JP6353774B2 - ウェハ研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハ研削装置に関し、特に、研磨加工後のウェハに洗浄水が滴下することを抑制するウェハ研削装置に関する。

半導体デバイス製造工程に用いられるウェハ研削装置では、密閉されたチャンバー内でウェハに研磨剤を供給しながら研磨処理を行う。また、研磨処理済みのウェハに付着した研磨材を洗い流すためにウェハ表面に洗浄水を散布して洗浄処理を行う。洗浄処理では、研削処理時にチャンバーの壁面に飛散した研磨材や洗浄水等の汚染水を洗い流すために、チャンバーの壁面に洗浄水を散布する。

特許文献１には、ＣＭＰ処理後のウェハに付着した研磨剤を洗浄する洗浄装置が開示されている。該洗浄装置は、チャンバーの出口を開閉自在な開口シャッターで覆い、チャンバー内の内部雰囲気が外部に流出することを抑制している。

特開２０１３―１７５６８５号公報。

しかしながら、上述したような装置では、ウェハをチャンバーから搬出する際に、出口の上部の壁面を流下する汚染水がウェハの表面に滴下して、ウェハを汚染する虞があるという問題があった。

このようなウェハ表面に付着した汚染水を除去するために、ウェハをチャンバーから取り出した後にスピナーでウェハを高速旋回させながら水にエアーを含ませた二流体をウェハに吹き付けることで、ウェハを洗浄することも考えられる。しかしながら、ウェハに高い洗浄度が要求される場合には、汚染水がウェハに付着してから洗浄される迄の時間が長くなると、ウェハ表面に残留した洗浄水が半導体デバイスの歩留まりに影響するという問題があった。

そこで、洗浄度の高いウェハを提供するために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。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、チャンバー内でウェハを研磨加工し、研磨加工後に前記チャンバー内に洗浄液を散布するウェハ研削装置において、前記チャンバーから前記ウェハを取り出す搬出口の上部に配置されて、前記搬出口上部を流下する洗浄液を吸水する吸水部材と、前記吸水部材の少なくとも下端部に吸水された前記洗浄液を負圧で吸引して外部に排水する排水機構と、を備えているウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、吸水部材がチャンバーの搬出口の上部を流下する洗浄液を吸水し、排水機構が吸水部材の少なくとも下端部に含まれる洗浄水を外部に排水することにより、吸水部材の下端部が局所的に洗浄水を含まないため、ウェハが搬出口を通過する際に洗浄水がウェハに滴下することを抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のウェハ研削装置の構成に加えて、前記ウェハを載置して前記チャンバー内を通過するターンテーブルと前記吸水部材との隙間は、ウェハ研磨時に封止水で封止され、前記排水機構は、前記隙間を封止する封止水を外部に排水するウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、研磨処理の際には封止水が搬出口を塞ぎ、ウェハ搬出の際には排水機構が吸水部材に含まれる洗浄水と共に封止水を吸引するため、ウェハが搬出口を通過する際に洗浄水がウェハに滴下することを抑制すると共に、搬出口を塞ぐシャッター等を別途設けることなく、研磨剤や洗浄水が外部に飛散することを抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のウェハ研削装置の構成に加えて、前記ウェハが前記吸水部材の下方を通過した後に、前記ウェハを載置して前記チャンバー内を通過するターンテーブルと前記吸水部材との隙間を封止する封止水を吸水部材に給水する給水機構を備えているウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、給水機構が吸水部材とターンテーブルとの隙間に封止水を供給することにより、搬出口を塞ぐシャッター等を別途設けることなく、研磨剤や洗浄水が外部に飛散することを抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載のウェハ研削装置の構成に加えて、前記吸水部材は、平面視で前記ウェハの通過領域を横断して延設されているウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、吸水部材がウェハの通過領域の上部で該通過領域を横断するように延設されていることにより、吸水部材が搬出口上部を流下する洗浄水を漏れなく吸水するため、洗浄水がウェハに滴下することを更に抑制することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載のウェハ研削装置の構成に加えて、前記吸水部材は、多孔質吸水部材であるウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、吸水部材の吸水量が確保されるため、吸水部材に含まれる洗浄水が排水された状態で更に洗浄水が流下してきた場合であっても、吸水部材が洗浄水を吸水するため、洗浄水がウェハに滴下することを抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載のウェハ研削装置の構成に加えて、前記多孔質吸水部材は、ＰＶＡスポンジであるウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、吸水部材の吸水量が更に確保されるため、吸水部材に含まれる洗浄水が排水された状態で更に洗浄水が流下してきた場合であっても、吸水部材が洗浄水を吸水するため、洗浄水がウェハに滴下することを抑制することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載のウェハ研削装置の構成に加えて、前記吸水部材は、基材を介して前記チャンバーの壁面に取り付けられ、前記排水機構は、前記吸水部材に吸水された洗浄水を負圧で吸引する真空エジェクタと、該真空エジェクタと前記基材に穿設され前記吸水部材の裏面に対向する吸水口とを接続する吸水配管と、を備えているウェハ研削装置を提供する。

この構成によれば、吸水部材内の洗浄水が、真空エジェクタによる負圧で吸引され排水配管を介して外部に排水されるため、吸水部材が局所的に洗浄水を含まなくなり、ウェハが搬出口を通過する際に洗浄水がウェハに滴下することを抑制することができる。

本発明は、吸水部材がチャンバーの搬出口の上部を流下する洗浄水を吸水し、排水機構が吸水部材の少なくとも下端部に含まれる洗浄水を外部に排水することにより、吸水部材の下端部が局所的に洗浄水を含まないため、ウェハが搬出口を通過する際に洗浄水がウェハに滴下することを抑制することができる。

本発明の一実施例に係るウェハ研削装置を示す平面模式図。 研磨ステージの平面図。 吸水部材と洗浄液吸引機構とを示す側面図。 基材をチャンバーの内側から視た斜視図。 基材をチャンバーの外側から視た斜視図。 ウェハをチャンバーから搬出する様子を示す模式図。

本発明に係るウェハ研削装置は、洗浄度の高いウェハを提供するという目的を達成するために、チャンバー内でウェハを研磨加工し、研磨加工後にチャンバー内に洗浄液を散布するウェハ研削装置において、チャンバーからウェハを取り出す搬出口の上部に配置されて、搬出口上部を流下する洗浄液を吸水する吸水部材と、吸水部材の少なくとも下端部に吸水された洗浄液を負圧で吸引して外部に排水する排水機構と、を備えていることにより実現する。

以下、本発明の一実施例に係るウェハ研削装置１について、図１に基づいて説明する。なお、本実施例において、「上」、「下」の語は、垂直方向における上方、下方に対応するものとする。図１は、ウェハ研削装置１の装置構成を示す平面模式図である。

ウェハ研削装置１は、図１の紙面上で反時計回りに回動可能なターンテーブルとしてのＩＮＤＥＸテーブル２と、ＩＮＤＥＸテーブル２上に互いに等間隔に離間して配置されている４台のウェハチャック３と、ＩＮＤＥＸテーブル２の上方に配置された砥石４及び研磨布（ポリッシュパッド）５と、加工前のウェハＷを収容する第１のラック６と、加工後のウェハＷを収容する第２のラック７と、第１のラック６からウェハチャック３にウェハＷを搬送する第１のアーム８と、ウェハチャック３から第２のラック７にウェハＷを搬送する第２のアーム９と、を備えている。なお、図１中の符号４ａは、砥石を上下方向に昇降させる砥石送り装置である。

ウェハ研削装置１には、アライメントステージＳ１と、粗研削ステージＳ２と、精研削ステージＳ３と、研磨ステージＳ４と、が設けられている。各ステージは、それぞれ区画されている。ＩＮＤＥＸテーブル２が９０°回転する度に、ウェハＷは、粗研削、精研削、研磨の順に加工が施される。各ステージは所望の洗浄度に応じて気流制御されており、パーティクルの飛散が抑制されている。

アライメントステージＳ１では、第１のアーム８が第１のラック６からウェハＷを取り出し、ウェハチャック３上にウェハＷを載置する。ウェハＷは、ウェハチャック３に真空吸着されて、ウェハチャック３と一体に固定される。また、第２のアーム９は、研磨後のウェハＷをウェハチャック３から第２のラック７に搬送する。ウェハＷがウェハチャック３に取り付けられると、ＩＮＤＥＸテーブル２が図１の紙面上で反時計回りに９０°回転して、ウェハＷは粗研削ステージＳ２に搬送される。

粗研削ステージＳ２では、砥石４とウェハチャック３をそれぞれ自転させ、砥石４をウェハＷに押し付けることで、ウェハＷの表面を研削する。粗研削加工後には、ＩＮＤＥＸテーブル２が図１の紙面上で反時計回りに９０°回転して、ウェハＷは精研削ステージＳ３に搬送される。

精研削ステージＳ３では、砥石４とウェハＷをそれぞれ自転させ、砥石４をウェハＷに押し付けることで、ウェハＷの表面を研削する。精研削加工後には、ＩＮＤＥＸテーブル２が図１の紙面上で反時計回りに９０°回転して、ウェハＷは研磨ステージＳ４に搬送される。

研磨ステージＳ４では、研磨布５とウェハＷをそれぞれ自転させ、研磨布５をウェハＷに押し付けることで、ウェハＷの表面を鏡面に研磨する。ＩＮＤＥＸテーブル２が回転すると、ウェハチャック３がチャンバー１０の搬入口１０ａを通過し、ウェハＷがチャンバー１０内に搬入され、ウェハチャック３が所定の位置に到達するとＩＮＤＥＸテーブル２は停止する。このとき、チャンバー１０の側壁１１の直下にＩＮＤＥＸテーブル２の仕切壁２ａが配置される。チャンバー１０の側壁１１の上部には、側壁１１に付着した汚染要素を洗い流す洗浄水を供給する図示しない洗浄水ノズルが配置されている。研磨加工後には、ＩＮＤＥＸテーブル２が図１の紙面上で反時計回りに９０°回転して、ウェハＷはアライメントステージＳ１に搬送される。

ウェハ研削装置１の動作は、図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、ウェハ研削装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成されている。なお、制御装置の機能は、ソフトウェアを用いて動作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。

次に、チャンバー１０内に配置された吸水部材２０及び排水機構３０について、図２〜５に基づいて説明する。図２は、研磨加工を行うチャンバー１０の平面図である。図３は、吸水部材２０及び排水機構３０の断面図である。図４（ａ）は、吸水部材２０を取り付ける基材２１をチャンバー１０の内側から視た斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の一部拡大図である。図５は、基材２１をチャンバー１０の外側から視た斜視図である。なお、図２中の符号４０は、研磨剤をウェハＷ上に供給する研磨剤ノズルであり、図４中の白線は、吸水部材３０の取付位置を示す。

吸水部材２０は、直方体状に形成され、チャンバー１０の搬出口１０ｂの上方、且つ側壁１１の内側に配置されている。吸水部材２０は、平面視でウェハＷの通過領域に亘って、すなわち、図２中のウェハチャック３の通過領域を横断する方向に亘って延設されているのが好ましい。これにより、吸水部材がウェハの通過領域の上部で該通過領域を横断するように延設されていることにより、吸水部材が搬出口上部を流下する洗浄水を漏れなく吸水する。

吸水部材２０は、図３に示すように、基材２１を介して側壁１１に取り付けられている。吸水部材２０は、スポンジ押さえ部材２２を介して基材に固着されている。

吸水部材２０は、多孔質吸水部材であるのが好ましく、更に好ましくはＰＶＡスポンジである。これにより、吸水部材２０の吸水量が確保されるため、吸水部材２０内の洗浄水が排水された状態で更に洗浄水が流下してきた場合であっても、吸水部材２０が洗浄水を吸水する。

基材２１は、側壁１１の外側にネジ２３で固着されている。基材２１の表面２１ａには、図３の紙面垂直方向と一致する基材２１の長手方向に沿って凹設された溝２４が形成されている。基材２１は、図４（ａ）に示すように、基材２１の長手方向に沿って６個の吸引口２５と５個の給水口２６とが交互に配置されている。吸引口２５と給水口２６とは、基材２１の裏面２１ｂから溝２４まで穿設されており、図４（ｂ）に示すように、溝２４に開口するように配置されている。基材２１の裏面２１ｂには、吸引口２５、給水口２６に対応する位置にそれぞれ継手２７、２８が設けられており、排水機構３０に接続されている。吸引口２５及び給水口２６は、吸水部材２０の下端部に対向して配置されている。

排水機構３０は、図３に示すように、側壁１１の外側に配置されている。排水機構３０は、エアー供給ポート３１から流入するエアーで負圧を生成する真空エジェクタ３２と、真空エジェクタ３２と継手２７とを接続する上流側排水配管３３と、吸引された洗浄水を外部に排出する下流側排水配管３４と、を備えている。

さらに、ウェハ研削装置１には、後述する封止水を供給する図示しない給水機構が設けられている。本実施例では、給水機構は、図示しない配管で継手２８と接続され、給水口２６から吸水部材２０に封止水として純水を供給可能である。

次に、ウェハＷをチャンバー１０から取り出す手順について、図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、封止水Ｓが搬出口１０ｂを塞いでいる様子を示す模式図である。図６（ｂ）は、封止水Ｓを吸引した状態を示す模式図である。図６（ｃ）は、ウェハＷを搬出している状態を示す模式図である。図６（ｄ）は、次のウェハＷの研磨加工開始前の状態を示す模式図である。

図６（ａ）に示すように、研削加工前に、吸水部材２０と仕切壁２ａとの隙間Ｃには、封止水Ｓが表面張力で留まり搬出口１０ｂを封止する。封止水Ｓが吸水部材２０と仕切壁２ａとの間を塞ぐことにより、研磨処理の際にチャンバー１０内を飛散する研磨剤が搬出口１０ｂから外部に漏れることを防止する。吸水部材２０の下端と仕切壁２ａとの隙間Ｃは、例えば、２ｍｍに設定される。

研磨処理後には、洗浄水がウェハＷに吹き付けられ、ウェハＷの表面に残留する研磨剤やパーティクルが除去される。また、チャンバー１０の内面に付着した研磨材を洗い流すために、洗浄水がチャンバー１０の内面に散布される。洗浄処理の際にも封止水Ｓが吸水部材２０と仕切壁２ａとの隙間Ｃを塞ぐことにより、研磨剤、洗浄水等の汚染水が搬出口１０ｂから外部に漏れることを防止する。

洗浄処理後には、図６（ｂ）に示すように、制御装置が真空エジェクタ３２を起動させて、負圧で吸水部材２０の吸引口２５周辺の洗浄水を吸引すると共に、吸水部材２０と仕切壁２ａとの間を封止していた封止水Ｓを吸引する。複数の吸引口２５は、図６の紙面垂直方向と一致する基材２１の長手方向に亘って等間隔で配設されていることにより、吸水部材２０に含まれる洗浄水及び封止水Ｓが短時間で効率的に排水され易くなっている。

次に、図６（ｃ）に示すように、制御装置がＩＮＤＥＸテーブル２を回転させて、ウェハチャック３が搬出口１０ｂを通過し、ウェハＷがチャンバー１０外に搬出される。ウェハＷをチャンバー１０内から取り出す際には、吸水部材２０は、下端部において局所的に洗浄水を含んでいないため、吸水部材２０の下方を通過するウェハＷには洗浄水が滴下しない。

次に、図６（ｄ）に示すように、次に研磨するウェハＷがチャンバー１０内の所定の位置に配置され、チャンバー１０の側壁１１の直下にＩＮＤＥＸテーブル２の仕切壁２ａが移動すると、制御装置がＩＮＤＥＸテーブル２の回転を停止する。その後、制御装置が、給水機構から吸水部材２０に封止水Ｓが新たに供給させる。封止水Ｓは、吸水部材２０から仕切壁２ａに流下し、吸水部材２０と仕切壁２ａとの隙間Ｃに表面張力で留まり搬出口１０ｂを封止する。

このようにして、上述した本実施例に係るウェハ研削装置１は、吸水部材２０がチャンバー１０の搬出口１０ｂの上部を流下する洗浄水を吸水し、排水機構３０が吸水部材２０の少なくとも下端部に含まれる洗浄水を外部に排水することにより、吸水部材２０の下端部が局所的に洗浄水を含まないため、ウェハＷが搬出口１０ｂを通過する際に洗浄水がウェハＷに滴下することを抑制することができる。

また、封止水Ｓが給水機構から隙間Ｃに供給され、研磨処理の際には封止水Ｓが搬出口１０ｂを塞ぎ、ウェハＷ搬出の際には排水機構３０が吸水部材２０に含まれる洗浄水と共に封止水Ｓを吸引するため、搬出口１０ｂを塞ぐシャッター等を別途設けることなく、研磨剤や洗浄水が外部に飛散することを抑制することができる。

さらに、吸水部材２０がウェハＷの通過領域の上部で該通過領域を横断するように延設されていることにより、吸水部材２０が搬出口１０ｂ上部を流下する洗浄水を漏れなく吸水するため、洗浄水がウェハＷに滴下することを更に抑制することができる。

本実施例では、ＩＮＤＥＸテーブルが回転することによりウェハが各チャンバー間を移動するものを例に説明したが、搬送アーム等の搬送装置がウェハを各チャンバー間で搬送するものであっても構わない。

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。

１ ・・・ ウェハ研削装置
２ ・・・ ＩＮＤＥＸテーブル（ターンテーブル）
２ａ・・・ 仕切壁
３ ・・・ ウェハチャック
４ ・・・ 砥石
４ａ・・・ 砥石送り装置
５ ・・・ 研磨布（ポリッシュパッド）
６ ・・・ 第１のラック
７ ・・・ 第２のラック
８ ・・・ 第１のアーム
９ ・・・ 第２のアーム
１０・・・ チャンバー
１０ａ・・・搬入口
１０ｂ・・・搬出口
１１・・・ 側壁
２０・・・ 吸水部材
２１・・・ 基材
２２・・・ スポンジ押さえ部材
２３・・・ ネジ
２４・・・ 溝
２５・・・ 吸引口
２６・・・ 給水口
２７・・・ （吸引口に接続された）継手
２８・・・ （給水口に接続された）継手
３０・・・ 排水機構
３１・・・ エアー供給ポート
３２・・・ 真空エジェクタ
３３・・・ 上流側排水配管
３４・・・ 下流側排水配管
Ｃ ・・・ 隙間
Ｓ ・・・ 封止水

Claims (7)

1. チャンバー内でウェハを研磨加工し、研磨加工後に前記チャンバー内に洗浄液を散布するウェハ研削装置において、
   前記チャンバーから前記ウェハを取り出す搬出口の上部に配置されて、前記搬出口上部を流下する洗浄液を吸水する吸水部材と、
   前記吸水部材の少なくとも下端部に吸水された前記洗浄液を負圧で吸引して外部に排水する排水機構と、
   を備えていることを特徴とするウェハ研削装置。
2. 前記ウェハを載置して前記チャンバー内を通過するターンテーブルと前記吸水部材との隙間は、ウェハ研磨時に封止水で封止され、
   前記排水機構は、前記隙間を封止する封止水を外部に排水することを特徴とする請求項１記載のウェハ研削装置。
3. 前記ウェハが前記吸水部材の下方を通過した後に、前記ウェハを載置して前記チャンバー内を通過するターンテーブルと前記吸水部材との隙間を封止する封止水を吸水部材に給水する給水機構を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ研削装置。
4. 前記吸水部材は、平面視で前記ウェハの通過領域を横断して延設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のウェハ研削装置。
5. 前記吸水部材は、多孔質吸水部材であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のウェハ研削装置。
6. 前記多孔質吸水部材は、ＰＶＡスポンジであることを特徴とする請求項５記載のウェハ研削装置。
7. 前記吸水部材は、基材を介して前記チャンバーの壁面に取り付けられ、
   前記排水機構は、前記吸水部材に吸水された洗浄水を負圧で吸引する真空エジェクタと、該真空エジェクタと前記基材に穿設され前記吸水部材の裏面に対向する吸水口とを接続する吸水配管と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のウェハ研削装置。