研磨装置および研磨方法
【課題】研磨時間全体を短縮することができ、研磨テープを容易に交換できる研磨装置を提供する。
【解決手段】本発明の研磨装置は、基板Ｗのノッチ部を研磨する研磨装置において、基板Ｗを水平に保持し、回転させる回転保持機構３と、研磨テープを用いて基板Ｗを研磨する複数の研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄと、複数の研磨ヘッドモジュールを互いに独立して移動させる移動機構とを備える。複数の研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板Ｗのノッチ部に摺接させる研磨ヘッド３０と、研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとをそれぞれ有する。
【解決手段】本発明の研磨装置は、基板Ｗのノッチ部を研磨する研磨装置において、基板Ｗを水平に保持し、回転させる回転保持機構３と、研磨テープを用いて基板Ｗを研磨する複数の研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄと、複数の研磨ヘッドモジュールを互いに独立して移動させる移動機構とを備える。複数の研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板Ｗのノッチ部に摺接させる研磨ヘッド３０と、研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとをそれぞれ有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエ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、特に基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置または基板のノッチ部を研磨するノッチ研磨装置に好適に使用される研磨装置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、ウエハ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、多くの材料がウエハ上に成膜され、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、ウエハの周縁部のみをアームで保持してウエハ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表面に付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、研磨装置を用いて、ウエハ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（特許文献１乃至７参照）。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。除去すべき不要膜の材質や厚さは基板によって異なるため、粗さの異なる複数の研磨テープを使用し、不要膜の除去や形状の成形を粗研磨で行い、次いで表面を滑らかに仕上げる仕上げ研磨を行うことが一般に行われている。
【０００４】
基板の周縁部には、一般に、ベベル部とノッチ部が形成される。ベベル部とは、基板の周縁部において角取りされた部分であり、基板の欠けやパーティクルの発生などを防止するために形成される。一方、ノッチ部とは、結晶方位を特定するために基板の周縁部に形成された切り欠きである。上述した基板の周縁部を研磨する研磨装置は、ベベル部を研磨するベベル研磨装置とノッチ部を研磨するノッチ研磨装置に大別することができる。
【０００５】
従来のベベル研磨装置としては、単一の研磨ヘッドを備えたものや、複数の研磨ヘッドを備えたものが知られている。単一の研磨ヘッドを備えた研磨装置では、研磨処理後に粗さの異なる研磨テープに交換する、または粗研磨の処理部から仕上げ研磨の処理部へ基板を移動させることによって多段研磨が行われる。複数の研磨ヘッドを備えた研磨装置においては、粗研磨後に仕上げ研磨を順次行うことができる。
【０００６】
しかしながら、これらの従来の技術では、粗研磨終了後に仕上げ研磨を行うことになるため、全体としての研磨時間が長くなる。すなわち、研磨処理が終了するまでの時間は、粗研磨の時間と仕上げ研磨時間との加算時間となっていた。また、研磨テープは消耗品であるため定期的な交換が必要である。したがって、消耗品としての研磨テープの交換を容易にするとともに、できるだけ長尺の研磨テープを使うことによって交換頻度を少なくすることが要請されている。
【０００７】
一方、従来のノッチ研磨装置として、特許文献２に示すように、粗さの異なる複数の研磨テープを基板の周縁部に順次押し当てて研磨を行う装置が知られている。しかしながら、このような従来の構成では、研磨ヘッドが隣接しており、研磨ヘッドのメンテナンスが困難であった。また、研磨テープを収容するリールが隣接しているために研磨テープの交換がしにくく、結果として研磨テープ交換時間を含む研磨処理時間が長くなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開ＵＳ２００７／０１３１６５３号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２２８８号公報
【特許文献３】特開平７−２３７１００号公報
【特許文献４】特開２００１−２３９４４５号公報
【特許文献５】特開２００２−２０８５７２号公報
【特許文献６】特開２００３−７７８７２号公報
【特許文献７】特開２００６−３０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、研磨時間全体を短縮することができ、研磨テープを容易に交換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、上記研磨装置を用いた研磨方法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】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、研磨テープを用いて基板を研磨する複数の研磨ヘッドモジュールと、前記複数の研磨ヘッドモジュールを互いに独立して移動させる移動機構とを備え、前記複数の研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構とをそれぞれ有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記移動機構は、互いに直交するＸ軸およびＹ軸に沿って前記複数の研磨ヘッドモジュールを移動させる１つのＸ軸移動機構および複数のＹ軸移動機構を有し、前記Ｘ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｘ軸に沿って同期して移動させるように構成されており、前記Ｙ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｙ軸に沿って互いに独立して移動させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの前記研磨ヘッドを、それぞれ１つの移動軸に沿って基板のノッチ部に近接および離間させる方向に移動させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板のノッチ部を中心として前記基板をその表面に平行な平面内でスイングさせるスイング機構を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記昇降機構は、前記保持ステージを基板の搬送位置から基板の研磨位置まで下降させ、かつ前記保持ステージを前記研磨位置から前記搬送位置まで上昇させるように構成され、基板のノッチ部を検出するノッチサーチユニットを前記搬送位置と同じ高さに設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの少なくとも１つは、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサを有し、前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様は、基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、研磨テープを用いて基板を研磨する研磨ヘッドモジュールとを備え、前記研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構と、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサとを有し、前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、複数の研磨ヘッド組立体および複数のテープ供給回収機構を備えた研磨装置を用いた研磨方法であって、回転保持機構により基板を回転させ、研磨テープを前記基板の周縁部の第１の領域に当接させて該第１の領域を研磨し、前記研磨テープを前記基板の周縁部の第２の領域に当接させて該第２の領域を研磨し、前記第２の領域の研磨中に、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構の少なくとも１組に研磨テープに代えて取り付けられたテープ状洗浄布を前記第１の領域に当接させて該第１の領域を洗浄し、前記研磨テープによる前記第２の領域の研磨が終了した後、前記テープ状洗浄布を前記第２の領域に当接させて該第２の領域を洗浄すること特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、基板を水平に保持し、回転させる前記回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された前記複数の研磨ヘッド組立体と、前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する前記複数のテープ供給回収機構と、前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構とを備え、前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されており、前記複数のテープ供給回収機構の位置は固定されていることを特徴とする。
本発明の他の態様は、上記研磨方法により研磨されたことを特徴とする基板である。
【００１５】
本発明の一参考例は、基板の周縁部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッド組立体と、前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する複数のテープ供給回収機構と、前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構とを備え、前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープを把持して所定の速度で送るテープ送り機構と、前記研磨テープの送り方向を前記基板の接線に直交する方向に案内するガイドローラとを有し、前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されており、前記複数のテープ供給回収機構の位置は固定されていることを特徴とする。
【００１６】
本参考例の好ましい態様は、前記複数の移動機構は互いに独立に動作可能であり、前記複数の研磨ヘッド組立体の前記チルト機構は互いに独立に動作可能であることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板の上面に研磨液を供給する上供給ノズルと、前記回転保持機構に保持された基板の下面に研磨液を供給する下供給ノズルと、前記研磨ヘッドに洗浄液を供給する洗浄ノズルとをさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本参考例の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構は、所定の高さに位置する水平面よりも下方に配置され、前記昇降機構は、前記水平面よりも上方の搬送位置と前記水平面よりも下方の研磨位置との間で、前記保持ステージを上下動させることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記研磨装置は、内部に研磨室が形成される隔壁をさらに備えており、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記保持ステージは前記研磨室内に配置され、前記複数のテープ供給回収機構は前記研磨室外に配置されていることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッド組立体の少なくとも１つの研磨テープの送り方向は、他の研磨ヘッド組立体における研磨テープの送り方向と逆であることを特徴とする。
【００１８】
本参考例の好ましい態様は、傾斜角度が固定された研磨ヘッドを有する少なくとも１つの固定角度研磨ヘッド組立体をさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記複数の移動機構に連結され、基板の中心を前記回転保持機構の回転軸に合わせる複数のセンタリングガイドをさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記複数のセンタリングガイドは、前記複数の研磨ヘッド組立体と一体に移動可能であることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板の偏心を検出する偏心検出手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板に液体を供給する供給ノズルと、前記複数の研磨ヘッド組立体の動作を制御する動作制御部とをさらに備え、前記動作制御部は、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない少なくとも１つの研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないように前記基板から離間させておくことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドと前記基板との距離を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする。
【００２０】
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板に液体を供給する供給ノズルと、前記複数の研磨ヘッド組立体の動作を制御する動作制御部とをさらに備え、前記動作制御部は、前記液体を回転する基板に液体を供給している間、研磨を行っていない少なくとも１つの研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないような傾斜角度に維持することを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドの傾斜角度を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記傾斜角度を維持したまま前記少なくとも１つの研磨ヘッドを前記回転する基板に近づけ、該研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧させることを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の参考例は、基板の周縁部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの研磨ヘッド組立体と、前記研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する少なくとも１つのテープ供給回収機構と、前記研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる少なくとも１つの移動機構と、前記回転保持機構に保持された基板と前記研磨テープとの接触箇所に冷却液を供給するための供給ノズルとを備えたことを特徴とする研磨装置である。
【００２２】
本参考例の好ましい態様は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドは複数の研磨ヘッドであり、前記少なくとも１つのテープ供給回収機構は複数のテープ供給回収機構であり、前記少なくとも１つの移動機構は複数の移動機構であることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記供給ノズルに前記冷却液を供給する冷却液供給部をさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記冷却液供給部は、１０℃以下の冷却液を生成するように構成されていること特徴とする。
【００２３】
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して研磨し、研磨中に、前記基板と前記研磨テープとの接触箇所に１０℃以下の冷却液を供給することを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、前記回転する基板に液体を供給し、前記液体を回転する基板に供給している間、第１の研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して該周縁部を研磨し、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない第２の研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないように前記基板から離間させておくことを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、前記回転する基板に液体を供給し、前記液体を回転する基板に供給している間、第１の研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して該周縁部を研磨し、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない第２の研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないような傾斜角度に維持することを特徴とする研磨方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、粗さの異なる研磨テープを取り付けた研磨ヘッドで基板を研磨することができる。また、研磨処理が終了した研磨ヘッドはチルト動作によって別の研磨角度へ移行し、既に研磨された箇所を別の研磨ヘッドで研磨することができる。したがって、１つの研磨ヘッド組立体による研磨が終了するのを待たずに、研磨が終了した箇所を別の研磨ヘッド組立体で研磨することができる。また、研磨テープの交換作業が容易に行えるので、研磨時間全体を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の縦断面図である。
【図３】隔壁を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は研磨ヘッドの拡大図であり、図４（ｂ）は研磨テープの送り方向を逆にした研磨ヘッドを示す拡大図である。
【図５】研磨ヘッドの加圧機構を説明する図である。
【図６】ウエハの周縁部の拡大断面図である。
【図７】図７(ａ)はリニアアクチュエータにより研磨ヘッド組立体を前進させて研磨テープをウエハのベベル部に当接させている状態を示し、図７（ｂ）はベベル部の上斜面に研磨テープを当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッドを傾斜させた状態を示し、図７（ｃ）はベベル部の下斜面に研磨テープを当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッドを傾斜させた状態を示している。
【図８】図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に対応したウエハのベベル部と研磨テープとの接触部の拡大模式図である。
【図９】回転保持機構に保持されたウエハを複数の研磨ヘッドを用いて同時に研磨する研磨シーケンスを示す図である。
【図１０】互いに粗さの異なる砥粒を持つ３つの研磨テープを用いて三段研磨の研磨を行う場合の研磨シーケンスを説明するための図である。
【図１１】図１１（ａ）はベベル部の上斜面を研磨している状態を示す図であり、図１１（ｂ）はベベル部の下斜面を研磨している状態を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、研磨テープの送り方向が互いに反対の２つ研磨ヘッドを用いてウエハの上斜面および下斜面を研磨している様子を示す図である。
【図１３】保持ステージが上昇位置にある状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１６】図１４の矢印Ｂで示す方向から見た側面図である。
【図１７】図１４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１８】研磨ヘッドモジュールの断面図である。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る研磨装置の他の構成例を示す平面図である。
【図２１】図２０に示す研磨装置の矢印Ｅで示す方向から見た側面図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る研磨装置の動作を示す平面図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態の他の構成例に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２５】第４の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２６】図２５のＦ−Ｆ線断面図である。
【図２７】７つの研磨ヘッド組立体を設置した例を示す平面図である。
【図２８】第５の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。
【図２９】第６の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図３０】図２９に示す研磨装置の縦断面図である。
【図３１】第６の実施形態に係る研磨装置の変形例を示す平面図である。
【図３２】図３１に示す研磨装置の縦断面図である。
【図３３】本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図３４】本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。
【図３５】図３５（ａ）は研磨液がウエハに跳ね返る様子を示す側面図であり、図３５（ｂ）は研磨ヘッドを離間させることによって研磨液の跳ね返りを防止する様子を示す側面図である。
【図３６】図３６（ａ）乃至図３６（ｃ）は研磨ヘッドを傾けることによって研磨液の跳ね返りを防止する様子を示す図である。
【図３７】第１の実施形態に係る研磨装置および第２の実施形態に係る研磨装置を有する基板処理装置を示す上面図である。
【図３８】図３７に示すノッチ研磨ユニットをベベル研磨ユニットに置き換えた基板処理装置の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図２は図１に示す研磨装置の縦断面図である。なお、この第１の実施形態に係る研磨装置は、基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置に好適に使用される。研磨される基板の例としては、成膜された直径３００ｍｍの半導体ウエハが挙げられる。
【００２７】
図１および図２に示すように、この研磨装置は、その中央部に、研磨対象物であるウエハＷを水平に保持し、回転させる回転保持機構３を備えている。図１においては、回転保持機構３がウエハＷを保持している状態を示している。回転保持機構３は、ウエハ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。ウエハＷは、搬送機構のハンド（後述する）により、ウエハＷの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。
【００２８】
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ライン７に接続されている。連通ライン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。連通ライン７は、処理後のウエハＷを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、ウエハＷを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００２９】
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ウエハＷは、モータＭ１によって回転される。
【００３０】
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。
【００３１】
ケーシング１２と、その外側に同心上に配置されたケーシング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、ウエハＷを中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつウエハＷを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。
【００３２】
図１に示すように、回転保持機構３に保持されたウエハＷの周囲には４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側にはテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとテープ供給回収機構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、テープ供給回収機構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。それぞれの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよびテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよびテープ供給回収機構２Ａについて説明する。
【００３３】
テープ供給回収機構２Ａは、研磨具である研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、ウエハＷの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する供給リール２４とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。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１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。
【００３４】
研磨テープ２３は長尺のテープ状の研磨具であり、その片面は研磨面を構成している。研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態でテープ供給回収機構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保持されている。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はテープ供給回収機構２Ａから供給された研磨テープ２３をウエハ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の研磨面がウエハＷを向くように研磨ヘッド３０に供給される。
【００３５】
テープ供給回収機構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を通してテープ供給回収機構２Ａの供給リール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。
【００３６】
図２において、ウエハＷの上面には上供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持されたウエハＷの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、ウエハ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。
【００３７】
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、研磨処理後にウエハ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。
【００３８】
研磨ヘッド組立体１Ａは、研磨処理時にウエハＷから除去された銅などの研磨屑が付着し汚染される。一方、テープ供給回収機構２Ａは隔壁２０の外側に配置されているので、テープ供給回収機構２Ａには研磨液が付着しないようになっている。したがって、研磨液に触れることなく、また研磨室２１内に手を入れることなく、研磨テープ２３を研磨室２１の外で交換することができる。
【００３９】
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２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２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によりウエハ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、この搬送位置でウエハＷを保持ステージ４から離脱させる。
【００４０】
図３は、隔壁２０を示す斜視図である。この隔壁２０は、図３に示すように、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄや保持ステージ４などを収容するボックス状の筐体として構成されている。隔壁２０は、研磨テープ２３が通る複数の開口部２０ａと、ウエハ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、隔壁２０の前面三面に形成されており、水平に延びる切り欠き状の開口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ウエハ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。搬送口２０ｂには図示しないシャッターが取り付けられ、ウエハＷの搬送時以外はシャッターが閉じるようになっている。また、隔壁２０の上面にはルーバー４０（図２参照）に覆われた開口２０ｃが設けられ、下面には回転保持機構３が貫通する開口２０ｄや排気口２０ｅが設けられている。
【００４１】
図４（ａ）は研磨ヘッド３０の拡大図である。図４（ａ）に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の裏面を加圧してウエハＷに研磨テープ２３の研磨面を所定の力で加圧する加圧機構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ウエハＷの接線方向と直行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。
【００４２】
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が接続されている。テープ送りローラ４２ａには、その約半周だけ研磨テープ２３が巻きつけられている。テープ送りローラ４２ａの隣にはテープ把持ローラ４２ｂが設けられており、テープ把持ローラ４２ｂは、図４（ａ）の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。
【００４３】
研磨テープ２３は、テープ送りローラ４２ａに巻きつけられ、テープ送りローラ４２ａとテープ把持ローラ４２ｂの間を通り、テープ送りローラ４２ａとテープ把持ローラ４２ｂとによって把持されている。テープ送りローラ４２ａが研磨テープ２３と接触する面は、その全体がウレタン樹脂でモールドされている。これにより、研磨テープ２３との摩擦を大きくし、テープ送りローラ４２ａに対して滑りなく研磨テープ２３を送られるようになっている。テープ送り機構４２は研磨ポイント（研磨テープ２３とウエハＷとの接触箇所）よりもテープ送り方向において下流に配置されている。
【００４４】
モータＭ３を図４（ａ）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が送られることによって回転する。このように、研磨テープ２３とテープ送りローラ４２ａの表面との摩擦、巻き付け角度、テープ把持ローラ４２ｂによる研磨テープ２３の把持によって、モータＭ３の回転を研磨テープ２３の送り動作に変換している。研磨ヘッド３０内にテープ送り機構４２を設けることによって、研磨ヘッド３０がテープ供給回収機構２Ａに対して相対移動しても、テープ送り動作以外の動作によってウエハＷと接触する研磨テープ２３の位置が変わることがない。
【００４５】
図４（ｂ）は研磨テープ２３の送り方向を逆にした研磨ヘッド３０を示す拡大図である。図４（ａ）においては、ウエハＷとの接触位置において研磨テープ２３が下方に送られるようになっている。一方、図４（ｂ）では、ウエハＷとの接触位置において研磨テープ２３が上方に送られるように構成されている。テープ供給回収機構２Ａにおいては、図４（ａ）の構成では供給リール２４は回収リール２５の上側に配置される一方で、図４（ｂ）の構成においては回収リール２５が供給リール２４の上側に配置されている。図１に示す複数の研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうち、少なくとも１つの研磨ヘッド組立体の研磨ヘッド３０のテープ送り方向を逆にすることが好ましい。
【００４６】
図５は研磨ヘッド３０の加圧機構４１を説明する図である。この加圧機構４１は、研磨ヘッド３０の前面において上下に配置された２つのガイドローラ４６，４７の間に渡された研磨テープ２３の裏面側に配置された加圧パッド５０と、この加圧パッド５０を保持するパッドホルダー５１と、パッドホルダー５１をウエハＷ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。
【００４７】
エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダであり、２つのポートを介して２つのエア配管５３が接続されている。これらエア配管５３には電空レギュレータ５４がそれぞれ設けられている。電空レギュレータ５４の一次側はエア供給源５５に接続され、二次側がエアシリンダ５２のポートに接続されている。電空レギュレータ５４は信号によって制御され、エアシリンダ５２に供給される空気圧を所望の圧力に調整することが可能になっている。このように、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加圧パッド５０の押圧力を制御し、研磨テープ２３の研磨面をウエハＷに対して押圧する圧力を制御する。
【００４８】
図１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、ウエハＷの接線に平行な軸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、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。
【００４９】
図２に示すように、チルト機構は、プレート状の移動台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に保持されたウエハＷの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１はウエハ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を介して取り付けられている。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。
【００５０】
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をウエハＷの半径方向に沿って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をウエハＷへ近接および離間させるように動作する。一方、テープ供給回収機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。
【００５１】
ウエハ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、加圧機構４１、およびテープ送り機構４２、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。各研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの研磨ヘッドの位置（研磨位置、待機位置）、研磨ヘッドの傾斜角度、ウエハＷの回転速度、研磨テープ２３の送り速度、各研磨ヘッドの研磨動作シーケンスなどの各研磨動作は、図１に示す動作制御部６９によって制御されている。なお、本実施形態では４組の研磨ヘッド組立体およびテープ供給回収機構が設けられているが、本発明はこの例に限られず、２組、３組、または５組以上の研磨ヘッド組立体およびテープ供給回収機構を設けてもよい。
【００５２】
上記構成の研磨装置によれば、研磨ヘッド３０をチルト機構により傾斜させた場合、テープ送りローラ４２ａおよびテープ把持ローラ４２ｂに把持された研磨テープ２３の箇所も一緒に傾斜する。したがって、位置が固定されている供給リール２４および回収リール２５により研磨テープ２３が巻き取りまたは送り出されても、研磨ヘッド３０のチルト動作によって研磨テープ２３のウエハＷと接触している箇所が研磨ヘッド３０に対して相対的に位置ずれすることがない。同様に研磨ヘッド組立体１ＡをウエハＷの半径方向へ移動機構によって移動させても、テープ送りローラ４２ａおよびテープ把持ローラ４２ｂに把持された研磨テープ２３も一緒に移動するので、供給リール２４および回収リール２５から研磨テープ２３が巻き取りまたは送り出されるだけである。
【００５３】
このように、研磨ヘッド３０がチルト動作および直線移動をしても、研磨ヘッド３０に対する研磨テープ２３の相対位置は変わらないので、既に研磨に供された研磨面を再び研磨に使用することがなく、研磨テープ２３の新しい研磨面を連続して使用することができる。また、テープ供給回収機構２ＡのモータＭ２やリール２４，２５を研磨ヘッド３０と一緒にチルトさせる必要がないので、チルト機構を小型化することができる。同様に、移動機構を小型化することができる。供給リール２４および回収リール２５を傾斜および移動させる必要がないということは、供給リール２４および回収リール２５を大きくできるということを意味する。したがって、長尺の研磨テープ２３を用いることができ、その結果、研磨テープ２３の交換頻度を少なくすることができる。さらに、テープ供給回収機構２Ａの供給リール２４および回収リール２５は固定位置にあり、研磨室２１の外にあるので、消耗品である研磨テープ２３の交換が容易となる。
【００５４】
上述した第１の実施形態の研磨装置はウエハＷのベベル部の研磨に好適に使用される。図６はウエハＷの周縁部の拡大断面図である。デバイスが形成される領域はウエハＷの平坦部Ｄであり、端面Ｇから数ミリメートル内周の位置である。図６に示すように、本明細書では、デバイスが形成される領域より外側の平坦部をニアエッジ部Ｅ、上斜面Ｆから端面Ｇ、下斜面Ｆまでの傾斜を有する領域をベベル部Ｂと定義する。
【００５５】
図７(ａ)はリニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド組立体１Ａを前進させて研磨テープ２３をウエハＷのベベル部の端面に当接させている状態を示す。回転保持機構３によりウエハＷを保持して回転させることによって研磨テープ２３とウエハＷのベベル部とを相対移動させ、ウエハＷのベベル部を研磨する。図７（ｂ）はベベル部の上斜面に研磨テープ２３を当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッド３０を傾斜させた状態を示している。図７（ｃ）はベベル部の下斜面に研磨テープ２３を当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッド３０を傾斜させた状態を示している。チルト機構のモータＭ４には、サーボモータやステッピングモータなどの位置や速度を精密に制御できるモータが採用されており、研磨ヘッド３０はプログラムされた所望の角度へ所望のスピードで回転し、位置決めができるようになっている。
【００５６】
図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に対応したウエハＷのベベル部と研磨テープ２３との接触部の拡大模式図である。研磨ヘッド３０はチルト機構によって図中の軸Ｃｔを中心に回転する。図８（ａ）はウエハＷの端面を研磨するように、研磨テープ２３の研磨面とウエハＷのベベル部の端面が平行になる角度とした位置を示す。図８（ｂ）および図８（ｃ）はそれぞれ、研磨テープ２３がウエハＷのベベル部の上斜面、下斜面と平行になる角度とした位置を示している。
【００５７】
このように、ウエハＷのベベル部の形状に合わせて研磨ヘッド３０の傾斜角度を変えることで、ベベル部の所望の箇所を研磨することができる。また、断面形状が曲率をもったものである場合は、角度を細かく変化させて研磨することや、研磨ヘッド３０の回転速度を緩やかにして連続的に角度を変化させることも可能である。
【００５８】
ここで、チルト機構の回転中心は図８（ａ）乃至図８（ｃ）の軸Ｃｔで示すようにウエハＷの内部にあり、軸Ｃｔを中心に研磨ヘッド３０が回転（傾斜）する。このため、図８（ａ）乃至図８（ｃ）で示した位置関係においては、研磨テープ２３上の点が軸Ｃｔまわりに回転する。例えば、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示すように、研磨テープ２３上の点Ｔｃを研磨ヘッド３０の中心線上にとれば、研磨ヘッド３０とともに点Ｔｃが回転することがわかる。この時、研磨ヘッド３０から見た点Ｔｃは研磨ヘッド３０の中心線上の同じ位置にある。すなわち、研磨テープ２３上の点Ｔｃと研磨ヘッド３０との相対位置は変わらない。これは、研磨ヘッド３０がチルト機構によって傾斜しても、研磨ヘッド３０の中心線上にある研磨テープ２３をウエハＷに接触させることができることを意味している。このように、研磨ヘッド３０を傾斜させても接触位置がずれないので、研磨テープ２３を効率よく使用することができる。なお、研磨ヘッド３０の回転軸Ｃｔの位置は移動機構の位置決めによって所望の位置に設定することができる。
【００５９】
次に、本実施形態の研磨装置の研磨動作の好適な例について、図９を参照して説明する。図９は、回転保持機構３に保持されたウエハＷを複数の研磨ヘッド３０を用いて同時に研磨する研磨シーケンスを示す図である。図９において、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は時刻を示している。
【００６０】
図９に示すように、研磨ヘッド組立体１Ａでは粗い砥粒を有する研磨テープ２３Ａを用いてベベル部の下斜面を研磨する（Ｔ１）。その後、研磨ヘッド組立体１Ａの研磨ヘッド３０はチルト機構によって角度を変えて、ベベル部の端面の研磨を行う（Ｔ２−Ａ）。この時、研磨ヘッド組立体１Ｂでは、細かい砥粒を有する研磨テープ２３Ｂを取り付けた研磨ヘッド３０をウエハＷに向けて移動させて、すでに研磨テープ２３Ａで研磨された下斜面に研磨テープ２３Ｂを当接させ、下斜面を研磨する（Ｔ２−Ｂ）。次に、研磨ヘッド組立体１Ａの研磨ヘッド３０はその傾斜角度を変えて上斜面を研磨し（Ｔ３−Ａ）、同時に、研磨ヘッド組立体１Ｂの研磨ヘッド３０はその傾斜角度を変えて端面を研磨する（Ｔ３−Ｂ）。最後に、研磨ヘッド組立体１Ｂの研磨ヘッド３０が上斜面を研磨して研磨処理を終了する（Ｔ４−Ｂ）。
【００６１】
このようにベベル部の第１の領域の粗研磨を終了した直後に、第２の領域の粗研磨と第１の領域の仕上げ研磨を同時に開始することができるので、全体の研磨時間を短縮することができる。本実施形態のように４つの研磨ヘッド３０を設けた場合、粗い砥粒の研磨テープ２３Ａを取り付ける研磨ヘッド３０を２つ配置し、細かい砥粒の研磨テープ２３Ｂを取り付ける研磨ヘッド３０を２つ配置して研磨をすることも可能である。また、互いに粗さの異なる砥粒を有する複数の研磨テープを、砥粒が細かくなる順序でウエハＷに接触させて、三段研磨、四段研磨などの多段研磨を行うことも可能である。さらに、同じ粗さの砥粒を持つ研磨テープを同時に研磨に使用することも可能であり、粗研磨に多くの時間を要する場合などは複数の研磨ヘッド組立体にて粗研磨することも可能である。
【００６２】
研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの少なくとも１つに研磨テープ２３に代えて、研磨によって発生した塵埃を除去するためのテープ状洗浄布をセットし、上述と同様のやり方で最終仕上げに洗浄布によってウエハＷの研磨された箇所を洗浄していくこともできる。この方法によれば、研磨と洗浄を短時間で行うことが可能となる。テープ状洗浄布としては、例えばＰＥＴフィルムの基材上にポリウレタン発砲体や不織布の層を有するものを用いることができる。
【００６３】
また、砥粒を有する研磨テープ２３に代えて、前述のテープ状洗浄布と同様なポリウレタン発砲体や不織布の層を有するテープ状の研磨布からなる研磨テープを取り付け、ウエハＷに砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を供給してウエハＷを研磨することも可能である。この場合、上供給ノズル３６と同様の配置でスラリー供給ノズルをさらに設け、研磨中にウエハＷの上面にスラリーを供給すればよい。
【００６４】
図１０は、互いに粗さの異なる砥粒を有する３つの研磨テープ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを用いて三段研磨の研磨を行う場合の研磨シーケンスを説明するための図である。研磨ヘッド組立体１Ａにて、粗い砥粒の研磨テープ２３ＡでウエハＷを粗研磨し、研磨テープ２３Ａで研磨された箇所を、研磨テープ２３Ａよりも細かい砥粒の研磨テープ２３Ｂで研磨し、そして、研磨テープ２３Ｂにより研磨された箇所を、研磨テープ２３Ｂよりも細かい砥粒の研磨テープ２３Ｃで仕上げ研磨していく。図１０において、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５は時刻を示している。例えば、時刻Ｔ３においては、３つの研磨ヘッド３０が同時にウエハＷを研磨していることを示している。
【００６５】
図１１（ａ）はベベル部の上斜面を研磨している状態を示す図であり、図１１（ｂ）はベベル部の下斜面を研磨している状態を示す図である。図１１（ａ）と図１１（ｂ）では、研磨テープ２３の送り方向は同一である。この場合、研磨テープ２３は位置ＴａでウエハＷと接触し、位置ＴｂでウエハＷから離間する。このため、上斜面研磨時と下斜面研磨時において、研磨テープ２３が接触を始める位置Ｔａと離間するＴｂの位置が上下非対称になってしまう。研磨テープ２３には研磨によって目詰まりが生じるため、この研磨方法では上下非対称な研磨プロファイルになってしまい、仕上がり形状が上斜面と下斜面とで異なる場合がある。
【００６６】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、研磨テープ２３の送り方向が互いに反対の２つ研磨ヘッド３０を用いてウエハＷの上斜面および下斜面を研磨している様子を示す図である。この場合、チルト機構により各研磨ヘッド３０を上下対称の傾斜角にすると、研磨テープ２３の接触開始位置Ｔａと研磨テープ２３の離間位置Ｔｂを上下対称な位置とすることができる。したがって、上斜面と下斜面の研磨プロフィアルを上下対称にすることができる。なお、図１２（ａ）および図１２（ｂ）において各研磨ヘッド３０の傾斜角度を上下対称にした場合を示したが、各研磨ヘッド３０を同じ傾斜角度にして、同じ面（例えば、上斜面）を研磨することもできる。この場合も、同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
図１３は、保持ステージ４が上昇位置にある状態を示す断面図である。
研磨終了後、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが移動機構により後退した後、チルト機構により研磨ヘッド３０を水平位置に戻し、図１３に示すように、エアシリンダ１５により保持ステージ４を搬送位置まで上昇させる。この搬送位置において、ウエハＷを搬送機構のハンド（後述する）で把持させ、ウエハＷを保持ステージ４から離脱させる。保持ステージ４から搬送機構に受渡されたウエハＷは隣接する洗浄ユニット（後述する）に搬送される。
【００６８】
図１３に示すように、研磨装置には、ベースプレート６５の上面からの距離Ｈにある水平面Ｋ（一点鎖線で示す）が予め設定されている。この水平面Ｋは研磨室２１を横切る仮想的な平面である。保持ステージ４はこの水平面Ｋより高い位置まで上昇し、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが水平面Ｋより低い位置にあるように研磨ヘッド３０をチルト機構により回転させる。また、テープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは水平面Ｋよりも低い位置に配置されている。
【００６９】
上述のように、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２０ｅ（図３参照）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。このため、排気口２０ｅ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。
【００７０】
水平面Ｋは、研磨処理によって生じる研磨屑などで汚染される下方空間と汚染が少ない上方空間とを分離する仮想的な平面であり、この水平面Ｋで清浄度の異なる空間を高さ方向で区分けする。そして、清浄度の高い位置（水平面Ｋより上）までウエハＷと保持ステージ４を上昇させた後にウエハＷを搬送するので、搬送機構のハンドが汚染されることがない。また、研磨処理後にシャッターが閉じた状態でウエハＷを上方に上昇させた後に、洗浄ノズル３８が洗浄水（洗浄液）を噴射して研磨ヘッド３０を洗浄するように構成されている。このようにすれば、処理後のウエハＷを汚染することなく清浄度の低い位置（水平面Ｋより下）で汚れた研磨ヘッド３０を洗浄することができる。その後、シャッターを開きウエハＷが搬送機構により搬送される。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図１５は図１４のＡ−Ａ線断面図である。図１６は、図１４の矢印Ｂで示す方向から見た側面図である。図１７は、図１４のＣ−Ｃ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一または相当する要素には同一の符号を用いて、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第１の実施形態と同様である。
【００７２】
本実施形態の研磨装置は、ウエハＷの周縁部に形成されたノッチ部を研磨するのに好適に用いられる装置である。図１４に示すように、本実施形態の研磨装置は、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂと、ウエハＷを保持して回転させる回転保持機構３とを備えている。これら研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂと回転保持機構３は、ハウジング７１内に収容されている。このハウジング７１には、ウエハＷの搬入および搬出のための搬送口７１ａが設けられており、搬送口７１ａには開閉自在なシャッター７２が設けられている。同様に、ハウジング７１には、研磨テープを交換するための作業窓７１ｂが設けられており、この作業窓７１ｂにはシャッター７３によって閉じられている。
【００７３】
図１５に示すように、保持ステージ４は第１の中空シャフト５−１の上端に連結されている。第１の中空シャフト５−１は、プーリーｐ５，ｐ６およびベルトｂ３を介してモータＭ５に連結されており、このモータＭ５によって保持ステージ４が回転させられるようになっている。保持ステージ４、第１の中空シャフト５−１、プーリーｐ５，ｐ６、ベルトｂ３、およびモータＭ５は１つのステージ組立体を構成している。
【００７４】
第１の中空シャフト５−１の下方には第２の中空シャフト５−２が設けられている。これら第１の中空シャフト５−１および第２の中空シャフト５−２は互いに平行に延びている。第１の中空シャフト５−１および第２の中空シャフト５−２は、ロータリジョイント７６を介して連通ライン７によって連結されている。第１の実施形態と同様に、連通ライン７の一端は保持ステージ４の上面に形成された溝（図２参照）に接続され、他端は、真空ライン９および窒素ガス供給ライン１０（図２参照）に接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、ウエハＷを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００７５】
第２の中空シャフト５−２は、ロータリボールスプライン軸受７７によって回転自在かつ直動自在に支持されている。ロータリボールスプライン軸受７７はケーシング７８に支持され、ケーシング７８はベースプレート６５に固定されている。第２の中空シャフト５−２は、プーリーｐ７，ｐ８およびベルトｂ４を介してモータＭ６に連結されており、このモータＭ６によって第２の中空シャフト５−２が回転させられるようになっている。
【００７６】
ステージ組立体と第２の中空シャフト５−２とは、アーム８０を介して互いに連結されている。モータＭ６は第２の中空シャフト５−２を時計周りおよび反時計周りに所定の角度だけ回転させるように制御されている。したがって、モータＭ６により第２の中空シャフト５−２を時計回りおよび反時計周りに回転させると、ステージ組立体も時計回りおよび反時計周りに回転する。第１の中空シャフト５−１の軸芯と第２の中空シャフト５−２の軸芯とはずれており、第２の中空シャフト５−２の延長線上には、保持ステージ４に保持されたウエハＷのノッチ部が位置している。したがって、モータＭ６を駆動させると、ウエハＷはノッチ部を中心に時計周りおよび反時計周りに所定の角度だけ水平面内で回転する（すなわちスイングする）ように構成されている。本実施形態では、ウエハＷをノッチ部を中心としてスイングさせるスイング機構は、プーリーｐ７，ｐ８、ベルトｂ４、モータＭ６、第２の中空シャフト５−２、アーム８０などにより構成される。
【００７７】
第２の中空シャフト５−２はエアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、このエアシリンダ１５によって第２の中空シャフト５−２およびステージ組立体が上昇および下降するようになっている。エアシリンダ１５は、ベースプレート６５に固定されたフレーム８１に取り付けられている。図１７に示すように、保持ステージ４上のウエハＷは、エアシリンダ１５により搬送位置と研磨位置との間で上下動する。すなわち、ウエハＷを搬送するときは、ウエハＷはエアシリンダ１５により搬送位置まで上昇し、ウエハＷを研磨するときは、ウエハＷはエアシリンダ１５により研磨位置まで下降するようになっている。ハウジング７１の搬送口７１ａは、搬送位置と同じ高さに設けられている。
【００７８】
回転保持機構３は、リンス液供給ノズル８３および薬液供給ノズル８４をさらに備えている。リンス液供給ノズル８３からは、純水などのリンス液が保持ステージ４上のウエハＷに供給され、薬液供給ノズル８４からは、薬液が保持ステージ４上のウエハＷに供給されるように構成されている。これらリンス液供給ノズル８３および薬液供給ノズル８４は、スイング機構によって、保持ステージ４と一体にノッチ部を中心として所定の角度だけ回転するようになっている。
【００７９】
ウエハＷの搬送位置には、ウエハＷに形成されているノッチ部を検出するノッチサーチユニット８２が設けられている。図１４に示すように、ノッチサーチユニット８２は、図示しないアクチュエータにより、ノッチサーチ位置と退避位置との間を移動するように構成されている。ノッチサーチユニット８２によりノッチ部が検出されると、ノッチ部が研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの方を向くように保持ステージ４がモータＭ５によって回転するようになっている。図１７に示すように、ノッチサーチユニット８２は、ウエハＷが搬送位置にあるときにノッチ部を検出する。
【００８０】
従来では、ノッチサーチユニットは研磨位置に設けられていたため、リンス液や薬液がノッチサーチユニットに付着してノッチ部の位置を誤って検出することがあった。この点、本実施形態によれば、ノッチサーチユニット８２は研磨位置よりも上方の搬送位置に配置されているので、ノッチサーチユニット８２にリンス液や薬液が付着することがなく、リンス液や薬液などに起因するノッチサーチユニット８２の誤検出が防止される。
【００８１】
図１４に示すように、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは、ウエハＷのノッチ部を中心として対称に配置されている。これらの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは同一の構成を有しているので、以下、研磨ヘッドモジュール７０Ａについてのみ説明する。
【００８２】
研磨ヘッドモジュール７０Ａは、研磨テープ７５をウエハＷのノッチ部に摺接させる研磨ヘッド９０と、研磨ヘッド９０に研磨テープ７５を供給する供給リール２４と、ウエハＷの研磨に使用された研磨テープ７５を回収する供給リール２４とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は、ウエハＷの径方向において研磨ヘッド９０の外側に配置されており、供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。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。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７５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。本実施形態においても、テープ供給回収機構は、供給リール２４、回収リール２５、カップリング２７、モータＭ２などから構成される。
【００８３】
研磨ヘッド９０と供給リール２４との間には、ガイドローラ３１，３２，３３およびテンションセンサ９１が配置されている。研磨ヘッド９０と回収リール２５との間には、ガイドローラ３４が配置されている。研磨テープ７５に与えられるテンション（研磨荷重）は、テンションセンサ９１によって測定されるようになっている。このテンションセンサ９１の出力信号はモニタリングユニット９２に送られ、このモニタリングユニット９２により研磨テープ７５のテンションが監視されている。本実施形態では、第１の実施形態で用いられる研磨テープ２３よりも幅の狭い研磨テープ７５が用いられる。
【００８４】
図１８は、研磨ヘッドモジュールの断面図であり、図１９は、図１８のＤ−Ｄ線断面図である。図１８に示すように、研磨ヘッド９０は、テープ送り機構４２と、複数のガイドローラ４６，４７とを備えている。研磨ヘッド９０の基本的構成は第１の実施形態の研磨ヘッド３０と同様であるが、研磨ヘッド９０は加圧機構を備えていない点で第１の実施形態の研磨ヘッド３０と異なっている。図１８および図１９に示すように、研磨ヘッド９０は揺動プレート９３に固定されており、揺動プレート９３はチルトプレート９４にリニアガイド９５を介して連結されている。揺動プレート９３の端部にはＵ字型の揺動受けブロック９７が固定されている。この揺動受けブロック９７には、偏心軸９８ａを有する揺動シャフト９８が連結されている。偏心軸９８ａには軸受９９が取り付けられており、この軸受９９は揺動受けブロック９７の矩形状の収容スペースに緩やかに嵌合されている。
【００８５】
揺動シャフト９８はプーリーｐ９，ｐ１０およびベルトｂ５を介してモータＭ７に連結されている。モータＭ７を駆動すると、揺動シャフト９８が回転し、揺動シャフト９８の偏心軸９８ａが偏心回転運動する。偏心軸９８ａの偏心回転運動は、リニアガイド９５により揺動プレート９３の直線的な往復運動に変換され、揺動プレート９３に固定されている研磨ヘッド９０が直線往復運動（オシレーション運動）する。研磨ヘッド９０がオシレーションする方向は、ウエハＷの接線方向に対して直交する方向である。本実施形態では、揺動シャフト９８、プーリーｐ９，ｐ１０、ベルトｂ５、モータＭ７、揺動受けブロック９７などによりオシレーション機構が構成される。
【００８６】
揺動シャフト９８は、中空状のチルトシャフト１００を貫通して延びており、チルトシャフト１００の内周面に固定された軸受１０１，１０２によって揺動シャフト９８が回転自在に支持されている。チルトシャフト１００は、軸受１０３，１０４によって回転自在に支持されている。チルトシャフト１００は、プーリーｐ１１，ｐ１２およびベルトｂ６を介してモータＭ８に連結されている。したがって、チルトシャフト１００は、揺動シャフト９８とは独立してモータＭ８により回転するように構成されている。
【００８７】
チルトシャフト１００にはチルトプレート９４が固定されている。したがって、チルトシャフト１００を回転させると、リニアガイド９５を介してチルトプレート９４に連結されている揺動プレート９３が回転し、揺動プレート９３に固定されている研磨ヘッド９０が回転する。モータＭ８は時計周りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転するように制御されている。したがって、モータＭ８を駆動することにより、研磨ヘッド９０は、図１５に示すように、研磨テープ７５とウエハＷとの接触箇所を中心として所定の角度で回転（傾斜）する。本実施形態では、プーリーｐ１１，ｐ１２、ベルトｂ６、モータＭ８、チルトシャフト１００、チルトプレート９４などによりチルト機構が構成される。
【００８８】
研磨ヘッドモジュール７０ＡはＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構を介してベースプレート６５に設置されている。Ｘ軸移動機構は、保持ステージ４上のウエハＷの中心とノッチ部とを結ぶ線に対して直交する方向に延びるＸ軸レール１０６と、Ｘ軸レール１０６にスライド自在に取り付けられたＸ軸ガイド１０８とを有している。Ｙ軸移動機構は、Ｘ軸レール１０６に対して直交する方向に延びるＹ軸レール１０７と、Ｙ軸レール１０７にスライド自在に取り付けられたＹ軸ガイド１０９とを有している。Ｘ軸レール１０６はベースプレート６５に固定されており、Ｘ軸ガイド１０８は連結プレート１１０を介してＹ軸レール１０７に固定されている。Ｙ軸ガイド１０９は研磨ヘッドモジュール７０Ａに固定されている。なお、Ｘ軸およびＹ軸は、水平面内で互いに直交する仮想的な移動軸である。
【００８９】
２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０ＢはＸ軸方向に沿って配列されており、互いに平行に配置されている。これら研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは１本の連結シャフト１１１を介してＸ軸エアシリンダ（Ｘ軸アクチュエータ）１１３に連結されている。Ｘ軸エアシリンダ１１３はベースプレート６５に固定されている。このＸ軸エアシリンダ１１３によって、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは同期してＸ軸方向に移動される。研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂには、Ｙ軸エアシリンダ（Ｙ軸アクチュエータ）１１４がそれぞれ連結されており、各Ｙ軸エアシリンダ１１４は連結プレート１１０に固定されている。このＹ軸エアシリンダ１１４によって、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは互いに独立してＹ軸方向に移動される。
【００９０】
このような構成により、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは、回転保持機構３に保持されたウエハＷと平行な面内で移動することができ、かつ研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの各研磨ヘッド９０は互いに独立してウエハＷのノッチ部に近接および離間することが可能となっている。また、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは同期してＸ軸方向に移動するので、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの切り替えの時間を短縮することができる。なお、本実施形態のテープ供給回収機構は研磨ヘッドモジュールの一部を構成し、研磨ヘッド９０と一体に移動する点で、第１の実施形態のテープ供給回収機構と異なっている。
【００９１】
次に、本実施形態に係る研磨装置の動作について説明する。
ウエハＷが搬送機構によって搬送口７１ａからハウジング７１内に挿入されると、保持ステージ４が上昇し、ウエハＷは保持ステージ４の上面に吸着保持される。この状態で、ノッチサーチユニット８２は、ウエハＷに形成されているノッチ部の位置を検出し、回転保持機構３は、ウエハＷを研磨位置まで下降させつつ、ノッチ部が研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの方を向くようにウエハＷを回転させ、同時にリンス液供給ノズル８３からリンス液を、又は薬液供給ノズル８４から薬液の供給を開始する。
【００９２】
次に、研磨ヘッドモジュール７０Ａがノッチ部に近接し、研磨ヘッド９０により研磨テープ７５をノッチ部に摺接させて研磨する。すなわち、研磨ヘッド９０をオシレーション動作させることで研磨テープ７５をノッチ部に摺接させる。研磨中は、スイング機構によりウエハＷをノッチ部を中心としてスイングさせ、さらに研磨ヘッド９０をノッチ部を中心として傾斜させる。
【００９３】
研磨ヘッドモジュール７０Ａによる研磨が終了すると、研磨ヘッドモジュール７０ＡがウエハＷから離間し、代わりに研磨ヘッドモジュール７０ＢがウエハＷのノッチ部に近接する。そして、同様に、研磨ヘッド９０をオシレーション動作させることで研磨ヘッド９０により研磨テープ７５をノッチ部に摺接させて研磨する。研磨中は、スイング機構によりウエハＷをノッチ部を中心として水平面内でスイングさせ、さらに研磨ヘッド９０をノッチ部を中心として傾斜させる。研磨が終了した後、リンス液または薬液の供給を停止し、保持ステージ４が上昇し、ウエハＷは搬送機構により搬送口７１ａから搬出される。
【００９４】
研磨ヘッドモジュール７０Ａで用いられる研磨テープと、研磨ヘッドモジュール７０Ｂで用いられる研磨テープとは異なるタイプのものとすることができる。例えば、研磨ヘッドモジュール７０Ａが粗い砥粒の研磨テープを用いて粗研磨を行い、次いで研磨ヘッドモジュール７０Ｂが細かい砥粒の研磨テープを用いて仕上げ研磨を行うことができる。このようにすれば、ウエハＷを保持ステージ４に保持させた状態で、粗研磨と仕上げ研磨を行うことができ、研磨全体の時間を短縮することができる。
【００９５】
供給リール２４および回収リール２５に連結されているモータＭ２により、研磨テープ７５のテンション（研磨荷重）は一定に維持されている。研磨中、モニタリングユニット９２は、テンションセンサ９１からの出力信号（すなわち研磨テープ７５のテンション）を監視しており、研磨テープ７５のテンションがある閾値を超えたか否かを判断するようになっている。研磨テープ７５のテンションの変化は、各部品の経時変化に起因すると考えられる。したがって、研磨テープ７５のテンションの変化を監視することにより、各部品の寿命を判断することができる。また、研磨荷重の最大値および最小値が分かるため、極度の高荷重研磨による研磨不良を事前に検知することができる。
【００９６】
モニタリングユニット９２により研磨直前にテンションセンサ９１の出力信号を検出し、供給リール２４に連結されているモータＭ２の出力トルクを調整することで、研磨テープ７５が所望のテープテンションになるように制御することもできる。
【００９７】
研磨テープ７５の交換作業は、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂのうちのいずれか一方を保持ステージ４の方に移動させることによって容易に行うことができる。例えば、研磨ヘッドモジュール７０Ａに搭載されている研磨テープ７５を交換するときは、研磨ヘッドモジュール７０Ｂを保持ステージ４の方に移動させ、この状態で研磨ヘッドモジュール７０Ａの研磨テープ７５を交換する。研磨テープ７５の交換は、作業窓７１ｂを介して作業員によって行われる。
【００９８】
図２０は、本実施形態に係る研磨装置の他の構成例を示す平面図である。図２１は、図２０に示す研磨装置の矢印Ｅで示す方向から見た側面図である。この構成例では、４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤがウエハＷの中心に対して対称に配置されている。４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄは１本の連結シャフト１１１によって互いに連結されており、すべての研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤがＸ軸方向へ同期して動くようになっている。
【００９９】
連結シャフト１１１にはボールねじサポート１２０が固定されており、このボールねじサポート１２０にはボールねじ１２１が螺合している。ボールねじ１２１の端部はカップリング１２２を介してＸ軸駆動モータＭ９が連結されている。このような構成により、４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤはＸ軸駆動モータＭ９によってＸ軸方向に同期して移動する。なお、４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤのＹ軸方向への移動は、Ｙ軸移動機構（Ｙ軸レール１０７、Ｙ軸ガイド１０９、Ｙ軸エアシリンダ１１４）によって、互いに独立して行うことができるようになっている。
【０１００】
図２２は、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。なお、特に説明しない構成および動作は第２の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図２２に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、第２の実施形態のＸ軸移動機構（Ｘ軸レール１０６、Ｘ軸ガイド１０８、Ｘ軸エアシリンダ１１３）に相当する機構は備えていなく、第２の実施形態のＹ軸移動機構（Ｙ軸レール１０７、Ｙ軸ガイド１０９、Ｙ軸エアシリンダ１１４）に相当する直線移動機構を備えている。各直線移動機構は、直動レール１３０、直動ガイド、直動アクチュエータを備えており、これらの各要素は第２の実施形態のＹ軸移動機構の各要素と同一の構成である。
【０１０１】
２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは、これら直線移動機構によってそれぞれ直線的に移動する。すなわち、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂがそれぞれ移動する移動軸は１つである。直線移動機構による研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの移動方向は互いに平行ではない。２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの各研磨ヘッド９０は、互いに接触することなく、図２２および図２３に示すように直線移動機構によって保持ステージ４上のウエハＷのノッチ部に近接および離間する方向に互いに独立して移動する。この構成例によれば、第２の実施形態のＸ軸移動機構（Ｘ軸レール１０６、Ｘ軸ガイド１０８、Ｘ軸エアシリンダ１１３）に相当する機構が不要であるので、安価な研磨装置を提供することができる。
【０１０２】
なお、図２２および図２３に示すように、ウエハＷの研磨前に、ウエハＷの中心とノッチ部とを結ぶ線が研磨ヘッドモジュール７０Ａまたは７０Ｂの移動方向と一直線上に並ぶように（すなわち、ノッチ部が研磨テープ７５の研磨面を向くように）保持ステージ４を回転させ、この位置をウエハＷのスイング動作の中心位置とすることが好ましい。
【０１０３】
図２４は、第３の実施形態の他の構成例に係る研磨装置を示す平面図である。
図２４に示すように、本構成例の研磨装置は、図２２に示す２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂに加えて、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ｃ，７０Ｄを備えている。これら研磨ヘッドモジュール７０Ｃ，７０Ｄの構成は、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの構成と同一である。研磨ヘッドモジュール７０Ｃ，７０Ｄは、直線移動機構によって、矢印で示すようにウエハＷのノッチ部に近接および離間する方向に移動可能となっている。
【０１０４】
図２５は、第４の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図２６は図２５のＦ−Ｆ線断面図である。なお、第４の実施形態に係る研磨装置は、基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置に好適に使用される。
図２５に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、５つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１４０を有している。より詳しくは、この研磨装置は、第１の実施形態に係る研磨装置に、研磨ヘッド組立体１４０が付加された構成を有している。研磨ヘッド組立体１４０は、研磨ヘッド組立体１Ｂ，１Ｃの間に設置されている。この研磨ヘッド組立体１４０は、図２６に示すように、傾斜角度が固定された研磨ヘッド１４１を有している。ここで、固定された傾斜角度とは、研磨中には研磨ヘッド１４１の傾斜角度を変えられないことを意味する。ただし、研磨ヘッド１４１の設置角度を変えることでウエハＷへの接触角度を調整することは可能である。なお、この例では、研磨ヘッド１４１は、ウエハＷに接触する研磨テープ２３の研磨面がウエハＷの表面に対して垂直となる角度に設置されている。
【０１０５】
テープ供給回収機構１４２は、テープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと同じ構造であるが、図２６に示すように、研磨ヘッド１４１の上方に位置している。より詳しくは、テープ供給回収機構１４２は、隔壁２０の上面に設置されており、研磨テープ２３を研磨ヘッド１４１に供給する供給リール１４３と、研磨ヘッド１４１から研磨テープ２３を回収する回収リール１４４とを有している。テープ供給回収機構１４２をこの位置に配置することで、他の研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのメンテナンス作業の邪魔にならないようになっている。図２６に示すように、研磨ヘッド１４１は、研磨テープ２３の研磨面をウエハＷのベベル部に押圧する加圧機構１４５と、研磨テープ２３を送るテープ送り機構１４６を有している。加圧機構１４５は第１の実施形態に係る加圧機構４１（図５参照）と同一の構造である。
【０１０６】
テープ送り機構１４６は、テープ送りローラ１４７と、テープ把持ローラ１４８と、テープ送りローラ１４７を回転させるモータＭ１０とを備えている。テープ送りローラ１４７とモータＭ１０とは離間しており、ベルトｂ７によって互いに連結されている。すなわち、テープ送りローラ１４７はベルトｂ７を介してモータＭ１０によって回転駆動され、これによって研磨テープ２３がその長手方向に移動する。研磨ヘッド１４１の下部にはリニアアクチュエータ１５０が連結されており、このリニアアクチュエータ１５０により研磨ヘッド１４１は、ウエハＷに近接および離間する方向に移動される。なお、リニアアクチュエータ１５０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。
【０１０７】
研磨ヘッドの角度が可変な研磨ヘッド組立体（以下、可変角度研磨ヘッド組立体という）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、研磨ヘッドの角度が固定された固定角度（以下、固定角度研磨ヘッド組立体という）１４０の配置および組み合わせは、図２５に示す例に限定されない。しかしながら、５つ以上の研磨ヘッド組立体を設置する場合には、少なくとも１つの固定角度研磨ヘッド組立体を組み入れることが好ましい。これは、固定角度研磨ヘッド組立体は、可変角度研磨ヘッド組立体よりもコンパクトであるからである。したがって、固定角度研磨ヘッド組立体の数を増やすことにより、６つまたは７つの研磨ヘッド組立体を設置することが可能である。
【０１０８】
図２７は、７つの研磨ヘッド組立体を設置した例を示している。この例では、２つの可変角度研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂと５つの固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅが設置されている。これら固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅは、図２５に示す固定角度研磨ヘッド組立体１４０と同一の構成を有している。
【０１０９】
固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ｃに研磨テープ２３を供給し回収するテープ供給回収機構は、図２６に示すテープ供給回収機構１４２と同様の構成であり、同様の位置に配置されている。固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｄ，１４０ＥのウエハＷの径方向外側には、テープ供給回収機構１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｄ，１４２Ｅがそれぞれ配置されている。これらのテープ供給回収機構１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｄ，１４２Ｅは、研磨室２１の外部に配置されており、上述したテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと同一の構成を有している。
【０１１０】
このように研磨ヘッドの数が増えることによって研磨時間が短縮され、スループット向上が可能となる。固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅの研磨ヘッドの設置角度の一例は、比較的長い研磨時間を必要とする部位に対応する角度である。なお、固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅの研磨ヘッド１４１の角度は、互いに異なってもよく、または互いに同一でもよい。固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅは、研磨ヘッド１４１（図２６参照）を傾けるためのチルトモータが不要であるので、可変角度研磨ヘッド組立体に比べて、コンパクトで、かつ低コストである。また、研磨ヘッド１４１を前後移動させるための移動機構（すなわちリニアアクチュエータ１５０、図２６参照））をコンパクトにすることができ、該移動機構を研磨室２１内に配置することができる。さらに、使用される研磨テープ２３の種類を増やすことができ、ウエハＷにより適した研磨条件で研磨することが可能となる。
【０１１１】
図２８は、第５の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。この実施形態に係る研磨装置は、上供給ノズル３６および下供給ノズル３７に冷却液を供給する冷却液供給部１６０を備えている。本実施形態のその他の構成および動作は、第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。冷却液供給部１６０は、公知の液体冷却装置と基本的に同一の構成を有しているが、接液部にテフロン（登録商標）などのウエハＷを汚染しない材料が用いられている点で異なっている。また、冷却液供給部１６０は、冷却液を４℃程度にまで冷却する能力を備えている。冷却液供給部１６０によって冷却された冷却液は、上供給ノズル３６および下供給ノズル３７からウエハＷを経由して研磨テープ２３に供給される。冷却液としては、純水または超純水が好適に使用される。
【０１１２】
研磨中に冷却液を供給する目的は、ウエハＷと研磨テープ２３との摩擦によって発生する熱を奪うことにある。研磨テープ２３としては、ダイヤモンド、シリカ、セリアなどの硬質の砥粒を溶融した樹脂（バインダー）に分散させ、該砥粒を含有する樹脂をＰＥＴシートなどのテープ基材の表面に塗布し、乾燥させたものが一般に使用されている。研磨中に発生する熱により樹脂が軟らかくなると、研磨性能が低下する。これは、樹脂が砥粒を保持する力が弱くなるためと考えられている。また、樹脂が軟らかくなると、砥粒が樹脂から脱落してしまう。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、研磨中に冷却液を研磨テープ２３とウエハＷとの接触部に供給することにより、研磨テープ２３を冷却する。より具体的には、冷却液は、回転保持機構３によって回転させられているウエハＷに供給され、遠心力によりその表面上を移動して、研磨テープ２３に接触する。そして、冷却液は、研磨中に発生する熱を研磨テープ２３から奪う。その結果、研磨テープ２３の研磨性能を維持することができ、研磨速度（除去速度）の低下を防止することができる。
【０１１４】
以下、冷却液を用いて研磨テープを冷却した実験結果について説明する。第１の実験では、冷却液として常温（１８℃）の超純水を使用した。ウエハの研磨は、１つの研磨ヘッド組立体、２つの研磨ヘッド組立体、３つの研磨ヘッド組立体、および４つの研磨ヘッド組立体を用いて別々に行った。その結果、１つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨と、２つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、研磨速度の低下ほとんど見られなかった。３つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、研磨速度の低下が見られ、４つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、研磨速度は顕著に低下した。
【０１１５】
次に、１０℃の超純水（冷却液）を用いて研磨テープを冷却しながら研磨を行った。研磨方法は上述の実験例の研磨方法と同じである。その結果、３つの研磨ヘッド組立体および４つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨のいずれも、研磨テープ本来の研磨性能が発揮されたことが分かった。つまり、３つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、１つの研磨ヘッド組立体を用いた場合の研磨性能の３倍の研磨性能が得られ、４つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、１つの研磨ヘッド組立体を用いた場合の研磨性能の４倍の研磨性能が得られた。
【０１１６】
さらに、１つの研磨ヘッド組立体を用いて、超純水の温度を常温から徐々に下げながら研磨を行った。その結果、超純水の温度が低い方が研磨速度が高くなり、かつ研磨速度のばらつきが小さくなることが分かった。
上記実験に加え、様々な研磨条件の下で研磨を行った。その結果、冷却液の温度と研磨速度との関係は、研磨テープの物性、ウエハの回転速度（すなわち研磨テープとウエハとの相対速度）、および研磨テープの粒度によって影響されることが分かった。特に、シリカ粒子やダイヤモンド粒子などの機械研磨作用の大きい砥粒を有する研磨テープ、粒度が小さい（粗さが細かい）研磨テープを用いた場合や、ウエハと研磨テープとの相対速度が大きい場合に、冷却液の効果が顕著であった。
【０１１７】
以上の実験結果から、１０℃以下の冷却液を使用することで、研磨速度の低下防止および研磨速度の安定化などの効果が実現され、しかもこれらの効果の勾配が小さくなることが分かった。したがって、研磨中は、１０℃以下の温度の冷却液を研磨テープに供給することが好ましい。なお、冷却液供給部１６０は、低温の冷却液（純水または超純水）と常温の冷却液を選択的に上供給ノズル３６および下供給ノズル３７に供給するように構成されていることが好ましい。例えば、研磨中は低温の冷却液をウエハに供給し、研磨後のウエハの洗浄時には常温の冷却液をウエハに供給するようにしてもよい。
【０１１８】
図２９は、第６の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図３０は、図２９に示す研磨装置の縦断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【０１１９】
図２９および図３０に示すように、リニアアクチュエータ（移動機構）６７には、複数の（この例では４つの）センタリングガイド１６５が研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを介してそれぞれ連結されている。より具体的には、センタリングガイド１６５は、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各移動台６１の上部に設けられており、リニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと一体に移動するようになっている。すなわち、センタリングガイド１６５は、リニアアクチュエータ６７によりウエハＷの周縁部に近接および離間する方向に移動する。センタリングガイド１６５は、上下に延びるガイド面１６５ａを有している。これらのガイド面１６５ａは、ウエハの搬送位置に配置されており、いずれも回転保持機構３の回転軸を向いている。
【０１２０】
ウエハＷは、搬送機構の一対のハンド１７１に取り付けられた複数の保持爪１７１ａによりその周縁部を把持された状態で、該ハンド１７１により研磨室２１内に搬送される。この状態で、ハンド１７１がやや下降し、次いで、センタリングガイド１６５がウエハＷに近接する。センタリングガイド１６５は、そのガイド面１６５ａがウエハＷの最外端面に接触するまでウエハＷに向かって移動し、ウエハＷはセンタリングガイド１６５によって保持される。この状態にあるウエハＷの中心は、回転保持機構３の回転軸上に位置している。その後、ハンド１７１がウエハＷから離間する。そして、回転保持機構３の保持ステージ４が上昇し、ウエハＷの裏面を真空吸着する。その後、センタリングガイド１６５は、ウエハＷから離れる方向に移動し、次いで、ウエハＷを保持した保持ステージ４が研磨位置まで下降する。
【０１２１】
センタリングガイド１６５は、研磨装置に組み込まれているので、回転保持機構３と同じ構造体の中でウエハＷの中心合わせが行われる。したがって、中心合わせの精度を向上させることができる。また、センタリングガイド１６５は、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを移動させるためのリニアアクチュエータ６７に連結されているので、センタリングガイド１６５を移動させるための専用の移動機構は不要である。なお、搬送機構のハンド１７１は、図２９および図３０に示す例に限られず、センタリングガイド１６５にウエハＷを受け渡しできるものであればよい。
【０１２２】
図３１は、第６の実施形態に係る研磨装置の変形例を示す平面図である。図３２は、図３１に示す研磨装置の縦断面図である。この例の研磨装置は、回転保持機構３によって保持されたウエハＷの偏心を検出する偏心検知手段１７０を備えている。この偏心検知手段１７０はセンタリングガイド１６５のうちの１つに取り付けられており、ウエハＷの周縁部を挟むように配置された投光部１７０ａおよび受光部１７０ｂを有している。投光部１７０ａは帯状の光を発し、受光部１７０ｂはその光を受光する。投光部１７０ａの光源としては、レーザやＬＥＤなどを用いることができる。ウエハＷの周縁部が投光部１７０ａと受光部１７０ｂとの間に位置していると、光の一部がウエハＷにより遮られる。受光部１７０ｂは、ウエハＷによって遮られた光の部分の長さを計測するように構成されている。このような偏心検知手段１７０は、一般に、透過型センサと呼ばれている。なお、偏心検知手段１７０として、投光部および受光部が同方向を向いた反射型センサを用いることも可能である。
【０１２３】
偏心検知手段１７０は、次のようにしてウエハＷの偏心を検出する。ウエハＷが回転保持機構３により保持された後、センタリングガイド１６５を僅かにウエハＷから離間させる。そして、回転保持機構３によりウエハＷを回転させる。この状態で、投光部１７０ａは受光部１７０ｂに向かって光を投光し、受光部１７０ｂはそれを受光する。ウエハＷの周縁部によって遮られる光の部分の長さが一定であれば、ウエハＷの中心は回転保持機構３の回転軸上に位置していることを示している。一方、ウエハＷの周縁部によって遮られる光の部分の長さが変動していれば、ウエハＷの中心が回転保持機構３の回転軸上に位置していないこと、すなわちウエハＷが偏心していることを示している。
【０１２４】
ウエハＷの偏心量が所定のしきい値よりも大きい場合は、再度、センタリングを実施するか、またはセンタリングガイド１６５の位置を調整することを促すような警告を研磨装置が発するようになっている。このような動作により、研磨すべきウエハＷを精度よく研磨することができる。また、ウエハＷの偏心に起因する研磨中のウエハＷの破損を防止することができる。
【０１２５】
図３３は、本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図３４は、本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。なお、特に説明しない構成および動作は、第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図３３および図３４に示すように、回転保持機構３に保持されたウエハＷを囲むように円筒状のシュラウドカバー１７５が設けられている。このシュラウドカバー１７５は、図示しない支柱によって回転保持機構３のケーシング１４に取り付けられている。シュラウドカバー１７５の位置は固定されており、シュラウドカバー１７５はウエハＷと一緒には上昇しない。
【０１２６】
シュラウドカバー１７５には、各研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの研磨ヘッドに対応する位置において開口部（または間隙）が形成されており、各研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの研磨ヘッドは、これらの開口部を通じてウエハＷに近接することが可能となっている。シュラウドカバー１７５はウエハＷに近接して配置されており、シュラウドカバー１７５とウエハＷの外周部との間の隙間は数ミリメートルである。
【０１２７】
シュラウドカバー１７５の上端は、研磨位置にあるウエハＷの表面から約１０ｍｍ高い位置にある。このシュラウドカバー１７５を設ける目的は、研磨中にウエハＷの上面および下面に供給された研磨液（通常は純水）が、ウエハＷの回転によって周囲に飛び散ることを防止し、さらにウエハＷに跳ね返ってくることを防止することにある。
【０１２８】
しかしながら、研磨液は、図３５（ａ）に示すように、研磨動作を行っていない研磨ヘッド３０に当たって、ウエハＷに跳ね返ることがある。ウエハＷに跳ね返った研磨液は、砥粒などを含んでおり、ウエハＷの汚染の原因ともなる。そこで、本実施形態では、このような研磨液の跳ね返りを防止するために、研磨ヘッド３０のウエハＷからの距離または研磨ヘッド３０の傾斜角度を調整することとしている。研磨ヘッド３０の距離および傾斜角度は、動作制御部６９（図１参照）により制御される。
【０１２９】
図３５（ｂ）に示す例では、回転するウエハＷに研磨液が供給される間、ウエハＷから振り落とされた研磨液がウエハＷに跳ね返らないような位置に、研磨ヘッド３０が離間される。ここで、回転するウエハＷから振り落とされる研磨液の速度は、ウエハＷの回転速度に依存する。したがって、動作制御部６９は、ウエハＷの回転速度から研磨ヘッド３０の位置（ウエハＷからの距離）を決定することができる。より具体的には、ウエハＷの回転速度と研磨ヘッド３０のウエハＷからの距離との関係を数式で表し、研磨ヘッド３０とウエハＷとの距離を数式を用いて計算により求めることができる。なお、研磨液がウエハＷに跳ね返らないような研磨ヘッド３０の位置（ウエハＷからの距離）は、実験や計算により求めることができる。
【０１３０】
研磨ヘッド３０の距離ではなく、研磨ヘッド３０の傾斜角度を調整することによっても、研磨液の跳ね返りを防止することができる。具体的には、図３６（ａ）に示すように、研磨ヘッド３０の正面が下方を向くように、研磨ヘッド３０を傾ける。このように研磨ヘッド３０を傾けることにより、研磨ヘッド３０に当たった研磨液を下方に流すことができる。この場合も同様に、動作制御部６９は、ウエハＷの回転速度から研磨ヘッド３０の傾斜角度を決定することができる。また、この場合は、図３６（ｂ）に示すように、シュラウドカバー１７５の内周面と略同じ位置（すなわちウエハＷから同じ径方向距離）に研磨ヘッド３０の正面を位置させることが好ましい。これは、シュラウドカバー１７５と研磨ヘッド３０との間の段差を最小にして研磨液の跳ね返りを防止するためである。さらに、図３６（ｃ）に示すように、研磨ヘッド３０の正面が上方を向くように、研磨ヘッド３０を傾けてもよい。この場合でも、研磨ヘッド３０に当たった研磨液を下方に流すことができる。
【０１３１】
ウエハＷの周縁部を研磨するときは、図３６（ａ）または図３６（ｃ）に示す傾斜角度を維持したまま研磨ヘッド３０をウエハＷに近づけ、研磨テープ２３を研磨ヘッド３０によりウエハＷの周縁部に押し付ける。このような動作により、研磨液の跳ね返りを抑えつつ、研磨ヘッド３０をウエハＷに近づけることができる。なお、研磨液を供給する場合に限らず、上述した冷却液や洗浄水を供給する場合にも、本実施形態を適用することができる。さらに、研磨ヘッド３０の位置と傾斜角度との組み合わせにより、研磨液の跳ね返りを防止することもできる。
【０１３２】
図３７は、第１の実施形態に係る研磨装置および第２の実施形態に係る研磨装置を有する基板処理装置を示す上面図である。
本基板処理装置は、ウエハＷを基板処理装置に投入する２つのロードポート２４０、ロードポート２４０上のウエハカセット（図示せず）からウエハＷを取り出す第１の搬送ロボット２４５、ウエハＷのノッチ位置を検出するとともに、ノッチ部が所定の位置になるようにウエハＷを回転させ、仮置台を兼用するノッチアライナ２４８、ノッチアライナ２４８を直線的に移動させるノッチアライナ移動機構２５０、ノッチ部を研磨するノッチ研磨ユニット（第２の実施形態に係る研磨装置）２５５、ノッチアライナ２４８からノッチ研磨ユニット２５５へウエハＷを搬送する第２の搬送ロボット２５７、ウエハＷのベベル部を研磨するベベル研磨ユニット（第１の実施形態に係る研磨装置）２５６、研磨されたウエハＷを洗浄する洗浄ユニット２６０、洗浄されたウエハＷを乾燥させる乾燥ユニット２６５、ノッチ研磨ユニット２５５からベベル研磨ユニット２５６、洗浄ユニット２６０、乾燥ユニット２６５の順にウエハＷを順次搬送する搬送機構２７０を備えている。
【０１３３】
ノッチ研磨ユニット２５５、ベベル研磨ユニット２５６、洗浄ユニット２６０、乾燥ユニット２６５（以下適宜、総称して処理ユニットという）は直線上に配置され、搬送機構２７０はこれら処理ユニットの配列方向に沿って配置されている。搬送機構２７０は、ハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、およびハンドユニット２７０Ｃを有している。各ハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃは、ウエハＷを保持する１組のハンド１７１を有しており、隣り合う処理ユニット間でウエハＷを搬送する。すなわち、ハンドユニット２７０Ａはノッチ研磨ユニット２５５からウエハＷを取り出してベベル研磨ユニット２５６へ搬送し、ハンドユニット２７０Ｂはベベル研磨ユニット２５６からウエハＷを取り出して洗浄ユニット２６０へ搬送する。そしてハンドユニット２７０Ｃは洗浄ユニット２６０からウエハＷを取り出して乾燥ユニット２６５へ搬送する。それぞれのハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、ハンドユニット２７０Ｃは、処理ユニットの配列方向に沿って直線的に移動可能に構成されている。
【０１３４】
ハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、ハンドユニット２７０Ｃは同時にそれぞれの搬出すべきウエハＷを取り出し、同時に直線移動し、隣接した下流の処理ユニットに同時にウエハＷを搬入する。図３７に示すように、３つのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃが移動すべき距離は、隣接する２つの処理ユニットでの受渡し時のウエハＷ中心間の距離（ピッチ）に応じて異なっている。３つのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃはそれぞれ異なる距離を互いに独立して移動可能に構成されており、受渡しすべき位置にそれぞれのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃが移動できる。したがって、処理ユニットの組み合わせの自由度が増す。なお、ハンドユニットの数は３つに限らず、処理ユニットの数に応じて適宜選択することができる。
【０１３５】
次にウエハＷの全体の流れを説明する。
複数（例えば２５枚）のウエハＷを収容可能なウエハカセットがロードポート２４０に載置されると、自動的にウエハカセットが開き、ウエハＷを基板処理装置に投入可能な状態となる。ウエハカセットが開いた後、第１の搬送ロボット２４５がウエハＷをウエハカセットから取り出し、ウエハＷをノッチアライナ２４８に載置する。ノッチアライナ２４８はウエハＷとともにノッチアライナ移動機構２５０により、第２の搬送ロボット２５７の近傍位置まで移動する。この時、ノッチアライナ２４８はウエハＷのノッチ位置を検出し、ノッチ部が所定の位置になるようにウエハＷを回転させておく。
【０１３６】
そして、第２の搬送ロボット２５７がノッチアライナ２４８からウエハＷを受け取り、ノッチ研磨ユニット２５５に搬入する。ノッチの位置決めはノッチアライナ２４８によって既に行われているので、ノッチ部が所定の位置にある状態でウエハＷはノッチ研磨ユニット２５５に搬入される。なお、ノッチアライナ２４８でノッチの位置決めを行わずに、ノッチ研磨ユニット２５５で上述したようにノッチの位置決めを行うこともできる。
【０１３７】
ノッチ研磨ユニット２５５で処理されたウエハＷは前述のように搬送機構２７０の３つのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃにより順次、ベベル研磨ユニット２５６、洗浄ユニット２６０、乾燥ユニット２６５の順に搬送され処理される。乾燥ユニット２６５で処理が終了したウエハＷは第１の搬送ロボット２４５によりロードポート２４０上のウエハカセットに収容される。
【０１３８】
図３７に示す基板処理装置では、ノッチ研磨ユニット２５５として第２の実施形態に係る研磨装置を用いたが、第３の実施形態に係る研磨装置を用いてもよい。
【０１３９】
図３８は、図３７に示すノッチ研磨ユニットをベベル研磨ユニットに置き換えた基板処理装置の変形例を示す平面図である。ベベル研磨ユニットの構成は第１の実施形態で説明した構成とまったく同じである。
【０１４０】
本基板処理装置は、上流側のベベル研磨ユニット２５６Ａの４つの研磨ヘッドで砥粒の粗い研磨テープで研磨を行い、下流のベベル研磨ユニット２５６Ｂの４つの研磨ヘッドで砥粒の細かい研磨テープで研磨を行うように構成されている。本基板処理装置によれば、装置の処理能力（単位時間当たりの処理ウエハＷの枚数）を上げることができる。なお、この処理ユニットの組み合わせは、ノッチ研磨処理を必要としない処理プロセスに適用することができる。
【０１４１】
また、上流側のベベル研磨ユニット２５６Ａでは、砥粒がテープ基材に固定された研磨テープによる研磨を行い、下流側のベベル研磨ユニット２５６Ｂをテープ状の研磨布を取り付けてスラリーを供給して遊離砥粒で研磨を行うように構成することも可能である。さらに、下流側のベベル研磨ユニット２５６Ｂの１つの研磨ヘッドにテープ状洗浄布を取り付け、研磨テープの砥粒による研磨、スラリーによる研磨、洗浄布による洗浄を順次行うように構成することも可能である。
【０１４２】
搬送機構２７０は上流側のベベル研磨ユニット２５６ＡでのウエハＷの受渡しと下流側のベベル研磨ユニット２５６ＢでのウエハＷの受渡しは同時に行われるので、ウエハＷを速やかに搬送することができる。この場合でも、先に説明したように、ウエハＷを水平面Ｋよりも上方の清浄な空間に位置させている間に研磨ヘッドを洗浄することができる。したがって、洗浄のためにウエハＷを一旦ベベル研磨ユニットから取り出す必要がなく、研磨が行われるごとに研磨ヘッドを洗浄することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１Ａ〜１Ｄ，１４０，１４０Ａ〜１４０Ｅ 研磨ヘッド組立体
２Ａ〜２Ｄ，１４２，１４２Ａ〜１４２Ｅ テープ供給回収機構
３ 回転保持機構
４ 保持ステージ
５，５−１，５−２ 中空シャフト
６ ボールスプライン軸受
７ 連通ライン
８ ロータリジョイント
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１２ ケーシング
１４ ケーシング
１５ エアシリンダ
１８ ラジアル軸受
１９ ベローズ
２０ 隔壁
２１ 研磨室
２３ 研磨テープ
２４，１４３ 供給リール
２５，１４４ 回収リール
２７ カップリング
３０，１４１ 研磨ヘッド
３１〜３４ ガイドローラ
３６ 上供給ノズル
３７ 下供給ノズル
３８ 洗浄ノズル
４０ ルーバー
４１，１４５ 加圧機構
４２，１４６ テープ送り機構
４３〜４９ ガイドローラ
５０ 加圧パッド
５１ パッドホルダー
５２ エアシリンダ（駆動機構）
５３ エア配管
５４ 電空レギュレータ
６０ アーム
６１ 移動台
６２ ガイド
６３ レール
６５ ベースプレート
６６ 連結板
６７，１５０ リニアアクチュエータ
６８ ジョイント
６９ 動作制御部
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ 研磨ヘッドモジュール
７１ ハウジング
７２，７３ シャッター
７５ 研磨テープ
７６ ロータリジョイント
７７ ロータリボールスプライン軸受
７８ ケーシング
８０ アーム
８１ フレーム
８２ ノッチサーチユニット
８３ リンス液供給ノズル
８４ 薬液供給ノズル
９０ 研磨ヘッド
９１ テンションセンサ
９２ モニタリングユニット
９３ 揺動プレート
９４ チルトプレート
９５ リニアガイド
９７ 揺動受けブロック
９８ 揺動シャフト
９９ 軸受
１００ チルトシャフト
１０１，１０２，１０３，１０４ 軸受
１０６ Ｘ軸レール
１０７ Ｙ軸レール
１０８ Ｘ軸ガイド
１０９ Ｙ軸ガイド
１１０ 連結プレート
１１１ 連結シャフト
１１３ Ｘ軸エアシリンダ
１１４ Ｙ軸エアシリンダ
１２０ ボールねじサポート
１２１ ボールねじ
１２２ カップリング
１３０ 直動レール
１６０ 冷却液供給部
１６５ センタリングガイド
１７０ 偏心検知手段
１７１ ハンド
１７５ シュラウドカバー
２４０ ロードポート
２４５ 第１の搬送ロボット
２４８ ノッチアライナ
２５０ ノッチアライナ移動機構
２５５ ノッチ研磨ユニット
２５６ ベベル研磨ユニット
２５７ 第２の搬送ロボット
２６０ 洗浄ユニット
２６５ 乾燥ユニット
２７０ 搬送機構
Ｍ１〜Ｍ１０ モータ
ｐ１〜ｐ１２ プーリー
ｂ１〜ｂ７ ベルト
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエ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、特に基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置または基板のノッチ部を研磨するノッチ研磨装置に好適に使用される研磨装置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、ウエハ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、多くの材料がウエハ上に成膜され、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、ウエハの周縁部のみをアームで保持してウエハ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表面に付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、研磨装置を用いて、ウエハ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（特許文献１乃至７参照）。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。除去すべき不要膜の材質や厚さは基板によって異なるため、粗さの異なる複数の研磨テープを使用し、不要膜の除去や形状の成形を粗研磨で行い、次いで表面を滑らかに仕上げる仕上げ研磨を行うことが一般に行われている。
【０００４】
基板の周縁部には、一般に、ベベル部とノッチ部が形成される。ベベル部とは、基板の周縁部において角取りされた部分であり、基板の欠けやパーティクルの発生などを防止するために形成される。一方、ノッチ部とは、結晶方位を特定するために基板の周縁部に形成された切り欠きである。上述した基板の周縁部を研磨する研磨装置は、ベベル部を研磨するベベル研磨装置とノッチ部を研磨するノッチ研磨装置に大別することができる。
【０００５】
従来のベベル研磨装置としては、単一の研磨ヘッドを備えたものや、複数の研磨ヘッドを備えたものが知られている。単一の研磨ヘッドを備えた研磨装置では、研磨処理後に粗さの異なる研磨テープに交換する、または粗研磨の処理部から仕上げ研磨の処理部へ基板を移動させることによって多段研磨が行われる。複数の研磨ヘッドを備えた研磨装置においては、粗研磨後に仕上げ研磨を順次行うことができる。
【０００６】
しかしながら、これらの従来の技術では、粗研磨終了後に仕上げ研磨を行うことになるため、全体としての研磨時間が長くなる。すなわち、研磨処理が終了するまでの時間は、粗研磨の時間と仕上げ研磨時間との加算時間となっていた。また、研磨テープは消耗品であるため定期的な交換が必要である。したがって、消耗品としての研磨テープの交換を容易にするとともに、できるだけ長尺の研磨テープを使うことによって交換頻度を少なくすることが要請されている。
【０００７】
一方、従来のノッチ研磨装置として、特許文献２に示すように、粗さの異なる複数の研磨テープを基板の周縁部に順次押し当てて研磨を行う装置が知られている。しかしながら、このような従来の構成では、研磨ヘッドが隣接しており、研磨ヘッドのメンテナンスが困難であった。また、研磨テープを収容するリールが隣接しているために研磨テープの交換がしにくく、結果として研磨テープ交換時間を含む研磨処理時間が長くなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開ＵＳ２００７／０１３１６５３号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２２８８号公報
【特許文献３】特開平７−２３７１００号公報
【特許文献４】特開２００１−２３９４４５号公報
【特許文献５】特開２００２−２０８５７２号公報
【特許文献６】特開２００３−７７８７２号公報
【特許文献７】特開２００６−３０３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、研磨時間全体を短縮することができ、研磨テープを容易に交換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、上記研磨装置を用いた研磨方法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】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、研磨テープを用いて基板を研磨する複数の研磨ヘッドモジュールと、前記複数の研磨ヘッドモジュールを互いに独立して移動させる移動機構とを備え、前記複数の研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構とをそれぞれ有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記移動機構は、互いに直交するＸ軸およびＹ軸に沿って前記複数の研磨ヘッドモジュールを移動させる１つのＸ軸移動機構および複数のＹ軸移動機構を有し、前記Ｘ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｘ軸に沿って同期して移動させるように構成されており、前記Ｙ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｙ軸に沿って互いに独立して移動させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの前記研磨ヘッドを、それぞれ１つの移動軸に沿って基板のノッチ部に近接および離間させる方向に移動させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板のノッチ部を中心として前記基板をその表面に平行な平面内でスイングさせるスイング機構を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記昇降機構は、前記保持ステージを基板の搬送位置から基板の研磨位置まで下降させ、かつ前記保持ステージを前記研磨位置から前記搬送位置まで上昇させるように構成され、基板のノッチ部を検出するノッチサーチユニットを前記搬送位置と同じ高さに設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの少なくとも１つは、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサを有し、前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様は、基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、研磨テープを用いて基板を研磨する研磨ヘッドモジュールとを備え、前記研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構と、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサとを有し、前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、複数の研磨ヘッド組立体および複数のテープ供給回収機構を備えた研磨装置を用いた研磨方法であって、回転保持機構により基板を回転させ、研磨テープを前記基板の周縁部の第１の領域に当接させて該第１の領域を研磨し、前記研磨テープを前記基板の周縁部の第２の領域に当接させて該第２の領域を研磨し、前記第２の領域の研磨中に、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構の少なくとも１組に研磨テープに代えて取り付けられたテープ状洗浄布を前記第１の領域に当接させて該第１の領域を洗浄し、前記研磨テープによる前記第２の領域の研磨が終了した後、前記テープ状洗浄布を前記第２の領域に当接させて該第２の領域を洗浄すること特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、基板を水平に保持し、回転させる前記回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された前記複数の研磨ヘッド組立体と、前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する前記複数のテープ供給回収機構と、前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構とを備え、前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されており、前記複数のテープ供給回収機構の位置は固定されていることを特徴とする。
本発明の他の態様は、上記研磨方法により研磨されたことを特徴とする基板である。
【００１５】
本発明の一参考例は、基板の周縁部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッド組立体と、前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する複数のテープ供給回収機構と、前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構とを備え、前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープを把持して所定の速度で送るテープ送り機構と、前記研磨テープの送り方向を前記基板の接線に直交する方向に案内するガイドローラとを有し、前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されており、前記複数のテープ供給回収機構の位置は固定されていることを特徴とする。
【００１６】
本参考例の好ましい態様は、前記複数の移動機構は互いに独立に動作可能であり、前記複数の研磨ヘッド組立体の前記チルト機構は互いに独立に動作可能であることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板の上面に研磨液を供給する上供給ノズルと、前記回転保持機構に保持された基板の下面に研磨液を供給する下供給ノズルと、前記研磨ヘッドに洗浄液を供給する洗浄ノズルとをさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本参考例の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構は、所定の高さに位置する水平面よりも下方に配置され、前記昇降機構は、前記水平面よりも上方の搬送位置と前記水平面よりも下方の研磨位置との間で、前記保持ステージを上下動させることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記研磨装置は、内部に研磨室が形成される隔壁をさらに備えており、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記保持ステージは前記研磨室内に配置され、前記複数のテープ供給回収機構は前記研磨室外に配置されていることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッド組立体の少なくとも１つの研磨テープの送り方向は、他の研磨ヘッド組立体における研磨テープの送り方向と逆であることを特徴とする。
【００１８】
本参考例の好ましい態様は、傾斜角度が固定された研磨ヘッドを有する少なくとも１つの固定角度研磨ヘッド組立体をさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記複数の移動機構に連結され、基板の中心を前記回転保持機構の回転軸に合わせる複数のセンタリングガイドをさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記複数のセンタリングガイドは、前記複数の研磨ヘッド組立体と一体に移動可能であることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板の偏心を検出する偏心検出手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板に液体を供給する供給ノズルと、前記複数の研磨ヘッド組立体の動作を制御する動作制御部とをさらに備え、前記動作制御部は、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない少なくとも１つの研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないように前記基板から離間させておくことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドと前記基板との距離を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする。
【００２０】
本参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板に液体を供給する供給ノズルと、前記複数の研磨ヘッド組立体の動作を制御する動作制御部とをさらに備え、前記動作制御部は、前記液体を回転する基板に液体を供給している間、研磨を行っていない少なくとも１つの研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないような傾斜角度に維持することを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドの傾斜角度を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記傾斜角度を維持したまま前記少なくとも１つの研磨ヘッドを前記回転する基板に近づけ、該研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧させることを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の参考例は、基板の周縁部を研磨する研磨装置において、基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、前記回転保持機構に保持された基板の周縁部に対向して配置された少なくとも１つの研磨ヘッド組立体と、前記研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する少なくとも１つのテープ供給回収機構と、前記研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる少なくとも１つの移動機構と、前記回転保持機構に保持された基板と前記研磨テープとの接触箇所に冷却液を供給するための供給ノズルとを備えたことを特徴とする研磨装置である。
【００２２】
本参考例の好ましい態様は、前記少なくとも１つの研磨ヘッドは複数の研磨ヘッドであり、前記少なくとも１つのテープ供給回収機構は複数のテープ供給回収機構であり、前記少なくとも１つの移動機構は複数の移動機構であることを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記供給ノズルに前記冷却液を供給する冷却液供給部をさらに備えたことを特徴とする。
本参考例の好ましい態様は、前記冷却液供給部は、１０℃以下の冷却液を生成するように構成されていること特徴とする。
【００２３】
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して研磨し、研磨中に、前記基板と前記研磨テープとの接触箇所に１０℃以下の冷却液を供給することを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、前記回転する基板に液体を供給し、前記液体を回転する基板に供給している間、第１の研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して該周縁部を研磨し、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない第２の研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないように前記基板から離間させておくことを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、前記回転する基板に液体を供給し、前記液体を回転する基板に供給している間、第１の研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して該周縁部を研磨し、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない第２の研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないような傾斜角度に維持することを特徴とする研磨方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、粗さの異なる研磨テープを取り付けた研磨ヘッドで基板を研磨することができる。また、研磨処理が終了した研磨ヘッドはチルト動作によって別の研磨角度へ移行し、既に研磨された箇所を別の研磨ヘッドで研磨することができる。したがって、１つの研磨ヘッド組立体による研磨が終了するのを待たずに、研磨が終了した箇所を別の研磨ヘッド組立体で研磨することができる。また、研磨テープの交換作業が容易に行えるので、研磨時間全体を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の縦断面図である。
【図３】隔壁を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は研磨ヘッドの拡大図であり、図４（ｂ）は研磨テープの送り方向を逆にした研磨ヘッドを示す拡大図である。
【図５】研磨ヘッドの加圧機構を説明する図である。
【図６】ウエハの周縁部の拡大断面図である。
【図７】図７(ａ)はリニアアクチュエータにより研磨ヘッド組立体を前進させて研磨テープをウエハのベベル部に当接させている状態を示し、図７（ｂ）はベベル部の上斜面に研磨テープを当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッドを傾斜させた状態を示し、図７（ｃ）はベベル部の下斜面に研磨テープを当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッドを傾斜させた状態を示している。
【図８】図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に対応したウエハのベベル部と研磨テープとの接触部の拡大模式図である。
【図９】回転保持機構に保持されたウエハを複数の研磨ヘッドを用いて同時に研磨する研磨シーケンスを示す図である。
【図１０】互いに粗さの異なる砥粒を持つ３つの研磨テープを用いて三段研磨の研磨を行う場合の研磨シーケンスを説明するための図である。
【図１１】図１１（ａ）はベベル部の上斜面を研磨している状態を示す図であり、図１１（ｂ）はベベル部の下斜面を研磨している状態を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、研磨テープの送り方向が互いに反対の２つ研磨ヘッドを用いてウエハの上斜面および下斜面を研磨している様子を示す図である。
【図１３】保持ステージが上昇位置にある状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１６】図１４の矢印Ｂで示す方向から見た側面図である。
【図１７】図１４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１８】研磨ヘッドモジュールの断面図である。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る研磨装置の他の構成例を示す平面図である。
【図２１】図２０に示す研磨装置の矢印Ｅで示す方向から見た側面図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る研磨装置の動作を示す平面図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態の他の構成例に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２５】第４の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図２６】図２５のＦ−Ｆ線断面図である。
【図２７】７つの研磨ヘッド組立体を設置した例を示す平面図である。
【図２８】第５の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。
【図２９】第６の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図３０】図２９に示す研磨装置の縦断面図である。
【図３１】第６の実施形態に係る研磨装置の変形例を示す平面図である。
【図３２】図３１に示す研磨装置の縦断面図である。
【図３３】本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。
【図３４】本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。
【図３５】図３５（ａ）は研磨液がウエハに跳ね返る様子を示す側面図であり、図３５（ｂ）は研磨ヘッドを離間させることによって研磨液の跳ね返りを防止する様子を示す側面図である。
【図３６】図３６（ａ）乃至図３６（ｃ）は研磨ヘッドを傾けることによって研磨液の跳ね返りを防止する様子を示す図である。
【図３７】第１の実施形態に係る研磨装置および第２の実施形態に係る研磨装置を有する基板処理装置を示す上面図である。
【図３８】図３７に示すノッチ研磨ユニットをベベル研磨ユニットに置き換えた基板処理装置の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図２は図１に示す研磨装置の縦断面図である。なお、この第１の実施形態に係る研磨装置は、基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置に好適に使用される。研磨される基板の例としては、成膜された直径３００ｍｍの半導体ウエハが挙げられる。
【００２７】
図１および図２に示すように、この研磨装置は、その中央部に、研磨対象物であるウエハＷを水平に保持し、回転させる回転保持機構３を備えている。図１においては、回転保持機構３がウエハＷを保持している状態を示している。回転保持機構３は、ウエハ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。ウエハＷは、搬送機構のハンド（後述する）により、ウエハＷの中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。
【００２８】
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ライン７に接続されている。連通ライン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。連通ライン７は、処理後のウエハＷを保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、ウエハＷを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００２９】
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ウエハＷは、モータＭ１によって回転される。
【００３０】
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。
【００３１】
ケーシング１２と、その外側に同心上に配置されたケーシング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、ウエハＷを中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつウエハＷを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。
【００３２】
図１に示すように、回転保持機構３に保持されたウエハＷの周囲には４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側にはテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとテープ供給回収機構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、テープ供給回収機構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。それぞれの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよびテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよびテープ供給回収機構２Ａについて説明する。
【００３３】
テープ供給回収機構２Ａは、研磨具である研磨テープ２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、ウエハＷの研磨に使用された研磨テープ２３を回収する供給リール２４とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。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１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。
【００３４】
研磨テープ２３は長尺のテープ状の研磨具であり、その片面は研磨面を構成している。研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態でテープ供給回収機構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保持されている。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はテープ供給回収機構２Ａから供給された研磨テープ２３をウエハ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の研磨面がウエハＷを向くように研磨ヘッド３０に供給される。
【００３５】
テープ供給回収機構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を通してテープ供給回収機構２Ａの供給リール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。
【００３６】
図２において、ウエハＷの上面には上供給ノズル３６が配置され、回転保持機構３に保持されたウエハＷの上面中心に向けて研磨液を供給する。また、ウエハ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。
【００３７】
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、研磨処理後にウエハ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。
【００３８】
研磨ヘッド組立体１Ａは、研磨処理時にウエハＷから除去された銅などの研磨屑が付着し汚染される。一方、テープ供給回収機構２Ａは隔壁２０の外側に配置されているので、テープ供給回収機構２Ａには研磨液が付着しないようになっている。したがって、研磨液に触れることなく、また研磨室２１内に手を入れることなく、研磨テープ２３を研磨室２１の外で交換することができる。
【００３９】
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２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２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によりウエハ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、この搬送位置でウエハＷを保持ステージ４から離脱させる。
【００４０】
図３は、隔壁２０を示す斜視図である。この隔壁２０は、図３に示すように、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄや保持ステージ４などを収容するボックス状の筐体として構成されている。隔壁２０は、研磨テープ２３が通る複数の開口部２０ａと、ウエハ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、隔壁２０の前面三面に形成されており、水平に延びる切り欠き状の開口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ウエハ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。搬送口２０ｂには図示しないシャッターが取り付けられ、ウエハＷの搬送時以外はシャッターが閉じるようになっている。また、隔壁２０の上面にはルーバー４０（図２参照）に覆われた開口２０ｃが設けられ、下面には回転保持機構３が貫通する開口２０ｄや排気口２０ｅが設けられている。
【００４１】
図４（ａ）は研磨ヘッド３０の拡大図である。図４（ａ）に示すように、研磨ヘッド３０は、研磨テープ２３の裏面を加圧してウエハＷに研磨テープ２３の研磨面を所定の力で加圧する加圧機構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ウエハＷの接線方向と直行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。
【００４２】
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が接続されている。テープ送りローラ４２ａには、その約半周だけ研磨テープ２３が巻きつけられている。テープ送りローラ４２ａの隣にはテープ把持ローラ４２ｂが設けられており、テープ把持ローラ４２ｂは、図４（ａ）の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。
【００４３】
研磨テープ２３は、テープ送りローラ４２ａに巻きつけられ、テープ送りローラ４２ａとテープ把持ローラ４２ｂの間を通り、テープ送りローラ４２ａとテープ把持ローラ４２ｂとによって把持されている。テープ送りローラ４２ａが研磨テープ２３と接触する面は、その全体がウレタン樹脂でモールドされている。これにより、研磨テープ２３との摩擦を大きくし、テープ送りローラ４２ａに対して滑りなく研磨テープ２３を送られるようになっている。テープ送り機構４２は研磨ポイント（研磨テープ２３とウエハＷとの接触箇所）よりもテープ送り方向において下流に配置されている。
【００４４】
モータＭ３を図４（ａ）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が送られることによって回転する。このように、研磨テープ２３とテープ送りローラ４２ａの表面との摩擦、巻き付け角度、テープ把持ローラ４２ｂによる研磨テープ２３の把持によって、モータＭ３の回転を研磨テープ２３の送り動作に変換している。研磨ヘッド３０内にテープ送り機構４２を設けることによって、研磨ヘッド３０がテープ供給回収機構２Ａに対して相対移動しても、テープ送り動作以外の動作によってウエハＷと接触する研磨テープ２３の位置が変わることがない。
【００４５】
図４（ｂ）は研磨テープ２３の送り方向を逆にした研磨ヘッド３０を示す拡大図である。図４（ａ）においては、ウエハＷとの接触位置において研磨テープ２３が下方に送られるようになっている。一方、図４（ｂ）では、ウエハＷとの接触位置において研磨テープ２３が上方に送られるように構成されている。テープ供給回収機構２Ａにおいては、図４（ａ）の構成では供給リール２４は回収リール２５の上側に配置される一方で、図４（ｂ）の構成においては回収リール２５が供給リール２４の上側に配置されている。図１に示す複数の研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうち、少なくとも１つの研磨ヘッド組立体の研磨ヘッド３０のテープ送り方向を逆にすることが好ましい。
【００４６】
図５は研磨ヘッド３０の加圧機構４１を説明する図である。この加圧機構４１は、研磨ヘッド３０の前面において上下に配置された２つのガイドローラ４６，４７の間に渡された研磨テープ２３の裏面側に配置された加圧パッド５０と、この加圧パッド５０を保持するパッドホルダー５１と、パッドホルダー５１をウエハＷ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。
【００４７】
エアシリンダ５２はいわゆる片ロッドシリンダであり、２つのポートを介して２つのエア配管５３が接続されている。これらエア配管５３には電空レギュレータ５４がそれぞれ設けられている。電空レギュレータ５４の一次側はエア供給源５５に接続され、二次側がエアシリンダ５２のポートに接続されている。電空レギュレータ５４は信号によって制御され、エアシリンダ５２に供給される空気圧を所望の圧力に調整することが可能になっている。このように、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加圧パッド５０の押圧力を制御し、研磨テープ２３の研磨面をウエハＷに対して押圧する圧力を制御する。
【００４８】
図１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、ウエハＷの接線に平行な軸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、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。
【００４９】
図２に示すように、チルト機構は、プレート状の移動台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に保持されたウエハＷの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１はウエハ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を介して取り付けられている。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。
【００５０】
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をウエハＷの半径方向に沿って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をウエハＷへ近接および離間させるように動作する。一方、テープ供給回収機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。
【００５１】
ウエハ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、加圧機構４１、およびテープ送り機構４２、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。各研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの研磨ヘッドの位置（研磨位置、待機位置）、研磨ヘッドの傾斜角度、ウエハＷの回転速度、研磨テープ２３の送り速度、各研磨ヘッドの研磨動作シーケンスなどの各研磨動作は、図１に示す動作制御部６９によって制御されている。なお、本実施形態では４組の研磨ヘッド組立体およびテープ供給回収機構が設けられているが、本発明はこの例に限られず、２組、３組、または５組以上の研磨ヘッド組立体およびテープ供給回収機構を設けてもよい。
【００５２】
上記構成の研磨装置によれば、研磨ヘッド３０をチルト機構により傾斜させた場合、テープ送りローラ４２ａおよびテープ把持ローラ４２ｂに把持された研磨テープ２３の箇所も一緒に傾斜する。したがって、位置が固定されている供給リール２４および回収リール２５により研磨テープ２３が巻き取りまたは送り出されても、研磨ヘッド３０のチルト動作によって研磨テープ２３のウエハＷと接触している箇所が研磨ヘッド３０に対して相対的に位置ずれすることがない。同様に研磨ヘッド組立体１ＡをウエハＷの半径方向へ移動機構によって移動させても、テープ送りローラ４２ａおよびテープ把持ローラ４２ｂに把持された研磨テープ２３も一緒に移動するので、供給リール２４および回収リール２５から研磨テープ２３が巻き取りまたは送り出されるだけである。
【００５３】
このように、研磨ヘッド３０がチルト動作および直線移動をしても、研磨ヘッド３０に対する研磨テープ２３の相対位置は変わらないので、既に研磨に供された研磨面を再び研磨に使用することがなく、研磨テープ２３の新しい研磨面を連続して使用することができる。また、テープ供給回収機構２ＡのモータＭ２やリール２４，２５を研磨ヘッド３０と一緒にチルトさせる必要がないので、チルト機構を小型化することができる。同様に、移動機構を小型化することができる。供給リール２４および回収リール２５を傾斜および移動させる必要がないということは、供給リール２４および回収リール２５を大きくできるということを意味する。したがって、長尺の研磨テープ２３を用いることができ、その結果、研磨テープ２３の交換頻度を少なくすることができる。さらに、テープ供給回収機構２Ａの供給リール２４および回収リール２５は固定位置にあり、研磨室２１の外にあるので、消耗品である研磨テープ２３の交換が容易となる。
【００５４】
上述した第１の実施形態の研磨装置はウエハＷのベベル部の研磨に好適に使用される。図６はウエハＷの周縁部の拡大断面図である。デバイスが形成される領域はウエハＷの平坦部Ｄであり、端面Ｇから数ミリメートル内周の位置である。図６に示すように、本明細書では、デバイスが形成される領域より外側の平坦部をニアエッジ部Ｅ、上斜面Ｆから端面Ｇ、下斜面Ｆまでの傾斜を有する領域をベベル部Ｂと定義する。
【００５５】
図７(ａ)はリニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド組立体１Ａを前進させて研磨テープ２３をウエハＷのベベル部の端面に当接させている状態を示す。回転保持機構３によりウエハＷを保持して回転させることによって研磨テープ２３とウエハＷのベベル部とを相対移動させ、ウエハＷのベベル部を研磨する。図７（ｂ）はベベル部の上斜面に研磨テープ２３を当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッド３０を傾斜させた状態を示している。図７（ｃ）はベベル部の下斜面に研磨テープ２３を当接させるようにチルト機構によって研磨ヘッド３０を傾斜させた状態を示している。チルト機構のモータＭ４には、サーボモータやステッピングモータなどの位置や速度を精密に制御できるモータが採用されており、研磨ヘッド３０はプログラムされた所望の角度へ所望のスピードで回転し、位置決めができるようになっている。
【００５６】
図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に対応したウエハＷのベベル部と研磨テープ２３との接触部の拡大模式図である。研磨ヘッド３０はチルト機構によって図中の軸Ｃｔを中心に回転する。図８（ａ）はウエハＷの端面を研磨するように、研磨テープ２３の研磨面とウエハＷのベベル部の端面が平行になる角度とした位置を示す。図８（ｂ）および図８（ｃ）はそれぞれ、研磨テープ２３がウエハＷのベベル部の上斜面、下斜面と平行になる角度とした位置を示している。
【００５７】
このように、ウエハＷのベベル部の形状に合わせて研磨ヘッド３０の傾斜角度を変えることで、ベベル部の所望の箇所を研磨することができる。また、断面形状が曲率をもったものである場合は、角度を細かく変化させて研磨することや、研磨ヘッド３０の回転速度を緩やかにして連続的に角度を変化させることも可能である。
【００５８】
ここで、チルト機構の回転中心は図８（ａ）乃至図８（ｃ）の軸Ｃｔで示すようにウエハＷの内部にあり、軸Ｃｔを中心に研磨ヘッド３０が回転（傾斜）する。このため、図８（ａ）乃至図８（ｃ）で示した位置関係においては、研磨テープ２３上の点が軸Ｃｔまわりに回転する。例えば、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示すように、研磨テープ２３上の点Ｔｃを研磨ヘッド３０の中心線上にとれば、研磨ヘッド３０とともに点Ｔｃが回転することがわかる。この時、研磨ヘッド３０から見た点Ｔｃは研磨ヘッド３０の中心線上の同じ位置にある。すなわち、研磨テープ２３上の点Ｔｃと研磨ヘッド３０との相対位置は変わらない。これは、研磨ヘッド３０がチルト機構によって傾斜しても、研磨ヘッド３０の中心線上にある研磨テープ２３をウエハＷに接触させることができることを意味している。このように、研磨ヘッド３０を傾斜させても接触位置がずれないので、研磨テープ２３を効率よく使用することができる。なお、研磨ヘッド３０の回転軸Ｃｔの位置は移動機構の位置決めによって所望の位置に設定することができる。
【００５９】
次に、本実施形態の研磨装置の研磨動作の好適な例について、図９を参照して説明する。図９は、回転保持機構３に保持されたウエハＷを複数の研磨ヘッド３０を用いて同時に研磨する研磨シーケンスを示す図である。図９において、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は時刻を示している。
【００６０】
図９に示すように、研磨ヘッド組立体１Ａでは粗い砥粒を有する研磨テープ２３Ａを用いてベベル部の下斜面を研磨する（Ｔ１）。その後、研磨ヘッド組立体１Ａの研磨ヘッド３０はチルト機構によって角度を変えて、ベベル部の端面の研磨を行う（Ｔ２−Ａ）。この時、研磨ヘッド組立体１Ｂでは、細かい砥粒を有する研磨テープ２３Ｂを取り付けた研磨ヘッド３０をウエハＷに向けて移動させて、すでに研磨テープ２３Ａで研磨された下斜面に研磨テープ２３Ｂを当接させ、下斜面を研磨する（Ｔ２−Ｂ）。次に、研磨ヘッド組立体１Ａの研磨ヘッド３０はその傾斜角度を変えて上斜面を研磨し（Ｔ３−Ａ）、同時に、研磨ヘッド組立体１Ｂの研磨ヘッド３０はその傾斜角度を変えて端面を研磨する（Ｔ３−Ｂ）。最後に、研磨ヘッド組立体１Ｂの研磨ヘッド３０が上斜面を研磨して研磨処理を終了する（Ｔ４−Ｂ）。
【００６１】
このようにベベル部の第１の領域の粗研磨を終了した直後に、第２の領域の粗研磨と第１の領域の仕上げ研磨を同時に開始することができるので、全体の研磨時間を短縮することができる。本実施形態のように４つの研磨ヘッド３０を設けた場合、粗い砥粒の研磨テープ２３Ａを取り付ける研磨ヘッド３０を２つ配置し、細かい砥粒の研磨テープ２３Ｂを取り付ける研磨ヘッド３０を２つ配置して研磨をすることも可能である。また、互いに粗さの異なる砥粒を有する複数の研磨テープを、砥粒が細かくなる順序でウエハＷに接触させて、三段研磨、四段研磨などの多段研磨を行うことも可能である。さらに、同じ粗さの砥粒を持つ研磨テープを同時に研磨に使用することも可能であり、粗研磨に多くの時間を要する場合などは複数の研磨ヘッド組立体にて粗研磨することも可能である。
【００６２】
研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの少なくとも１つに研磨テープ２３に代えて、研磨によって発生した塵埃を除去するためのテープ状洗浄布をセットし、上述と同様のやり方で最終仕上げに洗浄布によってウエハＷの研磨された箇所を洗浄していくこともできる。この方法によれば、研磨と洗浄を短時間で行うことが可能となる。テープ状洗浄布としては、例えばＰＥＴフィルムの基材上にポリウレタン発砲体や不織布の層を有するものを用いることができる。
【００６３】
また、砥粒を有する研磨テープ２３に代えて、前述のテープ状洗浄布と同様なポリウレタン発砲体や不織布の層を有するテープ状の研磨布からなる研磨テープを取り付け、ウエハＷに砥粒を含んだ研磨液（スラリー）を供給してウエハＷを研磨することも可能である。この場合、上供給ノズル３６と同様の配置でスラリー供給ノズルをさらに設け、研磨中にウエハＷの上面にスラリーを供給すればよい。
【００６４】
図１０は、互いに粗さの異なる砥粒を有する３つの研磨テープ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを用いて三段研磨の研磨を行う場合の研磨シーケンスを説明するための図である。研磨ヘッド組立体１Ａにて、粗い砥粒の研磨テープ２３ＡでウエハＷを粗研磨し、研磨テープ２３Ａで研磨された箇所を、研磨テープ２３Ａよりも細かい砥粒の研磨テープ２３Ｂで研磨し、そして、研磨テープ２３Ｂにより研磨された箇所を、研磨テープ２３Ｂよりも細かい砥粒の研磨テープ２３Ｃで仕上げ研磨していく。図１０において、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５は時刻を示している。例えば、時刻Ｔ３においては、３つの研磨ヘッド３０が同時にウエハＷを研磨していることを示している。
【００６５】
図１１（ａ）はベベル部の上斜面を研磨している状態を示す図であり、図１１（ｂ）はベベル部の下斜面を研磨している状態を示す図である。図１１（ａ）と図１１（ｂ）では、研磨テープ２３の送り方向は同一である。この場合、研磨テープ２３は位置ＴａでウエハＷと接触し、位置ＴｂでウエハＷから離間する。このため、上斜面研磨時と下斜面研磨時において、研磨テープ２３が接触を始める位置Ｔａと離間するＴｂの位置が上下非対称になってしまう。研磨テープ２３には研磨によって目詰まりが生じるため、この研磨方法では上下非対称な研磨プロファイルになってしまい、仕上がり形状が上斜面と下斜面とで異なる場合がある。
【００６６】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、研磨テープ２３の送り方向が互いに反対の２つ研磨ヘッド３０を用いてウエハＷの上斜面および下斜面を研磨している様子を示す図である。この場合、チルト機構により各研磨ヘッド３０を上下対称の傾斜角にすると、研磨テープ２３の接触開始位置Ｔａと研磨テープ２３の離間位置Ｔｂを上下対称な位置とすることができる。したがって、上斜面と下斜面の研磨プロフィアルを上下対称にすることができる。なお、図１２（ａ）および図１２（ｂ）において各研磨ヘッド３０の傾斜角度を上下対称にした場合を示したが、各研磨ヘッド３０を同じ傾斜角度にして、同じ面（例えば、上斜面）を研磨することもできる。この場合も、同様の作用効果を得ることができる。
【００６７】
図１３は、保持ステージ４が上昇位置にある状態を示す断面図である。
研磨終了後、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが移動機構により後退した後、チルト機構により研磨ヘッド３０を水平位置に戻し、図１３に示すように、エアシリンダ１５により保持ステージ４を搬送位置まで上昇させる。この搬送位置において、ウエハＷを搬送機構のハンド（後述する）で把持させ、ウエハＷを保持ステージ４から離脱させる。保持ステージ４から搬送機構に受渡されたウエハＷは隣接する洗浄ユニット（後述する）に搬送される。
【００６８】
図１３に示すように、研磨装置には、ベースプレート６５の上面からの距離Ｈにある水平面Ｋ（一点鎖線で示す）が予め設定されている。この水平面Ｋは研磨室２１を横切る仮想的な平面である。保持ステージ４はこの水平面Ｋより高い位置まで上昇し、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが水平面Ｋより低い位置にあるように研磨ヘッド３０をチルト機構により回転させる。また、テープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは水平面Ｋよりも低い位置に配置されている。
【００６９】
上述のように、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２０ｅ（図３参照）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。このため、排気口２０ｅ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。
【００７０】
水平面Ｋは、研磨処理によって生じる研磨屑などで汚染される下方空間と汚染が少ない上方空間とを分離する仮想的な平面であり、この水平面Ｋで清浄度の異なる空間を高さ方向で区分けする。そして、清浄度の高い位置（水平面Ｋより上）までウエハＷと保持ステージ４を上昇させた後にウエハＷを搬送するので、搬送機構のハンドが汚染されることがない。また、研磨処理後にシャッターが閉じた状態でウエハＷを上方に上昇させた後に、洗浄ノズル３８が洗浄水（洗浄液）を噴射して研磨ヘッド３０を洗浄するように構成されている。このようにすれば、処理後のウエハＷを汚染することなく清浄度の低い位置（水平面Ｋより下）で汚れた研磨ヘッド３０を洗浄することができる。その後、シャッターを開きウエハＷが搬送機構により搬送される。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図１５は図１４のＡ−Ａ線断面図である。図１６は、図１４の矢印Ｂで示す方向から見た側面図である。図１７は、図１４のＣ−Ｃ線断面図である。なお、第１の実施形態と同一または相当する要素には同一の符号を用いて、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第１の実施形態と同様である。
【００７２】
本実施形態の研磨装置は、ウエハＷの周縁部に形成されたノッチ部を研磨するのに好適に用いられる装置である。図１４に示すように、本実施形態の研磨装置は、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂと、ウエハＷを保持して回転させる回転保持機構３とを備えている。これら研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂと回転保持機構３は、ハウジング７１内に収容されている。このハウジング７１には、ウエハＷの搬入および搬出のための搬送口７１ａが設けられており、搬送口７１ａには開閉自在なシャッター７２が設けられている。同様に、ハウジング７１には、研磨テープを交換するための作業窓７１ｂが設けられており、この作業窓７１ｂにはシャッター７３によって閉じられている。
【００７３】
図１５に示すように、保持ステージ４は第１の中空シャフト５−１の上端に連結されている。第１の中空シャフト５−１は、プーリーｐ５，ｐ６およびベルトｂ３を介してモータＭ５に連結されており、このモータＭ５によって保持ステージ４が回転させられるようになっている。保持ステージ４、第１の中空シャフト５−１、プーリーｐ５，ｐ６、ベルトｂ３、およびモータＭ５は１つのステージ組立体を構成している。
【００７４】
第１の中空シャフト５−１の下方には第２の中空シャフト５−２が設けられている。これら第１の中空シャフト５−１および第２の中空シャフト５−２は互いに平行に延びている。第１の中空シャフト５−１および第２の中空シャフト５−２は、ロータリジョイント７６を介して連通ライン７によって連結されている。第１の実施形態と同様に、連通ライン７の一端は保持ステージ４の上面に形成された溝（図２参照）に接続され、他端は、真空ライン９および窒素ガス供給ライン１０（図２参照）に接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、ウエハＷを保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００７５】
第２の中空シャフト５−２は、ロータリボールスプライン軸受７７によって回転自在かつ直動自在に支持されている。ロータリボールスプライン軸受７７はケーシング７８に支持され、ケーシング７８はベースプレート６５に固定されている。第２の中空シャフト５−２は、プーリーｐ７，ｐ８およびベルトｂ４を介してモータＭ６に連結されており、このモータＭ６によって第２の中空シャフト５−２が回転させられるようになっている。
【００７６】
ステージ組立体と第２の中空シャフト５−２とは、アーム８０を介して互いに連結されている。モータＭ６は第２の中空シャフト５−２を時計周りおよび反時計周りに所定の角度だけ回転させるように制御されている。したがって、モータＭ６により第２の中空シャフト５−２を時計回りおよび反時計周りに回転させると、ステージ組立体も時計回りおよび反時計周りに回転する。第１の中空シャフト５−１の軸芯と第２の中空シャフト５−２の軸芯とはずれており、第２の中空シャフト５−２の延長線上には、保持ステージ４に保持されたウエハＷのノッチ部が位置している。したがって、モータＭ６を駆動させると、ウエハＷはノッチ部を中心に時計周りおよび反時計周りに所定の角度だけ水平面内で回転する（すなわちスイングする）ように構成されている。本実施形態では、ウエハＷをノッチ部を中心としてスイングさせるスイング機構は、プーリーｐ７，ｐ８、ベルトｂ４、モータＭ６、第２の中空シャフト５−２、アーム８０などにより構成される。
【００７７】
第２の中空シャフト５−２はエアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、このエアシリンダ１５によって第２の中空シャフト５−２およびステージ組立体が上昇および下降するようになっている。エアシリンダ１５は、ベースプレート６５に固定されたフレーム８１に取り付けられている。図１７に示すように、保持ステージ４上のウエハＷは、エアシリンダ１５により搬送位置と研磨位置との間で上下動する。すなわち、ウエハＷを搬送するときは、ウエハＷはエアシリンダ１５により搬送位置まで上昇し、ウエハＷを研磨するときは、ウエハＷはエアシリンダ１５により研磨位置まで下降するようになっている。ハウジング７１の搬送口７１ａは、搬送位置と同じ高さに設けられている。
【００７８】
回転保持機構３は、リンス液供給ノズル８３および薬液供給ノズル８４をさらに備えている。リンス液供給ノズル８３からは、純水などのリンス液が保持ステージ４上のウエハＷに供給され、薬液供給ノズル８４からは、薬液が保持ステージ４上のウエハＷに供給されるように構成されている。これらリンス液供給ノズル８３および薬液供給ノズル８４は、スイング機構によって、保持ステージ４と一体にノッチ部を中心として所定の角度だけ回転するようになっている。
【００７９】
ウエハＷの搬送位置には、ウエハＷに形成されているノッチ部を検出するノッチサーチユニット８２が設けられている。図１４に示すように、ノッチサーチユニット８２は、図示しないアクチュエータにより、ノッチサーチ位置と退避位置との間を移動するように構成されている。ノッチサーチユニット８２によりノッチ部が検出されると、ノッチ部が研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの方を向くように保持ステージ４がモータＭ５によって回転するようになっている。図１７に示すように、ノッチサーチユニット８２は、ウエハＷが搬送位置にあるときにノッチ部を検出する。
【００８０】
従来では、ノッチサーチユニットは研磨位置に設けられていたため、リンス液や薬液がノッチサーチユニットに付着してノッチ部の位置を誤って検出することがあった。この点、本実施形態によれば、ノッチサーチユニット８２は研磨位置よりも上方の搬送位置に配置されているので、ノッチサーチユニット８２にリンス液や薬液が付着することがなく、リンス液や薬液などに起因するノッチサーチユニット８２の誤検出が防止される。
【００８１】
図１４に示すように、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは、ウエハＷのノッチ部を中心として対称に配置されている。これらの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは同一の構成を有しているので、以下、研磨ヘッドモジュール７０Ａについてのみ説明する。
【００８２】
研磨ヘッドモジュール７０Ａは、研磨テープ７５をウエハＷのノッチ部に摺接させる研磨ヘッド９０と、研磨ヘッド９０に研磨テープ７５を供給する供給リール２４と、ウエハＷの研磨に使用された研磨テープ７５を回収する供給リール２４とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は、ウエハＷの径方向において研磨ヘッド９０の外側に配置されており、供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。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。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７５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。本実施形態においても、テープ供給回収機構は、供給リール２４、回収リール２５、カップリング２７、モータＭ２などから構成される。
【００８３】
研磨ヘッド９０と供給リール２４との間には、ガイドローラ３１，３２，３３およびテンションセンサ９１が配置されている。研磨ヘッド９０と回収リール２５との間には、ガイドローラ３４が配置されている。研磨テープ７５に与えられるテンション（研磨荷重）は、テンションセンサ９１によって測定されるようになっている。このテンションセンサ９１の出力信号はモニタリングユニット９２に送られ、このモニタリングユニット９２により研磨テープ７５のテンションが監視されている。本実施形態では、第１の実施形態で用いられる研磨テープ２３よりも幅の狭い研磨テープ７５が用いられる。
【００８４】
図１８は、研磨ヘッドモジュールの断面図であり、図１９は、図１８のＤ−Ｄ線断面図である。図１８に示すように、研磨ヘッド９０は、テープ送り機構４２と、複数のガイドローラ４６，４７とを備えている。研磨ヘッド９０の基本的構成は第１の実施形態の研磨ヘッド３０と同様であるが、研磨ヘッド９０は加圧機構を備えていない点で第１の実施形態の研磨ヘッド３０と異なっている。図１８および図１９に示すように、研磨ヘッド９０は揺動プレート９３に固定されており、揺動プレート９３はチルトプレート９４にリニアガイド９５を介して連結されている。揺動プレート９３の端部にはＵ字型の揺動受けブロック９７が固定されている。この揺動受けブロック９７には、偏心軸９８ａを有する揺動シャフト９８が連結されている。偏心軸９８ａには軸受９９が取り付けられており、この軸受９９は揺動受けブロック９７の矩形状の収容スペースに緩やかに嵌合されている。
【００８５】
揺動シャフト９８はプーリーｐ９，ｐ１０およびベルトｂ５を介してモータＭ７に連結されている。モータＭ７を駆動すると、揺動シャフト９８が回転し、揺動シャフト９８の偏心軸９８ａが偏心回転運動する。偏心軸９８ａの偏心回転運動は、リニアガイド９５により揺動プレート９３の直線的な往復運動に変換され、揺動プレート９３に固定されている研磨ヘッド９０が直線往復運動（オシレーション運動）する。研磨ヘッド９０がオシレーションする方向は、ウエハＷの接線方向に対して直交する方向である。本実施形態では、揺動シャフト９８、プーリーｐ９，ｐ１０、ベルトｂ５、モータＭ７、揺動受けブロック９７などによりオシレーション機構が構成される。
【００８６】
揺動シャフト９８は、中空状のチルトシャフト１００を貫通して延びており、チルトシャフト１００の内周面に固定された軸受１０１，１０２によって揺動シャフト９８が回転自在に支持されている。チルトシャフト１００は、軸受１０３，１０４によって回転自在に支持されている。チルトシャフト１００は、プーリーｐ１１，ｐ１２およびベルトｂ６を介してモータＭ８に連結されている。したがって、チルトシャフト１００は、揺動シャフト９８とは独立してモータＭ８により回転するように構成されている。
【００８７】
チルトシャフト１００にはチルトプレート９４が固定されている。したがって、チルトシャフト１００を回転させると、リニアガイド９５を介してチルトプレート９４に連結されている揺動プレート９３が回転し、揺動プレート９３に固定されている研磨ヘッド９０が回転する。モータＭ８は時計周りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転するように制御されている。したがって、モータＭ８を駆動することにより、研磨ヘッド９０は、図１５に示すように、研磨テープ７５とウエハＷとの接触箇所を中心として所定の角度で回転（傾斜）する。本実施形態では、プーリーｐ１１，ｐ１２、ベルトｂ６、モータＭ８、チルトシャフト１００、チルトプレート９４などによりチルト機構が構成される。
【００８８】
研磨ヘッドモジュール７０ＡはＸ軸移動機構およびＹ軸移動機構を介してベースプレート６５に設置されている。Ｘ軸移動機構は、保持ステージ４上のウエハＷの中心とノッチ部とを結ぶ線に対して直交する方向に延びるＸ軸レール１０６と、Ｘ軸レール１０６にスライド自在に取り付けられたＸ軸ガイド１０８とを有している。Ｙ軸移動機構は、Ｘ軸レール１０６に対して直交する方向に延びるＹ軸レール１０７と、Ｙ軸レール１０７にスライド自在に取り付けられたＹ軸ガイド１０９とを有している。Ｘ軸レール１０６はベースプレート６５に固定されており、Ｘ軸ガイド１０８は連結プレート１１０を介してＹ軸レール１０７に固定されている。Ｙ軸ガイド１０９は研磨ヘッドモジュール７０Ａに固定されている。なお、Ｘ軸およびＹ軸は、水平面内で互いに直交する仮想的な移動軸である。
【００８９】
２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０ＢはＸ軸方向に沿って配列されており、互いに平行に配置されている。これら研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは１本の連結シャフト１１１を介してＸ軸エアシリンダ（Ｘ軸アクチュエータ）１１３に連結されている。Ｘ軸エアシリンダ１１３はベースプレート６５に固定されている。このＸ軸エアシリンダ１１３によって、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは同期してＸ軸方向に移動される。研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂには、Ｙ軸エアシリンダ（Ｙ軸アクチュエータ）１１４がそれぞれ連結されており、各Ｙ軸エアシリンダ１１４は連結プレート１１０に固定されている。このＹ軸エアシリンダ１１４によって、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは互いに独立してＹ軸方向に移動される。
【００９０】
このような構成により、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは、回転保持機構３に保持されたウエハＷと平行な面内で移動することができ、かつ研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの各研磨ヘッド９０は互いに独立してウエハＷのノッチ部に近接および離間することが可能となっている。また、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは同期してＸ軸方向に移動するので、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの切り替えの時間を短縮することができる。なお、本実施形態のテープ供給回収機構は研磨ヘッドモジュールの一部を構成し、研磨ヘッド９０と一体に移動する点で、第１の実施形態のテープ供給回収機構と異なっている。
【００９１】
次に、本実施形態に係る研磨装置の動作について説明する。
ウエハＷが搬送機構によって搬送口７１ａからハウジング７１内に挿入されると、保持ステージ４が上昇し、ウエハＷは保持ステージ４の上面に吸着保持される。この状態で、ノッチサーチユニット８２は、ウエハＷに形成されているノッチ部の位置を検出し、回転保持機構３は、ウエハＷを研磨位置まで下降させつつ、ノッチ部が研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの方を向くようにウエハＷを回転させ、同時にリンス液供給ノズル８３からリンス液を、又は薬液供給ノズル８４から薬液の供給を開始する。
【００９２】
次に、研磨ヘッドモジュール７０Ａがノッチ部に近接し、研磨ヘッド９０により研磨テープ７５をノッチ部に摺接させて研磨する。すなわち、研磨ヘッド９０をオシレーション動作させることで研磨テープ７５をノッチ部に摺接させる。研磨中は、スイング機構によりウエハＷをノッチ部を中心としてスイングさせ、さらに研磨ヘッド９０をノッチ部を中心として傾斜させる。
【００９３】
研磨ヘッドモジュール７０Ａによる研磨が終了すると、研磨ヘッドモジュール７０ＡがウエハＷから離間し、代わりに研磨ヘッドモジュール７０ＢがウエハＷのノッチ部に近接する。そして、同様に、研磨ヘッド９０をオシレーション動作させることで研磨ヘッド９０により研磨テープ７５をノッチ部に摺接させて研磨する。研磨中は、スイング機構によりウエハＷをノッチ部を中心として水平面内でスイングさせ、さらに研磨ヘッド９０をノッチ部を中心として傾斜させる。研磨が終了した後、リンス液または薬液の供給を停止し、保持ステージ４が上昇し、ウエハＷは搬送機構により搬送口７１ａから搬出される。
【００９４】
研磨ヘッドモジュール７０Ａで用いられる研磨テープと、研磨ヘッドモジュール７０Ｂで用いられる研磨テープとは異なるタイプのものとすることができる。例えば、研磨ヘッドモジュール７０Ａが粗い砥粒の研磨テープを用いて粗研磨を行い、次いで研磨ヘッドモジュール７０Ｂが細かい砥粒の研磨テープを用いて仕上げ研磨を行うことができる。このようにすれば、ウエハＷを保持ステージ４に保持させた状態で、粗研磨と仕上げ研磨を行うことができ、研磨全体の時間を短縮することができる。
【００９５】
供給リール２４および回収リール２５に連結されているモータＭ２により、研磨テープ７５のテンション（研磨荷重）は一定に維持されている。研磨中、モニタリングユニット９２は、テンションセンサ９１からの出力信号（すなわち研磨テープ７５のテンション）を監視しており、研磨テープ７５のテンションがある閾値を超えたか否かを判断するようになっている。研磨テープ７５のテンションの変化は、各部品の経時変化に起因すると考えられる。したがって、研磨テープ７５のテンションの変化を監視することにより、各部品の寿命を判断することができる。また、研磨荷重の最大値および最小値が分かるため、極度の高荷重研磨による研磨不良を事前に検知することができる。
【００９６】
モニタリングユニット９２により研磨直前にテンションセンサ９１の出力信号を検出し、供給リール２４に連結されているモータＭ２の出力トルクを調整することで、研磨テープ７５が所望のテープテンションになるように制御することもできる。
【００９７】
研磨テープ７５の交換作業は、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂのうちのいずれか一方を保持ステージ４の方に移動させることによって容易に行うことができる。例えば、研磨ヘッドモジュール７０Ａに搭載されている研磨テープ７５を交換するときは、研磨ヘッドモジュール７０Ｂを保持ステージ４の方に移動させ、この状態で研磨ヘッドモジュール７０Ａの研磨テープ７５を交換する。研磨テープ７５の交換は、作業窓７１ｂを介して作業員によって行われる。
【００９８】
図２０は、本実施形態に係る研磨装置の他の構成例を示す平面図である。図２１は、図２０に示す研磨装置の矢印Ｅで示す方向から見た側面図である。この構成例では、４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤがウエハＷの中心に対して対称に配置されている。４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄは１本の連結シャフト１１１によって互いに連結されており、すべての研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤがＸ軸方向へ同期して動くようになっている。
【００９９】
連結シャフト１１１にはボールねじサポート１２０が固定されており、このボールねじサポート１２０にはボールねじ１２１が螺合している。ボールねじ１２１の端部はカップリング１２２を介してＸ軸駆動モータＭ９が連結されている。このような構成により、４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤはＸ軸駆動モータＭ９によってＸ軸方向に同期して移動する。なお、４つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０ＤのＹ軸方向への移動は、Ｙ軸移動機構（Ｙ軸レール１０７、Ｙ軸ガイド１０９、Ｙ軸エアシリンダ１１４）によって、互いに独立して行うことができるようになっている。
【０１００】
図２２は、本発明の第３の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。なお、特に説明しない構成および動作は第２の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図２２に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、第２の実施形態のＸ軸移動機構（Ｘ軸レール１０６、Ｘ軸ガイド１０８、Ｘ軸エアシリンダ１１３）に相当する機構は備えていなく、第２の実施形態のＹ軸移動機構（Ｙ軸レール１０７、Ｙ軸ガイド１０９、Ｙ軸エアシリンダ１１４）に相当する直線移動機構を備えている。各直線移動機構は、直動レール１３０、直動ガイド、直動アクチュエータを備えており、これらの各要素は第２の実施形態のＹ軸移動機構の各要素と同一の構成である。
【０１０１】
２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂは、これら直線移動機構によってそれぞれ直線的に移動する。すなわち、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂがそれぞれ移動する移動軸は１つである。直線移動機構による研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの移動方向は互いに平行ではない。２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの各研磨ヘッド９０は、互いに接触することなく、図２２および図２３に示すように直線移動機構によって保持ステージ４上のウエハＷのノッチ部に近接および離間する方向に互いに独立して移動する。この構成例によれば、第２の実施形態のＸ軸移動機構（Ｘ軸レール１０６、Ｘ軸ガイド１０８、Ｘ軸エアシリンダ１１３）に相当する機構が不要であるので、安価な研磨装置を提供することができる。
【０１０２】
なお、図２２および図２３に示すように、ウエハＷの研磨前に、ウエハＷの中心とノッチ部とを結ぶ線が研磨ヘッドモジュール７０Ａまたは７０Ｂの移動方向と一直線上に並ぶように（すなわち、ノッチ部が研磨テープ７５の研磨面を向くように）保持ステージ４を回転させ、この位置をウエハＷのスイング動作の中心位置とすることが好ましい。
【０１０３】
図２４は、第３の実施形態の他の構成例に係る研磨装置を示す平面図である。
図２４に示すように、本構成例の研磨装置は、図２２に示す２つの研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂに加えて、２つの研磨ヘッドモジュール７０Ｃ，７０Ｄを備えている。これら研磨ヘッドモジュール７０Ｃ，７０Ｄの構成は、研磨ヘッドモジュール７０Ａ，７０Ｂの構成と同一である。研磨ヘッドモジュール７０Ｃ，７０Ｄは、直線移動機構によって、矢印で示すようにウエハＷのノッチ部に近接および離間する方向に移動可能となっている。
【０１０４】
図２５は、第４の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図２６は図２５のＦ−Ｆ線断面図である。なお、第４の実施形態に係る研磨装置は、基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置に好適に使用される。
図２５に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、５つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１４０を有している。より詳しくは、この研磨装置は、第１の実施形態に係る研磨装置に、研磨ヘッド組立体１４０が付加された構成を有している。研磨ヘッド組立体１４０は、研磨ヘッド組立体１Ｂ，１Ｃの間に設置されている。この研磨ヘッド組立体１４０は、図２６に示すように、傾斜角度が固定された研磨ヘッド１４１を有している。ここで、固定された傾斜角度とは、研磨中には研磨ヘッド１４１の傾斜角度を変えられないことを意味する。ただし、研磨ヘッド１４１の設置角度を変えることでウエハＷへの接触角度を調整することは可能である。なお、この例では、研磨ヘッド１４１は、ウエハＷに接触する研磨テープ２３の研磨面がウエハＷの表面に対して垂直となる角度に設置されている。
【０１０５】
テープ供給回収機構１４２は、テープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと同じ構造であるが、図２６に示すように、研磨ヘッド１４１の上方に位置している。より詳しくは、テープ供給回収機構１４２は、隔壁２０の上面に設置されており、研磨テープ２３を研磨ヘッド１４１に供給する供給リール１４３と、研磨ヘッド１４１から研磨テープ２３を回収する回収リール１４４とを有している。テープ供給回収機構１４２をこの位置に配置することで、他の研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのメンテナンス作業の邪魔にならないようになっている。図２６に示すように、研磨ヘッド１４１は、研磨テープ２３の研磨面をウエハＷのベベル部に押圧する加圧機構１４５と、研磨テープ２３を送るテープ送り機構１４６を有している。加圧機構１４５は第１の実施形態に係る加圧機構４１（図５参照）と同一の構造である。
【０１０６】
テープ送り機構１４６は、テープ送りローラ１４７と、テープ把持ローラ１４８と、テープ送りローラ１４７を回転させるモータＭ１０とを備えている。テープ送りローラ１４７とモータＭ１０とは離間しており、ベルトｂ７によって互いに連結されている。すなわち、テープ送りローラ１４７はベルトｂ７を介してモータＭ１０によって回転駆動され、これによって研磨テープ２３がその長手方向に移動する。研磨ヘッド１４１の下部にはリニアアクチュエータ１５０が連結されており、このリニアアクチュエータ１５０により研磨ヘッド１４１は、ウエハＷに近接および離間する方向に移動される。なお、リニアアクチュエータ１５０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。
【０１０７】
研磨ヘッドの角度が可変な研磨ヘッド組立体（以下、可変角度研磨ヘッド組立体という）１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、研磨ヘッドの角度が固定された固定角度（以下、固定角度研磨ヘッド組立体という）１４０の配置および組み合わせは、図２５に示す例に限定されない。しかしながら、５つ以上の研磨ヘッド組立体を設置する場合には、少なくとも１つの固定角度研磨ヘッド組立体を組み入れることが好ましい。これは、固定角度研磨ヘッド組立体は、可変角度研磨ヘッド組立体よりもコンパクトであるからである。したがって、固定角度研磨ヘッド組立体の数を増やすことにより、６つまたは７つの研磨ヘッド組立体を設置することが可能である。
【０１０８】
図２７は、７つの研磨ヘッド組立体を設置した例を示している。この例では、２つの可変角度研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂと５つの固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅが設置されている。これら固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅは、図２５に示す固定角度研磨ヘッド組立体１４０と同一の構成を有している。
【０１０９】
固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ｃに研磨テープ２３を供給し回収するテープ供給回収機構は、図２６に示すテープ供給回収機構１４２と同様の構成であり、同様の位置に配置されている。固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｄ，１４０ＥのウエハＷの径方向外側には、テープ供給回収機構１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｄ，１４２Ｅがそれぞれ配置されている。これらのテープ供給回収機構１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｄ，１４２Ｅは、研磨室２１の外部に配置されており、上述したテープ供給回収機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと同一の構成を有している。
【０１１０】
このように研磨ヘッドの数が増えることによって研磨時間が短縮され、スループット向上が可能となる。固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅの研磨ヘッドの設置角度の一例は、比較的長い研磨時間を必要とする部位に対応する角度である。なお、固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅの研磨ヘッド１４１の角度は、互いに異なってもよく、または互いに同一でもよい。固定角度研磨ヘッド組立体１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅは、研磨ヘッド１４１（図２６参照）を傾けるためのチルトモータが不要であるので、可変角度研磨ヘッド組立体に比べて、コンパクトで、かつ低コストである。また、研磨ヘッド１４１を前後移動させるための移動機構（すなわちリニアアクチュエータ１５０、図２６参照））をコンパクトにすることができ、該移動機構を研磨室２１内に配置することができる。さらに、使用される研磨テープ２３の種類を増やすことができ、ウエハＷにより適した研磨条件で研磨することが可能となる。
【０１１１】
図２８は、第５の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。この実施形態に係る研磨装置は、上供給ノズル３６および下供給ノズル３７に冷却液を供給する冷却液供給部１６０を備えている。本実施形態のその他の構成および動作は、第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。冷却液供給部１６０は、公知の液体冷却装置と基本的に同一の構成を有しているが、接液部にテフロン（登録商標）などのウエハＷを汚染しない材料が用いられている点で異なっている。また、冷却液供給部１６０は、冷却液を４℃程度にまで冷却する能力を備えている。冷却液供給部１６０によって冷却された冷却液は、上供給ノズル３６および下供給ノズル３７からウエハＷを経由して研磨テープ２３に供給される。冷却液としては、純水または超純水が好適に使用される。
【０１１２】
研磨中に冷却液を供給する目的は、ウエハＷと研磨テープ２３との摩擦によって発生する熱を奪うことにある。研磨テープ２３としては、ダイヤモンド、シリカ、セリアなどの硬質の砥粒を溶融した樹脂（バインダー）に分散させ、該砥粒を含有する樹脂をＰＥＴシートなどのテープ基材の表面に塗布し、乾燥させたものが一般に使用されている。研磨中に発生する熱により樹脂が軟らかくなると、研磨性能が低下する。これは、樹脂が砥粒を保持する力が弱くなるためと考えられている。また、樹脂が軟らかくなると、砥粒が樹脂から脱落してしまう。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、研磨中に冷却液を研磨テープ２３とウエハＷとの接触部に供給することにより、研磨テープ２３を冷却する。より具体的には、冷却液は、回転保持機構３によって回転させられているウエハＷに供給され、遠心力によりその表面上を移動して、研磨テープ２３に接触する。そして、冷却液は、研磨中に発生する熱を研磨テープ２３から奪う。その結果、研磨テープ２３の研磨性能を維持することができ、研磨速度（除去速度）の低下を防止することができる。
【０１１４】
以下、冷却液を用いて研磨テープを冷却した実験結果について説明する。第１の実験では、冷却液として常温（１８℃）の超純水を使用した。ウエハの研磨は、１つの研磨ヘッド組立体、２つの研磨ヘッド組立体、３つの研磨ヘッド組立体、および４つの研磨ヘッド組立体を用いて別々に行った。その結果、１つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨と、２つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、研磨速度の低下ほとんど見られなかった。３つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、研磨速度の低下が見られ、４つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、研磨速度は顕著に低下した。
【０１１５】
次に、１０℃の超純水（冷却液）を用いて研磨テープを冷却しながら研磨を行った。研磨方法は上述の実験例の研磨方法と同じである。その結果、３つの研磨ヘッド組立体および４つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨のいずれも、研磨テープ本来の研磨性能が発揮されたことが分かった。つまり、３つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、１つの研磨ヘッド組立体を用いた場合の研磨性能の３倍の研磨性能が得られ、４つの研磨ヘッド組立体を用いた研磨では、１つの研磨ヘッド組立体を用いた場合の研磨性能の４倍の研磨性能が得られた。
【０１１６】
さらに、１つの研磨ヘッド組立体を用いて、超純水の温度を常温から徐々に下げながら研磨を行った。その結果、超純水の温度が低い方が研磨速度が高くなり、かつ研磨速度のばらつきが小さくなることが分かった。
上記実験に加え、様々な研磨条件の下で研磨を行った。その結果、冷却液の温度と研磨速度との関係は、研磨テープの物性、ウエハの回転速度（すなわち研磨テープとウエハとの相対速度）、および研磨テープの粒度によって影響されることが分かった。特に、シリカ粒子やダイヤモンド粒子などの機械研磨作用の大きい砥粒を有する研磨テープ、粒度が小さい（粗さが細かい）研磨テープを用いた場合や、ウエハと研磨テープとの相対速度が大きい場合に、冷却液の効果が顕著であった。
【０１１７】
以上の実験結果から、１０℃以下の冷却液を使用することで、研磨速度の低下防止および研磨速度の安定化などの効果が実現され、しかもこれらの効果の勾配が小さくなることが分かった。したがって、研磨中は、１０℃以下の温度の冷却液を研磨テープに供給することが好ましい。なお、冷却液供給部１６０は、低温の冷却液（純水または超純水）と常温の冷却液を選択的に上供給ノズル３６および下供給ノズル３７に供給するように構成されていることが好ましい。例えば、研磨中は低温の冷却液をウエハに供給し、研磨後のウエハの洗浄時には常温の冷却液をウエハに供給するようにしてもよい。
【０１１８】
図２９は、第６の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図３０は、図２９に示す研磨装置の縦断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【０１１９】
図２９および図３０に示すように、リニアアクチュエータ（移動機構）６７には、複数の（この例では４つの）センタリングガイド１６５が研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを介してそれぞれ連結されている。より具体的には、センタリングガイド１６５は、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各移動台６１の上部に設けられており、リニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと一体に移動するようになっている。すなわち、センタリングガイド１６５は、リニアアクチュエータ６７によりウエハＷの周縁部に近接および離間する方向に移動する。センタリングガイド１６５は、上下に延びるガイド面１６５ａを有している。これらのガイド面１６５ａは、ウエハの搬送位置に配置されており、いずれも回転保持機構３の回転軸を向いている。
【０１２０】
ウエハＷは、搬送機構の一対のハンド１７１に取り付けられた複数の保持爪１７１ａによりその周縁部を把持された状態で、該ハンド１７１により研磨室２１内に搬送される。この状態で、ハンド１７１がやや下降し、次いで、センタリングガイド１６５がウエハＷに近接する。センタリングガイド１６５は、そのガイド面１６５ａがウエハＷの最外端面に接触するまでウエハＷに向かって移動し、ウエハＷはセンタリングガイド１６５によって保持される。この状態にあるウエハＷの中心は、回転保持機構３の回転軸上に位置している。その後、ハンド１７１がウエハＷから離間する。そして、回転保持機構３の保持ステージ４が上昇し、ウエハＷの裏面を真空吸着する。その後、センタリングガイド１６５は、ウエハＷから離れる方向に移動し、次いで、ウエハＷを保持した保持ステージ４が研磨位置まで下降する。
【０１２１】
センタリングガイド１６５は、研磨装置に組み込まれているので、回転保持機構３と同じ構造体の中でウエハＷの中心合わせが行われる。したがって、中心合わせの精度を向上させることができる。また、センタリングガイド１６５は、研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを移動させるためのリニアアクチュエータ６７に連結されているので、センタリングガイド１６５を移動させるための専用の移動機構は不要である。なお、搬送機構のハンド１７１は、図２９および図３０に示す例に限られず、センタリングガイド１６５にウエハＷを受け渡しできるものであればよい。
【０１２２】
図３１は、第６の実施形態に係る研磨装置の変形例を示す平面図である。図３２は、図３１に示す研磨装置の縦断面図である。この例の研磨装置は、回転保持機構３によって保持されたウエハＷの偏心を検出する偏心検知手段１７０を備えている。この偏心検知手段１７０はセンタリングガイド１６５のうちの１つに取り付けられており、ウエハＷの周縁部を挟むように配置された投光部１７０ａおよび受光部１７０ｂを有している。投光部１７０ａは帯状の光を発し、受光部１７０ｂはその光を受光する。投光部１７０ａの光源としては、レーザやＬＥＤなどを用いることができる。ウエハＷの周縁部が投光部１７０ａと受光部１７０ｂとの間に位置していると、光の一部がウエハＷにより遮られる。受光部１７０ｂは、ウエハＷによって遮られた光の部分の長さを計測するように構成されている。このような偏心検知手段１７０は、一般に、透過型センサと呼ばれている。なお、偏心検知手段１７０として、投光部および受光部が同方向を向いた反射型センサを用いることも可能である。
【０１２３】
偏心検知手段１７０は、次のようにしてウエハＷの偏心を検出する。ウエハＷが回転保持機構３により保持された後、センタリングガイド１６５を僅かにウエハＷから離間させる。そして、回転保持機構３によりウエハＷを回転させる。この状態で、投光部１７０ａは受光部１７０ｂに向かって光を投光し、受光部１７０ｂはそれを受光する。ウエハＷの周縁部によって遮られる光の部分の長さが一定であれば、ウエハＷの中心は回転保持機構３の回転軸上に位置していることを示している。一方、ウエハＷの周縁部によって遮られる光の部分の長さが変動していれば、ウエハＷの中心が回転保持機構３の回転軸上に位置していないこと、すなわちウエハＷが偏心していることを示している。
【０１２４】
ウエハＷの偏心量が所定のしきい値よりも大きい場合は、再度、センタリングを実施するか、またはセンタリングガイド１６５の位置を調整することを促すような警告を研磨装置が発するようになっている。このような動作により、研磨すべきウエハＷを精度よく研磨することができる。また、ウエハＷの偏心に起因する研磨中のウエハＷの破損を防止することができる。
【０１２５】
図３３は、本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図３４は、本発明の第７の実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。なお、特に説明しない構成および動作は、第１の実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。
図３３および図３４に示すように、回転保持機構３に保持されたウエハＷを囲むように円筒状のシュラウドカバー１７５が設けられている。このシュラウドカバー１７５は、図示しない支柱によって回転保持機構３のケーシング１４に取り付けられている。シュラウドカバー１７５の位置は固定されており、シュラウドカバー１７５はウエハＷと一緒には上昇しない。
【０１２６】
シュラウドカバー１７５には、各研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの研磨ヘッドに対応する位置において開口部（または間隙）が形成されており、各研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの研磨ヘッドは、これらの開口部を通じてウエハＷに近接することが可能となっている。シュラウドカバー１７５はウエハＷに近接して配置されており、シュラウドカバー１７５とウエハＷの外周部との間の隙間は数ミリメートルである。
【０１２７】
シュラウドカバー１７５の上端は、研磨位置にあるウエハＷの表面から約１０ｍｍ高い位置にある。このシュラウドカバー１７５を設ける目的は、研磨中にウエハＷの上面および下面に供給された研磨液（通常は純水）が、ウエハＷの回転によって周囲に飛び散ることを防止し、さらにウエハＷに跳ね返ってくることを防止することにある。
【０１２８】
しかしながら、研磨液は、図３５（ａ）に示すように、研磨動作を行っていない研磨ヘッド３０に当たって、ウエハＷに跳ね返ることがある。ウエハＷに跳ね返った研磨液は、砥粒などを含んでおり、ウエハＷの汚染の原因ともなる。そこで、本実施形態では、このような研磨液の跳ね返りを防止するために、研磨ヘッド３０のウエハＷからの距離または研磨ヘッド３０の傾斜角度を調整することとしている。研磨ヘッド３０の距離および傾斜角度は、動作制御部６９（図１参照）により制御される。
【０１２９】
図３５（ｂ）に示す例では、回転するウエハＷに研磨液が供給される間、ウエハＷから振り落とされた研磨液がウエハＷに跳ね返らないような位置に、研磨ヘッド３０が離間される。ここで、回転するウエハＷから振り落とされる研磨液の速度は、ウエハＷの回転速度に依存する。したがって、動作制御部６９は、ウエハＷの回転速度から研磨ヘッド３０の位置（ウエハＷからの距離）を決定することができる。より具体的には、ウエハＷの回転速度と研磨ヘッド３０のウエハＷからの距離との関係を数式で表し、研磨ヘッド３０とウエハＷとの距離を数式を用いて計算により求めることができる。なお、研磨液がウエハＷに跳ね返らないような研磨ヘッド３０の位置（ウエハＷからの距離）は、実験や計算により求めることができる。
【０１３０】
研磨ヘッド３０の距離ではなく、研磨ヘッド３０の傾斜角度を調整することによっても、研磨液の跳ね返りを防止することができる。具体的には、図３６（ａ）に示すように、研磨ヘッド３０の正面が下方を向くように、研磨ヘッド３０を傾ける。このように研磨ヘッド３０を傾けることにより、研磨ヘッド３０に当たった研磨液を下方に流すことができる。この場合も同様に、動作制御部６９は、ウエハＷの回転速度から研磨ヘッド３０の傾斜角度を決定することができる。また、この場合は、図３６（ｂ）に示すように、シュラウドカバー１７５の内周面と略同じ位置（すなわちウエハＷから同じ径方向距離）に研磨ヘッド３０の正面を位置させることが好ましい。これは、シュラウドカバー１７５と研磨ヘッド３０との間の段差を最小にして研磨液の跳ね返りを防止するためである。さらに、図３６（ｃ）に示すように、研磨ヘッド３０の正面が上方を向くように、研磨ヘッド３０を傾けてもよい。この場合でも、研磨ヘッド３０に当たった研磨液を下方に流すことができる。
【０１３１】
ウエハＷの周縁部を研磨するときは、図３６（ａ）または図３６（ｃ）に示す傾斜角度を維持したまま研磨ヘッド３０をウエハＷに近づけ、研磨テープ２３を研磨ヘッド３０によりウエハＷの周縁部に押し付ける。このような動作により、研磨液の跳ね返りを抑えつつ、研磨ヘッド３０をウエハＷに近づけることができる。なお、研磨液を供給する場合に限らず、上述した冷却液や洗浄水を供給する場合にも、本実施形態を適用することができる。さらに、研磨ヘッド３０の位置と傾斜角度との組み合わせにより、研磨液の跳ね返りを防止することもできる。
【０１３２】
図３７は、第１の実施形態に係る研磨装置および第２の実施形態に係る研磨装置を有する基板処理装置を示す上面図である。
本基板処理装置は、ウエハＷを基板処理装置に投入する２つのロードポート２４０、ロードポート２４０上のウエハカセット（図示せず）からウエハＷを取り出す第１の搬送ロボット２４５、ウエハＷのノッチ位置を検出するとともに、ノッチ部が所定の位置になるようにウエハＷを回転させ、仮置台を兼用するノッチアライナ２４８、ノッチアライナ２４８を直線的に移動させるノッチアライナ移動機構２５０、ノッチ部を研磨するノッチ研磨ユニット（第２の実施形態に係る研磨装置）２５５、ノッチアライナ２４８からノッチ研磨ユニット２５５へウエハＷを搬送する第２の搬送ロボット２５７、ウエハＷのベベル部を研磨するベベル研磨ユニット（第１の実施形態に係る研磨装置）２５６、研磨されたウエハＷを洗浄する洗浄ユニット２６０、洗浄されたウエハＷを乾燥させる乾燥ユニット２６５、ノッチ研磨ユニット２５５からベベル研磨ユニット２５６、洗浄ユニット２６０、乾燥ユニット２６５の順にウエハＷを順次搬送する搬送機構２７０を備えている。
【０１３３】
ノッチ研磨ユニット２５５、ベベル研磨ユニット２５６、洗浄ユニット２６０、乾燥ユニット２６５（以下適宜、総称して処理ユニットという）は直線上に配置され、搬送機構２７０はこれら処理ユニットの配列方向に沿って配置されている。搬送機構２７０は、ハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、およびハンドユニット２７０Ｃを有している。各ハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃは、ウエハＷを保持する１組のハンド１７１を有しており、隣り合う処理ユニット間でウエハＷを搬送する。すなわち、ハンドユニット２７０Ａはノッチ研磨ユニット２５５からウエハＷを取り出してベベル研磨ユニット２５６へ搬送し、ハンドユニット２７０Ｂはベベル研磨ユニット２５６からウエハＷを取り出して洗浄ユニット２６０へ搬送する。そしてハンドユニット２７０Ｃは洗浄ユニット２６０からウエハＷを取り出して乾燥ユニット２６５へ搬送する。それぞれのハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、ハンドユニット２７０Ｃは、処理ユニットの配列方向に沿って直線的に移動可能に構成されている。
【０１３４】
ハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、ハンドユニット２７０Ｃは同時にそれぞれの搬出すべきウエハＷを取り出し、同時に直線移動し、隣接した下流の処理ユニットに同時にウエハＷを搬入する。図３７に示すように、３つのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃが移動すべき距離は、隣接する２つの処理ユニットでの受渡し時のウエハＷ中心間の距離（ピッチ）に応じて異なっている。３つのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃはそれぞれ異なる距離を互いに独立して移動可能に構成されており、受渡しすべき位置にそれぞれのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃが移動できる。したがって、処理ユニットの組み合わせの自由度が増す。なお、ハンドユニットの数は３つに限らず、処理ユニットの数に応じて適宜選択することができる。
【０１３５】
次にウエハＷの全体の流れを説明する。
複数（例えば２５枚）のウエハＷを収容可能なウエハカセットがロードポート２４０に載置されると、自動的にウエハカセットが開き、ウエハＷを基板処理装置に投入可能な状態となる。ウエハカセットが開いた後、第１の搬送ロボット２４５がウエハＷをウエハカセットから取り出し、ウエハＷをノッチアライナ２４８に載置する。ノッチアライナ２４８はウエハＷとともにノッチアライナ移動機構２５０により、第２の搬送ロボット２５７の近傍位置まで移動する。この時、ノッチアライナ２４８はウエハＷのノッチ位置を検出し、ノッチ部が所定の位置になるようにウエハＷを回転させておく。
【０１３６】
そして、第２の搬送ロボット２５７がノッチアライナ２４８からウエハＷを受け取り、ノッチ研磨ユニット２５５に搬入する。ノッチの位置決めはノッチアライナ２４８によって既に行われているので、ノッチ部が所定の位置にある状態でウエハＷはノッチ研磨ユニット２５５に搬入される。なお、ノッチアライナ２４８でノッチの位置決めを行わずに、ノッチ研磨ユニット２５５で上述したようにノッチの位置決めを行うこともできる。
【０１３７】
ノッチ研磨ユニット２５５で処理されたウエハＷは前述のように搬送機構２７０の３つのハンドユニット２７０Ａ，２７０Ｂ，２７０Ｃにより順次、ベベル研磨ユニット２５６、洗浄ユニット２６０、乾燥ユニット２６５の順に搬送され処理される。乾燥ユニット２６５で処理が終了したウエハＷは第１の搬送ロボット２４５によりロードポート２４０上のウエハカセットに収容される。
【０１３８】
図３７に示す基板処理装置では、ノッチ研磨ユニット２５５として第２の実施形態に係る研磨装置を用いたが、第３の実施形態に係る研磨装置を用いてもよい。
【０１３９】
図３８は、図３７に示すノッチ研磨ユニットをベベル研磨ユニットに置き換えた基板処理装置の変形例を示す平面図である。ベベル研磨ユニットの構成は第１の実施形態で説明した構成とまったく同じである。
【０１４０】
本基板処理装置は、上流側のベベル研磨ユニット２５６Ａの４つの研磨ヘッドで砥粒の粗い研磨テープで研磨を行い、下流のベベル研磨ユニット２５６Ｂの４つの研磨ヘッドで砥粒の細かい研磨テープで研磨を行うように構成されている。本基板処理装置によれば、装置の処理能力（単位時間当たりの処理ウエハＷの枚数）を上げることができる。なお、この処理ユニットの組み合わせは、ノッチ研磨処理を必要としない処理プロセスに適用することができる。
【０１４１】
また、上流側のベベル研磨ユニット２５６Ａでは、砥粒がテープ基材に固定された研磨テープによる研磨を行い、下流側のベベル研磨ユニット２５６Ｂをテープ状の研磨布を取り付けてスラリーを供給して遊離砥粒で研磨を行うように構成することも可能である。さらに、下流側のベベル研磨ユニット２５６Ｂの１つの研磨ヘッドにテープ状洗浄布を取り付け、研磨テープの砥粒による研磨、スラリーによる研磨、洗浄布による洗浄を順次行うように構成することも可能である。
【０１４２】
搬送機構２７０は上流側のベベル研磨ユニット２５６ＡでのウエハＷの受渡しと下流側のベベル研磨ユニット２５６ＢでのウエハＷの受渡しは同時に行われるので、ウエハＷを速やかに搬送することができる。この場合でも、先に説明したように、ウエハＷを水平面Ｋよりも上方の清浄な空間に位置させている間に研磨ヘッドを洗浄することができる。したがって、洗浄のためにウエハＷを一旦ベベル研磨ユニットから取り出す必要がなく、研磨が行われるごとに研磨ヘッドを洗浄することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１Ａ〜１Ｄ，１４０，１４０Ａ〜１４０Ｅ 研磨ヘッド組立体
２Ａ〜２Ｄ，１４２，１４２Ａ〜１４２Ｅ テープ供給回収機構
３ 回転保持機構
４ 保持ステージ
５，５−１，５−２ 中空シャフト
６ ボールスプライン軸受
７ 連通ライン
８ ロータリジョイント
９ 真空ライン
１０ 窒素ガス供給ライン
１２ ケーシング
１４ ケーシング
１５ エアシリンダ
１８ ラジアル軸受
１９ ベローズ
２０ 隔壁
２１ 研磨室
２３ 研磨テープ
２４，１４３ 供給リール
２５，１４４ 回収リール
２７ カップリング
３０，１４１ 研磨ヘッド
３１〜３４ ガイドローラ
３６ 上供給ノズル
３７ 下供給ノズル
３８ 洗浄ノズル
４０ ルーバー
４１，１４５ 加圧機構
４２，１４６ テープ送り機構
４３〜４９ ガイドローラ
５０ 加圧パッド
５１ パッドホルダー
５２ エアシリンダ（駆動機構）
５３ エア配管
５４ 電空レギュレータ
６０ アーム
６１ 移動台
６２ ガイド
６３ レール
６５ ベースプレート
６６ 連結板
６７，１５０ リニアアクチュエータ
６８ ジョイント
６９ 動作制御部
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ 研磨ヘッドモジュール
７１ ハウジング
７２，７３ シャッター
７５ 研磨テープ
７６ ロータリジョイント
７７ ロータリボールスプライン軸受
７８ ケーシング
８０ アーム
８１ フレーム
８２ ノッチサーチユニット
８３ リンス液供給ノズル
８４ 薬液供給ノズル
９０ 研磨ヘッド
９１ テンションセンサ
９２ モニタリングユニット
９３ 揺動プレート
９４ チルトプレート
９５ リニアガイド
９７ 揺動受けブロック
９８ 揺動シャフト
９９ 軸受
１００ チルトシャフト
１０１，１０２，１０３，１０４ 軸受
１０６ Ｘ軸レール
１０７ Ｙ軸レール
１０８ Ｘ軸ガイド
１０９ Ｙ軸ガイド
１１０ 連結プレート
１１１ 連結シャフト
１１３ Ｘ軸エアシリンダ
１１４ Ｙ軸エアシリンダ
１２０ ボールねじサポート
１２１ ボールねじ
１２２ カップリング
１３０ 直動レール
１６０ 冷却液供給部
１６５ センタリングガイド
１７０ 偏心検知手段
１７１ ハンド
１７５ シュラウドカバー
２４０ ロードポート
２４５ 第１の搬送ロボット
２４８ ノッチアライナ
２５０ ノッチアライナ移動機構
２５５ ノッチ研磨ユニット
２５６ ベベル研磨ユニット
２５７ 第２の搬送ロボット
２６０ 洗浄ユニット
２６５ 乾燥ユニット
２７０ 搬送機構
Ｍ１〜Ｍ１０ モータ
ｐ１〜ｐ１２ プーリー
ｂ１〜ｂ７ ベルト
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、
基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、
研磨テープを用いて基板を研磨する複数の研磨ヘッドモジュールと、
前記複数の研磨ヘッドモジュールを互いに独立して移動させる移動機構とを備え、
前記複数の研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構とをそれぞれ有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記移動機構は、互いに直交するＸ軸およびＹ軸に沿って前記複数の研磨ヘッドモジュールを移動させる１つのＸ軸移動機構および複数のＹ軸移動機構を有し、
前記Ｘ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｘ軸に沿って同期して移動させるように構成されており、
前記Ｙ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｙ軸に沿って互いに独立して移動させるように構成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３】
前記移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの前記研磨ヘッドを、それぞれ１つの移動軸に沿って基板のノッチ部に近接および離間させる方向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４】
前記回転保持機構は、基板のノッチ部を中心として前記基板をその表面に平行な平面内でスイングさせるスイング機構を有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５】
前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記昇降機構は、前記保持ステージを基板の搬送位置から基板の研磨位置まで下降させ、かつ前記保持ステージを前記研磨位置から前記搬送位置まで上昇させるように構成され、
基板のノッチ部を検出するノッチサーチユニットを前記搬送位置と同じ高さに設けたことを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記複数の研磨ヘッドモジュールの少なくとも１つは、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサを有し、
前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項８】
基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、
基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、
研磨テープを用いて基板を研磨する研磨ヘッドモジュールとを備え、
前記研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構と、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサとを有し、
前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項９】
複数の研磨ヘッド組立体および複数のテープ供給回収機構を備えた研磨装置を用いた研磨方法であって、
回転保持機構により基板を回転させ、
研磨テープを前記基板の周縁部の第１の領域に当接させて該第１の領域を研磨し、
前記研磨テープを前記基板の周縁部の第２の領域に当接させて該第２の領域を研磨し、
前記第２の領域の研磨中に、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構の少なくとも１組に研磨テープに代えて取り付けられたテープ状洗浄布を前記第１の領域に当接させて該第１の領域を洗浄し、
前記研磨テープによる前記第２の領域の研磨が終了した後、前記テープ状洗浄布を前記第２の領域に当接させて該第２の領域を洗浄すること特徴とする研磨方法。
【請求項１０】
前記研磨装置は、
基板を水平に保持し、回転させる前記回転保持機構と、
前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された前記複数の研磨ヘッド組立体と、
前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する前記複数のテープ供給回収機構と、
前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構とを備え、
前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、
前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されており、前記複数のテープ供給回収機構の位置は固定されていることを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の研磨方法により研磨されたことを特徴とする基板。
【請求項１】
基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、
基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、
研磨テープを用いて基板を研磨する複数の研磨ヘッドモジュールと、
前記複数の研磨ヘッドモジュールを互いに独立して移動させる移動機構とを備え、
前記複数の研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構とをそれぞれ有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記移動機構は、互いに直交するＸ軸およびＹ軸に沿って前記複数の研磨ヘッドモジュールを移動させる１つのＸ軸移動機構および複数のＹ軸移動機構を有し、
前記Ｘ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｘ軸に沿って同期して移動させるように構成されており、
前記Ｙ軸移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールを前記Ｙ軸に沿って互いに独立して移動させるように構成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３】
前記移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの前記研磨ヘッドを、それぞれ１つの移動軸に沿って基板のノッチ部に近接および離間させる方向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４】
前記回転保持機構は、基板のノッチ部を中心として前記基板をその表面に平行な平面内でスイングさせるスイング機構を有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５】
前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記昇降機構は、前記保持ステージを基板の搬送位置から基板の研磨位置まで下降させ、かつ前記保持ステージを前記研磨位置から前記搬送位置まで上昇させるように構成され、
基板のノッチ部を検出するノッチサーチユニットを前記搬送位置と同じ高さに設けたことを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。
【請求項７】
前記複数の研磨ヘッドモジュールの少なくとも１つは、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサを有し、
前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項８】
基板のノッチ部を研磨する研磨装置において、
基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、
研磨テープを用いて基板を研磨する研磨ヘッドモジュールとを備え、
前記研磨ヘッドモジュールは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに研磨テープを供給し、回収するテープ供給回収機構と、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサとを有し、
前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項９】
複数の研磨ヘッド組立体および複数のテープ供給回収機構を備えた研磨装置を用いた研磨方法であって、
回転保持機構により基板を回転させ、
研磨テープを前記基板の周縁部の第１の領域に当接させて該第１の領域を研磨し、
前記研磨テープを前記基板の周縁部の第２の領域に当接させて該第２の領域を研磨し、
前記第２の領域の研磨中に、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構の少なくとも１組に研磨テープに代えて取り付けられたテープ状洗浄布を前記第１の領域に当接させて該第１の領域を洗浄し、
前記研磨テープによる前記第２の領域の研磨が終了した後、前記テープ状洗浄布を前記第２の領域に当接させて該第２の領域を洗浄すること特徴とする研磨方法。
【請求項１０】
前記研磨装置は、
基板を水平に保持し、回転させる前記回転保持機構と、
前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された前記複数の研磨ヘッド組立体と、
前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する前記複数のテープ供給回収機構と、
前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構とを備え、
前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、
前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されており、前記複数のテープ供給回収機構の位置は固定されていることを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の研磨方法により研磨されたことを特徴とする基板。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２３１１９１（Ｐ２０１２−２３１１９１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８９７６８（Ｐ２０１２−１８９７６８）
【出願日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【分割の表示】特願２００８−２９２１９３（Ｐ２００８−２９２１９３）の分割
【原出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【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２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【分割の表示】特願２００８−２９２１９３（Ｐ２００８−２９２１９３）の分割
【原出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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