JP2020028928A - 加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工レートを上げることができ、かつ基板に滑らかな被加工面を形成することができる加工方法を提供する。【解決手段】加工方法は、基板Ｗを回転させ、第１の加工具３Ａを基板Ｗのエッジ部に押し当てて該エッジ部に水平面ＨＳと垂直面ＶＳとを形成し、第２の加工具３Ｂを第１の加工具３Ａによって形成された垂直面ＶＳに押し当てて垂直面ＶＳを加工する工程を含む。第１の加工具３Ａは、第２の加工具３Ｂよりも粗い処理面を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハなどの基板を加工する加工方法および加工装置に関する。

ウェハの周縁部を研磨するために、研磨具を備えた研磨装置が使用されている。この種の研磨装置は、ウェハを回転させながら、ウェハの周縁部に研磨具を接触させることでウェハの周縁部を研磨する。本明細書では、ウェハの周縁部を、ウェハの最外周に位置するベベル部と、このベベル部の半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１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ウェハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１６（ａ）はいわゆるストレート型のウェハの断面図であり、図１６（ｂ）はいわゆるラウンド型のウェハの断面図である。図１６（ａ）のウェハＷにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成されるウェハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１６（ｂ）のウェハＷにおいては、ベベル部は、ウェハＷの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部は、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部Ｅ１である。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Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部Ｅ２である。以下、これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２を、総称してエッジ部と称する。エッジ部は、デバイスが形成された領域を含むこともある。

ウェハＷの研磨方法として、粗い研磨面を有する研磨テープをウェハＷに押し当てて粗研磨を行い、仕上げ用の細かい研磨面を有する研磨テープをウェハＷに押し当てて仕上げ研磨を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１４４５２５号公報

しかしながら、ウェハＷに対する研磨テープの研磨力（除去力）は、ウェハＷを研削する場合と比べて低い。これに対し、ウェハＷを研削する方法では、ウェハＷの加工レート（研磨レート）を上げることはできるが、ウェハＷの被加工面は粗くなる。このような粗い被加工面はウェハＷの割れや欠けなどの原因となる。さらには、ウェハＷの研削によって形成された被加工面には、加工痕が残っているため、この加工痕に研磨屑などのパーティクルが滞留するおそれがある。

ウェハＷの加工レートが低いと、ウェハＷの加工時間が長くなり、結果として、研磨装置の生産効率（スループット）が下がってしまう。このような問題を解消して、研磨装置に関するＣｏＯ（Cost of Ownership）を削減することは重要である。ＣｏＯとは、製造装置のライフサイクルコストを装置価格、生産性と信頼性、歩留まりなどを考慮して良品のウェハ当たりのコストの算出方法を意味する。

そこで、本発明は、加工レートを上げることができ、かつ基板に滑らかな被加工面を形成することができる加工方法および加工装置を提供することを目的とする。

一態様は、基板を回転させ、第１の加工具を前記基板のエッジ部に押し当てて該エッジ部に水平面と垂直面とを形成し、第２の加工具を前記第１の加工具によって形成された前記垂直面に押し当てて前記垂直面を加工する工程を含み、前記第１の加工具は、前記第２の加工具よりも粗い処理面を有していることを特徴とする加工方法である。

一態様は、前記第１の加工具は、砥石であり、前記第２の加工具は、研磨テープであることを特徴とする。
一態様は、前記第２の加工具を前記エッジ部に押し付ける押圧パッドと前記エッジ部との間に前記第２の加工具を配置し、前記第２の加工具の一部が前記押圧パッドからはみ出した状態で、前記第２の加工具を前記垂直面および前記水平面に押し当てることを特徴とする。
一態様は、前記第２の加工具は、第１の研磨テープと、第２の研磨テープであり、前記第１の研磨テープの処理面が前記水平面に対向するように配置された状態で、前記第１の研磨テープを前記水平面に押し付け、前記第２の研磨テープの処理面が前記垂直面に対向するように配置された状態で、前記第２の研磨テープを前記垂直面に押し付けることを特徴とする。

一態様は、基板を保持して回転させる基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板のエッジ部を加工する第１の加工ユニットおよび第２の加工ユニットと、前記基板保持部、前記第１の加工ユニット、および前記第２の加工ユニットの動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記基板保持部を動作させて前記基板を回転させ、前記第１の加工ユニットを動作させて第１の加工具を前記エッジ部に押し当てて該エッジ部に水平面と垂直面とを形成し、前記第２の加工ユニットを動作させて第２の加工具を前記第１の加工具によって形成された前記垂直面に押し当てて前記垂直面を加工するように構成されており、前記第１の加工具は、前記第２の加工具よりも粗い処理面を有していることを特徴とする加工装置である。

一態様は、前記第１の加工具は、砥石であり、前記第２の加工具は、研磨テープであることを特徴とする。
一態様は、前記第２の加工具を前記エッジ部に押し付ける押圧パッドと、前記押圧パッドを前記基板の表面と垂直な方向に移動させる垂直移動機構と、前記押圧パッドを前記基板の表面と平行な方向に移動させる押圧パッド移動機構と、前記第２の加工具を前記基板の表面と平行な方向に移動させるテープ移動機構とを備えており、前記制御装置は、前記押圧パッド移動機構および前記テープ移動機構を動作させて、前記第２の加工具の一部が前記押圧パッドからはみ出すように、前記基板の表面と平行な方向における前記押圧パッドと前記第２の加工具との相対位置を調整し、前記第２の加工具の一部が前記押圧パッドからはみ出した状態で、前記垂直移動機構を動作させて、前記第２の加工具を前記垂直面および前記水平面に押し当てることを特徴とする。
一態様は、前記第２の加工具は、第１の研磨テープと、第２の研磨テープであり、前記第２の加工ユニットは、前記垂直面に向かって進行する前記第２の研磨テープをガイドするガイドローラと、前記第２の研磨テープの処理面が前記垂直面に対向するように、前記第２の研磨テープを所定の角度で捻る捻りローラを備えており、前記ガイドローラの軸方向は、前記基板の表面と平行であり、前記捻りローラの軸方向は、前記基板の表面と垂直であることを特徴とする。

第２の加工具よりも粗い処理面を有する第１の加工具によって基板のエッジ部に水平面と垂直面とが形成され、エッジ部の垂直面は第１の加工具よりも細かい処理面を有する第２の加工具により加工される。したがって、第１の加工具と第２の加工具とを用いた加工方法は、基板の加工レートを上げることができ、かつ基板に滑らかな被加工面を形成することができる。

研磨方法の一実施形態を実施するための研磨装置の模式図である。 図１に示す研磨装置の平面図である。 砥石の他の実施形態を示す側面図である。 図３に示す砥石の平面図である。 基板保持部の他の実施形態を示す図である。 砥石をウェハのエッジ部に押圧して、ウェハのエッジ部を研削している状態を示す図である。 ウェハのエッジ部に形成された垂直面および水平面を示す図である。 研磨テープを押圧パッドによりウェハのエッジ部に押圧して、ウェハのエッジ部を研磨している状態を示す図である。 研磨テープをウェハのエッジ部に形成された垂直面および水平面に押圧している状態を示す図である。 研磨テープによって平滑化された垂直面および水平面を示す図である。 図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は、研磨方法の一実施形態を示す図である。 ウェハの研磨プロセスを説明するフローチャートである。 第２の研磨ユニットの他の実施形態を示す図である。 ウェハの研磨終点を決定する研磨終点決定装置を示す図である。 ウェハのベベル部の研磨方法を実行する研磨装置を示す図である。 図１６（ａ）および図１６（ｂ）は、ウェハの周縁部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、研磨方法の一実施形態を実施するための研磨装置の模式図であり、図２は、図１に示す研磨装置の平面図である。以下に説明する研磨装置は、基板を加工するための加工装置の一例である。研磨装置は、基板の一例であるウェハＷを保持して回転させる基板保持部１と、基板保持部１に保持されたウェハＷのエッジ部を加工（研磨）する第１の加工ユニット（研磨ユニット）２Ａおよび第２の加工ユニット（研磨ユニット）２Ｂと、ウェハＷの中心部に研磨液（例えば純水）を供給する研磨液供給機構（液体供給機構）４と、基板保持部１、第１の研磨ユニット２Ａ、第２の研磨ユニット２Ｂ、および研磨液供給機構４に電気的に接続され、これら基板保持部１、第１の研磨ユニット２Ａ、第２の研磨ユニット２Ｂ、および研磨液供給機構４の動作を制御する制御装置５０とを備えている。

２つの研磨ユニット２Ａ，２Ｂの配置は、基板保持部１に保持されたウェハＷに関して対称である。第１の研磨ユニット２Ａは、第１の加工具（研削具）としての砥石３ＡをウェハＷのエッジ部に摺接させることにより該エッジ部を加工（研削）し、第２の研磨ユニット２Ｂは、第２の加工具（研磨具）としての研磨テープ３ＢをウェハＷのエッジ部に摺接させることにより該エッジ部を研磨する。ウェハＷの研磨中は、研磨液供給機構４から研磨液がウェハＷの中心部に供給される。使用される研磨液の例としては、純水が挙げられる。

砥石３Ａは、ウェハＷのエッジ部に接触可能な円柱形状を有しており、研磨テープ３Ｂよりも粗い処理面（加工面）を有している。砥石３Ａは、その軸方向がウェハＷの表面（より具体的には、上面）と平行になるように、かつその処理面がウェハＷのエッジ部に対向するように配置されている。砥石３Ａは、ウェハＷのエッジ部と平行に接触する。より具体的には、砥石３Ａの処理面（すなわち、エッジ部との接触面）は、砥石３Ａをその軸方向から見たとき、円状の曲面であるため、砥石３ＡはウェハＷのエッジ部と線接触する。

一実施形態では、砥石３Ａに保持された砥粒（砥石砥粒）の平均粒径は１４〜２２μｍ（例えば、♯１０００番手）であってもよい。この場合、砥石３Ａは１５０μｍ／ｍｉｎ程度の研磨レートでウェハＷのエッジ部を研削することができる。

研磨テープ３Ｂに保持された砥粒（テープ砥粒）の平均粒径は３〜９μｍ（例えば、♯４０００〜♯２０００番手）である。テープ砥粒の平均粒径が３μｍである場合、ウェハＷの研磨レートは２〜７μｍ／ｍｉｎ程度ある。テープ砥粒の平均粒径が５μｍである場合、ウェハＷの研磨レートは３〜９μｍ／ｍｉｎ程度である。テープ砥粒の平均粒径が９μｍである場合、ウェハＷの研磨レートは６〜１８μｍ／ｍｉｎ程度である。

第１の研磨ユニット２Ａについて説明する。第１の研磨ユニット２Ａは、砥石３Ａをその軸心まわりに回転させるモータ２０と、モータ２０とともに砥石３ＡをウェハＷの表面に対して垂直な方向に移動させる垂直アクチュエータ５１と、モータ２０とともに砥石３ＡをウェハＷの半径方向に移動させる水平アクチュエータ５２とを備えている。制御装置５０は、これらモータ２０、垂直アクチュエータ５１、および水平アクチュエータ５２に電気的に接続されており、モータ２０、垂直アクチュエータ５１、および水平アクチュエータ５２の動作を制御するように構成されている。なお、図２では、垂直アクチュエータ５１および水平アクチュエータ５２の図示は省略されている。

砥石３Ａはモータ２０に連結されている。垂直アクチュエータ５１は、モータ２０を介して砥石３Ａを上下動可能に支持しており、基板保持部１に保持されたウェハＷの表面と垂直に延びている。水平アクチュエータ５２は、モータ２０および垂直アクチュエータ５１を介して砥石３Ａを水平移動可能に支持しており、ウェハＷの表面と平行に延びている。垂直アクチュエータ５１および水平アクチュエータ５２としては、エアシリンダの組み合わせ、またはサーボモータとボールねじとの組み合わせなどを使用することができる。

砥石３Ａの形状は図１および図２に示す実施形態には限定されない。図３は、砥石３Ａの他の実施形態を示す側面図である。図４は、図３に示す砥石３Ａの平面図である。図３および図４に示すように、砥石３Ａは、その軸方向がウェハＷの表面と垂直になるように、かつその処理面がウェハＷのエッジ部に対向するように配置されている。図３および図４に示す実施形態では、砥石３Ａの処理面は平面であるため、砥石３ＡはウェハＷのエッジ部と面接触する。本実施形態では、水平アクチュエータ５２は、モータ２０に接続されており、モータ２０を介して砥石３Ａを水平移動可能に支持している。

基板保持部１の構造は上述した実施形態には限定されない。図５は、基板保持部１の他の実施形態を示す図である。図５に示す実施形態では、基板保持部１は、ウェハＷの全体が支持されるステージ部材１ａと、ステージ部材１ａの上面に露出するように埋め込まれ、ウェハＷの下面に接触可能なポーラス部材１ｂとを備えている。本実施形態では、ステージ部材１ａは、セラミックスから構成されており、ウェハＷの直径と同じ直径を有している。ポーラス部材１ｂは、ウェハＷを吸引保持するポーラスチャックであり、ステージ部材１ａと同心状に配置された環状形状を有している。

図５に示す基板保持部１は堅牢な構造を有している。第１の研磨ユニット２Ａは、砥石３ＡをウェハＷのエッジ部に上から押し付けるため、ウェハＷのエッジ部には、砥石３Ａの押し付けによる負荷がかかってしまう。図５に示す実施形態では、基板保持部１は、そのステージ部材１ａによりウェハＷの中心部のみならずエッジ部をも支持することができる。

第２の研磨ユニット２Ｂについて説明する。図１および図２に示すように、第２の研磨ユニット２Ｂは、研磨テープ３Ｂを支持する研磨テープ支持機構（研磨具支持機構）５と、研磨テープ３ＢをウェハＷのエッジ部に上から押し付ける押圧パッド７と、押圧パッド７をウェハ表面に対して垂直な方向に移動させる垂直移動機構９と、押圧パッド７および垂直移動機構９をウェハＷの半径方向に移動させる押圧パッド移動機構（押圧部材移動機構）１０と、研磨テープ３Ｂおよび研磨テープ支持機構５をウェハＷの半径方向に移動させるテープ移動機構（研磨具移動機構）１１とを備えている。

押圧パッド移動機構１０およびテープ移動機構１１は、互いに独立に動作可能となっている。したがって、ウェハＷの半径方向における押圧パッド７と研磨テープ３Ｂとの相対位置は、押圧パッド移動機構１０およびテープ移動機構１１によって調整することができる。垂直移動機構９、押圧パッド移動機構１０、およびテープ移動機構１１としては、エアシリンダの組み合わせ、またはサーボモータとボールねじとの組み合せなどを使用することができる。制御装置５０は、垂直移動機構９、押圧パッド移動機構１０、およびテープ移動機構１１に電気的に接続されており、垂直移動機構９、押圧パッド移動機構１０、およびテープ移動機構１１の動作を制御するように構成されている。

研磨テープ支持機構５は、研磨テープ３Ｂを押圧パッド７に繰り出す繰り出しリール１２と、研磨テープ３Ｂを巻き取る巻取りリール１４とを備えている。研磨テープ３Ｂは、繰り出しリール１２から押圧パッド７を経由して巻取りリール１４まで延びている。

研磨テープ３Ｂの片面は、砥粒が固定された研磨面を構成している。研磨テープ３Ｂは、その研磨面がウェハＷのエッジ部に対向するように研磨テープ支持機構５によって支持されている。研磨テープ３Ｂは長尺の研磨具であり、ウェハＷの接線方向に沿って配置されている。

押圧パッド７は、研磨テープ３ＢをウェハＷのエッジ部に押し付けるための押圧部材であり、ウェハＷのエッジ部の上方に配置されている。研磨テープ３Ｂは、押圧パッド７とウェハＷのエッジ部との間に配置されている。押圧パッド７の底面（水平面）には、研磨テープ３Ｂの外側への移動を制限するテープストッパー１７が固定されている。

図６は、砥石３ＡをウェハＷのエッジ部に押圧して、ウェハＷのエッジ部を研削している状態を示す図である。水平アクチュエータ５２は、モータ２０および垂直アクチュエータ５１とともに砥石３ＡをウェハＷの半径方向に移動させ、砥石３ＡをウェハＷのエッジ部の上方の所定位置に配置する。垂直アクチュエータ５１は、モータ２０が砥石３Ａを回転させた状態で、モータ２０とともに砥石３Ａを下降させて、砥石３ＡをウェハＷのエッジ部に上から押し付ける。回転する砥石３ＡがウェハＷのエッジ部に押し付けられると、ウェハＷのエッジ部は研削され、エッジ部には、直角の断面形状（ステップ形状）、すなわち、垂直面ＶＳおよび水平面（平坦面）ＨＳが形成される。垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳはウェハＷの被加工面である。

図７は、ウェハのエッジ部に形成された垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳを示す図である。砥石３Ａの表面は粗い処理面であるため、砥石３Ａは、ウェハＷのエッジ部を高い加工レート（研磨レート）で研削（研磨）することができる。しかしながら、図７に示すように、ウェハＷのエッジ部には、粗い垂直面ＶＳおよび粗い水平面ＨＳが形成される。そこで、本実施形態では、研磨ユニット２Ｂは、研磨テープ３ＢをウェハＷのエッジ部に形成された垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳに押圧して、粗い垂直面ＶＳおよび粗い水平面ＨＳを平滑化する。

図８は、研磨テープ３Ｂを押圧パッド７によりウェハＷのエッジ部に押圧して、ウェハＷのエッジ部を研磨している状態を示す図である。図９は、研磨テープ３ＢをウェハＷのエッジ部に形成された垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳに押圧している状態を示す図である。

図９に示すように、第２の研磨ユニット２Ｂは、研磨テープ３Ｂを用いてウェハＷのエッジ部を研磨し、滑らかな垂直面ＶＳおよび滑らかな水平面ＨＳを形成する。押圧パッド移動機構１０およびテープ移動機構１１は、研磨テープ３Ｂの一部が押圧パッド７からはみ出すように、ウェハＷの半径方向における押圧パッド７と研磨テープ３Ｂとの相対位置を調整する。より具体的には、研磨テープ３Ｂの一部は、押圧パッド７からウェハＷの半径方向内側に向かってはみ出している。一実施形態では、研磨テープ３Ｂの幅方向の長さは押圧パッド７の幅方向の長さよりも長くてもよい。この場合であっても、研磨テープ３Ｂは、その一部が押圧パッド７からはみ出すように配置される。

研磨ユニット２Ｂの押圧パッド７は、研磨テープ３Ｂの一部が押圧パッド７からはみ出した状態で、垂直移動機構９によって押し下げられる。このとき、研磨テープ３Ｂは、垂直面ＶＳの接線方向に進行する。結果として、研磨テープ３Ｂの一部（はみ出した部分）は垂直面ＶＳに押し当てられて、垂直面ＶＳは研磨される。研磨テープ３Ｂの他の部分は水平面ＨＳに押し当てられて、水平面ＨＳは研磨される。制御装置５０は、垂直移動機構９を動作させつつ、垂直面ＶＳに対向する研磨テープ３Ｂの研磨面が垂直面ＶＳに押し付けられるように、押圧パッド移動機構１０を動作させてもよい。

このようにして、押圧パッド７の底面に接触する研磨テープ３Ｂは水平面ＨＳに摺接し、押圧パッド７の側面（垂直面）に接触する研磨テープ３Ｂは垂直面ＶＳに摺接する。研磨テープ３Ｂは水平面ＨＳのみならず垂直面ＶＳにも摺接することができるため、研磨テープ３Ｂは垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳを平滑化することができる（図１０参照）。

上述した研磨装置（加工装置）による研磨方法（加工方法）は、砥石３Ａにより垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳをウェハＷのエッジ部に形成する粗加工工程と、ウェハＷのエッジ部に形成された垂直面ＶＳ（および水平面ＨＳ）を研磨テープ３Ｂにより平滑化する仕上げ加工工程とを備えている。

制御装置５０は、プログラムに従って動作するコンピュータでもよい。このプログラムは、記憶媒体に格納されてもよい。この記憶媒体は、ウェハＷのエッジ部を加工（研磨）する方法を実行させるためのコンピュータプログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は、研磨方法の一実施形態を示す図である。図１２は、ウェハの研磨プロセスを説明するフローチャートである。制御装置５０は、基板保持部１（図１および図２参照）を動作させて、ウェハＷを回転させる。ウェハＷはその軸心まわりに基板保持部１によって回転される（図１２のステップＳ１０１参照）。

この状態で、制御装置５０は、第１の研磨ユニット２Ａを動作させて、第１の加工具としての砥石３ＡをウェハＷのエッジ部に押し当ててエッジ部に水平面ＨＳと垂直面ＶＳとを形成する。図１１（ａ）に示すように、砥石３ＡがまずウェハＷのエッジ部に接触し、エッジ部の研削を開始する（図１２のステップＳ１０２参照）。このとき、研磨テープ３ＢはウェハＷから離れている。垂直アクチュエータ５１が砥石３Ａを押し下げると、ウェハＷのエッジ部には、粗い垂直面ＶＳおよび粗い水平面ＨＳが形成される。

砥石３ＡがウェハＷのエッジ部に接触した時点（すなわち、砥石３Ａがエッジ部の研削を開始した時点）から所定の時間が経過した後、制御装置５０は、垂直移動機構９を動作させて、押圧パッド７を押し下げる。

図１１（ｂ）に示すように、研磨テープ３ＢがウェハＷのエッジ部に接触し、エッジ部の研磨を開始する。エッジ部に接触しているときの研磨テープ３Ｂの接触幅は、エッジ部に接触しているときの砥石３Ａの接触幅と同一である。接触幅は、ウェハＷの半径方向における砥石３Ａおよび研磨テープ３Ｂの接触幅である。

さらに、図１１（ｃ）に示すように、押圧パッド７を押し下げることにより、研磨テープ３ＢによってウェハＷのエッジ部に滑らかな垂直面ＶＳおよび滑らかな水平面ＨＳを形成する（図１２のステップＳ１０３参照）。図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）には図示しないが、ウェハＷのエッジ部の研磨中は、研磨液供給機構４から研磨液がウェハＷの上面に供給される。

一実施形態では、ウェハＷの処理後、エッジ部の表面状態はＣＣＤカメラ、光学顕微鏡、または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）などの観察機器で観察されてもよい。また、粗加工工程に要する時間および仕上げ加工工程に要する時間は、ウェハＷの加工（研磨）を行う条件を設定する加工レシピ（研磨レシピ）に組み込まれてもよい。この場合、制御装置５０は、この加工レシピに基づいて、粗加工工程および仕上げ加工工程を実行する。

研磨テープ３Ｂよりも粗い処理面（加工面）を有する砥石３Ａは、高い研磨レートで、ウェハＷのエッジ部に粗い垂直面ＶＳおよび粗い水平面ＨＳを形成するため、ウェハＷの全体の加工時間を短くすることができる。したがって、研磨装置の生産効率を上げることができる。砥石３Ａよりも細かい処理面（加工面）を有する研磨テープ３Ｂは、粗い垂直面ＶＳ（および水平面ＨＳ）を滑らかにし、粗加工工程で発生した研磨屑を除去することができる。したがって、研磨屑の発生に起因するウェハＷの損傷を防止することができる。本実施形態によれば、研磨装置に関するＣｏＯ（Cost of Ownership）を削減することができる。

さらに本実施形態では、砥石３Ａは粗い処理面を有しているため、砥石３Ａの処理面の目詰まりは起こらず、砥石３Ａは、その研削力が常に維持された状態で、ウェハＷのエッジ部を研削することができる。したがって、砥石３Ａのメンテナンスは不要である。さらに、仕上げ加工工程では、研磨テープ３Ｂは繰り出しリール１２から巻取りリール１４に送られた状態でエッジ部の垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳに接触するため、使用されていない新たな研磨面が垂直面ＶＳおよび水平面ＨＳを平滑化することができる。

研磨テープ３ＢによるウェハＷの処理時間（仕上げ加工時間）が砥石３ＡによるウェハＷの処理時間（粗加工時間）よりも極端に大きい場合、ウェハＷの全体の処理時間が必要以上に長くなるおそれがある。そこで、仕上げ加工時間と粗加工時間との差分が所定の値よりも大きい場合、粗加工工程と仕上げ加工工程との間に中間加工工程を実行してもよい。中間加工工程では、砥石３Ａよりも細かく、かつ研磨テープ３Ｂよりも粗い処理面を有する砥石（図示しない）が使用される。この場合、研磨装置は、上記砥石をウェハＷのエッジ部に押し当てる第３の研磨ユニット（図示しない）を備える。第３の研磨ユニットは、第１の研磨ユニット２Ａと同様の構造を有する。

ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の製造工程では、本実施形態の研磨装置によって研磨されたデバイス基板をシリコン基板に貼り合わせ、デバイス基板をその裏面からグラインダーで研削することで、ＳＯＩ基板を得る。デバイス基板には、細かい研磨面を有する研磨テープ３Ｂによって形成された滑らかな垂直面ＶＳのみが残る。

上述した実施形態では、研磨テープ３Ｂの一部を押圧パッド７からはみ出した状態で、ウェハＷのエッジ部の垂直面ＶＳを平滑化する構成例について説明したが、垂直面ＶＳを平滑化する構成は、本実施形態には限定されない。

図１３は、第２の研磨ユニット２Ｂの他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１３では、第１の研磨ユニット２Ａの図示は省略されている。

図１３に示すように、第２の加工具は、第１の研磨テープ３Ｂ−１および第２の研磨テープ３Ｂ−２である。第２の研磨ユニット２Ｂの研磨テープ支持機構５は、第１の研磨テープ３Ｂ−１を押圧パッド７に繰り出す繰り出しリール１２Ａと、第２の研磨テープ３Ｂ−２を押圧パッド７に繰り出す繰り出しリール１２Ｂとを備えている。第１の研磨テープ３Ｂ−１は、繰り出しリール１２Ａから押圧パッド７の底面を経由して巻取りリール１４Ａまで延びている。第２の研磨テープ３Ｂ−２は、繰り出しリール１２Ｂから押圧パッド７の側面を経由して巻取りリール１４Ｂまで延びている。

第１の研磨テープ３Ｂ−１は、その研磨面がウェハＷの表面と平行に、かつウェハＷのエッジ部の水平面ＨＳに対向するように研磨テープ支持機構５によって支持されている。第２の研磨テープ３Ｂ−２は、その研磨面がウェハＷの表面と垂直に、かつウェハＷのエッジ部の垂直面ＶＳに対向するように研磨テープ支持機構５によって支持されている。

繰り出しリール１２Ａおよび繰り出しリール１２Ｂは、互いに同心状に配置されており、リールモータ１８に連結されている。巻取りリール１４Ａおよび巻取りリール１４Ｂは、互いに同心状に配置されており、リールモータ１９に連結されている。繰り出しリール１２Ａ，１２Ｂおよび巻取りリール１４Ａ，１４Ｂには、それぞれリールモータ１８，１９によって反対方向にトルクが加えられており、これにより研磨テープ３Ｂ−１，３Ｂ−２のそれぞれにはテンションが付与される。なお、上述した実施形態における第２の研磨ユニット２Ｂ（図２参照）もリールモータを備えてもよい。

繰り出しリール１２Ａと巻取りリール１４Ａとの間を延びる第１の研磨テープ３Ｂ−１はガイドローラ２１Ａおよびガイドローラ２２Ａによってガイドされている。繰り出しリール１２Ｂと巻取りリール１４Ｂとの間を延びる第２の研磨テープ３Ｂ−２はガイドローラ２１Ｂおよびガイドローラ２２Ｂによってガイドされている。これらガイドローラ２１Ａ，２２Ａ，２１Ｂ，２２Ｂのそれぞれの軸方向はウェハＷの表面と平行である。

研磨テープ支持機構５は、繰り出しリール１２Ｂから送られる第２の研磨テープ３Ｂ−２の研磨面が垂直面ＶＳに対向するように、すなわち、ウェハＷの表面と垂直になるように、第２の研磨テープ３Ｂ−２を所定の角度（本実施形態では、９０度の角度）で捻る捻りローラ３１を備えている。研磨テープ支持機構５は、さらに、第２の研磨テープ３Ｂ−２の研磨面がウェハＷの表面と平行になるように、第２の研磨テープ３Ｂ−２を所定の角度（本実施形態では、９０度の角度）で捻る捻りローラ３２を備えている。

これら捻りローラ３１，３２は、押圧パッド７の両側に、かつガイドローラ２１Ａ，２１Ｂとガイドローラ２２Ａ，２２Ｂとの間に配置されている。捻りローラ３１，３２のそれぞれの軸方向は、ウェハＷの表面と垂直である。一実施形態では、捻りローラ３１，３２の代わりに、ウェハＷの表面と垂直に延びるピンが設けられてもよい。

捻りローラ３１，３２の間には、第２の研磨テープ３Ｂ−２を押圧パッド７に対して位置決めする２つの位置決めピン（補正ピン）３３，３４が配置されている。これら位置決めピン３３，３４は、押圧パッド７の両側に配置されており、押圧パッド７に隣接している。位置決めピン３３，３４の軸方向はウェハＷの表面と垂直、すなわち、捻りローラ３１，３２の軸方向と平行である。

繰り出しリール１２Ｂから巻取りリール１４Ｂに向かって進行する第２の研磨テープ３Ｂ−２は、その進行方向における押圧パッド７の上流側の位置で、捻りローラ３１によって捻られる。第２の研磨テープ３Ｂ−２は、その研磨面がエッジ部の垂直面ＶＳと平行になるように、垂直面ＶＳの接線方向に進行する。結果として、第２の研磨テープ３Ｂ−２は、ウェハＷのエッジ部に滑らかな垂直面ＶＳを形成する。第２の研磨テープ３Ｂ−２の捻りは、その進行方向における押圧パッド７の下流側の位置で、捻りローラ３２によって戻される。

図１３に示す実施形態では、異なる２つのテープ部材（第１の研磨テープ３Ｂ−１および第２の研磨テープ３Ｂ−２）が設けられるため、第１の研磨テープ３Ｂ−１の研磨面と第２の研磨テープ３Ｂ−２の研磨面とは、異なる粗さを有してもよい。言い換えれば、第１の研磨テープ３Ｂ−１に保持された砥粒の平均粒径と第２の研磨テープ３Ｂ−２に保持された砥粒の平均粒径は異なってもよい。

ウェハＷの研磨は、予め設定された目標研磨量に到達したときに終了される。砥石３Ａは高い加工レートでウェハＷのエッジ部を研削することができるため、第１の研磨ユニット２Ａにおける研磨終点は研磨時間によって管理してもよい。一実施形態では、研磨装置は、第１の研磨ユニット２Ａおよび／または第２の研磨ユニット２ＢによるウェハＷの研磨の終了時点（研磨終点）を決定する装置を備えてもよい。

図１４は、ウェハＷの研磨終点を決定する研磨終点決定装置４０を示す図である。図１４では、第２の研磨ユニット２Ｂが研磨終点決定装置４０を備えている場合について説明する。図１４に示すように、研磨終点決定装置４０は、垂直移動機構９の可動部材９ａに固定された位置決め部材４１と、位置決め部材４１の下方に配置された研磨位置制限機構４２とを備えている。押圧パッド７は垂直移動機構９の可動部材９ａに連結されており、位置決め部材４１は押圧パッド７と一体に上下動する。研磨終点決定装置４０は加工終点決定装置と呼ばれてもよく、研磨位置制限機構４２は加工位置制限機構と呼ばれてもよい。

研磨位置制限機構４２は、位置決め部材４１の下降移動を制限するストッパー４３と、ストッパー４３を昇降させるボールねじ機構４４と、ボールねじ機構４４を駆動するサーボモータ４５とを備えている。位置決め部材４１がストッパー４３に接触することで位置決め部材４１の位置および移動が制限される。サーボモータ４５を駆動すると、ボールねじ機構４４およびストッパー４３は昇降する。

エッジ部の水平面ＨＳが平滑化されるにつれて、押圧パッド７が下降し、やがて位置決め部材４１がストッパー４３に当接する。位置決め部材４１がストッパー４３に当接した後は、押圧パッド７はそれ以上下降しない。したがって、位置決め部材４１がストッパー４３に当接したときに実質的にウェハＷの研磨が終了される。

ウェハＷを所定の目標研磨量だけ正確に研磨するためには、研磨始点を決定する必要がある。まず、サーボモータ４５によりストッパー４３を上昇させ、または、垂直移動機構９により位置決め部材４１を下降させて、位置決め部材４１とストッパー４３とを互いに接触させる。次いで、位置決め部材４１とストッパー４３との接触を保ちながら、垂直移動機構９およびサーボモータ４５により位置決め部材４１およびストッパー４３を下降させる。研磨テープ３Ｂがエッジ部の水平面ＨＳに接触した瞬間にストッパー４３は位置決め部材４１から離間する。この瞬間のストッパー４３の位置はストッパー４３の初期位置であり、この初期位置が研磨始点に決定される。

ストッパー４３は、その初期位置からウェハＷの目標研磨量に相当する距離だけサーボモータ４５によって下降される。そして、位置決め部材４１がストッパー４３に当接するまでウェハＷが研磨される。

一実施形態では、研磨終点決定装置４０は、位置決め部材４１のストッパー３３との接触を検出する接触センサ４６を備えてもよい。位置決め部材４１がストッパー４３に当接した時点は、距離センサまたは変位センサなどの接触センサ４６の出力信号の変化から決定することができる。接触センサ４６は、ストッパー４３の上面に設けられており、制御装置５０に電気的に接続されている。接触センサ４６は位置決め部材４１の下面に固定されてもよい。

上述した実施形態では、ウェハＷのエッジ部を研磨する研磨装置について説明したが、粗加工工程と仕上げ加工工程とを含む研磨方法（加工方法）は、ウェハＷのベベル部（図１６（ａ）および図１６（ｂ）参照）を研磨する研磨装置（加工装置）に適用されてもよい。

図１５は、ウェハＷのベベル部の研磨方法を実行する研磨装置（ベベル研磨装置）を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１５に示すように、本実施形態では、砥石３Ａは、ウェハＷのベベル部に接触可能な湾曲形状を有している。より具体的には、砥石３Ａのベベル部との接触面は、処理後のベベル部の縦断面形状に沿うように、内側に湾曲する湾曲形状を有している。砥石３Ａは湾曲した接触面を有する柱形状を有しており、砥石３Ａの軸方向はウェハＷの表面と垂直である。

第２の研磨ユニット２Ｂは、図示しないテープ供給回収機構から供給された研磨テープ３ＢをウェハＷの周縁部（より具体的には、ベベル部）に当接させるための研磨ヘッド６０と、研磨ヘッド６０を傾斜させるチルト機構６２とを備えている。研磨テープ３Ｂは、その研磨面がウェハＷのベベル部を向くように研磨ヘッド６０に供給される。研磨ヘッド６０は、研磨テープ３Ｂの裏面を加圧してウェハＷに研磨テープ３Ｂの研磨面を所定の力で加圧する加圧機構６１を備えている。

研磨ヘッド６０は、研磨ヘッド６０を傾斜させるチルト機構６２に連結されている。チルト機構６２は、研磨ヘッド６０に連結されたモータ（図示しない）を備えており、このモータ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、研磨ヘッド６０は、ウェハＷの表面と平行な軸心まわりに所定の角度だけ回転する。このような構成により、研磨テープ３Ｂは、ベベル部を中心としてウェハＷのベベル部の形状に沿うように鉛直方向に揺動可能である。

水平アクチュエータ５２は、モータ２０が砥石３Ａを回転させた状態で、モータ２０とともに砥石３ＡをウェハＷに近接させて、砥石３ＡをウェハＷのベベル部に横から押し付ける。研磨テープ３Ｂよりも粗い処理面を有する砥石３Ａは、高い研磨レートで、ウェハＷのベベル部を研削することができる。より具体的には、湾曲形状を有する砥石３Ａは、ベベル部に付着した汚れおよび不要な膜を除去することができ、ウェハＷのベベル部の形状を整えることができる。このベベル部は、ウェハＷの最外周面であり、ウェハＷの被加工面である。

ウェハＷのベベル部を研磨するときには、チルト機構６２により研磨ヘッド６０の傾斜角度を連続的に変化させながら、加圧機構６１により研磨テープ３ＢをウェハＷのベベル部に押し当てる。ウェハＷの研磨中は、研磨テープ３Ｂはテープ送り機構（図示しない）により所定の速度で送られる。砥石３Ａよりも細かい処理面を有する研磨テープ３Ｂは、砥石３Ａのベベル部との摺接によって発生した研磨屑を除去することができ、かつ砥石３Ａによって整えられた粗いベベル部を滑らかにすることができる。本実施形態によっても、研磨装置に関するＣｏＯ（Cost of Ownership）を削減することができる。

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。

１ 基板保持部
１ａ ステージ部材
１ｂ ポーラス部材
２Ａ 第１の加工ユニット
２Ｂ 第２の加工ユニット
３Ａ 第１の加工具（砥石）
３Ｂ 第２の加工具（研磨テープ）
３Ｂ−１ 第１の研磨テープ
３Ｂ−２ 第２の研磨テープ
４ 液体供給機構
５ 研磨テープ支持機構
７ 押圧パッド
９ 垂直移動機構
９ａ 可動部材
１０ 押圧パッド移動機構
１１ テープ移動機構
１２，１２Ａ，１２Ｂ 繰り出しリール
１４，１４Ａ，１４Ｂ 巻取りリール
１７ テープストッパー
１８，１９ リールモータ
２０ モータ
２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ ガイドローラ
３１，３２ 捻りローラ
３３，３４ 位置決めピン
４０ 研磨終点決定装置
４１ 位置決め部材
４２ 研磨位置制限機構
４３ ストッパー
４４ ボールねじ機構
４５ サーボモータ
５０ 制御装置
５１ 垂直アクチュエータ
５２ 水平アクチュエータ

Claims (8)

1. 基板を回転させ、
   第１の加工具を前記基板のエッジ部に押し当てて該エッジ部に水平面と垂直面とを形成し、
   第２の加工具を前記第１の加工具によって形成された前記垂直面に押し当てて前記垂直面を加工する工程を含み、
   前記第１の加工具は、前記第２の加工具よりも粗い処理面を有していることを特徴とする加工方法。
2. 前記第１の加工具は、砥石であり、
   前記第２の加工具は、研磨テープであることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. 前記第２の加工具を前記エッジ部に押し付ける押圧パッドと前記エッジ部との間に前記第２の加工具を配置し、
   前記第２の加工具の一部が前記押圧パッドからはみ出した状態で、前記第２の加工具を前記垂直面および前記水平面に押し当てることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
4. 前記第２の加工具は、第１の研磨テープと、第２の研磨テープであり、
   前記第１の研磨テープの処理面が前記水平面に対向するように配置された状態で、前記第１の研磨テープを前記水平面に押し付け、
   前記第２の研磨テープの処理面が前記垂直面に対向するように配置された状態で、前記第２の研磨テープを前記垂直面に押し付けることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
5. 基板を保持して回転させる基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板のエッジ部を加工する第１の加工ユニットおよび第２の加工ユニットと、
   前記基板保持部、前記第１の加工ユニット、および前記第２の加工ユニットの動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記基板保持部を動作させて前記基板を回転させ、
   前記第１の加工ユニットを動作させて第１の加工具を前記エッジ部に押し当てて該エッジ部に水平面と垂直面とを形成し、
   前記第２の加工ユニットを動作させて第２の加工具を前記第１の加工具によって形成された前記垂直面に押し当てて前記垂直面を加工するように構成されており、
   前記第１の加工具は、前記第２の加工具よりも粗い処理面を有していることを特徴とする加工装置。
6. 前記第１の加工具は、砥石であり、
   前記第２の加工具は、研磨テープであることを特徴とする請求項５に記載の加工装置。
7. 前記第２の加工具を前記エッジ部に押し付ける押圧パッドと、
   前記押圧パッドを前記基板の表面と垂直な方向に移動させる垂直移動機構と、
   前記押圧パッドを前記基板の表面と平行な方向に移動させる押圧パッド移動機構と、
   前記第２の加工具を前記基板の表面と平行な方向に移動させるテープ移動機構とを備えており、
   前記制御装置は、
   前記押圧パッド移動機構および前記テープ移動機構を動作させて、前記第２の加工具の一部が前記押圧パッドからはみ出すように、前記基板の表面と平行な方向における前記押圧パッドと前記第２の加工具との相対位置を調整し、
   前記第２の加工具の一部が前記押圧パッドからはみ出した状態で、前記垂直移動機構を動作させて、前記第２の加工具を前記垂直面および前記水平面に押し当てることを特徴とする請求項５に記載の加工装置。
8. 前記第２の加工具は、第１の研磨テープと、第２の研磨テープであり、
   前記第２の加工ユニットは、
   前記垂直面に向かって進行する前記第２の研磨テープをガイドするガイドローラと、
   前記第２の研磨テープの処理面が前記垂直面に対向するように、前記第２の研磨テープを所定の角度で捻る捻りローラを備えており、
   前記ガイドローラの軸方向は、前記基板の表面と平行であり、
   前記捻りローラの軸方向は、前記基板の表面と垂直であることを特徴とする請求項５に記載の加工装置。

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