JP2018170370A - 研磨装置、研磨方法、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハなどの基板の表面全体において所望の研磨結果を得ることができる研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置は、基板Ｗを保持するための基板保持部１０と、基板Ｗの表面を研磨するための研磨ヘッド５０と、研磨ヘッド５０に連結され、研磨ヘッド５０を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる傾動アクチュエータ８０、または、基板保持部１０に連結され基板保持部１０を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる傾動アクチュエータ８０を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハなどの基板の表面を研磨するための研磨装置および研磨方法に関する。また、本発明は、研磨装置に研磨方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

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ーハを洗浄して、ウェーハ上の異物を除去することが必要とされる。

ウェーハの裏面（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ーハの裏面に付着すると、ウェーハが露光装置のステージ基準面から離間したりウェー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、ウェー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ー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、押型とウェーハ間、およびウェーハとウェーハ間での汚れの転写を避けるために、ウェーハの表面に存在する異物を除去することが必要となる。そこで、ウェーハを下から高圧の流体で支持しつつ、研磨具を高荷重でウェーハに摺接させることで、ウェーハの表面をわずかに削り取る装置が提案されている。

特開２０１５−１２２００号公報

しかしながら、処理しようとするウェーハの表面状態は、ウェーハ表面の全体において異なることがあり得る。例えば、ウェーハの全体が反っている場合や、ウェーハの表面に存在する異物の密度がウェーハ面内の領域によって異なる場合がある。このような条件の下で研磨具をウェーハに摺接させると、ウェーハの表面全体において所望の研磨結果が得られないおそれがある。

そこで、本発明は、ウェーハなどの基板の表面全体において所望の研磨結果を得る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。また、本発明は、そのような研磨方法を研磨装置に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板を保持するための基板保持部と、前記基板の表面を研磨するための研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドに連結され、前記研磨ヘッドを設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる傾動アクチュエータ、または、前記基板保持部に連結され、前記基板保持部を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる傾動アクチュエータを備えたことを特徴とする研磨装置である。

本発明の好ましい態様は、前記傾動アクチュエータは、少なくとも２つのアクチュエータを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記基板保持部の軸心の周りに配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記基板保持部の内側に配置された、基板を支持するための静圧支持ステージをさらに備え、前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記基板保持部および前記静圧支持ステージの両方に連結されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドに連結された旋回アームと、前記旋回アームに接続されたアーム支持軸と、前記アーム支持軸をその軸心を中心に回転させるアーム回転機構と、前記アーム回転機構が固定された支持部材を備え、前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記支持部材に連結されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記アーム支持軸の軸心の周りに配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも２つのアクチュエータのそれぞれは、サーボモータとボールねじ機構との組み合わせであることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記基板の表面状態を測定する表面状態測定器と、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定する動作制御部とをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動作制御部は、基板の表面状態と、前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度との関係を示すデータベースを格納していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面状態測定器は、前記基板の表面上のパーティクル分布を測定するパーティクル分布測定器であり、前記基板の表面状態は前記基板の表面上のパーティクル分布であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面状態測定器は、前記基板の膜厚プロファイルを測定する膜厚測定器であり、前記基板の表面状態は前記基板の膜厚プロファイルであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記表面状態測定器は、前記基板の表面形状を測定する表面形状測定器であり、前記基板の表面状態は前記基板の表面形状であることを特徴とする。

本発明の一態様は、研磨ヘッドまたは基板保持部を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させ、前記基板保持部で基板を回転させながら、前記研磨ヘッドを前記基板に摺接させて該基板の表面を研磨することを特徴とする研磨方法である。

本発明の好ましい態様は、前記基板の表面状態を測定し、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定する工程をさらに備え、前記研磨ヘッドを設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる工程は、前記研磨ヘッドを前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定する工程は、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度をデータベースから決定する工程であり、前記データベースは、基板の表面状態と、前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度との関係を示すデータを含むことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記基板の表面状態を測定し、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記基板保持部を傾斜させる方向および角度を決定する工程をさらに備え、前記基板保持部を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる工程は、前記基板保持部を前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記基板保持部を傾斜させる方向および角度を決定する工程は、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記基板保持部を傾斜させる方向および角度をデータベースから決定する工程であり、前記データベースは、基板の表面状態と、前記基板保持部を傾斜させる方向および角度との関係を示すデータを含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の表面状態は、前記基板の表面上のパーティクル分布であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の表面状態は、前記基板の膜厚プロファイルであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の表面状態は、前記基板の表面形状であることを特徴とする。

本発明の一態様は、表面状態測定器に指令を発して基板の表面状態を測定する動作を前記表面状態測定器に実行させるステップと、前記測定された基板の表面状態に基づいて研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定するステップと、傾動アクチュエータに指令を発して前記研磨ヘッドを前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる動作を前記傾動アクチュエータに実行させるステップと、基板保持部に指令を発して基板を回転させる動作を前記基板保持部に実行させるステップと、前記研磨ヘッドに指令を発して前記研磨ヘッドを前記基板に摺接させて該基板の表面を研磨する動作を前記研磨ヘッドに実行させるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明の一態様は、表面状態測定器に指令を発して基板の表面状態を測定する動作を前記表面状態測定器に実行させるステップと、前記測定された基板の表面状態に基づいて基板保持部を傾斜させる方向および角度を決定するステップと、傾動アクチュエータに指令を発して前記基板保持部を前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる動作を前記傾動アクチュエータに実行させるステップと、前記基板保持部に指令を発して基板を回転させる動作を前記基板保持部に実行させるステップと、研磨ヘッドに指令を発して前記研磨ヘッドを前記基板に摺接させて該基板の表面を研磨する動作を前記研磨ヘッドに実行させるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明によれば、研磨ヘッドまたは基板保持部を傾けた状態で、基板の表面を研磨ヘッドで研磨するので、基板の表面のある領域での研磨レート（あるいは除去レート）を上げることができる。研磨ヘッドまたは基板保持部の傾斜方向および傾斜角度は、基板の表面状態に基づいて設定することができる。結果として、基板の表面全体において所望の研磨結果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。 研磨モジュールの一実施形態を示す模式図である。 研磨ヘッドの底面図である。 ３つのアクチュエータを下から見た図である。 ２つのアクチュエータおよび１つのボールジョイントを下から見た図である。 研磨ヘッドを傾斜させる方向を特定するためのＸＹ座標系を示す図である。 研磨ヘッドを０度の方向に傾けたときの基板と研磨ヘッドを示す模式図である。 動作制御部に格納されているデータベースの一例を示す図である。 パーティクル分布測定器によって測定されたパーティクル分布を示すグラフである。 パーティクル分布測定器および研磨モジュールの動作の一実施形態を示すフローチャートである。 研磨モジュールの他の実施形態を示す図である。 ３つのアクチュエータを下から見た図である。 ２つのアクチュエータおよび１つのボールジョイントを下から見た図である。 基板保持部を傾斜させる方向を特定するためのＸＹ座標系を示す図である。 基板保持部を０度の方向に傾けたときの基板と研磨ヘッドを示す模式図である。 動作制御部に格納されているデータベースの一例を示す図である。 パーティクル分布測定器および研磨モジュールの動作の一実施形態を示すフローチャートである。 研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 膜厚測定器および研磨モジュールの動作の一実施形態を示すフローチャートである。 研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、研磨される基板の表面形状の例を示す図である。 表面形状測定器によって測定された図２１（ａ）に示す基板の表面形状を示すグラフである。 図２１（ａ）または図２１（ｂ）に示す基板を研磨する場合の動作の一実施形態を示すフローチャートである。 動作制御部の構成を示す模式図である。

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。図１は、本発明の一実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。この研磨装置は、ウェーハなどの基板の表面を研磨し、洗浄し、乾燥させる一連の工程を行うことができる基板処理装置である。図１に示すように、研磨装置は、略矩形状のハウジング２を備えており、ハウジング２の内部は隔壁２ａ，２ｂによってロード／アンロード部１と、研磨部３と、洗浄部２０とに区画されている。研磨装置は、基板の表面上のパーティクル分布を測定する表面状態測定器としてのパーティクル分布測定器７０と、処理動作を制御する動作制御部４を有している。研磨部３は、ロード／アンロード部１と洗浄部２０との間に配置されている。

ロード／アンロード部１は、多数の基板を内部に収容した基板カセットが載置される複数のロードポート５を備えている。このロード／アンロード部１には、ロードポート５の並びに沿って移動可能なローダー（搬送ロボット）６が設置されている。ローダー６はロードポート５に搭載された基板カセット内の基板にアクセスし、基板をパーティクル分布測定器７０に搬送することができるように構成されている。さらに、ローダー６は、基板を反転させる機能を有している。

研磨部３は、基板の表面を研磨するための研磨モジュール７と、基板が一時的に置かれる第１仮置き台１５および第２仮置き台１６と、基板を研磨モジュール７、第１仮置き台１５、および第２仮置き台１６の間で搬送する搬送ロボット１８を備えている。研磨部３と洗浄部２０との間には、基板を搬送するためのスイングトランスポータ２１が配置されている。研磨部３で研磨された基板は、スイングトランスポータ２１によって洗浄部２０に搬送される。

洗浄部２０は、研磨部３で研磨された基板を洗浄するための第１洗浄モジュール２４、第２洗浄モジュール２５、および第３洗浄モジュール２６を備えており、さらに、これらの洗浄モジュール２４，２５，２６で洗浄された基板を乾燥させる乾燥モジュール２７を備えている。洗浄部２０は、基板を第１洗浄モジュール２４から第２洗浄モジュール２５に、第２洗浄モジュール２５から第３洗浄モジュール２６に、第３洗浄モジュール２６から乾燥モジュール２７に搬送するリニアトランスポータ３０をさらに備えている。

第１洗浄モジュール２４、第２洗浄モジュール２５、および第３洗浄モジュール２６は、同じタイプでもよく、または異なるタイプでもよい。本実施形態では、第１洗浄モジュール２４および第２洗浄モジュール２５は、基板の両面に液体を供給しながら、２つのロールスポンジを基板の両面にそれぞれ摺接させるロールスポンジタイプであり、第３洗浄モジュール２６は、基板の上面に液体を供給しながら、ペンスポンジを基板の上面に摺接させるペンスポンジタイプである。

本実施形態では、乾燥モジュール２７は、純水ノズルおよびＩＰＡノズルを基板の半径方向に移動させながら、純水ノズルおよびＩＰＡノズルから純水とＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合物）を基板の上面に供給することで基板を乾燥させるＩＰＡタイプである。乾燥モジュール２７は、他のタイプの乾燥機であってもよい。例えば、基板を高速で回転させるスピンドライタイプの乾燥機を使用することもできる。

次に、上述した研磨装置を用いて基板を研磨するときの基板の搬送ルートについて説明する。複数（例えば２５枚）の基板は、そのデバイス面が上を向いた状態で、ロードポート５上の基板カセット内に収容されている。ローダー６は、基板カセットから１枚の基板を取り出し、基板をパーティクル分布測定器７０に搬送する。基板のデバイス面が研磨部３で研磨される場合には、ローダー６は基板を反転させずにパーティクル分布測定器７０に搬送する。基板の裏面（非デバイス面）が研磨部３で研磨される場合には、ローダー６は基板を反転させ、その後パーティクル分布測定器７０に搬送する。パーティクル分布測定器７０は、基板の表面上の複数の計測点においてパーティクルを計数し、基板面上のパーティクル分布を測定する。複数の計測点は、基板の中心からの距離が異なる、予め設定された領域である。パーティクル分布測定器７０としては、パーティクルカウンタを用いることができる。

ローダー６は、基板をパーティクル分布測定器７０から取り出し、研磨部３内の第１仮置き台１５に載置する。搬送ロボット１８は基板を第１仮置き台１５から取り出し、基板を研磨モジュール７に搬入する。基板の表面は研磨モジュール７によって研磨される。搬送ロボット１８は、研磨された基板を研磨モジュール７から取り出し、第２仮置き台１６に載置する。スイングトランスポータ２１は、基板を第２仮置き台１６から取り出し、洗浄部２０に配置されたリニアトランスポータ３０に渡す。

リニアトランスポータ３０は、基板を第１洗浄モジュール２４、第２洗浄モジュール２５、および第３洗浄モジュール２６に順番に搬送する。基板は、その研磨された面が上向きの状態で、これらの洗浄モジュール２４，２５，２６によって順次洗浄される。さらに、リニアトランスポータ３０は、洗浄された基板を乾燥モジュール２７に搬送し、ここで基板が乾燥される。

ローダー６は、乾燥された基板を乾燥モジュール２７から取り出し、基板カセットに搬入する。基板のデバイス面が研磨部３で研磨された場合には、ローダー６は乾燥された基板を反転させずに基板カセットに搬送する。基板の裏面（非デバイス面）が研磨部３で研磨された場合には、ローダー６は乾燥された基板を反転させ、その後基板カセットに搬送する。

次に、研磨モジュール７について、図２を参照して説明する。図２は、研磨モジュール７の一実施形態を示す模式図である。研磨モジュール７は、基板（例えばウェーハ）Ｗを保持し、その軸心を中心として回転させる基板保持部１０と、この基板保持部１０に保持された基板Ｗの第一の面Ａ１を研磨して基板Ｗの第一の面Ａ１からパーティクルを除去する研磨ヘッド組立体４９と、第一の面Ａ１とは反対側の基板Ｗの第二の面Ａ２を支持する基板支持ステージとしての静圧支持ステージ９０とを備えている。研磨ヘッド組立体４９は、基板保持部１０に保持されている基板Ｗの上側に配置されており、静圧支持ステージ９０は、基板保持部１０に保持されている基板Ｗの下側に配置されている。静圧支持ステージ９０は、基板保持部１０の内側に配置されている。

一実施形態では、基板Ｗの第一の面Ａ１は、デバイスが形成されていない基板Ｗの裏面、すなわち非デバイス面である。反対側の面である基板Ｗの第二の面Ａ２は、デバイスが形成されている面、すなわちデバイス面である。一実施形態では、基板Ｗの第一の面Ａ１はデバイス面であり、基板Ｗの第二の面Ａ２は、デバイスが形成されていない基板Ｗの裏面である。デバイスが形成されていない裏面の例としては、シリコン面が挙げられる。本実施形態では、基板Ｗは、その第一の面Ａ１が上向きの状態で、基板保持部１０に水平に保持される。第一の面Ａ１は、研磨モジュール７で研磨される被研磨面である。以下の説明では、基板Ｗの第一の面Ａ１を単に基板Ｗの表面ということがある。

基板保持部１０は、基板Ｗの周縁部を把持する複数のチャック１１と、これらチャック１１を介して基板Ｗを回転させる環状の中空モータ（チャックモータ）１２とを備えている。チャック１１は、中空モータ１２に固定されており、中空モータ１２によって基板保持部１０の軸心ＣＰを中心に回転される。基板Ｗは、チャック１１によって水平に保持される。複数のチャック１１は、基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに配置されており、基板保持部１０の軸心ＣＰから同じ距離に位置している。複数のチャック１１によって基板Ｗが保持されたとき、基板Ｗの中心点は基板保持部１０の軸心ＣＰ上にある。

基板Ｗを保持した全てのチャック１１は、中空モータ１２によって基板保持部１０の軸心ＣＰ、すなわち基板Ｗの軸心を中心に一体に回転される。一実施形態では、基板保持部１０は、チャック１１に代えて、自身の軸心を中心に回転することができる複数のローラーを備えてもよい。複数のローラーを備えた基板保持部１０によれば、基板の周縁部はローラーに保持され、各ローラーが自身の軸心を中心に回転することによって、基板はその軸心を中心に回転される。

基板保持部１０に保持された基板Ｗの上方には、基板Ｗの第一の面Ａ１にリンス液（例えば純水）を供給するリンス液供給ノズル６３が配置されている。このリンス液供給ノズル６３は、図示しないリンス液供給源に接続されている。リンス液供給ノズル６３は、基板Ｗの中心を向いて配置されている。リンス液は、リンス液供給ノズル６３から基板Ｗの中心に供給され、遠心力によりリンス液は基板Ｗの第一の面Ａ１上を広がる。

研磨ヘッド組立体４９は、基板保持部１０に保持された基板Ｗの第一の面Ａ１を研磨する研磨ヘッド５０を有している。研磨ヘッド５０はヘッドシャフト５１に連結されている。このヘッドシャフト５１は、研磨ヘッド５０をその軸心ＨＰを中心として回転させるヘッド回転機構５８に連結されている。さらに、ヘッドシャフト５１には、研磨ヘッド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５７が連結されている。研磨ヘッド５０は、基板Ｗの第一の面Ａ１を研磨するための複数の研磨具６１を備えている。研磨ヘッド５０の下面は、これら研磨具６１から構成された研磨面である。研磨ヘッド組立体４９は、研磨ヘッド５０、ヘッドシャフト５１、ヘッド回転機構５８、エアシリンダ５７を少なくとも含む。

ヘッド回転機構５８およびエアシリンダ５７は、水平に延びる旋回アーム７３に固定されている。ヘッドシャフト５１および研磨ヘッド５０は、旋回アーム７３の一端に回転可能に支持されている。旋回アーム７３の他端はアーム支持軸７４に固定されている。アーム支持軸７４は鉛直に延びており、アーム支持軸７４の下部はアーム回転機構７５に連結されている。アーム回転機構７５は、モータおよび減速機構などから構成されており、アーム支持軸７４をその軸心ＳＰを中心に所定の角度だけ回転させることが可能に構成されている。アーム回転機構７５がアーム支持軸７４を回転させると、研磨ヘッド５０および旋回アーム７３は、アーム支持軸７４を中心に旋回する。より具体的には、研磨ヘッド５０は、基板保持部１０の上方の研磨位置と、基板保持部１０の外側の退避位置との間を移動する。図２は、研磨ヘッド５０は研磨位置にある状態を示している。

本実施形態では、研磨具６１は、砥粒を含んだ研磨層が片面に形成された研磨テープから構成されている。研磨テープの両端は、図示しない２つのリールに保持されており、２つのリールの間を延びる研磨テープの下面が基板Ｗの第一の面Ａ１に接触可能となっている。一実施形態では、研磨具６１は、スポンジ、不織布、発泡ポリウレタン、または固定砥粒であってもよい。

図３は、研磨ヘッド５０の底面図である。研磨具６１は、研磨ヘッド５０の半径方向に延びており、研磨ヘッド５０の軸心ＨＰまわりに等間隔に配列されている。本実施形態では、３つの研磨具６１が設けられている。研磨具６１は、研磨ヘッド５０のハウジング５２内に配置されており、研磨具６１の下部はハウジング５２から下方に突出している。研磨ヘッド５０がその軸心ＨＰを中心に回転すると、３つの研磨具６１も同様に軸心ＨＰを中心に回転する。研磨ヘッド５０は、軸心ＨＰを中心に回転しながら研磨具６１を基板Ｗの第一の面Ａ１に摺接させて、該第一の面Ａ１を研磨する。一実施形態では、研磨ヘッド５０は、２つ、または４つ以上の研磨具６１を備えてもよい。さらに、一実施形態では、研磨ヘッド５０は、１つの研磨具６１のみを備えてもよい。

図２に戻り、研磨ヘッド５０は、基板Ｗの直径よりも小さい直径を有している。研磨ヘッド５０の軸心ＨＰは、基板保持部１０の軸心ＣＰからずれている。したがって、研磨ヘッド５０は、基板保持部１０に保持された基板Ｗに対して偏心している。回転している研磨具６１の下面から構成される研磨ヘッド５０の研磨面は、基板保持部１０の軸心ＣＰ上にある。

研磨モジュール７は、基板Ｗを支持するための静圧支持ステージ９０を備えている。この静圧支持ステージ９０は、チャック１１に保持された基板Ｗの第二の面Ａ２（第一の面Ａ１とは反対側の面）を支持する基板支持ステージの一実施形態である。本実施形態では、静圧支持ステージ９０は、チャック１１に保持された基板Ｗの第二の面Ａ２に流体を接触させて基板Ｗを流体で支持するように構成されている。静圧支持ステージ９０は、チャック１１に保持された基板Ｗの第二の面Ａ２に近接した基板支持面９０ａを有している。本実施形態の基板支持面９０ａは円形であるが、四角形または他の形状を有していてもよい。

静圧支持ステージ９０は、基板支持面９０ａに形成された複数の流体噴射口９４と、流体排出口９４にそれぞれ接続された複数の流体供給路９２をさらに備えている。流体供給路９２は、図示しない流体供給源に接続されている。各流体供給路９２を通る流体の流量は、図示しない流量調節弁によって調節されるようになっている。本実施形態では、３つの流体噴射口９４が設けられている。一実施形態では、複数の流体噴射口９４は、基板支持面９０ａの全体に均一に分布する複数の開口部であってもよい。

図２に示すように、静圧支持ステージ９０は、ステージ昇降機構９８に連結されている。ステージ昇降機構９８および基板保持部１０は、ベースプレート６７の上面に固定されている。ステージ昇降機構９８により静圧支持ステージ９０はその基板支持面（上面）９０ａが基板Ｗの下面（第二の面Ａ２）に近接した位置に達するまで上昇されるようになっている。静圧支持ステージ９０は、基板保持部１０に保持されている基板Ｗの下方に配置され、基板支持面９０ａは基板Ｗの第二の面Ａ２から僅かに離れている。

流体（例えば、純水などの液体）は、流体供給路９２を通じて複数の流体噴射口９４に供給され、基板支持面９０ａと基板Ｗの第二の面Ａ２との間の空間は流体で満たされる。基板Ｗは、基板支持面９０ａと基板Ｗの第二の面Ａ２との間に存在する流体によって支持される。基板Ｗと静圧支持ステージ９０とは非接触に保たれる。一実施形態では、基板Ｗと静圧支持ステージ９０との間のクリアランスは５０μｍ〜５００μｍとされる。

静圧支持ステージ９０は、流体を介して基板Ｗの第二の面Ａ２を非接触に支持することができる。したがって、基板Ｗの第二の面Ａ２にデバイスが形成されている場合には、静圧支持ステージ９０は、デバイスを破壊することなく基板Ｗを支持することができる。静圧支持ステージ９０に使用される流体としては、非圧縮性流体である純水などの液体、または空気や窒素などの圧縮性流体である気体を用いてもよい。純水が使用される場合、流体供給路９２に接続される流体供給源として、研磨モジュール７が設置されている工場に設置された純水供給ラインを使用することができる。

研磨ヘッド５０の下面（研磨面）と静圧支持ステージ９０の基板支持面９０ａは、同心状に配置される。さらに、研磨ヘッド５０の下面と静圧支持ステージ９０の基板支持面９０ａは、基板Ｗに関して対称的に配置される。すなわち、研磨ヘッド５０の下面と静圧支持ステージ９０の基板支持面９０ａは基板Ｗを挟むように配置されており、研磨ヘッド５０から基板Ｗに加えられる荷重は、研磨ヘッド５０の真下から静圧支持ステージ９０によって支持される。したがって、研磨ヘッド５０は、大きな荷重を基板Ｗの第一の面Ａ１に加えることができる。

研磨ヘッド５０は、その下面の端部が基板Ｗの中心上に位置するように配置されることが好ましい。本実施形態では、研磨ヘッド５０の下面の直径は、基板Ｗの半径よりも小さい。一実施形態では、研磨ヘッド５０の下面の直径は、基板Ｗの半径と同じか、基板Ｗの半径よりも大きくてもよい。本実施形態では、基板支持面９０ａの直径は研磨ヘッド５０の下面の直径よりも大きいが、基板支持面９０ａの直径は研磨ヘッド５０の下面の直径と同じでもよく、あるいは研磨ヘッド５０の下面の直径よりも小さくてもよい。

次に、研磨モジュール７の動作について説明する。研磨される基板Ｗは、搬送ロボット１８（図１参照）により基板保持部１０に渡される。基板Ｗは、第一の面Ａ１が上向きの状態で、基板保持部１０のチャック１１により把持され、さらに中空モータ１２により基板Ｗの軸心を中心に回転される。流体（例えば、純水などの液体）は、流体供給路９２を通じて複数の流体噴射口９４に供給され、静圧支持ステージ９０の基板支持面９０ａと基板Ｗの第二の面Ａ２との間の空間は流体で満たされる。基板Ｗは、基板支持面９０ａと基板Ｗの第二の面Ａ２との間を流れる流体によって支持される。

リンス液供給ノズル６３は、リンス液を基板Ｗの中心に供給し、リンス液は遠心力により基板Ｗの第一の面Ａ１上を広がる。ヘッド回転機構５８は、研磨ヘッド５０をその軸心ＨＰを中心に回転させる。そして、エアシリンダ５７は、回転する研磨ヘッド５０を基板Ｗの第一の面Ａ１に対して押し付ける。研磨ヘッド５０は、リンス液が基板Ｗの第一の面Ａ１上に存在する状態で、研磨具６１を基板Ｗの第一の面Ａ１に摺接させ、第一の面Ａ１を研磨する。

図２に示すように、研磨モジュール７は、研磨ヘッド５０を設定された方向に設定された角度で傾斜させる傾動アクチュエータ８０を備えている。本実施形態では、傾動アクチュエータ８０は、旋回アーム７３、アーム支持軸７４、アーム回転機構７５、および支持部材７６を介して研磨ヘッド５０に連結されている。アーム回転機構７５は、支持部材７６に固定されている。本実施形態では、傾動アクチュエータ８０は、３つのアクチュエータ８１から構成されており、各アクチュエータ８１は、ボールねじ機構８４とサーボモータ８５との組み合わせから構成されている。３つのアクチュエータ８１は支持部材７６の下面に傾動可能に連結されている。３つのアクチュエータ８１は、アーム支持軸７４の軸心ＳＰの周りに配列されている。支持部材７６は、板状、棒状、またはその他の形状を有してもよい。

動作制御部４は、基板保持部１０、研磨ヘッド組立体４９、パーティクル分布測定器７０（図１参照）、ステージ昇降機構９８、および傾動アクチュエータ８０に電気的に接続されている。基板保持部１０、研磨ヘッド組立体４９、パーティクル分布測定器（表面状態測定器）７０、ステージ昇降機構９８、および傾動アクチュエータ８０の動作は動作制御部４によって制御される。

図４は、３つのアクチュエータ８１を下から見た図である。図４に示すように、３つのアクチュエータ８１は、アーム支持軸７４の軸心ＳＰの周りに等間隔で配列されている。よって、これらアクチュエータ８１は、支持部材７６、アーム回転機構７５、アーム支持軸７４、旋回アーム７３、および研磨ヘッド５０を一体に所望の方向に傾けることが可能である。一実施形態では、４つ以上のアクチュエータ８１をアーム支持軸７４の軸心ＳＰの周りに配列してもよい。さらに一実施形態では、２つのアクチュエータ８１をアーム支持軸７４の軸心ＳＰの周りに配置してもよい。この場合、図５に示すように２つのアクチュエータ８１および１つのボールジョイント８２をアーム支持軸７４の軸心ＳＰの周りに配置してもよい。ボールジョイント８２は、荷重を支持しつつ、支持対象物を全方向に傾けることが可能な装置である。

図６は、研磨ヘッド５０を傾斜させる方向を特定するためのＸＹ座標系を示す図である。図６に示すＸＹ座標系のＸ軸は、基板保持部１０の軸心ＣＰと研磨位置にある研磨ヘッド５０の軸心ＨＰの両方に交わる水平線であり、ＸＹ座標系のＹ軸は、研磨ヘッド５０の軸心ＨＰに交わり、かつＸ軸に垂直な水平線である。ＸＹ座標系は、研磨ヘッド５０の軸心ＨＰ上に原点を有する想像上の座標系である。Ｘ軸の正方向からの軸心ＨＰ（すなわちＸＹ座標系の原点）周りの角度αを、研磨ヘッド５０を傾斜させる方向と定義する。動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、設定された方向αに設定された角度で研磨ヘッド５０を傾斜させるように構成される。研磨ヘッド５０の傾斜方向および傾斜角度の組み合わせは、１組に限定されず、動作制御部４は、複数の傾斜方向および傾斜角度の組み合わせを設定することができる。例えば、２組の傾斜方向および傾斜角度が設定された場合は、動動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０を第一の方向に第一の角度で傾斜させ、その後に基板の研磨を開始し、研磨開始から予め設定された時間経過後、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０を第二の方向に第二の角度で傾斜させ、基板をさらに研磨するようにしてもよい。第一の角度と第二の角度は同じであってもよい。図６に示す記号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７は、基板Ｗの表面（図２の第一の面Ａ１）上に予め設定された計測点である。基板Ｗの中心からの計測点Ｐ１〜Ｐ７の距離は互いに異なっている。パーティクル分布測定器７０（図１参照）は、計測点Ｐ１〜Ｐ７のそれぞれにおいて基板Ｗの表面上のパーティクルを計数する。

図７は、研磨ヘッド５０を０度（α＝０度）の方向に傾けたときの基板と研磨ヘッド５０を示す模式図である。図７から分かるように、研磨ヘッド５０を０度（α＝０度）の方向に傾けると、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨荷重が上がり、その一方で基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨荷重が下がる。結果として、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨レートが上がり、基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨レートが下がる。さらに、研磨レートは、研磨ヘッド５０の傾斜角度によって制御することができる。例えば、研磨ヘッド５０を０度（α＝０度）の方向に傾ける角度を大きくすると、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨レートが上昇する。研磨レートは、基板の表面の高さの単位時間あたりの変化量であり、除去レートともいう。

図示しないが、研磨ヘッド５０を１８０度（α＝１８０度）の方向に傾けた場合は、基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨レートが上がり、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨レートが下がる。さらに、研磨ヘッド５０を９０度または２７０度（α＝９０度または２７０度）の方向に傾けた場合は、基板Ｗの計測点Ｐ１および計測点Ｐ７での研磨レートは実質的に変わらないが、基板Ｗの計測点Ｐ４での研磨レートが上がる。このように、研磨ヘッド５０の傾斜方向および傾斜角度によって、基板Ｗの研磨プロファイルを制御することができる。

動作制御部４は、パーティクル分布と、研磨ヘッド５０を傾斜させる方向との関係を示すデータベースを格納している。パーティクル分布は、研磨される基板の表面状態の一例である。図８は、動作制御部４に格納されているデータベースの一例を示す図である。図８に示すデータベースは、基板の表面上に予め設定された複数の計測点Ｐ１〜Ｐ７のそれぞれに対応する研磨ヘッド５０の傾斜方向（α１〜α７）と、各傾斜方向における研磨ヘッド５０の傾斜角度と研磨レートとの関係を示すデータを含む。複数の計測点Ｐ１〜Ｐ７と対応する研磨ヘッド５０の傾斜方向（α１〜α７）との関係、および各傾斜方向における研磨ヘッド５０の傾斜角度と研磨レートとの関係は、研磨される基板と同じまたは近い構成を持つ複数の基板の研磨結果から得ることができ、あるいは基板の研磨シミュレーションの結果から得ることができる。

図１に示すパーティクル分布測定器７０は、基板の表面状態を測定する表面状態測定器の一例である。パーティクル分布測定器７０は、基板の表面上の予め定められた計測点Ｐ１〜Ｐ７においてパーティクルを計数し、基板面上のパーティクル分布を測定する。

図９は、パーティクル分布測定器７０によって測定されたパーティクル分布を示すグラフである。図９において、縦軸はパーティクルの数を表し、横軸は基板の中心からの距離を表している。図９に示す例では、計測点Ｐ６においてより多くのパーティクルが存在している。そこで、本実施形態では、傾動アクチュエータ８０が研磨ヘッド５０を、計測点Ｐ６に対応する方向に傾斜させることによって、計測点Ｐ６での研磨レートを局所的に上昇させる。より具体的には、動作制御部４は、計測点Ｐ６に対応する方向をデータベースから決定し、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０を上記決定された方向に傾斜させる。研磨ヘッド５０を傾斜させる角度は、パーティクルの数が最も多い計測点でのパーティクルの数に基づいてデータベースから決定してもよい。パーティクルの数が多い計測点は、複数存在することもある。このような場合は、研磨ヘッド５０を傾斜させる角度は、それぞれの計測点でのパーティクルの数に基づいてデータベースから決定してもよい。

図９に示す例では、動作制御部４は、パーティクル分布を分析して最もパーティクルの数が多い計測点Ｐ６を特定し、データベースから計測点Ｐ６に対応する研磨ヘッド５０の傾斜方向α６を決定（選択）し、さらに計測点Ｐ６でのパーティクルの数に基づいて研磨ヘッド５０の傾斜角度をデータベースから決定（選択）する。動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、研磨ヘッド５０を決定された方向に決定された角度だけ傾斜させる。このような動作により、研磨ヘッド５０は、基板の計測点Ｐ６を含む領域をその他の領域よりも高い研磨レートで研磨することができる。

本実施形態では、７つの計測点と、これらに対応する７つの傾斜方向が予め設定されているが、本発明はこの実施形態に限定されない。一実施形態では、７つよりも少ない、または７つよりも多い計測点および傾斜方向を設定してもよい。

次に、パーティクル分布測定器７０および研磨モジュール７の動作の一実施形態について図１０に示すフローチャートを参照して説明する。研磨される基板はパーティクル分布測定器７０に搬送され、ここで各計測点においてパーティクルが計数され、パーティクル分布が測定される（ステップ１）。その後、基板はパーティクル分布測定器７０から研磨モジュール７に搬送され、基板保持部１０に保持される。（ステップ２）。動作制御部４は、パーティクル分布をパーティクル分布測定器７０から取得し、パーティクル分布に基づいて研磨ヘッド５０を傾斜させる方向、角度、をデータベースから選択（決定）する（ステップ３）。具体的には、動作制御部４は、パーティクル分布を分析して最もパーティクルの数が多い計測点を特定し、特定された計測点に対応する研磨ヘッド５０の傾斜方向をデータベースから選択（決定）し、さらに特定された計測点でのパーティクルの数に基づいて研磨ヘッド５０の傾斜角度をデータベースから選択（決定）する。パーティクルの数が多い計測点が複数存在する場合は、それぞれの計測点に対応する研磨ヘッド５０の傾斜方向をデータベースから選択（決定）し、さらにそれぞれの計測点でのパーティクルの数に基づいて研磨ヘッド５０の傾斜角度をデータベースから選択（決定）する。

動作制御部４は、基板の研磨が開始される前に、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、研磨ヘッド５０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させる（ステップ４）。そして、基板保持部１０で基板を回転させながら、研磨ヘッド５０は、研磨具６１を基板の第一の面Ａ１（図２参照）に摺接させ、第一の面Ａ１を研磨する（ステップ５）。一実施形態では、動作制御部４は、基板の研磨中に傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０を傾斜させてもよい。例えば、研磨ヘッド５０を傾斜させずに基板の研磨を開始し、研磨の開始から予め設定された時間経過後、研磨ヘッド５０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させて基板をさらに研磨してもよい。あるいは、研磨ヘッド５０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させて基板の研磨を開始し、研磨の開始から予め設定された時間経過後、研磨ヘッド５０を元の姿勢（傾斜していない状態）に戻して基板を研磨してもよい。研磨ヘッド５０の２組の傾斜方向および傾斜角度が設定された場合は、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０を第一の方向に第一の角度で傾斜させ、その後に基板の研磨を開始し、研磨開始から予め設定された時間経過後、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０を第二の方向に第二の角度で傾斜させ、基板をさらに研磨するようにしてもよい。第一の角度と第二の角度は同じであってもよい。傾いた研磨ヘッド５０は、上記特定された計測点を含む領域をその他の領域よりも高い研磨レートで研磨することができる。

図１１は、研磨モジュール７の他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図２に示す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１１に示すように、本実施形態では、傾動アクチュエータ８０は、研磨ヘッド５０ではなく、基板保持部１０に連結されている。すなわち、研磨モジュール７は、基板保持部１０を設定された方向に設定された角度で傾斜させる傾動アクチュエータ８０を備えている。本実施形態では、傾動アクチュエータ８０は、ベースプレート６７を介して基板保持部１０に連結されている。基板保持部１０は、ベースプレート６７に固定されている。傾動アクチュエータ８０を構成する３つのアクチュエータ８１はベースプレート６７の下面に傾動可能に連結されている。３つのアクチュエータ８１は、基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに配列されている。

図１２は、３つのアクチュエータ８１を下から見た図である。図１２に示すように、３つのアクチュエータ８１は、基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに等間隔で配列されている。よって、これらアクチュエータ８１は、基板保持部１０を所望の方向に傾けることが可能である。一実施形態では、４つ以上のアクチュエータ８１を基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに配列してもよい。さらに一実施形態では、２つのアクチュエータ８１を基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに配置してもよい。この場合、図１３に示すように２つのアクチュエータ８１および１つのボールジョイント８２を基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに配置してもよい。ボールジョイント８２は、荷重を支持しつつ、支持対象物を全方向に傾けることが可能な装置である。

上述した傾動アクチュエータ８０は、基板保持部１０のみならず、静圧支持ステージ９０にも連結されている。すなわち、図１１に示すように、静圧支持ステージ９０を上下動させるためのステージ昇降機構９８は、ベースプレート６７に固定されており、傾動アクチュエータ８０は、ベースプレート６７およびステージ昇降機構９８を介して静圧支持ステージ９０に連結されている。本実施形態では、傾動アクチュエータ８０は、ベースプレート６７を介して基板保持部１０および静圧支持ステージ９０の両方に連結されている。基板保持部１０も、ステージ昇降機構９８と同様に、ベースプレート６７の上面に固定されている。したがって、傾動アクチュエータ８０は、基板保持部１０および静圧支持ステージ９０を一体に所望の方向に傾動させることが可能である。

図１１に示す実施形態では、基板保持部１０はチャック１１と中空モータ１２との組み合わせを採用しているが、一実施形態では基板保持部１０は、自身の軸心を中心に回転することができる複数のローラーを備えてもよい。この場合でも、同様に、基板保持部１０はベースプレート６７の上面に固定され、傾動アクチュエータ８０は、基板保持部１０および静圧支持ステージ９０を一体に所望の方向に傾動させることが可能に構成される。

図１４は、基板保持部１０を傾斜させる方向を特定するためのＸＹ座標系を示す図である。図１４に示すＸＹ座標系のＸ軸は、基板保持部１０の軸心ＣＰと研磨位置にある研磨ヘッド５０の軸心ＨＰの両方に交わる水平線であり、ＸＹ座標系のＹ軸は、基板保持部１０の軸心ＣＰに交わり、かつＸ軸に垂直な水平線である。ＸＹ座標系は、基板保持部１０の軸心ＣＰ上に原点を有する想像上の座標系である。Ｘ軸の正方向からの軸心ＣＰ（すなわちＸＹ座標系の原点）周りの角度βを、基板保持部１０を傾斜させる方向と定義する。動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、設定された方向βに設定された角度で基板保持部１０を傾斜させるように構成される。基板保持部１０の傾斜方向および傾斜角度の組み合わせは、１組に限定されず、動作制御部４は、複数の傾斜方向および傾斜角度の組み合わせを設定することができる。例えば、２組の傾斜方向および傾斜角度が設定された場合は、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して基板保持部１０を第一の方向に第一の角度で傾斜させ、その後に基板の研磨を開始し、研磨開始から予め設定された時間経過後、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して基板保持部１０を第二の方向に第二の角度で傾斜させ、基板をさらに研磨するようにしてもよい。第一の角度と第二の角度は同じであってもよい。

図１５は、基板保持部１０を０度（β＝０度）の方向に傾けたときの基板と研磨ヘッド５０を示す模式図である。図１５から分かるように、基板保持部１０を０度（β＝０度）の方向に傾けると、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨荷重が下がり、その一方で基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨荷重が上がる。結果として、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨レートが下がり、基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨レートが上がる。さらに、研磨レートは、基板保持部１０の傾斜角度によって制御することができる。例えば、基板保持部１０を０度（β＝０度）の方向に傾ける角度を大きくすると、基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨レートが上昇する。

図示しないが、基板保持部１０を１８０度（β＝１８０度）の方向に傾けた場合は、基板Ｗの計測点Ｐ１での研磨レートが上がり、基板Ｗの計測点Ｐ７での研磨レートが下がる。さらに、基板保持部１０を９０度または２７０度（β＝９０度または２７０度）の方向に傾けた場合は、基板Ｗの計測点Ｐ１および計測点Ｐ７での研磨レートは実質的に変わらないが、基板Ｗの計測点Ｐ４での研磨レートが上がる。このように、基板保持部１０の傾斜方向および傾斜角度によって、基板Ｗの研磨プロファイルを制御することができる。

動作制御部４は、パーティクル分布と、基板保持部１０を傾斜させる方向との関係を示すデータベースを格納している。図１６は、動作制御部４に格納されているデータベースの一例を示す図である。図１６に示すデータベースは、基板の表面上に予め設定された複数の計測点Ｐ１〜Ｐ７のそれぞれに対応する基板保持部１０の傾斜方向（β１〜β７）と、各傾斜方向における基板保持部１０の傾斜角度と研磨レートとの関係を示すデータを含む。複数の計測点Ｐ１〜Ｐ７と対応する基板保持部１０の傾斜方向（β１〜β７）との関係、および各傾斜方向における基板保持部１０の傾斜角度と研磨レートとの関係は、研磨される基板と同じまたは近い構成を持つ複数の基板の研磨結果から得ることができ、あるいは基板の研磨シミュレーションの結果から得ることができる。基板保持部１０を傾斜させる角度は、パーティクルの数が最も多い計測点でのパーティクルの数に基づいてデータベースから決定してもよい。パーティクルの数が多い計測点は、複数存在することもある。このような場合は、基板保持部１０を傾斜させる角度は、それぞれの計測点でのパーティクルの数に基づいてデータベースから決定してもよい。

図９に示す例では、動作制御部４は、パーティクル分布を分析して最もパーティクルの数が多い計測点Ｐ６を特定し、データベースから計測点Ｐ６に対応する基板保持部１０の傾斜方向β６を決定（選択）し、さらに計測点Ｐ６でのパーティクルの数に基づいて基板保持部１０の傾斜角度をデータベースから決定（選択）する。動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、基板保持部１０を決定された方向に決定された角度だけ傾斜させる。このような動作により、研磨ヘッド５０は、基板の計測点Ｐ６を含む領域をその他の領域よりも高い研磨レートで研磨することができる。

本実施形態では、７つの計測点と、これらに対応する７つの傾斜方向が予め設定されているが、本発明はこの実施形態に限定されない。一実施形態では、７つよりも少ない、または７つよりも多い計測点および傾斜方向を設定してもよい。

次に、パーティクル分布測定器７０および研磨モジュール７の動作の一実施形態について図１７に示すフローチャートを参照して説明する。研磨される基板はパーティクル分布測定器７０に搬送され、ここで各計測点においてパーティクルが計数され、パーティクル分布が測定される（ステップ１）。その後、基板はパーティクル分布測定器７０から研磨モジュール７に搬送され、基板保持部１０に保持される。（ステップ２）。動作制御部４は、パーティクル分布をパーティクル分布測定器７０から取得し、パーティクル分布に基づいて基板保持部１０を傾斜させる方向および角度をデータベースから選択（決定）する（ステップ３）。具体的には、動作制御部４は、パーティクル分布を分析して最もパーティクルの数が多い計測点を特定し、特定された計測点に対応する基板保持部１０の傾斜方向をデータベースから選択（決定）し、さらに特定された計測点でのパーティクルの数に基づいて基板保持部１０の傾斜角度をデータベースから選択（決定）する。パーティクルの数が多い計測点が複数存在する場合は、それぞれの計測点に対応する基板保持部１０の傾斜方向をデータベースから選択（決定）し、さらにそれぞれの計測点でのパーティクルの数に基づいて基板保持部１０の傾斜角度をデータベースから選択（決定）する。

動作制御部４は、基板の研磨が開始される前に、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、基板保持部１０（および静圧支持ステージ９０）を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させる（ステップ４）。そして、傾斜した基板保持部１０で基板を回転させながら、研磨ヘッド５０は、研磨具６１を基板の第一の面Ａ１（図１１参照）に摺接させ、第一の面Ａ１を研磨する（ステップ５）。一実施形態では、動作制御部４は、基板の研磨中に傾動アクチュエータ８０に指令を発して基板保持部１０を傾斜させてもよい。例えば、基板保持部１０を傾斜させずに基板の研磨を開始し、研磨の開始から予め設定された時間経過後、基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させて基板をさらに研磨してもよい。あるいは、基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させて基板の研磨を開始し、研磨の開始から予め設定された時間経過後、基板保持部１０を元の姿勢（傾斜していない状態）に戻して基板を研磨してもよい。研磨ヘッド５０の２組の傾斜方向および傾斜角度が設定された場合は、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して基板保持部１０を第一の方向に第一の角度で傾斜させ、その後に基板の研磨を開始し、研磨開始から予め設定された時間経過後、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して基板保持部１０を第二の方向に第二の角度で傾斜させ、基板をさらに研磨するようにしてもよい。第一の角度と第二の角度は同じであってもよい。研磨ヘッド５０は、上記特定された計測点を含む領域をその他の領域よりも高い研磨レートで研磨することができる。

一実施形態では、研磨装置は、基板の表面状態を測定する表面状態測定器として、パーティクル分布測定器７０に代えて、研磨される基板の膜厚プロファイルを測定する膜厚測定器を備えてもよい。図１８は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。本実施形態の研磨装置は、表面状態測定器として膜厚測定器１０６を備えている。膜厚測定器１０６は、基板の膜厚プロファイルを測定することができる装置である。膜厚測定器は、渦電流センサを備えたタイプ、または光学センサを備えたタイプを使用することができる。本実施形態のその他の構成および動作は、上述した図１乃至図１７を参照して説明した各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。

本実施形態では、動作制御部４は、基板の表面状態の一例である膜厚プロファイルに基づいて、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を傾斜させる方向および角度をデータベースから選択することができる。例えば、膜厚が最も大きい計測点での研磨レートを上げることができる方向に研磨ヘッド５０または基板保持部１０を傾斜させた状態で、基板を研磨する。傾斜角度は、膜厚が最も大きい計測点での膜厚に基づいてデータベースから選択することができる。膜厚が大きい計測点は、複数存在することもある。このような場合は、研磨ヘッド５０または基板保持部１０の傾斜角度は、それぞれの計測点での膜厚に基づいてデータベースから決定してもよい。

次に、膜厚測定器１０６および研磨モジュール７の動作の一実施形態について図１９に示すフローチャートを参照して説明する。研磨される基板は膜厚測定器１０６に搬送され、ここで各計測点において膜厚が測定され、膜厚プロファイルが測定される（ステップ１）。その後、基板は膜厚測定器１０６から研磨モジュール７に搬送され、基板保持部１０に保持される。（ステップ２）。動作制御部４は、膜厚プロファイルを膜厚測定器１０６から取得し、膜厚プロファイルに基づいて研磨ヘッド５０または基板保持部１０を傾斜させる方向および角度をデータベースから選択（決定）する（ステップ３）。具体的には、動作制御部４は、膜厚プロファイルを分析して最も膜厚が大きい計測点を特定し、特定された計測点に対応する研磨ヘッド５０または基板保持部１０の傾斜方向をデータベースから選択（決定）し、さらに特定された計測点での膜厚に基づいて研磨ヘッド５０または基板保持部１０の傾斜角度をデータベースから選択（決定）する。膜厚が大きい計測点が複数存在する場合は、それぞれの計測点に対応する研磨ヘッド５０または基板保持部１０の傾斜方向をデータベースから選択（決定）し、さらにそれぞれの計測点での膜厚に基づいて研磨ヘッド５０または基板保持部１０の傾斜角度をデータベースから選択（決定）する。

動作制御部４は、基板の研磨が開始される前に、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させる（ステップ４）。そして、基板保持部１０で基板を回転させながら、研磨ヘッド５０は、研磨具６１を基板の第一の面Ａ１（図２または図１１参照）に摺接させ、第一の面Ａ１を研磨する（ステップ５）。一実施形態では、動作制御部４は、基板の研磨中に傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０または基板保持部１０を傾斜させてもよい。例えば、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を傾斜させずに基板の研磨を開始し、研磨の開始から予め設定された時間経過後、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させて基板をさらに研磨してもよい。あるいは、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させて基板の研磨を開始し、研磨の開始から予め設定された時間経過後、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を元の姿勢（傾斜していない状態）に戻して基板を研磨してもよい。研磨ヘッド５０または基板保持部１０の２組の傾斜方向および傾斜角度が設定された場合は、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０または基板保持部１０を第一の方向に第一の角度で傾斜させ、その後に基板の研磨を開始し、研磨開始から予め設定された時間経過後、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して研磨ヘッド５０または基板保持部１０を第二の方向に第二の角度で傾斜させ、基板をさらに研磨するようにしてもよい。第一の角度と第二の角度は同じであってもよい。研磨ヘッド５０は、上記特定された計測点を含む領域をその他の領域よりも高い研磨レートで研磨することができる。

一実施形態では、研磨装置は、基板の表面状態を測定する表面状態測定器として、パーティクル分布測定器７０に代えて、表面形状測定器を備えてもよい。図２０は、研磨装置の一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構成および動作は、上述した図１に示す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は、表面状態測定器として表面形状測定器１０７を備えている。表面形状測定器１０７は、基板の表面形状を測定することができる装置である。例えば、神戸製鋼所から販売されているウェーハ形状測定装置ＳＢＷ−３３０を表面形状測定器１０７に使用することができる。本実施形態においては、基板の表面形状は、基板の表面状態に相当する。

図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、研磨される基板Ｗの表面形状の例を示す図である。図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すように、先行する成膜工程などの原因により、基板Ｗの全体が上側に反ったり、下側に反ったりすることがある。表面形状測定器１０７は、このような基板Ｗの全体の反りを含む表面形状を測定することが可能である。なお、図２１（ａ）および図２１（ｂ）は、基板Ｗの反りは強調して描かれている。

図２２は、表面形状測定器１０７によって測定された図２１（ａ）に示す基板の表面形状を示すグラフである。図２２において、縦軸は基板の表面高さを表し、横軸は基板の中心からの距離を表している。動作制御部４は、基板の表面形状から基板の反り角度を計算するように構成されている。具体的には、表面形状測定器１０７は、基板の表面上の複数の計測点Ｐ１〜Ｐ７での表面高さを測定し、動作制御部４は、計測点Ｐ１〜Ｐ７での表面高さの回帰直線を決定し、回帰直線と水平線との角度を算出する。

そして、動作制御部４は、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を算出された角度だけ傾斜させることによって、研磨ヘッド５０の下面（研磨具６１から構成された研磨面）を基板の表面と平行にする。すなわち、図２に示す傾動アクチュエータ８０は、算出された角度だけ研磨ヘッド５０を０°の方向（図６においてα＝０°）に傾斜させる。あるいは、図１１に示す傾動アクチュエータ８０は、算出された角度だけ基板保持部１０を１８０°の方向（図１４においてβ＝１８０°）に傾斜させる。

図２１（ｂ）に示す基板を研磨する場合は、図２に示す傾動アクチュエータ８０は、算出された角度だけ研磨ヘッド５０を１８０°の方向（図６においてα＝１８０°）に傾斜させる。あるいは、図１１に示す傾動アクチュエータ８０は、算出された角度だけ基板保持部１０を０°の方向（図１４においてβ＝０°）に傾斜させる。

その結果、研磨ヘッド５０は、その下面（研磨面）が基板Ｗの表面と平行に保たれた状態で、基板Ｗの表面を研磨することができる。したがって、研磨ヘッド５０は、均一な研磨荷重を表面の全体に加えることができる。

図２３は、図２１（ａ）または図２１（ｂ）に示す基板を研磨する場合の動作の一実施形態を示すフローチャートである。研磨される基板は表面形状測定器１０７に搬送され、ここで基板の表面形状が測定される（ステップ１）。その後、基板は表面形状測定器１０７から研磨モジュール７に搬送され、基板保持部１０に保持される。（ステップ２）。動作制御部４は、基板の表面形状を表面形状測定器１０７から取得し、基板の表面形状に基づいて研磨ヘッド５０または基板保持部１０を傾斜させる方向および角度を決定する（ステップ３）。具体的には、動作制御部４は、研磨ヘッド５０の下面（研磨具６１から構成された研磨面）を基板の表面と平行にすることができる研磨ヘッド５０または基板保持部１０の傾斜方向および傾斜角度を決定する。

動作制御部４は、基板の研磨が開始される前に、傾動アクチュエータ８０に指令を発して、研磨ヘッド５０または基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させる（ステップ４）。そして、基板保持部１０で基板を回転させながら、研磨ヘッド５０は、研磨具６１を基板の表面に摺接させ、基板の表面を研磨する（ステップ５）。一実施形態では、基板の研磨中に研磨ヘッド５０または基板保持部１０を上記決定された方向に上記決定された角度で傾斜させてもよい。

研磨モジュール７の動作は、動作制御部４によって制御される。本実施形態では、動作制御部４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。図２４は、動作制御部４の構成を示す模式図である。動作制御部４は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１１０と、記憶装置１１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置１２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１１０に入力するための入力装置１３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１４０と、インターネットなどのネットワークに接続するための通信装置１５０を備えている。

記憶装置１１０は、処理装置１２０がアクセス可能な主記憶装置１１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１１２を備えている。主記憶装置１１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。

入力装置１３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１３４を備えている。記録媒体は、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であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１３２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１３４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に記録されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１３０を介して動作制御部４に導入され、記憶装置１１０の補助記憶装置１１２に格納される。出力装置１４０は、ディスプレイ装置１４１、印刷装置１４２を備えている。

上述したデータベースは、記憶装置１１０に予め格納されている。動作制御部４は、記憶装置１１０に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、動作制御部４は、表面状態測定器（パーティクル分布測定器７０，膜厚測定器１０６，表面形状測定器１０７）、ローダー（搬送ロボット）６、搬送ロボット１８、および研磨モジュール７に指令を発して、図１０、図１７、図１９、または図２３のフローチャートに示す工程を実行させる。

フローチャートのステップを動作制御部４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４に提供される。または、プログラムは、インターネットなどの通信ネットワークを介して動作制御部４に提供されてもよい。

一実施形態では、研磨モジュール７は、図２に示される研磨ヘッド５０を傾斜させる傾動アクチュエータ８０を有する第一の傾動機構と、図１１に示される基板保持部１０を傾斜させる傾動アクチュエータ８０を有する第二の傾動機構の両方を備えてもよい。

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。

１ ロード／アンロード部
２ ハウジング
３ 研磨部
４ 動作制御部
５ ロードポート
６ ローダー（搬送ロボット）
７ 研磨モジュール
１０ 基板保持部
１１ チャック
１２ 中空モータ
１５ 第１仮置き台
１６ 第２仮置き台
１８ 搬送ロボット
２０ 洗浄部
２１ スイングトランスポータ
２４ 第１洗浄モジュール
２５ 第２洗浄モジュール
２６ 第３洗浄モジュール
２７ 乾燥モジュール
３０ リニアトランスポータ
４９ 研磨ヘッド組立体
５０ 研磨ヘッド
５１ ヘッドシャフト
５２ ハウジング
５７ エアシリンダ
５８ ヘッド回転機構
６１ 研磨具
６３ リンス液供給ノズル
６７ ベースプレート
７０ パーティクル分布測定器（表面状態測定器）
７３ 旋回アーム
７４ アーム支持軸
７５ アーム回転機構
７６ 支持部材
８０ 傾動アクチュエータ
８１ アクチュエータ
８２ ボールジョイント
８４ ボールねじ機構
８５ サーボモータ
９０ 静圧支持ステージ
９０ａ 基板支持面
９２ 流体供給路
９４ 流体噴射口
９８ ステージ昇降機構
１０６ 膜厚測定器（表面状態測定器）
１０７ 表面形状測定器（表面状態測定器）
１１０ 記憶装置
１１１ 主記憶装置
１１２ 補助記憶装置
１２０ 処理装置
１３０ 入力装置
１３２ 記録媒体読み込み装置
１３４ 記録媒体ポート
１４０ 出力装置
１４１ ディスプレイ装置
１４２ 印刷装置
１５０ 通信装置

Claims (22)

1. 基板を保持するための基板保持部と、
   前記基板の表面を研磨するための研磨ヘッドと、
   前記研磨ヘッドに連結され、前記研磨ヘッドを設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる傾動アクチュエータ、または、前記基板保持部に連結され、前記基板保持部を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる傾動アクチュエータを備えたことを特徴とする研磨装置。
2. 前記傾動アクチュエータは、少なくとも２つのアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記基板保持部の軸心の周りに配列されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記研磨装置は、前記基板保持部の内側に配置された、基板を支持するための静圧支持ステージをさらに備え、
   前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記基板保持部および前記静圧支持ステージの両方に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
5. 前記研磨装置は、
   前記研磨ヘッドに連結された旋回アームと、
   前記旋回アームに接続されたアーム支持軸と、
   前記アーム支持軸をその軸心を中心に回転させるアーム回転機構と、
   前記アーム回転機構が固定された支持部材を備え、
   前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記支持部材に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
6. 前記少なくとも２つのアクチュエータは、前記アーム支持軸の軸心の周りに配列されていることを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。
7. 前記少なくとも２つのアクチュエータのそれぞれは、サーボモータとボールねじ機構との組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
8. 前記基板の表面状態を測定する表面状態測定器と、
   前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定する動作制御部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の研磨装置。
9. 前記動作制御部は、基板の表面状態と、前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度との関係を示すデータベースを格納していることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
10. 前記表面状態測定器は、前記基板の表面上のパーティクル分布を測定するパーティクル分布測定器であり、前記基板の表面状態は前記基板の表面上のパーティクル分布であることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
11. 前記表面状態測定器は、前記基板の膜厚プロファイルを測定する膜厚測定器であり、前記基板の表面状態は前記基板の膜厚プロファイルであることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
12. 前記表面状態測定器は、前記基板の表面形状を測定する表面形状測定器であり、前記基板の表面状態は前記基板の表面形状であることを特徴とする請求項８に記載の研磨装置。
13. 研磨ヘッドまたは基板保持部を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させ、
    前記基板保持部で基板を回転させながら、前記研磨ヘッドを前記基板に摺接させて該基板の表面を研磨することを特徴とする研磨方法。
14. 前記基板の表面状態を測定し、
    前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定する工程をさらに備え、
    前記研磨ヘッドを設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる工程は、前記研磨ヘッドを前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる工程であることを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
15. 前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定する工程は、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度をデータベースから決定する工程であり、
    前記データベースは、基板の表面状態と、前記研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度との関係を示すデータを含むことを特徴とする請求項１４に記載の研磨方法。
16. 前記基板の表面状態を測定し、
    前記測定された基板の表面状態に基づいて前記基板保持部を傾斜させる方向および角度を決定する工程をさらに備え、
    前記基板保持部を設定された方向に設定された角度だけ傾斜させる工程は、前記基板保持部を前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる工程であることを特徴とする請求項１３に記載の研磨方法。
17. 前記測定された基板の表面状態に基づいて前記基板保持部を傾斜させる方向および角度を決定する工程は、前記測定された基板の表面状態に基づいて前記基板保持部を傾斜させる方向および角度をデータベースから決定する工程であり、
    前記データベースは、基板の表面状態と、前記基板保持部を傾斜させる方向および角度との関係を示すデータを含むことを特徴とする請求項１６に記載の研磨方法。
18. 前記基板の表面状態は、前記基板の表面上のパーティクル分布であることを特徴とする請求項１４または１６に記載の研磨方法。
19. 前記基板の表面状態は、前記基板の膜厚プロファイルであることを特徴とする請求項１４または１６に記載の研磨方法。
20. 前記基板の表面状態は、前記基板の表面形状であることを特徴とする請求項１４または１６に記載の研磨方法。
21. 表面状態測定器に指令を発して基板の表面状態を測定する動作を前記表面状態測定器に実行させるステップと、
    前記測定された基板の表面状態に基づいて研磨ヘッドを傾斜させる方向および角度を決定するステップと、
    傾動アクチュエータに指令を発して前記研磨ヘッドを前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる動作を前記傾動アクチュエータに実行させるステップと、
    基板保持部に指令を発して基板を回転させる動作を前記基板保持部に実行させるステップと、
    前記研磨ヘッドに指令を発して前記研磨ヘッドを前記基板に摺接させて該基板の表面を研磨する動作を前記研磨ヘッドに実行させるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
22. 表面状態測定器に指令を発して基板の表面状態を測定する動作を前記表面状態測定器に実行させるステップと、
    前記測定された基板の表面状態に基づいて基板保持部を傾斜させる方向および角度を決定するステップと、
    傾動アクチュエータに指令を発して前記基板保持部を前記決定された方向に前記決定された角度だけ傾斜させる動作を前記傾動アクチュエータに実行させるステップと、
    前記基板保持部に指令を発して基板を回転させる動作を前記基板保持部に実行させるステップと、
    研磨ヘッドに指令を発して前記研磨ヘッドを前記基板に摺接させて該基板の表面を研磨する動作を前記研磨ヘッドに実行させるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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