JP7406943B2 - 研磨装置、研磨方法、および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハなどの基板の裏面を研磨する研磨装置および研磨方法に関する。さらに、本発明は、研磨装置を備えた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基板（例えば、ウェーハ）を洗浄して、基板上の異物を除去することが必要とされる。

基板の裏面（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。このような異物が基板の裏面に付着すると、基板が露光装置のステージ基準面から離間したり、基板の表面（デバイス面）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、基板の裏面に付着した異物を除去することが必要とされる。

そこで、基板の裏面を研磨して、該裏面に付着した異物を除去する研磨装置が従来から用いられている（例えば、特許文献１参照）。なお、本明細書では、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基板の裏面を「非デバイス面」と定義し、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基板の表面を「デバイス面」と定義する。

特許文献１に記載の研磨装置では、基板の非デバイス面が下を向いた状態で、基板の非デバイス面全体が効率的に研磨される。したがって、基板の非デバイス面を研磨するために、該基板を反転させる必要がないので、基板への空気中の不純物の付着を防止し、かつ研磨装置全体の処理時間を減らすことができる。さらに、このような研磨装置は、例えば、基板の非デバイス面を研磨し、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に設けられる。この場合、基板を反転させる反転機が不要となるため、基板処理装置の構成を単純化し、費用を削減することができる。

特開２０１９－０７７００３号公報

基板の非デバイス面が下を向いた状態で、該非デバイス面を研磨する研磨装置であっても、基板の研磨中に発生した研磨屑および／または該研磨屑を含むリンス液などの異物が基板のデバイス面に回り込んで、該基板のデバイス面を汚染してしまうおそれがある。そのため、特許文献１に記載の研磨装置は、基板の非デバイス面の研磨中に、デバイス面に保護液（例えば純水）を供給する保護液供給ノズルを有している。保護液でデバイス面を覆うことにより、非デバイス面の研磨中に発生した異物によって基板のデバイス面が汚染されることを防止している。

しかしながら、基板のデバイス面に形成されたデバイスの信頼性の向上をさらに図るためには、非デバイス面の研磨中にできる限り基板のデバイス面を汚染させない、すなわち、基板のデバイス面に異物をできる限り付着させないことが重要である。さらに、基板の研磨時にデバイス面に多量の異物が付着してしまうと、該異物を除去するために基板を比較的長時間洗浄する必要が生じる。例えば、基板処理装置の洗浄ユニットで、研磨後の基板のデバイス面を比較的長時間洗浄する必要が生じ、その結果、基板処理装置のスループットが低下してしまうおそれもある。したがって、基板の研磨処理の後に行われる該基板の洗浄処理の負担を軽減し、基板処理装置のスループットの向上を図るためにも、基板の非デバイス面の研磨中に、デバイス面にできる限り異物を付着させないことが重要である。

そこで、本発明は、基板をそのデバイス面が上を向いた状態で保持して、該基板の非デバイス面を研磨している間に、基板のデバイス面が異物によって汚染されることを防止することが可能な研磨装置、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、このような研磨装置を有する基板処理装置を提供することを目的とする。

一態様では、基板をそのデバイス面が上を向いた状態で保持して、該基板を回転させる基板保持部と、前記基板の非デバイス面に接触して、該基板の非デバイス面を研磨する研磨具と、前記研磨具で前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面を洗浄する非接触式洗浄機構と、を備えたことを特徴とする研磨装置が提供される。

一態様では、前記非接触式洗浄機構は、洗浄流体を前記基板のデバイス面に向けて噴射する洗浄流体ノズルと、前記洗浄流体ノズルを、前記基板のデバイス面の上方で移動させるノズル移動機構と、を有する。
一態様では、前記洗浄流体ノズルは、２流体ジェットを前記基板のデバイス面に向けて噴射させる２流体ジェットノズルである。
一態様では、前記非接触式洗浄機構は、オゾン発生器をさらに含み、前記洗浄流体ノズルは、オゾン水、またはオゾンマイクロバブル水を前記基板のデバイス面に向けて噴射する。

一態様では、前記非接触式洗浄機構は、電解水生成機をさらに含み、前記洗浄流体ノズルは、電解水を前記基板のデバイス面に向けて噴射する。
一態様では、前記洗浄流体ノズルは、メガソニック水または薬液を前記基板のデバイス面に向けて噴射する。
一態様では、前記研磨装置は、前記基板のデバイス面に保護液を供給する保護液供給ノズルをさらに備える。
一態様では、前記研磨装置は、前記非接触式洗浄機構、および前記保護液供給ノズルの動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、前記研磨具で前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面に前記保護液供給ノズルから前記保護液を供給しつつ、さらに、前記非接触式洗浄機構によって、前記基板のデバイス面を洗浄する。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨具、および前記非接触式洗浄機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始よりも前に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了する。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨具、および前記非接触式洗浄機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了する。
一態様では、前記研磨装置は、前記研磨具、および前記非接触式洗浄機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了する。

一態様では、基板を、そのデバイス面が上を向いた状態で保持して、該基板を回転させ、前記回転している基板の非デバイス面に研磨具を押し付けて、該非デバイス面を研磨し、前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面を非接触式洗浄機構で洗浄することを特徴とする研磨方法が提供される。

一態様では、前記基板のデバイス面の洗浄は、洗浄流体ノズルを前記基板のデバイス面の上方で移動させながら、該洗浄流体ノズルから洗浄流体を前記基板のデバイス面に噴射することにより行われる。
一態様では、前記洗浄流体ノズルは、２流体ジェットを前記基板のデバイス面に向けて噴射する。
一態様では、前記洗浄流体ノズルは、オゾン水、またはオゾンマイクロバブル水を前記基板のデバイス面に向けて噴射する。

一態様では、前記洗浄流体ノズルは、電解水を前記基板のデバイス面に向けて噴射する。
一態様では、前記洗浄流体ノズルは、メガソニック水または薬液を前記基板のデバイス面に向けて噴射する。
一態様では、前記基板の非デバイス面を研磨している間、前記基板のデバイス面にさらに保護液が供給される。
一態様では、前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面に前記保護液を供給しつつ、さらに、前記非接触式洗浄機構によって、前記基板のデバイス面を洗浄する。
一態様では、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始よりも前に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了する。
一態様では、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了する。
一態様では、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了する。

一態様では、上記研磨装置と、前記研磨装置によって研磨された基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記洗浄ユニットで洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットと、を備えたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
一態様では、前記洗浄ユニットは、前記基板の非デバイス面のみを洗浄する。

本発明によれば、研磨具が基板の非デバイス面を研磨している間に、非接触式洗浄機構によって基板のデバイス面が積極的に洗浄される。したがって、異物によって基板のデバイス面が汚染されることを効果的に防止することができ、その結果、デバイスの信頼性が向上する。さらに、基板の非デバイス面を研磨した後であっても、基板のデバイス面にはほとんど異物が付着していないので、基板の研磨処理の後に行われる該基板の洗浄処理の負担を軽減するとともに、洗浄処理にかかる時間の短縮を図ることができる。

図１は、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。 図２は、基板保持部の詳細を示す模式図である。 図３は、図２に示すローラー回転機構を示す平面図である。 図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。 図５は、ローラーの上部の一例を拡大して示す模式図である。 図６は、研磨ヘッドの配置の一例を示す平面図である。 図７は、図６の矢印Ｂで示す方向から見た図である。 図８は、非接触式洗浄機構の一例を示す模式図である。 図９は、洗浄流体ノズルがウェーハの上方を移動する様子を示す模式図である。 図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、それぞれ、洗浄流体の供給タイミングの例を示すグラフである。 図１１は、研磨装置を備えた基板処理装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。

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、研磨装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示す研磨装置は、基板の一例であるウェーハ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、研磨具の一例である研磨テープ３１をこの基板保持部１０に保持されたウェーハＷの第１の面１に接触させてウェーハＷの第１の面１を研磨する研磨ヘッド５０と、研磨テープ３１を研磨ヘッド５０に供給する研磨テープ供給機構４１と、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構４１を並進回転運動させる並進回転運動機構６０とを備えている。

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ローラー１１を備えている。研磨ヘッド５０は、基板保持部１０に保持されているウェーハＷの下側に配置されている。並進回転運動機構６０は、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構４１の下方に配置されており、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構４１は並進回転運動機構６０に連結されている。図１では、基板保持部１０の一部の図示は省略されている。

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。第１の面１とは反対側のウェーハ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。以下では、ウェーハＷの第１の面１を「非デバイス面１」と称し、ウェーハＷの第２の面２を「デバイス面２」と称する。本実施形態では、ウェーハＷは、その非デバイス面１が下向きの状態で、基板保持部１０に水平に保持される。

図２は、基板保持部１０の詳細を示す模式図であり、図３は、図２に示すローラー回転機構１２を示す平面図である。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ローラー１１と、これらローラー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。本実施形態では、４つのローラー１１が設けられている。５つ以上のローラー１１を設けてもよい。ウェーハＷの周縁部に接触しているときの（すなわちウェーハＷを保持しているときの）上記複数のローラー１１は、基板保持部１０の軸心ＣＰから同じ距離にある。

ローラー回転機構１２は、４つのローラー１１のうちの２つを連結する第１ベルト１４Ａと、第１ベルト１４Ａで連結された２つのローラー１１のうちの一方に連結された第１モータ１５Ａと、第１モータ１５Ａを支持する第１モータ支持体２５Ａと、第１ベルト１４Ａで連結された２つのローラー１１を回転可能に支持する第１ローラー台１６Ａと、４つのローラー１１のうちの他の２つを連結する第２ベルト１４Ｂと、第２ベルト１４Ｂで連結された２つのローラー１１のうちの一方に連結された第２モータ１５Ｂと、第２モータ１５Ｂを支持する第２モータ支持体２５Ｂと、第２ベルト１４Ｂで連結された２つのローラー１１を軸受２４Ｂを介して回転可能に支持する第２ローラー台１６Ｂとを備える。第１ローラー台１６Ａは、上側第１ローラー台１７Ａと、下側第１ローラー台１７Ｂとを備えている。第１モータ１５Ａおよび第１ベルト１４Ａは第１ローラー台１６Ａの下方に配置され、第２モータ１５Ｂおよび第２ベルト１４Ｂは第２ローラー台１６Ｂの下方に配置されている。第１モータ１５Ａは、第１モータ支持体２５Ａを介して第１ローラー台１６Ａに固定されている。第２モータ１５Ｂは、第２モータ支持体２５Ｂを介して第２ローラー台１６Ｂの下面に固定されている。

図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。図４に示すように、第１ローラー台１６Ａは、第１ベルト１４Ａで連結された２つのローラー１１を軸受２４Ａ（図２参照）を介して回転可能に支持する下側第１ローラー台１７Ｂと、下側第１ローラー台１７Ｂに固定されたピボット軸１７Ｃと、ピボット軸１７Ｃを軸受２４Ｃを介して回転可能に支持する上側第１ローラー台１７Ａとを備えている。上側第１ローラー台１７Ａと下側第１ローラー台１７Ｂは、ピボット軸１７Ｃを介して互いに連結されている。図３に示すように、ピボット軸１７Ｃは、第１ベルト１４Ａで連結された２つのローラー１１の間に位置している。図２に示すように、第１モータ１５Ａは、第１モータ支持体２５Ａを介して下側第１ローラー台１７Ｂの下面に固定されている。したがって、第１ベルト１４Ａ、第１ベルト１４Ａで連結された２つのローラー１１、下側第１ローラー台１７Ｂ、第１モータ１５Ａ、および第１モータ支持体２５Ａは一体に、ピボット軸１７Ｃを中心に回転可能である。

ローラー回転機構１２は、４つのローラー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の非デバイス面１の研磨中、ウェーハＷの周縁部は、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、ローラー１１の回転によってウェーハＷはその軸心を中心に回転される。ウェーハＷの非デバイス面１の研磨中、４つのローラー１１はそれぞれの軸心を中心に回転するが、ローラー１１自体の位置は静止している。

４つのローラー１１の下部にはプーリー２２がそれぞれ固定されている。第１ベルト１４Ａは、４つのローラー１１のうちの２つに固定されたプーリー２２に掛けられ、第２ベルト１４Ｂは他の２つのローラー１１に固定されたプーリー２２に掛けられている。第１モータ１５Ａおよび第２モータ１５Ｂは同じ速度で同じ方向に回転するように構成されている。したがって、４つのローラー１１は、同じ速度で同じ方向に回転することができる。

図３に示すように、ローラー回転機構１２は、第１ローラー台１６Ａの上側第１ローラー台１７Ａに連結された第１アクチュエータ１８Ａと、第２ローラー台１６Ｂに連結された第２アクチュエータ１８Ｂをさらに備えている。第１アクチュエータ１８Ａは、第１ローラー台１６Ａに支持されている２つのローラー１１を矢印で示すように水平方向に移動させる。同様に、第２アクチュエータ１８Ｂは、第２ローラー台１６Ｂに支持されている他の２つのローラー１１を矢印で示すように水平方向に移動させる。すなわち、第１アクチュエータ１８Ａおよび第２アクチュエータ１８Ｂは、２組のローラー１１（本実施形態では各組は２つのローラー１１からなる）を互いに近づく方向および離間する方向に移動させるように構成されている。第１アクチュエータ１８Ａおよび第２アクチュエータ１８Ｂは、エアシリンダまたはモータ駆動型アクチュエータなどから構成することができる。図２および図３に示す実施形態では、第１アクチュエータ１８Ａおよび第２アクチュエータ１８Ｂはエアシリンダから構成されている。第１アクチュエータ１８Ａおよび第２アクチュエータ１８Ｂは、ベースプレート２３の下面に固定されている。

ローラー１１は、ベースプレート２３を貫通して上方に延びている。ベースプレート２３の下面には第１直動ガイド２６Ａおよび第２直動ガイド２６Ｂが固定されている。第１直動ガイド２６Ａの可動部は上側第１ローラー台１７Ａに連結されており、第２直動ガイド２６Ｂの可動部は第２ローラー台１６Ｂに連結されている。２つの直動ガイド２６Ａ，２６Ｂは、ローラー１１の動きを水平方向への直線運動に制限する。

２組のローラー１１が互いに近づく方向に移動すると、ウェーハＷは４つのローラー１１によって保持される。４つのローラー１１のうちの２つはピボット軸１７Ｃの周りを回転可能であるので、４つのローラー１１がウェーハＷを保持しているとき、上記２つのローラー１１の位置が自動的に調整される。２組のローラー１１が互いに離れる方向に移動すると、ウェーハＷは４つのローラー１１から解放される。本実施形態では、基板保持部１０の軸心ＣＰの周りに配列された４つのローラー１１が設けられているが、ローラー１１の数は４つに限定されない。例えば、３つのローラー１１を１２０度の角度で等間隔で軸心ＣＰの周りに配列し、それぞれのローラー１１に対して、アクチュエータを１つずつ設けるようにしてもよい。一実施形態では、３つのローラー１１を１２０度の角度で等間隔で軸心ＣＰの周りに配列し、３つのローラー１１のうちの２つを第１ベルト１４Ａで連結し、第１ベルト１４Ａで連結された２つのローラー１１と、第１ベルト１４Ａで連結されていないローラー１１に対して、アクチュエータを１つずつ設けてもよい。

図５は、ローラー１１の上部の一例を拡大して示す模式図である。ローラー１１は、ウェーハＷの周縁部に接触可能な円筒状の基板保持面１１ａと、基板保持面１１ａに接続され、かつ基板保持面１１ａから下方に傾斜するテーパー面１１ｂとを有している。テーパー面１１ｂは円錐台形状を有しており、基板保持面１１ａよりも大きな直径を有している。ウェーハＷは、まず、図示しない搬送装置によりテーパー面１１ｂ上に載置され、その後ローラー１１がウェーハＷに向かって移動することによりウェーハＷの周縁部が基板保持面１１ａに保持される。ローラー１１がウェーハＷを解放するときは、ローラー１１がウェーハＷから離れる方向に移動することにより、ウェーハＷの周縁部が基板保持面１１ａから離れ、テーパー面１１ｂに支持される（図５の点線参照）。図示しない搬送装置は、テーパー面１１ｂ上のウェーハＷを取り出すことができる。

図１に示すように、基板保持部１０に保持されたウェーハＷの下方には、ウェーハＷの非デバイス面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の非デバイス面１の中心Ｏ１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の非デバイス面１に供給され、遠心力によりリンス液はウェーハＷの非デバイス面１上を広がる。リンス液は、ウェーハＷの非デバイス面１上を半径方向外側に流れ、これにより研磨屑をウェーハＷの非デバイス面１から除去することができる。

本実施形態では、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のデバイス面２に保護液（例えば純水）を供給する保護液供給ノズル２８が配置されている。保護液供給ノズル２８は、図示しない保護液供給源に接続されている。保護液供給ノズル２８はウェーハＷのデバイス面２の中心を向いて配置されている。保護液は、保護液供給ノズル２８からウェーハＷのデバイス面２の中心に供給され、遠心力により保護液はウェーハＷのデバイス面２上を広がる。保護液は、ウェーハＷの研磨で生じた研磨屑や異物を含むリンス液がウェーハＷのデバイス面２に回り込んでウェーハＷのデバイス面２に付着することを防止する。その結果、ウェーハＷのデバイス面２を清浄に保つことができる。

後述するように、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨中、ウェーハＷのデバイス面２には、非接触式洗浄機構３０の洗浄流体ノズル３３から洗浄流体が噴射される。そのため、非デバイス面１の研磨レシピ、特に、ウェーハＷの回転速度次第では、保護液供給ノズル２８を省略してもよい。

図１に示すように、並進回転運動機構６０は、モータ６２と、モータ６２に固定されたクランクシャフト７０と、テーブル６９と、基台７１と、複数の偏心継手６５とを備えている。モータ６２は、基台７１の下側に配置され、基台７１の下面に固定されている。クランクシャフト７０は、基台７１を貫通して上方に延びている。テーブル６９は、複数の偏心継手６５およびクランクシャフト７０を介して基台７１に連結されている。テーブル６９は、複数の軸受６７を介して複数の偏心継手６５に連結されており、さらに軸受６８を介してクランクシャフト７０に連結されている。基台７１は、複数の軸受７５を介して複数の偏心継手６５に接続されている。図１では２つの偏心継手６５のみが描かれているが、並進回転運動機構６０は、少なくとも２つの偏心継手６５を備えている。

クランクシャフト７０の先端は、モータ６２の軸心から距離ｅだけ偏心している。よって、モータ６２が作動すると、テーブル６９は半径ｅの円運動を行う。本明細書において、円運動は、対象物が円軌道上を移動する運動と定義される。テーブル６９は、複数の偏心継手６５によって支持されているので、テーブル６９が円運動を行っているとき、テーブル６９自体は回転しない。複数の偏心継手６５の偏心量は、テーブル６９の偏心量と同じである。このようなテーブル６９の運動は、並進回転運動とも呼ばれる。本明細書において、対象物自体は回転せずに、対象物が円軌道上を移動する運動は、並進回転運動と定義される。研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構４１は、テーブル６９に固定されている。よって、並進回転運動機構６０が作動すると、研磨ヘッド５０および研磨テープ供給機構４１は、一体に（同期して）並進回転運動を行う。

本実施形態では、基板の非デバイス面１を研磨するための研磨具として、砥粒を表面に有する研磨テープ３１が使用されている。研磨テープ３１の一例としては、基材テープと、該基材テープの表面を覆う研磨層とを有する研磨テープがあげられる。研磨層は、例えば、砥粒と、砥粒を保持するバインダ（樹脂）とを有する。研磨テープ３１の他の例としては、基材テープと、研磨層と、これらの間に位置する弾性層とを有する研磨テープがあげられる。弾性層は、例えば、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステル、またはナイロンからなる不織布、もしくはシリコーンゴムなどの弾性材料から構成される。

図１に示すように、研磨ヘッド５０は、基板保持面１１ａよりも下方に配置され、かつ上向きに配置されている。研磨ヘッド５０は、研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１に対して押し付ける研磨ブレード５５と、研磨ブレード５５を上方に押し上げる加圧機構５２と、加圧機構５２を支持する支持部材７９を備えている。支持部材７９は並進回転運動機構６０のテーブル６９に固定されており、研磨ヘッド５０の全体はテーブル６９と一体に並進回転運動を行うことが可能となっている。支持部材７９は図示しない通孔を有しており、研磨テープ３１はこの通孔を通って延びている。

研磨テープ供給機構４１は、研磨テープ３１を供給するテープ巻き出しリール４３と、研磨テープ３１を回収するテープ巻き取りリール４４とを備えている。テープ巻き出しリール４３およびテープ巻き取りリール４４は、それぞれテンションモータ４３ａ，４４ａに連結されている。これらテンションモータ４３ａ，４４ａは、リールベース４２に固定されており、所定のトルクをテープ巻き出しリール４３およびテープ巻き取りリール４４に与えることにより、研磨テープ３１に所定のテンションをかけることができる。リールベース４２は、並進回転運動機構６０のテーブル６９に固定されており、研磨テープ供給機構４１の全体はテーブル６９と一体に並進回転運動を行うことが可能となっている。

テープ巻き出しリール４３とテープ巻き取りリール４４との間には、研磨テープ３１をその長手方向に送るテープ送り装置４６が設けられている。このテープ送り装置４６は、研磨テープ３１を送るテープ送りローラー４８と、研磨テープ３１をテープ送りローラー４８に対して押し付けるニップローラー４９と、テープ送りローラー４８を回転させるテープ送りモータ４７とを備えている。研磨テープ３１はニップローラー４９とテープ送りローラー４８との間に挟まれている。テープ送りモータ４７がテープ送りローラー４８を図１の矢印で示す方向に回転させると、研磨テープ３１はテープ巻き出しリール４３から研磨ブレード５５を経由してテープ巻き取りリール４４に送られる。研磨テープ３１を送る速度は、テープ送りモータ４７の回転速度を変化させることによって変更できる。一実施形態では、研磨テープ３１を送る方向は、図１の矢印で示す方向の逆方向としてもよい（テープ巻き出しリール４３とテープ巻き取りリール４４の配置を入れ替えてもよい）。この場合も、テープ送り装置４６はテープ巻き取りリール４４側に設置される。

研磨テープ３１は、研磨テープ３１の研磨面３１ａがウェーハＷの非デバイス面１を向くように研磨ブレード５５の上面に供給される。本明細書では、研磨テープ３１の研磨面３１ａは、研磨ブレード５５の上側に位置し、ウェーハＷの非デバイス面１に押し付けられる面と定義される。

研磨装置は、研磨テープ３１を支持する複数のガイドローラー５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄをさらに備えている。研磨テープ３１はこれらガイドローラー５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄにより、研磨ブレード５５および加圧機構５２を囲むように案内される。研磨ヘッド５０は、研磨ブレード５５によって研磨テープ３１をその裏側からウェーハＷの非デバイス面１に押し付けることでウェーハＷの非デバイス面１を研磨する。研磨ヘッド５０の上部に配置されたガイドローラー５３ｂ，５３ｃは、ウェーハＷの非デバイス面１と平行な方向に研磨テープ３１が進行するように研磨テープ３１をガイドする。

テープ送り装置４６およびガイドローラー５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは、図示しない保持部材に固定されており、この保持部材は並進回転運動機構６０のテーブル６９に固定されている。したがって、並進回転運動機構６０が動作すると、研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、テープ送り装置４６、およびガイドローラー５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄは、一体に（すなわち同期して）並進回転運動を行う。

図６は、研磨ヘッド５０の配置の一例を示す平面図であり、図７は、図６の矢印Ｂで示す方向から見た図である。図６に示すように、研磨ヘッド５０は、研磨ブレード５５の一部がウェーハＷの周縁部から外側にはみ出すように配置されている。すなわち、基板保持部１０の軸心ＣＰから研磨ブレード５５の最外端までの距離ｄ１は、ローラー１１がウェーハＷを保持しているときの軸心ＣＰから各ローラー１１の基板保持面１１ａまでの距離ｄ２よりも長い。本実施形態では、研磨ブレード５５はウェーハＷの半径よりも長く、研磨ブレード５５の上縁は丸みを帯びた断面形状を有している。より具体的には、研磨ブレード５５の一端はウェーハＷの周縁部から外側にはみ出ており、他端はウェーハＷの非デバイス面１の中心Ｏ１（すなわち基板保持部１０の軸心ＣＰ）を越えて延びている。これにより、研磨ブレード５５は、研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１の中心Ｏ１から最外部まで接触させることができる。研磨ブレード５５は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂材料から構成することができる。一実施形態では、研磨ブレード５５はウェーハＷの直径よりも長くてもよい。

ウェーハＷの研磨中、ウェーハＷはローラー１１によって回転される。全てのローラー１１は各軸心を中心に回転するが、これらローラー１１の位置は固定されている。したがって、研磨ブレード５５の一部がウェーハＷの周縁部からはみ出ていても、ローラー１１は研磨ブレード５５に接触しない。ウェーハＷの研磨中、研磨ブレード５５を含む研磨ヘッド５０は、並進回転運動機構６０によって並進回転運動される。この並進回転運動によって、研磨ヘッド５０は、ウェーハＷに対して相対運動を行い、研磨テープ３１とウェーハＷの非デバイス面１との接触点（以下、研磨点という）における研磨テープ３１とウェーハＷとの相対速度を確保する。特に、並進回転運動機構６０は、ウェーハＷの中心部において、ウェーハＷと研磨テープ３１との相対速度を大きくすることができる。研磨ヘッド５０は、並進回転運動したときに、ローラー１１に接触しない位置に配置されている。結果として、研磨テープ３１は、最外部を含むウェーハＷの非デバイス面１の全体を研磨することが可能となる。

図６に示すように、研磨ブレード５５は、研磨テープ３１の進行方向（矢印Ｃで示す）に対して斜めに延びている。本実施形態では、研磨テープ３１の進行方向Ｃは、研磨テープ３１の長手方向に一致する。さらに、研磨ブレード５５は、研磨テープ３１からはみ出さない限りにおいて、研磨テープ３１の全幅に亘って延びている。研磨ブレード５５を研磨テープ３１の進行方向Ｃ（研磨テープ３１の長手方向）に対して斜めに傾けることによって、研磨テープ３１の進行方向の下流側（本実施形態の場合、ウェーハＷの外周側）でも未使用の研磨テープ３１をウェーハＷに接触させることができる。結果として、研磨によって劣化した研磨テープ３１が使用されることに起因する研磨レートの低下を防ぐことができる。

図７に示すように、研磨ブレード５５は、保持パッド５６の表面に設けられ、上方に突起している。保持パッド５６は、バックプレート５７の表面に固定されている。加圧機構５２は、バックプレート５７の下方に配置されており、バックプレート５７の下面に連結されている。加圧機構５２は、研磨ブレード５５、保持パッド５６、およびバックプレート５７を一体に上昇および下降させることが可能に構成されている。ウェーハＷの研磨中は、加圧機構５２は、研磨ブレード５５、保持パッド５６、およびバックプレート５７を上方に押し上げ、研磨ブレード５５の上縁で研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１に押し付けて研磨することが可能となる。研磨ブレード５５は、その上縁が丸みを帯びた断面形状を有するため、研磨テープ３１と研磨ブレード５５との接触抵抗を減らすことができる。研磨待機状態（研磨をしていない状態）では、加圧機構５２は、研磨ブレード５５、保持パッド５６、およびバックプレート５７を下降させ、研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１から離す。

本実施形態では、加圧機構５２はエアシリンダから構成される。エアシリンダからなる加圧機構５２は、バックプレート５７に連結されるピストンロッド５２ａと、気体が供給されることによってピストンロッド５２ａを押し下げる第１圧力室５２ｂと、気体が供給されることによってピストンロッド５２ａを押し上げる第２圧力室５２ｃとを備えている。第１圧力室５２ｂおよび第２圧力室５２ｃに供給される気体の圧力は、図示しない圧力レギュレータによって制御される。圧力レギュレータの一例として、電空レギュレータが挙げられる。圧力レギュレータにより、研磨テープ３１に対する一定の押圧力を得ることができる。

一実施形態では、研磨具は、研磨テープ３１に代えて、砥石などの固定砥粒であってもよい。この場合、固定砥粒はバックプレート５７の表面に固定されてもよく、研磨ブレード５５の表面に固定されてもよい。研磨ヘッド５０は、固定砥粒をウェーハＷの非デバイス面１に接触させてウェーハＷの非デバイス面１を研磨することができる。

さらに一実施形態では、固定砥粒は、バックプレート５７の表面に環状に固定されてもよい。この場合、研磨ヘッド５０は図示しない回転機構を備え、回転機構は、バックプレート５７に連結され、固定砥粒およびバックプレート５７は、回転機構によって回転可能に構成される。研磨ヘッド５０は、固定砥粒を回転させながらウェーハＷの非デバイス面１に接触させてウェーハＷの非デバイス面１を研磨することができる。

ウェーハＷの非デバイス面１を研磨可能である限り、研磨ヘッド５０の構成も任意であり、上述した実施形態に限定されない。例えば、研磨ヘッド５０の加圧機構５２は、研磨ブレード５５を上下動可能なエアバックであってもよい。この場合、エアバックに気体（例えば、空気）を供給するとエアバックが膨張して、研磨ブレード５５をウェーハＷの非デバイス面１に押し付けることができる。エアバックから気体を抜くと、研磨ブレード５５が非デバイス面１から離れる。

あるいは、研磨ヘッド５０は、複数の研磨ブレードと、各研磨ブレードを介して研磨具（例えば、研磨テープ）をウェーハＷの非デバイス面１に押し付ける複数の加圧機構と、を有していてもよい。この場合、複数の研磨ブレードは、直線状に並んで配置されていてもよいし、ウェーハＷの周方向で互いに離れて配置されていてもよい。複数の研磨ブレードのうち、ウェーハＷの周縁部に配置された研磨ブレードの一端は、ウェーハＷの周縁部から外側にはみ出し、ウェーハＷの中心部に配置された研磨ブレードの一部は、ウェーハＷが１回転する間にウェーハＷの第１の面１の中心Ｏ１と重なるように配置される。

さらに、ウェーハＷの非デバイス面１を研磨可能である限り、基板保持部１０の構成も任意である。図示はしないが、基板保持部１０は、基板の周縁部を保持する第１保持部と、基板の中央部を保持する第２保持部との組み合わせによって構成されてもよい。この場合、ウェーハＷの研磨は、第１保持部にその周縁部が保持されたウェーハＷの中央部を第１研磨具で研磨する第１研磨工程と、第２保持部にその中央部が保持されたウェーハＷの周縁部を第２研磨具で研磨する第２研磨工程の２つの研磨工程を組み合わせて行われる。第２研磨具は第１研磨具と同一の研磨具であってもよいし、異なる研磨具であってもよい。さらに、第１研磨工程の後で、第２研磨工程を行ってもよいし、第２研磨工程の後で、第１研磨工程をおこなってもよい。

研磨具（図１に示す研磨装置では、研磨テープ３１）をウェーハＷの非デバイス面１に押し付けて、該非デバイス面１を研磨すると、ウェーハＷの研磨屑、および該研磨屑を含んだリンス液などの異物がウェーハＷのデバイス面２に回り込んで、該デバイス面２を汚染するおそれがある。そのため、図１に示す研磨装置は、ウェーハ（基板）Ｗの非デバイス面１の研磨中に、デバイス面２を洗浄する非接触式洗浄機構３０を備えている。非接触式洗浄機構３０は、ウェーハＷのデバイス面２に直接接触する洗浄部材（例えば、洗浄ブラシまたは洗浄スポンジ）を有さない洗浄機構である。

図８は、非接触式洗浄機構の一例を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態に係る非接触式洗浄機構３０は、洗浄流体をウェーハＷのデバイス面２に噴射する洗浄流体ノズル３３と、洗浄流体ノズル３３をウェーハＷの上方で移動させるノズル移動機構３２とを備える。ノズル移動機構３２は、洗浄流体ノズル３３を支持するノズルアーム３４と、ノズルアーム３４を旋回させるノズル旋回軸３５と、ノズル旋回軸３５を回転させるモータ（駆動源）３６とを備える。モータ３６は、動作制御部１８０に電気的に接続されており、動作制御部１８０からの指令に基づいてノズル旋回軸３５をその軸心まわりに回転させる。

洗浄流体ノズル３３は、ノズルアーム３４の一端に連結されており、下方に向けられた先端を有している。本実施形態では、非接触式洗浄機構３０は、洗浄流体供給装置４０を有しており、洗浄流体は、洗浄流体供給装置４０から延びる洗浄流体ライン３７を介して該洗浄流体ノズル３３に供給される。洗浄流体ノズル３３は、その先端から洗浄流体をウェーハＷのデバイス面２に噴射して、該デバイス面２を洗浄するように構成されている。ノズルアーム３４の他端には、ノズル旋回軸３５が連結されており、モータ３６の動作によって、ノズル旋回軸３５が回転されると、洗浄流体ノズル３３は、ウェーハＷのデバイス面２の上方を水平方向に移動する。

図９は、洗浄流体ノズル３３がウェーハＷの上方を移動する様子を示す模式図である。図９に示すように、洗浄流体ノズル３３は、ノズル移動機構３２によって、ウェーハＷの上方でデバイス面２の略中央部から周縁部まで水平方向に移動する。洗浄流体ノズル３３がウェーハＷのデバイス面２の中央部にあるとき、該洗浄流体ノズル３３から噴射された洗浄流体は、デバイス面２の中心Ｏ２を少なくとも含む領域に衝突する。洗浄流体ノズル３３をデバイス面２の略中央部から周縁部まで移動させることにより、デバイス面２の全体に洗浄流体が衝突し、該洗浄流体によって、デバイス面２の全体が洗浄される。洗浄流体を噴射している洗浄流体ノズル３３を、デバイス面２の略中央部と周縁部との間を１回以上往復させてもよい。

図示はしないが、ノズル移動機構３２を、洗浄流体ノズル３３をウェーハＷの半径方向に進退させるエアシリンダ機構によって構成してもよい。あるいは、ノズル移動機構３２を、洗浄流体ノズル３３をウェーハＷの半径方向に進退させるボールねじ機構によって構成してもよい。

洗浄流体供給装置４０は、所定の洗浄流体を所定のタイミングでウェーハＷのデバイス２に供給するための装置である。洗浄流体供給装置４０は、研磨装置の内部に配置されていてもよいし、研磨装置の外部に配置されていてもよい。洗浄流体供給装置４０は、動作制御部１８０に電気的に接続されており、動作制御部１８０によって、洗浄流体供給装置４０の動作が制御される。例えば、動作制御部１８０は、洗浄流体供給装置４０に内蔵されたマスフローコントローラなどの流量調整器（図示せず）を制御して、洗浄流体供給装置４０から洗浄流体ノズル３３に供給される洗浄流体の流量と供給タイミングとを制御する。図８に示すように、洗浄流体ライン３７に、マスフローコントローラなどの流量調整器３８を配置してもよい。動作制御部１８０が流量調整器３８の動作を制御することによって、洗浄流体供給装置４０から供給される洗浄流体の流量、および供給タイミングが調整される。

図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、それぞれ、洗浄流体の供給タイミングの例を示すグラフである。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）において、縦軸は研磨ヘッドの動作状態と、非接触式洗浄機構３０の動作状態とを表し、横軸は時間を表す。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）において、研磨ヘッド５０の動作状態がｏｎ状態になると、研磨テープ（研磨具）３１がウェーハ（基板）Ｗの非デバイス面１に押し付けられ、該非デバイス面１の研磨が開始される。研磨ヘッド５０の動作状態がｏｆｆ状態になると、研磨テープ３１がウェーハＷの非デバイス面１から離れて、非デバイス面１の研磨が停止される。非接触式洗浄機構３０の動作状態がｏｎ状態になると、洗浄流体ノズル３３から洗浄流体がウェーハＷのデバイス面２に噴射され、該デバイス面２の洗浄が開始される。非接触式洗浄機構３０の動作状態がｏｆｆ状態になると、洗浄流体ノズル３３からの洗浄流体の噴射が停止され、デバイス面２の洗浄が停止する。

図１０（ａ）に示す例では、デバイス面２の洗浄が開始される時点Ｔｃは、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が開始される時点Ｔａよりも前である。すなわち、非接触式洗浄機構３０によるデバイス面２の洗浄は、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨よりも前に開始される。さらに、図１０（ａ）に示す例では、デバイス面２の洗浄が終了される時点Ｔｄは、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了される時点Ｔｂよりも後である。すなわち、非接触式洗浄機構３０によるデバイス面２の洗浄は、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了した後に終了される。

図１０（ｂ）に示す例では、デバイス面２の洗浄が開始される時点Ｔｃは、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が開始される時点Ｔａと同一である。すなわち、非接触式洗浄機構３０によるデバイス面２の洗浄は、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨と同時に開始される。さらに、図１０（ｂ）に示す例では、デバイス面２の洗浄が終了される時点Ｔｄは、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了される時点Ｔｂと同一である。すなわち、非接触式洗浄機構３０によるデバイス面２の洗浄は、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了するのと同時に終了される。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、少なくとも研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨を行っている間中、デバイス面２の洗浄を行うことにより、異物によるデバイス面２の汚染を最大限に防止することができる。

一方で、図１０（ｃ）に示す例では、デバイス面２の洗浄が開始される時点Ｔｃは、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が開始されてから所定時間Ｉｎｔが経過した後に開始される。すなわち、非接触式洗浄機構３０によるデバイス面２の洗浄は、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨の後に開始される。この場合、洗浄流体の消費量が低減されるので、研磨装置のランニングコストを低減することができる。さらに、図１０（ｃ）に示す例では、デバイス面２の洗浄が終了される時点Ｔｄは、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了される時点Ｔｂよりも後である。一実施形態では、デバイス面２の洗浄が終了される時点Ｔｄを、研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了される時点Ｔｂと同一に設定してもよい。このように、少なくとも研磨テープ３１によるウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了する時点Ｔｂまでは、デバイス面２の洗浄を行うことが好ましい。

本実施形態では、洗浄流体ノズル３３は、２流体ジェットをデバイス面２に向けて噴射する２流体ジェットノズルである。２流体ジェットノズルは、洗浄流体供給装置４０から供給された気体と液体の混合流体を高速で噴射可能に構成されたノズルである。２流体ジェットノズルである洗浄流体ノズル３３は、例えば、高速の気体に乗せた微小液滴（ミスト）をウェーハＷのデバイス面２に衝突させ、この衝突で発生した衝撃波を利用してデバイス面２上の異物を除去、すなわち、デバイス面２を洗浄する。

洗浄流体ノズル３３からウェーハＷのデバイス面２に噴射される洗浄流体は、２流体ジェットに限定されない。例えば、洗浄流体は、純水（または、超純水）にオゾンガスを溶解させたオゾン水であってもよいし、オゾンガスの微少な気泡を純水（または、超純水）に含ませたオゾンマイクロバブル水（または、オゾンナノバブル水）であってもよい。これらの場合、非接触式洗浄機構３０の洗浄流体供給装置４０は、オゾンガスを製造するオゾン発生器８５を備える。

洗浄流体がオゾン水の場合は、ウェーハＷのデバイス面２に付着した有機物および金属をオゾンが有する強力な酸化作用によってオゾン水に溶解させ、デバイス面２から除去する。洗浄流体がオゾンマイクロバブル水（または、オゾンナノバブル水）の場合は、オゾンマイクロバブルが消滅するときに発生する多量のＯＨラジカルを利用して、異物を分解・除去する。

一実施形態では、洗浄流体は、電解水であってもよい。この場合、非接触式洗浄機構３０の洗浄流体供給装置４０は、電解水生成機８６を有する。電解水生成機８６によって生成された電解水が洗浄流体ノズル３３に供給され、該洗浄流体ノズル３３からデバイス面２に噴射される。さらに、洗浄流体ノズル３３からウェーハＷのデバイス面２に噴射される洗浄流体は、超音波振動により励起されたメガソニック水であってもよいし、異物を溶解可能な薬液であってもよい。さらに、一実施形態では、洗浄流体ノズル３３からウェーハＷのデバイス面２に噴射される洗浄流体は、デバイス面２上の異物と反応し、該異物をデバイス面から除去可能な洗浄ガスであってもよい。

次に、本実施形態に係る研磨装置の動作について説明する。以下に説明する研磨装置の動作、すなわち、ウェーハＷの研磨処理は、図１に示す動作制御部１８０によって制御される。動作制御部１８０は、基板保持部１０、非接触式洗浄機構３０、研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、テープ送り装置４６、および並進回転運動機構６０などに電気的に接続されており、これら構成要素の動作を制御する。例えば、動作制御部１８０は、基板保持部１０、リンス液供給ノズル２７、保護液供給ノズル２８、モータ３６、流量調整器３８、洗浄流体供給装置４０、研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、テープ送り装置４６、並進回転運動機構６０、オゾン発生器８５（または、電解水生成機８６）の動作を制御する。動作制御部１８０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。

研磨されるウェーハＷは、非デバイス面１が下向きの状態（すなわち、デバイス面２が上向きの状態）で、基板保持部１０のローラー１１により保持され、さらにウェーハＷの軸心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の非デバイス面１が下向きの状態で複数のローラー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。次に、リンス液供給ノズル２７からウェーハＷの非デバイス面１にリンス液が供給され、保護液供給ノズル２８からウェーハＷのデバイス面２に保護液が供給される。リンス液は、ウェーハＷの非デバイス面１上を半径方向外側に流れ、保護液は、遠心力によりウェーハＷのデバイス面２の全体に広がる。

さらに、図１０（ａ）を参照して説明したように、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨が開始される前から、非接触式洗浄機構３０によるウェーハＷのデバイス面２の洗浄が開始される。より具体的には、非接触式洗浄機構３０の洗浄流体供給装置４０から洗浄流体ノズル３３に洗浄流体が供給され、該洗浄流体ノズル３３から洗浄流体がウェーハＷのデバイス面２に噴射される。同時に、非接触式洗浄機構３０のノズル移動機構３２によって、洗浄流体ノズル３３をウェーハＷの上方で水平方向に移動させる。

図１０（ｂ）を参照して説明したように、非接触式洗浄機構３０によるウェーハＷのデバイス面２の洗浄は、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨の開始と同時でもよい。あるいは、図１０（ｃ）を参照して説明したように、非接触式洗浄機構３０によるウェーハＷのデバイス面２の洗浄は、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨の開始から所定時間Ｉｎｔが経過した後に開始してもよい。

洗浄流体ノズル３３から噴射される洗浄流体としては、デバイス面２に付着するおそれがある異物に応じて、適切な洗浄流体が選択される。洗浄流体は、例えば、２流体ジェット、オゾン水、オゾンマイクロバブル水、電解水、メガソニック水、および薬液のいずれかでありえる。一実施形態では、洗浄流体は洗浄ガスであってもよい。

次に、動作制御部１８０は、研磨テープ供給機構４１およびテープ送り装置４６を駆動し、所定のテンションを掛けながら研磨テープ３１をその長手方向に所定の速度で進行させる。そして、並進回転運動機構６０は、研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、ガイドローラー５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ、およびテープ送り装置４６を並進回転運動させながら、研磨ヘッド５０は研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１に接触させ、リンス液の存在下でウェーハＷの非デバイス面１を研磨する。具体的には、加圧機構５２は、研磨ブレード５５を上方に押し上げ、研磨ブレード５５は研磨テープ３１の研磨面３１ａをウェーハＷの非デバイス面１に押し付けることによって、ウェーハＷの非デバイス面１の全体を研磨する。研磨装置は、ウェーハＷの研磨中、リンス液および保護液を常にウェーハＷに供給し続ける。さらに、研磨装置は、ウェーハＷの研磨中、洗浄流体をウェーハＷに供給し続けるのが好ましい。

本実施形態では、ウェーハＷの研磨中、保護液供給ノズル２８から保護液がウェーハＷのデバイス面２の中心部に供給される。したがって、洗浄液供給ノズル３３がウェーハＷの周縁部付近に移動されても、ウェーハＷの中心部は保護液により覆われたままである。特に、ウェーハＷの回転速度が高く設定されていても、ウェーハＷの中心部を含むデバイス面２の全体を少なくとも保護液によって覆うことができる。その結果、ウェーハＷのデバイス面２に異物が付着することが効果的に防止される。

上述のように、研磨ブレード５５の一端はウェーハＷの周縁部から外側にはみ出ており、他端はウェーハＷの非デバイス面１の中心Ｏ１を越えて延びているため、研磨ブレード５５は、研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１の中心Ｏ１から最外部まで接触させることができる。ウェーハＷの研磨中、ローラー１１の位置は静止しているので、ローラー１１は研磨ブレード５５に接触しない。さらに、研磨ブレード５５を含む研磨ヘッド５０は並進回転運動するため、ウェーハＷの中心部においても研磨テープ３１とウェーハＷとの相対速度を大きくすることができる。結果として、研磨テープ３１は、最外部を含むウェーハＷの非デバイス面１の全体を高い研磨レートで研磨することが可能となる。

予め設定された時間が経過した後、加圧機構５２は、研磨ブレード５５を下降させ、研磨テープ３１をウェーハＷの非デバイス面１から離す。その後、動作制御部１８０は、基板保持部１０、非接触式洗浄機構３０、研磨ヘッド５０、研磨テープ供給機構４１、テープ送り装置４６、および並進回転運動機構６０などの構成要素の動作を停止させ、ウェーハＷの研磨処理を終了する。図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）を参照して説明したように、動作制御部１８０は、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨が終了した後（すなわち、研磨テープ３１が非デバイス面１から離れた後）で、非接触式洗浄機構３０を停止してもよいし、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨の終了と同時に、非接触式洗浄機構３０を停止してもよい。

本実施形態によれば、ウェーハ（基板）Ｗの非デバイス面１を研磨する研磨具の一例である研磨テープ３１が非デバイス面１を研磨している間に、非接触式洗浄機構３０によってデバイス面２が積極的に洗浄される。さらに、保護液供給ノズル２８から供給された保護液がデバイス面２を覆い、異物がデバイス面２に到達することを防止する。したがって、研磨屑などの異物によってウェーハＷのデバイス面２が汚染されることを効果的に防止することができ、その結果、デバイス面２に形成されたデバイスの信頼性が向上する。

ここで、基板の表面（例えば、デバイス面２）を洗浄する方法として、洗浄ブラシまたは洗浄スポンジなどの洗浄部材を基板の表面に直接摺接させる接触式洗浄方法（例えば、スクラブ洗浄方法）が従来から知られている。この接触式洗浄方法は、基板の表面に付着した比較的大きな異物を効率よく除去可能であるというメリットを有している。

しかしながら、接触式洗浄方法では、洗浄部材をデバイス面２に所定の力で押し付ける押圧機構などの付帯設備が必要となるため、非接触式洗浄方法と比較して、研磨装置の構成が複雑となる。さらに、接触式洗浄方法では、基板の表面から除去された異物が洗浄部材に蓄積し、洗浄部材に蓄積された異物がデバイス面２に再付着する所謂逆汚染の問題が生じるおそれがある。そのため、洗浄部材を定期的にメンテナンスまたは交換する必要がある。本実施形態では、デバイス面２の洗浄は、２流体ジェット、オゾン水、オゾンマイクロバブル水、メガソニック水、薬液、および洗浄ガスなどから選択された洗浄流体を用いた非接触式洗浄方法で行われるため、逆汚染の問題が生じない。そのため、非接触式洗浄方法は、接触式洗浄方法と比較して、メンテナンス頻度およびランニングコストを低減することができる。

さらに、本実施形態によれば、ウェーハＷの非デバイス面１の研磨後にウェーハＷのデバイス面２にはほとんど異物が付着していないので、ウェーハＷの研磨処理の後に行われる該ウェーハＷの洗浄処理の時間短縮を図ることができる。その結果、後述するように、研磨装置が配置される基板処理装置のスループットも向上させることができる。

図１１は、上述した研磨装置を備えた基板処理装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。本実施形態では、基板処理装置は、多数のウェーハＷが収容されたウェーハカセット（基板カセット）が載置される複数のロードポート１２２を備えたロードアンロード部１２１を有している。ロードポート１２２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、内部にウェーハカセットを収納し、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１２１には、ロードポート１２２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はロードポート１２２に搭載されたウェーハカセットにアクセスして、ウェーハＷをウェーハカセットから取り出すことができるようになっている。

基板処理装置は、水平方向に移動可能な第２の搬送ロボット１２６と、ウェーハＷが一時的に置かれる第１仮置き台１４０および第２仮置き台１４１と、研磨ユニット１２７と、基板処理装置全体の動作を制御するシステムコントローラ１３３と、研磨されたウェーハＷを洗浄する洗浄ユニット１７２と、洗浄されたウェーハＷを乾燥させる乾燥ユニット１７３とをさらに備えている。第２仮置き台１４１と洗浄ユニット１７２との間には、ウェーハＷを搬送するための第３の搬送ロボット１５０が配置されており、洗浄ユニット１７２と乾燥ユニット１７３との間には、ウェーハＷを搬送するための第４の搬送ロボット１５１が配置されている。研磨ユニット１２７は、上述した研磨装置である。上述の動作制御部１８０を、システムコントローラ１３３として用いてもよいし、システムコントローラ１３３に内蔵してもよい。

次に、研磨ユニット１２７を用いてウェーハＷを研磨するときのウェーハＷの搬送ルートについて説明する。複数（例えば２５枚）のウェーハＷは、そのデバイス面２が上を向いた状態で、ロードポート１２２のウェーハカセット（基板カセット）内に収容されている。第１の搬送ロボット１２３は、ウェーハカセットから１枚のウェーハＷを取り出し、ウェーハＷを第１仮置き台１４０に載置する。第２の搬送ロボット１２６は、ウェーハＷを第１仮置き台１４０から取り出し、ウェーハＷの非デバイス面１が下向きの状態でウェーハＷを研磨ユニット１２７に搬送する。上述のように、ウェーハＷの非デバイス面１は研磨ユニット１２７によって研磨される。第２の搬送ロボット１２６は、研磨されたウェーハＷを研磨ユニット１２７から取り出し、第２仮置き台１４１に載置する。第３の搬送ロボット１５０は、ウェーハＷを第２仮置き台１４１から取り出し、洗浄ユニット１７２に搬送する。

ウェーハＷは、その研磨された非デバイス面１が下向きの状態で、洗浄ユニット１７２によって洗浄される。一実施形態では、洗浄ユニット１７２は、ウェーハＷを挟むように配置された上側洗浄具（例えば、上側ロールスポンジ）および下側洗浄具（例えば、下側ロールスポンジ）を備えており、洗浄液をウェーハＷの両面に供給しながらこれら洗浄具でウェーハの両面を洗浄する。

上述したように、研磨ユニット１２７で研磨されたウェーハＷのデバイス面２は、非接触式洗浄機構３０によって既に洗浄されている。そのため、洗浄ユニット１７２でのウェーハＷの洗浄処理の負担が軽減されるとともに、比較的短時間で洗浄処理を完了することができる。例えば、上側洗浄具によるデバイス面２の洗浄時間を短くすることが可能であり、さらには、上側洗浄具および下側洗浄具によるウェーハＷの両面の洗浄時間の短縮も期待できる。その結果、基板処理装置のスループットを向上させることができ、さらに、洗浄ユニット１７２でのランニングコストを低減することができる。一実施形態では、洗浄ユニット１７２で、下側洗浄具によってウェーハＷの非デバイス面１のみを洗浄してもよい。この場合、上側洗浄具を省略できるので、洗浄ユニット１７２の構成を単純化することができ、さらに、洗浄ユニット１７２のランニングコストをさらに低減することができる。

第４の搬送ロボット１５１は、洗浄されたウェーハＷを洗浄ユニット１７２から取り出し、乾燥ユニット１７３に搬送する。ウェーハＷは、その洗浄された非デバイス面１が下向きの状態で、乾燥ユニット１７３によって乾燥される。本実施形態では、乾燥ユニット１７３は、ウェーハＷをその軸心まわりに高速で回転させることによってウェーハＷをスピン乾燥させるように構成されている。一実施形態では、乾燥ユニット１７３は、純水ノズルおよびＩＰＡノズルをウェーハＷ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）をウェーハＷの上面に供給することでウェーハＷを乾燥させるＩＰＡタイプであってもよい。

乾燥されたウェーハＷは、その非デバイス面１が下向きの状態で第１の搬送ロボット１２３によりロードポート１２２のウェーハカセットに戻される。このようにして、基板処理装置は、ウェーハＷの非デバイス面１が下向きの状態のまま、ウェーハＷの研磨、洗浄、乾燥、およびロードアンロード部への搬送の一連の工程を行うことができる。

この基板処理装置によれば、ウェーハＷの非デバイス面１が下向きの状態で、効率的にウェーハＷの非デバイス面１の全体を研磨することができる。結果として、ウェーハＷを反転させる必要がなくなるため、ウェーハＷへの空気中の不純物の付着を防止し、かつ全体の処理時間を減らすことができる。さらに、ウェーハＷを反転させる反転機が不要であり、基板処理装置の構成を単純化し、費用を削減することができる。一実施形態では、基板処理装置は、別の研磨ユニット１２７をさらに備えてもよい。基板処理装置が複数の研磨ユニット１２７を備えることによって、処理枚数が倍増し、基板処理装置のスループットを向上させることができる。

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。

１０ 基板保持部
１１ ローラー
１２ ローラー回転機構
２７ リンス液供給ノズル
２８ 保護液供給ノズル
３０ 非接触式洗浄機構
３１ 研磨テープ
３２ ノズル移動機構
３３ 洗浄流体ノズル
３４ ノズルアーム
３５ ノズル旋回軸
３６ モータ（駆動機）
３７ 洗浄流体ライン
３８ 流量調整器
４０ 洗浄流体供給装置
４１ 研磨テープ供給機構
４６ テープ送り装置
５０ 研磨ヘッド
５２ 加圧機構
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇ ガイドローラー
５５ 研磨ブレード
５６ 研磨パッド
５７ バックプレート
６０ 並進回転運動機構
８５ オゾン発生器
８６ 電解水生成機
１２７ 研磨ユニット（研磨装置）
１３３ システムコントローラ
１４０ 第１仮置き台
１４１ 第２仮置き台
１５０ 第３の搬送ロボット
１５１ 第４の搬送ロボット
１７２ 洗浄ユニット
１７３ 乾燥ユニット
１８０ 動作制御部

Claims (20)

1. 基板をそのデバイス面が上を向いた状態で保持して、該基板を回転させる基板保持部と、
   前記基板の非デバイス面に接触して、該基板の非デバイス面を研磨する研磨具と、
   前記研磨具で前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面を洗浄する非接触式洗浄機構と、
   前記基板のデバイス面に保護液を供給する保護液供給ノズルと、
   前記非接触式洗浄機構、および前記保護液供給ノズルの動作を制御する動作制御部と、を備え、
   前記動作制御部は、前記研磨具で前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面に前記保護液供給ノズルから前記保護液を供給しつつ、さらに、前記非接触式洗浄機構によって、前記基板のデバイス面を洗浄することを特徴とする研磨装置。
2. 前記非接触式洗浄機構は、
   洗浄流体を前記基板のデバイス面に向けて噴射する洗浄流体ノズルと、
   前記洗浄流体ノズルを、前記基板のデバイス面の上方で移動させるノズル移動機構と、を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記洗浄流体ノズルは、２流体ジェットを前記基板のデバイス面に向けて噴射させる２流体ジェットノズルであることを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記非接触式洗浄機構は、オゾン発生器をさらに含み、
   前記洗浄流体ノズルは、オゾン水、またはオゾンマイクロバブル水を前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
5. 前記非接触式洗浄機構は、電解水生成機をさらに含み、
   前記洗浄流体ノズルは、電解水を前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
6. 前記洗浄流体ノズルは、メガソニック水または薬液を前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項２に記載の研磨装置。
7. 前記動作制御部は、前記研磨具の動作を制御可能に構成されており、
   前記動作制御部は、
   前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始よりも前に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、
   前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
8. 前記動作制御部は、前記研磨具の動作を制御可能に構成されており、
   前記動作制御部は、
   前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、
   前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
9. 前記動作制御部は、前記研磨具の動作を制御可能に構成されており、
   前記動作制御部は、
   前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、
   前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
10. 基板を、そのデバイス面が上を向いた状態で保持して、該基板を回転させ、
    前記回転している基板の非デバイス面に研磨具を押し付けて、該非デバイス面を研磨し、
    前記基板の非デバイス面を研磨している間に、前記基板のデバイス面に保護液を供給しつつ、さらに、前記基板のデバイス面を非接触式洗浄機構で洗浄することを特徴とする研磨方法。
11. 前記基板のデバイス面の洗浄は、洗浄流体ノズルを前記基板のデバイス面の上方で移動させながら、該洗浄流体ノズルから洗浄流体を前記基板のデバイス面に噴射することにより行われることを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
12. 前記洗浄流体ノズルは、２流体ジェットを前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項１１に記載の研磨方法。
13. 前記洗浄流体ノズルは、オゾン水、またはオゾンマイクロバブル水を前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項１１に記載の研磨方法。
14. 前記洗浄流体ノズルは、電解水を前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項１１に記載の研磨方法。
15. 前記洗浄流体ノズルは、メガソニック水または薬液を前記基板のデバイス面に向けて噴射することを特徴とする請求項１１に記載の研磨方法。
16. 前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始よりも前に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、
    前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了することを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
17. 前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、
    前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了と同時に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了することを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
18. 前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の開始後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を開始し、
    前記研磨具による前記基板の非デバイス面の研磨の終了後に、前記非接触式洗浄機構による前記基板のデバイス面の洗浄を終了することを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
19. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の研磨装置と、
    前記研磨装置によって研磨された基板を洗浄する洗浄ユニットと、
    前記洗浄ユニットで洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニットと、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
20. 前記洗浄ユニットは、前記基板の非デバイス面のみを洗浄することを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。

Images