特許 6882017 研磨方法、研磨装置、および基板処理システム

(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】6882017

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】研磨方法、研磨装置、および基板処理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20210524BHJP

   B24B 21/00 20060101ALI20210524BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 621B

   H01L21/304 622R

   B24B21/00 A

   B24B49/12

【請求項の数】18

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-42131(P2017-42131)

(22)【出願日】2017年3月6日

(65)【公開番号】特開2018-148048(P2018-148048A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年10月18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】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】石井 遊

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 賢也

(72)【発明者】

【氏名】内山 圭介

(72)【発明者】

【氏名】中西 正行

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２４４５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１５８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８０６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７２０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００３／０７０８５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０９９８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４６４５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ２１／００

Ｂ２４Ｂ ４９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の裏側面を真空吸着ステージで水平に保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
液体供給ノズルから液体を前記基板の表側面と略平行に噴射して該基板の表側面に前記液体を供給しながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程を含み、
前記液体供給ノズルから前記液体が供給される前記基板の表側面上の領域は、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの上流側であり、
前記基板の表側面は、配線パターンが形成される面であることを特徴とする研磨方法。

【請求項2】

前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程は、前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程であ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】

前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させる動作は、前記基板の表側面の中心部と外周部との間で前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させる動作であ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】

前記液体は、砥粒を含まない液体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項5】

基板の裏側面を真空吸着ステージで保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記研磨具をその長手方向に送りながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程を含み、
前記基板の表側面は、配線パターンが形成される面であることを特徴とする研磨方法。

【請求項6】

基板の裏側面を真空吸着ステージで保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記研磨具をその長手方向に送らずに、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程を含み、
前記基板の表側面は、配線パターンが形成される面であることを特徴とする研磨方法。

【請求項7】

基板の裏側面を真空吸着ステージで保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程を含み、
前記基板の表側面は、配線パターンが形成される面であり、
前記研磨具は、砥粒を含む研磨層からなる研磨面を有した研磨テープであることを特徴とする研磨方法。

【請求項8】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を準備し、
基板の裏側面を真空吸着ステージで保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、かつ前記研磨具をその長手方向に送りながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けて、基板の表側面を研磨することを特徴とする研磨方法。

【請求項9】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を準備し、
基板の裏側面を真空吸着ステージで保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、かつ前記研磨具をその長手方向に送らずに、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けて、基板の表側面を研磨することを特徴とする研磨方法。

【請求項10】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を準備し、
基板の裏側面を真空吸着ステージで保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けて、基板の表側面を研磨する工程を含み、
前記研磨具は、砥粒を含む研磨層からなる研磨面を有した研磨テープであることを特徴とする研磨方法。

【請求項11】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を研磨するための研磨装置であって、
基板の裏側面を保持する保持面を有する真空吸着ステージと、
前記真空吸着ステージを回転させるステージモータと、
複数の研磨具をその長手方向に送る機構を有する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドおよび前記複数の研磨具を回転させるヘッドモータと、
前記研磨ヘッドに下向きの荷重を付与し、前記機構が前記複数の研磨具をその長手方向に送りながら、前記研磨ヘッドが前記複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けることを可能とするアクチュエータを備えたことを特徴とする研磨装置。

【請求項12】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を研磨するための研磨装置であって、
基板の裏側面を保持する保持面を有する真空吸着ステージと、
前記真空吸着ステージを回転させるステージモータと、
研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに取り付けられた複数の研磨具と、
前記研磨ヘッドおよび前記複数の研磨具を回転させるヘッドモータと、
前記研磨ヘッドに下向きの荷重を付与し、前記複数の研磨具をその長手方向に送らずに、前記研磨ヘッドが前記複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けることを可能とするアクチュエータを備えたことを特徴とする研磨装置。

【請求項13】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を研磨するための研磨装置であって、
基板の裏側面を保持する保持面を有する真空吸着ステージと、
前記真空吸着ステージを回転させるステージモータと、
研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに取り付けられた複数の研磨具と、
前記研磨ヘッドおよび前記複数の研磨具を回転させるヘッドモータと、
前記研磨ヘッドに下向きの荷重を付与し、前記研磨ヘッドが前記複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けることを可能とするアクチュエータを備え、
前記複数の研磨具は、砥粒を含む研磨層からなる研磨面を有した複数の研磨テープであることを特徴とする研磨装置。

【請求項14】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を準備し、
基板の裏側面を真空吸着ステージで水平に保持しながら、前記基板を回転させ、
複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、
前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、かつ液体供給ノズルから液体を前記基板の表側面と略平行に噴射して該基板の表側面に前記液体を供給しながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けて、基板の表側面を研磨する工程を含み、
前記液体供給ノズルから前記液体が供給される前記基板の表側面上の領域は、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの上流側であることを特徴とする研磨方法。

【請求項15】

配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を研磨するための研磨装置であって、
基板の裏側面を水平に保持する保持面を有する真空吸着ステージと、
前記真空吸着ステージを回転させるステージモータと、
研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドに取り付けられた複数の研磨具と、
前記研磨ヘッドおよび前記複数の研磨具を回転させるヘッドモータと、
前記保持面と略平行に配置された液体供給ノズルと、
前記研磨ヘッドに下向きの荷重を付与し、前記研磨ヘッドが前記複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けることを可能とするアクチュエータを備え、
前記液体供給ノズルから液体が供給される前記基板の表側面上の領域は、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの上流側であることを特徴とする研磨装置。

【請求項16】

前記真空吸着ステージの保持面と平行な方向に前記研磨ヘッドを揺動させる揺動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の研磨装置。

【請求項17】

前記基板の表側面の状態を検出する状態検出センサをさらに備えたことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の研磨装置。

【請求項18】

複数の基板を連続的に処理する基板処理システムにおいて、
請求項１１乃至１３、１５乃至１７のいずれか一項に記載の研磨装置と、
前記研磨装置で研磨した基板の表側面に存在している微小突起物の数をカウントするパーティクルカウンターと、
前記微小突起物の数を受信し、前記研磨装置での後続の基板のための研磨レシピを変更する動作制御部と、
を含む、基板処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハなどの基板を研磨する方法および装置に関し、特に配線パターンが形成される基板の表側面を研磨する方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＩＬ(ナノインプリントリソグラフィ)においては、テンプレートから回路パターンが直接ウェーハに転写される。ウェーハ表面上にパーティクルなどの微小突起物があると、回路パターンの転写時にテンプレートが破損することがある。そこで、高価なテンプレートの寿命を延ばすために、転写前のウェーハから微小突起物を除去することが求められている。ウェーハ表面に存在する微小突起物には、ウェーハ表面に付着したパーティクルのみならず、膜中に埋め込まれた異物が含まれる。特に、このような異物は、スポンジスクラブのようなクリーニング機構では除去することが難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１５０１７８号公報

【特許文献2】特開２０１５−０１２２００号公報

【特許文献3】特開２０１６−０５８７２４号公報

【特許文献4】特開２００２−３４３７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、ウェーハ表面から微小突起物を除去するために、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置を用いることが考えられる。ＣＭＰ装置は、研磨テーブル上の研磨パッドにスラリーを供給しながら、ウェーハを研磨パッドに摺接させることによってウェーハの表面を研磨するように構成される。

【0005】

しかしながら、ＣＭＰ装置は、ウェーハの倍以上の直径を持つ研磨テーブルを備えた大きな装置であり、広い設置スペースを必要とする。加えて、ＣＭＰ装置は、スラリーおよび研磨パッドなどの消耗品を必要とし、消耗品のコストが高い。さらに、ウェーハ表面の汚染を防止するために、研磨されたウェーハ表面を十分に洗浄してスラリーをウェーハから除去する必要がある。

【0006】

そこで、本発明は、ウェーハなどの基板を低ランニングコストで研磨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。また、本発明は、そのような研磨装置を備えた基板処理システム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】

【0007】

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の裏側面を真空吸着ステージで水平に保持しながら、前記基板を回転させ、複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、液体供給ノズルから液体を前記基板の表側面と略平行に噴射して該基板の表側面に前記液体を供給しながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程を含み、前記液体供給ノズルから前記液体が供給される前記基板の表側面上の領域は、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの上流側であり、前記基板の表側面は、配線パターンが形成される面であることを特徴とする研磨方法である。

【0008】

本発明の好ましい態様は、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程は、前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させる動作は、前記基板の表側面の中心部と外周部との間で前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させる動作であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程は、砥粒を含まない液体を前記基板の表側面に供給しながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程は、前記研磨具をその長手方向に送りながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程は、前記研磨具をその長手方向に送らずに、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付ける工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨具は、砥粒を含む研磨層からなる研磨面を有した研磨テープであることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様は、配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を準備し、基板の裏側面を真空吸着ステージで水平に保持しながら、前記基板を回転させ、複数の研磨具を保持した研磨ヘッドを回転させ、前記研磨ヘッドを前記基板の表側面と平行に揺動させながら、かつ液体供給ノズルから液体を前記基板の表側面と略平行に噴射して該基板の表側面に前記液体を供給しながら、前記回転する複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けて、基板の表側面を研磨する工程を含み、前記液体供給ノズルから前記液体が供給される前記基板の表側面上の領域は、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの上流側であることを特徴とする研磨方法である。

【0010】

本発明の一態様は、配線パターンが形成される表側面と、配線パターンを形成しない裏側面とを備えた基板を研磨するための研磨装置であって、基板の裏側面を水平に保持する保持面を有する真空吸着ステージと、前記真空吸着ステージを回転させるステージモータと、研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに取り付けられた複数の研磨具と、前記研磨ヘッドおよび前記複数の研磨具を回転させるヘッドモータと、前記保持面と略平行に配置された液体供給ノズルと、前記研磨ヘッドに下向きの荷重を付与し、前記研磨ヘッドが前記複数の研磨具を前記基板の表側面に押し付けることを可能とするアクチュエータを備え、前記液体供給ノズルから液体が供給される前記基板の表側面上の領域は、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの上流側であることを特徴とする研磨装置である。

【0011】

本発明の好ましい態様は、前記真空吸着ステージの保持面と平行な方向に前記研磨ヘッドを揺動させる揺動機構をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の表側面の状態を検出する状態検出センサをさらに備えたことを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様は、複数の基板を連続的に処理する基板処理システムにおいて、上記研磨装置と、前記研磨装置で研磨した基板の表側面に存在している微小突起物の数をカウントするパーティクルカウンターと、前記微小突起物の数を受信し、前記研磨装置での後続の基板のための研磨レシピを変更する動作制御部と、を含む、基板処理システムである。

【0013】

本発明の一参考例は、基板回転機構に指令を与えて、基板の裏側面を保持し、該基板を回転させるステップと、研磨ヘッドに連結されたヘッドモータに指令を与えて、前記研磨ヘッドに取り付けられた複数の研磨具を回転させるステップと、前記研磨ヘッドに連結されたアクチュエータに指令を与えて、前記研磨具が、配線パターンが形成される前記基板の表側面に押し付けられるように前記研磨ヘッドに下向きの荷重を付与するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録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。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、砥粒が固定された複数の研磨具を用いることにより、スラリーが不要となるので、低汚染で基板の表側面を研磨することができる。さらに、基板の裏側面には配線パターンは形成されないので、真空吸着ステージを用いて基板の裏側面を保持することができる。基板を流体の静圧により支持する機構は不要であり、研磨装置の低コストが実現できる。真空吸着ステージの保持面は、基板とほぼ同じ大きさとすることが可能であるので、研磨装置全体をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】研磨装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。

【図2】基板の表側面の外周部と中央部との間を揺動する研磨ヘッドを示す図である。

【図3】真空吸着ステージの外側にある退避位置まで移動された研磨ヘッドを示す図である。

【図4】リフトピンが上昇位置にあり、研磨ヘッドが上記退避位置にある状態を示す図である。

【図5】真空吸着ステージおよびリフトピンを示す平面図である。

【図6】研磨ヘッドおよび揺動アームの詳細な構成を示す図である。

【図7】研磨ヘッドを下から見た図である。

【図8】テープカートリッジを示す断面図である。

【図9】上述した研磨装置の動作の一実施形態を示すフローチャートである。

【図10】テープカートリッジの他の例を示す斜視図である。

【図11】図１０に示すテープカートリッジの側面図である。

【図12】図１０に示すテープカートリッジの正面図である。

【図13】図１０に示すテープカートリッジの平面図である。

【図14】図１２に示すＤ−Ｄ線断面図である。

【図15】図１２に示すＥ−Ｅ線断面図である。

【図16】図１２に示すＦ−Ｆ線断面図である。

【図17】図１２に示すＧ−Ｇ線断面図である。

【図18】研磨パッドを備えた研磨ヘッドの底面図である。

【図19】上述した研磨装置を備えた基板処理システムを示す平面図である。

【図20】動作制御部の構成の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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、研磨装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。図１に示すように、研磨装置１は、ウェーハなどの基板Ｗの裏側面を保持し、基板Ｗの軸心を中心に回転させる基板回転機構１０と、この基板回転機構１０に保持された基板Ｗの表側面を研磨するための複数の研磨テープ６１を保持する研磨ヘッド５０と、基板Ｗの表側面に液体を供給する液体供給ノズル２７と、基板Ｗを持ち上げるリフト機構３０を備えている。研磨ヘッド５０は、基板回転機構１０に保持されている基板Ｗの上側に配置されている。液体供給ノズル２７から供給される液体は、砥粒を含まない液体であり、例えば、純水またはアルカリ水である。研磨テープ６１は、基板Ｗの表側面を研磨するための研磨具の一例である。

【0017】

研磨装置１は、隔壁６と換気機構８を備えている。隔壁６の内部空間は処理室７を構成している。基板回転機構１０、研磨ヘッド５０、液体供給ノズル２７、リフト機構３０は処理室７内に配置されている。隔壁６には図示しない扉が設けられており、この扉を通じて基板Ｗを処理室７内に搬入し、かつ処理室７から搬出することが可能となっている。隔壁６の上部には、クリーンエア取入口６ａが形成されており、隔壁６の下部には排気ダクト９が形成されている。換気機構８は隔壁６の上面に設置されている。この換気機構８は、ファン８Ａと、このファン８Ａから送られた空気中のパーティクルや粉塵を除去するフィルター８Ｂとを備えている。換気機構８は、清浄な空気をクリーンエア取入口６ａを通じて処理室７に送り込み、処理室７内の気体を排気ダクト９から排出させる。処理室７内には清浄な空気のダウンフローが形成される。以下に説明する基板の研磨は、この処理室７内で実施され、研磨中に発生する屑、パーティクル、ミストなどの装置外への拡散が防止されている。したがって、一連の研磨処理が終わった後の基板Ｗ上に、こうした粒子が意図せず付着してしまうことをより有効に防止できる。

【0018】

基板Ｗの表側面は、配線パターンが形成される面であり、より具体的には、研磨装置１による基板Ｗの研磨後にナノインプリントなどにより配線パターンが形成される面である。配線パターンが形成される面の例としては、レジストを塗布する前の面が挙げられる。基板Ｗの裏側面は配線パターンが形成されない面である。配線パターンが形成されない面の例としては、シリコン面が挙げられる。

【0019】

基板回転機構１０は、基板Ｗの裏側面を真空吸引により保持する真空吸着ステージ１１と、真空吸着ステージ１１を回転させるステージモータ１２と、真空吸着ステージ１１に接続されたロータリージョイント１５と、ロータリージョイント１５に接続された真空ライン１７を備えている。本実施形態では、ステージモータ１２は中空モータであり、真空吸着ステージ１１の軸部１１ｂはステージモータ１２内を延びてロータリージョイント１５に接続されている。一実施形態では、ステージモータ１２は、真空吸着ステージ１１の軸部１１ｂの側方に配置され、ベルトなどの動力伝達機構により真空吸着ステージ１１の軸部１１ｂに連結されてもよい。

【0020】

真空吸着ステージ１１は、基板Ｗの裏側面を保持する保持面１１ａと、保持面１１ａ内で開口する複数の吸引孔２０と、これら吸引孔２０に連通する内部チャンバ２１とを備えている。内部チャンバ２１は上記ロータリージョイント１５に連通している。真空ライン１７は、ロータリージョイント１５および内部チャンバ２１を通じて吸引孔２０に連通している。真空ライン１７が吸引孔２０内に真空（負圧）を形成すると、基板Ｗの裏側面は保持面１１ａに吸着される。保持面１１ａは、基板Ｗと実質的に同じ大きさを有している。本実施形態では、基板Ｗおよび保持面１１ａは円形であり、保持面１１ａは、基板Ｗと実質的に同じ直径を有している。よって、基板Ｗの裏側面の全体は、保持面１１ａによって支持される。

【0021】

基板Ｗは、真空吸着ステージ１１によって水平に保持され、ステージモータ１２によって真空吸着ステージ１１の軸心（基板Ｗの軸心に一致する）を中心に回転される。液体供給ノズル２７は真空吸着ステージ１１の上方に配置されている。この液体供給ノズル２７は、図示しない液体供給源に接続されており、基板Ｗの表側面に液体（例えば純水、またはアルカリ水）を供給するように構成されている。液体供給ノズル２７は、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａと略平行であり、かつ研磨ヘッド５０に保持された研磨テープ６１を向いて配置されている。液体供給ノズル２７は、保持面１１ａと略平行とみなせる程度に傾いてもよい。例えば、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａに対する液体供給ノズル２７の角度は、１〜１５度の範囲内である。液体は、研磨テープ６１と基板Ｗの表側面との接触点に向かって基板Ｗの表側面と略平行に噴射される。

【0022】

上記の構成とすることで、基板Ｗの外周縁に向かう液体の流れを基板Ｗ上により効果的に形成して、基板Ｗから遊離している粒子を液体によって洗い流せるため、基板Ｗ上に微小な異物が残存しないようにすることができる。ナノインプリント工程の転写工程にこの基板を用いても、テンプレート側に悪影響を与えたりすることを防止できる。

【0023】

「略平行」には、１度以上〜１５度未満の傾斜をつけた場合を含む。液体の噴流の方向が基板Ｗの表側面と完全に平行であると液体が基板Ｗにきちんと着水しない可能性がありえる。その一方で、液体の噴流の方向と基板Ｗの表側面との角度が大きすぎると、基板Ｗの外周縁に向かう液体の流れを基板Ｗ上に形成することがあまり期待できない。また、１度以上〜１５度未満の傾斜角度の範囲内で、液体供給ノズル２７を基板Ｗに対して上下に搖動させることで、洗浄効果を高めるようにしてもよい。

【0024】

一実施形態では、液体供給ノズル２７から噴射される液体の流速は、１ｍ／秒〜１０ｍ／秒の範囲内である。液体の流速が１０ｍ／秒よりも高いと、基板Ｗに傷がつく、あるいは基板Ｗが破損するおそれがあり、さらに液体が跳ね返って研磨屑が基板Ｗに再付着するおそれもある。一方で、液体の流速が１ｍ／秒よりも低いと、研磨屑を基板Ｗから十分に除去することができない可能性がありうる。本実施形態によれば、適切な流速かつ適切な角度で液体の噴流が基板Ｗに到達するので、液体で研磨屑を流し去ることができ、残留した研磨屑による基板Ｗの傷を防ぐことができる。

【0025】

液体供給ノズル２７から噴射される液体の着水する領域を、研磨ヘッド５０の上流側の回転する基板Ｗ上の領域にすると、より洗浄効果が期待できる。また、より洗浄効果を高めるため、液体供給ノズル２７を基板Ｗに対して左右に揺動させるようにしてもよい。

【0026】

研磨ヘッド５０は、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａの上方に配置されている。本実施形態では、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａは円形であり、研磨ヘッド５０の横幅は、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａおよび基板Ｗの直径よりも小さい。一実施形態では、研磨ヘッド５０の横幅は、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａの直径の半分である。

【0027】

研磨ヘッド５０は研磨ヘッドシャフト５１に連結されている。この研磨ヘッドシャフト５１は揺動アーム５３の一端に連結されており、揺動アーム５３の他端は揺動軸５４に固定されている。揺動軸５４は軸回転機構５５に連結されている。軸回転機構５５は、モータ、プーリ、ベルトなどから構成することができる。この軸回転機構５５により揺動軸５４が時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転されると、図２に示すように、研磨ヘッド５０は基板Ｗの表側面の外周部と中央部との間を揺動する。さらに、図３に示すように、軸回転機構５５が揺動軸５４を回転すると、研磨ヘッド５０は、真空吸着ステージ１１の外側にある退避位置まで移動される。本実施形態では、軸回転機構５５および揺動軸５４は、研磨ヘッド５０を真空吸着ステージ１１の保持面１１ａと平行な方向に揺動させる揺動機構を構成する。

【0028】

図１に示すように、揺動軸５４には、揺動軸５４、研磨ヘッドシャフト５１、および研磨ヘッド５０を昇降させる研磨ヘッド昇降機構５６が連結されている。研磨ヘッド昇降機構５６としては、エアシリンダ、またはサーボモータとボールねじとの組み合わせなどが使用される。

【0029】

リフト機構３０は、基板Ｗの縁部を支持する複数のリフトピン３１と、これらリフトピン３１を互いに連結するブリッジ３２と、ブリッジ３２に連結された昇降機３３とを備えている。本実施形態では、４本のリフトピン３１が配置され、昇降機３３にはエアシリンダが使用されている。昇降機３３は、ブリッジ３２およびリフトピン３１を、真空吸着ステージ１１に対して相対的に上昇および下降させることが可能に構成されている。より具体的には、昇降機３３は、リフトピン３１の上端が真空吸着ステージ１１の保持面１１ａよりも高い上昇位置と、リフトピン３１の上端が真空吸着ステージ１１の保持面１１ａよりも低い下降位置との間で、リフトピン３１を上下動させる。図１は、リフトピン３１が下降位置にあり、かつ研磨ヘッド５０が基板Ｗ上にある状態を示し、図４は、リフトピン３１が上昇位置にあり、かつ研磨ヘッド５０が上記退避位置にある状態を示している。液体供給ノズル２７も、図１に示す液体供給位置と、図４に示す退避位置との間で移動可能となっている。

【0030】

図５は、真空吸着ステージ１１およびリフトピン３１を示す平面図である。図５に示すように、真空吸着ステージ１１の外周部には、リフトピン３１が通過可能な窪み３６が形成されている。本実施形態では、窪み３６は、リフトピン３１の外周面に沿った半円形状の水平断面を有している。基板Ｗは、研磨ヘッド５０が退避位置にあり、かつリフトピン３１が上昇位置にあるときに、搬送ロボット（後述する）によってリフトピン３１上に置かれる。リフトピン３１が真空吸着ステージ１１の保持面１１ａよりも下方に下降すると、基板Ｗは保持面１１ａ上に置かれる。さらに、研磨後、基板Ｗはリフトピン３１によって保持面１１ａから持ち上げられる。基板Ｗは、研磨ヘッド５０が退避位置にあり、かつリフトピン３１が上昇位置にあるときに、搬送ロボットによってリフトピン３１から取り除かれる。

【0031】

図６は、研磨ヘッド５０および揺動アーム５３の詳細な構成を示す図である。研磨ヘッドシャフト５１は、研磨ヘッド５０をその軸心ＣＬを中心として回転させる研磨ヘッド回転機構５８に連結されている。軸心ＣＬは、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａおよび基板Ｗの研磨される表側面に対して垂直である。研磨ヘッド回転機構５８は揺動アーム５３内に配置されている。この研磨ヘッド回転機構５８は、研磨ヘッドシャフト５１に取り付けられたプーリｐ１と、揺動アーム５３に設けられたヘッドモータＭ１と、ヘッドモータＭ１の回転軸に固定されたプーリｐ２と、プーリｐ１，ｐ２に掛け渡されたベルトｂ１とを備えている。ヘッドモータＭ１の回転は、プーリｐ１，ｐ２およびベルトｂ１により研磨ヘッドシャフト５１に伝達され、研磨ヘッドシャフト５１とともに研磨ヘッド５０が回転する。

【0032】

研磨ヘッドシャフト５１の上端にはエアシリンダ５７が連結されている。このエアシリンダ５７は、研磨ヘッド５０に下向きの荷重を付与するように構成されたアクチュエータである。研磨ヘッドシャフト５１には縦方向に延びる溝（図示せず）が形成されており、プーリｐ１は研磨ヘッドシャフト５１の溝に係合する複数の負荷伝達ボール（図示せず）を備えている。これら溝と負荷伝達ボールとによりボールスプライン軸受が構成されている。すなわち、プーリｐ１は、研磨ヘッドシャフト５１の縦方向の移動を許容しつつ、研磨ヘッドシャフト５１にトルクを伝達することが可能となっている。

【0033】

研磨ヘッド５０には、基板Ｗの表側面を研磨するための複数の研磨テープ６１が着脱可能に取り付けられている。複数の研磨テープ６１は、軸心ＣＬの周りに等間隔で配置されている。エアシリンダ５７は、研磨ヘッド５０に下向きの荷重を付与し、研磨ヘッド５０は、軸心ＣＬを中心に回転しながら、研磨テープ６１を基板Ｗの表側面に対して押し付けることができる。

【0034】

基板Ｗの研磨は次のようにして行われる。基板Ｗを保持した真空吸着ステージ１１を回転させながら、基板Ｗの表側面と、研磨ヘッド５０に保持されている研磨テープ６１との接触点に液体供給ノズル２７から液体が噴射される。研磨ヘッド５０および研磨テープ６１は軸心ＣＬを中心に研磨ヘッド回転機構５８によって回転させられながら、研磨テープ６１は研磨ヘッド５０によって基板Ｗの表側面に押し付けられる。研磨ヘッド５０の回転方向は、真空吸着ステージ１１の回転方向と同じであってもよく、または反対であってもよい。研磨テープ６１は、液体の存在下で基板Ｗの表側面に摺接され、これにより基板Ｗの表側面を研磨する。基板Ｗの研磨中は、研磨ヘッド５０はその軸心ＣＬを中心に回転しながら、かつ研磨テープ６１を基板Ｗの表側面に押し付けながら、図２に示すように、研磨ヘッド５０は基板Ｗの表側面の外周部と中央部との間を揺動する。

【0035】

図２に示すように、研磨ヘッド５０が基板Ｗの表側面の外周部にあるとき、研磨テープ６１の一部は、基板Ｗから外側にはみ出している。したがって、研磨テープ６１は、基板Ｗの表側面の全体を研磨することができる。研磨ヘッド５０の横幅が、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａの半径よりも大きく、保持面１１ａの直径よりも小さい場合は、基板Ｗの研磨中に研磨ヘッド５０を揺動させなくてもよい。研磨テープ６１を用いた基板Ｗの研磨は、基板Ｗの表側面を削り取ることにより、基板Ｗの表側面から微小突起物を除去し、および／または基板Ｗの表側面を構成する材料の少なくとも一部を除去する処理である。

【0036】

基板Ｗの研磨中に研磨ヘッド５０から研磨テープ６１を通じて基板Ｗに与えられる力は、真空吸着ステージ１１の保持面１１ａによって支持される。真空吸着ステージ１１の保持面１１ａは、基板Ｗと実質的に同じ大きさを有しているので、基板Ｗの裏側面の全体は保持面１１ａによって支持される。よって、研磨ヘッド５０が研磨テープ６１を基板Ｗに押し付けているとき、基板Ｗは撓まない。

【0037】

研磨ヘッド５０は基板Ｗよりも小さいので、研磨テープ６１は基板Ｗの表側面を局所的に研磨することも可能である。研磨ヘッド５０を揺動させる場合においては、研磨ヘッド５０の移動速度および／または回転速度を、基板Ｗの表側面上に予め定義された区間ごとに、予め設定してもよい。例えば、基板Ｗの外周部での研磨量を増やすために、基板Ｗの外周部上での区間では、研磨ヘッド５０の移動速度を下げる、および／または研磨ヘッド５０の回転速度を上げるようにしてもよい。このように、基板Ｗの研磨中に、研磨ヘッド５０の移動速度および／または回転速度を変えることによって、所望の膜厚プロファイルを作ることができる。

【0038】

図１乃至図３に示すように、基板Ｗの表側面の状態を検出する状態検出センサ５９を揺動アーム５３に取り付けてもよい。状態検出センサ５９は、研磨ヘッド５０とともに揺動し、基板Ｗの表側面の全体の状態を検出することができる。基板Ｗの表側面の状態の例としては、膜厚、微小突起物の数、表面粗さなどが挙げられる。このような基板Ｗの表側面の状態を検出することができる状態検出センサ５９として公知の光学式センサを用いることができる。光学式センサは、基板Ｗの表側面に光を導き、表側面からの反射光に含まれる光学情報に基づいて基板Ｗの表側面の状態を検出するように構成される。さらに、基板Ｗの表側面の状態の検出結果に基づいて、基板Ｗの研磨中に基板Ｗの表側面の研磨条件を変更してもよい。

【0039】

図７は、研磨ヘッド５０を下から見た図である。研磨ヘッド５０には、複数の（図７では３つの）テープカートリッジ６０が着脱可能に取り付けられている。各テープカートリッジ６０は研磨テープ６１を有している。これらのテープカートリッジ６０は、研磨ヘッド５０の内部に設置されている。

【0040】

図８は、テープカートリッジ６０を示す断面図である。図８に示すように、テープカートリッジ６０は、研磨テープ６１と、この研磨テープ６１の裏側を支持する支持部材６２と、この支持部材６２を真空吸着ステージ１１の保持面１１ａに向かって付勢する付勢機構６３と、研磨テープ６１を繰り出すテープ繰り出しリール６４と、研磨に使用された研磨テープ６１を巻き取るテープ巻き取りリール６５とを備えている。図８に示す実施形態では、付勢機構６３としてばねが使用されている。研磨テープ６１は、テープ繰り出しリール６４から、支持部材６２を経由して、テープ巻き取りリール６５に送られる。複数の支持部材６２は、研磨ヘッド５０の半径方向に沿って延びており、かつ研磨ヘッド５０の軸心ＣＬ（図１参照）の周りに等間隔に配置されている。各研磨テープ６１の基板接触面も、研磨ヘッド５０の半径方向に延びている。

【0041】

テープ巻き取りリール６５は、図６および図７に示すテープ巻き取り軸６７の一端に連結されている。テープ巻き取り軸６７の他端には、かさ歯車６９が固定されている。複数のテープカートリッジ６０に連結されたこれらのかさ歯車６９は、送りモータＭ２に連結されたかさ歯車７０と噛み合っている。テープカートリッジ６０のテープ巻き取りリール６５は、送りモータＭ２により駆動されて研磨テープ６１を巻き取るようになっている。送りモータＭ２、かさ歯車６９，７０、およびテープ巻き取り軸６７は、研磨テープ６１をテープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に送るテープ送り機構を構成する。テープ送り機構は、研磨テープ６１をその長手方向に所定の速度で送ることが可能である。

【0042】

研磨テープ６１は、１０ｍｍ〜６０ｍｍの幅を有し、２０ｍ〜１００ｍの長さを有する。研磨テープ６１は、砥粒を含む研磨層が片面に形成されたテープである。研磨層の表面は、研磨テープ６１の研磨面を構成する。砥粒には、粒径２０ｎｍ程度のシリカ（ＳｉＯ_２）が使用される。シリカからなる砥粒は、基板Ｗの面に傷を生じさせにくいという利点がある。このような研磨テープ６１を使用することで、基板Ｗに存在している微小突起物、特に基板Ｗの表面に食い込んだパーティクルを除去することができる。

【0043】

この実施例では、基板Ｗの研磨中は、研磨テープ６１は、テープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に所定の速度で送られる。したがって、常に新しい（未使用の）研磨テープ６１の研磨面が基板Ｗに接触する。あるいは、研磨開始直後だけ研磨テープ６１を送るようにし、所定の時間（例えば１秒程度）が経過したら研磨テープ６１を送らないようにしてもよい。研磨テープ６１は、その終端の近傍にエンドマーク（図示せず）を有している。このエンドマークは、研磨テープ６１に近接して配置されたエンドマーク検知センサ７１によって検知されるようになっている。エンドマーク検知センサ７１が研磨テープ６１のエンドマークを検知すると、エンドマーク検知センサ７１から検知信号が動作制御部（後述する）に送られる。検知信号を受け取った動作制御部は、研磨テープ６１の交換を促す信号（警報など）を発するようになっている。テープカートリッジ６０は、別々に取り外しが可能となっており、簡単な操作でテープカートリッジ６０を交換することが可能となっている。

【0044】

研磨テープ６１は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）製のテープを基層とし、例えばポリエステル系樹脂といった水溶性の合成樹脂をバインダとし、粒径２０ｎｍ程度のシリカ（ＳｉＯ_２）砥粒がテープ上にバインドされていてもよい。

【0045】

研磨処理中に研磨ヘッド５０に作用する荷重は、図示しないロードセルにより監視されている。この荷重は２段階のレベルで所定の値以上となるかどうか監視されることができる。基板Ｗの破損のおそれがある第１のレベル以上の荷重が加わった場合、異常な負荷が生じたとして、警告アラームをオペレータに発報すると同時に研磨ヘッド５０を上昇させて研磨処理を停止させることができるように構成される。また、第１のレベル以下ではあるが、第２のレベル以上の値の荷重が加わった場合は、研磨ヘッド５０の高さ位置を変更して研磨ヘッド５０を基板Ｗから離間させるようにするか、あるいはすでに研磨ヘッド５０が基板Ｗから離間している場合には、液体供給ノズル２７からの液体を研磨テープ６１と基板Ｗとの間の空間に噴射させて、基板Ｗに対して損傷を与えないようにすることができる。また、後者については、さらに、図示しない気体供給ノズルから気体を研磨テープ６１と基板Ｗとの間の空間にさらに噴射させて、より基板Ｗに対して損傷を与えないようにすることができる。

【0046】

図９は、上述した研磨装置１の動作の一実施形態を示すフローチャートである。ステップ１では、リフトピン３１が昇降機３３により上昇され、研磨される基板Ｗは搬送ロボット（後述する）によりリフトピン３１上に置かれる。研磨ヘッド５０は退避位置にある。ステップ２では、リフトピン３１は基板Ｗとともに下降し、基板Ｗは真空吸着ステージ１１の保持面１１ａ上に置かれる。リフトピン３１は保持面１１ａよりも下方に下降される。ステップ３では、真空ライン１７により真空吸着ステージ１１の吸引孔２０に真空（負圧）が形成される。基板Ｗの裏側面は、負圧によって真空吸着ステージ１１の保持面１１ａ上に保持される。その後、研磨ヘッド５０は退避位置から基板Ｗの上方位置まで移動される。

【0047】

ステップ４では、真空吸着ステージ１１および研磨ヘッド５０がそれぞれの軸心を中心に回転される。研磨ヘッド５０の回転方向は、真空吸着ステージ１１の回転方向と同じであってもよく、または反対であってもよい。基板Ｗは真空吸着ステージ１１とともに回転される。液体は液体供給ノズル２７から、回転する基板Ｗの表側面に供給される。ステップ５では、研磨ヘッド昇降機構５６は、研磨ヘッド５０を下降させ、次いでエアシリンダ５７は、研磨ヘッド５０に下向きの荷重を付与する。研磨ヘッド５０は、その軸心ＣＬを中心に回転しながら、複数の研磨テープ６１を基板Ｗの表側面に対して押し付ける。さらに、研磨ヘッド５０は基板Ｗの表側面の外周部と中央部との間を該表側面と平行に揺動する。研磨テープ６１は、液体の存在下で基板Ｗの表側面に摺接され、これにより基板Ｗの表側面を研磨する。

【0048】

ステップ６では、予め設定された研磨時間が経過した後、研磨ヘッド５０は研磨ヘッド昇降機構５６により上昇される。研磨テープ６１は基板Ｗから離間され、基板Ｗの研磨が終了される。さらに、研磨ヘッド５０の回転、真空吸着ステージ１１および基板Ｗの回転、および液体の供給が停止される。その後、研磨ヘッド５０は退避位置に移動される。ステップ７では、基板Ｗの真空吸着が解除され、次いで、リフトピン３１が上昇され、研磨された基板Ｗはリフトピン３１によって真空吸着ステージ１１の保持面１１ａから持ち上げられる。ステップ８では、搬送ロボットにより基板Ｗはリフトピン３１から取り去られ、搬送ロボットにより次工程に搬送される。

【0049】

本発明によれば、砥粒が固定された複数の研磨テープ６１を用いることにより、スラリーが不要となるので、低汚染で基板Ｗの表側面を研磨することができる。基板Ｗの裏側面には配線パターンは形成されないので、真空吸着ステージ１１を用いて基板Ｗの裏側面を保持することができる。基板Ｗを流体の静圧により支持する機構は不要であり、研磨装置１の低コストが実現できる。真空吸着ステージ１１の保持面１１ａは、基板Ｗとほぼ同じ大きさとすることが可能であるので、研磨装置１全体をコンパクトにすることができる。さらに、基板Ｗの直径よりも小さな幅の研磨ヘッド５０を用いることで高効率のよい基板Ｗの研磨が可能である。

【0050】

図１０乃至図１７は、テープカートリッジ６０の他の例を示す図である。この例では、研磨ヘッド５０内には研磨テープ６１を送るための送りモータＭ２は設けられていない。テープ繰り出しリール６４およびテープ巻き取りリール６５は、それぞれリール軸７５Ａ，７５Ｂに取り付けられている。リール軸７５Ａ，７５Ｂは、軸受７６Ａ，７６Ｂによりそれぞれ回転自在に支持されている。これらの軸受７６Ａ，７６Ｂはリールハウジング７７に固定されている。リールハウジング７７はボールスプラインナット７８に固定されており、リールハウジング７７とボールスプラインナット７８はスプラインシャフト７９に対して上下方向に相対移動可能となっている。

【0051】

それぞれのリール軸７５Ａ，７５Ｂにはブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂが固定されている。テープ繰り出しリール６４とブレーキ輪８０Ａとは一体に回転し、テープ巻き取りリール６５とブレーキ輪８０Ｂとは一体に回転するようになっている。ボールスプラインナット７８は、ばね８２によって下方に付勢されており、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂはばね８２によりブレーキパッド８１に押し付けられている。ブレーキパッド８１がブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂに接触しているときは、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂおよびこれに連結されたテープ繰り出しリール６４およびテープ巻き取りリール６５は自由に回転することができない。リールハウジング７７には下方に延びるピン８３，８３が固定されている。研磨ヘッド５０の退避位置にはこれらのピン８３，８３が接触するピンストッパー（図示せず）が配置されている。

【0052】

リール軸７５Ａには繰り出しギヤ８４Ａが取り付けられており、リール軸７５Ｂには巻き取りギヤ８４Ｂが取り付けられている。繰り出しギヤ８４Ａは巻き取りギヤ８４Ｂよりも大きな径を有している。繰り出しギヤ８４Ａおよび巻き取りギヤ８４Ｂは、ワンウェイクラッチ８５Ａ，８５Ｂを介してリール軸７５Ａ，７５Ｂにそれぞれ取り付けられている。テープ繰り出しリール６４、テープ巻き取りリール６５、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂ、繰り出しギヤ８４Ａ、および巻き取りギヤ８４Ｂは一体的にスプラインシャフト７９に対して上下方向に相対移動可能となっている。繰り出しギヤ８４Ａと巻き取りギヤ８４Ｂとの間にはラックギヤ８６Ａ，８６Ｂが設けられている。繰り出しギヤ８４Ａは一方のラックギヤ８６Ａと噛み合い、巻き取りギヤ８４Ｂは他方のラックギヤ８６Ｂと噛み合っている。押圧部材６２、ブレーキパッド８１、およびラックギヤ８６Ａ，８６Ｂは、設置台８７に固定されている。

【0053】

研磨ヘッド５０が退避位置にて下降すると、ピン８３，８３がピンストッパーに当接し、ピン８３，８３に連結されたテープ繰り出しリール６４、テープ巻き取りリール６５、ブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂ、繰り出しギヤ８４Ａ、および巻き取りギヤ８４Ｂの下降が停止する一方で、押圧部材６２、ブレーキパッド８１、およびラックギヤ８６Ａ，８６Ｂは下降を続ける。その結果、ばね８２が圧縮されるとともにブレーキパッド８１がブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂから離れ、これによりテープ繰り出しリール６４およびテープ巻き取りリール６５が自由に回転できる状態となる。ラックギヤ８６Ａ，８６Ｂが下降するにつれて、ラックギヤ８６Ａ，８６Ｂに係合する繰り出しギヤ８４Ａおよび巻き取りギヤ８４Ｂが回転する。テープ繰り出しリール６４は繰り出しギヤ８４Ａとともに回転し、新しい研磨テープ６１を所定の長さだけ繰り出す。一方、テープ巻き取りリール６５は、ワンウェイクラッチ８５Ｂの作用により回転しない。

【0054】

研磨ヘッド５０が上昇すると、ばね８２が伸びるとともにラックギヤ８６Ａ，８６Ｂが上昇する。ラックギヤ８６Ａ，８６Ｂの上昇により繰り出しギヤ８４Ａおよび巻き取りギヤ８４Ｂが回転する。テープ巻き取りリール６５は巻き取りギヤ８４Ｂとともに回転し、使用済みの研磨テープ６１を巻き取る。一方、テープ繰り出しリール６４はワンウェイクラッチ８５Ａの作用により回転しない。巻き取りギヤ８４Ｂは繰り出しギヤ８４Ａよりも小さな直径を有しているので、テープ巻き取りリール６５はテープ繰り出しリール６４よりも多く回転する。テープ巻き取りリール６５にはトルクリミッタ８８が装着されており、研磨テープ６１を巻き取った後は巻き取りギヤ８４Ｂが空転し、研磨テープ６１にテンションが加わる。ブレーキパッド８１がブレーキ輪８０Ａ，８０Ｂに接触すると、テープ巻き取りリール６５の回転が停止し、これにより研磨テープ６１の更新が終了する。

【0055】

この例のテープカートリッジ６０では研磨テープ６１を送るためのモータが不要であるので、研磨ヘッド５０の構成を簡素化することができる。また、研磨テープ６１を間欠的に送るので、研磨テープ６１の使用量が削減できる。図１２および図１３から分かるように、この例のテープカートリッジ６０は対称的な構造を有しており、１つのテープカートリッジ６０が２つの研磨テープ６１，６１を有している。この実施例では、研磨テープ６１に砥粒を固定するために用いられるバインダの粘着力は、上記の研磨テープ６１を送るタイプのテープカートリッジを採用した実施例に比較して弱いものが選定されている。例えば、水溶性のバインダを使用することができる。

【0056】

基板Ｗの研磨中は、研磨テープ６１はその長手方向には送られず、研磨テープ６１の研磨面と研磨ヘッド５０との相対位置は固定である。研磨ヘッド５０が図４に示す退避位置に移動した時に、研磨テープ６１はその長手方向にテープ繰り出しリール６４からテープ巻き取りリール６５に所定の長さだけ送られる。本実施形態においては、研磨テープ６１が基板Ｗに接触することにより、研磨テープ６１から砥粒が脱落し、研磨テープ６１が基板Ｗ上の微小突起物に押圧されながら砥粒が基板Ｗ上の微小突起物に接触することにより基板Ｗ上の微小突起物は擦り取られて基板Ｗから除去される。

【0057】

一実施形態では、研磨テープ６１の代わりに、砥粒が固定された研磨パッドを研磨具として用いてもよい。例えば、研磨具は、ポリビニルアルコールまたはポリエチレンなどの合成樹脂と、該合成樹脂の一面にバインダにより固定された砥粒を有する研磨パッドから構成されてもよい。図１８は、そのような構成の複数の研磨パッドを備えた研磨ヘッド５０の底面図である。複数の研磨パッド９０は、上述した実施形態における研磨テープ６１と同様に、研磨ヘッド５０の軸心ＣＬの周りに等間隔で配置されている。各研磨パッド９０の下面は、砥粒が固定された研磨面を構成している。

【0058】

上述した各実施形態によれば、研磨ヘッド５０は、複数の研磨具（研磨テープ６１または研磨パッド９０）を備えており、これら研磨具を軸心ＣＬの周りで回転させながら、基板Ｗの表側面を研磨する。研磨ヘッド５０は複数の研磨具を備えているので、基板Ｗ上に多くの微小突起物が存在していても、回転する複数の研磨具（研磨テープ６１または研磨パッド９０）によりこれら微小突起物を効率的に除去することができる。さらに、複数の研磨具は、基板Ｗの表側面に垂直な軸心ＣＬの周りを回転するので、研磨ヘッド５０は基板Ｗの表側面の全体から微小突起物を除去することができる。

【0059】

図１９は、上述した研磨装置１を備えた基板処理システムを示す平面図である。この基板処理システムは、複数の基板を連続的に処理（すなわち、研磨、洗浄、および乾燥）することができる複合型処理システムである。図１９に示すように、基板処理システムは、多数の基板を収容する基板カセット（ウェーハカセット）が載置される４つのフロントロード部１２１を備えたロードアンロード部１２０を有している。フロントロード部１２１には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

【0060】

ロードアンロード部１２０には、フロントロード部１２１の配列方向に沿って移動可能な第１の搬送ロボット（ローダー）１２３が設置されている。第１の搬送ロボット１２３は各フロントロード部１２１に搭載された基板カセットにアクセスして、基板を基板カセットから取り出すことができるようになっている。第１の搬送ロボット１２３に隣接してパーティクルカウンター１２４が設置されている。このパーティクルカウンター１２４は、基板の表側面に存在しているパーティクルなどの微小突起物の数をカウントするための装置である。なお、このパーティクルカウンター１２４は省略することもできる。

【0061】

基板処理システムは、さらに、上述した複数の研磨装置１と、研磨装置１の近傍に配置された第２の搬送ロボット１２６と、基板が一時的に置かれる第１の基板ステーション１３１および第２の基板ステーション１３２を備えている。この実施形態では、２台の研磨装置１が隣り合わせに設けられている。一実施形態では、１台の研磨装置１，または３台以上の研磨装置１を設けてもよい。

【0062】

基板処理システムは、さらに、研磨装置１で研磨された基板を洗浄する洗浄ユニット１３４と、洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニット１３５と、基板を第２の基板ステーション１３２から洗浄ユニット１３４に搬送する第３の搬送ロボット１３７と、基板を洗浄ユニット１３４から乾燥ユニット１３５に搬送する第４の搬送ロボット１３８と、基板処理システム全体の動作を制御する動作制御部１３３とを備えている。本実施形態では、洗浄ユニット１３４は、２つのロールスポンジを回転させながら基板の表側面および裏側面に接触させるロールスポンジタイプの洗浄機である。乾燥ユニット１３５は、ＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合気体）と、純水をそれぞれのノズルから基板の表側面に供給しながら、これらノズルを基板の表側面に沿って移動させるように構成されている。

【0063】

基板処理システムの動作は次の通りである。第１の搬送ロボット１２３は、基板を基板カセットから取り出し、パーティクルカウンター１２４に搬送する。パーティクルカウンター１２４は、基板の表側面に存在しているパーティクルなどの微小突起物の数をカウントし、その微小突起物の数を動作制御部１３３に送信する。動作制御部１３３は、微小突起物の数に基づいて研磨装置１での研磨レシピを変更してもよい。例えば、微小突起物の数が所定の基準値を上回った場合は、基板の研磨時間を長くしてもよい。

【0064】

第１の搬送ロボット１２３は、基板をパーティクルカウンター１２４から取り出し、さらに第１の基板ステーション１３１の上に置く。第２の搬送ロボット１２６は、基板を第１の基板ステーション１３１から取り上げ、２台の研磨装置１のいずれかに基板を搬入する。

【0065】

研磨装置１は、上述した動作シーケンスに従って基板の表側面を研磨する。必要に応じて、研磨された基板を他方の研磨装置１でさらに研磨してもよい。第２の搬送ロボット１２６は、研磨された基板を研磨装置１から第２の基板ステーション１３２に搬送する。第３の搬送ロボット１３７は、基板を第２の基板ステーション１３２から洗浄ユニット１３４に搬送する。洗浄ユニット１３４は、液体を基板に供給しながら、ロールスポンジを基板の両面に擦り付けて基板を洗浄する。

【0066】

第４の搬送ロボット１３８は、洗浄された基板を洗浄ユニット１３４から乾燥ユニット１３５に搬送する。乾燥ユニット１３５は、移動するノズルからＩＰＡ蒸気と純水を基板に供給することにより、基板を乾燥する。第１の搬送ロボット１２３は、乾燥された基板を乾燥ユニット１３５から取り出し、基板カセットに戻す。このようにして、基板の研磨、洗浄、および乾燥が実行される。

【0067】

一実施形態では、乾燥された基板を基板カセットに戻す前に、第１の搬送ロボット１２３は基板をパーティクルカウンター１２４に搬送してもよい。パーティクルカウンター１２４は、研磨装置１により研磨された基板の表側面上に存在する微小突起物の数をカウントし、その微小突起物の数を動作制御部１３３に送信する。動作制御部１３３は、微小突起物の数に基づいて研磨装置１での後続の基板のための研磨レシピを変更してもよい。例えば、微小突起物の数が所定の基準値を上回った場合は、後続の基板の研磨時間を長くしてもよい。

【0068】

上述した基板処理システムは、１枚の基板を複数の研磨装置１で連続的に研磨するシリアル研磨と、複数枚の基板を複数の研磨装置１で並行して研磨するパラレル研磨と、複数の基板のそれぞれを複数の研磨装置１で連続的に研磨しながら、複数の基板を複数の研磨装置１で同時に研磨するシリアル研磨とパラレル研磨の組み合わせのいずれかを選択的に実行することができる。さらに、２つの研磨装置１のうちの一方は、研磨テープに代えて、砥粒を持たないクリーニングテープを用いてもよい。この場合は、２つの研磨装置１のうちの一方で研磨テープにより基板を研磨した後、他方の研磨装置１でクリーニングテープにより基板をクリーニングすることができる。

【0069】

研磨装置１、パーティクルカウンター１２４などを含む基板処理システムの動作は、動作制御部１３３によって制御される。本実施形態では、動作制御部１３３は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。図２０は、動作制御部１３３の構成の一例を示す模式図である。動作制御部１３３は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置２１０と、記憶装置２１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置２２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置２１０に入力するための入力装置２３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置２４０と、インターネットなどのネットワークに接続するための通信装置２５０を備えている。

【0070】

記憶装置２１０は、処理装置２２０がアクセス可能な主記憶装置２１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置２１２を備えている。主記憶装置２１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置２１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。

【0071】

入力装置２３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置２３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート２３４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置２３２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート２３４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に記録されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置２３０を介して動作制御部１３３に導入され、記憶装置２１０の補助記憶装置２１２に格納される。出力装置２４０は、ディスプレイ装置２４１、印刷装置２４２を備えている。印刷装置２４２は省略してもよい。

【0072】

動作制御部１３３は、記憶装置２１０に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、動作制御部１３３は、基板回転機構１０に指令を与えて、基板の裏側面を保持し、該基板を回転させるステップと、研磨ヘッド５０に連結されたヘッドモータＭ１に指令を与えて、研磨ヘッド５０に取り付けられた研磨具（研磨テープ６１または研磨パッド９０）を回転させるステップと、研磨ヘッド５０に連結されたアクチュエータ５７に指令を与えて、研磨具が、配線パターンが形成される基板の表側面に押し付けられるように研磨ヘッド５０に下向きの荷重を付与するステップを実行する。これらステップを動作制御部１３３に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して動作制御部１３３に提供される。または、プログラムは、インターネットなどの通信ネットワークを介して動作制御部１３３に提供されてもよい。

【0073】

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。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。

【符号の説明】

【0074】

１ 研磨装置
６ 隔壁
８ 換気機構
１０ 基板回転機構
１１ 真空吸着ステージ
１１ａ 保持面
１２ ステージモータ
１５ ロータリージョイント
１７ 真空ライン
２０ 吸引孔
２１ 内部チャンバ
２７ 液体供給ノズル
３０ リフト機構
３１ リフトピン
３２ ブリッジ
３３ 昇降機
３６ 窪み
５０ 研磨ヘッド
５１ 研磨ヘッドシャフト
５３ 揺動アーム
５４ 揺動軸
５５ 軸回転機構
５６ 研磨ヘッド昇降機構
５７ エアシリンダ
５８ 研磨ヘッド回転機構
５９ 状態検出センサ
６０ テープカートリッジ
６１ 研磨テープ
６２ 支持部材
６３ 付勢機構
６４ テープ繰り出しリール
６５ テープ巻き取りリール
６９ かさ歯車
７０ かさ歯車
７１ エンドマーク検知センサ
７２ チャック部
７５Ａ，７５Ｂ リール軸
７６Ａ，７６Ｂ 軸受
７７ リールハウジング
７８ ボールスプラインナット
７９ ボールスプラインシャフト
８０Ａ，８０Ｂ ブレーキ輪
８１ ブレーキパッド
８２ ばね
８３ ピン
８４Ａ 繰り出しギヤ
８４Ｂ 巻き取りギヤ
８５Ａ，８５Ｂ ワンウェイクラッチ
８６Ａ，８６Ｂ ラックギヤ
８７ 設置台
８８ トルクリミッタ
９０ 研磨パッド
１２０ ロードアンロード部
１２１ フロントロード部
１２３ 第１の搬送ロボット
１２４ パーティクルカウンター
１２６ 第２の搬送ロボット
１３１ 第１の基板ステーション
１３２ 第２の基板ステーション
１３３ 動作制御部
１３４ 洗浄ユニット
１３５ 乾燥ユニット
１３７ 第３の搬送ロボット
１３８ 第４の搬送ロボット
Ｗ 基板
ＣＬ 軸心
ｐ１ プーリ
ｐ２ プーリ
ｂ１ ベルト
Ｍ１ ヘッドモータ
Ｍ２ 送りモータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】