特許 7451324 基板処理装置および基板処理方法

(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】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】基板処理装置および基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240311BHJP

   B24B 1/04 20060101ALI20240311BHJP

   B24B 55/08 20060101ALI20240311BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 621E

B24B1/04 D

B24B55/08 B

B24B9/00 601G

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020110491

(22)【出願日】2020-06-26

(65)【公開番号】P2022007481

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-04-21

(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】

【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

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特表２００７－５２４２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５４２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１１０８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ １／０４

Ｂ２４Ｂ ５５／０８

Ｂ２４Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を保持して回転させる回転保持機構と、
研磨具を前記基板の周縁部に押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨ヘッドと、
前記基板の研磨後において、洗浄液を前記研磨ヘッドの真上から前記研磨ヘッドに供給して、前記研磨ヘッドを洗浄する、前記研磨ヘッドの上方に配置されたヘッド洗浄装置と、
前記研磨ヘッドを傾斜させるチルト機構と、
前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドに付着した洗浄液を吸引して、前記洗浄液を除去する吸引装置と、を備えており、
前記ヘッド洗浄装置は、前記研磨ヘッドに対向し、かつ前記研磨ヘッドの上方で鉛直下向きに配置された洗浄ノズルを有しており、
前記ヘッド洗浄装置は、前記チルト機構により、前記研磨ヘッドが前記基板の下方に配置されたときに、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給し、
前記吸引装置は、
前記研磨ヘッドのヘッドカバーに接続された吸引ラインと、
前記吸引ラインを開閉する開閉弁と、を備えており、
前記ヘッドカバーの表面には、複数の溝が形成されており、前記複数の溝のそれぞれには、複数の吸引孔が形成されており、
前記吸引ラインは、前記複数の吸引孔のそれぞれに接続されている、基板処理装置。

【請求項2】

前記チルト機構は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させて、前記洗浄液を除去する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記ヘッド洗浄装置は、１枚の基板が研磨される毎に、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する、請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記洗浄液は、純水、導電性水、および界面活性剤溶液のうちのいずれかである、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドを振動させる振動装置を備えており、
前記振動装置は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを振動させて、前記洗浄液を除去する、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドに加圧気体を噴射する気体噴射装置を備えており、
前記気体噴射装置は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、加圧気体を前記研磨ヘッドに噴射して、前記洗浄液を除去する、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドを円運動させる円運動機構を備えており、
前記円運動機構は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを円運動させて、前記洗浄液を除去する、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

【請求項8】

基板を保持した状態で前記基板を回転させる基板回転工程と、
研磨具を前記基板の周縁部に押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨工程と、
前記基板の研磨後において、洗浄液を研磨ヘッドの真上から前記研磨ヘッドに供給して、前記研磨ヘッドを洗浄するヘッド洗浄工程と、
前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させて、前記洗浄液を除去する、チルト工程と、
前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドに付着した洗浄液を吸引して、前記洗浄液を除去する、吸引工程と、を備えており、
前記ヘッド洗浄工程は、前記研磨ヘッドが前記基板の下方に配置されたときに、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する工程を含む、基板処理方法。

【請求項9】

前記ヘッド洗浄工程は、１枚の基板が研磨される毎に行われる、請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記洗浄液は、純水、導電性水、および界面活性剤溶液のうちのいずれかである、請求項８または請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを振動させて、前記洗浄液を除去する、振動工程を含む、請求項８～請求項１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、加圧気体を前記研磨ヘッドに噴射して、前記洗浄液を除去する、噴射工程を含む、請求項８～請求項１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項13】

前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを円運動させて、前記洗浄液を除去する、円運動工程を含む、請求項８～請求項１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェハなどの基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ウェハの表面（デバイス面）には、半導体デバイスが形成されている。このようなウェハに研磨屑などの異物（パーティクル）が付着すると、ウェハ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。そこで、歩留まり向上の観点から、異物に対するウェハの表面状態の管理は重要である。

【0003】

ウェハの周縁部のみをアームで保持してウェハを搬送する方法がある。このような方法では、ウェハの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ウェハの表面に付着することがあり、結果として、歩留まりが低下してしまう。したがって、歩留まり向上の観点から、ウェハの周縁部に形成された不要な膜を除去することは重要である。そこで、基板処理装置は、ウェハの周縁部を研磨して不要な膜を除去するベベル研磨装置を備えることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１６１７２１号公報

【文献】特開２０１９－２１６２０７号公報

【文献】特開２０１６－２８８４５号公報

【文献】特開２０１７－１３２０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ウェハの周縁部を研磨すると、研磨屑などの異物が発生し、この異物がベベル研磨装置の研磨ヘッドに付着するおそれがある。この状態で、ウェハの周縁部の研磨を継続すると、ウェハを洗浄するための液体が研磨ヘッドに付着し、異物を含んだ液体が研磨ヘッドからウェハ上に落下するおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、異物を含んだ液体が研磨ヘッドからウェハ上に落下することを確実に防止する基板処理装置および基板処理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】

【0007】

一態様では、基板を保持して回転させる回転保持機構と、研磨具を前記基板の周縁部に押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨ヘッドと、前記基板の研磨中および／または研磨後において、洗浄液を前記研磨ヘッドに供給して、前記研磨ヘッドを洗浄するヘッド洗浄装置と、を備えている、基板処理装置が提供される。

【0008】

一態様では、前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドを傾斜させるチルト機構を備えており、前記ヘッド洗浄装置は、前記チルト機構により、前記研磨ヘッドが前記基板の下方に配置されたときに、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する。
一態様では、前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドを傾斜させるチルト機構を備えており、前記チルト機構は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させて、前記洗浄液を除去する。
一態様では、前記ヘッド洗浄装置は、１枚の基板が研磨される毎に、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する。

【0009】

一態様では、前記ヘッド洗浄装置は、前記研磨ヘッドの上方に配置されており、前記研磨ヘッドの真上から前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する。
一態様では、前記洗浄液は、純水、導電性水、および界面活性剤溶液のうちのいずれかである。
一態様では、前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドを振動させる振動装置を備えており、前記振動装置は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを振動させて、前記洗浄液を除去する。

【0010】

一態様では、前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドに加圧気体を噴射する気体噴射装置を備えており、前記気体噴射装置は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、加圧気体を前記研磨ヘッドに噴射して、前記洗浄液を除去する。
一態様では、前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドに付着した洗浄液を吸引する吸引装置を備えており、前記吸引装置は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドに付着した洗浄液を吸引して、前記洗浄液を除去する。
一態様では、前記基板処理装置は、前記研磨ヘッドを円運動させる円運動機構を備えており、前記円運動機構は、前記ヘッド洗浄装置が前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを円運動させて、前記洗浄液を除去する。

【0011】

一態様では、基板を保持した状態で前記基板を回転させる基板回転工程と、研磨具を前記基板の周縁部に押し付けて、前記基板の周縁部を研磨する研磨工程と、前記基板の研磨中および／または研磨後において、洗浄液を前記研磨ヘッドに供給して、前記研磨ヘッドを洗浄するヘッド洗浄工程と、を備えている、基板処理方法が提供される。

【0012】

一態様では、前記ヘッド洗浄工程は、前記研磨ヘッドが前記基板の下方に配置されたときに、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する工程を含む。
一態様では、前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドの傾斜角度を連続的に変化させて、前記洗浄液を除去する、チルト工程を含む。
一態様では、前記ヘッド洗浄工程は、１枚の基板が研磨される毎に行われる。

【0013】

一態様では、前記ヘッド洗浄工程は、前記研磨ヘッドの真上から前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給する工程を含む。
一態様では、前記洗浄液は、純水、導電性水、および界面活性剤溶液のうちのいずれかである。
一態様では、前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを振動させて、前記洗浄液を除去する、振動工程を含む。

【0014】

一態様では、前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、加圧気体を前記研磨ヘッドに噴射して、前記洗浄液を除去する、噴射工程を含む。
一態様では、前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドに付着した洗浄液を吸引して、前記洗浄液を除去する、吸引工程を含む。
一態様では、前記基板処理方法は、前記洗浄液を前記研磨ヘッドに供給した後に、前記研磨ヘッドを円運動させて、前記洗浄液を除去する、円運動工程を含む。

【発明の効果】

【0015】

基板処理装置は、研磨ヘッドを洗浄するヘッド洗浄装置を備えている。したがって、ヘッド洗浄装置は、異物（異物を含む液体）の研磨ヘッドへの付着を防止し、または研磨ヘッドに付着した異物を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【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】基板処理装置の一実施形態を示す模式図である。

【図3】図２に示す基板処理装置を上方から見た模式図である。

【図4】チルト機構によって研磨ヘッドおよび円運動機構を下方に傾けた状態を示す模式図である。

【図5】チルト機構によって研磨ヘッドおよび円運動機構を上方に傾けた状態を示す模式図である。

【図6】研磨具支持構造体を円運動させるための円運動機構の一実施形態を示す模式図である。

【図7】研磨ヘッドを振動させる振動装置を示す図である。

【図8】研磨ヘッドに加圧気体を噴射する気体噴射装置を示す図である。

【図9】研磨ヘッドに付着した洗浄液を吸引する吸引装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、結晶方位を特定するために基板の周縁部に形成されたノッチ部とを含む領域として定義する。

【0018】

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）のウェハＷ（基板の一例）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から構成されるウェハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。図１（ｂ）のウェハＷにおいては、ベベル部は、ウェハ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よりも半径方向内側に位置する平坦部Ｅ１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よりも半径方向内側に位置する平坦部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。

【0019】

図２は、基板処理装置の一実施形態を示す模式図である。図２に示す基板処理装置は、基板の周縁部であるベベル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、研磨装置は、研磨対象物であるウェハＷを保持し、回転させる回転保持機構１０と、回転保持機構１０に保持されたウェハＷのベベル部を研磨してウェハＷのベベル部から異物や傷を除去する研磨ヘッド５０と、を備えている。

【0020】

図２は、回転保持機構１０がウェハＷを保持している状態を示している。回転保持機構１０は、ウェハ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、このシャフト５の下端に連結された保持ステージ駆動機構７と、を備えている。

【0021】

保持ステージ駆動機構７は、保持ステージ４を回転させ、かつ上下動させるための図示しないモータおよびエアシリンダを備えている。すなわち、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。

【0022】

ウェハＷは、図示しない搬送機構により、ウェハ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。ウェハＷは、その表面（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、回転保持機構１０は、ウェハＷを保持ステージ４の軸心Ｃｒ（すなわちウェハＷの軸心）を中心に回転させ、かつウェハ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。

【0023】

図２に示すように、基板処理装置は、隔壁１００と、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と、ウェハＷの表面に液体を供給する液体供給ノズル２８と、をさらに備えている。回転保持機構１０、研磨ヘッド５０、液体供給ノズル２８は、隔壁１００の内部に配置され、研磨具供給回収機構４１は隔壁１００の外に配置されている。

【0024】

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、ウェハ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。

【0025】

研磨テープ３１は、研磨テープ３１の研磨面がウェハＷのベベル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１００に設けられた開口部（図示せず）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は開口部を通って回収リール４４に回収される。

【0026】

研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１をウェハＷのベベル部に対して押圧する押圧機構５２を備えている。研磨テープ３１は、押圧機構５２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５２は、研磨テープ３１の裏面を支持する押圧パッド５２ａと、押圧パッド５２ａに連結されたエアシリンダ５２ｂと、を備える。一実施形態では、研磨具は、研磨テープ３１に代えて、砥石であってもよい。この場合、砥石は押圧機構５２を構成するエアシリンダ５２ｂに保持され、研磨具供給回収機構４１および押圧パッド５２ａは省略することができる。

【0027】

押圧機構５２は、研磨テープ３１をその裏側から押圧し、研磨テープ３１の研磨面をウェハＷのベベル部に接触させることによってウェハＷのベベル部を研磨する。研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１を支持するための複数のガイドローラ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆをさらに備えている。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５３ｇ，５３ｈ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５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇ，５３ｈによってガイドされる。特に、研磨ヘッド５０の先端に配置されたガイドローラ５３ａ，５３ｃは、ウェハＷのベベル部の被研磨面と平行な方向に研磨テープ３１が進行するように研磨テープ３１をガイドする。

【0028】

液体供給ノズル２８は、回転保持機構１０に保持されたウェハＷの上方に配置されている。液体供給ノズル２８は、図示しない液体供給源に接続されている。液体供給ノズル２８はウェハＷの中心Ｏ１を向いて配置されており、液体は液体供給ノズル２８からウェハＷの表面に供給される。ウェハＷの表面に供給された液体は、遠心力によりウェハＷの表面全体に広がり、ウェハＷのベベル部上に液体の流れを形成する。ウェハＷのベベル部は液体の存在下で研磨される。液体は、ウェハＷの周縁部から下方に流れ落ち、これにより研磨屑をウェハＷのベベル部から除去することができる。また、上述の液体は、ウェハＷの研磨で生じた研磨屑などの異物を含む液体がウェハＷの表面に付着することを防止する。その結果、ウェハＷの表面を清浄に保つことができる。本実施形態において、上述の液体としては、純水またはアルカリ水が使用される。

【0029】

上述したように、ウェハＷの周縁部を研磨すると、研磨屑などの異物が発生し、この異物が研磨ヘッド５０に付着するおそれがある。この状態で、ウェハＷの周縁部の研磨を継続すると、液体供給ノズル２８から供給された液体が研磨ヘッド５０に付着し、異物を含んだ液体が研磨ヘッド５０からウェハＷ上に落下するおそれがある。

【0030】

そこで、以下に示す実施形態では、異物を含んだ洗浄液が研磨ヘッド５０からウェハＷ上に落下することを確実に防止する基板処理装置について、説明する。

【0031】

図２に示すように、基板処理装置は、研磨具の一例である研磨テープ３１をウェハＷの周縁部に押し付けて、ウェハＷの周縁部を研磨する研磨ヘッド５０と、ウェハＷの研磨中および／または研磨後において、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給して、研磨ヘッド５０を洗浄するヘッド洗浄装置２００と、を備えている。

【0032】

ヘッド洗浄装置２００は、隔壁１００の内部において、研磨ヘッド５０の上方（より具体的には、真上）に配置されている。ヘッド洗浄装置２００は、移動不可能に、または移動可能に配置されてもよい。

【0033】

ヘッド洗浄装置２００は、洗浄アーム２０１と、研磨ヘッド５０を向いて配置された洗浄ノズル２０２と、を備えている。洗浄アーム２０１は、その内部に研磨ヘッド５０を洗浄するための洗浄液が通過する洗浄液ライン２０１ａを備えている。洗浄ノズル２０２は、洗浄アーム２０１の端部に取り付けられており、洗浄液ライン２０１ａに接続されている。

【0034】

ヘッド洗浄装置２００は、洗浄液ライン２０１ａを開閉する開閉弁２０５を備えており、この開閉弁２０５は、動作制御部１８０に電気的に接続されている。したがって、動作制御部１８０は、開閉弁２０５の動作を制御可能である。

【0035】

洗浄ノズル２０２は、洗浄液を研磨ヘッド５０に噴射する広角ノズルである。より具体的には、ヘッド洗浄装置２００は、洗浄ノズル２０２を通じて、洗浄液を円錐状に噴射して、研磨ヘッド５０の全体に洗浄液を供給する。洗浄液は、研磨ヘッド５０の真上から研磨ヘッド５０に向かって供給される。本実施形態では、洗浄液は、純水、導電性水、および界面活性剤溶液のうちのいずれかである。

【0036】

ヘッド洗浄装置２００は、ウェハＷの研磨中において、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給してもよい。このような構成により、ヘッド洗浄装置２００は、異物の研磨ヘッド５０への付着を防ぐことができる。本実施形態では、ウェハＷの研磨中に、研磨ヘッド５０を洗浄することができるため、基板処理装置は、ウェハＷの処理に必要な時間を延ばすことなく、ウェハＷを処理しつつ、研磨ヘッド５０を洗浄することができる。一実施形態では、ヘッド洗浄装置２００は、１枚のウェハＷが研磨される毎に洗浄液を研磨ヘッド５０に供給してもよい。

【0037】

一実施形態では、ヘッド洗浄装置２００は、液体供給ノズル２８が液体をウェハＷに供給すると同時に、洗浄液を供給してもよい。他の実施形態では、ヘッド洗浄装置２００は、研磨ヘッド５０がウェハＷの周縁部の研磨を開始すると同時に、洗浄液を供給してもよい。

【0038】

一実施形態では、研磨ヘッド５０は、その全体に疎水加工が施された表面を有してもよい。研磨ヘッド５０の全体に疎水加工を施すことにより、異物を含んだ液体の付着を効果的に防止することができるため、ヘッド洗浄装置２００による洗浄効果をより高めることができる。

【0039】

図３は、図２に示す基板処理装置を上方から見た模式図である。図３において、図面を見やすくするために、ヘッド洗浄装置２００の図示は省略されている。図３に示すように、基板処理装置は、研磨ヘッド５０を回転保持機構１０上のウェハＷの表面に対して傾斜させるチルト機構８１をさらに備えている。

【0040】

チルト機構８１は、回転駆動装置８２と、クランクアーム８５とを備えている。回転駆動装置８２は、図示しないモータ、プーリー、ベルトなどを備えている。クランクアーム８５の一端は円運動機構６１に連結され、その他端は回転駆動装置８２に連結されている。クランクアーム８５は、回転駆動装置８２の回転軸線Ｃｔを中心に回転される。回転軸線Ｃｔは、回転保持機構１０上のウェハＷの接線方向に延びている。回転駆動装置８２が回転軸心Ｃｔを中心にクランクアーム８５を時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転させると、クランクアーム８５に連結された円運動機構６１および研磨ヘッド５０も回転軸線Ｃｔを中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転する。

【0041】

回転駆動装置８２の回転軸線Ｃｔの延長線上には、研磨ヘッド５０に支持された研磨テープ３１の研磨面が位置している。したがって、回転駆動装置８２を駆動させると、研磨ヘッド５０は研磨テープ３１の研磨面を中心に時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ回転する。

【0042】

このように、回転軸線Ｃｔを中心に研磨ヘッド５０を回転させることにより、研磨ヘッド５０のウェハＷのベベル部に対する角度を変えることができる。回転駆動装置８２には、サーボモータやステッピングモータなどの位置や速度を精密に制御できるモータが採用されており、研磨ヘッド５０はプログラムされた所望の角度へ所望の速度で回転可能に構成されている。

【0043】

図４は、チルト機構８１によって研磨ヘッド５０および円運動機構６１を下方に傾けた状態を示す模式図であり、図５は、チルト機構８１によって研磨ヘッド５０および円運動機構６１を上方に傾けた状態を示す模式図である。図４では、研磨テープ３１は、ウェハＷのベベル部の下側領域に接触しており、図５では、研磨テープ３１は、ウェハＷのベベル部の上側領域に接触している。このように、ウェハＷのベベル部に沿って研磨ヘッド５０の角度を変えることにより、ウェハＷのベベル部の全体を研磨することができる。

【0044】

図３に示すように、研磨ヘッド５０は研磨ヘッド移動機構１０５に連結されている。研磨ヘッド移動機構１０５は、チルト機構８１の回転駆動装置８２に固定されており、研磨ヘッド５０は、チルト機構８１および円運動機構６１（後述する）を介して研磨ヘッド移動機構１０５に連結されている。研磨ヘッド移動機構１０５は、研磨ヘッド５０をウェハＷの半径方向に移動させることが可能に構成されている。研磨ヘッド移動機構１０５は、エアシリンダなどのリニアアクチュエータから構成することができる。研磨ヘッド移動機構１０５は、図２に示す動作制御部１８０に電気的に接続されており、動作制御部１８０によって動作を制御される。

【0045】

ウェハＷが回転保持機構１０の保持ステージ４上に搬送されるとき、およびウェハＷが回転保持機構１０の保持ステージ４から取り出されるときは、研磨ヘッド移動機構１０５は研磨ヘッド５０を保持ステージ４から離れる方向に移動させる。保持ステージ４に保持されたウェハＷのベベル部が研磨されるときは、研磨ヘッド移動機構１０５は研磨ヘッド５０をウェハＷに向けて移動させる。

【0046】

本実施形態では、基板処理装置は、１組の研磨ヘッド５０および研磨具供給回収機構４１を備えているが、一実施形態では、２組またはそれよりも多い研磨ヘッ５０および研磨具供給回収機構４１を備えてもよい。ヘッド洗浄装置２００の数は、研磨ヘッド５０の数に対応している。

【0047】

ヘッド洗浄装置２００は、チルト機構８１により、研磨ヘッド５０がウェハＷの下方に配置されたときに、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給するように構成されてもよい（図４参照）。このような構成により、研磨ヘッド５０を洗浄した洗浄液のウェハＷへの付着を確実に防止することができる。

【0048】

ヘッド洗浄装置２００は、ウェハＷの研磨終了後、より具体的には、ウェハＷが回転保持機構１０から搬送された後において、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給してもよい。このような構成により、研磨ヘッド５０を洗浄した洗浄液のウェハＷへの付着をより確実に防止することができる。

【0049】

チルト機構８１は、ヘッド洗浄装置２００が洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０の傾斜角度を連続的に変化させて、洗浄液を除去してもよい。つまり、チルト機構８１は、図４および図５に示すように、ウェハＷの周縁部を中心として、研磨ヘッド５０の角度を鉛直方向に変化させることにより、チルト機構８１は、研磨ヘッド５０に付着した液体（例えば、洗浄液）を振り払うことができる。

【0050】

研磨ヘッド５０は、研磨具支持構造体をウェハＷに対して相対的に円運動させる円運動機構６１をさらに備えている。本明細書において、研磨具支持構造体は、研磨具を支持し、研磨ヘッド５０の少なくとも一部を構成する構造体と定義される。本実施形態では、研磨具支持構造体は研磨ヘッド５０の全体である。研磨ヘッド５０は、回転保持機構１０にウェハＷが保持されているとき、ウェハＷの周縁部を向いている。

【0051】

図６は、研磨具支持構造体を円運動させるための円運動機構６１の一実施形態を示す模式図である。図６に示す円運動機構６１は、モータ６２と、モータ６２の回転軸６３に固定された偏心回転体６５と、偏心回転体６５に軸受６７を介して連結されたテーブル６９と、テーブル６９を支持する複数のクランク７０を備えている。図６では１つのクランク７０のみが図示されているが、少なくとも３つのクランク７０が偏心回転体６５の周りに配列されている。モータ６２は、基台７１に固定されている。

【0052】

偏心回転体６５の軸心６５ａは、モータ６２の回転軸６３の軸心６３ａから距離ｅだけ離れている。よって、モータ６２が作動すると、偏心回転体６５は半径ｅの円運動を行う。クランク７０は、互いに固定された第１軸体７２と第２軸体７３を有する。第１軸体７２の軸心７２ａと第２軸体７３の軸心７３ａも、同様に、距離ｅだけ離れている。第１軸体７２は、テーブル６９に保持された軸受７５によって回転可能に支持されており、第２軸体７３は軸受７７によって回転可能に支持されている。軸受７７は、基台７１に固定された支持部材７９に固定されている。

【0053】

上記構成によれば、モータ６２が回転すると、偏心回転体６５が半径ｅの円運動を行い、軸受６７を介して偏心回転体６５に連結されたテーブル６９も半径ｅの円運動を行う。本明細書において、円運動は、対象物が円軌道上を移動する運動と定義される。

【0054】

テーブル６９は、複数のクランク７０によって支持されているので、テーブル６９が円運動を行っているとき、テーブル６９自体は回転しない。このようなテーブル６９の運動は、並進回転運動とも呼ばれる。本明細書において、対象物自体は回転せずに、対象物が円軌道上を移動する運動は、並進回転運動と定義される。この並進回転運動は、円運動の１つの具体例である。本実施形態では、研磨ヘッド５０は、保持部材８９を介してテーブル６９に固定される。よって、研磨ヘッド５０は、テーブル６９とともに円運動（並進回転運動）を行う。本実施形態では、円運動機構６１は、研磨具支持構造体（研磨ヘッド５０全体）を並進回転運動させる並進回転機構である。本実施形態の円運動（並進回転運動）は、研磨ヘッド５０の向きを法線方向とする平面内での円運動（並進回転運動）である。

【0055】

円運動機構６１は、ヘッド洗浄装置２００が洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０を円運動させて、洗浄液を除去してもよい。このような構成により、円運動機構６１は、研磨ヘッド５０に付着した液体（例えば、洗浄液）を振り払うことができる。

【0056】

図７は、研磨ヘッド５０を振動させる振動装置を示す図である。図７に示すように、基板処理装置は、研磨ヘッド５０を振動させる振動装置２１０を備えている。振動装置２１０は、研磨ヘッド５０に取り付けられており、動作制御部１８０に電気的に接続されている。振動装置２１０は、動作制御部１８０の指令に従って振動し、研磨ヘッド５０は、振動装置２１０とともに振動する。振動装置２１０は、ヘッド洗浄装置２００が洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０を振動させて、洗浄液を除去する。

【0057】

図８は、研磨ヘッド５０に加圧気体を噴射する気体噴射装置を示す図である。図８に示すように、基板処理装置は、研磨ヘッド５０に加圧気体を噴射する気体噴射装置２１５備えている。気体噴射装置２１５は、研磨ヘッド５０に取り付けられた噴射アーム２１６と、研磨ヘッド５０を向いて配置された噴射ノズル２１７と、を備えている。噴射ノズル２１７は、噴射アーム２１６の端部に取り付けられており、噴射ノズル２１７に接続された気体流路２１９は、開閉弁２１８によって開閉可能である。

【0058】

動作制御部１８０は、開閉弁２１８に電気的に接続されており、開閉弁２１８を開閉することができる。動作制御部１８０が開閉弁２１７を開くと、加圧気体は、噴射ノズル２１７を通じて、研磨ヘッド５０に噴射される。気体噴射装置２１５は、ヘッド洗浄装置２００が洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、加圧気体を研磨ヘッド５０に噴射して、洗浄液を除去する。

【0059】

図９は、研磨ヘッド５０に付着した洗浄液を吸引する吸引装置を示す図である。図９に示すように、基板処理装置は、研磨ヘッド５０に付着した洗浄液を吸引する吸引装置２２０を備えている。研磨ヘッド５０は、その表面に取り付けられたヘッドカバー２２１を備えている。吸引装置２２０は、研磨ヘッド５０のヘッドカバー２２１に接続された吸引ライン２２２と、吸引ライン２２２に取り付けられ、かつ吸引ライン２２２を開閉する開閉弁２２３と、を備えている。

【0060】

ヘッドカバー２２１の表面には、複数の溝２２１ａが形成されており、これら複数の溝２２１ａのそれぞれには、複数の吸引孔２２１ｂが形成されている。吸引ライン２２２は、複数の吸引孔２２１ｂのそれぞれに接続されている。

【0061】

動作制御部１８０は、開閉弁２２３に電気的に接続されており、開閉弁２２３を開閉することができる。動作制御部１８０が開閉弁２２３を開くと、研磨ヘッド５０（より具体的には、ヘッドカバー２２１）に付着した液体は、吸引孔２２１ｂに吸い込まれて、研磨ヘッド５０から除去される。吸引装置２２０は、ヘッド洗浄装置２００が洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０に付着した洗浄液を吸引して、洗浄液を除去する。

【0062】

基板処理装置の動作について説明する。以下に説明する基板処理装置の動作は、図２に示す動作制御部１８０によって制御される。動作制御部１８０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。動作制御部１８０は、プログラムを格納した記憶装置１８０ａと、プログラムに従って演算を実行する処理装置１８０ｂと、を備えている。

【0063】

コンピュータからなる動作制御部１８０は、記憶装置１８０ａに電気的に格納されたプログラムに従って動作する。プログラムは、ウェハＷを保持した状態でウェハＷを回転させる基板回転工程を回転保持機構１０に実行させる動作を処理装置１８０ｂに実行させ、研磨具（本実施形態では、研磨テープ３１）をウェハＷの周縁部に押し付けて、ウェハＷの周縁部を研磨する研磨工程を研磨ヘッド５０に実行させる動作を処理装置１８０ｂに実行させ、ウェハＷの研磨中および／または研磨後において、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給して、研磨ヘッド５０を洗浄するヘッド洗浄工程をヘッド洗浄装置２００に実行させる動作を処理装置１８０ｂに実行させる指令を含んでいる。

【0064】

言い換えれば、動作制御部１８０は、基板回転工程を回転保持機構１０に実行させるステップと、研磨工程を研磨ヘッド５０に実行させるステップと、ヘッド洗浄工程をヘッド洗浄装置２００に実行させるステップと、を実行する。

【0065】

これらステップを動作制御部１８０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１８０に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介して通信装置（図示しない）から動作制御部１８０に入力されてもよい。記憶装置１８０ａは、ＲＡＭなどの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。処理装置１８０ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。

【0066】

研磨されるウェハＷは、図示しない搬送機構により、表面（デバイス面）が上向きの状態で、かつウェハ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。そしてウェハＷは、保持ステージ４の軸心Ｃｒ（すなわちウェハＷの軸心）を中心に回転される。次に、液体供給ノズル２８からウェハＷの表面に液体が供給される。ウェハＷの表面に供給された液体は、遠心力によりウェハＷの表面全体に広がり、ウェハＷのベベル部上に液体の流れを形成する。

【0067】

研磨テープ３１は、予め研磨ヘッド５０に供給されている。動作制御部１８０は、研磨具供給回収機構４１を駆動し、所定のテンションを掛けながら研磨テープ３１を押圧機構５２の端面と平行な方向に進行させる。

【0068】

ウェハＷの表面に液体を供給しながら、かつ研磨テープ３１を回転するウェハＷのベベル部に接触させながら、ウェハＷのベベル部を研磨する。ヘッド洗浄装置２００は、ウェハＷの研磨中に、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給してもよい。

【0069】

チルト機構８１によって研磨ヘッド５０のウェハＷに対する角度を変化させながら、ウェハＷの周縁部を研磨する場合、動作制御部１８０は、研磨ヘッド５０がウェハＷの下方に配置されたときに、開閉弁２０５を開いて、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給し、研磨ヘッド５０がウェハＷの上方に配置されたときに、開閉弁２０５を閉じてもよい。

【0070】

動作制御部１８０は、予め設定された時間が経過した後、回転保持機構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。ヘッド洗浄装置２００は、ウェハＷの研磨後に、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給してもよい。動作制御部１８０は、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０の傾斜角度を連続的に変化させて、洗浄液を除去するチルト工程をチルト機構８１に実行させてもよい。

【0071】

動作制御部１８０は、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０を振動させて、洗浄液を除去する振動工程を振動装置２１０に実行させてもよい。動作制御部１８０は、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、加圧気体を研磨ヘッド５０に噴射して、洗浄液を除去する噴射工程を気体噴射装置２１５に実行させてもよい。動作制御部１８０は、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０に付着した洗浄液を吸引して、洗浄液を除去する吸引工程を吸引装置２２０に実行させてもよい。動作制御部１８０は、洗浄液を研磨ヘッド５０に供給した後に、研磨ヘッド５０を円運動させて、洗浄液を除去する円運動工程を円運動機構６１に実行させてもよい。

【0072】

上述した複数の実施形態は、適宜組み合わせてもよい。特に、上述した実施形態では、研磨ヘッド５０に付着した洗浄液を除去するための複数の工程について説明したが、これら複数の工程は、可能な限り、組み合わされてもよい。

【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ことである。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とすべきである。

【符号の説明】

【0074】

４ 保持ステージ
５ シャフト
７ 保持ステージ駆動機構
１０ 回転保持機構
２８ 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
５０ 研磨ヘッド
５２ 押圧機構
５２ａ 押圧パッド
５２ｂ エアシリンダ
５３ａ～５３ｈ ガイドローラ
６１ 円運動機構
６２ モータ
６３ 回転軸
６３ａ 軸心
６５ 偏心回転体
６７ 軸受
６９ テーブル
７０ クランク
７１ 基台
７２ 第１軸体
７２ａ 軸心
７３ 第２軸体
７３ａ 軸心
７５ 軸受
７７ 軸受
７９ 支持部材
８１ チルト機構
８２ 回転駆動装置
８５ クランクアーム
８９ 保持部材
１００ 隔壁
１０５ 研磨ヘッド移動機構
１８０ 動作制御部
１８０ａ 記憶装置
１８０ｂ 処理装置
２００ ヘッド洗浄装置
２０１ 洗浄アーム
２０１ａ 洗浄液ライン
２０２ 洗浄ノズル
２０５ 開閉弁
２１０ 振動装置
２１５ 気体噴射装置
２１６ 噴射アーム
２１７ 噴射ノズル
２１８ 開閉弁
２１９ 気体流路
２２０ 吸引装置
２２１ ヘッドカバー
２２１ａ 溝
２２１ｂ 吸引孔
２２２ 吸引ライン
２２３ 開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】