JP7009128B2 - 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、研磨ブラシを用いて基板の研磨対象面、例えば裏面を研磨する技術に関する。
半導体装置の製造において、半導体ウエハ等の基板の表面に形成されたレジスト膜を露光して所定のパターンを付与する露光工程がある。このとき、基板の裏面に凹凸があると、デフォーカスの原因となる。基板の裏面に除去し難いボート痕、埋まり系のゴミ（embedment）及び傷などの欠陥が存在する場合には、露光前に、ダイヤモンド等の硬質研磨粒子を担持する研磨ブラシを用いて欠陥を除去している（特許文献１を参照）。
研磨対象面の凹凸を十分に除去しようとすると、基板の半径方向の特定の領域（例えば中央部または周縁部）に多くの及び／又は深い傷が生じたり、領域毎の研磨量が不均一になることがある。十分に均一で良好な研磨が行われなければ、後の工程に悪影響を及ぼすおそれがある。
特開２０１３－１７９２５２号公報
本発明は、基板の研磨対象面を均一に研磨することができる技術を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、基板を水平に保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させて、前記基板保持部に保持された前記基板を鉛直軸線周りに回転させる回転駆動部と、前記基板の研磨対象面を研磨する研磨ブラシと、前記研磨ブラシを、前記基板保持部により保持されて回転する前記基板に押し当てながら前記研磨ブラシを水平方向に移動させる研磨ブラシ移動部と、前記基板保持部と前記研磨ブラシ移動部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記基板の半径方向に測定した前記基板の回転中心から前記研磨ブラシの中心までの距離の増大に伴い、前記基板の回転速度が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記研磨ブラシの前記基板の半径方向の移動速度が段階的または連続的に小さくなるように、前記回転駆動部及び前記研磨ブラシ移動部を制御する、基板処理装置が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、水平姿勢で鉛直軸線周りに回転している基板の研磨対象面に研磨ブラシを押し当てながら前記研磨ブラシを水平方向に移動させることにより、前記研磨対象面を研磨する基板処理方法において、前記基板の半径方向に測定した前記基板の回転中心から前記研磨ブラシの中心までの距離の増大に伴い、前記基板の回転速度が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記研磨ブラシの前記基板の半径方向の移動速度が段階的または連続的に小さくなるように、前記基板の回転速度及び前記研磨ブラシの移動速度を変化させながら研磨が行われる、基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して上記の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
上記の実施形態によれば、基板の部位毎の研磨ブラシに対する周速の差が小さくなり、また、基板の部位毎の研磨回数の差が小さくなるので、基板の研磨対象面の全域にわたって研磨量を均一化することができる。
基板処理装置のユニットレイアウトを示す概略平面図である。 一実施形態に係る基板処理ユニットの概略平面図である。 図２の基板処理ユニットの側断面図である。 基板研磨部の構成を示す概略側面図である。 基板処理ブラシの斜視図である。 基板処理ユニットの動作を説明する作用図である。 基板処理ユニットの動作を説明する作用図である。 基板処理ユニットの動作を説明する作用図である。 基板処理ユニットの動作を説明する作用図である。 研磨工程を説明する図である。 実施例および比較例における基板の裏面のHaze値の分布を示すグラフである。 他の実施形態に係る研磨工程について説明する図である。
以下に、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１について添付図面を参照して説明する。
図１に示すように、基板処理装置１は、ロードポート（基板搬出入部）３と処理部４とを有している。
ロードポート３には、基板搬送容器であるキャリア６を左右に並べて載置することができる。キャリア６内には、複数枚（例えば２５枚）の円形の基板５（例えば半導体ウエハ）が、デバイスが形成される面（表面）を上に向けた状態で、水平姿勢で上下方向に間隔を空けて収容されている。
処理部４の中央部には搬送路７が設けられ、搬送路７内に基板搬送ユニット１１が設けられている。搬送路７の両側には、１つの基板反転ユニット（リバーサ）８と、５つの基板処理ユニット９とが設けられている。基板搬送ユニット１１は、ロードポート３上の任意のキャリア６、基板反転ユニット８及び任意の基板処理ユニット９にアクセスして基板５を搬送することができる。
基板処理装置１内における基板５の流れについて説明する。基板処理装置１の外部から、基板５を収容したキャリア６がロードポート３に搬入される。基板搬送ユニット１１が、ロードポート３上のキャリア６から１枚の基板５を取り出し、基板反転ユニット８に搬入する。基板反転ユニット８は、基板５の表面が下を向くように、基板５を裏返す。その後、再び基板搬送ユニット１１が、基板反転ユニット８から基板５を取り出し、いずれかの基板処理ユニット９に搬入する。基板処理ユニット９では、基板５の裏面（デバイスが形成されていない面）に対して研磨処理が施される。研磨処理が終了すると、基板搬送ユニット１１が基板５を基板処理ユニット９から基板反転ユニット８に搬送する。基板反転ユニット８では、基板５の表面が上を向くように基板５が裏返される。基板搬送ユニット１１は基板反転ユニット８から基板５を取り出し、基板５をロードポート３上の元のキャリア６に収容する。
次に、基板処理ユニット９の構成について説明する。
図２及び図３に示すように、基板処理ユニット９はケーシング１４を有する。ケーシング１４内には、基板保持回転部（スピンチャック）１５と、基板研磨部１６と、リンス液供給部１７と、基板洗浄部１８とが設けられている。
基板保持回転部１５は、基板５を水平姿勢で保持するとともに、保持した基板５を鉛直軸線周りに回転させる。基板保持回転部１５は、電動モータ等からなる回転駆動部２０と、回転駆動部２０により駆動される基板保持部（これは円板状のベースプレート２１と複数のチャック２２を備える）を有する。
ベースプレート２１の周縁部には、複数のチャック２２（図３にはそのうちの１つだけが示される）が円周方向に等間隔で配置されている。各チャック２２は、ベースプレート２１に枢着されている。各チャック２２の下方には、例えばエアシリンダからなる開閉機構２５が設けられている。各チャック２２を開閉機構２５の真上に位置させた状態で、開閉機構２５のプッシュロッド２５ａの先端でチャック２２の被押圧部２２ａを押し上げることにより、チャック２２の保持部２２ｂが基板５の周縁から離れ、これにより基板５が解放される。開閉機構２５のプッシュロッドがチャック２２の被押圧部２２ａから離れると、被押圧部２２ａの自重によりチャック２２が旋回することにより（チャック２２にバネが設けられている場合にはバネの力により）、チャック２２の保持部２２ｂが基板５の周縁に押しつけられ、これにより基板５が保持される。
ベースプレート２１の周縁部にはさらに、上記のチャック２２が設けられていない範囲を円弧状に延びる複数の基板支持体２３が設けられている。基板支持体２３は傾斜面（図３において基板５の周縁に接している面）を有しており、この傾斜面上に基板５の周縁部が載置される。
ベースプレート２１の周囲は、カップ２４により覆われている。カップ２４は、処理中に基板５から外方に飛散する処理液を受け止め回収する。
以下、主に図３及び図４を参照して、基板研磨部１６の構成について説明する。基板研磨部１６は、アーム２７に設けられた研磨ブラシ２９を有する。詳細には、アーム２７の前端に中空の回転軸２８が取り付けられ、回転軸２８の下端部に研磨ブラシ２９が取付けられている。アーム２７上には回転モータ３０が取り付けられ、回転モータ３０の回転軸に設けられた駆動プーリ５２と、回転軸２８に設けられた従動プーリ５０と、これらプーリ５０、５２に架け渡されたベルト５３からなる回転駆動機構により研磨ブラシ２９が回転駆動される。
基板研磨部１６はさらに、アーム２７を水平方向（図２，図３の左右方向）及び上下方向に移動させる駆動機構（４６，４７）を有している。アーム２７は、図４に概略的に示したアーム昇降駆動機構４７（例えばシリンダからなる）を介して、アームベース４９に取り付けられている。アームベース４９は、スキャン駆動機構４６（例えばモータ駆動のボールねじからなる）により、ケーシング１４内を水平方向に延びるガイドレール４５に沿って移動することができる。上記構成に基づき、研磨ブラシ２９を基板５の中心を通る直線上に沿って移動させることができ、また、研磨ブラシ２９を所望の押圧力で基板５に押しつけることができる。
研磨ブラシ２９の構成の一例を図５に示す。研磨ブラシ２９は、回転軸２８（図５には図示せず）に着脱可能に取付けられる基部３１と、基部３１上に設けられた研磨部材３２とを備えている。研磨部材３２は、例えばポリビニルアルコール、フェノール樹脂など樹脂材料からなるベース材に、ダイヤモンドまたは炭化ケイ素等を含んでなる研磨材層から構成することができる。研磨部材３２は円環状の研磨面３３を有している。研磨面３３には、円周方向に等間隔に設けられたスリット状の凹部３３ａが形成されている。
研磨ブラシ２９の詳細構成は図５に示したものに限定されるものではない。但し、図５に示したように、研磨面３３を中心部には設けずに周縁部に設けることが一般的である。
研磨ブラシ２９には、処理液供給機構３５から処理液（ここでは研磨の摩擦により生じた熱を冷却するクーラントとしての純水）が供給される。処理液供給機構３５は、処理液供給源５４からバルブ５５を備えた処理液供給管５６を有する。処理液供給管５６は公知の回転継手（図示せず）を介して、研磨ブラシ２９に接続されている。処理液供給管５６から研磨ブラシ２９に供給された処理液は、研磨ブラシ２９の中央部に形成された空洞２９ａから基板５に供給され、スリット状の凹部３３ａを介して研磨ブラシ２９の外側に排出される。
リンス液供給部１７は、図２及び図３に示すように、リンス液供給ノズル３９と、リンス液供給ノズル３９にリンス液（ここでは純水）を供給するリンス液供給機構３８とで構成されている。リンス液供給機構３８は、リンス液供給源５７とバルブ５８を備えたリンス液供給管５９を介してリンス液供給ノズル３９にリンス液を供給する。リンス液供給ノズル３９は、そこから吐出されるリンス液が、基板５の中央付近に着液するように、かつ、移動する研磨ブラシ２９に直接衝突しないように、設けられている。
基板洗浄部１８は、図２及び図３に示すように、アーム４１の先端部に設けられた基板洗浄ノズル（二流体ノズル）４２を有している。アーム４１の基端部は、スキャン駆動機構４０（例えばモータ駆動のボールねじからなる）により、ガイドレール４５に沿って水平方向（図２，図３の左右方向）に移動可能である。上記構成に基づき、基板洗浄ノズル４２を、基板５の回転中心を通る直線上に沿って移動させることができる。
基板洗浄ノズル４２は、洗浄流体供給機構４３に接続されている。洗浄流体供給機構４３は、純水供給源６０及び窒素ガス供給源６１から、バルブ６２，６３をそれぞれ備えた洗浄液供給管６４，６５をそれぞれ介して基板洗浄ノズル４２に純水及び窒素ガスを供給する。基板洗浄ノズル４２内で、窒素ガス流と合流するときに純水がミスト化され、ミスト化された純水と窒素ガスとの混合流体（二流体）が基板洗浄ノズル４２から基板５に吹き付けられる。二流体の持つ高い運動エネルギーにより、基板５の表面に付着した物質を効率良く除去することができる。
上記の基板処理装置１を構成するユニット、すなわち、基板搬送ユニット１１、基板処理ユニット９、基板反転ユニット８等の動作は、制御装置１９により制御される。従って、基板処理ユニット９の各部１５～１８を構成する可動構成部材（モータ、シリンダ、バルブ等の）の動作も、制御装置１９により制御される。
制御装置１９は、コンピュータからなり、たとえばハードディスク（ＨＤ）等の記憶媒体４４を有している。記憶媒体４４には、基板処理装置１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。プログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置１９の記憶媒体４４にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどが例示される。基板処理装置１は、上記プログラムを実行する制御装置１９の制御の下で、以下に説明する基板５の裏面の研磨手順を実行する。
以下に基板処理ユニット９にて行われる基板５の裏面研磨処理について、図６～図９を参照して説明する。
［搬入工程］
基板搬送ユニット１１が、基板５の裏面を上向きにした状態で、基板５を基板処理ユニット９に搬入し、基板保持回転部１５に渡す。基板５は、チャック２２により水平方向に移動できないように拘束された状態で基板支持体２３上に水平姿勢で支持される。
［処理準備工程］
次に、研磨ブラシ２９を退避位置（図６～図９の右端位置）から基板５の中心部の上方の基板５から僅かに上方に離れた位置に移動させる。基板洗浄ノズル４２は、退避位置（図６～図９の左端位置）で待機させておく。ここまでの手順が図６に示されている。
［研磨工程］
次に、基板保持回転部１５により基板５を鉛直軸線周りに回転させる。基板５の回転は処理の終了まで継続する。また、リンス液供給ノズル３９から基板５の上面（裏面）の中心に純水を供給するとともに、処理液供給機構３５から研磨ブラシ２９に純水を供給する。この状態で、研磨ブラシ２９を回転させるとともに基板５の上面に押しつけ、研磨ブラシ２９を基板５の周縁に向けて移動させる。これにより、基板５の上面に存在する除去対象物が研磨ブラシ２９により削り取られる。削り取られた除去対象物は、リンス液供給ノズル３９から基板５に供給された純水、並びに処理液供給機構３５から研磨ブラシ２９に供給された純水と一緒に、回転する基板５の上面を基板５の周縁に向かって流れ、基板５の外方に流出する。ここまでの手順が図７に示されている。研磨条件の詳細については後述する。
［物理洗浄工程］
次に、研磨ブラシ２９を上昇させて基板５の上面から離し、処理液供給機構３５からの研磨ブラシ２９への純水の供給を停止し、研磨ブラシ２９を退避位置（図６～図９の右端位置）に移動する。これと同時に基板洗浄ノズル４２を退避位置から基板５の上面の中心の真上の位置まで移動させる。ここまでの手順が図８に示されている。
次に、基板洗浄ノズル４２から純水のミストと窒素ガスの混合流体からなる二流体を基板５の上面に向けて吹き付ける。基板洗浄ノズル４２から二流体を吐出したままで、基板洗浄ノズル４２を基板５の上面の周縁の真上の位置まで移動させる。基板洗浄ノズル４２は、基板５の中心の真上の位置と周縁の真上の位置との間で往復移動させてもよい。基板洗浄ノズル４２から吐出された二流体のエネルギーにより、基板５の上面に付着していた研磨屑等の汚染物質が除去される。ここまでの手順が図９に示されている。
上記の物理洗浄工程において、研磨工程において行われていたリンス液供給ノズル３９からの純水の供給を引き続き行ってもよい。
上記の物理洗浄工程において、上記の二流体洗浄に代えて、スクラブ洗浄を行っても良い。この場合、上記の基板洗浄ノズル４２を有する基板洗浄部１８に代えて、スクラブ洗浄部（図示せず）が設けられる。スクラブ洗浄部は、使用されるブラシが研磨剤層を有しない点のみが基板研磨部１６と異なり、その他の点は、基板研磨部１６と実質的に同一の構成を有する。スクラブ洗浄部において用いるブラシとしては、例えば研磨剤層を有しないＰＶＡからなるスポンジブラシが例示される。
［リンス工程］
次に、基板５の裏面の中央部に純水を供給することにより、リンス工程が行われる。このリンス工程において、純水は、リンス液供給ノズル３９から供給してもよいし、基板洗浄ノズル４２から供給してもよい。基板洗浄ノズル４２から純水を供給する場合には、基板洗浄ノズル４２に窒素ガスを供給しないで、純水のみを供給する。
［乾燥工程］
次に、基板５の上面への純水の供給を停止し、基板５を引き続き回転させることにより（好ましくは回転速度を増して）、基板の振り切り乾燥を行う。このとき、研磨ブラシ２９及び基板洗浄ノズル４２は図３に示されるように各々の退避位置に退避している。基板５の上面が乾燥したら、基板５の回転を停止する。
その後、基板搬送ユニット１１が基板処理ユニット９から処理済みの基板５を取り出す。以上にて、１枚の基板に対する一連の研磨処理が終了する。
次に実際に行った研磨工程の具体的実施例について図１０を参照して説明するとともに、この具体的実施例に基づいて研磨工程の好適な条件及び効果について説明する。
この実施例においては、基板５及び研磨ブラシ２９はともに図１０における時計回り方向に回転させた。研磨工程の開始から終了までの間、研磨ブラシ２９の回転速度は５０rpmで一定とし、また、ブラシ圧（研磨ブラシ２９を基板に押しつける力）は１Ｎで一定とした。ブラシ圧を１Ｎとしたのは、ブラシ圧を高くしすぎると問題となるレベルの研磨傷が生じやすくなり、また、ブラシ圧を低くしすぎると研磨の所要時間が長くなるためである。但し、最適なブラシ圧は、研磨ブラシ２９の研磨面３３の材質、研磨ブラシ２９のサイズ及び回転速度、基板５の回転速度等の他の研磨条件にも影響を受けるため、ブラシ圧は１Ｎに限定されるものではない。
研磨ブラシ２９の中心Ｂが、円形の基板５の裏面上を、基板５の回転中心Ｏを通る直線（この直線を「Ｘ軸」とも呼ぶ）上を基板の周縁部に向けて（本例では図１０の左側に向けて）移動するように、研磨ブラシ２９を移動させた。基板５の回転中心ＯのＸ座標を０（ゼロ）とし、図１０の左方向をＸ正方向とする。
この実施例では、研磨面の直径Ｄが３０ｍｍの研磨ブラシ２９を用いた。またここでは、研磨ブラシ２９の中心Ｂの移動範囲として、Ｘ軸上に複数の径方向範囲を設定した。第１径方向範囲Ｒ１のＸ座標（単位はｍｍ）は－１５～＋１５、第２径方向範囲Ｒ２のＸ座標は＋１５～＋４５、第３径方向範囲Ｒ３のＸ座標は＋４５～＋７５、第４径方向範囲Ｒ４のＸ座標は＋７５～＋１０５、第５径方向範囲Ｒ５のＸ座標は＋１０５～＋１３３．５である。
また、説明の便宜のため、基板５の裏面上に、基板５の回転中心Ｏを中心とする直径Ｎ×Ｄ（Ｎは自然数，Ｄは研磨ブラシ２９の研磨面の直径）を有する同心の円Ｃ１～ＣＮを設定する。基板５が１２インチウエハだとすると、５つの同心の円Ｃ１～Ｃ５が設定される。円Ｃ１の直径は６０ｍｍ、円Ｃ２の直径は１２０ｍｍ、円Ｃ３の直径は１８０ｍｍ、円Ｃ４の直径は２４０ｍｍ、円Ｃ５の直径は２９７ｍｍである。
第５径方向範囲Ｒ５のＸ座標が「＋１０５～＋１３５」ではなく「＋１０５～＋１３３．５」であること、並びに最も外の円Ｃ５の直径が３００ｍｍではなく２９７ｍｍとなっているのは、直径３００ｍｍの基板５の最外周にはベベル部等の研磨対象とならない周縁領域が存在していることによる。
＜第１径方向範囲Ｒ１での研磨＞
研磨の開始前に、研磨ブラシ２９の中心Ｂを基板５の裏面上の位置Ｐ１に位置させた。位置Ｐ１におけるＸ座標は－１５である。このとき、Ｘ軸上にある研磨ブラシ２９の研磨面の外周上の二点のうち、Ｘ座標値が大きい方の点つまり研磨ブラシ２９の進行方向側の点（以下「最前点Ｆ」と呼ぶ）におけるＸ座標は０である。つまり、この最前点Ｆは、基板５の回転中心Ｏと一致している。
この状態で、回転する研磨ブラシ２９を回転速度２４７５rpmで回転する基板５に接触させ、研磨を開始した。研磨ブラシ２９を基板５に接触させたら、直ちに研磨ブラシ２９の速度１５mm/secでのＸ正方向への移動を開始し、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標が＋１５となるまで移動させた。
＜第２径方向範囲Ｒ２での研磨＞
研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標が＋１５となったら、つまり、研磨ブラシ２９の最前点ＦのＸ座標が＋３０となり最前点Ｆが円Ｃ１上に位置したら、研磨ブラシ２９のＸ正方向への移動速度を３．８mm/secに低下させるとともに、基板５の回転速度を１２３８rpmに低下させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標値が＋４５となるまで移動させた。
＜第３径方向範囲Ｒ３での研磨＞
研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標値が＋４５となったら、つまり、研磨ブラシ２９の最前点ＦのＸ座標値が＋６０となり最前点Ｆが円Ｃ２上に位置したら、研磨ブラシ２９のＸ正方向への移動速度を２．５mm/secに低下させるとともに、基板５の回転速度を８２５rpmに低下させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標値が＋７５となるまで移動させた。
＜第４径方向範囲Ｒ４での研磨＞
研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標値が＋７５となったら、つまり、研磨ブラシ２９の最前点ＦのＸ座標値が＋９０となり最前点Ｆが円Ｃ３上に位置したら、研磨ブラシ２９のＸ正方向への移動速度を１．９mm/secに低下させるとともに、基板５の回転速度を６１９rpmに低下させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標値が＋１０５となるまで移動させた。
＜第５径方向範囲Ｒ５での研磨＞
研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標値が＋１０５となったら、つまり、研磨ブラシ２９の最前点ＦのＸ座標値が＋１２０となり最前点Ｆが円Ｃ４上に位置したら、研磨ブラシ２９のＸ正方向への移動速度を１．４mm/secに低下させるとともに、基板５の回転速度を５００rpmに低下させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標値が＋１３５となるまで移動させる。研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標値が＋１３３．５となったら、つまり、研磨ブラシ２９の最前点ＦのＸ座標値が＋１４８．５となり最前点Ｆが円Ｃ５上に位置したら、研磨ブラシ２９を上昇させて基板５の裏面から離した。
以下に各径方向範囲の研磨条件を記した表１を示す。
Figure 0007009128000001
表１に示した「接線速度」とは、各径方向範囲Ｒ１～Ｒ５において研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標が最大となっているとき（研磨ブラシ２９の中心Ｂが径方向範囲の進行方向端（半径方向外側の位置）にあるとき）に、研磨ブラシ２９の最前点Ｆが位置するＸ座標における基板５の接線速度である。上記表１からわかるように、全ての径方向範囲Ｒ１～Ｒ５における研磨において、接線速度は７７７５．４(mm/sec)であり互いに同一である。
なお、この実施例においては、基板５及び研磨ブラシ２９はともに図１０における時計回り方向に回転させているが、研磨ブラシ２９を基板５の回転方向と逆の方向（反時計回り）に回転させてもよい。
表１において、「移動所用時間」とは各径方向範囲において研磨ブラシ２９の中心Ｂが当該径方向範囲の端から端まで移動するのにかかる時間である。「研磨回数」とは上記各「移動所用時間」内における基板５の回転回数である。
基板５の裏面の平坦性の評価基準としてHaze値を用いた。なお、Haze値は、通常は透過光の拡散性を評価するために用いるものであるが、ここでは反射光の拡散性を評価するために用いた。基板５の裏面が理想的に平坦に研磨されているとHaze値はゼロに近い値となるが、基板５の裏面の研磨傷が多い及び／又は深いと、拡散が大きくなるためHaze値が高くなる。
上記研磨条件により研磨した基板５の裏面のHaze値の径方向分布を図１１に実線で示す。基板５の裏面の全域にわたってHaze値が低く、基板５の裏面の全域にわたって平坦かつ均一に研磨が行われたことがわかる。
上記実施例より、以下のことがわかる。
研磨ブラシ２９の位置が基板の回転中心から離れるほど（Ｘ座標が大きくなるほど）基板５の回転速度を低くするのがよい。こうすることにより、研磨ブラシ２９の半径方向位置（基板５の回転中心Ｏから研磨ブラシ２９の中心Ｂまでの距離）に関わらず研磨ブラシ２９の基板５の接触点における基板５の接線速度（これは基板５に対する研磨ブラシ２９の相対移動速度であるとも言える）を均一化することができる。接線速度は研磨量に非常に大きな影響を及ぼすため、接線速度を均一化することは研磨量を均一化する上で有益である。
上記のように基板５の回転速度を研磨ブラシ２９の位置が基板の回転中心から離れるほど低くしたことに伴い、研磨ブラシ２９のＸ軸方向（基板５の半径方向）の移動速度を、小さくするのがよい。こうすることにより、上記の基板５の回転速度の変化にもかかわらず、基板５の部位毎の研磨回数を均一化することができる。研磨回数も研磨量に大きな影響を及ぼすため、研磨回数を均一化することは研磨量を均一化する上で有益である。
なお、上記実施例では、実際には、各径方向範囲（Ｒ１～Ｒ５）においてはＸ座標の変化にかかわらず基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度は一定であり、ある範囲からその隣の範囲に移行するときに基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度を変化させた。つまり、研磨ブラシ２９の中心のＸ座標の増大に伴い、基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度を階段状に（段階的に）変化させている。この程度の段階的な基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度の制御によっても、研磨量の十分な均一化を図ることができることが上記実施例により明らかである。
一つの径方向範囲の幅（一つの径方向範囲内では基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度が一定である）は、上述した３０ｍｍ（これは研磨ブラシ２９の研磨面の直径に等しい）に限定されるものではなく、これより小さい幅例えば１５ｍｍに設定してもよい。一つの径方向範囲の幅をより小さくすれば、基板５の裏面全域における研磨量のより一層の均一化を図ることが可能である。一つの径方向範囲の幅を極限まで狭めることにより、基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度を実質的に連続的に変化させてもよい。
但し、一つの径方向範囲の幅を小さくしてゆくに従って制御がより煩雑になってゆくため、一つの径方向範囲の幅は、所望の研磨量の均一性が得られるならば、例えば上述したように研磨ブラシ２９の研磨面の直径に等しい程度の幅にするのがよい。また、所望の研磨量の均一性が得られるならば、一つの径方向範囲の幅を研磨ブラシ２９の研磨面の直径より大きくすることも可能である。
上記実施例では、一つの径方向範囲内では基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度を一定としたが、基板５の回転速度及び研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度の少なくとも一方を段階的または連続的に変化させてもよい。
［比較例］
比較例として従来方法による研磨を行った結果について説明する。研磨工程の開始から終了までの間、基板の回転速度は１０００rpmで一定、研磨ブラシの回転数は５０rpmで一定、ブラシ圧（研磨ブラシを基板に押しつける力）は１Ｎで一定とした。この比較例では前述した実施例とは異なる３つの径方向範囲（第１～第３径方向範囲）を設定した。
＜第１径方向範囲での研磨＞
研磨の開始前に、上記の実施例と同様に、研磨ブラシ２９の中心Ｂを基板５の裏面上のＸ軸上の位置Ｐ１（図１０を参照）に位置させた。位置Ｐ１におけるＸ座標は－１５である。研磨ブラシ２９の最前点ＦのＸ座標は０である。つまり、この最前点Ｆは、基板５の回転中心Ｏと一致している。
この状態で、回転する研磨ブラシ２９を回転する基板５に接触させ、研磨を開始した。研磨ブラシ２９を基板５に接触させたら、直ちに研磨ブラシ２９を速度１５mm/secでＸ正方向に移動させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標が＋３５となるまで移動させた。この第１径方向範囲（－１５～＋３５）における研磨ブラシ２９の移動所要時間は３．３(sec)であった。
＜第２径方向範囲での研磨＞
研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標が＋３５となったら、研磨ブラシ２９のＸ正方向への移動速度を１０mm/secに変化させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標値が＋８５となるまで移動させた。この第２径方向範囲（＋３５～＋８５）における研磨ブラシ２９の移動所要時間は５．０(sec)であった。
＜第３径方向範囲での研磨＞
研磨ブラシ２９の中心ＢのＸ座標が＋８５となったら、研磨ブラシ２９のＸ正方向への移動速度を７mm/secに変化させ、研磨ブラシ２９を、その中心ＢのＸ座標値が＋１３３．５となるまで移動させた。この第３径方向範囲（＋８５～＋１３３．５）における研磨ブラシ２９の移動所要時間は６．９(sec)であった。その後、研磨ブラシ２９をその位置で４(sec)保持した。
上記研磨条件により研磨した基板５の裏面のHaze値の径方向分布を図１１に破線で示す。基板５の裏面の中央部及び周縁部において、Haze値が高くなっており、多い及び／又は深い傷が形成されていること、並びに、研磨の均一性が低いことがわかる。なお基板５の裏面の周縁部において多い及び／又は深い傷が形成されているが、これは周縁部で研磨ブラシ２９を４秒保持したためである。周縁部を評価対象から外し、それ以外の部分について評価すると、比較例は明らかに上記実施例に対して研磨の均一性が劣っていることがわかる。
［他の実施形態］
表１より明らかなように、上記実施例では、基板５の周縁側における研磨ブラシ２９のＸ軸方向の移動速度を小さく抑えているため、基板５の周縁側領域（例えば径方向範囲Ｒ４～Ｒ５に対応する領域）の研磨には１６～２０秒という比較的長時間が必要となる。この問題を解決するため、図１２に概略的に示すように、１つの基板処理ユニット９に２つ（２つ以上でもよい）の研磨ブラシ２９（図１２では、一方に２９－１、他方に２９－２の参照符号を付けた）を設けてもよい。これら２つの研磨ブラシ２９－１，２９－２は互いに独立して移動させることができる。
基板５の中央側領域（例えば径方向範囲Ｒ１～Ｒ３に対応する領域）は１つの研磨ブラシ２９－１のみを用いて研磨を行い、基板５の周縁側領域（例えば径方向範囲Ｒ４～Ｒ５に対応する領域）は同時に２つの研磨ブラシ２９－１，２９－２を用いて研磨を行う。第１の研磨ブラシ２９－１は、先に説明した実施例と同様に動かす。第１の研磨ブラシ２９－１が径方向範囲Ｒ３に対応する基板５の裏面上の領域の研磨を終了したら、それまで基板５の上方で待機させておいた第２の研磨ブラシ２９－２（図１２（ａ）参照）を基板５に押しつけ、第２の研磨ブラシ２９－２による研磨を開始する。第２の研磨ブラシ２９－２は、基板５の回転中心に対して第１の研磨ブラシ２９－１と点対称な位置にあるように、Ｘ軸負方向に移動させる（図１２（ｂ）参照）。同時に２つの研磨ブラシ２９（２９－１，２９－２）を使用するときには、研磨ブラシのＸ軸方向の移動速度は、同時に１つの研磨ブラシ２９のみを使用するときの２倍にすることができる（同じ研磨量を確保するという条件で）。このため、研磨処理に必要な時間を短縮することができる。
上記実施例では、基板５の裏面に押し当てた研磨ブラシ２９を基板５の中央部から周縁部に向けて１回だけ移動（スキャン）させたが、これに限定されるものではなく、２回以上移動させてもよい。この場合、第１回目のスキャンが終了した後、研磨ブラシ２９を基板５の裏面から離して基板５の中央部の真上まで戻し、その後、第１回目のスキャンと同様の手順で第２回目のスキャンを行うのがよい。第３回目以降のスキャンも同様にして行うことができる。
上記実施例では、基板５の裏面に押し当てた研磨ブラシ２９を基板５の中央部から周縁部に向けて移動させたが、これに限定されるものではなく、研磨ブラシ２９を基板５の周縁部から中央部に向けて移動させてもよい。但し、このようにすると、基板５から削り取られた粒子が研磨ブラシ２９に捕捉される可能性が高まるため、研磨ブラシ２９を基板５の中央部から周縁部に向けて移動させる方が好ましい。
なお、上記実施形態では、基板５を基板処理ユニット９に搬入する前に、基板反転ユニット８にて基板を反転させ、基板処理ユニット９での研磨処理を基板の上方から行っていたが、これに限定されるものではなく、研磨処理を基板の下方から行ってもよい。この場合、例えば、基板処理ユニット９に、基板保持部２１、２２に代えて基板５を上方から保持する基板保持部を設け、この基板保持部により保持された基板５の下方を移動する研磨ブラシにより、回転する基板５の裏面の研磨を行うことができる。
５ 基板
１９ 制御部（制御装置）
２０ 回転駆動部
２１，２２ 基板保持部
２９（２９－１，２９－２） 研磨ブラシ
４６ 研磨ブラシ移動部（スキャン駆動機構）
Ｏ 基板の回転中心
Ｒ１～Ｒ２ 径方向範囲

Claims (8)

  1. 基板を水平に保持する基板保持部と、
    前記基板保持部を回転させて、前記基板保持部に保持された前記基板を鉛直軸線周りに回転させる回転駆動部と、
    前記基板の研磨対象面を研磨する研磨ブラシと、
    前記研磨ブラシを、前記基板保持部により保持されて回転する前記基板に押し当てながら前記研磨ブラシを水平方向に移動させる研磨ブラシ移動部と、
    前記基板保持部と前記研磨ブラシ移動部の動作を制御する制御部と
    を備え、
    前記研磨ブラシは、研磨粒子を担持するとともに前記基板の前記研磨対象面と接触する研磨面を有し、
    前記基板上に複数の径方向範囲が設定され、
    前記制御部は、前記回転駆動部及び前記研磨ブラシ移動部を制御して、
    前記研磨ブラシの中心が前記各径方向範囲の最も半径方向外側の位置にあるときの前記研磨ブラシの前記研磨面の最も半径方向外側にある部分に対向する前記基板の位置における前記基板の接線速度が、前記複数の径方向範囲同士で互いに等しくなり、かつ、前記研磨ブラシの中心が前記各径方向範囲の最も半径方向外側の位置と最も半径方向内側の位置との間の位置を移動する間に前記基板が回転する数が、前記複数の径方向範囲同士で互いに等しくなるという条件が満たされるように、前記基板の半径方向に測定した前記基板の回転中心から前記研磨ブラシの中心までの距離の増大に伴い、前記基板の回転速度を段階的または連続的に小さくし、かつ、前記研磨ブラシの前記基板の半径方向の移動速度を段階的または連続的に小さくすることを特徴とする、基板処理装置。
  2. 前記制御部は、前記研磨ブラシの中心が前記各一つの径方向範囲を移動している間における前記基板の回転速度及び前記研磨ブラシの前記基板の半径方向の移動速度が一定であるように、前記回転駆動部及び前記研磨ブラシ移動部を制御する、請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記各径方向範囲の半径方向幅は、前記研磨ブラシの前記研磨面の外径と等しい、請求項１または２記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、前記研磨ブラシが前記基板に接しているときには前記研磨ブラシを前記基板の半径方向内側から半径方向外側に向けて移動させる、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記研磨ブラシを少なくとも２つ備え、
    前記研磨ブラシ移動部は、前記少なくとも２つの研磨ブラシを独立して移動させることができるように構成され、
    前記制御部は、前記基板の中心側領域を研磨するときに前記少なくとも２つの研磨ブラシのうちの１つを用いて研磨を行い、前記基板の周縁側領域を研磨するときに前記少なくとも２つの研磨ブラシを用いて研磨を行うように前記研磨ブラシ移動部を制御する、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 水平姿勢で鉛直軸線周りに回転している基板の研磨対象面に研磨ブラシを押し当てながら前記研磨ブラシを水平方向に移動させることにより、前記研磨対象面を研磨する基板処理方法において、
    前記研磨ブラシは、研磨粒子を担持するとともに前記基板の前記研磨対象面と接触する研磨面を有し、
    前記基板上に複数の径方向範囲が設定され、
    前記研磨ブラシの中心が前記各径方向範囲の最も半径方向外側の位置にあるときの前記研磨ブラシの前記研磨面の最も半径方向外側にある部分に対向する前記基板の位置における前記基板の接線速度が、前記複数の径方向範囲同士で互いに等しくなり、かつ、前記研磨ブラシの中心が前記各径方向範囲の最も半径方向外側の位置と最も半径方向内側の位置との間の位置を移動する間に前記基板が回転する数が、前記複数の径方向範囲同士で互いに等しくなるという条件が満たされるように、前記基板の半径方向に測定した前記基板の回転中心から前記研磨ブラシの中心までの距離の増大に伴い、前記基板の回転速度が段階的または連続的に小さくなり、かつ、前記研磨ブラシの前記基板の半径方向の移動速度が段階的または連続的に小さくなるように、前記基板の回転速度及び前記研磨ブラシの移動速度を変化させながら研磨が行われる、基板処理方法。
  7. 前記基板上に複数の径方向範囲が設定され、
    前記研磨ブラシの中心が前記各一つの径方向範囲を移動している間における前記基板の回転速度及び前記研磨ブラシの前記基板の半径方向の移動速度が一定である
    という条件が満たされるように研磨が行われる、請求項６記載の基板処理方法。
  8. 基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して請求項６または７に記載の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
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