特許 6283434 研磨装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283434

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】研磨装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 21/00 20060101AFI20180208BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20180208BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20180208BHJP

【ＦＩ】

   B24B21/00 A

   B24B41/06 L

   H01L21/304 601B

【請求項の数】7

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2017-32907(P2017-32907)

(22)【出願日】2017年2月24日

(62)【分割の表示】特願2016-24688(P2016-24688)の分割

【原出願日】2011年11月11日

(65)【公開番号】特開2017-132034(P2017-132034A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2017年2月24日

(31)【優先権主張番号】特願2011-67211(P2011-67211)

(32)【優先日】2011年3月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】関 正也

(72)【発明者】

【氏名】戸川 哲二

(72)【発明者】

【氏名】中西 正行

(72)【発明者】

【氏名】松田 尚起

(72)【発明者】

【氏名】吉田 篤史

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−００８０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０６７８４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０４−１３５７０１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ２１／００ − ２１／２２

Ｂ２４Ｂ ４１／０６

Ｂ２４Ｂ ７／０４

Ｂ２３Ｑ ３／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持し、回転させる基板保持部と、
研磨テープを支持する複数のガイドローラと、
前記研磨テープの縁部を前記基板の周縁部に対して上から押し当てる押圧部材を有する
研磨ヘッドとを備え、
前記複数のガイドローラは、研磨テープが前記基板の接線方向と平行に延び、かつ前記
研磨テープの研磨面が前記基板の表面と平行となるように配置されており、
前記基板保持部は、前記基板を保持する保持ステージと、該保持ステージによって保持
された前記基板の周縁部下面の全体を支持するサポートステージとを備え、
前記サポートステージは、前記保持ステージと一体に回転し、
前記保持ステージは、前記サポートステージに対して相対的に上下方向に移動可能であ
ることを特徴とする研磨装置。

【請求項2】

前記保持ステージは、真空吸引により前記基板の下面を保持するように構成され、前記サポートステージは、前記基板の周縁部の下面全体を支持する支持面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】

基板を保持し、回転させる基板保持部と、
研磨テープを支持する複数のガイドローラと、
前記研磨テープの縁部を前記基板の周縁部に対して上から押し当てる押圧部材を有する
研磨ヘッドとを備え、
前記複数のガイドローラは、研磨テープが前記基板の接線方向と平行に延び、かつ前記
研磨テープの研磨面が前記基板の表面と平行となるように配置されており、
前記基板保持部は、前記基板を保持する保持ステージと、該保持ステージによって保持
された前記基板の周縁部下面の全体を支持するサポートステージとを備え、
前記サポートステージは、前記保持ステージと一体に回転し、
前記サポートステージは、逆円錐台形を有していることを特徴とする研磨装置。

【請求項4】

前記サポートステージは、環状の上面を有し、前記環状の上面は、前記基板の周縁部下面を支持する支持面を構成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5】

前記サポートステージの最外周端と前記基板の最外周端とは略一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項6】

基板を保持し、回転させる基板保持部と、
研磨具を前記基板の周縁部に対して押し当てる研磨ヘッドとを備え、
前記基板保持部は、前記基板を保持する保持ステージと、該保持ステージによって保持
された前記基板の周縁部下面の全体を支持するサポートステージとを備え、
前記サポートステージは、前記保持ステージと一体に回転し、
前記保持ステージは、前記サポートステージに対して相対的に上下方向に移動可能であ
ることを特徴とする研磨装置。

【請求項7】

前記サポートステージは、逆円錐台形を有していることを特徴とする請求項６に記載の研磨装置。

【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の周縁部を研磨する研磨装置に関し、特に研磨テープを基板の周縁部に押し当てて該周縁部を研磨する研磨装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、基板の表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、種々の材料がシリコンウェハ上に成膜される。このため、基板の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基板に形成されたデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、基板の周縁部に形成された不要な膜を除去するために、研磨装置を用いて基板の周縁部が研磨される。

【0003】

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、このベベル部の半径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。

【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、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成される基板Ｗの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、ベベル部は、基板Ｗの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部は、ベベル部Ｂよりも半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よりも半径方向外側に位置する平坦部Ｅ１である。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よりも半径方向内側に位置する平坦部Ｅ２である。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】

従来の研磨装置では、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）。基板のトップエッジ部を研磨するときは、図２に示すように、研磨ヘッド３００および研磨テープ３０１を傾けた状態で研磨ヘッド３００により研磨テープ３０１を基板のトップエッジ部に押し付ける。

【0006】

しかしながら、研磨テープを傾けた状態で基板の周縁部を研磨した結果、図３に示すように、デバイス層の端面は斜めになってしまう。このような斜めの端面を有するデバイス層は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の製造工程において次のような問題を生じさせる。ＳＯＩ基板は、デバイス基板とシリコン基板とを貼り合わせることで製造される。より具体的には、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、デバイス基板Ｗ１とシリコン基板Ｗ２とを貼り合わせ、図４（ｃ）に示すように、デバイス基板Ｗ１をその裏面からグラインダーで研削することで、図４（ｄ）に示すようなＳＯＩ基板を得る。

【0007】

図４（ｄ）に示すように、デバイス層は斜めの端面を有しているため、デバイス層は鋭角の端部を有することとなる。このような鋭角の端部は容易に破損しやすく、その破片がパーティクルとしてデバイス層の表面に付着するおそれがある。デバイス層に付着したパーティクルはデバイスに欠陥を生じさせ、歩留まりを低下させてしまう。

【0008】

特許文献２には、直角な部材を用いて研磨テープを基板の周縁部に押し当てる研磨装置が開示されている。しかしながら、研磨テープはある程度の厚みと硬さを有するために、微視的なレベルでは研磨テープは直角な部材に沿って直角には曲がらず、ある程度の丸みを帯びる。結果として、デバイス層の端面は斜めになってしまう。

【0009】

さらに、研磨テープを介して基板に加えられる研磨荷重により研磨中に基板が撓んだり研磨テープの位置がずれたりして、結果としてデバイス層の斜面が斜めに研磨されることがある。特許文献４には、外周部支持機構から噴射される液体の押圧力と研磨機構の押圧力とを釣り合わせることで、基板を本来の位置に維持する研磨装置が開示されている。しかしながら、この外周部支持機構は研磨テープに対応する位置に配置されており、これらの押圧力が不釣り合いとなったときに互いの押圧力を調整して基板Ｗを初期位置に戻すため、基板が不均一に研磨されることがある。その結果として、デバイス層の端面が垂直に研磨されないことがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００２−１２６９８１号公報

【特許文献2】特開平８−９７１１１号公報

【特許文献3】特開平４−８５８２７号公報

【特許文献4】特開２００９−２０８２１４号公報

【特許文献5】特開２００１−２０５５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、基板の周縁部を研磨して直角な断面形状を形成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。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を保持し、回転させる基板保持部と、研磨テープを支持する複数のガイドローラと、前記研磨テープの縁部を前記基板の周縁部に対して上から押し当てる押圧部材を有する研磨ヘッドとを備え、前記複数のガイドローラは、研磨テープが前記基板の接線方向と平行に延び、かつ前記研磨テープの研磨面が前記基板の表面と平行となるように配置されており、前記基板保持部は、前記基板を保持する保持ステージと、該保持ステージによって保持された前記基板の周縁部下面の全体を支持するサポートステージとを備え、前記サポートステージは、前記保持ステージと一体に回転し、前記保持ステージは、前記サポートステージに対して相対的に上下方向に移動可能であることを特徴とする研磨装置である。

【0013】

本発明の好ましい態様は、前記保持ステージは、真空吸引により前記基板の下面を保持するように構成され、前記サポートステージは、前記基板の周縁部の下面全体を支持する支持面を有していることを特徴とする。
本発明の一態様は、基板を保持し、回転させる基板保持部と、研磨テープを支持する複数のガイドローラと、前記研磨テープの縁部を前記基板の周縁部に対して上から押し当てる押圧部材を有する研磨ヘッドとを備え、前記複数のガイドローラは、研磨テープが前記基板の接線方向と平行に延び、かつ前記研磨テープの研磨面が前記基板の表面と平行となるように配置されており、前記基板保持部は、前記基板を保持する保持ステージと、該保持ステージによって保持された前記基板の周縁部下面の全体を支持するサポートステージとを備え、前記サポートステージは、前記保持ステージと一体に回転し、前記サポートステージは、逆円錐台形を有していることを特徴とする研磨装置である。
本発明の好ましい態様は、前記サポートステージは、環状の上面を有し、前記環状の上面は、前記基板の周縁部下面を支持する支持面を構成していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記サポートステージの最外周端と前記基板の最外周端とは略一致することを特徴とする。
本発明の一態様は、基板を保持し、回転させる基板保持部と、研磨具を前記基板の周縁部に対して押し当てる研磨ヘッドとを備え、前記基板保持部は、前記基板を保持する保持ステージと、該保持ステージによって保持された前記基板の周縁部下面の全体を支持するサポートステージとを備え、前記サポートステージは、前記保持ステージと一体に回転し、前記保持ステージは、前記サポートステージに対して相対的に上下方向に移動可能であ
ることを特徴とする研磨装置である。
本発明の好ましい態様は、前記サポートステージは、逆円錐台形を有していることを特徴とする。

【0014】

本発明の一参考例は、基板を保持し、回転させる基板保持部と、研磨テープを支持する複数のガイドローラと、前記研磨テープの縁部を前記基板の周縁部に対して上から押し当てる押圧部材を有する研磨ヘッドとを備え、前記複数のガイドローラは、研磨テープが前記基板の接線方向と平行に延び、かつ前記研磨テープの研磨面が前記基板の表面と平行となるように配置されており、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープの水平方向の移動を制限するテープストッパーを有し、前記テープストッパーは、前記基板の半径方向において前記研磨テープの外側に配置されていることを特徴とする研磨装置である。

【0015】

上記参考例の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープの研磨面に近接して配置されたテープカバーをさらに有することを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記テープカバーと前記押圧部材との間には、前記研磨テープの厚さよりも大きい隙間があることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記押圧部材に固定された突起部材と、前記突起部材の水平方向の動きを受け止めるサイドストッパーとを有し、前記サイドストッパーは、前記基板の半径方向において前記突起部材の外側に配置されていることを特徴とする。

【0016】

本発明の他の参考例は、基板を保持し、回転させる基板保持部と、前記基板の周縁部を研磨する少なくとも１つの研磨ユニットとを備え、前記研磨ユニットは、前記基板の周縁部に対して研磨テープを上から押し当てる押圧部材を有する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに前記研磨テープを供給し、前記研磨ヘッドから前記研磨テープを回収するテープ供給回収機構と、前記研磨ヘッドを前記基板の半径方向に移動させる第１の移動機構と、前記テープ供給回収機構を前記基板の半径方向に移動させる第２の移動機構とを備え、前記テープ供給回収機構は、前記研磨テープを支持する複数のガイドローラを有し、該複数のガイドローラは、前記研磨テープが前記基板の接線方向と平行に延び、かつ前記研磨テープの研磨面が前記基板の表面と平行となるように配置されることを特徴とする研磨装置である。

【0017】

上記参考例の好ましい態様は、前記研磨ユニットを前記基板の接線方向に移動させる研磨ユニット移動機構をさらに備えたことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨テープの縁部の位置を検出するテープエッジ検出センサをさらに備えたことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記第１の移動機構は、前記押圧部材を所定の研磨位置に移動させ、前記第２の移動機構は、前記テープエッジ検出センサにより検出された前記研磨テープの端部の位置に基づき、前記研磨テープの縁部が前記研磨位置にある前記押圧部材の縁部に一致するように前記研磨テープ供給回収機構を移動させること特徴とする。

【0018】

上記参考例の好ましい態様は、前記押圧部材は、鉛直方向に延びる貫通孔を有し、前記貫通孔は真空ラインに接続されていることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨ユニットを複数備えたことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記押圧部材の鉛直方向の位置を検出する位置センサを備えたことを特徴とする。

【0019】

本発明の他の参考例は、基板を回転させ、基板の接線方向と平行に延びる研磨テープを、その研磨面が前記基板の表面と平行になるように前記基板の周縁部の上方に配置し、押圧部材により前記研磨テープを前記基板の周縁部に対して上から押し当てて前記基板の周縁部を研磨することを特徴とする研磨方法である。

【0020】

上記参考例の好ましい態様は、前記研磨テープを前記基板の周縁部に押し当てながら、前記研磨テープを前記基板の接線方向に揺動させることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧部材の縁部と前記研磨テープの縁部とを一致させた状態で、前記研磨テープを前記基板の周縁部に押し当てることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧部材と前記研磨テープとを真空吸引により互いに固定した状態で、前記研磨テープを前記基板の周縁部に押し当てることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記押圧部材の鉛直方向の位置に基づいて前記基板の周縁部の研磨を終了すること特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、基板の周縁部下面を支えるサポートステージを設けることにより、基板が撓むことを防止することができる。したがって、研磨テープの縁部で基板の周縁部を研磨して、直角な断面形状を形成することができる。

【0022】

上記参考例によれば、テープストッパーを設けることにより、研磨テープが基板の外側に逃げることを防止することができる。したがって、研磨テープの縁部で基板の周縁部を研磨して、直角な断面形状を形成することができる。

【0023】

さらに上記参考例によれば、研磨テープの研磨面を基板の周縁部に対して上から押圧することにより、基板のトップエッジ部を研磨する。基板の研磨中は、研磨テープの縁部が基板に押し当てられるので、研磨された部分の断面形状を直角にすることができる。さらに、本発明によれば、研磨ヘッドと研磨テープは独立に移動可能であるので、研磨テープの縁部が研磨ヘッドの押圧部材の縁部に一致するように、研磨テープの幅に依存して決定される距離だけ研磨テープを移動させることが可能である。したがって、研磨ヘッドは、押圧部材の縁部が研磨テープの縁部に一致した状態で研磨テープを基板に対して押し付けることが可能であり、直角な研磨断面形状を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【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】基板の周縁部を研磨する従来の方法を示す模式図である。

【図3】図２に示す方法により研磨された基板の断面図である。

【図4】図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、ＳＯＩ基板の製造工程を説明するための図である。

【図5】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6】図５のＦ−Ｆ線断面図である。

【図7】図６の矢印Ｇで示す方向から見た図である。

【図8】研磨ヘッドおよび研磨テープ供給回収機構の平面図である。

【図9】研磨ヘッドおよび研磨テープ供給回収機構の正面図である。

【図10】図９に示すＨ−Ｈ線断面図である。

【図11】図９に示す研磨テープ供給回収機構の側面図である。

【図12】図９に示す研磨ヘッドを矢印Ｉで示す方向から見た縦断面図である。

【図13】位置センサおよびドグを上から見た図である。

【図14】所定の研磨位置に移動された研磨ヘッドおよび研磨テープ供給回収機構を示す図である。

【図15】研磨位置にある押圧部材、研磨テープ、および基板を横方向から見た模式図である。

【図16】押圧部材により研磨テープを基板に押し付けている状態を示す図である。

【図17】図１７（ａ）は、研磨位置にある研磨テープおよび押圧部材を基板の径方向から見た図であり、図１７（ｂ）は、押圧部材の下面が研磨テープの上面に接触している状態を示す図であり、図１７（ｃ）は、押圧部材が研磨テープを基板に対して上から押し付けている状態を示す図である。

【図18】研磨テープにより研磨されている基板の周縁部を示す拡大図である。

【図19】研磨された基板の周縁部の断面形状を示す断面図である。

【図20】図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）は、研磨テープの縁部を検出するときの動作を説明する図である。

【図21】基板が研磨装置に搬入される様子を示す図である。

【図22】研磨ユニットが退避位置に移動される様子を示す図である。

【図23】基板が保持ステージに保持される様子を示す図である。

【図24】基板が研磨装置から搬出される様子を示す図である。

【図25】複数の研磨ユニットを備えた研磨装置を示す平面図である。

【図26】トップエッジ研磨ユニットとベベル研磨ユニットとを備えた研磨装置を示す平面図である。

【図27】図２６に示す研磨装置の縦断面図である。

【図28】図２７に示す研磨ヘッドの拡大図である。

【図29】図２８に示す押圧部材の正面図である。

【図30】図２９に示す押圧部材の側面図である。

【図31】図２９のＪ−Ｊ線断面図である。

【図32】ベベル研磨ユニットが基板のベベル部を研磨している様子を示す図である。

【図33】ベベル研磨ユニットが基板のトップエッジ部を研磨している様子を示す図である。

【図34】ベベル研磨ユニットが基板のボトムエッジ部を研磨している様子を示す図である。

【図35】図３５（ａ）は、押圧部材により研磨テープを基板に押し付けた結果、基板が撓んでいる状態を示す図であり、図３５（ｂ）は、図３５（ａ）に示す状態で研磨された基板の断面図である。

【図36】サポートステージを備えた基板保持部を示す縦断面図である。

【図37】サポートステージの斜視図である。

【図38】保持ステージとその上面に保持された基板が、サポートステージに対して相対的に上昇した状態を示す図である。

【図39】研磨テープに水平方向の荷重が加わる状態を示す図である。

【図40】テープストッパーが設けられた実施形態を示す図である。

【図41】研磨テープが水平方向の荷重を受けてゆがんだ状態を示す図である。

【図42】テープストッパーおよびテープカバーが設けられた実施形態を示す図である。

【図43】押圧部材の外側への動きを制限する移動制限機構が設けられた実施形態を示す図である。

【図44】図３６に示す実施形態と図４３に示す実施形態とを組み合わせた例を示す図である。

【図45】研磨モジュールを含む複数の基板処理モジュールを備えた基板処理装置を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図５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６は、図５のＦ−Ｆ線断面図であり、図７は、図６の矢印Ｇで示す方向から見た図である。

【0026】

本実施形態に係る研磨装置は、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、回転させる基板保持部３を備えている。図５においては、基板保持部３が基板Ｗを保持している状態を示している。基板保持部３は、基板Ｗの下面を真空吸引により保持する保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを備えている。基板Ｗは、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。保持ステージ４は、隔壁２０とベースプレート２１によって形成された研磨室２２内に配置されている。

【0027】

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の上面に保持し、離脱させる。

【0028】

中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線移動が可能であり、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）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。

【0029】

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、基板保持部３は、基板Ｗをその中心軸まわりに回転させ、かつ基板Ｗをその中心軸に沿って上昇下降させることができる。

【0030】

基板保持部３に保持された基板Ｗの半径方向外側には、基板Ｗの周縁部を研磨する研磨ユニット２５が配置されている。この研磨ユニット２５は、研磨室２２の内部に配置されている。図７に示すように、研磨ユニット２５の全体は、設置台２７の上に固定されている。この設置台２７はアームブロック２８を介して研磨ユニット移動機構３０に連結されている。

【0031】

研磨ユニット移動機構３０は、アームブロック２８をスライド自在に保持するボールねじ機構３１と、このボールねじ機構３１を駆動するモータ３２と、ボールねじ機構３１とモータ３２とを連結する動力伝達機構３３とを備えている。動力伝達機構３３は、プーリーおよびベルトなどから構成されている。モータ３２を作動させると、ボールねじ機構３１がアームブロック２８を図７の矢印で示す方向に動かし、研磨ユニット２５全体が基板Ｗの接線方向に移動する。この研磨ユニット移動機構３０は、研磨ユニット２５を所定の振幅および所定の速度で揺動させるオシレーション機構としても機能する。

【0032】

研磨ユニット２５は、研磨テープ３８を用いて基板Ｗの周縁部を研磨する研磨ヘッド５０と、研磨テープ３８を研磨ヘッド５０に供給し、かつ研磨ヘッド５０から回収する研磨テープ供給回収機構７０を備えている。研磨ヘッド５０は、研磨テープ３８の研磨面を基板Ｗの周縁部に上から押し当てて基板Ｗのトップエッジ部を研磨するトップエッジ研磨ヘッドである。

【0033】

図８は研磨ヘッド５０および研磨テープ供給回収機構７０の平面図であり、図９は研磨ヘッド５０および研磨テープ供給回収機構７０の正面図であり、図１０は図９に示すＨ−Ｈ線断面図であり、図１１は図９に示す研磨テープ供給回収機構７０の側面図であり、図１２は図９に示す研磨ヘッド５０を矢印Ｉで示す方向から見た縦断面図である。

【0034】

設置台２７の上には、基板Ｗの半径方向と平行に延びる２つの直動ガイド４０Ａ，４０Ｂが配置されている。研磨ヘッド５０と直動ガイド４０Ａとは、連結ブロック４１Ａを介して連結されている。さらに、研磨ヘッド５０は、該研磨ヘッド５０を直動ガイド４０Ａに沿って（すなわち、基板Ｗの半径方向に）移動させるモータ４２Ａおよびボールねじ４３Ａに連結されている。より具体的には、ボールねじ４３Ａは連結ブロック４１Ａに固定されており、モータ４２Ａは設置台２７に支持部材４４Ａを介して固定されている。モータ４２Ａは、ボールねじ４３Ａのねじ軸を回転させるように構成されており、これにより、連結ブロック４１Ａおよびこれに連結された研磨ヘッド５０は直動ガイド４０Ａに沿って移動される。モータ４２Ａ、ボールねじ４３Ａ、および直動ガイド４０Ａは、基板保持部３に保持された基板Ｗの半径方向に研磨ヘッド５０を移動させる第１の移動機構を構成する。

【0035】

同様に、研磨テープ供給回収機構７０と直動ガイド４０Ｂとは、連結ブロック４１Ｂを介して連結されている。さらに、研磨テープ供給回収機構７０は、該研磨テープ供給回収機構７０を直動ガイド４０Ｂに沿って（すなわち、基板Ｗの半径方向に）移動させるモータ４２Ｂおよびボールねじ４３Ｂに連結されている。より具体的には、ボールねじ４３Ｂは連結ブロック４１Ｂに固定されており、モータ４２Ｂは設置台２７に支持部材４４Ｂを介して固定されている。モータ４２Ｂは、ボールねじ４３Ｂのねじ軸を回転させるように構成されており、これにより、連結ブロック４１Ｂおよびこれに連結された研磨テープ供給回収機構７０は直動ガイド４０Ｂに沿って移動される。モータ４２Ｂ、ボールねじ４３Ｂ、および直動ガイド４０Ｂは、基板保持部３に保持された基板Ｗの半径方向に研磨テープ供給回収機構７０を移動させる第２の移動機構を構成する。

【0036】

図１２に示すように、研磨ヘッド５０は、研磨テープ３８を基板Ｗに対して押し付ける押圧部材５１と、押圧部材５１を保持する押圧部材ホルダー５２と、この押圧部材ホルダー５２（および押圧部材５１）を押し下げるアクチュエータとしてのエアシリンダ５３とを備えている。エアシリンダ５３は、保持部材５５に保持されている。さらに、保持部材５５は、鉛直方向に延びる直動ガイド５４を介してリフト機構としてのエアシリンダ５６に連結されている。図示しない気体供給源から空気などの気体がエアシリンダ５６に供給されると、エアシリンダ５６は保持部材５５を押し上げる。これにより、保持部材５５、エアシリンダ５３、押圧部材ホルダー５２、および押圧部材５１は、直動ガイド５４に沿って持ち上げられる。

【0037】

エアシリンダ５６は、連結ブロック４１Ａに固定された据付部材５７に固定されている。据付部材５７と押圧部材ホルダー５２とは、鉛直方向に延びる直動ガイド５８を介して連結されている。エアシリンダ５３により押圧部材ホルダー５２を押し下げると、押圧部材５１は直動ガイド５８に沿って下方に移動し、研磨テープ３８を基板Ｗの周縁部に対して押し付ける。押圧部材５１は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）のなどの樹脂、ステンレス鋼などの金属、またはＳｉＣ（炭化ケイ素）などのセラミックから形成されている。

【0038】

押圧部材５１には、鉛直方向に延びる複数の貫通孔５１ａを有しており、この貫通孔５１ａには真空ライン６０が接続されている。真空ライン６０には、図示しない弁が設けられており、弁を開くことにより押圧部材５１の貫通孔５１ａ内に真空が形成されるようになっている。押圧部材５１が研磨テープ３８の上面に接触した状態で貫通孔５１ａに真空が形成されると、研磨テープ３８の上面は押圧部材５１の下面に保持される。なお、押圧部材５１の貫通孔５１ａは１つであってもよい。

【0039】

押圧部材ホルダー５２、エアシリンダ５３、保持部材５５、エアシリンダ５６、および据付部材５７は、ボックス６２内に収容されている。押圧部材ホルダー５２の下部はボックス６２の底部から突出しており、押圧部材ホルダー５２の下部に押圧部材５１が取り付けられている。ボックス６２内には、押圧部材５１の鉛直方向の位置を検出する位置センサ６３が配置されている。この位置センサ６３は、据付部材５７に取り付けられている。押圧部材ホルダー５２には、センサターゲットとしてのドグ６４が設けられており、位置センサ６３はドグ６４の鉛直方向の位置から押圧部材５１の鉛直方向の位置を検出するようになっている。

【0040】

図１３は、位置センサ６３およびドグ６４を上から見た図である。位置センサ６３は、投光部６３Ａと受光部６３Ｂとを有している。ドグ６４が押圧部材ホルダー５２（および押圧部材５１）とともに下降すると、投光部６３Ａから発せられた光の一部がドグ６４によって遮られる。したがって、受光部６３Ｂによって受光される光の量からドグ６４の位置、すなわち押圧部材５１の鉛直方向の位置を検出することができる。なお、図１３に示す位置センサ６３はいわゆる透過型の光学式センサであるが、他のタイプの位置センサを用いてもよい。

【0041】

研磨テープ供給回収機構７０は、研磨テープ３８を供給する供給リール７１と、研磨テープ３８を回収する回収リール７２とを備えている。供給リール７１および回収リール７２は、それぞれテンションモータ７３，７４に連結されている。これらテンションモータ７３，７４は、所定のトルクを供給リール７１および回収リール７２に与えることにより、研磨テープ３８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。

【0042】

供給リール７１と回収リール７２との間には、研磨テープ送り機構７６が設けられている。この研磨テープ送り機構７６は、研磨テープ３８を送るテープ送りローラ７７と、研磨テープ３８をテープ送りローラ７７に対して押し付けるニップローラ７８と、テープ送りローラ７７を回転させるテープ送りモータ７９とを備えている。研磨テープ３８はニップローラ７８とテープ送りローラ７７との間に挟まれている。テープ送りローラ７７を図９の矢印で示す方向に回転させることにより、研磨テープ３８は供給リール７１から回収リール７２に送られる。

【0043】

テンションモータ７３，７４およびテープ送りモータ７９は、基台８１に設置されている。この基台８１は連結ブロック４１Ｂに固定されている。基台８１は、供給リール７１および回収リール７２から研磨ヘッド５０に向かって延びる２本の支持アーム８２，８３を有している。支持アーム８２，８３には、研磨テープ３８を支持する複数のガイドローラ８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄ，８４Ｅが取り付けられている。研磨テープ３８はこれらのガイドローラ８４Ａ〜８４Ｅにより、研磨ヘッド５０を囲むように案内される。

【0044】

研磨テープ３８の延びる方向は、上から見たときに、基板Ｗの半径方向に対して垂直である。研磨ヘッド５０の下方に位置する２つのガイドローラ８４Ｄ，８４Ｅは、研磨テープ３８の研磨面が基板Ｗの表面（上面）と平行となるように研磨テープ３８を支持している。さらに、これら２つのガイドローラ８４Ｄ，８４Ｅの間にある研磨テープ３８は、基板Ｗの接線方向と平行に延びている。研磨テープ３８と基板Ｗとの間には、鉛直方向において隙間が形成されている。

【0045】

研磨装置は、研磨テープ３８の縁部の位置を検出するテープエッジ検出センサ１００をさらに備えている。テープエッジ検出センサ１００は、上述した位置センサ６３と同様に、透過型の光学式センサである。テープエッジ検出センサ１００は、投光部１００Ａと受光部１００Ｂとを有している。投光部１００Ａは、図８に示すように、設置台２７に固定されており、受光部１００Ｂは、図６に示すように、研磨室２２を形成するベースプレート２１に固定されている。このテープエッジ検出センサ１００は、受光部１００Ｂによって受光される光の量から研磨テープ３８の縁部の位置を検出するように構成されている。

【0046】

基板Ｗを研磨するときは、図１４に示すように、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給回収機構７０は、モータ４２Ａ，４２Ｂおよびボールねじ４３Ａ，４３Ｂによりそれぞれ所定の研磨位置にまで移動される。研磨位置にある研磨テープ３８は、基板Ｗの接線方向に延びている。図１５は、研磨位置にある押圧部材５１、研磨テープ３８、および基板Ｗを横方向から見た模式図である。図１５に示すように、研磨テープ３８は、基板Ｗの周縁部の上方に位置し、さらに研磨テープ３８の上方に押圧部材５１が位置する。図１６は、押圧部材５１により研磨テープ３８を基板Ｗに押し付けている状態を示す図である。図１６に示すように、研磨位置にある押圧部材５１の縁部と研磨テープ３８の縁部は一致している。すなわち、押圧部材５１の縁部と研磨テープ３８の縁部が一致するように、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給回収機構７０がそれぞれ独立に研磨位置に移動される。

【0047】

次に、上述のように構成された研磨装置の研磨動作について説明する。以下に説明する研磨装置の動作は、図５に示す動作制御部１１によって制御される。基板Ｗは、その表面に形成されている膜（例えば、デバイス層）が上を向くように基板保持部３に保持され、さらに基板Ｗの中心周りに回転される。回転する基板Ｗの中心には、図示しない液体供給機構から液体（例えば、純水）が供給される。研磨ヘッド５０の押圧部材５１および研磨テープ３８は、図１５に示すように、それぞれ所定の研磨位置にまで移動される。

【0048】

図１７（ａ）は、研磨位置にある研磨テープ３８および押圧部材５１を基板Ｗの径方向から見た図を示している。図１７（ａ）に示す押圧部材５１は、エアシリンダ５６（図１２参照）により持ち上げられた状態にあり、押圧部材５１は研磨テープ３８の上方に位置している。次に、エアシリンダ５６の動作を停止させてそのピストンロッドを下げ、図１７（ｂ）に示すように、押圧部材５１は、その下面が研磨テープ３８の上面に接触するまで下降される。この状態で真空ライン６０を介して押圧部材５１の貫通孔５１ａに真空を形成し、研磨テープ３８を押圧部材５１の下面に保持させる。研磨テープ３８を保持したまま、押圧部材５１はエアシリンダ５３（図１２参照）により下降され、図１７（ｃ）に示すように、押圧部材５１は、研磨テープ３８の研磨面を基板Ｗの周縁部に所定の研磨荷重で押し付ける。研磨荷重は、エアシリンダ５３に供給する気体の圧力により調整することができる。

【0049】

回転する基板Ｗと、研磨テープ３８との摺接により、基板Ｗの周縁部が研磨される。基板Ｗの研磨レートを上げるために、基板Ｗの研磨中に研磨ユニット移動機構３０により研磨テープ３８を基板Ｗの接線方向に沿って揺動させてもよい。研磨中は、回転する基板Ｗの中心部に液体（例えば純水）が供給され、基板Ｗは水の存在下で研磨される。基板Ｗに供給された液体は、遠心力により基板Ｗの上面全体に広がり、これにより基板Ｗに形成されたデバイスに研磨屑が付着してしまうことが防止される。上述したように、研磨中は、研磨テープ３８は、真空吸引により押圧部材５１に保持されているので、研磨テープ３８と押圧部材５１との位置がずれることが防止される。したがって、研磨位置および研磨形状を安定させることができる。さらに、研磨荷重を大きくしても、研磨テープ３８と押圧部材５１との位置がずれることがないため、研磨時間を短縮することができる。

【0050】

研磨テープ３８は上から押圧部材５１により押されるので、基板Ｗのトップエッジ部（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）を研磨することができる。図１８は、研磨テープ３８により研磨されている基板Ｗの周縁部を示す拡大図である。図１８に示すように、研磨テープ３８の縁部と押圧部材５１の縁部とが一致した状態で、研磨テープ３８の縁部を含む平坦部が、基板Ｗの周縁部に押し当てられる。研磨テープ３８の縁部は直角な角部であり、この直角な縁部が押圧部材５１の縁部により基板Ｗの周縁部に上から押圧される。したがって、図１９に示すように、研磨された基板Ｗの断面形状を直角とすることができる。すなわち、基板Ｗの表面に対して垂直なデバイス層の端面を形成することができる。

【0051】

基板Ｗの研磨中の押圧部材５１の鉛直方向の位置は、位置センサ６３により検出される。したがって、押圧部材５１の鉛直方向の位置から研磨終点を検出することができる。例えば、押圧部材５１の鉛直方向の位置が所定の目標位置に達したときに、基板Ｗの周縁部の研磨を終了することができる。この所定の目標位置は、目標とする研磨量に従って決定される。

【0052】

基板Ｗの研磨が終了すると、エアシリンダ５３への気体の供給が停止され、これにより押圧部材５１が図１７（ｂ）に示す位置にまで上昇する。同時に、研磨テープ３８の真空吸引が停止される。さらに、押圧部材５１はエアシリンダ５６により図１７（ａ）に示す位置にまで上昇される。そして、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給回収機構７０は、図８に示す退避位置に移動される。研磨された基板Ｗは、基板保持部３によって上昇され、図示しない搬送機構のハンドによって研磨室２２の外に搬出される。次の基板の研磨が始まる前に、研磨テープ３８はテープ送り機構７６により所定の距離だけ供給リール７１から回収リール７２に送られる。これにより、新しい研磨面が次の基板の研磨に使用される。研磨テープ３８が研磨屑により目詰まりをしていると推定されるときは、研磨テープ３８を所定の距離だけ送った後、研磨された基板Ｗを新しい研磨面で再び研磨してもよい。研磨テープ３８の目詰まりは、例えば、研磨時間および研磨荷重から推定することができる。研磨テープ３８をテープ送り機構７６により所定の速度で送りながら、基板Ｗを研磨してもよい。この場合は、研磨テープ３８を真空吸引により保持する必要はない。さらに、研磨テープ３８を真空吸引により保持したまま、テープ送り機構７６で研磨テープ３８を送ることも可能である。

【0053】

研磨テープ３８は、細長い帯状の研磨具である。研磨テープ３８の幅は基本的にはその全長に亘って一定であるが、研磨テープ３８の部分によってはその幅に若干のばらつきがあることがある。このため、研磨位置にある研磨テープ３８の縁部の位置が基板ごとに異なるおそれがある。一方、研磨位置にある押圧部材５１の位置は、常に一定である。そこで、研磨テープ３８の縁部を押圧部材５１の縁部に合わせるために、研磨位置に移動される前に、研磨テープ３８の縁部の位置が上述のテープエッジ検出センサ１００により検出される。

【0054】

図２０（ａ）乃至図２０（ｃ）は、研磨テープ３８の縁部を検出するときの動作を説明する図である。基板Ｗの研磨に先立って、研磨テープ３８は、図２０（ａ）に示す退避位置から、図２０（ｂ）に示すテープエッジ検出位置に移動される。このテープエッジ検出位置において、テープエッジ検出センサ１００により、研磨テープ３８の基板側の縁部の位置が検出される。そして、図２０（ｃ）に示すように、研磨テープ３８の縁部が押圧部材５１の縁部と一致するように、研磨テープ３８が研磨位置に移動される。研磨テープ３８は研磨ヘッド５０とは独立に移動可能であるので、研磨テープ３８の幅に依存して変わりうる距離だけ研磨テープ３８を移動させることが可能である。

【0055】

研磨位置にある押圧部材５１の縁部の位置は予め動作制御部１１（図５参照）に記憶されている。したがって、動作制御部１１は、検出された研磨テープ３８の縁部の位置と、押圧部材５１の縁部の位置とから、研磨テープ３８の縁部が押圧部材５１の縁部に一致するための研磨テープ３８の移動距離を算出することができる。このように、検出された研磨テープ３８の縁部の位置に基づいて研磨テープ３８の移動距離が決定されるので、研磨テープ３８の幅のばらつきによらず、常に研磨テープ３８の縁部を押圧部材５１の縁部に合わせることができる。その結果、研磨テープ３８の縁部で直角な断面形状を基板Ｗに形成することができる。

【0056】

図５乃至図７に示すように、隔壁２０は、基板Ｗを研磨室２２に搬入および搬出するための搬送口２０ａを備えている。搬送口２０ａは、水平に延びる切り欠きとして形成されている。この搬送口２０ａは、シャッター２３により閉じることが可能となっている。図２１に示すように、研磨される基板Ｗは、シャッター２３が開かれた状態で、搬送機構のハンド１０５により搬送口２０ａから研磨室２２内に搬入される。図２２に示すように、基板Ｗが研磨ユニット２５にぶつからないように、研磨ユニット２５は上述した研磨ユニット移動機構３０により退避位置まで移動される。

【0057】

基板Ｗが研磨室２２内に搬入されると、図２３に示すように、エアシリンダ１５が作動して保持ステージ４が上昇し、基板Ｗは保持ステージ４の上面に保持される。その後、保持ステージ４は、基板Ｗとともに所定の研磨位置まで下降する。図６は基板Ｗが研磨位置にあることを示している。そして、研磨ユニット２５は、図２２に示す退避位置から図７に示す基板研磨位置にまで移動し、上述したように基板Ｗを研磨する。基板Ｗの研磨中は、搬送口２０ａはシャッター２３により閉じられる。

【0058】

基板Ｗの研磨が終了すると、研磨ユニット２５は、上述した研磨ユニット移動機構３０により図２２に示す退避位置まで再び移動される。その後、ハンド１０５が研磨室２２内に進入する。さらに、保持ステージ４は基板Ｗとともに、図２３に示す基板搬送位置まで再び上昇する。ハンド１０５は基板Ｗを把持し、図２４に示すように基板Ｗを研磨室２２から搬出する。このように、ハンド１０５に把持された基板Ｗは、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ａを通って研磨室２２内を横切ることが可能となっている。

【0059】

図２５は、上述のように構成された研磨ユニットを複数備えた研磨装置を示す平面図である。この研磨装置では、研磨室２２内に第１の研磨ユニット２５Ａおよび第２の研磨ユニット２５Ｂが設けられている。これら２つの研磨ユニット２５Ａ，２５Ｂの配置は、基板保持部３に保持された基板Ｗに関して対称である。第１の研磨ユニット２５Ａは第１の研磨ユニット移動機構（図示せず）により移動可能となっており、第２の研磨ユニット２５Ｂは第２の研磨ユニット移動機構（図示せず）により移動可能となっている。これら第１および第２の研磨ユニット移動機構は、上述の研磨ユニット移動機構３０と同様の構成を有している。

【0060】

第１の研磨ユニット２５Ａと第２の研磨ユニット２５Ｂでは、異なるタイプの研磨テープを使用することができる。例えば、第１の研磨ユニット２５Ａで基板Ｗの粗研磨を行い、第２の研磨ユニット２５Ｂで基板Ｗの仕上げ研磨をすることができる。

【0061】

図２６は、トップエッジ部を研磨することができる上述の研磨ユニット２５（以下、トップエッジ研磨ユニットという）と、ベベル部（図１（ａ）および図１（ｂ）の符号Ｂ参照）を研磨することができるベベル研磨ユニット１１０とを備えた研磨装置を示す平面図である。図２７は、図２６に示す研磨装置の縦断面図である。

【0062】

図２６および図２７に示すように、ベベル研磨ユニット１１０は、基板Ｗのベベル部に研磨テープ１２３を押し当てて該ベベル部を研磨する研磨ヘッド組立体１１１と、この研磨ヘッド組立体１１１に研磨テープ１２３を供給する研磨テープ供給回収機構１１２とを備えている。研磨ヘッド組立体１１１は、研磨室２２の内部に配置され、研磨テープ供給回収機構１１２は、研磨室２２の外に配置されている。

【0063】

研磨テープ供給回収機構１１２は、研磨テープ１２３を研磨ヘッド組立体１１１に供給する供給リール１２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ１２３を回収する回収リール１２５とを備えている。供給リール１２４および回収リール１２５にはモータ１２９，１２９がそれぞれ連結されている（図２６には、供給リール１２４に連結されたモータ１２９のみを示す）。それぞれのモータ１２９，１２９は、供給リール１２４および回収リール１２５に所定のトルクを与え、研磨テープ１２３に所定のテンションを掛けることができるようになっている。

【0064】

研磨ヘッド組立体１１１は、研磨テープ１２３を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド１３１を備えている。研磨テープ１２３は、研磨テープ１２３の研磨面が基板Ｗを向くように研磨ヘッド１３１に供給される。研磨テープ１２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ｂを通して供給リール１２４から研磨ヘッド１３１へ供給され、使用された研磨テープ１２３は開口部２０ｂを通って回収リール１２５に回収される。

【0065】

研磨ヘッド１３１はアーム１３５の一端に固定され、アーム１３５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１３５の他端はプーリーｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータ１３８に連結されている。モータ１３８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１３５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１３８、アーム１３５、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１３１を傾斜させるチルト機構が構成されている。

【0066】

チルト機構は、移動台１４０に搭載されている。移動台１４０は、直動ガイド１４１を介してベースプレート２１に移動自在に連結されている。直動ガイド１４１は、基板保持部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１４０は基板Ｗの半径方向に直線的に移動可能になっている。移動台１４０にはベースプレート２１を貫通する連結板１４３が取り付けられ、連結板１４３にはリニアアクチュエータ１４５がジョイント１４６を介して連結されている。リニアアクチュエータ１４５はベースプレート２１に直接または間接的に固定されている。

【0067】

リニアアクチュエータ１４５としては、エアシリンダや位置決め用モータとボールねじとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ１４５および直動ガイド１４１によって、研磨ヘッド１３１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、移動機構は直動ガイド１４１に沿って研磨ヘッド１３１を基板Ｗへ近接および離間させるように動作する。一方、研磨テープ供給回収機構１１２はベースプレート２１に固定されている。

【0068】

図２８は図２７に示す研磨ヘッド１３１の拡大図である。図２８に示すように、研磨ヘッド１３１は、研磨テープ１２３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１５０を備えている。また、研磨ヘッド１３１は、研磨テープ１２３を供給リール１２４から回収リール１２５へ送るテープ送り機構１５１を備えている。研磨ヘッド１３１は複数のガイドローラ１５３Ａ，１５３Ｂ，１５３Ｃ，１５３Ｄ，１５３Ｅ，１５３Ｆ，１５３Ｇ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１２３が進行するように研磨テープ１２３をガイドする。

【0069】

研磨ヘッド１３１に設けられたテープ送り機構１５１は、テープ送りローラ１５１ａと、ニップローラ１５１ｂと、テープ送りローラ１５１ａを回転させるモータ１５１ｃとを備えている。モータ１５１ｃは研磨ヘッド１３１の側面に設けられ、モータ１５１ｃの回転軸にテープ送りローラ１５１ａが取り付けられている。ニップローラ１５１ｂはテープ送りローラ１５１ａに隣接して配置されている。ニップローラ１５１ｂは、図２８の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラ１５１ａ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１５１ａを押圧するように構成されている。

【0070】

モータ１５１ｃが図２８に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ１５１ａが回転して研磨テープ１２３を供給リール１２４から研磨ヘッド１３１を経由して回収リール１２５へ送る。ニップローラ１５１ｂはそれ自身の軸まわりに回転することができるように構成されている。

【0071】

押圧機構１５０は、研磨テープ１２３の裏面側に配置された押圧部材１５５と、この押圧部材１５５を基板Ｗの周縁部に向かって移動させるエアシリンダ１５６とを備えている。エアシリンダ１５６へ供給する気体の圧力を制御することによって、基板Ｗへの研磨荷重が調整される。

【0072】

図２９は、図２８に示す押圧部材１５５の正面図であり、図３０は、図２９に示す押圧部材１５５の側面図であり、図３１は、図２９のＪ−Ｊ線断面図である。図２９乃至図３１に示すように、押圧部材１５５は、その前面に形成された２つの突起部１６１ａ，１６１ｂを有している。これらの突起部１６１ａ，１６１ｂ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１６１ａ，１６１ｂ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１６１ａ，１６１ｂ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。

【0073】

２つの突起部１６１ａ，１６１ｂは、回転軸Ｃｔに関して対称に配置されており、図２９に示すように、押圧部材１５５の正面から見たときに突起部１６１ａ，１６１ｂは回転軸Ｃｔに向かって内側に湾曲している。研磨ヘッド１３１は、突起部１６１ａ，１６１ｂ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１６１ａ，１６１ｂは、研磨ヘッド１３１の前面に配置されたガイドローラ１５３Ｄ，１５３Ｅよりも基板Ｗに近接して配置されており、研磨テープ１２３は突起部１６１ａ，１６１ｂによって裏面から支持されている。突起部１６１ａ，１６１ｂ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。

【0074】

２つの突起部１６１ａ，１６１ｂの間には、押圧パッド（ベベルパッド）１６２が配置されている。押圧パッド１６２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。押圧パッド１６２の高さは、突起部１６１ａ，１６１ｂの高さよりもやや低くなっている。研磨ヘッド１３１を水平に維持した状態で押圧部材１５５がエアシリンダ１５６によって基板Ｗに向かって移動されると、押圧パッド１６２は、研磨テープ１２３をその裏側から基板Ｗのベベル部に対して押圧する。

【0075】

基板Ｗのベベル部を研磨するときは、図３２に示すように、上述のチルト機構により研磨ヘッド１３１の傾斜角度を連続的に変化させながら、押圧パッド１６２により研磨テープ１２３を基板Ｗのベベル部に押し当てる。研磨中は、研磨テープ１２３はテープ送り機構１５１により所定の速度で送られる。さらに、研磨ヘッド１３１は、基板Ｗのトップエッジ部およびボトムエッジ部を研磨することができる。すなわち、図３３に示すように、研磨ヘッド１３１を上方に傾けて、突起部１６１ａにより研磨テープ１２３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３４に示すように、研磨ヘッド１３１を下方に傾けて、突起部１６１ｂにより研磨テープ１２３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。

【0076】

図２６および図２７に示す研磨装置は、トップエッジ部、ベベル部、およびボトムエッジ部を含む基板Ｗの周縁部全体を研磨することができる。例えば、ベベル研磨ユニット１１０で基板Ｗのベベル部を研磨し、その後、トップエッジ研磨ユニット２５で基板Ｗのトップエッジ部を研磨することができる。この研磨装置においては、基板Ｗのトップエッジ部は、トップエッジ研磨ユニット２５およびベベル研磨ユニット１１０のうちのいずれか一方、または両方を用いて研磨することができる。図示しないが、複数のベベル研磨ユニット１１０を設けてもよい。

【0077】

図３５（ａ）は、押圧部材５１により研磨テープ３８を基板Ｗに押し付けた結果、基板Ｗが撓んでいる状態を示す図であり、図３５（ｂ）は、図３５（ａ）に示す状態で研磨された基板Ｗの断面図である。図３５（ａ）に示すように、基板Ｗへの研磨荷重を大きくした場合、基板Ｗは押圧部材５１の研磨荷重により大きく撓み、その結果、図３５（ｂ）に示すように、基板Ｗの被研磨面は斜めになってしまう。

【0078】

そこで、図３６に示す実施形態では、基板Ｗの周縁部を下から支えるサポートステージ１８０が基板保持部３に設けられている。特に説明しない他の構成は、図６に示す構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。サポートステージ１８０は、サポートステージ台１８１に固定されている。このサポートステージ台１８１は、ケーシング１２の上端に固定されており、ケーシング１２と一体に回転するようになっている。したがって、サポートステージ１８０は、ケーシング１２および保持ステージ４と一体に回転する。

【0079】

サポートステージ１８０は、基板Ｗの周縁部下面をその全体に亘って支持するために、図３７に示すような逆円錐台形を有している。サポートステージ１８０によって支持される基板Ｗの周縁部下面は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すボトムエッジ部Ｅ２を少なくとも含む領域である。サポートステージ１８０の環状の上面１８０ａは、基板Ｗの周縁部下面を支持する支持面を構成している。基板Ｗの研磨時には、サポートステージ１８０の最外周端と基板Ｗの最外周端とはほぼ一致する。

【0080】

このようなサポートステージ１８０を使用することで、押圧部材５１が基板Ｗに研磨テープ３８を押し付けても、基板Ｗが撓むことはない。したがって、研磨テープ３８の縁部で基板Ｗの周縁部を研磨することで、デバイス層の垂直な端面を形成することができる。また、サポートステージ１８０は、基板Ｗの周縁部下面の全体を支持するので、特許文献４（特開２００９−２０８２１４号公報）に開示された基板の一部のみを支持する基板支持機構に比べて、基板Ｗの周縁部を均一に研磨することができる。

【0081】

中空シャフト５とケーシング１２との間にはボールスプライン軸受６が配置されているので、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下方向に移動することができる。したがって、中空シャフト５の上端に連結された保持ステージ４は、ケーシング１２およびサポートステージ１８０に対して相対的に上下方向に移動することが可能となっている。図３８は、保持ステージ４とその上面に保持された基板Ｗが、サポートステージ１８０に対して相対的に上昇した状態を示している。

【0082】

基板Ｗが搬送機構のハンド１０５により研磨室２２に搬入されると、エアシリンダ１５が作動して保持ステージ４が上昇する（図２３参照）。このとき、サポートステージ１８０は上昇しない。そして、保持ステージ４に基板Ｗが保持されると、保持ステージ４は、基板Ｗとともに所定の研磨位置まで下降し、基板Ｗの周縁部下面の全体がサポートステージ１８０の支持面１８０ａにより支持される。この状態で、基板Ｗが研磨テープ３８により研磨される。基板Ｗが研磨されるとき、サポートステージ１８０は、基板Ｗとともに回転させられる。基板Ｗの研磨が終了すると、保持ステージ４は基板Ｗを搬出させるため、基板Ｗとともに上昇する。保持ステージ４が上昇してもサポートステージ１８０は上昇しないため、ハンド１０５は、確実に基板Ｗを把持することができる。

【0083】

押圧部材５１は、押圧部材５１の縁部と研磨テープ３８の縁部とを一致させた状態で、研磨テープ３８を真空吸着し、研磨テープ３８の研磨面を基板Ｗの周縁部に押し付ける（図１７（ｃ）および図１８参照）。これにより、基板Ｗの表面に形成されたデバイス層の端面は基板Ｗの表面に対して垂直に研磨される。

【0084】

研磨テープ３８は、基板Ｗとの接触具合や基板Ｗの周縁部の形状の影響により水平方向の荷重を受けることがある。その結果、図３９の矢印Ｋで示すように、研磨テープ３８が基板Ｗの外側に逃げてしまう場合がある。そこで、図４０に示すように、研磨テープ３８の水平方向の移動を制限するテープストッパー１８５が押圧部材５１に設けられている。テープストッパー１８５は、基板Ｗの半径方向において研磨テープ３８の外側に配置されており、研磨テープ３８の外側への動きを制限する。このように配置されたテープストッパー１８５により、研磨テープ３８が基板Ｗの外側に逃げることを防ぐことができる。したがって、基板Ｗの研磨形状および研磨幅を安定させることができる。テープストッパー１８５の内側面１８５ａと、押圧部材５１の縁部５１ｂとの距離ｄｐは、研磨テープ３８の幅よりもやや大きく設定される。

【0085】

研磨テープ３８の外側への動きがテープストッパー１８５によって受け止められると、図４１に示すように、研磨テープ３８がゆがむことがある。そこで、図４２に示す実施形態では、研磨テープ３８のゆがみを防止すべく、研磨テープ３８の研磨面に近接してテープカバー１８６が設けられている。テープカバー１８６は、テープストッパー１８５に固定されており、研磨テープ３８の研磨面の大部分を覆うように配置されている。テープカバー１８６は、研磨テープ３８の下方に配置されており、研磨テープ３８の研磨面とテープカバー１８６の上面との間には、微小な隙間ｄｇが形成されている。研磨テープ３８は、押圧部材５１とテープカバー１８６との間に配置される。このようなテープカバー１８６を設けることで、研磨テープ３８がゆがんでしまうことが防止され、研磨テープ３８を平坦に保つことができる。したがって、基板Ｗの研磨形状および研磨幅を安定させることができる。

【0086】

図４２に示すように、押圧部材５１、テープストッパー１８５、およびテープカバー１８６に囲まれる空間に研磨テープ３８が配置される。押圧部材５１の下面とテープカバー１８６の上面との隙間ｈは、研磨テープ３８の厚さよりも大きく設定されている。研磨テープ３８とテープカバー１８６との隙間ｄｇは、基板Ｗの厚さよりも小さい。

【0087】

テープカバー１８６の内側面１８６ａは、押圧部材５１の縁部５１ｂよりも基板Ｗの半径方向において外側に位置している。したがって、研磨テープ３８の研磨面は、押圧部材５１の縁部５１ｂとテープカバー１８６の内側面１８６ａとの間の距離ｄｗだけ露出する。基板Ｗの研磨は、この露出した研磨面で行われる。研磨中に基板Ｗがテープカバー１８６に接触しないように、距離ｄｗは基板Ｗの研磨すべき領域の幅よりもやや大きく設定されている。

【0088】

図４２に示す構造では、研磨テープ３８に作用する水平方向の荷重をテープストッパー１８５が受け止めるため、押圧部材５１が研磨テープ３８とともに外側へ動くことがある。このような押圧部材５１の動きは、研磨形状および研磨幅を不安定にさせてしまう。そこで、図４３に示す実施形態では、押圧部材５１の外側への動きを制限する移動制限機構が設けられている。この移動制限機構は、押圧部材５１に固定された突起部材１９０と、この突起部材１９０の水平方向の動きを制限するサイドストッパー１９１とを有している。本実施形態では、突起部材１９０としてプランジャが使用されている。

【0089】

プランジャ（突起部材）１９０は、押圧部材５１を貫通するように設けられている。サイドストッパー１９１は、基板Ｗの半径方向においてプランジャ１９０の外側に配置されており、プランジャ１９０の外側への動きを受け止める。サイドストッパー１９１は、研磨ヘッド５０のボックス６２の下面に固定されており、サイドストッパー１９１の位置は固定されている。プランジャ１９０とサイドストッパー１９１とは互いに近接して配置されており、プランジャ１９０とサイドストッパー１９１との隙間ｄｒは、１０μｍから１００μｍである。このような構成によれば、研磨中に押圧部材５１が研磨テープ３８から水平荷重を受けて外側に移動すると、プランジャ１９０がサイドストッパー１９１に接触し、これにより押圧部材５１および研磨テープ３８の外側への動きが制限される。したがって、基板Ｗの研磨形状および研磨幅を安定させることができる。

【0090】

図３６乃至図４３に示す実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、図４４は、図３６に示すサポートステージ１８０と、図４３に示す研磨ヘッド５０とを組み合わせた例を示している。この図４４に示す構成によれば、基板Ｗの撓みが防止されるとともに、研磨テープ３８の移動やゆがみが防止される。図３６乃至図４４に示す実施形態は、図５および図２６に示す研磨装置に適用することができる。

【0091】

図４５は、研磨モジュールを含む複数の基板処理モジュールを備えた基板処理装置を示す上面図である。図４５に示すように、基板処理装置は、基板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）から基板Ｗを取り出す第１の搬送ロボット２４５、基板Ｗのノッチ位置を検出するとともに、基板Ｗのノッチ部が所定の位置になるように基板Ｗを回転させるノッチアライナ２４８、ノッチアライナ２４８を移動させるノッチアライナ移動機構２５０、基板Ｗのノッチ部を研磨するノッチ研磨モジュール（第１の研磨モジュール）２５５、ノッチアライナ２４８からノッチ研磨モジュール２５５へ基板Ｗを搬送する第２の搬送ロボット２５７、基板Ｗのトップエッジ部を研磨するトップエッジ研磨モジュール（第２の研磨モジュール）２５６、研磨された基板Ｗを洗浄する洗浄モジュール２６０、洗浄された基板Ｗを乾燥させる乾燥モジュール２６５、ノッチ研磨モジュール２５５からトップエッジ研磨モジュール２５６、洗浄モジュール２６０、乾燥モジュール２６５の順に基板Ｗを搬送する搬送機構２７０を備えている。

【0092】

ノッチ研磨モジュール２５５としては、例えば特開２００９−１５４２８５号公報に開示されているような公知のノッチ研磨装置を使用することができる。トップエッジ研磨モジュール２５６としては、上述した図５または図２６に示す研磨装置を使用することができる。洗浄モジュール２６０としては、回転する基板Ｗに液体を供給しながら、回転するロールスポンジを基板Ｗの上面および下面に接触させるロールスポンジ型の洗浄機を用いることができる。乾燥モジュール２６５としては、基板Ｗを高速で回転させるスピン乾燥機を用いることができる。

【0093】

ノッチ研磨モジュール２５５、トップエッジ研磨モジュール２５６、洗浄モジュール２６０、乾燥モジュール２６５（以下適宜、総称して基板処理モジュールという）は一列に配列され、搬送機構２７０はこれら基板処理モジュール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。各ハンドユニットは、基板Ｗを保持する１組のハンド２７１を有しており、隣り合う基板処理モジュール間で基板Ｗを搬送する。すなわち、ハンドユニット２７０Ａはノッチ研磨モジュール２５５から基板Ｗを取り出してトップエッジ研磨モジュール２５６へ搬送し、ハンドユニット２７０Ｂはトップエッジ研磨モジュール２５６から基板Ｗを取り出して洗浄モジュール２６０へ搬送する。そしてハンドユニット２７０Ｃは洗浄モジュール２６０から基板Ｗを取り出して乾燥モジュール２６５へ搬送する。

【0094】

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、基板処理モジュール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。ハンドユニット２７０Ａ、ハンドユニット２７０Ｂ、ハンドユニット２７０Ｃは同時に基板Ｗを処理モジュールから取り出し、同時に移動し、隣接する基板処理モジュールに同時に基板Ｗを搬入する。

【0095】

次に基板Ｗの処理の全体の流れを説明する。第１の搬送ロボット２４５が基板Ｗをウエハカセットから取り出し、基板Ｗをノッチアライナ２４８に載置する。ノッチアライナ２４８は基板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は基板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基板Ｗを回転させておく。

【0096】

そして、第２の搬送ロボット２５７がノッチアライナ２４８から基板Ｗを受け取り、ノッチ研磨モジュール２５５に搬入する。基板Ｗのノッチ部は、ノッチ研磨モジュール２５５によって研磨される。研磨された基板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、トップエッジ研磨モジュール２５６、洗浄モジュール２６０、乾燥モジュール２６５の順に搬送され、それぞれの基板処理モジュールで処理される。処理された基板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。

【0097】

ノッチ研磨モジュール２５５およびトップエッジ研磨モジュール２５６は、着脱可能に基板処理装置に設置されている。したがって、ノッチ研磨モジュール２５５および／またはトップエッジ研磨モジュール２５６を取り出して、別のタイプの研磨モジュールを基板処理装置に組み込むことも可能である。例えば、第１の研磨モジュールとして、基板Ｗのトップエッジ部を研磨することができる上記実施形態に係る研磨装置を使用し、第２の研磨モジュールとして、基板Ｗのベベル部を研磨することができる公知のベベル研磨装置を使用することができる。

【0098】

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】

【0099】

３ 基板保持部
４ 保持ステージ
２５ 研磨ユニット
２７ 設置台
３０ 研磨ユニット移動機構
３８ 研磨テープ
４０Ａ，４０Ｂ 直動ガイド
５０ 研磨ヘッド
５１ 押圧部材
５２ 押圧部材ホルダー
５３ エアシリンダ
５４ 直動ガイド
５６ エアシリンダ
６０ 真空ライン
６３ 位置センサ
６４ ドグ
７０ 研磨テープ供給回収機構
７１ 供給リール
７２ 回収リール
７３，７４ テンションモータ
７６ テープ送り機構
８２，８３ 支持アーム
８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄ，８４Ｅ ガイドローラ
１００ テープエッジ検出センサ
１１０ ベベル研磨ユニット
１８０ サポートステージ
１８１ サポートステージ台
１８５ テープストッパー
１８６ テープカバー
１９０ プランジャ
１９１ サイドストッパー
Ｗ 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39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】