(57)【要約】【課題】例えば、半導体層の外周部全体を研磨除去し、更にシリコン基板のエッジ部を所定深さまで研磨除去してＳＯＩ基板等の貼合せウェーハを製造する時にあっても、半導体層がシリコン基板から剥がれることがない、良好な研磨プロファイルが得られるようにする。【解決手段】回転中の基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッド２を位置させ、研磨ヘッド２を下降させて回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に研磨ヘッド２の研磨具１０を所定の押圧力で接触させ、所定時間経過後に、研磨具１０を回転中の基板のエッジ部に前記所定の押圧力で接触させたまま研磨ヘッド２を基板の外周端部に向けて移動させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、
前記研磨ヘッドを下降させて回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に該研磨ヘッドの研磨具を所定の押圧力で接触させ、
所定時間経過後に、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に前記所定の押圧力で接触させたまま前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて移動させることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、
前記研磨ヘッドの研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達するまで該研磨具を下降させ、
所定時間経過後に、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に設定圧力で接触させたまま前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて移動させることを特徴とする研磨方法。
【請求項３】
前記所定時間は、１秒以上であることを特徴とする請求項１または２記載の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨具を下降させた後、前記研磨ヘッドを移動させるまでの間、前記研磨具が基板のエッジ部に接触する接触圧力を前記設定圧力より高くすることを特徴とする請求項２または３記載の研磨方法。
【請求項５】
回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、
前記研磨ヘッドの研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達するまで圧力を加え、前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて第１移動速度で移動させて基板のエッジ部に対する第１研磨を行い、
前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に接触させたまま基板の外周端部に向けて第２移動速度で研磨ヘッドを更に移動させて基板のエッジ部に対する第２研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項６】
前記研磨ヘッドの第２移動速度は、前記研磨ヘッドの第１移動速度よりも速いことを特徴とする請求項５記載の研磨方法。
【請求項７】
前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて第１移動速度で移動させる時、前記研磨具の基板のエッジ部に対する接触圧力を前記設定圧力より高くすることを特徴とする請求項６記載の研磨方法。
【請求項８】
前記研磨具を下降させ該研磨具を回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に前記設定圧力より低い圧力で接触させた後、前記研磨具の基板のエッジ部に対する圧力を前記設定圧力に変化させることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項９】
前記研磨具は、所定速度で一方向に送られて基板のエッジ部を研磨する研磨テープからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項１０】
回転中の基板のエッジ部に前記研磨具を接触させて該エッジ部を研磨しながら、基板のベベル部を同時に研磨することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項１１】
基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部で水平に保持されて回転中の基板のエッジ部に押圧して該エッジ部を研磨する上下動自在な研磨具を有する、水平方向に移動自在な研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドの移動を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達した後、所定時間経過後に、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に設定圧力で接触させたまま前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて移動させるように前記研磨ヘッドを制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項１２】
基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、
前記基板保持部で水平に保持されて回転中の基板のエッジ部に押圧して該エッジ部を研磨する上下動自在な研磨具を有する、水平方向に移動自在な研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドの移動を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達した後、前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて第１移動速度で移動させ、しかる後、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に接触させたまま基板の外周端部に向けて第２移動速度で研磨ヘッドを更に移動させるように前記研磨ヘッドを制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項１３】
前記研磨具は、所定速度で一方向に送られて基板のエッジ部を研磨する研磨テープからなることを特徴とする請求項１１または１２記載の研磨装置。
【請求項１４】
回転中の基板のベベル部を研磨するベベル研磨用研磨ヘッドを更に有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の基板の外周部（エッジ部乃至ベベル部）を研磨する研磨方法及び研磨装置に関し、特に半導体ウェーハ表面に素子の一部を形成する半導体装置の製造工程で、半導体ウェーハの外周部を研磨もしくは研削する研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ等の基板の外周部（エッジ部乃至ベベル部）を研磨する研磨装置として、表面に砥粒を固着した研磨テープを使用したものが知られている（特許文献１参照）。研磨テープを使用して、半導体ウェーハの外周部（エッジ部乃至ベベル部）を研磨する場合は、一般に、水平面内で回転中の半導体ウェーハの表面に純水等の研磨液を供給しながら、半導体ウェーハの外周部に研磨テープ表面を設定圧力で押付けることで、該外周部を研磨するようにしている。
【０００３】
半導体ウェーハのベベル部とは、例えば、図１に示す半導体ウェーハＷにおいて、半導体ウェーハＷの上面及び下面の傾斜した上側傾斜部Ｐ及び下側傾斜部Ｑ、並びに半導体ウェーハＷの外周部の側面部ＲからなるＢ部分を指す。また、半導体ウェーハのエッジ部とは、例えば、図１に示す半導体ウェーハＷにおいて、半導体ウェーハＷのベベル部Ｂの内側の境界と半導体デバイスが形成されている半導体ウェーハＷの上面Ｄとの間のＥ部分を指す。
【０００４】
研磨テープを使用して基板のエッジ部を研磨する研磨装置としては、研磨テープを一方向に走行自在に保持した水平方向に走行自在な研磨ヘッドを備え、回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、研磨テープを下降させて回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触させ、研磨テープの基板のエッジ部に対する接触圧力（荷重）が設定圧力に達したことを確認した時点で、研磨テープを回転中の基板のエッジ部に接触させたまま、研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて所定の移動速度で移動（スキャン）させるようにしたものが一般に知られている。
【０００５】
出願人は、基板の平坦部を含む外周部（エッジ部）を、その元の角度を維持しながら、研磨テープを使用して研磨できるようにした研磨装置（特許文献２参照）や、特に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、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ようにした研磨装置（特許文献３参照）を提案している。
【０００６】
近年、２枚のシリコン基板（半導体素子が形成されたデバイス基板と支持基板）を熱処理等で貼合せる、いわゆる貼合せ法を用いて、ＳＯＩ（Silicon  On  Insulator）基板等の貼合せウェーハを製造することが提案されている。この貼合せウェーハ、例えばＳＯＩ基板は、例えば表面に半導体層（ＳＯＩ層）を有し、必要に応じて表面エッジ部を予め研磨除去した第１シリコン基板（デバイス基板）と第２シリコン基板（支持基板）とを互いに表面を対向させ絶縁膜を介して貼合せ、前記半導体層を残して前記第１シリコン基板（デバイス基板）の裏面を研磨またはエッチングで削り取った後、前記半導体層の外周部全体を研磨除去し、更に前記第２シリコン基板のエッジ部を所定深さまで研磨除去して製造される（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１２５１４８号明細書
【特許文献２】特開２００９−２０８２１４号公報
【特許文献３】特開２００９−１５４２８５号公報
【特許文献４】特開平４−８５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
研磨ヘッドを備え、研磨テープを下降させて回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触させ、研磨テープの基板のエッジ部に対する接触圧力が設定圧力に達したことを確認した時点で、研磨テープを回転中の基板のエッジ部に接触させたまま、研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて所定の移動速度で移動させるようにした従来の研磨装置にあっては、研磨開始時に、研磨テープを基板のエッジ部の研磨開始位置に設定圧力で接触させることが一般に難しく、しかも、研磨テープが研磨開始位置に停止する時間も一般に短いため、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生することがあった。
【０００９】
特に、前述の、第１シリコン基板（デバイス基板）と第２シリコン基板（支持基板）とを互いに表面を対向させ絶縁膜を介して貼合せ、半導体層を残して第１シリコン基板（デバイス基板）の裏面を研磨またはエッチングで削り取った後、半導体層の外周部全体を研磨除去し、更に第２シリコン基板のエッジ部を所定深さまで研磨除去してＳＯＩ基板等の貼合せウェーハを製造する時に、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生すると、半導体層が第２シリコン基板（支持基板）から剥がれ易くなってしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、例えば、前述の半導体層の外周部全体を研磨除去し、更に第２シリコン基板のエッジ部を所定深さまで研磨除去してＳＯＩ基板等の貼合せウェーハを製造する時にあっても、半導体層が第２シリコン基板から剥がれることがない、良好な研磨プロファイルが得られるようにした研磨方法及び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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、前記研磨ヘッドを下降させて回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に該研磨ヘッドの研磨具を所定の押圧力で接触させ、所定時間経過後に、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に前記所定の押圧力で接触させたまま前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて移動させることを特徴とする研磨方法である。
【００１２】
これにより、研磨具を回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に所定の押圧力で接触させながら所定時間滞在させてエッジ部を研磨することができ、これによって、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生することを防止して、例えば基板表面の半導体層等の膜が基板から剥がれることがない、良好な研磨プロファイルを得ることができる。しかも、例えば研磨除去したい膜が基板のエッジ部に円周方向でムラになって存在していても、最も研磨されにくい場所を基準に研磨具の停滞時間を設定することで、研磨除去したい膜が基板のエッジ部に残ってしまうことを確実に防止することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、前記研磨ヘッドの研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達するまで該研磨具を下降させ、所定時間経過後に、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に設定圧力で接触させたまま前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて移動させることを特徴とする研磨方法である。
【００１４】
これにより、研磨具を回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に設定圧力で接触させながら所定時間滞在させてエッジ部を研磨することができ、これによって、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生することを防止して、例えば基板表面の半導体層等の膜が基板から剥がれることがない、良好な研磨プロファイルを得ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記所定時間は、１秒以上であることを特徴とする請求項１または２記載の研磨方法である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記研磨具を下降させた後、前記研磨ヘッドを移動させるまでの間、前記研磨具が基板のエッジ部に接触する接触圧力を前記設定圧力より高くすることを特徴とする請求項２または３記載の研磨方法である。
これにより、基板のエッジ部の研磨開始位置に研磨具を所定時間停滞させて該エッジ部を研磨している時の研磨レートを高めて、スループットが低下してしまうことを防止することができる。基板に与えるストレスを考慮して、基板の回転速度を上げるようにしてもよい。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に研磨ヘッドを位置させ、前記研磨ヘッドの研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達するまで圧力を加え、前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて第１移動速度で移動させて基板のエッジ部に対する第１研磨を行い、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に接触させたまま基板の外周端部に向けて第２移動速度で研磨ヘッドを更に移動させて基板のエッジ部に対する第２研磨を行うことを特徴とする研磨方法である。
【００１８】
このように、基板のエッジ部に対して、研磨速度の異なる２段の研磨を行うことで、基板のエッジ部に存在する研磨除去したい膜の種類等に応じて、適切な研磨条件で該膜を研磨除去し、しかも、研磨面と非研磨面との境界部に生じる段差の傾斜も加工条件により任意に変更することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記研磨ヘッドの第２移動速度は、前記研磨ヘッドの第１移動速度よりも速いことを特徴とする請求項５記載の研磨方法である。
このように、研磨ヘッドの第２移動速度を研磨ヘッドの第１移動速度よりも速くすることで、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生することを防止して、良好な研磨プロファイルを得ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて第１移動速度で移動させる時、前記研磨具の基板のエッジ部に対する接触圧力を前記設定圧力より高くすることを特徴とする請求項６記載の研磨方法である。
これにより、研磨ヘッドが第１移動速度で移動している時の研磨レートを高めて、スループットが低下してしまうことを防止することができる。基板に与えるストレスを考慮して、基板の回転速度を上げるようにしてもよい。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、前記研磨具を下降させ該研磨具を回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に前記設定圧力より低い圧力で接触させた後、前記研磨具の基板のエッジ部に対する圧力を前記設定圧力に変化させることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の研磨方法である。
【００２２】
これにより、研磨具を下降させて回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触させる時に基板に与えるストレスを最小限にして、例えば基板のエッジ部を下から支えるステージ等のハード部品が存在しない場合に、基板に与えられるストレスによって、基板が湾曲して基板にひびが入り、最悪の場合には基板が割れてしまうことを防止することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、前記研磨具は、所定速度で一方向に送られて基板のエッジ部を研磨する研磨テープからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の研磨方法である。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、回転中の基板のエッジ部に前記研磨具を接触させて該エッジ部を研磨しながら、基板のベベル部を同時に研磨することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の研磨方法である。
このように、基板を回転させながら、基板のエッジ部とベベル部とを同時に研磨することで、スループットを高めることができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部で水平に保持されて回転中の基板のエッジ部に押圧して該エッジ部を研磨する上下動自在な研磨具を有する、水平方向に移動自在な研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドの移動を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達した後、所定時間経過後に、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に設定圧力で接触させたまま前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて移動させるように前記研磨ヘッドを制御することを特徴とする研磨装置である。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、基板を水平に保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部で水平に保持されて回転中の基板のエッジ部に押圧して該エッジ部を研磨する上下動自在な研磨具を有する、水平方向に移動自在な研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドの移動を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記研磨具が回転中の基板のエッジ部の研磨開始位置に接触し該接触圧力が設定圧力に達した後、前記研磨ヘッドを基板の外周端部に向けて第１移動速度で移動させ、しかる後、前記研磨具を回転中の基板のエッジ部に接触させたまま基板の外周端部に向けて第２移動速度で研磨ヘッドを更に移動させるように前記研磨ヘッドを制御することを特徴とする研磨装置である。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、前記研磨具は、所定速度で一方向に送られて基板のエッジ部を研磨する研磨テープからなることを特徴とする請求項１１または１２記載の研磨装置である。
【００２８】
請求項１４に記載の発明は、回転中の基板のベベル部を研磨するベベル研磨用研磨ヘッドを更に有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の研磨装置である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生したりすることを防止して、例えば基板表面の半導体層等の膜が基板から剥がれることがない、良好な研磨プロファイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】半導体ウェーハのベベル部乃至エッジ部を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る研磨装置を示す概略正面図である。
【図３】図２に示す研磨装置の研磨ヘッドをチルトさせるためのチルト機構を示す側面図である。
【図４】図２に示す研磨装置で基板のエッジ部を研磨する時における研磨ヘッドと基板との関係を工程順に示す概要図である。
【図５】図２に示す研磨装置で基板のエッジ部を研磨する時における研磨ヘッドの移動速度と時間との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、図２に示す研磨装置で基板のエッジ部を研磨する時における研磨ヘッドの移動速度と時間との他の関係を示すグラフで、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ異なる更に他の関係を示すグラフである。
【図７】実施例１における研磨量と基板半径位置との関係を示すグラフである。
【図８】実施例２における研磨量と基板半径位置との関係を示すグラフである。
【図９】比較例１における研磨量と基板半径位置との関係を示すグラフである。
【図１０】エッジ部を研磨（粗研磨）した基板の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真である。
【図１１】実施例３における研磨後の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真である。
【図１２】実施例４における研磨後の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真である。
【図１３】比較例２における研磨後の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る研磨装置の概要を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る研磨装置を示す概略正面図である。図２に示すように、この研磨装置は、半導体ウェーハなどの基板Ｗを水平に保持して回転させる基板保持部１と、この基板保持部１によって保持された基板Ｗのエッジ部を研磨する研磨ヘッド２と、基板保持部１によって保持された基板Ｗのエッジ部を裏面から支持する支持部３とを備えている。
【００３２】
基板保持部１は、基板Ｗを真空吸着力などにより保持する基板ステージ１１と、基板ステージ１１を回転させる基板回転機構１２とを有している。基板ステージ１１は、基板Ｗよりも小さい直径を有し、基板Ｗのエッジ部が基板ステージ１１の外側に位置した状態で基板Ｗが保持される。基板回転機構１２は、図示しないモータを有しており、このモータは基板ステージ１１に連結されている。このような構成により、基板回転機構１２のモータを回転させると、基板ステージ１１に保持された基板Ｗが水平面内で回転する。
【００３３】
研磨ヘッド２は、基板Ｗの表面（上面）側のエッジ部に押圧して該エッジ部を研磨する研磨具としての研磨テープ１０を備えている。この例では、研磨具として研磨テープ１０が用いられている。研磨テープ１０は、ベースフィルムの片面に、例えば、ダイヤモンド粒子やＳｉＣ粒子などの砥粒をベースフィルムに接着した研磨テープを用いることができる。これら砥粒が固定された研磨テープ１０の面が研磨面となる。研磨テープ１０に用いられる砥粒は、基板Ｗの種類や要求される研磨性能に応じて適宜選択される。例えば、平均粒径０．１μｍ〜５．０μｍの範囲にあるダイヤモンド粒子やＳｉＣ粒子を砥粒として用いることができる。また、砥粒を接着させていない帯状の研磨布でもよい。また、ベースフィルムとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどの可撓性を有する材料からなるフィルムが使用できる。
【００３４】
基板保持部１、研磨ヘッド２及び支持部３は、図示しないハウジング内に収容されており、ハウジングの内部空間が研磨室となっている。研磨テープ１０は、研磨テープ供給機構１５から研磨ヘッド２に送られるようになっており、研磨テープ供給機構１５は、研磨室の外に配置されている。研磨テープ供給機構１５は、ハウジングまたは図示しないフレームに固定されており、その位置は固定されている。研磨テープ供給機構１５は、テープ送り機構１６とテープ巻取り機構１７とを有している。研磨テープ１０は、テープ送り機構１６から研磨ヘッド２に送られ、さらにテープ巻取り機構１７によって研磨ヘッド２から回収される。このように、研磨テープ１０は、研磨テープ供給機構１５から研磨ヘッド２に少しずつ送り込まれるので、常に新しい研磨面で基板Ｗの研磨が行われる。
【００３５】
研磨ヘッド２は、研磨テープ１０の裏側（研磨面とは反対側）に配置された加圧パッド２０と、位置及び回転速度が制御可能で、加圧パッド２０に押圧力を与える、例えばステッピングモータやサーボモータからなる押圧機構２１を有している。加圧パッド２０は、押圧機構２１から延びるロッド２２の先端に固定され、このロッド２２はその長手方向にスライド自在に図示しない軸受により支持されている。加圧パッド２０には、ロッド２２を介して、押圧機構２１により押圧力が付与され、これにより、研磨テープ１０の研磨面を基板Ｗの表面に対して押圧する。研磨テープ１０に与えられる押圧力は、例えばロッド２２の先端と加圧パッド２０との間に設けた圧力センサや、モータトルクを検出しているトルクセンサで検知されて、例えば設定荷重（圧力）となるように制御される。これによよって、研磨テープ１０の上下方向における停止（停滞）位置が調整される。加圧パッド２０を構成する材料の例としては、シリコーンゴム、シリコーンスポンジ、フッ素ゴムなどの弾性材、またはポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの硬質材が挙げられる。
【００３６】
なお、押圧機構２１の駆動機構には、上記モータに代えてエアシリンダを使用することができる。この場合も、押圧力を、例えばロッド２２の先端と加圧パッド２２との間に設けた押圧荷重センサやエアシリンダ内のエア圧力を測定する圧力計で測定し、押圧力が設定荷重（圧力）となるようにエアシリンダに供給する圧力を制御することで、研磨中の押圧力を精密に制御するようにしてもよい。
【００３７】
図３は、研磨ヘッド２を傾動させるチルト機構を示す側面図である。研磨ヘッド２は、アーム２６、ベルト２７及びプーリ２８Ａ，２８Ｂを介してモータ２９に連結されており、モータ２９により研磨ヘッド２が、基板保持部１上の基板Ｗの最端部を中心に回転（チルト）するようになっている。これらアーム２６、ベルト２７、プーリ２８Ａ，２８Ｂ及びモータ２９は、研磨ヘッド２を傾動させるチルト機構を構成する。
【００３８】
研磨ヘッド２は、チルト機構を介してプレート３０に支持されており、プレート３０はスライド機構３１上に設置されている。スライド機構３１は、その長手方向に沿ってプレート３０が移動することを許容する。プレート３０は、停止位置及び移動速度が制御可能なリニアアクチュエータ３３に連結されており、このリニアアクチュエータ３３を駆動させることにより、基板保持部１に保持された基板Ｗの径方向に沿って研磨ヘッド２が移動する。したがって、このリニアアクチュエータ３３は、研磨ヘッド２を基板Ｗの径方向に沿って移動させる移動機構を構成する。
【００３９】
研磨ヘッド２は、基板保持部１に保持された基板Ｗの表面（上面）側に配置され、支持部３は基板Ｗの裏面（下面側）に配置されている。すなわち、研磨ヘッド２と支持部３とは、基板Ｗに関して略上下対称に配置されている。支持部３は、研磨ヘッド２により押圧されている基板Ｗのエッジ部を、以下に説明するように、流体の圧力を利用して基板Ｗのエッジ部の反対（裏面）側から支持する。
【００４０】
支持部３は、研磨ヘッド２を支持するプレート３０にスライド機構３４を介して連結されている。スライド機構３４は、プレート３０に取り付けられた図示しないリニアアクチュエータに連結されている。このような構成により、支持部３は、研磨ヘッド２とは独立して基板Ｗの径方向に移動が可能となっている。支持部３は、減圧弁３５を経由して液体供給源３６に連結されている。液体は、減圧弁３５により圧力調整され、支持部３に供給される。支持部３は、基板Ｗのエッジ部の裏面に近接したノズル３７を有している。減圧弁３５により圧力調整された液体は、このノズル３７より基板Ｗの裏面側のエッジ部に向けて噴射される。なお、使用される液体の好ましい例としては、純水が挙げられる。
【００４１】
基板保持部１に保持された基板Ｗの中央部上方に位置して、基板Ｗの表面（上面）に純水等の研磨液を供給する研磨液供給ノズル４０が配置されている。更に、基板回転機構１２の図示しないモータ、研磨ヘッド２の押圧機構２１、及び研磨ヘッド２を基板Ｗの径方向に沿って移動させる移動機構を構成するリニアアクチュエータ３３を制御する制御部４２が備えられている。
【００４２】
この制御部４２により、基板回転機構１２の図示しないモータの回転速度、研磨ヘッド２の押圧機構２１の押圧荷重及び停止位置、リニアアクチュエータ３３の停止位置及び移動速度等が制御される。
【００４３】
次に、本実施形態に係る研磨装置による基板のエッジ部の研磨について、図４及び図５を更に参照して説明する。
【００４４】
基板Ｗは、図示しない搬送ロボットにより研磨装置の研磨室に搬送され、基板保持部１の基板ステージ１１上に載置される。基板保持部１は、基板Ｗのセンタリングを行いながら真空吸着などにより基板を保持し水平面内で回転させる。同時に、研磨液供給ノズル４０から基板Ｗの表面（上面）に純水等の研磨液を供給する。
【００４５】
そして、図４（ａ）に示すように、基板保持部１で保持された基板Ｗの側方の待避位置に位置する研磨ヘッド２を、リニアアクチュエータ３３の駆動に伴って、図４（ｂ）に示すように、基板Ｗの外周端部から加圧パッド２０までの距離Ｌ１が、例えば１．３ｍｍの基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に移動させる。このリニアアクチュエータ３３の駆動に伴って、支持部３は、基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置の直下方位置に移動する。
【００４６】
基板Ｗの回転速度が所定の回転速度に達したことを確認した後、研磨テープ供給機構１５を動作させて、研磨テープ１０を、テープ送り機構１６から研磨ヘッド２を経由してテープ巻取り機構１７に巻き取られるように走行させる。同時に、押圧機構２１を作動させ、図４（ｃ）に示すように、加圧パッド２０を下降させて、研磨テープ１０を基板Ｗに徐々に接触させる。同時に、支持部３のノズル３７から液体を基板Ｗの下面側のエッジ部に向けて噴射する。これにより、研磨テープ１０が基板Ｗのエッジ部に接触し該接触圧力（荷重）が設定圧力に達した時に該エッジ部の設定圧力での研磨が開始される。
【００４７】
この加圧パッド２０の移動スピードは、ある程度速くてもよいが、加圧パッド２０から基板Ｗに荷重を少しずつ与えるように押圧機構２１を制御することが好ましい。これにより、研磨テープ１０を下降させて回転中の基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置に接触させる時に基板に与えるストレスを最小限にして、例えば基板のエッジ部を下から支えるステージ等のハード部品が存在しない場合に、基板に与えられるストレスによって、基板が湾曲して基板Ｗにひびが入り、最悪の場合には基板が割れてしまうことを防止することができる。
【００４８】
そして、図５に示すように、研磨テープ１０が基板Ｗのエッジ部に接触し該接触圧力が設定圧力に達して設定圧力での研磨が開始した時間ｔ１から時間ｔ２までの所定時間（ｔ２〜ｔ１）、研磨ヘッド２を基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置の直上方位置に位置させたまま、研磨テープ１０の上下方向の位置を固定して研磨を継続する。この所定時間（ｔ２〜ｔ１）は、最も研磨されにくい場所を基準に設定され、例えば１秒程度以上であるが、１０秒以上であることが好ましく、一般には２０〜４０秒程度である。
【００４９】
このように、研磨テープ１０を回転中の基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置に設定圧力で接触させながら所定時間滞在させてエッジ部を研磨することで、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生することを防止して、例えば基板表面の半導体層等の膜が基板から剥がれることがない、良好な研磨プロファイルを得ることができる。しかも、例えば研磨除去したい膜が基板のエッジ部に円周方向でムラになって存在していても、最も研磨されにくい場所を基準に研磨テープ１０の停滞時間を設定することで、研磨除去したい膜が基板のエッジ部に残ってしまうことを確実に防止することができる。
【００５０】
研磨テープ１０を回転中の基板Ｗのエッジ部の研磨開始位置に設定圧力より高い圧力で接触させながら所定時間滞在させてエッジ部を研磨するようにしてもよく、これにより、基板のエッジ部の研磨開始位置に研磨テープ１０を所定時間停滞させて該エッジ部を研磨している時の研磨レートを高めて、スループットが低下してしまうことを防止することができる。基板に与えるストレスを考慮して、基板Ｗの回転速度を上げるようにしてもよい。
【００５１】
そして、図５に示すように、所定時間経過後（時間ｔ２後）、研磨テープ１０を回転中の基板Ｗのエッジ部に設定圧力で接触させたまま研磨ヘッド２を基板Ｗの外周端部に向けて所定速度Ｖ０で移動させて、基板Ｗのエッジ部の研磨テープ１０による研磨を継続する。この時、必要に応じて、チルト機構により研磨ヘッド２の基板Ｗに対する角度を変更してもよい。
【００５２】
そして、研磨ヘッド２が、例えば基板Ｗの外周端部と加圧パッド２０との距離Ｌ２が、例えば０．４ｍｍの研磨終了位置に達した時、図４（ｄ）に示すように、研磨ヘッド２を高速で移動させて基板Ｗの側方に待避させる。
【００５３】
なお、図６（ａ）に示すように、研磨テープ１０が基板Ｗのエッジ部に接触し該接触圧力が設定圧力に達した時間ｔ１から、研磨テープ１０を基板Ｗのエッジ部に接触させたまま、研磨ヘッド２を、例えば５０μｍ／ｓｅｃ以下の第１移動速度Ｖ１（＝〜５０μｍ／ｓｅｃ）で基板Ｗの外周端部に向けて移動させて基板のエッジ部に対する第１研磨を行い、一定距離を研磨した後（時間ｔ３）、前記研磨テープ１０を回転中の基板Ｗのエッジ部に接触させたまま、研磨ヘッド２を、例えば５０〜１００μｍ／ｓｅｃの第２移動速度Ｖ２（＝５０〜１００μｍ／ｓｅｃ）で基板Ｗの外周端部に向けて更に移動させて基板のエッジ部に対する第２研磨を行うようにしてもよい。
【００５４】
これにより、研磨面の非研磨面との境界部に研磨不足や研磨ムラが発生することを防止しつつ、研磨時間を大幅に短縮することが可能となる。しかも、基板の外周端に近いほど、研磨量を減らすことができ、基板の外周端側の方が除去する膜が薄かったりする場合に有効な手法となりうる。
【００５５】
研磨テープ１０の基板Ｗのエッジ部に対する接触圧力を、研磨ヘッド２を移動速度Ｖ１で移動させる時と研磨ヘッド２を移動速度Ｖ２で移動させる時とで変化させるようにしてもよく、これによって、研磨時間を更に短縮することが可能となる。
【００５６】
この場合、図６（ｂ）に示すように、研磨ヘッド２の第１移動速度を移動速度Ｖ１から移動速度Ｖ２に直線状に上昇させるようにしても良く、また、図６（ｃ）に示すように、研磨ヘッド２の第１移動速度を移動速度Ｖ１から移動速度Ｖ２に徐々に上昇させて、研磨ヘッド２の移動速度が急激に変化しないようにしてもよい。
【００５７】
なお、上記の例にあっては、研磨ヘッド２の位置決め精度が非常に重要となる。また、研磨ヘッド２の移動速度も１秒あたり１μｍ程度と微小であり、移動速度の精度（変化量や誤差）を高めることも非常に需要となる。このため、リニアアクチュエータ３３として、例えばサーボモータやステッピングモータなどを使い、研磨ヘッド２を高精度に位置決めするとともに、研磨ヘッド２の移動速度も精密に制御できるようにすることが好ましい。
【００５８】
また、研磨ヘッド２を停止させる時間や研磨ヘッド２の移動速度などは、プログラム制御により、加工順番や条件等を数値化して入力することで、簡単に設定値を変更できるようにすることが好ましい。
【００５９】
（実施例１）
図２に示す研磨装置を用いて基板のエッジ部の研磨を行った。研磨テープとして、♯４０００のダイヤモンド砥粒を保持したテープを、研磨ヘッドの加圧パッドとして、研磨テープと接触する下端に半径０．５ｍｍの曲率をもった樹脂製のものをそれぞれ使用した。そして、研磨テープを１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で走行させながら、位置を固定した研磨ヘッドの加圧パッドにより、荷重１０Ｎで５００ｒｐｍで回転している基板のエッジ部に該研磨テープを押付けて該エッジ部を２０秒間研磨した。しかる後、研磨テープを荷重１０Ｎで５００ｒｐｍで回転している基板のエッジ部に押付けながら、研磨ヘッドを、５μｍ／ｍｉｎの移動速度で基板の外周端部に移動させて研磨を継続した。この時の研磨結果（研磨量と基板半径位置（計測位置）との関係）を図７に示す。
【００６０】
図７において、ノッチは、基板の中心とノッチとを結ぶ線上における研磨状態を、９０°は、基板の中心とノッチとを結ぶ線から反時計回りに９０°回転した線上における研磨状態を、１８０°は、基板の中心とノッチとを結ぶ線から反時計回りに１８０°回転した線上における研磨状態を、２７０°は、基板の中心とノッチとを結ぶ線から反時計回りに２７０°回転した線上における研磨状態をそれぞれ示す。このことは、以下の図８及び図９においても同様である。
【００６１】
（実施例２）
位置を固定した研磨ヘッドの加圧パッドにより、回転している基板のエッジ部に研磨テープを押付けて該エッジ部を４０秒間研磨した以外は、前述の実施例１と同じ条件で基板のエッジ部を研磨した。この時の研磨結果（研磨量と基板半径位置（計測位置）との関係）を図８に示す。
【００６２】
（比較例１）
研磨ヘッドの加圧パッドにより、荷重１０Ｎで５００ｒｐｍで回転している基板のエッジ部に押付けて該エッジ部の研磨を開始し、研磨開始直後に、研磨ヘッドを、５μｍ／ｍｉｎの移動速度で基板の外周端部に移動させ、その他の条件は実施例１と同様にして基板のエッジ部を研磨した。そのときの研磨結果（研磨量と基板半径位置（計測位置）との関係）を図９に示す。
【００６３】
図７乃至図９から、実施例１，２にあっては、比較例１に比較して、研磨面の非研磨面と境界の傾斜が急となり、更に、実施例２の方が、実施例１よりもこの傾向が顕著になることが判る。
【００６４】
（実施例３）
先ず、♯４０００番のダイヤモンド砥粒を保持した研磨テープを使用してエッジ部を研磨（粗研磨）した基板を用意した。この基板の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真を図１０に示す。そして、研磨テープとして、♯１２０００のダイヤモンド砥粒を保持したテープを使用し、位置を固定した研磨ヘッドの加圧パッドにより、回転している基板のエッジ部に該研磨テープを押付けて該エッジ部を１０秒間研磨し、その他の条件は実施例１と同様にして、基板のエッジ部を研磨した。この時の研磨後の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真を図１１に示す。
【００６５】
（実施例４）
位置を固定した研磨ヘッドの加圧パッドにより、回転している基板のエッジ部に研磨テープを押付けて該エッジ部を２０秒間研磨した以外は、前述の実施例３と同じ条件で基板のエッジ部を研磨した。この時の研磨後の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真を図１２に示す。
【００６６】
（比較例２）
研磨ヘッドの加圧パッドにより、荷重１０Ｎで５００ｒｐｍで回転している基板のエッジ部に押付けて該エッジ部の研磨を開始し、研磨開始直後に、研磨ヘッドを、５μｍ／ｍｉｎの移動速度で基板の外周端部に移動させ、その他の条件は実施例３と同様にして基板のエッジ部を研磨した。この時の研磨後の研磨面の非研磨面との境界部付近の顕微鏡写真を図１３に示す。
【００６７】
図１１乃至図１３から、比較例２にあっては、研磨後の研磨面と非研磨面との境界部付近に研磨ムラが生じて、鋸歯状の凹凸（ぎざぎざ）が生じているが、実施例３，４にあっては、この鋸歯状の凹凸（ぎざぎざ）がなくなり、直線状となって、研磨ムラが解消されていることが判る。
【００６８】
図１４は、本発明の他の実施形態の研磨装置の概要を示す。この研磨装置は、前述の実施形態における基板のエッジ部を研磨する研磨ヘッド２の他に、回転中の基板Ｗのベベル部に当接して該ベベル部を研磨するベベル研磨用研磨ヘッド５０を備えている。このベベル研磨用研磨ヘッド５０は、基板保持部１の基板ステージ１１で保持された基板Ｗの側方に配置され、研磨テープ５２と、研磨テープ５２の裏側（研磨面とは反対側）に配置された加圧パッド５４と、加圧パッド５４に押圧力を与える、例えばシリンダからなる押圧機構５６を有している。
【００６９】
これにより、研磨液供給ノズル４０から表面に研磨液を供給されながら、基板ステージ１１で保持されて所定の回転速度で回転している基板Ｗのエッジ部に基板ヘッド２の研磨テープ１０を、基板Ｗのベベル部にベベル研磨用研磨ヘッド５０の研磨テープ５２を、それぞれ所定の押圧力で押圧することで、基板Ｗのエッジ部とベベル部を同時に研磨するようになっている。これにより、スループットを高め、しかも研磨液の使用量を減少させて生産コストを低減させることができる。
【００７０】
ここで、基板Ｗのベベル部の研磨に要する時間と、エッジ部の研磨に要する時間との間に差があると、どちらか片方は早く研磨が終了することになるが、この早く研磨が終了する研磨ヘッドに対して、研磨速度を遅くすることが可能になるため、研磨テープの走行速度を遅くしたり、研磨テープの使用量を減らしたりすることができ、これによって、研磨コストを安くすることができる。
【００７１】
また、研磨時間が短縮されることで、加工しているデバイスの処理時間が短くなり、デバイスが作られている基板表面が汚染されるリスクが低減されることになる。
【００７２】
更に、他の処理部との時間のバランスが悪い時、基板のエッジ部とベベル部の研磨を同時に行うことで、処理時間のバランスを取ることが可能となって、装置が最も効率的に動作するように調整できることになる。
【００７３】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その特許請求の範囲によって定められる技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７４】
１  基板保持部
２  研磨ヘッド
３  支持部
１０  研磨テープ（研磨具）、
１１  基板ステージ
１２  基板回転機構
１５  研磨テープ供給機構
２０  加圧パッド
２１  押圧機構
３１  スライド機構
３３  リニアアクチュエータ
３４  スライド機構
３６  液体供給源
４０  研磨液供給ノズル
４２  制御部
５０  ベベル研磨用研磨ヘッド
５２  研磨テープ
５４  加圧パッド
５６  押圧機構
【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】
2011224680.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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