JP6410319B2 - 研磨装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、研磨装置に関する。
半導体装置の製造工程において、ウェーハ上には多数の材料が成膜される。多数の材料がウェーハ上に成膜される過程で、ウェーハの周縁部であるベベル部においてもそれらの材料が成膜される。このような、ベベル部に成膜された膜は、半導体装置にとって不要な膜である。また、製造工程の途中で、ウェーハのベベル部に成膜された膜が剥離し、ウェーハの表面を汚染する場合がある。このような場合、製品の歩留まりが低下する。このため、ベベル部に成膜された膜は、研磨などの処理によって除去される。
特開２００５−１９１１７９号公報
本発明の実施形態は、研磨処理の時間が短い研磨装置を提供する。
実施形態に係る研磨装置は、ウェーハを保持するステージと、前記ウェーハの周縁部上に形成されている膜を研磨する研磨部と、前記周縁部を撮像し画像を記録する検出部と、前記ウェーハを洗浄する洗浄部と、前記ウェーハを乾燥させる乾燥部と、前記ウェーハの裏面側から表面側に向かう方向を上としたとき、前記検出部を前記ウェーハに対して外側にありかつ上側に位置し、前記ウェーハに対して外側にありかつ前記ウェーハの表面に対して水平な方向に位置し、及び前記ウェーハに対して外側にありかつ下側に位置している少なくとも３つの位置から前記周縁部を撮像可能なように移動させる第１可動部と、前記周縁部を上部、中央部、及び下部の少なくとも３つの領域に分割したとき、前記３つの領域について前記画像の輝度値が高い部分は前記膜が残留しておらず、前記輝度値が低い部分は前記膜が残留していると判断し、前記膜が残留している部分のみに研磨を実行させるように前記研磨部を制御する制御部と、を備える。前記制御部はさらに、前記研磨部で前記ウェーハが研磨され、その後前記洗浄部で前記ウェーハが洗浄され、その後前記乾燥部で前記ウェーハが乾燥された後、前記検出部にて前記ウェーハの前記周縁部の画像を撮像した後、前記周縁部の前記上部、前記中央部、及び前記下部に前記膜が残留しているかどうかを判断した後、前記上部、前記中央部、及び前記下部のうち前記膜が残留した部分だけを選択的に再度研磨するように制御する。
第１の実施形態に係る研磨装置の構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る研磨装置における研磨モジュールの構成を例示する模式図である。 第１の実施形態に係る研磨装置の研磨モジュールにおけるステージと研磨ユニットを例示する模式図である。 第１の実施形態に係る研磨装置の検査モジュールにおけるステージと検出部を例示する模式図である。 図５（ａ）は、ウェーハを例示する模式図であり、図５（ｂ）は、上面に膜が形成されたウェーハを例示する模式図であり、図５（ｃ）は、図５ＢのＡ１−Ａ２線における断面を例示する断面図である。 図６（ａ）は、研磨処理後のウェーハを例示する模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ１−Ｂ２線における断面を例示する断面図である。 本実施形態に係る研磨装置の研磨方法を例示するフローチャート図である。 図８（ａ）は、膜が残留するウェーハの周縁部を例示した模式図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図であり、図８（ｃ）は、横軸に輝度をとり、縦軸に周縁部の位置をとって、周縁部における輝度の分布を例示するグラフ図であり、図８（ｄ）は、追加研磨処理後のウェーハの周縁部を例示した模式図であり、図８（ｅ）は、図８（ｄ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図であり、図８（ｆ）は、横軸に輝度をとり、縦軸に周縁部の位置をとって、追加研磨処理後における周縁部における輝度の分布を例示するグラフ図である。 図９（ａ）は、膜が残留するウェーハの周縁部を撮像した写真であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、膜の残留部分を選択的に研磨した後のウェーハの周縁部を撮像した写真であり、図９（ｄ）は、図９（ｃ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、横軸に周縁部の位置をとり、縦軸に輝度をとって、研磨処理前後における周縁部における輝度の分布を例示するグラフ図であり、図１０（ａ）は、追加研磨処理前におけるウェーハの輝度の分布を例示するグラフ図であり、図１０（ｂ）は、追加研磨処理後におけるウェーハの輝度の分布を例示するグラフ図である。 第２の実施形態に係る研磨装置の構成を例示する模式図である。 第２の実施形態に係る研磨装置の複合モジュールの構成を例示する模式図である。 第３の実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。 第４の実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。 第５の実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。 第６の実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
一般に、ウェーハの主面上に多数の材料が成膜されると、ウェーハの周縁部上にも、それらの材料が膜として形成される。また、ウェーハの主面上に形成された膜を加工する場合においても、その加工の際に発生したデポ物がウェーハの周縁部の膜の一部となる。このような、ウェーハの周縁部上に形成された膜は、ウェーハの主面上を汚染する可能性がある。このため、ウェーハ上に材料を成膜した後にウェーハの周縁部上に形成された膜は、研磨装置によって研磨除去される場合がある。
図１は、第１の実施形態に係る研磨装置の構成を例示する模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る研磨装置１００には、ロードポート１０、研磨モジュール１１、検査モジュール１２、移動モジュール１３、１４、１５、１６、ウェーハステーション１７、洗浄モジュール１８、乾燥モジュール１９、演算部３１及び制御部３２が設けられている。
ロードポート１０は、研磨装置１００内にウェーハを投入するモジュールである。また、ロードポート１０は、研磨処理されたウェーハを研磨装置１００内から取り出す機能も備えている。ロードポート１０によって研磨装置１００内に投入されるウェーハ上には膜が形成されている。
研磨モジュール１１は、ウェーハの周縁部上に形成された膜を研磨するモジュールである。検査モジュール１２は、ウェーハの研磨状態を検査するモジュールである。研磨状態とは、例えば、ウェーハの周縁部上における膜の残留部分の有無などの状態である。
移動モジュール１３は、ロードポート１０とウェーハステーション１７間においてウェーハを移動させるモジュールである。また、移動モジュール１３は、ウェーハステーション１７と検査モジュール１２間においてもウェーハを移動させる。
移動モジュール１４は、ウェーハステーション１７と研磨モジュール１１間でウェーハを移動させるモジュールである。
移動モジュール１５は、ウェーハステーション１７と洗浄モジュール１８間においてウェーハを移動させるモジュールである。
移動モジュール１６は、ウェーハステーション１７と乾燥モジュール１９間においてウェーハを移動させるモジュールである。
各移動モジュール１３、１４、１５及び１６は、例えばロボットハンドなどのウェーハ搬送機構を備えている。
ウェーハステーション１７は、ウェーハが一時的に置かれる載置台である。洗浄モジュール１８は、研磨処理されたウェーハを洗浄するモジュールである。洗浄モジュール１８は、例えば、ロールスポンジ型洗浄機などのウェーハ洗浄機である。
乾燥モジュール１９は、洗浄後のウェーハを乾燥させるモジュールである。乾燥モジュール１９は、例えば、スピンドライヤー型乾燥機などのウェーハ乾燥機である。
演算部３１は、検査モジュール１２で取得された検査データを処理するモジュールであり、制御部３２は、演算部３１で処理された検査データを基に研磨モジュール１１を制御するモジュールである。演算部３１及び制御部３２は、研磨モジュール１１及び検査モジュール１２に接続されている。
次に、本実施形態における研磨モジュール１１の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る研磨装置における研磨モジュールの構成を例示する模式図である。
図３は、本実施形態に係る研磨装置の研磨モジュールにおけるステージと研磨ユニットを例示する模式図である。
図２に示すように、研磨モジュール１１には、ウェーハの周縁部上に形成された膜を研磨する研磨ユニット５１とウェーハがセットされるステージ５２が設けられている。研磨ユニット５１及びステージ５２は、チャンバー５０内に設置されている。図２においては、チャンバー５０内に複数の研磨ユニット５１が設けられている場合を示したが、研磨ユニット５１は一つでも良い。
また、図３に示すように、ステージ５２は、研磨対象であるウェーハｗｆを保持しつつ、ウェーハｗｆを周方向に回転させる回転機構を備える。ステージ５２は、例えば、矢印Ｒの方向に回転する。
研磨時において、ウェーハｗｆの周縁部には、研磨ユニット５１の研磨テープ５１ａが接する。研磨ユニット５１には、研磨テープ５１ａとウェーハｗｆとの接触位置をウェーハｗｆの周縁部における所定の位置に調整する可動機構が設けられている。研磨ユニット５１は、ウェーハｗｆの周縁部における研磨箇所の位置に合わせて、周縁部の表面に沿って移動することができる。例えば、ウェーハｗｆの主面に対して交差する方向、すなわち、ウェーハｗｆの表面と裏面を結ぶ方向ｄに移動することができる。これにより、研磨モジュール１１は、ウェーハｗｆの周縁部における所定の箇所を選択的に研磨できる。また、研磨モジュール１１には、研磨砥液が吐出されるノズルが設けられていてもよい。この場合、研磨砥液は研磨時にウェーハｗｆに向けて吐出される。
次に、本実施形態に係る研磨装置１００の検査モジュール１２について説明する。
図４は、本実施形態に係る研磨装置の検査モジュールにおけるステージと検出部を例示する模式図である。
図４に示すように、検査モジュール１２には、検出部６１及びステージ６２が設けられている。検査モジュール１２は、チャンバー６０内に設置されている。つまり、研磨モジュール１１と検査モジュール１２はそれぞれ、別のチャンバー内に設けられている。ステージ６２上には、研磨処理後のウェーハｗｆがセットされる。検出部６１は、セットされたウェーハｗｆにおける周縁部の状態を検査可能な位置に設置されている。また、検出部６１は、ウェーハｗｆの周縁部全体を検査するため、周縁部の形状に応じて検出部６１が移動するための可動機構を備えている。これにより、検出部６１は、周縁部の表面に沿って移動することができる。例えば、検出部６１は、ウェーハｗｆの主面に対して交差する方向ｈに移動することができる。検出部６１は、ステージ６２上に保持されたウェーハｗｆの周縁部上における膜の残留部分を検出する。
次に、本実施形態に係る研磨装置１００の動作、すなわち、ウェーハｗｆの周縁部上に形成された膜ｆｍの研磨方法について説明する。
まず、ウェーハｗｆの研磨処理について説明する。
図５（ａ）は、ウェーハを例示する模式図であり、図５（ｂ）は、上面に膜が形成されたウェーハを例示する模式図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＡ１−Ａ２線における断面を例示する断面図である。
図５（ａ）に示すように、ウェーハｗｆの形状は、例えば円盤状である。ウェーハｗｆの周縁部における断面は丸みを帯びている。
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、ウェーハｗｆ上には、膜ｆｍが形成される。このとき、ウェーハｗｆの主面上における膜ｆｍは、所定の形状に加工されていても良い。この場合、ウェーハｗｆの周縁部に形成された膜ｆｍは、膜ｆｍを加工する工程で生じたデポ物などを含んでいる。膜ｆｍが複数の膜を積層させた積層膜である場合、ウェーハｗｆの周縁部上に形成される膜ｆｍは、厚くなる。
ウェーハｗｆの周縁部に形成された膜ｆｍの形状は、例えば、凹凸のある不規則な形状になっている。ウェーハｗｆにおける周縁部に形成された膜ｆｍは、後の工程において、ウェーハｗｆの主面上を汚染する可能性がある。
図６（ａ）は、研磨処理後のウェーハを例示する模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ１−Ｂ２線に相当する断面を例示する断面図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、研磨処理によってウェーハｗｆの周縁部からは、膜ｆｍが除去される。なお、研磨処理後のウェーハｗｆにおいて、周縁部に膜ｆｍが残留することがある。その場合は、再度、ウェーハｗｆを研磨することが好ましい。
図７は、本実施形態に係る研磨装置の研磨方法を例示するフローチャート図である。
本実施形態に係る研磨装置の研磨方法においては、まず、ステップＳ１に示すように、ロードポート１０に搭載されているウェーハｗｆを移動モジュール１３によってウェーハステーション１７に移動させる。このウェーハｗｆの主面上及び周縁部上には、膜ｆｍが形成されている。
次に、ステップＳ２に示すように、ウェーハｗｆを移動モジュール１４によって、ウェーハステーション１７から研磨モジュール１１へ移動させる。
次に、ステップＳ３に示すように、研磨モジュール１１によって、ウェーハｗｆの周縁部上に形成された膜ｆｍを所定の条件で研磨する。
次に、ステップＳ４に示すように、研磨処理後のウェーハｗｆを移動モジュール１４によって研磨モジュール１１からウェーハステーション１７へ移動させる。
次に、ステップＳ５に示すように、研磨処理後のウェーハｗｆを移動モジュール１５によってウェーハステーション１７から洗浄モジュール１８へ移動させる。
次に、ステップＳ６に示すように、ウェーハｗｆを洗浄モジュール１８によって洗浄する。
次に、ステップＳ７に示すように、洗浄後のウェーハｗｆを移動モジュール１５によって洗浄モジュール１８からウェーハステーション１７へ移動させる。
次に、ステップＳ８に示すように、ウェーハｗｆを移動モジュール１６によってウェーハステーション１７から乾燥モジュール１９へ移動させる。
次に、ステップＳ９に示すように、ウェーハｗｆを乾燥モジュール１９によって乾燥させる。
次に、ステップＳ１０に示すように、乾燥処理後のウェーハｗｆを移動モジュール１６によって乾燥モジュール１９からウェーハステーション１７へ移動させる。
次に、ステップＳ１１に示すように、ウェーハｗｆを移動モジュール１３によってウェーハステーション１７から検査モジュール１２へ移動させる。
次に、ステップＳ１２に示すように、検査モジュール１２によってウェーハｗｆの周縁部上における膜ｆｍの残留の有無が検査される。検査モジュール１２は、ウェーハｗｆの周縁部を検出部６１のカメラで撮影し、検査データを取得する。検出部６１は、ウェーハｗｆの周縁部の表面に沿って移動しつつ、周縁部を撮影する。例えば、検出部６１は、図４に示すように、ウェーハｗｆの主面に対して交差する方向ｈに移動することができる。その後、検査データは、演算部３１により輝度などの数値データとして処理される。
そして、演算部３１での解析の結果、ウェーハｗｆの周縁部上において、膜ｆｍの残留が検出されなかった場合は、ステップＳ１３に進み、検査後のウェーハｗｆを移動モジュール１３によって、検査モジュール１２からロードポート１０に移動し、ウェーハｗｆを研磨装置１００から取り出す。
一方で、検査モジュール１２によって、ウェーハｗｆの周縁部上に膜ｆｍの残留が検出された場合は、ステップＳ１４に進み、ウェーハｗｆは、移動モジュール１３によって、検査モジュール１２からウェーハステーション１７へ移動される。そして、ステップＳ１５に示すように、ウェーハｗｆは、移動モジュール１４によってウェーハステーション１７から研磨モジュール１１へ移動される。
また、演算部３１で解析された数値データは、制御部３２へ送られる。
ステップＳ１６に示すように、制御部３２は、演算部３１から送られた解析結果に基づいて研磨ユニット５１を制御する。制御部３２からの制御によって、研磨ユニット５１は膜ｆｍの残留部分に研磨テープ５１ａが選択的に接触する位置に移動する。そして、ウェーハｗｆは再研磨される。これにより、膜ｆｍの残留部分は、ウェーハｗｆの周縁部上から選択的に除去される。
再研磨処理後のウェーハｗｆは、上述した研磨処理後のステップＳ４〜Ｓ１２に示す工程と同様に、洗浄モジュール１８で洗浄され、乾燥モジュール１９で乾燥される。その後、検査モジュール１２で研磨状態が検査される。このとき、膜ｆｍの残留が検出された場合は、再度、ウェーハｗｆは再研磨される。また、膜ｆｍの残留が検出されなかった場合は、ウェーハｗｆは、ロードポート１０に移動され、研磨装置１００から取り出される。
次に、検出部６１で取得される検査データ及び演算部３１で解析される数値データについて説明する。
図８（ａ）は、膜が残留するウェーハの周縁部を例示した模式図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図であり、図８（ｃ）は、横軸に輝度をとり、縦軸に周縁部の位置をとって、周縁部における輝度の分布を例示するグラフ図であり、図８（ｄ）は、再研磨処理後のウェーハの周縁部を例示した模式図であり、図８（ｅ）は、図８（ｄ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図であり、図８（ｆ）は、横軸に輝度をとり、縦軸に周縁部の位置をとって、再研磨処理後における周縁部における輝度の分布を例示するグラフ図である。
なお、説明の便宜上、図８（ａ）〜図８（ｆ）においては、ウェーハｗｆの周縁部における断面において、ウェーハｗｆの下面から上面にかけて三等分した３つの領域を設定する。各領域を、ウェーハｗｆの下面側から順にボトム領域ｂｔ、ミドル領域ｍｄ、トップ領域ｔｐとする。
図８（ａ）に示すように、ウェーハｗｆの周縁部のボトム領域ｂｔには、膜ｆｍが残留している。検出部６１は、ウェーハｗｆの周縁部を例えば、矢印ｆの方向から撮影する。図８（ｂ）に示すように、検出部６１によって、図８（ａ）に示す矢印ｆの方向から周縁部上におけるボトム領域ｂｔに膜ｆｍが残留しているウェーハｗｆの断面を撮影した場合においては、ボトム領域ｂｔに輝度の低い部分が計測される。つまり、膜ｆｍの残留部分は、膜ｆｍの残留が無く露出しているウェーハｗｆの周縁部と比較して、輝度の低い部分として検知される。その後、この検査データは演算部３１に送られ、解析される。例えば。図８（ｃ）に示すように、膜ｆｍが残留するボトム領域ｂｔにおける検査データは、あらかじめ決められた所定の閾値よりも低い数値として解析される。
次に、このウェーハｗｆの膜ｆｍの残留部分を再研磨処理によって選択的に除去する。
図８（ｄ）に示すように、再研磨処理後におけるウェーハｗｆの周縁部においては、膜ｆｍの残留部分は再研磨処理によって除去されている。検出部６１によって、図８（ｄ）に示す矢印ｆの方向からウェーハｗｆの断面を撮影した場合においては、図８（ｅ）に示すように、再研磨処理前と比較して、ボトム領域ｂｔの輝度は高くなる。つまり、ウェーハｗｆの周縁部上における膜ｆｍの残留部分が再研磨によって除去されたことが、ウェーハｗｆのボトム領域ｂｔにおける輝度の増加として測定される。検出部６１で取得された検査データは、演算部３１で数値データとして解析される。図８（ｅ）に示すように、再研磨されたことで、膜ｆｍの残留部分が除去されたボトム領域ｂｔにおける検査データは、演算部３１によって所定の閾値よりも高い数値として解析される。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る研磨装置１００においては、ウェーハｗｆの周縁部上に形成された膜ｆｍを研磨する研磨ユニット５１が可動機構を持っている。これにより、ウェーハｗｆの周縁部上における所定の位置を選択的に研磨することが可能である。
また、本実施形態に係る研磨装置１００においては、膜ｆｍの残留部分を特定可能な検出部６１が設けられている。これにより、上述した可動機構を持つ研磨ユニット５１によって選択的に膜ｆｍの残留部分を研磨することが可能になる。その結果、ウェーハｗｆの周縁部全体を研磨する場合と比較して、研磨時間が短縮される。したがって、スループットの向上を図ることができる。
なお、研磨処理時に、ウェーハと研磨ユニットとの間に生じる摩擦力と、膜と研磨ユニットとの間に生じる摩擦力とが異なることを利用して、ステージを介して摩擦力を測定することにより、膜が除去されたか否かを判断し、ウェーハの周縁部から膜が除去されたと判断したときに研磨処理を停止することも考えられる。しかしながら、この手法では、ウェーハの周縁部における膜が残留している位置までは、特定できないため、周縁部の一部のみに膜が残留していても、周縁部全体を研磨し続けることになる。この結果、ウェーハの研磨量が増大してしまい、ウェーハの過研磨によって後工程でトラブルが生じる可能性もある。
一方で、本実施形態における研磨装置１００のウェーハｗｆの周縁部上における膜ｆｍの残留部分を選択的に研磨する研磨処理の方法は、ウェーハｗｆが削られる量が少ないため、ウェーハｗｆの形状の変化が少なくて済む。これにより、ウェーハｗｆの過研磨によって生じる後工程におけるトラブルの低減につながる。
また、ウェーハｗｆの周縁部上に形成された膜ｆｍを研磨する研磨モジュール１１とウェーハｗｆの周縁部を検査する検査モジュール１２が別々のチャンバーに分かれている。このため、ウェーハｗｆの周縁部を、ウェーハｗｆが研磨されることで発生したチリや研磨砥液などの検査精度の低下につながるものがない条件で検査することができる。つまり、クリーンな環境で検査を実施することができるため、高精度な検査が可能となる。
更に、検出部６１が可動することにより、例えば、周縁部の丸みを帯びた形状に起因した光の反射などの影響を受けることなく検査が可能になる。つまり、周縁部を単一方向のみから撮影した場合、丸みを帯びた周縁部に入射した光の反射光が、検出部６１に検出されることで、一部分のみの輝度が実際よりも高く測定されることが考えられる。そのため、検出部６１が可動し多方向から周縁部を撮影することで、反射光の影響を軽減し、検査精度の向上を図ることができる。
（試験例）
以下、本実施形態の試験例について説明する。
図９（ａ）は、膜が残留するウェーハの周縁部を撮像した写真であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、膜の残留部分を選択的に研磨した後のウェーハの周縁部を撮像した写真であり、図９（ｄ）は、図９（ｃ）に示すウェーハの周縁部を検出部のカメラによって撮像した写真を模式的に示す図である。
なお、説明の便宜上、図９（ａ）〜図９（ｄ）においては、ウェーハｗｆの周縁部における断面において、ウェーハｗｆの下面から上面にかけて三等分した３つの領域を設定する。各領域を、ウェーハｗｆの下面側から順にボトム領域ｂｔ、ミドル領域ｍｄ、トップ領域ｔｐとする。
図９（ａ）に示すように、ウェーハｗｆの周縁部における断面は、丸みを帯びた形状である。検出部６１は、このウェーハｗｆの周縁部を、矢印ｇの方向から撮影した。
図９（ｂ）に示すように、検出部６１によって、図９（ａ）に示す矢印ｇの方向から周縁部に膜ｆｍが残留するウェーハｗｆの断面を撮影した場合においては、輝度の低い部分が検知された。この場合、輝度の高い部分は、膜ｆｍの残留が無い部分であり、輝度の低い部分は膜ｆｍが残留している部分である。図９（ｂ）に示す場合においては、他の領域と比較して、ボトム領域ｂｔの輝度が低くなっている。すなわち、ボトム領域において、膜ｆｍの残留が検知された。
このウェーハｗｆを研磨モジュール１１に移動し、ボトム領域ｂｔにおける膜ｆｍの残留部分を選択的に再研磨した。
その後、検査モジュール１２によって再研磨処理後のウェーハｗｆを検査した。これを検出部６１によって検査すると、図９（ｄ）に示すように、ボトム領域ｂｔの輝度が追加研磨前におけるボトム領域ｂｔと比較して高くなった。すなわち、ボトム領域ｂｔにおいて、膜ｆｍの残留部分が研磨除去されたことが検知された。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、横軸に周縁部の位置をとり、縦軸に輝度をとって、研磨処理前後における周縁部における輝度の分布を例示するグラフ図であり、図１０（ａ）は、追加研磨処理前におけるウェーハの輝度の分布を例示するグラフ図であり、図１０（ｂ）は、追加研磨処理後におけるウェーハの輝度の分布を例示するグラフ図である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すスペクトルＳ０は、膜ｆｍが形成されていないウェーハｗｆの輝度を示すスペクトルである。また、範囲ＳＰは、ウェーハｗｆの周縁部上において膜ｆｍの残留が無いと推定できる輝度の範囲である。ウェーハｗｆの周縁部上における膜の残留部分の輝度は、膜の残留が無い部分の輝度よりも低く検知される。つまり、ウェーハｗｆの輝度が範囲ＳＰ以下の場合は、膜ｆｍが残留することを示す。
図１０（ａ）に示すように、膜ｆｍが残留するウェーハｗｆにおける周縁部の輝度を示すスペクトルＳａでは、ボトム領域ｂｔにおける範囲ＳＰから外れた輝度が測定された。すなわち、ボトム領域ｂｔにおいて、膜ｆｍの残留が検知された。
このウェーハｗｆのボトム領域ｂｔにおける膜ｆｍの残留部分を選択的に除去するため追加研磨した。図１０（ｂ）に示すように、追加研磨後のウェーハｗｆにおけるボトム領域ｂｔの輝度を示すスペクトルＳｂでは、ボトム領域ｂｔにおける輝度が範囲ＳＰ内の値をとっている。すなわち、追加研磨によって、膜ｆｍの残留部分が研磨されたことが検知された。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態に係る研磨装置の構成を例示する模式図である。
図１２は、本実施形態に係る研磨装置の複合モジュールの構成を例示する模式図である。
図１１に示すように、本実施形態に係る研磨装置２００には、ロードポート１０、複合モジュール２１、移動モジュール１３、移動モジュール１４、移動モジュール１５、移動モジュール１６、ウェーハステーション１７、洗浄モジュール１８、乾燥モジュール１９、演算部３１及び制御部３２が設けられている。
図１２に示すように、複合モジュール２１には、研磨ユニット５１、ステージ５２及び検出部６１が設けられている。また、複合モジュール２１には、研磨砥液が吐出されるノズルが設けられていてもよい。複合モジュール２１は、チャンバー２０内に設けられている。また、演算部３１及び制御部３２は、複合モジュール２１に接続されている。
本実施形態に係る研磨装置２００の構成は、研磨モジュール１１及び検査モジュール１２が設けられておらず、複合モジュール２１が設けられていること、演算部３１及び制御部３２が、複合モジュール２１に接続されていること以外は、第１の実施形態に係る研磨装置１００と同様である。
なお、本実施形態において、移動モジュール１３は、ロードポート１０から投入されたウェーハをウェーハステーション１７に移動させるモジュールである。移動モジュール１４は、ウェーハステーション１７と複合モジュール２１間でウェーハを移動させるモジュールである。
本実施形態において、ウェーハｗｆの研磨処理とウェーハｗｆの周縁部における検査は、チャンバー２０内で実施される。ウェーハｗｆの研磨処理を実施しながら周縁部の検査を実施しても良い。また、検出部６１は、ウェーハｗｆの周縁部の形状に応じて移動しつつ、周縁部の状態を検知しても良い。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る研磨装置２００においては、同じチャンバー２０内で、ウェーハｗｆの研磨処理と周縁部の検査を実施できる。このため、チャンバー間の移動させることなく研磨処理と周縁部の検査を実施できる。したがって、スループットの向上につながる。
また、ウェーハｗｆの研磨処理を実施しながら、周縁部の調査を実施することができるため、研磨処理の時間短縮につながる。
更に、第１の実施形態と同様に、ウェーハｗｆの周縁部上に形成された膜ｆｍを研磨する研磨ユニット５１が可動機構を持っている。これにより、ウェーハｗｆの周縁部上における所定の位置を選択的に研磨することが可能である。
更にまた、第１の実施形態と同様に、周縁部における膜ｆｍの残留を特定可能な検出部６１が設けられている。これにより、可動機構を持つ研磨ユニット５１によって選択的に膜ｆｍの残留部分を研磨することが可能になる。その結果、ウェーハｗｆの周縁部全体を研磨しないため、研磨時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。
更にまた、第１の実施形態と同様に、本実施形態における研磨装置２００における残留部分を選択的に研磨する研磨処理の方法は、ウェーハｗｆが削られる量が少ないため、ウェーハｗｆの形状の変化が少なくて済む。これにより、ウェーハｗｆの過研磨によって生じる後工程におけるトラブルの低減につながる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図１３は、本実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。
本実施形態に係る研磨装置３００の検査モジュール１２においては、図１３に示すように、レーザー光をウェーハｗｆの周縁部に対して照射する照射部４１と、周縁部によって反射された反射光を検出する検出部４２が設けられている。検出部４２には、可動機構が設けられている。
本実施形態に係る研磨装置３００においては、周縁部によって反射されたレーザー光の反射光を検出部４２によって検出することで、周縁部における膜ｆｍの残留部分を検出する。
本実施形態に係る研磨装置３００は、検査モジュール１２において、検出部６１の代わりに照射部４１及び検出部４２が設けられていること以外は第１の実施形態と同様である。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、可動機構を持つ研磨ユニット５１により、ウェーハｗｆの周縁部上における所定の位置を選択的に研磨することが可能である。
また、本実施形態に係る研磨装置３００は、照射部４１によってレーザー光を周縁部に対して照射し、周縁部によって反射された反射光を検出部４２で検出することで、膜ｆｍの残留を検知できる。これにより、上述した、可動機構を持つ研磨ユニット５１によって選択的に膜ｆｍの残留部分を研磨することが可能になる。その結果、ウェーハｗｆの周縁部全体を研磨しないため、研磨時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。
更に、第１の実施形態と同様に、本実施形態における研磨装置３００は周縁部上における膜ｆｍの残留部分を選択的に研磨する。これにより、ウェーハｗｆが削られる量が少ないため、ウェーハｗｆの形状の変化が少なくて済む。これにより、ウェーハｗｆの過研磨によって生じる後工程におけるトラブルの低減につながる。
更にまた、第１の実施形態と同様に研磨モジュール１１と検査モジュール１２が別々のチャンバーに分かれている。このため、クリーンな環境で検査を実施することができるため、高精度な検査が可能となる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
図１４は、本実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る研磨装置４００の検査モジュール１２には、白色光をウェーハｗｆの周縁部に対して照射する照射部４３と、周縁部によって反射された反射光を検出する検出部４４が設けられている。照射部４３及び検出部４４には、可動機構が設けられている。
本実施形態に係る研磨装置４００は、周縁部によって反射された白色光を検出部４４によって検出することで、周縁部上の膜ｆｍの残留を検出する。つまり、検出部４４は、ウェーハｗｆと膜ｆｍの反射率の違いを検出することで、周縁部上の膜ｆｍの残留部分を特定する。
本実施形態に係る研磨装置４００は、検出部６１の代わりに照射部４３及び検出部４４が設けられていること以外は第１の実施形態と同様である。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、可動機構を持つ研磨ユニット５１により、ウェーハｗｆの周縁部上における所定の位置を選択的に研磨することが可能である。
また、本実施形態に係る研磨装置４００は、照射部４３によって白色光を周縁部に対して照射し、周縁部によって反射された反射光を検出部４４で検出することで、膜ｆｍの残留部分の特定が可能である。これにより、上述した、可動機構を持つ研磨ユニット５１によって選択的に膜ｆｍの残留部分を研磨することが可能になる。その結果、ウェーハｗｆの周縁部全体を研磨しないため、研磨時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。
更に、照射部４３及び検出部４４が可動することにより、例えば、周縁部の丸みを帯びた形状に起因した光の反射などの影響を受けることなく検査が可能になる。つまり、周縁部の丸みを帯びた形状に起因して、白色光が特定の方向に集中して反射されても、照射部４３及び検出部４４が可動し多方向から周縁部を検査するため、周縁部の形状に起因する反射光などの影響を軽減することができる。これにより、精度の高い検査が可能になる。
更にまた、第１の実施形態と同様に、本実施形態に係る研磨装置４００における膜ｆｍの残留部分を選択的に研磨する研磨処理の方法は、ウェーハｗｆが削られる量が少ないため、ウェーハｗｆの形状の変化が少なくて済む。これにより、ウェーハｗｆの過研磨によって生じる後工程におけるトラブルの低減につながる。
更にまた、第１の実施形態と同様に研磨モジュール１１と検査モジュール１２が別々のチャンバーに分かれている。このため、クリーンな環境で検査を実施することができるため、高精度な検査が可能となる。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
図１５は、本実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。
本実施形態に係る研磨装置５００において、図１５に示すように、検査モジュール１２には、マイクロ波をウェーハｗｆの周縁部に対して照射する照射部４５と、周縁部によって反射した反射波を検出する反射波検出部４６が設けられている。反射波検出部４６は複数設けられていても良い。また、検査モジュール１２には、ウェーハｗｆによって回折された回折波を検出する回折波検出部４７が設けられている。
本実施形態に係る研磨装置５００は、周縁部によって反射された反射波を反射波検出部４６によって検出することで、周縁部上における膜ｆｍの残留を検出する。また、ウェーハｗｆによって回折した回折波を回折波検出部４７によって検出することによっても、膜ｆｍの残留を検出する。
本実施形態に係る研磨装置５００は、検出部６１の代わりに照射部４５、反射波検出部４６及び回折波検出部４７が設けられていること以外は第１の実施形態と同様である。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、可動機構を持つ研磨ユニット５１により、ウェーハｗｆの周縁部上における所定の位置を選択的に研磨することが可能である。
また、本実施形態に係る研磨装置５００は、照射部４５によってマイクロ波を周縁部に対して照射し、周縁部によって反射された反射波を反射波検出部４６で検出することで、膜ｆｍの残留を検知することができる。または、ウェーハｗｆによって回折された回折波を回折波検出部４７で検出することで、膜ｆｍの残留を検知することができる。これにより、上述した、可動機構を持つ研磨ユニット５１によって選択的に膜ｆｍの残留部分を研磨することが可能になる。その結果、ウェーハｗｆの周縁部全体を研磨しないため、研磨時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。
更に、反射波検出部４６と回折波検出部４７で得られたそれぞれの検査データを組み合わせて、より高精度な検査データとすることができる。
更にまた、第１の実施形態と同様に、本実施形態における研磨装置５００のウェーハｗｆの周縁部上における膜ｆｍの残留部分を選択的に研磨する研磨処理の方法は、ウェーハｗｆが削られる量が少ないため、ウェーハｗｆの形状の変化が少なくて済む。これにより、ウェーハｗｆの過研磨によって生じる後工程におけるトラブルの低減につながる。
更にまた、第１の実施形態と同様に研磨モジュール１１と検査モジュール１２が別々のチャンバーに分かれているため、クリーンな環境で検査を実施できる。これにより、高精度な検査が可能となる。
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。
図１６は、本実施形態に係る研磨装置における検査モジュールの構成を例示する模式図である。
本実施形態に係る研磨装置６００においては、図１６に示すように、検査モジュール１２に超音波をウェーハｗｆの周縁部に対して照射する照射部４８と、周縁部によって反射した反射波を検出する反射波検出部４９が設けられている。反射波検出部４９は複数設けられていても良い。また、検査モジュール１２には、ウェーハｗｆによって回折された回折波を検出する回折波検出部５３が設けられている。
本実施形態に係る研磨装置６００は、周縁部によって反射された反射波を反射波検出部４９によって検出することで、周縁部上の膜ｆｍの残留を検出する。また、ウェーハｗｆによって回折した回折波を回折波検出部５３によって検出することによっても、膜ｆｍの残留を検出する。
本実施形態に係る研磨装置６００は、検出部６１の代わりに照射部４８、反射波検出部４９及び回折波検出部５３が設けられていること以外は第１の実施形態と同様である。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、可動機構を持つ研磨ユニット５１により、ウェーハの周縁部上における所定の位置を選択的に研磨することが可能である。
また、本実施形態に係る研磨装置６００は、照射部４８によって超音波を周縁部に対して照射し、周縁部によって反射された反射波を検出することで、膜ｆｍの残留を検知できる。または、ウェーハｗｆによって回折された回折波を回折波検出部５３で検出することによっても膜ｆｍの残留を検知できる。これにより、上述した、可動機構を持つ研磨ユニット５１によって選択的に膜ｆｍの残留部分を研磨することが可能になる。その結果、ウェーハｗｆの周縁部全体を研磨しないため、研磨時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。
更に、反射波検出部４９と回折波検出部５３で得られたそれぞれの検査データを組み合わせて、より高精度な検査データとすることができる。
更にまた、第１の実施形態と同様に、ウェーハｗｆの周縁部上における膜ｆｍの残留部分を選択的に研磨する研磨処理の方法は、ウェーハｗｆが削られる量が少ないため、ウェーハｗｆの形状の変化が少なくて済む。これにより、ウェーハｗｆの過研磨によって生じる後工程におけるトラブルの低減につながる。
更にまた、第１の実施形態と同様に研磨モジュール１１と検査モジュール１２が別々のチャンバーに分かれている。これにより、研磨時に発生するチリや研磨砥液が無いクリーンな環境で検査を実施することができる。これにより、高精度な検査が可能となる。
以上説明した実施形態によれば、研磨処理の時間が短い研磨装置及び研磨方法を実現することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０：ロードポート、１１：研磨モジュール、１２：検査モジュール、１３、１４、１５、１６：移動モジュール、１７：ウェーハステーション、１８：洗浄モジュール、１９：乾燥モジュール、２０：チャンバー、２１：複合モジュール、３１：演算部、３２：制御部、４１、４３、４５、４８：照射部、４２、４４：検出部、４６、４９：反射波検出部、４７、５３：回折波検出部、５０：チャンバー、５１：研磨ユニット、５１ａ：研磨テープ、５２：ステージ、６０：チャンバー、６１：検出部、６２：ステージ、１００、２００、３００、４００、５００、６００：研磨装置、Ｓ１〜Ｓ１６：ステップ、Ｓ０、Ｓａ、Ｓｂ：スペクトル、ＳＰ：範囲、ｂｔ：ボトム領域、ｆｍ：膜、ｍｄ：ミドル領域、ｔｐ：トップ領域、ｗｆ：ウェーハ

Claims (1)

  1. ウェーハを保持するステージと、
    前記ウェーハの周縁部上に形成されている膜を研磨する研磨部と、
    前記周縁部を撮像し画像を記録する検出部と、
    前記ウェーハを洗浄する洗浄部と、
    前記ウェーハを乾燥させる乾燥部と、
    前記ウェーハの裏面側から表面側に向かう方向を上としたとき、前記検出部を前記ウェーハに対して外側にありかつ上側に位置し、前記ウェーハに対して外側にありかつ前記ウェーハの表面に対して水平な方向に位置し、及び前記ウェーハに対して外側にありかつ下側に位置している少なくとも３つの位置から前記周縁部を撮像可能なように移動させる第１可動部と、
    前記周縁部を上部、中央部、及び下部の少なくとも３つの領域に分割したとき、前記３つの領域について前記画像の輝度値が高い部分は前記膜が残留しておらず、前記輝度値が低い部分は前記膜が残留していると判断し、前記膜が残留している部分のみに研磨を実行させるように前記研磨部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部はさらに、前記研磨部で前記ウェーハが研磨され、その後前記洗浄部で前記ウェーハが洗浄され、その後前記乾燥部で前記ウェーハが乾燥された後、前記検出部にて前記ウェーハの前記周縁部の画像を撮像した後、前記周縁部の前記上部、前記中央部、及び前記下部に前記膜が残留しているかどうかを判断した後、前記上部、前記中央部、及び前記下部のうち前記膜が残留した部分だけを選択的に再度研磨するように制御する研磨装置。
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