JP5271611B2 - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、平面基板の研磨に関し。特に半導体ウェーハ（以下、単に「ウェーハ」と記す）の裏面研削後の仕上げ研磨および再生ウェーハ研磨に使用する研磨装置及び研磨方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化、軽量化のニーズ（例えば、薄型ＩＣカード等に組み込まれる半導体素子等）に対応して、チップの厚みが１００μｍ以下、或いは、５０μｍ以下というように、極めて薄いものが要求されている。そのために表面に半導体素子や電子部品等が形成されたウェーハをダイシング工程で個々のチップに分割する前に、ウェーハの裏面を研削してウェーハの厚さを薄くする裏面研削（バックグラインド）工程が行われるようになってきた。

ところが上記裏面研削に起因してウェーハの裏面に加工変質層が形成され、この加工変質層によってウェーハが破損する場合があるという欠点があった。この不具合を解決するために、研削加工終了後に、研磨工程を入れて加工変質層を除去することによって防止するようにしている。

この研磨は、砥石の砥粒径を小さくする方法や、さらに砥粒結合材に柔らかい材料を使用したものが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。また、別の方法では、砥石研削の後に、エッチング工程を入れて、砥石研削によるダメージを除去する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

一方、半導体ウェーハでは、使用済みウェーハを再生して使用する方法が行われている。例えば、薄膜形成工程において、種々の目的で使用され、表面上に数層の膜を有しているウェーハや、製造工程で不良品として抜き出されたウェーハ基板等がある。この再生ウェーハ基板には、新品と同様の表面性状や金属汚染レベルなどの品質が求められており、その再生方法が種々提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。再生に際しては、研削砥石で研削後エッチング処理によって最終的に表面のダメージや不純物を除去する方法があるが、このエッチング処理は、環境破壊につながる恐れがあるため、レジノイド砥石のような加工ダメージの少ない砥石を用いて研磨する方法が提案されている。

ところが上記ウェーハの裏面加工やウェーハの再生加工に使用されている仕上げ砥石加工では、砥石の目詰まりによる加工品質の低下が発生するため、砥石のドレッシングを頻繁に行う必要がある。さらに研削装置の機械的精度、剛性及び構造も複雑になり、メンテナンス性も悪く、付帯設備も必要となる。

そのためウェーハの裏面加工またはウェーハ再生加工においては、研磨テープを使用し、この研磨テープを走行しながら常に新しいテープを供給することによって、上記目詰まりの問題を回避し、さらに研磨テープを回転することによって研磨の不均一の問題に対応している。そして液晶ディスプレイやプリント基板等の平坦な被研磨材を研磨テープにより研磨またはクリーニングを行う研磨装置が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

具体的な例として、この研磨装置１００は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、研磨テープ１０１が装着された研磨ヘッド１０２と、研磨ヘッド１０２を支持する支持部材１０３と、研磨ヘッド１０２の下方に設置され被研磨材が装着される研磨台（図示せず）とを備えている。

そして、研磨装置１００は、研磨ヘッド１０２に装着された研磨テープ１０１を研磨台上に設置された被研磨材の表面に接触させながら、研磨ヘッド１０２を支持部材１０３に対して研磨台の面と直交する線を軸線として回転させるように構成されている。

さらに、研磨ヘッド１０２は、研磨テープ１０１を複数の走行ローラ１０４で走行させながら被研磨材を研磨するようになっている。研磨ヘッド１０２の内部に、研磨テープ１０１が巻かれたロールが取り付けられる供給リール１０６と、供給リール１０６から引き出された研磨テープ１０１を巻き取るための巻取りリール１０７とが取り付けられ、研磨ヘッド１０２内に設けられる研磨テープ搬送用モータ１０８により、巻取りリール１０７及び走行ローラ１０４の一部を回転駆動させて、研磨テープ１０１が供給リール１０４から引き出され、複数の走行ローラ１０４で研磨テープ１０１を搬送しながら、研磨ヘッド１０２の下端に設けられるコンタクトローラ１０５を通過させた後、巻取りリール１０７で巻き取るようになっている。

また、研磨ヘッド１０２の下端に設けたコンタクトローラ１０５は、コンタクトローラ１０５の軸線と研磨ヘッド１０２の回転中心とを直交させて研磨台に対して水平になるように設けられ、研磨テープ１０１を走行させながらコンタクトローラ１０５により研磨テープ１０１を研磨台上の被研磨材に押し付けるようになっている。さらに、支持部材１０３に設けた研磨ヘッド回転用モータ１０９により、研磨ヘッド１０２を研磨台の被研磨材設置面と直交する方向に延びる軸線を中心に回転させるようになっている。

以上のように、従来の研磨装置１００では、研磨テープ１０１を研磨ヘッド１０２に設ける研磨テープ搬送用モータ１０８により研磨テープ１０１を走行ローラ１０４に沿って走行させながら、研磨ヘッド１０２を支持部材１０３に対して回転させて、研磨テープ１０１をコンタクトローラ１０５により研磨台上に設置させる被研磨材に接触させることにより、被研磨材の表面を自動的に研磨するようにしている。

ところで、図９（ａ）及び（ｂ）に示す研磨装置１００では、一本の研磨テープ１０１を複数の走行ローラ１０４で走行させながら、研磨ヘッド１０２も回転させて研磨するようにしていることから、研磨ヘッド１０２が回転すると、コンタクトローラ１０５の軸線と研磨ヘッド１０２の回転中心とが交差する点を中心にして研磨ヘッド１０２の下端に設けられたコンタクトローラ１０５が旋回することになる。即ち、研磨テープ１０１の幅方向の中心を軸心として回転することとなる。

このとき、コンタクトローラ１０５のローラ全面にわたって研磨テープ１０１を接触させると、研磨ヘッド１０２の回転時にコンタクトローラ１０５による研磨テープ１０１の被研磨材への押付けで研磨テープ１０１がねじれ、テープ幅方向中央部において大きな皺が生じ、研磨が良好に行えない問題があった。

そのため、従来の研磨装置では、図９（ｂ）に示すように、コンタクトローラ１０５を、幅方向中央部１１０のローラ径が両端のローラ径よりも小径となるように形成し、コンタクトローラ１０５の幅方向中央部１１０において研磨テープ１０１がローラ面に接触しないようにしている。

しかしながら、コンタクトローラ１０５の中央部１１０に研磨テープ１０１との非接触部分が形成されてしまうと、研磨テープ１０１の幅方向中央部１１０において被研磨材への押え付けができなくなることから、研磨テープ１０１の幅方向中央部においては研磨力が弱くなり不均一な研磨面になる不具合が生じる。

特に、被研磨材が高精度の表面仕上げを必要とする半導体ウェーハの場合は、コンタクトローラの接触圧力に不均一な部分があると均一な表面が得られない問題が生じた。

また、本発明のようにウェーハが円盤状であること、及び回転して研磨する工程においては、コンタクトローラの中央部において研磨テープのねじれも十分解消されず、これが原因となり、回転するウェーハを破損する問題が生じた。

一方、不均一な研磨面の発生を抑えるべく、研磨ヘッドの回転中心を基準にして研磨テープを左右に配置した研磨装置が提案されている（特許文献６参照）。
特開Ｈ１１−４２５４０号公報 特開２００１−２２３２０２号公報 特開２００２−５７１２９号公報 特開２０００−２６９１７４号公報 特開平１１−２７３０５３号公報 特開平６−１５５２６９号公報

上記特許文献６に記載された研磨装置は、繰り出しレール、巻取りリールを左右一対備えてなり、一対の研磨テープは研磨ヘッドの回転中心から離れた位置で左右を研磨するものである。

しかしながらこの研磨装置は、研磨ヘッドの回転と研磨テープの走行を同一の駆動源を用いた構造のため、研磨ヘッドの回転と研磨テープの制御における自由度が損なわれる一方、装置構成が複雑になっているものである。また研磨テープが同一方向に走行するため、研磨ヘッドの回転により生じる応力の作用により、一方の研磨テープは巻取り方向に応力が生じ、他方の研磨テープには巻取り方向と反対方向に応力が生じるため、巻取り方向と反対方向に応力が生じる他方の研磨テープには弛みが生じるおそれがあり不均一な研磨面となるおそれがある。

そこで、本発明は、このような上記事情に鑑みてなされたもので、回転するウェーハなどの被研磨材を破損することなく、平滑で均一な表面を得る研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明が提案するのは、走行する研磨テープが装着される研磨ヘッドと、前記研磨テープを被研磨材に押圧して前記研磨ヘッドを回転させる支持ユニットと、前記被研磨材が回転可能に装着されるワーク回転ユニットとを備えてなる研磨装置であって、前記研磨ヘッドは、研磨テープと、該研磨テープを供給する供給リールと、供給された研磨テープを前記被研磨材に当接させるコンタクトローラと、該コンタクトローラを経た研磨テープを巻き取る巻取りリールと、を各２組有し、前記被研磨材に押圧される前記研磨テープが、前記研磨ヘッドの回転軸と左右対称に、かつ所定の距離をおいて配置されると共に、それぞれ逆方向に走行可能とであることを特徴とする研磨装置である。

このように研磨ヘッドの回転軸に対し所定の距離をおいて左右対称に逆方向に走行する研磨テープを２組配置しているので、回転軸の位置における研磨テープのねじれ発生を防止できる。また２組の研磨テープを研磨ヘッドの回転方向と対向する向きに走行させることで研磨テープの弛みも防止でき、研磨テープの切断防止を考慮した研磨装置が提供されることになる。よって研磨仕上げ面も均一な表面を得ることができる。また、走行する研磨テープによれば、常時新しい研磨テープが供給されるので、研磨テープの目詰まりの問題もなく、能率良く安定に研磨することができる。

前記供給リール及び前記巻取りリールは、同期回転可能となるように、前記供給リール及び前記巻取りリールを駆動させる駆動モータ及び該駆動を伝達する駆動伝達装置に連結されてなることが好ましい。研磨テープの弛みの発生や切断といった問題に対応するものである。

さらに前記駆動モータは、前記研磨ヘッドの回転軸の一方の側に配置されると共に、前記回転軸の他方の側に前記駆動モータ及び前記伝達装置との重量平衡をとる重量平衡用部材を配置する。これにより被研磨材の研磨面を、より均一な表面とすることができる。また研磨ヘッドの回転を行う駆動装置とは別に、研磨テープの走行用の駆動モータを設けてあるので、研磨ヘッドの回転と研磨テープの走行とを別々に制御することができ、用途に応じた研磨が可能となる。

また本発明がさらに提案するのは、上記研磨装置を使用してなる研磨方法であって、逆方向に走行する２本の前記研磨テープの前記コンタクトローラに当接する位置において、前記研磨ヘッドの回転方向と対向する向きに走行して前記被研磨部材を研磨することを特徴とする研磨方法である。研磨テープの走行において弛みの発生が防止される。

さらに前記２本の研磨テープのうち、一方の研磨テープの外側と、他方の研磨テープの外側との間が、薄板円形である被研磨材の半径を超えた長さであって、かつ前記被研磨材の直径の長さよりも小さい範囲に設定することができる。このようにすることで被研磨材の研磨面が均一に研磨され、一部に不要な研磨模様が形成されるのを抑えることができる。

なお本発明においては、研磨テープの種類、すなわち研磨テープの研磨砥粒の粒子径や、研磨ヘッド等の回転速さなどを適宜変更することが可能であり、研磨面をさらにクリーニングすることができる。

また研磨テープを研磨ヘッドの回転軸と対称に２組配置したが、研磨ヘッドの回転軸と対称に配置するのであれば２組以上でもよく、すなわち少なくとも２組配置とするものである。

本発明によれば、研磨テープのねじれや弛みの発生を抑え、回転するウェーハなどの被研磨材を破損することなく、平滑で均一な表面を得る研磨装置及び研磨方法を提供することができる。

以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。

図１は本発明のウェーハ平面研磨装置の主要機構部の構成を示す装置正面図、図２は
図１の研磨ヘッドのＸ−Ｘ断面図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図、図４（ａ）は図２のＡ−Ａ断面における駆動伝達経路説明図、図４（ｂ）は図２のＣ−Ｃ断面における駆動伝達経路説明図、図５（ａ）は図２のＤ−Ｄ矢視図、図５（ｂ）は図２のＥ−Ｅ矢視図である。

図１に示すように、研磨装置１は、研磨走行する研磨テープを装着した研磨ヘッド４と、研磨ヘッド４を支持する支持ユニット２と、研磨対象となる被研磨材Ｗを載置するワークテーブルユニット３とを備えてなるものである。研磨装置１には、機体（図示せず）から突きだされる上部フレーム５と、下部フレーム６が平行に配置され、上部フレーム５には、研磨ヘッドを装着した研磨ヘッド４を支持するための、支持ユニット２が配置され、下部フレーム６には、ワークテーブルユニット３が備えられている。また支持ユニット２には、研磨ヘッド４の水平方向移動部、昇降部及び回転部が備えられている。

研磨ヘッド４の水平方向の移動は、被研磨材表面の位置決めとしてＬＭガイド２１で行われるようになっており、このＬＭガイド２１の基板上に研磨ヘッド４の昇降部及び回転部が配置されている。さらに研磨ヘッド４は、上部フレーム５に直交した回転軸２０に連結され、昇降及び回転可能なボールロータリースプライン２２を通り、上部のロータリージョイント２８に連結して回転自由に支持されている。

研磨ヘッド４の昇降は、研磨ヘッド４に連結された回転軸（研磨ヘッド４のフランジに固定され、ロータリージョイン２８まで連なるシャフト）２０が加圧シリンダ（例えばエアーシリンダ）２３によって制御され、ワークテーブル３１に設置された被研磨材Ｗに適当な荷重を加えるために用いられる。研磨ヘッド４を回転可能に支持するため、加圧シリンダ２３と回転軸２０とは、ロータリージョイント２８によって接続されている。さらに回転軸２０には、ボールロータリースプライン２２によって上下方向に移動および回転できるように支持されている。これにより、研磨ヘッド４の先端とワーク表面の位置決めを行うことが可能となっている。

そして、研磨ヘッド４の回転駆動用にモータ２４が上部フレーム５の上に載置されている。そしてモータ２４側のプーリ２５と回転軸２０側のプーリ２６とがベルト２７で連結され、モータ２４の回転駆動により、回転軸２０が回転し、スピンドルに連結された研磨ヘッド４が回転するようになっている。

一方、下部フレーム６には、ワークテーブル３１と、テーブル駆動モータ３２とが配置されている。そしてワークテーブル３１に連結したフランジ３３のプーリ３４とモータ３２側のプーリ３５とがベルト３６で連結されており、これによりワークテーブル３１が回転できるようになっている。

また研磨ヘッド４の内部には後述するように２組の研磨テープが装着され、それぞれ独立した研磨テープ走行部が内蔵されている。

以下、本発明の研磨ヘッド４の構成について、添付図面を参照して説明する。図２〜図４に示すように、研磨ヘッド４は、回転軸２０によって保持されている。研磨ヘッド４は、図２の回転軸の軸線Ｚを境にテープ走行系を保持する２つのブロック（左側ブロック１０ａ、右側ブロック１０ｂ）で構成され、それぞれ研磨テープＴ１、Ｔ２がテープ幅方向に並列に内蔵され、複数の走行ローラによって走行されるようになっている。

左側ブロック１０ａ、右側ブロック１０ｂの内部には、研磨テープＴ１、Ｔ２が巻かれたロールが取り付けられる供給リール６２ａ、６２ｂと、供給リール６２ａ、６２ｂからそれぞれ引き出された研磨テープＴ１、Ｔ２を巻き取るための巻取りリール６１ａ、６１ｂが取り付けられている。そして左側ブロック１０ａ内に設けられている研磨テープ搬送用の駆動モータであるテープ走行用モータ４８により巻取りリール部及び走行ローラの一部を回転駆動させて、研磨テープＴ１、Ｔ２が供給リール６２ａ、６２ｂから引き出され、複数の走行ローラで研磨テープＴ１、Ｔ２を搬送しながら、研磨ヘッドの下端に設けるコンタクトローラ４１ａ、４１ｂを通過した後、巻取りリール６１ａ、６１ｂに巻き取るようになっている。

左側ブロック１０ａと右側ブロック１０ｂとは、回転軸線Ｚで対称になっており、２組のテープ走行部を構成している。なお、回転軸線周囲には中空部１９があり、この中空部１９で走行モータ４８の駆動力を複数のギヤ及びベルトによって巻取りリール部に伝達して、研磨テープＴ１、Ｔ２が走行される。

巻取り部は、一方がテープ巻取りトルク調整部（例えば、スリップリング）１３ａ、１３ｂを有し、もう一方は軸受によって回転自由なリール受け１４ａ、１４ｂになっている。また、テープ供給部も、一方がすべり軸受１７ａ、１７ｂを有し、テープ供給トルク調整部１６ａ、１６ｂを有している。このようにして、研磨テープが一定に調整された張力で走行できるようにしてある。

前記研磨テープの巻取り部、及び供給部は、それぞれ内部側壁１２ａ、１２ｂ、と外部側壁１１ａ、１１ｂに軸受を介して回転可能に支持されている。またこれらテープ供給リール６２ａ、６２ｂ及びテープ巻取りリール６１ａ、６１ｂの回転軸線は、研磨ヘッド回転軸線Ｚに対して直交するように設けられている。

そして、テープ供給リール６２ａ、６２ｂ及びテープ巻取りリール６１ａ、６１ｂも２本のコンタクトローラ４１ａ、４１ｂと上下方向においてそれぞれ中心が同一線上に位置するように研磨ヘッド４の回転軸線Ｚよりの径方向外方に配置されている。

また、テープ巻取りリール６１ａ、６１ｂの内側端部には、図３、図４に示すようにテープ巻取り軸タイミングプーリ５０が設けられ、テープ供給軸タイミングプーリ５０とベルト５２を介して連結されている。

テープ走行モータ４８が駆動してギヤＧを介してアイドルギヤＡに伝達し、その回転がさらにギヤＨに伝達されて、タイミングプーリが回転し、その回転がベルト５２を介して巻取り軸のタイミングプーリ５０に伝えられ、テープ巻取りリール６１ａ、６１ｂが回転するようになっている。

また本実施形態での研磨ヘッド４は、１個のテープ走行用モータ４８で、中央の中空部１９に走行機構（ギヤ及びベルト等の駆動力伝達部材）を設けることによって、部品点数を低減し、小型化を図り、かつ供給リール６２ａ、６２ｂと巻取りリール６１ａ、６１ｂとが同期回転可能とされている。また均一な研磨に必要な研磨ヘッド４の回転の際の重量バランスを取るために、左側ブロック１０ｂに設けた走行モータ４８やその他の伝達装置（ギヤ、ベルト等）との重量平衡をとるために、重量平衡用部材としてのダミー部材４９が右側ブロック１０ｂに設けられている。

また、研磨ヘッド４の下端に設けるコンタクトローラ４１ａ、４１ｂは、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂの軸線と研磨ヘッド４の回転中心と直交させてワークテーブル３１に対して平行になるように設けられ、研磨テープＴ１、Ｔ２を走行させながらコンタクトローラ４１ａ、４１ｂによって研磨テープをワークテーブル３１上の被研磨材Ｗに一定の押圧力で押し付けられるようになっている。

そして、２本のコンタクトローラ４１ａ、４１ｂは、研磨テープＴ１、Ｔ２が互いに反対方向に走行されるようにテープ走行モータ４８と複数のギヤによって伝達され、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂが軸線Ｚを中心に回転するようになっている。

そのため、２つのコンタクトローラ４１ａ、４１ｂを個別に反対方向に回転させるために、それぞれの押付ローラ４１ａ、４１ｂをテープ走行用モータ４８とギヤによって回転方向を相互に逆となるように複数のギヤによって調整されている。

以下に、テープ走行用モータ４８から複数のギヤによる、コンタクトローラへの伝達と、巻取りリールへの伝達について図４を参照して説明する。

図３（ａ）に示すように、左側ブロック１０ａのコンタクトローラ４１ａには、テープ走行用モータ４８に直結したギヤＧからアイドルギヤＢ、Ｄによってコンタクトローラ部ギヤＦ１に伝達され、コンタクトローラ４１ａを回転させる。一方、右側ブロック１０ｂのコンタクトローラ４１ｂには、同一のテープ走行用モータ４８に直結したギヤＧからアイドルギヤＡ、Ｃ、Ｅによってコンタクトローラ部ギヤＦ２に伝達され、コンタクトローラ４１ｂを回転させる。これらのギヤの組合せによって、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂは逆方向に回転するようになっている。

同時にテープ走行用モータ４８のギヤＧからアイドルギヤＡに伝達され、タイミングプーリ５０に伝達された回転力は巻取りプーリ５１に伝達され、これと巻取りプーリ５１に掛けまわされたタイミングベルト５２によって巻取りプーリ５１を回転し、供給リールに巻かれた研磨テープはコンタクトローラ４１ａを通して巻取りながら走行される。ここで、巻取りリール６１ａ、６１ｂは、互いに連結され、巻取りプーリ５１によって回転される。なお、供給リール６２ａ及び６２ｂは、逆回転できるようにベアリング５５（図２参照）によって連結され、回転自由になっている。

次に、研磨テープの走行経路を、図５（ａ）、（ｂ）で説明する。図５（ａ）、（ｂ）は研磨ヘッドの側面図で、図５（ａ）は図２のＤ−Ｄ矢視図で左側ブロック１０ａの研磨テープの走行経路を、図５（ｂ）は図２のＥ−Ｅ矢視図で右側ブロック１０ｂの研磨テープの走行経路を示すものである。

図５（ａ）において、研磨テープＴ１は、供給リール６２ａから送り出され、複数のローラ（７１ａ、７２ａ、７３ａ、７５ａ及び７６）を通って、巻取りリ−ル６１ａの下側から矢印の方向に巻き取られる。一方、研磨テープＴ２は、供給リール６２ｂから送り出され、複数のローラ（７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ、７５ｂ）を通って、巻取りリール６１ｂの上側から矢印の方向に巻き取られる。

このように研磨テープＴ１、Ｔ２は互いに同一方向、すなわち巻き取り回転方向が同一に回転して巻き取られるようになっている。なお、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂの側面に、テープを緊張するためにピンチローラ７７ａ、７７ｂが設けられている。

上述したように、本発明において、２つのコンタクトローラ４１ａ、４１ｂは、ワークテーブル（研磨台）３１に設置された被研磨材Ｗの表面に接触させる研磨テープＴ１、Ｔ２の接触部が研磨ヘッド４の回転軸線Ｚよりも径方向の外に位置するようにするために、図２に示すように、被研磨材に接触させる研磨テープＴ１、Ｔ２の接触部を構成する２つのコンタクトローラ４１ａ、４１ｂを研磨ヘッド４の回転軸線Ｚよりも径方向外方で、且つ、２つのコンタクトローラ４１ａ、４１ｂが同一軸線上で研磨ヘッド４の回転軸線Ｚに対して対称に位置するように支持されている。

さらに、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂは、研磨ヘッド４の回転中に被研磨材の所定の位置において互いに逆方向にローラ軸線を中心に回転するように、研磨ヘッド４に取り付けられている。これらは複数のアイドルギヤによって調整されているものである。

上記のような研磨装置による研磨方法（被研磨材の研磨又はクリーニング）は次のように行われる。

先ず、平坦な被研磨材を図１に示すワークテーブル３１上に配置し、吸着させて固定する。

次に図１及び図２に示すように、水平移動装置（ＬＭガイド２１）を駆動させて、研磨ヘッド４を被研磨材の適切な位置まで水平移動させて、昇降装置の駆動により研磨ヘッド４に装着した研磨テープＴ１、Ｔ２をコンタクトローラ４１ａ、４１ｂにより被研磨材の表面に適当な圧力で接触させる。

そして、テープ走行用モータ４８を駆動させて、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂとテープ巻取りリール６１ａ、６１ｂを回転させる。これにより、新しい研磨テープＴ１、Ｔ２がコンタクトローラ４１ａ、４１ｂへと順次供給された後にテープ巻取りリールに巻き取られる。

さらに、支持ユニット２の駆動モータ２４を駆動させて、ベルト２７で連結されたプーリ２６を介して回転軸２０を回転させることによって研磨ヘッド４を回転させる。このようにして、常に供給される新しい研磨テープによる回転研磨又はクリーニングが成し遂げられるようになっている。

本発明の作用について、添付図面の参照と実施例及び比較例をあげて、本発明の研磨方法を具体的に説明する。

図６（ａ）は従来法による１本の研磨テープＴを回転中心Ｐとして回転した場合、図６（ｂ）は本発明による回転中心Ｐの両側に２本の研磨テープＴ１、Ｔ２を配置して互いに逆方向に走行しながら回転させた時の研磨テープに掛かる応力の模式図を示す。

図６（ａ）及び（ｂ）において、Ｔはテープ、Ｐは研磨ヘッドの回転中心を示す。矢印８１は研磨ヘッドの回転方向、矢印８２、８２ａ、８２ｂはテープ送り方向示し、８３ａ、８３ｂは、このときの発生する応力方向を示すものである。

図６（ａ）の従来例においては、研磨ヘッドの回転中心Ｐに対して、１本のテープに回転中心を境に逆方向の応力１０４ａ、１０４ｂが掛かる。そのためテープにねじれや皺が生じる。この応力が原因となってテープが切断されることがある。

一方、図６（ｂ）に示す本発明の研磨方法によれば、回転中心Ｐに対して外側に研磨テープＴ１及びＴ２が配置されているため、研磨テープにねじれ応力が発生しないので、回転中心に応力が集中しない為、テープによじれや皺が生じない。また、テープ送り方向をＴ１及びＴ２で逆にしているため、２本のテープにバランスの取れた応力が発生するので、研磨ヘッドも安定に回転することになる。その結果、平滑性、平坦性の優れた研磨ができることになる。

図７はコンタクトローラ４１ａ、４１ｂにより押圧され、走行する研磨テープＴ１、Ｔ２の概略斜視図である。研磨テープＴ１及びＴ２の供給リール６２ａ、６２ｂと巻取りリール６１ａ、６１ｂにはそれぞれ、走行する研磨テープＴ１、Ｔ２に一定の引っ張り力が加わるように、また異常な引っ張り力が加わった時にスリップするように、テープ供給トルク調整部（スリップリング）１６ａ、１６ｂとテープ巻取り調整部（スリップリング）１３ａ、１３ｂにより調整されている（図２参照）。調整は研磨テープＴ１、Ｔ２の巻き弛みのないように、テープ巻取り調整部（スリップリング）１３ａ、１３ｂの方が引っ張り力を大きくなっている。

そのため図７に示すように、回転軸Ｐにおいて回転する研磨ヘッド４（図示せず）の回転方向８１に対して、コンタクトローラ４１ａ、４１ｂの回転が互いに巻取り方向に向けて引っ張り力が加わるようにすれば、研磨テープＴ１、Ｔ２に弛みや皺の発生を抑えることができるようになり、結果均一な研磨面の形成に寄与することができる。

図８（ａ）及び（ｂ）は、半導体ウェーハの好適な研磨例を示す。図８（ａ）は、ウェーハＷの径が大きい（例えば、３００φ）場合、図８（ｂ）は、ウェーハＷの径が小さい（例えば、２００φ）場合、のウェーハＷと研磨テープ幅（研磨領域幅）の位置関係を示すものである。

矢印８５はウェーハＷの回転方向、Ｓはウェーハの回転中心、Ｐは２組の研磨テープＴ１、Ｔ２の回転中心、矢印８１は研磨ヘッド（研磨テープ）の回転方向である。

図８（ａ）において、ウェーハの半径に対して、２本の研磨テープ（Ｔ１＋Ｔ２）の回転端がウェーハの半径よりも大きくし、一端がウェーハの回転中心Ｓの外側にあり、他端がウェーハの外周からはみ出すように配置される。

また図８（ｂ）のようにウェーハの半径が小さい（２００φ）場合の一例を示す。具体的には、２．５インチ幅テープを２本使用し、トータル７インチとすれば、大小のウェーハ（３００φと２００φ）に対して研磨テープを変えずに使用することが可能である。

このようにすればウェーハの前面が均一に研磨され、一部に不要な研磨模様を形成することがない。また、２本のテープ幅（コンタクトローラ幅）を変えずに３００φ、２００φの研磨が可能である。

なお、ウェーハの回転方向と研磨ヘッドの回転方向は、特に規定するものではないが、互いに逆方向の方が研磨効率を向上することができる。

本発明のウェーハ平面研磨装置の主要機構部の構成を示す装置正面図。 図１の研磨ヘッドのＸ−Ｘ断面図。 （ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図。 （ａ）は図２のＡ−Ａ断面における駆動伝達経路説明図、（ｂ）は図２のＣ−Ｃ断面における駆動伝達経路説明図。 （ａ）は図２のＤ−Ｄ矢視図、（ｂ）は図２のＥ−Ｅ矢視図。 （ａ）は従来法による１本の研磨テープＴを回転中心Ｐとして回転した場合の研磨テープに掛かる応力の模式図、（ｂ）は本発明による回転中心Ｐの両側に２本の研磨テープＴ１、Ｔ２を配置して互いに逆方向に走行しながら回転させた場合の研磨テープに掛かる応力の模式図。 コンタクトローラにより押圧され、走行する研磨テープの概略斜視図。 （ａ）、（ｂ）は半導体ウェーハの好適な研磨例。 （ａ）は従来の研磨装置正面図、（ｂ）はその断面図である。

符号の説明

１ 研磨装置
２ 支持ユニット
３ ワークテーブルユニット
４ 研磨ヘッド
５ 上部フレーム
６ 下部フレーム
１０ａ 左側ブロック
１０ｂ 右側ブロック
４１ａ、４１ｂ コンタクトローラ
６１ａ、６１ｂ 巻取りリール
６２ａ、６２ｂ 供給リール
Ｔ１、Ｔ２ 研磨テープ
Ｚ 回転軸

Claims (3)

1. 走行する研磨テープが装着される研磨ヘッドと、前記研磨テープを被研磨材に押圧して前記研磨ヘッドを回転させる支持ユニットと、前記被研磨材が回転可能に装着されるワーク回転ユニットとを備えてなる研磨装置であって、
   前記研磨ヘッドは、研磨テープと、該研磨テープを供給する供給リールと、供給された研磨テープを前記被研磨材に当接させるコンタクトローラと、該コンタクトローラを経た研磨テープを巻き取る巻取りリールと、を各２組有し、
   前記被研磨材に押圧される前記研磨テープが、前記研磨ヘッドの回転軸と左右対称に、かつ所定の距離をおいて配置されると共に、それぞれ逆方向に走行可能とであり、
   前記供給リール及び前記巻取りリールは、同期回転可能となるように、前記供給リール及び前記巻取りリールを駆動させる駆動モータ及び該駆動を伝達する駆動伝達装置に連結されて成り、
   前記駆動モータは、前記研磨ヘッドの回転軸の一方の側に配置されると共に、前記回転軸の他方の側に前記駆動モータ及び前記伝達装置との重量平衡をとる重量平衡用部材を配置したことを特徴とする研磨装置。
2. 請求項１に記載の研磨装置を使用してなる研磨方法であって、
   逆方向に走行する２本の前記研磨テープの前記コンタクトローラに当接する位置において、前記研磨ヘッドの回転方向と対向する向きに走行して前記被研磨部材を研磨することを特徴とする研磨方法。
3. 前記２本の研磨テープのうち、一方の研磨テープの外側と、他方の研磨テープの外側との間が、薄板円形である被研磨材の半径を超えた長さであって、かつ前記被研磨材の直径の長さよりも小さい範囲に設定してなることを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。