JP7260322B2 - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハなどの基板に液体を供給しながら、研磨テープまたは砥石などの研磨具を基板に押し付けて該基板を研磨する研磨装置および研磨方法に関する。

基板の一例であるウェーハの周縁部を研磨する研磨装置は、ウェーハを回転させ、かつウェーハの上面に液体を供給しながら、研磨具をウェーハの周縁部に押し付けて、該周縁部を研磨するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。研磨具の表面には砥粒が固定されており、研磨具は、液体の存在下でウェーハの周縁部に摺接され、周縁部を研磨する。

研磨具でウェーハを研磨しているとき、ウェーハの表面を構成する材料は研磨具によって少しずつ除去され、研磨屑を形成する。ウェーハの上面に供給された液体は、ウェーハの外側に向かって流れる液膜を形成し、研磨屑がウェーハに付着することを防止する。研磨屑は液体に混入し、液体とともにウェーハから排出される。

特開２００９－１５４２８５号公報

しかしながら、ウェーハから一旦排出された液体（研磨屑を含む）は、周囲の構造体に衝突し、ウェーハの上面に跳ね返ることがある。液体に含まれる研磨屑は、ウェーハの上面に付着し、ウェーハを汚染してしまう。

そこで、本発明は、研磨屑を含んだ液体の基板への跳ね返りを防止して、基板の汚染を防ぐことができる研磨装置および研磨方法を提供する。

一態様では、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを回転させるステージ回転装置と、前記保持ステージ上の前記基板に研磨具を押し付ける研磨ヘッドと、前記保持ステージの上方に配置された液体供給ノズルと、前記保持ステージの回転方向において、前記研磨ヘッドの下流側に配置された多孔部材と、前記多孔部材に連結された液体吸引ラインを備えており、前記多孔部材は、前記基板上の液体を吸収するように構成された液体吸収部材である、研磨装置が提供される。

一態様では、前記多孔部材はスポンジである。
一態様では、前記多孔部材の少なくとも一部は、前記保持ステージよりも高い位置にある。
一態様では、前記多孔部材と前記保持ステージの軸心との距離は、前記基板の半径よりも短い。
一態様では、前記研磨装置は、前記多孔部材を前記保持ステージに近づける方向および前記保持ステージから離れる方向に移動させる多孔部材移動装置をさらに備えている。

一態様では、前記多孔部材は、前記研磨ヘッドに固定されている。
一態様では、前記研磨装置は、前記保持ステージの周囲に配置されたシュラウドカバーをさらに備え、前記シュラウドカバーは前記基板の外形を囲む形状を有している。
一態様では、前記研磨装置は、前記シュラウドカバーの内面に固定された液体吸収部材をさらに備えている。
一態様では、前記研磨装置は、前記多孔部材に連結されたリンス液供給ラインをさらに備えている。

一態様では、基板を保持ステージで保持し、ステージ回転装置により前記保持ステージおよび前記基板を回転させながら、液体供給ノズルから前記基板の上面に液体を供給し、研磨ヘッドで研磨具を前記基板に対して押し付けて該基板を研磨しながら、前記保持ステージの回転方向において、前記研磨ヘッドの下流側に配置された多孔部材に前記液体を接触させ、かつ前記多孔部材から前記液体を液体吸引ラインを通じて吸引し、前記多孔部材は、前記基板上の液体を吸収するように構成された液体吸収部材である、研磨方法が提供される。

一態様では、前記多孔部材はスポンジである。
一態様では、前記多孔部材の少なくとも一部は、前記保持ステージよりも高い位置にある。
一態様では、前記多孔部材と前記保持ステージの軸心との距離は、前記基板の半径よりも短い。
一態様では、前記多孔部材は、前記基板に非接触である。
一態様では、前記多孔部材は、前記基板に接触している。
一態様では、前記研磨方法は、前記基板の研磨後に、前記多孔部材内にリンス液を供給して前記多孔部材を洗浄する工程をさらに含む。

本発明よれば、多孔部材と液体吸引ラインとの組み合わせは、研磨屑を含む液体を基板から連続的に除去することができる。結果として、液体が研磨室内の構造物に衝突して、基板の上面に跳ね返ってくることを防止することができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。 研磨装置の一実施形態を示す断面図である。 図２に示す研磨装置の実施形態の平面図である。 図２および図３に示す研磨ヘッドの拡大図である。 図４に示す押圧部材の正面図である。 図５に示す押圧部材の側面図である。 図５のＡ－Ａ線断面図である。 ウェーハのベベル部を研磨しているときの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研磨ヘッドを示す図である。 ウェーハのボトムエッジ部を研磨しているときの研磨ヘッドを示す図である。 研磨ヘッドとスポンジの一実施形態を上から見た拡大図である。 図１１に示す研磨ヘッドとスポンジを横から見た拡大図である。 研磨ヘッドとスポンジの他の実施形態を上から見た拡大図である。 図１３に示す研磨ヘッドとスポンジを横から見た拡大図である。 研磨ヘッドとスポンジの他の実施形態を上から見た拡大図である。 図１５に示す研磨ヘッドとスポンジを横から見た拡大図である。 研磨ヘッドとスポンジの他の実施形態を上から見た拡大図である。 図１７に示すシュラウドカバーおよび液体吸収部材の断面図である。 複数の研磨ヘッドを備えた研磨装置の一実施形態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。基板の例としては、ウェーハが挙げられる。

図１（ａ）および図１（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１（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。図１（ａ）の基板Ｗ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Ｗの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、ベベル部は、基板Ｗ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平坦な環状部Ｅ１である。ボトムエッジ部は、トップエッジ部Ｅ１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平坦な環状部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。トップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、ベベル部Ｂに接続されている。

図２は、研磨装置の一実施形態を示す断面図であり、図３は図２に示す研磨装置の実施形態の平面図である。研磨装置は、基板の一例であるウェーハＷを保持し、回転させる基板保持部３を備えている。図２および図３においては、基板保持部３がウェーハＷを保持している状態を示している。基板保持部３は、ウェーハＷの下面を真空吸引により保持する保持面４ａを有する保持ステージ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に連結されたモータＭ１とを備えている。モータＭ１は、中空シャフト５を介して保持ステージ４に連結されている。本実施形態では、モータＭ１は、保持ステージ４を回転させるステージ回転装置を構成する。図３に示す矢印Ａは、保持ステージ４の回転方向を示す。

ウェーハＷは、ウェーハＷの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の保持面４ａ上に載置される。保持ステージ４は、隔壁２０によって形成された研磨室２２内に配置されている。保持ステージ４の上方には、保持面４ａ上のウェーハＷの表面に液体を供給する液体供給ノズル３０が配置されている。液体としては、砥粒を含まない液体（例えば純水）が使用される。

中空シャフト５は、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の保持面４ａには溝４ｂが形成されており、この溝４ｂは、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通している。連通路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。連通路７は、研磨後のウェーハ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を切り替えることによって、ウェーハＷを保持ステージ４の保持面４ａに保持し、離脱させる。

中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータ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軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して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（昇降装置）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が上昇および下降できるようになっている。

ケーシング１２と、その外側に同心上に配置された円筒状のケーシング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によって回転可能に支持されている。このような構成により、基板保持部３は、ウェーハＷを保持した保持ステージ４をその軸心Ｏを中心に回転させ、かつ保持ステージ４の軸心Ｏに沿って上昇下降させることができる。

基板保持部３の保持ステージ４の半径方向外側には、ウェーハＷの周縁部を研磨する研磨ユニット４０が配置されている。この研磨ユニット４０は、ウェーハＷの周縁部に研磨テープ４１を押し付けて該周縁部を研磨する研磨ヘッド組立体４４と、この研磨ヘッド組立体４４に研磨テープ４１を供給する研磨テープ供給機構４５とを備えている。研磨ヘッド組立体４４は、研磨室２２の内部に配置され、研磨テープ供給機構４５は、研磨室２２の外に配置されている。基板保持部３および研磨ユニット４０は動作制御部１１に電気的に接続されており、基板保持部３および研磨ユニット４０の動作は動作制御部１１によって制御される。動作制御部１１は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。

研磨テープ供給機構４５は、研磨テープ４１を研磨ヘッド組立体４４に供給する供給リール４８と、ウェーハＷの研磨に使用された研磨テープ４１を巻き取る巻き取りリール４９とを備えている。供給リール４８および巻き取りリール４９にはモータ５１，５１がそれぞれ連結されている（図３には、供給リール４８に連結されたモータ５１のみを示す）。それぞれのモータ５１，５１は、供給リール４８および巻き取りリール４９に所定のトルクを与え、研磨テープ４１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。

研磨ヘッド組立体４４は、研磨テープ４１の研磨面をウェーハＷの周縁部に押し付けるための研磨ヘッド６０を備えている。研磨テープ４１は、研磨テープ４１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６０に供給される。研磨テープ４１は、隔壁２０に設けられた開口部２０ｂを通して供給リール４８から研磨ヘッド６０へ供給され、使用された研磨テープ４１は開口部２０ｂを通って巻き取りリール４９に巻き取られる。

図３に示すように、研磨ヘッド６０はアーム６３の一端に固定され、アーム６３は、ウェーハＷの接線方向に平行な回転軸Ｃｔまわりに回転可能に構成されている。アーム６３の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータ６５に連結されている。モータ６５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６３および研磨ヘッド６０が軸Ｃｔまわりに所定の角度だけ回転する。本実施形態では、モータ６５、アーム６３、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、保持ステージ４の保持面４ａ（すなわち、ウェーハＷの上面および下面）に対して研磨ヘッド６０を傾斜させるチルト機構が構成されている。

図２に示すように、チルト機構は、移動台７０に搭載されている。移動台７０は、直動ガイド７１を介してベースプレート２１に移動自在に連結されている。直動ガイド７１は、基板保持部３に保持されたウェーハＷの半径方向に直線的に延びており、移動台７０はウェーハＷの半径方向に直線的に移動可能になっている。移動台７０にはベースプレート２１を貫通する連結板７３が取り付けられ、連結板７３にはリニアアクチュエータ７５がジョイント７６を介して連結されている。リニアアクチュエータ７５はベースプレート２１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７５としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールねじ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７５および直動ガイド７１によって、研磨ヘッド６０をウェーハＷの半径方向に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、移動機構は直動ガイド７１に沿って研磨ヘッド６０を保持ステージ４の保持面４ａ（すなわち、ウェーハＷ）へ近接および離間させるように動作する。研磨テープ供給機構４５はベースプレート２１に固定されている。

隔壁２０は、ウェーハＷを研磨室２２に搬入および搬出するための搬送口２０ａを備えている。搬送口２０ａは、水平に延びる切り欠きとして形成されている。この搬送口２０ａは、シャッター２３により閉じることが可能となっている。

図４は図２および図３に示す研磨ヘッド６０の拡大図である。図４に示すように、研磨ヘッド６０は、研磨テープ４１の研磨面をウェーハＷの周縁部に押し付けるための押圧部材８０と、この押圧部材８０を保持ステージ４の保持面４ａに向かって（すなわち、ウェーハＷの周縁部に向かって）移動させるヘッドアクチュエータとしてのエアシリンダ９０とを備えている。押圧部材８０およびエアシリンダ９０は、研磨テープ４１の裏側に配置されている。エアシリンダ９０へ供給する気体の圧力を制御することによって、ウェーハＷへの研磨荷重が調整される。

研磨ヘッド６０には、研磨テープ４１をその長手方向に送るテープ送り機構１００が取り付けられている。本実施形態では、テープ送り機構１００は研磨ヘッド６０に固定されているが、一実施形態ではテープ送り機構１００は研磨ヘッド６０から離れた位置に設けられてもよい。

テープ送り機構１００は、テープ送りローラ１００ａと、ニップローラ１００ｂと、テープ送りローラ１００ａを回転させるモータ１００ｃとを備えている。モータ１００ｃは研磨ヘッド６０の側面に設けられ、モータ１００ｃの回転軸にテープ送りローラ１００ａが取り付けられている。ニップローラ１００ｂはテープ送りローラ１００ａに隣接して配置されている。ニップローラ１００ｂは、図４の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラ１００ａ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１００ａを押圧するように構成されている。

モータ１００ｃが図４に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ１００ａが回転して研磨テープ４１を供給リール４８から研磨ヘッド６０を経由して巻き取りリール４９へ送る。ニップローラ１００ｂ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ている。ウェーハＷの研磨中、テープ送り機構１００は、研磨テープ４１をその長手方向に所定の速度（例えば、１分当たり数ｍｍ～数十ｍｍ）で送る。

研磨ヘッド６０は複数のガイドローラ１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ，１０３Ｅ，１０３Ｆ，１０３Ｇを有している。これらのガイドローラ１０３Ａ～１０３Ｇは、ウェーハＷの接線方向と直交する方向に研磨テープ４１が進行するように研磨テープ４１をガイドする。

図５は、図４に示す押圧部材８０の正面図であり、図６は、図５に示す押圧部材８０の側面図であり、図７は、図５のＡ－Ａ線断面図である。図５乃至図７に示すように、押圧部材８０は、研磨テープ４１をウェーハＷのトップエッジ部（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｅ１参照）に押し付けるための第１押圧部材８１と、研磨テープ４１をウェーハＷのベベル部（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｂ参照）に押し付けるための第２押圧部材８２と、研磨テープ４１をウェーハＷのボトムエッジ部（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｅ２参照）に押し付けるための第３押圧部材８３から構成されている。

第１押圧部材８１、第２押圧部材８２、および第３押圧部材８３は、基台１０５に固定されている。第１押圧部材８１および第３押圧部材８３は、基台１０５と一体に構成されてもよい。第２押圧部材８２は、第１押圧部材８１と第３押圧部材８３との間に配置されている。

第１押圧部材８１および第３押圧部材８３の先端は、レールのような形状の突起ブレード８１Ａ，８３Ａから構成されている。これら突起ブレード８１Ａ，８３Ａは互いに並列に配置されている。突起ブレード８１Ａ，８３Ａは、ウェーハＷの周方向に沿って湾曲している。より具体的には、突起ブレード８１Ａ，８３Ａは、ウェーハＷの曲率と実質的に同じ曲率を有する円弧形状を有している。

２つの突起ブレード８１Ａ，８３Ａは、第２押圧部材８２に関して対称に配置されている。すなわち、図５に示すように、正面から見たときに突起ブレード８１Ａ，８３Ａは第２押圧部材８２に向かって内側に湾曲している。研磨ヘッド６０は、第２押圧部材８２の中心がウェーハＷの厚さ方向における中心と一致するように設置される。突起ブレード８１Ａ，８３Ａは、研磨ヘッド６０の前面に配置されたガイドローラ１０３Ｄ，１０３Ｅ（図４参照）よりもウェーハＷに近接して配置されており、研磨テープ４１の裏面は突起ブレード８１Ａ，８３Ａによって支持されている。突起ブレード８１Ａ，８３Ａは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂から形成されている。

第２押圧部材８２は、２つの突起ブレード８１Ａ，８３Ａの間に配置されている。第２押圧部材８２は、シリコーンゴムなどの弾力材から構成されている。第２押圧部材８２の高さは、突起ブレード８１Ａ，８３Ａの高さよりもやや低い。研磨ヘッド６０を保持ステージ４の保持面４ａ（図２参照）と平行に維持した状態で押圧部材８１，８２，８３がエアシリンダ９０によってウェーハＷに向かって移動されると、第２押圧部材８２は、研磨テープ４１をその裏側からウェーハＷのベベル部に対して押圧する。

上述のように構成された研磨装置の動作は次の通りである。図２に示すシャッター２３が開かれた状態で、研磨されるウェーハＷは、搬送機構のハンド（図示せず）により搬送口２０ａから研磨室２２内に搬入される。エアシリンダ１５が作動して保持ステージ４が上昇し、ウェーハＷは保持ステージ４の保持面４ａに保持される。その後、搬送機構のハンドが研磨室２２の外に移動し、搬送口２０ａはシャッター２３により閉じられる。保持ステージ４は、ウェーハＷとともに所定の研磨位置まで下降する。図２はウェーハＷが研磨位置にある状態を示している。

保持ステージ４およびウェーハＷは、ステージ回転装置としてのモータＭ１により回転される。液体供給ノズル３０は、回転するウェーハＷの上面の中央に液体（例えば純水）を供給しながら、研磨ヘッド６０は研磨テープ４１の研磨面をウェーハＷの周縁部に押し付ける。液体は、遠心力によりウェーハＷの上面の全体に広がり、ウェーハＷの上面に液膜を形成する。ウェーハＷの周縁部は、液体の存在下で研磨テープ４１によって研磨される。ウェーハＷの研磨中は、研磨テープ４１はテープ送り機構１００により所定の速度で供給リール４８から研磨ヘッド６０を経由して巻き取りリール４９に送られる。

ウェーハＷのベベル部を研磨するときは、図８に示すように、上述のチルト機構により研磨ヘッド６０の傾斜角度を連続的に変化させながら、第２押圧部材８２により研磨テープ４１の研磨面をウェーハＷのベベル部に押し付ける。ウェーハＷのトップエッジ部を研磨するときは、図９に示すように、研磨ヘッド６０を上方に傾けて、突起ブレード８１Ａにより研磨テープ４１の研磨面をウェーハＷのトップエッジ部に押し付け、トップエッジ部を研磨する。ウェーハＷのボトムエッジ部を研磨するときは、図１０に示すように、研磨ヘッド６０を下方に傾けて、突起ブレード８３Ａにより研磨テープ４１の研磨面をウェーハＷのボトムエッジ部に押し付け、ボトムエッジ部を研磨する。

このように、本実施形態の研磨ヘッド６０は、トップエッジ部、ベベル部、およびボトムエッジ部を含むウェーハＷの周縁部全体を研磨することができる。トップエッジ部、ベベル部、およびボトムエッジ部を研磨する順序は、特に限定されない。例えば、トップエッジ部、ベベル部、およびボトムエッジ部の順にウェーハＷの周縁部が研磨されてもよいし、またはベベル部、トップエッジ部、およびボトムエッジ部の順にウェーハＷの周縁部が研磨されてもよい。

ウェーハＷの研磨が終了すると、液体の供給が停止され、保持ステージ４およびウェーハＷの回転が停止される。シャッター２３が開かれ、搬送機構のハンド（図示せず）が研磨室２２内に進入する。さらに、保持ステージ４はウェーハＷとともに上昇する。搬送機構のハンドはウェーハＷを把持し、ウェーハＷを研磨室２２から搬送口２０ａを通って搬出する。

図３に示すように、研磨装置は、保持ステージ４およびウェーハＷの回転方向（矢印Ａで示す）において、研磨ヘッド６０の下流側に配置されたスポンジ１１０と、スポンジ１１０に連結された液体吸引ライン１２０を備えている。スポンジ１１０は、多孔部材の一例であり、スポンジ１１０と同様の機能を有するものであれば、スポンジ以外の多孔部材を用いてもよい。例えば、ゴムなどの弾性材料から構成され、多数の穴が形成されたブロックを、多孔部材として使用してもよい。

スポンジ１１０は、その内部に液体を容易に吸収することができる弾性多孔材料から構成された液体吸収部材である。本実施形態では、スポンジ１１０は合成樹脂から構成されている。液体吸引ライン１２０は、研磨室２２の内部から研磨室２２の外部に延びている。液体吸引ライン１２０の一端は、スポンジ１１０に連結されており、液体吸引ライン１２０の他端は、研磨室２２の外に配置された真空源１２５に連結されている。液体吸引ライン１２０は、気液分離器１２３を経由して真空源１２５に延びている。真空源１２５としては、研磨装置が設置されている工場に設けられたユーティリティ設備としての真空ラインを使用することができる。あるいは、真空源１２５として真空ポンプを使用してもよい。

図１１は、研磨ヘッド６０とスポンジ１１０の一実施形態を上から見た拡大図であり、図１２は、図１１に示す研磨ヘッド６０とスポンジ１１０を横から見た拡大図である。図１１および図１２において、研磨ヘッド６０は模式的に描かれている。スポンジ１１０は、研磨ヘッド６０の下流側であって、かつ研磨ヘッド６０の側面６０ａに近接して配置されている。スポンジ１１０の全体は、保持ステージ４の保持面４ａよりも高い位置に配置されている。本実施形態では、スポンジ１１０の全体は、保持ステージ４上のウェーハＷの上面よりも高い位置に配置されており、ウェーハＷの上面から離れている。

スポンジ１１０は、ウェーハＷの回転方向において研磨ヘッド６０の下流側に位置している。このような位置に配置されたスポンジ１１０は、研磨テープ４１との接触によって除去されたウェーハＷの材料（以下、研磨屑という）を含む液体を吸収し、研磨屑を捕捉することができる。すなわち、研磨屑は、液体とともにスポンジ１１０内に取り込まれ、液体吸引ライン１２０を通って研磨室２２の外に送られる。

本実施形態によれば、スポンジ１１０は研磨ヘッド６０の下流側の側面６０ａに近接しているので、研磨屑を含む液体（以下、汚染液という）がウェーハＷから飛び散る前にスポンジ１１０は汚染液を吸収することができる。特に、スポンジ１１０は、その全体が液体を吸収可能な多孔材料から構成されているので、広い面積で汚染液を捕捉することができる。したがって、汚染液がウェーハＷから飛び散ることを確実に防ぐことができる。さらに、液体吸引ライン１２０は、汚染液をスポンジ１１０から除去し、スポンジ１１０の吸収能力を回復させることができる。したがって、スポンジ１１０と液体吸引ライン１２０との組み合わせは、広い領域での汚染液の連続的な除去を確実とすることができる。

スポンジ１１０は、保持ステージ４上のウェーハＷに近接しているが、接触はしていない。これは、スポンジ１１０に一旦捕捉された研磨屑がウェーハＷの上面に形成されているデバイスに付着することを防止するためである。一実施形態では、デバイスが形成されていないウェーハＷのベベル部（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｂ参照）にスポンジ１１０の一部が接触してもよい。

図１１に示すように、スポンジ１１０は、スポンジ移動装置１３０に保持されている。このスポンジ移動装置１３０は、スポンジ１１０を保持ステージ４に近づける方向および保持ステージ４から離れる方向に移動させる多孔部材移動装置である。スポンジ移動装置１３０は、スポンジ（多孔部材）１１０を保持する保持アーム１３１と、保持アーム１３１を旋回させる旋回モータ１３２を備えている。

スポンジ移動装置１３０は、スポンジ１１０を図１１の実線で示す液体吸引位置と、図１１の点線で示す退避位置との間で移動させることが可能に構成されている。より具体的には、研磨すべきウェーハＷが保持ステージ４上に置かれるとき、および研磨されたウェーハＷが保持ステージ４から取り除かれるとき、スポンジ移動装置１３０はスポンジ１１０を図１１の点線で示す退避位置に移動させる。研磨テープ４１が保持ステージ４上のウェーハＷを研磨するときは、スポンジ移動装置１３０はスポンジ１１０を図１１の実線で示す液体吸引位置に移動させる。

液体吸引位置にあるスポンジ１１０と、保持ステージ４の軸心Ｏとの距離Ｌ１は、ウェーハＷの半径Ｌ２よりも短い。言い換えれば、スポンジ１１０の少なくとも一部は、ウェーハＷの上面の上方に位置している。スポンジ１１０の下面とウェーハＷの上面との間の距離は、ウェーハＷの上面に形成される液膜の厚さよりも小さい。一例では、スポンジ１１０の下面とウェーハＷの上面との間の距離は、０．１ｍｍ～２．０ｍｍの範囲内である。

汚染液（研磨屑を含む液体）は、ウェーハＷの回転に伴い、研磨テープ４１とウェーハＷとの接触点から下流に流れる。スポンジ１１０は、研磨ヘッド６０の下流側の側面６０ａに近接し、かつウェーハＷの上面に近接しているので、汚染水はウェーハＷから飛び散る前にスポンジ１１０に接触する。スポンジ１１０は、汚染液を吸収し、スポンジ１１０内の汚染液は液体吸引ライン１２０により吸引される。

本実施形態によれば、スポンジ１１０と液体吸引ライン１２０との組み合わせは、汚染液をウェーハＷから連続的に除去することができる。結果として、汚染液が研磨室２２内の構造物に衝突して、ウェーハＷの上面に跳ね返ってくることを防止することができる。

図１１および図１２に示すように、リンス液供給ライン１４０がスポンジ１１０に連結されている。リンス液供給ライン１４０は、図示しないリンス液供給源に接続されている。リンス液供給ライン１４０は、スポンジ１１０が図１１の点線で示す退避位置にあるときに、リンス液（例えば純水）をスポンジ１１０内に供給する。リンス液は、スポンジ１１０内に残留した研磨屑を洗い流すことができ、スポンジ１１０を清浄に保つことができる。リンス液によるスポンジ１１０の洗浄は、ウェーハＷの研磨が終了した後に実施される。

図１３は、研磨ヘッド６０とスポンジ１１０の他の実施形態を上から見た拡大図であり、図１４は、図１３に示す研磨ヘッド６０とスポンジ１１０を横から見た拡大図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１１および図１２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。

本実施形態では、ウェーハＷの研磨中、スポンジ１１０は、ウェーハＷのベベル部Ｂに接触している。スポンジ１１０は、ウェーハＷのベベル部Ｂに沿って湾曲する湾曲側面１１０ａを有しており、この湾曲側面１１０ａがベベル部Ｂに接触する。スポンジ１１０は弾性材料から構成されているので、スポンジ１１０の湾曲側面１１０ａがスポンジ移動装置１３０によってウェーハＷのベベル部Ｂに押し付けられたときに、湾曲側面１１０ａは変形し、ウェーハＷのベベル部Ｂはスポンジ１１０内に押し込まれる。

スポンジ１１０の厚さは、ウェーハＷの厚さよりも大きい。ウェーハＷのベベル部Ｂがスポンジ１１０内に押し込まれているとき、スポンジ１１０の湾曲側面１１０ａの上部はウェーハＷの上面よりも高い位置にある。研磨屑を含む汚染液は、ウェーハＷの上面を流れてスポンジ１１０に接触する。スポンジ１１０は、汚染液を吸収し、スポンジ１１０内の汚染液は液体吸引ライン１２０により吸引される。

図１５は、研磨ヘッド６０とスポンジ１１０の他の実施形態を上から見た拡大図であり、図１６は、図１５に示す研磨ヘッド６０とスポンジ１１０を横から見た拡大図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１１および図１２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。

本実施形態では、スポンジ１１０は研磨ヘッド６０に固定されている。より具体的には、スポンジ１１０は、研磨ヘッド６０の側面６０ａに固定されている。本実施形態では、スポンジ移動装置（多孔部材移動装置）１３０は設けられていない。スポンジ１１０は、研磨ヘッド６０と一体に動く。すなわち、スポンジ１１０は、研磨ヘッド６０と一体に傾動し、研磨ヘッド６０と一体に保持ステージ４に向かって（すなわちウェーハＷに向かって）移動し、かつ保持ステージ４から離れる方向に（すなわち、ウェーハＷから離れる方向に）移動する。

本実施形態によれば、スポンジ移動装置（多孔部材移動装置）１３０が不要であるので、研磨装置の製造コストが低くでき、かつスポンジ移動装置（多孔部材移動装置）１３０を設置するためのスペースが不要である。

図１７は、研磨ヘッド６０とスポンジ１１０の他の実施形態を上から見た拡大図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１１および図１２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。

本実施形態では、研磨装置は、保持ステージ４の周囲に配置されたシュラウドカバー１５０を備えている。シュラウドカバー１５０は、保持ステージ４上のウェーハＷの外形を囲む形状を有している。シュラウドカバー１５０は、ウェーハＷの全周を囲んでいるが、研磨ヘッド６０およびスポンジ１１０がウェーハＷにアクセス可能なように、シュラウドカバー１５０の一部には切り欠きが設けられている。さらに、研磨装置は、シュラウドカバー１５０の内面１５０ａに固定された液体吸収部材１５５を備えている。本実施形態では、液体吸収部材１５５は、スポンジから構成されている。液体吸収部材１５５は、保持ステージ４上のウェーハＷを囲むように配置されている。

図１８は、図１７に示すシュラウドカバー１５０および液体吸収部材１５５の断面図である。シュラウドカバー１５０の内面１５０ａは、保持ステージ４の軸心Ｏに向かって内側に傾いている。液体吸収部材１５５は、シュラウドカバー１５０の傾いた内面１５０ａに固定されている。したがって、液体吸収部材１５５の内面も、保持ステージ４の軸心Ｏに向かって内側に傾いている。

ウェーハＷの研磨中、液体は、液体供給ノズル３０からウェーハＷの上面に供給される。ウェーハＷは回転しているので、液体は遠心力によりウェーハＷ上を半径方向外側に流れ、ウェーハＷから振り落とされる。液体は、液体吸収部材１５５に捉えられ、液体吸収部材１５５から落下する。

本実施形態によれば、研磨テープ４１との接触によって生じた汚染液（研磨屑を含む液体）はスポンジ１１０に吸収され、その一方で、液体吸収部材１５５およびシュラウドカバー１５０は、ウェーハＷの研磨中に液体供給ノズル３０から供給された液体の飛び散りを防ぐことができる。

液体吸収部材１５５およびシュラウドカバー１５０は、図１３および図１４に示す実施形態、および図１５および図１６に示す実施形態に適用することも可能である。

上述した各実施形態では、ウェーハＷに押し付けられる研磨具として研磨テープ４１が用いられているが、本発明はこれら実施形態に限定されない。一実施形態では、研磨具として砥石が用いられてもよい。さらに、研磨装置は、図１９に示すように、複数の研磨ユニット４０を備えてもよい。図１９に示す実施形態は、スポンジ１１０および液体吸引ライン１２０は、それぞれの研磨ヘッド６０の下流側に設けられる点で、上述した各実施形態と同じである。

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。

３ 基板保持部
４ 保持ステージ
４ａ 保持面
４ｂ 溝
５ 中空シャフト
６ ボールスプライン軸受（直動軸受）
７ 連通路
８ ロータリジョイント
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１１ 動作制御部
１２ ケーシング
１４ ケーシング
１５ エアシリンダ（昇降機構）
１８ ラジアル軸受
２０ 隔壁
２０ａ 搬送口
２１ ベースプレート
２２ 研磨室
２３ シャッター
３０ 液体供給ノズル
４０ 研磨ユニット
４１ 研磨テープ
４４ 研磨ヘッド組立体
４５ 研磨テープ供給機構
４８ 供給リール
４９ 巻き取りリール
５１ モータ
６０ 研磨ヘッド
６３ アーム
６５ モータ
７０ 移動台
７１ 直動ガイド
７３ 連結板
７５ リニアアクチュエータ
７６ ジョイント
８０ 押圧部材
８１ 第１押圧部材
８１Ａ 突起ブレード
８２ 第２押圧部材
８３ 第３押圧部材
８３Ａ 突起ブレード
９０ エアシリンダ
１００ テープ送り機構
１０３Ａ～１０３Ｇ ガイドローラ
１１０ スポンジ（多孔部材）
１２０ 液体吸引ライン
１２３ 気液分離器
１２５ 真空源
１３０ スポンジ移動装置（多孔部材移動装置）
１３１ 保持アーム
１３２ 旋回モータ
１５０ シュラウドカバー
１５５ 液体吸収部材
Ｍ１ モータ（ステージ回転装置）

Claims (16)

1. 基板を保持する保持ステージと、
   前記保持ステージを回転させるステージ回転装置と、
   前記保持ステージ上の前記基板に研磨具を押し付ける研磨ヘッドと、
   前記保持ステージの上方に配置された液体供給ノズルと、
   前記保持ステージの回転方向において、前記研磨ヘッドの下流側に配置された多孔部材と、
   前記多孔部材に連結された液体吸引ラインを備えており、
   前記多孔部材は、前記基板上の液体を吸収するように構成された液体吸収部材である、研磨装置。
2. 前記多孔部材はスポンジである、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記多孔部材の少なくとも一部は、前記保持ステージよりも高い位置にある、請求項１または２に記載の研磨装置。
4. 前記多孔部材と前記保持ステージの軸心との距離は、前記基板の半径よりも短い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。
5. 前記多孔部材を前記保持ステージに近づける方向および前記保持ステージから離れる方向に移動させる多孔部材移動装置をさらに備えている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。
6. 前記多孔部材は、前記研磨ヘッドに固定されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。
7. 前記保持ステージの周囲に配置されたシュラウドカバーをさらに備え、前記シュラウドカバーは前記基板の外形を囲む形状を有している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の研磨装置。
8. 前記シュラウドカバーの内面に固定された液体吸収部材をさらに備えている、請求項７に記載の研磨装置。
9. 前記多孔部材に連結されたリンス液供給ラインをさらに備えている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の研磨装置。
10. 基板を保持ステージで保持し、
    ステージ回転装置により前記保持ステージおよび前記基板を回転させながら、液体供給ノズルから前記基板の上面に液体を供給し、
    研磨ヘッドで研磨具を前記基板に対して押し付けて該基板を研磨しながら、前記保持ステージの回転方向において、前記研磨ヘッドの下流側に配置された多孔部材に前記液体を接触させ、かつ前記多孔部材から前記液体を液体吸引ラインを通じて吸引し、
    前記多孔部材は、前記基板上の液体を吸収するように構成された液体吸収部材である、研磨方法。
11. 前記多孔部材はスポンジである、請求項１０に記載の研磨方法。
12. 前記多孔部材の少なくとも一部は、前記保持ステージよりも高い位置にある、請求項１０または１１に記載の研磨方法。
13. 前記多孔部材と前記保持ステージの軸心との距離は、前記基板の半径よりも短い、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の研磨方法。
14. 前記多孔部材は、前記基板に非接触である、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の研磨方法。
15. 前記多孔部材は、前記基板に接触している、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の研磨方法。
16. 前記基板の研磨後に、前記多孔部材内にリンス液を供給して前記多孔部材を洗浄する工程をさらに含む、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の研磨方法。

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