(57)【要約】【課題】半導体装置の製造上の歩留まりを低下させることなく、半導体ウェハのベベル研磨を行う。【解決手段】半導体ウェハ１を裏面吸着などにより保持回転させる機構と、研磨布２ａを貼り付けたベベル部の研磨部材２、半導体ウェハ１の直径よりもやや直径が短い配管リング５に半導体ウェハ１外周に向けた穴もしくはノズルを多数設置し研磨剤を供給する機構を有する。半導体ウェハ１を回転させ、ベベル部に研磨部材２の研磨布２ａを押し付けて、研磨剤を供給しながら相対運動させて研磨する。研磨剤は配管リング５を回転させて供給され、この回転数および研磨剤流量でベベル部の研磨剤との接触エリアを制御する。これにより、半導体ウェハ１のベベル部にのみ研磨剤を供給でき、また、供給研磨剤の研磨部材１２からの跳ね返りを防止するため、半導体ウェハ１と配管リング５の回転方向を一致させ、配管リング５の回転数に対し半導体ウェハ１の回転数を大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハをステージに設置する工程と、前記半導体ウェハを回転させ、前記半導体ウェハのベベル部に研磨剤を供給しながら、研磨部材を押し当てて前記半導体ウェハのベベル部を研磨するベベル研磨工程とからなり、
前記ベベル研磨工程において、前記研磨剤を供給する研磨剤供給機構は、前記半導体ウェハの直径よりもやや直径が短いリング状の第１の配管に、前記半導体ウェハ外周にむけた穴もしくはノズルが１または複数設置されており、
前記第１の配管に研磨剤を供給し、前記第１の配管を回転させながら前記半導体ウェハのベベル部に研磨剤を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウェハの回転方向と前記第１の配管の回転方向とが同じで、前記第１の配管の回転数に対して、前記半導体ウェハの回転数が大きいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ベベル研磨工程のあとに、前記第１の配管から純水を供給し、前記半導体ウェハのベベル部分に純水を供給する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記純水供給工程において、前記第１の配管の回転数を研磨剤供給時より低下させることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ベベル研磨工程のあとに、前記第１の配管の内側に設置された第２の配管から純水を供給し、前記半導体ウェハのベベル部分に純水を供給する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の配管の回転数を、前記第１の配管の回転数と同等もしくは低くすることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ベベル研磨工程と同時に、前記第１の配管の内側に設置された第２の配管から純水を供給し、前記半導体ウェハのベベル部分に純水を供給する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の配管の回転方向と前記第２の配管の回転方向を一致させ、研磨剤の流量と純水の流量を制御し、前記研磨剤の希釈率を制御することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体ウェハを設置するステージと、
前記ステージを回転させる第１の回転機構と、
前記ステージに研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、
前記研磨剤供給機構を回転させる第２の回転機構と、
前記半導体ウェハのベベル部を研磨する研磨布を貼り付けた研磨部材とを備え、
前記研磨剤供給機構は、前記半導体ウェハの直径よりもやや直径が短いリング状の配管に、前記半導体ウェハ外周にむけた穴もしくはノズルが１または複数設置されたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項１０】
前記研磨剤供給機構の配管の内側に純水を供給する純水供給機構と、
前記純水供給機構を回転させる第３の回転機構とをさらに備え、
前記純水供給機構は、前記半導体ウェハ外周にむけた穴もしくはノズルを１または複数設置されたことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどのベベル部分を研磨する技術に係る半導体装置の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体ウェハなどのベベル部の研磨は、図６に示すように、ベベル部の研磨部材２に貼り付けた研磨布２ａを回転させた半導体ウェハ１のベベル部に接触させ、研磨剤供給ノズル３から研磨剤を半導体ウェハ１の表面へ供給するとともに、研磨面とベベル部との間に圧力を与えて相対運動させることによって行われる。半導体ウェハ１の表面に供給された研磨剤は半導体ウェハ１の回転による遠心力でエッジ部へと流れることによって研磨部へ供給される。
【特許文献１】特開２００２−１３７１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のベベル研磨を行う製造装置では、半導体ウェハ表面に研磨剤を供給しながら研磨していたが、半導体ウェハ表面がパターン面の場合、研磨剤に接触することで、半導体特性に影響を与えるという問題や、研磨処理後に実施される洗浄処理における洗浄不足によってパーティクルが発生し、製造歩留まりが低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、半導体装置の製造上の歩留まりを低下させることなく、ベベル研磨を行うことができる半導体装置の製造方法および製造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】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した半導体装置の製造方法は、半導体ウェハをステージに設置する工程と、半導体ウェハを回転させ、半導体ウェハのベベル部に研磨剤を供給しながら、研磨部材を押し当てて半導体ウェハのベベル部を研磨するベベル研磨工程とからなり、ベベル研磨工程において、研磨剤を供給する研磨剤供給機構は、半導体ウェハの直径よりもやや直径が短いリング状の第１の配管に、半導体ウェハ外周にむけた穴もしくはノズルが１または複数設置されており、第１の配管に研磨剤を供給し、第１の配管を回転させながら半導体ウェハのベベル部に研磨剤を供給することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載した半導体装置の製造方法は、請求項１の製造方法において、半導体ウェハの回転方向と第１の配管の回転方向とが同じで、第１の配管の回転数に対して、半導体ウェハの回転数が大きいことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３，４に記載した導体装置の製造方法は、請求項１，２の製造方法において、ベベル研磨工程のあとに、第１の配管から純水を供給し、半導体ウェハのベベル部分に純水を供給する工程をさらに備え、さらに、純水供給工程において、第１の配管の回転数を研磨剤供給時より低下させることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５，６に記載した半導体装置の製造方法は、請求項１，２の製造方法において、ベベル研磨工程のあとに、第１の配管の内側に設置された第２の配管から純水を供給し、半導体ウェハのベベル部分に純水を供給する工程をさらに備えること、さらに、第２の配管の回転数を、第１の配管の回転数と同等もしくは低くすることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項７，８に記載した半導体装置の製造方法は、請求項１，２の製造方法において、ベベル研磨工程と同時に、第１の配管の内側に設置された第２の配管から純水を供給し、半導体ウェハのベベル部分に純水を供給する工程をさらに備えること、第１の配管の回転方向と第２の配管の回転方向を一致させ、研磨剤の流量と純水の流量を制御し、研磨剤の希釈率を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項９に記載した半導体装置の製造装置は、半導体ウェハを設置するステージと、ステージを回転させる第１の回転機構と、ステージに研磨剤を供給する研磨剤供給機構と、研磨剤供給機構を回転させる第２の回転機構と、半導体ウェハのベベル部を研磨する研磨布を貼り付けた研磨部材とを備え、研磨剤供給機構は、半導体ウェハの直径よりもやや直径が短いリング状の配管に、半導体ウェハ外周にむけた穴もしくはノズルが１または複数設置されたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１０に記載した半導体装置の製造装置は、請求項９の製造装置において、研磨剤供給機構の配管の内側に純水を供給する純水供給機構と、純水供給機構を回転させる第３の回転機構とをさらに備え、純水供給機構は、半導体ウェハ外周にむけた穴もしくはノズルを１または複数設置されたことを特徴とする。
【００１２】
前記製造方法および装置によれば、半導体ウェハ表面に研磨剤が接触することなく半導体ウェハのベベル部にのみ研磨剤を供給することができ、半導体ウェハの回転方向と研磨剤供給リング状配管の回転方向を一致させて、この研磨剤供給リング状配管の回転数および研磨剤流量によりベベル部における研磨剤との接触エリアを制御でき、また研磨終了後には、ベベル部に残った研磨剤を洗い流すために研磨剤供給リング状配管から純水を供給する際、回転数を低下させて、純水が供給されるベベル部の面積を増加させて研磨剤が残らないように洗浄することができる。
【００１３】
また、研磨終了後に、ベベル部に残った研磨剤を洗い流すための研磨剤供給リング状配管の内側に純水を供給する同じ構造の純水供給リング状配管を設置し、純水を供給してベベル部分に付着した研磨剤を洗い流してもよく、さらには、研磨剤と純水をそれぞれのリングから同時に供給し研磨剤を希釈しながらベベル研磨を実施してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体ウェハの表面に研磨剤が接触することなく、半導体ウェハのベベル部にのみ研磨剤を供給できるため、半導体ウェハ表面のパターン面への研磨剤による汚染防止と、研磨後に実施する洗浄負荷を低減でき、従来のベベル研磨方法では、ウェハ表面への研磨剤の汚染により適用できなかった工程にもベベル研磨を適用することができるという効果を奏する。
【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における実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造において、半導体ウェハのベベル研磨を行う製造装置の概略構成を示す図である。ここで、前記従来例を示す図６において説明した構成要件に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。
【００１７】
第１の実施形態におけるベベル研磨を行う製造装置は、図１に示すように半導体ウェハ１を裏面吸着などの方法により保持して回転させる機構と、研磨布２ａを貼り付けたベベル部の研磨部材２と半導体ウェハ１の直径よりもやや直径が短いリング状の配管リング５に半導体ウェハ１の外周に向けた穴もしくはノズルを多数設置し、穴もしくはノズルから研磨剤を供給する機構を有する。
【００１８】
半導体ウェハ１を回転させながら、この半導体ウェハ１のベベル部に研磨部材２に貼り付けた研磨布２ａを押し付け、研磨部に研磨剤を供給しながら相対運動させることによって研磨が行われる。研磨剤は研磨剤供給の配管リング５を回転させながら供給される。配管リング５の回転数および研磨剤流量によりベベル部における研磨剤との接触エリアを制御する。これにより、半導体ウェハ１の表面に研磨剤が接触することなく半導体ウェハ１のベベル部にのみ研磨剤を供給できる。このとき、供給した研磨剤が研磨部材２から跳ね返るのを防止するために、半導体ウェハ１の回転方向と、研磨剤供給する配管リング５の回転方向は一致させておき、配管リング５の回転数に対して半導体ウェハ１の回転数を大きくすることが望ましい。
【００１９】
また、図２に示すように研磨布２ａを貼り付けた研磨部材２は半導体ウェハ１のベベル部の上面、端面、下面などを研磨するために複数個設置されることが多いが、それぞれの間は、半導体ウェハ１のベベル部に供給された研磨剤が流れ落ちるようにある程度の間隔をあけておくことが望ましい。研磨剤を供給する配管リング５に設置した研磨剤の供給ノズル５ａの間隔は半導体ウェハ１のベベル部にまんべんなく供給できるよう数ｍｍ〜数１０ｍｍとし、研磨剤の供給流量は、数１００ｍｌ／ｍｉｎ〜１０００ｍｌ／ｍｉｎくらいまでが望ましい。
【００２０】
大量に研磨剤を供給すると、研磨部材２に押し返され、半導体ウェハ１の表面へ跳ね返ってくる可能性がある。さらに、配管リング５に設置した研磨剤の供給ノズル５ａの径においても、数ｍｍ程度とすることが望ましいが、その大きさは半導体ウェハ１の大きさや研磨剤を供給するベベル部分の領域、配管リング５の回転数などとの兼ね合いを考慮して決定する。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。第１の実施形態において説明したベベル研磨を行う製造装置において、図２に示した半導体ウェハ１のベベル研磨の終了後、ベベル部分に残った研磨剤を洗い流すために、回転させた研磨剤供給の配管リング５から純水を供給する。供給ラインに分岐バルブを設け、純水を別ラインから供給することで配管リング５へ純水を供給することが可能である。このとき、研磨部材２は半導体ウェハ１から離しておく。さらに、配管リング５から純水を供給する際には、研磨剤を供給していた回転数よりも低い回転数で配管リング５を回転させる。
【００２２】
図３はベベル研磨の処理中における各部材の状態を示す図である。回転させた半導体ウェハ１のベベル部に研磨布２ａを貼り付けた研磨部材２を押し当て、配管リング５から研磨剤を供給しながら研磨する。このときに半導体ウェハ１のベベル部分に研磨剤が接触する領域を６とする。
【００２３】
また、研磨終了後に純水を供給するときの各部材の状態を図４に示す。配管リング５から純水を供給する時には、半導体ウェハ１のベベル部から研磨布２ａを貼り付けた研磨部材２を離す。さらに、配管リング５の回転数を研磨剤供給時の回転数よりも低い回転数にする。回転数を低くすることにより、半導体ウェハ１のベベル部分に純水が接触する領域７が、図３に示す半導体ウェハ１のベベル部に研磨剤が接触する領域６よりも図４に示す半導体ウェハ１においては、半導体ウェハ１表面側に広くなるため、ベベル部分に残った研磨剤を洗い流すことができる。
【００２４】
このときの純水の流量は研磨剤の供給流量と同じかやや増加させることが望ましいが、純水流量の増加により、半導体ウェハ１の研磨剤付着領域よりも外側に供給することがないように配管リング５の回転数を決定する必要がある。
【００２５】
また、基本的には、配管リング５から純水を供給する時には、半導体ウェハ１のベベル部から研磨布２ａを貼り付けた研磨部材２を離すが、残った研磨剤の除去性能を向上させるために、純水でのベベル研磨を実施する場合には、研磨剤供給の配管リング５から純水を供給する際に、研磨部材２を半導体ウェハ１に押し当てて研磨を実施することも可能である。
【００２６】
（第３の実施形態）
次に、本発明における第３の実施形態について説明する。第３の実施形態におけるベベル研磨を行う製造装置は、図５に示すように半導体ウェハ１を裏面吸着などの方法で保持して回転させる機構と、研磨布２ａを貼り付けた研磨部材２と半導体ウェハ１の直径よりもやや直径が短いリング状の配管リング５に半導体ウェハ１の外周に向けた穴もしくはノズルを多数設置し、この穴もしくはノズルから研磨剤を供給する機構を有する。
【００２７】
さらに、研磨剤供給の配管リング５の内側に純水を供給する配管リング８を設置し、同様に半導体ウェハ１の外周にむけた穴もしくはノズルを多数設置し、この穴もしくはノズルから純水を供給する機構を有する。
【００２８】
回転させた半導体ウェハ１のベベル部に研磨布２ａ貼り付けた研磨部材２を押し当て、回転させた配管リング５から研磨剤を供給しながら研磨する。研磨終了後、配管リング８を回転させながら、純水を供給してベベル部に付着した研磨剤を洗い流す。この純水供給の配管リング８は研磨剤供給の配管リング５よりも内側にあるため、半導体ウェハ１のベベル部に残った研磨剤を半導体ウェハ１の内側から洗い流すことが可能である。
【００２９】
また、純水供給の配管リング８から純水を供給するときの配管リング８の回転数は、半導体ウェハ１のベベル部に残った研磨剤を洗い流しやすくするために、研磨剤供給の配管リング５が研磨剤を供給するときの配管リング５の回転数よりも低い回転数であることが望ましい。
【００３０】
このときの純水の流量は研磨剤の供給流量と同じかやや増加させることが望ましいが、純水流量の増加により、半導体ウェハ１の研磨剤付着領域よりも外側に供給することがないように配管リング８の回転数を決定する必要がある。
【００３１】
基本的には、研磨剤供給の配管リング５から研磨剤を供給し、ベベル研磨を実施しているときには、純水供給の配管リング８から純水は供給せず、研磨終了後に純水供給の配管リング８から純水を供給する時には、半導体ウェハ１のベベル部分から研磨部材２を離すが、残った研磨剤の除去性能を向上させるために、純水でのベベル研磨を実施する場合には、純水供給の配管リング８から純水を供給する際に研磨部材２を半導体ウェハ１に押し当てて研磨を実施することも可能である。
【００３２】
（第４の実施形態）
次に、本発明における第４の実施形態について説明する。第３の実施形態において説明したベベル研磨を行う製造装置において、図５に示すように、回転させた半導体ウェハ１のベベル部に研磨布２ａを貼り付けた研磨部材２を押し当て、回転させた研磨剤供給の配管リング５から研磨剤を供給しながら研磨する。そして、配管リング５から研磨剤を供給すると同時に、純水供給の配管リング８から純水を供給しながらベベル研磨を実施する。
【００３３】
このとき、研磨剤供給の配管リング５から供給された研磨剤は純水供給の配管リング８から供給された純水により希釈される。そのため、研磨剤は希釈して使用するものか、希釈状態においても所要の研磨性能が実現できるものが望ましい。配管リング５から供給された研磨剤を半導体ウェハ１の表面側から配管リング８から供給された純水によってベベル側に押し出すことが可能であるので、研磨部材２からの跳ね返りが抑制される。
【００３４】
また、研磨剤の供給量と純水の供給量を制御することにより、研磨剤の希釈率を制御することが可能である。ただし、純水供給の配管リング８から供給される純水が半導体ウェハ１のベベル部に接触する領域が研磨剤供給の配管リング５から供給された研磨剤の半導体ウェハ１のベベル部に接触する領域よりも外側になると、研磨剤が半導体ウェハ１の表面側に流れてくる可能性があるため、純水供給の配管リング８から供給される純水が半導体ウェハ１のベベル部に接触する領域が研磨剤供給の配管リング５から供給された研磨剤の半導体ウェハ１のベベル部に接触する領域よりも内側になるように、純水供給の配管リング８の回転数を決定することが必要である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る半導体装置の製造方法および製造装置は、半導体装置の製造において半導体ウェハなどのベベル部分を研磨するため、半導体ウェハ表面に研磨剤が接触することなく半導体ウェハのベベル部にのみ研磨剤を供給し、半導体ウェハの表面に形成したパターンや膜種により、研磨剤を表面に接触させることができない半導体ウェハに対してベベル研磨処理を実施する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態における半導体ウェハのベベル研磨を行う製造装置の概略構成を示す図
【図２】第１の実施形態におけるベベル研磨を行う製造装置の上面図
【図３】ベベル研磨の処理中における各部材の状態を示す図
【図４】研磨終了後に純水を供給するときの各部材の状態を示す図
【図５】第３の実施形態におけるベベル研磨を行う製造装置の上面図
【図６】従来の半導体ウェハのベベル研磨を行う製造装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体ウェハ
２  研磨部材
２ａ  研磨布
３  研磨剤供給ノズル
５，８  配管リング
５ａ，８ａ  供給ノズル
６，７  領域
【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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【図６】
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