CN102152206B - 研磨装置、研磨方法、按压研磨具的按压部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨装置、研磨方法、按压研磨具的按压部件，该研磨装置能够对基板的顶边缘部和/或底边缘部正确且均匀地进行研磨。研磨装置具备：旋转保持机构(3)，将基板(W)水平地保持，并使该基板W旋转；和至少一个研磨头(30)，与基板(W)的周缘部接近地配置。研磨头(30)具有沿着基板(W)的周向延伸的至少一个突起部(51a、51b)，研磨头(30)通过突起部(51a、51b)从上方或下方将研磨带(23)的研磨面相对于基板(W)的周缘部进行按压。

Description

研磨装置、研磨方法、按压研磨具的按压部件
技术领域
本发明涉及对半导体晶片等基板进行研磨的研磨装置及研磨方法，特别涉及使用研磨带等带状的研磨具对基板周缘部进行研磨的研磨装置及研磨方法。此外，本发明涉及一种将带状的研磨具相对于基板周缘部进行按压的按压部件。
背景技术
从提高半导体制造的合格率的观点来看，近年来基板周缘部的表面状态的管理受到瞩目。在半导体制造工序中，在硅晶片上成膜较多材料并层叠，所以在不使用于制品的周缘部形成不需要的膜和表面粗糙。近年来，一般采用通过机械臂仅保持基板周缘部来搬送基板的方法。在这样的背景下，残留在周缘部的不需要的膜在经过各种工序的期间剥离而附着到器件上，使合格率降低。因此，一直以来就利用研磨装置对基板周缘部进行研磨而除去不需要的膜和表面粗糙。
作为这样的研磨装置，已知有利用研磨带对基板周缘部进行研磨的装置。这种研磨装置为，通过使研磨带的研磨面与基板周缘部滑动接触，由此来对基板周缘部进行研磨。在此，在本说明书中，将基板周缘部定义为包括位于基板最外周的斜面部、位于该斜面部的径向内侧的顶边缘部以及底边缘部的区域。
图1(a)和图1(b)是示出基板周缘部的放大截面图。更具体而言，图1(a)是所谓的直线型基板的截面图，图1(b)是所谓的圆型基板的截面图。在图1(a)的基板W中，斜面部是指由构成基板W的最外周面的上侧倾斜部(上倾斜面部)P、下侧倾斜部(下侧斜面部)Q以及侧部(顶面)R构成的部分B，此外，在图1(b)的基板W中，斜面部是指构成基板W的最外周面的、具有弯曲的截面的部分B。此外，顶边缘部是指，位于比斜面部B更靠径向内侧的区域，且位于比形成器件的区域D更靠径向外侧的平坦部E1。底边缘部是指，位于顶边缘部的相反侧，位于比斜面部B更靠径向内侧的平坦部E2。这些顶边缘部E1和底边缘部E2总称为邻接边缘部。
现有的研磨装置为，通过用研磨头将研磨带按压到基板周缘部上，由此对该周缘部进行研磨(例如参照专利文献1)。研磨头具有平坦的按压面，通过在使研磨头倾斜的同时，用该按压面将研磨带相对于基板周缘部按压，由此对该周缘部进行研磨。但是，通过平坦的按压面，难以正确地研磨顶边缘部和底边缘部。例如，在图1(a)所示的基板中，难以沿着器件形成区域D与顶边缘部E1的边界线而仅对顶边缘部E1正确地进行研磨。特别是，当以使研磨带相对于基板表面成为锐角的方式倾斜研磨头时，器件有可能因为研磨带而受损。
在专利文献2中公开了具有直线状的按压面的研磨装置。在该研磨装置中，如图2(a)所示，在利用具有直线状的按压面的按压部件100将研磨带101按压到基板W的顶边缘部的同时，使该按压部件100以一定的速度向基板W的径向外侧移动。根据这样的研磨装置，能够不对器件形成区域造成损害地对顶边缘部进行研磨。但是，如图2(b)所示，直线状地延伸的按压面与基板W的最外周之间的距离不是一定的。因此，在顶边缘部的内侧端部，与其他区域相比，研磨带和基板的接触时间变短，其结果，如图2(c)所示，顶边缘部的内侧端部会被倾斜地磨削。
专利文献1：日本特开2009-154285号公报
专利文献2：日本特开2009-208214号公报
专利文献3：日本特开2005-305586号公报
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术问题而做出的，其目的在于提供一种研磨装置，能够对基板的顶边缘部及/或底边缘部正确且均匀地进行研磨。此外，本发明的目的在于提供一种使用了上述那样的研磨装置的研磨方法以及研磨装置所使用的研磨具的按压部件。
为了实现上述目的，本发明的一个方式为一种研磨装置，对基板周缘部进行研磨，其特征在于，具备：旋转保持机构，将基板水平地进行保持，并使该基板旋转；以及至少一个研磨头，与上述基板周缘部接近配置，上述研磨头具有沿着上述基板的周向弯曲的至少一个突起部，上述研磨头通过上述突起部从上方或下方将带状的研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压。
本发明的优选方式的特征在于，上述突起部具有圆弧形状，该圆弧形状具有与上述基板实质上相同的曲率。
本发明的优选方式的特征在于，上述研磨装置还具有至少一个倾斜机构，该倾斜机构使上述研磨头相对于上述基板的表面倾斜，上述至少一个突起部是对称地配置的第一突起部和第二突起部，在使上述研磨头向上方倾斜了时上述第一突起部位于上述基板周缘部的上方，在使上述研磨头向下方倾斜了时上述第二突起部位于上述基板周缘部的下方。
本发明的优选方式的特征在于，上述第一突起部将上述研磨具相对于上述基板的顶边缘部进行按压，上述第二突起部将上述研磨具相对于上述基板的底边缘部进行按压。
本发明的优选方式的特征在于，上述至少一个研磨头是配置在上述基板周围的多个研磨头，上述至少一个倾斜机构是使上述多个研磨头相互独立地倾斜的多个倾斜机构。
本发明的优选方式的特征在于，上述研磨头还具备按压垫，该按压垫将上述研磨具按压到上述基板周缘部，上述按压垫配置在上述第一突起部和上述第二突起部之间。
本发明的优选方式的特征在于，上述按压垫的高度比上述第一突起部和上述第二突起部的高度低。
本发明的优选方式的特征在于，上述研磨垫还具备按压垫，该按压垫将上述研磨具按压到上述基板周缘部，上述按压垫与上述突起部邻接配置。
本发明的优选方式的特征在于，上述突起部的长度比上述研磨具的宽度长。
本发明的优选方式的特征在于，上述研磨头具备驱动机构和两个引导辊，该两个引导辊夹着上述突起部地配置、对上述研磨具的研磨面进行支持，上述驱动机构与上述两个引导辊和上述突起部连结，上述驱动机构使上述两个引导辊和上述突起部朝向上述基板周缘部一体地移动。
本发明的优选方式的特征在于，上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
本发明的其他方式为一种研磨装置，对基板周缘部进行研磨，其特征在于，具备：旋转保持机构，将基板水平地进行保持，并使该基板旋转；研磨头，与上述基板周缘部接近配置；以及倾斜机构，使上述研磨头相对于上述基板的表面倾斜，上述研磨头具备沿着上述基板的周向延伸的第一突起部和第二突起部、以及配置在上述第一突起部和上述第二突起部之间的按压垫，上述研磨头通过上述第一突起部从上方将带状的研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压，通过上述第二突起部从下方将上述研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压，通过上述按压垫将上述研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压。
本发明的另一个其他方式为一种使用了上述研磨装置的研磨方法，其特征在于，通过上述旋转保持机构使基板旋转，通过上述第一突起部从上方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述基板的顶边缘部进行研磨，通过上述第二突起部从下方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述基板的底边缘部进行研磨。
本发明的另一个其他方式为一种使用了上述研磨装置的研磨方法，其特征在于，通过上述旋转保持机构使基板旋转，通过上述第一突起部从上方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的顶边缘部进行研磨，通过上述第二突起部从下方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述基板的底边缘部进行研磨，通过上述按压垫将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的斜面部进行研磨。
本发明的另一个其他方式为一种使用了上述研磨装置的研磨方法，其特征在于，通过上述旋转保持机构使基板旋转，通过第一研磨头从上方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述基板的顶边缘部进行研磨，通过上述第一研磨头从下方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述基板的底边缘部进行研磨，在上述第一研磨头对上述底边缘部进行的研磨中，通过第二研磨头从上方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述顶边缘部进行研磨。
本发明的另一个其他方式为一种使用了上述研磨装置的研磨方法，其特征在于，通过上述旋转保持机构使基板旋转，通过第一研磨头从上方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述基板的顶边缘部进行研磨，通过第二研磨头从下方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，而对上述底边缘部进行研磨。
本发明的另一个其他方式为一种按压部件，将带状的研磨具相对于基板周缘部进行按压，其特征在于，具有沿着上述基板的周向弯曲的至少一个突起部。
发明的效果：
根据本发明，由于通过突起部将研磨具(例如研磨带)按压到基板周缘部上，所以能够使研磨具不接触周缘部以外的区域地对基板周缘部正确地进行研磨。并且，由于突起部沿着基板的周向弯曲，所以基板和研磨具的接触时间在研磨区域整体上均匀。因此，能够对包含周缘部的内侧端部在内的研磨区域整体均匀地进行研磨。
附图说明
图1(a)和图1(b)是示出基板周缘部的放大截面图。
图2(a)是示出现有的研磨装置的一部分的侧视图，图2(b)是示出按压面和基板的位置关系的平面图，图2(c)是示出通过图2(a)所示的研磨装置所研磨的基板周缘部的截面的示意图。
图3是示出本发明一个实施方式的研磨装置的平面图。
图4是图3所示的研磨装置的纵截面图。
图5是研磨头的放大图。
图6是图5所示的按压部件的主视图。
图7是图6所示的按压部件的后视图。
图8是图6所示的按压部件的左视图。
图9是图6所示的按压部件的右视图。
图10是图6所示的按压部件的平面图。
图11是图6所示的按压部件的仰视图。
图12是图6的A-A线截面图。
图13是图12所示的突起部的放大图。
图14是示出通过倾斜机构向上方倾斜后的研磨头的图。
图15是示出通过倾斜机构向下方倾斜后的研磨头的图。
图16(a)是通过上侧的突起部使研磨带抵接到基板的顶边缘部的情况的平面图，图16(b)是示出所研磨的基板周缘部的截面的示意图。
图17是示出研磨头的其他结构例的图。
图18是示出具备一台研磨头组合体和一台研磨带供给机构的研磨装置的一个例子的平面图。
图19是示出具有与基板的顶边缘部相对配置的一个突起部的研磨头的侧视图。
图20是图19所示的按压部件的主视图。
图21是图20所示的按压部件的后视图。
图22是图20所示的按压部件的左视图。
图23是图20所示的按压部件的右视图。
图24是图20所示的按压部件的平面图。
图25是图20所示的按压部件的仰视图。
图26是图20的B-B线截面图。
图27是示出具有与基板的底边缘部相对配置的一个突起部的研磨头的侧视图。
图28是示出按压部件的另一个例子的主视图。
图29是图28所示的按压部件的后视图。
图30是图28所示的按压部件的左视图。
图31是图28所示的按压部件的右视图。
图32是图28所示的按压部件的平面图。
图33是图28所示的按压部件的仰视图。
图34是图28的C-C线截面图。
图35是图34所示的按压垫和突起部的放大图。
图36是示出通过倾斜机构向上方倾斜后的研磨头的图。
图37是示出通过倾斜机构向下方倾斜后的研磨头的图。
图38是示出处于水平状态的研磨头的图。
图39是示出在基板的斜面部的研磨时将研磨头向上方倾斜后的状态的图。
图40是示出在基板的斜面部的研磨时将研磨头向下方倾斜后的状态的图。
图41是示出在基板的斜面部的研磨时使研磨头的倾斜角度连续地变化的情况的图。
图42是具有与用于按压基板的顶边缘部的突起部邻接配置的按压垫的按压部件的主视图。
图43是图42所示的按压部件的平面图。
图44是具有与用于按压基板的底边缘部的突起部邻接配置的按压垫的按压部件的主视图。
图45是图44所示的按压部件的平面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。
图3是示出本发明一个实施方式的研磨装置的平面图，图4是图3所示的研磨装置的纵截面图。如图3和图4所示，该研磨装置在其中央部具备旋转保持机构(基板保持部)3，该旋转保持机构3水平地保持作为研磨对象物的基板W并使其旋转。在图3中示出了旋转保持机构3保持有基板W的状态。旋转保持机构3具备：碟状的保持台4，通过真空吸附来保持基板W的背面；中空轴5，与保持台4的中央部连结；以及马达M1，使该中空轴5旋转。基板W通过搬送机构的机械手(未图示)，以基板W的中心与中空轴5的轴心一致的方式载置到保持台4上。
中空轴5通过滚珠花键轴承(直动轴承)6支持为上下运动自如。在保持台4的上面形成有槽4a，该槽4a与通过中空轴5延伸的连通路7连通。连通路7经由安装在中空轴5下端的回转接头8与真空管路9连接。连通路7还与氮气供给管路10连接，该氮气供给管路10用于使处理后的基板W从保持线4脱离。通过切换这些真空管路9和氮气供给管路10，使基板W真空吸附到保持台4的上面上或脱离。
中空轴5经由与该中空轴5连结的带轮p1、安装在马达M1的旋转轴上的带轮p2、卷挂在这些带轮p1、p2上的带b1，通过马达M1而旋转。马达M1的旋转轴与中空轴5平行地延伸。通过这样的结构，保持台4的上面所保持的基板W通过马达M1而旋转。
滚珠花键轴承6是允许中空轴5向其长度方向自由移动的轴承。滚珠花键轴承6固定在圆筒状的壳体12上。因此，在本实施方式中，中空轴5构成为相对于壳体12能够上下地进行直线动作，中空轴5和壳体12一体地旋转。中空轴5与气缸(升降机构)15连结，中空轴5和保持台4通过气缸15能够上升和下降。
在壳体12和在其外侧同心地配置的圆筒状的壳体14之间，安装有径向轴承18，壳体12通过轴承18被支持为能够自由旋转。通过这样的构成，旋转保持机构3使基板W绕着其中心轴Cr旋转，且使基板W能够沿着中心轴Cr上升下降。
如图3所示，在旋转保持机构3所保持的基板W的周围配置有4个研磨头组合体(研磨部)1A、1B、1C、1D。在研磨头组合体1A、1B、1C、1D的径向外侧分别设置有研磨带供给机构2A、2B、2C、2D。研磨头组合体1A、1B、1C、1D和研磨带供给机构2A、2B、2C、2D通过隔壁20隔离。隔壁20的内部空间构成研磨室21，4个研磨头组合体1A、1B、1C、1D和保持台4配置在研磨室21内。另一方面，研磨带供给机构2A、2B、2C、2D配置在隔壁20外侧(即研磨室21之外)。研磨头组合体1A、1B、1C、1D具有相互相同的结构，研磨带供给机构2A、2B、2C、2D也具有相互相同的结构。下面，对研磨头组合体1A和研磨带供给机构2A进行说明。
研磨带供给机构2A具备：供给卷轴24，将研磨带23向研磨头组合体1A供给；和回收卷轴25，回收基板W的研磨使用后的研磨带23。供给卷轴24配置在回收卷轴25的上方。在供给卷轴24和回收卷轴25上经由联接器27分别连结有马达M2(图3只示出连结在供给卷轴24上的联接器27和马达M2)。各个马达M2能够在规定的旋转方向施加一定的转矩，对研磨带23施加规定的张力。
研磨带23是长尺寸的带状的研磨具，其单面构成研磨面。研磨带23具有由PET薄片等构成的基材带和形成在基材带上的研磨层。研磨层由覆盖基材带的一个表面的粘合剂(例如树脂)和被粘合剂保持的磨粒构成，研磨层的表面构成研磨面。作为研磨具也可以代替研磨带而使用带状的研磨布。
研磨带23以卷绕在供给卷轴24上的状态设置在研磨带供给机构2A上。研磨带23的侧面由卷轴板支持，以便不产生卷变形。研磨带23的一端安装在回收卷轴25上，回收卷轴25对供给到研磨头组合体1A之后的研磨带23进行卷取，由此回收研磨带23。研磨头组合体1A具备研磨头30，该研磨头30用于使从研磨带供给机构2A供给的研磨带23抵接到基板W的周缘部。研磨带23以研磨带23的研磨面朝向基板W的方式向研磨头30供给。
研磨带供给机构2A具有多个引导辊31、32、33、34，供给到研磨头组合体1A、并从研磨头组合体1A回收的研磨带23，由这些引导辊31、32、33、34引导。研磨带23通过设置在隔壁20上的开口部20a从供给卷轴24向研磨头30供给，使用后的研磨带23通过开口部20a被回收卷轴25回收。
如图4所示，在基板W的上方配置有上侧供给喷嘴36，朝向旋转保持机构3所保持的基板W的上面中心供给研磨液。此外，具备下侧供给喷嘴37，该下侧供给喷嘴37朝向基板W的背面与旋转保持机构3的保持台4之间的边界部(保持台4的外周部)供给研磨液。研磨液通常使用纯水，但在将二氧化硅用作为研磨带23的磨粒时等，也能够使用氨。并且，研磨装置具备在进行研磨处理后清洗研磨头30的清洗喷嘴38，在研磨处理后，在基板W通过旋转保持机构3而上升之后，朝向研磨头30喷射清洗水，能够清洗研磨处理后的研磨头30。
在中空轴5相对于壳体12进行了升降时，为了使滚珠花键轴承6和径向轴承18等机构与研磨室21隔离，如图4所示，通过能够上下伸缩的波纹管19来连接中空轴5和壳体12的上端之间。图4示出中空轴5下降的状态，示出保持台4处于研磨位置的情况。在研磨处理后，通过气缸15使基板W与保持台4和中空轴5一同上升到搬送位置，在该搬送位置使基板W从保持台4脱离。
隔壁20具备搬送口20b，该搬送口20b用于将基板W搬入或搬出研磨室21。搬送口20b形成为水平地延伸的切口。因此，搬送机构所把持的基板W，能够在保持水平状态的同时通过搬送口20b横穿研磨室21内。在隔壁20的上面设置有开口20c和放气窗40，在下面设有排气口(未图示)。在研磨处理时，通过未图示的闸门封闭搬送口20b。因此，通过未图示的风扇机构从排气口进行排气，由此在研磨室21的内部形成洁净空气的向下流动。由此在该状态下进行研磨处理，所以能够防止研磨液向上方飞散，在将研磨室21的上部空间保持为洁净的同时进行研磨处理。
如图3所示，研磨头30固定在臂60的一端，臂60构成为绕着与基板W的切线方向平行的旋转轴Ct自由旋转。臂60的另一端经由带轮p3、p4以及带b2与马达M4连结。马达M4通过顺时针或逆时针地旋转规定的角度，由此臂60绕着轴Ct旋转规定的角度。在本实施方式中，通过马达M4、臂60、带轮p3、p4以及带b2构成了倾斜机构，该倾斜机构使研磨头30相对于基板W的表面倾斜。
倾斜机构搭载在移动台61上。移动台61经由引导件62及轨道63移动自如地连结到基座板65上。轨道63沿着旋转保持机构3所保持的基板W的半径方向直线地延伸，移动台61能够沿着基板W的半径方向直线地移动。在移动台61上安装有贯通基座板65的连结板66，直线运动执行元件67经由连接器68连结到连结板66上。直线运动执行元件67直接或间接地固定在基座板65上。
作为直线运动执行元件67能够采用气缸或定位用马达和滚珠丝杠的组合等。通过该直线运动执行元件67、轨道63和引导件62，构成使研磨头30沿着基板W的半径方向直线地移动的移动机构。即，移动机构以使研磨头30沿着轨道63接近或离开基板W的方式进行动作。另一方面，研磨带供给机构2A固定在基座板65上。
图5是研磨头30的放大图。如图5所示，研磨头30具备按压机构41，该按压机构41以规定的力将研磨带23的研磨面相对于基板W进行按压。此外，研磨头30具备带进给机构42，该带进给机构42将研磨带23从供给卷轴24向回收卷轴25输送。研磨头30具有多个引导辊43、44、45、46、47、48、49，这些引导辊对研磨带23进行引导，以使研磨带23在与基板W的切线方向正交的方向上行进。
设置在研磨头30上的带进给机构42，具备带进给辊42a、带把持辊42b、以及使带进给辊42a旋转的马达M3。马达M3设置在研磨头30的侧面，带进给辊42a安装在马达M3的旋转轴上。带把持辊42b与带进给辊42a邻接配置。带把持辊42b构成为，通过未图示的机构支持为在图5的箭头NF所示的方向(朝向带进给辊42a的方向)上产生力，并按压带进给辊42a。
当马达M3向图5所示的箭头方向旋转时，带进给辊42a旋转而将研磨带23从供给卷轴24经由研磨头30向回收卷轴25输送。带把持辊42b构成为能够绕其自身的轴旋转，并随着研磨带23被输送而进行旋转。
按压机构41具备：按压部件50，配置在研磨带23的背面侧；和气缸(驱动机构)52，使该按压部件50朝向基板W的周缘部移动。气缸52是所谓的单杆缸。通过控制向气缸52提供的空气压，能够调节将研磨带23相对于基板W进行按压的力。配置在基板W周围的4个研磨头组合体1A、1B、1C、1D的倾斜机构、按压机构41、带进给机构42以及使各研磨头组合体移动的移动机构，构成为能够分别独立进行动作。
图6～图11是图5所示的按压部件的六面图。如图6～图11所示，按压部件50具有形成在其前面的两个突起部51a、51b。这些突起部51a、51b具有轨道那样的形状，并列地配置。突起部51a、51b沿着基板W的周向弯曲。更具体而言，突起部51a、51b具有圆弧形状，该圆弧形状具有与基板W的曲率实质上相同的曲率。两个突起部51a、51b关于旋转轴Ct对称地配置，如图6所示，在从按压部件50的正面观察时，突起部51a、51b朝向旋转轴Ct而向内侧弯曲。研磨头30被配置为，突起部51a、51b的前端之间的中心线(即旋转轴Ct)与基板W的厚度方向的中心一致。突起部51a、51b被配置为，比配置在研磨头30前面的引导辊46、47更接近基板W，通过突起部51a、51b从背面支持研磨带23。突起部51a、51b由PEEK(聚醚醚酮)等树脂形成。
图12是图6的A-A线截面图，图13是图12所示的突起部的放大图。突起部51a、51b分别具有将研磨带23相对于基板W进行按压的按压面，各按压面具有形成了圆角的截面。突起部51a的按压面整体相对于在突起部51a和突起部51b之间延伸的研磨带23稍微倾斜。同样，突起部51b的按压面整体相对于在突起部51a和突起部51b之间延伸的研磨带23稍微倾斜。在图13中，用α表示按压面相对于研磨带23的角度。
图14是示出通过倾斜机构向上方倾斜后的研磨头的图，图15是示出通过倾斜机构向下方倾斜后的研磨头的图。如图14和图15所示，在使研磨头30向上方倾斜了时，上侧的突起部(第一突起部)51a位于基板W的周缘部的上方，并与顶边缘部相对。在使研磨头30向下方倾斜了时，下侧的突起部(第二突起部)51b位于基板W的周缘部的下方，并与底边缘部相对。在对顶边缘部进行研磨时，在将研磨头30向上方倾斜后的状态下，通过突起部51a从上方将研磨带23相对于基板W的周缘部(即顶边缘部)进行按压，另一方面，在对底边缘部进行研磨时，在将研磨头30向下方倾斜后的状态下，通过突起部51b从下方将研磨带23相对于基板W的周缘部(即底边缘部)进行按压。通过气缸52能够调节这些突起部51a、51b的按压力。
对顶边缘部和底边缘部进行研磨时的研磨头30的倾斜角度，是各突起部的按压面整体与基板W的表面(上面或下面)平行的角度。当使研磨头30倾斜这样的角度时，各突起部的按压面如图13所示那样地倾斜，所以在突起部51a和突起部51b之间延伸的研磨带23从基板W的表面离开。因此，研磨带23实质上相对于基板W进行线接触。此外，在本实施方式中，图13所示的按压面的角度α为5度。
图16(a)是示出通过上侧的突起部使研磨带抵接到基板的顶边缘部的情况的平面图，图16(b)是示意地示出研磨后的基板周缘部的截面图。在对顶边缘部进行研磨时，使研磨头30向上方倾斜直到突起部51a的按压面与基板W的上面(顶边缘部)平行，在该状态下通过上侧的突起部51a将研磨带23相对于顶边缘部进行按压。研磨头30在将研磨带23按压到基板W上的同时，通过由直线运动执行元件67等构成的上述移动机构以一定的速度向基板W的径向外侧移动。
在突起部51a将研磨带23相对于顶边缘部进行按压时，如图16(a)所示，研磨宽度(即突起部51a和基板W的最外周之间的距离)沿着突起部51a的全长为一定。这是因为，从上方观察时，突起部51a沿着基板W的周缘部弯曲。通过使用这样的突起部51a，能够不对器件形成区域(参照图1(a)和图1(b)的标记D)造成损伤地仅对顶边缘部正确地进行研磨。
基板W通过与研磨带23的滑动接触而被研磨，所以通过研磨带23除去的膜的量，由与研磨带23接触的累积时间决定。根据本实施方式的研磨装置，由于突起部51a沿着基板W的周缘部弯曲，所以研磨带23与基板W接触的时间在顶边缘部整体上均匀。因此，如图16(b)所示，能够将顶边缘部整体均匀地进行研磨。并且，通过采用弯曲的突起部51a，研磨带23和基板W的接触长度变长，研磨率增加。
上侧的突起部51a和下侧的突起部51b被配置成关于旋转轴Ct对称，所以如图15所示，在将研磨头30向下方倾斜到下侧的突起部51b与底边缘部相对时，突起部51b沿着基板W的底边缘部延伸。因此，与顶边缘部同样，通过突起部51b能够对底边缘部正确且均匀地进行研磨。
如图16(a)所示，优选突起部51a、51b的长度比研磨带23的宽度长。具体而言，优选突起部51a、51b的长度比研磨带23的宽度长2mm左右。在该情况下，将突起部51a、51b设置为，突起部51a、51b从研磨带23的两侧部分别伸出1mm左右。如图2(b)所示，当按压部件100的按压面的长度比研磨带101的宽度短时，在对研磨带101赋予张力时，研磨带101的两侧部会抖动，有时会损伤基板W。根据本实施方式，通过使用比研磨带23的宽度长的突起部51a、51b，研磨带23沿其整个幅度上被突起部51a、51b支持，能够稳定地输送研磨带23。
如下地进行顶边缘部的研磨。首先，通过旋转保持机构3使基板W绕其轴心旋转。接着，从上侧供给喷嘴36及下侧供给喷嘴37向基板W供给研磨液(例如纯水)，如图14所示，通过倾斜机构使研磨头30向上方倾斜，直到突起部51a与顶边缘部相对。在通过带进给机构42将研磨带23在其长度方向上进行输送的同时，通过上侧的突起部51a从上方将研磨带23相对于基板W的顶边缘部进行按压。在该状态下，通过直线运动执行元件67使研磨头30以一定的速度向基板W的径向外侧移动，由此对顶边缘部进行研磨。
底边缘部的研磨也与顶边缘部的研磨同样地进行。具体而言，通过旋转保持机构3使基板W围绕其轴心旋转，接着，从上侧供给喷嘴36及下侧供给喷嘴37向基板W供给研磨液(例如纯水)。如图15所示，通过倾斜机构使研磨头30向下方倾斜，直到突起部51b与底边缘部相对。在通过带进给机构42将研磨带23在其长度方向上进行输送的同时，通过下侧的突起部51b从下方将研磨带23相对于基板W的底边缘部进行按压。在该状态下，使研磨头30以一定的速度向基板W的径向外侧移动，由此对底边缘部进行研磨。
研磨带23由突起部51a、51b支持，所以在研磨带23和按压部件50之间形成空间。该空间作为使供给到基板W的研磨液通过的孔起作用。即，在顶边缘部及底边缘部的研磨时，如上所述，向旋转的基板W供给研磨液。基板W上的研磨液通过离心力从基板W甩落，其大部分不与按压部件50碰撞，而穿过研磨带23和按压部件50之间的空间。这样，从基板W飞散的研磨液几乎不与按压部件50碰撞，所以研磨液不会反弹回基板W上。因此，能够防止研磨液所包含的研磨屑等颗粒对基板W的污染。
图17是示出研磨头的其他结构例的图。此外，没有特别说明的研磨头的结构及动作与图5及图6所示的结构相同。如17所示，两个引导辊58a、58b配置成夹着两个突起部51a、51b。更具体而言，在上侧的突起部51a和引导辊46之间配置有引导辊58a，在下侧的突起部51b和引导辊47之间配置有引导辊58b。引导辊58a、58b由按压部件50支持，引导辊58a、58b和突起部5la、51b，通过气缸52而一体地在接近或离开基板W的周缘部的方向上移动。
研磨带23的行进方向，由引导辊46、引导辊58a、突起部51a、51b、引导辊58b及引导辊47按照该顺序导向。配置在研磨头30前面的引导辊46、47支持研磨带23背面，与气缸52连结的引导辊58a、58b支持研磨带23的研磨面。引导辊58a、58b配置在比突起部51a、51b更离开基板W的位置，以使引导辊58a、58b不接触基板W。在引导辊46和突起部51a之间、以及引导辊47和突起部51b之间，通过引导辊58a、58b在从基板W离开的方向上引导研磨带23。通过这样的引导辊58a、58b的配置，位于突起部51a、51b两侧(上游侧及下游侧)的研磨带23的部分从基板W离开。因此，能够可靠地防止研磨带23接触周缘部以外的区域。
并且，图17所示的研磨头30为，引导辊58a、58b与气缸52连结，因此具有的优点为，即使增加研磨带23的张力，对基板W的按压力也不会减小。在图2(a)所示的现有的研磨装置中，当研磨带101的张力变高时，从基板W离开的方向的力作用于按压部件100。其结果，对基板的按压力减少，研磨率会下降。另一方面，在图17所示的研磨头30中，对研磨带23的研磨面进行支持的引导辊58a、58b与气缸52连结，所以在增加了研磨带23的张力时，对按压部件50作用朝向基板W的力。因此，即使增加研磨带23的张力，对基板W的按压力也不减少。结果，研磨头30能够以较高的研磨率对基板W的周缘部进行研磨。
如图3所示，本实施方式的研磨装置为，具备多个研磨头组合体及研磨带供给机构，所以能够通过多个研磨头30对基板W的周缘部同时进行研磨。例如，为了提高研磨率，能够使用相同种类的研磨带，通过多个研磨头30仅对顶部边缘或仅对底边缘部进行研磨。或者，还能够一边通过研磨头组合体1A对顶边缘部进行研磨，一边通过研磨头组合体1B对底边缘部同时进行研磨。
还能够通过多个研磨头30对顶边缘部和底边缘部连续地进行研磨。例如，通过研磨头组合体1A将研磨带按压到基板W的顶边缘部来对该顶边缘部进行研磨，接着，通过研磨头组合体1A将研磨带按压到基板W的底边缘部来对该底边缘部进行研磨，在对研磨头组合体1A对底边缘部的研磨中，通过研磨带组合体1B将研磨带按压到顶边缘部来对该顶边缘部进行研磨。在该情况下，能够在研磨头组合体1A和研磨头组合体1B中使用不同种类的研磨带。例如，也可以在研磨头组合体1A中使用粗研磨用的研磨带，在研磨头组合体1B中使用精加工研磨用的研磨带。根据本实施方式的研磨装置，各研磨头30具有两个突起部51a、51b，所以基板周缘部的研磨工序的自由度提高，能够以希望的研磨方法对基板周缘部进行研磨。
此外，图3所示的研磨装置具备4台研磨头组合体及4台研磨带供给机构，但本发明不限定于该例子，也可以具备2台、3台或5台以上的研磨头组合体及研磨带供给机构。此外，如图18所示，也可以具备1台研磨头组合体1及1台研磨带供给机构2。
在上述的研磨装置中，虽然设置有两个突起部，但也可以设置一个突起部。图19是示出具有与基板的顶边缘部相对配置的一个突起部的研磨头的侧视图，图20～图25是图19所示的按压部件的六面图。图26是图20的B-B线截面图。图27是示出具有与基板的底边缘部相对配置的一个突起部的研磨头的侧视图。在这些例子中，突起部5la、51b也沿着周缘部(即沿着顶边缘部及顶边缘部)弯曲。此外，图27所示的按压部件的六面图，与图20～图25所示的图实质上相同，所以省略。
图19所示的突起部51a配置在基板W的周缘部的上方，并沿着顶边缘部弯曲。因此，该突起部51a仅使用于顶边缘部的研磨，而不使用于底边缘部的研磨。另一方面，图27所示的突起部51b配置在基板W的周缘部的下方，并沿着底边缘部弯曲。因此，该突起部51b仅使用于底边缘部的研磨，不使用于顶边缘部的研磨。在这些例子中，也可以省略上述的倾斜机构。在该情况下，图2所示的研磨头组合体1A～1D优选包括顶边缘部的研磨用的研磨头组合体和底边缘部的研磨用的研磨头组合体。并且，在这些例子中，也可以将突起部51a、51b的按压面的倾斜角度α(参照图13)设为0。即，也可以将研磨头30相对于基板W的表面垂直地配置，且将突起部51a、51b的按压面与基板W的表面平行地配置。
如图19及图27所示，研磨带23由突起部51a或突起部51b支持，所以在研磨带23和按压部件50之间形成有空间。因此，在这些例子中，从旋转的基板W甩落的研磨液基本上不与按压部件50碰撞，而穿过研磨带23和按压部件50之间的空间。尤其是在图19及图27所示的例子中，在顶边缘部及底边缘部的研磨时，在基板W的径向外侧不存在突起部(51b或51a)，所以从基板W飞散的研磨液不碰幢按压部件50。因此，能够防止研磨液所包含的研磨屑等颗粒对基板W的污染。
图28～图33是示出按压部件50的另一个其他例子的六面图。图34是图28的C-C线截面图。图28～图34所示的按压部件50与图6～图13所示的按压部件50的不同点为，还具有配置在2个突起部5la、51b之间的按压垫(斜面垫)70。没有特别说明的按压部件50的结构与图6～图13所示的按压部件50相同，所以省略其重复说明。
按压垫70被配置为，位于按压部件50的中央，在研磨带30的姿势为水平时，按压垫70与旋转保持机构3上的基板的斜面部(参照图1(a)及图1(b))相对。按压垫70由硅橡胶等具有弹性的独立发泡材料构成。当在将研磨带30维持为水平的状态下、按压部件50通过气缸52而朝向基板移动时，按压垫70将研磨带从其背面侧相对于基板的斜面部进行按压。为了减小与研磨带的背面之间的摩擦，也可以将表面被进行了特氟隆加工的薄片粘贴在按压垫70的前面(按压面)上。按压垫70能够通过螺栓等而成为自由装卸。
图35是按压垫70及突起部51a、51b的放大图。如图35所示，按压垫70的高度比突起部51a、51b高度稍低。这是为了在通过突起部51a或突起部51b对基板进行研磨时，按压垫70不会将研磨带相对于基板进行按压。在突起部51a、51b和按压垫70之间的高度差H，优选大于0mm、且为1mm以下。
图36～图38是示出使用具备图28所示的按压部件50的研磨头30的研磨方法的一个例子的图。首先，如图36所示，将研磨头30向上方倾斜，通过突起部51a将研磨带23按压到基板W的顶边缘部，对顶边缘部进行研磨。接着，如图37所示，将研磨头30向下方倾斜，通过突起部51b将研磨带23按压到基板W的底边缘部，对底边缘部进行研磨。接着，如图38所示，使研磨头30成为水平(使相对于基板W表面的倾斜角度为0)，通过按压垫70将研磨带23按压到基板W斜面部，对斜面部进行研磨。
并且，如图39及图40所示，也可以在使研磨头30倾斜了规定的角度的状态下，通过按压垫70将研磨带23相对于基板W的斜面部倾斜地按压，对斜面部进行研磨。这样，通过使研磨头30倾斜，能够对图1(a)所示的上侧倾斜部(上侧斜面部)P、下侧倾斜部(下侧斜面部)Q及侧部(角面)R在内的斜面部整体进行研磨。并且，也可以如图41所示，也可以在通过按压垫70将研磨带23相对于基板W的斜面部进行按压的同时，通过倾斜机构使研磨头30的倾斜角度连续地变化。
这样，通过使用具有突起部5la、51b及按压垫70的按压部件50，研磨带23能够对基板W的周缘部整体进行研磨。对顶边缘部、斜面部、底部变压部进行研磨的顺序，能够根据基板的种类和目标形状等来决定。作为研磨顺序的例子，如下所示。
顶边缘部→底边缘部→斜面部
底边缘部→顶边缘部→斜面部
顶边缘部→斜面部→底边缘部
底边缘部→斜面部→顶边缘部
斜面部→顶边缘部→底边缘部
斜面部→底边缘部→顶边缘部
上述例子以外，还能够仅对顶边缘部、仅对斜面部、仅对底边缘部进行研磨。并且，还能够按照任意顺序对顶边缘部、底边缘部或斜面部进行研磨。这样，通过使用具有突起部51a、51b及按压垫70的按压部件50，不仅能够对顶边缘部及底边缘部进行研磨，还能够对斜面部进行研磨。
在图28所示的例子中，按压垫70配置在两个突起部51a、51b之间，但也可以对图19～图27所示的按压部件50适用按压部件50。图42是具有与用于按压基板的顶边缘部的突起部51a邻接配置的按压垫70的按压部件50的主视图，图43是图42所示的按压部件50的平面图。图44是具有与用于按压基板的顶边缘部的突起部51b邻接配置的按压垫70的按压部件50的主视图，图45是图44所示的按压部件50的平面图。如图42～图45所示，也可以将按压垫70与突起部51a或突起都51b邻接配置。此时的按压垫70的位置和形状，与图28～图33所示的按压垫70的位置和形状相同。
上述的实施方式的记载目的为，使本领域技术人员能够实施本发明。本领域技术人员当然能够实施上述实施方式的各种变形，本发明的技术思想也能够应用于其他实施方式中。因此，本发明不限定于所记载的实施方式，能够解释为基于专利请求的范围所定义的技术思想的最大范围。

Claims (27)

1.一种研磨装置，对基板周缘部进行研磨，其特征在于，
具备：
旋转保持机构，将基板水平地进行保持，并使该基板旋转；和
至少一个研磨头，与上述基板周缘部接近配置，
上述研磨头具有沿着上述基板的周向弯曲的至少一个突起部，
上述研磨头通过上述突起部从上方或下方将带状的研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压。
2.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
上述突起部具有圆弧形状，该圆弧形状具有与上述基板实质上相同的曲率。
3.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
上述研磨装置还具有至少一个倾斜机构，该至少一个倾斜机构使上述研磨头相对于上述基板的表面倾斜，
上述至少一个突起部是对称地配置的第一突起部和第二突起部，
在使上述研磨头向上方倾斜了时，上述第一突起部位于上述基板周缘部的上方，
在使上述研磨头向下方倾斜了时，上述第二突起部位于上述基板周缘部的下方。
4.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
上述第一突起部将上述研磨具相对于上述基板的顶边缘部进行按压，
上述第二突起部将上述研磨具相对于上述基板的底边缘部进行按压。
5.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
上述至少一个研磨头是配置在上述基板周围的多个研磨头，
上述至少一个倾斜机构是使上述多个研磨头相互独立地倾斜的多个倾斜机构。
6.根据权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
上述研磨头还具备按压垫，该按压垫将上述研磨具按压到上述基板周缘部，
上述按压垫配置在上述第一突起部和上述第二突起部之间。
7.根据权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，
上述按压垫的高度比上述第一突起部和上述第二突起部的高度低。
8.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
上述研磨头还具备按压垫，该按压垫将上述研磨具按压到上述基板周缘部，
上述按压垫与上述突起部邻接配置。
9.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
上述突起部的长度比上述研磨具的宽度长。
10.根据权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
上述研磨头具备驱动机构和两个引导辊，该两个引导辊被配置成夹着上述突起部，并对上述研磨具的研磨面进行支持，上述驱动机构与上述两个引导辊和上述突起部连结，
上述驱动机构使上述两个引导辊和上述突起部朝向上述基板周缘部一体地移动。
11.根据权利要求1～10任一项所述的研磨装置，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
12.一种研磨装置，对基板周缘部进行研磨，其特征在于，
具备：
旋转保持机构，将基板水平地进行保持，并使该基板旋转；
研磨头，与上述基板周缘部接近配置；以及
倾斜机构，使上述研磨头相对于上述基板的表面倾斜，
上述研磨头具备沿着上述基板的周向延伸的第一突起部和第二突起部，以及配置在上述第一突起部和上述第二突起部之间的按压垫，
上述研磨头通过上述第一突起部从上方将带状的研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压，通过上述第二突起部从下方将上述研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压，通过上述按压垫将上述研磨具的研磨面相对于上述基板周缘部进行按压。
13.一种研磨方法，使用权利要求3所述的研磨装置，其特征在于，
通过上述旋转保持机构使基板旋转，
通过上述第一突起部从上方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的顶边缘部进行研磨，
通过上述第二突起部从下方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的底边缘部进行研磨。
14.根据权利要求13所述的研磨方法，其特征在于，
在对上述顶边缘部进行研磨之前，通过上述倾斜机构使上述研磨头向上方倾斜，
在对上述底边缘部进行研磨之前，通过上述倾斜机构使上述研磨头向下方倾斜。
15.根据权利要求13所述的研磨方法，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
16.一种研磨方法，使用权利要求6所述的研磨装置，其特征在于，
通过上述旋转保持机构使基板旋转，
通过上述第一突起部从上方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的顶边缘部进行研磨，
通过上述第二突起部从下方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的底边缘部进行研磨，
通过上述按压垫将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的斜面部进行研磨。
17.根据权利要求16所述的研磨方法，其特征在于，
上述基板的斜面部的研磨包括如下工序：
在使上述研磨头倾斜了的状态下，将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压。
18.根据权利要求16所述的研磨方法，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
19.一种研磨方法，使用权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，
通过上述旋转保持机构使基板旋转，
通过第一研磨头从上方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的顶边缘部进行研磨，
通过上述第一研磨头从下方将上述研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的底边缘部进行研磨，
在上述第一研磨头对上述底边缘部的研磨中，通过第二研磨头从上方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述顶边缘部进行研磨。
20.根据权利要求19所述的研磨方法，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
21.一种研磨方法，使用权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，
通过上述旋转保持机构使基板旋转，
通过第一研磨头从上方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的顶边缘部进行研磨，
通过第二研磨头从下方将带状的研磨具相对于上述基板周缘部进行按压，对上述基板的底边缘部进行研磨。
22.根据权利要求21所述的研磨方法，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
23.一种按压部件，将带状的研磨具相对于基板周缘部的平坦部进行按压，其特征在于，
具有沿着上述基板的周向弯曲的至少一个突起部；
上述突起部具有圆弧形状，该圆弧形状具有与上述基板实质上相同的曲率。
24.根据权利要求23所述的按压部件，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
25.一种按压部件，将带状的研磨具相对于基板周缘部进行按压，其特征在于，
具有沿着上述基板的周向弯曲的至少一个突起部；
上述至少一个突起部是对称地配置的第一突起部和第二突起部，
上述按压部件还具备将上述研磨具按压到上述基板周缘部的按压垫，
上述按压垫配置在上述第一突起部和上述第二突起部之间。
26.根据权利要求25所述的按压部件，其特征在于，
上述按压垫的高度比上述第一突起部和上述第二突起部的高度低。
27.根据权利要求25或26所述的按压部件，其特征在于，
上述带状的研磨具是研磨带或研磨布。
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