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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6343207
(24)【登録日】2018年5月25日
(45)【発行日】2018年6月13日
(54)【発明の名称】研磨方法および研磨装置
(51)【国際特許分類】
B24B 37/34 20120101AFI20180604BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20180604BHJP
【ＦＩ】
B24B37/34
H01L21/304 622Q
H01L21/304 643Z
【請求項の数】32
【全頁数】31
(21)【出願番号】特願2014-174145(P2014-174145)
(22)【出願日】2014年8月28日
(65)【公開番号】特開2016-49572(P2016-49572A)
(43)【公開日】2016年4月11日
【審査請求日】2017年7月6日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100091498
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(72)【発明者】
【氏名】篠崎 弘行
【審査官】
稲葉 大紀
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−２５８６３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００５／０１７６３４９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００５−２３０９７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２４Ｂ ３／００− ３／６０
２１／００−５７／０４
Ｈ０１Ｌ２１／３０４
２１／４６３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板を洗浄している間、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルから流体を吐出し、
前記基板の洗浄後、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板を洗浄している間、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルから流体を吐出し、
前記基板の洗浄後、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
【請求項2】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項3】
前記研磨ヘッドを洗浄している間、前記リリースノズルから流体を吐出することを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
【請求項4】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記リリースノズルからの流体の吐出を開始することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項5】
研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板を洗浄している間、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルに向かって流体を噴射し、
前記基板の洗浄後、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板を洗浄している間、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルに向かって流体を噴射し、
前記基板の洗浄後、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
【請求項6】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄することを特徴とする請求項５に記載の研磨方法。
【請求項7】
前記研磨ヘッドを洗浄している間、前記リリースノズルに向かって流体を噴射することを特徴とする請求項６に記載の研磨方法。
【請求項8】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記リリースノズルへの流体の噴射を開始することを特徴とする請求項５に記載の研磨方法。
【請求項9】
研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
シャッタを前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルの上方に移動させて該リリースノズルを覆い、
前記シャッタで前記リリースノズルを覆った状態で、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板の洗浄後、前記シャッタを前記リリースノズルから離れた待機位置に移動させ、そして、
前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
シャッタを前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルの上方に移動させて該リリースノズルを覆い、
前記シャッタで前記リリースノズルを覆った状態で、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板の洗浄後、前記シャッタを前記リリースノズルから離れた待機位置に移動させ、そして、
前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
【請求項10】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄することを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
【請求項11】
前記研磨ヘッドを洗浄する前に、前記シャッタを前記リリースノズルの上方に移動させて該リリースノズルを覆うことを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項12】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記シャッタを前記リリースノズルの上方に移動させて該リリースノズルを覆うことを特徴とする請求項９に記載の研磨方法。
【請求項13】
研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルを、該基板受け渡し装置から離れた待避位置に移動させ、
前記リリースノズルが前記待避位置にある状態で、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板の洗浄後、前記リリースノズルを前記待避位置からシャワー位置に移動させ、そして、
前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、
前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルを、該基板受け渡し装置から離れた待避位置に移動させ、
前記リリースノズルが前記待避位置にある状態で、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、
前記基板の洗浄後、前記リリースノズルを前記待避位置からシャワー位置に移動させ、そして、
前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法。
【請求項14】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄することを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項15】
前記研磨ヘッドを洗浄する前に、前記リリースノズルを前記待避位置に移動させることを特徴とする請求項１４に記載の研磨方法。
【請求項16】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記リリースノズルを前記待避位置に移動させることを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
【請求項17】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、を備え、
前記リリースノズルは、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、流体を吐出するように構成されていることを特徴とする研磨装置。
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、を備え、
前記リリースノズルは、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、流体を吐出するように構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項18】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄する研磨ヘッド洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請求項１７に記載の研磨装置。
【請求項19】
前記研磨ヘッド洗浄ノズルが前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射している間、前記リリースノズルから流体を吐出することを特徴とする請求項１８に記載の研磨装置。
【請求項20】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記リリースノズルからの流体の吐出を開始することを特徴とする請求項１７に記載の研磨装置。
【請求項21】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、
前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、前記リリースノズルに向かって流体を噴射するリリースノズル洗浄ノズルと、を備えたことを特徴とする研磨装置。
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、
前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、前記リリースノズルに向かって流体を噴射するリリースノズル洗浄ノズルと、を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項22】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄する研磨ヘッド洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項23】
前記研磨ヘッド洗浄ノズルが前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射している間、前記リリースノズル洗浄ノズルは前記リリースノズルに向かって流体を噴射することを特徴とする請求項２２に記載の研磨装置。
【請求項24】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記リリースノズル洗浄ノズルからの流体の噴射を開始することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項25】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、
前記リリースノズルの上方の隔離位置と、前記リリースノズルの横の待機位置との間を移動可能に構成されたシャッタと、を備え、
前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、前記シャッタは前記隔離位置で前記リリースノズルを覆うように構成されていることを特徴とする研磨装置。
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、
前記リリースノズルの上方の隔離位置と、前記リリースノズルの横の待機位置との間を移動可能に構成されたシャッタと、を備え、
前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、前記シャッタは前記隔離位置で前記リリースノズルを覆うように構成されていることを特徴とする研磨装置。
【請求項26】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄する研磨ヘッド洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請求項２５に記載の研磨装置。
【請求項27】
前記研磨ヘッド洗浄ノズルが前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射している間、前記シャッタは前記隔離位置で前記リリースノズルを覆うように構成されていることを特徴とする請求項２６に記載の研磨装置。
【請求項28】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記シャッタは前記待機位置から前記隔離位置に移動することを特徴とする請求項２５に記載の研磨装置。
【請求項29】
研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、
前記リリースノズルを、前記リリースシャワーを噴射するシャワー位置と、前記基板受け渡し装置から離れた待避位置との間を移動させるアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータは、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射する前に、前記リリースノズルを前記シャワー位置から前記待避位置に移動させることを特徴とする研磨装置。
基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、
前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、
前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、
前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、
前記リリースノズルを、前記リリースシャワーを噴射するシャワー位置と、前記基板受け渡し装置から離れた待避位置との間を移動させるアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータは、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射する前に、前記リリースノズルを前記シャワー位置から前記待避位置に移動させることを特徴とする研磨装置。
【請求項30】
前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させた後、前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射することにより前記研磨ヘッドを洗浄する研磨ヘッド洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請求項２９に記載の研磨装置。
【請求項31】
前記研磨ヘッド洗浄ノズルが前記研磨ヘッドに洗浄流体を噴射する前に、前記アクチュエータは、前記リリースノズルを前記シャワー位置から前記待避位置に移動させることを特徴とする請求項３０に記載の研磨装置。
【請求項32】
前記研磨ヘッドが前記所定位置に到達する前、または到達したときに、前記アクチュエータは、前記リリースノズルを前記シャワー位置から前記待避位置に移動させることを特徴とする請求項２９に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨方法および研磨装置に係り、特にウェーハなどの基板を研磨する研磨方法および研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体デバイスの高集積化・高密度化に伴い、回路の配線がますます微細化し、多層配線の層数も増加している。回路の微細化を図りながら多層配線を実現しようとすると、下側の層の表面凹凸を踏襲しながら段差がより大きくなるので、配線層数が増加するに従って、薄膜形成における段差形状に対する膜被覆性（ステップカバレッジ）が悪くなる。したがって、多層配線するためには、このステップカバレッジを改善し、然るべき過程で平坦化処理しなければならない。また光リソグラフィの微細化とともに焦点深度が浅くなるため、半導体デバイスの表面の凹凸段差が焦点深度以下に収まるように半導体デバイス表面を平坦化処理する必要がある。
【0003】
従って、半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイス表面の平坦化技術がますます重要になっている。この平坦化技術のうち、最も重要な技術は、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing）である。この化学機械研磨（以下、ＣＭＰという）は、シリカ（ＳｉＯ２）等の砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド上に供給しつつウェーハなどの基板を研磨パッドに摺接させて研磨を行うものである。
【0004】
ＣＭＰを行うための研磨装置は、研磨面を有する研磨パッドを支持する研磨テーブルと、ウェーハを保持するための研磨ヘッド又はトップリング等と称される基板保持装置とを備えている。このような研磨装置を用いてウェーハの研磨を行う場合には、研磨液（スラリ）を研磨テーブル上の研磨パッドに供給しながら、研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対運動させ、研磨ヘッドによりウェーハを研磨パッドの研磨面に対して所定の圧力で押圧する。研磨液の存在下でウェーハは研磨面に摺接し、ウェーハの表面が平坦かつ鏡面に研磨される。
【0005】
このような研磨装置において、研磨中のウェーハと研磨パッドの研磨面との間の相対的な押圧力がウェーハの全面に亘って均一でない場合には、ウェーハの各部分に与えられる押圧力に応じて研磨不足や過研磨が生じてしまう。そこで、ウェーハに対する押圧力を均一化するために、研磨ヘッドの下部に弾性膜（メンブレン）から形成される圧力室を設け、この圧力室に空気などの流体を供給することでメンブレンを介して流体圧によりウェーハを研磨パッドの研磨面に押圧して研磨することが行われている。
【0006】
上記研磨パッドは弾性を有するため、研磨中のウェーハの外周縁に加わる押圧力が不均一になり、ウェーハの外周縁のみが多く研磨される、いわゆる「縁だれ」を起こしてしまう場合がある。このような縁だれを防止するため、ウェーハの外周縁を保持するリテーナリングでウェーハの外周縁側に位置する研磨パッドの研磨面を押圧するようにしている。
【0007】
研磨テーブルの近傍にはプッシャと呼ばれる基板受け渡し装置が設置されている。このプッシャは、搬送ロボット等の搬送装置によって搬送されてきたウェーハを持ち上げて、プッシャの上方位置に移動してきた研磨ヘッドにウェーハを渡す機能を有する。プッシャは、さらに、研磨ヘッドから受け取ったウェーハを搬送ロボット等の搬送装置に渡す機能も有している。
【0008】
上述の構成を有する研磨装置において、研磨パッド上で研磨されたウェーハは、研磨ヘッドにより、プッシャの上方に移動される。そして、ウェーハ洗浄工程、ウェーハリリース工程、および研磨ヘッド洗浄工程がプッシャの上方で行われる。
【0009】
ウェーハ洗浄工程では、研磨ヘッドに保持されているウェーハの被研磨面に、純水などの洗浄流体を噴射することによって、ウェーハの被研磨面を洗浄する。ウェーハ洗浄工程の後、研磨ヘッドからウェーハを離脱させるウェーハリリース工程が行われる。研磨ヘッドから離脱したウェーハは、プッシャによって受け止められ、さらに搬送装置により次工程（例えば、ウェーハ洗浄）に搬送される。ウェーハを離脱させた後、研磨ヘッドの外面に純水などの洗浄流体を噴射して研磨ヘッドを洗浄し、かつ研磨ヘッドのメンブレンに洗浄流体を噴射してメンブレンのウェーハ保持面を洗浄する研磨ヘッド洗浄工程が行われる。これにより、メンブレンを含む研磨ヘッド全体が洗浄される。
【0010】
ウェーハリリース工程におけるウェーハの離脱は、圧力室に流体を供給してメンブレンのウェーハ保持面を変形させることによって行われる。しかしながら、メンブレンの形状変化が小さい場合は、ウェーハがメンブレンから剥離しない場合がある。そこで、ウェーハを研磨ヘッドから確実に離脱させるために、特許文献１乃至３で開示されているように、プッシャにリリースノズルが設けられる。このリリースノズルは、ウェーハとメンブレンとの隙間に流体（リリースシャワー）を噴射することによりウェーハの離脱を補助する機構である。
【0011】
上記したウェーハ洗浄工程および研磨ヘッド洗浄工程では、研磨ヘッドがプッシャの上方に位置しているときに、洗浄流体が研磨ヘッドに噴射される。したがって、研磨ヘッドおよびウェーハの被研磨面に接触した洗浄流体がプッシャに流れ落ちることになる。この洗浄流体は、研磨ヘッドやウェーハに付着した砥粒や研磨屑などの汚染物質を含んでいる。そのため、洗浄流体がリリースノズルに接触して、リリースノズルを汚染することがある。特に、砥粒や研磨屑を含んだ洗浄流体がリリースノズルの開口からリリースノズル内部に毛細管現象により吸い込まれて、リリースノズルの内部を汚染しまうことがある。
【0012】
リリースノズルの内部や表面に砥粒や研磨屑が付着していると、リリースシャワーとともに砥粒や研磨屑が次のウェーハに付着し、その結果、次のウェーハが汚染されてしまうことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開２００５−１２３４８５号公報
【特許文献2】特開２０１０−４６７５６号公報
【特許文献3】特開２０１１−２５８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
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、ウェーハなどの基板を研磨ヘッドから離脱させるためのリリースノズルの汚染を防止することができる研磨方法および研磨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】
【0015】
上述した課題を解決するための本発明の一態様は、研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、前記基板を洗浄している間、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルから流体を吐出し、前記基板の洗浄後、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法である。
【0016】
本発明の他の態様は、研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、前記基板を洗浄している間、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルに向かって流体を噴射し、前記基板の洗浄後、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法である。
【0017】
本発明の他の態様は、研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、シャッタを前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルの上方に移動させて該リリースノズルを覆い、前記シャッタで前記リリースノズルを覆った状態で、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、前記基板の洗浄後、前記シャッタを前記リリースノズルから離れた待機位置に移動させ、そして、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法である。
【0018】
本発明の他の態様は、研磨テーブルと研磨ヘッドとを相対移動させながら、該研磨ヘッドで基板を前記研磨テーブル上の研磨パッドに押圧して前記基板を研磨し、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させ、前記基板受け渡し装置に設けられたリリースノズルを、該基板受け渡し装置から離れた待避位置に移動させ、前記リリースノズルが前記待避位置にある状態で、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄し、前記基板の洗浄後、前記リリースノズルを前記待避位置からシャワー位置に移動させ、そして、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間に前記リリースノズルからリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させることを特徴とする研磨方法である。
【0019】
本発明の他の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、を備え、前記リリースノズルは、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、流体を吐出するように構成されていることを特徴とする研磨装置である。
【0020】
本発明の他の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、前記リリースノズルに向かって流体を噴射するリリースノズル洗浄ノズルと、を備えたことを特徴とする研磨装置である。
【0021】
本発明の他の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、前記リリースノズルの上方の隔離位置と、前記リリースノズルの横の待機位置との間を移動可能に構成されたシャッタと、を備え、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射している間、前記シャッタは前記隔離位置で前記リリースノズルを覆うように構成されていることを特徴とする研磨装置である。
【0022】
本発明の他の態様は、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押圧して該基板を研磨する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに前記基板を渡し、該基板を前記研磨ヘッドから受け取る基板受け渡し装置と、前記基板を保持した前記研磨ヘッドを、前記基板受け渡し装置の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動機構と、前記所定位置にある前記研磨ヘッドに保持された前記基板に洗浄流体を噴射して前記基板を洗浄する基板洗浄ノズルと、前記基板受け渡し装置に設けられ、前記研磨ヘッドと前記基板との間の隙間にリリースシャワーを噴射することにより、前記基板を前記研磨ヘッドから離脱させるリリースノズルと、前記リリースノズルを、前記リリースシャワーを噴射するシャワー位置と、前記基板受け渡し装置から離れた待避位置との間を移動させるアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータは、前記基板洗浄ノズルが前記基板に洗浄流体を噴射する前に、前記リリースノズルを前記シャワー位置から前記待避位置に移動させることを特徴とする研磨装置である。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、リリースノズルから吐出される流体、リリースノズルに向けて噴射される流体、シャッタ、およびリリースノズルの移動により、砥粒や研磨屑などの汚染物質がリリースノズルに付着することを防止することができる。したがって、リリースノズルから噴射されるリリースシャワーによって次の基板が汚染されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。
【図2】ウェーハを保持して研磨テーブル上の研磨パッドに押圧する研磨ヘッドの模式的な断面図である。
【図3】ウェーハをプッシャへ渡すために、研磨ヘッドがプッシャ上方の所定位置へ移動してきた直後の状態を示す概略図である。
【図4】ウェーハを研磨ヘッドからプッシャへ渡すために、プッシャを上昇させた状態を示す概略図である。
【図5】研磨されたウェーハを保持した研磨ヘッドを、プッシャ上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動工程を示す概略図である。
【図6】研磨ヘッドに保持されているウェーハの被研磨面を洗浄するウェーハ洗浄工程を示す概略図である。
【図7】ウェーハを研磨ヘッドからプッシャに渡すウェーハリリース工程を示す概略図である。
【図8】ウェーハをプッシャに渡した後で、研磨ヘッドを洗浄する研磨ヘッド洗浄工程を示す概略図である。
【図9】研磨ヘッド移動工程、ウェーハ洗浄工程、ウェーハリリース工程、および研磨ヘッド洗浄工程の動作を示すフローチャートである。
【図10】他の実施形態に係る研磨ヘッド移動工程を示す概略図である。
【図11】他の実施形態に係るウェーハ洗浄工程を示す概略図である。
【図12】他の実施形態に係る研磨ヘッド洗浄工程を示す概略図である。
【図13】研磨ヘッド移動工程、ウェーハ洗浄工程、ウェーハリリース工程、および研磨ヘッド洗浄工程の動作を示すフローチャートである。
【図14】さらに他の実施形態において、研磨ヘッド移動工程を示す概略図である。
【図15】さらに他の実施形態において、ウェーハ洗浄工程を示す概略図である。
【図16】さらに他の実施形態において、ウェーハリリース工程を示す概略図である。
【図17】さらに他の実施形態において、研磨ヘッド洗浄工程を示す概略図である。
【図18】さらに他の実施形態において、研磨ヘッド移動工程、ウェーハ洗浄工程、ウェーハリリース工程、および研磨ヘッド洗浄工程の動作を示すフローチャートである。
【図19】リリースノズル洗浄ノズルが設けられた、さらに他の実施形態を示す概略図である。
【図20】さらに他の実施形態において、シャッタが待機位置にある状態を示した模式図である。
【図21】さらに他の実施形態において、シャッタが隔離位置にある状態を示した模式図である。
【図22】さらに他の実施形態において、研磨ヘッド移動工程、ウェーハ洗浄工程、ウェーハリリース工程、および研磨ヘッド洗浄工程の動作を示すフローチャートである。
【図23】さらに他の実施形態において、リリースノズルがシャワー位置にある状態を示した模式図である。
【図24】さらに他の実施形態において、リリースノズルが待避位置にある状態を示した模式図である。
【図25】さらに他の実施形態において、研磨ヘッド移動工程、ウェーハ洗浄工程、ウェーハリリース工程、および研磨ヘッド洗浄工程の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、研磨装置は、研磨パッド２０を支持するための研磨テーブル１０と、基板の一例であるウェーハＷを保持して研磨テーブル１０上の研磨パッド２０に押圧する研磨ヘッド（基板保持装置）１とを備えている。
【0027】
研磨テーブル１０は、テーブル軸１０ａを介してその下方に配置されるモータ（図示せず）に連結されており、そのテーブル軸１０ａ周りに回転可能になっている。研磨テーブル１０の上面には研磨パッド２０が貼付されており、研磨パッド２０の表面２０ａがウェーハＷを研磨する研磨面を構成している。研磨テーブル１０の上方には研磨液供給ノズル６２が設置されており、この研磨液供給ノズル６２によって研磨パッド２０上に研磨液Ｑが供給されるようになっている。
【0028】
研磨ヘッド１は、ウェーハＷを研磨面２０ａに対して押圧するヘッド本体２と、ウェーハＷを保持してウェーハＷが研磨ヘッド１から飛び出さないようにするリテーナリング３とから基本的に構成されている。
【0029】
研磨ヘッド１は、研磨ヘッドシャフト６５に接続されており、この研磨ヘッドシャフト６５は、上下動機構８１により研磨ヘッドアーム６４に対して上下動するようになっている。この研磨ヘッドシャフト６５の上下動により、研磨ヘッドアーム６４に対して研磨ヘッド１の全体を昇降させ位置決めすることができるようになっている。研磨ヘッドシャフト６５の上端にはロータリージョイント８２が取り付けられている。
【0030】
研磨ヘッドシャフト６５および研磨ヘッド１を上下動させる上下動機構８１は、軸受８３を介して研磨ヘッドシャフト６５を回転可能に支持するブリッジ８４と、ブリッジ８４に取り付けられたボールねじ８８と、支柱８６により支持された支持台８５と、支持台８５上に設けられたサーボモータ９０とを備えている。サーボモータ９０を支持する支持台８５は、支柱８６を介して研磨ヘッドアーム６４に固定されている。
【0031】
ボールねじ８８は、サーボモータ９０に連結されたねじ軸８８ａと、このねじ軸８８ａが螺合するナット８８ｂとを備えている。研磨ヘッドシャフト６５は、ブリッジ８４と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ９０を駆動すると、ボールねじ８８を介してブリッジ８４が上下動し、これにより研磨ヘッドシャフト６５および研磨ヘッド１が上下動する。
【0032】
また、研磨ヘッドシャフト６５はキー（図示せず）を介して回転筒６６に連結されている。この回転筒６６はその外周部にタイミングプーリ６７を備えている。研磨ヘッドアーム６４には研磨ヘッド回転モータ６８が固定されており、上記タイミングプーリ６７は、タイミングベルト６９を介して研磨ヘッド回転モータ６８に設けられたタイミングプーリ７０に接続されている。したがって、研磨ヘッド回転モータ６８を駆動することによってタイミングプーリ７０、タイミングベルト６９、およびタイミングプーリ６７を介して回転筒６６および研磨ヘッドシャフト６５が一体に回転し、研磨ヘッド１が回転する。研磨ヘッドアーム６４は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたアームシャフト８０によって支持されている。研磨装置は、研磨ヘッド回転モータ６８、サーボモータ９０をはじめとする装置内の各機器を制御する制御部（図示せず）を備えている。
【0033】
研磨ヘッド１は、その下面にウェーハＷを真空吸引により保持できるように構成されている。アームシャフト８０はアームモータ９６に連結されており、このアームモータ９６によって研磨ヘッドアーム６４はアームシャフト８０を中心として旋回可能に構成されている。下面にウェーハＷを保持した研磨ヘッド１は、研磨ヘッドアーム６４の旋回により基板受け渡し装置（後述する）の上方位置と研磨テーブル１０の上方位置との間を移動される。本実施形態では、研磨ヘッド１を移動させる研磨ヘッド移動機構は、アームシャフト８０、アームモータ９６、研磨ヘッドアーム６４から構成されている。
【0034】
ウェーハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド１および研磨テーブル１０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル１０の上方に設けられた研磨液供給ノズル６２から研磨パッド２０上に研磨液Ｑを供給する。この状態で、研磨ヘッド１でウェーハＷを研磨パッド２０の研磨面２０ａに押圧し、ウェーハＷを研磨パッド２０の研磨面２０ａに摺接させる。ウェーハＷの表面は研磨液Ｑの存在下で研磨パッド２０により研磨される。
【0035】
次に、研磨ヘッド１について説明する。図２は、研磨対象物であるウェーハＷを保持して研磨テーブル１０上の研磨パッド２０にウェーハＷを押圧する研磨ヘッド１の模式的な断面図である。
【0036】
図２に示すように、研磨ヘッド１は、ウェーハＷを研磨パッド２０に対して押圧するメンブレン（弾性膜）４と、メンブレン４を保持するヘッド本体（キャリアとも称する）２と、研磨パッド２０を直接押圧するリテーナリング３とを備えている。ヘッド本体２は概略円盤状の部材からなり、リテーナリング３はヘッド本体２の外周部に取り付けられている。ヘッド本体２は、エンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂により形成されている。ヘッド本体２の下面には、ウェーハＷの裏面に当接するメンブレン４が取り付けられている。メンブレン４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
【0037】
メンブレン４は同心状の複数の環状の隔壁４ａを有し、これら隔壁４ａによって、メンブレン４の上面とヘッド本体２の下面との間に複数の圧力室、すなわち、円形状のセンター室５、環状のリプル室６、環状のアウター室７、環状のエッジ室８が形成されている。ヘッド本体２の中心部にセンター室５が形成され、中心から外周方向に向かって、同心状に、リプル室６、アウター室７、エッジ室８が形成されている。
【0038】
ウェーハＷはメンブレン４で構成されたウェーハ保持面（基板保持面）４ｂ上に保持される。メンブレン４は、リプル室６に対応する位置にウェーハ吸着用の複数の孔４ｈを有している。本実施例では孔４ｈはリプル室６の位置に設けられているが、リプル室６以外の位置に設けてもよい。ヘッド本体２内には、センター室５に連通する流路１１、リプル室６に連通する流路１２、アウター室７に連通する流路１３、エッジ室８に連通する流路１４がそれぞれ形成されている。そして、流路１１，１３，１４は、ロータリージョイント８２を介して流路２１，２３，２４にそれぞれ接続されている。そして、流路２１，２３，２４は、それぞれバルブＶ１−１，Ｖ３−１，Ｖ４−１および圧力レギュレータＲ１，Ｒ３，Ｒ４を介して流体供給源３０に接続されている。また、流路２１，２３，２４は、それぞれバルブＶ１−２，Ｖ３−２，Ｖ４−２を介して真空源３１に接続されるとともに、バルブＶ１−３，Ｖ３−３，Ｖ４−３を介して大気に連通可能になっている。
【0039】
リプル室６に連通する流路１２は、ロータリージョイント８２を介して流路２２に接続されている。そして、流路２２は、気水分離槽３５、バルブＶ２−１および圧力レギュレータＲ２を介して流体供給源３０に接続されている。また、流路２２は、気水分離槽３５およびバルブＶ２−２を介して真空源８７に接続されるとともに、バルブＶ２−３を介して大気に連通可能になっている。
【0040】
リテーナリング３の直上には弾性膜から形成された環状のリテーナリング圧力室９が配置されている。このリテーナリング圧力室９は、ヘッド本体２内に形成された流路１５およびロータリージョイント８２を介して流路２６に接続されている。そして、流路２６は、バルブＶ５−１および圧力レギュレータＲ５を介して流体供給源３０に接続されている。また、流路２６は、バルブＶ５−２を介して真空源３１に接続されるとともに、バルブＶ５−３を介して大気に連通可能になっている。
【0041】
圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、それぞれ流体供給源３０からセンター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８、およびリテーナリング圧力室９に供給される流体（空気または窒素などの気体）の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５および各バルブＶ１−１〜Ｖ１−３、Ｖ２−１〜Ｖ２−３，Ｖ３−１〜Ｖ３−３，Ｖ４−１〜Ｖ４−３，Ｖ５−１〜Ｖ５−３は、図示しない制御部に接続されていて、それらの動作が制御されるようになっている。
【0042】
流路２１，２２，２３，２４，２６にはそれぞれ圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５および流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５が設置されている。センター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８、およびリテーナリング圧力室９内の圧力は圧力センサＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５によってそれぞれ測定され、センター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８、およびリテーナリング圧力室９に供給される加圧流体の流量は流量センサＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５によってそれぞれ測定される。
【0043】
センター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８、およびリテーナリング圧力室９に供給する流体の圧力は、圧力レギュレータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５によってそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、ウェーハＷを研磨パッド２０に押圧する押圧力をウェーハの領域毎に調整でき、かつリテーナリング３が研磨パッド２０を押圧する押圧力を調整できる。
【0044】
次に、図１および図２に示すように構成された研磨装置による一連の研磨工程について説明する。研磨ヘッド１は、プッシャ（後述する）からウェーハＷを受け取り、真空吸引により保持する。ウェーハＷの真空吸引は真空源８７により複数の孔４ｈ内に真空を形成することによって行われる。
【0045】
ウェーハＷを保持した研磨ヘッド１は、予め設定した研磨位置まで下降する。この研磨位置では、リテーナリング３は研磨パッド２０の研磨面２０ａに接触しているが、研磨前では研磨ヘッド１でウェーハＷを保持しているので、ウェーハＷの下面（被研磨面）と研磨パッド２０の研磨面２０ａとの間には、わずかな間隙（例えば、約１ｍｍ）がある。このとき、研磨テーブル１０および研磨ヘッド１は、ともに回転されている。この状態で、ウェーハＷの裏面側にあるセンター室５、リプル室６、アウター室７、エッジ室８に加圧流体を供給してメンブレン４を膨らませ、ウェーハＷの下面を研磨パッド２０の研磨面２０ａに当接させる。研磨パッド２０とウェーハＷとを相対運動させることにより、ウェーハＷの表面が研磨される。
【0046】
ウェーハＷの研磨工程の終了後、ウェーハＷは、研磨ヘッド１に再度保持される。ウェーハＷを保持した研磨ヘッド１は、上下動機構８１により上昇され、さらに研磨ヘッドアーム６４の旋回動作によりプッシャの上方の所定位置に移動させられる。この所定位置で、ウェーハＷは、研磨ヘッド１から離脱させられ、プッシャに渡される。
【0047】
図３は、ウェーハＷをプッシャ５０へ渡すために、研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置へ移動してきた直後の状態を示す概略図である。図４は、ウェーハＷを研磨ヘッド１からプッシャ５０へ渡すために、プッシャ５０を上昇させた状態を示す概略図である。プッシャ５０は、研磨すべきウェーハＷを研磨ヘッド１に渡し、研磨されたウェーハＷを研磨ヘッド１から受け取るウェーハ受け渡し装置（基板受け渡し装置）である。このプッシャ５０は、研磨テーブル１０の横に位置しており、ウェーハＷは研磨ヘッド１に保持されたままプッシャ５０の上方の所定位置に移動される。
【0048】
図３および図４に示すように、プッシャ５０は、研磨ヘッド１の位置決めを行うためにリテーナリング３の外周面が嵌合可能な環状段部５１ａを有する研磨ヘッドガイド５１と、研磨ヘッド１とプッシャ５０との間でウェーハＷを受け渡しする際に、ウェーハＷを支持するためのプッシャステージ５２と、プッシャステージ５２を上下動させるためのエアシリンダ（図示せず）と、プッシャステージ５２と研磨ヘッドガイド５１とを上下動させるためのエアシリンダ（図示せず）とを備えている。
【0049】
プッシャ５０には、研磨ヘッドガイド５１内に形成され、流体（リリースシャワー）を噴射するためのリリースノズル５３が設けられている。リリースノズル５３は、研磨ヘッドガイド５１の円周方向に沿って所定間隔を置いて複数個設けられている。各リリースノズル５３は、加圧窒素と純水の混合流体からなるリリースシャワーを研磨ヘッドガイド５１の半径方向内方に噴射するようになっている。
【0050】
次に、ウェーハＷを研磨ヘッド１からプッシャ５０に渡すウェーハリリース工程（基板リリース工程）を説明する。研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置へ移動した後、プッシャ５０が上昇し、図４に示すように、リテーナリング３の外周面が研磨ヘッドガイド５１の環状段部５１ａに嵌合して研磨ヘッド１とプッシャ５０とが一直線上に並ぶ。このとき、研磨ヘッドガイド５１は、リテーナリング３を押し上げ、同時にリテーナリング圧力室９を真空にすることにより、リテーナリング３の上昇を速やかに行うようにしている。
【0051】
プッシャ５０の上昇完了時、リテーナリング３の底面はメンブレン４の下面よりも上方に押し上げられているので、ウェーハＷとメンブレン４が露出された状態となっている。その後、研磨ヘッド１によるウェーハＷの真空吸引を止め、ウェーハリリース動作を行う。なお、プッシャ５０が上昇する代わりに研磨ヘッド１が下降することによってプッシャ５０に接触してもよい。
【0052】
ウェーハリリース動作を行う際には、メンブレン４の圧力室（例えば、リプル室６）内を低い圧力（例えば、０．１ＭＰａ以下）で加圧し、メンブレン４を膨らませる。これにより、ウェーハＷの外周縁とメンブレン４との間に隙間を形成させる。そして、この隙間に、加圧窒素と純水の混合流体からなるリリースシャワーをリリースノズル５３から噴射し、メンブレン４からウェーハＷを離脱させる。ウェーハＷは、プッシャステージ５２に受け止められ、該プッシャステージ５２から、搬送ロボット等の搬送装置に渡される。本実施形態ではリリースシャワーとして加圧窒素と純水の混合流体が使用されるが、リリースシャワーは加圧気体のみ、または加圧液体のみであってもよいし、他の組合せの加圧流体であってもよい。
【0054】
図５は、研磨工程後のウェーハＷを保持した研磨ヘッド１を、プッシャ５０の上方の所定位置に移動させる研磨ヘッド移動工程を示す概略図である。図５では、所定位置に移動した研磨ヘッド１が示されている。図６は、研磨ヘッド１に保持されているウェーハＷの被研磨面を洗浄するウェーハ洗浄工程（基板洗浄工程）を示す概略図である。図７は、研磨ヘッド１に保持されているウェーハＷをプッシャ５０に渡すウェーハリリース工程（基板リリース工程）を示す概略図である。図８は、ウェーハＷをプッシャ５０に渡した後で、研磨ヘッド１を洗浄する研磨ヘッド洗浄工程を示す概略図である。
【0055】
図５に示されるように、研磨されたウェーハＷを保持した研磨ヘッド１は、プッシャ５０の上方の所定位置に移動され、次いで、ウェーハ洗浄工程が行われる。図６に示されるように、研磨装置は、プッシャ５０上方の所定位置にある研磨ヘッド１に保持されたウェーハＷの被研磨面に向けて流体を噴射する複数の（図示した例では、２本の）ウェーハ洗浄ノズル（基板洗浄ノズル）６０を有している。ウェーハ洗浄ノズル６０は、研磨ヘッド１の下方に配置されている。ウェーハ洗浄ノズル６０は、斜め上方に向けられており、研磨ヘッド１の斜め下方からウェーハＷの被研磨面に流体を噴射する。ウェーハ洗浄ノズル６０から噴射される流体は、例えば、純水である。
【0056】
図６に示されるウェーハ洗浄工程は、図５に示される研磨ヘッド移動工程の後に行われる。ウェーハ洗浄工程では、ウェーハ洗浄ノズル６０から流体が噴射され、ウェーハＷの被研磨面が洗浄される。これにより、ウェーハＷの被研磨面に付着した砥粒や研磨屑などが洗い流される。
【0057】
図６に示されるウェーハ洗浄工程の後に、図７に示されるウェーハリリース工程が行われる。このウェーハリリース工程では、上述したように、メンブレン４を膨らませて、ウェーハＷの外周縁とメンブレン４との間に隙間を形成させる。そして、この隙間に、リリースノズル５３からリリースシャワーを噴射し、ウェーハＷを研磨ヘッド１から離脱させる。研磨ヘッド１からプッシャ５０に渡されたウェーハＷは、その後、搬送ロボットなどの搬送装置に渡され、ウェーハ洗浄などの次工程に搬送される。
【0058】
ウェーハＷが次工程に搬送されると、図８に示される研磨ヘッド洗浄工程が行われる。図８に示されるように、研磨装置は、メンブレン４を含む研磨ヘッド１の全体を洗浄する複数の研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３を有している。これらの研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３は、プッシャ５０の上方で、かつウェーハ洗浄ノズル６０の上方に配置されている。
【0059】
研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３は、例えば、研磨ヘッド１の上方に配置された４本の上側研磨ヘッド洗浄ノズル６１と、研磨ヘッド１の横に配置された４本の下側研磨ヘッド洗浄ノズル６３とで構成される。上側研磨ヘッド洗浄ノズル６１は、斜め下方に向けられており、研磨ヘッド１の斜め上方から研磨ヘッド１に洗浄流体を噴射する。上側研磨ヘッド洗浄ノズル６１は、研磨ヘッド１の周方向に沿って等間隔で配置されている。下側研磨ヘッド洗浄ノズル６３は、斜め上方に向けられており、研磨ヘッド１の斜め下方から研磨ヘッド１に洗浄流体を噴射する。下側研磨ヘッド洗浄ノズル６３は、研磨ヘッド１の周方向に沿って等間隔で配置されている。研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３から噴射される洗浄流体は、例えば、純水である。
【0060】
研磨ヘッド洗浄工程では、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３のみならず、ウェーハ洗浄ノズル６０からも洗浄流体が噴射される。研磨ヘッド１からウェーハＷを離脱させた後で、ウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体を噴射すると、メンブレン４のウェーハ保持面４ｂを洗浄することができる。ウェーハ洗浄ノズル６０および研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３から噴射される洗浄流体により、研磨ヘッド１から砥粒や研磨屑などを洗い流すことができる。
【0061】
ウェーハ洗浄ノズル６０および研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３から流体を噴射するとき、研磨ヘッド１の下方には、プッシャ５０が存在している。したがって、ウェーハＷおよび研磨ヘッド１に接触した流体が、プッシャ５０上に落下してしまう。上記洗浄工程に使用された流体は、ウェーハＷおよび研磨ヘッド１に付着した砥粒や研磨屑などの汚染物質を含んでいる。そのため、この汚染物質により、プッシャ５０に配置されたリリースノズル５３が汚染されてしまう。特に、砥粒や研磨屑を含んだ流体が、リリースノズル５３の開口からリリースノズル５３の内部に毛細管現象により吸い込まれてしまうことがある。リリースノズル５３に付着した砥粒や研磨屑は、次のウェーハのリリース時に、リリースシャワーと共にウェーハに向けて噴射され、次のウェーハを汚染してしまうことがあった。
【0062】
このようなウェーハ汚染を防止するために、本実施形態では、ウェーハ洗浄工程でウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が噴射される間、図６に示すように、リリースノズル５３から流体が吐出される。さらに、研磨ヘッド洗浄工程で研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が噴射される間、図８に示すように、リリースノズル５３から流体が吐出される。リリースノズル５３から吐出される流体は、例えば、純水であり、以下では内部セルフクリーニング流体と称する。内部セルフクリーニング流体として、窒素と純水の混合流体を用いてもよい。あるいは、内部セルフクリーニング流体として、窒素を用いてもよい。窒素の代わりに、圧縮空気を用いてもよい。
【0063】
このように、ウェーハ洗浄工程および研磨ヘッド洗浄工程において、リリースノズル５３から内部セルフクリーニング流体を吐出することにより、砥粒や研磨屑などの汚染物質を含む洗浄流体がリリースノズル５３に接触しても、リリースノズル５３の内部に汚染物質が侵入することがない。その結果、リリースノズル５３の内部の汚染を防止することができる。さらに、リリースシャワーが噴射される次のウェーハの汚染を防止することができる。
【0064】
研磨ヘッド１が研磨パッド２０からプッシャ５０の上方の所定位置に移動した直後は、洗浄流体をウェーハＷに噴射する前であっても、研磨液が自然に落下してリリースノズル５３を汚染することがある。そこで、このようなリリースノズル５３の汚染を防止するために、本実施形態では、図５に示すように、研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル５３からの内部セルフクリーニング流体の吐出を開始する。好ましくは、研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置に到達する直前に、リリースノズル５３からの内部セルフクリーニング流体の吐出を開始する。
【0065】
本実施形態によれば、研磨ヘッド１がプッシャ５０上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル５３から内部セルフクリーニング流体の吐出が開始され、ウェーハ洗浄工程が終了した後に、内部セルフクリーニング流体の吐出が停止される。内部セルフクリーニング流体は、研磨液の砥粒や研磨屑がリリースノズル５３の内部に入り込むことを防止することができる。
【0066】
図９は、上述した４つの工程の動作を示すフローチャートである。図９を参照して、ウェーハＷの研磨後の研磨装置の動作フローを説明する。まず、研磨されたウェーハＷを保持した研磨ヘッド１をプッシャ５０の上方の所定位置に移動させる（ステップ１）。研磨ヘッド１が所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル５３から内部セルフクリーニング流体の吐出が開始される（ステップ２）。研磨ヘッド１の移動が完了した後、ウェーハ洗浄ノズル６０からウェーハＷの被研磨面に向けて洗浄流体が噴射される（ステップ３：ウェーハ洗浄工程）。このウェーハ洗浄工程中は、リリースノズル５３からは、内部セルフクリーニング流体が吐出され続けている。ウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止されると（ステップ４）、ウェーハ洗浄工程が完了する。
【0067】
ステップ４の後、リリースノズル５３からの内部セルフクリーニング流体の吐出が停止される（ステップ５）。ステップ５の後で、ウェーハリリース工程が開始される。具体的には、プッシャ５０が上昇すると共に（ステップ６）、メンブレン４の圧力室に加圧流体を供給することによりメンブレン４を膨らませ（ステップ７）、メンブレン４とウェーハＷとの間に隙間を形成する。メンブレン４とウェーハＷとの間の隙間に、リリースシャワーが噴射され、ウェーハＷが研磨ヘッド１から離脱される（ステップ８）。ウェーハＷは、プッシャ５０に受け止められ、プッシャ５０がウェーハＷとともに下降する（ステップ９）。プッシャ５０の下降が完了すると、ウェーハリリース工程が完了し、その後、下降したプッシャ５０に保持されているウェーハＷは、搬送ロボットなどの搬送装置に渡され、次工程に搬送される（ステップ１０）。
【0068】
ステップ１０の後で、リリースノズル５３から内部セルフクリーニング流体の吐出が再び開始され（ステップ１１）、これと同時またはその後に研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が研磨ヘッド１に向けて噴射される（ステップ１２：研磨ヘッド洗浄工程）。所定時間経過後、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止され（ステップ１３）、その後、研磨ヘッド洗浄工程が終了する。その後、リリースノズル５３からの内部セルフクリーニング流体の吐出が停止される（ステップ１４）。
【0069】
次に、本発明の他の実施形態に係る研磨装置を説明する。図１０は、他の実施形態に係る研磨ヘッド移動工程を示す概略図であり、研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置への移動を完了した状態を示している。図１１は、他の実施形態に係るウェーハ洗浄工程（基板洗浄工程）を示す概略図である。図１２は、他の実施形態に係る研磨ヘッド洗浄工程を示す概略図である。
【0070】
図１０乃至図１２に示すように、本実施形態に係る研磨装置では、リリースノズル５３をその外部から洗浄するリリースノズル洗浄ノズル７１が設けられる。リリースノズル洗浄ノズル７１は、リリースノズル５３に向けられており、リリースノズル５３の配置個数と同じ数だけ設けられる。リリースノズル洗浄ノズル７１からは、流体がリリースノズル５３に向けて噴射される。以下では、この流体を外部クリーニング流体と称する。外部クリーニング流体によって、リリースノズル５３の外部が洗浄される。外部クリーニング流体としては、例えば、純水が用いられる。本実施形態のその他の構成は、図５乃至図８に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【0071】
外部クリーニング流体の噴射を開始および停止するタイミングは、内部セルフクリーニング流体の吐出を開始および停止するタイミングと同じである。すなわち、図１０に示されるように、研磨ヘッド移動工程において研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル洗浄ノズル７１からリリースノズル５３に向けて外部クリーニング流体の噴射が開始される。好ましくは、研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置に到達する直前に、リリースノズル洗浄ノズル７１からリリースノズル５３に向けて外部クリーニング流体の噴射が開始される。また、図１１および図１２に示されるように、ウェーハ洗浄工程および研磨ヘッド洗浄工程中は、リリースノズル洗浄ノズル７１からリリースノズル５３に向けて外部クリーニング流体が噴射される。
【0072】
本実施形態では、内部セルフクリーニング流体に代えて、外部クリーニング流体が使用されるが、リリースノズル５３の内部への砥粒や研磨屑などの汚染物質の侵入を確実に防止するために、外部クリーニング流体の噴射と並行して内部セルフクリーニング流体をリリースノズル５３から吐出してもよい。以下に説明する図１３のフローチャートは、外部クリーニング流体の噴射と並行して内部セルフクリーニング流体を吐出する一実施形態の動作を示している。
【0073】
図１３の動作フローチャートに示すように、まず、研磨されたウェーハＷを保持した研磨ヘッド１をプッシャ５０の上方の所定位置に移動させる（ステップ１）。研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル５３からの内部セルフクリーニング流体の吐出が開始され（ステップ２）、さらにリリースノズル洗浄ノズル７１からの外部クリーニング流体の噴射が開始される（ステップ３）。そして、ウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が噴射されることによりウェーハ洗浄工程が行われる（ステップ４）。ウェーハ洗浄工程の間は、内部セルフクリーニング流体は吐出され続け、同様に外部クリーニング流体も噴射され続けている。ウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止されると（ステップ５）、ウェーハ洗浄工程が終了する。その後、内部セルフクリーニング流体の吐出が停止され（ステップ６）、外部クリーニング流体の噴射も停止される（ステップ７）。
【0074】
外部クリーニング流体の噴射が停止された後、プッシャ５０を上昇させる（ステップ８）。メンブレン４の圧力室に加圧流体を供給することによりメンブレン４を膨らませ（ステップ９）、メンブレン４とウェーハＷとの間に隙間を形成する。メンブレン４とウェーハＷとの間の隙間に、リリースシャワーが噴射され、ウェーハＷが研磨ヘッド１から離脱される（ステップ１０）。ウェーハＷは、プッシャ５０に受け止められ、プッシャ５０がウェーハＷとともに下降する（ステップ１１）。プッシャ５０の下降が完了すると、ウェーハリリース工程が完了し、その後、下降したプッシャ５０に保持されているウェーハＷは、搬送ロボットなどの搬送装置に渡され、次工程に搬送される（ステップ１２）。
【0075】
次に、内部セルフクリーニング流体の吐出が再び開始される（ステップ１３）と共に、外部クリーニング流体の噴射が再び開始される（ステップ１４）。これと同時またはその後に、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が研磨ヘッド１に向けて噴射されて、研磨ヘッド洗浄工程が開始される（ステップ１５）。所定時間経過後、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止され（ステップ１６）、その後、内部セルフクリーニング流体の吐出が停止される（ステップ１７）と共に、外部クリーニング流体の噴射が停止される（ステップ１８）。
【0076】
このように、リリースノズル洗浄ノズル７１から外部クリーニング流体を噴射してリリースノズル５３を洗浄することにより、リリースノズル５３に付着した砥粒や研磨屑を洗い流すことができる。さらに、内部セルフクリーニング流体と外部クリーニング流体との組み合わせを使用することにより、リリースノズル５３の清浄度をさらに高めることができる。
【0077】
次に、さらに他の実施形態に係る研磨装置を説明する。図１４は、さらに他の実施形態に係る研磨ヘッド移動工程を示す概略図である。図１５は、さらに他の実施形態に係るウェーハ洗浄工程を示す概略図である。図１６は、さらに他の実施形態に係るウェーハリリース工程を示す概略図である。図１７は、さらに他の実施形態に係る研磨ヘッド洗浄工程を示す概略図である。
【0078】
図１４乃至図１７に示した実施形態では、ウェーハ受け渡し装置（基板受け渡し装置）として、プッシャ５０の代わりに、リテーナリングステーション７５と搬送ステージ７６が用いられる。本実施形態のその他の構成は、図１０乃至図１２に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【0079】
リテーナリングステーション７５の位置は固定であるが、搬送ステージ７６は上下方向に移動可能となっている。リテーナリングステーション７５は、研磨ヘッド１のリテーナリング３を押し上げる複数の押し上げ機構７７を備えている。押し上げ機構７７の鉛直方向の位置は、研磨ヘッド１と搬送ステージ７６との間にある。また、押し上げ機構７７と搬送ステージ７６とは、互いに接触しないように配置されている。
【0080】
押し上げ機構７７は、リテーナリング３に接触する押し上げピン７８と、押し上げピン７８を上方に押す押圧機構としてのばね（図示せず）と、押し上げピン７８およびばねを収容するケーシング７９とを備えている。押し上げ機構７７は、押し上げピン７８がリテーナリング３の下面に対向する位置に配置される。研磨ヘッド１が下降すると、リテーナリング３の下面が押し上げピン７８に接触する。ばねは、リテーナリング３を押し上げるのに十分な押圧力を有している。したがって、図１６に示すように、リテーナリング３は押し上げピン７８に押し上げられ、ウェーハＷよりも上方の位置まで移動される。
【0081】
リテーナリングステーション７５には、複数のリリースノズル８９が設けられている。リリースノズル８９は、リテーナリングステーション７５の円周方向に沿って所定間隔を置いて複数個設けられており、加圧窒素と純水の混合流体（リリースシャワー）をリテーナリングステーション７５の半径方向内方に噴射するようになっている。
【0082】
次に、リテーナリングステーション７５と搬送ステージ７６を用いたウェーハリリース動作について説明する。図１４に示されるように、研磨されたウェーハＷを保持している研磨ヘッド１は、リテーナリングステーション７５の上方の所定位置に移動する。次いで、研磨ヘッド１が下降し、図１６に示すようにリテーナリング３がリテーナリングステーション７５の押し上げ機構７７により押し上げられる。研磨ヘッド１が下降しているとき、搬送ステージ７６が上昇し、リテーナリング３に接触することなく研磨ヘッド１の真下まで移動する。
【0083】
この状態で、メンブレン４の圧力室内を低い圧力（例えば、０．１ＭＰａ以下）で加圧し、メンブレン４を膨らませる。これにより、ウェーハＷの外周縁とメンブレン４との間に隙間を形成させる。そして、この隙間に、加圧窒素と純水の混合流体からなるリリースシャワーをリリースノズル８９から噴射し、メンブレン４からウェーハＷを離脱させる。ウェーハＷは、搬送ステージ７６に受け止められ、搬送ステージ７６はウェーハＷとともに下降される。本実施形態ではリリースシャワーとして加圧窒素と純水の混合流体が使用されるが、リリースシャワーは加圧気体のみ、または加圧液体のみであってもよいし、他の組合せの加圧流体であってもよい。
【0084】
リテーナリングステーション７５を用いた本実施形態でも、リリースノズル８９の汚染を防止するために、研磨ヘッド１がリテーナリングステーション７５の上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル８９からの内部セルフクリーニング流体の吐出が開始される（図１４参照）。好ましくは、研磨ヘッド１がリテーナリングステーション７５の上方の所定位置に到達する直前に、リリースノズル８９からの内部セルフクリーニング流体の吐出が開始される。内部セルフクリーニング流体は、例えば、純水である。内部セルフクリーニング流体として、窒素と純水の混合流体を用いてもよい。あるいは、内部セルフクリーニング流体として、窒素を用いてもよい。窒素の代わりに、圧縮空気を用いてもよい。
【0085】
さらに、ウェーハ洗浄工程でウェーハ洗浄ノズル６０からウェーハに向けて洗浄流体が噴射される間、および研磨ヘッド洗浄工程で研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から研磨ヘッド１に向けて洗浄流体が噴射される間、リリースノズル８９の内部の汚染を防止するために、リリースノズル８９から内部セルフクリーニング流体を吐出する（図１５および図１７参照）。
【0086】
次に、図１８を参照して、本実施形態の動作フローについて説明する。図１８に示されるように、まず、研磨されたウェーハＷを保持した研磨ヘッド１をリテーナリングステーション７５の上方の所定位置に移動させる（ステップ１）。研磨ヘッド１が所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル８９から内部セルフクリーニング流体の吐出が開始される（ステップ２）。研磨ヘッド１の移動が完了した後、ウェーハ洗浄ノズル６０からウェーハＷの被研磨面に向けて洗浄流体が噴射される（ステップ３：ウェーハ洗浄工程）。このウェーハ洗浄工程中は、リリースノズル８９からは、内部セルフクリーニング流体が吐出され続けている。ウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止されると（ステップ４）、ウェーハ洗浄工程が完了する。
【0087】
ステップ４の後、リリースノズル８９からの内部セルフクリーニング流体の吐出が停止される（ステップ５）。ステップ５の後で、ウェーハリリース工程が開始される。具体的には、リテーナリング３がリテーナリングステーション７５に接触するまで研磨ヘッド１がウェーハＷとともに下降し（ステップ６）、メンブレン４の圧力室に加圧流体を供給することによりメンブレン４を膨らませ（ステップ７）、メンブレン４とウェーハＷとの間に隙間を形成する。さらに、搬送ステージ７６が上昇する（ステップ８）。そして、メンブレン４とウェーハＷとの間の隙間に、リリースシャワーが噴射され、ウェーハＷが研磨ヘッド１から離脱される（ステップ９）。ウェーハＷは、搬送ステージ７６に受け止められ、搬送ステージ７６がウェーハＷとともに下降する（ステップ１０）。搬送ステージ７６の下降が完了すると、ウェーハリリース工程が完了し、その後、ウェーハＷは、搬送ステージ７６により次工程に搬送される（ステップ１１）。
【0088】
ステップ１１の後で、リリースノズル８９から内部セルフクリーニング流体の吐出が再び開始され（ステップ１２）、これと同時またはその後に研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が研磨ヘッド１に向けて噴射される（ステップ１３：研磨ヘッド洗浄工程）。研磨ヘッド洗浄工程が終了した後、つまり研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止された（ステップ１４）後に、リリースノズル８９からの内部セルフクリーニング流体の吐出が停止される（ステップ１５）。
【0089】
図１９に示すように、リリースノズル８９を洗浄するためのリリースノズル洗浄ノズル９８を設けてもよい。リリースノズル洗浄ノズル９８は、リリースノズル８９に向けられており、リリースノズル８９の配置個数と同じ数だけ設けられる。リリースノズル洗浄ノズル９８からは、外部クリーニング流体がリリースノズル８９に向けて噴射され、外部クリーニング流体によって、リリースノズル８９の外部が洗浄される。外部クリーニング流体としては、例えば、純水が用いられる。
【0090】
図１９に示される実施形態では、内部セルフクリーニング流体をリリースノズル８９から吐出させずに、外部クリーニング流体をリリースノズル８９に向けて噴射してもよいし、内部セルフクリーニング流体をリリースノズル８９から吐出させながら、外部クリーニング流体をリリースノズル８９に向けて噴射してもよい。外部クリーニング流体の噴射を開始および停止するタイミングは、内部セルフクリーニング流体の吐出を開始および停止するタイミングと同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【0091】
次に、図２０および図２１を参照して、さらに他の実施形態に係る研磨装置を説明する。図２０および図２１に示される実施形態は、図５乃至図８に示す実施形態の変形例である。本実施形態では、リリースノズル５３が内部セルフクリーニング流体を吐出する代わりに、リリースノズル５３の上方の隔離位置と、リリースノズル５３の横の待機位置との間を移動可能なシャッタ９２が設けられる。図２０は、シャッタ９２が待機位置にある状態を示した模式図であり、図２１は、シャッタ９２が隔離位置にある状態を示した模式図である。図２１では、ウェーハ洗浄ノズル６０および研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３から洗浄流体が噴射されている状態が示されている。図２１から分かるように、隔離位置にあるシャッタ９２は、プッシャ５０上方の所定位置に移動した研磨ヘッド１とリリースノズル５３との間に位置している。
【0092】
図２０および図２１に示すように、本実施形態では、リリースノズル５３を含むプッシャ５０の全体を覆うことが可能なシャッタ９２が設けられる。シャッタ９２は、アクチュエータ９３に接続され、該アクチュエータ９３により、シャッタ９２がリリースノズル５３を覆う隔離位置と、リリースノズル５３の上方空間を開放する待機位置との間を移動される。アクチュエータ９３は、例えば、エアシリンダである。シャッタ９２は、例えば、プッシャ５０の直径よりも大きな直径を有する円板形状を有している。シャッタ９２が隔離位置にあるとき、シャッタ９２は、リリースノズル５３およびプッシャ５０の上方に位置して、これらリリースノズル５３およびプッシャ５０を覆い、研磨ヘッド１からリリースノズル５３およびプッシャ５０を隔離する。
【0093】
シャッタ９２は、研磨ヘッド１がプッシャ５０の上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、待機位置から隔離位置に移動し、リリースノズル５３を覆う。リリースノズル５３の上方に配置されたシャッタ９２は、研磨ヘッド１およびウェーハＷから落下する砥粒や研磨屑などの汚染物質からリリースノズル５３を保護することができる。その結果、リリースシャワーが噴射される次のウェーハの汚染を防止することができる。
【0094】
また、シャッタ９２は、ウェーハ洗浄工程でウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体がウェーハＷの被研磨面に噴射される間、隔離位置に位置したままであり、リリースノズル５３を覆っている。加えて、研磨ヘッド洗浄工程で、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が噴射される前に、シャッタ９２は待機位置から隔離位置に移動し、リリースノズル５３を覆う。このように、ウェーハ洗浄工程および研磨ヘッド洗浄工程の間、シャッタ９２は、砥粒や研磨屑などの汚染物質を含む洗浄流体からリリースノズル５３を保護することができる。
【0095】
次に、図２２を参照して、本実施形態におけるウェーハＷの研磨後の研磨装置の動作フローを説明する。まず、研磨されたウェーハＷを保持した研磨ヘッド１をプッシャ５０の上方の所定位置に移動させる（ステップ１）。研磨ヘッド１が所定位置に到達する前、または到達したときに、シャッタ９２が図２０に示す待機位置から図２１に示す隔離位置まで移動し（ステップ２）、リリースノズル５３およびプッシャ５０を覆う。研磨ヘッド１の移動が完了した後、ウェーハ洗浄ノズル６０からウェーハＷの被研磨面に向けて洗浄流体が噴射される（ステップ３：ウェーハ洗浄工程）。ウェーハ洗浄工程中は、シャッタ９２は、隔離位置に留まっている。ウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止されると（ステップ４）、ウェーハ洗浄工程が終了する。
【0096】
ステップ４の後、シャッタ９２が隔離位置から待機位置に移動する（ステップ５）。ステップ５の後で、ウェーハリリース工程が開始される。具体的には、プッシャ５０が上昇すると共に（ステップ６）、メンブレン４の圧力室に加圧流体を供給することによりメンブレン４を膨らませ（ステップ７）、メンブレン４とウェーハＷとの間に隙間を形成する。そして、メンブレン４とウェーハＷとの間の隙間にリリースシャワーが噴射され、ウェーハＷが研磨ヘッド１から離脱される（ステップ８）。ウェーハＷは、プッシャ５０に受け止められ、プッシャ５０がウェーハＷとともに下降する（ステップ９）。プッシャ５０の下降が完了すると、ウェーハリリース工程が完了する。その後、下降したプッシャ５０に保持されているウェーハＷは、搬送ロボットなどの搬送装置に渡され、次工程に搬送される（ステップ１０）。
【0097】
ステップ１０の後で、シャッタ９２が待機位置から隔離位置まで移動する（ステップ１１）。シャッタ９２がリリースノズル５３およびプッシャ５０の上方に位置した状態で、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が研磨ヘッド１に向けて噴射される（ステップ１２：研磨ヘッド洗浄工程）。研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止される（ステップ１３）と、研磨ヘッド洗浄工程が終了する。その後、シャッタ９２は、隔離位置から待機位置に移動する（ステップ１４）。
【0098】
次に、さらに他の実施形態に係る研磨装置を説明する。図２３および図２４に示される実施形態は、図１４乃至図１７に示す実施形態の変形例である。本実施形態では、リリースノズル８９は、内部セルフクリーニング流体を吐出しない。また、リリースノズル洗浄ノズル９８は設けられていない。本実施形態のリリースノズル８９は、ウェーハＷとメンブレン４との隙間にリリースシャワーを噴射するシャワー位置と、リテーナリングステーション７５から離れた待避位置との間を移動可能に構成される。図２３は、リリースノズル８９がシャワー位置にある状態を示した模式図である。図２４は、リリースノズル８９が待避位置にある状態を示した模式図であり、図２４では、ウェーハ洗浄ノズル６０および研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３から洗浄流体が研磨ヘッド１に向けて噴射されている状態が示されている。
【0099】
図２３および図２４に示すように、本実施形態では、リリースノズル８９が、ウェーハＷとメンブレン４との間の隙間にリリースシャワーを噴射するシャワー位置と、シャワー位置から離れた待避位置との間を移動可能であるように構成される。リリースノズル８９は、アクチュエータ９５に接続され、該アクチュエータ９５により、リリースノズル８９は、シャワー位置と待避位置との間を移動される。アクチュエータ９５は、例えば、エアシリンダである。リリースノズル８９が待避位置にあるとき、ウェーハ洗浄ノズル６０および研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３から噴射された洗浄流体は、リリースノズル８９に接触しない。
【0100】
研磨ヘッド１がリテーナリングステーション７５の上方の所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル８９は、シャワー位置から待避位置に移動する。研磨ヘッド１およびウェーハＷから落下した砥粒や研磨屑などの汚染物質は、待避位置にあるリリースノズル８９に接触することがない。結果として、リリースシャワーが噴射される次のウェーハの汚染を防止することができる。
【0101】
リリースノズル８９は、ウェーハ洗浄工程でウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体がウェーハＷの被研磨面に噴射される間、待避位置に位置したままである。加えて、研磨ヘッド洗浄工程で、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が噴射される前に、リリースノズル８９はシャワー位置から待避位置に移動される。このように、ウェーハ洗浄工程および研磨ヘッド洗浄工程の間、リリースノズル８９は待避位置にあるので、砥粒や研磨屑などの汚染物質を含む洗浄流体がリリースノズル８９に接触しない。その結果、リリースノズル８９の汚染を防止することができる。さらに、リリースシャワーが噴射される次のウェーハの汚染を防止することができる。
【0102】
次に、図２５を参照して、本実施形態におけるウェーハＷの研磨後の研磨装置の動作フローを説明する。まず、研磨されたウェーハＷを保持した研磨ヘッド１をリテーナリングステーション７５の上方の所定位置に移動させる（ステップ１）。研磨ヘッド１が所定位置に到達する前、または到達したときに、リリースノズル８９が図２３に示すシャワー位置から図２４に示す待避位置まで移動する（ステップ２）。研磨ヘッド１の移動が完了した後、ウェーハ洗浄ノズル６０からウェーハＷの被研磨面に向けて洗浄流体が噴射される（ステップ３：ウェーハ洗浄工程）。このとき、リリースノズル８９は、待避位置に留まっている。ウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止されると（ステップ４）、ウェーハ洗浄工程が終了する。
【0103】
ステップ４の後、リリースノズル８９は待避位置からリテーナリングステーション７５に向かって移動し、シャワー位置に到達する（ステップ５）。ステップ５の後で、ウェーハリリース工程が開始される。具体的には、研磨ヘッド１がウェーハＷとともに下降し（ステップ６）、メンブレン４の圧力室に加圧流体を供給することによりメンブレン４を膨らませ（ステップ７）、メンブレン４とウェーハＷとの間に隙間を形成する。さらに、搬送ステージ７６が上昇する（ステップ８）。そして、メンブレン４とウェーハＷとの間の隙間にリリースシャワーが噴射され、ウェーハＷが研磨ヘッド１から離脱される（ステップ９）。ウェーハＷは、搬送ステージ７６に受け止められ、搬送ステージ７６がウェーハＷとともに下降する（ステップ１０）。搬送ステージ７６の下降が完了すると、ウェーハリリース工程が完了し、その後、ウェーハＷは、搬送ステージ７６により次工程に搬送される（ステップ１１）。
【0104】
ステップ１１の後で、リリースノズル８９がシャワー位置から待避位置まで移動し（ステップ１２）、研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０から洗浄流体が研磨ヘッド１に向けて噴射される（ステップ１３：研磨ヘッド洗浄工程）。研磨ヘッド洗浄ノズル６１，６３およびウェーハ洗浄ノズル６０からの洗浄流体の噴射が停止される（ステップ１４）と、研磨ヘッド洗浄工程が終了する。
【0105】
以上本発明の実施形態について説明したが、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。
【符号の説明】
【0106】
１ 研磨ヘッド（基板保持装置）２ ヘッド本体
３ リテーナリング
４ 弾性膜（メンブレン）
４ａ 隔壁
４ｂ ウェーハ保持面（基板保持面）
４ｈ 孔
５ センター室
６ リプル室
７ アウター室
８ エッジ室
９ リテーナリング圧力室
１０ 研磨テーブル
１０ａ テーブル軸
１１，１２，１３，１４，１５，２１，２２，２３，２４，２６ 流路
２０ 研磨パッド
２０ａ 研磨面
３０ 流体供給源
３１，８７ 真空源
３５ 気水分離槽
５０ 基板受け渡し装置（プッシャ）
５１ 研磨ヘッドガイド
５２ プッシャステージ
５３，８９ リリースノズル
６０ ウェーハ洗浄ノズル
６１，６３ 研磨ヘッド洗浄ノズル
６２ 研磨液供給ノズル
６４ 研磨ヘッドアーム
６５ 研磨ヘッドシャフト
６６ 回転筒
６７ タイミングプーリ
６８ 研磨ヘッド回転モータ
６９ タイミングベルト
７０ タイミングプーリ
７１，９８ リリースノズル洗浄ノズル
７５ リテーナリングステーション
７６ 搬送ステージ
７７ 押し上げ機構
７８ 押し上げピン
７９ ケーシング
８０ アームシャフト
８１ 上下動機構
８２ ロータリージョイント
８３ 軸受
８４ ブリッジ
８５ 支持台
８６ 支柱
８８ ボールねじ
８８ａ ねじ軸
８８ｂ ナット
９０ サーボモータ
９２ シャッタ
９３，９５ アクチュエータ
９６ アームモータ
Ｆ１〜Ｆ５ 流量センサ
Ｒ１〜Ｒ５ 圧力レギュレータ
Ｐ１〜Ｐ５ 圧力センサ
Ｖ１−１〜Ｖ１−３，Ｖ２−１〜Ｖ２−３，Ｖ３−１〜Ｖ３−３，Ｖ４−１〜Ｖ４−３，Ｖ５−１〜Ｖ５−３ バルブ