JP2021088005A

JP2021088005A - 研磨装置および研磨方法

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Publication number: JP2021088005A
Application number: JP2019218008A
Authority: JP
Inventors: 暁山本; Akira Yamamoto; 上村　健司; Kenji Kamimura; 健司上村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: JP7296864B2

Abstract

【課題】ノッチ部全体の研磨レートを均一に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１は、基板Ｗを保持するステージ面１４ａを有する保持ステージ１４と、保持ステージ１４をステージ面１４ａに平行な平面内でスイングさせるスイング機構２０と、研磨テープ３１をノッチ部Ｎに接触させる研磨ヘッド５０と、研磨ヘッド５０に連結されたテンション調整装置４３ａ，４４ａ，７３と、テンション調整装置４３ａ，４４ａ，７３に接続された動作制御部９０とを備え、動作制御部９０は、テンション調整装置４３ａ，７３に指令を発して、保持ステージ１４のスイング角度が所定の範囲内のときに、研磨テープ３１のテンションを増加させるように構成されており、所定の範囲は、スイング角度が最大となる角度を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェー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、特に基板のノッチ部を研磨する研磨装置および研磨方法に関するものである。

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ーハ上に成膜される。このため、基板のノッチ部には不要な膜や表面荒れが形成される。このような背景のもとでは、ノッチ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ことがある。そこで、基板のノッチ部に形成された不要な膜を除去するために、ノッチ研磨装置を用いて基板のノッチ部が研磨される。

ノッチ研磨装置は、研磨テープなどの研磨具を基板のノッチ部に摺接させることで基板のノッチ部を研磨する。具体的には、基板をステージで保持し、ステージを基板とともにスイングさせながら、研磨ヘッドによって研磨テープなどの研磨具を基板のノッチ部に押し付けてオシレーション動作させることで接触させることでノッチ部を研磨する。

特開２００６−３０３１１２号公報特開２００９−１５４２８５号公報

しかしながら、研磨テープを使用してノッチ部を研磨する場合、ノッチ部の奥部は、研磨テープを押し付けた際の荷重が掛かり難いためノッチ部の入口部と比べて研磨レートが小さくなり、ノッチ部全体を均一に研磨できないという問題があった。従来はノッチ部の奥部をより研磨するために、奥部が比較的研磨されるスイング角度であるステージのスイングが最大となる角度でスイングをいったん停止し、その位置でより長い時間研磨を実施するようにしていたが、その分だけ研磨に長い時間がかかり、スループットが低下するという課題を抱えていた。

そこで、本発明は、従来より研磨時間を伸ばしてスループットを低下させることなくノッチ部全体の研磨レートを均一にすることができる研磨装置および研磨方法を提供する。

一態様では、基板のノッチ部を研磨する研磨装置であって、前記基板を保持するステージ面を有する保持ステージと、前記保持ステージを前記ステージ面に平行な平面内でスイングさせるスイング機構と、研磨テープを前記ノッチ部に接触させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに連結されたテンション調整装置と、前記テンション調整装置に接続された動作制御部とを備え、前記動作制御部は、前記テンション調整装置に指令を発して、前記保持ステージのスイング角度が所定の範囲内のときに、前記研磨テープのテンションを増加させるように構成されており、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度を含む、研磨装置が提供される。

一態様では、前記研磨装置は、前記研磨テープの一端に接続された第１リールと、前記研磨テープの他端に接続された第２リールをさらに備え、前記テンション調整装置は、前記第１リールに連結された第１の回転装置であり、前記動作制御部は、前記第１の回転装置に指令を発して、前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記第１リールを回転させるトルクを増加させるように構成されている。
一態様では、前記テンション調整装置は、前記研磨ヘッドに連結された前記研磨ヘッド移動装置であり、前記動作制御部は、前記研磨ヘッド移動装置に指令を発して、前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記研磨ヘッドを前記ステージ面に向かって移動させるように構成されている。
一態様では、前記研磨ヘッド移動装置は、前記研磨ヘッドに連結されたボールねじ機構と、前記ボールねじ機構に連結されたサーボモータを備えている。
一態様では、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度の９０％の角度から前記スイング角度が最大となる角度までの範囲を少なくとも含む。

一態様では、基板のノッチ部を研磨する方法であって、前記基板をステージ面上に保持し、前記基板を、前記ステージ面に平行な平面内でスイングさせながら、研磨ヘッドによって研磨テープを前記ノッチ部に接触させて前記ノッチ部を研磨する工程を含み、前記ノッチ部を研磨する工程は、前記基板のスイング角度が所定の範囲内のときに、前記研磨テープのテンションを増加させる工程を含み、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度を含む、方法が提供される。

一態様では、前記研磨テープのテンションを増加させる工程は、前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記研磨テープの一端が接続された第１リールを回転させるトルクを増加させる工程を含む。
一態様では、前記研磨テープのテンションを増加させる工程は、前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記研磨ヘッドを前記ステージ面に向かって移動させる工程を含む。
一態様では、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度の９０％の角度から前記スイング角度が最大となる角度までの範囲を少なくとも含む。
一態様では、基板のノッチ部を研磨する方法であって、前記基板をステージ面上に保持し、前記基板を、前記ステージ面に平行な平面内でスイングさせながら、研磨ヘッドによって研磨テープを前記ノッチ部に接触させて前記ノッチ部を研磨する工程を含み、前記ノッチ部を研磨する工程は、前記基板のスイング角度が所定の範囲内のときに、前記研磨テープを第１のテンションで前記ノッチ部に接触させ、前記スイング角度が前記所定の範囲外にあるときに、前記研磨テープを第２のテンションで前記ノッチ部に接触させる工程を含み、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度を含み、前記第１のテンションは前記第２のテンションよりも大きい、方法が提供される。

本発明によれば、研磨装置は、保持ステージのスイング角度が、その最大角度を含む所定の範囲内のときに、研磨テープのテンションを増加させる。その結果、ノッチ部の奥部の研磨レートを大きくすることができる。結果として、ノッチ部全体の研磨レートを均一にすることができる。

基板のノッチ部を模式的に示す平面図である。研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図２に示す研磨装置を上方から見た模式図である。図４（ａ）は、チルト機構によって研磨ヘッドを下方に傾けた状態を示す模式図であり、図４（ｂ）は、チルト機構によって研磨ヘッドを上方に傾けた状態を示す模式図である。図５（ａ）は、保持ステージのスイング角度が０度のときの研磨中の研磨テープとノッチ部を示す模式図であり、図５（ｂ）は、保持ステージが、図５（ａ）から時計回りにスイングしたときの研磨テープとノッチ部を示す模式図である。

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、基板のノッチ部を模式的に示す平面図である。図１に示す基板Ｗは、円形のウェーハである。図１の基板Ｗにおいて、ノッチ部は、結晶方位を特定するために基板Ｗの周縁部に形成された符号Ｎで示す切り欠きである。

図２は、研磨装置の一実施形態を示す模式図であり、図３は、図２に示す研磨装置を上方から見た模式図である。図２および図３に示す研磨装置１は、ウェーハなどの基板のノッチ部を研磨するノッチ研磨装置に好適に使用される。図２および図３に示すように、研磨装置１は、基板Ｗを保持し、回転させる基板保持部１０と、基板Ｗをノッチ部Ｎを中心にスイングさせるスイング機構２０と、研磨具としての研磨テープ３１をノッチ部Ｎに接触させる研磨ヘッド５０と、研磨テープ３１を研磨ヘッド５０に供給し、かつ研磨ヘッド５０から回収する研磨テープ供給機構４１と、基板Ｗの表面に液体を供給する液体供給ノズル２８と、研磨ヘッド５０をオシレーション動作（直線往復運動）させるオシレーション装置６０と、研磨ヘッド５０を基板保持部１０上の基板Ｗの表面に対して傾斜させるチルト機構８１と、研磨装置１の各構成要素の動作を制御する動作制御部９０とを備えている。

動作制御部９０は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。動作制御部９０は、プログラムが格納された記憶装置９０ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置９０ｂを備えている。演算装置９０ｂは、記憶装置９０ａに格納されているプログラムに含まれている命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置９０ａは、演算装置９０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。

基板保持部１０は、基板Ｗを真空吸着により保持するステージ面１４ａを有する保持ステージ１４と、保持ステージ１４の中央部に連結された第１のシャフト１５と、この第１のシャフト１５の下端に連結された第１の保持ステージ駆動機構１７とを備えている。第１の保持ステージ駆動機構１７は、保持ステージ１４を回転させるための図示しないモータを備えている。第１の保持ステージ駆動機構１７は、保持ステージ１４を、その軸心Ｃｐを中心に回転させることが可能に構成されている。

基板Ｗは、図示しない搬送機構により、基板Ｗの中心Ｏが保持ステージ１４の軸心Ｃｐ上にあるように保持ステージ１４のステージ面１４ａに載置される。基板Ｗは、表面（デバイス面）が上向きの状態で保持ステージ１４のステージ面１４ａに保持される。このような構成により、基板保持部１０は、基板Ｗを保持ステージ１４の軸心Ｃｐ（すなわち基板Ｗの軸心）を中心に回転させることができる。

スイング機構２０は、第２のシャフト２５と、第２の保持ステージ駆動機構２７と、スイングアーム３０を備えている。基板保持部１０の第１の保持ステージ駆動機構１７は、スイングアーム３０によって第２のシャフト２５に連結されている。すなわち、スイングアーム３０の一端は第１の保持ステージ駆動機構１７に固定され、スイングアーム３０の他端は第２のシャフト２５に固定されている。第２の保持ステージ駆動機構２７は、図示しないモータを備えている。上記モータの一例として、サーボモータやステッピングモータなどの位置や速度を精密に制御できるモータが挙げられる。第２のシャフト２５およびスイングアーム３０は、第２の保持ステージ駆動機構２７によって、第２のシャフト２５の軸心Ｃｑを中心に回転可能に構成されている。

第２の保持ステージ駆動機構２７は、第２のシャフト２５、スイングアーム３０、および基板保持部１０を上下動させるための図示しないエアシリンダをさらに備えている。すなわち、第２の保持ステージ駆動機構２７は、第２のシャフト２５、スイングアーム３０、および基板保持部１０を軸心Ｃｑ，Ｃｐに沿って上下方向に移動させることが可能に構成されている。このような構成により、第２の保持ステージ駆動機構２７は、基板Ｗを基板保持部１０と共に、保持ステージ１４の軸心Ｃｐに沿って上昇下降させることができる。

第１のシャフト１５の軸心Ｃｐは、第２のシャフト２５の軸心Ｃｑから距離ｄだけ離れている。第２のシャフト２５の軸心Ｃｑの延長線上には、保持ステージ１４に保持された基板Ｗのノッチ部Ｎが位置している。第１のシャフト１５および第２のシャフト２５は互いに平行に延びている。第２の保持ステージ駆動機構２７は第２のシャフト２５およびスイングアーム３０を所定の速度で時計回りおよび反時計回りに交互に所定の角度だけ回転させるように構成されている。第２の保持ステージ駆動機構２７が第２のシャフト２５およびスイングアーム３０を時計回りおよび反時計回りに交互に回転させると、基板保持部１０も時計回りおよび反時計回りに交互に所定の角度だけ回転する。

このような構成により、スイング機構２０は、基板Ｗおよび保持ステージ１４をステージ面１４ａに平行な平面内で所定の速度で時計回りおよび反時計回りに交互に所定の角度だけ回転（スイング）させる。図３に示すように、基板Ｗは、ノッチ部Ｎを中心に図３の矢印の方向にスイングする。基板Ｗおよび保持ステージ１４のスイング角度θは、研磨ヘッド５０を上から見たときに研磨ヘッド５０に支持された研磨テープ３１の延びる方向Ｌ１に対する基板Ｗおよび保持ステージ１４の角度である。すなわち、スイング角度θは、研磨テープ３１を上から見たときの研磨テープ３１の延びる方向Ｌ１に対する直線Ｌ２の角度であり、直線Ｌ２は、保持ステージ１４上の基板Ｗのノッチ部Ｎと、基板Ｗの中心Ｏを通る直線である。

研磨テープ３１は、砥粒を表面に有している。一例として、研磨テープ３１は、基材テープ（図示せず）と、研磨層（図示せず）とを有している。基材テープの表面は、研磨層で覆われている。研磨層は、砥粒と、砥粒を保持するバインダ（樹脂）とを有している。研磨層の表面は、基板Ｗを研磨するための研磨面を構成している。

研磨テープ供給機構４１は、隔壁９３によって形成された研磨室９４の外側に配置されている。研磨テープ供給機構４１は、研磨テープ３１の一端に接続された第１リール４３と、研磨テープ３１の他端に接続された第２リール４４と、第１リール４３に連結されたテンション調整装置４３ａと、第２リール４４に連結されたテンション調整装置４４ａとを備えている。

研磨ヘッド５０は、基板保持部１０に基板Ｗが保持されているとき、基板Ｗのノッチ部Ｎを向いている。研磨テープ３１は、研磨テープ３１の研磨面が基板Ｗのノッチ部Ｎを向くように研磨ヘッド５０に供給される。研磨テープ３１は、隔壁９３に設けられた開口部（図示せず）を通して第１リール４３から研磨ヘッド５０へ供給され、使用された研磨テープ３１は開口部を通って第２リール４４に巻き取られる。研磨テープ供給機構４１は、研磨テープ３１を支持するためのガイドローラ５３ｈ，５３ｉをさらに備えている。研磨テープ３１の進行方向は、ガイドローラ５３ｈ，５３ｉによってガイドされる。

研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１を第１リール４３から第２リール４４に送るテープ送り機構５２と、研磨テープ３１を支持するためのガイドローラ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇを備えている。研磨テープ３１の進行方向は、ガイドローラ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇによってガイドされる。研磨ヘッド５０は、研磨ヘッド５０の先端に配置されたガイドローラ５３ｃ，５３ｄの間を延びる研磨テープ３１を基板Ｗのノッチ部Ｎに接触させることによって、ノッチ部Ｎを研磨する。

テープ送り機構５２は、テープ送りローラ５２ａと、テープ把持ローラ５２ｂと、テープ送りローラ５２ａを回転させるモータＭとを備えている。モータＭは研磨ヘッド５０の側面に設けられ、モータＭの回転軸にテープ送りローラ５２ａが接続されている。テープ送りローラ５２ａには、その約半周だけ研磨テープ３１が巻きつけられている。テープ送りローラ５２ａの隣にはテープ把持ローラ５２ｂが設けられており、テープ把持ローラ５２ｂは、研磨テープ３１をテープ送りローラ５２ａに対して押圧するように構成されている。研磨テープ３１は、テープ送りローラ５２ａとテープ把持ローラ５２ｂとの間に挟まれている。モータＭがテープ送りローラ５２ａを回転させると、研磨テープ３１はその長手方向に所定の速度で送られる。すなわち、研磨テープ３１は、第１リール４３から研磨ヘッド５０を経由して第２リール４４に送られる。

テンション調整装置４３ａは、第１リール４３および研磨テープ３１を介して研磨ヘッド５０に連結されており、テンション調整装置４４ａは、第２リール４４および研磨テープ３１を介して研磨ヘッド５０に連結されている。テンション調整装置４３ａ，４４ａは、第１リール４３および第２リール４４に所定のトルクを与えるように構成されている。テンション調整装置４３ａ，４４ａは、第１リール４３および第２リール４４に与えるトルクの大きさを調整することにより、研磨テープ３１のテンションを調整することができるようになっている。例えば、テンション調整装置４３ａ，４４ａは、図２の矢印の方向に第１リール４３および第２リール４４に所定のトルクを与えることによって、研磨テープ３１のテンションを大きくすることができる。

テンション調整装置４３ａ，４４ａは、第１リール４３および第２リール４４に互いに反対方向のトルクを与え、第１リール４３および第２リール４４を互いに反対方向に回転させるための回転装置である。以下、本明細書では、テンション調整装置４３ａを第１の回転装置４３ａと呼び、テンション調整装置４４ａを第２の回転装置４４ａと呼ぶことがある。回転装置４３ａ，４４ａの一例として、サーボモータとモータドライバの組み合わせが挙げられる。

液体供給ノズル２８は、連結部材２９を介してスイング機構２０の第２のシャフト２５に接続されており、保持ステージ１４と一体に基板Ｗのノッチ部Ｎを中心として所定の角度だけ回転するようになっている。液体供給ノズル２８は、保持ステージ１４よりも高い位置に配置されている。液体供給ノズル２８は、図示しない液体供給源に接続されている。液体供給ノズル２８は基板Ｗの中心Ｏを向いて配置されている。液体は液体供給ノズル２８から基板Ｗの表面に供給され、基板Ｗのノッチ部Ｎ上に液体の流れを形成する。基板Ｗのノッチ部Ｎは液体の存在下で研磨される。液体は、基板Ｗの周縁部から下方に流れ落ち、これにより研磨屑を基板Ｗのノッチ部から除去することができる。また、上述の液体は、基板Ｗの研磨で生じた研磨屑や異物を含む液体が基板Ｗの表面に付着することを防止する。その結果、基板Ｗの表面を清浄に保つことができる。液体の例として、純水またはアルカリ水が使用される。

本実施形態では、基板保持部１０、研磨ヘッド５０、第２のシャフト２５、スイングアーム３０、液体供給ノズル２８は研磨室９４の内部に配置され、研磨テープ供給機構４１および第２の保持ステージ駆動機構２７は研磨室９４の外に配置されている。

研磨ヘッド５０は、オシレーション装置６０に固定されている。具体的には、研磨ヘッド５０は、支持部材７１を介してオシレーション装置６０に固定されている。オシレーション装置６０は、支持部材７１に連結されたカムフォロア６４と、カムフォロア６４に接触するカム６１と、カム６１に連結されたカムシャフト６３と、カムシャフト６３に連結されたモータ６５を備えている。カムシャフト６３の一端は、カム６１に連結されており、カム６１はカムシャフト６３と一体に回転可能となっている。カムシャフト６３の他端は、モータ６５の回転軸に連結されている。

カムフォロア６４は、リニアガイド６７に支持されており、リニアガイド６７はチルト機構８１のクランクアーム８５に固定されている。リニアガイド６７は、研磨ヘッド５０の先端に配置されたガイドローラ５３ｃ，５３ｄの配列方向と平行に延びている。カムフォロア６４は、リニアガイド６７によって、クランクアーム８５の長手方向に垂直な方向に移動可能に支持されている。

カム６１はカムシャフト６３に対して偏心している。モータ６５を駆動することによって、カムシャフト６３が回転し、カムシャフト６３に固定されたカム６１が偏心回転する。カムフォロア６４およびリニアガイド６７は、カム６１の偏心回転運動を直線往復運動に変換する。その結果、カムフォロア６４がリニアガイド６７に沿って直線往復運動し、支持部材７１を介してカムフォロア６４に固定された研磨ヘッド５０は上下方向に直線往復運動（オシレーション動作）する。本実施形態では、研磨ヘッド５０は、オシレーション動作しながら研磨テープ３１をノッチ部Ｎに摺接させてノッチ部Ｎを研磨する。研磨ヘッド５０がオシレーション動作をする方向は、ノッチ部Ｎでの基板Ｗの接線方向に垂直な方向である。

オシレーション装置６０の構成は、上述した実施形態に限定されない。例えば、カムシャフト６３は、クランクアーム８５と同軸上に回転軸線Ｃｔ上を延び、モータ６５は、クランクアーム８５から離れた位置に配置されてもよい。

チルト機構８１は、クランクアーム８５と、モータ８２とを備えている。クランクアーム８５は、互いに偏心する２つの軸を有しており、リニアガイド６７は、クランクアーム８５の端部に固定されている。クランクアーム８５は、クランクアーム８５に取り付けられたプーリーｐ１と、モータ８２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８２によって回転される。モータ８２を駆動することによって、クランクアーム８５は、クランクアーム８５の回転軸線Ｃｔを中心に回転する。

回転軸線Ｃｔは、ノッチ部Ｎにおいて基板保持部１０上の基板Ｗの接線方向に延びており、ノッチ部Ｎは回転軸線Ｃｔの延長線上にある。オシレーション装置６０は、クランクアーム８５に固定されている。モータ８２がクランクアーム８５を回転軸心Ｃｔを中心に時計回りおよび反時計回りに交互に所定の角度だけ回転させると、オシレーション装置６０および研磨ヘッド５０も回転軸線Ｃｔを中心に時計回りおよび反時計回りに交互に所定の角度だけ回転する。

回転軸線Ｃｔの延長線上には、研磨ヘッド５０に支持された研磨テープ３１の研磨面が位置している。したがって、モータ８２を駆動させると、研磨ヘッド５０は研磨テープ３１の研磨面を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転する。このように研磨ヘッド５０を回転軸線Ｃｔを中心に回転させることにより、研磨ヘッド５０の基板Ｗに対する角度を変えることができる。

図４（ａ）は、チルト機構８１によって研磨ヘッド５０を下方に傾けた状態を示す模式図であり、図４（ｂ）は、チルト機構８１によって研磨ヘッド５０を上方に傾けた状態を示す模式図である。図４（ａ）では、研磨テープ３１は、基板Ｗのノッチ部Ｎの下側領域に接触しており、図４（ｂ）に示す実施形態では、研磨テープ３１は、基板Ｗのノッチ部Ｎの上側領域に接触している。このように、ノッチ部Ｎに対して研磨ヘッド５０の角度を変えることにより、ノッチ部Ｎの全体を研磨することができる。

モータ８２の例として、サーボモータやステッピングモータなどの位置や速度を精密に制御できるモータが挙げられる。このようなモータを採用することにより、チルト機構８１は、研磨ヘッド５０を所望の角度へ所望の速度で回転させることができる。

図３に示すように、モータ８２は、基台７２に固定されている。チルト機構８１は、基台７２を介して研磨ヘッド移動装置７３に連結されている。研磨ヘッド５０は、基台７２、チルト機構８１、オシレーション装置６０、および支持部材７１を介して研磨ヘッド移動装置７３に連結されている。研磨ヘッド移動装置７３は、研磨ヘッド５０を保持ステージ１４のステージ面１４ａに近付く方向または保持ステージ１４のステージ面１４ａから遠ざかる方向に移動させるように構成されている。研磨ヘッド移動装置７３は、基台７２に連結されたボールねじ機構７６と、ボールねじ機構７６に連結されたサーボモータ７５を備えている。サーボモータ７５を駆動すると、ボールねじ機構７６、基台７２、チルト機構８１、オシレーション装置６０、および支持部材７１を介して研磨ヘッド５０が図３の矢印の方向に移動する。基台７２は、図示しないリニアガイドに支持されている。一実施形態では、研磨ヘッド移動装置７３は、エアシリンダと圧力レギュレータの組み合わせであってもよい。

第１の保持ステージ駆動機構１７、第２の保持ステージ駆動機構２７、液体供給ノズル２８、テープ送り機構５２、テンション調整装置４３ａ，４４ａ、研磨ヘッド移動装置７３、オシレーション装置６０、チルト機構８１は、動作制御部９０に接続されている。これら各構成要素の動作は、動作制御部９０によって制御される。

本実施形態の研磨装置は、１組の研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、オシレーション装置６０、チルト機構８１、および研磨ヘッド移動装置７３を備えているが、一実施形態では、２組またはそれよりも多い研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、オシレーション装置６０、チルト機構８１、および研磨ヘッド移動装置７３を備えてもよい。さらに一実施形態では、２つ以上の液体供給ノズル２８を備えてもよい。

次に、本実施形態の研磨装置の動作について説明する。研磨される基板Ｗは、図示しない搬送機構により、表面（デバイス面）が上向きの状態で、保持ステージ１４上に搬送される。基板Ｗは、基板Ｗの中心Ｏが保持ステージ１４の軸心Ｃｐにあるように保持ステージ１４のステージ面１４ａ上に保持される。隔壁９３の内部には、保持ステージ１４に保持された基板Ｗのノッチ部Ｎを検出するノッチ検出器８７が設けられている。ノッチ検出器８７は、図示しないアクチュエータにより、ノッチサーチ位置と退避位置との間を移動するように構成されている。基板Ｗがステージ面１４ａ上に保持された後、ノッチ検出器８７によりノッチ部Ｎが検出される。その後、ノッチ部Ｎが研磨ヘッド５０の方を向くまで、保持ステージ１４は、第１の保持ステージ駆動機構１７によって回転される。さらに、液体供給ノズル２８から基板Ｗの表面に液体が供給される。液体供給ノズル２８は、基板Ｗの研磨中常に液体を供給し続ける。

一実施形態では、基板保持部１０の外側に設置された図示しないアライメント装置により、基板Ｗを保持ステージ１４に載置したときにノッチ部Ｎが研磨ヘッド５０の方を向く方向に基板Ｗの向きを調整した後、基板Ｗの向きを固定した状態で、基板Ｗを図示しない搬送装置により、保持ステージ１４上に搬送してもよい。この場合、第１の保持ステージ駆動機構１７は、保持ステージ１４を回転させるための機構（例えば、モータ）を備えていなくてもよい。基板Ｗのノッチ部Ｎは、ノッチ部Ｎが研磨ヘッド５０の研磨位置に位置するように保持ステージ１４によって保持された状態で研磨される。

基板Ｗが保持ステージ１４上に搬送されるとき、および基板Ｗが保持ステージ１４から取り出されるときは、研磨ヘッド移動装置７３は、研磨ヘッド５０を保持ステージ１４から離れる方向に移動させる。

保持ステージ１４上に保持された基板Ｗを研磨するときは、研磨ヘッド移動装置７３は研磨テープ３１がノッチ部Ｎに接触するまで研磨ヘッド５０を基板Ｗに向けて移動させる。研磨テープ３１は、予め研磨ヘッド５０に供給されている。そして、動作制御部９０は、回転装置４３ａ，４４ａおよびテープ送り機構５２に指令を発して、研磨テープ３１に所定のテンションを掛けながら研磨テープ３１を図２の矢印の方向に所定の速度で進行させる。

スイング機構２０を駆動し、基板Ｗをステージ面１４ａに平行な平面内でノッチ部Ｎを中心に所定の速度で時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転させる（スイングさせる）。動作制御部９０は、オシレーション装置６０に指令を発して、研磨ヘッド５０を上下にオシレーション動作させる。オシレーション装置６０は研磨ヘッド５０をオシレーション動作させながら、研磨ヘッド５０は研磨テープ３１をノッチ部Ｎに押し付けてノッチ部Ｎを研磨する。一実施形態では、チルト機構８１によって研磨ヘッド５０の角度を変化させながらノッチ部Ｎを研磨してもよい。

図５（ａ）は、保持ステージ１４のスイング角度θが０度のときの研磨中の研磨テープ３１とノッチ部Ｎを示す模式図であり、図５（ｂ）は、保持ステージ１４が図５（ａ）から時計回りにスイングしたときの研磨テープ３１とノッチ部Ｎを示す模式図である。研磨テープ３１を使用したノッチ部Ｎの研磨では、研磨荷重が集中する研磨テープ３１の縁部で研磨レートが大きくなる。そこで、図５（ｂ）に示すように、基板Ｗをノッチ部Ｎを中心に所定の角度だけスイングさせることによって、研磨テープ３１の縁部をノッチ部Ｎの奥部ｒに近付けることができる。ノッチ部Ｎの奥部ｒとは、基板Ｗの最外縁から最も離れた部分である。

しかしながら、研磨テープ３１はノッチ部Ｎの奥部ｒに接触し辛いため、ノッチ部Ｎの奥部ｒの研磨レートはノッチ部Ｎの奥部ｒ以外の部位（例えば入口部ｓ）と比べて小さくなる。スループットを低下させることなくノッチ部Ｎ全体の研磨レートを均一にするためには、ノッチ部Ｎの奥部ｒの研磨レートを大きくする必要がある。図５（ｂ）に示すように、保持ステージ１４のスイング角度θが大きくなるに従って、研磨テープ３１の縁部は、ノッチ部Ｎの奥部ｒに近づく。したがって、上記スイング角度θが最大となるとき、研磨テープ３１のテンションを大きくすることによって、ノッチ部Ｎの奥部ｒの研磨レートを大きくすることができる。

ノッチ部Ｎ全体の研磨レートを均一にするためには、ノッチ部Ｎの奥部ｒの研磨レートのみを大きくする必要がある。そこで、本実施形態の動作制御部９０は、テンション調整装置４３ａに指令を発して、保持ステージ１４のスイング角度θ（基板Ｗのスイング角度θ）が所定の範囲内のときに、研磨テープ３１のテンションを増加させるように構成されている。研磨装置１は、上記スイング角度θが所定の範囲内のときに、研磨テープ３１を第１のテンションでノッチ部Ｎに接触させてノッチ部Ｎを研磨し、上記スイング角度θが所定の範囲外にあるときに、研磨テープ３１を第２のテンションでノッチ部Ｎに接触させてノッチ部Ｎを研磨する。上記所定の範囲は、保持ステージ１４のスイング角度θが最大となる角度を含み、第１のテンションは第２のテンションよりも大きい。

保持ステージ１４のスイング角度θ（基板Ｗのスイング角度θ）が最大となる角度とは、スイング角度θの絶対値が最大となる角度であり、保持ステージ１４が時計回りに回転したときのスイング角度θの最大値と、保持ステージ１４が反時計回りに回転したときのスイング角度θの最大値の両方を含む。

具体的には、動作制御部９０は、第１の回転装置４３ａに指令を発して、保持ステージ１４のスイング角度θが所定の範囲内のときに、第１リール４３を回転させるトルクを増加させるように構成されている。より具体的には、動作制御部９０は、上記スイング角度θが所定の範囲内のときに上記トルクを所定の設定値から増加させ、スイング角度θが所定の範囲外のときに上記トルクを上記所定の設定値に戻させる。一例では、動作制御部９０は、上記スイング角度θが所定の範囲内のときに上記トルクを所定の第１設定値から第２設定値まで増加させ、スイング角度θが所定の範囲外のときに上記トルクを上記所定の第２設定値から上記所定の第１設定値に戻させる。動作制御部９０の記憶装置９０ａには、第１の回転装置４３ａに指令を発して、保持ステージ１４のスイング角度θが所定の範囲内のときに、第１リール４３を回転させるトルクを増加させるためのプログラムが格納されており、演算装置９０ｂは、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する。

保持ステージ１４のスイング角度θが所定の範囲内のときに研磨テープ３１のテンションを大きいままに維持する、すなわち保持ステージ１４のスイング角度θが最大となる角度よりも少し小さい角度から研磨テープ３１のテンションを大きくし、かつ上記スイング角度θが最大となる角度を過ぎても暫くの間研磨テープ３１のテンションを大きいままに維持することによって、効果的にノッチ部Ｎの奥部ｒの研磨レートを大きくすることができる。具体的には、上記所定の範囲は、上記スイング角度θが最大となる角度の９０％の角度から上記スイング角度θが最大となる角度までの範囲を少なくとも含む。一実施形態では、上記所定の範囲は、上記スイング角度θが最大となる角度のみであってもよい。動作制御部９０は、保持ステージ１４のスイング角度θを、保持ステージ１４のスイング速度と、保持ステージ１４のスイング開始時からの経過時間と、保持ステージ１４のスイング角度θが最大となる角度から求めることができる。

研磨ヘッド移動装置７３は、研磨中の研磨ヘッド５０の位置（ノッチ部Ｎと研磨ヘッド５０との相対距離）を変化させることにより、研磨テープ３１のテンションを調整することも可能である。すなわち、研磨ヘッド移動装置７３は、研磨中の研磨ヘッド５０を保持ステージ１４に近付く方向に移動させることによって、研磨テープ３１はノッチ部Ｎに強く押し当てられる。結果として、研磨テープ３１のテンションが大きくなる。このように、研磨ヘッド移動装置７３は、テンション調整装置としても機能することができる。

そこで、一実施形態では、動作制御部９０は、テンション調整装置としての研磨ヘッド移動装置７３に指令を発して、保持ステージ１４のスイング角度θが上記所定の範囲内のときに、研磨ヘッド５０を保持ステージ１４のステージ面１４ａに向かって移動させるように構成されていてもよい。より具体的には、動作制御部９０は、上記スイング角度θが所定の範囲内のときに研磨ヘッド５０を所定の研磨位置から保持ステージ１４のステージ面１４ａに向かって移動させ、スイング角度θが所定の範囲外のときに研磨ヘッド５０を上記所定の研磨位置に戻させる。一例では、動作制御部９０は、上記スイング角度θが所定の範囲内のときに研磨ヘッド５０を所定の第１研磨位置から所定の第２研磨位置まで保持ステージ１４のステージ面１４ａに向かって移動させ、スイング角度θが所定の範囲外のときに研磨ヘッド５０を上記所定の第２研磨位置から上記所定の第１研磨位置に戻させる。動作制御部９０の記憶装置９０ａには、研磨ヘッド移動装置７３に指令を発して、保持ステージ１４のスイング角度θが上記所定の範囲内のときに、研磨ヘッド５０をステージ面１４ａに向かって移動させるためのプログラムが格納されていてもよい。

さらに一実施形態では、スイング角度θが上記所定の範囲内のときに、第１リール４３を回転させるトルクを増加させ、かつ研磨ヘッド５０をステージ面１４ａに向かって移動させてもよい。

動作制御部９０は、予め設定された時間が経過した後、スイング機構２０、研磨ヘッド５０、および研磨テープ供給機構４１の動作を停止させ、研磨を終了する。

上記の通り、研磨装置１は、保持ステージ１４のスイング角度θが、その最大角度を含む所定の範囲内のときに、研磨テープ３１のテンションを増加させることで、ノッチ部Ｎの奥部ｒの研磨レートを大きくすることができる。結果として、スループットを低下させることなくノッチ部Ｎ全体の研磨レートを均一にすることができ、ノッチ部Ｎ全体を均一に研磨することができる。

さらに、研磨装置１は、保持ステージ１４のスイング角度θに従って、ノッチ部Ｎの奥部ｒ以外の部位（例えば入口部ｓ）でも研磨テープ３１のテンションを調整することができる。例えば、ノッチ部Ｎに不均一な膜が形成されている場合に、ノッチ部Ｎに形成された膜のプロファイルに従って研磨テープ３１のテンションを調整することで、ノッチ部Ｎ全体の研磨レートを均一にすることができる。

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。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研磨装置
１０基板保持部
１４保持ステージ
１４ａステージ面
１５第１のシャフト
１７第１の保持ステージ駆動機構
２０スイング機構
２５第２のシャフト
２７第２の保持ステージ駆動機構
２８液体供給ノズル
２９連結部材
３０スイングアーム
３１研磨テープ
４１研磨テープ供給機構
４３第１リール
４３ａ第１の回転装置（テンション調整装置）
４４第２リール
４４ａ第２の回転装置（テンション調整装置）
５０研磨ヘッド
５２テープ送り機構
５２ａテープ送りローラ
５２ｂテープ把持ローラ
５３ａ〜５３ｉガイドローラ
６０オシレーション装置
６１カム
６３カムシャフト
６４カムフォロア
６５モータ
６７リニアガイド
７１支持部材
７２基台
７３研磨ヘッド移動装置（テンション調整装置）
７５サーボモータ
７６ボールねじ機構
８１チルト機構
８２モータ
８５クランクアーム
８７ノッチ検出器
９０動作制御部
９３隔壁
９４研磨室

Claims

基板のノッチ部を研磨する研磨装置であって、
前記基板を保持するステージ面を有する保持ステージと、
前記保持ステージを前記ステージ面に平行な平面内でスイングさせるスイング機構と、
研磨テープを前記ノッチ部に接触させる研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに連結されたテンション調整装置と、
前記テンション調整装置に接続された動作制御部とを備え、
前記動作制御部は、前記テンション調整装置に指令を発して、前記保持ステージのスイング角度が所定の範囲内のときに、前記研磨テープのテンションを増加させるように構成されており、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度を含む、研磨装置。
前記研磨テープの一端に接続された第１リールと、
前記研磨テープの他端に接続された第２リールをさらに備え、
前記テンション調整装置は、前記第１リールに連結された第１の回転装置であり、
前記動作制御部は、前記第１の回転装置に指令を発して、前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記第１リールを回転させるトルクを増加させるように構成されている、請求項１に記載の研磨装置。
前記テンション調整装置は、前記研磨ヘッドに連結された前記研磨ヘッド移動装置であり、
前記動作制御部は、前記研磨ヘッド移動装置に指令を発して、前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記研磨ヘッドを前記ステージ面に向かって移動させるように構成されている、請求項１に記載の研磨装置。
前記研磨ヘッド移動装置は、
前記研磨ヘッドに連結されたボールねじ機構と、
前記ボールねじ機構に連結されたサーボモータを備えている、請求項３に記載の研磨装置。
前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度の９０％の角度から前記スイング角度が最大となる角度までの範囲を少なくとも含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。
基板のノッチ部を研磨する方法であって、
前記基板をステージ面上に保持し、
前記基板を、前記ステージ面に平行な平面内でスイングさせながら、研磨ヘッドによって研磨テープを前記ノッチ部に接触させて前記ノッチ部を研磨する工程を含み、
前記ノッチ部を研磨する工程は、前記基板のスイング角度が所定の範囲内のときに、前記研磨テープのテンションを増加させる工程を含み、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度を含む、方法。
前記研磨テープのテンションを増加させる工程は、
前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記研磨テープの一端が接続された第１リールを回転させるトルクを増加させる工程を含む、請求項６に記載の方法。
前記研磨テープのテンションを増加させる工程は、
前記スイング角度が前記所定の範囲内のときに、前記研磨ヘッドを前記ステージ面に向かって移動させる工程を含む、請求項６に記載の方法。
前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度の９０％の角度から前記スイング角度が最大となる角度までの範囲を少なくとも含む、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
基板のノッチ部を研磨する方法であって、
前記基板をステージ面上に保持し、
前記基板を、前記ステージ面に平行な平面内でスイングさせながら、研磨ヘッドによって研磨テープを前記ノッチ部に接触させて前記ノッチ部を研磨する工程を含み、
前記ノッチ部を研磨する工程は、前記基板のスイング角度が所定の範囲内のときに、前記研磨テープを第１のテンションで前記ノッチ部に接触させ、前記スイング角度が前記所定の範囲外にあるときに、前記研磨テープを第２のテンションで前記ノッチ部に接触させる工程を含み、前記所定の範囲は、前記スイング角度が最大となる角度を含み、前記第１のテンションは前記第２のテンションよりも大きい、方法。