(57)【要約】【課題】  基板周縁部等に発生する表面荒れや基板周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる基板処理装置及びその基板処理方法を提供する。【解決手段】  基板処理装置は、半導体ウェハ等の被処理基板１０を保持する基板保持機構２０と、水平方向に移動可能な研磨ヘッド３０と、研磨ヘッド３０に装着され、被処理基板の周縁部の研磨に供される研磨テープ４０と、被処理基板１０上に純水を供給するための純水供給ノズル５０とを備えている。研磨ヘッド３０は、被処理基板１０のベベル部及びデバイス面側のエッジ部に対して、接触・加圧・角度調整を行うことができる。研磨ヘッド３０には、被処理基板１０と接触・加圧させる部分に突出部を有する研磨パッド６０が設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の周縁部を研磨する基板処理装置であって、
前記被処理基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された前記被処理基板の周縁部まで移動可能な研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドの前記被処理基板の研磨側に設けられた突出部と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記突出部の側面と前記被処理基板の周縁部を接触・加圧させることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記研磨ヘッドは、前記被処理基板の面方向に対して回動可能であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の基板処理装置。
【請求項４】
被処理基板の周縁部を研磨する研磨方法であって、
前記被処理基板の周縁部と研磨ヘッドに設けられた突出部の側面とを接触・加圧させる工程と、
前記被処理基板の周縁部と研磨材を相対的に摺動させ、前記被処理基板の周縁部を研磨する工程と、
を備えることを特徴とする基板処理装置の基板処理方法。
【請求項５】
前記研磨ヘッドを前記被処理基板の面方向に対して回動させる工程を備えることを特徴とする請求項4記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及びその基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の微細化、半導体装置の高速化に伴い、パーティクルの管理は益々重要になってきている。このパーティクルを管理する上で問題となるものの一つに、半導体装置の製造工程中に半導体基板のベベル部及びエッジ部に生じる表面荒れに起因した発塵がある。ここで、ベベル部とは、半導体基板の端部において断面が曲率を有する部分を意味し、エッジ部とは、ベベル部から半導体基板の内周側に向かった数ｍｍ程度の表面が平坦な部分を意味する。
【０００３】
例えば、トレンチキャパシタのトレンチ（ディープトレンチ）をＳｉウェハ表面に形成するＲＩＥ（Reactive Ion Etching）工程において、上述したような加工起因の表面荒れが発生する。ＲＩＥ工程では、まず、Ｓｉウェハ上にＳｉＮ膜とＳｉＯ２膜の積層膜からなるハードマスクを形成し、このハードマスクをマスクにしてＳｉウェハをＲＩＥ法にてエッチングしてディープトレンチを形成する。
【０００４】
このＲＩＥ工程のとき、エッチング中に生じる副生物がＳｉウェハのベベル部及びエッジ部に付着し、これがエッチングのマスクとして作用して、Ｓｉウェハのベベル部及びエッジ部に針状突起が形成されることがある。特に開口径がサブミクロンオーダーであり、アスペクト比が数十と非常に高いディープトレンチを精度よく形成しようとした場合には、そのプロセス条件により、針状突起がベベル部及びエッジ部に必然的に発生してしまう。
【０００５】
この針状突起がＳｉウェハの搬送時あるいはプロセス時に破損してパーティクルが発生する原因となる。このパーティクルが歩留りの低下につながるため、Ｓｉウェハのベベル部及びエッジ部に形成された針状突起を除去する必要がある。
【０００６】
従来、この針状突起等を除去するために、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法が用いられてきたが、ＣＤＥ工程はスループットを下げる原因となると共に、原料コストが高いという問題点を有していた。
【０００７】
また、半導体製造工程中において、半導体基板のベベル部及びエッジ部に付着した材料膜が汚染源となるため、これら材料膜を除去する必要があったが、ＣＤＥ工程では、これらの材料膜を簡易に除去することは困難であった。
【０００８】
そこで、最近、ウェハの周縁部に発生する表面荒れや周縁部に付着した汚染源を除去するために、周縁部を研磨する方法が行われている（例えば、特許文献1参照。）。この方法では、ウェハを回転させると共に、ウェハ側面に研磨テープ等の研磨材を当てて、ウェハの周縁部を研磨する。これにより、ウェハ周縁部に発生する表面荒れや周縁部に付着した汚染源を短時間で除去することができる。
【０００９】
しかしながら、この従来技術では、ウェハ周縁部のベベル部を研磨することができても、エッジ部まで完全に研磨することは困難である。そのため、エッジ部からパーティクルが発生し、エッジ部に付着した汚染源を除去できず、歩留りの低下を引き起こすおそれがあった。
【００１０】
なお、この種の関連技術として、エッジ部を研磨する基板処理装置の一例が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２３４３１４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、基板周縁部等に発生する表面荒れや基板周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる基板処理装置及びその基板処理方法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】
【００１２】
本発明の一態様の基板処理装置は、被処理基板の周縁部を研磨する基板処理装置であって、前記被処理基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段に保持された前記被処理基板の周縁部まで移動可能な研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドの前記被処理基板の研磨側に設けられた突出部と、を備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明の別態様の基板処理装置の基板処理方法は、被処理基板の周縁部を研磨する研磨方法であって、前記被処理基板の周縁部と研磨ヘッドに設けられた突出部の側面とを接触・加圧させる工程と、前記被処理基板の周縁部と研磨材を相対的に摺動させ、前記被処理基板の周縁部を研磨する工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板周縁部等に発生する表面荒れや基板周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す基板処理装置の斜視図である。図２は、その基板処理装置の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、基板処理装置は、半導体ウェハ等の被処理基板１０を保持する基板保持機構２０と、水平方向に移動可能な研磨ヘッド３０と、研磨ヘッド３０に装着され、被処理基板の周縁部の研磨に供される研磨テープ４０と、被処理基板１０上に純水を供給するための純水供給ノズル５０とを備えている。
【００１８】
基板保持機構２０は、被処理基板１０を保持するとともに、図示しないモーターにより垂直方向の軸を中心に回転駆動されるようになっている。また、基板保持機構２０の直径は、被処理基板１０の直径よりも小さく、被処理基板１０の周辺部は、基板保持機構２０よりも外側に突出する状態になる。
【００１９】
研磨ヘッド３０は、被処理基板１０のベベル部及びデバイス面側のエッジ部に対して、接触・加圧・角度調整を行うことができる。また、図２の基板処理装置の断面図に示すように、研磨ヘッド３０には、被処理基板１０と接触・加圧させる部分に突出部を有する研磨パッド６０が設けられている。そして、研磨ヘッド３０を移動させることにより、研磨パッド６０の突出部の側面と被処理基板のデバイス面側のエッジ部を研磨テープ４０を介して、接触・加圧することができる。
【００２０】
ここで、研磨パッド６０の突出部は、例えば、被処理基板１０のデバイス面側に向かって１〜５ｍｍ突出させることができる。また、研磨パッド６０の材料として、例えば、発泡ポリウレタン、シリコンゴムなどの被処理基板１０のベベル部及びデバイス面側のエッジ部の研磨に影響を及ぼさないような弾性体を用いることができる。
【００２１】
また、研磨パッド６０の形状として、例えば、図３（ａ）に示すように、研磨パッド６０の突出部を段差にしてもかまわないし、図３（ｂ）に示すように、凸部を設けてもよく、様々な突出部の形状の研磨パッド６０を用いることができる。
【００２２】
また、研磨パッド６０は、研磨ヘッド３０と一体であってもかまわないし、研磨したい被処理基板１０のエッジ部の幅に応じて、突出部の形状の異なる研磨パッド６０に取り換え可能にしてもかまわない。また、研磨ヘッド３０と研磨パッド６０一体で突出部を形成してもかまわない。
【００２３】
研磨テープ４０は、図２に示すように、被処理基板１０と接触・加圧させた状態では、研磨ヘッド３０に設けられた研磨パッド６０の突出部の形状に沿って装着され、被処理基板１０のエッジ部に研磨テープ４０が接触・加圧される。そして、被処理基板１０を研磨するとき、研磨テープ４０は、上から下、若しくは、下から上に順次供給され、常に新しい研磨テープ４０を被処理基板１０の研磨に用いることができる。
【００２４】
ここで、研磨テープ４０としては、研磨面となる研磨テープ４０の片面（例えば、ＰＥＴフィルム）に、例えば、ダイヤモンド砥粒やＳｉＣをウレタンタイプ接着剤で接着したものを用いることができる。研磨テープ４０に接着する砥粒は、被処理基板１０の種類や要求される性能に応じて選択されるが、例えば、粒度＃２０００〜＃３００００のダイヤモンドや粒度＃２０００〜＃２００００のＳｉＣを用いることができる。
【００２５】
純水供給ノズル５０は、基板保持機構２０により回転される被処理基板１０の表面中央部付近に純水を滴下する。そして、被処理基板１０の回転による遠心力によって、被処理基板１０と研磨テープ４０との接触・加圧部に純水を供給できるようになっている。
【００２６】
ここで、純水の代わりに研磨液を用いることも可能である。また、純水を基板表面の中心部に滴下させていたが、接触・加圧部に直接純水を供給するようにしてもかまわない。
【００２７】
以上より構成される基板処理装置による被処理基板の研磨方法について、図２を参照にしながら説明する。図４は、その本発明の実施例１に係る基板処理装置による被処理基板の研磨方法を示す一連の工程を表したフローチャートである。ここでは、被処理基板１０である半導体ウェハの表面に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を行ったときに、半導体ウェハの周縁部（ベベル部及びデバイス面側のエッジ部）の表面に生じる荒れを除去するために半導体ウェハの周縁部を研磨する方法について説明する。
【００２８】
まず、研磨の前に被処理基板１０表面の保護のためにベベル部及びエッジ部を除いてレジストを塗布形成する。ここで、レジスト材料は、例えば、芳香族アジド化合物、芳香族ジアジド化合物であり、このレジストの形成により基板表面は疎水性となる。また、レジストは、後述する研磨による研磨片がデバイス面内に入るのを防ぐ役割を果たす。
【００２９】
次に、図4に示すように、被処理基板１０を本実施例に係る基板処理装置に搬送し（Ｓ１０１）、被処理基板１０を基板保持機構２０上に吸着させ、保持する（Ｓ１０２）。そして、純水供給ノズル５０から被処理基板１０表面の中心部付近に純水を滴下したあと（Ｓ１０３）、基板保持機構２０を回転させる（Ｓ１０４）。これにより、遠心力によって純水が被処理基板１０表面全体に供給される。ここで、純水供給ノズル５０からの被処理基板１０への供給は、基板保持機構２０を回転させるとともに、純水供給ノズル５０から被処理基板１０表面の中心部に純水を滴下することもできる。
【００３０】
次に、研磨ヘッド３０の角度調整を行う（Ｓ１０５）。このとき、被処理基板１０のベベル部及びデバイス面側のエッジ部の研磨を行う範囲と、研磨ヘッド３０に設けられた研磨パッド６０の突出部の被処理基板側に突出した長さに応じて、研磨ヘッド３０をデバイス面側に傾けることができる。
【００３１】
次に、研磨ヘッド３０を所定の角度に調整した状態で、研磨ヘッド３０を被処理基板１０の中心方向に移動させ、被処理基板１０の周縁部に接触・加圧させる（Ｓ１０６）。このとき、研磨パッド６０の突出部の側面が被処理基板１０のデバイス面側のエッジ部に接触するように、研磨ヘッド３０を移動させる。研磨パッド６０と被処理基板１０を接触させたときの断面図を図５に示す。ここでは、研磨ヘッド３０及び研磨テープ４０などは、図面から省略している。図５（ａ）に示すように、研磨ヘッド３０を傾けなくても、被処理基板１０のデバイス面側のエッジ部まで研磨することができ、図５（ｂ）に示すように、研磨ヘッド３０をデバイス面側に傾けて接触・加圧させることにより、エッジ部の研磨範囲を増やすこともできる。
【００３２】
そして、被処理基板１０周縁部は被処理基板１０の回転により研磨されることになり（Ｓ１０７）、被処理基板１０のベベル部だけでなく、デバイス面側のエッジ部も合わせて研磨することができる。このとき、研磨テープ４０を被処理基板１０の上から下、若しくは、下から上に順次供給させることにより、常に新しい研磨テープ４０で被処理基板１０周縁部を研磨することができる。そのため、研磨テープの研磨面の目詰まりを回避することができ、常に良好な状態で研磨することができる。
【００３３】
次に、被処理基板１０周縁部の研磨が終了すると、研磨ヘッド３０を被処理基板１０周縁部から離し、研磨テープ４０の接触・加圧をやめる（Ｓ１０８）。そして、被処理基板１０の回転、つまり、基板保持機構２０の回転を停止させ（Ｓ１０９）、純水供給ノズル５０からの純水の供給を停止させる（Ｓ１１０）。そして、被処理基板１０を所定の位置に搬送させ、一連の被処理基板１０周縁部の研磨は終了する（Ｓ１１１）。
【００３４】
ここで、ステップＳ１０５において、被処理基板１０の研磨を行うときの研磨ヘッド３０の角度調整を被処理基板１０に接触・加圧させる前に行っていたが、被処理基板１０の研磨中に適宜研磨ヘッド３０の角度を調整してもかまわない。
【００３５】
以上より本発明の実施例１に係る基板処理装置は、基板の周縁部を研磨することができる。そして、この基板の周縁部であるベベル部だけでなく、デバイス面側のエッジ部まで研磨することができ、基板周縁部等に発生する表面荒れや基板周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる。そのため、半導体装置の信頼性や製造歩留りの向上等に寄与することが可能となる。また、従来のウェットエッチングによる基板周縁部等に発生する表面荒れや基板周縁部等に付着し汚染源となる膜の除去を行わなくてもよいので、スループットを向上させることができる。
【００３６】
なお、本発明は、上述したような実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、本実施例では、被処理基板を保持した基板保持機構を回転させていたが、この代わりに研磨ヘッドを回転させるようにしてもよい。また、基板保持機構及び研磨ヘッド両方を回転させてもよい。また、基板表面の保護のためにレジスト以外の有機膜を用いることもできる。その場合、研磨終了後、有機膜を全部除去することなく、汚染された表面の一部のみを除去して、有機膜の残部は、あとのプロセス工程における保護膜としてそのまま用いることもできる。
【００３７】
また、本実施例では、被処理基板の周縁部のベベル部及びデバイス面側のエッジ部を研磨していたが、被処理基板の周縁部の裏側のエッジ部を研磨するために、裏面側のエッジ部に研磨パッドの突出部の側面が接触するように、研磨パッドに突出部を設けることもできる。つまり、研磨パッドは、図３（ａ）のような形状であれば、本実施例の研磨パッドを逆さにした形状になり、図３（ｂ）のような形状であれば、凸部の上側部を裏面側のエッジ部に研磨パッドの突出部の側面に接触させることができる。これにより、被処理基板の周縁部のベベル部及びデバイス面の裏側のエッジ部を研磨することができる。
【００３８】
また、ベベル部及びデバイス面側と裏面側のエッジ部を研磨するために、研磨パッドに突出部を複数設けて、デバイス面側の突出部と裏面側の突出部の距離を離すことにより、デバイス面側及び裏面側のエッジ部を研磨することができる。つまり、研磨ヘッドの高さを調整し、デバイス面側の突出部と裏面側の突出部を選択的に使用することにより、デバイス面側及び裏面側のエッジ部を研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す基板処理装置の斜視図。
【図２】本発明の実施例１に係る基板処理装置の概略構成を示す基板処理装置の断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る基板処理装置の研磨パッドの具体的形状の一例を示す断面図。
【図４】本発明の実施例１に係る基板処理装置による被処理基板の研磨方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例１に係る基板処理装置の研磨パッドと被処理基板を接触させたときの断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０  被処理基板
２０  基板保持機構
３０  研磨ヘッド
４０  研磨テープ
５０  純水供給ノズル
６０  研磨パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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