JP2009045679A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部を高い研磨レートで研磨することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】本発明の研磨装置は、研磨具４１を基板Ｗの周縁部（ベベル部、ノッチ部、エッジカット部）に摺接させて該周縁部を研磨する研磨装置である。この研磨装置は、基板Ｗを保持する基板保持部２０と、基板保持部２０に保持された基板Ｗの周縁部を研磨具４１を用いて研磨する研磨ヘッド４２とを備える。この研磨ヘッド４２は、研磨具４１を基板Ｗの周縁部に押圧する加圧パッド５０と、加圧パッド５０を往復運動させるリニアモータ９０とを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板の周縁部を研磨する研磨装置に関するものである。

半導体製造における歩留まり向上の観点から、半導体ウエハの周縁部の表面状態の管理が近年注目されている。半導体製造工程では、多くの材料がウエハ上に成膜され、積層されていくため、製品には使用されない周縁部には不必要な材料や表面荒れが形成される。近年では、ウエハの周縁部のみをアームで保持してウエハを搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要物質が種々の工程を経ていく間に剥離してデバイス表面に付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、研磨装置を用いて、ウエハの周縁部を研磨して不要な銅膜や表面荒れを除去することが従来から行われている。

ここで、本明細書では、ベベル部、ノッチ部、およびエッジカット部を総称して周縁部という。ベベル部とは、図１（ａ）において、ウエハＷの端部において断面が曲率を有する部分Ｂをいう。図１（ａ）の符号Ｄで示される平坦部はデバイスが形成される領域である。このデバイス形成領域Ｄとベベル部Ｂとの間の平坦部Ｅはエッジカット部と称され、デバイス形成領域Ｄと区別される。すなわち、周縁部は、エッジカット部ＥからウエハＷの裏面までの延びる丸みを帯びた部分である。なお、エッジカット部Ｅとデバイス形成領域Ｄとの境界線からウエハＷの最外周縁までの距離は、約６ｍｍである。一方、ノッチ部とは、図１（ｂ）に示すように、ウエハＷの端部に形成されたＶ字型の切り欠きをいい、図１（ｂ）では符号Ｎで表されている。

ウエハのベベル部またはエッジ部に形成された膜を除去する装置として、研磨テープを用いた研磨装置が知られている（特許文献１及び２参照）。この研磨装置は、研磨テープの裏面側に配置された加圧パッドにより研磨テープの研磨面をウエハに押圧することでウエハのベベル部またはエッジ部を研磨する。

この種の研磨装置は、加圧パッドおよび研磨テープを往復運動させ、研磨テープの研磨面をウエハに摺接させてウエハを研磨する。加圧パッドを往復運動させる機構は、一般に、回転運動を直進運動に変換するカム（回転部材）およびロッド（直進運動部材）から構成される。ロッドはばねによりカムに押し付けられており、これによりカムとロッドとは常に接触に保たれる（例えば、特許文献２参照）。

研磨レートを上げるためには、研磨テープが往復運動する速度を上げることが一般に必要とされる。しかしながら、上述の往復運動機構では、カムの回転速度を高速にすると、直進運動するロッドがカムに追従できなくなり、結果として往復運動の振幅が小さくなってしまう。ばねを用いない往復運動機構も存在するが、このタイプの機構では、カムとロッドとを常に接触させるための連結機構が必要となり、その連結機構に掛かる負荷が大きくなるという問題がある。これらの理由から、従来の研磨装置では研磨レートを大きく上げることができなかった。

特開平８−１７４３９９号公報 特開２００２−９３７５５号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、基板の周縁部を高い研磨レートで研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨具を基板の周縁部に摺接させて該周縁部を研磨する研磨装置であって、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の周縁部を前記研磨具を用いて研磨する研磨ヘッドとを備え、前記研磨ヘッドは、前記研磨具を基板の周縁部に押圧する加圧パッドと、前記加圧パッドを往復運動させるリニアモータとを有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記加圧パッドの往復運動を直線に沿った往復運動に規制するリニアガイドを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記加圧パッドは、パッド本体部と、前記研磨具を基板の周縁部に押圧する押圧面と該押圧面の反対側に位置する裏面とを有する板状の押圧部と、前記押圧部と前記パッド本体部とを連結する複数の連結部とを有し、前記押圧部の前記裏面と前記パッド本体部との間には空間が形成されていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記加圧パッドを基板の周縁部に向かって移動させる駆動機構を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板保持部に保持された基板の表面に対して前記研磨ヘッドを傾斜させる傾斜機構をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨具は、研磨面を有した研磨テープであることを特徴とする。

本発明によれば、往復運動機構としてリニアモータを用いることにより、加圧パッドおよび研磨具を高速で往復運動させることが可能となる。その結果、従来の研磨装置に比べて、基板の周縁部の研磨レートを大きく上げることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図３は図２に示す研磨装置の断面図である。なお、第１の実施形態に係る研磨装置は、ウエハのベベル部を研磨するベベル研磨装置である。

図２および図３に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、ウエハＷを保持するためのウエハステージ２３を有するウエハステージユニット（基板保持部）２０と、ウエハステージユニット２０をウエハステージ２３の上面（ウエハ保持面）と平行な方向に移動させるためのステージ移動機構３０と、ウエハステージ２３に保持されたウエハＷのベベル部を研磨するベベル研磨ユニット４０とを備えている。

ウエハステージユニット２０、ステージ移動機構３０、ベベル研磨ユニット４０は、ハウジング１１内に収容されている。このハウジング１１は仕切板１４によって２つの空間、すなわち上室（研磨室）１５と下室（機械室）１６とに区画されている。上述したウエハステージ２３およびベベル研磨ユニット４０は上室１５内に配置され、ステージ移動機構３０は下室１６内に配置されている。上室１５の側壁には開口部１２が形成されており、この開口部１２は図示しないエアシリンダにより駆動されるシャッター１３により閉じられる。

ウエハＷは、開口部１２を通じてハウジング１１の内外に搬入および搬出される。ウエハＷの搬送は、搬送ロボットのような既知のウエハ搬送機構（図示せず）により行われる。ウエハステージ２３の上面には複数の溝２６が形成されている。これらの溝２６は垂直に延びる中空シャフト２７を介して図示しない真空ポンプに連通している。この真空ポンプを駆動すると、溝２６に真空が形成され、これによりウエハＷがウエハステージ２３の上面に保持される。中空シャフト２７は軸受２８によって回転可能に支持され、さらにプーリｐ１，ｐ２およびベルトｂ１を介してモータｍ１の回転軸に連結されている。このような構成により、ウエハＷは、ウエハステージ２３の上面に保持された状態でモータｍ１により回転する。すなわち、中空シャフト２７、プーリｐ１，ｐ２、ベルトｂ１、およびモータｍ１により、ウエハステージユニット２０を回転させる回転機構が構成される。

研磨装置は、ハウジング１１内に配置されたウエハチャック機構８０を更に備えている。このウエハチャック機構８０は、上記ウエハ搬送機構によりハウジング１１内に搬入されたウエハＷを受け取ってウエハステージ２３に載置し、またウエハＷをウエハステージ２３から取り上げて上記ウエハ搬送機構に渡すように構成されている。なお、図２にはウエハチャック機構８０の一部のみが示されている。

図４は、ウエハチャック機構８０のチャックハンドを示す平面図である。図４に示すように、ウエハチャック機構８０は、複数のコマ８３を有する第一のチャックハンド８１と、複数のコマ８３を有する第二のチャックハンド８２とを有している。これらの第一及び第二のチャックハンド８１，８２は、図示しない開閉機構により互いに近接および離間する方向（矢印Ｔで示す）に移動する。また、第一及び第二のチャックハンド８１，８２は、図示しないチャック移動機構によりウエハステージ２３に保持されたウエハＷの表面に垂直な方向に移動する。

ウエハ搬送機構のハンド８５は、ウエハＷを第一及び第二のチャックハンド８１，８２の間の位置にまで搬送する。そして、第一及び第二のチャックハンド８１，８２を互いに近接する方向に移動させると、これら第一及び第二のチャックハンド８１，８２のコマ８３がウエハＷの周縁部に接触する。これにより、ウエハＷが第一及び第二のチャックハンド８１，８２に挟持される。このときのウエハＷの中心とウエハステージ２３の中心（ウエハステージ２３の回転軸）とは一致するように構成されている。したがって、第一及び第二のチャックハンド８１，８２はセンタリング機構としても機能する。

図３に示すように、ステージ移動機構３０は、中空シャフト２７を回転自在に支持する円筒状の軸台２９と、軸台２９が固定される支持板３２と、支持板３２と一体に移動可能な可動板３３と、可動板３３に連結されるボールねじｂ２と、このボールねじｂ２を回転させるモータｍ２とを備えている。可動板３３はリニアガイド３５を介して仕切板１４の下面に連結されており、これにより可動板３３はウエハステージ２３の上面と平行な方向に移動可能となっている。軸台２９は、仕切板１４に形成された貫通孔１７を通って延びている。支持板３２には、中空シャフト２７を回転させる上述のモータｍ１が固定されている。

このような構成において、モータｍ２によりボールねじｂ２を回転させると、可動板３３、軸台２９、および中空シャフト２７がリニアガイド３５の長手方向に沿って移動する。これにより、ウエハステージ２３がその上面と平行な方向に移動する。なお、図３においては、ステージ移動機構３０によるウエハステージ２３の移動方向を矢印Ｘで示している。

図３に示すように、ベベル研磨ユニット４０は、研磨テープ（研磨具）４１をウエハＷのベベル部に押圧する研磨ヘッド４２と、研磨テープ４１を研磨ヘッド４２に供給する供給リール４５ａと、研磨ヘッド４２に繰り出された研磨テープ４１を巻き取る回収リール４５ｂとを備えている。供給リール４５ａおよび回収リール４５ｂは、研磨装置のハウジング１１に設けられたリール室４６に収容されている。

研磨ヘッド４２は、研磨テープ４１を送るテープ送り機構４３と、研磨テープ４１の進行方向をガイドする複数のガイドローラ５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ，５７ｆとを備えている。テープ送り機構４３は、テープ送りローラと保持ローラとを備えており、テープ送りローラと保持ローラとの間に研磨テープ４１を挟むことにより研磨テープ４１を把持し、テープ送りローラを回転させることにより研磨テープ４１を送ることができるようになっている。研磨テープ４１は、テープ送り機構４３によって供給リール４５ａから引き出され、ガイドローラ５７ａを通って研磨ヘッド４２に向かう。研磨ヘッド４２は研磨テープ４１の研磨面をウエハＷのベベル部に接触させる。そして、ベベル部と接触した研磨テープ４１はガイドローラ５７ｂを通って回収リール４５ｂに巻き取られるようになっている。図３に示すように、ウエハＷの上方および下方には研磨液供給ノズル５８がそれぞれ配置されており、研磨液や冷却水などがウエハＷと研磨テープ４１との接触箇所に供給されるようになっている。

研磨テープ４１としては、研磨面となるその片面に、例えば、ダイヤモンド粒子やＳｉＣ粒子などの砥粒をベースフィルムに接着した研磨テープを用いることができる。研磨テープに接着する砥粒は、ウエハＷの種類や要求される性能に応じて選択されるが、例えば平均粒径０．１μｍ〜５．０μｍの範囲にあるダイヤモンド粒子やＳｉＣ粒子を用いることができる。また、砥粒を接着させていない帯状の研磨布でもよい。また、ベースフィルムとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどの可撓性を有する材料からなるフィルムが使用できる。

図５は、研磨ヘッド４２をウエハＷの表面に対して傾斜させる傾斜機構を示す図である。図５に示すように、研磨ヘッド４２は支持アーム７１の一端部に固定され、支持アーム７１の他端部には支持軸７８が固定されている。支持軸７８は、ベベル研磨ユニット４０のハウジング７９に固定された軸受７５に回転自在に支持されている。支持軸７８はプーリｐ１３，ｐ１４およびベルトｂ１１を介して動力源としてのモータｍ５の回転軸に連結されている。研磨ポイントは支持軸７８の中心線Ｌｔ上に位置している。したがって、モータｍ５により支持軸７８を回転させることにより、研磨ヘッド４２の全体を研磨ポイントを中心として回転させる（すなわち傾斜させる）ことができる。本実施形態においては、研磨ポイントを中心として研磨ヘッド４２を傾斜させる傾斜機構は、支持軸７８、プーリｐ１３，ｐ１４、ベルトｂ１１、およびモータｍ５により構成される。

図６は図３の研磨ヘッド４２の内部構造を示す平面図である。図７は図６のＡ−Ａ線断面図であり、図８は図６のＢ−Ｂ線断面図であり、図９は図６に示す研磨ヘッドの水平断面図である。図６乃至図９に示すように、研磨ヘッド４２は、研磨テープ４１の研磨面をウエハＷに対して押圧する押圧面５０ａを有するバックパッド（加圧パッド）５０と、バックパッド５０を往復運動させるリニアモータ９０とを備えている。なお、研磨面は、ウエハＷに対向する側の研磨テープ４１の表面である。バックパッド５０は研磨テープ４１の裏面側に配置される。

リニアモータ９０は、永久磁石９２と、この永久磁石９２に近接して配置される電磁石９１とを備えている。永久磁石９２は長板形状を有しており、その両端部はＳ極およびＮ極にそれぞれ着磁している。電磁石９１は、電磁石ホルダー１０１に保持されている。電磁石９１は、永久磁石９２に向かって延びる３つの脚部を有するコア９１ａと、中央の脚部に巻回されたコイル９１ｂとを有している。コア９１ａは、横から見たときにＥ字型の形状を有しており、一般に、Ｅコアと呼ばれるものである。このコア９１ａは、積層された複数のけい素鋼板から構成されている。

コイル９１ｂは駆動ユニット９３に電気的に接続されている。この駆動ユニット９３は、所定の周波数の交流電流を電磁石９１に供給するように構成されている。電磁石９１に交流電流が供給されると、コア９１ａの３つの脚部にはＳ極とＮ極の磁力が交互に誘起される。これにより、脚部の先端の近傍に配置された永久磁石９２は、図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように、電磁石９１に発生した磁力により往復移動する。

図７に示すように、永久磁石９２の両端部にはばね９４が取り付けられている。それぞれのばね９４の端部は電磁石ホルダー１０１の内面に固定されている。これらのばね９４は、永久磁石９２の往復運動を支持するためのものである。永久磁石９２は、第１の連結ブロック９５を介してパッドホルダー９６に連結されている。パッドホルダー９６には、バックパッド５０が固定されている。このような配置により、第１の連結ブロック９５、パッドホルダー９６、およびバックパッド５０は、永久磁石９２と一体的に動くようになっている。バックパッド５０が往復運動する方向は、ウエハステージ２３に保持された円盤状のウエハＷの接線方向に対して垂直な方向である。

図８及び図９に示すように、電磁石ホルダー１０１には、互いに平行な２つの第１のリニアガイド９８が固定されている。これら第１のリニアガイド９８は、永久磁石９２が往復運動する方向と略平行に配置されている。上述のばね９４は第１のリニアガイド９８と平行に配置される。パッドホルダー９６には、第１のリニアガイド９８に対応する位置に貫通孔９６ａが形成されており、これら貫通孔９６ａには第１のリニアガイド９８がそれぞれ挿入されている。貫通孔９６ａには、樹脂製のブッシュ９９が埋め込まれており、パッドホルダー９６はブッシュ９９を介して第１のリニアガイド９８にスライド自在に支持されている。パッドホルダー９６と電磁石ホルダー１０１との間には、第１のリニアガイド９８に沿ったすき間が形成されており、これによりパッドホルダー９６は、電磁石ホルダー１０１に対して移動自在となっている。このすき間は、１〜４ｍｍである。

このような配置により、リニアモータ９０によって駆動されるバックパッド５０の往復運動の方向は、第１のリニアガイド９８によって直線的な方向に規制される。研磨中は、バックパッド５０と研磨テープ４１とは、それらの間に働く摩擦力により一体的に往復運動する。ブッシュ９９と第１のリニアガイド９８との間に形成されているすき間は極めて微小であり、研磨液供給ノズル５８から供給された研磨液がそのすき間に入り込むことがなく、バックパッド５０の円滑な動きが確保されている。

電磁石９１を励磁すると、電磁石９１と永久磁石９２との間には、吸引力と反発力が発生する。このため、第１のリニアガイド９８がないと、それらの力の影響を受けて永久磁石９２の動きは直線的な動きとならない。その結果、研磨テープ４１の研磨面上の砥粒がウエハを引っかいて、深い傷を付けてしまう。本実施形態によれば、バックパッド５０は直線に沿った往復運動を行うので、バックパッド５０は、その押圧面５０ａに沿って平行移動する。したがって、上述のような問題が発生することはない。

図６に示すように、電磁石ホルダー１０１は第２のリニアガイド１０２を介して第２の連結ブロック１０３に連結されている。この第２の連結ブロック１０３は研磨ヘッド４２のハウジング１０５に固定されている。電磁石ホルダー１０１には駆動機構としてのエアシリンダ８８が連結されており、これにより、リニアモータ９０、第１の連結ブロック９５、パッドホルダー９６、およびバックパッド５０は、エアシリンダ８８によりウエハＷの周縁部に向かって移動する。このエアシリンダ８８により、研磨テープ４１の研磨面のウエハＷに対する押圧力を調整することができる。

図３に示す供給リール４５ａおよび回収リール４５ｂは、研磨テープ４１がたるまないように、図示しないモータを用いて研磨テープ４１に適度なテンション（張力）を付与している。テープ送り機構４３は、研磨テープ４１を供給リール４５ａから回収リール４５ｂへ一定の速度で送るようになっている。このテープ送り速度は、毎分数ミリメートル〜数十ミリメートル（例えば、３０ｍｍ〜５０ｍｍ／ｍｉｎ）である。一方、リニアモータ９０により往復運動する研磨テープ４１の速度は極めて高速であり、かつ研磨テープ４１の振幅は数ミリメートルである。したがって、研磨テープ４１の往復運動の速度および振幅に対して、研磨テープ４１の送り速度はほとんど無視することができる。なお、研磨テープ４１が往復運動する速度は、リニアモータ９０に供給される交流電流の周波数によって決定される。交流電流の好ましい周波数は、１０ｈｚ〜１０００ｈｚ、より好ましくは、１００ｈｚ〜３００ｈｚである。

次に、上述のように構成された研磨装置の動作ついて説明する。ウエハＷは、図示しないウエハ搬送機構により開口部１２を通ってハウジング１１内に搬入される。ウエハチャック機構８０はウエハ搬送機構のハンド８５（図４参照）からウエハＷを受け取り、第一及び第二のチャックハンド８１，８２によりウエハＷを把持する。ウエハ搬送機構のハンド８５はウエハＷを第一及び第二のチャックハンド８１，８２に受け渡した後、ハウジング１１の外に移動し、次いでシャッター１３が閉じられる。ウエハＷを保持したウエハチャック機構８０はウエハＷを下降させ、ウエハステージ２３の上面に載置する。そして、図示しない真空ポンプを駆動してウエハＷをウエハステージ２３の上面に吸着させる。

その後、ウエハステージ２３は、ウエハＷとともにステージ移動機構３０によって研磨ヘッド４２の近傍まで移動する。次に、モータｍ１によりウエハステージ２３を低速で回転させる。次いで研磨液供給ノズル５８からウエハＷに研磨液の供給を開始する。研磨液の供給流量が所定の値になった時点で、ウエハＷを研磨テープ４１と接触する位置までステージ移動機構３０によって移動させる。そして、リニアモータ９０によりバックパッド５０および研磨テープ４１を高速で往復運動させる。これにより研磨テープ４１の研磨面をウエハＷに摺接させてウエハＷのベベル部を研磨する。必要に応じて、傾斜機構により研磨ヘッド４２を傾けてベベル部のみならずエッジカット部（図１（ａ）参照）を研磨してもよい。

上述した実施形態によれば、リニアモータ９０を採用したことにより、研磨テープ４１を高速で往復運動させることができる。したがって、研磨レートを上げることができる。また、研磨テープ４１を高速で動かすことができるので、結果として、ウエハＷと研磨テープ４１との相対速度を低下させずに、研磨中のウエハＷの回転速度を下げることができる。研磨中は、ウエハＷをできるだけ低速（例えば、１００ｍｉｎ^−１以下）で回転させることが好ましい。ウエハＷを低速で回転させることにより、ウエハＷからの研磨液の飛散を防ぐことができ、その結果、パーティクルに起因するデバイスの動作不良を防止することができる。

なお、研磨テープに代えて、テープ状の不織布を用いることもできる。この場合は、研磨液供給ノズル５８からは、研磨液としてスラリーが供給される。さらに、この場合、図１１に示すように、研磨液供給ノズルを用いずに、バックパッド５０の中央部に形成された微小な孔を通じて、不織布の裏面からウエハにスラリーを供給してもよい。バックパッド５０に形成される孔は、０．５ｍｍ〜３ｍｍの直径を有することが好ましい。この場合、複数の孔を設けてもよい。

次に、上記研磨ヘッド４２が備えるバックパッド５０について詳細に説明する。図１２はバックパッド５０を示す斜視図である。図１２に示すように、バックパッド５０は矩形状の平らな押圧面５０ａを有している。この押圧面５０ａは、ウエハステージ２３（図３参照）に保持されたウエハＷのベベル部に対向するように配置される。バックパッド５０はゴムやスポンジなどの材料から形成される。例えば、ウレタンゴム、シリコンスポンジなどが材料として選定され、研磨に適した硬度（例えば、２０〜４０度）が選定される。

図１３（ａ）はバックパッド５０の変形例を示す斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すバックパッドの上面図である。
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、バックパッド５０は、平坦な押圧面５１ａを有する板状の押圧部５１と、該押圧部５１の両側部に接続される２つの連結部５２と、これら連結部５２が固定されるパッド本体部５３とを有している。押圧面５１ａは矩形状であり、その幅（ウエハＷの周方向に沿った寸法）Ｄ１は高さ（ウエハＷの表面に垂直な方向に沿った寸法）Ｄ２よりも大きく形成されている。本実施形態では、押圧部５１の厚さＴｆおよび連結部５２の厚さＴｓは約０．５ｍｍである。押圧部５１、連結部５２、およびパッド本体部５３は一体に形成されている。バックパッド５０は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの硬質プラスチック（硬質樹脂）から形成されている。このような材料を用いることにより、押圧部５１は板ばねのような可撓性のある弾性体として機能する。

連結部５２は押圧面５１ａに対して垂直に配置され、かつウエハステージ２３上のウエハＷの接線方向に対して垂直である。さらに、２つの連結部５２はウエハＷの周方向に沿って配列されている。押圧部５１の裏面５１ｂとパッド本体部５３との間には空間Ｓが形成されている。すなわち、押圧部５１は２つの連結部５２によってのみパッド本体部５３に連結されている。

図１４は加圧時および非加圧時の様子を示す平面図である。なお、図１４には研磨テープ４１は図示されていない。図１４に示すように、バックパッド５０がウエハＷから離間しているときは、押圧部５１はそのままの形状を維持し、押圧面５１ａは平坦となっている。一方、バックパッド５０がウエハＷを押圧すると、押圧部５１がウエハＷの周方向に沿って湾曲する。このとき、２つの連結部５２は押圧部５１の中央部に向かって湾曲する。この連結部５２も板状に形成されており、板ばねのような弾性体として機能する。

このように、押圧部５１および連結部５２が変形（湾曲）することで、押圧面５１ａがその全長に亘ってウエハＷのベベル部に接触する。したがって、図１２に示すバックパッドに比べて、ウエハＷと研磨テープ４１との接触長さが長くなる。この接触長さは、バックパッド５０がウエハＷに加える押圧力、押圧部５１の厚さＴｆ、連結部５２の厚さＴｓによって変更することができる。

図１５はバックパッド５０の他の構成例を示す斜視図である。なお、特に説明しないバックパッドの構成は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すバックパッドと同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、押圧部５１の裏面５１ｂには、ウエハステージ２３（図３参照）に保持されたウエハＷの接線方向に対して垂直な方向に延びる複数の溝６０が形成されている。これらの溝は互いに平行に等間隔で配列され、それぞれ三角形状の断面を有している。同様に、連結部５２の内面にもウエハＷの接線方向に対して垂直な方向に延びる溝６０が形成されている。

図１６はバックパッド５０の他の構成例を示す斜視図である。なお、特に説明しないバックパッドの構成は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すバックパッドと同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、押圧部５１の裏面５１ｂには、ウエハステージ２３（図３参照）に保持されたウエハＷの接線方向に対して垂直な方向に延びる複数の補強板（補強部材）６１が接着されている。これらの補強板６１は押圧部５１の中央部に寄せて配置されている。

図１７はバックパッド５０の他の構成例を示す斜視図である。なお、特に説明しないバックパッドの構成は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すバックパッドと同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、押圧部５１の裏面５１ｂには、ウエハステージ２３（図３参照）に保持されたウエハＷの接線方向に延びる２つの凹部６２が形成されている。ウエハＷのベベル部に接触する部位の裏面側には凹部は形成されていない。すなわち、上記２つの凹部６２の間においては押圧部５１は元の厚さのままである。

図１８はバックパッド５０の他の構成例を示す斜視図である。なお、特に説明しないバックパッドの構成は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すバックパッドと同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、押圧部５１の裏面５１ｂがその両端部から中央部に向かって傾斜しており、押圧部５１の厚さがその両側部から中央部にかけて直線的に増加している。

図１９（ａ）はバックパッド５０の他の構成例を示す斜視図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）に示すバックパッド５０の上面図であり、図１９（ｃ）は加圧時および非加圧時の様子を示す平面図である。なお、特に説明しないバックパッドの構成は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すバックパッドと同様であるので、その重複する説明を省略する。

この例では、押圧部５１および２つの連結部５２は一体的に形成されているが、パッド本体部５３は別部材として構成されている。押圧部５１および２つの連結部５２は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの硬質プラスチック（硬質樹脂）から形成されている。パッド本体部５３も同じ材料から形成されている。各連結部５２の端部には内側に延びる返し部５２ａが形成されており、これらの返し部５２ａとパッド本体部５３の裏面とが接着剤などにより接合されている。

パッド本体部５３は、その正面から見たときに略Ｈ字形状を有しており、パッド本体部５３の側面と連結部５２との間には隙間５４が形成されている。この隙間５４を設けることにより、図１７（ｃ）に示すように、連結部５２が内側に湾曲したときに連結部５２がパッド本体部５３と接触することがない。したがって、連結部５２がパッド本体部５３に邪魔されることなく内側に湾曲することができる。さらに、隙間５４を設けることで、連結部５２が内側に湾曲する際にパッド本体部５３と連結部５２との接合部に作用するせん断力を低減させることができる。

押圧部５１および連結部５２は、パッド本体部５３とは別の材料を用いて形成することができる。例えば、エンジニアリングプラスチックなどの特殊な材料を用いて押圧部５１および連結部５２を一体に形成し、パッド本体部５３を安価な別の材料で形成してもよい。このような構成とすることで、製作コストを下げることができる。また、連結部５２とパッド本体部５３とを粘着テープで接合し、押圧部５１および連結部５２を交換可能としてもよい。

図２０（ａ）はバックパッド５０の他の構成例を示す斜視図であり、図２０（ｂ）は図２０（ａ）に示すバックパッド５０の上面図であり、図２０（ｃ）は加圧時および非加圧時の様子を示す平面図である。なお、特に説明しないバックパッドの構成は、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すバックパッドと同様であるので、その重複する説明を省略する。この例では、２つの連結部５２は、押圧部５１の裏面５１ｂに接続されている。これらの連結部５２は押圧部５１の側部から中央部に向かった内側の位置にそれぞれ配置されている。すなわち、連結部５２の間の距離Ｄ３は押圧部５１の幅Ｄ１よりも小さい。

このように構成されるバックパッド５０によれば、次のような効果が得られる。上述したように、研磨時にはウエハＷに研磨液が供給される。この研磨液は、図２０（ｃ）に示すように、ウエハＷの回転によりウエハＷの外側に飛散する。連結部５２が押圧部５１の両側部に位置していると、飛散した研磨液が連結部５２に衝突してウエハＷに跳ね返ってしまうおそれがある。図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）に示す構成によれば、連結部５２が押圧部５１の両側部よりも内側に位置しているので、研磨液は押圧部５１の裏側に入り込み、再度ウエハＷに飛散することがない。したがって、デバイスが形成された領域に研磨液が再付着することが防止され、デバイスを汚染から保護することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態に係る研磨装置は、ウエハのノッチ部を研磨するノッチ研磨装置である。
図２１は、本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図２２は図２１に示す研磨装置の断面図である。なお、第１の実施形態と同一または相当する部材には同一の符号を付して、その重複する説明を省略する。

図２１および図２２に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、ウエハＷを保持するためのウエハステージ２３を有するウエハステージユニット（基板保持部）２０と、ウエハステージユニット２０をウエハステージ２３の上面（ウエハ保持面）と平行な方向に移動させるためのステージ移動機構３０と、ウエハステージ２３に保持されたウエハＷのノッチ部Ｎを研磨するノッチ研磨ユニット１１０とを備えている。

ウエハステージ２３の下部には、垂直に延びる第１の中空シャフト２７Ａが固定されており、溝２６は第１の中空シャフト２７Ａおよびパイプ３１を介して図示しない真空ポンプに連通している。第１の中空シャフト２７Ａは軸受２８によって回転可能に支持され、さらにプーリｐ１，ｐ２およびベルトｂ１を介してモータｍ１に連結されている。第１の中空シャフト２７Ａはロータリージョイント３４を介してパイプ３１に接続されている。真空ポンプを駆動すると、溝２６に真空が形成され、これによりウエハＷがウエハステージ２３の上面に保持される。ウエハＷは、ウエハステージ２３の上面に保持された状態でモータｍ１により回転する。すなわち、本実施形態では、中空シャフト２７Ａ、モータｍ１、プーリｐ１，ｐ２、およびベルトｂ１により、ウエハステージユニット２０を回転させる回転機構が構成される。

上記パイプ３１は第２の中空シャフト２７Ｂの内部を通って上記真空ポンプに連結されている。この第２の中空シャフト２７Ｂは垂直に延び、第１の中空シャフト２７Ａと平行に配置されている。第２の中空シャフト２７Ｂの延長線は、ウエハステージ２３の上面に保持されたウエハＷの周縁部上に位置している。第２の中空シャフト２７Ｂは円筒状の軸台２９により回転自在に支持されている。軸台２９は、仕切板１４に形成された貫通孔１７を通って延びている。第１の中空シャフト２７Ａは旋回アーム３６を介して第２の中空シャフト２７Ｂに連結されている。

軸台２９の下端は支持板３２に固定されている。支持板３２は、第１の可動板３３Ａの下面に固定されている。第１の可動板３３Ａの上面はリニアガイド３５Ａを介して第２の可動板３３Ｂの下面に連結されている。これにより、第１の可動板３３Ａは第２の可動板３３Ｂに対して相対移動が可能となっている。第２の可動板３３Ｂの上面は、リニアガイド３５Ａに対して垂直に延びるリニアガイド３５Ｂを介して仕切板１４の下面に連結されている。これにより、第２の可動板３３Ｂは仕切板１４に対して相対移動が可能となっている。このような配置により、第２の中空シャフト２７Ｂ、第１の中空シャフト２７Ａ、およびウエハステージ２３は、このウエハステージ２３の上面と平行な方向に移動可能となっている。

第１の可動板３３Ａにはボールねじｂ２が連結され、このボールねじｂ２はモータｍ２に連結されている。モータｍ２を回転させると、第１の可動板３３Ａはリニアガイド３５Ａの長手方向に沿って移動する。同様に、第２の可動板３３Ｂには、図示しないボールねじが連結され、このボールねじにはモータｍ３が連結されている。モータｍ３を回転させると、第２の可動板３３Ｂはリニアガイド３５Ｂの長手方向に沿って移動する。したがって、ステージ移動機構３０は、第１の可動板３３Ａ、リニアガイド３５Ａ、第２の可動板３３Ｂ、リニアガイド３５Ｂ、図示しないボールねじ、ボールねじｂ２、およびモータｍ２，ｍ３により構成される。なお、図２２においては、ステージ移動機構３０のモータｍ２によるウエハステージ２３の移動方向を矢印Ｙで示している。

支持板３２にはモータｍ４が固定されている。このモータｍ４は、プーリｐ３，ｐ４およびベルトｂ３を介して第２の中空シャフト２７Ｂに連結されている。モータｍ４は第２の中空シャフト２７Ｂを所定の角度だけ時計周りおよび反時計回りに交互に回転させるように動作する。これにより、ウエハステージ２３上のウエハＷは、上から見て第２の中空シャフト２７Ｂを中心に水平面内でスイングする。研磨ポイント（ノッチ部）は第２の中空シャフト２７Ｂの延長線上に位置する。したがって、モータｍ４、プーリｐ３，ｐ４およびベルトｂ３は、研磨ポイントを中心にウエハＷを旋回させる旋回機構を構成する。

図２３は図２２の研磨ヘッド１１２の内部構造を示す平面図である。図２４は図２３のＡ−Ａ線断面図であり、図２５は図２３のＢ−Ｂ線断面図であり、図２６は図２３に示す研磨ヘッドの水平断面図である。図２３乃至図２６に示すように、研磨ヘッド１１２の内部構造は、図６乃至図９に示す研磨ヘッド４２と基本的に同一である。ただし、バックパッド１３０の加圧面１３０ａの幅は、ウエハＷのノッチ部Ｎの幅よりも小さくなっている。また、研磨テープ４１の幅は、ノッチ部Ｎの幅よりもやや大きい程度である。

次に、上述のように構成された研磨装置の動作ついて説明する。ウエハＷは、図示しないウエハ搬送機構により開口部１２を通ってハウジング１１内に搬入される。ウエハチャック機構８０はウエハ搬送機構のハンド８５（図４参照）からウエハＷを受け取り、第一及び第二のチャックハンド８１，８２によりウエハＷを把持する。ウエハ搬送機構のハンド８５はウエハＷを第一及び第二のチャックハンド８１，８２に受け渡した後、ハウジング１１の外に移動し、次いでシャッター１３が閉じられる。ウエハＷを保持したウエハチャック機構８０はウエハＷを下降させ、ウエハステージ２３の上面に載置する。そして、図示しない真空ポンプを駆動してウエハＷをウエハステージ２３の上面に吸着させる。

その後、ウエハステージ２３は、ウエハＷとともにステージ移動機構３０によって研磨ヘッド４２の近傍まで移動する。次に、モータｍ１によりウエハステージ２３を回転させて、ウエハＷのノッチ部Ｎを研磨ヘッド１１２に対向させる。次いで研磨液供給ノズル５８からウエハＷに研磨液の供給を開始する。研磨液の供給流量が所定の値になった時点で、ウエハＷを研磨テープ４１と接触する位置までステージ移動機構３０によって移動させる。そして、リニアモータ９０により研磨ヘッド１１２を往復運動させる。これにより研磨テープ４１の研磨面をノッチ部Ｎに摺接させる。このようにして、ウエハＷのノッチ部Ｎが研磨される。必要に応じて、傾斜機構によりウエハステージ２３に垂直な面内で研磨ヘッド１１２をノッチ部Ｎ（研磨ポイント）を中心に傾けたり、旋回機構によりウエハステージ２３に平行な面内で研磨ヘッド１１２をノッチ部Ｎを中心に旋回させてもよい。

なお、研磨テープ４１に代えて、テープ状の不織布を用いることもできる。この場合は、研磨液供給ノズル５８からは、研磨液としてスラリーが供給される。また、バックパッドとして砥粒含浸ゴムから形成された固定砥粒を用い、研磨テープを介さずにバックパッド（固定砥粒）をウエハＷのノッチ部Ｎに直接摺接させてもよい。この砥粒含浸ゴムは、シリコンなどの弾性体にダイヤモンド粒子などの砥粒を練り込むことで形成される。なお、第１の実施形態に係る研磨ヘッド４２をハウジング１１内に収容させて、ベベル部およびノッチ部の研磨を１台の研磨装置で行うことも可能である。

図２７は本発明の第３の実施形態に係る研磨装置に用いられる研磨ヘッドを示す平面図である。図２８は図２７のＡ−Ａ線断面図であり、図２９は図２７のＢ−Ｂ線断面図であり、図３０は図２７に示す研磨ヘッドの水平断面図である。なお、本実施形態に係る研磨装置の基本的な構成は第２の実施形態の構成と同様である。また、第２の実施形態と同一または相当する部材には同一の符号を付して、その重複する説明を省略する。

本実施形態においては、研磨ヘッド１４０にはエアシリンダは設けられていなく、電磁石ホルダー１０１は研磨ヘッド１４０のハウジング１０５に固定されている。永久磁石９２と一体に動く連結ブロック９５の両端はばね９４に支持されている。これらばね９４の端部は研磨ヘッド１４０のハウジング１０５に固定されている。パッドホルダー９６は連結ブロック９５に固定されている。パッドホルダー９６と電磁石ホルダー１０１とはリニアガイド９８を介して互いに連結されている。したがって、パッドホルダー９６は電磁石ホルダー１０１に対して相対的に直線移動する。

本実施形態では、バックパッド１３０はばね１４５に支持されている。より詳しくは、パッドホルダー９６の両端部にはばねホルダー１４６が固定されており、これらばねホルダー１４６には、ウエハＷに向かって延びるばね１４５がそれぞれ取り付けられている。バックパッド１３０は、リニアガイド９８と平行に配置された棒状の支持部材１５０に固定されている。パッドホルダー９６と支持部材１５０とは、これらのばね１４５を介して連結されている。このばね１４５によりバックパッド１３０は研磨テープ４１に向かって付勢されている。支持部材１５０の各端部と各ばねホルダー１４６との間には微小なすき間が形成されており、支持部材１５０はパッドホルダー９６に対して相対的に移動可能となっている。

本実施形態の研磨動作は、上述した第２の実施形態の研磨動作と同様である。本実施形態によれば、ばね１４５によってバックパッド１３０の押圧力が自動的に調整されるので、常に一定の押圧力をウエハＷに対して加えることができる。

これまで述べてきた実施形態は、この技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として説明されたものである。したがって、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

図１（ａ）はウエハの周縁部を説明するための断面図であり、図１（ｂ）はウエハのノッチ部を説明するための平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。 図２に示す研磨装置の断面図である。 ウエハチャック機構のチャックハンドを示す平面図である。 研磨ヘッドをウエハの表面に対して傾斜させる傾斜機構を示す図である。 図３の研磨ヘッドの内部構造を示す平面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 図６に示す研磨ヘッドの水平断面図である。 図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、永久磁石が電磁石の磁力により往復運動をする様子を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る研磨装置の研磨ヘッドの変形例を示す平面図である。 加圧パッドを示す斜視図である。 図１３（ａ）は加圧パッドの変形例を示す斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示す加圧パッドの上面図である。 加圧時および非加圧時の様子を示す平面図である。 加圧パッドの他の構成例を示す斜視図である。 加圧パッドの他の構成例を示す斜視図である。 加圧パッドの他の構成例を示す斜視図である。 加圧パッドの他の構成例を示す斜視図である。 図１９（ａ）は加圧パッドの他の構成例を示す斜視図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）に示す加圧パッドの上面図であり、図１９（ｃ）は加圧時および非加圧時の様子を示す平面図である。 加圧パッドの他の構成例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。 図２１に示す研磨装置の断面図である。 図２２の研磨ヘッドの内部構造を示す平面図である。 図２３のＡ−Ａ線断面図である。 図２３のＢ−Ｂ線断面図である。 図２３に示す研磨ヘッドの水平断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る研磨装置に用いられる研磨ヘッドを示す平面図である。 図２７のＡ−Ａ線断面図である。 図２７のＢ−Ｂ線断面図である。 図２７に示す研磨ヘッドの水平断面図である。

符号の説明

１１ ハウジング
１２ 開口部
１３ シャッター
１４ 仕切板
１５ 上室
１６ 下室
１７ 貫通孔
２０ ウエハステージユニット（基板保持部）
２３ ウエハステージ
２６ 溝
２７，２７Ａ，２７Ｂ 中空シャフト
２８ 軸受
２９ 軸台
３０ ステージ移動機構
３１ パイプ
３２ 支持板
３３Ａ，３３Ｂ 可動板
３４ ロータリージョイント
３５Ａ，３５Ｂ リニアガイド
３６ 旋回アーム
４０ ベベル研磨ユニット
４１ 研磨テープ（研磨具）
４２，１１２，１４０ 研磨ヘッド
４３ テープ送り機構
４５ａ 供給リール
４５ｂ 回収リール
４６ リール室
５０，１３０ バックパッド（加圧パッド）
５１ 押圧部
５２ 連結部
５３ パッド本体部
５４ 隙間
５７ａ〜５７ｆ ガイドローラ
５８ 研磨液供給ノズル
６０ 溝
６１ 補強板
６２ 凹部
７１ 支持アーム
７５ 軸受
７８ 支持軸
７９ ハウジング（固定部材）
８０ ウエハチャック機構
８１ 第一のチャックハンド
８２ 第二のチャックハンド
８３ コマ
８５ ハンド
８８ エアシリンダ（駆動機構）
９０ リニアモータ
９１ 電磁石
９２ 永久磁石
９３ 駆動ユニット
９４ ばね
９５ 第１の連結ブロック
９６ パッドホルダー
９８ 第１のリニアガイド
９９ ブッシュ
１０１ 電磁石ホルダー
１０２ 第２のリニアガイド
１０３ 第２の連結ブロック
１０５ ハウジング
１１０ ノッチ研磨ユニット
１４５ ばね
１４６ ばねホルダー
１５０ 支持部材
Ｗ ウエハ
ｂ１，ｂ３，ｂ１１ ベルト
ｂ２ ボールねじ
ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，ｍ５ モータ
ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ１３，ｐ１４ プーリ

Claims (6)

1. 研磨具を基板の周縁部に摺接させて該周縁部を研磨する研磨装置であって、
   基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された基板の周縁部を前記研磨具を用いて研磨する研磨ヘッドとを備え、
   前記研磨ヘッドは、
   前記研磨具を基板の周縁部に押圧する加圧パッドと、
   前記加圧パッドを往復運動させるリニアモータとを有することを特徴とする研磨装置。
2. 前記研磨ヘッドは、前記加圧パッドの往復運動を直線に沿った往復運動に規制するリニアガイドを有することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記加圧パッドは、
   パッド本体部と、
   前記研磨具を基板の周縁部に押圧する押圧面と該押圧面の反対側に位置する裏面とを有する板状の押圧部と、
   前記押圧部と前記パッド本体部とを連結する複数の連結部とを有し、
   前記押圧部の前記裏面と前記パッド本体部との間には空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
4. 前記研磨ヘッドは、前記加圧パッドを基板の周縁部に向かって移動させる駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
5. 前記基板保持部に保持された基板の表面に対して前記研磨ヘッドを傾斜させる傾斜機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
6. 前記研磨具は、研磨面を有した研磨テープであることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。

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