JP6840617B2

JP6840617B2 - 研磨装置および研磨方法

Info

Publication number: JP6840617B2
Application number: JP2017096604A
Authority: JP
Inventors: 誠柏木; 吉田　篤史; 篤史吉田; 峯杰杜; 道義山下
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2037-05-15
Also published as: TW201901778A; TWI762554B; WO2018211736A1; JP2018192545A

Description

本発明は、ウェーハなどの基板を研磨するための研磨装置および研磨方法に関し、特に、基板の周縁部に研磨具を押し付けて該周縁部を研磨する研磨装置および研磨方法に関する。

基板の周縁部を研磨するために、従来から研磨装置が使用されている。図２８は、従来の研磨装置を示す模式図である。図２８に示す研磨装置は、ウェーハなどの基板Ｗを保持する基板ステージ３００と、研磨具である研磨テープ３０５を基板Ｗに押し付ける研磨ヘッド３０７とを有している。研磨ヘッド３０７は、押圧部材３０８およびエアシリンダ３０９を有している。研磨ヘッド３０７は、基台３１０に固定された支持構造体３１１により支持されている。

基板Ｗは、基板ステージ３００のステージ面３００ａ上に真空吸引などにより保持され、基板ステージ３００とともにその軸心を中心に回転される。研磨具である研磨テープ３０５は、押圧部材３０８によって基板Ｗの周縁部に押し付けられる。押圧部材３０８はエアシリンダ３０９に連結されており、研磨テープ３０５を基板Ｗに押し付ける力はエアシリンダ３０９から押圧部材３０８に付与される。基板Ｗの研磨中、基板Ｗの中心に純水が供給され、基板Ｗの上面は純水で覆われる。研磨テープ３０５は、純水の存在下で基板Ｗの周縁部を研磨し、基板Ｗの周縁部に図２９に示すような、直角の断面を有する階段状の窪み３１２を形成する。

特開２０１２−２１３８４９号公報

しかしながら、押圧部材３０８が研磨テープ３０５を基板Ｗの周縁部に対して押し付けているとき、基板Ｗからの反力が研磨ヘッド３０７に作用する。この反力を受けて、研磨ヘッド３０７および支持構造体３１１は図２８の矢印Ｘで示す方向に上方に傾き、押圧部材３０８の全体が傾いてしまう。結果として、図３０に示すように、研磨テープ３０５は基板Ｗの周縁部に対して斜めに押し当てられ、斜めに研磨された面が基板Ｗの周縁部に形成されてしまう。

そこで、本発明は、基板研磨時の研磨ヘッドの傾きを防止して、所望の研磨プロファイルを達成することができる研磨装置および研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、基板を研磨するための研磨装置であって、基板を保持する基板保持部と、研磨具を基板に押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを支持する支持構造体と、前記支持構造体が固定されたベース構造体と、前記支持構造体に固定された補強構造体とを備え、前記補強構造体は、前記ベース構造体に固定可能および切り離し可能に構成されたアンカー機構を有し、前記アンカー機構は、前記ベース構造体を押し付けるアクチュエータを備え、前記研磨装置は、前記アクチュエータを操作する操作システムをさらに備え、前記操作システムは、前記研磨ヘッドが前記研磨具を押し付ける研磨荷重に従って変わる力を前記アクチュエータに発生させるように構成されていることを特徴とする研磨装置である。

本発明の好ましい態様は、前記アクチュエータは、前記支持構造体よりも外側に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ベース構造体は、前記アクチュエータに向かって突出する突出部を有しており、前記アクチュエータは、前記突出部に対向して配置されていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドと前記支持構造体とを連結する連結機構をさらに備えており、前記連結機構は、前記研磨ヘッドに固定された第１連結機構と、前記支持構造体に固定された第２連結機構とを備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構は互いに固定可能かつ互いに切り離し可能に構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、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの一方は電磁石を備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの他方は磁性部材を備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの一方は一対のエアシリンダを備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの他方は前記一対のエアシリンダの間に配置された部分を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記支持構造体は、前記研磨ヘッドを移動させる少なくとも１つの研磨ヘッド移動機構を含むことを特徴とする。

本発明の一参考例は、基板を保持する基板保持部と、研磨具を基板に押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを支持する支持構造体と、前記支持構造体が固定されたベース構造体と、前記研磨ヘッドと前記支持構造体とを連結する連結機構を備え、前記連結機構は、前記研磨ヘッドに固定された第１連結機構と、前記支持構造体に固定された第２連結機構とを備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構は互いに固定可能かつ互いに切り離し可能に構成されていることを特徴とする研磨装置である。

本参考例の好ましい態様は、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの一方は電磁石を備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの他方は磁性部材を備えることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの一方は一対のエアシリンダを備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの他方は前記一対のエアシリンダの間に配置された部分を有することを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記支持構造体に固定された補強構造体をさらに備えており、前記補強構造体は、前記ベース構造体に固定可能および切り離し可能に構成されたアンカー機構を有していることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記アンカー機構は、前記ベース構造体を押し付けるアクチュエータを備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記支持構造体は、前記研磨ヘッドを移動させる少なくとも１つの研磨ヘッド移動機構を含むことを特徴とする。

本発明の一態様は、支持構造体に固定されている補強構造体のアンカー機構をベース構造体に固定し、前記アンカー機構は、前記ベース構造体を押し付けるアクチュエータを備えており、基板保持部で基板を回転させながら、かつ研磨ヘッドが研磨具を押し付ける研磨荷重に従って変わる力を前記アクチュエータに発生させながら、前記支持構造体に支持された前記研磨ヘッドで前記研磨具を前記基板に押し付けることで前記基板を研磨し、前記基板の研磨の終了後に、前記アンカー機構を前記ベース構造体から切り離すことを特徴とする研磨方法である。
本発明の好ましい態様は、前記基板を研磨する前に、前記研磨ヘッドに固定されている第１連結機構を、前記支持構造体に固定された第２連結機構に連結し、前記基板の研磨の終了後に、前記第１連結機構を前記第２連結機構から切り離す工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明の一参考例は、研磨ヘッドに固定されている第１連結機構を、前記研磨ヘッドを支持する支持構造体に固定された第２連結機構に連結し、基板保持部で基板を回転させながら、前記研磨ヘッドで研磨具を前記基板に押し付けることで前記基板を研磨し、前記基板の研磨の終了後に、前記第１連結機構を前記第２連結機構から切り離すことを特徴とする研磨方法である。
本参考例の好ましい態様は、前記基板を研磨する前に、前記支持構造体に固定されている補強構造体のアンカー機構をベース構造体に固定し、前記基板の研磨の終了後に、前記アンカー機構を前記ベース構造体から切り離す工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、アンカー機構および／または連結機構により支持構造体が補強される。したがって、基板研磨中の研磨ヘッドの姿勢が安定し、所望の研磨プロファイルを得ることができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図２のＦ−Ｆ線断面図である。図３の矢印Ｇで示す方向から見た図である。研磨ヘッドおよび研磨テープ供給機構の平面図である。研磨ヘッドおよび研磨テープ供給機構の正面図である。図６に示すＨ−Ｈ線断面図である。図６に示す研磨テープ供給機構の側面図である。図６に示す研磨ヘッドを矢印Ｉで示す方向から見た縦断面図である。研磨位置にある研磨ヘッドおよび研磨テープ供給機構の平面図である。研磨位置にある押圧部材、研磨テープ、および基板を横方向から見た模式図である。押圧部材により研磨テープを基板に押し付けている状態を示す図である。図２の矢印Ｊで示す方向から見た研磨装置を示す模式図である。第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを操作するための操作システムを示す模式図である。操作システムの他の実施形態を示す模式図である。操作システムのさらに他の実施形態を示す模式図である。補強構造体の他の実施形態を示す図である。補強構造体のさらに他の実施形態を示す図である。連結機構を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１９の矢印Ｌで示す方向から見た連結機構を示す模式図である。連結機構の他の実施形態を示す模式図である。図２２（ａ）乃至図２２（ｃ）は、アンカー機構および連結機構の動作の一実施形態を説明する模式図である。図２３（ａ）乃至図２３（ｃ）は、アンカー機構および連結機構の動作の実施形態を説明する模式図である。図２４（ａ）乃至図２４（ｃ）は、アンカー機構および連結機構の動作の実施形態を説明する模式図である。図２５（ａ）および図２５（ｂ）は、アンカー機構および連結機構の動作の実施形態を説明する模式図である。研磨具として砥石を備えた研磨ヘッドの一実施形態を示す図である。研磨具として砥石を備えた研磨ヘッドの一実施形態を示す図である。従来の研磨装置を示す模式図である。基板の周縁部に形成された階段状の窪みを示す断面図である。基板の周縁部に対して斜めに押し当てられた研磨テープを示す図である。

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。
本明細書では、基板の周縁部を、基板の最外周に位置するベベル部と、このベベル部の半径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。基板の例としては、ウェーハが挙げられる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。図１（ａ）の基板Ｗにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成される基板Ｗの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、ベベル部は、基板Ｗの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部は、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部Ｅ１である。ボトムエッジ部は、トップエッジ部とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部Ｅ２である。トップエッジ部Ｅ１は、デバイスが形成された領域を含むこともある。

図２は、本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図３は、図２のＦ−Ｆ線断面図であり、図４は、図３の矢印Ｇで示す方向から見た図である。

本実施形態に係る研磨装置は、ウェーハなどの基板Ｗを保持し、基板Ｗを回転させる基板保持部３と、基板保持部３上の基板Ｗを研磨する研磨ユニット２５を備えている。図２および図３においては、基板保持部３が基板Ｗを保持している状態を示している。基板保持部３は、基板Ｗの下面を真空吸引により保持する保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを備えている。基板Ｗは、基板Ｗの中心が中空シャフト５の軸心ＣＰと一致するように保持ステージ４の上に載置される。

図２に示すように、研磨ユニット２５は、研磨具としての研磨テープ３８を用いて基板Ｗの周縁部を研磨する研磨ヘッド５０と、研磨テープ３８を研磨ヘッド５０に供給し、かつ研磨ヘッド５０から研磨テープ３８を回収する研磨テープ供給機構７０を備えている。研磨ヘッド５０は、研磨テープ３８の研磨面を基板Ｗのトップエッジ部に押し当てて基板Ｗの周縁部に階段状の窪みを形成するように構成されている。研磨ユニット２５および保持ステージ４は、隔壁２０によって形成された研磨室２２内に配置されている。

図３に示すように、隔壁２０はベースプレート２１上に固定されており、基板保持部３の下部は、隔壁２０の底部およびベースプレート２１を貫通して延びている。本実施形態では、隔壁２０の底面とベースプレート２１によりベース構造体２３が構成されている。このベース構造体２３には、研磨ヘッド５０を支持する支持構造体２４が固定されている。隔壁２０は、基板Ｗを研磨室２２に搬入および搬出するための搬送口２０ａを備えている。この搬送口２０ａは、シャッター２０ｂにより閉じることが可能となっている。

中空シャフト５は、ボールスプライン軸受（直動軸受）６によって上下動自在に支持されている。保持ステージ４の上面には溝４ａが形成されており、この溝４ａは、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通している。連通路７は中空シャフト５の下端に取り付けられたロータリジョイント８を介して真空ライン９に接続されている。連通路７は、処理後の基板Ｗを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、基板Ｗを保持ステージ４の上面に保持し、離脱させる。

中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線移動が可能であり、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、エアシリンダ１５によって中空シャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。

ケーシング１２と、その外側に同心上に配置された円筒状のケーシング１４との間にはラジアル軸受１８が介装されており、ケーシング１２は軸受１８によって回転自在に支持されている。このような構成により、基板保持部３は、その軸心ＣＰを中心に基板Ｗを回転させ、かつ基板Ｗを軸心ＣＰに沿って上昇下降させることができる。

基板保持部３の外側には、基板Ｗの周縁部を研磨する研磨ユニット２５が配置されている。この研磨ユニット２５は、研磨室２２の内部に配置されている。図４に示すように、研磨ユニット２５の全体は、設置台２７の上に固定されている。この設置台２７は支持ブロック２８を介して研磨ヘッド移動機構３０に連結されている。研磨ヘッド移動機構３０は、ベースプレート２１に固定されている。本実施形態では、研磨ヘッド５０を支持する支持構造体２４は、設置台２７、支持ブロック２８、および研磨ヘッド移動機構３０を含む。支持構造体２４は、隔壁２０の底部およびベースプレート２１から構成されるベース構造体２３を貫通して延びている。支持構造体２４の端部を構成する研磨ヘッド移動機構３０は、ベース構造体２３の下面、すなわちベースプレート２１の下面に固定されている。

研磨ヘッド移動機構３０は、支持ブロック２８をスライド自在に保持するボールねじ機構３１と、このボールねじ機構３１を駆動するモータ３２と、ボールねじ機構３１とモータ３２とを連結する動力伝達機構３３とを備えている。ボールねじ機構３１は、支持ブロック２８の移動方向をガイドする直動ガイド（図示せず）を備えている。動力伝達機構３３は、プーリーおよびベルトなどから構成されている。モータ３２を作動させると、ボールねじ機構３１が支持ブロック２８を図４の矢印で示す方向に動かし、研磨ユニット２５全体が基板Ｗの接線方向に移動する。この研磨ヘッド移動機構３０は、研磨ユニット２５を所定の振幅および所定の速度で揺動させるオシレーション機構としても機能する。本実施形態では、研磨ヘッド移動機構３０は、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０を含む研磨ユニット２５を第１の方向に移動させる第１研磨ヘッド移動機構を構成する。

図５は研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０の平面図であり、図６は研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０の正面図であり、図７は図６に示すＨ−Ｈ線断面図であり、図８は図６に示す研磨テープ供給機構７０の側面図であり、図９は図６に示す研磨ヘッド５０を矢印Ｉで示す方向から見た縦断面図である。

設置台２７の上には、基板Ｗの半径方向と平行に延びる２つの直動ガイド４０Ａ，４０Ｂが配置されている。これら直動ガイド４０Ａ，４０Ｂは互いに平行に配置されている。研磨ヘッド５０と直動ガイド４０Ａとは、連結ブロック４１Ａを介して連結されている。さらに、研磨ヘッド５０は、該研磨ヘッド５０を直動ガイド４０Ａに沿って（すなわち、基板Ｗの半径方向に）移動させるサーボモータ４２Ａおよびボールねじ機構４３Ａに連結されている。より具体的には、ボールねじ機構４３Ａは連結ブロック４１Ａに固定されており、サーボモータ４２Ａは設置台２７に支持部材４４Ａを介して固定されている。サーボモータ４２Ａは、ボールねじ機構４３Ａのねじ軸を回転させるように構成されており、これにより、連結ブロック４１Ａおよびこれに連結された研磨ヘッド５０は直動ガイド４０Ａに沿って移動される。本実施形態では、サーボモータ４２Ａ、ボールねじ機構４３Ａ、および直動ガイド４０Ａは、研磨ヘッド５０を上記第１の方向と垂直な第２の方向に移動させる第２研磨ヘッド移動機構を構成する。

同様に、研磨テープ供給機構７０と直動ガイド４０Ｂとは、連結ブロック４１Ｂを介して連結されている。さらに、研磨テープ供給機構７０は、該研磨テープ供給機構７０を直動ガイド４０Ｂに沿って（すなわち、基板Ｗの半径方向に）移動させるサーボモータ４２Ｂおよびボールねじ機構４３Ｂに連結されている。より具体的には、ボールねじ機構４３Ｂは連結ブロック４１Ｂに固定されており、サーボモータ４２Ｂは設置台２７に支持部材４４Ｂを介して固定されている。サーボモータ４２Ｂは、ボールねじ機構４３Ｂのねじ軸を回転させるように構成されており、これにより、連結ブロック４１Ｂおよびこれに連結された研磨テープ供給機構７０は直動ガイド４０Ｂに沿って移動される。本実施形態では、サーボモータ４２Ｂ、ボールねじ機構４３Ｂ、および直動ガイド４０Ｂは、研磨テープ供給機構７０を移動させる研磨具移動機構を構成する。

図９に示すように、研磨ヘッド５０は、研磨テープ３８を基板Ｗに対して押し付けるための押圧部材５１と、押圧部材５１を保持する押圧部材ホルダー５２と、この押圧部材ホルダー５２および押圧部材５１を上下動させる押圧装置としてのエアシリンダ５３とを備えている。エアシリンダ５３は、保持部材５５に保持されている。さらに、保持部材５５は、連結ブロック４１Ａに固定された据付部材５７に固定されている。押圧部材５１が研磨テープ３８を基板Ｗに対して押し付ける研磨荷重はエアシリンダ５３によって発生される。

押圧部材ホルダー５２は、鉛直方向に延びる直動ガイド５８を介して据付部材５７に連結されている。エアシリンダ５３により押圧部材ホルダー５２を押し下げると、押圧部材５１は直動ガイド５８に沿って下方に移動し、押圧部材５１は研磨テープ３８を基板Ｗの周縁部に対して押し付ける。さらに、エアシリンダ５３は、直動ガイド５８に沿って押圧部材ホルダー５２および押圧部材５１を上昇させることができる。押圧部材５１は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）のなどの樹脂、ステンレス鋼などの金属、またはＳｉＣ（炭化ケイ素）などのセラミックから形成されている。

押圧部材５１には、鉛直方向に延びる複数の貫通孔５１ａを有しており、この貫通孔５１ａには真空ライン６０が接続されている。真空ライン６０には、図示しない弁が設けられており、弁を開くことにより押圧部材５１の貫通孔５１ａ内に真空が形成されるようになっている。押圧部材５１の下面が研磨テープ３８の上面に接触した状態で貫通孔５１ａに真空が形成されると、研磨テープ３８の上面は押圧部材５１の下面に保持される。なお、押圧部材５１の貫通孔５１ａは１つであってもよい。基板Ｗの研磨中は貫通孔５１ａ内に真空が形成され、研磨テープ３８は押圧部材５１の下面に保持される。

押圧部材ホルダー５２、エアシリンダ５３、保持部材５５、および据付部材５７は、ボックス６２内に収容されている。押圧部材ホルダー５２の下部はボックス６２の底部から突出しており、押圧部材ホルダー５２の下部に押圧部材５１が取り付けられている。

研磨テープ供給機構７０は、研磨テープ３８を供給する供給リール７１と、研磨テープ３８を回収する回収リール７２とを備えている。供給リール７１および回収リール７２は、それぞれテンションモータ７３，７４に連結されている。これらテンションモータ７３，７４は、所定のトルクを供給リール７１および回収リール７２に与えることにより、研磨テープ３８に所定のテンションをかけることができるようになっている。

供給リール７１と回収リール７２との間には、研磨テープ送り機構７６が設けられている。この研磨テープ送り機構７６は、研磨テープ３８を送るテープ送りローラ７７と、研磨テープ３８をテープ送りローラ７７に対して押し付けるニップローラ７８と、テープ送りローラ７７を回転させるテープ送りモータ７９とを備えている。研磨テープ３８はニップローラ７８とテープ送りローラ７７との間に挟まれている。テープ送りローラ７７を図６の矢印で示す方向に回転させることにより、研磨テープ３８は供給リール７１から回収リール７２に送られる。

テンションモータ７３，７４およびテープ送りモータ７９は、基台８１に設置されている。この基台８１は連結ブロック４１Ｂに固定されている。基台８１は、供給リール７１および回収リール７２から研磨ヘッド５０に向かって延びる２本の支持アーム８２，８３を有している。支持アーム８２，８３には、研磨テープ３８を支持する複数のガイドローラ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄ，８４Ｅが取り付けられている。研磨テープ３８はこれらのガイドローラ８４Ａ〜８４Ｅにより、研磨ヘッド５０を囲むように案内される。

研磨テープ３８の延びる方向は、上から見たときに、基板Ｗの半径方向に対して垂直である。研磨ヘッド５０の下方に位置する２つのガイドローラ８４Ｄ，８４Ｅは、研磨テープ３８の研磨面が基板Ｗの表面（上面）と平行となるように研磨テープ３８を支持している。さらに、これら２つのガイドローラ８４Ｄ，８４Ｅの間にある研磨テープ３８は、基板Ｗの接線方向と平行に延びている。研磨テープ３８と基板Ｗとの間には、鉛直方向において隙間が形成されている。

研磨装置は、研磨テープ３８の縁部の位置を検出するテープエッジ検出センサ１００をさらに備えている。テープエッジ検出センサ１００は、透過型の光学式センサである。テープエッジ検出センサ１００は、投光部１００Ａと受光部１００Ｂとを有している。投光部１００Ａは、図５に示すように、設置台２７に固定されており、受光部１００Ｂは、図３に示すように、ベースプレート２１に固定されている。このテープエッジ検出センサ１００は、受光部１００Ｂによって受光される光の量から研磨テープ３８の縁部の位置を検出するように構成されている。

基板Ｗを研磨するときは、図１０に示すように、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０は、サーボモータ４２Ａ，４２Ｂおよびボールねじ機構４３Ａ，４３Ｂによりそれぞれ所定の研磨位置にまで移動される。研磨位置にある研磨テープ３８は、基板Ｗの接線方向に延びている。図１１は、研磨位置にある押圧部材５１、研磨テープ３８、および基板Ｗを横方向から見た模式図である。図１１に示すように、研磨テープ３８は、基板Ｗの周縁部の上方に位置し、さらに研磨テープ３８の上方に押圧部材５１が位置する。

図１２は、押圧部材５１により研磨テープ３８を基板Ｗに押し付けている状態を示す図である。本実施形態では、図１２に示すように、研磨位置にある押圧部材５１の縁部と研磨テープ３８の縁部は一致している。すなわち、押圧部材５１の縁部と研磨テープ３８の縁部が一致するように、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０がそれぞれ独立に研磨位置に移動される。一実施形態では、研磨テープ３８の縁部は、押圧部材５１の縁部から突出してもよい。

次に、上述のように構成された研磨装置の研磨動作について説明する。以下に説明する研磨装置の動作は、図２に示す動作制御部１１によって制御される。基板Ｗは、その表面に形成されている膜（例えば、デバイス層）が上を向くように基板保持部３に保持され、さらに基板Ｗは、基板保持部３の軸心ＣＰを中心に回転される。回転する基板Ｗの中心には、図示しない液体供給ノズルから液体（例えば、純水）が供給される。研磨ヘッド５０の押圧部材５１および研磨テープ３８は、図１１に示すように、それぞれ所定の研磨位置にまで移動される。

次に、エアシリンダ５３（図９参照）は、押圧部材５１を押し下げ、図１２に示すように、押圧部材５１で研磨テープ３８を基板Ｗの周縁部に所定の研磨荷重で押し付ける。研磨荷重は、エアシリンダ５３に供給する気体の圧力により調整することができる。回転する基板Ｗと、研磨テープ３８との摺接により、基板Ｗの周縁部が研磨される。すなわち、研磨テープ３８は、図２９に示すような、直角の断面を有する階段状の窪み３１２を形成することができる。

基板Ｗの研磨レートを上げるために、基板Ｗの研磨中に研磨ヘッド移動機構３０により研磨テープ３８を基板Ｗの接線方向に沿って揺動させてもよい。研磨中は、回転する基板Ｗの中心部に液体（例えば純水）が供給され、基板Ｗは水の存在下で研磨される。基板Ｗに供給された液体は、遠心力により基板Ｗの上面全体に広がり、これにより基板Ｗに形成されたデバイスに研磨屑が付着してしまうことが防止される。研磨テープ３８は、細長い帯状の研磨具である。基板Ｗを研磨するための研磨具として、研磨テープ３８に代えて、砥石を用いてもよい。

図１３は、図２の矢印Ｊで示す方向から見た研磨装置を示す模式図である。図１３に示すように、研磨ヘッド５０は、支持構造体２４に支持されている。本実施形態では、支持構造体２４は、連結ブロック４１Ａ（図６参照）、直動ガイド４０Ａ（図６参照）、設置台２７（図６参照）、支持ブロック２８、および研磨ヘッド移動機構３０により構成されている。支持構造体２４の一端は研磨ヘッド５０に固定され、支持構造体２４の他端はベース構造体２３のベースプレート２１に固定されている。

研磨装置は、支持構造体２４に固定された補強構造体１１０を備えている。この補強構造体１１０は、支持構造体２４に固定されたアンカーアーム１１１と、アンカーアーム１１１に固定されたアンカー機構１１２を有している。アンカー機構１１２は、ベース構造体２３に固定可能および切り離し可能に構成されている。本実施形態では、アンカー機構１１２は、ベース構造体２３を押し付けるアクチュエータとしての第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０を備えている。第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、アンカーアーム１１１の両端に固定されている。一実施形態では、ベース構造体２３を押し付けるアクチュエータは、サーボモータとボールねじ機構との組み合わせでもよい。

第１エアシリンダ１１４の加圧室１１５および背圧室１１６にはそれぞれ圧縮気体（例えば、圧縮空気）が供給される。同様に、第２エアシリンダ１２０の加圧室１２１および背圧室１２２にはそれぞれ圧縮気体（例えば、圧縮空気）が供給される。第１エアシリンダ１１４は、そのピストンロッドに固定された第１アンカー部材１１７を備えており、第２エアシリンダ１２０は、そのピストンロッドに固定された第２アンカー部材１２３を備えている。

第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が、背圧室１１６，１２２内の圧縮気体よりも高いとき、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、第１アンカー部材１１７および第２アンカー部材１２３でベース構造体２３の上面（隔壁２０の底部）を押し付け、これによって、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０自体をベース構造体２３に固定することができる。第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が、背圧室１１６，１２２内の圧縮気体よりも低いとき、第１アンカー部材１１７および第２アンカー部材１２３はベース構造体２３から離れ、これにより第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０はベース構造体２３から切り離される。したがって、研磨ヘッド移動機構３０は、研磨ユニット２５およびアンカー機構１１２を基板Ｗの接線方向に移動させることができる。

第１アクチュエータである第１エアシリンダ１１４は、支持構造体２４よりも外側に配置されており、第２アクチュエータである第２エアシリンダ１２０は、支持構造体２４よりも内側に配置されている。より具体的には、基板保持部３の軸心ＣＰから垂直に延び、かつ軸心ＣＰと押圧部材５１の中心とを結ぶ直線Ｋの延びる方向に関して、第１エアシリンダ１１４は、支持構造体２４よりも外側に配置され、第２エアシリンダ１２０は、支持構造体２４よりも内側に配置されている。第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、ベース構造体２３の上、または上方に位置している。

圧縮気体（例えば圧縮空気）は、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１および背圧室１１６，１２２の両方に供給される。加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が、背圧室１１６，１２２内の圧縮気体よりも低いとき、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、ベース構造体２３から離れる。加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が、背圧室１１６，１２２内の圧縮気体よりも高いとき、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、ベース構造体２３の上面を押し付け、これにより支持構造体２４が補強構造体１１０によって補強される。結果として、支持構造体２４に支持されている研磨ヘッド５０の姿勢が安定する。よって、研磨ヘッド５０は、基板Ｗを研磨して所望の研磨プロファイルを形成することができる。より具体的には、研磨ヘッド５０は、図２９に示すような直角の断面を有する階段状の窪み３１２を基板Ｗの周縁部に形成することができる。

特に、第１エアシリンダ１１４は、基板Ｗから研磨ヘッド５０に作用する反力をキャンセルすることができる。その為、一実施形態では、第１エアシリンダ１１４のみを設け、第２エアシリンダ１２０は省略してもよい。第１エアシリンダ１１４は、基板Ｗから研磨ヘッド５０に作用する反力をキャンセルすることができるので、結果として、支持構造体２４に支持されている研磨ヘッド５０の姿勢を安定させることができる。

図１４は、第１アクチュエータである第１エアシリンダ１１４および第２アクチュエータである第２エアシリンダ１２０を操作するための操作システムを示す模式図である。この操作システムは、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０を操作することができる圧縮気体供給システムである。操作システムは、上述した動作制御部１１を含んで構成される。

図１４に示すように、操作システムは、研磨装置が設置されている工場に設けられた圧縮気体供給ライン（例えば、圧縮空気供給ライン）１３０に接続された加圧側気体供給ライン１３１と、背圧側気体供給ライン１３２を備えている。加圧側気体供給ライン１３１は、主加圧側ライン１３１ａと、この主加圧側ライン１３１ａから分岐する第１加圧側分岐ライン１３１ｂおよび第２加圧側分岐ライン１３１ｃを有する。主加圧側ライン１３１ａは圧縮気体供給ライン１３０に接続されている。第１加圧側分岐ライン１３１ｂは、第１エアシリンダ１１４の加圧室１１５に接続され、第２加圧側分岐ライン１３１ｃは第２エアシリンダ１２０の加圧室１２１に接続されている。主加圧側ライン１３１ａには加圧側圧力レギュレータ１３４および加圧側圧力センサ１３５が取り付けられている。第１加圧側分岐ライン１３１ｂには第１加圧側開閉弁１３７が取り付けられ、第２加圧側分岐ライン１３１ｃには第２加圧側開閉弁１３８が取り付けられている。

背圧側気体供給ライン１３２は、主背圧側ライン１３２ａと、この主背圧側ライン１３２ａから分岐する第１背圧側分岐ライン１３２ｂおよび第２背圧側分岐ライン１３２ｃを有する。主背圧側ライン１３２ａは圧縮気体供給ライン１３０に接続されている。第１背圧側分岐ライン１３２ｂは、第１エアシリンダ１１４の背圧室１１６に接続され、第２背圧側分岐ライン１３２ｃは第２エアシリンダ１２０の背圧室１２２に接続されている。主背圧側ライン１３２ａには背圧側圧力レギュレータ１４０および背圧側圧力センサ１４１が取り付けられている。第１背圧側分岐ライン１３２ｂには第１背圧側開閉弁１４３が取り付けられ、第２背圧側分岐ライン１３２ｃには第２背圧側開閉弁１４４が取り付けられている。

加圧側圧力レギュレータ１３４、第１加圧側開閉弁１３７、第２加圧側開閉弁１３８、背圧側圧力レギュレータ１４０、第１背圧側開閉弁１４３、および第２背圧側開閉弁１４４は、動作制御部１１に接続されており、これら圧力レギュレータ１３４，１４０および弁１３７，１３８，１４３，１４４の動作は動作制御部１１によって制御される。圧力センサ１３５，１４１は省略してもよい。

動作制御部１１が第１加圧側開閉弁１３７および第２加圧側開閉弁１３８を開くと、圧縮気体は主加圧側ライン１３１ａ、第１加圧側分岐ライン１３１ｂ、および第２加圧側分岐ライン１３１ｃを通って第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１に供給される。動作制御部１１は、加圧側目標圧力の指令値を加圧側圧力レギュレータ１３４に送信し、加圧側圧力レギュレータ１３４は、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が加圧側目標圧力に維持されるように圧縮気体の圧力を調整する。

動作制御部１１が第１背圧側開閉弁１４３および第２背圧側開閉弁１４４を開くと、圧縮気体は主背圧側ライン１３２ａ、第１背圧側分岐ライン１３２ｂ、および第２背圧側分岐ライン１３２ｃを通って第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の背圧室１１６，１２２に供給される。動作制御部１１は、背圧側目標圧力の指令値を背圧側圧力レギュレータ１４０に送信し、背圧側圧力レギュレータ１４０は、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の背圧室１１６，１２２内の圧縮気体の圧力が背圧側目標圧力に維持されるように圧縮気体の圧力を調整する。

第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１に圧縮気体が供給されている間、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の背圧室１１６，１２２にも圧縮気体が供給される。これは、圧縮気体供給ライン１３０から供給される圧縮気体の圧力の変動や、各エアシリンダ１１４，１２０のピストンロッドの位置変動などの外乱にかかわらず、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０が安定した力を発生することを可能とするためである。

一実施形態では、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０をベース構造体２３に固定しているとき、圧縮気体を加圧室１１５，１２１に供給し、背圧室１１６，１２２には供給しなくてもよい。また、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０をベース構造体２３から離間させるとき、圧縮気体を背圧室１１６，１２２に供給し、加圧室１１５，１２１には供給しなくてもよい。

第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１には同じ圧力の圧縮気体が供給され、かつ第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の背圧室１１６，１２２には同じ圧力の圧縮気体が供給されるので、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、同じ力でベース構造体２３を押し付ける。

第１背圧側開閉弁１４３および第２背圧側開閉弁１４４は、常時開いた状態に維持されていてもよい。動作制御部１１は、第１背圧側開閉弁１４３および第２背圧側開閉弁１４４を同時に開き、同時に閉じることが好ましい。

動作制御部１１は、上述した加圧側目標圧力および／または背圧側目標圧力を、押圧部材５１が研磨テープ３８を基板Ｗに押し付ける研磨荷重に従って変化させてもよい。例えば、基板Ｗの研磨中に動作制御部１１がエアシリンダ５３に指令を発して研磨荷重を上げるときは、動作制御部１１は加圧側目標圧力を研磨荷重の増加に従って上げてもよい。このような操作により、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、研磨荷重に従って変化する力でベース構造体２３を押し付けることができる。結果として、基板Ｗの研磨中の研磨ヘッド５０の姿勢をより安定させることができる。

図１５は、操作システムの他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１４に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の操作システムは、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０が発生する力をそれぞれ独立に変化させることができる圧縮気体供給システムである。

本実施形態の操作システムは、上述した主加圧側ライン１３１ａ、第１加圧側分岐ライン１３１ｂ、および第２加圧側分岐ライン１３１ｃに代えて、圧縮気体供給ライン１３０と第１エアシリンダ１１４の加圧室１１５に接続された第１加圧側ライン１３１Ａと、圧縮気体供給ライン１３０と第２エアシリンダ１２０の加圧室１２１に接続された第２加圧側ライン１３１Ｂを備えている。第１加圧側ライン１３１Ａには、第１加圧側圧力レギュレータ１３４Ａ、第１加圧側圧力センサ１３５Ａ、および第１加圧側開閉弁１３７が取り付けられている。第２加圧側ライン１３１Ｂには、第２加圧側圧力レギュレータ１３４Ｂ、第２加圧側圧力センサ１３５Ｂ、および第２加圧側開閉弁１３８が取り付けられている。圧力センサ１３５Ａ，１３５Ｂは省略してもよい。第１加圧側圧力レギュレータ１３４Ａは、第１エアシリンダ１１４の加圧室１１５内の圧縮気体の圧力を調整し、第２加圧側圧力レギュレータ１３４Ｂは、第２エアシリンダ１２０の加圧室１２１内の圧縮気体の圧力を調整するように構成される。

第１加圧側圧力レギュレータ１３４Ａおよび第２加圧側圧力レギュレータ１３４Ｂは、動作制御部１１に接続されている。動作制御部１１は、第１加圧側目標圧力の指令値を第１加圧側圧力レギュレータ１３４Ａに送信し、第１加圧側圧力レギュレータ１３４Ａは、第１エアシリンダ１１４の加圧室１１５内の圧縮気体の圧力が第１加圧側目標圧力に維持されるように圧縮気体の圧力を調整する。同様に、動作制御部１１は、第２加圧側目標圧力の指令値を第２加圧側圧力レギュレータ１３４Ｂに送信し、第２加圧側圧力レギュレータ１３４Ｂは、第２エアシリンダ１２０の加圧室１２１内の圧縮気体の圧力が第２加圧側目標圧力に維持されるように圧縮気体の圧力を調整する。このような構成を有する操作システムは、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０がベース構造体２３を押し付ける力を独立に制御することができる。

動作制御部１１は、第１加圧側目標圧力、および／または第２加圧側目標圧力、および／または背圧側目標圧力を、押圧部材５１が研磨テープ３８を基板Ｗに押し付ける研磨荷重に従って変化させてもよい。例えば、基板Ｗの研磨中に動作制御部１１がエアシリンダ５３に指令を発して研磨荷重を上げるときは、動作制御部１１は第１加圧側目標圧力を研磨荷重の増加に従って上げてもよい。このような操作により、第１エアシリンダ１１４および／または第２エアシリンダ１２０は、研磨荷重に従って変化する力でベース構造体２３を押し付けることができる。結果として、基板Ｗの研磨中の研磨ヘッド５０の姿勢をより安定させることができる。

図１６は、操作システムのさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１５に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の操作システムは、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０が発生する力をそれぞれ独立に変化させることができる圧縮気体供給システムである。

本実施形態の操作システムは、上述した主背圧側ライン１３２ａ、第１背圧側分岐ライン１３２ｂ、および第２背圧側分岐ライン１３２ｃに代えて、圧縮気体供給ライン１３０と第１エアシリンダ１１４の背圧室１１６に接続された第１背圧側ライン１３２Ａと、圧縮気体供給ライン１３０と第２エアシリンダ１２０の背圧室１２２に接続された第２背圧側ライン１３２Ｂを備えている。第１背圧側ライン１３２Ａには、第１背圧側圧力レギュレータ１４０Ａ，第１背圧側圧力センサ１４１Ａ，および第１背圧側開閉弁１４３が取り付けられている。第２背圧側ライン１３２Ｂには、第２背圧側圧力レギュレータ１４０Ｂ，第２背圧側圧力センサ１４１Ｂ，および第２背圧側開閉弁１４４が取り付けられている。圧力センサ１４１Ａ，１４１Ｂは省略してもよい。第１背圧側圧力レギュレータ１４０Ａは、第１エアシリンダ１１４の背圧室１１６内の圧縮気体の圧力を調整し、第２背圧側圧力レギュレータ１４０Ｂは、第２エアシリンダ１２０の背圧室１２２内の圧縮気体の圧力を調整するように構成される。

第１背圧側圧力レギュレータ１４０Ａおよび第２背圧側圧力レギュレータ１４０Ｂは、動作制御部１１に接続されている。動作制御部１１は、第１背圧側目標圧力の指令値を第１背圧側圧力レギュレータ１４０Ａに送信し、第１背圧側圧力レギュレータ１４０Ａは、第１エアシリンダ１１４の背圧室１１６内の圧縮気体の圧力が第１背圧側目標圧力に維持されるように圧縮気体の圧力を調整する。同様に、動作制御部１１は、第２背圧側目標圧力の指令値を第２背圧側圧力レギュレータ１４０Ｂに送信し、第２背圧側圧力レギュレータ１４０Ｂは、第２エアシリンダ１２０の背圧室１２２内の圧縮気体の圧力が第２背圧側目標圧力に維持されるように圧縮気体の圧力を調整する。このような構成を有する操作システムは、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０がベース構造体２３を押し付ける力を独立に制御することができる。

図１７は、補強構造体１１０の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した図１３に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の補強構造体１１０は、支持構造体２４よりも内側に配置された第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０を備えている。第１エアシリンダ１１４は第２エアシリンダ１２０の下方に位置し、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は互いに対向している。第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０はアンカーアーム１１１に固定され、アンカーアーム１１１は支持構造体２４に固定されている。

ベース構造体２３は、ベースプレート２１から第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０に向かって突出する突出部１５０を備えている。この突出部１５０の端部はベース構造体２３のベースプレート２１に固定されている。突出部１５０は水平部１５０ａを有しており、この水平部１５０ａは第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の間に位置している。より具体的には、突出部１５０の水平部１５０ａは、第１エアシリンダ１１４の第１アンカー部材１１７および第２エアシリンダ１２０の第２アンカー部材１２３の間に配置されている。第１エアシリンダ１１４は水平部１５０ａの下方に位置し、水平部１５０ａの下面に対向している。第２エアシリンダ１２０は水平部１５０ａの上方に位置し、水平部１５０ａの上面に対向している。

第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が、背圧室１１６，１２２内の圧縮気体よりも高いとき、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０は、第１アンカー部材１１７および第２アンカー部材１２３で突出部１５０の水平部１５０ａを挟み、これによって、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０自体をベース構造体２３に固定することができる。第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０の加圧室１１５，１２１内の圧縮気体の圧力が、背圧室１１６，１２２内の圧縮気体よりも低いとき、第１アンカー部材１１７および第２アンカー部材１２３は突出部１５０の水平部１５０ａから離れ、これにより第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０はベース構造体２３から切り離される。したがって、研磨ヘッド移動機構３０は、研磨ユニット２５およびアンカー機構１１２を基板Ｗの接線方向に移動させることができる。

図１８は、補強構造体１１０のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態の補強構造体１１０は、支持構造体２４よりも外側に配置された第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０を備えている。第１エアシリンダ１１４は第２エアシリンダ１２０の上方に位置している。より具体的には、第１エアシリンダ１１４は水平部１５０ａの上方に位置し、水平部１５０ａの上面に対向している。第２エアシリンダ１２０は水平部１５０ａの下方に位置し、水平部１５０ａの下面に対向している。本実施形態のその他の構成および動作は、上述した図１７に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図１７および図１８において、一実施形態では、第１エアシリンダ１１４のみを設け、第２エアシリンダ１２０は省略してもよい。第１エアシリンダ１１４は、基板Ｗから研磨ヘッド５０に作用する反力をキャンセルすることができるので、結果として、支持構造体２４に支持されている研磨ヘッド５０の姿勢を安定させることができる。

図１９は、連結機構を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。本実施形態の研磨装置は、上述したアンカー機構１１２に加えて、研磨ヘッド５０と支持構造体２４とを連結する連結機構１６０をさらに備えている。図１９では、上述したアンカー機構１１２の図示は省略されている。連結機構１６０は、研磨ヘッド５０の据付部材５７に固定された第１連結機構１６１と、支持構造体２４の支持ブロック２８に固定された第２連結機構１６２とを備える。第１連結機構１６１および第２連結機構１６２は互いに固定可能かつ互いに分離可能に構成されている。連結機構１６０は、支持構造体２４よりも内側に配置されている。より具体的には、基板保持部３の軸心ＣＰから垂直に延び、かつ軸心ＣＰと押圧部材５１の中心とを結ぶ直線Ｋの延びる方向に関して、連結機構１６０は、支持構造体２４よりも内側に配置されている。一実施形態では、連結機構１６０は、支持構造体２４よりも外側に配置されてもよい。

図２０は図１９の矢印Ｌで示す方向から見た連結機構１６０を示す模式図である。図２０に示すように、本実施形態では、第１連結機構１６１は磁性部材１６４を備えており、第２連結機構１６２は電磁石１６５を備えている。第１連結機構１６１の全体が磁性部材から構成されてもよい。一実施形態では、第１連結機構１６１は電磁石１６５を備え、第２連結機構１６２は磁性部材１６４を備えてもよい。この場合も、第２連結機構１６２の全体が磁性部材から構成されてもよい。

電磁石１６５の動作は動作制御部１１によって制御される。磁性部材１６４はステンレス鋼などの耐腐食性のある金属から構成されている。電磁石１６５は、磁性部材１６４に対向する位置に配置されている。基板Ｗの上面に供給された液体（例えば純水）が電磁石１６５に接触すると、電磁石１６５が錆びてしまい、基板Ｗのコンタミネーションの原因ともなりうる。そこで、電磁石１６５の錆を防止するために、電磁石１６５が磁性部材１６４と接触する面は、ユニクロ処理などの防錆処理が施された面から構成されることが好ましい。

電磁石１６５が作動していないとき、第１連結機構１６１と第２連結機構１６２とは互いに切り離されている。したがって、研磨ヘッド５０は第２研磨ヘッド移動機構（サーボモータ４２Ａ、ボールねじ機構４３Ａ、および直動ガイド４０Ａ）によって基板保持部３の軸心ＣＰに近接する方向および軸心ＣＰから離間する方向に移動することができる。動作制御部１１が電磁石１６５を作動させると、電磁石１６５は磁性部材１６４を引き寄せ、第１連結機構１６１と第２連結機構１６２とが互いに固定される。

基板Ｗを研磨しているとき、第２研磨ヘッド移動機構を構成する直動ガイド４０Ａの可動部は、研磨荷重の反力を受けて僅かに変位することがある。結果として、研磨ヘッド５０が傾くおそれがある。本実施形態によれば、押圧部材５１が研磨位置にあるとき（例えば、基板Ｗの研磨を開始する直前に）電磁石１６５を作動させることにより、基板Ｗを研磨しているときの研磨ヘッド５０の姿勢を安定させることができる。基板Ｗの研磨が終了した後、動作制御部１１は電磁石１６５の動作を停止させ、第１連結機構１６１と第２連結機構１６２とを互いに切り離す。

図２１は、連結機構１６０の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図２０に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、第１連結機構１６１は水平部１６６を備えており、第２連結機構１６２はアームブロック１６８、第３エアシリンダ１７０、および第４エアシリンダ１７１を備えている。アームブロック１６８はＬ字形状を有しており、かつ支持構造体２４の支持ブロック２８に固定されている。第３エアシリンダ１７０はアームブロック１６８に固定され、第４エアシリンダ１７１は支持構造体２４の支持ブロック２８に固定されている。

第３エアシリンダ１７０は第４エアシリンダ１７１の上方に配置されており、第１連結機構１６１の水平部１６６は第３エアシリンダ１７０と第４エアシリンダ１７１との間に位置している。一実施形態では、第２連結機構１６２は水平部１６６を備え、第１連結機構１６１は第３エアシリンダ１７０および第４エアシリンダ１７１を備えてもよい。第３エアシリンダ１７０および第４エアシリンダ１７１の動作は、これらエアシリンダ１７０，１７１の加圧室および背圧室内の圧縮気体の圧力を調整するための圧力レギュレータ１７３および圧力レギュレータ１７４によって制御される。圧力レギュレータ１７３および圧力レギュレータ１７４の動作は動作制御部１１によって制御される。

第３エアシリンダ１７０および第４エアシリンダ１７１が水平部１６６から離れているとき、第１連結機構１６１と第２連結機構１６２とは互いに切り離されている。したがって、研磨ヘッド５０は第２研磨ヘッド移動機構（サーボモータ４２Ａ、ボールねじ機構４３Ａ、および直動ガイド４０Ａ）によって基板保持部３の軸心ＣＰに近接する方向および軸心ＣＰから離間する方向に移動することができる。第３エアシリンダ１７０および第４エアシリンダ１７１との間に水平部１６６が挟まれると、第１連結機構１６１と第２連結機構１６２とが互いに固定され、研磨ヘッド５０の姿勢が安定する。

次に、上述したアンカー機構１１２および連結機構１６０の動作の一実施形態について説明する。ステップ１では、図２２（ａ）に示すように、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０を含む研磨ユニット２５は、退避位置にある。研磨ユニット２５が退避位置にあるとき、動作制御部１１は基板保持部３に指令を発して基板Ｗを軸心ＣＰを中心に回転させる。さらに、液体供給ノズルから液体（例えば、純水）を基板Ｗの上面に供給する。図２２（ａ）において、第１エアシリンダ１１４、第２エアシリンダ１２０、および連結機構１６０の位置および形状は模式的に描かれている。アンカー機構１１２を構成する第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０を示す白丸は、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０がベース構造体２３から離れている状態を示している。同様に、連結機構１６０を示す白丸は、連結機構１６０を構成する第１連結機構１６１および第２連結機構１６２が互いに離れている状態を示している。

ステップ２では、図２２（ｂ）に示すように、動作制御部１１は、第１研磨ヘッド移動機構３０を作動させて、研磨ユニット２５を第１の方向に移動させ、研磨ヘッド５０の押圧部材５１および研磨テープ３８を基板保持部３上の基板Ｗに近づける。ステップ３では、図２２（ｃ）に示すように、動作制御部１１は、アンカー機構１１２を構成する第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０をベース構造体２３に押し付け、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０をベース構造体２３に固定させる。第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０を示す黒丸は、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０がベース構造体２３を押し付けている状態を示している。

ステップ４では、図２３（ａ）に示すように、動作制御部１１はサーボモータ４２Ａ（第２研磨ヘッド移動機構）およびサーボモータ４２Ｂ（研磨具移動機構）を作動させて、押圧部材５１および研磨テープ３８が基板保持部３上の基板Ｗの周縁部の上方に位置するまで、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０を基板保持部３の軸心ＣＰに向かって移動させる。ステップ５では、図２３（ｂ）に示すように、動作制御部１１は、第１連結機構１６１および第２連結機構１６２を互いに固定させる。具体的には、動作制御部１１は、図２０に示す電磁石１６５を作動させるか、または図２１に示す第３エアシリンダ１７０および第４エアシリンダ１７１で水平部１６６を挟み込む。連結機構１６０を示す黒丸は、第１連結機構１６１および第２連結機構１６２が互いに固定されている状態を示している。

ステップ６では、図２３（ｃ）に示すように、第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０がベース構造体２３に固定され、かつ第１連結機構１６１および第２連結機構１６２が互いに固定されている状態で、研磨ヘッド５０は押圧部材５１を下降させ、押圧部材５１で研磨テープ３８を基板Ｗの周縁部に押し付ける。黒い押圧部材５１は、押圧部材５１が研磨テープ３８を基板Ｗの周縁部に押し付けている状態を示している。研磨テープ３８は、液体の存在下で基板Ｗの周縁部に摺接され、基板Ｗの周縁部を研磨する。

ステップ７では、図２４（ａ）に示すように、研磨ヘッド５０は押圧部材５１を上昇させ、研磨テープ３８を基板Ｗの周縁部から離間させる。これにより基板Ｗの研磨が終了する。白い押圧部材５１は、押圧部材５１が上昇して研磨テープ３８が基板Ｗの周縁部から離れている状態を示している。ステップ８では、図２４（ｂ）に示すように、第１連結機構１６１および第２連結機構１６２を互いに引き離す。ステップ９では、図２４（ｃ）に示すように、動作制御部１１はサーボモータ４２Ａ（第２研磨ヘッド移動機構）およびサーボモータ４２Ｂ（研磨具移動機構）を作動させて、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０を基板保持部３の軸心ＣＰから遠ざかる方向に移動させる。

ステップ１０では、図２５（ａ）に示すように、動作制御部１１は、アンカー機構１１２を構成する第１エアシリンダ１１４および第２エアシリンダ１２０をベース構造体２３から切り離させる。ステップ１１では、図２５（ｂ）に示すように、動作制御部１１は、第１研磨ヘッド移動機構３０を作動させて、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構７０を含む研磨ユニット２５を退避位置まで移動させる。図示しないが、ステップ１２では、基板Ｗの回転を停止させ、基板Ｗの上面への液体の供給を停止させる。

上述した実施形態では、研磨装置は、アンカー機構１１２および連結機構１６０の両方を備えているが、一実施形態では、研磨装置は、アンカー機構１１２または連結機構１６０のいずれか一方のみを備えてもよい。

基板Ｗを研磨するための研磨具は、砥石であってもよい。例えば、図２６に示すように、研磨ヘッド５０は、その下面に１つまたは複数の砥石１８０を備えてもよい。図２６に示す研磨ヘッド５０は支持構造体２４に固定されている。研磨ヘッド５０は、その軸心を中心に回転しながら、研磨具としての複数の砥石１８０を基板Ｗの周縁部に押し付けることで、基板Ｗの周縁部を研磨する。一実施形態では、図２７に示すように、研磨ヘッド５０は、基板Ｗの表面と平行に延びる回転軸１８１に固定された円盤状の砥石１８０を備えてもよい。回転軸１８１は、支持構造体２４に固定されたモータ１８２に連結されている。モータ１８２が砥石１８０を回転させながら、砥石１８０の外周面を基板Ｗの周縁部に押し付けることで、基板Ｗの周縁部を研磨する。図２６および図２７に示す実施形態のその他の構成および動作は、図１３乃至図１７に示す実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１８乃至図２５に示す実施形態は、図２６および図２７に示す実施形態にも適用可能である。

上述した実施形態は、本発明が属する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記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

３基板保持部
４保持ステージ
５中空シャフト
６ボールスプライン軸受（直動軸受）
７連通路
８ロータリジョイント
９真空ライン
１０窒素ガス供給ライン
１１動作制御部
１２ケーシング
１４ケーシング
１５エアシリンダ（昇降機構）
１８ラジアル軸受
２０隔壁
２１ベースプレート
２２研磨室
２３ベース構造体
２４支持構造体
２５研磨ユニット
２７設置台
２８支持ブロック
３０研磨ヘッド移動機構
３１ボールねじ機構
３２モータ
３３動力伝達機構
３８研磨テープ
４０Ａ，４０Ｂ直動ガイド
４１Ａ，４１Ｂ連結ブロック
４２Ａ，４２Ｂサーボモータ
４３Ａ，４３Ｂボールねじ機構
４４Ａ，４４Ｂ支持部材
５０研磨ヘッド
５１押圧部材
５２押圧部材ホルダー
５３エアシリンダ
５５保持部材
５７据付部材
５８直動ガイド
６０真空ライン
６２ボックス
７０研磨テープ供給機構
７１供給リール
７２回収リール
７３，７４テンションモータ
７６研磨テープ送り機構
７７テープ送りローラ
７８ニップローラ
７９テープ送りモータ
８１基台
８２，８３支持アーム
８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄ，８４Ｅガイドローラ
１００テープエッジ検出センサ
１００Ａ投光部
１００Ｂ受光部
１１０補強構造体
１１１アンカーアーム
１１２アンカー機構
１１４第１エアシリンダ
１１５加圧室
１１６背圧室
１１７第１アンカー部材
１２０第２エアシリンダ
１２１加圧室
１２２背圧室
１２３第２アンカー部材
１３０圧縮気体供給ライン
１３１加圧側気体供給ライン
１３１ａ主加圧側ライン
１３１ｂ第１加圧側分岐ライン
１３１ｃ第２加圧側分岐ライン
１３１Ａ第１加圧側ライン
１３１Ｂ第２加圧側ライン
１３２背圧側気体供給ライン
１３２ａ主背圧側ライン
１３２ｂ第１背圧側分岐ライン
１３２ｃ第２背圧側分岐ライン
１３２Ａ第１背圧側ライン
１３２Ｂ第２背圧側ライン
１３４加圧側圧力レギュレータ
１３４Ａ第１加圧側圧力レギュレータ
１３４Ｂ第２加圧側圧力レギュレータ
１３５加圧側圧力センサ
１３５Ａ第１加圧側圧力センサ
１３５Ｂ第２加圧側圧力センサ
１３７第１加圧側開閉弁
１３８第２加圧側開閉弁
１４０背圧側圧力レギュレータ
１４０Ａ第１背圧側圧力レギュレータ
１４０Ｂ第２背圧側圧力レギュレータ
１４１背圧側圧力センサ
１４１Ａ第１背圧側圧力センサ
１４１Ｂ第２背圧側圧力センサ
１４３第１背圧側開閉弁
１４４第２背圧側開閉弁
１５０突出部
１５０ａ水平部
１６０連結機構
１６１第１連結機構
１６２第２連結機構
１６４磁性部材
１６５電磁石
１６６水平部
１６８アームブロック
１７０第３エアシリンダ
１７１第４エアシリンダ
１７３圧力レギュレータ
１７４圧力レギュレータ
ｐ１，ｐ２プーリー
ｂ１ベルト
Ｍ１モータ
Ｗ基板

Claims

基板を研磨するための研磨装置であって、
基板を保持する基板保持部と、
研磨具を基板に押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを支持する支持構造体と、
前記支持構造体が固定されたベース構造体と、
前記支持構造体に固定された補強構造体とを備え、
前記補強構造体は、前記ベース構造体に固定可能および切り離し可能に構成されたアンカー機構を有し、
前記アンカー機構は、前記ベース構造体を押し付けるアクチュエータを備え、
前記研磨装置は、前記アクチュエータを操作する操作システムをさらに備え、
前記操作システムは、前記研磨ヘッドが前記研磨具を押し付ける研磨荷重に従って変わる力を前記アクチュエータに発生させるように構成されていることを特徴とする研磨装置。
前記アクチュエータは、前記支持構造体よりも外側に配置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。
前記ベース構造体は、前記アクチュエータに向かって突出する突出部を有しており、
前記アクチュエータは、前記突出部に対向して配置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。
前記研磨装置は、前記研磨ヘッドと前記支持構造体とを連結する連結機構をさらに備えており、
前記連結機構は、前記研磨ヘッドに固定された第１連結機構と、前記支持構造体に固定された第２連結機構とを備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構は互いに固定可能かつ互いに切り離し可能に構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。
前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの一方は電磁石を備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの他方は磁性部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの一方は一対のエアシリンダを備え、前記第１連結機構および前記第２連結機構のうちの他方は前記一対のエアシリンダの間に配置された部分を有することを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
前記支持構造体は、前記研磨ヘッドを移動させる少なくとも１つの研磨ヘッド移動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
支持構造体に固定されている補強構造体のアンカー機構をベース構造体に固定し、前記アンカー機構は、前記ベース構造体を押し付けるアクチュエータを備えており、
基板保持部で基板を回転させながら、かつ研磨ヘッドが研磨具を押し付ける研磨荷重に従って変わる力を前記アクチュエータに発生させながら、前記支持構造体に支持された前記研磨ヘッドで前記研磨具を前記基板に押し付けることで前記基板を研磨し、
前記基板の研磨の終了後に、前記アンカー機構を前記ベース構造体から切り離すことを特徴とする研磨方法。
前記基板を研磨する前に、前記研磨ヘッドに固定されている第１連結機構を、前記支持構造体に固定された第２連結機構に連結し、
前記基板の研磨の終了後に、前記第１連結機構を前記第２連結機構から切り離す工程をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の研磨方法。