JP2020040160A - Processing system and method - Google Patents

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広幸 酒井
Hiroyuki Sakai
広幸 酒井
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株式会社東京精密
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Abstract

To provide a processing system and a method capable of processing accurately and flatly a surface to be processed of a processing object.SOLUTION: A processing system includes a CMP device 20 for whole polishing for polishing a wafer W surface over the whole surface by pressing the wafer W onto an abrasive pad 22 on a rotating platen, a height sensor 27 for measuring a height of a processing object surface after whole polishing, and a CMP device for partial polishing for polishing locally a partial polishing target area having a height equal to or over a prescribed threshold on the wafer W surface after whole polishing.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、被加工物の表面(被加工面)を平坦に加工する加工システム及び方法に関する。   The present invention relates to a processing system and a method for flattening a surface of a workpiece (processed surface).
半導体製造分野では、被加工物としてシリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)の表面を平滑に研磨する化学的機械的研磨、いわゆるCMP(Chemical Mechanical Polishing)技術を適用した研磨装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art In the semiconductor manufacturing field, there is a polishing apparatus to which a so-called CMP (Chemical Mechanical Polishing) technique is applied, which is a chemical mechanical polishing for smoothly polishing a surface of a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter referred to as a “wafer”) as a workpiece. It is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1記載の研磨装置は、ウェハ及びプラテンを互いに回転させ、砥粒を含むスラリーを供給させながらウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けることにより、ウェハの表面を平滑化するものである。   The polishing apparatus described in Patent Literature 1 smoothes the surface of a wafer by rotating the wafer and a platen with each other and pressing the wafer against a polishing pad on the platen while supplying a slurry containing abrasive grains.
特開2016−159385号公報JP-A-2006-159385
しかしながら、上述したような特許文献1記載は、ウェハ表面を全面に亘って一様に加工するため、研磨前のウェハ表面が不均一であると、ウェハ表面の凹凸がそのまま残存する虞があった。   However, in Patent Document 1 as described above, since the wafer surface is uniformly processed over the entire surface, if the wafer surface before polishing is not uniform, there is a possibility that the unevenness of the wafer surface may remain as it is. .
そこで、被加工物の表面(被加工面)を精度良く平坦に加工するという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。   Then, a technical problem to be solved arises in that the surface of the workpiece (the surface to be processed) is accurately and flatly processed, and the present invention has an object to solve this problem.
上記目的を達成するために、本発明に係る加工システムは、被加工物の表面を加工する加工システムであって、前記被加工物表面を全面に亘って研磨する全体研磨用CMP装置と、全面に亘って研磨した後の前記被加工物表面のうち高さが所定閾値以上の領域を研磨する部分研磨用CMP装置と、を備えている。   In order to achieve the above object, a processing system according to the present invention is a processing system for processing a surface of a workpiece, and a CMP apparatus for overall polishing which polishes the entire surface of the workpiece, And a partial polishing CMP apparatus for polishing a region having a height equal to or greater than a predetermined threshold on the surface of the workpiece after polishing over the entire surface.
この構成によれば、被加工物表面を全面に亘ってCMP研磨した上で、被加工物表面のうち相対的に高い領域を局所的にCMP研磨して被加工物表面の凹凸を緩やかにすることにより、被加工物表面を一様にCMP研磨する場合と比較して、効率良く且つ高精度で被加工物表面を平坦に加工することができる。   According to this configuration, the surface of the workpiece is polished by CMP over the entire surface, and then a relatively high region of the surface of the workpiece is locally polished by CMP to moderate irregularities on the surface of the workpiece. Thus, the surface of the workpiece can be processed more efficiently and with higher precision to a flat surface than in the case of uniformly polishing the surface of the workpiece by CMP.
また、本発明に係る加工システムは、前記全体研磨用CMP装置は、部分研磨前の前記被加工物表面の高さを測定する測定装置を備え、前記部分研磨用CMP装置は、前記高さが所定閾値以上の領域を研磨することが好ましい。   Further, in the processing system according to the present invention, the CMP apparatus for overall polishing includes a measuring apparatus for measuring a height of the surface of the workpiece before partial polishing, and the CMP apparatus for partial polishing has a height It is preferable to polish a region equal to or more than a predetermined threshold.
この構成によれば、測定装置で部分研磨前の被加工物表面の高さを測定することにより、被加工物表面のうち相対的に高い領域を精度良く検出可能なため、効率的に被加工物表面を平坦に加工することができる。   According to this configuration, by measuring the height of the surface of the workpiece before the partial polishing by the measuring device, a relatively high region on the surface of the workpiece can be accurately detected, so that the workpiece can be efficiently processed. The object surface can be processed flat.
また、本発明に係る加工システムは、研磨前の前記被加工物を研削する研削装置をさらに備えていることが好ましい。   It is preferable that the processing system according to the present invention further includes a grinding device for grinding the workpiece before polishing.
この構成によれば、複合基板等に対して研削、全体研磨及び部分研磨を連続して行うことにより、効率的に被加工物表面を平坦に加工することができる。   According to this configuration, the surface of the workpiece can be efficiently processed to be flat by continuously performing the grinding, the entire polishing, and the partial polishing on the composite substrate and the like.
また、上記目的を達成するために、本発明に係る加工方法は、被加工物の表面を加工する加工方法であって、前記被加工物表面を全面に亘って研磨する全体CMP工程と、全面に亘って研磨した後の前記被加工物表面のうち高さが所定閾値以上の領域を研磨する部分CMP工程と、含んでいる。   Further, in order to achieve the above object, a processing method according to the present invention is a processing method for processing a surface of a workpiece, the entire CMP step of polishing the entire surface of the workpiece, And polishing a region having a height equal to or greater than a predetermined threshold on the surface of the workpiece after polishing over the entire surface of the workpiece.
この構成によれば、被加工物表面を全面に亘ってCMP研磨した上で、被加工物表面のうち相対的に高い領域を局所的にCMP研磨して被加工物表面の凹凸を緩やかにすることにより、被加工物表面を一様にCMP研磨する場合と比較して、効率良く且つ高精度で被加工物表面を平坦に加工することができる。   According to this configuration, the surface of the workpiece is polished by CMP over the entire surface, and then a relatively high region of the surface of the workpiece is locally polished by CMP to moderate irregularities on the surface of the workpiece. Thus, the surface of the workpiece can be processed more efficiently and with higher precision to a flat surface than in the case of uniformly polishing the surface of the workpiece by CMP.
本発明は、被加工物表面を全面に亘ってCMP研磨した上で、被加工物表面のうち相対的に高い領域を局所的にCMP研磨して被加工物表面の凹凸を緩やかにすることにより、効率良く且つ高精度で被加工物表面を平坦に加工することができる。   The present invention provides a method in which a surface of a workpiece is polished by CMP over the entire surface, and a relatively high region of the surface of the workpiece is locally polished by CMP to loosen irregularities on the surface of the workpiece. In addition, the surface of the workpiece can be processed efficiently and with high precision.
本発明の一実施例に係る加工システムの構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a processing system according to an embodiment of the present invention. 研削装置の構成を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a grinding device. 全体研磨用CMP装置を模式的に示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a whole polishing CMP apparatus. 部分研磨用CMP装置の構成を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a CMP apparatus for partial polishing. 複合基板を加工する手順を示す模式図。The schematic diagram which shows the procedure which processes a composite substrate.
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, when referring to the number, numerical value, amount, range, etc. of components, the number is limited to a specific number, unless otherwise specified and in principle, clearly limited to a specific number. It does not matter and may be more or less than a specific number.
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。   Also, when referring to the shape and positional relationship of components, etc., those that are substantially similar or similar to the shape, etc., unless otherwise specified, and in cases where it is clearly considered in principle not so, etc. Including.
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。   In addition, the drawings may be exaggerated, for example, by enlarging a characteristic portion in order to make the characteristics easy to understand, and the dimensional ratios and the like of the components are not always the same as the actual ones. In the cross-sectional views, hatching of some components may be omitted in order to make the cross-sectional structure of the components easy to understand.
図1は、加工システム1の基本的構成を示す模式図である。加工システム1は、被加工物の表面(被加工面)を加工するものであり、具体的には、ウェハを薄く平坦に加工したり、ウェハ表面に形成された酸化膜等を平坦に加工するものである。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of the processing system 1. The processing system 1 is for processing the surface of the workpiece (processed surface). Specifically, the processing system 1 processes a wafer thin and flat, or processes an oxide film or the like formed on the wafer surface flat. Things.
以下では、被加工物として半導体結晶又は圧電結晶等の機能層に単結晶、多結晶セラミック又は非晶質等の支持基板(下地層)を接合した複合基板(以下、単に「ウェハW」という)を例に説明するが、被加工物はこれに限定されるものではなく、例えば単一層の基板であっても構わない。   Hereinafter, a composite substrate (hereinafter simply referred to as “wafer W”) in which a support substrate (base layer) such as a single crystal, a polycrystalline ceramic, or an amorphous material is bonded to a functional layer such as a semiconductor crystal or a piezoelectric crystal as a workpiece. However, the workpiece is not limited to this, and may be, for example, a single-layer substrate.
加工システム1は、ウェハWの研削加工、トリミング加工及び研磨加工を連続して行うものである。加工システム1は、研削装置10と、全体研磨用CMP装置20と、部分研磨用CMP装置30と、制御装置40と、を備えている。   The processing system 1 performs grinding, trimming, and polishing of the wafer W continuously. The processing system 1 includes a grinding device 10, a CMP device 20 for overall polishing, a CMP device 30 for partial polishing, and a control device 40.
また、加工システム1は、研削装置10、全体研磨用CMP装置20及び部分研磨用CMP装置30の間でウェハWを搬送する図示しない搬送装置を備えている。なお、加工システム1は、各種装置を単一のハウジング内に収容して構成されても構わないし、各装置が一つずつハウジング内に収容されたものを相互に連結して構成されても構わない。   In addition, the processing system 1 includes a transfer device (not shown) that transfers the wafer W among the grinding device 10, the CMP device 20 for whole polishing, and the CMP device 30 for partial polishing. In addition, the processing system 1 may be configured by housing various devices in a single housing, or may be configured by interconnecting the devices housed one by one in the housing. Absent.
図2は、研削装置10の構成を示す模式図である。研削装置10は、インデックステーブル11と、インデックステーブル11上に配置されてウェハWの裏面を吸着保持するウェハチャック12を備えている。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the grinding device 10. The grinding device 10 includes an index table 11 and a wafer chuck 12 that is disposed on the index table 11 and suction-holds the back surface of the wafer W.
ウェハチャック12は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる図示しない吸着体が埋設されている。ウェハチャック12は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、ウェハチャック12に載置されたウェハWがウェハチャック12に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハWとウェハチャック12との吸着が解除される。   The wafer chuck 12 has an upper surface on which an adsorbent (not shown) made of a porous material such as alumina is embedded. The wafer chuck 12 has a conduit (not shown) extending to the surface through the inside. The pipe is connected to a vacuum source, a compressed air source, or a water supply source via a rotary joint (not shown). When the vacuum source is started, the wafer W placed on the wafer chuck 12 is held by the wafer chuck 12 by suction. When the compressed air source or the water supply source is activated, the suction between the wafer W and the wafer chuck 12 is released.
ウェハチャック12は、エアベアリング13を介してインデックステーブル11上に設けられている。エアベアリング13のロータを介して、ウェハチャック12と図示しないロータリージョイントとが接続されており、ウェハチャック12は回転軸a1回りに回転可能に構成されている。   The wafer chuck 12 is provided on the index table 11 via an air bearing 13. The wafer chuck 12 and a rotary joint (not shown) are connected via a rotor of an air bearing 13, and the wafer chuck 12 is configured to be rotatable around a rotation axis a1.
また、研削装置10は、研削砥石14と、スピンドル15と、スピンドル送り機構16と、を備えている。研削砥石14には、例えばカップ型砥石が用いられる。研削砥石14は、スピンドル15の下端に取り付けられている。スピンドル15は、研削砥石14を回転軸a2回りに回転可能に支持している。スピンドル送り機構16は、スピンドル15を垂直方向(図2の紙面上下方向)に昇降させるように構成されている。スピンドル送り機構16は、スピンドル15と図示しないコラムとを連結する2つのリニアガイド16aと、スピンドル15を垂直方向に昇降させる公知のボールネジスライダ機構(不図示)と、を備えている。   In addition, the grinding device 10 includes a grinding wheel 14, a spindle 15, and a spindle feed mechanism 16. As the grinding wheel 14, for example, a cup-type wheel is used. The grinding wheel 14 is attached to a lower end of the spindle 15. The spindle 15 supports the grinding wheel 14 so as to be rotatable around the rotation axis a2. The spindle feed mechanism 16 is configured to move the spindle 15 up and down in a vertical direction (up and down direction in FIG. 2). The spindle feed mechanism 16 includes two linear guides 16a for connecting the spindle 15 and a column (not shown), and a known ball screw slider mechanism (not shown) for vertically moving the spindle 15 up and down.
図3は、全体研磨用CMP装置20の構成を示す斜視図である。全体研磨用CMP装置20は、ウェハW表面を全面に亘って一様に平坦に加工するものである。全体研磨用CMP装置20は、プラテン21と、研磨パッド22と、研磨ヘッド23と、を備えている。   FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the overall polishing CMP apparatus 20. The whole-polishing CMP apparatus 20 uniformly and flatly processes the surface of the wafer W over the entire surface. The overall polishing CMP apparatus 20 includes a platen 21, a polishing pad 22, and a polishing head 23.
プラテン21は、円盤状に形成されており、プラテン21の下方に配置された回転軸24に連結されている。回転軸24がモータ25の駆動によって回転することにより、プラテン21は図3中の矢印D1の方向に回転する。   The platen 21 is formed in a disk shape, and is connected to a rotation shaft 24 disposed below the platen 21. The rotation of the rotation shaft 24 by the driving of the motor 25 causes the platen 21 to rotate in the direction of the arrow D1 in FIG.
プラテン21の上面には、研磨パッド22が貼付されている。研磨パッド22は、例えばウレタン製であるが、これに限定されるものではない。なお、研磨パッド22は、図3に示すように円形に形成されて研磨パッド22の中央の回転軸回りに回転運動するものに限定されず、例えば、無端ベルト状に形成されて直線運動するものであっても構わない。   A polishing pad 22 is attached to an upper surface of the platen 21. The polishing pad 22 is made of, for example, urethane, but is not limited to this. The polishing pad 22 is not limited to a polishing pad that is formed in a circular shape as shown in FIG. 3 and that rotates around a central rotation axis of the polishing pad 22. For example, a polishing pad that is formed in an endless belt shape and linearly moves. It does not matter.
研磨パッド22上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるスラリーが供給される。スラリーは、プラテン21の自転に応じて研磨パッド22上に広がり、ウェハWと研磨パッド22との接触領域に供給される。スラリーは、例えば、酸化剤及び研磨材を含むもの、シリカスラリー等である。酸化剤は、例えば、セリアスラリー、アルミナスラリー等であるが、これに限定されるものではない。また、スラリーにウェハWの表面を親水化させる濡れ剤を添加しても構わない。   A slurry, which is a mixture of an abrasive and a chemical, is supplied onto the polishing pad 22 from a nozzle (not shown). The slurry spreads on the polishing pad 22 according to the rotation of the platen 21 and is supplied to a contact area between the wafer W and the polishing pad 22. The slurry is, for example, a slurry containing an oxidizing agent and an abrasive, a silica slurry, or the like. The oxidizing agent is, for example, ceria slurry, alumina slurry, or the like, but is not limited thereto. Further, a wetting agent for making the surface of the wafer W hydrophilic may be added to the slurry.
研磨ヘッド23は、プラテン21より小径の円盤状に形成されており、研磨ヘッド23の上方に配置された回転軸26に連結されている。回転軸26が図示しないモータの駆動によって回転することにより、研磨ヘッド23は、図3中の矢印D2の方向に回転する。研磨ヘッド23は、図示しない昇降装置によって垂直方向に昇降自在である。研磨ヘッド23は、ウェハWを研磨する際に下降して研磨パッド22にウェハWを押圧する。   The polishing head 23 is formed in a disk shape smaller in diameter than the platen 21, and is connected to a rotating shaft 26 disposed above the polishing head 23. When the rotating shaft 26 is rotated by driving of a motor (not shown), the polishing head 23 is rotated in the direction of arrow D2 in FIG. The polishing head 23 is vertically movable by a lifting device (not shown). The polishing head 23 descends when polishing the wafer W and presses the wafer W against the polishing pad 22.
全体研磨用CMP装置20は、ウェハW内の機能層の厚み(高さ)を測定する高さセンサ27を備えている。高さセンサ27は、例えばレーザ光を用いたレーザ干渉計であるが、これに限定されるものではない。高さセンサ27は、プラテン21の下方に配置されている。高さセンサ27は、プラテン21及び研磨パッド22を垂直方向に貫通する孔28に装着された透過性の窓29を介してレーザ光をウェハW表面に投射し、ウェハWで反射した反射光を受光することにより、機能層の厚みを測定する。   The overall polishing CMP apparatus 20 includes a height sensor 27 that measures the thickness (height) of the functional layer in the wafer W. The height sensor 27 is, for example, a laser interferometer using laser light, but is not limited to this. Height sensor 27 is arranged below platen 21. The height sensor 27 projects a laser beam onto the surface of the wafer W through a transmissive window 29 attached to a hole 28 vertically penetrating the platen 21 and the polishing pad 22, and reflects the reflected light reflected by the wafer W. The thickness of the functional layer is measured by receiving light.
図4は、部分研磨用CMP装置30の構成を示す模式図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は側面図である。   4A and 4B are schematic views showing the configuration of the CMP apparatus 30 for partial polishing. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a side view.
部分研磨用CMP装置30は、ウェハチャック31と、プラテン32と、を備えている。   The CMP apparatus for partial polishing 30 includes a wafer chuck 31 and a platen 32.
ウェハチャック31は、ウェハW表面を上方に向けた状態でウェハWを吸着保持する。ウェハチャック31の上面にアルミナ等の多孔質材料からなる図示しない吸着体が埋設されている。ウェハチャック31は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、ウェハチャック31に載置されたウェハWがウェハチャック31に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハWとウェハチャック31との吸着が解除される。   The wafer chuck 31 suction-holds the wafer W with the surface of the wafer W facing upward. An adsorbent (not shown) made of a porous material such as alumina is embedded on the upper surface of the wafer chuck 31. The wafer chuck 31 includes a pipe (not shown) extending to the surface through the inside. The pipe is connected to a vacuum source, a compressed air source, or a water supply source via a rotary joint (not shown). When the vacuum source is started, the wafer W placed on the wafer chuck 31 is held by the wafer chuck 31 by suction. Further, when the compressed air source or the water supply source is activated, the suction between the wafer W and the wafer chuck 31 is released.
ウェハチャック31は、図示しないスライド機構に連結されている。スライド機構は、例えば、ウェハチャック31を載置したスライダを水平方向にスライドさせるボールネジスライダ機構等である。ウェハチャック31は、スライド機構によってX方向、Y方向に任意にスライド可能に構成されている。   The wafer chuck 31 is connected to a slide mechanism (not shown). The slide mechanism is, for example, a ball screw slider mechanism that horizontally slides a slider on which the wafer chuck 31 is mounted. The wafer chuck 31 is configured to be slidable arbitrarily in the X and Y directions by a slide mechanism.
プラテン32は、ウェハチャック31より小径の円盤状に形成され、ウェハチャック31の上方に配置されている。プラテン32は、プラテン32の上方に配置された回転軸33に連結されている。回転軸33が図示しないモータの駆動によって回転することにより、プラテン32は図4(a)中の矢印の向きに回転する。プラテン32は、図示しない昇降装置によって垂直方向に昇降自在である。   The platen 32 is formed in a disk shape smaller in diameter than the wafer chuck 31 and is disposed above the wafer chuck 31. The platen 32 is connected to a rotation shaft 33 disposed above the platen 32. The platen 32 rotates in the direction of the arrow in FIG. The platen 32 can be raised and lowered in the vertical direction by a lifting device (not shown).
プラテン32の上面には、研磨パッド34が貼付されている。研磨パッド34は、例えばウレタン製であるが、これに限定されるものではない。プラテン32がウェハチャック31に向かって下降すると、研磨パッド34がウェハWを押圧して研磨する。   A polishing pad 34 is attached to an upper surface of the platen 32. The polishing pad 34 is made of, for example, urethane, but is not limited to this. When the platen 32 descends toward the wafer chuck 31, the polishing pad 34 presses the wafer W to polish it.
プラテン32には、内部を通って下面に延びる管路35が設けられている。管路35を介して、研磨剤と化学薬品との混合物であるスラリーが研磨パッド34に供給される。スラリーは、プラテン32の自転に応じて研磨パッド34の径方向に広がり、ウェハWと研磨パッド34との接触領域に供給される。スラリーは、例えば、酸化剤及び研磨材を含むもの、シリカスラリー等である。酸化剤は、例えば、セリアスラリー、アルミナスラリー等であるが、これに限定されるものではない。また、スラリーにウェハWの表面を親水化させる濡れ剤を添加しても構わない。   The platen 32 is provided with a conduit 35 extending to the lower surface through the inside. A slurry, which is a mixture of an abrasive and a chemical, is supplied to the polishing pad 34 through a pipe 35. The slurry spreads in the radial direction of the polishing pad 34 according to the rotation of the platen 32, and is supplied to a contact area between the wafer W and the polishing pad 34. The slurry is, for example, a slurry containing an oxidizing agent and an abrasive, a silica slurry, or the like. The oxidizing agent is, for example, ceria slurry, alumina slurry, or the like, but is not limited thereto. Further, a wetting agent for making the surface of the wafer W hydrophilic may be added to the slurry.
加工システム1は、制御装置40によって動作を制御されている。制御装置40は、加工システム1を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置40は、例えば、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御装置40の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。   The operation of the processing system 1 is controlled by the control device 40. The control device 40 controls each component of the processing system 1. The control device 40 includes, for example, a CPU, a memory, and the like. The function of the control device 40 may be realized by controlling using software, or may be realized by operating using hardware.
次に、加工システム1を用いてウェハWの機能層を平坦化する手順について、図5に基づいて説明する。   Next, a procedure for flattening the functional layer of the wafer W using the processing system 1 will be described with reference to FIG.
[研削工程]
ウェハWをウェハチャック12に吸着保持した後に、研削砥石14をウェハWの近傍まで接近させる。次に、ウェハチャック12及び研削砥石14をそれぞれ回転させながら、研削砥石14をウェハW表面に押し当てる。
[Grinding process]
After holding the wafer W by suction on the wafer chuck 12, the grinding wheel 14 is brought close to the vicinity of the wafer W. Next, the grinding wheel 14 is pressed against the surface of the wafer W while rotating the wafer chuck 12 and the grinding wheel 14.
研削装置10の研削条件は、例えば、ウェハチャック12の回転速度は300rpm、研削砥石14の番手は#6000、スピンドル15の回転速度は2000rpm、スピンドル送り機構16の送り速度は0.4μm/sである。   The grinding conditions of the grinding device 10 are, for example, that the rotation speed of the wafer chuck 12 is 300 rpm, the count of the grinding wheel 14 is # 6000, the rotation speed of the spindle 15 is 2000 rpm, and the feed speed of the spindle feed mechanism 16 is 0.4 μm / s. is there.
研削装置10は、図5(a)に示すように、ウェハWを所望の厚み(例えば、6μm)にまで研削する。なお、研削工程は、単一の研削装置のみで行うものであっても、加工条件が異なる複数の研削装置を用意して段階的に行うものであっても構わない。   The grinding apparatus 10 grinds the wafer W to a desired thickness (for example, 6 μm) as shown in FIG. The grinding process may be performed by a single grinding device alone or may be performed stepwise by preparing a plurality of grinding devices having different processing conditions.
[全体研磨工程]
ウェハW表面が研磨パッド22に対向するようにウェハWが研磨ヘッド23の下端に取り付けられた後に、研磨ヘッド23を研磨パッド22まで接近させる。次に、図5(b)に示すように、プラテン21及び研磨ヘッド23をそれぞれ回転させながら、研磨ヘッド23がウェハWを研磨パッド22に向けて押圧する。なお、図5(b)では、説明の都合上、研磨パッド22及び研磨ヘッド23とウェハWとを上下反転して図示している。
[Whole polishing process]
After the wafer W is attached to the lower end of the polishing head 23 such that the surface of the wafer W faces the polishing pad 22, the polishing head 23 is moved closer to the polishing pad 22. Next, as shown in FIG. 5B, the polishing head 23 presses the wafer W toward the polishing pad 22 while rotating the platen 21 and the polishing head 23, respectively. In FIG. 5B, the polishing pad 22 and the polishing head 23 and the wafer W are shown upside down for convenience of explanation.
全体研磨用CMP装置20の研磨条件は、例えば、プラテン21の回転速度は80rpm、研磨ヘッド23の回転速度は80rpm、ウェハWに作用する圧力は3psi、研磨時間60secである。   The polishing conditions of the whole-polishing CMP apparatus 20 are, for example, the rotation speed of the platen 21 is 80 rpm, the rotation speed of the polishing head 23 is 80 rpm, the pressure acting on the wafer W is 3 psi, and the polishing time is 60 seconds.
全体研磨用CMP装置20は、ウェハW表面を全面に亘って一様に研磨する。研磨パッド22による研磨量は、例えばウェハWの表面から約2μmに設定される。   The overall polishing CMP apparatus 20 uniformly polishes the surface of the wafer W over the entire surface. The polishing amount by the polishing pad 22 is set, for example, to about 2 μm from the surface of the wafer W.
研削装置10による研削が終了すると、図5(c)に示すように、CMP研磨後のリンス処理時に、プラテン21が窓29がウェハWの下方を通過する度に、高さセンサ27が、ウェハW全面に亘って機能層の厚みを測定して研磨後のウェハW表面の細かい凹凸の高さを測定する。高さセンサ27の測定地点は、研磨ヘッド23がプラテン21に対して水平方向に移動しながら自転することにより、ウェハW表面で任意に設定可能である。なお、図5(c)では、説明の都合上、高さセンサ27とウェハWとを上下反転して図示している。   When the grinding by the grinding device 10 is completed, as shown in FIG. 5C, during the rinsing process after the CMP polishing, every time the platen 21 passes through the window 29 below the wafer W, the height sensor 27 detects the wafer. The thickness of the functional layer is measured over the entire surface of the W, and the height of fine irregularities on the surface of the polished wafer W is measured. The measurement point of the height sensor 27 can be arbitrarily set on the surface of the wafer W by rotating the polishing head 23 while moving in the horizontal direction with respect to the platen 21. In FIG. 5C, the height sensor 27 and the wafer W are shown upside down for convenience of explanation.
制御装置40は、高さセンサ27が測定した測定地点の座標及び高さに基づいて、ウェハW表面の形状を示すプロファイルを生成する。   The control device 40 generates a profile indicating the shape of the surface of the wafer W based on the coordinates and height of the measurement point measured by the height sensor 27.
[部分研磨工程]
部分研磨用CMP装置30は、プロファイルに基づいて、ウェハW内において表面の高さが予め設定された所定閾値以上の測定地点を含む領域を部分研磨対象領域として抽出するとともに、部分研磨対象領域に対して局所的にCMP研磨を行う。
[Partial polishing process]
The partial polishing CMP apparatus 30 extracts, as a partial polishing target area, a region including a measurement point whose surface height is equal to or greater than a predetermined threshold value in the wafer W based on the profile, and On the other hand, CMP polishing is locally performed.
具体的には、まず、ウェハW表面が研磨パッド34に対向するようにウェハWがウェハチャック31に吸着保持された後に、ウェハW内の部分研磨対象領域が研磨パッド34と対向するように、スライド機構が、ウェハチャック31をプラテン32に対して水平方向にスライドさせる。   Specifically, first, after the wafer W is sucked and held by the wafer chuck 31 so that the surface of the wafer W faces the polishing pad 34, the partial polishing target area in the wafer W is opposed to the polishing pad 34. A slide mechanism slides the wafer chuck 31 in a horizontal direction with respect to the platen 32.
次に、研磨パッド34をウェハWまで接近させて、図5(d)に示すように、回転不能に保持されたウェハWに研磨パッド34が回転しながら押圧される。研磨条件は、例えば、プラテン32の回転速度は80rpm、ウェハWに作用する圧力は3psi、研磨時間60secである。   Next, the polishing pad 34 is brought close to the wafer W, and as shown in FIG. 5D, the polishing pad 34 is pressed while rotating against the wafer W held non-rotatably. The polishing conditions include, for example, a rotation speed of the platen 32 of 80 rpm, a pressure acting on the wafer W of 3 psi, and a polishing time of 60 seconds.
部分研磨用CMP装置30は、ウェハW内の部分研磨対象領域を局所的に研磨する。研磨パッド22による研磨量は、例えばウェハWの表面から約2μmに設定される。なお、複数の部分研磨対象領域が抽出された場合には、部分研磨用CMP装置30による部分研磨を各領域に対して行う。   The partial polishing CMP apparatus 30 locally polishes a partial polishing target region in the wafer W. The polishing amount by the polishing pad 22 is set, for example, to about 2 μm from the surface of the wafer W. When a plurality of partial polishing target regions are extracted, partial polishing is performed on each region by the partial polishing CMP apparatus 30.
このようにして、上述した加工システム1は、ウェハW表面を全面に亘ってCMP研磨した上で、ウェハW表面のうち高さが所定閾値以上である部分研磨対象領域を局所的にCMP研磨してウェハW表面の凹凸を緩やかにすることにより、効率良く且つ高精度でウェハW表面を平坦に加工することができる。   In this manner, the above-described processing system 1 performs the CMP polishing on the entire surface of the wafer W, and then locally performs the CMP polishing on the partial polishing target region in which the height is equal to or more than the predetermined threshold on the surface of the wafer W. By making the unevenness on the surface of the wafer W gentler, the surface of the wafer W can be processed efficiently and with high precision to be flat.
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。   The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention extends to the modified ones.
上述した実施形態では、研削工程、全体研磨工程及び部分研磨工程を経てウェハを薄く平坦に加工する場合を例に説明したが、ウェハ表面の酸化膜を平坦に加工する場合には、研削工程は不要である。   In the above-described embodiment, the case where the wafer is thinly and flatly processed through the grinding step, the whole polishing step, and the partial polishing step has been described as an example, but when the oxide film on the wafer surface is flattened, the grinding step is performed. Not required.
1 ・・・加工システム
10 ・・・研削装置
11 ・・・インデックステーブル
12 ・・・ウェハチャック
13 ・・・エアベアリング
14 ・・・研削砥石
15 ・・・スピンドル
16 ・・・スピンドル送り機構
20 ・・・全体研磨用CMP装置
21 ・・・プラテン
22 ・・・研磨パッド
23 ・・・研磨ヘッド
24 ・・・回転軸
25 ・・・モータ
26 ・・・回転軸
27 ・・・高さセンサ
28 ・・・孔
29 ・・・窓
30 ・・・部分研磨用CMP装置
31 ・・・ウェハチャック
32 ・・・プラテン
33 ・・・回転軸
34 ・・・研磨パッド
35 ・・・管路
40 ・・・制御装置
S ・・・ステージ
W ・・・ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing system 10 ... Grinding apparatus 11 ... Index table 12 ... Wafer chuck 13 ... Air bearing 14 ... Grinding grindstone 15 ... Spindle 16 ... Spindle feed mechanism 20 ··· CMP apparatus 21 for whole polishing ··· Platen 22 ··· Polishing pad 23 ··· Polishing head 24 ··· Rotating shaft 25 ··· Motor 26 ··· Rotating shaft 27 ··· Height sensor 28 · Hole 29 Window 30 Partial polishing CMP apparatus 31 Wafer chuck 32 Platen 33 Rotating shaft 34 Polishing pad 35 Pipe line 40 Controller S: Stage W: Wafer

Claims (4)

  1. 被加工物の表面を加工する加工システムであって、
    前記被加工物表面を全面に亘って研磨する全体研磨用CMP装置と、
    全面に亘って研磨した後の前記被加工物表面のうち高さが所定閾値以上の領域を研磨する部分研磨用CMP装置と、
    を備えていることを特徴とする加工装置。
    A processing system for processing the surface of a workpiece,
    An overall polishing CMP apparatus for polishing the entire surface of the workpiece,
    A partial polishing CMP apparatus for polishing an area whose height is equal to or greater than a predetermined threshold value on the surface of the workpiece after polishing over the entire surface,
    A processing apparatus comprising:
  2. 前記全体研磨用CMP装置は、部分研磨前の前記被加工物表面の高さを測定する測定装置を備え、
    前記部分研磨用CMP装置は、前記高さが所定閾値以上の領域を研磨することを特徴とする請求項1記載の加工システム。
    The whole polishing CMP apparatus includes a measuring device that measures the height of the workpiece surface before partial polishing,
    The processing system according to claim 1, wherein the partial polishing CMP apparatus polishes an area where the height is equal to or greater than a predetermined threshold.
  3. 研磨前の前記被加工物を研削する研削装置をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の加工システム。   The processing system according to claim 1, further comprising a grinding device configured to grind the workpiece before polishing.
  4. 被加工物の表面を加工する加工方法であって、
    前記被加工物表面を全面に亘って研磨する全体CMP工程と、
    全面に亘って研磨した後の前記被加工物表面のうち高さが所定閾値以上の領域を研磨する部分CMP工程と、
    を含むことを特徴とする加工方法。
    A processing method for processing the surface of a workpiece,
    An overall CMP step of polishing the entire surface of the workpiece,
    A partial CMP step of polishing a region whose height is equal to or greater than a predetermined threshold on the surface of the workpiece after polishing over the entire surface,
    A processing method comprising:
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