(57)【要約】      （修正有）【課題】基板に対する処理ヘッドの高さを調整するための高さ調整装置を提供する。【解決手段】提供される基板処理装置１０は、メカストッパ装置１００を有し、メカストッパ装置１００は、基板保持面に平行な方向である第１方向に移動可能であり、第１方向に対して所定の角度をなす第１傾斜面を有する第１部材と、第１部材の第１傾斜面とスライド可能に接する第２傾斜面を有する第２部材と、を有し、第２部材は、アクチュエータ、または、アクチュエータに連結される、ヘッド３０を昇降させるための昇降部材６８が接触することで、ヘッド３０の停止位置を画定するための停止面を備え、第２部材の停止面は、第１部材が第１方向に移動することで、基板保持面に対して垂直な第２方向に変位可能である。【選択図】図１
2018001325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置であって、
基板を保持するための基板保持面を備えるテーブルと、
前記テーブルの保持された基板を処理するためのパッドと、
前記パッドを保持するためのヘッドと、
前記ヘッドを、前記テーブルの前記基板保持面に対して垂直な方向に移動させるためのアクチュエータと、
前記基板保持面に対して垂直な方向の前記ヘッドの移動を停止させるためのメカストッパ装置と、を有し、前記メカストッパ装置は、
前記基板保持面に平行な方向である第１方向に移動可能であり、前記第１方向に対して所定の角度をなす第１傾斜面を有する第１部材と、
前記第１部材の前記第１傾斜面とスライド可能に接する第２傾斜面を有する第２部材と、を有し、
前記第２部材は、前記アクチュエータ、または、前記アクチュエータに連結される、前記ヘッドを昇降させるための昇降部材が接触することで、前記ヘッドの停止位置を画定するための停止面を備え、
前記第２部材の前記停止面は、前記第１部材が前記第１方向に移動することで、前記基板保持面に対して垂直な第２方向に変位可能である、
基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、前記メカストッパ装置は、
前記第１部材を前記第１方向に移動させるためのボールネジを有し、前記ボールネジのネジ軸は前記第１方向に延びる、
基板処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基板処理装置であって、前記メカストッパ装置は、
前記ボールネジの前記ネジ軸はモータにより回転駆動される、
基板処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記メカストッパ装置の前記第２部材は、
第２方向に延びるボルトと、
前記ボルトを受け入れ可能なネジ受け部と、を有し、
前記停止面は、前記ボルトの頭部に画定される、
基板処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記アクチュエータから前記メカストッパの前記第２部材に対して、前記第２方向に力Ｆが加えられたときに、前記第２部材が前記第１部材に対して変位しないように、前記第１傾斜面の前記所定の角度が決定される、
基板処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記アクチュエータは空気圧により前記ヘッドを移動させるためのエアシリンダを有する、
基板処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記テーブルに保持された基板の表面に対する前記ヘッドの位置を測定するための変位
センサを有する、
基板処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の基板処理装置であって、前記基板処理装置は、
前記アクチュエータに連結される、前記ヘッドを昇降させるための昇降部材と、
前記テーブルの前記基板保持面に対して一定の距離に配置されるベース部材と、を有し、
前記変位センサは前記昇降部材に取り付けられており、前記昇降部材と前記ベース部材との間の距離を測定可能である、
基板処理装置。
【請求項９】
請求項７に記載の基板処理装置であって、前記基板処理装置は、
前記アクチュエータに連結される、前記ヘッドを昇降させるための昇降部材を有し、
前記変位センサは、前記昇降部材に取り付けられており、前記昇降部材と前記テーブルに保持されている基板の表面との間の距離を測定可能である、
基板処理装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の基板処理装置であって、
前記ベース部材に取り付けられる第２変位センサを有し、前記第２変位センサは、前記ベース部材と前記テーブルに保持されている基板の表面との間の距離を測定可能である、
基板処理装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記ヘッドは、流体を保持する流体保持室を有し、
前記流体保持室は、保持される流体の圧力に応じて弾性的に変形する弾性領域を有し、
前記弾性領域に前記パッドが取り付けられる、
基板処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板処理装置であって、
前記流体保持室は、エアバッグにより形成される、
基板処理装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の基板処理装置であって、
前記流体保持室の前記弾性領域は、弾性膜により形成される、
基板処理装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記基板処理装置は、前記流体保持室に供給される流体の圧力を制御するための電空レギュレータを有する、
基板処理装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記基板処理装置は、触媒基準エッチングにより基板を処理する、
基板処理装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
前記パッドは開口部を有し、
前記開口部から、基板の処理に使用するための流体を基板の表面に供給するように構成される、
基板処理装置。
【請求項１７】
メカストッパ装置であって、
第１方向に移動可能であり、前記第１方向に対して所定の角度をなす第１傾斜面を有する第１部材と、
前記第１部材の前記第１傾斜面とスライド可能に接する第２傾斜面を有する第２部材と、を有し、
前記第２部材は、他の移動部材が接触することで他の移動部材の停止位置を画定するための停止面を備え、
前記第２部材の前記停止面は、前記第１部材が前記第１方向に移動することで、前記第１方向に垂直な第２方向に変位可能である、
メカストッパ装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のメカストッパ装置であって、前記第１部材を前記第１方向に移動させるためのボールネジを有し、前記ボールネジのネジ軸は前記第１方向に延びる、メカストッパ装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のメカストッパ装置であって、前記ボールネジの前記ネジ軸はモータにより回転駆動される、メカストッパ装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載のメカストッパ装置であって、
前記第２部材は、
第２方向に延びるボルトと、
前記ボルトを受け入れ可能なネジ受け部と、を有し、
前記停止面は、前記ボルトの頭部に画定される、
メカストッパ装置。
【請求項２１】
請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載のメカストッパ装置であって、
前記第２部材に対して、前記第２部材から前記第１部材に向かう第２方向に力Ｆが加えられたときに、前記第２部材が前記第１部材に対して変位しないように、前記第１傾斜面の前記所定の角度が決定される、
メカストッパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ヘッド高さ調整装置およびヘッド高さ調整装置を備える基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造において、基板の表面を研磨する化学機械研磨（ＣＭＰ，Chemical Mechanical Polishing）装置が知られている。ＣＭＰ装置では、研磨テーブルの上面に研磨パッドが貼り付けられて、研磨面が形成される。このＣＭＰ装置は、トップリングによって保持される基板の被研磨面を研磨面に押しつけ、研磨面に研磨液としてのスラリーを供給しながら、研磨テーブルとトップリングとを回転させる。これによって、研磨面と被研磨面とが摺動的に相対移動され、被研磨面が研磨される。
【０００３】
ここでＣＭＰを含む平坦化技術については、近年、被研磨材料が多岐に渡り、またその研磨性能（例えば平坦性や研磨ダメージ、更には生産性）に対する要求が厳しくなっている。ＣＭＰ装置では、半導体装置の微細化により、研磨性能および清浄度への要求が高まってきている。
【０００４】
このような状況のなかで、ＣＭＰ装置において、処理される基板よりも寸法の小さなサイズの研磨パッドを用いて基板を処理することがある（たとえば特許文献１）。一般に、処理される基板よりも寸法の小さなサイズの研磨パッドは、基板に局所的に生じた凹凸を平坦化したり、基板の特定の部分だけを研磨したり、基板の位置に応じて研磨量を調整したりでき、コントロール性に優れる。
【０００５】
一方、新たな平坦化方法も提案されており、触媒基準エッチング（catalyst referred etching：以下ＣＡＲＥ）法もその一つである。ＣＡＲＥ法は、処理液の存在下において、触媒材料近傍のみにおいて処理液中から被研磨面との反応種が生成され、触媒材料と被研磨面を近接乃至接触させることで、触媒材料との近接乃至接触面において、選択的に被研磨面のエッチング反応を生じさせることが可能である（たとえば特許文献２）。例えば、凹凸を有する被研磨面においては、凸部と触媒材料とを近接乃至接触させることで、凸部の選択的エッチングが可能になり、より被研磨面の平坦化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６５６１８８１号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１５／１５９９７３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＭＰ装置およびＣＡＲＥ装置における研磨パッドにエアバッグが用いられることがある。ＣＭＰ装置やＣＡＲＥ装置の場合、エアバッグの下面に研磨パッドが貼り付けられる。そして、エアバッグに供給する空気の圧力によりエアバッグを膨らませて、研磨パッドを研磨される基板に均一に接触させ、また接触圧力を調整することができる。基板を研磨する場合、研磨速度は、研磨パッドと基板との接触面積に依存し、接触面積が小さくなると研磨速度は低下する。ＣＭＰ装置およびＣＡＲＥ装置において、研磨パッドは消耗ないし劣化するので交換する必要がある。研磨パッドを交換すると、それまでの研磨パッドと基板との接触状況が変化することがある。基板を部分的に研磨するために、処理される基板よりも寸法の小さなサイズの研磨パッドを使用する場合、基板の局所的な研磨量を精密
に制御する必要があるので、研磨パッドの交換により研磨パッドと基板との接触状況が変化することは好ましくない。そのため、研磨パッドを交換する度に、研磨パッドと基板との接触状況を最適にするために、研磨パッドを備える研磨ヘッドの高さを調整する作業を行われる。
【０００８】
本発明は、容易に基板に対する処理ヘッドの高さを調整するための高さ調整装置を提供することを１つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の形態によれば、基板処理装置が提供され、かかる基板処理装置は、基板を保持するための基板保持面を備えるテーブルと、前記テーブルの保持された基板を処理するためのパッドと、前記パッドを保持するためのヘッドと、前記ヘッドを、前記テーブルの前記基板保持面に対して垂直な方向に移動させるためのアクチュエータと、前記基板保持面に対して垂直な方向の前記ヘッドの移動を停止させるためのメカストッパ装置と、を有し、前記メカストッパ装置は、前記基板保持面に平行な方向である第１方向に移動可能であり、前記第１方向に対して所定の角度をなす第１傾斜面を有する第１部材と、前記第１部材の前記第１傾斜面とスライド可能に接する第２傾斜面を有する第２部材と、を有し、前記第２部材は、前記アクチュエータ、または、前記アクチュエータに連結される、前記ヘッドを昇降させるための昇降部材が接触することで、前記ヘッドの停止位置を画定するための停止面を備え、前記第２部材の前記停止面は、前記第１部材が前記第１方向に移動することで、前記基板保持面に対して垂直な第２方向に変位可能である。第１の形態の基板処理装置によれば、メカストッパ装置によりヘッドの停止位置を決定することができ、メカストッパ装置を調整することでヘッドの停止位置を調整することができる。
【００１０】
第２の形態によれば、第１の形態による基板処理装置において、前記メカストッパ装置は、前記第１部材を前記第１方向に移動させるためのボールネジを有し、前記ボールネジのネジ軸は前記第１方向に延びる。第２の形態による基板処理装置によれば、ボールネジによりメカストッパの停止位置を調整することができ、より簡易にヘッドの停止位置を調整することができる。
【００１１】
第３の形態によれば、第２の形態による基板処理装置において、前記メカストッパ装置は、前記ボールネジの前記ネジ軸はモータにより回転駆動される。
【００１２】
第４の形態によれば、第１の形態から第３の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記メカストッパ装置の前記第２部材は、第２方向に延びるボルトと、前記ボルトを受け入れ可能なネジ受け部と、を有し、前記停止面は、前記ボルトの頭部に画定される。
【００１３】
第５の形態によれば、第１の形態から第４の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記アクチュエータから前記メカストッパの前記第２部材に対して、前記第２方向に力Ｆが加えられたときに、前記第２部材が前記第１部材に対して変位しないように、前記第１傾斜面の前記所定の角度が決定される。
【００１４】
第６の形態によれば、第１の形態から第５の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記アクチュエータは空気圧により前記ヘッドを移動させるためのエアシリンダを有する。
【００１５】
第７の形態によれば、第１の形態から第６の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記テーブルに保持された基板の表面に対する前記ヘッドの位置を測定するための変位センサを有する。第７の形態による基板処理装置によれば、測定された処理
される基板の表面に対するヘッドの位置に応じて、基板処理装置を制御することで、処理中に適切なパッドと基板との接触状態を維持することができる。
【００１６】
第８の形態によれば、第７の形態による基板処理装置において、前記アクチュエータに連結される、前記ヘッドを昇降させるための昇降部材と、前記テーブルの前記基板保持面に対して一定の距離に配置されるベース部材と、を有し、前記変位センサは前記昇降部材に取り付けられており、前記昇降部材と前記ベース部材との間の距離を測定可能である。
【００１７】
第９の形態によれば、第７の形態による基板処理装置において、前記アクチュエータに連結される、前記ヘッドを昇降させるための昇降部材を有し、前記変位センサは、前記昇降部材に取り付けられており、前記昇降部材と前記テーブルに保持されている基板の表面との間の距離を測定可能である。
【００１８】
第１０の形態によれば、第８の形態による基板処理装置において、前記ベース部材に取り付けられる第２変位センサを有し、前記第２変位センサは、前記ベース部材と前記テーブルに保持されている基板の表面との間の距離を測定可能である。
【００１９】
第１１の形態によれば、第１の形態から第１０の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記ヘッドは、流体を保持する流体保持室を有し、前記流体保持室は、保持される流体の圧力に応じて弾性的に変形する弾性領域を有し、前記弾性領域に前記パッドが取り付けられる。
【００２０】
第１２の形態によれば、第１１の形態による基板処理装置において、前記流体保持室は、エアバッグにより形成される。
【００２１】
第１３の形態によれば、第１１の形態による基板処理装置において、前記流体保持室の前記弾性領域は、弾性膜により形成される。
【００２２】
第１４の形態によれば、第１１の形態から第１３の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記基板処理装置は、前記流体保持室に供給される流体の圧力を制御するための電空レギュレータを有する。
【００２３】
第１５の形態によれば、第１の形態から第１４の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記基板処理装置は、触媒基準エッチングにより基板を処理する。
【００２４】
第１６の形態によれば、第１の形態から第１５の形態のいずれか１つの形態による基板処理装置において、前記パッドは開口部を有し、前記開口部から、基板の処理に使用するための流体を基板の表面に供給するように構成される。
【００２５】
第１７の形態によれば、メカストッパ装置が提供され、かかるメカストッパ装置は、第１方向に移動可能であり、前記第１方向に対して所定の角度をなす第１傾斜面を有する第１部材と、前記第１部材の前記第１傾斜面とスライド可能に接する第２傾斜面を有する第２部材と、を有し、前記第２部材は、他の移動部材が接触することで他の移動部材の停止位置を画定するための停止面を備え、前記第２部材の前記停止面は、前記第１部材が前記第１方向に移動することで、前記第１方向に垂直な第２方向に変位可能である。
第１７の形態のメカストッパ装置によれば、メカストッパ装置により他の移動部材の停止位置を決定することができ、メカストッパ装置を調整することで他の移動部材の停止位置を調整することができる。
【００２６】
第１８の形態によれば、第１７の形態によるメカストッパ装置において、前記第１部材
を前記第１方向に移動させるためのボールネジを有し、前記ボールネジのネジ軸は前記第１方向に延びる。
【００２７】
第１９の形態によれば、第１８の形態によるメカストッパ装置において、前記ボールネジの前記ネジ軸はモータにより回転駆動される。
【００２８】
第２０の形態によれば、第１７の形態から第１９の形態のいずれ１つの形態のメカストッパ装置において、前記第２部材は、第２方向に延びるボルトと、前記ボルトに係合可能に受け入れるネジ受け部と、を有し、前記停止面は、前記ボルトの頭部に画定される。
【００２９】
第２１の形態によれば、第１７の形態から第２０の形態のいずれ１つの形態のメカストッパ装置において、前記第２部材に対して、前記第２部材から前記第１部材に向かう第２方向に力Ｆが加えられたときに、前記第２部材が前記第１部材に対して変位しないように、前記第１傾斜面の前記所定の角度が決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態による基板処理装置の概略側面図である。
【図２】図１に示されるメカストッパ装置の構造を概略的に示す側面図である。
【図３】図２に示される状態から停止位置を変化させたメカストッパ装置を示す側面図である。
【図４Ａ】一実施形態によるヘッドの構造を概略的に示す側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されるヘッドを下方向から見た図であり、パッドとウェハＷｆとの接触領域を示す図である。
【図５Ａ】一実施形態によるヘッドの構造を概略的に示す側面図であり、エアバッグに気体が供給されている状態を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示される状態におけるパッドとウェハＷｆとの接触領域を示している
【図６】一実施形態によるヘッドの構造を概略的に示す側面図である。
【図７】一実施形態によるヘッドの構造を概略的に示す側面図である。
【図８】一実施形態による基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図９】一実施形態による基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図１０】一実施形態による基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図１１】一実施形態による基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図１２】一実施形態による基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図１３】一実施形態としての基板処理システムの基板処理装置の概略平面図である。
【図１４】一実施形態による基板処理装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図１５】図１４に示される基板処理装置の上面図である。
【図１６】一実施形態による基板処理装置を概略的に示す上面図である。
【図１７】図９の基板処理装置１０を用いて、ウェハＷｆに対するヘッドの高さのゼロ点を求める処理フローを示す図である。
【図１８】ヘッドの高さのゼロ点の近似式の一例を模式的に示すグラフである。
【図１９】一実施形態による、図９に示される基板処理装置における変位センサを用いたヘッド高さ制御を行いながら、ウェハを処理するフローを示す図である。
【図２０】一実施形態による、図１０に示される基板処理装置における変位センサを用いたヘッド高さ制御を行いながら、ウェハを処理するフローを示す図である。
【図２１】一実施形態による、図１１に示される基板処理装置における変位センサを用いたヘッド高さ制御を行いながらウェハＷｆを処理するフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明に係るヘッド高さ調整装置およびヘッド高さ調整装置を備える基板処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
【００３２】
図１３は、一実施形態としての基板処理システムの基板処理装置１０の概略平面図である。基板処理装置１０は、ＣＡＲＥ法を利用して、基板上の半導体材料（被処理領域）のエッチング処理を行う装置である。あるいは、基板処理装置１０を、基板よりも寸法の小さなパッドを用いるＣＭＰ装置として構成することもできる。基板処理システムは、基板処理装置１０と、基板を洗浄するように構成された基板洗浄部と、基板を搬送する基板搬送部とを備えている。また、必要に応じて基板乾燥部も備えてよい（図示省略）。基板搬送部は、ウェット状態の基板およびドライ状態の基板を別々に搬送できるように構成される。更に半導体材料の種類によっては、本基板処理装置による処理の前もしくは後において、従来の処理される基板の寸法よりも大きなパッドを用いるＣＭＰによる処理を行って良く、よって更にＣＭＰ装置を備えてよい。さらに、基板処理システムは、化学気相成長（ＣＶＤ）装置、スパッタ装置、メッキ装置、およびコーター装置などの成膜装置を含んでもよい。本実施例では、基板処理装置１０は、ＣＭＰ装置とは別体のユニットとして構成されている。基板洗浄部、基板搬送部およびＣＭＰ装置は、周知技術であるので、以下では、これらの図示および説明は省略する。
【００３３】
基板処理装置１０は、基板を保持部するためのテーブル２０と、触媒を保持するパッドを備えるヘッド３０と、処理液供給部４０と、揺動アーム５０と、コンディショニング部２００と、制御部３００と、を備えている。テーブル２０は基板保持面を備え、基板保持面に基板の一種としてのウェハＷｆを保持するように構成されている。本実施形態では、テーブル２０は、ウェハＷｆの被処理面が上方を向くようにウェハＷｆを保持する。また、本実施形態では、テーブル２０は、ウェハＷｆを保持するための機構として、ウェハＷｆの裏面（被処理面と反対側の面）を真空吸着する真空吸着プレートを有する真空吸着機構を備えている。真空吸着の方式としては、吸着面に真空ラインに接続された複数の吸着穴を有する吸着プレートを用いた点吸着の方式、吸着面に溝（例えば同心円状）を有し、溝内に設けた真空ラインへの接続穴を通して吸着する面吸着の方式のいずれを用いても良い。また、吸着状態の安定化のために、吸着プレート表面にバッキング材を貼り付け、本バッキング材を介してウェハＷｆを吸着しても良い。ただし、ウェハＷｆを保持するための機構は、公知の任意の機構とすることができ、例えば、ウェハＷｆの周縁部の少なくとも１ヶ所においてウェハＷｆの表面および裏面をクランプするクランプ機構であっても良く、またウェハＷｆの周縁部の少なくとも１ヶ所においてウェハＷｆの側面を保持するローラチャック機構であっても良い。かかるテーブル２０は、駆動部モータ、アクチュエータ（図示省略）によって、回転可能に構成されている。
【００３４】
図１３に示される実施形態のヘッド３０は、その下端に触媒を保持するように構成されている。本実施形態では、ヘッド３０の寸法は、ウェハＷｆの寸法よりも小さい。すなわち、ヘッド３０からウェハＷｆに向けて投影した場合のヘッド３０の投影面積は、ウェハＷｆの面積よりも小さい。また、ヘッド３０は、駆動部すなわちアクチュエータ（図示省略）によって回転可能に構成されている。また、ヘッド３０の触媒をウェハＷｆに接触摺動させるためのモータやエアシリンダを揺動アーム５０に備えている（図示省略）。次に、処理液供給部４０は、ウェハＷｆの表面に処理液ＰＬを供給するように構成されている。ここで、図１３では処理液供給部４０は１つだが、複数配置されていても良く、その場合各処理液供給部から異なる処理液を供給しても良い。また、エッチング処理後に本基板処理装置１０において、ウェハＷｆの表面の洗浄を行う場合、処理液供給部４０からは洗浄用薬液や水を供給しても良い。また、他の実施形態として、処理液供給部４０は、処理
液ＰＬを揺動アーム５０およびヘッド３０の内部を通って、ヘッド３０の表面から処理液ＰＬをウェハＷｆの表面に供給するように構成してもよい。
【００３５】
揺動アーム５０は、駆動部すなわちアクチュエータ（図示省略）によって、回転中心５１を中心として揺動可能に構成されている。また、ヘッド３０は、上下移動可能に構成されており、ウェハＷｆにヘッド３０を押し当てることが可能である。揺動アーム５０の先端（回転中心５１と反対側の端部）には、ヘッド３０が回転可能に取り付けられている。
【００３６】
図１は、一実施形態による基板処理装置１０の概略側面図である。図１に示されるように、ヘッド３０は、シャフト５２に連結される。シャフト５２は、ボールスプライン５４、スリップリング５６、およびロータリージョイント５８により回転可能に支持される。ボールスプライン５４は、ベース６０に連結される。なお、スリップリング５６に代えて、ロータリーコネクタを使用してもよく、また非接触式に電気接続を実現してもよい。ヘッド３０は、回転モータ６２により、ベルト６４を介して回転させることが可能である。シャフト５２は、エアシリンダ６６により軸方向に駆動される。エアシリンダ６６は、エアベアリングシリンダを用いることができる。エアベアリングシリンダを使用することで摺動抵抗を減らし、またヒステリシスを低減することもできる。エアシリンダ６６は、エアシリンダ６６に連結される昇降部材６８を介してシャフト５２に連結される。そのため、エアシリンダ６６により、ヘッド３０のウェハＷｆに対する高さを変更することができる。なお、図示の明瞭化のために、図１には図示しないが、基板処理装置は１０、処理液ＰＬおよび／または水をヘッド３０の表面のから供給できるように、シャフト５２およびヘッド３０の内部に処理液供給通路を有する。あるいは、処理液ＰＬおよび／または水は、図１３に示される処理液供給部４０により、ヘッド３０の外側から供給するようにしてもよい。
【００３７】
図１に示される基板処理装置１０は、エアシリンダ６６により移動される昇降部材６８の停止位置を画定するためのメカストッパ装置１００を備える。メカストッパ装置１００は、昇降部材６８に接触して昇降部材６８およびヘッド３０の停止位置を画定する。メカストッパ装置１００は、昇降部材６８の移動を途中で制止できるように、昇降部材６８の移動軌跡上、すなわち、昇降部材６８とベース６０との間の位置に配置される。また、メカストッパ装置１００は、ベース６０に連結固定される。
【００３８】
図２は、図１に示されるメカストッパ装置１００の構造を概略的に示す側面図である。図３は、図２の状態から停止位置を変化させたメカストッパ装置１００を示す側面図である。図２、３に示されるように、メカストッパ装置１００は、第１くさび形部材１０２と第２くさび形部材１０４とを有する。また、メカストッパ装置１００は、第１くさび形部材１０２に連結されるボールネジ１２０、およびボールネジ１２０を駆動するためのモータ１２２を有する。第１くさび形部材１０２は、ボールネジ１２０のネジ軸１２４の方向に対して所定の角度をなす第１傾斜面１０６を備える。また、第１くさび形部材１０２は、ベース６０に固定される案内手段１０３によりネジ軸１２４に平行な方向に移動可能である。第２くさび形部材１０４は、第１傾斜面１０６にスライド可能に接する第２傾斜面１０８を備える。第１くさび形部材１０２は、ボールネジ１２０のナット１２６に連結されている。また、第２くさび形部材１０４は、ベース６０に固定される案内手段１０５によりネジ軸１２４に垂直な方向に移動可能である。
【００３９】
第２くさび形部材１０４はネジ受部１１０を有する。ネジ受け部１１０にはボルト１１２が係合する。ボルト１１２は、ウェハＷｆの表面に垂直な方向に延びる。ボルト１１２の頭部１１４は昇降部材６８に接触可能に構成され、昇降部材６８の停止位置を画定する。ボルト１１２を回転させること、ネジ受部１１０に対するボルト１１２の頭部１１４の高さを調整することができ、それにより昇降部材６８の停止位置を手動により調整可能で
ある。
【００４０】
モータ１２２によりネジ軸１２４を回転させることで、ナット１２６がネジ軸１２４に沿って移動する。そのため、ナット１２６に連結されている第１くさび形部材１０２もネジ軸１２４の方向に移動する。第１くさび形部材１０２の移動にともない、第１くさび形部材１０２の第１傾斜面１０６にスライド可能に係合する第２傾斜面１０８により、第２くさび形部材１０４がネジ軸１２４に垂直な方向に移動することができる（図２、図３参照）。そのため、エアシリンダ６６により昇降部材６８を移動させる場合の停止位置を調整可能であり、ひいてはヘッド３０のウェハＷｆ表面に対する停止位置を調整することができる。
【００４１】
本実施形態によるメカストッパ装置１００においては、ボールネジ１２０による横方向の変位を高さ方向の変位に変換している。そのため、揺動アーム５０内の高さ方向（ウェハＷｆの表面に垂直な方向）にボールネジを設けるスペースが無い場合であっても、水平方向（ウェハＷｆの表面に平行な方向）にボールネジを配置するスペースがあれば、メカストッパ装置を配置することができる。また、第１傾斜面１０６および第２傾斜面１０８の傾斜角度により、横方向の変位を高さ方向に変換しているために、ボールネジ１２０の横方向の移動ピッチよりも細かく高さ方向の位置調整を行うことができる。また、エアシリンダ６６からボルト１１２を介して第２くさび形部材１０４に下方向の力Ｆが与えられる場合（図３参照）、第１傾斜面１０６と第２傾斜面１０８との間の静止摩擦係数をμ、力Ｆの傾斜面１０６、１０８に垂直な方向の成分をＦｖ、平行な成分をＦＨとすると、μＦｖ≧ＦＨを満たすように傾斜面１０６、１０８の角度を選択することで、モータ１２２のブレーキに負荷を与えることなく、エアシリンダ６６からの押しつけ荷重を支えることができる。メカストッパ装置１００を使用して、ヘッド３０の停止位置の調整をする場合、ある程度まではボルト１１２により手動で停止位置を調整し、その後、ボールネジ１２０を使用して、より詳細にヘッド３０の停止位置を調整することができる。
【００４２】
図４Ａは、一実施形態によるヘッド３０の構造を概略的に示す側面図である。図４Ｂは、図４Ａに示されるヘッド３０を下方向から見た図であり、パッド３３とウェハＷｆとの接触領域を示している。図４Ａに示されるヘッド３０は、ヘッド本体３１を有する。ヘッド本体３１は、シャフト５２に接続される（図１参照）。ヘッド本体３１には袋状のエアバッグ３２が取り付けられている。エアバッグ３２の内部には、気体を保持する流体保持室３７が画定され、図示しない気体供給流路により流体保持室３７に気体（たとえば空気または窒素）を供給および排出することができる。エアバッグ３２の下面は、気体が供給されていない状態において、平坦になるように形成される。エアバッグ３２の下面にはパッド３３が取り付けられる。また、エアバッグ３２の下面以外はヘッド本体３１または他の部材により固定され、気体が供給されたときにエアバッグ３２の下面だけが膨張する。パッド３３は例えば両面テープまたは接着剤でエアバッグ３２に取り付けることができる。パッド３３は、ＣＡＲＥ用の触媒が付与されたパッドとすることができる。あるいは、パッドをＣＭＰ用のパッドとすることもできる。図４Ａに示されるヘッド３０は、中心に処理液ＰＬを通すための処理液通路３５が形成されており、パッド３３の中心から処理液ＰＬを供給することができる。
【００４３】
図４Ａに示されるヘッド３０においては、エアバッグ３２に供給する気体の圧力により、処理されるウェハＷｆとパッド３３との間の接触圧力を調整することができる。たとえば、メカストッパ装置１００により、ヘッド３０の下降位置の最下点をウェハＷｆに圧力ゼロで接触する位置、あるいはわずかに接触しない位置に調整しておき、ヘッド３０とウェハＷｆとの接触圧力をエアバッグ３２に供給される気体の圧力により調整することができる。
【００４４】
また、エアバッグ３２に供給する気体の量によりパッド３３とウェハＷｆとの接触面積を調整することもできる。図４Ａは、エアバッグ３２に気体が供給されていない状態を示しており、図４Ｂは、パッド３３とウェハＷｆとの接触領域を示している。図４Ａ，４Ｂの例においては、エアバッグ３２に気体が供給されていないので、パッド３３の表面は平坦であり、パッド３３の全面がウェハＷｆに接触している。一方、図５Ａは、エアバッグ３２に気体が供給されている状態を示している。図５Ｂは、図５Ａの状態におけるパッド３３とウェハＷｆとの接触領域を示している。図５Ａに示されるように、エアバッグ３２は気体によりパッド３３の表面が下に凸となるように膨張している。そのため、図５Ｂに示されるように、パッド３３とウェハＷｆとの接触面積が図４Ａ、４Ｂの場合に比べて小さくなる。パッド３３とウェハＷｆとの接触面積を小さくすることで、より局所的にウェハＷｆ表面を処理することができる。このように、ヘッド３０の下降位置の最下点、およびエアバッグ３２に供給する気体の量を調整することで、パッド３３とウェハＷｆとの接触面積を調整することができる。
【００４５】
図６は一実施形態によるヘッド３０の構造を概略的に示す側面図である。図６に示されるヘッド３０は、ヘッド本体３１を有する。ヘッド本体３１は、シャフト５２に接続される（図１参照）。ヘッド本体３１にはエアバッグ３２が取り付けられている。エアバッグ３２の内部には、気体を保持する流体保持室３７が画定され、気体供給流路３６により気体（たとえば空気または窒素）を流体保持室３７に供給および排出することができる。エアバッグ３２にはパッド３３が取り付けられる。パッド３３は例えば両面テープまたは接着剤でエアバッグ３２に取り付けることができる。パッド３３は、ＣＡＲＥ用の触媒が付与されたパッドとすることができる。あるいは、パッドをＣＭＰ用のパッドとすることもできる。
【００４６】
図７は一実施形態によるヘッド３０の構造を概略的に示す側面図である。図７に示されるヘッド３０は、ヘッド本体３１を有する。ヘッド本体３１は、シャフト５２に接続される（図１参照）。ヘッド本体３１には気体を保持する流体保持室３７が画定される。流体保持室３７の底面は弾性膜３８で形成される。そのため、流体保持室３７に気体が供給されると弾性膜３８が弾性的に変形する。弾性膜３８の下側にはパッド３３が取り付けられる。パッド３３は例えば両面テープまたは接着剤で弾性膜３８に取り付けることができる。パッド３３は、ＣＡＲＥ用の触媒が付与されたパッドとすることができる。あるいは、パッドをＣＭＰ用のパッドとすることもできる。図６および図７のヘッド３０は、図４、５に示される実施形態のヘッド３０と同様の効果を持つ。
【００４７】
図８は、一実施形態による基板処理装置１０の構成を概略的に示す側面図である。図８で示される基板処理装置１０は図７で示されるヘッド３０を使用している。図８の基板処理装置１０は、ウェハＷｆを保持する回転可能なテーブル２０を有する。ヘッド３０は、シャフト５２に回転可能に取り付けられている。シャフト５２およびヘッド３０の中心には、ヘッド３０の流体保持室３７へ気体を供給するための気体供給流路３６が形成されている。気体供給流路３６は気体供給源７０に接続されており、流体保持室３７への気体の供給量は電空レギュレータ７２により制御される。図８の基板処理装置１０は、ヘッド３０の下降位置を調整するためのメカストッパ装置１００を備える。図８の基板処理装置１０においては、揺動アーム５０のベース６０にねじ込まれたボルト１３０により、昇降部材６８およびヘッド３０の停止位置を画定している。つまり、ボルト１３０のねじ込み位置を変更することで、昇降部材６８およびヘッド３０の停止位置を変更することができる。しかし、図８の基板処理装置１０において、ボルト１３０に変えて、図１〜図３で説明したメカストッパ装置１００を使用してもよい。
【００４８】
図１４は、一実施形態による基板処理装置１０の構成を概略的に示す側面図である。図示のように、基板処理装置１０は、ウェハＷｆを保持するためのテーブル２０を有する。
図示の実施形態において、テーブル２０のウェハＷｆを保持する面は、ヘッド３０に取り付けられるパッド３３の表面の面積よりも大きい。処理されるウェハＷｆよりも半径の小さなパッド３３をウェハＷｆ上で搖動させてウェハＷを処理する基板処理装置においては、ウェハＷｆの外周を超えてパッド３３を揺動させる場合（オーバーハングさせる場合）がある。パッド３３をウェハＷｆからオーバーハングさせる場合、ウェハＷｆの外側ではパッド３３を支持する構造がない場合、パッド３３を保持するヘッド３０がウェハＷｆ面に対して傾くことがある。特に、図１４に示されるように、ヘッド３０が球面すべり軸受け３５のようなジンバル機構を介してシャフト５２に連結される場合は、ヘッド３０が傾きやすい。パッド３３がウェハに対してオーバーハングすると、ウェハＷｆのエッジ付近において接触圧力が集中する。パッド３３の表面とウェハＷｆの被処理面とが平行でない場合、パッド３３とウェハＷｆとの間の接触圧力分布が不均一になり、ウェハＷｆ面の処理速度の面内均一性が悪化する。特に、パッド３３がウェハＷｆに対してオーバーハングする場合は、パッド３３が大きく傾くことがあり、ウェハＷｆの処理速度の面内均一性を保つことができないことがある。そこで、図１４に示される実施形態において、テーブル２０は、処理されるウェハＷｆが配置されたときに、ウェハＷｆの外周よりも外側に位置する延長部２１を備える。かかる延長部２１の半径方向の寸法は任意であるが、パッド３３の半径程度かそれ以上であることが望ましい。
【００４９】
図１５は、図１４に示される基板処理装置１０の上面図である。一実施形態として、テーブル２０の延長部２１は、テーブル２０と一体的な構造とすることができる。また、図示のように延長部２１は、テーブル２０の外周の全体に設けることができる。なお、図１５に示される実施形態においては、延長部２１は、テーブル２０と一体的な構造としているが、他の実施形態として、テーブル２０と延長部２１とを独立した構造物となるように構成してもよい。その場合、延長部２１は、テーブルから独立して高さを調整できることが好ましい。
【００５０】
図１６は、一実施形態による基板処理装置１０を概略的に示す上面図である。図示のように、テーブル２０の延長部２１は、テーブル２０と別構造になっている。そのため、テーブル２０は回転可能であるのに対して、延長部２１は基板処理装置１０に固定されている。かかる構成により、図１５に示される実施形態の場合よりも延長部２１の面積を小さくすることができ、基板処理装置１０の全体の空間を効率的に活用することができる。また、延長部２１は、テーブル２０から独立して高さを調整できるように構成することができる。
【００５１】
図１４から図１６に示されるような、テーブル２０の延長部２１を備える実施形態においては、パッド３３をウェハ面からオーバーハングさせた場合でも、パッド３３が延長部２１により支持される。そのため、オーバーハング時でもパッド３３のウェハＷｆに対する接触状態（たとえば接触圧力の分布）を一定に維持することが可能となり、その結果、ウェハＷｆの処理速度の面内均一性を高めることができる。
【００５２】
なお、テーブル２０の延長部２１に、コンディショニング部２００を配置してもよい。そのような構成とすることで基板処理装置１０の全体の空間を効率的に活用することができる。
【００５３】
図９は、一実施形態による基板処理装置１０の構成を概略的に示す側面図である。図９の基板処理装置１０は、図１に示される基板処理装置１０に対して、変位センサ７４が追加された構成である。本実施形態の基板処理装置１０において、変位センサ７４は昇降部材６８に取り付けられており、昇降部材６８とベース６０との間の距離を測定することができる。ウェハＷｆが配置されるテーブル２０とベース６０との距離は一定であるので、昇降部材６８とベース６０との間の距離を測定することで、ヘッド３０とウェハＷｆとの
間の距離を決定することができる。変位センサ７４は制御部３００（図１３参照）と連絡可能であり、変位センサ７４から受け取った昇降部材６８とベース６０との間の距離に基づき、基板処理装置１０の動作を制御することができる。変位センサ７４の種類は任意であり、レーザー、渦電流、超音波などを用いた非接触式の変位センサでもよく、また、接触式の変位センサを使用してもよい。
【００５４】
図９の基板処理装置１０を使用し、ウェハＷｆの処理中にヘッド３０の高さを調整することができる。図１７は、図９の基板処理装置１０を用いて、ウェハＷｆに対するヘッド３０の高さのゼロ点を求める処理フローを示す図である。まず、基板処理装置１０は、ウェハＷｆをテーブル２０に配置させた状態において、ウェハＷｆの平面方向（横方向）に関するヘッド３０の位置がウェハＷｆの端部付近（ｘ１）になるようにヘッド３０を移動させる。この位置において、ヘッド３０がウェハＷｆに接触する位置まで、エアシリンダ６６で昇降部材６８を下降させることでヘッド３０を下降させる。ヘッド３０がウェハＷｆに接触した位置で、変位センサ７４で昇降部材６８とベース６０との間の距離ｙ１を測定する。この距離ｙ１をウェハＷｆとヘッド３０との距離がゼロであるゼロ点として制御部３００に記憶させる。次に、ヘッド３０を上昇させて、ヘッド３０の横方向の位置がウェハＷｆの中央付近（ｘ２）になるようにヘッド３０を移動させる。この位置において、上述のようにヘッド３０を下降させてウェハＷｆに接触させ、変位センサ７４で、ヘッド位置ｘ２における昇降部材６８とベース６０との間の距離ｙ２を測定する。そして、この距離ｙ２をヘッド位置ｘ２におけるゼロ点として制御部３００に記憶させる。次に、ヘッド３０を上昇させて、ヘッド３０の横方向の位置がウェハＷｆの反対側の端部付近（ｘ３）になるようにヘッド３０を移動させる。この位置において、上述のようにヘッド３０を下降させてウェハＷｆに接触させ、変位センサ７４で、ヘッド位置ｘ３における昇降部材６８とベース６０との間の距離ｙ３を測定する。そして、この距離ｙ３をヘッド位置ｘ３におけるゼロ点として制御部３００に記憶させる。ヘッド３０のそれぞれの横方向位置（ｘ１、ｘ２、ｘ３）における、ヘッド３０の高さのゼロ点（ｙ１、ｙ２、ｙ３）から、ウェハＷｆ位置に対するヘッド３０の高さのゼロ点に関する近似式を求めることができる。図１８は、ヘッド３０の高さのゼロ点の近似式の一例を模式的に示すグラフである。図１８において、横軸はヘッド３０の横方向における位置を示し、縦軸はヘッド３０の高さのゼロ点を示している。図１８は、図１７の方法で測定されたヘッド３０のゼロ点をプロットしたグラフである。図１８は、ゼロ点を表す近似式の一例として測定した３点のゼロ点を通る一次関数式ｙ＝ａｘ＋ｂでゼロ点を近似している。係数ａ、ｂは例えば最小二乗法で求めることができる。ウェハＷｆにゆがみがある場合や、ウェハＷｆを保持するテーブル２０が傾いている場合、ゼロ点は、ウェハＷｆの位置（たとえば半径方向の位置）により異なる。上述のように、予めウェハＷｆの位置ごとのゼロ点を測定および記憶し、ゼロ点の近似式を算出することで、ウェハＷｆの任意の位置に対するゼロ点を近似的に求めることができる。近似式を用いて、常にヘッド３０のゼロ点を監視しておくことで、ウェハＷｆの処理中にウェハＷｆに対するヘッド３０の横方向の位置に応じて常に最適なヘッド３０とウェハＷｆの接触状態を維持するように制御することができる。たとえば、ウェハＷｆの処理中にウェハＷｆに対するヘッド３０の位置に応じて、メカストッパ装置１００による停止位置を制御すること、または流体保持室３７に供給される気体の量を制御することで、ヘッド３０とウェハＷｆの接触状態を制御することができる。
【００５５】
図１９は、一実施形態による、図９に示される基板処理装置１０における変位センサ７４を用いたヘッド高さ制御を行いながら、ウェハＷｆを処理するフローを示す図である。ウェハＷｆの処理中にヘッド３０の横方向の位置ｘが取得される。ヘッド３０の位置ｘは、揺動アーム５０の位置に基づいて決定することができる。ヘッド３０の位置ｘにおけるヘッド高さのゼロ点を、上述の近似式を用いて算出する。また、ヘッド３０の位置ｘにおける変位センサ７４の読取値ｙｐおよびヘッド高さのゼロ点から、ヘッド位置ｘにおけるヘッド３０の高さ（現在の高さ）ｙｐ´を算出することができる。現在のヘッド高さおよ
びヘッド３０の目標高さｙｅとから高さの偏差Δ＝ｙｅ−ｙｐ´を算出する。かかる高さの偏差Δに基づいてヘッド３０の高さを調整する。これらの計算および基板処理装置１０の制御は制御部３００により行うことができる。
【００５６】
なお、図１６に示される実施形態のように、テーブル２０から独立して高さ制御ができる延長部２１を有する場合、延長部２１の高さを上述の近似式に基づいて調整してもよい。たとえば、上述の近似式を延長部２１まで拡張し、ヘッド３０が延長部２１に位置するときに、近似式で求められるヘッド高さのゼロ点が得られるように延長部２１の高さを調整することができる。また、ウェハＷｆの処理中にヘッド３０が延長部２１に位置するときも、図１９で説明したように、最適なヘッド３０とウェハＷｆとの接触状態を維持するようにヘッド３０の高さを制御することができる。
【００５７】
図１０は、一実施形態による基板処理装置１０の構成を概略的に示す側面図である。図１０の基板処理装置１０は、図１に示される基板処理装置１０に対して、変位センサ７４が追加された構成である。図１０の基板処理装置１０は、図９の基板処理装置１０とは異なり、変位センサ７４は、昇降部材６８とウェハＷｆの表面との間の距離を測定するように構成される。図１０の基板処理装置１０においては、変位センサ７４は、ウェハＷｆの表面にダメージを与えないように、非接触式の変位センサを利用することが望ましい。図１０の基板処理装置１０においても、図９の基板処理装置１０と同様の制御を行うことができる。しかし、図１０の本基板処理装置１０においては、変位センサ７４は昇降部材６８とウェハＷｆとの間の距離を測定している。そのために、処理開始前に、ウェハＷｆ上の１点についてヘッド３０のゼロ点を測定しておくことで、ウェハＷｆの処理中にヘッド３０とウェハＷｆ表面との距離の変動を変位センサ７４により監視して、ヘッド３０とウェハＷｆの接触状態を制御することができる。
【００５８】
図２０は、一実施形態による、図１０に示される基板処理装置１０における変位センサ７４を用いたヘッド高さ制御を行いながら、ウェハＷｆを処理するフローを示す図である。図１０の変位センサ７４は、昇降部材６８とウェハＷｆとの距離を直接的に測定することができるので、上述したような近似式でゼロ点を算出する必要はない。図２０に示されるように、ウェハＷｆの処理の開始前に、ヘッド３０を、たとえばウェハＷｆの中心付近に移動させて、ヘッド３０をウェハＷｆに接触させた状態で、変位センサ７４により昇降部材６８とウェハＷｆとの距離を測定し、ヘッド３０の高さのゼロ点ｙ０として制御部３００に記憶させる。ウェハＷｆの処理を開始すると、変位センサ７４でヘッド３０の現在の高さｙｐを測定する。ヘッド３０の現在の高さｙｐは、予め測定したゼロ点ｙ０からの変位量である。ウェハＷｆの処理中において、現在のヘッドの高さｙｐと目標高さｙｅとから偏差Δ＝ｙｅ−ｙｐを算出し、偏差Δに基づいてヘッド高さを調整する。これらの計算および基板処理装置１０の制御は制御部３００により行うことができる。また、テーブル２０が延長部２１を有する場合は、延長部２１の高さは、変位センサ７４を用いてテーブル２０上のウェハＷｆと同じ高さになるように調整してもよい。また、ウェハＷｆの処理中にヘッド３０が延長部２１に位置する場合も、上述のように最適なヘッド３０の高さとなるように制御してもよい。
【００５９】
図１１は、一実施形態による基板処理装置１０の構成を概略的に示す側面図である。図１１の基板処理装置１０は、図１に示される基板処理装置１０に対して、第１変位センサ７４ａおよび第２変位センサ７４ｂが追加された構成である。第１変位センサ７４ａは、昇降部材６８に取り付けられ、昇降部材６８とベース６０との間の距離を測定することができる。一方、第２変位センサ７４ｂは、ベース６０に取り付けられ、ベース６０とウェハＷｆの表面との間の距離を測定することができる。第１変位センサ７４ａは、接触式および非接触式のいずれの変位センサを使用してもよい。第２変位センサ７４ｂは、ウェハＷｆの表面にダメージを与えないように、非接触式の変位センサを利用することが望まし
い。
【００６０】
図１１の基板処理装置１０を使用し、ウェハＷｆの処理中にヘッド３０の高さを変更することができる。まず、図１１の基板処理装置１０を用いて、処理開始前に、ヘッド３０がウェハＷｆに接触する位置まで、エアシリンダ６６で昇降部材６８を下降させる。ヘッド３０がウェハＷｆに接触した位置で、第１変位センサ７４ａで昇降部材６８とベース６０との間の距離を測定する。この距離をウェハＷｆとヘッド３０との距離がゼロであるゼロ点として制御部３００に記憶させる。また、このとき、第２変位センサ７４ｂで、ベース６０とウェハＷｆの表面との間の距離を測定し、制御部３００に記憶させる。そのため、ウェハＷｆの表面の高さが一定でない場合でも、第２変位センサ７４ｂでベース６０とウェハＷｆの表面との距離を常に監視することができるので、ウェハＷｆの表面の高さの変化に応じてメカストッパ装置１００または流体保持室３７へ供給する気体の量を制御することで、ヘッド３０とウェハＷｆとの接触状態が最適になるように制御することができる。図１１の基板処理装置１０の場合、第２変位センサ７４ｂでベース６０とウェハＷｆの表面との距離を常に監視しているので、図９の基板処理装置１０の場合のように、予めウェハＷｆ上の複数個所でゼロ点を測定する必要はない。
【００６１】
図２１は、一実施形態による、図１１に示される基板処理装置１０における変位センサ７４ａ、７４ｂを用いたヘッド高さ制御を行いながらウェハＷｆを処理するフローを示す図である。図１１に示される基板処理装置１０においては、変位センサ７４ｂは、ベース６０のウェハＷｆに対する高さを直接的に測定することができるので、上述したような近似式でゼロ点を算出する必要はない。図２１に示されるように、ウェハＷｆの処理の開始前に、ヘッド３０を、たとえばウェハＷｆの中心付近に移動させて、ヘッド３０をウェハＷｆに接触させた状態で、変位センサ７４ａ、７４ｂにより昇降部材６８とベース６０との間の距離、およびベース６０とウェハＷｆとの間の距離を測定し、ゼロ点ｙａ０、ｙｂｏとして制御部３００に記憶させる。ウェハＷｆの処理を開始すると、各変位センサ７４ａ、７４ｂの出力値ｙａｐ、ｙｂｐからヘッド３０の現在の高さｙａｐ＋ｙｂｐを算出する。ウェハＷｆの処理中において、現在のヘッドの高さｙａｐ＋ｙｂｐと目標高さｙｅとから偏差Δ＝ｙｅ−（ｙａｐ＋ｙｂｐ）を算出し、偏差Δに基づいてヘッド高さを調整する。これらの計算および基板処理装置１０の制御は制御部３００により行うことができる。また、テーブル２０が延長部２１を有する場合は、延長部２１の高さは、変位センサ７４ａ、７４ｂを用いてテーブル上のウェハＷｆと同じ高さになるように調整してもよい。また、ウェハＷｆの処理中にヘッド３０が延長部２１に位置する場合も、上述のように最適なヘッド３０の高さとなるように制御してもよい。
【００６２】
図１２は、一実施形態による基板処理装置１０の構成を概略的に示す側面図である。図１２の基板処理装置１０は、図１の基板処理装置１０とは、ヘッド３０の昇降機構が異なる。図１２の基板処理装置１０は、ボールネジ７６およびボールネジ７６を駆動するためのモータ７８を有する。ボールネジ７６のネジ軸８０は、ウェハＷｆの表面に垂直な方向に延びる。ボールネジ７６の外筒８２は、昇降部材６８に連結される。昇降部材６８はリニアガイド８４に沿ってウェハＷｆの表面に垂直な方向に移動することができる。ボールネジ７６は、モータ７８によりネジ軸８０を回転させることで、外筒８２とともに昇降部材６８がベース６０に固定されたリニアガイド８４に沿ってウェハＷｆの表面に垂直な方向に移動する。モータ７８は、制御部３００により駆動制御される。そのため、モータ７８を制御することで、ヘッド３０のウェハＷｆ表面に対する高さを調整することができる。なお、図１、図８−図１１では図示を省略しているが、図１２に示されるリニアガイド８４と同様な案内手段により、昇降部材６８はウェハＷｆの表面に垂直な方向に移動可能である。
【００６３】
図１２の基板処理装置１０は、昇降部材６８に取り付けられた変位センサ７４を有する
。変位センサ７４は、図９に示される変位センサ７４と同様に、昇降部材６８とベース６０との間の距離を測定することができる。また、図１２の基板処理装置１０において、図１０、１１の変位センサ７４と同様の配置を採用することもできる。また、図１２の基板処理装置１０において、変位センサ７４を省略してもよい。
【００６４】
図１２に示される基板処理装置１０において、ヘッド３０は、図４〜図８に示されるヘッド３０と同様のものを採用することができる。
【００６５】
図１２に示される基板処理装置１０においては、ヘッド３０のウェハＷｆの表面に対する高さのゼロ点は以下のように決定することができる。まず、ウェハＷｆの処理開始前に、モータ７８のトルクを監視しながら、ボールネジ７６により昇降部材６８を下降させる。ヘッド３０がウェハＷｆに接触した瞬間にモータ７８にかかるトルクは上昇を開始する。そのため、モータ７８にかかるトルクが上昇を開始した直後に昇降部材６８の下降を停止する。そのときのボールネジ７６の位置をゼロ点として制御部３００に記憶させる。図１２の基板処理装置１０においては、ボールネジ７６のモータ７８を制御することで、ヘッド３０とウェハＷｆの表面との接触状態を制御することができる。他の実施形態で説明したように、変位センサ７４を利用して、ヘッド３０のウェハＷｆの表面に対する高さを測定および監視して、モータ７８の制御を行うことで、および／または、ヘッド３０の流体保持室３７へ供給する気体の量を制御することで、ヘッド３０とウェハＷｆとの最適な接触状態を維持するように制御してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０…基板処理装置
２０…テーブル
３０…ヘッド
３１…ヘッド本体
３２…エアバッグ
３３…パッド
３５…処理液通路
３６…気体供給流路
３７…流体保持室
３８…弾性膜
４０…処理液供給部
５０…揺動アーム
５１…回転中心
５２…シャフト
５４…ボールスプライン
５６…スリップリング
５８…ロータリージョイント
６０…ベース
６２…モータ
６４…ベルト
６６…エアシリンダ
６８…昇降部材
７０…気体供給源
７２…電空レギュレータ
７４…変位センサ
７４ａ…第１変位センサ
７４ｂ…第２変位センサ
７６…ボールネジ
７８…モータ
８０…ネジ軸
８２…外筒
８４…リニアガイド
１００…メカストッパ装置
１０２…第１くさび形部材
１０４…第２くさび形部材
１０６…第１傾斜面
１０８…第２傾斜面
１１０…ネジ受部
１１２…ボルト
１１４…頭部
１２０…ボールネジ
１２２…モータ
１２４…ネジ軸
１２６…ナット
１３０…ボルト
３００…制御部
ＰＬ…処理液
Ｗｆ…ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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