JP2018094715A - 研磨装置、および研磨具を押圧する押圧パッド - Google Patents

Abstract

【課題】研磨具を基板に対して傾斜させながら該研磨具で基板の周縁部を研磨するときに、該周縁部に接触する研磨具の幅を一定に維持することができる研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置は、基板を保持して回転させる基板保持部と、基板保持部に保持された基板の周縁部に研磨具２３を押圧する押圧パッド５０と、を備える。押圧パッド５０は、研磨具２３を介して基板の周縁部を押圧する押圧面を有する弾性部材５５と、該弾性部材５５を支持する支持部材５６と、を有しており、支持部材５６の前面には、弾性部材５５が進入可能な凹部が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置に関し、特に、研磨テープなどの研磨具を用いて基板の周縁部を研磨する研磨装置に関する。さらに、本発明は、研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧パッドに関する。

半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、基板の周縁部の表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、種々の材料がシリコンウェハ上に成膜され、多層構造が形成される。このため、基板の周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の周縁部のみをアームで保持して基板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基板に形成されたデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、基板の周縁部に形成された不要な膜を除去するために、研磨装置を用いて基板の周縁部が研磨される。ここで、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。

図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、基板の一例としてのウェハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図２３（ａ）はいわゆるストレート型のウェハの断面図であり、図２３（ｂ）はいわゆるラウンド型のウェハの断面図である。図２３（ａ）のウェハ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から構成されるウェハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。図２３（ｂ）のウェハＷにおいては、ベベル部は、ウェハ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よりも径方向内側に位置する平坦部Ｅ２である。トップエッジ部は、デバイスが形成された領域を含むこともある。

このようなウェハＷの周縁部に形成された膜を除去する装置として、研磨テープなどの研磨具を用いた研磨装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の研磨装置は、ウェハＷを保持して回転させる基板保持部と、研磨テープ（研磨具）をウェハＷの周縁部に当接させるための研磨ヘッドとを備えており、研磨ヘッドは、研磨テープをウェハＷの周縁部に押し付ける押圧パッドを有している。研磨テープの裏面側に配置された押圧パッドが研磨テープの研磨面をウェハＷの周縁部に押圧することで該周縁部を研磨する。研磨具として、研磨テープに代えて、帯状の研磨布を用いてもよい。

図２４は、従来の押圧パッドの一例を示す斜視図である。図２４に示すように、押圧パッド１５０は、矩形状の押圧面１５５ａを有する弾性部材１５５と、弾性部材１５５が固定されるパッド本体１５４と、を備えている。弾性部材１５５は、押圧面１５５ａとは反対側の裏面の全体がパッド本体１５４に接触した状態で、パッド本体１５４に固定される。押圧パッド１５０は、研磨テープの裏面側に配置され、弾性部材１５５の押圧面１５５ａにより研磨テープの前面（研磨面）をウェハＷのベベル部Ｂに押圧する。押圧パッド１５０の弾性部材１５５は、ゴムまたはスポンジなどの材料から形成される。例えば、基板の研磨に適した硬度（例えば、２０〜４０度）を有するウレタンゴム、シリコーンスポンジなどが弾性部材１５５の材料として選定される。

図２５は、図２４に示される押圧パッド１５０を有する研磨ヘッド１３０でウェハＷのベベル部Ｂを研磨している状態を示す模式図である。図２５に示されるように、研磨ヘッド１３０は、研磨テープ１２３をウェハＷの周縁部に押し付ける押圧パッド１５０と、押圧パッド１５０をウェハＷの周縁部に向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）１５２と、研磨テープ１２３を所定の方向に送るテープ送り機構１４２と、を有している。エアシリンダ１５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ１２３をウェハＷに対して押圧する力が調整される。ウェハＷのベベル部Ｂの研磨中、研磨ヘッド１３０（すなわち、押圧パッド１５０）はチルト機構（図示せず）により、ウェハＷに対して傾斜させられる。研磨ヘッド１３０をウェハＷに対して傾斜させながら、押圧パッド１５０の弾性部材１５５の押圧面１５５ａが研磨テープ１２３をウェハＷのベベル部Ｂに押し付けることにより、ベベル部Ｂ全体を研磨テープ１２３によって研磨することができる。

特許第５２５４５７５号公報

ベベル部Ｂ全体を研磨するために、研磨ヘッド１３０（すなわち、押圧パッド１５０）をウェハＷに対して傾斜させると、ウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ１２３の幅が変化する。図２６は、図２４に示される押圧パッド１５０の弾性部材１５５の押圧面１５５ａがウェハＷの平坦面に対して垂直である場合に、研磨テープ１２３を介してウェハＷのベベル部Ｂと接触する弾性部材１５５の押圧面１５５ａの幅を示す模式図である。図２７は、図２４に示される押圧パッド１５０の弾性部材１５５の押圧面１５５ａがウェハＷの平坦面に対して傾斜している場合に、研磨テープ１２３を介してウェハＷのベベル部Ｂと接触する弾性部材１５５の押圧面１５５ａの幅を示す模式図である。図２６および図２７では、説明の簡略化のために研磨テープ１２３は描かれていないが、研磨中にウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ１２３の幅は、研磨テープ１２３を介してウェハＷのベベル部Ｂと接触する弾性部材１５５の押圧面１５５ａの幅に対応する。

図２６および図２７に示すように、押圧面１５５ａがウェハＷの平坦面に対して垂直である場合におけるウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープの幅Ｗａは、押圧面１５５ａがウェハＷの平坦面に対して傾斜している場合におけるウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープの幅Ｗｂよりも小さい。ウェハＷの平坦面に対する押圧面１５５ａの傾斜角度が大きくなるにつれて、ウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープの幅は大きくなる。

図２８は、従来の押圧パッド１５０で研磨テープ１２３をウェハＷのベベル部Ｂに押し付けて、該ベベルＢを研磨したときに研磨テープ１２３に付く研磨痕を示した写真である。図２８では、ウェハＷの平坦面に対する押圧面１５５ａの傾斜角度θを１０°毎に変えて、ウェハＷのベベル部Ｂを研磨したときの複数の研磨痕を示している。図２９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ウェハＷの平坦面に対する押圧面１５５ａの傾斜角度θを示す模式図である。図２９（ａ），（ｂ），（ｃ）において、研磨テープ１２３は、押圧面１５５ａの中心に沿った縦断面として図示されている。この傾斜角度θは、図２９（ａ）に示すように、押圧パッド１５０の弾性部材１５５の押圧面１５５ａがウェハＷの平坦面に対して垂直であるときに０度である。この傾斜角度θは、図２９（ｂ）に示すように、押圧面１５５ａの上端がウェハＷの平坦面に近づく方向に押圧面１５５ａが傾斜したときにプラスの値となり、図２９（ｃ）に示すように、押圧面１５５ａの上端がウェハＷの平坦面から遠ざかる方向に押圧面１５５ａが傾斜したときにマイナスの値となる。

図２８に示される写真から分かるように、傾斜角度θの絶対値が大きくなるにつれて、研磨痕の長さが大きくなっていく。例えば、傾斜角度θが０°のときの研磨痕の長さＬａは、傾斜角度θが７０°のときの研磨痕の長さＬｂよりも小さい。この研磨痕の長さの違いは、ウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ１２３の幅の違いに相当する。ウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ１２３の幅が小さくなると、該ベベル部Ｂの研磨に寄与する研磨テープ１２３の量が減少する。その結果、押圧面１５５ａの傾斜角度θの絶対値が小さいときの研磨レートは、押圧面１５５ａの傾斜角度θの絶対値が大きいときの研磨レートよりも低くなってしまう。

さらに、図２８に示される写真から分かるように、傾斜角度θの絶対値が小さいときは、研磨痕の中央領域の色の明度は研磨痕の外側領域の色の明度よりも高い。研磨痕のこの明度の違いは、図３０に示すように、研磨テープ１２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における中央の押圧力Ｆａが、研磨テープ１２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における外側の押圧力Ｆｂよりも大きいことを意味する。この場合、研磨テープの接触領域の中央部で研磨テープ１２３の目詰まりが発生しやすくなり、研磨レートが低下する。

そこで、本発明は、研磨具を基板に対して傾斜させながら該研磨具で基板の周縁部を研磨するときに、該周縁部に接触する研磨具の幅を一定に維持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。さらに、本発明は、このような研磨装置で用いられる研磨具を押圧する押圧パッドを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された基板の周縁部に研磨具を押圧する押圧パッドと、を備え、前記押圧パッドは、前記研磨具を介して前記基板の周縁部を押圧する押圧面を有する弾性部材と、前記弾性部材を支持する支持部材と、を有しており、前記支持部材の前面には、前記弾性部材が進入可能な凹部が形成されていることを特徴とする研磨装置が提供される。

一実施形態では、前記押圧パッドは、前記弾性部材の両端部を前記支持部材に固定する固定手段をさらに備える。
一実施形態では、前記凹部の底面は湾曲している。
一実施形態では、前記弾性部材の前記押圧面の反対側の裏面にはシートが貼付されている。

一実施形態では、前記研磨具は、研磨テープからなる。
一実施形態では、前記弾性部材の前記押圧面には、該押圧面の反対側の裏面に向かって延びる溝が形成されており、前記弾性部材は、前記溝により分割されたブロック体を有する。
一実施形態では、前記研磨具は、前記ブロック体の前面に取り付けられた砥石である。

本発明の一態様によれば、基板の周縁部を研磨するための研磨具を該周縁部に押し付ける押圧パッドであって、前記研磨具を介して前記基板の周縁部を押圧する押圧面を有する弾性部材と、前弾性部材を支持する支持部材と、を有し、前記支持部材の前面には、前記弾性部材が進入可能な凹部が形成されていることを特徴とする押圧パッドが提供される。

一実施形態では、前記押圧パッドは、前記弾性部材の両端部を前記支持部材に固定する固定手段をさらに備える。
一実施形態では、前記凹部の底面は湾曲している。
一実施形態では、前記弾性部材の前記押圧面の反対側の裏面にはシートが貼付されている。

一実施形態では、前記研磨具は、研磨テープからなる。
一実施形態では、前記弾性部材の前記押圧面には、該押圧面の反対側の裏面に向かって延びる溝が形成されており、前記弾性部材は、前記溝により分割されたブロック体を有する。
一実施形態では、前記ブロック体の前面には、前記研磨具として用いられる砥石が取り付けられている。

本発明によれば、押圧パッドが回転する基板の周縁部に研磨具を押し付けたときに、押圧パッドの弾性部材は、支持部材の凹部に進入し、弾性部材が基板の周縁部に沿った形状に変形する。その結果、研磨具を基板に対して傾斜させながら該研磨具で基板の周縁部を研磨するときに、基板に接触する研磨具の幅を一定に維持することができる。

一実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。 図１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。 一実施形態に係る押圧パッドを概略的に示した斜視図である。 図４に示される押圧パッドの概略正面図である。 図４に示される押圧パッドの概略側面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 図８（ａ）は、図４に示されるシリコーンスポンジの概略斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されるシリコーンスポンジの概略正面図である。 図９（ａ）は、図４に示される支持部材の正面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図７のＣ−Ｃ線断面図である。 研磨ヘッドがウェハのベベル部を研磨している様子を示す図である。 研磨ヘッドがウェハのトップエッジ部を研磨している様子を示す図である。 研磨ヘッドがウェハのボトムエッジ部を研磨している様子を示す図である。 弾性部材が支持部材の凹部に進入している状態を示す模式図である。 図１５（ａ）は、押圧パッドの弾性部材の押圧面がウェハの平坦面に対して垂直である場合に、ウェハのベベル部に押し返されることによって変形した弾性部材を示す模式図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示される押圧パッドによって押圧される研磨テープとウェハのベベル部との接触領域における押圧力を示した模式図である。 図１６（ａ）は、押圧パッドの弾性部材の押圧面がウェハの平坦面に対して傾斜している場合に、ウェハのベベル部に押し返されることによって変形した弾性部材を示す模式図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示される押圧パッドによって押圧される研磨テープとウェハのベベル部との接触領域における押圧力を示した模式図である。 押圧パッドで研磨テープをウェハのベベル部に押し付けて、該ベベルを研磨したときに研磨テープに付く研磨痕を示した写真である。 別の実験の結果を示すグラフである。 別の実施形態に係る押圧パッドを示す断面図である。 さらに別の実施形態に係る押圧パッドの断面図である。 さらに別の実施形態に係る押圧パッドの断面図である。 さらに別の実施形態に係る押圧パッドの断面図である。 図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。 従来の押圧パッドの一例を示す斜視図である。 図２４に示される押圧パッドを有する研磨ヘッドでウェハのベベル部を研磨している状態を示す模式図である。 図２４に示される押圧パッドの弾性部材の押圧面がウェハの平坦面に対して垂直である場合に、研磨テープを介してウェハのベベル部と接触する弾性部材の押圧面の幅を示す模式図である。 図２４に示される押圧パッドの弾性部材の押圧面がウェハの平坦面に対して傾斜している場合に、研磨テープを介してウェハのベベル部と接触する弾性部材の押圧面の幅を示す模式図である。 図２４に示される押圧パッドで研磨テープをウェハのベベル部に押し付けて、該ベベル部を研磨したときに研磨テープに付く研磨痕を示した写真である。 図２９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、ウェハの平坦面に対する押圧面の傾斜角度を示す模式図である。 図２４に示される押圧パッドによって押圧される研磨テープとウェハのベベル部との接触領域における押圧力を示した模式図である。

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。
図１は一実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図２は図１に示す研磨装置の縦断面図である。図１および図２に示すように、この研磨装置は、その中央部に、基板の一例であるウェハ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１においては、回転保持機構３がウェハＷを保持している状態を示している。回転保持機構３は、ウェハ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。ウェハＷは、搬送機構のハンド（図示せず）により、ウェハ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路７に連通している。一実施形態では、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通する溝４ａが形成されたシートを保持ステージ４の上面に貼り付けてもよい。溝４ａは、例えば、シートを打ち抜き加工することにより形成される。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、処理後のウェハ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、ウェハ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ウェハ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は円筒状のケーシング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、回転保持機構３は、ウェハＷをその中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつウェハＷを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。

図１に示すように、回転保持機構３に保持されたウェハ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の径方向外側には研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがそれぞれ設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと研磨テープ供給機構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、研磨テープ供給機構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。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは互いに同一の構成を有し、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄも互いに同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよび研磨テープ供給機構２Ａについて説明する。

研磨テープ供給機構２Ａは、研磨具の一例である研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、ウェハ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は回収リール２５の上方に配置されている。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１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は長尺の帯状の研磨具であり、その片面が研磨面を構成している。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。研磨具として、研磨テープ２３に代えて、帯状の研磨布を用いてもよい。

研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態で研磨テープ供給機構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支持されている。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は研磨テープ供給機構２Ａから供給された研磨テープ２３をウェハ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（前面）がウェハＷを向くように研磨ヘッド３０に供給される。

研磨テープ供給機構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２に示すように、ウェハＷの上方には上側供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持されたウェハＷの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、ウェハ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側供給ノズル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、研磨処理後にウェハ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２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２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によりウェハ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、この搬送位置でウェハＷを保持ステージ４から離脱させる。

隔壁２０は、ウェハ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ウェハ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１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、ウェハＷの接線方向に平行な回転軸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、ウェハＷの表面に対して研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。

チルト機構は、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に保持されたウェハＷの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１はウェハ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を介して連結されている。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をウェハＷの半径方向に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をウェハＷへ近接および離間させるように動作する。一方、研磨テープ供給機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。

図３は研磨ヘッド３０の拡大図である。図３に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の研磨面をウェハＷに対して所定の力で押圧する押圧機構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ウェハＷの接線方向と直交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が取り付けられている。テープ把持ローラ４２ｂはテープ送りローラ４２ａに隣接して配置されている。テープ把持ローラ４２ｂは、図３の矢印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が図３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が送られるに従って回転する。

押圧機構４１は、研磨テープ２３の裏面側に配置された押圧パッド５０と、この押圧パッド５０をウェハＷの周縁部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をウェハＷに対して押圧する力が調整される。ウェハ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、押圧機構４１、テープ送り機構４２、および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。

図４は、一実施形態に係る押圧パッド５０を概略的に示した斜視図であり、図５は、図４に示される押圧パッド５０の概略正面図であり、図６は、図４に示される押圧パッド５０の概略側面図である。

図４乃至図６に示すように、押圧パッド５０は、研磨テープ２３をウェハＷの周縁部に直接押圧する平坦な押圧面５５ａを有する弾性部材５５と、弾性部材５５を支持する板状の支持部材５６とを備えている。弾性部材５５および支持部材５６の詳細な構成は後述する。本実施形態では、押圧パッド５０は、さらに、パッド本体５４を有しており、支持部材５６は、弾性部材５５とパッド本体５４との間に挟まれている。

弾性部材５５は、スポンジまたはゴムなどの材料から形成される。例えば、ウェハＷの研磨に適した硬度（例えば、２０〜４０度）を有するシリコーンスポンジが弾性部材５５の材料として選定される。弾性部材５５は、ウェハＷの研磨に適した硬度（例えば、２０〜４０度）を有するゴム（例えば、ウレタンゴム）から形成されてもよい。支持部材５６は、弾性部材５５よりも硬い材料から形成される。以下で説明される実施形態では、弾性部材５５は、シリコーンスポンジから形成されており、該弾性部材５５をシリコーンスポンジ５５と称する。

研磨テープ２３の裏面（すなわち、研磨面とは反対の面）を直接押圧するシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａは矩形状であり、押圧面５５ａの幅（ウェハＷの周方向に沿った寸法）Ｄ１は、高さ（ウェハＷの表面に垂直な方向に沿った寸法）Ｄ２よりも大きく形成されている。

本実施形態では、押圧パッド５０は、パッド本体５４の前面に形成された２つの突起部５４ａ，５４ｂを有している。これらの突起部５４ａ，５４ｂは、レールのような形状を有しており、並列に配置されている。突起部５４ａ，５４ｂは、ウェハＷの周方向に沿って湾曲している。より具体的には、突起部５４ａ，５４ｂは、ウェハＷの曲率と実質的に同じ曲率を有する円弧形状を有している。

２つの突起部５４ａ，５４ｂは、回転軸Ｃｔ（図１参照）に関して対称に配置されており、図５に示すように、押圧パッド５０の正面から見たときに突起部５４ａ，５４ｂは回転軸Ｃｔに向かって内側に湾曲している。研磨ヘッド３０は、突起部５４ａ，５４ｂの先端間の中心線（すなわち回転軸Ｃｔ）がウェハＷの厚さ方向における中心と一致するように設置される。突起部５４ａ，５４ｂは、研磨ヘッド３０の前面に配置されたガイドローラ４６，４７（図３参照）よりもウェハＷに近接して配置されており、研磨テープ２３は突起部５４ａ，５４ｂによって裏面から支持されている。突起部５４ａ，５４ｂを含むパッド本体５４は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂から形成されている。

図４および図５に示されるように、シリコーンスポンジ５５は、２つの突起部５４ａ，５４ｂの間に配置される。シリコーンスポンジ５５の高さは、突起部５４ａ，５４ｂの高さよりもやや低くなっている。研磨ヘッド３０を水平に維持した状態で押圧パッド５０がエアシリンダ５２によってウェハＷに向かって移動されると、シリコーンスポンジ５５は、研磨テープ２３をその裏面側からウェハＷのベベル部Ｂに対して押圧する。

図７は、図５のＡ−Ａ線断面図であり、図８（ａ）は、図４に示されるシリコーンスポンジ５５の概略斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されるシリコーンスポンジ５５の概略正面図である。図９（ａ）は、図４に示される支持部材５６の正面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図９（ｂ）には、支持部材５６によって支持されるシリコーンスポンジ５５が仮想線（点線）で描かれている。図１０は、図７のＣ−Ｃ線断面図である。

図７に示すように、シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄは、支持部材５６によって支持され、シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄは、後述する固定手段７０によって支持部材５６に固定される。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、シリコーンスポンジ５５は、該シリコーンスポンジ５５の両側面からそれぞれ突出する固定突起５５ｅ，５５ｆを有している。固定突起５５ｅ，５５ｆは、シリコーンスポンジ５５の長手方向に沿って延びている。固定突起５５ｅは、シリコーンスポンジ５５の一方の端部５５ｃの一部を構成し、固定突起５５ｆは、シリコーンスポンジ５５の他方の端部５５ｄの一部を構成する。

図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、支持部材５６の前面５６ａには、凹部５７が形成される。凹部５７は、支持部材５６の両端部５８，５９に挟まれた位置に形成される。すなわち、支持部材５６は、凹部５７が形成される凹部領域と、凹部領域の外側にそれぞれ位置し、支持部材５６の両端部５８，５９をそれぞれ構成する２つの端部領域とを含んでいる。シリコーンスポンジ５５の一方の端部５５ｃは、支持部材５６の一方の端部５８（すなわち、一方の端部領域）が対向するシリコーンスポンジ５５の一部分である。本実施形態では、固定突起５５ｅを含むシリコーンスポンジ５５の端部５５ｃは、支持部材の端部５８と接触している。支持部材５６の一方の端部領域は、固定突起５５ｅと対向する固定領域と、固定突起５５ｅ以外のシリコーンスポンジ５５の端部５５ｃと対向する支持領域とから構成される。同様に、シリコーンスポンジ５５の他方の端部５５ｄは、支持部材５６の他方の端部５９（すなわち、他方の端部領域）が対向するシリコーンスポンジ５５の一部分である。本実施形態では、固定突起５５ｆを含むシリコーンスポンジ５５の端部５５ｄは、支持部材の端部５９と接触している。支持部材５６の他方の端部領域は、固定突起５５ｆと対向する固定領域と、固定突起５５ｆ以外のシリコーンスポンジ５５の端部５５ｄと対向する支持領域とから構成される。支持領域は、シリコーンスポンジ５５を確実に支持するために支持部材５６に形成された領域であり、固定領域は、シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄを後述する固定手段７０によって支持部材５６に固定するために形成された領域である。

支持部材５６に凹部５７を形成することにより、支持部材５６の前面５６ａは、凹部５７の底面５７ａと、端部５８の前面５８ａと、端部５９の前面５９ａとに分割される。すなわち、端部５８の前面５８ａは、一方の端部領域における支持部材５６の前面に相当し、端部５９の前面５９ａは、他方の端部領域における支持部材５６の前面に相当する。本実施形態では、凹部５７の底面５７ａは、凹部５７の一方の側面５７ｂを介して支持部材５６の一方の端部５８の前面５８ａに接続され、凹部５７の他方の側面５７ｃを介して支持部材５６の他方の端部５９の前面５９ａに接続されている。

図７に示されるように、支持部材５６の両端部５８，５９の前面５８ａ，５９ａは、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａとは反対側の裏面５５ｂに接触している。より具体的には、支持部材５６の両端部５８，５９の前面５８ａ，５９ａは、固定突起５５ｅを含むシリコーンスポンジ５５の端部５５ｃの裏面と、固定突起５５ｆを含むシリコーンスポンジ５５の端部５５ｄの裏面とにそれぞれ接触している。支持部材５６の裏面（すなわち、支持部材５６の前面５６ａとは反対側の面）５６ｂは、パッド本体５４に接触している。

次に、シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄを支持部材５６に固定する固定手段７０について、図７および図１０を参照して説明する。この固定手段７０は、押圧パッド５０の両端部にそれぞれ設けられ、固定ブロック７１と、該固定ブロック７１にねじ込まれるねじ７２とを有する。図１０に示されるように、固定手段７０の固定ブロック７１は、段差部７１ａを有しており、Ｌ字状の断面形状を有している。段差部７１ａは、図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるシリコーンスポンジ５５の固定突起５５ｅ（または５５ｆ）に対応する形状を有しており、この段差部７１ａに固定突起５５ｅ（または５５ｆ）が嵌め込まれる。固定ブロック７１には、ねじ７２が螺合するねじ孔７１ｂが形成されており、支持部材５６の各端部領域の固定領域（図９（ｂ）参照）には、ねじ７２が挿入される貫通孔５６ｃが形成されている。貫通孔５６ｃは、ねじ孔７１ｂに対応する位置に形成される。パッド本体５４の両端部にも、ねじ７２が挿入される貫通孔５４ｃがそれぞれ形成されており、これら貫通孔５４ｃは、ねじ孔７１ｂに対応する位置に形成される。

シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄを、支持部材５６の両端部５８，５９に支持させた状態で、シリコーンスポンジ５５の固定突起５５ｅ，５５ｆに固定ブロック７１の段差部７１ａをそれぞれ嵌め込む。この状態で、ねじ７２をパッド本体５４の貫通孔５４ｃおよび支持部材５６の貫通孔５６ｃに挿入し、さらに、固定ブロック７１のねじ孔７１ｂにねじ込む。この固定動作により、シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄを支持部材５６に固定し、さらに、シリコーンスポンジ５５が固定された支持部材５６をパッド本体５４に固定することができる。

シリコーンスポンジ５５および支持部材５６をパッド本体５４に固定する固定手段は、固定ブロック７１とねじ７２とを含む上述の実施形態に限定されない。例えば、シリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄ、支持部材５６、およびパッド本体５４を挟むクリップで、シリコーンスポンジ５５を支持部材５６に固定し、同時に、これらシリコーンスポンジ５５および支持部材５６をパッド本体５４に固定してもよい。あるいは、接着剤でシリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄを支持部材５６の両端部５８，５９に接着（すなわち、固定）し、シリコーンスポンジ５５が固定された支持部材５６を接着剤またはねじでパッド本体５４に固定してもよい。

図１１は、研磨ヘッド３０がウェハＷのベベル部Ｂを研磨している様子を示す図である。ウェハＷのベベル部を研磨するときは、図１１に示されるように、上述のチルト機構により研磨ヘッド３０の傾斜角度を断続的または連続的に変化させながら、押圧パッド５０により研磨テープ２３をウェハＷのベベル部に押し当てる。研磨中に、研磨テープ２３をテープ送り機構４２により所定の速度で送ってもよい。

さらに、本実施形態の押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０は、ウェハＷのトップエッジ部およびボトムエッジ部を研磨することができる。すなわち、図１２に示されるように、上述のチルト機構により研磨ヘッド３０を上方に傾けて、突起部５４ａにより研磨テープ２３をウェハＷのトップエッジ部に押圧し、トップエッジ部を研磨することができる。さらに、図１３に示されるように、研磨ヘッド３０を下方に傾けて、突起部５４ｂにより研磨テープ２３をウェハＷのボトムエッジ部に押圧し、ボトムエッジ部を研磨することができる。

このように、本実施形態の研磨ヘッド３０は、トップエッジ部Ｅ１、ベベル部Ｂ、およびボトムエッジ部Ｅ２を含むウェハＷの周縁部全体を研磨することができる。研磨ヘッド組立体１Ａ〜１Ｄ（図１参照）は、この研磨ヘッド３０をそれぞれ有している。したがって、研磨装置のスループットを向上させるために、全ての研磨ヘッド組立体１Ａ〜１Ｄがトップエッジ部Ｅ１、ベベル部Ｂ、およびボトムエッジ部Ｅ２を含むウェハＷの周縁部全体を研磨してもよい。あるいは、研磨ヘッド組立体１Ａでトップエッジ部Ｅ１を研磨し、研磨ヘッド組立体１Ｂでベベル部Ｂを研磨し、研磨ヘッド組立体１Ｃでボトムエッジ部Ｅ２を研磨してもよい。

ウェハＷのベベル部Ｂを研磨するために、エアシリンダ５２によって押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５を、研磨テープ２３を介してウェハＷのベベル部Ｂに所定の力で押圧すると、シリコーンスポンジ５５がウェハＷのベベル部Ｂに押し返されて変形する。このとき、支持部材５６の前面５６ａには、凹部５７が形成されており、シリコーンスポンジ５５はその両端部５５ｃ，５５ｄで支持部材５６に支持されているので、シリコーンスポンジ５５は、支持部材５６の凹部５７に容易に進入することができる。

図１４は、シリコーンスポンジ５５が支持部材５６の凹部５７に進入している状態を示す模式図である。図１５（ａ）は、押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａがウェハＷの平坦面に対して垂直である場合に、ウェハＷのベベル部Ｂに押し返されることによって変形したシリコーンスポンジ５５を示す模式図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示される押圧パッド５０によって押圧される研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における押圧力を示した模式図である。図１６（ａ）は、押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａがウェハＷの平坦面に対して傾斜している場合に、ウェハＷのベベル部Ｂに押し返されることによって変形したシリコーンスポンジ５５を示す模式図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示される押圧パッド５０によって押圧される研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における押圧力を示した模式図である。

図１４乃至図１６（ｂ）では、発明の理解を助けるために、模式化された押圧パッド５０が描かれている。より具体的には、シリコーンスポンジ５５、支持部材５６、パッド本体５４、および固定手段７０の固定ブロック７１のみが模式化して描かれている。さらに、図１５（ａ）、図１５（ｂ）、図１６（ａ）、および図１６（ｂ）では、説明の簡略化のために研磨テープ２３は描かれていないが、ウェハＷのベベル部Ｂの研磨中は、図１４に示されるように、押圧パッド５０は、研磨テープ２３をウェハＷのベベル部Ｂに対して押圧する。より具体的には、押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａが直接研磨テープ２３の裏面に接触し、この状態で、押圧パッド５０は、研磨テープ２３の前面（研磨面）をウェハＷのベベル部Ｂに対して押圧する。研磨中にウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ２３の幅は、研磨テープ２３を介してウェハＷのベベル部Ｂと接触するシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａの幅に対応する。

図１４に示されるように、エアシリンダ５２によって押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５を、研磨テープ２３を介してウェハＷのベベル部Ｂに所定の力で押圧すると、シリコーンスポンジ５５は支持部材５６の凹部５７に進入するように変形する。支持部材５６の凹部５７に進入したシリコーンスポンジ５５の裏面５５ｂは、凹部５７の底面５７ａに接触し、シリコーンスポンジ５５は、図１５（ａ）および図１６（ａ）に示されるように、ウェハＷのベベル部Ｂに沿った形状に変形する。このように、シリコーンスポンジ５５が進入可能な凹部５７を支持部材５６に形成することによって、シリコーンスポンジ５５がウェハＷのベベル部Ｂに沿った形状に変形することができる。その結果、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａをウェハＷに対して傾斜させても、研磨テープ２３がウェハＷのベベル部Ｂに接触する幅を一定に維持することができる。すなわち、押圧面５５ａがウェハＷの平坦面に対して垂直である場合におけるウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ２３の幅Ｗ１（図１５（ａ）参照）は、押圧面５５ａがウェハＷの平坦面に対して傾斜している場合におけるウェハＷのベベル部Ｂと接触する研磨テープ２３の幅Ｗ２（図１６（ａ）参照）と同一である。

シリコーンスポンジ５５は、その内部に複数の微小な空隙を含む発泡体である。シリコーンスポンジ５５は、例えば、成形型内でシリコーンを発泡させることにより形成される。成形型から取りだした直後のシリコーンスポンジ５５の表面は、凹凸の無い円滑な平坦面である。しかしながら、この平坦面を切削すると、シリコーンスポンジ５５内の空隙が露出する。すなわち、切削されたシリコーンスポンジ５５の表面には、凹凸が現れる。例えば、シリコーンスポンジ５５の高さを調節するために、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａおよび／または裏面５５ｂを切削すると、切削された押圧面５５ａおよび／または裏面５５ｂに凹凸が現れる。

押圧面５５ａおよび／または裏面５５ｂに凹凸を有するシリコーンスポンジ５５をウェハＷのベベル部Ｂに押し付けると、押圧面５５ａおよび／または裏面５５ｂの凹凸が潰れて、シリコーンスポンジ５５がウェハＷのベベル部Ｂに沿った所望の形状に変形できないことがある。したがって、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａおよび／または裏面５５ｂに切削加工などの加工処理を施さず、該押圧面５５ａおよび／または裏面５５ｂを円滑な平坦面として構成するのが好ましい。

図１７は、本実施形態に係る押圧パッド５０で研磨テープ２３をウェハＷのベベル部Ｂに押し付けて、該ベベルＢを研磨したときに研磨テープ２３に付く研磨痕を示した写真である。図１７では、ウェハＷの平坦面に対する押圧面５５ａの傾斜角度θを１０°毎に変えて、ウェハＷのベベル部Ｂを研磨したときの複数の研磨痕を示している。この傾斜角度θは、押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａがウェハＷの平坦面に対して垂直であるときに０度である。この傾斜角度θは、押圧面５５ａの上端がウェハＷの平坦面に近づく方向に押圧面５５ａが傾斜したときにプラスの値となり、押圧面５５ａの上端がウェハＷの平坦面から遠ざかる方向に押圧面５５ａが傾斜したときにマイナスの値となる。

図１７の写真から分かるように、研磨痕の長さは、全ての傾斜角度でほぼ同一である。例えば、傾斜角度θが０°のときの研磨痕の長さＬ１は、傾斜角度θが７０°のときの研磨痕の長さＬ２とほぼ同一である。このように、本実施形態に係る押圧パッド５０の使用により、研磨テープ２３をウェハＷに対して傾斜させながら該研磨テープ２３でウェハＷのベベル部Ｂを研磨するときに、ウェハＷに接触する研磨テープ２３の幅を一定に維持することができる。その結果、押圧面５５ａの傾斜角度θを変えても、研磨レートが変わらないので、従来の押圧パッド１５０（図２４参照）を用いてウェハＷのベベル部Ｂを研磨する場合と比較して、研磨装置のスループットを向上させることができる。

さらに、図１７の写真から分かるように、全ての傾斜角度θで、研磨痕の中央領域における色の明度は研磨痕の外側領域における色の明度とほぼ同一である。これは、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）に示すように、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における中央の押圧力Ｆ１が、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における外側の押圧力Ｆ２とほぼ同一であることを意味する。したがって、従来の押圧パッド１５０（図２４参照）を用いてウェハＷのベベル部Ｂを研磨する場合と比較して、研磨テープ２３の中央領域で研磨テープ２３の目詰まりが発生しにくくなる。その結果、ウェハＷのベベル部Ｂの研磨レートが低下しないので、研磨装置のスループットを向上させることができる。

本実施形態に係るシリコーンスポンジ（弾性部材）５５は、その内部に複数の微小な空隙を有するが、該シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａと裏面５５ｂとが一体的に変形する中実構造を有する。すなわち、シリコーンスポンジ５５には、該シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａのみの変形を許容する内部空間が形成されていない。シリコーンスポンジ５５がこのような内部空間が形成された中空構造を有する場合も、押圧パッド５０をウェハＷのベベル部Ｂに押圧したときに、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａをウェハＷの周方向に沿って湾曲させることができる。しかしながら、この場合、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａの変形量を管理することが困難である。シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａが大きく変形すると、ウェハＷのトップエッジ部Ｅ１および／またはボトムエッジ部Ｅ２に研磨テープ２３が接触して、ウェハＷを傷つけてしまうことがある。さらに、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における中央の押圧力が、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における外側の押圧力よりも大きくなり、研磨テープの中央領域で研磨テープ２３の目詰まりが発生しやすくなる。

本実施形態では、中実構造を有するシリコーンスポンジ５５の両端部５５ｃ，５５ｄを、凹部５７を有する支持部材５６の両端部５８，５９で支持している。このような構成により、押圧パッド５０をウェハＷのベベル部Ｂに押圧したときに、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａおよび裏面５５ｂが一体に変形して、シリコーンスポンジ５５が凹部５７に容易に侵入することができる。凹部５７に進入したシリコーンスポンジ５５はその裏面５５ｂが凹部５７の底面５７ａに支持された状態で、ウェハＷのベベル部Ｂの形状に沿って変形する。したがって、ウェハＷのベベル部の形状、研磨テープ２３の幅、研磨テープ２３をウェハＷに対して押圧する力などに基づいて、凹部５７の形状（例えば、凹部５７の幅、深さＤｐなど）および支持部材５６における支持領域の幅Ｗｄ（図９（ｂ）参照）を最適化することにより、シリコーンスポンジ５５の変形量を所望の値に管理することができる。さらに、図１５（ｂ）および図１６（ｂ）に示されるように、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における中央の押圧力Ｆ１と、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における外側の押圧力Ｆ２とをほぼ同一にすることができる。

上述した押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０を用いて、ベアシリコンウェハのベベル部Ｂを研磨する実験を行った。実験では、研磨ヘッド３０の傾斜角度（すなわち、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａの傾斜角度θ）が０°、７０°、および−７０°のときに、押圧パッド５０で研磨テープ２３をベアシリコンウェハのベベル部Ｂに所定時間押し付けたときの研磨面積（μｍ^２）を計測した。さらに、支持部材５６における支持領域の幅Ｗｄと、凹部５７の深さＤｐ（図９（ｂ）参照）とを変えた複数回の実験が行われた。さらに、比較例として、同一の条件で従来の押圧パッド１５０（図２４参照）で研磨テープ２３をベアシリコンウェハのベベル部Ｂに押し付けたときの研磨面積（μｍ^２）を計測した。表１は、研磨ヘッド３０の傾斜角度が０°のときの実験結果を表し、表２は、研磨ヘッド３０の傾斜角度が７０°のときの実験結果を表し、表３は、研磨ヘッド３０の傾斜角度が−７０°のときの実験結果を表す。

表１乃至表３から分かるように、上述した押圧パッド５０を用いて研磨されたベアシリコンウェハの研磨面積は、従来の押圧パッド１５０を用いて研磨されたベアシリコンウェハの研磨面積よりも多い。したがって、本実施形態に係る押圧パッド５０を用いることにより、ベアシリコンウェハＷを効率よく研磨することができる。さらに、支持部材５６における支持領域の幅Ｗｄが３ｍｍまたは５ｍｍであり、かつ凹部５７の深さＤｐが０．５ｍｍであるときに、研磨面積が大きく増加していることが分かる。

さらに、上述した押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０を用いて、ベアシリコンウェハ上にシリコン窒化膜を積層したウェハのベベル部全体を研磨する別の実験を行った。説明の便宜上、ベアシリコンウェハ上にシリコン窒化膜を積層したウェハＷをＳｉＮウェハと称する。別の実験では、押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０を断続的に傾斜させて、各角度でＳｉＮウェハのシリコン窒化膜を２００ｎｍだけ研磨するのに必要な時間を測定した。さらに、別の実験は、支持部材５６における支持領域の幅Ｗｄと、凹部５７の深さＤｐ（図９（ｂ）参照）とを変えて複数回行われた。さらに、比較例として、従来の押圧パッド１５０（図２４参照）を有する研磨ヘッド３０を断続的に傾斜させて、各角度でＳｉＮウェハのシリコン窒化膜を２００ｎｍだけ研磨するのに必要な時間を測定した。

別の実験の結果を図１８のグラフに示す。図１８に示されるグラフで、縦軸は、シリコン窒化膜を２００ｎｍだけ研磨するのに必要な時間を表し、横軸は、研磨ヘッド３０の傾斜角度を表す。図１８に示されるグラフで、比較例である従来の押圧パッド１５０を有する研磨ヘッド３０の結果は、太い実線で描かれている。

図１８に示されるグラフから分かるように、本実施形態に係る押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０によるシリコン窒化膜の研磨時間は、従来の押圧パッド１５０を有する研磨ヘッド３０によるシリコン窒化膜の研磨時間よりも短い。特に、支持部材５６の凹部５７の深さＤｐが０．５ｍｍの押圧パッド５０を用いた場合に、シリコン窒化膜の研磨時間を大きく低減することができる。より具体的には、従来の押圧パッド１５０を有する研磨ヘッド３０を用いた場合は、ＳｉＮウェハのベベル部全体におけるシリコン窒化膜の研磨時間は６９秒である。これに対し、支持部材５６の凹部５７の深さＤｐが０．５ｍｍの押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０を用いた場合は、ＳｉＮウェハのベベル部全体におけるシリコン窒化膜の研磨時間は５２秒である。したがって、上述した押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０でシリコン窒化膜を研磨する場合の研磨時間は、従来の研磨パッド１５０を有する研磨ヘッド１３０でシリコン窒化膜を研磨する場合の研磨時間より約２５％短くなる。

図１９は、別の実施形態に係る押圧パッド５０を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図４乃至図１０を参照して説明された実施形態と同一であるため、その重複する説明を省略する。図１９に示される押圧パッド５０の凹部５７は、湾曲した底面５７ａを有する。より具体的には、凹部５７の底面５７ａは、円弧状に湾曲した形状を有する。本実施形態では、凹部５７の底面５７ａは、直接、支持部材５６の両端部５８，５９の前面５８ａ，５９ａに接続されている。すなわち、本実施形態の凹部５７は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示される凹部５７の側面５７ｂ，５７ｃを有していない。一実施形態では、湾曲した底面５８ａを、凹部５７の側面５８ｂ，５８ｃを介して支持部材５６の両端部５８，５９の前面５８ａ，５９ａに接続してもよい。

湾曲した底面５８ａを有する凹部５７にも、シリコーンスポンジ５５が進入可能である。支持部材５６の凹部５７に進入したシリコーンスポンジ５５の裏面５５ｂは、凹部５７の湾曲した底面５７ａに接触し、シリコーンスポンジ５５は、ウェハＷのベベル部Ｂに沿った形状に変形する。したがって、研磨テープ２３をウェハＷに対して傾斜させながら該研磨テープ２３でウェハＷのベベル部Ｂを研磨するときに、ウェハＷに接触する研磨テープ２３の幅を一定に維持することができる。さらに、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における押圧力を均一にすることができる。凹部５７の底面５７ａは、ウェハＷのベベル部の曲率半径と実質的に同じ曲率半径を有する円弧形状を有するのが好ましい。この場合、支持部材５６の凹部５７に進入したシリコーンスポンジ５５の裏面５５ｂが凹部５７の湾曲した底面５７ａに接触したときに、シリコーンスポンジ５５は、ウェハＷの周方向に沿ったベベル部Ｂと同一形状に変形することができる。

図２０は、さらに別の実施形態に係る押圧パッド５０の断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図４乃至図１０を参照して説明された実施形態と同一であるため、その重複する説明を省略する。図２０に示される押圧パッド５０は、研磨テープ２３の裏面との摩擦を少なくするために、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａに貼り付けられたシート７３を有する。このシート７３は、テフロン（登録商標）加工などの摩擦係数を低減するための処理が施された表面を有しており、この表面が研磨テープ２３の裏面と接触する。さらに、本実施形態では、シート７３と同一の構成を有するシート７４がシリコーンスポンジ５５の裏面５５ｂに貼り付けられている。

シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａと裏面５５ｂに同一の構成を有するシート７３，７４が貼り付けられているので、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａがウェハＷのベベル部Ｂを押圧して、シリコーンスポンジ５５が変形するときに、シリコーンスポンジ５５の裏面５５ｂがシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａの変形に応じて変形することができる。すなわち、シリコーンスポンジ５５が凹部５７に適切に進入して、シリコーンスポンジ５５がウェハＷのベベル部Ｂに沿った形状に変形することができる。その結果、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａにシート７３が貼り付けられていても、研磨テープ２３をウェハＷに対して傾斜させながら該研磨テープ２３でウェハＷのベベル部Ｂを研磨するときに、ウェハＷに接触する研磨テープ２３の幅を一定に維持することができる。さらに、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における押圧力を均一にすることができる。

図２１は、さらに別の実施形態に係る押圧パッド５０の断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図４乃至図１０を参照して説明された実施形態と同一であるため、その重複する説明を省略する。図２１に示される押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａには、該押圧面５５ａから裏面５５ｂに向かって延びる複数の（図２１では、２つの）溝７８が形成されている。これら溝７８は、互いに平行に等間隔で配列される。複数の溝７８がシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａに形成されることにより、シリコーンスポンジ５５には、複数の（図２１では、３つの）ブロック体８０が形成される。本実施形態では、シリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａは、複数のブロック体８０の前面から構成される。

複数のブロック体８０が形成されたシリコーンスポンジ５５を用いると、シリコーンスポンジ５５は、ウェハＷのベベル部Ｂに沿った形状に変形しやすくなる。その結果、研磨テープ２３をウェハＷに対して傾斜させながら該研磨テープ２３でウェハＷのベベル部Ｂを研磨するときに、ウェハＷに接触する研磨テープ２３の幅を一定に維持することができる。さらに、研磨テープ２３とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における押圧力を均一にすることができる。

図２２は、さらに別の実施形態に係る押圧パッド５０の断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２１を参照して説明された実施形態と同一であるため、その重複する説明を省略する。図２２に示される押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５にも、押圧面５５ａから裏面５５ｂに向かって延びる複数の溝７８が形成されている。したがって、図２２に示される押圧パッド５０のシリコーンスポンジ５５には、複数のブロック体８０が形成されている。

図２２に示されるシリコーンスポンジ５５の複数のブロック体８０の前面には、砥石８２がそれぞれ取り付けられている。この砥石８２は、ウェハＷのベベル部Ｂを研磨するための研磨具である。すなわち、本実施形態では、研磨テープ２３の代わりに、研磨具として砥石８２が用いられる。したがって、図２２に示される押圧パッド５０を用いると、上述した研磨テープ供給機構２Ａ〜２Ｄが不要であるため、研磨装置をコンパクトかつ安価に製造することができる。

本実施形態の押圧パッド５０を有する研磨ヘッド３０を用いてウェハＷのベベル部Ｂを研磨する場合も、シリコーンスポンジ５５は、ウェハＷのベベル部Ｂに沿った形状に変形する。その結果、砥石８２をウェハＷに対して傾斜させながら該砥石８２でウェハＷのベベル部Ｂを研磨するときに、ウェハＷに接触する砥石８２の幅を一定に維持することができる。さらに、砥石８２とウェハＷのベベル部Ｂとの接触領域における押圧力を均一にすることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図２０乃至図２２に示される実施形態において、凹部５７の底面５７ａが図１９に示される湾曲形状を有していてもよい。さらに、図２２に示される砥石８２を、図７または図１９に示されるシリコーンスポンジ５５の押圧面５５ａに取り付けてもよい。この場合、押圧面５５ａの全体に砥石８２を取り付けてもよいし、押圧面５５ａの一部にのみ、砥石８２を取り付けてもよい。例えば、砥石８２は、押圧パッド５０を基板のベベル部Ｂに押し付けたときに変形する押圧面５５ａの一部にのみ取り付けられる。

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。

１Ａ〜１Ｄ 研磨ヘッド組立体（研磨部）
２Ａ〜２Ｄ 研磨テープ供給機構
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 連通路
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１５ エアシリンダ
２０ 隔壁
２４ 供給リール
２５ 回収リール
３０ 研磨ヘッド
４１ 押圧機構
４２ テープ送り機構
４３〜４９ ガイドローラ
５０ 押圧パッド
５２ エアシリンダ（駆動機構）
５４ パッド本体
５５ 弾性部材（シリコーンスポンジ）
５６ 支持部材
５７ 凹部
６７ リニアアクチュエータ
７０ 固定手段
７１ 固定ブロック
７２ ねじ
８０ ブロック体
８２ 砥石

Claims (14)

1. 基板を保持して回転させる基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された基板の周縁部に研磨具を押圧する押圧パッドと、を備え、
   前記押圧パッドは、
   前記研磨具を介して前記基板の周縁部を押圧する押圧面を有する弾性部材と、
   前記弾性部材を支持する支持部材と、を有しており、
   前記支持部材の前面には、前記弾性部材が進入可能な凹部が形成されていることを特徴とする研磨装置。
2. 前記押圧パッドは、前記弾性部材の両端部を前記支持部材に固定する固定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記凹部の底面は湾曲していることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨装置。
4. 前記弾性部材の前記押圧面の反対側の裏面にはシートが貼付されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。
5. 前記研磨具は、研磨テープからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。
6. 前記弾性部材の前記押圧面には、該押圧面の反対側の裏面に向かって延びる溝が形成されており、
   前記弾性部材は、前記溝により分割されたブロック体を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。
7. 前記研磨具は、前記ブロック体の前面に取り付けられた砥石であることを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。
8. 基板の周縁部を研磨するための研磨具を該周縁部に押し付ける押圧パッドであって、
   前記研磨具を介して前記基板の周縁部を押圧する押圧面を有する弾性部材と、
   前記弾性部材を支持する支持部材と、を有し、
   前記支持部材の前面には、前記弾性部材が進入可能な凹部が形成されていることを特徴とする押圧パッド。
9. 前記弾性部材の両端部を前記支持部材に固定する固定手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の押圧パッド。
10. 前記凹部の底面は湾曲していることを特徴とする請求項８または９に記載の押圧パッド。
11. 前記弾性部材の前記押圧面の反対側の裏面にはシートが貼付されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の押圧パッド。
12. 前記研磨具は、研磨テープからなることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の押圧パッド。
13. 前記弾性部材の前記押圧面には、該押圧面の反対側の裏面に向かって延びる溝が形成されており、
    前記弾性部材は、前記溝により分割されたブロック体を有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の押圧パッド。
14. 前記ブロック体の前面には、前記研磨具として用いられる砥石が取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載の押圧パッド。