研磨装置及び基板処理装置
本発明は、基板の周縁部に生じた表面荒れや、基板の周縁部に形成された膜を除去する研磨装置に関する。研磨装置は、研磨室（２）を形成するハウジング（３）と、基板Ｗを保持して回転させる回転テーブル（１）と、研磨室（２）内に研磨テープ（５）を繰り出し、研磨室（２）に繰り出された研磨テープ（５）を巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構（６）と、基板（Ｗ）のベベル部に対して研磨テープ（５）を押圧する研磨ヘッド（３５）と、基板（Ｗ）の表裏面に液体を供給する液体供給部（５０）と、研磨室（２）の内部の気圧を研磨室（２）の外部の気圧よりも低くするための調整機構（１６）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置及び基板処理装置に係り、特に半導体ウェハなどの基板の周縁部（ベベル部及びエッジ部）に形成された表面荒れや、基板の周縁部に形成された膜を除去する研磨装置、及び該研磨装置を備えた基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化及び高集積化が進むにつれて、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、半導体デバイスの製造工程中に半導体ウェハ（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、ベベル部とは、図１１に示すように、半導体ウェハＷの端部において断面が曲率を有する部分Ｂを意味し、エッジ部とは、ウェハのベベル部Ｂから内周側に向かった数ｍｍ程度の表面が平坦な部分Ｅを意味する。以下、ベベル部及びエッジ部を総称して周縁部と称する。
【０００３】
半導体デバイスの製造工程において、半導体ウェハの周縁部には多数の微小な針状突起が形成されることがあり、これが表面荒れを形成する。この針状突起は、半導体ウェハの搬送時あるいはプロセス時に破損してパーティクルを発生させる。このようなパーティクルは歩留りの低下につながるため、半導体ウェハの周縁部に形成された針状突起を除去する必要がある。
【０００４】
また、近年では、半導体デバイスの配線材料としてＣｕや絶縁材料としてＬｏｗ−ｋ材が用いられる傾向にある。半導体ウェハの周縁部に形成されたＣｕが搬送ロボットのアームや、半導体ウェハを収納するカセット等に付着すると、これが拡散して他工程を汚染する、いわゆるクロスコンタミネーションの原因となり得る。また、非常に脆いＬｏｗ−ｋ膜はＣＭＰ加工中に半導体ウェハの周縁部から脱離し、パターン面にスクラッチなどのダメージを与えてしまう。したがって、半導体ウェハの周縁部からＣｕやＬｏｗ−ｋ膜を完全に除去することが重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような背景から、半導体製造プロセスでは、固定砥粒を表面に付着させた研磨テープを用いて基板の周縁部を研磨することが行われている。この種の研磨工程では、基板を回転させながら基板の周縁部に研磨テープを摺接させて基板の周縁部に形成された針状突起や膜を除去する。しかしながら、研磨テープを基板の周縁部に摺接させると、研磨粉（削り屑）が周囲に飛散してしまう。そして、このような研磨粉が基板のデバイス部に付着すると、デバイス部に欠陥を生じさせ、歩留まりを低下させる原因となる。したがって、基板への研磨粉の付着は防がなければならない。さらに、研磨工程後の洗浄工程、乾燥工程、及び基板搬送時においても、研磨工程で発生した研磨粉やパーティクルが基板に付着することを防がなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、研磨時に発生する研磨粉やパーティクルが、研磨時またはその後の基板の搬送時などに基板の表面に付着することを防止することができる研磨装置及び該研磨装置を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨室を形成するためのハウジングと、前記研磨室内に配置され、基板を保持して回転させる回転テーブルと、前記研磨室外に配置され、前記研磨室内に研磨テープを繰り出して巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構と、基板のベベル部に対して前記研磨テープを押圧する研磨ヘッドと、基板の表裏面に液体を供給する液体供給部と、前記研磨室の内部の気圧を前記研磨室の外部の気圧よりも低くするための機構とを備えたことを特徴とする研磨装置である。
【０００８】
本発明によれば、研磨中に基板の表裏面に液体を供給することにより、研磨粉やパーティクルが基板のデバイス部に付着してしまうことを防止することができる。また、排気通路を介して研磨室を真空排気することにより研磨室の内部の気圧を研磨室の外部の気圧よりも低くすることができるので、研磨粉の周囲への飛散を防止することができ、高い清浄度が求められる領域に研磨粉が流入してしまうことが防止される。更に、研磨テープ繰り出し巻き取り機構が研磨室外に配置されるので、研磨室を小さくすることができ、研磨室をクリーンに保つことが容易となる。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構を更に備え、前記揺動機構は前記研磨室外に配置されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構を更に備え、前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい様態は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構と、前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構とを更に備え、前記揺動機構及び前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、基板のべべル部のみならずエッジ部も同時に研磨することができる。従って、研磨レート（除去レート）を上げることが可能となる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記液体供給部は、前記研磨テープと基板との接触箇所に液体を供給する第１のノズルと、基板に液体を供給して基板の表面全体に液膜を形成させる第２のノズルと、基板の裏面に液体を供給する第３のノズルとを備えたことを特徴とする。
これにより、被研磨部の冷却と研磨粉の離脱促進が可能となるとともに、基板の表面及び裏面への研磨粉の付着を防止できる。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記回転テーブルに対して基板をセンタリングする位置決め機構を更に備え、前記位置決め機構は、互いに平行に移動可能な一対のアームと、前記アームを互いに近接及び離間する方向に移動させるアーム駆動機構とを備え、前記アームのそれぞれに、基板のベベル部に当接する少なくとも２つの当接部材を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、研磨終点を検知する研磨終点検出部を更に備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨終点検出部は基板の被研磨部を撮像する画像センサと、該画像センサにより得られた画像を処理して被研磨部の研磨状態を判断する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは超音波振動子を有することを特徴とする。
これにより、研磨テープへの研磨粉の付着が防止できるとともに、研磨加工を促進させることができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨室の内部に純水を噴射して該研磨室を洗浄する純水噴射部を更に備えたことを特徴とする。
これにより、ハウジングの内面や、回転テーブルや研磨ヘッドなどの機器に付着した研磨粉やパーティクルを純水によって洗い流すことができ、研磨室内の清浄度を維持することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、研磨テープを基板のベベル部に摺接させて該ベベル部を研磨する研磨ユニットと、少なくとも基板のベベル部を洗浄する洗浄ユニットと、前記洗浄ユニットにより洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットとを備えたことを特徴とする基板処理装置である。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、前記研磨テープを基板のベベル部及びエッジ部に摺接させて該ベベル部及びエッジ部を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させて該ノッチ部を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板処理装置は、該基板処理装置の内部空間を、基板の研磨処理を行うための研磨エリアと基板の洗浄処理を行うための洗浄エリアとに区画する隔壁を更に備え、前記研磨エリアの内部圧力は前記洗浄エリアの内部圧力よりも低く設定されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記基板処理装置は、前記洗浄エリア内に、清浄な気体のダウンフローを形成するファンユニットを備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板処理装置は、基板を研磨テーブルに押圧して該基板の表面を研磨する化学的機械的研磨ユニットを更に備えたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る研磨装置の実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る研磨装置は、半導体ウェハなどの基板のベベル部及びエッジ部、即ち周縁部を研磨することにより、基板の周縁部に形成された表面の荒れや不要な膜などを除去するものである。
図１は本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図であり、図２は図１の研磨装置の横断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、研磨装置は、半導体ウェハＷを保持して回転させる回転テーブル１と、内部に研磨室２が形成される上部ハウジング３と、上部ハウジング３の下方に配置された下部ハウジング４と、上部ハウジング３及び下部ハウジング４の側面に設けられた側部ハウジング４Ａと、研磨室２に研磨テープ５を繰り出して巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構６とを備えている。側部ハウジング４Ａの内部には第１の機械室１５Ａが形成され、この第１の機械室１５Ａの内部に研磨テープ繰り出し巻き取り機構６が配置されている。研磨室２は上部ハウジング３によって画成され、この研磨室２の内部に回転テーブル１が配置されている。研磨室２は、上部開口部のみを有する密閉室としてもよい。回転テーブル１の下部には回転駆動軸７が連結されており、回転駆動軸７は、円筒状の支持体１２の内周面に固定された軸受８，８によって回転自在に支持されている。回転駆動軸７の下端部にはプーリ９が固定されており、このプーリ９は、ベルト１１によってプーリ１０に接続され、プーリ１０はモータ１４に連結されている。このような構成により、モータ１４を駆動させると、プーリ９，１０及びベルト１１を介して回転駆動軸７が回転し、これによって回転テーブル１が回転する。プーリ９，１０、ベルト１１、及びモータ１４などの回転駆動機構は、下部ハウジング４の内部に形成された第２の機械室１５Ｂに配置されている。なお、研磨テープ繰り出し巻き取り機構６は第２の機械室１５Ｂ内に配置されてもよい。
【００２２】
研磨室２、第１の機械室１５Ａ、及び第２の機械室１５Ｂは排気通路（調整機構）１６を介して真空源（例えば真空ポンプ）１３に連通している。この排気通路１６は、研磨室２内に位置する開口部１６ｃを有する垂直管１６ａと、第２の機械室１５Ｂ内に位置する開口部１９Ａを有する水平管１６ｂとを備えており、垂直管１６ａと水平管１６ｂとは互いに連通している。水平管１６ｂの開口部１９Ａには排気ダンパー１７Ａが設けられており、排気ダンパー１７Ａを操作することで開口部１９Ａの開閉が行われる。水平管１６ｂは第１の機械室１５Ａ内に位置する開口部１９Ｂを備えており、この開口部１９Ｂには排気ダンパー１７Ｂが設けられている。そして、排気ダンパー１７Ｂを操作することで開口部１９Ｂの開閉が行われる。水平管１６ｂのもう一方の端部は配管２７を介して上記真空源１３に接続される。
【００２３】
研磨室２の上部にはフィルタ４７が設けられており、フィルタ４７を通過した清浄な空気の流れが研磨室２内に形成されるようになっている。そして、清浄な気流は半導体ウェハＷの周縁部近傍を上から下に流れ、排気通路１６の吸引口（開口部）１６ｃから吸引されて外部に排出される。このような気流により、後述するように、研磨中の半導体ウェハＷや図２に示す位置決め機構２２のアーム２１などの各機器の汚染が防止される。
【００２４】
回転テーブル１及び回転駆動軸７の内部には通孔７ａが形成されており、この通孔７ａの上端開口部は回転テーブル１の上面に位置している。通孔７ａの下端開口部は、回転駆動軸７の下端に設けられたロータリーコネクタ１８を介して図示しない真空源に接続されている。そして、真空源によって通孔７ａに真空が形成され、回転テーブル１の上面に配置された半導体ウェハＷが回転テーブル１の上面に真空吸着される。このように、回転テーブル１は半導体ウェハＷを保持した状態で半導体ウェハＷを回転させることが可能となっている。
【００２５】
研磨室２には、回転テーブル１に対して半導体ウェハＷをセンタリングする位置決め機構２０が配置されている。この位置決め機構２０は、互いに平行に移動可能な一対のアーム２１と、これらのアーム２１を互いに近接及び離間する方向に移動させるアーム駆動機構２２とを備えている。アーム駆動機構２２は、それぞれのアーム２１に連結されたラック２３と、これらのラック２３に噛み合うピニオン２４と、ピニオン２４を回転させるモータ２６とを備えている。アーム２１のそれぞれには半導体ウェハＷのベベル部に当接する２つの当接部材２５が設けられ、これらの当接部材２５は回転テーブル１上の半導体ウェハＷと同一水平面上に配置されている。半導体ウェハＷの研磨が行われているときには、位置決め機構２０は図示しない移動機構によって下方に移動させられるようになっている。なお、本実施形態では、それぞれのアーム２１に２つの当接部材２５が配置されているが、３つ以上の当接部材を設けてもよい。半導体ウェハＷをセンタリングすることはベベル部の研磨領域を半導体ウェハＷの全周に亘って均一にする意味で重要である。
【００２６】
上部ハウジング３の側面には、半導体ウェハＷを研磨室２に搬入するための出入口３ａと、この出入口３ａを覆うシャッター３０と、シャッター３０を上下動させるエアシリンダ３１とが設けられている。研磨される半導体ウェハＷは、図示しない搬送ロボットによって出入口３ａから研磨室２内に搬入され、回転テーブル１の上方に運ばれる。この状態でアーム２１が互いに近接すると、アーム２１に設けられた当接部材２５が半導体ウェハＷのベベル部に当接し、これによって半導体ウェハＷが回転テーブル１にセンタリングされる。
【００２７】
研磨テープ繰り出し巻き取り機構６は、上部ハウジング３の側面に取付けられており、研磨室２の外側に位置する第１の機械室１５Ａ内に配置されている。研磨テープ繰り出し巻き取り機構６は、研磨テープ５を研磨室２内に繰り出す繰り出しリール６Ａと、研磨室２内に繰り出された研磨テープ５を巻き取る巻き取りリール６Ｂと、巻き取りリール６Ｂを回転させるモータ６Ｃとを備えている。上部ハウジング３の側部には研磨テープ５が挿通される２つのスリット３ｂ，３ｃが形成されており、これらのスリット３ｂ，３ｃはそれぞれ繰り出しリール６Ａ及び巻き取りリール６Ｂの近傍に位置している。繰り出しリール６Ａからの研磨テープ５は上方のスリット３ｂを通って研磨室２内に繰り出され、研磨室２からの研磨テープ５は下方のスリット３ｃを通って巻き取りリール６Ｂによって巻き取られる。
【００２８】
研磨テープとしては、研磨面となるその片面に、例えば、ダイヤモンド砥粒やＳｉＣを接着したテープを用いることができる。研磨テープに接着する砥粒は、半導体ウェハＷの種類や要求される性能に応じて選択されるが、例えば粒度＃４０００〜＃１１０００のダイヤモンドや粒度＃４０００〜＃１００００のＳｉＣを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。
【００２９】
研磨室２の内部には、研磨テープ５を案内する２つのメインローラガイド３２及び補助ローラガイド３３が配置されている。これらのメインローラガイド３２は、回転テーブル１の上面と平行に延び、互いに平行に配置されている。また、これらのメインローラガイド３２は、上下方向（回転テーブル１の回転軸方向）に沿って配列され、半導体ウェハＷは２つのメインローラガイド３２の中間に位置している。このような配置により、メインローラガイド３２によって案内される研磨テープ５は、半導体ウェハＷのベベル部の近傍を上下方向に沿って移動される。補助ローラガイド３３Ａ，３３Ｂは、研磨テープ５の移動方向においてメインローラガイド３２の下流側に配置されている。補助ローラガイド３３Ａは図示しないスプリングによって上方に付勢され、補助ローラガイド３３Ｂは、その位置が固定されている。
【００３０】
また、研磨室２には、研磨ヘッド３５と、研磨ヘッド３５を半導体ウェハＷに向かって移動させるプッシャシリンダ３６とが設けられている。図３Ａは図１に示す研磨ヘッドを示す拡大断面図である。図３Ａに示すように、研磨ヘッド３５は、半導体ウェハＷに向かって突出する２つの突出部３５ａを有している。これらの突出部３５ａは上下方向に配列され、半導体ウェハＷのベベル部が突出部３５ａの間に位置するように配置されている。研磨ヘッド３５はプッシャシリンダ３６のロッド３６ａに固定され、研磨テープ５の裏面（すなわち研磨面の反対側の面）に対向するように配置される。このような構成により、研磨ヘッド３５がプッシャシリンダ３６によって半導体ウェハＷに向かって移動されると、研磨ヘッド３５によって研磨テープ５の研磨面が半導体ウェハＷのベベル部に押圧される。このとき、研磨テープ５は半導体ウェハＷのベベル部に沿うように変形する。
【００３１】
図３Ｂは図３Ａに示す研磨ヘッドの他の構成例を示す拡大断面図である。図３Ｂに示すように、研磨ヘッド３５には超音波振動子５１が設けられており、この超音波振動子５１から研磨ヘッド３５に機械的振動が与えられるようになっている。この構成例によれば、研磨テープ５に付着した研磨粉を除去することができるとともに、振動動作による研磨テープ５の目立てが行われ、研磨加工を促進させることができる。
【００３２】
図３Ｃは図３Ａに示す研磨ヘッドの更に他の構成例を示す拡大断面図である。図３Ｃに示すように、研磨ヘッド３５には２つの突出部３５ａにはさまれた場所に弾性体（例えば、ゴム）３８が設けられており、研磨テープ５は弾性体３８によって半導体ウェハＷのベベル部に押圧されるようになっている。これにより、研磨テープ５の押圧力をベベル部全体に亘って均一に分散させることが可能になる。なお、弾性体３８の背部にロードセンサなどの押圧力検知センサ３９を設け、押圧力検知センサ３９の出力信号に基づいて押圧力をコントロールすることも可能である。
【００３３】
ここで、上記研磨テープ５を薄膜研磨フィルムにより形成してもよい。また、高い柔軟性を有する材質からなる研磨テープを用いることもできる。このように、研磨テープとして薄膜研磨フィルムを用いることにより、半導体ウェハＷの表面、特に周縁部（ベベル部及びエッジ部）において研磨テープが折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨テープ５を半導体ウェハＷの周縁部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、半導体ウェハＷの周縁部を均等に研磨することが可能となる。この結果、半導体ウェハＷの表面に形成された針状突起や半導体ウェハＷの表面に付着した不要な膜を研磨により効果的にかつ確実に除去することが可能となる。ここで、「研磨テープ」はテープ状の研磨工具を意味しており、この研磨テープには、基材フィルム上に研磨砥粒を塗布した研磨フィルム及び帯状の研磨布の双方が含まれる。
【００３４】
図２に示すように、プッシャシリンダ３６は、クランク部材３７を介して揺動機構４０に連結されている。この揺動機構４０は、クランク部材３７のクランク軸３７ａに固定されたプーリ４０Ａと、このプーリ４０Ａにベルト４０Ｃを介して接続されたプーリ４０Ｂと、プーリ４０Ｂに連結されたモータ４０Ｄとを備えている。モータ４０Ｄはプーリ４０Ｂを一定の周期で繰り返し正転及び反転させるように駆動可能となっている。したがって、プッシャシリンダ３６及び研磨ヘッド３５はクランク部材３７を介して揺動機構４０により上下方向に揺動する。本実施形態では、クランク軸３７ａは、回転テーブル１上の半導体ウェハＷの接線方向に延びており、これにより研磨ヘッド３５は半導体ウェハＷのベベル部を中心として揺動（旋回動作、傾動）する。したがって、研磨テープ５は半導体ウェハＷのベベル部のみならずエッジ部にも接触する。
【００３５】
上記揺動機構４０には、研磨ヘッド３５と半導体ウェハＷとの間で相対的な移動をさせる相対移動機構４１が連結されている。この相対移動機構４１は、揺動機構４０及びクランク部材３７をクランク軸３７ａの延びる方向に往復移動させる。したがって、クランク部材３７に連結された研磨ヘッド３５は半導体ウェハＷの接線方向に沿って往復移動（オシレーション動作）する。このように、揺動機構４０に相対移動機構４１が連結されているので、研磨ヘッド３５は半導体ウェハＷのベベル部を中心として揺動しつつ、同時に半導体ウェハＷの接線方向に沿って往復移動する。
【００３６】
揺動機構４０及び相対移動機構４１は、いずれも研磨室２の外に配置されている。相対移動機構４１としては、エアシリンダが好適に用いられる。ここで、研磨ヘッド３５と半導体ウェハＷの間の相対的な移動とは、研磨ヘッド３５の往復動作だけではなく、半導体ウェハＷ自身の回転動作や、回転テーブル１及び回転駆動機構全体を研磨テープ５の研磨面と平行に往復移動させることも含まれる。
【００３７】
図１に示すように、研磨ヘッド３５及び回転テーブル１の上方には、研磨室２の内部に純水を噴射する純水噴射部４５が配置されている。この純水噴射部４５からは、研磨室２のほぼ全体に純水が噴射され、これによって上部ハウジング３の内面や、回転テーブル１や研磨ヘッド３５などの機器が純水によって洗浄される。純水噴射部４５から噴射された純水は、排水管４６を介して研磨室２の外部に排出される。
【００３８】
図４Ａは図１に示す研磨装置の部分拡大図であり、図４Ｂは図４Ａに示す研磨装置の平面図である。
図４Ａに示すように、研磨装置は、回転テーブル１上の半導体ウェハＷに液体を供給する液体供給部５０を備えている。供給される液体としては、純水、研磨を促進させる薬液、摩擦係数を下げる薬液などが含まれる。この液体供給部５０は、研磨テープ５と半導体ウェハＷとの接触箇所に、液体を噴射する第１のノズル５０Ａと、半導体ウェハＷの表面（上面）に液体を噴射する第２のノズル５０Ｂと、半導体ウェハＷの裏面（下面）側の周縁部に液体を噴射する第３のノズル５０Ｃとから構成されている。
【００３９】
第１のノズル５０Ａは主に半導体ウェハＷの被研磨部に噴射され、被研磨部の冷却及び摩擦係数を下げる役割と研磨粉の早期離脱という役割を持っている。図４Ｂに示すように、第２のノズル５０Ｂから噴射された液体は扇状の流れを形成する。この状態で半導体ウェハＷを回転させると、半導体ウェハＷの表面全体に液体が拡がり、半導体ウェハＷの表面全体を覆うように液膜が形成される。したがって、半導体ウェハＷの表面は液膜によって周囲雰囲気から保護される。第３のノズル５０Ｃは、半導体ウェハＷの裏面（下面）に液体を噴射することによって、研磨粉が半導体ウェハＷの裏面に廻り込んでしまうことを防止し、研磨粉が半導体ウェハＷの裏面や回転テーブル１に付着することを防いでいる。第１のノズル５０Ａ、第２のノズル５０Ｂ、及び第３のノズル５０Ｃから供給された液体は、排水管４６（図１参照）を介して研磨室２の外部に排出される。
【００４０】
次に、本実施形態に係る研磨装置の動作について説明する。
まず、エアシリンダ３１を作動させてシャッター３０を上昇させ、出入口３ａを開く。研磨すべき半導体ウェハＷは図示しない搬送ロボットによって出入口３ａを介して研磨室２に搬入される。半導体ウェハＷは回転テーブル１の上方に搬送され、そして位置決め機構２０のアーム２１により半導体ウェハＷが把持される。このとき、半導体ウェハＷの位置決め、即ちセンタリングが行われる。半導体ウェハＷを把持したアーム２１が下降し、半導体ウェハＷは回転テーブル１の上面に載置される。この状態で、真空源により通孔７ａに真空を形成することで回転テーブル１の上面に半導体ウェハＷを真空吸着させる。アーム２１は更に下降し、所定の待機位置で待機する。そして、モータ１４を駆動させて回転テーブル１とともに半導体ウェハＷを回転させる。
【００４１】
次いで、研磨テープ繰り出し巻き取り機構６の巻き取り側モータ６Ｃを駆動させ、研磨テープ５を低速で研磨室２に繰り出す。そして、プッシャシリンダ３６により研磨ヘッド３５を半導体ウェハＷに向けて移動させ、研磨ヘッド３５により研磨テープ５の研磨面を半導体ウェハＷのベベル部に摺接させて半導体ウェハＷを研磨する。このとき、揺動機構４０及び相対移動機構４１を駆動させ、研磨ヘッド３５を上下方向に揺動させるとともに半導体ウェハＷの接線方向に沿って往復移動させる。これによって、半導体ウェハＷのベベル部のみならずエッジ部も同時に研磨される。なお、研磨ヘッド３５を往復移動させる代わりに、回転テーブル１をクランク軸３７ａの延びる方向に往復移動させてもよい。
【００４２】
研磨中、半導体ウェハの周縁部に対して研磨テープ５の張力による押圧力が作用する。この押圧力はベベル部からエッジ部へと研磨テープ５及び半導体ウェハＷの接触箇所が変化しても一定に維持される。したがって、半導体ウェハＷの形状や寸法誤差によらず、常に一定の研磨レート（除去レート）と研磨プロファイルが得られる。
【００４３】
半導体ウェハＷの研磨が行われている間、第１，第２，及び第３のノズル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃからは純水などの液体が半導体ウェハＷに供給される。液体を供給することにより、半導体ウェハＷを冷却することができ、また摩擦係数を下げることができる。さらに半導体ウェハＷの露出面を液体によって覆うことができ、飛散した研磨粉（粉末）が半導体ウェハＷのデバイス部に付着してしまうことが防止される。さらに、研磨中は、真空源１３により排気通路１６を介して研磨室２を真空排気し、研磨室２の内部の圧力（すなわち、研磨室２内の気圧）を研磨室２の外部の圧力（すなわち、研磨室２外の気圧）よりも低くする。これにより、研磨室２内に飛散した研磨粉やパーティクルを排気通路１６から外部に排出することができる。したがって、研磨室２をクリーンに維持することができるとともに、高い清浄度が求められる領域に研磨粉が流入してしまうことが防止される。
【００４４】
ここで、研磨装置の外部空間＞研磨室２＞機械室１５Ａ，１５Ｂの順に圧力勾配を設けることが好ましい。このように、本実施形態によれば、研磨粉やパーティクルの付着に起因する欠陥の発生を防止することができる。また、本実施形態によれば、研磨テープ５が連続的に繰り出されるので、常に新しい研磨面を半導体ウェハＷの周縁部に摺接させることができる。したがって、半導体ウェハＷの周縁部全体に亘って均一な研磨レート及び研磨プロファイルが得られる。
【００４５】
研磨装置における研磨終点は、研磨時間によって管理してもよいし、あるいは、研磨終点検出部を設けて研磨終点を管理してもよい。例えば、研磨ヘッド３５が位置しない場所に所定形状及び所定強度の光を照射する光源（レーザやＬＥＤなど）を設け、半導体ウェハＷからの散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することとしてもよい。この例では、光は半導体ウェハのデバイス部の法線方向に照射される。または、半導体ウェハの周縁部の温度変化をモニタリングし、この温度変化に基づいて研磨終点を検出するようにしてもよい。以下、研磨終点検出の構成例について図面を参照して説明する。
【００４６】
図５は研磨終点を検出する研磨終点検出部の一例を示す側面図である。図５に示すように、研磨終点検出部６０は、ＣＣＤカメラからなる画像センサ６１と、画像センサ６１と検査対象物である半導体ウェハＷとの間に配置されたリング照明６２と、画像センサ６１で得た画像を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部６３とを備えている。
【００４７】
前記研磨終点検出部６０においては、研磨中に、リング照明６２により半導体ウェハＷの周縁部を照明し、画像センサ６１により半導体ウェハＷの周縁部の撮像をする。そして、画像センサ６１で得られた画像を制御部６３に取り込み、制御部６３により半導体ウェハＷの周縁部の色の変化を観察し、研磨された周縁部の状態を判断し、この色の変化により研磨終点を検出する。制御部６３が研磨終点を検出すると、制御部６３は研磨制御部（図示せず）に終点検出信号を送り、研磨ヘッド３５を移動させて研磨テープ５を半導体ウェハＷの周縁部から離間させるとともに、回転テーブル１の回転を停止する。
【００４８】
なお、研磨工程を開始する前に半導体ウェハＷの周縁部の形状（イニシャル形状）を画像センサ６１を介して制御部６３に予めストアしておき、このイニシャル形状を保つように半導体ウェハＷの周縁部を研磨するようにしてもよい。イニシャル形状を決定する要素としては、半導体ウェハＷの周縁部の傾斜角度、曲率、及び寸法などが挙げられる。また、画像センサ６１を介して半導体ウェハの周縁部の研磨仕上がり時の画像をレファレンス画像として制御部６３に予めストアしておき、画像センサ６１によって研磨中に得られる画像をレファレンス画像と比較して研磨終点を検出するようにしてもよい。
【００４９】
図６は研磨終点を検出する研磨終点検出部の他の例を示す側面図である。図６に示すように、研磨終点検出部７０は、回転テーブル１を回転させるモータ（サーボモータ）１４に接続されたモータ用アンプ７１と、モータ用アンプ７１で増幅され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７２とを備えている。
【００５０】
前記研磨終点検出部７０においては、半導体ウェハＷの周縁部の研磨中に、回転テーブル１を所定速度で回転させているモータ１４からの信号（例えば、モータ電流値）をモータ用アンプ７１により増幅し、増幅された信号を制御部７２に送る。制御部７２においては、モータ用アンプ７１からの信号によりモータ１４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。制御部７２が研磨終点を検出すると、制御部７２は研磨制御部（図示せず）に終点検出信号を送り、研磨ヘッド３５を移動させて研磨テープ５を半導体ウェハＷの周縁部から離間させるとともに、回転テーブル１の回転を停止する。なお、回転駆動軸７等にトルクゲージを設置することにより、回転テーブル１の回転トルク値を直接に検出してもよい。この場合においても、トルク値の変化を解析して研磨終点を検出できる。さらに、研磨ヘッド３５を往復移動させる相対移動機構４１の圧力変化を解析することによって研磨終点を検出してもよく、回転テーブル１を往復移動させるサーボモータ（図示せず）の電流変化を解析することによって研磨終点を検出するようにしてもよい。
【００５１】
図７Ａは研磨終点を検出する研磨終点検出部のさらに他の例を示す側面図であり、図７Ｂは投光部と受光部とを具備したフォトセンサの概略図である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、研磨終点検出部８０は、投光部８１ａと受光部８１ｂとを具備したフォトセンサ８１と、フォトセンサ８１に接続されフォトセンサ８１の受光部８１ｂで受光した光を計測するとともに増幅する計測機アンプ８２と、計測機アンプ８２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８３とを備えている。
【００５２】
前記研磨終点検出部８０においては、半導体ウェハＷの周縁部の研磨中に、フォトセンサ８１の投光部８１ａから半導体ウェハＷの周縁部に投光し、半導体ウェハＷの周縁部から反射してくる散乱光を受光部８１ｂにより受光する。そして、フォトセンサ８１で受光した散乱光を計測機アンプ８２で計測するとともにその信号を増幅し、この増幅された信号を制御部８３に送る。制御部８３においては、計測機アンプ８２からの信号により散乱光を分析し、研磨された周縁部の表面粗さを評価し、研磨終点を検出する。
【００５３】
本実施形態に係る研磨装置では、回転テーブル１により真空吸着されて回転する半導体ウェハＷの回転方向に研磨テープ５が引張られるために、研磨テープ５にテンション（引張り応力）が生ずることになる。そこで、このテンション（引張り応力）を歪みゲージ等によって検出し、研磨中におけるテンションの変化を分析し、研磨終点を検出するようにしてもよい。この場合、テンションを歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。
【００５４】
上述した研磨装置は半導体ウェハＷのベベル部及びエッジ部を研磨するものであるが、ノッチ研磨機構を更に設けて半導体ウェハＷのノッチ部を研磨するようにしてもよい。この場合は、研磨テープを半導体ウェハＷのノッチ部に摺接させるとともに、円盤状の弾性体により研磨テープをノッチ部に押圧する。この弾性体の外周部は、ノッチ部の形状に対応したテーパ状の周辺部を有することが好ましい。
【００５５】
次に本発明の一実施形態に係る基板処理装置について図８及び図９を参照して説明する。図８は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図であり、図９は図８に示す基板処理装置の側面図である。
図８に示すように、基板処理装置は、複数の半導体ウェハ（基板）を収容した４つのウェハカセット１０１を載置するロード／アンロードステージ１００と、ドライな半導体ウェハを搬送する第１搬送ロボット（第１搬送機構）１０２と、ウェットな半導体ウェハを搬送する第２搬送ロボット（第２搬送機構）１０３と、処理前または処理後の半導体ウェハを載置する仮置き台１０４と、半導体ウェハのベベル部及びノッチ部を研磨する研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂと、研磨後の半導体ウェハを洗浄する洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂと、洗浄された半導体ウェハをリンスして乾燥させるリンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂとを備えている。洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂは互いに同一の構成を有しており、リンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂも互いに同一の構成を有している。第１搬送ロボット１０２は、ロード／アンロードステージ１００の４つのウェハカセット１０１の配列方向に対して平行に移動し、ウェハカセット１０１の一つから半導体ウェハを取り出す。
【００５６】
ここで、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂは、図１に示す研磨ヘッド３５、プッシャシリンダ３６、研磨テープ繰り出し巻き取り機構６などから構成されるベベル研磨機構と、研磨テープを半導体ウェハのノッチ部に摺接させてノッチ部を研磨する図示しないノッチ研磨機構とを備えている。しかしながら、ノッチ研磨機構は設置されなくてもよい。または、ベベル研磨機構とノッチ研磨機構が、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂそれぞれに別々に設けられてもよい。ベベル研磨機構に、図２に示す揺動機構４０及び相対移動機構４１を設けて半導体ウェハのベベル部のみならずエッジ部も同時に研磨するようにしてもよい。なお、特に説明しない研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ａの構成は、図１に示す研磨装置と同様である。
【００５７】
第１搬送ロボット１０２は、ロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１と仮置き台１０４との間で半導体ウェハを受け渡すようになっている。また第２搬送ロボット１０３は、仮置き台１０４、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ、洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂ、及びリンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂの間で半導体ウェハを受け渡すようになっている。第２搬送ロボット１０３は、研磨後のダーティな半導体ウェハのみを保持するためのハンドと、洗浄後のクリーンな半導体ウェハのみを保持するためのハンドの２つを備えてもよい。
【００５８】
リンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂと第１搬送ロボット１０２との間には第１パーティション１１２が設けられ、さらに洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂと研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂとの間には第２パーティション１１３が設けられている。これらの第１パーティション１１２及び第２パーティション１１３によって、基板処理装置の内部空間は、搬送エリア１２０と洗浄エリア１２１と研磨エリア１２２とに区画される。
【００５９】
第１パーティション１１２には、第１搬送ロボット１０２と仮置き台１０４との間で半導体ウェハの受け渡しを可能とする出入口１１２ａ及びシャッター１１２ｂが設けられている。また、第２パーティション１１３には、第２搬送ロボット１０３と研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂとの間で半導体ウェハの受け渡しを可能とする出入口１１３ａ及びシャッター１１３ｂが設けられている。第２搬送ロボット１０３は洗浄エリア１２１と研磨エリア１２２の配列方向に対して平行に移動するように構成されている。なお、洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂ、リンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂは図示しないパーティションによってそれぞれ囲まれており、それぞれのパーティションには第２搬送ロボット１０３による半導体ウェハの搬入出を可能とする出入口及びシャッターが設けられている。
【００６０】
図９に示すように、基板処理装置は周壁１３０で囲まれており、エア供給ファン、ケミカルフィルタ、ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡフィルタなどのフィルタを有するファンユニット１３１が周壁１３０の上部に設けられ、清浄な空気がファンユニット１３１の下方の洗浄エリア１２１に供給されるようになっている。ファンユニット１３１は、洗浄エリア１２１の下部から空気を取り込み、上記フィルタを通過させた清浄な空気を下方に向けて供給する。これにより、半導体ウェハの洗浄および搬送の際に半導体ウェハが汚染されないように半導体ウェハ表面に清浄な空気のダウンフローが洗浄エリア１２１に形成されている。ファンユニット１３１から供給された清浄な空気は、第２パーティション１１３に設けられた通気口１１３ｃを介して研磨エリア１２２に供給される。研磨エリア１２２に供給された空気は排気口１３３を介して外部に排出される。第１パーティション１１２には通気口１１２ｃが設けられており、清浄な空気が搬送エリア１２０から通気口１１２ｃを介して洗浄エリア１２１に導入されるようになっている。
【００６１】
なお、搬送エリア１２０＞洗浄エリア１２１＞研磨エリア１２２の順に圧力勾配が設けられている。このような圧力勾配により、基板処理装置は、クリーンルームのみならず、ダスト管理をしていない通常の環境に設置されても、極めて清浄なプロセスを行うことができるドライイン・ドライアウト型の基板周縁研磨装置とすることができる。
【００６２】
次に、上述の構成を具備した基板処理装置の処理工程を説明する。
ＣＭＰ工程やＣｕ成膜工程を終えた半導体ウェハが収容されたウェハカセット１０１が図示しないカセット搬送装置によって基板処理装置に搬送され、ロード／アンロードステージ１００に載置される。第１搬送ロボット１０２は、ロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１から半導体ウェハを取出し、この半導体ウェハを仮置き台１０４に載置する。第２搬送ロボット１０３は、仮置き台１０４に載置された半導体ウェハを受け取り、この半導体ウェハを研磨ユニット１１０Ａ（または１１０Ｂ）に搬送する。この研磨ユニット１１０Ａにおいて、ノッチ部及びベベル部の研磨が行われる。
【００６３】
研磨ユニット１１０Ａにおいては、研磨中及び研磨後に、半導体ウェハの近傍に配置された液体供給部５０（図４Ａ及び図４Ｂ参照）から半導体ウェハの上面、周縁部、及び下面に純水又は薬液が供給される。これにより、半導体ウェハが冷却されるとともに摩擦係数が低減される。さらには半導体ウェハの表面に液膜が形成され、削り屑やパーティクルが半導体ウェハの表面に付着することを防止することができる。また、この液体の供給は、上述の目的だけではなく、研磨ユニット１１０Ａでの半導体ウェハの表面材質の管理（例えば、薬液などによるウェハ表面の不均一な酸化などの変質を避けて均一な酸化膜を形成するなど）の目的のためにも行われる。
【００６４】
研磨された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３により研磨ユニット１１０Ａから洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）に搬送される。洗浄ユニット１０５Ａでは、研磨された半導体ウェハを少なくとも１つが駆動源（図示せず）により自転する回転可能な４個のローラ１４０により保持して回転させる。半導体ウェハの回転中、純水ノズル（図示せず）から純水を半導体ウェハに供給しつつ、半導体ウェハの周縁部に円錐台状のローラスポンジ１４１を押し当ててスクラブ洗浄を行う。さらに、洗浄ユニット１０５Ａにおいては、円筒状のローラスポンジ１４２をそれぞれ半導体ウェハの上方及び下方に移動させて半導体ウェハの上下面に接触させる。この状態で、半導体ウェハの上下に設置した純水ノズル（図示せず）から純水を半導体ウェハに供給しながらローラスポンジ１４２を回転させて、半導体ウェハの上下面を全面に亘ってスクラブ洗浄する。
【００６５】
スクラブ洗浄された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３により、洗浄ユニット１０５Ａからリンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）に搬送される。リンスドライユニット１０６Ａでは、半導体ウェハは回転台１４４に載置され、スピンチャック１４５により保持される。そして、半導体ウェハを１００〜５００ｍｉｎ−１程度の低速で回転させ、半導体ウェハの全面に純水を供給して半導体ウェハをリンスする。その後、純水の供給を止め、半導体ウェハを１５００〜５０００ｍｉｎ−１程度で高速回転させ、必要に応じて清浄な不活性ガスを供給しながら半導体ウェハのスピン乾燥を行う。
【００６６】
リンスドライユニット１０６Ａによって乾燥された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３により仮置き台１０４に載置される。そして、仮置き台１０４に載置された半導体ウェハは、第１搬送ロボット１０２により出入口１１２ａを介してロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１に戻される。あるいは、半導体ウェハは第１搬送ロボット１０２によりリンスドライユニット１０６Ａ（または１０６Ｂ）から出入口（図示せず）を介してウェハカセット１０１に直接戻してもよい。なお、洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂ、及びリンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂにおいては、接触型の洗浄（ペンシル型やロール型などの例えばＰＶＡ製スポンジでの洗浄）と非接触型の洗浄（キャビテーションジェットや超音波印加液体による洗浄）を適宜組み合わせてもよい。
【００６７】
上述した処理工程では、研磨ユニット１１０Ａにおいて半導体ウェハのベベル部及びノッチ部が研磨され、洗浄ユニット１０５Ａ及びリンスドライユニット１０６Ａにより半導体ウェハの洗浄処理及び乾燥処理が施される。この場合、２枚の半導体ウェハを、研磨ユニット１１０Ａ、洗浄ユニット１０５Ａ、及びリンスドライユニット１０６Ａから構成される処理ラインと、研磨ユニット１１０Ｂ、洗浄ユニット１０５Ｂ、及びリンスドライユニット１０６Ｂから構成される処理ラインとの２つの処理ラインによってそれぞれ同時に処理することができる。このように、２枚の半導体ウェハを２つの処理ラインでパラレル的に処理することができるので、処理能力（スループット）を向上させることができる。
【００６８】
また、研磨ユニット１１０Ａにおいてノッチ部を研磨した後、半導体ウェハを研磨ユニット１１０Ｂに搬送し、研磨ユニット１１０Ｂでベベル部を研磨してもよい。また、研磨ユニット１１０Ａにおいて半導体ウェハのベベル部及びノッチ部を荒削りした後、研磨ユニット１１０Ｂにて仕上げ研磨を行うようにしてもよい。このように研磨ユニット１１０Ａと研磨ユニット１１０Ｂを使い分けてシリアル的に処理を行うようにしてもよい。
【００６９】
次に本発明の他の実施形態に係る基板処理装置について図１０を参照して説明する。図１０は本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。この実施形態に係る基板処理装置では、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂとして図１及び図２に示す研磨装置が採用されている。なお、特に説明しない本実施形態の構成及び動作については図８及び図９に示す基板処理装置と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００７０】
図１０に示すように、本実施形態の基板処理装置は、研磨エリア１２２内にＣＭＰ（化学的機械的研磨）ユニット１５０を備えている点、および洗浄エリア１２１内に研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂを備えている点で図８に示す基板処理装置と異なっている。本実施形態でも、基板処理装置の内部空間は、出入口及びシャッターをそれぞれ有する第１のパーティション１１２及び第２のパーティション１１３によって、搬送エリア１２０、洗浄エリア１２１、及び研磨エリア１２２に仕切られており、搬送エリア１２０＞洗浄エリア１２１＞研磨エリア１２２の順に圧力勾配が設けられている。図１０に示すＣＭＰユニット１５０は、半導体ウェハの表面を研磨するものである。このＣＭＰユニット１５０では、研磨面１５１ａに研磨液を供給しながら半導体ウェハを研磨テーブル１５１上の研磨面１５１ａに押圧する。
【００７１】
次に、本実施形態の基板処理装置の処理工程について説明する。研磨される半導体ウェハは、第１搬送ロボット１０２によってロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１から仮置き台１０４に搬送され、次いで、第２搬送ロボット１０３によって仮置き台１０４からＣＭＰユニット１５０に搬送される。ＣＭＰユニット１５０では半導体ウェハの表面が化学的機械的に研磨される。ＣＭＰユニット１５０により研磨された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３によって研磨ユニット１１０Ａ（又は１１０Ｂ）、洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）、リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）、及び仮置き台１０４の順に搬送され、各ユニットで半導体ウェハの処理が連続して行われる。そして、処理された半導体ウェハは、仮置き台１０４から又は直接リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）からロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１に搬送される。
【００７２】
なお、半導体ウェハが処理される処理シーケンスは、適宜変更することが可能である。例えば、仮置き台１０４、研磨ユニット１１０Ａ（又は１１０Ｂ）、ＣＭＰユニット１５０、洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）、リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）、仮置き台１０４の順に半導体ウェハを搬送してもよい。さらに、仮置き台１０４、研磨ユニット１１０Ａ、ＣＭＰユニット１５０、研磨ユニット１１０Ｂ、洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）、リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）、仮置き台１０４の順に半導体ウェハを搬送してもよい。または、ＣＭＰユニットを２台設けて２つの処理ラインによるパラレル処理やシリアル処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、半導体ウェハなどの基板の周縁部（ベベル部及びエッジ部）に生じた表面荒れや、基板の周縁部に形成された膜を除去する研磨装置、及び該研磨装置を備えた基板処理装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の横断面図である。
【図３】図３Ａは図１の研磨ヘッドを示す拡大断面図であり、図３Ｂは図３Ａに示す研磨ヘッドの他の構成例を示す拡大断面図であり、図３Ｃは図３Ａに示す研磨ヘッドの更に他の構成例を示す拡大断面図である。
【図４】図４Ａは図１に示す研磨装置の部分拡大図であり、図４Ｂは図４Ａに示す研磨装置の平面図である。
【図５】研磨終点を検出する研磨終点検出部の一例を示す側面図である。
【図６】研磨終点を検出する研磨終点検出部の他の例を示す側面図である。
【図７】図７Ａは、研磨終点を検出する研磨終点検出部のさらに他の例を示す側面図であり、図７Ｂは投光部と受光部とを具備したフォトセンサの概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図９】図８に示す基板処理装置の側面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図１１】半導体ウェハのベベル部およびエッジ部を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置及び基板処理装置に係り、特に半導体ウェハなどの基板の周縁部（ベベル部及びエッジ部）に形成された表面荒れや、基板の周縁部に形成された膜を除去する研磨装置、及び該研磨装置を備えた基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化及び高集積化が進むにつれて、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、半導体デバイスの製造工程中に半導体ウェハ（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、ベベル部とは、図１１に示すように、半導体ウェハＷの端部において断面が曲率を有する部分Ｂを意味し、エッジ部とは、ウェハのベベル部Ｂから内周側に向かった数ｍｍ程度の表面が平坦な部分Ｅを意味する。以下、ベベル部及びエッジ部を総称して周縁部と称する。
【０００３】
半導体デバイスの製造工程において、半導体ウェハの周縁部には多数の微小な針状突起が形成されることがあり、これが表面荒れを形成する。この針状突起は、半導体ウェハの搬送時あるいはプロセス時に破損してパーティクルを発生させる。このようなパーティクルは歩留りの低下につながるため、半導体ウェハの周縁部に形成された針状突起を除去する必要がある。
【０００４】
また、近年では、半導体デバイスの配線材料としてＣｕや絶縁材料としてＬｏｗ−ｋ材が用いられる傾向にある。半導体ウェハの周縁部に形成されたＣｕが搬送ロボットのアームや、半導体ウェハを収納するカセット等に付着すると、これが拡散して他工程を汚染する、いわゆるクロスコンタミネーションの原因となり得る。また、非常に脆いＬｏｗ−ｋ膜はＣＭＰ加工中に半導体ウェハの周縁部から脱離し、パターン面にスクラッチなどのダメージを与えてしまう。したがって、半導体ウェハの周縁部からＣｕやＬｏｗ−ｋ膜を完全に除去することが重要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような背景から、半導体製造プロセスでは、固定砥粒を表面に付着させた研磨テープを用いて基板の周縁部を研磨することが行われている。この種の研磨工程では、基板を回転させながら基板の周縁部に研磨テープを摺接させて基板の周縁部に形成された針状突起や膜を除去する。しかしながら、研磨テープを基板の周縁部に摺接させると、研磨粉（削り屑）が周囲に飛散してしまう。そして、このような研磨粉が基板のデバイス部に付着すると、デバイス部に欠陥を生じさせ、歩留まりを低下させる原因となる。したがって、基板への研磨粉の付着は防がなければならない。さらに、研磨工程後の洗浄工程、乾燥工程、及び基板搬送時においても、研磨工程で発生した研磨粉やパーティクルが基板に付着することを防がなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、研磨時に発生する研磨粉やパーティクルが、研磨時またはその後の基板の搬送時などに基板の表面に付着することを防止することができる研磨装置及び該研磨装置を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨室を形成するためのハウジングと、前記研磨室内に配置され、基板を保持して回転させる回転テーブルと、前記研磨室外に配置され、前記研磨室内に研磨テープを繰り出して巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構と、基板のベベル部に対して前記研磨テープを押圧する研磨ヘッドと、基板の表裏面に液体を供給する液体供給部と、前記研磨室の内部の気圧を前記研磨室の外部の気圧よりも低くするための機構とを備えたことを特徴とする研磨装置である。
【０００８】
本発明によれば、研磨中に基板の表裏面に液体を供給することにより、研磨粉やパーティクルが基板のデバイス部に付着してしまうことを防止することができる。また、排気通路を介して研磨室を真空排気することにより研磨室の内部の気圧を研磨室の外部の気圧よりも低くすることができるので、研磨粉の周囲への飛散を防止することができ、高い清浄度が求められる領域に研磨粉が流入してしまうことが防止される。更に、研磨テープ繰り出し巻き取り機構が研磨室外に配置されるので、研磨室を小さくすることができ、研磨室をクリーンに保つことが容易となる。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構を更に備え、前記揺動機構は前記研磨室外に配置されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構を更に備え、前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい様態は、前記研磨装置は、前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構と、前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構とを更に備え、前記揺動機構及び前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、基板のべべル部のみならずエッジ部も同時に研磨することができる。従って、研磨レート（除去レート）を上げることが可能となる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記液体供給部は、前記研磨テープと基板との接触箇所に液体を供給する第１のノズルと、基板に液体を供給して基板の表面全体に液膜を形成させる第２のノズルと、基板の裏面に液体を供給する第３のノズルとを備えたことを特徴とする。
これにより、被研磨部の冷却と研磨粉の離脱促進が可能となるとともに、基板の表面及び裏面への研磨粉の付着を防止できる。
【００１３】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記回転テーブルに対して基板をセンタリングする位置決め機構を更に備え、前記位置決め機構は、互いに平行に移動可能な一対のアームと、前記アームを互いに近接及び離間する方向に移動させるアーム駆動機構とを備え、前記アームのそれぞれに、基板のベベル部に当接する少なくとも２つの当接部材を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、研磨終点を検知する研磨終点検出部を更に備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨終点検出部は基板の被研磨部を撮像する画像センサと、該画像センサにより得られた画像を処理して被研磨部の研磨状態を判断する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは超音波振動子を有することを特徴とする。
これにより、研磨テープへの研磨粉の付着が防止できるとともに、研磨加工を促進させることができる。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨室の内部に純水を噴射して該研磨室を洗浄する純水噴射部を更に備えたことを特徴とする。
これにより、ハウジングの内面や、回転テーブルや研磨ヘッドなどの機器に付着した研磨粉やパーティクルを純水によって洗い流すことができ、研磨室内の清浄度を維持することができる。
【００１７】
本発明の他の態様は、研磨テープを基板のベベル部に摺接させて該ベベル部を研磨する研磨ユニットと、少なくとも基板のベベル部を洗浄する洗浄ユニットと、前記洗浄ユニットにより洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットとを備えたことを特徴とする基板処理装置である。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、前記研磨テープを基板のベベル部及びエッジ部に摺接させて該ベベル部及びエッジ部を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニットは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させて該ノッチ部を研磨することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板処理装置は、該基板処理装置の内部空間を、基板の研磨処理を行うための研磨エリアと基板の洗浄処理を行うための洗浄エリアとに区画する隔壁を更に備え、前記研磨エリアの内部圧力は前記洗浄エリアの内部圧力よりも低く設定されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記基板処理装置は、前記洗浄エリア内に、清浄な気体のダウンフローを形成するファンユニットを備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板処理装置は、基板を研磨テーブルに押圧して該基板の表面を研磨する化学的機械的研磨ユニットを更に備えたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る研磨装置の実施形態について図面を参照して説明する。本発明に係る研磨装置は、半導体ウェハなどの基板のベベル部及びエッジ部、即ち周縁部を研磨することにより、基板の周縁部に形成された表面の荒れや不要な膜などを除去するものである。
図１は本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図であり、図２は図１の研磨装置の横断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、研磨装置は、半導体ウェハＷを保持して回転させる回転テーブル１と、内部に研磨室２が形成される上部ハウジング３と、上部ハウジング３の下方に配置された下部ハウジング４と、上部ハウジング３及び下部ハウジング４の側面に設けられた側部ハウジング４Ａと、研磨室２に研磨テープ５を繰り出して巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構６とを備えている。側部ハウジング４Ａの内部には第１の機械室１５Ａが形成され、この第１の機械室１５Ａの内部に研磨テープ繰り出し巻き取り機構６が配置されている。研磨室２は上部ハウジング３によって画成され、この研磨室２の内部に回転テーブル１が配置されている。研磨室２は、上部開口部のみを有する密閉室としてもよい。回転テーブル１の下部には回転駆動軸７が連結されており、回転駆動軸７は、円筒状の支持体１２の内周面に固定された軸受８，８によって回転自在に支持されている。回転駆動軸７の下端部にはプーリ９が固定されており、このプーリ９は、ベルト１１によってプーリ１０に接続され、プーリ１０はモータ１４に連結されている。このような構成により、モータ１４を駆動させると、プーリ９，１０及びベルト１１を介して回転駆動軸７が回転し、これによって回転テーブル１が回転する。プーリ９，１０、ベルト１１、及びモータ１４などの回転駆動機構は、下部ハウジング４の内部に形成された第２の機械室１５Ｂに配置されている。なお、研磨テープ繰り出し巻き取り機構６は第２の機械室１５Ｂ内に配置されてもよい。
【００２２】
研磨室２、第１の機械室１５Ａ、及び第２の機械室１５Ｂは排気通路（調整機構）１６を介して真空源（例えば真空ポンプ）１３に連通している。この排気通路１６は、研磨室２内に位置する開口部１６ｃを有する垂直管１６ａと、第２の機械室１５Ｂ内に位置する開口部１９Ａを有する水平管１６ｂとを備えており、垂直管１６ａと水平管１６ｂとは互いに連通している。水平管１６ｂの開口部１９Ａには排気ダンパー１７Ａが設けられており、排気ダンパー１７Ａを操作することで開口部１９Ａの開閉が行われる。水平管１６ｂは第１の機械室１５Ａ内に位置する開口部１９Ｂを備えており、この開口部１９Ｂには排気ダンパー１７Ｂが設けられている。そして、排気ダンパー１７Ｂを操作することで開口部１９Ｂの開閉が行われる。水平管１６ｂのもう一方の端部は配管２７を介して上記真空源１３に接続される。
【００２３】
研磨室２の上部にはフィルタ４７が設けられており、フィルタ４７を通過した清浄な空気の流れが研磨室２内に形成されるようになっている。そして、清浄な気流は半導体ウェハＷの周縁部近傍を上から下に流れ、排気通路１６の吸引口（開口部）１６ｃから吸引されて外部に排出される。このような気流により、後述するように、研磨中の半導体ウェハＷや図２に示す位置決め機構２２のアーム２１などの各機器の汚染が防止される。
【００２４】
回転テーブル１及び回転駆動軸７の内部には通孔７ａが形成されており、この通孔７ａの上端開口部は回転テーブル１の上面に位置している。通孔７ａの下端開口部は、回転駆動軸７の下端に設けられたロータリーコネクタ１８を介して図示しない真空源に接続されている。そして、真空源によって通孔７ａに真空が形成され、回転テーブル１の上面に配置された半導体ウェハＷが回転テーブル１の上面に真空吸着される。このように、回転テーブル１は半導体ウェハＷを保持した状態で半導体ウェハＷを回転させることが可能となっている。
【００２５】
研磨室２には、回転テーブル１に対して半導体ウェハＷをセンタリングする位置決め機構２０が配置されている。この位置決め機構２０は、互いに平行に移動可能な一対のアーム２１と、これらのアーム２１を互いに近接及び離間する方向に移動させるアーム駆動機構２２とを備えている。アーム駆動機構２２は、それぞれのアーム２１に連結されたラック２３と、これらのラック２３に噛み合うピニオン２４と、ピニオン２４を回転させるモータ２６とを備えている。アーム２１のそれぞれには半導体ウェハＷのベベル部に当接する２つの当接部材２５が設けられ、これらの当接部材２５は回転テーブル１上の半導体ウェハＷと同一水平面上に配置されている。半導体ウェハＷの研磨が行われているときには、位置決め機構２０は図示しない移動機構によって下方に移動させられるようになっている。なお、本実施形態では、それぞれのアーム２１に２つの当接部材２５が配置されているが、３つ以上の当接部材を設けてもよい。半導体ウェハＷをセンタリングすることはベベル部の研磨領域を半導体ウェハＷの全周に亘って均一にする意味で重要である。
【００２６】
上部ハウジング３の側面には、半導体ウェハＷを研磨室２に搬入するための出入口３ａと、この出入口３ａを覆うシャッター３０と、シャッター３０を上下動させるエアシリンダ３１とが設けられている。研磨される半導体ウェハＷは、図示しない搬送ロボットによって出入口３ａから研磨室２内に搬入され、回転テーブル１の上方に運ばれる。この状態でアーム２１が互いに近接すると、アーム２１に設けられた当接部材２５が半導体ウェハＷのベベル部に当接し、これによって半導体ウェハＷが回転テーブル１にセンタリングされる。
【００２７】
研磨テープ繰り出し巻き取り機構６は、上部ハウジング３の側面に取付けられており、研磨室２の外側に位置する第１の機械室１５Ａ内に配置されている。研磨テープ繰り出し巻き取り機構６は、研磨テープ５を研磨室２内に繰り出す繰り出しリール６Ａと、研磨室２内に繰り出された研磨テープ５を巻き取る巻き取りリール６Ｂと、巻き取りリール６Ｂを回転させるモータ６Ｃとを備えている。上部ハウジング３の側部には研磨テープ５が挿通される２つのスリット３ｂ，３ｃが形成されており、これらのスリット３ｂ，３ｃはそれぞれ繰り出しリール６Ａ及び巻き取りリール６Ｂの近傍に位置している。繰り出しリール６Ａからの研磨テープ５は上方のスリット３ｂを通って研磨室２内に繰り出され、研磨室２からの研磨テープ５は下方のスリット３ｃを通って巻き取りリール６Ｂによって巻き取られる。
【００２８】
研磨テープとしては、研磨面となるその片面に、例えば、ダイヤモンド砥粒やＳｉＣを接着したテープを用いることができる。研磨テープに接着する砥粒は、半導体ウェハＷの種類や要求される性能に応じて選択されるが、例えば粒度＃４０００〜＃１１０００のダイヤモンドや粒度＃４０００〜＃１００００のＳｉＣを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。
【００２９】
研磨室２の内部には、研磨テープ５を案内する２つのメインローラガイド３２及び補助ローラガイド３３が配置されている。これらのメインローラガイド３２は、回転テーブル１の上面と平行に延び、互いに平行に配置されている。また、これらのメインローラガイド３２は、上下方向（回転テーブル１の回転軸方向）に沿って配列され、半導体ウェハＷは２つのメインローラガイド３２の中間に位置している。このような配置により、メインローラガイド３２によって案内される研磨テープ５は、半導体ウェハＷのベベル部の近傍を上下方向に沿って移動される。補助ローラガイド３３Ａ，３３Ｂは、研磨テープ５の移動方向においてメインローラガイド３２の下流側に配置されている。補助ローラガイド３３Ａは図示しないスプリングによって上方に付勢され、補助ローラガイド３３Ｂは、その位置が固定されている。
【００３０】
また、研磨室２には、研磨ヘッド３５と、研磨ヘッド３５を半導体ウェハＷに向かって移動させるプッシャシリンダ３６とが設けられている。図３Ａは図１に示す研磨ヘッドを示す拡大断面図である。図３Ａに示すように、研磨ヘッド３５は、半導体ウェハＷに向かって突出する２つの突出部３５ａを有している。これらの突出部３５ａは上下方向に配列され、半導体ウェハＷのベベル部が突出部３５ａの間に位置するように配置されている。研磨ヘッド３５はプッシャシリンダ３６のロッド３６ａに固定され、研磨テープ５の裏面（すなわち研磨面の反対側の面）に対向するように配置される。このような構成により、研磨ヘッド３５がプッシャシリンダ３６によって半導体ウェハＷに向かって移動されると、研磨ヘッド３５によって研磨テープ５の研磨面が半導体ウェハＷのベベル部に押圧される。このとき、研磨テープ５は半導体ウェハＷのベベル部に沿うように変形する。
【００３１】
図３Ｂは図３Ａに示す研磨ヘッドの他の構成例を示す拡大断面図である。図３Ｂに示すように、研磨ヘッド３５には超音波振動子５１が設けられており、この超音波振動子５１から研磨ヘッド３５に機械的振動が与えられるようになっている。この構成例によれば、研磨テープ５に付着した研磨粉を除去することができるとともに、振動動作による研磨テープ５の目立てが行われ、研磨加工を促進させることができる。
【００３２】
図３Ｃは図３Ａに示す研磨ヘッドの更に他の構成例を示す拡大断面図である。図３Ｃに示すように、研磨ヘッド３５には２つの突出部３５ａにはさまれた場所に弾性体（例えば、ゴム）３８が設けられており、研磨テープ５は弾性体３８によって半導体ウェハＷのベベル部に押圧されるようになっている。これにより、研磨テープ５の押圧力をベベル部全体に亘って均一に分散させることが可能になる。なお、弾性体３８の背部にロードセンサなどの押圧力検知センサ３９を設け、押圧力検知センサ３９の出力信号に基づいて押圧力をコントロールすることも可能である。
【００３３】
ここで、上記研磨テープ５を薄膜研磨フィルムにより形成してもよい。また、高い柔軟性を有する材質からなる研磨テープを用いることもできる。このように、研磨テープとして薄膜研磨フィルムを用いることにより、半導体ウェハＷの表面、特に周縁部（ベベル部及びエッジ部）において研磨テープが折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨テープ５を半導体ウェハＷの周縁部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、半導体ウェハＷの周縁部を均等に研磨することが可能となる。この結果、半導体ウェハＷの表面に形成された針状突起や半導体ウェハＷの表面に付着した不要な膜を研磨により効果的にかつ確実に除去することが可能となる。ここで、「研磨テープ」はテープ状の研磨工具を意味しており、この研磨テープには、基材フィルム上に研磨砥粒を塗布した研磨フィルム及び帯状の研磨布の双方が含まれる。
【００３４】
図２に示すように、プッシャシリンダ３６は、クランク部材３７を介して揺動機構４０に連結されている。この揺動機構４０は、クランク部材３７のクランク軸３７ａに固定されたプーリ４０Ａと、このプーリ４０Ａにベルト４０Ｃを介して接続されたプーリ４０Ｂと、プーリ４０Ｂに連結されたモータ４０Ｄとを備えている。モータ４０Ｄはプーリ４０Ｂを一定の周期で繰り返し正転及び反転させるように駆動可能となっている。したがって、プッシャシリンダ３６及び研磨ヘッド３５はクランク部材３７を介して揺動機構４０により上下方向に揺動する。本実施形態では、クランク軸３７ａは、回転テーブル１上の半導体ウェハＷの接線方向に延びており、これにより研磨ヘッド３５は半導体ウェハＷのベベル部を中心として揺動（旋回動作、傾動）する。したがって、研磨テープ５は半導体ウェハＷのベベル部のみならずエッジ部にも接触する。
【００３５】
上記揺動機構４０には、研磨ヘッド３５と半導体ウェハＷとの間で相対的な移動をさせる相対移動機構４１が連結されている。この相対移動機構４１は、揺動機構４０及びクランク部材３７をクランク軸３７ａの延びる方向に往復移動させる。したがって、クランク部材３７に連結された研磨ヘッド３５は半導体ウェハＷの接線方向に沿って往復移動（オシレーション動作）する。このように、揺動機構４０に相対移動機構４１が連結されているので、研磨ヘッド３５は半導体ウェハＷのベベル部を中心として揺動しつつ、同時に半導体ウェハＷの接線方向に沿って往復移動する。
【００３６】
揺動機構４０及び相対移動機構４１は、いずれも研磨室２の外に配置されている。相対移動機構４１としては、エアシリンダが好適に用いられる。ここで、研磨ヘッド３５と半導体ウェハＷの間の相対的な移動とは、研磨ヘッド３５の往復動作だけではなく、半導体ウェハＷ自身の回転動作や、回転テーブル１及び回転駆動機構全体を研磨テープ５の研磨面と平行に往復移動させることも含まれる。
【００３７】
図１に示すように、研磨ヘッド３５及び回転テーブル１の上方には、研磨室２の内部に純水を噴射する純水噴射部４５が配置されている。この純水噴射部４５からは、研磨室２のほぼ全体に純水が噴射され、これによって上部ハウジング３の内面や、回転テーブル１や研磨ヘッド３５などの機器が純水によって洗浄される。純水噴射部４５から噴射された純水は、排水管４６を介して研磨室２の外部に排出される。
【００３８】
図４Ａは図１に示す研磨装置の部分拡大図であり、図４Ｂは図４Ａに示す研磨装置の平面図である。
図４Ａに示すように、研磨装置は、回転テーブル１上の半導体ウェハＷに液体を供給する液体供給部５０を備えている。供給される液体としては、純水、研磨を促進させる薬液、摩擦係数を下げる薬液などが含まれる。この液体供給部５０は、研磨テープ５と半導体ウェハＷとの接触箇所に、液体を噴射する第１のノズル５０Ａと、半導体ウェハＷの表面（上面）に液体を噴射する第２のノズル５０Ｂと、半導体ウェハＷの裏面（下面）側の周縁部に液体を噴射する第３のノズル５０Ｃとから構成されている。
【００３９】
第１のノズル５０Ａは主に半導体ウェハＷの被研磨部に噴射され、被研磨部の冷却及び摩擦係数を下げる役割と研磨粉の早期離脱という役割を持っている。図４Ｂに示すように、第２のノズル５０Ｂから噴射された液体は扇状の流れを形成する。この状態で半導体ウェハＷを回転させると、半導体ウェハＷの表面全体に液体が拡がり、半導体ウェハＷの表面全体を覆うように液膜が形成される。したがって、半導体ウェハＷの表面は液膜によって周囲雰囲気から保護される。第３のノズル５０Ｃは、半導体ウェハＷの裏面（下面）に液体を噴射することによって、研磨粉が半導体ウェハＷの裏面に廻り込んでしまうことを防止し、研磨粉が半導体ウェハＷの裏面や回転テーブル１に付着することを防いでいる。第１のノズル５０Ａ、第２のノズル５０Ｂ、及び第３のノズル５０Ｃから供給された液体は、排水管４６（図１参照）を介して研磨室２の外部に排出される。
【００４０】
次に、本実施形態に係る研磨装置の動作について説明する。
まず、エアシリンダ３１を作動させてシャッター３０を上昇させ、出入口３ａを開く。研磨すべき半導体ウェハＷは図示しない搬送ロボットによって出入口３ａを介して研磨室２に搬入される。半導体ウェハＷは回転テーブル１の上方に搬送され、そして位置決め機構２０のアーム２１により半導体ウェハＷが把持される。このとき、半導体ウェハＷの位置決め、即ちセンタリングが行われる。半導体ウェハＷを把持したアーム２１が下降し、半導体ウェハＷは回転テーブル１の上面に載置される。この状態で、真空源により通孔７ａに真空を形成することで回転テーブル１の上面に半導体ウェハＷを真空吸着させる。アーム２１は更に下降し、所定の待機位置で待機する。そして、モータ１４を駆動させて回転テーブル１とともに半導体ウェハＷを回転させる。
【００４１】
次いで、研磨テープ繰り出し巻き取り機構６の巻き取り側モータ６Ｃを駆動させ、研磨テープ５を低速で研磨室２に繰り出す。そして、プッシャシリンダ３６により研磨ヘッド３５を半導体ウェハＷに向けて移動させ、研磨ヘッド３５により研磨テープ５の研磨面を半導体ウェハＷのベベル部に摺接させて半導体ウェハＷを研磨する。このとき、揺動機構４０及び相対移動機構４１を駆動させ、研磨ヘッド３５を上下方向に揺動させるとともに半導体ウェハＷの接線方向に沿って往復移動させる。これによって、半導体ウェハＷのベベル部のみならずエッジ部も同時に研磨される。なお、研磨ヘッド３５を往復移動させる代わりに、回転テーブル１をクランク軸３７ａの延びる方向に往復移動させてもよい。
【００４２】
研磨中、半導体ウェハの周縁部に対して研磨テープ５の張力による押圧力が作用する。この押圧力はベベル部からエッジ部へと研磨テープ５及び半導体ウェハＷの接触箇所が変化しても一定に維持される。したがって、半導体ウェハＷの形状や寸法誤差によらず、常に一定の研磨レート（除去レート）と研磨プロファイルが得られる。
【００４３】
半導体ウェハＷの研磨が行われている間、第１，第２，及び第３のノズル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃからは純水などの液体が半導体ウェハＷに供給される。液体を供給することにより、半導体ウェハＷを冷却することができ、また摩擦係数を下げることができる。さらに半導体ウェハＷの露出面を液体によって覆うことができ、飛散した研磨粉（粉末）が半導体ウェハＷのデバイス部に付着してしまうことが防止される。さらに、研磨中は、真空源１３により排気通路１６を介して研磨室２を真空排気し、研磨室２の内部の圧力（すなわち、研磨室２内の気圧）を研磨室２の外部の圧力（すなわち、研磨室２外の気圧）よりも低くする。これにより、研磨室２内に飛散した研磨粉やパーティクルを排気通路１６から外部に排出することができる。したがって、研磨室２をクリーンに維持することができるとともに、高い清浄度が求められる領域に研磨粉が流入してしまうことが防止される。
【００４４】
ここで、研磨装置の外部空間＞研磨室２＞機械室１５Ａ，１５Ｂの順に圧力勾配を設けることが好ましい。このように、本実施形態によれば、研磨粉やパーティクルの付着に起因する欠陥の発生を防止することができる。また、本実施形態によれば、研磨テープ５が連続的に繰り出されるので、常に新しい研磨面を半導体ウェハＷの周縁部に摺接させることができる。したがって、半導体ウェハＷの周縁部全体に亘って均一な研磨レート及び研磨プロファイルが得られる。
【００４５】
研磨装置における研磨終点は、研磨時間によって管理してもよいし、あるいは、研磨終点検出部を設けて研磨終点を管理してもよい。例えば、研磨ヘッド３５が位置しない場所に所定形状及び所定強度の光を照射する光源（レーザやＬＥＤなど）を設け、半導体ウェハＷからの散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することとしてもよい。この例では、光は半導体ウェハのデバイス部の法線方向に照射される。または、半導体ウェハの周縁部の温度変化をモニタリングし、この温度変化に基づいて研磨終点を検出するようにしてもよい。以下、研磨終点検出の構成例について図面を参照して説明する。
【００４６】
図５は研磨終点を検出する研磨終点検出部の一例を示す側面図である。図５に示すように、研磨終点検出部６０は、ＣＣＤカメラからなる画像センサ６１と、画像センサ６１と検査対象物である半導体ウェハＷとの間に配置されたリング照明６２と、画像センサ６１で得た画像を取り込み研磨終点に達したか否かを判断する制御部６３とを備えている。
【００４７】
前記研磨終点検出部６０においては、研磨中に、リング照明６２により半導体ウェハＷの周縁部を照明し、画像センサ６１により半導体ウェハＷの周縁部の撮像をする。そして、画像センサ６１で得られた画像を制御部６３に取り込み、制御部６３により半導体ウェハＷの周縁部の色の変化を観察し、研磨された周縁部の状態を判断し、この色の変化により研磨終点を検出する。制御部６３が研磨終点を検出すると、制御部６３は研磨制御部（図示せず）に終点検出信号を送り、研磨ヘッド３５を移動させて研磨テープ５を半導体ウェハＷの周縁部から離間させるとともに、回転テーブル１の回転を停止する。
【００４８】
なお、研磨工程を開始する前に半導体ウェハＷの周縁部の形状（イニシャル形状）を画像センサ６１を介して制御部６３に予めストアしておき、このイニシャル形状を保つように半導体ウェハＷの周縁部を研磨するようにしてもよい。イニシャル形状を決定する要素としては、半導体ウェハＷの周縁部の傾斜角度、曲率、及び寸法などが挙げられる。また、画像センサ６１を介して半導体ウェハの周縁部の研磨仕上がり時の画像をレファレンス画像として制御部６３に予めストアしておき、画像センサ６１によって研磨中に得られる画像をレファレンス画像と比較して研磨終点を検出するようにしてもよい。
【００４９】
図６は研磨終点を検出する研磨終点検出部の他の例を示す側面図である。図６に示すように、研磨終点検出部７０は、回転テーブル１を回転させるモータ（サーボモータ）１４に接続されたモータ用アンプ７１と、モータ用アンプ７１で増幅され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７２とを備えている。
【００５０】
前記研磨終点検出部７０においては、半導体ウェハＷの周縁部の研磨中に、回転テーブル１を所定速度で回転させているモータ１４からの信号（例えば、モータ電流値）をモータ用アンプ７１により増幅し、増幅された信号を制御部７２に送る。制御部７２においては、モータ用アンプ７１からの信号によりモータ１４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。制御部７２が研磨終点を検出すると、制御部７２は研磨制御部（図示せず）に終点検出信号を送り、研磨ヘッド３５を移動させて研磨テープ５を半導体ウェハＷの周縁部から離間させるとともに、回転テーブル１の回転を停止する。なお、回転駆動軸７等にトルクゲージを設置することにより、回転テーブル１の回転トルク値を直接に検出してもよい。この場合においても、トルク値の変化を解析して研磨終点を検出できる。さらに、研磨ヘッド３５を往復移動させる相対移動機構４１の圧力変化を解析することによって研磨終点を検出してもよく、回転テーブル１を往復移動させるサーボモータ（図示せず）の電流変化を解析することによって研磨終点を検出するようにしてもよい。
【００５１】
図７Ａは研磨終点を検出する研磨終点検出部のさらに他の例を示す側面図であり、図７Ｂは投光部と受光部とを具備したフォトセンサの概略図である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、研磨終点検出部８０は、投光部８１ａと受光部８１ｂとを具備したフォトセンサ８１と、フォトセンサ８１に接続されフォトセンサ８１の受光部８１ｂで受光した光を計測するとともに増幅する計測機アンプ８２と、計測機アンプ８２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８３とを備えている。
【００５２】
前記研磨終点検出部８０においては、半導体ウェハＷの周縁部の研磨中に、フォトセンサ８１の投光部８１ａから半導体ウェハＷの周縁部に投光し、半導体ウェハＷの周縁部から反射してくる散乱光を受光部８１ｂにより受光する。そして、フォトセンサ８１で受光した散乱光を計測機アンプ８２で計測するとともにその信号を増幅し、この増幅された信号を制御部８３に送る。制御部８３においては、計測機アンプ８２からの信号により散乱光を分析し、研磨された周縁部の表面粗さを評価し、研磨終点を検出する。
【００５３】
本実施形態に係る研磨装置では、回転テーブル１により真空吸着されて回転する半導体ウェハＷの回転方向に研磨テープ５が引張られるために、研磨テープ５にテンション（引張り応力）が生ずることになる。そこで、このテンション（引張り応力）を歪みゲージ等によって検出し、研磨中におけるテンションの変化を分析し、研磨終点を検出するようにしてもよい。この場合、テンションを歪みゲージ等により検出し、このテンションの変化を制御部により分析して研磨終点を検出することができる。
【００５４】
上述した研磨装置は半導体ウェハＷのベベル部及びエッジ部を研磨するものであるが、ノッチ研磨機構を更に設けて半導体ウェハＷのノッチ部を研磨するようにしてもよい。この場合は、研磨テープを半導体ウェハＷのノッチ部に摺接させるとともに、円盤状の弾性体により研磨テープをノッチ部に押圧する。この弾性体の外周部は、ノッチ部の形状に対応したテーパ状の周辺部を有することが好ましい。
【００５５】
次に本発明の一実施形態に係る基板処理装置について図８及び図９を参照して説明する。図８は本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図であり、図９は図８に示す基板処理装置の側面図である。
図８に示すように、基板処理装置は、複数の半導体ウェハ（基板）を収容した４つのウェハカセット１０１を載置するロード／アンロードステージ１００と、ドライな半導体ウェハを搬送する第１搬送ロボット（第１搬送機構）１０２と、ウェットな半導体ウェハを搬送する第２搬送ロボット（第２搬送機構）１０３と、処理前または処理後の半導体ウェハを載置する仮置き台１０４と、半導体ウェハのベベル部及びノッチ部を研磨する研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂと、研磨後の半導体ウェハを洗浄する洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂと、洗浄された半導体ウェハをリンスして乾燥させるリンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂとを備えている。洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂは互いに同一の構成を有しており、リンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂも互いに同一の構成を有している。第１搬送ロボット１０２は、ロード／アンロードステージ１００の４つのウェハカセット１０１の配列方向に対して平行に移動し、ウェハカセット１０１の一つから半導体ウェハを取り出す。
【００５６】
ここで、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂは、図１に示す研磨ヘッド３５、プッシャシリンダ３６、研磨テープ繰り出し巻き取り機構６などから構成されるベベル研磨機構と、研磨テープを半導体ウェハのノッチ部に摺接させてノッチ部を研磨する図示しないノッチ研磨機構とを備えている。しかしながら、ノッチ研磨機構は設置されなくてもよい。または、ベベル研磨機構とノッチ研磨機構が、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂそれぞれに別々に設けられてもよい。ベベル研磨機構に、図２に示す揺動機構４０及び相対移動機構４１を設けて半導体ウェハのベベル部のみならずエッジ部も同時に研磨するようにしてもよい。なお、特に説明しない研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ａの構成は、図１に示す研磨装置と同様である。
【００５７】
第１搬送ロボット１０２は、ロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１と仮置き台１０４との間で半導体ウェハを受け渡すようになっている。また第２搬送ロボット１０３は、仮置き台１０４、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂ、洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂ、及びリンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂの間で半導体ウェハを受け渡すようになっている。第２搬送ロボット１０３は、研磨後のダーティな半導体ウェハのみを保持するためのハンドと、洗浄後のクリーンな半導体ウェハのみを保持するためのハンドの２つを備えてもよい。
【００５８】
リンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂと第１搬送ロボット１０２との間には第１パーティション１１２が設けられ、さらに洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂと研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂとの間には第２パーティション１１３が設けられている。これらの第１パーティション１１２及び第２パーティション１１３によって、基板処理装置の内部空間は、搬送エリア１２０と洗浄エリア１２１と研磨エリア１２２とに区画される。
【００５９】
第１パーティション１１２には、第１搬送ロボット１０２と仮置き台１０４との間で半導体ウェハの受け渡しを可能とする出入口１１２ａ及びシャッター１１２ｂが設けられている。また、第２パーティション１１３には、第２搬送ロボット１０３と研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂとの間で半導体ウェハの受け渡しを可能とする出入口１１３ａ及びシャッター１１３ｂが設けられている。第２搬送ロボット１０３は洗浄エリア１２１と研磨エリア１２２の配列方向に対して平行に移動するように構成されている。なお、洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂ、リンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂは図示しないパーティションによってそれぞれ囲まれており、それぞれのパーティションには第２搬送ロボット１０３による半導体ウェハの搬入出を可能とする出入口及びシャッターが設けられている。
【００６０】
図９に示すように、基板処理装置は周壁１３０で囲まれており、エア供給ファン、ケミカルフィルタ、ＨＥＰＡまたはＵＬＰＡフィルタなどのフィルタを有するファンユニット１３１が周壁１３０の上部に設けられ、清浄な空気がファンユニット１３１の下方の洗浄エリア１２１に供給されるようになっている。ファンユニット１３１は、洗浄エリア１２１の下部から空気を取り込み、上記フィルタを通過させた清浄な空気を下方に向けて供給する。これにより、半導体ウェハの洗浄および搬送の際に半導体ウェハが汚染されないように半導体ウェハ表面に清浄な空気のダウンフローが洗浄エリア１２１に形成されている。ファンユニット１３１から供給された清浄な空気は、第２パーティション１１３に設けられた通気口１１３ｃを介して研磨エリア１２２に供給される。研磨エリア１２２に供給された空気は排気口１３３を介して外部に排出される。第１パーティション１１２には通気口１１２ｃが設けられており、清浄な空気が搬送エリア１２０から通気口１１２ｃを介して洗浄エリア１２１に導入されるようになっている。
【００６１】
なお、搬送エリア１２０＞洗浄エリア１２１＞研磨エリア１２２の順に圧力勾配が設けられている。このような圧力勾配により、基板処理装置は、クリーンルームのみならず、ダスト管理をしていない通常の環境に設置されても、極めて清浄なプロセスを行うことができるドライイン・ドライアウト型の基板周縁研磨装置とすることができる。
【００６２】
次に、上述の構成を具備した基板処理装置の処理工程を説明する。
ＣＭＰ工程やＣｕ成膜工程を終えた半導体ウェハが収容されたウェハカセット１０１が図示しないカセット搬送装置によって基板処理装置に搬送され、ロード／アンロードステージ１００に載置される。第１搬送ロボット１０２は、ロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１から半導体ウェハを取出し、この半導体ウェハを仮置き台１０４に載置する。第２搬送ロボット１０３は、仮置き台１０４に載置された半導体ウェハを受け取り、この半導体ウェハを研磨ユニット１１０Ａ（または１１０Ｂ）に搬送する。この研磨ユニット１１０Ａにおいて、ノッチ部及びベベル部の研磨が行われる。
【００６３】
研磨ユニット１１０Ａにおいては、研磨中及び研磨後に、半導体ウェハの近傍に配置された液体供給部５０（図４Ａ及び図４Ｂ参照）から半導体ウェハの上面、周縁部、及び下面に純水又は薬液が供給される。これにより、半導体ウェハが冷却されるとともに摩擦係数が低減される。さらには半導体ウェハの表面に液膜が形成され、削り屑やパーティクルが半導体ウェハの表面に付着することを防止することができる。また、この液体の供給は、上述の目的だけではなく、研磨ユニット１１０Ａでの半導体ウェハの表面材質の管理（例えば、薬液などによるウェハ表面の不均一な酸化などの変質を避けて均一な酸化膜を形成するなど）の目的のためにも行われる。
【００６４】
研磨された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３により研磨ユニット１１０Ａから洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）に搬送される。洗浄ユニット１０５Ａでは、研磨された半導体ウェハを少なくとも１つが駆動源（図示せず）により自転する回転可能な４個のローラ１４０により保持して回転させる。半導体ウェハの回転中、純水ノズル（図示せず）から純水を半導体ウェハに供給しつつ、半導体ウェハの周縁部に円錐台状のローラスポンジ１４１を押し当ててスクラブ洗浄を行う。さらに、洗浄ユニット１０５Ａにおいては、円筒状のローラスポンジ１４２をそれぞれ半導体ウェハの上方及び下方に移動させて半導体ウェハの上下面に接触させる。この状態で、半導体ウェハの上下に設置した純水ノズル（図示せず）から純水を半導体ウェハに供給しながらローラスポンジ１４２を回転させて、半導体ウェハの上下面を全面に亘ってスクラブ洗浄する。
【００６５】
スクラブ洗浄された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３により、洗浄ユニット１０５Ａからリンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）に搬送される。リンスドライユニット１０６Ａでは、半導体ウェハは回転台１４４に載置され、スピンチャック１４５により保持される。そして、半導体ウェハを１００〜５００ｍｉｎ−１程度の低速で回転させ、半導体ウェハの全面に純水を供給して半導体ウェハをリンスする。その後、純水の供給を止め、半導体ウェハを１５００〜５０００ｍｉｎ−１程度で高速回転させ、必要に応じて清浄な不活性ガスを供給しながら半導体ウェハのスピン乾燥を行う。
【００６６】
リンスドライユニット１０６Ａによって乾燥された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３により仮置き台１０４に載置される。そして、仮置き台１０４に載置された半導体ウェハは、第１搬送ロボット１０２により出入口１１２ａを介してロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１に戻される。あるいは、半導体ウェハは第１搬送ロボット１０２によりリンスドライユニット１０６Ａ（または１０６Ｂ）から出入口（図示せず）を介してウェハカセット１０１に直接戻してもよい。なお、洗浄ユニット１０５Ａ，１０５Ｂ、及びリンスドライユニット１０６Ａ，１０６Ｂにおいては、接触型の洗浄（ペンシル型やロール型などの例えばＰＶＡ製スポンジでの洗浄）と非接触型の洗浄（キャビテーションジェットや超音波印加液体による洗浄）を適宜組み合わせてもよい。
【００６７】
上述した処理工程では、研磨ユニット１１０Ａにおいて半導体ウェハのベベル部及びノッチ部が研磨され、洗浄ユニット１０５Ａ及びリンスドライユニット１０６Ａにより半導体ウェハの洗浄処理及び乾燥処理が施される。この場合、２枚の半導体ウェハを、研磨ユニット１１０Ａ、洗浄ユニット１０５Ａ、及びリンスドライユニット１０６Ａから構成される処理ラインと、研磨ユニット１１０Ｂ、洗浄ユニット１０５Ｂ、及びリンスドライユニット１０６Ｂから構成される処理ラインとの２つの処理ラインによってそれぞれ同時に処理することができる。このように、２枚の半導体ウェハを２つの処理ラインでパラレル的に処理することができるので、処理能力（スループット）を向上させることができる。
【００６８】
また、研磨ユニット１１０Ａにおいてノッチ部を研磨した後、半導体ウェハを研磨ユニット１１０Ｂに搬送し、研磨ユニット１１０Ｂでベベル部を研磨してもよい。また、研磨ユニット１１０Ａにおいて半導体ウェハのベベル部及びノッチ部を荒削りした後、研磨ユニット１１０Ｂにて仕上げ研磨を行うようにしてもよい。このように研磨ユニット１１０Ａと研磨ユニット１１０Ｂを使い分けてシリアル的に処理を行うようにしてもよい。
【００６９】
次に本発明の他の実施形態に係る基板処理装置について図１０を参照して説明する。図１０は本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。この実施形態に係る基板処理装置では、研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂとして図１及び図２に示す研磨装置が採用されている。なお、特に説明しない本実施形態の構成及び動作については図８及び図９に示す基板処理装置と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００７０】
図１０に示すように、本実施形態の基板処理装置は、研磨エリア１２２内にＣＭＰ（化学的機械的研磨）ユニット１５０を備えている点、および洗浄エリア１２１内に研磨ユニット１１０Ａ，１１０Ｂを備えている点で図８に示す基板処理装置と異なっている。本実施形態でも、基板処理装置の内部空間は、出入口及びシャッターをそれぞれ有する第１のパーティション１１２及び第２のパーティション１１３によって、搬送エリア１２０、洗浄エリア１２１、及び研磨エリア１２２に仕切られており、搬送エリア１２０＞洗浄エリア１２１＞研磨エリア１２２の順に圧力勾配が設けられている。図１０に示すＣＭＰユニット１５０は、半導体ウェハの表面を研磨するものである。このＣＭＰユニット１５０では、研磨面１５１ａに研磨液を供給しながら半導体ウェハを研磨テーブル１５１上の研磨面１５１ａに押圧する。
【００７１】
次に、本実施形態の基板処理装置の処理工程について説明する。研磨される半導体ウェハは、第１搬送ロボット１０２によってロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１から仮置き台１０４に搬送され、次いで、第２搬送ロボット１０３によって仮置き台１０４からＣＭＰユニット１５０に搬送される。ＣＭＰユニット１５０では半導体ウェハの表面が化学的機械的に研磨される。ＣＭＰユニット１５０により研磨された半導体ウェハは、第２搬送ロボット１０３によって研磨ユニット１１０Ａ（又は１１０Ｂ）、洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）、リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）、及び仮置き台１０４の順に搬送され、各ユニットで半導体ウェハの処理が連続して行われる。そして、処理された半導体ウェハは、仮置き台１０４から又は直接リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）からロード／アンロードステージ１００上のウェハカセット１０１に搬送される。
【００７２】
なお、半導体ウェハが処理される処理シーケンスは、適宜変更することが可能である。例えば、仮置き台１０４、研磨ユニット１１０Ａ（又は１１０Ｂ）、ＣＭＰユニット１５０、洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）、リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）、仮置き台１０４の順に半導体ウェハを搬送してもよい。さらに、仮置き台１０４、研磨ユニット１１０Ａ、ＣＭＰユニット１５０、研磨ユニット１１０Ｂ、洗浄ユニット１０５Ａ（又は１０５Ｂ）、リンスドライユニット１０６Ａ（又は１０６Ｂ）、仮置き台１０４の順に半導体ウェハを搬送してもよい。または、ＣＭＰユニットを２台設けて２つの処理ラインによるパラレル処理やシリアル処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、半導体ウェハなどの基板の周縁部（ベベル部及びエッジ部）に生じた表面荒れや、基板の周縁部に形成された膜を除去する研磨装置、及び該研磨装置を備えた基板処理装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す研磨装置の横断面図である。
【図３】図３Ａは図１の研磨ヘッドを示す拡大断面図であり、図３Ｂは図３Ａに示す研磨ヘッドの他の構成例を示す拡大断面図であり、図３Ｃは図３Ａに示す研磨ヘッドの更に他の構成例を示す拡大断面図である。
【図４】図４Ａは図１に示す研磨装置の部分拡大図であり、図４Ｂは図４Ａに示す研磨装置の平面図である。
【図５】研磨終点を検出する研磨終点検出部の一例を示す側面図である。
【図６】研磨終点を検出する研磨終点検出部の他の例を示す側面図である。
【図７】図７Ａは、研磨終点を検出する研磨終点検出部のさらに他の例を示す側面図であり、図７Ｂは投光部と受光部とを具備したフォトセンサの概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図９】図８に示す基板処理装置の側面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。
【図１１】半導体ウェハのベベル部およびエッジ部を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨室を形成するためのハウジングと、
前記研磨室内に配置され、基板を保持して回転させる回転テーブルと、
前記研磨室外に配置され、前記研磨室内に研磨テープを繰り出して巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構と、
基板のベベル部に対して前記研磨テープを押圧する研磨ヘッドと、
基板の表裏面に液体を供給する液体供給部と、
前記研磨室の内部の気圧を前記研磨室の外部の気圧よりも低くするための調整機構とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構を更に備え、
前記揺動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構を更に備え、
前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構と、
前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構とを更に備え、
前記揺動機構及び前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記液体供給部は、前記研磨テープと基板との接触箇所に液体を供給する第１のノズルと、基板に液体を供給して基板の表面全体に液膜を形成させる第２のノズルと、基板の裏面に液体を供給する第３のノズルとを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記回転テーブルに対して基板をセンタリングする位置決め機構を更に備え、
前記位置決め機構は、互いに平行に移動可能な一対のアームと、前記アームを互いに近接及び離間する方向に移動させるアーム駆動機構とを備え、前記アームのそれぞれに、基板のベベル部に当接する少なくとも２つの当接部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項７】
研磨終点を検知する研磨終点検出部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項８】
基板の被研磨部を撮像する画像センサと、該画像センサにより得られた画像を処理して被研磨部の研磨状態を判断する制御部とを備えたことを特徴とする請求項７記載の研磨装置。
【請求項９】
前記研磨ヘッドは超音波振動子を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨室の内部に純水を噴射して該研磨室を洗浄する純水噴射部を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項１１】
研磨テープを基板のベベル部に摺接させて該ベベル部を研磨する研磨ユニットと、
少なくとも基板のベベル部を洗浄する洗浄ユニットと、
前記洗浄ユニットにより洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットとを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
前記研磨ユニットは、前記研磨テープを基板のベベル部及びエッジ部に摺接させて該ベベル部及びエッジ部を研磨することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記研磨ユニットは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させて該ノッチ部を研磨することを特徴とする請求項１１又は１２記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記基板処理装置の内部空間を、基板の研磨処理を行うための研磨エリアと基板の洗浄処理を行うための洗浄エリアとに区画する隔壁を更に備え、前記研磨エリアの内部圧力は前記洗浄エリアの内部圧力よりも低く設定されることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
洗浄エリア内に、清浄な気体のダウンフローを形成するファンユニットを備えたことを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
基板を研磨テーブルに押圧して該基板の表面を研磨する化学的機械的研磨ユニットを更に備えたことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１】
研磨室を形成するためのハウジングと、
前記研磨室内に配置され、基板を保持して回転させる回転テーブルと、
前記研磨室外に配置され、前記研磨室内に研磨テープを繰り出して巻き取る研磨テープ繰り出し巻き取り機構と、
基板のベベル部に対して前記研磨テープを押圧する研磨ヘッドと、
基板の表裏面に液体を供給する液体供給部と、
前記研磨室の内部の気圧を前記研磨室の外部の気圧よりも低くするための調整機構とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構を更に備え、
前記揺動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構を更に備え、
前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨ヘッドを基板のベベル部を中心として上下方向に揺動させる揺動機構と、
前記研磨ヘッドと基板の間で該基板の接線方向に沿って相対的な移動をさせる相対移動機構とを更に備え、
前記揺動機構及び前記相対移動機構は、前記研磨室外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項５】
前記液体供給部は、前記研磨テープと基板との接触箇所に液体を供給する第１のノズルと、基板に液体を供給して基板の表面全体に液膜を形成させる第２のノズルと、基板の裏面に液体を供給する第３のノズルとを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項６】
前記回転テーブルに対して基板をセンタリングする位置決め機構を更に備え、
前記位置決め機構は、互いに平行に移動可能な一対のアームと、前記アームを互いに近接及び離間する方向に移動させるアーム駆動機構とを備え、前記アームのそれぞれに、基板のベベル部に当接する少なくとも２つの当接部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項７】
研磨終点を検知する研磨終点検出部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項８】
基板の被研磨部を撮像する画像センサと、該画像センサにより得られた画像を処理して被研磨部の研磨状態を判断する制御部とを備えたことを特徴とする請求項７記載の研磨装置。
【請求項９】
前記研磨ヘッドは超音波振動子を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨室の内部に純水を噴射して該研磨室を洗浄する純水噴射部を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の研磨装置。
【請求項１１】
研磨テープを基板のベベル部に摺接させて該ベベル部を研磨する研磨ユニットと、
少なくとも基板のベベル部を洗浄する洗浄ユニットと、
前記洗浄ユニットにより洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットとを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１２】
前記研磨ユニットは、前記研磨テープを基板のベベル部及びエッジ部に摺接させて該ベベル部及びエッジ部を研磨することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記研磨ユニットは、研磨テープを基板のノッチ部に摺接させて該ノッチ部を研磨することを特徴とする請求項１１又は１２記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記基板処理装置の内部空間を、基板の研磨処理を行うための研磨エリアと基板の洗浄処理を行うための洗浄エリアとに区画する隔壁を更に備え、前記研磨エリアの内部圧力は前記洗浄エリアの内部圧力よりも低く設定されることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
洗浄エリア内に、清浄な気体のダウンフローを形成するファンユニットを備えたことを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
基板を研磨テーブルに押圧して該基板の表面を研磨する化学的機械的研磨ユニットを更に備えたことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００７−５２４２３１（Ｐ２００７−５２４２３１Ａ）
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２４９７８（Ｐ２００６−５２４９７８）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００３４１５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８１３０１
【国際公開日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００３４１５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８１３０１
【国際公開日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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