(57)【要約】【課題】基板を容易に離脱させることができる基板保持具および基板保持方法を提供する。【解決手段】本発明の基板保持具は、Ｗ基板を真空吸引により保持する。この基板保持具は、基板Ｗの吸着面を有する基板保持ステージ１と、真空源および流体供給源に選択的に連結される流体通路１４，２３とを備える。基板保持具の吸着面は、凸部６ａ，６ｂ，６ｃによって囲まれた複数の閉区画１２を有し、流体通路１４，２３は、これらの閉区画１２にそれぞれ独立して連通する複数の連通路１４，２３ｂを有している。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を真空吸引により保持する基板保持具において、
基板の吸着面を有する基板保持ステージと、
真空源および流体供給源に選択的に連結される流体通路とを備え、
前記吸着面は、凸部によって囲まれた複数の閉区画を有し、
前記流体通路は、前記複数の閉区画にそれぞれ独立して連通する複数の連通路を有することを特徴とする基板保持具。
【請求項２】
前記基板保持ステージは、前記凸部と同じ高さを有する複数の支持部を有し、該複数の支持部は前記複数の閉区画内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持具。
【請求項３】
前記複数の連通路は、１つの主通路から分岐しており、
前記複数の連通路内には、流体の流れに抵抗を与える絞りが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持具。
【請求項４】
前記基板保持ステージは、基板に接触する吸着パッドを有し、
前記凸部は、前記吸着パッドから構成されることを特徴とする請求項１に記載の基板保持具。
【請求項５】
前記基板保持ステージは、基板に接触するシート状の吸着パッドを有し、
前記凸部および前記閉区画は、前記吸着パッドの表面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板保持具。
【請求項６】
前記凸部は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１に記載の基板保持具。
【請求項７】
前記吸着面は、基板よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板保持具。
【請求項８】
基板を真空吸引により基板保持具で保持し、
前記基板を保持しながら、該基板に第１の処理を行ない、
前記第１の処理の後、前記真空吸引の真空度を下げ、
前記下げた真空度で前記基板を保持しながら、該基板に第２の処理を行ない、
前記第２の処理の後、前記基板に向けて流体を噴射することにより前記基板を前記基板保持具から離脱させることを特徴とする基板保持方法。
【請求項９】
前記第２の処理の間に前記基板に作用する外力は、前記第１の処理の間に前記基板に作用する外力よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の基板保持方法。
【請求項１０】
前記流体は、空気、窒素、および水のうちのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の基板保持方法。
【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薄板状の基板を真空吸引により保持する基板保持具および基板保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの薄板状の基板を処理する際の基板の保持手段として、基板の面を真空吸引により保持する基板保持具が一般に用いられている。従来の真空吸引式の基板保持具は、１つの真空形成孔を有し、吸着部材と基板との間に形成された空間を真空状態にすることで基板を保持する。また、従来の基板保持具は、一旦吸着した基板を基板保持具から離脱させるために、真空形成孔から高圧の流体を噴出するようになっている。
【０００３】
基板保持具に求められる機能として、基板を十分に吸着できることと同様に、基板にストレスを与えることなく基板を離脱できることが挙げられる。このような要請を満たすため、基板保持具の吸着部材や吸着面の形状には各種の工夫がなされてきた。特に、半導体ウエハは厚さが１ｍｍ以下と薄く、且つ材料が脆性材であるため、離脱時に半導体ウエハを破損しないよう細心の配慮が必要とされる。
【０００４】
図１は従来の基板保持具を示す断面図であり、図２は図１における基板を保持していない状態の基板保持具を示す上面図である。この基板保持具は、上面が平坦且つ円形の吸着ステージ２００と、この吸着ステージ２００の上面に貼り付けられた吸着パッド２０１とを有している。吸着ステージ２００は、回転可能な軸２０２に取り付けられており、吸着ステージ２００は軸２０２と一体に回転するようになっている。軸２０２は中空になっており、軸２０２の内部にはチューブ２０３が通されている。チューブ２０３は吸着ステージ２００にＯリング２０４で気密に接続されている。吸着ステージ２００は４つのねじ２０５によって軸２０２に取り付けられている。
【０００５】
吸着パッド２０１は、複数の同心円（仮想円）に沿って配列された複数のパッドピースから構成される。最も外側のパッドピース２０１ａは閉じたリング形状を有し、吸着ステージ２００の上面の最外周部に沿って配置されている。吸着ステージ２００の中心には１つの真空形成孔２０６が設けられている。この真空形成孔２０６は、吸着パッド２０１のパッドピースの間に形成される凹部に連通するとともに、チューブ２０３に連通している。吸着パッド２０１上に基板Ｗを載置して真空形成孔２０６を真空にすると、吸着パッド２０１の最外周のパッドピース２０１ａがシール部材として機能し、基板Ｗと吸着ステージ２００との間が負圧になることで基板Ｗが吸着される。
【０００６】
基板Ｗを離脱させるときは、チューブ２０３を介して真空形成孔２０６に流体供給源を連通させる。そして、この真空形成孔２０６から窒素ガスなどの流体を噴出することで、基板Ｗを離脱させる。しかしながら、流体の供給中に、真空形成孔２０６から基板保持具の外周部へ向かう１本の流体の流路ができると、供給された流体のほとんどはその流路を通って外部に排出されてしまう。このため、その流路以外の吸着パッド２０１の箇所から基板Ｗが剥がれにくいという課題があった。特に、吸着パッド２０１に発泡性の材質を用いた場合、基板Ｗと接触している部分が微視的に吸盤のように作用するため、基板Ｗが吸着パッド２０１から剥がれにくくなる。
【０００７】
図３は従来の基板保持具の他の例を示す断面図で、図４は図３における基板を保持していない状態の基板保持具の上面図である。図４で示すように、吸着ステージ２００の上面には図４の破線で示すように放射状に延びる溝２０８が形成されており、この溝２０８は吸着ステージ２００の中央部に設けられた真空形成孔２０６に連通している。吸着パッド２０１は、溝２０８を覆うように吸着ステージ２００の上面に貼り付けられている。吸着パッド２０１には、溝２０８に沿って並んだ複数の貫通孔２０９が設けられ、溝２０８と貫通孔２０９とは互いに連通している。
【０００８】
図４で示したように複数の貫通孔２０９を設けた場合でも、基板Ｗの離脱に際して基板Ｗと吸着パッド２０１の間に１つの流体の流路ができると、すべての貫通孔２０９からの流体がその流路に集まり、同様の問題が起きてしまう。また、流体の流路が１つできると、流体供給源の圧力が低下し、流路以外の箇所から基板を剥がす作用が小さくなるという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３０３１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した従来の課題を解決するためになされたもので、基板を容易に離脱させることができる基板保持具および基板保持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】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を真空吸引により保持する基板保持具において、基板の吸着面を有する基板保持ステージと、真空源および流体供給源に選択的に連結される流体通路とを備え、前記吸着面は、凸部によって囲まれた複数の閉区画を有し、前記流体通路は、前記複数の閉区画にそれぞれ独立して連通する複数の連通路を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記基板保持ステージは、前記凸部と同じ高さを有する複数の支持部を有し、該複数の支持部は前記複数の閉区画内に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の連通路は、１つの主通路から分岐しており、前記複数の連通路内には、流体の流れに抵抗を与える絞りが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記基板保持ステージは、基板に接触する吸着パッドを有し、前記凸部は、前記吸着パッドから構成されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板保持ステージは、基板に接触するシート状の吸着パッドを有し、前記凸部および前記閉区画は、前記吸着パッドの表面上に形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、前記凸部は、Ｏリングであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記吸着面は、基板よりも小さいことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、基板を真空吸引により基板保持具で保持し、前記基板を保持しながら、該基板に第１の処理を行ない、前記第１の処理の後、前記真空吸引の真空度を下げ、前記下げた真空度で前記基板を保持しながら、該基板に第２の処理を行ない、前記第２の処理の後、前記基板に向けて流体を噴射することにより前記基板を前記基板保持具から離脱させることを特徴とする基板保持方法である。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記第２の処理の間に前記基板に作用する外力は、前記第１の処理の間に前記基板に作用する外力よりも小さいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記流体は、空気、窒素、および水のうちのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、互いに隔離された閉区画にそれぞれ流体を独立に供給することにより、各閉区画で剥離作用を得ることができる。したがって、基板を吸着面から確実に剥離することができる。また、本発明によれば、基板を離脱させる前に真空吸引の真空度を下げることにより、基板を吸着面から確実に剥離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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基板保持具を示す断面図であり、図６は基板保持具の上面図である。この基板保持具は、基板の吸着面を有する基板保持ステージ１を備えている。基板保持ステージ１は、平坦な上面を有する皿状の吸着ステージ２と、この吸着ステージ２の上面に配置された、平坦な上面を有する円形の保持板５と、この保持板５の上面に貼り付けられた吸着パッド６とを有している。吸着ステージ２は、回転軸１０に取り付けられており、吸着ステージ２は回転軸１０と一体に回転できるようになっている。吸着ステージ２は４つのねじ８によって回転軸１０に取り付けられている。
【００１８】
保持板５は硬質の樹脂、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）から構成されている。吸着パッド６は発砲ポリウレタンやシリコーンゴムからなり、真空で吸着したときに半導体ウエハなどの基板に傷を付けないように柔軟な材料が選定されている。吸着パッド６は、シール性を備えており、基板の裏面に接触するシール部材としても機能する。吸着パッド６は数百マイクロメートルの厚さの薄いシート状であり、保持板５に貼り付けるために吸着パッド６の下面には粘着層（後述する）が形成されている。
【００１９】
図７は吸着パッドおよび保持板を示す斜視図である。図６および図７に示すように、吸着パッド６は、保持板５の最外周部に沿って延びる円周部６ａと、保持板５の中心に位置する中心円部６ｂと、円周部６ａと中心円部６ｂを連結する４本の連結部６ｃとを有している。円周部６ａは閉じたリング形状を有しており、連結部６ｃは放射状に延びている。これらの円周部６ａと中心円部６ｂと連結部６ｃとにより４つの扇形の閉じた区画１２が形成されている。これらの閉区画１２は、基板が吸着パッド６上に載置されたときに、互いに独立した閉空間を形成する。
【００２０】
吸着パッド６は、それぞれの閉区画１２内に配置される複数のパッドピース（支持部）６ｄをさらに有している。これらのパッドピース６ｄは、互いに切り離されており、複数の同心円（仮想円）に沿って配列されている。パッドピース６ｄは、円周部６ａと中心円部６ｂと連結部６ｃと同じ高さを有している。本実施形態では、各パッドピース６ｄは円弧状に形成されている。このように、保持板５の上面に吸着パッド６を貼り付けることによって、吸着面に凹凸が形成される。すなわち、吸着パッド６が凸部となり、吸着パッド６が貼り付けられていない箇所が凹部となる。
【００２１】
保持板５には、４つの閉区画１２内に位置する４つの真空形成孔（貫通孔）１４と４つのねじ孔（図示せず）が形成されている。これらの真空形成孔１４およびねじ孔は、吸着パッド６の中心円部６ｂの近傍に位置している。吸着ステージ２には、ねじ孔に対応する位置にねじ孔（図示せず）が形成されている。回転軸１０は、吸着ステージ２のねじ孔に対応する位置に雌ねじ（図示せず）が形成されている。上述したねじ８は、これらのねじ孔および雌ねじに挿入され、これにより吸着ステージ２が回転軸１０に固定される。
【００２２】
回転軸１０は中空構造を有しており、その内部にはチューブ２０が通されている。チューブ２０と吸着ステージ２とはＯリングなどのシール部材２２で気密に接続されている。吸着ステージ２には、真空形成孔１４とチューブ２０とを連結する連結通路２３が設けられている。この連結通路２３は、１つの主通路２３ａと、この主通路２３ａから分岐する４つの分岐通路２３ｂとから構成されており、これら４つの分岐通路２３ｂは真空形成孔１４にそれぞれ連通している。４つの真空形成孔１４は、上述したように、４つの閉区画１２にそれぞれ独立に連通している。４つの分岐通路２３ｂには、流体の流れに抵抗を与える絞り（流体抵抗）２４がそれぞれ設けられている。本実施形態では、真空形成孔１４と連結通路２３とにより流体通路が構成され、真空形成孔１４と分岐通路２３ｂとにより連通路が構成される。
【００２３】
チューブ２０には、基板吸着のための真空を形成する真空源と、基板離脱のためにＮ２ガスなどの流体を供給する流体供給源とが選択的に連結されるようになっている。すなわち、基板を吸着するときには、真空源がチューブ２０に接続され、基板を基板保持具から離脱させるときには、流体供給源がチューブ２０に接続される。
【００２４】
図８は本実施形態に係る基板保持具の上面に半導体ウエハなどの基板を載置した状態を示す断面図である。基板Ｗを基板保持具の吸着面に載置した状態で４つの真空形成孔１４に真空を形成すると、吸着パッド６の円周部６ａと中心円部６ｂと連結部６ｃで形成される凸部がシール部材となり、吸着パッド６が貼り付けられていない凹部に真空が形成される。このようにして、基板Ｗは、基板保持具の吸着面に真空吸引により保持される。吸着面は全体として円形であり、基板Ｗよりも小さく形成されている。これにより、吸着面に保持された基板Ｗの周縁部（ベベル部およびニアエッジ部）の研磨がやり易くなる。
【００２５】
吸着パッド６のパッドピース６ｄは基板Ｗが保持されたときに、基板Ｗ自体の平坦を保つための支持部として機能する。パッドピース６ｄがないと、薄板状の基板Ｗがへこみ、全体として基板Ｗの表面にうねりが生じてしまう。複数のパッドピース６ｄを設けることで、基板保持具は、基板Ｗの表面を平坦に保ちつつ基板Ｗを保持することができる。
【００２６】
基板Ｗを基板保持具から離脱させる場合、吸着ステージ２の連結通路２３に流体供給源から流体（例えば、窒素ガス、空気、水）を供給し、保持板５の真空形成孔１４から流体を噴出させる。本実施形態の基板保持具によれば、吸着面が複数の閉区画１２に分割され、互いに独立して設けられた連通路を通じてそれぞれの閉区画１２に流体が供給されるので、基板Ｗの複数の箇所をそれぞれ独立して離脱させることができる。基板Ｗの離脱をさらに確実に行なうために、１本の主通路２３ａから分割された４つの分岐通路２３ｂに絞り２４が配置されている。絞り２４を設けることで、絞り２４の上流側の圧力降下を小さくすることができるので、例えば、１つの閉区画から流体が外部へ逃げても、他の閉区画へ供給される流体の圧力を維持できる。したがって、全ての閉区画で確実に基板Ｗを離脱させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、４つの閉区画１２が形成されるが、本発明はこれに限定されず、２つ以上の閉区画が形成されていればよい。いずれの場合においても、連結部６ｃ、真空形成孔１４、分岐通路２３ｂ、絞り２４などは、閉区画１２の数に応じて設けられる。
【００２８】
図９は図６のＡ−Ａ線断面図であり、吸着パッド６の厚さ方向に沿った断面を示している。吸着パッド６は、基板と接触する柔軟層３１と、保持板５と接触する粘着層３３と、柔軟層３１と粘着層３３との間に挟まれた基材層３２とを有している。吸着パッド６は、粘着層３３の下面に破線で示された剥離紙３４が付いた状態で用意される。そして、吸着パッド６を保持板５に貼り付ける直前に、剥離紙３４を粘着層３３の下面から取り去って、粘着層３３を露出させる。この状態で、吸着パッド６を保持板５の上面に貼り付ける。吸着パッド６は、図６に示すような模様に粘着層３３を完全に切断し、剥離紙３４を途中まで切断するように製造されており、剥離紙３４によって円周部６ａ、中心円部６ｂ、連結部６ｃ、およびパッドピース６ｄが互いにつながった状態で市場に供給される。吸着パッド６は、一般的にトムソン型と呼ばれる型を用いて図６に示すような形状に加工される。
【００２９】
吸着パッド６は、前述の通り発砲ポリウレタンやシリコーンゴムなどの弾性材料からなる。必要に応じて、吸着パッド６の上面（基板Ｗとの接触面）にテフロン（登録商標）コーティングを施してもよい。これは基板Ｗの裏面を吸着パッド６の上面からより剥がれやすくするためである。ここで、吸着パッド６にテフロンコーティングを施すと、真空吸引の際のシール性を損なう場合がある。したがって、吸着パッド６のパッドピース６ｄだけをコーティングして、シール部材として機能する円周部６ａと中心円部６ｂと連結部６ｃにはコーティングしないようにすることが好ましい。
【００３０】
図１０は本発明の他の実施形態に係る基板保持具の吸着パッドを示す断面図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は、上述した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。
本実施形態では、吸着パッド６の柔軟層３１の上面に凹部が形成されている。この凹部は、上述の実施形態における凹部（閉区画１２を含む）に相当し、凹部が形成されていない箇所は、上述の実施形態における凸部、すなわち吸着パッドに相当する。このように柔軟層３１の表面に凹凸を形成しても、同様の効果が得られる。また、本実施形態によれば、吸着パッド６の取り付け作業は、一枚のシート状の吸着パッド６を保持板５に貼り付けるだけで済み、吸着パッド６を取り外す作業も一枚のシート状の吸着パッド６を剥がすだけでよい。したがって、吸着パッド６の交換作業が短時間で完了する。なお、柔軟層３１の表面の凹部は切削によって形成してもよいし、より簡単には熱プレスなどで凹部を加圧成型してもよい。
【００３１】
図１１は本発明の基板保持具のさらに別の実施形態を示す上面図である。図１２は図１１のＢ−Ｂ線断面図である。なお、特に説明しない本実施形態の構成は、上述した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１１に示すように、吸着ステージ２の上面には４つのＯリング４０が設けられており、これらのＯリング４０によって吸着面が４つの閉区画１２に分割されている。このＯリング４０は、上述した実施形態における吸着パッド６の円周部６ａと中心円部６ｂと連結部６ｃで形成される凸部に相当する。図１２に示すように、Ｏリング４０は、吸着ステージ２に形成された溝２ａにはめ込まれている。
【００３２】
４つの閉区画１２の内部には、少なくとも１枚のシート状の吸着パッド６がそれぞれ配置されている。この吸着パッド６は、発泡ポリウレタンやシリコーンゴムなどから構成されている。吸着パッド６は、その表面に形成された凸部（支持部）６ｄを有しており、凸部６ｄとＯリング４０との高さはほぼ同じである。この凸部６ｄは、上述の実施形態におけるパッドピースに相当する。なお、本実施形態では、吸着パッド６と吸着ステージ２との間に保持板は設けられていない。また、本実施形態では、連結通路２３により流体通路が構成され、分岐通路２３ｂにより連通路が構成される。
【００３３】
本実施形態によれば、Ｏリング４０で閉区画１２を形成することによって、シール性を向上させることができる。また、Ｏリング４０の交換が容易なので、基板保持具の消耗部品としてのＯリング４０や吸着パッド６の交換作業時間が短くすることができる。なお、Ｏリング４０の内側に貼り付けた吸着パッド６に代えて、Ｏリング４０と同じように吸着ステージ２に溝を形成してゴムひもを取り付けても良い。
【００３４】
次に、本発明の実施形態に係る基板保持具を使用した基板保持方法について説明する。図１３は、上述した実施形態に係る基板保持具を備えた研磨装置を示す平面図であり、図１４は図１３に示す研磨装置の縦断面図である。この研磨装置は、基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置として好適に使用される。
【００３５】
図１３および図１４に示すように、この研磨装置は、その中央部に、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持する回転保持機構５３を有している。この回転保持機構５３は、上述した実施形態のうちのいずれかの基板保持具を有している。すなわち、回転保持機構５３は、本発明の実施形態に係る基板保持具４５と、基板保持具４５の中央部に連結された回転軸１０と、この回転軸１０を回転させるモータＭ１とを備えている。基板Ｗは、搬送機構の搬送アーム（後述する）により、基板Ｗの中心が回転軸１０の軸心と一致するように基板保持具４５の上に載置される。
【００３６】
回転軸１０は、ボールスプライン軸受（直動軸受）５６によって上下動自在に支持されている。回転軸１０の内部を延びるチューブ（連通ライン）２０は、回転軸１０の下端に取り付けられたロータリジョイント５８を介して真空源としての真空ライン５９に接続されている。チューブ２０は、処理後の基板Ｗを基板保持具４５から離脱させる流体供給源としての窒素ガス供給ライン６０にも接続されている。真空ライン５９には真空レギュレータ６６が設けられており、図示しない制御部からの信号に応じて真空度が真空レギュレータ６６により調整されるようになっている。これらの真空ライン５９と窒素ガス供給ライン６０をチューブ２０に選択的に接続することによって、基板Ｗを基板保持具４５の上面に真空吸着し、離脱させる。
【００３７】
回転軸１０は、この回転軸１０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の回転軸は回転軸１０と平行に延びている。このような構成により、基板保持具４５の上面に保持された基板Ｗは、モータＭ１によって回転される。
【００３８】
ボールスプライン軸受５６は、回転軸１０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５６はケーシング６２に固定されている。したがって、回転軸１０は、ケーシング６２に対して上下に直線動作が可能であり、回転軸１０とケーシング６２は一体に回転する。回転軸１０は、エアシリンダ（昇降機構）６５に連結されており、エアシリンダ６５によって回転軸１０および基板保持具４５が上昇および下降できるようになっている。
【００３９】
ケーシング６２と、その外側に同心上に配置されたケーシング６４との間にはラジアル軸受６８が介装されており、ケーシング６２は軸受６８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５３は、基板Ｗを中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつ基板Ｗを中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。
【００４０】
図１３に示すように、回転保持機構５３に保持された基板Ｗの周囲には４つの研磨ヘッド組立体（研磨部）５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄの径方向外側にはテープ供給回収機構５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄが設けられている。研磨ヘッド組立体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄとテープ供給回収機構５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄとは隔壁７０によって隔離されている。隔壁７０の内部空間は研磨室７１を構成し、４つの研磨ヘッド組立体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄおよび基板保持具４５は研磨室７１内に配置されている。一方、テープ供給回収機構５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは隔壁７０の外側（すなわち、研磨室７１の外）に配置されている。それぞれの研磨ヘッド組立体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄおよびテープ供給回収機構５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄは同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体５１Ａおよびテープ供給回収機構５２Ａについて説明する。
【００４１】
テープ供給回収機構５２Ａは、研磨具である研磨テープ７３を研磨ヘッド組立体５１Ａに供給する供給リール７４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ７３を回収する供給リール７４とを備えている。供給リール７４と回収リール７５は上下に配列されている。供給リール７４および回収リール７５にはカップリング７７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図１３には供給リール７４に連結されるカップリング７７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７３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】
研磨テープ７３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７３は供給リール７４に巻かれた状態でテープ供給回収機構５２Ａにセットされる。研磨テープ７３の側面は巻き崩れが生じないように図示しないリール板で保持されている。研磨テープ７３の一端は回収リール７５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体５１Ａに供給された研磨テープ７３を回収リール７５が巻き取ることで研磨テープ７３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体５１Ａはテープ供給回収機構５２Ａから供給された研磨テープ７３を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド８０を備えている。研磨テープ７３は、研磨テープ７３の研磨面が基板Ｗを向くように研磨ヘッド８０に供給される。
【００４３】
テープ供給回収機構５２Ａは複数のガイドローラ８１，８２，８３，８４を有しており、研磨ヘッド組立体５１Ａに供給され、研磨ヘッド組立体５１Ａから回収される研磨テープ７３がこれらのガイドローラ８１，８２，８３，８４によってガイドされる。研磨テープ７３は、隔壁７０に設けられた開口部７０ａを通してテープ供給回収機構５２Ａの供給リール７４から研磨ヘッド８０へ供給され、使用された研磨テープ７３は開口部７０ａを通って回収リール７５に回収される。
【００４４】
図１４に示すように、基板Ｗの上方には上供給ノズル８６が配置されている。基板Ｗの研磨中は、上供給ノズル８６から回転保持機構５３に保持された基板Ｗの上面中心に向けて研磨液が供給される。また、基板Ｗの裏面と回転保持機構５３の基板保持具４５との境界部（基板保持具４５の外周部）に向けて研磨液を供給する下供給ノズル８７が設けられている。研磨液には通常純水が使用されるが、研磨テープ７３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。
【００４５】
さらに、研磨装置は、研磨処理後に研磨ヘッド８０を洗浄する洗浄ノズル８８を備えており、研磨処理後に基板Ｗが回転保持機構５３により上昇した後、研磨ヘッド８０に向けて洗浄水を噴射し、研磨処理後の研磨ヘッド８０を洗浄できるようになっている。
【００４６】
回転軸１０がケーシング６２に対して昇降した時にボールスプライン軸受５６やラジアル軸受６８などの機構を研磨室７１から隔離するために、図１４に示すように、回転軸１０とケーシング６２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ６９で接続されている。図１４は回転軸１０が下降している状態を示し、基板保持具４５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６５により基板Ｗを基板保持具４５および回転軸１０とともに搬送位置まで上昇させ、この搬送位置で基板Ｗを基板保持具４５から離脱させる。
【００４７】
隔壁７０は、基板Ｗを研磨室７１に搬入および搬出するための搬送口７０ｂを備えている。搬送口７０ｂは、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、搬送機構の搬送アームに把持された基板Ｗは、水平な状態を保ちながら、搬送口７０ｂを通って研磨室７１内を横切ることが可能となっている。隔壁７０の上面には開口７０ｃおよびルーバー９０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口７０ｂ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。排気口から図示しないファン機構により排気をすることで研磨室７１の内部には清浄空気のダウンフローが形成されている。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７１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。
【００４８】
図１５は研磨ヘッド８０の拡大図である。図１５に示すように、研磨ヘッド８０は、研磨テープ７３の裏面を加圧して基板Ｗに対して研磨テープ７３を所定の力で押圧する加圧機構９１を備えている。また、研磨ヘッド８０は、研磨テープ７３を供給リール７４から回収リール７５へ送るテープ送り機構９２を備えている。研磨ヘッド８０は複数のガイドローラ９３，９４，９５，９６，９７，９８，９９を有しており、これらのガイドローラは基板Ｗの接線方向と直行する方向に研磨テープ７３が進行するように研磨テープ７３をガイドする。
【００４９】
研磨ヘッド８０に設けられたテープ送り機構９２は、テープ送りローラ９２ａと、テープ把持ローラ９２ｂと、テープ送りローラ９２ａ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８０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９２ａが接続されている。テープ送りローラ９２ａには、その約半周だけ研磨テープ７３が巻きつけられている。テープ送りローラ９２ａの隣にはテープ把持ローラ９２ｂが設けられており、テープ把持ローラ９２ｂは、図１５のＮＦで示す方向（テープ送りローラ９２ａ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９２ａを押圧するように構成されている。
【００５０】
モータＭ３を図１５に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ９２ａが回転して研磨テープ７３を供給リール７４から研磨ヘッド８０を経由して回収リール７５へ送ることができる。テープ把持ローラ９２ｂ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７３が送られることによって回転する。
【００５１】
加圧機構９１は、研磨テープ７３の裏面側に配置された加圧パッド１００と、この加圧パッド１００を基板Ｗに向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）１０２とを備えている。エアシリンダ１０２はいわゆる片ロッドシリンダである。エアシリンダ１０２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ７３を基板Ｗに対して押圧する圧力が調整される。
【００５２】
図１３に示すように、研磨ヘッド８０はアーム１１０の一端に固定され、アーム１１０は、基板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１１０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１１０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１１０、プーリーｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、研磨ヘッド８０を傾斜させるチルト機構が構成されている。研磨ヘッド８０のチルト動作は、研磨前または研磨中に行われる。このチルト動作により、研磨テープ７３は、基板Ｗのベベル部のみならず、ニアエッジ部も研磨することができる。
【００５３】
図１４に示すように、チルト機構は、移動台１１１に搭載されている。移動台１１１は、ガイド１１２およびレール１１３を介してベースプレート１１５に移動自在に連結されている。レール１１３は、回転保持機構５３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１１１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台１１１にはベースプレート１１５を貫通する連結板１１６が取り付けられ、連結板１１６にはリニアアクチュエータ１１７がジョイント１１８を介して取り付けられている。リニアアクチュエータ１１７はベースプレート１１５に直接または間接的に固定されている。
【００５４】
リニアアクチュエータ１１７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１１７、レール１１３、ガイド１１２によって、研磨ヘッド８０を基板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１１３に沿って研磨ヘッド８０を基板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５２Ａはベースプレート１１５に固定されている。基板Ｗの周囲に配置された４つの研磨ヘッド組立体５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄのチルト機構、加圧機構９１、およびテープ送り機構９２、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となっている。
【００５５】
研磨テープ７３は、ＰＥＴシートなどからなる基材テープと、基材テープの上に形成されている研磨層とを有している。研磨層は、基材テープの一方の表面を被覆するバインダ（例えば樹脂）と、バインダに保持された砥粒とから構成されており、研磨層の表面が研磨面を構成している。
【００５６】
図１６および図１７に示すように、基板Ｗは搬送装置の２本の搬送アーム１２０によって研磨室７１内に搬入される。搬送アーム１２０にはそれぞれ２個の爪１２０ａが取り付けられており、これら４個の爪１２０ａにより基板Ｗが把持される。基板Ｗが基板保持具４５の真上に搬送されると、基板保持具４５は、その吸着面が基板の裏面に接触するまで上昇し、吸着面上の基板を真空吸引により保持する。基板を吸着するときに比較的高い真空を発生するように、真空レギュレータ６６が設定されている。基板Ｗが吸着された後、搬送アーム１２０が左右に開いて基板保持具４５が下降する。そして、搬送アーム１２０は研磨室７１の外部へ移動する。このようにして、基板Ｗは搬送アーム１２０から基板保持具４５に受け渡される。
【００５７】
基板Ｗを吸着するときの真空度を高くするのは、吸着後に基板Ｗの研磨処理をするように研磨装置の動作が設定されているためである。例えば研磨処理前に基板Ｗの表面に薬液を供給するステップを行う場合は、吸着時および薬液供給時は低い真空度にして、研磨処理前に真空レギュレータ６６により高い真空度にすることもできる。
【００５８】
図１８（ａ）は基板を保持しつつ基板保持具が下降した状態を示す図であり、図１８（ｂ）は研磨ヘッドが基板側へ移動して基板を研磨している状態を示す図である。研磨ヘッド８０は、図１８（ａ）に示す退避位置から図１８（ｂ）に示す研磨位置に移動して、基板Ｗの周縁部に研磨テープ７３を押し当てて基板Ｗの周縁部を研磨する。研磨中は、基板Ｗの周縁部には研磨ヘッド８０からの力が作用する。したがって、そのような外力に対しても基板Ｗの保持が維持できる程度にまで、真空度を高くしなければならない。
【００５９】
本研磨装置は、基板Ｗに対して研磨ヘッド８０の角度を変えることができるチルト機構を備えている。図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、基板Ｗの表面（水平面）に対して研磨ヘッド８０を上下に傾斜させ、基板Ｗの周縁部に研磨テープ７３を斜めに押し当てることにより、面取りのように基板Ｗの周縁部の形状を成形することができる。このとき、基板Ｗには、図１９（ａ）のように、斜め上方から外力が作用し、図１９（ｂ）のように斜め下方からの外力が作用する。特に、斜め下方向からの外力は基板Ｗを基板保持具４５から剥離させようとする力として作用する。したがって、そのような外力に対しても基板Ｗの保持が維持できる程度にまで、真空度を高くしなければならない。
【００６０】
研磨ヘッド８０を基板Ｗから離間させることにより研磨動作を終了させる。その後、真空レギュレータ６６によって真空度を下げ（大気圧に近い圧力にし）、基板Ｗを回転させながら、基板Ｗの上方および下方に設けたノズル８６，８８から基板Ｗに水（好ましくは純水）を供給して、基板Ｗの表裏面が乾燥しないように基板Ｗをリンスする。すべての処理が終了すると、基板保持具４５が上昇し、搬送アーム１２０によって基板Ｗの周縁部が把持される。そして、チューブ２０は窒素ガス供給ライン６０に接続され、真空形成孔１４から窒素ガスを基板Ｗの裏面に向けて噴出することで、基板Ｗを基板保持具４５から離脱させる。
【００６１】
図２０は基板処理中の基板保持具の真空度［Ｐａ］を示すグラフである。図２０に示すように、吸着時および研磨時には、高い真空度−８０ＫＰａに設定されている。一方、研磨処理が終了した後は真空度は−３０ｋＰａに下げられ、この状態で基板Ｗの表面に水を供給することで基板Ｗをリンスする。そして、基板Ｗを研磨装置外へ搬出する前に真空を解除し、窒素ガスを噴出させて基板Ｗを離脱させる。
【００６２】
このように、研磨処理などの基板Ｗに外力が作用するときには真空度が上げられ、一方で、基板Ｗに外力がほどんど作用しない処理、例えばリンス処理のときには、真空度を低下させる。このように真空吸引力を変化させることにより、基板Ｗが離脱しやすくなる。これは次のような理由による。吸着パッドと基板Ｗが接触している箇所においては、真空を大気圧に戻した後も、吸着パッドの微視的な発泡層が吸盤として作用している。すなわち、凹部は大気圧になるが、基板Ｗに接触している吸着パッドの凸部が吸盤として作用し、依然として基板Ｗを吸着する。そこで、離脱前に真空度を低くすることでこの吸盤作用による吸着力を弱めることができる。その結果、ストレスなく基板Ｗを離脱させることができる。このように、基板Ｗの真空吸引力の制御と、基板保持具とを組み合わせることによって、基板Ｗに負荷を与えない離脱を実現することができる。
【００６３】
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とすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来の基板保持具を示す断面図である。
【図２】図１における基板を保持していない状態の基板保持具を示す上面図である。
【図３】従来の基板保持具の他の例を示す断面図である。
【図４】図３における基板を保持していない状態の基板保持具を示す上面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板保持具を示す断面図である。
【図６】図５に示す基板保持具の上面図である。
【図７】基板保持ステージを示す斜視図である。
【図８】本実施形態に係る基板保持具の上面に半導体ウエハなどの基板を載置した状態を示す断面図である。
【図９】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る基板保持具の吸着パッドを示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施形態に係る基板保持具を示す上面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】上述した実施形態に係る基板保持具を備えた研磨装置を示す平面図である。
【図１４】図１３に示す研磨装置の縦断面図である。
【図１５】図１３に示す研磨ヘッドの拡大図である。
【図１６】基板が搬送アームによって搬送される様子を示す平面図である。
【図１７】基板が搬送アームによって搬送される様子を示す断面図である。
【図１８】図１８（ａ）は基板を保持しつつ基板保持具４５が下降した状態を示す図であり、図１８（ｂ）は研磨ヘッドが基板側へ移動して基板を研磨している状態を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）は研磨ヘッドを傾けて基板の周縁部の上側の領域を研磨している様子を示す図であり、図１９（ｂ）は研磨ヘッドを傾けて基板の周縁部の下側の領域を研磨している様子を示す図である。
【図２０】基板処理中の基板保持具の真空度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１      基板保持ステージ
２      吸着ステージ
５      保持板
６      吸着パッド
８      ねじ
１０      回転軸
１２      閉区画
１４      真空形成孔
２０      チューブ
２２      シール部材
２３      連結通路
２４      絞り
３１      柔軟層
３２      基材層
３３      粘着層
３４      剥離紙
４０      Ｏリング
４５      基板保持具
５１Ａ〜５１Ｄ    研磨ヘッド組立体
５２Ａ〜５２Ｄ    テープ供給回収機構
５３      回転保持機構
５６      ボールスプライン軸受
５８      ロータリジョイント
５９      真空ライン
６０      窒素ガス供給ライン
６６      真空レギュレータ
７０      隔壁
７１      研磨室
７３      研磨テープ
７４      供給リール
７５      回収リール
８０      研磨ヘッド
８６      上供給ノズル
８７      下供給ノズル
８８      洗浄ノズル
１１０    アーム
１１１    移動台
１１７    リニアアクチュエータ
１２０    搬送アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010153585.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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