研磨裝置、研磨方法、按壓研磨具的按壓部件的製作方法

2023-06-15 19:12:36

專利名稱：研磨裝置、研磨方法、按壓研磨具的按壓部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及對半導體晶片等基板進行研磨的研磨裝置及研磨方法，特別涉及使用研磨帶等帶狀的研磨具對基板周緣部進行研磨的研磨裝置及研磨方法。此外，本發明涉及一種將帶狀的研磨具相對於基板周緣部進行按壓的按壓部件。
背景技術：
從提高半導體製造的合格率的觀點來看，近年來基板周緣部的表面狀態的管理受到矚目。在半導體製造工序中，在矽晶片上成膜較多材料並層疊，所以在不使用於製品的周緣部形成不需要的膜和表面粗糙。近年來，一般採用通過機械臂僅保持基板周緣部來搬送基板的方法。在這樣的背景下，殘留在周緣部的不需要的膜在經過各種工序的期間剝離而附著到器件上，使合格率降低。因此，一直以來就利用研磨裝置對基板周緣部進行研磨而除去不需要的膜和表面粗糙。作為這樣的研磨裝置，已知有利用研磨帶對基板周緣部進行研磨的裝置。這種研磨裝置為，通過使研磨帶的研磨麵與基板周緣部滑動接觸，由此來對基板周緣部進行研磨。 在此，在本說明書中，將基板周緣部定義為包括位於基板最外周的斜面部、位於該斜面部的徑向內側的頂邊緣部以及底邊緣部的區域。圖1 (a)和圖1 (b)是示出基板周緣部的放大截面圖。更具體而言，圖1 (a)是所謂的直線型基板的截面圖，圖1(b)是所謂的圓型基板的截面圖。在圖1(a)的基板W中，斜面部是指由構成基板W的最外周面的上側傾斜部(上傾斜面部)P、下側傾斜部(下側斜面部) Q以及側部(頂面)R構成的部分B，此外，在圖1(b)的基板W中，斜面部是指構成基板W的最外周面的、具有彎曲的截面的部分B。此外，頂邊緣部是指，位於比斜面部B更靠徑向內側的區域，且位於比形成器件的區域D更靠徑向外側的平坦部E1。底邊緣部是指，位於頂邊緣部的相反側，位於比斜面部B更靠徑向內側的平坦部E2。這些頂邊緣部El和底邊緣部E2 總稱為鄰接邊緣部。現有的研磨裝置為，通過用研磨頭將研磨帶按壓到基板周緣部上，由此對該周緣部進行研磨(例如參照專利文獻1)。研磨頭具有平坦的按壓面，通過在使研磨頭傾斜的同時，用該按壓面將研磨帶相對於基板周緣部按壓，由此對該周緣部進行研磨。但是，通過平坦的按壓面，難以正確地研磨頂邊緣部和底邊緣部。例如，在圖1(a)所示的基板中，難以沿著器件形成區域D與頂邊緣部El的邊界線而僅對頂邊緣部El正確地進行研磨。特別是， 當以使研磨帶相對於基板表面成為銳角的方式傾斜研磨頭時，器件有可能因為研磨帶而受損。在專利文獻2中公開了具有直線狀的按壓面的研磨裝置。在該研磨裝置中，如圖 2(a)所示，在利用具有直線狀的按壓面的按壓部件100將研磨帶101按壓到基板W的頂邊緣部的同時，使該按壓部件100以一定的速度向基板W的徑向外側移動。根據這樣的研磨裝置，能夠不對器件形成區域造成損害地對頂邊緣部進行研磨。但是，如圖2(b)所示，直線狀地延伸的按壓面與基板W的最外周之間的距離不是一定的。因此，在頂邊緣部的內側端部，與其他區域相比，研磨帶和基板的接觸時間變短，其結果，如圖2(c)所示，頂邊緣部的內側端部會被傾斜地磨削。專利文獻1 日本特開2009_巧似85號公報專利文獻2 日本特開2009-208214號公報專利文獻3 日本特開2005-305586號公報

發明內容
本發明是鑑於上述現有技術問題而做出的，其目的在於提供一種研磨裝置，能夠對基板的頂邊緣部及/或底邊緣部正確且均勻地進行研磨。此外，本發明的目的在於提供一種使用了上述那樣的研磨裝置的研磨方法以及研磨裝置所使用的研磨具的按壓部件。為了實現上述目的，本發明的一個方式為一種研磨裝置，對基板周緣部進行研磨， 其特徵在於，具備旋轉保持機構，將基板水平地進行保持，並使該基板旋轉；以及至少一個研磨頭，與上述基板周緣部接近配置，上述研磨頭具有沿著上述基板的周向延伸的至少一個突起部，上述研磨頭通過上述突起部從上方或下方將帶狀的研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓。本發明的優選方式的特徵在於，上述突起部具有圓弧形狀，該圓弧形狀具有與上述基板實質上相同的曲率。本發明的優選方式的特徵在於，上述研磨裝置還具有至少一個傾斜機構，該傾斜機構使上述研磨頭相對於上述基板的表面傾斜，上述至少一個突起部是對稱地配置的第一突起部和第二突起部，在使上述研磨頭向上方傾斜了時上述第一突起部位於上述基板周緣部的上方，在使上述研磨頭向下方傾斜了時上述第二突起部位於上述基板周緣部的下方。本發明的優選方式的特徵在於，上述第一突起部將上述研磨具相對於上述基板的頂邊緣部進行按壓，上述第二突起部將上述研磨具相對於上述基板的底邊緣部進行按壓。本發明的優選方式的特徵在於，上述至少一個研磨頭是配置在上述基板周圍的多個研磨頭，上述至少一個傾斜機構是使上述多個研磨頭相互獨立地傾斜的多個傾斜機構。本發明的優選方式的特徵在於，上述研磨頭還具備按壓墊，該按壓墊將上述研磨具按壓到上述基板周緣部，上述按壓墊配置在上述第一突起部和上述第二突起部之間。本發明的優選方式的特徵在於，上述按壓墊的高度比上述第一突起部和上述第二突起部的高度低。本發明的優選方式的特徵在於，上述研磨墊還具備按壓墊，該按壓墊將上述研磨具按壓到上述基板周緣部，上述按壓墊與上述突起部鄰接配置。本發明的優選方式的特徵在於，上述突起部的長度比上述研磨具的寬度長。本發明的優選方式的特徵在於，上述研磨頭具備驅動機構和兩個引導輥，該兩個引導輥夾著上述突起部地配置、對上述研磨具的研磨麵進行支持，上述驅動機構與上述兩個引導輥和上述突起部連結，上述驅動機構使上述兩個引導輥和上述突起部朝向上述基板周緣部一體地移動。本發明的優選方式的特徵在於，上述帶狀的研磨具是研磨帶或研磨布。本發明的其他方式為一種研磨裝置，對基板周緣部進行研磨，其特徵在於，具備 旋轉保持機構，將基板水平地進行保持，並使該基板旋轉；研磨頭，與上述基板周緣部接近配置；以及傾斜機構，使上述研磨頭相對於上述基板的表面傾斜，上述研磨頭具備沿著上述基板的周向延伸的第一突起部和第二突起部、以及配置在上述第一突起部和上述第二突起部之間的按壓墊，上述研磨頭通過上述第一突起部從上方將帶狀的研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓，通過上述第二突起部從下方將上述研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓，通過上述按壓墊將上述研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓。本發明的另一個其他方式為一種使用了上述研磨裝置的研磨方法，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過上述第一突起部從上方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過上述第二突起部從下方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述基板的底邊緣部進行研磨。本發明的另一個其他方式為一種使用了上述研磨裝置的研磨方法，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過上述第一突起部從上方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過上述第二突起部從下方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述基板的底邊緣部進行研磨，通過上述按壓墊將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的斜面部進行研磨。本發明的另一個其他方式為一種使用了上述研磨裝置的研磨方法，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過第一研磨頭從上方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過上述第一研磨頭從下方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述基板的底邊緣部進行研磨，在上述第一研磨頭對上述底邊緣部進行的研磨中，通過第二研磨頭從上方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述頂邊緣部進行研磨。本發明的另一個其他方式為一種使用了上述研磨裝置的研磨方法，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過第一研磨頭從上方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過第二研磨頭從下方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，而對上述底邊緣部進行研磨。本發明的另一個其他方式為一種按壓部件，將帶狀的研磨具相對於基板周緣部進行按壓，其特徵在於，具有沿著上述基板的周向延伸的至少一個突起部。發明的效果根據本發明，由於通過突起部將研磨具(例如研磨帶)按壓到基板周緣部上，所以能夠使研磨具不接觸周緣部以外的區域地對基板周緣部正確地進行研磨。並且，由於突起部沿著基板的周向彎曲，所以基板和研磨具的接觸時間在研磨區域整體上均勻。因此，能夠對包含周緣部的內側端部在內的研磨區域整體均勻地進行研磨。


圖1 (a)和圖1 (b)是示出基板周緣部的放大截面圖。圖2(a)是示出現有的研磨裝置的一部分的側視圖，圖2(b)是示出按壓面和基板的位置關係的平面圖，圖2(c)是示出通過圖2(a)所示的研磨裝置所研磨的基板周緣部的截面的示意圖。圖3是示出本發明一個實施方式的研磨裝置的平面圖。
圖4是圖3所示的研磨裝置的縱截面圖。圖5是研磨頭的放大圖。圖6是圖5所示的按壓部件的主視圖。圖7是圖6所示的按壓部件的後視圖。圖8是圖6所示的按壓部件的左視圖。圖9是圖6所示的按壓部件的右視圖。圖10是圖6所示的按壓部件的平面圖。圖11是圖6所示的按壓部件的仰視圖。圖12是圖6的A-A線截面圖。圖13是圖12所示的突起部的放大圖。圖14是示出通過傾斜機構向上方傾斜後的研磨頭的圖。圖15是示出通過傾斜機構向下方傾斜後的研磨頭的圖。圖16(a)是通過上側的突起部使研磨帶抵接到基板的頂邊緣部的情況的平面圖， 圖16(b)是示出所研磨的基板周緣部的截面的示意圖。圖17是示出研磨頭的其他結構例的圖。圖18是示出具備一臺研磨頭組合體和一臺研磨帶供給機構的研磨裝置的一個例子的平面圖。圖19是示出具有與基板的頂邊緣部相對配置的一個突起部的研磨頭的側視圖。圖20是圖19所示的按壓部件的主視圖。圖21是圖20所示的按壓部件的後視圖。圖22是圖20所示的按壓部件的左視圖。圖23是圖20所示的按壓部件的右視圖。圖M是圖20所示的按壓部件的平面圖。圖25是圖20所示的按壓部件的仰視圖。圖沈是圖20的B-B線截面圖。圖27是示出具有與基板的底邊緣部相對配置的一個突起部的研磨頭的側視圖。圖觀是示出按壓部件的另一個例子的主視圖。圖四是圖觀所示的按壓部件的後視圖。圖30是圖觀所示的按壓部件的左視圖。圖31是圖28所示的按壓部件的右視圖。圖32是圖觀所示的按壓部件的平面圖。圖33是圖觀所示的按壓部件的仰視圖。圖34是圖觀的C-C線截面圖。圖35是圖34所示的按壓墊和突起部的放大圖。圖36是示出通過傾斜機構向上方傾斜後的研磨頭的圖。圖37是示出通過傾斜機構向下方傾斜後的研磨頭的圖。圖38是示出處於水平狀態的研磨頭的圖。圖39是示出在基板的斜面部的研磨時將研磨頭向上方傾斜後的狀態的圖。圖40是示出在基板的斜面部的研磨時將研磨頭向下方傾斜後的狀態的圖。
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圖41是示出在基板的斜面部的研磨時使研磨頭的傾斜角度連續地變化的情況的圖。圖42是具有與用於按壓基板的頂邊緣部的突起部鄰接配置的按壓墊的按壓部件的主視圖。圖43是圖42所示的按壓部件的平面圖。圖44是具有與用於按壓基板的底邊緣部的突起部鄰接配置的按壓墊的按壓部件的主視圖。圖45是圖44所示的按壓部件的平面圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的一個實施方式進行說明。圖3是示出本發明一個實施方式的研磨裝置的平面圖，圖4是圖3所示的研磨裝置的縱截面圖。如圖3和圖4所示，該研磨裝置在其中央部具備旋轉保持機構(基板保持部)3，該旋轉保持機構3水平地保持作為研磨對象物的基板W並使其旋轉。在圖3中示出了旋轉保持機構3保持有基板W的狀態。旋轉保持機構3具備碟狀的保持臺4，通過真空吸附來保持基板W的背面；中空軸5，與保持臺4的中央部連結；以及馬達M1，使該中空軸5 旋轉。基板W通過搬送機構的機械手(未圖示)，以基板W的中心與中空軸5的軸心一致的方式載置到保持臺4上。中空軸5通過滾珠花鍵軸承(直動軸承)6支持為上下運動自如。在保持臺4的上面形成有槽4a，該槽如與通過中空軸5延伸的連通路7連通。連通路7經由安裝在中空軸5下端的迴轉接頭8與真空管路9連接。連通路7還與氮氣供給管路10連接，該氮氣供給管路10用於使處理後的基板W從保持線4脫離。通過切換這些真空管路9和氮氣供給管路10，使基板W真空吸附到保持臺4的上面上或脫離。中空軸5經由與該中空軸5連結的帶輪pi、安裝在馬達Ml的旋轉軸上的帶輪p2、 卷掛在這些帶輪pl、p2上的帶bl，通過馬達Ml而旋轉。馬達Ml的旋轉軸與中空軸5平行地延伸。通過這樣的結構，保持臺4的上面所保持的基板W通過馬達Ml而旋轉。滾珠花鍵軸承6是允許中空軸5向其長度方向自由移動的軸承。滾珠花鍵軸承6 固定在圓筒狀的殼體12上。因此，在本實施方式中，中空軸5構成為相對於殼體12能夠上下地進行直線動作，中空軸5和殼體12—體地旋轉。中空軸5與氣缸(升降機構)15連結， 中空軸5和保持臺4通過氣缸15能夠上升和下降。在殼體12和在其外側同心地配置的圓筒狀的殼體14之間，安裝有徑向軸承18，殼體12通過軸承18被支持為能夠自由旋轉。通過這樣的構成，旋轉保持機構3使基板W繞著其中心軸Cr旋轉，且使基板W能夠沿著中心軸Cr上升下降。如圖3所示，在旋轉保持機構3所保持的基板W的周圍配置有4個研磨頭組合體 (研磨部)認、讓、1(、10。在研磨頭組合體1A、1B、1C、1D的徑向外側分別設置有研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D。研磨頭組合體1A、IB、1C、ID和研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D通過隔壁 20隔離。隔壁20的內部空間構成研磨室21，4個研磨頭組合體1A、IB、1C、ID和保持臺4配置在研磨室21內。另一方面，研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D配置在隔壁20外側(即研磨室21之外)。研磨頭組合體1A、IB、1C、ID具有相互相同的結構，研磨帶供給機構2A、2B、2C、2D也具有相互相同的結構。下面，對研磨頭組合體IA和研磨帶供給機構2A進行說明。研磨帶供給機構2A具備供給捲軸24，將研磨帶23向研磨頭組合體IA供給；和回收捲軸25，回收基板W的研磨使用後的研磨帶23。供給捲軸M配置在回收捲軸25的上方。在供給捲軸M和回收捲軸25上經由聯接器27分別連結有馬達M2 (圖3隻示出連結在供給捲軸M上的聯接器27和馬達M2)。各個馬達M2能夠在規定的旋轉方向施加一定的轉矩，對研磨帶23施加規定的張力。研磨帶23是長尺寸的帶狀的研磨具，其單面構成研磨麵。研磨帶23具有由PET 薄片等構成的基材帶和形成在基材帶上的研磨層。研磨層由覆蓋基材帶的一個表面的粘合劑(例如樹脂)和被粘合劑保持的磨粒構成，研磨層的表面構成研磨麵。作為研磨具也可以代替研磨帶而使用帶狀的研磨布。研磨帶23以卷繞在供給捲軸M上的狀態設置在研磨帶供給機構2A上。研磨帶 23的側面由捲軸板支持，以便不產生卷變形。研磨帶23的一端安裝在回收捲軸25上，回收捲軸25對供給到研磨頭組合體IA之後的研磨帶23進行卷取，由此回收研磨帶23。研磨頭組合體IA具備研磨頭30，該研磨頭30用於使從研磨帶供給機構2A供給的研磨帶23抵接到基板W的周緣部。研磨帶23以研磨帶23的研磨麵朝向基板W的方式向研磨頭30供給。研磨帶供給機構2A具有多個引導輥31、32、33、34，供給到研磨頭組合體1A、並從研磨頭組合體IA回收的研磨帶23，由這些引導輥31、32、33、34引導。研磨帶23通過設置在隔壁20上的開口部20a從供給捲軸M向研磨頭30供給，使用後的研磨帶23通過開口部20a被回收捲軸25回收。如圖4所示，在基板W的上方配置有上側供給噴嘴36，朝向旋轉保持機構3所保持的基板W的上面中心供給研磨液。此外，具備下側供給噴嘴37，該下側供給噴嘴37朝向基板W的背面與旋轉保持機構3的保持臺4之間的邊界部(保持臺4的外周部)供給研磨液。 研磨液通常使用純水，但在將二氧化矽用作為研磨帶23的磨粒時等，也能夠使用氨。並且， 研磨裝置具備在進行研磨處理後清洗研磨頭30的清洗噴嘴38，在研磨處理後，在基板W通過旋轉保持機構3而上升之後，朝向研磨頭30噴射清洗水，能夠清洗研磨處理後的研磨頭 30。在中空軸5相對於殼體12進行了升降時，為了使滾珠花鍵軸承6和徑向軸承18 等機構與研磨室21隔離，如圖4所示，通過能夠上下伸縮的波紋管19來連接中空軸5和殼體12的上端之間。圖4示出中空軸5下降的狀態，示出保持臺4處於研磨位置的情況。在研磨處理後，通過氣缸15使基板W與保持臺4和中空軸5 —同上升到搬送位置，在該搬送位置使基板W從保持臺4脫離。隔壁20具備搬送口 20b，該搬送口 20b用於將基板W搬入或搬出研磨室21。搬送口 20b形成為水平地延伸的切口。因此，搬送機構所把持的基板W，能夠在保持水平狀態的同時通過搬送口 20b橫穿研磨室21內。在隔壁20的上面設置有開口 20c和放氣窗40，在下面設有排氣口(未圖示)。在研磨處理時，通過未圖示的閘門封閉搬送口 20b。因此，通過未圖示的風扇機構從排氣口進行排氣，由此在研磨室21的內部形成潔淨空氣的向下流動。 由此在該狀態下進行研磨處理，所以能夠防止研磨液向上方飛散，在將研磨室21的上部空間保持為潔淨的同時進行研磨處理。如圖3所示，研磨頭30固定在臂60的一端，臂60構成為繞著與基板W的切線方向平行的旋轉軸Ct自由旋轉。臂60的另一端經由帶輪p3、p4以及帶與馬達M4連結。 馬達M4通過順時針或逆時針地旋轉規定的角度，由此臂60繞著軸Ct旋轉規定的角度。在本實施方式中，通過馬達M4、臂60、帶輪p3、p4以及帶1^2構成了傾斜機構，該傾斜機構使研磨頭30相對於基板W的表面傾斜。傾斜機構搭載在移動臺61上。移動臺61經由引導件62及軌道63移動自如地連結到基座板65上。軌道63沿著旋轉保持機構3所保持的基板W的半徑方向直線地延伸， 移動臺61能夠沿著基板W的半徑方向直線地移動。在移動臺61上安裝有貫通基座板65 的連結板66，直線運動執行元件67經由連接器68連結到連結板66上。直線運動執行元件 67直接或間接地固定在基座板65上。作為直線運動執行元件67能夠採用氣缸或定位用馬達和滾珠絲槓的組合等。通過該直線運動執行元件67、軌道63和引導件62，構成使研磨頭30沿著基板W的半徑方向直線地移動的移動機構。即，移動機構以使研磨頭30沿著軌道63接近或離開基板W的方式進行動作。另一方面，研磨帶供給機構2A固定在基座板65上。圖5是研磨頭30的放大圖。如圖5所示，研磨頭30具備按壓機構41，該按壓機構 41以規定的力將研磨帶23的研磨麵相對於基板W進行按壓。此外，研磨頭30具備帶進給機構42，該帶進給機構42將研磨帶23從供給捲軸M向回收捲軸25輸送。研磨頭30具有多個引導輥43、44、45、46、47、48、49，這些引導輥對研磨帶23進行引導，以使研磨帶23在與基板W的切線方向正交的方向上行進。設置在研磨頭30上的帶進給機構42，具備帶進給輥42a、帶把持輥42b、以及使帶進給輥4 旋轉的馬達M3。馬達M3設置在研磨頭30的側面，帶進給輥4 安裝在馬達M3 的旋轉軸上。帶把持輥42b與帶進給輥4 鄰接配置。帶把持輥42b構成為，通過未圖示的機構支持為在圖5的箭頭NF所示的方向(朝向帶進給輥42a的方向)上產生力，並按壓帶進給輥42a。當馬達M3向圖5所示的箭頭方向旋轉時，帶進給輥4 旋轉而將研磨帶23從供給捲軸M經由研磨頭30向回收捲軸25輸送。帶把持輥42b構成為能夠繞其自身的軸旋轉，並隨著研磨帶23被輸送而進行旋轉。按壓機構41具備按壓部件50，配置在研磨帶23的背面側；和氣缸(驅動機構)52，使該按壓部件50朝向基板W的周緣部移動。氣缸52是所謂的單杆缸。通過控制向氣缸52提供的空氣壓，能夠調節將研磨帶23相對於基板W進行按壓的力。配置在基板 W周圍的4個研磨頭組合體1A、1B、1C、1D的傾斜機構、按壓機構41、帶進給機構42以及使各研磨頭組合體移動的移動機構，構成為能夠分別獨立進行動作。圖6 圖11是圖5所示的按壓部件的六面圖。如圖6 圖11所示，按壓部件50 具有形成在其前面的兩個突起部51a、51b。這些突起部51a、51b具有軌道那樣的形狀，並列地配置。突起部51a、51b沿著基板W的周向彎曲。更具體而言，突起部51a、51b具有圓弧形狀，該圓弧形狀具有與基板W的曲率實質上相同的曲率。兩個突起部51a、51b關於旋轉軸Ct對稱地配置，如圖6所示，在從按壓部件50的正面觀察時，突起部5la、5Ib朝向旋轉軸Ct而向內側彎曲。研磨頭30被配置為，突起部51a、51b的前端之間的中心線(即旋轉軸Ct)與基板W的厚度方向的中心一致。突起部51a、51b被配置為，比配置在研磨頭30前面的引導輥46、47更接近基板W，通過突起部5la、5Ib從背面支持研磨帶23。突起部51a、
1151b由PEEK(聚醚醚酮)等樹脂形成。圖12是圖6的A-A線截面圖，圖13是圖12所示的突起部的放大圖。突起部51a、 51b分別具有將研磨帶23相對於基板W進行按壓的按壓面，各按壓面具有形成了圓角的截面。突起部51a的按壓面整體相對於在突起部51a和突起部51b之間延伸的研磨帶23稍微傾斜。同樣，突起部51b的按壓面整體相對於在突起部51a和突起部51b之間延伸的研磨帶23稍微傾斜。在圖13中，用α表示按壓面相對於研磨帶23的角度。圖14是示出通過傾斜機構向上方傾斜後的研磨頭的圖，圖15是示出通過傾斜機構向下方傾斜後的研磨頭的圖。如圖14和圖15所示，在使研磨頭30向上方傾斜了時，上側的突起部(第一突起部)51a位於基板W的周緣部的上方，並與頂邊緣部相對。在使研磨頭30向下方傾斜了時，下側的突起部(第二突起部)51b位於基板W的周緣部的下方，並與底邊緣部相對。在對頂邊緣部進行研磨時，在將研磨頭30向上方傾斜後的狀態下，通過突起部51a從上方將研磨帶23相對於基板W的周緣部(即頂邊緣部)進行按壓，另一方面， 在對底邊緣部進行研磨時，在將研磨頭30向下方傾斜後的狀態下，通過突起部51b從下方將研磨帶23相對於基板W的周緣部(即底邊緣部)進行按壓。通過氣缸52能夠調節這些突起部51a、51b的按壓力。對頂邊緣部和底邊緣部進行研磨時的研磨頭30的傾斜角度，是各突起部的按壓面整體與基板W的表面(上面或下面)平行的角度。當使研磨頭30傾斜這樣的角度時，各突起部的按壓面如圖13所示那樣地傾斜，所以在突起部51a和突起部51b之間延伸的研磨帶23從基板W的表面離開。因此，研磨帶23實質上相對於基板W進行線接觸。此外，在本實施方式中，圖13所示的按壓面的角度α為5度。圖16(a)是示出通過上側的突起部使研磨帶抵接到基板的頂邊緣部的情況的平面圖，圖16(b)是示意地示出研磨後的基板周緣部的截面圖。在對頂邊緣部進行研磨時，使研磨頭30向上方傾斜直到突起部51a的按壓面與基板W的上面(頂邊緣部)平行，在該狀態下通過上側的突起部51a將研磨帶23相對於頂邊緣部進行按壓。研磨頭30在將研磨帶 23按壓到基板W上的同時，通過由直線運動執行元件67等構成的上述移動機構以一定的速度向基板W的徑向外側移動。在突起部51a將研磨帶23相對於頂邊緣部進行按壓時，如圖16(a)所示，研磨寬度(即突起部51a和基板W的最外周之間的距離)沿著突起部51a的全長為一定。這是因為，從上方觀察時，突起部51a沿著基板W的周緣部彎曲。通過使用這樣的突起部51a，能夠不對器件形成區域(參照圖1(a)和圖1(b)的標記D)造成損傷地僅對頂邊緣部正確地進行研磨。基板W通過與研磨帶23的滑動接觸而被研磨，所以通過研磨帶23除去的膜的量， 由與研磨帶23接觸的累積時間決定。根據本實施方式的研磨裝置，由於突起部51a沿著基板W的周緣部彎曲，所以研磨帶23與基板W接觸的時間在頂邊緣部整體上均勻。因此，如圖16(b)所示，能夠將頂邊緣部整體均勻地進行研磨。並且，通過採用彎曲的突起部51a，研磨帶23和基板W的接觸長度變長，研磨率增加。上側的突起部51a和下側的突起部51b被配置成關於旋轉軸Ct對稱，所以如圖15 所示，在將研磨頭30向下方傾斜到下側的突起部51b與底邊緣部相對時，突起部51b沿著基板W的底邊緣部延伸。因此，與頂邊緣部同樣，通過突起部51b能夠對底邊緣部正確且均勻地進行研磨。如圖16(a)所示，優選突起部51a、51b的長度比研磨帶23的寬度長。具體而言， 優選突起部51a、51b的長度比研磨帶23的寬度長2mm左右。在該情況下，將突起部51a、 5Ib設置為，突起部5la、5Ib從研磨帶23的兩側部分別伸出Imm左右。如圖2(b)所示，當抻壓部材100的按壓面的長度比研磨帶101的寬度短時，在對研磨帶101賦予張力時，研磨帶101的兩側部會抖動，有時會損傷基板W。根據本實施方式，通過使用比研磨帶23的寬度長的突起部51a、51b，研磨帶23沿其整個幅度上被突起部51a、51b支持，能夠穩定地輸送研磨帶23。如下地進行頂邊緣部的研磨。首先，通過旋轉保持機構3使基板W繞其軸心旋轉。 接著，從上側供給噴嘴36及下側供給噴嘴37向基板W供給研磨液(例如純水)，如圖14所示，通過傾斜機構使研磨頭30向上方傾斜，直到突起部51a與頂邊緣部相對。在通過帶進給機構42將研磨帶23在其長度方向上進行輸送的同時，通過上側的突起部51a從上方將研磨帶23相對於基板W的頂邊緣部進行按壓。在該狀態下，通過直線運動執行元件67使研磨頭30以一定的速度向基板W的徑向外側移動，由此對頂邊緣部進行研磨。底邊緣部的研磨也與頂邊緣部的研磨同樣地進行。具體而言，通過旋轉保持機構 3使基板W圍繞其軸心旋轉，接著，從上側供給噴嘴36及下側供給噴嘴37向基板W供給研磨液(例如純水)。如圖15所示，通過傾斜機構使研磨頭30向下方傾斜，直到突起部51b 與底邊緣部相對。在通過帶進給機構42將研磨帶23在其長度方向上進行輸送的同時，通過下側的突起部51b從下方將研磨帶23相對於基板W的底邊緣部進行按壓。在該狀態下， 使研磨頭30以一定的速度向基板W的徑向外側移動，由此對底邊緣部進行研磨。研磨帶23由突起部5la、5Ib支持，所以在研磨帶23和按壓部件50之間形成空間。 該空間作為使供給到基板W的研磨液通過的孔起作用。即，在頂邊緣部及底邊緣部的研磨時，如上所述，向旋轉的基板W供給研磨液。基板W上的研磨液通過離心力從基板W甩落， 其大部分不與按壓部件50碰撞，而穿過研磨帶23和按壓部件50之間的空間。這樣，從基板W飛散的研磨液幾乎不與按壓部件50碰撞，所以研磨液不會反彈回基板W上。因此，能夠防止研磨液所包含的研磨屑等顆粒對基板W的汙染。圖17是示出研磨頭的其他結構例的圖。此外，沒有特別說明的研磨頭的結構及動作與圖5及圖6所示的結構相同。如17所示，兩個引導輥58a、58b配置成夾著兩個突起部 51a、51b。更具體而言，在上側的突起部51a和引導輥46之間配置有引導輥58a，在下側的突起部51b和引導輥47之間配置有引導輥58b。引導輥58a、58b由按壓部件50支持，引導輥58a、58b和突起部51a、51b，通過氣缸52而一體地在接近或離開基板W的周緣部的方向上移動。研磨帶23的行進方向，由引導輥46、引導輥58a、突起部51a、51b、引導輥58b及引導輥47按照該順序導向。配置在研磨頭30前面的引導輥46、47支持研磨帶23背面，與氣缸52連結的引導輥58a、58b支持研磨帶23的研磨麵。引導輥58a、58b配置在比突起部 5la、5Ib更離開基板W的位置，以使引導輥58a、58b不接觸基板W。在引導輥46和突起部 51a之間、以及引導輥47和突起部51b之間，通過引導輥58a、58b在從基板W離開的方向上引導研磨帶23。通過這樣的引導輥58a、58b的配置，位於突起部51a、51b兩側(上遊側及下遊側)的研磨帶23的部分從基板W離開。因此，能夠可靠地防止研磨帶23接觸周緣部以外的區域。並且，圖17所示的研磨頭30為，引導輥58a、58b與氣缸52連結，因此具有的優點為，即使增加研磨帶23的張力，對基板W的按壓力也不會減小。在圖2(a)所示的現有的研磨裝置中，當研磨帶101的張力變高時，從基板W離開的方向的力作用於按壓部件100。其結果，對基板的按壓力減少，研磨率會下降。另一方面，在圖17所示的研磨頭30中，對研磨帶23的研磨麵進行支持的引導輥58a、58b與氣缸52連結，所以在增加了研磨帶23的張力時，對按壓部件50作用朝向基板W的力。因此，即使增加研磨帶23的張力，對基板W的按壓力也不減少。結果，研磨頭30能夠以較高的研磨率對基板W的周緣部進行研磨。如圖3所示，本實施方式的研磨裝置為，具備多個研磨頭組合體及研磨帶供給機構，所以能夠通過多個研磨頭30對基板W的周緣部同時進行研磨。例如，為了提高研磨率， 能夠使用相同種類的研磨帶，通過多個研磨頭30僅對頂部邊緣或僅對底邊緣部進行研磨。 或者，還能夠一邊通過研磨頭組合體IA對頂邊緣部進行研磨，一邊通過研磨頭組合體IB對底邊緣部同時進行研磨。還能夠通過多個研磨頭30對頂邊緣部和底邊緣部連續地進行研磨。例如，通過研磨頭組合體IA將研磨帶按壓到基板W的頂邊緣部來對該頂邊緣部進行研磨，接著，通過研磨頭組合體IA將研磨帶按壓到基板W的底邊緣部來對該底邊緣部進行研磨，在對研磨頭組合體IA對底邊緣部的研磨中，通過研磨帶組合體IB將研磨帶按壓到頂邊緣部來對該頂邊緣部進行研磨。在該情況下，能夠在研磨頭組合體IA和研磨頭組合體IB中使用不同種類的研磨帶。例如，也可以在研磨頭組合體IA中使用粗研磨用的研磨帶，在研磨頭組合體IB 中使用精加工研磨用的研磨帶。根據本實施方式的研磨裝置，各研磨頭30具有兩個突起部 51a、51b，所以基板周緣部的研磨工序的自由度提高，能夠以希望的研磨方法對基板周緣部進行研磨。此外，圖3所示的研磨裝置具備4臺研磨頭組合體及4臺研磨帶供給機構，但本發明不限定於該例子，也可以具備2臺、3臺或5臺以上的研磨頭組合體及研磨帶供給機構。 此外，如圖18所示，也可以具備1臺研磨頭組合體1及1臺研磨帶供給機構2。在上述的研磨裝置中，雖然設置有兩個突起部，但也可以設置一個突起部。圖19 是示出具有與基板的頂邊緣部相對配置的一個突起部的研磨頭的側視圖，圖20 圖25是圖19所示的按壓部件的六面圖。圖沈是圖20的B-B線截面圖。圖27是示出具有與基板的底邊緣部相對配置的一個突起部的研磨頭的側視圖。在這些例子中，突起部51a、51b也沿著周緣部(即沿著頂邊緣部及頂邊緣部)彎曲。此外，圖27所示的按壓部件的六面圖， 與圖20 圖25所示的圖實質上相同，所以省略。圖19所示的突起部51a配置在基板W的周緣部的上方，並沿著頂邊緣部彎曲。因此，該突起部51a僅使用於頂邊緣部的研磨，而不使用於底邊緣部的研磨。另一方面，圖27 所示的突起部51b配置在基板W的周緣部的下方，並沿著底邊緣部彎曲。因此，該突起部 51b僅使用於底邊緣部的研磨，不使用於頂邊緣部的研磨。在這些例子中，也可以省略上述的傾斜機構。在該情況下，圖2所示的研磨頭組合體IA ID優選包括頂邊緣部的研磨用的研磨頭組合體和底邊緣部的研磨用的研磨頭組合體。並且，在這些例子中，也可以將突起部51a、51b的按壓面的傾斜角度α (參照圖13)設為0。即，也可以將研磨頭30相對於基板W的表面垂直地配置，且將突起部5la、51b的按壓面與基板W的表面平行地配置。
如圖19及圖27所示，研磨帶23由突起部51a或突起部51b支持，所以在研磨帶 23和按壓部件50之間形成有空間。因此，在這些例子中，從旋轉的基板W甩落的研磨液基本上不與按壓部件50碰撞，而穿過研磨帶23和按壓部件50之間的空間。尤其是在圖19 及圖27所示的例子中，在頂邊緣部及底邊緣部的研磨時，在基板W的徑向外側不存在突起部(51b或51a)，所以從基板W飛散的研磨液不碰幢按壓部件50。因此，能夠防止研磨液所包含的研磨屑等顆粒對基板W的汙染。圖觀 圖33是示出按壓部件50的另一個其他例子的六面圖。圖34是圖觀的 C-C線截面圖。圖觀 圖34所示的按壓部件50與圖6 圖13所示的按壓部件50的不同點為，還具有配置在2個突起部51a、51b之間的按壓墊(斜面墊)70。沒有特別說明的按壓部件50的結構與圖6 圖13所示的按壓部件50相同，所以省略其重複說明。按壓墊70被配置為，位於按壓部件50的中央，在研磨帶30的姿勢為水平時，按壓墊70與旋轉保持機構3上的基板的斜面部(參照圖1 (a)及圖1 (b))相對。按壓墊70由矽橡膠等具有彈性的獨立發泡材料構成。當在將研磨帶30維持為水平的狀態下、按壓部件 50通過氣缸52而朝向基板移動時，按壓墊70將研磨帶從其背面側相對於基板的斜面部進行按壓。為了減小與研磨帶的背面之間的摩擦，也可以將表面被進行了特氟隆加工的薄片粘貼在按壓墊70的前面(按壓面)上。按壓墊70能夠通過螺栓等而成為自由裝卸。圖35是按壓墊70及突起部51a、51b的放大圖。如圖35所示，按壓墊70的高度比突起部51a、51b高度稍低。這是為了在通過突起部51a或突起部51b對基板進行研磨時， 壓墊70不會將研磨帶相對於基板進行按壓。在突起部51a、51b和按壓墊70之間的高度差 H，優選大於0mm、且為Imm以下。圖36 圖38是示出使用具備圖28所示的按壓部件50的研磨頭30的研磨方法的一個例子的圖。首先，如圖36所示，將研磨頭30向上方傾斜，通過突起部51a將研磨帶 23按壓到基板W的頂邊緣部，對頂邊緣部進行研磨。接著，如圖37所示，將研磨頭30向下方傾斜，通過突起部51b將研磨帶23按壓到基板W的底邊緣部，對底邊緣部進行研磨。接著，如圖38所示，使研磨頭30成為水平(使相對於基板W表面的傾斜角度為0)，通過按壓墊70將研磨帶23按壓到基板W斜面部，對斜面部進行研磨。並且，如圖39及圖40所示，也可以在使研磨頭30傾斜了規定的角度的狀態下，通過按壓墊70將研磨帶23相對於基板W的斜面部傾斜地按壓，對斜面部進行研磨。這樣，通過使研磨頭30傾斜，能夠對圖1(a)所示的上側傾斜部(上側斜面部)P、下側傾斜部(下側斜面部)Q及側部(角面)R在內的斜面部整體進行研磨。並且，也可以如圖41所示，也可以在通過按壓墊70將研磨帶23相對於基板W的斜面部進行按壓的同時，通過傾斜機構使研磨頭30的傾斜角度連續地變化。這樣，通過使用具有突起部5la、5Ib及按壓墊70的按壓部件50，研磨帶23能夠對基板W的周緣部整體進行研磨。對頂邊緣部、斜面部、底部變壓部進行研磨的順序，能夠根據基板的種類和目標形狀等來決定。作為研磨順序的例子，如下所示。頂邊緣部一底邊緣部一斜面部底邊緣部一頂邊緣部一斜面部頂邊緣部一斜面部一底邊緣部底邊緣部一斜面部一頂邊緣部
斜面部一頂邊緣部一底邊緣部斜面部一底邊緣部一頂邊緣部上述例子以外，還能夠僅對頂邊緣部、僅對斜面部、僅對底邊緣部進行研磨。並且， 還能夠按照任意順序對頂邊緣部、底邊緣部或斜面部進行研磨。這樣，通過使用具有突起部 5la、5Ib及按壓墊70的按壓部件50，不僅能夠對頂邊緣部及底邊緣部進行研磨，還能夠對斜面部進行研磨。在圖觀所示的例子中，按壓墊70配置在兩個突起部5la、5Ib之間，但也可以對圖 19 圖27所示的按壓部件50適用按壓部件50。圖42是具有與用於按壓基板的頂邊緣部的突起部51a鄰接配置的按壓墊70的按壓部件50的主視圖，圖43是圖42所示的按壓部件50的平面圖。圖44是具有與用於按壓基板的頂邊緣部的突起部51b鄰接配置的按壓墊 70的按壓部件50的主視圖，圖45是圖44所示的按壓部件50的平面圖。如圖42 圖45 所示，也可以將按壓墊70與突起部51a或突起都51b鄰接配置。此時的按壓墊70的位置和形狀，與圖觀 圖33所示的押壓墊70的位置和形狀相同。 上述的實施方式的記載目的為，使本領域技術人員能夠實施本發明。本領域技術人員當然能夠實施上述實施方式的各種變形，本發明的技術思想也能夠應用於其他實施方式中。因此，本發明不限定於所記載的實施方式，能夠解釋為基於專利請求的範圍所定義的技術思想的最大範圍。
權利要求
1.一種研磨裝置，對基板周緣部進行研磨，其特徵在於， 具備旋轉保持機構，將基板水平地進行保持，並使該基板旋轉；和至少一個研磨頭，與上述基板周緣部接近配置， 上述研磨頭具有沿著上述基板的周向延伸的至少一個突起部， 上述研磨頭通過上述突起部從上方或下方將帶狀的研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓。
2.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於，上述突起部具有圓弧形狀，該圓弧形狀具有與上述基板實質上相同的曲率。
3.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於，上述研磨裝置還具有至少一個傾斜機構，該至少一個傾斜機構使上述研磨頭相對於上述基板的表面傾斜，上述至少一個突起部是對稱地配置的第一突起部和第二突起部，在使上述研磨頭向上方傾斜了時，上述第一突起部位於上述基板周緣部的上方，在使上述研磨頭向下方傾斜了時，上述第二突起部位於上述基板周緣部的下方。
4.根據權利要求3所述的研磨裝置，其特徵在於，上述第一突起部將上述研磨具相對於上述基板的頂邊緣部進行按壓， 上述第二突起部將上述研磨具相對於上述基板的底邊緣部進行按壓。
5.根據權利要求3所述的研磨裝置，其特徵在於，上述至少一個研磨頭是配置在上述基板周圍的多個研磨頭， 上述至少一個傾斜機構是使上述多個研磨頭相互獨立地傾斜的多個傾斜機構。
6.根據權利要求3所述的研磨裝置，其特徵在於，上述研磨頭還具備按壓墊，該按壓墊將上述研磨具按壓到上述基板周緣部， 上述按壓墊配置在上述第一突起部和上述第二突起部之間。
7.根據權利要求6所述的研磨裝置，其特徵在於，上述按壓墊的高度比上述第一突起部和上述第二突起部的高度低。
8.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於，上述研磨頭還具備按壓墊，該按壓墊將上述研磨具按壓到上述基板周緣部， 上述按壓墊與上述突起部鄰接配置。
9.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於， 上述突起部的長度比上述研磨具的寬度長。
10.根據權利要求1所述的研磨裝置，其特徵在於，上述研磨頭具備驅動機構和兩個引導輥，該兩個引導輥被配置成夾著上述突起部，並對上述研磨具的研磨麵進行支持，上述驅動機構與上述兩個引導輥和上述突起部連結， 上述驅動機構使上述兩個弓I導輥和上述突起部朝向上述基板周緣部一體地移動。
11.根據權利要求1 10任一項所述的研磨裝置，其特徵在於， 上述帶狀的研磨具是研磨帶或研磨布。
12.—種研磨裝置，對基板周緣部進行研磨，其特徵在於， 具備旋轉保持機構，將基板水平地進行保持，並使該基板旋轉；研磨頭，與上述基板周緣部接近配置；以及傾斜機構，使上述研磨頭相對於上述基板的表面傾斜，上述研磨頭具備沿著上述基板的周向延伸的第一突起部和第二突起部，以及配置在上述第一突起部和上述第二突起部之間的按壓墊，上述研磨頭通過上述第一突起部從上方將帶狀的研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓，通過上述第二突起部從下方將上述研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓，通過上述按壓墊將上述研磨具的研磨麵相對於上述基板周緣部進行按壓。
13.一種研磨方法，使用權利要求3所述的研磨裝置，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過上述第一突起部從上方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過上述第二突起部從下方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的底邊緣部進行研磨。
14.根據權利要求13所述的研磨方法，其特徵在於，在對上述頂邊緣部進行研磨之前，通過上述傾斜機構使上述研磨頭向上方傾斜， 在對上述底邊緣部進行研磨之前，通過上述傾斜機構使上述研磨頭向下方傾斜。
15.一種研磨方法，使用權利要求6所述的研磨裝置，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過上述第一突起部從上方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過上述第二突起部從下方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的底邊緣部進行研磨，通過上述按壓墊將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的斜面部進行研磨。
16.根據權利要求15所述的研磨方法，其特徵在於， 上述基板的斜面部的研磨包括如下工序在使上述研磨頭傾斜了的狀態下，將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓。
17.一種研磨方法，使用權利要求5所述的研磨裝置，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過第一研磨頭從上方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過上述第一研磨頭從下方將上述研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的底邊緣部進行研磨，在上述第一研磨頭對上述底邊緣部的研磨中，通過第二研磨頭從上方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述頂邊緣部進行研磨。
18.一種研磨方法，使用權利要求5所述的研磨裝置，其特徵在於， 通過上述旋轉保持機構使基板旋轉，通過第一研磨頭從上方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的頂邊緣部進行研磨，通過第二研磨頭從下方將帶狀的研磨具相對於上述基板周緣部進行按壓，對上述基板的底邊緣部進行研磨。
19.根據權利要求13 18任一項所述的研磨方法，其特徵在於， 上述帶狀的研磨具是研磨帶或研磨布。
20.一種按壓部件，將帶狀的研磨具相對於基板周緣部進行按壓，其特徵在於， 具有沿著上述基板的周向延伸的至少一個突起部。
21.根據權利要求20所述的按壓部件，其特徵在於，上述至少一個突起部是對稱地配置的第一突起部和第二突起部， 上述按壓部件還具備將上述研磨具按壓到上述基板周緣部的按壓墊， 上述按壓墊配置在上述第一突起部和上述第二突起部之間。
22.根據權利要求21所述的按壓部件，其特徵在於，上述按壓墊的高度比上述第一突起部和上述第二突起部的高度低。
23.根據權利要求20 22任一項所述的按壓部件，其特徵在於， 上述帶狀的研磨具是研磨帶或研磨布。
全文摘要
本發明提供一種研磨裝置、研磨方法、按壓研磨具的按壓部件，該研磨裝置能夠對基板的頂邊緣部和/或底邊緣部正確且均勻地進行研磨。研磨裝置具備旋轉保持機構(3)，將基板(W)水平地保持，並使該基板W旋轉；和至少一個研磨頭(30)，與基板(W)的周緣部接近地配置。研磨頭(30)具有沿著基板(W)的周向延伸的至少一個突起部(51a、51b)，研磨頭(30)通過突起部(51a、51b)從上方或下方將研磨帶(23)的研磨麵相對於基板(W)的周緣部進行按壓。
文檔編號B24B21/00GK102152206SQ20111000793
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月14日 優先權日2010年1月15日
發明者中西正行, 伊藤賢也, 關正也 申請人:株式會社荏原製作所