JP2005340732A

JP2005340732A - ウェーハ清浄化装置

Info

Publication number: JP2005340732A
Application number: JP2004161161A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】生産性を低下させることなくウェーハの外周部を清浄化し、ウェーハを構成する各層を積層させる工程の環境が汚染されるのを防止する。
【解決手段】チャックテーブルに保持されたウェーハの外周部を研磨する研磨手段と、チャックテーブルに保持され研磨手段によって外周部が研磨されたウェーハの該外周部を鏡面仕上げするポリッシング手段と、チャックテーブルに保持されたウェーハを研磨手段またはポリッシング手段に所定の圧力で作用させる圧力調整手段とを備え、ウェーハ外周部に付着した物質を効率良く除去し、鏡面仕上げする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハの外周部を清浄化するウェーハ清浄化装置に関するものである。

集積回路が形成された半導体ウェーハは、シリコンウェーハ等の表面に絶縁膜や配線層を形成していくことにより製造される。その過程においては、シラン、アルミ、銅、リン、マンガン、白金等の種々の物質が複雑に積層されていくため、これら各物質を積層させる工程においては、所望の物質のみが積層されるよう、その他の物質が混入しないような環境を維持する必要がある。

しかし、各積層工程においては、ウェーハ中央部のデバイスが形成された領域にはマスキングが施されて不純物が混入しないような処理がなされるものの、ウェーハ外周部には、特段の処理が施されないため、ウェーハ外周部には各積層工程において付着した物質が残存し、その付着した物質が後続する工程における環境を汚染するという問題がある。

そこで、次の物質を積層させる工程に移る前に、汚染の原因となる物質をウェーハ外周部から除去して清浄化することも行われている（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−１１０５９３号公報

しかしながら、ウェーハの外周に付着した物質を除去するには相当の時間がかかり、生産性が低下するという問題がある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、効率良くウェーハの外周部を清浄化することである。

本発明は、ウェーハの外周部を清浄化するウェーハ清浄化装置に関するもので、ウェーハを吸引保持し回転可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハの外周部を研磨する研磨手段と、チャックテーブルに保持され研磨手段によって外周部が研磨されたウェーハの外周部を鏡面仕上げするポリッシング手段と、チャックテーブルに保持されたウェーハを研磨手段またはポリッシング手段に作用させる圧力を調整する圧力調整手段とを少なくとも備えることを要旨とする。

研磨手段は、ウェーハの外周部に作用する研磨砥石と、研磨砥石を回転させる砥石駆動部とを備え、ポリッシング手段は、ウェーハの外周部に作用するポリッシングパッドと、ポリッシングパッドを回転させるパッド駆動部とを備えることが好ましい。また、研磨砥石とポリッシングパッドのいずれか一方をウェーハの外周部に選択的に作用させる選択手段を備えることが好ましい。

研磨及びポリッシングの対象となるウェーハにはオリエンテーションフラットが形成されていてもよい。

本発明に係るウェーハ清浄化装置においては、ウェーハの外周部を研磨する研磨手段と、研磨手段によって外周部が研磨されたウェーハの外周部を鏡面仕上げするポリッシング手段とを備えたため、研磨手段によってウェーハの外周部に付着した物質を効率良く除去すると共に、ポリッシング手段によって当該外周部を鏡面加工することができるため、汚染の原因となる物質を次の工程に持ち込んで環境を汚染するのを防止することができる。そして、チャックテーブルに保持されたウェーハを研磨手段またはポリッシング手段に所定の圧力で作用させる圧力調整手段とを少なくとも備えることにより、適度な圧力で研磨またはポリッシングを行うことができ、より効率的に物質の除去及び鏡面仕上げができる。

また、研磨砥石とポリッシングパッドのいずれか一方をウェーハの外周部に選択的に作用させる選択手段を備えた場合には、研磨工程とポリッシング工程との間での移行を円滑に行うことができる。

更に、研磨及びポリッシングの対象となるウェーハにはオリエンテーションフラットが形成されている場合には、圧力調整手段による作用によってオリエンテーションフラットも含めてウェーハの外周部の研磨及びポリッシングを確実に行うことができる。

図１のウェーハ清浄化装置１は、基台２の上に保持手段３が固定されていると共に、加工手段４が駆動手段５によって駆動されて基台２上を水平方向に移動する構成となっている。

保持手段３は、ウェーハを吸引保持するチャックテーブル３０と、チャックテーブル３０を回転及び昇降させるテーブル駆動部３１とから構成される。

加工手段４は、基部４０と、基部４０に固定されたモータ４１と、モータ４１に連結された回転部４２と、回転部４２と共通のベルト４３が巻かれた回転軸４４と、回転軸４４に固定された研磨砥石４５及びポリッシングパッド４６とから構成されており、モータ４１による動力がベルト４３を介して回転軸４４に伝達され、その動力により研磨砥石４５及びポリッシングパッド４６が回転する構成となっており、モータ４１、回転部４２、ベルト４３及び回転軸４４が砥石駆動部及びパッド駆動部として機能する。研磨砥石４５と砥石駆動部とで研磨手段４５ａが構成され、ポリッシングパッド４６とパッド駆動部とでポリッシング手段４６ａが構成される。なお、砥石駆動部とパッド駆動部とが別個に構成されていてもよい。

研磨砥石４５及びポリッシングパッド４６は、その側面に、ウェーハの外周部の形状に対応した凹部４５０、４６０をそれぞれ有している。研磨砥石４５は、例えば粒径が１μｍ〜２μｍ程度のダイヤモンド砥粒をレジンボンドで固めた構成のものが好ましい。また、ポリッシングパッド４６は、例えば研磨布により構成される。

駆動手段５は、エアーシリンダ５０によってピストン５１の先端に連結されたスライド部５２が水平方向にスライドする構成となっており、スライド部５２が水平方向にスライドするのに伴い、スライド部５２に連結された基部４０も同方向にスライドする構成となっている。

加工手段４を構成する基部４０の下部には圧力調整手段６が連結されている。この圧力調整手段６は、図示の例では基部４０の下部に取り付けられたロープ６０の先端におもり６１が連結されて構成される。ロープ６０は基台２に固定された支持部６２に巻き付けられており、圧力調整手段６は、基部４０を保持手段３側に引っ張る役目を果たし、これによってウェーハを研磨手段４５ａまたはポリッシング手段４６ａに作用させる際の圧力を調整することができる。なお、圧力調整手段の構成は図示の例には限られない。

加工手段４の近傍には研磨水供給手段７及びスラリー供給手段８が配設されている。研磨水供給手段７は、研磨水を蓄えるタンク７０とタンク７０から加工部位に研磨水を供給する研磨水供給管７１と研磨水供給管７１へ研削水への流出量を調整するバルブ７２とを備え、研磨水供給管７１の先端は研磨砥石４５に向けられている。一方、スラリー供給手段８は、ポリッシング用のスラリーを蓄えるタンク８０とタンク８０から加工部位にスラリーを供給するスラリー供給管８１とスラリー供給管８１へのスラリーの流出量を調整するバルブ８２とを備え、スラリー供給管８１の先端はポリッシングパッド４６に向けられている。

例えば、図１に示すように、オリエンテーションフラットＦが形成され表面Ｗ１にデバイスＤが複数形成されたウェーハＷについて、外周部Ｓに付着した物質を除去しようとするときは、最初にチャックテーブル３０においてウェーハＷを吸引保持する。なお、オリエンテーションフラットＦも外周部Ｓに含まれる。

そして、テーブル駆動部３１による駆動のもとで、図２に示すように、テーブル駆動部３１によってチャックテーブル３０を昇降させることにより、ウェーハＷの外周部Ｓの高さが研磨砥石４５の凹部４５０の高さに合致するように位置付けると共に、チャックテーブル３０をゆっくりと（例えば０．５ｒｐｍ〜２ｒｐｍ程度で）回転させてウェーハＷを回転させながら、モータ４１（図１参照）により研磨砥石４５を例えば３０００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍ程度で回転させる。これと共に、駆動手段５（図１参照）によって加工手段４をスライドさせることにより、ウェーハＷの外周部Ｓと研磨砥石４５の凹部４５０とが接触するようにして、研磨水供給管７１からウェーハＷの外周部Ｓに研磨水を供給しながら外周部Ｓを研磨する。このとき、圧力調整手段６によって研磨砥石４５からウェーハＷに対して適度な圧力（例えば１００ｇ〜５００ｇ）がかけられ、外周部Ｓを効率良く研磨して付着した物質を除去することができる。

オリエンテーションフラットＦの部分の外周部を研磨する際は、圧力調整手段６からの圧力によって研磨砥石４５がウェーハＷ側に若干移動する。また、チャックテーブル３０はゆっくりと回転している。従って、研磨砥石４５の凹部４５０とオリエンテーションフラットＦの外周部Ｓとは常に接触し、研磨砥石４５が空回りすることがない。従って、オリエンテーションフラットＦに倣って研磨が行われ、オリエンテーションフラットＦに付着した物質も確実に除去することができる。

このようにして外周部Ｓを研磨することにより外周部Ｓに付着した物質を除去した後は、駆動手段５によって研磨砥石４５をウェーハＷから遠ざけてから、図３に示すように、テーブル駆動部３１によってチャックテーブル３０を上昇させ、ウェーハＷの外周部Ｓがポリッシングパッド４６の凹部４６０に接触するように位置付ける。即ち、テーブル駆動部３１は、研磨砥石４５とポリッシングパッド４６のいずれか一方をウェーハＷの外周部Ｓに選択的に作用させる選択手段としての役割を果たす。

そして、モータ４０（図１参照）によりポリッシングパッド４６を例えば３０００ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍ程度で回転させると共に、駆動手段５によって加工手段４をスライドさせることにより、ウェーハＷの外周部Ｓとポリッシングパッド４６の凹部４６０とが接触するようにして、スラリー供給管８１から外周部Ｓにスラリーを供給しながら外周部Ｓをポリッシングする。このとき、圧力調整手段６によってポリッシングパッド４６からウェーハＷに対して適度な圧力（例えば１００ｇ〜５００ｇ）がかけられ、外周部Ｓを効率良くポリッシングして鏡面仕上げすることができる。なお、ポリッシングパッド４６としてフェルトに砥粒を混入させたものを使用することもでき、その場合にはスラリーは不要となる。

オリエンテーションフラットＦのポリッシング時においても、研磨時と同様に、圧力調整手段６からの圧力によってポリッシングパッド４６がウェーハＷ側に若干移動すると共に、チャックテーブル３０はゆっくりと回転しているため、ポリッシングパッド４６の凹部４６０とオリエンテーションフラットＦの外周部Ｓとは常に接触し、ポリッシングパッド４６が空回りすることがない。従って、オリエンテーションフラットＦの外周部Ｓも確実に鏡面仕上げすることができる。

以上のようにしてウェーハＷの高さを変えるだけで研磨とポリッシングを行うことができ、オリエンテーションフラットＦも含めてウェーハＷの外周部Ｓに付着した物質を効率良く除去できると共に、外周部Ｓを鏡面仕上げすることができる。従って、生産性を低下させずに、絶縁膜や配線層の積層の障害となる物質を除去することができ、後続の積層工程の環境が汚染されるのを防止することができる。

なお、上記の例においては、チャックテーブル３０が昇降する構成としたが、加工手段４が昇降する構成としてもよい。また、研磨及びポリッシングの対象は、オリエンテーションフラットが形成されたウェーハには限られない。

ウェーハ清浄化装置の一例を示す斜視図である。ウェーハ外周部の研磨を行う様子を示す正面図である。ウェーハ外周部のポリッシングを行う様子を示す正面図である。

符号の説明

１：ウェーハ清浄化装置
２：基台
３：保持手段
３０：チャックテーブル３１：テーブル駆動部（選択手段）
４：加工手段
４０：基部４１：モータ４２：回転部４３：ベルト４４：回転軸
４５ａ：研磨手段
４５：研磨砥石４５０：凹部
４６ａ：ポリッシング手段
４６：ポリッシングパッド４６０：凹部
５：駆動手段
５０：エアーシリンダ５１：ピストン５２：スライド部
６：圧力調整手段
６０：ロープ６１：おもり６２：支持部
７：研磨水供給手段
７０：タンク７１：研磨水供給管７２：バルブ
８：スラリー供給手段
８０：タンク８１：スラリー供給管８２：バルブ
Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面Ｗ２：裏面Ｄ：デバイスＦ：オリエンテーションフラット
Ｓ：外周部

Claims

ウェーハの外周部を清浄化するウェーハ清浄化装置であって、
ウェーハを吸引保持し回転可能なチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持されたウェーハの外周部を研磨する研磨手段と、
該チャックテーブルに保持され該研磨手段によって外周部が研磨されたウェーハの該外周部を鏡面仕上げするポリッシング手段と、
該チャックテーブルに保持されたウェーハを該研磨手段または該ポリッシング手段に作用させる圧力を調整する圧力調整手段と
を少なくとも備えたウェーハ清浄化装置。
前記研磨手段は、ウェーハの外周部に作用する研磨砥石と、該研磨砥石を回転させる砥石駆動部とを備え、
前記ポリッシング手段は、ウェーハの外周部に作用するポリッシングパッドと、該ポリッシングパッドを回転させるパッド駆動部とを備える
請求項１に記載のウェーハ清浄化装置。
前記研磨砥石と前記ポリッシングパッドのいずれか一方を前記ウェーハの外周部に選択的に作用させる選択手段を備える請求項２に記載のウェーハ清浄化装置。