JP2009021337A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の周縁部の鮮明な画像を取得でき、正確な研磨終点を検知することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】基板Ｗを保持するためのステージ２０と、ステージを回転させるためのステージ回転機構４０と、ステージに保持された基板の周縁部を研磨するための研磨ヘッド４２と、ステージ２０、ステージ回転機構４０、および研磨ヘッド４２の動作を制御する制御部７０と、基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの末端撮像部６０を介して該基板の周縁部の画像を取得する画像取得部６１と、画像取得部からの画像を処理する画像処理部６２と、光透過性を有する液体を基板の周縁部に向けて噴射して、基板の周縁部と末端撮像部との間を液体で満たす液体噴射部５１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨テープを有する研磨装置に関し、特に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、ウエハのベベル部の表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、ウエハの表面全体に多くの材料が成膜されていくため、実際の製品には用いられないベベル部にもそれらの材料が膜として形成されている。このようなベベル部に残存する不要な膜は、ウエハの搬送時や種々の工程を経ていく間に剥離してデバイス部の表面に付着し、これが製品の歩留まりを低下させてしまう。

そこで、ウエハのベベル部に形成された膜を除去するために、研磨装置が広く用いられている。この種の研磨装置としては、研磨テープをウエハのベベル部に押し当てて該ベベル部を研磨する研磨装置が代表的である。より詳しくは、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基板のベベル部に押圧することでウエハのベベル部を研磨する。

特開２００６−３０３１１２号公報 特開２００４−２４１４３４号公報

最近では、研磨中にベベル部の表面をＣＣＤカメラなどの撮像装置により撮像し、取得した画像から研磨終点を検知する技術が開発されている。この技術においては、研磨終点を正確に検出するためには、できるだけ鮮明な画像を取得することが必要とされる。しかしながら、通常のベベル研磨工程では、ウエハの表面をパーティクルによる汚染から保護するためにベベル部に研磨液（例えば純水）を供給しながら研磨しており、この研磨液が撮像装置の対物レンズに付着してしまう。このため、ベベル部の鮮明な画像を取得することが難しく、結果として正確な研磨終点を検知することができなかった。

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、基板の周縁部の鮮明な画像を取得でき、正確な研磨終点を検知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、基板を保持するためのステージと、前記ステージを回転させるためのステージ回転機構と、前記ステージに保持された基板の周縁部を研磨するための研磨ヘッドと、前記ステージ、前記ステージ回転機構、および前記研磨ヘッドの動作を制御する制御部と、前記基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの末端撮像部を介して該基板の周縁部の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部からの画像を処理する画像処理部と、光透過性を有する液体を前記基板の周縁部に向けて噴射して、前記基板の周縁部と前記末端撮像部との間を前記液体で満たす液体噴射部とを備えた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、前記液体噴射部から噴射される前記液体の流速は、回転する前記基板の周縁部の速度以上であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記末端撮像部および前記液体噴射部は、前記ステージに保持された基板の表面に対して傾動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、前記少なくとも１つの末端撮像部は複数の末端撮像部であり、前記複数の末端撮像部は、前記ステージに保持された基板の周縁部の上部、中央部、および下部にそれぞれ対向して配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液体噴射部は、前記基板の接線方向に対して０度から９０度の範囲内の角度で前記液体を該基板の周縁部に向けて噴射する噴射孔を有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記噴射孔は、前記基板の接線方向に対して２５度から４５度の範囲内の角度で前記液体を噴射することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記液体噴射部は、前記接線方向に対して９０度の角度から該基板の周縁部に向けて前記液体を噴射する第１の噴射孔と、前記基板の接線方向に対して２５度から４５度の範囲内の角度で該基板の周縁部に向けて前記液体を噴射する第２の噴射孔とを有することを特徴とする。

本発明の他の態様は、基板を保持するためのステージと、前記ステージを回転させるためのステージ回転機構と、前記ステージに保持された基板の周縁部を研磨するための研磨ヘッドと、前記ステージ、前記ステージ回転機構、および前記研磨ヘッドの動作を制御する制御部と、前記基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの末端撮像部を介して該基板の周縁部の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部からの画像を処理する画像処理部と、前記基板の周縁部と前記末端撮像部との間に設けられた当接部材を前記基板の周縁部に当接させる当接ヘッドとを備え、前記当接部材は光透過性を有す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、前記末端撮像部および前記当接ヘッドは、前記ステージに保持された基板の表面に対して傾動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、前記当接部材は、光透過性を有する透明テープであり、前記当接ヘッドは、前記透明テープの裏面側に配置された加圧パッドと、前記加圧パッドを介して前記透明テープを基板の周縁部に押圧する押圧機構とを備えることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記基板の周縁部を照明する照明部をさらに備え、前記透明テープから反射する前記照明部の光から逸れた位置に前記末端撮像部を配置したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記照明部と前記末端撮像部は同一方向を向き、一体的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、前記透明テープが前記基板の周縁部と当接する際に生じる当接圧の最も高い部分に対向して前記末端撮像部を配置したことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記透明テープは、基板の周縁部を拭う清掃機能または基板の周縁部を研磨する研磨機能を備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記画像処理部は、前記画像取得部により取得された画像から基板の周縁部の表面粗さを解析し、表面粗さの分布を数値として表し、前記数値が予め設定された閾値を上回ったとき、または下回ったときに研磨終点に達したと判断することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記画像処理部は、前記数値が予め設定された閾値を上回った時間、または下回った時間が設定時間以上である時に、研磨終点に達したと判断することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記画像処理部は、前記画像取得部により取得された画像の色を数値に表し、前記数値が予め設定された閾値を上回ったとき、または下回ったときに研磨終点に達したと判断することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記画像処理部は、前記数値が予め設定された閾値を上回った時間、または下回った時間が設定時間以上である時に、研磨終点に達したと判断することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記画像取得部はＣＣＤカメラを備え、該ＣＣＤカメラの露光時間は、基板が１回転する時間よりも長いことを特徴とする。

本発明の他の態様は、研磨面を有する研磨テープと、基板を保持するためのステージと、前記ステージを回転させるためのステージ回転機構と、前記研磨テープを基板の周縁部に押し当てて該周縁部を研磨する研磨ヘッドと、前記ステージ、前記ステージ回転機構、および前記研磨ヘッドの動作を制御する制御部と、前記研磨テープの研磨面に対向して配置された末端撮像部を介して、基板に接触した後の前記研磨面の画像を取得する画像取得部と、前記画像取得部からの画像を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする研磨装置である。

本発明によれば、光透過性を有する液体または当接部材により末端撮像部の視界が良好に維持されるので、基板の周縁部の鮮明な画像を取得することができる。その結果、正確な研磨終点検知を行うことができる。

以下、本発明の実施形態に係る研磨装置について図を参照して説明する。本実施形態に係る研磨装置は、ウエハなどの基板の周縁部（ベベル部及びエッジカット部）を研磨する目的に好適に用いられる。ここで、ベベル部とは、図１に示すように、基板の周縁において断面が曲率を有する部分Ｂをいう。図１において、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。このデバイス領域Ｄから外側の数ミリメートルまでの平坦部Ｅはエッジカット部と称され、デバイス領域Ｄと区別される。

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。
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（基板）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を回転させるステージ回転機構４０と、ウエハステージ２３に保持されたウエハＷの周縁部を研磨する研磨ユニット５０とを備えている。

また、図２に示すように、研磨装置は、ウエハステージ２３に保持されたウエハＷの周縁部に純水（透明な液体）を噴射する水噴射部（液体噴射部）５１と、この水噴射部５１に固定された末端撮像部（例えば対物レンズ）６０と、この末端撮像部６０を介してウエハＷの周縁部の画像を取得するＣＣＤカメラ（画像取得部）６１と、ＣＣＤカメラ６１からの画像を処理する画像処理部６２と、画像処理部６２からの信号に基づいて研磨装置の動作を制御する制御部７０とをさらに備えている。なお、画像取得部６１として、ＣＣＤカメラ以外に、他のタイプの受光素子を用いたデジタルカメラを用いてもよい。また、画像取得部として超小型ＣＣＤカメラを用い、末端撮像部と画像取得部とを一体に設けてもよい。

ウエハステージユニット２０、ステージ移動機構３０、ステージ回転機構４０、および研磨ユニット５０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および研磨ユニット５０は上室１５内に配置され、ステージ移動機構３０およびステージ回転機構４０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の内外に搬送される。ウエハＷの搬送は、搬送ロボットハンド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によりステージ回転機構４０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７３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、研磨ユニット５０は、研磨テープ４１と、この研磨テープ４１をウエハＷの周縁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４５に収容されている。

図５（ａ）は研磨ヘッド４２の拡大図であり、図５（ｂ）は研磨ヘッド４２の斜視図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、研磨ヘッド４２は、テープ送り機構４３を有しており、ローラ４３ａ，４３ｂで研磨テープ４１を把持し、ローラ４３ａを図示しないモータで回転させることにより研磨テープ４１を送っている。また、研磨ヘッド４２は、研磨テープ４１の裏面側に配置される加圧パッド（バックパッド）４９と、加圧パッド４９に連結される押圧機構（例えばエアシリンダ）５６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５７とを備えている。押圧機構５６は、加圧パッド４９をウエハＷに向けて移動させ、これにより加圧パッド４９を介して研磨テープ４１の研磨面をウエハＷの周縁部に押圧する。

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いる。研磨中は、ウエハＷはステージ回転機構４０により回転させられ、上方の研磨液供給ノズル５８からは研磨液としての純水がウエハＷの上面の中央部に供給され、下方の研磨液供給ノズル５８からは純水がウエハＷと研磨テープ４１との接触箇所に供給される。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、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の周縁部に接触させる。そして、研磨テープ４１は、周縁部と接触した後、回収リール４５ｂに巻き取られる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は研磨ヘッド４２を傾けた状態を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、研磨ヘッド４２は、図示しない傾動機構によりウエハＷの周縁部を中心として上下に傾動するように構成されている。これにより、ウエハＷのベベル部及びエッジカット部を含む周縁部全体が研磨テープ４１により研磨される。なお、研磨ヘッド４２を傾ける傾動機構としては、研磨ヘッド４２を支持する回転軸、該回転軸を回転させるモータ、プーリ、ベルトなどの既知の機構を用いることができる。

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４１を用いることができる。研磨テープ４１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７（ａ）は、図２に示す水噴射部５１および末端撮像部６０を示す部分断面図であり、図７（ｂ）は水噴射部５１および末端撮像部６０を示す斜視図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、水噴射部５１は、その両側面で開口する液体流路５１ａを内部に有しており、図示しない液体供給源から水（好ましくは純水）が液体流路５１ａに供給されるようになっている。水噴射部５１は、さらに、液体流路５１ａに連通する噴射孔５１ｂを有している。この噴射孔５１ｂはウエハＷの接線方向に対して垂直に延びている。これにより、水は液体流路５１ａを通って噴射孔５１ｂからウエハＷの周縁部に向けて垂直に噴射される。水噴射部５１はウエハＷの周縁部に近接して配置されている。

水噴射部５１には、末端撮像部６０が固定されている。末端撮像部６０はウエハＷの接線方向に対して垂直な方向を向いて設置されており、上述した噴射孔５１ｂは末端撮像部６０の延長線上に位置している。末端撮像部６０の先端は液体流路５１ａに面している。このような配置により、末端撮像部６０とウエハＷの周縁部との間には障害物が存在せず、ＣＣＤカメラ６１は、末端撮像部６０を通じてウエハＷの周縁部の画像を取得することができる。ＣＣＤカメラ６１によりウエハＷの周縁部の画像を取得するときは、液体流路５１ａに水を供給して、噴射孔５１ｂからウエハＷの周縁部に向かって水を噴射する。すなわち、噴射孔５１ｂから水を噴射することにより、研磨液供給ノズル５８からの研磨液やパーティクルが末端撮像部６０に付着することがなく、クリアな画像が取得できる。

ウエハＷの周縁部の画像を取得するときは、末端撮像部６０とウエハＷの周縁部との間のすき間は水で満たされる。このとき、鮮明な画像を取得するためには、末端撮像部６０とウエハＷの周縁部との間に存在する水に気泡が含まれていないことが必要である。水に気泡が生じないようにするためには、噴射孔５１ｂから噴射される水の流速は、回転するウエハＷの周縁部の速度以上であることが必要とされる。これは、回転するウエハＷによって接線方向に飛ばされる水の量よりも多くの水を供給する必要があるからと考えられる。例えば、直径２００ｍｍのウエハＷを１０００ｍｉｎ^−１の回転速度で回転させた場合、ウエハＷの周縁部の速度が１０．５ｍ／ｓであるのに対して、噴射孔５１ｂからの流速は１０．６ｍ／ｓである。このように、噴射孔５１ｂからの流速はウエハＷの周縁部の速度に応じて決定される。また、水に気泡が生じないようにするためには、噴射孔５１ｂをウエハＷの周縁部にできるだけ近づけることが好ましい。

図８（ａ）および図８（ｂ）は水噴射部５１および末端撮像部６０が傾斜している状態を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、水噴射部５１および末端撮像部６０は、研磨ヘッド４２と連動して、図示しない傾動機構により傾動するように構成されている。これにより、噴射孔５１ｂから水をウエハＷの周縁部に向かって噴射しながら、末端撮像部６０を介してＣＣＤカメラ６１によりウエハＷのベベル部及びエッジカット部を含む周縁部全体の画像を取得することができる。水噴射部５１および末端撮像部６０は一体的に傾動するので、傾斜角度によらず末端撮像部６０とウエハＷの周縁部との間のすき間は常に水で満たされる。したがって、ＣＣＤカメラ６１は、末端撮像部６０から送られてくるウエハＷの周縁部全体の画像を鮮明に取得することができる。なお、水噴射部５１および末端撮像部６０を傾ける傾動機構としては、水噴射部５１を支持する回転軸、該回転軸を回転させるモータ、プーリ、ベルトなどの既知の機構を用いることができる。

図９（ａ）は水噴射部の他の例を示す断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す水噴射部の斜視図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す例では、噴射孔５１ｃは、横長の断面形状を有しており、かつウエハＷの接線方向に対して４５度に傾いている。この場合、噴射孔５１ｃから噴射される水の進行方向は、水がウエハＷに当たったときに気泡が生じないように、ウエハＷの回転方向に対向しない方向である。他の構成は図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す例と同一である。

図１０（ａ）は水噴射部のさらに他の例を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す水噴射部の斜視図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す水噴射部５１は、互いに隣接している第１の噴射孔５１ｂと第２の噴射孔５１ｃとを有している。第１の噴射孔５１ｂは、ウエハＷの接線方向に対して垂直に延び、かつ末端撮像部６０の延長線上に配置されている。一方、第２の噴射孔５１ｃは、ウエハＷの接線方向に対して２５度に傾いている。この場合も、噴射孔５１ｃから噴射される水の進行方向は、水がウエハＷに当たったときに気泡が生じないように、ウエハＷの回転方向に対向しない方向である。

図９（ａ）乃至図１０（ｂ）に示す例では、ウエハＷの接線方向に対して斜めに水を噴射させている。これは、研磨液供給ノズル５８からの研磨液やこの研磨液に含まれるパーティクルを、噴射孔５１ｃからの水によってデバイス部に押し戻さないようにするためである。このように、噴射孔５１ｂ，５１ｃから噴射される水の角度は、ウエハＷの接線方向に対して０度から９０度の範囲内で選択される。なお、噴射される水の角度が０度であることは、水はウエハＷの接線方向に沿って噴射されることを意味する。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す例は、水の角度が９０度である例である。上述した噴射孔（第２の噴射孔）５１ｃの角度は、２５〜４５度の範囲内で選択されることが好ましい。

図１１（ａ）は、水噴射部および末端撮像部の他の例を示す部分断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の水噴射部および末端撮像部を示す斜視図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、末端撮像部６０の上方および下方にはそれぞれ照明部６３が配置されている。照明部６３は水噴射部５１に埋設されており、いずれもウエハＷの周縁部を照明するようになっている。これら照明部６３を設けること、すなわち多方向からの照明によってムラのない均一な照明を得ることができる。

図１２（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る水噴射部および末端撮像部を示す部分断面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の水噴射部および末端撮像部を示す正面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）の水噴射部および末端撮像部を示す斜視図である。特に説明しない本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。

図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）に示すように、本実施形態では、３つの末端撮像部６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃと４つの照明部６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄが設けられている。第１の末端撮像部６０ＡはウエハＷの上方に配置され、第２の末端撮像部６０ＢはウエハＷと平行に配置され、第３の末端撮像部６０ＣはウエハＷの下方に配置されている。第１の末端撮像部６０Ａの両側には照明部６３Ａ，６３Ｂが配置され、第２の末端撮像部６０Ｂの両側には照明部６３Ｂ，６３Ｃが配置され、第３の末端撮像部６０Ｃの両側には照明部６３Ｃ，６３Ｄが配置されている。これら末端撮像部６０Ａ〜６０Ｃおよび照明部６３Ａ〜６３ＤはいずれもウエハＷの周縁部を向いている。より詳しくは、第１の末端撮像部６０Ａは周縁部の上部を向き、第２の末端撮像部６０Ｂは周縁部の中央部を向き、第３の末端撮像部６０Ｃは周縁部の下部を向いている。

この実施形態では、各末端撮像部６０Ａ〜６０ＣはそれぞれＣＣＤカメラ６１Ａ〜６１Ｃに連結されている。また、本実施形態に係る水噴射部５１および末端撮像部６０Ａ〜６０Ｃは、第１の実施形態と異なり、ウエハＷに対して傾動せず、その位置は固定されている。噴射孔５１ｂは横長の形状を有しており、この噴射孔５１ｂからは、ウエハＷの接線方向に対して垂直な方向に水が噴射される。なお、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す噴射孔５１ｂは、構造の説明のために、図１２（ｃ）に示す噴射孔５１ｂの縦幅よりも大きく描かれている。各末端撮像部６０Ａ〜６０Ｃの先端は、液体流路５１ａの内部に位置しており、ウエハＷの周縁部と各末端撮像部６０Ａ〜６０Ｃとの間のすき間は液体流路５１ａを流れる水で満たされる。このような構成により、水噴射部５１および末端撮像部６０Ａ〜６０Ｃを傾動させることなく、ウエハＷの周縁部の上部、中央部、および下部の画像が各末端撮像部６０Ａ〜６０Ｃを介して取得できる。

図１３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。なお、特に説明しない本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図１３に示すように、本実施形態では、水噴射部５１に代えて、透明テープをウエハＷの周縁部に当接させる当接ヘッド６６が設けられている。図１４（ａ）は、図１３に示す当接ヘッドを示す側面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の当接ヘッドを示す正面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）の当接ヘッドを示す斜視図である。図１４（ａ）乃至図１４（ｃ）に示すように、この当接ヘッド６６は、研磨ヘッド４２と基本的に同一の構成を有している。

この当接ヘッド６６では、研磨テープ４１に代えて、光透過性を有する透明テープ６５が使用されている。すなわち、図示しない供給リールからは透明テープ６５が当接ヘッド６６に供給され、透明テープ６５はテープ送り機構４３によりその長手方向に送られた後、図示しない回収リールに回収されるようになっている。この当接ヘッド６６は、研磨ヘッド４２と同様に、加圧パッド４９および押圧機構５６を有しており、押圧機構５６は加圧パッド４９を介して透明テープ６５をウエハＷの周縁部に対して押圧するようになっている。

加圧パッド４９には、ウエハＷの接線方向に対して垂直に延びる貫通孔４９ａが形成されている。この貫通孔４９ａには末端撮像部６０の一部が挿入されており、末端撮像部６０はウエハＷの周縁部を向いて配置されている。貫通孔４９ａは透明テープ６５の裏側に位置しており、これにより末端撮像部６０は透明テープ６５を通じてウエハＷの周縁部の画像をＣＣＤカメラ６１に送るようになっている。当接ヘッド６６には、図示しない照明部が配置されており、透明テープ６５の裏面側からウエハＷの周縁部を照明するようになっている。当接ヘッド６６は、研磨ヘッド４２と同様に、ウエハＷに対して傾動するように構成され、これにより、ＣＣＤカメラ６１はウエハＷの周縁部の上部、中央部、および下部を含む全体の画像を撮像することが可能となっている。

ウエハＷの周縁部の画像を撮像するときは、加圧パッド４９により透明テープ６５がウエハＷの周縁部に対して押圧される。透明テープ６５は、研磨液供給ノズル５８からの研磨液やパーティクルが末端撮像部６０に付着することを防止し、かつウエハＷの周縁部に付着した研磨液やパーティクルを除去する。したがって、ＣＣＤカメラ６１は、末端撮像部６０を介してウエハＷの周縁部の鮮明な画像を取得することができる。

図１５（ａ）乃至図１５（ｃ）は、本発明の第４の実施形態に係る研磨装置に用いられる当接ヘッドを示す図である。なお、特に説明しない本実施形態の他の構成は、第３の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。

透明テープ６５はその材質により光沢やつやを有する場合がある。ウエハＷの周縁部の画像を取得する際には、照明部がウエハＷの周縁部を照らしているが、この照明部からの光の入射角に対する反射角の位置に末端撮像部６０が配置されると、この透明テープ６５からの反射光が末端撮像部６０を介してＣＣＤカメラ６１に取り込まれ、ノイズとして画像に現れる。このような弊害を防ぐために、図１５（ａ）乃至図１５（ｃ）に示すように、末端撮像部６０は研磨テープ６５の研磨面（及び裏面）に垂直な方向に対して自在に傾斜させることが可能に構成されている。貫通孔４９ａは、末端撮像部６０が傾動自在となることを許容する程度の大きさを有している。このような構成としたことにより、透明テープ６５からの反射光から逸れた位置に末端撮像部６０を配置することができ、反射光が末端撮像部６０に入射しないようにすることができる。

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る研磨装置に用いられる当接ヘッドを示す図である。なお、特に説明しない本実施形態の他の構成は、第３の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、当接ヘッド６６の先端に位置する２つのガイドローラ５７ａ，５７ｂの位置は前後にずれており、これにより、ガイドローラ５７ａ，５７ｂの間では、透明テープ６５は斜めに進む。したがって、末端撮像部６０が向く方向は、透明テープ６５の研磨面（裏面）に垂直な方向から逸れている。このような配置により、透明テープ６５からの反射光が末端撮像部６０に入射しないようにすることができる。

図１７（ａ）は、上述した第４及び第５の実施形態に用いられる末端撮像部および照明部の一構成例を示す側面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示す末端撮像部および照明部の正面図である。図１８（ａ）は、上述した第４及び第５の実施形態に用いられる末端撮像部および照明部の他の構成例を示す側面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）に示す末端撮像部および照明部の正面図である。

図１７（ａ）乃至図１８（ｂ）に示すように、末端撮像部６０の上部および下部には、それぞれ照明部６３Ａ，６３Ｂが取り付けられている。末端撮像部６０および照明部６３Ａ，６３Ｂは同一方向を向き、一体的に構成されている。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示す例では、末端撮像部６０および照明部部６３Ａ，６３Ｂからなるユニットは、円形の断面形状を有しており、一方、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示す例では、末端撮像部６０および照明部６３Ａ，６３Ｂからなるユニットは、矩形状の断面形状を有している。これらの構成例によれば、透明テープ６５の研磨面（及び裏面）に垂直な方向に対して末端撮像部６０および照明部６３Ａ，６３Ｂが傾斜していれば、透明テープ６５からの反射光が末端撮像部６０に入射しないようにすることができる。

上述のように、透明テープ６５を用いたウエハＷの周縁部の観察は、押圧機構５６が加圧パッド４９を介して透明テープ６５をウエハＷの周縁部に対して押圧することによって行われる。ここで、本研磨装置の構成を上から見ると、ウエハＷは円盤形状をしており、他方で加圧パッド４９は四角い形状をしている。このため、加圧パッド４９の中でウエハＷに対する当接圧が高い部分と低い部分が存在する。すなわち、ウエハＷの周方向に圧力分布が存在する。当接圧の低い部分はウエハＷの周縁部と透明テープ６５との間に液体やパーティクルが進入する場合があるため、当接圧の最も高い部位を観察するように末端撮像部６０を配置する。例えば、末端撮像部６０を加圧パッド４９の中心部に配置する。

当接圧がもっとも高い部分の幅が既知であれば、透明テープ６５をその幅と同一にすることによって消耗部材である透明テープ６５のコストを抑えることができる。また、透明テープ６５と研磨テープ４１との互換性確保のため、透明テープ６５と研磨テープ４１の幅を同一にしてもよい。この場合、透明テープ６５には、当接圧がもっとも高い部分以外の部分に様々な機能を修飾させることができる。具体的には、透明テープ６５に清掃機能を持たせたり、研磨機能を持たせたりすることができる。例えば、透明テープ６５の一部をクロスから形成し、ウエハＷの周縁部をクロスで拭うようにしてもよい。また、透明テープ６５の一部に研磨面を形成してもよい。特に、透明テープ６５に清掃機能を持たせた場合には、当接圧を大きくしなくても十分に清浄な観察環境を確保できるから、当接圧によりウエハＷにかかる負荷を低減することができる。

ここで、上述した第１乃至第５の実施形態に係る研磨装置を用いてウエハＷのベベル部を研磨する工程について説明する。以下に説明する例では、図１９に示すように、ウエハＷの周縁部を５つのエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５に分けて５段階研磨が行われる。すなわち、研磨ヘッド４２を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように傾けて、各エリアＡ１〜Ａ５が順次研磨される。各エリアＡ１〜Ａ５の研磨は画像処理部６２により監視されており、各エリアＡ１〜Ａ５の画像に基づいて画像処理部６２により各エリアＡ１〜Ａ５ごとの研磨終点が検知される。以下、図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）に示す第２の実施形態を例にとって、ウエハＷの周縁部の研磨工程および画像処理について説明する。

第２の実施形態では、３台のＣＣＤカメラ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを用いて５つのエリアＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５の研磨状態が監視される。図２０（ａ）は図１２（ａ）に示す第１の末端撮像部６０Ａを介して取得されたウエハの周縁部の画像を示す模式図であり、図２０（ｂ）は図１２（ａ）に示す第２の末端撮像部６０Ｂを介して取得されたウエハの周縁部の画像を示す模式図であり、図２０（ｃ）は図１２（ａ）に示す第３の末端撮像部６０Ｃを介して取得されたウエハの周縁部の画像を示す模式図である。

図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）に示すように、エリアＡ１，Ａ２の画像は第１の末端撮像部６０Ａを介して第１のＣＣＤカメラ６１Ａにより取得され、エリアＡ３の画像は第２の末端撮像部６０Ｂを介して第２のＣＣＤカメラ６１Ｂにより取得され、エリアＡ４，Ａ５の画像は第３の末端撮像部６０Ｃを介して第３のＣＣＤカメラ６１Ｃにより取得される。各エリアＡ１〜Ａ５には、画像処理部６２が監視すべき特定の領域（以下、ターゲット領域Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５という）がそれぞれ設定されている。画像処理部６２は、これらターゲット領域Ｔ１〜Ｔ５の色を監視し、色の変化に基づいて研磨終点を検知する。なお、ターゲット領域Ｔ１〜Ｔ５としては、各エリアＡ１〜Ａ５の研磨状態を最もよく表す部分が選択される。１つのエリアにおいて複数のターゲット領域を設定することもできる。

ここで、図２１を参照して、第２の実施形態に係る研磨装置の研磨シーケンスについて説明する。まず、研磨対象エリアと、研磨対象エリアの画像を取得するＣＣＤカメラと、研磨対象エリアに設定されているターゲット領域との関係を予め画像処理部６２に登録しておく。例えば、エリアＡ１を研磨するときは、第１のＣＣＤカメラ６１Ａにより取得された画像を用い、この画像に設定されたターゲット領域Ｔ１の画像を研磨終点検知に用いる、という条件が画像処理部６２に設定される。

次に、研磨ヘッド４２を傾けてエリアＡ１を研磨し、ターゲット領域Ｔ１における研磨状態（すなわち色の変化）が監視される。そして、色の変化からエリアＡ１の研磨終点が検知されると、画像処理部６２は制御部７０（図２参照）にエリアＡ１の研磨を終了するように指令を出し、さらにエリアＡ２の研磨を開始するように指令を出す。このようにしてエリアＡ１〜Ａ５が順次研磨される。なお、この例では、ベベル部を研磨しているが、さらにエッジカット部（図１参照）も同様に研磨することができる。

次に、画像処理部６２が画像を処理して研磨終点を検知する方法について説明する。
上述したように、画像処理部６２は、ターゲット領域の色の変化に基づいて研磨終点を検知する。画像処理部６２には、予めターゲット色が登録されており、画像処理部６２は、ターゲット領域の色が研磨により変化して所定のターゲット色になったときに研磨終点に達したと判定する。より詳しくは、画像処理部６２は、ターゲット領域におけるターゲット色の画素の数が増加して所定の閾値を上回ったとき、またはターゲット領域におけるターゲット色の画素の数が減少して所定の閾値を下回ったとき研磨終点に達したと判定する。

各ＣＣＤカメラ６１Ａ〜６１Ｃのシャッタースピード（露光時間）やサンプリング間隔（画像取得の間隔）は、予め各ＣＣＤカメラ６１Ａ〜６１Ｃに設定されている。また、ターゲット色が正確に画像に現れるように、各照明部６３による色補正が予め行われる。各ＣＣＤカメラ６１Ａ〜６１Ｃのシャッタースピード（露光時間）は、ウエハＷが一回転する時間よりも長いことが好ましい。これは、ウエハＷの周縁部全体の研磨状態を監視するためである。

ターゲット色は、研磨によって表出する色（例えばシリコンの色）、または研磨対象物の色（例えばＳｉＯ_２，ＳｉＮの色）のいずれかから選択することができる。また、色の選択は１つに限らず、複数の色を選択することもできる。図２２は、ターゲット色の設定に用いられるカラーチャートおよび明度チャートを示す図である。図２２に示すように、カラーチャートは、色相の分布を示す横軸と、彩度を示す縦軸とを有している。明度チャートは、明るさの度合いを示す縦軸を有している。ターゲット色は、カラーチャートおよび明度チャートの中に置かれたスコープＳ１，Ｓ２によって指定された色情報（色相、彩度、明度）によって決定することができる。

ここで、図２３を参照して、ターゲット色としてシリコンの色を選択した場合の研磨終点検知プロセスを説明する。
まず、画像処理部６２にターゲット色としてシリコンの色（通常は白）を登録する（ステップ１）。上述したように、色の選択は１つに限らず、複数の色を選択することもできる。次に、ターゲット領域を指定する（ステップ２）。そして、ターゲット領域内におけるターゲット色の画素の数Ｎが増加して所定の閾値Ｐを上回ったとき、画像処理部６２は研磨を終了させるべきであると判断する（ステップ３）。なお、研磨終点検知の正確性を向上させるために、画素の数Ｎが所定の閾値Ｐを上回っている時間が所定の時間を超えたときに研磨終点に達したと判断してもよい。

図２４は、ターゲット色として研磨すべき膜の色を選択した場合の研磨終点検知プロセスを示すダイヤグラムである。
図２４に示すように、まず、画像処理部６２にターゲット色として研磨対象膜の色を登録する（ステップ１）。この場合も、色の選択は１つに限らず、複数の色を選択することもできる。次に、ターゲット領域を指定する（ステップ２）。そして、ターゲット領域内におけるターゲット色の画素の数Ｎが減少して所定の閾値Ｐを下回ったとき、画像処理部６２は研磨を終了させるべきであると判断する（ステップ３）。なお、この場合も、研磨終点検知の正確性を向上させるために、画素の数Ｎが所定の閾値Ｐを下回っている時間が所定の時間を超えたときに研磨終点に達したと判断してもよい。

上述の方法では、３つの末端撮像部を用いて研磨終点検知が行われるが、第１、第３乃至第５の実施形態でも、末端撮像部を傾けてウエハＷの周縁部の全体の画像を取得することにより、同様の画像処理および研磨終点検知を行うことができる。

以上説明した例は、取得された画像の色の変化から研磨終点を検知する方法であるが、取得された画像から周縁部の表面粗さを検出することもできる。以下、周縁部の表面粗さを検出する方法について第２の実施形態を例にとって説明する。なお、第１、第３乃至第５の実施形態でも同様に被研磨面の粗さを検出することができる。

この表面粗さ検出方法では、各ＣＣＤカメラ６１Ａ〜６１Ｃのシャッタースピード（露光時間）は、極めて短く設定される。具体的なシャッタースピードはウエハＷの回転速度に応じて決定されるが、ウエハＷの周縁部表面の形状（ざらつき）が画像に現れる程度にシャッタースピードを短くする必要がある。

ＣＣＤカメラ６１Ａ〜６１Ｃで取得された画像は画像処理部６２に送られ、ここで画像処理が行われる。具体的には、取得された画像からターゲット領域（Ｔ１〜Ｔ５）の画像を切り出し、この切り出されたカラー画像を白黒画像に変換する。次に、表面粗さを強調させるために、微分フィルタにより画像を微分処理する。そして、得られた画像をヒストグラム上に表示する。ヒストグラムは、輝度を表す横軸と、画素の数を表す縦軸とを有する。

図２５（ａ）はウエハの周縁部の表面が粗いときの画像を示す模式図であり、図２５（ｂ）は図２５（ａ）に示す画像を数値化したヒストグラムである。図２５（ａ）に示すように、ウエハＷの被研磨面が粗い場合は、表面の凹凸を示す白い部分が画像に現れる。この表面粗さは数値としてヒストグラム上に表すことができる。すなわち、被研磨面が粗い場合は、画像に白い部分が多く現れ、その結果、ヒストグラム上では輝度の高い画素の数が多くなる。

一方、図２６（ａ）はウエハの周縁部の表面が滑らかなときの画像を示す模式図であり、図２６（ｂ）は図２６（ａ）に示す画像を数値化したヒストグラムである。図２６（ａ）に示すように、ウエハＷの被研磨面が滑らかな場合は、表面の凹凸を示す白い部分がほとんど画像に現れない。その結果、ヒストグラム上では輝度の低い画素の数が多くなる。したがって、画像処理部６２は、所定の輝度の画素の数が予め設定された値を上回ったとき（例えば輝度０〜６４の画素の数が１０００を超えたとき）、または下回ったときに（例えば輝度６４以上の画素の数が１０を下回ったとき）、ウエハＷの周縁部の表面が滑らかになったと判断することができる。この場合も、判定の正確性を向上させるために、所定の輝度の画素の数が予め設定された値を上回った時間、または下回った時間が所定の時間を超えたときに、ウエハＷの周縁部の表面が滑らかになったと判断することができる。

図２７は、本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は上述した第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図２７に示すように、研磨ヘッド４２の後方には、研磨テープ４１の研磨面に対向して末端撮像部６０が配置されている。ＣＣＤカメラ６１は末端撮像部６０を介してウエハＷに接触した後の研磨テープ４１の研磨面の画像を取得する。画像処理部６２は、取得された研磨面の画像を解析し、研磨面に現れている研磨痕の大きさ、形状、色（濃淡）などから、ウエハＷの研磨状態や研磨装置の運転状態などを監視する。

上述した第１乃至第７の実施形態では、研磨ヘッドをウエハＷに対して傾動可能な、いわゆるオープンリールタイプの研磨ヘッドが用いられているが、本発明はこのタイプに限らず、研磨ヘッドが固定されたタイプのものを用いることができる。
また、末端撮像部と画像取得部との間にイメージ分光器を設けて、ウエハの周縁部の画像として光のスペクトルを取得し、画像処理部でこの光のスペクトルを分析することで研磨終点を検知するようにしてもよい。

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。

基板の周縁部を示す断面図である。 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。 図５（ａ）は研磨ヘッドの拡大図であり、図５（ｂ）は研磨ヘッドの斜視図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は研磨ヘッドを傾けた状態を示す図である。 図７（ａ）は、図２に示す水噴射部および末端撮像部を示す部分断面図であり、図７（ｂ）は水噴射部および末端撮像部を示す斜視図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は水噴射部および末端撮像部が傾斜している状態を示す図である。 図９（ａ）は水噴射部の他の例を示す断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す水噴射部の斜視図である。 図１０（ａ）は水噴射部のさらに他の例を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す水噴射部の斜視図である。 図１１（ａ）は、水噴射部および末端撮像部の他の例を示す部分断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の水噴射部および末端撮像部を示す斜視図である。 図１２（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る水噴射部および末端撮像部を示す部分断面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の水噴射部および末端撮像部を示す正面図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）の水噴射部および末端撮像部を示す斜視図である。 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１４（ａ）は、図１３に示す当接ヘッドを示す側面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の当接ヘッドを示す正面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）の当接ヘッドを示す斜視図である。 図１５（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る研磨装置に用いられる当接ヘッドを示す側面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に示す当接ヘッドの平面図であり、図１５（ｃ）は図１５（ａ）に示す当接ヘッドの斜視図である。 図１６（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る研磨装置に用いられる当接ヘッドを示す側面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示す当接ヘッドの斜視図である。 図１７（ａ）は、上述した第４及び第５の実施形態に用いられる末端撮像部および照明部の一構成例を示す側面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）に示す末端撮像部および照明部の正面図である。 図１８（ａ）は、上述した第４及び第５の実施形態に用いられる末端撮像部および照明部の他の構成例を示す側面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）に示す末端撮像部および照明部の正面図である。 ５つのエリアに区画されているウエハの周縁部を示す模式図である。 図２０（ａ）は図１２（ａ）に示す第１の末端撮像部を介して取得されたウエハの周縁部の画像を示す模式図であり、図２０（ｂ）は図１２（ａ）に示す第２の末端撮像部を介して取得されたウエハの周縁部の画像を示す模式図であり、図２０（ｃ）は図１２（ａ）に示す第３の末端撮像部を介して取得されたウエハの周縁部の画像を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る研磨装置の研磨シーケンスを示すダイヤグラムである。 ターゲット色の設定に用いられるカラーチャートおよび明度チャートを示す図である。 ターゲット色としてシリコンの色を選択した場合の研磨終点検知プロセスを示すダイヤグラムである。 ターゲット色として研磨すべき膜の色を選択した場合の研磨終点検知プロセスを示すダイヤグラムである。 図２５（ａ）はウエハの周縁部の表面が粗いときの画像を示す模式図であり、図２５（ｂ）は図２５（ａ）に示す画像を数値化したヒストグラムである。 図２６（ａ）はウエハの周縁部の表面が滑らかなときの画像を示す模式図であり、図２６（ｂ）は図２６（ａ）に示す画像を数値化したヒストグラムである。 本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す断面図である。

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
２３ ウエハステージ
２６ 溝
２７ 中空シャフト
２８ 軸受
２９ 軸台
３０ ステージ移動機構
３２ 支持板
３３ 可動板
３５ リニアガイド
４０ ステージ回転機構
４１ 研磨テープ
４２ 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
４９ 加圧パッド
５０ 研磨ユニット
５１ 水噴射部（液体噴射部）
５６ 押圧機構
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 末端撮像部
６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ ＣＣＤカメラ（画像取得部）
６２ 画像処理部
６３ 照明部
６５ 透明テープ（当接部材）
６６ 当接ヘッド
７０ 制御部
７３ ハンド
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
Ｗ ウエハ
ｂ１ ベルト
ｂ２ ボールねじ
ｍ１，ｍ２ モータ
ｐ１，ｐ２ プーリ

Claims (20)

1. 基板を保持するためのステージと、
   前記ステージを回転させるためのステージ回転機構と、
   前記ステージに保持された基板の周縁部を研磨するための研磨ヘッドと、
   前記ステージ、前記ステージ回転機構、および前記研磨ヘッドの動作を制御する制御部と、
   前記基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの末端撮像部を介して該基板の周縁部の画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部からの画像を処理する画像処理部と、
   光透過性を有する液体を前記基板の周縁部に向けて噴射して、前記基板の周縁部と前記末端撮像部との間を前記液体で満たす液体噴射部とを備えたことを特徴とする研磨装置。
2. 前記液体噴射部から噴射される前記液体の流速は、回転する前記基板の周縁部の速度以上であることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
3. 前記末端撮像部および前記液体噴射部は、前記ステージに保持された基板の表面に対して傾動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
4. 前記少なくとも１つの末端撮像部は複数の末端撮像部であり、
   前記複数の末端撮像部は、前記ステージに保持された基板の周縁部の上部、中央部、および下部にそれぞれ対向して配列されていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
5. 前記液体噴射部は、前記基板の接線方向に対して０度から９０度の範囲内の角度で前記液体を該基板の周縁部に向けて噴射する噴射孔を有することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
6. 前記噴射孔は、前記基板の接線方向に対して２５度から４５度の範囲内の角度で前記液体を噴射することを特徴とする請求項５記載の研磨装置。
7. 前記液体噴射部は、前記接線方向に対して９０度の角度から該基板の周縁部に向けて前記液体を噴射する第１の噴射孔と、前記基板の接線方向に対して２５度から４５度の範囲内の角度で該基板の周縁部に向けて前記液体を噴射する第２の噴射孔とを有することを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
8. 基板を保持するためのステージと、
   前記ステージを回転させるためのステージ回転機構と、
   前記ステージに保持された基板の周縁部を研磨するための研磨ヘッドと、
   前記ステージ、前記ステージ回転機構、および前記研磨ヘッドの動作を制御する制御部と、
   前記基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの末端撮像部を介して該基板の周縁部の画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部からの画像を処理する画像処理部と、
   前記基板の周縁部と前記末端撮像部との間に設けられた当接部材を前記基板の周縁部に当接させる当接ヘッドとを備え、
   前記当接部材は光透過性を有することを特徴とする研磨装置。
9. 前記末端撮像部および前記当接ヘッドは、前記ステージに保持された基板の表面に対して傾動可能に構成されていることを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
10. 前記当接部材は、光透過性を有する透明テープであり、
    前記当接ヘッドは、前記透明テープの裏面側に配置された加圧パッドと、前記加圧パッドを介して前記透明テープを基板の周縁部に押圧する押圧機構とを備えることを特徴とする請求項８記載の研磨装置。
11. 前記基板の周縁部を照明する照明部をさらに備え、
    前記透明テープから反射する前記照明部の光から逸れた位置に前記末端撮像部を配置したことを特徴とする請求項１０記載の研磨装置。
12. 前記照明部と前記末端撮像部は同一方向を向き、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１１記載の研磨装置。
13. 前記透明テープが前記基板の周縁部と当接する際に生じる当接圧の最も高い部分に対向して前記末端撮像部を配置したことを特徴とする請求項１０記載の研磨措置。
14. 前記透明テープは、基板の周縁部を拭う清掃機能または基板の周縁部を研磨する研磨機能を備えたことを特徴とする請求項１０記載の研磨装置。
15. 前記画像処理部は、
    前記画像取得部により取得された画像から基板の周縁部の表面粗さを解析し、
    表面粗さの分布を数値として表し、
    前記数値が予め設定された閾値を上回ったとき、または下回ったときに研磨終点に達したと判断することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の研磨装置。
16. 前記画像処理部は、前記数値が予め設定された閾値を上回った時間、または下回った時間が設定時間以上である時に、研磨終点に達したと判断することを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。
17. 前記画像処理部は、
    前記画像取得部により取得された画像の色を数値に表し、
    前記数値が予め設定された閾値を上回ったとき、または下回ったときに研磨終点に達したと判断することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の研磨装置。
18. 前記画像処理部は、前記数値が予め設定された閾値を上回った時間、または下回った時間が設定時間以上である時に、研磨終点に達したと判断することを特徴とする請求項１７に記載の研磨装置。
19. 前記画像取得部はＣＣＤカメラを備え、該ＣＣＤカメラの露光時間は、基板が１回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項１７に記載の研磨装置。
20. 研磨面を有する研磨テープと、
    基板を保持するためのステージと、
    前記ステージを回転させるためのステージ回転機構と、
    前記研磨テープを基板の周縁部に押し当てて該周縁部を研磨する研磨ヘッドと、
    前記ステージ、前記ステージ回転機構、および前記研磨ヘッドの動作を制御する制御部と、
    前記研磨テープの研磨面に対向して配置された末端撮像部を介して、基板に接触した後の前記研磨面の画像を取得する画像取得部と、
    前記画像取得部からの画像を処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする研磨装置。

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