JPH07130688A - ウェハ研磨装置及びウェハ研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェハ研磨装置の構造、及びその研磨装置を
使用するウェハ研磨方法に関し、装置を複雑化・大型化
することなく研磨直後に研磨によるウェハの汚れを洗浄
することが可能なウェハ研磨装置とウェハ研磨方法を提
供する。 【構成】 回転定盤11の上面中央部に円盤状のスペーサ
13を固着し、中央部以外の回転定盤11の上面に研磨用パ
ッド12を、スペーサ13上面に洗浄用パッド14をそれぞれ
貼付した装置とする。ウェハチャック15下面に保持した
ウェハ１を、先ず研磨液を供給しながら研磨用パッド12
に押圧して研磨し、次に洗浄液を供給しながら洗浄用パ
ッド14に押圧して洗浄する。ウェハチャック15からウェ
ハ１を開放した後、洗浄液を供給しながらウェハチャッ
ク15を洗浄用パッド14に押圧して洗浄する。この研磨・
洗浄サイクルを繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウェハ研磨装置の構造、
及びその研磨装置を使用するウェハ研磨方法に関する。

【０００２】近年、半導体集積回路の高集積化・高速化
の要求に対応して、配線の多層化やＳＯＩ( Silicon On
Insulator )技術の導入が進められている。多層配線構
造の形成には層間絶縁膜の平坦化が不可欠である。この
平坦化の方法としては、層間絶縁膜をＳＯＧ( Spin On
Glass ) 法で形成し、これをエッチバックする方法が一
般的であったが、この方法では凸部の間隔が大きい部分
の段差（即ち、グローバル段差）が容易に消滅しないた
め、最近、研磨による平坦化が検討されるようになっ
た。一方、ＳＯＩ基板を形成するには、表面に酸化膜を
形成したバルクのＳｉ基板を支持基板に張り付け、これ
を研磨により薄膜化して素子形成用Ｓｉ膜を得る方法
（張り合わせ法）が一般的である。このように、最近、
ウェハの研磨技術が注目されている。

【０００３】

【従来の技術】従来は、下面に被研磨物（ウェハ）を保
持して水平に回転するウェハチャックと、上面に研磨用
パッドを装着して水平に回転する回転定盤からなるウェ
ハ研磨装置を使用し、研磨用パッド上に研磨液を供給し
ながら、ウェハチャックに保持されたウェハをこの研磨
用パッドに上から押し付けて研磨するものであった。こ
の際、ウェハに付着するごみ（研磨屑）は、別工程で専
用の洗浄装置（スクラバ等）により除去していた。又、
研磨に際してウェハ表面の洗浄等の前処理を行っていな
かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
研磨工程でのウェハの汚れを別工程で別装置により洗浄
すると、研磨屑が付着してから洗浄までの時間が長くな
るために研磨屑が乾燥して除去しにくくなる（除去に長
時間を要する）、専用の洗浄装置設置のために大きなス
ペースを必要とすると共に発塵源を増やすことになる、
等の問題があった。又、研磨前にウェハ表面の洗浄を行
わないと、ウェハ表面にごみが付着していた場合に研磨
によってウェハ表面に傷等のダメージを与えることがあ
る、という問題もある。

【０００５】本発明はこのような問題を解決して、ウェ
ハ研磨の直前と直後に、同一装置内で洗浄することが可
能なウェハ研磨装置とウェハ研磨方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、下面にウェハを保持するウェハチャックと、上面が
平坦であり且つ該ウェハチャックの下方で水平に回転す
る回転定盤と、該回転定盤の上面中央部に固着された円
盤状のスペーサと、該スペーサの上面に装着された洗浄
用パッドと、該回転定盤上面の少なくとも周辺部に装着
された研磨用パッドと、を有することを特徴とするウェ
ハ研磨装置とし、水平に回転する前記研磨用パッド上に
研磨液を供給しつつ前記ウェハチャックが保持するウェ
ハを該研磨用パッドに押圧して該ウェハを研磨する工程
と、引続き、水平に回転する前記洗浄用パッド上に洗浄
液を供給しつつ該ウェハを該洗浄用パッドに押圧して該
ウェハを洗浄する工程と、該ウェハチャックが該ウェハ
を開放した後に、該洗浄用パッド上に洗浄液を供給しつ
つ該ウェハチャックのチャック面を該洗浄用パッドに押
圧して該ウェハチャックを洗浄する工程と、を含むこと
を特徴とするウェハ研磨方法とすることで、達成され
る。

【０００７】

【作用】本発明では、同一装置でウェハの研磨と洗浄を
連続して行うから、研磨時に付着するごみ（研磨屑）が
乾燥することはなく、従って、ごみは容易に除去され
る。又、ウェハ研磨直前にも洗浄を行えば研磨に有害な
ごみが除去されるから、研磨品質が向上する。

【０００８】一方、同一装置でウェハの研磨と洗浄を連
続して行うことを可能とするための装置構造の変更とし
て、一個の回転定盤に研磨用パッドと洗浄用パッドを装
着するようにしたから回転定盤やウェハチャックを増設
する必要はなく、しかもウェハチャックの洗浄や洗浄用
パッドのドレッシングに特別の機構や部品を必要とせ
ず、更にスペーサと洗浄用パッドをウェハより小径と
し、ウェハを洗浄用パッドからはみ出す形で（オーバー
ハングして）洗浄するようにしたから、装置の大型化・
複雑化が避けられた。

【０００９】その結果、専用の洗浄装置は不要となり、
工場スペースの節減と、発塵の低減という効果を生じ
る。

【００１０】

【実施例】本発明に係るウェハ研磨装置及びウェハ研磨
方法の実施例を図１及び図２を参照しながら説明する。

【００１１】先ず、ウェハ研磨装置の説明をする。図１
は本発明の実施例を示す要部側面図（その１）である。
同図において、１は被研磨物のウェハ、11は回転定盤、
12は研磨用パッド、13はスペーサ、14は洗浄用パッド、
15はウェハチャックである。尚、同図において研磨用パ
ッド12と洗浄用パッド14のみ断面図とした。

【００１２】回転定盤11は回転機構（図示は省略）によ
り所望の一定速度で水平に回転する。その上面は平坦で
あり、この面の中央部にはスペーサ13が固着されてお
り、中央部以外には研磨用パッド12が貼付されている。
スペーサ13は円盤状をなし、装置の大型化を防ぐために
ウェハ１より小径となっている。その上面には洗浄用パ
ッド14が貼付されている。尚、スペーサ13の厚さは、研
磨作業時に研磨液がその上面、即ち洗浄用パッド14の面
に這い上がることがない程度のものが必要であるが、回
転定盤11上面にスペーサ13を包囲する溝を設けることに
より、その厚さを低減することが出来る。

【００１３】研磨用パッド12と洗浄用パッド14には市販
の発泡ポリウレタンパッドを使用したが、他の材質のも
のでもよい。ウェハチャック15はウェハ１と同じかそれ
以上の径を有し、所望の一定速度で水平に回転すると共
に、上下方向と水平方向に移動することが出来る。その
下面は平坦であり、この面に、例えば水吸着法でウェハ
１を保持する。

【００１４】次に、この装置によるウェハ研磨方法を説
明する。先ず回転定盤11の回転を開始する。ウェハチャ
ック15に被研磨物のウェハ１を吸着保持して回転し、研
磨用パッド12上に研磨液供給手段（図示は省略）から研
磨液を供給しながらこの研磨用パッド12上にウェハ１を
押圧して、ウェハ１表面を研磨する（図１(a) 参照)。
この際、ウェハ１には回転と共に揺動を与えて研磨を均
一化する。

【００１５】ウェハ１の研磨が終了した後、洗浄用パッ
ド14上に洗浄液供給手段（図示は省略）から洗浄液とし
て純水を供給すると共に研磨液の供給を止め、ウェハチ
ャック15を移動し、ウェハ１を洗浄用パッド14上に押圧
してウェハ１表面を洗浄する（図１(b) 参照) 。この
際、洗浄用パッド14の径がウェハ１の径より小さいた
め、ウェハ１が洗浄用パッド14からはみ出る形で（即ち
オーバハングした状態で）洗浄することになるが、研磨
時と同様、ウェハ１には回転と共に揺動を与えるから全
面均一に洗浄される。

【００１６】ウェハ１の洗浄が終了した後、ウェハチャ
ック15を移動して所定の位置でウェハ１を開放する。そ
の後、再びウェハチャック15を移動し、洗浄用パッド14
上に押圧してその下面（チャック面）を洗浄する（図１
(c) 参照) 。この際、ウェハ１洗浄時と同様、洗浄用パ
ッド14上に純水を供給すると共に、ウェハチャック15に
は回転と揺動を与える。

【００１７】ウェハチャック15の洗浄が終了した後、こ
のウェハチャック15に次のウェハ１を保持し、以下、前
と同様の研磨・洗浄サイクルを繰り返す。尚、上記のウ
ェハ１表面の洗浄（図１(b) 参照) を研磨前にも行い、
ウェハ洗浄→ウェハ研磨→ウェハ洗浄→ウェハチャック
洗浄のサイクルとしてもよい。研磨前のウェハ１表面に
ごみが付着しているとこのごみが研磨時にウェハ１表面
を傷つけることがあるが、研磨直前にウェハ１を洗浄す
ることにこれを防ぐことが出来る（このことは本発明者
等の調査で確認されている）。

【００１８】以上の研磨・洗浄サイクルが所定数となっ
た時点、若しくは所定時間ごとに、研磨用パッド12と洗
浄用パッド14のドレッシングを行い、それらの初期性能
を回復させる。これを図２を参照しながら説明する。図
２は本発明の実施例を示す要部側面図（その２）であ
る。同図において、図１と同じものには同一の符号を付
与した。16はドレッサであり、発泡ポリウレタンパッド
用として市販されているものを使用した。

【００１９】ウェハチャック15にドレッサ16を保持して
回転し、純水を供給しながらこのドレッサ16を先ず洗浄
用パッド14に当接させ（図２(a) 参照) 、次に研磨用パ
ッド12に当接させて（図２(b) 参照) 、これらをドレッ
シングする。

【００２０】本発明者等は上記の装置を使用し、上記の
方法を採用することにより、従来の別装置、別工程によ
るウェハ洗浄を中止することが出来た。本発明は以上の
実施例に限定されることなく、更に種々変形して実施す
ることが出来る。例えば、スペーサ13の径がウェハ１よ
り小さくない場合でも、又、回転定盤11の上面全面に研
磨用パッド12を貼付してその上からスペーサ13を固着す
る場合であっても、本発明は有効である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置を複雑化・大型化することなく研磨直後に研磨によ
るウェハの汚れを洗浄することが可能なウェハ研磨装置
とウェハ研磨方法を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す要部側面図（その１）
である。

【図２】 本発明の実施例を示す要部側面図（その２）
である。

【符号の説明】

１ ウェハ 11 回転定盤 12 研磨用パッド 13 スペーサ 14 洗浄用パッド 15 ウェハチャック 16 ドレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鉾 宏真 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 大石 明良 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下面にウェハ(1) を保持するウェハチャ
   ック(15)と、上面が平坦であり且つ該ウェハチャック(1
   5)の下方で水平に回転する回転定盤(11)と、該回転定盤
   (11)の上面中央部に固着された円盤状のスペーサ(13)
   と、該スペーサ(13)の上面に装着された洗浄用パッド(1
   4)と、該回転定盤(11)上面の少なくとも周辺部に装着さ
   れた研磨用パッド(12)と、を有することを特徴とするウ
   ェハ研磨装置。
2. 【請求項２】 前記スペーサ(13)及び洗浄用パッド(14)
   はウェハ(1) より小径であることを特徴とする請求項１
   記載のウェハ研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のウェハ研磨装置を使用
   し、 水平に回転する前記研磨用パッド(12)上に研磨液を供給
   しつつ前記ウェハチャック(15)が保持するウェハ(1) を
   該研磨用パッド(12)に押圧して該ウェハ(1) を研磨する
   工程と、 引続き、水平に回転する前記洗浄用パッド(14)上に洗浄
   液を供給しつつ該ウェハ(1) を該洗浄用パッド(14)に押
   圧して該ウェハ(1) を洗浄する工程と、 該ウェハチャック(15)が該ウェハ(1) を開放した後に、
   該洗浄用パッド(14)上に洗浄液を供給しつつ該ウェハチ
   ャック(15)のチャック面を該洗浄用パッド(14)に押圧し
   て該ウェハチャック(15)を洗浄する工程と、を含むこと
   を特徴とするウェハ研磨方法。
4. 【請求項４】 水平に回転する前記洗浄用パッド(14)上
   に洗浄液を供給しつつ前記ウェハチャック(15)が保持す
   るウェハ(1) を該洗浄用パッド(14)に押圧して該ウェハ
   (1) を洗浄する工程を、水平に回転する前記研磨用パッ
   ド(12)上に研磨液を供給しつつ該ウェハ(1) を該研磨用
   パッド(12)に押圧して該ウェハ(1) を研磨する工程の前
   及び後に含むことを特徴とする請求項３記載のウェハ研
   磨方法。
5. 【請求項５】 水平に回転する前記洗浄用パッド(14)に
   前記ウェハチャック(15)が保持するドレッサ(16)を当接
   して該洗浄用パッド(14)をドレッシングする工程と、水
   平に回転する前記研磨用パッド(12)に該ドレッサ(16)を
   当接して該研磨用パッド(12)をドレッシングする工程
   と、を含むことを特徴とする請求項３記載のウェハ研磨
   方法。