WO2017122580A1 - 研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

ベベル部の形状が色々ある状況であっても、研磨前の状態に基づいて、適切な研磨レシピを選択して研磨できる研磨装置を提供する。　研磨装置１００は、基板Ｗ１を保持して研磨する保持研磨部１０２と、研磨を行う前の基板Ｗ１の外周部の状態に関するデータ１０４ａを認識する認識部１０４を有する。保持研磨部１０２は、基板Ｗ１を保持して回転させる保持部１０６と、研磨部材を基板Ｗ１の外周部に押圧して外周部を研磨する研磨部１０８とを有する。研磨条件決定部１１０は、外周部の形状が、形状に関する複数のタイプのうちのどのタイプであるかを示すデータ１０４ａに基づいて、研磨条件を決定する。

Description

研磨装置及び研磨方法

　本発明は、半導体ウェハなどの被研磨体の外周部を研磨する研磨装置及び研磨方法に関する。

　半導体製造における歩留まり向上の観点から、半導体ウェハなどの基板の外周部の表面状態の管理が近年注目されている。半導体製造工程では、多くの材料がシリコンウェハ上に成膜され、積層されていくため、製品に使用されない外周部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の外周部のみをアームで保持して基板を搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、外周部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離してデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、研磨装置を用いて、基板の外周部を研磨して不要な膜や表面荒れを除去することが従来から行われている。

　このような研磨装置として、特開２０１１-１６１６２５号に記載するような研磨テープを用いて基板の外周部を研磨する装置が知られている。この種の研磨装置は、研磨テープの研磨面を基板の外周部に摺接させることで基板の外周部を研磨する。ここで、本明細書では、基板の外周部を、基板の最外周に位置するベベル部と、このベベル部の径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。

　図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の外周部を示す拡大断面図である。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。図１（ａ）の基板Ｗ１において、ベベル部は、基板Ｗ１の最外周面を構成する上側傾斜部（上側ベベル部）ＰＰ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ１、及び側部（アペックス）ＲＲからなる部分ＢＢを指し、また図１（ｂ）の基板Ｗ１においては、基板Ｗ１の最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分ＢＢを指す。またトップエッジ部は、ベベル部ＢＢ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Ｄ１よりも径方向外側に位置する平坦部Ｅ１を指す。ボトムエッジ部は、トップエッジ部とは反対側に位置し、ベベル部ＢＢよりも径方向内側に位置する平坦部Ｅ２を指す。これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、総称してニアエッジ部と呼ばれることもある。

　ベベル研磨では、基板を円周方向に回転させながら、研磨部において研磨部材であるダイヤ研磨テープ等を基板外周部の研磨対象面に押し付けて研磨をする。このため、基板外周部の研磨前の形状によって研磨状況が変わってしまうことがあった。

　研磨テープを使用する場合、研磨前にベベル形状を計測し、ベベル形状に合わせた研磨条件（研磨レシピ）を作業員が経験から作成し、実際に基板を研磨して問題がないことを確かめる。問題がないことを確認した上で初めて、複数枚の基板の連続処理を開始できた。

　半導体ウェハのベベル部の形状は、半導体ウェハのメーカーにより異なる。半導体メーカーは、半導体ウェハの供給を安定化させるために、複数の半導体ウェハのメーカーから半導体ウェハを購入することがある。半導体メーカーは、デバイスによって、異なるベベル形状の半導体ウェハを用いることがある。これらの理由により、半導体回路の生産ラインには、ロット単位で、または１枚ごとにさまざまなベベル形状の半導体ウェハが混在して流れている。

　混在している状況で、ウェハ形状が変わるたびに加工レシピを作業員が検討するのは、研磨装置を使用する側からすれば、非常に面倒であり、研磨装置のダウンタイムも増えてしまう。

特開２０１１－１６１６２５号

　本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ベベル部の形状が色々ある状況であっても、研磨前の状態に基づいて、適切な研磨レシピを選択して研磨できる研磨装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような研磨装置を用いた研磨方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、第１の形態では、被研磨体を保持するための保持部と、前記被研磨体の外周部に押圧されて該外周部を研磨するための研磨部材と、前記研磨を行う前の前記外周部の状態に関するデータに基づいて、前記状態に対応した研磨条件を決定する研磨条件決定部と、前記研磨条件に従って前記研磨部材が前記被研磨体を研磨するように前記研磨部材を制御する制御部とを有する研磨装置、という構成を採っている。

　このような構成を採ることにより、被研磨体の外周部の状態（例えば形状）がいろいろある状況であっても、研磨を行う前の外周部の状態に関するデータに基づいて、適切な研磨条件を選択できる。このため、研磨不良が減少し、装置を使用するユーザの手間も減り、研磨装置のダウンタイムも削減できる。

　第２の形態では、前記データは、前記外周部の状態が、前記状態に関する複数のタイプのうちのどのタイプであるかを示すデータである、という構成を採っている。

　この形態によれば、被研磨体の状態として想定されるタイプごとの研磨条件を、事前に実験等により決定しておけば、研磨条件決定部は、前記状態に対応した研磨条件を決定できる。

　第３の形態では、前記外周部の状態は、前記外周部の形状である、という構成を採っている。

　第４の形態では、前記外周部の形状に関するデータは、共焦点レーザー顕微鏡により得られたデータである、という構成を採っている。

　第５の形態では、前記外周部の形状に関するデータは、テレセントリック光学系により得られたデータである、という構成を採っている。

　第６の形態では、前記外周部の状態は、前記外周部における付着物の状態である、という構成を採っている。

　第７の形態では、前記研磨部が前記被研磨体を研磨した後に、前記外周部の研磨後の状態に関するデータに基づいて、前記研磨を終了するかどうかを決定する研磨終了決定部を有する、という構成を採っている。

　第８の形態では、前記被研磨体の外周部は、前記被研磨体の外周部における端面であるベベル部である、という構成を採っている。

　第９の形態では、前記研磨を行う前の前記外周部の状態に関するデータを認識し、得られたデータを前記研磨条件決定部に送信する認識部を有する、という構成を採っている。

　このような構成を採ることにより、被研磨体の外周部の状態がいろいろある状況であっても、研磨処理を開始する前に認識部にて、研磨を行う前の外周部の状態を認識し、適切な研磨条件を選択できる。

　第１０の形態では、被研磨体を保持して回転させるとともに、研磨部材を前記被研磨体の外周部に押圧して該外周部を研磨する研磨方法において、前記研磨を行う前の前記外周部の状態に関するデータに基づいて、前記状態に対応した研磨条件を決定するステップと、前記研磨条件に従って前記被研磨体を研磨する、という構成を採っている。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の外周部を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る研磨装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るタイプの種類を示す図である。 本発明の一実施形態に係る保持研磨部を示す平面図である。 図５は図４に示す研磨装置の縦断面図である。 研磨ヘッドの拡大図である。 チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。 チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。 水平状態にある研磨ヘッドを示す図である。 基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドを上方に傾けた状態を示す図である。 基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドを下方に傾けた状態を示す図である。 基板のベベル部の研磨時に研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させている様子を示す図である。 本実施例の処理ステップを示すフローチャートである。

　以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

　図２は本発明の一実施形態に係る研磨装置１００を示すブロック図である。この研磨装置１００は、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る。研磨される基板の例としては、成膜された直径３００ｍｍの半導体ウエハが挙げられる。

　研磨装置１００は、基板Ｗ１（被研磨体）を保持して研磨する保持研磨部１０２と、研磨を行う前の基板Ｗ１の外周部の状態に関するデータ１０４ａを認識する認識部１０４を有する。保持研磨部１０２は、基板Ｗ１を保持して回転させる保持部１０６と、基板Ｗ１の外周部に押圧されて外周部を研磨する研磨部材が配置される研磨部（研磨ヘッド）１０８とを有する。認識部１０４は、得られたデータ１０４ａを研磨条件決定部１１０に送信する。

　保持研磨部１０２は、さらに、研磨を行う前の外周部の状態に関するデータ１０４ａに基づいて、状態に対応した研磨条件を決定する研磨条件決定部１１０と、研磨条件に従って研磨部材が基板Ｗ１を研磨するように、研磨部材を制御する制御部１１２とを有する。研磨条件決定部１１０は、研磨を行う前の外周部の状態に関するデータ１０４ａを認識部１０４から受信する。

　本実施例では、研磨を行う前の外周部の状態とは、外周部の形状である。本実施例では、研磨の対象とする基板Ｗ１の外周部は、基板Ｗ１の外周部における端面であるベベル部ＢＢである。本願発明の研磨の対象とする基板Ｗ１の外周部は、ベベル部以外のトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２でもよい。

　本願発明の研磨を行う前の外周部の状態としては、外周部における付着物の状態でもよい。外周部における付着物の状態とは、外周部に残存した不要な膜やごみ等の付着物の付着状態（すなわち、付着量や付着場所等）である。

　認識部１０４は、外周部の研磨後の状態に関するデータ１０４ｂも認識する。認識部１０４は、得られたデータ１０４ｂを研磨条件決定部１１０に送信する。

　認識部１０４は、研磨を行う前の外周部の状態が、状態に関する複数のタイプのうちのどのタイプであるかを決定し、得られたタイプに関する情報をデータ１０４ａとして研磨条件決定部１１０に送信する。研磨条件決定部１１０は、データ１０４ａに基づいて、すなわち、決定されたタイプに基づいて、研磨条件を決定する。研磨条件決定部１１０は、研磨部１０８が基板Ｗ１を研磨した後に、外周部の研磨後の状態に関するデータ１０４ｂに基づいて、研磨を終了するかどうかを決定する研磨終了決定部の機能を兼ねる。

　本実施例を具体的に説明する。基板Ｗ１のベベル部を研磨する前に、基板Ｗ１の端面の断面形状を認識部１０４が、正確に計測して認識する。その形状をタイプ別（例えば５種類のタイプに分ける）に認識部１０４が区別する。研磨条件決定部１１０はそのタイプ別情報から、あらかじめタイプごとに準備された加工レシピのどれに当たるか判断し、加工レシピを選択する。

　研磨条件決定部１１０は、制御部１１２に加工レシピを送信する。制御部１１２は、選択された加工レシピに従って、研磨部１０８を制御して自動的に研磨処理を行う。

　加工レシピにより規定される研磨条件としては、研磨時間、研磨ヘッドと基板Ｗ１との間の研磨角度、基板Ｗ１の回転数、研磨圧力、研磨テープの送り速度等がある。加工レシピの内容は、事前に実験等により、後述するタイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅごとに決定される。

　最初に、認識部１０４について説明する。認識部１０４は、共焦点レーザー顕微鏡１０５，１０７を用いて基板Ｗ１の端部の表面形状を３次元計測する。共焦点レーザー顕微鏡１０５，１０７などの共焦点光学系を用いた認識装置では、レーザ光源から発生したレーザ光を、対物レンズを介して試料表面に投射して、試料からの反射光を一次元イメージセンサで受光している。

　共焦点光学系は、走査ビームの集束点が基板Ｗ１上に位置する場合のみ、最大輝度の反射光が受光素子に入射し、集束点が基板Ｗ１表面からずれている場合受光素子に入射する反射光の光量は大幅に低下する。従って、共焦点光学系を固定して、基板Ｗ１を動かし、基板Ｗ１表面からの反射光の最大輝度値を発生する基板Ｗ１の位置情報を得ることにより、基板Ｗ１の断面形状を認識することができる。

　基板Ｗ１は、ベベル研磨の前工程での処理が終了した後、図示しない搬送機構により搬送されて、ベース１０９上に配置された３次元移動機構１２０に載置される。ベース１０９は、認識部１０４のフレーム（図示せず）に固定されている。３次元移動機構１２０は、水平面内のＸＹ方向に位置決めするＸＹステージ１２２、高さ方向のＺ方向に位置決めするＺステージ１２４、及び回転軸１２６周りの回転位置を設定するθステージ１２８からなっている。回転軸１２６上にウェハ吸着テーブル１３０が設けられ、基板Ｗ１は、真空によりウェハ吸着テーブル１３０に固定される。ＸＹステージ１２２、Ｚステージ１２４、及びθステージ１２８は、コントローラ１３２により、それぞれの移動量が制御される。

　共焦点レーザー顕微鏡１０５，１０７からの輝度が最大、すなわち最も明るくなった基板Ｗ１の位置が基板Ｗ１の表面の位置情報を表すことになる。そこでこのことを利用し、輝度が最大となったときのコントローラ１３２は、ＸＹステージ１２２、Ｚステージ１２４、及びθステージ１２８の位置情報を記録することにより、基板Ｗ１の位置情報を取り込むことが可能となる。基板Ｗ１を共焦点レーザー顕微鏡１０５，１０７に対して相対的に移動させ、最も明るくなる、最大輝度が得られた位置情報を保存する。これにより、基板Ｗ１の表面形状（断面形状）を得ることができる。コントローラ１３２は、得られた断面形状を、複数のタイプに分けて、外周部の断面形状が、断面形状に関する複数のタイプのうちのどのタイプであるかを示すデータ１０４ａを生成する。

　認識部１０４は、本実施例では、メモリとＣＰＵとを備えており、予め記憶されたプログラムを実行することによって、メモリとＣＰＵは、コントローラ１３２として機能する。なお、コントローラ１３２の機能の少なくとも一部は、専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。

　データ１０４ａの具体例を図３に示す。図３は、断面形状を５タイプに分けた場合の例である。なお、本願発明は、５タイプに分ける場合に限られるものではなく、５タイプより多くても少なくてもよい。いくつのタイプに分けるかは、本装置で扱う基板Ｗ１の種類や、本装置のユーザの製造工程に依存する。図３では、データ１０４ａは、タイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのいずれかである。図３（ａ）は、各タイプの断面形状の写真を示し、図３（ｂ）は、タイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対応する断面形状のデータを示す。具体的には、断面形状のデータは、輝度の高い部分の位置を表す２次元数値データの集合（各組がＸ，Ｙ座標データからなる複数組の集合）である。

　断面形状を、タイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに分ける方法（画像認識方法）は種々可能である。例えば、以下のステップによる。ステップ（１）断面形状の中心１３６に直線部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３があるかどうかで、断面形状をタイプＡ，Ｂ，Ｃと、タイプＤ，Ｅに分ける。ステップ（２）次に、直線部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の長さで、断面形状をタイプＡ，ＢとタイプＣに分ける。ステップ（３）斜めの直線部Ｌ４があるかどうかで、断面形状をタイプＡと、タイプＢに分ける。ステップ（４）曲線部Ｒ１，Ｒ２の長さで、断面形状をタイプＤとタイプＥに分ける。

　他の方法として、典型的なタイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの断面形状の数値データをテンプレートして認識部１０４に予め記憶しておき、テンプレートと、認識された断面形状のデータを乗算して加算することにより、類似度を計算する方法（テンプレートマッチング法）も可能である。加算された数値が最大となるタイプを、断面形状のタイプとする。

　コントローラ１３２は、外周部の形状が、どのタイプであるかを決定すると、タイプ識別情報（タイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのいずれであるかを示す情報）を、研磨を行う前の外周部の状態に関するデータ１０４ａとして研磨条件決定部１１０に送信する。

　なお、共焦点レーザー顕微鏡１０５は、基板Ｗ１の上側表面を計測し，共焦点レーザー顕微鏡１０７は、基板Ｗ１の下側表面を計測する。また、本発明の認識部１０４は、共焦点レーザー顕微鏡１０５，１０７を用いて基板Ｗ１の端部の表面形状を３次元計測することに限られない。たとえば、テレセントリック光学系を用いることもできる。テレセントリック光学系は、レンズの片側において光軸と主光線が平行とみなせるような光学系であり、ピントがズレて像がボケてしまっても、その大きさは変わらない。テレセントリック光学系では、ＣＣＤカメラを用いる。テレセントリック光学系では、遠くても近くても同じ大きさに見える。

　テレセントリック光学系では、像の寸法が一定で変化しないため、画像認識や画像処理に最適な光学系であり、画像におけるエッジ（基板Ｗ１の表面形状）の検出ができる。ＣＣＤカメラから得た映像信号を、明るさによってグレースケールにデータ変換し、データのピークをエッジ位置として検出する。明暗の絶対量ではなく変化率から求めるため、照明や表面反射率などのばらつきの影響を受けにくく、安定的にエッジ位置を検出できる。

　なお、認識部１０４のＣＣＤカメラ１３４は、外周部の研磨後の状態に関するデータ１０４ｂ（カラー画像）を認識する。ＣＣＤカメラ１３４が撮影する研磨後の外周部の状態としては、研磨後の外周部における付着物の状態である。研磨後の外周部における付着物の状態、すなわち、外周部に残存した不要な膜やごみ等の付着物の付着状態（すなわち、付着量や付着場所等）を、研磨終了決定部１１０は色により判断する。コントローラ１３２は、得られたカラー画像をデータ１０４ｂとして研磨終了決定部１１０に送信する。研磨終了決定部１１０は、例えば、特定の色が、所定値より薄くなった時又は特定の色が検知できないときに、研磨終了と判断する。

　次に、保持研磨部１０２について説明する。保持研磨部１０２の研磨条件決定部１１０は、研磨を行う前の外周部の状態に関するデータ１０４ａを認識部１０４のコントローラ１３２から受信する。

　研磨条件決定部１１０は、決定されたタイプに基づいて、研磨条件を決定する。研磨条件決定部１１０はそのタイプ別情報から、あらかじめタイプごとに準備された加工レシピのどれに当たるか判断し、加工レシピを選択する。研磨条件決定部１１０は、制御部１１２に加工レシピを送信する。制御部１１２は、選択された加工レシピに従って、研磨部１０８を制御して自動的に研磨処理を行う。

　保持研磨部１０２は、本実施例では、メモリとＣＰＵとを備えており、予め記憶されたプログラムを実行することによって、メモリとＣＰＵは、研磨条件決定部１１０、研磨終了決定部１１０、及び制御部１１２として機能する。なお、研磨条件決定部１１０、研磨終了決定部１１０、及び制御部１１２の機能の少なくとも一部は、専用のハードウェア回路で構成されていてもよい。

　次に、基板Ｗ１を保持して回転させる保持部１０６と、研磨ヘッドを基板Ｗ１の外周部に押圧して外周部を研磨する研磨部１０８が行う研磨処理の詳細について説明する。

　図４は本発明の一実施形態に係る保持部１０６と研磨部１０８を示す平面図であり、図５は図４に示す保持部１０６と研磨部１０８の縦断面図である。図４および図５に示すように、この装置は、その中央部に、研磨対象物である基板Ｗ１を水平に保持し、回転させる回転保持機構（保持部）１０６を備えている。認識部１０４で断面形状が認識された基板Ｗ１は、図示しない搬送機構により、認識部１０４から回転保持機構１０６の保持ステージ４に搬送される。

　図４においては、回転保持機構１０６が基板Ｗ１を保持している状態を示している。回転保持機構１０６は、基板Ｗ１の裏面を真空吸着により保持する皿状の保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結された中空シャフト５と、この中空シャフト５を回転させるモータＭ１とを少なくとも備えている。基板Ｗ１は、搬送機構のハンド（図示せず）により、基板Ｗ１の中心が中空シャフト５の軸心と一致するように保持ステージ４の上に載置される。本実施例では、回転保持機構１０６は、以下に示す構成要素をさらに備えている。

　中空シャフト５は、ボールスプライン軸受（直動軸受）６によって上下動自在に支持されている。保持ステージ４の上面には溝４ａが形成されており、この溝４ａは、中空シャフト５を通って延びる連通路７に連通している。連通路７は中空シャフト５の下端に取り付けられたロータリジョイント８を介して真空ライン９に接続されている。連通路７は、処理後の基板Ｗ１を保持ステージ４から離脱させるための窒素ガス供給ライン１０にも接続されている。これらの真空ライン９と窒素ガス供給ライン１０を切り替えることによって、基板Ｗ１を保持ステージ４の上面に真空吸着し、離脱させる。

　中空シャフト５は、この中空シャフト５に連結されたプーリーｐ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたプーリーｐ２と、これらプーリーｐ１，ｐ２に掛けられたベルトｂ１を介してモータＭ１によって回転される。モータＭ１の回転軸は中空シャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持された基板Ｗ１は、モータＭ１によって回転される。

　ボールスプライン軸受６は、中空シャフト５がその長手方向へ自由に移動することを許容する軸受である。ボールスプライン軸受６は円筒状のケーシング１２に固定されている。したがって、本実施形態においては、中空シャフト５は、ケーシング１２に対して上下に直線動作ができるように構成されており、中空シャフト５とケーシング１２は一体に回転する。中空シャフト５は、エアシリンダ（昇降機構）１５に連結されており、エアシリンダ１５によって中空シャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。

　ケーシング１２と、その外側に同心上に配置された円筒状のケーシング１４との間にはラジアル軸受１８が介装されており、ケーシング１２は軸受１８によって回転自在に支持されている。このような構成により、回転保持機構１０６は、基板Ｗ１をその中心軸Ｃｒまわりに回転させ、かつ基板Ｗ１を中心軸Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。

　図４に示すように、回転保持機構１０６に保持された基板Ｗ１の周囲には４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが配置されている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの径方向外側には研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがそれぞれ設けられている。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ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、４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄおよび保持ステージ４は研磨室２１内に配置されている。一方、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ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。研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは互いに同一の構成を有し、研磨テープ供給機構２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄも互いに同一の構成を有している。以下、研磨ヘッド組立体１Ａおよび研磨テープ供給機構２Ａについて説明する。

　研磨テープ供給機構２Ａは、研磨テープ（研磨部材）２３を研磨ヘッド組立体１Ａに供給する供給リール２４と、基板Ｗ１の研磨に使用された研磨テープ２３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の上方に配置されている。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４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）。それぞれのモータＭ２は、所定の回転方向に一定のトルクをかけ、研磨テープ２３に所定のテンションをかけることができるようになっている。

　研磨テープ２３は長尺の帯状の研磨具であり、その片面が研磨面を構成している。研磨テープ２３は、ＰＥＴシートなどからなる基材テープと、基材テープの上に形成されている研磨層とを有している。研磨層は、基材テープの一方の表面を被覆するバインダ（例えば樹脂）と、バインダに保持された砥粒とから構成されており、研磨層の表面が研磨面を構成している。研磨具として、研磨テープに代えて、帯状の研磨布を用いてもよい。

　研磨テープ２３は供給リール２４に巻かれた状態で研磨テープ供給機構２Ａにセットされる。研磨テープ２３の一端は回収リール２５に取り付けられ、研磨ヘッド組立体１Ａに供給された研磨テープ２３を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ２３を回収するようになっている。研磨ヘッド組立体１Ａは研磨テープ供給機構２Ａから供給された研磨テープ２３を基板Ｗ１の外周部に当接させるための研磨ヘッド１０８を備えている。研磨テープ２３は、研磨テープ２３の研磨面が基板Ｗ１を向くように研磨ヘッド１０８に供給される。

　研磨テープ供給機構２Ａは複数のガイドローラ３１，３２，３３，３４を有しており、研磨ヘッド組立体１Ａに供給され、研磨ヘッド組立体１Ａから回収される研磨テープ２３がこれらのガイドローラ３１，３２，３３，３４によってガイドされる。研磨テープ２３は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通して供給リール２４から研磨ヘッド１０８へ供給され、使用された研磨テープ２３は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。

　図５に示すように、基板Ｗ１の上方には上側供給ノズル３６が配置され、回転保持機構１０６に保持された基板Ｗ１の上面中心に向けて研磨液を供給する。また、基板Ｗ１の裏面と回転保持機構１０６の保持ステージ４との境界部（保持ステージ４の外周部）に向けて研磨液を供給する下側供給ノズル３７を備えている。さらに、研磨装置は、研磨処理後に研磨ヘッド１０８を洗浄する洗浄ノズル３８を備えている。

　中空シャフト５がケーシング１２に対して昇降した時にボールスプライン軸受６やラジアル軸受１８などの機構を研磨室２１から隔離するために、図５に示すように、中空シャフト５とケーシング１２の上端とは上下に伸縮可能なベローズ１９で接続されている。図５は中空シャフト５が下降している状態を示し、保持ステージ４が研磨位置にあることを示している。

　隔壁２０は、基板Ｗ１を研磨室２１に搬入および搬出するための搬送口２０ｂを備えている。搬送口２０ｂは、水平に延びる切り欠きとして形成されている。したがって、搬送機構に把持された基板Ｗ１は、水平な状態を保ちながら、搬送口２０ｂを通って研磨室２１内を横切ることが可能となっている。隔壁２０の上面には開口２０ｃおよびルーバー４０が設けられ、下面には排気口（図示せず）が設けられている。研磨処理時は、搬送口２０ｂは図示しないシャッターで閉じられるようになっている。

　図４に示すように、研磨ヘッド１０８はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、基板Ｗ１の接線方向に平行な回転軸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ｐ３，ｐ４およびベルトｂ２を介してモータＭ４に連結されている。モータＭ４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム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ｐ３，ｐ４、およびベルトｂ２によって、基板Ｗ１の表面に対して研磨ヘッド１０８を傾斜させるチルト機構が構成されている。

　チルト機構は、移動台６１に搭載されている。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、回転保持機構１０６に保持された基板Ｗ１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Ｗ１の半径方向に沿って直線的に移動可能になっている。移動台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を介して連結されている。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。

　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１０８を基板Ｗ１の半径方向に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１０８を基板Ｗ１へ近接および離間させるように動作する。一方、研磨テープ供給機構２Ａはベースプレート６５に固定されている。

　図６は研磨ヘッド１０８の拡大図である。図６に示すように、研磨ヘッド１０８は、研磨テープ２３の研磨面を基板Ｗ１に対して所定の力で押圧する押圧機構４１を少なくとも備えている。また、本実施例では、研磨ヘッド１０８は、研磨テープ２３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。本実施例では、さらに、研磨ヘッド１０８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Ｗ１の接線方向と直交する方向に研磨テープ２３が進行するように研磨テープ２３をガイドする。

　研磨ヘッド１０８に設けられたテープ送り機構４２は、テープ送りローラ４２ａと、テープ把持ローラ４２ｂと、テープ送りローラ４２ａを回転させるモータＭ３とを備えている。モータＭ３は研磨ヘッド１０８の側面に設けられ、モータＭ３の回転軸にテープ送りローラ４２ａが取り付けられている。テープ把持ローラ４２ｂはテープ送りローラ４２ａに隣接して配置されている。テープ把持ローラ４２ｂは、図６の矢印ＮＦで示す方向（テープ送りローラ４２ａに向かう方向）に力を発生するように図示しない機構で支持されており、テープ送りローラ４２ａを押圧するように構成されている。

　モータＭ３が図６に示す矢印方向に回転すると、テープ送りローラ４２ａが回転して研磨テープ２３を供給リール２４から研磨ヘッド１０８を経由して回収リール２５へ送ることができる。テープ把持ローラ４２ｂはそれ自身の軸まわりに回転することができるように構成され、研磨テープ２３が送られるに従って回転する。

　押圧機構４１は、研磨テープ２３の裏面側に配置された押圧部材５０と、この押圧部材５０を基板Ｗ１の外周部に向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とを備えている。エアシリンダ５２へ供給する空気圧を制御することによって、研磨テープ２３を基板Ｗ１に対して押圧する力が調整される。基板Ｗ１の周囲に配置された４つの研磨ヘッド組立体１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのチルト機構、押圧機構４１、テープ送り機構４２、および各研磨ヘッド組立体を移動させる移動機構は、それぞれ独立に動作が可能なように構成されている。

　基板Ｗ１は研磨テープ２３との摺接により研磨されるので、研磨テープ２３によって除去される膜の量は、研磨テープ２３に接触している累積時間によって決定される。

　図７は、チルト機構によって上方に傾けられた研磨ヘッドを示す図であり、図８は、チルト機構によって下方に傾けられた研磨ヘッドを示す図である。

　図７乃至図９は、図７に示す押圧部材５０を備えた研磨ヘッド１０８を用いた研磨方法の一例を示す図である。まず、図７に示すように、研磨ヘッド１０８を上方に傾けて、突起部５１ａにより研磨テープ２３を基板Ｗ１のトップエッジ部に押圧し、トップエッジ部を研磨する。次に、図８に示すように、研磨ヘッド１０８を下方に傾けて、突起部５１ｂにより研磨テープ２３を基板Ｗ１のボトムエッジ部に押圧し、ボトムエッジ部を研磨する。そして、図９に示すように、研磨ヘッド１０８を水平にし（基板Ｗ１の表面に対する傾斜角度を０とし）、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗ１のベベル部に押圧し、ベベル部を研磨する。

　さらに、図１０および図１１に示すように、研磨ヘッド１０８を所定の角度に傾斜させた状態で、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗ１のベベル部に対して斜めに押圧し、ベベル部を研磨してもよい。このように、研磨ヘッド１０８を傾斜させることで、図１（ａ）に示す上側傾斜部（上側ベベル部）ＰＰ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ１、及び側部（アペックス）ＲＲを含むベベル部全体を研磨することができる。さらに、図１２に示すように、押圧パッド７０により研磨テープ２３を基板Ｗ１のベベル部に対して押圧しながら、研磨ヘッド１０８の傾斜角度をチルト機構により連続的に変化させてもよい。

　このように、突起部５１ａ，５１ｂおよび押圧パッド７０を有する押圧部材５０を用いることにより、研磨テープ２３は基板Ｗ１の外周部の全体を研磨することができる。

　次に、本実施例の研磨装置を用いた研磨方法について図１３により説明する。図１３は、本実施例の処理ステップを示すフローチャートである。研磨開始の指示をユーザが研磨装置１００の入力装置（図示せず）に入力する（ステップＳ１０）と、制御部１１２は、信号線１１２ａを介して認識部１０４のコントローラ１３２に、ベベル部の形状の計測開始を指示する（ステップＳ１２）。コントローラ１３２は、３次元移動機構１２０と共焦点レーザー顕微鏡１０５，１０７を制御して、研磨を行う前のベベル部の形状に関するデータの認識を開始する（ステップＳ１４）。

　コントローラ１３２は、研磨を行う前のベベル部の形状に関するデータに基づいて、ベベル部の断面形状を５タイプのいずれかと認識して、５タイプのいずれかに分ける（ステップＳ１６）。研磨条件決定部１１０は、５タイプに対応した研磨レシピを選択する（ステップＳ１８）。制御部１１２は、研磨レシピに従って保持部１０６に基板Ｗ１を保持して回転させるとともに、研磨部１０８に研磨ヘッドを基板Ｗ１のベベル部に押圧させて、ベベル部を研磨させる（ステップＳ２０）。

　研磨部１０８が基板Ｗ１を、研磨レシピに従って研磨した後に、ベベル部の研磨後の状態に関するデータ１０４ｂに基づいて、研磨終了決定部１１０は、研磨を終了するかどうかを決定する。付着物が規定量以下であると判断すると、研磨終了決定部１１０は、研磨加工の終了を制御部１１２に送信し、制御部１１２は、研磨処理を終了する（ステップＳ２２）。

　本実施例によれば、ベベル部の形状がいろいろある状況であっても、研磨前の状態に基づいて、適切な研磨レシピを選択して基板Ｗ１のベベル部を研磨できる。

　なお、上記の実施例では、研磨を行う前の外周部の状態として、外周部の形状を採用したが、本発明はこれに限られるものではない。研磨を行う前の外周部の状態として、研磨前の外周部における既述の付着物の状態を採用することもできる。外周部における付着物の状態、すなわち、外周部に存在する不要な膜やごみ等の付着物の付着状態（すなわち、付着量や付着場所等）を、コントローラ１３２は色により判断する。すなわち、コントローラ１３２は、色の種類または濃さにより、付着物の種類または付着量の大小を認識して、付着物の状態を複数のタイプに分類する。研磨条件決定部１１０は、コントローラ１３２からのタイプに関する情報に基づいて、研磨レシピを決定する。

１Ａ～１Ｄ　　研磨ヘッド組立体
２Ａ～２Ｄ　　研磨テープ供給機構
４　　　保持ステージ
２４　　供給リール
２５　　回収リール
４１　　押圧機構
４２　　テープ送り機構
５０　　押圧部材
５２　　エアシリンダ
６７　　リニアアクチュエータ
１００　　研磨装置
１０２　　保持研磨部
１０４　　認識部
１０６　　回転保持機構
１０８　　研磨ヘッド
１１０　　研磨条件決定部
１１２　　制御部

Claims (10)

1. 　被研磨体を保持するための保持部と、
   　前記被研磨体の外周部に押圧されて該外周部を研磨するための研磨部材と、
   　前記研磨を行う前の前記外周部の状態に関するデータに基づいて、前記状態に対応した研磨条件を決定する研磨条件決定部と、
   　前記研磨条件に従って前記研磨部材が前記被研磨体を研磨するように前記研磨部材を制御する制御部とを有することを特徴とする研磨装置。
2. 　前記データは、前記外周部の状態が、前記状態に関する複数のタイプのうちのどのタイプであるかを示すデータであることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 　前記外周部の状態は、前記外周部の形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨装置。
4. 　前記外周部の形状に関するデータは、共焦点レーザー顕微鏡により得られたデータであることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
5. 　前記外周部の形状に関するデータは、テレセントリック光学系により得られたデータであることを特徴とする請求項３に記載の研磨装置。
6. 　前記外周部の状態は、前記外周部における付着物の状態であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の研磨装置。
7. 　前記研磨部が前記被研磨体を研磨した後に、前記外周部の研磨後の状態に関するデータに基づいて、前記研磨を終了するかどうかを決定する研磨終了決定部を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の研磨装置。
8. 　前記被研磨体の外周部は、前記被研磨体の外周部における端面であるベベル部であることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の研磨装置。
9. 　前記研磨を行う前の前記外周部の状態に関するデータを認識し、得られた該データを前記研磨条件決定部に送信する認識部を有することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の研磨装置。
10. 　被研磨体を保持して回転させるとともに、研磨部材を前記被研磨体の外周部に押圧して該外周部を研磨する研磨方法において、
    　前記研磨を行う前の前記外周部の状態に関するデータに基づいて、前記状態に対応した研磨条件を決定するステップと、
    　前記研磨条件に従って前記被研磨体を研磨することを特徴とする研磨方法。

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