研磨装置、研磨方法、研磨具を押圧する押圧部材
【課題】基板のトップエッジ部および／またはボトムエッジ部を正確かつ均一に研磨することができる研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置は、基板Ｗを水平に保持し、該基板Ｗを回転させる回転保持機構３と、基板Ｗの周縁部に近接して配置された少なくとも１つの研磨ヘッド３０とを備える。研磨ヘッド３０は、基板Ｗの周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部５１ａ，５１ｂを有し、研磨ヘッド３０は、突起部５１ａ，５１ｂにより研磨テープ２３の研磨面を基板Ｗの周縁部に対して上方または下方から押圧する。
【解決手段】研磨装置は、基板Ｗを水平に保持し、該基板Ｗを回転させる回転保持機構３と、基板Ｗの周縁部に近接して配置された少なくとも１つの研磨ヘッド３０とを備える。研磨ヘッド３０は、基板Ｗの周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部５１ａ，５１ｂを有し、研磨ヘッド３０は、突起部５１ａ，５１ｂにより研磨テープ２３の研磨面を基板Ｗの周縁部に対して上方または下方から押圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体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、特に研磨テープなどの帯状の研磨具を用いて基板の周縁部を研磨する研磨装置および研磨方法に関するものである。また、本発明は、帯状の研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造における歩留まり向上の観点から、基板の周縁部の表面状態の管理が近年注目されている。半導体製造工程では、多くの材料がシリコンウェハ上に成膜され、積層されていくため、製品に使用されない周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の周縁部のみをアームで保持して基板を搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離してデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、研磨装置を用いて、基板の周縁部を研磨して不要な膜や表面荒れを除去することが従来から行われている。
【０００３】
このような研磨装置として、研磨テープを用いて基板の周縁部を研磨する装置が知られている。この種の研磨装置は、研磨テープの研磨面を基板の周縁部に摺接させることで基板の周縁部を研磨する。ここで、本明細書では、基板の周縁部を、基板の最外周に位置するベベル部と、このベベル部の径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。
【０００４】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。図１（ａ）の基板Ｗにおいて、ベベル部は、基板Ｗの最外周面を構成する上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒからなる部分Ｂを指し、また図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分Ｂを指す。またトップエッジ部は、ベベル部Ｂよりも径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも径方向外側に位置する平坦部Ｅ１を指す。ボトムエッジ部は、トップエッジ部とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも径方向内側に位置する平坦部Ｅ２を指す。これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、総称してニアエッジ部と呼ばれることもある。
【０００５】
従来の研磨装置は、研磨ヘッドにより研磨テープを基板の周縁部に押圧することで該周縁部を研磨する（例えば、特許文献１参照）。研磨ヘッドは、平坦な押圧面を有しており、研磨ヘッドを傾斜させながら、この押圧面で研磨テープを基板の周縁部に対して押圧することにより、該周縁部を研磨する。しかしながら、平坦な押圧面では、トップエッジ部およびボトムエッジ部を正確に研磨することが難しい。例えば、図１（ａ）に示す基板において、デバイス形成領域Ｄとトップエッジ部Ｅ１との境界線に沿ってトップエッジ部Ｅ１のみを正確に研磨することは困難である。特に、研磨テープが基板の表面に対して鋭角になるように研磨ヘッド傾けると、研磨テープによりデバイスがダメージを受けるおそれがある。
【０００６】
特許文献２には、直線状の押圧面を有する研磨装置が開示されている。この研磨装置では、図２（ａ）に示すように、直線状の押圧面を有する押圧部材１００で研磨テープ１０１を基板Ｗのトップエッジ部に押圧しながら該押圧部材１００を基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動させる。このような研磨装置によれば、デバイス形成領域にダメージを与えることなくトップエッジ部を研磨することは可能である。しかしながら、図２（ｂ）に示すように、直線状に延びる押圧面と基板Ｗの最外周との距離は一定とはならない。このため、トップエッジ部の内側端部では、他の領域に比べて研磨テープと基板との接触時間が短くなり、その結果、図２（ｃ）に示すように、トップエッジ部の内側端部が斜めに削られてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５４２８５号公報
【特許文献２】特開２００９−２０８２１４号公報
【特許文献３】特開２００５−３０５５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、基板のトップエッジ部および／またはボトムエッジ部を正確かつ均一に研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような研磨装置を用いた研磨方法、および研磨装置に使用される研磨具の押圧部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、前記基板の周縁部に近接して配置された少なくとも１つの研磨ヘッドとを備え、前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有し、前記研磨ヘッドは、前記突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方または下方から押圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記突起部は、前記基板と実質的に同一の曲率を有する円弧形状を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させる少なくとも１つのチルト機構をさらに備え、前記少なくとも１つの突起部は、対称的に配置された第１の突起部および第２の突起部であり、前記第１の突起部は、前記研磨ヘッドを上方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の上方に位置し、前記第２の突起部は、前記研磨ヘッドを下方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の下方に位置することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記第１の突起部は、前記研磨具を前記基板のトップエッジ部に対して押圧し、前記第２の突起部は、前記研磨具を前記基板のボトムエッジ部に対して押圧することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドは、前記基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッドであり、前記少なくとも１つのチルト機構は、前記複数の研磨ヘッドを互いに独立に傾斜させる複数のチルト機構であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押圧パッドの高さは、前記第１の突起部および前記第２の突起部の高さよりも低いことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記突起部に隣接して配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記突起部の長さは、前記研磨具の幅よりも長いことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記突起部を挟むように配置された、前記研磨具の研磨面を支持する２つのガイドローラと、前記２つのガイドローラおよび前記突起部に連結された駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記２つのガイドローラおよび前記突起部を前記基板の周縁部に向かって一体に移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、前記基板の周縁部に近接して配置された研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させるチルト機構とを備え、前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる第１の突起部および第２の突起部と、前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置された押圧パッドとを有し、前記研磨ヘッドは、前記第１の突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方から押圧し、前記第２の突起部により前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して下方から押圧し、前記押圧パッドにより前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して押圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする。
【００１６】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、前記押圧パッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して押圧して前記基板のベベル部を研磨することを特徴とする。
【００１７】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、前記第１の研磨ヘッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、前記第１の研磨ヘッドによる前記ボトムエッジ部の研磨中に、第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記トップエッジ部を研磨することを特徴とする。
【００１８】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに他の態様は、帯状の研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧部材であって、前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、突起部により研磨具（例えば研磨テープ）を基板の周縁部に押圧するので、周縁部以外の領域に研磨具を接触させることなく基板の周縁部を正確に研磨することができる。さらに、突起部が基板の周方向に沿って湾曲しているので、基板と研磨具との接触時間が研磨領域全体に亘って均一となる。したがって、周縁部の内側端部を含む研磨領域全体を均一に研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。
【図２】図２（ａ）は、従来の研磨装置の一部を示す側面図であり、図２（ｂ）は、押圧面と基板との位置関係を示す平面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す研磨装置により研磨された基板の周縁部の断面を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図４】図４は図３に示す研磨装置の縦断面図である。
【図５】研磨ヘッドの拡大図である。
【図６】図５に示す押圧部材の正面図である。
【図７】図６に示す押圧部材の背面図である。
【図８】図６に示す押圧部材の左側面図である。
【図９】図６に示す押圧部材の右側面図である。
【図１０】図６に示す押圧部材の平面図である。
【図１１】図６に示す押圧部材の底面図である。
【図１２】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】図１２に示す突起部の拡大図である。
【図１４】チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図１５】チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図１６】図１６（ａ）は、上側の突起部によって研磨テープを基板のトップエッジ部に当接させている様子を示す平面図であり、図１６（ｂ）は、研磨された基板の周縁部の断面を示す模式図である。
【図１７】研磨ヘッドの他の構成例を示す図である。
【図１８】１台の研磨ヘッド組立体および１台の研磨テープ供給機構を備えた研磨装置の一例を示す平面図である。
【図１９】基板のトップエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図である。
【図２０】図１９に示す押圧部材の正面図である。
【図２１】図２０に示す押圧部材の背面図である。
【図２２】図２０に示す押圧部材の左側面図である。
【図２３】図２０に示す押圧部材の右側面図である。
【図２４】図２０に示す押圧部材の平面図である。
【図２５】図２０に示す押圧部材の底面図である。
【図２６】図２０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２７】基板のボトムエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図である。
【図２８】押圧部材のさらに他の例を示す正面図である。
【図２９】図２８に示す押圧部材の背面図である。
【図３０】図２８に示す押圧部材の左側面図である。
【図３１】図２８に示す押圧部材の右側面図である。
【図３２】図２８に示す押圧部材の平面図である。
【図３３】図２８に示す押圧部材の底面図である。
【図３４】図２８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３５】図３４に示す押圧パッドおよび突起部の拡大図である。
【図３６】チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図３７】チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図３８】水平状態にある研磨ヘッドを示す図である。
【図３９】基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドを上方に傾けた状態を示す図である。
【図４０】基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドを下方に傾けた状態を示す図である。
【図４１】基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させている様子を示す図である。
【図４２】基板のトップエッジ部を押圧するための突起部に隣接して配置された押圧パッドを有する押圧部材の正面図である。
【図４３】図４２に示す押圧部材の平面図である。
【図４４】基板のボトムエッジ部を押圧するための突起部に隣接して配置された押圧パッドを有する押圧部材の正面図である。
【図４５】図４４に示す押圧部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図３は本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図４は図３に示す研磨装置の縦断面図である。図３および図４に示すように、この研磨装置は、その中央部に、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、回転させる回転保持機構（基板保持部）３を備えている。図３においては、回転保持機構３が基板Ｗを保持している状態を示している。回転保持機構３は、基板Ｗの裏面を真空吸着により保持する皿状の保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを備えている。基板Ｗは、搬送機構のハンド（図示せず）により、基板Ｗの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。
【００２３】
中空シャフト５は、ボールスプライン軸受（直動軸受）６によって上下動自在に支持されている。保持ステージ４の上面には溝４ａが形成されており、この溝４ａは、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通している。連通路７は中空シャフト５の下端に取り付けられたロータリジョイント８を介して真空ライン９に接続されている。連通路７は、処理後の基板Ｗを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、基板Ｗを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００２４】
中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。モータＭ１の回転軸は中空シャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持された基板Ｗは、モータＭ１によって回転される。
【００２５】
ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、本実施形態においては、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線動作ができるように構成されており、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、エアシリンダ１５によって中空シャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。
【００２６】
ケーシング１２と、その外側に同心上に配置された円筒状のケーシング１４との間にはラジアル軸受１８が介装されており、ケーシング１２は軸受１８によって回転自在に支持されている。このような構成により、回転保持機構３は、基板Ｗをその中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつ基板Ｗを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。
【００２７】
図３に示すように、回転保持機構３に保持された基板Ｗの周囲には４つの研磨ヘッド組立体（研磨部）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側には研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがそれぞれ設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび保持ステージ４は研磨室２１内に配置されている。一方、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは互いに同一の構成を有し、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄも互いに同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよび研磨テープ供給機構２Ａについて説明する。
【００２８】
研磨テープ供給機構２Ａは、研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４は回収リール２５の上方に配置されている。供給リール２４および回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図３には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。それぞれのモータＭ２は、所定の回転方向に一定のトルクをかけ、研磨テープ２３に所定のテンションをかけることができるようになっている。
【００２９】
研磨テープ２３は長尺の帯状の研磨具であり、その片面が研磨面を構成している。研磨テープ２３は、ＰＥＴシートなどからなる基材テープと、基材テープの上に形成されている研磨層とを有している。研磨層は、基材テープの一方の表面を被覆するバインダ（例えば樹脂）と、バインダに保持された砥粒とから構成されており、研磨層の表面が研磨面を構成している。研磨具として、研磨テープに代えて、帯状の研磨布を用いてもよい。
【００３０】
研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態で研磨テープ供給機構２Ａにセットされる。研磨テープ２３の側面は巻き崩れが生じないようにリール板で支持されている。研磨テープ２３の一端は回収リール２５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体１Ａに供給された研磨テープ２３を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ２３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体１Ａは研磨テープ供給機構２Ａから供給された研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ２３は、研磨テープ２３の研磨面が基板Ｗを向くように研磨ヘッド３０に供給される。
【００３１】
研磨テープ供給機構２Ａは複数のガイドローラ３１，３２，３３，３４を有しており、研磨ヘッド組立体１Ａに供給され、研磨ヘッド組立体１Ａから回収される研磨テープ２３がこれらのガイドローラ３１，３２，３３，３４によってガイドされる。研磨テープ２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通して供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、使用された研磨テープ２３は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。
【００３２】
図４に示すように、基板Ｗの上方には上側供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持された基板Ｗの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、基板Ｗの裏面と回転保持機構３の保持ステージ４との境界部（保持ステージ４の外周部）に向けて研磨液を供給する下側供給ノズル３７を備えている。研磨液には通常純水が使用されるが、研磨テープ２３の砥粒としてシリカを使用する場合などはアンモニアを用いることもできる。さらに、研磨装置は、研磨処理後に研磨ヘッド３０を洗浄する洗浄ノズル３８を備えており、研磨処理後に基板Ｗが回転保持機構３により上昇した後、研磨ヘッド３０に向けて洗浄水を噴射し、研磨処理後の研磨ヘッド３０を洗浄できるようになっている。
【００３３】
中空シャフト５がケーシング１２に対して昇降した時にボールスプライン軸受６やラジアル軸受１８などの機構を研磨室２１から隔離するために、図４に示すように、中空シャフト５とケーシング１２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ１９で接続されている。図４は中空シャフト５が下降している状態を示し、保持ステージ４が研磨位置にあることを示している。研磨処理後には、エアシリンダ１５により基板Ｗを保持ステージ４および中空シャフト５とともに搬送位置まで上昇させ、この搬送位置で基板Ｗを保持ステージ４から離脱させる。
【００３４】
隔壁２０は、基板Ｗを研磨室２１に搬入および搬出するための搬送口２０ｂを備えている。搬送口２０ｂは、水平に延びる切り欠きとして形成されている。したがって、搬送機構に把持された基板Ｗは、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ｂを通って研磨室２１内を横切ることが可能となっている。隔壁２０の上面には開口２０ｃおよびルーバー４０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口２０ｂは図示しないシャッターで閉じられるようになっている。したがって、排気口から図示しないファン機構により排気をすることで研磨室２１の内部には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。この状態において研磨処理がされるので、研磨液が上方へ飛散することが防止され、研磨室２１の上部空間を清浄に保ちながら研磨処理をすることができる。
【００３５】
図３に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、基板Ｗの接線方向に平行な回転軸Ｃｔまわりに回転自在に構成されている。アーム６０の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータＭ４に連結されている。モータＭ４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム６０が軸Ｃｔまわりに所定の角度だけ回転する。本実施形態では、モータＭ４、アーム６０、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、基板Ｗの表面に対して研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。
【００３６】
チルト機構は、移動台６１に搭載されている。移動台６１は、ガイド６２およびレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、回転保持機構３に保持された基板Ｗの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して連結されている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接または間接的に固定されている。
【００３７】
リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールネジとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０を基板Ｗの半径方向に直線的に移動させる移動機構が構成されている。すなわち、移動機構はレール６３に沿って研磨ヘッド３０を基板Ｗへ近接および離間させるように動作する。一方、研磨テープ供給機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。
【００３８】
図５は研磨ヘッド３０の拡大図である。図５に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の研磨面を基板Ｗに対して所定の力で押圧する押圧機構４１を備えている。また、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有しており、これらのガイドローラは基板Ｗの接線方向と直交する方向に研磨テープ２３が進行するように研磨テープ２３をガイドする。
【００３９】
研磨ヘッド３０に設けられたテープ送り機構４２は、テープ送りローラ４２ａと、テープ把持ローラ４２ｂと、テープ送りローラ４２ａを回転させるモータＭ３とを備えている。モータＭ３は研磨ヘッド３０の側面に設けられ、モータＭ３の回転軸にテープ送りローラ４２ａが取り付けられている。テープ把持ローラ４２ｂはテープ送りローラ４２ａに隣接して配置されている。テープ把持ローラ４２ｂは、図５の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラ４２ａに向かう方向）に力を発生するように図示しない機構で支持されており、テープ送りローラ４２ａを押圧するように構成されている。
【００４０】
モータＭ３が図５に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ４２ａが回転して研磨テープ２３を供給リール２４から研磨ヘッド３０を経由して回収リール２５へ送ることができる。テープ把持ローラ４２ｂはそれ自身の軸まわりに回転することができるように構成され、研磨テープ２３が送られるに従って回転する。
【００４１】
押圧機構４１は、研磨テープ２３の裏面側に配置された押圧部材５０と、この押圧部材５０を基板Ｗの周縁部に向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とを備えている。エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ２３を基板Ｗに対して押圧する力が調整される。基板Ｗの周囲に配置された４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのチルト機構、押圧機構４１、テープ送り機構４２、および各研磨ヘッド組立体を移動させる移動機構は、それぞれ独立に動作が可能なように構成されている。
【００４２】
図６乃至図１１は、図５に示す押圧部材の６面図である。図６乃至図１１に示すように、押圧部材５０は、その前面に形成された２つの突起部５１ａ，５１ｂを有している。これらの突起部５１ａ，５１ｂは、レールのような形状を有しており、並列に配置されている。突起部５１ａ，５１ｂは、基板Ｗの周方向に沿って湾曲している。より具体的には、突起部５１ａ，５１ｂは、基板Ｗの曲率と実質的に同じ曲率を有する円弧形状を有している。２つの突起部５１ａ，５１ｂは、回転軸Ｃｔに関して対称に配置されており、図６に示すように、押圧部材５０の正面から見たときに突起部５１ａ，５１ｂは回転軸Ｃｔに向かって内側に湾曲している。研磨ヘッド３０は、突起部５１ａ，５１ｂの先端間の中心線（すなわち回転軸Ｃｔ）が基板Ｗの厚さ方向における中心と一致するように設置される。突起部５１ａ，５１ｂは、研磨ヘッド３０の前面に配置されたガイドローラ４６，４７よりも基板Ｗに近接して配置されており、研磨テープ２３は突起部５１ａ，５１ｂによって裏面から支持されている。突起部５１ａ，５１ｂは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂から形成されている。
【００４３】
図１２は図６のＡ−Ａ線断面図であり、図１３は図１２に示す突起部の拡大図である。突起部５１ａ，５１ｂは、研磨テープ２３を基板Ｗに対して押圧する押圧面をそれぞれ有しており、各押圧面は丸みを持った断面を有している。突起部５１ａの押圧面全体は、突起部５１ａと突起部５１ｂとの間を延びる研磨テープ２３に対してやや傾斜している。同様に、突起部５１ｂの押圧面全体も、突起部５１ａと突起部５１ｂとの間を延びる研磨テープ２３に対してやや傾斜している。図１３では、研磨テープ２３に対する押圧面の角度はαで示されている。
【００４４】
図１４は、チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図であり、図１５は、チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。図１４および図１５に示すように、上側の突起部（第１の突起部）５１ａは、研磨ヘッド３０を上方に傾けたときに基板Ｗの周縁部の上方に位置し、トップエッジ部に対向する。下側の突起部（第２の突起部）５１ｂは、研磨ヘッド３０を下方に傾けたときに基板Ｗの周縁部の下方に位置し、ボトムエッジ部に対向する。トップエッジ部を研磨するときは、研磨ヘッド３０を上方に傾けた状態で突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部（すなわち、トップエッジ部）に対して上から押圧し、一方、ボトムエッジ部を研磨するときは、研磨ヘッド３０を下方に傾けた状態で突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部（すなわち、ボトムエッジ部）に対して下から押圧する。これら突起部５１ａ，５１ｂの押圧力は、エアシリンダ５２により調整することができる。
【００４５】
トップエッジ部およびボトムエッジ部を研磨しているときの研磨ヘッド３０の傾斜角度は、各突起部の押圧面全体が基板Ｗの表面（上面または下面）と平行になる角度である。このような角度で研磨ヘッド３０を傾斜させると、各突起部の押圧面は図１３に示すように傾斜しているので、突起部５１ａと突起部５１ｂとの間を延びる研磨テープ２３は、基板Ｗの表面から離間する。したがって、研磨テープ２３は実質的に基板Ｗに対して線接触する。なお、本実施形態では、図１３に示す押圧面の角度αは５度である。
【００４６】
図１６（ａ）は、上側の突起部によって研磨テープを基板のトップエッジ部に当接させている様子を示す平面図であり、図１６（ｂ）は、研磨された基板の周縁部を模式的に示す断面図である。トップエッジ部を研磨するときは、突起部５１ａの押圧面が基板Ｗの上面（トップエッジ部）と平行になるまで研磨ヘッド３０を上方に傾斜させ、この状態で上側の突起部５１ａにより研磨テープ２３をトップエッジ部に対して押圧する。研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を基板Ｗに押圧しながら、リニアアクチュエータ６７などから構成される上述の移動機構によって基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動する。
【００４７】
突起部５１ａが研磨テープ２３をトップエッジ部に対して押圧しているとき、図１６（ａ）に示すように、研磨幅（すなわち突起部５１ａと基板Ｗの最外周との距離）は、突起部５１ａの全長に亘って一定である。これは、上から見たときに突起部５１ａが基板Ｗの周縁部に沿って湾曲しているからである。このような突起部５１ａを用いることにより、デバイス形成領域（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｄ参照）にダメージを与えることなく、トップエッジ部のみを正確に研磨することができる。
【００４８】
基板Ｗは研磨テープ２３との摺接により研磨されるので、研磨テープ２３によって除去される膜の量は、研磨テープ２３に接触している累積時間によって決定される。本実施形態に係る研磨装置によれば、突起部５１ａが基板Ｗの周縁部に沿って湾曲しているので、研磨テープ２３が基板Ｗに接触している時間がトップエッジ部全体に亘って均一となる。したがって、図１６（ｂ）に示すように、トップエッジ部全体を均一に研磨することができる。さらに、湾曲した突起部５１ａを採用したことにより、研磨テープ２３と基板Ｗとの接触長さが長くなり、研磨レートが増加する。
【００４９】
上側の突起部５１ａと下側の突起部５１ｂは、回転軸Ｃｔに関して対称に配置されているので、図１５に示すように下側の突起部５１ｂがボトムエッジ部に対向するまで研磨ヘッド３０を下方に傾けたときは、突起部５１ｂは基板Ｗのボトムエッジ部に沿って延びる。したがって、トップエッジ部と同様に、突起部５１ｂによってボトムエッジ部を正確かつ均一に研磨することができる。
【００５０】
図１６（ａ）に示すように、突起部５１ａ，５１ｂの長さは研磨テープ２３の幅よりも長いことが好ましい。具体的には、突起部５１ａ，５１ｂの長さは、研磨テープ２３の幅よりも２ｍｍ程度長いことが好ましい。この場合、突起部５１ａ，５１ｂが研磨テープ２３の両側部からそれぞれ１ｍｍ程度はみ出るように突起部５１ａ，５１ｂが設けられる。図２（ｂ）に示すように、押圧部材１００の押圧面の長さが研磨テープ１０１の幅よりも短いと、研磨テープ１０１に張力を与えたときに、研磨テープ１０１の両側部がばたついてしまい、基板Ｗを傷付けることがある。本実施形態によれば、研磨テープ２３の幅よりも長い突起部５１ａ，５１ｂを用いることにより、研磨テープ２３がその全幅に亘って突起部５１ａ，５１ｂにより支持され、研磨テープ２３を安定して送ることができる。
【００５１】
トップエッジ部の研磨は次のようにして行なわれる。まず、回転保持機構３により基板Ｗをその軸心周りに回転させる。次いで、上側供給ノズル３６および下側供給ノズル３７から研磨液（例えば、純水）を基板Ｗに供給し、図１４に示すように、突起部５１ａがトップエッジ部に対向するまでチルト機構により研磨ヘッド３０を上方に傾斜させる。テープ送り機構４２により研磨テープ２３をその長手方向に送りながら、上側の突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗのトップエッジ部に対して上方から押圧する。この状態で、リニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド３０を基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動させ、これによりトップエッジ部を研磨する。
【００５２】
ボトムエッジ部の研磨も、トップエッジ部の研磨と同様にして行なわれる。具体的には、回転保持機構３により基板Ｗをその軸心周りに回転させ、次いで、上側供給ノズル３６および下側供給ノズル３７から研磨液（例えば、純水）を基板Ｗに供給する。図１５に示すように、突起部５１ｂがボトムエッジ部に対向するまでチルト機構により研磨ヘッド３０を下方に傾斜させる。テープ送り機構４２により研磨テープ２３をその長手方向に送りながら、下側の突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗのボトムエッジ部に対して下方から押圧する。この状態で、研磨ヘッド３０を基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動させ、これによりボトムエッジ部を研磨する。
【００５３】
研磨テープ２３は、突起部５１ａ，５１ｂに支持されているので、研磨テープ２３と押圧部材５０との間には空間が形成される。この空間は基板Ｗに供給された研磨液を通過させる孔として機能する。すなわち、トップエッジ部およびボトムエッジ部の研磨時には、上述したように、回転する基板Ｗに研磨液が供給される。基板Ｗ上の研磨液は、遠心力により基板Ｗから振り落とされ、そのほとんどは押圧部材５０に衝突することなく、研磨テープ２３と押圧部材５０との間の空間を通り抜ける。このように、基板Ｗから飛び散った研磨液は押圧部材５０にほとんど衝突しないので、研磨液が基板Ｗに跳ね返ることがない。したがって、研磨液に含まれる研磨屑などのパーティクルによる基板Ｗの汚染を防止することができる。
【００５４】
図１７は、研磨ヘッドの他の構成例を示す図である。なお、特に説明しない研磨ヘッドの構成および動作は図５および図６に示す構成と同様である。図１７に示すように、２つの突起部５１ａ，５１ｂを挟むように、２つのガイドローラ５８ａ，５８ｂが配置されている。より具体的には、上側の突起部５１ａとガイドローラ４６との間にガイドローラ５８ａが配置され、下側の突起部５１ｂとガイドローラ４７との間にガイドローラ５８ｂが配置されている。ガイドローラ５８ａ，５８ｂは押圧部材５０に支持されており、ガイドローラ５８ａ，５８ｂと突起部５１ａ，５１ｂはエアシリンダ５２によって基板Ｗの周縁部に近接および離間する方向に一体に移動するようになっている。
【００５５】
研磨テープ２３の進行方向は、ガイドローラ４６、ガイドローラ５８ａ、突起部５１ａ，５１ｂ、ガイドローラ５８ｂ、およびガイドローラ４７によってこの順に案内される。研磨ヘッド３０の前面に配置されるガイドローラ４６，４７は研磨テープ２３の裏面を支持しており、エアシリンダ５２に連結されているガイドローラ５８ａ，５８ｂは、研磨テープ２３の研磨面を支持している。ガイドローラ５８ａ，５８ｂが基板Ｗに接触しないように、ガイドローラ５８ａ，５８ｂは突起部５１ａ，５１ｂよりも基板Ｗから離れた位置に配置される。ガイドローラ４６と突起部５１ａとの間、およびガイドローラ４７と突起部５１ｂとの間では、研磨テープ２３は基板Ｗから離れる方向にガイドローラ５８ａ，５８ｂによって案内される。このようなガイドローラ５８ａ，５８ｂの配置により、突起部５１ａ，５１ｂの両側（上流側および下流側）に位置する研磨テープ２３の部分が基板Ｗから離間する。したがって、研磨テープ２３が周縁部以外の領域に接触することが確実に防止される。
【００５６】
さらに、図１７に示す研磨ヘッド３０は、ガイドローラ５８ａ，５８ｂがエアシリンダ５２に連結されているので、研磨テープ２３の張力を増加しても、基板Ｗへの押圧力が減少しないという利点を有している。図２（ａ）に示す従来の研磨装置では、研磨テープ１０１の張力を高めると、基板Ｗから離れる方向の力が押圧部材１００に作用する。その結果、基板に対する押圧力が減少し、研磨レートが低下してしまう。一方、図１７に示す研磨ヘッド３０では、研磨テープ２３の研磨面を支持するガイドローラ５８ａ，５８ｂがエアシリンダ５２に連結されているので、研磨テープ２３の張力を増加したときに押圧部材５０には基板Ｗに向かう力が作用する。したがって、研磨テープ２３の張力を増加しても基板Ｗへの押圧力は減少しない。結果として、研磨ヘッド３０は、高い研磨レートで基板Ｗの周縁部を研磨することができる。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、複数の研磨ヘッド組立体および研磨テープ供給機構を備えているので、複数の研磨ヘッド３０で基板Ｗの周縁部を同時に研磨することができる。例えば、研磨レートの向上のために、同種の研磨テープを用いて、トップエッジ部のみ、またはボトムエッジ部のみを複数の研磨ヘッド３０で研磨することができる。あるいは、研磨ヘッド組立体１Ａでトップエッジ部を研磨しつつ、研磨ヘッド組立体１Ｂでボトムエッジ部を同時に研磨することも可能である。
【００５８】
トップエッジ部とボトムエッジ部を複数の研磨ヘッド３０により連続的に研磨することも可能である。例えば、研磨ヘッド組立体１Ａにより研磨テープを基板Ｗのトップエッジ部に押圧して該トップエッジ部を研磨し、次いで、研磨ヘッド組立体１Ａにより研磨テープを基板Ｗのボトムエッジ部に押圧して該ボトムエッジ部を研磨し、研磨ヘッド組立体１Ａによるボトムエッジ部の研磨中に、研磨ヘッド組立体１Ｂにより研磨テープをトップエッジ部に押圧して該トップエッジ部を研磨する。この場合、研磨ヘッド組立体１Ａと研磨ヘッド組立体１Ｂとで異なる種類の研磨テープを使用することもできる。例えば、研磨ヘッド組立体１Ａでは粗研磨用の研磨テープを使用し、研磨ヘッド組立体１Ｂでは仕上げ研磨用の研磨テープを用いてもよい。本実施形態に係る研磨装置によれば、各研磨ヘッド３０が２つの突起部５１ａ，５１ｂを有しているので、基板の周縁部の研磨工程の自由度が高まり、所望の研磨レシピで基板の周縁部を研磨することができる。
【００５９】
なお、図３に示す研磨装置は、４台の研磨ヘッド組立体および４台の研磨テープ供給機構を備えているが、本発明はこの例に限定されず、２台、３台、または５台以上の研磨ヘッド組立体および研磨テープ供給機構を備えてもよい。さらに、図１８に示すように、１台の研磨ヘッド組立体１および１台の研磨テープ供給機構２を備えてもよい。
【００６０】
上述した研磨装置では、２つの突起部が設けられているが、１つの突起部のみを設けてもよい。図１９は、基板のトップエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図であり、図２０乃至図２５は、図１９に示す押圧部材の６面図である。図２６は、図２０のＢ−Ｂ線断面図である。図２７は、基板のボトムエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図である。これらの例においても、突起部５１ａ，５１ｂは周縁部に沿って（すなわち、トップエッジ部およびボトムエッジ部に沿って）湾曲している。なお、図２７に示す押圧部材の６面図は、図２０乃至図２５に示す図面と実質的に同一であるので省略する。
【００６１】
図１９に示す突起部５１ａは、基板Ｗの周縁部の上方に配置されており、トップエッジ部に沿って湾曲している。したがって、この突起部５１ａは、トップエッジ部の研磨にのみ使用され、ボトムエッジ部の研磨には使用されない。一方、図２７に示す突起部５１ｂは、基板Ｗの周縁部の下方に配置されており、ボトムエッジ部に沿って湾曲している。したがって、この突起部５１ｂは、ボトムエッジ部の研磨にのみ使用され、トップエッジ部の研磨には使用されない。これらの例では、上述のチルト機構を省略してもよい。この場合、図２に示す研磨ヘッド組立体１Ａ〜１Ｄは、トップエッジ部の研磨用の研磨ヘッド組立体と、ボトムエッジ部の研磨用の研磨ヘッド組立体とを含むことが好ましい。さらに、これらの例では、突起部５１ａ，５１ｂの押圧面の傾斜角度α（図１３参照）を０としてもよい。すなわち、研磨ヘッド３０を基板Ｗの表面に対して垂直に配置し、かつ突起部５１ａ，５１ｂの押圧面を基板Ｗの表面と平行に配置してもよい。
【００６２】
図１９および図２７に示すように、研磨テープ２３は、突起部５１ａまたは突起部５１ｂに支持されているので、研磨テープ２３と押圧部材５０との間には空間が形成されている。したがって、これらの例においても、回転する基板Ｗから振り落とされた研磨液のほとんどは、押圧部材５０に衝突することなく、研磨テープ２３と押圧部材５０との間の空間を通り抜ける。特に、図１９および図２７に示す例では、トップエッジ部およびボトムエッジ部の研磨時には、基板Ｗの径方向外側には突起部（５１ｂまたは５１ａ）が存在しないので、基板Ｗから飛び散った研磨液は押圧部材５０に衝突することがない。したがって、研磨液に含まれる研磨屑などのパーティクルによる基板Ｗの汚染を防止することができる。
【００６３】
図２８乃至図３３は、押圧部材５０のさらに他の例を示す６面図である。図３４は、図２８のＣ−Ｃ線断面図である。図２８乃至図３４に示す押圧部材５０は、２つの突起部５１ａ，５１ｂの間に配置された押圧パッド（ベベルパッド）７０をさらに有している点で、図６乃至図１３に示す押圧部材５０と相違する。特に説明しない押圧部材５０の構成は、図６乃至図１３に示す押圧部材５０と同一であるので、その重複する説明を省略する。
【００６４】
押圧パッド７０は、押圧部材５０の中央に位置しており、研磨ヘッド３０の姿勢が水平のときに、押圧パッド７０が回転保持機構３上の基板のベベル部（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）に対向するように配置されている。押圧パッド７０は、シリコーンゴムなどの弾力性を有する独立発泡材から構成されている。研磨ヘッド３０を水平に維持した状態で押圧部材５０がエアシリンダ５２によって基板に向かって移動されると、押圧パッド７０は、研磨テープをその裏側から基板のベベル部に対して押圧する。研磨テープの裏面との摩擦を少なくするために、表面にテフロン加工されたシートを押圧パッド７０の前面（押圧面）に貼り付けてもよい。押圧パッド７０は、ボルトなどにより着脱可能となっている。
【００６５】
図３５は、押圧パッド７０および突起部５１ａ，５１ｂの拡大図である。図３５に示すように、押圧パッド７０の高さは、突起部５１ａ，５１ｂの高さよりもやや低くなっている。これは、突起部５１ａまたは突起部５１ｂで基板を研磨しているときに、押圧パッド７０が研磨テープを基板に対して押圧しないようにするためである。突起部５１ａ，５１ｂと押圧パッド７０との間の高さの差Ｈは、０ｍｍよりも大きく、かつ１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６６】
図３６乃至図３８は、図２８に示す押圧部材５０を備えた研磨ヘッド３０を用いた研磨方法の一例を示す図である。まず、図３６に示すように、研磨ヘッド３０を上方に傾けて、突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗのトップエッジ部に押圧し、トップエッジ部を研磨する。次に、図３７に示すように、研磨ヘッド３０を下方に傾けて、突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗのボトムエッジ部に押圧し、ボトムエッジ部を研磨する。そして、図３８に示すように、研磨ヘッド３０を水平にし（基板Ｗの表面に対する傾斜角度を０とし）、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗのベベル部に押圧し、ベベル部を研磨する。
【００６７】
さらに、図３９および図４０に示すように、研磨ヘッド３０を所定の角度に傾斜させた状態で、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗのベベル部に対して斜めに押圧し、ベベル部を研磨してもよい。このように、研磨ヘッド３０を傾斜させることで、図１（ａ）に示す上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒを含むベベル部全体を研磨することができる。さらに、図４１に示すように、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗのベベル部に対して押圧しながら、研磨ヘッド３０の傾斜角度をチルト機構により連続的に変化させてもよい。
【００６８】
このように、突起部５１ａ，５１ｂおよび押圧パッド７０を有する押圧部材５０を用いることにより、研磨テープ２３は基板Ｗの周縁部の全体を研磨することができる。トップエッジ部、ベベル部、ボトムエッジ部を研磨する順序は、基板の種類およびターゲット形状などにより決定することができる。研磨順序の例としては、次の通りである。
・トップエッジ部→ボトムエッジ部→ベベル部
・ボトムエッジ部→トップエッジ部→ベベル部
・トップエッジ部→ベベル部→ボトムエッジ部
・ボトムエッジ部→ベベル部→トップエッジ部
・ベベル部→トップエッジ部→ボトムエッジ部
・ベベル部→ボトムエッジ部→トップエッジ部
【００６９】
上述した例以外にも、トップエッジ部のみ、ベベル部のみ、ボトムエッジ部のみを研磨することも可能である。さらに、トップエッジ部またはボトムエッジ部と、ベベル部とを任意の順序で研磨することも可能である。このように、突起部５１ａ，５１ｂおよび押圧パッド７０を有する押圧部材５０を使用することにより、トップエッジ部およびボトムエッジ部のみならず、ベベル部も研磨することができる。
【００７０】
図２８に示す例では、押圧パッド７０は２つの突起部５１ａ，５１ｂの間に配置されているが、図１９乃至図２７に示す押圧部材５０に押圧パッド７０を適用してもよい。図４２は、基板のトップエッジ部を押圧するための突起部５１ａに隣接して配置された押圧パッド７０を有する押圧部材５０の正面図であり、図４３は図４２に示す押圧部材５０の平面図である。図４４は、基板のボトムエッジ部を押圧するための突起部５１ｂに隣接して配置された押圧パッド７０を有する押圧部材５０の正面図であり、図４５は図４４に示す押圧部材５０の平面図である。図４２乃至図４５に示すように、押圧パッド７０を突起部５１ａまたは突起部５１ｂに隣接して配置してもよい。この場合の押圧パッド７０の位置および形状は、図２８乃至図３３に示す押圧パッド７０の位置および形状と同一である。
【００７１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ〜１Ｄ 研磨ヘッド組立体（研磨部）
２Ａ〜２Ｄ 研磨テープ供給機構
３ 回転保持機構（基板保持部）
４ 保持ステージ
５ 中空シャフト
６ ボールスプライン軸受
７ 連通路
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１５ エアシリンダ
２０ 隔壁
２４ 供給リール
２５ 回収リール
３０ 研磨ヘッド
４１ 押圧機構
４２ テープ送り機構
４３〜４９ ガイドローラ
５０ 押圧部材
５１ａ，５１ｂ 突起部
５２ エアシリンダ（駆動機構）
５８ａ，５８ｂ ガイドローラ
６７ リニアアクチュエータ
７０ 押圧パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体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、特に研磨テープなどの帯状の研磨具を用いて基板の周縁部を研磨する研磨装置および研磨方法に関するものである。また、本発明は、帯状の研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造における歩留まり向上の観点から、基板の周縁部の表面状態の管理が近年注目されている。半導体製造工程では、多くの材料がシリコンウェハ上に成膜され、積層されていくため、製品に使用されない周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の周縁部のみをアームで保持して基板を搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離してデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、研磨装置を用いて、基板の周縁部を研磨して不要な膜や表面荒れを除去することが従来から行われている。
【０００３】
このような研磨装置として、研磨テープを用いて基板の周縁部を研磨する装置が知られている。この種の研磨装置は、研磨テープの研磨面を基板の周縁部に摺接させることで基板の周縁部を研磨する。ここで、本明細書では、基板の周縁部を、基板の最外周に位置するベベル部と、このベベル部の径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。
【０００４】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。図１（ａ）の基板Ｗにおいて、ベベル部は、基板Ｗの最外周面を構成する上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒからなる部分Ｂを指し、また図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分Ｂを指す。またトップエッジ部は、ベベル部Ｂよりも径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも径方向外側に位置する平坦部Ｅ１を指す。ボトムエッジ部は、トップエッジ部とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも径方向内側に位置する平坦部Ｅ２を指す。これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、総称してニアエッジ部と呼ばれることもある。
【０００５】
従来の研磨装置は、研磨ヘッドにより研磨テープを基板の周縁部に押圧することで該周縁部を研磨する（例えば、特許文献１参照）。研磨ヘッドは、平坦な押圧面を有しており、研磨ヘッドを傾斜させながら、この押圧面で研磨テープを基板の周縁部に対して押圧することにより、該周縁部を研磨する。しかしながら、平坦な押圧面では、トップエッジ部およびボトムエッジ部を正確に研磨することが難しい。例えば、図１（ａ）に示す基板において、デバイス形成領域Ｄとトップエッジ部Ｅ１との境界線に沿ってトップエッジ部Ｅ１のみを正確に研磨することは困難である。特に、研磨テープが基板の表面に対して鋭角になるように研磨ヘッド傾けると、研磨テープによりデバイスがダメージを受けるおそれがある。
【０００６】
特許文献２には、直線状の押圧面を有する研磨装置が開示されている。この研磨装置では、図２（ａ）に示すように、直線状の押圧面を有する押圧部材１００で研磨テープ１０１を基板Ｗのトップエッジ部に押圧しながら該押圧部材１００を基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動させる。このような研磨装置によれば、デバイス形成領域にダメージを与えることなくトップエッジ部を研磨することは可能である。しかしながら、図２（ｂ）に示すように、直線状に延びる押圧面と基板Ｗの最外周との距離は一定とはならない。このため、トップエッジ部の内側端部では、他の領域に比べて研磨テープと基板との接触時間が短くなり、その結果、図２（ｃ）に示すように、トップエッジ部の内側端部が斜めに削られてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５４２８５号公報
【特許文献２】特開２００９−２０８２１４号公報
【特許文献３】特開２００５−３０５５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、基板のトップエッジ部および／またはボトムエッジ部を正確かつ均一に研磨することができる研磨装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような研磨装置を用いた研磨方法、および研磨装置に使用される研磨具の押圧部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、前記基板の周縁部に近接して配置された少なくとも１つの研磨ヘッドとを備え、前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有し、前記研磨ヘッドは、前記突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方または下方から押圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記突起部は、前記基板と実質的に同一の曲率を有する円弧形状を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させる少なくとも１つのチルト機構をさらに備え、前記少なくとも１つの突起部は、対称的に配置された第１の突起部および第２の突起部であり、前記第１の突起部は、前記研磨ヘッドを上方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の上方に位置し、前記第２の突起部は、前記研磨ヘッドを下方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の下方に位置することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記第１の突起部は、前記研磨具を前記基板のトップエッジ部に対して押圧し、前記第２の突起部は、前記研磨具を前記基板のボトムエッジ部に対して押圧することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドは、前記基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッドであり、前記少なくとも１つのチルト機構は、前記複数の研磨ヘッドを互いに独立に傾斜させる複数のチルト機構であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記押圧パッドの高さは、前記第１の突起部および前記第２の突起部の高さよりも低いことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記突起部に隣接して配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記突起部の長さは、前記研磨具の幅よりも長いことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記突起部を挟むように配置された、前記研磨具の研磨面を支持する２つのガイドローラと、前記２つのガイドローラおよび前記突起部に連結された駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記２つのガイドローラおよび前記突起部を前記基板の周縁部に向かって一体に移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、前記基板の周縁部に近接して配置された研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させるチルト機構とを備え、前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる第１の突起部および第２の突起部と、前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置された押圧パッドとを有し、前記研磨ヘッドは、前記第１の突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方から押圧し、前記第２の突起部により前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して下方から押圧し、前記押圧パッドにより前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して押圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする。
【００１６】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、前記押圧パッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して押圧して前記基板のベベル部を研磨することを特徴とする。
【００１７】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、前記第１の研磨ヘッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、前記第１の研磨ヘッドによる前記ボトムエッジ部の研磨中に、第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記トップエッジ部を研磨することを特徴とする。
【００１８】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨装置を用いた研磨方法であって、前記回転保持機構により基板を回転させ、第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに他の態様は、帯状の研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧部材であって、前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、突起部により研磨具（例えば研磨テープ）を基板の周縁部に押圧するので、周縁部以外の領域に研磨具を接触させることなく基板の周縁部を正確に研磨することができる。さらに、突起部が基板の周方向に沿って湾曲しているので、基板と研磨具との接触時間が研磨領域全体に亘って均一となる。したがって、周縁部の内側端部を含む研磨領域全体を均一に研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。
【図２】図２（ａ）は、従来の研磨装置の一部を示す側面図であり、図２（ｂ）は、押圧面と基板との位置関係を示す平面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す研磨装置により研磨された基板の周縁部の断面を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図４】図４は図３に示す研磨装置の縦断面図である。
【図５】研磨ヘッドの拡大図である。
【図６】図５に示す押圧部材の正面図である。
【図７】図６に示す押圧部材の背面図である。
【図８】図６に示す押圧部材の左側面図である。
【図９】図６に示す押圧部材の右側面図である。
【図１０】図６に示す押圧部材の平面図である。
【図１１】図６に示す押圧部材の底面図である。
【図１２】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】図１２に示す突起部の拡大図である。
【図１４】チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図１５】チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図１６】図１６（ａ）は、上側の突起部によって研磨テープを基板のトップエッジ部に当接させている様子を示す平面図であり、図１６（ｂ）は、研磨された基板の周縁部の断面を示す模式図である。
【図１７】研磨ヘッドの他の構成例を示す図である。
【図１８】１台の研磨ヘッド組立体および１台の研磨テープ供給機構を備えた研磨装置の一例を示す平面図である。
【図１９】基板のトップエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図である。
【図２０】図１９に示す押圧部材の正面図である。
【図２１】図２０に示す押圧部材の背面図である。
【図２２】図２０に示す押圧部材の左側面図である。
【図２３】図２０に示す押圧部材の右側面図である。
【図２４】図２０に示す押圧部材の平面図である。
【図２５】図２０に示す押圧部材の底面図である。
【図２６】図２０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２７】基板のボトムエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図である。
【図２８】押圧部材のさらに他の例を示す正面図である。
【図２９】図２８に示す押圧部材の背面図である。
【図３０】図２８に示す押圧部材の左側面図である。
【図３１】図２８に示す押圧部材の右側面図である。
【図３２】図２８に示す押圧部材の平面図である。
【図３３】図２８に示す押圧部材の底面図である。
【図３４】図２８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３５】図３４に示す押圧パッドおよび突起部の拡大図である。
【図３６】チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図３７】チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。
【図３８】水平状態にある研磨ヘッドを示す図である。
【図３９】基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドを上方に傾けた状態を示す図である。
【図４０】基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドを下方に傾けた状態を示す図である。
【図４１】基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させている様子を示す図である。
【図４２】基板のトップエッジ部を押圧するための突起部に隣接して配置された押圧パッドを有する押圧部材の正面図である。
【図４３】図４２に示す押圧部材の平面図である。
【図４４】基板のボトムエッジ部を押圧するための突起部に隣接して配置された押圧パッドを有する押圧部材の正面図である。
【図４５】図４４に示す押圧部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図３は本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図４は図３に示す研磨装置の縦断面図である。図３および図４に示すように、この研磨装置は、その中央部に、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、回転させる回転保持機構（基板保持部）３を備えている。図３においては、回転保持機構３が基板Ｗを保持している状態を示している。回転保持機構３は、基板Ｗの裏面を真空吸着により保持する皿状の保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを備えている。基板Ｗは、搬送機構のハンド（図示せず）により、基板Ｗの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。
【００２３】
中空シャフト５は、ボールスプライン軸受（直動軸受）６によって上下動自在に支持されている。保持ステージ４の上面には溝４ａが形成されており、この溝４ａは、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通している。連通路７は中空シャフト５の下端に取り付けられたロータリジョイント８を介して真空ライン９に接続されている。連通路７は、処理後の基板Ｗを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、基板Ｗを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００２４】
中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。モータＭ１の回転軸は中空シャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持された基板Ｗは、モータＭ１によって回転される。
【００２５】
ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、本実施形態においては、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線動作ができるように構成されており、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、エアシリンダ１５によって中空シャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。
【００２６】
ケーシング１２と、その外側に同心上に配置された円筒状のケーシング１４との間にはラジアル軸受１８が介装されており、ケーシング１２は軸受１８によって回転自在に支持されている。このような構成により、回転保持機構３は、基板Ｗをその中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつ基板Ｗを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。
【００２７】
図３に示すように、回転保持機構３に保持された基板Ｗの周囲には４つの研磨ヘッド組立体（研磨部）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側には研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがそれぞれ設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび保持ステージ４は研磨室２１内に配置されている。一方、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは互いに同一の構成を有し、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄも互いに同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよび研磨テープ供給機構２Ａについて説明する。
【００２８】
研磨テープ供給機構２Ａは、研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４は回収リール２５の上方に配置されている。供給リール２４および回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図３には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。それぞれのモータＭ２は、所定の回転方向に一定のトルクをかけ、研磨テープ２３に所定のテンションをかけることができるようになっている。
【００２９】
研磨テープ２３は長尺の帯状の研磨具であり、その片面が研磨面を構成している。研磨テープ２３は、ＰＥＴシートなどからなる基材テープと、基材テープの上に形成されている研磨層とを有している。研磨層は、基材テープの一方の表面を被覆するバインダ（例えば樹脂）と、バインダに保持された砥粒とから構成されており、研磨層の表面が研磨面を構成している。研磨具として、研磨テープに代えて、帯状の研磨布を用いてもよい。
【００３０】
研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態で研磨テープ供給機構２Ａにセットされる。研磨テープ２３の側面は巻き崩れが生じないようにリール板で支持されている。研磨テープ２３の一端は回収リール２５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体１Ａに供給された研磨テープ２３を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ２３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体１Ａは研磨テープ供給機構２Ａから供給された研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ２３は、研磨テープ２３の研磨面が基板Ｗを向くように研磨ヘッド３０に供給される。
【００３１】
研磨テープ供給機構２Ａは複数のガイドローラ３１，３２，３３，３４を有しており、研磨ヘッド組立体１Ａに供給され、研磨ヘッド組立体１Ａから回収される研磨テープ２３がこれらのガイドローラ３１，３２，３３，３４によってガイドされる。研磨テープ２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通して供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、使用された研磨テープ２３は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。
【００３２】
図４に示すように、基板Ｗの上方には上側供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持された基板Ｗの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、基板Ｗの裏面と回転保持機構３の保持ステージ４との境界部（保持ステージ４の外周部）に向けて研磨液を供給する下側供給ノズル３７を備えている。研磨液には通常純水が使用されるが、研磨テープ２３の砥粒としてシリカを使用する場合などはアンモニアを用いることもできる。さらに、研磨装置は、研磨処理後に研磨ヘッド３０を洗浄する洗浄ノズル３８を備えており、研磨処理後に基板Ｗが回転保持機構３により上昇した後、研磨ヘッド３０に向けて洗浄水を噴射し、研磨処理後の研磨ヘッド３０を洗浄できるようになっている。
【００３３】
中空シャフト５がケーシング１２に対して昇降した時にボールスプライン軸受６やラジアル軸受１８などの機構を研磨室２１から隔離するために、図４に示すように、中空シャフト５とケーシング１２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ１９で接続されている。図４は中空シャフト５が下降している状態を示し、保持ステージ４が研磨位置にあることを示している。研磨処理後には、エアシリンダ１５により基板Ｗを保持ステージ４および中空シャフト５とともに搬送位置まで上昇させ、この搬送位置で基板Ｗを保持ステージ４から離脱させる。
【００３４】
隔壁２０は、基板Ｗを研磨室２１に搬入および搬出するための搬送口２０ｂを備えている。搬送口２０ｂは、水平に延びる切り欠きとして形成されている。したがって、搬送機構に把持された基板Ｗは、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ｂを通って研磨室２１内を横切ることが可能となっている。隔壁２０の上面には開口２０ｃおよびルーバー４０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口２０ｂは図示しないシャッターで閉じられるようになっている。したがって、排気口から図示しないファン機構により排気をすることで研磨室２１の内部には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。この状態において研磨処理がされるので、研磨液が上方へ飛散することが防止され、研磨室２１の上部空間を清浄に保ちながら研磨処理をすることができる。
【００３５】
図３に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、基板Ｗの接線方向に平行な回転軸Ｃｔまわりに回転自在に構成されている。アーム６０の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータＭ４に連結されている。モータＭ４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム６０が軸Ｃｔまわりに所定の角度だけ回転する。本実施形態では、モータＭ４、アーム６０、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、基板Ｗの表面に対して研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。
【００３６】
チルト機構は、移動台６１に搭載されている。移動台６１は、ガイド６２およびレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、回転保持機構３に保持された基板Ｗの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して連結されている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接または間接的に固定されている。
【００３７】
リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールネジとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０を基板Ｗの半径方向に直線的に移動させる移動機構が構成されている。すなわち、移動機構はレール６３に沿って研磨ヘッド３０を基板Ｗへ近接および離間させるように動作する。一方、研磨テープ供給機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。
【００３８】
図５は研磨ヘッド３０の拡大図である。図５に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の研磨面を基板Ｗに対して所定の力で押圧する押圧機構４１を備えている。また、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有しており、これらのガイドローラは基板Ｗの接線方向と直交する方向に研磨テープ２３が進行するように研磨テープ２３をガイドする。
【００３９】
研磨ヘッド３０に設けられたテープ送り機構４２は、テープ送りローラ４２ａと、テープ把持ローラ４２ｂと、テープ送りローラ４２ａを回転させるモータＭ３とを備えている。モータＭ３は研磨ヘッド３０の側面に設けられ、モータＭ３の回転軸にテープ送りローラ４２ａが取り付けられている。テープ把持ローラ４２ｂはテープ送りローラ４２ａに隣接して配置されている。テープ把持ローラ４２ｂは、図５の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラ４２ａに向かう方向）に力を発生するように図示しない機構で支持されており、テープ送りローラ４２ａを押圧するように構成されている。
【００４０】
モータＭ３が図５に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ４２ａが回転して研磨テープ２３を供給リール２４から研磨ヘッド３０を経由して回収リール２５へ送ることができる。テープ把持ローラ４２ｂはそれ自身の軸まわりに回転することができるように構成され、研磨テープ２３が送られるに従って回転する。
【００４１】
押圧機構４１は、研磨テープ２３の裏面側に配置された押圧部材５０と、この押圧部材５０を基板Ｗの周縁部に向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とを備えている。エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ２３を基板Ｗに対して押圧する力が調整される。基板Ｗの周囲に配置された４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのチルト機構、押圧機構４１、テープ送り機構４２、および各研磨ヘッド組立体を移動させる移動機構は、それぞれ独立に動作が可能なように構成されている。
【００４２】
図６乃至図１１は、図５に示す押圧部材の６面図である。図６乃至図１１に示すように、押圧部材５０は、その前面に形成された２つの突起部５１ａ，５１ｂを有している。これらの突起部５１ａ，５１ｂは、レールのような形状を有しており、並列に配置されている。突起部５１ａ，５１ｂは、基板Ｗの周方向に沿って湾曲している。より具体的には、突起部５１ａ，５１ｂは、基板Ｗの曲率と実質的に同じ曲率を有する円弧形状を有している。２つの突起部５１ａ，５１ｂは、回転軸Ｃｔに関して対称に配置されており、図６に示すように、押圧部材５０の正面から見たときに突起部５１ａ，５１ｂは回転軸Ｃｔに向かって内側に湾曲している。研磨ヘッド３０は、突起部５１ａ，５１ｂの先端間の中心線（すなわち回転軸Ｃｔ）が基板Ｗの厚さ方向における中心と一致するように設置される。突起部５１ａ，５１ｂは、研磨ヘッド３０の前面に配置されたガイドローラ４６，４７よりも基板Ｗに近接して配置されており、研磨テープ２３は突起部５１ａ，５１ｂによって裏面から支持されている。突起部５１ａ，５１ｂは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂から形成されている。
【００４３】
図１２は図６のＡ−Ａ線断面図であり、図１３は図１２に示す突起部の拡大図である。突起部５１ａ，５１ｂは、研磨テープ２３を基板Ｗに対して押圧する押圧面をそれぞれ有しており、各押圧面は丸みを持った断面を有している。突起部５１ａの押圧面全体は、突起部５１ａと突起部５１ｂとの間を延びる研磨テープ２３に対してやや傾斜している。同様に、突起部５１ｂの押圧面全体も、突起部５１ａと突起部５１ｂとの間を延びる研磨テープ２３に対してやや傾斜している。図１３では、研磨テープ２３に対する押圧面の角度はαで示されている。
【００４４】
図１４は、チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図であり、図１５は、チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。図１４および図１５に示すように、上側の突起部（第１の突起部）５１ａは、研磨ヘッド３０を上方に傾けたときに基板Ｗの周縁部の上方に位置し、トップエッジ部に対向する。下側の突起部（第２の突起部）５１ｂは、研磨ヘッド３０を下方に傾けたときに基板Ｗの周縁部の下方に位置し、ボトムエッジ部に対向する。トップエッジ部を研磨するときは、研磨ヘッド３０を上方に傾けた状態で突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部（すなわち、トップエッジ部）に対して上から押圧し、一方、ボトムエッジ部を研磨するときは、研磨ヘッド３０を下方に傾けた状態で突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗの周縁部（すなわち、ボトムエッジ部）に対して下から押圧する。これら突起部５１ａ，５１ｂの押圧力は、エアシリンダ５２により調整することができる。
【００４５】
トップエッジ部およびボトムエッジ部を研磨しているときの研磨ヘッド３０の傾斜角度は、各突起部の押圧面全体が基板Ｗの表面（上面または下面）と平行になる角度である。このような角度で研磨ヘッド３０を傾斜させると、各突起部の押圧面は図１３に示すように傾斜しているので、突起部５１ａと突起部５１ｂとの間を延びる研磨テープ２３は、基板Ｗの表面から離間する。したがって、研磨テープ２３は実質的に基板Ｗに対して線接触する。なお、本実施形態では、図１３に示す押圧面の角度αは５度である。
【００４６】
図１６（ａ）は、上側の突起部によって研磨テープを基板のトップエッジ部に当接させている様子を示す平面図であり、図１６（ｂ）は、研磨された基板の周縁部を模式的に示す断面図である。トップエッジ部を研磨するときは、突起部５１ａの押圧面が基板Ｗの上面（トップエッジ部）と平行になるまで研磨ヘッド３０を上方に傾斜させ、この状態で上側の突起部５１ａにより研磨テープ２３をトップエッジ部に対して押圧する。研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３を基板Ｗに押圧しながら、リニアアクチュエータ６７などから構成される上述の移動機構によって基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動する。
【００４７】
突起部５１ａが研磨テープ２３をトップエッジ部に対して押圧しているとき、図１６（ａ）に示すように、研磨幅（すなわち突起部５１ａと基板Ｗの最外周との距離）は、突起部５１ａの全長に亘って一定である。これは、上から見たときに突起部５１ａが基板Ｗの周縁部に沿って湾曲しているからである。このような突起部５１ａを用いることにより、デバイス形成領域（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｄ参照）にダメージを与えることなく、トップエッジ部のみを正確に研磨することができる。
【００４８】
基板Ｗは研磨テープ２３との摺接により研磨されるので、研磨テープ２３によって除去される膜の量は、研磨テープ２３に接触している累積時間によって決定される。本実施形態に係る研磨装置によれば、突起部５１ａが基板Ｗの周縁部に沿って湾曲しているので、研磨テープ２３が基板Ｗに接触している時間がトップエッジ部全体に亘って均一となる。したがって、図１６（ｂ）に示すように、トップエッジ部全体を均一に研磨することができる。さらに、湾曲した突起部５１ａを採用したことにより、研磨テープ２３と基板Ｗとの接触長さが長くなり、研磨レートが増加する。
【００４９】
上側の突起部５１ａと下側の突起部５１ｂは、回転軸Ｃｔに関して対称に配置されているので、図１５に示すように下側の突起部５１ｂがボトムエッジ部に対向するまで研磨ヘッド３０を下方に傾けたときは、突起部５１ｂは基板Ｗのボトムエッジ部に沿って延びる。したがって、トップエッジ部と同様に、突起部５１ｂによってボトムエッジ部を正確かつ均一に研磨することができる。
【００５０】
図１６（ａ）に示すように、突起部５１ａ，５１ｂの長さは研磨テープ２３の幅よりも長いことが好ましい。具体的には、突起部５１ａ，５１ｂの長さは、研磨テープ２３の幅よりも２ｍｍ程度長いことが好ましい。この場合、突起部５１ａ，５１ｂが研磨テープ２３の両側部からそれぞれ１ｍｍ程度はみ出るように突起部５１ａ，５１ｂが設けられる。図２（ｂ）に示すように、押圧部材１００の押圧面の長さが研磨テープ１０１の幅よりも短いと、研磨テープ１０１に張力を与えたときに、研磨テープ１０１の両側部がばたついてしまい、基板Ｗを傷付けることがある。本実施形態によれば、研磨テープ２３の幅よりも長い突起部５１ａ，５１ｂを用いることにより、研磨テープ２３がその全幅に亘って突起部５１ａ，５１ｂにより支持され、研磨テープ２３を安定して送ることができる。
【００５１】
トップエッジ部の研磨は次のようにして行なわれる。まず、回転保持機構３により基板Ｗをその軸心周りに回転させる。次いで、上側供給ノズル３６および下側供給ノズル３７から研磨液（例えば、純水）を基板Ｗに供給し、図１４に示すように、突起部５１ａがトップエッジ部に対向するまでチルト機構により研磨ヘッド３０を上方に傾斜させる。テープ送り機構４２により研磨テープ２３をその長手方向に送りながら、上側の突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗのトップエッジ部に対して上方から押圧する。この状態で、リニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド３０を基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動させ、これによりトップエッジ部を研磨する。
【００５２】
ボトムエッジ部の研磨も、トップエッジ部の研磨と同様にして行なわれる。具体的には、回転保持機構３により基板Ｗをその軸心周りに回転させ、次いで、上側供給ノズル３６および下側供給ノズル３７から研磨液（例えば、純水）を基板Ｗに供給する。図１５に示すように、突起部５１ｂがボトムエッジ部に対向するまでチルト機構により研磨ヘッド３０を下方に傾斜させる。テープ送り機構４２により研磨テープ２３をその長手方向に送りながら、下側の突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗのボトムエッジ部に対して下方から押圧する。この状態で、研磨ヘッド３０を基板Ｗの径方向外側に一定の速度で移動させ、これによりボトムエッジ部を研磨する。
【００５３】
研磨テープ２３は、突起部５１ａ，５１ｂに支持されているので、研磨テープ２３と押圧部材５０との間には空間が形成される。この空間は基板Ｗに供給された研磨液を通過させる孔として機能する。すなわち、トップエッジ部およびボトムエッジ部の研磨時には、上述したように、回転する基板Ｗに研磨液が供給される。基板Ｗ上の研磨液は、遠心力により基板Ｗから振り落とされ、そのほとんどは押圧部材５０に衝突することなく、研磨テープ２３と押圧部材５０との間の空間を通り抜ける。このように、基板Ｗから飛び散った研磨液は押圧部材５０にほとんど衝突しないので、研磨液が基板Ｗに跳ね返ることがない。したがって、研磨液に含まれる研磨屑などのパーティクルによる基板Ｗの汚染を防止することができる。
【００５４】
図１７は、研磨ヘッドの他の構成例を示す図である。なお、特に説明しない研磨ヘッドの構成および動作は図５および図６に示す構成と同様である。図１７に示すように、２つの突起部５１ａ，５１ｂを挟むように、２つのガイドローラ５８ａ，５８ｂが配置されている。より具体的には、上側の突起部５１ａとガイドローラ４６との間にガイドローラ５８ａが配置され、下側の突起部５１ｂとガイドローラ４７との間にガイドローラ５８ｂが配置されている。ガイドローラ５８ａ，５８ｂは押圧部材５０に支持されており、ガイドローラ５８ａ，５８ｂと突起部５１ａ，５１ｂはエアシリンダ５２によって基板Ｗの周縁部に近接および離間する方向に一体に移動するようになっている。
【００５５】
研磨テープ２３の進行方向は、ガイドローラ４６、ガイドローラ５８ａ、突起部５１ａ，５１ｂ、ガイドローラ５８ｂ、およびガイドローラ４７によってこの順に案内される。研磨ヘッド３０の前面に配置されるガイドローラ４６，４７は研磨テープ２３の裏面を支持しており、エアシリンダ５２に連結されているガイドローラ５８ａ，５８ｂは、研磨テープ２３の研磨面を支持している。ガイドローラ５８ａ，５８ｂが基板Ｗに接触しないように、ガイドローラ５８ａ，５８ｂは突起部５１ａ，５１ｂよりも基板Ｗから離れた位置に配置される。ガイドローラ４６と突起部５１ａとの間、およびガイドローラ４７と突起部５１ｂとの間では、研磨テープ２３は基板Ｗから離れる方向にガイドローラ５８ａ，５８ｂによって案内される。このようなガイドローラ５８ａ，５８ｂの配置により、突起部５１ａ，５１ｂの両側（上流側および下流側）に位置する研磨テープ２３の部分が基板Ｗから離間する。したがって、研磨テープ２３が周縁部以外の領域に接触することが確実に防止される。
【００５６】
さらに、図１７に示す研磨ヘッド３０は、ガイドローラ５８ａ，５８ｂがエアシリンダ５２に連結されているので、研磨テープ２３の張力を増加しても、基板Ｗへの押圧力が減少しないという利点を有している。図２（ａ）に示す従来の研磨装置では、研磨テープ１０１の張力を高めると、基板Ｗから離れる方向の力が押圧部材１００に作用する。その結果、基板に対する押圧力が減少し、研磨レートが低下してしまう。一方、図１７に示す研磨ヘッド３０では、研磨テープ２３の研磨面を支持するガイドローラ５８ａ，５８ｂがエアシリンダ５２に連結されているので、研磨テープ２３の張力を増加したときに押圧部材５０には基板Ｗに向かう力が作用する。したがって、研磨テープ２３の張力を増加しても基板Ｗへの押圧力は減少しない。結果として、研磨ヘッド３０は、高い研磨レートで基板Ｗの周縁部を研磨することができる。
【００５７】
図３に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、複数の研磨ヘッド組立体および研磨テープ供給機構を備えているので、複数の研磨ヘッド３０で基板Ｗの周縁部を同時に研磨することができる。例えば、研磨レートの向上のために、同種の研磨テープを用いて、トップエッジ部のみ、またはボトムエッジ部のみを複数の研磨ヘッド３０で研磨することができる。あるいは、研磨ヘッド組立体１Ａでトップエッジ部を研磨しつつ、研磨ヘッド組立体１Ｂでボトムエッジ部を同時に研磨することも可能である。
【００５８】
トップエッジ部とボトムエッジ部を複数の研磨ヘッド３０により連続的に研磨することも可能である。例えば、研磨ヘッド組立体１Ａにより研磨テープを基板Ｗのトップエッジ部に押圧して該トップエッジ部を研磨し、次いで、研磨ヘッド組立体１Ａにより研磨テープを基板Ｗのボトムエッジ部に押圧して該ボトムエッジ部を研磨し、研磨ヘッド組立体１Ａによるボトムエッジ部の研磨中に、研磨ヘッド組立体１Ｂにより研磨テープをトップエッジ部に押圧して該トップエッジ部を研磨する。この場合、研磨ヘッド組立体１Ａと研磨ヘッド組立体１Ｂとで異なる種類の研磨テープを使用することもできる。例えば、研磨ヘッド組立体１Ａでは粗研磨用の研磨テープを使用し、研磨ヘッド組立体１Ｂでは仕上げ研磨用の研磨テープを用いてもよい。本実施形態に係る研磨装置によれば、各研磨ヘッド３０が２つの突起部５１ａ，５１ｂを有しているので、基板の周縁部の研磨工程の自由度が高まり、所望の研磨レシピで基板の周縁部を研磨することができる。
【００５９】
なお、図３に示す研磨装置は、４台の研磨ヘッド組立体および４台の研磨テープ供給機構を備えているが、本発明はこの例に限定されず、２台、３台、または５台以上の研磨ヘッド組立体および研磨テープ供給機構を備えてもよい。さらに、図１８に示すように、１台の研磨ヘッド組立体１および１台の研磨テープ供給機構２を備えてもよい。
【００６０】
上述した研磨装置では、２つの突起部が設けられているが、１つの突起部のみを設けてもよい。図１９は、基板のトップエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図であり、図２０乃至図２５は、図１９に示す押圧部材の６面図である。図２６は、図２０のＢ−Ｂ線断面図である。図２７は、基板のボトムエッジ部に対向して配置された１つの突起部を有する研磨ヘッドを示す側面図である。これらの例においても、突起部５１ａ，５１ｂは周縁部に沿って（すなわち、トップエッジ部およびボトムエッジ部に沿って）湾曲している。なお、図２７に示す押圧部材の６面図は、図２０乃至図２５に示す図面と実質的に同一であるので省略する。
【００６１】
図１９に示す突起部５１ａは、基板Ｗの周縁部の上方に配置されており、トップエッジ部に沿って湾曲している。したがって、この突起部５１ａは、トップエッジ部の研磨にのみ使用され、ボトムエッジ部の研磨には使用されない。一方、図２７に示す突起部５１ｂは、基板Ｗの周縁部の下方に配置されており、ボトムエッジ部に沿って湾曲している。したがって、この突起部５１ｂは、ボトムエッジ部の研磨にのみ使用され、トップエッジ部の研磨には使用されない。これらの例では、上述のチルト機構を省略してもよい。この場合、図２に示す研磨ヘッド組立体１Ａ〜１Ｄは、トップエッジ部の研磨用の研磨ヘッド組立体と、ボトムエッジ部の研磨用の研磨ヘッド組立体とを含むことが好ましい。さらに、これらの例では、突起部５１ａ，５１ｂの押圧面の傾斜角度α（図１３参照）を０としてもよい。すなわち、研磨ヘッド３０を基板Ｗの表面に対して垂直に配置し、かつ突起部５１ａ，５１ｂの押圧面を基板Ｗの表面と平行に配置してもよい。
【００６２】
図１９および図２７に示すように、研磨テープ２３は、突起部５１ａまたは突起部５１ｂに支持されているので、研磨テープ２３と押圧部材５０との間には空間が形成されている。したがって、これらの例においても、回転する基板Ｗから振り落とされた研磨液のほとんどは、押圧部材５０に衝突することなく、研磨テープ２３と押圧部材５０との間の空間を通り抜ける。特に、図１９および図２７に示す例では、トップエッジ部およびボトムエッジ部の研磨時には、基板Ｗの径方向外側には突起部（５１ｂまたは５１ａ）が存在しないので、基板Ｗから飛び散った研磨液は押圧部材５０に衝突することがない。したがって、研磨液に含まれる研磨屑などのパーティクルによる基板Ｗの汚染を防止することができる。
【００６３】
図２８乃至図３３は、押圧部材５０のさらに他の例を示す６面図である。図３４は、図２８のＣ−Ｃ線断面図である。図２８乃至図３４に示す押圧部材５０は、２つの突起部５１ａ，５１ｂの間に配置された押圧パッド（ベベルパッド）７０をさらに有している点で、図６乃至図１３に示す押圧部材５０と相違する。特に説明しない押圧部材５０の構成は、図６乃至図１３に示す押圧部材５０と同一であるので、その重複する説明を省略する。
【００６４】
押圧パッド７０は、押圧部材５０の中央に位置しており、研磨ヘッド３０の姿勢が水平のときに、押圧パッド７０が回転保持機構３上の基板のベベル部（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）に対向するように配置されている。押圧パッド７０は、シリコーンゴムなどの弾力性を有する独立発泡材から構成されている。研磨ヘッド３０を水平に維持した状態で押圧部材５０がエアシリンダ５２によって基板に向かって移動されると、押圧パッド７０は、研磨テープをその裏側から基板のベベル部に対して押圧する。研磨テープの裏面との摩擦を少なくするために、表面にテフロン加工されたシートを押圧パッド７０の前面（押圧面）に貼り付けてもよい。押圧パッド７０は、ボルトなどにより着脱可能となっている。
【００６５】
図３５は、押圧パッド７０および突起部５１ａ，５１ｂの拡大図である。図３５に示すように、押圧パッド７０の高さは、突起部５１ａ，５１ｂの高さよりもやや低くなっている。これは、突起部５１ａまたは突起部５１ｂで基板を研磨しているときに、押圧パッド７０が研磨テープを基板に対して押圧しないようにするためである。突起部５１ａ，５１ｂと押圧パッド７０との間の高さの差Ｈは、０ｍｍよりも大きく、かつ１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６６】
図３６乃至図３８は、図２８に示す押圧部材５０を備えた研磨ヘッド３０を用いた研磨方法の一例を示す図である。まず、図３６に示すように、研磨ヘッド３０を上方に傾けて、突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗのトップエッジ部に押圧し、トップエッジ部を研磨する。次に、図３７に示すように、研磨ヘッド３０を下方に傾けて、突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗのボトムエッジ部に押圧し、ボトムエッジ部を研磨する。そして、図３８に示すように、研磨ヘッド３０を水平にし（基板Ｗの表面に対する傾斜角度を０とし）、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗのベベル部に押圧し、ベベル部を研磨する。
【００６７】
さらに、図３９および図４０に示すように、研磨ヘッド３０を所定の角度に傾斜させた状態で、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗのベベル部に対して斜めに押圧し、ベベル部を研磨してもよい。このように、研磨ヘッド３０を傾斜させることで、図１（ａ）に示す上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒを含むベベル部全体を研磨することができる。さらに、図４１に示すように、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗのベベル部に対して押圧しながら、研磨ヘッド３０の傾斜角度をチルト機構により連続的に変化させてもよい。
【００６８】
このように、突起部５１ａ，５１ｂおよび押圧パッド７０を有する押圧部材５０を用いることにより、研磨テープ２３は基板Ｗの周縁部の全体を研磨することができる。トップエッジ部、ベベル部、ボトムエッジ部を研磨する順序は、基板の種類およびターゲット形状などにより決定することができる。研磨順序の例としては、次の通りである。
・トップエッジ部→ボトムエッジ部→ベベル部
・ボトムエッジ部→トップエッジ部→ベベル部
・トップエッジ部→ベベル部→ボトムエッジ部
・ボトムエッジ部→ベベル部→トップエッジ部
・ベベル部→トップエッジ部→ボトムエッジ部
・ベベル部→ボトムエッジ部→トップエッジ部
【００６９】
上述した例以外にも、トップエッジ部のみ、ベベル部のみ、ボトムエッジ部のみを研磨することも可能である。さらに、トップエッジ部またはボトムエッジ部と、ベベル部とを任意の順序で研磨することも可能である。このように、突起部５１ａ，５１ｂおよび押圧パッド７０を有する押圧部材５０を使用することにより、トップエッジ部およびボトムエッジ部のみならず、ベベル部も研磨することができる。
【００７０】
図２８に示す例では、押圧パッド７０は２つの突起部５１ａ，５１ｂの間に配置されているが、図１９乃至図２７に示す押圧部材５０に押圧パッド７０を適用してもよい。図４２は、基板のトップエッジ部を押圧するための突起部５１ａに隣接して配置された押圧パッド７０を有する押圧部材５０の正面図であり、図４３は図４２に示す押圧部材５０の平面図である。図４４は、基板のボトムエッジ部を押圧するための突起部５１ｂに隣接して配置された押圧パッド７０を有する押圧部材５０の正面図であり、図４５は図４４に示す押圧部材５０の平面図である。図４２乃至図４５に示すように、押圧パッド７０を突起部５１ａまたは突起部５１ｂに隣接して配置してもよい。この場合の押圧パッド７０の位置および形状は、図２８乃至図３３に示す押圧パッド７０の位置および形状と同一である。
【００７１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ〜１Ｄ 研磨ヘッド組立体（研磨部）
２Ａ〜２Ｄ 研磨テープ供給機構
３ 回転保持機構（基板保持部）
４ 保持ステージ
５ 中空シャフト
６ ボールスプライン軸受
７ 連通路
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１５ エアシリンダ
２０ 隔壁
２４ 供給リール
２５ 回収リール
３０ 研磨ヘッド
４１ 押圧機構
４２ テープ送り機構
４３〜４９ ガイドローラ
５０ 押圧部材
５１ａ，５１ｂ 突起部
５２ エアシリンダ（駆動機構）
５８ａ，５８ｂ ガイドローラ
６７ リニアアクチュエータ
７０ 押圧パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、
基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、
前記基板の周縁部に近接して配置された少なくとも１つの研磨ヘッドとを備え、
前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有し、
前記研磨ヘッドは、前記突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方または下方から押圧するように構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記基板と実質的に同一の曲率を有する円弧形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させる少なくとも１つのチルト機構をさらに備え、
前記少なくとも１つの突起部は、対称的に配置された第１の突起部および第２の突起部であり、
前記第１の突起部は、前記研磨ヘッドを上方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の上方に位置し、
前記第２の突起部は、前記研磨ヘッドを下方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記第１の突起部は、前記研磨具を前記基板のトップエッジ部に対して押圧し、
前記第２の突起部は、前記研磨具を前記基板のボトムエッジ部に対して押圧することを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの研磨ヘッドは、前記基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッドであり、
前記少なくとも１つのチルト機構は、前記複数の研磨ヘッドを互いに独立に傾斜させる複数のチルト機構であることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記押圧パッドの高さは、前記第１の突起部および前記第２の突起部の高さよりも低いことを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記突起部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記突起部の長さは、前記研磨具の幅よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨ヘッドは、前記突起部を挟むように配置された、前記研磨具の研磨面を支持する２つのガイドローラと、前記２つのガイドローラおよび前記突起部に連結された駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記２つのガイドローラおよび前記突起部を前記基板の周縁部に向かって一体に移動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１２】
基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、
基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、
前記基板の周縁部に近接して配置された研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させるチルト機構とを備え、
前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる第１の突起部および第２の突起部と、前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置された押圧パッドとを有し、
前記研磨ヘッドは、前記第１の突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方から押圧し、前記第２の突起部により前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して下方から押圧し、前記押圧パッドにより前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して押圧するように構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項１３】
請求項３に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１４】
前記トップエッジ部を研磨する前に、前記チルト機構により前記研磨ヘッドを上方に傾斜させ、
前記ボトムエッジ部を研磨する前に、前記チルト機構により前記研磨ヘッドを下方に傾斜させることを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項１５】
請求項６に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、
前記押圧パッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して押圧して前記基板のベベル部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１６】
前記基板のベベル部の研磨は、前記研磨ヘッドを傾斜させた状態で前記研磨具を前記基板の周縁部に対して押圧する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の研磨方法。
【請求項１７】
請求項５に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
前記第１の研磨ヘッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、
前記第１の研磨ヘッドによる前記ボトムエッジ部の研磨中に、第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記トップエッジ部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１８】
請求項５に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１９】
前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項２０】
帯状の研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧部材であって、
前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする押圧部材。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの突起部は、対称的に配置された第１の突起部および第２の突起部であり、
前記押圧部材は、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、 前記押圧パッドは前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の押圧部材。
【請求項２２】
前記押圧パッドの高さは、前記第１の突起部および前記第２の突起部の高さよりも低いことを特徴とする請求項２１に記載の押圧部材。
【請求項２３】
前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載の押圧部材。
【請求項１】
基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、
基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、
前記基板の周縁部に近接して配置された少なくとも１つの研磨ヘッドとを備え、
前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有し、
前記研磨ヘッドは、前記突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方または下方から押圧するように構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記基板と実質的に同一の曲率を有する円弧形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させる少なくとも１つのチルト機構をさらに備え、
前記少なくとも１つの突起部は、対称的に配置された第１の突起部および第２の突起部であり、
前記第１の突起部は、前記研磨ヘッドを上方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の上方に位置し、
前記第２の突起部は、前記研磨ヘッドを下方に傾斜させたときに前記基板の周縁部の下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記第１の突起部は、前記研磨具を前記基板のトップエッジ部に対して押圧し、
前記第２の突起部は、前記研磨具を前記基板のボトムエッジ部に対して押圧することを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの研磨ヘッドは、前記基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッドであり、
前記少なくとも１つのチルト機構は、前記複数の研磨ヘッドを互いに独立に傾斜させる複数のチルト機構であることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記押圧パッドの高さは、前記第１の突起部および前記第２の突起部の高さよりも低いことを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】
前記研磨ヘッドは、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、前記押圧パッドは前記突起部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項９】
前記突起部の長さは、前記研磨具の幅よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨ヘッドは、前記突起部を挟むように配置された、前記研磨具の研磨面を支持する２つのガイドローラと、前記２つのガイドローラおよび前記突起部に連結された駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記２つのガイドローラおよび前記突起部を前記基板の周縁部に向かって一体に移動させることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１２】
基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、
基板を水平に保持し、該基板を回転させる回転保持機構と、
前記基板の周縁部に近接して配置された研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを前記基板の表面に対して傾斜させるチルト機構とを備え、
前記研磨ヘッドは、前記基板の周方向に沿って延びる第１の突起部および第２の突起部と、前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置された押圧パッドとを有し、
前記研磨ヘッドは、前記第１の突起部により帯状の研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して上方から押圧し、前記第２の突起部により前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して下方から押圧し、前記押圧パッドにより前記研磨具の研磨面を前記基板の周縁部に対して押圧するように構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項１３】
請求項３に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１４】
前記トップエッジ部を研磨する前に、前記チルト機構により前記研磨ヘッドを上方に傾斜させ、
前記ボトムエッジ部を研磨する前に、前記チルト機構により前記研磨ヘッドを下方に傾斜させることを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項１５】
請求項６に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
前記第１の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
前記第２の突起部により前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、
前記押圧パッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して押圧して前記基板のベベル部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１６】
前記基板のベベル部の研磨は、前記研磨ヘッドを傾斜させた状態で前記研磨具を前記基板の周縁部に対して押圧する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の研磨方法。
【請求項１７】
請求項５に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
前記第１の研磨ヘッドにより前記研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨し、
前記第１の研磨ヘッドによる前記ボトムエッジ部の研磨中に、第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記トップエッジ部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１８】
請求項５に記載の研磨装置を用いた研磨方法であって、
前記回転保持機構により基板を回転させ、
第１の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して上方から押圧して前記基板のトップエッジ部を研磨し、
第２の研磨ヘッドにより帯状の研磨具を前記基板の周縁部に対して下方から押圧して前記基板のボトムエッジ部を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１９】
前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項２０】
帯状の研磨具を基板の周縁部に対して押圧する押圧部材であって、
前記基板の周方向に沿って延びる少なくとも１つの突起部を有することを特徴とする押圧部材。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの突起部は、対称的に配置された第１の突起部および第２の突起部であり、
前記押圧部材は、前記研磨具を前記基板の周縁部に押圧する押圧パッドをさらに備え、 前記押圧パッドは前記第１の突起部および前記第２の突起部の間に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の押圧部材。
【請求項２２】
前記押圧パッドの高さは、前記第１の突起部および前記第２の突起部の高さよりも低いことを特徴とする請求項２１に記載の押圧部材。
【請求項２３】
前記帯状の研磨具は、研磨テープまたは研磨布であることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載の押圧部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【公開番号】特開２０１１−１６１６２５（Ｐ２０１１−１６１６２５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７２４２（Ｐ２０１０−２８７２４２）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]