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基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板処理装置 - 特開2008−18502 | j-tokkyo
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【発明の名称】 基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板処理装置
【発明者】 【氏名】関 正也

【氏名】高橋 圭瑞

【氏名】伊藤 賢也

【氏名】中西 正行

【要約】 【課題】構成が簡単で常に高精度で均一な基板端面(ベベル面やノッチ面)の研磨ができる基板研磨装置、基板研磨方法、及び該基板研磨装置を用いた基板処理装置を提供すること。

【構成】基板12を吸着保持する吸着ステージ10と、砥石22を装着するスピンドル20を備え、吸着ステージ10に吸着保持され回転又は停止する基板12の端面にスピンドル20に装着され回転する砥石22を当接させ基板12の端面を研磨する基板研磨装置において、スピンドル20を砥石22の中心と基板12の中心とを結ぶ直線と平行な直線上を移動する直動ガイド23に搭載し、該直動ガイド23よって前記平行な直線上を移動できるようになっている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を吸着保持する吸着ステージと、砥石を装着するスピンドル機構を備え、前記吸着ステージに吸着保持され回転又は停止する基板の端面に前記スピンドル機構に装着され回転する砥石を当接させ該基板端面を研磨する基板研磨装置において、
前記スピンドル機構を前記砥石中心と前記基板中心とを結ぶ直線と平行な直線上を移動する直動ガイドに搭載し、該直動ガイドよって前記平行な直線上を移動できるようになっていることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項2】
請求項1に記載の基板研磨装置において、
前記スピンドル機構はシリンダにより前記平行な直線上を移動し、該シリンダにより前記砥石が前記基板の端面を押圧する押圧力を調整して研磨圧力を制御する研磨圧力制御機構を備えたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の基板研磨装置において、
前記吸着ステージに吸着保持された前記基板と前記スピンドルに装着された砥石の相対的位置及び相対速度を制御する吸着ステージX,Y移動機構、砥石揺動機構、吸着ステージ回転機構を備えた相対位置・速度制御機構を設けたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板研磨装置において、
前記スピンドル機構を昇降させ装着している前記砥石を昇降させる砥石昇降機構を備えたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項5】
請求項4に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、
前記吸着ステージに吸着される基板毎に前記砥石昇降機構により前記砥石の高さを調整して、前記基板の端面を研磨することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項6】
請求項3に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、
前記基板の端面に前記砥石を押し当てながら前記相対位置・速度制御機構の前記吸着ステージ回転機構による吸着ステージの回転又は前記吸着ステージX,Y移動機構によるX軸移動又は前記砥石揺動機構による前記砥石の揺動により前記基板の端面を研磨することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項7】
請求項3に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、
先に前記シリンダ機構により前記砥石を前記基板に近づけ、その後前記相対位置・速度制御機構により前記基板と前記砥石の相対的位置及び相対速度を制御しながら前記基板の端面を研磨することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項8】
請求項3に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、
前記基板端面の研磨中、又は前記基板毎に前記砥石が該基板端面を押圧する研磨圧を変化させて研磨することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項9】
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板研磨措置において、
前記基板の上面に純水を供給する基板上面リンスノズル、前記基板の下面に純水を供給する基板下面リンスノズル、及び回転する前記砥石から離脱する研磨屑等の異物の飛散を防止する砥石カバー、加工点の砥石を冷却する砥石リンスノズルを備えたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項10】
請求項3に記載の基板研磨措置において、
前記基板を該基板表面と同一平面内で基板ノッチを中心に旋回移動される旋回移動機構を設けたことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項11】
請求項10に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、
前記相対位置・速度制御機構が備える吸着ステージX,Y移動機構、砥石揺動機構、及び前記旋回移動機構を同時に制御し、前記基板ノッチ部が常に前記基板中心と前記砥石中心とを結ぶ直線と常に垂直となる配置としながら前記基板端面を研磨することを特徴とする基板研磨方法。
【請求項12】
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板研磨措置において、
前記吸着ステージ周辺に研磨テープを前記基板端面に押圧し、該研磨テープと該基板の相対的運動により該基板の端面を研磨するテープ研磨装置を設置したことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項13】
計測ユニット、研磨ユニット、洗浄乾燥ユニット、及び各ユニット間を基板を搬送する搬送機構を備え、搬入された基板の形状寸法等を前記計測ユニットで計測し、前記研磨ユニットで該基板の端面を研磨し、前記洗浄乾燥ユニットで該研磨後の基板を洗浄し乾燥させる基板処理装置において、
前記研磨ユニットに請求項1、2、3、4、9、10、12のいずれか1項に記載の基板研磨装置を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を端面を研磨する基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板処理装置に関し、特に基板の端面(ベベル部面、ノッチ部面)を研磨処理するのに好適な基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来この種の研磨装置としては、例えば特許文献1に開示されたウェーハ面取り装置がある。このウェーハ面取り装置は、粗研用の砥石と精研用の砥石とを同軸上に積み重ねた構成の外周研削用砥石と、粗研用のノッチ研削用砥石が装着された第1ノッチスピンドルと精研用のノッチ研削用砥石が装着された第2ノッチスピンドルとで構成され、第1ノッチスピンドルと第2ノッチスピンドルとは、外周研削用スピンドルとウェーハテーブルとの間に配置されると共に、その中心が外周研削用スピンドルの中心とウェーハテーブルの中心とを結ぶ直線を挟んで両側に設置され、回転する外周研磨砥石にウェーハテーブルに保持されて回転するウェーハの外周を押し当てて該ウェーハの外周を面取り加工するとともに、ノッチスピンドルに装着されて回転するノッチ研削用砥石にウェーハテーブルに保持されたウェーハを押し当ててノッチを面取り加工するものである。
【0003】
上記ウェーハ面取り装置は、ノッチ研削用スピンドルが両側に設置されているため、メンテナンスがしやすく、ノッチ研削用スピンドルを複数設置することにより、ノッチの粗研磨加工と精研加工とが1台の装置で行うことができるというものである。
【特許文献1】特許第3166842号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献1に記載のウェーハ面取り装置を含め、従来のこの種の基板研磨装置において、基板形状が複雑な場合、特にシリコンウエハのノッチ部を研磨する場合被加工物である基板の形状を識別する必要がある。また、形状識別をしない場合でも、加工しない時間や余分な加工が必要となる。基板形状がそれぞれ違う基板を研磨する場合、それぞれについて任意の設定が必要である。また、基板の複雑な形状全般、特にノッチ部全部を万遍なく研磨するためには精密な形状情報が必要である。
【0005】
また、このような基板研磨装置では、基板を吸着保持する吸着ステージを用いるが、該吸着ステージは時間の経過と共に構成部品が磨耗し吸着保持される基板の高さが変化する。また、吸着による吸着保護材(バッキングフィルム)が収縮して吸着保持された基板の高さが変化する。また、砥石交換後砥石高さは変化する。また、砥石形状が一定でない場合、砥石と基板高さが変化することは研磨後の基板端面形状に変化をもたらす。
【0006】
また、従来、シリンダによりスピンドルユニットを移動させ、該スピンドルユニットに装着された砥石を基板の端面に接触されるようにした基板研磨装置があるが、これによる基板と砥石の接触では接触速度を制御できず砥石の破損、基板仕上面の不良などをもたらす。
【0007】
また、研磨圧(シリンダ圧力)を一定にし、基板端面部を研磨している時と基板ノッチ部のV字状部を研磨している時の砥石が基板を押付ける力は、基板端面は直動ガイドに対して垂直であるのに対し、基板ノッチ部のV字状部は直動ガイドに対して約45度であることから、基板ノッチ部のV字状部を研磨している時のほうが、砥石の基板を押付ける力が大きい。この場合基板ノッチ部のV字状部の傾斜部のみ研磨レートが高くなり均一な研磨ができない。
【0008】
また、高速で回転している砥石から研磨屑及び研磨屑を含む水が飛散している。これは清浄度を必要とする基板処理装置にとっては問題である。また、砥石と基板の加工点では摩擦により発熱が大きく過度な温度は砥石の寿命を短くする。
【0009】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記課題を解決し、構成が簡単で常に高精度で均一な基板端面(ベベル面やノッチ面)の研磨ができる基板研磨装置、基板研磨方法、及び該基板研磨装置を用いた基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、基板を吸着保持する吸着ステージと、砥石を装着するスピンドル機構を備え、前記吸着ステージに吸着保持され回転又は停止する基板の端面に前記スピンドル機構に装着され回転する砥石を当接させ該基板端面を研磨する基板研磨装置において、前記スピンドル機構を前記砥石中心と前記基板中心とを結ぶ直線と平行な直線上を移動する直動ガイドに搭載し、該直動ガイドよって前記平行な直線上を移動できるようになっていることを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板研磨装置において、前記スピンドル機構はシリンダにより前記平行な直線上を移動し、該シリンダにより前記砥石が前記基板の端面を押圧する押圧力を調整して研磨圧力を制御する研磨圧力制御機構を備えたことを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の基板研磨装置において、前記吸着ステージに吸着保持された前記基板と前記スピンドルに装着された砥石の相対的位置及び相対速度を制御する吸着ステージX,Y移動機構、砥石揺動機構、吸着ステージ回転機構を備えた相対位置・速度制御機構を設けたことを特徴とする。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板研磨装置において、前記スピンドル機構を昇降させ装着している前記砥石を昇降させる砥石昇降機構を備えたことを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、前記吸着ステージに吸着される基板毎に前記砥石昇降機構により前記砥石の高さを調整して、前記基板の端面を研磨することを特徴とする。
【0015】
請求項6に記載の発明は、請求項3に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、前記基板の端面に前記砥石を押し当てながら前記相対位置・速度制御機構の前記吸着ステージ回転機構による吸着ステージの回転又は前記吸着ステージX,Y移動機構によるX軸移動又は前記砥石揺動機構による前記砥石の揺動により前記基板の端面を研磨することを特徴とする。
【0016】
請求項7に記載の発明は、請求項3に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、先に前記シリンダ機構により前記砥石を前記基板に近づけ、その後前記相対位置・速度制御機構により前記基板と前記砥石の相対的位置及び相対速度を制御しながら前記基板の端面を研磨することを特徴とする。
【0017】
請求項8に記載の発明は、請求項3に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、前記基板端面の研磨中、又は前記基板毎に前記砥石が該基板端面を押圧する研磨圧を変化させて研磨することを特徴とする。
【0018】
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板研磨措置において、前記基板の上面に純水を供給する基板上面リンスノズル、前記基板の下面に純水を供給する基板下面リンスノズル、及び回転する前記砥石から離脱する研磨屑等の異物の飛散を防止する砥石カバー、加工点の砥石を冷却する砥石リンスノズルを備えたことを特徴とする。
【0019】
請求項10に記載の発明は、請求項3に記載の基板研磨措置において、前記基板を該基板表面と同一平面内で基板ノッチを中心に旋回移動される旋回移動機構を設けたことを特徴とする。
【0020】
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の研磨装置による基板の端面を研磨する基板研磨方法において、前記相対位置・速度制御機構が備える吸着ステージX,Y移動機構、砥石揺動機構、及び前記旋回移動機構を同時に制御し、前記基板ノッチ部が常に前記基板中心と前記砥石中心とを結ぶ直線と常に垂直となる配置としながら前記基板端面を研磨することを特徴とする。
【0021】
請求項12に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板研磨措置において、前記吸着ステージ周辺に研磨テープを前記基板端面に押圧し、該研磨テープと該基板の相対的運動により該基板の端面を研磨するテープ研磨装置を設置したことを特徴とする。
【0022】
請求項13に記載の発明は、計測ユニット、研磨ユニット、洗浄乾燥ユニット、及び各ユニット間を基板を搬送する搬送機構を備え、搬入された基板の形状寸法等を前記計測ユニットで計測し、前記研磨ユニットで該基板の端面を研磨し、前記洗浄乾燥ユニットで該研磨後の基板を洗浄し乾燥させる基板処理装置において、前記研磨ユニットに請求項1、2、3、4、9、10、12のいずれか1項に記載の基板研磨装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
請求項1乃至3に記載の発明によれば、スピンドル機構を砥石中心と基板中心とを結ぶ直線と平行な直線上を移動する直動ガイドに搭載し、該直動ガイドよって平行な直線上を移動できるようになっているので、基板端面の形状を基準として砥石が動き、研磨中、即ち基板端面と砥石が接触している時、基板が回転又は砥石が横移動した場合、基板側の複雑な形状、特にノッチ形状に倣って直動ガイドが移動でき、基板形状の詳細な形状情報がなくとも常に砥石と基板が接触し端面を均一に効率的に研磨することが可能となる。
【0024】
請求項4に記載の発明によれば、砥石昇降機構を備えているので、基板を吸着ステージに吸着保持させた後、基板の高さを検出センサにて検知し、その検知結果に基き砥石の高さを調節して研磨できるので、研磨後の基板の端面を一定に保つことができる。
【0025】
請求項5に記載の発明によれば、吸着ステージに吸着される基板毎に砥石昇降機構により砥石の高さを調整して、基板の端面を研磨するので、基板を吸着保持する部品の磨耗、吸着による吸着保護材(ハッキングフィルム)の収縮による基板高さの変化に関係なく、常に砥石と基板の高さを一定に保った状態で研磨することができ、研磨後の基板の端面を一定に保つことができる。
【0026】
請求項6に記載の発明によれば、基板の端面に砥石を押し当てながら相対位置・速度制御機構の吸着ステージ回転機構による吸着ステージの回転又は吸着ステージX,Y移動機構によるX軸移動又は砥石揺動機構による砥石の揺動により基板の端面を研磨するので、不確かな接触速度による砥石の破損を防止し、基板の形状に応じて端面を均一に研磨することができる。
【0027】
請求項7に記載の発明によれば、先にシリンダ機構により砥石を基板に近づけ、その後相対位置・速度制御機構により基板と砥石の相対的位置及び相対速度を制御しながら基板の端面を研磨するので、不確かな接触速度による砥石の破損、基板仕上げ面の不良を引き起こさない。
【0028】
請求項8に記載の発明によれば、基板端面の研磨中、又は基板毎に砥石が該基板端面を押圧する研磨圧を変化させて研磨するので、例えば直動ガイドにスケール等の位置計測機器を取付けておけば、砥石が基板ノッチ部のV字状部に押込んだことを認識でき、研磨圧(シリンダ圧)を制御すれば砥石が基板を押付ける力を一定に制御できる。これにより基板端面部も基板ノッチ部も研磨レートが同一となり均一な研磨が可能となる。
【0029】
請求項9に記載の発明によれば、基板上面リンスノズル、基板下面リンスノズル、及び砥石カバー、砥石リンスノズルを備えたので、基板上下面に飛散した研磨屑を洗い流す効果があり、砥石カバーは砥石からの研磨屑等の異物の飛散を限定し汚染を最小限にできる。また、砥石リンスノズルを加工点の砥石回転方向の上流側に設置すれば加工点を効果的に冷却可能で砥石寿命が向上する。
【0030】
請求項10に記載の発明によれば、基板を該基板表面と同一平面内で基板ノッチを中心に旋回移動される旋回移動機構を設けたので、基板ノッチ部のV字状面を均一な研磨圧力で均一に研磨することが可能となる。
【0031】
請求項11に記載の発明によれば、相対位置・速度制御機構の吸着ステージX,Y移動機構、砥石揺動機構、及び前記旋回機構を同時に制御し、基板ノッチ部が常に基板中心と砥石中心とを結ぶ直線と常に垂直となるように配置しながら基板端面を研磨するので、研磨圧の制御が無くても砥石が基板を押付ける力を一定にするすることができる。これにより基板端面部も基板ノッチ部のV部も研磨レートが同一となり均一な研磨が可能となる。
【0032】
請求項12に記載の発明によれば、吸着ステージ周辺にテープ研磨装置を設置したので、基板端面の仕上状態のよい研磨が可能となる。
【0033】
請求項13に記載の発明によれば、基板処理装置の研磨ユニットに請求項1、2、3、4、9、10、12のいずれか1項に記載の基板研磨装置を備えたので、基板端面の均一で効率的に研磨処理できる基板処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図1及び図2は本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す図で、図1は側面図、図2は図1のA−A断平面図である。図において、10は吸着ステージであり、該吸着ステージ10はその上面(吸着面)に吸着保護材であるバッキングフィルム11を介在させて半導体ウエハ等の基板12を真空吸着できるようになっている。また、吸着ステージ10は回転軸13を有し、該回転軸13を介して図示しない回転駆動機構により矢印B方向に回転できるようになっている。また、吸着ステージ10は図示しないX,Y移動機構により、図2の矢印X,Yに示すように、X軸方向及びY軸方向に移動できるようになっている。
【0035】
WPUは砥石研磨ユニットであり、該砥石研磨ユニットWPUはスピンドル20を備えている。スピンドル20の回転軸21の先端(下端)には基板12の端面(ベベル部面)を研磨するため砥石22が装着され、回転軸21は矢印C方向に回転するようになっている。スピンドル20は直動ガイド23、23を介して台板24に搭載されている。直動外ガイド23、23はスピンドル20を砥石22の中心O22と基板12の中心O12とを結ぶ直線Lと平行な直線上を矢印Fに示す方向に移動させるようになっている。また、スピンドル20は台板24に取付けられたシリンダ25により該台板24上を直動ガイド23、23により上記直線Lと平行な直線上を移動できるようになっている。
【0036】
26は砥石昇降機構であり、該砥石昇降機構26はネジ軸26−1と該ネジ軸26−1を回転するモータ26−2を備えている。該モータ26−2でネジ軸26−1を正逆回転することにより、該ネジ軸26−1に螺合する台板24が矢印Dに示すように上下動(昇降)し、該台板24に搭載されたスピンドル20が上下動し、該スピンドル20に装着された砥石22が上下動するようになっている。27は砥石揺動機構であり、該砥石揺動機構27はネジ軸27−1と該ネジ軸27−1を回転するモータ27−2を備えている。該モータ27−2でネジ軸27−1を正逆回転することにより、該ネジ軸27−1に螺合する台板24が矢印Eに示すように揺動し、該台板24に搭載されたスピンドル20が揺動し、該スピンドル20に装着された砥石22が揺動するようになっている。
【0037】
砥石22は研磨する基板12の端部の形状がストレート型かラウンド型かで異なり、ストレート型、即ち基板12の端面(ベベル部B面)の断面が複数の直線部で構成された台形状である場合(図13(a)参照)は図3(a)に示すように、断面台形状の溝22aが形成された砥石22を用い、ラウンド型、即ち基板12の端面(ベベル部B面)の断面が半円又は半楕円である場合(図13(b)参照)は図3(b)に示すように、断面半円又は半楕円状の溝22bが形成された砥石22を用いる。図13は基板(ウエハ)12の端部拡大断面を示す図で、B部分はベベル部、D部分はデバイス形成部、Eはベベル部Bとデバイス形成部Dとの境界にあるエッジ部を示す。
【0038】
また、本研磨装置には、基板12の上面に純水を供給する基板上面リンスノズル30、基板12の下面に純水を供給する基板下面リンスノズル31、及び回転する砥石22から離脱する研磨屑等の異物の飛散を防止する砥石カバー32、加工点の砥石22を冷却する砥石リンスノズル33を備えている。更に砥石22の高さを検出する砥石高さ検出センサ34、基板12の高さを検出する基板高さ検出センサ35を備えている。
【0039】
上記構成の基板研磨装置において、スピンドル20を砥石22の中心O22と基板12の中心O12とを結ぶ直線Lと該平行な直線上を移動する直動ガイド23、23に搭載し、直動ガイド23、23よって直線Lと平行な直線上を移動できるようになっている。従って、基板12端部の形状を基準として砥石22が動き、研磨中、基板12と端部と砥石22が接触している時、基板12が回転又は砥石22が横移動した場合、基板12側の複雑な形状、特にノッチ形状に倣って直動ガイド23、23が移動でき、基板12の形状の詳細な形状情報がなくとも常に砥石22と基板12が接触し端部を均一に効率的に研磨することができる。
【0040】
図1及び図2に示す状態、即ち砥石昇降機構26及び砥石揺動機構27により、基板12の高さが砥石22の溝(溝22a又は22b)の所定の溝の高さと一致し、直動ガイド23、23の移動方向が砥石22の中心O22と基板12の中心O12とを結ぶ直線Lと平行な直線上となった状態で、シリンダ25によりスピンドル20を矢印Fの基板12の方向に一定荷重で押し付けながら、基板12を回転させることにより、基板12の端部(周縁部)の全て(基板ノッチ部も含む)を研磨することが可能である。
【0041】
また、予め基板12を回転させてそのノッチ部を砥石22の付近までとし、砥石22を基板12に接触させ、基板12の回転又は砥石揺動機構27による砥石22の揺動を行えば、ノッチ部のみを研磨することが可能である。基板12が円形以外でもこの揺動の範囲内であれば様々な形状の基板12を研磨することができる。図4は基板12が回転する場合の基板12の端部と砥石22の関係を示す図であり、図5は砥石が揺動する場合の砥石22と基板12の端部との関係を示す図である。ここで、Nはノッチ部を示す。基板12が回転する場合も、砥石22が揺動する場合も砥石22は基板12の端面に均一な押圧力で接触する。
【0042】
上記のように本基板研磨装置は、砥石昇降機構26を備えているので、基板12を吸着ステージ10に吸着保持させた後、基板12の高さを基板高さ検出センサ35にて検出し、その検知結果に基き砥石22の高さを調節して研磨できる。
【0043】
また、基板12の高さを検出する基板高さ検出センサ35、及び砥石22の高さを検出する砥石高さ検出センサ34を備えているので、吸着保護材(バッキングフィルム)11の変形量、又は吸着ステージ10の構成部品の磨耗による基板12の高さ変化及び砥石22を交換した後の該砥石22の高さ変化を検知できるため砥石22と基板12の高さを制御でき、研磨後の基板12の端面の形状を安定させることが可能となる。
【0044】
先にシリンダ25により砥石22を基板12に近づけ、吸着ステージ10のX,Y移動機構、砥石揺動機構27、吸着ステージ10を回転する回転駆動機構の制御により基板12と砥石22の相対的位置及び相対速度を制御しながら基板12の端面を研磨することにより、不確かな接触速度による砥石22の破損、基板12の仕上げ面の不良を引き起すことがない。
【0045】
基板12の端部の研磨中、又は基板12毎に砥石22が基板12の端面を押圧する研磨圧をシリンダ25により変化させて研磨することにより、例えば直動ガイド23、23にスケール等の位置計測機器を取付けておけば、砥石22が基板12のノッチ部NのV字状部に押込んだことを認識でき、研磨圧(シリンダ圧)を制御すれば砥石22が基板12を押付ける力を一定に制御できる。これにより基板12の端面もノッチ部面も研磨レートが同一となり均一な研磨が可能となる。
【0046】
図6及び図7は本発明に本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す図で、図6は側面図、図7は平面図である。本基板研磨装置は図示するように、吸着ステージ10の外円周近傍に第1砥石研磨ユニットWPU1と、第2砥石研磨ユニットWPU2と、ノッチテープ研磨ユニット40を配置した構成である。第1砥石研磨ユニットWPU1及び第2砥石研磨ユニットWPU2は、図1及び図2の砥石研磨WPUと略同じ構成であるのでその詳細な説明は省略する。
【0047】
ノッチテープ研磨ユニット40は、ノッチ研磨ヘッド44を備え、テープ43を巻き付けたテープ供給ロール(図示せず)からのテープ43を第1及び第2のローラ41、42の間を通してテープ巻取ローラ(図示せず)で巻き取るように構成されている。吸着ステージ10のX,Y移動機構により、基板12のノッチ部をノッチ研磨ヘッド44の第1及び第2のローラ41、42の間を通るテープ43に押付け、該ノッチ部を研磨する。第1砥石研磨ユニットWPU1は粗々研磨を行ない、第2砥石研磨ユニットWPU2は粗い研磨を行なう。ノッチテープ研磨ユニット40は仕上げ研磨を行なう。これにより、基板12のノッチ部加工から仕上げまでも一つの吸着ステージ10で行うことが可能となる。また、吸着ステージ10に対して複数のノッチテープ研磨ユニット40を配置した構成の基板研磨装置でも同様である。
【0048】
ノッチテープ研磨ユニット40は、テープ43を基板12の端面(ベベル部面)表面側と裏面側が研磨されるように、テープ43を基板12のノッチ部に押付けた状態で、ノッチ研磨ヘッド44を、ノッチ部に関して基板12の表面側及び裏面側に旋回往復移動(図6の矢印R1で示す方向に移動)させるためのノッチ研磨ヘッド旋回往復手段を設けている。
【0049】
このノッチヘッド往復旋回手段は、図示しないが、テープ43の走行方向と垂直な方向に伸びるシャフト、及びこのシャフトを回転させるモータから構成される。シャフトは、テープ43が基板12のノッチに押付けられている位置に配置される。そして、このシャフト(このシャフトがノッチ研磨ヘッド44の旋回軸となる)は、ノッチ研磨ヘッド44に連結されている。モータを駆動してシャフトを回転させると、テープ43がノッチに押付けられた状態で、ノッチ研磨ヘッド44が、ノッチ部に関して矢印R1の方向に旋回往復移動し、これにより、基板12のノッチ表面側と裏面側が研磨される。
【0050】
テープ43として、織布、不織布、発砲体などからなるテープが使用できる。また、テープ43として可塑性を有する材料からなるテープ状のベースフィルムも及びベースフィルの表面に形成した、研磨材砥粒を樹脂バインダーで固定した研磨層からなるテープが使用できる。研磨砥粒として、例えば、平均粒径0.1μm〜5.0μmの範囲にあるダイヤモンド粒子や平均粒径0.1μm〜5.0μmの範囲にあるSiC粒子が使用できる。樹脂バインダーとして、例えば、ポリエステル系、ポリウレタン系のものが使用できる。ベースフィルムとしては、例えばポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどの可撓性を有する材料からなるフィルムが使用できる。
【0051】
ノッチテープ研磨ユニット40による基板12のノッチ部の研磨は、吸着ステージ10に吸着保持した基板12のノッチ部をX,Y移動機構でノッチテープ研磨ユニット40のノッチ研磨ヘッド44のテープ43に押付け、図示しない吸着ステージ旋回往復移動機構により、ノッチ部に関して吸着ステージ10を吸着保持した基板12の表面と同一平面内で図8の矢印R2方向に破線で示すように旋回移動させて行う。このとき、テープ43をノッチ部Nに押付けた状態で、ノッチ研磨ヘッド44を基板12の表面側及び裏面側に旋回往復移動(図6の矢印R1に示す方向に旋回往復移動)させてもよい。
【0052】
図9及び図10は本発明に本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す図で、図9は側面図、図10は平面図である。図示するように、本基板研磨装置は吸着ステージ10の外周近傍に砥石研磨ユニットWPU、ノッチテープ研磨ユニット40、第1ベベルテープ研磨ユニット50−1、第2ベベルテープ研磨ユニット50−2を配置している。ここでノッチテープ研磨ユニット40の構成は、図6及び図7で説明したものと同一であるから、その説明は省略する。本基板研磨装置では砥石研磨ユニットWPUは粗研磨、ノッチテープ研磨ユニット40は仕上げ研磨、第1ベベルテープ研磨ユニット50−1は粗研磨、第2ベベル研磨テープユニット50−2は仕上げ研磨を行なう。これにより基板のベベル部、ノッチ部の加工から仕上げまで1つの吸着ステージ10で実行することができる。
【0053】
ベベルテープ研磨ユニット50は、図11に示すように、先端にコンタクトパッド51を取付けたシリンダー52を有するベベル研磨ヘッド54と、テープ53をベベル研磨ヘッド54へ供給し供給したテープ53を巻き取るテープ供給巻取手段(図示せず)とで構成されている。このテープ供給巻取手段は、テープ53を巻き付けたテープ供給ロールと、テープ53をテープ供給ロールからコンタクトパッド51を介して巻き取るためのテープ巻取りローラと、該テープ巻取りローラを駆動する巻取ローラ駆動手段とを備えた構成である。コンタクトパッド51を通過するテープ53が、コンタクトパッド51を介して基板12のベベル部に押し付けることにより、ベベル部が研磨される。
【0054】
ベベルテープ研磨ユニット50は、テープ53を基板12のベベル部に押付けた状態で、ベベル研磨ヘッド54を基板12のベベル部がコンタクトパッド51に接触する部分を中心に図9の矢印R3に示すように基板12の表面側及び裏面側に旋回往復移動させるベベル研磨ヘッド旋回往復動手段を備えている。このベベル研磨ヘッド旋回往復動手段は、図示しないがテープ53の走行方向と垂直な方向に伸びるシャフト、及びこのシャフトを回転させるモータから構成される。シャフトはテープ53に基板12のベベル部が押付けられる位置に配置される。そしてこのシャフト(このシャフトはベベル研磨ヘッド54の旋回軸となる)がベベル研磨ヘッドに連結される。モータを駆動すると、テープ53に基板が押付けられた状態で、ベベル研磨ヘッド54が矢印R3方向に旋回往復動し、基板12のベベル部の表面側と裏面側を研磨する。
【0055】
テープ53として、織布、不織布、発砲体などからなるテープが使用できる。また、テープ53として、可塑性を有する材料からなるテープ状のベースフィルム、及びこのベースフィルムの表面に形成した、研磨材砥粒を樹脂バインダーで固定した研磨層からなるテープが使用できる。研磨材砥粒としては、例えば、平均粒径0.1μm〜5.0μmの範囲にあるダイヤモンド粒子や、平均粒径0.1μm〜5.0μmの範囲にあるSiC粒子が使用できる。樹脂バインダーとしては、例えば、ポリエステル系、ポリウレタン系のものが使用できる。ベースフィルムとして、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどの可撓性を有する材料からなるフィルムが使用できる。
【0056】
図12は本発明に係る基板研磨装置を備えた基板処理装置の概略構成を示す平面図である。図において、60はロードアンロードポートであり、該ロードアンロードポート60には、ウエハカセット61A、61Bが載置できるようになっている。62は第1搬送ロボット、63は測定ユニット、64は2次洗浄・乾燥ユニット、65は第2搬送ロボット、66は1次洗浄ユニット、67は1次研磨ユニット、68は2次研磨ユニットである。1次研磨ユニット67、2次研磨ユニット68に上記本発明に係る基板処理装置のいずれかが配置されている。
【0057】
CMP工程やCu膜等の成膜工程を終えた基板12が収容されたウエハカセット61A又は61Bがロードアンロードポート60に載置される。第1搬送ロボット62によってもウエハカセット61A又は61Bから基板12が取り出されて測定ユニット63に搬送される。測定ユニット63で研磨前の基板12の直径、周縁部の断面形状、表面形状のうち必要なデータが測定が測定される。測定を終えた基板12は第2搬送ロボット65によって測定ユニット63から1次研磨ユニット67へ搬送される。1次研磨ユニット67で基板12の周縁部(ベベル部及びノッチ部)の研磨が行われる。1次研磨ユニット67で研磨を終えた基板12は、第2搬送ロボット65によって1次洗浄ユニット66に搬送され、1次洗浄が行われる。1次洗浄ユニット66で洗浄された基板12は、第2搬送ロボット65で2次洗浄・乾燥ユニット64に搬送され、2次洗浄・乾燥が行われる。乾燥処理を終えた基板12は、第1搬送ロボット62により元のウエハカセット61A又は61Bに戻される。或いは乾燥処理の終えた基板12は第1搬送ロボット62又は第2搬送ロボット65のいずれかによって測定ユニット63に搬送され、必要なデータが測定された後、第1搬送ロボット62でウエハカセット61A又は61Bに戻される。
【0058】
先に搬送された基板12が1次研磨ユニット67で研磨処理されている間に、次に処理すべき基板を2次研磨ユニット68で研磨処理する。先ず第1搬送ロボット62によってウエハカセット61A又は61Bから基板12を取り出し、測定ユニット63へ搬送される。測定ユニット63で必要な測定を終えたこの基板12は、第2搬送ロボット65によって2次研磨ユニット68へ搬送され、2研磨ユニット68で基板12の周縁部(ベベル部及びノッチ部)の研磨が行われる。2次研磨ユニット68で研磨の終えた基板12は第2搬送ロボット65で1次洗浄ユニット66に搬送され、1次洗浄が行われる。1次洗浄ユニット66で洗浄された基板12は、第2搬送ロボット65で2次洗浄・乾燥ユニット64へ搬送され、2次洗浄、乾燥処理を終え基板12は第1搬送ロボット62により元のウエハカセット61A又は61Bに戻される。或いは、乾燥処理を終えた基板12は、第1搬送ロボット62又は第2搬送ロボット65のいずれかにより測定ユニット63へ搬送され、必要なデータ測定された後、第1搬送ロボット62でウエハカセット61A又は61Bに戻される。
【0059】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す側面図である。
【図2】本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す図で、図1A−A断平面図である。
【図3】本発明に係る基板研磨装置に使用する砥石の形状を示す図である。
【図4】本発明に係る基板研磨装置の研磨中の基板と砥石の位置関係を示す図である。
【図5】本発明に係る基板研磨装置の研磨中の基板と砥石の位置関係を示す図である。
【図6】本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す側面図である。
【図7】本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す平面図である。
【図8】本発明に係る基板研磨装置の研磨中の基板の旋回運動を示す図である。
【図9】本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す側面図である。
【図10】本発明に係る基板研磨装置の概略構成を示す平面図である。
【図11】本発明に係る基板研磨装置のベベル研磨ユニットのベベル研磨ヘッドの概略構成を示す図である。
【図12】本発明に係る基板処理装置の平面構成を示す図である。
【図13】本発明に係る基板研磨装置で取り扱う基板の端部断面を示す図である。
【符号の説明】
【0061】
10 吸着ステージ
11 バッキングフィルム
12 基板
13 回転軸
WPU 砥石研磨ユニット
20 スピンドル
21 回転軸
22 砥石
23 直動ガイド
24 台板
25 シリンダ
26 砥石昇降機構
27 砥石揺動機構
30 基板上面リンスノズル
31 基板下面リンスノズル
32 砥石カバー
33 砥石リンスノズル
34 砥石高さ検出センサ
35 基板高さ検出センサ
WPU1 第1砥石研磨ユニット
WPU2 第2砥石研磨ユニット
40 ノッチテープ研磨ユニット
41 第1ローラ
42 第2ローラ
43 テープ
44 ノッチ研磨ヘッド
50−1 第1ベベルテープ研磨ユニット
50−2 第2ベベルテープ研磨ユニット
51 コンタクトパッド
52 シリンダー
53 テープ
54 ベベル研磨ヘッド
60 ロードアンロードポート
61 ウエハカセット
62 第1搬送ロボット
63 測定ユニット
64 2次洗浄・乾燥ユニット
65 第2搬送ロボット
66 1次洗浄ユニット
67 1次研磨ユニット
68 2次研磨ユニット
【出願人】 【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
【出願日】 平成18年7月13日(2006.7.13)
【代理人】 【識別番号】100087066
【弁理士】
【氏名又は名称】熊谷 隆

【識別番号】100094226
【弁理士】
【氏名又は名称】高木 裕

【識別番号】100125265
【弁理士】
【氏名又は名称】貝塚 亮平


【公開番号】 特開2008−18502(P2008−18502A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−193339(P2006−193339)