよく、そのようにすれば、被加工素材の周端側面から主表面に至るまでの滑らかな研磨が更に容易となる。 In the configuration described above, it is preferable that the polishing cloth is detachably (replaceable) attached to the support member. Thus, only the polishing cloth needs to be replaced when the abrasive is consumed, and the processing cost (and thus the manufacturing cost) can be reduced. Moreover, in the said structure, it is preferable that a polishing member is movable so that the grinding | polishing position with respect to a workpiece material can be changed. In this case, the polishing member may be moved, for example, in a direction perpendicular to the main surface of the material to be processed (that is, a direction along the circumferential end side surface of the material to be processed), preferably in the longitudinal direction of the polishing member. In this way, the degree of wear of the polishing material can be made uniform throughout the polishing member, and the polishing member can be used evenly (the polishing cloth can be used efficiently and effectively by utilizing a wide range of polishing cloth). become). Further, in this case, if the polishing member is formed long in the longitudinal direction so that the workpiece can be polished at an arbitrary position along the longitudinal direction, the polishing member is longer than the conventional polishing member that does not move. It has excellent durability that can be used for a long time, and as a result, it is possible to ensure a stable quality with little variation in the workpiece material over a long period of time. Further, the polishing member may be tilted, and by doing so, smooth polishing from the peripheral end side surface to the main surface of the workpiece material is further facilitated.
上記構成において、研磨布は、例えば不織布や織布によって形成されてもよい。また、研磨布に対する研磨材の担持方法としては、例えば、研磨布の表面に羽毛立ち又は植毛状の突起を形成し、これらの羽毛立部分又は突起に研磨材を付着(食い込ませるように付着することも含む)させたり、別途、複数の突起を形成しておき、この突起の側面に研磨材を食い込ませるように付着させたり、食い込まないように表面に付着させるなど、様々な方法が考えられる。この場合、研磨材としては、粒子状のダイヤモンドやアルミナ等を挙げることができる。 In the above configuration, the polishing cloth may be formed of, for example, a nonwoven fabric or a woven fabric. In addition, as a method of supporting the abrasive on the polishing cloth, for example, feather-like or flocked protrusions are formed on the surface of the polishing cloth, and the abrasive is attached (attached to bite into these feathered portions or protrusions). Various methods such as forming a plurality of protrusions separately and attaching the abrasive to the side surfaces of the protrusions, or attaching them to the surface so as not to bite in. . In this case, examples of the abrasive include particulate diamond and alumina.
なお、本明細書中において、「主表面」とは、被加工素材を構成する面のうち面積が最も広い表および裏を含む面のことであり、例えば被加工素材が半導体ウエハの場合には、トランジスタや配線等を含む回路、パターン等の機能層が堆積されるウエハの表面および裏面を意味する。また、本明細書中において、「周端側面」とは、被加工素材の主表面同士を接続する外周端縁に位置する側面のことを意味する。 In this specification, the “main surface” is a surface including the front and back having the largest area among the surfaces constituting the material to be processed. For example, when the material to be processed is a semiconductor wafer It means the front and back surfaces of a wafer on which functional layers such as circuits and patterns including transistors and wirings are deposited. Further, in this specification, the “circumferential end side surface” means a side surface located at the outer peripheral end edge connecting the main surfaces of the workpiece material.
また、本発明は、上記した目的を達成するために、被加工素材を支持体によって位置規制しつつ回転可能に支持し、前記支持体に支持された前記被加工素材の周端側面に対して研磨部材を押圧接触させて、前記被加工素材の周端側面が前記研磨部材に食い込むように前記研磨部材を変形させる食い込み押圧状態にし、前記食い込み押圧状態で前記研磨部材を回転させることにより前記被加工素材の前記周端側面を研磨する研磨方法を提供する。 Further, in order to achieve the above-described object, the present invention rotatably supports a work material while regulating the position of the work material by a support, and the peripheral surface of the work material supported by the support. The abrasive member is brought into press contact, and the abrasive member is deformed so that the peripheral side surface of the workpiece is bitten into the abrasive member, and the abrasive member is rotated in the bite and pressed state to rotate the abrasive member. Provided is a polishing method for polishing the peripheral end side surface of a workpiece.
本発明によれば、被加工素材をその形状にかかわらず周端側面から主表面に至るまで滑らかに研磨することができる研磨部材、及び、研磨方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grinding | polishing member and grinding | polishing method which can grind | polish a workpiece material smoothly from a peripheral end side surface to a main surface irrespective of the shape are obtained.
以下、図面を参照しながら本発明に係る研磨部材、及び、研磨方法の一実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、最初に被加工素材を研磨する研磨機能を有する装置(以下、装置とも称する)の一構成例を説明し、その後、そのような装置に用いられる研磨部材の実施形態、及び、研磨方法について説明する。また、以下の説明では、研磨加工される被加工素材は、真円の半導体ウエハが示されるが、オリフラを有する輪郭が真円でない半導体ウエハなど、異形状の被加工素材を加工する場合にも本発明は適用可能である。
Hereinafter, an embodiment of a polishing member and a polishing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following description, a configuration example of a device having a polishing function for polishing a workpiece material (hereinafter also referred to as a device) will be described first, and then an embodiment of a polishing member used in such a device, A polishing method will be described. In the following description, a workpiece material to be polished is a perfect semiconductor wafer. However, when processing a workpiece material having a different shape, such as a semiconductor wafer having a non-circular contour with an orientation flat. The present invention is applicable.
本実施形態に係る装置1は、例えば、いわゆるインライン処理装置、すなわち、研磨加工されるべき被加工素材としてのウエハ30が搬入されて収容されるローダ部(図示せず)と、ウエハ30を回転させた状態で研磨加工する図1及び図2に示される研磨加工部5と、研磨加工済みのウエハ30を洗浄するための洗浄部(図示せず)と、洗浄済みのウエハ30を乾燥するための乾燥部(図示せず)と、洗浄乾燥後のウエハ30を搬出のために収容するアンローダ部(図示せず)とを有し、内部の各種搬送ロボット(図示せず)が各部間でウエハ30を搬出入する処理装置として構成されている。このような装置は、研磨加工部5のみから構成されるそれ単独の研磨加工装置であってもよく、その構造配置形態は任意である。いずれにしても、この装置1に対しては、手動で或いは搬送ロボットを介して自動で、研磨加工されるべきウエハ30が搬出入される。
The
また、本実施形態では、装置1内でウエハ30が水平方向に配置された状態で研磨加工される例について説明するが、本発明は、水平方向のみならず、ウエハ30を垂直方向に配置した状態、斜めに配置した状態、逆さまに配置した状態等、様々な状態に配置して研磨加工する場合にも適用可能である。
In the present embodiment, an example in which the
図1及び図2に概略的に示されるように、本実施形態の装置1の研磨加工部5は、ウエハ30を位置規制しつつ回転可能に支持する例えばターンテーブルから構成される支持体2と、支持体2に支持されたウエハ30の少なくとも周端側面36に接触(これについては後述する)して回転することにより少なくともこの周端側面36を研磨加工する研磨部材10とを備える。この場合、研磨部材10は、支持体2に支持されるウエハ30の外周に沿って所定の角度間隔(例えば等しい角度間隔)で複数(本実施形態では4つ)配置される。
As schematically shown in FIGS. 1 and 2, the polishing
なお、ウエハ30は、表面を形成する第1の主表面32(以下、単に表面32という)と、裏面を形成する第2の主表面34(以下、単に裏面34という)と、これらの面32,34同士を接続する外周端面に位置する前述した周端側面36とを有し、また、ターンテーブルとしての支持体2は、例えば吸引経路7を介して真空引きすることによってウエハ30の裏面34を吸着してウエハ30を支持し、研磨加工時にそれ自体が回転駆動される。また、研磨部材10は、図示しない搬送ロボットの搬送経路を遮断しないように或いは搬送経路から退避可能に配置される(例えばエアシリンダを使用してウエハ30の周端側面36に対して離接自在に移動できる)。また、研磨部材10を回転駆動させるモータ等の駆動要素や研磨部材10の動作を制御する制御装置などは全て、例えば研磨部材10を移動(回転、並進、傾動)可能に支持するハウジング70内に配置される。
The
また、本実施形態の装置1(研磨加工部5)は、支持体2上に支持されるウエハ30の周端側面36と接触する研磨部材10をウエハ30に向けて(例えば、ウエハ30の中心へ向けて)常時付勢する付勢機構を備える。特に、本実施形態において、この付勢機構は、シリンダ72により介在部材74を押し引きして付勢バネ76の付勢力をハウジング70内の図示しない力伝達部材を介して研磨部材10に作用させることにより実現される。或いは、オモリの重さを利用してウエハに研磨布を当て、オリフラ等の段差にも研磨布が形状に倣うように追従して動く構成等、その他の付勢形態が採用されてもよい。また、このような付勢力(ウエハ30と研磨部材10との接触圧)を調整できる機構(例えば、サーボモータ制御とバネ76との組み合わせ機構)が設けられることが好ましい。なお、研磨部材10を付勢する付勢機構については、例えば、自重と錘の組み合わせで研磨部材をウエハに押し当てる構成であってもよい。
Further, the apparatus 1 (polishing processing unit 5) of the present embodiment has the polishing
前記研磨部材10は、図3に示されるように、回転可能な支持部材14と、支持部材14の外周面に取着されて表面に研磨材を担持する研磨布12とを有する。この場合、研磨布12は、連続した研磨面を有するとともに、前記付勢機構の付勢力によってウエハ30と接触することにより変形できるような柔軟性を有し、例えば、不織布や織布によって構成することが可能である。
As shown in FIG. 3, the polishing
研磨布12の表面に担持される研磨材としては、粒状のものが挙げられ、例えば、ダイヤモンド、アルミナ、酸化セリウム、或いは、粒子状の砥粒等(粒径は例えば数ミクロン〜ナノレベル)を挙げることができる。このような研磨材は、研磨布12に対して担持(付着、接着等を含む)されるのであり、その担持方法としては、例えば、研磨布12の表面に羽毛立ち又は植毛状の突起(図4,図6において、そのような羽毛立ちや突起が符号16で示される;以下、突起16とする)を形成し、これらの突起16に研磨材を付着させるなど、様々な方法が考えられる。この場合、粒状の研磨材を単に表面に堆積したり、堆積する際に研磨布に対して接着したり、圧力を加えながら押し付ける等、様々な方法で付着させることが可能である。具体的には、図6に示すように、研磨布が不織布であれば、その繊維12Fの表面に堆積するように研磨材(研磨砥粒)17を振り掛ければ、繊維12Fの毛羽立っている部分(突起16)に研磨材が付着するとともに、その表面部分に絡んだ状態で堆積するようになる。或いは、そのように毛羽立っている繊維や、研磨布の表面に形成した突起に対して研磨材(研磨砥粒)を圧接(圧着を含む)することで、突起16の側面に研磨材17を食い込ませるように付着させたり、食い込まないように表面に付着させることも可能である。すなわち、研磨材については、研磨布の表面に層状に堆積させる(表面が変形し易いように層状に堆積させるのがよい)とともに、突起の部分に付着させることで両方に保持させてもよく、ウエハの周端側面と主表面(表、裏)に至る部分との加工条件に関する関係に応じて、担持させる位置、担持させる量、その粒子径、材料等を変えてもよい。例えば、研磨布の部分よりも突起の部分での研磨量が少なくなるようにするとよい。更に、研磨部材10を研磨及び洗浄の両方で使用できるように研磨布や研磨材を選択することもできる。
Examples of the abrasive supported on the surface of the polishing
また、本実施形態において、研磨布12は、支持部材14に対して取り外し可能(交換可能)に取着されるようになっている。この場合、研磨布12は、1枚布で支持部材14の全周にわたって巻き付けられてもよく、或いは、図3の(b)に示されるような例えば斜めの継ぎ合わせ部19により継ぎ合わされるように複数枚に分けて別個に支持部材14に貼り付けられても構わない。その際の継ぎ合わせ部分の形状は垂直やのこぎりの刃のように山刃の組み合わせも可能で、研磨布12の両端を重ねてもよい。
In the present embodiment, the
また、研磨布12を支持する支持部材14は、研磨布12のようにウエハ30の周端側面36に押し付けられて変形するような柔軟な材料でなくてもよく、或いは、少なくともその外表面の所定の厚さにわたって研磨布12と共に変形するような所定の柔軟性を有する材料から形成されてもよい。そのような材料として、例えばウレタン、シリコン、ベルクリン、軟質PVC、硬質の樹脂や金属を網目状に加工したり細い棒状にして組み合わせる等、応力での変形による柔軟性を持たせた素材等を挙げることができる。この場合、研磨部材10(研磨布12)は、図7に示すような柔軟性(変形可能な柔軟性)を有することが好ましい。すなわち、ウエハ30を研磨部材に押し付けた際、直接、ウエハ30の端面によって変形している研磨部材の位置(最も押し込まれている位置)をP1,研磨部材がウエハ30で押圧されたことによって引っ張られて変形している研磨部材の位置(平坦面から変形する屈曲位置)をP2として、各位置における曲率半径をそれぞれR1,R2とすると、図7(a)に示すように、弱い力で押圧した場合では、R1≧R2となり、図7(b)に示すように、強い力で押圧した場合では、R1≦R2となるような柔軟性を有することが好ましい。
Further, the
また、本実施形態の研磨部材10は、ウエハ30に対するその研磨位置が変えられるように移動できるようになっている。そのような移動機構は、前述したようにハウジング70に設けられる。具体的に、研磨部材10は、研磨材の消耗度合いを研磨部材10全体にわたって均一にすることができ、研磨部材10をムラなく使用できるように(研磨布12の広い範囲を活用して、研磨布12を効率良く有効に使えるように)、例えば、ウエハ30の表面32及び裏面34に対して垂直な方向(すなわち、ウエハ30の周端側面36に沿う方向)、本実施形態では研磨部材10の長手方向(図3(b)の上下方向)で移動できるようになっている。特に、本実施形態の研磨部材10は、その長手方向に沿う任意の位置でウエハ30を研磨できるように、研磨面が長手方向に長く延在し(研磨部材10が長手方向に長く形成され)、少なくともその半径寸法よりもその高さ寸法(ウエハ30の厚さ寸法よりも大きい)が大きく設定される。
Further, the polishing
加えて、本実施形態の研磨部材10は、ハウジング70に設けられる駆動機構により、図3の(c)に示されるようにその回転軸Oを垂直軸Vに対して所定の角度範囲(θ)内で傾けることができる(傾動できる)ようになっている。この場合、研磨部材10は、ウエハが固定状態で、その周囲を回転しながら研磨するようになっているが、両者は相対回転可能な関係となっていればよく、研磨部材が固定されてウエハが回転したり、双方が回転するような構造であってもよい。すなわち、研磨部材は、ウエハの周端側面に接触して回転するものであればよく、一方に対して他方が回転するもの、及び、双方が回転するものの両方が含まれる。
In addition, the polishing
次に、特に図4及び図5を参照して、上記構成の装置1によってウエハ30を研磨加工する動作について簡単に説明する。
まず、研磨加工されるべきウエハ30がオペレータによって手動で或いは搬送ロボットにより自動で装置1内に搬入される。例えば、複数枚のウエハ30が収容されたカセットが装置1内の前述したローダ部にセットされる。
Next, the operation of polishing the
First, a
続いて、搬送ロボットを有する自動式の装置においては、搬送ロボットがローダ部のカセットから1枚のウエハ30を取り出し、これを研磨加工部5内に搬入して支持体2上に載置する。このとき、支持体2によって取り囲まれる円形の支持領域内に障害なくウエハ30を搬入できるように、研磨部材10は、例えば前述したエアシリンダなどの移動機構により所定の待機位置に待避される。
Subsequently, in an automatic apparatus having a transfer robot, the transfer robot takes out one
支持体2によって取り囲まれる円形の支持領域内にウエハ30が搬入されて支持体2上にウエハ30が吸着支持されると、続いて、研磨部材10が所定の研磨加工位置へと移動される。このとき、研磨部材10は、図4に示されるように、前述した付勢機構による付勢力により、支持体2上に支持されたウエハ30の周端側面36に対して押圧接触されて、ウエハ30の周端側面36が研磨部材10に食い込むように変形される(本実施形態では、研磨布12及び支持部材14が共に変形される)食い込み押圧状態にされる。そのため、本実施形態では、支持体2によるウエハ30の保持力(支持力)が付勢力による研磨部材10の押し付け圧よりも大きく設定される。
When the
なお、ウエハ30の周端側面36に対する研磨部材10の食い込み量は、研磨布12の肉厚に対して、押し当て動作時の変形も含めて30%以下に設定するのがよい。また、この食い込み押圧状態において、研磨布12の変形部12Aは、ウエハ30の周端側面36に対向してこれと平行に押圧される第1の押圧部12aと、ウエハ30の周端側面36から表面32へと跨って斜めに変形する第2の押圧部12bと、ウエハ30の周端側面36から裏面34へと跨って斜めに変形する第3の押圧部12cとを有する。すなわち、研磨布12は、その変形によってウエハ30の周端側面36から表面32及び裏面34へと回り込むようになる。
The amount of biting of the polishing
そして、この食い込み押圧状態で、今度は、モータによって研磨部材10が所定の回転速度で回転駆動され、研磨布12の変形部12Aの押圧部12a,12b,12cと接触するウエハ30の周端側面36の全体並びに表面32及び裏面34の一部が同時に研磨される。また、このような研磨加工時、所定のタイミングで図示しない噴射ノズルにより水、薬液及び研磨液等が研磨領域に対して吹き付けられる。なお、このような研磨は、例えばウエハ30の外周5mm以下の範囲でなされ、また、ウエハ30と研磨布12との相対的な回転差が一定であることが好ましい。
Then, in this bite-pressed state, the polishing
上記したように、研磨部材10の食い込み押圧状態で研磨することにより、ウエハ30の周端側面の厚さ方向を、表側から裏側の主表面に至るまで研磨することができるが、下記のように、ウエハの周端側面と主表面(表、裏)に至る部分との加工条件に関する関係を以下のようにすることで、表側から裏側の主表面に至るまで、より一層滑らかな曲面に形成することが可能である。
As described above, the thickness direction of the peripheral edge side surface of the
この場合、研磨布がウエハによって押し込まれると、主表面に至る部分が馴染み易くなり、柔軟性を有する部分(不織布など)が硬めであれば上記の表のとおりの関係となるが、柔軟性を有する部分を柔らかめにすれば上記の表とは逆の関係にすることも可能である。また、周端側面の研磨が成される際、それと合せて主表面の少なくとも一面(全面又は一部の面が含まれる)を研磨することが好ましいが、このような研磨方法では、周端側面の研磨の前、研磨の後に少なくとも一面を研磨するか、或いは、周端側面の研磨と同時に主表面の少なくとも一面を研磨する態様が含まれる。 In this case, when the polishing cloth is pushed by the wafer, the part reaching the main surface becomes easy to become familiar, and if the part having flexibility (such as non-woven fabric) is hard, the relationship is as shown in the above table. It is also possible to reverse the relationship with the above table by softening the part that has it. In addition, when polishing the peripheral side surface, it is preferable to polish at least one surface (including the entire surface or a part of the surface) of the main surface along with the polishing. A mode in which at least one surface is polished before or after polishing, or at least one surface of the main surface is polished simultaneously with polishing of the peripheral side surface is included.
本実施形態の研磨方法によれば、従来の研磨方法と対比すると、下記のような作用効果が得られる。
従来の研磨は、研磨部材とスラリー(研磨液)を用いており、押し付け圧力を強くしたり、研磨スピードを上げる場合には発熱量が多く、ウエハ及びスラリーの温度が上昇することからスラリーは温度管理を行いながら供給している。このため、装置や供給路・研磨槽・洗浄槽のスラリーによる汚染や廃液処理によるコスト、環境問題が生じることから、スラリーは使用しない方が望ましい。
According to the polishing method of the present embodiment, the following effects can be obtained as compared with the conventional polishing method.
Conventional polishing uses a polishing member and slurry (polishing liquid). When the pressing pressure is increased or the polishing speed is increased, the amount of heat generated is large, and the temperature of the wafer and slurry rises. Supply while managing. For this reason, it is preferable not to use slurry because contamination of the apparatus, supply path / polishing tank / cleaning tank due to slurry, cost due to waste liquid treatment, and environmental problems occur.
これに対し、例えば、上記した支持部材14に対し、前記研磨布12を貼り合せた研磨部材10を使用してウエハの一方又は両方を回転させることによりウエハの研磨を行なう場合、研磨材(研磨砥粒)17は、図6に示したように、柔軟性のある部位に堆積し、不織布・織布等の柔らかい部分(突起)に付着しているため、研磨材が付着している突起部分と、堆積している研磨材の位置関係に動く余裕があり、研磨布における研磨材は不安定に微小振動している。
On the other hand, for example, when polishing the wafer by rotating one or both of the wafers using the polishing
これにより、研磨部材が回転するだけの研磨方法と比較すると、よりランダム(不均一)な研磨状態を創出することが可能となり、ランダムな研磨を積み重ねることで研磨ムラが解消され、より良好な研磨効果が得られる。また、この不安定な微小振動は、スラリー(研磨液=遊離砥粒)を使用した研磨の効果に近く、スラリーを使用しない場合でも良好な研磨結果を得ることができる。すなわち、スラリーを使用しなければ、水だけの温度管理で済むため、研磨装置、ウエハ(被研磨対象物)、スラリー供給経路、洗浄槽、研磨槽等の汚染が無く、廃液処理も不要なため、メンテナンス、使用材料、廃液処理のコストが削減でき、環境にやさしい研磨を行なうことができる。 This makes it possible to create a more random (non-uniform) polishing state compared to a polishing method in which the polishing member only rotates, and polishing unevenness is eliminated by stacking random polishing, resulting in better polishing. An effect is obtained. Further, this unstable minute vibration is close to the effect of polishing using a slurry (polishing liquid = free abrasive grains), and a good polishing result can be obtained even when no slurry is used. In other words, if no slurry is used, only water temperature control is required, so there is no contamination of the polishing apparatus, wafer (object to be polished), slurry supply path, cleaning tank, polishing tank, etc., and no waste liquid treatment is required. Maintenance, materials used, waste liquid treatment costs can be reduced, and environment-friendly polishing can be performed.
以上のような研磨加工によって得られる研磨状態の例が図5に示される。図5の(a)は、図3の(b)及び図4に示されるように研磨部材10が垂直軸V(図3参照)に沿って垂直方向に方向付けられた状態で研磨がなされた際のウエハ30の周端側面36と表面32及び裏面34との研磨状態を示す。図示のように、この研磨状態では、研磨布12の変形部12Aの第1の押圧部12aによって研磨される平坦な第1の研磨領域36aと、研磨布12の第2の押圧部12bによって研磨される、エッジを伴うことなく第1の研磨領域36aと滑らかに繋がって湾曲する第2の研磨領域36bと、研磨布12の第3の押圧部12cによって研磨される、エッジを伴うことなく第1の研磨領域36aと滑らかに繋がって湾曲する第3の研磨領域36cとが形成される。
An example of the polished state obtained by the polishing process as described above is shown in FIG. 5A is polished in a state where the polishing
一方、図5の(b)は、図3の(c)に示されるように研磨部材10が垂直軸V(図3参照)に対して所定の角度θだけ傾けられた状態で研磨がなされた際のウエハ30の周端側面36と表面32及び裏面34との研磨状態を示す。図示のように、この研磨状態では、研磨布12の第1の押圧部12aによって研磨される、垂直軸Vに対して角度θをほぼ成すように傾斜する第1の研磨領域36a’と、研磨布12の第2の押圧部12bによって研磨される、エッジを伴うことなく第1の研磨領域36a’と滑らかに繋がって湾曲する第2の研磨領域36b’と、研磨布12の第3の押圧部12cによって研磨される、エッジを伴うことなく第1の研磨領域36a’と滑らかに繋がって湾曲する第3の研磨領域36c’とが形成される。
On the other hand, in FIG. 5B, the polishing was performed in a state where the polishing
以上のようにして、研磨加工が完了すると、続いて、搬送ロボットにより研磨加工済みのウエハ30が前述した洗浄部へと搬送されてもよいが、本実施形態では、特に、研磨加工部5で研磨部材10を用いて洗浄を行なうことも可能である。具体的には、研磨加工時の前述した食い込み押圧状態を解除して、研磨部材10を研磨加工済みのウエハ30の周端側面36a(36a’)に軽く接触させる。そして、その状態で研磨部材10を再び回転させて研磨領域を洗浄する。このとき、図示しない噴射ノズルから水、薬液等を含む洗浄液(例えば、アルカリ性洗浄液)を洗浄領域へ向けて噴射する。また、必要に応じて、ブラシ、高圧スプレー、洗剤などを併用して洗浄を行なう。なお、このとき、研磨部材10についても、前記洗浄液を吹き付けることで、ウエハと併せて、或いは、ウエハとは別に洗浄するようにしてもよい。
When the polishing process is completed as described above, the
このような洗浄が終了したら、続いて、洗浄済みのウエハ30が前述した乾燥部へと搬送される。またはそのまま洗浄槽・研磨槽等(研磨を行った位置)で搬送せずに続けて乾燥工程を行なう。このとき、研磨加工部5の研磨部材10は、次のウエハが送り込まれる前に、その長手方向に移動されて、研磨位置が変更される。なお、乾燥部での乾燥は、例えば、ターンテーブルによって回転されるウエハ30に対して乾燥ガスを吹き付けることによって行なわれる。そして、乾燥終了後、ウエハ30は、搬送ロボットにより、アンローダ部へと搬出されて、元のカセット内に収納される。
When such cleaning is completed, the cleaned
以上説明したように、本実施形態の装置1では、研磨部材10が付勢機構の付勢力によりウエハ30の周端側面36に押圧接触して変形された状態で周端側面36を研磨するため、ウエハ30の周端側面36と表面32及び裏面34との境界にエッジを生じさせることなく、ウエハ30をその周端側面36から表面32及び裏面34に至るまで滑らかに研磨することができる。これは、前述したように研磨部材10の研磨布12がその変形によってウエハ30の周端側面36から表面32及び裏面34へと回り込むことができることにも起因する。また、このように、ウエハ30をその周端側面36から表面32及び裏面34に至るまで滑らかに研磨できてウエハにエッジを生じさせなければ、異物の付着も回避できる。また、研磨加工時の研磨部材10(研磨布12)のこのような変形は、バッチ式や枚葉式などの処理形態にかかわらず、ウエハ30の所定の加工位置からのずれ等を含むセッティング不良が存在した場合であっても、そのような不良因子を吸収して、ウエハ30のその周端側面36から表面32及び裏面34に至るまでの滑らかな研磨を可能にする。この場合、研磨部材10はウエハと接触する際と離れる際に、停止した状態で移動しても良いが、回転しながら移動することで回転し始める際の研磨跡を薄く小さくすることが好ましい。したがって、手作業による処理はもとより、研磨処理の自動化にも好適に対応でき、歩留まりの向上に寄与できる。
As described above, in the
また、研磨部材10は、付勢機構による付勢力によりウエハ30の周端側面36に押圧されるため、ウエハ30がオリフラを有する場合であっても、ウエハ30の外周の輪郭に追従するように径方向に移動して、オリフラを含むウエハ30の全周にわたって周端側面36に所望の圧力で常時接触できる。つまり、本実施形態によれば、ウエハ30をその形状にかかわらず周端側面38から表面32及び裏面34に至るまで全周にわたって滑らかに研磨することができる。
Further, since the polishing
また、上記した研磨部材によれば、側面の研磨、表面の研磨において、柔軟性を有する部位が必要以上の圧力を分散して表面に追従した研磨が成される。この場合、変形不可能な研磨部材であれば、機械的な精度と剛性が必要になるが、上述したような変形可能な研磨部材を用いることで、これらを吸収することができ、機械的な精度や剛性のレベルを下げることが可能となる。さらに、上記した研磨部材は、変形可能であり、ウエハのどの位置でも研磨することができ、同時に付勢力も調整できるので、ウエハを1枚単位、又は複数枚や多数枚単位での研磨を行なうこともできる。この場合、研磨部材の位置と付勢力を連続運転中に調整(又は自動制御)することで、運転を止めることなしに研磨することが可能である。 Further, according to the above-described polishing member, in the side surface polishing and the surface polishing, the portion having flexibility disperses the pressure more than necessary and the polishing follows the surface. In this case, if it is a non-deformable polishing member, mechanical accuracy and rigidity are required, but by using a deformable polishing member as described above, these can be absorbed, and mechanical It becomes possible to reduce the level of accuracy and rigidity. Further, the above-described polishing member can be deformed and can be polished at any position of the wafer, and the biasing force can be adjusted at the same time, so that the wafer is polished in units of one sheet, or in units of a plurality or multiple sheets. You can also. In this case, by adjusting (or automatically controlling) the position and urging force of the polishing member during continuous operation, it is possible to perform polishing without stopping the operation.
また、本実施形態では、研磨布12が支持部材14に対して取り外し可能(交換可能)に取着されるようになっているため、研磨材の消耗時に研磨布12だけを交換すれば済み、加工コスト(ひいては製造コスト)を抑えることができる。また、本実施形態では、研磨布12だけでなく、支持部材14の少なくとも外表面も所定の厚さにわたって前記付勢力により変形可能であるため、研磨部材10の変形量が研磨布12の厚さに制約されず、研磨布12と支持部材14との組み合わせによって研磨部材10の所望の変形を実現でき、常に良好な研磨処理が可能となる。
In this embodiment, since the polishing
さらに、本実施形態では、研磨部材とウエハの位置関係は移動可能な機構を有しており、回転に加え必要に応じて位置を移動させることができるため、研磨布と研磨工程を重ね合せることで万遍なく研磨を行なうことができる。この場合、研磨部材10は、ウエハ30に対するその研磨位置が変えられるように移動可能であるため、それぞれの研磨処理ごとに研磨位置を変えることにより、研磨材の消耗度合いを研磨部材10全体にわたって均一にすることができ、研磨部材10をムラなく使用できる(研磨布12の広い範囲を活用して、研磨布12を効率良く有効に使えるようになる)。また、本実施形態では、研磨部材10が傾動できるため、ウエハ30の周端側面36から表面32及び裏面34に至るまでの滑らかな研磨が更に容易となる。
Furthermore, in this embodiment, the positional relationship between the polishing member and the wafer has a movable mechanism, and the position can be moved as necessary in addition to the rotation. Therefore, the polishing cloth and the polishing process are overlapped. Can be polished evenly. In this case, since the polishing
なお、上記した研磨部材(研磨布)は、水が浸透する素材を使用しても良く、その場合は、研磨熱に対する放熱効果が得られ、供給する水の温度管理をすることで、研磨時の温度管理を行なうことも可能である。これにより、ウエハ等の温度上昇による熱膨張が抑えられ、良好な研磨結果が得られる。 The above-mentioned polishing member (polishing cloth) may be made of a material that allows water to penetrate. In that case, a heat dissipation effect for the polishing heat can be obtained, and by controlling the temperature of the supplied water, It is also possible to manage the temperature of Thereby, the thermal expansion due to the temperature rise of the wafer or the like is suppressed, and a good polishing result can be obtained.
また、研磨布に関しては、上記した不織布や織布のような布に限定されることはなく、例えば、断片的な素材が圧縮されて作られた物を含むシート状、織物状、研磨材・粒子・支持部材等が練り込まれる等により一体となっている部材などの表面に、研磨材・粒子等が露出・付着した物によって構成することも可能である。 In addition, the abrasive cloth is not limited to cloth such as the above-mentioned nonwoven fabric or woven cloth, for example, a sheet form including a product made by compressing a piece of material, a cloth form, an abrasive, It is also possible to use a material in which abrasives, particles, and the like are exposed and adhered to the surface of a member that is integrated by kneading particles, a support member, and the like.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では、研磨部材10の数が4つであったが、研磨部材10の数は任意に設定できる。また、上述した実施形態では、本装置が枚葉式の処理装置として開示されたが、本発明はバッチ式の処理にも適用可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation implementation is possible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the embodiment described above, the number of polishing
また、上記の実施形態では、研磨部材は、図8の右側に示すように、ロール状(円柱状)に構成されていたが、その左側に示すように、ディスク状(円板状)に構成されたものであってもよい。このようなディスク状の研磨部材110は、例えば、図9(a)に示すように、円板状の支持部材114の一方の面に、上記したように構成される円板状の研磨布112を被着し、他方の面にモータ等の回転機構の取付部118を設けておけばよい。この場合、図9(b)(c)に示すように、研磨布112は、取付部118に対して小径であってもよいし、大径であってもよい。
Further, in the above embodiment, the polishing member is configured in a roll shape (columnar shape) as shown on the right side of FIG. 8, but is configured in a disc shape (disc shape) as shown on the left side thereof. It may be what was done. For example, as shown in FIG. 9A, such a disk-shaped
また、ウエハに対する研磨時の研磨部材については、例えば、図10(a)に示すように、複数の研磨布112がウエハ30に接触して研磨するもの、図10(b)に示すように、ウエハ30の径よりも大きい研磨布112Aがウエハに接触して研磨するもの、図10(c)に示すように、ウエハ30の径よりも小さい径の複数の研磨布112Bが設けられ、これがウエハ30に対して位置を変えながら接触して研磨するものであってもよい。
As for the polishing member at the time of polishing the wafer, for example, as shown in FIG. 10 (a), a plurality of polishing
また、上記した実施形態では、研磨部材は、図3(a)に示したように、円柱状の支持部材14の表面に別部材となる研磨布12を取着した構造(複合構造)となっていたが、研磨部材を単体構造としてもよい。例えば、ウレタン等の弾性変形可能な素材の表面に研磨材が混ぜ込まれた弾性を有する研磨部材等で構成してもよい。
In the above-described embodiment, the polishing member has a structure (composite structure) in which the polishing
1 装置
2 支持体
10,110 研磨部材
12,112,112A,112B 研磨布
14 支持部材
30 ウエハ(被加工素材)
32,34 主表面
36 周端側面
76 バネ(付勢機構)
DESCRIPTION OF
32, 34
Claims (10)
前記研磨部材は、柔軟性を有する研磨布を有し、その研磨布の表面には、粒状の研磨材が担持されていることを特徴とする研磨部材。 A polishing member that polishes the peripheral end side surface and / or main surface by rotating in contact with the peripheral end side surface and / or main surface of the workpiece,
The polishing member has a flexible polishing cloth, and a granular abrasive is supported on the surface of the polishing cloth.
回転可能な支持部材と、前記支持部材の外周に取着されて表面に研磨材を担持する研磨布とを有し、前記研磨布は、前記被加工素材と押圧接触することにより変形可能であることを特徴とする研磨部材。 A polishing member for polishing the peripheral side surface by rotating in contact with the peripheral side surface of the workpiece,
It has a rotatable support member and an abrasive cloth that is attached to the outer periphery of the support member and carries an abrasive on the surface, and the abrasive cloth is deformable by being in pressure contact with the workpiece. An abrasive member.
前記支持体に支持された前記被加工素材の周端側面に対して研磨部材を押圧接触させて、前記被加工素材の周端側面が前記研磨部材に食い込むように前記研磨部材を変形させる食い込み押圧状態にし、
前記食い込み押圧状態で前記研磨部材を回転させることにより前記被加工素材の前記周端側面を研磨する、
ことを特徴とする研磨方法。 Support the work material so that it can rotate while its position is regulated by the support,
A biting press that deforms the polishing member such that the polishing member is pressed and brought into contact with the peripheral end side surface of the workpiece material supported by the support so that the peripheral end side surface of the workpiece material bites into the polishing member. State
Polishing the peripheral side surface of the workpiece by rotating the polishing member in the biting press state,
A polishing method characterized by the above.
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