JP5026957B2

JP5026957B2 - 研磨装置及び研磨方法

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Publication number: JP5026957B2
Application number: JP2007513515A
Authority: JP
Inventors: 壮男窪田; 厚重田; 現豊田; 圭瑞高橋; 大作福岡; 賢也伊藤
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Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2012-09-19
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Description

本発明は、研磨装置および研磨方法に係り、特に半導体ウェハなどの基板を研磨テープで研磨する研磨装置および研磨方法に関するものである。

従来から、半導体ウェハに形成されたノッチ部を研磨するために砥粒付きの研磨テープが用いられている。すなわち、研磨テープを、半導体ウェハのノッチ部に接触させ、ウェハ表面と直交する方向に移動させることによりウェハのノッチ部を研磨する。

この方法においては、研磨テープが研磨荷重によってノッチ部に沿って湾曲するが、研磨条件によっては、研磨テープのエッジがノッチ部に引っかかることがある。このため、研磨条件によってはウェハに傷が付いたり、ノッチ部が不均一に削れたりする場合がある。また、研磨テープの変形が不十分だと、ウエハに接触する研磨テープの面積が狭くなり、安定した研磨を行いにくくなる。この場合、均一な研磨を行うことが難しくなる上、研磨テープの全面を使用しない点で非経済的である。また、曲面を研磨する際に、ウエハに接触する研磨テープの面積が狭いと、連続的に研磨されるいくつかの部分に分けて研磨する必要があるため、研磨工程が終了するまでに時間がかかる。

このように、ウェハのノッチ部の研磨時に研磨条件が不適切だと、ウェハに研磨テープのエッジ部による傷が付いたり、均一な研磨が行えないという問題が発生している。そのような問題を解決するため、研磨テープをノッチ部の形状に沿わせるために研磨テープを薄くする方法もあるが、研磨テープを薄くすると引張りによる耐久性がなくなる。このため、研磨テープを薄くすることにも限界がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハ等の基板のノッチ部等を研磨テープで研磨することができ、かつ基板に研磨による傷を付けることなく、均一で高速な研磨を行うことのできる研磨装置および研磨方法を提供することを第１の目的とする。

本発明の第１の態様によれば、基板に研磨による傷を付けることなく、均一で高速な研磨を行うことのできる研磨装置が提供される。この研磨装置は、研磨テープと、前記研磨テープが基板の被研磨部分に接触する接触部に前記研磨テープを供給する供給リールと、前記接触部から前記研磨テープを巻き取る巻取リールとを備えている。また、研磨装置は、前記接触部に直接供給される研磨テープをガイドするガイド面を有する第１のガイド部と、前記接触部から直接供給される前記研磨テープをガイドするガイド面を有する第２のガイド部と、前記研磨テープと前記基板とを相対的に移動させる駆動機構とを備えている。前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面は、前記基板の被研磨部分の形状に対応した形状を有し、前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面は、前記基板の被研磨部分であるノッチ部の形状に合わせて前記研磨テープの幅方向に沿って湾曲した湾曲面を有し、他方のガイド面は、前記湾曲面の曲率よりも大きな曲率を有するか又は平坦なガイド面であり、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部との間で前記研磨テープに張力が与えられ、前記研磨テープが前記ノッチ部に押し付けられるようになっている。

本発明の第２の態様によれば、基板に研磨による傷を付けることなく、均一で高速な研磨を行うことのできる研磨方法が提供される。この研磨方法によれば、研磨テープを第１のガイド部のガイド面に供給する。前記第１のガイド部のガイド面から、前記研磨テープと基板の被研磨部分が接触する接触部に研磨テープを直接供給する。前記接触部から第２のガイド部のガイド面に前記研磨テープを直接供給する。前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面により前記研磨テープの一部を前記基板の被研磨部分の形状に対応させて変形させる。前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面は、前記基板の被研磨部分であるノッチ部の形状に合わせて前記研磨テープの幅方向に沿って湾曲した湾曲面を有し、他方のガイド面は、前記湾曲面の曲率よりも大きな曲率を有するか又は平坦なガイド面であるように構成し、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部との間で前記研磨テープに張力が与えられ、前記研磨テープが前記ノッチ部に押し付けられ、前記基板の被研磨部分と前記研磨テープとを相対的に移動させて前記基板の被研磨部分を研磨する。

すなわち、半導体基板の被研磨部分に研磨テープを接触させ、基板と研磨テープを相対的に移動させることにより被研磨部分を研磨するときに、前記研磨テープの一部を前記被研磨部分の形状に対応させて変形させておく。例えば、半導体基板の周縁部に形成されたノッチ部に研磨テープの一部を接触させ、前記研磨テープを前記基板の表面と交差する方向に移動させることにより前記ノッチ部を研磨する。このときに、前記研磨テープの一部を前記ノッチ部の形状に対応させて幅方向に湾曲させておく。

本発明によれば、半導体基板の被研磨部分を研磨する前に、研磨テープを半導体基板のノッチ部等の被研磨部分の形状に合わせて変形させるため、研磨テープが被研磨部分の全体に均一に接触しやすくなる。このため、研磨による傷がつきにくくなり、均一で高速な研磨が可能になる。

本発明の上述した目的ならびにその他の目的および効果は、本発明の好ましい実施形態を一例として図示した添付図面と照らし合わせれば、以下に述べる説明から明らかになるであろう。

以下、本発明に係る研磨装置の実施形態について図１から図２５を参照して詳細に説明する。なお、図１から図２５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１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、図２は、図１のII−II線断面図である。この実施形態における研磨装置は、半導体ウェハの周縁部に形成されたノッチ部を研磨するものである。この研磨装置は、ステージ（図示せず）上に水平方向に保持された半導体ウェハ１０のノッチ部１１を研磨する研磨機構２０を備えている。

図１および図２に示すように、研磨機構２０は、砥粒付きの研磨テープ２１と、研磨テープ２１がウェハ１０の被研磨部分に接触する接触部３０に研磨テープ２１を供給するための供給リール２２と、接触部３０から研磨テープ２１を巻き取るための巻取リール２３と、供給リール２２からの研磨テープ２１をガイドして接触部３０に直接供給する第１のガイド部（ガイドローラ）２４と、接触部３０から直接供給された研磨テープ２１をガイドして巻取リール２３に供給する第２のガイド部（ガイドローラ）２５とを備えている。このように、研磨テープ２１は、供給リール２２から供給され、第１のガイド部２４にガイドされ、次にウェハ１０の被研磨部分に接触する接触部３０に供給され、その次に第２のガイド部２５にガイドされて巻取リール２３に巻き取られる。なお、本実施形態においては、第１のガイド部２４と第２のガイド部２５とは実質的に同一の構造を有している。

供給リール２２と接触部３０との間または巻取リール２３と接触部３０との間に複数のガイド部（ガイドローラ）が設置されているような場合には、接触部３０を挟んで研磨テープ２１上で最も近くのガイド部（ガイドローラ）が上述した第１のガイド部２４と第２のガイド部２５に相当することとなる。

第１のガイド部２４はウェハ１０の表面よりも上方に配置され、第２のガイド部２５はウェハ１０の表面よりも下方に配置される。第１のガイド部２４と第２のガイド部２５との間の研磨テープ２１は、ウェハ１０の表面に対して垂直な方向に延びている。研磨テープ２１には、第１のガイド部２４と第２のガイド部２５との間で一定の張力が与えられ、研磨テープ２１の接触部３０が半導体ウェハ１０のノッチ部１１に押し付けられるようになっている。研磨機構２０の全体は、研磨テープ２１をウェハ１０のノッチ部１１に接触させた状態で、駆動機構（図示せず）により上下方向（ウェハ１０の表面に対して垂直な方向）に移動するようになっている。また、ウェハ１０の上下には、ウェハ１０の表裏面に研磨液（純水、酸、またはアルカリ）を噴射する研磨液供給ノズル２６が設けられている。

図３は、研磨機構２０を示す正面図である。図３に示すように、第１のガイド部２４は、研磨テープをガイドするガイド面２４１と、ガイド面２４１を挟む一対のフランジ２４２とを備えている。このガイド面２４１は平面ではなく湾曲面となっている。すなわち、フランジ２４２で挟まれたガイド面２４１は、ウェハ１０のノッチ部１１のへこみの形状に合わせて凸形状になっている。

図４は、図３の第１のガイド部２４を研磨テープ２１の供給方向（図３のＺ方向）に垂直な面で切った断面図である。図４に示すように、第１のガイド部２４のガイド面２４１は、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面において所定の曲率を有している。すなわち、第１のガイド部２４のガイド面２４１は、研磨テープ２１の幅方向に沿って湾曲した湾曲面を有している。なお、本実施形態においては、第１のガイド部２４のガイド面２４１とフランジ２４２とは一体に形成されている。

研磨テープ２１は湾曲したガイド面２４１に一定の押圧力を持って当接されるが、ガイド面２４１の曲率が、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面においてゼロではないため、ガイド面２４１を通過した研磨テープ２１は、図５に示すように、幅方向に沿って湾曲することになる。すなわち、研磨テープ２１は第１のガイド部２４を通ることにより、幅方向の断面が弧状となるように湾曲することになる。

研磨テープ２１がこのように湾曲していると、図６に示すように、幅方向に湾曲した研磨テープ２１がウェハ１０のノッチ部１１の全面に均一に接触することになる。この状態で駆動機構により研磨機構２０を上下方向に移動させることにより、ノッチ部１１が研磨テープ２１により均一に研磨されることになる。

研磨テープ２１の巻き取りは次のようにして行う。まず、研磨テープ２１の一定長を上記の方法により湾曲させ、この湾曲部をウェハ１０のノッチ部１１に接触させ、研磨機構２０の振動によりノッチ部１１を研磨する。一定時間の研磨の後、研磨テープ２１を一定量だけ巻き取るとともに、研磨テープ２１の新たに供給された部分を上記の方法により湾曲させる。そして、研磨テープ２１の新しい部分が半導体ウェハ１０のノッチ部１１に接触するようにする。これを繰り返すことにより、ノッチ部１１に常に研磨テープ２１の新しい部分が接触することになる。

また、研磨機構２０の振動によりノッチ部１１を研磨している際に研磨テープ２１を少しずつ連続して送るようにしてもよい。この場合、研磨テープ２１の巻き取りに際して研磨を停止する必要がない。

本実施形態の研磨機構２０を用いてウェハ１０の研磨を行った。研磨テープ２１として、厚さ５０μｍ、幅８ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂に粒度＃４０００のダイヤモンド砥粒をつけた研磨テープを用いた。研磨テープ２１を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で連続的に送りながら研磨を行った。研磨テープ２１は、第１のガイド部２４の通過後は第１のガイド部２４によって変形した形を保ちながら研磨の部位（接触部３０）に到達するようにした。研磨テープ２１の送り側と引き込み側で引っ張りの張力をかけ、ウェハ１０のノッチ部１１に研磨テープ２１を押し込みながら１ｋｇｆの荷重をかけ、研磨機構２０を上下に１分間に３０回振動しながら研磨を行った。この結果、研磨による傷を付けることもなくノッチ部１１を良好に研磨することができた。

このように、本実施形態の研磨装置によれば、湾曲したガイド面２４１を有する第１のガイド部２４を用い、研磨テープ２１を第１のガイド部２４に一定の押圧力を持って当接させることにより、研磨の前に研磨テープ２１を半導体ウェハ１０のノッチ部１１の曲率に沿って湾曲させることができる。このため、研磨テープ２１がノッチ部１１の全面に均一に接触することになる。したがって、半導体ウェハ１０のノッチ部１１に研磨による傷が付きにくくなり、均一で高速な研磨を行うことができる。

図７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。この実施形態における研磨装置は、ウェハの周縁部であるベベル部を研磨するものである。この研磨装置は、回転ステージ（図示せず）上に水平方向に保持された半導体ウェハ１０のベベル部１２を研磨する研磨機構５０を備えている。

図７に示すように、研磨機構５０は、砥粒付きの研磨テープ１２１と、研磨テープ１２１がウェハ１０の被研磨部分に接触する接触部１３０に研磨テープ１２１を供給するための供給リール１２２と、接触部１３０から研磨テープ１２１を巻き取るための巻取リール１２３と、供給リール１２２からの研磨テープ１２１をガイドして接触部１３０に直接供給する第１のガイド部５４と、接触部１３０から直接供給された研磨テープ１２１をガイドして巻取リール１２３に供給する第２のガイド部（ガイドローラ）５５と、研磨ヘッド５８と、回転ステージを回転させる駆動機構（図示せず）とを備えている。

半導体ウェハ１０と供給リール１２２および巻取リール１２３はそれぞれ平行な軸まわりに回転するようになっている。研磨テープ１２１は、供給リール１２２から供給され、第１のガイド部５４および第２のガイド部５５にガイドされて巻取リール１２３に巻き取られるようになっている。また、半導体ウェハ１０は、ウェハ１０のベベル部１２に研磨テープ１２１を接触させた状態で、ステージの回転とともに回転するようになっている。

図８は第１のガイド部５４を示す背面図、図９は図８のIX−IX線断面図である。図８および図９に示すように、第１のガイド部５４は、断面が台形状のガイド体５４１と、このガイド体５４１の側面に沿って配置された１対の円柱状ローラ５４２，５４３とを備えている。研磨テープ１２１は、ガイド体５４１の上面にガイドされ、ローラ５４２，５４３によりガイド体５４１の側面に押し付けられるようになっている。

このような構成において、供給リール１２２から供給された研磨テープ１２１は、第１のガイド部５４を通ることによりウェハ１０のベベル部１２の断面と同じ形状に変形される。そして、研磨テープ１２１は、接触部１３０でウェハ１０のベベル部１２に接触し、この接触部１３０で研磨ヘッド５８によりウェハ１０のベベル部１２に押し付けられる。これにより、図１０に示すように、研磨テープ１２１がベベル部１２の全面（端面、上斜面および下斜面）と均一に接触することになる。そして、この状態でウェハ１０を回転駆動することにより、ベベル部１２の研磨を良好に行うことができる。研磨に供された研磨テープ１２１は、第２のガイド部５５により平坦に戻された後に、巻取リール１２３に巻き取られるようになっている。

本実施形態の研磨機構５０を用いてウェハ１０の研磨を行った。研磨テープ１２１を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で送り続けながら、５００ｒｐｍで回転させたウェハ１０のベベル部１２に１ｋｇｆの荷重で研磨テープ１２１を押し当て研磨した。この結果、ウェハ１０のベベル部１２を良好に研磨することができた。

このように、本実施形態の研磨装置によれば、研磨テープ１２１を半導体ウェハ１０のベベル部１２に対応させて変形させるため、研磨テープ１２１がベベル部１２の全面に均一に接触することになる。したがって、研磨による傷が付きにくくなり、均一で高速な研磨が可能になる。しかも、ベベル部１２の端面、上斜面および下斜面を同時に研磨することができ、研磨時間の更なる短縮化を図ることができる。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。この実施形態における研磨装置は、第２の実施形態の研磨装置と同様に、ウェハの周縁部であるベベル部を研磨するものである。この研磨装置は、回転ステージ（図示せず）上に水平方向に保持された半導体ウェハ１０のベベル部１２を研磨する研磨機構１５０を備えている。

この研磨機構１５０は、第２の実施形態の研磨機構５０と同様に、研磨テープ１２１の供給および巻き取りを行う機構（供給リール１２２および巻取リール１２３）と、研磨テープ１２１の形状をベベル部１２の断面と同じ形状に変形する機構（第１のガイド部５４）とを備えている。上述した第２の実施形態においては、図７に示すように１つの研磨ヘッド５８によりウェハ１０のベベル部１２を研磨しているが、本実施形態では、複数の研磨ヘッド５８１〜５８５によりウェハ１０のベベル部１２を研磨している。

すなわち、本実施形態の研磨装置は研磨ヘッドを複数備えており、より具体的には５個の研磨ヘッド５８１〜５８５を備えている。各々の研磨ヘッド５８１〜５８５は、ウェハ中心に対して所定の角度をおいて等配に配置されており、ウェハの表面に対して研磨ヘッド５８１〜５８５の角度をそれぞれ独立した角度に変更する機構を備えている。すなわち、５つの研磨ヘッド５８１〜５８５はそれぞれ自由に角度調整が可能になっている。また、研磨荷重もそれぞれ独立に設定可能になっている。

図１２Ａから図１２Ｅは、図１１における各研磨ヘッド５８１〜５８５をウェハ１０とともに示す側断面図である。図１２Ａから図１２Ｅに示すように、５個の研磨ヘッド５８１〜５８５は、それぞれ所定の角度を持ってウェハ１０に当接している。それぞれの研磨ヘッド５８１〜５８５が、ベベル部１２と同じ形状に変形された研磨テープ１２１の一部をウェハ１０のベベル部１２の一部に押圧しており、研磨テープ１２１が５個の研磨ヘッド５８１〜５８５を通過することによりベベル部１２全面が研磨されるようになっている。

図９に示すように幅方向の断面が下辺を除いた台形状に変形された（折り曲げられた）研磨テープ１２１においては、台形の３面の境界部分が研磨テープ１２１の折り曲げ部分になるため、この折り曲げ部分において研磨不足が生じやすい。このため、本実施形態では、研磨テープ１２１をウェハ１０に対して複数箇所で押圧することにより上記境界部分を積極的に研磨するとともに、研磨テープ１２１を上面から段階的に下面に押圧することにより、研磨テープ１２１が複数の研磨ヘッド５８１〜５８５を通過するに際し、シワや折れの発生を防いで滑らかにベベル部１２に沿わせるようにしている。

なお、研磨ヘッド５８１〜５８５は研磨テープ１２１のウェハ１０への押圧とともに、ウェハ１０からの離間も独立して動作可能になっており、５個の研磨ヘッド５８１〜５８５のうち、例えば３個をウェハ１０に押圧し、２個はウェハ１０から離間させることも可能である。また、研磨ヘッド５８１〜５８５は、自由に角度の設定が可能になっており、例えば５個全てを同じ角度に設定することも可能である。あるいは、２個は上面、１個が側面、２個が下面を押圧するように、研磨ヘッド５８１〜５８５を組み合わせることもできる。また、ウェハ１０の一部が最初の研磨ヘッド５８１を通過して最後の研磨ヘッド５８５を通過するまでの間に、上面、側面、下面の順に被研磨面が研磨されるように構成することも可能である。あるいは、側面、上面、下面の順番に被研磨面が研磨されるようにウェハ１０を通過させることも、各研磨ヘッド５８１〜５８５の角度を設定することによって適宜実施することができる。

図１３に、ウェハ１０の周縁部の拡大断面図を示す。一般的に、ウェハ１０のベベル部１２とは、図１３中にＢで示すウェハ１０の周縁部の角度が付いた部分のことをいい、ベベル部Ｂの境界とウェハ１０のデバイスが形成される上面Ｄとの間の領域Ｅをエッジ部という。

図１４は、このエッジ部Ｅを研磨するように構成した例を示している。すなわち、図１４に示すように、５個の研磨ヘッドのうち中央の研磨ヘッド５８３を、ウェハ１０の厚さ方向の中心軸に対して垂直な方向からウェハ１０に押圧し、エッジ部Ｅを研磨するように構成している。この場合、研磨テープ１２１はウェハのエッジ部Ｅまでかかるようにテープ幅の広いものを用いる。このように、研磨ヘッドの角度を変更することによりベベル部Ｂだけでなく、エッジ部Ｅを研磨するように構成することができ、研磨ヘッドを複数備えることによりベベル部Ｂとエッジ部Ｅを同時に研磨することも可能となる。

本実施形態では５つの研磨ヘッド５８１〜５８５を使用した例を説明したが、さらに両側に１個ずつを追加して７個の研磨ヘッドを備えてもよく、研磨ヘッドを２個にして研磨中に研磨ヘッドの角度を変更しながら全面を研磨してもよい。このように研磨ヘッドに対して種々の変形が可能である。

図１５は、研磨ヘッド５８１がウェハ１０と当接している箇所の拡大断面図である。図１５に示すように、研磨ヘッド５８１は、研磨テープ１２１を半導体ウェハ１０に押圧する弾性部材５９と、弾性部材５９を支持するサポート５７とを備えている。この弾性部材５９はゴムやスポンジなどの材料から形成され、ウェハ１０へのダメージを緩和する作用を備えている。この弾性部材５９の硬度を変えることで、同じ研磨テープ１２１を使用して仕上げ面粗さ、研磨レート、研磨形状など研磨特性を調整することができる。

また、弾性部材５９は、複数配置した研磨ヘッド５８１〜５８５にそれぞれ異なる弾性を有するものを取り付けることができる。例えば、研磨テープ１２１をウェハ１０の上面に押圧する研磨ヘッドの弾性部材を軟質に、研磨テープ１２１をウェハ１０の側面に押圧する研磨ヘッドの弾性部材を硬質にすることができる。また、各研磨ヘッドの角度を同じにしてそれぞれの弾性部材の硬度を硬質から軟質に変化させることにより、ウェハ１０が研磨ヘッドを通過するのに従って研磨特性を変化させることもできる。

図１６Ａおよび図１６Ｂは、サポート５７に弾性部材５９を取り付けて研磨ヘッドを作成する様子を示す図である。図１６Ａに示すように、サポート５７には、弾性部材５９が収容される部分が形成されている。横方向から矢印で示すように弾性部材５９をサポート５７の下部に挿入して、図１６Ｂに示すように、弾性部材５９をサポート５７の下部に収容して研磨ヘッドを作成する。このようにして作成された研磨ヘッドは、研磨中にウェハの回転やテープ送りなどにより横方向の力を受けても、弾性部材５９がサポート５７の片方から抜けないように規制される構造となっている。

このように、本実施形態の研磨装置によれば、研磨ヘッドを複数備え、各々のウェハ１０に対する角度を調整可能としているので、ウェハ１０のベベル部１２の形状に合わせた研磨を施すことができ、ウェハ１０の形状整形を行うことができる。また、研磨荷重を各々の研磨ヘッド５８１〜５８５で調整可能になっているので、角度に応じた研磨荷重を設定することにより、ベベル部１２の形状に合わせた研磨を施すことができ、ウェハ１０の形状整形を行うことができる。

さらに、研磨テープ１２１をウェハ１０に押圧する弾性部材５９を設け、複数設けた研磨ヘッド５８１〜５８５毎に弾性部材５９の材質や硬度を変更することができるので、ウェハ１０が各々の研磨ヘッド５８１〜５８５を通過するに従って弾性部材５９の硬度を変化させることができ、特にウェハ１０の仕上がり粗さをコントロールすることができる。

ここで、上述した第２および第３の実施形態における第１のガイド部５４に代えて、図１７Ａから図１７Ｃに示すような第１のガイド部６４を用いてもよい。図１７Ａから図１７Ｃに示すように、この第１のガイド部６４は、断面が六角形のガイド体６４１と、このガイド体６４１の側面に沿って配置された２対の円柱状ローラ６４２，６４３および６４４，６４５とを備えている。２対のローラ６４２，６４３および６４４，６４５は、研磨テープ１２１の進行方向に沿って配置されている。この例では、研磨テープ１２１は、断面が六角形のガイド体６４１の上面にガイドされ、まず、前段のローラ６４２，６４３により変形された後、後段のローラ６４４，６４５でさらに変形される。これにより、第３の実施形態で示したような５つの研磨角度に沿った形状に研磨テープ１２１を変形させることができる。

また、第３の実施形態の研磨ヘッドの変形例として、図１８Ａから図１８Ｅに示すような研磨ヘッド５８１〜５８５を用いることもできる。この例では、各々の研磨ヘッド５８１〜５８５の角度は固定としているが、それぞれの研磨ヘッド５８１〜５８５の弾性部材５９１〜５９５における研磨テープ１２１と接触する面の角度を変えている。これにより、研磨テープ１２１がそれぞれ所定の角度でウェハ１０に押圧されるようになっている。このように、弾性部材５９１〜５９５が研磨テープ１２１をウェハ１０に押圧する面を斜面とし、これらの弾性部材５９１〜５９５を研磨ヘッド５８１〜５８５に取り付けることにより、容易に多角度の研磨を実現することができる。したがって、上述した研磨ヘッドの角度を変更する機構を省略することができる。

図１９は、上述した第１の実施形態における研磨機構２０の第１の変形例２０ａを示す正面図である。この研磨機構２０ａは、図３に示す第２のガイド部２５に代えて、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面において曲率０の平坦なガイド面２５１を有する第２のガイド部１２５を用いている。その他の点は図３に示す研磨機構２０と同様である。

このような構成において、研磨テープ２１は、一定の張力が与えられた状態で第１のガイド部２４の湾曲したガイド面２４１に当接されるため、第１のガイド部２４の近傍では、研磨テープ２１は、図２０Ａに示すように、第１のガイド部２４のガイド面２４１に沿って円弧状に湾曲する。また、研磨テープ２１は、一定の張力が与えられた状態で第２のガイド部１２５の平坦なガイド面２５１に当接するため、第２のガイド部１２５の近傍では、研磨テープ２１は、図２０Ｃに示すように、第２のガイド部１２５のガイド面２５１に沿って平坦になる。このため、第１のガイド部２４と第２のガイド部１２５との間の研磨テープ２１は、円弧形状２１ａから平坦形状２１ｃに変形され、ウェハ１０に接触する接触部の研磨テープ２１は、図２０Ｂに示すように、円弧形状２１ａと平坦形状２１ｃとの間の中間形状２１ｂとなる。

この中間形状２１ｂにおいては、図２１に示すように、研磨テープ２１が円弧形状２１ａから平坦形状２１ｃに広がるような力Ｆが働くため、研磨テープ２１が半導体ウェハ１０のノッチ部１１に押圧されると、研磨テープ２１の幅方向の両端部がノッチ部１１に確実に沿うようになる。したがって、ウェハ１０のノッチ部１１の形状に多少バラツキがあっても、研磨テープ２１をノッチ部１１の形状に確実に沿わせることが可能となる。

なお、図１９に示す例において、第１のガイド部２４と第２のガイド部１２５とを入れ替えてもよい。すなわち、第１のガイド部に、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面において曲率０の平坦なガイド面を形成し、第２のガイド部に、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面において曲率がゼロでないガイド面を形成してもよい。このようにしても、上述の例と同様の効果を奏することができる。

図２２は、研磨機構２０の第２の変形例２０ｂを示す正面図である。この研磨機構２０ｂは、図３に示す第１のガイド部２４に代えて、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面の中央部に大きな曲率を有するガイド面２４１ａを有する第１のガイド部１２４を用いている。その他の点は図３に示す研磨機構２０と同様である。

図２２に示すように、この第１のガイド部１２４のガイド面２４１ａは、研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面の中央部分において曲率の大きな円弧状になっており、その両側はフランジ２４２まで直線状に延びている。この例では、第２のガイド部２５のガイド面も研磨テープ２１の供給方向に垂直な断面においてゼロでない曲率を有するが、第１のガイド部１２４のガイド面２４１ａの中央部の曲率は、第２のガイド部２５のガイド面の曲率よりも大きくなっている。

このような構成において、研磨テープ２１は、一定の張力が与えられた状態で第１のガイド部１２４の湾曲したガイド面２４１ａに当接されるため、第１のガイド部１２４の近傍では、研磨テープ２１は、図２３Ａに示すように、第１のガイド部１２４のガイド面２４１ａに沿って曲率の大きな円弧状に湾曲する。また、研磨テープ２１は、一定の張力が与えられた状態で第２のガイド部２５のガイド面に当接するため、第２のガイド部２５の近傍では、研磨テープ２１は、図２３Ｃに示すように、第２のガイド部２５のガイド面に沿って曲率の小さな円弧状に湾曲する。

このように、第１のガイド部１２４と第２のガイド部２５との間の研磨テープ２１は、曲率の大きな円弧形状２１ｄから曲率の小さな円弧形状２１ｆに変形されているため、ウェハ１０に接触する接触部の研磨テープ２１は、図２３Ｂに示すように、円弧形状２１ｄと円弧形状２１ｆとの間の中間形状２１ｅとなる。

この中間形状２１ｅにおいては、研磨テープ２１が円弧形状２１ｄから円弧形状２１ｆに広がるような力が働くため、研磨テープ２１が半導体ウェハ１０のノッチ部１１に押圧されると、研磨テープ２１の幅方向の両端部がノッチ部１１に確実に沿うようになる。したがって、ウェハ１０のノッチ部１１の形状に多少バラツキがあっても、研磨テープ２１をノッチ部１１の形状に確実に沿わせることが可能となる。

このように、この変形例２０ｂにおいても、上述した第１の変形例２０ａと同様の効果を奏することができる。この例においては、第１のガイド部と第２のガイド部のそれぞれのガイド面の曲率を調整することにより、接触部における研磨テープの曲率を所望の値に調整し、研磨テープ２１をノッチ部１１の形状に確実に沿わせることが可能となる。なお、図２２に示す例において、第１のガイド部１２４と第２のガイド部２５とを入れ替えてもよい。

図２４は、研磨機構２０の第３の変形例２０ｃを示す側断面図である。図２４に示すように、この研磨機構２０ｃは、図３に示す第１のガイド部２４および第２のガイド部２５に加えて、第３のガイド部２２４および第４のガイド部２２５を備えている。第３のガイド部２２４は、第１のガイド部２４の上流側に位置しており、供給リール２２からの研磨テープ２１をガイドして第１のガイド部２４に直接供給するガイド面を有している。また、第４のガイド部２２５は、第２のガイド部２５の下流側に位置しており、第２のガイド部２５から直接供給された研磨テープ２１をガイドして巻取リール２３に供給するガイド面を有している。

図３に示すように、第１のガイド部２４および第２のガイド部２５のみで研磨テープ２１を送っていると、第１のガイド部２４および第２のガイド部２５のガイド面が湾曲しているため、研磨工程の進行とともに、研磨テープ２１が次第にガイド面の中央からその両側のフランジ側にずれてしまうことがある。図２４における第３のガイド部２２４および第４のガイド部２２５は、研磨テープ２１が第１のガイド部２４および第２のガイド部２５のガイド面からずれることを防止するためのものであり、第３のガイド部２２４および第４のガイド部２２５のガイド面は、それぞれ研磨テープの供給方向に垂直な断面において平坦になっている。図２４に示すように、研磨テープ２１がウェハ１０に接触していないときは、第３のガイド部２２４のガイド面から第１のガイド部２４のガイド面に研磨テープ２１が供給される方向と、第１のガイド部２４のガイド面から第２のガイド部２５のガイド面に研磨テープ２１が供給される方向とは略同一の方向となっている。また、同様に、研磨テープ２１がウェハ１０に接触していないときは、第１のガイド部２４のガイド面から第２のガイド部２５のガイド面に研磨テープ２１が供給される方向と、第２のガイド部２５のガイド面から第４のガイド部２２５のガイド面に研磨テープ２１が供給される方向とは略同一の方向となっている。このように第３のガイド部２２４および第４のガイド部２２５を配置することで、研磨テープ２１が第１のガイド部２４および第２のガイド部２５のガイド面からずれることが防止される。

図２４に示すように、ウェハ１０が研磨機構２０ｃから離間しているとき、第１のガイド部２４および第２のガイド部２５は、それぞれガイド面の頂点でわずかに研磨テープ２１と接触するようになっている。図２５に示すように、ウェハ１０を研磨テープ２１に押し込む（あるいは、研磨テープ２１をウェハ１０に押し込む）と、上述したように、第１のガイド部２４および第２のガイド部２５のガイド面により研磨テープ２１が幅方向に湾曲するが、第１のガイド部２４の上流側の研磨テープ２１および第２のガイド部２５の下流側の研磨テープ２１を、それぞれ第３のガイド部２２４および第４のガイド部２２５の平坦なガイド面により支持しているため、研磨テープ２１が第１のガイド部２４および第２のガイド部２５のガイド面からずれることを防止することができる。

なお、この研磨機構２０ｃにおいて、第１のガイド部２４と第２のガイド部２５のガイド面は、同一の曲率を有していてもよいし、あるいは、ノッチ形状のバラツキに対応すべく異なる曲率を有していてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、被研磨部分は必ずしも半導体ウェハのノッチ部やベベル部に限定されるものではなく、研磨テープとの接触により研磨できる部位であればどこであってもよい。また、半導体ウェハのノッチ部の研磨に際して、研磨テープの摺動方向は必ずしも基板表面と直交する方向に限らず、直交する方向に対して傾斜していてもよい。

これまで本発明の一実施形態について図示および説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更および改変が可能であることは容易に理解できよう。

本発明は、半導体ウェハなどの基板を研磨テープで研磨する研磨装置に好適に用いることができる。

図１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２は、図１のII−II線断面図である。図３は、図１の研磨装置における研磨機構を示す正面図である。図４は、図３の研磨機構における第１のガイド部を示す断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図３の研磨機構を用いた場合のウェハのノッチ部と研磨テープとの接触状態を示す平面図である。図７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８は、図７の研磨装置における第１のガイド部を示す背面図である。図９は、図８のIX−IX線断面図である。図１０は、図７の研磨装置におけるウェハのベベル部と研磨テープとの接触状態を示す断面図である。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図１２Ａから図１２Ｅは、図１１の研磨装置における研磨ヘッドをウェハとともに示す側断面図である。図１３は、ウェハの周縁部を拡大して示す断面図である。図１４は、図１１の研磨装置において、ウェハのエッジ部を研磨するように研磨ヘッドを設定した状態を示す断面図である。図１５は、研磨ヘッドがウェハと当接している箇所の拡大断面図である。図１６Ａおよび図１６Ｂは、第３の実施形態の研磨装置における研磨ヘッドを作成する様子を示す斜視図である。図１７Ａは、図８の第１のガイド部の変形例を示す背面図である。図１７Ｂおよび図１７Ｃは、図１７Ａに示す第１のガイド部の断面図である。図１８Ａから図１８Ｅは、第３の実施形態の研磨ヘッドの変形例を示す側断面図である。図１９は、図３の研磨機構の第１の変形例を示す正面図である。図２０Ａは、図１９のＡ−Ａ線断面図である。図２０Ｂは、図１９のＢ−Ｂ線断面図である。図２０Ｃは、図１９のＣ−Ｃ線断面図である。図２１は、図１９の研磨機構を用いた場合のウェハのノッチ部と研磨テープとの接触状態を示す平面図である。図２２は、図３の研磨機構の第２の変形例を示す正面図である。図２３Ａは、図２２のＡ−Ａ線断面図である。図２３Ｂは、図２２のＢ−Ｂ線断面図である。図２３Ｃは、図２２のＣ−Ｃ線断面図である。図２４は、図３の研磨機構の第３の変形例を示す側断面図である。図２５は、図２４の研磨機構の運転時の状態を示す側断面図である。

Claims

研磨テープと、
前記研磨テープが基板の被研磨部分に接触する接触部に前記研磨テープを供給する供給リールと、
前記接触部から前記研磨テープを巻き取る巻取リールと、
前記供給リールからの研磨テープをガイドして前記接触部に直接供給するガイド面を有する第１のガイド部と、
前記接触部から直接供給された研磨テープをガイドして前記巻取リールに供給するガイド面を有する第２のガイド部と、
前記研磨テープと前記基板とを相対的に移動させる駆動機構と、
を備え、
前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面は、前記基板の被研磨部分の形状に対応した形状を有し、
前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面は、前記基板の被研磨部分であるノッチ部の形状に合わせて前記研磨テープの幅方向に沿って湾曲した湾曲面を有し、他方のガイド面は、前記湾曲面の曲率よりも大きな曲率を有するか又は平坦なガイド面であり、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部との間で前記研磨テープに張力が与えられ、前記研磨テープが前記ノッチ部に押し付けられるようになっている、研磨装置。
前記研磨テープの幅方向に沿って平坦であるガイド面であって、前記供給リールからの研磨テープをガイドして前記第１のガイド部に直接供給するガイド面を有する第３のガイド部、および、前記研磨テープの幅方向に沿って平坦であるガイド面であって、前記第２のガイド部から直接供給された研磨テープをガイドして前記巻取リールに供給するガイド面を有する第４のガイド部のうち少なくとも一方をさらに備えた、請求項１に記載の研磨装置。
前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する少なくとも１つの研磨ヘッドをさらに備えた、請求項１に記載の研磨装置。
前記研磨ヘッドは、前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する弾性部材を備えた、請求項３に記載の研磨装置。
それぞれ独立して設定された接触角度で前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する複数の研磨ヘッドを備えた、請求項１に記載の研磨装置。
前記複数の研磨ヘッドは、それぞれ前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する弾性部材を備え、前記複数の研磨ヘッドの弾性部材は異なる弾性を有する、請求項５に記載の研磨装置。
研磨テープを第１のガイド部のガイド面に供給し、
前記第１のガイド部のガイド面から、前記研磨テープと基板の被研磨部分が接触する接触部に前記研磨テープを直接供給し、
前記接触部から第２のガイド部のガイド面に前記研磨テープを直接供給し、前記基板の被研磨部分を研磨する研磨方法であって、
前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面により前記研磨テープの一部を前記基板の被研磨部分の形状に対応させて変形させ、
前記第１のガイド部のガイド面と前記第２のガイド部のガイド面のうち、一方のガイド面は、前記基板の被研磨部分であるノッチ部の形状に合わせて前記研磨テープの幅方向に沿って湾曲した湾曲面を有し、他方のガイド面は、前記湾曲面の曲率よりも大きな曲率を有するか又は平坦なガイド面であるように構成し、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部との間で前記研磨テープに張力が与えられ、前記研磨テープが前記ノッチ部に押し付けられ、
前記基板の被研磨部分と前記研磨テープとを相対的に移動させて前記基板の被研磨部分を研磨する、研磨方法。
少なくとも１つの研磨ヘッドにより前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する、請求項７に記載の研磨方法。
前記研磨ヘッドは、弾性部材を介して前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する、請求項８に記載の研磨方法。
複数の研磨ヘッドによりそれぞれ独立して設定された接触角度で前記研磨テープを前記基板の被研磨部分に押圧する、請求項７に記載の研磨方法。