JP4655369B2 - 研磨装置、研磨方法及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置、研磨方法及び半導体デバイスの製造方法に関し、特に半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部の研磨に用いられる研磨装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板を、所望の平面度で研磨する技術が知られている。
特に、半導体ウェハに対しては、その出荷前に、表面（デバイス形成面）、裏面、及び、エッジ部の研磨が行われ、研磨後の半導体ウェハを用いて、半導体デバイスの製造工程で、そのデバイス形成面に半導体膜、金属膜等からなるデバイス構造が形成されていく。
【０００３】
この場合、半導体膜、金属膜が形成された半導体ウェハには、成膜後、平坦化のための化学的機械的研磨（以下、「ＣＭＰ研磨」と称す。）が行われ、その後、半導体ウェハ全体（表面、裏面、エッジ部）に付着した物質（半導体膜、金属膜を構成する各種物質）が洗浄によって除去される。
ところで、近年の高密度化が図られた半導体デバイスでは、僅かに残った不要な物質がデバイス特性に影響を与えることが知られている。しかるに、上記したように成膜後に半導体ウェハ全体を洗浄するだけでは、半導体ウェハに付着した不要な物質を、デバイス特性に影響を与えない程度まで十分に除去することができないことが分かった。これは、半導体ウェハの洗浄を行っても、そのエッジ部に、不要な物質が洗浄しきれずに残ってしまうからである。
【０００４】
そこで、本発明者等は、デバイス製造工程において、不要な物質が付着し得るエッジ部を、成膜工程等が終了する毎に研磨する半導体デバイスの製造方法を着想した。
ここで、エッジ部を研磨する研磨装置は、例えば、特開平９−８５６００号公報等によって公知となっている。
【０００５】
公知の研磨装置５０は、図１１に示すように、モータ５５によって回転軸５１Ｒを中心に回転するドラム５１、このドラム５１に取り付けられた研磨部材５２、チャックベース５６、半導体ウェハ１０を吸着するためのチャックプレート５７等を有する。
半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する際には、破線で示すようにチャックベース５６が傾けられて、チャックプレート５７に吸着された半導体ウェハ１０が、ドラム５１の研磨部材５２に所定の角度で押し当てられる。このときエッジ部１１と研磨部材５２との接触部分には、ノズル５４からスラリー研磨液が供給される。尚、図中、５３はドラム５１を覆う内カバー、５８は研磨装置５０の全体を覆う外カバーである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の研磨装置５０は、研磨部材５２の研磨面５２Ａが、ドラム５１の表面に円柱状に形成されているため、半導体ウェハ１０のエッジ部１１の上側ベベルと下側ベベルとを研磨するには、チャックプレート５７に吸着された半導体ウェハ１０を一旦外し、これを返して吸着し直さなければならなかった。
【０００７】
又、従来の研磨装置５０では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１は、円柱状の研磨面５２Ａと点接触する構成であるため、半導体ウェハ１０のエッジ部１１全周を研磨するのに長時間を要していた。
このように半導体デバイスの製造工程において、エッジ部１１の研磨を行おうとしても、研磨時間が長期化してしまい、スループットが低下するという不具合があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、円形基板のエッジ部を短期間に研磨可能な研磨装置を提供することである。
又、本発明の第２の目的は、半導体デバイス製造方法において、半導体ウェハのエッジ部の研磨処理を短期間で行ってスループットを向上させることができる半導体の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の研磨装置は、基板のエッジ部を研磨する研磨装置であって、略円筒状の第１の研磨面を内面に有する第１の研磨部材を具えると共に前記略円筒状の第１の研磨面の軸の回りに回転可能に構成され、前記エッジ部の上側のベベルを研磨する第１の研磨部と、前記第１の研磨面の軸に対して偏心して位置する略円筒状の第２の研磨面を内面に有する第２の研磨部材を具えると共に該円筒状の第２の研磨面の軸の回りに回転可能に構成され、前記エッジ部の下側のベベルを研磨する第２の研磨部と、前記基板を回転させながら保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板のエッジ部の前記上側のベベルを所定の角度で前記第１の研磨面に押し当てると共に前記下側のベベルを所定の角度で前記第２の研磨面に押し当てることができる押当て部と、を備えたものである。
【００１０】
又、請求項２の研磨方法は、略円筒状の第１の研磨面を内面に有し基板のエッジ部の上側のベベルを研磨する第１の研磨部を前記略円筒状の第１の研磨面の軸の回りに回転させる手順と、略円筒状の第２の研磨面を内面に有し前記エッジ部の下側のベベルを研磨する第２の研磨部を前記略円筒状の第２の研磨面の軸の回りに回転させる手順と、前記基板のエッジ部の前記上側のベベルを前記第１の研磨面に、前記下側のベベルを前記第２の研磨面に、選択的に、又は、同時に押し当てる手順とを含んでいることを特徴とする。
【００１１】
又、請求項３の研磨装置は、複数の研磨面が形成された研磨ベルトと、前記研磨ベルトを駆動する駆動部と、研磨する基板の半径に応じて、前記複数の研磨面における研磨方向の曲率半径を個別に調整可能なベルト調整部と、複数の前記基板を個別に保持する複数の保持部と、前記ベルト調整部により研磨方向の曲率半径が個別に調整された前記複数の前記研磨面のそれぞれに対して、前記複数の保持部に保持された前記基板のエッジ部を所定の角度で押し当てる押当て部と、を備えたものである。
【００１２】
又、請求項４の研磨装置は、請求項３の研磨装置において、前記研磨ベルトには少なくとも第１の研磨面と第２の研磨面とが形成され、前記ベルト調整部は、研磨する基板の半径に応じて、前記第１の研磨面、又は第２の研磨面の少なくとも一方の曲率半径を調整可能であることが好ましい。
【００１３】
また、請求項５の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハのデバイス形成面に対するＣＭＰ研磨と、請求項２に記載の研磨方法によるエッジ部の研磨とを連続して行うものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態の研磨装置１００を示す断面図である。図に示すように研磨装置１００は、第１ドラム（第１研磨部）１１０、第２ドラム（第２研磨部）１２０、チャックベース１３０、研磨液回収タブ１５０、第１ドラム回転部１６０、第２ドラム回転部１７０、第１押付用シリンダ１８１（押当て部）、第２押付用シリンダ１８２（押当て部）等によって構成されている。
【００１６】
このうち第１ドラム１１０は、ベアリング１１１によって、フレーム１０２に回転自在に取り付けられている。
又、フレーム１０２はそのブロック部１０２Ａが、作業台１０１に形成されたリニアガイド１０１Ａに、摺動自在に取り付けられている。フレーム１０２は、第１押付用シリンダ１８１によって、第１ドラム１１０を回転可能に支持しながら、作業台１０１に対して移動する（図１中矢印Ａの方向）。
【００１７】
第１ドラム１１０の内部には、第１研磨部材１１２が設けられている。この第１研磨部材１１２は、その内壁に円筒状の研磨面１１２Ａを有する。
又、第１ドラム１１０の外周には、プーリー１６３が設けられており、このプーリー１６３とドラム回転用モータ１６１側に取り付けられたプーリー１６２が、第１駆動ベルト１６４で懸架されている。この第１駆動ベルト１６４がドラム回転用モータ１６１によって駆動されることで、第１ドラム１１０は、円筒状の研磨面１１２Ａの軸（回転軸１１０Ｒ）を中心に回転する。
【００１８】
又、第１ドラム１１０の内側には、チャックベース（保持部）１３０が設けられている。このチャックベース１３０は、半導体ウェハ１０を回転軸１１０Ｒに対して所定の角度θ１で傾斜させながら回転保持するチャックプレート１３１、テーブル回転用モータ１３２、昇降駆動機構１３４を具える。
ここで前記した第１押付用シリンダ１８１によって、第１ドラム１１０がフレーム１０２ごと図中左方向に移動されると、所定の角度θ１で傾斜されながら回転する半導体ウェハ１０のエッジ部１１（上側ベベル１１Ａ）が研磨面１１２Ａに一定の力で押し付けられる。
【００１９】
又、第１ドラム１１０の上部には、第２ドラム１２０の下側開放端１２０Ｂ全体を下側から覆うように、カラー部１２５が設けられている。このカラー部１２５は、ノズル１８３，１８４から半導体ウェハ１０に供給されて飛散されたスラリー研磨液の部分を第１ドラム１１０内部に導くためのものである。又、第１ドラム１１０の下部にはドラムスカート１２６が設けられている。このドラムスカート１２６は、半導体ウェハ１０に供給されたスラリー研磨液を更に研磨液回収タブ１５０に導くためのものである。
【００２０】
一方、第２ドラム１２０は、ベアリング１２１によって、フレーム１０３に回転自在に取り付けられている。
このフレーム１０３も、そのブロック部１０３Ａが、作業台１０１に形成されたリニアガイド１０１Ｂに、摺動自在に取り付けられている。このフレーム１０３は、第２押付用シリンダ１８２によって、第２ドラム１２０を回転自在に支持しながら作業台１０１に対して移動する（図１中矢印Ｂの方向）。
【００２１】
第２ドラム１２０の内部には、第２研磨部材１２２が設けられている。この第２研磨部材１２２は、その内壁に円筒状の研磨面１２２Ａを有する。
又、第２ドラム１２０の外周には、プーリー１７３が設けられており、このプーリー１７３とドラム回転用モータ１７１側に取り付けられたプーリー１７２が、第２駆動ベルト１７４で懸架されている。この第２駆動ベルト１７４がドラム回転用モータ１７１によって駆動されることで、第２ドラム１２０は、円筒状の研磨面１２２Ａの軸（回転軸１２０Ｒ）を中心に回転する。尚、第２ドラム１２０は、その回転軸１２０Ｒが第１ドラム１１０の回転軸１１０Ｒとずれるように偏心して配置される（図２参照）。
【００２２】
この第２ドラム１２０は、その内側に、チャックベース１３０のチャックプレート１３１に吸着された半導体ウェハ１０のエッジ部１１が当接可能となるように、第１ドラム１１０との相対的な位置が決定されている。
前記した第２押付用シリンダ１８２が第２ドラム１２０をフレーム１０３ごと、図中右方向に移動させると、所定の角度θ１で傾斜されながら回転する半導体ウェハ１０のエッジ部１１の他方（下側ベベル１１Ｂ）が、研磨面１１２Ａに一定の力で押し付けられる。
【００２３】
又、第１ドラム１１０の下部開放端１１０Ｂを覆おう研磨液回収タブ１５０は、高速回転する第１ドラム１１０と接触しないように配置されている。尚、その底部には、研磨液回収部を構成するドレイン１５１が設けられている。
又、研磨装置１００には、エッジ研磨時に半導体ウェハ１０のエッジ部１１に向けてスラリー研磨液を供給するためのノズル１８３、１８４が設けられている。尚、第２ドラム１２０の上部開放端１２０Ａは、上カバー１８５によって覆われて、スラリー研磨液が外部に飛び散らないようになっている。
【００２４】
次に、研磨装置１００の第１ドラム１１０、第２ドラム１２０と、チャックベース１３０のチャックプレート１３１に吸着された半導体ウェハ１０との位置関係について、図２を用いて説明する。
エッジ研磨処理が開始される前は、第１ドラム１１０と、第２ドラム１２０とは、各々の内部に設けられた研磨面１１２Ａ、１２２Ａが、共に半導体ウェハ１０のエッジ部１１（１１Ａ，１１Ｂ）に当接可能で、かつ、接しないように、偏心して配置されている。
【００２５】
このとき半導体ウェハ１０は、チャックベース１３０のチャックプレート１３１に、回転軸１１０Ｒに対して所定の角度θ１で傾斜されている（図１）。
半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対する研磨処理が開始されると、先ず、テーブル回転用モータ１３２によって半導体ウェハ１０が、図２の矢印Ｘで示す方向に低速回転（約０．５〜２ｒｐｍ）する。
【００２６】
一方で、第１ドラム１１０は、ドラム回転用モータ１６１によって図２の矢印Ｙで示す方向に高速回転し（約１０００ｒｐｍ）、第２ドラム１２０は、ドラム回転用モータ１７１によって矢印Ｚで示す方向に高速回転する（約１０００ｒｐｍ）。
上記高速回転された第１ドラム１１０、第２ドラム１２０は、第１押付用シリンダ１８１、第２押付用シリンダ１８２によって、各々、矢印Ａ，Ｂに示す方向に移動される。
【００２７】
この移動によって、低速回転している半導体ウェハ１０のエッジ部１１に、研磨面１１２Ａ、１２２Ａが一定の力で押し付けられて、エッジ部１１の上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂが、略同時に研磨される（図２中、破線の円で示すＳ１、Ｓ２部分）。
尚、チャックプレート１３１は、昇降駆動機構１３４によって上下動可能になっており、エッジ部１１と研磨部材１１２，１２２との接触箇所を移動させて研磨部材１１２，１２２全体を使った研磨が可能になっている。
【００２８】
この実施の形態では、研磨装置１００によって、半導体ウェハ１０の上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの角度θａ、θｂが所定角度（例えば、θａ＝θｂで、２２度又は３７度）に成形される（図３）。
ここで研磨装置１００の第１ドラム１１０、第２ドラム１２０の直径は、角度θ１で傾けられた半導体ウェハ１０のエッジ部１１が、研磨面１１２Ａ，１２２Ａの各々において２点接触しないように、その値が決定されている。研磨装置１００全体の小型化のためには、この条件を満たす範囲で小さい方が好ましい。
【００２９】
以上説明したように第１の実施の形態の研磨装置１００では、上側ベベル１１Ａをエッジ研磨するための第１ドラム１１０と、下側ベベル１１Ｂをエッジ研磨するための第２ドラム１２０とが設けられているため、これら上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂを、略同時に研磨することができ、半導体ウェハ１０のエッジ研磨処理の時間が短縮化される。
【００３０】
尚、半導体ウェハ１０のチャックベース１３０での傾き（θ１）は、上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの角度θａ、θｂを同じにするのであれば、４５度が最適であるが、角度θａ、θｂに応じて、適宜、角度を変化させることができる。
又、上側ベベル１１Ａのエッジ研磨と下側ベベル１１Ｂのエッジ研磨を、別個のタイミングで行ってもよいのは、勿論である。この場合でも、上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの研磨のために半導体ウェハ１０を裏返しにして吸着し直す手間が省けるので、半導体ウェハ１０のエッジ研磨処理の時間が短縮化される。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の研磨装置２００について、図４〜図８を用いて説明する。
図４は、本実施の形態の研磨装置２００の全体を示す図、図５は、第１、第２ドラム２１０、２２０と曲率半径調整部２６０の位置関係を示す斜視図である。
【００３２】
これらの図に示すように研磨装置２００は、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０、研磨ベルト２５０、曲率半径調整部（コマ部材）２６１，２６２等によって構成されている。このうち第１ドラム２１０、第２ドラム２２０に研磨ベルト２５０が懸架されている。
【００３３】
又、第２ドラム２２０は、ベース２７０下側に設けられた駆動用モータ２１１によって、高速回転（約１０００ｒｐｍ）で回転され、これにより研磨ベルト２５０が駆動される。この駆動用モータ２１１と第２ドラム２２０とによって駆動部が構成され、このとき第１ドラム２１０は従動して回転する。
又、第２ドラム２２０の取付部２２２には、移動用シリンダ２２１が取り付けられている。この移動用シリンダ２２１によって第２ドラム２２０が楕円形の開口（図示されず）に沿って移動され、研磨ベルト２５０のテンション調整が行われる。研磨ベルト２５０の取替時、この移動用シリンダ２２１によって第１ドラム２１０と第２ドラム２２０との距離を縮めることでその作業が容易になる。
【００３４】
研磨ベルト２５０には、研磨布からなる研磨部材２５２が貼り付けられている。上記した第１ドラム２１０が回転して研磨ベルト２５０が駆動されると、研磨部材２５２が、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０間で一定速度で移動する。
このとき第１ドラム２１０と第２ドラム２２０との間の部分（図５中、斜線で示す箇所）が、研磨面（第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂ）として利用される。
【００３５】
第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０は、各々、半導体ウェハ１０，２０を回転させながら保持するチャックプレート２３１、２４１、テーブル回転用モータ２３２、２４２等を具えている。
又、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が取り付けられた作業台２０１、２０２には、チャックプレート２３１、２４１を、図４中、矢印で示す方向に移動させて、研磨ベルト２５０に押し当てるための移動装置（図示省略）が設けられている。
【００３６】
この移動装置によって第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が、研磨ベルト２５０に向かって移動すると、所定の角度θ２傾けられたまま低速回転する半導体ウェハ１０Ａ、２０Ａのエッジ部１１（図示例では、上側ベベル１１Ａ）が一定の力で、第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂに押し付けられる。尚、角度θ２は、エッジ部１１、２１の角度θａ、θｂ（図３参照）に応じて決定される。
【００３７】
研磨ベルト２５０には、図４〜図８に示すように、ベルト上下端２５０Ｃを一定の力で押し付けるコマ部材（ベルト調整部）２６１、２６２が配置されている。
このコマ部材２６１、２６２によって内側に押し付けられた研磨ベルト２５０は、曲面２６１Ａ、２６２Ａによって所定の曲率半径に調整される。このコマ部材２６１、２６２は、少なくとも曲面２６１Ａ、２６２Ａが滑らかに加工され、研磨ベルト２５０との間で摩擦が生じ難くなっている。
【００３８】
又、曲面２６１Ａ、２６２Ａの曲率半径ｒ１（図７）は、研磨ベルト２５０の第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂでの曲率半径を各々決定するためのもので、その値は、各々の第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂで研磨される半導体ウェハ１０、２０の直径、上側ベベルの角度θａ、下側ベベル１１Ｂの角度θｂ（図３）等に応じて決定される。尚、コマ部材２６１、２６２の曲率半径ｒ１は、同じ値であっても異なる値でもよい。
【００３９】
このように構成された研磨装置２００は、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が上カバー２８５によって覆われており、その天井部分に設けられたノズル２８３，２８４から半導体ウェハ１０、２０と研磨ベルト２５０との接触部分にスラリー研磨液が供給される。半導体ウェハ１０に向けて供給されたスラリー研磨液は、上カバー２８５によって、外部に飛び散ることなく、ベース２７０に設けられたドレイン２７１より回収される。
【００４０】
この実施の形態の研磨装置２００では、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０に懸架された研磨ベルト２５０が、チャックプレート２３１、２４１に各々吸着された２枚の半導体ウェハ１０、２０のエッジ部１１、２１を研磨可能になっている。このように研磨ベルト２５０を用いることで、半導体ウェハ１０のエッジ部１１と研磨面２５２Ａ，２５２Ｂとの接触面積が大きくできるので、エッジ研磨の処理時間が短縮できる。
【００４１】
この研磨装置２００でも、半導体ウェハ１０、２０が、図４中の矢印Ｘで示す方向に低速回転（約１〜２ｒｐｍ）され、一方で、研磨ベルト２５０が、モータ２１１によって図中の矢印Ｙで示す方向に高速回転（第２ドラム２２０の回転速度が約１０００ｒｐｍ）される。この状態で、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が、案内溝２０３，２０４に沿って矢印に示す方向に移動されると、半導体ウェハ１０、２０のエッジ部１１、２１が、研磨ベルト２５０の研磨面２５２Ａ、２５２Ｂに一定の力で押し付けられ、エッジ研磨が行われる。
【００４２】
尚、チャックプレート２３１、２４１は、共に図示省略の昇降駆動機構によって上下動可能になっており、エッジ部１１、２１と、研磨面２５２Ａ，２５２Ｂとの接触箇所を移動させて研磨部材２５２全体を使った研磨が可能になっている。
又、上記した実施の形態では、コマ部材２６１、２６２の曲面２６１Ａ、２６２Ａを滑らかに加工して研磨ベルト２５０の滑りをよくしているが、図８に示すように、コマ部材２６３の曲面２６３Ａに、ローラ２６４を設けて、研磨ベルト２５０の滑りをよくしてもよい。
【００４３】
以上説明したように第２の実施の形態の研磨装置２００では、２枚の半導体ウェハ１０、２０のエッジ部１１、２１を、曲率半径を自在に調整できる研磨ベルト２５０によって研磨できるため、エッジ部１１、２１と研磨面２５２Ａ、２５２Ｂとの接触面積を大きくしてエッジ研磨の処理時間を短縮化できる。又、研磨面２５２Ａ、２５２Ｂの曲率半径を自在に調整できるので、如何なる直径の半導体ウェハ１０、２０に関しても、エッジ部１１、２１の研磨が可能になる。又、エッジの角度を変えた場合、接触部の長さが変化する。そのため、エッジの角度毎に、最適な接触部の長さを得ることができるコマ部材を準備することでどのようなエッジ角度の研磨も効率よく行われる。更に、又、コマ部材２６１、２６２の曲面を互いに異ならせることができるので、異なる直径の半導体ウェハ１０、２０であっても、同時に、エッジ研磨が可能になる。
【００４４】
尚、上記した第１、第２の実施の形態では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する研磨装置１００、２００について説明したが、本発明は、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形の基板のエッジ部の研磨に適用できるのは、勿論である。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図９、図１０を用いて説明する。
【００４５】
この第３の実施の形態は、半導体デバイスの製造工程において、特に半導体ウェハ１０のエッジ部１１に付着した物質を、洗浄／除去するために、上記した第１又は第２の実施の形態の研磨装置１００、２００を用いたものである。
ここで図９は、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａに所望の加工処理（例えば、アルミ層の形成、不純物の打ち込み等）を行った後に、半導体ウェハ１０に残った不要な物質を除去するための半導体製造装置５００を示す。この半導体製造装置５００では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対するエッジ研磨、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａに対するＣＭＰ研磨、更には、半導体ウェハ１０の洗浄が連続して行われる。
【００４６】
すなわち、この半導体製造装置５００では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨するためのエッジ研磨ユニット（第１の研磨室）５１０と、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａを研磨するためのＣＭＰ研磨ユニット（第２の研磨室）５２０とが連続して配置されている。これにより半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対するエッジ研磨とデバイス形成面１０ＡのＣＭＰ研磨とを連続して（他の処理を介在させることなく、かつ、半導体ウェハ１０の搬送距離が最小となるように）行うことが可能となる。この実施の形態では、実際の半導体ウェハ１０に対する研磨処理の流れ（順序）に従って、エッジ研磨ユニット５１０の下流側にＣＭＰ研磨ユニット５２０が配置されている。
【００４７】
又、エッジ研磨ユニット５１０の上流側と、ＣＭＰ研磨ユニット５２０の下流側には、これに連通するバッファステーション５３０が設けられている。このバッファステーション５３０には、後洗浄ユニット（洗浄室）５４０が設けられている。この洗浄ユニット５４０は、エッジ部後洗浄室５４０ＡとＣＭＰ後洗浄室５４０Ｂとによって構成されている。
【００４８】
このように構成された半導体製造装置５００では、先ず、半導体製造装置５００のフロントエンドのカセット（図示省略）内に収容された半導体ウェハ１０が、搬送ロボット（図示省略）によって、バッファステーション５３０に仮置きされ、その後、搬送ロボット（図示省略）によって、エッジ研磨ユニット５１０に取り入れられる。
【００４９】
エッジ研磨ユニット５１０では、取り入れられた半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対して、第１又は第２の実施の形態で説明した研磨装置１００又は研磨装置２００を用いたエッジ研磨が行われる。
【００５０】
エッジ研磨ユニット５１０でのエッジ研磨が終了すると、半導体ウェハ１０は搬送ロボット（図示省略）にて、このエッジ研磨ユニット５１０に連続して設けられたＣＭＰ研磨ユニット５２０に搬送されて、当該デバイス形成面１０Ａに対するＣＭＰ研磨が行われる。尚、デバイス形成面１０Ａに対するＣＭＰ研磨は、周知のＣＭＰ研磨装置によって行われるため、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
ＣＭＰ研磨ユニット５２０でのデバイス形成面１０Ａの研磨が終了すると、半導体ウェハ１０は、搬送ロボット（図示省略）によって、後洗浄ユニット５４０のエッジ部後洗浄室５４０Ａに搬送される。
このエッジ部後洗浄室５４０Ａでは、エッジ部１１に付着したスラリーや不要な物質（金属等）を除去するための後洗浄が行われる。この後洗浄として、スクラブ洗浄、メガソニック洗浄、超音波洗浄等の処理が行われる。
【００５２】
次いで、半導体ウェハ１０はＣＭＰ後洗浄室５４０Ｂに搬送されてデバイス形成面１０Ａに対する後洗浄処理（スクラブ洗浄、メガソニック洗浄等）が行われ、更に乾燥処理（スピン乾燥等）が行われる。
洗浄が行われた半導体ウェハ１０は、搬送ロボット（図示省略）によって、再びフロントエンドに搬送されて、カセット（図示省略）に収容される。
【００５３】
このように、半導体デバイス製造工程において、半導体製造装置５００を用いた半導体ウェハ１０のエッジ部１１の研磨、デバイス形成面１０Ａの研磨、更には、後洗浄を行うことによって、高密度化が図られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハ１０に付着した不要な物質を十分除去することができる。
特に、エッジ部１１を研磨（エッジ研磨）することで、エッジ部に付着した不要な物質を研磨除去することができ、更にエッジ部の表面の凹凸が除去され、平滑な面になることで、表面の微細な穴に付着していたパーティクルや重金属が凹部の除去と一緒に研磨除去され、更にまたエッジ部の表面の凹凸が除去され、平滑な面になることで、表面の微細な穴いわゆるピット等や凹部へのパーティクルや金属の付着がなくなる。エッジ部が鏡面化することで、後洗浄工程においても高品質な洗浄が行える。高品質な洗浄が行えることで、この部分に付着、残存されていた物質が、その後の製造工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。
【００５４】
次に、この半導体製造装置５００によるデバイス形成面１０Ａの研磨、エッジ部１１の研磨が適宜行われる半導体デバイスの製造手順について、図１０の半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートに従って説明する。
半導体デバイスを製造するに当たっては、先ず、ステップＳ２００で、酸化工程（ステップＳ２０１）、ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）、電極膜形成工程（ステップＳ２０３）、イオン打ち込み工程（ステップＳ２０４）から、次に行うべき処理工程が選択される。そして、この選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の何れかが実行される。
【００５５】
ステップＳ２０１では半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａが酸化されて酸化膜が形成され、ステップＳ２０２ではＣＶＤ法等によってデバイス形成面１０Ａに絶縁膜等が形成され、ステップＳ２０３ではデバイス形成面１０Ａに金属が蒸着されて電極膜等が形成され、ステップＳ２０４ではデバイス形成面１０Ａに不純物がイオン打ち込みされる。
【００５６】
ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）又は電極膜形成工程（ステップＳ２０３）が終了すると、その後、ステップＳ２０５に進み研磨工程（エッジ研磨／ＣＭＰ研磨）を行うか否かの判別が行われる。
研磨工程を行うとの判断がなされると、ステップＳ２０６に進んで、酸化膜、他の絶縁膜等の平坦化対象の、又は半導体デバイス表面のダマシンプロセス（Damascene process）による配線等の形成（表面の金属膜の研磨）対象のウェハ１０に対して、上記した半導体製造装置５００によるエッジ研磨、ＣＭＰ研磨が連続して行われ、その後、ステップＳ２０７に進む。
【００５７】
一方、研磨工程を行わないとの判断がなされると、ステップＳ２０６をスキップして、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０７では、フォトリソグラフィ工程が行われる。このフォトリソグラフィ工程では、半導体ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた固定パターンの焼き付け、露光されたレジストの現像が行われる。
【００５８】
次のステップＳ２０８では、半導体ウェハの金属膜等が、現像されたレジストを用いて該レジスト以外の部分でエッチングにより削除され、その後、レジスト膜の剥離が行われる。
ステップＳ２０８の処理が終了すると、ステップＳ２０９で半導体ウェハに対する所望の処理が全て終了したか否かが判別される。
【００５９】
このステップＳ２０９の判別結果が“Ｎｏ”であるうちは、ステップＳ２００に戻って上記した一連の処理が繰り返えされる（半導体ウェハ上への回路パターンの形成）。ステップＳ２０９の判別結果が“Ｙｅｓ”に転じると、そのまま本プログラムを終了する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した請求項１の研磨装置、及び請求項２の研磨方法によれば、基板のエッジ部が、第１の研磨部の略円筒状の第１の研磨面と、第２の研磨部の略円筒状の第２研磨面とによって研磨されるので、前記エッジ部と第１の研磨面、第２の研磨面の接触面積を大きくでき、円形基板のエッジ研磨の処理時間が短縮化される。
【００６１】
又、請求項３の研磨装置によれば、第１の研磨面と前記第２の研磨面とが形成された研磨ベルトは、第１、第２の研磨面での曲率半径を自在に調整できるので、基板の半径に関わらずに、そのエッジ部の研磨が可能になる。又、基板のエッジ部と第１の研磨面、第２の研磨面の接触面積を自在に調整できるので、接触面積を大きくしてその処理時間を更に短くすることができる。
【００６２】
又、請求項４の研磨装置によれば、研磨ベルトの第１の研磨面と第２の研磨面の曲率半径がベルト調整部で適宜調整可能であるため、異なる直径の円形基板であっても、同時に、エッジ研磨をすることができる。
又、請求項５の半導体デバイスの製造方法によれば、デバイス製造工程で、半導体ウェハのエッジ部に対する研磨と、デバイス形成面に対するＣＭＰ研磨とが効率よく行われるので、高密度化が図られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハに付着した不要な物質を十分除去することができる。特に、エッジ部に付着、残存された物質が、その後の製造工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の研磨装置１００の構造を示す断面図である。
【図２】研磨装置１００で半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する様子を示す斜視図である。
【図３】半導体ウェハ１０のエッジ部１１の形状を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の研磨装置２００の構造を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の研磨装置２００の要部を示す斜視図である。
【図６】研磨ベルト２５０とコマ部材２６１、２６２との位置関係を示す断面図である。
【図７】コマ部材２６１を示す斜視図である。
【図８】曲面２６３Ａにローラ２６４が配置されたコマ部材２６３を示す斜視図である。
【図９】第３の実施の形態の半導体製造装置５００を示す図である。
【図１０】半導体製造装置５００が用いられた半導体デバイスの製造工程を示す図である。
【図１１】従来の研磨装置５０を示す図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェハ
１１ エッジ部
１１Ａ 上側ベベル
１１Ｂ 下側ベベル
１００，２００ 研磨装置
１１０ 第１ドラム（第１の研磨部）
１２０ 第２ドラム（第２の研磨部）
１１０Ｒ，１２０Ｒ 回転軸
１１２ 第１研磨部材
１２２ 第２研磨部材
１１２Ａ 研磨面（第１の研磨面）
１２２Ａ 研磨面（第２の研磨面）
１３０ チャックベース（保持部）
１３１ チャックプレート
１８１ 第１押付用シリンダ（第１の押当て部）
１８２ 第２押付用シリンダ（第２の押当て部）
２２０ 第２ドラム（駆動部）
２１１ 駆動用モータ（駆動部）
２５０ 研磨ベルト
２５２ 研磨部材
２５２Ａ 研磨面（第１の研磨面）
２５２Ｂ 研磨面（第２の研磨面）
２６１，２６２，２６３ コマ部材（ベルト調整部）
５００ 半導体製造装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置、研磨方法及び半導体デバイスの製造方法に関し、特に半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板のエッジ部の研磨に用いられる研磨装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体ウェハ、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形基板を、所望の平面度で研磨する技術が知られている。
特に、半導体ウェハに対しては、その出荷前に、表面（デバイス形成面）、裏面、及び、エッジ部の研磨が行われ、研磨後の半導体ウェハを用いて、半導体デバイスの製造工程で、そのデバイス形成面に半導体膜、金属膜等からなるデバイス構造が形成されていく。
【０００３】
この場合、半導体膜、金属膜が形成された半導体ウェハには、成膜後、平坦化のための化学的機械的研磨（以下、「ＣＭＰ研磨」と称す。）が行われ、その後、半導体ウェハ全体（表面、裏面、エッジ部）に付着した物質（半導体膜、金属膜を構成する各種物質）が洗浄によって除去される。
ところで、近年の高密度化が図られた半導体デバイスでは、僅かに残った不要な物質がデバイス特性に影響を与えることが知られている。しかるに、上記したように成膜後に半導体ウェハ全体を洗浄するだけでは、半導体ウェハに付着した不要な物質を、デバイス特性に影響を与えない程度まで十分に除去することができないことが分かった。これは、半導体ウェハの洗浄を行っても、そのエッジ部に、不要な物質が洗浄しきれずに残ってしまうからである。
【０００４】
そこで、本発明者等は、デバイス製造工程において、不要な物質が付着し得るエッジ部を、成膜工程等が終了する毎に研磨する半導体デバイスの製造方法を着想した。
ここで、エッジ部を研磨する研磨装置は、例えば、特開平９−８５６００号公報等によって公知となっている。
【０００５】
公知の研磨装置５０は、図１１に示すように、モータ５５によって回転軸５１Ｒを中心に回転するドラム５１、このドラム５１に取り付けられた研磨部材５２、チャックベース５６、半導体ウェハ１０を吸着するためのチャックプレート５７等を有する。
半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する際には、破線で示すようにチャックベース５６が傾けられて、チャックプレート５７に吸着された半導体ウェハ１０が、ドラム５１の研磨部材５２に所定の角度で押し当てられる。このときエッジ部１１と研磨部材５２との接触部分には、ノズル５４からスラリー研磨液が供給される。尚、図中、５３はドラム５１を覆う内カバー、５８は研磨装置５０の全体を覆う外カバーである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の研磨装置５０は、研磨部材５２の研磨面５２Ａが、ドラム５１の表面に円柱状に形成されているため、半導体ウェハ１０のエッジ部１１の上側ベベルと下側ベベルとを研磨するには、チャックプレート５７に吸着された半導体ウェハ１０を一旦外し、これを返して吸着し直さなければならなかった。
【０００７】
又、従来の研磨装置５０では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１は、円柱状の研磨面５２Ａと点接触する構成であるため、半導体ウェハ１０のエッジ部１１全周を研磨するのに長時間を要していた。
このように半導体デバイスの製造工程において、エッジ部１１の研磨を行おうとしても、研磨時間が長期化してしまい、スループットが低下するという不具合があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、円形基板のエッジ部を短期間に研磨可能な研磨装置を提供することである。
又、本発明の第２の目的は、半導体デバイス製造方法において、半導体ウェハのエッジ部の研磨処理を短期間で行ってスループットを向上させることができる半導体の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の研磨装置は、基板のエッジ部を研磨する研磨装置であって、略円筒状の第１の研磨面を内面に有する第１の研磨部材を具えると共に前記略円筒状の第１の研磨面の軸の回りに回転可能に構成され、前記エッジ部の上側のベベルを研磨する第１の研磨部と、前記第１の研磨面の軸に対して偏心して位置する略円筒状の第２の研磨面を内面に有する第２の研磨部材を具えると共に該円筒状の第２の研磨面の軸の回りに回転可能に構成され、前記エッジ部の下側のベベルを研磨する第２の研磨部と、前記基板を回転させながら保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板のエッジ部の前記上側のベベルを所定の角度で前記第１の研磨面に押し当てると共に前記下側のベベルを所定の角度で前記第２の研磨面に押し当てることができる押当て部と、を備えたものである。
【００１０】
又、請求項２の研磨方法は、略円筒状の第１の研磨面を内面に有し基板のエッジ部の上側のベベルを研磨する第１の研磨部を前記略円筒状の第１の研磨面の軸の回りに回転させる手順と、略円筒状の第２の研磨面を内面に有し前記エッジ部の下側のベベルを研磨する第２の研磨部を前記略円筒状の第２の研磨面の軸の回りに回転させる手順と、前記基板のエッジ部の前記上側のベベルを前記第１の研磨面に、前記下側のベベルを前記第２の研磨面に、選択的に、又は、同時に押し当てる手順とを含んでいることを特徴とする。
【００１１】
又、請求項３の研磨装置は、複数の研磨面が形成された研磨ベルトと、前記研磨ベルトを駆動する駆動部と、研磨する基板の半径に応じて、前記複数の研磨面における研磨方向の曲率半径を個別に調整可能なベルト調整部と、複数の前記基板を個別に保持する複数の保持部と、前記ベルト調整部により研磨方向の曲率半径が個別に調整された前記複数の前記研磨面のそれぞれに対して、前記複数の保持部に保持された前記基板のエッジ部を所定の角度で押し当てる押当て部と、を備えたものである。
【００１２】
又、請求項４の研磨装置は、請求項３の研磨装置において、前記研磨ベルトには少なくとも第１の研磨面と第２の研磨面とが形成され、前記ベルト調整部は、研磨する基板の半径に応じて、前記第１の研磨面、又は第２の研磨面の少なくとも一方の曲率半径を調整可能であることが好ましい。
【００１３】
また、請求項５の半導体デバイスの製造方法は、半導体ウェハのデバイス形成面に対するＣＭＰ研磨と、請求項２に記載の研磨方法によるエッジ部の研磨とを連続して行うものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態の研磨装置１００を示す断面図である。図に示すように研磨装置１００は、第１ドラム（第１研磨部）１１０、第２ドラム（第２研磨部）１２０、チャックベース１３０、研磨液回収タブ１５０、第１ドラム回転部１６０、第２ドラム回転部１７０、第１押付用シリンダ１８１（押当て部）、第２押付用シリンダ１８２（押当て部）等によって構成されている。
【００１６】
このうち第１ドラム１１０は、ベアリング１１１によって、フレーム１０２に回転自在に取り付けられている。
又、フレーム１０２はそのブロック部１０２Ａが、作業台１０１に形成されたリニアガイド１０１Ａに、摺動自在に取り付けられている。フレーム１０２は、第１押付用シリンダ１８１によって、第１ドラム１１０を回転可能に支持しながら、作業台１０１に対して移動する（図１中矢印Ａの方向）。
【００１７】
第１ドラム１１０の内部には、第１研磨部材１１２が設けられている。この第１研磨部材１１２は、その内壁に円筒状の研磨面１１２Ａを有する。
又、第１ドラム１１０の外周には、プーリー１６３が設けられており、このプーリー１６３とドラム回転用モータ１６１側に取り付けられたプーリー１６２が、第１駆動ベルト１６４で懸架されている。この第１駆動ベルト１６４がドラム回転用モータ１６１によって駆動されることで、第１ドラム１１０は、円筒状の研磨面１１２Ａの軸（回転軸１１０Ｒ）を中心に回転する。
【００１８】
又、第１ドラム１１０の内側には、チャックベース（保持部）１３０が設けられている。このチャックベース１３０は、半導体ウェハ１０を回転軸１１０Ｒに対して所定の角度θ１で傾斜させながら回転保持するチャックプレート１３１、テーブル回転用モータ１３２、昇降駆動機構１３４を具える。
ここで前記した第１押付用シリンダ１８１によって、第１ドラム１１０がフレーム１０２ごと図中左方向に移動されると、所定の角度θ１で傾斜されながら回転する半導体ウェハ１０のエッジ部１１（上側ベベル１１Ａ）が研磨面１１２Ａに一定の力で押し付けられる。
【００１９】
又、第１ドラム１１０の上部には、第２ドラム１２０の下側開放端１２０Ｂ全体を下側から覆うように、カラー部１２５が設けられている。このカラー部１２５は、ノズル１８３，１８４から半導体ウェハ１０に供給されて飛散されたスラリー研磨液の部分を第１ドラム１１０内部に導くためのものである。又、第１ドラム１１０の下部にはドラムスカート１２６が設けられている。このドラムスカート１２６は、半導体ウェハ１０に供給されたスラリー研磨液を更に研磨液回収タブ１５０に導くためのものである。
【００２０】
一方、第２ドラム１２０は、ベアリング１２１によって、フレーム１０３に回転自在に取り付けられている。
このフレーム１０３も、そのブロック部１０３Ａが、作業台１０１に形成されたリニアガイド１０１Ｂに、摺動自在に取り付けられている。このフレーム１０３は、第２押付用シリンダ１８２によって、第２ドラム１２０を回転自在に支持しながら作業台１０１に対して移動する（図１中矢印Ｂの方向）。
【００２１】
第２ドラム１２０の内部には、第２研磨部材１２２が設けられている。この第２研磨部材１２２は、その内壁に円筒状の研磨面１２２Ａを有する。
又、第２ドラム１２０の外周には、プーリー１７３が設けられており、このプーリー１７３とドラム回転用モータ１７１側に取り付けられたプーリー１７２が、第２駆動ベルト１７４で懸架されている。この第２駆動ベルト１７４がドラム回転用モータ１７１によって駆動されることで、第２ドラム１２０は、円筒状の研磨面１２２Ａの軸（回転軸１２０Ｒ）を中心に回転する。尚、第２ドラム１２０は、その回転軸１２０Ｒが第１ドラム１１０の回転軸１１０Ｒとずれるように偏心して配置される（図２参照）。
【００２２】
この第２ドラム１２０は、その内側に、チャックベース１３０のチャックプレート１３１に吸着された半導体ウェハ１０のエッジ部１１が当接可能となるように、第１ドラム１１０との相対的な位置が決定されている。
前記した第２押付用シリンダ１８２が第２ドラム１２０をフレーム１０３ごと、図中右方向に移動させると、所定の角度θ１で傾斜されながら回転する半導体ウェハ１０のエッジ部１１の他方（下側ベベル１１Ｂ）が、研磨面１１２Ａに一定の力で押し付けられる。
【００２３】
又、第１ドラム１１０の下部開放端１１０Ｂを覆おう研磨液回収タブ１５０は、高速回転する第１ドラム１１０と接触しないように配置されている。尚、その底部には、研磨液回収部を構成するドレイン１５１が設けられている。
又、研磨装置１００には、エッジ研磨時に半導体ウェハ１０のエッジ部１１に向けてスラリー研磨液を供給するためのノズル１８３、１８４が設けられている。尚、第２ドラム１２０の上部開放端１２０Ａは、上カバー１８５によって覆われて、スラリー研磨液が外部に飛び散らないようになっている。
【００２４】
次に、研磨装置１００の第１ドラム１１０、第２ドラム１２０と、チャックベース１３０のチャックプレート１３１に吸着された半導体ウェハ１０との位置関係について、図２を用いて説明する。
エッジ研磨処理が開始される前は、第１ドラム１１０と、第２ドラム１２０とは、各々の内部に設けられた研磨面１１２Ａ、１２２Ａが、共に半導体ウェハ１０のエッジ部１１（１１Ａ，１１Ｂ）に当接可能で、かつ、接しないように、偏心して配置されている。
【００２５】
このとき半導体ウェハ１０は、チャックベース１３０のチャックプレート１３１に、回転軸１１０Ｒに対して所定の角度θ１で傾斜されている（図１）。
半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対する研磨処理が開始されると、先ず、テーブル回転用モータ１３２によって半導体ウェハ１０が、図２の矢印Ｘで示す方向に低速回転（約０．５〜２ｒｐｍ）する。
【００２６】
一方で、第１ドラム１１０は、ドラム回転用モータ１６１によって図２の矢印Ｙで示す方向に高速回転し（約１０００ｒｐｍ）、第２ドラム１２０は、ドラム回転用モータ１７１によって矢印Ｚで示す方向に高速回転する（約１０００ｒｐｍ）。
上記高速回転された第１ドラム１１０、第２ドラム１２０は、第１押付用シリンダ１８１、第２押付用シリンダ１８２によって、各々、矢印Ａ，Ｂに示す方向に移動される。
【００２７】
この移動によって、低速回転している半導体ウェハ１０のエッジ部１１に、研磨面１１２Ａ、１２２Ａが一定の力で押し付けられて、エッジ部１１の上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂが、略同時に研磨される（図２中、破線の円で示すＳ１、Ｓ２部分）。
尚、チャックプレート１３１は、昇降駆動機構１３４によって上下動可能になっており、エッジ部１１と研磨部材１１２，１２２との接触箇所を移動させて研磨部材１１２，１２２全体を使った研磨が可能になっている。
【００２８】
この実施の形態では、研磨装置１００によって、半導体ウェハ１０の上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの角度θａ、θｂが所定角度（例えば、θａ＝θｂで、２２度又は３７度）に成形される（図３）。
ここで研磨装置１００の第１ドラム１１０、第２ドラム１２０の直径は、角度θ１で傾けられた半導体ウェハ１０のエッジ部１１が、研磨面１１２Ａ，１２２Ａの各々において２点接触しないように、その値が決定されている。研磨装置１００全体の小型化のためには、この条件を満たす範囲で小さい方が好ましい。
【００２９】
以上説明したように第１の実施の形態の研磨装置１００では、上側ベベル１１Ａをエッジ研磨するための第１ドラム１１０と、下側ベベル１１Ｂをエッジ研磨するための第２ドラム１２０とが設けられているため、これら上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂを、略同時に研磨することができ、半導体ウェハ１０のエッジ研磨処理の時間が短縮化される。
【００３０】
尚、半導体ウェハ１０のチャックベース１３０での傾き（θ１）は、上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの角度θａ、θｂを同じにするのであれば、４５度が最適であるが、角度θａ、θｂに応じて、適宜、角度を変化させることができる。
又、上側ベベル１１Ａのエッジ研磨と下側ベベル１１Ｂのエッジ研磨を、別個のタイミングで行ってもよいのは、勿論である。この場合でも、上側ベベル１１Ａ、下側ベベル１１Ｂの研磨のために半導体ウェハ１０を裏返しにして吸着し直す手間が省けるので、半導体ウェハ１０のエッジ研磨処理の時間が短縮化される。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の研磨装置２００について、図４〜図８を用いて説明する。
図４は、本実施の形態の研磨装置２００の全体を示す図、図５は、第１、第２ドラム２１０、２２０と曲率半径調整部２６０の位置関係を示す斜視図である。
【００３２】
これらの図に示すように研磨装置２００は、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０、研磨ベルト２５０、曲率半径調整部（コマ部材）２６１，２６２等によって構成されている。このうち第１ドラム２１０、第２ドラム２２０に研磨ベルト２５０が懸架されている。
【００３３】
又、第２ドラム２２０は、ベース２７０下側に設けられた駆動用モータ２１１によって、高速回転（約１０００ｒｐｍ）で回転され、これにより研磨ベルト２５０が駆動される。この駆動用モータ２１１と第２ドラム２２０とによって駆動部が構成され、このとき第１ドラム２１０は従動して回転する。
又、第２ドラム２２０の取付部２２２には、移動用シリンダ２２１が取り付けられている。この移動用シリンダ２２１によって第２ドラム２２０が楕円形の開口（図示されず）に沿って移動され、研磨ベルト２５０のテンション調整が行われる。研磨ベルト２５０の取替時、この移動用シリンダ２２１によって第１ドラム２１０と第２ドラム２２０との距離を縮めることでその作業が容易になる。
【００３４】
研磨ベルト２５０には、研磨布からなる研磨部材２５２が貼り付けられている。上記した第１ドラム２１０が回転して研磨ベルト２５０が駆動されると、研磨部材２５２が、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０間で一定速度で移動する。
このとき第１ドラム２１０と第２ドラム２２０との間の部分（図５中、斜線で示す箇所）が、研磨面（第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂ）として利用される。
【００３５】
第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０は、各々、半導体ウェハ１０，２０を回転させながら保持するチャックプレート２３１、２４１、テーブル回転用モータ２３２、２４２等を具えている。
又、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が取り付けられた作業台２０１、２０２には、チャックプレート２３１、２４１を、図４中、矢印で示す方向に移動させて、研磨ベルト２５０に押し当てるための移動装置（図示省略）が設けられている。
【００３６】
この移動装置によって第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が、研磨ベルト２５０に向かって移動すると、所定の角度θ２傾けられたまま低速回転する半導体ウェハ１０Ａ、２０Ａのエッジ部１１（図示例では、上側ベベル１１Ａ）が一定の力で、第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂに押し付けられる。尚、角度θ２は、エッジ部１１、２１の角度θａ、θｂ（図３参照）に応じて決定される。
【００３７】
研磨ベルト２５０には、図４〜図８に示すように、ベルト上下端２５０Ｃを一定の力で押し付けるコマ部材（ベルト調整部）２６１、２６２が配置されている。
このコマ部材２６１、２６２によって内側に押し付けられた研磨ベルト２５０は、曲面２６１Ａ、２６２Ａによって所定の曲率半径に調整される。このコマ部材２６１、２６２は、少なくとも曲面２６１Ａ、２６２Ａが滑らかに加工され、研磨ベルト２５０との間で摩擦が生じ難くなっている。
【００３８】
又、曲面２６１Ａ、２６２Ａの曲率半径ｒ１（図７）は、研磨ベルト２５０の第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂでの曲率半径を各々決定するためのもので、その値は、各々の第１研磨面２５２Ａ、第２研磨面２５２Ｂで研磨される半導体ウェハ１０、２０の直径、上側ベベルの角度θａ、下側ベベル１１Ｂの角度θｂ（図３）等に応じて決定される。尚、コマ部材２６１、２６２の曲率半径ｒ１は、同じ値であっても異なる値でもよい。
【００３９】
このように構成された研磨装置２００は、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が上カバー２８５によって覆われており、その天井部分に設けられたノズル２８３，２８４から半導体ウェハ１０、２０と研磨ベルト２５０との接触部分にスラリー研磨液が供給される。半導体ウェハ１０に向けて供給されたスラリー研磨液は、上カバー２８５によって、外部に飛び散ることなく、ベース２７０に設けられたドレイン２７１より回収される。
【００４０】
この実施の形態の研磨装置２００では、第１ドラム２１０、第２ドラム２２０に懸架された研磨ベルト２５０が、チャックプレート２３１、２４１に各々吸着された２枚の半導体ウェハ１０、２０のエッジ部１１、２１を研磨可能になっている。このように研磨ベルト２５０を用いることで、半導体ウェハ１０のエッジ部１１と研磨面２５２Ａ，２５２Ｂとの接触面積が大きくできるので、エッジ研磨の処理時間が短縮できる。
【００４１】
この研磨装置２００でも、半導体ウェハ１０、２０が、図４中の矢印Ｘで示す方向に低速回転（約１〜２ｒｐｍ）され、一方で、研磨ベルト２５０が、モータ２１１によって図中の矢印Ｙで示す方向に高速回転（第２ドラム２２０の回転速度が約１０００ｒｐｍ）される。この状態で、第１チャックベース２３０、第２チャックベース２４０が、案内溝２０３，２０４に沿って矢印に示す方向に移動されると、半導体ウェハ１０、２０のエッジ部１１、２１が、研磨ベルト２５０の研磨面２５２Ａ、２５２Ｂに一定の力で押し付けられ、エッジ研磨が行われる。
【００４２】
尚、チャックプレート２３１、２４１は、共に図示省略の昇降駆動機構によって上下動可能になっており、エッジ部１１、２１と、研磨面２５２Ａ，２５２Ｂとの接触箇所を移動させて研磨部材２５２全体を使った研磨が可能になっている。
又、上記した実施の形態では、コマ部材２６１、２６２の曲面２６１Ａ、２６２Ａを滑らかに加工して研磨ベルト２５０の滑りをよくしているが、図８に示すように、コマ部材２６３の曲面２６３Ａに、ローラ２６４を設けて、研磨ベルト２５０の滑りをよくしてもよい。
【００４３】
以上説明したように第２の実施の形態の研磨装置２００では、２枚の半導体ウェハ１０、２０のエッジ部１１、２１を、曲率半径を自在に調整できる研磨ベルト２５０によって研磨できるため、エッジ部１１、２１と研磨面２５２Ａ、２５２Ｂとの接触面積を大きくしてエッジ研磨の処理時間を短縮化できる。又、研磨面２５２Ａ、２５２Ｂの曲率半径を自在に調整できるので、如何なる直径の半導体ウェハ１０、２０に関しても、エッジ部１１、２１の研磨が可能になる。又、エッジの角度を変えた場合、接触部の長さが変化する。そのため、エッジの角度毎に、最適な接触部の長さを得ることができるコマ部材を準備することでどのようなエッジ角度の研磨も効率よく行われる。更に、又、コマ部材２６１、２６２の曲面を互いに異ならせることができるので、異なる直径の半導体ウェハ１０、２０であっても、同時に、エッジ研磨が可能になる。
【００４４】
尚、上記した第１、第２の実施の形態では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する研磨装置１００、２００について説明したが、本発明は、光学レンズ、磁気ディスク基板等の円形の基板のエッジ部の研磨に適用できるのは、勿論である。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図９、図１０を用いて説明する。
【００４５】
この第３の実施の形態は、半導体デバイスの製造工程において、特に半導体ウェハ１０のエッジ部１１に付着した物質を、洗浄／除去するために、上記した第１又は第２の実施の形態の研磨装置１００、２００を用いたものである。
ここで図９は、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａに所望の加工処理（例えば、アルミ層の形成、不純物の打ち込み等）を行った後に、半導体ウェハ１０に残った不要な物質を除去するための半導体製造装置５００を示す。この半導体製造装置５００では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対するエッジ研磨、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａに対するＣＭＰ研磨、更には、半導体ウェハ１０の洗浄が連続して行われる。
【００４６】
すなわち、この半導体製造装置５００では、半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨するためのエッジ研磨ユニット（第１の研磨室）５１０と、半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａを研磨するためのＣＭＰ研磨ユニット（第２の研磨室）５２０とが連続して配置されている。これにより半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対するエッジ研磨とデバイス形成面１０ＡのＣＭＰ研磨とを連続して（他の処理を介在させることなく、かつ、半導体ウェハ１０の搬送距離が最小となるように）行うことが可能となる。この実施の形態では、実際の半導体ウェハ１０に対する研磨処理の流れ（順序）に従って、エッジ研磨ユニット５１０の下流側にＣＭＰ研磨ユニット５２０が配置されている。
【００４７】
又、エッジ研磨ユニット５１０の上流側と、ＣＭＰ研磨ユニット５２０の下流側には、これに連通するバッファステーション５３０が設けられている。このバッファステーション５３０には、後洗浄ユニット（洗浄室）５４０が設けられている。この洗浄ユニット５４０は、エッジ部後洗浄室５４０ＡとＣＭＰ後洗浄室５４０Ｂとによって構成されている。
【００４８】
このように構成された半導体製造装置５００では、先ず、半導体製造装置５００のフロントエンドのカセット（図示省略）内に収容された半導体ウェハ１０が、搬送ロボット（図示省略）によって、バッファステーション５３０に仮置きされ、その後、搬送ロボット（図示省略）によって、エッジ研磨ユニット５１０に取り入れられる。
【００４９】
エッジ研磨ユニット５１０では、取り入れられた半導体ウェハ１０のエッジ部１１に対して、第１又は第２の実施の形態で説明した研磨装置１００又は研磨装置２００を用いたエッジ研磨が行われる。
【００５０】
エッジ研磨ユニット５１０でのエッジ研磨が終了すると、半導体ウェハ１０は搬送ロボット（図示省略）にて、このエッジ研磨ユニット５１０に連続して設けられたＣＭＰ研磨ユニット５２０に搬送されて、当該デバイス形成面１０Ａに対するＣＭＰ研磨が行われる。尚、デバイス形成面１０Ａに対するＣＭＰ研磨は、周知のＣＭＰ研磨装置によって行われるため、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
ＣＭＰ研磨ユニット５２０でのデバイス形成面１０Ａの研磨が終了すると、半導体ウェハ１０は、搬送ロボット（図示省略）によって、後洗浄ユニット５４０のエッジ部後洗浄室５４０Ａに搬送される。
このエッジ部後洗浄室５４０Ａでは、エッジ部１１に付着したスラリーや不要な物質（金属等）を除去するための後洗浄が行われる。この後洗浄として、スクラブ洗浄、メガソニック洗浄、超音波洗浄等の処理が行われる。
【００５２】
次いで、半導体ウェハ１０はＣＭＰ後洗浄室５４０Ｂに搬送されてデバイス形成面１０Ａに対する後洗浄処理（スクラブ洗浄、メガソニック洗浄等）が行われ、更に乾燥処理（スピン乾燥等）が行われる。
洗浄が行われた半導体ウェハ１０は、搬送ロボット（図示省略）によって、再びフロントエンドに搬送されて、カセット（図示省略）に収容される。
【００５３】
このように、半導体デバイス製造工程において、半導体製造装置５００を用いた半導体ウェハ１０のエッジ部１１の研磨、デバイス形成面１０Ａの研磨、更には、後洗浄を行うことによって、高密度化が図られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハ１０に付着した不要な物質を十分除去することができる。
特に、エッジ部１１を研磨（エッジ研磨）することで、エッジ部に付着した不要な物質を研磨除去することができ、更にエッジ部の表面の凹凸が除去され、平滑な面になることで、表面の微細な穴に付着していたパーティクルや重金属が凹部の除去と一緒に研磨除去され、更にまたエッジ部の表面の凹凸が除去され、平滑な面になることで、表面の微細な穴いわゆるピット等や凹部へのパーティクルや金属の付着がなくなる。エッジ部が鏡面化することで、後洗浄工程においても高品質な洗浄が行える。高品質な洗浄が行えることで、この部分に付着、残存されていた物質が、その後の製造工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。
【００５４】
次に、この半導体製造装置５００によるデバイス形成面１０Ａの研磨、エッジ部１１の研磨が適宜行われる半導体デバイスの製造手順について、図１０の半導体デバイス製造プロセスを示すフローチャートに従って説明する。
半導体デバイスを製造するに当たっては、先ず、ステップＳ２００で、酸化工程（ステップＳ２０１）、ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）、電極膜形成工程（ステップＳ２０３）、イオン打ち込み工程（ステップＳ２０４）から、次に行うべき処理工程が選択される。そして、この選択に従って、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の何れかが実行される。
【００５５】
ステップＳ２０１では半導体ウェハ１０のデバイス形成面１０Ａが酸化されて酸化膜が形成され、ステップＳ２０２ではＣＶＤ法等によってデバイス形成面１０Ａに絶縁膜等が形成され、ステップＳ２０３ではデバイス形成面１０Ａに金属が蒸着されて電極膜等が形成され、ステップＳ２０４ではデバイス形成面１０Ａに不純物がイオン打ち込みされる。
【００５６】
ＣＶＤ工程（ステップＳ２０２）又は電極膜形成工程（ステップＳ２０３）が終了すると、その後、ステップＳ２０５に進み研磨工程（エッジ研磨／ＣＭＰ研磨）を行うか否かの判別が行われる。
研磨工程を行うとの判断がなされると、ステップＳ２０６に進んで、酸化膜、他の絶縁膜等の平坦化対象の、又は半導体デバイス表面のダマシンプロセス（Damascene process）による配線等の形成（表面の金属膜の研磨）対象のウェハ１０に対して、上記した半導体製造装置５００によるエッジ研磨、ＣＭＰ研磨が連続して行われ、その後、ステップＳ２０７に進む。
【００５７】
一方、研磨工程を行わないとの判断がなされると、ステップＳ２０６をスキップして、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０７では、フォトリソグラフィ工程が行われる。このフォトリソグラフィ工程では、半導体ウェハへのレジストの塗布、露光装置を用いた固定パターンの焼き付け、露光されたレジストの現像が行われる。
【００５８】
次のステップＳ２０８では、半導体ウェハの金属膜等が、現像されたレジストを用いて該レジスト以外の部分でエッチングにより削除され、その後、レジスト膜の剥離が行われる。
ステップＳ２０８の処理が終了すると、ステップＳ２０９で半導体ウェハに対する所望の処理が全て終了したか否かが判別される。
【００５９】
このステップＳ２０９の判別結果が“Ｎｏ”であるうちは、ステップＳ２００に戻って上記した一連の処理が繰り返えされる（半導体ウェハ上への回路パターンの形成）。ステップＳ２０９の判別結果が“Ｙｅｓ”に転じると、そのまま本プログラムを終了する。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した請求項１の研磨装置、及び請求項２の研磨方法によれば、基板のエッジ部が、第１の研磨部の略円筒状の第１の研磨面と、第２の研磨部の略円筒状の第２研磨面とによって研磨されるので、前記エッジ部と第１の研磨面、第２の研磨面の接触面積を大きくでき、円形基板のエッジ研磨の処理時間が短縮化される。
【００６１】
又、請求項３の研磨装置によれば、第１の研磨面と前記第２の研磨面とが形成された研磨ベルトは、第１、第２の研磨面での曲率半径を自在に調整できるので、基板の半径に関わらずに、そのエッジ部の研磨が可能になる。又、基板のエッジ部と第１の研磨面、第２の研磨面の接触面積を自在に調整できるので、接触面積を大きくしてその処理時間を更に短くすることができる。
【００６２】
又、請求項４の研磨装置によれば、研磨ベルトの第１の研磨面と第２の研磨面の曲率半径がベルト調整部で適宜調整可能であるため、異なる直径の円形基板であっても、同時に、エッジ研磨をすることができる。
又、請求項５の半導体デバイスの製造方法によれば、デバイス製造工程で、半導体ウェハのエッジ部に対する研磨と、デバイス形成面に対するＣＭＰ研磨とが効率よく行われるので、高密度化が図られた半導体デバイスの製造においても、半導体ウェハに付着した不要な物質を十分除去することができる。特に、エッジ部に付着、残存された物質が、その後の製造工程でのデバイス形成に影響を与えることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の研磨装置１００の構造を示す断面図である。
【図２】研磨装置１００で半導体ウェハ１０のエッジ部１１を研磨する様子を示す斜視図である。
【図３】半導体ウェハ１０のエッジ部１１の形状を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の研磨装置２００の構造を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の研磨装置２００の要部を示す斜視図である。
【図６】研磨ベルト２５０とコマ部材２６１、２６２との位置関係を示す断面図である。
【図７】コマ部材２６１を示す斜視図である。
【図８】曲面２６３Ａにローラ２６４が配置されたコマ部材２６３を示す斜視図である。
【図９】第３の実施の形態の半導体製造装置５００を示す図である。
【図１０】半導体製造装置５００が用いられた半導体デバイスの製造工程を示す図である。
【図１１】従来の研磨装置５０を示す図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェハ
１１ エッジ部
１１Ａ 上側ベベル
１１Ｂ 下側ベベル
１００，２００ 研磨装置
１１０ 第１ドラム（第１の研磨部）
１２０ 第２ドラム（第２の研磨部）
１１０Ｒ，１２０Ｒ 回転軸
１１２ 第１研磨部材
１２２ 第２研磨部材
１１２Ａ 研磨面（第１の研磨面）
１２２Ａ 研磨面（第２の研磨面）
１３０ チャックベース（保持部）
１３１ チャックプレート
１８１ 第１押付用シリンダ（第１の押当て部）
１８２ 第２押付用シリンダ（第２の押当て部）
２２０ 第２ドラム（駆動部）
２１１ 駆動用モータ（駆動部）
２５０ 研磨ベルト
２５２ 研磨部材
２５２Ａ 研磨面（第１の研磨面）
２５２Ｂ 研磨面（第２の研磨面）
２６１，２６２，２６３ コマ部材（ベルト調整部）
５００ 半導体製造装置
Claims (5)
- 基板のエッジ部を研磨する研磨装置であって、
略円筒状の第１の研磨面を内面に有する第１の研磨部材を具えると共に前記略円筒状の第１の研磨面の軸の回りに回転可能に構成され、前記エッジ部の上側のベベルを研磨する第１の研磨部と、
前記第１の研磨面の軸に対して偏心して位置する略円筒状の第２の研磨面を内面に有する第２の研磨部材を具えると共に該円筒状の第２の研磨面の軸の回りに回転可能に構成され、前記エッジ部の下側のベベルを研磨する第２の研磨部と、
前記基板を回転させながら保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板のエッジ部の前記上側のベベルを所定の角度で前記第１の研磨面に押し当てると共に、前記下側のベベルを所定の角度で前記第２の研磨面に押し当てることができる押当て部と、
を備えている
ことを特徴とする研磨装置。 - 略円筒状の第１の研磨面を内面に有し基板のエッジ部の上側のベベルを研磨する第１の研磨部を前記略円筒状の第１の研磨面の軸の回りに回転させる手順と、
略円筒状の第２の研磨面を内面に有し前記エッジ部の下側のベベルを研磨する第２の研磨部を前記略円筒状の第２の研磨面の軸の回りに回転させる手順と、
前記基板のエッジ部の前記上側のベベルを前記第１の研磨面に、前記下側のベベルを前記第２の研磨面に、選択的に、又は、同時に押し当てる手順とを含んでいる
ことを特徴とする研磨方法。 - 複数の研磨面が形成された研磨ベルトと、
前記研磨ベルトを駆動する駆動部と、
研磨する基板の半径に応じて、前記複数の研磨面における研磨方向の曲率半径を個別に調整可能なベルト調整部と、
複数の前記基板を個別に保持する複数の保持部と、
前記ベルト調整部により研磨方向の曲率半径が個別に調整された前記複数の前記研磨面のそれぞれに対して、前記複数の保持部に保持された前記基板のエッジ部を所定の角度で押し当てる押当て部と、を備える
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項３に記載の研磨装置において、前記研磨ベルトには少なくとも第１の研磨面と第２の研磨面とが形成され、
前記ベルト調整部は、研磨する基板の半径に応じて、前記第１の研磨面、又は第２の研磨面の少なくとも一方の曲率半径を調整可能である
ことを特徴とする研磨装置。 - 半導体ウェハのデバイス形成面に対するＣＭＰ研磨と、請求項２に記載の研磨方法によるエッジ部の研磨とが連続して行われることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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