特許 7350544 研磨装置および研磨方法

(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】2023-09-15

(45)【発行日】2023-09-26

(54)【発明の名称】研磨装置および研磨方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230919BHJP

   B24B 21/00 20060101ALI20230919BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20230919BHJP

   B24B 55/00 20060101ALI20230919BHJP

   B24B 55/02 20060101ALI20230919BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622Q

H01L21/304 621E

H01L21/304 643A

H01L21/304 647Z

B24B21/00 A

B24B9/00 601H

B24B55/00

B24B55/02 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019129198

(22)【出願日】2019-07-11

(65)【公開番号】P2021015873

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2022-05-17

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】山野邊 北斗

(72)【発明者】

【氏名】石川 翔

(72)【発明者】

【氏名】上村 健司

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０３４１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２２１２９０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ２１／００

Ｂ２４Ｂ ９／００

Ｂ２４Ｂ ５５／００

Ｂ２４Ｂ ５５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持するための保持ステージ、および前記保持ステージを回転させるステージ回転装置を有する基板保持部と、
研磨具を前記保持ステージ上の前記基板の周縁部に接触させる研磨ヘッドと、
前記基板の周縁部を含む環状のターゲット領域を向いて配置されたオゾンナノバブル水供給ノズルと、
前記オゾンナノバブル水供給ノズルに連結されたオゾンナノバブル水供給源とを備え、
前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記保持ステージの回転方向において前記研磨ヘッドの下流側に位置する前記ターゲット領域の一部を向いて配置されている、研磨装置。

【請求項2】

基板を保持するための保持ステージ、および前記保持ステージを回転させるステージ回転装置を有する基板保持部と、
研磨具を前記保持ステージ上の前記基板の周縁部に接触させる研磨ヘッドと、
前記基板の周縁部を含む環状のターゲット領域を向いて配置されたオゾンナノバブル水供給ノズルと、
前記オゾンナノバブル水供給ノズルに連結されたオゾンナノバブル水供給源と、
前記オゾンナノバブル水供給ノズルに連結された流路開閉弁と、
前記流路開閉弁を開閉する動作制御部を備え、
前記動作制御部は、前記基板の研磨中に、前記流路開閉弁を間欠的に開閉させるように構成されている、研磨装置。

【請求項3】

前記基板の最外周から前記ターゲット領域の内周縁までの距離は、０ｍｍよりも大きくかつ２０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の研磨装置。

【請求項4】

前記基板の上面の中心に液体を供給する液体供給ノズルをさらに備え、
前記液体供給ノズルは、前記保持ステージの中心の上方に配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項5】

前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記保持ステージの上方に配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置。

【請求項6】

前記オゾンナノバブル水供給ノズルの少なくとも先端は、前記保持ステージの外側に向かって下方に傾いている、請求項５に記載の研磨装置。

【請求項7】

基板を保持ステージ上で保持した状態で前記基板を回転させ、
オゾンナノバブル水供給ノズルからオゾンナノバブル水を、前記基板の周縁部を含む環状のターゲット領域に供給しながら、研磨ヘッドによって研磨具を前記基板の周縁部に接触させて前記基板の周縁部を研磨し、
前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの下流側に位置する前記ターゲット領域の一部を向いて配置されている、研磨方法。

【請求項8】

基板を保持ステージ上で保持した状態で前記基板を回転させ、
オゾンナノバブル水供給ノズルからオゾンナノバブル水を、前記基板の周縁部を含む環状のターゲット領域に間欠的に供給しながら、研磨ヘッドによって研磨具を前記基板の周縁部に接触させて前記基板の周縁部を研磨し、
前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記ターゲット領域を向いて配置されている、研磨方法。

【請求項9】

前記オゾンナノバブル水を、前記ターゲット領域に向けて噴射する、請求項７または８に記載の研磨方法。

【請求項10】

前記基板の最外周から前記ターゲット領域の内周縁までの距離は、０ｍｍよりも大きくかつ２０ｍｍ以下である、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項11】

液体供給ノズルから液体を、前記基板の上面の中心に供給して、前記基板の上面上に液膜を形成し、かつ前記オゾンナノバブル水供給ノズルから前記オゾンナノバブル水を前記ターゲット領域に供給する、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の研磨方法。

【請求項12】

前記液体は、純水である、請求項１１に記載の研磨方法。

【請求項13】

前記液体の供給を開始した後、前記オゾンナノバブル水の供給を開始し、
前記液体および前記オゾンナノバブル水を前記基板に供給しながら前記基板の周縁部を研磨し、
前記研磨が終了した後、前記液体を前記基板に供給しながら、前記オゾンナノバブル水の供給を停止し、
前記オゾンナノバブル水の供給を停止した後、前記液体の供給を停止する、請求項１１または１２に記載の研磨方法。

【請求項14】

前記ターゲット領域は、前記基板のデバイス面上にある、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の研磨方法。

【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研磨装置および研磨方法に関し、特に基板の周縁部を研磨する研磨装置および研磨方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造における歩留まり向上の観点から、基板の表面状態の管理が近年注目されている。半導体デバイスの製造工程では、種々の材料がシリコンウェーハ上に成膜される。このため、基板の周縁部には不要な膜や表面荒れが形成される。近年では、基板の周縁部のみをアームで保持して基板を搬送する方法が一般的になってきている。このような背景のもとでは、周縁部に残存した不要な膜が種々の工程を経ていく間に剥離して基板に形成されたデバイスに付着し、歩留まりを低下させてしまう。そこで、基板の周縁部に形成された不要な膜を除去するために、研磨装置を用いて基板の周縁部が研磨される。

【0003】

この種の研磨装置は、研磨具を基板の周縁部に摺接させることで基板の周縁部を研磨する。具体的には、基板をステージで保持し、ステージを回転またはスイングさせながら、研磨ヘッドによって研磨テープなどの研磨具を基板の周縁部に押し付けることによって基板の周縁部を研磨する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－５９５号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】関東経済産業局、“平成２２年度戦略的基盤技術高度化支援事業「マイクロナノバブルによる環境対応型半導体ウエハ洗浄装置の開発」”、[ｏｎｌｉｎｅ]、平成２５年３月、[平成３１年３月１日検索]、インターネット<http://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2010/22130803269.pdf>

【文献】川名弘康、「モディファイからリプレイスへ低コスト化はポストＲＣＡ洗浄でかつて話題のオゾン水洗浄は」、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ、プレスジャーナル、１９９８年１０月、ｐ．７６－７９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、基板の周縁部の研磨時に、研磨屑などの異物（パーティクル）が基板に付着することがある。研磨屑などの異物（パーティクル）が付着すると、基板は汚染されてしまい、結果として、半導体製造における歩留まりが低下してしまう。

【0007】

従来、基板に付着した異物を除去するために、洗浄スポンジ等の接触式の洗浄具を基板に接触させて洗浄することが行われてきたが、このような洗浄方法では基板に付着した異物が除去されないことや、洗浄中に洗浄具によって一旦除去されたパーティクルが基板に再付着し、基板を汚染すること（いわゆる逆汚染）があった。

【0008】

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、基板の周縁部の研磨時に基板に付着した異物を研磨中に除去し、かつ研磨中の基板の逆汚染を防ぐことができる研磨装置および研磨方法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】

【0009】

一態様では、基板を保持するための保持ステージ、および前記保持ステージを回転させるステージ回転装置を有する基板保持部と、研磨具を前記保持ステージ上の前記基板の周縁部に接触させる研磨ヘッドと、前記基板の周縁部を含む環状のターゲット領域を向いて配置されたオゾンナノバブル水供給ノズルと、前記オゾンナノバブル水供給ノズルに連結されたオゾンナノバブル水供給源とを備えている、研磨装置が提供される。

【0010】

一態様では、前記基板の最外周から前記ターゲット領域の内周縁までの距離は、０ｍｍよりも大きくかつ２０ｍｍ以下である。
一態様では、前記基板の上面の中心に液体を供給する液体供給ノズルをさらに備え、前記液体供給ノズルは、前記保持ステージの中心の上方に配置されている。
一態様では、前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記保持ステージの上方に配置されている。
一態様では、前記オゾンナノバブル水供給ノズルの少なくとも先端は、前記保持ステージの外側に向かって下方に傾いている。
一態様では、前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記保持ステージの回転方向において前記研磨ヘッドの下流側に位置する前記ターゲット領域の一部を向いて配置されている。
一態様では、前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記研磨ヘッドに設置されている。
一態様では、前記オゾンナノバブル水供給ノズルに連結された流路開閉弁と、前記流路開閉弁を開閉する動作制御部とをさらに備えている。
一態様では、前記動作制御部は、前記基板の研磨中に、前記流路開閉弁を間欠的に開閉させるように構成されている。

【0011】

一態様では、基板を保持ステージ上で保持した状態で前記基板を回転させ、オゾンナノバブル水供給ノズルからオゾンナノバブル水を、前記基板の周縁部を含む環状のターゲット領域に供給しながら、研磨ヘッドによって研磨具を前記基板の周縁部に接触させて前記基板の周縁部を研磨し、前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記ターゲット領域を向いて配置されている、研磨方法が提供される。

【0012】

一態様では、前記オゾンナノバブル水を、前記ターゲット領域に向けて噴射する。
一態様では、前記基板の最外周から前記ターゲット領域の内周縁までの距離は、０ｍｍよりも大きくかつ２０ｍｍ以下である。
一態様では、液体供給ノズルから液体を、前記基板の上面の中心に供給して、前記基板の上面上に液膜を形成し、かつ前記オゾンナノバブル水供給ノズルから前記オゾンナノバブル水を前記ターゲット領域に供給する。
一態様では、前記液体は、純水である。
一態様では、前記液体の供給を開始した後、前記オゾンナノバブル水の供給を開始し、前記液体および前記オゾンナノバブル水を前記基板に供給しながら前記基板の周縁部を研磨し、前記研磨が終了した後、前記液体を前記基板に供給しながら、前記オゾンナノバブル水の供給を停止し、前記オゾンナノバブル水の供給を停止した後、前記液体の供給を停止する。
一態様では、前記ターゲット領域は、前記基板のデバイス面上にある。
一態様では、前記オゾンナノバブル水供給ノズルは、前記基板の回転方向において前記研磨ヘッドの下流側に位置する前記ターゲット領域の一部を向いて配置されている。
一態様では、前記基板の研磨中に、前記オゾンナノバブル水を、前記ターゲット領域に間欠的に供給する。

【発明の効果】

【0013】

オゾンナノバブル水供給ノズルは、基板のターゲット領域を向いて配置されている。オゾンナノバブル水供給ノズルから噴射されたオゾンナノバブル水は、基板の中央部に接触することなく、ターゲット領域に直接供給され、基板の周縁部に接触する。したがって、オゾンナノバブル水はその洗浄効果を基板の周縁部において最大限に発揮することができ、研磨屑などの異物を研磨中に基板の周縁部から除去することができる。また、接触式の洗浄具を使用しないため、研磨中の基板の逆汚染を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。

【図2】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。

【図3】研磨ヘッドの拡大図である。

【図4】研磨ヘッドが基板のベベル部を研磨している様子を示す図である。

【図5】ターゲット領域を示す模式図である。

【図6】研磨装置の動作の一実施形態を説明するフローチャートである。

【図7】オゾンナノバブル水供給源の一実施形態を示す模式図である。

【図8】研磨装置の他の実施形態を示す模式図である。

【図9】研磨装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図10】研磨装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図11】図１０に示す研磨装置を上方から見た模式図である。

【図12】研磨装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。
本明細書では、基板の周縁部を、基板の最外周に位置するベベル部と、このベベル部の半径方向内側に位置するトップエッジ部およびボトムエッジ部とを含む領域として定義する。

【0016】

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。図１（ａ）の基板Ｗにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成される基板Ｗの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、ベベル部は、基板Ｗの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部は、ベベル部Ｂの半径方向内側に位置する環状の平坦部Ｅ１であり、基板Ｗのデバイス面内に位置する領域である。ボトムエッジ部は、トップエッジ部とは反対側に位置し、ベベル部Ｂの半径方向内側に位置する環状の平坦部Ｅ２である。トップエッジ部Ｅ１は、デバイスが形成された領域を含むこともある。

【0017】

図２は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図２に示す研磨装置１は、基板（例えばウェーハ）の周縁部を研磨するベベル研磨装置に好適に使用される。図２に示すように、研磨装置１は、研磨対象物である基板Ｗを保持し、回転させる基板保持部１０と、基板保持部１０に保持された基板Ｗの周縁部に研磨具を接触させて基板Ｗの周縁部を研磨する研磨ヘッド５０と、基板Ｗにオゾンナノバブル水を供給する複数のオゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２と、基板Ｗの表面（上面）の中心に液体を供給する液体供給ノズル３０と、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２に連結されたオゾンナノバブル水供給源１００とを備えている。

【0018】

図２においては、基板保持部１０が基板Ｗを保持している状態を示している。研磨ヘッド５０は、基板保持部１０に基板Ｗが保持されているとき、基板Ｗの周縁部を向いている。基板保持部１０は、基板Ｗを真空吸着により保持する保持ステージ４と、保持ステージ４の中央部に連結されたシャフト５と、保持ステージ４を回転させ、かつ上下動させる保持ステージ駆動機構７とを備えている。保持ステージ駆動機構７は、保持ステージ４を、その軸心Ｃｒを中心に回転させ、軸心Ｃｒに沿って上下方向に移動させることが可能に構成されている。

【0019】

保持ステージ４、研磨ヘッド５０、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２、液体供給ノズル３０、および保持ステージ４は隔壁６０の内部に配置されている。隔壁６０の内部は、基板Ｗが研磨される研磨室を構成している。隔壁６０は、ベースプレート６５上に配置されている。シャフト５は、ベースプレート６５を貫通して延びている。

【0020】

保持ステージ駆動機構７は、保持ステージ４を回転させるステージ回転装置としてのモータ１４と、保持ステージ４を上下動させるためのエアシリンダ１７とを備えている。モータ１４は、ベースプレート６５の下面に固定されている。保持ステージ４は、シャフト５と、このシャフト５に連結されたプーリー１１ａと、モータ１４の回転軸に取り付けられたプーリー１１ｂと、これらプーリー１１ａ，１１ｂに掛けられたベルト１２を介してモータ１４によって回転される。モータ１４の回転軸はシャフト５と平行に延びている。このような構成により、保持ステージ４の上面に保持された基板Ｗは、モータ１４によって回転される。シャフト５は、シャフト５の下端に取り付けられたロータリージョイント１６を介してエアシリンダ１７に連結されており、エアシリンダ１７によってシャフト５および保持ステージ４が上昇および下降できるようになっている。

【0021】

基板Ｗは、図示しない搬送機構により、基板Ｗの中心Ｏ１が保持ステージ４の軸心Ｃｒ上にあるように保持ステージ４の上面に載置される。基板Ｗは、デバイス面が上向きの状態で保持ステージ４の上面に保持される。このような構成により、基板保持部１０は、基板Ｗを保持ステージ４の軸心Ｃｒ（すなわち基板Ｗの軸心）を中心に回転させ、かつ基板Ｗを保持ステージ４の軸心Ｃｒに沿って上昇下降させることができる。

【0022】

本実施形態では、研磨具の一例として、砥粒を表面に有する研磨テープ３１が使用されている。研磨装置１は、研磨テープ３１を研磨ヘッド５０に供給し、かつ研磨ヘッド５０から回収する研磨具供給回収機構４１をさらに備えている。研磨具供給回収機構４１は、隔壁６０の外に配置されている。研磨具供給回収機構４１は、研磨テープ３１を研磨ヘッド５０に供給する供給リール４３と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ３１を回収する回収リール４４とを備えている。供給リール４３および回収リール４４には図示しないテンションモータがそれぞれ連結されている。それぞれのテンションモータは、供給リール４３および回収リール４４に所定のトルクを与え、研磨テープ３１に所定のテンションを掛けることができるようになっている。

【0023】

研磨テープ３１は、研磨テープ３１の研磨面が基板Ｗの周縁部の被研磨面を向くように研磨ヘッド５０に供給される。研磨テープ３１は、隔壁６０に設けられた開口部６０ａを通して供給リール４３から研磨ヘッド５０へ供給され、使用された研磨テープ３１は開口部６０ａを通って回収リール４４に回収される。研磨具供給回収機構４１は、研磨テープ３１を支持するための複数のガイドローラ４５，４６，４７，４８をさらに備えている。研磨テープ３１の進行方向は、ガイドローラ４５，４６，４７，４８によってガイドされる。

【0024】

図３は研磨ヘッド５０の拡大図である。図３に示すように、研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１を基板Ｗの周縁部に対して押圧する押圧機構５１を備えている。研磨テープ３１は、押圧機構５１の端面を通るように供給される。本実施形態では、押圧機構５１は、研磨テープ３１の裏面を支持する押圧パッド５１ａと、押圧パッド５１ａに連結されたエアシリンダ５１ｂとを備える。研磨ヘッド５０は、押圧機構５１によって、研磨テープ３１をその裏側から押圧し、研磨テープ３１の研磨面を基板Ｗの周縁部に接触させることによって基板Ｗの周縁部を研磨する。

【0025】

研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１を供給リール４３から回収リール４４に送るテープ送り機構５２と、研磨テープ３１を支持するための複数のガイドローラ５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９をさらに備えている。研磨テープ３１の進行方向は、ガイドローラ５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９によってガイドされる。テープ送り機構５２は、テープ送りローラ５２ａと、テープ把持ローラ５２ｂと、テープ送りローラ５２ａを回転させるモータＭとを備えている。モータＭは研磨ヘッド５０の側面に設けられ、モータＭの回転軸にテープ送りローラ５２ａが接続されている。テープ送りローラ５２ａには、その約半周だけ研磨テープ３１が巻きつけられている。テープ送りローラ５２ａの隣にはテープ把持ローラ５２ｂが設けられており、テープ把持ローラ５２ｂは、図３のＮＦで示す方向（テープ送りローラ５２ａに向かう方向）に力を発生するように図示しない機構で支持されており、テープ送りローラ５２ａを押圧するように構成されている。

【0026】

図４は研磨ヘッド５０が基板Ｗのベベル部を研磨している様子を示す図である。基板Ｗの周縁部を研磨するときは、図４に示すように、チルト機構（図示せず）により研磨ヘッド５０の傾斜角度を連続的に変化させながら、押圧機構５１により研磨テープ３１を基板Ｗの周縁部（例えば、ベベル部）に押し当てる。基板Ｗの研磨中は、研磨テープ３１はテープ送り機構５２により所定の速度で送られる。このように、基板Ｗの周縁部に沿って研磨ヘッド５０の角度を変えることにより、基板Ｗの周縁部の全体を研磨することができる。一実施形態では、研磨具として、研磨テープ３１に代えて砥石を用いてもよい。

【0027】

図２に示すように、液体供給ノズル３０は、保持ステージ４の中心の上方に配置されており、保持ステージ４の中心を向いて（基板Ｗの表面（上面）の中心Ｏ１を向いて）配置されている。すなわち、液体供給ノズル３０は、液体を基板Ｗの上面の中心Ｏ１に上から供給する位置に配置されている。液体供給ノズル３０は、図示しない液体供給源に接続されている。本実施形態では、液体の一例として純水が使用される。

【0028】

オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２は、オゾンナノバブル水が基板Ｗの内側から外側に向かって流れるように傾いて配置されている。より具体的には、オゾンナノバブル水供給ノズル２１（第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１）は、保持ステージ４の上方に配置されており、保持ステージ４の外側に向って下方に傾いている。第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、オゾンナノバブル水を、保持ステージ４上に保持された基板Ｗのデバイス面（以下、本明細書では上面という）に斜め上から供給する位置に配置されている。

【0029】

オゾンナノバブル水供給ノズル２２（第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２）は、保持ステージ４の上面（基板保持面）よりも低い位置に配置されており、保持ステージ４の外側に向って上方に傾いている。すなわち、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、オゾンナノバブル水を、保持ステージ４上に保持された基板Ｗの非デバイス面（以下、本明細書では下面という）に斜め下から供給する位置に配置されている。

【0030】

一実施形態では、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１（第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２）の先端のみが基板保持部１０の外側に向って下方（上方）に傾いていてもよい。

【0031】

オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２は、ターゲット領域７１，７２を向いて配置されている。ターゲット領域７１，７２は、基板Ｗの周縁部を含む環状の領域である。ターゲット領域７１（第１ターゲット領域７１）は、基板Ｗのデバイス面（図２の基板Ｗの上面）上に位置する領域であり、ターゲット領域７２（第２ターゲット領域７２）は、基板Ｗの非デバイス面（図２の基板Ｗの下面）上に位置する領域である。

【0032】

基板Ｗの最外周からターゲット領域７１，７２の内周縁までの距離ｄ１，ｄ２は、０ｍｍよりも大きくかつ２０ｍｍ以下の範囲内にある。一実施形態では、ターゲット領域７１，７２の内周縁は、基板Ｗの周縁部よりも半径方向内側に位置している。ターゲット領域７１，７２は、基板Ｗの周縁部で発生した研磨屑を基板Ｗの外側に洗い流すためのオゾンナノバブル水の供給位置である。一実施形態では、距離ｄ１と距離ｄ２は異なる値であってもよい。図５は、ターゲット領域７１を示す模式図である。

【0033】

本実施形態のオゾンナノバブル水は、マイクロナノバブルを含有したオゾン水である。このようなオゾンナノバブル水を高圧力でオゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２から噴射し、ターゲット領域７１，７２に供給することにより、オゾン水による有機物の加水分解と、マイクロナノバブルの大気解放時の物理的作用により、研磨屑などの異物を基板Ｗの周縁部から除去することができる。このようなオゾンナノバブル水を使用した場合、オゾンガス自体の水酸基ラジカルとマイクロナノバブル消滅時に発生する水酸基ラジカルによって、通常のオゾンガスよりも有機物の除去能力を高めることができる。

【0034】

特に、本実施形態によれば、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２から噴射されたオゾンナノバブル水は、基板Ｗの中央部に接触することなく、ターゲット領域７１，７２に直接供給され、基板Ｗの周縁部に接触する。したがって、オゾンナノバブル水はその洗浄効果を基板Ｗの周縁部において最大限に発揮することができ、研磨屑などの異物を研磨中に基板Ｗの周縁部から除去することができる。

【0035】

研磨装置１は、基板Ｗを保持ステージ４に保持した状態で、基板Ｗを回転させ、液体供給ノズル３０から液体を、基板Ｗの上面の中心に供給し、かつオゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２からオゾンナノバブル水を基板Ｗのターゲット領域７１，７２に供給しながら、研磨ヘッド５０によって研磨テープ３１（研磨具）を基板Ｗの周縁部に接触させて基板Ｗの周縁部を研磨する。

【0036】

液体供給ノズル３０から基板Ｗの上面の中心部に供給された液体は、遠心力により基板Ｗの上面全体に広がり、基板Ｗの上面上に液膜を形成する。これにより、研磨中の基板Ｗの乾燥を防ぎ、ウォーターマークを防止することができる。さらに、基板Ｗ上の液膜は、基板Ｗのデバイスへのパーティクルの付着を防止することができる。

【0037】

オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２は、オゾンナノバブル水を、ターゲット領域７１，７２に向けて噴射する。オゾンナノバブル水は、遠心力により基板Ｗの外側に広がり、オゾンナノバブル水が基板Ｗの周縁部に供給される。基板Ｗの周縁部は、上記液体およびオゾンナノバブル水の存在下で研磨される。オゾンナノバブル水は、研磨屑などの異物を基板Ｗの周縁部から洗い流すことができる。特に、本実施形態によれば、基板Ｗの研磨中にオゾンナノバブル水が基板Ｗに供給されるので、研磨テープ３１と基板Ｗとの摺接により発生した研磨屑を基板Ｗから速やかに除去することができる。

【0038】

一実施形態では、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、第１ターゲット領域７１の上方に配置されていてもよく、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、第２ターゲット領域７２の下方に配置されていてもよい。

【0039】

図２に示すように、研磨装置１は、排気ダクト８１、入口カバー８３、およびドレイン８５をさらに備えている。隔壁６０の内部は、排気ダクト８１およびドレイン８５を通じて研磨装置１の外部に連通している。オゾンナノバブル水は、オゾン水とオゾンガスとを含んでいる。オゾンガスは空気より重いため、重力で下に落ちる。オゾンガスは、排気ダクト８１から排気され、オゾン水は、ドレイン８５から排水される。排気ダクト８１の一端は、ベースプレート６５を貫通して上方に延びている。排気ダクト８１の入口の上方には、オゾン水や液体の排気ダクト８１への侵入を防ぐ入口カバー８３が配置されている。

【0040】

図２に示すように、研磨装置１は、動作制御部９０をさらに備えている。基板保持部１０、研磨ヘッド５０、研磨具供給回収機構４１、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２、液体供給ノズル３０の動作は、動作制御部９０によって制御される。動作制御部９０は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。

【0041】

動作制御部９０は、記憶装置９０ａと、演算装置９０ｂを備えている。演算装置９０ｂは、記憶装置９０ａに格納されているプログラムに含まれている命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置９０ａは、演算装置９０ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。

【0042】

図６は、研磨装置１の動作の一実施形態を説明するフローチャートである。ステップ１では、研磨される基板Ｗは、図示しない搬送機構により、デバイス面が上向きの状態で、かつ基板Ｗの中心Ｏ１が保持ステージ４の軸心Ｃｒ上に位置するように保持ステージ４により保持される。そして基板Ｗは、保持ステージ４の軸心Ｃｒ（すなわち基板Ｗの軸心）を中心に回転される。

【0043】

次に、ステップ２では、液体供給ノズル３０から、液体を、基板Ｗの上面の中心に供給する。液体は、遠心力により基板Ｗの上面全体に広がり、基板Ｗの上面に液膜を形成する。

【0044】

次に、ステップ３では、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２から、オゾンナノバブル水を、ターゲット領域７１，７２に噴射する。オゾンナノバブル水は、遠心力により基板Ｗの外側に広がり、オゾンナノバブル水が基板Ｗの周縁部に供給される。

【0045】

次に、ステップ４では、動作制御部９０は、研磨ヘッド５０および研磨具供給回収機構４１に指令を出して基板Ｗの研磨を開始する。研磨装置１は、上記液体およびオゾンナノバブル水を基板Ｗに供給しながら基板Ｗの周縁部を研磨する。

【0046】

ステップ５では、動作制御部９０は、予め設定された時間が経過した後、基板保持部１０、研磨ヘッド５０、および研磨具供給回収機構４１の動作を停止させ、研磨を終了する。

【0047】

ステップ５で研磨が終了した後、ステップ６では、液体を基板Ｗに供給しながら、オゾンナノバブル水の供給を停止する。ステップ７では、オゾンナノバブル水の供給を停止した後、液体の供給を停止する。液体およびオゾンナノバブル水に関する供給および停止のタイミングを上述のようにすることにより、オゾンナノバブル水の使用量を削減することができる。

【0048】

図７は、オゾンナノバブル水供給源１００の一実施形態を示す模式図である。オゾンナノバブル水供給源１００は、第１生成タンク１０１と、第２生成タンク１０２と、第３生成タンク１０３と、レビトロポンプ１０５と、ベローズポンプ１０７と、エジェクタ１０９と、オゾンガス供給源１１０とを備えている。

【0049】

オゾンナノバブル水は、以下のように生成される。純水が第１生成タンク１０１に図示しない純水供給源から供給される。第１生成タンク１０１内の純水は、レビトロポンプ１０５によってエジェクタ１０９に送られる。オゾンガスがオゾンガス供給源１１０からエジェクタ１０９に供給され、オゾンガスは純水と混合される。純水とオゾンガスの混合流体はエジェクタ１０９から第２生成タンク１０２に送られ、第２生成タンク１０２でオゾン水が生成される。生成されたオゾン水の一部は、第１生成タンク１０１に戻され、第１生成タンク１０１と第２生成タンク１０２の間を循環する。これにより、濃度の高いオゾン水を生成することができる。

【0050】

オゾン水は、ベローズポンプ１０７によって、第２生成タンク１０２から第３生成タンク１０３に送られる。オゾンガス供給源１１０からのオゾンガスは、第２生成タンク１０２から第３生成タンク１０３に流れるオゾン水にも注入され、オゾン水と混合される。第３生成タンク１０３でオゾンガスをオゾン水に溶解させることでさらにオゾンの濃度が高められる。その後、オゾン水は、オゾンナノバブル水供給ライン１２１を通ってオゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２に供給される。

【0051】

オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２のオゾン水の吐出圧力を高めることにより、オゾン水は、マイクロナノバブルを含有した状態でオゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２から噴射される。一例として、上記吐出圧力は、０．２ＭＰａ以上である。

【0052】

一実施形態では、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２の径をオゾンナノバブル水供給ライン１２１の径よりも小さくしてもよい。これにより、上記吐出圧力をさらに高くすることができ、結果として、さらに安定した異物除去効果を発揮することができる。

【0053】

図８は、研磨装置１の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図７を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図８は、研磨装置１を上方から見た模式図である。本実施形態の第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、保持ステージ４の回転方向、すなわち研磨中の基板Ｗの回転方向において研磨ヘッド５０の下流側に位置する第１ターゲット領域７１の一部を向いて配置されている。

【0054】

より具体的には、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、保持ステージ４の軸心Ｃｒ（基板Ｗの中心Ｏ１）と、研磨ヘッド５０の中心を通る直線ＣＬに対して下流側に傾いて配置されている。このように配置された第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、オゾンナノバブル水を、基板Ｗの回転方向において研磨ヘッド５０の下流側に供給することができる。結果として、オゾンナノバブル水は、研磨によって発生した研磨屑などの異物を即座に除去することができ、異物除去効果をさらに高めることができる。

【0055】

一実施形態では、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２も同様に、研磨中の基板Ｗの回転方向において研磨ヘッド５０の下流側に位置する第２ターゲット領域７２の一部を向いて配置してもよい。この場合においても、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、保持ステージ４の軸心Ｃｒ（基板Ｗの中心Ｏ１）と、研磨ヘッド５０の中心を通る直線ＣＬに対して下流側に傾いて配置される。このように配置された第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、図８を参照して説明した効果と同様の効果を得ることができる。

【0056】

さらに一実施形態では、図９に示すように研磨装置１は、複数の研磨ヘッド５０および複数の第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１を備えていてもよい。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図７を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。複数の第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１の数と、複数の研磨ヘッド５０の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。さらに一実施形態では、研磨装置１は、複数の第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２を備えていてもよい。複数の第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２の数と、複数の研磨ヘッド５０の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。図示はしないが、図９を参照して説明した各実施形態に係る研磨装置１は、複数の研磨ヘッド５０の数と同じ数の複数の研磨具供給回収機構４１を有する。

【0057】

さらに一実施形態では、図９を参照して説明した研磨装置１に、図８を参照して説明した各実施形態の構成を適用してもよい。この場合、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１（または第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２）は、軸心Ｃｒを通る直線ＣＬ３に対して角度θの範囲内に傾けて配置されることが望ましい。θは直線ＣＬ３に対して±５°となる角度である。直線ＣＬ３は、軸心Ｃｒを通り、直線ＣＬ１と直線ＣＬ２の間に位置する直線である。直線ＣＬ１は、軸心Ｃｒと、複数の研磨ヘッド５０のうちの１つの研磨ヘッド５０の中心とを通る直線であり、直線ＣＬ２は、軸心Ｃｒと、直線ＣＬ１上に配置された研磨ヘッド５０に隣接する他の研磨ヘッド５０の中心とを通る直線である。直線ＣＬ３と直線ＣＬ１が成す角度と、直線ＣＬ３と直線ＣＬ２が成す角度は等しい。

【0058】

図１０は、研磨装置１のさらに他の実施形態を示す模式図であり、図１１は、図１０に示す研磨装置１を上方から見た模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図７を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、研磨ヘッド５０に設置されている。第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、ターゲット領域７１を向いて配置されている。

【0059】

より具体的には、本実施形態の第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、保持ステージ４の上方に配置されており、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１の先端は、保持ステージ４の外側に向かって屈曲した形状を有している。すなわち、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１の先端は、保持ステージ４の外側に向って下方に傾いている。さらに、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、研磨中の基板Ｗの回転方向において研磨ヘッド５０の下流側に位置する第１ターゲット領域７１の一部を向いて配置されている。基板Ｗの研磨中、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、オゾンナノバブル水を、保持ステージ４で保持された基板Ｗの第１ターゲット領域７１に斜め上から供給する。

【0060】

一実施形態では、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１の先端は、保持ステージ４の上面に対して垂直であってもよく、第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、オゾンナノバブル水を第１ターゲット領域７１に直上から供給してもよい。

【0061】

一実施形態では、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２が、研磨ヘッド５０に設置されていてもよい。より具体的には、本実施形態の第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、保持ステージ４の上面よりも低い位置に配置されており、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２の先端は、保持ステージ４の外側に向かって屈曲した形状を有している。すなわち、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２の先端は、保持ステージ４の外側に向って上方に傾いている。さらに、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、研磨中の基板Ｗの回転方向において研磨ヘッド５０の下流側に位置する第２ターゲット領域７２の一部を向いて配置されている。基板Ｗの研磨中、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、オゾンナノバブル水を、保持ステージ４で保持された基板Ｗの第２ターゲット領域７２に斜め下から供給する。第１オゾンナノバブル水供給ノズル２１は、図２を参照して説明した位置に配置されていてもよく、あるいは図１０および図１１を参照して説明した実施形態のように研磨ヘッド５０に設置されていてもよい。

【0062】

一実施形態では、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２の先端は、保持ステージ４の下面に対して垂直であってもよく、第２オゾンナノバブル水供給ノズル２２は、オゾンナノバブル水を第２ターゲット領域７２に直下から供給してもよい。さらに一実施形態では、図１０および図１１を参照して説明した各実施形態の構成を、図９を参照して説明した研磨装置１に適用してもよい。

【0063】

図１０および図１１を参照して説明した各実施形態では、至近距離からオゾンナノバブル水の供給が可能となり、オゾンナノバブル水の洗浄効果をより高めることができる。さらに、研磨によって発生した研磨屑などの異物を即座に除去することができ、異物除去効果をさらに高めることができる。

【0064】

図１２は、研磨装置１のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図２乃至図７を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の研磨装置１は、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２に連結された流路開閉弁２５，２６をさらに備えている。

【0065】

流路開閉弁２５，２６の開閉は、動作制御部９０によって制御される。動作制御部９０は、基板Ｗの研磨中に、流路開閉弁２５，２６を間欠的に開閉させるように構成されている。すなわち、本実施形態の研磨装置１は、基板Ｗの研磨中に、オゾンナノバブル水をターゲット領域７１，７２に間欠的に供給する。本実施形態では、オゾンナノバブル水を間欠的に供給することによって、オゾンナノバブル水の使用量を削減し、オゾンナノバブル水供給源１００を小型化することができる。

【0066】

一実施形態では、第１流路開閉弁２５を開閉するタイミングと、第２流路開閉弁２６を開閉するタイミングは異なっていてもよい。さらに一実施形態では、図８乃至図１１を参照して説明した研磨装置１に本実施形態の構成を適用してもよい。

【0067】

上述した各実施形態において、オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２は、基板Ｗのターゲット領域７１，７２を向いて配置されている。オゾンナノバブル水供給ノズル２１，２２から噴射されたオゾンナノバブル水は、基板Ｗの中央部に接触することなく、ターゲット領域７１，７２に直接供給され、基板Ｗの周縁部に接触する。したがって、オゾンナノバブル水はその洗浄効果を基板Ｗの周縁部において最大限に発揮することができ、研磨屑などの異物を研磨中に基板Ｗの周縁部から除去することができる。また、接触式の洗浄具を使用しないため、研磨中の基板Ｗの逆汚染を防ぐことができる。

【0068】

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】

【0069】

１ 研磨装置
４ 保持ステージ
５ シャフト
７ 保持ステージ駆動機構
１０ 基板保持部
１１ａ，１１ｂ プーリー
１２ ベルト
１４ モータ
１６ ロータリージョイント
１７ エアシリンダ
２１ 第１オゾンナノバブル水供給ノズル
２２ 第２オゾンナノバブル水供給ノズル
２５ 第１流路開閉弁
２６ 第２流路開閉弁
３０ 液体供給ノズル
３１ 研磨テープ
４１ 研磨具供給回収機構
４３ 供給リール
４４ 回収リール
４５，４６，４７，４８ ガイドローラ
５０ 研磨ヘッド
５１ 押圧機構
５２ テープ送り機構
５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９ ガイドローラ
６０ 隔壁
６５ ベースプレート
７１ 第１ターゲット領域
７２ 第２ターゲット領域
８１ 排気ダクト
８３ 入口カバー
８５ ドレイン
９０ 動作制御部
１００ オゾンナノバブル水供給源
１０１ 第１生成タンク
１０２ 第２生成タンク
１０３ 第３生成タンク
１０５ レビトロポンプ
１０７ ベローズポンプ
１０９ エジェクタ
１１０ オゾンガス供給源
１２１ オゾンナノバブル水供給ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】