特許 7145283 バフ処理装置および基板処理装置

(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】

(24)【登録日】2022-09-21

(45)【発行日】2022-09-30

(54)【発明の名称】バフ処理装置および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 55/06 20060101AFI20220922BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20220922BHJP

   B24B 29/00 20060101ALI20220922BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220922BHJP

【ＦＩ】

B24B55/06

B24B37/12 D

B24B29/00 N

B24B29/00 J

H01L21/304 622Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021092237

(22)【出願日】2021-06-01

(62)【分割の表示】P 2019130094の分割

【原出願日】2015-11-17

(65)【公開番号】P2021137958

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2021-06-01

(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】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】相澤 英夫

(72)【発明者】

【氏名】國澤 淳次

(72)【発明者】

【氏名】宮▲崎▼ 充

(72)【発明者】

【氏名】豊村 直樹

【審査官】山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２２３６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３３２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５９３６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ５５／０４ － ５５／１０

Ｂ２４Ｂ ３７／００ － ３７／３４

Ｂ２４Ｂ ２９／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板をバフ処理するためのバフ処理装置に使用される回転可能なバフヘッドに取り付け可能なカバーであって、
第１カバー部材と、
前記第１カバー部材に取り付けられる第２カバー部材と、を有し、
前記第２カバー部材は、前記第１カバー部材から取り外し可能に構成され、
前記第１カバー部材は、バフヘッドの回転軸に沿う方向に延びる軸方向部分と、前記軸方向部分から外側に突出し且つ前記回転軸に垂直な面に対して傾斜した傾斜面を有する、外側突出部と、を有し、
前記第２カバー部材は、バフヘッドの回転軸に沿う方向に延びる軸方向部分と、前記第１カバー部材の前記傾斜面に係合可能な傾斜面と、を有する、
カバー。

【請求項2】

基板をバフ処理するためのバフ処理装置に使用される回転可能なバフヘッドに取り付け可能なカバーであって、
第１カバー部材と、
前記第１カバー部材に取り付けられる第２カバー部材と、を有し、
前記第２カバー部材は、前記第１カバー部材から取り外し可能に構成され、
前記第１カバー部材と前記第２カバー部材とを固定するためのファスナを有し、
前記第１カバー部材と前記第２カバー部材とが固定された状態で、前記第１カバー部材の傾斜部と、前記第２カバー部材の傾斜部とが係合し、
前記ファスナが緩められた状態で、前記第１カバー部材の前記傾斜部と、前記第２カバー部材の前記傾斜部との係合が解除される、
カバー。

【請求項3】

請求項１または２に記載のカバーであって、
前記第２カバー部材は、分割可能な複数のカバー部材から構成され、前記複数のカバー
部材は、それぞれ第１カバー部材に取り付け可能に構成される、
カバー。

【請求項4】

請求項２に記載のカバーであって、
前記第１カバー部材は、前記ファスナが通る寸法を備える孔を有し、
前記第２カバー部材は、前記ファスナが通るためのスロットを有し、
前記ファスナを緩めた状態で、前記ファスナを取り外すことなく、前記第２カバー部材を、前記スロットを通じて前記ファスナから取り外し可能である、
カバー。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカバーであって、
前記カバーは、バフヘッドの回転部分に取り付けられるように構成される、
カバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はバフ処理装置および基板処理装置に関する。また、本発明は、バフ処理装置に使用されるカバーおよびバフ処理装置のメンテナンス方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、処理対象物（例えば半導体ウェハなどの基板、又は基板の表面に形成された各種の膜）に対して各種処理を行うために処理装置が用いられている。処理装置の一例としては、処理対象物の研磨処理等を行うためのＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置が挙げられる。

【0003】

ＣＭＰ装置は、処理対象物の研磨処理を行うための研磨ユニット、処理対象物の洗浄処理及び乾燥処理を行うための洗浄ユニット、及び、研磨ユニットへ処理対象物を受け渡すとともに洗浄ユニットによって洗浄処理及び乾燥処理された処理対象物を受け取るロード／アンロードユニット、などを備える。また、ＣＭＰ装置は、研磨ユニット、洗浄ユニット、及びロード／アンロードユニット内で処理対象物の搬送を行う搬送機構を備えている。ＣＭＰ装置は、搬送機構によって処理対象物を搬送しながら研磨、洗浄、及び乾燥の各種処理を順次行う。

【0004】

また、研磨処理後の基板に対して基板よりも小径の接触部材を基板に押し付けて相対運動させながら、基板をわずかに追加研磨したり、基板の付着物を除去および洗浄したりするための処理ユニットが、メインの研磨部とは別にＣＭＰ装置内に設けられることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－５０４３６号公報

【文献】特開平１１－１６２８９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のような、基板よりも小径の接触部材を用いた処理ユニットにおいて、処理される基板の面内均一性を確保することが望ましい。基板を小径の接触部材を用いて処理しているとき、あるいは処理が終了して接触部材を基板から離すときに、接触部材と基板との平行が保たれていないと、基板に部分的な過研磨や偏摩耗、スクラッチが生じることがある。

【0007】

また、一般に基板の研磨処理または洗浄処理には、スラリ、薬液、および純水などの液体を使用することがある。そのため、処理に使用する各種液体が接触部材を駆動させる駆動部に侵入することを防止するために、接触部材の周辺にカバーを設けることがある。しかし、接触部材の周辺にカバーを設けると、接触部材の交換作業などのメンテナンス時にカバーを外すために時間を要する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を少なくとも部分的に解決することを意図している。

【0009】

第１の形態によれば、基板をバフ処理するためのバフ処理装置が提供される。かかるバ
フ処理装置は、回転可能なシャフトと、バフヘッド本体と、前記シャフトの回転を前記バフヘッド本体に伝達するためのトルク伝達機構と、前記バフヘッド本体を前記シャフトの長手方向に弾性的に支持する弾性部材と、を有する。

【0010】

第２の形態によれば、第１の形態のバフ処理装置において、前記トルク伝達機構および前記弾性部材は、前記ベローズ型カップリングを含み、前記ベローズ型カップリングは、一端が直接的または間接的に前記シャフトに連結され、他端が前記バフヘッド本体に連結される。

【0011】

第３の形態によれば、第１の形態のバフ処理装置において、前記トルク伝達機構は、前記シャフトの回転を前記バフヘッド本体に伝達するための駆動ピンを含み、前記弾性部材は、ばねを含む。

【0012】

第４の形態によれば、第３の形態のバフ処理装置において、前記駆動ピンおよび前記ばねは、それぞれ３個以上であり、それぞれ前記バフヘッド本体の全周に等間隔で配置される。

【0013】

第５の形態によれば、第１から第４の形態のいずれか１つの形態のバフ処理装置において、 前記バフヘッド本体に取り外し可能に取り付けられるバフパッドキャリアと、
前記バフパッドキャリアに取り付けられるバフパッドと、を有する。

【0014】

第６の形態によれば、第１から第５の形態のいずれか１つの形態のバフ処理装置において、前記バフヘッド本体を滑動可能に支持するジンバル機構を有する。

【0015】

第７の形態によれば、第６の形態のバフ処理装置において、前記ジンバル機構の回転中心は、バフパッドが取り付けられた状態で、バフパッドの表面付近になるように構成される。

【0016】

第８の形態によれば、第７の形態のバフ処理装置において、前記ジンバル機構の回転中心は、バフパッドが取り付けられた状態で、バフパッドの表面から１０ｍｍの範囲内にある。

【0017】

第９の形態によれば、第６から第８のいずれか１つの形態のバフ処理装置において、前記ジンバル機構は球面滑り軸受を有する。

【0018】

第１０の形態によれば、第１から第９のいずれか１つの形態のバフ処理装置において、
前記バフ処理装置は、前記シャフトに直接的または間接的に固定されるヘッド支柱部と、前記バフヘッド本体に固定される支持部材と、を有し、前記シャフトは、前記シャフトの長手方向に移動可能であり、前記ヘッド支柱部は、基板をバフ処理しているときは前記支持部材から離間し、前記バフヘッド本体が基板から離れる方向に移動するときに、前記支持部材に接触するように構成される。

【0019】

第１１の形態によれば、第１０の形態のバフ処理装置において、前記ヘッド支柱部は、前記バフヘッド本体に接触する球面状の凹面を有し、前記バフヘッド本体は、前記球面状の凹面に接触する球面状の凸面を有し、前記ジンバル機構は、前記ヘッド支柱部の前記球面状の凹面、および前記バフヘッド本体の球面状の凸面により構成される。

【0020】

第１２の形態によれば、第１から第９のいずれか１つの形態のバフ処理装置において、前記シャフト、前記バフヘッド本体、前記トルク伝達機構、および前記弾性部材を少なくとも部分的に囲うカバーを有する。

【0021】

第１３の形態によれば、基板をバフ処理するためのバフ処理装置に使用される回転可能なバフヘッドに取り付け可能なカバーが提供される。かかるカバーは、第１カバー部材と、前記第１カバー部材に取り付けられる第２カバー部材と、を有し、前記第２カバー部材は、前記第１カバー部材に対してスライド可能に構成される。

【0022】

第１４の形態によれば、第１３の形態のカバーにおいて、前記第１カバー部材は、バフヘッドの回転軸に沿う方向に延びる軸方向部分と、前記軸方向部分から外側に延びる外側突出部と、を有し、前記第２カバー部材は、バフヘッドの回転軸に沿う方向に延びる軸方向部分と、前記軸方向部分から内側に延びる内側突出部と、を有し、前記外側突出部と前記内側突出部とは回転軸に沿う方向に係合可能であり、前記内側突出部は、前記第１カバー部材の軸方向部分の外側表面に対してスライド可能である。

【0023】

第１５の形態によれば、第１３または第１４の形態のカバーにおいて、前記カバーは、バフヘッドの静止部分に取り付けられるように構成される。

【0024】

第１６の形態によれば、基板をバフ処理するためのバフ処理装置に使用される回転可能なバフヘッドに取り付け可能なカバーが提供される。かかるカバーは、第１カバー部材と、前記第１カバー部材に取り付けられる第２カバー部材と、を有し、前記第２カバー部材は、前記第１カバー部材から取り外し可能に構成される。

【0025】

第１７の形態によれば、第１６の形態のカバーにおいて、前記第１カバー部材は、バフヘッドの回転軸に沿う方向に延びる軸方向部分と、前記軸方向部分から外側に突出し且つ前記回転軸に垂直な面に対して傾斜した傾斜面を有する、外側突出部と、を有し、前記第２カバー部材は、バフヘッドの回転軸に沿う方向に延びる軸方向部分と、前記第１カバー部材の前記傾斜面に係合可能な傾斜面と、を有する。

【0026】

第１８の形態によれば、第１６または第１７の形態のカバーにおいて、前記第２カバー部材は、分割可能な複数のカバー部材から構成され、前記複数のカバー部材は、それぞれ第１カバー部材に取り付け可能に構成される。

【0027】

第１９の形態によれば、第１６から第１８のいずれか１つの形態のカバーにおいて、前記第１カバー部材と前記第２カバー部材とを固定するためのファスナを有し、前記第１カバー部材と前記第２カバー部材とが固定された状態で、前記第１カバー部材の前記傾斜部と、前記第２カバー部材の傾斜部とが係合し、前記ファスナが緩められた状態で、前記第１カバー部材の前記傾斜部と、前記第２カバー部材の傾斜部との係合が解除される。

【0028】

第２０の形態によれば、第１９の形態のカバーにおいて、前記第１カバー部材は、前記ファスナが通る寸法を備える孔を有し、前記第２カバー部材は、前記ファスナが通るためのスロットを有し、前記ファスナを緩めた状態で、前記ファスナを取り外すことなく、前記第２カバー部材を、前記スロットを通じて前記ファスナから取り外し可能である。

【0029】

第２１の形態によれば、第１６から第２０のいずれか１つの形態のカバーにおいて、前記カバーは、バフヘッドの回転部分に取り付けられるように構成される。

【0030】

第２２の形態によれば、第２１の形態のカバーにおいて、前記カバーは、請求項１乃至１２のいずれか一項のバフ処理装置のバフヘッド本体に取り付けられる。

【0031】

第２３の形態によれば、基板処理装置が提供される。かかる基板処理装置は、第１から第１２のいずれか１つの形態のバフ処理装置と、基板を搬送するための搬送機構と、基板
を洗浄するための洗浄ユニットと、基板を乾燥させるための乾燥ユニットと、を有する。

【0032】

第２４の形態によれば、第１カバーと、前記第１カバーの内側に取り付けられた第２カバーとを有するバフ処理装置のメンテナンス方法が提供される。かかる方法は、前記バフ処理装置のバフヘッドを下降させる工程と、前記第１カバーが取り付けられた軸本体と、前記第２カバーが取り付けられた前記バフヘッドとを軸方向に離間させ、前記第１カバーと前記第２カバーとを分離させる工程と、前記第１カバーのうち、前記軸本体に固定された第１カバー部材に対して、軸方向にスライド可能に構成された第２カバー部材を軸方向上方にスライドさせる工程と、前記第２カバーのうち、前記バフヘッドに取り付けられた第２カバー部材を前記バフヘッドから外し、前記第２カバーの第１カバー部材を軸方向にスライドさせる工程と、を有する。かかるメンテナンスの方法において、前記バフヘッドを下降させる工程と、前記第１カバー部材の第２部材をスライドさせる工程と、前記第２カバーの第１カバー部材をスライドさせる工程との順番は、任意である。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】一実施形態による処理装置の全体構成を示す平面図である。

【図2】一実施形態による研磨モジュールを模式的に示す斜視図である。

【図3A】一実施形態による洗浄ユニットの平面図である。

【図3B】一実施形態による洗浄ユニットの側面図である。

【図4】図４は、一実施形態によるバフ処理モジュールの概略構成を示す図である。

【図5】一実施形態による、バフ処理装置のバフヘッド付近の概略断面図である。

【図6】図５に示されるバフヘッドの上面断面図である。

【図7】一実施形態による、バフ処理装置のバフヘッド付近の概略断面図である。

【図8】一実施形態による、バフ処理装置のバフヘッド付近の概略断面図である。

【図9A】図８に示されるカバーの拡大図である。

【図9B】図９Ａに示されるカバーを矢印９Ｂの方から見た図である。

【図10A】一実施形態による、バフ処理装置のバフヘッド付近の概略断面図であり、外側カバーと内側カバーとが互いに近接した状態を示す図である。

【図10B】一実施形態による、バフ処理装置のバフヘッド付近の概略断面図であり、外側カバーと内側カバーとが分離された状態を示す図である。

【図10C】一実施形態による、バフ処理装置のバフヘッド付近の概略断面図であり、外側カバーの第２カバー部材を第１カバー部材に対して上方にスライドさせ、内側カバーを下げた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下に、本発明に係る基板処理装置であるバフ処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0035】

＜処理装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、処理対象物に処理を行うための処理装置（ＣＭＰ装置）１０００は、略矩形状のハウジング１を備える。ハウジング１の内部は、隔壁１ａ，１ｂによって、ロード／アンロードユニット２と、研磨ユニット３と、洗浄ユニット４と、に区画される。ロード／アンロードユニット２、研磨ユニット３、及び洗浄ユニット４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、洗浄ユニット４は、処理装置に電源を供給する電源供給部と、処理動作を制御する制御装置５と、を備える。

【0036】

＜ロード／アンロードユニット＞
ロード／アンロードユニット２は、多数の処理対象物（例えば、ウェハ（基板））をストックするウェハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部２０を備える。これらのフロントロード部２０は、ハウジング１に隣接して配置され、処理装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列される。フロントロード部２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ここで、ＳＭＩＦ及びＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、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。

【0037】

また、ロード／アンロードユニット２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設される。走行機構２１上には、ウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー、搬送機構）２２が設置される。搬送ロボット２２は、走行機構２１上を移動することによって、フロントロード部２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。各搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えている。上側のハンドは、処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに使用される。下側のハンドは、処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに使用される。このように、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット２２の下側のハンドは、ウェハを反転させることができるように構成されている。

【0038】

ロード／アンロードユニット２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロードユニット２の内部は、処理装置外部、研磨ユニット３、及び、洗浄ユニット４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨ユニット３は、研磨液としてスラリを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨ユニット３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄ユニット４の内部圧力よりも低く維持される。ロード／アンロードユニット２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、又は、ケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられている。フィルタファンユニットからは、パーティクル、有毒蒸気、又は有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。

【0039】

＜研磨ユニット＞
研磨ユニット３は、ウェハの研磨（平坦化）が行われる領域である。研磨ユニット３は、第１研磨モジュール３Ａ、第２研磨モジュール３Ｂ、第３研磨モジュール３Ｃ、及び、第４研磨モジュール３Ｄを備えている。第１研磨モジュール３Ａ、第２研磨モジュール３Ｂ、第３研磨モジュール３Ｃ、及び第４研磨モジュール３Ｄは、図１に示すように、処理装置の長手方向に沿って配列される。

【0040】

図１に示すように、第１研磨モジュール３Ａは、研磨面を有する研磨パッド（研磨具）１０が取り付けられた研磨テーブル３０Ａと、ウェハを保持して研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するためのトップリング３１Ａと、研磨パッド１０に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル３２Ａと、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体又は液体（例えば純水）を噴射して研磨面上のスラリや研磨生成物、及びドレッシングによる研磨パッド残渣を除去するアトマイザ３４Ａと、を備えている。

【0041】

同様に、第２研磨モジュール３Ｂは、研磨テーブル３０Ｂと、トップリング３１Ｂと、研磨液供給ノズル３２Ｂと、ドレッサ３３Ｂと、アトマイザ３４Ｂと、を備えている。第３研磨モジュール３Ｃは、研磨テーブル３０Ｃと、トップリング３１Ｃと、研磨液供給ノ
ズル３２Ｃと、ドレッサ３３Ｃと、アトマイザ３４Ｃと、を備えている。第４研磨モジュール３Ｄは、研磨テーブル３０Ｄと、トップリング３１Ｄと、研磨液供給ノズル３２Ｄと、ドレッサ３３Ｄと、アトマイザ３４Ｄと、を備えている。

【0042】

第１研磨モジュール３Ａ、第２研磨モジュール３Ｂ、第３研磨モジュール３Ｃ、及び第４研磨モジュール３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨モジュール３Ａについてのみ説明する。

【0043】

図２は、第１研磨モジュール３Ａを模式的に示す斜視図である。トップリング３１Ａは、トップリングシャフト３６に支持される。研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付される。研磨パッド１０の上面は、ウェハＷを研磨する研磨面を形成する。なお、研磨パッド１０に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング３１Ａ及び研磨テーブル３０Ａは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成される。ウェハＷは、トップリング３１Ａの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、研磨液供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０の研磨面に研磨液が供給された状態で、研磨対象であるウェハＷがトップリング３１Ａにより研磨パッド１０の研磨面に押圧されて研磨される。

【0044】

＜搬送機構＞
次に、ウェハを搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨モジュール３Ａ及び第２研磨モジュール３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。第１リニアトランスポータ６は、研磨モジュール３Ａ，３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロードユニット側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間でウェハを搬送する機構である。

【0045】

また、第３研磨モジュール３Ｃ及び第４研磨モジュール３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置される。第２リニアトランスポータ７は、研磨モジュール３Ｃ，３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロードユニット側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間でウェハを搬送する機構である。

【0046】

ウェハは、第１リニアトランスポータ６によって研磨モジュール３Ａ，３Ｂに搬送される。第１研磨モジュール３Ａのトップリング３１Ａは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング３１Ａへのウェハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。同様に、第２研磨モジュール３Ｂのトップリング３１Ｂは研磨位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング３１Ｂへのウェハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨モジュール３Ｃのトップリング３１Ｃは研磨位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング３１Ｃへのウェハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨モジュール３Ｄのトップリング３１Ｄは研磨位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング３１Ｄへのウェハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

【0047】

第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット２２からウェハを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウェハは、リフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１にウェハが渡されるようになっている。また、第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄ユニット４と、の間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。スイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ
４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有している。第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウェハの受け渡しは、スイングトランスポータ１２によって行われる。ウェハは、第２リニアトランスポータ７によって第３研磨モジュール３Ｃ及び／又は第４研磨モジュール３Ｄに搬送される。また、研磨ユニット３で研磨されたウェハはスイングトランスポータ１２を経由して洗浄ユニット４に搬送される。なお、スイングトランスポータ１２の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハＷの仮置き台１８０が配置されている。仮置き台１８０は、第１リニアトランスポータ６に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ６と洗浄ユニット４との間に位置している。

【0048】

＜洗浄ユニット＞
図３（ａ）は洗浄ユニット４を示す平面図であり、図３（ｂ）は洗浄ユニット４を示す側面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、洗浄ユニット４は、ここではロール洗浄室１９０と、第１搬送室１９１と、ペン洗浄室１９２と、第２搬送室１９３と、乾燥室１９４と、バフ処理室３００と、第３搬送室１９５と、に区画されている。なお、研磨ユニット３、ロール洗浄室１９０、ペン洗浄室１９２、乾燥室１９４、及びバフ処理室３００の各室間の圧力バランスは、乾燥室１９４＞ロール洗浄室１９０及びペン洗浄室１９２＞バフ処理室３００≧研磨ユニット３とすることができる。研磨ユニットでは研磨液を使用しており、バフ処理室についてもバフ処理液として研磨液を使用することがある。よって、上記のような圧力バランスにすることで、特に研磨液中の砥粒といったパーティクル成分の洗浄及び乾燥室への流入を防止することが可能であり、よって洗浄及び乾燥室の清浄度維持が可能となる。

【0049】

ロール洗浄室１９０内には、縦方向に沿って配列された上側ロール洗浄モジュール２０１Ａ及び下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂが配置されている。上側ロール洗浄モジュール２０１Ａは、下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂの上方に配置されている。上側ロール洗浄モジュール２０１Ａ及び下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂは、洗浄液をウェハの表裏面に供給しながら、回転する２つのロールスポンジ（第１洗浄具）をウェハの表裏面にそれぞれ押し付けることによってウェハを洗浄する洗浄機である。上側ロール洗浄モジュール２０１Ａと下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂとの間には、ウェハの仮置き台２０４が設けられている。

【0050】

ペン洗浄室１９２内には、縦方向に沿って配列された上側ペン洗浄モジュール２０２Ａ及び下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂが配置されている。上側ペン洗浄モジュール２０２Ａは、下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂの上方に配置されている。上側ペン洗浄モジュール２０２Ａ及び下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂは、洗浄液をウェハの表面に供給しながら、回転するペンシルスポンジ（第２洗浄具）をウェハの表面に押し付けてウェハの径方向に揺動することによってウェハを洗浄する洗浄機である。上側ペン洗浄モジュール２０２Ａと下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂとの間には、ウェハの仮置き台２０３が設けられている。

【0051】

乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥モジュール２０５Ａ及び下側乾燥モジュール２０５Ｂが配置されている。上側乾燥モジュール２０５Ａ及び下側乾燥モジュール２０５Ｂは、互いに隔離されている。上側乾燥モジュール２０５Ａ及び下側乾燥モジュール２０５Ｂの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂ内にそれぞれ供給するフィルタファンユニット２０７Ａ，２０７Ｂが設けられている。

【0052】

上側ロール洗浄モジュール２０１Ａ、下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂ、上側ペン洗浄モジュール２０２Ａ、下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、及び下側乾燥モジュール２０５Ｂは、図示しないフレームにボルトな
どを介して固定される。

【0053】

第１搬送室１９１には、上下動可能な第１搬送ロボット（搬送機構）２０９が配置される。第２搬送室１９３には、上下動可能な第２搬送ロボット２１０が配置される。第３搬送室１９５には、上下動可能な第３搬送ロボット（搬送機構）２１３が配置される。第１搬送ロボット２０９、第２搬送ロボット２１０、及び、第３搬送ロボット２１３は、縦方向に延びる支持軸２１１，２１２，２１４にそれぞれ移動自在に支持されている。第１搬送ロボット２０９、第２搬送ロボット２１０、及び、第３搬送ロボット２１３は、内部にモータなどの駆動機構を有しており、支持軸２１１，２１２，２１４に沿って上下に移動自在となっている。第１搬送ロボット２０９は、搬送ロボット２２と同様に、上下二段のハンドを有している。第１搬送ロボット２０９は、図３（ａ）の点線で示すように、その下側のハンドが上述した仮置き台１８０にアクセス可能な位置に配置されている。第１搬送ロボット２０９の下側のハンドが仮置き台１８０にアクセスするときには、隔壁１ｂに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

【0054】

第１搬送ロボット２０９は、仮置き台１８０、上側ロール洗浄モジュール２０１Ａ、下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂ、仮置き台２０４、仮置き台２０３、上側ペン洗浄モジュール２０２Ａ、及び、下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂ、の間でウェハＷを搬送するように動作する。洗浄前のウェハ（スラリが付着しているウェハ）を搬送するときは、第１搬送ロボット２０９は、下側のハンドを用い、洗浄後のウェハを搬送するときは上側のハンドを用いる。

【0055】

第２搬送ロボット２１０は、上側ペン洗浄モジュール２０２Ａ、下側ペン洗浄モジュール２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、及び、下側乾燥モジュール２０５Ｂ、の間でウェハＷを搬送するように動作する。第２搬送ロボット２１０は、洗浄されたウェハのみを搬送するので、１つのハンドのみを備えている。図１に示す搬送ロボット２２は、上側のハンドを用いて上側乾燥モジュール２０５Ａ又は下側乾燥モジュール２０５Ｂからウェハを取り出し、そのウェハをウェハカセットに戻す。搬送ロボット２２の上側ハンドが乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂにアクセスするときには、隔壁１ａに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

【0056】

バフ処理室３００には、上側バフ処理モジュール３００Ａ、及び、下側バフ処理モジュール３００Ｂが備えられる。第３搬送ロボット２１３は、上側ロール洗浄モジュール２０１Ａ、下側ロール洗浄モジュール２０１Ｂ、仮置き台２０４、上側バフ処理モジュール３００Ａ、及び、下側バフ処理モジュール３００Ｂ、の間でウェハＷを搬送するように動作する。

【0057】

なお、本実施形態では、洗浄ユニット４内において、バフ処理室３００、ロール洗浄室１９０、及び、ペン洗浄室１９２、を、ロード／アンロードユニット２から遠い方から順番に並べて配置する例を示したが、これには限られない。バフ処理室３００、ロール洗浄室１９０、及び、ペン洗浄室１９２の配置態様は、ウェハの品質及びスループットなどに応じて適宜選択し得る。また、本実施形態では、上側バフ処理モジュール３００Ａ、及び、下側バフ処理モジュール３００Ｂを備える例を示すが、これに限らず一方のバフ処理モジュールのみを備えていてもよい。また、本実施形態では、バフ処理室３００の他に、ウェハＷを洗浄するモジュールとしてロール洗浄モジュール、及び、ペン洗浄モジュールを挙げて説明したが、これに限らず、２流体ジェット洗浄（２ＦＪ洗浄）又はメガソニック洗浄を行うこともできる。２流体ジェット洗浄は、高速気体に乗せた微小液滴（ミスト）を２流体ノズルからウェハＷに向けて噴出させて衝突させ、微小液滴のウェハＷ表面への衝突で発生した衝撃波を利用してウェハＷ表面のパーティクル等を除去（洗浄）するものである。メガソニック洗浄は、洗浄液に超音波を加え、洗浄液分子の振動加速度による作
用力をパーティクル等の付着粒子に作用させて除去するものである。以下、上側バフ処理モジュール３００Ａ、及び、下側バフ処理モジュール３００Ｂについて説明する。上側バフ処理モジュール３００Ａ、及び、下側バフ処理モジュール３００Ｂは、同様の構成であるため、上側バフ処理モジュール３００Ａのみ説明する。

【0058】

＜バフ処理モジュール＞
図４は、上側バフ処理モジュールの概略構成を示す図である。図４に示すように、上側バフ処理モジュール３００Ａは、ウェハＷが設置されるバフテーブル４００と、バフ処理コンポーネント３５０と、バフ処理液を供給するための液供給系統７００と、バフパッド５０２のコンディショニング（目立て）を行うためのコンディショニング部８００と、を備える。バフ処理コンポーネント３５０は、ウェハＷの処理面にバフ処理を行うためのバフパッド５０２が取り付けられたバフヘッド５００と、バフヘッド５００を保持するバフアーム６００と、を備える。

【0059】

バフ処理液は、ＤＩＷ（純水）、洗浄薬液、及び、スラリのような研磨液、の少なくとも１つを含む。バフ処理の方式としては主に２種類ある。１つは処理対象であるウェハ上に残留するスラリや研磨生成物の残渣といった汚染物をバフパッドとの接触時に除去する方式である。もう１つの方式は上記汚染物が付着した処理対象を研磨等により一定量除去する方式である。前者においては、バフ処理液は洗浄薬液やＤＩＷが好ましく、後者においては研磨液が好ましい。但し、後者においては、上記処理での除去量は例えば１０ｎｍ未満、好ましくは５ｎｍ以下であることが、ＣＭＰ後の被処理面の状態（平坦性や残膜量）の維持にとっては望ましく、この場合、通常のＣＭＰほどの除去速度が必要ない場合がある。そのような場合、適宜研磨液に対して希釈等の処理を行うことで処理速度の調整を行っても良い。また、バフパッド５０２は、例えば発泡ポリウレタン系のハードパッド、スウェード系のソフトパッド、又は、スポンジなどで形成される。バフパッドの種類は処理対象物の材質や除去すべき汚染物の状態に対して適宜選択すれば良い。例えば汚染物が処理対象物表面に埋まっている場合は、より汚染物に物理力を作用させやすいハードパッド、すなわち硬度や剛性の高いパッドをバフパッドとして使用しても良い。一方で処理対象物が例えばＬｏｗ－ｋ膜等の機械的強度の小さな材料である場合、被処理面のダメージ低減のために、ソフトパッドを使用しても良い。また、バフ処理液がスラリのような研磨液の場合、処理対象物の除去速度や汚染物の除去効率、ダメージ発生の有無は単にバフパッドの硬度や剛性だけでは決まらないため、適宜選択しても良い。また、これらのバフパッドの表面には、例えば同心円状溝やＸＹ溝、渦巻き溝、放射状溝といった溝形状が施されていても良い。更に、バフパッドを貫通する穴を少なくとも１つ以上バフパッド内に設け、本穴を通してバフ処理液を供給しても良い。また、バフパッドを例えばＰＶＡスポンジのような、バフ処理液が浸透可能なスポンジ状の材料を使用しても良い。これらにより、バフパッド面内でのバフ処理液の流れ分布の均一化やバフ処理で除去された汚染物の速やかな排出が可能となる。

【0060】

バフテーブル４００は、ウェハＷを吸着する機構を有する。また、バフテーブル４００は、図示していない駆動機構によって回転軸Ａ周りに回転できるようになっている。また、バフテーブル４００は、図示していない駆動機構によって、ウェハＷに角度回転運動、又は、スクロール運動をさせるようになっていてもよい。バフパッド５０２は、バフヘッド５００のウェハＷに対向する面に取り付けられる。バフヘッド５００は、図示していない駆動機構によって回転軸Ｂ周りに回転できるようになっている。また、バフヘッド５００は、図示していない駆動機構によってバフパッド５０２をウェハＷの処理面に押圧できるようになっている。バフアーム６００は、バフヘッド５００を矢印Ｃに示すようにウェハＷの半径もしくは直径の範囲内で移動可能である。また、バフアーム６００は、バフパッド５０２がコンディショニング部８００に対向する位置までバフヘッド５００を揺動できるようになっている。

【0061】

コンディショニング部８００は、バフパッド５０２の表面をコンディショニングするための部材である。コンディショニング部８００は、ドレステーブル８１０と、ドレステーブル８１０に設置されたドレッサ８２０と、を備える。ドレステーブル８１０は、図示していない駆動機構によって回転軸Ｄ周りに回転できるようになっている。また、ドレステーブル８１０は、図示していない駆動機構によってドレッサ８２０にスクロール運動をさせるようになっていてもよい。ドレッサ８２０は、表面にダイヤモンドの粒子が電着固定された、又は、ダイヤモンド砥粒がバフパッドとの接触面の全面もしくは一部に配置されたダイヤドレッサ、樹脂製のブラシ毛がバフパッドとの接触面の全面もしくは一部に配置されたブラシドレッサ、又はこれらの組み合わせで形成される。

【0062】

上側バフ処理モジュール３００Ａは、バフパッド５０２のコンディショニングを行う際には、バフパッド５０２がドレッサ８２０に対向する位置になるまでバフアーム６００を旋回させる。上側バフ処理モジュール３００Ａは、ドレステーブル８１０を回転軸Ｄ周りに回転させるとともにバフヘッド５００を回転させ、バフパッド５０２をドレッサ８２０に押し付けることによって、バフパッド５０２のコンディショニングを行う。コンディショニング条件としては、コンディショニング荷重は～８０Ｎであり、４０Ｎ以下であることがバフパッドの寿命の観点からなお良い。また、バフパッド５０２及びドレッサ８２０の回転数は５００ｒｐｍ以下での使用が望ましい。なお、本実施形態は、ウェハＷの処理面及びドレッサ８２０のドレス面が水平方向に沿って設置される例を示すが、これに限定されない。例えば、上側バフ処理モジュール３００Ａは、ウェハＷの処理面及びドレッサ８２０のドレス面が鉛直方向に沿って設置されるように、バフテーブル４００及びドレステーブル８１０を配置することができる。この場合、バフアーム６００及びバフヘッド５００は、鉛直方向に配置されたウェハＷの処理面に対してバフパッド５０２を接触させてバフ処理を行い、鉛直方向に配置されたドレッサ８２０のドレス面に対してバフパッド５０２を接触させてコンディショニング処理を行うことができるように配置される。また、バフテーブル４００もしくはドレステーブル８１０のいずれか一方が鉛直方向に配置され、バフアーム６００に配置されたバフパッド５０２が各テーブル面に対して垂直になるようバフアーム６００の全部もしくは一部が回転しても良い。

【0063】

液供給系統７００は、ウェハＷの処理面に純水（ＤＩＷ）を供給するための純水ノズル７１０を備える。純水ノズル７１０は、純水配管７１２を介して純水供給源７１４に接続される。純水配管７１２には、純水配管７１２を開閉することができる開閉弁７１６が設けられる。制御装置５は、開閉弁７１６の開閉を制御することにより、任意のタイミングでウェハＷの処理面に純水を供給することができる。

【0064】

また、液供給系統７００は、ウェハＷの処理面に薬液（Ｃｈｅｍｉ）を供給するための薬液ノズル７２０を備える。薬液ノズル７２０は、薬液配管７２２を介して薬液供給源７２４に接続される。薬液配管７２２には、薬液配管７２２を開閉することができる開閉弁７２６が設けられる。制御装置５は、開閉弁７２６の開閉を制御することにより、任意のタイミングでウェハＷの処理面に薬液を供給することができる。

【0065】

また、液供給系統７００は、ウェハＷの処理面にスラリを供給するためのスラリノズル７３０を備える。スラリノズル７３０は、スラリ配管７３２を介してスラリ供給源７３４に接続される。スラリ配管７３２には、スラリ配管７３２を開閉することができる開閉弁７３６が設けられる。制御装置５は、開閉弁７３６の開閉を制御することにより、任意のタイミングでウェハＷの処理面にスラリを供給することができる。

【0066】

上側バフ処理モジュール３００Ａは、ウェハＷに処理液を供給するとともにバフテーブル４００を回転軸Ａ周りに回転させ、バフパッド５０２をウェハＷの処理面に押圧し、バ
フヘッド５００を回転軸Ｂ周りに回転させながら矢印Ｃ方向に揺動することによって、ウェハＷにバフ処理を行うことができる。なお、バフ処理における条件であるが、基本的には本処理はメカニカル作用によるディフェクト除去であるものの、一方でウェハＷへのダメージの低減を考慮して、圧力は３ｐｓｉ以下、好ましくは２ｐｓｉ以下が望ましい。また、ウェハＷ及びバフヘッド５００の回転数は、バフ処理液の面内分布を考慮して１０００ｒｐｍ以下であることが望ましい。また、バフヘッド５００の移動速度は、３００ｍｍ／ｓｅｃ以下である。しかしながら、ウェハＷ及びバフヘッド５００の回転数及びバフヘッド５００の移動距離により、最適な移動速度の分布は異なるため、ウェハＷ面内でバフヘッド５００の移動速度は可変であることが望ましい。この場合の移動速度の変化方式としては、例えばウェハＷ面内での揺動距離を複数の区間に分割し、それぞれの区間に対して移動速度を設定できる方式が望ましい。また、バフ処理液流量としては、ウェハＷ及びバフヘッド５００が高速回転時も十分な処理液のウェハ面内分布を保つためには大流量が良い。しかしその一方で、処理液流量増加は処理コストの増加を招くため、流量としては１０００ｍｌ／ｍｉｎ以下、好ましくは５００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが望ましい。

【0067】

ここで、バフ処理とは、バフ研磨処理とバフ洗浄処理の少なくとも一方を含むものである。

【0068】

バフ研磨処理とは、ウェハＷに対してバフパッド５０２を接触させながら、ウェハＷとバフパッド５０２を相対運動させ、ウェハＷとバフパッド５０２との間にスラリ等の研磨を介在させることによりウェハＷの処理面を研磨除去する処理である。バフ研磨処理は、ロール洗浄室１９０においてロールスポンジによってウェハＷに加える物理的作用力、及、ペン洗浄室１９２においてペンスポンジによってウェハＷに加える物理的作用力、よりも強い物理的作用力をウェハＷに対して加えることができる処理である。バフ研磨処理によって、汚染物が付着した表層部の除去、研磨ユニット３における主研磨で除去できなかった箇所の追加除去、又は主研磨後のモフォロジー改善、を実現することができる。

【0069】

バフ洗浄処理とは、ウェハＷに対してバフパッド５０２を接触させながら、ウェハＷとバフパッド５０２を相対運動させ、ウェハＷとバフパッド５０２との間に洗浄処理液（薬液、又は、薬液と純水）を介在させることによりウェハＷ表面の汚染物を除去したり、処理面を改質したりする処理である。バフ洗浄処理は、ロール洗浄室１９０においてロールスポンジによってウェハＷに加える物理的作用力、及び、ペン洗浄室１９２においてペンスポンジによってウェハＷに加える物理的作用力、よりも強い物理的作用力をウェハＷに対して加えることができる処理である。

【0070】

次に、本発明によるバフ処理装置の詳細を説明する。図５は、一実施形態によるバフ処理装置のバフヘッド５００付近の概略断面図である。本実施形態のバフ処理装置は、回転可能なシャフト５１０を備える。シャフト５１０は、図示しないモータ等の回転駆動機構が連結されている。シャフト５１０はバフアーム６００から下方に延びる。また、図示の実施形態において、シャフト５１０は中空である。シャフト５１０の内部にスラリ、薬液、純水などの処理液を通す配管を設けて、処理液をバフヘッドの内部から供給するようにしてもよい。図５に示されるように、シャフト５１０には、ボス５１１が固定される。ボス５１１は、シャフト５１０の全周を取り囲む、少なくとも一部が円筒形状を備える。ボス５１１はシャフト５１０とともに回転する。図５に示されるように、ボス５１１の下方の一部にバフヘッドフランジ５１３が固定される。バフヘッドフランジ５１３は概ね円板状の構造である。バフヘッドフランジ５１３には、後述する駆動ピン５１４およびボルト５１７を通す領域が設けられる。シャフト５１０およびボス５１１の回転により、バフヘッドフランジ５１３も回転する。

【0071】

図５に示されるように、シャフト５１０には、球面滑り軸受５２０が取り付けられる。
より具体的には、シャフト５１０には、球面滑り軸受５２０の内輪５２０ａが固定される。内輪５２０ａの外側には外輪５２０ｂが配置される。球面滑り軸受５２０の内輪５２０ａの外面は球状の凸面であり、外輪５２０ｂの内面は球状の凹面である。内輪５２０ａの球状の凸面と外輪５２０ｂの球状の凹面は互いに滑ることができ、ジンバル機構を構成する。球面滑り軸受５２０の外輪５２０ｂには、バフヘッド本体５１２が固定される。バフヘッド本体５１２の下面には、バフパッドキャリア５１８が取り付けられる。バフパッドキャリア５１８は、バフヘッド本体５１２から取り外し可能に取り付けられる。バフパッドキャリア５１８の下面には、バフパッド５０２が取り付けられる。バフパッド５０２は、ウェハＷに直接的に接触して、ウェハＷをバフ処理するためのものである。上述のように、バフパッド５０２は、例えば発泡ポリウレタン系のハードパッド、スウェード系のソフトパッド、又は、スポンジなどで形成される。本発明において、ハードパッドとは、弾性率が概ね３５０ｐｓｉから３，０００ｐｓｉの範囲のものをいう。また、本発明において、ソフトパッドとは、弾性率が概ね５０ｐｓｉから３００ｐｓｉのものをいう。

【0072】

図５に示されるように、バフヘッドフランジ５１３とバフヘッド本体５１２とは、駆動ピン５１４により連結される。そのため、シャフト５１０、ボス５１１、およびバフヘッドフランジ５１３の回転トルクがバフヘッド本体５１２に伝達される。バフヘッド本体５１２が回転駆動されることで、バフパッドキャリア５１８およびバフパッド５０２を回転駆動させることができる。なお、上述したように、球面滑り軸受５２０によりジンバル機構が構成されているので、バフヘッド本体５１２は回転しながら、球面滑り軸受５２０の滑り面に沿って傾動することができる。

【0073】

図５に示されるように、バフヘッド本体５１２には、バフヘッドフランジ５１３を通ってボルト５１７がねじ込まれている。ボルト５１７の頭部の下面とバフヘッドフランジ５１３の間にはばね５１６（弾性部材）が配置される。そのため、ばね５１６の力でバフヘッド本体５１２を支持している。換言すれば、ばね５１６がバフヘッド本体５１２のジンバル動作（傾動）に負荷を与える。そのため、バフパッド５０２に下面から力が加えられない限り、ばね５１６によりバフパッド５０２の平行位置が保たれる。また、ばね５１６により、バフヘッド本体５１２を支持することにより、ウェハＷをバフ処理中にバフヘッド５００が傾く、いわゆるコッキングを防止または緩和することができる。ばね５１６のばね定数は、バフヘッド本体５１２を支持する力、ジンバル動作に与える負荷などを考慮して選択される。

【0074】

図５に示されるように、バフ処理装置は、バフヘッド５００の周囲を囲うカバー５５０を備える。カバー５５０は、処理液などの液体がバフヘッド５００の内部に侵入することを防止するためのものである。カバー５５０の詳細な構造は後述する。

【0075】

図６は、図５に示されるバフヘッド５００の上面断面図である。図６に示される実施形態において、駆動ピン５１４およびばね５１６は、それぞれ３個ずつバフヘッド５００の円周方向に交互に等間隔で配置される。他の実施形態として、駆動ピン５１４およびばね５１６は３個ずつでなくてもよく、たとえば、２個ずつとしてもよい。あるいは、他の実施形態として、それぞれ４個以上の駆動ピン５１４およびばね５１６をバフヘッド５００の円周方向に交互に等間隔で配置してもよい。駆動ピン５１４およびばね５１６の数が多い方が、バフ処理時にウェハＷの面内均一性を向上させることができると考えられる。

【0076】

図５、６に示される実施形態のバフ処理装置の動作を説明する。シャフト５１０が回転すると、回転力は、シャフト５１０、ボス５１１、バフヘッドフランジ５１３へと伝達され、駆動ピン５１４により回転力がバフヘッド本体５１２へ伝達され、バフパッドキャリア５１８およびバフパッド５０２へと伝達される。

【0077】

また、バフパッド５０２を処理するウェハＷに押し付けるときは、シャフト５１０を下方向に移動させることで、下方向の力がシャフト５１０、球面滑り軸受５２０の内輪５２０ａ、外輪５２０ｂ、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフパッド５０２と伝達され、バフパッド５０２をウェハＷに押し付けることができる。

【0078】

また、バフパッド５０２を処理するウェハＷから引き離すときは、シャフト５１０を上方向に移動させることで、持ち上げ力は、シャフト５１０、ボス５１１、バフヘッドフランジ５１３、ばね５１６、ボルト５１７、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフヘッド５０２へと伝達され、バフパッド５０２がウェハＷから引き離される。

【0079】

図７は、一実施形態によるバフ処理装置のバフヘッド５００付近の概略断面図である。図７に示される実施形態においては、図５に示される実施形態と同様に、シャフト５１０、ボス５１１、バフヘッド本体５１２、バフヘッドキャリア５１８、およびバフパッド５０２を備える。しかし、図７に示される実施形態においては、図５の実施形態のバフヘッドフランジ５１３、駆動ピン５１４およびばね５１６の代わりに、リング状のベローズ型カップリング５２２が設けられる。ベローズ型カップリング５２２は、図７に示されるように、一端がボス５１１に固定され、他端がバフヘッド本体５１２に固定される。ベローズ型カップリング５２２は、図５の実施形態の駆動ピン５１４およびばね５１６の両方の機能を持つものであり、シャフト５１０の回転トルクをバフヘッド本体５１２に伝達するとともに、バフヘッド本体５１２を弾性的に支持する。図７の実施形態のように、ベローズ型カップリング５２２を使用すると、図５の実施形態と比べて部品点数を減らすことができ、また、バフヘッド本体５１２の全周を弾性的に支持することができる、というメリットがある。一方で、図５の駆動ピン５１４およびばね５１６を使用する実施形態においては、ベローズ型カップリング５２２を使用する実施形態と比べて、ばね５１６のばね定数の選択肢が多いというメリットがある。

【0080】

さらに、図７に示される実施形態においては、図５に示されるような球面滑り軸受５２０を備えていない。図７に示される実施形態において、ボス５１１の下側にヘッド支柱部５２４が固定される。ヘッド支柱部５２４の下面は、バフヘッド本体５１２と接触する球面状の凹面を備える。一方、バフヘッド本体５１２のヘッド支柱部５２４に接触する領域は、球面状の凸面を備える。ヘッド支柱部５２４の球面状の凹面と、バフヘッド本体５１２の球面状の凸面とは、滑り動き可能であり、ジンバル機構が形成される。図７に示されるジンバル機構の回転中心は、図５に示される実施形態のジンバル機構の回転中心よりも低い位置にある。図７の実施形態においては、ジンバル機構の回転中心は、概ねバフパッド５０２の表面付近にある。一実施形態として、ジンバルの回転中心はバフパッド５０２の表面から１０ｍｍの範囲内とすることができる。一実施形態として、バフパッド５０２としてソフトパッドを使用する場合は、ジンバル機構の回転中心は、バフパッド５０２の表面からの距離がバフパッド５０２の直径の０．１倍以下になるようにする。一方、バフパッド５０２としてハードパッドを使用する場合は、ジンバル機構の回転中心は、バフパッド５０２の表面からの距離がバフパッド５０２の直径の０．３倍以下になるようにする。図７に示される実施形態のように、ジンバル機構の回転中心をバフパッド５０２の表面付近にすることで、バフ処理時のコッキングを防止または緩和することができる。ソフトパッドの方がハードパッドよりもコッキングの影響を受けやすいので、ソフトパッドを使用する場合は、ハードパッドを使用する場合よりも、ジンバル機構の回転中心をよりバフパッドの表面付近にすることが望ましい。

【0081】

さらに、図７に示される実施形態によるバフ処理装置は、支持部材５２６を備える。支持部材５２６は、バフヘッド本体５１２に固定される。支持部材５２６は、下面の一部がヘッド支柱部５２４の一部と軸方向に重なるように配置される。ただし、ヘッド支柱部５２４と支持部材５２６との間には隙間があり、バフヘッド５００をウェハＷから引き上げ
るとき以外は接触しないように構成される。

【0082】

図７に示される実施形態のバフ処理装置の動作を説明する。シャフト５１０が回転すると、回転力は、シャフト５１０、ボス５１１、ベローズ型カップリング５２２、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフパッド５０２へと伝達される。

【0083】

また、バフパッド５０２を処理するウェハＷに押し付けるときは、シャフト５１０を下方向に移動させることで、下方向の力がシャフト５１０、ボス５１１、ヘッド支柱部５２４、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフパッド５０２へと伝達され、バフパッド５０２をウェハＷに押し付けることができる。なお、このとき、ヘッド支柱部５２４は支持部材５２６に接触しない。

【0084】

また、バフパッド５０２を処理するウェハＷから引き離すときは、シャフト５１０を上方向に移動させることで、持ち上げ力は、シャフト５１０、ボス５１１、ヘッド支柱部５２４へと伝達され、ヘッド支柱部５２４が上方に持ち上げられる。ヘッド支柱部５２４が上方に持ち上げられることで、ヘッド支柱部５２４と支持部材５２６とが接触する。このとき、ジンバル機構を構成するヘッド支柱部５２４の球状凹面とバフヘッド本体５１２の球状凸面は離れる。その後、持ち上げ力は、ヘッド支柱部５２４、支持部材５２６、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフパッド５０２へと伝達され、バフパッド５０２がウェハＷから引き離される。そのため、そのため、バフパッド５０２をウェハＷから引き上げるときに、バフヘッド本体５１２は、ヘッド支柱部５２４により安定的に支持され、バフ処理時にバフヘッドに付着したスラリ等の落下を防止することができる。

【0085】

図８は、一実施形態によるバフ処理装置のバフヘッド５００付近の概略断面図である。図８に示される実施形態においては、図５に示される実施形態と同様に、シャフト５１０、ボス５１１、バフヘッドフランジ５１３、バフヘッド本体５１２、駆動ピン５１４、ばね５１６、バフヘッドキャリア５１８、およびバフパッド５０２備える。図８に示される実施形態においては、図５に示されるような球面滑り軸受５２０を備えていない。図８に示される実施形態のバフ処理装置は、図７の実施形態と同様に、ヘッド支柱部５２４の球面状の凹面およびバフヘッド本体５１２の球面状の凸面によりジンバル機構が構成される。図８に示される実施形態のジンバル機構の回転中心は、図７に示される実施形態と同様に、図５に示される実施形態のジンバル機構の回転中心よりも低い位置にある。

【0086】

また、図８に示される実施形態によるバフ処理装置は、図７に示されるバフ処理装置と同様に、バフヘッド本体５１２に固定される支持部材５２６を備える。

【0087】

図８に示される実施形態のバフ処理装置の動作を説明する。シャフト５１０が回転すると、回転力は、シャフト５１０、ボス５１１、バフヘッドフランジ５１３へと伝達され、駆動ピン５１４により回転力がバフヘッド本体５１２へ伝達され、バフパッドキャリア５１８およびバフパッド５０２へと伝達される。

【0088】

また、バフパッド５０２を処理するウェハＷに押し付けるときは、シャフト５１０を下方向に移動させることで、下方向の力がシャフト５１０、ボス５１１、ヘッド支柱部５２４、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフパッド５０２へと伝達され、バフパッド５０２をウェハＷに押し付けることができる。なお、このとき、ヘッド支柱部５２４は支持部材５２６に接触しない。

【0089】

また、バフパッド５０２を処理するウェハＷから引き離すときは、シャフト５１０を上方向に移動させることで、持ち上げ力は、シャフト５１０、ボス５１１、ヘッド支柱部５
２４へと伝達され、ヘッド支柱部５２４が上方に持ち上げられる。ヘッド支柱部５２４が上方に持ち上げられることで、ヘッド支柱部５２４と支持部材５２６とが接触する。このとき、ジンバル機構を構成するヘッド支柱部５２４の球状凹面とバフヘッド本体５１２の球状凸面は離れる。その後、持ち上げ力は、ヘッド支柱部５２４、支持部材５２６、バフヘッド本体５１２、バフパッドキャリア５１８、バフパッド５０２へと伝達され、バフパッド５０２がウェハＷから引き離される。そのため、そのため、バフパッド５０２をウェハＷから引き上げるときに、バフヘッド本体５１２は、ヘッド支柱部５２４により安定的に支持され、バフ処理時にバフヘッドに付着したスラリ等の落下を防止することができる。なお、図８に示される実施形態のバフ処理装置においては、バフヘッド５００を持ち上げるときに、図５の実施形態とは異なりばね５１６の力を利用しておらず、ヘッド支柱部５２４および支持部材５２６を利用している。そのため、図８に示される実施形態においては、ばね５１６のばね定数を図５の実施形態のばね５１６のばね定数よりも小さいものにすることができる。

【0090】

次に、本発明によるバフ処理装置に使用される一実施形態によるカバー５５０の構造を詳細に説明する。図８に示されるように、カバー５５０は、バフヘッド５００の外周を囲う略円筒形の部材で構成される。図９Ａは、図８に示されるカバー５５０の拡大図である。図８および図９Ａに示されるように、カバー５５０は、外側カバー５５０ａおよび内側カバー５５０ｂを備える。外側カバー部５５０ａは、バフヘッド５００の静止部分に取り付けられる。すなわち、バフヘッド５００が回転しても、外側カバー５５０ａは回転しない。一方、内側カバー５５０ｂは、バフヘッド５００の回転部分に取り付けられる。すなわち、バフヘッド５００が回転すると、内側カバー５５０ｂも回転する。

【0091】

外側カバー５５０ａは、第１カバー部材５５２ａ、および第１カバー部材５５２ａに取り付けられる第２カバー部材５６０ａを備える。第１カバー部材５５２ａは、バフヘッド５００の回転軸（シャフト５１０）に沿う方向に延びる軸方向部分５５４ａと、軸方向部分５５４ａから外側に延びる外側突出部５５６ａを備える。

【0092】

第２カバー部材５６０ａは、バフヘッド５００の回転軸（シャフト５１０）に沿う方向に延びる軸方向部分５６２ａと、軸方向部分５６２ａから内側に延びる内側突出部５６４ａを備える。図９Ａに示されるように、第１カバー部材５５２ａの外側突出部５５６ａと第２カバー部材５６０ａの内側突出部５６４ａとは回転軸に沿う方向に係合する。また、内側突出部５６４ａは、第１カバー部材５５２ａの軸方向部分５５４ａの外側表面に対してスライド可能である。そのため、第２カバー部材５６０ａを第１カバー部材５５２ａに対してスライドさせることができる。かかる構成により、外側カバー５５０ａを取り外すことなく、容易にバフヘッド５００の内部にアクセスすることができ、外側カバー５５０ａを取り外すことなく、バフヘッド５００のメンテナンス作業を行うことができる。

【0093】

内側カバー５５０ｂは、第１カバー部材５５２ｂ、および第１カバー部材５５２ｂに取り付けられる第２カバー部材５６０ｂを備える。第１カバー部材５５２ｂは、バフヘッド５００の回転軸（シャフト５１０）に沿う方向に延びる軸方向部分５５４ｂと、軸方向部分５５４ｂから外側に延びる外側突出部５５６ｂを備える。外側突出部５５６ｂの下面５５８ｂ（ウェハＷの方を向く面）は、バフヘッド５００の回転軸に垂直な面（ウェハＷ面）に対して傾斜している。一実施形態として、外側突出部５５６ｂの下面５５８ｂの傾斜角度は約４５度であり、外側突出部５５６ｂの外側がより下に位置するように傾斜している。また、内側カバー５５０ｂの第１カバー部材５５２ｂは、後述するネジ５８０を通すための孔５５３ｂを備える。

【0094】

内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂは、３分割構成とすることができ、１つの第２カバー部材が、バフヘッド５００の周囲の３分の１を囲うように構成することがで
きる。

【0095】

内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂは、バフヘッド５００の回転軸（シャフト５１０）に沿う方向に延びる軸方向部分５６２ｂを備える。軸方向部分５６２ｂの上面５６４ｂ（ウェハＷの反対方向を向く面）は、バフヘッド５００の回転軸に垂直な面（ウェハＷ面）に対して傾斜している。一実施形態として、軸方向部分５６２ｂの上面５６４ｂの傾斜角度は約４５度であり、軸方向部分５６２ｂの内側がより下に位置するように傾斜している。上面５６４ｂは、第２カバー部材５６０ｂが第１カバー部材５５２ｂに取り付けられたときに、第１カバー部材５５２ｂの下面５５８ｂと係合する。軸方向部分５６２ｂは、ネジ５８０を通すためのスロット５６６ｂを備える。スロット５６６ｂは、軸方向部分５６２ｂの下縁から上方に延びる。図９Ｂは、図９Ａの内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂのスロット５６６ｂを矢印９Ｂの方向から見た図である。スロット５６６ｂのサイズは、スロット５６６ｂ内でネジ５８０が相対的に移動可能となるサイズである。また、内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂの軸方向部分５６２ｂは、段部５６８ｂを備える。図９Ａに示されるように、段部５６８ｂは、第１カバー部材５５２ｂの下面５５８ｂと第２カバー部材５６０ｂの上面５６４ｂとが係合するように取り付けられたときに、ネジ５８０のネジ頭が段部５６８ｂに係合する。このとき、ネジ５８０の軸部分はスロット５６６ｂの上端には接触しない。

【0096】

図９Ａに示されるように、ネジ５８０により、内側カバー５５０ｂの第１カバー部材５５２ｂと第２カバー部材５６０ｂとを一緒にバフヘッド本体５１２に接続することができる。ネジ５８０を緩めることで、ネジ頭と段部５６８ｂとの係合が解除され、スロット５６６ｂにより第２カバー部材５６０ｂを下方に移動させることができる。そのため、第１カバー部材５５２ｂの下面５５８ｂと第２カバー部材５６０ｂの上面５６４ｂとの係合が解除され、ネジ５８０を完全に取り外すことなく、第２カバー部材５６０を第１カバー部材５５２ｂから取り外すことができる。かかる構成により、ネジ５８０の落下を防止することができ、また、メンテナンス時に簡単にバフヘッド５００の内側にアクセスすることができる。

【0097】

外側カバー５５０ａと内側カバー５５０ｂとは、互いに軸方向に分離可能に構成される。図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、外側カバー５５０ａと内側カバー５５０ｂとを分離させるときの状態を示す図である。図１０Ａは、外側カバー５５０ａと内側カバー５５０ｂとが互いに近接した状態であり、バフヘッド５００を上昇させた状態を示している。図１０Ｂは、バフヘッド５００を下降させることにより、外側カバー５５０ａと内側カバー５５０ｂとを分離させた状態を示している。図１０Ｃは、外側カバー５５０ａの第２カバー部材５６０ａを第１カバー部材５５２ａに対して上方にスライドさせ、バフヘッド５００を下降させて内側カバー５５０ｂを下げた状態を示す図である。さらに、図１０Ｃは、内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂが取り外され、内側カバー５５０ｂの第１カバー部材５５２ｂを下げた状態を示す図である。図１０Ｃの状態において、バフヘッド５００の内部に容易にアクセスでき、メンテナンスを行うことができる。メンテナンスを行うに際して、バフヘッド５００の下降、外側カバー５５０ａの第２カバー部材５６０ａの上方へのスライド、および内側カバー５５０ｂを下げる順番は任意である。たとえば、（１）バフヘッド５００を下降させることで外側カバー５５０ａと内側カバー５５０ｂとを分離させた後に、（２）内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂを取り外すとともに内側カバー５５０ｂの第１カバー部材５５２ｂを下げ、次いで、（３）外側カバー５５０ａの第２カバー部材５６０ａを上方へスライドさせ、メンテナンスを行うことができる。あるいは、別の例として、（１）内側カバー５５０ｂの第２カバー部材５６０ｂを取り外すとともに内側カバー５５０ｂの第１カバー部材５５２ｂを下げた後に、（２）バフヘッド５００を下降させることで外側カバー５５０ａと内側カバー５５０ｂとを分離させ、次いで、（３）外側カバー５５０ａの第２カバー部材５６０ａを上方へスライドさせて、メ
ンテナンスを行ってもよい。

【0098】

以上のように本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。また、上述の実施形態のそれぞれの特徴は互いに矛盾しない限り組み合わせまたは交換することができる。また、本発明の実施形態では、基板の処理面が上向きになるように横向きに配置して、バフヘッドを基板の上から押圧してバフ処理するものとして説明しているが、基板を縦向きに配置して、バフヘッドを横から基板に押圧してバフ処理するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0099】

５００ バフヘッド
５０２ バフパッド
５１０ シャフト
５１１ ボス
５１２ バフヘッド本体
５１３ バフヘッドフランジ
５１４ 駆動ピン
５１６ ばね
５１７ ボルト
５１８ バフパッドキャリア
５２０ 球面滑り軸受
５２０ａ 内輪
５２０ｂ 外輪
５２２ ベローズ型カップリング
５２４ ヘッド支柱部
５２６ 支持部材
５５０ カバー
５５０ａ 外側カバー
５５０ｂ 内側カバー
５５２ａ 第１カバー部材
５６０ａ 第２カバー部材
５５４ａ 軸方向部分
５５６ａ 外側突出部
５６２ａ 軸方向部分
５６４ａ 内側突出部
５５２ｂ 第１カバー部材
５６０ｂ 第２カバー部材
５５３ｂ 孔
５５４ｂ 軸方向部分
５５６ｂ 外側突出部
５５８ｂ 下面
５６２ｂ 軸方向部分
５６４ｂ 上面
５６６ｂ スロット
５６８ｂ 段部
５８０ ネジ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】