JP2018134710A - 基板の研磨装置および研磨方法 - Google Patents

基板の研磨装置および研磨方法 Download PDF

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Abstract

【課題】単位加工痕形状の所定形状に対するバラつきを低減可能な部分研磨装置を提供する。【解決手段】基板Ｗｆに接触する加工面が基板よりも小さい研磨部材５０２と、研磨部材を基板に押圧させるための押圧機構６０２と、研磨部材に、基板の表面に平行な第１運動方向に運動を与えるための第１駆動機構と、前記第１運動方向に垂直であり且つ基板の表面に平行な方向に成分を有する第２運動方向に、研磨部材に運動を与えるための第２駆動機構と、研磨装置の動作を制御するための制御装置９００とを有し、基板を研磨しているときに、研磨部材は、基板に接触している領域上の任意の点が同一の第１運動方向に運動するように構成され、制御装置は、研磨部材を用いて基板を局所的に研磨するように、第１駆動機構および第２駆動機構の動作を制御するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、基板の研磨装置および研磨方法に関する。
近年、処理対象物（例えば半導体基板などの基板、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。
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。
昨今の半導体デバイスの製造における各工程への要求精度は既に数ｎｍのオーダに達しており、ＣＭＰもその例外ではない。この要求を満たすべく、ＣＭＰでは研磨及び洗浄条件の最適化が行われる。しかし、最適条件が決定しても、構成要素の制御バラつきや消耗材の経時変化による研磨及び洗浄性能の変化は避けられない。また、処理対象である半導体基板自身にもバラつきが存在し、例えばＣＭＰ前において処理対象物に形成される膜の膜厚やデバイス形状のバラつきが存在する。これらのバラつきはＣＭＰ中及びＣＭＰ後においては残膜のバラつきや不完全な段差解消、更には本来完全に除去すべき膜の研磨においては膜残りといった形で顕在化する。このようなバラつきは基板面内ではチップ間やチップ間を横断した形で発生し、更には基板間やロット間でも発生する。現状は、これらのバラつきをある閾値以内となるように、研磨中の基板や研磨前の基板に対する研磨条件（たとえば研磨時に基板面内に与える圧力分布、基板保持ステージの回転数、スラリ）を制御すること、および／または閾値を超えた基板に対するリワーク（再研磨）を行うことで対処している。
しかし、上述のような研磨条件によるバラつきの抑制効果は、主に基板の半径方向に対して現れるために、基板の周方向に対するバラつきの調整は困難である。さらに、ＣＭＰ時の処理条件やＣＭＰにより研磨する膜の下層の状態により、基板面内において局所的な研磨量の分布のバラつきが生じることもある。また、ＣＭＰ工程における基板の半径方向の研磨分布の制御に関して、昨今の歩留まり向上の観点から基板面内のデバイス領域が拡大してきており、より基板のエッジ部まで研磨分布を調整する必要がでてきている。基板のエッジ部では、研磨圧力分布や研磨材であるスラリの流入のバラつきの影響が基板の中心付近よりも大きくなる。研磨条件及び洗浄条件の制御やリワークは、基本的にはＣＭＰを実施する研磨ユニットにて行っている。この場合、基板面に対して研磨パッドが全面接触していることがほとんどであり、一部が接触している場合でも、処理速度の維持の観点からは、研磨パッドと基板との接触面積は大きく取らざるを得ない。このような状況では、例えば基板面内の特定の領域にて閾値を超えるバラつきが発生したとしても、これをリワーク等で修正する際には、その接触面積の大きさが故にリワークが不要な部分に対しても研磨を施してしまうことになる。その結果として、本来求められる閾値の範囲に修正することが困難となる。そこで、より小領域の研磨及び洗浄状態の制御が可能な構成でかつ基板面内の任意の位置に対して、処理条件の制御やリワークといった再処理が施せる方法
及び装置を提供することが求められている。
図２０は、処理対象物よりも小径の研磨パッドを用いて研磨処理するための部分研磨装置１０００の一例の概略構成を示す図である。図２０に示される部分研磨装置１０００においては、処理対象物である基板Ｗｆよりも小径の研磨パッド５０２が使用される。図２０に示すように、部分研磨装置１０００は、基板Ｗｆが設置されるステージ４００と、基板Ｗｆの処理面に処理を行うための研磨パッド５０２が取り付けられた研磨ヘッド５００と、研磨ヘッド５００を保持するアーム６００と、処理液を供給するための処理液供給系統７００と、研磨パッド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。部分研磨装置１０００の全体の動作は、制御装置９００により制御される。図２０に示される部分研磨装置は、処理液供給系７００からＤＩＷ（純水）、洗浄薬液、及びスラリのような研磨液などを基板に供給するとともに、研磨パッド５０２を回転させながら基板に押圧することで、基板を部分的に研磨することができる。
図２０に示すように、研磨パッド５０２は、基板Ｗｆよりも小さな寸法である。ここで、研磨パッド５０２の直径Φは処理対象である膜厚・形状のバラつき領域と同等もしくはそれより小さい。たとえば、研磨パッド５０２の直径Φは、５０ｍｍ以下、またはΦ１０〜３０ｍｍとされる。研磨パッド５０２の径が大きいほど基板との面積比が小さくなるため、基板の研磨速度は増加する。一方で、所望の処理領域に対する研磨の精度については、逆に研磨パッドの径が小さくなるほど、精度が向上する。これは、研磨パッドの径が小さくなるほど単位処理面積が小さくなるためである。
図２０に示される部分研磨装置１０００において、基板Ｗｆを部分研磨する際は、研磨パッド５０２を回転軸５０２Ａを中心に回転させながら、研磨パッド５０２を基板Ｗｆに押圧する。この時、アーム６００に基板Ｗｆの半径方向に揺動させてもよい。また、回転軸４００Ａを中心にステージ４００を回転させてもよい。また、コンディショニング部８００は、ドレッサ８２０を保持するドレスステージ８１０を備える。ドレスステージ８１０は、回転軸８１０Ａを中心に回転可能である。図２０の部分研磨装置１０００において、研磨パッド５０２をドレッサ８２０に押圧し、研磨パッド５０２およびドレッサ８２０を回転させることで、研磨パッド５０２のコンディショニングを行うことができる。図２０に示される部分研磨装置１０００において、制御装置９００で、ステージ４００の回転速度、研磨パッド５０２の回転速度、研磨パッド５０２の押圧力、アーム６００の揺動速度、処理液供給系統７００からの処理液の供給、および処理時間などを制御することで、基板Ｗｆ上の任意の領域を部分研磨することができる。
米国特許出願公開２０１５／０３５２６８６号明細書
図２０に示されるような部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２が処理対象物である基板Ｗｆよりも小径であるため、大径の研磨パッドを使用するＣＭＰ装置の場合と同一の回転数で小径の研磨パッド５０２を回転させた場合、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域における線速度は低下し、ひいては研磨速度が低下する。よって、大径の研磨パッドを使用するＣＭＰ装置と同程度の研磨速度を得るには、小径の研磨パッド５０２を大径ＣＭＰ装置の場合よりも非常に大きな回転数で回転させる必要がある。しかし、その場合、研磨パッド５０２が高速に回転することで、研磨液を研磨パッド５０２の外部に排出する効果が大きくなってしまい、研磨液の研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触
面に供給することが困難となり、場合によっては研磨速度の低下につながることもある。
また、図２０に示されるような円板状の研磨パッド５０２を使用する場合、研磨パッド５０２の回転軸が基板Ｗｆの表面に対して垂直であるから、研磨パッド５０２を回転させて基板Ｗｆに押圧したときに、研磨パッド５０２の半径方向に線速度分布が生じる。研磨パッド５０２の半径方向に線速度分布が生じると、研磨パッド５０２の半径方向に研磨速度分布が生じることになる。そのため、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触面積に対応する単位加工痕形状の所定形状に対するバラつきが大きくなる。単位加工痕形状のバラつきが大きいと、基板Ｗｆの被加工領域を研磨した際、研磨後の残膜バラつきに繋がるため、このようなバラつきは低減することが好ましい。このような問題の解決策として、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触面内において接触圧力または研磨パッド５０２の線速度に分布をもたせることで、単位加工痕形状の所定形状に対するバラつきを低減する方法がある。しかし、そのための機構を追加するためには、研磨パッド５０２がある程度の大きさを備える必要があり、研磨パッド５０２の小径化が困難となる。
本願においては、単位加工痕形状の所定形状に対するバラつきを低減できるような部分研磨装置を提供することを１つの目的としている。
［形態１］形態１によれば、基板を局所的に研磨するための研磨装置が提供され、かかる研磨装置は、基板に接触する加工面が基板よりも小さい研磨部材と、前記研磨部材を基板に押圧させるための押圧機構と、前記研磨部材に、基板の表面に平行な第１運動方向に運動を与えるための第１駆動機構と、前記第１運動方向に垂直であり且つ基板の表面に平行な方向に成分を有する第２運動方向に、前記研磨部材に運動を与えるための第２駆動機構と、研磨装置の動作を制御するための制御装置と、を有し、基板を研磨しているときに、前記研磨部材は、基板に接触している領域上の任意の点が同一の前記第１運動方向に運動するように構成され、前記制御装置は、前記研磨部材を用いて基板を局所的に研磨するように、前記第１駆動機構および第２駆動機構の動作を制御するように構成される。形態１による研磨装置によれば、研磨部材を基板に押圧しながら第１運動方向に運動させて基板を研磨するとともに、第２運動方向に研磨部材を移動させることで、加工痕形状のバラつきを低減することができる。
［形態２］形態２によれば、形態１による研磨装置において、前記制御装置は、前記第１運動方向の運動速度を基板の研磨中に変更するように構成される。
［形態３］形態３によれば、形態１または形態２に記載の研磨装置において、前記第２運動方向の移動量は、基板と前記研磨部材との接触領域のうち第２運動方向の成分の長さ以下である。
［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態において、前記研磨部材を基板の半径方向に移動させるための第３駆動機構を有する。
［形態５］形態５によれば、形態１から形態４のいずれか１つの形態において、基板を保持するためのステージと、前記ステージを運動させるための第４駆動機構と、を有する。
［形態６］形態６によれば、形態４を引用する形態５による研磨装置において、前記第２駆動機構により生じる前記第２運動方向における研磨部材の運動速度は、前記第３駆動機構による研磨部材の運動速度、および前記第４駆動機構による前記研磨部材に対する前記ステージの運動速度よりも大きい。
［形態７］形態７によれば、形態６による研磨装置において、前記ステージの運動は、回転運動、角度回転運動、および直線運動のいずれか１つである。
［形態８］形態８によれば、形態１から形態７のいずれか１つの形態による研磨装置において、前記制御装置は、基板の被研磨領域における目標研磨量を計算する演算部を有し、前記演算部により計算された目標研磨量に従って、研磨装置を制御するように構成される。
［形態９］形態９によれば、形態１から形態８のいずれか１つの形態による研磨装置において、前記研磨部材をコンディショニングするためのコンディショニング部材を有する。
［形態１０］形態１０によれば、形態９による研磨装置において、前記コンディショニング部材を運動させる第５駆動機構を有する。
［形態１１］形態１１によれば、形態５を引用する形態９による研磨装置において、前記コンディショニング部材は、前記ステージの外に配置される。
［形態１２］形態１２によれば、形態１から形態１１のいずれか１つの形態による研磨装置において、基板状に液体を供給するための液体供給ノズルを有する。
［形態１３］形態１３によれば、形態１２による研磨装置において、前記液体は、研磨剤、水、および洗浄薬液の少なくとも１つを含む。
［形態１４］形態１４によれば、形態１から形態１３のいずれか１つの形態による研磨装置において、前記第１駆動機構は、前記研磨部材を回転させるように構成される。
［形態１５］形態１５によれば、形態１４の研磨装置において、前記研磨部材は円板形状である。
［形態１６］形態１６によれば、形態１５の研磨装置において、円板形状の前記研磨部材の中心軸が基板の表面に平行に配置される。
［形態１７］形態１７によれば、形態１４の研磨装置において、円板形状の前記研磨部材の中心軸が基板の表面に対して非平行に配置される。
［形態１８］形態１８によれば、形態１７の研磨装置において、前記第１駆動機構が円板形状の前記研磨部材を回転させるときの回転の中心軸は、円板形状の前記研磨部材の中心軸から傾斜している。
［形態１９］形態１９によれば、形態１４の研磨装置において、前記研磨部材は円柱形状である。
［形態２０］形態２０によれば、形態１９の研磨装置において、円柱形状の前記研磨部材の中心軸が基板の表面に平行に配置される。
［形態２１］形態２１によれば、形態１４の研磨装置において、前記研磨部材は球形状または球形状の一部を備える形状である。
［形態２２］形態２２によれば、形態２１の研磨装置において、前記第２駆動機構は、前記研磨部材の外側に位置する点を中心に前記研磨部材を振り子運動させるように構成される。
［形態２３］形態２３によれば、形態１から形態１３のいずれか１つの形態の研磨装置において、前記研磨部材は平板形状である。
［形態２４］形態２４によれば、形態２３の研磨装置において、平板形状の前記研磨部材は、基板に接触する表面が基板の表面に対して傾斜するように配置される。
［形態２５］形態２５によれば、形態１４の研磨装置において、前記研磨部材は、円錐形状または切頭円錐形状であり、前記円錐形状または前記切頭円錐形状の中心軸は、基板の表面に対して平行に配置される。
［形態２６］形態２６によれば、形態１４から形態２５のいずれか１つの形態の研磨措置において、 前記第２駆動機構は、前記研磨部材を基板上で直線運動または回転運動させるように構成される。
［形態２７］形態２７によれば、形態１から形態１３のいずれか１つの形態の研磨装置において、前記研磨部材は、ベルト部材を有し、前記第１駆動機構はベルトを長手方向に移動させ、前記第２駆動機構は、ベルトを幅方向に移動方向させるように構成される。
［形態２８］形態２８によれば、基板処理システムが提供され、かかる基板処理システムは、形態１から形態２７のいずれか１つの形態の研磨装置と、前記研磨装置により研磨した基板を洗浄するための洗浄装置と、前記洗浄装置により洗浄した基板を乾燥させるための乾燥装置と、前記研磨装置、前記洗浄装置、および前記乾燥装置の間で基板を搬送するための搬送装置と、を有する。
［形態２９］形態２９によれば、形態２８に記載の基板処理システムにおいて、さらに、基板に接触する加工面が基板よりも大きい研磨部材を用いて基板を研磨するための大径研磨装置を有する。
［形態３０］形態３０によれば、形態２８または形態２９の基板処理システムにおいて、基板の処理前および／または処理後に、基板の表面の状態を検出するための状態検出部を有する。
［形態３１］形態３１によれば、形態３０の基板処理システムにおいて、前記状態検出部は、基板の表面に形成されている膜の膜厚、基板の表面の段差、およびこれらに相当する信号の少なくとも１つに関して、基板の表面内の分布を検出するように構成される。
一実施形態による部分研磨装置の構成を示す概略図である。 一実施形態による研磨ヘッドの研磨パッドを保持する機構を示す概略図である。 一実施形態による部分研磨装置の構成を示す概略図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置の研磨パッドの代わりに利用できる研磨部材の一例である研磨ベルト部材を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１および図３に示される部分研磨装置に利用できる研磨パッドの一例を示す図である。 図１６に示される研磨パッドに振り子運動を与える駆動機構を示す図である。 一実施形態よる、研磨パッドの第２運動方向の移動量を説明するための図である。 一実施形態よる、研磨パッドの第２運動方向の移動量を説明するための図である。 一実施形態よる、研磨パッドの第２運動方向の移動量を説明するための図である。 一実施形態よる、研磨パッドの第２運動方向の移動量を説明するための図である。 一実施形態よる、研磨パッドの第２運動方向の移動量を説明するための図である。 一実施形態による、研磨パッドの第２運動方向への移動と、基板の第４運動方向への移動とが研磨量に与える影響を説明する図である。 一実施形態による、研磨パッドの第２運動方向への移動と、基板の第４運動方向への移動とが研磨量に与える影響を説明する図である。 一実施形態による、研磨パッドの第２運動方向への移動と、基板の第４運動方向への移動とが研磨量に与える影響を説明する図である。 処理対象物よりも小径の研磨パッドを用いて研磨処理するための部分研磨装置の一例の概略構成を示す図である。 一実施形態による部分研磨装置を用いた研磨制御の一例を説明する概略図である。 一実施形態による部分研磨装置を用いた研磨制御の一例を説明する概略図である。 一実施形態による、基板の膜厚や凹凸・高さに関連する情報を処理するための制御回路の例を示す図である。 図２２Ａに示される部分研磨用制御部から基板表面の状態検出部を分割したときの回路図を示す。 一実施形態による、部分研磨装置を搭載した基板処理システムを示す概略図である。
以下に、本発明に係る部分研磨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。
図１は、一実施形態による部分研磨装置１０００の構成を示す概略図である。図１に示されるように、部分研磨装置１０００は、ベース面１００２の上に構成されている。部分研磨装置１０００は、独立した１つの装置としても構成してもよく、また、部分研磨装置１０００とともに大径の研磨パッドを使用する大径研磨装置１２００を含む基板処理システム１１００の一部のモジュールとして構成してもよい（図２３参照）。部分研磨装置１０００は、図示しない筐体内に設置される。筐体は図示しない排気機構を備え、研磨処理中に研磨液などが筐体の外部に暴露しないように構成される。
図１に示されるように、部分研磨装置１０００は、基板Ｗｆを上向きに保持するステージ４００を備える。一実施形態において、基板Ｗｆは、図示しない搬送装置によりステージ４００に配置することができる。図示の部分研磨装置１０００は、ステージ４００の周りに、上下動が可能な４個のリフトピン４０２を備えており、リフトピン４０２が上昇した状態において、搬送装置から４個のリフトピン４０２上で基板Ｗｆを受け取ることができる。リフトピン４０２上に基板Ｗｆが載せられた後、リフトピン４０２は、ステージ４００への基板受け渡し位置まで下降することで、基板Ｗｆがステージに仮置きされる。そのため、４個のリフトピン４０２の内側に制限された領域内に基板Ｗｆを位置決めが可能である。しかし、さらに高精度の位置決めを要する場合は、別途、位置決め機構４０４により、ステージ４００上の所定位置に基板Ｗｆを位置決めしてもよい。図１に示される実施形態においては、位置決めピン（図示せず）と位置決めパッド４０６とにより基板Ｗｆの位置決めが可能である。位置決め機構４０４は、基板Ｗｆの平面内の方向に移動可能な位置決めパッド４０６を備える。ステージ４００を挟んで、位置決めパッド４０６の反対側に複数の位置決めピン（図示せず）を備えている。リフトピン４０２上に基板Ｗｆが載せられた状態において、位置決めパッド４０６を基板Ｗｆに押し付け、位置決めパッド４０６と位置決めピンとにより基板Ｗｆの位置決めを行うことができる。基板Ｗｆの位置決めをしたら、基板Ｗｆをステージ４００上に固定し、その後、リフトピン４０２を下降させて基板Ｗｆをステージ４００の上に配置することができる。ステージ４００は、たとえば真空吸着によりＷｆをステージ４００上に固定するものとすることができる。部分研磨装置１０００は、検出部４０８を備える。検出部４０８は、ステージ４００上に配置された基板Ｗｆの位置を検出するためのものである。たとえば、基板Ｗｆに形成されたノッチ、オリエンテーションフラットや基板外周部を検出して、基板Ｗｆのステージ４００上での位置を検出することができる。ノッチやオリエンテーションフラットの位置を基準とすることで、基板Ｗｆの任意の点を特定することが可能であり、それにより所望の領域の部分研磨が可能となる。また、基板外周部の位置情報より、基板Ｗｆのステージ４００上での位置情報（たとえば、理想位置に対するズレ量）が得られることから、本情報をもとに制御装置９００で研磨パッド５０２の移動位置を補正してもよい。なお、基板Ｗｆをステージ４００から離脱させるときは、リフトピン４０２をステージ４００からの基板受取位置に移動した後、ステージ４００の真空吸着を解放する。そして、リフトピン４０２を上昇させて、基板Ｗｆを搬送装置への基板受け渡し位置に移動させた後、リフトピン４０２の基板Ｗｆを図示しない搬送装置が受け取ることができる。基板Ｗｆはその後、搬送装置により後続の処理のために任意の場所へ搬送することができる。
部分研磨装置１０００のステージ４００は回転駆動機構４１０を備え、回転軸４００Ａ
を中心に回転可能および／または角度回転可能に構成される。ここで、「回転」とは、一定の方向に連続的に回転することを意味しており、「角度回転」とは、所定の角度範囲で円周方向に運動（往復運動も含む）することを意味している。なお、他の実施形態として、ステージ４００は、保持された基板Ｗｆに直線運動を与える移動機構を備えるものとしてもよい。
図１に示される部分研磨装置１０００は、研磨ヘッド５００を備える。研磨ヘッド５００は、研磨パッド５０２を保持する。図２は、研磨ヘッド５００の研磨パッド５０２を保持する機構を示す概略図である。図２に示されるように、研磨ヘッド５００は、第１保持部材５０４および第２保持部材５０６を備える。研磨パッド５０２は、第１保持部材５０４と第２保持部材５０６との間に保持される。図示のように、第１保持部材５０４、研磨パッド５０２、および第２保持部材５０６は、いずれも円板形状である。第１保持部材５０４および第２保持部材５０６の直径は、研磨パッド５０２の直径よりも小さい。そのため、研磨パッド５０２が第１保持部材５０４および第２保持部材５０６に保持された状態で、研磨パッド５０２が第１保持部材５０４および第２保持部材５０６の縁から露出する。また、第１保持部材５０４、研磨パッド５０２、および第２保持部材５０６は、いずれも中心に開口部を備え、かかる開口部に回転シャフト５１０が挿入される。第１保持部材５０４の研磨パッド５０２側の面には、研磨パッド５０２側に突出する１つまたは複数のガイドピン５０８が設けられている。一方、研磨パッド５０２におけるガイドピン５０８に対応する位置には貫通孔が設けられ、また、第２保持部材５０６の研磨パッド５０２側の面には、ガイドピン５０８を受け入れる凹部が形成されている。そのため、回転シャフト５１０により第１保持部材５０４および第２保持部材５０６を回転させたときに、研磨パッド５０２が滑ることなく保持部材５０４、５０６と一体的に回転することができる。
図１に示される実施形態においては、研磨ヘッド５００は、研磨パッド５０２の円板形状の側面が基板Ｗｆに向くように研磨パッド５０２を保持する。なお、研磨パッド５０２の形状は円板形状に限られない。他の形状の研磨パッド５０２については後述する。図１に示される部分研磨装置１０００は、研磨ヘッド５００を保持する保持アーム６００を備える。保持アーム６００は、研磨パッド５０２に基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動を与えるための第１駆動機構を備える。ここでいう「第１運動方向」は、基板Ｗｆを研磨するための研磨パッド５０２の運動であり、図１の部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２の回転運動である。そのため、第１駆動機構はたとえば一般的なモータから構成することができる。基板Ｗｆと研磨パッド５０２との接触部分においては、研磨パッド５０２は、基板Ｗｆの表面に平行（研磨パッド５０２の接線方向；図１においてはｘ方向）に移動するので、研磨パッド５０２の回転運動であっても、「第１運動方向」は、一定の直線方向であると考えることができる。
上述した図２０に示される部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２は、円板形状であり、回転軸は基板Ｗｆの表面に垂直である。そのため、上述したように研磨パッド５０２の半径方向に線速度分布が生じて、研磨パッド５０２の半径方向に研磨速度分布が生じることになる。そのため、図２０に示される部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触面積に対応する単位加工痕形状の所定形状に対するバラつきが大きくなる。しかし、図１に示される部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２の回転軸は基板Ｗｆの表面に平行であり、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触領域において線速度は一定である。そのため、図１の実施形態による部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触領域において、線速度分布から生じる研磨速度のバラつきは、図２０に示される部分研磨装置１０００の場合よりも小さい。そのため、図１の部分研磨装置１０００においては、単位加工痕形状の所定形状に対するバラつきが低減する。また、図１に示される部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２の回転軸が基板Ｗｆの表面に平行であることから、図２０に示される部分研
磨装置１０００の場合とは異なり、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触領域の微小化が容易である。研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域の微小化が可能となることで、たとえば、研磨パッド５０２の直径を大きくすることで、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの相対線速度を増加させることが可能であり、ひいては研磨速度を大きくすることが可能である。なお、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域は、研磨パッド５０２の直径および厚さで決定される。一例として、研磨パッド５０２の直径Φは、約５０ｍｍ〜約３００ｍｍ、研磨パッド５０２の厚さは約１ｍｍ〜約１０ｍｍ程度の範囲で組わせてもよい。
一実施形態として、第１駆動機構は、研磨中に研磨パッド５０２の回転速度を変更することができる。回転速度を変更することで、研磨速度の調整が可能であり、よって基板Ｗｆ上の被処理領域における必要研磨量が大きい場合においても、効率よく研磨が可能である。また、例えば研磨中において研磨パッド５０２の減耗が大きく、研磨パッド５０２の直径に変化が生じた場合でも、回転速度の調整を行うことで、研磨速度を維持することが可能である。なお、図１に示される実施形態においては、第１駆動機構は、円板形状の研磨パッド５０２に回転運動を与えるものであるが、他の実施形態においては、研磨パッド５０２の形状として他の形状を利用することもでき、また、第１駆動機構は研磨パッド５０２に直線運動を与えるものとして構成することもできる。なお、直線運動には直線的な往復運動も含むものとする。
図１に示される部分研磨装置１０００は、保持アーム６００を基板Ｗｆの表面に垂直な方向（図１においてはｚ方向）に移動させるための垂直駆動機構６０２を備える。垂直駆動機構６０２により、保持アーム６００とともに研磨ヘッド５００および研磨パッド５０２が基板Ｗｆの表面に垂直な方向に移動可能となる。垂直駆動機構６０２は、基板Ｗｆを部分研磨するときに基板Ｗｆに研磨パッド５０２を押圧するための押圧機構としても機能する。図１に示される実施形態においては、垂直駆動機構６０２は、モータおよびボールネジを利用した機構であるが、他の実施形態として、空圧式または液圧式の駆動機構やバネを利用した駆動機構としてもよい。また、一実施形態として、研磨ヘッド５００のための垂直駆動機構６０２として、粗動用と微動用とで異なる駆動機構を用いてもよい。たとえば、粗動用の駆動機構はモータを利用した駆動機構とし、研磨パッド５０２の基板Ｗｆへの押圧を行う微動用の駆動機構はエアシリンダを使用した駆動機構とすることができる。この場合、研磨パッド５０２の押圧力を監視しながら、エアシリンダ内の空気圧を調整することで研磨パッド５０２の基板Ｗｆに対する押圧力を制御することができる。また、逆に、粗動用の駆動機構としてエアシリンダを利用し、微動用の駆動機構としてモータを利用してもよい。この場合、微動用のモータのトルクを監視しながらモータを制御することで、研磨パッド５０２の基板Ｗｆへの押圧力を制御することができる。また、他の駆動機構としてピエゾ素子を用いてもよく、ピエゾ素子に印加する電圧で移動量を調整することができる。なお、垂直駆動機構６０２を微動用と粗動用とに分ける場合、微動用の駆動機構は、保持アーム６００の研磨パッド５０２を保持している位置、すなわち図１の例ではアーム６００の先端に設けるようにしてもよい。
図１に示される部分研磨装置１０００においては、保持アーム６００を横方向（図１にいおいてはｙ方向）に移動させるための横駆動機構６２０を備える。横駆動機構６２０により、アーム６００とともに研磨ヘッド５００および研磨パッド５０２が横方向に移動可能である。なお、かかる横方向（ｙ方向）は、上述した第１運動方向に垂直であり且つ基板の表面に平行な第２運動方向である。そのため、部分研磨装置１０００は、第１運動方向（ｘ方向）に研磨パッド５０２を移動させて基板Ｗｆを研磨しながら、同時に直交する第２運動方向（ｙ方向）に研磨パッド５０２を運動させることで、基板Ｗｆの加工痕形状をより均一化させることが可能になる。上述したように、図１に示される部分研磨装置１０００においては、研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触領域においては、線速度は一定である。しかし、研磨パッド５０２の形状や材質にムラがあったりすることで、研磨パッ
ド５０２の基板との接触状態が不均一であったりすると、基板Ｗｆの加工痕形状、特に研磨パッド５０２の基板Ｗｆとの接触面において第１運動方向と垂直な方向に研磨速度のバラつきが生じる。しかし、研磨中に研磨パッド５０２を第１運動方向と垂直な方向に運動させることで、研磨バラつきを緩和することが可能であり、よって加工痕形状をより均一にすることができる。なお、図１に示される実施形態においては、垂直駆動機構６０２は、モータおよびボールネジを利用した機構である。また、図１に示される実施形態においては、横駆動機構６２０は保持アーム６００を垂直駆動機構６０２ごと移動させる構成である。なお、第２運動方向は、第１運動方向に対して厳密に垂直でなくとも、第１運動方向に垂直な成分を有する方向であれば、加工痕形状を均一にする効果を発揮することができる。
図１に示される実施形態による部分研磨装置１０００は、研磨液供給ノズル７０２を備える。研磨液供給ノズル７０２は、研磨液、たとえばスラリの供給源７１０（図２０参照）に流体的に接続されている。また、図１に示される実施形態による部分研磨装置１０００においては、研磨液供給ノズル７０２は、保持アーム６００に保持されている。そのため、研磨液供給ノズル７０２を通じて、基板Ｗｆ上の研磨領域にのみ研磨液を効率的に供給することができる。
図１に示される実施形態による部分研磨装置１０００は、基板Ｗｆを洗浄するための洗浄機構２００を備える。図１に示される実施形態において、洗浄機構２００は、洗浄ヘッド２０２、洗浄部材２０４、洗浄ヘッド保持アーム２０６、およびリンスノズル２０８を備える。洗浄部材２０４は、基板Ｗｆに回転させながら接触させて部分研磨後の基板Ｗｆを洗浄するための部材である。洗浄部材２０４は、一実施形態としてＰＶＡスポンジから形成することができる。しかし、洗浄部材２０４は、ＰＶＡスポンジに代えて、あるいは追加的にメガソニック洗浄、高圧水洗浄、二流体洗浄を実現するための洗浄ノズルを備えるものとすることもできる。洗浄部材２０４は、洗浄ヘッド２０２に保持される。また、洗浄ヘッド２０２は、洗浄ヘッド保持アーム２０６に保持される。洗浄ヘッド保持アーム２０６は、洗浄ヘッド２０２および洗浄部材２０４を回転させるための駆動機構を備える。かかる駆動機構は、たとえばモータなどから構成することができる。また、洗浄ヘッド保持アーム２０６は、基板Ｗｆの面内を揺動するための揺動機構を備える。洗浄機構２００は、リンスノズル２０８を備える。リンスノズル２０８には、図示しない洗浄液供給源に接続されている。洗浄液は、たとえば純水、薬液などとすることができる。図１の実施形態において、リンスノズル２０８は、洗浄ヘッド保持アーム２０６に取り付けてもよい。リンスノズル２０８は、洗浄ヘッド保持アーム２０６に保持された状態でＷｆの面内で揺動するための揺動機構を備える。
図１に示される実施形態による部分研磨装置１０００は、研磨パッド５０２のコンディショニングを行うためのコンディショニング部８００を備える。コンディショニング部８００は、ステージ４００の外に配置されている。コンディショニング部８００は、ドレッサ８２０を保持するドレスステージ８１０を備える。図１の実施形態において、ドレスステージ８１０は、回転軸８１０Ａを中心に回転可能である。図１の部分研磨装置１０００において、研磨パッド５０２をドレッサ８２０に押圧し、研磨パッド５０２およびドレッサ８２０を回転させることで、研磨パッド５０２のコンディショニングを行うことができる。なお、他の実施形態として、ドレスステージ８１０は、回転運動ではなく、直線運動（往復運動を含む）をするように構成してもよい。なお、図１の部分研磨装置１０００において、コンディショニング部８００は、主に基板Ｗｆのある点における部分研磨を終了し、次の点あるいは次の基板の部分研磨を行う前に研磨パッド５０２をコンディショニングするために使用する。ここで、ドレッサ８２０は、たとえば（１）表面にダイヤモンドの粒子が電着固定されたダイヤドレッサ、（２）ダイヤモンド砥粒が研磨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、および（３）樹脂製のブラシ毛が研
磨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、（４）これらのいずれか１つ、またはこれらの任意の組み合わせで形成することができる。
図１に示される実施形態による部分研磨装置１０００は、第２コンディショナ８５０を備える。第２コンディショナ８５０は、研磨パッド５０２により基板Ｗｆを研磨している最中に研磨パッド５０２をコンディショニングするためのものである。そのため、第２コンディショナ８５０は、in-situコンディショナということもできる。第２コンディショナ８５０は、研磨パッド５０２の近傍で保持アーム６００に保持される。第２コンディショナ８５０は、研磨パッド５０２に対してコンディショニング部材８５２を押し当てる方向にコンディショニング部材８５２を移動させるための移動機構を備える。図１の実施形態においては、コンディショニング部材８５２は、研磨パッド５０２の近傍で研磨パッド５０２からｘ方向に離間して保持されており、移動機構によりコンディショニング部材８５２をｘ方向に移動可能に構成されている。また、コンディショニング部材８５２は、図示しない駆動機構により、回転運動または直線運動が可能に構成される。そのため、研磨パッド５０２により基板Ｗｆを研磨しているときに、コンディショニング部材８５２を回転運動等させながら研磨パッド５０２に押し当てることで、基板Ｗｆの研磨中に研磨パッド５０２をコンディショニングすることができる。
図１に示される実施形態において、部分研磨装置１０００は、制御装置９００を備える。部分研磨装置１０００の各種の駆動機構は制御装置９００に接続されており、制御装置９００は、部分研磨装置１０００の動作を制御することができる。また、制御装置は、基板Ｗｆの被研磨領域における目標研磨量を計算する演算部を備える。制御装置９００は、演算部により計算された目標研磨量に従って、研磨装置を制御するように構成される。なお、制御装置９００は、記憶装置、ＣＰＵ、入出力機構など備える一般的なコンピュータに所定のプログラムをインストールすることで構成することができる。
また、一実施形態において、部分研磨装置１０００は、図１、３に図示はしないが、基板Ｗｆの被研磨面の状態を検出するための状態検出部４２０（図２２Ａ、図２３Ｂなど）を備えてもよい。状態検出部は、一例としてＷｅｔ−ＩＴＭ（Ｉｎ−ｌｉｎｅ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｍｏｎｉｔｏｒ）４２０とすることができる。Ｗｅｔ−ＩＴＭ４２０では、検出ヘッドが基板Ｗｆ上に非接触状態にて存在し、基板Ｗｆの全面を移動することで、基板Ｗｆ上に形成された膜の膜厚分布（又は膜厚に関連する情報の分布）を検出（測定）することができる。なお、状態検出部４２０としてＷｅｔ−ＩＴＭ以外にも任意の方式の検出器を用いることができる。たとえば、利用可能な検出方式としては、公知の渦電流式や光学式のような非接触式の検出方式を採用することができ、また、接触式の検出方式を採用しても良い。接触式の検出方式としては、例えば通電可能なプローブを備えた検出ヘッドを用意し、基板Ｗｆにプローブを接触させて通電させた状態で基板Ｗｆ面内を走査させることで、膜抵抗の分布を検出する電気抵抗式の検出を採用することができる。また、他の接触式の検出方式として、基板Ｗｆの表面にプローブを接触させた状態で基板Ｗｆ面内を走査させ、プローブの上下動をモニタリングすることで表面の凹凸の分布を検出する段差検出方式を採用することもできる。接触式および非接触式のいずれの検出方式においても、検出される出力は膜厚もしくは膜厚に相当する信号である。光学式の検出においては、基板Ｗｆの表面に投光した光の反射光量の他に、基板Ｗｆ表面の色調の差異より膜厚差異を認識しても良い。なお、基板Ｗｆ上の膜厚の検出に際しては、基板Ｗｆを回転させながら、また、検出器は半径方向に搖動させながら膜厚を検出することが望ましい。これにより基板Ｗｆ全面における膜厚や段差等の表面状態の情報を得ることが可能となる。また、検出部４０８にて検出される検出するノッチやオリエンテーションフラット位置を基準とすることで、膜厚等のデータを半径方向の位置のみでなく、周方向の位置とも関連付けることが可能であり、これにより、基板Ｗｆ上の膜厚や段差又はそれらに関連する信号の分布を得ることが可能となる。また、部分研磨を行う際に、本位置データに基づいて、ス
テージ４００、および保持アーム６００の動作を制御することが可能である。
上述の状態検出部４２０は制御装置９００に接続されており、状態検出部４２０で検出した信号は制御装置９００で処理される。状態検出部４２０の検出器のための制御装置９００は、ステージ４００、研磨ヘッド５００、および保持アーム６００の動作を制御する制御装置９００と同一のハードウェアを使用してもよく、別のハードウェアを使用してもよい。ステージ４００、研磨ヘッド５００、および保持アーム６００の動作を制御する制御装置９００と、検出器のための制御装置９００とで別々のハードウェアを用いる場合、基板Ｗｆの研磨処理と基板Ｗｆの表面状態の検出および後続の信号処理に使用するハードウェア資源を分散でき、全体として処理を高速化できる。
また、状態検出部４２０による検出タイミングとしては、基板Ｗｆの研磨前、研磨中、および／または研磨後とすることができる。状態検出部４２０が独立に搭載されている場合、研磨前、研磨後、もしくは研磨中であっても研磨処理のインターバルであれば、保持アーム６００の動作と干渉しない。ただし、基板Ｗｆの処理における膜厚又は膜厚に関係する信号をなるべく時間遅れがないよう、基板Ｗｆの処理中に、研磨ヘッド５００による処理と同時に基板Ｗｆの膜厚の検出を行う際は、保持アーム６００の動作に応じて、状態検出部４２０を走査させるようにする。なお、基板Ｗｆ表面の状態検出について、本実施形態では、部分研磨装置１０００内に状態検出部４２０を搭載しているが、たとえば部分研磨装置１０００での研磨処理に時間がかかるといった場合は、生産性の観点から本検出部は、部分研磨装置１０００外に検出ユニットとして配置されていてもよい。たとえば、ＩＴＭについては、処理実施中における計測においてはＷｅｔ−ＩＴＭが有効であるが、それ以外処理前もしくは処理後における膜厚又は膜厚に相当する信号の取得においては、部分研磨装置１０００に搭載されている必要は必ずしもない。部分研磨モジュール外にＩＴＭを搭載し、基板Ｗｆを部分研磨装置１０００に出し入れの際に測定を実施しても良い。また、本状態検出部４２０で取得した膜厚または膜厚や凹凸・高さに関連する信号を元に基板Ｗｆの各被研磨領域の研磨終点を判定してもよい。
また、図２１Ａは、一実施形態による部分研磨装置１０００を用いた研磨制御の一例を説明する概略図である。図２１Ａは、基板Ｗｆの上方向から見た概略図であり、他の部分Ｗｆ−２に比べて膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１がランダムに形成されている例を示している。また、図２１Ａにおいて、研磨パッド５０２は、略矩形の単位加工痕５０３を備えるものとする。単位加工痕５０３の大きさは、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触面積に相当する。図２１Ａに示すように、基板Ｗｆの処理面において、他の部分Ｗｆ−２に比べて膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１がランダムに形成されていたとする。この場合、制御装置９００は、ステージ４００の駆動機構によって基板Ｗｆに角度回転運動をさせることによって、基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１の研磨量を他の部分Ｗｆ−２の研磨量より大きくすることができる。例えば、制御装置９００は、基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１の位置を基板Ｗｆのノッチ、オリエンテーションフラット、又は、レーザーマーカーを基準として把握し、本位置が研磨ヘッド５００の揺動範囲に位置するように、ステージ４００の駆動機構によって基板Ｗｆに角度回転運動をさせることができる。具体的には、図１、３に示す部分研磨装置１０００は、基板Ｗｆのノッチ、オリエンテーションフラット、及び、レーザーマーカーの少なくとも１つを検知する検知部４０８を備え、検出されたノッチ、オリエンテーションフラット、又は、レーザーマーカー及び状態検出部４２０により検出された基板Ｗｆの表面状態の分布より算出された研磨位置に、研磨ヘッド５００を半径方向に、またステージ４００の基板Ｗｆを任意の所定角度だけ回転させる。なお、制御装置９００は、Ｗｆ −２の領域が所望膜厚の場合は、Ｗｆ−１のみを研磨すれば良い。また、Ｗｆ−１及びＷｆ−２の両者を研磨して、所望膜厚にする場合、基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１が研磨ヘッド５００の揺動範囲に位置している間、研磨ヘッド５００の回転数が他の部分Ｗｆ−２と比べて大きくなるように、研磨ヘッド５００を制御するこ
とができる。また、制御装置９００は、基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１が研磨ヘッド５００の揺動範囲に位置している間、研磨パッド５０２の押圧力が他の部分Ｗｆ−２と比べて大きくなるように、研磨ヘッド５００を制御することができる。また、制御装置９００は、基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１が研磨ヘッド５００の揺動範囲に位置している間の研磨時間（研磨パッド５０２の滞在時間）が他の部分Ｗｆ−２と比べて大きくなるように、保持アーム６００の揺動速度を制御することができる。また、制御装置９００は、研磨パッド５０２が基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１の上になる位置で、ステージ４００を停止させた状態で研磨ヘッド５００を回転させることで、基板Ｗｆの膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１のみを研磨するように制御することができる。これにより、部分研磨装置１０００は制御装置９００を用いて研磨処理面をフラットに研磨することができる。
図２１Ｂは、部分研磨装置１０００を用いた研磨制御の一例を説明する概略図である。図２１Ｂは、基板Ｗｆの上方向から見た概略図であり、他の部分Ｗｆ−２に比べて膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１が同心円状に形成されている例を示している。また、図２１Ｂにおいて、研磨パッド５０２は、略矩形の単位加工痕５０３を備えるものとする。単位加工痕５０３の大きさは、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触面積に相当する。図２１Ｂに示すように、ウェハＷｆの処理面において、他の部分Ｗｆ−２に比べて膜厚が厚い一部分Ｗｆ−１が同心円状に形成されていたとする。この場合、制御装置９００は、ステージ４００を回転させると同時に、保持アーム６００を基板Ｗｆの半径方向に移動させることで研磨を行う。なお、Ｗｆ−２の領域が所望膜厚の場合は、基板ＷｆのＷｆ−１の領域のみを研磨する。また、Ｗｆ−１、Ｗｆ−２の両者を研磨して、所望膜厚にする場合、研磨ヘッド５００の回転数がＷｆ−１において、Ｗｆ−２よりも大きくなるように制御することができる。また、制御装置９００は、Ｗｆ−１において、研磨パッド５０２の押圧力がＷｆ−２よりも大きくなるように、研磨ヘッド５００を制御することができる。また、制御装置９００は、Ｗｆ−１における研磨時間（研磨パッド５０２の滞在時間）がＷｆ−２大きくなるように、保持アーム６００の揺動速度を制御することができる。これにより、制御装置９００は、ウェハＷｆの研磨処理面をフラットに研磨することができる。
図２２Ａは、一実施形態による、基板Ｗｆの膜厚や凹凸・高さに関連する情報を処理するための制御回路の例を示す。まずはじめに、部分研磨用制御部は、ＨＭＩ（Human Machine Interface）で設定された研磨処理レシピとパラメータを結合し、基本的な部分研磨処理レシピを決定する。この時、部分研磨処理レシピとパラメータとはＨＯＳＴから部分研磨装置１０００にダウンロードされたものを使用しても良い。次にレシピサーバーは基本的な部分研磨処理レシピとプロセスＪｏｂの研磨処理情報を結合し、処理する基板Ｗｆごとの基本的な部分研磨処理レシピを生成する。部分研磨レシピサーバーは処理する基板Ｗｆごとの部分研磨処理レシピと部分研磨用データベース内に格納されている基板表面形状データと、さらに類似基板に関する過去の部分研磨後の基板表面形状等のデータや事前に取得した研磨条件の各パラメータに対する研磨速度データとを結合し、基板ごとの部分研磨処理レシピを生成する。この時、部分研磨用データベースに格納されている基板表面形状データは部分研磨装置１０００内で測定された該当基板Ｗｆのデータを使用しても良いし、あらかじめＨＯＳＴから部分研磨装置１０００にダウンロードされたデータを使用しても良い。部分研磨レシピサーバーはその部分研磨処理レシピをレシピサーバー経由、もしくはダイレクトに部分研磨装置１０００に送信する。部分研磨装置１０００は受け取った部分研磨処理レシピに従い基板Ｗｆを部分研磨する。
図２２Ｂは、図２２Ａで示した部分研磨用制御部から基板表面の状態検出部を分割したときの回路図を示す。大量のデータを扱う基板の表面状態検出用制御部を部分研磨用制御部と切り離すことで部分研磨用制御部のデータ処理の負荷が低減し、プロセスＪｏｂのクリエイト時間や部分研磨処理レシピの生成に要する処理時間を削減することが期待でき、部分研磨モジュール全体のスループット向上させることができる。
図３は、一実施形態による部分研磨装置１０００の構成を示す概略図である。図３に示される部分研磨装置１０００は、図１に示される部分研磨装置１０００とは、研磨パッド５０２、横駆動機構６２０、洗浄機構２００、コンディショニング部８００、および第２コンディショナ８５０の配置が異なる。図１の実施形態においては、研磨パッド５０２の第１運動方向はｘ方向となるように配置されているが、図３に示される実施形態においては、研磨パッド５０２の第１運動方向はｙ方向となるように配置されている。また、図１の実施形態においては、横駆動機構６２０は、保持アーム６００をｙ方向に移動させるように構成されているが、図３の実施形態においては、横駆動機構６２０は保持アーム６００をｘ方向に移動させるように構成されている。図１の実施形態において、第２コンディショナ８５０は、研磨パッド５０２からｘ方向に離間されて配置されているが、図３の実施形態においては、第２コンディショナ８５０は、研磨パッド５０２からｙ方向に離間されて配置され、コンディショニング部材８５２をｙ方向に移動可能に構成されている。上述したように、図１の実施形態においては、研磨パッド５０２が基板Ｗｆを研磨するために運動する第１運動方向はｘ方向であり、第１運動方向に垂直であり且つ基板の表面に平行な第２運動方向はｙ方向である。一方、図３の実施形態においては、研磨パッド５０２が基板Ｗｆを研磨するために運動する第１運動方向はｙ方向であり、第１運動方向に垂直であり且つ基板の表面に平行な第２運動方向はｘ方向である。図３の部分研磨装置１０００のその他の構成は、図１に示される部分研磨装置１０００と同様とすることができるので説明を省略する。
図４は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図４は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図４の研磨パッド５０２は円板形状である。図４の円板形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に平行である。図４の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは中心軸と一致している。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図５は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図５は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図５の研磨パッド５０２は円柱形状である。または、円柱形状のベースの基板Ｗｆとの接触面に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図５の円柱形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に平行である。図５の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは中心軸と一致している。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図６は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図６は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図６の研磨パッド５０２は断面形状が略四角形の平板形状である。または、平板形状のベースの基板Ｗｆとの接触面（側面）に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図６の平板形状の研磨パッド５０２は、平板形状の１つの面が基板Ｗｆに平行に接触するように研磨ヘッド５００に保持される。図６の研磨パッド５０２は、基板Ｗｆに接触した状態で、基板Ｗｆに平行な方向（第１運動方向）に往復運動するように構成される。また、図６の研磨パッド５０２は、第１
運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図７は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図７は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図７の研磨パッド５０２は円板形状である。または、円板形状のベースの基板Ｗｆとの接触面（側面）に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図７の円板形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に対して傾斜している。図７に示されるように、研磨パッド５０２の中心軸は、基板Ｗｆの表面に平行な直線に対して角度θだけ傾斜している。なお、図７の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは中心軸と一致している。図７の研磨パッド５０２は、中心軸が基板Ｗｆに対して傾斜しているので、円板形状の研磨パッド５０２の側面に一部だけが基板Ｗｆに接触することになり、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触面積が、例えば図４に示される場合よりも小さくなり、単位加工痕５０３をより小さくすることができる。図７に示される研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図８は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図８は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図８の研磨パッド５０２は断面形状が略四角形の平板形状である。または、平板形状のベースの基板Ｗｆとの接触面に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図８の平板形状の研磨パッド５０２は、平板形状の１つの辺が基板Ｗｆに接触するように研磨ヘッド５００に保持される。換言すれば、平板形状の研磨パッド５０２の基板Ｗｆの方を向く面が、図８に示されるように、基板Ｗｆの表面に対して角度θだけ傾斜している。図８の研磨パッド５０２は、基板Ｗｆに接触した状態で、基板Ｗｆに平行な方向（第１運動方向）に往復運動するように構成される。かかる第１運動方向は、たとえば基板Ｗｆに接触している研磨パッド５０２の辺の方向である。また、図８の研磨パッド５０２は、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図９は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図９は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図９の研磨パッド５０２は円錐形状である。または、円錐形状のベースの基板Ｗｆとの接触面に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図９の円錐形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に平行である。図９の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは中心軸と一致している。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向（図９においては紙面に垂直な方向）に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図１０は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図１０は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図１０の研磨パッド５０２は切頭円錐形状である。図１０の切頭円錐形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に平行である。または、切頭円錐形状のベースの基板Ｗｆとの接触面に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパ
ッドに使用されるものでもよい。図１０の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは中心軸と一致している。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向（図１０においては紙面に垂直な方向）に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図１１は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図１１は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図１１の研磨パッド５０２は球形状である。または、球形状のベースの基板Ｗｆとの接触面に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図１１の球形状の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは基板Ｗｆの表面に平行である。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図１２は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図１２は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図１２の研磨パッド５０２は球形状の一部を備える形状である。または、球形状の一部を備える形状のベースを使用し、かかるベースの基板Ｗｆとの接触面に研磨パッドを配置したものを採用してもよい。なお、研磨パッドの材質は市販のＣＭＰパッドに使用されるものでもよい。図１２の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは基板Ｗｆの表面に平行である。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図１３は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００の研磨パッド５０２の代わりに利用できる研磨部材の一例である研磨ベルト部材５０２Ｂを示す図である。ただし、図１３は、図示の明瞭化のために研磨ベルト部材５０２Ｂ、研磨ベルト部材５０２Ｂを基板Ｗｆに接触させるための研磨ベルト支持部材５２０、および基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。研磨ベルト部材５０２Ｂは、たとえば市販のＣＭＰパッドのような材質からなる。図１３の研磨ベルト部材５０２Ｂは長手方向に移動可能である。すなわち第１運動方向は研磨ベルト部材５０２Ｂの長手方向である。図１３の研磨ベルト部材５０２Ｂは、長手方向の一方向のみに移動可能でもよく、また両方向に移動可能にしてもよい。また、図１３の研磨ベルト部材５０２Ｂは、研磨ベルト支持部材５２０とともに長手方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。
図１４は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図１４は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図１４の研磨パッド５０２は、図４に示される研磨パッド５０２と同様に円板形状である。図１４の円板形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に平行である。図１４の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは中心軸と一致している。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向に運動することができる。図４に示される実施形態とは異なり、図１４の研磨パッド５０２は、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触点を中心に回転運動および／または角度回転運動が可能に構成される。
図１５は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図１５は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２
と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図１５の研磨パッド５０２は円板形状である。図７の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは基板Ｗｆの表面に平行である。しかし、図１５の円板形状の研磨パッド５０２の中心軸は基板Ｗｆの表面に対して傾斜している。研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａと研磨パッド５０２の中心軸とが所定の角度θだけ傾斜している、ともいえる。図１５の研磨パッド５０２においては、回転軸５０２Ａと中心軸とが傾斜しているので、研磨パッド５０２を回転させると、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域が移動することになるので、結果的に図４に示される研磨パッド５０２を回転させながら、研磨パッド５０２を第２運動方向（図４の実施形態では回転軸５０２Ａの方向）に往復運動させるのに類似の効果を発揮することができる。
図１６は、図１および図３に示される部分研磨装置１０００に利用できる研磨パッド５０２の一例を示す図である。ただし、図１６は、図示の明瞭化のために研磨パッド５０２と基板Ｗｆのみを簡略的に示しており、他の構成は省略して図示している。図１６の研磨パッド５０２は、図１２に示される研磨パッド５０２と同様に球形状の一部を備える形状である。図１６の研磨パッド５０２の回転軸５０２Ａは基板Ｗｆの表面に平行である。上述したように、研磨パッド５０２は、回転運動により基板Ｗｆに対して第１運動方向（図１６においては紙面に垂直な方向）に運動し、また、第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に移動可能に構成される。ただし、図１６の実施形態においては、図１２の実施形態とは異なり、第２運動方向への移動は、研磨パッド５０２から外れて上方に位置する支点５２２Ａを中心に振り子運動することにより実現される。図１７は、図１６に示される研磨パッド５０２に振り子運動を与える駆動機構を示す図である。図１７に示されるように、研磨パッド５０２は、回転シャフト５１０に固定されている。回転シャフト５１０は、モータおよびベルトにより回転駆動される。図１７に示されるように、研磨パッド５０２は、回転シャフト５１０とともに振り子支持部材５２２に保持されている。振り子支持部材５２２は、支点５２２Ａを中心にモータにより回転運動を与えることができる。振り子支持部材５２２の回転中心軸は、研磨パッド５０２の回転中心軸に直交するように構成されている。そのため、振り子運動により、研磨パッド５０２に第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆの表面に平行な第２運動方向に運動を与えることができる。
上述した実施形態による部分研磨装置１０００は、基板Ｗｆを研磨するために研磨パッド５０２を第１駆動機構により第１運動方向に運動させることができる。第１運動方向は、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域において研磨パッド５０２が移動する方向である。たとえば、研磨パッド５０２が円板形状であり、回転運動をする場合、研磨パッド５０２の第１運動方向は、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触領域における研磨パッド５０２の接線方向になる。また、上述した実施形態による部分研磨装置１０００は、横駆動機構６２０により第１運動方向に垂直であり且つ基板Ｗｆに平行な方向に成分を有する第２運動方向に研磨パッド５０２を運動させることができる。上述したように、基板Ｗｆの研磨中に研磨パッド５０２を第２運動方向に運動させることで、基板Ｗｆの加工痕形状をより均一にすることができる。研磨中における研磨パッド５０２の第２運動方向への移動量は任意であるが、様々な観点から第２運動方向への移動量を決定することができる。
図１８Ａ〜図１８Ｅは、研磨パッド５０２の第２運動方向の移動量を説明するための図である。図１８Ａは、図４に示される円板形状の研磨パッド５０２と同様であり、回転軸５０２Ａおよび中心軸は基板Ｗｆの表面に平行であり且つ一致している。図１８Ａに示される円板形状の研磨パッド５０２を回転させて第１運動方向に運動させ、さらに、第１運動方向に垂直な第２運動方向に研磨パッド５０２を往復移動させる場合を考える。図１８Ｂは、図１８Ａに示される研磨パッド５０２を第２運動方向に往復運動させた場合の研磨量を示している。図１８Ｂの上方は、基板Ｗｆの上方向から見た概略図であり、基板Ｗｆ
に形成される単位加工痕５０３を概略的に示している単位加工痕５０３の大きさは、研磨パッド５０２と基板Ｗｆとの接触面積に相当する。図１８Ａに示される円板形状の研磨パッド５０２の場合、単位加工痕５０３は略正方向または略長方形になる。また、図１１など示される球形状の研磨パッド５０２の場合は、単位加工痕５０３は円形になる。図１８Ｂの下のグラフは、図１８Ａに示される研磨パッド５０２を回転させながら、第２運動方向に一定の速度で往復運動させた場合の研磨量を示すグラフである。図１８Ｂにおいては、第２運動方向の移動量は、単位加工痕５０３の第２運動方向の幅（円板形状の研磨パッド５０２の厚さ）よりも大きい。研磨パッド５０２を一定速度で回転させ、一定速度で第２運動方向に往復させる場合、基板Ｗｆ上の各点の研磨量は、研磨パッド５０２の滞在時間に比例するので図示のようになる。図１８Ｃは図１８Ｂと同様の図であるが、研磨パッド５０２の第２運動方向の移動量が単位加工痕５０３の第２運動方向の幅に等しい。図１８Ｄは、図１８Ｂと同様の図であるが、研磨パッド５０２の第２運動方向の移動量が単位加工痕５０３の第２運動方向の幅よりも小さい。図１８Ｅは、図１８Ｂと同様の図であるが、研磨パッド５０２の第２運動方向の移動量が、単位加工痕５０３の第２運動方向の幅よりも図１８Ｄの場合よりもさらに小さい。上述したように、研磨パッド５０２の第２運動方向への移動量は必要な研磨量に応じて適宜設定すればよい。研磨パッド５０２の第２運動方向への移動距離が大きいと、第２運動方向の加工痕形状が大きくなるので、局所領域の部分研磨には適さない場合もある。一方で、研磨パッド５０２の第２運動方向への移動量が小さいと、第２運動方向における研磨量のばらつきを低減する効果が小さくなったり、第２運動方向の研磨量分布がエッジ部分で急峻すぎたりする場合もある。一例として、第２運動方向における研磨量のばらつきを低減しつつ、加工痕形状を小さくするために、第２運動方向における研磨パッド５０２の移動量は基板Ｗｆと研磨パッド５０２との接触領域の第２運動方向の長さ以下とすることができる。
本開示による部分研磨装置１０００のいくつかの実施形態においては、上述したように基板Ｗｆを保持するステージ４００を回転運動および／または直線運動させるための移動機構を備えることができる。そのため、基板Ｗｆを研磨中に、基板Ｗｆを移動させることができる。かかる基板Ｗｆの移動方向をここでは第４運動方向とする。このとき、ステージ４００による基板Ｗｆの第４運動方向の移動速度は、研磨パッド５０２の第２運動方向における運動速度よりも小さくなるように設定することが好ましい。これは、研磨パッド５０２の第２運動方向の運動は、研磨量のばらつきを低減し、均一な加工痕形状とするためである。図１９Ａ〜図１９Ｃは、研磨パッド５０２の第２運動方向への移動と、基板Ｗｆの第４運動方向への移動とが研磨量に与える影響を説明する図である。図１９Ａは、図４に示される円板形状の研磨パッド５０２と同様であり、回転軸５０２Ａおよび中心軸は基板Ｗｆの表面に平行であり且つ一致している。図１９Ａに示される円板形状の研磨パッド５０２を回転させて第１運動方向に運動させ、さらに、第１運動方向に垂直な第２運動方向に研磨パッド５０２を往復移動させる場合を考える。ここで、基板Ｗｆは、ステージ４００により第１運動方向と同一方向である第４運動方向に移動させられる場合を例として説明する。図１９Ｂ、図１９Ｃの上方の図は、このような状況において、研磨パッド５０２が基板Ｗｆに形成する単位加工痕５０３の基板Ｗｆ上の軌跡を示す図である。図１９Ｂ、図１９Ｃの下方の図は、第４運動方向における基板Ｗｆの研磨量を示すグラフである。図１９Ｂは、基板Ｗｆの第４運動方向の速度が、研磨パッド５０２の第２運動方向の速度よりも早い場合を示している。図１９Ｂに示されるように、第４運動方向の速度が速い場合、第２運動方向に研磨パッド５０２が往復運動しているときに、基板Ｗｆが第４運動方向に速く移動してしまい、第４運動方向の研磨量のムラが生じる。また、第４運動方向の速度が速い場合、第２運動方向の運動により研磨量のばらつきを低減する効果があまり得られない。図１９Ｃは、基板Ｗｆの第４運動方向の速度が、研磨パッド５０２の第２運動方向の速度よりも遅い場合を示している。図１９Ｃに示されるように、第４運動方向の速度が遅い場合、第２運動方向の往復運動により基板Ｗｆ上の各点を研磨パッド５０２が複数回通過することになるので、第４運動方向の研磨量のムラが小さくなる。図１９Ａ〜
図１９Ｃにおいては、第４運動方向への運動は、ステージ４００により基板Ｗｆを移動させるものとして説明したが、第４運動方向への運動は、研磨パッド５０２を基板Ｗｆに対して第２運動方向と異なる方向に移動させるものとしてもよい。つまり、ここでいう第４運動方向は、上述の第２運動方向と異なる方向に研磨パッド５０２と基板Ｗｆとを相対的に移動させるものであればよい。
また、図１９Ａ〜図１９Ｃにおいては、第４運動方向への運動は第２運動方向と異なる方向の場合を説明したが、例えば第４運動方向が第２運動方向と一致していても良い。例えば、図１で示す部分研磨装置１０００では研磨パッド５０２の第１運動方向は基板Ｗｆ円周に対して垂直になるよう配置されている。この状態で基板Ｗｆ上に円周上に分布する被研磨領域を研磨する場合、ステージ４００を回転もしくは角度回転させることになる。この場合ステージ４００の第４運動方向は研磨パッド５０２の第１運動方向に対して垂直となり、これは第２運動方向と一致する。この場合は、第４運動方向に運動を生じさせる運動機構が、第２運動方向に運動を生じさせる運動機構の働きを兼ねても良い。なお図１に示す部分研磨装置１０００では、研磨パッド５０２の第１運動方向は基板Ｗｆ円周方向に対して垂直になるよう配置されているが、第２運動方向に相当する垂直方向の運動方向を有していれば良く、例えば４５°といった一定角度で基板Ｗｆ円周方向、すなわち第４運動方向に傾いて配置していても良い。
図２３は、一実施形態による、部分研磨装置１０００を搭載した基板処理システム１１００を示す概略図である。図２３に示されるように、基板処理システム１１００は、部分研磨装置１０００、大径研磨装置１２００、洗浄装置１３００、乾燥装置１４００、制御装置９００、および搬送機構１５００を備える。基板処理システム１１００の部分研磨装置１０００は、上述した任意の特徴を備える部分研磨装置１０００とすることができる。大径研磨装置１２００は、研磨対象となる基板Ｗｆよりも大きな面積を備える研磨パッドを用いて基板を研磨する研磨装置である。大径研磨装置１２００としては、公知のＣＭＰ装置を利用することができる。また、洗浄装置１３００、乾燥装置１４００、および搬送機構１５００についても、任意の公知のものを採用することができる。制御装置９００は、上述した部分研磨装置１０００だけでなく、基板処理システム１１００の全体の動作を制御するものとすることができる。図２３に示される実施形態においては、部分研磨装置１０００と大径研磨装置１２００とは、１つの基板処理システム１１００に組み込まれている。そのため、部分研磨装置１０００による部分研磨、大径研磨装置１２００による基板Ｗｆの全体研磨、および状態検出部による基板Ｗｆの表面状態の検出を組み合わせることで、様々な研磨処理を行うことができる。なお、部分研磨装置１０００による部分研磨では、基板Ｗｆの表面全体ではなく一部のみを研磨するものとすることができ、または、部分研磨装置１０００において基板Ｗｆの表面全体の研磨処理を行う中で、基板Ｗｆの表面の一部において研磨条件を変更して研磨を行うものとすることができる。
ここで、本基板処理システム１１００での部分研磨方法について説明する。まず、初めに研磨対象物である基板Ｗｆの表面の状態を検出する。表面状態は、基板Ｗｆ上に形成される膜の膜厚や表面の凹凸に関する情報（位置、サイズ、高さなど）などであり、上述の状態検出部４２０で検出される。次に、検出された基板Ｗｆの表面状態に応じて研磨レシピを作成する。ここで、研磨レシピは複数の処理ステップから構成されており、各ステップにおけるパラメータとしては、例えば部分研磨装置１０００については、処理時間、研磨パッド５０２の基板Ｗｆやドレスステージ８１０に配置されたドレッサ８２０に対する接触圧力もしくは荷重、研磨パッド５０２や基板Ｗｆの回転数、研磨ヘッド５００の移動パターン及び移動速度、研磨パッド処理液の選択及び流量、ドレスステージ８１０の回転数、研磨終点の検出条件、がある。また、部分研磨においては、上述の状態検出部４２０により取得した基板Ｗｆ面内の膜厚や凹凸に関する情報を元に基板Ｗｆ面内での研磨ヘッド５００の動作を決定する必要がある。例えば基板Ｗｆの面内の各被研磨領域における研
磨ヘッド５００の滞在時間については、本決定に対するパラメータとしては、例えば所望の膜厚や凹凸状態に相当するターゲット値や上記の研磨条件における研磨速度が挙げられる。ここで研磨速度については、研磨条件によって異なることから、データベースとして制御装置９００内に格納され、研磨条件を設定すると自動的に算出されても良い。ここで基礎となる各パラメータに対する研磨速度は事前に取得しておき、データベースとして格納しておいても良い。これらのパラメータと取得した基板Ｗｆ面内の膜厚や凹凸に関する情報から基板Ｗｆ面内における研磨ヘッド５００の滞在時間が算出可能である。また、後述のように、前測定、部分研磨、全体研磨、洗浄のルートは基板Ｗｆの状態や使用する処理液によって異なることから、これらの構成要素の搬送ルートの設定を行っても良い。また、基板Ｗｆ面内の膜厚や凹凸データの取得条件の設定も行って良い。また、後述のように処理後のＷｆ状態が許容レベルに達していない場合、再研磨を実施する必要があるが、その場合の処理条件（再研磨の繰り返し回数等）を設定しても良い。その後、作成された研磨レシピに従って、部分研磨および全体研磨を行う。なお、本例および以下で説明する他の例において、基板Ｗｆの洗浄は任意のタイミングで行うことができる。たとえば、部分研磨と全体研磨において使用する処理液が異なり、部分研磨の処理液の全体研磨へのコンタミネーションが無視できない場合においては、これを防止する目的で、部分研磨および全体研磨のそれぞれの研磨処理の後に基板Ｗｆの洗浄を行ってもよい。また、逆に処理液が同一である場合や処理液のコンタミネーションが無視できるような処理液の場合、部分研磨および全体研磨の両方を行った後に基板Ｗｆの洗浄を行ってもよい。
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。
２００…洗浄機構
２０８…リンスノズル
４００…ステージ
４１０…回転駆動機構
４２０…状態検出部
５００…研磨ヘッド
５０２…研磨パッド
５０３…単位加工痕
６００…保持アーム
６０２…垂直駆動機構
６２０…横駆動機構
７００…処理液供給系統
８００…コンディショニング部
８５０…第２コンディショナ
８５２…コンディショニング部材
９００…制御装置
１０００…部分研磨装置
５０２Ｂ…研磨ベルト部材
Ｗｆ…基板

Claims (31)

  1. 基板を局所的に研磨するための研磨装置であって、
    基板に接触する加工面が基板よりも小さい研磨部材と、
    前記研磨部材を基板に押圧させるための押圧機構と、
    前記研磨部材に、基板の表面に平行な第１運動方向に運動を与えるための第１駆動機構と、
    前記第１運動方向に垂直であり且つ基板の表面に平行な方向に成分を有する第２運動方向に、前記研磨部材に運動を与えるための第２駆動機構と、
    研磨装置の動作を制御するための制御装置と、を有し、
    基板を研磨しているときに、前記研磨部材は、基板に接触している領域上の任意の点が同一の前記第１運動方向に運動するように構成され、
    前記制御装置は、前記研磨部材を用いて基板を局所的に研磨するように、前記第１駆動機構および第２駆動機構の動作を制御するように構成される、
    研磨装置。
  2. 請求項１に記載の研磨装置であって、
    前記制御装置は、前記第１運動方向の運動速度を基板の研磨中に変更するように構成される、
    研磨装置。
  3. 請求項１または２に記載の研磨装置であって、
    前記第２運動方向の移動量は、基板と前記研磨部材との接触領域のうち第２運動方向の成分の長さ以下である、
    研磨装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記研磨部材を基板の半径方向に移動させるための第３駆動機構を有する、
    研磨装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    基板を保持するためのステージと、
    前記ステージを運動させるための第４駆動機構と、を有する、
    研磨装置。
  6. 請求項４を引用する請求項５に記載の研磨装置であって、
    前記第２駆動機構により生じる前記第２運動方向における研磨部材の運動速度は、前記第３駆動機構による研磨部材の運動速度、および前記第４駆動機構による前記研磨部材に対する前記ステージの運動速度よりも大きい、
    研磨装置。
  7. 請求項６に記載の研磨装置であって、
    前記ステージの運動は、回転運動、角度回転運動、および直線運動のいずれか１つである、
    研磨装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記制御装置は、基板の被研磨領域における目標研磨量を計算する演算部を有し、前記演算部により計算された目標研磨量に従って、研磨装置を制御するように構成される、
    研磨装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記研磨部材をコンディショニングするためのコンディショニング部材を有する、
    研磨装置。
  10. 請求項９に記載の研磨装置であって、
    前記コンディショニング部材を運動させる第５駆動機構を有する、
    研磨装置。
  11. 請求項５を引用する請求項９に記載の研磨装置であって、
    前記コンディショニング部材は、前記ステージの外に配置される、
    研磨装置。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    基板状に液体を供給するための液体供給ノズルを有する、
    研磨装置。
  13. 請求項１２に記載の研磨装置であって、
    前記液体は、研磨剤、水、および洗浄薬液の少なくとも１つを含む、
    研磨装置。
  14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記第１駆動機構は、前記研磨部材を回転させるように構成される、
    研磨装置。
  15. 請求項１４に記載の研磨装置であって、
    前記研磨部材は円板形状である、
    研磨装置。
  16. 請求項１５に記載の研磨装置であって、円板形状の前記研磨部材の中心軸が基板の表面に平行に配置される、
    研磨装置。
  17. 請求項１４に記載の研磨装置であって、円板形状の前記研磨部材の中心軸が基板の表面に対して非平行に配置される、
    研磨装置。
  18. 請求項１７に記載の研磨装置であって、前記第１駆動機構が円板形状の前記研磨部材を回転させるときの回転の中心軸は、円板形状の前記研磨部材の中心軸から傾斜している、研磨装置。
  19. 請求項１４に記載の研磨装置であって、前記研磨部材は円柱形状である、
    研磨装置。
  20. 請求項１９に記載の研磨装置であって、円柱形状の前記研磨部材の中心軸が基板の表面に平行に配置される、
    研磨装置。
  21. 請求項１４に記載の研磨装置であって、前記研磨部材は球形状または球形状の一部を備える形状である、
    研磨装置。
  22. 請求項２１に記載の研磨装置であって、前記第２駆動機構は、前記研磨部材の外側に位置する点を中心に前記研磨部材を振り子運動させるように構成される、
    研磨装置。
  23. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記研磨部材は平板形状である、
    研磨装置。
  24. 請求項２３に記載の研磨装置であって、
    平板形状の前記研磨部材は、基板に接触する表面が基板の表面に対して傾斜するように配置される、
    研磨装置。
  25. 請求項１４に記載の研磨装置であって、
    前記研磨部材は、円錐形状または切頭円錐形状であり、
    前記円錐形状または前記切頭円錐形状の中心軸は、基板の表面に対して平行に配置される、
    研磨装置。
  26. 請求項１４乃至２５のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記第２駆動機構は、前記研磨部材を基板上で直線運動または回転運動させるように構成される、
    研磨装置。
  27. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の研磨装置であって、
    前記研磨部材は、ベルト部材を有し、
    前記第１駆動機構はベルトを長手方向に移動させ、前記第２駆動機構は、ベルトを幅方向に移動方向させるように構成される、
    研磨装置。
  28. 基板処理システムであって、
    請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の研磨装置と、
    前記研磨装置により研磨した基板を洗浄するための洗浄装置と、
    前記洗浄装置により洗浄した基板を乾燥させるための乾燥装置と、
    前記研磨装置、前記洗浄装置、および前記乾燥装置の間で基板を搬送するための搬送装置と、を有する、
    基板処理システム。
  29. 請求項２８に記載の基板処理システムであって、さらに、
    基板に接触する加工面が基板よりも大きい研磨部材を用いて基板を研磨するための大径研磨装置を有する、
    基板処理システム。
  30. 請求項２８または２９に記載の基板処理システムであって、
    基板の処理前および／または処理後に、基板の表面の状態を検出するための状態検出部を有する、
    基板処理システム。
  31. 請求項３０に記載の基板処理システムであって、
    前記状態検出部は、基板の表面に形成されている膜の膜厚、基板の表面の段差、およびこれらに相当する信号の少なくとも１つに関して、基板の表面内の分布を検出するように構成される、
    基板処理システム。
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