特開 2023-97533 研磨装置および研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023097533

(43)【公開日】2023-07-10

(54)【発明の名称】研磨装置および研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 21/00 20060101AFI20230703BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20230703BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20230703BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230703BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20230703BHJP

【ＦＩ】

B24B21/00 A

B24B41/06 L

B24B55/06

H01L21/304 621B

H01L21/304 622G

H01L21/68 N

H01L21/304 644B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021213702

(22)【出願日】2021-12-28

(71)【出願人】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】内山 圭介

(72)【発明者】

【氏名】山本 暁

【テーマコード（参考）】

3C034

3C047

3C158

5F057

5F131

5F157

【Ｆターム（参考）】

3C034AA07

3C034BB75

3C047FF09

3C047FF19

3C047HH15

3C158AA05

3C158AB04

3C158AB06

3C158AC05

3C158CB06

3C158DA17

5F057AA12

5F057AA16

5F057AA21

5F057BA12

5F057BA15

5F057BB03

5F057CA13

5F057DA06

5F057DA39

5F057EB23

5F057EC30

5F057FA13

5F057FA19

5F057FA37

5F057FA45

5F057GA02

5F057GA27

5F131AA02

5F131BA37

5F131BA43

5F131CA12

5F131EA05

5F131EA06

5F131EA22

5F131EA24

5F131EB42

5F131EB57

5F157AA03

5F157AA08

5F157AA09

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157BA07

5F157BA22

5F157BA31

5F157BG91

(57)【要約】

【課題】基板を円運動させつつ、該基板をその軸心を中心に回転させる基板保持装置を用いても、基板の表面に供給された洗浄液を該基板から効果的に排出させることが可能な研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨装置は、基板Ｗの周縁部に接触する複数のローラ１１Ａ～１１Ｄと、複数のローラ１１Ａ～１１Ｄがそれぞれ固定される複数の偏心軸７０と、を有し、該偏心軸７０を回転させることで、基板Ｗをその軸心まわりで回転させるとともに、基板Ｗを円運動させる基板保持部１０と、基板保持部１０に保持された基板Ｗの第１の面２ａに研磨具３を押し付けて、該第１の面２ａを研磨する少なくとも１つの研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄと、円運動する基板Ｗの第２の面２ｂに洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル６０と、基板Ｗの第２の面２ｂの少なくとも一部に接触して、第２の面２ｂ上で洗浄液の円運動を妨害する少なくとも１つの液流阻害部材６２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の周縁部に接触する複数のローラと、前記複数のローラがそれぞれ固定される複数の偏心軸と、を有し、前記偏心軸を回転させることで、前記基板をその軸心まわりで回転させるとともに、前記基板を円運動させる基板保持装置と、
前記基板保持装置に保持された基板の下面である第１の面に研磨具を押し付けて、該第１の面を研磨する少なくとも１つの研磨ヘッドと、
前記円運動する基板の上面である第２の面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、
前記円運動する基板の第２の面の少なくとも一部に接触して、前記第２の面上で洗浄液の円運動を妨害する少なくとも１つの液流阻害部材と、を備えたことを特徴とする研磨装置。

【請求項2】

前記液流阻害部材は、前記円運動する基板の周縁部からはみ出ないように調整された全長を有する、請求項１に記載の研磨装置。

【請求項3】

前記円運動する基板の周縁部から前記液流阻害部材がはみ出ないように、前記基板の円運動と同期して前記液流阻害部材を揺動させる揺動機構をさらに備える、請求項１または２に記載の研磨装置。

【請求項4】

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つの液流阻害部材は、前記複数の処理ヘッドのそれぞれの直上方に配置された複数の液流阻害部材である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項5】

前記液流阻害部材は、前記基板の第２の面に接触して、該第２の面を洗浄する洗浄具である、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】

前記液流阻害部材は、前記研磨ヘッドの直上方に配置されたロールスポンジである、請求項５に記載の研磨装置。

【請求項7】

基板の周縁部に接触する複数のローラがそれぞれ固定された複数の偏心軸を回転させることで、前記基板をその軸心まわりで回転させるとともに、前記基板を円運動させ、
少なくとも１つの研磨ヘッドを用いて、前記基板の下面である第１の面に研磨具を押し付けて、該第１の面を研磨し、
前記円運動する基板の上面である第２の面に洗浄液を供給し、
前記円運動する基板の第２の面の少なくとも一部に、少なくとも１つの液流阻害部材を接触させて、前記第２の面上で洗浄液の円運動を妨害する、研磨方法。

【請求項8】

前記液流阻害部材は、前記円運動する基板の周縁部からはみ出ないように調整された全長を有する、請求項７に記載の研磨方法。

【請求項9】

前記円運動する基板の周縁部から前記液流阻害部材がはみ出ないように、前記基板の円運動と同期して前記液流阻害部材を揺動させる、請求項７または８に記載の研磨方法。

【請求項10】

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つの液流阻害部材は、前記複数の処理ヘッドのそれぞれの直上方に配置された複数の液流阻害部材である、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項11】

前記液流阻害部材は、前記基板の第２の面に接触して、該第２の面を洗浄する洗浄具である、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項12】

前記液流阻害部材は、前記研磨ヘッドの直上方に配置されたロールスポンジである、請求項１１に記載の研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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、基板の裏面に研磨具を押し付けて該裏面を研磨する研磨装置および研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ（例えばＣＭＯＳセンサー）などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成された基板（例えば、ウエハ）の表面を洗浄して、異物を基板の表面から除去する必要がある。

【0003】

基板の裏面（例えば、ベアシリコン面）にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物が基板の裏面に付着すると、基板が露光装置のステージ基準面から離間したり、基板の表面がステージ基準面に対して傾いたりして、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、基板の裏面に研磨具を接触させて、付着した異物を除去する必要がある。

【0004】

最近では、基板の表面および／または裏面の全体をより効率的に処理することができる装置への要請が高まっている。そこで、複数の偏心軸に連結された複数のローラによって基板の周縁部を把持し、偏心軸自体の位置は静止したままで各偏心軸をその軸心を中心に回転させることで、基板を円運動させつつ、該基板をその軸心を中心に回転させる基板保持装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、本明細書において、円運動とは、対象物が円軌道上を移動する運動と定義される。

【0005】

このような基板保持装置を使用した研磨装置では、ローラが処理具（例えば、研磨具）に接触することなく、処理具は、基板の表面および／または裏面の最外部を含む面全体を処理する（例えば、研磨する）ことができる。また、このような円運動と基板の軸心を中心とした回転との組み合わせは、基板の表面上の各点での速度を上げることができ、結果として、基板の処理（例えば、研磨処理）の効率を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－２６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

基板の裏面に研磨具を押し付けて、該基板の裏面を研磨する研磨装置では、研磨処理中に、基板の表面に洗浄液を供給する。基板の表面に供給された洗浄液によって、研磨処理で発生した研磨屑などの異物が基板の表面に付着することが防止される。基板の表面に供給された洗浄液は、回転する基板に発生する遠心力によって、研磨屑などの異物とともに基板表面から排出される。

【0008】

しかしながら、研磨処理で、基板を円運動させつつ、該基板をその軸心を中心に回転させる場合、基板の回転速度は、基板の円運動の速度よりも低い。そのため、基板の表面に供給された洗浄液が基板の回転による遠心力に抗して基板の表面上で円運動してしまい、その結果、洗浄液を基板から排出するのが困難となる場合がある。洗浄液が基板の表面に残ると、洗浄液とともに異物も基板上に残ることとなり、デバイスの信頼性が低下するおそれがある。

【0009】

そこで、本発明は、基板を円運動させつつ、該基板をその軸心を中心に回転させる基板保持装置を用いても、基板の表面に供給された洗浄液を該基板から効果的に排出させることが可能な研磨装置および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】

一態様では、基板の周縁部に接触する複数のローラと、前記複数のローラがそれぞれ固定される複数の偏心軸と、を有し、前記偏心軸を回転させることで、前記基板をその軸心まわりで回転させるとともに、前記基板を円運動させる基板保持装置と、前記基板保持装置に保持された基板の下面である第１の面に研磨具を押し付けて、該第１の面を研磨する少なくとも１つの研磨ヘッドと、前記円運動する基板の上面である第２の面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、前記円運動する基板の第２の面の少なくとも一部に接触して、前記第２の面上で洗浄液の円運動を妨害する少なくとも１つの液流阻害部材と、を備えたことを特徴とする研磨装置が提供される。

【0011】

一態様では、前記液流阻害部材は、前記円運動する基板の周縁部からはみ出ないように調整された全長を有する。
一態様では、前記研磨装置は、前記円運動する基板の周縁部から前記液流阻害部材がはみ出ないように、前記基板の円運動と同期して前記液流阻害部材を揺動させる揺動機構をさらに備える。
一態様では、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つの液流阻害部材は、前記複数の処理ヘッドのそれぞれの直上方に配置された複数の液流阻害部材である。

【0012】

一態様では、前記液流阻害部材は、前記基板の第２の面に接触して、該第２の面を洗浄する洗浄具である。
一態様では、前記液流阻害部材は、前記研磨ヘッドの直上方に配置されたロールスポンジである。

【0013】

一態様では、基板の周縁部に接触する複数のローラがそれぞれ固定された複数の偏心軸を回転させることで、前記基板をその軸心まわりで回転させるとともに、前記基板を円運動させ、少なくとも１つの研磨ヘッドを用いて、前記基板の下面である第１の面に研磨具を押し付けて、該第１の面を研磨し、前記円運動する基板の上面である第２の面に洗浄液を供給し、前記円運動する基板の第２の面の少なくとも一部に、少なくとも１つの液流阻害部材を接触させて、前記第２の面上で洗浄液の円運動を妨害する、研磨方法が提供される。

【0014】

一態様では、前記液流阻害部材は、前記円運動する基板の周縁部からはみ出ないように調整された全長を有する。
一態様では、前記円運動する基板の周縁部から前記液流阻害部材がはみ出ないように、前記基板の円運動と同期して前記液流阻害部材を揺動させる。
一態様では、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つの液流阻害部材は、前記複数の処理ヘッドのそれぞれの直上方に配置された複数の液流阻害部材である。

【0015】

一態様では、前記液流阻害部材は、前記基板の第２の面に接触して、該第２の面を洗浄する洗浄具である。
一態様では、前記液流阻害部材は、前記研磨ヘッドの直上方に配置されたロールスポンジである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、液流阻害部材が基板上での洗浄液の円運動を妨害する。その結果、洗浄液を異物とともに基板から排出できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す側面図である。

【図2】図２は、図１に示す研磨装置の上面図である。

【図3】図３は、ローラの一例を示す側面図である。

【図4】図４は、図１に示す研磨装置の研磨ヘッドの変形例を示す図である。

【図5】図５は、ベルヌーイチャックの一例を示す断面図である。

【図6】図６は、液流阻害部材の変形例を示す側面図である。

【図7】図７は、液流阻害部材の他の変形例を示す側面図である。

【図8】図８（ａ）は、液流阻害部材の配置の一例を模式的に示す上面図であり、図８（ｂ）は、液流阻害部材の配置の他の例を模式的に示す上面図であり、図８（ｃ）は、液流阻害部材の配置のさらに他の例を模式的に示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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１は、一実施形態に係る研磨装置を示す側面図であり、図２は、図１に示す研磨装置の上面図である。図１および図２に示す研磨装置は、基板の一例であるウエハＷを保持しながら、該ウエハＷを円運動させ、かつウエハＷをその軸心を中心に回転させるように構成された基板保持部１０を備えている。研磨装置は、さらに、研磨具の一例である研磨テープ３を、基板保持部１０に保持されたウエハＷの第１の面２ａに接触させてウエハＷの第１の面２ａを研磨する複数の研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄと、研磨テープ３を研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄに供給し、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄから研磨テープ３を回収する研磨テープ供給機構３０を備えている。研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄは、ウエハＷの表面を研磨する研磨ヘッドの一例である。

【0019】

本実施形態では、ウエハＷの第１の面２ａは、デバイスが形成されていない、またはデバイスが形成される予定がないウエハＷの裏面、すなわち非デバイス面である。第１の面２ａとは反対側のウエハＷの第２の面２ｂは、デバイスが形成されている、またはデバイスが形成される予定である面、すなわちデバイス面である。本実施形態では、ウエハＷは、その第１の面２ａが下向きの状態で、基板保持部１０に水平に支持される。

【0020】

基板保持部１０は、ウエハＷの周縁部２ｃに接触可能な複数のローラ１１Ａ～１１Ｄと、ローラ１１Ａ～１１Ｄをそれぞれ回転させるための複数のローラ回転装置１２を備えている。複数のローラ１１Ａ～１１Ｄは、対応するローラ回転装置１２に複数の偏心軸７０を介してそれぞれ連結されている（図１では２つのローラ回転装置１２と２つの偏心軸７０のみが描かれている）。複数のローラ１１Ａ～１１Ｄは、基準中心点ＣＰの周りに配列されている。

【0021】

ローラ回転装置１２は、サーボモータなどの電動機を有しており、複数のローラ回転装置１２は同期して複数の偏心軸７０を同じ速度かつ同じ位相で回転させるように構成されている。一実施形態では、単一のローラ回転装置が同期ベルトなどを介して複数の偏心軸７０にトルクを伝達し、これら偏心軸７０を同じ速度かつ同じ位相で回転させるようにしてもよい。本実施形態では、４つの偏心軸７０と、これら偏心軸７０にそれぞれ固定されたローラ１１Ａ～１１Ｄとが設けられているが、５つまたはそれよりも多い偏心軸およびローラが設けられてもよい。一実施形態では、３つの偏心軸７０と、これら偏心軸７０にそれぞれ固定されたローラとが設けられてもよい。

【0022】

複数の偏心軸７０のそれぞれは、ローラ回転装置１２に連結された第１軸部７０ａと、第１軸部７０ａから偏心した第２軸部７０ｂと、を備えている。複数のローラ１１Ａ～１１Ｄは複数の偏心軸７０の第２軸部７０ｂの一端にそれぞれ固定され、複数の偏心軸７０の第１軸部７０ａの一端は、複数のローラ回転装置１２にそれぞれ連結されている。複数の第１軸部７０ａの他端と複数の第２軸部７０ｂの他端は、複数の板体を介して互いに連結されている。本実施形態では、各偏心軸７０は、第１軸部７０ａと第２軸部７０ｂが距離ｅだけ偏心したクランク形状を有している。しかしながら、各偏心軸７０の形状は、第２軸部７０ｂが第１軸部７０ａから所定の距離ｅだけ偏心している限りにおいて本実施形態に限定されない。

【0023】

各ローラ回転装置１２は、偏心軸７０をその第１軸部７０ａを中心に回転させるように構成されている。偏心軸７０の第２軸部７０ｂは、第１軸部７０ａから距離ｅだけ偏心しているので、ローラ回転装置１２が作動すると、ローラ１１Ａ～１１Ｄのそれぞれは、第２軸部７０ｂを中心に回転しながら半径ｅの円運動を行う。各ローラ１１Ａ～１１Ｄの軸心は、第２軸部７０ｂの軸心と一致している。すなわち、各ローラ１１Ａ～１１Ｄは、その軸心を中心に回転しながら、第１軸部７０ａの軸心の周りで半径ｅの円運動を行う。

【0024】

複数のローラ回転装置１２を同じ速度かつ同じ位相で回転させると、全ての偏心軸７０が、第１軸部７０ａの軸心を中心に、同じ方向に同じ回転速度および同じ位相で回転する。全てのローラ１１Ａ～１１Ｄは、その軸心を中心に同じ方向に同じ回転速度および同じ位相で回転しながら、第１軸部７０ａの軸心を中心に円運動する。したがって、ウエハＷがローラ１１Ａ～１１Ｄによって保持されているときに、ローラ回転装置１２を作動させることにより、ウエハＷは、その軸心を中心に回転しながら、半径ｅの円運動を行う。なお、ウエハＷの回転速度は、ウエハＷの円運動の速度よりも低い。例えば、ウエハＷの回転速度は、ウエハＷの円運動の速度の１／１０程度である。

【0025】

このように、基板保持部１０は、簡単な構造でウエハＷを円運動させながら、ウエハＷをその軸心を中心に回転させることができる。このような円運動とウエハＷの軸心を中心とした回転との組み合わせは、ウエハＷの表面上の各点での速度を上げることができる。したがって、研磨テープ３をウエハＷの表面に押し付けたときの、研磨テープ３とウエハＷの表面との相対速度が増し、ウエハＷの研磨レートを向上させることができる。

【0026】

次に、ローラ１１Ａ～１１Ｄについて説明する。ローラ１１Ａ～１１Ｄは同じ形状を有しているので、以下、ローラ１１Ａについて図３を参照して説明する。図３は、ローラ１１Ａの一例を示す側面図である。ローラ１１Ａは、ウエハＷの周縁部２ｃに接触可能な基板保持面１５を有している。ウエハＷの周縁部２ｃは、ウエハＷの最も外側の環状の湾曲面であり、第１の面２ａの外周部と第２の面２ｂの外周部の両方に接続されている。周縁部２ｃはベベル部とも呼ばれることがある。基板保持面１５は、内側にくびれた円筒形状を有している。このような形状を有した基板保持面１５は、研磨中のウエハＷの傾きや、ウエハＷの高さおよび鉛直方向への動きを制限することができる。

【0027】

次に、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄについて説明する。図１および図２に示すように、複数の研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄは、基板保持部１０に保持されているウエハＷの下側に配置されている。これら研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄは、ウエハＷの直径方向に配列されている。

【0028】

研磨ヘッド２０Ａは、研磨テープ３をウエハＷの第１の面２ａに対して押し付ける押圧部材２１Ａと、押圧部材２１Ａに押圧力を付与するアクチュエータ２２Ａを備えている。アクチュエータ２２Ａは、押圧部材２１Ａを上方に押し上げ、押圧部材２１Ａは研磨テープ３をその裏側からウエハＷの第１の面２ａに押し付けることでウエハＷの第１の面２ａを研磨する。

【0029】

研磨ヘッド２０Ｂ～２０Ｄは、研磨ヘッド２０Ａと同じ構成を有している。すなわち、研磨ヘッド２０Ｂ～２０Ｄは、研磨テープ３をウエハＷの第１の面２ａに対して押し付ける押圧部材２１Ｂ～２１Ｄと、押圧部材２１Ｂ～２１Ｄに押圧力を付与するアクチュエータ２２Ｂ～２２Ｄをそれぞれ備えている。

【0030】

なお、図２に示すように、最も外側に位置する研磨ヘッド２０Ａの押圧部材２１Ａの一部は、円運動するウエハＷの周縁部２ｃから外側にはみ出ている。この構成により、研磨ヘッド２０Ａは、研磨テープ３をウエハＷの第１の面２ａの最外部まで接触させることができるので、研磨テープ３は、ウエハＷの全面を研磨することができる。

【0031】

本実施形態では、４つの研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄが設けられているが、研磨ヘッドの数は本実施形態に限られない。例えば、図４に示すように、研磨装置は、ウエハＷの半径方向に延びるブレード状の押圧部材２１と、押圧部材２１に押圧力を付与するアクチュエータ２２と、を備えた１つの研磨ヘッド２０を有していてもよい。この場合も、押圧部材２１の一方の端部は、円運動するウエハＷの周縁部２ｃから外側にはみ出ている。図４は、図１に示す研磨装置の研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの変形例を示す図である。

【0032】

研磨テープ供給機構３０は、研磨テープ３の一端が接続されたテープ巻き出しリール３１と、研磨テープ３の他端が接続されたテープ巻き取りリール３２と、研磨テープ３の進行方向を案内する複数のガイドローラ３３を備えている。研磨テープ３は、テープ巻き出しリール３１から研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄを経由してテープ巻き取りリール３２に進行する。

【0033】

テープ巻き出しリール３１およびテープ巻き取りリール３２は、図示しないリールモータにそれぞれ連結されている。これらリールモータはテープ巻き出しリール３１およびテープ巻き取りリール３２に逆方向に回転するトルクを付与し、これにより研磨テープ３のテンションを発生させる。テープ巻き取りリール３２に加えられるトルクは、テープ巻き出しリール３１に加えられるトルクよりも大きい。ウエハＷの研磨中は、テープ巻き取りリール３２がリールモータによって回転されると、研磨テープ３にはテンションが付与されながら、研磨テープ３は、テープ巻き出しリール３１から研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄを経由してテープ巻き取りリール３２に進行する。

【0034】

一実施形態では、テープ巻き出しリール３１、テープ巻き取りリール３２、およびリールモータとは別に、研磨テープ３をその長手方向に送るテープ送り装置を備えてもよい。さらに他の実施形態では、テープ巻き出しリール３１とテープ巻き取りリール３２の位置は、逆に配置されてもよい。

【0035】

図１および図２に示すように、研磨装置は、ウエハＷの第１の面（下面）２ａを流体を介して非接触で支持する複数のベルヌーイチャック５０をさらに備えていてもよい。これらベルヌーイチャック５０は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄと同様に、基板保持部１０によって保持されたウエハＷの第１の面２ａの下側に配置され、第１の面２ａに対向するように配置されている。本実施形態では、これらベルヌーイチャック５０は、複数の研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの押圧部材２１Ａ～２１Ｄに隣接して配置されている。図２に示す例では、６つのベルヌーイチャック５０が研磨テープ３の両側に配置されているが、ベルヌーイチャック５０の数および配置は図２の例に限定されない。

【0036】

図５は、ベルヌーイチャック５０の一例を示す断面図である。図５に示すように、各ベルヌーイチャック５０は、基板保持部１０に保持されたウエハＷの第１の面２ａに対面する吸引面５０ａを有している。ベルヌーイチャック５０には、吸引面５０ａの周囲に流体（例えば、ドライエア、不活性ガス等の気体、または純水等の液体）を供給する流体供給ライン５３が接続されている。流体は、流体供給ライン５３を流れ、吸引面５０ａの外周部から外側に吐出されることによって、吸引面５０ａとウエハＷの第１の面２ａとの間の空間に負圧を形成する。これにより、ベルヌーイチャック５０はウエハＷの第１の面２ａを吸引することができる。吸引面５０ａの外周部とウエハＷの第１の面２ａとの間の隙間に流体の流れが形成されるため、ベルヌーイチャック５０はウエハＷに接触しない。したがって、ベルヌーイチャック５０がウエハＷの第１の面２ａを非接触で支持しながら、基板保持部１０のローラ１１Ａ～１１Ｄは、ウエハＷを円運動させつつ、該ウエハＷをその軸心を中心に回転させることができる。

【0037】

図１および図２に示すように、研磨テープ３をウエハＷの第１の面２ａに押し付けてウエハＷの第１の面２ａを研磨するとき、押圧部材２１Ａ～２１ＤはウエハＷに対して上方向に研磨荷重を加える。本実施形態では、ベルヌーイチャック５０によってウエハＷは下方向の吸引力を受ける。このような下方向の吸引力は、ウエハＷに加えられる上方向の研磨荷重を相殺する。したがって、ベルヌーイチャック５０は、ウエハＷを撓ませることを低減させることができる。

【0038】

研磨装置は、さらに、ウエハＷの第２の面２ｂに洗浄液（リンス液）を供給する洗浄液供給ノズル６０と、ウエハＷの第２の面２ｂの少なくとも一部に接触して、洗浄液の円運動を妨害する少なくとも１つの液流阻害部材６２と、を備える。ウエハＷの第２の面２ｂに供給された洗浄液によって、ウエハＷの第１の面２ａの研磨により生じた研磨屑などの異物がウエハＷの第２の面２ａに付着するのが防止される。

【0039】

上述したように、ウエハＷの回転速度は、ウエハＷの円運動の速度よりも低い。そのため、研磨装置が液流阻害部材６２を有していないと、ウエハＷの第２の面２ｂに供給された洗浄液がウエハＷの回転による遠心力に抗してウエハＷの第２の面２ｂ上で円運動してしまい、その結果、洗浄液をウエハＷから排出するのが困難となる場合がある。本実施形態では、液流阻害部材６２によって、ウエハＷの第２の面２ｂ上の洗浄液の円運動が妨害され、その結果、研磨屑などの異物を含んだ洗浄液を効果的にウエハＷから排出させることができる。

【0040】

図１に示す実施形態では、液流阻害部材６２は、ウエハＷの第２の面２ｂに接触して、洗浄する円柱状のロールスポンジである。ロールスポンジである液流阻害部材６２は、ウエハＷの直径方向で該ウエハＷの略全長にわたって延びている。液流阻害部材６２は、電動機６５の回転軸６３に固定されており、電動機６５は、液流阻害部材６２を上下方向に移動させる昇降機構６７に連結されている。昇降機構６７によって、液流阻害部材６２をウエハＷの第２の面２ｂから離間させることもできるし、液流阻害部材６２を所望の押圧力でウエハＷの第２の面２ｂに押し付けることもできる。

【0041】

昇降機構６７により液流阻害部材６２を所定の押圧力でウエハＷの第２の面２ｂに押し付け、さらに、電動機６５を回転させることで、洗浄液の存在下で液流阻害部材６２を回転させ、これにより、ウエハＷの第２の面２ｂを洗浄することができる。

【0042】

図２に示す実施形態では、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０ＤにウエハＷと研磨テープ３とを介して対向するように、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの配列方向に沿って延びている。より具体的には、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの直上方に位置する。このような配置によれば、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄが研磨テープ３を介してウエハＷの第１の面２ａに加えた研磨荷重をウエハＷの第２の面２ｂ側から効果的に支持することができる。すなわち、液流阻害部材６２をウエハＷの第２の面２ｂに押し付ける押圧力によって、研磨ヘッド２０Ａ～２０ＤによってウエハＷの第１の面２ａに加えられる研磨荷重が相殺される。したがって、研磨テープ３を大きな研磨荷重でウエハＷの第１の面２ａに押し付けることができるので、ウエハＷの研磨レートが向上し、その結果、研磨装置のスループットを向上させることができる。

【0043】

このように、本実施形態に係る液流阻害部材６２によれば、ウエハＷの第２の面２ｂ上での洗浄液の円運動を妨害するだけでなく、ウエハＷの第２の面２ｂを洗浄し、さらに、研磨ヘッド２０Ａ～２０ＤによってウエハＷに加えられた研磨荷重を支持することができる。

【0044】

図１および図２に示した例では、研磨装置は、複数のベルヌーイチャック５０を有しているが、これらベルヌーイチャック５０を省略してもよい。この場合、研磨ヘッド２０Ａ～２０ＤによってウエハＷの第１の面２ａに加えられる研磨荷重は、液流阻害部材６２によって支持される。

【0045】

液流阻害部材６２がウエハＷの第２の面２ｂに加える押圧力は、研磨ヘッド２０Ａ～２０ＤによってウエハＷの第１の面２ａに加えられる研磨荷重と同等であるのが好ましい。この場合、液流阻害部材６２によって、研磨荷重が完全に相殺されるので、研磨荷重に起因するウエハＷの撓みが解消される。研磨装置がベルヌーイチャック５０を有している場合は、液流阻害部材６２がウエハＷの第２の面２ｂに加える押圧力と、ベルヌーイチャック５０の吸引力の合計が、研磨ヘッド２０Ａ～２０ＤによってウエハＷの第１の面２ａに加えられる研磨荷重と同等であるのが好ましい。

【0046】

円運動するウエハＷの外側に液流阻害部材６２が突出すると、液流阻害部材６２が最も外側に位置する研磨ヘッド２０Ａおよび研磨テープ３に接触するおそれがある。そこで、図２に示すように、液流阻害部材６２は、好ましくは、その先端６２ａが円運動するウエハＷの外側にはみ出さないように配置される。

【0047】

より具体的には、円運動するウエハＷの第２の面２ｂに液流阻害部材６２が接触する領域の、長手方向における最大長さがウエハＷの直径よりも小さくなるように、円運動するウエハＷに対する液流阻害部材６２の配置およびその先端６２ａの位置が調整される。例えば、円運動するウエハＷに対する液流阻害部材６２の配置およびその先端６２ａの位置は、円運動するウエハＷの第２の面２ｂに液流阻害部材６２が接触する領域の、長手方向における長さが、ウエハＷの直径と、ウエハＷの直径から上述した距離ｅを減じた値との間の範囲に収まるように調整される。このように液流阻害部材６２の配置とその先端６２ａの位置が調整されている場合、円運動するウエハＷの周縁部２ｃの位置が液流阻害部材６２の先端６２ａの位置に最も近接したとき（例えば、一致したとき）に、円運動するウエハＷの第２の面２ｂに液流阻害部材６２が接触する領域の、長手方向における長さが最大となる。このような液流阻害部材６２の配置とその先端６２ａの位置の調整によって、液流阻害部材６２が研磨ヘッド２０Ａおよび研磨テープ３に接触することが避けられるので、液流阻害部材６２の摩耗による寿命の減少を防止することができる。

【0048】

一実施形態では、ウエハＷの円運動に同期して、液流阻害部材６２を揺動させてもよい。例えば、図１に示すように、研磨装置は、液流阻害部材６２をウエハＷの直径方向と平行な方向に揺動させる揺動機構６８を備えていてもよい。図１に示す揺動機構６８は、昇降機構６７に連結されており、昇降機構６７をウエハＷの直径方向と平行な方向に移動可能に構成されている。このような揺動機構６８の例としては、ボールねじとサーボモータの組み合わせ、およびピストンシリンダ装置が挙げられる。

【0049】

揺動機構６８をウエハＷの円運動と同期させて（例えば、偏心軸７０を回転させるローラ回転装置１２と同期させて）動作させると、液流阻害部材６２は、その先端６２ａが円運動するウエハＷの周縁部２ｃからはみ出ないように、ウエハＷの直径方向と平行な方向に揺動する。このような構成によっても、液流阻害部材６２が最も外側に位置する研磨ヘッド２０Ａおよび研磨テープ３に接触することが防止できる。

【0050】

図６は、液流阻害部材６２の変形例を示す側面図である。図６では、ウエハＷ、研磨テープ３、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄ、および液流阻害部材６２のみが抽出して描かれている。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。

【0051】

図６に示す実施形態では、研磨装置は、複数の（図６では、３つの）液流阻害部材６２を有している。これら液流阻害部材６２は、それぞれ、ロールスポンジとして構成されている。各液流阻害部材６２は、鉛直断面で略Ｃ字形状を有する支持アーム７２に回転可能に支持されており、支持アーム７２内には液流阻害部材６２を回転させる電動機（図示せず）が配置されている。

【0052】

各支持アーム７２は、昇降機構６７に連結されている。昇降機構６７は、研磨装置のフレームなどの静止部材（図示せず）に揺動機構６８を介して連結されている。揺動機構６８が省略される場合は、昇降機構６７が静止部材に連結される。上述したように、昇降機構６７を動作させると、液流阻害部材６２をウエハＷの第２の面２ｂから離間させることもできるし、液流阻害部材６２を所望の押圧力でウエハＷの第２の面２ｂに押し付けることもできる。揺動機構６８は、円運動するウエハＷと同期させて液流阻害部材６２を揺動させ、これにより、該液流阻害部材６２が円運動するウエハＷの周縁部２ｃからはみ出ることを防止する。

【0053】

本実施形態では、研磨装置は、複数の液流阻害部材６２を有しているが、複数の液流阻害部材６２のうちのいくつかを省略してもよい。すなわち、研磨装置は、ウエハＷの第２の面２ｂの少なくとも一部に接触する少なくとも１つの液流阻害部材６２を有していればよい。

【0054】

図７は、液流阻害部材６２の他の変形例を示す側面図である。図７では、ウエハＷ、研磨テープ３、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄ、および液流阻害部材６２のみが抽出して描かれている。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。

【0055】

図７に示す実施形態では、研磨装置は、複数の研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄにそれぞれ対応する複数の液流阻害部材６２を備えている。より具体的には、複数の液流阻害部材６２は、各研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの直上方に配置されている。最も外側に位置する研磨ヘッド２０Ａに対応する液流阻害部材６２は、円運動するウエハＷの周縁部２ｃからはみ出さないように、その大きさおよび／または配置位置が調整される。

【0056】

本実施形態でも、各液流阻害部材６２は、スポンジなどの洗浄具として構成されている。ウエハＷの第１の面２ａの研磨プロセスでは、研磨後のウエハＷの面内均一性を確保するために、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄのアクチュエータ２２Ａ～２２Ｄが押圧部材２１Ａ～２１Ｄを介して研磨テープ３に付与する研磨荷重をそれぞれ異ならせることがある。本実施形態では、各研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄが研磨テープ３に加える研磨荷重に応じて、各昇降機構６７が液流阻害部材６２を介してウエハＷの第２の面２ｂに加える押付荷重を制御することが可能である。この操作によって、ウエハＷの撓みを防止しつつ、精密な研磨制御を行うことができる。

【0057】

上述した実施形態では、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの配列方向に沿って配置されているが、液流阻害部材６２の配置位置および形状は、ウエハＷの第２の面２ｂ上の洗浄液の円運動を妨害できる限り任意である。図８（ａ）は、液流阻害部材６２の配置の一例を模式的に示す上面図であり、図８（ｂ）は、液流阻害部材６２の配置の他の例を模式的に示す上面図であり、図８（ｃ）は、液流阻害部材６２の配置のさらに他の例を模式的に示す上面図である。

【0058】

図８（ａ）に示す例では、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの配列方向と垂直なウエハＷの半径方向に延びている。図８（ｂ）に示す例では、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの配列方向に対して斜めで、かつウエハＷの半径方向に延びている。図８（ｃ）に示す例では、液流阻害部材６２は、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの配列方向と平行であるが、研磨ヘッド２０Ａ～２０Ｄの配列方向とは水平方向にずれている。

【0059】

図８（ａ）乃至図８（ｃ）では、これら液流阻害部材６２の全長（長手方向の長さ）はウエハＷの半径と略同一の全長を有しているが、液流阻害部材６２の全長は、ウエハＷの第２の面２ｂ上の洗浄液の円運動を妨害できる限り任意である。例えば、液流阻害部材６２は、ウエハＷの直径と略同一の全長を有していてもよいし、ウエハＷの直径の１／４の全長を有していてもよい。

【0060】

さらに、上述した実施形態では、液流阻害部材６２は、ロールスポンジなどの洗浄具であるが、ウエハＷの第２の面２ｂを傷つけることがない限り、任意の弾性材から構成されてもよい。例えば、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示す液流阻害部材６２は、ＰＶＣなどの樹脂から構成された直方体形状を有していてもよい。当然ながら、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に示す液流阻害部材６２は、ロールスポンジなどの洗浄具であってもよい。

【0061】

上述した実施形態では、研磨テープ３が研磨具として用いられているが、研磨具はウエハＷの第１の面２ａを所望の研磨レートで研磨できる限り任意である。例えば、研磨具は、研磨布であってもよいし、研磨スポンジであってもよいし、砥石であってもよいし、研磨ブラシであってもよい。

【0062】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0063】

Ｗ ウエハ（基板）
２ａ 第１の面
２ｂ 第２の面
２ｃ 周縁部
３ 研磨テープ（研磨具）
１０ 基板保持部
１１Ａ～１１Ｄ ローラ
１２ ローラ回転装置
１５ 基板保持面
２０Ａ～２０Ｄ 研磨ヘッド
２１Ａ～２１Ｄ 押圧部材
２２Ａ～２２Ｄ アクチュエータ
３０ 研磨テープ供給機構
３１ テープ巻き出しリール
３２ テープ巻き取りリール
３３ ガイドローラ
５０ ベルヌーイチャック
５０ａ 吸引面
５３ 流体供給ライン
６０ 洗浄液供給ノズル
６２ 液流阻害部材
６５ 電動機
６７ 昇降機構
６８ 揺動機構
７０ 偏心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】