JP2002367939A - 半導体装置の製造方法及びそのための周辺部不要膜除去装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びそのための周辺部不要膜除去装置

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JP2002367939A
JP2002367939A JP2001170212A JP2001170212A JP2002367939A JP 2002367939 A JP2002367939 A JP 2002367939A JP 2001170212 A JP2001170212 A JP 2001170212A JP 2001170212 A JP2001170212 A JP 2001170212A JP 2002367939 A JP2002367939 A JP 2002367939A
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polishing
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Masami Shiino
正巳 椎野
Shinji Toda
真司 戸田
Tomohiro Aizawa
智宏 相澤
Tsukasa Taniwaki
吏 谷脇
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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置製造過程において、ＣＭＰ工程の
前に、絶縁膜Ｉの隅角部に金属膜Ｍを残さないようによ
り完全に除去する方法及びこのための半導体ウェハの周
辺部不要膜除去装置を提供し、これにより、剥離片（塵
埃）が酸化膜と研磨工具との間に噛み込まれることを防
止して、スクラッチの発生とそれに伴う半導体装置製造
上の歩留まりの低下を防止することを課題とする。 【解決手段】 半導体ウェハ基材Ｗと、半導体ウェハ基
材Ｗの表面に形成された絶縁膜Ｉと、絶縁膜Ｉの更に外
側の表面、及び、半導体ウェハ基材Ｗの表面であって絶
縁膜が形成されていない周辺部の表面にイ、ロ、ハのよ
うに形成された金属膜Ｍとを有する半導体ウェハＷか
ら、絶縁膜Ｉ表面上の金属膜ＭをＣＭＰによって除去す
るとき、その前に、絶縁膜Ｉの端壁と半導体ウェハ基材
Ｗの表面とで形成される隅角部に入り込んだ部分を含め
て周辺部の金属膜Ｍを除去し、周辺部の金属膜Ｍを除去
した半導体ウェハＷをシャワーリンスする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に金属膜が形成された半導体基板の周縁
部からＣＭＰ研磨中に金属膜が剥離することによる塵挨
の発生を防止するための半導体装置の製造方法及びこの
製造方法に使用される周辺部不要膜除去装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来の半導体装置の製造技術を
説明するためのウェハ断面図である。半導体装置の製造
過程では、図１（Ａ）のように、半導体ウェハ基材Ｗ
は、表側平面２ｐ、裏側平面２ｑ、表側ベベル面２ａ、
裏側ベベル面２ｂ、及び端面３を有し、その表側平面２
ｐにシリコン酸化膜からなる絶縁膜Ｉが形成される。こ
の半導体ウェハには、図１（Ｂ）のように、この絶縁膜
Ｉに将来配線が形成されるための溝Ｇが形成され、図１
（Ｃ）のように酸化膜Ｉの上には、更に金属膜Ｍが溝Ｇ
内部に入り込んで形成される。金属膜Ｍが形成された半
導体ウェハは、図１（Ｅ）のように、溝Ｇ内部の金属Ｍ
のみを残すように、表側からこの金属膜が除去される。
溝Ｇ内部には金属膜Ｍの金属が充填されているので、金
属膜Ｍの除去によって、残された溝内の金属が配線を構
成する。
【０００３】上記絶縁膜（シリコン酸化膜）Ｉの表面に
金属膜Ｍを形成する過程において、採用されている金属
膜形成方法の性質上、金属膜Ｍは半導体ウェハＷの絶縁
膜Ｉ表面にだけでなく、周辺、つまり、絶縁膜Ｉが形成
された領域の外側の表側平面２ｐ、表側ベベル面２ａ、
端面３及び裏側ベベル面２ｂにも回り込むため、ここに
も金属膜Ｍの余分な部分イ、ロ、ハが形成される。
【０００４】上記酸化膜Ｉ上の金属膜Ｍを除去して上記
配線を形成するためにＣＭＰ（Chemo-mechanical Polis
hing）と呼ばれる化学機械研磨が行われる。このＣＭＰ
工程は、上記ウェハ周辺（余分な部分イ、ロ、ハ）の金
属膜は、研磨の対象とするものではないが、このＣＭＰ
工程中に、ウェハ外周縁、端面、あるいは裏側面から金
属膜Ｍの余分な部分イ、ロ、ハの一部が剥離しやすい。
この剥離片（塵埃）が酸化膜と研磨工具との間に噛み込
まれると、噛み込まれた研磨片がウェハ面（パターン形
成する面）にスクラッチを発生させる。これが、半導体
装置製造上の歩留まりを低下させる一つの原因となって
いる。
【０００５】更に上記ウェハ周辺の金属膜を付けたまま
上記ＣＭＰ工程を行うと、リバウンドといわれる盛り上
がりが上記酸化膜上の周縁近傍に発生することがある。
このリバウンドを後工程で除去しようとすると、必要な
膜までも除去するおそれがあるため、膜厚の均一性を損
なうことなくこれを行うには困難が伴う。
【０００６】特開２０００−０６８２７３号公報には、
絶縁膜Ｉの表面の金属膜をＣＭＰ法により除去した後、
そのままでは周辺に残された金属膜Ｍが後工程において
汚染されやすく、汚染によって膜が剥離しやすいことを
考慮して、この周辺に残された金属膜を除去するという
技術が開示されている。これはＣＭＰ工程の後に周辺の
金属膜を除去するものであり、ＣＭＰ工程における周辺
部の金属膜の剥離を問題とするものではない。
【０００７】特許第３１１１９２８号公報には、ＣＭＰ
法により絶縁膜Ｉ上の金属膜Ｍを除去する前に、ウェハ
全体をエッチング槽内で酸化性溶液に浸漬することによ
り、あるいは、研磨圧力によってウェハ周辺部が研磨パ
ッドに食い込むように押し込むことにより、周辺の金属
膜を除去するという技術が開示されている。
【０００８】このうちウェハ全体をエッチング槽内で酸
化性溶液に浸漬する場合、周辺の金属膜がエッチングさ
れても絶縁膜上の金属膜がＣＭＰを行うことができる充
分な厚さが残っているというエッチング速度の違いに依
存する方法であるため信頼性乏しく、更にエッチング液
の種類を最適なものに選択しなければならない。
【０００９】更に、信頼向上の観点から絶縁膜上の金属
膜をエッチングから保護するためにマスクをして、エッ
チング速度への依存性をなくすとしても、マスキング工
程あるいはこれを除去するための工程を新たに設けなけ
ればならない。どちらの場合でも、絶縁膜からウェハ基
材に向かって垂直に周辺の金属膜を除去することはでき
ないため、絶縁膜とウェハ基材とでなす隅角部に金属膜
の一部が残るため、これが後のＣＭＰ工程において剥離
しやすくやはりスクラッチの原因になる。
【００１０】また、研磨圧力によってウェハ周辺部が研
磨パッドに食い込むように押し込む除去方法の場合、研
磨パッドの変形に依存するため、上記隅角部にまで研磨
作用が及ばず金属膜の一部が残りやすい。これが後のＣ
ＭＰ工程において剥離しやすくやはりスクラッチの原因
になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＣＭＰ工程
の前に、絶縁膜Ｉの隅角部に金属膜Ｍを残さないように
実質的に完全に除去するための方法及びこのための半導
体ウェハの周辺部不要膜除去装置を提供し、これによ
り、剥離片（塵埃）が酸化膜と研磨工具との間に噛み込
まれることを防止して、スクラッチの発生とそれに伴う
半導体装置製造上の歩留まりの低下を防止することを課
題とする。
【００１２】
【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、半導体ウェハ基材と、上記半導体ウェハ基材の表面
に形成された絶縁膜と、上記絶縁膜の更に外側の表面、
及び、上記半導体ウェハ基材の表面であって上記絶縁膜
が形成されていない周辺部の表面に形成された金属膜と
を有する半導体ウェハから、上記絶縁膜表面上の上記金
属膜を化学機械研磨法によって除去する前に、上記絶縁
膜の端壁と上記半導体基材の表面とで形成される隅角部
に入り込んだ部分を含めて上記周辺部の金属膜を除去す
る工程、上記周辺部の金属膜を除去した半導体ウェハを
シャワーリンスするリンス工程を有する半導体装置の製
造方法である。
【００１３】第２番目の発明の解決手段は、第１番目の
発明の半導体装置の製造方法において、上記周辺部の金
属膜除去を、回転駆動される研磨部材と研磨部に供給さ
れるスラリーとによって行うようにしたものである。
【００１４】第３番目の発明の解決手段は、第１番目又
は第２番目の発明の半導体装置の製造方法において、上
記リンス工程を、純水によって行うものである。
【００１５】第４番目の発明の解決手段は、半導体ウェ
ハ基材と、上記半導体ウェハ基材の表面に形成された絶
縁膜と、上記絶縁膜の更に外側の表面、及び、上記半導
体ウェハ基材の表面であって上記絶縁膜が形成されてい
ない周辺部の表面に形成された金属膜とを有する半導体
ウェハから、上記絶縁膜表面上の上記金属膜を化学機械
研磨によって除去する前に、上記絶縁膜の端壁と上記半
導体基材の表面とで形成される隅角部に入り込んだ部分
を含めて上記周辺部の金属膜を除去するための周辺部不
要膜除去装置であって、上記半導体ウェハを支持するた
めのチャック手段と、上記チャック手段を回転可能に支
持するための第１の軸支手段と、上記チャック手段を回
転駆動するためのウェハ駆動手段と、上記半導体の上記
周辺部の金属膜を除去するための隅角用研磨部材と、上
記隅角用研磨部材を支持するための研磨部材支持手段
と、上記研磨部材支持手段を回転可能に支持するための
第２の軸支手段と、上記研磨部材支持手段を回転駆動す
るための研磨部材駆動手段と、上記隅角用研磨部材の縁
を上記絶縁膜の縁と一致させるように上記隅角用研磨部
材と上記チャック手段とを相対的に位置決めするための
位置決め手段と、上記周辺部の金属膜を研磨するため、
上記隅角用研磨部材をこの周辺部の金属膜に向かって押
し付ける荷重手段と、研磨部にスラリーを供給するため
のスラリー供給手段とを備えた周辺部不要膜除去装置で
ある。
【００１６】第５番目の発明の解決手段は、第４番目の
発明の周辺部不要膜除去装置において、上記荷重手段
を、ウェートと、その一端が上記ウェートに、また、他
端が上記第２の軸支手段に固定された紐と、この紐が掛
けられたプーリーとから構成したものである。
【００１７】第６番目の発明の解決手段は、第４番目又
は第５番目の発明の周辺部不要膜除去装置において、上
記チャック手段の周囲に、更に、上記半導体ウェハのベ
ベル面の金属膜を除去するためのベベル面用研磨部材
と、上記半導体ウェハの端面の金属膜を除去するための
端面用研磨部材とを配置したものである。
【００１８】第７番目の発明の解決手段は、第４番目か
ら第６番目までのいずれかの発明の周辺部不要膜除去装
置において、更に、装置外部から上記チャック手段に半
導体ウェハを搬入するための搬入手段と、上記チャック
手段から装置外部に半導体ウェハを搬出するための搬出
手段と、を備えている。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を説明
する。本発明では、絶縁膜と絶縁膜の更に外側の表面、
及び、上記半導体ウェハ基材の表面であって上記絶縁膜
が形成されていない周辺部の表面に形成された金属膜と
を有する半導体ウェハが、絶縁膜表面上の金属膜を化学
機械研磨（ＣＭＰ）法によって除去するための工程に送
られる前に、絶縁膜の端壁と半導体基材の表面とで形成
される隅角部に入り込んだ部分を含めて周辺部の金属膜
が除去される。こうして周辺部の金属膜が除去された半
導体ウェハは、更に、純水でシャワーリンスされ、次の
ＣＭＰ工程に送られる。また、この方法発明を実施する
のに好適な周辺部不要膜除去装置は本願の別な発明を構
成する。以下、この周辺部不要膜除去装置の好ましい実
施例を図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明
にかかる周辺部不要膜除去装置１０、ワーク搬入装置４
及びワーク搬出装置６を模式的に示す上面図である。
【００２０】図１（Ｃ）に示されているような、絶縁膜
Ｉ及びその上の金属膜Ｍが形成された半導体ウェハ（以
下ワークという。）はその上流から搬送され、載置台４
１上に置かれる。アーム形のワーク搬入装置４は、載置
台４１上のワークＷを吸着して旋回することにより、こ
れを周辺部不要膜除去装置１０のチャック手段１２上に
搬送する。周辺部不要膜除去装置１０は後述のように半
導体ウェハ（ワーク）Ｗを所定量あるいは所定時間回転
させることにより、その外周の余分な金属膜部分を研磨
・除去する。
【００２１】ワーク搬出装置６は、ワーク搬入装置４と
実質的に同様な装置であって、ワークＷの外周研磨が終
了すると、チャック手段１２からこのワークＷを吸着し
て旋回し、これを載置台６２上に置く。載置台６２上に
置かれたワークＷは他の搬送手段により更に下流に搬送
され、純水によるシャワーリンスとＣＭＰ工程を受け
る。ＣＭＰ工程において絶縁膜Ｉ上の金属膜Ｍが除去さ
れることによって配線が形成される。
【００２２】この実施例の周辺部不要膜除去装置１０
は、円板形のワークＷをチャックしてその軸線の回りに
回転させる一つのチャック手段１２と、該チャック手段
１２に保持されたワークＷのベベル面２ａ、２ｂを研磨
するための一対のベベル面用研磨部材１３ａ、１３ｂ
と、ワークＷの端面３を研磨するための端面用研磨部材
１４ａ、及び、上述の隅角部を研磨するための隅角用研
磨部材７４ａを含んでいる。
【００２３】図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図であっ
て、上記一対のベベル面用研磨部材１３ａ、１３ｂとこ
れらに関連する構成を示す図である。上記チャック手段
１２は、ワークＷよりやや小径の円盤形をなすチャック
テーブル１６を有し、このチャックテーブル１６上に上
記ワークＷを、真空吸着によって外周が該チャックテー
ブル１６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。このために、上記チャックテーブル１
６の上面には複数の吸着孔が開口し、この吸着孔が支軸
１７内の流路から接続ポート１８を経て図示しない真空
ポンプに接続されている。
【００２４】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軸線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正逆
所要の方向に駆動回転されるようになっている。上記チ
ャックテーブル１６の上方にはワークＷの表面に研磨用
のスラリーを供給するためのスラリー供給ノズルＮが設
けられている。なお、上記チャックテーブル１６上へワ
ークＷ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。
【００２５】上記ベベル面用研磨部材１３ａ、１３ｂ
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、ワークＷの
外周に線接触する凹形円弧状の作業面を形成したもの
で、この表面は、ワークが嵌合する研磨用の凹溝が円弧
に沿って設けられていない表面となっている。しかし、
研磨材スラリーの流れを良くするための複数のスラリー
溝を研磨部材の軸線と平行や斜めなどの方向に設けるこ
とができる。
【００２６】そして実質的に同じ構成を有する２つのベ
ベル面用研磨部材１３ａ、１３ｂが、図３からも分かる
ように、上記チャック手段１２に保持されたワークＷの
直径方向両側の相対する位置に、それぞれの軸線をワー
クＷの軸線に対して傾斜させることにより、ベベル面用
研磨部材１３ａの作業面がワークＷの表面側のベベル面
２ａに実質的に全幅にわたり接触し、ベベル面用研磨部
材１３ｂの作業面がワークＷの裏面側のベベル面２ｂに
実質的に全幅にわたり接触するように配設されている。
【００２７】上記研磨部材１３ａ、１３ｂにおける作業
面の円弧の長さは、ワークＷ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、上記作業面の
円弧の曲率は、ワークＷ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。
【００２８】上記周辺部不要膜除去装置１０は、また、
上記ベベル面用研磨部材１３ａ、１３ｂをワークＷのベ
ベル面２ａ、２ｂの傾斜にほぼ沿った方向に移動させる
ための移動機構２６、２６と、この移動方向と直角方
向、換言すればワークＷのベベル面２ａ、２ｂに接離す
る方向に移動自在なるように支持するリニアガイド機構
２７、２７と、各研磨部材１３ａ、１３ｂをベベル面２
ａ、２ｂに当接する方向に付勢することによって研磨荷
重を加える荷重手段２８、２８とをそれぞれ有してい
る。
【００２９】上記移動機構２６は、研磨作業の開始時や
終了時等に研磨部材１３ａ、１３ｂを移動させてワーク
Ｗに当接又は離間させたり、研磨時のワークＷに対する
研磨部材の接触位置を変更したりするためのもので、機
体１１に設けられたブラケット３０上に上記研磨部材１
３ａ、１３ｂ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３
５を移動自在に支持する摺動機構３６とを有している。
そして上記可動テーブル３５上に上記研磨部材１３ａ、
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。
【００３０】また、上記リニアガイド機構２７は、上記
研磨部材１３ａ、１３ｂを保持するホルダー３９に設け
られて研磨部材１３ａ、１３ｂ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。しかしこれらのレール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に設けてもよい。
【００３１】荷重手段２８は次のようになっている。ベ
ベル面用研磨部材１３ａに関しては、ベベル面用研磨部
材１３ａを支持するホルダー３９に紐５７の一端が連結
され、この紐５７の他端は、リニアガイド機構２７のレ
ール２７ａと平行に斜め下方に向けて延びたあと、ブラ
ケット３０に取り付けられたプーリー５８に巻き掛けら
れて鉛直に向きを変え、その下端に重量調節自在なるよ
うにウェート５９が吊り下げられており、このウェート
５９の重力で上記ベベル面用研磨部材１３ａが上記レー
ル２７ａに沿って斜め下向きに付勢されることにより、
このベベル面用研磨部材１３ａによる研磨荷重が設定さ
れるようになっている。
【００３２】一方、ベベル面用研磨部材１３ｂに関して
は、ホルダー３９に一端を連結された紐５７が、リニア
ガイド機構２７のレール２７ａと平行に斜め上方に向け
て導かれたあと、ブラケット６１で機体１１上に支持さ
れたプーリー５８に巻き掛けられて下方に向きを変え、
その下端にウェート５９が吊り下げられており、このウ
ェート５９の重力で上記ベベル面用研磨部材１３ｂが斜
め上向きに付勢されることにより、所要の研磨荷重が付
与されるようになっている。
【００３３】なお、図示されていないが、非研磨時に各
研磨部材１３ａ、１３ｂをワークＷから離間した位置に
保持できるように、上記各ホルダー３９を各ウェート５
９の重量に逆らって一定距離後退させて停止するための
適宜の送り機構（例えば、後の図５、図６に示すピスト
ンシリンダー機構７９Ｃ、ピストンロッド７９ｒ、当接
子ｂからなるような機構）がそれぞれ付設されている。
【００３４】上記ベベル面用研磨部材１３ａ、１３ｂ
は、図３において、移動機構２６におけるボールねじ３
１を回転させて研磨部材１３ａ、１３ｂをそれぞれの軸
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、ワークＷが接触する作業
面の位置を適宜変更することができる。研磨部材１３
ａ、１３ｂとワークＷとの研磨圧はウェート５９の重量
によって適宜調整される。また、研磨作業の開始時や終
了時等には、上述の不図示の送り機構を動作させ、ベベ
ル面用研磨部材１３ａを右方向に、ベベル面用研磨部材
１３ｂを左方向に移動させる。これにより、これらの研
磨部材１３ａ、１３ｂがワークＷから離間されるのでチ
ャック手段１２に対する該ワークＷの供給及び取り出し
を行うことができる。
【００３５】図４は、図２におけるＢ−Ｂ断面図であっ
て、上記ワークＷの端面３を研磨するための端面用研磨
部材１４ａとこれに関連する構成を示す図である。上記
端面用研磨部材１４ａは、上記ベベル面用研磨部材１３
ａ、１３ｂと実質的に同じ構成の作業面４２、すなわ
ち、研磨用の凹溝が形成されていない表面を持った凹形
円弧状の作業面４２を有するもので、これらの端面用研
磨部材１４ａが、上記ベベル面用研磨部材１３ａ、１３
ｂとは９０度異なる位置に、その軸線をワークＷの軸線
と平行に向けて配設され、この作業面４２をワークＷに
直角に当接させることによって端面３（図１参照）に接
触させることにより研磨するものである。
【００３６】上記端面用研磨部材１４ａにおける作業面
４２の円弧の長さは、ワークＷ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、作業面４２
の円弧の曲率はワークＷの円周の曲率と同じであること
が望ましいが、それよりやや小さくても良い。
【００３７】上記端面用研磨部材１４ａには、ワークＷ
の軸線と平行に移動させるための移動機構４３と、上記
軸線と直角方向に移動自在なるように支持するリニアガ
イド機構４４と、各研磨部材をワークＷに当接する方向
に付勢することによって研磨荷重を加える荷重手段４５
とが付設されている。
【００３８】このうち上記移動機構４３は、端面用研磨
部材１４ａの軸線と平行に延びるボールねじ４７と、こ
のボールねじ４７を回転させるモーター４８と、これら
のボールねじ４７及びモーター４８を支持する可動テー
ブル４９と、上記ボールねじ４７にねじ結合されて該ボ
ールねじ４７の回転により前後進（上下動）するナット
部材５０と、このナット部材５０に連結されて一緒に移
動する支持部材５１と、この支持部材５１の移動を案内
する摺動機構５２とを有していて、上記支持部材５１に
上記端面用研磨部材１４ａがホルダー５３を介して取り
付けられている。そして、上記摺動機構５２は、上記可
動テーブル４９上に上記ボールねじ４７と平行に設けら
れたレール５２ａと、上記支持部材５１に取り付けられ
て該レール５２ａ上を摺動するスライダー５２ｂとで構
成されている。
【００３９】また上記リニアガイド機構４４は、機体１
１上に設けられて上記端面用研磨部材１４ａの軸線と直
角方向に延びるレール４４ａと、上記可動テーブル４９
に取り付けられて上記レール４４ａ上を移動自在のスラ
イダー４４ｂとを有している。
【００４０】更に、可動テーブル４９の端面に紐５７の
一旦が連結され、該紐５７の他端は、一旦チャック手段
１２側に向けて水平に延びたあと機体１１上のプーリー
５８に巻き掛けられて下向きに方向を変え、その下端に
ウェート５９が吊り下げられている。このウェート５９
の重力で可動テーブル４９がワークＷ側に向けて付勢さ
れることにより、所要の研磨荷重が付与されるようにな
っている。
【００４１】かくして上記端面用研磨部材１４ａは、図
４において、移動機構４３を動作させて上下動させるこ
とにより、研磨中あるいは研磨開始時にワークＷが接触
する作業面４２の位置を変更することができる。また、
図示しないが、研磨作業の開始時や終了時等には、ウェ
ート５９の重量に逆らって端面用研磨部材１４ａをワー
クＷから離間させるための送り手段を備えているので、
これにより、チャック手段１２に対する該ワークＷの供
給や取り出しを行うことができるようになっている。
【００４２】図５は、図２におけるＣ−Ｃ断面図であっ
て、上記ワークＷの隅角部を研磨するための隅角用研磨
部材７４ａとこれに関連した構成を示すための図であ
る。上記隅角用研磨部材７４ａはスピンドルモータｓｍ
によって回転駆動される円盤状の研磨部材である。
【００４３】機体１１には、レール７６ａが上記ワーク
Ｗの軸線と直交する方向に延びており、可動テーブル７
５がスライダー７６ｂを介して載置され、この方向に摺
動自在にとなっている。この可動テーブル７５には、レ
ール７７ａがワークＷの軸方向に延びており、この上を
ホルダーテーブル７９がスライダー７７ｂを介して摺動
可能になっている。
【００４４】機体１１には送りねじ７８ｒを駆動するた
めの送りモータ７８Ｃが固定されており、送りねじ７８
ｒは可動テーブル７５の下方に固定された雌ねじ部材７
５ｂの雌ねじと螺合している。送りモータ７８Ｃが回転
すると送りねじ７８ｒが回転し、これに螺合する雌ねじ
部材７５ｂを介して、可動テーブル７５が図面左右方
向、つまりワークＷの軸線と離間又は接近する方向に移
動される。送りモータ７８Ｃの回転量を制御することに
より、ワークＷあるいはワークＷの軸に対する上記隅角
用研磨部材７４ａの縁の左右位置が制御される。
【００４５】ホルダーテーブル７９には、当接子７９ｂ
が固定されている。可動テーブル７５には、ピストンシ
リンダー機構７９Ｃが設けられており、ピストンシリン
ダー機構７９Ｃが伸張したとき、そのピストンロッド７
９ｒが当接子７９ｂを下方から押し上げ、当接子７９ｂ
が押し上げられることにより、上記隅角用研磨部材７４
ａが上方すなわちワークＷから遠ざかる方向に移動する
ようになっている。
【００４６】更に上記当接子７９ｂには紐５７の一端が
固定されており、この紐５７は可動テーブル７５に回転
可能に支持された２つのプーリー５８に掛け渡されてウ
ェート５９に結ばれている。このウェート５９は、ワー
クＷにかかる研磨圧力、すなわち、ホルダーテーブル７
９、スピンドルモータｓｍ、隅角用研磨部材７４ａ、及
びその他の部材の重量を相殺し、適度な研磨圧が得られ
るように調整するためのものである。
【００４７】研磨作業に当たっては、ピストンシリンダ
ー機構７９Ｃを伸張させ、そのピストンロッド７９ｒに
よりホルダーテーブル７９を上方に押し上げる。これに
ともない隅角用研磨部材７４ａも上昇する。又ワークＷ
をチャック手段１２に装填するときに隅角用研磨部材７
４ａは邪魔にならない位置まで後退させられているの
で、この状態で送りモータ７８Ｃの回転量を制御し、隅
角用研磨部材７４ａの縁が先に説明した絶縁膜Ｉの縁と
一致するように位置決めする。次にピストンシリンダー
機構７９Ｃを縮小させると、当接子７９ｂ等を介して隅
角用研磨部材７４ａを押し上げていたピストンロッド７
９ｒが下方に下がるので、これにつれて隅角用研磨部材
７４ａが降下する。隅角用研磨部材７４ａとワークＷが
接触してもピストンロッド７９ｒはしばらく降下を続け
てストロークエンドにいたり停止する。
【００４８】一方、回転する隅角用研磨部材７４ａとワ
ークＷが互いに接触することにより、ワークＷの周辺の
金属膜Ｍのみが隅角用研磨部材７４ａによって研磨され
る。このとき、隅角用研磨部材７４ａの縁の位置が絶縁
膜Ｉの縁の位置と一致させられており、しかも隅角用研
磨部材７４ａには回転が与えられている。このため、ワ
ークＷ、すなわち図１で説明した隅角部奥深くにまで研
磨部材の研磨作用が及び、更に、隅角用研磨部材７４ａ
の回転に引き込まれるように順次新しいスラリーが研磨
部に供給されるため、金属膜Ｍの一部が隅角部に除去さ
れないまま残されるような事態はほとんど発生しない。
【００４９】更に、非回転の研磨部材を用いたときのよ
うに、常に同じ場所が研磨作用を及ぼすのではなく、隅
角用研磨部材７４ａが回転することにより、その縁の単
位長さ当たりにかかる研磨負荷が分散される。これによ
り隅角用研磨部材７４ａの縁の形くずれが少なくなり、
ドレッシング（形直し）の頻度を少なくすることができ
る。さらに、このため、ある程度形くずれしたままの状
態で研磨作業するような時間も少なくなるので、その分
だけ金属膜Ｍの一部が隅角部に除去されないまま残され
るような事態が発生する頻度が少なくなる。なお、隅角
用研磨部材７４ａは、隅角部だけでなく、ここからベベ
ル面までの表側平面２ｐ（絶縁膜Ｉの周辺の表側平面を
研磨する。）も同時に研磨する。
【００５０】ここまでは、隅角用研磨部材７４ａがワー
クＷの軸と平行な軸を備えている場合の例が示されてい
るが、隅角用研磨部材７４ａの回転軸をワークＷの回転
軸と直角になるように構造を変更することができる。こ
のバリエーションでは図６に示されるようにスピンドル
モータｓｍ、したがってこれに取り付けられた隅角用研
磨部材７４ａの軸が水平、すなわちワークＷの軸線と直
交するように構成されている。図５及び図６の点線で囲
まれた部分はこの変更に対応する部分を示す。他の構
造、動作及び研磨作用については両者は共通するので、
先の例と同様次のようなメリットとがある。
【００５１】すなわち、隅角用研磨部材７４ａには回転
が与えられているため、ワークＷ、の隅角部奥深くにま
で研磨部材の研磨作用が及び、更に、隅角用研磨部材７
４ａの回転に引き込まれるように順次新しいスラリーが
研磨部に供給されるため、金属膜Ｍの一部が隅角部に除
去されないまま残されるような事態はほとんど発生しな
い。
【００５２】更に、非回転の研磨部材を用いたときのよ
うに、常に同じ場所が研磨作用を及ぼすのではなく、隅
角用研磨部材７４ａが回転することにより、その縁の単
位長さ当たりにかかる研磨負荷が分散されて隅角用研磨
部材７４ａの縁の形くずれが少なくなり、ドレッシング
（形直し）の頻度を少なくすることができる。さらに、
このため、ある程度形くずれしたままの状態で研磨作業
するような時間も少なくなるので、その分だけ金属膜Ｍ
の一部が隅角部に除去されないまま残されるような事態
が発生する頻度が少なくなる。
【００５３】
【発明の効果】本方法発明は、ＣＭＰ工程の前に、絶縁
膜の隅角部に金属膜Ｍを残さないようにより実質的にほ
ぼ完全に除去することができ、剥離片（塵埃）がＣＭＰ
工程において酸化膜と研磨工具との間に噛み込まれるこ
とを防止することができるという効果を奏する。また、
これによりスクラッチの発生とそれに伴う半導体装置製
造上の歩留まりの低下を防止することができるという効
果を奏する。また、本発明の周辺部不要膜除去装置は、
絶縁膜の端壁に沿って隅角部の金属膜を垂直に研磨・除
去することができ、また、研磨負荷が分散されて隅角用
研磨部材７４ａの縁の形くずれが少なくなるので、金属
膜Ｍの一部が隅角部に除去されないまま残されるような
事態が発生する頻度が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置の製造技術を説明するための
ウェハ断面図である。
【図２】本発明にかかる周辺部不要膜除去装置１０、ワ
ーク搬入装置４及びワーク搬出装置６を模式的に示す上
面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図であって、一対のベ
ベル面用研磨部材とこれらに関連する構成を示す図であ
る。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図であって、ワークＷ
の端面３を研磨するための端面用研磨部材とこれに関連
する構成を示す図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ断面図であって、ワークＷ
の隅角部を研磨するための隅角用研磨部材とこれに関連
した構成を示すための図である。
【図６】隅角用研磨部材の回転軸をワークＷの回転軸と
直角になるように構造を変更した別の例の断面図であ
る。
【符号の説明】
４ ワーク搬入装置 ６ ワーク搬出装置 １１ 機体 １２ チャック手段 １６ チャックテーブル １７ 支軸 １８ 接続ポート １９ 軸受部材 ２０、３３、４８ モーター ２３ 研磨パッド ２６、４３ 移動機構 ２７、４４ リニア
ガイド機構 ２８、４５ 荷重手段 ３０、６１ ブラケ
ット ３１、４７ ボールねじ ３２ タイミングベ
ルト ３４、５０ ナット部材 ３５、４９、７５
可動テーブル ３６、５２ 摺動機構 ３９、５３ ホルダ
ー ４１、６２ 載置台 ４２ 作業面 ５１ 支持部材 ５７ 紐 ５８ プーリー ５９ ウェート ７９ ホルダーテーブル ２ａ 表側ベベル面 ２ｂ 裏側ベベル面 ２ｐ 表側平面 ２ｑ 裏側平面 １０ 周辺部不要膜
除去装置 １３ａ、１３ｂ ベベル面用研磨部材 １４ａ 端面用研磨部材 ７４ａ 隅角用研磨
部材 ３６ａ、２７ａ、５２ａ、４４ａ、７６ａ、７７Ａ レ
ール ３６ｂ、２７ｂ、５２ｂ、４４ｂ、７６ｂ、７７ｂ ス
ライダー ７８Ｃ 送りモータ ７８ｒ 送りねじ ７９Ｃ ピストンシリンダー機構 ７９ｂ 当接子 ７９ｒ ピストンロッド ｓｍ スピンドルモ
ータ Ｇ 溝 Ｉ 絶縁膜（酸化
膜） Ｍ 金属膜 Ｎ スラリー供給ノ
ズル Ｗ 半導体ウェハ（基材）、ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相澤 智宏 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 谷脇 吏 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F033 HH07 MM01 QQ47 QQ48 XX00 XX01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェハ基材と、 上記半導体ウェハ基材の表面に形成された絶縁膜と、 上記絶縁膜の更に外側の表面、及び、上記半導体ウェハ
    基材の表面であって上記絶縁膜が形成されていない周辺
    部の表面に形成された金属膜とを有する半導体ウェハか
    ら、上記絶縁膜表面上の上記金属膜を化学機械研磨法に
    よって除去する前に、 上記絶縁膜の端壁と上記半導体ウェハ基材の表面とで形
    成される隅角部に入り込んだ部分を含めて上記周辺部の
    金属膜を除去する工程、 上記周辺部の金属膜を除去した半導体ウェハをシャワー
    リンスするリンス工程を有することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された半導体装置の製造
    方法において、上記周辺部の金属膜除去は、回転駆動さ
    れる研磨部材と研磨部に供給されるスラリーとによって
    行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載された半導
    体装置の製造方法において、 上記リンス工程は、純水によって行われることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 半導体ウェハ基材と、 上記半導体ウェハ基材の表面に形成された絶縁膜と、 上記絶縁膜の更に外側の表面、及び、上記半導体ウェハ
    基材の表面であって上記絶縁膜が形成されていない周辺
    部の表面に形成された金属膜とを有する半導体ウェハか
    ら、上記絶縁膜表面上の上記金属膜を化学機械研磨によ
    って除去する前に、上記絶縁膜の端壁と上記半導体基材
    の表面とで形成される隅角部に入り込んだ部分を含めて
    上記周辺部の金属膜を除去するための周辺部不要膜除去
    装置であって、 上記半導体ウェハを支持するためのチャック手段と、 上記チャック手段を回転可能に支持するための第１の軸
    支手段と、 上記チャック手段を回転駆動するためのウェハ駆動手段
    と、 上記半導体の上記周辺部の金属膜を除去するための隅角
    用研磨部材と、 上記隅角用研磨部材を支持するための研磨部材支持手段
    と、 上記研磨部材支持手段を回転可能に支持するための第２
    の軸支手段と、 上記研磨部材支持手段を回転駆動するための研磨部材駆
    動手段と、 上記隅角用研磨部材の縁を上記絶縁膜の縁と一致させる
    ように上記隅角用研磨部材と上記チャック手段とを相対
    的に位置決めするための位置決め手段と、 上記周辺部の金属膜を研磨するため、上記隅角用研磨部
    材をこの周辺部の金属膜に向かって押し付ける荷重手段
    と、 研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給手段と
    を備えたことを特徴とする周辺部不要膜除去装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載された周辺部不要膜除去
    装置において、上記荷重手段は、 ウェートと、 その一端が上記ウェートに、また、他端が上記第２の軸
    支手段に固定された紐と、 この紐が掛けられたプーリーとからなることを特徴とす
    る周辺部不要膜除去装置。
  6. 【請求項６】 請求項４又は請求項５に記載された周辺
    部不要膜除去装置において、上記チャック手段の周囲に
    は、更に、 上記半導体ウェハのベベル面の金属膜を除去するための
    ベベル面用研磨部材と、 上記半導体ウェハの端面の金属膜を除去するための端面
    用研磨部材とが配置されていることを特徴とする周辺部
    不要膜除去装置。
  7. 【請求項７】 請求項４から請求項６までのいずれかに
    記載された周辺部不要膜除去装置において、この周辺部
    不要膜除去装置は、更に、 装置外部から上記チャック手段に半導体ウェハを搬入す
    るための搬入手段と、上記チャック手段から装置外部に
    半導体ウェハを搬出するための搬出手段と、を備えてい
    ることを特徴とする周辺部不要膜除去装置。
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