(57)【要約】【課題】ウェハの回路形成部への研磨剤及びごみの付着を的確に阻止し、半導体装置の歩留まりを向上させ、後工程における各製造装置の稼働率を向上させる。【解決手段】円盤状のウェハ２００の外周縁側を研磨する研磨部１５０と、ウェハ２００の表面に向かってガスＧを吐出しウェハ２００上の空間を研磨部１５０によりウェハ２００が研磨される研磨領域ＰＦと研磨領域ＰＦ以外の通常領域ＮＦとにガスＧのカーテンＣで仕切るガス吐出部１３０と、を備える。【選択図】図１
2007158023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のウェハの外周縁側を研磨する研磨部と、
前記ウェハの表面に向かってガスを吐出し、前記ウェハ上の空間を前記研磨部により前記ウェハが研磨される研磨領域と前記研磨領域以外の通常領域とに前記ガスのカーテンで仕切るガス吐出部と、を備えることを特徴とする半導体ウェハの研磨装置。
【請求項２】
前記ガス突出部は、非反応性の前記ガスを吐出することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの研磨装置。
【請求項３】
前記研磨部は前記ウェハの外周縁側を周方向にわたって連続的に研磨し、
前記ガス吐出部は、前記カーテンが平面視リング状となるよう前記ガスを吐出して、前記ウェハ上の空間を径方向に仕切ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェハの研磨装置。
【請求項４】
前記研磨部は、前記ウェハの外周縁の周方向所定位置に形成されたノッチ部を研磨することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体ウェハの研磨装置。
【請求項５】
前記ウェハの外周縁側を洗浄する洗浄部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体ウェハの研磨装置。
【請求項６】
円盤状のウェハの外周縁側を研磨するにあたり、
前記ウェハの表面に向かってガスを吐出し、前記ウェハ上の空間を前記研磨部により前記ウェハが研磨される研磨領域と前記研磨領域以外の通常領域とに前記ガスのカーテンで仕切ることを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
【請求項７】
前記ガスは非反応性であることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェハの研磨方法。
【請求項８】
前記ウェハの外周縁側を周方向にわたって連続的に研磨し、
平面視リング状となるよう前記ガスを吐出して、前記カーテンにより前記ウェハ上の空間を径方向に仕切ることを特徴とする請求項６または７に記載の半導体ウェハの研磨方法。
【請求項９】
前記ウェハの外周縁の周方向所定位置に形成されたノッチ部を研磨することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の半導体ウェハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハの外周縁側を研磨する半導体ウェハの研磨装置及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、回路の高集積化、パターンの微細化、ウェハの大径化が進んでおり、歩留まり向上がのぞまれている。歩留まり向上の一手法として、ウェハの外周縁のベベル部及びノッチ部に成膜された不要な膜を除去する手法が採られている。ベベル部は側面視にて丸みを帯びるよう形成されており、ノッチ部は平面視にて略Ｖ字状に形成されている。このためベベル部及びノッチ部の膜が拡散工程において剥がれ、ウェハ表裏に付着することによる歩留まり低下や装置の稼働率の低下が発生する。ベベル研磨はこれらの問題の発生を防止することができる。
【０００３】
この種の研磨装置として、ウェハを回転自在に保持し、研磨パッドの一面がウェハのベベル部と当接自在に構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この研磨装置では、研磨剤を表面上に供給しつつウェハを回転させ、研磨パッドをベベル部に当接させることにより、ベベル部を周方向にわたって研磨することができるようになっている。また、この研磨装置は、ウェハ表面に向かって非反応性のガスを吐出するノズルを備えており、ウェハの回転を利用してノズルから吐出されたガスをウェハ表面上に行き渡らせ、研磨剤の径方向中心側への侵入の抑制を図らんとしている。
【特許文献１】特開２００５−２６２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された研磨装置では、ウェハの回転を利用してガスをウェハ表面上に拡散させるため、ウェハの回転数、ガスの流出速度等の条件が変化すれば、ガスの流通経路や流速が変化する。従って、ガスを均一に拡散させることができず、安定的にウェハ表面にガスを行き渡らせて研磨剤の侵入を抑制することが困難である。また、ノズルによる１点からの吹き出しでは、ウェハ表面にチャージが生じやすくなり、半導体ウェハに多大な影響を与えるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、円盤状のウェハの外周縁側を研磨する研磨部と、前記ウェハの表面に向かってガスを吐出し、前記ウェハ上の空間を前記研磨部により前記ウェハが研磨される研磨領域と前記研磨領域以外の通常領域とに前記ガスのカーテンで仕切るガス吐出部と、を備えることを特徴とする半導体ウェハの研磨装置が提供される。
【０００６】
この半導体ウェハの研磨装置では、ガスを吐出してカーテンを形成することにより、研磨領域と通常領域の間における物体の移動が抑制される。すなわち、研磨部によりウェハの外周縁側が研磨される際にカーテンを形成することにより、研磨時に研磨部に供給される研磨剤や、研磨時に生じるごみが、通常領域内に侵入することはない。ここで、カーテンを形成するようガスを吐出することから、ガスの流れが比較的安定し、ガスが１点で噴き出す従来のもののように、ガスの流れが不安定となることはない。
【０００７】
また、本発明によれば、円盤状のウェハの外周縁側を研磨するにあたり、前記ウェハの表面に向かってガスを吐出し、前記ウェハ上の空間を前記研磨部により前記ウェハが研磨される研磨領域と前記研磨領域以外の通常領域とに前記ガスのカーテンで仕切ることを特徴とする半導体ウェハの研磨方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明によれば、ウェハの回路形成部への研磨剤及びごみの付着を的確に阻止することができ、半導体装置の歩留まりを向上させるとともに、後工程における各製造装置の稼働率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面を参照しつつ、本発明による半導体ウェハの研磨装置の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１から図７は本発明の第１の実施形態を示すものであり、図１はノッチ部研磨用の半導体ウェハの研磨装置の模式図、図２は半導体ウェハの外周縁部分の説明図、図３はノッチ部研磨用の半導体ウェハの研磨装置における上側保持部の概略底面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５はベベル部研磨用の半導体ウェハの研磨装置の模式図、図６はベベル部研磨用の半導体ウェハの研磨装置における上側保持部の概略底面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。尚、図５においては、説明のためカーテンを左側及び右側に示しているが、実際はウェハの径方向内側がカーテンにより包囲されている。
【００１１】
図１に示すように、半導体ウェハ２００の研磨装置１００は、円盤状のウェハ２００を下面側から固定するウェハ保持部としてのウェハチャック機構１１０と、装置の各種ユニット等を保持する下側保持部１２０及び上側保持部１３０と、ウェハ２００の外周縁側に研磨剤Ａを供給する研磨剤ノズル１４０と、ウェハ２００の外周縁側を研磨する研磨部としての研磨パッド１５０と、をチャンバー内に備えている。下側保持部１２０及び上側保持部１３０は、ウェハ２００を下方及び上方から覆うよう形成されており、ウェハ２００との対向面にはそれぞれガス吐出口１６０，１７０が形成される。
【００１２】
この研磨装置１００は、半導体製造工程にてウェハ２００の外周縁２１０に成膜される不必要な酸化膜、金属膜等を研磨により除去するためのものである。具体的に、本実施形態における研磨対称のウェハ２００は、ＣｕのＣＭＰ工程の後のものであり、図２に示すように、プラズマ酸化膜２２０とバリアメタルとしてのＴａ膜２３０が外周縁に残存している。ここで、ウェハ２００の外周縁２１０は、平面視にて円弧状に形成されているベベル部２１２と、平面視にて略Ｖ字状に切り欠かれ周方向所定位置に形成されたノッチ部２１４と、を含んでいる。図１に示す研磨装置１００はノッチ部２１４に成膜された不要な膜を除去し、ベベル部２１２に成膜された不要な膜は図５に示す研磨装置３００により除去される。ウェハ２００は、クラスタツールによって各研磨装置１００，３００間で移動自在となっている。ベベル部研磨用の研磨装置３００については後述し、まず、ノッチ部研磨用の研磨装置１００について説明する。
【００１３】
ガス吐出部としての下側保持部１２０及び上側保持部１３０は、平面視にて略円形に形成され（図３参照）、外径がウェハ２００と略同じとなっている。下側保持部１２０と上側保持部１３０は、互いに上下対称に形成されている。図４に示すように、上側保持部１３０の内部にはガス流通路１３２が形成され、上方から供給されたガスＧがガス流通路１３２を経由してガス吐出口１７０まで案内される。そして、図１に示すように、ガス吐出口１６０，１７０から吐出されたガスＧによりカーテンＣが形成される。このカーテンＣは、ウェハ２００上の空間が研磨パッド１５０によりウェハ２００が研磨される研磨領域ＰＦと、研磨領域ＰＦ以外の通常領域ＮＦと、に仕切る。尚、ガスＧの流れを安定させるためには、ウェハ２００側にガスＧが流入した分だけウェハ２００側からガスＧを吸引するガス排出機構をチャンバー内に設けておくことが好ましい。
【００１４】
ガス吐出部としての下側保持部１２０及び上側保持部１３０は、非反応性のガスＧを吐出する。ここでいう非反応性のガスＧとは、希ガスの他、ウェハ２００、研磨剤Ａ等の研磨装置１００のチャンバー内の物質と反応しないガスを指す。具体的には、ガスＧは、ヘリウム、アルゴン、窒素、乾燥空気等が好ましい。
【００１５】
図３に示すように、上側保持部１３０のガス吐出口１７０は、底面視にて、周方向外側に向かって拡開する略Ｖ字状に形成される。ここで、ウェハ２００のノッチ部２１４は平面視にて略Ｖ字状に形成されており、図１に示すようにガスＧが吐出されると、ガスＧがノッチ部２１４の径方向内側に吹き付けれるようになっている。これにより、ウェハ２００上のノッチ部２１４側が研磨領域ＰＦとなり、他部が通常領域ＮＦとなる。
【００１６】
研磨パッド１５０は、回転軸が水平な円盤状を呈し、図１に示すようにウェハ２００の径方向外側からノッチ部２１４内に挿入される。そして、研磨パッド１５０の周縁でノッチ部２１４の表面を研磨する。
【００１７】
以上のように構成された半導体ウェハ２００の研磨装置１００では、ガスＧを吐出してカーテンＣを形成することにより、研磨領域ＰＦと通常領域ＮＦの間における物体の移動が抑制される。これにより、研磨パッド１５０によりウェハ２００の外周縁２１０側が研磨される際にカーテンＣを形成することにより、研磨時に研磨パッド１５０に供給される研磨剤Ａや、研磨時に生じるごみが、通常領域ＮＦ内に侵入することはない。ここで、カーテンＣを形成するようガスＧを吐出することから、ガスＧの流れが比較的安定し、ガスＧが１点で噴き出す従来のもののように、ガスＧの流れが不安定となることはない。
【００１８】
従って、ウェハ２００の回路形成部への研磨剤Ａ及びごみの付着を的確に阻止することができ、半導体装置の歩留まりを向上させるとともに、後工程における各製造装置の稼働率を向上させることができる。
【００１９】
尚、第１の実施形態においては、ウェハ２００のノッチ部２１４がＶ字状に形成され、これに合わせてガス吐出口１６０，１７０をＶ字状に形成したものを示したが、例えば、ノッチ部２１４が直線状に切り欠かれた形状である場合には、ガス吐出口１６０，１７０を直線状に形成してもよい。要は、ノッチ部２１４が他の部分と隔離されるようガスＧのカーテンＣが形成されていればよい。
【００２０】
図５に示すように、ベベル部研磨用の研磨装置３００は、ウェハ２００が回転自在となるようウェハ２００の外周縁を支持するウェハ保持部とての複数のローラ３１０と、装置の各種ユニット等を保持する下側保持部３２０及び上側保持部３３０と、ウェハ２００の外周縁側に研磨剤Ａを供給する研磨剤ノズル３４０と、ウェハ２００の外周縁側を研磨する研磨部としての研磨パッド３５０と、をチャンバー内に備えている。下側保持部３２０及び上側保持部３３０は、ウェハ２００を下方及び上方から覆うよう形成されており、ウェハ２００との対向面にはそれぞれガス吐出口３６０，３７０が形成される。
【００２１】
この研磨装置３００も、半導体製造工程にてウェハ２００の外周縁２１０に成膜される不必要な酸化膜、金属膜等を研磨により除去するためのものである。研磨装置３００の研磨対象のウェハ２００は、ノッチ部研磨用の研磨装置１００によりノッチ部２１４が研磨されたウェハ２００である。
【００２２】
ガス吐出部としての下側保持部３２０及び上側保持部３３０は、平面視にて略円形に形成され（図６参照）、外径がウェハ２００と略同じとなっている。下側保持部３２０と上側保持部３３０は、互いに上下対称に形成されている。図７に示すように、上側保持部３３０の内部にはガス流通路３３２が形成され、上方から供給されたガスＧがガス流通路３３２を経由してガス吐出口３７０まで案内される。
【００２３】
このガス吐出口３７０は、図６の上側保持部の概略底面図に示すように、平面視リング状に形成されており、ガス流通路３３２は中心側から径方向外側へ延びるよう形成されている。そして、図５に示すようにガスＧが吐出されると、ガスＧがベベル部２１２の径方向内側に吹き付けれるようになっている。これにより、ウェハ２００の径方向内部は、周方向に延びるリング状のカーテンＣにより全体的に包囲される。具体的には、リング状のカーテンＣは、ウェハ２００の外周縁より３〜５ｍｍ程度離れた位置に形成される。これにより、ウェハ２００上のベベル部２１２側が研磨領域ＰＦとなり、他部が通常領域ＮＦとなる。
【００２４】
研磨パッド３５０は、回転軸が鉛直斜め方向の円盤状を呈しており、図５に示すように、研磨パッド３５０の一面が側面視にて湾曲しているベベル部２１２と当接する。そして、ウェハ２００がローラ３１０により回転されている状態で研磨することにより、周方向にわたってベベル部２１２を連続的に研磨することができる。
【００２５】
以上のように構成された半導体ウェハ２００の研磨装置３００でも、ガスＧを吐出してカーテンＣを形成することにより、研磨領域ＰＦと通常領域ＮＦの間における物体の移動が抑制される。すなわち、研磨パッド３５０によりウェハ２００の外周縁２１０側が研磨される際にカーテンＣを形成することにより、研磨時に研磨パッド３５０に供給される研磨剤Ａや、研磨時に生じるごみが、通常領域ＮＦ内に侵入することはない。ここで、カーテンＣを形成するようガスＧを吐出することから、ガスＧの流れが比較的安定し、ガスＧが１点で噴き出す従来のもののように、ガスＧの流れが不安定となることはない。
【００２６】
従って、ウェハ２００の回路形成部への研磨剤Ａ及びごみの付着を的確に阻止することができ、半導体装置の歩留まりを向上させるとともに、後工程における各製造装置の稼働率を向上させることができる。
【００２７】
図８は本発明の第２の実施形態を示す半導体ウェハの研磨装置における上側保持部の底面図である。
【００２８】
第２の実施形態においては、研磨装置は、ウェハ２００をクラスタツールで移動させることなく、同一チャンバー内でベベル部２１２とノッチ部２１４の両方の研磨を行う。この研磨装置では、図８に示すように、上側保持部４３０のガス吐出口４７０が、底面視にて周方向外側に向かって拡開する略Ｖ字状のノッチ対応部４７２と、底面視にてリング状のベベル対応部４７４と、を含んでいる。図示しない下側保持部については、上側保持部４３０と上下対称に構成されている。
【００２９】
ウェハ２００は回転自在に支持され、ノッチ部２１４の研磨にあたってはウェハ２００を静止した状態で研磨パッド１５０による研磨を行い、ベベル部２１２の研磨にあたってはウェハ２００と研磨パッド３５０を相対的に回転させた状態で研磨パッド３５０による研磨を行う。各研磨パッド１５０，３５０は、ウェハ２００の研磨を行う研磨位置と、ウェハ２００の近傍から退去した待機位置とに移動自在に構成されている。
【００３０】
そして、ベベル部２１２とノッチ部２１４のいずれの研磨を行う場合であっても、ガス吐出口４７０からガスＧを吐出して、Ｖ字状とリング状のカーテンＣを同時に形成する。すなわち、ウェハ２００の径方向内部は、周方向に延びるリング状のカーテンＣにより包囲されるとともに、Ｖ字状のカーテンＣによりノッチ部２１４と隔離される。これにより、いずれの研磨時においても、研磨時に研磨パッド３５０に供給される研磨剤Ａや、研磨時に生じるごみが、通常領域ＮＦ内に侵入することはない。このように、ベベル部２１２とノッチ部２１４の研磨を一の研磨装置で行うことにより、半導体装置の製造工数を低減して生産コストの低減を図ることができる。
【００３１】
尚、前記各実施形態において、ウェハ２００の研磨後に外周縁２１０の洗浄を行う際に、ガスＧによるリング状のカーテンＣを形成してもよい。例えば、図９に示すように、ベベル部研磨用の研磨装置３００が、外周縁２１０を洗浄する洗浄ブラシ３８２及び洗浄液Ｂを供給する洗浄ノズル３８４からなる洗浄部を有し、研磨後に連続的に外周縁２１０の洗浄を行うものである場合には、洗浄時にリング状のカーテンＣを形成することにより洗浄液Ｂの径方向内側への侵入を抑制することができる。
【００３２】
また、第１の実施形態においては、ウェハ２００を回転させるベベル部用の研磨装置３００を示したが、例えば平面視にてウェハ２００を包囲するリング状に形成された研磨パッド３５０がウェハ２００に対して移動するものであってもよい。すなわち、ウェハ２００と研磨パッド３５０が相対的に回転すれば、研磨パッド３５０によりウェハ２００の外周縁２１０を連続的に研磨することができる。
【００３３】
また、カーテンＣによるウェハ２００上の空間の仕切り方は、ウェハ２００の研磨部位に応じて任意に変更することができるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すノッチ部研磨用の半導体ウェハの研磨装置の模式図である。
【図２】半導体ウェハの外周縁部分の説明図である。
【図３】ノッチ部研磨用の半導体ウェハの研磨装置における上側保持部の概略底面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】ベベル部研磨用の半導体ウェハの研磨装置の模式図である。
【図６】ベベル部研磨用の半導体ウェハの研磨装置における上側保持部の概略底面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す半導体ウェハの研磨装置における上側保持部の底面図である。
【図９】変形例を示すベベル部研磨用の半導体ウェハの研磨装置の模式図である。
【図１０】従来例を示す半導体ウェハの研磨装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００    半導体ウェハの研磨装置
１１０    ウェハチャック機構
１２０    下側保持部
１３０    上側保持部
１３２    ガス流通路
１４０    研磨剤ノズル
１５０    研磨パッド
１６０    ガス吐出口
１７０    ガス吐出口
２００    半導体ウェハ
２１０    外周縁
２１２    ベベル部
２１４    ノッチ部
２２０    プラズマ酸化膜
２３０    Ｔａ膜
３００    半導体ウェハの研磨装置
３１０    ローラ
３２０    下側保持部
３３０    上側保持部
３３２    ガス流通路
３４０    研磨剤ノズル
３５０    研磨パッド
３６０    ガス吐出口
３７０    ガス吐出口
３８２    洗浄ブラシ
３８４    洗浄ノズル
４３０    上側保持部
４７０    ガス吐出口
４７２    ノッチ対応部
４７４    ベベル対応部
Ａ        研磨剤
Ｂ        洗浄液
Ｃ        カーテン
Ｇ        ガス
ＮＦ        通常領域
ＰＦ        研磨領域
【図１】
2007158023.tif 000003
【図２】
2007158023.tif 000004
【図３】
2007158023.tif 000005
【図４】
2007158023.tif 000006
【図５】
2007158023.tif 000007
【図６】
2007158023.tif 000008
【図７】
2007158023.tif 000009
【図８】
2007158023.tif 000010
【図９】
2007158023.tif 000011
【図１０】
2007158023.tif 000012