JP2020043215A - Processing system and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物の表面（被加工面）を平坦に加工する加工システム及び方法に関する。 The present invention relates to a processing system and a method for flattening a surface of a workpiece (processed surface).
半導体製造分野では、被加工物としてシリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面を平滑に研磨する化学的機械的研磨、いわゆるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術を適用した研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art In the semiconductor manufacturing field, there is a polishing apparatus to which a so-called CMP (Chemical Mechanical Polishing) technique is applied, which is a chemical mechanical polishing for smoothly polishing a surface of a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter referred to as a “wafer”) as a workpiece. It is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献１記載の研磨装置は、ウェハ及びプラテンを互いに回転させ、砥粒を含むスラリーを供給させながらウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けることにより、ウェハの表面を平滑化するものである。 The polishing apparatus described in Patent Literature 1 smoothes the surface of a wafer by rotating the wafer and a platen with each other and pressing the wafer against a polishing pad on the platen while supplying a slurry containing abrasive grains.
しかしながら、上述したような特許文献１記載の研磨装置は、ウェハ表面を全面に亘って一様に加工するため、研磨前のウェハ表面が不均一であると、ウェハ表面の凹凸がそのまま残存する虞があった。 However, the polishing apparatus described in Patent Document 1 described above processes the wafer surface uniformly over the entire surface. Therefore, if the wafer surface before polishing is non-uniform, there is a possibility that unevenness on the wafer surface will remain as it is. was there.
そこで、被加工物の表面（被加工面）を精度良く平坦に加工するという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。 Then, a technical problem to be solved arises in that the surface of the workpiece (the surface to be processed) is accurately and flatly processed, and the present invention has an object to solve this problem.
上記目的を達成するために、本発明に係る加工システムは、被加工物の表面を加工する加工システムであって、前記被加工物の表面を研磨するＣＭＰ装置と、研磨後の前記被加工物の表面のうち高さが所定閾値以上の領域にガスクラスターイオンビームを照射し、前記領域をトリミングするトリミング装置と、を備えている。 In order to achieve the above object, a processing system according to the present invention is a processing system for processing a surface of a workpiece, a CMP apparatus for polishing the surface of the workpiece, and the workpiece after polishing. And a trimming device that irradiates a gas cluster ion beam to a region having a height equal to or greater than a predetermined threshold value on the surface of the surface and trims the region.
この構成によれば、被加工物表面を全面に亘ってＣＭＰ研磨した上で、被加工物表面のうち相対的に高い領域にガスクラスターイオンビームを照射して局所的にトリミングして被加工物表面の凹凸を緩やかにすることにより、被加工物表面を一様にＣＭＰ研磨だけする場合と比較して、効率良く且つ高精度で被加工物表面を平坦に加工することができる。 According to this configuration, after the surface of the workpiece is polished by CMP over the entire surface, a relatively high region of the surface of the workpiece is irradiated with a gas cluster ion beam to locally trim the workpiece. By making the surface irregularities gradual, the surface of the workpiece can be processed more efficiently and with higher precision to a flat surface than in the case where only the CMP polishing is performed on the surface of the workpiece.
また、本発明に係る加工システムは、研磨後の前記被加工物表面の高さを測定する測定装置をさらに備え、前記トリミング装置は、前記高さが所定閾値以上の領域に前記ガスクラスターイオンビームを照射してトリミングすることが好ましい。 Further, the processing system according to the present invention further comprises a measuring device for measuring the height of the surface of the workpiece after polishing, the trimming device, the height of the gas cluster ion beam in a region of a predetermined threshold or more Irradiation is preferably performed for trimming.
この構成によれば、測定装置で研磨後の被加工物表面の高さを測定することにより、被加工物表面のうち相対的に高い領域を精度良く検出可能なため、効率的に被加工物表面を平坦に加工することができる。 According to this configuration, by measuring the height of the surface of the workpiece after polishing by the measuring device, a relatively high region on the surface of the workpiece can be accurately detected, so that the workpiece can be efficiently processed. The surface can be processed flat.
また、本発明に係る加工システムは、研磨前の前記被加工物を研削する研削装置をさらに備えていることが好ましい。 It is preferable that the processing system according to the present invention further includes a grinding device for grinding the workpiece before polishing.
この構成によれば、複合基板等に対して研削、ＣＭＰ研磨及びトリミングを連続して行うことにより、効率的に被加工物表面を平坦に加工することができる。 According to this configuration, the surface of the workpiece can be efficiently flattened by continuously performing the grinding, the CMP polishing, and the trimming on the composite substrate and the like.
また、上記目的を達成するために、本発明に係る加工方法は、被加工物の表面を加工する加工方法であって、前記被加工物の表面を研磨するＣＭＰ工程と、研磨後の前記被加工物の表面のうち高さが所定閾値以上の領域にガスクラスターイオンビームを照射し、前記領域をトリミングするＧＣＩＢ工程と、を含んでいる。 In order to achieve the above object, a processing method according to the present invention is a processing method for processing a surface of a workpiece, wherein the CMP method includes polishing the surface of the workpiece and the polishing after polishing. A GCIB process of irradiating a gas cluster ion beam to a region having a height equal to or higher than a predetermined threshold on the surface of the workpiece and trimming the region.
この構成によれば、被加工物表面を全面に亘ってＣＭＰ研磨した上で、被加工物表面のうち相対的に高い領域にガスクラスターイオンビームを照射して局所的にトリミングして被加工物表面の凹凸を緩やかにすることにより、被加工物表面を一様にＣＭＰ研磨だけする場合と比較して、効率良く且つ高精度で被加工物表面を平坦に加工することができる。 According to this configuration, after the surface of the workpiece is polished by CMP over the entire surface, a relatively high region of the surface of the workpiece is irradiated with a gas cluster ion beam to locally trim the workpiece. By making the surface irregularities gradual, the surface of the workpiece can be processed more efficiently and with higher precision to a flat surface than in the case where only the CMP polishing is performed on the surface of the workpiece.
本発明は、被加工物表面を全面に亘ってＣＭＰ研磨した上で、被加工物表面のうち相対的に高い領域にガスクラスターイオンビームを照射して局所的にトリミングして被加工物表面の凹凸を緩やかにすることにより、効率良く且つ高精度で被加工物表面を平坦に加工することができる。 According to the present invention, after the surface of a workpiece is polished by CMP over the entire surface, a relatively high region of the surface of the workpiece is irradiated with a gas cluster ion beam and locally trimmed to thereby locally trim the surface of the workpiece. By smoothing the unevenness, the surface of the workpiece can be efficiently and flatly processed with high accuracy.
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。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, when referring to the number, numerical value, amount, range, etc. of components, the number is limited to a specific number, unless otherwise specified and in principle, clearly limited to a specific number. It does not matter and may be more or less than a specific number.
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。 Also, when referring to the shape and positional relationship of components, etc., those that are substantially similar or similar to the shape, etc., unless otherwise specified, and in cases where it is clearly considered in principle not so, etc. Including.
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。 In addition, the drawings may be exaggerated, for example, by enlarging a characteristic portion in order to make the characteristics easy to understand, and the dimensional ratios and the like of the components are not always the same as the actual ones. In the cross-sectional views, hatching of some components may be omitted in order to make the cross-sectional structure of the components easy to understand.
図１は、加工システム１の基本的構成を示す模式図である。加工システム１は、被加工物の表面（被加工面）を加工するものであり、具体的には、ウェハを薄く平坦に加工したり、ウェハ表面に形成された酸化膜等を平坦に加工するものである。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of the processing system 1. The processing system 1 is for processing the surface of the workpiece (processed surface). Specifically, the processing system 1 processes a wafer thin and flat, or processes an oxide film or the like formed on the wafer surface flat. Things.
以下では、被加工物として半導体結晶又は圧電結晶等の機能層に単結晶、多結晶セラミック又は非晶質等の支持基板（下地層）を接合した複合基板（以下、単に「ウェハＷ」という）を例に説明するが、被加工物はこれに限定されるものではなく、例えば単一層の基板であっても構わない。 Hereinafter, a composite substrate (hereinafter simply referred to as “wafer W”) in which a support substrate (base layer) such as a single crystal, a polycrystalline ceramic, or an amorphous material is bonded to a functional layer such as a semiconductor crystal or a piezoelectric crystal as a workpiece. However, the workpiece is not limited to this, and may be, for example, a single-layer substrate.
加工システム１は、ウェハＷの研削加工、トリミング加工及び研磨加工を連続して行うものである。加工システム１は、研削装置１０と、ＣＭＰ装置２０と、トリミング装置３０と、制御装置４０と、を備えている。 The processing system 1 performs grinding, trimming, and polishing of the wafer W continuously. The processing system 1 includes a grinding device 10, a CMP device 20, a trimming device 30, and a control device 40.
また、加工システム１は、研削装置１０、ＣＭＰ装置２０及びトリミング装置３０の間でウェハＷを搬送する図示しない搬送装置を備えている。なお、加工システム１は、各種装置を単一のハウジング内に収容して構成されても構わないし、各装置が一つずつハウジング内に収容されたものを相互に連結して構成されても構わない。 Further, the processing system 1 includes a transfer device (not shown) that transfers the wafer W among the grinding device 10, the CMP device 20, and the trimming device 30. In addition, the processing system 1 may be configured by housing various devices in a single housing, or may be configured by interconnecting the devices housed one by one in the housing. Absent.
図２は、研削装置１０の構成を示す模式図である。研削装置１０は、インデックステーブル１１と、インデックステーブル１１上に配置されてウェハＷの裏面を吸着保持するウェハチャック１２を備えている。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the grinding device 10. The grinding device 10 includes an index table 11 and a wafer chuck 12 that is disposed on the index table 11 and suction-holds the back surface of the wafer W.
ウェハチャック１２は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる図示しない吸着体が埋設されている。ウェハチャック１２は、内部を通って表面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１２に載置されたウェハＷがウェハチャック１２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Ｗとウェハチャック１２との吸着が解除される。 The wafer chuck 12 has an upper surface on which an adsorbent (not shown) made of a porous material such as alumina is embedded. The wafer chuck 12 has a conduit (not shown) extending to the surface through the inside. The pipe is connected to a vacuum source, a compressed air source, or a water supply source via a rotary joint (not shown). When the vacuum source is started, the wafer W placed on the wafer chuck 12 is held by the wafer chuck 12 by suction. When the compressed air source or the water supply source is activated, the suction between the wafer W and the wafer chuck 12 is released.
ウェハチャック１２は、エアベアリング１３を介してインデックステーブル１１上に設けられている。エアベアリング１３のロータを介して、ウェハチャック１２と図示しないロータリージョイントとが接続されており、ウェハチャック１２は回転軸ａ１回りに回転可能に構成されている。 The wafer chuck 12 is provided on the index table 11 via an air bearing 13. The wafer chuck 12 and a rotary joint (not shown) are connected via a rotor of an air bearing 13, and the wafer chuck 12 is configured to be rotatable around a rotation axis a1.
また、研削装置１０は、研削砥石１４と、スピンドル１５と、スピンドル送り機構１６と、を備えている。研削砥石１４には、例えばカップ型砥石が用いられる。研削砥石１４は、スピンドル１５の下端に取り付けられている。スピンドル１５は、研削砥石１４を回転軸ａ２回りに回転可能に支持している。スピンドル送り機構１６は、スピンドル１５を垂直方向（図２の紙面上下方向）に昇降させるように構成されている。スピンドル送り機構１６は、スピンドル１５と図示しないコラムとを連結する２つのリニアガイド１６ａと、スピンドル１５を垂直方向に昇降させる公知のボールネジスライダ機構（不図示）と、を備えている。 In addition, the grinding device 10 includes a grinding wheel 14, a spindle 15, and a spindle feed mechanism 16. As the grinding wheel 14, for example, a cup-type wheel is used. The grinding wheel 14 is attached to a lower end of the spindle 15. The spindle 15 supports the grinding wheel 14 so as to be rotatable around the rotation axis a2. The spindle feed mechanism 16 is configured to move the spindle 15 up and down in a vertical direction (up and down direction in FIG. 2). The spindle feed mechanism 16 includes two linear guides 16a for connecting the spindle 15 and a column (not shown), and a known ball screw slider mechanism (not shown) for vertically moving the spindle 15 up and down.
図３は、ＣＭＰ装置２０の構成を示す斜視図である。ＣＭＰ装置２０は、ウェハＷ表面を全面に亘って平坦に加工するものである。ＣＭＰ装置２０は、プラテン２１と、研磨パッド２２と、研磨ヘッド２３と、を備えている。 FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the CMP apparatus 20. The CMP apparatus 20 processes the entire surface of the wafer W to be flat. The CMP apparatus 20 includes a platen 21, a polishing pad 22, and a polishing head 23.
プラテン２１は、円盤状に形成されており、プラテン２１の下方に配置された回転軸２４に連結されている。回転軸２４がモータ２５の駆動によって回転することにより、プラテン２１は図３中の矢印Ｄ１の方向に回転する。 The platen 21 is formed in a disk shape, and is connected to a rotation shaft 24 disposed below the platen 21. The rotation of the rotation shaft 24 by the driving of the motor 25 causes the platen 21 to rotate in the direction of the arrow D1 in FIG.
プラテン２１の上面には、研磨パッド２２が貼付されている。研磨パッド２２は、例えばウレタン製であるが、これに限定されるものではない。なお、研磨パッド２２は、図３に示すように円形に形成されて研磨パッド２２の中央の回転軸回りに回転運動するものに限定されず、例えば、無端ベルト状に形成されて直線運動するものであっても構わない。 A polishing pad 22 is attached to an upper surface of the platen 21. The polishing pad 22 is made of, for example, urethane, but is not limited to this. The polishing pad 22 is not limited to a polishing pad that is formed in a circular shape as shown in FIG. 3 and that rotates around a central rotation axis of the polishing pad 22. For example, a polishing pad that is formed in an endless belt shape and linearly moves. It does not matter.
研磨パッド２２上に図示しないノズルから研磨剤と化学薬品との混合物であるスラリーが供給される。スラリーは、プラテン２１の自転に応じて研磨パッド２２上に広がり、ウェハＷと研磨パッド２２との接触領域に供給される。スラリーは、例えば、酸化剤及び研磨材を含むもの、シリカスラリー等である。酸化剤は、例えば、セリアスラリー、アルミナスラリー等であるが、これに限定されるものではない。また、スラリーにウェハＷの表面を親水化させる濡れ剤を添加しても構わない。 A slurry, which is a mixture of an abrasive and a chemical, is supplied onto the polishing pad 22 from a nozzle (not shown). The slurry spreads on the polishing pad 22 according to the rotation of the platen 21 and is supplied to a contact area between the wafer W and the polishing pad 22. The slurry is, for example, a slurry containing an oxidizing agent and an abrasive, a silica slurry, or the like. The oxidizing agent is, for example, ceria slurry, alumina slurry, or the like, but is not limited thereto. Further, a wetting agent for making the surface of the wafer W hydrophilic may be added to the slurry.
研磨ヘッド２３は、プラテン２１より小径の円盤状に形成されており、研磨ヘッド２３の上方に配置された回転軸２６に連結されている。回転軸２６が図示しないモータの駆動によって回転することにより、研磨ヘッド２３は、図３中の矢印Ｄ２の方向に回転する。研磨ヘッド２３は、図示しない昇降装置によって垂直方向に昇降自在である。研磨ヘッド２３は、ウェハＷを研磨する際に下降して研磨パッド２２にウェハＷを押圧する。 The polishing head 23 is formed in a disk shape smaller in diameter than the platen 21, and is connected to a rotating shaft 26 disposed above the polishing head 23. When the rotating shaft 26 is rotated by driving of a motor (not shown), the polishing head 23 is rotated in the direction of arrow D2 in FIG. The polishing head 23 is vertically movable by a lifting device (not shown). The polishing head 23 descends when polishing the wafer W and presses the wafer W against the polishing pad 22.
ＣＭＰ装置２０は、ウェハＷ内の機能層の厚み（高さ）を測定する高さセンサ２７を備えている。高さセンサ２７は、例えばレーザ光を用いたレーザ干渉計であるが、これに限定されるものではない。高さセンサ２７は、プラテン２１の下方に配置されている。高さセンサ２７は、プラテン２１及び研磨パッド２２を垂直方向に貫通する孔２８に装着された透過性の窓２９を介してレーザ光をウェハＷ表面に投射し、ウェハＷで反射した反射光を受光することにより、機能層の厚みを測定する。 The CMP apparatus 20 includes a height sensor 27 that measures the thickness (height) of the functional layer in the wafer W. The height sensor 27 is, for example, a laser interferometer using laser light, but is not limited to this. Height sensor 27 is arranged below platen 21. The height sensor 27 projects a laser beam onto the surface of the wafer W through a transmissive window 29 attached to a hole 28 vertically penetrating the platen 21 and the polishing pad 22, and reflects the reflected light reflected by the wafer W. The thickness of the functional layer is measured by receiving light.
図４は、トリミング装置３０の構成を示す模式図である。トリミング装置３０は、研削後のウェハＷ表面にガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）を局所的に照射して、ウェハＷの被照射領域を平坦に加工するものである。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the trimming device 30. The trimming device 30 is configured to locally irradiate a gas cluster ion beam (GCIB) to the surface of the wafer W after the grinding to flatten an irradiated region of the wafer W.
トリミング装置３０の構成について具体的に説明すると、トリミング装置３０は、主に、ソースチャンバ３１Ａ、イオンチャンバ３１Ｂ、プロセスチャンバ３１Ｃを連結して構成されており、各チャンバはターボ分子ポンプ３２によって個別に減圧されている。 The configuration of the trimming device 30 will be specifically described. The trimming device 30 is mainly configured by connecting a source chamber 31A, an ion chamber 31B, and a process chamber 31C. The pressure has been reduced.
ソースチャンバ３１Ａには、ガラス製のノズル３３が設置されており、高圧ガスをノズル３３から真空中に噴射すると、急激な断熱膨張によって分子が冷却されて多数の分子からなるガスクラスターが生成される。ガスは、例えば、三フッ化窒素、酸素、窒素又はアルゴン等であるが、ウェハの種類等によって任意に選択可能である。 A glass nozzle 33 is installed in the source chamber 31A. When high-pressure gas is injected into the vacuum from the nozzle 33, molecules are cooled by rapid adiabatic expansion, and a gas cluster composed of many molecules is generated. . The gas is, for example, nitrogen trifluoride, oxygen, nitrogen, argon, or the like, but can be arbitrarily selected depending on the type of the wafer.
ガスクラスターは、ソースチャンバ３１Ａとイオンチャンバ３１Ｂとの間にガスクラスターの進行方向（図４の矢印の向き）に対して垂直に設けられた僅かな孔径のスキマー３４に向けて移動する。スキマー３４は、中心部のクラスターと周辺部のモノマーとに分離し、クラスターのみがイオンチャンバ３１Ｂに入るようになっている。 The gas cluster moves toward a skimmer 34 having a small hole diameter provided between the source chamber 31A and the ion chamber 31B perpendicularly to the traveling direction of the gas cluster (the direction of the arrow in FIG. 4). The skimmer 34 is separated into a cluster at the center and a monomer at the periphery, and only the cluster enters the ion chamber 31B.
イオンチャンバ３１Ｂには、イオナイザー３５と、加速器３６と、アパーチャー板３７と、静電レンズ３８とが、クラスターの進行方向に沿ってこの順に設けられている。 In the ion chamber 31B, an ionizer 35, an accelerator 36, an aperture plate 37, and an electrostatic lens 38 are provided in this order along the traveling direction of the cluster.
イオナイザー３５は、図示しないフィラメントから放出された熱電子を印加して加速させ、熱電子をガスクラスターに衝突させることにより、ガスクラスターをイオン化させる。 The ionizer 35 applies and accelerates thermoelectrons emitted from a filament (not shown), and causes the thermoelectrons to collide with the gas clusters, thereby ionizing the gas clusters.
加速器３６は、イオン化されたガスクラスターイオンを印加して加速させる。 The accelerator 36 applies and accelerates the ionized gas cluster ions.
アパーチャー板３７は、ガスクラスターイオンのうち中心部のガスクラスターイオンのみを選別し、静電レンズ３８は、磁界によって比較的小さいガスクラスターイオンの進路を変更させる。これにより、ガスクラスターイオンのクラスターサイズが選別されるとともに、ＧＣＩＢが収束されて、アパーチャー穴３９を介してウェハＷに向けて照射される。なお、符号Ｓは、ウェハＷを保持するステージである。ステージＳは、ＧＣＩＢの照射位置に対してウェハＷを相対的に移動可能に構成されている。 The aperture plate 37 selects only gas cluster ions at the center of the gas cluster ions, and the electrostatic lens 38 changes the course of the relatively small gas cluster ions by a magnetic field. As a result, the cluster size of the gas cluster ions is selected, and the GCIB is converged and irradiated toward the wafer W through the aperture hole 39. Reference numeral S denotes a stage that holds the wafer W. The stage S is configured to move the wafer W relatively to the irradiation position of the GCIB.
加工システム１は、制御装置４０によって動作を制御されている。制御装置４０は、加工システム１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置４０は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御装置４０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ことにより実現されても良い。 The operation of the processing system 1 is controlled by the control device 40. The control device 40 controls each component of the processing system 1. The control device 40 includes, for example, a CPU, a memory, and the like. The function of the control device 40 may be realized by controlling using software, or may be realized by operating using hardware.
次に、加工システム１を用いてウェハＷの機能層を平坦化する手順について、図５に基づいて説明する。 Next, a procedure for flattening the functional layer of the wafer W using the processing system 1 will be described with reference to FIG.
［研削工程］
ウェハＷをウェハチャック１２に吸着保持した後に、研削砥石１４をウェハＷの近傍まで接近させる。次に、ウェハチャック１２及び研削砥石１４をそれぞれ回転させながら、研削砥石１４をウェハＷ表面に押し当てる。
[Grinding process]
After holding the wafer W by suction on the wafer chuck 12, the grinding wheel 14 is brought close to the vicinity of the wafer W. Next, the grinding wheel 14 is pressed against the surface of the wafer W while rotating the wafer chuck 12 and the grinding wheel 14.
研削装置１０の研削条件は、例えば、ウェハチャック１２の回転速度は３００ｒｐｍ、研削砥石１４の番手は＃６０００、スピンドル１５の回転速度は２０００ｒｐｍ、スピンドル送り機構１６の送り速度は０．４μｍ／ｓである。 The grinding conditions of the grinding device 10 are, for example, that the rotation speed of the wafer chuck 12 is 300 rpm, the count of the grinding wheel 14 is # 6000, the rotation speed of the spindle 15 is 2000 rpm, and the feed speed of the spindle feed mechanism 16 is 0.4 μm / s. is there.
研削装置１０は、図５（ａ）に示すように、ウェハＷを所望の厚み（例えば、６μｍ）にまで研削する。なお、研削工程は、単一の研削装置のみで行うものであっても、加工条件が異なる複数の研削装置を用意して段階的に行うものであっても構わない。 The grinding apparatus 10 grinds the wafer W to a desired thickness (for example, 6 μm) as shown in FIG. The grinding process may be performed by a single grinding device alone or may be performed stepwise by preparing a plurality of grinding devices having different processing conditions.
［ＣＭＰ工程］
ウェハＷ表面が研磨パッド２２に対向するようにウェハＷが研磨ヘッド２３の下端に取り付けられた後に、研磨ヘッド２３を研磨パッド２２まで接近させる。次に、図５（ｂ）に示すように、プラテン２１及び研磨ヘッド２３をそれぞれ回転させながら、研磨ヘッド２３がウェハＷを研磨パッド２２に向けて押圧する。なお、図５（ｂ）では、説明の都合上、研磨パッド２２及び研磨ヘッド２３とウェハＷとを上下反転して図示している。
[CMP process]
After the wafer W is attached to the lower end of the polishing head 23 such that the surface of the wafer W faces the polishing pad 22, the polishing head 23 is moved closer to the polishing pad 22. Next, as shown in FIG. 5B, the polishing head 23 presses the wafer W toward the polishing pad 22 while rotating the platen 21 and the polishing head 23, respectively. In FIG. 5B, the polishing pad 22 and the polishing head 23 and the wafer W are shown upside down for convenience of explanation.
ＣＭＰ装置２０の研磨条件は、例えば、プラテン２１の回転速度は８０ｒｐｍ、研磨ヘッド２３の回転速度は８０ｒｐｍ、ウェハＷに作用する圧力は３ｐｓｉ、研磨時間６０ｓｅｃである。 The polishing conditions of the CMP apparatus 20 are, for example, that the rotation speed of the platen 21 is 80 rpm, the rotation speed of the polishing head 23 is 80 rpm, the pressure acting on the wafer W is 3 psi, and the polishing time is 60 seconds.
ＣＭＰ装置２０は、ウェハＷ表面を全面に亘って一様に研磨する。研磨パッド２２による研磨量は、例えばウェハＷの表面から約２μｍに設定される。 The CMP apparatus 20 uniformly polishes the surface of the wafer W over the entire surface. The polishing amount by the polishing pad 22 is set, for example, to about 2 μm from the surface of the wafer W.
研削装置１０による研削が終了すると、図５（ｃ）に示すように、ＣＭＰ研磨後のリンス処理時に、プラテン２１が窓２９がウェハＷの下方を通過する度に、高さセンサ２７が、ウェハＷ全面に亘って機能層の厚みを測定して研磨後のウェハＷ表面の細かい凹凸の高さを測定する。高さセンサ２７の測定地点は、研磨ヘッド２３がプラテン２１に対して水平方向に移動しながら自転することにより、ウェハＷ表面で任意に設定可能である。なお、図５（ｃ）では、説明の都合上、高さセンサ２７とウェハＷとを上下反転して図示している。 When the grinding by the grinding device 10 is completed, as shown in FIG. 5C, during the rinsing process after the CMP polishing, every time the platen 21 passes through the window 29 below the wafer W, the height sensor 27 detects the wafer. The thickness of the functional layer is measured over the entire surface of the W, and the height of fine irregularities on the surface of the polished wafer W is measured. The measurement point of the height sensor 27 can be arbitrarily set on the surface of the wafer W by rotating the polishing head 23 while moving in the horizontal direction with respect to the platen 21. In FIG. 5C, the height sensor 27 and the wafer W are shown upside down for convenience of explanation.
制御装置４０は、高さセンサ２７が測定した測定地点の座標及び高さに基づいて、ウェハＷ表面の形状を示すプロファイルを生成する。 The control device 40 generates a profile indicating the shape of the surface of the wafer W based on the coordinates and height of the measurement point measured by the height sensor 27.
［トリミング工程］
制御装置４０は、プロファイルに基づいて、ウェハＷ内において表面の高さが予め設定された所定閾値以上の測定地点を含む領域をトリミング対象領域として抽出するとともに、トリミング対象領域に対してＧＣＩＢを照射する照射条件を設定する。
[Trimming process]
The control device 40 extracts a region including a measurement point whose surface height is equal to or larger than a predetermined threshold within the wafer W as a trimming target region based on the profile, and irradiates the GCIB to the trimming target region. Set the irradiation conditions to perform.
トリミング対象となるウェハＷ表面の高さ閾値は任意に変更可能であるが、例えば、ＣＭＰ研磨前の目標高さに対して数百ｎｍ等と設定することが考えられる。 The height threshold of the surface of the wafer W to be trimmed can be arbitrarily changed. For example, it is conceivable to set the height to several hundred nm with respect to the target height before the CMP polishing.
ＧＣＩＢの照射条件は、ガスの種類、照射量及び照射時間等であり、所望のトリミング量（例えば、数百ｎｍ）等に応じて、制御装置４０に予め記憶された照射条件の組み合わせが呼び出される。 The irradiation conditions of GCIB are the type of gas, irradiation amount, irradiation time, and the like, and a combination of irradiation conditions stored in the control device 40 in advance is called according to a desired trimming amount (for example, several hundred nm). .
ステージＳにウェハＷが保持された後に、ステージＳは、ＧＣＩＢの照射範囲がトリミング対象領域を含むようにウェハＷをＧＣＩＢの照射位置に対して相対的に移動させる。 After the wafer W is held on the stage S, the stage S moves the wafer W relatively to the GCIB irradiation position so that the irradiation range of the GCIB includes the trimming target area.
その後、図５（ｄ）に示すように、トリミング装置３０は、制御装置４０から呼び出された照射条件に基づいて、ウェハＷ表面に向かってＧＣＩＢを照射する。ウェハＷの表面に照射されたガスクラスターイオンは、ウェハＷ表面の原子をスパッタリング（叩き出し）することにより、図５（ｅ）に示すように、ウェハＷ表面が平坦化される。 Thereafter, as shown in FIG. 5D, the trimming device 30 irradiates the GCIB toward the surface of the wafer W based on the irradiation condition called from the control device 40. As shown in FIG. 5E, the gas cluster ions irradiated on the surface of the wafer W flatten the surface of the wafer W by sputtering (punching out) atoms on the surface of the wafer W.
ＧＣＩＢは、クラスターイオン１原子あたりのエネルギーがクラスターを構成する原子の数に反比例するため、モノマーイオンと比較して、ウェハＷ表面のダメージを低減することができる。なお、複数のトリミング領域が抽出された場合には、トリミング装置３０によるトリミングを各領域に対して行う。 In GCIB, the energy per atom of the cluster ion is inversely proportional to the number of atoms constituting the cluster, so that the damage on the surface of the wafer W can be reduced as compared with the monomer ion. When a plurality of trimming areas are extracted, trimming by the trimming device 30 is performed on each area.
ここで、ＧＣＩＢによるトリミングの一例を示す。図６（ａ）〜（ｄ）は、サンプルウェハ（８インチのＳｉウェハ）におけるＧＣＩＢ照射前のウェハ表面の４つの照射地点を示すＡＦＭ画像である。図７（ａ）〜（ｄ）は、サンプルウェハにおけるＧＣＩＢ照射後のウェハ表面の４つの照射地点を示すＡＦＭ画像である。なお、照射地点１〜４は、ウェハ中心回りに同心円上で互いに等間隔に離間した４点に設定した。また、サンプルウェハは、＃６０００の研削砥石１４を用いて予め研削したものである。 Here, an example of trimming by GCIB is shown. FIGS. 6A to 6D are AFM images showing four irradiation points on the wafer surface of the sample wafer (8-inch Si wafer) before GCIB irradiation. FIGS. 7A to 7D are AFM images showing four irradiation points on the wafer surface after GCIB irradiation on the sample wafer. The irradiation points 1 to 4 were set at four points spaced equidistantly from each other on a concentric circle around the center of the wafer. The sample wafer has been ground in advance using a # 6000 grinding wheel 14.
表１は、トリミング装置３０でサンプルウェハをトリミングした際のＧＣＩＢの照射条件を示す表である。 Table 1 is a table showing irradiation conditions of GCIB when the sample wafer is trimmed by the trimming device 30.
表２は、照射地点４か所におけるＧＣＩＢ照射前のＡＦＭ画像内の表面粗さＲａ及びＧＣＩＢ照射後のＡＦＭ画像内の表面粗さＲａを示す。 Table 2 shows the surface roughness Ra in the AFM image before the GCIB irradiation and the surface roughness Ra in the AFM image after the GCIB irradiation at four irradiation points.
表２によれば、照射地点１〜４全てにおいて表面粗さＲａが低下しており、ウェハ表面が平坦化されていることが分かる。 According to Table 2, it can be seen that the surface roughness Ra is reduced at all of the irradiation points 1 to 4, and the wafer surface is flattened.
このようにして、上述した加工システム１は、ウェハＷ表面を全面に亘ってＣＭＰ研磨した上で、ウェハＷ表面のうち高さが所定閾値以上であるトリミング対象領域をＧＣＩＢで局所的にトリミングしてウェハＷ表面の凹凸を緩やかにすることにより、効率良く且つ高精度でウェハＷ表面を平坦に加工することができる。 In this manner, the above-described processing system 1 performs the CMP polishing on the entire surface of the wafer W, and then locally trims the trimming target region having the height equal to or more than the predetermined threshold on the surface of the wafer W by GCIB. By making the unevenness on the surface of the wafer W gentler, the surface of the wafer W can be processed efficiently and with high precision to be flat.
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention extends to the modified ones.
上述した実施形態では、研削工程、ＣＭＰ工程及びトリミング工程を経てウェハを薄く平坦に加工する場合を例に説明したが、ウェハ表面の酸化膜を平坦に加工する場合には、研削工程は不要である。 In the above-described embodiment, the case where the wafer is thinly and flatly processed through the grinding step, the CMP step, and the trimming step has been described as an example. However, when the oxide film on the wafer surface is flattened, the grinding step is unnecessary. is there.
１ ・・・加工システム
１０ ・・・研削装置
１１ ・・・インデックステーブル
１２ ・・・ウェハチャック
１３ ・・・エアベアリング
１４ ・・・研削砥石
１５ ・・・スピンドル
１６ ・・・スピンドル送り機構
２０ ・・・ＣＭＰ装置
２１ ・・・プラテン
２２ ・・・研磨パッド
２３ ・・・研磨ヘッド
２４ ・・・回転軸
２５ ・・・モータ
２６ ・・・回転軸
２７ ・・・高さセンサ
２８ ・・・孔
２９ ・・・窓
３０ ・・・トリミング装置
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ・・・ソースチャンバ
３２ ・・・ターボ分子ポンプ
３３ ・・・ノズル
３４ ・・・スキマー
３５ ・・・イオナイザー
３６ ・・・加速器
３７ ・・・アパーチャー板
３８ ・・・静電レンズ
３９ ・・・アパーチャー穴
４０ ・・・制御装置
Ｓ ・・・ステージ
Ｗ ・・・ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing system 10 ... Grinding device 11 ... Index table 12 ... Wafer chuck 13 ... Air bearing 14 ... Grinding grindstone 15 ... Spindle 16 ... Spindle feed mechanism 20 ..CMP device 21 Platen 22 Polishing pad 23 Polishing head 24 Rotating shaft 25 Motor 26 Rotating shaft 27 Height sensor 28 Hole 29 ... window 30 ... trimming devices 31A, 31B, 31C ... source chamber 32 ... turbo-molecular pump 33 ... nozzle 34 ... skimmer 35 ... ionizer 36 ... accelerator 37 ・..Aperture plate 38 ... Electrostatic lens 39 ... Aperture hole 40 ... Control device S ... Stage W ... Wafer
Claims (4)
前記被加工物の表面を研磨するＣＭＰ装置と、
研磨後の前記被加工物の表面のうち高さが所定閾値以上の領域にガスクラスターイオンビームを照射し、前記領域をトリミングするトリミング装置と、
を備えていることを特徴とする加工システム。 A processing system for processing the surface of a workpiece,
A CMP apparatus for polishing a surface of the workpiece;
A trimming device that irradiates a gas cluster ion beam to a region whose height is equal to or greater than a predetermined threshold on the surface of the workpiece after polishing, and trims the region.
A processing system comprising:
前記トリミング装置は、前記高さが所定閾値以上の領域に前記ガスクラスターイオンビームを照射してトリミングすることを特徴とする請求項１記載の加工システム。 Further provided with a measuring device for measuring the height of the workpiece surface after polishing,
The processing system according to claim 1, wherein the trimming device performs trimming by irradiating the gas cluster ion beam to a region where the height is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記被加工物の表面を研磨するＣＭＰ工程と、
研磨後の前記被加工物の表面のうち高さが所定閾値以上の領域にガスクラスターイオンビームを照射し、前記領域をトリミングするＧＣＩＢ工程と、
を含むことを特徴とする加工方法。
A processing method for processing the surface of a workpiece,
A CMP step of polishing the surface of the workpiece;
A GCIB process of irradiating a gas cluster ion beam to a region whose height is equal to or more than a predetermined threshold on the surface of the workpiece after polishing, and trimming the region,
A processing method comprising:
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