WO2021251032A1 - ウェーハ外周部の研磨装置 - Google Patents

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WO2021251032A1
WO2021251032A1 PCT/JP2021/017422 JP2021017422W WO2021251032A1 WO 2021251032 A1 WO2021251032 A1 WO 2021251032A1 JP 2021017422 W JP2021017422 W JP 2021017422W WO 2021251032 A1 WO2021251032 A1 WO 2021251032A1
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polishing
wafer
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peripheral portion
inner peripheral
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健治 里村
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株式会社Sumco
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    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Definitions

  • the present invention relates to a polishing device for the outer peripheral portion of a wafer in which a polishing pad is brought into contact with the outer peripheral portion of a rotating disk-shaped wafer for polishing.
  • the outer peripheral portion of the wafer is formed in a trapezoidal shape or an arc shape on the outer peripheral portion of the disk-shaped wafer 31.
  • the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is also referred to as a chamfered portion or an edge portion.
  • the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 shown in FIG. 4 has a trapezoidal shape and is composed of an upper slope 51, a lower slope 52, and an end surface 53.
  • the upper slope 51 is formed at the outer edge of the wafer 31 so as to be inclined toward the lower surface 31B with respect to the upper surface 31A of the wafer 31.
  • the lower slope 52 is formed at the outer edge of the wafer 31 so as to be inclined toward the upper surface 31A with respect to the lower surface 31B of the wafer 31.
  • the end surface 53 is formed between the upper slope 51 and the lower slope 52 in a direction parallel to the central axis of the wafer 31. Polishing the outer peripheral portion 41 means polishing the upper slope 51, the lower slope 52, and the end surface 53.
  • the conventional polishing device for the outer periphery of the wafer includes a wafer gripping means for gripping the wafer, a wafer rotating means for rotating the gripped wafer, a polishing head having a polishing surface on which a polishing pad is mounted, and the inside of the polishing pad.
  • the polishing pad mounted on the polishing head and impregnated with slurry inside is arranged so as to be in relative contact with the outer peripheral portion of the wafer (see, for example, Patent Document 1). ..
  • the conventional polishing device for the outer peripheral portion of the wafer includes a chuck means for chucking the wafer and rotating the center axis of the wafer as a rotation axis, a pair of upper slope polishing members for polishing the upper slope of the wafer, and a lower surface of the wafer.
  • Some are provided with a lower slope polishing member for polishing a slope and an end face polishing member for polishing the end face of a wafer.
  • the pair of upper slope polishing members are arranged at opposite positions with the chuck means interposed therebetween, the lower slope polishing members are arranged between the pair of upper slope polishing members so as to face the chuck means, and the end face polishing members are paired.
  • the polishing device for the outer peripheral portion of the wafer includes a loading means for applying polishing pressure toward the upper slope, the lower slope and the end surface of the wafer to each polishing member (see, for example, Patent Document 2).
  • the outer peripheral portion of the wafer is adjusted to a predetermined surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra of the outer peripheral portion of the wafer varies depending on the hardness and compressibility of the polishing pad used.
  • the surface roughness Ra of the outer peripheral portion of the wafer is reduced, for example, by using a polishing pad having a low hardness, and by using a polishing pad having a large compression ratio.
  • a polishing pad for rough polishing generally uses a (hard) polishing pad having a high hardness
  • a polishing device for finish polishing generally uses a polishing pad having a low hardness (soft). Is used.
  • the polishing pad rotates not only on the outer peripheral portion of the wafer to be polished but also on the front surface side (upper surface side, lower surface side) of the wafer.
  • a phenomenon called overpolishing may occur.
  • over-polishing occurs, there is a problem of edge roll-off in which the thickness of the outer peripheral portion of the wafer becomes thin, so that the flatness of the upper surface and the lower surface of the wafer deteriorates.
  • the productivity is inferior because the polishing speed is slow, but the surface roughness Ra can be reduced.
  • the polishing speed is high, so that the productivity is excellent and the polishing pad is suppressed from wrapping around to the surface side of the wafer.
  • the occurrence of polishing can be reduced.
  • the outer peripheral surface of the wafer has a large surface roughness Ra as compared with the case where a soft polishing pad is used.
  • the present invention is an example of a problem of solving the above-mentioned various problems, and an object of the present invention is to provide a polishing device for an outer peripheral portion of a wafer that can solve these problems.
  • the polishing device for the outer peripheral portion of the wafer includes a disk-shaped stage that horizontally holds the disk-shaped wafer, a rotary drive unit that rotates the stage around its central axis as a rotation axis, and a polishing pad on the inner peripheral surface.
  • the polishing pad is brought into contact with one or more polishing heads mounted on the wafer and the outer peripheral portion of the wafer, and a predetermined polishing pressure is applied to the outer peripheral portion of the wafer with respect to the central axis of the wafer.
  • a polishing head drive mechanism for sliding the polishing head in an inclined direction or a vertical direction is provided, and two or more types of the polishing pads having different physical property values are provided on the inner peripheral surface of the polishing head. It is characterized in that it is mounted in the vertical direction of the polishing head.
  • the polishing head drive mechanism is characterized in that the polishing head is slid in the polishing pad having the same physical property value in one polishing step.
  • the inner peripheral surface of the polishing head can approach and separate from the outer peripheral portion of the wafer, and exhibits an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral portion. It is characterized by being.
  • the polishing head includes a first polishing head for polishing the lower slope constituting the outer peripheral portion of the wafer and an upper slope constituting the outer peripheral portion of the wafer.
  • the polishing head drive mechanism includes a second polishing head for polishing and third and fourth polishing heads provided so as to face each other across the wafer and for polishing end faces constituting the outer peripheral portion of the wafer.
  • the first to fourth polishing heads are brought into contact with the outer peripheral portion of the wafer, and a predetermined polishing pressure is applied to the outer peripheral portion of the wafer, while the first polishing head is attached to the lower slope.
  • the second polishing head is slid along the upper slope, and the third and fourth polishing heads are slid simultaneously in the vertical direction of the wafer.
  • the polishing pad is composed of a polishing pad mounted on the upper part of the inner peripheral surface and a polishing pad mounted on the lower part of the inner peripheral surface, and the inner peripheral surface thereof.
  • the compression rate of the polishing pad mounted on the lower part of the inner peripheral surface is larger than the compression rate of the polishing pad mounted on the upper part of the inner peripheral surface.
  • the polishing pad is composed of a polishing pad mounted on the upper part of the inner peripheral surface and a polishing pad mounted on the lower part of the inner peripheral surface, and the inner peripheral surface thereof.
  • the hardness of the polishing pad mounted on the lower part of the inner peripheral surface is lower than the hardness of the polishing pad mounted on the upper part of the inner peripheral surface.
  • the vertical length of the polishing pad mounted on the upper part of the inner peripheral surface or the length along the slope of the inner peripheral surface of the polishing head is the above-mentioned. It is characterized in that it is longer than the vertical length of the polishing pad mounted on the lower portion of the inner peripheral surface or the length along the slope of the inner peripheral surface of the polishing head.
  • the present invention it is possible to suppress the occurrence of overpolish without lowering the work efficiency (cycle time), and it is possible to improve the roughness of the surface of the outer peripheral portion of the wafer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA'in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line BB'in FIG.
  • It is a partial cross-sectional view which shows an example of the shape of the outer peripheral part of a wafer.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the polishing apparatus 1 on the outer peripheral portion of the wafer according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA'in FIG. It is a cross-sectional view.
  • the polishing apparatus 1 on the outer peripheral portion of the wafer includes a stage 11, a rotation driving unit 12, polishing heads 13, 14, 15 and 16, first polishing pads 21, 22, 23 and 24, and second polishing pads 25 and 26. , 27 and 28, a nozzle 29, and a polishing head drive mechanism 30. Note that FIG. 1 does not show the stage 11, the rotary drive unit 12, the second polishing pads 27 and 28, the nozzle 29, and the polishing head drive mechanism 30.
  • the stage 11 shown in FIGS. 2 and 3 has a substantially disk shape.
  • the stage 11 vacuum-sucks the lower surface 31B of the wafer 31 or adheres the lower surface 31B of the wafer 31 by static electricity to hold the wafer 31 horizontally.
  • the diameter of the stage 11 is not particularly limited, but is about 280 ⁇ 10 mm when polishing the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 having a diameter of 300 mm, and about 430 ⁇ 10 mm when polishing the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 having a diameter of 450 mm. Can be.
  • the rotation drive unit 12 is attached to the lower part of the central portion of the stage 11, and rotates the stage 11 with the central axis as the rotation axis.
  • the polishing head 13 has an inner peripheral surface that can approach and separate the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 and has an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral portion 41, and the first polishing pad is on the upper portion of the inner peripheral surface. 21 is mounted, and a second polishing pad 25 is mounted on the lower portion of the inner peripheral surface to polish the lower slope 52 (see FIG. 4) constituting the outer peripheral portion 41 of the wafer 31.
  • the polishing head 14 has an inner peripheral surface that can approach and separate the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 and has an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral portion 41, and the first polishing pad is on the upper portion of the inner peripheral surface. 22 is mounted, and a second polishing pad 26 is mounted on the lower portion of the inner peripheral surface to polish the upper slope 51 (see FIG. 4) constituting the outer peripheral portion 41 of the wafer 31.
  • the polishing head 15 has an inner peripheral surface that can approach and separate the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 and has an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral portion 41, and the first polishing pad is on the upper portion of the inner peripheral surface. 23 is mounted, and a second polishing pad 27 is mounted on the lower portion of the inner peripheral surface to polish the end surface 53 (see FIG. 4) constituting the outer peripheral portion 41 of the wafer 31.
  • the polishing head 16 has an inner peripheral surface that can approach and separate the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 and has an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral portion 41, and the first polishing pad is on the upper portion of the inner peripheral surface. 24 is mounted, and a second polishing pad 28 is mounted on the lower portion of the inner peripheral surface to polish the end surface 53 (see FIG. 4) constituting the outer peripheral portion 41 of the wafer 31.
  • the polishing heads 13, 14, 15 and 16 are arranged along the outer peripheral portion 41 in order to maximize the contact area of the wafer 31 with the outer peripheral portion 41.
  • polishing pads 21, 22, 23 and 24 and the second polishing pads 25, 26, 27 and 28 are generically referred to, they are simply referred to as polishing pads.
  • Examples of types of polishing pads include non-woven fabric type, polyurethane foam type, and suede type.
  • the non-woven fabric type is, for example, a polyester felt impregnated with a polyurethane resin.
  • the suede type is, for example, a base material obtained by impregnating polyester felt with polyurethane, in which a foam layer is grown in the polyurethane, a surface portion is removed, and an opening is provided in the foam layer (this layer is called a nap layer). ).
  • the polishing liquid is stored in the nap layer.
  • Physical property values of the polishing pad include, for example, hardness, compression rate, thickness, and the like.
  • the compressibility is the rate of shrinkage when a constant load is applied to a molded product having a predetermined shape.
  • the main methods for measuring the hardness of the polishing pad are (1) and (2) shown below, and the main methods for measuring the compression ratio are (3) shown below.
  • JIS Hardness
  • ASKER Hardness
  • JIS Compressibility
  • Table 1 shows specific examples of polishing pads.
  • the rough polishing to the finish polishing of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 are performed by using one polishing device.
  • the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 have the same physical property values. Further, as the second polishing pads 25, 26, 27 and 28, those having the same physical property values are used.
  • first polishing pad 21 and the second polishing pad 25 have different physical property values.
  • the combination of the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 and the corresponding second polishing pads 25, 26, 27 and 28 is requested by the user for the surface roughness Ra of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 after polishing. It may be selected from the polishing pads having the physical property values shown in Table 1 according to the specifications.
  • the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 are selected to have a hardness higher than that of the second polishing pads 25, 26, 27 and 28. Further, when the compression ratio is used as a reference, the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 are selected to have a compression ratio smaller than that of the second polishing pads 25, 26, 27 and 28. As the combination of the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 and the second polishing pads 25, 26, 27 and 28, polishing pads of the same type having different physical property values may be selected.
  • polishing pad mounting method Since a polishing pad having a low hardness or a large compression rate is liable to deteriorate, separation debris separated from the polishing pad main body is liable to be generated during polishing of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31.
  • the separation debris of the polishing pad having a low hardness or a large compression ratio is made of a material different from that of the wafer 31, the influence on polishing the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is larger than that of the polishing debris. I think that the.
  • the length of the first polishing pads 23 and 24 for polishing the end face 53 is preferably in the range of 60% to 90% of the vertical length of the inner peripheral surfaces of the corresponding polishing heads 15 and 16.
  • the length of the first polishing pad 21 for polishing the lower slope 52 and the first polishing pad 22 for polishing the upper slope 51 ranges from 60% to 90% of the slope length of the inner peripheral surfaces of the corresponding polishing heads 13 and 14. It is preferable to put it inside.
  • the lengths of the first polishing pads 23 and 24 and the second polishing pads 27 and 28 mean the lengths in the vertical direction.
  • the lengths of the first polishing pads 21 and 22 and the second polishing pads 25 and 26 mean the lengths along the slopes of the inner peripheral surfaces of the corresponding polishing heads 13 and 14.
  • the lower limit of the length range takes into account the work of the first polishing and extends the life of the polishing pad with high hardness or small compressibility, so the upper limit of the length range is the work of the second polishing. This is to consider.
  • the length of the second polishing pads 27 and 28 for polishing the end surface 53 is preferably in the range of 40% to 10% of the vertical length of the inner peripheral surfaces of the corresponding polishing heads 15 and 16.
  • the length of the second polishing pad 25 for polishing the lower slope 52 and the second polishing pad 26 for polishing the upper slope 51 ranges from 40% to 10% of the slope length of the inner peripheral surfaces of the corresponding polishing heads 13 and 14. It is preferable to put it inside.
  • the lower limit of the length range is for considering the work amount of the second polishing, and the upper limit of the length range is for considering the balance of the work amount between the first polishing and the second polishing.
  • a nozzle 29 for supplying the polishing liquid (slurry) to substantially the center of the wafer 31 is provided above the substantially central portion of the stage 11.
  • the stage 11 on which the wafer 31 is mounted is rotated by the rotation drive unit 12 with its central axis as the rotation axis, so that the polishing liquid supplied from the nozzle 29 is directed toward the outer peripheral portion 41 of the upper surface 31A of the wafer 31 by centrifugal force. It flows and is supplied to the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 to be polished.
  • an alkaline aqueous solution containing abrasive grains as the polishing liquid.
  • colloidal silica (SiO 2 ) having an average particle size of 50 nm as the abrasive grains
  • potassium hydroxide (KOH) aqueous solution having a pH of about 10 to 11 as the alkaline aqueous solution.
  • the polishing liquid when using the second polishing pads 25, 26, 27 and 28, it is preferable to use an alkaline aqueous solution containing no abrasive grains as the polishing liquid.
  • the alkaline aqueous solution it is particularly preferable to use a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution having a pH of about 10 to 11. Further, it is preferable that a polymer is added to the polishing liquid.
  • KOH potassium hydroxide
  • the polishing head drive mechanism 30 shown in FIGS. 2 and 3 horizontally moves the polishing heads 13, 14, 15 and 16 in the direction toward the central axis of the stage 11 and in the direction away from the central axis of the stage 11, and the polishing head 13 , 14, 15 and 16 are moved up and down in the vertical direction.
  • the polishing head drive mechanism 30 when polishing the upper slope 51 and the lower slope 52 constituting the outer peripheral portion 41 of the wafer 31, the upper slope 51 and the lower slope 52 form the upper surface 31A of the wafer 31 for the polishing heads 13 and 14.
  • the horizontal movement and the vertical movement are interlocked so as to form a desired angle with respect to the lower surface 31B (see the diagonal arrow in FIG. 2).
  • the polishing head drive mechanism 30 is composed of a sliding member that can move up and down and in the horizontal direction, a ball screw that drives them, and another linear drive mechanism.
  • the linear drive mechanism can control the drive amount by a step motor or the like.
  • the polishing head drive mechanism 30 simultaneously horizontally moves the polishing heads 13, 14, 15 and 16 in the direction toward the central axis of the stage 11 to simultaneously move the polishing heads 13, 22, 23 and 24 or the second polishing pad 21, 22, 23 and 24 or the second polishing.
  • the pads 25, 26, 27 and 28 are brought into contact with the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 held by the rotating stage 11, and the central axis of the wafer 31 is applied while applying a predetermined polishing pressure to the outer peripheral portion 41 of the wafer 31.
  • the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is polished by sliding it in an inclined direction or a vertical direction at the same time.
  • the stage 11 and the wafer 31 are rotated at a predetermined rotation speed (for example, 10 rpm) by the rotary drive unit 12 while the polishing liquid is supplied from the nozzle 29 to the substantially center of the wafer 31, and the polishing head drive mechanism 30 polishes the stage 11 and the wafer 31.
  • the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 of the heads 13, 14, 15 and 16 are simultaneously brought into contact with the corresponding portions of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 by a predetermined machining load, and the outer peripheral portion of the wafer 31 is brought into contact with each other at the same time.
  • the first polishing process of 41 is performed.
  • the polishing head drive mechanism 30 is the polishing head within the range of the length along the slope of the inner peripheral surface of the first polishing pads 21 and 22 and the length in the vertical direction of the first polishing pads 23 and 24. 13, 14, 15 and 16 are slid in their respective length directions. In other words, the polishing head drive mechanism 30 slides the polishing heads 13, 14, 15 and 16 in the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 having the same physical characteristics in the first polishing. By doing so, the life of the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 can be extended.
  • the processing time of this first polishing is, for example, about 40 to 50 seconds.
  • the number of times the polishing heads 13, 14, 15 and 16 are slid is, for example, 2 to 3 reciprocations.
  • the lower slope 52 of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is the first polishing pad 21
  • the upper slope 51 of the outer peripheral portion 41 is the first polishing pad 22
  • the end surface 53 of the outer peripheral portion 41 is the first polishing pads 23 and 24. Each is polished by.
  • the stage 11 and the wafer 31 are rotated at a predetermined rotation speed (for example, 10 rpm) by the rotary drive unit 12 while the polishing liquid is supplied from the nozzle 29 to the substantially center of the wafer 31, and the polishing head drive mechanism 30 polishes the stage 11 and the wafer 31.
  • the second polishing pads 25, 26, 27 and 28 of the heads 13, 14, 15 and 16 are simultaneously brought into contact with the corresponding portions of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 by a predetermined machining load, and the outer peripheral portion of the wafer 31 is brought into contact with each other at the same time.
  • the second polishing process of 41 is performed.
  • the polishing head drive mechanism 30 is the polishing head within the range of the length along the slope of the inner peripheral surface of the second polishing pads 25 and 26 and the length in the vertical direction of the second polishing pads 27 and 28. 13, 14, 15 and 16 are slid in their respective length directions. In other words, the polishing head drive mechanism 30 slides the polishing heads 13, 14, 15 and 16 in the second polishing pads 25, 26, 27 and 28 having the same physical property values in the second polishing. By doing so, the life of the second polishing pads 25, 26, 27 and 28 can be extended.
  • the processing time for this second polishing is, for example, about 5 to 10 seconds.
  • the number of times the polishing heads 13, 14, 15 and 16 are slid is, for example, 1 to 2 reciprocations.
  • the lower slope 52 of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is the second polishing pad 25
  • the upper slope 51 of the outer peripheral portion 41 is the second polishing pad 26
  • the end surface 53 of the outer peripheral portion 41 is the second polishing pads 27 and 28. Each is polished by.
  • the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is pressed by the second polishing pads 25, 26, 27 and 28 mounted on the lower inner peripheral surfaces of the polishing heads 13, 14, 15 and 16. It is being polished. That is, in the present embodiment, the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 are removed from the polishing heads 13, 14, 15 and 16, and the second polishing pads 25, 26, 27 are attached to the polishing heads 13, 14, 15 and 16. It is not necessary to mount and 28, or to transfer the wafer for which the first polishing has been completed by the wafer transfer mechanism to the polishing device dedicated to the second polishing. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the work efficiency (cycle time) is improved, so that the productivity is improved.
  • the processing time of the first polishing is about 40 to 50 seconds, and the processing time of the second polishing is about 5 to 10 seconds. Therefore, the surface roughness Ra of the outer peripheral portion 41 of the wafer 31 is determined. It can be set to 0.4 or less, the occurrence of overpolish can be reduced as much as possible, and the decrease in productivity can be suppressed.
  • the rotation direction of the wafer 31 is not particularly described, but the wafer 31 is rotated in the clockwise direction and the counterclockwise direction in both the first polishing and the second polishing. You may go with.
  • a nozzle 29 for supplying the polishing liquid to the center of the wafer 31 is provided substantially above the central portion of the stage 11, but the present invention is not limited to this.
  • the nozzle 29 is provided above each polishing head 13, 14, 15 and 16, respectively, and the first polishing pads 21, 22, 23 and 24 and the second polishing pads 25, 26, 27 are provided before the outer peripheral portion 41 is polished.
  • the polishing liquid may be supplied and impregnated only to 28 and 28.
  • a pair of polishing heads 13 for polishing the lower slope 52 of the outer peripheral portion 41 and one polishing head 14 for polishing the upper slope 51 of the outer peripheral portion 41 are provided, and a pair of polishing heads 53 for polishing the end surface 53 of the outer peripheral portion 41 are provided.
  • An example of providing the polishing heads 15 and 16 is shown, but the present invention is not limited thereto.
  • a plurality of polishing heads 13 and 14 may be provided, and a plurality of pairs of polishing heads 15 and 16 may be provided.
  • the example of adding the polymer to the polishing liquid at the time of the second polishing is shown, but the polymer may be added to the polishing liquid at the time of the second polishing.
  • the pair of upper slope polishing members are arranged at opposite positions on both sides in the radial direction of the wafer held by the chuck means, and their central axes are set to the central axes of the wafer.
  • the work surface of each upper slope polishing member is arranged so as to be in contact with the upper slope of the wafer over its entire width.
  • the polishing apparatus polishes the upper slope with the working surface of the upper slope polishing member in line contact with the upper slope of the wafer.
  • the lower slope polishing member is arranged between the pair of upper slope polishing members, and at the time of polishing, the lower slope is polished with the working surface of the lower slope polishing member in line contact with the lower slope of the wafer.
  • Polishing device on the outer periphery of the wafer, 11 ... Stage, 12 ... Rotary drive unit, 13, 14, 15, 16 ... Polishing head, 21, 22, 23, 24 ... First polishing pad, 25, 26, 27, 28 ... Second polishing pad, 29 ... Nozzle, 30 ... Polishing head drive mechanism, 31 ... Wafer, 31A ... Top surface, 31B ... Bottom surface, 41 ... Outer circumference, 51 ... Upper slope, 52 ... Lower slope, 53 ... End face.

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Abstract

ウェーハ外周部の研磨装置（１）は、円盤状のウェーハ（３１）を水平に保持するステージ（１１）と、ステージ（１１）をその中心軸を回転軸として回転させる回転駆動部（１２）と、内周面に研磨パッド（２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７及び２８）が装着された研磨ヘッド（１３、１４、１５及び１６）と、ウェーハ（３１）の外周部（４１）に研磨パッド（２１～２８）を当接させ、ウェーハ（３１）の外周部（４１）に所定の研磨圧力を付与しながら、ウェーハ（３１）の中心軸に対して傾斜した方向に、又は鉛直方向に、研磨ヘッド（１３～１６）を摺動させる研磨ヘッド駆動機構（３０）とを備える。研磨ヘッド（１３～１６）の内周面には、物性値が異なる２種類以上の研磨パッド（２１～２８）が鉛直方向に装着されている。

Description

ウェーハ外周部の研磨装置
　本発明は、回転している円盤状のウェーハの外周部に研磨パッドを接触させて研磨するウェーハ外周部の研磨装置に関する。
　通常、半導体ウェーハなどの円盤状のウェーハは、その上面及び下面が鏡面研磨されるとともに、その外周部が鏡面研磨される。ウェーハの外周部とは、図４に示すように、円盤状のウェーハ３１の外縁部に台形状又は円弧状に形成されるものである。ウェーハ３１の外周部４１は、面取り部又はエッジ部ともいう。
　図４に示すウェーハ３１の外周部４１は、台形状を呈し、上斜面５１と、下斜面５２と、端面５３とから構成されている。上斜面５１は、ウェーハ３１の外縁部において、ウェーハ３１の上面３１Ａに対して下面３１Ｂ側に傾斜して形成されている。
　下斜面５２は、ウェーハ３１の外縁部において、ウェーハ３１の下面３１Ｂに対して上面３１Ａ側に傾斜して形成されている。端面５３は、上斜面５１と下斜面５２との間に、ウェーハ３１の中心軸に対して平行な方向に形成されている。外周部４１の研磨とは、前記上斜面５１、前記下斜面５２及び前記端面５３を研磨することをいう。
　従来のウェーハ外周部の研磨装置には、ウェーハを把持するウェーハ把持手段と、把持されたウェーハを回転させるウェーハ回転手段と、研磨パッドが装着された研磨面を有する研磨ヘッドと、研磨パッドの内部に研磨液（スラリー）を含浸させるスラリー含浸手段とを有するものがある。このウェーハ外周部の研磨装置では、研磨ヘッドに装着され、内部にスラリーを含浸させた研磨パッドとウェーハ外周部とが相対的に接触するように配設されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、従来のウェーハ外周部の研磨装置には、ウェーハをチャックしてウェーハの中心軸を回転軸として回転させるチャック手段と、ウェーハの上斜面を研磨する一対の上斜面研磨部材と、ウェーハの下斜面を研磨する下斜面研磨部材と、ウェーハの端面を研磨する端面研磨部材とを備えたものがある。一対の上斜面研磨部材はチャック手段を挟んで対向位置に配置され、下斜面研磨部材は一対の上斜面研磨部材の間であって、チャック手段に向かうように配置され、端面研磨部材は一対の上斜面研磨部材の間であって、チャック手段に向かうように配置されている。また、このウェーハ外周部の研磨装置は、ウェーハの上斜面、下斜面及び端面に向かう研磨圧をそれぞれの研磨部材に付与する荷重手段を備える（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１５－２０７６５８号公報 特開２００３－２５７９０１号公報
　ウェーハの外周部を研磨パッドを用いて研磨することにより、ウェーハの外周部は所定の表面粗さＲａに調整される。ウェーハの外周部の表面粗さＲａは、使用する研磨パッドの硬度や圧縮率に応じて異なる。ウェーハの外周部の表面粗さＲａは、例えば、低い硬度を有する研磨パッドを使用すれば小さくなり、大きい圧縮率を有する研磨パッドを使用すれば小さくなる。
　ウェーハの上面及び下面を研磨する際、一般に、粗研磨用の研磨装置では高い硬度を有する（硬質の）研磨パッドが使用され、仕上げ研磨用の研磨装置では低い硬度を有する（軟質の）研磨パッドが使用される。
　ウェーハの外周部を研磨する際、例えば、軟質の研磨パッドを使用した場合、この研磨パッドが研磨対象であるウェーハの外周部だけでなく、ウェーハの表面側（上面側、下面側）にまで回り込んで研磨するオーバーポリッシュという現象が発生する場合がある。オーバーポリッシュが発生した場合、ウェーハの外周部の厚みが薄くなるエッジロールオフという不具合を生じるため、ウェーハの上面及び下面の平坦度が悪化する。また、軟質の研磨パッドを使用した場合、研磨速度が遅いため生産性が劣るが、表面粗さＲａを小さくすることができる。
　一方、ウェーハの外周部を研磨する際、硬質の研磨パッドを使用した場合、研磨速度が速いため、生産性に優れているとともに、研磨パッドがウェーハの表面側へ回り込むことが抑制され、前記オーバーポリッシュの発生を低減することができる。しかし、硬質の研磨パッドを使用した場合、ウェーハの外周部表面は、軟質の研磨パッドを使用した場合と比較して表面粗さＲａが大きい。
　この点、粗研磨及び仕上げ研磨を１台の研磨装置を用いて行う場合、硬質の研磨パッドを使用して粗研磨した後、研磨ヘッドから硬質の研磨パッドを取り外し、研磨ヘッドに軟質の研磨パッドを装着して仕上げ研磨をすることが考えられる。しかし、研磨パッドを交換するための作業が必要となり、生産性の低下を招く。
　また、粗研磨専用の研磨装置と仕上げ研磨専用の研磨装置をそれぞれ設置することが考えられる。しかし、その場合、両装置間でウェーハを受け渡すためのウェーハ搬送機構が必要となるため、製造コストがかかるとともに、作業効率（サイクルタイム）が低下し、生産性が低下する。
　本発明は、前記様々な問題を解決することを課題の一例とするものであり、これらの課題を解決できるウェーハ外周部の研磨装置を提供することを目的とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置は、円盤状のウェーハを水平に保持する円盤状のステージと、前記ステージをその中心軸を回転軸として回転させる回転駆動部と、内周面に研磨パッドが装着された１つ以上の研磨ヘッドと、前記ウェーハの外周部に前記研磨パッドを当接させ、前記ウェーハの前記外周部に所定の研磨圧力を付与しながら、前記ウェーハの中心軸に対して傾斜した方向に、又は鉛直方向に、前記研磨ヘッドを摺動させる研磨ヘッド駆動機構と、を備え、前記研磨ヘッドの前記内周面には、物性値が異なる２種類以上の前記研磨パッドが前記研磨ヘッドの鉛直方向に装着されていることを特徴とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置において、前記研磨ヘッド駆動機構は、１回の研磨工程において前記物性値が同一の前記研磨パッド内で前記研磨ヘッドを摺動させることを特徴とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置において、前記研磨ヘッドの前記内周面は、前記ウェーハの前記外周部に接近、離隔可能であって、前記外周部の周方向に沿った弧状を呈していることを特徴とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置において、前記研磨ヘッドは、前記ウェーハの前記外周部を構成する下斜面を研磨する第１の研磨ヘッドと、前記ウェーハの前記外周部を構成する上斜面を研磨する第２の研磨ヘッドと、前記ウェーハを挟んで対向して設けられ、前記ウェーハの前記外周部を構成する端面を研磨する第３及び第４の研磨ヘッドとを備え、前記研磨ヘッド駆動機構は、前記ウェーハの前記外周部に前記第１乃至第４の研磨ヘッドを当接させ、前記ウェーハの前記外周部に所定の研磨圧力を付与しながら、前記第１の研磨ヘッドは前記下斜面に沿う方向に、前記第２の研磨ヘッドは前記上斜面に沿う方向に、前記第３及び第４の研磨ヘッドは前記ウェーハの鉛直方向に、同時に摺動させることを特徴とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置において、前記研磨パッドは前記内周面の上部に装着される研磨パッドと、前記内周面の下部に装着される研磨パッドで構成され、前記内周面の下部に装着される前記研磨パッドの圧縮率は、前記内周面の上部に装着される前記研磨パッドの圧縮率よりも大きいことを特徴とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置において、前記研磨パッドは前記内周面の上部に装着される研磨パッドと、前記内周面の下部に装着される研磨パッドで構成され、前記内周面の下部に装着される前記研磨パッドの硬度は、前記内周面の上部に装着される前記研磨パッドの硬度よりも低いことを特徴とする。
　本発明に係るウェーハ外周部の研磨装置において、前記内周面の上部に装着される前記研磨パッドの前記鉛直方向の長さ又は前記研磨ヘッドの内周面の斜面に沿った長さは、前記内周面の下部に装着される前記研磨パッドの前記鉛直方向の長さ又は前記研磨ヘッドの内周面の斜面に沿った長さより長いことを特徴とする。
　本発明によれば、作業効率（サイクルタイム）を低下させることなく、オーバーポリッシュの発生を抑制できるとともに、ウェーハ外周部表面の粗さを改善できる。
本発明の一実施形態に係るウェーハ外周部の研磨装置の構成の一例を示す概念図である。 図１のＡ－Ａ’断面図である。 図１のＢ－Ｂ’断面図である。 ウェーハ外周部の形状の一例を示す部分断面図である。
　以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
［ウェーハ外周部の研磨装置の構成］
　図１は本発明の一実施形態に係るウェーハ外周部の研磨装置１の構成の一例を示す概念図、図２は図１のＡ－Ａ’断面図、図３は図１のＢ－Ｂ’断面図である。
　ウェーハ外周部の研磨装置１は、ステージ１１と、回転駆動部１２と、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６と、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４と、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８と、ノズル２９と、研磨ヘッド駆動機構３０とを備えている。なお、図１には、ステージ１１、回転駆動部１２、第２研磨パッド２７及び２８、ノズル２９並びに研磨ヘッド駆動機構３０を示していない。
　図２及び図３に示すステージ１１は、ほぼ円盤状を呈している。ステージ１１は、ウェーハ３１の下面３１Ｂを真空吸着して又は、ウェーハ３１の下面３１Ｂを静電気によって付着してウェーハ３１を水平に保持する。ステージ１１の直径は特に限定されないが、直径３００ｍｍのウェーハ３１の外周部４１を研磨する場合には２８０±１０ｍｍ程度、直径４５０ｍｍのウェーハ３１の外周部４１を研磨する場合には、４３０±１０ｍｍ程度とすることができる。回転駆動部１２は、ステージ１１の中心部下部に取りつけられ、ステージ１１をその中心軸を回転軸として回転させる。
　研磨ヘッド１３は、ウェーハ３１の外周部４１に接近、離隔可能であって、外周部４１の周方向に沿った弧状を呈した内周面を有し、この内周面上部に第１研磨パッド２１が装着され、前記内周面下部に第２研磨パッド２５が装着され、ウェーハ３１の外周部４１を構成する下斜面５２（図４参照）を研磨する。
　研磨ヘッド１４は、ウェーハ３１の外周部４１に接近、離隔可能であって、外周部４１の周方向に沿った弧状を呈した内周面を有し、この内周面上部に第１研磨パッド２２が装着され、前記内周面下部に第２研磨パッド２６が装着され、ウェーハ３１の外周部４１を構成する上斜面５１（図４参照）を研磨する。
　研磨ヘッド１５は、ウェーハ３１の外周部４１に接近、離隔可能であって、外周部４１の周方向に沿った弧状を呈した内周面を有し、この内周面上部に第１研磨パッド２３が装着され、前記内周面下部に第２研磨パッド２７が装着され、ウェーハ３１の外周部４１を構成する端面５３（図４参照）を研磨する。
　研磨ヘッド１６は、ウェーハ３１の外周部４１に接近、離隔可能であって、外周部４１の周方向に沿った弧状を呈した内周面を有し、この内周面上部に第１研磨パッド２４が装着され、前記内周面下部に第２研磨パッド２８が装着され、ウェーハ３１の外周部４１を構成する端面５３（図４参照）を研磨する。
　研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６は、ウェーハ３１の外周部４１との接触面積を最大とするために、外周部４１に沿って配置されている。
　第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４並びに第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８を総称する際には、単に、研磨パッドという。
　研磨パッドの種類としては、例えば、不織布タイプ、発泡ポリウレタンタイプ、スウェードタイプなどがある。不織布タイプは、例えば、ポリエステルフェルトにポリウレタン樹脂を含浸させたものである。スウェードタイプは、例えば、ポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた基材に、前記ポリウレタン内に発泡層を成長させ、表面部位を除去し発泡層に開口部を設けたもの（この層をナップ層と呼ぶ）である。ナップ層には、研磨液が貯留される。
　研磨パッドの物性値としては、例えば、硬度、圧縮率、厚さなどがある。圧縮率とは、所定形状の成形体に一定の荷重をかけたときに縮む割合をいう。主な研磨パッドの硬度の測定方法は、以下に示す（１）及び（２）であり、主な圧縮率の測定方法は、以下に示す（３）である。
（１）硬度（ＪＩＳ）
硬度（ＪＩＳ）は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ７３１２－１９９６）のタイプＡによる硬さ試験に準拠して測定する。
（２）硬度（ＡＳＫＥＲ）
　硬度（ＡＳＫＥＲ）は、ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度計で測定する。
（３）圧縮率（ＪＩＳ）
　圧縮率（ＪＩＳ）は、日本工業規格（ＪＩＳ　Ｌ　１０２１）に準拠して、ショッパー型厚さ測定器（加圧面：直径１ｃｍの円形）を用いて測定する。具体的には、初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ０を測定し、次に最終圧力の下で５分間放置後の厚さｔ１を測定する。これらから、圧縮率を式（１）により算出する。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ２、最終荷重は１１２０ｇ／ｃｍ２とする。
　圧縮率（％）＝（ｔ０－ｔ１）／ｔ０×１００　・・・（１）
　研磨パッドの具体例について、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本実施形態では、ウェーハ３１の外周部４１の粗研磨から仕上げ研磨までを１台の研磨装置を用いて行う。第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４は、同一の物性値を備えたものを使用する。また、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８は、同一の物性値を備えたものを使用する。
　一方、第１研磨パッド２１と第２研磨パッド２５とは、互いの物性値が異なるものを使用する。同様に、第１研磨パッド２２と第２研磨パッド２６、第１研磨パッド２３と第２研磨パッド２７並びに、第１研磨パッド２４と第２研磨パッド２８は、互いの物性値が異なるものを使用する。
　第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４と、対応する第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８との組み合わせは、研磨後のウェーハ３１の外周部４１の表面粗さＲａについてユーザから要求される仕様に応じて、表１に示す物性値を有する研磨パッドの中から選択すれば良い。
　硬度を基準とする場合、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４は、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８よりも高い硬度を有するものを選択する。また、圧縮率を基準とする場合、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４は、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８よりも小さい圧縮率を有するものを選択する。第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４と、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８との組み合わせは、同一タイプの研磨パッドの中で物性値の異なるものを選択しても良い。
　以下、前記した研磨パッドの装着方法を採用する理由について説明する。低い硬度又は大きい圧縮率を有する研磨パッドは、劣化しやすいので、ウェーハ３１の外周部４１の研磨中に研磨パッド本体から分離する分離屑が発生しやすい。
　このため、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の内周面上部に低い硬度又は大きい圧縮率を有する研磨パッドを装着した場合、次のウェーハ３１の外周部４１を研磨する際、前記分離屑が当該ウェーハ３１の外周部４１の研磨精度を悪化させる原因の１つとなるおそれがある。
　この点、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の内周面上部に、高い硬度又は小さい圧縮率を有する研磨パッドを装着した場合、ウェーハ３１の外周部４１の研磨中にウェーハ３１の外周部４１自体から研磨屑が分離する。
　しかし、ウェーハ３１の外周部４１の研磨中は、ウェーハ３１上方から常時供給されている研磨液により大部分の前記研磨屑は除去され、残存する前記研磨屑は微細であって、ウェーハ３１と同一の材質であるため、ウェーハ３１の外周部４１を研磨する際の前記研磨屑の影響は無視できると思われる。
　これに対し、低い硬度又は大きい圧縮率を有する研磨パッドの前記分離屑は、ウェーハ３１とは異種の材質であるので、前記研磨屑よりもウェーハ３１の外周部４１を研磨する際の影響が大きいと思われる。
　次に、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４と、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８のサイズについて説明する。端面５３を研磨する第１研磨パッド２３及び２４の長さは、対応する研磨ヘッド１５及び１６の内周面の鉛直方向の長さの６０％～９０％の範囲内にすることが好ましい。下斜面５２を研磨する第１研磨パッド２１及び上斜面５１を研磨する第１研磨パッド２２の長さは、対応する研磨ヘッド１３及び１４の内周面の斜面長の６０％～９０％の範囲内にすることが好ましい。
　ここで、第１研磨パッド２３及び２４並びに第２研磨パッド２７及び２８の長さとは、鉛直方向の長さをいう。一方、第１研磨パッド２１及び２２並びに、第２研磨パッド２５及び２６における前記長さとは、対応する研磨ヘッド１３及び１４の内周面の斜面に沿った長さをいう。
　前記長さの範囲の下限は第１研磨の仕事量を考慮するとともに、高い硬度又は小さい圧縮率を有する研磨パッドの寿命を延ばすため、前記長さの範囲の上限は第２研磨の仕事量を考慮するためである。
　端面５３を研磨する第２研磨パッド２７及び２８の長さは、対応する研磨ヘッド１５及び１６の内周面の鉛直方向の長さの４０％～１０％の範囲内にすることが好ましい。下斜面５２を研磨する第２研磨パッド２５及び上斜面５１を研磨する第２研磨パッド２６の長さは、対応する研磨ヘッド１３及び１４の内周面の斜面長の４０％～１０％の範囲内にすることが好ましい。前記長さの範囲の下限は、第２研磨の仕事量を考慮するため、前記長さの範囲の上限は第１研磨と第２研磨との仕事量のバランスを考慮するためである。
　図２及び図３に示すように、ステージ１１の略中央部上方には、研磨液（スラリー）をウェーハ３１のほぼ中心に供給するためのノズル２９が設けられている。ウェーハ３１が装着されたステージ１１がその中心軸を回転軸として回転駆動部１２によって回転されることにより、ノズル２９から供給された研磨液が遠心力によりウェーハ３１の上面３１Ａを外周部４１に向かって流れ、研磨対象であるウェーハ３１の外周部４１に供給される。
　第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４の使用時には、研磨液として、砥粒が含有されたアルカリ水溶液を使用することが好ましい。このうち、砥粒としては平均粒径５０ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）、アルカリ水溶液としてはｐＨ１０～１１程度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を使用することが特に好ましい。
　一方、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８の使用時には、研磨液として、砥粒が含有されないアルカリ水溶液を使用することが好ましい。アルカリ水溶液としてはｐＨ１０～１１程度の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を使用することが特に好ましい。また、研磨液には、ポリマーが添加されていることが好ましい。
　図２及び図３に示す研磨ヘッド駆動機構３０は、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６をステージ１１の中心軸に向かう方向及びステージ１１の中心軸から離れる方向に水平移動させるとともに、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６を鉛直方向に上下移動させる。研磨ヘッド駆動機構３０は、研磨ヘッド１３及び１４については、ウェーハ３１の外周部４１を構成する上斜面５１及び下斜面５２を研磨する際に、上斜面５１及び下斜面５２がウェーハ３１の上面３１Ａ及び下面３１Ｂに対し所望の角度をなすように、水平移動及び上下移動を連動させる（図２の斜めの矢印参照）。
　研磨ヘッド駆動機構３０は、上下及び水平方向へ移動自在のすべり部材と、これらを駆動するボールネジ、その他の直動駆動機構とから構成されている。直動駆動機構は、ステップモータなどにより駆動量を制御できる。
　前記研磨ヘッド駆動機構３０は、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６をステージ１１の中心軸に向かう方向に同時に水平移動させることにより、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４又は、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８を、回転するステージ１１に保持されたウェーハ３１の外周部４１に当接させ、ウェーハ３１の外周部４１に所定の研磨圧力を付与しながら、ウェーハ３１の中心軸に対して傾斜した方向に、又は鉛直方向に、同時に摺動させてウェーハ３１の外周部４１を研磨する。
［ウェーハ外周部の研磨方法］
　次に、前記構成を有するウェーハ外周部の研磨装置１を用いたウェーハ外周部の研磨方法の一例について説明する。まず、ウェーハ３１の下面３１Ｂをステージ１１に水平に保持させる。
　次に、ノズル２９から研磨液をウェーハ３１のほぼ中心に供給しつつ、回転駆動部１２によりステージ１１及びウェーハ３１を所定の回転数（例えば、１０ｒｐｍ）で回転させ、研磨ヘッド駆動機構３０により研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４を所定の加工荷重により、ウェーハ３１の外周部４１の対応する箇所にそれぞれ同時に当接させて、ウェーハ３１の外周部４１の第１研磨加工を行う。
　この際、研磨ヘッド駆動機構３０は、第１研磨パッド２１及び２２の内周面の斜面に沿った長さ及び、第１研磨パッド２３及び２４の鉛直方向の長さの範囲内において、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６をそれぞれの長さ方向に摺動させる。言い換えれば、研磨ヘッド駆動機構３０は、第１研磨において、物性値が同一の第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４内で研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６を摺動させる。このようにすれば、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４の寿命を長くすることができる。
　この第１研磨の加工時間は、例えば、４０～５０秒程度とする。また、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の摺動回数は、例えば、２～３往復とする。
　これにより、ウェーハ３１の外周部４１の下斜面５２が第１研磨パッド２１により、外周部４１の上斜面５１が第１研磨パッド２２により、外周部４１の端面５３が第１研磨パッド２３及び２４によりそれぞれ研磨される。
　次に、ノズル２９から研磨液をウェーハ３１のほぼ中心に供給しつつ、回転駆動部１２によりステージ１１及びウェーハ３１を所定の回転数（例えば、１０ｒｐｍ）で回転させ、研磨ヘッド駆動機構３０により研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８を所定の加工荷重により、ウェーハ３１の外周部４１の対応する箇所にそれぞれ同時に当接させて、ウェーハ３１の外周部４１の第２研磨加工を行う。
　この際、研磨ヘッド駆動機構３０は、第２研磨パッド２５及び２６の内周面の斜面に沿った長さ及び、第２研磨パッド２７及び２８の鉛直方向の長さの範囲内において、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６をそれぞれの長さ方向に摺動させる。言い換えれば、研磨ヘッド駆動機構３０は、第２研磨において、物性値が同一の第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８内で研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６を摺動させる。このようにすれば、第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８の寿命を長くすることができる。
　この第２研磨の加工時間は、例えば、５～１０秒程度とする。また、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の摺動回数は、例えば、１～２往復とする。
　これにより、ウェーハ３１の外周部４１の下斜面５２が第２研磨パッド２５により、外周部４１の上斜面５１が第２研磨パッド２６により、外周部４１の端面５３が第２研磨パッド２７及び２８によりそれぞれ研磨される。
［本実施形態の作用効果］
　以上説明したように、前記実施形態では、以下に示す効果を奏することができる。
１）第１研磨では、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４として、高い硬度又は小さい圧縮率を有する研磨パッドを使用しているので、第１研磨時におけるウェーハ３１への第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４の沈み込みが低減される。
　このため、第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４がウェーハ３１の上面３１Ａ側又は下面３１Ｂ側にまで回り込むことを抑制できる。結果として、この第１研磨では、オーバーポリッシュの発生を低減することができ、前工程で生じた傷や圧痕も除去される。また、研磨速度が速いため、生産性に優れている。
　２）第２研磨では、第１研磨終了後直ちに、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の内周面下部に装着した第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８によりウェーハ３１の外周部４１を研磨している。すなわち、本実施形態では、研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６から第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４を取り外して研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６に第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８を装着したり、ウェーハ搬送機構により第１研磨が終了したウェーハを第２研磨専用の研磨装置に搬送したりする必要はない。このため、製造コストを削減できるとともに、作業効率（サイクルタイム）が向上するため、生産性が向上する。
　３）本実施形態では、第１研磨の加工時間が４０～５０秒程度であり、第２研磨の加工時間が５～１０秒程度であるので、ウェーハ３１の外周部４１の表面粗さＲａを０．４以下にすることができるとともに、オーバーポリッシュの発生を可及的に低減することができ、生産性の低下も抑制できる。
　４）本実施形態では、第２研磨では、研磨液にポリマーが添加されているので、第２研磨時におけるウェーハ３１の外周部４１の濡れ性を向上できる。
［他の実施形態］
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
　前記実施形態では、ウェーハ３１の回転方向については特に説明してないが、第１研磨時及び第２研磨時の両方において、ウェーハ３１を時計回り方向への回転と、反時計回り方向への回転と行っても良い。
　前記実施形態では、研磨パッドは２種類である例を示したが、これに限定されず、３種類以上としても良い。このように構成すれば、例えば、ウェーハ３１の外周部４１の表面粗さＲａについて、ユーザが現在より厳しい条件を要求した場合、２種類以上の第２研磨パッドを用いて第２研磨を複数回行うことにより対応できる。
　前記実施形態では、ステージ１１の略中央部上方に研磨液をウェーハ３１の中心に供給するためのノズル２９が設ける例を示したが、これに限定されない。例えば、前記ノズル２９を各研磨ヘッド１３、１４、１５及び１６の上方にそれぞれ設け、外周部４１の研磨前に第１研磨パッド２１、２２、２３及び２４並びに第２研磨パッド２５、２６、２７及び２８にのみ研磨液を供給して含浸させても良い。
　前記実施形態では、外周部４１の下斜面５２を研磨する研磨ヘッド１３及び外周部４１の上斜面５１を研磨する研磨ヘッド１４を１つずつ設けるとともに、外周部４１の端面５３を研磨する一対の研磨ヘッド１５及び１６を設ける例を示したが、これに限定されない。例えば、複数の研磨ヘッド１３及び１４を設けるとともに、複数対の研磨ヘッド１５及び１６を設けても良い。
　前記実施形態では、第２研磨時の研磨液にポリマーを添加する例を示したが、第２研磨時の研磨液にもポリマーを添加しても良い。
　前記実施形態では、本発明を図１～図３に示す研磨装置に適用する例を示したが、これに限定されない。本発明は、例えば、特開２００３－２５７９０１号公報（特許文献２）に記載された研磨装置にも適用することができる。
　特許文献２に記載された研磨装置では、一対の上斜面研磨部材は、チャック手段に保持されたウェーハの直径方向両側の相対向する位置に配置されるとともに、それぞれの中心軸をウェーハの中心軸に対して傾斜させて、各上斜面研磨部材の作業面がウェーハの上斜面に全幅にわたり接触するように配設されている。前記研磨装置は、研磨時には上斜面研磨部材の作業面がウェーハの上斜面に線接触した状態で当該上斜面を研磨する。下斜面研磨部材は、一対の上斜面研磨部材の間に配設され、研磨時には下斜面研磨部材の作業面がウェーハの下斜面に線接触した状態で当該下斜面を研磨する。
　１…ウェーハ外周部の研磨装置、１１…ステージ、１２…回転駆動部、１３，１４，１５，１６…研磨ヘッド、２１，２２，２３，２４…第１研磨パッド、２５，２６，２７，２８…第２研磨パッド、２９…ノズル、３０…研磨ヘッド駆動機構、３１…ウェーハ、３１Ａ…上面、３１Ｂ…下面、４１…外周部、５１…上斜面，５２…下斜面、５３…端面。

Claims (7)

  1. 　円盤状のウェーハを水平に保持する円盤状のステージと、
    　前記ステージをその中心軸を回転軸として回転させる回転駆動部と、
    　内周面に研磨パッドが装着された１つ以上の研磨ヘッドと、
    　前記ウェーハの外周部に前記研磨パッドを当接させ、前記ウェーハの前記外周部に所定の研磨圧力を付与しながら、前記ウェーハの中心軸に対して傾斜した方向に、又は鉛直方向に、前記研磨ヘッドを摺動させる研磨ヘッド駆動機構と、を備え、
    　前記研磨ヘッドの前記内周面には、物性値が異なる２種類以上の前記研磨パッドが前記研磨ヘッドの鉛直方向に装着されている
    　ことを特徴とするウェーハ外周部の研磨装置。
  2. 　前記研磨ヘッド駆動機構は、１回の研磨工程において前記物性値が同一の前記研磨パッド内で前記研磨ヘッドを摺動させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ外周部の研磨装置。
  3. 　前記研磨ヘッドの前記内周面は、前記ウェーハの前記外周部に接近、離隔可能であって、前記外周部の周方向に沿った弧状を呈している
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハ外周部の研磨装置。
  4. 　前記研磨ヘッドは、前記ウェーハの前記外周部を構成する下斜面を研磨する第１の研磨ヘッドと、前記ウェーハの前記外周部を構成する上斜面を研磨する第２の研磨ヘッドと、前記ウェーハを挟んで対向して設けられ、前記ウェーハの前記外周部を構成する端面を研磨する第３及び第４の研磨ヘッドとを備え、
    　前記研磨ヘッド駆動機構は、前記ウェーハの前記外周部に前記第１乃至第４の研磨ヘッドを当接させ、前記ウェーハの前記外周部に所定の研磨圧力を付与しながら、前記第１の研磨ヘッドは前記下斜面に沿う方向に、前記第２の研磨ヘッドは前記上斜面に沿う方向に、前記第３及び第４の研磨ヘッドは前記ウェーハの鉛直方向に、同時に摺動させる
    　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ウェーハ外周部の研磨装置。
  5. 　前記研磨パッドは前記内周面の上部に装着される研磨パッドと、前記内周面の下部に装着される研磨パッドで構成され、
    　前記内周面の下部に装着される前記研磨パッドの圧縮率は、前記内周面の上部に装着される前記研磨パッドの圧縮率よりも大きい
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウェーハ外周部の研磨装置。
  6. 　前記研磨パッドは前記内周面の上部に装着される研磨パッドと、前記内周面の下部に装着される研磨パッドで構成され、
    　前記内周面の下部に装着される前記研磨パッドの硬度は、前記内周面の上部に装着され
    る前記研磨パッドの硬度よりも低い
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウェーハ外周部の研磨装置。
  7. 　前記内周面の上部に装着される前記研磨パッドの前記鉛直方向の長さ又は前記研磨ヘッドの内周面の斜面に沿った長さは、前記内周面の下部に装着される前記研磨パッドの前記鉛直方向の長さ又は前記研磨ヘッドの内周面の斜面に沿った長さより長い
    　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のウェーハ外周部の研磨装置。
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