WO2005102601A1 - 研磨装置 - Google Patents

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WO2005102601A1
WO2005102601A1 PCT/JP2005/007436 JP2005007436W WO2005102601A1 WO 2005102601 A1 WO2005102601 A1 WO 2005102601A1 JP 2005007436 W JP2005007436 W JP 2005007436W WO 2005102601 A1 WO2005102601 A1 WO 2005102601A1
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polishing
rotation
polished
rotating
tape body
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PCT/JP2005/007436
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Inventor
Satoru Sato
Jun Tamura
Jun Watanabe
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Nihon Microcoating Co., Ltd.
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B21/00Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a polishing apparatus for polishing an edge of a body to be polished and the vicinity thereof with a polishing tape, and in particular, polishing is carried out by bringing a polishing tape into contact with the body to be polished without unnecessary bending. It relates to the device.
  • a thin film is formed on the surface of a material to be polished, for example, a semiconductor wafer (see FIG. 10 (A)), but a bevel portion (B) along the edge of the semiconductor wear and its bevel portion
  • the thin film on the edge (E) which is the inner peripheral part causes particles, contamination, etc. and should be removed.
  • an apparatus that uses an abrasive tape to remove the film at the above site (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the polishing tape is passed from the upper surface to the end of the semiconductor wafer and then to the lower surface, and the polishing tape is used to press the polishing tape against the semiconductor wafer using a polishing head to remove an unnecessary film.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-208572
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-234314
  • Patent Document 3 An apparatus has also been developed to remove the film at the above-mentioned site without using an abrasive tape (for example, see Patent Document 3).
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-329687
  • the etching rate is slow depending on the type of film. Throughput may decrease. It also needs to be resistant to chemicals for etching. Furthermore, it is necessary to treat the waste fluid after removal.
  • the thickness of the semiconductor wafer is less than lmm, so that the polishing cap is pressed along the edge of the semiconductor wear. You are forced to bend the polishing tape extremely.
  • An abrasive tape is a base sheet material on which an abrasive layer containing an abrasive material is formed. When such a tape is bent extremely, the abrasive layer peels off, causing particles or contamination. It also becomes.
  • polishing tape when the polishing tape is bent as described above and brought into contact with the edge of a circular semiconductor wafer, it becomes almost point contact, and the entire surface of the polishing tape can not be used effectively. By narrowing the width of the polishing tape, the polishing tape is likely to be broken if it is to be effectively used. In addition, the polishing efficiency is not improved unless a plurality of devices are provided.
  • An apparatus that does not use the polishing tape uses a dedicated polishing member for removing the film of the bevel portion and the edge portion of the semiconductor wafer, and the device itself becomes very complicated.
  • Polishing apparatus for polishing an end portion of a semiconductor wafer by a polishing head using a polishing tape
  • this apparatus rotatably supports a semiconductor wafer but can not move in the vertical direction, so that the above-mentioned edge portion can not be polished.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-164301
  • Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-174399
  • the present invention provides an apparatus for polishing a portion of an object to be polished, such as a bevel portion or an edge portion of a semiconductor wafer, using a polishing tape, which has been made in order to eliminate a pressing defect. To aim.
  • Another object of the present invention is to provide the above-mentioned polishing apparatus which does not cause secondary contamination and the like by the polishing tape.
  • an object of the present invention is to provide the above-mentioned polishing apparatus in which the entire width of the polishing tape contributes to polishing.
  • a polishing apparatus comprises a polishing head for bringing a tape body into contact with an object to be polished; Pad means movably provided on the polishing head, for pressing the tape body against the body to be polished, a rotating shaft connected to the polishing head along the direction of the contact portion between the tape body and the body to be polished, and polishing Rotation and reciprocation means for rotating the head about the axis of the rotation axis and for reciprocating the polishing head along the axis, and while supporting the object to be polished, with respect to the surface of the object to be polished And moving means for reciprocating in the vertical direction.
  • the pad When the surface of the object to be polished is polished, the pad is moved outward to cause the tape body to protrude, and the protruding tape body is in contact with the surface of the object to be polished by rotating and reciprocating means.
  • the polishing head is rotated about an axis, and the moving means moves the object to be polished.
  • the polishing head is rotated and reciprocated by means of rotation and reciprocation while keeping in contact with the tape body and the edge of the object to be polished.
  • the tape body may be a pad body as well as an abrasive tape from the base sheet material and the abrasive layer formed on the base sheet material.
  • polishing it is also possible to use a polishing solution and a chemical mechanical polishing agent.
  • the moving means includes a moving device for moving the object parallel to the surface in order to adjust the contact portion between the tape body and the surface of the object.
  • the moving means includes a rotating device for rotating the body to be polished about its center, the rotating device including a rotating shaft portion rotated by the rotation driving portion and the rotating shaft portion in the center, And a rotary support having a support surface. The rotary support rotates together with the rotary shaft, but is movable along the axis and engages with the rotary shaft.
  • a first moving means is provided for engaging the bottom of the rotary support and for reciprocating the rotary support in a direction perpendicular to the support surface.
  • the first moving device may consist of a cam engaging the bottom and a rotary drive rotating the cam.
  • the rotation and reciprocation means has a rotation portion housed at the center and has a rotation portion rotatable by a rotation drive portion, and the rotation portion stores the rotation shaft so as to be movable in the axial direction. , Rotate together.
  • a second moving means for reciprocating the rotation axis in the axial direction is provided on the rotation axis.
  • a second moving means is provided on the axis of rotation along the axis of which is not movable but is provided between the two rotary plates provided rotatably and between the rotary plates.
  • a cam located so as to be in contact with the rotating plate and a rotary drive for rotating the cam.
  • the polishing head comprises two parallel plates and a roller rotatably supported therebetween, and the tape body can run on the roller, and the pad means is provided by an alpha cylinder provided on the plate. It may be movable.
  • polishing apparatus of the present invention is polished using a tape body, there are no drawbacks associated with etching, that is, there is no need for the apparatus to be resistant to chemicals, and there is no waste liquid treatment.
  • polishing is performed by the rotation and reciprocation means so that the pad moves outward to cause the tape body to protrude and the protruding tape body contacts the surface of the object to be polished.
  • the rotation and reciprocation means By rotating the head and moving the object to be polished by the moving means, the surface of the object to be polished is polished, and the polishing head is rotated and reciprocated while being in contact with the tape body and the edge of the object to be polished.
  • the edge of the object to be polished is polished, it is not necessary to extremely bend the tape body. At that time, the entire tape body can contribute to the polishing.
  • FIG. 1 a schematic front view of a polishing apparatus 1 of the present invention is shown.
  • the polishing apparatus 1 is provided with a moving device 3 on a horizontal table plate 2.
  • the moving device 3 moves the workpiece W up and down, rotates and moves in the horizontal direction, as described below.
  • a front plate 4 perpendicular to the pedestal plate 2, on which the polishing head 5 described below is provided. If necessary, a pipe for supplying water used for polishing and a pipe for supplying a chemical necessary for chemical mechanical polishing may be provided on the front plate 4.
  • the plate on the side of the base plate 2 is provided with a supply roller 10 for supplying the polishing tape T and a take-up roller 11 for winding the polishing tape.
  • a delivery roller 12 and an auxiliary roller 13 are provided.
  • the delivery roller 12 is for delivering the polishing tape at a constant speed.
  • the auxiliary roller 13 is a polishing head 5 as described below. This is because it is necessary to apply excessive stress to the polishing tape when performing an oscillation movement (reciprocation movement).
  • FIG. 2 is a partially cutaway front view of the moving device 3.
  • the moving device 3 is attached to the base plate 2 via a device 3 ′ (see FIG. 1) for horizontally reciprocating (in FIG. 1).
  • the moving device 3 can place the polishing head at any position on the surface of the object to be polished.
  • the moving device 3 has a cube block frame 21 fixed on a base 20 mounted on the device 3 ′.
  • a motor 22 is mounted on one side of the frame 21 with the shaft 22 oriented vertically, and a rotating device 23 is provided on the other side.
  • the rotating device 23 has a rotating shaft 24 extending in the vertical direction at its center, and the rotating shaft 24 and a shaft 22 'of the motor 22 are connected by a belt 25. When the motor is driven, the rotation of the shaft 22 ′ is transmitted to the rotating shaft portion 24.
  • a pipe 26 is embedded in the center of the rotation shaft 24 and connected to an exhaust pump (not shown) so as not to restrict rotation.
  • a rotary support portion 28 is accommodated in the center of the rotary shaft portion 24 and rotates together with the rotary shaft portion 24.
  • the rotary support portion 28 movable in the direction of the axis thereof is rotatable on the frame 21 and moves up and down. It is mounted possible.
  • the rotation support portion 28 is supported by a cam 29 in contact with the bottom surface 28a. Although the figure shows one cam, the cam can be attached as well if necessary.
  • the rotation shaft of the motor 30 is connected to the cam 29. By driving the motor 30, the cam 29 is rotated to raise or lower the contacting bottom surface 28a, whereby the rotary support 28 is raised and lowered (indicated by a broken line in the figure).
  • a recess 28b is formed on the upper surface of the rotation support portion 28, and a through hole 28c is further provided.
  • the recess 28b becomes negative pressure through the through hole 28c, and when the object to be polished, for example, a semiconductor wafer is placed thereon, the wafer is rotationally supported. Suction bow I is supported on the upper surface of the part 28.
  • the object to be polished supported by the moving device 3 can be rotated and can be further moved vertically and horizontally.
  • the embodiment to be described is an apparatus for polishing a disk such as a semiconductor wafer, but in the case of an object to be polished which does not need to be rotated, a motor for rotating, a belt, a rotating shaft portion, etc. Is unnecessary.
  • the rotation support portion and the rotation shaft portion Thus, although the object to be polished is raised or lowered, the mechanism for moving the entire moving device 3 up and down may be provided to the device 3 ′. In this case, the rotation support portion and the rotation shaft portion become a single body.
  • FIG. 3 shows the polishing head
  • FIG. 3 (A) is a plan view of the polishing head (however, the upper two rollers are removed so as to divide the structure)
  • FIG. 3 (B) is. It is a front view of a polishing head (however, the plate on the near side is removed so that the structure may be divided).
  • the polishing head 5 has two parallel plates 41, 42, and rotatable rollers 43a, 43b, 43c, 43d located between them.
  • An air cylinder 44 is provided at the center of the plate 41, and a pad 45 is attached to the end of a rod 44 'of the air cylinder 44. When the air cylinder 44 is activated, the rod 44 'is pushed out or retracted.
  • the pad 45 can eject the polishing tape T and make it contact the object to be polished.
  • the air cylinder of this embodiment is exemplary, and other means having the function of causing the pad 45 to protrude or retract can be used.
  • Stopper means 46 are provided on the air cylinder 44 so that the nod 45 does not protrude inadvertently. When the stopper means 46 is actuated, the rod portion is rotated out of engagement with the clasp and the rod 44 'can be extended (see FIG. 8).
  • FIG. 4 shows a rotating and reciprocating device for rotating and reciprocating the polishing head
  • Fig. 4 (A) is a partially cutaway schematic plan view of the rotating and reciprocating device.
  • (B) is a partially cutaway schematic side view of the rotary and reciprocating device.
  • a rotating shaft 50 is fixed to the back surface of the plate 41 of the polishing head 5. This rotating shaft 50 extends along the direction of the contact portion between the object to be polished W and the polishing tape T passed to the rods 43a and 43b, and makes the auxiliary block 4 'and the front plate 4 vertically. Penetrate.
  • the auxiliary block 4 ′ and the front plate 4 rotatably support the rotation shaft 50 and movably support it in the axial direction.
  • a rotary unit 52 is housed in the center of the rotary shaft 50 and movably supported along the axis, but is attached to the rotary shaft 50 so as to rotate together. It is connected by a shaft 54 of a motor 53 parallel to the rotating shaft 50 and a belt 55. By force, when the motor 53 is driven to rotate the shaft 54, the rotation is transmitted to the rotating portion 52 by the belt 55, and thus the rotating shaft 50 is rotated. Furthermore, at the end of the rotating shaft 50, as shown in detail in FIG. 5, two rotating plates 56, 57 are mounted in parallel and perpendicular to the axis of the rotating shaft. There is. Both rotary plates 56, 57 are rotatably mounted on the rotary shaft 50, but are mounted so as not to move in the axial direction.
  • a circular cam 58 is positioned in contact with both.
  • the shaft of the motor 60 mounted on the support plate 4 is mounted at an offset position (i.e., eccentric position) 59 (see FIG. 5) of the center force of the cam 58.
  • the cam 58 rotates about the position 59, whereby the rotary plates 56, 57 sandwiching the cam 58 move (in the axial direction of the rotation axis) while rotating with the rotation of the cam 58. Since the rotary plates 56, 57 can not move in the axial direction with respect to the rotary shaft 50, the rotary shaft 50 itself moves in the axial direction with the movement of the rotary plates 56, 57.
  • the rotating shaft 50 reciprocates in the axial direction while the motor 60 is driven, and the polishing cushion 5 attached to the rotating shaft 50 also reciprocates (oscillation movement).
  • polishing apparatus of the present invention will be described using an example in which the bevel portion and the edge portion of a semiconductor wafer are polished.
  • the polishing tape T is delivered to the polishing head 5 (see FIG. 6), and the semiconductor wafer W is disposed on the upper surface of the rotation support portion 28 of the rotation device 23 Be done.
  • the recess 28 b is under negative pressure by the pipe 29 and the semiconductor wafer W is supported by suction.
  • the apparatus 3 is operated to move horizontally so that the end of the semiconductor wafer of the rotary support 28 is in contact with the polishing tape T on the pad 45 of the polishing head, and the driving of the motor further
  • the arm 29 rotates to raise and lower the rotary support 28 so that the contact portion between the end of the semiconductor wafer and the polishing tape T on the pad 45 is on the axis of the rotation axis 50.
  • the stopper means 46 restricts the movement of the rod 44 'so that the pad 45 does not protrude inadvertently.
  • the rotary shaft portion 26 and the rotary support portion 28 are driven by the drive of the motor 22.
  • the semiconductor wafer is rotated by the rotation of the semiconductor wafer, and the rotation unit 52 and the rotation shaft 50 are driven by the drive of the motor 53. Rotate.
  • the polishing head 5 is rotated as shown in FIG.
  • the motor 53 is reversed, and the rotation shaft 50 is also reversed.
  • the polishing head 5 swings about the rotating shaft 50 from (A) to (B) and (A) to (C) in FIG.
  • the polishing tape is supplied and wound up so that a new polishing layer is always provided for polishing.
  • the polishing head 50 reciprocates in the axial direction
  • the polishing head 50 also reciprocates (oscillation motion), and the entire width of the polishing tape T contributes to the polishing, and the polishing tape It can be used effectively.
  • the thin film on the bevel portion B of the semiconductor wafer can be removed as shown in FIG. 10 (B) by the oscillating motion and oscillation motion of the polishing head. In this thin film removal, the polishing tape can be prevented from being excessively bent. The generation of particles and contamination due to the peeling of the polishing layer of the polishing tape can be prevented.
  • the motor 53 is driven to rotate the rotating portion 52, and the polishing head 5 is carried out. Position vertically. At this time, the stopper means 46 is actuated to allow the rod 44 'to extend and the alpha cylinder 44 is actuated. This causes the pad 45 to stick out.
  • the edge of the semiconductor wafer and the pad 45 interfere with each other when the pad 45 is in the protruding state (indicated by a broken line in FIG. 9).
  • the moving device 3 is retracted by the device 3 'and the rotation support portion 28 is lowered by the rotation of the cam 29.
  • the polishing tape is supplied such that the polishing tape contacts the edge portion of the semiconductor wafer, wound up, and the rotation of the cam 58 causes the edge of the polishing head 5 to oscillate.
  • the thin film of Part E can be removed (Fig. 11 (B)).
  • the protrusion of the pad 45 as described above does not cause the exfoliation of the polishing layer, unlike the device for aligning the polishing tape along the edge of the semiconductor wafer as in the prior art. Further, the projection of the polishing tape by the pad 45 allows the edge of the thin film to be edged (that is, the edge can be sharpened), as shown in FIG. 11 (B).
  • the other polishing heads are provided symmetrically in the vertical direction, and the upper and lower surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously.
  • the edge portion can be set arbitrarily by moving the semiconductor wafer appropriately (in the horizontal direction) by the moving device.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the object to be polished is not limited to a semiconductor wafer, and the present polishing apparatus can be applied to removal of foreign matter formed on the edge of a glass substrate or the like.
  • the polishing tape when performing mechanical chemical polishing, a tape body without a polishing layer is used.
  • FIG. 1 is a front view of a polishing apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially cutaway front view of a moving device incorporated in the polishing device of the present invention.
  • FIG. 3 (A) is a plan view of a polishing head incorporated in the polishing apparatus of the present invention
  • FIG. 3 (B) is a schematic front view of the polishing head incorporated in the polishing apparatus of the present invention.
  • FIG. 4 (A) is a partially cutaway plan view of the rotating and reciprocating device incorporated in the polishing apparatus of the present invention
  • FIG. 4 (B) is incorporated in the polishing apparatus of the present invention
  • FIG. 5 is a partially cutaway side view of the rotary and reciprocating device.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic view of the end of the rotation axis of the rotation and reciprocating device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic front view of a polishing head on which a polishing tape is applied.
  • Fig. 7 shows a state in which the polishing head swings in contact with the semiconductor wafer.
  • Figure 8 shows the condition where the polishing head is rotated vertically and pushed out with the pad.
  • FIG. 9 shows a state in which a vertical polishing head is brought into contact with a semiconductor wafer which has been retracted and lowered.
  • Fig. 10 is an enlarged partial sectional view of a semiconductor wafer whose upper surface and bevel are covered with a thin film, and Fig. 10 (B) is a thin film of the bevel being polished and removed.
  • FIG. 6 is a partial enlarged cross-sectional view of the semiconductor wafer.
  • Fig. 11 (A) shows a state where the semiconductor wafer is retracted and lowered to remove the thin film at the edge of the semiconductor wafer, and Fig. 11 (B) shows that the thin film at the edge is polished and removed. It is a partial cross section enlarged view of a semiconductor wafer. Explanation of sign

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Abstract

 テープ体を使用して、半導体ウエハのベベル部やエッジ部といった被研磨体の部位を研磨する装置を提供する。研磨装置は、テープ体を被研磨体に接触させるための研磨ヘッドと、該研磨ヘッドに移動可能に設けられ、テープ体を被研磨体に押し付けるためのパッド手段と、テープ体と被研磨体との接触部分の方向にそって、研磨ヘッドに連結された回転軸と、研磨ヘッドを、回転軸の軸線を中心に回転させるため、および研磨ヘッドをその軸線にそって往復移動させるための回転および往復移動手段と、被研磨体を支持したまま、被研磨体の面に対して垂直方向に往復移動するための移動手段とを含む。被研磨体の面を研磨するときは、パッドにより突き出たテープ体が被研磨体の面と接するように、回転および往復移動手段により、研磨ヘッドを回転させるとともに、移動手段により、被研磨体を移動させる。

Description

明 細 書
研磨装置
技術分野
[0001] 本発明は、被研磨体の縁およびその近傍を研磨テープにより研磨する研磨装置に 関し、特に、研磨テープを必要以上に屈曲させることなぐ被研磨体に接触させて研 磨を行う研磨装置に関する。
背景技術
[0002] 被研磨体、たとえば、半導体ウェハの表面には、薄膜が形成されるが(図 10 (A)を 参照)、その半導体ウェアの縁にそったベベル部(B)やそのベベル部から内側にそ つた周囲部であるエッジ部(E)上の薄膜は、パーティクルや、コンタミネーシヨン等の 原因となり、除去すべきものである。
[0003] また、半導体デバイスの製造プロセスによっては、ベベル部に生じた荒れ力 パー ティクルが生じ、薄膜を除去した部分の面精度の向上も必要となっている。
[0004] 不要な薄膜の除去として、半導体ウェハの表面に保護膜を形成し、ベベル部、エツ ジ部の膜をエッチングで除去する方法がある。
[0005] エッチングに代え、研磨テープを使用して、上記部位の膜を除去する装置が開発さ れている (たとえば、特許文献 1、特許文献 2)。この装置では、研磨テープを半導体 ウェハの上面から端部、そして下面へと渡し、研磨ヘッドを使用して研磨テープを半 導体ウェハに押し付けて、不要な膜の除去を行っている。
特許文献 1:特開 2002— 208572号公報
特許文献 2:特開 2003 - 234314号公報
[0006] 研磨テープを使用しないで、上記部位の膜を除去する装置も開発されている (たと えば、特許文献 3を参照)。
特許文献 3:特開 2002— 329687号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] エッチングによる膜の除去の方法では、膜の種類のよってはエッチングレートが遅く なりスループットが低下することがある。また、エッチングのための薬品に対して耐性 を装置のもたせる必要もある。さらに、除去後の廃液の処理の必要となる。
[0008] 研磨テープの使用は、エッチングでの膜の除去にともなう問題はないものの、半導 体ウェハの厚さは lmmも満たないため、研磨ケープを半導体ウェアの縁にそって押 し付けるためには、研磨テープを極度に屈曲させざるを得な 、。
[0009] 研磨テープは、ベースシート材の上に研磨材を含む研磨層を形成してなるもので、 このようなテープを極度に屈曲させると、研磨層が剥離し、パーティクルやコンタミネ ーシヨンの原因にもなる。
[0010] また、研磨テープは上記のように屈曲させるとと、円形の半導体ウェハの縁に接触 させると、ほとんど点接触になり、研磨テープの表面全体を有効に利用することがで きない。研磨テープの幅を狭くすることにより、有効利用を図ると、研磨テープが破断 し易くなる。また、装置を複数個設けないと、研磨効率が上がらない。
[0011] 研磨テープを使用しない装置は、半導体ウェハのベベル部、エッジ部の膜を除去 する専用の研磨部材を使用するもので、装置自体が非常に複雑になる。
[0012] 研磨テープを利用する研磨ヘッドにより、半導体ウェハの端部を研磨する研磨装置
(特許文献 4、特許文献 5)もあるが、この装置は半導体ウェハを回転支持するが、垂 直方向に移動できな 、ため、上記したエッジ部の研磨ができな 、。
特許文献 4:特開平 7— 164301号公報
特許文献 5:特開平 8— 174399号公報
[0013] 本発明は、力かる欠点を解消するためになされたもの、研磨テープを使用して、半 導体ウェハのベベル部やエッジ部といった被研磨体の部位を研磨する装置を提供 することを目的とする。
[0014] 本発明の他の目的は、研磨テープによる二次的なコンタミネーシヨン等が生ずるこ とがない、上記研磨装置を提供することである。
[0015] さらに、本発明の目的は、研磨テープの幅全体が研磨に寄与する、上記研磨装置 を提供することである。
課題を解決するための手段
[0016] 本発明の研磨装置は、テープ体を被研磨体に接触させるための研磨ヘッドと、該 研磨ヘッドに移動可能に設けられ、テープ体を被研磨体に押し付けるためのパッド 手段と、テープ体と被研磨体との接触部分の方向にそって、研磨ヘッドに連結された 回転軸と、研磨ヘッドを、回転軸の軸線を中心に回転させるため、および研磨ヘッド をその軸線にそって往復移動させるための回転および往復移動手段と、被研磨体を 支持したまま、被研磨体の面に対して垂直方向に往復移動するための移動手段とを 含む。
[0017] 被研磨体の面を研磨するときは、パッドが外側に移動してテープ体を突き出させ、 かつ突き出たテープ体が被研磨体の面と接するように、回転および往復移動手段に より、研磨ヘッドを軸線を中心に回転させるとともに、移動手段により、被研磨体を移 動させる。被研磨体の縁を研磨するときは、テープ体と被研磨体の縁と接触させたま ま、研磨ヘッドを回転および往復移動手段により、回転させ、往復移動させる。
[0018] ここで、テープ体は、ベースシート材とベースシート材上の形成された研磨層とから 研磨テープのほか、パッド体であってもよい。また研磨に対して、研磨液、化学的機 械的研磨のための薬剤を使用することもできる。
[0019] 好適に、移動手段は、テープ体と被研磨体の面との接触部分を調節するために、 被研磨体をその面に対して平行に移動するための移動装置を含む。好適に、移動 手段は被研磨体をその中心で回転させる回転装置を含み、該回転装置は、回転駆 動部により回転する回転軸部と、該回転軸部を中央に収納し、被研磨体を支持する 支持面を有する回転支持部とを有する。回転支持部は、回転軸部に対して、一緒に 回転はするが、軸線にそっては移動可能に、回転軸と係合するものである。
[0020] 回転支持部の底部と係合し、回転支持部を、支持面に対して垂直方向に往復移動 させるため第一の移動手段が設けられる。第一の移動装置は、底部と係合するカムと そのカムを回転する回転駆動部とからなつてもよい。
[0021] 好適に、回転および往復移動手段は、中央に回転軸を収納し、回転駆動部により 回転可能な回転部を有し、回転部は、回転軸を軸線方向に移動可能に収納するが 、一緒に回転する。回転軸をその軸線方向に往復移動させるための第二の移動手 段が、回転軸に設けられる。第二の移動手段が、回転軸に、その軸線にそって移動 は不可能であるが回転自在に設けられた二つの回転板と、該回転板の間で両方の 回転板に接するように位置するカムと、該カムを回転させる回転駆動部とからなつて ちょい。
[0022] 研磨ヘッドは、二枚の平行なプレートとその間に回転可能に支持されたローラから なり、テープ体が、ローラ上で走行自在となり、パッド手段が、プレートに設けられたェ ァシリンダーにより移動可能となってもよい。
発明の効果
[0023] 本発明の研磨装置は、テープ体を使用して研磨することから、エッチングにともなう 欠点、すなわち装置が薬品に対する耐性をもたせる必要がなぐまた廃液の処理も いらない。
[0024] さらに、本発明の研磨装置では、パッドが外側に移動してテープ体を突き出させ、 かつ突き出たテープ体が被研磨体の面と接するように、回転および往復移動手段に より、研磨ヘッドを回転させるとともに、移動手段により、被研磨体を移動させることで 、被研磨体の面を研磨し、テープ体と被研磨体の縁と接触させたまま、研磨ヘッドを 回転および往復移動手段により、回転させ、往復移動させることで、被研磨体の縁を 研磨することから、テープ体を極度に屈曲させる必要がなくなる。その際、テープ体 の全体が研磨に寄与することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 図 1において、本発明の研磨装置 1の概要正面図が示されている。研磨装置 1には 、水平な台プレート 2上に移動装置 3が設けられている。移動装置 3は、以下で説明す るように、被研磨体 Wの昇降、回転および水平方向の移動を行うものである。
[0026] 台プレート 2に対して垂直な正面プレート 4が台プレート 2に取り付けられ、そこに、以 下で説明する研磨ヘッド 5が設けられている。必要に応じて、研磨に使用する水を供 給するパイプ、化学的機械的研磨に必要な薬剤を供給するパイプがこの正面プレー ト 4に設けられ得る。
[0027] さらに、台プレート 2の側方にあるプレートには、研磨テープ Tを供給する供給ローラ 10、研磨テープを巻き取る巻き取りローラ 11が設けられている。他に、送り出しローラ 12、補助ローラ 13が設けられている。送り出しローラ 12は、研磨テープを一定の速度 で送り出すためのものである。補助ローラ 13は、以下で説明するように、研磨ヘッド 5 がオシレーシヨン運動 (往復移動)を行ったとき、研磨テープに必要以上のストレスが かからな!/、ようにするためのものである。
[0028] 図 2は、移動装置 3の、一部切り欠きした正面図である。この移動装置 3は、水平に 往復移動(図 1にお!/、て左右方向に移動)するための装置 3 ' (図 1を参照)を介して、 台プレート 2に取り付けられている。装置 3 'により、移動装置 3は被研磨体の面上の任 意に位置に、研磨ヘッドを配置することができる。
[0029] 移動装置 3は、装置 3 '上に取り付けられたベース 20上に固着される立方体ブロック フレーム 21を有する。このフレーム 21の上の片側にはモータ 22がシャフト 22,を鉛直 方向に向けて取り付けられ、他の側には回転装置 23が設けられて 、る。
[0030] 回転装置 23は、その中央に鉛直方向に伸びる回転軸部 24を有し、この回転軸部 24 と、モータ 22のシャフト 22 'とがベルト 25により連結されている。モータが駆動すると、 シャフト 22 'の回転が回転軸部 24に伝えられる。その回転軸部 24には中心にパイプ 26が埋め込まれ、回転を拘束しないように排気ポンプ(図示せず)に連結される。
[0031] 回転軸部 24を中央に収納し、回転軸部 24に対して、一緒には回転する力 その軸 線の方向に移動可能な回転支持部 28がフレーム 21に回転自在でかつ上下動可能 に取り付けられている。回転支持部 28は、その底面 28aに接するカム 29により支持さ れている。図ではひとつのカムを示すが、必要に応じて同様にカムが取り付けられる 。カム 29には、モータ 30の回転軸が連結されている。モータ 30の駆動により、カム 29 は回転して、接触する底面 28aを上げ、または下げ、これにより、回転支持部 28が昇 降する(図において破線で示す)。
[0032] 回転支持部 28の上面には、凹所 28bが形成され、さらに貫通孔 28cが設けられてい る。上記したパイプ 26により排気がなされると、貫通孔 28cを介して、凹所 28bは、負圧 になり、その上に被研磨体、たとえば半導体ウェハが配置されると、そのウェハは回 転支持部 28の上面で吸弓 I支持される。
[0033] このように、移動装置 3に支持された被研磨体は回転し、また左右さらには上下に 移動可能となる。ここで、説明する実施例は、半導体ウェハのような円盤を研磨する ための装置であるが、回転させる必要のない被研磨体の場合は、回転のためのモー タ、ベルト、回転軸部等は不要となる。上記した実施例では、回転支持部と回転軸部 とで、被研磨体を上昇させまたは下降させているが、移動装置 3全体を上下動する機 構を装置 3 'にもたせてもよい。この場合は、回転支持部と回転軸部とがー体となる。
[0034] 図 3は研磨ヘッドを示し、図 3 (A)は研磨ヘッドの平面図(ただし、構造が分力るよう に上側の二つのローラが外されている)、図 3 (B)は研磨ヘッドの正面図(ただし、構 造が分力るように手前側のプレートが外されている)である。研磨ヘッド 5は、二枚の 平行なプレート 41、 42、およびそれらの間に位置し、回転自在なローラ 43a、 43b、 43c 、 43dを有する。プレート 41の中央にはエアシリンダー 44が設けられ、そのエアシリン ダー 44のロッド 44'の先端にパッド 45が取り付けられている。エアシリンダー 44が稼働 すると、ロッド 44'が突き出し、または引っ込む。これにより、以下で説明するように、パ ッド 45は研磨テープ Tを突き出し、被研磨体に接触させることができる。この実施例の エアシリンダーは例示であり、パッド 45を突き出させ、または引き込ませる機能をもつ 他の手段も利用可能である。
[0035] ノッド 45が不用意に突き出ないように、ストッパ手段 46がエアシリンダー 44上に設け られている。ストッパ手段 46が稼働すると、ロッド部が回転して、留め金との係合が解 け、ロッド 44'が伸長できるようになる(図 8を参照)。
[0036] 図 4は研磨ヘッドを回転させ、往復移動させる回転および往復移動装置を示し、図 4 (A)は回転および往復移動装置の、一部切り欠きされた概略平面図であり、 図 4 (B)は回転および往復移動装置の、一部切り欠きされた概略側面図である。研 磨ヘッド 5のプレート 41の裏面に回転軸 50が固定されている。この回転軸 50は、被研 磨体 Wと、ロッド 43aと 43bとに渡される研磨テープ Tとの接触部分の方向にそって伸 長し、そして、補助ブロック 4'および正面プレート 4を垂直に貫通する。補助ブロック 4 'および正面プレート 4は、回転軸 50を回転自在に支持するとともに、その軸線方向 に移動可能に支持する。
[0037] 回転軸 50を中央に収納し、軸線にそっては移動可能に支持するが、一緒に回転す る回転部 52が、回転軸 50に取り付けられている。回転軸 50と平行なモータ 53のシャフ ト 54とベルト 55により連結されている。力くして、モータ 53が駆動してシャフト 54が回転 すると、その回転がベルト 55により、回転部 52に伝えられ、したがって、回転軸 50が回 転する。 [0038] さらに、回転軸 50の端部には、図 5に詳細に示されているように、二枚の回転板 56、 57が平行でかつ回転軸の軸線に対して垂直に取り付けられている。両回転板 56、 57 は回転軸 50に対して回転自在に取り付けられて 、るが、その軸線方向には移動でき ないように取り付けられている。両回転板 56、 57の間に、円形のカム 58が両者に接し て位置する。カム 58の中心力 ずれた位置 (すなわち偏心した位置) 59 (図 5を参照) に、支持プレート 4"上に取り付けられたモータ 60のシャフトが取り付けられている。 くして、モータ 60が駆動すると、カム 58が位置 59を中心に回転し、これにより、カム 58 を間に挟む回転板 56、 57はカム 58の回転とともに回転しながら、(回転軸の軸線方向 に)移動しょうとする。上述のように、回転板 56、 57は回転軸 50に対して軸線方向には 移動できないことから、回転軸 50自身が、回転板 56、 57の移動とともに、軸線方向に 移動することになる。したがって、モータ 60が駆動している間、回転軸 50は軸線方向 に往復移動し、回転軸 50に取り付けられた研磨へット 5も往復移動(オシレーシヨン運 動)する。
[0039] 操作
本発明の研磨装置の操作を、半導体ウェハのベベル部とエッジ部を研磨する例を もって説明する。
[0040] 図 1に示されているように、研磨テープ Tが研磨ヘッド 5に渡されされるとともに(図 6 を参照)、半導体ウェハ Wが、回転装置 23の回転支持部 28の上面に配置される。こ のとき、パイプ 29により凹所 28bが負圧になり、半導体ウェハ Wは吸引支持される。
[0041] 装置 3 'が稼働して、回転支持部 28の半導体ウェハの端部が研磨ヘッドのパッド 45 上の研磨テープ Tと接するように水平方向に移動し、さらに、モータの駆動により、力 ム 29が回転して回転支持部 28を昇降させて、半導体ウェハの端部とパッド 45上の研 磨テープ Tとの接触部分力 回転軸 50の軸線上にあるようにする。このとき、パッド 45 が不用意に突き出ることがないように、ストッパ手段 46により、ロッド 44'の移動が制限 される。
[0042] 図 10 (A)に示されて 、るように、半導体ウェハ上のベベル部 Bの薄膜を除去するた めに、モータ 22の駆動により、回転軸部 26、そして回転支持部 28を回転させて、半導 体ウェハを回転させるとともに、モータ 53の駆動により、回転部 52、そして回転軸 50を 回転させる。回転軸 50が回転すると、図 7に示されているように、研磨ヘッド 5が回転 する。回転軸 50が所定の角度回転した後、モータ 53は反転し、回転軸 50も反転する 。回転軸 50の回転、反転を繰り返すことにより、図 7において、(A)から (B)、そして (A )から (C)へと研磨ヘッド 5は、回転軸 50を中心に揺動する。この間、研磨テープは供 給され、巻き取られることから、常に新しい研磨層が研磨に提供される。
[0043] さらに、モータ 60の駆動により、回転軸 50が軸線方向に往復移動し、研磨ヘッド 50 も往復移動 (オシレーシヨン運動)し、研磨テープ Tの横幅全体が研磨に寄与し、研 磨テープの有効利用を図ることができる。このような研磨ヘッドの揺動運動、オシレー シヨン運動により、図 10 (B)の示されているように、半導体ウェハのベベル部 B上の薄 膜が除去できる。この薄膜除去において、研磨テープは過度に屈曲することがなぐ 研磨テープの研磨層の剥離によるパーティクル、コンタミネーシヨンの発生を防止で きる。
[0044] つぎに、半導体ウェハのエッジ部 E上の薄膜の除去を行うために、図 8に示されて いるように、モータ 53を駆動して、回転部 52を回転させて、研磨ヘッド 5を垂直に位置 させる。このとき、ストッパ手段 46を起動させて、ロッド 44'が伸長できるようにして、ェ ァシリンダー 44を起動させる。これにより、パッド 45が突き出る。
[0045] 上記のように、パッド 45が突き出た状態では、半導体ウェハの縁とパッド 45とが干渉 し合うことから(図 9において破線で示す)、図 11 (A)に示されているように、半導体ゥ エノ、 Wを後退さるとともに、下降させる必要がある。このために、前述の動作とは逆に 、装置 3'により移動装置 3を後退させ、またカム 29の回転により回転支持部 28を下降 させる。図 9に示されているように、研磨テープが半導体ウェハのエッジ部に接触する ようにして、研磨テープを供給し、巻き取り、さらにカム 58の回転により、研磨ヘッド 5 のオシレーシヨン運動で、エッジ部 Eの薄膜を除去することができる(図 11 (B) )。
[0046] パッド 45を上記のように突き出させても、従来技術のように、半導体ウェハの縁にそ つて研磨テープを沿わせる装置と異なり、研磨層の剥離は生じない。さらに、パッド 45 により研磨テープが突き出ることで、図 11 (B)に示されているように、薄膜の縁にエツ ジを立てることができる(つまりエッジをシャープにすることができる)。
[0047] 半導体ウェハの下面についての除去を行うときは、図 9において破線で示されてい るように、他の研磨ヘッドを上下対称的に設け、半導体ウェハの上面および下面を同 時に研磨する。
[0048] 移動装置により、半導体ウェハを (水平方向に)適宜移動させることで、エッジ部を 任意に設定することができる。
[0049] 上記のように好適な実施例を通じて、本発明の研磨装置を説明してきたが、本発明 はこの実施例に限定されない。たとえば、被研磨体は半導体ウェハに限定されず、 ガラス基板などの縁に形成されて異物の除去に本研磨装置を適用できる。また、研 磨テープに限定されず、機械的化学的研磨を行うときは、研磨層のないテープ体が 使用される。
図面の簡単な説明
[0050] [図 1]図 1は本発明の研磨装置の正面図である。
[図 2]図 2は,本発明の研磨装置に組み込まれる移動装置の、一部切り欠きされた正 面図である。
[図 3]図 3 (A)は本発明の研磨装置に組み込まれる研磨ヘッドの平面図であり、図 3 ( B)は本発明の研磨装置に組み込まれる研磨ヘッドの略示正面図である。
[図 4]図 4 (A)は本発明の研磨装置に組み込まれる回転および往復移動装置の、一 部切り欠きされた平面図であり、図 4 (B)は本発明の研磨装置に組み込まれる回転お よび往復移動装置の、一部切り欠きされた側面図である。
[図 5]図 5は,図 4に示された回転および往復移動装置の回転軸の端部の拡大略示 図である。
[図 6]図 6は,研磨テープがかけられた研磨ヘッドの略示正面図である。
[図 7]図 7は,研磨ヘッドが半導体ウェハと接して揺動する状態を示す。
[図 8]図 8は,研磨ヘッドを垂直に回転し、パッドと突き出させて状態を示す。
[図 9]図 9は,後退し、かつ下降した半導体ウェハに、垂直になった研磨ヘッドを接触 させた状態を示す。
[図 10]図 10 (A)は、上面およびべベル部が薄膜で覆われた半導体ウェハの一部断 面拡大図であり、図 10 (B)はべベル部の薄膜が研磨、除去された半導体ウェハの一 部断面拡大図である。 圆 11]図 11 (A)は半導体ウェハのエッジ部の薄膜を除去するために、半導体ウェハ を後退させ、下降させた状態を示し、図 11 (B)はエッジ部の薄膜が研磨、除去された 半導体ウェハの一部断面拡大図である。 符号の説明
3 移動装置 5 研磨ヘッド、 20 ベース
21 フレーム 22 モータ 22 ' シャフト
23 回転装置 24 回転軸部 25 ベルト
26 パイプ 28a 底面 28b 凹所
28c 貫通孔 29 カム 30 モータ
41 プレート 42 プレート 44 エアシリンダー
45 ノヽッド 43a、 b、 c、 d ローラ
46 ストッパ手段 50 回転軸 52 回転部
53 モータ 54 シャフト 55 ベノレト
56、 57 回転板 58 カム 60 モータ
T 研磨テープ W 被研磨体 B ベベル部
E エッジ部

Claims

請求の範囲
[1] テープ体による研磨装置であって、
テープ体を被研磨体に接触させるための研磨ヘッドと、
該研磨ヘッドに移動可能に設けられ、前記テープ体を前記被研磨体に押し付ける ためのパッド手段と、
前記テープ体と前記被研磨体との接触部分の方向にそって、前記研磨ヘッドに連 結された回転軸と、
前記研磨ヘッドを、前記回転軸の軸線を中心に回転させるため、およびその軸線 にそって前記研磨ヘッドを往復移動させるための回転および往復移動手段と、 前記被研磨体を支持したまま、前記被研磨体の面に対して垂直方向に往復移動 するための移動手段と、
を含み、
前記被研磨体の面を研磨するときは、前記パッドが外側に移動して前記テープ体 を突き出させ、かつ突き出たテープ体が前記被研磨体の面と接するように、前記回 転および往復移動手段により、前記研磨ヘッドを回転させるとともに、前記移動手段 により、前記被研磨体を移動させる、
ことを特徴とする研磨装置。
[2] 前記テープ体が、ベースシート材とそのベースシート材上の形成された研磨層とか らなる研磨テープである、請求項 1に記載の研磨装置。
[3] 前記移動手段は、前記テープ体と前記被研磨体の面との接触部分を調節するため に、前記被研磨体をその面に対して平行に移動可能にするための装置を含む、請 求項 1に記載の研磨装置。
[4] 前記移動手段が前記被研磨体をその中心で回転させる回転装置を含み、
該回転装置が、回転駆動部により回転する回転軸部と、該回転軸部を中央に収納 し、前記被研磨体を支持する支持面を有する回転支持部とを有し、
前記回転支持部は、前記回転軸部に対して、一緒に回転はする力 軸線にそって は移動可能に、前記回転軸と係合する、請求項 1に記載の研磨装置。
[5] 前記回転支持部の底部と係合し、前記回転支持部を、前記支持面に対して垂直方 向に往復移動させるため第一の移動手段が設けられる、請求項 4に記載の研磨装置
[6] 前記第一の移動装置が、前記底部と係合するカムとそのカムを回転する回転駆動 部とからなる、請求項 5に記載の研磨装置。
[7] 前記回転および往復移動手段が、中央に前記回転軸を収納し、回転駆動部により 回転可能な回転部を有し、
前記回転部は、前記回転軸を軸線方向に移動可能に収納するが、前記回転軸と 一緒に回転し、
前記回転軸をその軸線方向に往復移動させるための第二の移動手段が、前記回 転軸に設けられる、
請求項 1に記載の研磨装置。
[8] 前記第二の移動手段が、前記回転軸に、その軸線にそって移動は不可能であるが 回転自在に設けられた二つの回転板と、該回転板の間で両方の回転板に接するよう に位置するカムと、該カムを回転させる回転駆動部とを有してなる、
請求項 7に記載の研磨装置。
[9] 前記研磨ヘッドが、二枚の平行なプレートとその間に回転可能に支持されたローラ を含み、
前記テープ体が、前記ローラ上で走行自在となり、
前記パッド手段が、前記プレートに設けられたエアシリンダーにより移動可能となる 請求項 1に記載の研磨装置,
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