JP6044455B2 - ウェーハの研磨方法 - Google Patents
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Description
また、半導体ウェーハの研磨は、研磨布の種類や研磨剤の種類を換えて、多段で行なわれることが多く、特に最終段で行なわれる研磨工程を仕上研磨やファイナル研磨と呼んでいる。
例えば図9に示すような定盤を3つ持つインデックス方式の研磨装置の場合、研磨ヘッド206を取り付ける研磨軸は、4軸×n以上(図9の研磨装置201の場合は4軸)ある。初期位置がローディング/アンローディングステージ205の位置である研磨軸を第1の研磨軸204とした場合、図10に示すように、第1の研磨軸204は、ローディング/アンローディングステージ205の位置を基準として、0度(ローディング/アンローディングステージ205位置)→90度(第1の定盤207位置)→180度(第2の定盤208位置)→270度(第3の定盤209位置)→0度(ローディング/アンローディングステージ205位置)のように第1の研磨ヘッド206が旋回移動しながらウェーハの研磨が行なわれる。つまり、270度(第3の定盤209位置)の位置で研磨が終了すると、270度逆方向へ旋回しローディング/アンローディングステージ205位置へ戻って研磨ヘッドからの剥離動作を開始する。なお、図10中の第1、2、3、4の研磨軸は、図9中における、第1の研磨軸204、第2の研磨軸210、第3の研磨軸211、第4の研磨軸212をそれぞれ表している。
特に、第1の研磨軸204のウェーハのヘイズムラは、直径450mmの研磨が可能な大型の研磨装置では、更に顕著となり、オートスケールのマップによるヘイズムラ判定では不良となるレベルとなる。このヘイズムラの一例を図12に示す。
このようにすれば、ノズルからの噴射はウェーハ面内に限定され、研磨ヘッド上部のカバー内に設置された電装部品に、噴射した純水又は親水剤が到達することを防ぐことができ、電装部品のトラブルを防ぐことができる。さらに、泡除去に寄与しない純水又は親水剤の使用量を削減することができ、コストを抑えることができる。
このようにすれば、ノズルの供給圧を調整することにより、純水又は親水剤の噴射角度と流量を最適化することができ、より確実に研磨剤の泡を除去してウェーハのヘイズムラの発生を防止することができる。
このようにすれば、純水又は親水剤がノズルからの不純物汚染を受けることを防止でき、清浄度の高い純水又は親水剤でウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡を除去できる。その結果、ウェーハの不純物汚染を防止することができる。
このようにすれば、ウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡を効果的に除去するために必要な純水又は親水剤を十分に噴射することができ、より確実にヘイズムラの発生を防止することができる。
このような回転数の範囲にすれば、ウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡の除去効率が上昇し、短い噴射時間で泡を除去することができるとともに、必要以上に高回転となることにより、純水等が振り飛ばされて、周囲に飛散する心配もない。その結果、純水又は親水剤の使用量を削減し、コストを抑えることができ、さらに、作業効率を向上させることができる。
上記したように、従来のインデックス方式のウェーハの研磨方法においては、研磨軸毎に、次のステップまでの移動時間がそれぞれ異なり、特に研磨中断後及び研磨終了後に長時間の移動を要する研磨軸においては、研磨剤の泡による研磨剤の付着状態のばらつきがあり、研磨剤のエッチング作用により泡のパターンの一部あるいは全体がウェーハ表面に残り、ヘイズムラが発生するという問題があった。
また、図2に示すように、各定盤の上方には研磨剤を定盤上に供給するための研磨剤供給機構15とウェーハの研磨面に純水又は親水剤を噴射し、ウェーハの研磨面に付着した研磨剤の泡を除去するノズル16を有している。
図1及び図3に示すように、最初、ローディング/アンローディングステージ2の位置にある第1の研磨軸10は、第1の研磨ヘッド6にウェーハをロードした後、90度旋回し、第1の定盤3へ移動し、そこで研磨を開始する。次に、第1の定盤3での研磨を中断し、90度旋回し、第2の定盤4へ移動し研磨を再開する。次に、第2の定盤4での研磨を中断し、90度旋回し、第3の定盤5へ移動し第3の定盤5で研磨を再開する。
ここでノズル16からの噴射パターンを、図4に示す。図4に示すようにノズル16からの純水又は親水剤が噴射される範囲の角度を噴射角度とすると、この噴射角度が、ウェーハの直径の範囲内に入るようにすれば、噴射した純水又は親水剤による各研磨ヘッドの上部の電装部品のトラブルの発生を未然に防ぐことができる。さらに、ウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡の除去に寄与しない純水又は親水剤の使用量を削減することができ、コストを抑えることができる。
この範囲であれば、ノズル16の供給圧により、噴射角度と流量を最適化することができ、ヘイズムラの発生をより確実に防止することができる。
このようにすれば、ノズルからの不純物汚染を防止することができ、清浄度の高い純水又は親水剤でウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡を除去でき、ウェーハの不純物汚染を防止できる。
より具体的には、ノズルの材質として選択する樹脂は、PP(ポリプロピレン)やPVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、PE(ポリエチレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)が好ましい。
このようにすれば、ウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡を効果的に除去するために必要な純水又は親水剤を十分に噴射することができ、より確実にヘイズムラの発生を防止することができる。
このように、回転数を制御することで、泡の除去効率を向上させることができ、噴射時間が短くなる。その結果、より効率良く確実にウェーハの研磨面に残留する研磨剤の泡を除去することができ、さらに、純水又は親水剤の使用量を削減することができ、コストを抑えることができる。また、必要以上に高速回転させることで、水滴等を振り飛ばして、飛散させることもなくなる。
図1、図2に示すようなインデックス方式のウェーハの研磨装置を用いて、本発明のウェーハの研磨方法に従ってシリコンウェーハを研磨した。研磨後の洗浄に、ヘイズレベルを改善するためのブラシ洗浄機構を用いた加工フローを行った後で、最もヘイズムラが発生しやすい第1の研磨軸を使用して研磨を行ったシリコンウェーハのヘイズムラを、KLA−Tencor社製のパーティクル測定器SP3で測定し、ヘイズマップをオートスケールで出力した後、目視で判定した。
(実施例2)
定盤を切り替える際の研磨中断から再開までの時間、及び、研磨終了からアンローディングステージでの剥離動作開始までの時間(270度の旋回移動を含む)を20秒としたこと以外、実施例1と同様な条件でウェーハを研磨し、ヘイズムラを評価した。
(実施例3)
定盤を切り替える際の研磨中断から再開までの時間、及び、研磨終了からアンローディングステージでの剥離動作開始までの時間(270度の旋回移動を含む)を15秒としたこと以外、実施例1と同様な条件でウェーハを研磨し、ヘイズムラを評価した。
(比較例1)
定盤を切り替える際の研磨中断から再開までの時間、及び、研磨終了からアンローディングステージでの剥離動作開始までの時間(270度の旋回移動を含む)を40秒としたこと以外、実施例1と同様な条件でウェーハを研磨し、ヘイズムラを評価した。
(比較例2)
ノズルからウェーハに純水又は親水剤を噴射しなかったこと以外、実施例1と同様な条件でウェーハを研磨し、ヘイズムラを評価した。
3…第1の定盤、4…第2の定盤、5…第3の定盤、6…第1の研磨ヘッド、
7…第2の研磨ヘッド、8…第3の研磨ヘッド、9…第4の研磨ヘッド、
10…第1の研磨軸、11…第2の研磨軸、
12…第3の研磨軸、13…第4の研磨軸、
14…中心軸、15…研磨剤供給機構、16…ノズル、17…研磨布。
Claims (6)
- ウェーハを保持するための研磨ヘッドと、ウェーハを研磨するための研磨布が貼り付けられた定盤を共に複数用い、前記研磨ヘッドを旋回移動させることによって、前記研磨ヘッドで保持した前記ウェーハの研磨に用いる前記定盤を切り替えながら、研磨剤供給機構から研磨剤をそれぞれの前記定盤上に供給しつつ、複数のウェーハを同時に研磨するインデックス方式の研磨方法であって、
前記定盤を切り替える際の前記ウェーハの研磨中断後から研磨再開までの時間、及び、前記ウェーハの研磨終了後から前記研磨ヘッドからの剥離動作開始までの時間を30秒以内とし、前記ウェーハの研磨中断後及び研磨終了後に、前記研磨ヘッドを回転させつつ、親水剤をノズルから噴射して前記ウェーハの研磨面に付着した研磨剤の泡を除去することを特徴とするウェーハの研磨方法。 - 前記ノズルからの前記親水剤の噴射を、前記ウェーハの直径範囲内となるように行うことを特徴とする請求項1に記載のウェーハの研磨方法。
- 前記ノズルのオリフィス径を0.5mm〜2.0mmとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のウェーハの研磨方法。
- 前記ノズルの材質を樹脂製とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のウェーハの研磨方法。
- 前記ノズルから噴射する前記親水剤の流量を0.5L/min以上とすることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のウェーハの研磨方法。
- 前記ノズルから前記親水剤を噴射しているときの前記研磨ヘッドの回転数を20rpm以下とすることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のウェーハの研磨方法。
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