JP2022049249A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の押し付け圧力を均一化することができる基板処理装置の提供。【解決手段】基板処理装置１は、基板を保持し、回転する基板保持面２４ａ（第１回転面）を有するトップリング２４（第１回転体）と、基板と接触し、回転する研磨パッド２２（第２回転面）を有する研磨テーブル２３（第２回転体）と、基板保持面２４ａ（第１回転面）と研磨パッド２２（第２回転面）との相対的な平行度を検出するセンサシステム７０と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置に関するものである。

基板処理装置の一つとして、下記特許文献１の研磨装置が知られている。この研磨装置は、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ている。

特開２０１８－１７０３７０号公報

研磨装置においては、基板の研磨にかかる押し付け圧力を均一化するために、研磨ヘッドと基板保持部との平行化が必要である。上記研磨装置は、傾動アクチュエータを動作させることで、研磨ヘッドまたは基板保持部を地表に対して平行化することができる。しかしながら、研磨ヘッドまたは基板保持部と地表との平行化は、研磨ヘッドと基板保持部との平行化と同義ではない場合がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、基板の押し付け圧力を均一化することができる基板処理装置の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る基板処理装置は、基板を保持し、回転する第１回転面を有する第１回転体と、前記基板と接触し、回転する第２回転面を有する第２回転体と、前記第１回転面と前記第２回転面との相対的な平行度を検出するセンサシステムと、を備える。

上記基板処理装置においては、前記センサシステムは、前記第１回転体に設けられた第１傾きセンサと、前記第２回転体に設けられた第２傾きセンサと、を備えてもよい。
上記基板処理装置においては、前記センサシステムは、前記第１回転体及び前記第２回転体のいずれか一方の回転体に設けられ、他方の回転体の回転面との相対距離を測定する第１距離センサと、前記第１距離センサと同じく前記一方の回転体に設けられ、前記第１距離センサと異なる位置で、前記他方の回転体の回転面との相対距離を測定する第２距離センサと、を備えてもよい。
上記基板処理装置においては、前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方の回転体の傾きを調整する傾き調整装置と、前記センサシステムの検出結果に基づいて、前記傾き調整装置を制御する制御装置と、を備えてもよい。
上記基板処理装置においては、前記傾き調整装置は、前記回転体を支持する第１軸受が設けられた第１ハウジングと、前記回転体を支持する第２軸受が設けられた第２ハウジングと、前記第１ハウジングに対する前記第２ハウジングの傾きを調整する調整用ボルトと、前記第１ハウジングに対し、前記第２ハウジングを固定する固定用ボルトと、前記調整用ボルトを回転させる第１アクチュエータと、前記固定用ボルトを回転させる第２アクチュエータと、を有してもよい。
上記基板処理装置においては、前記第１軸受は、ラジアル転がり軸受であり、前記第２軸受は、自動調心転がり軸受であってもよい。
上記基板処理装置においては、前記第１回転体は、前記基板を保持する研磨ヘッドであり、前記第２回転体は、前記基板を研磨する研磨テーブルであってもよい。
上記基板処理装置においては、前記第１回転体は、前記基板を保持する回転テーブルであり、前記第２回転体は、前記基板をバフ洗浄するバフヘッドであってもよい。
してもよい。

上記本発明の態様によれば、基板の押し付け圧力を均一化することができる基板処理装置を提供することができる。

第１実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 第１実施形態に係る基板研磨装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る傾き調整装置による傾き調整の前段階の様子を示す拡大断面図である。 第１実施形態に係る傾き調整装置による傾き調整後の様子を示す拡大断面図である。 第１実施形態に係るトップリングと研磨テーブルとの平行化を説明する説明図である。 第１実施形態に係る制御装置による制御フローを示すフローチャートである。 第１実施形態に係る第２アクチュエータの一変形例を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る第１アクチュエータの一変形例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る第１アクチュエータの一変形例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る第１アクチュエータの一変形例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る第１アクチュエータの一変形例を示す概略構成図である。 第２実施形態に係る基板研磨装置を示す概略構成図である。 第２実施形態に係るトップリングと研磨テーブル２３との平行化を説明する説明図である。 第２実施形態に係る制御装置による制御フローを示すフローチャート図である。 第３実施形態に係る基板洗浄装置を示す概略構成図である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置１の全体構成を示す平面図である。
図１に示す基板処理装置１は、シリコンウェハ等の基板Ｗの表面を平坦に研磨する化学機械研磨（ＣＭＰ）装置である。この基板処理装置１は、矩形箱状のハウジング２を備える。ハウジング２は、平面視で略長方形に形成されている。

ハウジング２は、その中央に長手方向に延在する基板搬送路３を備える。基板搬送路３の長手方向の一端部には、ロード／アンロード部１０が配設されている。基板搬送路３の幅方向（平面視で長手方向と直交する方向）の一方側には、研磨部２０が配設され、他方側には、洗浄部３０が配設されている。基板搬送路３には、基板Ｗを搬送する基板搬送部４０が設けられている。また、基板処理装置１は、ロード／アンロード部１０、研磨部２０、洗浄部３０、及び基板搬送部４０の動作を統括的に制御する制御装置５０を備える。

ロード／アンロード部１０は、基板Ｗを収容するフロントロード部１１を備える。フロントロード部１１は、ハウジング２の長手方向の一方側の側面に複数設けられている。複数のフロントロード部１１は、ハウジング２の幅方向に配列されている。フロントロード部１１は、例えば、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。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板Ｗのカセットを収納し、隔壁で覆った密閉容器であり、外部空間とは独立した環境を保つことができる。

また、ロード／アンロード部１０は、フロントロード部１１から基板Ｗを出し入れする２台の搬送ロボット１２と、各搬送ロボット１２をフロントロード部１１の並びに沿って走行させる走行機構１３と、を備える。各搬送ロボット１２は、上下に２つのハンドを備えており、基板Ｗの処理前、処理後で使い分けている。例えば、フロントロード部１１に基板Ｗを戻すときは上側のハンドを使用し、フロントロード部１１から処理前の基板Ｗを取り出すときは下側のハンドを使用する。

研磨部２０は、基板Ｗの研磨（平坦化）を行う複数の基板研磨装置２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ）を備える。複数の基板研磨装置２１は、基板搬送路３の長手方向に配列されている。基板研磨装置２１は、研磨面を有する研磨パッド２２を回転させる研磨テーブル２３と、基板Ｗを保持しかつ基板Ｗを研磨テーブル２３上の研磨パッド２２に押圧しながら研磨するためのトップリング２４と、研磨パッド２２に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル２５と、研磨パッド２２の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ２６と、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ２７と、を備える。

基板研磨装置２１は、研磨液供給ノズル２５から研磨液を研磨パッド２２上に供給しながら、トップリング２４により基板Ｗを研磨パッド２２に押し付け、さらにトップリング２４と研磨テーブル２３とを相対移動させることにより、基板Ｗを研磨してその表面を平坦にする。ドレッサ２６は、研磨パッド２２に接触する先端の回転部にダイヤモンド粒子やセラミック粒子などの硬質な粒子が固定され、当該回転部を回転しつつ揺動することにより、研磨パッド２２の研磨面全体を均一にドレッシングし、平坦な研磨面を形成する。
アトマイザ２７は、研磨パッド２２の研磨面に残留する研磨屑や砥粒などを高圧の流体により洗い流すことで、研磨面の浄化と、機械的接触であるドレッサ２６による研磨面の目立て作業、すなわち研磨面の再生を達成する。

洗浄部３０は、基板Ｗの洗浄を行う複数の基板洗浄装置３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ）と、洗浄した基板Ｗを乾燥させる基板乾燥装置３２と、を備える。複数の基板洗浄装置３１及び基板乾燥装置３２は、基板搬送路３の長手方向に配列されている。基板洗浄装置３１Ａと基板洗浄装置３１Ｂとの間には、第１搬送室３３が設けられている。第１搬送室３３には、基板搬送部４０、基板洗浄装置３１Ａ、及び基板洗浄装置３１Ｂの間で基板Ｗを搬送する搬送ロボット３５が設けられている。また、基板洗浄装置３１Ｂと基板乾燥装置３２との間には、第２搬送室３４が設けられている。第２搬送室３４には、基板洗浄装置３１Ｂと基板乾燥装置３２との間で基板Ｗを搬送する搬送ロボット３６が設けられている。また、基板洗浄装置３１Ａと基板洗浄装置３１Ｃとの間には、第３搬送室３７が設けられている。第３搬送室３７には、基板洗浄装置３１Ａと基板洗浄装置３１Ｃとの間で基板Ｗを搬送する搬送ロボット３８が設けられている。

基板洗浄装置３１Ａ及び基板洗浄装置３１Ｂは、例えば、ロールスポンジ型の洗浄モジュールを備え、基板Ｗをスクラブ洗浄する。なお、基板洗浄装置３１Ａ及び基板洗浄装置３１Ｂは、同一のタイプであっても、異なるタイプの洗浄モジュールであってもよく、例えば、ペンシルスポンジ型の洗浄モジュールや２流体ジェット型の洗浄モジュールであってもよい。基板洗浄装置３１Ｃは、例えば、綿やフェルト等で作られた「バフ」を、基板Ｗの表面に回転させながら当てることで基板Ｗの表面をバフ洗浄（仕上げ研磨とも言う）するバフ洗浄型の洗浄モジュールを備える。基板乾燥装置３２は、例えば、ロタゴニ乾燥（ＩＰＡ（Iso-Propyl Alcohol）乾燥）を行う乾燥モジュールを備える。乾燥後は、基板乾燥装置３２とロード／アンロード部１０との間の隔壁に設けられたシャッタ１ａが開かれ、搬送ロボット１２によって基板乾燥装置３２から基板Ｗが取り出される。

基板搬送部４０は、リフター４１と、第１リニアトランスポータ４２と、第２リニアトランスポータ４３と、スイングトランスポータ４４と、を備える。基板搬送路３には、ロード／アンロード部１０側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７が設定されている。

リフター４１は、第１搬送位置ＴＰ１で基板Ｗを上下に搬送する機構である。リフター４１は、第１搬送位置ＴＰ１において、ロード／アンロード部１０の搬送ロボット１２から基板Ｗを受け取る。また、リフター４１は、搬送ロボット１２から受け取った基板Ｗを第１リニアトランスポータ４２に受け渡す。第１搬送位置ＴＰ１とロード／アンロード部１０との間の隔壁には、シャッタ１ｂが設けられており、基板Ｗの搬送時にはシャッタ１ｂが開かれて搬送ロボット１２からリフター４１に基板Ｗが受け渡される。

第１リニアトランスポータ４２は、第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４の間で基板Ｗを搬送する機構である。第１リニアトランスポータ４２は、複数の搬送ハンド４５（４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ）と、各搬送ハンド４５を複数の高さで水平方向に移動させるリニアガイド機構４６と、を備える。
搬送ハンド４５Ａは、リニアガイド機構４６によって、第１搬送位置ＴＰ１から第４搬送位置ＴＰ４の間を移動する。この搬送ハンド４５Ａは、リフター４１から基板Ｗを受け取り、それを第２リニアトランスポータ４３に受け渡すためのパスハンドである。

搬送ハンド４５Ｂは、リニアガイド機構４６によって、第１搬送位置ＴＰ１と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。この搬送ハンド４５Ｂは、第１搬送位置ＴＰ１でリフター４１から基板Ｗを受け取り、第２搬送位置ＴＰ２で基板研磨装置２１Ａに基板Ｗを受け渡す。搬送ハンド４５Ｂには、昇降駆動部が設けられており、基板Ｗを基板研磨装置２１Ａのトップリング２４に受け渡すときは上昇し、トップリング２４に基板Ｗを受け渡した後は下降する。なお、搬送ハンド４５Ｃ及び搬送ハンド４５Ｄにも、同様の昇降駆動部が設けられている。

搬送ハンド４５Ｃは、リニアガイド機構４６によって、第１搬送位置ＴＰ１と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動する。この搬送ハンド４５Ｃは、第１搬送位置ＴＰ１でリフター４１から基板Ｗを受け取り、第３搬送位置ＴＰ３で基板研磨装置２１Ｂに基板Ｗを受け渡す。また、搬送ハンド４５Ｃは、第２搬送位置ＴＰ２で基板研磨装置２１Ａのトップリング２４から基板Ｗを受け取り、第３搬送位置ＴＰ３で基板研磨装置２１Ｂに基板Ｗを受け渡すアクセスハンドとしても機能する。

搬送ハンド４５Ｄは、リニアガイド機構４６によって、第２搬送位置ＴＰ２と第４搬送位置ＴＰ４との間を移動する。搬送ハンド４５Ｄは、第２搬送位置ＴＰ２または第３搬送位置ＴＰ３で、基板研磨装置２１Ａまたは基板研磨装置２１Ｂのトップリング２４から基板Ｗを受け取り、第４搬送位置ＴＰ４でスイングトランスポータ４４に基板Ｗを受け渡すためのアクセスハンドとして機能する。

スイングトランスポータ４４は、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ４２から第２リニアトランスポータ４３へ基板Ｗを受け渡す。また、スイングトランスポータ４４は、研磨部２０で研磨された基板Ｗを、洗浄部３０に受け渡す。スイングトランスポータ４４の側方には、基板Ｗの仮置き台４７が設けられている。スイングトランスポータ４４は、第４搬送位置ＴＰ４または第５搬送位置ＴＰ５で受け取った基板Ｗを上下反転して仮置き台４７に載置する。仮置き台４７に載置された基板Ｗは、洗浄部３０の搬送ロボット３５によって第１搬送室３３に搬送される。

第２リニアトランスポータ４３は、第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７の間で基板Ｗを搬送する機構である。第２リニアトランスポータ４３は、複数の搬送ハンド４８（４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ）と、各搬送ハンド４５を複数の高さで水平方向に移動させるリニアガイド機構４９と、を備える。搬送ハンド４８Ａは、リニアガイド機構４９によって、第５搬送位置ＴＰ５から第６搬送位置ＴＰ６の間を移動する。搬送ハンド４５Ａは、スイングトランスポータ４４から基板Ｗを受け取り、それを基板研磨装置２１Ｃに受け渡すアクセスハンドとして機能する。

搬送ハンド４８Ｂは、第６搬送位置ＴＰ６と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動する。搬送ハンド４８Ｂは、基板研磨装置２１Ｃから基板Ｗを受け取り、それを基板研磨装置２１Ｄに受け渡すためのアクセスハンドとして機能する。搬送ハンド４８Ｃは、第７搬送位置ＴＰ７と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動する。搬送ハンド４８Ｃは、第６搬送位置ＴＰ６または第７搬送位置ＴＰ７で、基板研磨装置２１Ｃまたは基板研磨装置２１Ｄのトップリング２４から基板Ｗを受け取り、第５搬送位置ＴＰ５でスイングトランスポータ４４に基板Ｗを受け渡すためのアクセスハンドとして機能する。なお、説明は省略するが、搬送ハンド４８の基板Ｗの受け渡し時の動作は、上述した第１リニアトランスポータ４２の動作と同様である。

図２は、第１実施形態に係る基板研磨装置２１を示す概略構成図である。
図２に示すように、基板研磨装置２１は、基板Ｗを保持し、回転する基板保持面２４ａ（第１回転面）を有するトップリング２４（第１回転体，研磨ヘッド）と、基板Ｗと接触し、回転する研磨パッド２２（第２回転面）を有する研磨テーブル２３（第２回転体）と、基板保持面２４ａ（第１回転面）と研磨パッド２２（第２回転面）との相対的な平行度を検出するセンサシステム７０と、を備えている。

トップリング２４の回転軸Ｏ１は、円形の基板保持面２４ａの中心を通っている。基板保持面２４ａは、回転軸Ｏ１と直交する面を形成している。基板保持面２４ａには、例えば、基板Ｗを真空吸着する吸引孔が形成されている。トップリング２４は、回転軸Ｏ１に沿って延びるシャフト２４ｂの下端に設けられている。シャフト２４ｂには、プーリ６３が設けられている。プーリ６３は、回転軸Ｏ３を有するモータ６０に設けられたプーリ６１と、ベルト６２を介して回転可能に連結されている。

研磨テーブル２３の回転軸Ｏ２は、円形の研磨パッド２２の中心を通っている。回転軸Ｏ２は、トップリング２４の回転軸Ｏ１に対し偏心している。研磨パッド２２は、回転軸Ｏ２と直交する面を形成している。研磨テーブル２３は、回転軸Ｏ２に沿って延びるシャフト２３ｂの上端に設けられている。シャフト２３ｂは、図示しないモータや減速機と回転可能に連結されている。研磨テーブル２３の上部には、研磨パッド２２を交換可能に取り付ける取付面２３ａが設けられている。

センサシステム７０は、トップリング２４に設けられた第１傾きセンサ７１と、研磨テーブル２３に設けられた第２傾きセンサ７２と、を備えている。第１傾きセンサ７１は、トップリング２４の上面に配置されている。なお、第１傾きセンサ７１は、トップリング２４の傾きを検出できれば、この配置に限定されない。第２傾きセンサ７２は、研磨テーブル２３の下面に配置されている。なお、第２傾きセンサ７２も、研磨テーブル２３の傾きを検出できれば、この配置に限定されない。第１傾きセンサ７１及び第２傾きセンサ７２としては、例えば、３軸加速度センサを例示できる。

基板処理装置１は、トップリング２４及び研磨テーブル２３の少なくとも一方の回転体（本実施形態ではトップリング２４）の傾きを調整する傾き調整装置８０と、センサシステム７０の検出結果に基づいて、傾き調整装置８０を制御する制御装置５０（図１参照）と、を備えている。なお、以下説明する傾き調整装置８０の代わりに、あるいは以下説明する傾き調整装置８０と共に、先行技術文献（特開２０１８－１７０３７０号公報）の図１１に示すような構成を採用し、研磨テーブル２３の傾きを調整しても構わない。

傾き調整装置８０は、トップリング２４のシャフト２４ｂを支持する第１軸受９１が設けられた第１ハウジング８１と、トップリング２４のシャフト２４ｂを支持する第２軸受９２が設けられた第２ハウジング８２と、第１ハウジング８１に対する第２ハウジング８２の傾きを調整する調整用ボルト８３と、第１ハウジング８１に対し、第２ハウジング８２を固定する固定用ボルト８４と、調整用ボルト８３を回転させる第１アクチュエータ８５と、固定用ボルト８４を回転させる第２アクチュエータ８６と、を有している。

第１ハウジング８１は、トップリング２４の旋回アームの一部である。第１ハウジング８１の内部には、プーリ６１、６３、及びベルト６２が配置されている。第１ハウジング８１の外部上面には、モータ６０が載置されている。シャフト２４ｂは、第１ハウジング８１を軸方向で貫通している。第１ハウジング８１の貫通部分には、第１軸受９１が設けられている。第１軸受９１は、通常のラジアル転がり軸受であり、シャフト２４ｂのプーリ６３より上部を軸支している。

第２ハウジング８２は、トップリング２４の旋回アームの先端下部を形成している。第２ハウジング８２は、略円板状に形成され、その周縁部が複数の固定用ボルト８４によって、第１ハウジング８１に固定されている。シャフト２４ｂは、第２ハウジング８２の中心を軸方向で貫通している。第２ハウジング８２の貫通部分には、第２軸受９２が設けられている。第２軸受９２は、自動調心転がり軸受であり、シャフト２４ｂのプーリ６３より下部を軸支している。自動調心転がり軸受は、外輪の軌道面が球面で、曲率中心が軸受中心と一致しており、内輪、玉、保持器の軸が、軸受中心の周りを自由に回転できるという調心性がある。シャフト２４ｂは、第２軸受９２の調心性によって、第１軸受９１を支点として僅かに傾動できるようになっている。

図３は、第１実施形態に係る傾き調整装置８０による傾き調整の前段階の様子を示す拡大断面図である。図４は、第１実施形態に係る傾き調整装置８０による傾き調整後の様子を示す拡大断面図である。
図３に示すように、第２ハウジング８２は、第１ハウジング８１の下面と対向する周縁部を有する円板部８２Ａと、円板部８２Ａの周縁部よりも内側から立ち上がった軸受支持部８２Ｂと、を有する。

円板部８２Ａには、調整用ボルト８３が挿通して配置される第１挿通孔８２Ａ１と、固定用ボルト８４が挿通して配置される第２挿通孔８２Ａ２と、が形成されている。第２挿通孔８２Ａ２は、回転軸Ｏ１と直交する径方向において、第１挿通孔８２Ａ１よりも径方向内側に形成されている。第１挿通孔８２Ａ１及び第２挿通孔８２Ａ２は、回転軸Ｏ１を中心とする周方向において、間隔をあけて複数形成されている。なお、第１挿通孔８２Ａ１及び第２挿通孔８２Ａ２の個数、ピッチは、一致していなくても構わない。

第１ハウジング８１の下面には、ねじ孔８１ａが形成されている。ねじ孔８１ａには、第２挿通孔８２Ａ２を挿通した固定用ボルト８４が螺合している。固定用ボルト８４の周面と第２挿通孔８２Ａ２の内壁面との間、及び、調整用ボルト８３の周面と第１挿通孔８２Ａ１の内壁面との間には、図４に示すように、第２ハウジング８２の傾動を可能とさせるギャップが形成されている。

軸受支持部８２Ｂは、略円筒状に形成され、その内周面側で第２軸受９２の外輪を支持している。軸受支持部８２Ｂの外周面側には、傾斜面８２Ｂ１が形成されている。傾斜面８２Ｂ１は、回転軸Ｏ１に対して傾いた傾斜面であり、研磨パッド２２と反対側（上側）を向き、回転軸Ｏ１から離れるに従って下方に傾斜している。

調整用ボルト８３には、調整ブロック８７が螺合している。調整ブロック８７には、軸受支持部８２Ｂの傾斜面８２Ｂ１と対向する対向面８７ａが形成されている。対向面８７ａは、回転軸Ｏ１に対して傾いた傾斜面であり、研磨パッド２２側（下側）を向き、回転軸Ｏ１に近づくに従って上方に傾斜している。

第２ハウジング８２を傾ける場合には、先ず、図３に示すように、固定用ボルト８４を緩め、第１ハウジング８１に対して、第２ハウジング８２が動けるようにする。次に、図４に示すように、調整用ボルト８３を締め込む。そうすると、調整ブロック８７が下方に下がり、調整ブロック８７の対向面８７ａが軸受支持部８２Ｂの傾斜面８２Ｂ１を押し下げることで、第２ハウジング８２が傾く。

第２ハウジング８２が傾くと、第２軸受９２が傾き、トップリング２４の回転軸Ｏ１が傾く。第２ハウジング８２の傾き調整後は、固定用ボルト８４を締め込むことで、第２ハウジング８２の傾き状態を維持できる。上述した調整用ボルト８３による第２ハウジング８２の傾き調整及び固定用ボルト８４による第２ハウジング８２の固定は、回転軸Ｏ１の周方向の複数個所において行うことができる。

図２に戻り、第１アクチュエータ８５は、調整用ボルト８３に接続され、制御装置５０の制御の下、調整用ボルト８３を回転させる。また、第２アクチュエータ８６は、固定用ボルト８４に接続され、制御装置５０の制御の下、固定用ボルト８４を回転させる。つまり、第１アクチュエータ８５及び第２アクチュエータ８６は、上述した第２ハウジング８２の傾き調整を自動化するものである。

制御装置５０は、センサシステム７０の検出結果に基づいて、第１アクチュエータ８５及び第２アクチュエータ８６の動作を制御し、トップリング２４と研磨テーブル２３とを平行化する。なお、この平行化は、基板処理装置１の初期セットアップ時やメンテナンス時などに行うとよい。

図５は、第１実施形態に係るトップリング２４と研磨テーブル２３との平行化を説明する説明図である。図６は、第１実施形態に係る制御装置５０による制御フローを示すフローチャートである。
図５に示すように、第１傾きセンサ７１は、重力方向に対する回転軸Ｏ１の傾きθ１を検出することができる。回転軸Ｏ１の傾きθ１は、地表面に対する基板保持面２４ａの傾きと同義である。なお、第１傾きセンサ７１の接続配線は、シャフト２４ｂの開口部２４ｃからシャフト２４ｂの内部を通し、ロータリーコネクタ２４ｄなどに接続し、制御装置５０と接続するとよい。

第２傾きセンサ７２は、重力方向に対する回転軸Ｏ２の傾きθ２を検出することができる。回転軸Ｏ２の傾きθ２は、地表面に対する研磨パッド２２の傾きと同義である。なお、第２傾きセンサ７２の接続配線も、シャフト２３ｂの内部を通し、図示しないロータリーコネクタなどに接続し、制御装置５０と接続するとよい。

トップリング２４と研磨テーブル２３との平行化は、制御装置５０による、図６に示すようなクローズドループでの自動調整が好ましい。なお、図示しない外部装置からのリモートでの任意調整が可能であっても構わない。この場合、傾きθ１や傾きθ２等を表示するモニターがあるとよい。

図６に示すように、先ず、制御装置５０は、第２アクチュエータ８６を動作させ、固定用ボルト８４を緩める（ステップＳ１：図３参照）。次に、制御装置５０は、第１傾きセンサ７１から出力された傾きθ１と、第２傾きセンサ７２から出力された傾きθ２が一致するか否か判定する（ステップＳ２）。傾きθ１と傾きθ２が一致しない場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、制御装置５０は、第１アクチュエータ８５を動作させ、調整用ボルト８３による第２ハウジング８２の傾き調整を行う（ステップＳ３：図４参照）。

ステップＳ３の次は、ステップＳ２に戻り、再び傾きθ１と傾きθ２が一致するか否か判定する。傾きθ１と傾きθ２が一致した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、制御装置５０は、第２アクチュエータ８６を動作させ、固定用ボルト８４を締結し、第２ハウジング８２の傾き状態を固定する。
以上により、トップリング２４と研磨テーブル２３との平行化が完了する。

このように、本実施形態のセンサシステム７０は、トップリング２４と研磨テーブル２３との相対的な平行度を検出するため、トップリング２４及び研磨テーブル２３のいずれか一方が地表に対して傾いていても、トップリング２４及び研磨テーブル２３の他方を、地表に対して傾いている一方に合わせて平行化することができる。このようなトップリング２４と研磨テーブル２３の平行化により、基板Ｗの研磨にかかる押し付け圧力を均一化することができる。

したがって、上述した本実施形態の基板処理装置１によれば、基板Ｗを保持し、回転する基板保持面２４ａを有するトップリング２４と、基板Ｗと接触し、回転する研磨パッド２２を有する研磨テーブル２３と、基板保持面２４ａと研磨パッド２２との相対的な平行度を検出するセンサシステム７０と、を備える、という構成を採用することによって、基板Ｗの押し付け圧力を均一化することができる。

また、本実施形態においては、センサシステム７０は、トップリング２４に設けられた第１傾きセンサ７１と、研磨テーブル２３に設けられた第２傾きセンサ７２と、を備える。この構成によれば、トップリング２４の重力方向に対する傾きθ１と、研磨テーブル２３の重量方向に対する傾きθ２から、トップリング２４と研磨テーブル２３との相対的な傾きを検出することができる。

また、本実施形態においては、トップリング２４及び研磨テーブル２３の少なくとも一方の回転体の傾き（本実施形態では、トップリング２４の傾き）を調整する傾き調整装置８０と、センサシステム７０の検出結果に基づいて、傾き調整装置８０を制御する制御装置５０と、を備える。この構成によれば、トップリング２４と研磨テーブル２３との平行化を自動化することができる。

また、本実施形態においては、傾き調整装置８０は、トップリング２４のシャフト２４ｂを支持する第１軸受９１が設けられた第１ハウジング８１と、トップリング２４のシャフト２４ｂを支持する第２軸受９２が設けられた第２ハウジング８２と、第１ハウジング８１に対する第２ハウジング８２の傾きを調整する調整用ボルト８３と、第１ハウジング８１に対し、第２ハウジング８２を固定する固定用ボルト８４と、調整用ボルト８３を回転させる第１アクチュエータ８５と、固定用ボルト８４を回転させる第２アクチュエータ８６と、を有する。この構成によれば、第１ハウジング８１に対する第２ハウジング８２の傾きを調整することで、トップリング２４を傾けることができる。

また、本実施形態においては、第１軸受９１は、ラジアル転がり軸受であり、第２軸受９２は、自動調心転がり軸受であってもよい。この構成によれば、第２軸受９２の調心性によって、トップリング２４のシャフト２４ｂを、第１軸受９１を支点として僅かに傾動させることができる。

なお、本実施形態では、以下のような変形例を採用できる。

図７は、第１実施形態に係る第２アクチュエータ８６の一変形例を示す部分断面図である。
図７に示す第２アクチュエータ８６は、モータ８６ａと、モータ８６ａに接続された円筒体８６ｂと、を備えている。円筒体８６ｂの内側には、固定用ボルト８４が螺合するねじ孔８６ｃが形成されている。この第２アクチュエータ８６は、図７において図示しない第１ハウジング８１に固定され、固定用ボルト８４を介して第２ハウジング８２を吊り上げ支持している。このような構成であっても、固定用ボルト８４を回転させて、固定用ボルト８４を緩めたり、締め込んだりすることができる。

図８は、第１実施形態に係る第１アクチュエータ８５の一変形例を示す概略構成図である。
図８に示す第１アクチュエータ８５は、上述した図７に示す第２アクチュエータ８６と同様の構成となっており、第１ハウジング８１に固定され、調整用ボルト８３を介して第２ハウジング８２を吊り上げ支持している。このような構成であっても、調整用ボルト８３を回転させて、第２ハウジング８２を傾けることができる。

図９は、第１実施形態に係る第１アクチュエータ８５の一変形例を示す概略構成図である。
図９に示す第１アクチュエータ８５は、リニアアクチュエータであり、第１ハウジング８１に固定された軌道体８５ａと、軌道体８５ａに沿って移動する可動体８５ｂと、を備えている。可動体８５ｂは、第２ハウジング８２と固定されている。このような構成であっても、可動体８５ｂを上下に移動させて、第２ハウジング８２を傾けることができる。

図１０は、第１実施形態に係る第１アクチュエータ８５の一変形例を示す概略構成図である。
図１０に示す第１アクチュエータ８５は、空圧、油圧、水圧等で上下に膨縮するバッグを備えている。当該バックは、回転軸Ｏ１の周方向に複数配置されている。第２ハウジング８２には、第１アクチュエータ８５から圧を受けるフランジ８２Ｃが設けられている。このような構成であっても、フランジ８２Ｃを上下に移動させて、第２ハウジング８２を傾けることができる。

図１１は、第１実施形態に係る第１アクチュエータ８５の一変形例を示す概略構成図である。
図１１に示す第１アクチュエータ８５は、上述した空圧、油圧、水圧等で上下に膨縮するバッグ８５ｃ，８５ｄをフランジ８２Ｃの上下に備えている。この場合、第１ハウジング８１には、フランジ８２Ｃの上側に配置されたバッグ８１ｄの押し付け反力を受ける支持部８１Ａを設けるとよい。このような構成であっても、フランジ８２Ｃを上下に移動させて、第２ハウジング８２を傾けることができる。また、上下のバッグ８５ｃ，８５ｄでフランジ８２Ｃを挟み込むことで、第２ハウジング８２を固定することもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１２は、第２実施形態に係る基板研磨装置２１を示す概略構成図である。
図１２に示すように、第２実施形態のセンサシステム７０は、第１傾きセンサ７１ａ，７１ｂと、さらに、トップリング２４及び研磨テーブル２３のいずれか一方の回転体（本実施形態ではトップリング２４）に設けられ、他方の回転体（研磨テーブル２３）の回転面（研磨パッド２２）との相対距離を測定する第１距離センサ７３ａと、第１距離センサ７３ａと同じく一方の回転体（トップリング２４）に設けられ、第１距離センサ７３ａと異なる位置で、他方の回転体（研磨テーブル２３）の回転面（研磨パッド２２）との相対距離を測定する第２距離センサ７３ｂと、を備えている。

第１距離センサ７３ａは、トップリング２４の側面に配置されている。なお、第１距離センサ７３ａは、研磨パッド２２との相対距離を測定できれば、この配置に限定されない。第２距離センサ７３ｂは、第１距離センサ７３ａと反対側のトップリング２４の側面に配置されている。なお、第２距離センサ７３ｂも、研磨パッド２２との相対距離を測定できれば、この配置に限定されない。第１距離センサ７３ａ及び第２距離センサ７３ｂは、例えば、レーザーセンサや超音波センサ等の非接触式センサを例示できる。第１距離センサ７３ａ及び第２距離センサ７３ｂは、回転軸Ｏ１を中心とする点対称の配置（１８０°の位置関係）とすることが好ましい。また、第１距離センサ７３ａ及び第２距離センサ７３ｂは、回転軸Ｏ１の軸方向におけるトップリング２４に対する取り付け位置（取り付け高さ）が一致していることが好ましい。

図１３は、第２実施形態に係るトップリング２４と研磨テーブル２３との平行化を説明する説明図である。図１４は、第２実施形態に係る制御装置５０による制御フローを示すフローチャートである。
図１３に示すように、第１距離センサ７３ａは、研磨パッド２２との距離Ｄ１を測定することができる。第２距離センサ７３ｂは、研磨パッド２２との距離Ｄ２を測定することができる。なお、第１距離センサ７３ａや第２距離センサ７３ｂの接続配線も、シャフト２４ｂの開口部２４ｃからシャフト２４ｂの内部を通し、ロータリーコネクタ２４ｄなどに接続し、制御装置５０と接続するとよい。

トップリング２４と研磨テーブル２３との平行化は、制御装置５０による、図１４に示すようなクローズドループでの自動調整が好ましい。なお、図示しない外部装置からのリモートでの任意調整が可能であっても構わない。この場合、距離Ｄ１や距離Ｄ２等を表示するモニターがあるとよい。

図１４に示すように、先ず、制御装置５０は、第２アクチュエータ８６を動作させ、固定用ボルト８４を緩める（ステップＳ１１：図３参照）。次に、制御装置５０は、第１距離センサ７３ａから出力された距離Ｄ１と、第２距離センサ７３ｂから出力された距離Ｄ２が一致するか否か判定する（ステップＳ１２）。距離Ｄ１と距離Ｄ２が一致しない場合（ステップＳ１２でＮＯの場合）、制御装置５０は、第１アクチュエータ８５を動作させ、調整用ボルト８３による第２ハウジング８２の傾き調整を行う（ステップＳ１３：図４参照）。

ステップＳ１３の次は、ステップＳ１２に戻り、再び距離Ｄ１と距離Ｄ２が一致するか否か判定する。距離Ｄ１と距離Ｄ２が一致した場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、制御装置５０は、トップリング２４を１８０°回転させる（ステップＳ１４）。次に、制御装置５０は、再度、第１距離センサ７３ａから出力された距離Ｄ１と、第２距離センサ７３ｂから出力された距離Ｄ２が一致するか否か判定する（ステップＳ１５）。

距離Ｄ１と距離Ｄ２が一致した場合（ステップＳ１５でＹＥＳの場合）、制御装置５０は、第２アクチュエータ８６を動作させ、固定用ボルト８４を締結し、第２ハウジング８２の傾き状態を固定する（ステップＳ１６）。以上により、トップリング２４と研磨テーブル２３との平行化が完了する。
一方、距離Ｄ１と距離Ｄ２が一致しない場合（ステップＳ１５でＮＯの場合）、制御装置５０は、シャフト２４ｂが偏心している可能性があるとして、モニター等にエラー表示して（ステップＳ１７）、平行化を終了する。

このように、第２実施形態のセンサシステム７０は、第１距離センサ７３ａから出力された距離Ｄ１と、第２距離センサ７３ｂから出力された距離Ｄ２とで、トップリング２４と研磨テーブル２３との相対的な平行度を検出するため、トップリング２４と研磨テーブル２３の平行化に加え、トップリング２４のシャフト２４ｂの偏心も検出することができる。なお、上述したステップＳ１４において、トップリング２４を１８０°回転させると説明したが、１８０°に限定されず、例えば３６０°であってもよい。また、トップリング２４をある角度（例えば０°より大きく３６０°以下の角度）で回転させながら距離Ｄ１，Ｄ２の軌跡を取り、距離Ｄ１，Ｄ２が一致しない場合あるいは所定の範囲から逸脱した場合にエラー表示（ステップＳ１７）をしてもよい。このように、トップリング２４を回転させながら、研磨パッド２２との相対距離を測定することで、研磨パッド２２の摩耗検出も可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１５は、第３実施形態に係る基板洗浄装置３１Ｃを示す概略構成図である。
図１５に示すように、第３実施形態では、基板Ｗをバフ洗浄する基板洗浄装置３１Ｃに、上述したセンサシステム７０を適用している。

基板洗浄装置３１Ｃは、基板Ｗの表面のバフ洗浄と基板のエッジ部分の洗浄の双方が可能である。基板洗浄装置３１Ｃは、回転テーブル２１０（第１回転体）と、バフヘッド２２１（第２回転体）と、エッジ洗浄ローラ２３１，２３２と、を備える。なお、基板洗浄装置３１Ｃは、基板Ｗに洗浄液、純水その他の液体を供給するための液体供給機構２４０と、各種センサ２５０と、を備えている。

回転テーブル２１０は、基板Ｗを保持し、回転軸Ｏ５回りに回転する。回転テーブル２１０の上面（第１回転面）は、基板Ｗを真空吸引する吸着面となっている。回転テーブル２１０は、図示しないモータなどによって回転する。回転テーブル２１０は、エッジ洗浄ローラ２３１，２３２と干渉しないよう、回転テーブル２１０の直径は基板Ｗの直径より小さくなっている。

バフヘッド２２１は、基板Ｗと接触し、回転軸Ｏ４回りに回転することで、基板Ｗの表面をバフ洗浄する。バフヘッド２２１の下面（第２回転面）は、基板Ｗをバフ洗浄する洗浄面となっている。バフヘッド２２１は、シャフト２２３を介してアーム２２２に接続されている。アーム２２２は、バフヘッド２２１を揺動させる。回転テーブル２１０による基板Ｗの回転およびアーム２２２によるバフヘッド２２１の揺動によって、基板Ｗの表面が洗浄される。

センサシステム７０は、回転テーブル２１０に設けられた第１傾きセンサ７１と、バフヘッド２２１に設けられた第２傾きセンサ７２と、を備えている。この構成によれば、回転テーブル２１０の重力方向に対する傾きと、バフヘッド２２１の重量方向に対する傾きから、回転テーブル２１０とバフヘッド２２１との相対的な傾きを検出することができる。そして、回転テーブル２１０とバフヘッド２２１の平行化により、基板Ｗの洗浄にかかる押し付け圧力を均一化することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、上述した各実施形態及び各変形例の組み合わせ及び置換は適宜可能である。

１ 基板処理装置
２２ 研磨パッド（第２回転面）
２３ 研磨テーブル（第２回転体）
２４ トップリング（第１回転体、研磨ヘッド）
２４ａ 基板保持面（第１回転面）
２４ｂ シャフト
５０ 制御装置
７０ センサシステム
７１ 第１傾きセンサ
７２ 第２傾きセンサ
７３ａ 第１距離センサ
７３ｂ 第２距離センサ
８０ 傾き調整装置
８１ 第１ハウジング
８２ 第２ハウジング
８３ 調整用ボルト
８４ 固定用ボルト
８５ 第１アクチュエータ
８６ 第２アクチュエータ
９１ 第１軸受
９２ 第２軸受
２１０ 回転テーブル（第１回転体）
２２１ バフヘッド（第２回転体）
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 基板を保持し、回転する第１回転面を有する第１回転体と、
   前記基板と接触し、回転する第２回転面を有する第２回転体と、
   前記第１回転面と前記第２回転面との相対的な平行度を検出するセンサシステムと、を備える、ことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記センサシステムは、
   前記第１回転体に設けられた第１傾きセンサと、
   前記第２回転体に設けられた第２傾きセンサと、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記センサシステムは、
   前記第１回転体及び前記第２回転体のいずれか一方の回転体に設けられ、他方の回転体の回転面との相対距離を測定する第１距離センサと、
   前記第１距離センサと同じく前記一方の回転体に設けられ、前記第１距離センサと異なる位置で、前記他方の回転体の回転面との相対距離を測定する第２距離センサと、を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方の回転体の傾きを調整する傾き調整装置と、
   前記センサシステムの検出結果に基づいて、前記傾き調整装置を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記傾き調整装置は、
   前記回転体を支持する第１軸受が設けられた第１ハウジングと、
   前記回転体を支持する第２軸受が設けられた第２ハウジングと、
   前記第１ハウジングに対する前記第２ハウジングの傾きを調整する調整用ボルトと、
   前記第１ハウジングに対し、前記第２ハウジングを固定する固定用ボルトと、
   前記調整用ボルトを回転させる第１アクチュエータと、
   前記固定用ボルトを回転させる第２アクチュエータと、を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記第１軸受は、ラジアル転がり軸受であり、
   前記第２軸受は、自動調心転がり軸受である、ことを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記第１回転体は、前記基板を保持する研磨ヘッドであり、
   前記第２回転体は、前記基板を研磨する研磨テーブルである、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記第１回転体は、前記基板を保持する回転テーブルであり、
   前記第２回転体は、前記基板をバフ洗浄するバフヘッドである、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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