JP6887371B2 - 基板処理装置、基板処理装置の制御方法、プログラムを格納した記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理装置の制御方法、プログラムを格納した記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、基板処理装置、基板処理装置の制御方法、基板処理装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体に関する。
近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ（例えばＣＭＯＳセンサー）などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェハを洗浄して、ウェハ上の異物を除去することが必要とされる。
ウェハの裏面（非デバイス面）にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェハの裏面に付着すると、ウェハが露光装置のステージ基準面から離間したりウェハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、ウェハの表面（デバイス面）にレジストを塗布した後に、露光工程前に、ウェハの裏面に付着した異物を除去することが必要とされる。
最近では、光学式露光技術の他に、ナノインプリント技術を使ったパターンニング装置が開発されている。このナノインプリント技術は、パターンニング用の押型をウェハに塗布された樹脂材料に押し付けることで配線パターンを転写する技術である。ナノインプリント技術では、押型とウェハ間、およびウェハとウェハ間での汚れの転写を避けるために、ウェハの表面に存在する異物を除去することが必要となる。
特開２０１３−１７２０１９号公報（特許文献１）には、ウェハを回転させながら、砥粒、研磨テープ等を備えるスクラバーを摺接させて、ウェハの表面及び／又は裏面に付着した異物を除去する基板処理装置が開示されている。
特開２０１３−１７２０１９号公報
しかしながら、比較的大きい研磨ヘッドだけで基板を研磨すると、基板に局所的な研磨不足が生じるおそれがある。例えば、基板の外周部は、基板の中央部よりも研磨ヘッドの研磨具と接触する時間が短くなり、研磨レートが低くなる傾向がある。このような研磨レートのばらつきは、基板の面内均一性を低下させ、露光工程に影響を与える可能性がある。本発明の目的は、上述した課題の少なくとも一部を解決することである。
本発明の一側面は、研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する第１研磨ヘッドと、 前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドであって、研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて前記第１面を研磨する前記第２研磨ヘッドと、 前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から流体圧によって前記基板を支持する基板支持機構と、を備えた基板処理装置に関す
る。
本発明の一側面は、基板を保持して前記基板を回転させる基板保持機構であって、前記基板の周縁部に接触可能する複数のローラを備え、各ローラがその軸心を中心に回転可能に構成されている、前記基板保持機構と、 研磨具を前記基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する第１研磨ヘッドと、 前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドであって、研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する前記第２研磨ヘッドと、を備えた基板処理装置に関する。
一実施形態に係る基板処理装置を備えた基板処理システムの平面図である。 研磨ユニットの研磨ヘッドの構成を示す模式的な平面図である。 研磨ユニットの研磨ヘッドの構成を示す模式的な平面図である。 第１実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。 静圧プレートの構成例である。 静圧プレートの構成例である。 静圧プレートの構成例である。 静圧プレートの平面形状の例である。 静圧プレートの平面形状の例である。 第２実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。 第２実施形態に係る研磨ユニットの模式的な平面図である。 静圧プレートの移動機構の構成例を示す。 第３実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。 第４実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。 静圧プレートの流体噴出口の構成例である。 静圧プレートの流体噴出口の構成例である。 研磨ユニットの基板保持機構の一例である。 研磨ユニットの基板保持機構の一例である。 研磨ユニットの他の例である。 研磨ユニットの他の例である。
（第１実施形態）
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を備えた基板処理システムの平面図である。基板処理システム１は、フロントロード部３を備えたロードアンロード部２と、基板処理装置としての第１研磨ユニット８および第２研磨ユニット９と、洗浄ユニット１１と、乾燥ユニット１３と、制御装置１４と、を備えている。また、ロードアンロード部２には、フロントロード部３の配列方向に沿って移動可能な第１搬送ロボット４が設置されている。また、第１研磨ユニット８および第２研磨ユニット９に隣接して、第２搬送ロボット６と、第１ウェハステーション５と、第２ウェハステーション７とが設置されている。また、洗浄ユニット１１に隣接して第３搬送ロボット１０が設置されており、洗浄ユニット１１と乾燥ユニット１３との間には、第４搬送ロボット１２が設置されている。
フロントロード部３は、複数のウェハを格納するウェハカセットを１又は複数載置することが可能に構成されている。ウェハカセットは、例えば、オープンカセット、ＳＭＩＦ(Standard Manufacturing Interface)ポッド、ＦＯＵＰ(Front Opening Unified Pod)である。第１搬送ロボット４は、フロントロード部３に搭載されたウェハカセットからウェハを取り出し、ウェハステーション５に載置する。
ウェハステーション５は、図示しない反転機を備えており、第１搬送ロボット４により
載置されたウェハの表面と裏面とを反転させる。第２搬送ロボット６は、反転後のウェハ（フェースダウンの状態）をウェハステーション５から取り出し、研磨ユニット８又は研磨ユニット９に搬入する。研磨ユニット８及び研磨ユニット９は、後述するように、ウェハを保持して回転させる基板保持機構と、研磨具が設けられた研磨ヘッドとを備えている。研磨ユニット８及び研磨ユニット９では、いわゆる裏面研磨装置であり、基板保持機構によってウェハを回転させながら、ウェハの裏面（上方に向いている）を研磨ヘッドの研磨具により研磨する。ここでは、研磨ユニット８及び研磨ユニット９が共に裏面研磨装置である場合を説明する。ウェハカセットから取り出されたウェハは、何れかの研磨ユニットにおいて裏面研磨処理された後に、洗浄、乾燥処理され、ウェハカセットに戻される。他の実施形態では、一方の研磨ユニットを裏面研磨装置とし、他方の研磨ユニットをべベル研磨装置、またはウェハ外周領域を研磨する装置としてもよい。この場合、一方の研磨ユニットで研磨処理されたウェハは、その後、他方の研磨ユニットで研磨処理された後に、洗浄、乾燥される。
また、第２搬送ロボット６は、研磨ユニット８又は研磨ユニット９で処理された後のウェハをウェハステーション７に載置する。第３搬送ロボット１０は、ウェハステーション７から研磨処理後のウェハを取り出し、洗浄ユニット１１に搬入する。洗浄ユニット１１は、研磨処理後のウェハに対して洗浄処理を施す。一実施形態では、洗浄ユニット１１は、ウェハを挟むように配置された上側ロールスポンジおよび下側ロールスポンジを備えており、洗浄液をウェハの両面に供給しながら、これらのスポンジでウェハの両面を洗浄する。
第４搬送ロボット１２は、洗浄ユニット１１で洗浄されたウェハを取り出し、乾燥ユニット１３に搬入する。乾燥ユニット１３は、洗浄後のウェハを乾燥する。一実施形態では、乾燥ユニット１３は、ウェハをその軸心周りに高速で回転させることによってウェハをスピン乾燥する。その後、乾燥後のウェハは、第１搬送ロボット３によって取り出され、ウェハカセットに戻される。
制御装置１４は、上述した基板処理装置１の各部の動作を制御する。制御装置１４は、各種の設定データ及び各種のプログラムを格納したメモリと、メモリのプログラムを実行するＣＰＵと、を有する。メモリを構成する記憶媒体は、揮発性の記憶媒体及び／又は不揮発性の記憶媒体を含むことができる。記憶媒体は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどの任意の記憶媒体の１又は複数を含むことができる。メモリが格納するプログラムは、例えば、各搬送ロボットの搬送を制御するプログラム、各研磨ユニットの研磨処理を制御するプログラム、洗浄ユニットの洗浄処理を制御するプログラム、乾燥ユニットの乾燥処理を制御するプログラムを含む。また、制御装置１４は、基板処理装置１及びその他の関連装置を統括制御する図示しない上位コントローラと通信可能に構成され、上位コントローラが有するデータベースとの間でデータのやり取りをすることができる。
図２Ａ、図２Ｂは、研磨ユニットの研磨ヘッドの構成を示す模式的な平面図である。図２Ａは、研磨ヘッドが退避位置にある場合を示す。図２Ｂは、研磨ヘッドが研磨位置にある場合を示す。本実施形態の研磨ユニットは、複数の研磨ヘッドを備えている。以下では、一例として、研磨ユニットが２つの研磨ヘッド２１、２３を備える場合について説明するが、３つ以上の研磨ヘッドを備えてもよい。なお、図２Ａ、Ｂでは図示省略するが、各研磨ユニットには、ウェハＷにリンス液を供給するリンス液供給ノズル（図１２参照）が設けられている。
研磨ヘッド２１は、ウェハＷの半径より大きな直径を有する。研磨ヘッド２１の底面（ウェハに当接する側）には、研磨具としての１又は複数の研磨テープが取り付けられてい
る。例えば、研磨ヘッド２１の底面に３枚の研磨テープが放射状に配置される。研磨テープの両端は、研磨ヘッド２１内に配置された図示しない２つのリールに保持されており、２つのリール間を延びる研磨テープの下面がウェハの面に接触可能とされている。なお、研磨具としては、砥粒を含むパッド、固定砥粒などその他の研磨具を使用することもできる。研磨ヘッド２１は、揺動アーム２２の一端に回転可能に保持されている。研磨ヘッド２１は、揺動アーム２２の一端側に設けられた図示しないヘッド回転機構により回転される。揺動アーム２２の他端は、図示しない揺動軸に接続されており、図示しない軸回転機構の回転により揺動軸が回転されると、揺動アーム２２が揺動される（例えば、図１の状態から図２の状態、又はその逆）。揺動アーム２２の揺動により、研磨ヘッド２１は、退避位置（図２Ａ）と研磨位置（図２Ｂ）との間で揺動される。また、揺動軸には、図示しない昇降機構が連結されており、昇降機構によって研磨ヘッド２１が昇降される。
研磨ヘッド２３は、研磨ヘッド２１の直径よりも小さな直径を有する。研磨ヘッド２３の底面（ウェハに当接する側）には、研磨具としての１又は複数の研磨テープが取り付けられている。例えば、研磨ヘッド２３の底面に３枚の研磨テープが放射状に配置される。研磨テープの両端は、研磨ヘッド２３内に配置された図示しない２つのリールに保持されており、２つのリール間を延びる研磨テープの下面がウェハの面に接触可能とされている。なお、研磨具としては、砥粒を含むパッド、固定砥粒などその他の研磨具を使用することもできる。研磨ヘッド２３は、揺動アーム２４の一端に回転可能に保持されている。研磨ヘッド２３は、揺動アーム２４の一端側に設けられた図示しないヘッド回転機構により回転される。揺動アーム２４の他端は、図示しない揺動軸に接続されており、図示しない軸回転機構の回転により揺動軸が回転されると、揺動アーム２４が揺動される。揺動アーム２４の揺動により、研磨ヘッド２３は、退避位置（図２Ａ）と研磨位置（図２Ｂ）との間で揺動される（例えば、図１の状態から図２の状態、又はその逆）。また、揺動軸には、図示しない昇降機構が連結されており、昇降機構によって研磨ヘッド２３が昇降される。ウェハＷは、基板保持機構により保持され、回転される。基板保持機構は、例えば、ウェハＷの外周縁に配置された複数のローラ２−１１（図２Ａ、図２Ｂ、図１２）を備え、これらの複数のローラ２−１１でウェハＷを挟持した状態で、各ローラ２−１１がその軸心周りに回転（自転）することにより、各ローラ２−１１は公転することなく、ウェハＷを回転させる。また、基板保持機構は、図１１に示すような、ウェハＷを狭持して公転することでウェハＷを回転させるチャック１−１１を備える構成であってもよい。各研磨ヘッド２１、２４の回転方向は、図２Ｂに示すように、ウェハＷの回転方向と同一であっても、異なる方向であってもよい。また、各研磨ヘッド２１、２４の回転方向が互いに異なってもよい。
また、ウェハＷの研磨面（本実施形態では、裏面）には、図示しないノズルにより研磨液又は純水が供給される。
相対的に大径の研磨ヘッド２１に加えて、相対的に小径の研磨ヘッド２３を使用する理由は、以下の通りである。ウェハＷの外周部では、研磨ヘッド２１による接触時間が短く、研磨レートが相対的に低くなる。そのため、ウェハＷの外周部において、小径の研磨ヘッド２３によって、ウェハＷを補足研磨する。研磨ヘッド２１の研磨と同時に、或いは、研磨ヘッド２１による研磨後に、研磨ヘッド２３によりウェハＷの外周部を追加的に研磨することにより、ウェハＷの裏面の研磨量を均一に近づけることができる。この結果、研磨処理後のウェハＷの裏面の面内均一性を向上し得る。
図３は、第１実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。ここでは、基板保持機構の図示を省略している。研磨ユニット８、９では、前述した研磨ヘッド２１、２３がウェハＷの裏面に当接してウェハの裏面Ｓ１を研磨する。このとき、研磨ヘッド２１、２３でウェハＷを裏面Ｓ１から表面Ｓ２（この例では、上方から下方に）に向かって押圧するため、研磨ヘッドとは反対側の表面Ｓ２側から基板支持機構（静圧支持機構）３０に
よってウェハＷを支持する。言い換えれば、研磨ヘッド２１、２３がウェハＷの裏面を押圧する力に抗する支持力を静圧支持機構３０によってウェハの表面から加えることにより、ウェハＷが撓むことを抑制する。
静圧支持機構３０は、静圧プレート３１と、静圧プレート３３とを備えている。静圧プレート３１は、研磨ヘッド２１に対応して設けられている。静圧プレート３１は、研磨ヘッド２１の直径より若干大きく形成されており、平面視において、研磨ヘッド２１の全体を包含し得るように構成、配置されている。静圧プレート３１は、ウェハＷに面する側に支持面３２を有しており、支持面３２とウェハＷの表面との間に若干の隙間を有して配置されている。静圧プレート３１には、後述する流体供給路が形成されており、この流体供給路を介して流体（液体または気体、例えば、純水）が支持面３２に供給されることによって、ウェハＷの表面が流体によって非接触で支持される。
静圧プレート３３は、研磨ヘッド２３に対応して設けられている。静圧プレート３３は、研磨ヘッド２３の直径より大きく形成されており、平面視において、研磨ヘッド２３の全体を包含し得るように構成、配置されている。静圧プレート３３は、ウェハＷに面する側に支持面３４を有しており、支持面３４とウェハＷの表面との間に若干の隙間を有して配置されている。静圧プレート３３には、後述する流体供給路が形成されており、この流体供給路を介して流体（液体または気体、例えば、純水）が支持面３４に供給されることによって、ウェハＷの表面が流体によって非接触で支持される。
図４Ａから図４Ｃは、静圧プレートの構成例を示す。ここでは、基板保持機構の図示を省略している。また、ここでは、静圧プレート３１を例に挙げて説明するが、静圧プレート３３も同様の構成を有する。但し、静圧プレート３１と静圧プレート３３とは、異なるタイプの構成を有してもよい。例えば、静圧プレート３１が図４Ａの構成であり、静圧プレート３３が図４Ｂの構成であってもよい。また、静圧プレート３１と静圧プレート３３は、図４から図４Ｃ以外の構成を備えてもよい。
図４Ａに示す例では、静圧プレート３１は、加圧された流体（圧力流体）である流体４１を導入するための流体供給路３１ａを有している。流体供給路３１ａは、流体４１を保持するポケット（凹部）３１ｂに連結されている。研磨ヘッド２１により基板Ｗの裏面Ｓ１に印加された荷重は、ポケット３１ｂの中の流体４１と、ポケット３１ｂから静圧プレート３１の支持面３２にオーバフローした流体によって受けられる。図４Ｂに示す例では、流体供給路３１ａから導入された流体４１は、支持面３２の全体に広がり、研磨ヘッド２１により基板Ｗの裏面に印加された荷重を受ける。図４Ｃに示す例では、静圧プレート３１の支持面３２には、多数の通孔３１ｃが形成されており、これらの通孔３１ｃを通じて流体４１が流体供給路３１ａから支持面３２に供給される。支持面３２に供給された流体４１によって、研磨ヘッド２１により基板Ｗの裏面Ｓ１に印加された荷重を受ける。図４ＡからＣには、図２Ａ、Ｂを参照して上述した基板保持機構としての複数のローラ２−１１（図２Ａ、図２Ｂ、図１２）も示す。これらの複数のローラ２−１１でウェハＷを挟持した状態で、各ローラ２−１１がその軸心周りに回転（自転）することにより、各ローラ２−１１は公転することなく、ウェハＷを回転させる。また、基板保持機構は、図１１に示すような、ウェハＷを狭持して公転することでウェハＷを回転させるチャック１−１１を備える構成であってもよい。
図５Ａ、図５Ｂは、静圧プレートの平面形状の例である。図５Ａの例では、静圧プレート３１、３３は、それぞれ、研磨ヘッド２１、２３と同心円状の形状を有する。静圧プレート３１、３３の直径は、それぞれ、研磨ヘッド２１、２３の直径と同等か、若干大きく形成される。図５Ｂの例では、静圧プレート３１、３３の直径は、それぞれ、研磨ヘッド２１、２３の直径よりも大きい、円形または楕円形の一部として構成されている。また、
図５Ａ、図５Ｂにおいて、静圧プレート３１、３３のウェハＷの外周に隣接する部分では、ウェハＷを保持する基板保持機構（例えば、図１１のチャック１−１１）と干渉しない形状とされている。なお、ウェハＷとともに回転しないような基板保持機構（例えば、図５Ａ、図５Ｂ、図１２のローラ２−１１）を使用する場合には、静圧プレート３１、３３は、ウェハＷの外周に重なっても、外周よりも外側まで延びていてもよい。
（第２実施形態）
図６Ａは、第２実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。図６Ｂは、第２実施形態に係る研磨ユニットの模式的な平面図である。ここでは、基板保持機構の図示を省略している。本実施形態の研磨ユニットは、小径の研磨ヘッド２３が揺動しつつ研磨処理を行う点で、第１実施形態に係る研磨ユニットと異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
研磨ヘッド２３の揺動は、上述したように、揺動アーム２４が揺動軸周りに回転されることにより成される。また、静圧プレート３３は、研磨ヘッド２３の揺動に追従する。即ち、静圧プレート３３は、研磨ヘッド２３の移動に伴い、平面視において、常に、研磨ヘッド２３を包含するように移動する。
図７は、静圧プレートの移動機構の構成例を示す。ここでは、基板保持機構の図示を省略している。この例では、静圧プレート３３は、ボールねじ機構３６に連結されており、ボールねじ機構３６がモータ３５で駆動される。ボールねじ機構３６は、モータ３５の回転運動を直進運動に変換し、静圧プレート３３を往復移動させる。なお、静圧プレートの移動機構としては、モータ及びボールねじ機構の構成に限らず、ラックピニオン機構、エアシリンダ、ソレノイド等の任意の駆動機構を使用することができる。なお、研磨ヘッド２３が円弧状に揺動するのに対して、静圧プレート３３は直線運動するため、研磨ヘッド２３の領域を常に静圧プレート３３で包含できるように、静圧プレート３３は、研磨ヘッド２３の直径よりも大きな直径に形成することが好ましい。
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。ここでは、基板保持機構の図示を省略している。本実施形態の研磨ユニットは、小径の静圧プレート３３が省略され、大径の静圧プレート３１が移動可能に構成されている点で、第１実施形態に係る研磨ユニットと異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
本実施形態では、静圧プレート３１は、研磨ヘッド２１に対応する位置と、研磨ヘッド２３に対応する位置との間で移動可能である。静圧プレート３１は、前述したように、研磨ヘッド２１に対応する位置では、平面視において、研磨ヘッド２１を包含するように配置される。また、静圧プレート３１は、研磨ヘッド２３に対応する位置では、平面視において、研磨ヘッド２３を包含するように配置される。研磨ヘッド２１と研磨ヘッド２３の寸法の関係から、大径の研磨ヘッド２１に対応する静圧プレート３１は、研磨ヘッド２３より十分大きい。研磨ヘッド２３の移動機構は、第２実施形態において、静圧プレート３３を往復移動させる移動機構として説明したものと同様の移動機構を採用することができる。つまり、モータ及びボールねじ機構、ラックピニオン機構、エアシリンダ、ソレノイド等の任意の駆動機構を使用することができる。本実施形態では、研磨ヘッド２１による研磨処理後に、研磨ヘッド２３の研磨処理を実行する。または、その逆の順番で行ってもよい。研磨ヘッド２１による研磨処理時には、静圧プレート３１を研磨ヘッド２１に対応する位置（対向する位置）に設置する。研磨ヘッド２１による荷重を静圧プレート３１で受けつつ、研磨ヘッド２１による研磨処理を実行する。そして、研磨ヘッド２３の研磨処理時には、静圧プレート３１を移動機構により研磨ヘッド２３に対応する位置（対向する
位置）に移動させる。研磨ヘッド２３による荷重を静圧プレート３１で受けつつ、研磨ヘッド２３による研磨処理を実行する。
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る研磨ユニットの模式的な側面図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、静圧プレートの平面図である。ここでは、基板保持機構の図示を省略している。本実施形態では、２つの研磨ヘッドに対して、共通の静圧プレート５０が設けられている点で、第１実施形態と異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
静圧プレート５０は、２つの流体供給ライン５３、５４に接続されており、各流体供給ライン５３、５４には流量制御バルブ５５、５６が設けられている。流量制御バルブ５５、５６は、制御装置１４からの信号によって流量が制御される。また、流体供給ライン５３、５４は、流体供給源５６に接続されており、流体供給源５６から圧力流体（液体又は気体）の供給を受ける。液体は、例えば、ＤＩＷ（純水）である。
静圧プレート５０の支持面５１には、図１０Ａに示すように、研磨ヘッド２１に対応する領域において、複数の通孔又は流体噴出口３１ｃが形成されており、研磨ヘッド２３に対応する領域において、複数の通孔又は流体噴出口３２ｃが形成されている（図４Ｃ参照）。複数の流体噴出口３１ｃは、流体供給ライン５３に連通している。複数の流体噴出口３２ｃは、流体供給ライン５４に連通している。流体供給ライン５３から流体噴出口３１ｃを通って支持面５１に供給される流体によって、研磨ヘッド２１による荷重を受け、流体供給ライン５４から流体噴出口３２ｃを通って支持面５１に供給される流体によって、研磨ヘッド２３による荷重を受けるように構成されている。研磨ヘッド２１または研磨ヘッド２３の一方のみ使用する場合には、使用しない研磨ヘッドに対応する静圧プレートへの流体の供給を流量制御バルブ５５又は５６によって遮断してもよい。なお、流量制御バルブ５５、５６に代えて開閉バルブを使用してもよい。
小径の研磨ヘッド２３を揺動させる場合には、図１０Ｂに示すように、流体噴出口３２ｃを複数の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に形成し、各領域の流体噴出口を別々の流体供給ライン５４Ａ１、５４Ａ２、５４Ａ３（図示略）に接続し、各流体供給ラインに設けられた制御バルブを制御して、流体を各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の流体噴出口３２ｃに順次供給するようにしてもよい。また、全領域Ａ１、Ａ２、Ａ３（研磨ヘッド２３の可動範囲）の流体噴出口３２ｃに同時に流体を供給して、研磨ヘッド２３の揺動範囲全てをカバーするようにしてもよい。
図１１は、研磨ユニットの基板保持機構の一例である。ここでは、図面の複雑化を避けるため、１つの研磨ヘッド及び静圧プレートのみ示すが、実際には、上述したように複数の研磨ヘッド及び静圧プレートが配置される。各研磨ヘッド及び各静圧プレートは、研磨位置においてウェハの外周縁側で、各チャック１−１１を避けるような形状とされている。この例では、ウェハＷの外周縁に複数配置された複数のチャック１−１１でウェハＷの外周縁をクランプすることによって、ウェハ１−１１が保持される。各チャック１−１１は、円筒状の基板回転機構１−１０の回転基台１−１６に固定されている。回転基台１６は、アンギュラコンタクト玉軸受２０、２０を介して、静止部材１４に回転自在に支持されている。中空モータ１−１２のロータが回転機台１６に固定され、ステータが静止部材１４に固定されている。中空モータ１−１２が回転すると、回転基台１６が静止部材１４に対して回転し、各チャック１−１１はウェハＷを保持した状態で回転する。このとき、各チャック１−１１は、ウェハＷの中心周りに公転する。なお、各チャック１−１１は、昇降機構１−３０により上昇され、ウェハＷを開放するように構成されている。図１１において、研磨ヘッド１−５０は、研磨具としての研磨テープ１−６１を備えている。研磨
ヘッド１−５０は、シャフト１−５１を介して揺動アーム１−５３の一端に連結されており、揺動アーム１−５３の他端は揺動軸１−５４に固定されている。揺動軸１−５４は軸回転機構１−５５に連結されている。この軸回転機構１−５５により揺動軸１−５４が駆動されると、研磨ヘッド１−５０が、退避位置（図２Ａ）と研磨位置（図２Ａ）との間を移動するようになっている。揺動軸１−５４には、研磨ヘッド１−５０を上下方向に移動させる昇降機構１−５６がさらに連結されている。この昇降機構１−５６は、揺動軸１−５４およびシャフト１−５１を介して研磨ヘッド１−５０を昇降させる。研磨ヘッド１−５０は、昇降機構１−５６によりウェハＷの上面に接触するまで下降される。昇降機構１−５６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。静圧支持機構１−９０は、上述したような構成の静圧プレート１−９１を備え、静圧プレート１−９１が、昇降機構１−９８により昇降され、回転機構１−９９により回転される。なお、この構成の基板保持機構を採用する場合には、研磨ヘッド、静圧プレートは、研磨処理中に公転するチャック１−１１と干渉しない形状または配置をとる必要がある。
図１２は、研磨ユニットの基板保持機構の一例である。この例では、ウェハＷの外周縁に配置された複数のローラ２−１１でウェハＷを挟持した状態で、各ローラ２−１１がその軸心周りに回転（自転）することにより、各ローラ２−１１は公転することなく、ウェハＷを回転させる。図中、２−１はウェハＷの裏面、２−２はウェハＷの表面である。基板保持機構２−１０は、ウェハＷの外周縁に接触可能な複数のローラ２−１１と、これらのローラ２−１１をそれぞれの軸心を中心に回転させるローラ回転機構２−１２とを備えている。一例では、４つのローラが設けられるが、３つ以下、５つ以上のローラを設けてもよい。一実施形態では、ローラ回転機構１２は、モータ、ベルト、プーリなどを備える。ローラ回転機構１２は、複数のローラ２−１１を同じ方向に同じ速度で回転させる。ウェハＷの研磨中、ウェハＷの外周縁は、複数のローラ２−１１によって挟持される。ウェハＷは、水平に保持され、ローラ２−１１の回転によってウェハＷはその軸心を中心に回転される。研磨ヘッド組立体２−４９は、研磨ヘッド２−５０を有している。研磨ヘッド２−５０は、前述した揺動アーム（図示省略）に連結されている。研磨ヘッド２−５０は、搖動アームに取り付けられたヘッドシャフト２−５１に連結されている。このヘッドシャフト２−５１は、研磨ヘッド２−５０をその軸心を中心として回転させるヘッド回転機構２−５８に連結されている。さらに、ヘッドシャフト２−５１には、研磨ヘッド２−５０に下向きの荷重を付与する荷重付与装置としてのエアシリンダ２−５７が連結されている。研磨ヘッド２−５０は、ウェハＷの面を研磨するための研磨具としての複数の研磨テープ２−６１等を備えている。一実施形態では、ヘッド回転機構５８は、モータ、ベルト、プーリ等の構成を備える。静圧プレート２−９０は、支持面２−９１に形成された複数の流体噴射口２−９４と、流体噴射口２−９４に接続された流体供給路２−９２とを備えている。流体供給路２−９２は、図示しない流体供給源に接続されている。また、リンス液供給ノズル２−２７が設けられており、リンス液供給ノズル２−２７は、リンス液をウェハＷの中心に供給し、リンス液は回転するウェハＷの遠心力によりウェハ面上を広がる。なお、図１２では、１つの研磨ヘッドを図示するが、上述したように研磨ヘッドは２つ（又はそれ以上）設けられる。
この構成の基板保持機構を採用する場合には、固定された位置にある複数のローラ２−１１を避けるように予め研磨ヘッド、静圧プレートの形状または配置を設定すれば、ウェハＷの回転中に、研磨ヘッド、静圧プレートがチャック（ローラ）に干渉することはない。従って、研磨ヘッド、静圧プレートがウェハＷの外周縁に到達するように、又は、ウェハＷの外周縁を超えて半径方向外方まで延びるように配置することができる。
図１３、図１４は、研磨ユニットの他の例である。この例では、ウェハＷの表面が上側、裏面が下側に配置された状態で、研磨テープ３−２４を備える研磨ヘッド３−１４が、
ウェハＷの裏面の外周部を研磨しつつ、研磨ヘッド移動機構３−３５により移動され、ウェハのべベル部を含む外周側領域全体を研磨する（図１４）。この例では、基板保持機構１２は、ウェハＷを真空吸着により保持する基板ステージ３−１７と、基板ステージ３−１７を回転させるモータ３−１９とから構成されている。研磨ヘッド３−１４は、研磨具としての研磨テープ３−２２を保持する複数のローラと、研磨テープ３−２２をウェハＷの裏面に押し付ける押圧部材３−２４と、押圧部材３−２４に押圧力を付与するアクチュエータとしてのエアシリンダ３−２５とを備えている。研磨テープ３−２２は、繰り出しリールから研磨ヘッド３−１４を経由して巻取りリールに所定の速度で送られる。研磨ヘッド３−１４は、研磨ヘッド移動機構３−３５に連結されている。この研磨ヘッド移動機構３−３５は、研磨ヘッド３−１４をウェハＷの半径方向外側に移動させるように構成されている。研磨ヘッド移動機構３−３５は、例えばボールねじとサーボモータとの組み合わせから構成される。基板ステージ１７に保持されたウェハＷの上方および下方には、ウェハＷに研磨液（純水）を供給する液体供給ノズルが配置されている。このような構成において、ウェハＷの表面の外周部（図１３の研磨ヘッド３−１４に対応する位置）に、上述した静圧プレート３１又は３３を配置することにより、ウェハＷの撓みを抑制することができる。この例では、静圧プレート３１又は３３は、ウェハＷの上方に配置される。なお、研磨ヘッド３−１４と静圧プレート３１又は３３の上下を入れ替えてもよい。即ち、研磨ヘッド３−１４をウェハＷの上方に配置し、静圧プレート３１又は３３をウェハＷの下方にするようにしてもよい。
上記実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
第１形態によれば、 研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する第１研磨ヘッドと、 前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドであって、研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて前記第１面を研磨する前記第２研磨ヘッドと、 前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドにそれぞれ対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から流体圧によって前記基板を支持する基板支持機構と、を備えた基板処理装置が提供される。
この形態によれば、第１研磨ヘッドにより基板の第１面の全体を研磨するとともに、より小径の第２研磨ヘッドにより基板の第１面の研磨レートの低い部分を補足研磨することができるので、基板を均一に研磨することができる。また、第１研磨ヘッド及び第２研磨ヘッドにそれぞれ対応して、基板の第２面側から基板を支持するため、第１研磨ヘッド及び第２研磨ヘッドによる押し付け力に応じて適切な範囲で、基板を反対側から支持することができる。従って、第１及び第２研磨ヘッドに対応する領域以外において、不要な支持力を基板に加えることを抑制できる。また、流体の使用量を低減できる。
形態２によれば、形態１の基板処理装置において、 前記基板支持機構は、 前記第１研磨ヘッドに対応して前記基板を支持する第１静圧プレートと、 前記第２研磨ヘッドに対応して前記基板を支持する第２静圧プレートと、を有する。
この形態によれば、第１及び第２研磨ヘッドに対応して第１及び第２静圧プレートをそれぞれ設けるため、簡易な構成により、第１研磨ヘッド及び第２研磨ヘッドによる押し付け力に応じて適切な範囲で、基板を反対側から支持することができる。
形態３によれば、形態２の基板処理装置において、 前記第２研磨ヘッドは、研磨処理中に揺動しつつ前記基板を研磨し、 前記第２静圧プレートは、前記第２研磨ヘッドに追従して移動することができるように構成されている。
この形態によれば、小径の第２研磨ヘッドを揺動させることにより、基板の研磨レートの低い部分において、更に研磨レートを向上させることができる。この結果、研磨時間を短縮できる。また、第２静圧プレートが第２研磨ヘッドに追従して移動するため、第２研磨ヘッドが押し付けられる基板の領域を第２静圧プレートによって適切に支持することが
できる。
形態４によれば、形態１の基板処理装置において、 前記基板処理機構は、 前記第１研磨ヘッドに対応する領域と、前記第２研磨ヘッドに対応する領域との間で移動可能に構成された静圧プレートを有する。
この形態によれば、共通の静圧プレートを使用して、第１研磨ヘッドに対応する基板の支持と、第２研磨ヘッドに対応する基板の支持とを実現できる。
形態５によれば、形態１の基板処理装置において、 前記基板処理機構は、 前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して前記基板を支持する静圧プレートと、 前記静圧プレートの前記第１研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第１流体ラインと、
前記静圧プレートの前記第２研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第２流体ラインを有する。
この形態によれば、共通の静圧プレートを移動させることなく、第１及び第２流体ラインから第１及び第２研磨ヘッドに対応する領域にそれぞれ流体を供給することにより、第１研磨ヘッドに対応する基板の支持と、第２研磨ヘッドに対応する基板の支持とを適切な範囲で実現できる。
形態６によれば、形態５の基板処理装置において、 前記第２研磨ヘッドは、研磨処理中に揺動しつつ前記基板を研磨し、 前記静圧プレートは、前記流体を前記基板の前記第２面上に供給する位置を、前記第２研磨ヘッドに追従して変更できるように構成されている。
この形態によれば、小径の第２研磨ヘッドを揺動させることにより、基板の研磨レートの低い部分において、更に研磨レートを向上させることができる。この結果、研磨時間を短縮できる。また、流体の供給位置を第２研磨ヘッドに追従して移動するため、第２研磨ヘッドが押し付けられる基板の領域を流体によって適切に支持することができる。
形態７によれば、形態１乃至６の何れかの基板処理装置において、 前記第２研磨ヘッドは、前記第１研磨ヘッドよりも前記基板の半径方向外方において、前記基板を研磨するように配置される。
この形態によれば、研磨レートが低くなる傾向がある基板の外周部において、補足研磨を行うことによって、研磨後の基板の面内均一性を向上できる。
形態８によれば、形態１乃至７の何れかの基板処理装置において、 前記基板の前記第１面は、デバイスが形成されていない面であり、 前記研磨処理は、前記基板の前記第２面にレジストが塗布された後、露光処理前に実行される研磨処理である。
この形態によれば、非デバイス面の面内均一性が、その後のデバイス面に対する露光工程に与える影響を抑制することができる。
形態９によれば、基板を保持して前記基板を回転させる基板保持機構であって、前記基板の周縁部に接触可能する複数のローラを備え、各ローラがその軸心を中心に回転可能に構成されている、前記基板保持機構と、 研磨具を前記基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する第１研磨ヘッドと、 前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドであって、研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する前記第２研磨ヘッドと、を備えた基板処理装置が提供される。
この形態によれば、基板を保持するローラが基板とともに回転しない。そのため、基板の端部まで、或いは、基板の径方向外側まで研磨ヘッドを配置することができる。その結果、基板の端部まで研磨することができる。更に、第１研磨ヘッドにより基板全体を研磨するとともに、より小径の第２研磨ヘッドにより基板の研磨レートの低い部分を補足研磨
することができるので、基板を均一に研磨することができる。
形態１０によれば、第１研磨ヘッドの研磨具を基板の第１面に摺接させつつ、前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、 前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から前記基板を支持すること、を含む、基板処理方法が提供される。
この形態によれば、形態１と同様の作用効果を奏する。
形態１１によれば、基板の周縁部に複数のローラを接触させ、各ローラをその軸心周りに回転させることによって、前記基板を回転させること、 前記基板の回転中に、第１研磨ヘッド、及び前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドによって、前記基板の第１面を研磨すること、を含む、基板処理方法が提供される。
この形態によれば、形態９と同様の作用効果を奏する。
形態１２によれば、基板処理装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した不揮発性の記憶媒体であって、 第１研磨ヘッドの研磨具を基板の第１面に摺接させつつ、前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、 前記研磨処理中、前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から前記基板を支持すること、をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体に関する。
この形態によれば、形態１と同様の作用効果を奏する。
形態１３によれば、基板処理装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した不揮発性の記憶媒体であって、 基板の周縁部に複数のローラを接触させ、各ローラをその軸心周りに回転させることによって、前記基板を回転させること、 前記基板の回転中に、第１研磨ヘッド、及び前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドによって、前記基板の第１面を研磨すること、をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体に関する。
この形態によれば、形態９と同様の作用効果を奏する。
以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
１ 基板処理システム
２ ロードアンロード部
３ フロントロード部
４ 搬送ロボット
５ ウェハステージ
６ 搬送ロボット
７ ウェハステージ
８ 研磨ユニット
９ 研磨ユニット
１０ 搬送ロボット
１１ 洗浄ユニット
１２ 搬送ロボット
１３ 乾燥ユニット
１４ 制御装置
２１ 研磨ヘッド
２２ 揺動アーム
２３ 研磨ヘッド
２４ 揺動アーム
３１ 静圧プレート
３２ 支持面
３３ 静圧プレート
３４ 支持面
４１ 流体
３１ａ 流体供給路
３１ｂ ポケット
３１ｃ 流体噴出口
３２ｃ 流体噴出口
３５ モータ
３６ ボールねじ機構
５０ 静圧プレート
５１ 支持面
５３ 流体ライン
５４ 流体ライン
５５ 流量制御バルブ
５６ 流量制御バルブ

Claims (9)

  1. 研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する第１研磨ヘッドと、
    前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドであって、研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて前記第１面を研磨する前記第２研磨ヘッドと、
    前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドにそれぞれ対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から流体圧によって前記基板を支持する基板支持機構と、
    を備え、
    前記基板支持機構は、
    前記第１研磨ヘッドに対応する領域と、前記第２研磨ヘッドに対応する領域との間で移動可能に構成された静圧プレートを有する、
    基板処理装置。
  2. 研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨する第１研磨ヘッドと、
    前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドであって、研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて前記第１面を研磨する前記第２研磨ヘッドと、
    前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドにそれぞれ対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から流体圧によって前記基板を支持する基板支持機構と、
    を備え、
    前記基板支持機構は、
    前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して前記基板を支持する静圧プレートと、
    前記静圧プレートの前記第１研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第１流体ラインと、
    前記静圧プレートの前記第２研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第２流体ラインと、を有する
    基板処理装置。
  3. 請求項２に記載の基板処理装置において、
    前記第２研磨ヘッドは、研磨処理中に揺動しつつ前記基板を研磨し、
    前記静圧プレートは、前記流体を前記基板の前記第２面上に供給する位置を、前記第２研磨ヘッドに追従して変更できるように構成されている、基板処理装置。
  4. 請求項１乃至３の何れかに記載の基板処理装置において、
    前記第２研磨ヘッドは、前記第１研磨ヘッドよりも前記基板の半径方向外方において、前記基板を研磨するように配置される、基板処理装置。
  5. 請求項１乃至４の何れかに記載の基板処理装置において、
    前記基板の前記第１面は、デバイスが形成されていない面であり、
    前記研磨処理は、前記基板の前記第２面にレジストが塗布された後、露光処理前に実行される研磨処理である、基板処理装置。
  6. 第１研磨ヘッドの研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨すること、
    前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、
    前記第１研磨ヘッドに対応する領域と、前記第２研磨ヘッドに対応する領域との間で移動可能に構成された静圧プレートを有する基板支持機構によって、前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から前記基板を支持することであって、前記第１研磨ヘッドによる研磨処理時に前記静圧プレートを前記第１研磨ヘッドに対応する位置に移動させ、前記第２研磨ヘッドによる研磨処理時に前記静圧プレートを前記第２研磨ヘッドに対応する位置に移動させること、
    を含む、基板処理方法。
  7. 第１研磨ヘッドの研磨具を基板の第１面に摺接させつつ、前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、
    前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、
    前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して前記基板を支持する静圧プレートと、前記静圧プレートの前記第１研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第１流体ラインと、前記静圧プレートの前記第２研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第２流体ラインとを有する基板支持機構によって、前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から前記基板を支持すること、
    を含む、基板処理方法。
  8. 基板処理装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した不揮発性の記憶媒体であって、
    第１研磨ヘッドの研磨具を基板の第１面に摺接させて前記第１面を研磨すること、
    前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、
    前記研磨処理中、前記第１研磨ヘッドに対応する領域と、前記第２研磨ヘッドに対応する領域との間で移動可能に構成された静圧プレートを有する基板支持機構によって、前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から前記基板を支持することであって、前記第１研磨ヘッドによる研磨処理時に前記静圧プレートを前記第１研磨ヘッドに対応する位置に移動させ、前記第２研磨ヘッドによる研磨処理時に前記静圧プレートを前記第２研磨ヘッドに対応する位置に移動させること、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。
  9. 基板処理装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した不揮発性の記憶媒体であって、
    第１研磨ヘッドの研磨具を基板の第１面に摺接させつつ、前記第１研磨ヘッドよりも小径の第２研磨ヘッドの研磨具を前記基板の前記第１面に摺接させて、前記基板の前記第１面を研磨すること、
    前記研磨処理中、前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して前記基板を支持する静圧プレートと、前記静圧プレートの前記第１研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第１流体ラインと、前記静圧プレートの前記第２研磨ヘッドに対応する領域に流体を供給する第２流体ラインとを有する基板支持機構によって、前記第１研磨ヘッド及び前記第２研磨ヘッドに対応して、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面側から前記基板を支持すること、
    をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。
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