JP4826013B2 - 研磨装置、半導体ウェハの研磨方法、半導体デバイスの製造方法及び製造装置 - Google Patents

研磨装置、半導体ウェハの研磨方法、半導体デバイスの製造方法及び製造装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置、半導体ウェハの研磨方法、半導体デバイスの製造方法及び製造装置に関し、特に半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部の研磨に用いられる研磨装置等に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部を、所望の平面度で研磨する技術が知られている。
特に、半導体ウェハに対しては、その出荷前に、表面(デバイス形成面)、裏面、及び、エッジ部の研磨が行われ、研磨後の半導体ウェハを用いて、半導体デバイスの製造工程で、そのデバイス形成面に半導体膜、金属膜等からなるデバイス構造が形成されていく。
【0003】
この場合、半導体膜、金属膜が形成された半導体ウェハには、成膜後、平坦化のための化学的機械的研磨(以下、「CMP研磨」と称す。)が行われ、その後、半導体ウェハ全体(表面、裏面、エッジ部)に付着した物質(半導体膜、金属膜を構成する各種物質)が洗浄によって除去される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の高密度化が図られた半導体デバイスでは、僅かに残った不要な物質がデバイス特性に影響を与えることが知られている。しかるに、上記したように半導体ウェハ全体を洗浄するだけでは、半導体ウェハに付着した不要な物質を、デバイス特性に影響を与えない程度まで十分に除去することができないことが分かった。特にそのエッジ部には、洗浄を行っても、不要な物質が残り易い。これは半導体ウェハのエッジ部面は、表面や裏面よりも凹凸部が多いため、不要な物質が入り込みやすく、この凹凸部に付着した不要な物質が、洗浄によっても除去しにくいことに起因している。
【0005】
そこで、本発明者等は、デバイス製造工程において、不要な物質が付着し得るエッジ部を、成膜工程等が終了した後に研磨する半導体デバイスの製造方法を着想した。
ここで、一般的にエッジ部を研磨する研磨装置は、例えば、特開平9−85600号公報等によって公知となっている。
【0006】
公知の研磨装置50は、図13に示すように、モータ55によって回転軸51Rを中心に回転するドラム51、このドラム51に取り付けられた研磨部材52、傾斜台56、半導体ウェハ10を吸着するためのチャックテーブル57等を有する。
半導体ウェハ10のエッジ部11を研磨する際には、破線で示すように傾斜台56が傾けられて、チャックテーブル57に吸着された半導体ウェハ10が、ドラム51の研磨部材52に所定の角度で押し当てられる。このときエッジ部11と研磨部材52と接触部分には、ノズル54からスラリー研磨液が供給される。尚、図中、58は研磨装置50全体を覆う上カバーである。
【0007】
このスラリー研磨液には人体に有害な化学物質が含まれるため、研磨装置50内での飛散を防止する必要がある。飛散防止のためドラム51はカバー53で覆われるが、斯かるカバー53にはエッジ部11を研磨部材52に当接させるために窓部53Aが設けられるため、この窓部53Aからスラリー研磨液が外部に飛び散る。
【0008】
飛び散ったスラリー研磨液は、研磨装置50内に付着して汚れの原因になる。又、時間の経過と共にこれが乾燥すると、スラリー研磨液の成分が研磨装置50内の雰囲気中で浮遊し、半導体ウェハを汚染することにもなる。
又、スラリー研磨液を回収して、廃棄・再利用する場合にも、従来の研磨装置50では、飛び散ったスラリー研磨液が内部の壁面等に付着するため、高い回収効率を達成するのが困難であった。
【0009】
更に、研磨装置の補修、点検作業等を行う場合に、有害なスラリー研磨液が装置内部に付着していると、作業を安全に行うことができない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、第1の目的は、基板のエッジ部を研磨するに当たって、スラリー研磨液が内部に飛び散らないようにした研磨装置を提供することである。
【0010】
又、本発明の第2の目的は、半導体デバイス製造方法において、半導体ウェハのエッジ部に付着する余分な物質を除去して、歩留り向上を図ることができる半導体ウェハの研磨方法、半導体の製造方法及び製造装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の研磨装置は、上側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第1の研磨部を有する研磨部材を具え、前記研磨部材を前記第1の研磨部に設けられた前記略円錐状の研磨面の軸の回りに回転可能に構成した回転部と、基板を回転させながら保持する保持部と、前記基板のエッジ部が所定の角度で前記研磨面に当接するように、前記保持部を移動させる移動部と、前記研磨部材の回転による遠心力を受けて前記第1の研磨部の研磨面を上側に向けて導かれる研磨駅を改修する回収部とを備え、前記研磨部材は、前記回転部の軸方向に対して下側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第2の研磨部を有し、前記移動部は、前記基板のエッジ部が前記第1の研磨部の研磨面と前記第2の研磨部の研磨面とのいずれかに選択的に当接するように、前記保持部を移動させることを特徴とする
【0013】
又、請求項の研磨装置は、請求項1に記載の研磨装置において、前記研磨部材に研磨液を供給する研磨液供給部と、前記研磨部材を下方から覆う研磨液回収部とを設けたものである。
又、請求項の研磨装置は、請求項1又は請求項2に記載の研磨装置において、前記研磨部材は、前記第1の研磨部の研磨面及び前記第2の研磨部の研磨面が、少なくとも前記基板が当接される箇所での傾きが前記回転部の回転軸に対して30度〜70度(好ましくは60度)で傾くように配置されたものである。
【0014】
又、請求項の半導体デバイスの製造方法は、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の研磨装置を用いて半導体ウェハのエッジ部を研磨する研磨処理と、前記エッジ部に対する研磨が施された前記半導体ウェハのデバイス形成面に対するCMP研磨処理と、前記デバイス形成面に対するCMP研磨が施された前記半導体ウェハに対する洗浄処理とが連続して行われるものである。
又、請求項の半導体ウェハの研磨方法は、半導体ウェハを回転させながら保持する手順と、上側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第1の研磨面を有する研磨部材を、前記略円錐状の研磨面の軸の回りに回転させ、前記研磨部材の前記第1の研磨面に前記半導体ウェハのエッジ部を所定の角度で押し当てる手順と、前記研磨部材の回転による遠心力を受けて、前記研磨部材の前記第1の研磨部の研磨面を上側に向けて導かれる研磨液を回収する手順とを備え、前記研磨部材は、前記第1の研磨部の他に、下側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第2の研磨部を有し、前記基板のエッジ部が前記第1の研磨部の研磨面と前記第2の研磨部の研磨面いずれかに選択的に当接するように、前記保持部を移動させる手順を、さらに備えたものである。
【0015】
又、請求項の半導体デバイスの製造方法は、請求項に記載の半導体ウェハの研磨方法によるエッジ部に対する研磨と、半導体ウェハのデバイス形成面に対するCMP研磨とを連続して行うものである。
【0016】
又、請求項の半導体デバイスの製造装置は、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の研磨装置からなり、半導体ウェハのエッジ部を研磨する第1の研磨ユニットと、前記第1の研磨ユニットにより前記エッジ部が研磨された前記半導体ウェハのデバイス形成面を研磨する第2の研磨ユニットと、前記第2の研磨ユニットによって研磨された前記半導体ウェハに対する洗浄処理を行う洗浄室とが連続して設けられたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について、図1から図9を用いて説明する。
【0018】
図1は、本実施の形態の研磨装置100を示す断面図である。
この図に示すように研磨装置100は、ドラム(回転部)120、傾斜台130、上カバー140、研磨液回収タブ(研磨液回収部)150、ドラム回転部160、押付用シリンダ170等によって構成されている。
このうちドラム120は、ベアリング121によって、作業台101に固定されたフレーム102に、回転自在に取り付けられている。
【0019】
ドラム120の内部には、研磨面122Aが下側に広がる略円錐状に形成された研磨部材122が取り付けられている。この研磨部材122は、発泡型の研磨パッド(例えば、ローデル・ニッタ社製SUBA400(商品名))からなる。
又、ドラム120の外周には、プーリー163が設けられており、このプーリー163とドラム回転用モータ161側に取り付けられたプーリー162が、駆動ベルト164で懸架されている。この駆動ベルト164をドラム回転用モータ161によって駆動することで、ドラム120は、下側に広がる略円錐状に形成された研磨面122Aの軸(回転軸120R)を中心に回転できるようになっている。又、ドラム120には、フレーム102との間の間隙を覆うようにラビリンス123が取り付けられている。
【0020】
傾斜台130は、このドラム120の内部に設けられている。傾斜台130は、半導体ウェハ(基板)10を回転させながら保持するチャックテーブル(保持部)131、チャックテーブル131が取り付けられたアーム部135、テーブル回転用モータ132、アーム部135の角度を調整する角度調整部133、上下動調整部134を具える。前記角度調整部133によって、チャックテーブル131に吸着保持された半導体ウェハ10を研磨面122Aに対して所定の角度(θ2)に、傾斜させることができる。
【0021】
押付用シリンダ(移動部)170は、チャックテーブル131に吸着された半導体ウェハ10が一定の力で当該研磨面122Aに押し付けられるように、傾斜台130全体を移動させる。
このように構成された研磨装置100では、ドラム120の上部が開放され(上部開放端120A)ここから半導体ウェハ10に向けて、ノズル(研磨液供給部)182からスラリー研磨液が供給される(250ml/min)。このノズル182は、研磨液供給用管181に接続され、フレキシブルな構造で任意の方向に向けられる。ここでは研磨される半導体ウェハ10のエッジ部11に向けられる。このドラム120の上部開放端120Aは、上カバー140によって覆われている。
【0022】
又、研磨装置100では、ドラム120の下部が開放されている(下側開放端120B)。この下側開放端120Bにはドラムスカート126が連設され、更にその下方に、下側開放端120B(及びドラムスカート126)全体を覆うように、作業台101側に研磨液回収タブ150が設けられている。
この研磨液回収タブ150は、回転するドラム120と接触しないように一定間隔離れて配置され、その底部に構成するドレイン191、吸気管192が取り付けられている。ここで吸気管192は、ドラム120内部(雰囲気中)で霧状のスラリー研磨液を減圧ポンプ(図示省略)等で吸引するために設けられている。ノズル182からエッジ部11に向けて供給されたスラリー研磨液は、この吸気管192から吸引されるので、スラリー研磨液が、上部開放端120Aから上方に飛び散ることがなくなる。
【0023】
次に、研磨装置100を構成するドラム120と、傾斜台130と、ドラム回転部160との関係について、図2、図3を用いて説明する。
ドラム120内の研磨面122Aは、エッジ部11と当接する箇所(図2中、破線の円Sで示す部分)で回転軸120Rに対して所定の傾斜角度θ1(30度〜70度)で傾く(図3;最適値は約60度)。
【0024】
研磨時、ドラム120は、ドラム回転用モータ161の回転によって、例えば、図2中、矢印Xで示す方向に高速回転する(例えば、1000rpm)。一方、チャックテーブル131に吸着された半導体ウェハ10は、研磨面122Aに対して所定の角度θ2となるようにアーム部135が傾斜され、この状態でテーブル回転用モータ132(図1)によって図2中矢印Yで示す方向に低速回転する(0.5〜2rpm)。
【0025】
このように回転された半導体ウェハ10は傾斜台130ごと押付用シリンダ170によって図中矢印Zの方向に移動されて、研磨面122Aに半導体ウェハ10のエッジ部11が所定の角度θ2で押し当てられ、エッジ研磨が行われる。尚、傾斜台130の上下動機構133によって、チャックテーブル131は上下動可能になっており、エッジ部11と研磨面122Aとの接触箇所を移動させて研磨部材122全体を使った研磨が可能になっている。
【0026】
又、図3に示すように、研磨面122Aを回転軸120Rに対して所定の傾斜角度θ1で傾けることで、研磨面122Aに付着したスラリー研磨液は、遠心力F1、研磨面122Aからの抗力F2との合力F3によって、研磨面122Aに沿って下方に導かれる。この結果、スラリー研磨液を効率よく、研磨液回収タブ150に回収できる。
【0027】
ここで、半導体ウェハ10のエッジ研磨について、図4、図5を用いて説明する。
この実施の形態では、研磨装置100によって、半導体ウェハ10のエッジ部11の3つの面(下側ベベル11B、中面11C、上側ベベル11A)の研磨が行われる。
【0028】
ここで、上側ベベル11A、下側ベベル11Bは、その角度(半導体ウェハ10の面に対する角度)θa、θbが所定の角度(例えば、θa=θbで、22度又は37度)となるようにエッジ研磨が行われる。
この半導体ウェハ10のエッジ研磨は、先ず、図5(a)に示すように、半導体ウェハ10の裏面10B側がチャックテーブル131に吸着され(デバイス形成面10Aが上)、チャックテーブル131が低速回転されながら、高速回転する研磨面122Aに押し当てられる。この場合、上側ベベル11Aの角度θaが所望の角度となるように、半導体ウェハ10の研磨面122Aに対する角度θ2が決定される。例えば、角度θaが22度のときには角度θ2は22度、角度θaが37度のときには角度θ2は37度である。
【0029】
この上側ベベル11Aの研磨が終了すると、次いで、中面11Cに対する研磨が行われる。この研磨は、半導体ウェハ10と研磨面122Aとの角度θ2を略90度にして行われる。
この中面11Cの研磨が終了すると、半導体ウェハ10が裏返しにされて、チャックテーブル131にデバイス形成面10Aが吸着され、下側ベベル11Bに対する研磨が行われる。この場合、下側ベベル11Bの角度θbが上記した値となるように、半導体ウェハ10の研磨面122Aに対する角度θ2が決定される。この場合も上記と同様に、角度θbが22度のときには角度θ2は22度、角度θbが37度のときには角度θ2は37度である。
【0030】
次いで、研磨面122Aの回転軸120Rに対する傾斜角度θ1について、図6を用いて説明する。
上記したように、エッジ研磨時には、上側ベベル11Aの角度θa、下側ベベル11Bの角度θbが所定の角度となるように、半導体ウェハ10を研磨面122Aに対して所定の角度θ2となるように傾けなければならない(θaが22度のときθ2は22度、θaが37度のときθ2は37度)。
【0031】
一方で、研磨装置100のドラム120の内径は、研磨部材122の内側に半導体ウェハ10が十分収容できるように決定されるが、研磨装置100全体の小型化のためには小さい方が好ましい。
上記したように、エッジ研磨時には、半導体ウェハ10が研磨面122Aに対して所定の角度(例えば、θ2=22度)となるように傾けなければならない。
【0032】
ここで、図6(a)に示すように、研磨面122Aの回転軸120Rに対する傾斜角度θ1が小さい(傾きが急峻)場合を考えてみる。この研磨面を用いて所定の角度θ2で上側又は下側ベベルを研磨する場合、この研磨面122Aに対して半導体ウェハ10を角度θ2だけ傾けなければならない。ここで傾斜角度θ1が小さい程、半導体ウェハ10の回転軸120Rに対する傾斜角度が小さくなる(傾きが急峻)。
【0033】
このとき略円錐状の研磨面122Aの内側で、半導体ウェハ10をある限度を超えて急峻に傾けると、半導体ウェハ10のエッジ部11が、研磨面122Aと2点で接触してしまい(図6(a)の×印)好ましくない。
以上の点に鑑みて、研磨面122Aの傾斜角度θ1は、図6(b)に示すように、半導体ウェハ10の直径、略円錐状の研磨面122Aの研磨位置(エッジ部11との接触部分)での内径、上側ベベル11A、下側ベベル11Bの角度θa、θbとに基づいて、当該半導体ウェハ10の傾斜が緩やかになるように決定される。この実施の形態では、研磨面122Aの研磨部分(図2の円Sで示す箇所)での直径が18インチのドラム120を用いて、12インチの半導体ウェハ10の上側ベベル11A、下側ベベル11Bの角度θa、θbを、共に22度にエッジ研磨できるように、研磨面122Aの傾斜角度θ1が60度に設定されている。尚、傾斜角度θ1は、研磨可能な半導体ウェハ10の直径と、研磨装置100の小型化、更には、上側ベベル11A、下側ベベル11Bの角度θa、θbを勘案してその値は、30度〜70度程度が好ましい。
【0034】
ドラム120の内壁に、略円錐状に研磨部材122を設けるに当たっては、例えば、図7(a)に示す形状の研磨布124が、ドラム120の内壁に貼り付けられる(図7(b))。
ここで、研磨布124の貼り合わせ面124Aを斜めにしておくことで、ドラム120が、図7(b)中矢印で示す方向に回転したときに、風切り効果で、ドラム120内で霧状となったスラリー研磨液が下方(研磨液回収タブ150側)に導かれる。
【0035】
尚、研磨面122Aの下側開放端120B側に、図8に示すように、研磨部材125が設けられた補助プレート126を配置してもよい。この補助プレート126では、研磨部材125の研磨面125Aが回転軸120Rに対して上側に広がる略円錐状となっている。
研磨部材125を設けておくことで、チャックテーブル131を、上下動機構133によって、図8の矢印方向に上下動させるだけで(半導体ウェハ10を裏返しにすることなく)、上側ベベル11Aと下側ベベル11Bのエッジ研磨を行うことができる。中面11Cは、半導体ウェハ10が研磨面122A又は125Aと垂直となるように、チャックテーブル131が傾けられた状態で行われる。
【0036】
この場合、補助プレート126の外周部126Bには、図9(a)に示すように、スラリー研磨液を、その下方にある研磨液回収タブ150に誘導するための多数の開口126Cが設けられる。
この開口126Cの断面形状は、図9(b)に示すように、斜めになっており、ドラム120が図中矢印方向に回転したとき、開口126Cの断面形状の風切り効果で、ドラム120内の霧状のスラリー研磨液が、下方(研磨液回収タブ150側)に誘導され、効率よく回収される。
【0037】
尚、研磨部材125の研磨面125Aも、図8に示すように、回転軸120Rに対して角度θ4で傾いているため、研磨面125Aに付着したスラリー研磨液は、遠心力と抗力との合力によって、補助プレート126の外周部126Bに向けて導かれる。これによって、スラリー研磨液が開口126Cから効率よく、研磨液回収タブ150側に回収されることになる。
【0038】
以上説明したように第1の実施の形態の研磨装置100では、エッジ研磨時に供給されたスラリー研磨液は、ドラム120の外側に飛び散ることなく、研磨液回収タブ150に回収されるので、スラリー研磨液が、研磨装置100を汚すことなく、又、半導体ウェハ10を汚染することもなく、スラリー研磨液を効率よく回収して、廃棄・再利用することができる。又、ドラム120の外側にスラリー研磨液が飛散しないので、研磨装置100の補修・点検作業が容易になる。
【0039】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態の研磨装置200について、図10を用いて説明する。この第2の実施の形態では、研磨部材210が、第1の研磨部230と、第2の研磨部220とによって構成されている。
【0040】
ここで第2の研磨部220は、研磨面220Aが回転軸210Rに対して下側に広がる略円錐状となっている。又、第1の研磨部230は、研磨面230Aが回転軸210Rに対して上側に広がる略円錐状となっている。又、ドラム210は、第1の実施の形態のドラム回転部160と同一の機構を有するドラム回転部260によって、高速回転される。
【0041】
この研磨装置200では、第2の研磨部220によって半導体ウェハ10のエッジ部11が研磨されるときには、スラリー研磨液は、図中、矢印Xで示すようにドラム210の下方に配置されたスラリー回収タブ250を介して、スラリー回収部290に導かれる。一方、第1の研磨部230によって半導体ウェハ10のエッジ部11が研磨されるときには、スラリー研磨液は、矢印Yで示すように、ドラム220の上方に配置された上部回収部240を介して、スラリー回収部290に導かれる。
【0042】
このとき、研磨面220A、230Aの、回転軸210Rに対する傾斜角度θ11、θ12は、所定の値(例えば、60度)となっているので、研磨面220A、230Aに付着したスラリー研磨液は、遠心力と研磨面220A、230Aからの抗力との合力によって、研磨面220Aでは下方に、研磨面230Aでは上方に、各々導かれる。この結果、スラリー研磨液を効率よく、上部回収部240、研磨液回収タブ250を介して、スラリー回収部290に回収できる。尚、研磨装置200のチャックテーブル等の他の構成は、上記した第1の実施の形態の研磨装置100と同一であり、その詳細な説明は省略する。
【0043】
この第2の実施の形態の研磨装置200でも、エッジ研磨時に供給されたスラリー研磨液は、ドラム210の外側に飛び散ることなく、スラリー回収部290に回収されるので、スラリー研磨液が、研磨装置200を汚すことなく、又、半導体ウェハを汚染することもなく、スラリー研磨液を効率よく回収して、廃棄・再利用することができる。又、ドラム210の外側にスラリー研磨液が飛び散らないので、研磨装置200の補修・点検作業が容易になる。
【0044】
尚、上記した第1、第2の実施の形態では、半導体ウェハ10のエッジ部11を研磨する研磨装置100、200について説明したが、本発明は、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部の研磨に適用できるのは、勿論である。
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について、図11、図12を用いて説明する。
【0045】
この第3の実施の形態は、半導体デバイスの製造工程において、特に半導体ウェハ10のエッジ部11に付着した物質を、洗浄/除去するために、上記した第1又は第2の実施の形態の研磨装置100、200を用いたものである。
ここで図11は、半導体ウェハ10のデバイス形成面10Aに所望の加工処理(例えば、アルミ層の形成、不純物の打ち込み等)を行った後に、半導体ウェハ10に残った不要な物質を除去するための半導体製造装置500を示す。この半導体製造装置500では、半導体ウェハ10のエッジ部11に対するエッジ研磨、半導体ウェハ10のデバイス形成面10Aに対するCMP研磨、更には、半導体ウェハ10の洗浄が連続して行われる。
【0046】
すなわち、この半導体製造装置500では、半導体ウェハ10のエッジ部11を研磨するためのエッジ研磨ユニット(第1の研磨ユニット)510と、半導体ウェハ10のデバイス形成面10Aを研磨するためのCMP研磨ユニット(第2の研磨ユニット)520とが連続して配置されている。これにより半導体ウェハ10のエッジ部11に対するエッジ研磨とデバイス形成面10AのCMP研磨とを連続して(他の処理を介在させることなく、かつ、半導体ウェハ10の搬送距離が最小となるように)行うことが可能となる。この実施の形態では、実際の半導体ウェハ10に対する研磨処理の流れ(順序)に従って、エッジ研磨ユニット510の下流側にCMP研磨ユニット520が配置されている。
【0047】
又、エッジ研磨ユニット510の上流側と、CMP研磨ユニット520の下流側には、これに連通するバッファステーション530が設けられている。このバッファステーション530には、後洗浄ユニット(洗浄室)540が設けられている。この洗浄ユニット540は、エッジ部後洗浄室540AとCMP後洗浄室540Bとによって構成されている。
【0048】
このように構成された半導体製造装置500では、先ず、半導体製造装置500のフロントエンドのカセット(図示省略)内に収容された半導体ウェハ10が、搬送ロボット(図示省略)によって、バッファステーション530に仮置きされ、その後、搬送ロボット(図示省略)によって、エッジ研磨ユニット510に取り入れられる。
【0049】
エッジ研磨ユニット510では、取り入れられた半導体ウェハ10のエッジ部11に対して、第1又は第2の実施の形態で説明した研磨装置100又は研磨装置200を用いたエッジ研磨が行われる。
エッジ研磨ユニット510でのエッジ研磨が終了すると、半導体ウェハ10は搬送ロボット(図示省略)にて、このエッジ研磨ユニット510に連続して設けられたCMP研磨ユニット520に搬送されて、当該デバイス形成面10Aに対するCMP研磨が行われる。尚、デバイス形成面10Aに対するCMP研磨は、周知のCMP研磨装置によって行われるため、その詳細な説明は省略する。
【0050】
CMP研磨ユニット520でのデバイス形成面10Aの研磨が終了すると、半導体ウェハ10は、搬送ロボット(図示省略)によって、後洗浄ユニット540のエッジ部後洗浄室540Aに搬送される。
このエッジ部後洗浄室540Aでは、エッジ部11に付着したスラリーや不要な物質(金属等)を除去するための後洗浄が行われる。この後洗浄として、スクラブ洗浄、メガソニック洗浄、超音波洗浄等の処理が行われる。
【0051】
次いで、半導体ウェハ10はCMP後洗浄室540Bに搬送されてデバイス形成面10Aに対する後洗浄処理(スクラブ洗浄、メガソニック洗浄等)が行われ、更に乾燥処理(スピン乾燥等)が行われる。
洗浄が行われた半導体ウェハ10は、搬送ロボット(図示省略)によって、再びフロントエンドに搬送されて、カセット(図示省略)に収容される。
【0052】
このように、半導体デバイス製造工程において、半導体製造装置500を用いた半導体ウェハ10のエッジ部11の研磨、デバイス形成面10Aの研磨、更には、後洗浄を行うことによって、高密度化が図られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハ10に付着した不要な物質を十分除去することができる。特に、エッジ部11を研磨(エッジ研磨)することで、この部分に付着、残存された物質が、その後の製造工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。
【0053】
又、エッジ研磨ユニットとCMP研磨ユニットが一体化されていることで、CMP研磨に使用したスラリー研磨液の廃液を、エッジ研磨に利用することができ、スラリー研磨液の有効活用が可能になる。
次に、この半導体製造装置500によるデバイス形成面10Aの研磨、エッジ部11の研磨が適宜行われる半導体デバイスの製造手順について、図12の半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートに従って説明する。
【0054】
半導体デバイスを製造するに当たっては、先ず、ステップS200で、酸化工程(ステップS201)、CVD工程(ステップS202)、電極膜形成工程(ステップS203)、イオン打ち込み工程(ステップS204)から、次に行うべき処理工程が選択される。そして、この選択に従って、ステップS201〜S204の何れかが実行される。
【0055】
ステップS201では半導体ウェハ10のデバイス形成面10Aが酸化されて酸化膜が形成され、ステップS202ではCVD法等によってデバイス形成面10Aに絶縁膜等が形成され、ステップS203ではデバイス形成面10Aに金属が蒸着されて電極膜等が形成され、ステップS204ではデバイス形成面10Aに不純物がイオン打ち込みされる。
【0056】
CVD工程(ステップS202)又は電極膜形成工程(ステップS203)が終了すると、その後、ステップS205に進み研磨工程(エッジ研磨/CMP研磨)を行うか否かの判別が行われる。
研磨工程を行うとの判断がなされると、ステップS206に進んで、酸化膜、他の絶縁膜等の平坦化対象の、又は半導体デバイス表面のダマシンプロセス(Damascene Process)による配線層の形成(表面の金属膜の研磨)対象のデバイス形成面10Aに対して、上記した半導体製造装置500によるエッジ研磨、CMP研磨が連続して行われ、その後、ステップS207に進む。
【0057】
一方、研磨工程を行わないとの判断がなされると、ステップS206をスキップして、ステップS207に進む。
ステップS207では、フォトリソグラフィ工程が行われる。このフォトリソグラフィ工程では、半導体ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた固定パターンの焼き付け、露光されたレジストの現像が行われる。
【0058】
次のステップS208では、半導体ウェハの金属膜等が、現像されたレジストを用いて該レジスト以外の部分でエッチングにより削除され、その後、レジスト膜の剥離が行われる。
ステップS208の処理が終了すると、ステップS209で半導体ウェハに対する所望の処理が全て終了したか否かが判別される。
【0059】
このステップS209の判別結果が“No”であるうちは、ステップS200に戻って上記した一連の処理が繰り返えされる(半導体ウェハ上への回路パターンの形成)。ステップS209の判別結果が“Yes”に転じると、そのまま本プログラムを終了する。
【0060】
【発明の効果】
以上説明した請求項1の研磨装置によれば、基板のエッジ部が、上側に広がる略円錐状の研磨面内面に設けられた第1の研磨部を有する研磨部材に当接されながら研磨される。この研磨時に、研磨部材の回転による遠心力を受けて、第1の研磨部の研磨面を上側に向けて導かれる研磨液が回収部によって回収されるので、研磨液を供給しても、これが外側に飛び散ることがなくなる。
【0061】
又、請求項2の研磨装置によれば、研磨部材が、軸方向に対して下側に広がる略円錐状の研磨面を有する第2の研磨部を備えているので、基板のエッジ部の上側ベベルと下側ベベルとを、基板を裏返すことなく研磨できる。
又、請求項3の研磨装置によれば、研磨液供給部から研磨部材に供給された研磨液を、効率よく研磨液回収部に回収することができる。
【0062】
又、請求項4の研磨装置によれば、研磨部材の研磨面が、少なくとも前記基板が当接される箇所で、回転軸に対して30度〜70度で傾くので、研磨される基板の直径に対して、上側ベベル、下側ベベルの角度を所望の値にしつつ、装置の小型化が図られる。
【0063】
又、請求項5から請求項7の半導体デバイスの製造方法によれば、デバイス製造工程で、半導体ウェハのエッジ部に対する研磨と、デバイス形成面に対するCMP研磨とが効率よく行われるので、高密度化が図られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハに付着した不要な物質を十分除去することができる。特に、エッジ部に付着、残存された物質が、その後の製造工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。
【0064】
又、請求項8の半導体デバイスの製造装置によれば、第1の研磨ユニットでの半導体ウェハのエッジ部の研磨と、第2の研磨ユニットでの半導体ウェハのデバイス形成面の研磨と、洗浄室での半導体ウェハに対する洗浄処理を連続して行うことができるので、半導体デバイスの製造期間の短縮化により、スループットの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の研磨装置100の構造を示す断面図である。
【図2】研磨装置100で半導体ウェハ10のエッジ部11を研磨する様子を示す斜視図である。
【図3】研磨面122Aに付着したスラリー研磨液に作用する力を説明するための図である。
【図4】半導体ウェハ10のエッジ部11の形状を示す図である。
【図5】エッジ研磨時の研磨部材122と半導体ウェハ10との角度θ2を説明するための図である。
【図6】研磨面122Aの傾斜角度θ1と半導体ウェハ10の角度θ2との関係を説明するための図である。
【図7】研磨部材122を構成する研磨布124のドラム120内壁への貼付方法を示す図である。
【図8】ドラム120に研磨部材125を設けた例を示す図である。
【図9】補助プレート126に設けられた開口126Cの形状を示す図である。
【図10】第2の実施の形態の研磨装置200を示す図である。
【図11】第3の実施の形態の半導体製造装置500を示す図である。
【図12】半導体製造装置500が用いられた半導体デバイスの製造工程を示す図である。
【図13】従来の研磨装置50を示す図である。
【符号の説明】
10 半導体ウェハ(基板)
10A デバイス形成面
11 エッジ部
11A 上側ベベル
11B 下側ベベル
11C 中面
100,200 研磨装置
120 ドラム(回転部)
120R 回転軸
122,125 研磨部材
122A,125A 研磨面
131 チャックテーブル
150 研磨液回収タブ(研磨液回収部)
170 押付用シリンダ(移動部)
182 ノズル(研磨液供給部)
210 研磨部材
220 第1の研磨部
230 第2の研磨部
500 半導体製造装置
510 エッジ研磨ユニット(第1の研磨ユニット)
520 CMP研磨ユニット(第2の研磨ユニット)
540 後洗浄ユニット(洗浄室)

Claims (7)

  1. 上側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第1の研磨部を有する研磨部材を具え、前記研磨部材を前記第1の研磨部に設けられた前記略円錐状の研磨面の軸の回りに回転可能に構成した回転部と、
    基板を回転させながら保持する保持部と、
    前記基板のエッジ部が所定の角度で前記研磨部材に当接するように、前記保持部を移動させる移動部と、
    前記研磨部材の回転による遠心力を受けて前記第1の研磨部の研磨面を上側に向けて導かれる研磨液を回収する回収部とを備え
    前記研磨部材は、前記回転部の軸方向に対して下側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第2の研磨部を有し、
    前記移動部は、前記基板のエッジ部が前記第1の研磨部の研磨面と前記第2の研磨部の研磨面とのいずれかに選択的に当接するように、前記保持部を移動させる
    ことを特徴とする研磨装置。
  2. 請求項1に記載の研磨装置において、
    前記研磨部材に研磨液を供給する研磨液供給部と、
    前記研磨部材を下方から覆う研磨液回収部とが設けられている
    ことを特徴とする研磨装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の研磨装置において、
    前記研磨部材は、前記第1の研磨部の研磨面及び前記第2の研磨部の研磨面が、少なくとも前記基板が当接される箇所で、前記回転部の回転軸に対して30度〜70度で傾くように配置されている
    ことを特徴とする研磨装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の研磨装置を用いて半導体ウェハのエッジ部を研磨する研磨処理と、前記エッジ部に対する研磨が施された前記半導体ウェハのデバイス形成面に対するCMP研磨処理と、前記デバイス形成面に対するCMP研磨が施された前記半導体ウェハに対する洗浄処理とが連続して行われる
    ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法
  5. 半導体ウェハを回転させながら保持する手順と、
    上側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第1の研磨面を有する研磨部材を、前記略円錐状の研磨面の軸の回りに回転させ、前記研磨部材の前記第1の研磨面に前記半導体ウェハのエッジ部を所定の角度で押し当てる手順と、
    前記研磨部材の回転による遠心力を受けて、前記研磨部材の前記第1の研磨部の研磨面を上側に向けて導かれる研磨液を回収する手順とを備え、
    前記研磨部材は、前記第1の研磨部の他に、下側に広がる略円錐状の研磨面が内面に設けられた第2の研磨部を有し、
    前記基板のエッジ部が前記第1の研磨部の研磨面と前記第2の研磨部の研磨面とのいずれかに選択的に当接するように、前記保持部を移動させる手順を、さらに備えた
    ことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
  6. 請求項5に記載の半導体ウェハの研磨方法によるエッジ部に対する研磨と、半導体ウェハのデバイス形成面に対するCMP研磨とが連続して行われる
    ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法
  7. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の研磨装置からなり、半導体ウェハのエッジ部を研磨する第1の研磨ユニットと、
    前記第1の研磨ユニットにより前記エッジ部が研磨された前記半導体ウェハのデバイス形成面を研磨する第2の研磨ユニットと、
    前記第2の研磨ユニットによって研磨された前記半導体ウェハに対する洗浄処理を行う洗浄室とが連続して設けられている
    ことを特徴とする半導体デバイスの製造装置
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