JP6672104B2 - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェ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、特にウェハのエッジ部を研磨具を用いて研磨する研磨装置および研磨方法に関する。

図１４は、ウェハＷのエッジ部を研磨テープ１０５を用いて研磨する研磨装置を示す模式図である。図１５は図１４の研磨装置の側面図である。研磨装置は、研磨テープ１０５の裏面を支持する外周面を有する円盤ヘッド１１２を備えている。研磨テープ１０５の表面は、砥粒が固定された研磨面を構成している。研磨装置は、ウェハＷを回転させながら、研磨テープ１０５をウェハＷのエッジ部に対して下方に押し付けて該エッジ部を研磨する。

ウェハＷの研磨中、研磨テープ１０５とウェハＷとの間に発生する摩擦力により、研磨テープ１０５が所定の位置からずれることがある。このような場合、ウェハＷのエッジ部に形成すべき垂直面が粗くなってしまう。図１４および図１５に示す研磨装置では、研磨テープ１０５は、円盤ヘッド１１２の外周面に沿って湾曲し、この湾曲した部分がウェハＷに接触される。

特開２０１５−１５０６６２号公報 特開２００２−９３７５５号公報 特開２０１２−２１３８４９号公報 特開２０１４−１５０１３１号公報

しかしながら、図１４および図１５に示す研磨装置は、円盤ヘッド１１２の外周面に沿って密着する研磨テープ１０５をその表面側（すなわち研磨面側）から支持する構造を有していない。したがって、ウェハＷの研磨中にウェハＷの半径方向の力（図１５の矢印参照）が研磨テープ１０５に作用した場合、図１５の仮想線（二点鎖線）に示すように、研磨テープ１０５が所定の位置からずれる可能性がある。

さらに、円盤ヘッド１１２の外周面が変形している場合においても、ウェハＷの研磨中に研磨テープ１０５が所定の位置からずれる可能性がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、ウェハなどの基板の研磨中に研磨具の位置ずれを確実に防止することができ、滑らかな垂直面を基板のエッジ部に形成することができる研磨装置および研磨方法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、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板のエッジ部を帯状の研磨具を用いて研磨する少なくとも１つの研磨ユニットとを備え、前記研磨ユニットは、前記研磨具の裏面を支持する外周面を有する円盤ヘッドと、前記研磨具を前記円盤ヘッドの外周面に押し付ける押し付けバンドと、前記押し付けバンドを支持する複数のバンドガイドローラーとを備えることを特徴とする研磨装置である。

本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、前記押し付けバンドにテンションを付与するテンショナーを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記テンショナーは、前記複数のバンドガイドローラーのうちの少なくとも１つを前記円盤ヘッドから離れる方向に移動させる移動アクチュエータを備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、前記研磨具の両端部をそれぞれ保持した第１のリールおよび第２のリールと、前記第１のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第１の位置決めローラーと、前記第２のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第２の位置決めローラーとをさらに備え、前記第１の位置決めローラーは、前記研磨具の側端が接触する第１の接触面を有する第１のフランジ部を備え、前記第２の位置決めローラーは、前記研磨具の側端が接触する第２の接触面を有する第２のフランジ部を備え、前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心は、前記円盤ヘッドの軸心と平行であることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、前記第１のリールと前記第１の位置決めローラーとの間に配置された第１の送りローラーと、前記第２のリールと前記第２の位置決めローラーとの間に配置された第２の送りローラーとをさらに備え、前記第１の送りローラーの軸心および前記第２の送りローラーの軸心は、前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心に対して傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押し付けバンドからはみ出した前記研磨具の露出面は前記基板の前記エッジ部に接触する研磨面を構成することを特徴とする。

本発明の他の態様は、基板をその軸心まわりに回転させ、円盤ヘッドの外周面で帯状の研磨具の裏面を支持し、複数のバンドガイドローラーに支持された押し付けバンドで前記研磨具を前記円盤ヘッドの外周面に押し付けながら、進行する前記研磨具を前記基板のエッジ部に押し付けて前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法である。

本発明の好ましい態様は、前記複数のバンドガイドローラーのうちの少なくとも１つを前記円盤ヘッドから離れる方向に移動させて、前記押し付けバンドにテンションを付与することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨具の一端部を保持した第１のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第１の位置決めローラー、および前記研磨具の他端部を保持した第２のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第２の位置決めローラーによって前記研磨具を案内し、前記第１の位置決めローラーの第１の接触面および第２の位置決めローラーの第２の接触面に前記研磨具の側端を接触させながら、前記研磨具を進行させ、前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心は、前記円盤ヘッドの軸心と平行であることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記第１のリールと前記第１の位置決めローラーとの間に配置された第１の送りローラー、および前記第２のリールと前記第２の位置決めローラーとの間に配置された第２の送りローラーによって進行する前記研磨具を案内し、前記第１の送りローラーの軸心および前記第２の送りローラーの軸心は、前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心に対して傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記円盤ヘッドは、前記押し付けバンドからはみ出した前記研磨具の露出面を前記基板の前記エッジ部に押し付けて前記基板を研磨することを特徴とする。

本発明によれば、押し付けバンドは研磨具を円盤ヘッドの外周面に押し付けるため、押し付けバンドと研磨具との間および研磨具と円盤ヘッドとの間には大きな静止摩擦が働く。したがって、基板の研磨中に研磨具が所定の位置からずれることを確実に防止することができる。結果として、研磨具は、基板のエッジ部に滑らかな垂直面を形成することができる。

研磨装置の一実施形態を示す正面図である。 研磨装置の側面図である。 ウェハの接線方向を示す図である。 研磨テープの幅および押し付けバンドの幅の変形例を説明するための図である。 下側バンドガイドローラーと基板保持部との間、および円盤ヘッドと基板保持部との間の位置関係を示す図である。 研磨テープがウェハのエッジ部に接触したときの円盤ヘッドとウェハのエッジ部との相対位置を示す平面図である。 円盤ヘッドが図６に示す位置にあるときに研磨テープによって研磨されたエッジ部の断面図である。 円盤ヘッドをウェハの接線方向にさらに移動させたときの円盤ヘッドとウェハのエッジ部との相対位置を示す平面図である。 円盤ヘッドが図８に示す位置にあるときに研磨テープによって研磨されたエッジ部の断面図である。 ウェハの上から見たときに円盤ヘッドの軸心がウェハの半径方向に一致したときの、円盤ヘッドとウェハのエッジ部との相対位置を示す平面図である。 円盤ヘッドが図１０に示す位置にあるときに研磨テープによって研磨されたエッジ部の断面図である。 ２つの研磨ユニットを有する研磨装置を示す模式図である。 研磨装置の他の実施形態を示す側面図である。 ウェハのエッジ部を研磨テープを用いて研磨する研磨装置を示す模式図である。 図１４の研磨装置の側面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨装置の一実施形態を示す正面図であり、図２は、研磨装置の側面図である。研磨装置は、基板の一例であるウェハＷを保持して回転させる基板保持部１と、帯状の研磨具である研磨テープ５を用いてウェハＷのエッジ部を研磨する研磨ユニット７とを備えている。基板保持部１は、ウェハＷの下面を保持し、ウェハＷをその中心軸まわりに水平に回転させるように構成されている。基板保持部１の上面はウェハＷを保持する基板保持面１ａを構成している。

基板保持部１に保持されたウェハＷの中心部の上方には、純水などの研磨液をウェハＷの上面に供給する研磨液供給ノズル１０（図２参照）が配置されている。ウェハＷのエッジ部の研磨中は、研磨液供給ノズル１０から研磨液がウェハＷの中心部に供給される。研磨液は、遠心力によってウェハＷの上面全体に広がり、ウェハＷを研磨屑から保護する。

研磨ユニット７は、研磨テープ５の裏面を支持する外周面を有する円盤ヘッド１２と、研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面に押し付ける押し付けバンド１４と、押し付けバンド１４を支持する複数のバンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄと、円盤ヘッド１２をその軸心Ｏまわりに回転させるヘッドモータ１８とを備えている。研磨テープ５の一方の面（すなわち表面）は、砥粒を保持する研磨面を構成し、他方の面（すなわち裏面）は円盤ヘッド１２の外周面に支持されている。

図３はウェハＷの接線方向を示す図である。図３に示すように、ウェハＷの上から見た時に、円盤ヘッド１２はウェハＷの接線上に位置している。円盤ヘッド１２の軸心Ｏは、基板保持部１に保持されたウェハＷの表面と平行であり、かつウェハＷの接線方向に対して垂直である。

図２に示すように、円盤ヘッド１２は、ヘッドモータ１８の駆動軸に連結されている。ヘッドモータ１８は所定の速度で円盤ヘッド１２を回転させるように構成されている。ヘッドモータ１８は、基台２５に固定されている。基台２５は、ウェハＷの接線方向と平行な方向に延びる水平リニアガイド３０によって支持されており、この水平リニアガイド３０によって基台２５の移動はウェハＷの接線方向と平行な方向に制限される。ヘッドモータ１８は基台２５に固定されているので、円盤ヘッド１２およびヘッドモータ１８は基台２５とともに移動可能である。

図１に示すように、研磨ユニット７は、円盤ヘッド１２をウェハＷの接線方向に移動させるヘッド移動装置としてのエアシリンダ５０をさらに備えている。エアシリンダ５０のピストンロッド５１は、基台２５（図２参照）に連結されている。上述したように、円盤ヘッド１２は基台２５とともに移動可能である。したがって、エアシリンダ５０は、研磨テープ５が円盤ヘッド１２の外周面上に支持された状態で、円盤ヘッド１２をウェハＷの接線方向に移動させる。円盤ヘッド１２の軸心ＯがウェハＷの接線方向と垂直な状態で円盤ヘッド１２をウェハＷの接線方向に移動させるヘッド移動装置として、エアシリンダ５０に代えて、ボールねじとサーボモータとの組み合わせを使用してもよい。

エアシリンダ５０は、円盤ヘッド１２をウェハＷの接線方向に移動させることによって、円盤ヘッド１２の外周面上の研磨テープ５をウェハＷのエッジ部に接触させる。研磨テープ５は円盤ヘッド１２の下端部分によってウェハＷのエッジ部に押し付けられる。

研磨ユニット７は、研磨テープ５の両端部（一端部および他端部）をそれぞれ保持した第１のテンションリール（第１のリール）４１および第２のテンションリール（第２のリール）４２と、第１のテンションリール４１および第２のテンションリール４２を互いに反対方向に回転させるトルクを発生する第１のテンションモータ４３および第２のテンションモータ４４をさらに備えている。第１のテンションリール４１および第２のテンションリール４２は、円盤ヘッド１２の上方に配置されている。

第１のテンションリール４１および第２のテンションリール４２は、第１のテンションモータ４３および第２のテンションモータ４４の駆動軸にそれぞれ連結されている。テンションリール４１，４２の軸心はウェハＷの接線方向と平行、つまり、円盤ヘッド１２の軸心Ｏに対して垂直である。

研磨テープ５は、第１のテンションリール４１から円盤ヘッド１２を経由して第２のテンションリール４２に延びている。研磨テープ５は、円盤ヘッド１２の外周面に沿って湾曲し、この湾曲した部分がウェハＷに接触される。第１のテンションリール４１および第２のテンションリール４２には、これらテンションリール４１，４２を互いに反対方向に回転させるトルクが加えられているので、研磨テープ５にはテンションが与えられる。

図２に示すように、円盤ヘッド１２の外周面は、研磨テープ５の幅よりも広い幅を有してもよい。

研磨ユニット７は、第１のテンションリール４１と円盤ヘッド１２との間に配置された第１の位置決めローラー２７と、第２のテンションリール４２と円盤ヘッド１２との間に配置された第２の位置決めローラー２８と、第１のテンションリール４１と第１の位置決めローラー２７との間に配置された第１の送りローラー５２と、第２のテンションリール４２と第２の位置決めローラー２８との間に配置された第２の送りローラー５３とをさらに備えている。位置決めローラー２７，２８および送りローラー５２，５３は回転自在に構成されている。

テンションリール４１，４２と送りローラー５２，５３との間には、研磨テープ５の裏面を支持する２つの支持ローラー５６，５７が設けられている。第１のおよび第２の支持ローラー５６，５７は回転自在に構成されており、支持ローラー５６，５７の軸心はテンションリール４１，４２の軸心と平行である。研磨テープ５は、送りローラー５２，５３と支持ローラー５６，５７との間において鉛直方向に進行し、さらに、支持ローラー５６，５７とテンションリール４１，４２との間において水平方向に進行する。

位置決めローラー２７，２８は、送りローラー５２，５３と円盤ヘッド１２との間を進行する研磨テープ５を支持している。位置決めローラー２７，２８の軸心は、テンションリール４１，４２の軸心、支持ローラー５６，５７の軸心、および送りローラー５２，５３の軸心に対して傾いている。本実施形態では、位置決めローラー２７，２８の軸心は、テンションリール４１，４２の軸心、支持ローラー５６，５７の軸心、および送りローラー５２，５３の軸心に対して垂直であり、円盤ヘッド１２の軸心Ｏと平行である。

送りローラー５２，５３は、支持ローラー５６，５７と位置決めローラー２７，２８との間を進行する研磨テープ５を支持している。送りローラー５２，５３の軸心は、位置決めローラー２７，２８の軸心および円盤ヘッド１２の軸心Ｏに対して傾いている。本実施形態では、送りローラー５２，５３の軸心は、位置決めローラー２７，２８の軸心および円盤ヘッド１２の軸心Ｏに対して垂直であり、テンションリール４１，４２の軸心および支持ローラー５６，５７の軸心と平行である。

第１の位置決めローラー２７は、研磨テープ５の側端５ａが接触する第１の接触面２７ａを有する第１のフランジ部２９と、第１のフランジ部２９が接続された第１のローラー部３１とを備えている。第２の位置決めローラー２８は、第１の位置決めローラー２７と同様に、第２の接触面２８ａを有する第２のフランジ部３２と、第２のフランジ部３２が接続された第２のローラー部３３とを備えている。研磨テープ５の側端５ａは研磨テープ５の幅方向における端部である。位置決めローラー２７，２８は同一の構成を有しているため、以下、第２の位置決めローラー２８の構成について図２を参照しつつ説明する。

図２に示すように、第２のローラー部３３は研磨テープ５の裏面を支持する外周面２８ｂを有しており、第２のフランジ部３２は、第２の接触面２８ａが第２のローラー部３３の軸心に対して垂直になるように第２のローラー部３３に接続されている。フランジ部３２の外周面の直径は外周面２８ｂの直径よりも大きい。本実施形態では、第２のフランジ部３２の第２の接触面２８ａと第２のローラー部３３の外周面２８ｂとのなす角は直角である。研磨テープ５の側端５ａは、第２のフランジ部３２の第２の接触面２８ａに接触しており、研磨テープ５の裏面は第２のローラー部３３の外周面２８ｂに接触している。

円盤ヘッド１２がヘッドモータ１８によって回転されると、研磨テープ５は、第１のテンションリール４１から引き出され、円盤ヘッド１２の回転と同期して円盤ヘッド１２の周方向に進行し、そして第２のテンションリール４２に巻き取られる。研磨テープ５は、第１の支持ローラー５６、第１の送りローラー５２、第１の位置決めローラー２７、円盤ヘッド１２、第２の位置決めローラー２８、第２の送りローラー５３、および第２の支持ローラー５７をこの順に経由して、第１のテンションリール４１から第２のテンションリール４２に進行する。なお、研磨テープ５は、第２の支持ローラー５７、第２の送りローラー５３、第２の位置決めローラー２８、円盤ヘッド１２、第１の位置決めローラー２７、第１の送りローラー５２、および第１の支持ローラー５６をこの順に経由して、第２のテンションリール４２から第１のテンションリール４１に進行してもよい。

上述したように、位置決めローラー２７，２８の軸心は送りローラー５２，５３の軸心に対して傾いており、研磨テープ５は位置決めローラー２７，２８および送りローラー５２，５３に支持されている。したがって、研磨テープ５をその進行方向から見たとき、第１の送りローラー５２を進行した研磨テープ５は、その進行方向に対して所定の角度で傾斜し、傾斜した状態で第１の位置決めローラー２７を進行する。同様に、第２の位置決めローラー２８を進行した研磨テープ５は、その進行方向に対して所定の角度で傾斜し、傾斜した状態で第２の送りローラー５３を進行する。

このように、第１の送りローラー５２と第１の位置決めローラー２７との間および第２の送りローラー５３と第２の位置決めローラー２８との間を進行する研磨テープ５は、その進行方向に対して所定の角度で傾斜している。つまり、研磨テープ５は、第１の送りローラー５２と第１の位置決めローラー２７との間の位置および第２の送りローラー５３と第２の位置決めローラー２８との間の位置において捩られている。本実施形態では、研磨テープ５の傾斜角度は９０度である。

このような構成により、研磨テープ５には、その側端５ａが接触面２７ａ，２８ａに押し付けられる力が作用するため、研磨テープ５はフランジ部２９，３２の接触面２７ａ，２８ａに押し付けられる。結果として、研磨テープ５の側端５ａは常にフランジ部２９，３２の接触面２７ａ，２８ａに接触することができる。

さらに、図２の両方向の矢印に示すように、位置決めローラー２７，２８は、円盤ヘッド１２の軸心Ｏと平行に移動可能に構成されている。したがって、位置決めローラー２７，２８を基板保持部１から離れる方向に移動させることにより、研磨テープ５の側端５ａをより積極的に接触面２７ａ，２８ａに接触させることができる。

本実施形態によれば、研磨テープ５の側端５ａを位置決めローラー２７，２８（より具体的にはフランジ部２９，３２）の接触面２７ａ，２８ａに接触させながら、研磨テープ５を進行させることにより、研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面上の所定の位置に精度よく位置させることができる。より具体的には、研磨テープ５の側端５ａの位置を円盤ヘッド１２の縁部の位置に精度よく一致させることができる。したがって、ウェハＷのエッジ部を精度よく研磨することができる。結果として、研磨されたウェハＷの形状を一定にすることができ、さらにウェハＷの研磨レートを安定させることができる。

さらに、位置決めローラー２７，２８は、回転自在に構成されており、研磨テープ５の進行とともに、それらの軸心まわりに回転することができる。したがって、研磨テープ５の側端５ａの接触面２７ａ，２８ａへの摺動に起因する接触面２７ａ，２８ａの摩耗は発生しにくい。結果として、研磨テープ５の位置精度を長期的に維持することができる。

図１に示すように、押し付けバンド１４は、無端状のベルトであり、円盤ヘッド１２および複数のバンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄの間に掛け渡されている。これら複数のバンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄはそれぞれ回転自在に構成されている。押し付けバンド１４は、円盤ヘッド１２の外周面に沿って曲げられており、研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面に押し付けている。押し付けバンド１４として、金属製（例えばステンレス製）のバンドを使用することが好ましい。押し付けバンド１４として樹脂製のバンドを使用してもよい。

図２に示すように、押し付けバンド１４からはみ出した研磨テープ５の露出面はウェハＷのエッジ部に接触する研磨面を構成している。押し付けバンド１４は、基板保持部１よりも外側の位置で研磨テープ５を支持しており、基板保持部１およびウェハＷには接触しない。

図２に示す実施形態では、押し付けバンド１４は研磨テープ５の幅よりも狭い幅を有している。しかしながら、研磨テープ５が押し付けバンド１４からはみ出した露出面を有していれば、図４に示すように、押し付けバンド１４は、研磨テープ５の幅Ｌ２よりも大きな幅Ｌ１を有していてもよい。なお、図４において、研磨テープ５および押し付けバンド１４を見やすくするために、これら研磨テープ５および押し付けバンド１４は誇張して示されている。

バンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄの軸心は円盤ヘッド１２の軸心Ｏと平行である。本実施形態では、４個のバンドガイドローラーが設けられているが、バンドガイドローラーの数はこの実施形態に限定されない。以下、本明細書中において、円盤ヘッド１２に近接して配置されたバンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄを下側バンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄと呼ぶ。下側バンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄよりも円盤ヘッド１２から離間して配置されたバンドガイドローラーを上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂと呼ぶ。

上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂは、下側バンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄの上方に配置されている。より具体的には、上側バンドガイドローラー１５Ａは第１の支持ローラー５６と第１の送りローラー５２との間に配置されており、上側バンドガイドローラー１５Ｂは第２の支持ローラー５７と第２の送りローラー５３との間に配置されている。

図５は下側バンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄと基板保持部１との間、および円盤ヘッド１２と基板保持部１との間の位置関係を示す図である。図５に示すように、下側バンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄは、円盤ヘッド１２の両側に配置されており、円盤ヘッド１２よりも基板保持部１の基板保持面１ａから離間している。つまり、下側バンドガイドローラー１５Ｃ，１５Ｄの外周面の最下端部分と基板保持部１の基板保持面１ａとの距離Ｄ１は、円盤ヘッド１２の最下端部分と基板保持部１の基板保持面１ａとの距離Ｄ２よりも長い（Ｄ１＞Ｄ２）。

図２に示すように、研磨ユニット７は、押し付けバンド１４にテンションを付与するテンショナー３５をさらに備えている。テンショナー３５は、複数のバンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄのうちの少なくとも１つを円盤ヘッド１２から離れる方向に移動させる移動アクチュエータ３７を備えている。本実施形態では、上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂは連結部材３６を介して移動アクチュエータ３７に連結されており、移動アクチュエータ３７は連結部材３６および上側ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂを上昇および下降させるように構成されている。

連結部材３６は、上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂが連結された連結アーム３６ａと、送りローラー５２，５３が連結された連結アーム３６ｂと、移動アクチュエータ３７が連結された本体部３６ｃとを有している。これら連結アーム３６ａ，３６ｂは本体部３６ｃに固定されており、連結アーム３６ａは連結アーム３６ｂの上方に位置している。送りローラー５２，５３は回転自在に連結アーム３６ｂに連結されている。

移動アクチュエータ３７は、連結部材３６を上昇および下降させることにより、連結部材３６に連結された上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂを上昇および下降させる。押し付けバンド１４を支持する上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂを上昇、すなわち、円盤ヘッド１２から離間する方向に移動させることにより、円盤ヘッド１２と上側ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂとの間の位置における押し付けバンド１４にはテンションが付与される。結果として、押し付けバンド１４は研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面に押し付ける。

一実施形態では、複数のバンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄのうちの１つを連結部材３６に連結してもよい。このような構成によっても、バンドガイドローラーが連結された連結部材３６を円盤ヘッド１２から離れる方向に移動させることにより、押し付けバンド１４にテンションを付与することができる。

本実施形態では、移動アクチュエータ３７はエアシリンダであるが、エアシリンダに代えて、サーボモータとボールねじとの組み合わせなどの他の装置を用いてもよい。図２に示すように、移動アクチュエータ３７は、ピストンロッド３７ａとシリンダ本体３７ｂとから構成されている。ピストンロッド３７ａの先端は連結部材３６の本体部３６ｃに固定されている。シリンダ本体３７ｂの内部空間は、ピストンロッド３７ａにより第１圧力室３８Ａと第２圧力室３８Ｂとに分けられている。

シリンダ本体３７ｂには２本の気体移送ライン３９，４０が接続されている。気体移送ライン３９，４０は気体供給源（図示しない）に接続されている。気体移送ライン３９，４０には圧力調整弁４５，４６がそれぞれ取り付けられている。気体移送ライン３９を通じて第１圧力室３８Ａに圧縮気体を供給すると、ピストンロッド３７ａおよび連結部材３６は上昇し、上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂは所定の下降位置から所定の上昇位置まで上昇する。

気体移送ライン４０を通じて第２圧力室３８Ｂ内に圧縮気体を供給すると、ピストンロッド３７ａおよび連結部材３６は下降し、バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂは所定の上昇位置から所定の下降位置まで下降する。

上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂは送りローラー５２，５３の上方の位置において連結部材３６に連結されているため、連結部材３６が上昇および下降しても上側バンドガイドローラー１５Ａ，１５Ｂと送りローラー５２，５３との間の相対位置は常に同じである。

気体供給源からシリンダ本体３７ｂに供給される気体の圧力は気体移送ライン３９，４０に取り付けられた圧力調整弁４５，４６によって自動的に調整（制御）される。一般的なレギュレータや手動弁などによって気体の圧力を調整してもよいが、圧力調整弁４５，４６によって気体の圧力を自動的に調整することにより、押し付けバンド１４に与えられるテンションを一定にすることができる。したがって、押し付けバンド１４は研磨テープ５をより安定的に円盤ヘッド１２に押し付けることができ、結果的に、より安定的にウェハＷを研磨することができる。

テンショナー３５によってテンションが与えられた押し付けバンド１４は、研磨テープ５を円盤ヘッド１２の中心に向かって押し付ける。したがって、研磨テープ５と円盤ヘッド１２との間に大きな静止摩擦が働き、これと同時に、研磨テープ５と押し付けバンド１４との間にも大きな静止摩擦が働く。つまり、押し付けバンド１４によって、研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面に強固に拘束する。したがって、円盤ヘッド１２の外周面と研磨テープ５との間の相対的な位置ずれを防止することができ、さらに、研磨テープ５と押し付けバンド１４との間の相対的な位置ずれも防止することができる。

このように、本実施形態によれば、ウェハＷの研磨中に研磨テープ５が所定の位置からずれることを確実に防止することができるため、研磨テープ５は、ウェハＷのエッジ部に滑らかな垂直面を形成することができる。なお、円盤ヘッド１２に研磨テープ５を保持させるために、研磨テープ５を真空吸引するための真空吸引孔を円盤ヘッド１２の外周面に形成してもよい。

押し付けバンド１４は、研磨テープ５の進行方向と同一の方向に進行する。円盤ヘッド１２がヘッドモータ１８によって回転されると、研磨テープ５は円盤ヘッド１２の回転と同期して円盤ヘッド１２の周方向に進行し、押し付けバンド１４は円盤ヘッド１２の周方向に進行する研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面に押し付ける。無端状の押し付けバンド１４は、バンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄおよび円盤ヘッド１２に掛け渡されている。したがって、押し付けバンド１４は、押し付けバンド１４と研磨テープ５との間に作用する静止摩擦によって、バンドガイドローラー１５Ａ〜１５Ｄと円盤ヘッド１２との間を回転する。

研磨テープ５は押し付けバンド１４と円盤ヘッド１２との間に配置されており、研磨テープ５の軌道は押し付けバンド１４の軌道と概ね同じである。上述したように、第１の送りローラー５２と第１の位置決めローラー２７との間、および第２の送りローラー５３と第２の位置決めローラー２８との間を進行する研磨テープ５は、その進行方向に対して所定の角度で傾斜している。したがって、研磨テープ５は、支持ローラー５６，５７と送りローラー５２，５３との間において押し付けバンド１４の外側を進行するため、研磨テープ５が押し付けバンド１４に接触する（すなわち、これらが互いに交差、干渉する）ことを回避することができ、研磨テープ５は、押し付けバンド１４に阻害されることなく、進行することができる。

ウェハＷのエッジ部の研磨は、次のようにして行われる。ウェハＷは基板保持部１によって水平に保持され、ウェハＷの軸心まわりに回転される。ウェハＷの中心部には研磨液供給ノズル１０から研磨液（例えば純水）が供給される。ヘッドモータ１８が円盤ヘッド１２を所定の速度で回転させながら、ヘッド移動装置は、研磨テープ５とともに円盤ヘッド１２をウェハＷの接線方向に移動させ、円盤ヘッド１２の外周面上の研磨テープ５をウェハＷのエッジ部に接触させる。ヘッド移動装置が円盤ヘッド１２を移動させるに従い、円盤ヘッド１２の最下端部分は研磨テープ５の研磨面（露出面）をウェハＷのエッジ部に押し付ける。ウェハＷのエッジ部は研磨テープ５によって研磨され、段部がエッジ部に形成される。

ウェハＷの研磨中、テンショナー３５によってテンションが付与された押し付けバンド１４は、研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面上に押し付ける。押し付けバンド１４と研磨テープ５との間、および研磨テープ５と円盤ヘッド１２との間には比較的大きな静止摩擦が働き、これによって研磨テープ５の位置ずれが防止される。したがって、研磨テープ５は、ウェハＷのエッジ部に滑らかな垂直面を形成することができる。

図６は、研磨テープ５がウェハＷのエッジ部に接触したときの円盤ヘッド１２とウェハＷのエッジ部との相対位置を示す平面図であり、図７は、円盤ヘッド１２が図６に示す位置にあるときに研磨テープ５によって研磨されたエッジ部の断面図である。図６に示すように、研磨テープ５は、円盤ヘッド１２とともにウェハＷの接線方向に移動する。したがって、図７に示すように、研磨テープ５はウェハＷのエッジ部の最も外側の部分を研磨し、エッジ部に小さな段部を形成する。

図８は、円盤ヘッド１２をウェハＷの接線方向にさらに移動させたときの円盤ヘッド１２とウェハＷのエッジ部との相対位置を示す平面図であり、図９は、円盤ヘッド１２が図８に示す位置にあるときに研磨テープ５によって研磨されたエッジ部の断面図である。円盤ヘッド１２がさらに移動すると、図９に示すように、研磨テープ５はウェハＷのエッジ部のより内側の部分を研磨し、より大きな段部をエッジ部に形成する。

図１０は、ウェハＷの上から見たときに円盤ヘッド１２の軸心ＯがウェハＷの半径方向に一致したときの、円盤ヘッド１２とウェハＷのエッジ部との相対位置を示す平面図であり、図１１は、円盤ヘッド１２が図１０に示す位置にあるときに研磨テープ５によって研磨されたエッジ部の断面図である。研磨テープ５はウェハＷのエッジ部の最も内側の部分を研磨し、図１１に示すように、より大きな段部をエッジ部に形成する。

図７、図９、および図１１に示すように、エッジ部の研磨は、該エッジ部の外側から内側に徐々に進行する。したがって、２種類の研磨テープを使用して、エッジ部の粗研磨と仕上げ研磨を実施することができる。すなわち、きめの粗い研磨面を有する第１の研磨テープでエッジ部を研磨して段部を形成し、きめの細かい研磨面を有する第２の研磨テープで段部をさらに研磨することで、滑らかな垂直面をエッジ部に形成することができる。

図１２は、２つの研磨ユニット７Ａ，７Ｂを有する研磨装置を示す模式図である。図１２に示す第１の研磨ユニット７Ａおよび第２の研磨ユニット７Ｂは、図１および図２に示す研磨ユニット７と同一の構成を有しているが、説明の簡略化のために、図１２では第１の研磨ユニット７Ａおよび第２の研磨ユニット７Ｂの構成要素の一部は図示されていない。

第１の研磨ユニット７Ａおよび第２の研磨ユニット７Ｂは、基板保持部１に保持されたウェハＷのエッジ部に沿って配列されている。図１２に示す例では、第１の研磨ユニット７Ａおよび第２の研磨ユニット７Ｂは、基板保持部１に保持されたウェハＷを中心として対称に配置されている。第１の研磨ユニット７Ａにはきめの粗い研磨面を有する第１の研磨テープ５Ａが取り付けられており、第２の研磨ユニット７Ｂにはきめの細かい研磨面を有する第２の研磨テープ５Ｂが取り付けられている。

ウェハＷのエッジ部の研磨は、次のようにして行われる。ウェハＷは基板保持部１によって水平に保持され、ウェハＷの軸心まわりに回転される。ウェハＷの中心部には研磨液供給ノズル１０（図２参照）から研磨液が供給される。この状態で、第１の研磨ユニット７Ａの円盤ヘッド１２は、ウェハＷの接線方向に移動し、第１の研磨テープ５ＡをウェハＷのエッジ部に接触させる。第１の研磨テープ５Ａは、第１の研磨ユニット７Ａの円盤ヘッド１２の外周面によってウェハＷのエッジ部に押し付けられ、エッジ部に段部を形成する。

第１の研磨テープ５ＡがウェハＷのエッジ部に接触している間またはその後、第２の研磨ユニット７Ｂの円盤ヘッド１２は、ウェハＷの接線方向に移動し、第２の研磨テープ５ＢをウェハＷのエッジ部に接触させる。第２の研磨テープ５Ｂは、第２の研磨ユニット７Ｂの円盤ヘッド１２の外周面によって段部に押し付けられ、段部をさらに研磨する。

第１の研磨テープ５Ａは、きめの粗い研磨面を有する粗研磨テープであり、第２の研磨テープ５Ｂは、きめの細かい研磨面を有する仕上げ研磨テープである。本実施形態によれば、第１の研磨テープ５Ａは高い研磨レート（除去レートともいう）でウェハＷのエッジ部を研磨し、第２の研磨テープ５Ｂは、第１の研磨テープ５Ａによって形成された段部の仕上げ研磨を行う。したがって、ウェハＷの研磨レートを向上しつつ、段部の垂直面を滑らかにすることができる。

３つ以上の研磨ユニット７を設けてもよい。この場合、表面粗さの異なる研磨面を有する３つ以上の研磨テープを用いてもよい。

図１３は、研磨装置の他の実施形態を示す側面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２に示す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１３に示すように、本実施形態の研磨ユニット７は、円盤ヘッド１２およびヘッドモータ１８を上昇および下降させる昇降機構６０を備えている。この昇降機構６０は、水平リニアガイド３０を支持する昇降テーブル６２と、この昇降テーブル６２を上昇および下降させる昇降アクチュエータ６４とを備えている。昇降テーブル６２は鉛直リニアガイド６５に連結されている。この鉛直リニアガイド６５は、昇降テーブル６２の移動を鉛直方向に制限するように構成されている。

昇降アクチュエータ６４は、昇降テーブル６２に回転可能に連結されたボールねじ６７と、このボールねじ６７を回転させるサーボモータ６８とを備えている。サーボモータ６８がボールねじ６７を回転させると、昇降テーブル６２が上昇または下降する。円盤ヘッド１２およびヘッドモータ１８は、水平リニアガイド３０および基台２５を介して昇降テーブル６２に連結されているので、昇降アクチュエータ６４は、円盤ヘッド１２およびヘッドモータ１８を一体に上昇および下降させることができる。このように構成された研磨ユニット７は、ウェハＷの研磨量（すなわち、エッジ部に形成される段部の深さ）を精密に制御することができる。

このような昇降機構６０を設けることにより、円盤ヘッド１２の高さを精度よく調整することができ、ウェハＷの研磨量（研磨深さ）を任意に制御することができる。

昇降アクチュエータ６４によって円盤ヘッド１２が上昇するとき、移動アクチュエータ３７によって上側ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂを上昇させて、押し付けバンド１４にテンションを付与する。結果として、円盤ヘッド１２が上昇しても押し付けバンド１４は研磨テープ５を円盤ヘッド１２の外周面に押し付けることができる。

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 基板保持部
５，５Ａ，５Ｂ 研磨テープ
５ａ 側端
７，７Ａ，７Ｂ 研磨ユニット
１０ 研磨液供給ノズル
１２ 円盤ヘッド
１４ 押し付けバンド
１５Ａ〜１５Ｄ バンドガイドローラー
１８ ヘッドモータ
２５ 基台
２７ 第１の位置決めローラー
２７ａ 第１の接触面
２８ 第２の位置決めローラー
２８ａ 第２の接触面
３０ 水平リニアガイド
３５ テンショナー
３６ 連結部材
３７ 移動アクチュエータ
３９，４０ 気体移送ライン
４１ 第１のテンションリール
４２ 第２のテンションリール
４３ 第１のテンションモータ
４４ 第２のテンションモータ
４５，４６ 圧力調整弁
５０ エアシリンダ
５１ ピストンロッド
５２ 第１の送りローラー
５３ 第２の送りローラー
５６ 第１の支持ローラー
５７ 第２の支持ローラー
６０ 昇降機構
６２ 昇降テーブル
６４ 昇降アクチュエータ
６５ 鉛直リニアガイド
６７ ボールねじ
６８ サーボモータ

Claims (11)

1. 基板を保持して回転させる基板保持部と、
   前記基板のエッジ部を帯状の研磨具を用いて研磨する少なくとも１つの研磨ユニットとを備え、
   前記研磨ユニットは、
   前記研磨具の裏面を支持する外周面を有する円盤ヘッドと、
   前記研磨具を前記円盤ヘッドの外周面に押し付ける押し付けバンドと、
   前記押し付けバンドを支持する複数のバンドガイドローラーとを備えることを特徴とする研磨装置。
2. 前記研磨ユニットは、前記押し付けバンドにテンションを付与するテンショナーを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記テンショナーは、前記複数のバンドガイドローラーのうちの少なくとも１つを前記円盤ヘッドから離れる方向に移動させる移動アクチュエータを備えていることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記研磨ユニットは、
   前記研磨具の両端部をそれぞれ保持した第１のリールおよび第２のリールと、
   前記第１のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第１の位置決めローラーと、
   前記第２のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第２の位置決めローラーとをさらに備え、
   前記第１の位置決めローラーは、前記研磨具の側端が接触する第１の接触面を有する第１のフランジ部を備え、
   前記第２の位置決めローラーは、前記研磨具の側端が接触する第２の接触面を有する第２のフランジ部を備え、
   前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心は、前記円盤ヘッドの軸心と平行である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研磨装置。
5. 前記研磨ユニットは、
   前記第１のリールと前記第１の位置決めローラーとの間に配置された第１の送りローラーと、
   前記第２のリールと前記第２の位置決めローラーとの間に配置された第２の送りローラーとをさらに備え、
   前記第１の送りローラーの軸心および前記第２の送りローラーの軸心は、前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心に対して傾いていることを特徴とする請求項４に記載の研磨装置。
6. 前記押し付けバンドからはみ出した前記研磨具の露出面は前記基板の前記エッジ部に接触する研磨面を構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨装置。
7. 基板をその軸心まわりに回転させ、
   円盤ヘッドの外周面で帯状の研磨具の裏面を支持し、
   複数のバンドガイドローラーに支持された押し付けバンドで前記研磨具を前記円盤ヘッドの外周面に押し付けながら、進行する前記研磨具を前記基板のエッジ部に押し付けて前記基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
8. 前記複数のバンドガイドローラーのうちの少なくとも１つを前記円盤ヘッドから離れる方向に移動させて、前記押し付けバンドにテンションを付与することを特徴とする請求項７に記載の研磨方法。
9. 前記研磨具の一端部を保持した第１のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第１の位置決めローラー、および前記研磨具の他端部を保持した第２のリールと前記円盤ヘッドとの間に配置された第２の位置決めローラーによって前記研磨具を案内し、
   前記第１の位置決めローラーの第１の接触面および第２の位置決めローラーの第２の接触面に前記研磨具の側端を接触させながら、前記研磨具を進行させ、
   前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心は、前記円盤ヘッドの軸心と平行であることを特徴とする請求項７または８に記載の研磨方法。
10. 前記第１のリールと前記第１の位置決めローラーとの間に配置された第１の送りローラー、および前記第２のリールと前記第２の位置決めローラーとの間に配置された第２の送りローラーによって進行する前記研磨具を案内し、
    前記第１の送りローラーの軸心および前記第２の送りローラーの軸心は、前記第１の位置決めローラーの軸心および前記第２の位置決めローラーの軸心に対して傾いていることを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
11. 前記円盤ヘッドは、前記押し付けバンドからはみ出した前記研磨具の露出面を前記基板の前記エッジ部に押し付けて前記基板を研磨することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の研磨方法。

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