JP2021122895A - 研磨ヘッドおよび研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な力で研磨具を基板に押し付けることができる研磨ヘッドを提供する。
【解決手段】研磨ヘッド１０は、研磨具３を基板Ｗに対して押し付けるための環状の弾性部材４０と、弾性部材４０を介して研磨具３を基板Ｗに対して押し付ける押圧面４４を有する押圧具本体４３とを備え、押圧面４４は、弾性部材４０の第１部位４１が嵌合する第１嵌合溝４５を有し、第１部位４１は、押圧面４４から突出しており、弾性部材４０は弾性変形した状態で押圧具本体４３に掛けられており、研磨ヘッド１０は、第１部位４１により研磨具３を基板Ｗに押し付けるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハなどの基板に研磨具を押し付けるための研磨ヘッドに関する。また、本発明はそのような研磨ヘッドで基板を研磨するための研磨装置に関する。

近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ（例えばＣＭＯＳセンサー）などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスをウェーハなどの基板に形成する工程においては、微粒子や塵埃、不要な膜などの異物が基板に付着することがある。基板に付着した異物は、デバイスの成形不良や破損といった不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、基板上の異物を除去することが必要とされる。

ウェーハなどの基板上の異物を除去するために、研磨具を用いて基板を研磨する研磨装置がある。このような研磨装置として、研磨具を基板に摺接させることで基板を研磨する研磨装置がある。研磨装置は、研磨ヘッドにより研磨具を基板に押し付けることで基板を研磨する。

特開２０１１−１６１６２５号公報 特開２０１９−１０７７５２号公報

研磨装置の一例として、基板を回転させながら、かつ研磨テープなどの研磨具を一方向に送りながら研磨ヘッドにより研磨具を基板に押し付けることで基板を研磨する研磨装置がある。このような研磨装置の研磨ヘッドは研磨具を基板に押し付ける押圧具を備えている。しかしながら、押圧具の加工精度限界により、研磨具と接触する押圧具の接触面に凹凸が発生し、滑らかな接触面が得られないことがある。接触面が滑らかでない場合、研磨具の基板に対する押圧力のばらつきや、研磨具が基板に接触しない領域が発生し、所望の研磨性能が得られないという問題があった。

そこで、本発明は、均一な力で研磨具を基板に押し付けることができる研磨ヘッドを提供する。また、本発明は、そのような研磨ヘッドを備えた研磨装置を提供する。

一態様では、基板を研磨するための研磨ヘッドであって、研磨具を基板に対して押し付けるための環状の弾性部材と、前記弾性部材を介して前記研磨具を前記基板に対して押し付ける押圧面を有する押圧具本体とを備え、前記押圧面は、前記弾性部材の第１部位が嵌合する第１嵌合溝を有し、前記第１部位は、前記押圧面から突出しており、前記弾性部材は弾性変形した状態で前記押圧具本体に掛けられており、前記研磨ヘッドは、前記第１部位により前記研磨具を基板に押し付けるように構成されている、研磨ヘッドが提供される。

一態様では、前記弾性部材は、取り外し可能に前記押圧具本体に掛けられている。
一態様では、前記弾性部材は、円形の断面を有している。
一態様では、前記弾性部材は、フッ素樹脂を含むコーティング層で覆われている。
一態様では、前記押圧具本体は、前記押圧面から斜めに延びるテーパー面をさらに有している。
一態様では、前記押圧具本体の側面は、前記弾性部材の第２部位が嵌合する第２嵌合溝を有する。
一態様では、前記押圧具本体は、突起部を前記押圧具本体の側面に有しており、前記突起部は、前記弾性部材を支持している。
一態様では、前記第１嵌合溝は、互いに離れた位置にある複数の第１嵌合溝であり、前記第１部位は、前記複数の第１嵌合溝にそれぞれ嵌合する複数の第１部位である。
一態様では、前記第１嵌合溝は、前記基板と同一の曲率を有する円弧形状を有している。

一態様では、基板を保持する基板保持部と、研磨具を前記基板に対して押し付けて該基板を研磨する上記研磨ヘッドとを備えている、研磨装置が提供される。

本発明によれば、研磨ヘッドは、研磨具を基板に押し付けるための環状の弾性部材を備えている。弾性部材には張力が加えられており、弾性部材は、嵌合溝に嵌りながら弾性変形した状態で押圧具本体に掛けられている。その結果、弾性部材の研磨具との接触面は引き延ばされて滑らかになる。したがって、研磨ヘッドは、研磨具を均一な力で基板に押し付けることができる。

研磨具の一例である研磨テープを基板の一例であるウェーハの表面に押し付けてウェーハを研磨するための研磨ヘッドを示す斜視図である。 図１の研磨ヘッドを図１の矢印Ａで示す方向から見た図である。 研磨ヘッドの上面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 押圧具本体から弾性部材を取り外した状態を示す図である。 可動軸および押圧具が上昇したときの図である。 研磨ヘッドの他の実施形態を示す斜視図である。 図７の研磨ヘッドを図７の矢印Ｃで示す方向から見た図である。 図７の研磨ヘッドの上面図である。 図９のＤ−Ｄ線断面図である。 図７の押圧具本体から弾性部材を取り外した状態を示す図である。 研磨ヘッドのさらに他の実施形態を示す断面図である。 研磨ヘッドを備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 研磨ヘッドの配置を示す平面図である。 研磨装置の他の実施形態を示す模式図である。 図１５の研磨装置の上面図である。 研磨ヘッドの他の実施形態を示す模式図である。 図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。 本実施形態の押圧具を正面（研磨テープ側）から見た模式図である。 図１９の押圧具を側面から見た図である。 図１９の押圧具を側面から見た図である。 図１９乃至図２１を参照して説明した押圧具の他の実施形態を示す模式図である。 図１９乃至図２１を参照して説明した押圧具の他の実施形態を示す模式図である。 図１７および図１９乃至図２３を参照して説明した研磨ヘッドを備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。 チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。 ウェーハのトップエッジ部を研磨しているときの様子を示す模式図である。 押圧具の他の実施形態を示す模式図である。 研磨ヘッドがウェーハＷのベベル部を研磨している様子を示す図である。

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、研磨具の一例である研磨テープを基板の一例であるウェーハの表面に押し付けてウェーハを研磨するための研磨ヘッドを示す斜視図であり、図２は、図１の研磨ヘッドを図１の矢印Ａで示す方向から見た図であり、図３は研磨ヘッドの上面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。図４に示すように、本実施形態の研磨ヘッド１０は、ウェーハＷおよび研磨テープ３の下方に配置されている。図１および図２では、ウェーハＷおよび研磨テープ３の図示は省略されている。

図４に示すように、研磨ヘッド１０は、研磨テープ３をウェーハＷに対して押し付けるための押圧具１２と、押圧具１２に連結された可動軸１５と、可動軸１５を内部に収容するハウジング１８と、可動軸１５の端部とハウジング１８との間に圧力室２０を形成する隔壁膜（ダイヤフラム）２５とを備えている。押圧具１２は、研磨テープ３をウェーハＷに対して押し付けるための環状の弾性部材４０と、弾性部材４０を支持する押圧具本体４３とを備えている。

図１乃至図４に示すように、押圧具本体４３は、弾性部材４０を介して研磨テープ３をウェーハＷに対して押し付ける押圧面４４を有している。この押圧面４４は、弾性部材４０が嵌合する嵌合溝４５を有している。弾性部材４０は、嵌合溝４５に嵌りながら弾性変形した状態で押圧具本体４３に掛けられている。弾性部材４０は、嵌合溝４５に嵌合している部位４１を有する。弾性部材４０の太さは、嵌合溝４５の深さよりも大きく、したがって弾性部材４０の部位４１は、押圧面４４から突出している。

可動軸１５は、その軸方向にハウジング１８内で移動可能となっており、可動軸１５は、押圧具１２を上昇させることができる。押圧面４４は研磨テープ３の裏面に対向している。可動軸１５が押圧具１２を上昇させると、弾性部材４０の部位４１は、研磨テープ３の裏面に接触する。ウェーハＷの研磨中、弾性部材４０は研磨テープ３の研磨面をウェーハＷの下面に押し付ける。研磨テープ３の裏面は、弾性部材４０によって支持される。研磨テープ３の裏面は、砥粒を有する研磨面とは反対側の面である。ウェーハＷの研磨中、研磨テープ３は所定の速度で送られる。図３に示すように、弾性部材４０の部位４１および嵌合溝４５は、研磨テープ３の進行方向に対して斜めに傾いている。弾性部材４０の部位４１および嵌合溝４５の研磨テープ３の進行方向に対する角度は、図３に示す実施形態に限定されない。

弾性部材４０は、柔軟な材料から形成されている。弾性部材４０を構成する材料の例としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムなどのゴムが挙げられる。弾性部材４０の断面は、円形の形状を有している。弾性部材４０は、Ｏリングであってもよい。弾性部材４０の直径は、１．０ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。

弾性部材４０は、取り外し可能に押圧具本体４３に掛けられている。図５は、押圧具本体４３から弾性部材４０を取り外した状態を示す図である。嵌合溝４５は、押圧面４４を横断して真っ直ぐ延びており、嵌合溝４５の断面は円弧形状を有している。弾性部材４０を嵌合溝４５にはめ込みながら、かつ弾性部材４０を引き延ばしながら押圧具本体４３に掛けることにより、弾性部材４０は、押圧具本体４３に固定される。

弾性部材４０が弾性変形した状態で押圧具本体４３に掛けられているとき、弾性部材４０には張力が加えられている。嵌合溝４５の断面の曲率半径は、弾性部材４０が弾性変形していないときの弾性部材４０の断面の半径よりも小さい。したがって、弾性部材４０の部位４１は、嵌合溝４５の表面に密着して嵌合溝４５内に固定される。その結果、弾性部材４０は、安定して押圧具本体４３に固定される。

一実施形態では、弾性部材４０の断面形状は、四角形、六角形などの多角形や、断面の一部に円弧形状を有する形状であってもよい。嵌合溝４５の断面形状は、円弧形状に限定されない。一実施形態では、嵌合溝４５の断面は、コの字形状を有していてもよい。

弾性部材４０が押圧具本体４３に掛けられているとき、弾性部材４０は引き延ばされているので、弾性部材４０の研磨テープ３との接触面は引き延ばされて滑らかになる。その結果、研磨ヘッド１０は、研磨テープ３を均一な力でウェーハＷに押し付けることができる。また、弾性部材４０は、嵌合溝４５の表面に密着して嵌合溝４５内に固定されるので、ウェーハＷの研磨中に、弾性部材４０の押圧具本体４３に対する相対的な位置がずれることはない。

弾性部材４０は、ねじなどの固定具で押圧具本体４３に固定されていなく、単に押圧具本体４３に掛けられている。したがって、研磨によって弾性部材４０が劣化した場合には、弾性部材４０のみを簡単に取り換えることができる。結果として、劣化した部品の交換作業が容易になり、部品交換の低コスト化を図ることができる。

研磨によって弾性部材４０の部位４１が劣化した場合でも、嵌合溝４５に嵌める弾性部材４０の部位を同じ弾性部材４０内で入れ替えることによって１つの弾性部材４０を複数回使い回すことができる。したがって、弾性部材４０を長寿命化させることができ、部品交換の低コスト化をさらに図ることができる。

図１乃至図３に示すように、弾性部材４０の全体は、押圧具本体４３を囲んでいる。弾性部材４０は、押圧面４４および押圧具本体４３の複数の側面のみを通って押圧具本体４３に掛けられており、弾性部材４０は押圧具本体４３の裏側には存在しない。したがって、作業者は、押圧具本体４３を研磨ヘッド１０から取り外すことなく、弾性部材４０のみを容易に取り外すことができる。一実施形態では、弾性部材４０は、押圧面４４とは反対側（裏側）を通って掛けられていてもよいが、弾性部材４０が押圧具本体４３の裏側を通らずに掛けられる構成は、弾性部材４０の交換をより容易にすることができる。

本実施形態の押圧具本体４３は、弾性部材４０が嵌合する嵌合溝５１を押圧具本体４３の側面に有している。具体的には、押圧具本体４３は、嵌合溝５１を側面４７に有している。嵌合溝５１は、側面４７を横断して真っ直ぐ延びており、嵌合溝５１の断面は円弧形状を有している。特に説明しない嵌合溝５１の詳細は、上述した嵌合溝４５と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の弾性部材４０は、さらに嵌合溝５１に嵌りながら弾性変形した状態で押圧具本体４３に掛けられている。弾性部材４０は、嵌合溝５１に嵌合する部位５２を有している。弾性部材４０の部位５２は、嵌合溝５１の表面に密着して嵌合溝５１内に固定される。その結果、弾性部材４０はさらに安定して押圧具本体４３に固定される。

本実施形態の押圧具本体４３は、突起部５４，５５を押圧具本体４３の側面に有している。具体的には、突起部５４は、側面４８に固定されており、突起部５５は、側面４８とは反対側の側面である側面４９に固定されている。本実施形態では、弾性部材４０は、弾性変形した状態で突起部５４，５５に掛けられており、弾性部材４０は、突起部５４，５５にさらに支持されている。その結果、弾性部材４０は、さらに安定して押圧具本体４３に固定される。一実施形態では、突起部５４は、側面４８と一体に形成されていてもよく、突起部５５は、側面４９と一体に形成されていてもよい。

一実施形態では、押圧具本体４３の側面４７は、嵌合溝５１を有していなくてもよい。側面４７が嵌合溝５１を有していなくても、弾性部材４０は、突起部５４，５５に掛けられることにより、安定して押圧具本体４３に固定される。さらに一実施形態では、弾性部材４０を支持可能な突起部が側面４７に固定されていてもよい。この場合、側面４７は、嵌合溝５１を有していなくてもよい。

一実施形態では、押圧具本体４３は、突起部５４，５５のうちのいずれか１つのみを備えていてもよい。さらに一実施形態では、押圧具本体４３は、弾性部材４０が嵌合する嵌合溝を側面４９および／または側面４８に有していてもよい。この場合、押圧具本体４３が突起部５４および／または突起部５５を備えていなくてもよい。圧具本体４３が突起部５４および／または突起部５５を備えていなくても、弾性部材４０を側面４９および／または側面４８に形成された嵌合溝に嵌め込むことにより、弾性部材４０を安定して押圧具本体４３に固定することができる。

図４に示すように、可動軸１５は、その軸方向にハウジング１８内で移動可能となっている。本実施形態では、可動軸１５はボールスプライン軸から構成されている。ハウジング１８内にはボールスプラインナット３０が配置されており、可動軸１５はボールスプラインナット３０により鉛直方向に移動可能に支持されている。一実施形態では、可動軸１５は、ハウジング１８の内面に移動可能に支持されてもよい。

ハウジング１８は、可動軸１５が収容される空間が内部に形成されたハウジング本体１８Ａと、上記空間を塞ぐ蓋１８Ｂとを備えている。蓋１８Ｂはねじ３１によりハウジング本体１８Ａに着脱可能に固定されている。隔壁膜２５は、可動軸１５の端部（下端）に接触しており、隔壁膜２５の縁は、ハウジング本体１８Ａと蓋１８Ｂとの間に挟まれている。隔壁膜２５は可動軸１５に接触しているのみであり、可動軸１５に固定されていない。

圧力室２０は、隔壁膜２５とハウジング１８の内面とによって形成されている。より具体的には、圧力室２０は、隔壁膜２５と蓋１８Ｂの内面とによって形成されている。ハウジング１８の蓋１８Ｂには、圧力室２０に連通する圧縮気体流路３３が形成されている。この圧縮気体流路３３は、圧力レギュレータ３６および切り替え弁３５を経由して圧縮気体供給源３８に接続されている。切り替え弁３５は、圧縮気体流路３３を圧縮気体供給源３８または大気に選択的に連通させる弁である。切り替え弁３５としては三方弁を用いることができる。圧縮気体供給源３８は、ポンプ、または工場に予め設置されているユーティリティ設備としての圧縮気体供給ラインとすることができる。

隔壁膜２５は、柔軟な材料から形成されている。隔壁膜２５を構成する材料の例としては、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムが挙げられる。耐屈曲疲労性の高いクロロプレンゴムが好ましく用いられる。

ウェーハＷを研磨するときは、切り替え弁３５を操作して圧縮気体流路３３を圧縮気体供給源３８に連通させる。圧縮空気などの圧縮気体は、圧縮気体供給源３８から圧縮気体流路３３を通って圧力室２０に供給される。圧力室２０内の圧縮気体の圧力は、圧力レギュレータ３６によって制御される。圧力室２０内の圧縮気体の圧力は、隔壁膜２５を介して可動軸１５の端部（下端）に作用し、可動軸１５および押圧具１２を上昇させる。図６は、可動軸１５および押圧具１２が上昇したときの図である。押圧具１２の弾性部材４０は、研磨テープ３をウェーハＷの下面に押し付けることができる。

図６に示すように、弾性部材４０が研磨テープ３をウェーハＷの下面に押し付けているとき、研磨テープ３は押圧具本体４３に接近する方向に撓む。そこで、研磨テープ３が押圧具本体４３に接触することを防止するために、本実施形態の押圧具本体４３は、押圧面４４から斜めに延びる複数のテーパー面５６ａ，５６ｂをさらに有している。より具体的には、テーパー面５６ａは、押圧面４４から斜め下方に延び、側面４７に接続されている。他方のテーパー面５６ｂは、押圧面４４から斜め下方に延び、側面４７とは反対側の側面５０に接続されている。これらのテーパー面５６ａ，５６ｂは、弾性部材４０が研磨テープ３をウェーハＷの下面に押し付けているときに、研磨テープ３が押圧具本体４３に接触することを防止することができる。

ウェーハＷの研磨を終了させるときは、切り替え弁３５を操作して圧縮気体流路３３を大気に連通させる。圧力室２０は大気開放され、その結果、可動軸１５の自重および研磨テープ３の張力により可動軸１５および押圧具１２が図４に示す退避位置まで下降する。

圧力室２０内には、可動軸１５のハウジング１８に対する相対的な移動距離を測定する距離センサ６５の少なくとも一部が配置されている。距離センサ６５の全体が圧力室２０内に配置されてもよい。本実施形態の距離センサ６５は、非接触型の光学式距離センサである。距離センサ６５の先端は、可動軸１５の端部を向いて配置されている。

図６に示すように、押圧具１２は、ユニバーサルジョイント６７を介して可動軸１５の上端に連結されている。ユニバーサルジョイント６７は、可動軸１５と押圧具１２との間に配置されており、かつ押圧具１２の内部に収容されている。このような配置は、研磨テープ３がウェーハＷに接触しているときにウェーハＷから押圧具１２に加わる反力に起因するモーメントを小さくすることができる。結果として、研磨ヘッド１０の姿勢を安定させることができる。

ユニバーサルジョイント６７は、押圧具１２が可動軸１５に対して全方向に傾くことを許容する。したがって、押圧具１２が研磨テープ３をウェーハＷの表面に対して押し付けると、押圧具１２は自動的にウェーハＷの表面と平行になる。押圧具１２を傾動可能に支持するユニバーサルジョイント６７は、研磨テープ３がウェーハＷの表面に均一に押し付けられることを可能とする。

図４に示すように、押圧具１２にはスカート７１が固定されている。このスカート７１は押圧具１２から下方に延び、ハウジング１８の上部を囲んでいる。本実施形態ではスカート７１は円筒状であるが、ハウジング１８の上部を囲むことができるのであれば、他の形状であってもよい。スカート７１は、ウェーハＷの研磨に使用される純水などの液体がユニバーサルジョイント６７やハウジング１８内に侵入することを防ぐことができる。

上述した構成を持つ研磨ヘッド１０は、その全体がコンパクトであるので、ウェーハＷの下方に配置することが可能である。さらに、複数の研磨ヘッド１０をウェーハＷの下方に配置することも可能である。

図７は、研磨ヘッド１０の他の実施形態を示す斜視図であり、図８は、図７の研磨ヘッド１０を図７の矢印Ｃで示す方向から見た図であり、図９は、図７の研磨ヘッド１０の上面図であり、図１０は、図９のＤ−Ｄ線断面図であり、図１１は、図７の押圧具本体４３から弾性部材４０を取り外した状態を示す図である。図１０は、弾性部材４０が研磨テープ３をウェーハＷの下面に押し付けているときの状態を示している。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１乃至図６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。

本実施形態の押圧具本体４３は、複数の嵌合溝４５を押圧面４４に有している。具体的には、押圧具本体４３は、２つの嵌合溝４５を押圧面４４に有している。２つの嵌合溝４５は、互いに離れた位置にあり、押圧具本体４３を上から見たときに、研磨テープ３の進行方向に対して斜めに傾いている。本実施形態では、２つの嵌合溝４５は、側面４７と側面５０の間にある押圧面４４の中心線Ｌ１（図９参照）に関して対称に配置されている。一実施形態では、２つの嵌合溝４５は、研磨テープ３の進行方向に対して斜めに傾いていれば、中心線Ｌ１に対して対称に配置されていなくてもよい。押圧具本体４３は、押圧具本体４３の側面４８に固定された突起部５４と、側面４９に固定された複数の突起部５５を備えている。押圧具本体４３を上から見たときに、突起部５４は中心線Ｌ１上に配置されている。２つの突起部５５は、互いに離れた位置にあり、同じ高さに配置されている。押圧具本体４３を上から見たときに、２つの突起部５５は、中心線Ｌ１に関して対称に配置されている。弾性部材４０は、２つの嵌合溝４５に嵌りながら弾性変形した状態で突起部５４，５５に掛けられている。突起部５４，５５を上述の配置とすることにより、弾性部材４０を安定して押圧具本体４３に固定することができる。一実施形態では、弾性部材４０を安定して押圧具本体４３に固定できる配置であれば、突起部５４は、中心線Ｌ１上に配置されていなくてもよく、２つの突起部５５は、中心線Ｌ１に関して対称に配置されていなくてもよい。

弾性部材４０は、２つの嵌合溝４５にそれぞれ嵌合する２つの部位４１を有している。これら２つの部位４１は、押圧面４４から突出している。弾性部材４０の２つの部位４１は、研磨テープ３と弾性部材４０の接触面積を増加させることができ、ウェーハＷの研磨レートを増加させることができる。上述した本実施形態の構成によれば、２つの部位４１を１つの弾性部材４０で構成することができる。その結果、低コストの構成でウェーハＷの研磨レートを増加させることができる。

一実施形態では、突起部５５の数は、２つでなくてもよい。例えば、押圧具本体４３は、横に長い１つの突起部５５を備えていてもよく、３つ以上の突起部５５を備えていてもよい。さらに一実施形態では、複数の突起部５５は、安定して弾性部材４０を押圧具本体４３に固定できる配置であれば、同じ高さに配置されていなくてもよい。

図１２は、研磨ヘッド１０のさらに他の実施形態を示す断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１乃至図６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。本実施形態の弾性部材４０は、フッ素樹脂を含むコーティング層５８で覆われている。弾性部材４０を覆うコーティング層５８は、ウェーハＷの研磨中の弾性部材４０と、研磨テープ３の裏面との摺動抵抗を低下させることができる。その結果、ウェーハＷの研磨中、滑らかに研磨テープ３を送ることができ、研磨テープ３を送るのに必要な力を低下させることができる。本実施形態の研磨ヘッド１０は、図７乃至図１１を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

図１３は、研磨ヘッド１０を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１３に示す研磨装置１００は、基板の一例であるウェーハＷを保持し、その軸心を中心として回転させる基板保持部１１０と、研磨具としての研磨テープ３をこの基板保持部１１０に保持されたウェーハＷの第１の面１に接触させてウェーハＷの第１の面１を研磨する上記研磨ヘッド１０と、研磨テープ３を研磨ヘッド１０に供給する研磨テープ供給機構１４１を備えている。

基板保持部１１０は、ウェーハＷの周縁部に接触可能な複数のローラー１１１と、複数のローラー１１１をそれぞれの軸心を中心に回転させるローラー回転機構（図示せず）とを備えている。研磨ヘッド１０は、基板保持部１１０に保持されているウェーハＷの下側に配置されている。図１３では、基板保持部１１０の一部の図示は省略されている。本実施形態の基板保持部１１０は、４つのローラー１１１を備えている（うち２つは図示せず）。

本実施形態では、ウェーハＷの第１の面１は、デバイスが形成されていない、またはデバイスが形成される予定がないウェーハＷの裏面、すなわち非デバイス面である。第１の面１とは反対側のウェーハＷの第２の面２は、デバイスが形成されている、またはデバイスが形成される予定である面、すなわちデバイス面である。本実施形態では、ウェーハＷは、その第１の面１が下向きの状態で、基板保持部１１０に水平に保持される。

ローラー回転機構は、４つのローラー１１１を同じ方向に同じ速度で回転させるように構成されている。ウェーハＷの第１の面１の研磨中、ウェーハＷの周縁部は、ローラー１１１によって把持される。ウェーハＷは水平に保持され、ローラー１１１の回転によってウェーハＷはその軸心を中心に回転される。ウェーハＷの第１の面１の研磨中、４つのローラー１１１はそれぞれの軸心を中心に回転するが、ローラー１１１自体の位置は静止している。

図１３に示すように、基板保持部１１０に保持されたウェーハＷの下方には、ウェーハＷの第１の面１にリンス液（例えば純水、またはアルカリ性の薬液）を供給するリンス液供給ノズル１２７が配置されている。このリンス液供給ノズル１２７は、図示しないリンス液供給源に接続されている。リンス液供給ノズル１２７は、ウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１を向いて配置されている。リンス液は、リンス液供給ノズル１２７からウェーハＷの第１の面１に供給され、遠心力によりリンス液はウェーハＷの第１の面１上を広がる。リンス液は、ウェーハＷの第１の面１上を半径方向外側に流れ、これにより研磨屑をウェーハＷの第１の面１から除去することができる。

基板保持部１１０に保持されたウェーハＷの上方には、ウェーハＷの第２の面２に保護液（例えば純水）を供給する保護液供給ノズル１２８が配置されている。保護液供給ノズル１２８は、図示しない保護液供給源に接続されている。保護液供給ノズル１２８はウェーハＷの第２の面２の中心を向いて配置されている。保護液は、保護液供給ノズル１２８からウェーハＷの第２の面２の中心に供給され、遠心力により保護液はウェーハＷの第２の面２上を広がる。保護液は、ウェーハＷの研磨で生じた研磨屑や異物を含むリンス液がウェーハＷの第２の面２に回り込んでウェーハＷの第２の面に付着することを防止する。その結果、ウェーハＷの第２の面２を清浄に保つことができる。

研磨ヘッド１０は、支持部材１３１に支持されており、支持部材１３１は可動プレート１２０に固定されている。したがって、研磨ヘッド１０の全体は可動プレート１２０と一体に移動可能となっている。支持部材１３１は図示しない通孔を有しており、研磨テープ３はこの通孔を通って延びている。

研磨テープ供給機構１４１は、研磨テープ３を供給するテープ巻き出しリール１４３と、研磨テープ３を回収するテープ巻き取りリール１４４とを備えている。テープ巻き出しリール１４３およびテープ巻き取りリール１４４は、それぞれテンションモータ１４３ａ，１４４ａに連結されている。これらテンションモータ１４３ａ，１４４ａは、リールベース１４２に固定されており、所定のトルクをテープ巻き出しリール１４３およびテープ巻き取りリール１４４に与えることにより、研磨テープ３に所定のテンションをかけることができる。リールベース１４２は、可動プレート１２０に固定されており、研磨テープ供給機構１４１の全体は可動プレート１２０と一体に移動可能となっている。

テープ巻き出しリール１４３とテープ巻き取りリール１４４との間には、研磨テープ３をその長手方向に送るテープ送り装置１４６が設けられている。このテープ送り装置１４６は、研磨テープ３を送るテープ送りローラー１４８と、研磨テープ３をテープ送りローラー１４８に対して押し付けるニップローラー１４９と、テープ送りローラー１４８を回転させるテープ送りモータ１４７とを備えている。研磨テープ３はニップローラー１４９とテープ送りローラー１４８との間に挟まれている。テープ送りモータ１４７がテープ送りローラー１４８を図１３の矢印で示す方向に回転させると、研磨テープ３はテープ巻き出しリール１４３から研磨ヘッド１０の押圧具１２を経由してテープ巻き取りリール１４４に送られる。研磨テープ３を送る速度は、テープ送りモータ１４７の回転速度を変化させることによって変更できる。一実施形態では、研磨テープ３を送る方向は、図１３の矢印で示す方向の逆方向としてもよい（テープ巻き出しリール１４３とテープ巻き取りリール１４４の配置を入れ替えてもよい）。この場合も、テープ送り装置１４６はテープ巻き取りリール１４４側に設置される。研磨テープ３は、研磨テープ３の研磨面３ａがウェーハＷの第１の面１を向くように押圧具１２に供給される。

研磨装置１００は、研磨テープ３を支持する複数のガイドローラー１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄをさらに備えている。研磨テープ３は、これらガイドローラー１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄにより研磨ヘッド１０を囲むように案内される。研磨ヘッド１０は、押圧具１２によって研磨テープ３をその裏側からウェーハＷの第１の面１に押し付けることでウェーハＷの第１の面１を研磨する。研磨ヘッド１０の上部に配置されたガイドローラー１５３ｂ，１５３ｃは、ウェーハＷの第１の面１と平行な方向に研磨テープ３が進行するように研磨テープ３をガイドする。

テープ送り装置１４６およびガイドローラー１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄは、図示しない保持部材に固定されており、この保持部材は可動プレート１２０に固定されている。

研磨テープ３をウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１から最外部まで接触させるために、本実施形態の研磨装置１００は、研磨ヘッド１０を基板保持部１１０に対して相対的に平行移動させる研磨ヘッド移動機構１９１を備えている。研磨ヘッド移動機構１９１は、研磨ヘッド１０をウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１と第１の面１の最外部との間で移動させるように構成されている。

可動プレート１２０の下面には複数の直動ガイド１９５が固定されており、可動プレート１２０は複数の直動ガイド１９５に支持されている。複数の直動ガイド１９５は設置面１９７に配置されている。可動プレート１２０は研磨ヘッド移動機構１９１によって移動され、直動ガイド１９５は、可動プレート１２０の動きをウェーハＷの半径方向への直線運動に制限する。

研磨ヘッド移動機構１９１は、ボールねじ機構１９３と、ボールねじ機構１９３を駆動するモータ１９４とを備えている。モータ１９４としてサーボモータを使用することができる。可動プレート１２０は、ボールねじ機構１９３のねじ軸１９３ｂに連結されている。研磨ヘッド移動機構１９１を作動させると、研磨ヘッド１０、研磨テープ供給機構１４１、テープ送り装置１４６、およびガイドローラー１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄは、基板保持部１１０に対して相対的にウェーハＷの半径方向に移動する。

ウェーハＷの研磨中、研磨ヘッド移動機構１９１は研磨ヘッド１０をウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１と第１の面１の最外部との間で移動させる。研磨装置１００は、研磨装置１００の各構成要素の動作を制御する動作制御部１８０をさらに備えている。研磨ヘッド移動機構１９１は、動作制御部１８０に電気的に接続されており、研磨ヘッド移動機構１９１の動作は、動作制御部１８０によって制御される。研磨ヘッド移動機構１９１が動作すると、研磨ヘッド１０、研磨テープ供給機構１４１、テープ送り装置１４６、およびガイドローラー１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄは、一体に移動する。

ウェーハＷの研磨中、ウェーハＷはローラー１１１によって回転される。全てのローラー１１１は各軸心を中心に回転するが、これらローラー１１１の位置は固定されている。したがって、研磨ヘッド１０が研磨ヘッド移動機構１９１によってウェーハＷの中心側から外側に移動しても、ローラー１１１は研磨ヘッド１０に接触しない。結果として、研磨テープ３は、最外部を含むウェーハＷの第１の面１の全体を研磨することが可能となる。

図１４は、研磨ヘッド１０の配置を示す平面図である。図１４に示すように、嵌合溝４５に嵌合している弾性部材４０の部位４１は、ウェーハＷの半径よりも短い。弾性部材４０の部位４１および嵌合溝４５は、研磨テープ３の進行方向（矢印Ｅで示す）に対して斜めに延びている。本実施形態では、研磨テープ３の進行方向Ｅは、研磨テープ３の長手方向に一致する。嵌合溝４５に嵌合している弾性部材４０の部位４１は、研磨テープ３の進行方向Ｅ（研磨テープ３の長手方向）に対して斜めに傾いているので、研磨テープ３の進行方向の下流側（本実施形態の場合、ウェーハＷの外周側）でも未使用の研磨テープ３をウェーハＷに接触させることができる。結果として、研磨によって劣化した研磨テープ３が使用されることに起因する研磨レートの低下を防ぐことができる。一実施形態では、嵌合溝４５に嵌合している弾性部材４０の部位４１は、ウェーハＷの半径よりも長くてもよい。さらに、一実施形態では、嵌合溝４５に嵌合している弾性部材４０の部位４１は、研磨テープ３の進行方向Ｅに対して垂直であってもよい。

次に、本実施形態の研磨装置１００の動作について説明する。以下に説明する研磨装置１００の動作は、図１３に示す動作制御部１８０によって制御される。動作制御部１８０は、基板保持部１１０、研磨ヘッド１０、研磨テープ供給機構１４１、テープ送り装置１４６、および研磨ヘッド移動機構１９１に電気的に接続されている。基板保持部１１０、リンス液供給ノズル１２７、保護液供給ノズル１２８、研磨ヘッド１０、研磨テープ供給機構１４１、テープ送り装置１４６、および研磨ヘッド移動機構１９１の動作は動作制御部１８０によって制御される。

動作制御部１８０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１８０は、記憶装置１８０ａと、演算装置１８０ｂを備えている。演算装置１８０ｂは、記憶装置１８０ａ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１８０ａは、演算装置１８０ｂ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。

研磨されるウェーハＷは、第１の面１が下向きの状態で、基板保持部１１０のローラー１１１により保持され、さらにウェーハＷの軸心を中心に回転される。具体的には、基板保持部１１０は、ウェーハＷの第１の面１が下向きの状態で複数のローラー１１１をウェーハＷの周縁部に接触させながら、複数のローラー１１１をそれぞれの軸心を中心に回転させることで、ウェーハＷを回転させる。次に、リンス液供給ノズル１２７からウェーハＷの第１の面１にリンス液が供給され、保護液供給ノズル１２８からウェーハＷの第２の面２に保護液が供給される。リンス液は、ウェーハＷの第１の面１上を半径方向外側に流れ、保護液は、遠心力によりウェーハＷの第２の面２の全体に広がる。

研磨ヘッド移動機構１９１は、研磨ヘッド１０をウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１の下方に移動させる。動作制御部１８０は、研磨テープ供給機構１４１およびテープ送り装置１４６を駆動し、所定のテンションを掛けながら研磨テープ３をその長手方向に所定の速度で進行させる。次に、研磨ヘッド１０は研磨テープ３の研磨面３ａをウェーハＷの第１の面１に接触させ、リンス液の存在下でウェーハＷの第１の面１の研磨を開始する。さらに、研磨ヘッド１０が研磨テープ３でウェーハＷの第１の面１を押し付けながら、研磨ヘッド移動機構１９１は、研磨ヘッド１０、研磨テープ供給機構１４１、ガイドローラー１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄ、およびテープ送り装置１４６をウェーハＷの半径方向外側に移動させる。ウェーハＷの研磨中、リンス液供給ノズル１２７および保護液供給ノズル１２８は、リンス液および保護液を常にウェーハＷに供給し続ける。

研磨ヘッド１０がウェーハＷの第１の面１の最外部に到達したとき、動作制御部１８０はウェーハＷの研磨を終了させる。具体的には、研磨ヘッド１０は、押圧具１２を下降させ、研磨テープ３をウェーハＷの第１の面１から離す。その後、動作制御部１８０は、基板保持部１１０、リンス液供給ノズル１２７、保護液供給ノズル１２８、研磨テープ供給機構１４１、およびテープ送り装置１４６の動作を停止させ、ウェーハＷの研磨を終了する。一実施形態では、研磨ヘッド移動機構１９１は、研磨ヘッド１０をウェーハＷの第１の面１の最外部と中心Ｏ１との間で往復させてもよい。

図１５は、研磨装置１００の他の実施形態を示す模式図であり、図１６は、図１５の研磨装置１００の上面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１３および図１４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。図１５では、リンス液供給ノズル１２７の図示は省略されている。本実施形態の研磨装置１００は、研磨ヘッド組立体１１Ａ，１１Ｂと、研磨テープ３を研磨ヘッド組立体１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ供給する研磨テープ供給機構１４１Ａ，１４１Ｂと、研磨テープ３をその長手方向に送るテープ送り装置１４６Ａ，１４６Ｂを備えている。研磨ヘッド組立体１１Ａは、研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂを備えている。同様に、研磨ヘッド組立体１１Ｂは、研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂを備えている。研磨ヘッド組立体１１Ａは、支持部材１３１Ａに支持されており、研磨ヘッド組立体１１Ｂは、支持部材１３１Ｂに支持されている。研磨ヘッド組立体１１Ａに供給される研磨テープ３は、ガイドローラー３５３ａ，３５３ｂ，３５３ｃ，３５３ｄに支持されており、研磨ヘッド組立体１１Ｂに供給される研磨テープ３は、ガイドローラー４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃ，４５３ｄに支持されている。研磨ヘッド１０Ａは、図１乃至図６を参照して説明した研磨ヘッド１０に相当し、研磨ヘッド１０Ｂは、図７乃至図１１を参照して説明した研磨ヘッド１０に相当する。研磨テープ供給機構１４１Ａ，１４１Ｂ、テープ送り装置１４６Ａ，１４６Ｂ、支持部材１３１Ａ，１３１Ｂ、ガイドローラー３５３ａ，３５３ｂ，３５３ｃ，３５３ｄ、ガイドローラー４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃ，４５３ｄの構成は、図１３を参照して説明した研磨テープ供給機構１４１、テープ送り装置１４６、支持部材１３１、ガイドローラ１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄと同じである。本実施形態の研磨装置１００は、研磨ヘッド移動機構１９１を備えていない。したがって、研磨中、研磨ヘッド組立体１１Ａ，１１Ｂの位置は固定されている。図１２を参照して説明したコーティング層５８は、本実施形態の研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂにも適用することができる。

複数の研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、基板保持部１１０の軸心ＣＰ（ウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１）から異なる距離に配置されている。基板保持部１１０の軸心ＣＰから複数の部位４１の全体の最外端までの距離ｄ１は、ウェーハＷの半径ｄ２よりも長い。

研磨中、テープ送り装置１４６Ａは、研磨テープ３を図１５，１６の矢印Ｆで示す方向に送り、テープ送り装置１４６Ｂは、研磨テープ３を図１５，１６の矢印Ｇで示す方向に送る。すなわち、それぞれの研磨テープ３は、ウェーハＷの中心部から外周部に向かって送られる。これにより、ウェーハＷの研磨で生じた研磨屑をウェーハＷの中心部からウェーハＷの外側へ効率よく排出させることができる。複数の研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、互いに独立して動作可能に構成されている。研磨ヘッド組立体１１Ａの研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、研磨テープ３の進行方向Ｆ（研磨テープ３の長手方向）に沿って隙間をあけて配列されており、研磨ヘッド組立体１１Ｂの研磨ヘッド１０Ａ，１０Ｂは、研磨テープ３の進行方向Ｇ（研磨テープ３の長手方向）に沿って隙間をあけて配列されている。本実施形態の複数の部位４１のそれぞれは、研磨テープ３の進行方向Ｆ，Ｇに対して斜めに延びている。研磨テープ３の進行方向Ｆまたは進行方向Ｇから見たとき、複数の部位４１は、研磨テープ３の進行方向Ｆ，Ｇに垂直な方向に沿って連続的に配列されている。さらに、研磨テープ３の進行方向Ｆまたは進行方向Ｇから見たとき、複数の部位４１は、隙間なく連続的に配列されている。

複数の部位４１は、一直線上には並んでいないが、これら部位４１は、基板保持部１１０の軸心ＣＰから異なる距離に位置しているので、ウェーハＷが回転しているとき、ウェーハＷの第１の面１の各領域は、複数の部位４１のいずれかを通過する。したがって、複数の弾性部材４０は、研磨テープ３をウェーハＷの第１の面１の全面に押し付けることができる。

図１７は、研磨ヘッド１０の他の実施形態を示す模式図である。本実施形態の研磨ヘッド１０は、基板（例えばウェーハ）の周縁部を研磨する研磨装置にも好適に使用される。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。

図１８（ａ）および図１８（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１８（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１８（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。図１８（ａ）の基板Ｗｆ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Ｗｆの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１８（ｂ）の基板Ｗｆにおいては、ベベル部は、基板Ｗｆ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環状の平坦部Ｅ１であり、基板Ｗｆのデバイス面内に位置する領域である。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の半径方向内側に位置する環状の平坦部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。

図１７に戻って、研磨ヘッド１０は、研磨テープ３の研磨面３ａをウェーハＷに対して所定の力で押圧する押圧機構２４１を備えている。また、研磨ヘッド１０は、研磨テープ３を後述するテープ巻き出しリール２４３（図１７には図示せず）から後述するテープ巻き取りリール２４４（図１７には図示せず）へ送るテープ送り装置２５２を備えている。研磨ヘッド１０は複数のガイドローラー２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９を有しており、これらのガイドローラーはウェーハＷの接線方向と直交する方向に研磨テープ３が進行するように研磨テープ３をガイドする。

研磨ヘッド１０に設けられたテープ送り装置２５２は、テープ送りローラー２５２ａと、テープ把持ローラー２５２ｂと、テープ送りローラー２５２ａ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１０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ー２５２ａが取り付けられている。テープ把持ローラー２５２ｂはテープ送りローラー２５２ａに隣接して配置されている。テープ把持ローラー２５２ｂは、図１７の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラー２５２ａ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、テープ送りローラー２５２ａを押圧するように構成されている。

モータＭが図１７に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラー２５２ａが回転して研磨テープ３をテープ巻き出しリール２４３（図１７には図示せず）から研磨ヘッド１０を経由してテープ巻き取りリール２４４（図１７には図示せず）へ送ることができる。テープ把持ローラー２５２ｂ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３が送られるに従って回転する。

押圧機構２４１は、研磨テープ３をウェーハＷに対して押し付けるための押圧具１２と、この研磨具１２をウェーハ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）２５１とを備えている。エアシリンダ２５１はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ２５１へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ３をウェーハＷに対して押圧する力が調整される。押圧具１２は、研磨テープ３の裏面側に配置されている。

図１９は、本実施形態の押圧具１２を正面（研磨テープ側）から見た模式図であり、図２０は、図１９の押圧具１２を側面４８から見た図であり、図２１は、図１９の押圧具１２を側面４９から見た図である。特に説明しない本実施形態の押圧具１２の詳細は、図１乃至図５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。図１９に示すように、本実施形態の押圧具１２の研磨具本体４３は、間を空けて配置された２つの凸部４３ａ，４３ｂと、凸部４３ａ，４３ｂに接続された基部４３ｃを備えている。凸部４３ａと、凸部４３ｂは並列に配列されている。凸部４３ａ，４３ｂと基部４３ｃは、一体に形成されていてもよい。

凸部４３ａは、押圧面４４ａを有し、凸部４３ｂは、押圧面４４ｂを有している。すなわち、本実施形態の押圧面４４は、間を空けて配置された押圧面４４ａおよび押圧面４４ｂから構成されている。押圧面４４ａと押圧面４４ｂは並列に配置されている。押圧面４４ａ，４４ｂは、それぞれ嵌合溝４５ａ，４５ｂを有している。押圧具１２の正面から見たときに、嵌合溝４５ａ，４５ｂは、中心線Ｃｔに関して対称に配置されており、中心線Ｃｔに向かって内側に湾曲している。より具体的には、嵌合溝４５ａ，４５ｂは、後述する被研磨対象としてのウェーハＷ（図１９には図示せず）の曲率と同じ曲率を有する円弧形状を有している。

押圧具１２は、２つの弾性部材４０ａ，４０ｂを備えている。弾性部材４０ａは、嵌合溝４５ａに嵌りながら弾性変形した状態で押圧具本体４３に掛けられており、弾性部材４０ｂは、嵌合溝４５ｂに嵌りながら弾性変形した状態で押圧具本体４３に掛けられている。弾性部材４０ａは、嵌合溝４５ａに嵌合する部位４１ａを有しており、弾性部材４０ｂは、嵌合溝４５ｂに嵌合する部位４１ｂを有している。これら部位４１ａ，４１ｂは、押圧面４４ａ，４４ｂからそれぞれ突出している。弾性部材４０ａ，４０ｂの部位４１ａ，４１ｂは、中心線Ｃｔに向かって内側に湾曲し、ウェーハＷの曲率と同じ曲率を有している。

本実施形態の押圧具本体４３は、押圧面４４ａ，４４ｂとは反対側の面である裏面４６に間を空けて位置する２つの嵌合溝６０ａ，６０ｂを有している。嵌合溝６０ａ，６０ｂは、一方の側面４８から他方の側面４９まで延びている。弾性部材４０ａは、嵌合溝６０ａに嵌っており、弾性部材４０ｂは、嵌合溝６０ｂに嵌っている。その結果、弾性部材４０は、安定して押圧具本体４３に固定される。一実施形態では、押圧具本体４３は、側面４８および／または側面４９に弾性部材４０ａ，４０ｂを嵌めるための嵌合溝を有していてもよい。

凸部４３ａは、押圧面４４ａから斜めに延びるテーパー面５６ａを有し、凸部４３ｂは、押圧面４４ｂから斜めに延びるテーパー面５６ｂを有している。より具体的には、テーパー面５６ａは押圧面４４ａから基部４３ｃに向かって斜めに延び、側面４７ａに接続されている。テーパー面５６ｂは押圧面４４ｂから基部４３ｃに向かって斜めに延び、側面５０ａに接続されている。これらのテーパー面５６ａ，５６ｂは、弾性部材４０ａ，４０ｂが研磨テープ３をウェーハＷに押し付けているときに、研磨テープ３が押圧具本体４３に接触することを防止することができる。図１２を参照して説明したコーティング層５８は、本実施形態の押圧具１２にも適用することができる。

図２２および図２３は、図１９乃至図２１を参照して説明した押圧具１２の他の実施形態を示す模式図である。図２２は押圧具１２を側面４８から見た図であり、図２３は、研磨具１２を側面４９から見た図である。図２２および図２３に示すように、図７乃至図１１を参照して説明した実施形態を、図１９乃至図２１を参照して説明した押圧具１２に適用してもよい。特に説明しない本実施形態の押圧具１２の詳細は、図７乃至図１１および図１９乃至図２１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。本実施形態の押圧具本体４３は、側面４８に突起部５４を有し、側面４９に突起部５５を有している。押圧具本体４３は、嵌合溝６０ａ，６０ｂを有していない。本実施形態では、押圧具本体４３は、１つの突起部５４と、１つの突起部５５を備えているが、一実施形態では、押圧具本体４３は、２つ以上の突起部５４と、２つ以上の突起部５５を備えていてもよい。

本実施形態では、嵌合溝４５ａ，４５ｂにそれぞれ嵌合する２つの部位４１ａ，４１ｂを１つの弾性部材４０で構成することができる。その結果、交換部品の低コスト化を図ることができる。さらに、本実施形態の弾性部材４０は、押圧具本体４３の裏面４６には支持されていないので、弾性部材４０の交換がより容易になる。

図２４は、図１７および図１９乃至図２３を参照して説明した研磨ヘッド１０を備えた研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図２４に示す研磨装置２００は、基板（例えばウェーハ）の周縁部を研磨する研磨装置に好適に使用される。研磨装置２００は、研磨対象物であるウェーハＷを保持し、回転させる基板保持部２１０と、基板保持部２１０に保持されたウェーハＷの周縁部に研磨具を接触させてウェーハＷの周縁部を研磨する研磨ヘッド１０と、ウェーハＷの下面に液体を供給する下側供給ノズル２２２と、ウェーハＷの上面に液体を供給する上側供給ノズル２３０とを備えている。ウェーハＷに供給される液体の一例として、純水が挙げられる。ウェーハＷの研磨中、下側供給ノズル２２２からウェーハの下面に液体が供給され、上側供給ノズル２３０からウェーハＷの上面に液体が供給される。

図２４では、基板保持部２１０がウェーハＷを保持している状態を示している。研磨ヘッド１０は、基板保持部２１０にウェーハＷが保持されているとき、ウェーハＷの周縁部を向いている。基板保持部２１０は、ウェーハＷを真空吸着により保持する保持ステージ２０４と、保持ステージ２０４の中央部に連結されたシャフト２０５と、保持ステージ２０４を回転させ、かつ上下動させる保持ステージ駆動機構２０７とを備えている。保持ステージ駆動機構２０７は、保持ステージ２０４を、その軸心Ｃｒを中心に回転させ、軸心Ｃｒ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。

保持ステージ２０４、研磨ヘッド１０、下側供給ノズル２２２、上側供給ノズル２３０、および保持ステージ２０４は隔壁２６０の内部に配置されている。隔壁２６０の内部は、ウェーハＷが研磨される研磨室を構成している。隔壁２６０は、ベースプレート２６５上に配置されている。シャフト２０５は、ベースプレート２６５を貫通して延びている。

保持ステージ駆動機構２０７は、保持ステージ２０４を回転させるステージ回転装置としてのモータ２１４と、保持ステージ２０４を上下動させるためのエアシリンダ２１７とを備えている。モータ２１４は、ベースプレート２６５の下面に固定されている。保持ステージ２０４は、シャフト２０５と、このシャフト２０５に連結されたプーリー２１１ａと、モータ２１４の回転軸に取り付けられたプーリー２１１ｂと、これらプーリー２１１ａ，２１１ｂに掛けられたベルト２１２を介してモータ２１４によって回転される。モータ２１４の回転軸はシャフト２０５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２０４の上面に保持されたウェーハＷは、モータ２１４によって回転される。シャフト２０５は、シャフト２０５の下端に取り付けられたロータリージョイント２１６を介してエアシリンダ２１７に連結されており、エアシリンダ２１７によってシャフト２０５および保持ステージ２０４が上昇および下降できるようになっている。

ウェーハＷは、図示しない搬送機構により、ウェーハＷの中心Ｏ１が保持ステージ２０４の軸心Ｃｒ上にあるように保持ステージ２０４の上面に載置される。ウェーハＷは、デバイス面が上向きの状態で保持ステージ２０４の上面に保持される。このような構成により、基板保持部２１０は、ウェーハＷを保持ステージ２０４の軸心Ｃｒ（すなわちウェーハＷの軸心）を中心に回転させ、かつウェーハＷを保持ステージ２０４の軸心Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。

本実施形態では、研磨具の一例として、砥粒を表面に有する研磨テープ３が使用されている。研磨装置２００は、研磨テープ３を研磨ヘッド１０に供給し、かつ研磨ヘッド１０から回収する研磨テープ供給機構２４２をさらに備えている。研磨テープ供給機構２４２は、隔壁２６０の外に配置されている。研磨テープ供給機構２４２は、研磨テープ３を研磨ヘッド１０に供給するテープ巻き出しリール２４３と、ウェーハＷの研磨に使用された研磨テープ３を回収するテープ巻き取りリール２４４とを備えている。テープ巻き出しリール２４３およびテープ巻き取りリール２４４には図示しないテンションモータがそれぞれ連結されている。それぞれのテンションモータは、テープ巻き出しリール２４３およびテープ巻き取りリール２４４に所定のトルクを与え、研磨テープ３に所定のテンションを掛けることができるようになっている。

研磨テープ３は、研磨テープ３の研磨面がウェーハＷの周縁部を向くように研磨ヘッド１０に供給される。研磨テープ３は、隔壁２６０に設けられた開口部２６０ａを通してテープ巻き出しリール２４３から研磨ヘッド１０へ供給され、使用された研磨テープ３は開口部２６０ａを通ってテープ巻き取りリール２４４に回収される。研磨テープ供給機構２４２は、研磨テープ３を支持するための複数のガイドローラー２４５，２４６，２４７，２４８をさらに備えている。研磨テープ３の進行方向は、ガイドローラー２４５，２４６，２４７，２４８によってガイドされる。

研磨装置２００は、図示しないチルト機構をさらに備えている。研磨装置２００は、チルト機構により研磨ヘッド１０の傾斜角度を変化させながらウェーハＷの周縁部を研磨することができる。図２５は、チルト機構（図示せず）によって上方に傾けられた研磨ヘッド１０を示す図であり、図２６は、チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッド１０を示す図である。

図２５に示すように、弾性部材４０ａの部位４１ａは、研磨ヘッド１０を上方に傾けたときにウェーハＷの周縁部の上方に位置し、トップエッジ部に対向する。図２６に示すように、弾性部材４０ｂの部位４１ｂは、研磨ヘッド１０を下方に傾けたときにウェーハＷの周縁部の下方に位置し、ボトムエッジ部に対向する。トップエッジ部を研磨するときは、研磨ヘッド１０を上方に傾けた状態で弾性部材４０ａの部位４１ａにより研磨テープ３の研磨面３ａをウェーハＷの周縁部（すなわち、トップエッジ部）に対して押圧する。ボトムエッジ部を研磨するときは、研磨ヘッド１０を下方に傾けた状態で部位４１ｂにより研磨テープ３の研磨面３ａをウェーハＷの周縁部（すなわち、ボトムエッジ部）に対して押圧する。これら部位４１ａ，４１ｂの押圧力は、エアシリンダ２５１により調整することができる。ウェーハＷの研磨中、研磨テープ３の裏面は、弾性部材４０ａまたは弾性部材４０ｂによって支持される。

研磨装置２００は、研磨装置２００の各構成要素の動作を制御する動作制御部２８０を備えている。研磨ヘッド１０、基板保持部２１０、下側供給ノズル２２２、上側供給ノズル２３０、研磨テープ供給機構２４２、およびチルト機構は、動作制御部２８０に電気的に接続されている。研磨ヘッド１０、基板保持部２１０、下側供給ノズル２２２、上側供給ノズル２３０、研磨テープ供給機構２４２、およびチルト機構の動作は、動作制御部２８０によって制御される。研磨中、動作制御部２８０は、研磨テープ供給機構２４２およびテープ送り装置２５２を作動させ、研磨テープ３に所定のテンションを掛けながら研磨テープ３をその長手方向に所定の速度で進行させる。

動作制御部２８０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２８０は、記憶装置２８０ａと、演算装置２８０ｂを備えている。演算装置２８０ｂは、記憶装置２８０ａ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２８０ａは、演算装置２８０ｂ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。

図２７は、ウェーハＷのトップエッジ部を研磨しているときの様子を示す模式図である。研磨ヘッド１０は、研磨テープ３をウェーハＷに押圧しながら、リニアアクチュエータ（図示せず）などから構成される移動機構によって図２７の矢印で示す方向（ウェーハＷの径方向外側）に一定の速度で移動する。移動機構の動作は動作制御部２８０によって制御される。本実施形態では、嵌合溝４５ａに嵌合する弾性部材４０ａの部位４１ａがウェーハＷの周縁部に沿って湾曲しているので、研磨テープ３がウェーハＷに接触している時間がトップエッジ部全体に亘って均一となる。したがって、トップエッジ部全体を均一に研磨することができる。さらに、弾性部材４０ａの湾曲した部位４１ａを採用したことにより、研磨テープ３とウェーハＷとの接触長さが長くなり、研磨レートが増加する。

嵌合溝４５ａと嵌合溝４５ｂとは、中心線Ｃｔに関して対称に配置されているので、図２６に示すように弾性部材４０ｂの部位４１ｂがボトムエッジ部に対向するまで研磨ヘッド１０を下方に傾けたときは、部位４１ｂはウェーハＷのボトムエッジ部に沿って延びる。したがって、トップエッジ部と同様に、弾性部材４０ｂの部位４１ｂによってボトムエッジ部を正確かつ均一に研磨することができる。

一実施形態では、図２８に示すように、押圧具１２は、凸部４３ａおよび凸部４３ｂの間に配置された押圧パッド（ベベルパッド）２７０をさらに有していてもよい。押圧パッド２７０は、シリコーンゴムなどの弾力性を有する独立発泡材から構成されている。押圧具１２がエアシリンダ２５１によってウェーハＷに向かって移動されると、押圧パッド２７０は、研磨テープ３をその裏側からウェーハＷのベベル部に対して押圧し、研磨ヘッド１０は、ウェーハＷのベベル部を研磨する。研磨テープ３の裏面との摩擦を少なくするために、表面がフッ素樹脂で覆われたシートを押圧パッド２７０の前面（押圧面）に貼り付けてもよい。押圧パッド２７０は、ボルトなどにより着脱可能となっている。本実施形態の押圧具１２は、図２２および図２３を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

図２９は研磨ヘッド１０がウェーハＷのベベル部を研磨している様子を示す図である。ウェーハＷの周縁部を研磨するときは、図２９に示すように、チルト機構（図示せず）により研磨ヘッド１０の傾斜角度を連続的に変化させながら、押圧機構２４１により研磨テープ３をウェーハＷの周縁部（例えば、ベベル部）に押し当てる。

さらに一実施形態では、研磨ヘッド１０がトップエッジ部およびボトムエッジ部のうちのいずれか１つを研磨する場合、押圧具本体４３は、２つの凸部４３ａ，４３ｂのうちいずれか１つのみを備えていてもよく、２つの弾性部材４０ａ，４０ｂのうちのいずれか１つのみを備えていてもよい。さらに一実施形態では、研磨装置２００は、保持ステージ２０４の周方向に配列された複数の研磨ヘッド１０を備えていてもよい。

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 第１の面
２ 第２の面
３ 研磨テープ
１０ 研磨ヘッド
１０Ａ，１０Ｂ 研磨ヘッド
１１Ａ，１１Ｂ 研磨ヘッド組立体
１２ 押圧具
１５ 可動軸
１８ ハウジング
１８Ａ ハウジング本体
１８Ｂ 蓋
２０ 圧力室
２５ 隔壁膜
３０ ボールスプラインナット
３１ ねじ
３３ 圧縮気体流路
３５ 切り替え弁
３６ 圧力レギュレータ
３８ 圧縮気体供給源
４０ 弾性部材
４１ 部位
４３ 押圧具本体
４４ 押圧面
４５ 嵌合溝
４６ 裏面
４７，４８，４９，５０ 側面
５１ 嵌合溝
５２ 部位
５４，５５ 突起部
５６ａ，５６ｂ テーパー面
５８ コーティング層
６０ａ，６０ｂ 嵌合溝
６５ 距離センサ
６７ ユニバーサルジョイント
７１ スカート
１００ 研磨装置
１１０ 基板保持部
１１１ ローラー
１１２ ローラー回転機構
１２０ 可動プレート
１２７ リンス液供給ノズル
１２８ 保護液供給ノズル
１３１ 支持部材
１３１Ａ，１３１Ｂ 支持部材
１４１ 研磨テープ供給機構
１４１Ａ，１４１Ｂ 研磨テープ供給機構
１４２ リールベース
１４３ テープ巻き出しリール
１４３ａ，１４４ａ テンションモータ
１４４ テープ巻き取りリール
１４６ テープ送り装置
１４６Ａ，１４６Ｂ テープ送り装置
１４７ テープ送りモータ
１４８ テープ送りローラー
１４９ ニップローラー
１５３ａ，１５３ｂ，１５３ｃ，１５３ｄ ガイドローラー
１８０ 動作制御部
１９１ 研磨ヘッド移動機構
１９３ ボールねじ機構
１９４ モータ
１９５ 直動ガイド
２００ 研磨装置
２０４ 保持ステージ
２０５ シャフト
２０７ 保持ステージ駆動機構
２１０ 基板保持部
２１４ モータ
２１７ エアシリンダ
２２２ 下側供給ノズル
２３０ 上側供給ノズル
２４１ 押圧機構
２４２ 研磨テープ供給機構
２４３ テープ巻き出しリール
２４４ テープ巻き取りリール
２４５，２４６，２４７，２４８ ガイドローラー
２５１ エアシリンダ
２５２ テープ送り装置
２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，２５８，２５９ ガイドローラー
２６０ 隔壁
２６５ ベースプレート
２７０ 押圧パッド
２８０ 動作制御部
３５３ａ，３５３ｂ，３５３ｃ，３５３ｄ ガイドローラー
４５３ａ，４５３ｂ，４５３ｃ，４５３ｄ ガイドローラー

Claims (10)

1. 基板を研磨するための研磨ヘッドであって、
   研磨具を基板に対して押し付けるための環状の弾性部材と、
   前記弾性部材を介して前記研磨具を前記基板に対して押し付ける押圧面を有する押圧具本体とを備え、
   前記押圧面は、前記弾性部材の第１部位が嵌合する第１嵌合溝を有し、
   前記第１部位は、前記押圧面から突出しており、
   前記弾性部材は弾性変形した状態で前記押圧具本体に掛けられており、
   前記研磨ヘッドは、前記第１部位により前記研磨具を基板に押し付けるように構成されている、研磨ヘッド。
2. 前記弾性部材は、取り外し可能に前記押圧具本体に掛けられている、請求項１に記載の研磨ヘッド。
3. 前記弾性部材は、円形の断面を有している、請求項１または２に記載の研磨ヘッド。
4. 前記弾性部材は、フッ素樹脂を含むコーティング層で覆われている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
5. 前記押圧具本体は、前記押圧面から斜めに延びるテーパー面をさらに有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
6. 前記押圧具本体の側面は、前記弾性部材の第２部位が嵌合する第２嵌合溝を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
7. 前記押圧具本体は、突起部を前記押圧具本体の側面に有しており、
   前記突起部は、前記弾性部材を支持している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
8. 前記第１嵌合溝は、互いに離れた位置にある複数の第１嵌合溝であり、
   前記第１部位は、前記複数の第１嵌合溝にそれぞれ嵌合する複数の第１部位である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
9. 前記第１嵌合溝は、前記基板と同一の曲率を有する円弧形状を有している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の研磨ヘッド。
10. 基板を保持する基板保持部と、
    研磨具を前記基板に対して押し付けて該基板を研磨する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の研磨ヘッドとを備えている、研磨装置。

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