(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形のウエハの中心軸を回転軸としてこのウエハを回転させるウエハ回転手段と、
前記ウエハの外周エッジ部を、前記回転軸と９０度の角度をなす回転軸を有する回転砥石で研磨する研磨手段と、
前記回転砥石が前記ウエハを研磨する直前部にクーラント液を噴射するクーラント液噴射手段とを備え、
前記ウエハをその回転軸の垂直方向に２等分した面と、前記ウエハのベベルと前記ウエハの上面との境界上の最も前記回転砥石に近い１点から前記面に降ろした垂線とが交わる点を原点とし、この原点と前記ウエハの中心とを結ぶ直線をＸ軸とし、このＸ軸の原点から前記ウエハの中心側を正とするとき、
前記回転砥石の回転軸の中点と、前記回転砥石が前記ウエハに接触する部分の中心とを結ぶ線分を線分Ａとし、前記線分Ａと正のＸ軸が成す角度θが、π／２からπの間となる位置に前記回転砥石がある時は、前記クーラント液噴射手段は、ｘ＞０かつ、前記原点から見て３π／２から２πの角度にある空間から前記クーラント液を噴射し、
前記角度θが、πから３π／２の間となる位置に前記回転砥石がある時は、前記クーラント液噴射手段は、ｘ＞０かつ、前記原点から見て０からπ／２の角度にある空間から前記クーラント液を噴射することを特徴とするウエハ研磨装置。
【請求項２】
前記回転砥石に衝突したクーラント液が、前記回転砥石が前記ウエハに接する部分における、前記回転砥石の周方向接線に対して±１０度の範囲内の空間に飛散することを特徴とする請求項１に記載のウエハ研磨装置。
【請求項３】
前記クーラント液噴射手段は、前記ウエハの両面側にそれぞれ複数の噴射ノズルを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウエハ研磨装置。
【請求項４】
前記クーラント液噴射手段及び前記研磨手段は同期して前記回転砥石の軸方向に平行移動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項に記載のウエハ研磨装置。
【請求項５】
前記クーラント液噴射手段は前記研磨手段の移動に追従してクーラント液を噴射する方向を変え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項に記載のウエハ研磨装置。
【請求項６】
前記ウエハの中心部からウエハ外周方向へクーラント液を供給する中央ノズルを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のウエハ研磨装置。
【請求項７】
前記ウエハと対向する位置にカバーを設け、
このカバーと前記ウエハとの間に前記中央ノズルから供給されるクーラント液が導通する間隙を形成することを特徴とする請求項６に記載のウエハ研磨装置。
【請求項８】
前記カバーは一部に切欠部を有することを特徴とする請求項７に記載のウエハ研磨装置。
【請求項９】
前記カバーの上面は前記切欠部からカバーの外周に向けて次第に低くなるよう傾斜していることを特徴とする請求項８に記載のウエハ研磨装置。
【請求項１０】
前記カバーの直径は前記ウエハの直径より大であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のウエハ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウエハ外周を研磨する際に発生する研磨粉によるウエハ表面の汚染を防止することができるウエハ研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
はじめに、本明細書の説明に用いる用語の定義をしておく。ウエハエッジ（以下エッジと言う）とはウエハ端面を指す。ベベルは傘歯の意の通りエッジとエッジに隣接する面取り領域からなる外周領域を指すが、ウエハによっては、外周部はエッジと面取り領域だけではなく一定の曲率からなる一連の形状で形成されており、この形状部分もベベルに含む。また、ウエハの、鏡面処理がされたデバイスが形成されている面を上面、反対側の面を下面と定義する。
近年の半導体デバイスは微細化、高集積化が急速に進んだ結果、微細、微量のパーティクルが引き起こすデバイス不良が大きな問題となっており、この問題の一つにウエハの外周部に起因するパーティクルの発生があげられる。
半導体デバイスの製造では多くの材料が複雑に積層されており、製膜、除去が繰り返される。ウエハ表面は鏡面に仕上げられているため、製膜、除去工程後の積層膜表面やウエハ表面の異常は少ない。しかし、ベベルは曲面や面取り領域が存在するうえに、ウエハ製造直後においては鏡面には仕上げられておらず凹凸が存在しており、製膜工程では結晶の異常成長が発生する。
除去工程では膜残りが発生し、積層膜表面やウエハ表面に荒れが発生する。さらに、この荒れが次の異常を引き起こすことにより、工程を重ねるごとにベベルの状況はより悪化していく。
ベベルはウエハの保持やカセットへの収納時などに接触が多い部位でもあるため、接触時の衝撃で異常成長部や膜残りが剥離してウエハ表面に付着する。また、剥離した異常成長部や膜残りがカセットやウエハ保持冶具に付着することで、他ウエハに異物付着が起こるクロスコンタミネーションの原因にもなっている。
【０００３】
そこで、結晶の異常成長部や膜残りを削り落とすベベル研磨が行われている。
通常、ベベル研磨は、ウエハの中心軸を回転軸として回転させるウエハ回転手段のステージの上にウエハを載置し、円盤状の回転砥石や、砥粒を表面に付着させた研磨テープを、回転するウエハのベベルに押し当てることによって行っている。
この時、研磨部位には摩擦熱が発生し、ウエハや砥石にひずみ等の悪影響を与えるため、一般的には冷却の為にクーラント液を供給する。
しかし、ベベル研磨により発生した研磨粉がウエハ表面に付着し新たな汚染源となることが問題となるため、ベベル研磨後の洗浄工程で研磨粉を除去する必要がある。これは研磨工程全体でのタクトタイム、コストの増加に繋がっている。そこで、ベベル研磨時に研磨粉がウエハに付着することを防ぐ手法として、特許文献１に開示されたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４１６５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置では、ウエハ中心線を回転軸として回転させたウエハのベベル部に沿って、回転した円盤状の回転砥石を表裏両面間で送り移動させることでベベル部を回転砥石の外周面にて研磨する。そして、研磨中は、ウエハ中心側から研削部を含む外周面全体に向かって流体を噴射する。
その流体噴射手法としては、噴射流路形成板をウエハの表面に対し所定の隙間を有して対向する位置に設置し、この隙間を流体の噴射流路とするため噴射流路形成板の中心に設けた開口部に流体供給パイプを接続し、これを通して流体を噴射流路に供給する手法を採用している。
【０００６】
噴射流路形成板の中心より供給される流体は、研磨箇所の冷却を考慮して冷却効率に優れた液体を用いることが一般的である。
ここで、噴射流路形成板の中心より供給する流体が液体（以下クーラント液）である場合、研磨箇所で研磨粉を巻き込んだ液体（以下汚染水）が回転砥石に付着する。この汚染水は回転砥石と共に回転し、再度ウエハと接する箇所でウエハによって削ぎ取られる。この削ぎ取られた汚染水は回転砥石により十分に加速されており、クーラント液を押しのけて、ウエハ表面上をウエハ中心方向に向かって逆流する。
【０００７】
この結果、汚染水内の研磨粉がウエハ表面に残留するという問題がある。この時、ウエハ表面に侵入する汚染水の量はクーラント液の勢いと回転砥石の回転速度に依存しており、内部侵入をできる限り少なくするためにはクーラント液の勢いを上げる必要がある。
しかし、ウエハのサイズが大きくなるにつれて噴射流路の外周は長くなり、外周での噴射流路の断面積は増加する。さらに、ウエハと噴射流路形成板にクーラント液が触れる面積が増加することで圧力損失が増える。その結果、ウエハ外周の噴射流路の単位断面積あたりに到達するクーラント液は流量、流速共に減少する。
【０００８】
従って、汚染水を押し返す程度のクーラント液を確保するためにはウエハのサイズ拡大につれて供給するクーラント液の量を増やすか、供給圧力を上げる必要がある。現在主流の１２ｉｎｃｈウエハに適用する場合、上記の回転砥石により加速された汚染水がウエハ表面へ侵入することを防止するためには、相当な量のクーラント液と供給圧力を必要とする。
また、ステージに吸着されているウエハ下面に対しては、汚染水の付着に対する対策が何らされていないため大量の研磨粉が付着する。
このように、従来技術ではウエハ裏面、ウエハベベル周辺に研磨粉が付着することを防止することは難しく、洗浄工程の削減を達成することはできず、仮に液体、圧力を増加させることにより付着防止が達成された場合でも設備投資、ランニングコストの増加が発生するためコスト低減ができないという問題があった。
【０００９】
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、研磨時に発生する研磨粉等、異物を効率的に除去し、ウエハ表面の異物による汚染を防止し、ウエハの洗浄工程を削減できるウエハ研磨装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るウエハ研磨装置は、
円形のウエハの中心軸を回転軸としてこのウエハを回転させるウエハ回転手段と、
前記ウエハの外周エッジ部を、前記回転軸と９０度の角度をなす回転軸を有する回転砥石で研磨する研磨手段と、
前記回転砥石が前記ウエハを研磨する直前部にクーラント液を噴射するクーラント液噴射手段とを備え、
前記ウエハをその回転軸の垂直方向に２等分した面と、前記ウエハのベベルと前記ウエハの上面との境界上の最も前記回転砥石に近い１点から前記面に降ろした垂線とが交わる点を原点とし、この原点と前記ウエハの中心とを結ぶ直線をＸ軸とし、このＸ軸の原点から前記ウエハの中心側を正とするとき、
前記回転砥石の回転軸の中点と、前記回転砥石が前記ウエハに接触する部分の中心とを結ぶ線分を線分Ａとし、前記線分Ａと正のＸ軸が成す角度θが、π／２からπの間となる位置に前記回転砥石がある時は、前記クーラント液噴射手段は、ｘ＞０かつ、前記原点から見て３π／２から２πの角度にある空間から前記クーラント液を噴射し、
前記角度θが、πから３π／２の間となる位置に前記回転砥石がある時は、前記クーラント液噴射手段は、ｘ＞０かつ、前記原点から見て０からπ／２の角度にある空間から前記クーラント液を噴射することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るウエハ研磨装置によれば、ウエハ研磨後に回転砥石に付着した研磨粉や異物を確実に飛散させることができ、ウエハ表面に異物が付着することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態１における一部カット図を含む側面図である。
【図２】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態１においてウエハの下半分を研磨中の回転砥石近傍を示す要部拡大図である。
【図３】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態１におけるウエハと回転砥石の接触部分の拡大図である。
【図４】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態１においてウエハの上半分を研磨中の回転砥石近傍を示す要部拡大図である。
【図５】上下２つのノズルからクーラント液を噴射して、ウエハのベベルの下半分を研磨中のウエハ研磨装置１の要部拡大断面図である。
【図６】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態２における要部平面図である。
【図７】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態３における一部カット図を含む側面図である。
【図８】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態３における要部拡大平面図である。
【図９】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態４における要部断面図である。
【図１０】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態５における一部カット図を含む側面図である。
【図１１】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態５における要部断面図である。
【図１２】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態６における要部断面図である。
【図１３】本発明のウエハ研磨装置の実施の形態６における要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明のウエハ研磨装置１の実施の形態１における一部カット図を含む側面図である。
図２は、半導体ウエハ２（以下ウエハ２という）のベベルの下半分を研磨中のウエハ研磨装置１の要部拡大断面図である。
ウエハ研磨装置１は、円形のウエハ２の中心軸と同心の回転軸Ｃを有するウエハ回転手段３と、ウエハ２の外周エッジ部を研磨する研磨手段４と、研磨中の砥石にクーラント液を噴射するクーラント液噴射手段５とで構成されている。
【００１４】
ウエハ２はステージ３１上に保持されており、ウエハ２の下面側がステージ３１に接している。ステージ３１に刻まれた溝は真空発生器（図示せず）へと繋がっており、ウエハ２をステージ３１上に吸着できる。そのため、研磨時にもステージ３１上でウエハ２がずれることはない。また、ステージ３１はサーボモータ３２により回転軸Ｃを中心として回転する。ウエハ２をステージ３１に設置する際には、位置決め機構や、治具等を用いることで、ウエハ２の中心を回転軸Ｃが通るように位置決めする。これにより、ステージ３１に保持されているウエハ２の外周がぶれることなく回転する。ステージ３１が接するウエハ２の面に制約は無く、図１とは別に、ウエハ２の上面側をウエハ２の上方から吸着しても構わない。
【００１５】
また、工程によっては、ステージ３１と接するウエハ２の面にスパッタ等で膜を積層することや、樹脂製シートを貼り付けることで、保護膜を設けておいてステージ３１で吸着保持しても良い。
研磨手段４の回転砥石４１は、厚さ数ｍｍの円盤に近い円柱形をしており、回転砥石４１の回転軸４２がウエハ２の回転軸と９０度の角度をなす状態で、回転砥石４１の砥石研磨面４３がウエハ２と接触するように配置されている。
また、回転砥石４１はサーボモータやボールねじを用いた砥石移動ユニット４４Ｘ、４４Ｙ、４４Ｚに保持されることで、ＸＹＺ軸方向への移動が可能となっている。また回転砥石４１は回転軸４２を中心としてモータで回転する。
このモータは、モータコントローラを備えており、モータの回転速度、回転方向を可変にする事ができる。回転砥石４１の厚さに制約はないが、ウエハ２の外周が曲面であるため、実質的にウエハ２と接するのは回転砥石の狭小な範囲であるため、数ｍｍ程度の厚さにしておけばよい。
【００１６】
次に、ウエハ２の外周の研磨工程の概略を図２、図３を用いて説明する。
図３は、図２のウエハ２の左端部と回転砥石４１との接触部の拡大図である。
原点Ｐは、ウエハ２を軸方向に垂直に２等分した面と、ベベルとウエハ２の上面との境界上の最も回転砥石４１に近い１点から前記の面に降ろした垂線とが交わる点である。
そして、回転砥石４１の中心と研磨点Ｋとを結ぶ線分の延長線と、原点Ｐとウエハ２の中心を結ぶ直線が成す角度をθとする。
砥石移動ユニット４４Ｘ、４４Ｙ、４４Ｚにより回転砥石４１を図１における上下方向、左右及び前後方向に移動させることができ、回転砥石４１を原点Ｐの真上の位置から原点Ｐの真下の位置まで移動することができる。つまり原点Ｐから見ると、回転砥石４１の中心は、θ＝π／２から３π／２までの範囲を移動できることになる。
【００１７】
具体的には、ウエハ２のベベルの下半分を研磨するには、回転砥石４１を砥石移動ユニット４４によって、図２、４１aに示す位置まで移動させて、ウエハ２の端面に回転する砥石研磨面４３を接触させる。
そしてステージ３１側を回転させることによって、回転砥石４１はウエハ２の端面全周と接触してベベルを研磨する。
ステージ３１が一回転する間に、回転砥石４１をウエハ２の下面に向かって、ベベルに沿って一定の速度で移動させ、これを連続して回転砥石４１が図２、４１ｂの位置に来るまで続ける。
これをウエハ２側から見ると、回転砥石４１がウエハ２の中心軸を回転軸として螺旋を描くように移動し、ウエハ２のベベルの下半分を研磨するように見える。
同様にして回転砥石４１をウエハ２の上面側に移動させることでウエハ２のベベルの上半分を研磨する。
【００１８】
ここで、回転砥石４１をウエハ２のベベルに沿って上下方向に移動させる速度は、研磨後のウエハ２のベベルを観察し、削り残しが発生しないように決めてやればよく、削り残しが存在する場合は、存在しないレベルになるまで速度を落とせばよい。
また、ベベルの下半分を研磨する際には、回転砥石４１はウエハ２との接触箇所でウエハ２の上面から下面に向けて時計回りに回転するようにし、ベベルの上半分を研磨する際には回転砥石４１はウエハ２との接触箇所でウエハの下面から上面に向けて反時計回りに回転するようにする。この研磨手法は一例であり、回転砥石４１を用いてベベルが正確に研磨できるのであれば、どのような研磨手法を用いても構わない。
【００１９】
ウエハ２の上下両面側には、回転砥石４１でベベルを研磨する際に、研磨位置（主に回転砥石４１の研磨直前部）にクーラント液を供給するクーラント液噴射手段５を設けていて、それぞれノズル５１、５２からクーラント液を噴射する。研磨時に発生する研磨粉のウエハ２表面への付着を防止するためである。
【００２０】
ベベル研磨時のクーラント液の供給方法について、ウエハ２のベベルの下半分を研磨する場合と、上半分を研磨する場合に分けて説明する。
ベベルの下半分を研磨する場合、回転砥石４１は時計回りに回転している。
この時、図３に示す位置でウエハ２のベベルを回転砥石４１が研磨すると、研磨粉は回転砥石４１の砥石研磨面４３に付着して一緒に回転する。そして再度ベベル研磨位置に近づく。
研磨粉が再度研磨部に接触する直前に、上部のノズル５１から噴射するクーラント液で洗浄して汚染水と一緒にこれを飛散させ、ウエハ２の表面への汚染水の流入を阻止し、汚染水に含まれる研磨粉等の異物がウエハ２上面へ付着することを防止する。
【００２１】
ベベルの下半分を研磨するとき、すなわち、回転砥石４１の中心がθ＝πから３π／２までの間にある場合、研磨粉を効率的に回転砥石の砥石研磨面４３から除去するには、ノズル５１は原点Ｐから見て０からπ／２の角度にある空間に、他の装置と干渉しないように設置し、ノズルの先端は研磨位置に到達する直前の回転砥石４１の砥石研磨面４３に向けるのが良い。
【００２２】
クーラント液は図２、３に示す２重線の方向に噴射する。
回転砥石４１を直撃した研磨粉を含む汚染水は回転砥石４１のウエハ２の研磨点における接線に対して±１０度の範囲に飛散するのが理想である。
ここで、クーラント液が回転砥石４１の砥石研磨面４３を直撃する位置は、実際に回転砥石４１がウエハ２を研磨する位置と若干異なるが、ウエハ２は極薄いものなので、接線の角度の誤差は僅かなものである。
【００２３】
ノズル５１の図２における奥行き方向の設置位置に関しては、他の機構と干渉せず、先に述べた方向にクーラント液が飛散可能であれば特にこだわる必要は無い。
しかし、クーラント液は回転砥石４１に向かう流速が速いほど効率よく汚染水を飛散させることができるため、ノズル５１は回転砥石４１の正面に近い位置に配置するとよく、ウエハ２と、ノズル５１から供給されるクーラント液の軌跡がなす角度はできるだけ小さい方が良い。
【００２４】
回転砥石４１に衝突したクーラント液を図２、２重線の方向に飛散させるためには、上部のノズル５１から供給するクーラント液の流速を調整してやればよく、予定した方向に汚染水が飛散しない場合はクーラント液の流速を増減してやればよい。調整の方法は、クーラント供給装置の供給能力に余裕がある場合は、クーラント供給装置とノズル５１の間に、装置から供給するクーラント液の流量を調節するバルブを設けておき、矢印方向に飛散するようになるまで、バルブを開閉してクーラント液の流量を増減することで流速を調整すればよい。
【００２５】
万一クーラント液の供給装置の能力に余裕が無く、クーラント液の流量を増やせない場合は、ノズル５１の径を小さくすることで流速を上げることが可能である。
ここで、砥石研磨面４３の幅よりも、著しくノズル５１の径を小さくした場合、砥石研磨面４３の幅方向でクーラント液が当たらない場所が出てくる。この場合、飛散させることができない汚染水が発生する可能性がある。
したがって、ノズル５１の径は、研磨位置でクーラント液が砥石研磨面４３の幅方向の全体に当たるようにする必要がある。
【００２６】
５ｍｍ幅の回転砥石４１を使用する場合で、回転砥石４１の正面にノズル５１を設置する場合、ノズル５１の径は５ｍｍにすればよい。
クーラント液がウエハ２上面側から見て４５度の角度で当たるようにノズル５１を設置した場合、ノズル５１の径は３．５ｍｍ程度にすればよいが、流速の都合上、ノズル５１の径を小さくする必要がある場合は、研磨位置に直接クーラント液を供給するのではなく、研磨位置の少し手前でウエハ２の表面に衝突させて砥石研磨面４３の幅方向に広がるようにしてやればよい。また、径の大きいノズルを使用することはクーラントの無駄であり、汚染水を飛散する能力には影響しない。
【００２７】
次に、ベベルの上半分を研磨する場合について説明する。
図４は、ウエハ２のベベルの上半分を研磨中のウエハ研磨装置１の要部拡大断面図である。
ベベルの上半分を研磨する場合、すなわち回転砥石４１の中心がθ＝π／２からπまでにある場合は、回転砥石４１の回転方向は反時計回り、クーラント液を噴射するノズルは下側のノズル５２となる。
また、クーラント液を噴射する方向、その飛散方向等は、重力の影響を除いて図２と上下対称となる。その他の設定等は上半分を研磨する場合と同様である。
【００２８】
図５は、上下２つのノズルからクーラント液を噴射して、ウエハ２のベベルの下半分を研磨中のウエハ研磨装置１の要部拡大断面図である。
先述したように、ベベルの下半分を研磨する際に上部のノズル５１からクーラント液を供給することは必須である。
この時、下部のノズル５２からクーラント液を供給することが必要であるかは発生する異物数によって判断する。
研磨によって発生する異物が、ウエハ２の上面の内側に付着するのは主に砥石からの汚染水の逆流による。ノズル５１からクーラント液を供給することでウエハ２の上面の大部分の異物付着は防止できる。しかし、ベベルを研磨する際に巻き上げられた研磨粉が、クーラント液と混ざってウエハ２の下面に回り込む場合がある。
この汚染が問題となる場合は、下部のノズル５２から研磨位置にクーラント液を供給することでこれを防止できる。
ベベルの上半分を研磨する際には、ウエハ２の上面に研磨粉が回り込む場合があるため、上部のノズル５１からクーラント液を同様に供給すればよい。
このように、本発明のウエハ研磨装置は、回転砥石にクーラント液を噴射して研磨粉等の異物を飛散させることができるので、研磨粉等の異物がウエハ表面に付着することを防止できる。
また、本発明のウエハ研磨装置１は、ウエハの上方と下方にノズルを備えているので、ウエハの上半分を研磨するときは下側から、下半分を研磨するときは上側からクーラント水を供給することで、効果的に回転砥石４１の研磨面に付着した異物を飛散させることができる。
【００２９】
実施の形態２．
本発明のウエハ研磨装置の実施の形態２について、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図６は、実施の形態２に係るウエハ研磨装置（全体は図示せず）の要部平面図である。
本実施の形態では、図６に示すようにウエハ２上部に一対のノズル５１ａ、５１ｂを備えている。図示しないが下部のノズルも一対のノズル５２ａ、５２ｂとなる。
この場合、図６に示すように、回転砥石４１を対称軸として対称に各ノズルを配置する。
ノズル５１ａとノズル５１ｂからそれぞれ放出されるクーラント液同士が、ウエハ２の研磨箇所の直前、すなわち回転砥石４１の砥石研磨面４３の直前で衝突するようにノズル５１ａとノズル５１ｂを設定する。下部のノズル５２ａ、５２ｂについても同様である。
その他の研磨工程等については実施の形態１と同様である。
【００３０】
このように構成すると、衝突したクーラント液の多くは進行方向を変えて図２のクーラント液と同様に回転砥石４１の方向に進み、回転砥石４１に付着した汚染水を効率よく除去することが可能である。
また、クーラント液の一部はウエハ２の内側に向かい飛散するが、このクーラント液には研磨粉は含まれていないため、ウエハ２の内側に侵入しても特に問題はない。
【００３１】
実施の形態３．
本発明のウエハ研磨装置の実施の形態３について、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図７は、本発明のウエハ研磨装置２０１の実施の形態３における一部カット図を含む側面図である。
図８は、本発明のウエハ研磨装置２０１要部拡大平面図である。
実施の形態１と同様に、回転砥石４１はサーボモータやボールねじを用いた砥石移動ユニット４４Ｘ、４４Ｙ、４４Ｚに保持されることで、ＸＹＺ軸方向への移動が可能となっている。
【００３２】
また、上部のノズル５１は研磨処理空間の天井部に設置されたボールねじとサーボモータ、伸縮アームからなるノズル移動ユニット５５ａＸ、５５ａＹ、５５ａＺに保持されており、ＸＹＺ方向に移動することが可能である。この実施の形態ではＺ軸方向への移動には伸縮アームを採用しているが、ＸＹ方向と同様にボールねじとサーボモータによる駆動でも構わないし、ＸＹＺ方向全ての移動に対してその他の駆動方法を使用しても構わない。
図８のウエハ研磨装置２０１の伸縮アームの先端にはサーボモータを備えたノズル回転ユニット５６ａを設けており、ノズル５１を２軸で回転させることも可能である。
このウエハ研磨装置２０１では、説明のためにノズル移動ユニットとノズル回転ユニットの双方を備えた構成としたが、実際にはどちらか一方のユニットを備えていれば良い。
ノズル５１へのクーラント液の供給はノズル５１の移動を妨げないように、テフロン（登録商標）製や電解研磨したＳＵＳ３１６製のクリーンかつフレキシブルな配管を使用する。
言うまでもないが、ノズル５１は回転砥石４１との干渉を避ける位置に配置する。
下部のノズル５２についても上部のノズル５１と同様の構成で保持されている。
【００３３】
次にウエハ研磨装置２０１の動作について、説明する。
本実施の形態のウエハ研磨装置２０１は、ウエハのオリエンテーションフラット（以下オリフラという）やノッチの研磨に対応している。
ウエハ２０２の外周にはウエハ２０２の位置決めに用いるオリフラが存在する。この時、一定の曲率を持つ外周部分と、オリフラ部分は分けて研磨する必要がある。
図８に示すように、ウエハ２０２のオリフラ部分の研磨時は、回転砥石４１をウエハ２０２のエッジに接触させ、オリフラに沿って水平に回転砥石４１を往復させる。この往復移動の間に、回転砥石４１を少しずつベベルに沿ってウエハ２０２の下面側に移動させることで、オリフラの下半分の研磨を行う。
次に回転砥石４１を少しずつベベルに沿ってウエハ２０２の上面側に移動させることで、オリフラの上半分の研磨を行う。
【００３４】
オリフラ部分を研磨する時は、回転砥石４１がオリフラに沿って移動するため、実施の形態１で使用したような固定したノズル５１、ノズル５２では研磨部分にクーラント液を供給できない。
そこで、ノズル５１，５２から供給するクーラント液を実施の形態１で説明した所定の方向へ噴射し、回転砥石４１から飛散させるために、回転砥石４１の往復運動に同期して各ノズルを回転砥石４１に追従させる必要がある。
【００３５】
先述したように、本実施の形態の上部のノズル５１はノズル移動ユニット５５を用いてＸＹＺ方向に移動が可能であり、またノズル回転ユニット５６ａを用いて２軸で回転することも可能である。この２つのいずれかのユニットを用いて、回転砥石４１の往復移動に追従するようにノズル５１を移動又は回転させる。
【００３６】
ウエハ２０２のオリフラの下半分の研磨を行う場合は、同様にノズル５２を回転砥石４１に追随させるか、ノズル回転ユニット５６ｂを利用してノズル５２だけを回転させることで回転砥石４１にクーラント液を追従させてもよい。
なお、上部と下部ともに設置するノズルは１つに限らず、複数のノズルを設置しても良い。
【００３７】
以上のような構成とすることで、回転砥石４１がオリフラに沿って往復運動をしながらこれを研磨する場合でも実施の形態１で述べた方向にクーラント液を噴射、飛散させることができ、ウエハ表面及び裏面への研磨粉の付着を確実に防止することが可能となる。
【００３８】
実施の形態４．
本発明のウエハ研磨装置の実施の形態４について、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図９は、ウエハ２の上方に中央ノズル５７を備えたウエハ研磨装置の要部断面図である。
この中央ノズル５７は、実施の形態１乃至実施の形態３で説明した各ウエハ研磨装置に適用できる。
中央ノズル５７は、ウエハ３０２がステージ３１と接触していない側、つまりウエハ３０２の表面側に設置する。この中央ノズル５７はテフロン（登録商標）やＳＵＳ製の配管を介してクーラント供給装置（図示せず）に接続されている。
クーラント液はウエハ３０２の中心側からウエハ３０２の外周側へ向かうように供給されるが、中央ノズル５７の位置は必ずしもウエハ３０２の中心と一致するように設置する必要は無い。
【００３９】
以下、中央ノズル５７の用途と動作について説明する。
ノズル５１から供給されるクーラント液は、回転砥石４１と衝突した後に、実施の形態１で説明した方向に研磨粉を含んだ汚染水となって飛散するのであるが、ウエハ研磨装置内の空間が狭い場合、このクーラント液と汚染水の混合物が装置の天井に付着し、それがウエハ３０２上に落下したり、壁面で跳ね返ってウエハ３０２上に落下したりする場合がある。
汚染水のウエハ３０２上への落下は、装置内の研磨作業空間を広く取ることで解消されるが、各ユニットの配置の関係から十分なスペースを確保できない場合がある。
このような場合、中央ノズル５７を設置してウエハ３０２の表面、中心側から外周側へとクーラント液を流すことで、ウエハ３０２の表面に落下した汚染水に含まれる異物がウエハ３０２に到達する前に、クーラント液と共に外部へ排出できる。
なお、この実施の形態では、ベベルの上半分を研磨する場合に補助的に上部のノズル５１を使用する必要はなくなる。
【００４０】
実施の形態５．
本発明のウエハ研磨装置の実施の形態５について、図を用いて説明する。
図１０は、この発明のウエハ研磨装置４０１の一部カット図を含む側面図である。
図１１は、中央ノズル４５７に、カバー５８を装着したウエハ研磨装置４０１の要部断面図である。
まず、図１１に示すカバー５８について説明する。
図１１は、ウエハ４０２の、ステージ３１と接触していない表面側に、ウエハ４０２の表面と対向するよう、カバー５８を設置する例を示している。カバー５８には中央ノズル４５７を接続しており、中央ノズル４５７はテフロン（登録商標）やＳＵＳ製の配管を介してクーラント供給装置（図示せず）に接続されている。クーラント液はウエハ４０２の中心側からウエハ４０２の外周側へ向かうように供給するが、中央ノズル４５７の位置は必ずしもウエハ４０２の中心と一致するように設置する必要は無く、クーラント液がウエハ４０２の中心側から外周側に向かって、ウエハ４０２とカバー５８で形成された隙間を流れればよい。
【００４１】
カバー５８はカバー退避ユニット９によりウエハ４０２に対向する位置から退避することができる。図１０ではサーボモータとボールねじを用いたカバー退避ユニット９で上方に退避する構造となっているが、他の機構を用いてもよく、水平方向に退避する構造でも構わない。これらの構造は、カバー５８がウエハ４０２に近い位置に設置されており、ウエハのロード、アンロードの邪魔になるため必要となる。
【００４２】
カバー５８の上部に回転砥石４１と干渉しないように上部のノズル５１を設置する。ここで、カバー５８が上方に退避する場合は、ノズル５１が邪魔になるため、ノズル５１もカバー５８と干渉しないように退避することが望ましい。
小径のウエハ４０２を削る際に、中央ノズル４５７にクーラント液を供給する配管やカバー５８の保持、退避ユニット、或いはその他の部材とノズル５１が干渉する場合がある。このような場合には、ノズル５１を回転砥石４１の正面ではなく、中央ノズル４５７と干渉しない位置に設置する。
また、実施の形態２で示したように、ノズル５１を複数設置しても良い。
【００４３】
カバー５８を設置することで、飛散した汚染水はカバー５８に遮られてウエハ４０２の表面には到達しない。
また、ウエハ４０２とカバー５８の隙間を小さくすることで、この隙間からの汚染水の侵入も防止できる。
万一汚染水が侵入した場合でも、隙間を流れるクーラント液により外周側へ押し戻されウエハ４０２の表面への研磨粉の付着を防止することができる。
【００４４】
以上のように、ウエハ４０２の表面の中心側から外周側へクーラント液を供給する中央ノズル４５７と研磨箇所にクーラント液を供給する上部のノズル５１及び下部のノズル５２を分けて、前者にはカバー５８とウエハ４０２の隙間から飛来する汚染水を防ぐ役割を持たせ、後者には回転砥石４１によって加速された汚染水の浸入を防ぐ役割を持たせている。
これによりウエハ４０２のサイズが大きくなった場合でも、ノズル５１やノズル５２によって研磨箇所に供給されるクーラント液の流量、流速は変更無く維持することができる。
また、カバー５８の中心から供給されるクーラント液は、ウエハ４０２の表面中心側から外周側に向けて放射状に広がって流れるだけで良く、使用するクーラント液の量を先行技術よりも低く抑えることが可能である。
【００４５】
なお、カバー５８とウエハ４０２の間の間隔は狭いほど汚染水のウエハ４０２の中心側への侵入を高い確率で防止できるが、間隔が狭くなるほど流路の抵抗は増加し、クーラント液が外周側全面に向かって流れにくくなる。
この場合、外周の一部からのみクーラント液が放出されてしまう場合がある。
従って、カバー５８とウエハ４０２の間の間隔はクーラント供給装置の能力とバランスを取りながら決定する。
特にＳｉウエハで採用されている直径３００ｍｍのウエハなどは特に流路が長くなるため注意を要する。
【００４６】
実施の形態６．
本発明のウエハ研磨装置の実施の形態６について、実施の形態５と異なる部分を中心に説明する。
図１２は中央ノズル４５７に装着したカバー５９断面図である。
図１３は、図１２に示したカバー５９及びその上方にあるノズル５１近傍の要部平面図である。
【００４７】
カバー５９について説明する。
図１２に示すカバー５９は、実施の形態５のカバー５８のバリエーションの一例であり、カバー５９の直径はウエハ４０２の直径より大きい。またカバー５９の上面には傾斜をつけて最適化してある。
実施の形態５のカバー５８のように、カバーの直径がウエハ４０２の直径より小さい場合にカバーの上面に汚染水が付着すると、カバー５８を退避する時の振動で汚染水がウエハ４０２の表面に落下する恐れがある。
そこで、本実施の形態ではカバー５９の直径をウエハ４０２の直径より大きくして汚染水が直接ウエハ４０２の表面に落下しないようにした。
なお、この場合、回転砥石４１とカバー５９が干渉するため、カバー５９には図１３に示すように、回転砥石４１が移動するための切り欠き部８を設ける必要がある。
【００４８】
ウエハ４０２にオリフラやサブオリフラが存在しない場合、回転砥石４１が収まる幅の切り欠き８を用意すればよいが、図１３のように、ウエハ４０２にオリフラやサブオリフラが存在する場合、回転砥石４１はオリフラとサブオリフラを研磨する際にオリフラに沿って往復移動をするため、切り欠き部８のサイズはオリフラの幅より大きくかつ、必要最小限の大きさであることが望ましい。
この時、切り欠き部８ではウエハ４０２の表面が露出しているが、回転砥石４１との関係を考慮すると、カバー５９のサイズ拡大前から露出している個所にあたるため問題はない。
【００４９】
本実施の形態ではノズル５１はカバー５９の上方に設置する。切り欠き部８にノズル５１の一部が侵入すると研磨の際に回転砥石４１との干渉が発生するため、出来る限りノズル５１が切り欠き部８に侵入することは避けるべきであり、侵入する場合は回転砥石４１との干渉に十分注意する必要がある。
【００５０】
カバー５９上に汚染水が残存しにくくするために、カバー５９の上面には傾斜を付けている。傾斜の形状は汚染水が表面張力によりカバー５９上に残存しない限りどのような形状でも問題はない。
切り欠き部８への汚染水の流れ込みを防止するため、カバー５９の上面は、切り欠き部８側からカバー５９のその他の外周側へ向けて傾斜する構造にするのが最適である。
【００５１】
このようにカバー５９のサイズをウエハ４０２より大きくし、切り欠き部８からその他の外周側に向けて傾斜を形成することで、カバー５９上に飛散した汚染水のカバー５９上への残存とウエハ４０２上に落下する確率を低減でき、研磨粉によるウエハ４０２表面の汚染を防止することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１，２０１，４０１  ウエハ研磨装置、２，２０２，３０２，４０２  ウエハ、
３  ウエハ回転手段、３１  ステージ、３２  サーボモータ、４  研磨手段、
４１  回転砥石、４２  回転軸、４３  砥石研磨面、
４４Ｘ，４４Ｙ，４４Ｚ  砥石移動ユニット、５  クーラント液噴射手段、
５１，５２，５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ  ノズル、
５５ａＸ，５５ａＹ，５５ａＺ，５５ｂＸ，５５ｂＹ，５５ｂＺ  ノズル移動ユニット、５６ａ，５６ｂ  ノズル回転ユニット、５７，４５７  中央ノズル、
５８，５９  カバー、８  切り欠き部、９  カバー退避ユニット、Ｐ  原点、
Ｋ  研磨点、Ｃ  回転軸。
【図１】
0005618508.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005618508.tif 000008
【図８】
0005618508.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005618508.tif 000011
【図１１】
0005618508.tif 000012
【図１２】
0005618508.tif 000013
【図１３】
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