(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層と該下地層の上に形成された上層膜とを有した基板の周縁部を研磨する方法であって、
研磨テープの裏面側に配置された加圧パッドで前記研磨テープの表側の研磨面を基板の周縁部に押圧する工程と、
研磨液を前記加圧パッドに流入させ、該研磨液を前記加圧パッドおよび前記研磨テープを通過させて、前記基板の周縁部に接触している前記研磨テープの研磨面に研磨液を供給する工程とを含み、
前記研磨テープは、基材テープと、該基材テープ上に形成された固定砥粒とを有しており、
前記研磨液は、立体障害を起こす分子を含む添加剤と、アルカリ性薬液とを含んだアルカリ性研磨液であり、立体障害を起こす前記分子は、前記下地層に吸着される性質を有していることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板の表面に保護流体を供給して前記基板の表面を前記保護流体で覆いながら、前記研磨テープの研磨面に前記研磨液を供給することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基材テープは不織布から構成され、前記固定砥粒は、バインダと、該バインダによって前記不織布に固定されたセリア砥粒またはシリカ砥粒とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記研磨テープを前記基板の周縁部に対して斜めに傾けた状態で、前記研磨テープの研磨面を前記基板の周縁部に押圧することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記上層膜が研磨により除去された後、前記下地層の研磨は実質的に進行しない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方法。
【請求項６】
前記研磨液は、前記研磨テープと前記基板との接点の真後ろから前記研磨テープの研磨面に供給されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
下地層と該下地層の上に形成された上層膜とを有した基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、
研磨テープと、
基板をその中心周りに回転させる基板保持機構と、
前記研磨テープの裏面側に配置された加圧パッドで前記研磨テープの表側の研磨面を前記基板の周縁部に押圧する研磨ヘッドと、
研磨液を前記加圧パッドに流入させ、該研磨液を前記加圧パッドおよび前記研磨テープを通過させて、前記基板の周縁部に接触している前記研磨テープの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、
前記研磨テープおよび前記加圧パッドは前記研磨液を通過させる構造を有しており、
前記研磨テープは、基材テープと、該基材テープ上に形成された固定砥粒とを有しており、
前記研磨液は、立体障害を起こす分子を含む添加剤と、アルカリ性薬液とを含んだアルカリ性研磨液であり、立体障害を起こす前記分子は、前記下地層に吸着される性質を有していることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定砥粒を有する研磨テープを用いた基板の研磨方法に関し、特に研磨テープを用いて基板の周縁部を研磨する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、ウエハ上に種々の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造は、ウエハの表面のみならず、ウエハの周縁部にも形成される。ウエハの周縁部は、本来製品には使用されない領域であり、周縁部に形成された膜は除去することが必要とされる。これは、ウエハの搬送工程で膜が剥離してウエハ上のデバイス形成領域に付着し、歩留まりを低下させてしまうからである。このようなウエハの周縁部上の膜を除去するためにウエハの周縁部を研磨することが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
上述のような積層構造を有する基板の研磨においては、上層膜のみを選択的に除去する工程が存在する。このような工程では、上層膜の下にある下層膜を除去することなく、上層膜のみを研磨により選択的に除去することが要求される。
【０００４】
基板の周縁部を研磨する方法としては、研磨テープを用いる研磨方法が広く知られている。例えば、特許文献２には、固定砥粒を有する研磨テープを用いて基板の周縁部を研磨する方法が開示されている。しかしながら、固定砥粒を有する研磨テープを基板に接触させると、基板の被研磨面が粗くなることがある。
【０００５】
一方、特許文献３には、回転する基板上に砥粒を含んだ研磨液を供給し、研磨布を基板の周縁部に押し当てて研磨する方法が開示されている。このような方法によれば、砥粒が研磨液中で遊離した状態にあるため、基板の表面に研磨痕が発生しにくい。しかしながら、遊離砥粒が基板の回転により基板上の半導体デバイスに固着することがあり、これを除去するために研磨後に強力な洗浄作用を持つ洗浄液で基板を洗浄することが必要となる。また、このような洗浄液を使用することができない工程も存在する。
【０００６】
これに対し、上述した固定砥粒を有する研磨テープを用いた研磨方法では、基板上には研磨液を供給しないので、強力な洗浄液を必要としない。したがって、この研磨方法は、半導体デバイスの製造工程により適している。しかしながら、基板の周縁部の研磨面積は小さいため、研磨テープが小さく、結果的に研磨レートが低くなる。研磨レートを向上させるために、ダイヤモンド砥粒を有する研磨テープを用いることもあるが、先に述べたように、ダイヤモンド砥粒を使用すると被研磨面が粗くなる結果となってしまう。このような表面粗さを低減するためには、段階的に砥粒の小さい複数の研磨テープを用いて多段研磨を行うことが必要となる。しかしながら、そのような多段研磨は全体の研磨時間が長くなり、処理効率が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３４５２９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３１８８号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３８２５号公報
【特許文献４】特開２０００−１７３９５５号公報
【特許文献５】特開２００９−１５４２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した従来の事情に鑑みてなされたもので、下地層の上の上層膜のみを選択的に除去することができ、基板上のデバイスにダメージを与えず、さらには研磨痕を低減することができる効率のよい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】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、下地層と該下地層の上に形成された上層膜とを有した基板の周縁部を研磨する方法であって、研磨テープの裏面側に配置された加圧パッドで前記研磨テープの表側の研磨面を基板の周縁部に押圧する工程と、研磨液を前記加圧パッドに流入させ、該研磨液を前記加圧パッドおよび前記研磨テープを通過させて、前記基板の周縁部に接触している前記研磨テープの研磨面に研磨液を供給する工程とを含み、前記研磨テープは、基材テープと、該基材テープ上に形成された固定砥粒とを有しており、前記研磨液は、立体障害を起こす分子を含む添加剤と、アルカリ性薬液とを含んだアルカリ性研磨液であり、立体障害を起こす前記分子は、前記下地層に吸着される性質を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記基板の表面に保護流体を供給して前記基板の表面を前記保護流体で覆いながら、前記研磨テープの研磨面に前記研磨液を供給することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基材テープは不織布から構成され、前記固定砥粒は、バインダと、該バインダによって前記不織布に固定されたセリア砥粒またはシリカ砥粒とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記研磨テープを前記基板の周縁部に対して斜めに傾けた状態で、前記研磨テープを前記基板の周縁部に対して斜めに傾けた状態で、前記研磨テープの研磨面を前記基板の周縁部に押圧することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記上層膜が研磨により除去された後、前記下地層の研磨は実質的に進行しないことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨液は、前記研磨テープと前記基板との接点の真後ろから前記研磨テープの研磨面に供給されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の態様は、下地層と該下地層の上に形成された上層膜とを有した基板の周縁部を研磨する研磨装置であって、研磨テープと、基板をその中心周りに回転させる基板保持機構と、前記研磨テープの裏面側に配置された加圧パッドで前記研磨テープの表側の研磨面を前記基板の周縁部に押圧する研磨ヘッドと、研磨液を前記加圧パッドに流入させ、該研磨液を前記加圧パッドおよび前記研磨テープを通過させて、前記基板の周縁部に接触している前記研磨テープの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給機構とを備え、前記研磨テープおよび前記加圧パッドは前記研磨液を通過させる構造を有しており、前記研磨テープは、基材テープと、該基材テープ上に形成された固定砥粒とを有しており、前記研磨液は、立体障害を起こす分子を含む添加剤と、アルカリ性薬液とを含んだアルカリ性研磨液であり、立体障害を起こす前記分子は、前記下地層に吸着される性質を有していることを特徴とする研磨装置である。
【発明の効果】
【００１３】
立体障害を起こす構造を持つ分子が下地層に吸着されると、研磨液による下地層のエッチングが実質的に停止する。その結果、上層膜の研磨レートに比べて、下地層の研磨レートが大きく低下する。したがって、本発明に係る研磨方法によれば、上層膜のみを除去し、下地層を残すことができる。また、研磨液は研磨テープに供給されるので、基板の表面に形成されているデバイスにほとんど接触しない。したがって、これらデバイスに与える悪影響を避けることができる。さらに、研磨液に含まれるアルカリ性薬液のエッチング作用により、基板の周縁部に形成される研磨痕を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す部分拡大断面図である。
【図２】研磨装置の一例を示す模式図である。
【図３】図２に示す研磨装置の平面図である。
【図４】研磨ヘッドの拡大図である。
【図５】研磨される基板の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】研磨された基板の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】各種アルカリ性薬液および純水を研磨液として使用してＴＥＯＳ膜を研磨したときの研磨レートを示すグラフである。
【図８】シリカ砥粒、セリア砥粒、及びダイヤモンド砥粒を使用したときの表面粗さを示すグラフである。
【図９】研磨される基板の一例を示す断面図である。
【図１０】研磨された基板の一例を示す断面図である。
【図１１】研磨ヘッドの変形例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、研磨テープの進行方向が基板の周縁部に対して垂直である場合の図であり、図１２（ｂ）は、研磨テープの進行方向が基板の周縁部に対して斜めである場合の図である。
【図１３】研磨テープの裏側から研磨液を供給する方法を説明する模式図である。
【図１４】研磨テープの表側から研磨液を供給する方法を説明する模式図である。
【図１５】研磨テープの裏側から研磨液を供給する方法の他の例を説明する模式図である。
【図１６】研磨テープの裏側から研磨液を供給する方法のさらに他の例を説明する模式図である。
【図１７】バックパッドを使用した研磨方法により図９に示す基板を研磨したときの研磨レートを示すグラフである。
【図１８】研磨テープのテンションを使用した研磨方法により図９に示す基板を研磨したときの研磨レートを示すグラフである。
【図１９】複数の研磨ヘッド組立体を有する研磨装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本明細書では、基板の周縁部をベベル部とニアエッジ部を含む領域と定義する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す部分拡大断面図である。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。
【００１６】
ベベル部とは、図１（ａ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの外周面に位置する上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒからなる部分Ｂを指し、また図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの外周面に位置する、断面が曲率を有する部分Ｂを指す。またニアエッジ部とは、ベベル部Ｂよりも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よりも径方向外側に位置する平坦部Ｅ１，Ｅ２を指す。
【００１７】
図２は、研磨装置の一例を示す模式図であり、図３は、図２に示す研磨装置の平面図である。この研磨装置は、基板（膜が形成されたウエハ）の周縁部を研磨するのに好適に用いられる。図２および図３に示すように、この研磨装置は、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、基板Ｗをその中心周りに回転させる基板保持機構１３を備えている。基板保持機構１３は、基板Ｗを真空吸着により保持する皿状の保持ステージ１４と、保持ステージ１４を回転させるモータ（図示せず）とを備えている。
【００１８】
基板保持機構１３に保持された基板Ｗの周縁部の近傍には研磨ヘッド組立体１１が配置されている。研磨ヘッド組立体１１の背面側にはテープ供給回収機構１２が設けられている。研磨ヘッド組立体１１とテープ供給回収機構１２とは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、研磨ヘッド組立体１１および保持ステージ１４は研磨室２１内に配置されている。一方、テープ供給回収機構１２は隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。
【００１９】
テープ供給回収機構１２は、研磨テープ１を研磨ヘッド組立体１１に供給する供給リール２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ１を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４は回収リール２５の上方に配列されている。供給リール２４および回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図３には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。これらのモータＭ２によって研磨テープ１には所定のテンションが付与されている。
【００２０】
研磨テープ１の一端は回収リール２５に取り付けられている。研磨ヘッド組立体１１に供給された研磨テープ１を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ１が回収される。研磨ヘッド組立体１１はテープ供給回収機構１２から供給された研磨テープ１を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ１は、固定砥粒からなる研磨面が基板Ｗに向いた状態で研磨ヘッド３０を通過する。
【００２１】
図２に示すように、テープ供給回収機構１２はガイドローラ３１，３２を有している。研磨ヘッド組立体１１に供給され、研磨ヘッド組立体１１から回収される研磨テープ１は、これらのガイドローラ３１，３２によってガイドされる。研磨テープ１は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通してテープ供給回収機構１２の供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、使用された研磨テープ１は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。基板保持機構１３の上方にはノズル４０が配置されている。このノズル４０からは、研磨液または基板の保護流体が基板Ｗの中心に供給されるようになっている。
【００２２】
図４は研磨ヘッド３０の拡大図である。この研磨ヘッド３０は、研磨テープ１を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。このテープ送り機構４２は、研磨テープ１を２つのローラで挟みつつ、一方のローラをモータＭ３により回転させることにより、研磨テープ１をその長手方向に移動させるように構成されている。さらに、研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９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１が進行するように研磨テープ１をガイドする。基板Ｗに接している研磨テープ１の進行方向は下向きである。
【００２３】
研磨ヘッド３０は、研磨ヘッド３０の前面において上下に配置された２つのガイドローラ４６，４７の間に渡された研磨テープ１の裏面側に配置されたバックパッド（加圧パッド）５０と、このバックパッド５０を基板Ｗに向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とをさらに備えている。エアシリンダ５２へ供給する空気圧によって、研磨テープ１を基板Ｗに対して押圧するバックパッド５０の荷重が制御される。
【００２４】
図３に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０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６０の他端はプーリーｐ１，ｐ２およびベルトｂ１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６０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６０、プーリーｐ１，ｐ２、およびベルトｂ１によって、研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。このチルト機構により、研磨点（研磨テープ１と基板Ｗとの接点）を中心として研磨ヘッド３０を所定の角度だけ回転させることができ、研磨テープ１と基板Ｗとの接触角度を変えることが可能となっている。研磨ヘッド３０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１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。
【００２５】
研磨ヘッド３０はチルト機構を介して移動台６１に連結されている。移動台６１は、ガイド６２およびレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、基板保持機構１３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６１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能となっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して取り付けられている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接または間接的に固定されている。
【００２６】
リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや、サーボ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６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０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６３に沿って研磨ヘッド３０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１２はベースプレート６５に固定されている。
【００２７】
図４はリニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド３０を前進させて研磨テープ１を基板Ｗの周縁部に当接させている状態を示す。この状態で、基板保持機構１３により基板Ｗを回転させることによって、研磨テープ１の固定砥粒と基板Ｗの周縁部とを摺接させ、基板Ｗの周縁部を研磨する。研磨中は、テープ送り機構４２により所定の速度で研磨テープ１が送られ、常に新しい固定砥粒が研磨に使用される。研磨中は、ノズル４０から基板Ｗの中心に研磨液が供給される。
【００２８】
次に、上述した研磨装置を用いた第１の研磨方法について説明する。図５は、研磨される基板の一例を模式的に示す断面図である。この基板は、シリコンウェハ２と、その表面に形成されている膜３とを有している。第１の研磨方法では、図６に示すように、ベベル部に形成されている膜３のみを除去する研磨方法を提供する。研磨される膜３は、酸化膜、ＳｉＮ膜、ポリシリコン膜などであり、その下にあるシリコンウェハ２の表面に研磨痕が残らないような研磨テープおよび研磨液が使用される。
【００２９】
具体的には、セリア砥粒を保持した研磨テープと、研磨液としてのアルカリ性薬液との組み合わせが基板の周縁部の研磨に使用される。研磨テープは、基材テープと、この基材テープ上に形成される固定砥粒とから基本的に構成される。基材テープとしては不織布が使用される。この不織布には直径１μｍ程度のセリア砥粒が含浸され、バインダ（樹脂などからなる結合剤）によりセリア砥粒が不織布に固定される。このように、固定砥粒は、バインダおよび該バインダによって結合された砥粒から構成される。
【００３０】
研磨液としては、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＮＨ４ＯＨ（アンモニア水）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ性薬液が使用される。これらの薬液は強アルカリ性であり、上記膜３（酸化膜、ＳｉＮ膜、ポリシリコン膜など）やシリコンウェハ２に対してエッチング作用を有する。図７は、各種アルカリ性薬液および純水（ＤＩＷ）を研磨液として使用してＴＥＯＳ膜（テトラエトキシシラン膜）を研磨したときの研磨レートを示すグラフである。図７から分かるように、純水を使用した場合に比べて、アルカリ性薬液を使用すると、研磨レートが高くなる。これは、アルカリ性薬液のエッチング作用による効果である。
【００３１】
セリア砥粒を用いて図５に示す基板を研磨した場合、シリコンウェハ２が露出したときに研磨レートが大きく低下する。これは、セリア砥粒が機械的作用に対して壊れやすいからである。したがって、セリア砥粒を用いることで、シリコンウェハ２の形状を変えることなく基板を研磨することができ、さらには、研磨痕を付けることなくシリコンウェハ２の表面を滑らかにすることができる。
【００３２】
図８は、シリカ砥粒、セリア砥粒、及びダイヤモンド砥粒を使用したときの表面粗さを示すグラフである。図８のグラフにおいて、左側の縦軸は、算術平均粗さ（Ｒａ）を表し、右側の縦軸は、断面曲線の最大谷深さ（Ｐ−Ｖ）を表している。図８から分かるように、シリカ砥粒を使用した場合において、研磨液としてＴＭＡＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ性薬液を使用すると、純水（ＤＩＷ）を使用した場合に比べて、表面粗さが低減される。これは、アルカリ性薬液のエッチング作用により研磨痕が除去されるからである。
【００３３】
次に、第２の研磨方法について説明する。この第２の研磨方法は、基板の周縁部に形成されている膜３（図５参照）を除去し、さらにその下のシリコンウェハ２（図５参照）を若干削ることを目的とする。使用される研磨テープは、上述した第１の研磨方法に使用される研磨テープと同じである。使用される研磨液は、基本的には第１の研磨方法に使用される研磨液と同じであるが、第２の研磨方法では過酸化水素などの酸化剤が研磨液に加えられる。この酸化剤を研磨液に加えることで、シリコンウェハ２を若干削ることができる。
【００３４】
次に、第３の研磨方法について説明する。この第３の研磨方法は、トランジスタに悪影響を及ぼす金属膜（例えば、Ｃｕ膜）が配線用に形成されている基板の研磨に好適に使用される。図９は、第３の研磨方法に使用される基板の一例を示す断面図である。図９に示すように、シリコンウェハ２の表面には、バリア層としてのＳｉＮ膜４が形成されている。さらに、ＳｉＮ膜４の上には層間絶縁膜としての酸化膜（図９ではＴＥＯＳ膜）５が形成され、その上には配線を形成するための金属膜としてＣｕ膜６が形成されている。
【００３５】
上述した第１および第２の研磨方法では、シリコンウェハ２の露出面が現われるように基板が研磨されるが、第３の研磨方法では、Ｃｕ膜６がトランジスタに悪影響を与えないようにするために、銅のバリア膜として機能するＳｉＮ膜４を基板の周縁部から除去しないように該周縁部を研磨する。すなわち、不要なＣｕ膜６および酸化膜５は除去し、ＳｉＮ膜４を残すような高選択性研磨が必要になる。
【００３６】
ここで選択性研磨とは、上層膜と下層膜とを有する積層構造を持つ基板を研磨するに際して、同一の研磨条件の下で（例えば、同一の研磨テープ、同一の研磨液を使用）、上層膜を選択的に除去するような研磨をいう。例えば、高選択性研磨は、上層膜の研磨レートに比べて、下層膜の研磨レートが極端に低い研磨である。このような高選択性研磨では、上層膜が除去されると、研磨が実質的に進行しない。したがって、上層膜のみが選択的に除去され、下層膜はほとんど除去されない。一方、低選択性研磨は、上層膜の研磨レートと、下層膜の研磨レートがほぼ同じとなる研磨である。このような低選択性研磨では、上層膜が除去された後もなお、下層膜が除去される。
【００３７】
図９に示す基板の研磨では、図１０に示すように、Ｃｕ膜６およびＴＥＯＳ膜５のみを選択的に除去し、その下にあるバリア層としてのＳｉＮ膜４は除去しない。すなわち、高選択性研磨が行われる。研磨テープには、不織布にセリア砥粒を含浸させたものが使用される。研磨液は、ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ＮＨ４ＯＨなどのアルカリ性薬液と、添加剤とを含んだアルカリ性研磨液である。添加剤は、立体障害を起こさせ、かつＴＥＯＳ膜５の下地層であるＳｉＮ膜４に容易に吸着されやすい分子から主に構成される。研磨液中の添加剤の濃度は、０．１〜１０％ｗｔ、好ましくは２〜１０％ｗｔであり、研磨液のｐＨはアルカリ性薬液により約１０に維持されている。添加剤としては、アミノ酸またはポリアクリル酸が使用される。より具体的には、Ｌ−プロリンを添加剤として使用することができる。
【００３８】
このような研磨テープと研磨液との組み合わせを使用することにより、高選択性研磨が実現される。すなわち、Ｃｕ膜６およびＴＥＯＳ膜５が除去されると、研磨レートが極端に低下する。研磨テープに不織布が使用される理由は、基板に接触する研磨テープの面積が大きくなって研磨荷重が分散されるためである。Ｌ−プロリンなどの添加剤は、比較的にＳｉＮ膜４に吸着されやすく、かつ立体障害を起こすため、研磨液に含まれるアルカリ性薬液がＳｉＮ膜４に近づきにくくなり、その結果、ＳｉＮ膜４の研磨が進行しなくなる。したがって、ＴＥＯＳ膜５とＳｉＮ膜４との研磨レート比（ＴＥＯＳ／ＳｉＮ）が大きくなる。
【００３９】
次に、第４の研磨方法について説明する。本研磨方法では、図１１に示す研磨ヘッドが使用される。図１１に示す研磨ヘッド３０は、バックパッドおよびエアシリンダを持たない点で図４に示す研磨ヘッドと相違する。本研磨方法に使用される研磨ヘッド３０は、研磨テープ１の張力（テンション）のみで研磨荷重を基板Ｗに与える。これは、基板Ｗに接触する研磨テープ１の面積を大きくして研磨荷重を分散させることを目的としている。このような研磨テープ１の張力を利用した研磨方法は、バックパッド５０（図４参照）を使用した研磨方法よりも研磨荷重を低くすることができる。したがって、高い選択性研磨が実現される。この研磨方法では、第１乃至第３の研磨方法で使用される研磨テープおよび研磨液を使用することができる。
【００４０】
研磨に使用された研磨テープ１は回収リール２５に巻き取られていき、その間、供給リール２４に連結されたモータＭ２（図３参照）により研磨ヘッド３０の上流側の研磨テープ１にテンションが与えられる。このように、供給リール２４に連結されたモータＭ２によって基板Ｗに与える研磨荷重を調整することができる。例えば、研磨荷重は１Ｎ以下に設定される。
【００４１】
研磨荷重は、さらに、研磨ヘッド３０の前面に位置する２つのガイドローラ４６，４７と基板Ｗとの相対位置により調節することができる。例えば、ガイドローラ４６，４７の最前面を、基板Ｗの周縁部よりも所定の距離だけ（例えば、０〜１ｍｍ）基板Ｗの径方向内側に位置させる。
【００４２】
次に、第５の研磨方法について説明する。本研磨方法は、研磨テープの接触面積をさらに広くする方法を提供する。通常の研磨方法では、図１２（ａ）に示すように、研磨テープ１は、基板Ｗの周縁部に対して垂直方向に進行する。しかしながら、基板Ｗは円形であることから、研磨テープ１の接触面積が小さくなってしまい、結果的に小さな荷重で基板Ｗの周縁部を研磨することが難しい。研磨テープ１の接触面積を増やすためには、研磨テープ１を基板Ｗの周縁部に沿って接触させることが望ましい。この方法によれば、研磨テープ１の接触面積をかなり大きくすることができる。しかしながら、この方法では、研磨テープ１が筒状になってしまい、基板Ｗの最も外側のアペックス（図１（ａ）の符号Ｒ参照）しか研磨テープ１が接触しなくなる。結果として、ベベル部全体およびニアエッジ部の研磨ができなくなってしまう。
【００４３】
そこで、本研磨方法では、図１２（ｂ）に示すように、研磨テープ１を基板Ｗの周縁部に対して斜めに接触させる。この研磨方法では、第４の研磨方法と同様に、バックパッドおよびエアシリンダを持たない研磨ヘッド３０が使用される。基板Ｗの周縁部に対する研磨テープ１の角度θは、１〜８９度である。なお、図１２（ｂ）に示す研磨テープ１の角度θは約４５度である。このように研磨テープ１の進行方向を基板Ｗの周縁部に対して斜めにすることにより、基板Ｗの研磨に寄与する研磨テープ１の幅が広がる。したがって、研磨荷重が低下して、より高い選択性研磨を行うことができる。また、研磨ヘッド３０を傾動させることができるので、基板Ｗの周縁部全体を研磨することができる。さらに、研磨ヘッド３０を基板Ｗの表面に対して所定の角度に傾斜させることにより、基板Ｗの周縁部の所望の箇所を選択的に研磨することもできる。第５の研磨方法は、第４の研磨方法の変形例であり、この第５の研磨方法を上述した第１乃至第３の研磨方法に適用してもよい。
【００４４】
次に、第６の研磨方法について説明する。図２に示す研磨装置では、ノズル４０により基板Ｗの上面の中心部に研磨液が供給される。一方、第６の研磨方法では、基板Ｗの周縁部に接触している研磨テープ１に研磨液が直接供給される。より具体的には、研磨ヘッド３０に支持されている研磨テープ１の裏側から研磨液が研磨テープ１に供給される。
【００４５】
図１３に示すように、研磨ヘッド３０のバックパッド５０の上方には、研磨液供給ノズル８０が設置されている。研磨液供給ノズル８０の液体供給口は、研磨ヘッド３０に支持されている研磨テープ１の裏面に近接した位置にある。研磨液の供給点は、研磨テープ１の進行方向において研磨点（研磨テープ１と基板Ｗとの接触点）の上流側である。研磨液供給ノズル８０は、移送管８１を通じて研磨液供給源８２に接続されている。研磨液供給ノズル８０、移送管８１、および研磨液供給源８２は、研磨テープ１に研磨液を供給する研磨液供給機構を構成する。
【００４６】
研磨液供給ノズル８０は、研磨ヘッド３０に一体に設けられており、研磨ヘッド３０の傾動に従って、研磨液供給ノズル８０も同様に傾動する。研磨液は、研磨液供給ノズル８０から研磨テープ１の裏面に供給され、研磨テープ１を通過して表側の研磨面に到達する。なお、この方法では、研磨液を通過（透過）させる構造を持った研磨テープ１が使用される。例えば、不織布を使用した研磨テープ１が使用される。
【００４７】
研磨液を研磨テープ１の裏側から供給する方法の利点は、研磨ヘッド３０の傾動にかかわらず研磨液の供給位置がほぼ一定であることと、基板Ｗに形成されているデバイスを保護流体で覆いつつ、基板Ｗの周縁部に研磨液を直接供給することができることである。デバイスの保護流体としては、通常、純水が使用される。この場合、図２に示すノズル４０が保護流体供給ノズルとして使用される。保護流体供給ノズル４０から供給される保護流体は、基板Ｗの表面全体を覆い、基板Ｗ上のデバイスは、保護流体によって研磨液や研磨屑から保護される。
【００４８】
図１４は、研磨テープ１の表側から研磨液を研磨テープ１に供給する方法の一例を示す図である。この例では、図１４に示すように、研磨ヘッド３０に支持された研磨テープ１の研磨面に近接して研磨液供給ノズル８０が配置されており、研磨液は研磨テープ１の表側から研磨面に直接供給される。研磨液の供給点は、研磨テープ１の進行方向において研磨点（研磨テープ１と基板Ｗとの接触点）の上流側である。
【００４９】
研磨液供給ノズル８０は、移送管８１を通じて研磨液供給源８２に接続されている。研磨液供給ノズル８０、移送管８１、および研磨液供給源８２は、研磨テープ１に研磨液を供給する研磨液供給機構を構成する。この例においても、ノズル４０が保護流体供給ノズルとして使用される。
【００５０】
研磨液供給ノズル８０は、研磨ヘッド３０には連結されておらず、研磨液供給ノズル８０の位置は固定である。このため、研磨ヘッド３０の傾動動作の角度が制限される。一方、この供給方法は、研磨テープ１の研磨面に研磨液が直接供給されるので、保護流体により研磨液が希釈されにくいという利点がある。また、研磨テープ１には、研磨液を通過させる特性を有することは特に要求されない。
【００５１】
図１５は、研磨テープ１の裏側から研磨液を研磨テープ１に供給する方法の他の例を示す図である。この例では、図１５に示すように、研磨ヘッド３０のバックパッド５０に研磨液を移送する移送管８１が研磨ヘッド３０に設置されている。移送管８１は、エアシリンダ５２のロッドに接続されており、研磨液はロッドを通ってバックパッド５０に流入するようになっている。なお、移送管８１は、バックパッド５０に直接接続されてもよい。バックパッド５０には、研磨液の通過（透過）を許容する多孔質材が使用される。研磨液供給源８２、移送管８１、および多孔質のバックパッド５０は、研磨テープ１に研磨液を供給する研磨液供給機構を構成する。この例においても、ノズル４０が保護流体供給ノズルとして使用される。
【００５２】
このような構成を採用することにより、バックパッド５０の加圧部分から研磨液を供給することができる。すなわち、研磨液は、基板Ｗの研磨点の真後ろから研磨テープ１の裏面に供給される。この研磨方法は、図１４に示す例とは異なり、研磨ヘッド３０の傾動動作の角度が限定されないという利点がある。一方、バックパッド５０による研磨荷重をある程度大きくする必要があるため、研磨荷重が１Ｎ以下の低荷重研磨には適さない。また、研磨テープ１は、研磨液を通過（透過）させる構造を持つ必要がある。
【００５３】
図１６は、研磨テープ１の裏側から研磨液を研磨テープ１に供給する方法のさらに他の例を示す図である。この例では、バックパッドおよびエアシリンダは設けられていなく、研磨荷重は研磨テープ１の張力によって付与される。研磨液供給ノズル８０、移送管８１、および研磨液供給源８２からなる研磨液供給機構の構成および配置は、図１３に示す研磨液供給機構と同様である。この例においても、ノズル４０が保護流体供給ノズルとして使用される。また、不織布などの研磨液を通しやすい研磨テープ１が使用される。図１６に示す研磨ヘッド３０は、図１１に示す研磨ヘッドと同様に、小さな研磨荷重で基板Ｗの周縁部を研磨テープ１により研磨することができる。したがって、高い選択性研磨が実現される。例えば、研磨荷重は１Ｎ以下に設定される。
【００５４】
図１３乃至図１６に示す研磨液供給機構は、上述した第１の研磨方法乃至第５の研磨方法にも適宜適用することができる。
【００５５】
図１７は、バックパッドを使用した研磨方法により図９に示す基板を研磨したときの研磨レートを示すグラフであり、図１８は、研磨テープのテンションを使用した研磨方法により図９に示す基板を研磨したときの研磨レートを示すグラフである。図１７および図１８に示すグラフの左側の縦軸は、研磨レート（ｎｍ／ｍｉｎ）を表し、右側の縦軸は、ＴＥＯＳ膜の研磨レートとＳｉＮ膜の研磨レートとの比を表している。
【００５６】
図１７および図１８に示すグラフから分かるように、研磨テープのテンションを利用した研磨方法では、より小さい研磨荷重で基板の周縁部を研磨することができる。また、研磨テープのテンションを利用した研磨方法では、ＳｉＮ膜の研磨レートに対するＴＥＯＳ膜の研磨レートの比が概ね大きくなることが分かる。特に、研磨液としてＴＭＡＨを使用した場合に、研磨レート比が顕著に大きくなる。このように、研磨レート比が大きくなるような研磨条件（研磨液、研磨荷重、研磨テープなど）を決定することにより、高い選択性研磨が実現できる。
【００５７】
上述した第１の研磨方法乃至第６の研磨方法において、基板の研磨中に、基板に与える研磨荷重を変更してもよい。例えば、研磨の初期段階では、大きな研磨荷重で基板の周縁部の膜を高い研磨レートで研磨し、膜厚が小さくなったとき、すなわち膜が除去される少し前に研磨荷重を下げて低い研磨レートで基板を研磨する。このように、膜が除去されるときにのみ高選択性研磨を行うことで、研磨時間全体を短くし、消耗品である研磨テープの消費量を少なくすることができる。
【００５８】
また、基板の研磨中に、研磨テープの種類を変えてもよい。例えば、研磨の初期段階では、ダイヤモンド砥粒を有する研磨テープで基板の周縁部を研磨し、研磨の最終段階で、シリカ砥粒を有する研磨テープで基板の周縁部を仕上げ研磨する。このような種々の研磨テープを用いる場合は、図１９に示すような、複数の研磨ヘッド組立体を有する研磨装置を使用することが好ましい。
【００５９】
図１９に示す研磨装置は、複数の研磨ヘッド組立体１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄおよび複数のテープ供給回収機構１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを有しており、これらは図２および図３に記載されている研磨ヘッド組立体１１とテープ供給回収機構１２と同じ構成を有している。複数の研磨ヘッド組立体１１Ａ〜１１Ｄおよび複数のテープ供給回収機構１２Ａ〜１２Ｄは、基板保持機構１３によって保持された基板Ｗを囲むように配列されている。このような構成を持つ研磨装置によれば、種々の研磨テープを用いた研磨処理を連続的に行うことができる。例えば、第１の研磨ヘッド組立体１１Ａでダイヤモンド砥粒を有する研磨テープで基板Ｗの周縁部を研磨し、その後、第２の研磨ヘッド組立体１１Ｂでシリカ砥粒を有する研磨テープで基板Ｗの周縁部を研磨することができる。
【００６０】
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】
【００６１】
１      研磨テープ
１１    研磨ヘッド組立体
１２    テープ供給回収機構
１３    基板保持機構
１４    保持ステージ
３０    研磨ヘッド
４２    テープ送り機構
５０    バックパッド
５２    エアシリンダ（駆動機構）
８０    研磨液供給ノズル
８１    移送管
８２    研磨液供給源
【図１】
0005649417.tif 000002
【図２】
0005649417.tif 000003
【図３】
0005649417.tif 000004
【図４】
0005649417.tif 000005
【図５】
0005649417.tif 000006
【図６】
0005649417.tif 000007
【図７】
0005649417.tif 000008
【図８】
0005649417.tif 000009
【図９】
0005649417.tif 000010
【図１０】
0005649417.tif 000011
【図１１】
0005649417.tif 000012
【図１２】
0005649417.tif 000013
【図１３】
0005649417.tif 000014
【図１４】
0005649417.tif 000015
【図１５】
0005649417.tif 000016
【図１６】
0005649417.tif 000017
【図１７】
0005649417.tif 000018
【図１８】
0005649417.tif 000019
【図１９】
0005649417.tif 000020