JP2020021863A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハなどの基板のスクラブ処理中において、該基板の位置を一定に維持することができる基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理方法は、基板Ｗを回転させ、処理ヘッド５０でスクラブ部材６１を基板Ｗの第１の面１に押し付けて該第１の面１を処理する一方で、基板支持面９１上に流体を供給して該流体で基板Ｗの第２の面２を支持し、第１の面１の処理中に、距離センサ３０により基準点と第２の面２との距離を測定し、距離の測定値に基づいて、スクラブ部材６１を基板Ｗの第１の面１に押し付けるスクラブ荷重、および流体の流量のうちの少なくとも一方を調節することで、第１の面１の処理中に、基板支持面９１と第２の面２との距離を一定に維持する。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハなどの基板にスクラブ部材を摺接させて、該基板の表面を処理する基板処理方法および基板処理装置に関する。

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。

ウェーハの表面にフォトレジストが塗布されたウェーハの裏面（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、ウェーハにフォトレジストを塗布した後に行う露光工程において、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、スクラブ部材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２０１３−１７２０１９号公報

しかしながら、スクラブ部材がウェーハを押し付ける荷重、および／またはウェーハを支持する流体の圧力は、ウェーハのスクラブ処理中に変動することがある。結果として、ウェーハの位置が上下に変動し、ウェーハの安定した処理が行われない。特に、ウェーハが流体の供給面に接触すると、ウェーハがダメージを受けてしまう。

そこで、本発明は、ウェーハなどの基板のスクラブ処理中において、該基板の位置を一定に維持することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。

一態様では、基板を回転させ、処理ヘッドでスクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けて該第１の面を処理する一方で、基板支持面上に流体を供給して該流体で前記基板の第２の面を支持し、前記第１の面の処理中に、距離センサにより基準点と前記第２の面との距離を測定し、前記距離の測定値に基づいて、前記スクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けるスクラブ荷重、および前記流体の流量のうちの少なくとも一方を調節することで、前記第１の面の処理中に、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持する基板処理方法が提供される。

一態様では、前記距離の測定値に基づいて前記スクラブ荷重および前記流体の流量のうちの少なくとも一方を調節する前記工程は、前記距離の測定値が減少したときに前記スクラブ荷重を減少させ、前記距離の測定値が増加したときに前記スクラブ荷重を増加させることで、前記第１の面の処理中に、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持する工程である。
一態様では、前記距離の測定値に基づいて前記スクラブ荷重および前記流体の流量のうちの少なくとも一方を調節する前記工程は、前記距離の測定値が減少したときに前記流体の流量を増加させ、前記距離の測定値が増加したときに前記流体の流量を減少させることで、前記第１の面の処理中に、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持する工程である。
一態様では、前記距離センサは、少なくとも３つの距離センサであり、前記基板処理方法は、前記距離の測定値から前記基板の傾き角度を算出し、前記処理ヘッドが前記基板と平行になるまで前記処理ヘッドを傾動させる工程をさらに含む。

一態様では、基板を保持し、該基板を回転させる基板保持部と、スクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けて該第１の面を処理する処理ヘッドと、前記基板の第２の面を流体で支持する基板支持面を有する静圧支持ステージと、前記スクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けるスクラブ荷重を発生させるスクラブ荷重発生装置と、前記処理ヘッドを向いて前記静圧支持ステージに取り付けられた距離センサと、前記静圧支持ステージに連結され、前記基板支持面上に前記流体を供給するための流体供給ラインと、前記流体供給ラインに取り付けられた流量制御弁と、前記距離センサから送られた距離の測定値に基づいて、前記スクラブ荷重発生装置および前記流量制御弁のうちの少なくとも一方を制御することで、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持するためのプログラムを格納した記憶装置、および前記プログラムを実行するための処理装置を有する動作制御部を備えた基板処理装置が提供される。

一態様では、前記プログラムは、前記距離センサから送られた距離の測定値が減少したときに前記スクラブ荷重発生装置に指令を発して前記スクラブ荷重を減少させるステップと、前記距離の測定値が増加したときに前記スクラブ荷重発生装置に指令を発して前記スクラブ荷重を増加させるステップを前記動作制御部に実行させる。
一態様では、前記プログラムは、前記距離センサから送られた距離の測定値が減少したときに前記流量制御弁の開度を増加させるステップと、前記距離の測定値が増加したときに前記流量制御弁の開度を減少させるステップを前記動作制御部に実行させる。
一態様では、前記基板処理装置は、前記処理ヘッドを傾動させる処理ヘッド傾動装置をさらに備え、前記距離センサは、少なくとも３つの距離センサであり、前記プログラムは、前記少なくとも３つの距離センサから送られた距離の測定値から前記基板の傾きを算出するステップと、前記処理ヘッド傾動装置に指令を発して前記処理ヘッドが前記基板と平行になるまで前記処理ヘッドを傾動させるステップを前記動作制御部にさらに実行させる。

本発明によれば、距離の測定値、すなわち基板の位置の変化に応じて、スクラブ荷重および／または流体の流量が変化する。結果として、基板の表面処理中に基板の位置は一定に保たれ、安定した基板の表面処理が達成される。

基板処理装置の一実施形態を示す模式図である。 基板支持面の上面図である。 距離センサの配置の一実施形態を示す平面図である。 距離センサの配置の一実施形態を示す平面図である。 基板処理装置の他の実施形態を示す模式図である。 ３つの距離センサおよび静圧支持ステージを上から見た平面図である。 距離センサの配置の一実施形態を示す平面図である。 処理ヘッドの詳細な構造を示す断面図である。 処理ヘッドを下から見た図である。 テープカートリッジを示す模式図である。 基板処理システムの一実施形態を示す模式図である。 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、基板処理装置の一実施形態を示す模式図である。基板処理装置は、基板の一例であるウェーハＷを保持し、その軸心ＣＬ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に保持されたウェーハＷの第１の面１を処理してウェーハＷの第１の面１から異物や傷を除去する処理ヘッド５０と、ウェーハＷの第２の面２を流体で支持する静圧支持ステージ９０とを備えている。ウェーハＷの第１の面１は、ウェーハＷの一方側の面であり、ウェーハＷの第２の面２は、ウェーハＷの反対側の面である。処理ヘッド５０は、基板保持部１０に保持されているウェーハ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に保持されているウェーハＷの下側に配置されている。

本実施形態では、ウェーハＷの第１の面１は、デバイスが形成されていない、またはデバイスが形成される予定がないウェーハＷの裏面、すなわち非デバイス面である。反対側の面であるウェーハＷの第２の面２は、デバイスが形成されている、またはデバイスが形成される予定である面、すなわちデバイス面である。一実施形態では、ウェーハＷの第１の面１はデバイス面であり、ウェーハＷの第２の面２は、非デバイス面であるウェーハＷの裏面である。非デバイス面の例としては、シリコン面が挙げられる。デバイス面の例としては、フォトレジストが塗布された面が挙げられる。本実施形態では、ウェーハＷは、その第１の面１が上向きの状態で、基板保持部１０に水平に保持される。

基板保持部１０は、ウェーハＷの周縁部に接触可能な複数の保持ローラー１１と、これら保持ローラー１１をそれぞれの軸心を中心に回転させるローラー回転機構１２とを備えている。図１では２つの保持ローラー１１のみが描かれているが、本実施形態では、４つの保持ローラー１１が設けられている。５つ以上の保持ローラー１１を設けてもよい。

ローラー回転機構１２は、４つの保持ローラー１１を回転させるための少なくとも１つのモータ１４、少なくとも１つのベルト１５、および複数のプーリー１６を備える。モータ１４は、４つの保持ローラー１１のうちの１つに連結され、モータ１４に連結されない他の保持ローラー１１は基台１７に回転可能に支持されている。モータ１４は基台１７に固定されている。ローラー回転機構１２は、４つの保持ローラー１１を同じ方向に同じ速度で回転させるように構成されている。

ウェーハＷの第１の面１の処理中、ウェーハＷの周縁部は、保持ローラー１１によって把持される。ウェーハＷは水平に保持され、保持ローラー１１の回転によってウェーハＷはその軸心ＣＬを中心に回転される。４つの保持ローラー１１を同じ方向に同じ速度で回転させることが可能であれば、ローラー回転機構１２の構成は特に限定されない。基板保持部１０の構成も本実施形態に限定されない。一実施形態では、基板保持部１０は、ウェーハＷの周縁部を把持する複数のチャックと、これら複数のチャックをウェーハＷの軸心ＣＬを中心に回転させるモータを備えてもよい。

基板保持部１０に保持されたウェーハＷの上方には、ウェーハＷの第１の面１にリンス液（例えば純水、またはアルカリ性の薬液）を供給するリンス液供給ノズル２７が配置されている。このリンス液供給ノズル２７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２７は、ウェーハ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２７からウェーハＷの中心に供給され、遠心力によりリンス液はウェーハＷの第１の面１上を広がる。

処理ヘッド５０は、ウェーハＷの第１の面１を処理するためのスクラブ部材としての複数のスクラブテープ６１を備えている。処理ヘッド５０の下面は、これらスクラブテープ６１から構成された処理面である。スクラブテープ６１は、砥粒が表面に固定された研磨テープであってもよく、または砥粒が表面に固定されていない不織布からなるクリーニングテープであってもよい。

処理ヘッド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、処理ヘッド５０をその軸心ＨＰを中心に回転させるヘッド回転機構５８に連結されている。一実施形態では、ヘッド回転機構５８は、モータ、ベルト、プーリーなどの構成要素を備える。処理ヘッド５０はヘッドアーム４１に支持されている。より具体的には、ヘッドシャフト５１は回転可能にヘッドアーム４１に支持されている。ヘッド回転機構５８は、ヘッドアーム４１内に配置されている。ヘッドアーム４１は旋回軸４２に接続されている。この旋回軸４２は、ヘッドシャフト５１と平行である。さらに、旋回軸４２の下端は旋回モータ４５に接続されている。旋回モータ４５が旋回軸４２を回転させると、ヘッドアーム４１が旋回軸４２を中心に旋回し、これにより処理ヘッド５０は、ウェーハＷの上方の処理位置と、ウェーハＷの外側の退避位置との間を移動する。

ヘッドシャフト５１は、処理ヘッド５０を静圧支持ステージ９０の基板支持面９１に向かって移動させるエアシリンダ５７に連結されている。エアシリンダ５７は、作動気体供給ライン５６に接続されている。この作動気体供給ライン５６には、圧力レギュレータ５５が取り付けられている。圧縮空気などの作動気体は、作動気体供給ライン５６を通じてエアシリンダ５７に供給される。エアシリンダ５７内の作動気体の圧力は圧力レギュレータ５５によって調節される。圧力レギュレータ５５は、動作制御部１００に電気的に接続されている。圧力レギュレータ５５の動作は、動作制御部１００によって制御される。

エアシリンダ５７が処理ヘッド５０を基板支持面９１に向かって移動させると、処理ヘッド５０はスクラブテープ６１をウェーハＷの第１の面１に押し付ける。スクラブテープ６１をウェーハＷの第１の面１に押し付けるスクラブ荷重は、エアシリンダ５７内の作動気体の圧力によって調節することができる。すなわち、圧力レギュレータ５５が作動気体の圧力を上昇させると、スクラブ荷重が増加し、圧力レギュレータ５５が作動気体の圧力を低下させると、スクラブ荷重が減少する。本実施形態では、スクラブ荷重を発生させるスクラブ荷重発生装置５４は、エアシリンダ５７、作動気体供給ライン５６、および圧力レギュレータ５５から構成される。一実施形態では、スクラブ荷重発生装置５４は、処理ヘッド５０に連結されたボールねじ機構と、このボールねじ機構を駆動するサーボモータとの組み合わせであってもよい。

静圧支持ステージ９０は、保持ローラー１１に保持されたウェーハＷの第２の面２に流体を接触させてウェーハ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、保持ローラー１１に保持されたウェーハＷの第２の面２に近接した基板支持面９１を有している。さらに、静圧支持ステージ９０は、基板支持面９１に形成された複数の流体出口９４と、流体出口９４に連通する流体供給路９２を備えている。静圧支持ステージ９０は、基板保持部１０に保持されているウェーハＷの下方に配置され、基板支持面９１はウェーハＷの第２の面２から僅かに離れている。

静圧支持ステージ９０の流体供給路９２は、流体供給ライン９５に接続されている。流体供給ライン９５は、図示しない流体供給源に接続されている。流体（例えば、純水などの液体）は、流体供給ライン９５から静圧支持ステージ９０に供給され、流体供給路９２を通って流体出口９４から流出する。流体は、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との間の空間を満たし、ウェーハＷは、基板支持面９１上に存在する流体によって支持される。ウェーハＷと静圧支持ステージ９０とは非接触に保たれ、ウェーハ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。

流体供給ライン９５には流量制御弁９６が取り付けられている。流体供給ライン９５を流れる流体の流量は、流量制御弁９６によって調節される。流量制御弁９６は、動作制御部１００に電気的に接続されている。流量制御弁９６の動作は、動作制御部１００によって制御される。

静圧支持ステージ９０は、流体を介してウェーハＷの第２の面２を非接触に支持することができる。したがって、ウェーハＷの第２の面２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ウェーハ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、流体供給源は、例えば、基板処理装置が設置されている施設に設けられたユーティリティ設備としての純水供給源である。

基板処理装置は、処理ヘッド５０を向いて静圧支持ステージ９０に取り付けられた距離センサ３０を備えている。この距離センサ３０は、基板支持面９１内に設置されている。本実施形態では、距離センサ３０は、基板支持面９１の中心に位置している。距離センサ３０は、基準点からウェーハＷの第２の面２までの距離を測定するように配置されている。基準点は、例えば、距離センサ３０の前面であり、あるいは基板支持面９１である。距離センサ３０は、非接触型距離センサまたは非接触型変位センサである。距離センサ３０の具体例としては、分光干渉変位計、三角測距式変位計、共焦点変位計、渦電流式変位計、超音波式変位計などが挙げられる。

図２は、基板支持面９１の上面図である。図２に示すように、流体出口９４は基板支持面９１の全体に均一に分布している。距離センサ３０は、基板支持面９１の中心に位置している。本実施形態の基板支持面９１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。

図１に戻り、処理ヘッド５０の下面（処理面）と静圧支持ステージ９０の基板支持面９１は、同心状に配置される。さらに、処理ヘッド５０の下面と静圧支持ステージ９０の基板支持面９１は、ウェーハＷに関して対称的に配置される。すなわち、処理ヘッド５０の下面と静圧支持ステージ９０の基板支持面９１はウェーハＷを挟むように配置されており、処理ヘッド５０からウェーハＷに加えられる荷重は、処理ヘッド５０の真下から静圧支持ステージ９０上の流体によって支持される。したがって、流体圧によりウェーハＷを撓ませることを抑えつつ、処理ヘッド５０は、大きなスクラブ荷重をウェーハＷの第１の面１に加えることができる。

処理ヘッド５０は、スクラブテープ６１がウェーハ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。処理ヘッド５０の下面の直径は、ウェーハＷの半径と同じか、ウェーハＷの半径よりも大きいことが好ましい。本実施形態では、基板支持面９１の直径は処理ヘッド５０の下面の直径より小さいが、基板支持面９１の直径は処理ヘッド５０の下面の直径と同じでもよく、あるいは処理ヘッド５０の下面の直径よりも大きくてもよい。処理ヘッド５０の軸心ＨＰは、基板保持部１０の回転軸心（ウェーハＷの軸心ＣＬに一致する）から離れている。

ウェーハＷは次のようにして処理される。ウェーハＷは、第１の面１が上向きの状態で、基板保持部１０の保持ローラー１１により保持され、さらにウェーハＷの軸心ＣＬを中心に回転される。具体的には、基板保持部１０は、ウェーハＷの第１の面１が上向きの状態で複数の保持ローラー１１をウェーハＷの周縁部に接触させながら、複数の保持ローラー１１をそれぞれの軸心を中心に回転させることで、ウェーハＷを回転させる。

次いで、流体（例えば、純水などの液体）は、流体供給ライン９５から基板支持面９１上に供給される。より具体的には、流体は、流体供給ライン９５および流体供給路９２を通って流れて複数の流体出口９４に到達し、さらに流体出口９４から基板支持面９１上に流出する。基板支持面９１に供給される流体の流量は、流量制御弁９６により調節される。静圧支持ステージ９０の基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との間の空間は流体で満たされ、ウェーハＷは、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との間を流れる流体によって支持される。

次に、リンス液供給ノズル２７からウェーハＷの第１の面１にリンス液が供給される。リンス液は、遠心力によりウェーハＷの第１の面１上を広がる。ヘッド回転機構５８は、処理ヘッド５０をその軸心ＨＰを中心にウェーハＷと同じ方向に回転させる。そして、エアシリンダ５７は、回転する処理ヘッド５０をウェーハＷの第１の面１に向かって移動させる。処理ヘッド５０は、リンス液がウェーハＷの第１の面１上に存在した状態で、スクラブテープ６１をウェーハＷの第１の面１に押し付けて第１の面１の全体をスクラブする。

所定の処理時間が経過した後、エアシリンダ５７は、処理ヘッド５０を上昇させ、スクラブテープ６１をウェーハＷの第１の面１から離す。次に、流体の供給が停止され、さらにウェーハＷの回転が停止される。その後、リンス液の供給が停止される。処理されたウェーハＷは、図示しない搬送ロボットにより基板保持部１０から取り出される。

距離センサ３０は、動作制御部１００に電気的に接続されており、ウェーハＷのスクラブ中に距離センサ３０は距離の測定値を動作制御部１００に送信するように構成されている。動作制御部１００は、スクラブ荷重発生装置５４の圧力レギュレータ５５に電気的に接続されている。動作制御部１００は、距離の測定値に基づいてスクラブ荷重発生装置５４に指令を発して、スクラブテープ６１からウェーハＷの第１の面１に加えられるスクラブ荷重をスクラブ荷重発生装置５４に調節させる。

スクラブ荷重発生装置５４は、処理ヘッド５０のスクラブ荷重を調節することで、第１の面１の処理中に、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持する。より具体的には、動作制御部１００は、距離の測定値が減少したときにスクラブ荷重発生装置５４に指令を発してスクラブ荷重を減少させる。さらに、動作制御部１００は、距離の測定値が増加したときにスクラブ荷重発生装置５４に指令を発してスクラブ荷重を増加させる。動作制御部１００は、スクラブ荷重発生装置５４の動作をこのように制御することで、ウェーハＷの第１の面１の処理中に、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持することができる。

動作制御部１００は、プログラムが格納された記憶装置１０１と、プログラムを実行するための処理装置１０２を備えている。プログラムは、距離センサ３０から送られた距離の測定値に基づいて、スクラブ荷重発生装置５４を制御することで、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持するためのプログラムである。処理装置１０２は、プログラムに従って演算を実行する。本実施形態のプログラムは、距離センサ３０から送られた距離の測定値が減少したときにスクラブ荷重発生装置５４に指令を発してスクラブ荷重を減少させるステップと、距離の測定値が増加したときにスクラブ荷重発生装置５４に指令を発してスクラブ荷重を増加させるステップを動作制御部１００に実行させることで、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持する。ウェーハＷの第１の面１の処理中、距離の測定値は距離センサ３０から動作制御部１００に送られ、記憶装置１０１に記憶される。

本実施形態によれば、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離の変化をキャンセルするようにスクラブ荷重が変化するので、ウェーハＷの処理中に基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離が一定に維持できる。結果として、ウェーハＷの安定したスクラブ処理が達成できる。

本実施形態では、距離センサ３０によって得られた距離の測定値に基づいて、スクラブ荷重が調節される。一実施形態では、距離センサ３０によって得られた距離の測定値に基づいて、基板支持面９１に供給される流体の流量を調節してもよい。すなわち、動作制御部１００は、距離の測定値に基づいて流量制御弁９６の開度を制御することで、基板支持面９１上に供給される流体の流量を調節し、ウェーハＷの第１の面１の処理中に、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持する。より具体的には、動作制御部１００は、距離の測定値が減少したときに流量制御弁９６の開度を増加させ、基板支持面９１上に供給される流体の流量を増加させる。さらに、動作制御部１００は、距離の測定値が増加したときに流量制御弁９６の開度を減少させ、基板支持面９１上に供給される流体の流量を低下させる。動作制御部１００は、流量制御弁９６の動作をこのように制御することで、ウェーハＷの第１の面１の処理中に、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持することができる。

本実施形態のプログラムは、距離センサ３０から送られた距離の測定値に基づいて、流量制御弁９６を制御することで、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持するためのプログラムである。すなわち、プログラムは、距離センサ３０から送られた距離の測定値が減少したときに流量制御弁９６の開度を増加させるステップと、距離の測定値が増加したときに流量制御弁９６の開度を減少させるステップを動作制御部１００に実行させることで、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離を一定に維持する。

本実施形態によれば、基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離の変化をキャンセルするように流体の流量が変化するので、ウェーハＷの処理中に基板支持面９１とウェーハＷの第２の面２との距離が一定に維持できる。結果として、ウェーハＷの安定したスクラブ処理が達成できる。

一実施形態では、距離センサ３０によって得られた距離の測定値に基づいて、スクラブ荷重および流体の流量の両方を調節してもよい。すなわち、動作制御部１００は、距離の測定値が減少したときにスクラブ荷重発生装置５４に指令を発してスクラブ荷重を減少させ、かつ流量制御弁９６の開度を増加させる。さらに、動作制御部１００は、距離の測定値が増加したときにスクラブ荷重発生装置５４に指令を発してスクラブ荷重を増加させ、かつ流量制御弁９６の開度を減少させる。この実施形態のプログラムは、このようなステップを動作制御部１００に実行させるためのプログラムである。スクラブ荷重と流体の流量は同時に変化するので、ウェーハＷの位置の変化を速やかに修正することができる。

ウェーハＷと基板支持面９１との距離は、スクラブ荷重によって変化する。したがって、流体の流量が一定である条件下では、動作制御部１００は、距離の測定値から、ウェーハＷの処理中のスクラブ荷重を推定することができる。さらに、動作制御部１００は、ウェーハＷが基板保持部１０に正しく保持されているかどうかを距離の測定値から決定することができる。例えば、動作制御部１００は、距離の測定値が予め設定された範囲から外れたときにアラーム信号を発してもよい。

図３および図４は、距離センサ３０の配置の他の実施形態を示す平面図である。図３に示すように、距離センサ３０は、基板支持面９１内の中心以外の位置に配置されてもよい。また、図４に示すように、距離センサ３０は、基板支持面９１の外側に配置されてもよい。図４に示す実施形態では、距離センサ３０は、静圧支持ステージ９０の側面に固定されている。

図３および図４に示す実施形態では、距離センサ３０は、処理ヘッド５０のスクラブテープ６１の真下に位置している。スクラブテープ６１はウェーハＷを基板支持面９１に向かって押すので、スクラブテープ６１が接触しているウェーハＷの部位は、基板支持面９１に向かってわずかに撓む。したがって、処理ヘッド５０の回転中にスクラブテープ６１が距離センサ３０の上を通過するたびに、距離の測定値がわずかに小さくなる。動作制御部１００は、距離の測定値の周期的な変化から、処理ヘッド５０の回転速度を算出することができる。

図５は、基板処理装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、３つの距離センサ３０が静圧支持ステージ９０の側面に固定されている。図６は、３つの距離センサ３０および静圧支持ステージ９０を上から見た平面図である。図６に示すように、３つの距離センサ３０は、基板支持面９１の外側に配置されている。一実施形態では、図７に示すように、３つの距離センサ３０は、基板支持面９１内に配置されてもよい。３つの距離センサ３０の配置は、これら３つの距離センサ３０が一直線上に並ばない限り、特に限定されない。４つ以上の距離センサ３０を設けてもよい。

３つの距離センサ３０は、動作制御部１００に電気的に接続されており、距離センサ３０は距離の測定値を動作制御部１００に送信するように構成されている。動作制御部１００は、３つの距離センサ３０から送られた３つの距離の測定値のうちのいずれか１つに基づいてスクラブ荷重発生装置５４および／または流量制御弁９６を上述のように制御してもよいし、または３つの距離の測定値の平均を算出し、この平均に基づいてスクラブ荷重発生装置５４および／または流量制御弁９６を上述のように制御してもよい。

動作制御部１００は、さらに、３つの距離の測定値からウェーハＷの傾き角度を算出するように構成されている。ウェーハＷの傾き角度は、予め設定された基準面に対する角度である。例えば、基準面は水平面であり、かつ処理ヘッド５０の下面と平行な面である。

図５に示すように、基板処理装置は、ウェーハＷの傾き角度に基づいて、処理ヘッド５０を傾動させる処理ヘッド傾動装置８７を備えている。処理ヘッド傾動装置８７は、３つの傾動アクチュエータ８０を備えている。これら傾動アクチュエータ８０は、支持部材７６および旋回モータ４５を介して旋回軸４２に連結されている。旋回モータ４５は、支持部材７６に固定されている。３つの傾動アクチュエータ８０は支持部材７６に傾動可能に連結されている。各傾動アクチュエータ８０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つの傾動アクチュエータ８０は、旋回軸４２の周りに等間隔で配列されている。したがって、これら傾動アクチュエータ８０は、旋回軸４２および処理ヘッド５０を全方向に傾けることができる。３つの傾動アクチュエータ８０は動作制御部１００に接続されており、これら傾動アクチュエータ８０の動作は動作制御部１００によって制御される。動作制御部１００は、処理ヘッド５０がウェーハＷと平行になるまで、上記算出された傾き角度に基づいて３つの傾動アクチュエータ８０を操作する。

本実施形態によれば、処理ヘッド５０は、ウェーハＷの処理中に、ウェーハＷの第１の面１と平行な状態に保たれる。したがって、処理ヘッド５０は、複数のスクラブテープ６１を均等にウェーハＷの第１の面１に対して押し付けて、第１の面１をスクラブすることができる。

処理ヘッド５０がウェーハＷに接触していないときに、ウェーハＷの傾き角度を算出し、得られた傾き角度を、静圧支持ステージ９０と処理ヘッド５０との平行度、静圧支持ステージ９０に対する基板保持部１０の平行度、静圧支持ステージ９０に対するヘッドシャフト５１の垂直度の検査に用いることもできる。

一実施形態では、４つ以上の傾動アクチュエータ８０を旋回軸４２の周りに配列してもよい。さらに一実施形態では、処理ヘッド傾動装置８７は、３つの傾動アクチュエータ８０に代えて、２つの傾動アクチュエータ８０と１つのボールジョイントを備えてもよい。ボールジョイントは、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８は、図１に示す基板処理装置および図５に示す基板処理装置に組み込まれている処理ヘッド５０の詳細な構造を示す断面図であり、図９は、処理ヘッド５０を下から見た図である。処理ヘッド５０は、ハウジング５３と、ハウジング５３内に配置された複数（図５では３つ）のテープカートリッジ６３と、これらテープカートリッジ６３にそれぞれ連結された複数のテープ巻き取り軸６４と、テープ巻き取り軸６４に連結されたモータＭ１とを備えている。テープカートリッジ６３は、ハウジング５３の内部に着脱可能に設置されている。一実施形態では、処理ヘッド５０は、４つ以上のテープカートリッジ６３を備えてもよい。複数のテープ巻き取り軸６４の一端は複数のテープカートリッジ６３にそれぞれ連結され、複数のテープ巻き取り軸６４の他端には複数のかさ歯車６９がそれぞれ固定されている。これらのかさ歯車６９は、モータＭ１に連結されたかさ歯車７０と噛み合っている。

複数のテープカートリッジ６３は、複数のスクラブテープ６１をそれぞれ備えている。これらスクラブテープ６１は、処理ヘッド５０の軸心ＨＰの周りに等間隔に配列されている。処理ヘッド５０は、その軸心ＨＰを中心に回転しながら複数のスクラブテープ６１をウェーハＷの第１の面１に接触させて、該第１の面１を処理する。

図１０は、複数のテープカートリッジ６３の１つを示す模式図である。図１０に示すように、テープカートリッジ６３は、スクラブテープ６１と、このスクラブテープ６１の裏側を支持するテープガイド７２と、このテープガイド７２を静圧支持ステージ９０の基板支持面９１に向かって付勢する付勢機構７３と、スクラブテープ６１を繰り出すテープ繰り出しリール７４と、ウェーハＷの処理に使用されたスクラブテープ６１を巻き取るテープ巻き取りリール７５とを備えている。図１０に示す実施形態では、付勢機構７３としてばねが使用されている。スクラブテープ６１は、テープ繰り出しリール７４から、テープガイド７２を経由して、テープ巻き取りリール７５に送られる。複数のテープガイド７２は、処理ヘッド５０の半径方向に延びており、かつ処理ヘッド５０の軸心ＨＰ（図８参照）の周りに等間隔に配置されている。各スクラブテープ６１のウェーハ接触面も、処理ヘッド５０の半径方向に延びている。

テープ巻き取りリール７５は、図８および図９に示すテープ巻き取り軸６４の一端に連結されている。テープ巻き取りリール７５は、モータＭ１により駆動されてスクラブテープ６１を巻き取るようになっている。モータＭ１、かさ歯車６９，７０、およびテープ巻き取り軸６４は、スクラブテープ６１をテープ繰り出しリール７４からテープ巻き取りリール７５に送るテープ送り機構を構成する。テープ送り機構は、スクラブテープ６１をその長手方向に所定の速度で送ることが可能である。

図１１は、図１または図５に示す基板処理装置を備えた基板処理システムの一実施形態を示す模式図である。この基板処理システムは、複数のウェーハを連続的に処理（すなわち、スクラブ、洗浄、および乾燥）することができる複合型処理システムである。図１１に示すように、基板処理システムは、基板カセットが載置される４つのフロントロード部１２１を備えたロードアンロード部１２０を有している。各基板カセットには、デバイス面が上を向いた状態で複数のウェーハが収容されている。

フロントロード部１２１には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

ロードアンロード部１２０には、フロントロード部１２１の配列方向に沿って移動可能な第１の搬送ロボット（ローダー）１２３が設置されている。第１の搬送ロボット１２３は各フロントロード部１２１に搭載された基板カセットにアクセスして、ウェーハを基板カセットから取り出すことができるようになっている。

基板処理システムは、さらに、上述した複数の基板処理装置１１０と、基板処理装置１１０の近傍に配置された第２の搬送ロボット１２６と、ウェーハが一時的に置かれる第１の基板ステーション１３１および第２の基板ステーション１３２を備えている。この実施形態では、２台の基板処理装置１１０が隣り合わせに設けられている。一実施形態では、１台の基板処理装置１１０，または３台以上の基板処理装置１１０を設けてもよい。

基板処理システムは、さらに、基板処理装置１１０で処理されたウェーハを洗浄する洗浄ユニット１３４と、洗浄されたウェーハを乾燥させる乾燥ユニット１３５と、ウェーハを第２の基板ステーション１３２から洗浄ユニット１３４に搬送する第３の搬送ロボット１３７と、ウェーハを洗浄ユニット１３４から乾燥ユニット１３５に搬送する第４の搬送ロボット１３８と、基板処理システム全体の動作を制御する動作制御部１００と、基板処理装置１１０で処理されたウェーハの表面状態を検査する表面検査装置１４０を備えている。

本実施形態では、洗浄ユニット１３４は、２つのロールスポンジを回転させながらウェーハの第１の面１および第２の面２に接触させるロールスポンジタイプの洗浄機である。乾燥ユニット１３５は、ＩＰＡ蒸気（イソプロピルアルコールとＮ_２ガスとの混合気体）と、純水をそれぞれのノズルからウェーハの表側面に供給しながら、これらノズルをウェーハの第１の面１に沿って移動させるように構成されている。

基板処理システムの動作は次の通りである。第１の搬送ロボット１２３は、ウェーハを基板カセットから取り出し、第１の基板ステーション１３１の上に置く。第２の搬送ロボット１２６は、第１の基板ステーション１３１からウェーハを取り上げ、ウェーハを反転させる。さらに、第２の搬送ロボット１２６は、２台の基板処理装置１１０のいずれかにウェーハを搬入する。

基板処理装置１１０は、上述した動作シーケンスに従ってウェーハをスクラブテープで処理する。第２の搬送ロボット１２６は、処理されたウェーハを基板処理装置１１０から取り出し、ウェーハを反転させ、その後、第２の基板ステーション１３２に搬送する。第３の搬送ロボット１３７は、ウェーハを第２の基板ステーション１３２から洗浄ユニット１３４に搬送する。洗浄ユニット１３４は、液体をウェーハに供給しながら、ロールスポンジをウェーハの両面に擦り付けてウェーハを洗浄する。

第４の搬送ロボット１３８は、洗浄されたウェーハを洗浄ユニット１３４から乾燥ユニット１３５に搬送する。乾燥ユニット１３５は、移動するノズルからＩＰＡ蒸気と純水をウェーハに供給することにより、ウェーハを乾燥する。第１の搬送ロボット１２３は、乾燥されたウェーハを乾燥ユニット１３５から取り出し、表面検査装置１４０に搬送する。表面検査装置１４０は、ウェーハの第１の面１の状態を検査するように構成されている。表面検査装置１４０の例として、ウェーハの表面プロファイルを測定する表面形状測定器、ウェーハの表面上に存在するパーティクルの分布を検査するパーティクル分布測定器などが挙げられる。

表面検査装置１４０によってウェーハの第１の面１の状態が検査された後、ウェーハは、第１の搬送ロボット１２３により表面検査装置１４０から基板カセットに戻される。このようにして、ウェーハのスクラブ、洗浄、乾燥、および表面検査が実行される。

表面検査装置１４０によって得られたウェーハの第１の面１の状態の検査結果は、動作制御部１００に送られ、記憶装置１０１内に記憶される。動作制御部１００は、過去に処理された複数のウェーハの検査結果のうち、最も良好であった検査結果を決定し、その検査結果に対応するウェーハ処理時の距離を決定し、次のウェーハの処理中に、決定された距離が保たれるようにスクラブ荷重発生装置５４および／または流量制御弁９６の動作を制御する。

基板処理装置１１０を含む基板処理システムの動作は、動作制御部１００によって制御される。本実施形態では、動作制御部１００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１２は、動作制御部１００の構成を示す模式図である。動作制御部１００は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１０１と、記憶装置１０１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）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などの処理装置１０２と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１０１に入力するための入力装置２３０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２４０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２５０を備えている。

記憶装置１０１は、処理装置１０２がアクセス可能な主記憶装置２１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置２１２を備えている。主記憶装置２１１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２１２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２３０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２３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート２３４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２３２の例としては、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭ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２３４の例としては、ＵＳＢポートが挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置２３０を介して動作制御部１００に導入され、記憶装置１０１の補助記憶装置２１２に格納される。出力装置２４０は、ディスプレイ装置２４１、印刷装置２４２を備えている。

コンピュータからなる動作制御部１００は、記憶装置１０１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、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１００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１００に提供されてもよい。

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 第１の面
２ 第２の面
１０ 基板保持部
１１ 保持ローラー
１２ ローラー回転機構
１４ モータ
１５ ベルト
１６ プーリー
１７ 基台
２７ リンス液供給ノズル
３０ 距離センサ
４１ ヘッドアーム
４２ 旋回軸
４５ 旋回モータ
５０ 処理ヘッド
５１ ヘッドシャフト
５３ ハウジング
５４ スクラブ荷重発生装置
５５ 圧力レギュレータ
５６ 作動気体供給ライン
５７ エアシリンダ
５８ ヘッド回転機構
６１ スクラブテープ
６３ テープカートリッジ
６４ テープ巻き取り軸
６９ かさ歯車
７０ かさ歯車
７２ テープガイド
７３ 付勢機構
７４ テープ繰り出しリール
７５ テープ巻き取りリール
８０ 傾動アクチュエータ
８４ ボールねじ機構
８５ サーボモータ
８７ 処理ヘッド傾動装置
９０ 静圧支持ステージ
９１ 基板支持面
９２ 流体供給路
９４ 流体出口
９５ 流体供給ライン
９６ 流量制御弁
１００ 動作制御部
１０１ 記憶装置
１０２ 処理装置
１１０ 基板処理装置
１２０ ロードアンロード部
１２１ フロントロード部
１２３ 第１の搬送ロボット（ローダー）
１２６ 第２の搬送ロボット
１３１ 第１の基板ステーション
１３２ 第２の基板ステーション
１３４ 洗浄ユニット
１３５ 乾燥ユニット
１３７ 第３の搬送ロボット
１３８ 第４の搬送ロボット
Ｍ１ モータ

Claims (8)

1. 基板を回転させ、
   処理ヘッドでスクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けて該第１の面を処理する一方で、基板支持面上に流体を供給して該流体で前記基板の第２の面を支持し、
   前記第１の面の処理中に、距離センサにより基準点と前記第２の面との距離を測定し、
   前記距離の測定値に基づいて、前記スクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けるスクラブ荷重、および前記流体の流量のうちの少なくとも一方を調節することで、前記第１の面の処理中に、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持する基板処理方法。
2. 前記距離の測定値に基づいて前記スクラブ荷重および前記流体の流量のうちの少なくとも一方を調節する前記工程は、前記距離の測定値が減少したときに前記スクラブ荷重を減少させ、前記距離の測定値が増加したときに前記スクラブ荷重を増加させることで、前記第１の面の処理中に、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持する工程である、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記距離の測定値に基づいて前記スクラブ荷重および前記流体の流量のうちの少なくとも一方を調節する前記工程は、前記距離の測定値が減少したときに前記流体の流量を増加させ、前記距離の測定値が増加したときに前記流体の流量を減少させることで、前記第１の面の処理中に、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持する工程である、請求項１に記載の基板処理方法。
4. 前記距離センサは、少なくとも３つの距離センサであり、
   前記基板処理方法は、
   前記距離の測定値から前記基板の傾き角度を算出し、
   前記処理ヘッドが前記基板と平行になるまで前記処理ヘッドを傾動させる工程をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
5. 基板を保持し、該基板を回転させる基板保持部と、
   スクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けて該第１の面を処理する処理ヘッドと、
   前記基板の第２の面を流体で支持する基板支持面を有する静圧支持ステージと、
   前記スクラブ部材を前記基板の第１の面に押し付けるスクラブ荷重を発生させるスクラブ荷重発生装置と、
   前記処理ヘッドを向いて前記静圧支持ステージに取り付けられた距離センサと、
   前記静圧支持ステージに連結され、前記基板支持面上に前記流体を供給するための流体供給ラインと、
   前記流体供給ラインに取り付けられた流量制御弁と、
   前記距離センサから送られた距離の測定値に基づいて、前記スクラブ荷重発生装置および前記流量制御弁のうちの少なくとも一方を制御することで、前記基板支持面と前記第２の面との距離を一定に維持するためのプログラムを格納した記憶装置、および前記プログラムを実行するための処理装置を有する動作制御部を備えた基板処理装置。
6. 前記プログラムは、前記距離センサから送られた距離の測定値が減少したときに前記スクラブ荷重発生装置に指令を発して前記スクラブ荷重を減少させるステップと、前記距離の測定値が増加したときに前記スクラブ荷重発生装置に指令を発して前記スクラブ荷重を増加させるステップを前記動作制御部に実行させる、請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記プログラムは、前記距離センサから送られた距離の測定値が減少したときに前記流量制御弁の開度を増加させるステップと、前記距離の測定値が増加したときに前記流量制御弁の開度を減少させるステップを前記動作制御部に実行させる、請求項５に記載の基板処理装置。
8. 前記基板処理装置は、前記処理ヘッドを傾動させる処理ヘッド傾動装置をさらに備え、
   前記距離センサは、少なくとも３つの距離センサであり、
   前記プログラムは、前記少なくとも３つの距離センサから送られた距離の測定値から前記基板の傾きを算出するステップと、前記処理ヘッド傾動装置に指令を発して前記処理ヘッドが前記基板と平行になるまで前記処理ヘッドを傾動させるステップを前記動作制御部にさらに実行させる、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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