JP7394531B2 - ウェハチャックの洗浄方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハを保持するウェハチャックの洗浄方法及び装置に関するものである。

半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）を薄膜に研削する研削装置が知られている。研削装置は、ウェハを吸着保持するウェハチャック及びウェハチャックに対向して設けられた砥石をそれぞれ回転させた状態で、砥石をウェハに押し当てることにより、ウェハを薄く研削するものである。

研削加工の際にはスラッジ等の異物が生じることは避けられず、この異物がウェハチャック表面に付着した状態で、ウェハチャックがウェハを吸着保持して研削加工を行うと、異物の噛み込みに起因してウェハが割れたり、ディンプルが発生する等の加工不良が発生する。

特許文献１には、ポーラスセラミック製チャック１２をブラシ３１及びセラミック製竿３２で摺動して、ポーラスセラミック製チャック１２の表面に付着したスラッジを除去することが開示されている。なお、符号は特許文献１におけるものである。

特開２００６－２３７１０８号公報

しかしながら、上述したポーラスセラミック製チャック１２の表面に溝等の凹部が存在する場合、凹部内の数百ｎｍ程度の微小なスラッジをブラシ３１及びセラミック製竿３２で掻き出すことは難しく、ウェハの研削加工の際に、スラッジがポーラスセラミック製チャック１２の表面に再付着する虞があった。

従来のような厚いＢＧテープであれば、ＢＧテープが微小なスラッジの噛み込み伴う凹凸を吸収可能であったが、昨今のウェハの薄膜化に伴ってＢＧテープも薄くなる傾向にあるところ、このような薄いＢＧテープの場合、微小なスラッジの噛み込み伴うディンプルが生じて、加工時のＬＴＶ（Ｌｏｃａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が悪化する虞があった。

そこで、微小な異物をウェハチャック表面から除去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。

上記目的を達成するために、本発明に係るウェハチャックの洗浄方法は、表面に多孔質材料からなる吸着体が埋設されたウェハチャックの洗浄方法であって、ウェハを研削した直後に前記ウェハチャックの表面を異物ごと砥石で研削して、前記表面の異物を除去するクリーニング工程と、前記ウェハチャックを回転させながら、研削後の前記表面に水又は圧縮流体である洗浄流体を吐出して前記表面から除去された異物を洗い流すリンス工程と、を含む。

この構成によれば、砥石でウェハチャックの表面を異物ごと削ぎ落とし、さらに洗浄流体でウェハチャックの表面を洗い流すことにより、ウェハチャックの表面の異物を除去することができる。

また、本発明に係るウェハチャックの洗浄方法は、前記クリーニング工程において、前記表面が略面一に研削されることが好ましい。

この構成によれば、ウェハチャックの表面が略面一に研削ことにより、溝等の凹部が形成されている場合と比較して、異物の残存やクリーニング工程中の巻き上げを抑制することができる。

また、本発明に係るウェハチャックの洗浄方法は、前記リンス工程において、前記洗浄流体の吐出位置を前記ウェハチャックの径方向に移動させることが好ましい。

この構成によれば、洗浄流体の吐出位置をウェハチャックの径方向に移動させることにより、ウェハチャックの表面の広範囲に亘って洗浄流体を直接当てることができ、異物を効率的に除去することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明に係るウェハチャックの洗浄装置は、表面に多孔質材料からなる吸着体が埋設されたウェハチャックの洗浄装置であって、ウェハを研削した直後に前記ウェハチャックの表面を異物ごと研削して、前記表面の異物を除去する砥石と、回転する前記ウェハチャックの研削後の前記表面に水又は圧縮流体である洗浄流体を吐出して前記表面から除去された異物を洗い流すノズルと、を備えている。

この構成によれば、砥石でウェハチャックの表面を異物ごと削ぎ落とし、さらに洗浄流体でウェハチャックの表面を洗い流すことにより、ウェハチャックの表面の異物を除去することができる。

本発明は、砥石でウェハチャックの表面を異物ごと削ぎ落とし、さらに洗浄流体でウェハチャックの表面を洗い流すことにより、ウェハチャックの表面の異物を除去できるため、ウェハチャックとＢＧテープとの間に異物が噛み込むことを抑制し、ＬＴＶを向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るウェハチャック洗浄装置を示す模式図。 クリーニング工程の様子を示す模式図。 リンス工程の様子を示す模式図。 本発明の一実施例に係るウェハチャック洗浄方法を適用したウェハチャックの表面形状を示す画像、Ｘ軸方向の断面形状を示す画像及びＹ軸方向の断面形状を示す画像。 クリーニング工程のみを施したウェハチャックの表面形状を示す画像、Ｘ軸方向の断面形状を示す画像及びＹ軸方向の断面形状を示す画像。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、本発明の第１の実施例に係るウェハチャック洗浄装置１を示す模式図である。ウェハチャック洗浄装置１は、ウェハを保持するウェハチャック２のチャック表面２１を洗浄するものである。ウェハチャック２は、例えば、ウェハを研削加工する研削装置又はウェハを研磨加工する研磨装置等に組み込まれているものである。

ウェハチャック２は、チャック表面２１にアルミナ等の多孔質材料からなる吸着体２２が埋設されている。チャック表面２１は、略面一に形成されている。ウェハチャック２は、図示しないモータによってウェハチャック２の中心を通る垂直軸２ａを中心に回転可能に構成されている。

ウェハチャック２は、内部を通ってチャック表面２１に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、ウェハチャック２に載置されたウェハが吸着体２２に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハと吸着体２２との吸着が解除される。

ウェハチャック洗浄装置１は、砥石３と、ノズル４と、を備えている。

砥石３は、例えばカップ型砥石である。砥石３は、スピンドル３１の下端に連結されている。スピンドル３１は、図示しないモータの駆動によって回転軸３１ａを中心に回転可能に構成されている。また、スピンドル３１は、図示しない昇降装置によって垂直方向に昇降自在に構成されている。

ノズル４は、ウェハチャック２の上方に設けられている。ノズル４は、洗浄流体をウェハチャック２の表面に吐出する。洗浄流体は、水又は圧縮流体等である。ノズル４が吐出する洗浄流体の噴射形状は、線、扇、円錐等の如何なるものであっても構わない。ノズル４は、図示しないトラバース機構によって水平方向に移動可能に構成されている。

ウェハチャック洗浄装置１の動作は、制御部５によって制御される。制御部５は、ウェハチャック洗浄装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御部５は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御部５の機能は、ソフトウェアを用いて制御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ものにより実現されても良い。

次に、ウェハチャック洗浄装置１を用いてチャック表面２１を洗浄する手順について図面に基づいて説明する。

［クリーニング工程］
まず、ウェハチャック２に砥石３を接近させる。次に、ウェハチャック２及び砥石３をそれぞれ回転させた状態で、砥石３がウェハチャック２に押し当てられることにより、チャック表面２１が研削される。

チャック表面２１が略面一に形成されていることにより、溝等の凹部が形成された場合と比べて、１００～２００ｎｍ程度の微小なスラッジ等の異物が、チャック表面２１に残存することを抑制できる。

また、砥石３がチャック表面２１を研削する際には、砥石３とウェハチャック２とが接触する加工領域に冷却水が供給される。図２には、冷却水が、ウェハチャック２に設けられた給水源から管路を介してチャック表面２１から溢れるように供給される構成が示されている。これにより、冷却水が、加工領域を冷却すると共に異物をチャック表面２１から浮かび上がらせることができる。

砥石３がチャック表面２１を異物ごと所定量だけ削ぎ落とすと、ウェハチャック２及び砥石３の回転を停止し、砥石３をウェハチャック２から退避させる。

［リンス工程］
まず、ノズル４がウェハチャック２の上方に配置される。次に、ノズル４がチャック表面２１に向かって洗浄流体を吐出する。チャック表面２１の異物は、洗浄流体がチャック表面２１に衝突した衝撃で除去される。また、洗浄流体は、チャック表面２１に衝突した後に水平方向に向きを変えて、ウェハチャック２の外側に異物を洗い流す。なお、ノズル４は、洗浄流体をチャック表面２１に対して略垂直に吐出する場合に限らず、例えば洗浄流体をチャック表面２１に対して斜めに吐出するように構成しても構わない。

ノズル４は、ウェハチャック２が回転した状態でチャック表面２１に向けて洗浄流体を吐出するのが好ましい。これにより、洗浄流体として液体を用いる場合には、チャック表面２１に衝突した洗浄流体が、ウェハチャック２の回転に伴う遠心力で外周に向けて飛散するため、異物を含んだ洗浄流体がチャック表面２１に残存することを抑制できる。

ノズル４は、トラバース機構で水平方向に移動しながら洗浄流体を吐出するように構成しても構わない。例えば、ノズル４をウェハチャック２の一方端から他方端に向かって水平移動させながら洗浄流体を吐出することにより、ウェハチャック２全面に亘って洗浄流体が直接当たるため、チャック表面２１に付着した異物を水流の勢いで効率的に除去することができる。

リンス工程の作用について、図面に基づいて説明する。

図４（ａ）は、リンス工程を施したウェハチャック２の表面形状を示す顕微鏡画像であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すウェハチャック２のＸ軸方向（Ｙ＝０）における表面形状を示すグラフであり、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すウェハチャック２のＹ軸方向（Ｘ＝０）における表面形状を示すグラフである。

なお、リンス工程の主な条件は、以下の通りである。
吐出流体：水及びエアー
吐出圧力：水 ０．２ＭＰａ、エアー ０．５ＭＰａ
吐出量：水 ０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、エアー １００Ｌ／ｍｉｎ
吐出時間：３秒以上
チャック回転数：１００ｒｐｍ

図５（ａ）は、リンス工程を施していないウェハチャック２の表面形状を示す顕微鏡画像であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すウェハチャック２のＸ軸方向（Ｙ＝０）における表面形状を示すグラフであり、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すウェハチャック２のＹ軸方向（Ｘ＝０）における表面形状を示すグラフである。

なお、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、横軸にウェハチャック２の中心を原点としてＸ軸座標、縦軸にチャック表面２１の高さを表している。また、図５（ｃ）及び図６（ｃ）は、横軸にウェハチャック２の中心を原点としてＹ軸座標、縦軸にチャック表面２１の高さを表している。

図４（ａ）によれば、チャック表面２１の高さは、０．０７６～１．６７２μｍの僅かな範囲に収まっており、また、図４（ｂ）、（ｃ）によれば、ウェハチャック２の中央が局所的に高い（約１．３～１．６μｍ）ものの、その周囲は緩やかに勾配している（約１．０～１．３μｍ）ことが分かる。

一方、リンス工程を施していないウェハチャック２については、図５（ａ）によれば、チャック表面２１の高さは、０．４１０～９．０１４μｍとばらつきが大きく、また、局所的に大きな凸部が存在することが分かる。また、図５（ｂ）、（ｃ）によれば、チャック表面２１が、Ｘ方向の高さばらつき（約４．８～５．３μｍ）に対して、Ｙ方向の高さバラつき（約１．６～５．３μｍ）が大きく、時に局所的な落ち込みが生じていることが分かる。

このようにして、本発明の実施形態に係るウェハチャック洗浄装置１によれば、砥石３がチャック表面２１を異物ごと削ぎ落とし、さらに洗浄流体がチャック表面２１を洗い流すことにより、チャック表面２１の異物を除去することができる。これにより、チャック表面２１に異物が存在することに起因するディンプルを抑制してＬＴＶを向上させることができる。

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１ ・・・ ウェハチャック洗浄装置
２ ・・・ ウェハチャック
２１・・・ チャック表面
３ ・・・ 砥石
４ ・・・ ノズル
５ ・・・ 制御装置

Claims (4)

1. 表面に多孔質材料からなる吸着体が埋設されたウェハチャックの洗浄方法であって、
   ウェハを研削した直後に前記ウェハチャックの表面を異物ごと砥石で研削して、前記表面の異物を除去するクリーニング工程と、
   前記ウェハチャックを回転させながら、研削後の前記表面に水又は圧縮流体である洗浄流体を吐出して前記表面から除去された異物を洗い流すリンス工程と、
   を含むウェハチャックの洗浄方法。
2. 前記クリーニング工程において、前記表面が略面一に研削されることを特徴とする請求項１記載のウェハチャックの洗浄方法。
3. 前記リンス工程において、前記洗浄流体の吐出位置を前記ウェハチャックの径方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２記載のウェハチャックの洗浄方法。
4. 表面に多孔質材料からなる吸着体が埋設されたウェハチャックの洗浄装置であって、
   ウェハを研削した直後に前記ウェハチャックの表面を異物ごと研削して、前記表面の異物を除去する砥石と、
   回転する前記ウェハチャックの研削後の前記表面に水又は圧縮流体である洗浄流体を吐出して前記表面から除去された異物を洗い流すノズルと、
   を備えていることを特徴とするウェハチャックの洗浄装置。