(57)【要約】【課題】半導体ウェハのエッジ研磨に当たって、パターン部にスラリーが接触しないようにして研磨面にスラリーを供給することにより、パターン形成面の汚染を防止し、もって半導体装置製造上の歩留まり低下を防止することを課題とする。【解決手段】半導体ウェハ１のエッジ部研磨において、半導体ウェハ１をパターン形成面とは反対側の裏面で支持して相対運動させ、このとき研磨部（エッジ部面２ａ、２ｂ、２ｃには半導体ウェハ１の裏面の側からのみスラリーを供給する。非反応性流体ノズル４６からは非反応性流体をパターン形成面に向けて噴出させてパターン形成面上へのスラリーの侵入を阻止し、更に侵入したスラリーを押し戻す。【選択図】        図２
2005026274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜された半導体ウェハのエッジ部面を研磨するための半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、
柔軟性を有しエッジ部研磨部材に貼着された研磨パッドによって形成された研磨面を上記エッジ部面に接触させ、この接触部にスラリーを供給するとともに、上記研磨面と上記エッジ部面との間に圧力を与えて相対運動させることによって、エッジ部研磨を行うにあたり、
上記半導体ウェハをそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持し、上記エッジ部面と上記研磨面との接触部へ上記半導体ウェハの裏面側からのみ上記スラリーを供給することを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、
上記スラリーは、上記エッジ部面と上記研磨面との接触開始と同時又は直後に供給が開始されることを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法。
【請求項３】
成膜された半導体ウェハのエッジ部面を研磨するための半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、
柔軟性を有しエッジ部研磨部材に貼着された研磨パッドによって形成された研磨面を上記エッジ部面に接触させ、この接触部にスラリーを供給するとともに、上記研磨面と上記エッジ部面との間に圧力を与えて相対運動させることによって、エッジ部研磨を行うにあたり、
上記半導体ウェハをそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持し、上記パターン形成面側から非反応性の流体を供給するとともに、上記エッジ部面と上記研磨面との接触部へ上記半導体ウェハの裏面側からのみ上記スラリーを供給することを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法。
【請求項４】
請求項３に記載された半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、
上記非反応性流体は、上記エッジ部面と上記研磨面とが接触する開始する前に供給が開始され、
上記スラリーは、上記エッジ部面と上記研磨面との接触開始と同時又は直後に供給が開始されることを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜された半導体ウェハのエッジ部を研磨するための半導体ウェハのエッジ部研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハは基本的には円板形をしており、前記形の外周面は外周端面を挟んで傾斜面が形成され、この傾斜面に表裏の平面が連なっている。ここでは、上記外周端面及び傾斜面を含む部分をエッジ部、その面をエッジ部面という。半導体の製造にあたっては、ウェハの表面に形成されたレジスト膜あるいは金属膜等の膜を除去する工程が繰り返される。上記膜は、配線パターン面だけでなく、パターンの外側になるエッジ部面も含んでウェハ全体にわたって形成される。パターン外側に形成された膜は、それ自体半導体デバイスを形成するものではないが、各工程において剥離、発塵し歩留まりの低下を招くことから事前に除去される。
【０００３】
上記エッジ部の研磨は、柔軟性を有しエッジ研磨部材に貼着された研磨パッドによって形成された研磨面を上記エッジ部面に接触させ、この接触部にパターン形成面側からスラリーを供給するとともに、上記研磨面と上記エッジ部面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。パターン形成面に注がれたスラリーはここから研磨部へと流れることによって研磨部へ供給される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−０１０４９９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１７７８８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３５６１２号公報
【特許文献４】
特開２００２−０３６０７９号公報
【特許文献５】
特開２００２−１３７１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年半導体装置のパターン密度が飛躍的な向上を遂げるなかで、歩留まりを低下させる要因をこれまで以上に排除することが求められている。スラリーによる研磨メカニズムは物理的（機械的）及び化学的作用の複合したものといわれており、半導体装置の性能に関係のないスラリーがパターン部に接触することはスラリー自体あるいはこれに含まれる成分が拡散あるいは化学反応によってパターン面に取り込まれるおそれがあり、このことによって、半導体装置の特性に影響を及ぼし、半導体装置製造上の歩留まりを低下させることになる。
【０００６】
本発明は、このような歩留まり低下の要因を排除するため、エッジ部研磨に当たりパターン部にスラリーが接触しないようにして研磨面にスラリーを供給し、もって半導体装置製造上の歩留まり低下を防止するための半導体ウェハのエッジ部研磨方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段により解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、成膜された半導体ウェハのエッジ面を研磨するための半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、柔軟性を有しエッジ部研磨部材に貼着された研磨パッドによって形成された研磨面を上記エッジ部面に接触させ、この接触部にスラリーを供給するとともに、上記研磨面と上記エッジ部面との間に圧力を与えて相対運動させることによって、エッジ部研磨を行うにあたり、上記半導体ウェハをそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持し、上記エッジ部面と上記研磨面との接触部へ上記半導体ウェハの裏面側からのみ上記スラリーを供給することを特徴とする半導体ウェハのエッジ研磨方法である。
【０００８】
第２番目の発明の解決手段は、第１の発明の半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、上記スラリーは、上記エッジ面と上記研磨面との接触開始と同時又は直後に供給が開始されることを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法である。
【０００９】
第３番目の発明の解決手段は、成膜された半導体ウェハのエッジ部面を研磨するための半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、柔軟性を有しエッジ部研磨部材に貼着された研磨パッドによって形成された研磨面を上記エッジ部面に接触させ、この接触部にスラリーを供給するとともに、上記研磨面と上記エッジ部面との間に圧力を与えて相対運動させることによって、エッジ部研磨を行うにあたり、上記半導体ウェハをそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持し、上記パターン形成面側から非反応性の流体を供給するとともに、上記エッジ部面と上記研磨面との接触部へ上記半導体ウェハの裏面側からのみ上記スラリーを供給することを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法である。
【００１０】
第４番目の発明の解決手段は、第３番目の発明の半導体ウェハのエッジ部研磨方法において、上記非反応性流体は、上記エッジ部面と上記研磨面とが接触する開始する前に供給が開始され、上記スラリーは、上記エッジ部面と上記研磨面との接触開始と同時又は直後に供給が開始されることを特徴とする半導体ウェハのエッジ部研磨方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面にもとづいて本発明のいくつかの実施形態を説明する。
【００１２】
第一実施形態
図１は、本発明を実施する半導体ウェハのエッジ部研磨装置の断面図である。図２は、図１の一部拡大図、図３は傾斜面用研磨部材の長さ方向（図２のＡ−Ａ方向）から見た斜視図である。なお、これらの図ではオリエンテーションフラットあるいはノッチは記載が省略されている。
【００１３】
図１に示すように、実施例のエッジ部研磨装置１０は、半導体ウェハ１をチャックして中心軸線Ｌの回りに回転させるためのチャックテーブル１２を備えている。このチャックテーブル１２の中心軸線Ｌに向かって上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂを備えている。また、外周端面用研磨部材１３ｃが破線で示されている。
【００１４】
上側傾斜面用研磨部材１３ａは半導体ウェハ１の上側傾斜面２ａを、下側傾斜面用研磨部材１３ｂは下側傾斜面２ｂを、また外周端面用研磨部材１３ｃは外周端面を、それぞれ研磨するためのものである。
【００１５】
なお、本発明において半導体ウェハは、完全に円形をしたものだけでなく、外周の一部にオリエンテーションフラットのような直線部やノッチ等を有する実質的に円板形をしたものがその範疇に含まれる。ただし、これらオリエンテーションフラット面やノッチ面の研磨は、本発明のエッジ部研磨装置において行われるものではなく、別の工程あるいは研磨ステーションで行われる。また、上側傾斜面２ａあるいは下側傾斜面２ｂは断面輪郭で見たとき完全に平らでなくてもよく、凸形に湾曲した曲面であっても良い。
【００１６】
上記チャックテーブル１２は、この図に示されるように、半導体ウェハ１よりやや小径の円盤形をなしており、このチャックテーブル１２上に上記半導体ウェハ１を、真空吸着によって外周が該チャックテーブル１２から側方に突出した状態で水平に保持し得るようになっている。この保持機能のため、上記チャックテーブル１２の上面には複数の吸着孔１７１が開口し、この吸着孔１７１が支軸１７内の流路１７２から接続ポートを経て不図示真空ポンプに接続されている。また、上記支軸１７は、機体１１上に軸受部材１９によって鉛直な上記中心軸線Ｌの回りに回転自在なるように支持され、モーター２０により所要の速度で所定の方向に駆動回転されるようになっている。
【００１７】
なお、上記チャックテーブル１２上へ半導体ウェハ１をチャックする手段は、上述したような真空吸着に限らず、静電気による付着力を利用する静電チャックや、その他の適宜方法を用いることができる。
【００１８】
上記上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂ及び外周端面用研磨部材１３ｃは、金属や合成樹脂又はセラミック等からなる硬質の基材に円弧状の窪みを形成し、この窪みの内面に柔軟性のある研磨パッド２３を貼着することにより、半導体ウェハ１の傾斜面、外周端面に接触する凹形円弧状（あるいは楕円状）の研磨面２２を形成したものである。この研磨面２２は、研磨用の凹溝が円弧に沿って設けられ半導体ウェハが嵌合するような構造の表面とはしないが、複数のスラリー溝を研磨部材の側線と平行や斜めなどの方向に設けることによって研磨材スラリーの流れを良くすることまでも排除するものではない。
【００１９】
実質的に同じ構成を有する上側傾斜面用研磨部材１３ａと下側傾斜面用研磨部材１３ｂが、上記チャックテーブル１２に保持された半導体ウェハ１の直径方向両側の相対向する位置に配置されるとともに、それぞれの軸線を半導体ウェハ１の軸線Ｌに対して傾斜させることにより、それぞれの研磨部材１３ａ、１３ｂの研磨面２２が半導体ウェハ１の上側傾斜面２ａ、下側傾斜面２ｂに全幅にわたり接触するように配設されている。研磨時には、例えば上側傾斜面用研磨部材１３ａの研磨面２２が上側傾斜面２ａに線接触した状態で該上側傾斜面２ａを研磨する。なお、上側傾斜面用研磨部材１３ａと下側傾斜面用研磨部材１３ｂは上述のような対向する位置にある必要はない。また、外周端面用研磨部材１３ｃは上側傾斜面用研磨部材１３ａと下側傾斜面用研磨部材１３ｂとの間に置いているので、面積効率がよい。
【００２０】
上記上側傾斜面用研磨部材１３ａ及び下側傾斜面用研磨部材１３ｂの各研磨面２２の円弧の長さは、半導体ウェハ１の円周の長さの１／４か又はそれ以下であることが望ましく、また、上記研磨面２２の円弧の曲率は、半導体ウェハ１の円周の曲率と同じか又はそれよりやや小さく形成されている。
【００２１】
上記エッジ部研磨装置１０は、上記上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂをそれぞれの軸線と平行に、つまり、上側傾斜面２ａ、下側傾斜面２ｂの傾斜にほぼ沿った方向に、移動させるためのそれぞれの移動機構２６と、上記軸線と直角方向、換言すれば半導体ウェハ１の上側傾斜面２ａ、下側傾斜面２ｂに接離する方向に移動自在なるように支持するためのそれぞれのリニアガイド機構２７と、各上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂを上側傾斜面２ａあるいは下側傾斜面２ｂに当接する方向に移動することによって研磨荷重を加えるための、あるいはウェハから離間する方向に移動させるためのそれぞれの移動手段２８とを有している。
【００２２】
各移動機構２６は、移動手段２８と協同して研磨作業の開始時や終了時等に上側傾斜面用研磨部材１３ａあるいは下側傾斜面用研磨部材１３ｂを移動させて半導体ウェハ１に接触又は離間させたり、研磨時の半導体ウェハ１に対する各研磨部材の接触位置を変更したりするためのものであるとともに、作業中にも研磨部材を移動させ、常時接触位置を変更させるものである。さらに移動手段２６は、機体１１に設けられたブラケット３０上に上記研磨部材の軸線と平行に設けられたボールねじ３１と、このボールねじ３１をタイミングベルト３２を介して回転させるモーター３３と、上記ボールねじ３１にねじ結合されて該ボールねじ３１の回転により前後進するナット部材３４と、このナット部材３４にアーム３５ａで連結されて一緒に移動する可動テーブル３５と、この可動テーブル３５を移動自在に支持する摺動機構３６とを有している。
【００２３】
そして、上記可動テーブル３５上に上記上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂが、上記リニアガイド機構２７を介して支持されている。上記摺動機構３６は、ブラケット３０上に上記ボールねじ３１と平行に設けられたレール３６ａと、上記可動テーブル３５に取り付けられて該レール３６ａ上を摺動するスライダー３６ｂとで構成されている。
【００２４】
また、上記リニアガイド機構２７は、上記上側傾斜面用研磨部材１３ａあるいは下側傾斜面用研磨部材１３ｂを保持するホルダー３９に設けられて各研磨部材の軸線と直角方向に延びるレール２７ａと、上記可動テーブル３５に取り付けられて上記レール２７ａ上を移動自在のスライダー２７ｂとを有している。これらのレール２７ａ及びスライダー２７ｂは、上述した場合とは逆に、レール２７ａを可動テーブル３５に設け、スライダー２７ｂをホルダー３９に設けることも可能である。
【００２５】
更に、上記移動手段２８は、エアシリンダー４０により構成されていて、このエアシリンダー４０が上記可動テーブル３５に取り付けられ、ピストンロツド４０ａが上記上側傾斜面用研磨部材１３ａあるいは下側傾斜面用研磨部材１３ｂ側に連結されている。そして、このエアシリンダー４０に圧力調整された圧縮空気を供給又は排出してピストンロツド４０ａを伸長又は短縮させ、各研磨部材を半導体ウェハ１の研磨面に押し付けることにより、調圧された空気圧によって各研磨部材と半導体ウェハ１との間に所要の研磨荷重を作用させるように構成されている。
【００２６】
上記上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂは、図２において、それぞれ移動機構２６におけるボールねじ３１を回転させてそれぞれの軸線に沿って右方向又は左方向に移動させることにより、研磨中あるいは研磨開始時に、半導体ウェハ１が接触する研磨面２２上の位置を適宜変更することができる。この場合、移動手段２８においては、各研磨部材の移動に応じてエアシリンダー４０が制御され、所要の研磨荷重が得られるようにピストンロツド４０ａの伸縮長さが調整される。外周端面用研磨部材１３ｃにも、ほぼ同様の移動機構、移動手段が設けられており、動作及び移動と荷重の方向は、外周端面に沿う方向とこれに直角な方向であるので、説明を省略する。
【００２７】
また、研磨作業の開始時や終了時等には、上側傾斜面用研磨部材１３ａを右方向（図１において）に、下側傾斜面用研磨部材１３ｂを左方向（図１において）に移動させることにより、これらの研磨部材を半導体ウェハ１から離間させてチャックテーブル１２に対する該半導体ウェハ１の供給及び取り出しを行うことができる。外周端面用研磨部材１３ｃもこのとき退避している。下側傾斜面２ｂに当接する下側傾斜面用研磨部材１３ｂはそのままの位置に保持するか、あるいは移動手段２８のピストンロツド４０ａを短縮させて下側傾斜面２ｂから離間させた状態にし、上側傾斜面２ａに当接する上側傾斜面用研磨部材１３ａだけを上記移動機構２６を動作させて半導体ウェハ１から離れる位置まで移動させてもよい。
【００２８】
スラリーノズル４１及びスラリーノズル４２は、それぞれ上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂの下側、及び外周端面用研磨部材１３ｃの下側であって、各研磨部（接触部）の下からスラリーを供給するように設けられている。それぞれの配管４３、４４を通して、スラリー供給ユニット４５からスラリーが供給される。
【００２９】
非反応性流体ノズル４６は、パターン形成面側から半導体ウェハ１に非反応性流体を供給する。非反応性流体は適度な速度と量でもって供給され、流れはパターン形成面にガイドされて研磨部（接触部）に流れ、研磨部下方から流れてくるスラリーの流れを阻み、スラリーがパターン形成面部に及ぶことを防止する。非反応性流体ノズル４６には、非反応性流体供給ユニット４７から、非反応性流体、例えば、脱イオン水又は窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかが供給される。なお、非反応性流体ノズル４６は、図１の点線で示されるように接触部（研磨部）に直接向かうように配置することができる。
【００３０】
本実施形態のエッジ部研磨装置１０は次のように動作する。半導体ウェハ１をチャックテーブル１２上に不図示の搬送装置が搬送するに当たり、各研磨部材（上側傾斜面用研磨部材１３ａ、下側傾斜面用研磨部材１３ｂ、外周端面用研磨部材１３ｃ）は、各移動機構２６、リニアガイド機構２７及び移動手段２８を動作させてチャックテーブル１２から離間する方向に退避している。チャックテーブル１２の回転は停止している。搬送装置が中心を合わせるようにして半導体ウェハ１をチャックテーブル１２上に置くと、チャックテーブル１２は置かれた半導体ウェハ１を真空吸着して把持する。
【００３１】
ついで、非反応性流体ノズル４６には、非反応性流体供給ユニット４７から、上述の非反応性流体が供給開始され、パターン形成面に非反応性流体が噴射される。また、モーター２０が作動し半導体ウェハ１が回転を開始する。退避していた各研磨部材が半導体ウェハ１に接触する位置まで移動するように、各移動機構２６、リニアガイド機構２７及び移動手段２８が動作する。各研磨部材が半導体ウェハ１と接触するのと実質的に同時にスラリー供給ユニット４５からスラリーが送出され、半導体ウェハ１の下方から研磨部へのスラリー供給が開始される。
【００３２】
エアシリンダー４０のエアー圧力を調整、変更して（あるいはそのままの圧力で）、研磨圧として加え続ける。同時に、モーター３３を駆動し、半導体ウェハ１に対する各研磨部材の接触位置を刻々と変えるように移動させる。また、各研磨部材の端に来たとき折り返すようにモーター３３の回転方向を逆転させる。この動作によって、各研磨部材は往復運動するので、同じ箇所で連続して研磨が行われないため、各研磨部材の偏摩耗が防止される。
【００３３】
スラリーは、各研磨部材の研磨面と半導体ウェハ１のエッジ部面との接触部に、半導体ウェハの裏側（パターン形成面と反対側）からのみ供給される。エッジ部面と研磨面とが接触するのと同時あるいは直後にスラリーを供給するようにしているので、未だ接触していない時に両者の隙間を通してスラリーがパターン形成面に飛散、付着し、パターンに悪影響を及ぼすような事態を防止することができる。
【００３４】
また、非反応性流体を、エッジ部面と研磨面とが接触する開始する前に供給開始させ、スラリーを、エッジ部面と研磨面との接触開始と同時又は直後に供給開始されるので、エッジ部面と研磨面とが接触していないときであっても非反応性流体の勢いによって、押し返されるため、スラリーがパターン形成面に到達するのを防止することができる。
【００３５】
半導体ウェハ１の研磨が終了すると、最初にスラリー供給を停止した後、各研磨部材を退避させ、チャックテーブルの回転、非反応性流体の供給を停止させて研磨が終了した半導体ウェハ１を搬出し、次の半導体ウェハ１を搬入する。
【００３６】
第二実施形態
図４は第二実施形態を説明するための要部拡大断面図である。第二実施形態のエッジ部研磨装置１０は、移動手段２８に関連する点で第一実施形態と相違する。以下相違点のみをについて説明し、他は第一実施形態を援用する。符号については同じものを使用する。第二実施形態では、ホルダー３９にワイヤー固定部３９１が設けられている。このワイヤー固定部３９１にはワイヤー３９２の一端が固定されており、他端は、一つあるいは複数のプーリー３９５に掛け渡されて、ウェイト３９４に固定されている。ウェイト３９４は、ワイヤー３９２で吊り下げられた状態になっているため、ウェイト３９４の重量がホルダー３９に付加されることになり、この力を研磨圧として利用する。ウェイト３９４による荷重は重力方向にしか働かないため、エアシリンダー４０とピストンロツド４０ａとによって各研磨部材１３ａ、１３ｂを退避させる。スラリーノズル４１、非反応性流体ノズル４６の配置及び作用は第一実施形態と同様である。
【００３７】
以上に示した第一及び第二実施形態の半導体ウェハのエッジ部研磨方法及び装置においては、
１  柔軟性を有し各研磨部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃに貼着された研磨パッド２３によって形成された研磨面２２をエッジ部面のそれぞれに接触させて、接触部にスラリーが供給されること、
２  研磨面２２とエッジ部面との間に圧力を与えて相対運動させることによって、エッジ部研磨が行われること、
３  半導体ウェハ１はそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持されること、
４  エッジ部面と研磨面２２との接触部へ半導体ウェハ１の裏面側からのみスラリーが供給されること、
５  接触部には半導体ウェハ１のパターン形成面側から非反応性の流体が供給されること、
６  非反応性の流体は、これがパターン形成面に沿って流れることにより、パターン形成面側へのスラリーの侵入を防止可能な速度と流量でもって供給されること、
７  スラリーの供給は、エッジ面部と研磨面２２との接触開始と同時又は直後に開始されること
８  非反応性の流体には、脱イオン水が使用可能であること、
９  非反応性の流体には、窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかが使用可能であること、
１０  各研磨部材の上記研磨面は、円を含む楕円柱状体面の内面側の一部で形成されていること
が開示されている。
【００３８】
第三実施形態
図５は、第三実施形態を説明するための要部拡大断面図である。この例では上側の傾斜面２ａが研磨される。第三実施形態における傾斜面用研磨部材５１はカップ状をなしており、同じくカップ状の研磨部材本体５２の内周側面５３に上の実施形態同様に柔軟性を有する研磨パッド５４を貼着したものである。なお、上記内周側面は球面を基本とするが、当初平らな研磨パッドを球面に貼り付けることは困難であるため、これに代えて近似的に円錐面を用いることができる。
【００３９】
研磨部材本体５２は、軸部５７によって不図示機体に回転可能に支持されており、駆動源から動力を受けて回転する。軸部５７はカップ内に向かって開口する貫通孔５５を備えている。この貫通孔５５を通して非反応性流体ノズル４６が同軸状に設けられており、この非反応性流体ノズル４６はカップ内に開口している。貫通孔５５の内面と非反応性流体ノズル４６との間には空隙５６が形成されている。
【００４０】
チャックテーブル１２は先の実施形態と同様な構造を備えており、半導体ウェハ１の裏側を吸着することにより半導体ウェハ１を保持する。したがって、図５では保持された半導体ウェハ１がパターン形成面を上にしており、研磨部材本体５２の内側に対向することになる。チャックテーブル１２は不図示の駆動源によって回転駆動される。
【００４１】
スラリーノズル４１は、半導体ウェハ１を把持したままチャックテーブル１２が通過できるように、半導体ウェハ１の輪郭より外側に先端を配置するとよい。また、チャックテーブル１２の支軸１７は、傾斜面用研磨部材５１の軸部５７の中心線に対して角度αだけ傾斜している。
【００４２】
以下、本実施形態の動作を説明する。チャックテーブル１２は、点線に示す位置まで後退しており、これに半導体ウェハ１がチャックされているものとする。このとき、スラリーノズル４１はスラリーの噴出を停止している。非反応性流体ノズル４６からの非反応性流体の噴出は停止していても続けていてもよい。なお、後退位置でチャックテーブル１２を停止させて新旧の半導体ウェハ１の交換が行われる。
【００４３】
半導体ウェハ１を把持したチャックテーブル１２の回転を開始させるとともに姿勢を保ったまま上昇させる。傾斜面用研磨部材５１は回転したままにするか、あるいは、上記上昇とほぼ同期して回転を開始させる。
【００４４】
非反応性流体の噴出を停止させている場合には、チャックテーブル１２が適宜の位置にまで上昇したとき、非反応性流体ノズル４６から非反応性流体を噴出させる。上昇を続け、半導体ウェハ１が研磨パッド５４に接触を開始すると同時に、接触部に向けてスラリーノズル４１からスラリーを噴出させる。この状態で研磨が行われる。半導体ウェハ１が角度αだけ傾斜しているため、研磨パッド５４の研磨面の同じ場所が傾斜面２ａに続けて接触することがない。これによって研磨パッド５４の偏摩耗を防止することができる。
【００４５】
傾斜面用研磨部材５１の底部と半導体ウェハ１とで形成される空間は、非反応性流体で満たされ、半導体ウェハ１の下側から供給されるスラリーはこの空間に侵入できない。このため、侵入したスラリーによって半導体ウェハ１のパターン形成面が汚染されることがない。貫通孔５５の内面と非反応性流体ノズル４６との間に形成されている空隙５６は上記空間内に充満した非反応性流体を常に新しいものとするために設けられている。また、空隙５６の背圧あるいは非反応性流体ノズル４６の吐出圧を調整することにより、空間内部の圧力が調整でき、スラリーの空間内への侵入と研磨部へのスラリーの供給量とのバランスをとることができる。また、仮にスラリーが上記空間内に侵入した場合でも、充満している非反応性流体が更新されるときに、これとともに排出される（非反応性流体が液体の場合）ので、パターン形成面への汚染を最小限に止めることができる。スラリーノズル４１は、半導体ウェハ１の輪郭に沿ってその下側に任意の数だけ設けることができる。非反応性流体には、上述の実施形態と同様に、例えば、脱イオン水又は窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかを使用することができる。非反応性の流体はパターン形成面に沿って流れることにより、パターン形成面側へのスラリーの侵入を防止可能な速度と流量でもって供給される。
【００４６】
第四実施形態
図６は、第四実施形態を説明するための要部拡大断面図である。この例では下側（パターン形成面とは反対側）の傾斜面２ｂが研磨される。第四実施形態における傾斜面用研磨部材６１は第三実施形態と同様にカップ状をなしており、カップ状の研磨部材本体６２の内周円錐面６３に上の実施形態同様に柔軟性を有する研磨パッド６４が貼着されている。
【００４７】
研磨部材本体６２は、軸部６７によって不図示機体に回転可能に支持されており、駆動源から動力を受けて回転する。軸部６７はカップ内に向かって開口する貫通孔６５を備えている。チャックテーブル１２は、姿勢が反対であることを除いて、先の実施形態と同様な構造を備えている。また、半導体ウェハ１はパターン形成面を下に向けており、チャックテーブル１２は裏側（図６の上側）を吸着することにより半導体ウェハ１を保持する。チャックテーブル１２の支軸１７は、上記貫通孔６５を貫通しており、支軸１７は不図示の駆動源によって回転駆動される。流路１７２は半導体ウェハ１を真空吸着するための流路であって不図示の真空ポンプに接続される。スラリーノズル４１及びスラリー吸引ノズル４９は、上記貫通孔６５内、上記支軸１７との間の空間を通り、傾斜面用研磨部材６１と半導体ウェハ１とで形成される空間内に開口している。
【００４８】
非反応性流体ノズル４６は、傾斜面用研磨部材６１の外側で研磨中の半導体ウェハ１のパターン形成面側に向かって開口している。単一の非反応性流体ノズル４６を中央に配置することも点線で示すように複数を半導体ウェハ１の輪郭を望むように配置することも可能である。中央に配置した場合、半導体ウェハ１の交換のため退避位置に移動可能とする。また、上記のように複数の場合、交換のため半導体ウェハ１をチャックしたままチャックテーブル１２が下方に移動できるように、半導体ウェハ１の輪郭よりも外側に配置するようにすることができる。この場合、非反応性流体ノズル４６を移動退避させるための機構を要しない。
【００４９】
以下、本実施形態の動作を説明する。チャックテーブル１２は、点線に示す位置まで後退しており、これに半導体ウェハ１がチャックされているものとする。このとき、スラリーノズル４１はスラリーの噴出を停止している。非反応性流体ノズル４６からの非反応性流体の噴出は停止していても続けていてもよい。なお、後退位置でチャックテーブル１２を停止させて新旧の半導体ウェハ１の交換が行われる。
【００５０】
半導体ウェハ１を把持したチャックテーブル１２の回転を開始させるとともに上昇させる。傾斜面用研磨部材５１は回転したままにするか、あるいは、上記上昇とほぼ同期して回転を開始させる。
【００５１】
非反応性流体の噴出を停止させている場合には、チャックテーブル１２が適宜の位置にまで上昇したとき、非反応性流体ノズル４６から非反応性流体を噴出させる。上昇を続け、半導体ウェハ１が研磨パッド６４に接触を開始すると同時あるいは直後に、接触部に向けてスラリーノズル４１からスラリーを噴出させる。この状態で研磨が行われる。
【００５２】
傾斜面用研磨部材６１の底部と半導体ウェハ１とで形成される空間には、スラリーノズル４１からスラリーが供給されることになるが、スラリー吸引ノズル４９で吸引することにより常に新しいスラリーが研磨部に供給される。研磨部、つまり傾斜面２ｂと研磨パッド６４の接触部、には外側から強い勢いで非反応性流体が噴射されるため、スラリーがこの接触部を通して外側に出ることが防止される。また、僅かに出たとしても遠心力により研磨パッド６４に伝って流れるためパターン形成面に回り込むことができない。このため、スラリーによって半導体ウェハ１のパターン形成面が汚染されることがない。非反応性流体には、上述の実施形態と同様に、例えば、脱イオン水又は窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかを使用することができる。
【００５３】
傾斜面２ｂの研磨が終了すると、スラリーの供給を停止するとともに、しばらく吸引を続けることによって、上記空間内にスラリーが実質的に無い状態にしたあと、チャックテーブル１２を降下させ、半導体ウェハ１の新旧を交換する。
【００５４】
以上に示した第三、第四実施形態の半導体ウェハのエッジ研磨方法及び装置においては、
１  柔軟性を有し傾斜面用研磨部材５１、６１の研磨部材本体５２、６２に貼着された研磨パッド５４、６４によって形成された研磨面を上側の傾斜面（パターン形成面と反対側の傾斜面）２ａに接触させて、接触部にスラリーが供給されること、
２  研磨面と上側の傾斜面２ａとの間に圧力を与えて相対運動させることによって、傾斜面の研磨が行われること、
３  半導体ウェハ１はそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持されること、
４  傾斜面２ａと研磨面との接触部へ半導体ウェハ１の裏面側からのみスラリーが供給されること、
５  接触部には半導体ウェハ１のパターン形成面側から非反応性の流体が供給されること、
６  非反応性の流体は、これがパターン形成面に沿って流れることにより、パターン形成面側へのスラリーの侵入を防止可能な速度と流量でもって供給されること、
７  スラリーの供給は、傾斜面２ａ、２ｂと研磨面との接触開始と同時又は直後に開始されること
８  非反応性の流体には、脱イオン水が使用可能であること、
９  非反応性の流体には、窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかが使用可能であること、
１０  傾斜面用研磨部材の研磨面は、球面又は円錐面の内面側の一部で形成されていること、が開示されている。
【００５５】
第五実施形態
図７は、第五実施形態を説明するための要部拡大断面図である。この例では傾斜面２ａ及び２ｂが研磨される。第五実施形態における傾斜面用研磨部材７１は円筒状をなしており、円筒状の研磨部材本体７２の外周円筒面７３に上の実施形態同様に柔軟性を有する研磨パッド７４が貼着されている。
【００５６】
研磨部材本体７２は、軸部７５によって不図示機体に回転可能の支持されており、駆動源から動力を受けて回転する。軸部７５、したがって傾斜面用研磨部材７１の研磨面、は傾斜面２ａ及び２ｂの斜面に沿うように傾斜している。チャックテーブル１２は、第一乃至第三の実施形態と同様な構造を備えている。
【００５７】
チャックテーブル１２は先の実施形態と同様な構造を備えており、半導体ウェハ１の裏側を吸着することにより半導体ウェハ１を保持し、不図示の駆動源によって回転駆動される。したがって、図７に示されるように半導体ウェハ１はパターン形成面を上にして保持される。なお、図に見える外周端面用研磨部材９１は半導体ウェハ１のエッジ部の外周端面（円筒面）を研磨するためのものであるが、軸が垂直である点を除き傾斜面用研磨部材７１と同様な構造である。
【００５８】
スラリーノズル４１は半導体ウェハ１の裏側から研磨部に向けてスラリーを供給するためのものであり、非反応性流体ノズル４６は非反応性流体をパターン形成面に向けて噴射するためのものである。
【００５９】
以下、本実施形態の動作を説明する。各研磨部材７１及び９１は、チャックテーブル１２から離れた位置に後退しており、これに半導体ウェハ１がチャックされているものとする。このとき、スラリーノズル４１はスラリーの噴出を停止している。非反応性流体ノズル４６からの非反応性流体の噴出は停止していても続けていてもよい。なお、この後退時にチャックテーブル１２を停止させて新旧の半導体ウェハ１の交換が行われる。
【００６０】
半導体ウェハ１を把持したチャックテーブル１２の回転を開始させ、各研磨部材７１及び９１を半導体ウェハ１に向けて前進させる。傾斜面用研磨部材７１は回転したままにするか、あるいは、上記前進とほぼ同期して回転を開始させる。
【００６１】
非反応性流体の噴出を停止させている場合には、各研磨部材７１及び９１が適宜の位置にまで前進したとき、非反応性流体ノズル４６から非反応性流体を噴出させる。前進を続け、半導体ウェハ１が研磨パッド７４に接触を開始すると同時あるいは直後に、接触部に向けてスラリーノズル４１からスラリーを噴出させる。この状態で研磨が行われる。
【００６２】
このとき、スラリーは裏側から研磨部に向けて噴射されるため研磨部から先には流れない。更に非反応性流体ノズル４６から非反応性流体が噴出しているため、僅かながら回り込んだスラリーは非反応性流体の流れによって押し返され、パターン形成面にまでは侵入しない。このため、回り込んだスラリーによって半導体ウェハ１のパターン形成面が汚染されることがない。非反応性流体には、上述の実施形態と同様に、例えば、脱イオン水又は窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかを使用することができる。非反応性の流体はパターン形成面に沿って流れることにより、パターン形成面側へのスラリーの侵入を防止可能な速度と流量でもって供給されるようにする。
【００６３】
第六実施形態
図８は、第六実施形態を説明するための要部拡大断面図である。この例ではパターン形成面側の傾斜面２ａ及び外周端面がエッジ部用研磨部材に押し込まれることにより研磨される。第五実施形態のものと異なる点は、チャックテーブル１２の支軸１７が傾斜しており、研磨部材７１の軸部７５が実質的に垂直向きである点にあるため、異なる点のみについて説明し、他の構造、動作の説明は第五実施形態を援用する。
【００６４】
支軸１７が傾斜しているため、非反応性流体ノズル４６からパターン形成面に向けて噴出された非反応性流体及び裏側から研磨面に向けて噴出されたスラリーは、重力の影響を受け、半導体ウェハ１の斜面に沿って降下する。このため、スラリーがパターン形成面側に回り込んだ場合でも、非反応性流体の流れと重力によってスラリーがパターン形成面上まで流れることがより効果的に防止される。
【００６５】
以上に示した第五、第六実施形態の半導体ウェハのエッジ部研磨方法及び装置においては、
１  柔軟性を有し研磨部材７１の研磨部材本体７２に貼着された研磨パッド７４によって形成された研磨面を上側のエッジ部面（パターン形成面と反対側の傾斜面）２ａに接触させて、接触部にスラリーが供給されること、
２  研磨面と上側の傾斜面２ａとの間に圧力を与えて相対運動させることによって、エッジ部研磨が行われること、
３  半導体ウェハ１はそのパターン形成面とは反対側の裏面で支持されること、
４  エッジ部の面と研磨面との接触部へ半導体ウェハ１の裏面側からのみスラリーが供給されること、
５  接触部には半導体ウェハ１のパターン形成面側から非反応性の流体が供給されること、
６  非反応性の流体は、これがパターン形成面に沿って流れることにより、パターン形成面側へのスラリーの侵入を防止可能な速度と流量でもって供給されること、
７  スラリーの供給は、エッジ部の面と研磨面との接触開始と同時又は直後に開始されること
８  非反応性の流体には、脱イオン水が使用可能であること、
９  非反応性の流体には、窒素ガス、空気及びこれらの混合気体のいずれかが使用可能であること、
１０  エッジ部用研磨部材の研磨面は、円柱状体面の外面で形成されていることが開示されている。
【００６６】
以上の第一乃至第六実施形態に示す半導体ウェハのエッジ部研磨方法及び装置によれば、エッジ部研磨に当たってパターン部にスラリーが接触しないようにして研磨面にスラリーを供給することによりパターン形成面の汚染が防止され、もって半導体装置製造上の歩留まり低下を防止することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の半導体ウェハのエッジ部研磨方法及び装置によれば、エッジ部研磨に当たってパターン部にスラリーが接触しないようにして研磨面にスラリーを供給することによりパターン形成面の汚染が防止され、もって半導体装置製造上の歩留まり低下を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する半導体ウェハのエッジ部研磨装置の断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】傾斜面用研磨部材の長さ方向（図２のＡ−Ａ方向）から見た斜視図である。
【図４】第二実施形態を説明するための要部拡大断面図である。
【図５】第三実施形態を説明するための要部拡大断面図である。
【図６】第四実施形態を説明するための要部拡大断面図である。
【図７】第五実施形態を説明するための要部拡大断面図である。
【図８】第六実施形態を説明するための要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  半導体ウェハ
１０  エッジ部研磨装置
１１  機体
１２  チャックテーブル
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  研磨部材
１７  支軸
１７１  吸着孔
１７２  流路
１９  軸受部材
２ａ  上側傾斜面
２ｂ  下側傾斜面
２０、３３  モーター
２２  研磨面
２３  研磨パッド
２６  移動機構
２７  リニアガイド機構
２７ａ  レール
２７ｂ  スライダー
２８  移動手段
３０  ブラケット
３１  ボールねじ
３２  タイミングベルト
３３  モータ
３４  ナット部材
３５  可動テーブル
３５ａ  アーム
３６  摺動機構
３６ａ  レール
３６ｂ  スライダー
３９  ホルダー
３９１  ワイヤー固定部
３９２  ワイヤー
３９４  ウェイト
３９５  プーリー
４０  エアシリンダー
４０ａ  ピストンロツド
４１、４２  スラリーノズル
４３、４４  配管
４５  スラリー供給ユニット
４６  非反応性流体ノズル
４７  非反応性流体供給ユニット
４９  スラリー吸引ノズル
５１  傾斜面用研磨部材
５２  研磨部材本体
５３  内周側面
５４  研磨パッド
５５  貫通孔
５６  空隙
５７  軸部
６１  傾斜面用研磨部材
６２  研磨部材本体
６３  内周円錐面
６４  研磨パッド
６７  軸部
６５  貫通孔
７１  エッジ部用研磨部材
７２  研磨部材本体
７３  外周円筒面
７４  研磨パッド
７５  軸部
９１  外周端面用研磨部材
【図１】
2005026274.tif 000003
【図２】
2005026274.tif 000004
【図３】
2005026274.tif 000005
【図４】
2005026274.tif 000006
【図５】
2005026274.tif 000007
【図６】
2005026274.tif 000008
【図７】
2005026274.tif 000009
【図８】
2005026274.tif 000010