JP3583612B2 - ウェーハの研磨方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ、石英やセラミック材料のウェーハ等(以下単にウェーハという)の研磨方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ウェーハを研磨する場合、例えばシリコン半導体ウェーハ等では、1次研磨、2次研磨および3次研磨際の3段階の研磨が行われている。研磨代でいえば、1次研磨は10μm程度、2次研磨は1〜2μm程度、3次研磨は100nm程度である。この3段階の研磨を行う理由は、研磨工程のスループットの向上と面精度の向上という2律背反的な要請を同時に満足させるためである。
【0003】
図4には1次研磨、2次研磨および3次研磨をそれぞれ実施するための研磨装置が示されている。なお、この1次研磨、2次研磨および3次研磨をそれぞれ実施するための研磨装置の構造は同じなので、一の研磨装置だけについて説明する。
【0004】
この研磨装置100は、ウェーハWが押し付けられる研磨布101と、この研磨布101が張られた定盤102と、ウェーハWをワックス103を介して支持するプレート104のその場回転を許容しつつ加圧する研磨ヘッド105と、定盤102の中央部上方に位置しウェーハWの研磨部に対してスラリーを供給するノズル106とを備えている。
【0005】
このように構成された研磨装置100では、定盤102が回転すると、プレート104が連れ回りし、ウェーハWが研磨布101に対して摺接されることによって研磨がなされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記方法によってウェーハWの研磨を行った場合、ウェーハWの特定部分が過剰研磨されることが分かった。この過剰研磨はウェーハWの平坦度向上のための隘路となり、特に、口径が8インチ以上のウェーハが使用され、半導体集積回路の微細化が益々進んでくると、その影響は無視できなくなる。
また一方において、1次研磨の研磨代は前述のように他次の研磨のそれに比べて大きいので、1次研磨は他次の研磨に比べて時間がかかる。この場合、各次の研磨を同数台の研磨装置で行うとすれば、1次の研磨工程が律速工程となってしまい作業性が悪くなってしまうという問題もある。
【0007】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、平坦度の高い研磨が行える研磨方法を提供することを主たる目的としている。また、本発明は、作業性の良い研磨方法を提供することを他の目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前述の過剰研磨の発生原因を調べたところ、ウェーハWの特定部分の研磨が特に進むのは、スラリーの供給方向に原因があることが分かった。すなわち、前記研磨装置100においては、スラリーの供給が常に定盤102の中央部上方から行われているため、スラリーは定盤102に張られた研磨布101上を流れ、回転するウェーハWの特定部分下に流れ込む(図5参照)。この時に、ウェーハWの特定部分が過剰研磨されてしまうことになる。
【0009】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、請求項1記載の研磨方法は、ウェーハの粗研磨工程において第1の研磨装置と第2の研磨装置を用い、前記ウェーハの2次研磨工程において2次研磨装置を用い、前記ウェーハの3次研磨工程において3次研磨装置を用い、前記ウェーハに対し、前記第1の研磨装置で第1段階の研磨を、前記第2の研磨装置で第2段階の研磨を、前記2次研磨装置で2次研磨を、前記3次研磨装置で3次研磨を行うようになっており、前記第1段階の研磨と前記第2段階の研磨とでは前記ウェーハの回転方向を逆にし、前記第1段階の研磨と、前記第2段階の研磨と、前記2次研磨と、前記3次研磨とで研磨時間をほぼ同じにすることを特徴とする。
【0010】
この研磨方法によれば、一の研磨工程が2段階となっており、その2段階の研磨でウェーハの回転方向を変えているので、第1段階の研磨と第2段階の研磨では、ウェーハに対するスラリーの流れ方向が変わることとなる。よって、ウェーハの特定部分だけの過剰研磨が抑制され、全体として、平坦度の高い研磨が行えることになる。また、研磨代が大きく平坦度に大きな影響を及ぼす粗研磨工程を、回転方向を違えた2段階の工程に分けているので、ウェーハの平坦度が著しく向上することになる。さらに、研磨代が大きく比較的研磨時間がかかる粗研磨工程を2段階に分けているので、次段以降の研磨工程との時間調節が容易となる。
【0011】
また、この研磨方法によれば、第1段階の研磨と第2段階の研磨とで研磨時間をほぼ同じにしているので、ウェーハの特定部分だけの過剰研磨がさらに抑制され、全体として、平坦度の高い研磨が行えることになる。また、第1の研磨装置と第2の研磨装置とを有効に活用できることになる。
【0012】
また、この研磨方法によれば、研磨代が大きく比較的研磨時間がかかる粗研磨工程を2段階に分け、この2段階の研磨時間がほぼ同じであると共に、他の研磨工程の研磨時間も同じとなっているため、次段以降の研磨工程との時間調節が容易となり、各研磨装置の稼働率の向上が図れ、作業性が著しく向上することになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の研磨方法を実施するための研磨機が示されている。この研磨機1は、環状に配設された、ローダ/アンローダ部2と、2つの1次研磨装置10a,10bと、2次研磨装置20と、3次研磨装置30とを備えている。ここで、1次研磨装置を2つ設けた理由の1つは、1次研磨工程は粗研磨の工程であり、2次研磨工程および3次研磨工程に比べて研磨代が大きく研磨時間がかかるので、2つの1次研磨装置10a,10bを設け、各1次研磨装置10a,10bの一度機の処理枚数を2次研磨装置20および3次研磨装置30の処理枚数と同じにすることによって、1次研磨工程での相対的な処理スピードを上げるためである。
【0014】
1次研磨装置10a,10bはそれぞれ定盤11a,11bを備え、2次研磨装置20および3次研磨装置30はそれぞれ定盤21および31を備えている。図2に示すように、これら定盤11a,11b,21,31にはそれぞれ研磨布12a,12b,22,32が張られている。ここで、1次研磨装置10a,10bの定盤11a,11bでは回転方向が互いに逆方向となっている。その理由は、1次研磨工程は、上述のように、2次研磨工程および3次研磨工程に比べて研磨代が大きく研磨時間がかかる。したがって、定盤11a,11bの回転方向を同じにすると、1次研磨装置10a,10bで研磨されるウェーハWに対するスラリーの流れの方向が同一となり、ウェーハWの特定部分の過剰研磨が促進されてしまうからである。
なお、定盤11a,11b,21,31の上方には、ウェーハWの研磨部に対してスラリーを供給するノズル7がそれぞれ設けられている。
【0015】
また、この研磨機1においては、各研磨装置10a、10b、20、30での必要な研磨時間をほぼ同じに設定している。この設定にあたっては、各研磨装置10a、10b、20、30の定盤の回転数、スラリー供給量、研磨圧力等を適宜に調整すれば良い。このように各研磨装置10a、10b、20、30での必要な研磨時間を同じに設定するのは、各研磨装置10a、10b、20、30での遊びをなくして、研磨機1全体の稼働率の向上を図るためである。
なお、この場合、1次研磨装置10a、10bにあっては、ウェーハWの回転方向以外の研磨条件を同じにすることが好ましい。このようにすれば、過剰研磨の程度が可及的に抑制されるからである。
【0016】
さらに、各研磨装置10a、10b、20、30の定盤の上方にはそれぞれ4つずつ研磨ヘッド4が配設されている。これら研磨ヘッド4は、図2に示すように、ウェーハWをワックス5を介して支持するプレート6のその場回転を許容しつつ加圧するためのものである。また、特に限定はされないが、プレート6の搬送は図示しない搬送装置によってなされるようになっている。
なお、ローダ/アンローダ部2においては、プレート6の研磨機1に対する着脱作業がなされる。
【0017】
このように構成された研磨機1による研磨方法について説明すれば、ローダ/アンローダ部2および各研磨装置10a、10b、20、30では同時に作業が行われる。ここで、ウェーハWが付着されたプレート6に着目して、ローダ/アンローダ部2、各研磨装置10a、10b、20、30およびローダ/アンローダ部2での作業を順を追って説明する。
【0018】
まず、ウェーハWが付着されたプレート6はローダ/アンローダ部2から図示しない搬送装置によって1次研磨装置10aの定盤11a上まで搬送される。そして、1次研磨装置10aの研磨ヘッド4の下方に置かれる。その後、研磨ヘッド4が下降し、ウェーハWの1次研磨がなされる。
【0019】
この1次研磨が終了したなら、研磨ヘッド4が上昇し、図示しない搬送装置によって、プレート6は1次研磨装置10bの定盤11b上まで搬送される。ここで、1次研磨装置10bの研磨ヘッド4が下降し、ウェーハWの再度の1次研磨がなされる。ここでの定盤11bの回転方向は前記定盤11aの回転方向とは逆である。したがって、図3に示すように、ウェーハWに対するスラリーの流れ方向は逆となる。
【0020】
次に、この1次研磨が終了したなら、研磨ヘッド4が上昇し、図示しない搬送装置によって、プレート6は2次研磨装置20の定盤21上まで搬送される。ここで、2次研磨装置20の研磨ヘッド4が下降し、ウェーハWの2次研磨がなされる。
【0021】
次に、この2次研磨が終了したなら、研磨ヘッド4が上昇し、図示しない搬送装置によって、プレート6は3次研磨装置30の定盤31上まで搬送される。ここで、3次研磨装置30の研磨ヘッド4が下降し、ウェーハWの3次研磨がなされる。
【0022】
なお、各研磨装置10a、10b、20、30は同時に運転されている。
【0023】
以上の研磨機1によって実施される研磨方法によれば、ウェーハWの特定部分の過剰研磨が抑制され平坦度の高いウェーハWが得られると共に、作業性が著しく向上することになる。
【0024】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施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、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【0025】
例えば、前記実施形態では、1次研磨工程を2つの工程に分け、この2つの工程の間で回転方向を逆にしたが、2次研磨工程および/または3次研磨工程でも2つの工程に分け、この2つの工程の間で回転方向を逆にするようにしても良い。
【0026】
【発明の効果】
本発明の代表的なものの効果について説明すれば、ウェーハの粗研磨工程において第1の研磨装置と第2の研磨装置を用い、前記ウェーハに対し、前記第1の研磨装置で第1段階の研磨を、前記第2の研磨装置で第2段階の研磨を行うようになっており、前記第1段階の研磨と前記第2段階の研磨とでは前記ウェーハの回転方向を逆にするので、第1段階の研磨と第2段階の研磨では、ウェーハに対するスラリーの流れ方向が変わることとなる。よって、ウェーハの特定部分だけの過剰研磨が抑制され、全体として、平坦度の高い研磨が行えることになる。また、研磨代が大きく平坦度に大きな影響を及ぼす粗研磨工程を、回転方向を違えた2段階の工程に分けているので、ウェーハの平坦度が著しく向上することになる。さらに、研磨代が大きく比較的研磨時間がかかる粗研磨工程を2段階に分け、この2段階の研磨時間がほぼ同じであると共に、他の研磨工程の研磨時間も同じとなっているため、次段以降の研磨工程との時間調節が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る研磨方法を実施する研磨機の概略平面図である。
【図2】本発明に係る研磨方法を実施する研磨装置の概略構成図である。
【図3】2つの1次研磨装置でのスラリーの流れを示す図である。
【図4】従来の研磨装置を説明するための概略構成図である。
【図5】従来の研磨装置でのスラリーの流れを示す図である。
【符号の説明】
1 研磨機
10a,10b 1次研磨装置
20 2次研磨装置
30 3次研磨装置
W ウェーハ
Claims (1)
- ウェーハの粗研磨工程において第1の研磨装置と第2の研磨装置を用い、
前記ウェーハの2次研磨工程において2次研磨装置を用い、
前記ウェーハの3次研磨工程において3次研磨装置を用い、
前記ウェーハに対し、前記第1の研磨装置で第1段階の研磨を、前記第2の研磨装置で第2段階の研磨を、前記2次研磨装置で2次研磨を、前記3次研磨装置で3次研磨を行うようになっており、
前記第1段階の研磨と前記第2段階の研磨とでは前記ウェーハの回転方向を逆にし、
前記第1段階の研磨と、前記第2段階の研磨と、前記2次研磨と、前記3次研磨とで研磨時間をほぼ同じにすることを特徴とする、ウェーハの研磨方法。
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