(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスポリッシング室内に収納したポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に接近して配置されると共にその先端からポリッシングガスを噴射することによって該ポリッシング対象物表面を局部的にガスポリッシングするノズル機構であって、
前記ノズル機構には、複数個の口径のノズルを設けたノズル板と、該ノズル板を駆動することで所望の口径のノズルをポリッシングガスの吹き出し口の部分に移動せしめるノズル板駆動手段とを具備してなるノズル口径可変手段が取り付けられていることを特徴とする口径可変型ノズル機構。
【請求項２】
ガスポリッシング室内に収納したポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に接近して配置されると共にその先端からポリッシングガスを噴射することによって該ポリッシング対象物表面を局部的にガスポリッシングするノズル機構であって、
前記ノズル機構には、ポリッシングガスの吹き出し口の部分に口径を変化する絞り機構を取り付けてなるノズル口径可変手段が設けられていることを特徴とする口径可変型ノズル機構。
【請求項３】
ガスポリッシング室内に収納したポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に接近して配置されると共にその先端からポリッシングガスを噴射することによって該ポリッシング対象物表面を局部的にガスポリッシングするノズル機構であって、
前記ノズル機構には、複数本の口径の異なる筒状のノズルを多重管構造に組み込むとともに、該複数本のノズルの内の所望の口径のノズルをスライドして他のノズルの先端から突出せしめるノズル駆動手段を設けることでノズルの口径を変化せしめるノズル口径可変手段が取り付けられていることを特徴とする口径可変型ノズル機構。
【請求項４】
ガスポリッシング室内に収納したポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に接近して配置されると共にその先端のノズルからポリッシングガスを噴射することによって該ポリッシング対象物表面を局部的にガスポリッシングするガスポリッシング用ノズル機構であって、
前記ノズル機構には、ポリッシングガス噴射用の口径の異なる複数のノズルが取り付けられており、且つ各ノズルにはポリッシングガス供給源からポリッシングガスを供給する配管が接続されていることを特徴とするガスポリッシング用ノズル機構。
【請求項５】
少なくともポリッシング対象物を保持する保持手段と、請求項１又は２又は３記載の口径可変型ノズル機構又は請求項４記載のガスポリッシング用ノズル機構と、前記保持手段に保持したポリッシング対象物と前記口径可変型ノズル機構又はガスポリッシング用ノズル機構のノズル位置とを相対的に移動せしめることでポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に口径可変型ノズル機構又はガスポリッシング用ノズル機構のノズルを接近して配置せしめる位置設定手段とを収納してなることを特徴とするガスポリッシング室。
【請求項６】
少なくとも請求項５記載のガスポリッシング室と、ポリッシング対象物のポリッシングしようとする表面の凹凸を測定する凹凸測定室と、ポリッシング対象物を化学機械研磨する化学機械研磨室とを具備してなることを特徴とするポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリッシング対象物をガスによってポリッシングする際に用いるノズル機構に関し、特にガスポリッシング用のノズル機構及びこれら機構を用いたガスポリッシング室及びポリッシング装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
Ｓｉウエハ等のポリッシング対象物の表面研磨方法の１つとして、ガスによるポリッシング方法が考えられている。即ちこのガスポリッシング方法とは、例えばウエハの表面全体がうねるように湾曲（例えば直径８インチの１枚のウエハに１乃至２サイクル程度のうねりであってその凹凸の振幅が数千Å程度のもの）していたり、ウエハ表面に凸の径が例えば数μｍから数十ｍｍで高さが数百乃至数千Å程度の凹凸がある場合に、ウエハ表面の凸となっている箇所に局部的に反応性のポリッシングガスを当ててガスを当てた部分を局部的に化学的に腐食させることで取り除いて（即ちポリッシングを行なって）ウエハ表面全体を平面状に是正することで平坦化しようとする方法である。
【０００３】
そしてこのようにウエハ表面の所定部分をガスでポリッシングする場合は、ポリッシングガスを供給するノズルをウエハ上のポリッシングしたい箇所の上に接近して配置し、削りたい量に合わせた量のガスを音速程度で噴出し、これによってウエハ表面のポリッシングしたい部分を局部的に腐食によって削り落す。この操作を凸となっている部分の全体にわたってノズルとウエハの位置合わせをしながら繰り返し行なって行けば、結果としてウエハ表面全体が平坦化される。
【０００４】
なおここで言うガスポリッシングとは、ポリッシング対象物に反応性ガスを噴射または照射し、該ポリッシング対象物を平坦化することのみではなく、ポリッシング対象物表面に凹凸を形成したり、該ポリッシング対象物表面の所定部位を除去加工することなども含むものとする。
【０００５】
ところで前述のようにガスでポリッシングを行なう場合は、ウエハ表面の凹凸の状態（凸部分の径や深さや形状）によってノズルの口径を変えた方が効果的である。
【０００６】
我々が得た実験結果によれば、ポリッシングガスによりポリッシング対象物をポリッシングする場合、ガス量，ノズルとポリッシング対象物間の距離，ノズル径，ガスポリッシング室内圧力などの条件により図４に示すようにきれいな正規分布に従ってポリッシングすることができることが分かったが、ポリッシング対象物表面の凹凸を修正して平坦化するためには同じ形状の１種類の正規分布形状の凹みのみによってポリッシングしていくよりも、凹凸の寸法形状に応じて幾種類かの正規分布形状の凹みによってポリッシングした方が効果的である。
【０００７】
そしてポリッシングによる凹みの正規分布形状を変化させようとすれば、ノズルの口径を変え且つポリッシング対象物とノズルの離間距離を変えるのが最も合理的である。
【０００８】
しかしながらそのためには口径の異なるノズルをポリッシングの形状寸法に応じて１回毎に付け替える操作を繰り返し行なわなくてはならず、しかもノズルを付け替える毎にガスポリッシング室を真空排気状態から大気圧に戻し、再び真空にするという手間のかかる作業をしなくてはならなくなる。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、一々ノズルを付け替えなくてもポリッシング対象物表面の複数あるポリッシング箇所においてそれぞれ最適な口径のノズルによって容易にポリッシングが行なえるガスポリッシング用のノズル機構及び該機構を用いたガスポリッシング室及びポリッシング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本願第一発明は、ガスポリッシング室内に収納したポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に接近して配置されると共にその先端からポリッシングガスを噴射することによって該ポリッシング対象物表面を局部的にガスポリッシングするノズル機構であって、前記ノズル機構にノズルの口径を変化せしめるノズル口径可変手段を取り付けることとした。
また本願第一発明は、前記ノズル口径可変手段を、複数個の口径のノズルを設けたノズル板と、該ノズル板を駆動することで所望の口径のノズルをポリッシングガスの吹き出し口の部分に移動せしめるノズル板駆動手段とを具備して構成した。
また本願第一発明は、ノズル板をノズル板駆動手段によって回転駆動し且つ該ノズル板に設ける複数のノズルを該ノズル板の回転軸に対して同心円上に設けて構成した。
また本願第一発明は、前記ノズル口径可変手段を、ポリッシングガスの吹き出し口の部分に口径の変化する絞り機構を取り付けて構成した。
また本願第一発明は、前記ノズル口径可変手段を、複数本の口径の異なる筒状のノズルを多重管構造に組み込むとともに、該複数本のノズルの内の所望の口径のノズルをスライドして他のノズルの先端から突出せしめるノズル駆動手段を設けて構成した。
また本願第一発明は、少なくともポリッシング対象物を保持する保持手段と、前記何れかの口径可変型ノズル機構と、前記保持手段に保持したポリッシング対象物と前記口径可変型ノズル機構のノズル位置とを相対的に移動せしめることでポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に口径可変型ノズル機構のノズルを接近して配置せしめる位置設定手段とを収納してガスポリッシング室を構成した。
また本願第一発明は、前記ガスポリッシング室と、ポリッシング対象物のポリッシングしようとする表面の凹凸を測定する凹凸測定室と、ポリッシング対象物を化学機械研磨する化学機械研磨室とを具備してポリッシング装置を構成した。また上記問題点を解決するため本願第二発明は、ガスポリッシング室内に収納したポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置に接近して配置されると共にその先端のノズルからポリッシングガスを噴射することによって該ポリッシング対象物表面を局部的にガスポリッシングするガスポリッシング用ノズル機構であって、前記ノズル機構には、ポリッシングガス噴射用の口径の異なる複数のノズルを取り付け、且つ各ノズルにはポリッシングガス供給源からポリッシングガスを供給する配管を接続して構成した。
ここで前記配管には、それぞれ独立に開閉バルブを接続するか、或いはポリッシングガス供給源から供給されるポリッシングガスを何れかの配管に連通する多方弁を接続することが好ましい。
また本願第二発明は、少なくともポリッシング対象物を保持する保持手段と、前記ガスポリッシング用ノズル機構と、前記保持手段に保持したポリッシング対象物と前記ガスポリッシング用ノズル機構のノズル位置とを相対的に移動せしめることでポリッシング対象物表面のポリッシングしたい位置にガスポリッシング用ノズル機構のノズルを接近して配置せしめる位置設定手段とを収納してガスポリッシング室を構成した。
また本願第二発明は、少なくとも前記ガスポリッシング室と、ポリッシング対象物のポリッシングしようとする表面の凹凸を測定する凹凸測定室と、ポリッシング対象物を化学機械研磨する化学機械研磨室とを具備してポリッシング装置を構成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本願第一，第二発明のそれぞれの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［第一発明］
〔第一実施形態〕
図１はポリッシング装置全体の構造を示す概略平面図、図２はガスポリッシング室１０を詳細に示す側断面図である。
【００１２】
図１に示すようにこのポリッシング装置は、中央にロボット室７０を設け、その外周にゲートバルブＶ７１，Ｖ７３，Ｖ７５，Ｖ７７を介してそれぞれガスポリッシング室１０，凹凸測定室８０，化学機械研磨室９０，ウエハ保管室９５を接続して構成されている。
【００１３】
ロボット室７０内にはマニュピレータ７２が設置されている。また化学機械研磨室９０内には図示はしないがウエハ（ポリッシング対象物）を化学機械研磨するために、ウエハを保持するトップリングや、トップリングに保持したウエハを擦り付けることでその表面を化学機械研磨する研磨クロスや砥石を取り付けたターンテーブル等を具備して構成されている。またウエハ保管室９５にはウエハを出し入れするための搬入・搬出扉９７が設けられている。
【００１４】
一方図２に示すようにガスポリッシング室１０内には、少なくともＸ−Ｙ移動用テーブル１１と、Ｘ−Ｙ移動用テーブル１１上に取り付けられるヒータ１３と、該ヒータ１３の上方に所定距離離間して設置される口径可変型ノズル機構２０とが収納されている。口径可変型ノズル機構２０はロッド１５によってＺ軸方向駆動装置１７に連結されており、また口径可変型ノズル機構２０にはポリッシングガスを供給するフレキシブルチューブ１９が接続されている。
【００１５】
ここで図３は口径可変型ノズル機構２０の部分を詳細に示す図であり、同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）は底面図である。同図に示すようにこの口径可変型ノズル機構２０は、円板状の基台２１の上面中央に、コップ形状であってその下面が開放されたケース２３のフランジ２３ａ部分を固定し、その内部に収納したモータ（ノズル板駆動手段）２５の駆動軸２５ａを基台２１中央に設けた貫通孔２１ａからその下面側に突出させ、該駆動軸２５ａの先端に基台２１と同径もしくは、基台２１より大きい径の円板状のノズル板（ノズル口径可変手段）３０を取り付けて構成されている。
【００１６】
このノズル板３０には同心円上に径の異なる円形のノズル３１が複数個（この実施形態では８個）等間隔に設けられている。なお最も小さいノズル３１の内径を例えば数μｍとし、最も大きいノズル３１の内径を例えば数十ｍｍとし、その他の６個のノズル３１の内径を適宜変更するようにする。
【００１７】
駆動軸２５ａと貫通孔２１ａの間にはベアリング２７が取り付けられている。また基台２１の外周近傍であって何れかのノズル３１に対向する位置には図２に示すフレキシブルチューブ１９を取り付けるための供給管２９が固定されている。なお基台２１下面の供給管２９のガスの吹き出し口２９ａの周囲にはこれを囲むようにＯリング３３が固定されており、これによって供給管２９から供給されるポリッシングガスが供給管２９の吹き出し口２９ａに対向する位置のノズル３１のみから噴出するように構成されている。
【００１８】
図２に戻ってフレキシブルチューブ１９の他端は配管４１に接続され、該配管４１はバルブＶ１，マスフローコントローラ４３，フィルタ４５，バルブＶ２を介してポリッシングガス供給源４７に接続されており、同時にバルブＶ５，マスフローコントローラ４９，フィルタ５１を介して不活性ガス供給源５３に接続されている。
【００１９】
一方ガスポリッシング室１０には、バルブＶ３，フィルタ５５を介してＮ２ガス供給源５７が接続され、またバルブＶ４，ルーツポンプ５９を介して除害装置６１が接続されている。
【００２０】
なおマスフローコントローラ４３，４９やモータ２５（図３参照）やＸ−Ｙ移動用テーブル１１やＺ軸方向駆動装置１７等は制御装置６３によってその駆動が制御される。なお制御装置６３は図示はしていないが、他の各種機器の駆動も制御する。
【００２１】
次にこのポリッシング装置全体の動作の一例を説明する。
（１）図１に示す搬入・搬出扉９７からウエハ保管室９５内にウエハ（ポリッシング対象物）Ｗを収納・保管し、マニュピレータ７２によって該ウエハＷを化学機械研磨室９０内に移送する。化学機械研磨室９０内ではウエハＷを通常の方法によって化学機械研磨する。ポリッシング対象物によっては、化学機械研磨を行わず、（２）の工程から行う場合もある。
【００２２】
（２）次にマニュピレータ７２によって研磨後のウエハＷを凹凸測定室８０内に移送し、凹凸測定室８０内を真空排気した後にウエハＷの表面に接近して配置した凹凸測定センサ８１をウエハＷの表面全体にわたって走査することでウエハＷ表面全体の凹凸状態を測定する。凹凸状態を真空下で測定したが、大気圧下で測定しても良い。そしてこれを平坦化するために必要なガスポリッシングの位置及び削り量を制御装置６３（図２参照）に記憶させる。
【００２３】
（３）次にマニュピレータ７２によって凹凸測定室８０内のウエハＷを取り出し、図２に示すようにこれをガスポリッシング室１０内のヒータ１３上（即ちＸ−Ｙ移動用テーブル１１上）の所定位置に載置固定する。
【００２４】
（４）そしてゲートバルブＶ７１を閉じ、バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５を閉じたままでバルブＶ４を開けて真空排気し、ガスポリッシング室１０内をガスポリッシングできる真空（数Ｔｏｒｒ〜０．０１Ｔｏｒｒ）にする。
【００２５】
（５）次に前記凹凸測定によって制御装置６３に記憶されていたウエハＷのガスポリッシング位置に、図３に示す口径可変型ノズル機構２０の吹き出し口２９ａに対向しているノズル３１が対向するように、Ｘ−Ｙ移動用テーブル１１を駆動することによってウエハＷを移動し、同時にＺ軸方向駆動装置１７を駆動することによってウエハＷとノズル３１の間隔を所定の間隔にセットする。なおこのときモータ２５を駆動することでノズル板３０を回転駆動し、８個のノズル３１の内の所望の径のノズル３１を供給管２９の吹き出し口２９ａの真下に位置せしめる。また同時にヒータ１３によってウエハＷを例えば５０℃に温める。
【００２６】
（６）次にバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５を開けてポリッシングガス（例えばＣｌＦ３）と不活性ガス（例えばＡｒ）とを所定の混合割合で目的とする流量と時間だけ供給し、ノズル３１先端から音速（又は亜音速）のポリッシングガスを噴出する。これによってポリッシングガスの流量・時間とノズル３１の径に応じた大きさの微細な凹みがウエハＷ上に形成される。凹みの形状は例えば図４に示すような形状になる。
【００２７】
（７）前記ガスポリッシングが終了した後、前記（５），（６）の操作を繰り返し行ない、制御装置６３に記憶されている全てのガスポリッシングの必要な位置のガスポリッシングを行なっていく。その際ガスポリッシングによって形成しようとする凹みの寸法形状に応じて、前記ノズル板３０を回転駆動して所望の径のノズル３１を供給管２９の吹き出し口２９ａの真下に位置せしめることは言うまでもない。
【００２８】
（８）そしてウエハＷ全面のポリッシングが終了したならば、バルブＶ１，Ｖ５を閉じポリッシングガスを止め、ルーツポンプ５９でガスポリッシング室１０の中のポリッシングガスを十分に排気した後バルブＶ４を閉じ、バルブＶ３を開けてガスポリッシング室１０を大気圧に戻す。
【００２９】
（９）そしてゲートバルブ７１を開けてウエハＷをマニュピレータ７２によって取り出し、再び凹凸測定室８０に移送してその凹凸測定を行なう。
【００３０】
（１０）測定した凹凸が許容範囲に入っていれば、ウエハＷをマニュピレータ７２によって再び化学機械研磨室９０に移送して化学機械研磨をした後にウエハ保管室９５に移送するか、或いは化学機械研磨を行なわないで直接ウエハ保管室９５に移送する。そしてウエハＷをウエハ保管室９５から外部に取り出して別の工程に送る。
【００３１】
（１１）一方測定した凹凸が許容範囲に入っていなければ、前記（３）に戻ってガスポリッシングを再度行なう（なおガスポリッシングの必要な位置と削り量は前記工程（９）で測定済みである）。
【００３２】
尚、ポリッシング対象物によっては、化学機械研磨室９０で研磨することなく、表面の凹凸を測定し、ガスポリッシング室１０に運び、凹凸の修正を行う場合もある。
【００３３】
以上のように本実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０を用いれば、１つのノズル機構だけで複数の口径のノズルを実現できるので、必要とするガスポリッシングの形状寸法に応じて一々ノズルを交換する必要がなく、ガスポリッシング操作を容易に行なうことができる。
【００３４】
なおノズル板３０に設けられるノズル３１の数や寸法が変更可能であることは言うまでもなく、要は口径の異なる複数個のノズルを設けるものであれば良い。
【００３５】
なおこの実施形態として、用いたポリッシング対象物（ウエハＷ）はウエハ表面にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜を成膜したもの（該成膜をポリッシングする）であり、ポリッシングガス組成は、ＣｌＦ３：Ａｒ＝１：２であり、ガスポリッシング時のノズル３１とウエハＷの離間距離は１ｍｍである。そして使用するノズル３１の口径１／４インチとしてポリッシングガス量９０ｃｃでポリッシング時間０．６秒として、ガスポリッシングによって形成される凹みの深さが約１０００Åとなった。
【００３６】
なおノズル板３０等の口径可変型ノズル機構２０を構成する材料の材質としては腐食防止のため、例えばＳＵＳやニッケル系金属やＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３等のセラミックなどを用いる（以下の実施形態でも同様）。
【００３７】
〔第二実施形態〕
図５は本願第一発明の第二実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−２を用いたガスポリッシング室１０を示す側断面図である。なお第一実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態において前記第一実施形態と相違する点は、口径可変型ノズル機構２０−２の構造のみである。
【００３８】
即ちこの口径可変型ノズル機構２０−２の場合、ロッド１５の先端にガス溜り室３５を取り付け、その下方から突出させた円筒状のガス供給管３７の先端の吹き出し口にこれを塞ぐように口径可変用の絞り機構（ノズル口径可変手段）３９を取り付けて構成されている。絞り機構３９はモータ３９−２を駆動することによってその開口径を変化させる構造のものであり、従来周知の各種絞り機構（例えばカメラやビデオ録画機用として用いられる各種絞り機構）を用いることができる。即ち例えば図６にその平面図を示すように、多数枚の平板３９ａをリング状に重ね合わせてその中央に所定の径の開口３９ｂを形成し、モータ３９−２によって該多数枚の平板３９ａを同時に同一方向に駆動することで開口３９ｂの径を変更する構造の絞り機構等を用いることができる。この実施形態では開口３９ｂの口径を１００μｍ〜１０ｍｍの範囲で変化できるようにしている。
【００３９】
そしてモータ３９−２によって絞り機構３９を所定の開口３９ｂにすると同時に、第一実施形態の場合と同様に、口径可変型ノズル機構２０−２の位置をウエハＷ上の所定の位置に移動し、次にバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５を開けてポリッシングガスを目的とする流量・時間だけ供給することで、絞り機構３９の開口３９ｂから音速（又は亜音速）のポリッシングガスを噴出し、これによってウエハＷに所望の大きさの微細な凹みを形成する。ウエハＷのガスポリッシングしようとする別の場所においては必要に応じて開口３９ｂの径を変更することは言うまでもない。その他の操作は第一実施形態と同一なので省略する。
【００４０】
〔第三実施形態〕
図７，図８，図９は本願第一発明の第三実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−３周辺部分を示す図であり、図７，図８はそれぞれ図９のＡ−Ａ断面図，Ｂ−Ｂ断面図，図９は底面図である。なおこの実施形態の場合、口径可変型ノズル機構２０−３が上下動しないので、図２に示すＸ−Ｙ移動用テーブル１１をＸ−Ｙ−Ｚ移動用テーブルにしておくことが好ましい。その他の部分については前記第一実施形態と同一構造である。
【００４１】
この実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−３は、ロッド１０１の下端に設けた固定部１０３の下面に円筒状の細い径の内部ノズル１０５を固定し、該内部ノズル１０５の外周に円筒状の外部ノズル本体１０７を取り付け、該外部ノズル本体１０７の外周に取り付けた２本のアーム１０９，１０９をガスポリッシング室１０の内壁面に固定して構成されている。
【００４２】
ここで外部ノズル本体１０７の下面には、前記内部ノズル１０５の外径よりも所定寸法大きい内径の外部ノズル１１１が設けられている。また外部ノズル本体１０７の内部ノズル１０５を挿通する内周面には、内部ノズル１０５の上下動をスムーズに行なうためのベアリング１１３と、ポリッシングガスをシールドするためのＯリング１１５とが設けられている。
【００４３】
一方ロッド１０１を上下動する直線駆動装置１３０は、ガスポリッシング室１０の外壁面に固定されたシリンダ１１７に設けた貫通孔１１９に前記ロッド１０１を上下動自在に貫通せしめ、該ロッド１０１の途中に設けたつば部１２１と貫通孔１１９内に設けた突出部１１９ａ間をべローズ１２３によって密封し、さらにロッド１０１の上端にオネジ１０１ａを切り、該オネジ１０１ａをハンドル１２５の中央に設けたメネジ１２５ａに螺合させ、ハンドル１２５の内周面を軸支部材１２７によってシリンダ１１７に対して回動自在に軸支せしめ、ハンドル１２５の外周に設けた歯車をモータ２５−３に固定した駆動歯車１２９に噛み合わせて構成されている。なおガスポリッシング室１０に設けられる貫通孔１０ａは、シリンダ１１７のフランジ１１７ａに取り付けたＯリング１１７ｂと前記べローズ１２３とによってその内部が密閉されている。
【００４４】
そして図示しないウエハＷのポリッシングしたい所定位置を外部ノズル１１１の真下に所定間隔を開けて位置するように移動し、図７，図８に示す状態においてフレキシブルチューブ１９からポリッシングガスを供給すると、ポリッシングガスは内部ノズル１０５の下端から音速（又は亜音速）で噴射されるが、内部ノズル１０５は外部ノズル１１１の内部に引っ込んでいるので、該ガスは外部ノズル１１１の内径まで広がった後に外部ノズル１１１からウエハＷに向けて噴出される。つまり外部ノズル１１１の内径の太さの噴流が得られる。
【００４５】
次に前記直線駆動装置１３０のモータ２５−３を駆動することでハンドル１２５を所定方向に回動すれば、これに螺合するロッド１０１のオネジ１０１ａ部分が直線的に下降する。これによって内部ノズル１０５も下降し、図１０に示すように内部ノズル１０５の下端が外部ノズル１１１の下端から少し突出する。
【００４６】
この状態で図示しないウエハＷのポリッシングしたい所定位置を内部ノズル１０５から所定間隔をあけて位置するように移動してフレキシブルチューブ１９からポリッシングガスを供給すると、ポリッシングガスは内部ノズル１０５の先端から音速（又は亜音速）で噴射されるが、内部ノズル１０５は外部ノズル１１１から突出しているので外部ノズル１１１に影響されず、該ガスは内部ノズル１０５の内径の太さの噴流でウエハＷに向けて噴出される。
【００４７】
つまりこの実施形態を用いても、１つのノズル機構のみによって複数の口径のノズルが実現でき、これによって寸法形状の異なる微細な凹みを形成することができる。
【００４８】
この実施形態においては内部ノズルと外部ノズルの二重管構造としたが、三重管構造以上とすることで、さらに多数の径のノズルに可変できる構造にすることもできる。即ち要は、複数本の口径の異なる筒状のノズルを多重管構造に組み込むとともに、該複数本のノズルの内の所望の口径のノズルをスライドして他のノズルの先端から突出せしめるノズル駆動手段を設けるように構成するものであれば良い。
【００４９】
以上本願第一発明の実施形態を詳細に説明したが本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
▲１▼ガスポリッシングするポリッシング対象物（上記実施形態でいうウエハＷ）としては、上記実施形態の他に、例えばＳｉウエハ、ガラス基板、半導体基板や液晶基板に成膜されるＡｌやＳｉＯ２などの薄膜など、種々のものがある。またポリッシングガスはポリッシング対象物に応じて選択するが、要はポリッシング対象物を削り取ることができる反応性のガスであればどのようなガスであっても良い。この▲１▼に記載の内容は以下に説明する本願第二発明においても同様である。
【００５０】
▲２▼上記実施形態では口径可変型ノズル機構をＺ軸方向駆動装置１７に取り付け、ウエハＷをＸ−Ｙ移動用テーブル１１に取り付けること等で位置合わせを行なったが、位置合わせの方法としては、ウエハＷを回転しノズル機構をＸ−Ｚ方向に移動させるなど、種々の方法が考えられる。要は口径可変型ノズル機構がポリッシング対象物上の所望の位置に移動できるように構成するものであればどのような構造の位置設定手段としても良い。
［第二発明］
〔第一実施形態〕
図１１は本実施形態にかかるガスポリッシング室２１０を詳細に示す側断面図である。なお本発明においても前記図１に示すポリッシング装置を使用する。
【００５１】
図１１に示すようにガスポリッシング室２１０内には、少なくともＸ−Ｙ移動用テーブル２１１と、Ｘ−Ｙ移動用テーブル２１１上に取り付けられるヒータ２１３と、該ヒータ２１３の上方に所定距離離して設置されるノズル機構２２０とが収納されている。ノズル機構２２０はロッド２１５によってＺ軸方向駆動装置２１７に連結されており、またノズル機構２２０にはポリッシングガスを供給する３本の配管２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃが接続されている。
【００５２】
ここで図１２はノズル機構２２０の部分を詳細に示す図であり、同図（ａ）は同図（ｃ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は同図（ｃ）のＢ−Ｂ断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【００５３】
同図に示すようにこのノズル機構２２０は、円柱状の基台２２１の側面に３本の配管２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃを接続すると共に、基台２２１の底面にそれぞれ口径の異なる３本の円筒状のノズル２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃを取り付け、基台２２１内部に設けた３つの貫通孔２３１によって、配管２１９ａとノズル２３０ａ，配管２１９ｂとノズル２３０ｂ，配管２１９ｃとノズル２３０ｃとをそれぞれ各々別々独立して接続して構成されている。なお図３では配管２１９ｂとノズル２３０ｂの接続状態は他の部分と同一なので省略して図示していない。
【００５４】
各ノズル２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの口径は、例えば数μｍから数十ｍｍの範囲で、ポリッシングの大きさに合わせて種々の寸法のものの中から適宜選択する。
【００５５】
図１１に戻って各配管２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃはガスポリッシング室２１０から外部に導出され、それぞれ開閉バルブＶ′１，Ｖ′２，Ｖ′３とマスフローコントローラ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃを介してポリッシングガス供給源２４７に接続されている。
【００５６】
一方ガスポリッシング室２１０には、開閉バルブＶ′４，フィルタ２５５を介してＮ２ガス供給源２５７が接続され、また開閉バルブＶ′５，ルーツポンプ２５９を介して除害装置２６１が接続されている。
【００５７】
なおマスフローコントローラ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｃやＸ−Ｙ移動用テーブル２１１やＺ軸方向駆動装置２１７等は制御装置２６３によってその駆動が制御される。なお制御装置２６３は図示はしていないが、他の各種機器の駆動も制御する。
【００５８】
次にこのポリッシング装置全体の動作の一例を説明する。
図１に示す搬入・搬出扉９７からウエハ保管室９５内に収納されたウエハ（ポリッシング対象物）Ｗが、化学機械研磨室９０内で化学機械研磨された後に凹凸測定室８０内でその凹凸状態が測定され、マニュピレータ７２によって図１１に示すガスポリッシング室２１０内のヒータ２１３上（即ちＸ−Ｙ移動用テーブル２１１上）の所定位置に載置固定されるまでは第一発明と同じ動作である。
【００５９】
そしてゲートバルブＶ７１を閉じ、開閉バルブＶ′１，Ｖ′２，Ｖ′３，Ｖ′４を閉じたままで開閉バルブＶ′５を開けて真空排気し、ガスポリッシング室２１０内をガスポリッシングできる真空（数Ｔｏｒｒ〜０．０１Ｔｏｒｒ）にする。
【００６０】
次に前記凹凸測定によって制御装置２６３に記憶されていたウエハＷのガスポリッシング位置に、ノズル機構２２０の所望の口径のノズル２３０ａ（この動作例では１例として所望のノズルがノズル２３０ａであるとする）が対向するように、Ｘ−Ｙ移動用テーブル２１１を駆動することによってウエハＷを移動し、同時にＺ軸方向駆動装置２１７を駆動することによってウエハＷとノズル２３０ａの間隔を所定の間隔にセットする。同時にヒータ２１３によってウエハＷを例えば５０℃に温める。
【００６１】
次に開閉バルブＶ′１を開けてポリッシングガス（例えばポリッシングガスとしてＣｌＦ３を用い、且つ不活性ガスとしてＡｒを混合したもの）を目的とする流量と時間だけ供給し、ノズル２３０ａ先端から音速（又は亜音速）のポリッシングガスを噴出する。これによってポリッシングガスの流量・時間とノズル２３０ａの径に応じた大きさの微細な凹みがウエハＷ上に形成される。凹みの形状は例えば図４に示すような形状になる。
【００６２】
前記ガスポリッシングが終了した後、前記操作を繰り返し行ない、制御装置２６３に記憶されている全てのガスポリッシングの必要な位置のガスポリッシングを行なっていく。その際ガスポリッシングによって形成しようとする凹みの寸法形状に応じて、所望の径のノズル２３０ａ〜２３０ｃを選択し、選択した何れかのノズル２３０ａ〜２３０ｃの真下にウエハＷのポリッシングしようとする部分を位置せしめ、対応する何れかの開閉バルブＶ′１〜Ｖ′３を開いてガスポリッシングを行なう。
【００６３】
ウエハＷ全面のポリッシングが終了したならば、開閉バルブＶ′１，Ｖ′２，Ｖ′３の全てを閉じ、ガスポリッシング室２１０のポリッシングガスを十分排気したならば、開閉バルブＶ′５を閉じ、開閉バルブＶ′４を開けてガスポリッシング室２１０をリークする。
【００６４】
そしてゲートバルブ７１を開けてウエハＷをマニュピレータ７２によって取り出し、再び凹凸測定室８０に移送してその凹凸測定を行なう。
以下の動作は前記第一発明の場合（即ち第一発明の動作（１０），（１１））と同じなので省略する。
【００６５】
以上のように本実施形態にかかるノズル機構２２０を用いれば、１つのノズル機構２２０が複数の口径のノズル２３０ａ〜２３０ｃを具備するので、必要とするガスポリッシングの形状寸法に応じて一々ノズルを交換することなく、ガスポリッシング操作を容易に行なうことができる。
【００６６】
なおノズル機構２２０に設けられるノズル２３０ａ〜２３０ｃの数や寸法が変更可能であることは言うまでもなく、要は口径の異なる複数個のノズルを設けるものであれば良い。
【００６７】
なおノズル２３０ａ〜２３０ｃや基台２２１等のノズル機構２２０を構成する材料の材質としては腐食防止のため、例えばＳＵＳやニッケル系金属やＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３等のセラミック等を用いる（以下の実施形態でも同様）。
【００６８】
〔第二実施形態〕
図１３は本願第二発明の第二実施形態にかかるガスポリッシング室２１０を示す側断面図である。なお第一実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態において第一実施形態と相違する点は、ノズル機構２２０に接続された３本の配管２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃを１つの四方弁Ｖ′６に接続し、該四方弁Ｖ′６をマスフローコントローラ２４３を介してポリッシングガス供給源２４７に接続している点のみである。
【００６９】
そして四方弁Ｖ′６を切り換えることでポリッシングガス供給源２４７からのガスの流れを３本の配管２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃの何れかに切り換えるように構成すれば、第一実施形態と同様の操作を行なうことができる。
【００７０】
〔第三実施形態〕
図１４は本願第二発明の第三実施形態にかかるノズル機構２２０−３の部分を詳細に示す図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【００７１】
この実施形態において第一，第二実施形態と相違する点は、各ノズル２３０−３ａ，２３０−３ｂ，２３０−３ｃを二重管構造とし、内側をポリッシングガス噴射用、外側をポリッシングガス吸気（排気）用に利用した点である。各ノズル２３０−３ａ，２３０−３ｂ，２３０−３ｃの内側の配管は、第一又は第二実施形態と同様にしてポリッシングガス供給源に接続されており、また外側の配管は図示しない排気手段に接続されている。
【００７２】
即ち、口径の異なるノズル２３０−３ａ，２３０−３ｂ，２３０−３ｃの何れかのノズルの内側の管、例えばノズル２３０−３ｂの内側の管からポリッシングガスを噴射してウエハＷの所定部分をガスポリッシングする場合は、該ノズル２３０−３ｂの外側の管から吸気することで該ポリッシングガスを排気する。
【００７３】
このように構成しておけば、内側の管から噴射されたポリッシングガスがウエハＷの所定位置に衝突して凹みを形成した後にその周囲に拡散してウエハＷのポリッシングを望まない部分がポリッシングされるのを効果的に防止することができる。
【００７４】
また別の実施形態として、図１２に示す３つのノズル２３０ａ〜２３０ｃの内の例えばノズル２３０ａからポリッシングガスを供給している最中に、他のノズル２３０ｂ，２３０ｃから吸気することによって、ノズル２３０ａから噴射されたポリッシングガスを排気するように操作しても良い。このように操作すれば、１つのノズル２３０ａから噴射されたポリッシングガスがウエハＷに衝突して所定の凹みを形成した後にその周囲に拡散してウエハＷのポリッシングを望まない部分がポリッシングされるのを第三実施形態と同様に効果的に防止することができる。
【００７５】
なお上記実施形態ではノズル機構２２０をＺ軸方向駆動装置２１７に取り付け、ウエハＷをＸ−Ｙ移動用テーブル２１１に取り付けることで位置合わせを行なったが、位置合わせの方法としては、前記第一発明の場合と同様に、ウエハＷを回転しノズル機構２２０をＸ−Ｚ方向に移動させる等、種々の方法が考えられる。要はノズル機構がポリッシング対象物上の所望の位置に移動できるように構成するものであればどのような構造の位置設定手段としても良い。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本願第一発明によれば１つのノズル機構のノズルの口径を変化させることができ、また本願第二発明によれば１つのノズル機構に設けた口径の異なる何れかのノズルを選択使用することができるので、口径の異なるノズルを一々ガスポリッシングしようとする凹みの形状に応じて付け替える必要がなくなり、１つのノズル機構のみで容易に寸法形状の異なる凹みをガスポリッシングによって形成することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリッシング装置の全体構造を示す概略平面図である。
【図２】本願第一発明の第一実施形態にかかるガスポリッシング室１０を詳細に示す側断面図である。
【図３】第一実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０の部分を詳細に示す図であり、同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【図４】ガスポリッシングによって形成される凹みの形状の一例を示す図である。
【図５】本願第一発明の第二実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−２を用いたガスポリッシング室１０を示す側断面図である。
【図６】絞り機構の一例を示す平面図である。
【図７】本願第一発明の第三実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−３周辺部分を示す要部側断面図である。
【図８】本願第一発明の第三実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−３周辺部分を示す要部側断面図である。
【図９】本願第一発明の第三実施形態にかかる口径可変型ノズル機構２０−３周辺部分を示す要部底面図である。
【図１０】本願第一発明の第三実施形態にかかる口径可変型ノズル２０−３の動作説明図である。
【図１１】本願第二発明の第一実施形態にかかるガスポリッシング室２１０を詳細に示す側断面図である。
【図１２】ノズル機構２２０の部分を詳細に示す図であり、同図（ａ）は同図（ｃ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は同図（ｃ）のＢ−Ｂ断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図１３】本願第二発明の第二実施形態にかかるガスポリッシング室２１０を示す側断面図である。
【図１４】本願第二発明の第三実施形態にかかるノズル機構２２０−３の部分を詳細に示す図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
Ｗ  ウエハ（ポリッシング対象物）
１０  ガスポリッシング室
１１  Ｘ−Ｙ移動用テーブル（保持手段且つ位置設定手段）
１７  Ｚ軸方向駆動装置（位置設定手段）
２０，２０−２，２０−３  口径可変型ノズル機構
２５  モータ（ノズル板駆動手段）
２９ａ  吹き出し口
３０  ノズル板（ノズル口径可変手段）
３１  ノズル
３９  絞り機構（ノズル口径可変手段）
８０  凹凸測定室
９０  化学機械研磨室
１０５  内部ノズル
１１１  外部ノズル
１３０  直線駆動装置（ノズル駆動手段）
２１０  ガスポリッシング室
２１１  Ｘ−Ｙ移動用テーブル（保持手段且つ位置設定手段）
２１７  Ｚ軸方向駆動装置（位置設定手段）
２１９ａ，２１９ｂ，２１９ｃ  配管
２２０  ノズル機構
２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ  ノズル
Ｖ′１，Ｖ′２，Ｖ′３  開閉バルブ
Ｖ′６  四方弁（多方弁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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