JPH11302878A - ウエハ平坦化方法，ウエハ平坦化システム及びウエハ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ外周部におけるエッチングレートの減
少を想定し、ウエハ全面のプラズマエッチング加工前に
このウエハ外周部を予め薄く形成しておくことにより、
ウエハ全面の高精度な平坦化を図ったウエハ平坦化方
法，ウエハ平坦化システム及びウエハを提供する。 【解決手段】 ＣＭＰ装置１とプラズマエッチング装置
２とを備える。そして、まず、表面が凹状に形成された
定盤１０を有したＣＭＰ装置１によって、キャリア１１
で保持されたウエハＷの外周部ＷｂをウエハＷの内側部
Ｗｃよりも薄くポリッシングする。具体的には、ウエハ
Ｗの外周部Ｗｂにおける最大厚さが内側部Ｗｃにおける
最小厚さ以下になるように、ポリッシングする。しかる
後、プラズマエッチング装置２において、このウエハＷ
の表面Ｗａを局所的にエッチングすることで、外周部Ｗ
ｂに盛り上がりのない、平坦度の高いウエハＷを得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、前工程で鏡面加
工されたウエハ表面をプラズマエッチング装置でさらに
高精度に平坦化するウエハ平坦化方法，ウエハ平坦化シ
ステム及びウエハに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５、従来のウエハ平坦化方法の一例
を示す工程図である。図１５において、符号１００はＣ
ＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）装置であり、
符号２００はプラズマエッチング装置である。このウエ
ハ平坦化方法は、まずＣＭＰ装置１００において、スラ
リを供給しながら、キャリア１０１で保持押圧したウエ
ハＷを回転する定盤１０２と逆回転させることで、定盤
１０２の研磨パッド１０２ａでウエハＷの表面Ｗａを化
学的機械的に鏡面加工する。しかる後、このウエハＷを
プラズマエッチング装置２００に搬送し、表面Ｗａを上
向きにしてホルダ２０１に保持させる。そしてプラズマ
発生部２０２で生成したイオンやラジカル等の活性種ガ
スＧをノズル２０３からウエハＷの表面Ｗａに噴射する
ことで、表面Ｗａの部分のうち基準厚さ値よりも厚い部
分（以下「相対厚部」という）を局所的にエッチングす
る。具体的には、図１６に示すように、ホルダ２０１を
移動させて、ノズル２０３をウエハＷの相対厚部の真上
に位置させ、ノズル２０３からの活性種ガスＧによって
この相対厚部を局所的にエッチングすることにより、表
面Ｗａをさらに平坦化する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のウエハ平坦化方法では、次のような問題があった。ノ
ズル２０３からの噴射される活性種ガスＧは流体であり
しかも物質との化学反応によってこの物質をエッチング
する物である。したがって、活性種ガスＧの噴射領域の
条件が異なれば、その物質に対するエッチング量も変化
することとなる。すなわち、図１６に示すように、ノズ
ル２０３がウエハＷの内側部分に位置している場合に
は、ウエハと真空のみが存在する環境下で活性種ガスＧ
が噴射されるので、活性種ガスＧはノズル中心に対して
略対称に吹き出し、表面Ｗａのシリコン等と化学反応を
起こして相対厚部を所望量だけエッチングする。これに
対して、図１７に示すように、ノズル２０３がウエハＷ
の外周部上に位置している場合には、活性種ガスＧがウ
エハＷの外周部とホルダ２０１とに渡って噴射されるこ
ととなり、活性種ガスＧがアルミ等で形成されているホ
ルダ２０１と化学反応を起こすこととなる。この結果、
ホルダ２０１と活性種ガスＧとの化学反応生成物Ａが外
周部の表面などに付着して外周部のエッチングを阻害す
ることとなり、外周部のエッチング量が激減してしま
う。また、図１８に示すように、ウエハＷの表面Ｗａと
ホルダ２０１表面に段差がある場合には、この段差部分
で活性種ガスＧの流れが乱れたり、活性種ガスＧがウエ
ハＷの外側に多く流れてしまい、外周部のエッチング量
が激減することとなる。このように、従来のウエハ平坦
化方法では、ウエハＷの内側部分と外周部との条件の相
違により、ウエハＷの外周部が図１９に示すように残存
し、ウエハＷのＴＴＶ（Total Thickness Value）の低
下が問題となっていた。

【０００４】この発明は上述した課題を解決するために
なされたもので、ウエハ外周部におけるエッチングレー
トの減少を想定し、ウエハ全面のプラズマエッチング加
工前にこのウエハ外周部を予め薄く形成しておくことに
より、ウエハ全面の高精度な平坦化を図ったウエハ平坦
化方法，ウエハ平坦化システム及びウエハを提供するこ
とを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明の発明に係るウエハ平坦化方法は、
ウエハ表面の所定幅の外周部における最大厚さが外周部
より内側の部分における最小厚さ以下になるように、ウ
エハの外周部を加工する外周部加工工程と、プラズマ励
起された活性種ガスを所定開口径のノズルから外周部加
工工程を経たウエハ表面の相対厚部に向けて噴射するこ
とにより、当該相対厚部を局所的にエッチングするプラ
ズマエッチング工程とを具備する構成とした。かかる構
成により、ウエハの外周部を外周部加工工程において加
工した後、ウエハ表面全体をプラズマエッチング工程に
おいてエッチングすることができる。このとき、外周部
に対するエッチングレートが外周部より内側の部分に対
するエッチングレートよりも低下するが、外周部におけ
る最大厚さが外周部よりも内側ノブ部における最小厚さ
以下に加工されているので、エッチングレートの低下に
よって、外周部が厚く残るという事態は生じない。

【０００６】ところで、外周部加工工程で加工する外周
部の幅は任意であるが、最適例として、請求項２の発明
は、請求項１に記載のウエハ平坦化方法において、外周
部の幅は、ノズルの開口径と略同一である構成とした。

【０００７】また、外周部加工工程は、ウエハの外周部
を所定厚さに加工することができれば良く、これは、ポ
リッシング加工及びプラズマエッチング加工など、各種
の加工方法で達成可能である。

【０００８】そこで、請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２に記載のウエハ平坦化方法において、外周部
加工工程は、キャリアで保持したウエハの表面を回転す
る定盤の研磨パッドに接触させ、ウエハの外周部への押
圧力が内側の部分への押圧力よりも高くなるようにし
て、外周部を鏡面研磨するポリッシング加工である構成
とした。また、ポリッシング加工の好例として、請求項
４の発明は、請求項３に記載のウエハ平坦化方法におい
て、外周部加工工程は、ケミカルメカニカルポリッシン
グ加工である構成とした。

【０００９】また、外周部加工工程にプラズマエッチン
グ加工を適用した好例として、請求項５の発明は、請求
項１または請求項２に記載のウエハ平坦化方法におい
て、外周部加工工程は、外周部を除くウエハ表面をエッ
チング保護板で覆い、活性種ガスをこのエッチング保護
板の上からウエハ全面に向けて噴射することにより、外
周部のみをエッチングする構成とした。かかる構成によ
り、エッチング保護板に覆われていない外周部のみが活
性種ガスによってエッチングされ、所定厚さに加工され
る。また、請求項６の発明は、請求項１または請求項２
に記載のウエハ平坦化方法において、外周部加工工程
は、ウエハの外周部と対応した形状の中空リング体を外
周部に対向させて配し、活性種ガスを当該中空リング体
内に供給して、中空リング体に所定間隔で穿設された複
数の孔から噴射することにより、外周部をエッチングす
る構成とした。かかる構成により、中空リング体の複数
の孔から噴射される活性種ガスによって、外周部がエッ
チングされる。さらに、請求項７の発明は、請求項１ま
たは請求項２に記載のウエハ平坦化方法において、外周
部加工工程は、活性種ガスをウエハ側に噴射するノズル
を外周部に沿って相対的に移動させることにより、外周
部をエッチングする構成とした。かかる構成により、外
周部に沿って相対的に移動するノズルからの活性種ガス
によって、外周部がエッチングされる。

【００１０】また、上記発明の平坦化方法は、各工程を
実行する具体的な装置を用いることにより、システムの
発明としても成立する。そこで、請求項８の発明は、ポ
リッシングまたはプラズマエッチングによって、ウエハ
表面の所定幅の外周部における最大厚さが、外周部より
内側の部分における最小厚さ以下になるように、ウエハ
の外周部を加工する外周部加工装置と、外周部加工装置
で加工されたウエハを載置するホルダ，プラズマを発生
するプラズマ発生部，外周部の幅と略同一径の開口を有
しプラズマ発生部で生成された活性種ガスをウエハ表面
に向けて噴射するノズル，及びこのノズルをウエハ表面
上の所定位置に相対的に移動させる移動機構を有するプ
ラズマエッチング装置とを具備する構成とした。また、
請求項９の発明は、請求項８に記載のウエハ平坦化シス
テムにおいて、外周部加工装置は、研磨パッドを有する
表面全体が回転中心部において最深の凹状に形成された
定盤と、保持したウエハの表面を定盤の研磨パッドに接
触させるキャリアと、定盤及びキャリアを互いに逆方向
に回転させる回転駆動機構とを具備したケミカルメカニ
カルポリッシング装置である構成とした。また、請求項
１０の発明は、請求項８に記載のウエハ平坦化システム
において、外周部加工装置は、ウエハを載置するホルダ
と、ホルダに載置されたウエハの外周部を除くウエハ表
面にエッチング保護板を載置する保護板載置機構と、プ
ラズマを発生するプラズマ発生部と、プラズマ発生部で
生成された活性種ガスをエッチング保護板の上からウエ
ハ全面に噴射するノズルとを具備したプラズマエッチン
グ装置である構成とした。さらに、請求項１１の発明
は、請求項８に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
外周部加工装置は、ウエハを載置するホルダと、ウエハ
の外周部と対応した形状をなし且つ下面に所定間隔で穿
設された複数の孔を有し外周部と対向するように配設さ
れた中空リング体と、プラズマを発生し生成された活性
種ガスを中空リング体内に供給するプラズマ発生部とを
具備したプラズマエッチング装置である構成とした。

【００１１】また、上記外周部加工工程で加工されたウ
エハは、外周部に新規な特徴を有しており、ウエハ自体
で物の発明として成立する。そこで、請求項１２の発明
に係るウエハは、表面の所定幅の外周部に存在する相対
厚部における最大厚さが外周部より内側の部分における
最小厚さ以下になるように、外周部が加工されている構
成とした。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、この発明の第１の実施形態
に係るウエハ平坦化システムの構成図である。図１に示
すように、このウエハ平坦化システムは、外周部加工装
置としてのＣＭＰ装置１とプラズマエッチング装置２と
を具備している。

【００１３】ＣＭＰ装置１は、ウエハＷの表面外周部を
所定厚さにポリッシングするための装置である。図２
は、このＣＭＰ装置を一部破断して示す正面図である。
図２に示すように、このＣＭＰ装置は、一般的なＣＭＰ
装置と略同構造の装置であり、研磨パッド１０ａが表面
に貼着された定盤１０と、キャリア１１と、メインモー
タ１２ａとモータ１２ｂとによって定盤１０とキャリア
１１とを互いに逆方向に回転させる回転駆動機構１２と
を具備している。

【００１４】定盤１０は、回転駆動機構１２ののメイン
モータ１２ａによって回転駆動される。すなわち、メイ
ンモータ１２ａの回転がプーリ１２ｃに伝達され、プー
リ１２ｄの回転が変速機１２ｅで変速されて出力回転軸
１２ｆに伝達され、定盤１０が所定の速度で回転する。
また、この定盤１０は、その表面形状に特徴を有してい
る。図３はこの定盤１０の断面図である。図３に示すよ
うに、定盤１０の表面は、その回転中心において最も深
く且つ外縁に行くに従って浅くなるように形成され、全
体として断面凹形状をなしている。例えば、直径２００
ｍｍのウエハＷ用の定盤１０では、外縁から中心までの
深さＤが？μｍに設定されている。

【００１５】また、図２において、キャリア１１は、ウ
エハＷを定盤１０の研磨パッド１０ａに所定圧力で押圧
させる機器であり、その下面にウエハＷを保持するため
の凹部１１ａを有している。このキャリア１１は、シリ
ンダ１３のピストンロッド１３ａの下端部に取り付けら
れ、シリンダ１３の駆動によって昇降するようになって
いる。そして、シリンダ１３を貫通するピストンロッド
１３ａの上端のギア１３ｂに回転駆動機構１２のモータ
１２ｂの回転軸に取り付けられたギア１２ｇが噛合され
ている。これにより、モータ１２ｂを駆動すると、回転
軸の回転がギア１２ｇ，１３ｂを介してキャリア１１に
伝達され、ウエハＷを保持したキャリア１１が定盤１０
と逆回転するようになっている。

【００１６】一方、プラズマエッチング装置２は、ＣＭ
Ｐ装置１で加工されたウエハＷを局所的にエッチングし
て平坦化する一般的な装置である。図４は、プラズマエ
ッチング装置の構造を示す概略断面図である。図４に示
すように、このプラズマエッチング装置２は、プラズマ
発生部３とノズル４と移動機構としてＸ−Ｙ駆動機構５
とホルダ６とを具備している。

【００１７】プラズマ発生部３は、プラズマ放電によっ
て活性種ガスＧを生成する部分であり、チャンバ２０の
上部に固定された石英放電管３１と、石英放電管３１の
外側に取り付けられた導波管３２と、導波管３２に所定
のマイクロ波を発振するマイクロ波発振器３３と、石英
放電管３１に供給管３４ａを介して連結されたボンベ３
４，３５とで構成されている。これにより、ボンベ３
４，３５からのＣＦ4ガス，Ｏ2ガスなどを混合して得た
反応性ガスを石英放電管３１に供給し、マイクロ波発振
器３３からマイクロ波Ｍを導波管３２内に発振すると、
プラズマ放電が起こり、ＣＦ3ラジカル，Ｆラジカル等
の活性種ガスＧが生成される。

【００１８】ノズル４は、チャンバ２０内部に位置され
た石英放電管３１の下端部で形成されており、プラズマ
発生部３で生成した活性種ガスＧをその開口４０からウ
エハＷ側に噴射する。

【００１９】Ｘ−Ｙ駆動機構５は、ホルダ６をＸ−Ｙ方
向（図の左右及び表裏方向）に移動させる機構であり、
制御器５０によって制御される。また、このＸ−Ｙ駆動
機構５には、Ｘ−Ｙ駆動機構５全体をＺ方向（図の上下
方向）に昇降させるＺ駆動機構５１が連結されており、
制御器５０の制御によってホルダ６がＸ−Ｙ駆動機構５
と一体に上下に移動する。

【００２０】ホルダ６は、ウエハＷを保持するための部
材であり、上記の如くてＸ−Ｙ駆動機構５によって支持
されている。図５は、ホルダ６の断面図である。図５に
示すように、このホルダ６は、アルミニウム等で形成さ
れており、その上側にはウエハＷを収納する収納穴６０
を形成されている。この収納穴６０の深さはウエハＷの
厚さと等しく設定されており、収納されたウエハＷの表
面Ｗａとホルダ６の上面６ａとが略面一になる。なお、
図４において、符号２１，２２は真空ポンプであり、チ
ャンバ２０内の空気は活性種ガスＧとウエハＷとの反応
生成物をチャンバ２０の外部に排出する。

【００２１】次に、この実施形態のＣＭＰ装置が示す動
作について説明する。なお、このウエハ平坦化システム
はその動作時において、請求項１ないし請求項４の発明
に係るウエハ平坦化方法を具体的に実行するものでもあ
る。

【００２２】まず、図１及び図２に示すＣＭＰ装置１に
おいて、外周部加工工程が実行される。すなわち、図２
に示した回転駆動機構１２ののメインモータ１２ａを駆
動させて、定盤１０を回転させると共に、凹部１１ａ内
にウエハＷを保持したキャリア１１をシリンダ１３によ
って研磨パッド１０ａ上に所定圧力で押圧しながら、モ
ータ１２ｂを駆動させてキャリア１１を定盤１０と逆方
向に回転させ、ウエハＷと研磨パッド１０ａとの間に所
定のスラリを供給する。すると、ウエハＷの外周部が他
の部分に比べて多くポリッシングされる。図６はウエハ
外周部のポリッシング状態を具体的に示す断面図であ
る。図６に示すように、ウエハＷをキャリア１１で押圧
すると、定盤１０の外縁側が中心側より浅く設定されて
いるので、ウエハＷの部分のうち図６の左側に位置する
部分に大きな押圧力が加わることとなる。このため、回
転するウエハＷの外周部Ｗｂの研磨レートが内側部Ｗｃ
に比べて高くなり、ウエハＷの外周部Ｗｂが内側部Ｗｃ
に比べて薄くなるようにポリッシングされることとな
る。このとき、外周部Ｗｂの幅がプラズマエッチング装
置２におけるノズル４の開口４０の直径と略等しくなる
ように、キャリア１１への押圧力を調整しておく。この
ようにして、ウエハＷの外周部Ｗｂが所定厚さになるま
でウエハＷのポリッシング加工を行う。具体的には、図
７に示すように、外周部Ｗｂに存在する相対厚部のうち
最大厚さを有する相対厚部Ｗｄの厚さＴ１が、内側部Ｗ
ｃの部分のうち最小の厚さを有する部分の厚さＴ２以下
になるようにポリッシングする。例えば、直径２００ｍ
ｍのウエハＷの場合には、約１μｍ程度研磨して、ウエ
ハＷ全体のＴＴＶを１．５３μｍ程度にしておく。

【００２３】上記のように、ＣＭＰ装置１で外周部加工
工程を実行し、ウエハＷの外周部Ｗｂを所定厚さまでポ
リッシングした後、プラズマエッチング装置２において
プラズマエッチング工程を実行する。

【００２４】図４に示すように、外周部加工工程で加工
済みのウエハＷをホルダ６の収納穴６０内に収納し、マ
イクロ波Ｍをマイクロ波発振器３３から導波管３２内に
発振して、石英放電管３１内の反応性ガスをプラズマ放
電させると、活性種ガスＧが生成され、この活性種ガス
Ｇがノズル４の開口４０からウエハＷ上に噴射される。
この状態で、Ｘ−Ｙ駆動機構５によりホルダ６をＸ−Ｙ
方向にジグザクに移動させる。すると、図８に示すよう
に、ノズル４がウエハＷに対して相対的に表面Ｗａ全体
をジグザグ状に走査することとなる。このとき、ノズル
４がウエハＷの相対厚部の上に至ると、制御器５０の制
御によってその相対速度が相対厚部の厚さ値に対応して
遅くなり、当該相対厚部が局所的に平坦にエッチングさ
れることとなる。

【００２５】このようなエッチング動作がウエハＷ全体
について行われることとなるが、図９に示すように、ノ
ズル４が外周部Ｗｂの真上に至ったときには、活性種ガ
スＧとホルダ６の上面６ａとの化学的反応によって生成
された反応生成物Ａが外周部Ｗｂ表面を覆うようにに付
着し、外周部Ｗｂに対するエッチングを阻害することと
なる。しかしながら、この実施形態では、外周部Ｗｂの
最大厚さが内側部Ｗｃの最小厚さ以下になるように、外
周部ＷｂがＣＭＰ装置１によって予めポリッシングされ
ているので、外周部Ｗｂのエッチングレートの低下によ
って内側部Ｗｃよりも厚く残るということはない。すな
わち、ウエハＷの内側部Ｗｃに存在する相対厚部は、内
側部Ｗｃの最小厚さを有する部分と略同一厚さまでエッ
チングされるので、内側部Ｗｃ全体の厚さと外周部Ｗｂ
全体の厚さとが略等しくなり、ウエハＷのＴＴＶが向上
すると考えられる。発明者等は、実際に２００ｍｍのウ
エハＷの外周部ＷｂをＣＭＰ装置１でポリッシングし
て、ＴＴＶを１．５３μｍにしたウエハＷをプラズマエ
ッチング装置２で上記のようにエッチングしたところ、
ＴＴＶが０．３９μｍという高品質のウエハＷを得るこ
とができた。

【００２６】（第２の実施形態）図１０は、この発明の
第２の実施形態に係るウエハ平坦化システムであるプラ
ズマエッチング装置の要部を示す概略断面図である。こ
の実施形態は、ＣＭＰ装置１を用いずに、プラズマエッ
チング装置２を利用して外周部加工装置を構成した点が
上記第１の実施形態と異なる。なお、この実施形態は、
請求項５のウエハ平坦化方法を具体的に達成するもので
もある。図１０に示すように、このプラズマエッチング
装置２には、保護板載置機構７が組み付けられている。
保護板載置機構７は、エッチング保護板７０をホルダ６
に収納されたウエハＷの内側部Ｗｃに載置する機構であ
り、先端下側に吸着パッド７１を有したアーム７２とパ
ッド移動機７３とエアポンプ７４とを有している。エッ
チング保護板７０は、その直径がウエハＷの内側部Ｗｃ
の直径と略同一に設定された円板体である。アーム７２
は、吸着パッド７１の内側部分と連通した中空部７２ａ
を有しており、パッド移動機７３はこのアーム７２をホ
ルダ６側に延出し又はアーム７２をパッド移動機７３側
に引っ込める構造になっている。また、エアポンプ７４
は、吸着パッド７１内の空気を吸引又は吸着パッド７１
内に空気を送るための機器であり、そのチューブ７４ａ
がアーム７２の中空部７２ａに連結されている。

【００２７】次に、この実施形態のプラズマエッチング
装置２によって達成される外周部加工工程について説明
する。図１１は、外周部加工工程の順工程図である。ま
ず、図１１の（ａ）に示すように、Ｚ駆動機構５１によ
り、ウエハＷを収納したホルダ６をＸ−Ｙ駆動機構５と
共に下降させると共に、保護板載置機構７のパッド移動
機７３によって、エッチング保護板７０を吸着したアー
ム７２を二点差線で示すようにウエハＷの真上まで延出
する。そして、図１１の（ｂ）に示すように、Ｚ駆動機
構５１によってホルダ６をＸ−Ｙ駆動機構５と一体にを
下降させ、エッチング保護板７０がウエハＷの内側部Ｗ
ｃに接した時点でホルダ６の上昇を止め、エアポンプ７
４によって吸着パッド７１のエッチング保護板７０に対
する吸引力を解放する。すると、エッチング保護板７０
が内側部Ｗｃ上に載置され、外周部Ｗｂのみが露出した
状態となる。しかる後、図１１の（ｃ）に示すように、
アーム７２をパッド移動機７３側に引っ込めると共に、
ホルダ６をＸ−Ｙ駆動機構５と一体に下降させる。そし
て、この状態で、活性種ガスＧをノズル４からウエハＷ
に向けて噴射すると、活性種ガスＧが下方で大きく広が
り、ウエハＷ全体が活性種ガスＧの受けることとなる。
このとき、ウエハＷの内側部Ｗｃがエッチング保護板７
０によって覆われているので、外周部Ｗｂのみが活性種
ガスＧによってエッチングされる。ウエハＷに対する活
性種ガスＧの噴射を外周部Ｗｂが上記所定厚さになるま
で行った後、ホルダ６を上昇させると共にアーム７２を
延出させて、エッチング保護板７０を吸着パッド７１に
よって吸着する。そして、エッチング保護板７０を吸着
しているアーム７２をパッド移動機７３側に引っ込める
ことで、外周部加工工程を完了する。以後、プラズマエ
ッチング工程を実行する場合には、この状態で、上記第
１の実施形態と同様にウエハＷの表面Ｗａをエッチング
する。

【００２８】このように、この実施形態のウエハ平坦化
システムによれば、プラズマエッチング装置２を利用し
て外周部加工工程を達成することができるので、ＣＭＰ
装置１のような特別な外周部加工装置を必要とせず、そ
の分設備コストの削減を図ることができる。その他の構
成，作用効果は上記第１の実施形態と同様であるので、
その記載は省略する。

【００２９】（第３の実施形態）図１２は、この発明の
第３の実施形態に係るウエハ平坦化システムであるプラ
ズマエッチング装置の構造を示す概略断面図である。こ
の実施形態は、プラズマエッチング装置２を利用して外
周部加工装置を構成する点は上記第２の実施形態と同様
であるが、外周部加工装置の構造を簡略化した点が上記
第２の実施形態と異なる。なお、この実施形態は、請求
項６のウエハ平坦化方法を具体的に達成するものでもあ
る。図１２において、符号８は、中空リング体８であ
り、石英放電管３１から分岐した導入管８１の下端に連
結されている。図１３は中空リング体８を下方から示す
平面図である。図１３に示すように、中空リング体８は
全体として円形をなし、その外径と太さはウエハＷの外
径と外周部Ｗｂの幅とに外形と略等しく設定されてい
る。そして、中空リング体８の下面には、所定間隔で複
数の孔８０が穿設されている。このような中空リング体
８は、図１２に示すように、ウエハＷの外周部Ｗｂに対
向するように配され、導入管８１によって支持されてい
る。導入管８１は、その下端開口を介して中空リング体
８の内部と連通しており、その水平部にはバルブ８２が
介設されている。一方、石英放電管３１にもバルブ８２
と同様のバルブ３６が介設されており、これらのバルブ
３６，８２を開閉することで、活性種ガスＧをノズル４
又は中空リング体８の孔８０いずれか一方から噴射する
ことができるようになっている。また、この実施形態で
用いられるホルダは、円板状のホルダ６′であり、ウエ
ハＷはこのホルダ６′の上に載置固定される。

【００３０】次に、この実施形態のプラズマエッチング
装置２によって達成される外周部加工工程について説明
する。まず、バルブ３６を閉じた状態でバルブ８２を開
き、プラズマ発生部３（図４参照）で生成した活性種ガ
スＧを導入管８１内に供給する。すると、導入管８１内
の活性種ガスＧが中空リング体８の内部に至り、下面の
複数の孔８０からウエハＷの外周部Ｗｂに向かって噴射
される。このとき、ホルダ６′の上面が外周部Ｗｂより
も下側にあるので、活性種ガスＧとホルダ６′との反応
生成物が外周部Ｗｂに付着して、外周部Ｗｂのエッチン
グを阻害するという事態は生じない。したがって、エッ
チングレートは低いものの時間をかけて外周部Ｗｂをエ
ッチングすることで、外周部Ｗｂの厚さを上記所定厚さ
までエッチングすることができる。

【００３１】プラズマエッチング工程を実行する場合に
は、バルブ８２を閉じた後、バルブ３６を開いて活性種
ガスＧをノズル４から噴射させる。そして、上記第１の
実施形態と同様にＸ−Ｙ駆動機構５でホルダ６を移動さ
せながら、ウエハＷの表面Ｗａをノズル４の活性種ガス
Ｇによってエッチングする。

【００３２】このように、この実施形態のウエハ平坦化
システムによれば、ＣＭＰ装置１のような特別な外周部
加工装置を必要としないだけでなく、外周部加工装置自
体の構造が簡単であるので、設備コストをさらに削減す
ることができる。その他の構成，作用効果は上記第２の
実施形態と同様であるので、その記載は省略する。

【００３３】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の
変形や変更が可能である。例えば、上記実施形態では、
プラズマエッチング装置２において、ノズル４を固定
し、ウエハＷをＸ−Ｙ駆動機構５で移動させることで、
ノズル４をウエハＷの表面Ｗａの所定箇所に移動させる
構成としたが、ウエハＷを固定してノズル４を移動させ
る構成とすることもできる。また、上記実施形態では、
マイクロ波を用いて活性種ガスＧを生成するプラズマ発
生部３について説明したが、プラズマ発生部３は活性種
ガスＧを生成することができるものであれば良く、これ
に限定されるものではない。また、上記第１の実施形態
では、ＣＭＰ装置１の定盤１０の表面を凹状に形成し
て、外周部加工工程を達成する構成としたが、図１４に
示すキャリア１１を用いることで、表面が平坦な定盤１
０で外周部加工工程を実行することもできる。すなわ
ち、図１４に示すように、キャリア１１の下面であって
ウエハＷの外周部Ｗｂに対応する箇所に凹部１１ａ側に
開口したリング状の圧力室１１ｂを刻設すると共に、キ
ャリア１１の下面全体に膜１１ｃを貼着する。そして、
図示しないエアポンプのエアホース９通じて所定圧力空
気をこの圧力室１１ｂ内に供給することで、外周部Ｗｂ
への押圧力を内側部Ｗｃへの押圧力よりも大きくするこ
とができ、この結果、外周部Ｗｂを上記所定厚さにポリ
ッシングすることができる。さらに、上記第２及び第３
の実施形態では、エッチング保護板７０や中空リング体
８を用いてウエハＷの外周部Ｗｂをエッチングする構成
について説明したが、プラズマエッチング装置２のＸ−
Ｙ駆動機構５でホルダ６を回転させることにより、活性
種ガスＧを噴射するノズル４を相対的にウエハＷの外周
部Ｗｂに沿って移動させることで、外周部Ｗｂのみをエ
ッチングすることもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１，
請求項８及び請求項１２の発明によれば、活性種ガスに
よるエッチング時に、ウエハの外周部が厚く残るという
ことがないので、ウエハ表面全体の平坦度を高くするこ
とができ、この結果、従来のウエハ平坦化方法に比べ
て、ＴＴＶが極めて良好なウエハを得ることができると
いう優れた効果がある。また、請求項２の発明は、エッ
チングレートの低下を招く部分のみを外周部加工工程で
加工するので、外周部の加工時間を短縮することができ
る。また、請求項３，請求項４及び請求項９の発明によ
れば、プラズマエッチング工程の前工程として一般的に
用いられているポリッシング工程の設備を利用して、外
周部加工工程を達成することができるので、設備コスト
の増大を招くことなく、平坦度の高いウエハを得ること
ができる。また、請求項５ないし請求項７，請求項１０
及び請求項１１の発明によれば、プラズマエッチング工
程で用いられている設備を利用して、外周部加工工程を
達成することができるので、設備コストの増大を招くこ
となく、平坦度の高いウエハを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係るウエハ平坦化
システムの構成図である。

【図２】図１のＣＭＰ装置を拡大して示す正面図であ
る。

【図３】定盤の断面図である。

【図４】図１のプラズマエッチング装置を拡大して示す
概略断面図である。

【図５】ホルダの断面図である。

【図６】ウエハ外周部のポリッシング状態を具体的に示
す断面図である。

【図７】外周部と内側部との関係を示すウエハの断面図
である。

【図８】ノズルの走査状態を示す平面図である。

【図９】外周部のエッチング状態を示す断面図である。

【図１０】この発明の第２の実施形態に係るウエハ平坦
化システムであるプラズマエッチング装置の要部を示す
断面図である。

【図１１】第２の実施形態における外周部加工工程の順
工程図である。

【図１２】この発明の第３の実施形態に係るウエハ平坦
化システムであるプラズマエッチング装置の要部を示す
斜視図である。

【図１３】中空リング体の下面を示す平面図である。

【図１４】図１４に示すキャリア１１を用いることで、
表面が平坦な定盤１０で外周部加工工程を実行すること
もできる。

【図１５】従来のウエハ平坦化方法の一例を示す工程図
である。

【図１６】図１５に示したプラズマエッチング装置にお
けるノズルの移動状態を示す断面図である。

【図１７】ウエハ外周部のエッチングレートの低下現象
を説明するための断面図である。

【図１８】ウエハの表面とホルダ表面とに段差がある場
合におけるエッチングレートの低下現象を説明するため
の断面図である。

【図１９】外周部が厚く残ったウエハの断面図である。

【符号の説明】

１…ＣＭＰ装置、 ２…プラズマエッチング装置、 ３
…プラズマ発生部、４…ノズル、 ５…Ｘ−Ｙ駆動機
構、 ６…ホルダ、 １０…定盤、 １１…キャリ
ア、 Ｇ…活性種ガス、 Ｗ…ウエハ、 Ｗｂ…外周
部、 Ｗｃ…内側部。

フロントページの続き (72)発明者 飯田 進也 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 (72)発明者 堀池 靖浩 東京都保谷市東伏見３丁目２番12号

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ表面の所定幅の外周部における最
   大厚さが上記外周部より内側の部分における最小厚さ以
   下になるように、上記ウエハの外周部を加工する外周部
   加工工程と、 プラズマ励起された活性種ガスを所定開口径のノズルか
   ら上記外周部加工工程を経たウエハ表面の相対厚部に向
   けて噴射することにより、当該相対厚部を局所的にエッ
   チングするプラズマエッチング工程とを具備することを
   特徴とするウエハ平坦化方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウエハ平坦化方法にお
   いて、 上記外周部の幅は、上記ノズルの開口径と略同一であ
   る、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のウエハ
   平坦化方法において、 上記外周部加工工程は、キャリアで保持したウエハの表
   面を回転する定盤の研磨パッドに接触させ、ウエハの上
   記外周部への押圧力が上記内側の部分への押圧力よりも
   高くなるようにして、上記外周部を鏡面研磨するポリッ
   シング加工である、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のウエハ平坦化方法にお
   いて、 上記外周部加工工程は、ケミカルメカニカルポリッシン
   グ加工である、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載のウエハ
   平坦化方法において、 上記外周部加工工程は、上記外周部を除くウエハ表面を
   エッチング保護板で覆い、上記活性種ガスをこのエッチ
   ング保護板の上からウエハ全面に向けて噴射することに
   より、上記外周部のみをエッチングする、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
6. 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載のウエハ
   平坦化方法において、 上記外周部加工工程は、上記ウエハの外周部と対応した
   形状の中空リング体を外周部に対向させて配し、上記活
   性種ガスを当該中空リング体内に供給して、中空リング
   体に所定間隔で穿設された複数の孔から噴射することに
   より、上記外周部をエッチングする、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
7. 【請求項７】 請求項１または請求項２に記載のウエハ
   平坦化方法において、 上記外周部加工工程は、上記活性種ガスを上記ウエハ側
   に噴射するノズルを上記外周部に沿って相対的に移動さ
   せることにより、上記外周部をエッチングする、 ことを特徴とするウエハ平坦化方法。
8. 【請求項８】 ポリッシングまたはプラズマエッチング
   によって、ウエハ表面の所定幅の外周部における最大厚
   さが、上記外周部より内側の部分における最小厚さ以下
   になるように、上記ウエハの外周部を加工する外周部加
   工装置と、 上記外周部加工装置で加工されたウエハを載置するホル
   ダ，プラズマを発生するプラズマ発生部，上記外周部の
   幅と略同一径の開口を有し上記プラズマ発生部で生成さ
   れた活性種ガスを上記ウエハ表面に向けて噴射するノズ
   ル，及びこのノズルをウエハ表面上の所定位置に相対的
   に移動させる移動機構を有するプラズマエッチング装置
   とを具備することを特徴とするウエハ平坦化システム。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のウエハ平坦化システム
   において、 上記外周部加工装置は、 研磨パッドを有する表面全体が回転中心部において最深
   の凹状に形成された定盤と、 保持したウエハの表面を上記定盤の研磨パッドに接触さ
   せるキャリアと、 上記定盤及びキャリアを互いに逆方向に回転させる回転
   駆動機構とを具備したケミカルメカニカルポリッシング
   装置であることを特徴とするウエハ平坦化システム。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載のウエハ平坦化システ
    ムにおいて、 上記外周部加工装置は、 上記ウエハを載置するホルダと、 上記ホルダに載置されたウエハの上記外周部を除くウエ
    ハ表面にエッチング保護板を載置する保護板載置機構
    と、 プラズマを発生するプラズマ発生部と、 上記プラズマ発生部で生成された活性種ガスを上記エッ
    チング保護板の上からウエハ全面に噴射するノズルとを
    具備したプラズマエッチング装置であることを特徴とす
    るウエハ平坦化システム。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載のウエハ平坦化システ
    ムにおいて、 上記外周部加工装置は、 上記ウエハを載置するホルダと、 上記ウエハの外周部と対応した形状をなし且つ下面に所
    定間隔で穿設された複数の孔を有し外周部と対向するよ
    うに配設された中空リング体と、 プラズマを発生し生成された活性種ガスを上記中空リン
    グ体内に供給するプラズマ発生部とを具備したプラズマ
    エッチング装置であることを特徴とするウエハ平坦化シ
    ステム。
12. 【請求項１２】 表面の所定幅の外周部に存在する相対
    厚部における最大厚さが上記外周部より内側の部分にお
    ける最小厚さ以下になるように、上記外周部が加工され
    ていることを特徴とするウエハ。