(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状のウェーハを回転可能、かつ、同心状に保持する円形状の保持面を有する保持手段と、
前記保持面に対向して配置される円板状のウェーハ研磨部材を有し、該研磨部材を、前記保持面に略直交する回転軸を中心として回転可能に支持する加工手段と、
該加工手段を、前記保持手段に対し、前記保持面と略平行方向に相対的に移動させる平行送り手段と、
前記加工手段を、前記保持手段に対し、前記保持面と略直交方向に相対的に移動させる直交送り手段と、
前記平行方向における前記保持手段と前記加工手段との間に配設されているとともに、前記保持手段と一体的に平行移動可能とされ、前記研磨部材の外周縁を、前記回転軸を中心とした真円状に形成する研磨部材真円形成手段とを少なくとも備える研磨装置によって、
前記ウェーハの一の面の、該ウェーハの外周縁から所定の幅に設定される環状の外周研磨領域を研磨する方法であって、
前記研磨部材を回転させながら前記研磨部材真円形成手段を平行移動させて該研磨部材の外周縁を該研磨部材真円形成手段に接触させることにより、前記研磨部材の外周縁を、前記回転軸を中心とした真円状に形成する研磨部材真円形成工程と、
該研磨部材真円形成工程の後に、前記保持手段に保持されたウェーハの外周縁と前記研磨部材真円形成手段との間の、前記保持面と略平行方向の距離に基づき、前記平行送り手段によって、前記加工手段を、前記保持手段に対して平行移動させて、前記研磨部材が前記外周研磨領域のみを研磨可能な位置に位置付ける加工手段位置付け工程と、
該加工手段位置付け工程の後に、前記直交送り手段によって、前記加工手段を、前記保持手段に接近する方向に直交移動させ、前記研磨部材を前記ウェーハの前記外周研磨領域に押し付けて該外周研磨領域のみを研磨する研磨工程と
を少なくとも含むことを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項２】
前記外周研磨領域の幅が２ｍｍ以下である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。
【請求項３】
円板状のウェーハの一の面の、該ウェーハの外周縁から所定の幅に設定される環状の外周研磨領域を研磨する装置であって、
ウェーハを回転可能、かつ、同心状に保持する円形状の保持面を有する保持手段と、
前記保持面に対向して配置される円板状のウェーハ研磨部材を有し、該研磨部材を、前記保持面に略直交する回転軸を中心として回転可能に支持する加工手段と、
該加工手段を、前記保持手段に対し、前記保持面と略平行方向に相対的に移動させる平行送り手段と、
前記加工手段を、前記保持手段に対し、前記保持面と略直交方向に相対的に移動させる直交送り手段と、
前記研磨部材の外周縁を、前記回転軸を中心とした真円状に形成する研磨部材真円形成手段と、
前記保持手段に保持されたウェーハの外周縁と前記研磨部材真円形成手段との間の、前記保持面と略平行方向の距離を記憶する記憶手段と
を少なくとも含み、
前記研磨部材真円形成手段は、前記平行方向における前記保持手段と前記加工手段との間に配設されているとともに、前記保持手段と一体的に平行移動可能に設けられ、
該研磨部材真円形成手段に前記研磨部材を回転させながら接触させることにより、該研磨部材の外周縁が、前記回転軸を中心とした真円状に形成されることを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項４】
前記外周研磨領域の幅が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のウェーハの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハを研磨する方法および装置に係り、特に、ウェーハの限られた外周領域のみを研磨する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の半導体からなるウェーハの表面に多数のデバイスを形成し、ウェーハを分割して個々のデバイスを得る半導体デバイス製造プロセスでは、ウェーハの段階で裏面を研削して薄化することが行われている。ウェーハの薄化はデバイスパッケージの薄化に対応したものであり、例えば当初厚さの７００μｍ前後から２００μｍ程度に薄化されているが、昨今の顕著な薄型化に応じて、５０μｍあるいは３０μｍといったきわめて薄いものに加工される場合もある。
【０００３】
ウェーハの裏面を研削するには、砥石等の研削工具を回転させながらウェーハの裏面に押し付けるといった方法が一般的に採用されている。ところが、このようにして研削が施されたウェーハの被研削面には、細かな傷による厚さ１μｍ程度の研削歪み層が形成される。この研削歪み層はウェーハの抗折強度を低下させる要因となるため、研削歪み層を除去してウェーハの強度を保つ必要がある。研削歪み層を除去する手段としては、砥粒を含む円板状の研磨部材でウェーハの被研削面を研磨する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−５３６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、ウェーハの裏面全面を研磨することが記載されている。このようにウェーハの全面を研磨するにあたっては、同文献に記載されるように、ウェーハの被研削面をカバーすることができる大きさの研磨部材を、回転させたウェーハに対して相対的に平行移動させながら押し付ければ全面研磨は可能である。したがって、平行移動に関しては精密な制御は必要ない。
【０００６】
ところで、ウェーハの研磨加工分野においては、ウェーハの外周縁から所定の幅に設定される環状の外周研磨領域のみを研磨する場合がある。斯かる研磨を行うには、回転するウェーハの外周縁に研磨部材がかかってから、その研磨部材がウェーハの中心に向かって所定の幅だけ高精度で相対移動させれば可能である。しかしながら、このような高精度の移動には、研磨部材とウェーハとの相関位置を高精度で測定し、その測定値に基づいて移動を制御するといった作業が必要であり、容易ではなく、煩雑であった。また、予め研磨部材を、回転軸を中心とした真円に形成しておかなければ、研磨部材を精密に平行移動させても、一定の幅を研磨することができない。この研磨部材を真円にするといった作業も、煩雑さをさらに高めるものであり、簡易な方法が望まれていた。
【０００７】
よって本発明は、高い精度で、かつ容易にウェーハの周縁部のみを研磨することができる研磨方法および研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のウェーハの研磨方法は、円板状のウェーハを回転可能、かつ、同心状に保持する円形状の保持面を有する保持手段と、保持面に対向して配置される円板状のウェーハ研磨部材を有し、該研磨部材を、保持面に略直交する回転軸を中心として回転可能に支持する加工手段と、該加工手段を、保持手段に対し、保持面と略平行方向に相対的に移動させる平行送り手段と、加工手段を、保持手段に対し、保持面と略直交方向に相対的に移動させる直交送り手段と、平行方向における保持手段と加工手段との間に配設されているとともに、保持手段と一体的に平行移動可能とされ、研磨部材の外周縁を、回転軸を中心とした真円状に形成する研磨部材真円形成手段とを少なくとも備える研磨装置によって、ウェーハの一の面の、該ウェーハの外周縁から所定の幅に設定される環状の外周研磨領域を研磨する方法であって、研磨部材を回転させながら研磨部材真円形成手段を平行移動させて該研磨部材の外周縁を該研磨部材真円形成手段に接触させることにより、研磨部材の外周縁を、回転軸を中心とした真円状に形成する研磨部材真円形成工程と、該研磨部材真円形成工程の後に、保持手段に保持されたウェーハの外周縁と研磨部材真円形成手段との間の、保持面と略平行方向の距離に基づき、平行送り手段によって、加工手段を、保持手段に対して平行移動させて、研磨部材が外周研磨領域のみを研磨可能な位置に位置付ける加工手段位置付け工程と、該加工手段位置付け工程の後に、直交送り手段によって、加工手段を、保持手段に接近する方向に直交移動させ、研磨部材をウェーハの外周研磨領域に押し付けて該外周研磨領域のみを研磨する研磨工程とを少なくとも含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明における略平行方向とは、保持手段の保持面と略平行な方向であり、略直交方向とは、保持手段の保持面に直交する方向である。そして、加工手段の保持手段に対する相対的な平行移動とは、保持面と略平行な方向に移動することである。また、本発明における加工手段の保持手段に対する相対的な直交移動とは、保持面と略直交する方向に移動することである。
【００１０】
本発明では、研磨部材真円形成工程を終えた時点で、研磨部材の外周縁が真円に形成されると同時に、実際に研磨を開始するにあたっての、加工手段と、保持手段に保持されたウェーハとの平行方向（保持面と略平行な方向）の相対的な基準位置が定まる。この基準位置は、研磨部材真円形成手段の位置に応じたものとなる。加工手段位置付け工程では、その基準位置から、加工手段がウェーハに向かって相対的に平行移動し、研磨部材が外周研磨領域のみを研磨可能な位置に位置付けられる。この研磨可能な位置は、保持手段に保持されたウェーハの外周縁と研磨部材真円形成手段との間の、保持面と略平行方向の距離に基づいて定められる。ウェーハの外周縁の平行方向の位置は、ウェーハが同心状に保持された保持手段の保持面の回転中心と、ウェーハの半径との相関関係から割り出すことができる。加工手段位置付け工程を終えたら、加工手段を保持手段に接近する方向に直交移動させ、研磨部材をウェーハに押し付ける。加工手段の平行位置は、加工手段位置付け工程で、研磨部材がウェーハの外周研磨領域のみを研磨する位置に位置付けられているので、加工手段を直交移動させて研磨部材をウェーハに押し付けると、外周研磨領域のみが研磨部材で研磨される。
【００１１】
本発明の研磨方法によれば、保持手段に保持されたウェーハの外周縁と研磨部材真円形成手段との間の、平行方向の距離を予め認識しておいてから、研磨部材真円形成手段によって研磨部材の外周縁を真円に形成し、その後は、加工手段位置付け工程と研磨工程を行うことで、ウェーハの外周研磨領域のみを研磨することができる。したがって、高い精度で、かつ容易にウェーハの外周研磨領域のみを研磨することができる。
【００１２】
次に、本発明のウェーハの研磨装置は、上記本発明の研磨方法を好適に実施可能なものであって、ウェーハを回転可能、かつ、同心状に保持する円形状の保持面を有する保持手段と、保持面に対向して配置される円板状のウェーハ研磨部材を有し、該研磨部材を、保持面に略直交する回転軸を中心として回転可能に支持する加工手段と、該加工手段を、保持手段に対し、保持面と略平行方向に相対的に移動させる平行送り手段と、加工手段を、保持手段に対し、保持面と略直交方向に相対的に移動させる直交送り手段と、研磨部材の外周縁を、回転軸を中心とした真円状に形成する研磨部材真円形成手段と、保持手段に保持されたウェーハの外周縁と研磨部材真円形成手段との間の、保持面と略平行方向の距離を記憶する記憶手段とを少なくとも含み、研磨部材真円形成手段は、平行方向における保持手段と加工手段との間に配設されているとともに、保持手段と一体的に平行移動可能に設けられ、該研磨部材真円形成手段に研磨部材を回転させながら接触させることにより、該研磨部材の外周縁が、回転軸を中心とした真円状に形成されることを特徴としている。
【００１３】
上記本発明では、ウェーハの外周研磨領域の幅は任意ではあるが、特に２ｍｍ以下といった比較的小さい幅の場合に、特に本発明は有効とされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、保持手段に保持されたウェーハの外周縁と研磨部材真円形成手段との間の平行方向の距離を予め認識しておき、研磨部材真円形成手段でウェーハの外周縁を真円に形成した後、該距離に基づいて加工手段を平行方向に相対移動させれば、研磨部材の平行方向の位置を、外周研磨領域のみを研磨可能な位置に位置付けることができる。したがって、高い精度で、かつ容易にウェーハの外周研磨領域のみを研磨することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１の符合１は、円板状のウェーハを示している。このウェーハ１は半導体ウェーハの素材であるシリコンウェーハ等であって、外周縁には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）２が形成されている。本実施形態においては、ウェーハ１の片面側の斜線で示す周縁部（外周研磨領域）３のみを研磨する。研磨される周縁部３は、外周縁４から内側の全周にわたる環状領域であって、ノッチ２の奥行き寸法よりも大きな幅を有している。研磨される周縁部３の幅はウェーハ１の種類等に応じて決定されるが、例えば２ｍｍ程度、もしくは２ｍｍ以下である。周縁部３は、図２に示す研磨装置１０によって研磨される。
【００１６】
以下、研磨装置１０の構成ならびに動作を説明する。
図２に示すように、研磨装置１０は直方体状の基台１１を有しており、ウェーハ１は、この基台１１上の所定箇所に着脱自在にセットされる供給カセット１２内に、研磨される周縁部３がある側の面（被研磨面）を上にした状態で、複数が積層して収容される。その供給カセット１２から１枚のウェーハ１が搬送ロボット１３によって引き出され、そのウェーハ１は、被研磨面を上にした状態で位置決めテーブル１４上に載置されて、一定の位置に位置付けられる。
【００１７】
位置決めテーブル１４上で位置決めがなされたウェーハ１は、供給アーム１５によって位置決めテーブル１４から取り上げられ、円盤状のチャックテーブル２０上に、被研磨面を上に向けた状態で同心状に載置される。チャックテーブル２０は、一般周知の真空チャック式のもので、ウェーハ１が載置される水平な上面には、周縁の僅かな部分を残して、多孔質部材などで形成された円形状の真空吸着面２１が同心状に形成されている。チャックテーブル２０は、ウェーハ１が載置される前の段階で真空運転されており、チャックテーブル２０上に同心状に載置されたウェーハは、真空吸着面２１によって吸着、保持される。
【００１８】
図３に示すように、チャックテーブル２０は、基台１１上において矢印Ｙ方向に水平移動可能に設けられたテーブルベース２５上に支持されている。ウェーハ１は、テーブルベース２５およびチャックテーブル２０を介して、供給アーム１５によりチャックテーブル２０に載置されるＹ方向手前側の着脱位置から、Ｙ方向奥側の加工位置に送り込まれる。加工位置の上方には、ウェーハ１の周縁部３を研磨する研磨ユニット３０が配設されている。基台１１上には、テーブルベース２５の移動路を塞いで研磨屑等が基台１１内に落下することを防ぐ蛇腹状のカバー２６が伸縮自在に設けられている。
【００１９】
研磨ユニット３０は、基台１１の奥側の端部に立設されているコラム１６の前面に、Ｚ方向（鉛直方向）に沿って昇降自在に設置されている。すなわちコラム１６の前面にはＺ方向に延びるガイド４１が設けられており、研磨ユニット３０は、スライダ４２を介してガイド４１に摺動自在に装着されている。そして研磨ユニット３０は、サーボモータ４３を備え、このサーボモータ４３によって駆動されるボールねじ式の送り機構４４により、スライダ４２を介してＺ方向に昇降する。
【００２０】
図３および図４に示すように、研磨ユニット３０は、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング３１と、このスピンドルハウジング３１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト３２とを備えている。スピンドルシャフト３２は、スピンドルハウジング３１の上端部に固定されたスピンドルモータ３３によって回転駆動させられる。スピンドルシャフト３２はスピンドルハウジング３１の下端部から下方に突出しており、スピンドルシャフト３２の下端には、円盤状のフランジ３４を介して、研磨部材３５が取り付けられている。
【００２１】
研磨部材３５は、フランジ３４とほぼ同じ直径であって、一定厚さの円盤状に成形されたものである。研磨部材３５は、研磨対象物であるウェーハ１に応じたものが選択されるが、例えば、研磨布、ゴムまたはエラストマー等の柔軟性を有するベース材に、多結晶あるいは単結晶の酸化シリコン、ＧＣ（グリーン・カーボランダム）またはＷＡ（ホワイト・アランダム）等の砥粒が混合、分散されたもの等が用いられる。円盤状の研磨部材３５は、ウェーハ１の少なくとも周縁部３を研磨することができれば、大きさ（直径）は任意であるが、図示のものはウェーハ１の全面を研磨することができる直径を有している。研磨部材３５の研磨面である下面は、スピンドルシャフト３２の軸方向と直交して水平に設定される。すなわち研磨部材３５の研磨面は、チャックテーブル２０の真空吸着面２１と平行に設定される。
【００２２】
本実施形態の研磨装置１０は、ウェーハ１の周縁部３を研磨するのに先立って、研磨部材３５の外周縁（この場合、研磨部材３５はある程度の厚さを有しているので外周面と言ってもよい）３５ａを切削して真円状に形成するためのバイト２９を備えている。バイト２９は、図４に示すように、上記テーブルベース２５の、コラム１６側の端部に固定されている。すなわちこのバイト２９は、水平なＹ方向におけるチャックテーブル２０と研磨ユニット３０との間に配設されており、テーブルベース２５と一体的にＹ方向に移動可能とされている。
【００２３】
図４に示すように、研磨部材３５の外周縁３５ａを切削するバイト２９の先端はコラム１６方向に向いており、バイト２９の先端とチャックテーブル２０の回転中心（すなわちウェーハ１の中心）との間のＹ方向の距離Ａは固定的である。この距離Ａは、図２に示す記憶手段５０に記憶されている。また、チャックテーブル２０上に吸着、保持されるウェーハ１の半径ｒ、研磨すべき周縁部３の幅Ｗといった事前に判明しているデータも、予め記憶手段に記憶されている。
【００２４】
以下、研磨部材３５によってウェーハ１の周縁部３を研磨する手順を説明する。
図５（ａ）は、研磨開始前の状態を示しており、研磨ユニット３０はウェーハ１よりも上方の位置で待機している。また、バイト２９は研磨ユニット３０よりも手前側（図で左側）にある。この初期状態から、まず、研磨ユニット３０を下降（下方に直交移動）させて研磨部材３５の高さ位置をバイト２９に合わせるとともに、研磨部材３５を回転させる。そして、図５（ｂ）に示すように、テーブルベース２５をコラム１６方向（図で右側）に水平移動させてバイト２９を回転している研磨部材３５の外周縁３５ａに接触させ、外周縁を切削する。テーブルベース２５は、研磨部材３５の外周縁３５ａ全域が切削され得るところで移動が停止させられる。所定時間経過させることにより、研磨部材３５の外周縁３５ａ全域がバイト２９で切削され、これによって研磨部材３５の外周縁３５ａが真円状に形成される（研磨部材真円形成工程）。
【００２５】
このようにして研磨部材３５を真円状に形成した時点で、チャックテーブル２０上に保持されたウェーハ１の、研磨ユニット３０に対するＹ方向の相対的な基準位置が定まる。後の工程でテーブルベース２５は、この基準位置から、ウェーハ１の周縁部３のみが研磨部材３５によって研磨され得る位置までコラム１６方向に水平移動させられるが、その移動距離は、図４に示すように、バイト２９の先端から周縁部３の内縁までの距離Ｆである。この距離（基準位置からのテーブルベース２５の水平移動距離）Ｆは、ウェーハ１が同心状に保持されるチャックテーブル２０の回転中心と、ウェーハ１の半径ｒと、周縁部３の幅から割り出すことができるものであり、すなわち「（距離Ａ−ウェーハの半径ｒ）＋周縁部３の幅Ｗ」により算出される。この水平移動距離Ｆも、予め記憶手段５０に記憶される。
【００２６】
さて、研磨部材３５が真円状に形成されたら、テーブルベース２５の停止状態をそのまま保持し、次いで、図５（ｃ）に示すように研磨ユニット３０を一旦上昇（上方に直交移動）させてから、図５（ｄ）に示すように、上記基準位置にあるテーブルベース２５を、上記水平移動距離Ｆだけコラム１６方向に水平移動させる（加工手段位置付け工程）。これによって、研磨部材３５のＹ方向位置が、ウェーハ１の周縁部３のみを研磨可能な位置に位置付けられる。当該位置とは、すなわち研磨される周縁部３の内縁に研磨部材３５の外周縁３５ａがＺ方向において合致する位置である。
【００２７】
続いて、図５（ｅ）に示すように研磨ユニット３０を下降させて研磨部材３５を所定荷重でウェーハ１に押し付ける。前の工程で、研磨ユニット３０のＹ方向位置が、研磨部材３５によりウェーハ１の周縁部３のみを研磨する位置に位置付けられているので、ウェーハ１の周縁部３のみが研磨部材３５の下面の外周部分によって研磨される（研磨工程）。
【００２８】
所定の研磨時間が経過して周縁部３の研磨が完了したら、研磨ユニット３０を、図５（ａ）に示した待機位置まで上昇させる。一方、テーブルベース２５を上記着脱位置まで戻す。この着脱位置でチャックテーブル２０の真空運転は停止され、次いでウェーハ１は、回収アーム１７によってスピンナ式洗浄装置１８に搬送されて洗浄、乾燥処理され、この後、搬送ロボット１３によって回収カセット１９内に移送、収容される。
【００２９】
上記手順が１枚のウェーハ１に対する研磨処理であり、引き続き、供給カセット１２内に収容されている多数のウェーハ１の周縁部３が次々と研磨される。なお、テーブルベース２５の基準位置の設定は最初に１回行えばよく、その後は設定を変えることなく繰り返し研磨処理される。勿論、ウェーハ１の大きさや周縁部３の幅などの処理条件が異なった場合には、それに応じて基準位置の再設定が行われる。
【００３０】
上記実施形態の周縁部３の研磨方法によれば、テーブルベース２５をコラム１６方向に水平移動させてバイト２９により研磨部材３５の外周縁３５ａを真円に形成すると同時にテーブルベース２５のＹ方向の基準位置を定め、この基準位置から、バイト２９とチャックテーブル２０とのＹ方向の相関位置から割り出した距離Ｆだけコラム１６方向に移動させることにより、研磨部材３５のＹ方向位置を、研磨すべき周縁部３に対応する位置に位置付けることができる。したがって、高い精度で、かつ容易にウェーハ１の周縁部３のみを研磨することができ、多数のウェーハ１を処理するにあたって高い再現性を得ることができる。また、このように高精度で研磨することができる本実施形態の研磨方法は、周縁部３の幅が２ｍｍ以下といった比較的小さい場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る方法で周縁部（斜線で示す）が研磨される半導体ウェーハの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体斜視図である。
【図３】同研磨装置の研磨ユニットおよびチャックテーブルを示す斜視図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】一実施形態の研磨工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ウェーハ
３…周縁部（外周研磨領域）
１０…研磨装置
２０…チャックテーブル（保持手段）
２１…真空吸着面（保持面）
２５…テーブルベース（平行送り手段）
２９…バイト（真円形成手段）
３０…研磨ユニット（加工手段）
３２…スピンドルシャフト（回転軸）
３５…研磨部材
４４…送り機構（直交送り手段）
５０…記憶手段
【図１】
0005147417.tif 000002
【図２】
0005147417.tif 000003
【図３】
0005147417.tif 000004
【図４】
0005147417.tif 000005
【図５】
0005147417.tif 000006