JP4743951B2 - 半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置及び研磨加工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハのノッチ部分の面取り部の研磨を行う研磨装置及び研磨加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエハの製造工程においては、ＣＺ（チョクラルスキー）法等で引き上げられたシリコンインゴットから切り出されたシリコンウエハに対して、所定の研磨液（スラリ液）を使用して面取り処理、ラッピング処理及びポリッシング加工を施すことにより、その表面を平滑にし、或いは鏡面状態に仕上げるようにしている。
【０００３】
ラッピング処理やポリッシング加工が施される前の面取り処理においては、シリコンウエハに対して、その周縁部を面取り加工することにより、シリコンウエハの周縁部が、ウエハ搬送装置やハンドリング装置、熱処理するためのサセプターやボート等と接触してチップやかけが発生することを防止するようにしている。
【０００４】
最近では、この面取り加工の後、面取り部をポリッシング（研磨）して、周縁部を鏡面状に仕上げて、より微細なチップやかけの発生を少なくしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、面取り、研磨の対象であるシリコンウエハ１５として、図４に示されるような構成のものがある。図４はシリコンの結晶軸方向を示すと共に位置決めを行うために用いられる切欠き形状のノッチ部１５Ｂが形成されたシリコンウエハ１５を示す平面図である。最近では、上述の理由で、このノッチ加工部分についても、鏡面状に研磨することが多くなっている。
【０００６】
このような形状のノッチ部１５Ｂは、周縁部の面取り加工法と同様に加工され、その後鏡面状に研磨される。ノッチ部１５Ｂの面取り加工面を鏡面研磨する場合、その鋭角部分や凹んだ部分を研磨しようとすると、図５に示される構成の研磨装置１０が用いられている。すなわち図５は研磨装置１０の縦断面図を示し、カバー１１の内側の空間に押さえ板１３によって保持された研磨パッド１２が矢印ａ方向およびその逆方向に回動自在に枢支されている。カバー１１の上部にはスラリ液をカバー外側から内側に供給するための円管形状のスラリ供給ノズル１４が設けられている。このスラリ供給ノズル１４からカバー内側に供給されたスラリ液は、矢印ａ方向に回動する研磨パッド１２に流れ落ち、当該研磨パッド２１に供給される。
【０００７】
スラリ液が供給された研磨パッド１２は、矢印ａ方向及びその逆方向に所定のタイミングごとに反転しながら回動することにより、カバー１１の開口部１１Ａにおいて当該研磨パッド１２の周縁部に当接されたシリコンウエハの周縁部に形成されているノッチ部１５Ｂの面取り部を鏡面研磨する。
【０００８】
ここで、カバー内側に供給されたスラリ液のうち余分なスラリ液は、カバー内側の低部に一旦溜まった後、カバー１１の側面に形成されている排液口１６からカバー外側に流れ出るようになされている。
【０００９】
ところがカバー１１の側面に排液口１６が設けられていると、カバー内側の最も低い底部に余分なスラリ液が溜まり易くなる。このようにカバー内側に余分なスラリ液が溜まると、研磨パッド１２が当該液溜まりに浸漬しながら回動することとなり、多量のスラリ液を巻上げ、カバー１１の開口部１１Ａから外側に飛散する問題があった。
【００１０】
また、従来の研磨装置１０においては、スラリ液をカバー内側に供給するためのスラリ供給ノズル１４が研磨パッド１２の上部に設けられ、スラリ液を研磨パッド１２に滴下させるようになされている。従って、余分なスラリ液がＳＵＳ板でなる押さえ板１３に付着し易くなる。押さえ板１３はフェルト状素材からなる研磨パッド１２とは異なり、スラリ液を吸収することがないため、当該押さえ板１３に付着したスラリ液は押さえ板１３の回動によってカバー１１の開口部１１Ａからカバー外側に飛散する問題があった。
【００１１】
また、従来の研磨装置１０においては、図６に示すように、円形断面形状のスラリ液供給ノズル１４を用いていたため、比較的厚みの小さな研磨パッド１２にスラリ液を均一かつ確実に供給するためには、供給するスラリ液の流量を多くする必要がある。スラリ液の流量を多くすると、研磨パッド１２とカバー１１との間隔が小さいことにより、過剰なスラリ液が研磨パッドに付着し、カバー外側にスラリ液が飛散する問題があった。
【００１２】
スラリ液がカバー外側に飛散すると、この分、スラリ液の回収量が減り、結果としてスラリ液の消費量が増えることとなる。また、カバー外側に過剰にスラリ液が飛散すると、シリコンウエハに当該飛散したスラリ液が付着し、シリコンウエハの品質の劣化を招くことになる。
【００１３】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スラリ液の飛散を減らすとともに、スラリ液の消費量を少なくし得る半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置及び研磨加工方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置においては、回転する研磨パッドの下側の部分に、スラリ液の給液口と排液口とを近接させて配置し、当該回転する研磨パッドに染み込んだスラリ液のうちでも余分なものが直ちに落ちるようにすることによって、余分なスラリ液が飛散するのを防止するようにしている。
【００１５】
より具体的には、本発明においては以下のようなものを提供する。
【００１６】
（１） 回動する薄円盤状の研磨パッドによって半導体ウエハのノッチ部分の面取り加工面の研磨を行う研磨装置であって、前記研磨パッドの研磨部分を露出させると共に他の部分を覆って当該研磨パッドを収容するカバーと、このカバーに収容されている前記研磨パッドを回動させる駆動軸と、を備え、前記カバーの内側において、前記研磨パッドにスラリ液を供給する給液口が当該カバーの下半分の部分に配置されていると共に、スラリ液を排出する排液口が当該カバーの最下部の部分に配置されていることを特徴とする半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置。
【００１７】
「研磨パッド」とは、フェルト等の布製のものであって、研磨剤を含んだスラリ液を吸収し、この状態で半導体ウエハのノッチ部分を擦ることにより、鏡面研磨を行うものをいう。
【００１８】
「カバー」とは、スラリ液が外側に飛散することを防止した樹脂製、金属製等でなる、研磨パッドを覆うものである。
【００１９】
「最下部」とは、供給ノズルから噴出されたスラリ液のうち、余分なスラリ液が落下して溜まり易くなる部位をいう。
【００２０】
（２） （１）記載の研磨装置であって、前記給液口は所定長のスリット形状をなし、当該給液口から上方に噴出された前記スラリ液を前記研磨パッドが横切るようにしたことを特徴とする半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置。
【００２１】
（３） （１）または（２）記載の研磨装置であって、前記給液口は、前記カバーの最下部の部分に配置されていることを特徴とする半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置。
【００２２】
（４） 回動する薄円盤状の研磨パッドによって半導体ウエハのノッチ部分の面取り部の研磨を行う研磨加工方法において、前記ノッチ部分の研磨を行う前記薄円盤状の研磨パッドの下部において、スラリ液を供給する給液口とスラリ液を排出する排液口とを近接して設置することにより、スラリ液の効率使用を図りながら、半導体ウエハのノッチ部分の面取り部の研磨を行う研磨加工方法。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置及び研磨加工方法について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
[装置の構成]
図１は、本発明に係る半導体ウエハの研磨装置２０の全体構成を示す断面図である。この図１に示されるように、研磨装置２０においては、カバー２１の内側の空間に押さえ板２３によって保持された研磨パッド２２が回動軸２４を回動中心として矢印ａ方向およびその逆方向に回動自在に枢支されている。
【００２５】
カバー２１の内側の最も低い底部には、スラリ液２９を上方に向かって噴出させるためのスラリ液供給ノズル３０が設けられている。図２は、スラリ液供給ノズル３０の構成を示す斜視図である。この図２に示されるように、スラリ液供給ノズル３０は、外側から供給されたスラリ液をノズル先端部に導くための供給路３２と、当該供給路３２を介してノズル先端部に供給されたスラリ液を、所定の幅Ｌ及び所定の厚さで上方に噴出させるようになされたスリット状の噴出口３３とを有する。このスリットの長さは、当該スリット状の噴出口３３から上方に噴出されたスラリ液２９の幅Ｌが研磨パッド２２の厚みよりも大きくなるように形成されている。これにより、研磨パッド２２を研磨装置２０のカバー２１の内側の空間に押さえ板２３によって取り付けた際に、当該研磨パッド２２が回動軸２４と平行なスラスト方向に動いたとしても、その研磨パッドは、噴出されたスラリ液２９の幅Ｌ内を通過するようになされている。
【００２６】
かくして、噴出口３３から上方に噴出されたスラリ液２９を、回動する研磨パッド２２が横切ることにより、当該研磨パッド２２は、スラリ液２９を横切る瞬間のみ当該スラリ液に触れることになる。この結果、研磨パッド２２には、過剰なスラリ液が付着せず、必要十分な量のスラリ液が研磨パッド２２に供給される。研磨パッド２２に供給されたスラリ液は、フェルト状素材でなる研磨パッド２２に浸透する。
【００２７】
このように、スラリ液が浸透した研磨パッド２２は、図１に示されるように、所定の回動駆動手段（図示せず）によって矢印ａ方向及びそれとは逆方向に所定のタイミングごとに反転しながら回動駆動され、この回動する研磨パッド２２の周縁部に対して、カバー２１の開口部２１Ａを介してシリコンウエハ１５のノッチ部分１５Ｂが当接されることにより、当該シリコンウエハ１５のノッチ部分１５Ｂの面取り部が研磨される。
【００２８】
因みに、シリコンウエハ１５は、真空吸着ベース４１によって吸着保持されており、当該真空吸着ベース４２は、回動支持部材４２によって矢印ｃ、ｄ方向に回動自在に支持されている。したがって、真空吸着ベース４１を回動させることにより、当該真空吸着ベース４１に保持されたシリコンウエハ１５を傾かせ、これにより当該シリコンウエハ１５のノッチ部分１５Ｂをその形状に合わせて研磨することが可能となっている。
【００２９】
スラリ液供給ノズル３０の噴出口３３から上方に噴出したスラリ液は、カバー２１の内側の最も低い低部に形成された開口部２６に直接落下する。この開口部２６は、カバー２１の内側の最も低い底部に設けられた排液口２７の開口端を拡張したものであり、当該開口部２６の内側空間にスラリ液供給ノズル３０を配置している。したがって、スラリ液供給ノズル３０から上方に噴出したスラリ液は、直接開口部２６に落下することとなる。
【００３０】
また、開口部２６に流れ落ちたスラリ液２９は、当該開口部２６から排液口２７を介してカバー２１の外側に排出されることとなり、これによりカバー内側の底部にはスラリ液２９が溜まらず、研磨パッド２２に過剰なスラリ液が付着することを回避している。
【００３１】
因みに、カバー２１の内周面には、開口部２１Ａの上方及び下方にそれぞれ突起部２８Ａ及び２８Ｂが形成されている。図３は、図１のＡ−Ａ線を断面にとって示す縦断面図であり、突起部２８Ａ及び２８Ｂは、それぞれカバー２１の内周面の幅方向に土手状に形成されている。この突起部２８Ａ及び２８Ｂのうち、開口部２１Ａよりも上方に形成されている突起部２８Ａは、図１に示されるように、研磨パッド２２が矢印ａと逆方向に回動した際に、当該研磨パッド２２の回動によってカバー内側で発生するスラリ液の飛沫が開口部２１Ａに到達することを防止する。また、開口部２１Ａよりも下方に形成されている突起部２８Ｂは、研磨パッド２２が矢印ａ方向に回動した際に、当該研磨パッド２２の回動によってカバー内側で発生するスラリ液の飛沫が開口部２１Ａに到達することを防止するようになされている。
【００３２】
[動作]
以上の構成の研磨装置２０においては、矢印ａで示す方向またはこれとは逆方向に回動する研磨パッド２２に対して、スラリ液供給ノズル３０からスラリ液が上方の研磨パッド２２が横切る位置に噴出された後、開口部２６に直接落下する。従って、カバー２１の内側に余分なスラリ液が滞留することがなくなるとともに、スラリ液を吸収し得ないＳＵＳ材等で構成された押さえ板２３にスラリ液が付着しないことにより、カバー２１の内側において余分なスラリ液の飛散が少なくなる。
【００３３】
カバー２１の内側で余分なスラリ液の飛散が減少すると、開口部２１Ａからカバー外側へのスラリ液の飛散も減少することになり、スラリ液の回収量も増える。回収されたスラリ液は再利用される。
【００３４】
また、スラリ液供給ノズル３０によって噴出されたスラリ液２９は、スラリ液供給ノズル３０のスリット状の噴出口３３によって、研磨パッド２２の回動軸方向（スラスト方向）に所定幅Ｌを以って噴出されていることにより、研磨パッド２２の位置がそのスラスト方向に動いた場合であっても、当該研磨パッド２２は噴出口３３から噴出されたスラリ液２９の幅Ｌ内を横切ることになる。従って、研磨パッド２２をカバー内側の空間へ取り付けた際に当該研磨パッド２２が押さえ板２３によって回動軸２４と平行なスラスト方向に動いたとしても、その研磨パッド２２は、スラリ液２９の幅Ｌ内を横切ることとなって、当該研磨パッド２２へのスラリ液の付着量を常に一定量に保つことが可能となる。従って、研磨パッド２２に対してスラリ液を均一に付着させることができる。
【００３５】
このように、研磨装置２０を用いることにより、スラリ液の飛散が防止されその余分なスラリ液の回収量も増えることにより、例えば、図４に示されるような、ノッチ１５Ｂを有するシリコンウエハ１５のように、ノッチ１５Ｂの面取り部の研磨にスラリ液を多く消費するような場合であっても、スラリ液の不必要な消費を少なくすることが可能となる。
【００３６】
[他の実施形態]
なお上述の実施形態においては、スラリ液供給ノズル３０をカバー２１の最も低い部分に設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、少なくとも流れ落ちたスラリ液が押さえ板２３に触れないような位置であればよく、この位置としては、カバー２１の真下の位置から角度９０°上方の位置までの間、すなわちカバー２１の下半部が好ましい。この場合、カバー２１の最も低い位置に加えて、スラリ液供給ノズル３０から噴射されたスラリ液の落下位置にも開口部２６及び排液口２７を設けるようにすれば、余分なスラリ液の飛散を減少させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置は、スラリ液が過剰に研磨パッドに付着することを防止することができ、また、余分なスラリ液の飛散を少なくすることができることにより、スラリ液の消費量を少なくし得るとともに、スラリ液の飛散による半導体ウエハの品質の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る半導体ウエハの研磨装置の構成を示す断面図である。
【図２】 本発明に係るスラリ液供給ノズルの構成を示す斜視図である。
【図３】 本発明に係る半導体ウエハの研磨装置の構成を示す断面図である。
【図４】 ノッチを有する半導体ウエハを示す平面図である。
【図５】 従来の半導体ウエハの研磨装置の構成を示す断面図である。
【図６】 従来の半導体ウエハの研磨装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０ 面取り装置
１１、２１ カバー
１１Ａ、２１Ａ 開口部
１２、２２ 研磨パッド
１３、２３ 押さえ板
１４、３０ スラリ液供給ノズル
１５ シリコンウエハ
１５Ｂ ノッチ部
１６、２７ 排液口
２８Ａ、２８Ｂ 突起部
２９ スラリ液
３３ 噴出口

Claims (4)

1. 回動する薄円盤状の研磨パッドによって半導体ウエハのノッチ部分の面取り部の研磨を行う研磨装置であって、
   前記研磨パッドの研磨部分を露出させると共に他の部分を覆って当該研磨パッドを収容するカバーと、
   前記カバーに収容されている前記研磨パッドを水平方向の回転軸を中心に回動させる駆動軸と、
   前記研磨パッドの側面を保持する押さえ板と、
   前記カバーの内側における前記カバーの下半分の部分に配置され、前記研磨パッドにスラリ液を供給する給液口と、
   前記カバーの最下部に配置され、前記スラリ液を排出する排液口と、
   前記カバーにおいて前記排液口よりも上側に形成され、前記研磨パッドの外縁の一部を露出させて、前記半導体ウエハを前記研磨パッドの外縁に対して当接させる開口部と、
   を備えることを特徴とする半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置。
2. 請求項１記載の研磨装置であって、前記給液口は、前記研磨パッドの厚さ方向に延びる所定長のスリット形状をなし、当該給液口から上方に噴出された前記スラリ液の幅が前記研磨パッドの厚みよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置。
3. 請求項１または請求項２記載の研磨装置であって、前記給液口は、前記カバーの最下部に配置されていることを特徴とする半導体ウエハのノッチ部分の研磨装置。
4. 回動する薄円盤状の研磨パッドを有する研磨装置によって半導体ウエハのノッチ部分の面取り部の研磨を行う研磨加工方法において、
   前記研磨装置は、
   前記研磨パッドの研磨部分を露出させると共に他の部分を覆って当該研磨パッドを収容するカバーと、
   前記カバーに収容されている前記研磨パッドを水平方向の回転軸を中心に回動させる駆動軸と、
   前記研磨パッドの側面を保持する押さえ板と、
   前記カバーの内側における前記カバーの下半分の部分に配置され、前記研磨パッドにスラリ液を供給する給液口と、
   前記カバーの最下部に配置され、前記スラリ液を排出する排液口と、
   前記カバーにおいて前記排液口よりも上側に形成され、前記研磨パッドの外縁の一部を露出させて、前記半導体ウエハを前記研磨パッドの外縁に対して当接させる開口部と、
   を備え、
   前記ノッチ部分の研磨を行う前記薄円盤状の研磨パッドの下部において、前記給液口を前記排液口よりも前記研磨パッド側に設置することにより、前記スラリ液の効率使用を図りながら、前記半導体ウエハのノッチ部分の面取り部の研磨を行う研磨加工方法。

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