(57)【要約】      （修正有）【課題】ベベル研磨ヘッドが複数個備えてあっても研磨速度及び研磨範囲にバラツキがなく、基板回転によるトルク値を観察し、加工終了を検出する加工エンド検出機構にも機差が少なく、加工時間が安定する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法及び研磨ヘッド位置調整治具を提供すること。【解決手段】半導体ウエハＷ等基板を保持して回転する基板保持回転テーブル１０と、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッド３２を備えた基板処理装置の該研磨ヘッド３２の位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、ベベル研磨を行う際の研磨ヘッドの位置調整を治具２１を用いて行なうことを特徴とする。このように研磨ヘッド３２の位置調整を治具２１を用い、研磨ヘッド角度を０．１ＤＥＧまで調整することで、研磨範囲及び研磨速度のバラツキが少なくなる。【選択図】図３
2006192522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、
前記ベベル研磨を行う際の前記研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行なうことを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項２】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する複数の研磨ヘッドを具備する研磨機構を備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、
前記研磨機構の複数の研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行ない均等に合わせることを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項３】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する複数の研磨ヘッドを具備する研磨機構を備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、
前記研磨機構の複数の研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行ない、該各研磨ヘッドの研磨する範囲を個別に調整することを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法において、
前記治具は前記基板の上方で且つ該基板の中心を通る半径方向に延びる直線部と、該直線部に所定の間隔で取り付けた前記基板面の位置を検出する基板面検出手段又は該基板面に作用する圧力を検出する圧力検出手段を具備し、
前記研磨ヘッド位置調整は、前記基板面検出手段の前記基板面までの寸法差がゼロ又は所定の値又は前記圧力検出手段で検出する寸法差がゼロ又は所定の値になるように前記研磨ヘッドの位置を調整することを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法において、
前記治具は、その縁部が前記研磨ヘッドに係合し、且つ前記基板保持回転テーブルに保持された時、該研磨ヘッドの厚さ方向の中心が該基板保持回転テーブルに保持された前記基板の厚さ方向の中心と一致する板状部材を具備し、
前記研磨ヘッド位置調整は、前記板状部材の縁部を該研磨ヘッドに係合させることにより、調整することを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項６】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、
前記ベベル部を研磨する際の前記研磨ヘッドの位置を調整するための治具を用意する工程と、該治具を前記基板保持回転テーブルと該研磨ヘッドとで保持する工程と、該研磨ヘッドの位置を測定する工程と、該測定結果に基づいて研磨ヘッドの位置を調整する工程とからなることを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項７】
請求項６に記載の基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法において、
前記研磨ヘッドの位置を調整する工程は、該基板保持回転テーブルを昇降させる工程を含むことを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項８】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを具備する研磨機構を備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、
前記ベベル部を研磨する際の前記研磨ヘッドの位置を調整するための治具を用意する工程と、該治具を該基板保持回転テーブルと該研磨ヘッドで保持する工程と、該基板保持回転テーブルを回転することにより研磨ヘッドの位置を調整する工程からなることを特徴とする基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法。
【請求項９】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する研磨ヘッド位置調整治具であって、
前記治具は、前記基板の上方で且つ該基板の中心を通る半径方向に延びる直線部と、該直線部に所定の間隔で取り付けた前記基板面の位置を検出する基板面検出手段又は該基板面に作用する圧力を検出する圧力検出手段を具備することを特徴とする研磨ヘッド位置調整治具。
【請求項１０】
基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する研磨ヘッド位置調整治具であって、
縁部が前記研磨ヘッドに係合し、且つ前記基板保持回転テーブルに保持された時、該研磨ヘッドの厚さ方向の中心が該基板保持回転テーブルに保持された前記基板の厚さ方向の中心と一致する板状部材を具備することを特徴とする研磨ヘッド位置調整治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、特に半導体ウエハ等の基板の周縁部（ベベル部、エッジ部及びノッチ部）に発生する表面荒れや基板周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法及び研磨ヘッド位置調整治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の微細化に伴い、パーティクルの管理はますます重要になりつつある。パーティクルを管理する上での大きな問題の１つとして、半導体装置の製造工程中に半導体ウエハ（基板）のベベル部及びエッジ部に生じる表面荒れに起因する発塵がある。ここで、ベベル部Ｂとは、図１に示すように、半導体ウエハＷの端部において断面が曲率を有する部分を意味し、エッジ部Ｅとは、ベベル部Ｂから半導体ウエハＷの中心側に向かった数ｍｍ程度の表面が平坦な部分を意味する。
【０００３】
例えば、トレンチキャパシタのトレンチ（ディープトレンチ）をＳｉウエハの表面に形成するＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）工程において、上述したような加工起因の表面荒れが発生する。ＲＩＥ工程では、まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉウエハ１００上にＳｉＮ膜１０１とＳｉＯ2膜１０２の積層膜からなるハードマスクを形成し、上記ハードマスクをマスクにしてＳｉウエハ１００をＲＩＥ法にてエッチングして図２（ｂ）に示すようにディープトレンチ１０３を形成する。
【０００４】
このＲＩＥ工程においては、エッチング中に生じる副生生物がＳｉウエハ１００のベベル部及びエッジ部に付着し、これがエッチングのマスクとして作用し、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ１００のベベル部及びエッジ部に針状突起１０４が形成されることがある。特に、開口径がサブミクロンオーダーであり、アスペクト比が数十と非常に高いディープトレンチ１０３を精度良く形成しようとした場合には、そのプロセス条件により上述した針状突起１０４がベベル部及びエッジ部に必然的に発生してしまう。
【０００５】
針状突起１０４の高さは位置によりバラツキがあるが、最大で１０μｍ近くにもなり、Ｓｉウエハ１００の搬送時或いはプロセス時に破損してパーティクルが発生する原因となる。このようなパーティクルは製品の歩留りの低下につながるため、ベベル部に形成された針状突起１０４を除去する必要がある。
【０００６】
上記Ｓｉウエハ１００のベベル部に形成された針状突起１０４を除去する方法として、従来種々の方法があるが、その一例として特許文献１に記載された基板処理装置がある。この基板処理装置は、研磨テープを基板の所定の箇所に押圧し、該研磨テープと基板との摺接により基板の研磨を行なう基板処理装置であって、研磨テープを基板のエッジ部に押圧してエッジ部を研磨するエッジ部研磨機構と、研磨テープを基板のベベル部に押圧して該ベベル部を研磨するベベル部研磨機構とを備える研磨ユニットと備えたものである。
【特許文献１】特開２００４−２４１４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の基板処理装置のベベル部研機構（ベベル研磨ヘッド）はあくまでも半導体ウエハに水平に接触していればよかったため、水準器等で水平性を調整すればよかった。また、ゴムテンション等である程度ばらつきを吸収できる機構と考えられていたため、個々の微調整は行なわれなかった。また、機差がでるほど評価方法も確立していなかったこともあり、微細な違いが問題にならなかった。
【０００８】
上記従来の技術では、ベベル研磨機構が複数個備えてあっても、各ベベル研磨機構がそれぞれ別々の研磨方向で研磨するため、研磨速度及び研磨範囲にバラツキが大きくなる欠点があった。また、基板回転によるトルク値を観察し、研磨終了を管理している加工終了を検出する加工エンド検出機構にも機差がでてしまい、加工時間が不安定であった。例えば、ある装置では４５秒で加工が終了しても、別の装置は６５秒かかってしまう。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点を除去し、ベベル研磨ヘッドが複数個備えてあっても研磨速度及び研磨範囲にバラツキがなく、基板回転によるトルク値を観察し、加工終了を検出する加工エンド検出機構にも機械差が少なく、加工時間が安定する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法及び研磨ヘッド位置調整治具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】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、前記ベベル研磨を行う際の前記研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行なうことを特徴とする。このように研磨ヘッドの位置調整を治具を用い、研磨ヘッド角度を０．１ｄｅｇまで調整することで、研磨範囲及び研磨速度のバラツキが少なくなる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する複数の研磨ヘッドを具備する研磨機構を備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、前記研磨機構の複数の研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行ない均等に合わせることを特徴とする。このように研磨ヘッドの位置調整を治具を用い、研磨ヘッド角度を０．１ｄｅｇまで調整することで、装置間差を少なくできる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する複数の研磨ヘッドを具備する研磨機構を備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、前記研磨機構の複数の研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行ない、該各研磨ヘッドの研磨する範囲を個別に調整することを特徴とする。このように研磨ヘッドの位置調整に治具を用い、研磨ヘッド角度を０．１ｄｅｇまで調整することで、基板の回転によるトルク値を観察し、研磨終了を管理している加工エンド検出機構で検出する加工時間が安定する。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法において、前記治具は前記基板の上方で且つ該基板の中心を通る半径方向に延びる直線部と、該直線部に所定の間隔で取り付けたダイヤルケージを具備し、前記研磨ヘッド位置調整は、前記ダイヤルゲージの前記基板面までの寸法差がゼロ又は所定の値になるように前記研磨ヘッドの位置を調整することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法において、前記治具は、その縁部が前記研磨ヘッドに係合し、且つ前記基板保持回転テーブルに保持された時、該研磨ヘッドの厚さ方向の中心が該基板保持回転テーブルに保持された前記基板の厚さ方向の中心と一致する板状部材を具備し、
前記研磨ヘッド位置調整は、前記板状部材の縁部を該研磨ヘッドに係合させることにより、調整することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、前記ベベル部を研磨する際の前記研磨ヘッドの位置を調整するための治具を用意する工程と、該治具を前記基板保持回転テーブルと該研磨ヘッドとで保持する工程と、該研磨ヘッドの位置を測定する工程と、該測定結果に基づいて研磨ヘッドの位置を調整する工程とからなることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法において、前記研磨ヘッドの位置を調整する工程は、該基板保持回転テーブルを昇降させる工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを具備する研磨機構を備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法であって、前記ベベル部を研磨する際の前記研磨ヘッドの位置を調整するための治具を用意する工程と、該治具を該基板保持回転テーブルと該研磨ヘッドで保持する工程と、該基板保持回転テーブルを回転することにより研磨ヘッドの位置を調整する工程からなることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する研磨ヘッド位置調整治具であって、前記治具は、前記基板の上方で且つ該基板の中心を通る半径方向に延びる直線部と、該直線部に所定の間隔で取り付けた前記基板面の位置を検出する基板面検出手段又は該基板面に作用する圧力を検出する圧力検出手段を具備することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、基板を保持して回転する基板保持回転テーブルと、該基板保持回転テーブルに保持された基板の少なくともベベル部を研磨する研磨ヘッドを備えた基板処理装置の該研磨ヘッドの位置を調整する研磨ヘッド位置調整治具であって、縁部が前記研磨ヘッドに係合し、且つ前記基板保持回転テーブルに保持された時、該研磨ヘッドの厚さ方向の中心が該基板保持回転テーブルに保持された前記基板の厚さ方向の中心と一致する板状部材を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至１０に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００２１】
（１）研磨ヘッドの位置調整を治具を用いて行なうので、研磨ヘッドの角度が調整でき研磨範囲が限定され研磨時間が短くなり、スループットが大きくなり、また消耗部品の消費量も少なくなり、基板１枚当りの加工（研磨）コストも少なくて済む。
【００２２】
（２）研磨ヘッドの角度が調整できることで、基板の回転トルク値を観察して研磨終了を検出する加工エンドポイント検出機構も安定し、加工時間についても装置間差が少なくなる。
【００２３】
また、請求項６乃至８に記載の発明によれば、更に研磨ヘッドの位置調整のための治具を基板保持回転テーブルと研磨ヘッドとで保持しているので、研磨ヘッドの調整のための準備を簡素化できるとともに調整時間を短縮することができる。更に、請求項６及び７に記載の発明によれば、研磨ヘッドの位置の測定結果に基づいて研磨ヘッドの位置を調整するので、基板の少なくともベベル部の研磨位置を正確に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態例を図面に基いて説明する。図３は本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法（角度調整方法）を実施するための図である。３０は半導体ウエハＷのベベル部Ｂ（図１参照）を研磨する研磨ヘッド３２を具備する側面研磨機構であり、２０は研磨ヘッドの角度を調整する調整機構、１０は半導体ウエハＷを吸着保持して回転する基板保持回転テーブルである。
【００２５】
調整機構２０は治具２１を具備する。治具２１は棒状の直線部２１ａと端部が直角に屈曲した取付部２１ｂとからなり、直線部２１ａに所定の間隔でダイヤルゲージ２２、２３が取付けられている。ダイヤルゲージ２２、２３にはそれぞれ接触棒２４、２５が設けられ、接触棒２４、２５の先端は半導体ウエハＷ（又は半導体ウエハと同じ厚さを有するダミーウエハ）の上面に当接し、半導体ウエハＷの上面の寸法を測定するようになっている。調整機構２０の治具２１の取付部２１ｂは研磨ヘッド３２の間隙３２ａ（後に詳述）に装着できるようになっている。基板保持回転テーブル１０は基板保持テーブル１１を具備し、支持軸１２により矢印Ｂ方向に回転できる。また、基板保持テーブル１１は後に詳述する真空吸着機構で、その上面に半導体ウエハＷを吸着保持し、矢印Ｂに示すように回転できるようになっている。
【００２６】
基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１に吸着保持された半導体ウエハＷ（又は半導体ウエハと同じ厚さのダミーウエハ）の上面にダイヤルゲージ２２、２３の接触棒２４、２５を当接させ、ダイヤルゲージ２２、２３が示す押し代差（半導体ウエハＷの正面までの寸法）により矢印Ｃに示すように研磨ヘッド３２の取付角度を支点３１を中心に調整する。即ち、ダイヤルゲージ２２、２３の押し代差が所定の値になるように研磨ヘッド３２を支点３１を中心に回動させて研磨ヘッド３２の取付角度を調整し固定する。これにより、研磨ヘッドの取付け角度が０．１ｄｅｇまで調整することが可能となる。研磨ヘッド３２を水平に調整する場合は、ダイヤルゲージ２２、２３が示す押し代差が零になるように調整する。そして後に詳述するように、研磨ヘッド３２に弾性部材や研磨テープを取りつけた際、該研磨テープが所定の範囲で半導体ウエハＷのベベル部Ｂに接触する。
【００２７】
図４及び図５は研磨ヘッド３２と治具２１の側面構成例を示す図である。治具２１の取付部２１ｂの側面には図４に示すように、研磨ヘッド３２の間隙３２ａに嵌合する形状寸法の突起部２１ｃが設けられている。研磨ヘッド３２の外側面から間隙３２ａの内面には固定用のボルト３７が貫通する孔（図示せず）が設けられ、突起部２１ｃの側面には該ボルト３７の先端部が捩じ込まれるネジ孔が形成されている。治具２１を研磨ヘッド３２に装着するには、図５に示すように、治具２１の突起部２１ｃを研磨ヘッド３２の間隙３２ａに嵌挿入し、固定用のボルト３７の先端部を突起部２１ｃ側面のネジ孔にねじ込むことにより、治具２１は研磨ヘッド３２に確実に固着される。
【００２８】
図６は研磨ヘッド３２を具備する側面研磨機構３０及び調整機構２０の平面構成を示す図である。図示するように、研磨ヘッド３２は棒状の支持部３３の先端に設けられ、支持部３３の後端は側面研磨機構３０に図示されないガイドレールと係合して水平方向に移動可能に取り付けられ、エアシリンダ３５により矢印Ｄ方向に前進・後退できるようになっている。
【００２９】
図７及び図８は研磨ヘッド３２と治具２１の他の側面構成例を示す図である。図示するように、固定用のボルト３７の貫通孔を研磨ヘッド３２の間隙３２ａの上部に設け、治具２１の突起部２１ｃを研磨ヘッド３２の間隙３２ａに嵌挿入し、固定用のボルト３７の先端部を突起部２１ｃより上の取付部２１ｂに設けたネジ孔にねじ込んで、治具２１を研磨ヘッド３２に装着する。このように固定用のボルト３７の先端部をねじ込む位置は突起部２１ｃ以外の取付部２１ｂの部分でもよい。
【００３０】
図９は治具２１を研磨ヘッド３２に装着する装着部の他の側面構成例を示す図である。図示するように、研磨ヘッド３２の間隙３２ａを側面Ｔ字状に形成し、治具２１の取付部２１ｂは該Ｔ字状の間隙３２ａに嵌挿される形状寸法の側面Ｔ字状の突起部２１ｃを形成している。研磨ヘッド３２の間隙３２ａに治具２１の取付部２１ｂに形成した突起部２１ｃを側方から嵌挿して治具２１を研磨ヘッド３２に装着する。
【００３１】
図１０は治具２１を研磨ヘッド３２に装着する装着部の他の構成例を示す平面図である。図示するように、研磨ヘッド３２に平面Ｔ字状の凹部３２ｂをＴ字状に形成し、治具２１の取付部２１ｂに該Ｔ字状の凹部３２ｂに嵌挿される形状寸法の平面Ｔ字状の突起部２１ｄを形成している。研磨ヘッド３２の凹部３２ｂに治具２１の取付部２１ｂに形成した突起部２１ｄを上方から嵌挿して治具２１を研磨ヘッド３２に装着する。
【００３２】
図１１は基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１を上下させて研磨ヘッド３２の角度を調整する方法を示す図である。図示するように、基板保持回転テーブル１０の支持軸１２の外周面にボールネジ溝１２ｂを形成し、該ボールネジ溝１２ｂに螺合し図示しない静止部に高さが変わらずに回転可能に取り付けられたボールナット２８を設け、該ボールトナット２８の外周に形成した歯車溝２８ａに噛み合う歯車１６を設け、該歯車をモータ１８で正転逆転させることにより、支持軸１２が昇降し、基板保持テーブル１１が上下動するようになっている。
【００３３】
モータ１８は、歯車１６が上記ボールナット２８の歯車溝２８ａに係合・離間できるように静止部に水平方向に移動可能に取り付けられている。支持軸１２の下端部には支持軸１２を昇降可能に支持軸１２の回転を制御させる図示しない駆動機構が設けられている。研磨ヘッド３２の角度調整は、まず研磨ヘッド３２の支点３１回りの固定を解除し、歯車
１６を歯車溝２８ａに係合させ、基板保持テーブル１１を回転させる駆動機構により支持軸１２の回転を停止させた状態でモータ１８により支持軸１２を上昇又は下降させつつ同時に上記段落番号００２６で述べたのと同様に角度調整を行う。
【００３４】
そして所定の角度に調整したときの基板保持テーブル１１の高さ（支持軸１２の送り量）、即ち半導体ウエハＷのベベル研磨位置をそのときのモータ１８の総回転数やパルス数として記憶しておく。ここで、ボールネジ溝１２ｂ、ボールナット２８、歯車１６、及びモータ１８で基板保持テーブル上下動機構を構成する。モータ１８で歯車１６を正転・逆転させることにより基板保持テーブル１１の高さを調整し、研磨ヘッド３２の角度を調整する。ここで、モータ１８にはパルスモータを用いることにより、基板保持テーブル１１の微小な上下動の調整を行うことができ、メンテナンス性も向上し、研磨ヘッド３２の角度調整の時間を飛躍的に短縮することができる。
【００３５】
なお、半導体ウエハＷのベベル研磨位置で半導体ウエハＷを回転させてベベル部Ｂ（図１参照）を研磨させるために、上記歯車１６とボールナット２８の歯車溝２８ａとを離間させ、上記駆動機構により支持軸１２とボールナット２８を一体にして回転させるか、歯車１６と歯車溝２８ａとを係合させたまま支持軸１２と該ボールナット２８が同期回転するように上記駆動機構とモータ１８の回転数を制御する。
【００３６】
図１２は基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１を上下させて研磨ヘッド３２の角度を調整する方法を示す図である。図示するように、図１２が図１１と相違する点は、基板保持テーブル上下動機構は基板保持回転テーブル１０の支持軸１２を上下動させるシリンダ１９で構成されており、該シリンダ１９で基板保持テーブル１１の高さを調整することで、研磨ヘッド３２の角度を調整する点である。
【００３７】
なお、図１２において、Ｓ１、Ｓ２は基板保持テーブル１１の上限下限の位置を規制し、その位置を調整できるストッパであり、１１ａは基板保持テーブル１１に取り付けられた係合突起である。研磨ヘッド３２の角度調整方法は図１１の例と略同様であるが、ストッパＳ１、Ｓ２の一方の高さを調整して、シリンダ１９により支持軸１２を上昇又は下降させて基板保持回転テーブル１０の高さを位置決めし、研磨ヘッド３２の角度調整を行い、調整した方のストッパ、即ち半導体ウエハＷのベベル研磨位置を固定する。ベベル部Ｂの研磨の際は、このベベル研磨位置で図示しない駆動機構により基板保持テーブル１１を回転させる。
【００３８】
図１１、図１２に示す基板処理装置の例では、研磨ヘッド３２の角度の調整をダイヤルゲージの指示値を目視することにより手動的に行うようにしているが、ダイヤルゲージ２２、２３の代わりに各々、接触棒２４、２５の接触量（接触棒２４、２５の先端が半導体ウエハＷの上面に接触するまでの寸法）を検出し図示しない研磨ヘッドの位置調整制御部に出力できる基板面位置検出手段、或いはダイヤルゲージ２２、２３の各々の接触棒２４、２５等に加わる圧力を同様に検出・出力する圧力検出手段を設け（或いはダイヤルゲージ２２、２３に置き換え）、各接触量或いは各圧力の差が目標値（ゼロ又は所定値）になるように基板保持テーブル１１の高さを該位置調整制御部により自動的に調整するようにしてもよい。このような構成は、本基板処理装置で半導体ウエハＷを連続処理する上で、半導体ウエハＷの厚み（約１ｍｍ）が一枚単位或いは１ロッド単位で例えば数十μｍ違うときなど、頻繁に研磨ヘッドの角度調整が必要な場合にも適する。
【００３９】
また、本基板処理装置で半導体ウエハＷを連続処理するにあたって、全ての或いは任意に抽出した実際研磨される被研磨半導体ウエハＷの厚みを予め計測し、その計測値と基準ウエハの基準厚みとの差ｈを求めるとともに記憶し、上記段落番号００３３〜００３４で得られる研磨位置と同様にして、該基準ウエハについて研磨ヘッド３２の角度が予め調整された基準研磨位置を求め、該基板研磨位置から該被研磨半導体ウエハＷのベベル部を実際に研磨する際の研磨位置を補正するように、該被研磨半導体ウエハＷのベベル部を研磨する直前に基板保持テーブル１１の高さを自動的に調整するようにしてもよい。
【００４０】
例えば、基準ウエハの基準厚みの中心と研磨ヘッドの厚さ方向の中心を一致させたときは、基準研磨位置からｈ／２だけ基板保持テーブル１１の高さを補正する。こうすることによって頻繁に研磨ヘッドの角度調整が必要な場合でも、該被研磨半導体ウエハＷのベベル部を実際に研磨する毎に治具による調整を行なわないので連続する研磨処理のスループットを著しく向上することができるとともに各研磨処理での研磨性能を互いに均一にすることができる。
【００４１】
また、図１１、図１２に示す基板処理装置の例では、支持軸１２の昇降を利用し研磨ヘッド３２の角度を調整するようにしたが、側面研磨機構３０に昇降機構を設けて、側面研磨機構３０を昇降させて研磨ヘッド３２の角度を調整してもよい。こうすることにより、基板保持テーブル１１の周囲に側面研磨機構３０を複数設けた場合でも、各々の側面研磨機構３０による各研磨ヘッド３２の角度調整を任意且つ精密に行うことができるので、各々の側面研磨機構３０による半導体ウエハＷのベベル部Ｂの研磨性能を均一に或いは任意に制御することが可能になる。
【００４２】
図１３は本発明に係る基板処理装置の他の研磨ヘッド位置調整方法を実施するための図である。図示するように、基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１上面に円板状で厚みが規定された治具２７を吸着保持する。この治具２７の縁部に研磨ヘッド３２の間隙３２ａを嵌め込み、基板保持テーブル１１を矢印Ｂに示す方向に回転させることにより、研磨ヘッド３２の角度、研磨ヘッド３２が矢印Ｇに所定量傾き、自動的にその取付け角度が調整される。これにより、研磨ヘッド３２の取付け角度を０．１ｄｅｇまで調整することが可能となる。治具２７の下面には治具２７の中心と基板保持テーブル１１の中心を一致させるためと、研磨ヘッド３２の厚さ方向の中心と半導体ウエハＷを基板保持テーブル１１に保持したときの半導体ウエハＷの厚さ方向の中心を一致させるために切り込み２７ａを設けている。該切り込み２７ａに基板保持テーブル１１を挿入することにより、治具２７の中心と基板保持テーブル１１の中心が一致すると同時に研磨ヘッド３２の厚さ方向の中心と基板保持テーブル１１に保持された半導体ウエハＷの厚さ方向の中心が一致する。
【００４３】
なお、上記例では治具２７を円板状とし、その縁部を研磨ヘッド３２の間隙３２ａに嵌め込むようにしているが、治具２７は円板状に限定されるものではなく、縁部に研磨ヘッド３２の間隙３２ａに嵌め込む部分があればよい。
【００４４】
図１４は基板保持回転テーブル１０の構成例を示す図である。基板保持回転テーブル１０は、半導体ウエハＷを真空吸着する真空吸着用の溝を備えた基板保持テーブル１１と基板保持テーブル１１を支持する支持軸１２とを備えている。支持軸１２の下端はモータ１３に連結され、基板保持テーブル１１は略水平面内で回転するようになっている。基板保持テーブル１１の上面には開口する複数の同心円状の溝１１ａと、該複数の同心円状の溝１１ａに交叉して延びる縦溝・横溝１１ｂとが形成されている。同心状の溝１１ａは基板保持回転テーブル１０内に形成された連通路１１ｃに連通されており、この連通路１１ｃは支持軸１２内に形成された連通路１２ａに連通されている。そして該連通路１２ａは真空ポンプ１４に接続されている。
【００４５】
基板保持テーブル１１の同心円状の溝１１ａ及び縦溝・横溝１１ｂを覆うように基板保持テーブル１１の上面には樹脂材からなるバッキングフィルム１５が貼着されている。そして、バッキングフィルム１５には、基板保持テーブル１１の同心円状の溝１１ａ及び縦溝・横溝１１ｂに連通するように多数の小径の貫通孔（図示せず）が形成されている。従って、真空ポンプ１４を稼働させることにより、支持軸１２の連通路１２ａ、基板保持テーブル１１の連通路１１ｃ、同心円状の溝１１ａ及び縦溝・横溝１１ｂを介してバッキングフィルム１５の貫通孔に真空が形成され、これにより、半導体ウエハＷはバッキングフィルム１５の上面に真空吸着される。
【００４６】
図１５は側面研磨機構の全体構成例を示す図で、図１６は研磨ヘッド３２の拡大図であり、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はＸ矢視図である。該側面研磨機構３０は、研磨テープ３６を半導体ウエハＷのベベル部に押圧して半導体ウエハＷのベベル部を研磨するものであり、ベベル部研磨部を構成している。研磨ヘッド３２は図示するように、基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１の上面に保持された半導体ウエハＷのベベル部に研磨ヘッド３２を押し当て該ベベル部を研磨する。研磨ヘッド３２は２つの突出部３３ａ、３３ｂを有する支持部３３と、この突出部３３ａ、３３ｂの端部の間に張設された弾性ゴム等からなる弾性部材３４とを備えている。
【００４７】
研磨ヘッド３２は、図示しない移動機構により半導体ウエハＷの径方向に移動可能となっている。また、研磨ヘッド３２の支持部３３の基部３３ｃにはエアシリンダ３５が連結されている。該エアシリンダ３５の駆動により、支持部３３が半導体ウエハＷの中心方向に移動すると、研磨テープ３６が弾性部材３４によって半導体ウエハＷのベベル部に押圧される。このときモータ１３により回転する基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１に真空吸着された半導体ウエハＷは所定速度で回転しているために、半導体ウエハＷのベベル部と送りを停止した研磨テープ３６が摺接して半導体ウエハＷのベベル部の研磨が行なわれる。このとき薬液供給ノズル１７から半導体ウエハＷのエッジ部に薬液を供給する。研磨テープ３６は、図示しないカセットテープカートリッジに収容されており、カセットカートリッジ内の巻取りリールＲＡ及び送り出しリールＲＢによって所定の張力が与えられた状態で巻き取られるようになっている。
【００４８】
上記構成の側面研磨機構３０において、エアシリンダ３５の駆動により、研磨ヘッド３２の支持部３３が半導体ウエハＷの中心方向に移動すると、図１６（ａ）に示すように、研磨テープ３６が弾性部材３４によって半導体ウエハＷのベベル部に押圧される。研磨テープ３６の裏側から弾性部材３４を押し当てることにより、引き伸ばされた弾性部材３４には張力Ｔが発生する。この弾性部材の張力Ｔによって、研磨テープ３６から半導体ウエハＷのベベル部に対して圧力Ｐが作用する。この圧力Ｐの大きさは、研磨テープの幅をＬ、ベベル部断面の曲率半径をρとし、半導体ウエハＷが研磨テープ３６を押込む距離Ｅが曲率半径ρに比べて十分に小さいとすると、Ｐ＝Ｔ／（ρＬ）となる。なお、研磨ヘッド３２の凹状間隙３２ａ（嵌合部）に装着される弾性部材３４と研磨テープ３６は半導体ウエハＷのベベル部を研磨する研磨部（研磨工具）を構成する。
【００４９】
このとき、半導体ウエハＷは基板保持回転テーブル１０の基板保持テーブル１１に真空吸着され、基板保持回転テーブル１０がモータ１３により所定の速度で回転しているために、半導体ウエハＷのベベル部と送りを停止した研磨テープ３６が摺接して半導体ウエハＷのベベル部の研磨が行なわれる。このとき研磨テープ３６をベベル部に押圧する圧力は、エアシリンダ３５へ供給する圧縮空気の圧力を適宜調整することにより調整が可能であり、例えば研磨テープ３６をベベル部に９８ｋＰａ程度の圧力で押圧する。このとき、図１５に示すように、薬液供給ノズル１７から半導体ウエハＷのベベル部と研磨テープ３６の接触部に薬液又は純水が供給されており、半導体ウエハＷのベベル部が湿式研磨される。摩耗した研磨テープ３６は研磨レートが低下する前に巻き取られ、研磨テープ３６の新しい部分が半導体ウエハＷのベベル部に接触するようになっている。
【００５０】
上記研磨ヘッド３２を備えた側面研磨機構３０は、基板保持回転テーブル１０の周囲にそれぞれ１個又は複数個配置されており、これら研磨ヘッド３２の取り付け角度を図３に示すような治具２１を用いて、０．１ｄｅｇまで調整する。これにより、半導体ウエハ面に対する研磨テープ３６の角度θが変化し、半導体ウエハＷに接触する範囲を任意に調整できる。即ち、個々の研磨ヘッド３２の研磨範囲を任意に設定したり、又は全ての研磨ヘッド３２の研磨範囲が均一になるように調整できる。また、図１３に示すような治具２７を用いて、調整することにより、複数の研磨ヘッド３２の取付角度が均一となり、研磨テープ３６が半導体ウエハＷに接触する範囲も均一になる。従来の技術では、ベベル研磨機構が複数個あったとしても、それぞれがバラバラな研磨方向であっため、研磨速度及び研磨範囲にバラツキが大きくなるという欠点があった。本実施形態では、上記のように治具２１、治具２７を用いて研磨ヘッド３２の取付角度を調整することにより、研磨範囲が限定され、研磨時間が短くなる。
【００５１】
図１７は上記研磨ヘッド３２によって半導体ウエハＷのエッジ部を研磨する場合における終点を検出する研磨終点検出部の一構成例を示す側面図である。図示するように、研磨終点検出部５０は、ＣＣＤカメラからなる画像センサ５１と検査対象物である半導体ウエハＷとの間に配置されたリング照明５２と、画像センサ５１で得た画像を取り込み研磨終点に達したか否かを診断する制御部５３とを備えている。
【００５２】
上記研磨終点検出部５０において、研磨ヘッド３２により半導体ウエハＷのベベル部の研磨中に、リング照明５２により半導体ウエハＷのエッジ部を照明し、画像センサ５１により半導体ウエハＷのベベル部を撮像する。そして、画像センサ５１で得られた画像を制御部５３に取り込み、制御部５３により半導体ウエハＷのベベル部の膜色変化を観察し、この膜色の変化により研磨終点を検出する。制御部５３が研磨終点を検出すると、制御部５３はエアシリンダ３５に研磨ヘッド３２を引き込む信号を送り、研磨ヘッド３２を半導体ウエハＷのベベル部から離間させ、研磨を終了するとともに、基板保持テーブル１１の回転を停止する。
【００５３】
図１８は上記研磨ヘッド３２によって半導体ウエハＷのエッジ部を研磨する場合における終点を検出する研磨終点検出部の他の構成例を示す側面図である。図示するように、研磨終点検出部６０は、基板保持テーブル１１を回転させるモータ１３の駆動電流の検出信号を増幅するモータ用アンプ６１と、モータ用アンプ６１で増幅された検出信号を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部６２を備えている。制御部６２はモータ用アンプ６１からの駆動電流の検出信号によりモータ１３の回転に必要なトルク値を検出し、このトルク値の変化を解析し、研磨終点を検出する。研磨終点を検出すると、制御部はエアシリンダ３５に研磨ヘッド３２を引き込む信号を送り、研磨ヘッド３２を半導体ウエハＷのベベル部から離間させ、研磨を終了する。
【００５４】
図１９は上記研磨ヘッド３２によって半導体ウエハＷのエッジ部を研磨する場合における終点を検出する研磨終点検出部の他の構成例を示す側面図である。図示するように、研磨終点検出部７０は、投光部７１ａと受光部７１ｂを具備するフォトセンサ７１と、受光部７１ｂで受光した光を計測するとともに計測した信号を増幅する計測器アンプ７２と、計測器アンプ７２で増幅した信号を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部７３を備えている。制御部７３は計測器アンプ７２からの信号により研磨終点を検出するエアシリンダ３５に研磨ヘッド３２を引き込む信号を送り、研磨ヘッド３２を半導体ウエハＷのベベル部から離間させ、研磨を終了する。
【００５５】
図３、図１３に示す治具２１、２７を有する調整機構２０を用いて、研磨ヘッド３２の取り付け角度を調整することにより、研磨ヘッド３２の取り付け角度を精度よく調整でき、図１７、図１８、図１９に示す構成の研磨終点検出部５０、６０、７０で、研磨終点を検出した場合、各半導体ウエハＷ毎の研磨開始から研磨終点の時間が略一定となり、研磨終了点を時間で管理することも可能となる。また、治具２１を用いることにより、研磨ヘッド３２が複数個の場合はその取り付け角度を任意に調整できるから、各研磨ヘッド３２の研磨範囲も任意に調整することができる。
【００５６】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば上記実施形態例では、半導体ウエハＷ（又は半導体ウエハと同じ厚さを有するダミーウエハ）上面の位置を検出するのに治具２１の直線部２１に所定の間隔を設けて設置したダイヤルゲージ２２、２３を設けたが、半導体ウエハＷ（又は半導体ウエハと同じ厚さを有するダミーウエハ）上面の位置を検出できる基板位置検出手段であれば、例えばレーザ光を用いた基板位置検出手段でもよい。また、例えば上記例では半導体ウエハＷのベベル部を研磨する研磨ヘッドを例に説明したが、本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法は、半導体ウエハのベベル部の研磨に限定されるものではなく、半導体ウエハのエッジ部或いはノッチ部又はオリフラ部の研磨に対しても適用可能である。また、ベベル部を研磨する研磨ヘッドの構成も上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】半導体ウエハのベベル部及びエッジ部を示す図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、トレンチキャパシタのディープトレンチの形成過程を示す図である。
【図３】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法を実施するための図である。
【図４】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッドと治具の側面構成を示す図である。
【図５】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッドと治具の側面構成を示す図である。
【図６】本発明に係る基板処理装置の側面研磨機構と調整機構の平面構成を示す図である。
【図７】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッドと治具の側面構成を示す図である。
【図８】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッドと治具の側面構成を示す図である。
【図９】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッドと治具の装着部の側面構成を示す図である。
【図１０】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッドと治具の装着部の平面構成を示す図である。
【図１１】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法を実施するための図である。
【図１２】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法を実施するための図である。
【図１３】本発明に係る基板処理装置の研磨ヘッド位置調整方法を実施するための図である。
【図１４】基板保持回転テーブルの構成例を示す図である。
【図１５】側面研磨機構の全体構成例を示す図である。
【図１６】研磨ヘッドの拡大図であり、図１６（ａ）は断面図、図１６（ｂ）はＸ矢視図である。
【図１７】半導体ウエハＷのエッジ部の研磨終点検出部の一構成例を示す図である。
【図１８】半導体ウエハＷのエッジ部の研磨終点検出部の一構成例を示す図である。
【図１９】半導体ウエハＷのエッジ部の研磨終点検出部の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０    基板保持回転テーブル
１１    基板保持テーブル
１２    支持軸
１３    モータ
１４    真空ポンプ
１５    バッキングフィルム
１６    歯車
１７    薬液供給ノズル
１８    モータ
１９    シリンダ
２０    調整機構
２１    治具
２２    ダイヤルゲージ
２３    ダイヤルゲージ
２４    接触棒
２５    接触棒
２７    治具
２８    ボールナット
３０    側面研磨機構
３１    支点
３２    研磨ヘッド
３３    支持部
３４    弾性部材
３５    エアシリンダ
３６    研磨テープ
５０    研磨終点検出部
５１    画像センサ
５２    リング照明
５３    制御部
６０    研磨終点検出部
６１    モータ用アンプ
６２    制御部
７０    研磨終点検出部
７１    フォトセンサ
７２    計測器アンプ
【図１】
2006192522.tif 000003
【図２】
2006192522.tif 000004
【図３】
2006192522.tif 000005
【図４】
2006192522.tif 000006
【図５】
2006192522.tif 000007
【図６】
2006192522.tif 000008
【図７】
2006192522.tif 000009
【図８】
2006192522.tif 000010
【図９】
2006192522.tif 000011
【図１０】
2006192522.tif 000012
【図１１】
2006192522.tif 000013
【図１２】
2006192522.tif 000014
【図１３】
2006192522.tif 000015
【図１４】
2006192522.tif 000016
【図１５】
2006192522.tif 000017
【図１６】
2006192522.tif 000018
【図１７】
2006192522.tif 000019
【図１８】
2006192522.tif 000020
【図１９】
2006192522.tif 000021