WO2019043796A1 - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method for polishing a substrate such as a wafer, and more particularly to a polishing apparatus and a polishing method for polishing an edge portion of a wafer using a polishing tool.
- FIG. 14 is a schematic view showing a polishing apparatus for polishing the edge portion of the wafer W using the polishing tape 105.
- FIG. 15 is a side view of the polishing apparatus of FIG.
- the polishing apparatus includes a disk head 112 having an outer peripheral surface that supports the back surface of the polishing tape 105.
- the surface of the polishing tape 105 constitutes a polishing surface to which the abrasive grains are fixed.
- the polishing apparatus presses the polishing tape 105 downward against the edge portion of the wafer W while polishing the edge portion while rotating the wafer W.
- the frictional force generated between the polishing tape 105 and the wafer W may cause the polishing tape 105 to deviate from a predetermined position. In such a case, the vertical surface to be formed at the edge portion of the wafer W becomes rough.
- the polishing tape 105 is curved along the outer circumferential surface of the disk head 112, and the curved portion is in contact with the wafer W.
- the polishing apparatus shown in FIGS. 14 and 15 does not have a structure for supporting the polishing tape 105 in intimate contact along the outer peripheral surface of the disk head 112 from the surface side (that is, the polishing surface side). Therefore, when the force in the radial direction of the wafer W (see the arrow in FIG. 15) acts on the polishing tape 105 during polishing of the wafer W, as shown by the phantom line (two-dot chain line) in FIG. There is a possibility of shifting from the predetermined position.
- the polishing tape 105 may be displaced from the predetermined position during polishing of the wafer W.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and can reliably prevent displacement of the polishing tool during polishing of a substrate such as a wafer, and form a smooth vertical surface on the edge portion of the substrate. It is an object of the present invention to provide a polishing apparatus and a polishing method that can be used.
- one aspect of the present invention comprises: a substrate holding unit that holds and rotates a substrate; and at least one polishing unit that polishes an edge portion of the substrate using a strip-like polishing tool.
- the polishing unit includes a disk head having an outer peripheral surface for supporting the back surface of the polishing tool, a pressing band for pressing the polishing tool against the outer peripheral surface of the disk head, and a plurality of band guide rollers for supporting the pressing band.
- a polishing apparatus characterized by comprising:
- the polishing unit comprises a tensioner for applying a tension to the pressing band.
- the tensioner includes a moving actuator for moving at least one of the plurality of band guide rollers in a direction away from the disc head.
- the polishing unit is disposed between a first reel and a second reel respectively holding both ends of the polishing tool, and the first reel and the disk head. And a second positioning roller disposed between the second reel and the disk head, the first positioning roller being in contact with the side end of the polishing tool.
- the first positioning roller comprises a first flange portion having one contact surface
- the second positioning roller comprises a second flange portion having a second contact surface with which the side end of the polishing tool contacts.
- the axis of the positioning roller and the axis of the second positioning roller may be parallel to the axis of the disc head.
- the polishing unit comprises: a first feed roller disposed between the first reel and the first positioning roller; a second reel; and the second positioning roller And a second feed roller disposed between the first and second feed rollers, and an axis of the first feed roller and an axis of the second feed roller are an axis of the first positioning roller and the first It is characterized in that it is inclined with respect to the axial center of the positioning roller of 2.
- the exposed surface of the polishing tool protruding from the pressing band constitutes a polishing surface that contacts the edge portion of the substrate.
- the substrate is rotated about its axis, the outer surface of the disk head supports the back surface of the band-shaped polishing tool, and the pressing tool is supported by a plurality of band guide rollers.
- a polishing method is characterized in that the substrate is polished by pressing the advancing polishing tool against an edge portion of the substrate while pressing the outer peripheral surface of the disk head.
- At least one of the plurality of band guide rollers is moved in a direction away from the disc head to apply a tension to the pressing band.
- a first positioning roller disposed between the first reel holding one end of the polishing tool and the disc head, and a second holding the other end of the polishing tool Guiding the polishing tool by a second positioning roller disposed between the reel of the disk and the disc head, and the first contact surface of the first positioning roller and the second contact surface of the second positioning roller
- the polishing tool is advanced while contacting the side end of the polishing tool with the shaft center of the first positioning roller and the shaft center of the second positioning roller being parallel to the shaft center of the disc head It is characterized by
- a first feed roller disposed between the first reel and the first positioning roller, and a second feed roller disposed between the second reel and the second positioning roller
- the axis of the first feed roller and the axis of the second feed roller are the axis of the first positioning roller and the axis of the first positioning roller. It is characterized in that it is inclined with respect to the axial center of the positioning roller of 2.
- the disk head polishes the substrate by pressing the exposed surface of the polishing tool protruding from the pressing band against the edge portion of the substrate.
- the pressing band presses the polishing tool against the outer peripheral surface of the disk head, a large static friction is exerted between the pressing band and the polishing tool and between the polishing tool and the disk head. Therefore, it can be reliably prevented that the polishing tool deviates from the predetermined position during polishing of the substrate. As a result, the polishing tool can form a smooth vertical surface at the edge of the substrate.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the edge portion polished by the polishing tape when the disc head is in the position shown in FIG.
- FIG. 6 It is a top view which shows the relative position of a disk head and the edge part of a wafer when moving a disk head further to the tangential direction of a wafer.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the edge polished by the polishing tape when the disc head is in the position shown in FIG. 8; It is a top view which shows the relative position of a disk head and the edge part of a wafer when the axial center of a disk head corresponds to the radial direction of a wafer when it sees from the wafer top.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the edge polished by the polishing tape when the disk head is in the position shown in FIG.
- FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a polishing apparatus
- FIG. 2 is a side view of the polishing apparatus.
- the polishing apparatus includes a substrate holding unit 1 that holds and rotates a wafer W, which is an example of a substrate, and a polishing unit 7 that polishes an edge portion of the wafer W using a polishing tape 5 that is a strip-like polishing tool. There is.
- the substrate holding unit 1 is configured to hold the lower surface of the wafer W and to rotate the wafer W horizontally about its central axis.
- the upper surface of the substrate holding unit 1 constitutes a substrate holding surface 1 a for holding the wafer W.
- a polishing liquid supply nozzle 10 (see FIG. 2) for supplying a polishing liquid such as pure water to the upper surface of the wafer W is disposed above the central portion of the wafer W held by the substrate holding unit 1. During polishing of the edge portion of the wafer W, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply nozzle 10 to the central portion of the wafer W. The polishing solution spreads over the entire top surface of the wafer W by centrifugal force to protect the wafer W from polishing debris.
- the polishing unit 7 includes a disk head 12 having an outer peripheral surface for supporting the back surface of the polishing tape 5, a pressing band 14 for pressing the polishing tape 5 against the outer peripheral surface of the disk head 12, and a plurality of band guide rollers for supporting the pressing band 14. 15A to 15D, and a head motor 18 for rotating the disk head 12 about its axis O.
- One surface (i.e., the surface) of the polishing tape 5 constitutes a polishing surface for holding abrasive grains, and the other surface (i.e., the back surface) is supported by the outer circumferential surface of the disk head 12.
- FIG. 3 is a view showing the tangential direction of the wafer W. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, when viewed from above the wafer W, the disk head 12 is located on the tangent of the wafer W. The axial center O of the disk head 12 is parallel to the surface of the wafer W held by the substrate holder 1 and perpendicular to the tangential direction of the wafer W.
- the disk head 12 is connected to the drive shaft of the head motor 18.
- the head motor 18 is configured to rotate the disk head 12 at a predetermined speed.
- the head motor 18 is fixed to the base 25.
- the base 25 is supported by a horizontal linear guide 30 extending in a direction parallel to the tangential direction of the wafer W.
- the movement of the base 25 is restricted by the horizontal linear guide 30 in a direction parallel to the tangential direction of the wafer W. Ru. Since the head motor 18 is fixed to the base 25, the disk head 12 and the head motor 18 can move together with the base 25.
- the polishing unit 7 further includes an air cylinder 50 as a head moving device for moving the disk head 12 in the tangential direction of the wafer W.
- the piston rod 51 of the air cylinder 50 is connected to the base 25 (see FIG. 2).
- the disk head 12 is movable together with the base 25. Therefore, the air cylinder 50 moves the disk head 12 in the tangential direction of the wafer W in a state where the polishing tape 5 is supported on the outer peripheral surface of the disk head 12.
- a head moving device for moving the disk head 12 in the tangential direction of the wafer W in a state where the axis O of the disk head 12 is perpendicular to the tangential direction of the wafer W, a combination of a ball screw and a servomotor instead of the air cylinder 50 You may use
- the air cylinder 50 brings the polishing tape 5 on the outer peripheral surface of the disk head 12 into contact with the edge portion of the wafer W by moving the disk head 12 in the tangential direction of the wafer W.
- the polishing tape 5 is pressed against the edge portion of the wafer W by the lower end portion of the disk head 12.
- the polishing unit 7 includes a first tension reel (first reel) 41 and a second tension reel (second reel) 42 holding the both ends (one end and the other end) of the polishing tape 5, respectively. It further includes a first tension motor 43 and a second tension motor 44 that generate torques that cause the first tension reel 41 and the second tension reel 42 to rotate in opposite directions. The first tension reel 41 and the second tension reel 42 are disposed above the disk head 12.
- the first tension reel 41 and the second tension reel 42 are connected to drive shafts of the first tension motor 43 and the second tension motor 44, respectively.
- the axial centers of the tension reels 41 and 42 are parallel to the tangential direction of the wafer W, that is, perpendicular to the axial center O of the disk head 12.
- the polishing tape 5 extends from the first tension reel 41 to the second tension reel 42 via the disk head 12.
- the polishing tape 5 is curved along the outer peripheral surface of the disk head 12, and the curved portion is in contact with the wafer W.
- a torque is applied to the first tension reel 41 and the second tension reel 42 so as to rotate the tension reels 41 and 42 in opposite directions, so that a tension is applied to the polishing tape 5.
- the outer peripheral surface of the disk head 12 may have a width wider than the width of the polishing tape 5.
- the polishing unit 7 includes a first positioning roller 27 disposed between the first tension reel 41 and the disk head 12, and a second positioning roller 27 disposed between the second tension reel 42 and the disk head 12.
- the positioning rollers 27, 28 and the feed rollers 52, 53 are rotatably configured.
- the first and second support rollers 56, 57 are rotatably configured, and the axes of the support rollers 56, 57 are parallel to the axes of the tension reels 41, 42.
- the polishing tape 5 advances in the vertical direction between the feed rollers 52, 53 and the support rollers 56, 57, and further advances in the horizontal direction between the support rollers 56, 57 and the tension reels 41, 42.
- the positioning rollers 27, 28 support the polishing tape 5 traveling between the feed rollers 52, 53 and the disk head 12.
- the axes of the positioning rollers 27 and 28 are inclined with respect to the axes of the tension reels 41 and 42, the axes of the support rollers 56 and 57, and the axes of the feed rollers 52 and 53.
- the axes of the positioning rollers 27 and 28 are perpendicular to the axes of the tension reels 41 and 42, the axes of the support rollers 56 and 57, and the axes of the feed rollers 52 and 53, respectively. It is parallel to the axial center O of the head 12.
- the feed rollers 52, 53 support the polishing tape 5 which travels between the support rollers 56, 57 and the positioning rollers 27, 28.
- the axes of the feed rollers 52 and 53 are inclined with respect to the axes of the positioning rollers 27 and 28 and the axis O of the disk head 12.
- the axes of the feed rollers 52, 53 are perpendicular to the axes of the positioning rollers 27, 28 and the axis O of the disk head 12, and the axes of the tension reels 41, 42 and the support roller 56. , 57 parallel to the axis.
- the first positioning roller 27 has a first flange portion 29 having a first contact surface 27 a with which the side end 5 a of the polishing tape 5 contacts, and a first roller portion 31 to which the first flange portion 29 is connected. And have.
- the second positioning roller 28 has a second flange portion 32 having a second contact surface 28a, and a second roller portion 33 to which the second flange portion 32 is connected. And have.
- the side end 5 a of the polishing tape 5 is an end portion in the width direction of the polishing tape 5. Since the positioning rollers 27 and 28 have the same configuration, the configuration of the second positioning roller 28 will be described below with reference to FIG.
- the second roller portion 33 has an outer peripheral surface 28 b supporting the back surface of the polishing tape 5, and the second flange portion 32 has a second contact surface 28 a as a second roller. It is connected to the second roller portion 33 so as to be perpendicular to the axial center of the portion 33.
- the diameter of the outer peripheral surface of the flange portion 32 is larger than the diameter of the outer peripheral surface 28 b.
- the angle between the second contact surface 28 a of the second flange portion 32 and the outer peripheral surface 28 b of the second roller portion 33 is a right angle.
- the side end 5 a of the polishing tape 5 is in contact with the second contact surface 28 a of the second flange portion 32, and the back surface of the polishing tape 5 is in contact with the outer peripheral surface 28 b of the second roller portion 33.
- the polishing tape 5 When the disk head 12 is rotated by the head motor 18, the polishing tape 5 is pulled out of the first tension reel 41, advances in the circumferential direction of the disk head 12 in synchronization with the rotation of the disk head 12, and Is taken up on the tension reel 42 of FIG.
- the polishing tape 5 includes a first support roller 56, a first feed roller 52, a first positioning roller 27, a disc head 12, a second positioning roller 28, a second feed roller 53, and a second support roller.
- the first tension reel 41 advances from the first tension reel 41 to the second tension reel 42 by way of 57 in this order.
- the polishing tape 5 includes the second support roller 57, the second feed roller 53, the second positioning roller 28, the disc head 12, the first positioning roller 27, the first feed roller 52, and the first
- the second tension reel 42 may advance to the first tension reel 41 via the support roller 56 in this order.
- the axes of the positioning rollers 27 and 28 are inclined with respect to the axes of the feed rollers 52 and 53, and the polishing tape 5 is supported by the positioning rollers 27 and 28 and the feed rollers 52 and 53. Therefore, when the polishing tape 5 is viewed from the traveling direction, the polishing tape 5 which has advanced the first feed roller 52 is inclined at a predetermined angle with respect to the traveling direction, and the first positioning roller is inclined. Proceed on 27. Similarly, the polishing tape 5 advancing the second positioning roller 28 is inclined at a predetermined angle with respect to the traveling direction, and advances the second feed roller 53 in the inclined state.
- the polishing tape 5 traveling between the first feed roller 52 and the first positioning roller 27 and between the second feed roller 53 and the second positioning roller 28 has its direction of travel Inclined at a predetermined angle. That is, the polishing tape 5 is twisted at the position between the first feed roller 52 and the first positioning roller 27 and at the position between the second feed roller 53 and the second positioning roller 28.
- the inclination angle of the polishing tape 5 is 90 degrees.
- the polishing tape 5 is pressed against the contact surfaces 27a and 28a of the flanges 29 and 32 because the side end 5a is pressed against the contact surfaces 27a and 28a.
- the side end 5a of the polishing tape 5 can always contact the contact surfaces 27a, 28a of the flanges 29, 32.
- the positioning rollers 27, 28 are configured to be movable in parallel with the axial center O of the disk head 12. Therefore, by moving the positioning rollers 27 and 28 in the direction away from the substrate holding unit 1, the side end 5 a of the polishing tape 5 can be more positively brought into contact with the contact surfaces 27 a and 28 a.
- the polishing tape 5 can be accurately positioned at a predetermined position on the outer peripheral surface of the disk head 12. More specifically, the position of the side end 5 a of the polishing tape 5 can be precisely matched to the position of the edge of the disk head 12. Therefore, the edge portion of the wafer W can be polished accurately. As a result, the shape of the polished wafer W can be made constant, and furthermore, the polishing rate of the wafer W can be stabilized.
- the positioning rollers 27 and 28 are rotatably configured, and can rotate around their axes as the polishing tape 5 advances. Therefore, wear of the contact surfaces 27a, 28a resulting from the sliding of the side end 5a of the polishing tape 5 to the contact surfaces 27a, 28a is unlikely to occur. As a result, the positional accuracy of the polishing tape 5 can be maintained for a long time.
- the pressing band 14 is an endless belt and is stretched between the disc head 12 and a plurality of band guide rollers 15A to 15D.
- the plurality of band guide rollers 15A to 15D are configured to be rotatable.
- the pressing band 14 is bent along the outer peripheral surface of the disk head 12 and presses the polishing tape 5 against the outer peripheral surface of the disk head 12. It is preferable to use a metal (for example, stainless steel) band as the pressing band 14.
- a resin band may be used as the pressing band 14.
- the exposed surface of the polishing tape 5 protruding from the pressing band 14 constitutes a polishing surface in contact with the edge portion of the wafer W.
- the pressing band 14 supports the polishing tape 5 at a position outside the substrate holding unit 1 and does not contact the substrate holding unit 1 and the wafer W.
- the pressing band 14 has a smaller width than the width of the polishing tape 5.
- the polishing tape 5 has an exposed surface protruding from the pressing band 14, as shown in FIG. 4, even if the pressing band 14 has a width L 1 larger than the width L 2 of the polishing tape 5. Good.
- the polishing tape 5 and the pressing band 14 are shown in an exaggerated manner.
- the axes of the band guide rollers 15A to 15D are parallel to the axis O of the disc head 12. In the present embodiment, four band guide rollers are provided, but the number of band guide rollers is not limited to this embodiment.
- the band guide rollers 15C and 15D disposed close to the disc head 12 will be referred to as lower band guide rollers 15C and 15D.
- Band guide rollers disposed apart from the disk head 12 than the lower band guide rollers 15C and 15D are referred to as upper band guide rollers 15A and 15B.
- the upper band guide rollers 15A, 15B are disposed above the lower band guide rollers 15C, 15D. More specifically, the upper band guide roller 15A is disposed between the first support roller 56 and the first feed roller 52, and the upper band guide roller 15B includes the second support roller 57 and the second support roller 57. It is disposed between the feed roller 53 and the roller.
- FIG. 5 is a view showing the positional relationship between the lower band guide rollers 15C and 15D and the substrate holding unit 1 and between the disk head 12 and the substrate holding unit 1.
- the lower band guide rollers 15C and 15D are disposed on both sides of the disk head 12, and are spaced apart from the substrate holding surface 1a of the substrate holding portion 1 more than the disk head 12. That is, the distance D1 between the lowermost end portion of the outer peripheral surface of the lower band guide rollers 15C and 15D and the substrate holding surface 1a of the substrate holding portion 1 is the substrate holding surface 1a of the substrate holding portion 1 And the distance D2 is longer (D1> D2).
- the polishing unit 7 further includes a tensioner 35 that applies a tension to the pressing band 14.
- the tensioner 35 is provided with a moving actuator 37 for moving at least one of the plurality of band guide rollers 15A to 15D in a direction away from the disk head 12.
- the upper band guide rollers 15A, 15B are connected to the moving actuator 37 via the connecting member 36, and the moving actuator 37 is configured to raise and lower the connecting member 36 and the upper guide rollers 15A, 15B. It is done.
- the connecting member 36 has a connecting arm 36a to which the upper band guide rollers 15A and 15B are connected, a connecting arm 36b to which the feed rollers 52 and 53 are connected, and a main body 36c to which the moving actuator 37 is connected. There is.
- the connecting arms 36a and 36b are fixed to the main body 36c, and the connecting arm 36a is located above the connecting arm 36b.
- the feed rollers 52, 53 are rotatably connected to the connection arm 36b.
- the moving actuator 37 raises and lowers the upper band guide rollers 15A and 15B connected to the connecting member 36 by raising and lowering the connecting member 36.
- the pressing band 14 in the position between the disk head 12 and the upper guide rollers 15A, 15B is raised by moving the upper band guide rollers 15A, 15B supporting the pressing band 14 upward, ie, by moving them in a direction away from the disk head 12. Is given a tension. As a result, the pressing band 14 presses the polishing tape 5 against the outer peripheral surface of the disk head 12.
- one of the plurality of band guide rollers 15A-15D may be coupled to the coupling member. Even with such a configuration, by moving the connecting member 36 to which the band guide roller is connected in the direction away from the disk head 12, it is possible to apply a tension to the pressing band 14.
- the movement actuator 37 is an air cylinder, but instead of the air cylinder, another device such as a combination of a servomotor and a ball screw may be used.
- the moving actuator 37 is composed of a piston rod 37 a and a cylinder body 37 b.
- the tip end of the piston rod 37 a is fixed to the main body portion 36 c of the connecting member 36.
- the internal space of the cylinder body 37b is divided into a first pressure chamber 38A and a second pressure chamber 38B by the piston rod 37a.
- Two gas transfer lines 39 and 40 are connected to the cylinder body 37b.
- the gas transfer lines 39, 40 are connected to a gas supply (not shown).
- Pressure control valves 45 and 46 are attached to the gas transfer lines 39 and 40, respectively.
- the upper band guide rollers 15A, 15B are connected to the connecting member 36 at a position above the feed rollers 52, 53, so the upper band guide rollers 15A, 15B and the feed roller 52, even if the connecting member 36 moves up and down.
- the relative position to 53 is always the same.
- the pressure of the gas supplied from the gas supply source to the cylinder body 37 b is automatically adjusted (controlled) by the pressure control valves 45 and 46 attached to the gas transfer lines 39 and 40.
- the pressure of the gas may be adjusted by a general regulator or a manual valve
- the tension applied to the pressing band 14 is made constant by automatically adjusting the pressure of the gas by the pressure control valves 45 and 46. be able to. Therefore, the pressing band 14 can press the polishing tape 5 onto the disk head 12 more stably, and as a result, the wafer W can be polished more stably.
- the polishing tape 5 since the polishing tape 5 can be reliably prevented from shifting from the predetermined position during polishing of the wafer W, the polishing tape 5 is smooth at the edge portion of the wafer W. Vertical planes can be formed. In order to hold the polishing tape 5 on the disk head 12, vacuum suction holes for vacuum suction of the polishing tape 5 may be formed on the outer peripheral surface of the disk head 12.
- the pressing band 14 travels in the same direction as the traveling direction of the polishing tape 5.
- the polishing tape 5 advances in the circumferential direction of the disk head 12 in synchronization with the rotation of the disk head 12, and the pressing band 14 advances in the circumferential direction of the disk head 12
- the tape 5 is pressed against the outer peripheral surface of the disk head 12.
- the endless pressing band 14 is stretched around the band guide rollers 15A to 15D and the disc head 12. Therefore, the pressing band 14 rotates between the band guide rollers 15A to 15D and the disk head 12 by the static friction acting between the pressing band 14 and the polishing tape 5.
- the polishing tape 5 is disposed between the pressing band 14 and the disk head 12, and the track of the polishing tape 5 is substantially the same as the track of the pressing band 14.
- the polishing tape 5 traveling between the first feed roller 52 and the first positioning roller 27 and between the second feed roller 53 and the second positioning roller 28 has its traveling direction It inclines at a predetermined angle to. Therefore, the polishing tape 5 travels on the outside of the pressing band 14 between the support rollers 56, 57 and the feeding rollers 52, 53, so that the polishing tape 5 contacts the pressing band 14 (that is, they cross each other, Interference can be avoided, and the polishing tape 5 can proceed without being blocked by the pressing band 14.
- Polishing of the edge portion of the wafer W is performed as follows.
- the wafer W is held horizontally by the substrate holder 1 and rotated around the axis of the wafer W.
- a polishing liquid (for example, pure water) is supplied from the polishing liquid supply nozzle 10 to the central portion of the wafer W.
- the head motor 18 rotates the disk head 12 at a predetermined speed
- the head moving device moves the disk head 12 with the polishing tape 5 in the tangential direction of the wafer W, and the polishing tape 5 on the outer peripheral surface of the disk head 12 is The edge portion of the wafer W is brought into contact.
- the lowermost end of the disk head 12 presses the polishing surface (exposed surface) of the polishing tape 5 against the edge of the wafer W.
- the edge portion of the wafer W is polished by the polishing tape 5 and a step portion is formed on the edge portion.
- the pressing band 14 tensioned by the tensioner 35 presses the polishing tape 5 onto the outer peripheral surface of the disk head 12.
- a relatively large static friction acts between the pressing band 14 and the polishing tape 5 and between the polishing tape 5 and the disk head 12, thereby preventing displacement of the polishing tape 5. Therefore, the polishing tape 5 can form a smooth vertical surface at the edge portion of the wafer W.
- FIG. 6 is a plan view showing the relative position between the disk head 12 and the edge portion of the wafer W when the polishing tape 5 contacts the edge portion of the wafer W
- FIG. 7 shows the disk head 12 shown in FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the edge portion polished by the polishing tape 5 when in position;
- the polishing tape 5 moves in the tangential direction of the wafer W together with the disk head 12. Therefore, as shown in FIG. 7, the polishing tape 5 polishes the outermost portion of the edge portion of the wafer W to form a small step portion at the edge portion.
- FIG. 8 is a plan view showing the relative position between the disk head 12 and the edge portion of the wafer W when the disk head 12 is further moved in the tangential direction of the wafer W
- FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the edge portion polished by the polishing tape 5 when in the position shown in FIG.
- the polishing tape 5 polishes the inner portion of the edge of the wafer W to form a larger step on the edge.
- FIG. 10 is a plan view showing the relative positions of the disk head 12 and the edge portion of the wafer W when the axial center O of the disk head 12 coincides with the radial direction of the wafer W when viewed from above the wafer W.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the edge portion polished by the polishing tape 5 when the disk head 12 is in the position shown in FIG. The polishing tape 5 polishes the innermost portion of the edge portion of the wafer W to form a larger step on the edge portion as shown in FIG.
- the polishing of the edge portion proceeds inward gradually from the outside of the edge portion. Therefore, rough polishing and finish polishing of the edge portion can be performed using two types of polishing tapes. That is, the edge portion is polished with a first polishing tape having a rough polishing surface to form a step, and the step is further polished with a second polishing tape having a fine polishing surface. Vertical surfaces can be formed at the edges.
- FIG. 12 is a schematic view showing a polishing apparatus having two polishing units 7A and 7B. Although the first polishing unit 7A and the second polishing unit 7B shown in FIG. 12 have the same configuration as the polishing unit 7 shown in FIGS. 1 and 2, for simplification of the description, FIG. Here, some of the components of the first polishing unit 7A and the second polishing unit 7B are not shown.
- the first polishing unit 7A and the second polishing unit 7B are arranged along the edge portion of the wafer W held by the substrate holding unit 1. In the example shown in FIG. 12, the first polishing unit 7A and the second polishing unit 7B are arranged symmetrically about the wafer W held by the substrate holding unit 1. A first polishing tape 5A having a rough surface is attached to the first polishing unit 7A, and a second polishing tape 5B having a fine surface to the second polishing unit 7B is attached It is done.
- Polishing of the edge portion of the wafer W is performed as follows.
- the wafer W is held horizontally by the substrate holder 1 and rotated around the axis of the wafer W.
- the polishing liquid is supplied to the central portion of the wafer W from the polishing liquid supply nozzle 10 (see FIG. 2).
- the disk head 12 of the first polishing unit 7A moves in the tangential direction of the wafer W to bring the first polishing tape 5A into contact with the edge portion of the wafer W.
- the first polishing tape 5A is pressed against the edge portion of the wafer W by the outer peripheral surface of the disk head 12 of the first polishing unit 7A to form a step portion in the edge portion.
- the disk head 12 of the second polishing unit 7B moves in the tangential direction of the wafer W to move the second polishing tape 5B to the wafer Contact the edge of W.
- the second polishing tape 5B is pressed against the step by the outer peripheral surface of the disk head 12 of the second polishing unit 7B to further polish the step.
- the first polishing tape 5A is a rough polishing tape having a rough polishing surface
- the second polishing tape 5B is a finish polishing tape having a fine polishing surface.
- the first polishing tape 5A polishes the edge portion of the wafer W at a high polishing rate (also referred to as a removal rate), and the second polishing tape 5B is formed by the first polishing tape 5A. Perform finish polishing of the step. Therefore, the vertical surface of the stepped portion can be smoothed while improving the polishing rate of the wafer W.
- Three or more polishing units 7 may be provided.
- three or more polishing tapes having polishing surfaces with different surface roughness may be used.
- FIG. 13 is a side view showing another embodiment of the polishing apparatus.
- the configuration and operation of the present embodiment, which is not particularly described, is the same as the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
- the polishing unit 7 of the present embodiment includes an elevation mechanism 60 that raises and lowers the disk head 12 and the head motor 18.
- the lifting mechanism 60 includes a lifting table 62 for supporting the horizontal linear guide 30, and a lifting actuator 64 for lifting and lowering the lifting table 62.
- the lifting table 62 is connected to the vertical linear guide 65.
- the vertical linear guide 65 is configured to restrict the movement of the elevating table 62 in the vertical direction.
- the lift actuator 64 includes a ball screw 67 rotatably connected to the lift table 62, and a servomotor 68 for rotating the ball screw 67.
- the servomotor 68 rotates the ball screw 67
- the lifting table 62 is raised or lowered.
- the disk head 12 and the head motor 18 are connected to the lift table 62 via the horizontal linear guide 30 and the base 25, the lift actuator 64 raises and lowers the disk head 12 and the head motor 18 integrally.
- the polishing unit 7 configured in this way can precisely control the amount of polishing of the wafer W (that is, the depth of the step portion formed on the edge portion).
- the height of the disk head 12 can be accurately adjusted, and the amount of polishing (polishing depth) of the wafer W can be arbitrarily controlled.
- the upper guide rollers 15 A and 15 B are lifted by the moving actuator 37 to apply tension to the pressing band 14.
- the pressing band 14 can press the polishing tape 5 against the outer peripheral surface of the disk head 12 even if the disk head 12 is lifted.
- the present invention is applicable to a polishing apparatus and a polishing method for polishing an edge portion of a wafer using a polishing tool.
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Abstract
本発明は、ウェハのエッジ部を研磨具を用いて研磨する研磨装置に関する。研磨装置は、基板(W)を保持して回転させる基板保持部(1)と、基板(W)のエッジ部を帯状の研磨具(5)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る。研磨ユニットは、研磨具(5)の裏面を支持する外周面を有する円盤ヘッド(12)と、研磨具(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)とを備える。
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。
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。
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。
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。
本発明は、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利用可能である。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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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2017
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