JP5519256B2 - 裏面が研削された基板を研磨する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の裏面を研削した後に行われる基板の研磨方法および研磨装置に関し、特に研削された裏面と基板の外周面とにより形成される角部を研磨する方法および装置に関する。

ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板、貫通電極（Through Silicon Via，ＴＳＶ）、パワーデバイス（電力用半導体素子）などの製造工程では、基板の裏面を研削して基板を薄くする加工が行われる。この切削加工にはバックグラインダーと呼ばれる研削具が使用され、基板の厚さが、例えば３００μｍ以下となるまで基板の裏面が切削される。具体的には、回転するバックグラインダーに基板の裏面を押し付け、基板の厚さが所望の厚さとなるまで基板の裏面を研削する。

通常、基板の外周面は、クラック（割れ）やチッピング（欠け）を防止するために、丸みを帯びた形状に予め研磨されている。このような丸みを帯びた外周面を有する基板の裏面を研削すると、その結果として基板には角張った端部が形成される。図１は、基板の厚さが半分以下になるまでその裏面が研削された結果、鋭角に角張った端部が形成された例を示している。この角張った端部（以下、角部という）は、研削された裏面と基板の外周面とにより形成される。このような鋭角な角部は、物理的な接触により欠けやすく、基板の搬送時に基板自体が破損することがある。特に、半導体ウェハの性質上、一旦基板が欠けると、デバイスが形成されている領域にまでひび割れが進行しやすく、製品の欠陥を生じさせてしまう。また、角部が基板の裏面の均一な研削工程を阻害し、さらには基板が研削中に割れることがある。

そこで、このような基板の破損を防止するために、砥石（バイト）を基板に接触させて基板に形成された角部を取り除くことが従来から行われている。より具体的には、研削された裏面が上向きの状態で基板を真空吸着などによりサポートステージで保持し、さらに基板をその中心周りに回転させる。その状態で、基板の角部に砥石を接触させ、該角部を研磨する。

しかしながら、基板は完全な円形ではなく、また基板の中心とサポートステージの回転軸とを厳密に一致させることは困難であるため、砥石が基板の角部に接触したときに基板を破損させるおそれがある。このような基板の破損を防ぐためには、砥石をゆっくりと基板に近づける必要があるため、砥石を基板に接触させるまでの時間（エアーカッティングタイム）が長くなり、スループットが低下してしまう。さらに、砥石が基板に接触した後も、角部全体が砥石によって切削されるまでは、砥石を非常にゆっくりと進行させる必要がある。このように、剛体である砥石と基板との間の衝撃を和らげるためには長い切削時間が必要とされていた。

また、基板の裏面が切削された基板には、通常、図２に示すように、保護フィルムが貼付されている。この保護フィルムは、基板の表面（裏面とは反対側の面）に形成されたデバイスを保護するためのものであり、基板の表面および外周面を覆うように基板に貼付されている。このような保護フィルムが貼り付けられた基板の角部の研磨は、基本的に上述した方法と同様にして行われる。すなわち、保護フィルムが貼付された基板の表面がサポートステージによって保持され、サポートステージにより回転される基板の角部が砥石によって研磨される。研磨中、砥石は保護フィルムを削りながら角部を研磨する。

しかしながら、保護フィルムに使用されている接着剤が基板の周方向において不均一に存在していると、保護フィルムが局所的に研磨を阻害し、基板が不均一に研磨されてしまう。また、接着剤が砥石に付着して、砥石の研磨能力が低下するおそれもある。

特開平１１−３３３６８０号公報

本発明は、上述した従来の問題に鑑みてなされたものであり、裏面が研削された薄肉の基板を破損させることなく、裏面と外周面とにより形成された角部を速やかに研磨することができる方法および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に、本発明の一態様は、基板の表面および外周面に保護フィルムが貼り付けられており、裏面が研削された前記基板を研磨する方法であって、前記基板をその中心周りに回転させ、研磨テープを前記基板の裏面側から表面側に送ることで前記保護フィルムを前記基板から剥がしながら、前記裏面と前記基板の外周面とによって形成された角部に研磨テープを押し当てて該角部を研磨することを特徴とする。

本発明の一態様は、基板の表面および外周面に保護フィルムが貼り付けられており、裏面が研削された前記基板を研磨する方法であって、前記基板をその中心周りに回転させ、研磨テープを前記基板に対して押し付ける研磨ヘッドの角度を連続的に変えることで前記保護フィルムを前記基板から剥がしながら、前記裏面と前記基板の外周面とによって形成された角部に前記研磨テープを押し当てて該角部を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板と前記研磨テープとの接触角度を変えながら前記角部に前記研磨テープを押し当てて該角部を研磨することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記基板にはオリエンテーションフラットが形成されており、前記角部を研磨した後、前記オリエンテーションフラットが前記研磨テープに対向するまで前記基板を回転させ、前記オリエンテーションフラットに前記研磨テープを押し当てながら、前記研磨テープを横方向に揺動させて前記オリエンテーションフラットを研磨し、前記オリエンテーションフラットを研磨した後、前記オリエンテーションフラットと前記外周面との境界部が前記研磨テープに対向するまで前記基板を回転させ、前記境界部に前記研磨テープを押し当てながら、前記研磨テープを横方向に揺動させて前記境界部を研磨する工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明の参考例は、前記基板にはオリエンテーションフラットが形成されており、前記オリエンテーションフラットを、該オリエンテーションフラットに対応する形状を有する切り欠きカバーに対向させ、前記基板および前記切り欠きカバーを該基板の中心周りに一体に回転させながら、前記角部を研磨する。
本発明の参考例は、前記角部の研磨中、前記研磨テープを前記角部および前記切り欠きカバーに接触させる。

本発明の参考例は、前記切り欠きカバーは、研磨されにくい構造を有する。
本発明の参考例は、前記角部の研磨中、前記研磨テープは前記切り欠きカバーおよび前記角部を研磨する。

本発明の参考例は、裏面が研削された基板を研磨する装置であって、前記基板に形成されているオリエンテーションフラットに対応する形状の切り欠きカバーを有し、前記基板をその中心周りに回転させる回転保持部と、前記裏面と前記基板の外周面とによって形成された角部に研磨テープを押し当てて該角部を研磨する研磨ヘッドとを有する。

本発明によれば、研磨テープは柔軟性を有しているので、研磨テープとの接触で角部が欠けるおそれがない。したがって、研磨テープを基板に速やかに近づけることができ、エアーカッティングタイムを短縮することができる。また、保護フィルムが基板の表面に貼付されている場合であっても、研磨テープによって保護フィルムを剥がしながら基板の角部を研磨することができるので、保護フィルムの影響を受けることなく均一な研磨を実現することができる。

裏面が研削された基板を示す断面図である。 保護フィルムが貼付された基板を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る研磨方法を実行するための研磨装置を示す平面図である。 図３に示す研磨装置の縦断面図である。 研磨ヘッドの拡大図である。 図６（ａ）乃至図６（ｃ）は、チルト機構により傾斜した研磨ヘッドを示す側面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、研磨ヘッド組立体の拡大平面図である。 研磨テープが基板の角部を研磨している様子を示す図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は、研磨テープによって角部が研磨された基板を示す断面図である。 研磨テープが保護フィルムを剥がしながら基板の角部を研磨している様子を示す図である。 図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、研磨テープによって角部が研磨された基板を示す断面図である。 複数対の研磨ヘッド組立体および研磨テープ供給機構を備えた研磨装置を示す平面図である。 基板に形成されたオリエンテーションフラットを示す図である。 研磨テープがオリエンテーションフラットを研磨する様子を示す平面図である。 図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、オリエンテーションフラットと角部との境界部を示す図である。 基板のオリエンテーションフラットと外周面との境界部の断面を示す図である。 オリエンテーションフラットと角部との境界部を研磨テープが研磨する様子を示す平面図である。 図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る研磨装置の保持ステージを示す拡大図である。 基板が保持ステージに保持されているときの基板および切り欠きカバーを示す平面図である。 図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）は、本実施形態に係る研磨装置の変形例を示す保持ステージを示す側面図である。 基板が保持ステージに保持されているときの基板および切り欠きカバーを示す平面図である。

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。
本発明の研磨方法によって研磨される対象物は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板、貫通電極（Through Silicon Via，ＴＳＶ）、パワーデバイス（電力用半導体素子）の製造工程で使用される、裏面がバックグラインダーなどの研削具で研削された薄肉の基板である。ここで、ＳＯＩ基板とは、ＳｉＯ_２からなる絶縁層の上にシリコン単結晶層が形成された基板である。貫通電極（ＴＳＶ）とは、半導体チップの内部を垂直に貫通する電極のことである。また、パワーデバイスとは、電力を他の形態の電力に変換する素子や、電力を制御する素子である。パワーデバイスの代表的な例としては、パワートランジスタ、サイリスタ、整流ダイオードなどが挙げられる。

本研磨方法の対象となる基板は、ＳＯＩ基板、貫通電極（ＴＳＶ）、またはパワーデバイスが形成された基板であって、その裏面が研削されてより薄く加工された基板である。研磨対象となる基板の一例は、ウェハ（シリコンウェハまたは化合物半導体からなるウェハ）の表面にパワーデバイスが形成された基板であって、元の厚さの半分以下になるまで裏面が研削された基板である。このような基板には、図１に示すように、研削された裏面と基板の外周面とにより角部が形成されている。通常、デバイスが形成されている表面（研削された裏面と反対側の面）には、デバイスを保護するための保護フィルムが貼付されている。以下に説明する研磨方法は、保護フィルムが貼付されている基板および保護フィルムが貼付されていない基板のいずれにも適用することができる。

図３は、本発明の一実施形態に係る研磨方法を実行するための研磨装置を示す平面図である。図４は、図３に示す研磨装置の縦断面図である。この研磨装置は、基板に形成されている角部（図１参照）を研磨し、除去するための装置である。図３および図４に示すように、研磨装置は、その中央部に、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、その軸心周りに回転させる回転保持機構３を備えている。図３および図４においては、回転保持機構３が基板Ｗを保持している状態を示している。回転保持機構３は、基板Ｗを真空吸着により保持する保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを備えている。

中空シャフト５は、２つのボールスプライン軸受（直動軸受）６によって上下動自在に支持されている。保持ステージ４の上面には溝４ａが形成されており、この溝４ａは、中空シャフト５を通って延びる連通ライン７に連通している。連通ライン７は中空シャフト５の下端に取り付けられたロータリジョイント８を介して真空ライン９に接続されている。連通ライン７は、処理後の基板Ｗを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を選択的に連通ライン７に接続することによって、基板Ｗを保持ステージ４の上面に保持し、離脱させることができる。

２つのボールスプライン軸受６のうちの一方にはプーリーｐ１が固定されている。モータＭ１の回転軸にはプーリーｐ２が取り付けられている。中空シャフト５は、プーリーｐ１と、プーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持された基板Ｗは、モータＭ１によって回転される。

ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２の内周面に固定されており、ケーシング１２は、円筒状のケーシング１４によって囲まれている。ケーシング１２とケーシング１４との間にはラジアル軸受１８が介装されており、ケーシング１２はラジアル軸受１８によって回転自在に支持されている。中空シャフト５は、ケーシング１２に対して相対的に上下に直線移動が可能であり、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、エアシリンダ１５によって中空シャフト５および保持ステージ４が上昇および下降される。このような構成により、回転保持機構３は、基板Ｗをその中心軸まわりに回転させ、かつ基板Ｗをその中心軸に沿って上昇下降させることができるようになっている。

図３に示すように、回転保持機構３に保持された基板Ｗに近接して研磨ヘッド組立体（研磨部）１が配置されている。研磨ヘッド組立体１の径方向外側にはテープ供給機構２が設けられている。研磨ヘッド組立体１とテープ供給機構２とは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、研磨ヘッド組立体１および保持ステージ４は研磨室２１内に配置されている。一方、テープ供給機構２は隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。

テープ供給機構２は、研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１に供給する供給リール２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。供給リール２４および回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図３には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。それぞれのモータＭ２は、所定の回転方向に一定のトルクを発生し、研磨テープ２３に所定のテンションをかけることができるようになっている。

研磨テープ２３は長尺のテープ状の研磨具であり、その片面は研磨面を構成している。研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態でテープ供給機構２にセットされる。研磨テープ２３の一端は回収リール２５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体１に供給された研磨テープ２３を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ２３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体１はテープ供給機構２から供給された研磨テープ２３を基板Ｗに当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ２３は、その研磨面が基板Ｗを向くように研磨ヘッド３０に供給される。

テープ供給機構２は複数のガイドローラ３１，３２，３３，３４を有しており、研磨ヘッド組立体１に供給され、研磨ヘッド組立体１から回収される研磨テープ２３がこれらのガイドローラ３１，３２，３３，３４によってガイドされる。研磨テープ２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通してテープ供給機構２の供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、研磨に使用された研磨テープ２３は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。

図４に示すように、基板Ｗの上方には研磨液供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持された基板Ｗの上面（裏面）に向けて研磨液を供給する。また、基板Ｗと保持ステージ４との境界部（保持ステージ４の外周部）に向けて研磨液を供給する研磨液供給ノズル３７が設けられている。研磨液には通常純水が使用される。

中空シャフト５がケーシング１２に対して昇降した時にボールスプライン軸受６やラジアル軸受１８などの機構を研磨室２１から隔離するために、図４に示すように、中空シャフト５とケーシング１２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ１９で接続されている。図４は中空シャフト５が下降している状態を示し、保持ステージ４が研磨位置にあることを示している。研磨処理後には、エアシリンダ１５により基板Ｗを保持ステージ４および中空シャフト５とともに搬送位置まで上昇させ、この搬送位置で基板Ｗを保持ステージ４から離脱させる。

基板Ｗは、搬送機構のハンド（図示せず）により研磨室２１に搬入および搬出される。隔壁２０は、基板Ｗを研磨室２１に搬入および搬出するための搬送口２０ｂを備えている。搬送口２０ｂは、水平に延びる切り欠き状の開口として形成されている。したがって、搬送機構に把持された基板Ｗは、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ｂを通って研磨室２１内を横切ることが可能となっている。図３に示すように、研磨室２１内には、基板Ｗを搬送機構から受け取るセンタリングチャック８０が配置されている。このセンタリングチャック８０は、一対のチャッキングアーム８０ａ，８０ｂを有しており、これらは基板Ｗを挟むように配置される。チャッキングアーム８０ａ，８０ｂは、基板Ｗを把持したときに、基板Ｗの中心と保持ステージ４の中心とが一致するように構成されている。

隔壁２０の上面には開口２０ｃおよびルーバー４０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口２０ｂは図示しないシャッターで閉じられるようになっている。したがって、排気口から図示しないファン機構により排気をすることで研磨室２１の内部には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。この状態において研磨処理がされるので、研磨液が上方へ飛散することが防止され、研磨室２１の上部空間を清浄に保ちながら研磨処理をすることができる。

図５は研磨ヘッド３０の拡大図である。図５に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を基板Ｗに所定の力で押圧する押圧機構４１を備えている。この押圧機構４１は研磨テープ２３の裏側に配置されている。また、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有しており、これらのガイドローラは基板Ｗの接線方向と直行する方向に研磨テープ２３が進行するように研磨テープ２３をガイドする。

テープ送り機構４２は、テープ送りローラ４２ａと、テープ把持ローラ４２ｂと、テープ送りローラ４２ａを回転させるモータＭ３とを備えている。モータＭ３は研磨ヘッド３０の側面に設けられ、モータＭ３の回転軸にテープ送りローラ４２ａが取り付けられている。テープ把持ローラ４２ｂは図示しない付勢機構に支持されており、この付勢機構によって、図５のＮＦで示す方向（テープ送りローラ４２ａに向かう方向）に付勢され、テープ送りローラ４２ａを押圧している。研磨テープ２３はテープ送りローラ４２ａとテープ把持ローラ４２ｂとの間に挟まれている。

モータＭ３が図５に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ４２ａが回転して研磨テープ２３がその長手方向に進行する。研磨テープ２３は、供給リール２４から引き出され、研磨ヘッド３０を経由して回収リール２５へ送られる。テープ把持ローラ４２ｂはそれ自身の軸まわりに自在に回転することができるように構成され、テープ送りローラ４２ａの回転に伴って回転する。

押圧機構４１は、研磨テープ２３の裏側に配置された押圧パッド５０と、この押圧パッド５０を基板Ｗに向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とを備えている。押圧パッド５０は、ゴムまたはスポンジなどの軟質な材料から構成されている。エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ２３を基板Ｗに対して押圧する力が調整される。

図３に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、基板Ｗの接線に平行な軸Ｃｔの周りに回転自在に構成されている。アーム６０の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータＭ４に連結されている。モータＭ４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム６０が軸Ｃｔの周りに所定の角度だけ回転し、これにより研磨ヘッド３０が傾斜する。図６（ａ）乃至図６（ｃ）は、チルト機構により傾斜した研磨ヘッド３０を示す側面図である。本実施形態では、モータＭ４、アーム６０、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。研磨ヘッド３０のチルト動作は、研磨前または研磨中に行われる。このチルト動作により、研磨テープ２３は、基板Ｗの角部を除去して、所望の形状に仕上げることができる。本実施形態では、チルト機構は、研磨ヘッド３０が水平面から上側に１００度、下側に９０度傾くことができるように構成されている。

図４に示すように、チルト機構は、プレート状の移動台６１に搭載されている。移動台６１は、ガイド６２およびレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、回転保持機構３に保持された基板Ｗの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して取り付けられている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接または間接的に固定されている。

リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールネジとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０を基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動させる移動機構が構成されている。すなわち、移動機構はレール６３に沿って研磨ヘッド３０を基板Ｗへ近接および離間させるように動作する。一方、テープ供給機構２はベースプレート６５に固定されている。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、研磨ヘッド組立体の拡大平面図である。研磨ヘッド組立体１は、研磨ヘッド３０を保持ステージ４上の基板Ｗの接線方向に揺動させる揺動機構７０を備えている。この揺動機構７０は、アーム６０の端部に接続された揺動シャフト７１と、揺動シャフト７１に連結されるクランク７２と、クランク７２を回転させるモータＭ５とを備えている。揺動シャフト７１の一部にはスプライン（図示せず）が形成されており、揺動シャフト７１とプーリーｐ３とは直動軸受（図示せず）を介して連結されている。この直動軸受は、揺動シャフト７１とプーリーｐ３とが一体に回転しつつ、揺動シャフト７１がプーリーｐ３に対してその軸方向に直線移動することを許容する。

揺動シャフト７１は、ジョイント７４を介してクランク７２に連結されている。このジョイント７４は、揺動シャフト７１の回転はクランク７２には伝達せず、クランク７２の横方向の動きを揺動シャフト７１に伝達する。このような構成において、モータＭ５によりクランク７２が回転すると、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、揺動シャフト７１がその長手方向に往復移動し、これにより研磨ヘッド３０が基板Ｗの接線方向に揺動する。この研磨ヘッド３０の揺動幅は、研磨テープ２３が大きくうねらない程度に設定される。

研磨テープ２３は、可撓性のあるシート基材と、シート基材の片面上に形成されている研磨層とを有している。シート基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリウレタンなどの柔軟性のある材料から形成されており、シート基材の厚さは１０μｍ〜１００μｍである。研磨層は、接着作用のあるバインダ（例えば樹脂）と、砥粒との混合から構成される。砥粒はバインダによって保持され、研磨層の表面が基板Ｗを研磨する研磨面を構成する。砥粒に使用される材料としては、ダイヤモンド、ＳｉＣ、シリカ、セリア、立方晶窒化ホウ素、アルミナ、またはこれらの複合材が挙げられる。研磨テープ２３の砥粒としてシリカ砥粒を使用する場合は、研磨液の使用は不要である。

シート基材の表面に、ポリエチレン、ポリウレタンなどの発泡材からなる柔軟層を形成し、その上に砥粒を付着させてもよい。このような構成を有する研磨テープは、基板Ｗにストレスを与えることなく該基板Ｗを研磨することができる。また、この研磨テープは、バインダを使用した研磨テープよりも変形しやすく、広い範囲に亘って基板Ｗに接触するので、研磨時間が短くなる。なお、シート基材に代えて、シート状の発泡材を用い、その上に砥粒を付着させて研磨テープを構成することもできる。不織布または植毛仕上げを施した布などの凹凸が表面に形成されているシート基材を使用してもよい。この場合、シート基材の表面にはバインダによって砥粒が固定される。いずれのタイプの研磨テープを用いる場合においても、基板Ｗの汚染を防ぐために、金属成分を実質的に含まないことが必要である。

次に、上述にように構成された研磨装置の動作について説明する。基板Ｗは、その裏面が上を向いた状態で、図示しない搬送機構のハンドにより開口部２０ｂを通って研磨室２１内に搬入される。センタリングチャック８０は搬送機構から基板Ｗを受け取り、チャッキングアーム８０ａ，８０ｂで基板Ｗを把持する。搬送機構のハンドは基板Ｗをセンタリングチャック８０に渡した後、研磨室２１の外に移動する。次いで図示しないシャッターにより開口部２０ｂが閉じられる。そして、回転保持機構３の保持ステージ４が上昇し、真空ライン９を連通ライン７に接続して基板Ｗの表面（裏面とは反対側の面）を真空吸着する。その後、チャッキングアーム８０ａ，８０ｂは、基板Ｗから離れる方向に移動し、次いで、基板Ｗを保持した保持ステージ４が研磨位置（図４に示す位置）まで下降する。

モータＭ１により保持ステージ４を時計回りに回転させ、研磨液供給ノズル３６，３７から基板Ｗに純水の供給を開始する。基板Ｗの回転速度および純水の供給流量が所定の値になった時点で、リニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド３０を基板Ｗに向かって移動させ、研磨テープ２３の研磨面を基板Ｗの角部に接触させる。研磨テープ２３と基板Ｗとは互いに摺接し、これにより基板Ｗの角部が研磨される。基板Ｗの研磨中は、研磨テープ２３がテープ送り機構４２（図５参照）によって所定の速度で移動する。基板Ｗの角部に接触している研磨テープ２３の進行方向は、基板Ｗの裏面側から表面側に向かう方向である。研磨テープ２３の使用量を減らすために、研磨テープ２３を送らないで基板Ｗを研磨することも可能である。

基板Ｗの研磨中、押圧パッド５０により研磨テープ２３が基板Ｗの角部に対して押圧される。あるいは、押圧パッド５０を研磨テープ２３から離間させ、研磨テープ２３のテンションを利用して基板Ｗの角部を研磨してもよい。研磨テープ２３のテンションは、供給リール２４および回収リール２５にそれぞれ連結されるモータＭ２、および／または研磨ヘッド３０を移動させるリニアアクチュエータ６７により調整することができる。本研磨方法では、研磨液として純水が用いられるので、研磨装置から排出される研磨液が環境を汚染することがない。

基板Ｗの研磨は、所定の時間が経過したときに終了するか、または基板Ｗを回転させるモータＭ１のトルク電流が所定のしきい値に達したときに基板Ｗの研磨を終了する。研磨終了後、研磨ヘッド３０が基板Ｗから離間し、エアシリンダ１５により保持ステージ４を搬送位置まで上昇させる。この搬送位置において、保持ステージ４による基板Ｗの真空吸着が解除され、基板Ｗはセンタリングチャック８０に把持される。保持ステージ４は下降し、図示しないシャッターが開いて搬送口２０ｂから搬送機構のハンド（図示せず）が研磨室２１内に進入する。搬送機構のハンドは基板Ｗを受け取り、基板Ｗを研磨室２１から搬出する。

研磨される基板Ｗは、その裏面が研削された結果、図１に示すように、その端部に角部を有している。この角部は、研削された裏面と基板Ｗの外周面とによって形成されている。角部は鋭角な断面形状を有していることがあるため、角部が欠けないように低い押し付け力で該角部を研磨する必要がある。そこで、基板の角部を研磨するときは、低い押し付け力（例えば、１〜６Ｎ）で研磨テープ２３を基板Ｗに接触させることが好ましい。所定時間が経過した後（すなわち、角部が除去された後）は、研磨速度を上げるために、上記押し付け力を（例えば、８Ｎ以上に）増加させることが好ましい。例えば、研磨の初期段階では、押圧パッド５０を研磨テープ２３から離間させた状態で、基板Ｗに形成されている角部を所定の低い押し付け力で研磨し、前記所定の時間が経過した後で、押圧パッド５０により研磨テープ２３を高い押し付け力で基板Ｗに押し付けて基板Ｗの外周面を研磨してもよい。

基板Ｗに形成されている角部の欠けを防止する観点から、角部を研磨するときは、基板Ｗを低速（例えば、１０〜３００ｍｉｎ^−１）で回転させることが好ましい。前記所定時間が経過した後には、研磨速度を上げるために、基板Ｗの回転速度を（例えば、４００ｍｉｎ^−１以上に）上げることが好ましい。このように、角部を研磨するときには低い押し付け力および低い回転速度で基板Ｗを研磨することにより角部の欠けを防止することができ、角部が除去された後は高い押し付け力および高い回転速度で基板Ｗの外周面を研磨することで、研磨速度（除去レート）を向上させることができる。

押圧パッド５０の押し付け力を研磨中に変化させることも可能である。例えば、研磨の初期段階では、押圧パッド５０により低い押し付け力（例えば、１〜６Ｎ）で研磨テープ２３を基板Ｗに押し付けて角部を除去し、前記所定時間が経過した後に、押圧パッド５０の押し付け力を（例えば、８Ｎ以上に）増加させてもよい。この場合も、角部の欠けを防止する観点から、研磨の初期段階では、基板Ｗを低速（例えば、１０〜３００ｍｉｎ^−１）で回転させ、前記所定時間が経過した後には、基板Ｗの回転速度を（例えば、４００ｍｉｎ^−１以上に）上げることが好ましい。

研磨中における研磨ヘッド３０の傾斜角度、すなわち、研磨テープ２３と基板Ｗとの接触角度は、任意に設定することができる。基板Ｗに形成されている角部を除去するときは、図８に示すように、研磨ヘッド３０を上側に傾けて（例えば水平面から約４５度に傾けて）、研磨テープ２３を基板Ｗの角部に対して斜め下方に押し付けることが好ましい。角部の研磨中に、研磨ヘッド３０の角度を所定の角度範囲で連続的に変化させてもよい。また、研磨中に研磨ヘッド３０の角度を間欠的に変化させてもよい。基板Ｗの外周面、角部の順に研磨することも可能である。例えば、図６（ｃ）に示すように、研磨ヘッド３０を水平面から下方に傾斜させて外周面を研磨し、研磨ヘッド３０を徐々に上方に傾けて角部を研磨してもよい。この場合も、上述したように、外周面を研磨するときの押し付け力よりも低い押し付け力で角部を研磨することが好ましい。また、上述したように、角部を研磨するときは、基板Ｗの回転速度を下げることが好ましい。

図９（ａ）は、研磨テープ２３によって角部が研磨された基板を示す断面図である。図９（ａ）に示すように、研磨テープ２３と基板Ｗとの摺接により、基板Ｗの裏面と外周面とにより形成された角部が除去される。また、図９（ｂ）に示すように、角部の研磨中に研磨ヘッド３０を所定の角度範囲で連続的に傾動させることにより、角部が除去された後の基板Ｗの外周面を丸くすることも可能である。

研磨される基板Ｗの表面および外周面には、上述したように、デバイスを保護するための保護フィルムが貼付されていることがある。この保護フィルムは、一般的には、約１５０μｍの厚さを有し、接着剤により基板Ｗに貼り付けられる。研磨テープを用いた本研磨方法によれば、研磨テープを基板Ｗの裏面側から表面側に進行させながら基板Ｗの角部を研磨するので、図１０に示すように、研磨テープ２３は保護フィルムを基板Ｗから剥がしながら角部を研磨することができる。より正確には、研磨テープ２３によって保護フィルムを基板Ｗから剥がし、その直後に研磨テープ２３で角部を研磨する。したがって、保護フィルムに使用されている接着剤の影響を受けることなく基板Ｗの角部を均一に研磨することができる。研磨ヘッド３０の傾動動作によっても、保護フィルムを基板Ｗから剥がすことが可能である。例えば、基板Ｗの角部の研磨中に研磨ヘッド３０を上から下に傾動させることにより、保護フィルムを剥がすことができる。

図１１（ａ）は、研磨テープ２３によって角部が研磨された基板を示す断面図である。研磨テープ２３の移動および／または研磨ヘッド３０の傾動動作により保護フィルムを基板Ｗから剥がしながら、図１１（ａ）に示すように、研磨テープ２３と基板Ｗとの摺接により、基板Ｗの裏面と外周面とにより形成された角部が除去される。また、図１１（ｂ）に示すように、角部の研磨中に研磨ヘッド３０を所定の角度範囲で連続的に傾動させることにより、角部が除去された後の基板Ｗの外周面を丸くすることも可能である。

研磨が終了した後、保持ステージ４によって基板Ｗを研磨中の回転速度よりも速い回転速度で回転させて、基板Ｗを乾燥させてもよい。また、本研磨装置で研磨された基板Ｗを別に設けられた洗浄装置に搬送し、ここで基板Ｗの表裏面を洗浄し、さらに洗浄された基板Ｗをスピン乾燥装置に搬送し、ここで基板Ｗを高速で回転させて乾燥してもよい。上記洗浄装置の例としては、回転するスポンジを基板Ｗの表裏面に接触させるスポンジタイプの洗浄装置、流体を基板Ｗの表裏面に噴射して該基板Ｗを洗浄する流体噴射タイプの洗浄装置、基板Ｗに超音波（振動）を与えて該基板Ｗを洗浄するメガソニックタイプの洗浄装置などが挙げられる。

図１２に示すように、研磨ヘッド組立体１および研磨テープ供給機構２を複数対（図１２では４組）設けてもよい。これら研磨ヘッド組立体１および研磨テープ供給機構２は、保持ステージ４に保持された基板Ｗを囲むように略等間隔で配置される。図１２に示す研磨装置は、異なる種類の研磨テープを用いて多段研磨を行うことが可能である。例えば、基板Ｗの粗研磨および仕上げ研磨を連続的に行うことができる。この研磨装置によれば、保持ステージ４上に基板Ｗを保持したまま多段研磨を行うことができるので、スループットを向上させることができる。さらに、研磨テープに加えて、砥粒を持たない洗浄用テープを使用して、研磨テープで研磨された部分を該洗浄用テープで洗浄することもできる。

図３および図４に示す研磨装置は、基板に形成されているオリエンテーションフラットの研磨にも使用することができる。なお、オリエンテーションフラットは、図１３に示すように、基板Ｗの一部を直線状にカットすることによって形成された切り欠きである。図３に示すように、研磨室２１内には、基板Ｗに形成されているオリエンテーションフラットを検出するサーチユニット８２が設けられている。サーチユニット８２は、図示しないアクチュエータにより、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。サーチユニット８２によりオリエンテーションフラットが検出されると、オリエンテーションフラットが研磨ヘッド３０の方を向くまで基板Ｗが回転保持機構３によって回転する。

基板Ｗが搬送機構（図示せず）によって搬送口２０ｂから研磨室２１内に搬入されると、保持ステージ４が上昇し、基板Ｗは保持ステージ４の上面に真空吸着により保持される。回転保持機構３は、基板Ｗを研磨位置まで下降させ、この状態で、サーチユニット８２は、基板Ｗに形成されているオリエンテーションフラットの位置を検出し、オリエンテーションフラットが研磨ヘッド３０の方を向くまで基板Ｗを回転させる。その後、研磨液供給ノズル３６，３７から基板Ｗに純水の供給を開始する。

図１４に示すように、研磨ヘッド３０は、オリエンテーションフラットに接触するまで基板Ｗに向かって移動する。そして、研磨テープ２３がオリエンテーションフラットに接触した状態で、研磨ヘッド３０は上述した揺動機構７０により横方向に（すなわち、基板Ｗの接線方向に）揺動し、これによりオリエンテーションフラットを研磨する。研磨中、研磨テープ２３は、基板Ｗの裏面側から表面側に送られる。オリエンテーションフラットの研磨中、研磨ヘッド３０を水平に維持してもよく、または研磨ヘッド３０を所定の角度に傾斜させてもよく、または所定の角度範囲で連続的に傾動させてもよい。なお、オリエンテーションフラットの研磨中は、回転保持機構３は、基板Ｗを回転させない。

図３および図４に示す研磨装置は、図１に示す基板Ｗの角部と図１３に示すオリエンテーションフラットとを連続的に研磨することもできる。角部とオリエンテーションフラットの研磨は、次の三段階のステップで行われる。第１の研磨ステップは、基板Ｗの角部を研磨する工程である。この第１の研磨ステップは、上述したように、基板Ｗを回転保持機構３により回転させながら行われる。第２の研磨ステップは、基板Ｗのオリエンテーションフラットを研磨する工程である（図１４参照）。この第２の研磨ステップは、上述したように、基板Ｗを回転させずに行われる。

通常、オリエンテーションフラットと基板Ｗの外周面との境界部は、図１５（ａ）に示すように、丸みを帯びた形状となっている。しかしながら、オリエンテーションフラットおよび角部をこの順に研磨すると、オリエンテーションフラットと外周面との境界部において、図１５（ｂ）に示すように、荷重集中により新たな角部が形成されてしまう。このような角部が形成されないように、本実施形態では、まず、基板Ｗの裏面と外周面とによって形成されている角部が第１の研磨ステップとして研磨され、その後、第２の研磨ステップとしてオリエンテーションフラットが研磨される。第２の研磨ステップの後は、次に説明する第３の研磨ステップが行われる。

第３の研磨ステップは、外周面とオリエンテーションとの境界部を研磨する工程である。この第３の研磨ステップを行う理由は次の通りである。基板Ｗの角部を研磨する第１の研磨ステップでは、図８に示すように、研磨テープ２３の研磨面が斜め下を向くように研磨ヘッド３０を上側に傾けて（約４５度の角度に傾けて）基板Ｗに形成されている角部が研磨される。第１の研磨ステップにおいて研磨テープ２３の基板Ｗに対する押し付け力が高いと、図１６に示すように、オリエンテーションフラットと外周面との境界部に新たな角部が形成されることがある。図１６は、基板のオリエンテーションフラットと外周面との境界部の断面を示している。通常の厚さの基板では、このような境界部に形成された角部が問題となることはないが、本研磨方法が対象とする薄肉基板（裏面が研磨された基板）では、境界部に形成された角部が欠けてしまうおそれがある。そこで、第３の研磨ステップでは、オリエンテーションフラットと外周面との境界部を研磨して、該境界部に形成された角部を除去する。

第３の研磨ステップでは、図１７に示すように、オリエンテーションフラットと外周面との境界部が研磨テープ２３の研磨面を向くように、回転保持機構３によって基板Ｗが所定の角度だけ回転される。この状態で、研磨テープ２３を送りながら、研磨ヘッド３０を基板Ｗに向かって移動させて研磨テープ２３を基板に接触させる。そして、上記揺動機構７０によって研磨ヘッド３０を横方向に（すなわち、基板Ｗの接線方向に）揺動させ、境界部に形成されている角部を除去する。この第３の研磨ステップでは、第２の研磨ステップと同様に、基板Ｗを回転させずに行われる。

境界部を丸く研磨するために、研磨中は研磨ヘッド３０の角度を連続的に変化させることが好ましい。研磨ヘッド３０の角度範囲は、境界部に形成されている角部の位置に応じて決定される。通常、第１の研磨ステップでは、図８に示すように、研磨ヘッド３０を上方に約４５度傾けた状態で基板Ｗの角部が研磨される。その結果、境界部の角部は、図１６に示すように、境界部のほぼ中央に形成される。したがって、この場合は、研磨ヘッド３０を０度を中心とする所定の角度範囲に亘って連続的に傾動させることが好ましい。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。特に説明しない研磨装置の構成および研磨方法の工程は、上述した実施形態と同様である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る研磨装置の保持ステージを示す拡大図である。本実施形態に使用される研磨装置は、保持ステージ４に固定された切り欠きカバー（保護カバー）９０を有している。この切り欠きカバー９０は、オリエンテーションフラットに対応する形状を有している。より具体的には、切り欠きカバー９０は、基板Ｗの切り欠きとして形成されているオリエンテーションフラットを補う弓形状（あるいは三日月形状）を有している。切り欠きカバー９０は、保持ステージ４の上面（基板保持面）から上方にやや突出しており、基板Ｗとほぼ同じ厚さを有している。切り欠きカバー９０は、基板Ｗよりも研磨されにくい材料から構成されている。この実施形態では、切り欠きカバー９０は保持ステージ４と一体に形成されているが、別部材として設けられた切り欠きカバーを保持ステージ４に固定してもよい。

切り欠きカバー９０の弓形状を構成する直線部（弦）の長さは、オリエンテーションフラットの長さとほぼ同じであり、切り欠きカバー９０の弓形状を構成する曲線部（弧）の曲率は、基板Ｗの半径の逆数にほぼ等しい。したがって、基板Ｗを上から見たときに、基板Ｗと切り欠きカバー９０は、実質的に円形状を構成する。基板Ｗのオリエンテーションフラットは、研磨室２１内に搬入される前に図示しない検知センサにより検知され、研磨室２１内の切り欠きカバー９０を向くように基板Ｗが位置決めされる。その後、基板Ｗは、図１８（ａ）に示すように、そのオリエンテーションフラットが切り欠きカバー９０の方向を向いた状態で、図示しない搬送機構のハンドにより研磨室２１内に搬入される。そして、基板Ｗは保持ステージ４の上面に真空吸着により保持され、図１８（ｂ）に示すように、オリエンテーションフラットが切り欠きカバー９０に向き合った状態で基板Ｗが保持ステージ４の上面に載置される。

図１９は、基板Ｗが保持ステージ４に保持されているときの基板Ｗおよび切り欠きカバー９０を示す平面図である。図１９に示すように、基板Ｗのオリエンテーションフラットが切り欠きカバー９０に対向しているとき、基板Ｗと切り欠きカバー９０とが一体となってその全体が略円形となる。研磨は、上述した実施形態に係る方法に従って行われる。すなわち、基板Ｗおよび切り欠きカバー９０が回転保持機構３により基板Ｗの中心周りに一体に回転され、この状態で、研磨ヘッド３０により研磨テープ２３が基板Ｗの角部に押圧される。この切り欠きカバー９０は、基板Ｗのオリエンテーションフラットと外周面との境界部への荷重集中を防止して、該境界部の過研磨を防止することができる。

基板Ｗの角部の研磨中、切り欠きカバー９０の外周面は研磨テープ２３の研磨面に接触する。したがって、切り欠きカバー９０が研磨テープ２３によって研磨されないようにするために、切り欠きカバー９０の外周面をＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）で被覆することが好ましい。また、研磨テープ２３の砥粒として、比較的軟質のアルミナまたはシリカを使用することが好ましい。

図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）は、本実施形態に係る研磨装置の変形例を示す保持ステージを示す側面図である。この変形例では、保持ステージ４には、基板Ｗのオリエンテーションフラットに対応する切り欠き４ｂが設けられている。切り欠きカバー９０は、保持ステージ４とは別部材として設けられている。すなわち、図２０（ａ）に示すように、切り欠きカバー９０は、回転体９１の上部に一体に形成されており、この回転体９１の下端は、ケーシング１２の上端に連結されている。上述したように、ケーシング１２は、保持ステージ４と一体に回転するので、切り欠きカバー９０および回転体９１も保護ステージ４と一体に回転する。また、保持ステージ４は、ケーシング１２に対して相対的に上下動するので、保持ステージ４は、切り欠きカバー９０および回転体９１に対して相対的に上下動する。なお、切り欠きカバー９０の上から見たときの形状は、図１８（ａ），図１８（ｂ），図１９に示す切り欠きカバー９０のそれと同じである。

基板Ｗのオリエンテーションフラットは、研磨室２１内に搬入される前に図示しない検知センサにより検知され、研磨室２１内の切り欠きカバー９０を向くように基板Ｗが位置決めされる。その後、基板Ｗは、図２０（ａ）に示すように、そのオリエンテーションフラットが切り欠きカバー９０の方向を向いた状態で、図示しない搬送機構のハンドにより研磨室２１内に搬入される。基板Ｗは、図２０（ｂ）に示すように、保持ステージ４の上面に真空吸着により保持され、そして、保持ステージ４が基板Ｗとともに下降すると、図２０（ｃ）に示すように、オリエンテーションフラットおよび保持ステージ４の切り欠き４ｂが切り欠きカバー９０に向き合う。

図２１は、基板Ｗが保持ステージ４に保持されているときの基板Ｗおよび切り欠きカバー９０を示す平面図である。図２１に示すように、基板Ｗのオリエンテーションフラットが切り欠きカバー９０に対向しているとき、基板Ｗと切り欠きカバー９０とが一体となってその全体が略円形となる。したがって、この例でも、オリエンテーションフラットと基板Ｗの外周面との境界部が過研磨されることが防止される。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。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 研磨ヘッド組立体（研磨部）
２ テープ供給機構
３ 回転保持機構（基板保持部）
４ 保持ステージ
５ 中空シャフト
１５ エアシリンダ
２０ 隔壁
２１ 研磨室
２３ 研磨テープ
３０ 研磨ヘッド
４１ 押圧機構
５０ 押圧パッド
６７ リニアアクチュエータ
７０ 揺動機構
８０ センタリングチャック
９０ 切り欠きカバー
９１ 回転体

Claims (4)

1. 基板の表面および外周面に保護フィルムが貼り付けられており、裏面が研削された前記基板を研磨する方法であって、
   前記基板をその中心周りに回転させ、
   研磨テープを前記基板の裏面側から表面側に送ることで前記保護フィルムを前記基板から剥がしながら、前記裏面と前記基板の外周面とによって形成された角部に研磨テープを押し当てて該角部を研磨することを特徴とする方法。
2. 基板の表面および外周面に保護フィルムが貼り付けられており、裏面が研削された前記基板を研磨する方法であって、
   前記基板をその中心周りに回転させ、
   研磨テープを前記基板に対して押し付ける研磨ヘッドの角度を連続的に変えることで前記保護フィルムを前記基板から剥がしながら、前記裏面と前記基板の外周面とによって形成された角部に前記研磨テープを押し当てて該角部を研磨することを特徴とする方法。
3. 前記基板と前記研磨テープとの接触角度を変えながら前記角部に前記研磨テープを押し当てて該角部を研磨することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記基板にはオリエンテーションフラットが形成されており、
   前記角部を研磨した後、前記オリエンテーションフラットが前記研磨テープに対向するまで前記基板を回転させ、
   前記オリエンテーションフラットに前記研磨テープを押し当てながら、前記研磨テープを横方向に揺動させて前記オリエンテーションフラットを研磨し、
   前記オリエンテーションフラットを研磨した後、前記オリエンテーションフラットと前記外周面との境界部が前記研磨テープに対向するまで前記基板を回転させ、
   前記境界部に前記研磨テープを押し当てながら、前記研磨テープを横方向に揺動させて前記境界部を研磨する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。

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