JP2023046629A - 研磨ヘッド及びそれを備えた研磨装置並びに基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。【解決手段】研磨具９６による研磨で基板の裏面において生じた粉塵は、遠心力により、研磨具９６の外周側にも粉塵が押し出される。そこには、噴射口２３５から窒素ガスが噴射される。これにより基板の裏面に付着していた粉塵が基板の裏面から離脱する。その粉塵を吸引口２３７で吸引する。したがって、基板の裏面に粉塵が残留し難くなるので、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。【選択図】図１３

Description

本発明は、基板の裏面を研磨する研磨ヘッド及びそれを備えた研磨装置並びに基板処理装置に関する。基板は、例えば、半導体基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）用の基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などが挙げられる。ＦＰＤは、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置などが挙げられる。ここで基板の裏面とは、電子回路が形成された側の面である基板の表面に対して、電子回路が形成されていない側の面をいう。

基板の裏面を研磨する研磨装置として、研磨具と、ヘッド本体と、凹部と、吸引孔とを備えた研磨ヘッドを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。

研磨具は、合成砥石を備えている。合成砥石は、研磨材（砥粒）を樹脂結合剤で固定することで形成されている。合成砥石は、円環状に成型されている。ヘッド本体は、研磨具を保持する。凹部は、基板の裏面に向けて開口を形成されている。吸引孔は、ヘッド本体に形成され、凹部に連通し、吸引ポンプに接続されている。この研磨ヘッドを用いた研磨は、乾式のケミカルメカニカル研削であり、ＣＭＧ(Chemo-Mechanical Grinding)とも呼ばれる。

このように構成された研磨ヘッドを用いた研磨装置では、研磨ヘッドの吸引孔を介して研磨具の中央部を吸引する。したがって、研磨具による研磨で生じた粉塵は、吸引孔を介して吸引ポンプにより吸引される。その結果、基板面への粉塵残りが少なくなるように加工できる。

特開２０２０－４９４８号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、近年、基板（例えばウエハ）の裏面の基板平坦度に起因したＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）露光機のデフォーカス（いわゆるピンぼけ）の問題がある。平坦度が良くない原因は、パーティクル、スクラッチ、膜残り等であると考えられている。そのため、これらの除去を研磨ヘッドにより行うことが検討されている。

ところが、従来の研磨ヘッドでは、中央部だけを吸引している。そのため、研磨具の外周付近で生じた粉塵の一部は、吸引により除去されずに基板面に付着したまま残留することがある。その結果、デフォーカスの問題が解消されず、研磨後の処理に悪影響を及ぼす恐れがある。換言すると、研磨に伴う粉塵の基板面からの除去率が低いという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる研磨ヘッド及びそれを備えた研磨装置並びに基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板を研磨する研磨ヘッドにおいて、砥粒が分散された樹脂体を備えた研磨具と、前記研磨具による研磨で生じた粉塵に気体を噴射する噴射口と、前記研磨具による研磨で生じた粉塵を吸引する吸引口と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、研磨具による研磨で生じた粉塵に噴射口から気体を噴射する。これにより基板面に付着していた粉塵が基板面から離脱する。その粉塵を吸引口で吸引する。したがって、基板面に粉塵が残留し難くなるので、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、前記噴射口は、前記研磨具の外周面に沿って設けられ、前記吸引口は、前記研磨具の外周面に沿って設けられ、かつ、平面視において、前記噴射口と線対称に設けられていることが好ましい。

平面視で研磨具の外周面を線対称に分割し、それぞれを噴射口と吸引口とする。したがって、研磨具の外周面における気体の供給と吸引とのバランスを良好に維持できる。そのため、粉塵を良好に除去できる。

また、本発明において、前記研磨具は、平面視にて環状に設けられ、前記噴射口は、前記研磨具の中央に設けられ、前記吸引口は、前記研磨具の外周面の全周にわたって設けられていることが好ましい（請求項３）。

中央から噴射された気体は、基板面で研磨具の外周に向かう。したがって、粉塵を含む気体を吸引口で効率的に吸引できる。

また、本発明において、前記研磨具は、孔が連通した多孔質部材で構成され、前記噴射口は、前記研磨具の下面に設けられ、前記吸引口は、前記研磨具の外周側の全周にわたって設けられていることが好ましい（請求項４）。

多孔質部材の研磨具に気体を供給し、その下面のほぼ全面から粉塵に気体を噴射できる。したがって、効率的に粉塵を外周に押し出すことができる。

また、本発明において、前記噴射口は、非連続で気体を噴射することが好ましい（請求項５）。

連続的に気体を噴射すると、粉塵が基板面に押圧されて除去できないことがある。そこで、非連続で間欠的に気体を噴射すると、粉塵を離脱させやすくできる。

また、請求項６に記載の発明は、基板を研磨する研磨装置において、請求項１から５のいずれかに記載の研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを鉛直軸周りに回転駆動するヘッド駆動機構と、基板を水平姿勢に保持した状態で前記基板を回転させる保持回転部と、前記研磨ヘッドの噴射口に気体を供給する気体供給配管と、前記研磨ヘッドの吸引口から吸引を行う吸引配管と、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項６に記載の発明によれば、研磨ヘッドをヘッド駆動機構により鉛直軸周りに自転させる。基板は、保持回転部により水平姿勢で回転される。この状態で、基板面に研磨ヘッドの研磨具を当接させて研磨を行う。その際には、気体供給配管を通して研磨ヘッドに気体を供給するので、基板面に付着していた粉塵が基板面から離脱する。さらに、吸引配管を介してその粉塵を気体とともに吸引口で吸引する。したがって、基板面に粉塵が残留し難くなるので、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。

また、本発明において、前記気体供給配管における気体の流通を制御する制御弁と、前記制御弁を操作する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記研磨ヘッドからの気体の噴射が間欠的に行われるように前記制御弁を操作することが好ましい（請求項７）。

連続的に気体を噴射すると、粉塵が基板面に押圧されて除去できないことがある。そこで、制御部は、制御弁を操作して、研磨ヘッドからの気体の噴射を非連続とする。非連続で間欠的に気体を噴射すると、粉塵を離脱させやすくできる。

また、本発明において、前記制御部は、前記噴射口から噴射される気体の流量が、前記吸引配管から吸引される流量を超えないように前記制御弁を操作することが好ましい（請求項８）。

このように流量を制御することにより、噴射口からの気体の噴射に起因して粉塵が吸引口から吸引されず、周囲に飛散することを防止できる。

また、請求項９に記載の基板処理装置は、請求項１から６のいずれかに記載の研磨装置を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項９に記載の発明によれば、研磨装置で基板を研磨する際に、研磨ヘッドをヘッド駆動機構により鉛直軸周りに自転させる。基板は、保持回転部により水平姿勢で回転される。この状態で、基板面に研磨ヘッドの研磨具を当接させて研磨を行う。その際には、気体供給配管を通して研磨ヘッドに気体を供給するので、基板面に付着していた粉塵が基板面から離脱する。さらに、吸引配管を介してその粉塵を気体とともに吸引口で吸引する。したがって、基板面に粉塵が残留し難くなるので、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。その結果、基板を清浄に処理できる。

本発明に係る研磨ヘッドによれば、研磨具による研磨で生じた粉塵に噴射口から気体を噴射する。これにより基板面に付着していた粉塵が基板面から離脱する。その粉塵を吸引口で吸引する。したがって、基板面に粉塵が残留し難くなるので、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。

実施例１に係る基板処理装置の構成を示す平面図である。 （ａ）～（ｄ）は、反転ユニットを説明するための図である。 研磨ユニットの構成を示す側面図である。 （ａ）は、保持回転部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、保持回転部の構成を一部拡大して示す縦断面図である。 研磨ユニットの研磨機構の構成を示す図である。 検査ユニットの構成を示す図である。 実施例１に係る基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、エッチング工程前の状態の基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、エッチング工程後（裏面研磨工程前）の基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｃ）は、裏面研磨工程後の基板を模式的に示す縦断面図である。 ウエットエッチング工程の詳細を示すフローチャートである。 基板の加熱温度と研磨レートの関係を示す図である。 基板の洗浄工程の詳細を示すフローチャートである。 研磨ユニットの研磨機構の好ましい構成を示す図である。 実施例１に係る研磨ヘッドの縦断面図である。 実施例１に係る研磨ヘッドの底面図である。 実施例２に係る研磨ヘッドの縦断面図である。 実施例２に係る研磨ヘッドの底面図である。 実施例３に係る研磨ヘッドの縦断面図である。 実施例３に係る研磨ヘッドの底面図である。

本発明について、以下に実施例を挙げて説明する。

以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係る基板処理装置の構成を示す平面図である。

（１）基板処理装置の構成
図１を参照する。基板処理装置１は、インデクサブロック３と処理ブロック５を備える。なお、ブロックは、領域とも呼ばれる。

インデクサブロック３は、複数（例えば４つ）のキャリア載置台７とインデクサロボット９を備える。４つのキャリア載置台７は、ハウジング１０の外側の面に配置される。４つのキャリア載置台７は各々、キャリアＣを載置するものである。キャリアＣは、複数の基板Ｗを収納する。キャリアＣ内の各基板Ｗはデバイス面を上側（上向き）にした水平姿勢である。キャリアＣは、例えば、フープ（ＦＯＵＰ：Front Open Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、オープンカセットが用いられる。基板Ｗはシリコン基板であり、例えば円板状に形成される。

インデクサロボット９は、各キャリア載置台７に載置されたキャリアＣから基板Ｗを取り出し、また、キャリアＣに基板Ｗを収納する。インデクサロボット９は、ハウジング１０の内部に配置される。インデクサロボット９は、２つのハンド１１（１１Ａ，１１Ｂ）、２つの多関節アーム１３，１４、昇降台１５、およびガイドレール１６を有する。２つのハンド１１は各々、基板Ｗを保持する。第１のハンド１１Ａは、多関節アーム１３の先端部に接続される。第２のハンド１１Ｂは、多関節アーム１４の先端部に接続される。

２つの多関節アーム１３，１４は各々、例えばスカラ型で構成される。２つの多関節アーム１３，１４の各々の基端部は、昇降台１５に取り付けられる。昇降台１５は、上下方向に伸縮可能に構成される。これにより、２つのハンド１１および２つの多関節アーム１３，１４は、昇降される。昇降台１５は、上下方向に延びる中心軸ＡＸ１周りに回転可能である。これにより、２つのハンド１１および２つの多関節アーム１３，１４の向きを変えることができる。インデクサロボット９の昇降台１５は、Ｙ方向に延びるガイドレール１６に沿って移動可能である。

インデクサロボット９は、複数の電動モータを備えている。インデクサロボット９は、複数の電動モータにより駆動される。インデクサロボット９は、４つのキャリア載置台７の各々に載置されたキャリアＣと、後述する反転ユニットＲＶとの間で、基板Ｗを搬送する。

処理ブロック５は、搬送スペース１８、基板搬送ロボットＣＲ、反転ユニットＲＶ、および複数（例えば８個）の処理ユニット（処理チャンバ）Ｕ１～Ｕ４を備える。図１において、各処理ユニットＵ１～Ｕ４は、上下方向に例えば２層で構成される。処理ユニットＵ１は、検査ユニット２０である。処理ユニットＵ２，Ｕ３，Ｕ４は、研磨ユニット２２である。処理ユニットの個数および種類は適宜変更可能である。

搬送スペース１８には、基板搬送ロボットＣＲと反転ユニットＲＶが配置される。反転ユニットＲＶは、インデクサロボット９と基板搬送ロボットＣＲとの間に配置される。処理ユニットＵ１，Ｕ３は、搬送スペース１８に沿ってＸ方向に並んで配置される。また、処理ユニットＵ２，Ｕ４は、搬送スペース１８に沿ってＸ方向に並んで配置される。搬送スペース１８は、処理ユニットＵ１，Ｕ３と処理ユニットＵ２，Ｕ４の間に配置される。

基板搬送ロボットＣＲは、インデクサロボット９とほぼ同様に構成される。すなわち、基板搬送ロボットＣＲは、２つのハンド２４を有する。なお、基板搬送ロボットＣＲのその他の構成は、インデクサロボット９と同じ符号を付ける。基板搬送ロボットＣＲの昇降台１５は、インデクサロボット９の昇降台１５と異なり、床面に固定される。ただし、基板搬送ロボットＣＲの昇降台１５は、Ｘ方向に延びるガイドレールを備えて、Ｘ方向に移動できるように構成されていてもよい。基板搬送ロボットＣＲは、反転ユニットＲＶ、および８つの処理ユニットＵ１～Ｕ４の間で基板Ｗを搬送する。

（１－１）反転ユニットＲＶ
図２（ａ）～図２（ｄ）は、反転ユニットＲＶを説明するための図である。反転ユニットＲＶは、支持部材２６、載置部材２８Ａ，２８Ｂ、挟持部材３０Ａ，３０Ｂ、スライド軸３２、および複数の電動モータ（図示しない）を備えている。左右の支持部材２６には、それぞれ載置部材２８Ａ，２８Ｂが設けられている。また、左右のスライド軸３２には、それぞれ挟持部材３０Ａ，３０Ｂが設けられている。複数の電動モータは、支持部材２６およびスライド軸３２を駆動させる。なお、載置部材２８Ａ，２８Ｂと挟持部材３０Ａ，３０Ｂは互いに干渉しない位置に設けられている。

図２（ａ）を参照する。載置部材２８Ａ，２８Ｂには、例えばインデクサロボット９によって搬送された基板Ｗが載置される。図２（ｂ）を参照する。左右のスライド軸３２は水平軸ＡＸ２に沿って互いに近づく。これにより、挟持部材３０Ａ，３０Ｂは、２枚の基板Ｗを挟持する。図２（ｃ）を参照する。その後、左右の載置部材２８Ａ，２８Ｂは、互いに離れながら下降する。その後、挟持部材３０Ａ，３０Ｂは、水平軸ＡＸ２周りに１８０°回転する。これにより、各基板Ｗは、反転される。

図２（ｄ）を参照する。その後、左右の載置部材２８Ａ，２８Ｂは、互いに近づきながら上昇する。その後、左右のスライド軸３２は水平軸ＡＸ２に沿って互いに離れる。これにより、挟持部材３０Ａ，３０Ｂによる２枚の基板Ｗの挟持が開放されると共に、２枚の基板Ｗは、載置部材２８Ａ，２８Ｂに載置される。図２（ａ）～図２（ｄ）では、反転ユニットＲＶは２枚の基板Ｗを反転できるが、反転ユニットＲＶは、３枚以上の基板Ｗを反転できるように構成されてもよい。

（１－２）研磨ユニット２２
図３は、研磨ユニット２２を示す図である。研磨ユニット２２は、保持回転部３５、研磨機構３７および基板厚み測定装置３９を備える。

保持回転部３５は、基板Ｗの裏面を上向きにした水平姿勢の１枚の基板Ｗを保持し、保持した基板Ｗを回転させる。ここで基板Ｗの裏面とは、電子回路が形成された側の面（デバイス面）である基板Ｗの表面に対して、電子回路が形成されていない側の面をいう。保持回転部３５に保持された基板Ｗのデバイス面は下向きである。

保持回転部３５は、スピンベース４１、６本の保持ピン４３、ホットプレート４５、および気体吐出口４７を備える。スピンベース４１は円板状に形成され、水平姿勢で配置される。スピンベース４１の中心には、上下方向に延びる回転軸ＡＸ３が通過する。スピンベース４１は、回転軸ＡＸ３周りに回転可能である。

図４（ａ）は、保持回転部３５のスピンベース４１と６本の保持ピン４３を示す平面図である。６本の保持ピン４３は、スピンベース４１の上面に設けられる。６本の保持ピン４３は、回転軸ＡＸ３を囲むようにリング状に設けられる。また、６本の保持ピン４３は、スピンベース４１の外縁側に等間隔に設けられる。６本の保持ピン４３は、スピンベース４１および後述するホットプレート４５から離して基板Ｗを載置する。更に、６本の保持ピン４３は、基板Ｗの側面を挟み込むように構成されている。すなわち、６本の保持ピン４３は、スピンベース４１の上面から離間して基板Ｗを保持することができる。

６本の保持ピン４３は、回転動作する３本の保持ピン４３Ａと、回転動作しない３本の保持ピン４３Ｂに分けられる。３本の保持ピン４３Ａは、上下方向に延びる回転軸ＡＸ４周りに回転可能である。各保持ピン４３Ａが回転軸ＡＸ４周りに回転することで、３本の保持ピン４３Ａは、基板Ｗを保持し、保持した基板Ｗを解放する。各保持ピン４３Ａの回転軸ＡＸ４周りの回転は、例えば磁石による磁気的な吸引力または反発力によって行われる。保持ピン４３の数は、６本に限定されず、３本以上であればよい。基板Ｗの保持は、回転動作する保持ピン４３Ａと回転動作しない保持ピン４３Ｂを含む３本以上の保持ピン４３で行ってもよい。

スピンベース４１の上面には、ホットプレート４５が設けられている。ホットプレート４５は、例えばニクロム線を有する電熱器を内部に備える。ホットプレート４５は、ドーナツ状かつ円板状に形成される。ホットプレート４５は、基板Ｗを輻射熱で加熱する。また、ホットプレート４５は、後述する気体吐出口４７から吐出される気体も加熱するので、その気体を介して基板Ｗを加熱する。基板Ｗの温度は、非接触の温度センサ４６により測定される。温度センサ４６は、基板Ｗが発する赤外線を検出する検出素子を備える。

スピンベース４１の下面には、シャフト４９が設けられる。回転機構５１は、電動モータを有する。回転機構５１は、シャフト４９を回転軸ＡＸ３周りに回転させる。すなわち、回転機構５１は、スピンベース４１に設けられた６本の保持ピン４３（具体的には３本の保持ピン４３Ａ）で保持された基板Ｗを回転軸ＡＸ３周りに回転させる。

図３と図４（ｂ）を参照する。気体吐出口４７は、スピンベース４１の上面に開口してスピンベース４１の中心部分に設けられる。スピンベース４１の中心部には、上方が開口する流路５３が設けられている。また、流路５３には、複数のスペーサ５５を介して、吐出部材５７が設けられる。気体吐出口４７は、吐出部材５７と流路５３との隙間によって形成されたリング状の開口で構成される。

気体供給管５９は、回転軸ＡＸ３に沿ってシャフト４９および回転機構５１を貫通するように設けられる。気体配管６１は、気体供給源６３から気体供給管５９に気体（例えば窒素などの不活性ガス）を送る。気体配管６１には、開閉弁Ｖ１が設けられる。開閉弁Ｖ１は、気体の供給およびその停止を行う。開閉弁Ｖ１が開状態のとき、気体吐出口４７から気体が吐出される。開閉弁Ｖ１が閉状態のとき、気体吐出口４７から気体が吐出されない。気体吐出口４７は、基板Ｗとスピンベース４１との隙間において、基板Ｗの中心側から基板Ｗの外縁に気体が流れるように、気体を吐出する。

次に、薬液、リンス液および気体を供給するための構成を説明する。研磨ユニット２２は、第１薬液ノズル６５、第２薬液ノズル６７、第１洗浄液ノズル６９、第２洗浄液ノズル７１、リンス液ノズル７３、および気体ノズル７５を備えている。

第１薬液ノズル６５には、第１薬液供給源７７からの第１薬液を送るための薬液配管７８が接続される。第１薬液は例えばフッ酸（ＨＦ）である。薬液配管７８には、開閉弁Ｖ２が設けられる。開閉弁Ｖ２は、第１薬液の供給およびその停止を行う。開閉弁Ｖ２が開状態のとき、第１薬液ノズル６５から第１薬液が供給される。また、開閉弁Ｖ２が閉状態のとき、第１薬液ノズル６５からの第１薬液の供給が停止する。

第２薬液ノズル６７には、第２薬液供給源８０からの第２薬液を送るための薬液配管８１が接続される。第２薬液は、例えば、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）の混合液、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム：Tetramethylammonium hydroxide）、または希釈アンモニア熱水（Ｈｏｔ－ｄＮＨ_４ＯＨ）である。薬液配管８１には、開閉弁Ｖ３が設けられる。開閉弁Ｖ３は、第２薬液の供給およびその停止を行う。

第１洗浄液ノズル６９には、第１洗浄液供給源８３からの第１洗浄液を送るための洗浄液配管８４が接続される。第１洗浄液は、例えばＳＣ２またはＳＰＭである。ＳＣ２は、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）と水との混合液である。ＳＰＭは、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）と過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）の混合液である。洗浄液配管８４には、開閉弁Ｖ４が設けられる。開閉弁Ｖ４は、第１洗浄液の供給およびその停止を行う。

第２洗浄液ノズル７１には、第２洗浄液供給源８６からの第２洗浄液を送るための洗浄液配管８７が接続される。第２洗浄液は、例えばＳＣ１である。ＳＣ１は、アンモニアと過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）と水との混合液である。洗浄液配管８７には、開閉弁Ｖ５が設けられる。開閉弁Ｖ５は、第２洗浄液の供給およびその停止を行う。

リンス液ノズル７３には、リンス液供給源８９からのリンス液を送るためのリンス液配管９０が接続される。リンス液は、例えば、ＤＩＷ（Deionized Water）等の純水または炭酸水である。リンス液配管９０には、開閉弁Ｖ６が設けられる。開閉弁Ｖ６は、リンス液の供給およびその停止を行う。

気体ノズル７５には、気体供給源９２からの気体を送るための気体配管９３が接続される。気体は、窒素などの不活性ガスである。気体配管９３には、開閉弁Ｖ７が設けられる。開閉弁Ｖ７は、気体の供給およびその停止を行う。

第１薬液ノズル６５は、ノズル移動機構９５によって水平方向に移動される。ノズル移動機構９５は電動モータを備える。ノズル移動機構９５は、予め設定された鉛直軸（図示しない）周りに第１薬液ノズル６５を回転させてもよい。また、ノズル移動機構９５は、Ｘ方向およびＹ方向に第１薬液ノズル６５を移動させてもよい。また、ノズル移動機構９５は、第１薬液ノズル６５を上下方向（Ｚ方向）に移動させてもよい。第１薬液ノズル６５と同様に、５つのノズル６７，６９，７１，７３，７５は各々、ノズル移動機構（図示しない）によって移動されてもよい。

次に、研磨機構３７の構成について説明する。研磨機構３７は、基板Ｗの裏面を研磨するものである。図５は、研磨機構３７を示す側面図である。研磨機構３７は、研磨具９６と研磨具移動機構９７を備える。研磨具移動機構９７は、取り付け部材９８、シャフト１００およびアーム１０１を備える。

研磨具（研削具）９６は、乾式の化学機械研削（Chemo-Mechanical Grinding：ＣＭＧ）方式により基板Ｗの裏面を研磨するものである。研磨具９６は、円柱状に形成される。研磨具９６は、砥粒が分散された樹脂体を有する。換言すると、研磨具９６は、砥粒（研磨剤）を樹脂結合剤で固定して形成されたものである。砥粒として、例えば、酸化セリウムまたはシリカなどの酸化物が用いられる。砥粒の平均粒径は１０μｍ以下であることが好ましい。樹脂体および樹脂結合剤として、例えば、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂などの熱硬化樹脂が用いられる。また、樹脂体および樹脂結合剤として、例えばエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂が用いられてもよい。この場合、熱可塑性樹脂が軟化しないように研磨が行われる。

ここで、化学機械研削（ＣＭＧ）について説明する。ＣＭＧは、次のような原理で研削されると考えられている。すなわち、酸化セリウムなどの砥粒と対象物との接触により発生する砥粒近傍での局所的な高温および高圧は、砥粒と対象物間で固相反応を生じさせ、ケイ酸塩類を生成させる。その結果、対象物の表層が柔らかくなり、柔らかくなった表層が砥粒によって機械的に除去される。なお、研磨には、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）という方式がある。この方式は、対象物に接触させるパッド（Pad）にスラリー溶液を供給し、スラリー溶液に含まれる砥粒をパッドの表面の凹凸に保持させて化学機械研磨する方式である。本発明は、ＣＭＧの方式を採用する。

研磨具９６は、例えばネジにより、取り付け部材９８に対して着脱可能である。取り付け部材９８は、シャフト１００の下端に固定される。シャフト１００には、プーリ１０２が固定されている。シャフト１００の上端側はアーム１０１に収容される。すなわち、研磨具９６および取り付け部材９８は、シャフト１００を介してアーム１０１に取り付けられる。

アーム１０１内には、電動モータ１０４およびプーリ１０６が配置される。電動モータ１０４の回転出力軸にはプーリ１０６が連結される。２つのプーリ１０２，１０６には、ベルト１０８がかけられる。電動モータ１０４によりプーリ１０６が回転する。プーリ１０６の回転は、ベルト１０８によってプーリ１０２およびシャフト１００に伝えられる。これにより、研磨具９６は鉛直軸ＡＸ５周りに回転する。

更に、研磨具移動機構９７は、昇降機構１１０を備える。昇降機構１１０は、ガイドレール１１１、エアシリンダ１１３および電空レギュレータ１１５を備える。アーム１０１の基端部は、ガイドレール１１１に昇降可能に接続する。ガイドレール１１１は、アーム１０１を上下方向に案内する。エアシリンダ１１３は、アーム１０１を昇降させる。電空レギュレータ１１５は、後述する主制御部１３４からの電気信号に基づいて設定された圧力の空気などの気体をエアシリンダ１１３に供給する。なお、昇降機構１１０は、エアシリンダ１１３に代えて電動モータで駆動されるリニアアクチュエータを備えていてもよい。

更に、研磨具移動機構９７は、アーム回転機構１１７を備える。アーム回転機構１１７は、電動モータを備える。アーム回転機構１１７は、アーム１０１および昇降機構１１０を鉛直軸ＡＸ６周りに回転させる。すなわち、アーム回転機構１１７は、研磨具９６を鉛直軸ＡＸ６周りに回転させる。

研磨ユニット２２は、基板厚み測定装置３９を備える。基板厚み測定装置３９は、保持回転部３５で保持された基板Ｗの厚みを測定する。基板厚み測定装置３９は、基板Ｗに対して透過性を有する波長域（例えば１１００ｎｍ～１９００ｎｍ）の光を、光ファイバーを通じて、光源からミラーおよび基板Ｗに照射するように構成されている。また、基板厚み測定装置３９は、ミラーによる反射光、基板Ｗの上面で反射した反射光、および基板Ｗの下面で反射した反射光を干渉させた戻り光を受光素子で検出するように構成されている。そして、基板厚み測定装置３９は、戻り光の波長と光強度の関係を示す分光干渉波形を生成し、この分光干渉波形を波形解析して、基板Ｗの厚みを測定するように構成されている。基板厚み測定装置３９は既知の装置である。基板厚み測定装置３９は、図示しない移動機構によって、基板外の待機位置と基板Ｗの上方の測定位置との間で移動されるように構成されてもよい。

（１－３）検査ユニット２０
図６は、検査ユニット２０を示す側面図である。検査ユニット２０は、ステージ１２１、ＸＹ方向移動機構１２２、カメラ１２４、照明１２５、レーザ走査型共焦点顕微鏡１２７、および昇降機構１２８、および検査制御部１３０を備えている。

ステージ１２１は、裏面が上向きかつ水平姿勢に基板Ｗを支持する。ステージ１２１は、円板状のベース部材１３１と、例えば６本の支持ピン１３２とを備える。６本の支持ピン１３２は、ベース部材１３１の中心軸ＡＸ７周りにリング状に設けられる。また、６本の支持ピン１３２は、周方向に等間隔に配置される。このような構成により、６本の支持ピン１３２は、ベース部材１３１から基板Ｗを離間した状態で、基板Ｗの外縁を支持することができる。また、ＸＹ方向移動機構１２２は、ステージ１２１をＸＹ方向（水平方向）に移動させる。ＸＹ方向移動機構１２２は、例えば、電動モータで各々駆動される２つのリニアアクチュエータを備える。

カメラ１２４は、基板Ｗの裏面を撮影する。カメラ１２４は、ＣＣＤ（charge-coupled device）またはＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）などのイメージセンサを備える。照明１２５は、基板Ｗの裏面に光を照射する。これにより、例えば、基板Ｗの裏面に生じたスクラッチを観察し易くすることができる。

レーザ走査型共焦点顕微鏡１２７は、以下、「レーザ顕微鏡１２７」と呼ばれる。レーザ顕微鏡１２７は、レーザ光源、対物レンズ１２７Ａ、結像レンズ、光センサ、および共焦点ピンホールを有するコンフォーカル光学系を備える。レーザ顕微鏡１２７は、レーザ光源をＸＹ方向（水平方向）にスキャンすることにより平面画像を取得する。更に、レーザ顕微鏡１２７は、観察対象に対して対物レンズ１２７ＡをＺ方向（高さ方向）に移動させながら平面画像を取得する。その結果、レーザ顕微鏡１２７は、三次元形状を含む三次元画像（複数の平面画像）を取得する。なお、レーザ顕微鏡１２７は、三次元形状測定装置と呼ばれる。

レーザ顕微鏡１２７は、基板Ｗの裏面に生じた任意のスクラッチの三次元画像を取得する。例えば、後述する制御部は、取得した三次元画像のスクラッチの三次元形状からスクラッチの深さを測定する。昇降機構１２８は、上下方向（Ｚ方向）にレーザ顕微鏡１２７を昇降させる。昇降機構１２８は、電動モータで駆動されるリニアアクチュエータで構成される。

検査制御部１３０は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの１つまたは複数のプロセッサと、記憶部（図示しない）とを備える。検査制御部１３０は、検査ユニット２０の各構成を制御する。検査制御部１３０の記憶部は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）およびハードディスクの少なくとも１つを備える。検査制御部１３０の記憶部は、検査ユニット２０を動作させるためのコンピュータプログラム、観察画像、スクラッチの抽出結果および三次元画像を記憶する。

更に、基板処理装置１は、検査制御部１３０と通信可能に接続された主制御部１３４と記憶部（図示しない）を備える。主制御部１３４は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの１つまたは複数のプロセッサを備えている。主制御部１３４は、基板処理装置１の各構成を制御する。また、主制御部１３４の記憶部は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）およびハードディスクの少なくとも１つを備える。主制御部１３４の記憶部は、基板処理装置１を動作させるためのコンピュータプログラム等を記憶する。

（２）基板処理装置１の動作
次に、図７を参照しながら、基板処理装置１の動作について説明する。

〔ステップＳ０１〕キャリアＣからの基板Ｗの取り出し
所定のキャリア載置台７には、キャリアＣが載置されている。インデクサロボット９は、そのキャリアＣから基板Ｗを取り出し、取り出した基板Ｗを反転ユニットＲＶに搬送する。この際、基板Ｗのデバイス面は上向きであると共に、基板Ｗの裏面は下向きである。

〔ステップＳ０２〕基板Ｗの反転
インデクサロボット９によって載置部材２８Ａ，２８Ｂに１枚または２枚の基板Ｗが載置されると、図２（ａ）～図２（ｄ）に示すように、反転ユニットＲＶは、２枚の基板Ｗを反転する。これにより、基板Ｗの裏面は、上向きになる。

基板搬送ロボットＣＲは、反転ユニットＲＶから基板Ｗを取り出し、その基板Ｗを２つの検査ユニット２０の一方に搬送する。図６に示す検査ユニット２０のステージ１２１には、裏面が上向きの基板Ｗが載置される。

〔ステップＳ０３〕スクラッチ観察
検査ユニット２０は、基板Ｗの裏面を検査する。検査ユニット２０は、スクラッチ、パーティクル、その他の突起を検出する。本実施例では、特に、基板Ｗの裏面に形成されたスクラッチを検出する場合について説明する。

図６に示す検査ユニット２０において、照明１２５は、基板Ｗの裏面に向けて光を照射する。カメラ１２４は、光が照射された基板Ｗの裏面を撮影して観察画像を取得する。カメラ１２４による撮影は、ＸＹ方向移動機構１２２により基板Ｗが載置されたステージ１２１を移動させながら行ってもよい。取得した観察画像には大小のスクラッチが写り込んでいる。検査制御部１３０は、観察画像に対して画像処理を行って、反射光が相対的に強い部分、すなわち予め設定された閾値より大きい輝度を有する部分を研磨対象であるとして、１つまたは複数のスクラッチを抽出する。また、検査制御部１３０は、スクラッチの長さに基づいて、研磨対象のスクラッチを抽出してもよい。

また、検査ユニット２０は、スクラッチを検出したときに、スクラッチの深さを測定する。例えば、複数のスクラッチを検出（抽出）したときは、検査ユニット２０は、その内の代表的な１つまたは複数のスクラッチの深さを測定する。スクラッチの深さの測定について説明する。

昇降機構１２８（図６）は、レーザ顕微鏡１２７を予め設定された高さ位置に下降させる。これに加えて、ＸＹ方向移動機構１２２は、レーザ顕微鏡１２７の対物レンズ１２７Ａの下方に、測定対象のスクラッチが位置するように、ステージ１２１を移動させる。ステージ１２１の移動は、観察画像において抽出されたスクラッチの座標に基づき行われる。レーザ顕微鏡１２７は、対物レンズ１２７Ａからレーザ光をスクラッチ（全体または一部）とその周辺に対して照射しつつ、対物レンズ１２７Ａを通じて反射光を収集する。その結果、レーザ顕微鏡１２７は、三次元形状を含む三次元画像を取得する。

検査制御部１３０は、三次元画像に対して画像処理を行い、スクラッチの深さを測定する。図８（ａ）は、エッチング工程の前における基板Ｗの状態を説明するための縦断面図である。この図８（ａ）において、例えば、基板Ｗの裏面には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリシリコン等の薄膜が形成されているものとする。また、図８（ａ）の左側のスクラッチＳＨ１は、ベアシリコンＢＳｉまで達しているものとする。この場合、検査制御部１３０は、レーザ顕微鏡１２７によって得られた三次元画像から、スクラッチＳＨ１の深さ（値ＤＰ１）を測定する。

スクラッチ等の観察を行った後、基板搬送ロボットＣＲは、検査ユニット２０のステージ１２１から６つの研磨ユニット２２（Ｕ２～Ｕ４）のいずれか１つに基板Ｗを搬送する。研磨ユニット２２の保持回転部３５には、裏面が上向きの基板Ｗが載置される。その後、図示しない磁石は、図４（ａ）に示す３本の保持ピン４３Ａを回転軸ＡＸ４周りに回転させる。これにより、３本の保持ピン４３Ａは、基板Ｗを保持する。ここで、基板Ｗは、スピンベース４１およびホットプレート４５から離間した状態で保持される。

ここで、次のウエットエッチング工程の前に、基板厚み測定装置３９は、基板Ｗの厚みを測定する。図８（ａ）に示されるような、基板Ｗの厚みＴＫ１が取得される。

〔ステップＳ０４〕ウエットエッチング
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜等の薄膜が基板Ｗの裏面に形成されていると、研磨具９６による基板Ｗの裏面研磨を良好に行うことができない。これらの膜は、デバイスの製造工程で意図せずに形成されてしまう膜もあれば、基板Ｗの反り抑制のために意図的に形成される膜もある。そこで、研磨ユニット２２は、基板Ｗの裏面に第１薬液（エッチング液）を供給することで、基板Ｗの裏面に形成された膜Ｆ１を除去する。

図９は、ステップＳ０４のウエットエッチング工程の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、酸化シリコン膜および窒化シリコン膜の除去処理が行われる（ステップＳ２１）。

ここで、スピンベース４１の中心部に設けられた気体吐出口４７は、気体を吐出する。すなわち、気体吐出口４７は、基板Ｗとスピンベース４１との隙間において、基板Ｗの中心側から基板の外縁に気体が流れるように気体を吐出する。基板Ｗのデバイス面（表面）はスピンベース４１と対向する。気体吐出口４７から気体が吐出されると、基板Ｗの外縁とスピンベース４１との隙間から外部に気体が噴出される。例えば研磨屑、第１薬液などの液体が基板Ｗのデバイス面に付着することを防止する。すなわち、デバイス面を保護することができる。また、ベルヌーイの効果により、基板Ｗをスピンベース４１に吸着しようとする力が働く。

ノズル移動機構９５は、基板外の待機位置から基板Ｗの上方の任意の処理位置に、第１薬液ノズル６５を移動させる。保持回転部３５は、基板Ｗを水平姿勢に保持した状態で基板Ｗを回転させる。その後、第１薬液ノズル６５から、回転する基板Ｗの裏面に第１薬液（例えばフッ酸）を供給する。これにより、基板Ｗの裏面に形成された酸化シリコン膜および窒化シリコン膜を除去することができる。

なお、第１薬液は、第１薬液ノズル６５を水平移動させながら供給されてもよい。また、第１薬液ノズル６５からの第１薬液の供給を停止した後、第１薬液ノズル６５は、基板外の待機位置に移動される。

その後、リンス処理が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、リンス液ノズル７３から、回転される基板Ｗの中心にリンス液（例えば、ＤＩＷまたは炭酸水）が供給される。これにより、基板Ｗの裏面上に残る第１薬液が基板外に洗い流される。その後、乾燥処理が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、リンス液ノズル７３からのリンス液の供給を停止する。そして、保持回転部３５は、基板Ｗを高速回転させて基板Ｗを乾燥させる。この際、基板Ｗの上方に移動させた気体ノズル７５から基板Ｗの裏面に気体を供給してもよい。なお、乾燥処理は、基板Ｗを高速回転させずに気体ノズル７５からの気体の供給で行ってもよい。

ステップＳ２１～Ｓ２３の後、ポリシリコン膜の除去処理を行う（ステップＳ２４）。第２薬液ノズル６７は、基板外の待機位置から基板Ｗの上方の任意の処理位置に移動される。保持回転部３５は、予め設定された回転速度で基板Ｗを回転させる。その後、第２薬液ノズル６７から、回転する基板Ｗの裏面に第２薬液（例えば、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）の混合液）を供給する。これにより、基板Ｗの裏面に形成されたポリシリコン膜を除去することができる。

第２薬液は、第２薬液ノズル６７を水平方向に移動させながら供給されてもよい。また、第２薬液ノズル６７からの第２薬液の供給を停止した後、第２薬液ノズル６７は、基板外の待機位置に移動される。

その後、第１薬液の場合（ステップＳ２２，Ｓ２３）と略同様に、リンス処理（ステップＳ２５）が行われ、その後、乾燥処理（ステップＳ２６）が行われる。保持回転部３５は、基板Ｗの回転を停止する。

〔ステップＳ０５〕基板Ｗの裏面研磨
エッチング工程の後、研磨ユニット２２は、基板Ｗの裏面を研磨する。この研磨は、検査ユニット２０によって基板Ｗの裏面に、特にスクラッチが検出されたときに行われる。具体的に説明する。

保持回転部３５は、水平姿勢に保持した状態で基板Ｗを回転させる。研磨機構３７のアーム回転機構１１７（図５）は、鉛直軸ＡＸ６周りに研磨具９６およびアーム１０１を回転させる。これにより、基板外の待機位置から基板Ｗの上方の予め設定された位置に研磨具９６を移動させる。また、研磨機構３７の電動モータ１０４は、研磨具９６を鉛直軸ＡＸ５（シャフト１００）周りに回転させる。

また、ホットプレート４５は、通電により発熱して基板Ｗを加熱する。基板Ｗの温度は、非接触の温度センサ４６に監視されている。主制御部１３４は、温度センサ４６により検出された基板Ｗの温度に基づき、ホットプレート４５による発熱を調整する。基板Ｗの加熱温度は、高い研磨レートを得るために常温（例えば、２５℃）よりも高い温度に調整される。但し、研磨具９６の熱的劣化を避けるために１００℃以下に調整されることが好ましい。

その後、電空レギュレータ１１５は電気信号に基づく圧力の気体をエアシリンダ１１３に供給する。これにより、エアシリンダ１１３は、研磨具９６およびアーム１０１を下降させ、基板Ｗの裏面に研磨具９６を接触させる。研磨具９６は、予め設定された接触圧力で基板Ｗの裏面に押し付けられる。これにより、研磨が実行される。研磨が実行されるとき、研磨機構３７のアーム回転機構１１７（図５）は、鉛直軸ＡＸ６周りに研磨具９６およびアーム１０１を揺動させる。すなわち、研磨具９６は、例えば、基板Ｗの裏面の中心側の位置と外縁側の位置の間の往復運動が繰り返される。

なお、基板Ｗの厚み方向（Ｚ方向）の研磨量に関して、スクラッチが存在していても基板Ｗが予め設定された平坦度を満たせば、研磨は不要のように思われる。しかし、スクラッチのエッジが例えば露光機のステージに新たな傷を作るおそれがある。そのため、研磨は、予め設定された大きさのスクラッチがなくなるまで行われる。

図８（ａ）に示すように、レーザ顕微鏡１２７により、スクラッチＳＨ１の深さ（値ＤＰ１）が取得された。そのため、研磨ユニット２２は、レーザ顕微鏡１２７によって測定されたスクラッチＳＨ１の深さ（値ＤＰ１）に対応する厚みが削り取られるまで基板Ｗの裏面を研磨する。スクラッチＳＨ１の深さに対応する厚みは、値ＤＰ１である。基板Ｗの厚みが値ＴＫ２（＝ＴＫ１－ＤＰ１）になるまで、研磨が行われる。基板Ｗの厚みは、定期的に基板厚み測定装置３９によって測定されている。主制御部１３４は、基板厚みの測定値と目標値（例えば値ＴＫ２）とを比較して、測定値が目標値に達していなければ、研磨を続行するように制御する。

なお、図８（ｂ）は、エッチング工程（ステップＳ０４）の後の状態を示す図である。エッチング工程によって、膜ＦＬが除去されると、スクラッチＳＨ１の深さが浅くなる。そのため、上下方向の研磨量は少なくなるが、基板Ｗの厚みが値ＴＫ２まで研磨が行われることは変わらない。図８（ｃ）は、研磨工程（ステップＳ０５）の後の状態を示す図である。なお、図８（ａ）に示すスクラッチＳＨ２は、ベアシリコンまで達しない。このようなスクラッチは、例えば酸化シリコン膜などの膜ＦＬを除去すると共に取り除かれる。

基板Ｗは、ホットプレート４５によって加熱されている。図１０は、基板Ｗの加熱温度と研磨レートの関係を示す図である。研磨具９６の接触圧力および基板Ｗの回転速度などは、一定である。ここで、例えば基板Ｗの温度が常温（例えば２５℃）の場合に比べて、基板Ｗの温度ＴＭ２を高くすれば、研磨レートが高くなる。そのため、ホットプレート４５によって基板Ｗを加熱することで、研磨レートを上げることができる。そのため、研磨処理の時間を短くすることができる。

研磨ユニット２２は、研磨を行うときに、ホットプレート４５による基板Ｗの加熱温度を制御することによって研磨レートを調整してもよい。基板Ｗの加熱温度を上下させることで、研磨レートを上下させることができる。研磨レートは、研磨前に調整してもよいし、研磨中に調整してもよい。例えば、基板Ｗの中心側と基板Ｗの外縁側との間で、基板Ｗの温度を変化させることにより、基板Ｗの中心側と基板Ｗの外縁側との間で研磨レートを異ならせることができる。なお、研磨具９６は、基板Ｗの待機位置に移動される。

〔ステップＳ０６〕基板Ｗの洗浄
基板Ｗの裏面研磨の後、基板Ｗの裏面を洗浄する。これにより、基板Ｗの裏面上に残っている研磨屑を取り除くと共に、金属、有機物およびパーティクルを取り除く。図１１は、ステップＳ０６の洗浄工程の詳細を示すフローチャートである。

まず、基板Ｗの裏面に第１洗浄液を供給する（ステップＳ３１）。具体的に説明する。保持回転部３５は、基板Ｗを保持した状態を継続している。また、保持回転部３５は、気体吐出口４７から気体を吐出させることで、基板Ｗのデバイス面を保護した状態を継続している。第１洗浄液ノズル６９は、基板外の待機位置から基板Ｗの上方の任意の処理位置に移動される。保持回転部３５は、基板Ｗを回転させる。その後、第１洗浄液ノズル６９から、回転する基板Ｗの裏面に第１洗浄液（例えばＳＣ２またはＳＰＭ）を供給させる。第１洗浄液は、第１洗浄液ノズル６９を水平方向に移動させながら供給されてもよい。

第１洗浄液が供給されて洗浄処理が行われた後、リンス処理が行われる（ステップＳ３２）。すなわち、リンス液ノズル７３から、回転される基板Ｗの中心にリンス液（ＤＩＷまたは炭酸水）が供給される。これにより、基板Ｗの裏面上に残る第１洗浄液が洗い流される。その後、乾燥処理が行われる（ステップＳ３３）。すなわち、リンス液ノズル７３からのリンス液の供給を停止する。そして、保持回転部３５は、基板Ｗを高速回転させることで、基板Ｗを乾燥させる。この際、基板Ｗの上方に移動させた気体ノズル７５から基板Ｗの裏面に気体を供給してもよい。なお、乾燥処理は、基板Ｗを高速回転させずに気体ノズル７３からの気体の供給で行ってもよい。

ステップＳ３１～Ｓ３３の後、第２洗浄液を供給する（ステップＳ３４）。すなわち、第２洗浄液ノズル７１は、基板外の待機位置から基板Ｗの上方の任意の処理位置に移動されている。保持回転部３５は、予め設定された回転速度で基板Ｗを回転させる。その後、第２洗浄液ノズル７１から、回転する基板Ｗの裏面に第２洗浄液（例えばＳＣ１）を供給する。

第２洗浄液は、第２洗浄液ノズル７１を水平方向に移動させながら供給されてもよい。第２洗浄液ノズル７１からの第２洗浄液の供給を停止した後、第２洗浄液ノズル７１は、基板外の待機位置に移動される。

その後、第１洗浄液の場合（ステップＳ３２，Ｓ３３）と略同様に、リンス処理（ステップＳ３５）が行われ、その後、乾燥処理（ステップＳ３６）が行われる。保持回転部３５は、基板Ｗの回転を停止する。本実施例の研磨ユニット２２は洗浄機能を有するので、研磨屑を洗浄した基板Ｗを研磨ユニット２２から搬出することができる。

〔ステップＳ０７〕基板Ｗの反転
基板搬送ロボットＣＲは、研磨ユニット２２から基板Ｗを取り出し、その基板を反転ユニットＲＶに搬送する。このとき、基板Ｗの裏面は上向きであり、基板Ｗのデバイス面は下向きである。基板搬送ロボットＣＲによって、載置部材２８Ａ，２８Ｂに１枚または２枚の基板Ｗが載置されると、図２（ａ）～図２（ｄ）に示すように、反転ユニットＲＶは、２枚の基板Ｗを反転する。これにより、基板Ｗの裏面は、下向きになる。

〔ステップＳ０８〕キャリアＣへの基板Ｗの収納
インデクサロボット９は、反転ユニットＲＶから基板Ｗを取り出し、その基板ＷをキャリアＣに戻す。

本実施例によれば、研磨ユニット２２は、保持回転部３５、ホットプレート４５（加熱手段）および研磨具９６を備える。研磨具９６は、回転する基板Ｗの裏面に接触して、化学機械研削（ＣＭＧ）方式により基板Ｗの裏面を研磨する。この研磨を行うときに、基板Ｗは、ホットプレート４５によって加熱されている。基板Ｗが加熱されると、研磨レートを上げることができる（図１０参照）。そのため、研磨処理の時間を短くすることができる。

また、基板Ｗを検査する検査ユニット２０は、基板Ｗの裏面を研磨する前に、基板Ｗの裏面に形成されたスクラッチを検出する。また、検査ユニット２０は、スクラッチが検出されたときに、基板Ｗの裏面を研磨する。これにより、検出されたスクラッチ、すなわち選ばれたスクラッチを削り取ることができる。

また、検査ユニット２０は、スクラッチが検出されたときに、スクラッチの深さを測定する。研磨ユニット２２は、検査ユニット２０によって測定されたスクラッチの深さに対応する厚みが削り取られるまで基板Ｗの裏面を研磨する。これにより、スクラッチの深さが認識されるので、基板Ｗの厚み方向の研磨量を適切にすることができる。

（１－４）研磨ヘッド２０１

ここで、図１２を参照して、上述した研磨機構３７について、好ましい構成について説明する。図１２は、研磨ユニットの研磨機構の好ましい構成を示す図である。

この研磨機構３７Ａは、次の点において、上述した研磨機構３７と構成が相違する。

取付部材９８には、研磨ヘッド２０１が取り付けられている。研磨ヘッド２０１は、研磨具９６を備えている。

取付部材９８が取り付けられているシャフト１００は、内部に気体供給配管２０３と、吸引配管２０５とを備えている。気体供給配管２０３と吸引配管２０５とは、シャフト１００内に並設されている。気体供給配管２０３と吸引配管２０５とは、シャフト１００内に挿通されている。気体供給管２０３と吸引配管２０５は、ロータリジョイント２０７に連通接続されている。ロータリジョイント２０７は、固定側ボディ２０９と、回転側ボディ２１１とを備えている。固定側ボディ２０９は、アーム１０１に固定されている。回転側ボディ２１１は、シャフト１００に取り付けられている。ロータリジョイント２０７は、アーム１０１に固定された固定側ボディ２０９と、シャフト１００とともに回転する回転側ボディ２１１との間において、少なくとも二流体を流通させることができる。

ロータリジョイント２０７から延出されている気体供給配管２０３は、一端側が気体供給源２１３に連通接続されている。気体供給源２１３は、気体を供給する。気体は、不活性ガスが好ましい。不活性ガスは、例えば、窒素ガスである。気体供給配管２０３は、流量調整弁２１５と、開閉弁２１７とを備えている。流量調整弁２１５は、気体供給配管２０３を流通する気体の流量を調整する。開閉弁２１７は、気体供給配管２０３における気体の流通を許容または遮断する。

ロータリジョイント２０７から延出されている吸引配管２０５は、一端側が吸引源２１９に連通接続されている。吸引源２１９は、吸引配管２０５の内部を吸引する。吸引源２１９は、気体を吸引する。吸引源２１９は、例えば、吸引ポンプや、クリーンルームに設けられている吸引のためのユーティリティである。吸引配管２０５は、開閉弁２２１を備えている。開閉弁２２１は、吸引配管２０５における気体の流通を許容または遮断する。

上述した開閉弁２１７，２２１と、流量調整弁２１５とは、主制御部１３４により操作される。

ここで、図１３及び図１４を参照する。図１３は、実施例１に係る研磨ヘッドの縦断面図である。図１４は、実施例１に係る研磨ヘッドの底面図である。

研磨ヘッド２０１は、研磨具９６と、ヘッド本体２２３と、カバー２２５とを備えている。ヘッド本体２２３は、下面に研磨具９６が取り付けられている。ヘッド本体２２３は、第１の流路２２７と、第２の流路２２９とを形成されている。第１の流路２２７と第２の流路２２９とは、互いに連通していない。第１の流路２２７と第２の流路２２９とは、ヘッド本体２２３の上面と外周面とを連通接続している。第１の流路２２７は、例えば、ヘッド本体２２３の外周面における三箇所に開口部２３１が形成されている。第２の流路２２９は、例えば、ヘッド本体２２３の外周面における三箇所に開口部２３３が形成されている。第１の流路２２７と第２の流路２２９とは、平面視にて、鉛直軸ＡＸ５を通る直線を基準として線対称となるように形成されていることが好ましい。

カバー２２５は、ヘッド本体２２３に取り付けられている。カバー２２５は、ヘッド本体２２３の外周面に取り付けられている。カバー２２５は、例えば、水平に延出された部分から外方に向かって傾斜した形状を呈する。換言すると、カバー２２５は、台形状を呈する。カバー２２５の下端は、研磨具９６の下面より高い位置にある。研磨具９６が摩耗しても、カバー２２５が基板Ｗと干渉しないようにするためである。カバー２２５は、第１のカバー２２５ａと、第２のカバー２２５ｂとを備えている。第１のカバー２２５ａと、第２のカバー２２５ｂとは、平面視において、鉛直軸ＡＸ５を通る直線を基準として線対称となるように形成されている。

第１のカバー２２５ａは、開口部２３１の側方を覆う。第２のカバー２２５ｂは、開口部２３３の側方を覆う。第１のカバー２２５ａの下部は、噴射口２３５を構成する。第２のカバー２２５ｂの下部は、吸引口２３７を構成する。噴射口２３５は、研磨具９６の外周面のうち、半周に沿って設けられている。吸引口２３７は、研磨具９６の外周面のうち、半周に沿って設けられている。吸引口２３７は、平面視において、鉛直軸ＡＸ５を通る直線を基準として噴射口２３５と線対称となるように形成されている。

研磨ヘッド２０１は、第１の流路２２７が気体供給配管２０３の他端側に連通接続されている。研磨ヘッド２０１は、第２の流路２２９が吸引配管２０５の他端側に連通接続されている。換言すると、噴射口２３５は、気体供給源２１３と連通する。吸引口２３７は、吸引源２１９と連通する。

上記のように構成された研磨ユニット２２は、例えば、次のようにして基板Ｗの研磨を行う。なお、アーム１０１などの動作については、上述した通りである。

主制御部１３４は、気体の供給及び吸引に係る操作を行う。具体的には、主制御部１３４は、流量調整弁２１５を予め所定の供給流量に設定しておく。この所定の供給流量は、吸引配管２０５から吸引される流量を超えない範囲で設定されることが好ましい。主制御部１３４は、研磨処理を開始するタイミングに合わせて、あるいは若干早いタイミングで、開閉弁２１７，２２１を開放する。これにより、気体供給配管２０３には所定の供給流量で窒素ガスが供給され、吸引配管２０５からは気体が吸引される。

なお、上述した研磨具移動機構９７が本発明における「ヘッド駆動機構」に相当する。上述した研磨ユニット２２が本発明における「研磨装置」に相当する。上述した流量調整弁２１５及び開閉弁２１７が本発明における「制御弁」に相当する。上述した主制御部１３４が本発明における「制御部」に相当する。

本実施例によると、鉛直軸ＡＸ５周りに回転する研磨具９６による研磨で基板Ｗの裏面において生じた粉塵は、遠心力により、研磨具９６の外周側にも粉塵が押し出される。そこには、噴射口２３５から窒素ガスが噴射される。これにより基板Ｗの裏面に付着していた粉塵が基板Ｗの裏面から離脱する。その粉塵を吸引口２３７で吸引する。したがって、基板Ｗの裏面に粉塵が残留し難くなるので、研磨に伴う粉塵の除去率を高めることができる。

さらに、本実施例では、平面視で研磨具９６の外周面を線対称に分割し、それぞれを噴射口２３５と吸引口２３７としている。したがって、研磨具９６の外周面における窒素ガスの供給と吸引とのバランスを良好に維持できる。そのため、粉塵を良好に除去できる。

また、本実施例によると、噴射口２３５から窒素ガスの流量を吸引による流量を超えないように設定している。このため、噴射口２３５からの窒素ガスの噴射に起因して粉塵が吸引口２３７から吸引されず、周囲に飛散することを防止できる。

なお、主制御部１３４は、流量調整弁２１５を操作して、窒素ガスの流量を時間的に変動させることが好ましい。この場合の流量は、窒素ガスを供給しない流量０も含む。これにより、噴射口２３５から噴射される窒素ガスの流量に強弱が生じる。換言すると、窒素ガスの供給が一定ではなく不連続または間欠的になる。また、主制御部１３４は、流量調整弁２１５を操作することなく一定としつつ、開閉弁２１７の開閉を操作するようにしてもよい。これにより、噴射口２３５からの窒素ガスの噴射が不連続または間欠的に行われる。

連続的に窒素ガスを噴射すると、粉塵が基板Ｗの裏面に押圧され、円滑に吸引除去できないことがある。そこで、主制御部１３４は、流量調整弁２１５や開閉弁２１７を操作して、研磨ヘッド２０１からの窒素ガスの噴射を非連続とする。非連続で間欠的に窒素ガスを噴射すると、窒素ガスによる押圧力が一時的に弱まる状態が生じるので、粉塵を離脱させやすくできる。

以下、図面を参照して本発明の実施例２について説明する。なお、研磨ヘッド２０１Ａを除く構成は、上述した実施例と同じである。

図１５及び図１６を参照する。図１５は、実施例２に係る研磨ヘッドの縦断面図である。図１６は、実施例２に係る研磨ヘッドの底面図である。

研磨ヘッド２０１Ａは、研磨具９６Ａと、ヘッド本体２２３Ａと、カバー２２５Ａとを備えている。ヘッド本体２２３Ａは、下面に研磨具９６Ａが取り付けられている。ヘッド本体２２３Ａは、第１の流路２４１と、第２の流路２４３とが形成されている。第１の流路２４１と、第２の流路２４３とは、互いに連通していない。第１の流路２４１は、ヘッド本体２２３Ａの下面に開口部２４５が形成されている。第１の流路２４１は、鉛直軸ＡＸ５にほぼ一致する。第２の流路２４３は、ヘッド本体２２３Ａの上面と外周面とを連通接続している。第２の流路２４３は、例えば、ヘッド本体２２３Ａの外周面における四箇所の開口部２４７が形成されている。第２の流路２４３は、例えば、ヘッド本体２２３Ａの上面にも四箇所で連通している。第２の流路２４３は、平面視で開口部２４７の位置関係が等角度となることが好ましい。これにより均等に吸引を行わせることができる。

カバー２２５Ａは、ヘッド本体２２３Ａに取り付けられている。カバー２２５Ａは、ヘッド本体２２３Ａの外周面に取り付けられている。カバー２２５Ａは、例えば、水平に演出された部分から下方に向かって垂下した形状を呈する。カバー２２５Ａの下端は、研磨具９６の下面より高い位置にある。カバー２２５Ａの下部は、吸引口２４８を構成する。

研磨具９６Ａは、中央に貫通穴２４９が形成されている。研磨具９６Ａは、平面視にて環状を呈する。平面視では、貫通穴２４９は、鉛直軸ＡＸ５とほぼ重なる。貫通穴２４９は、平面視で第１の流路２４１と重なる。貫通穴２４９は、第１の流路２４１と連通する。貫通穴２４９のうち、研磨具９６Ａの下面に連通した開口が噴射口２５１である。

研磨ヘッド２０１Ａは、第１の流路２４１が気体供給配管２０３の他端側に連通接続されている。研磨ヘッド２０１Ａは、第２の流路２４３が吸引配管２０５の他端側に連通接続されている。換言すると、噴射口２５１は、気体供給源２１３と連通する。吸引口２４８は、吸引源２１９と連通する。

本実施例によると、研磨具９６Ａの中央から噴射された窒素ガスは、基板Ｗの裏面で研磨具９６Ａの外周に向かう。したがって、粉塵を含む窒素ガスを吸引口２４８で効率的に吸引できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例３について説明する。なお、研磨ヘッド２０１Ｂを除く構成は、上述した実施例と同じである。

図１７及び図１８を参照する。図１７は、実施例３に係る研磨ヘッドの縦断面図である。図１８は、実施例３に係る研磨ヘッドの底面図である。

研磨ヘッド２０１Ｂは、研磨具９６Ｂと、ヘッド本体２２３Ｂと、カバー２２５Ａとを備えている。ヘッド本体２２３Ｂは、下面に研磨具９６Ｂが取り付けられている。ヘッド本体２２３Ｂは、第１の流路２４１と、第２の流路２４３とが形成されている。第１の流路２４１と、第２の流路２４３とは、上述した実施例２と同じである。ヘッド本体２２３Ｂは、縁部２５３が形成されている。縁部２５３は、ヘッド本体２２３Ｂの下面のうち縁部分が下方に突出して形成されている。この縁部２５３には、研磨部９６Ｂが取り付けられている。

研磨具９６Ｂは、多孔質部材で構成されている。研磨具９６Ｂは、多数の小孔が形成されている。研磨具９６Ｂは、多数の孔が互いに連通接続されている。第１の流路２４１から供給された窒素ガスは、研磨具９６Ｂの多数の小孔を通って下面から基板Ｗの裏面に噴射される。換言すると、研磨具９６Ｂの下面は、噴射口２５５を構成する。

カバー２２５Ａは、上述した実施例２と同様の構成であり、その下部が吸引口２４８を構成している。

本実施例によると、多孔質部材からなる研磨具９６Ｂに窒素ガスを供給し、その下面のほぼ全面に相当する噴射口２５５から粉塵に窒素ガスを噴射できる。したがって、効率的に粉塵を外周に押し出すことができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、カバー２２５，２２５Ａに形成された広い開口を備えた吸引口２３７，２４８から吸引を行っている。しかしながら、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、ヘッド本体２２３（２２３Ａ，２２３Ｂ）の開口部２３３，２４７に配管の一端側を連通させ、配管の他端側を研磨面に臨ませた配管構造を採用してもよい。

（２）上述した各実施例では、噴射口から窒素ガスを噴射するように構成している。しかしながら、本発明は、気体が窒素ガスに限定されるものではない。例えば、気体としては、アルゴンガスを用いてもよい。

（３）上述した各実施例では、気体供給管２０３と、吸引配管２０５とを並行して配置している。しかしながら、本発明は、このような構成に限定されない。例えば、二重管をシャフト１００に挿通して、気体供給及び吸引として用いる構成を採用してもよい。

（４）上述した各実施例では、主制御部１３４が流量調整弁２１５を操作して、窒素ガスの流量を時間的に変動させたが、本発明はこのような操作を必須とするものではない。つまり、研磨処理の間中、窒素ガスの流量を一定に維持するようにしてもよい。

（５）上述した各実施例では、研磨ヘッド２０１，２０１Ａ，２０１Ｂが取付部材９８に着脱可能に取り付けられる構成とした。しかしながら、研磨ヘッド２０１，２０１Ａ，２０１Ｂは、取付部材９８に半固定とされ、研磨具９６，９６Ａ，９６Ｂだけが着脱可能で、容易に交換可能な構成としてもよい。

（６）上述した各実施例では、保持回転部３５は、裏面が上向きの基板Ｗを水平姿勢に保持した。また、保持回転部３５のスピンベース４１は、基板Ｗの下方に配置された。この点、保持回転部３５は、上下逆さに配置されていてもよい。すなわち、保持回転部３５のスピンベース４１は、基板Ｗの上方に配置される。また、保持回転部３５は、裏面が下向きの基板Ｗを水平姿勢に保持する。この場合、裏面が下向きの基板Ｗに対して、基板Ｗの下側から研磨具９６を接触させる。

以上のように、本発明は、基板の裏面を研磨する研磨ヘッド及びそれを備えた研磨装置並びに基板処理装置に適している。

１ … 基板処理装置
Ｗ … 基板
２２ … 研磨ユニット
３５ … 保持回転部
３７，３７Ａ … 研磨機構
９６，９６Ａ，９６Ｂ … 研磨具
１００ … シャフト
２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ … 研磨ヘッド
２０３ … 気体供給配管
２０５ … 吸引配管
２０７ … ロータリジョイント
２０９ … 固定側ボディ
２１１ … 回転側ボディ
２１３ … 気体供給源
２１５ … 流量調整弁
２１７ … 開閉弁
２１９ … 吸引源
２２１ … 開閉弁
２２３，２２３Ａ，２２３Ｂ … ヘッド本体
２２５，２２５Ａ … カバー
２２７，２４１ … 第１の流路
２２９，２４３ … 第２の流路
２３５，２５１．２５５ … 噴射口
２３７，２４８ … 吸引口

Claims (9)

1. 基板を研磨する研磨ヘッドにおいて、
   砥粒が分散された樹脂体を備えた研磨具と、
   前記研磨具による研磨で生じた粉塵に気体を噴射する噴射口と、
   前記研磨具による研磨で生じた粉塵を吸引する吸引口と、
   を備えていることを特徴とする研磨ヘッド。
2. 請求項１に記載の研磨ヘッドにおいて、
   前記噴射口は、前記研磨具の外周面に沿って設けられ、
   前記吸引口は、前記研磨具の外周面に沿って設けられ、かつ、平面視において、前記噴射口と線対称に設けられていることを特徴とする研磨ヘッド。
3. 請求項１に記載の研磨ヘッドにおいて、
   前記研磨具は、平面視にて環状に設けられ、
   前記噴射口は、前記研磨具の中央に設けられ、
   前記吸引口は、前記研磨具の外周面の全周にわたって設けられていることを特徴とする研磨ヘッド。
4. 請求項１に記載の研磨ヘッドにおいて、
   前記研磨具は、孔が連通した多孔質部材で構成され、
   前記噴射口は、前記研磨具の下面に設けられ、
   前記吸引口は、前記研磨具の外周側の全周にわたって設けられていることを特徴とする研磨ヘッド。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の研磨ヘッドにおいて、
   前記噴射口は、非連続で気体を噴射することを特徴とする研磨ヘッド。
6. 基板を研磨する研磨装置において、
   請求項１から５のいずれかに記載の研磨ヘッドと、
   前記研磨ヘッドを鉛直軸周りに回転駆動するヘッド駆動機構と、
   基板を水平姿勢に保持した状態で前記基板を回転させる保持回転部と、
   前記研磨ヘッドの噴射口に気体を供給する気体供給配管と、
   前記研磨ヘッドの吸引口から吸引を行う吸引配管と、
   を備えていることを特徴とする研磨装置。
7. 請求項６に記載の研磨装置において、
   前記気体供給配管における気体の流通を制御する制御弁と、
   前記制御弁を操作する制御部と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記研磨ヘッドからの気体の噴射が間欠的に行われるように前記制御弁を操作することを特徴とする研磨装置。
8. 請求項７に記載の研磨装置において、
   前記制御部は、前記噴射口から噴射される気体の流量が、前記吸引配管から吸引される流量を超えないように前記制御弁を操作することを特徴とする研磨装置。
9. 請求項６から８のいずれかに記載の研磨装置を備えていることを特徴とする基板処理装置。
   

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