(57)【要約】【課題】  被研磨物のエッジ部を均等かつ効率的に研磨して，コンタミネーションを好適に除去することの可能な研磨装置を提供すること。【解決手段】  略円板状の被研磨物のエッジ部を研磨する研磨装置が提供される。この研磨装置１０は，被研磨物１２を回転可能に保持する被研磨物保持手段１４と；被研磨物１２より表面積が小さい研磨パッド２０と；研磨パッド２０を保持する研磨パッド保持手段３０と；研磨パッド保持手段３０を揺動させる揺動手段５０と；を備える。かかる研磨装置は，被研磨物保持手段１４によって被研磨物１２を回転させながら，研磨パッド保持手段３０によって研磨パッド２０を被研磨物１２のエッジ部に押圧するとともに，揺動手段５０によって研磨パッド２０を被研磨物１２の半径方向に対して略垂直方向に略円弧状の軌跡で揺動させることを特徴とする。【選択図】  図１
2005193326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円板状の被研磨物のエッジ部を研磨する研磨装置であって：
前記被研磨物を回転可能に保持する被研磨物保持手段と；
前記被研磨物より表面積が小さい研磨パッドと；
前記研磨パッドを保持する研磨パッド保持手段と；
前記研磨パッド保持手段を揺動させる揺動手段と；
を備え，
前記被研磨物保持手段によって前記被研磨物を回転させながら，前記研磨パッド保持手段によって前記研磨パッドを前記被研磨物のエッジ部に押圧するとともに，前記揺動手段によって前記研磨パッドを前記被研磨物の半径方向に対して略垂直方向に略円弧状の軌跡で揺動させることを特徴とする，研磨装置。
【請求項２】
前記研磨パッドの前記被研磨物の中心側にある一辺は，前記研磨パッドの揺動軌跡に応じた略円弧形状を有することを特徴とする，請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨パッドは，少なくとも１つの前記被研磨物のエッジ部を研磨する毎に交換されることを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，研磨装置に関し，特に，被研磨物のエッジ部を研磨してコンタミネーションを除去する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ上にＬＳＩなどの回路を形成するためには，拡散工程，薄膜形成工程，露光工程，ウェハ表面状態検査工程，洗浄工程などの多工程を経る必要がある。かかる多工程を経る間には，半導体ウェハに多様な不要物，異物（コンタミネーション）が付着して堆積することがある。例えば，ＣＶＤ等による薄膜形成工程において，半導体ウェハ上に銅配線を形成する際には，まず半導体ウェハのほぼ全表面に銅を成膜し，次いで化学的機械的研摩（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により不要な銅を除去するようにしているが，半導体ウェハの外周部および外縁部（以下，「エッジ部」という。）に銅が残存してしまうことがある。このようなコンタミネーションとしての銅は，酸化膜中に拡散しやすく，膜間の接着性をも低下させるので，回路の品質を著しく低下させる原因となる。このため，銅の成膜工程やＣＭＰ工程直後に，半導体ウェハのエッジ部に残存している銅を除去しておくことが求められる。
【０００３】
また，上記銅等のコンタミネーションが付着した半導体ウェハを搬送，検査，保管等すると，搬送装置や検査テーブル等にコンタミネーションが転移し，かかる搬送装置や検査テーブル等を介して，さらに別の半導体ウェハにもコンタミネーションが間接的に付着する，即ち，クロスコンタミネーションが発生することもある。このため，各工程間で，半導体ウェハのエッジ部に付着したコンタミネーションを十分に除去して，クロスコンタミネーションを防止する必要がある。
【０００４】
かかるコンタミネーションを除去するべく，半導体ウェハのエッジ部を研磨する場合，ＣＭＰによる研磨が行われることが多いが，これは次の理由による。近年，半導体ウェハのエッジ部のコンタミネーションを研磨除去する際に，エッジ部の酸化膜を残して研磨することが求められている。これは，仮に酸化膜まで研磨除去してしまうと，半導体ウェハがシリコンウェハである場合に，後工程においてエッジ部に付着した金属の異物が，半導体ウェハの内部に浸透して汚染してしまう危険性があるからである。このような酸化膜を残してコンタミネーションを除去するような研磨を行う場合，機械的研磨のみでは，粗い研磨となってしまうため研磨厚さの制御が困難であり，一方，化学的研磨のみでは，除去すべき金属の種類によっては薬液と反応しないために除去できないものがある。従って，半導体ウェハのエッジ部の研磨では，機械的研磨と化学的研磨の双方を利用したＣＭＰが有利であるとされている。
【０００５】
このようなＣＭＰにより半導体ウェハのエッジ部を研磨する技術としては，特許文献１には，半導体ウェハのエッジ部に堆積した金属原子を研磨テープによって研磨除去する手法が記載され，また，特許文献２には，円筒形の研磨パッドと研磨剤スラリーを使用して半導体ウェハのエッジ部を研磨する手法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５９５２号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０５９３号公報
【特許文献３】特開２００１−３３４４５９号公報
【特許文献４】特開２０００−７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，上記特許文献１に記載の研磨テープによる手法では，砥粒によるスクラッチが起きやすいという問題があった。つまり，砥粒を保持する研磨テープの厚さが薄いため砥粒の高さを均一にすることが困難であり，また，砥粒を保持する力が弱いため砥粒が脱離しやすいので，研磨された半導体ウェハのエッジ部にスクラッチが発生することがあった。
【０００８】
一方，上記特許文献２に記載の円筒形パッドによる手法では，研磨による除去量を制御することが難しく，酸化膜を残して研磨するという用途に向いていない。
【０００９】
また，上記とは別の問題として，ＣＭＰでは，研磨液に含まれる遊離砥粒が研磨パッドの表面上を移動することによって，半導体ウェハの表面を均一に研磨することができるが，研磨パッドの表面には凹部があり，この凹部に砥粒が固定されると，均一に研磨できないという問題がある。かかる問題を解決するために，研磨パッドと半導体ウェハとを相対的に振動または揺動させることによって，砥粒が上記凹部から抜け出しやすいようにすることが考えられる。例えば，特許文献３には，半導体ウェハと研磨手段である定盤とを揺動させる手法が提案されている。
【００１０】
また，特許文献４には，半導体ウェハより小さな矩形状の研磨パッドと，遊離砥粒を含む研磨液とを使用して，上記研磨パッドを半導体ウェハに対して直線的に振動させながらＣＭＰを行う手法が記載されている。しかしながら，この手法は，半導体ウェハ表面の全面に渡って研磨するための技術であって，半導体ウェハのエッジ部のみを研磨するための技術ではない。従って，特許文献４に記載の技術を，そのままエッジ部の研磨に対して適用することはできない。
【００１１】
つまり，特許文献４に記載の技術をエッジ部の研磨に使用する場合，研磨パッドの振動方向を半導体ウェハの半径方向にして，限られた領域であるエッジ部を研磨することが考えられるが，半径方向に振動させると，半導体ウェハ内側の部分は研磨パッドとの接触時間が短いために研磨されにくく，外側の部分のみが研磨され過ぎてしまう。このため，エッジ部に付着しているコンタミネーションを均一に除去することができないという問題がある。一方，研磨パッドの振動方向を半導体ウェハの半径方向に対して垂直方向にして研磨すると，研磨効率が低下してしまうという問題がある。
【００１２】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，被研磨物のエッジ部を均等かつ効率的に研磨して，コンタミネーションを好適に除去することの可能な，新規かつ改良された研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，略円板状の被研磨物のエッジ部を研磨する研磨装置が提供される。この研磨装置は，被研磨物を回転可能に保持する被研磨物保持手段と；被研磨物より表面積が小さい研磨パッドと；研磨パッドを保持する研磨パッド保持手段と；研磨パッド保持手段を揺動させる揺動手段と；を備える。かかる研磨装置は，被研磨物保持手段によって被研磨物を回転させながら，研磨パッド保持手段によって研磨パッドを被研磨物のエッジ部に押圧するとともに，揺動手段によって研磨パッドを被研磨物の半径方向に対して略垂直方向に略円弧状の軌跡で揺動させることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成により，小さい研磨パッドを被研磨物の半径方向に対して略垂直方向に揺動させることによって，被研磨物のエッジ部という限定された領域を均一に研磨することができる。さらに，当該研磨パッドを円弧揺動させることによって，砥粒をランダムな方向に移動させることができるとともに，砥粒を長時間にわたり研磨パッドの表面に留めることができるので，研磨効率が低下しない。従って，研磨パッドによって当該エッジ部を均等かつ効率的に研磨することができ，当該エッジ部に付着しているコンタミネーションを好適に除去できる。このとき，研磨による除去量の制御が比較的容易であるので，例えば，半導体ウェハの酸化膜を残してコンタミネーションのみを好適に研磨除去することができる。また，研磨パッドは小さいので，交換コスト及び交換作業時間を増大させることなく，必要に応じて研磨パッドを交換できる。
【００１５】
また，上記研磨パッドの被研磨物の中心側にある一辺（研磨パッドの円弧揺動外側の一辺）は，研磨パッドの揺動軌跡に応じた略円弧形状を有するように構成してもよい。かかる構成により，円弧揺動される研磨パッドを，被研磨物のエッジ部の研磨領域全体に対してより均等に接触させることができるので，コンタミネーションをより均等に除去することができる。
【００１６】
また，上記研磨パッドは，少なくとも１つの被研磨物のエッジ部を研磨する毎に交換されるようにしてもよい。かかる構成により，被研磨物ごとに新規な研磨パッドを使用して研磨するので，研磨パッドを介したクロスコンタミネーションを防止して，製品歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
以下に，本明細書において用いられる用語を定義する。
・「被研磨物のエッジ部」とは，略円板形状を有する被研磨物の外周部および外縁部をいう。
・「被研磨物の外周部」とは，略円板形状を有する被研磨物の外周面をいい，当該被研磨物の外縁が面取り加工によりＲ形状となっている場合の湾曲した外周面をも含むものとする。
・「被研磨物の外縁部」とは，略円板形状を有する被研磨物の平坦面である表面または裏面の一部であって，上記外周部との境界から所定距離被研磨物の内周側に至るまでの略リング状の平坦な領域をいう。なお，かかる外縁部には，ＬＳＩ等の回路などは形成されていない。
・「被研磨物の表面」とは，略円板形状を有する被研磨物の２つの平面のうち回路等が形成された側の平面をいい，一方，「被研磨物の裏面」とは，回路等が形成された面（即ち，表面）とは反対側の平面をいう。
・「コンタミネーション」とは，被研磨物上に付着した銅若しくはアルミニウム等の金属，酸化膜，窒化膜などの不要物または異物をいう。
・「クロスコンタミネーション」とは，１つの被研磨物に付着していたコンタミネーションが，他の媒体（搬送装置，研磨パッド等）を介して間接的に他の被研磨物に付着することをいう。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば，小さい研磨パッドを，被研磨物の半径方向に対して略垂直方向に円弧揺動させることによって，研磨パッドと当該エッジ部を均等に接触させることができるとともに，砥粒をランダムな方向に移動させつつ研磨パッドの表面に長時間留めることで研磨効率の低下を抑制できる。このため，被研磨物のエッジ部を均等かつ効率的に研磨して，当該エッジ部に存在しているコンタミネーションを好適に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず，図１に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかる研磨装置の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる研磨装置１０の全体構成を示す平面図（ａ）および正面図（ｂ）である。以下では，略円板状の被研磨物として，半導体ウェハの例を挙げて説明するが，被研磨物はかかる例に限定されるものではない。
【００２１】
図１に示すように，本実施形態にかかる研磨装置１０は，例えば，半導体ウェハ１２を保持するチャックテーブル１４と，半導体ウェハ１２を研磨する研磨パッド２０と，研磨パッド２０を保持する研磨パッド保持手段３０と，研磨パッド保持手段３０を揺動軸４０を中心として揺動させる揺動手段５０と，研磨加工面に研磨液を供給する研磨液供給手段６０とを備える。
【００２２】
チャックテーブル１４は，本実施形態にかかる被研磨物保持手段として構成されており，半導体ウェハ１２を回転可能に保持する機能を有する。このチャックテーブル１４は，例えばステンレス鋼，セラミックスなどで形成された略円盤状の回転テーブルであり，その上面は例えば平坦な水平面となっている。このチャックテーブル１４は，例えば，真空吸着機構（図示せず。）を備えており，上面に載置された半導体ウェハ１２を真空吸着して保持することができる。なお，チャックテーブル１４上に載置される半導体ウェハ１２の向きは，回路が形成された表面を上向きとする場合，あるいは裏面を上向きとする場合のいずれであってもよい。
【００２３】
また，チャックテーブル１４のテーブル径は，半導体ウェハ１２の径よりも小さくなるように設定されている。このため，半導体ウェハ１２は，そのエッジ部１２ａがチャックテーブル１４の外周縁からはみ出した状態で保持される。
【００２４】
また，かかるチャックテーブル１４は，例えば，その下方に設けられた駆動モータ１６によって回転可能に構成されている。これにより，研磨加工時には，チャックテーブル１４は，保持した半導体ウェハ１２を例えば５００ｒｐｍで回転させることができる。このように回転された半導体ウェハ１２がぶれないようにするために，半導体ウェハ１２の中心とチャックテーブル１４の回転軸とを一致させて，半導体ウェハ１２がチャックテーブル１４上に保持される。なお，上記チャックテーブル１４の回転方向は，図示の方向と逆方向であってもよい。
【００２５】
研磨パッド２０は，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに接触可能な位置に配置され，当該エッジ部１２ａを研磨する機能を有する。この研磨パッド２０は，例えば，表面の研磨布と内側の弾力層とから構成された２層構造を有しており，砥粒を含んでいない。研磨布は，例えば不織布や発泡ウレタン等を材料とする人工皮革様の布であり，所定の摩擦抵抗と適度な硬さを有し，親水性，粘弾性，耐薬品性にも優れる。また，弾力層は，弾力性を有する材料で構成されており，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに押圧された研磨布を弾力的に支持することができる。なお，研磨パッド２０は，この弾力層を必ずしも具備しなくてもよい。
【００２６】
さらに，研磨パッド２０は，半導体ウェハ１２よりも表面積が十分に小さくなるような小片状に形成されている点が特徴的である。即ち，研磨パッド２０の研磨対象は，半導体ウェハ１２表面（又は裏面）の全面ではなく，エッジ部１２ａという限られた領域である。このため，研磨パッド２０は，当該エッジ部を研磨するために必要十分な大きさを有していればよいので，その表面積を半導体ウェハ２０よりも十分に小さくすることができる。
【００２７】
研磨パッド保持手段３０は，例えば，その下面側に上記研磨パッド２０を保持し，保持した研磨パッド２０を上方から半導体ウェハ１２の表面側（又は裏面側）エッジ部１２ａに押圧する機能を有する。この研磨パッド保持手段３０は，例えば，下面の先端部に研磨パッド２０が取り付けられる保持ブロック３２と，揺動軸４０に固設される基底部３６と，上記保持ブロック３２と基底部３６とを弾性的に連結する連結部３４と，から構成されている。この研磨パッド保持手段３０の詳細については後述する。
【００２８】
揺動手段５０は，上記研磨パッド保持手段３０を，揺動軸４０を中心として揺動させて，この研磨パッド保持手段３０の先端に取り付けられた研磨パッド２０を，円弧状の軌跡で揺動（以下「円弧揺動」という。）させる機能を有する。
【００２９】
この揺動手段５０は，例えば，駆動モータ５２と，駆動モータ５２の回転軸に連結された偏芯量可変の偏芯軸５４と，一端で偏芯軸５４に連結された１次リンク５６と，一端で１次リンク５６に連結され，他端で揺動軸４０に連結された２次リンク５８と，からなる。かかる構成の揺動手段５０は，駆動モータ５２の回転駆動力により偏芯軸５４を回転させ，この偏芯軸５４の回転によって１次リンク５６および２次リンク５８を駆動させて，揺動軸４０を所定の回動角度範囲内で往復するようにして回動させる。これにより，上記研磨パッド保持手段３０を，揺動軸４０を中心として揺動運動させて，この結果，先端の研磨パッド２０を，半導体ウェハ１２の半径方向（図１のＸ軸方向）に対して略垂直方向（図１の略Ｙ軸方向）に円弧揺動させることができる。
【００３０】
このように，揺動手段５０は，比較的単純な構成の揺動機構であり，また，駆動モータ５４も速度制御可能なものであれば任意の電動モータを使用可能である。従って，低コストの装置で研磨パッド２０を円弧揺動させて，後述するような高い研磨効果を得ることができる。
【００３１】
研磨液供給手段６０は，研磨パッド２０と半導体ウェハ１２との間の研磨加工面に，例えば，遊離砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を供給する機能を有する。この研磨液は，例えば，化学反応性物質を含む研磨剤であり，各種の化学溶液や遊離砥粒などを含む。かかる研磨液を供給することによって，研磨パッド２０による化学的機械的研磨（ＣＭＰ）が可能になる。この研磨液は，上記研磨液供給手段６０によって，例えば，外部からチューブを介して上記保持ブロック３２に供給され，研磨パッド２０の内部を通過して，研磨加工面に供給される。これにより，必要最低量の研磨液を供給することができるので，非常に経済的である。なお，研磨液供給手段６０は，上記の例に限定されず，例えば，供給ノズルによって半導体ウェハ１２上に研磨液を直接供給し，半導体ウェハ１２の回転に伴って研磨液を研磨加工面に入り込ませるような構成にしてもよい。
【００３２】
以上，研磨装置１０の全体構成について説明した。かかる構成の研磨装置１０は，研磨液供給手段６０によって研磨液を供給するとともに，研磨テーブル１４によって半導体ウェハ１２を回転させながら，研磨パッド保持手段３０によって研磨パッド２０を半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに押圧する。このとき，揺動手段５０によって研磨パッド２０を，例えば，水平面内（Ｘ−Ｙ軸平面）における半導体ウェハ２０の半径方向に対して略垂直方向に円弧揺動させる。これにより，研磨パッド２０と半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａとを複雑な方向で擦り合わせて，図２（ａ）に示すように，半導体ウェハ１２の一側のエッジ部１２ａを研磨（ＣＭＰ）することができる。かかる研磨により，当該エッジ部１２ａに付着・堆積しているコンタミネーションを除去することができる。
【００３３】
ここで，図２に基づいて，研磨装置１０による半導体ウェハ１２の研磨領域について説明する。図２は，研磨装置によってエッジ部１２ａが研磨された半導体ウェハ１２を示す平面図（ａ）と，エッジ部１２ａを拡大して示す拡大断面図（ｂ）である。なお，図２では研磨領域に斜線のハッチングを施してある。
【００３４】
図２（ａ）に示すように，上記のような研磨装置１０を用いた研磨加工により，半導体ウェハ１２の一側（表面又は裏面）のエッジ部１２ａが，半導体ウェハ１２の周方向に沿ってリング状に研磨される。
【００３５】
さらに，上記研磨装置１０では，研磨対象である半導体ウェハ１２は極薄（例えば３０μｍ）であり，かつ，半導体ウェハ１２のエッジ部がチャックテーブル１４の外縁からはみ出した状態で保持されている。このため，弾力性を有する研磨パッド２０は，図２（ｂ）に示すように，半導体ウェハ１２の表面（又は裏面）の外縁部１２ｂのみならず，表面側（又は裏面側）の外周部１２ｃに対しても好適に作用できる。従って，研磨パッド２０を上方から押圧した場合でも，半導体ウェハ１２の表面側（又は裏面側）の外縁部１２ｂおよび外周部１２ｃの双方（即ち，表面又は裏面側のエッジ部１２ａ）を研磨することができる。
【００３６】
次に，図３に基づいて，本実施形態にかかる研磨パッド２０および研磨パッド保持手段３０について詳細に説明する。なお，図３は，本実施形態にかかる研磨パッド２０および研磨パッド保持手段３０を示す正面図（ａ）および底面図（ｂ）である。
【００３７】
図３に示すように，研磨パッド保持手段３０は，例えば，略直方体形状の保持ブロック３２と，揺動軸４０に固設された基底部３６と，保持ブロック３２と基底部３６とを連結支持する連結部３４とからなる。この連結部３４は，図３（ａ）に示すように，例えば，上下２枚の樹脂製の平行バネ３４ａ，３４ｂで構成されている。このため，かかる平行バネ３４ａ，３４ｂの撓みを利用して，研磨パッド２０に研磨荷重を加えることができる。より具体的には，図３（ａ）の２点差線で示すように，保持ブロック３２を垂直方向（Ｚ軸方向）上方に移動させて平行バネ３４ａ，３４ｂを撓ませることにより，この平行バネ３４ａ，３４ｂに垂直方向下向きの弾性力が発生する。これにより，保持ブロック３２の下面に取り付けられた研磨パッド２０を，半導体ウェハ１２に対して所定の研磨圧力で押圧することができる。この研磨圧力は，例えば０〜０．１ＭＰａ（約０〜１ｋｇ／ｃｍ２）の範囲で連続的に可変である。この研磨圧力の適正値は，例えば５００ｋｇ／ｃｍ２程度であると考えられるので，かかる研磨圧力が印可されるように，研磨パッド保持手段３０の各部の形状及び配置等が調整されている。
【００３８】
次に，研磨パッド２０の配置および形状について詳述する。研磨パッド２０は，例えば，上記保持ブロック３２の下面の先端側（半導体ウェハ１２中心側）に取り付けられる。この研磨パッド２０の取り付けは，例えば，研磨パッド２０の裏面に貼り付けられた樹脂板を，保持ブロック３２の下面に吸着固定またはクランプ固定などすることによって実現される。かかる取付手法により，研磨パッド２０を保持ブロック３２に対して着脱容易に固定することができる。このため，かかる研磨パッド２０を，外部装置である自動交換ユニット（図示せず。）によって自動交換する，或いは，手動で容易に交換することが可能となる。
【００３９】
上述したように，複数の半導体ウェハ１２に対して連続的に同一の研磨パッド２０を使用したときには，この研磨パッド２０を介してクロスコンタミネーションが発生する恐れがある。そこで，本実施形態にかかる研磨装置１０では，汚染を問題とする研磨加工においては，例えば，半導体ウェハ１２毎に研磨パッド２０を交換して使い捨てるようにしている。これにより，研磨パッド２０を介したクロスコンタミネーションの発生を防止することができる。また，１つの半導体ウェハ１２の研磨加工プロセス途中で，新規な研磨パッド２０に交換して，最終仕上げ研磨を行うことも可能である。
【００４０】
本実施形態では，このように研磨パッド２０を使い捨てにしても，研磨パッド２０の寸法は非常に小さいので，大きなコスト増とはならず，上記特許文献３の円筒形パッドのような大きな研磨パッドを交換する場合と比べて，経済的である。さらに，上記取付手法により，研磨パッド２０を迅速かつ容易に自動又は手動で交換できるので，交換作業によって研磨作業効率を低下させることもない。
【００４１】
また，かかる研磨パッド２０は，図３（ｂ）に示すように，円弧揺動外側の１辺２０ａが，上記揺動手段５０による円弧揺動に対応した円弧状に成形されている点が特徴的である。より具体的には，研磨パッド２０の例えば４辺のうち，半導体ウェハ１２の中心側にある一辺２０ａは，揺動軸４０を中心とした円弧形状を有する。かかる構成により，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａの研磨時に，研磨パッド２０を揺動軸４０を中心として円弧揺動させたときに，常に，研磨パッド２０をエッジ部１２ａに対して均等に接触させることができる。
【００４２】
次に，図４に基づいて，本実施形態にかかる研磨装置１０の動作について詳細に説明する。なお，図４は，本実施形態にかかる研磨パッド２０および研磨パッド保持手段３０が揺動している状態を示す平面図である。
【００４３】
本実施形態にかかる研磨装置１０では，研磨加工時に，図４に示すように，研磨パッド２０を半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに押圧した状態で，上記揺動手段５０によって，研磨パッド保持手段３０を，揺動軸４０を中心として所定の角度範囲内で周期的に揺動させる。
【００４４】
このときの揺動の中心は，例えば，揺動軸４０と半導体ウェハ１２の中心とを結ぶライン上にあるので，研磨パッド２０を当該エッジ部１２ａに均等に作用させることができる。また，この揺動の揺動角度αは，例えば１９°強であるが，上記揺動手段５０の偏芯軸５４の偏芯量を調整することによって，揺動角度αをより大きく或いは小さくすることも可能である。また，揺動角度αが上記１９°強である場合には，保持ブロック３２および研磨パッド２０の振幅は，例えば２３．２ｍｍ程度である。また，揺動周波数は，例えば，半導体ウェハ１２またはコンタミネーションの種類，研磨量などに応じて決定されるが，上記揺動手段５０の駆動モータ５２の回転数を変化させることにより，例えば０〜６０Ｈｚの間で可変である。なお，この揺動周波数は，例えば，さらに高速回転可能な駆動モータ５２を搭載すれば，容易に高速化することができる。
【００４５】
以上のように研磨パッド保持手段３０を揺動させることにより，この研磨パッド保持手段３０の先端に取り付けられた研磨パッド２０を，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに押圧しながら，半導体ウェハ１２の半径方向に対して略垂直方向（略Ｙ軸方向）に円弧揺動させることができる。具体的には，研磨パッド２０は，図４の実線２０で示す位置を揺動中心として，Ｙ軸方向の正方向に最大限に移動した位置（図４の二点差線２０’で示す位置）と，Ｙ軸方向負方向に最大限に移動した位置（図４の二点差線２０’’で示す位置）との間で，揺動軸４０を中心とした円弧状の軌跡で往復運動する。
【００４６】
このように研磨パッド２０を円弧揺動させることにより，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａを均等に，かつ高い研磨効率で研磨（ＣＭＰ）して，当該エッジ部１２ａのコンタミネーションを好適に除去することができる。
【００４７】
具体的に説明すると，まず第１に，研磨パッド２０の揺動方向が，概略的には，半導体ウェハ１２の半径方向に対して略垂直方向である。このため，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａの半径方向内側（ウェハ中心側）の部分であるか，外側（ウェハ外周側）の部分であるかにかかわらず，エッジ部１２ａの表面側又は裏面側全体に対して研磨パッド２０を均等に接触させることができる。即ち，上記特許文献４に記載されたように研磨パッドを半導体ウェハ１２の半径方向に揺動させた場合には，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａのうち，半径方向外側部分の方が内側部分よりも研磨パッド２０と長い時間接触するため，どうしても当該外側部分が内側部分よりも研磨されてしまうという問題があった。これに対し，本実施形態では，研磨パッド２０を半導体ウェハ１２の半径方向に対して略垂直方向に揺動させるため，半径方向の位置によって研磨量の差が生じることがなく，エッジ部１２ａの表面側又は裏面側全体を均等に研磨可能である。なお，研磨パッド２０を揺動させることにより，研磨パッド２０表面の凹部から遊離砥粒を抜け出やすくさせる作用も勿論奏する。
【００４８】
第２に，本実施形態では，研磨パッド２０を，単に直線的に揺動させるのではなく，円弧揺動させている。この円弧揺動により，研磨パッド２０の表面と半導体ウェハ１２との間に存在する遊離砥粒を，半導体ウェハ２０の半径方向に対して垂直方向（Ｘ軸方向）のみならず，当該半径方向（Ｙ軸方向）にも移動させることができる。このため，砥粒をランダムな方向に移動させることができるとともに，研磨パッド２０上に砥粒を長時間留めることができるので，上記のように研磨パッド２０の概略的な揺動方向を半導体ウェハ１２の半径方向に対して略垂直方向（Ｘ軸方向）にしたことに伴う研磨効率の低下を抑制することができる。
【００４９】
第３に，図３（ｂ）で説明したように，研磨パッド２０の円弧揺動外側の一辺２０ａは，円弧揺動の軌跡に合せた円弧状に成形されている。これにより，研磨パッド２０を円弧揺動させたときに，研磨パッド２０を半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに対して均等に接触させることができるので，当該エッジ部１２ａをより均等に研磨することができる。
【００５０】
また，かかる研磨加工では，図４に示すように，例えば，研磨パッド２０は，半導体ウェハ１２の中心側の一部分（円弧揺動外側の一辺２０ａから所定距離内側に至るまでの部分）のみが半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに対して接触し，その全面が接触するわけではない。即ち，研磨パッド２０の円弧揺動内側には，エッジ部１２ａと接触しない遊びの部分を持たせている。これにより，半導体ウェハ２０のエッジ部１２ａ表面側又は裏面側全体を研磨パッド４０と確実に接触させることができるので，より均等な研磨が可能になる。
【００５１】
以上のように，本実施形態にかかる研磨装置１０は，半導体ウェハ１２の回転と，研磨パッド２０の円弧揺動とによって，遊離砥粒をランダムな方向に移動させながら，研磨パッド２０と半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａとを擦り合わせることで，当該エッジ部１２ａを均等かつ効率的に研磨できる。また，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａ研磨において，研磨除去量の制御が比較的容易である。従って，酸化膜を残してコンタミネーションのみを好適に研磨除去することができる。なお，本願発明者らは上記のようにして研磨パッド２０を円弧揺動させて半導体ウェハ２０のエッジ部１２ａを研磨する実験を行った。この実験では，良好な研磨面が得られ，コンタミネーションが好適に除去されたことが確認された。
【００５２】
また，本実施形態にかかる研磨装置１０は，研磨パッド２０が小さく取付手法が工夫されているため，研磨パッド２０の交換作業を迅速かつ容易に実行できるとともに，頻繁に研磨パッド２０を交換してもコスト高とならない。このため，必要に応じて（例えば半導体ウェハ１２毎に）研磨パッド２０を頻繁に交換することが可能である。従って，研磨パッド２０を介したクロスコンタミネーションによる半導体ウェハ１２（シリコン基板等）の汚染や，金属イオンの拡散，マイクロクラックの発生などを防止して，高い製品歩留まりを確保することができる。
【００５３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
例えば，上記実施形態では，被研磨物として円板状の半導体ウェハ１２の例を挙げて説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。被研磨物は，エッジエクスクルージョンを必要とする略円板状の基板であれば，任意の基板であってよい。また，半導体ウェハ１２は，完全な円板状でなくてもよく，例えば，オリエンテーションフラットやノッジ等の切り欠きが形成されていてもよい。
【００５５】
また，研磨パッド２０の形状は，上記図３（ｂ）のような形状に限定されない。研磨パッド２０は，被研磨物より表面積が小さいものであれば，例えば，円板状，楕円状，リング状など任意の形状であってもよい。
【００５６】
また，上記実施形態では，下方に位置する半導体ウェハ１２に対して研磨パッド２０を上方から押圧して研磨したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，研磨装置１０の天地を逆使用することで，半導体ウェハ１２等の下方からエッジ部１２ａを研磨することも可能である。具体的には，例えば，保持ブロック３２の上面に研磨パッド２０を取り付けて，この研磨パッド２０を半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａの下面側に押圧して研磨してもよい。また，複数組の研磨パッド２０および研磨パッド保持手段３０を設けて，半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａの上面側および下面側を同時に研磨できるようにしてもよい。
【００５７】
さらに，例えば，研磨パッド保持手段３０の回転移動機構を設けて，研磨パッド２０を垂直方向以外の方向からも押圧可能に構成してもよい。これにより，水平に保持された半導体ウェハ１２のエッジ部１２ａに対して，研磨パッド２０を斜め方向或いは水平方向から押圧して研磨することができる。この結果，半導体ウェハ１２の外周部１２ｃなどを重点的に研磨することが可能になる。
【００５８】
また，揺動手段５０は，上記実施形態の例に限定されず，研磨パッド２０を円弧揺動できるものであれば，任意に設計変更可能である。例えば，保持手段５０は，超音波モータ，電磁モータ，ピエゾ素子，ボイスコイルなどを用いて，研磨パッド２０を所定の周期で円弧揺動（振動）可能に構成されてもよい。
【００５９】
また，研磨パッド２０の円弧揺動の揺動角度α，振幅，揺動周波数，揺動半径などは上記実施形態の例に限定されるものではなく，被研磨物，研磨パッドまたは研磨液の種類などに応じて，任意に変更可能である。
【００６０】
また，上記実施形態にかかるチャックテーブル１４は，真空吸着機構を用いて半導体ウェハ１２を吸着保持したが，かかる例に限定されず，半導体ウェハ１２を接着剤または粘着テープなどの粘着手段を用いて着脱可能に保持するよう構成してもよい。また，被研磨物保持手段は，被研磨物を保持可能であれば，上記チャックテーブル１４の例に限定されず，例えば，その下面に被研磨物を吸着保持可能な上盤などで構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は，研磨装置に適用可能であり，特に，被研磨物のエッジ部のコンタミネーションを研磨・除去する研磨装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる研磨装置の全体構成を示す平面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図２】同実施形態にかかる研磨装置によってエッジ部が研磨された半導体ウェハを示す平面図（ａ），およびエッジ部の拡大断面図（ｂ）である。
【図３】同実施の形態にかかる研磨パッドおよび研磨パッド保持手段を示す正面図（ａ）および底面図（ｂ）である。
【図４】同実施の形態にかかる研磨パッドおよび研磨パッド保持手段が揺動している状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ：  研磨装置
１２  ：  半導体ウェハ
１２ａ  ：  半導体ウェハの一側のエッジ部
１２ｂ  ：  半導体ウェハの一側の外縁部
１２ｃ  ：  半導体ウェハの一側の外周部
１４  ：  チャックテーブル
２０  ：  研磨パッド
２０ａ  ：  研磨パッドの円弧揺動外側の一辺
３０  ：  研磨パッド保持手段
３２  ：  保持ブロック
３４  ：  連結部
３４ａ，３４ｂ  ：  平行バネ
３６  ：  基底部
４０  ：  揺動軸
５０  ：  揺動手段
６０  ：  研磨液供給手段
α  ：  揺動角度
【図１】
2005193326.tif 000003
【図２】
2005193326.tif 000004
【図３】
2005193326.tif 000005
【図４】
2005193326.tif 000006