JP2021037585A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨テープを用いて、直角断面形状を有する窪みをウェーハなどの基板に形成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、研磨テープＴを基板保持面１ａ上の基板Ｗの周縁部に押し付けるため押圧部材５を有する研磨ヘッド８を備えている。押圧部材５は、基板保持面１ａに平行な押圧面５Ａと、押圧面５Ａの内端縁に接続された傾斜面５Ｂを有しており、押圧面５Ａと傾斜面５Ｂとの角度は鋭角であり、研磨ヘッド８は、傾斜面５Ｂに対する研磨テープＴの相対位置を定める位置決めローラ３３を備えており、位置決めローラ３３と押圧部材５との間を延びる研磨テープＴの押圧面５Ａに対する角度は、鋭角である。【選択図】図３

Description

本発明は、貼り合わせウェーハなどの基板の周縁部に直角断面形状の窪みを形成するための研磨装置に関する。

基板の一例であるウェーハの周縁部を研磨するために、図１５に示すような、砥石５００を備えた研磨装置が使用されている。このタイプの研磨装置は、ウェーハＷおよび砥石５００を回転させながら、ウェーハＷの周縁部に砥石５００を接触させることでウェーハＷの周縁部を研磨し、図１６に示すような、直角断面形状を持つ窪み５０５を形成する。

図１５に示す研磨装置は、特に、ウェーハ同士の貼り合わせを行い、薄化する工程において使用される。図１７（ａ）に示すように、ウェーハＷは、パターンが形成されたパターンウェーハＷ１と、シリコンウェーハなどから構成された支持ウェーハＷ２とを酸化膜または接着剤（符号２００で示す）により貼り合わせることで作製される。図１７（ｂ）に示すように、ウェーハＷを回転させながら、砥石５００をウェーハＷの周縁部に押し付けることで、図１７（ｃ）に示すように、直角断面形状の窪み５１０をウェーハＷの周縁部に形成する。

しかしながら、ウェーハＷの研磨中は、砥石５００の研磨面をリフレッシュ（ドレッシング）することはできないので、砥石５００の目詰まりにより、研磨レートが低下しやすい。加えて、ウェーハＷから除去すべき材料の量が多いため、砥石５００の寿命が非常に短いという問題がある。

そこで、砥石５００に代えて、図１８（ａ）に示すような、研磨テープ６００を用いた研磨装置が提案されている。研磨テープ６００は、その長手方向に移動されながら、研磨テープ６００の研磨面は押圧部材６０１によってウェーハＷの周縁部に押し付けられる。ウェーハＷの研磨中、研磨テープ６００はその長手方向に移動されるので、研磨テープ６００の研磨面の目詰まりが起こりにくく、安定した研磨レートが達成される。

特開２０１１−１７７８４２号公報 特開２０１１−２２４６８０号公報

しかしながら、図１８（ａ）から分かるように、研磨テープ６００は押圧部材６０１から外側に延びており、この外側に延びている研磨テープ６００の部分がウェーハＷの周縁部に斜めに接触する。結果として、図１８（ｂ）に示すように、傾斜した面６２０がウェーハＷの周縁部に形成され、直角断面形状を有する窪みを形成することができなかった。

そこで、本発明は、研磨テープを用いて、直角断面形状を有する窪みをウェーハなどの基板に形成することができる研磨装置を提供する。

一態様では、基板を保持するための基板保持面を有する保持ステージと、研磨テープを前記基板保持面上の基板の周縁部に押し付けるため押圧部材を有する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記基板保持面に対して垂直な方向に移動させるアクチュエータを備え、前記押圧部材は、前記基板保持面に平行な押圧面と、前記押圧面の内端縁に接続された傾斜面を有しており、前記押圧面と前記傾斜面との角度は鋭角であり、前記研磨ヘッドは、前記傾斜面に対する前記研磨テープの相対位置を定める位置決めローラを備えており、前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、鋭角である、研磨装置が提供される。

一態様では、前記位置決めローラと前記押圧部材の相対位置は固定されている。
一態様では、前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、３０〜９０度の範囲内にある。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、前記研磨テープを巻き取る巻取りリールと、前記位置決めローラ、前記押圧部材、前記繰り出しリール、および前記巻取りリールを保持する基台をさらに有している。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、前記研磨テープを巻き取る巻取りリールをさらに備えており、前記繰り出しリールおよび前記巻取りリールは、前記研磨ヘッドと同じ高さに配置されている。
一態様では、前記基板保持面は、前記基板と同じ大きさか、または前記基板よりも大きい。

一態様では、基板を保持するための基板保持面を有する保持ステージと、研磨テープを前記基板保持面上の基板の周縁部に押し付けるため押圧部材を有する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記基板保持面と平行な方向に移動させるアクチュエータを備え、前記押圧部材は、前記基板保持面に対して垂直な押圧面と、前記押圧面の下端縁に接続された傾斜面を有しており、前記押圧面と前記傾斜面との角度は鋭角であり、前記研磨ヘッドは、前記傾斜面に対する前記研磨テープの相対位置を定める位置決めローラを備えており、前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、鋭角である、研磨装置が提供される。

一態様では、前記位置決めローラと前記押圧部材の相対位置は固定されている。
一態様では、前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、３０〜９０度の範囲内にある。
一態様では、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、前記研磨テープを巻き取る巻取りリールと、前記位置決めローラ、前記押圧部材、前記繰り出しリール、および前記巻取りリールを保持する基台をさらに有している。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、前記研磨テープを巻き取る巻取りリールをさらに備えており、前記繰り出しリールおよび前記巻取りリールは、前記研磨ヘッドの上方に配置されている。
一態様では、前記基板保持面は、前記基板と同じ大きさか、または前記基板よりも大きい。

本発明によれば、傾斜面は、押圧面に対して鋭角であるので、研磨テープは傾斜面に沿って斜めに延びる。この傾斜面に沿って延びる研磨テープの部分は基板の周縁部には接触しないので、押圧面によって基板の周縁部に押し付けられた研磨テープは、直角断面形状を有する窪みをウェーハなどの基板に形成することができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。 研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 研磨ヘッドの拡大図である。 押圧部材の斜視図である。 押圧部材と位置決めローラを示す拡大側面図である。 押圧部材と位置決めローラの配置の他の例を示す側面図である。 押圧部材と位置決めローラの配置のさらに他の例を示す側面図である。 図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、ウェーハの周縁部を研磨する様子を示す図である。 研磨装置の他の実施形態を示す模式図である。 研磨装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。 図１０に示す研磨ヘッドの拡大図である。 図１１に示す押圧部材の斜視図である。 図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は、図１１に示す押圧部材で研磨テープをウェーハの周縁部に対して押し付けている様子を示す図である。 研磨装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。 砥石を備えた従来の研磨装置を示す模式図である。 直角断面形状の窪みが周縁部に形成されたウェーハの断面図である。 図１７（ａ）はウェーハを示す図であり。図１７（ｂ）はウェーハを研磨している様子を示す図であり、図１７（ｃ）は直角断面形状の窪みが周縁部に形成されたウェーハの断面図である。 図１８（ａ）は研磨テープを用いた従来の研磨装置を示す模式図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）に示す研磨装置を用いて研磨されたウェーハの周縁部を示す断面図である。

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の半径方向内側に位置する平坦な環状部Ｅ１である。ボトムエッジ部は、トップエッジ部Ｅ１とは反対側に位置し、ベベル部Ｂの半径方向内側に位置する平坦な環状部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。トップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、ベベル部Ｂに接続されている。

図２は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。本実施形態に係る研磨装置は、基板の一例であるウェーハＷの周縁部を研磨して、該周縁部に直角断面形状の窪みを形成する用途に使用される。ウェーハＷの具体的な例としては、図１７（ａ）に示すような、貼り合わせウェーハが挙げられる。

図２に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、基板の一例であるウェーハＷを保持するための基板保持面１ａを有する保持ステージ１と、保持ステージ１を基板保持面１ａの軸心ＣＬを中心に回転させるステージ回転装置３と、研磨テープＴを基板保持面１ａ上のウェーハＷの周縁部に押し付けるため押圧部材５を有する研磨ヘッド８と、研磨ヘッド８を基板保持面１ａに対して垂直な方向に移動させるアクチュエータ１２を備えている。

基板保持面１ａには、孔または溝などの開口１ｂが形成されており、この開口１ｂは真空ライン１５に接続されている。開口１ｂは複数設けられてもよい。ウェーハＷの下面が基板保持面１ａ上に置かれた状態で、開口１ｂ内に真空が形成されると、ウェーハＷは、基板保持面１ａに真空により保持される。基板保持面１ａは、ウェーハＷと同じ形状を有している。本実施形態では、ウェーハＷは円形であり、基板保持面１ａも円形である。基板保持面１ａは、ウェーハＷと同じ大きさを有している。すなわち、基板保持面１ａの直径は、ウェーハＷの直径と同じである。したがって、ウェーハＷの下面の全体が基板保持面１ａによって保持される。一実施形態では、基板保持面１ａは、ウェーハＷよりも大きくてもよい。

ステージ回転装置３は、電動機などを備えている。このステージ回転装置３は、保持ステージ１の下部に固定されたステージ軸１ｃに連結されている。ステージ回転装置３が作動すると、保持ステージ１およびステージ軸１ｃは、基板保持面１ａの軸心ＣＬを中心に一体に回転される。ウェーハＷは、ウェーハＷの軸心が基板保持面１ａの軸心ＣＬに一致するように、基板保持面１ａ上に保持される。したがって、ウェーハＷは、保持ステージ１と一体にウェーハＷの軸心（すなわち、基板保持面１ａの軸心ＣＬ）を中心に回転する。

基板保持面１ａの上方には、液体供給ノズル１８が配置されている。この液体供給ノズル１８は、図示しない液体供給ラインに接続されており、純水またはアルカリ水などの液体をウェーハＷの中心に供給するように構成されている。回転するウェーハＷの中心に供給された液体は、遠心力によってウェーハＷの上面の全体を広がり、ウェーハＷの上面を研磨屑などのパーティクルから保護することができる。

研磨ヘッド８は、基板保持面１ａの外周部の上方に配置されている。研磨ヘッド８は、アクチュエータ１２に連結されている。アクチュエータ１２は、図示しないブラケットなどの保持部材によって保持されている。アクチュエータ１２の具体的構成は特に限定されないが、例えばエアシリンダ、またはボールねじ機構とサーボモータとの組み合わせによってアクチュエータ１２を構成することができる。

研磨ヘッド８は、研磨テープＴを繰り出す繰り出しリール２１と、研磨テープＴを巻き取る巻取りリール２２と、研磨テープＴをその長手方向に送るテープ送り機構２５とを備えている。繰り出しリール２１、巻取りリール２２、押圧部材５、およびテープ送り機構２５は、アクチュエータ１２によって一体に移動される。

押圧部材５は、基板保持面１ａの外周部の上方に配置されている。押圧部材５は、基板保持面１ａに保持されているウェーハＷの周縁部の直上に位置している。押圧部材５は、研磨テープＴの裏側を支持し、研磨テープＴの研磨面（表側）をウェーハＷの周縁部に対して押し付けることで、ウェーハＷの周縁部を研磨する。研磨テープＴの研磨面は、その上に固定された砥粒を有している。上述したアクチュエータ１２は、押圧部材５をウェーハＷの周縁部に向かって移動させ、これにより押圧部材５は研磨テープＴをウェーハＷの周縁部に対して押し付けることができる。押圧部材５が研磨テープＴをウェーハＷの周縁部に押し付ける力（すなわち研磨荷重）は、アクチュエータ１２によって調節することができる。ウェーハＷの研磨点での研磨テープＴはウェーハＷの半径方向（すなわち基板保持面１ａの半径方向）に延びている。

研磨ヘッド８は、センサターゲット２８を備えている。このセンサターゲット２８は押圧部材５と一体にアクチュエータ１２によって移動可能である。研磨装置は、センサターゲット２８を向いて配置された変位センサ３０を備えている。変位センサ３０は、センサターゲット２８の移動距離、すなわち研磨ヘッド８の移動距離を測定するように構成されている。変位センサ３０の例としては、接触式変位センサ、非接触式変位センサが挙げられる。このような接触式変位センサおよび非接触式変位センサは、市場で入手することができる。一実施形態では、センサターゲット２８を特に設けずに、変位センサ３０で研磨ヘッド８の移動距離を測定してもよい。

変位センサ３０は動作制御部３４に接続されており、研磨ヘッド８の移動距離の測定値は、変位センサ３０から動作制御部３４に送信されるようになっている。動作制御部３４は、研磨ヘッド８の移動距離の測定値に基づいて、ウェーハＷの研磨終点を決定するように構成されている。動作制御部３４は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。動作制御部３４は、研磨ヘッド８の移動距離の測定値に基づいて、ウェーハＷの研磨終点を決定するためのプログラムが格納された記憶装置３４ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置３４ｂ（ＣＰＵまたはＧＰＵなど）を備えている。

ウェーハＷは次のようにして研磨される。ウェーハＷは、その中心が基板保持面１ａの軸心ＣＬに一致するように、図示しない搬送装置によって基板保持面１ａ上に置かれる。保持ステージ１は、ステージ回転装置３によって軸心ＣＬを中心に回転され、これによりウェーハＷはその軸心を中心に回転される。液体供給ノズル１８は、液体をウェーハＷの中心に供給し、液体の膜をウェーハＷの上面に形成する。そして、アクチュエータ１２は、押圧部材５を含む研磨ヘッド８の全体をウェーハＷに向かって移動させ、押圧部材５は研磨テープＴの研磨面をウェーハＷの周縁部に対して押し付ける。押圧部材５が研磨テープＴをウェーハＷの周縁部に押し付ける方向は、ウェーハＷの上面に垂直な方向である。ウェーハＷの周縁部は、液体の存在下で研磨テープＴとウェーハＷとの相対運動により研磨される。ウェーハＷの研磨中、研磨テープＴはその長手方向に所定の速度で送られる。

ウェーハＷの研磨中、変位センサ３０は、研磨ヘッド８の移動距離を測定する。研磨ヘッド８の移動距離の測定値は、動作制御部３４に送られる。動作制御部３４は、研磨ヘッド８の移動距離の測定値が、予め設定された目標値に達した時点である研磨終点を決定する。動作制御部３４は、研磨終点を決定した後、アクチュエータ１２に指令を発して研磨ヘッド８をウェーハＷから離間させ、次いでステージ回転装置３を停止させる。アクチュエータ１２がボールねじ機構とサーボモータとの組み合わせから構成されている一実施形態では、動作制御部３４は、研磨ヘッド８の移動距離は、ボールねじ機構のねじピッチとサーボモータの回転回数から求めることができる。したがって、変位センサ３０は省略してもよい。

図３は、研磨ヘッド８の拡大図である。研磨ヘッド８は、研磨テープＴを繰り出す繰り出しリール２１と、研磨テープＴを巻き取る巻取りリール２２と、研磨テープＴを支持する位置決めローラ３３および複数のガイドローラ３５，３６と、研磨テープＴをその長手方向に送るテープ送り機構２５とを備えている。研磨テープＴは、繰り出しリール２１から、ガイドローラ３５、位置決めローラ３３、押圧部材５、ガイドローラ３６、およびテープ送り機構２５をこの順に経由して巻取りリール２２に延びている。

研磨ヘッド８は、位置決めローラ３３、ガイドローラ３５，３６、押圧部材５、テープ送り機構２５、繰り出しリール２１、および巻取りリール２２を保持する基台４０をさらに有している。センサターゲット２８は、基台４０に固定されている。押圧部材５は、基台４０の下部に固定されており、基台４０の下部から下方に突出している。押圧部材５は、基板保持面１ａに平行な押圧面５Ａと、押圧面５Ａの内端縁５ｃに接続された傾斜面５Ｂを有している。押圧面５Ａは、押圧部材５の底面を構成しており、かつ基台４０の下方に位置している。

テープ送り機構２５は、テープ送りローラ２５Ａと、テープ送りローラ２５Ａに連結されたテープ送りモータ２５Ｂと、研磨テープＴをテープ送りローラ２５Ａに対して押し付けるニップローラ２５Ｃを有している。ニップローラ２５Ｃは、図示しない付勢装置（例えば、ばね）によってテープ送りローラ２５Ａに向かって付勢されている。研磨テープＴはテープ送りローラ２５Ａとニップローラ２５Ｃとの間に挟まれている。テープ送りローラ２５Ａおよびニップローラ２５Ｃは、基台４０に回転可能に支持されている。テープ送りモータ２５Ｂは、基台４０に固定されている。テープ送りローラ２５Ａがテープ送りモータ２５Ｂによって回転されると、研磨テープＴは、その長手方向に送られる。すなわち、研磨テープＴは、図３の矢印で示す方向に送られ、繰り出しリール２１から巻取りリール２２まで移動される。ウェーハＷの研磨中は、研磨テープＴは、テープ送り機構２５によって所定の速度で送られるようになっている。

位置決めローラ３３、ガイドローラ３５，３６、繰り出しリール２１、および巻取りリール２２は、基台４０に回転可能に保持されている。押圧部材５も基台４０に固定されているので、位置決めローラ３３、ガイドローラ３５，３６、繰り出しリール２１、および巻取りリール２２に対する押圧部材５の相対位置は、固定である。位置決めローラ３３およびガイドローラ３６は、押圧部材５に隣接して配置されている。位置決めローラ３３の少なくとも一部は、基板保持面１ａの半径方向において（すなわちウェーハＷの半径方向において）押圧面５Ａの内端縁５ｃの外側に位置している。

位置決めローラ３３は、押圧部材５の傾斜面５Ｂに対する研磨テープＴの相対位置を定める（固定する）ためのガイドローラとして機能する。傾斜面５Ｂに沿った研磨テープＴの位置は位置決めローラ３３によって固定される。押圧部材５の傾斜面５Ｂは、基板保持面１ａの軸心ＣＬ（図２参照）を向いており、押圧部材５の内側の面を構成している。位置決めローラ３３と傾斜面５Ｂの上端との距離は、ガイドローラ３５，３６と傾斜面５Ｂの上端との距離よりも短い。言い換えれば、位置決めローラ３３は、ガイドローラ３５，３６に比べて、傾斜面５Ｂに最も近い位置に配置されている。

繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、２つのテンションモータ４５，４６にそれぞれ連結されている。これらテンションモータ４５，４６は、基台４０に固定されている。テンションモータ４５，４６は、繰り出しリール２１および巻取りリール２２に逆方向のトルクを与えるように構成されており、これにより研磨テープＴにテンションを与えることができる。

押圧部材５および位置決めローラ３３に支持される研磨テープＴが弛まないように、ウェーハＷの研磨中は、研磨テープＴのテンションはある程度高く維持することが必要とされる。本実施形態では、繰り出しリール２１、巻取りリール２２、および押圧部材５は、共通の基台４０に支持されている。特に、押圧部材５は基台４０に固定されているので、研磨テープＴのテンションを高めても、基台４０に対する押圧部材５の相対位置は変化しない。したがって、アクチュエータ１２は、研磨テープＴのテンションに影響されずに、予め設定された研磨荷重を押圧部材５に正確に与えることができる。

図４は、押圧部材５の斜視図である。傾斜面５Ｂは、押圧面５Ａの内端縁５ｃから上方に延びている。押圧面５Ａおよび傾斜面５Ｂともに、平坦な面である。押圧面５Ａと傾斜面５Ｂとの角度αは鋭角である。より具体的には、角度αは、２０〜９０度の範囲内であり、好ましくは、３０〜７０度の範囲内である。押圧部材５は、ステンレス鋼などの金属、または硬質の樹脂から構成されている。

図５は、押圧部材５と位置決めローラ３３を示す拡大側面図である。位置決めローラ３３は、傾斜面５Ｂの直上に位置しており、傾斜面５Ｂに近接して配置されている。位置決めローラ３３の少なくとも一部は、基板保持面１ａの半径方向（すなわちウェーハＷの半径方向）において、押圧面５Ａの内端縁５ｃよりも外側に位置している。位置決めローラ３３は、研磨テープＴが傾斜面５Ｂに沿って延びるように、研磨テープＴを案内する。研磨テープＴの傾斜面５Ｂに対する相対位置は、位置決めローラ３３によって固定される。

位置決めローラ３３と押圧部材５との間を延びる研磨テープＴの押圧面５Ａに対する角度βは、鋭角である。角度βが鋭角である限りにおいて、角度βは、図５に示すように押圧面５Ａと傾斜面５Ｂとの角度αと同じでもよいし、図６に示すように、角度αよりも小さくてもよいし、または図７に示すように、角度αよりも大きくてもよい。図５および図６に示す実施形態では、位置決めローラ３３は、研磨テープＴの裏側を傾斜面５Ｂに接触させる位置に配置されており、図７に示す実施形態では、位置決めローラ３３は、研磨テープＴの裏側が傾斜面５Ｂから離れた位置に配置されている。

図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、ウェーハの周縁部を研磨する様子を示す図である。ウェーハＷは、パターンが形成されたパターンウェーハＷ１と、シリコンウェーハなどから構成された支持ウェーハＷ２とが酸化膜または接着剤（符号２００で示す）により貼り合わせられた構成を有している。図８（ａ）に示すように、研磨テープＴは、押圧部材５によりウェーハＷの周縁部に押し付けられる。押圧部材５が研磨テープＴを押し付ける方向は、基板保持面１ａに対して垂直な方向である。図８（ｂ）に示すように、研磨テープＴは、パターンウェーハＷ１の周縁部の全体を削り取り、さらに支持ウェーハＷ２の周縁部の一部を削り取る。

ウェーハＷの研磨中は、研磨テープＴは、押圧部材５の底面を構成する押圧面５ＡのみによりウェーハＷに押し付けられ、押圧部材５の傾斜面５Ｂは研磨テープＴをウェーハＷに押し付けない。押圧部材５の押圧面５Ａは、基板保持面１ａと平行であり、押圧部材５の移動方向は基板保持面１ａに対して垂直である。基板保持面１ａは、ウェーハＷの上面と平行であるので、押圧部材５の押圧面５Ａも基板保持面１ａ上のウェーハＷの上面と平行である。したがって、研磨テープＴは、図８（ｃ）に示すように、押圧部材５の移動に伴って、ウェーハＷの周縁部に直角断面形状の窪み１００を形成することができる。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、基板保持面１ａはウェーハＷと同じ大きさを有するので、研磨テープＴを介して押圧部材５からウェーハＷに加わる研磨荷重は、保持ステージ１によって受け止められる。したがって、ウェーハＷは下方に撓まず、結果として、押圧部材５は研磨テープＴをウェーハＷの上面に対して垂直な方向に押し、研磨テープＴは直角断面形状の窪みをウェーハＷの周縁部に形成することができる。

ウェーハＷの研磨中は、研磨テープＴはその長手方向にテープ送り機構２５（図３参照）によって少しずつ送られるので、研磨テープＴの目詰まりは発生しない。よって、ウェーハＷの研磨レート（除去レート）は安定する。

図９は、研磨装置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１乃至図８を参照して説明した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、繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、研磨ヘッド８から離れて配置されている。より具体的には、繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、研磨ヘッド８から離れて配置されたリールサポート５０に回転可能に支持されている。繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、研磨ヘッド８の基台４０の外側に配置されており、研磨ヘッド８と同じ高さに位置している。研磨ヘッド８は、基台４０の上部に回転可能に支持されている第１ガイドローラ５１および第２ガイドローラ５２を備えている。第１ガイドローラ５１は繰り出しリール２１と同じ高さに位置しており、第２ガイドリールは巻取りリール２２と同じ高さに位置している。したがって、研磨テープＴは繰り出しリール２１から第１ガイドローラ５１に横方向に延びている。同様に、研磨テープＴは、第２ガイドローラ５２から巻取りリール２２に横方向に延びている。

テンションモータ４５，４６は、リールサポート５０に固定されている。リールサポート５０の位置は固定されており、繰り出しリール２１および巻取りリール２２の位置も同様に固定されている。アクチュエータ１２は、第１ガイドローラ５１、第２ガイドローラ５２、位置決めローラ３３、押圧部材５を含む研磨ヘッド８を、基板保持面１ａ（ウェーハＷの上面）と垂直な方向に移動させ、その一方で繰り出しリール２１および巻取りリール２２の位置は変化しない。

２つのテンションモータ４５，４６によって反対方向のトルクを繰り出しリール２１および巻取りリール２２に与えると、研磨テープＴにテンションが加えられる。この研磨テープＴのテンションは、研磨ヘッド８を繰り出しリール２１および巻取りリール２２に向かって引き寄せる力を発生させる。研磨ヘッド８を引き寄せる力の方向は、アクチュエータ１２が研磨ヘッド８を移動させる方向に対して垂直である。したがって、アクチュエータ１２が研磨ヘッド８の押圧部材５に与える力（研磨荷重）は、研磨テープＴのテンションにほとんど影響されない。結果として、アクチュエータ１２は、研磨テープＴのテンションに影響されずに、予め設定された研磨荷重を押圧部材５に正確に与えることができる。

図１０は、研磨装置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、図１乃至図８を参照して説明した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、研磨ヘッド８の全体は、図２に示す研磨ヘッド８を９０度傾けた状態に置かれる。押圧部材５および位置決めローラ３３を含む研磨ヘッド８の全体は、基板保持面１ａの外側に位置している。より具体的には、研磨ヘッド８は、基板保持面１ａの半径方向において基板保持面１ａの外側に位置し、かつ押圧部材５は基板保持面１ａよりもやや高い位置に配置されている。押圧部材５は、基台４０の内側部に固定されており、基台４０の内側部から基板保持面１ａに向かって突出している。

アクチュエータ１２は、基板保持面１ａの半径方向において研磨ヘッド８の外側に位置している。アクチュエータ１２は、研磨ヘッド８を基板保持面１ａの半径方向（すなわちウェーハＷの半径方向）に移動させるように配置されている。言い換えれば、アクチュエータ１２は、研磨ヘッド８を基板保持面１ａの軸心ＣＬに向かう方向および軸心ＣＬから離れる方向に移動させることができる。したがって、押圧部材５は、研磨テープＴをウェーハＷの周縁部に対してウェーハＷの中心に向かう方向に押し付けることができる。

図１１は、図１０に示す研磨ヘッド８の拡大図である。押圧部材５の押圧面５Ａは、基板保持面１ａに対して垂直であり、傾斜面５Ｂは、押圧面５Ａの下端縁５ｄから上方に傾斜している。押圧面５Ａと傾斜面５Ｂとの角度、および位置決めローラ３３と押圧部材５との間を延びる研磨テープＴの押圧面５Ａに対する角度は、上述した実施形態と同じである。位置決めローラ３３の最上点は、押圧面５Ａの下端縁５ｄよりも高い位置にある。本実施形態では、押圧面５Ａは、基板保持面１ａの軸心ＣＬを向いており、軸心ＣＬと平行である。

図１２は、図１１に示す押圧部材５の斜視図である。図１２に示すように、押圧面５Ａは、ウェーハＷの周縁部の曲率と同じ曲率で湾曲している。したがって、押圧面５Ａが研磨テープＴをウェーハＷの周縁部に対して押し付けるとき、研磨テープＴはウェーハＷの周縁部に沿って湾曲する。このように押圧面５ＡをウェーハＷの周縁部に沿って湾曲させる理由は、研磨テープＴとウェーハＷの周縁部との接触面積を大きくするためである。

図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は、図１１に示す押圧部材５で研磨テープＴをウェーハＷの周縁部に対して押し付けている様子を示す図である。図１３（ａ）に示すように、研磨テープＴは、押圧部材５によりウェーハＷの周縁部に押し付けられる。押圧部材５が研磨テープＴを押し付ける方向は、基板保持面１ａに平行な方向（すなわち、ウェーハＷの上面と平行な方向）であり、かつ基板保持面１ａの軸心ＣＬに向かう方向（すなわち、ウェーハＷの中心に向かう方向）である。図１３（ａ）に示すように、研磨当初は、研磨テープＴはウェーハＷのパターンウェーハＷ１のみに接触する。

図１３（ｂ）に示すように、研磨が進行するにつれて、研磨テープＴは、パターンウェーハＷ１と支持ウェーハＷ２の両方に接触し、これら２つウェーハＷ１，Ｗ２の周縁部を削り取る。上述した実施形態と同様に、ウェーハＷの研磨中は、研磨テープＴは、押圧部材５の内側面を構成する押圧面５ＡのみによりウェーハＷに押し付けられ、押圧部材５の底面を構成する傾斜面５Ｂは研磨テープＴをウェーハＷに押し付けない。押圧部材５の押圧面５Ａは、基板保持面１ａに対して垂直であり、押圧部材５の移動方向は基板保持面１ａと平行である。基板保持面１ａは、ウェーハＷの上面と実質的に平行であるので、研磨テープＴは、図１３（ｃ）に示すように、押圧部材５の移動に伴って、ウェーハＷの周縁部に直角断面形状の窪み１００を形成することができる。

図１４は、研磨装置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、図１０乃至図１３を参照して説明した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、研磨ヘッド８の全体は、図９に示す研磨ヘッド８を９０度傾けた状態に置かれる。

本実施形態では、繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、研磨ヘッド８から離れて配置されている。より具体的には、繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、研磨ヘッド８から離れて配置されたリールサポート５０に回転可能に支持されている。繰り出しリール２１および巻取りリール２２は、研磨ヘッド８の上方に配置されている。研磨ヘッド８は、基台４０の外側部位に回転可能に支持されている第１ガイドローラ５１および第２ガイドローラ５２を備えている。第１ガイドローラ５１は繰り出しリール２１の下方に位置しており、第２ガイドリールは巻取りリール２２の下方に位置している。したがって、研磨テープＴは繰り出しリール２１から第１ガイドローラ５１に向かって上方に延びている。同様に、研磨テープＴは、第２ガイドローラ５２から巻取りリール２２に向かって上方に延びている。

テンションモータ４５，４６は、リールサポート５０に固定されている。リールサポート５０の位置は固定されており、繰り出しリール２１および巻取りリール２２の位置も同様に固定されている。アクチュエータ１２は、第１ガイドローラ５１、第２ガイドローラ５２、位置決めローラ３３、押圧部材５を含む研磨ヘッド８を、基板保持面１ａ（ウェーハＷの上面）と平行な方向に移動させ、その一方で繰り出しリール２１および巻取りリール２２の位置は変化しない。

２つのテンションモータ４５，４６によって反対方向のトルクを繰り出しリール２１および巻取りリール２２に与えると、研磨テープＴにテンションが加えられる。この研磨テープＴのテンションは、研磨ヘッド８を繰り出しリール２１および巻取りリール２２に向かって引き寄せる力を発生させる。研磨ヘッド８を引き寄せる力の方向は、アクチュエータ１２が研磨ヘッド８を移動させる方向に対して垂直である。したがって、アクチュエータ１２が研磨ヘッド８の押圧部材５に与える力（研磨荷重）は、研磨テープＴのテンションにほとんど影響されない。結果として、アクチュエータ１２は、研磨テープＴのテンションに影響されずに、予め設定された研磨荷重を押圧部材５に正確に与えることができる。

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。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。

１ 保持ステージ
１ａ 基板保持面
１ｂ 開口
１ｃ ステージ軸
３ ステージ回転装置
５ 押圧部材
５Ａ 押圧面
５Ｂ 傾斜面
８ 研磨ヘッド
１２ アクチュエータ
１５ 真空ライン
１８ 液体供給ノズル
２１ 繰り出しリール
２２ 巻取りリール
２５ テープ送り機構
２５Ａ テープ送りローラ
２５Ｂ テープ送りモータ
２５Ｃ ニップローラ
２８ センサターゲット
３０ 変位センサ
３３ 位置決めローラ
３４ 動作制御部
３４ａ 記憶装置
３４ｂ 処理装置
３５，３６ ガイドローラ
４０ 基台
４５，４６ テンションモータ
５０ リールサポート
５１ 第１ガイドローラ
５２ 第２ガイドローラ
Ｔ 研磨テープ

Claims (12)

1. 基板を保持するための基板保持面を有する保持ステージと、
   研磨テープを前記基板保持面上の基板の周縁部に押し付けるため押圧部材を有する研磨ヘッドと、
   前記研磨ヘッドを前記基板保持面に対して垂直な方向に移動させるアクチュエータを備え、
   前記押圧部材は、前記基板保持面に平行な押圧面と、前記押圧面の内端縁に接続された傾斜面を有しており、前記押圧面と前記傾斜面との角度は鋭角であり、
   前記研磨ヘッドは、前記傾斜面に対する前記研磨テープの相対位置を定める位置決めローラを備えており、前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、鋭角である、研磨装置。
2. 前記位置決めローラと前記押圧部材の相対位置は固定されている、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、３０〜９０度の範囲内にある、請求項１または２に記載の研磨装置。
4. 前記研磨ヘッドは、
   前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、
   前記研磨テープを巻き取る巻取りリールと、
   前記位置決めローラ、前記押圧部材、前記繰り出しリール、および前記巻取りリールを保持する基台をさらに有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。
5. 前記研磨装置は、
   前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、
   前記研磨テープを巻き取る巻取りリールをさらに備えており、
   前記繰り出しリールおよび前記巻取りリールは、前記研磨ヘッドと同じ高さに配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。
6. 前記基板保持面は、前記基板と同じ大きさか、または前記基板よりも大きい、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨装置。
7. 基板を保持するための基板保持面を有する保持ステージと、
   研磨テープを前記基板保持面上の基板の周縁部に押し付けるため押圧部材を有する研磨ヘッドと、
   前記研磨ヘッドを前記基板保持面と平行な方向に移動させるアクチュエータを備え、
   前記押圧部材は、前記基板保持面に対して垂直な押圧面と、前記押圧面の下端縁に接続された傾斜面を有しており、前記押圧面と前記傾斜面との角度は鋭角であり、
   前記研磨ヘッドは、前記傾斜面に対する前記研磨テープの相対位置を定める位置決めローラを備えており、前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、鋭角である、研磨装置。
8. 前記位置決めローラと前記押圧部材の相対位置は固定されている、請求項７に記載の研磨装置。
9. 前記位置決めローラと前記押圧部材との間を延びる前記研磨テープの前記押圧面に対する角度は、３０〜９０度の範囲内にある、請求項７または８に記載の研磨装置。
10. 前記研磨ヘッドは、
    前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、
    前記研磨テープを巻き取る巻取りリールと、
    前記位置決めローラ、前記押圧部材、前記繰り出しリール、および前記巻取りリールを保持する基台をさらに有している、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の研磨装置。
11. 前記研磨装置は、
    前記研磨テープを繰り出す繰り出しリールと、
    前記研磨テープを巻き取る巻取りリールをさらに備えており、
    前記繰り出しリールおよび前記巻取りリールは、前記研磨ヘッドの上方に配置されている、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の研磨装置。
12. 前記基板保持面は、前記基板と同じ大きさか、または前記基板よりも大きい、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の研磨装置。

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