JP4468435B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置、特に半導体ウェハなどの基板の周縁部（ベベル部、エッジ部及びノッチ部など）に発生する表面荒れや基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去する基板処理装置に関するものである。

近年、半導体素子の微細化、半導体装置の高密度化に伴い、パーティクルの管理はますます重要になりつつある。パーティクルを管理する上での大きな問題の１つとして、半導体装置の製造工程中に半導体ウェハ（基板）のベベル部及びエッジ部に生じる表面荒れに起因する発塵がある。ここで、ベベル部Ｂとは、図２２に示すように、半導体ウェハＷの端部において断面が曲率を有する部分を意味し、エッジ部Ｅとは、ベベル部Ｂからウェハの内周側に向かった数ｍｍ程度の表面が平坦な部分を意味する。

例えば、トレンチキャパシタのトレンチ（ディープトレンチ）をＳｉウェハの表面に形成するＲＩＥ（Reactive Ion Etching）工程において、上述したような加工起因の表面荒れが発生する。ＲＩＥ工程では、まず、図２３（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ１００上にＳｉＮ膜５００とＳｉＯ_２膜５１０の積層膜からなるハードマスクを形成し、上記ハードマスクをマスクにしてＳｉウェハ１００をＲＩＥ法にてエッチングしてディープトレンチ５２０を形成する（図２３（ｂ）参照）。

このＲＩＥ工程においては、エッチング中に生じる副生成物がＳｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部に付着し、これがエッチングのマスクとして作用して、図２３（ｂ）に示すように、Ｓｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部に針状突起５３０が形成されることがある。特に、開口径がサブミクロンオーダーであり、アスペクト比が数十と非常に高いディープトレンチ５２０を精度よく形成しようとした場合には、そのプロセス条件により上述した針状突起５３０がベベル部及びエッジ部に必然的に発生してしまう。

針状突起５３０の高さは位置によりバラツキがあるが、最大で１０μｍ近くにもなり、Ｓｉウェハ１００の搬送時あるいはプロセス時に破損してパーティクルが発生する原因となる。このようなパーティクルは歩留りの低下につながるため、ベベル部及びエッジ部に形成された針状突起５３０を除去する必要がある。

従来から、このような針状突起５３０を除去するためにＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法が用いられている。このＣＤＥ法においては、まず、図２４（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部の数ｍｍの領域を除いた表面にレジスト５４０を塗布する。そして、レジスト５４０で覆われていない部分のＳｉウェハ１００を等方的にエッチングすることにより、ベベル部及びエッジ部の針状突起５３０を除去する（図２４（ｂ）参照）。その後、デバイス表面を保護していたレジスト５４０を剥離する（図２４（ｃ）参照）。

このようなＣＤＥ法では、デバイス表面をレジスト５４０で保護する必要があるため、レジスト塗布、レジスト剥離という工程が必要となる。また、等方的なエッチングにより尖った針状部分は除去することができるが、針状突起５３０の高さのバラツキに応じて凹凸５５０が形成されてしまう（図２４（ｃ）参照）。この種の凹凸５５０は、次工程以降で行われるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の加工時にダストが溜まり易く、問題となる場合があるが、従来のＣＤＥ法によっては、このようなＳｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部の表面荒れを完全に除去することが困難であった。また、更に、ＣＤＥ工程に要する１枚当たりの処理時間は通常５分以上と長く、ＣＤＥ工程はスループットを下げる原因となると共に、原料コストが高いという問題を有している。

また、近年、半導体装置の分野には、配線材料としてのＣｕ、あるいは次世代ＤＲＡＭやＦｅＲＡＭのキャパシタ電極材料としてのＲｕやＰｔ、キャパシタ誘電体材料としてのＴａＯ、ＰＺＴなど、新材料が次々と導入されている。そして、半導体装置の量産化に当たり、これらの新材料による装置汚染の問題を真剣に考えるべき時期となった。特に、半導体装置の製造工程中において、ウェハのベベル部、エッジ及び裏面に付着した新材料膜は汚染源となるため、これを除去することが重要な課題となる。

例えば、キャパシタ電極として用いるＲｕ膜を成膜する際、ベベル部、エッジ部、及び裏面に付着するＲｕ膜の除去は重要である。このようなＲｕ膜の成膜方法としては、現在ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が一般的に用いられているが、ＣＶＤ法では、装置構成による程度の差こそあるものの、ベベル部、エッジ部、及び裏面へのＲｕ膜の付着を避けることはできない。また、スパッタ法においてエッジカットリングを用いてＲｕ膜の成膜を行う場合でも、ベベル部及びエッジ部にスパッタ粒子（Ｒｕ）が回り込むことによるＲｕ膜の付着を完全になくすのは困難である。外周チップの歩留りを高めるためにエッジカット幅を小さくする場合は、なおさらＲｕ膜の付着を完全になくすことが難しい。

いずれの成膜方法にせよ、Ｒｕ成膜後のウェハのベベル部、エッジ部、又は裏面には、Ｒｕ膜が付着している。上述したように、この種のベベル部等に付着したＲｕ膜は、次工程の装置汚染の原因になるため、除去しなければならない。

ベベル部等に付着したＲｕ膜の除去は、従来から、ウェットエッチング法により行われており、Ｓｉウェハの裏面を上にして水平に回転しているＳｉウェハに薬液を滴下する方法が一般的である。ベベル部及びエッジ部に関しては、回転数等を調整して、薬液のデバイス形成面側への回り込み量を調整することにより対応している。

しかし、この方法では、Ｒｕ膜の除去レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ程度であるため、１枚当たりの処理時間が通常５分以上と長く、スループットが低いという問題がある。更に、下地に拡散したＲｕを除去することができず、これを除去するためには、下地をエッチングできる別の薬液によるウェットエッチングを追加して行う必要があり、更にスループットが低くなってしまう。また、装置にダメージを与えないような適当な薬液が存在しないという問題もある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、半導体装置の製造工程などにおいて、基板の周縁部等に発生する表面荒れや基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる基板処理装置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の本発明は、研磨テープと、基板を回転させる機構と、回転する基板のベベル部に前記研磨テープを押圧する研磨ヘッドとを備え、前記研磨ヘッドは、二つの突出部を有した支持部と、前記二つの突出部の端部の間に張設され前記研磨テープを支持するための弾性部材と、前記基板の径方向に前記研磨ヘッドを移動させるためのエアシリンダとを備え、前記研磨ヘッドの前記支持部を前記エアシリンダにより基板の径方向に移動させ、前記弾性部材を延ばして前記弾性部材に張力を発生させ、この張力により一定の力で前記研磨テープを前記基板のベベル部に押圧して該ベベル部を研磨することを特徴とするものである。

また、前記基板の研磨中に、基板の被研磨面に投光して該被研磨面から反射する光を受光するフォトセンサと、該フォトセンサで受光した散乱光を分析して被研磨面の研磨状態を判断する制御部を備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、研磨テープを基板の所定の箇処に押圧し、該研磨テープと基板との摺接により基板の研磨を行なう基板処理装置において、研磨テープを基板のエッジ部に押圧して該エッジ部を研磨するエッジ部研磨部と、研磨テープを基板のベベル部に押圧して該ベベル部を研磨するベベル部研磨部とを備える研磨ユニットを設けてもよい。

上記態様によれば、研磨テープを用いた研磨により基板のベベル部及びエッジ部の針状突起の除去を行うことができ、従来のＣＤＥ法では不可欠だったレジストによるデバイス形成面の保護が不要になる。その結果、保護用のレジスト塗布、針状突起を除去した後のレジスト剥離という２つの工程を省くことができ、スループットが向上する。また、ベベル部及びエッジ部から針状突起を除去した後の面は平滑面となるので、上述したＣＤＥ法における問題が解決される。

また、このような研磨テープを用いた研磨により基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去することとすれば、単一の工程で除去工程を実現することができるので、従来のウェットエッチング法に比べて短時間で汚染源となる膜を除去することができ、スループットが向上する。

ここで、上記研磨テープを薄膜研磨フィルムにより形成してもよい。また、高い柔軟性を有する材質からなる研磨テープを用いることもできる。このように、研磨テープとして薄膜研磨フィルムを用いることにより、例えば、基板の表面、特に周縁部（ベベル部及びエッジ部）において研磨テープが折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨テープを基板の周縁部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、基板の周縁部を均等に研磨することが可能となる。この結果、基板の表面に形成された針状突起や基板の表面に付着した不要な膜を研磨により効果的に除去することが可能となる。ここで、「研磨テープ」はテープ状の研磨工具を意味しており、この研磨テープには、基材フィルム上に研磨砥粒を塗布した研磨フィルム及びテープ状の研磨布の双方が含まれる。

前記研磨ユニットは、研磨テープを基板のノッチ部に押圧して該ノッチ部の研磨を行なうノッチ研磨部を備えてもよい。これにより、一つの研磨ユニットで、基板のベベル部、エッジ部及びノッチ部を研磨テープで研磨することができる。

前記研磨ユニットは、研磨後の基板を１次洗浄する洗浄部を備えてもよい。これにより、基板のベベル部、エッジ部及びノッチ部を研磨テープで研磨した後に、同一のユニット内で１次洗浄を行なうことができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記エッジ部研磨部は、基板保持テーブルにより基板を保持して回転させるとともに基板のエッジ部の上下面を研磨テープを介して一対のクランプ部材によりクランプすることにより研磨してもよい。これにより、一対のクランプ部材により、研磨テープを基板のエッジ部の上下面に挟み込んで押圧することができる。この場合、研磨テープを挟み込んで基板のエッジ部に押圧する面は、平面でもローラ状の面でもよい。そして、エアシリンダ等により一対のクランプ部材により研磨テープを押圧することにより、研磨テープを基板のエッジ部に押圧する圧力を任意の値に制御することができる。

前記エッジ部研磨部が研磨すべきエッジ部の半径方向の位置を調整できるように、前記一対のクランプ部材は基板の半径方向に移動可能であってもよい。これにより、研磨すべきエッジ部の位置を任意に調整できるとともに、研磨すべきエッジ部の長さを任意に調整できる。

前記一対のクランプ部材の間で研磨すべき基板の半径方向外方に研磨テープを案内するローラガイドを設け、該ローラガイドによって研磨テープを一方のクランプ部材側から他方のクランプ部材側に案内するようにしてもよい。これにより、一対のクランプ部材により研磨テープを挟み込んで基板のエッジ部に押圧するとともに、ローラガイドにより、研磨テープの挟み込みの位置の半径方向の外方に研磨テープを案内することができる。このように、研磨テープを基板との接触部から一旦離間させることにより、研磨テープの撚れ等をなくすことができるとともに、エッジ部の上下面を一本の研磨テープで研磨することができる。

前記一対のクランプ部材および該一対のクランプ部材を開閉させる開閉機構は、上下方向に移動可能になっていてもよい。これにより、挟み込む機構である一対のクランプ部材および開閉機構が上下方向に移動できるため、一対のクランプ部材が基板を挟み込んだ時に、基板と挟み込み機構との高さを自動的に合わせられる。すなわち、研磨テープのクランプ位置の自動調整可能な高さ合わせ機構になっている。

前記ベベル部研磨部は、基板保持テーブルにより基板を保持して回転させるとともに基板のベベル部に研磨テープを弾性体を備えた研磨ヘッドにより押圧することにより研磨してもよい。これにより、弾性体を備えた研磨ヘッドによって研磨テープを基板のベベル部に押圧しつつ、基板を軸心の回わりに回転させることにより、基板のベベル部を研磨することができる。

前記研磨ヘッドは基板の半径方向に移動可能であってもよい。これにより、弾性体が劣化したとしても、研磨テープを基板のベベル部に押圧する押圧力を調整できる。
前記ノッチ研磨部は、基板保持テーブルにより基板を保持した状態で、研磨テープを基板のノッチ部に弾性体により押圧するとともに該研磨テープを移動させて研磨してもよい。これにより、研磨テープを基板のノッチ部に弾性体で押圧した状態で、研磨テープを基板に対して移動、例えば一方向に移動又は往復移動することにより、基板のノッチ部を研磨することができる。

前記弾性体は、前記ノッチ部の上縁部、外周縁部および下縁部の各々に研磨テープを押圧できるように上下動可能であってもよい。
前記研磨ユニットで研磨後の基板又は研磨後に１次洗浄された基板を研磨ユニットから搬出した後に、該基板を洗浄し乾燥させる洗浄ユニットを備えてもよい。これにより、研磨ユニットにより、基板のベベル部およびエッジ部を研磨した後に、該基板を研磨ユニットから搬出し、洗浄ユニットで研磨後の基板を洗浄し乾燥させることができる。したがって、本発明の基板処理装置によれば、基板のベベル部およびエッジ部（場合によっては、ノッチ部）を研磨した後に、基板の洗浄および乾燥を行って、清浄で乾燥状態の基板を搬出することができる。したがって、基板処理装置をクリーンルームに設置しても、研磨後の基板が清浄で乾燥しているために、基板処理装置から搬出された基板がクリーンルーム内の雰囲気（クリーンエア）を汚染させることがない。なお、基板処理装置がクリーンルーム内に設置できるように、ハウジングで囲まれていることは勿論である。

本発明の好ましい態様によれば、研磨テープを表面及び裏面を有する基板の所定の箇処に押圧し、該研磨テープと基板との摺接により基板の研磨を行なう基板処理装置において、基板のエッジ部の前記表面及び前記裏面を研磨テープを介してクランプする一対のクランプ部材と、該一対のクランプ部材を開閉させる開閉機構とを備え、該開閉機構により前記一対のクランプ部材を閉じて研磨テープを基板のエッジ部の前記表面及び前記裏面に押圧するようにしてもよい。

上記態様によれば、一対のクランプ部材により、研磨テープを基板のエッジ部の前記表面及び前記裏面に挟み込んで押圧することができる。この場合、研磨テープを挟み込んで基板のエッジ部に押圧する面は、平面でもローラ状の面でもよい。そして、エアシリンダ等により一対のクランプ部材により研磨テープを押圧することにより、研磨テープを基板のエッジ部に押圧する圧力を任意の値に制御することができる。なお、実施形態においては、基板のエッジ部の表面を基板のエッジ部の上面と称し、基板のエッジ部の裏面を基板のエッジ部の下面と称する。

前記基板を保持して基板を所定速度で回転させる基板保持テーブルを備えてもよい。
前記一対のクランプ部材および前記開閉機構を基板の半径方向に移動させる移動機構を設けてもよい。これにより、研磨すべきエッジ部の位置を任意に調整できるとともに、研磨すべきエッジ部の長さを任意に調整できる。

前記一対のクランプ部材の間に、研磨テープを一方のクランプ部材側から他方のクランプ部材側に案内するローラガイドを設けてもよい。これにより、一対のクランプ部材により研磨テープを挟み込んで基板のエッジ部に押圧するとともに、ローラガイドにより、研磨テープの挟み込みの位置の半径方向の外方に研磨テープを案内することができる。このように、研磨テープを基板との接触部から一旦離間させることにより、研磨テープの撚れ等をなくすことができるとともに、エッジ部の上下面を一本の研磨テープで研磨することができる。

前記一対のクランプ部材および前記開閉機構は、前記基板の表面に対して略直交する方向に移動可能なように浮動状態で固定部に支持されていてもよい。これにより、挟み込む機構である一対のクランプ部材および開閉機構が上下方向に移動できるため、一対のクランプ部材が基板を挟み込んだ時に、基板と挟み込み機構との高さを自動的に合わせられる。すなわち、研磨テープのクランプ位置の自動調整可能な高さ合わせ機構になっている。

本発明の好ましい態様によれば、研磨テープを基板の所定の箇処に押圧し、該研磨テープと基板との摺接により基板の研磨を行なう基板処理装置において、基板を保持する基板保持テーブルと、研磨テープを基板のノッチ部に押圧する弾性体と、該弾性体を所定の押圧力で押圧して研磨テープを基板のノッチ部に押圧する押圧機構とを備えてもよい。

上記態様によれば、押圧機構は、研磨中に研磨テープに与えられる押圧力が所定の押圧力になるように弾性体を押圧するので、弾性体の劣化にかかわらず研磨テープによる研磨レートを常に一定にして均一な研磨を行うことができる。上記押圧機構は、研磨中に上記押圧力を調整可能に構成されている。そのため、押圧機構による押圧力を適宜変化させて研磨中に研磨テープに与えられる押圧力を変化させ、基板のノッチ部において所望の研磨プロファイルを得ることが可能となる。

前記弾性体を支持する支持アームと、該支持アームを上下方向に揺動させる揺動機構とを備え、該揺動機構により前記支持アームを揺動させることにより前記弾性体がノッチ部の上縁部、外周縁部および下縁部の各々に研磨テープを押圧できるようにしてもよい。これにより、研磨テープを押圧する弾性体を上下方向に移動させることができるため、基板のノッチ部の上下の斜めになっている部分を含めて全ての部分を研磨することができ、ノッチ部に付着した汚染源となる膜等を確実に除去できる。

前記押圧機構はエアシリンダからなってもよい。
前記基板の研磨中に、基板の被研磨面を撮像する画像センサと、該画像センサで得られた画像を処理して被研磨部の研磨状態を判断する制御部とを備えてもよい。これにより、研磨中の基板の被研磨面を光学的に観察することにより、研磨状況を把握することができる。

前記制御部は、前記被研磨面の研磨状態から研磨終点を検出してもよい。
前記基板の研磨中に、基板の被研磨面に投光して該被研磨面から反射する光を受光するフォトセンサと、該フォトセンサで受光した散乱光を分析して被研磨面の研磨状態を判断する制御部とを備えてもよい。これにより、研磨中の基板の被研磨面に投光して、反射してくる散乱光を観察することにより、研磨状況を把握することができる。

前記制御部は、前記被研磨面の研磨状態から研磨終点を検出してもよい。
前記基板の研磨中に、前記基板を回転させているモータからの信号により前記基板を回転させるトルク値を検出し、このトルク値の変化を解析する制御部を備えてもよい。これにより、基板を保持して回転させている基板保持テーブルを駆動するモータの電流等から基板を回転させるトルク値を検出し、このトルク値の変化を予めストアしておいたデータと比較すること等を行って分析し、研磨状況を把握することができる。

前記制御部は、前記トルク値の変化から研磨終点を検出してもよい。
前記基板の研磨中に、前記基板を保持して回転させている基板保持テーブルの回転軸のトルク値を検出し、このトルク値の変化を解析する制御部を備えてもよい。これにより、基板を保持して回転させている基板保持テーブルの回転軸等に加わるトルク値を直接に検出し、このトルク値の変化を予めストアしておいたデータと比較すること等を行って分析し、研磨状況を把握することができる。

前記制御部は、前記トルク値の変化から研磨終点を検出してもよい。
前記基板の研磨中に、基板の被研磨面に摺接して研磨を行なう研磨テープに加わるテンションを計測し、被研磨面の研磨状態を判断する制御部を備えてもよい。これにより、基板の研磨中に、基板を研磨している研磨テープに加わるテンション（引張り応力）を歪みゲージ等により計測し、このテンションの変化を予めストアしておいたデータと比較すること等を行って分析し、研磨状況を把握することができる。例えば、基板のベベル部およびエッジ部の研磨の際には、研磨テープに基板の回転方向のテンションが加わるので、このテンションの変化を観察する。また基板のノッチ部の研磨の際には、研磨テープには研磨テープの移動方向のテンションが加わるので、このテンションの変化を観察する。

前記基板の研磨中に、基板の被研磨面に研磨テープを押圧する機構部に加わるテンションを計測し、被研磨面の研磨状態を判断する制御部を備えてもよい。これにより、基板の研磨中に、研磨テープを基板に押圧している機構部（エッジ部研磨部においてはクランプ部材、ベベル部研磨部およびノッチ研磨部においては弾性体など）に加わるテンション(引張り応力)を歪みゲージ等により計測し、このテンションの変化を予めストアしておいたデータと比較すること等を行って分析し、研磨状況を把握することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）研磨テープを用いた研磨により基板のベベル部及びエッジ部の針状突起の除去を行うこととすれば、従来のＣＤＥ法では不可欠だったレジストによるデバイス形成面の保護が不要になる。その結果、保護用のレジスト塗布、針状突起を除去した後のレジスト剥離という２つの工程を省くことができ、スループットが向上する。また、ベベル部及びエッジ部から針状突起を除去した後の面は平滑面となるので、上述したＣＤＥ法における問題が解決される。

（２）研磨テープを用いた研磨により基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去することとすれば、単一の工程で除去工程を実現することができるので、従来のウェットエッチング法に比べて短時間で汚染源となる膜を除去することができ、スループットが向上する。

（３）本発明のエッジ部研磨部によれば、一対のクランプ部材により、研磨テープを基板のエッジ部の上下面に挟み込んで押圧することができる。この場合、研磨テープを挟み込んで基板のエッジ部に押圧する面は、平面でもローラ状の面でもよい。そして、エアシリンダ等により一対のクランプ部材により研磨テープを押圧することにより、研磨テープを基板のエッジ部に押圧する圧力を任意の値に制御することができる。

（４）本発明のベベル部研磨部によれば、弾性体を備えた研磨ヘッドによって研磨テープを基板のベベル部に押圧しつつ、基板を軸心の回わりに回転させることにより、基板のベベル部を研磨することができる。

（５）本発明のノッチ研磨部によれば、研磨テープを基板のノッチ部に弾性体で押圧した状態で、研磨テープを基板に対して移動、例えば一方向に移動又は往復移動することにより、基板のノッチ部を研磨することができる。

（６）研磨ユニットにより、基板のベベル部およびエッジ部を研磨した後に、該基板を研磨ユニットから搬出し、洗浄ユニットで研磨後の基板を洗浄し乾燥させることができる。したがって、本発明の基板処理装置によれば、基板のベベル部およびエッジ部（場合によっては、ノッチ部）を研磨した後に、基板の洗浄および乾燥を行って、清浄で乾燥状態の基板を搬出することができる。したがって、基板処理装置をクリーンルームに設置しても、研磨後の基板が清浄で乾燥しているために、基板処理装置から搬出された基板がクリーンルーム内の雰囲気（クリーンエア）を汚染させることがない。

以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る基板処理装置は、半導体ウェハ（Ｓｉウェハ）などの基板のベベル部、エッジ部及びノッチ部を研磨することにより、基板のベベル部、エッジ部及びノッチ部等の周縁部に発生する表面の荒れや基板の周縁部に付着し汚染源となる膜を除去する処理を行い、この周縁部の処理後に基板を洗浄して乾燥させ搬出するものである。なお、図面を通して同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、基板処理装置は、複数の半導体ウェハ（基板）を収容したウェハカセットＣ１，Ｃ２を載置する一対のロード／アンロードステージ１と、ドライな半導体ウェハを搬送する第１搬送ロボット２と、ウェットな半導体ウェハを搬送する第２搬送ロボット３と、処理前または処理後の半導体ウェハを載置する仮置き台４と、半導体ウェハの周縁部を研磨する研磨ユニット１０と、研磨後の半導体ウェハを洗浄する洗浄ユニット５，６とを備えている。第１搬送ロボット２は、ロード／アンロードステージ１上のカセットＣ１，Ｃ２、仮置き台４、洗浄ユニット６の間で半導体ウェハを搬送するようになっている。また第２搬送ロボット３は、仮置き台４、研磨ユニット１０、洗浄ユニット５，６の間で半導体ウェハを搬送するようになっている。

前記研磨ユニット１０は半導体ウェハの周縁部を研磨した後に半導体ウェハの１次洗浄を行う１次洗浄機を備えている。したがって、洗浄ユニット５は、半導体ウェハの２次洗浄を行う２次洗浄機を構成し、洗浄ユニット６は半導体ウェハの３次洗浄を行う３次洗浄機を構成している。
図１に示す基板処理装置はハウジング７で囲まれており、上部に設けられた図示しないエア供給ファン，ケミカルフィルタ，ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡフィルタを介して清浄な空気が下部の排気部に向かって供給されるようになっている。これにより、研磨、洗浄および搬送の際に半導体ウェハが汚染されないように半導体ウェハ表面に清浄な空気のダウンフローが形成されている。なお、各部はロード／アンロードステージ１＞仮置き台４，洗浄ユニット６＞洗浄ユニット５＞研磨ユニット１０の順に圧力勾配が設けられている。このような構成により、基板処理装置は、クリーンルームのみならず、ダスト管理をしていない通常の環境に設置されても、極めて清浄なプロセスを行うことができるドライイン・ドライアウト型の基板周縁研磨装置とすることができる。

次に、上述の構成を具備した基板処理装置の処理工程を説明する。
ＣＭＰ工程やＣｕ成膜工程を終えたウェハが収容されたウェハカセットＣ１，Ｃ２が図示しないカセット搬送装置によって基板処理装置に搬送され、ロード／アンロードステージ１に載置される。第１搬送ロボット２は、ロード／アンロードステージ１上のウェハカセットＣ１又はＣ２から半導体ウェハを取出し、この半導体ウェハを仮置き台４に載置する。第２搬送ロボット３は、仮置き台４に載置された半導体ウェハを受け取り、この半導体ウェハを研磨ユニット１０に搬送する。この研磨ユニット１０において、ベベル部、エッジ部及びノッチ部の研磨が行われる。

研磨ユニット１０においては、研磨中又は研磨後に、半導体ウェハの上方に配置された図示しない１以上のノズルから水又は薬液を供給して半導体ウェハの上面（ベベル部を含む）及びエッジ部及びノッチ部を洗浄する。この洗浄液は、研磨ユニット１０での半導体ウェハの表面材質の管理（例えば、薬液などによる半導体ウェハ表面の不均一な酸化などの変質を避けて均一な酸化膜を形成するなど）の目的のために行われる。また、研磨後に半導体ウェハの周縁部にスポンジローラを押し当ててスクラブ洗浄を行なう。この研磨ユニット１０での洗浄を１次洗浄という。

洗浄ユニット５，６ではそれぞれ２次洗浄、３次洗浄が行われるが、研磨ユニット１０において１次洗浄された半導体ウェハは第２搬送ロボット３により洗浄ユニット５又は６に搬送され、洗浄ユニット５において２次洗浄、場合によっては洗浄ユニット６において３次洗浄、あるいは両ユニット５，６において２次洗浄及び３次洗浄を行う。

最終洗浄の行われた洗浄ユニット５又は６において、半導体ウェハを乾燥させ、第１搬送ロボット２が乾燥したウェハを受け取ってこれをロード／アンロードステージ１上のウェハカセットＣ１，Ｃ２に戻す。
なお、上述した２次洗浄、３次洗浄においては、接触型の洗浄（ペンシル型やロール型などの例えばＰＶＡ製スポンジでの洗浄）と非接触型の洗浄（キャビテーションジェットや超音波印加液体による洗浄）を適宜組み合わせてもよい。

研磨ユニット１０における研磨終点は、研磨時間によって管理してもよいし、あるいは、ベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、半導体ウェハのデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光（レーザやＬＥＤなど）を図示しない光学的手段によって照射し、その散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することとしてもよい。研磨終点検知の実施形態については、後述する。

次に、本発明の基板処理装置に組み込まれた研磨ユニット１０の詳細構造を図２乃至図１５を参照して説明する。
図２は研磨ユニット１０の全体構成を示す平面図であり、図３は図２のIII−III線に沿った概略断面図である。図２及び図３に示すように、研磨ユニット１０は、半導体ウェハＷの裏面を真空吸着して半導体ウェハＷを保持する基板保持部１１と、半導体ウェハＷのエッジ部の上下面を研磨テープを介してクランプして、研磨テープにより半導体ウェハＷのエッジ部を研磨するクランプ式研磨部２０と、研磨テープを半導体ウェハＷのベベル部に押圧して半導体ウェハＷのベベル部を研磨するプッシュ式研磨部４０と、研磨テープを半導体ウェハＷのノッチ部に押圧して半導体ウェハＷのノッチ部の研磨を行うノッチ研磨部６０とを備えている。また研磨ユニット１０は研磨後の半導体ウェハＷを１次洗浄する洗浄部８０を備えている。図２に示すように、クランプ式研磨部２０は半導体ウェハＷの円周方向に離間した位置に３個配置され、またプッシュ式研磨部４０も半導体ウェハＷの円周方向に離間した位置に３個配置されている。さらに洗浄部８０も半導体ウェハＷの円周方向に離間した位置に３個配置されている。ノッチ研磨部６０は、１個のみ配置されている。

図３に示すように、基板保持部１１は、半導体ウェハＷを真空吸着する真空吸着用の溝を備えた基板保持テーブル１２と、基板保持テーブル１２を支持する支持軸１３とを備えている。支持軸１３の下端にはモータ１４が連結されており、モータ１４により支持軸１３及び基板保持テーブル１２が一体に回転するようになっている。基板保持テーブル１２には上面に開口する複数の同心円状の溝１２ａと、複数の同心円状の溝１２ａに交叉して延びる縦溝・横溝１２ｂとが形成されている。同心円状の溝１２ａは基板保持テーブル内に形成された連通路１２ｃに連通されており、この連通路１２ｃは支持軸１３内に形成された連通路１３ａに連通されている。そして、支持軸１３内に形成された連通路１３ａは真空ポンプ１５に接続されている。

また、基板保持テーブル１２の同心円状の溝１２ａおよび縦溝・横溝１２ｂを覆うように基板保持テーブル１２の上面には樹脂材からなるバッキングフィルム１６が貼着されている。そして、バッキングフィルム１６には、基板保持テーブル１２の同心円状の溝１２ａおよび縦溝・横溝１２ｂに連通するように多数の小径の貫通孔（図示せず）が形成されている。したがって、真空ポンプ１５を稼動させることにより、支持軸１３の連通路１３ａ、基板保持テーブル１２の連通路１２ｃ、同心円状の溝１２ａ及び縦溝・横溝１２ｂを介してバッキングフィルム１６の貫通孔に真空が形成される。これにより、半導体ウェハＷはバッキングフィルム１６の上面に真空吸着される。

また基板保持テーブル１２および支持軸１３は、図示されない昇降機構に連結されており、半導体ウェハＷの受渡し時に、基板保持テーブル１２および支持軸１３は上昇し、半導体ウェハＷを受渡し機構（後述する）から受け取り、又は、半導体ウェハＷを受渡し機構に受け渡すようになっている。

上述の構成からなる基板保持部１１においては、受渡し機構から半導体ウェハＷを受け取った後に、基板保持テーブル１２及び支持軸１３は下降する。その後、真空ポンプ１５を稼動させることにより、基板保持テーブル１２の上面のバッキングフィルム１６上に載置された半導体ウェハＷを真空吸着し、モータ１４を駆動することにより、半導体ウェハＷを所定の回転速度で半導体ウェハＷの中心の周りに回転させることができる。

図２に示すように、基板保持部１１の上方には、センタリング及び受渡し機構１７が配置されている。センタリング及び受渡し機構１７は一対のアーム１８，１８を備え、各アーム１８には半導体ウェハＷのベベル部に対応した凹状の面を有した複数のコマ１９が固定されている。一対のアーム１８，１８は、開閉可能となっており、図２において実線で示す閉鎖位置と仮想線で示す開放位置とを取ることができる。したがって、一対のアーム１８，１８は閉鎖位置でコマ１９によって半導体ウェハＷを狭持し、開放位置で半導体ウェハＷをリリース（解放）することができる。そして、一対のアーム１８，１８が半導体ウェハＷを狭持したときには、半導体ウェハＷの位置決め、すなわち、センタリングがなされる。

上述のように構成されたセンタリング及び受渡し機構１７においては、半導体ウェハＷは第２搬送ロボット３のハンド３ａによりセンタリング及び受渡し機構１７に受け渡され、一対のアーム１８，１８を閉じて閉鎖位置で半導体ウェハＷを狭持して半導体ウェハＷのセンタリングを行う。その後、基板保持部１１の基板保持テーブル１２および支持軸１３が上昇してきて、センタリング及び受渡し機構１７に保持された半導体ウェハＷを真空吸着する。この真空吸着と同時に一対のアーム１８，１８を開いて開放位置で半導体ウェハＷをリリースすることにより、半導体ウェハＷをセンタリング及び受渡し機構１７から基板保持部１１に受け渡す。その後、上述したように、半導体ウェハＷを保持した基板保持テーブル１２は、図３に示す位置まで下降する。

次に、クランプ式研磨部２０の詳細構造を図４乃至図６を参照して説明する。
図４はクランプ式研磨部２０の全体構成を示す概略側面図である。図５はクランプ式研磨部２０の駆動機構を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ矢視図である。図６はクランプ式研磨部２０の作動状態を示す要部拡大図である。クランプ式研磨部２０は、半導体ウェハＷのエッジ部の上下面を研磨テープを介してクランプして、研磨テープにより半導体ウェハＷのエッジ部を研磨するものであり、エッジ部研磨部を構成している。図４及び図５（ａ）に示すように、クランプ式研磨部２０は半導体ウェハＷのエッジ部の上下面を研磨テープ２１を介してクランプ（狭持）するための研磨ヘッド２２を備えている。研磨ヘッド２２は、互いに接近及び離間するように支持軸２３ａ，２３ａを中心に揺動可能な一対のクランプアーム２３，２３と、クランプアーム２３，２３の先端に軸心回わりに回転自在に支持されたローラ状の押圧部材２４，２４と、クランプアーム２３，２３の基端に固定された歯車２５，２５とを備えている。押圧部材２４，２４は円柱軸心２４ａを有し、円柱軸心２４ａの回わりに天然ゴム等の弾性体をローラ状に巻き付けて形成されている。歯車２５，２５は上下ともピッチ円および歯数が等しく、クランプアーム２３，２３は上下とも長さおよび形状が同じである。

研磨ヘッド２２は、一対のクランプアーム２３，２３が閉じたときに、押圧部材２４，２４が研磨テープ２１を半導体ウェハＷのエッジ部の上下面に押しつけるようになっている。一対のクランプアーム２３，２３の間で半導体ウェハＷの半径方向外方には研磨テープ２１を案内するための軸心回わりに回転自在に支持されたＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）製のローラガイド３５が固定フレーム３０に支持されている。
前記２つの歯車２５，２５の一方は、旋回アーム２６の先端に固定された歯車２７に噛み合っている。そして旋回アーム２６の基端はエアシリンダ２８のロッド部２８ａに固定されている。

図５（ｂ）に示すように、研磨ヘッド２２、歯車２７を有した旋回アーム２６、及びエアシリンダ２８のすべては支持フレーム２９に支持されている。一方、装置のベース等の固定部に固定された固定フレーム３０には、直線案内レール３１が固定されており、この直線案内レール３１にはスライダ３２が摺動可能に装着されている。そして前記支持フレーム２９はスライダ３２に固定されている。また固定フレーム３０にはピン３３が固定されており、このピン３３と支持フレーム２９に固定されたピン３８との間には引っ張りコイルバネ３４が介装されている。したがって、研磨ヘッド２２および研磨ヘッド２２の開閉機構である旋回アーム２６、歯車２７、エアシリンダ２８等は、固定フレーム３０に対してフローティング状態になっており、研磨ヘッド２２がある程度の範囲で上下動可能になっている。なお、スライダ３２は引っ張りコイルバネ３４により下方に引張されているため、スライダ３２が直線案内レール３１から離脱してしまわないように、スライダ３２の所定以上の下方への摺動はストッパ（図示せず）により規制されている。

前記エアシリンダ２８のストロークは、支持フレーム２９に固定されたストッパ３６により規制されるようになっている。すなわち、エアシリンダ２８のロッド部２８ａが上方に突出したときに、ロッド部２８ａの先端がストッパ３６に当接してロッド部２８ａの突出位置が規制されるようになっている。

一方、研磨テープ２１は図示しないカセットテープカートリッジに収容されており、カセットテープカートリッジ内の巻き取りリールＲＡ及び送り出しリールＲＢによって、所定の張力が与えられた状態で巻き取られるようになっている。

上述の構成からなるクランプ式研磨部２０においては、エアシリンダ２８が作動することによりロッド部２８ａが突出してストッパ３６に当接すると、旋回アーム２６が上方に旋回し、歯車２７が反時計方向に回転する。この結果、歯車２７に噛み合っている上方の歯車は時計方向に回転し、上方の歯車２５に噛み合っている下方の歯車２５は反時計方向に回転する。この結果、研磨ヘッド２２の一対のクランプアーム２３，２３は、図４および図６（ａ）において仮想線で示すように揺動し、一対のクランプアーム２３，２３は開放状態となる。一方、エアシリンダ２８を作動させてロッド部２８ａを縮退させると、旋回アーム２６は下方へ旋回し、歯車２７は時計方向に回転する。これにより、歯車２７に噛み合っている上方の歯車２５は反時計方向に回転し、下方の歯車は時計方向に回転する。この結果、研磨ヘッド２２の一対のクランプアーム２３，２３は図４および図６（ａ）において実線で示すように閉じることになり、上下の押圧部材２４，２４は研磨テープ２１を半導体ウェハＷのエッジ部の上下面に等しい押圧力で押しつけることとなる。この場合、エアシリンダ２８に供給する圧縮空気の圧力を適宜調節することにより、一対のクランプアーム２３，２３のクランプ力を調節することができ、したがって、押圧部材２４，２４が研磨テープ２１を半導体ウェハＷのエッジ部の上下面に押しつける押付け力を調節することができる。

このように一対のクランプアーム２３，２３が半導体ウェハＷのエッジ部の上下面を研磨テープ２１を介してクランプしているときには、研磨ヘッド２２はフローティング機構によりフローティング（浮動）してクランプ前の中心よりクランプ後の中心は、図６（ａ）に示すようにわずかな距離ｈ（本実施例においては約１ｍｍ）だけ上昇する。このとき、半導体ウェハＷは基板保持部１１の基板保持テーブル１２に真空吸着され、基板保持テーブル１２はモータ１４により所定速度で回転しているために、半導体ウェハＷのエッジ部の上下面と送りを停止した研磨テープ２１が摺接してエッジ部の研磨が行われる。このときの、研磨テープ２１をエッジ部領域に押圧する圧力は、前述したようにエアシリンダ２８へ供給する圧縮空気の圧力を適宜調節することにより調節可能であり、例えば研磨テープ２１をエッジ部に９８ｋＰａ程度の圧力で押圧する。このようにすることで、デバイス形成面のエッジ部の数ｍｍの領域を研磨することができる。研磨されるエッジ部の距離は、移動機構（図示せず）により研磨ヘッド２２を半導体ウェハＷの中心方向に又は中心から離間する方向（図５（ａ）においてＡ方向）に移動させることにより、適宜調整できる。また、エッジ部の距離が長い場合は、この移動機構により研磨ヘッド２２を半径方向に所定距離移動または揺動させつつ、半導体ウェハＷの研磨を行ってもよい。このとき、図４に示すように、薬液供給ノズル３７から半導体ウェハＷのエッジ部と研磨テープ２１の接触部に薬液または純水が供給されており、半導体ウェハＷのエッジ部が湿式研磨される。半導体ウェハＷの研磨によって摩耗した研磨テープ２１は、その研磨レートが低下する前に巻き取られ、新しい研磨テープが半導体ウェハＷに接触するようになっている。この際、半導体ウェハＷのエッジ部の下面の研磨が不要または少なくてよい場合には、上面に新しい未使用の研磨テープ２１を接触させ、下面に摩耗した使用済みの研磨テープを接触させるように研磨テープを送るようにしてもよい。また、研磨テープが摩耗した場合には、新しい研磨テープ２１が常に半導体ウェハＷの上下面に接触するように研磨テープを送るようにしてもよい。
なお、研磨テープ２１を半導体ウェハＷに対して摺動させて研磨を行うこととしてもよい。また、研磨中に研磨テープ２１を巻き取りリールＲＡ及び送り出しリールＲＢにより所定の速度で往復運動又は連続送りを行い、半導体ウェハの厚み方向の相対速度による摺動を上述の回転摺動に加えて研磨レートを上げるようにしてもよい。

研磨テープ２１としては、研磨面となるその片面に、例えば、ダイヤモンド砥粒やＳｉＣを接着した研磨テープを用いることができる。研磨テープに接着する砥粒は、基板の種類や要求される性能に応じて選択されるが、例えば粒度＃４０００〜＃１２０００のダイヤモンドや粒度＃４０００〜＃１００００のＳｉＣを用いることができる。

本発明のクランプ式研磨部２０は、基板保持テーブル１２により半導体ウェハＷを保持して回転させるとともに半導体ウェハＷのエッジ部の上下面を研磨テープ２１を介して研磨ヘッド２２によりクランプすることにより研磨する。本発明のクランプ式研磨部２０によれば、研磨ヘッド２２における一対のクランプアーム２３，２３により、研磨テープ２１を半導体ウェハＷのエッジ部の上下面に挟み込んで押圧することができる。この場合、研磨テープ２１を挟み込んで半導体ウェハＷのエッジ部に押圧する面は、平面でもローラ状の面でもよい。そして、エアシリンダ２８等により一対のクランプアーム２３，２３により研磨テープ２１を押圧することにより、研磨テープ２１を半導体ウェハＷのエッジ部に押圧する圧力を任意の値に制御することができる。

本発明は、クランプ式研磨部２０が研磨すべきエッジ部の半径方向の位置を調整できるように、一対のクランプアーム２３，２３は半導体ウェハＷの半径方向に移動可能である。本発明によれば、研磨すべきエッジ部の位置を任意に調整できるとともに、研磨すべきエッジ部の長さを任意に調整できる。

本発明は、一対のクランプアーム２３，２３の間で研磨すべき半導体ウェハＷの半径方向外方に研磨テープ２１を案内するローラガイド３５を設け、ローラガイド３５によって研磨テープ２１を一方のクランプアーム２３側から他方のクランプアーム２３側に案内するようにしている。本発明によれば、一対のクランプアーム２３，２３により研磨テープ２１を挟み込んで半導体ウェハＷのエッジ部に押圧するとともに、ローラガイド３５により、研磨テープ２１の挟み込みの位置の半径方向の外方に研磨テープ２１を案内することができる。このように、研磨テープ２１を半導体ウェハＷとの接触部から一旦離間させることにより、研磨テープ２１の撚れ等をなくすことができるとともに、エッジ部の上下面を一本の研磨テープ２１で研磨することができる。

本発明においては、一対のクランプアーム２３，２３および一対のクランプアーム２３，２３を開閉させる開閉機構である旋回アーム２６は、上下方向に移動可能になっている。本発明によれば、挟み込む機構である一対のクランプアーム２３，２３および旋回アーム２６が上下方向に移動できるため、一対のクランプアーム２３，２３が半導体ウェハＷを挟み込んだ時に、半導体ウェハＷとクランプアーム２３との高さが自動的に合わせられる。すなわち、研磨テープ２１のクランプ位置の自動調整可能な高さ合わせ機構になっている。

次に、プッシュ式研磨部４０の詳細構造を図７乃至図９を参照して説明する。
図７はプッシュ式研磨部４０の全体構成を示す概略側面図であり、図８はプッシュ式研磨部４０の要部を示す拡大図であり、図９（ａ）はプッシュ式研磨部４０の作動状態を示す模式図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の矢印Ｘから見た図である。プッシュ式研磨部４０は、研磨テープを半導体ウェハＷのベベル部に押圧して半導体ウェハＷのベベル部を研磨するものであり、ベベル部研磨部を構成している。図７及び図８に示すように、プッシュ式研磨部４０は研磨テープ２１を半導体ウェハＷのベベル部に押圧して半導体ウェハＷのベベル部を研磨する研磨ヘッド４１を備えている。研磨ヘッド４１は、２つの突出部４２ａ，４２ｂを有する支持部４２と、この突出部４２ａ，４２ｂの端部の間に張設された弾性ゴム等からなる弾性部材４３とを備えている。

研磨ヘッド４１は、図示しない移動機構により半導体ウェハＷの径方向に移動可能となっている。また、研磨ヘッド４１の支持部４２の基部４２ｃにはエアシリンダ４５が連結されている。エアシリンダ４５の駆動により、支持部４２が半導体ウェハＷの中心方向に移動されると、図９（ａ）に示すように、研磨テープ２１が弾性部材４３によって半導体ウェハＷのベベル部に押圧される。このエアシリンダ４５の駆動の詳細については後述する。なお、研磨ヘッド４１の突出部４２ａ，４２ｂの間の距離を可変にする機構を設けてもよい。

一方、研磨テープ２１は、図示しないカセットテープカートリッジに収容されており、カセットテープカートリッジ内の巻き取りリールＲＡ及び送り出しリールＲＢによって、所定の張力が与えられた状態で巻き取られるようになっている。

上述の構成からなるプッシュ式研磨部４０においては、エアシリンダ４５の駆動により、研磨ヘッド４１の支持部４２が半導体ウェハＷの中心方向に移動されると、図９（ａ）に示すように、研磨テープ２１が弾性部材４３によって半導体ウェハＷのベベル部に押圧される。研磨テープ２１の裏側から弾性部材４３を押し当てることにより、引き伸ばされた弾性部材４３には張力Ｔが発生する。この弾性部材４３の張力Ｔによって、研磨テープ２１から半導体ウェハＷのベベル部に対して圧力Ｐが働く。この圧力Ｐの大きさは、研磨テープ２１の幅をｗ、ベベル部断面の曲率半径をρとし、研磨テープ２１の厚さＤが曲率半径ρに比べて十分に小さいとすると、Ｐ＝Ｔ／（ρｗ）となる。このとき、半導体ウェハＷは基板保持部１１の基板保持テーブル１２に真空吸着され、基板保持テーブル１２はモータ１４により所定速度で回転しているために、半導体ウェハＷのベベル部と送りを停止した研磨テープ２１が摺接して半導体ウェハＷのベベル部の研磨が行われる。このときの研磨テープ２１をベベル部に押圧する圧力は、エアシリンダ４５へ供給する圧縮空気の圧力を適宜調節することにより調節可能であり、例えば研磨テープ２１をベベル部に９８ｋＰａ程度の圧力で押圧する。このとき、図７に示すように、薬液供給ノズル４６から半導体ウェハＷのベベル部と研磨テープ２１の接触部に薬液または純水が供給されており、半導体ウェハＷのベベル部が湿式研磨される。摩耗した研磨テープ２１は研磨レートが低下する前に巻き取られ、新しい研磨テープが半導体ウェハＷに接触するようになっている。

このようにして、半導体ウェハＷのベベル部の研磨が行われるが、弾性部材４３が経時変化により劣化してくると、弾性力を失ったり、塑性変形して全長が延びたりして、研磨時の弾性部材４３の張力が低下することがある。弾性部材４３の張力が低下すると、研磨荷重が小さくなり、研磨レートも低下するので、研磨効率が下がってしまう。また、弾性部材４３の張力が低下すると研磨レートが変化するため、所望の研磨プロファイルを得ることもできない。

ここでいう弾性部材４３の劣化とは、塑性変形による自然長の伸びとヤング率の低下を意味している。張力というストレスが堆積すると、弾性部材４３は弾性体といえども塑性変形を起こし、張力が働いていないときの長さ（自然長）が若干長くなってしまう。また、張力というストレスが堆積すると、弾性部材４３のヤング率が若干低下することがわかった。

弾性部材４３の劣化は、劣化しにくい材質からなる弾性部材４３を選ぶこと、あるいは、弾性部材４３の厚さを厚くして単位面積当たりに働く張力を減少させることにより、ある程度は改善することができる。しかしながら、弾性部材４３の劣化を完全に抑えることは不可能である。

従って、半導体ウェハＷに対して研磨テープ２１及び弾性部材４３を押し込む距離Ｄ（図９（ａ）参照）を一定にして研磨することとした場合（以下、定位置法という）、以下のような問題が生じる。この定位置法は、弾性部材４３が研磨テープ２１を所定の力で押圧できるような位置を予め決めておき、研磨時にこの位置まで研磨ヘッド４１を移動させて研磨を行う方法である。この定位置法によれば、最初は所定の張力が弾性部材４３に働くが、上述した弾性部材４３の劣化により、時間の経過とともに、この張力が徐々に減少する。従って、時間の経過とともに、研磨レートが徐々に低下してしまうという問題が生じる。

弾性部材４３として、ヤング率０．６ＭＰａ、断面積１３ｍｍ^２の天然ゴムを用いた場合、累積使用時間１０時間で、弾性部材４３に働く張力が１０％減少することがわかった。このため、累積使用時間が１０時間を過ぎるあたりから、１分間の粗研磨ではベベル部に形成された針状突起を完全には除去できなくなり、処理時間を長くする必要が生じる。

このような観点から、本実施形態では、エアシリンダ４５を用いて、弾性部材４３が常に一定の力Ｆで研磨テープ２１を押圧するようにしている（定力法）。即ち、エアシリンダ４５は、研磨中に研磨テープ２１に与えられる押圧力が一定となるように支持部４２及び弾性部材４３を押圧する。これにより、弾性部材４３が劣化により延びてしまったとしても、弾性部材４３が延びた分だけエアシリンダ４５が支持部４２及び弾性部材４３を押圧して、研磨テープ２１からベベル部に加えられる圧力が変化しないようになっている。従って、弾性部材４３の劣化にかかわらず研磨テープ２１による研磨レートを常に一定にすることができ、弾性部材４３に働く張力の変化をほとんど無視できるようになり、安定した研磨を実現することが可能となる。

本実施形態では、研磨テープ２１として薄膜研磨テープを用いているので、半導体ウェハＷのベベル部において研磨テープ２１が折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨テープ２１を半導体ウェハＷのベベル部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、半導体ウェハＷのベベル部を均等に研磨することが可能となる。なお、本実施形態では、研磨テープ２１として薄膜研磨テープを用いることで研磨テープ２１を半導体ウェハＷのベベル部の曲面形状に沿わせることとしているが、高い柔軟性を有する材質からなる研磨テープを用いることによっても同様の効果が得られる。

本実施形態のように、弾性部材４３によって研磨テープ２１を半導体ウェハＷに押圧する方法では、上述したように、研磨テープ２１から半導体ウェハＷのベベル部に対して加わる圧力Ｐは、Ｐ＝Ｔ／（ρｗ）となるので、ベベル部の断面がフルラウンドの場合にはベベル部に加わる圧力を均一にすることができる。このように、弾性部材４３によって研磨テープ２１を半導体ウェハＷに押圧すれば、研磨に寄与する部分を拡張して、研磨レートを大きくすると共に、接触面における圧力のバラツキを少なくして研磨量を均一にすることができる。

本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、研磨ヘッド４１の幅が研磨テープ２１の幅よりも広くなるように構成されている。このように構成することで、半導体ウェハＷに研磨ヘッド４１を押し付けたときに研磨テープ２１が全て拘束されて、弛みや遊びを生ずることがない。したがって、半導体ウェハＷの表面に傷を付けることなく、研磨することができる。また、研磨に必要な相対速度は半導体ウェハ自身の回転により作られるため、研磨テープ２１が回転方向に持って行かれる運動が生じる場合がある。これに対して、研磨ヘッド４１の幅を研磨テープ２１の幅よりも広くすることで、多少、研磨テープ２１が回転方向に持っていかれても研磨に必要なテープ幅は変わらないため、安定した研磨速度を得ることができる。

次に、ノッチ研磨部６０の詳細構造を図１０乃至図１３を参照して説明する。
図１０はノッチ研磨部６０の全体構成を示す概略側面図であり、図１１はノッチ研磨部６０の駆動機構を示す概略側面図である。また、図１２（ａ）は図１１のXII矢視図であり、図１２（ｂ）は研磨テープを半導体ウェハＷのノッチ部に押圧する弾性体ローラの側面図である。図１０および図１１に示すように、ノッチ研磨部６０は、研磨テープ２１を半導体ウェハＷのノッチ部に押圧するための弾性体ローラ６１を備えている。弾性体ローラ６１は支持アーム６２により回転可能に支持されており、支持アーム６２の後端には歯車６３が固定されている。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、シリコンゴム等からなる弾性体ローラ６１は円盤状で、外周部が先細状（テーパ状）に尖って形成されている。すなわち、弾性体ローラ６１の外周部６１ａが半導体ウェハＷのノッチ部Ｎに対応したテーパ状でノッチ部Ｎに嵌るようになっている。

前記歯車６３にはラック６４が噛み合っており、このラック６４はＬ字形状の支持部材６５に固定されている。そして、支持部材６５はエアシリンダ６６のロッド６６ａに連結されている。また、前記支持アーム６２は支持フレーム６８に回転軸６９によって回転可能に支持されており、前記エアシリンダ６６の上端は支持フレーム６８に固定されている。一方、装置のベース等の固定部に固定された固定フレーム７０には、エアシリンダ７１が固定されており、このエアシリンダ７１のロッド７１ａには前記支持フレーム６８が固定されている。

一方、研磨テープ２１は図示しないカセットテープカートリッジに収容されており、カセットテープカートリッジ内の巻き取りリールＲＡおよび送り出しリールＲＢによって、所定の張力が与えられた状態で巻き取られるようになっている。

図１０に示すように、巻き取りリールＲＡと送り出しリールＲＢとの間には、研磨時に研磨テープ２１を往復移動させるためのテープ駆動機構７２が設置されている。テープ駆動機構７２は、サーボモータ（図示せず）に連結されて軸７３の回りに回転可能な歯車７４と、歯車７４の上下に配設され、歯車７４に噛み合ってそれぞれ回転する上下一対の歯車７５，７５と、上下一対の歯車７５，７５を支持する支持レバー７６とを備えている。この構成において、サーボモータにより歯車７４が回転すると、上下一対の歯車７５，７５は回転するとともに、歯車７４の円周上を転動することになり、この結果、支持レバー７６が軸７３を中心として揺動することになる。支持レバー７６には、上下一対の支持ローラ７７，７７が設置されており、この支持ローラ７７，７７には研磨テープ２１が巻回されている。なお、図１０においては、上下一対の歯車７５，７５と上下一対の支持ローラ７７，７７は、同一部材を示しているが、歯車７５は支持ローラ７７および支持レバー７６の奥側に配置されており、図上は現れない。

上述の構成において、サーボモータにより歯車７４が反時計回りに回転すると、上下一対の歯車７５，７５は時計回りに回転し、支持レバー７６が軸７３を中心として反時計回りに揺動する。そして、研磨テープ２１は巻き取りリールＲＡ側に引っ張られる。また、サーボモータにより歯車７４が時計回りに回転すると、上下一対の歯車７５，７５は反時計回りに回転し、支持レバー７６が軸７３を中心として時計回りに揺動する。そして、研磨テープ２１は送り出しリールＲＢ側に引っ張られる。このとき、研磨テープ２１の往復動のストロークは、上部側および下部側に設けられ、それぞれ矢印方向に移動可能なアイドルローラ７８ａ，７８ｂにより吸収される。なお、上下のアイドルローラ７８ａ，７８ｂは、引っ張りコイルバネからなる上部テンション７９ａと下部テンション７９ｂによりそれぞれ付勢されている。サーボモータにより研磨テープ２１が上下に往復運動をしているときには、巻き取りリールＲＡおよび送り出しリールＲＢはロック機構によりロックされている。サーボモータにより、研磨テープ２１を上下に往復運動させているので、被研磨面と研磨テープ２１との間の相対速度の調整が可能になり、研磨速度の調整も簡易に行うことができる。

また、図２に示すように、ノッチ研磨部６０に隣接して、ノッチセンサ１５０が設置されている。このノッチセンサ１５０は直線光回帰型センサからなっており、直線光回帰型センサは、投光部と受光部とを同一部分に備えるとともに、投光部から離間して設けられた反射部とを備えたレーザセンサからなっている。投光部から出たレーザは、半導体ウェハＷのノッチ部Ｎを通過すると、反射部まで到達し、反射部から反射して受光部に戻る。したがって、投光部の直下をノッチ部Ｎが通過するときのみ、レーザは反射部から反射して受光部に戻り、ノッチ部Ｎが検出される。そして、半導体ウェハＷを吸着した基板保持テーブル１２が回転している状態で、ノッチセンサ１５０により半導体ウェハＷのノッチ部Ｎが検出されると、基板保持テーブル１２の回転が停止され、半導体ウェハＷのノッチ部Ｎがノッチ研磨部６０の弾性体ローラ６１と位置合わせされるようになっている。

上述したように、ノッチセンサ１５０により、半導体ウェハＷのノッチ部Ｎがノッチ研磨部６０の弾性体ローラ６１と位置合わせされると、ノッチ研磨部６０の動作が開始される。ノッチ研磨部６０においては、エアシリンダ６６が作動してロッド６６ａが上方に移動すると、支持部材６５に固定されたラック６４も上方に移動し、歯車６３が反時計方向に回転する。この結果、支持アーム６２が回転軸６９を中心に下方に旋回し、弾性体ローラ６１は下方の位置に移動する。一方、エアシリンダ６６を作動させてロッド６６ａを下方に移動させると、支持部材６５に固定されたラック６４も下方に移動し、歯車６３が時計方向に回転する。この結果、支持アーム６２が回転軸６９を中心に上方に旋回し、弾性体ローラ６１は上方の位置に移動する。なお、エアシリンダ６６は、ロッド６６ａが上方位置、下方位置、中間位置の３位置をとることができるエアシリンダである。エアシリンダ７１を作動させることにより、支持フレーム６８を前進させ、弾性体ローラ６１を半導体ウェハＷに向かって移動させる。これにより、研磨テープ２１が弾性体ローラ６１によって半導体ウェハＷのノッチ部Ｎに押圧される。

このとき、半導体ウェハＷは基板保持部１１の基板保持テーブル１２に真空吸着されており、基板保持テーブル１２の回転は停止され静止状態にある。そして、サーボモータを駆動してテープ駆動機構７２の支持レバー７６を揺動させることにより、研磨テープ２１を上下に往復移動させる。これにより、半導体ウェハＷのノッチ部Ｎと研磨テープ２１が摺接して半導体ウェハＷのノッチ部Ｎの研磨が行われる。このときの、研磨テープ２１をノッチ部Ｎに押圧する圧力は、エアシリンダ７１へ供給する圧縮空気の圧力を適宜調節することにより調節可能であり、例えば研磨テープ２１をノッチ部に９８ｋＰａ程度の圧力で押圧する。このとき薬液供給ノズル６７から半導体ウェハＷのノッチ部Ｎと研磨テープ２１の接触部に薬液または純水が供給され、半導体ウェハＷのノッチ部Ｎを湿式研磨する。摩耗した研磨テープ２１は研磨レートが低下する前に巻き取られ、新しい研磨テープが半導体ウェハＷに接触するようになっている。

図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は半導体ウェハＷのノッチ部Ｎを研磨する際のノッチ研磨部６０と半導体ウェハＷとの関係を示す模式図であり、図１３（ａ）は半導体ウェハＷのノッチ部の上縁部を研磨する場合を示す図、図１３（ｂ）は半導体ウェハＷのノッチ部の半径方向の外周縁を研磨する場合を示す図、図１３（ｃ）は半導体ウェハＷのノッチ部の下端部を研磨する場合を示す図である。
図１３（ａ）に示すように、半導体ウェハＷのノッチ部の上縁部を研磨する場合は、ノッチ研磨部６０におけるエアシリンダ６６のロッド６６ａを下方位置に駆動し歯車６３を時計方向に回転させ、支持アーム６２を回転軸６９を中心に上方に旋回させ、弾性体ローラ６１を上方の位置に移動させる。そして、エアシリンダ７１を作動させて支持フレーム６８を前進させ（図１１参照）、弾性体ローラ６１を半導体ウェハＷに向かって移動させる。これにより、研磨テープ２１が弾性体ローラ６１によって半導体ウェハＷのノッチ部Ｎの上縁部に押圧され、研磨テープ２１を上下に往復移動させてノッチ部Ｎの上縁部の研磨が行われる。

図１３（ｂ）に示すように、半導体ウェハＷのノッチ部の半径方向の外周縁を研磨する場合は、ノッチ研磨部６０におけるエアシリンダ６６のロッド６６ａを中間位置に駆動し支持アーム６２の姿勢を略水平の状態に保ち、エアシリンダ７１を作動させて支持フレーム６８を前進させ（図１１参照）、弾性体ローラ６１を半導体ウェハＷに向かって移動させる。これにより、研磨テープ２１が弾性体ローラ６１によって半導体ウェハＷのノッチ部Ｎの半径方向の外周縁に押圧され、研磨テープ２１を上下に往復移動させてノッチ部Ｎの半径方向の外周縁の研磨が行われる。

図１３（ｃ）に示すように、半導体ウェハＷのノッチ部の下縁部を研磨する場合は、ノッチ研磨部６０におけるエアシリンダ６６のロッド６６ａを上方位置に駆動し歯車６３を反時計方向に回転させ、支持アーム６２を回転軸６９を中心に下方に旋回させ、弾性体ローラ６１を下方の位置に移動させる。そして、エアシリンダ７１を作動させて支持フレーム６８を前進させ（図１１参照）、弾性体ローラ６１を半導体ウェハＷに向かって移動させる。これにより、研磨テープ２１が弾性体ローラ６１によって半導体ウェハＷのノッチ部Ｎの下縁部に押圧され、研磨テープ２１を上下に往復移動させてノッチ部Ｎの下縁部の研磨が行われる。このようにして、本発明のノッチ研磨部６０によれば、半導体ウェハのノッチ部Ｎにおける上縁部、外周縁部、下縁部の全面を研磨することができる。すなわち、ノッチ部において、ベベル形状に合った理想的な研磨ができる。

次に、研磨後の半導体ウェハＷを１次洗浄する洗浄部８０について説明する。図１４（ａ）および図１４（ｂ）は洗浄部８０を示す側面図であり、図１５は洗浄部８０を示す斜視図である。洗浄部８０は、研磨ユニット１０内に半導体ウェハＷの円周方向に離間した位置に３個配置されている。洗浄部８０は図１４（ａ）に示すものと、図１４（ｂ）に示すものの２つのタイプがあり、図１４（ａ）に示す洗浄部８０が２個配置されており、図１４（ｂ）に示す洗浄部８０が１個配置されている。図１４（ａ）に示す洗浄部８０と図１４（ｂ）に示す洗浄部８０との相違点は、円錐台状のスポンジローラ８１が上下逆になっていることである。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、スポンジローラ８１は、モータ（図示せず）に連結された回転台８２の回転軸８２ａに支持されている。スポンジローラ８１はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製のスポンジから構成されており、スポンジローラ８１は、ディスク状の固定板８３と、この固定板８３に当接するとともに回転軸８２ａに螺合されるナット８５とにより回転軸８２ａに固定されている。回転台８２をモータにより回転させることによって、スポンジローラ８１は０〜１１０ｒｐｍ（ｍｉｎ^−１）の回転速度で回転するようになっている。

上述のスポンジローラ８１及び回転台８２は、図１５に示すように、揺動アーム８６に支持されており、この揺動アーム８６はモータ（図示せず）に連結された支持軸８７の上端に固定されている。したがって、モータを正逆回転することにより、支持軸８７が時計方向または反時計方向に回転して揺動アーム８６が揺動し、その結果、スポンジローラ８１は、スポンジローラ８１が半導体ウェハＷのベベル部およびエッジ部に所定の押し当て量（押し付け量）または所定圧力で接触してこの部分を洗浄する洗浄位置と、スポンジローラ８１が半導体ウェハＷから離間した退避位置とをとることができるようになっている。

上述の構成において、クランプ式研磨部２０、プッシュ式研磨部４０、ノッチ研磨部６０において、それぞれ半導体ウェハＷのエッジ部、ベベル部およびノッチ部の研磨が終了した後に、揺動アーム８６が揺動しスポンジローラ８１が退避位置から洗浄位置に移動し、スポンジローラ８１が半導体ウェハＷのベベル部およびエッジ部に接触してこの部分の洗浄が行われる。このとき、洗浄液供給ノズル８８から純水や薬液からなる洗浄液が半導体ウェハＷに供給される。その際、酸系薬液、例えばフッ酸でライトエッチングすることで加工ダメージをなくすことが可能である。この洗浄中、スポンジローラ８１の回転速度は０〜１１０ｒｐｍ（ｍｉｎ^−１）の範囲で適宜調整される。このとき、半導体ウェハＷは基板保持部１１の基板保持テーブル１２に真空吸着され、基板保持テーブル１２はモータ１４により所定速度（０〜１５００ｒｐｍ（ｍｉｎ^−１））で回転しているために、半導体ウェハＷのベベル部およびエッジ部とスポンジローラ８１が摺接して半導体ウェハＷのベベル部およびエッジ部の洗浄が行われる。この洗浄時においては、逆円錐台状のスポンジローラ８１（図１４（ａ））は半導体ウェハＷのベベル部および上部エッジ部に摺接し、円錐台状のスポンジローラ８１（図１４（ｂ））は半導体ウェハＷのベベル部および下部エッジ部に摺接するようになっている。このように、逆円錐台状のスポンジローラ８１と円錐台状のスポンジローラ８１とを組み合わせることにより、半導体ウェハＷのベベル部および上下エッジ部を同時に洗浄することが可能となる。なお、スポンジローラ８１の洗浄面（円錐周面）には上下方向の溝を形成してもよい。また、スポンジローラ８１が摩耗した際には、基板保持テーブル１２の高さまたはスポンジローラ８１の高さを、スポンジローラ８１の摩耗していない洗浄面が半導体ウェハＷの周面に当接するように調節してもよい。

次に、研磨ユニット１０において、研磨終点を検出する研磨終点検出部を図１６乃至図１８を参照して説明する。
図１６は、クランプ式研磨部２０によって半導体ウェハＷのエッジ部を研磨する場合における研磨終点を検出する研磨終点検出部の一例を示す側面図である。図１６に示すように、研磨終点検出部１６０は、ＣＣＤカメラからなる画像センサ１６１と、画像センサ１６１と検査対象物である半導体ウェハＷとの間に配置されたリング照明１６２と、画像センサ１６１に接続され画像センサ１６１で得た画像を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部１６３とを備えている。

前記研磨終点検出部１６０においては、クランプ式研磨部２０により半導体ウェハＷのエッジ部の研磨中に、リング照明１６２により半導体ウェハＷのエッジ部を照明し、画像センサ１６１により半導体ウェハＷのエッジ部の撮像をする。そして、画像センサ１６１で得られた画像を制御部１６３に取り込み、制御部１６３により半導体ウェハＷのエッジ部の膜色変化を観察し、この膜色の変化により研磨終点を検出する。制御部１６３が研磨終点を検出すると、制御部１６３はクランプ式研磨部２０および基板保持部１１に終点検出信号を送り、クランプ式研磨部２０における研磨ヘッド２２の一対のクランプアーム２３,２３を開放し、研磨を終了するとともに、基板保持部１１の基板保持テーブル１２の回転を停止する。図１６に示す実施例においては、クランプ式研磨部２０により半導体ウェハＷのエッジ部を研磨し、研磨終点検出部１６０によりエッジ部の研磨終点を検出するようにしたが、プッシュ式研磨部４０により半導体ウェハＷのベベル部を研磨し、研磨終点検出部１６０によりベベル部の研磨終点を検出するようにしてもよい。

図１７は、クランプ式研磨部２０によって半導体ウェハＷのエッジ部を研磨する場合における研磨終点を検出する研磨終点検出部の他の例を示す側面図である。図１７に示すように、研磨終点検出部１７０は、基板保持部１１における基板保持テーブル１２を回転させるサーボモータからなるモータ１４に接続されたモータ用アンプ１７１と、モータ用アンプ１７１に接続されモータ用アンプ１７１で増幅された信号を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部１７２とを備えている。

前記研磨終点検出部１７０においては、クランプ式研磨部２０による半導体ウェハＷのエッジ部の研磨中に、半導体ウェハＷを真空吸着している基板保持テーブル１２を所定速度で回転させているモータ１４からの信号（例えば、モータ電流値）をモータ用アンプ１７１により増幅し、増幅された信号を制御部１７２に送る。制御部１７２においては、モータ用アンプ１７１からの信号によりモータ１４の回転に必要なトルク値を検出し、このトルク値の変化を解析し、研磨終点を検出する。制御部１７２が研磨終点を検出すると、制御部１７０はクランプ式研磨部２０に終点検出信号を送り、クランプ式研磨部２０における研磨ヘッドの一対のクランプアーム２３，２３を開放し、研磨を終了するとともに、モータ１４を停止して基板保持テーブル１２の回転を停止する。図１７に示す実施例においては、クランプ式研磨部２０により半導体ウェハＷのエッジ部を研磨し、研磨終点検出部１７０によりエッジ部の研磨終点を検出するようにしたが、プッシュ式研磨部４０により半導体ウェハＷのベベル部を研磨し、研磨終点検出部１７０によりベベル部の研磨終点を検出するようにしてもよい。なお、基板保持テーブル１２の回転軸等にトルクゲージを設置することにより、基板保持テーブル１２の回転トルク値を直接に検知し、トルク値の変化を解析しても研磨終点を検出できる。

図１８は、クランプ式研磨部２０によって半導体ウェハＷのエッジ部を研磨する場合における研磨終点を検出する研磨終点検出部のさらに他の例を示す図であり、図１８（ａ）は研磨終点検出部１８０の全体構成を示す側面図、図１８（ｂ）は投光部と受光部とを具備したフォトセンサの概略図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、研磨終点検出部１８０は、投光部１８１ａと受光部１８１ｂとを具備したフォトセンサ１８１と、フォトセンサ１８１に接続されフォトセンサ１８１の受光部１８１ｂで受光した光を計測するとともに増幅する計測機アンプ１８２と、計測機アンプ１８２に接続され計測機アンプ１８２で増幅した信号を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部１８３とを備えている。

前記研磨終点検出部１８０においては、クランプ式研磨部２０による半導体ウェハＷのエッジ部の研磨中に、フォトセンサ１８１の投光部１８１ａから半導体ウェハＷのエッジ部に投光し、このエッジ部から反射してくる散乱光を受光部１８１ｂにより受光する。そして、フォトセンサ１８１で受光した散乱光を計測機アンプ１８２で計測するとともに増幅し、この増幅された信号を制御部１８３に送る。制御部１８３においては、計測機アンプ１８２からの信号により散乱光を分析し、エッジ部の研磨状態の粗さ（荒れ）を評価し、研磨終点を検出する。

図１９（ａ）乃至図１９（ｃ）は散乱光による終点検出例を示すグラフであり、図１９（ａ）は研磨前の状態、図１９（ｂ）は研磨が不充分の状態、図１９（ｃ）は研磨完了の状態を示す。横軸は半導体ウェハの円周方向の角度を示し、縦軸はレーザ光の散乱強度を示す。図１９（ａ）乃至図１９（ｃ）に示すように、半導体ウェハ全周における散乱強度が、例えば１０００以下になると、研磨終点とすればよい。

図１９に示すレーザ光の散乱強度により、制御部１８３が研磨終点を検出すると、制御部１８３はクランプ式研磨部２０および基板保持部１１に終点検出信号を送り、クランプ式研磨部２０における研磨ヘッド２２の一対のクランプアーム２３，２３を開放し、研磨を終了するとともに、基板保持部１１の基板保持テーブル１２の回転を停止する。図１８に示す実施例においては、クランプ式研磨部２０により半導体ウェハＷのエッジ部を研磨し、研磨終点検出部１８０によりエッジ部の研磨終点を検出するようにしたが、プッシュ式研磨部４０により半導体ウェハＷのベベル部を研磨し、研磨終点検出部１８０によりベベル部の研磨終点を検出するようにしてもよい。

なお、図１６および図１８に示す研磨終点検出部のように、光学的に研磨終点を検出する装置は、ノッチ研磨部６０と組み合わせることにより、半導体ウェハＷのノッチ部Ｎの研磨終点も検出することができる。

また、クランプ式研磨部２０、プッシュ式研磨部４０およびノッチ研磨部６０においては、研磨テープ２１を半導体ウェハＷの被研磨部に摺接させて研磨を行うために、研磨テープ２１に加わるテンション（引張り応力）を歪みゲージ等によって検出し、研磨中におけるテンションの変化を分析し、研磨終点を検出するようにしてもよい。この場合、クランプ式研磨部２０およびプッシュ式研磨部４０においては、基板保持テーブル１２により真空吸着されて回転する半導体ウェハＷの回転方向に研磨テープ２１が引張られるために、半導体ウェハの回転方向にテンション（引張り応力）が生ずることになり、このテンションを歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。一方、ノッチ研磨部６０においては、研磨テープ２１が往復移動する方向にテンション（引張り応力）が生ずることになり、このテンションを歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。

さらに、クランプ式研磨部２０、プッシュ式研磨部４０およびノッチ研磨部６０において、研磨テープ２１の背面から半導体ウェハＷの被研磨部に研磨圧力を加えている機構部（クランプ式研磨部２０においては研磨ヘッド２２のクランプアーム２３、プッシュ式研磨部４０においては研磨ヘッド４１の弾性部材４３、ノッチ研磨部６０においては弾性体ローラ等）に加わるテンション（引張り応力）を歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。この場合、クランプ式研磨部２０およびプッシュ式研磨部４０においては、基板保持テーブル１２により真空吸着されて回転する半導体ウェハＷの回転方向に研磨テープ２１が引張られるために、半導体ウェハの回転方向にテンション（引張り応力）が生ずることになり、このテンションを歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。一方、ノッチ研磨部６０においては、研磨テープ２１が往復移動する方向にテンション（引張り応力）が生ずることになり、このテンションを歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。

上述の研磨終点検出または研磨の進捗（変化）のモニタリングは、エッジ部の研磨工程とベベル部の研磨工程を同時にあるいは別々に行なうプロセスで行ってもよい。エッジ部の研磨工程とベベル部の研磨工程を同時に行なうプロセスにおいては、どちらか一方の研磨工程で終点が検出されたら、この研磨工程においては基板保持テーブル１２の回転は止めずに研磨を終了させ、他方の研磨工程では終点が検出されるまでさらに研磨を継続する。
エッジ部の研磨工程とベベル部の研磨工程の前または後、あるいは両者の間にノッチ部の研磨工程を行い、このプロセスで基板保持テーブル１２の回転（トルク）を利用しない上述の研磨終点検出または研磨の進捗（変化）のモニタリングをしてもよい。

次に、研磨ユニット１０において、研磨後に１次洗浄された半導体ウェハＷの２次洗浄を行う洗浄ユニット５の詳細構造を図２０（ａ）および図２０（ｂ）を参照して説明する。
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は洗浄ユニット５を示す概略図であり、図２０（ａ）は洗浄ユニットにおける半導体ウェハＷの回転機構を示す概略図、図２０（ｂ）は洗浄ユニットにおける半導体ウェハＷの洗浄機構を示す概略図である。図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように、洗浄ユニット５は、いわゆるロール／ロールタイプの低速回転型洗浄ユニットであり、半導体ウェハＷを保持するための複数の直立したローラ１９１と、スポンジ等からなるローラ型のスクラブ洗浄用の洗浄部材１９２とを備えている。

洗浄ユニット５のローラ１９１は、図２０（ａ）に示すように、外方及び内方に移動自在であり、半導体ウェハＷを取り囲むように配置されている。ローラ１９１の頂部には把持溝１９３が形成されており、半導体ウェハＷの周縁部がこの把持溝１９３に保持されることによって半導体ウェハＷがローラ１９１に保持される。また、ローラ１９１は回転自在に構成されており、ローラ１９１が回転することによってローラ１９１に保持された半導体ウェハＷが回転するようになっている。

洗浄ユニット５の洗浄部材１９２はローラ軸心回わりに回転するように構成されており、図２０（ｂ）に示すように、洗浄部材１９２は半導体ウェハＷの上下に上下動可能に配設されており、その上下動により半導体ウェハＷに接触可能となっている。また、洗浄ユニット５には、半導体ウェハＷの裏面にエッチング液を供給する薬液ノズル１９４ａ及び純水を供給する純水ノズル１９４ｂと、半導体ウェハＷの上面にエッチング液を供給する薬液ノズル１９４ｃ及び純水を供給する純水ノズル１９４ｄが配設されている。

次に、洗浄ユニット６の詳細構造を図２１（ａ）および図２１（ｂ）を参照して説明する。
図２１（ａ）および図２１（ｂ）は洗浄ユニット６を示す概略図であり、図２１（ａ）は洗浄ユニットの全体構成を示す概略図、図２１（ｂ）は洗浄ユニットの要部を示す概略図である。
洗浄ユニット６には、図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すように、半導体ウェハＷを把持するアーム２０１を回転軸の上端に放射状に取付けた回転テーブル２０２が配置されており、高速回転型の洗浄ユニットとなっている。この回転テーブル２０２は半導体ウェハＷを１５００〜５０００ｒｐｍ程度の高速で回転させることができる。

また、洗浄ユニット６には、図２１（ａ）に示すように、ノズル２０３を備えた揺動アーム２０４が設置されており、この揺動アーム２０４は支持軸２０７に固定されている。支持軸２０７は回転可能および上下動可能に構成されており、支持軸２０７の回転により、揺動アーム２０４が揺動してノズル２０３が半導体ウェハＷの洗浄位置と洗浄位置から離間した退避位置とをとることができるようになっている。そして、ノズル２０３が洗浄位置にあるときに、ノズル２０３から超音波で加振された洗浄液が半導体ウェハＷの上面に供給される。このように洗浄ユニット６はいわゆるメガソニックタイプの高速回転型洗浄ユニットとなっている。

なお、洗浄ユニット６には、プロセス性能向上やタクトタイム短縮のために、不活性ガスを供給するガスノズル２０５及び加熱によって乾燥を促進する加熱手段（図示せず）が設けられている。

次に、図２０および図２１に示す洗浄ユニット５および洗浄ユニット６を用いた洗浄工程について説明する。
まず、上述したように、研磨ユニット１０において半導体ウェハＷのベベル部、エッジ部およびノッチ部の各研磨が工程が行われ、各研磨工程の終点検知により、全ての研磨工程が終了する。次に、研磨ユニット１０内に設置された洗浄部８０において、研磨後の半導体ウェハＷの１次洗浄が行われる。１次洗浄が完了した半導体ウェハＷは第２搬送ロボット３により洗浄ユニット５に搬送される。そして、洗浄ユニット５において半導体ウェハＷの２次洗浄が行われる。洗浄ユニット５では、ローラ１９１により半導体ウェハＷを保持するとともに、上下のローラスポンジ（洗浄部材）１９２をそれぞれ下方及び上方に移動させて半導体ウェハＷの上下面に接触させる。この状態で、上下に設置した純水ノズル１９４ｂ，１９４ｄから純水を供給することによって、半導体ウェハＷの上下面を全面に亘ってスクラブ洗浄する。

スクラブ洗浄後、ローラスポンジ１９２をそれぞれ上方及び下方に待避させ、薬液ノズル１９４ａ，１９４ｃからエッチング液を半導体ウェハＷの上下面に供給し、半導体ウェハＷの上下面のエッチング（化学的洗浄）を行って半導体ウェハＷの上下面に残留する金属イオンを除去する。なお、このとき必要に応じて半導体ウェハＷの回転速度を変化させる。その後、純水ノズル１９４ｂ，１９４ｄから純水を半導体ウェハＷの上下面に供給し、所定時間の純水置換を行って上記エッチング液を除去する。このときも必要に応じて半導体ウェハＷの回転速度を変化させる。

洗浄ユニット５において２次洗浄がなされた半導体ウェハＷは、第２搬送ロボット３によって洗浄ユニット６に搬送される。洗浄ユニット６では、回転テーブル２０２により半導体ウェハＷを保持するとともに、半導体ウェハＷを１００〜５００ｒｐｍ程度の低速で回転させる。そして、揺動アーム２０４を半導体ウェハＷの全面に亘って揺動させながら、揺動アーム２０４の先端のノズル２０３から超音波で加振された純水を供給し、パーティクルの除去を行なう。パーティクルの除去が完了した後、純水の供給を止め、揺動アーム２０４を待機位置に移動させる。そして、半導体ウェハＷを１５００〜５０００ｒｐｍ程度で高速回転させ、ガスノズル２０５から必要に応じて清浄な不活性ガスを供給しながら半導体ウェハＷのスピン乾燥を行なう。なお、このような超音波が印加された洗浄液を半導体ウェハＷに供給して非接触的に洗浄を行なう方法に代えて又は追加して、ペンシル型の（スポンジ等の）洗浄部材を半導体ウェハＷに接触、走査させて洗浄を行なうこととしてもよい。

最終洗浄の行われた洗浄ユニット６において半導体ウェハＷを乾燥させ、第１搬送ロボット２が乾燥した半導体ウェハＷを受け取って、ロード／アンロードステージ１上のウェハカセットＣ１，Ｃ２に戻す。
なお、研磨ユニット１０に洗浄部８０を設けず、洗浄ユニット５で１次洗浄を行い、洗浄ユニット６で２次洗浄を行ってもよい。

基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 研磨ユニットの全体構成を示す平面図である。 図２のIII−III線に沿った概略断面図である。 クランプ式研磨部の全体構成を示す概略側面図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）はクランプ式研磨部の駆動機構を示す図であり、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ矢視図である。 クランプ式研磨部の作動状態を示す要部拡大図である。 プッシュ式研磨部の全体構成を示す概略側面図である。 プッシュ式研磨部の要部を示す拡大図である。 図９（ａ）はプッシュ式研磨部の作動状態を示す模式図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の矢印Ｘから見た図である。 ノッチ研磨部の全体構成を示す概略側面図である。 ノッチ研磨部の駆動機構を示す概略側面図である。 図１２（ａ）は図１１のXII矢視図であり、図１２（ｂ）は研磨テープを半導体ウェハのノッチ部に押圧する弾性体ローラの側面図である。 図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は半導体ウェハのノッチ部を研磨する際のノッチ研磨部と半導体ウェハとの関係を示す模式図であり、図１３（ａ）は半導体ウェハのノッチ部の上縁部を研磨する場合を示す図、図１３（ｂ）は半導体ウェハのノッチ部の半径方向の外周縁を研磨する場合を示す図、図１３（ｃ）は半導体ウェハのノッチ部の下端部を研磨する場合を示す図である。 図１４（ａ）および図１４（ｂ）は研磨後の半導体ウェハを１次洗浄する洗浄部を示す図である。 洗浄部を示す斜視図である。 クランプ式研磨部によって半導体ウェハのエッジ部を研磨する場合における研磨終点を検出する研磨終点検出部の一例を示す側面図である。 クランプ式研磨部によって半導体ウェハのエッジ部を研磨する場合における研磨終点を検出する研磨終点検出部の他の例を示す側面図である。 クランプ式研磨部によって半導体ウェハエッジ部を研磨する場合における研磨終点を検出する研磨終点検出部のさらに他の例を示す図であり、図１８（ａ）は研磨終点検出部の全体構成を示す側面図、図１８（ｂ）は投光部と受光部とを具備したフォトセンサの概略図である。 図１９（ａ）乃至図１９（ｃ）は散乱光による終点検出例を示すグラフであり、図１９（ａ）は研磨前の状態、図１９（ｂ）は研磨が不充分の状態、図１９（ｃ）は研磨完了の状態を示す。 図２０（ａ）および図２０（ｂ）は洗浄ユニットを示す概略図であり、図２０（ａ）は洗浄ユニットにおける半導体ウェハＷの回転機構を示す概略図、図２０（ｂ）は洗浄ユニットにおける半導体ウェハＷの洗浄機構を示す概略図である。 図２１（ａ）および図２１（ｂ）は洗浄ユニットを示す概略図であり、図２１（ａ）は洗浄ユニットの全体構成を示す概略図、図２１（ｂ）は洗浄ユニットの要部を示す概略図である。 半導体ウェハのベベル部およびエッジ部を示す図である。 図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、トレンチキャパシタのディープトレンチの形成過程を示す断面図である。 図２４（ａ）乃至図２４（ｃ）は、ディープトレンチの形成時に発生した針状突起の除去過程を示す断面図である。

符号の説明

１ ロード／アンロードステージ
２ 第１搬送ロボット
３ 第２搬送ロボット
３ａ ハンド
４ 仮置き台
５，６ 洗浄ユニット
７ ハウジング
１０ 研磨ユニット
１１ 基板保持部
１２ 基板保持テーブル
１２ａ 溝
１２ｂ 縦溝・横溝
１２ｃ，１３ａ 連通路
１３，２３ａ 支持軸
１４ モータ
１５ 真空ポンプ
１６ バッキングフィルム
１７ センタリング及び受渡し機構
１８ アーム
１９ コマ
２０ クランプ式研磨部
２１ 研磨テープ
２２，４１ 研磨ヘッド
２３ クランプアーム
２４ 押圧部材
２４ａ 円柱軸心
２５，２７，６３，７４，７５ 歯車
２６ 旋回アーム
２８，４５，６６，７１ エアシリンダ
２８ａ ロッド部
２９，６８ 支持フレーム
３０，７０ 固定フレーム
３１ 直線案内レール
３２ スライダ
３３，３８ ピン
３４ 引っ張りコイルバネ
３５ ローラガイド
３６ ストッパ
３７，４６，６７ 薬液供給ノズル
４０ プッシュ式研磨部
４２ 支持部
４２ａ，４２ｂ 突出部
４２ｃ 基部
４３ 弾性部材
６０ ノッチ研磨部
６１ 弾性体ローラ
６２ 支持アーム
６４ ラック
６５ 支持部材
６６ａ，７１ａ ロッド
６９，８２ａ 回転軸
７２ テープ駆動機構
７３ 軸
７６ 支持レバー
７７ 支持ローラ
７８ａ，７８ｂ アイドルローラ
７９ａ，７９ｂ テンション
８０ 洗浄部
８１ スポンジローラ
８２ 回転台
８３ 固定板
８５ ナット
８６ 揺動アーム
８７ 支持軸
１６０，１７０，１８０ 研磨終点検出部
１６１ 画像センサ
１６２ リング照明
１６３，１７２，１８３ 制御部
１７１ モータ用アンプ
１８１ フォトセンサ
１８１ａ 投光部
１８１ｂ 受光部
１８２ 計測機アンプ
１９１ ローラ
１９２ 洗浄部材
１９３ 把持溝
１９４ａ，１９４ｃ 薬液ノズル
１９４ｂ，１９４ｄ 純水ノズル
２０２ 回転テーブル
２０３ ノズル
２０４ 揺動アーム
２０５ ガスノズル
Ｂ ベベル部
Ｃ１，Ｃ２ ウェハカセット
Ｅ エッジ部
Ｎ ノッチ部
ＲＡ 巻き取りリール
ＲＢ 送り出しリール
Ｗ 半導体ウェハ

Claims (2)

1. 研磨テープと、基板を回転させる機構と、回転する基板のベベル部に前記研磨テープを押圧する研磨ヘッドとを備え、
   前記研磨ヘッドは、二つの突出部を有した支持部と、前記二つの突出部の端部の間に張設され前記研磨テープを支持するための弾性部材と、前記基板の径方向に前記研磨ヘッドを移動させるためのエアシリンダとを備え、
   前記研磨ヘッドの前記支持部を前記エアシリンダにより基板の径方向に移動させ、前記弾性部材を延ばして前記弾性部材に張力を発生させ、この張力により一定の力で前記研磨テープを前記基板のベベル部に押圧して該ベベル部を研磨することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板の研磨中に、基板の被研磨面に投光して該被研磨面から反射する光を受光するフォトセンサと、該フォトセンサで受光した散乱光を分析して被研磨面の研磨状態を判断する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。

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