JP2010162624A - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】滑らかな被研磨面を形成することができる研磨プロセスを低コストで実現することができる研磨装置および研磨方法を提供する。
【解決手段】本発明の研磨装置は、基板Ｗをその軸心を中心として回転させる基板保持部３と、回転する基板Ｗの周縁部に第１の研磨具２３Ａの研磨層を接触させて周縁部を研磨する第１の研磨部１Ｂ，１Ｄと、回転する基板Ｗの周縁部に第２の研磨具２３Ｂの研磨層を接触させて周縁部を研磨する第２の研磨部１Ａ，１Ｃとを備える。第１の研磨具２３Ａの研磨層は、硬質の第１の砥粒を有し、第２の研磨具２３Ｂの研磨層は、第１の砥粒よりも軟質の第２の砥粒を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェハなどの基板を研磨する研磨装置および研磨方法に関し、特に基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置として好適に使用され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、ウェ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、多くの材料がウェハ上に成膜され、積層されていくため、製品に使用されない周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、ウェハの周縁部のみをアームで保持してウェ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な膜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、ウェハの周縁部を研磨して不要な膜や表面荒れを除去することが従来から行われている。

このような研磨装置として、研磨テープを用いて基板（膜が形成されたベアウェハ）の周縁部を研磨する装置が知られている。この種の研磨装置は、研磨テープの研磨層を基板の周縁部に摺接させることで基板の周縁部を研磨する。研磨テープの研磨層は、砥粒や、該砥粒を互いに固定するバインダ（樹脂）などから構成される。砥粒としては、ダイヤモンド砥粒が一般的に用いられている。最近では、スループットを上げるために、複数の研磨テープを備えた研磨装置が用いられることもある。

研磨により除去すべき対象物は、金属膜や酸化膜などから構成される積層構造である。ダイヤモンド砥粒は硬質であるため、このような積層構造を構成する種々の膜を高い除去レートで研磨（除去）することができる。しかしながら、硬質の砥粒で研磨された表面には微細な傷が残り、その後の工程に悪影響を与える可能性がある。また、ダイヤモンド砥粒は高価であり、基板の周縁部の研磨は高価なプロセスとなってしまう。

実開平５−１６１２７号公報 特開２００８−９１９５１号公報 実開平３−５７４２７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、滑らかな被研磨面を形成することができる研磨プロセスを低コストで実現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。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、基板をその軸心を中心として回転させる基板保持部と、回転する前記基板の周縁部に第１の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第１の研磨部と、回転する前記基板の周縁部に第２の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第２の研磨部とを備え、前記第１の研磨具の研磨層は、硬質の第１の砥粒を有し、前記第２の研磨具の研磨層は、前記第１の砥粒よりも軟質の第２の砥粒を有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記第１の研磨具の研磨層および前記第２の研磨具の研磨層の少なくとも一方は、前記第１の砥粒と前記第２の砥粒とを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１の砥粒は、ダイヤモンド砥粒であり、前記第２の砥粒は、酸化セリウム砥粒およびシリカ砥粒のいずれか一方であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、回転する前記基板の周縁部に第３の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第３の研磨部をさらに備え、前記第２の砥粒は、酸化セリウム砥粒であり、前記第３の研磨具の研磨層は、シリカ砥粒を有することを特徴とする。

本発明の他の態様は、基板の周縁部を研磨する研磨方法であって、基板をその軸心を中心として回転させ、回転する前記基板の周縁部に、硬質の第１の砥粒を有する第１の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第１の研磨工程と、回転する前記基板の周縁部に、前記第１の砥粒よりも軟質の第２の砥粒を有する第２の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第２の研磨工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、硬質の第１の砥粒よりも柔らかい第２の砥粒を用いることにより、傷のない滑らかな被研磨面を形成することができる。また、第１の砥粒としてダイヤモンド砥粒を用いた場合、第２の砥粒として酸化セリウム砥粒またはシリカ砥粒を用いることにより、ダイヤモンド砥粒の使用量を低減することができる。したがって、低コストの研磨プロセスを実現することができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す部分拡大断面図である。 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３は図２に示す研磨装置の縦断面図である。 研磨ヘッドの拡大図である。 研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた一例を示す平面図である。 研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた他の例を示す平面図である。 研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた他の例を示す平面図である。 研磨装置に混合砥粒を有する研磨テープを取り付けた例を示す平面図である。 研磨装置に混合砥粒を有する研磨テープを取り付けた他の例を示す平面図である。 ２つの研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた例を示す平面図である。 ４つの研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた例を示す平面図である。 ベアウェハの上にＳｉＮ膜が形成され、その上に酸化膜が形成され、その上に保護膜が形成されている基板の一部を示す断面図である。 ベアウェハの上に酸化膜が形成され、その上にＳｉＮ膜が形成され、さらにその上に保護膜が形成されている基板の一部を示す断面図である。 ベアウェハの表面が露出するまで積層構造を研磨する様子を示す図である。 ダイヤモンド砥粒、酸化セリウム砥粒、およびシリカ砥粒を用いて積層構造を研磨する様子を示す図である。

以下、本発明の一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、基板の周縁部をベベル部とニアエッジ部を含む領域と定義する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す部分拡大断面図である。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。

ベベル部とは、図１（ａ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの外周面に位置する上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒからなる部分Ｂを指し、また図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの外周面に位置する、断面が曲率を有する部分Ｂを指す。またニアエッジ部とは、ベベル部Ｂよりも径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも径方向外側に位置する平坦部Ｅ１，Ｅ２を指す。

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に示す研磨装置の縦断面図である。本実施形態に係る研磨装置は、研磨モジュールとして構成されており、後述するように、複数の研磨モジュールを連結して１つの研磨装置を構成することもできる。

図２および図３に示すように、この研磨装置は、その中央部に、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、回転させる回転保持機構（基板保持部）３を備えている。図２においては、回転保持機構３が基板Ｗを保持している状態を示している。回転保持機構３は、基板Ｗの裏面を真空吸着により保持する皿状の保持ステージ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、搬送機構のハンド（図示せず）により、基板Ｗの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。

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ライン７に接続されている。連通ライン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。連通ライン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の上面に真空吸着し、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。モータＭ１の回転軸は中空シャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持された基板Ｗは、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はケーシング１２に固定されている。したがって、本実施形態においては、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線動作ができるように構成されており、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、回転保持機構３は、基板Ｗを中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつ基板Ｗを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。

図２に示すように、回転保持機構３に保持された基板Ｗの周囲には４つの研磨ヘッド組立体（研磨部）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側にはテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび保持ステージ４は研磨室２１内に配置されている。一方、テープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。それぞれの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよびテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよびテープ供給回収機構２Ａについて説明する。

テープ供給回収機構２Ａは、研磨具である研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。供給リール２４および回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図２には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。それぞれのモータＭ２は、所定の回転方向に一定のトルクをかけ、研磨テープ２３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。

研磨テープ２３は長尺のテープ状の研磨具であり、その片面は研磨面を構成している。研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態でテープ供給回収機構２Ａにセットされる。研磨テープ２３の側面は巻き崩れが生じないようにリール板で保持されている。研磨テープ２３の一端は回収リール２５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体１Ａに供給された研磨テープ２３を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ２３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体１Ａはテープ供給回収機構２Ａから供給された研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ２３は、研磨テープ２３の研磨面が基板Ｗを向くように研磨ヘッド３０に供給される。

テープ供給回収機構２Ａは複数のガイドローラ３１，３２，３３，３４を有しており、研磨ヘッド組立体１Ａに供給され、研磨ヘッド組立体１Ａから回収される研磨テープ２３がこれらのガイドローラ３１，３２，３３，３４によってガイドされる。研磨テープ２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通してテープ供給回収機構２Ａの供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、使用された研磨テープ２３は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。

図３において、基板Ｗの上面には上供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持された基板Ｗの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、基板Ｗの裏面と回転保持機構３の保持ステージ４との境界部（保持ステージ４の外周部）に向けて研磨液を供給する下供給ノズル３７を備えている。研磨液には通常純水が使用されるが、研磨テープ２３の砥粒としてシリカを使用する場合などはアンモニアを用いることもできる。

さらに、研磨装置は、研磨処理後に研磨ヘッド３０を洗浄する洗浄ノズル３８を備えており、研磨処理後に基板Ｗが回転保持機構３により上昇した後、研磨ヘッド３０に向けて洗浄水を噴射し、研磨処理後の研磨ヘッド３０を洗浄できるようになっている。

中空シャフト５がケーシング１２に対して昇降した時にボールスプライン軸受６やラジアル軸受１８などの機構を研磨室２１から隔離するために、図３に示すように、中空シャフト５とケーシング１２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ１９で接続されている。図３は中空シャフト５が下降している状態を示し、保持ステージ４が研磨位置にあることを示している。研磨処理後には、エアシリンダ１５により基板Ｗを保持ステージ４および中空シャフト５とともに搬送位置まで上昇させ、この搬送位置で基板Ｗを保持ステージ４から離脱させる。

隔壁２０は、基板Ｗを研磨室２１に搬入および搬出するための搬送口２０ｂを備えている。搬送口２０ｂは、水平に延びる切り欠き状の開口として形成されている。したがって、搬送機構に把持された基板Ｗは、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ｂを通って研磨室２１内を横切ることが可能となっている。隔壁２０の上面には開口２０ｃおよびルーバー４０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口２０ｂは図示しないシャッターで閉じられるようになっている。したがって、排気口から図示しないファン機構により排気をすることで研磨室２１の内部には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。この状態において研磨処理がされるので、研磨液が上方へ飛散することが防止され、研磨室２１の上部空間を清浄に保ちながら研磨処理をすることができる。

図４は研磨ヘッド３０の拡大図である。図４に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の裏面を加圧して基板Ｗに研磨テープ２３の研磨面を所定の力で加圧する加圧機構４１を備えている。また、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有しており、これらのガイドローラは基板Ｗの接線方向と直行する方向に研磨テープ２３が進行するように研磨テープ２３をガイドする。

研磨ヘッド３０に設けられたテープ送り機構４２は、テープ送りローラ４２ａと、テープ把持ローラ４２ｂと、テープ送りローラ４２ａを回転させるモータＭ３とを備えている。モータＭ３は研磨ヘッド３０の側面に設けられ、モータＭ３の回転軸にテープ送りローラ４２ａが接続されている。テープ送りローラ４２ａには、その約半周だけ研磨テープ２３が巻きつけられている。テープ送りローラ４２ａの隣にはテープ把持ローラ４２ｂが設けられており、テープ把持ローラ４２ｂは、図４のＮＦで示す方向（テープ送りローラ４２ａに向かう方向）に力を発生するように図示しない機構で支持されており、テープ送りローラ４２ａを押圧するように構成されている。

モータＭ３を図４に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ４２ａが回転して研磨テープ２３を供給リール２４から研磨ヘッド３０を経由して回収リール２５へ送ることができる。テープ把持ローラ４２ｂはそれ自身の軸まわりに回転することができるように構成され、研磨テープ２３が送られることによって回転する。

加圧機構４１は、研磨テープ２３の裏面側に配置された加圧パッド５０と、この加圧パッド５０を基板Ｗに向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とを備えている。エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ２３を基板Ｗに対して押圧する圧力が調整される。

図２に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、基板Ｗの接線に平行な軸Ｃｔまわりに回転自在に構成されている。アーム６０の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータＭ４に連結されている。モータＭ４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム６０が軸Ｃｔまわりに所定の角度だけ回転する。本実施形態では、モータＭ４、アーム６０、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。研磨ヘッド３０のチルト動作は、研磨前または研磨中に行われる。このチルト動作により、研磨テープ２３は、基板Ｗのベベル部のみならず、ニアエッジ部も研磨することができる。

図３に示すように、チルト機構は、プレート状の移動台６１に搭載されている。移動台６１は、ガイド６２およびレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、回転保持機構３に保持された基板Ｗの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して取り付けられている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接または間接的に固定されている。

リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールネジとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０を基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動させる移動機構が構成されている。すなわち、移動機構はレール６３に沿って研磨ヘッド３０を基板Ｗへ近接および離間させるように動作する。一方、テープ供給回収機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。基板Ｗの周囲に配置された４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのチルト機構、加圧機構４１、およびテープ送り機構４２、各研磨ヘッド組立体を移動させる移動機構は、それぞれ独立に動作が可能なように構成されている。

研磨テープ２３は、ＰＥＴシートなどからなる基材テープと、基材テープの上に形成されている研磨層とを有している。研磨層は、基材テープの一方の表面を被覆するバインダ（例えば樹脂）と、バインダに保持された砥粒とから構成されており、研磨層の表面が研磨面を構成している。砥粒は、ダイヤモンド砥粒、酸化セリウム砥粒、シリカ砥粒、ダイヤモンド砥粒と酸化セリウム砥粒との混合砥粒、およびダイヤモンド砥粒とシリカ砥粒との混合砥粒から選択される。ダイヤモンド砥粒は、硬質の第１の砥粒に相当し、酸化セリウム砥粒およびシリカ砥粒は、第１の砥粒よりも軟質の第２の砥粒に相当する。以下、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープを研磨テープ２３Ａ、酸化セリウム砥粒を用いた研磨テープを研磨テープ２３Ｂ、シリカ砥粒を用いた研磨テープを研磨テープ２３Ｃ、ダイヤモンド砥粒と酸化セリウム砥粒との混合砥粒を用いた研磨テープを研磨テープ２３Ｄ、ダイヤモンド砥粒とシリカ砥粒との混合砥粒を用いた研磨テープを研磨テープ２３Ｅと称する。

図５は、上述した研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた一例を示す平面図である。図５では、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｃには、酸化セリウム砥粒を用いた研磨テープ２３Ｂが取り付けられており、研磨ヘッド組立体１Ｂ，１Ｄには、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープ２３Ａが取り付けられている。この場合、研磨テープ２３Ｂに代えて、シリカ砥粒を用いた研磨テープ２３Ｃを研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｃに取り付けてもよい。

図６は、上述した研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた他の例を示す平面図である。図６では、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃには、酸化セリウム砥粒を用いた研磨テープ２３Ｂが取り付けられており、研磨ヘッド組立体１Ｄには、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープ２３Ａが取り付けられている。この場合も、研磨テープ２３Ｂに代えて、シリカ砥粒を用いた研磨テープ２３Ｃを研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃに取り付けてもよい。

図７は、上述した研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた他の例を示す平面図である。図７では、研磨ヘッド組立体１Ａには、酸化セリウム砥粒を用いた研磨テープ２３Ｂが取り付けられており、研磨ヘッド組立体１Ｂ，１Ｄには、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープ２３Ａが取り付けられており、研磨ヘッド組立体１Ｃには、シリカ砥粒を用いた研磨テープ２３Ｃが取り付けられている。

図８および図９は、上述した研磨装置に混合砥粒を有する研磨テープを取り付けた例を示す平面図である。図８では、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄには、ダイヤモンド砥粒と酸化セリウム砥粒との混合砥粒を用いた研磨テープ２３Ｄが取り付けられている。図９では、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄには、ダイヤモンド砥粒とシリカ砥粒との混合砥粒を用いた研磨テープ２３Ｅが取り付けられている。

図１０は、２つの研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた例を示す平面図である。第１の研磨装置１００と第２の研磨装置２００は、いずれも上述した研磨装置と同一の構成を有しており、第１の研磨装置（第１の研磨モジュール）１００および第２の研磨装置（第２の研磨モジュール）２００とから１つの研磨装置が構成されている。第１の研磨装置１００は、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを有し、第２の研磨装置２００は、研磨ヘッド組立体１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈを有している。第１の研磨装置１００には、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープ２３Ａが取り付けられており、第２の研磨装置２００には、酸化セリウム砥粒を用いた研磨テープ２３Ｂが取り付けられている。この場合、研磨テープ２３Ｂに代えて、シリカ砥粒を用いた研磨テープ２３Ｃを第２の研磨装置２００に取り付けてもよい。図１０に示す例においては、基板Ｗは、まず、第１の研磨装置１００で研磨され、その後第２の研磨装置２００で研磨される。

図１１は、４つの研磨装置に種々の研磨テープを取り付けた例を示す平面図である。第１の研磨装置１００，第２の研磨装置２００，第３の研磨装置３００，および第４の研磨装置４００は、いずれも上述した研磨装置と同一の構成を有しており、第１乃至第４の研磨装置（第１乃至第４の研磨モジュール）１００〜４００から１つの研磨装置が構成されている。第１の研磨装置１００および第３の研磨装置３００には、ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープ２３Ａが取り付けられており、第２の研磨装置２００には、酸化セリウム砥粒を用いた研磨テープ２３Ｂが取り付けられており、第４の研磨装置４００には、シリカ砥粒を用いた研磨テープ２３Ｃが取り付けられている。この例では、基板Ｗは、第１の研磨装置１００、第２の研磨装置２００、第３の研磨装置３００、および第４の研磨装置４００の順で研磨される。

なお、本実施形態では、１台の研磨装置（研磨モジュール）に４組の研磨ヘッド組立体が設けられているが、本発明はこの例に限られず、２組、３組、または５組以上の研磨ヘッド組立体を設けてもよい。

次に、上述した例の研磨装置を用いた適用例について説明する。
［適用例１］
比較的軟らかい酸化膜（例えば、熱酸化膜、ＴＥＯＳ膜、ＳｉＯ_２膜など）と、硬質の膜（例えば、ＳｉＮ膜、金属膜、保護膜など）を含む積層構造を研磨するときは、酸化セリウム砥粒（研磨テープ２３Ｂ）またはシリカ砥粒（研磨テープ２３Ｃ）を用いて酸化膜を研磨し、ダイヤモンド砥粒（研磨テープ２３Ａ）を用いて硬質の膜を研磨する。

［適用例２］
ＳｉＮ膜の上に酸化膜が形成されている場合は、ＳｉＮ膜の研磨レートは酸化膜の研磨レートよりも遅いことを利用して、ＳｉＮ膜をポリッシングストッパとして機能させることができる。この適用例について図１２を参照して説明する。図１２は、ベアウェハ（一般的にはシリコンウェハ）８１の上にＳｉＮ膜８２が形成され、その上に酸化膜８３が形成され、さらにその上に保護膜８４が形成されている基板の一部を示す断面図である。この例では、まず、ダイヤモンド砥粒を用いて保護膜８４を研磨（除去）し、次いで、酸化セリウム砥粒を用いて酸化膜８３を研磨する。酸化膜８３の下層にあるＳｉＮ膜８２は酸化セリウム砥粒によっては研磨されにくいため、ＳｉＮ膜８２が露出すると研磨の進行が遅くなる。したがって、ＳｉＮ膜８２が露出したときに研磨を止めることができる。

［適用例３］
積層構造または単一の膜を研磨する場合、まずダイヤモンド砥粒を用いて所定の時間または研磨終点が検知されるまで高い研磨レートで研磨し、その後酸化セリウム砥粒またはシリカ砥粒を用いて所定の時間研磨してもよい。このようにダイヤモンド砥粒の後に酸化セリウム砥粒またはシリカ砥粒を用いることにより、被研磨面上の微小な凹凸や傷を除去することができる。

［適用例４］
図１３は、ベアウェハ８１の上に酸化膜８３が形成され、その上にＳｉＮ膜８２が形成され、さらにその上に保護膜８４が形成されている基板の一部を示す断面図である。この例では、まず、保護膜８４およびＳｉＮ膜８２をダイヤモンド砥粒を用いて研磨（除去）し、次いで、酸化膜８３を酸化セリウム砥粒またはシリカ砥粒を用いて所定の時間または研磨終点が検知されるまで研磨する。

［適用例５］
図１４は、ベアウェハ（例えばシリコンウェハ）８１の表面が露出するまで積層構造を研磨する様子を示す図である。この例で用いられる基板は、図１２に示す基板と同一の構成を有している。図１４に示すように、まず、ダイヤモンド砥粒を用いて積層構造全体を除去し、ベアウェハ８１の表面を露出させる。その後、シリカ砥粒を用いてベアウェハ８１の表面を仕上げ研磨し、被研磨面上の凹凸を除去する。

［適用例６］
図１４に示す積層構造全体を、混合砥粒（研磨テープ２３Ｄまたは研磨テープ２３Ｅ）を用いて研磨することもできる。例えば、ダイヤモンド砥粒と酸化セリウム砥粒との混合砥粒を用いた場合、酸化膜は酸化セリウム砥粒およびダイヤモンド砥粒によって研磨され、保護膜およびＳｉＮ膜はダイヤモンド砥粒のみによって研磨される。なお、ダイヤモンド砥粒とシリカ砥粒との混合砥粒を用いた場合も同様にして研磨することができる。この混合砥粒を用いることにより、ダイヤモンド砥粒の使用量を少なくすることができる。上記混合砥粒を用いる場合、シリカ砥粒を用いてベアウェハの表面を仕上げ研磨してもよい。

［適用例７］
ダイヤモンド砥粒を有する研磨テープ２３Ａと、酸化セリウム砥粒を有する研磨テープ２３Ｂ（またはシリカ砥粒を有する研磨テープ２３Ｃ）とを同時に基板Ｗの周縁部に摺接させて該周縁部を研磨することもできる。この場合も、酸化膜は酸化セリウム砥粒およびダイヤモンド砥粒によって研磨され、保護膜およびＳｉＮ膜などの硬質の膜はダイヤモンド砥粒のみによって研磨される。

［適用例８］
図７および図１１に示す研磨装置を用いた適用例について図１５を参照して説明する。まず、ダイヤモンド砥粒を用いて保護膜８４を除去する。次に、酸化セリウム砥粒を用いて酸化膜８３を除去する。次に、ダイヤモンド砥粒を用いてＳｉＮ膜８２を除去する。そして、シリカ砥粒を用いてベアウェハ８１の表面を仕上げ研磨する。

以上説明したように、ダイヤモンド砥粒と、酸化セリウム砥粒またはシリカ砥粒との組み合わせを用いることにより、傷のない被研磨面を形成することができる。さらには、ダイヤモンド砥粒の使用量を低減することができるので、低コストの研磨プロセスを実現することができる。

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ことである。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とすべきである。

１Ａ〜１Ｐ 研磨ヘッド組立体（研磨部）
２Ａ〜２Ｄ テープ供給回収機構
３ 回転保持機構（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
７ 連通ライン
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
１２ ケーシング
１４ ケーシング
１５ エアシリンダ
１８ ラジアル軸受
２０ 隔壁
２１ 研磨室
２３，２３Ａ〜２３Ｅ 研磨テープ
２４ 供給リール
２５ 回収リール
２７ カップリング
３０ 研磨ヘッド
３１〜３４ ガイドローラ
３６ 上供給ノズル
３７ 下供給ノズル
３８ 洗浄ノズル
４０ ルーバー
４１ 加圧機構
４２ テープ送り機構
４３〜４９ ガイドローラ
５０ 加圧パッド
５２ エアシリンダ（駆動機構）
６０ アーム
６１ 移動台
６２ ガイド
６３ レール
６５ ベースプレート
６６ 連結板
６７ リニアアクチュエータ
６８ ジョイント
１００，２００，３００，４００ 研磨装置（研磨モジュール）

Claims (8)

1. 基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、
   基板をその軸心を中心として回転させる基板保持部と、
   回転する前記基板の周縁部に第１の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第１の研磨部と、
   回転する前記基板の周縁部に第２の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第２の研磨部とを備え、
   前記第１の研磨具の研磨層は、硬質の第１の砥粒を有し、
   前記第２の研磨具の研磨層は、前記第１の砥粒よりも軟質の第２の砥粒を有することを特徴とする研磨装置。
2. 前記第１の研磨具の研磨層および前記第２の研磨具の研磨層の少なくとも一方は、前記第１の砥粒と前記第２の砥粒と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. 前記第１の砥粒は、ダイヤモンド砥粒であり、
   前記第２の砥粒は、酸化セリウム砥粒およびシリカ砥粒のいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
4. 回転する前記基板の周縁部に第３の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第３の研磨部をさらに備え、
   前記第２の砥粒は、酸化セリウム砥粒であり、
   前記第３の研磨具の研磨層は、シリカ砥粒を有することを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
5. 基板の周縁部を研磨する研磨方法であって、
   基板をその軸心を中心として回転させ、
   回転する前記基板の周縁部に、硬質の第１の砥粒を有する第１の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第１の研磨工程と、
   回転する前記基板の周縁部に、前記第１の砥粒よりも軟質の第２の砥粒を有する第２の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第２の研磨工程とを有することを特徴とする研磨方法。
6. 前記第１の研磨具の研磨層および前記第２の研磨具の研磨層の少なくとも一方は、前記第１の砥粒と前記第２の砥粒とを有することを特徴とする請求項５に記載の研磨方法。
7. 前記第１の砥粒は、ダイヤモンド砥粒であり、
   前記第２の砥粒は、酸化セリウム砥粒およびシリカ砥粒のいずれか一方であることを特徴とする請求項５に記載の研磨方法。
8. 回転する前記基板の周縁部に第３の研磨具の研磨層を接触させて前記周縁部を研磨する第３の研磨工程をさらに備え、
   前記第２の砥粒は、酸化セリウム砥粒であり、
   前記第３の研磨具の研磨層は、シリカ砥粒を有することを特徴とする請求項７に記載の研磨方法。

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