CN105390417A - 抛光组件及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抛光组件及基板处理装置,用于对基板进行抛光处理,该抛光组件具有:抛光台,该抛光台用于支承所述基板且该抛光台能够旋转;以及安装有抛光垫的一个抛光头,该抛光头构成为能够旋转,且构成为能够向靠近所述抛光台的方向及从该抛光台远离的方向移动,所述抛光垫具备第1部位与第2部位,所述第2部位在所述第1部位的外侧以包围所述第1部位的方式配置,所述第1部位与所述第2部位的特性相互不同。通过该抛光组件及基板处理装置能够抑制基板的损伤地进行研磨,或者,能够高效率地清洗去除粘性较大的异物等。

Description

抛光组件及基板处理装置
技术领域
本发明涉及基板的抛光处理技术。
背景技术
在半导体设备制造中,已知一种研磨基板的表面的化学机械研磨(CMP,ChemicalMechanicalPolishing)装置。具备CMP装置的基板处理系统具备用于进行基板的研磨处理的研磨单元(CMP单元)、用于进行基板的清洗处理及干燥处理的清洗单元,以及,向研磨单元交接基板并接收由清洗单元作清洗处理及干燥处理后的基板的装载/卸载单元等。在研磨单元中,在研磨台的上表面粘贴研磨垫而形成研磨面。该研磨单元将通过顶环保持的基板的被研磨面按压到研磨面,向研磨面供给作为研磨液的浆料并使研磨台与顶环旋转。由此,研磨面与被研磨面滑动地相对移动,对被研磨面进行研磨。申请人还对如下技术申请了专利(下述的专利文献2):将精加工处理单元与主要的研磨部分开地设置在CMP装置内,对基板进行少量追加研磨、清洗,其中该精加工处理单元对研磨后的基板,将比基板直径小的接触部件按压到基板并相对于基板进行相对运动。
另外,CMP装置有时也具备用于对处理对象物进行抛光处理的抛光处理单元。抛光处理单元具备设置处理对象物的抛光台和安装有比处理对象物直径小的抛光垫的抛光头,通过使抛光垫与处理对象物接触并相对运动从而对处理对象物进行抛光处理。在此,为了实现抛光处理状态的均一化,需要对抛光垫与处理对象物的接触状态进行控制。
对此,现有技术公开了如下技术:使用弹性部件将垫按压到处理对象物。即,在现有技术中,将垫安装到弹性部件,并对弹性部件的端部进行保持,在弹性部件的未安装有垫的一侧形成空间。并且,在现有技术中,在空间注入流体并使弹性部件向处理对象物侧挠曲,从而将垫按压到处理对象物。
另外,CMP装置以除去研磨处理后的处理对象物表面的研磨液、研磨残渣等为目的,有时也设置处理单元,该处理单元具备:设置处理对象物的台;安装有比处理对象物直径小的垫的头;及对头进行保持并在处理对象物面内进行水平运动的臂。处理单元通过使垫与处理对象物接触并相对运动,从而对处理对象物进行规定的处理。
如下述专利文献4所述,处理单元有时具有用于进行垫的倒角加工的砥石。砥石中与垫的角接触的部分形成为规定曲率的曲面。处理单元使垫旋转并将垫的角按压到砥石的曲面,从而进行垫的角的倒角加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-50436号公报
专利文献2:日本特开平8-71511号公报
专利文献3:日本特开2001-237206号公报
专利文献4:日本特开2001-310254号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在以往的精加工处理单元中,在基板与接触于基板的接触部件的界面中未充分供给处理液,例如研磨速度未充分提高,另外,清洗的效果也有改善的余地。另外,希望基板处理装置能够根据情况进行灵活的处理。进一步,在基板处理装置中,希望提高处理速度。
在上述的使用弹性部件将垫按压到处理对象物的技术中,有垫与处理对象物的接触状态的精密控制的问题。
即,在现有技术中,通过在与弹性部件邻接的空间注入流体使弹性部件向处理对象物侧挠曲,从而将垫按压到处理对象物。在此,在现有技术中,没有对弹性部件的挠曲的部分(空间膨胀的部分)的侧面进行的支承,因此,在空间注入流体将垫按压到处理对象物并使垫旋转、摆动时,有垫的位置沿处理对象物的面方向产生位置偏移的担忧。若垫的位置偏移,则由位置偏移导致垫产生扭结、扭曲,产生垫的破损、接触状态的不均一化,垫与处理对象物的接触位置产生偏移,其结果,有通过垫与处理对象物的接触来进行的处理的精度变差的担忧。
因此,本申请发明以如下为一个课题:提供一种能够对抛光处理中的抛光垫与处理对象物的接触状态进行精密控制的抛光头,使对处理对象物的抛光处理的均一性提高。
专利文献4所公开的技术未考虑抑制因处理对象物与垫的接触压力集中导致的处理速度的均一性的恶化,并且也未考虑均匀调整垫的与处理对象物接触的接触面。
即,若使抛光垫与处理对象物接触并相对运动,则在与处理对象物接触的垫的接触面的周缘部产生比其他部分高的压力。换言之,在与处理对象物接触的垫的接触面的周缘部产生压力集中。其结果,处理对象物的与垫的接触面的周缘部接触的部分与其他部分相比被过度处理,由此有有损于抛光处理速度的均一性的担忧。
另外,在专利文献4所公开的技术中,砥石侧为固定,通过垫侧的旋转、角度调整来实施倒角。在本方式中,在实施垫整个面的调整的情况下,由于砥石侧为固定,因此即使砥石变大而与垫的接触面的整个面接触,仅由垫的旋转难以使垫面内的相对速度分布为一定。因此,难以均匀调整倒角部以外的垫的研磨面。在此,垫的研磨面的调整的不均一性影响到之后的研磨中研磨速度、平坦化性能这些研磨性能的不均一性。另外,在现有技术中,真空吸引垫的倒角时的粉尘,但无法保证能够完全吸引,有一部分流入垫面的担忧。另外,没有用于防止粉尘流入垫面的具体的处理的记载。因此,在现有技术中,有在垫的倒角部以外的清洁度的维持上产生问题的担忧。
因此,本申请发明以如下为一个课题:抑制因与处理对象物接触的抛光垫的压力集中导致的在处理对象物面内的处理速度均一性的恶化,且均匀调整垫的与处理对象物接触的接触面。
用于解决课题的手段
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的,能够作为以下方式实现。
[方式1]
根据本发明的方式1,提供一种用于对基板进行抛光处理的抛光垫。该抛光垫具备第1部位与第2部位,该第2部位在第1部位的外侧以包围第1部位的方式配置。第1部位与第2部位的特性相互不同。
该抛光垫能够在用于对基板进行抛光处理的抛光处理装置中使用。抛光处理装置能够对在化学机械研磨装置被处理后的基板进行后处理。根据作为该后处理装置的抛光处理装置,能够在比化学机械研磨装置小的研磨负荷下进行研磨处理,从而能够抑制基板的损伤(缺陷)地进行精加工研磨,或者,能够去除在化学机械研磨装置产生的损伤。或者,与以往的辊清洗、笔清洗相比,能够高效率地清洗去除粘性较大的异物等。并且,在抛光垫中,在第1部位与第2部位,即在内侧与外侧,物理特性及处理性能的至少一方不同,因此能够进行更高度的抛光处理。另外,在本申请中,对基板进行抛光处理这一表述除对基板其本身进行抛光处理外,还包含对形成于基板上的特定部位的图案等进行抛光处理。
[方式2]
根据本发明的方式2,在方式1中,所述特性包含材质、硬度、密度、单层及层叠的不同、厚度、槽形状、压缩率、孔密度、孔尺寸、发泡结构、防水性、亲水性中的至少一个。根据该方式,使用第1部位与第2部位之间的不同,能够进行高度的抛光处理。
[方式3]
根据本发明的方式3,在方式2中,所述第2部位的肖氏硬度D比所述第1部位的肖氏硬度D小。根据该方式,第2部位与基板之间相比第1部位与基板之间,处理液更难以流通。因此,在通过第1部位的内部而从第1部位的中央部供给处理液的情况下,从第1部位朝向外侧扩散的处理液容易保持在第2部位的内侧。其结果,难以发生第1部位与基板之间的处理液不足,难以使基板受到损伤。或者,能够提高抛光处理速度。
[方式4]
根据本发明的方式4,提供一种用于对基板进行抛光处理的抛光处理装置。该抛光处理装置具备:抛光台,该抛光台用于支承基板且该抛光台构成为能够旋转;安装有方式1至方式3中任一方式的抛光垫的一个抛光头,该抛光头构成为能够旋转且能够向靠近抛光台的方向及从抛光台远离的方向移动,该抛光头的内部形成有内部供给线路,该内部供给线路用于将抛光处理用的处理液供给到基板。第1部位及第2部位安装于一个抛光头。根据该抛光处理装置,起到与方式1至方式3同样的效果。
[方式5]
根据本发明的方式5,在方式4中,第1部位与第2部位隔开间隔地配置。根据该方式,能够使处理液滞留在第1部位与第2部位之间。即,从第1部位朝向外侧扩散的处理液容易保持在第2部位的内侧。因此,难以发生第1部位与基板之间的处理液不足,基板难以受到损伤。或者,能够提高抛光处理速度。
[方式6]
根据本发明的方式6,提供一种用于对基板进行抛光处理的抛光处理装置。该抛光处理装置具备:抛光台,该抛光台用于支承基板且该抛光台构成为能够旋转;第1抛光头,该第1抛光头安装有方式1至方式3中任一方式的抛光垫的一部分,构成为能够旋转且能够向靠近抛光台的方向及从抛光台远离的方向移动,该第1抛光头的内部形成有内部供给线路,该内部供给线路用于将抛光处理用的处理液供给到基板;环状的第2抛光头,该第2抛光头安装有方式1至方式3中任一中的抛光垫的另一部分,在第1抛光头的外侧以包围第1抛光头的方式配置,构成为能够旋转且能够向靠近抛光台的方向及从抛光台远离的方向移动。第1部位安装于第1抛光头,第2部位安装于第2抛光头。根据该抛光处理装置,安装于第2抛光头的第2抛光垫与基板接触,从而能够抑制从形成于第1抛光头的内部的内部供给线路供给的处理液流出到第2抛光垫的外部。换言之,能够在第2抛光垫的内侧区域保持一定程度量的处理液。因此,能够遍及第1抛光垫与基板之间地供给充足量的处理液。因此,能够进一步抑制基板的损伤。或者,能够提高抛光处理效率。
[方式7]
根据本发明的方式7,提供一种基板处理装置。该基板处理装置具备化学机械研磨装置与用于对在化学机械研磨装置被处理后的基板进行后处理的方式4至方式6的任一方式的抛光处理装置。根据该基板处理装置,起到与方式1至方式6中任一方式相同的效果。
[方式8]
根据本发明的方式8,提供一种用于通过抛光处理装置对基板进行抛光处理的抛光处理方法。该抛光处理方法具备如下工序:将抛光垫安装到抛光头的工序,该抛光垫具有第1部位和第2部位,该第2部位在垫第1部位的外侧以包围垫第1部位的方式配置;在用于支承垫基板的抛光台配置垫基板的工序;从内部供给线路一边供给垫处理液,一边进行垫基板的抛光处理的工序,该内部供给线路设置于垫抛光头及垫第1部位的内部,用于将抛光处理用的处理液供给到垫基板。垫第1部位与垫第2部位的特性相互不同。根据该方法,起到与方式4相同的效果。
[方式9]
根据本发明的方式9,提供一种用于通过抛光处理装置对基板进行抛光处理的抛光处理方法。该抛光处理方法具备如下工序:在第1抛光头安装第1抛光垫,且在第2抛光头安装第2抛光垫的工序,该第1抛光垫形成有用于将抛光处理用的处理液供给到垫基板的内部供给线路,该第2抛光垫在垫第1抛光头的外侧以包围该第1抛光头的方式配置;在用于支承基板的抛光台配置垫基板的工序;一边从垫内部供给线路供给垫处理液,一边进行垫基板的抛光处理的工序。垫第1部位与垫第2部位的特性相互不同。根据该方法,起到与方式6相同的效果。
[方式10]
根据本发明的方式10,提供一种用于对基板进行抛光处理的抛光处理装置。该抛光处理装置具备:抛光台,该抛光台用于支承基板且该抛光台构成为能够旋转;第1抛光头,该第1抛光头能够安装用于对基板进行抛光处理的第1抛光垫,该第1抛光头构成为能够旋转且能够向靠近抛光台的方向及从抛光台远离的方向移动,该第1抛光头的内部形成有内部供给线路,该内部供给线路用于将抛光处理用的处理液供给到基板;环状的第2抛光头,该第2抛光头能够安装用于对基板进行抛光处理的第2抛光垫,且在第1抛光头的外侧以包围第1抛光头的方式配置,构成为能够旋转且能够向靠近抛光台的方向及从抛光台远离的方向移动。
根据该抛光处理装置,能够对在化学机械研磨装置被处理后的基板进行后处理。根据抛光处理装置,能够抑制基板的损伤(缺陷)地进行精加工研磨,或者,能够去除在化学机械研磨装置产生的损伤。或者,与以往的辊清洗、笔清洗相比,能够高效率地清洗去除粘性较大的异物等。并且,该抛光处理装置在第1抛光头的外侧具备第2抛光头,因此通过使安装于第2抛光头的第2抛光垫与基板接触,从而能够抑制从形成于第1抛光头的内部的内部供给线路供给的处理液流出到第2抛光垫的外部。换言之,能够在第2抛光垫的内侧区域保持一定程度量的处理液。因此,能够遍及第1抛光垫与基板之间地供给充足量的处理液。因此,能够进一步抑制基板的损伤。或者,能够提高清洗效率。另外,在本申请中,对基板进行抛光处理这一表述除对基板整体进行抛光处理外,还包含仅对基板上的特定部位进行抛光处理。
[方式11]
根据本发明的方式11,在方式10中,第2抛光头独立于第1抛光头且构成为能够向靠近抛光台的方向及从抛光台远离的方向移动。根据该方式,能够选择性地使用第1抛光头及第2抛光头的一方或双方,根据情况(例如,工序,应达成的品质等)进行灵活的处理。
[方式12]
根据本发明的方式12,在方式10或方式11中,具备以控制抛光处理装置的动作的方式构成的控制部。控制部可以设置为抛光处理装置专用,也可以设置为与化学机械研磨装置共用。
[方式13]
根据本发明的方式13,在方式12中,控制部构成为:在进行抛光处理时,将第1抛光头配置到用于使第1抛光垫与基板接触的位置,将第2抛光头配置到用于使第2抛光垫与基板接触的位置,以至少使第1抛光垫旋转的方式来控制抛光处理装置。根据该方式,在抛光处理中,能够在第2抛光垫的内侧区域保持一定程度量的处理液。因此,能够遍及第1抛光垫与基板之间地供给充足量的处理液。因此,能够进一步抑制基板的损伤。
[方式14]
根据本发明的方式14,在方式12或方式13中,控制部构成为:在进行抛光处理后的清洗时,将第1抛光头配置到用于使第1抛光垫与基板接触的位置,将第2抛光头配置到用于不使第2抛光垫与基板接触的位置,以至少使第1抛光垫旋转的方式来控制抛光处理装置。根据该方式,能够将清洗所使用的清洗液迅速地排出到第2抛光垫的外侧。因此,能够促进在抛光处理中产生的生成物(研磨除去物或清洗除去物)的从基板上的排出。
[方式15]
根据本发明的方式15,在方式12至方式14的任一方式中,控制部构成为:在抛光处理开始前,将第2抛光垫配置到用于与基板接触的位置,经由内部供给线路供给处理液。根据该方式,在抛光处理开始前,能够在第2抛光垫的内侧区域保持一定程度量的处理液。因此,能够将充足量的处理液预加载(事先供给)到基板上,能够抑制基板的损伤,或者,能够提高清洗效率。
[方式16]
根据本发明的方式16,在方式12至方式15的任一方式中,控制部构成为:在第1抛光头配置到用于使第1抛光垫与基板接触的位置,且第2抛光头配置到用于使第2抛光垫与基板接触的位置的状态下,在进行抛光处理时,以使第2抛光头经由第2抛光垫对基板进行按压的第2压力与第1抛光头经由第1抛光垫对基板进行按压的第1压力不同的方式,来控制抛光处理装置。根据该方式,能够以抛光处理的目的使用第1抛光头,主要以处理液保持的目的使用第2抛光头。例如,能够为了抛光处理使第1抛光头的压力最优化,且将第2抛光头的压力控制为用于保持处理液所必须的最低限度的压力。
[方式17]
根据本发明的方式17,在方式10至方式16的任一方式中,第2抛光头独立于第1抛光头而构成为能够旋转。根据该方式,能够进行更灵活的抛光处理。例如,能够为了抛光处理使第1抛光头的转速最优化,为了处理液的飞散抑制而使第2抛光头的转速最优化。
[方式18]
根据本发明的方式18,在方式10至方式17的任一方式中,抛光处理装置还具备安装于第1抛光头的第1抛光垫与安装于第2抛光头的第2抛光垫。第1抛光垫与第2抛光垫的特性不同。根据该方式,能够进行更灵活的抛光处理。例如,基于所需求抛光处理性能来确定第1抛光垫,为了提高处理液的保持性能,也可以使用紧贴性高,即柔软的抛光垫作为第2垫。或者,通过与方式11组合,从而能够对基板的各区域使用不同特性的抛光垫来进行抛光处理。
[方式19]
根据本发明的方式19,提供一种基板处理装置。该基板处理装置具备化学机械研磨装置与用于对在化学机械研磨装置被处理后的基板进行后处理的方式10至方式18的任一方式的抛光处理装置。根据该基板处理装置,起到与方式10至方式18的任一方式相同的效果。
[方式20]
根据本发明的方式20,提供一种用于通过抛光处理装置来对基板进行抛光处理的抛光处理方法。该方法具备以下工序:在用于支承基板的抛光台配置基板的工序;在使第1抛光垫与基板接触,且使第2抛光垫与基板接触的状态下,一边从内部供给线路供给处理液,一边进行抛光处理的工序,其中,该第1抛光垫安装于第1抛光头,该第1抛光头形成有用于将抛光处理用的处理液供给到基板的内部供给线路,该第2抛光头以在第1抛光头的外侧包围第1抛光头的方式配置。根据该方法,起到与方式10相同的效果。
[方式21]
根据本发明的方式21,提供一种用于通过抛光处理装置来对基板进行抛光处理的抛光处理方法。该方法具备以下工序:在用于支承基板的抛光台配置基板的工序;在使第2抛光垫与基板的接触状态下,从内部供给线路供给处理液的工序,其中,该第2抛光垫安装于第2抛光头,该第2抛光头以在形成有用于将抛光处理用的处理液供给到基板的内部供给线路的第1抛光头的外侧包围第1抛光头的方式配置;在供给处理液的工序之后,一边使安装于第1抛光头的第1抛光垫与基板接触,一边进行抛光处理的工序。根据该方法,起到与方式15相同的效果。
[方式22]
根据本发明的方式22,在方式20或方式21所述的抛光处理方法中,还具备以下工序:在抛光处理工序之后,在使第1抛光垫与基板接触,且使第2抛光垫不与基板接触的状态下,一边从内部供给线路供给清洗液一边进行清洗的工序。根据该方式,起到与方式14相同的效果。
[方式23]
根据本申请发明的方式23,一种抛光处理组件,具备:抛光台,该抛光台对处理对象物进行保持;抛光头,该抛光头安装有抛光垫,该抛光垫用于通过与所述处理对象物接触并相对运动从而对所述处理对象物进行抛光处理,所述抛光头具备:弹性部件,该弹性部件安装于所述抛光垫;按压机构,该按压机构能够通过向所述弹性部件供给流体从而调整所述抛光垫对所述处理对象物的接触力;及导向部件,该导向部件包围所述弹性部件的侧面整体。
[方式24]
根据本申请发明的方式24,在抛光处理组件的方式23中,所述导向部件能够在向所述弹性部件供给了流体的状态下包围所述弹性部件的侧面整体。
[方式25]
根据本申请发明的方式25,在方式23或方式24的抛光处理组件中,也可为,所述弹性部件包含袋体,该袋体的容积根据所述流体的供给量而改变,所述袋体包含所述流体相互不连通的多个空间,所述按压机构能够独立地向所述多个空间供给所述流体。
[方式26]
根据本申请发明的方式26,在方式25的抛光处理组件中,所述多个空间也可以同心圆状地配置。
[方式27]
根据本申请发明的方式27,在方式23至方式26的任一方式的抛光处理组件中,所述抛光处理组件进一步具备支撑部件,所述支撑部件安装于所述弹性部件的与所述处理对象物接触侧的面,所述抛光垫也可以经由所述支撑部件而安装于所述弹性部件。
[方式28]
根据本申请发明的方式28,在方式23至方式27的任一方式的抛光处理组件中,所述抛光垫的直径比所述处理对象物的直径小,所述抛光组件进一步具备:驱动机构,该驱动机构能够使所述抛光台旋转;以及抛光臂,该抛光臂对所述抛光头进行保持,并且该抛光臂能够使所述抛光头旋转并沿所述处理对象物的板面摆动。
[方式29]
根据本申请发明的方式29,一种处理装置,该处理装置具备:对所述处理对象物进行研磨处理的研磨组件、对所述处理对象物进行抛光处理的方式23至方式28的任一抛光处理组件、对所述处理对象物进行清洗处理的清洗组件及对所述处理对象物进行干燥处理的干燥组件。
[方式30]
根据本申请发明的方式30,一种处理组件,用于通过使处理对象物与直径比所述处理对象物的直径小的抛光垫接触并相对运动从而对所述处理对象物进行规定的处理,其具备:保持所述处理对象物的抛光台;安装所述抛光垫且将所述抛光垫按压到所述处理对象物的头;用于对所述头进行保持,并在与所述处理对象物之间进行相对运动的臂;及用于对所述抛光垫的与所述处理对象物接触的接触面的周缘部进行倒角的倒角结构,所述倒角结构具备调整部,该调整部具有用于进行所述抛光垫的调整的修整工具及用于保持所述修整工具的修整工具台,通过所述调整部一边调整所述抛光垫的接触面一边对所述接触面的周缘部进行倒角。
[方式31]
根据本申请发明的方式31,在方式30的处理组件中,所述倒角结构能够一边通过所述调整部对所述抛光垫的接触面进行调整,一边通过对所述接触面的周缘部以比该周缘部以外的部分更强的程度进行调整,从而对所述接触面的周缘部进行倒角。
[方式32]
根据本申请发明的方式32,在方式30或方式31的处理组件中,所述倒角结构能够具备突起,该突起形成于所述修整工具的与所述抛光垫接触的接触面的,与所述抛光垫的所述周缘部接触的部分。
[方式33]
根据本申请发明的方式33,在方式30或方式31的处理组件中,所述倒角结构也可以通过如下方式实现:在进行所述抛光垫的调整时,所述修整工具以所述抛光垫的所述周缘部与所述修整工具的与所述抛光垫接触的接触面的周缘部接触的方式配置。
[方式34]
根据本申请发明的方式34,在方式30至方式33的任一方式的处理组件中,所述倒角结构具备:配置于所述头与所述抛光垫之间的袋体;及能够通过向所述袋体供给流体来调整所述袋体的压力的按压机构,所述袋体包含以使所述流体相互不连通的方式配置的多个空间,所述按压机构能够以使所述多个空间中的最外周的空间的压力比其他空间的压力高的方式调整所述多个空间的压力。
[方式35]
根据本申请发明的方式35,在方式30至方式34的任一方式的处理组件中,也可以通过向所述处理对象物供给处理液,使所述台及所述头旋转,使所述抛光垫与所述处理对象物接触,使所述臂的抛光垫与所述处理对象物进行相对运动,从而来对所述处理对象物进行处理。
本发明除上述方式以外,用于对基板进行抛光处理的方法等,能够以各种各样的方式实现。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施例的基板处理装置的整体结构的概要俯视图。
图2是模式地表示研磨单元的立体图。
图3A是清洗单元的概要俯视图。
图3B是清洗单元的概要侧面图。
图4是表示抛光处理组件的概要结构的图。
图5是表示抛光头的内部结构的概要图。
图6A是表示抛光垫的结构的一例的说明图。
图6B是表示抛光垫的结构其他例的说明图。
图7是表示作为代替结构的抛光头及抛光垫的详细的剖视图。
图8是从下方观察抛光垫的图。
图9是表示抛光处理的各工序中抛光头的控制例的图表。
图10A是表示图9所示各工序中抛光头的状态的说明图。
图10B是表示图9所示各工序中抛光头的状态的说明图。
图10C是表示图9所示各工序中抛光头的状态的说明图。
图11是表示作为本发明一实施例的基板处理装置的整体结构的概要俯视图。
图12是模式地表示研磨单元的立体图。
图13A是清洗单元的概要俯视图。
图13B是清洗单元的概要侧面图。
图14是表示抛光处理组件的概要结构的图。
图15是表示雾供给部的概要结构的图。
图16A是表示抛光头的内部结构的概要图。
图16B是表示抛光头的内部结构的代替例的概要图。
图17是表示液供给系统的一例的概要图。
图18是表示液供给系统的其他例的概要图。
图19是表示抛光头及抛光垫的详细的剖视图。
图20是从下方观察抛光垫的图。
图21是表示抛光处理的各工序中抛光头的控制例的图表。
图22A是表示图21所示各工序中抛光头的状态的说明图。
图22B是表示图21所示各工序中抛光头的状态的说明图。
图22C是表示图21所示各工序中抛光头的状态的说明图。
图23是表示排液系统的一例的概要图。
图24是表示本实施方式的处理装置的整体结构的俯视图。
图25是模式地表示研磨单元的立体图。
图26A是清洗单元的俯视图,图26B是清洗单元的侧面图。
图27是表示上侧抛光处理组件的概要结构的图。
图28是表示第1实施方式的抛光头的结构的图。
图29是表示第2实施方式的抛光头的其他实施方式的结构的图。
图30是表示第3实施方式的抛光头的其他实施方式的结构的图。
图31是表示本实施方式的处理装置的整体结构的俯视图。
图32是模式地表示研磨组件的立体图。
图33A是清洗单元的俯视图,图33B是清洗单元的侧面图。
图34是表示上侧抛光处理组件的概要结构的图。
图35是表示本实施方式的抛光处理组件的概要结构的图。
图36是模式地表示本实施方式的抛光垫的图。
图37是模式地表示抛光处理组件的第1实施方式的图。
图38是模式地表示抛光处理组件的第2实施方式的图。
图39是模式地表示抛光处理组件的第3实施方式的图。
符号说明
1…壳体
1a…隔壁
2…装载/卸载单元
3,3A,3B,3C,3D…研磨单元
4…清洗单元
5…控制装置
6,7…线性传送装置
10…研磨垫
11…升降器
12…摆动式传送装置
20…前装载部
21…行进机构
22…搬运用自动装置
30A,30B,30C,30D…研磨台
31A,31B,31C,31D…顶环
32A,32B,32C,32D…研磨液供给喷嘴
33A,33B,33C,33D…修整工具
34A,34B,34C,34D…喷雾器
36…顶环旋转轴
180…暂置台
190…辊清洗室
191…第1搬运室
192…笔清洗室
193…第2搬运室
194…干燥室
195…第3搬运室
201A,201B…辊清洗组件
202A,202B…笔清洗组件
203,204…暂置台
205A,205B…干燥组件
207…过滤器风扇单元
209,210,213…搬运用自动装置
211…支承轴
300…抛光处理室
300A,300B…抛光处理组件
400…抛光台
500…抛光头
500a…内头(第1抛光头)
500b…外头(第2抛光头)
502…抛光垫
502a…第1部位(内垫,第1抛光垫)
502b…第2部位(外垫,第2抛光垫)
504,504a,504b…旋转轴
506…内部供给线路
509,510,511…轴承
512,514…执行器
521a,521b…槽
530…间隙
600…抛光臂
700…液供给系统
710…外部喷嘴
710…纯水外部喷嘴
712…纯水配管
712a…分支纯水配管
714…纯水供给源
716…开闭阀
718…开闭阀
720…药液外部喷嘴
722…药液配管
722a…分支药液配管
724…药液供给源
726…开闭阀
728…开闭阀
730…浆料外部喷嘴
732…浆料配管
732a…分支浆料配管
734…浆料供给源
736…开闭阀
740…液供给配管
800…调整部
810…修整工具台
820…修整工具
1000…基板处理装置
2-1…壳体
2-1a…隔壁
2-2…装载/卸载单元
2-3,2-3A,2-3B,2-3C,2-3D…研磨单元
2-4…清洗单元
2-5…控制装置
2-6,2-7…线性传送装置
2-10…研磨垫
2-11…升降器
2-12…摆动式传送装置
2-20…前装载部
2-21…行进机构
2-22…搬运用自动装置
2-30A,2-30B,2-30C,2-30D…研磨台
2-31A,2-31B,2-31C,2-31D…顶环
2-32A,2-32B,2-32C,2-32D…研磨液供给喷嘴
2-33A,2-33B,2-33C,2-33D…修整工具
2-34A,2-34B,2-34C,2-34D…喷雾器
2-36…顶环旋转轴
2-180…暂置台
2-190…辊清洗室
2-191…第1搬运室
2-192…笔清洗室
2-193…第2搬运室
2-194…干燥室
2-195…第3搬运室
2-201A,2-201B…辊清洗组件
2-202A,2-202B…笔清洗组件
2-203,2-204…暂置台
2-205A,2-205B…干燥组件
2-207…过滤器风扇单元
2-209,2-210,2-213…搬运用自动装置
2-211…支承轴
2-300…抛光处理室
2-300A,2-300B…抛光处理组件
2-400…抛光台
2-500…抛光头
2-500a…内头(第1抛光头)
2-500b…外头(第2抛光头)
2-502…抛光垫
2-502a…内垫(第1抛光垫)
2-502b…外垫(第2抛光垫)
2-504,2-504a,2-504b…旋转轴
2-506…内部供给线路
2-507…套结构
2-508…开口
2-509,2-510,2-511…轴承
2-512,2-514…促动器
2-600…抛光臂
2-700…液供给系统
2-710…处理液供给源
2-711…处理液配管
2-712…流量控制器
2-713…开闭阀
2-714…单向阀
2-715…过滤器
2-720…清洗液供给源
2-721…清洗液配管
2-722…流量控制器
2-723…开闭阀
2-724…单向阀
2-725…过滤器
2-730…处理液供给源
2-731…处理液配管
2-732…流量控制器
2-733…开闭阀
2-734…单向阀
2-735…过滤器
2-740…清洗液供给源
2-741…清洗液配管
2-743…开闭阀
2-750…旋转接头
2-751…地面
2-760…排液系统
2-761…配管
2-762…分支配管
2-767…开闭阀
2-800…调整部
2-810…修整工具台
2-820…修整工具
2-900…雾供给部
2-910…罩盖
2-920…排气系统
2-921…过滤器
2-922…排气线路
2-923…排液线路
2-930…湿度传感器
2-1000…基板处理装置
3-3…研磨单元
3-4…清洗单元
3-5…控制装置
3-10…研磨垫
3-190…辊清洗室
3-192…笔清洗室
3-201A…上侧辊清洗组件
3-201B…下侧辊清洗组件
3-202A…上侧笔清洗组件
3-202B…下侧笔清洗组件
3-300…抛光处理室
3-300A…上侧抛光处理组件
3-300B…下侧抛光处理组件
3-400…抛光台
3-410…驱动机构
3-500…抛光头
3-502…抛光垫
3-510…基座部件
3-520…弹性部件
3-522…侧面
3-524…内周空间
3-526…外周空间
3-530…按压机构
3-540…导向部件
3-542…相对面
3-550…抛光处理液流路
3-560…支撑板
3-600…抛光臂
4-300…抛光处理室
4-300A…上侧抛光处理组件
4-300B…下侧抛光处理组件
4-400…抛光台
4-500…抛光头
4-502…抛光垫
4-502a…接触面
4-502b…周缘部
4-520…袋体
4-520-1,4-500-2,4-500-3…空间
4-530…按压机构
4-600…抛光臂
4-630…连结部
4-800…调整部
4-810…修整工具台
4-820…修整工具
4-820a…突起
4-820b…斜面
4-820c…接触面
4-820d…周缘部
4-830a,4-830b…接触点
W…晶片
MT…雾
具体实施方式
以下,基于图1-图10,对本申请发明的一实施方式的抛光处理装置及基板处理装置进行说明。
A.实施例:
图1是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。如图1所示,基板处理装置1000具备大致矩形的壳体1。壳体1的内部被隔壁1a、1b划分为装载/卸载单元2、研磨单元3及清洗单元4。装载/卸载单元2、研磨单元3及清洗单元4分别独立组装,独立地排气。另外,清洗单元4具备向基板处理装置供给电源的电源供给部(省略图示)和控制基板处理动作的控制装置5。
装载/卸载单元2具备两个以上(在本实施方式中为四个)载放晶片盒的前装载部20,该晶片盒贮存多个晶片(基板)。这些前装载部20与壳体1相邻配置,且沿基板处理装置的宽度方向(与长度方向垂直的方向)排列。以在前装载部20能够搭载开口盒、SMIF(StandardManufacturingInterface)盒或FOUP(FrontOpeningUnifiedPod)的方式构成。
另外,在装载/卸载单元2,沿前装载部20的排列配置有行进机构21。在行进机构21上设置两台能够沿晶片盒的排列方向移动的搬运用自动装置22。搬运用自动装置22构成为通过在行进机构21上移动,从而可对搭载于前装载部20的晶片盒进行存取。各搬运用自动装置22将处理前的晶片从晶片盒取出,并将处理后的晶片放回晶片盒。
研磨单元3是进行晶片的研磨(平坦化)的区域。研磨单元3具备第1研磨单元3A、第2研磨单元3B、第3研磨单元3C及第4研磨单元3D。如图1所示,这些研磨单元3A~3D沿基板处理装置的长度方向排列。
如图1所示,第1研磨单元3A具备:研磨台30A,安装有具有研磨面的研磨垫10;顶环31A,用于保持晶片并将晶片按压到研磨台30A上的研磨垫1进行研磨;研磨液供给喷嘴32A,用于向研磨垫10供给研磨液、修整液(例如纯水);修整工具33A,用于进行研磨垫10的研磨面的修整;及喷雾器34A,将液体(例如纯水)与气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)作成雾状喷射到研磨面。
同样,第2研磨单元3B具备研磨台30B、顶环31B、研磨液供给喷嘴32B、修整工具33B及喷雾器34B。第3研磨单元3C具备研磨台30C、顶环31C、研磨液供给喷嘴32C、修整工具33C及喷雾器34C。第4研磨单元3D具备研磨台30D、顶环31D、研磨液供给喷嘴32D、修整工具33D及喷雾器34D。
第1研磨单元3A、第2研磨单元3B、第3研磨单元3C及第4研磨单元3D由于互相具有相同的结构,因此,以下仅对第1研磨单元3A进行说明。
图2是模式地表示第1研磨单元3A的立体图。顶环31A支承于顶环旋转轴36。在研磨台30A的上表面贴附有研磨垫10。研磨垫10的上表面形成对晶片W进行研磨的研磨面。另外,也能够使用固结磨料代替研磨垫10。顶环31A及研磨台30A如箭头所示,构成为绕其轴心旋转。晶片W通过真空吸附保持在顶环31A的下表面。在研磨时,研磨液从研磨液供给喷嘴32A供给到研磨垫10的研磨面,作为研磨对象的晶片W由顶环31A按压于研磨面并被研磨。
接着,对用于搬运晶片的搬运机构进行说明。如图1所示,与第1研磨单元3A及第2研磨单元3B相邻而配置有第1线性传送装置6。第1线性传送装置6是在沿研磨单元3A、3B排列的方向的四个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第1搬运位置TP1、第2搬运位置TP2、第3搬运位置TP3、第4搬运位置TP4)之间搬运晶片的机构。
另外,与第3研磨单元3C及第4研磨单元3D相邻而配置有第2线性传送装置7。第2线性传送装置7是在沿研磨单元3C、3D排列的方向的三个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第5搬运位置TP5、第6搬运位置TP6、第7搬运位置TP7)之间搬运晶片的机构。
晶片通过第1线性传送装置6被搬运到研磨单元3A、3B。第1研磨单元3A的顶环31A通过顶环头的摆动动作而在研磨位置与第2搬运位置TP2之间移动。从而,在第2搬运位置TP2进行晶片向顶环31A的交接。同样,第2研磨单元3B的顶环31B在研磨位置与第3搬运位置TP3之间进行移动,在第3搬运位置TP3进行晶片向顶环31B的交接。第3研磨单元3C的顶环31C在研磨位置与第6搬运位置TP6之间进行移动,在第6搬运位置TP6进行晶片向顶环31C的交接。第4研磨单元3D的顶环31D在研磨位置与第7搬运位置TP7之间进行移动,在第7搬运位置TP7进行晶片向顶环31D的交接。
在第1搬运位置TP1配置有从搬运用自动装置22接收晶片用的升降器11。晶片通过该升降器11而从搬运用自动装置22被转移到第1线性传送装置6。在第1线性传送装置6、第2线性传送装置7与清洗单元4之间配置有摆动式传送装置12。该摆动式传送装置12具有可在第4搬运位置TP4与第5搬运位置TP5之间移动的机械手。晶片从第1线性传送装置6向第2线性传送装置7的交接由摆动式传送装置12进行。晶片由第2线性传送装置7搬运到第3研磨单元3C及/或第4研磨单元3D。另外,由研磨单元3研磨后的晶片经由摆动式传送装置12而被搬运到暂置台180。载放于暂置台180的晶片被搬运到清洗单元4。
图3A是表示清洗单元4的俯视图,图3B是表示清洗单元4的侧面图。如图3A及图3B所示,清洗单元4被划分为辊清洗室190、第1搬运室191、笔清洗室192、第2搬运室193、干燥室194、抛光处理室300及第3搬运室195。
在辊清洗室190内配置有沿纵向排列的上侧辊清洗组件201A及下侧辊清洗组件201B。上侧辊清洗组件201A配置于下侧辊清洗组件201B的上方。上侧辊清洗组件201A及下侧辊清洗组件201B是一边将清洗液供给到晶片的正反表面,一边通过将旋转的两个海绵辊分别按压晶片的正反表面来清洗晶片的清洗机。在上侧辊清洗组件201A与下侧辊清洗组件201B之间设置有晶片的暂置台204。
在笔清洗室192内配置有沿纵向排列的上侧笔清洗组件202A及下侧笔清洗组件202B。上侧笔清洗组件202A配置于下侧笔清洗组件202B的上方。上侧笔清洗组件202A及下侧笔清洗组件202B是一边将清洗液供给到晶片的表面,一边通过将旋转的笔形海绵按压到晶片的表面并在晶片的直径方向摆动来清洗晶片的清洗机。在上侧笔清洗组件202A与下侧笔清洗组件202B之间设置有晶片的暂置台203。
在干燥室194内配置有沿纵向排列的上侧干燥组件205A及下侧干燥组件205B。上侧干燥组件205A及下侧干燥组件205B相互隔离。在上侧干燥组件205A及下侧干燥组件205B的上部设置有过滤器风扇单元207、207,过滤器风扇单元207、207将清洁的空气分别供给到干燥组件205A、205B内。
在第1搬运室191配置有能够上下动的第1搬运用自动装置(搬运机构)209。在第2搬运室193配置有能够上下动的第2搬运用自动装置210。在第3搬运室195配置有能够上下动的第3搬运用自动装置(搬运机构)213。第1搬运用自动装置209、第2搬运用自动装置210及第3搬运用自动装置213分别移动自如地支承于沿纵向延伸的支承轴211、212、214。第1搬运用自动装置209、第2搬运用自动装置210及第3搬运用自动装置213构成为内部具有发动机等的驱动机构,且能够沿支承轴211、212、214上下移动。第1搬运用自动装置209具有上下两段的机械手。如图3A中虚线所示,在第1搬运用自动装置209中,其下侧的机械手配置在能够到达上述暂置台180的位置。
第1搬运用自动装置209以在暂置台180、上侧辊清洗组件201A、下侧辊清洗组件201B、暂置台204、暂置台203、上侧笔清洗组件202A及下侧笔清洗组件202B之间搬运晶片W的方式动作。在搬运清洗前的晶片(附着有浆料的晶片)时,第1搬运用自动装置209使用下侧的机械手,在搬运清洗后的晶片时使用上侧的机械手。
第2搬运用自动装置210以在上侧笔清洗组件202A、下侧笔清洗组件202B、暂置台203、上侧干燥组件205A及下侧干燥组件205B之间搬运晶片W的方式动作。第2搬运用自动装置210仅搬运清洗后的晶片,因此仅具备一个机械手。图1所示搬运用自动装置22使用上侧的机械手从上侧干燥组件205A或下侧干燥组件205B取出晶片,并将该晶片放回晶片盒。
在抛光处理室300具备有上侧的抛光处理组件300A及下侧的抛光处理组件300B。第3搬运用自动装置213以在上侧的辊清洗组件201A、下侧的辊清洗组件201B、暂置台204、上侧的抛光处理组件300A及下侧的抛光处理组件300B之间搬运晶片W的方式动作。
在本实施方式中,表示了在清洗单元4内,将抛光处理室300、辊清洗室190及笔清洗室192从离装载/卸载单元2远的位置起依序排列地配置的例子,但并不限定于此。抛光处理室300、辊清洗室190及笔清洗室192的配置方式可以根据晶片的品质及生产量等进行适当选择。上侧的抛光处理组件300A及下侧的抛光处理组件300B由于为相同的结构,以下仅对上侧的抛光处理组件300A进行说明。
图4是表示上侧的抛光处理组件的概要结构的图。如图4所示,抛光处理组件300A具备:抛光台400,用于支承作为基板的一种的晶片W;抛光头500,安装有用于在晶片W的处理面进行抛光处理的抛光垫502;抛光臂600,用于保持抛光头500;液供给系统700,用于供给各种处理液;及调整部800,用于进行抛光垫502的调整(修整)。
抛光台400具有保持晶片W的机构。在本实施例中,晶片保持机构为真空吸附方式,但可以是任意的方式。例如,晶片保持机构也可以是在晶片W的周缘部的至少一处夹持晶片W的正面及反面的夹持方式,也可以是在晶片W的周缘部的至少一处对晶片W的侧面进行保持的辊夹方式。在本实施例中,抛光台400以使晶片W的加工面朝向上方的方式保持晶片W。
另外,抛光台400以通过未图示的驱动机构绕旋转轴A旋转的方式构成。在抛光臂600通过构成为可旋转的旋转轴504而安装有抛光头500,在抛光头500的与晶片W(或者抛光台400)相对的面安装有用于对晶片W进行抛光处理的抛光垫502。抛光臂600以使抛光头500绕旋转轴B旋转的方式构成。另外,抛光垫502的面积比晶片W(或者是抛光台400)的面积小,因此,为了能够全面地对晶片W进行抛光处理,抛光臂600以使抛光头500能够在如箭头C所示的晶片W的直径方向上摆动的方式构成。另外,抛光臂600以能够使抛光头500摆动到抛光垫502与调整部800相对的位置为止的方式构成。抛光头500构成为通过促动器(省略图示)能够向靠近抛光台400的方向及从抛光台400远离的方向(本实施例中为上下)移动。由此,能够相对于晶片W以规定的压力按压抛光垫502。该结构可以通过旋转轴504的伸缩来实现,也可以通过抛光臂600的上下运动来实现。
液供给系统700具备用于对晶片W的处理面供给纯水(图中表示为DIW)的纯水外部喷嘴710。纯水外部喷嘴710经由纯水配管712连接于纯水供给源714。在纯水配管712设置有能够开闭纯水配管712的开闭阀716。控制装置5能够通过控制开闭阀716的开闭,在任意的时刻对晶片W的处理面供给纯水。
另外,液供给系统700具备用于给晶片W的处理面供给药液(图中表示为Chemi)的药液外部喷嘴720。药液外部喷嘴720经由药液配管722连接于药液供给源724。在药液配管722设置有能够开闭药液配管722的开闭阀726。控制装置5能够通过控制开闭阀726的开闭,在任意的时刻对晶片W的处理面供给药液。
另外,液供给系统700具备用于给晶片W的处理面供给浆料(图中表示为Slurry)的浆料外部喷嘴730。浆料外部喷嘴730经由浆料配管732连接于浆料供给源734。在浆料配管732设置能够开闭浆料配管732的开闭阀736。控制装置5能够通过控制开闭阀736的开闭,在任意的时刻对晶片W的处理面供给浆料。
在本实施例中,外部喷嘴710、720、730的位置均被固定,朝向预先规定的固定位置供给纯水、药液或浆料。这些处理液被供给到如下位置:通过晶片W的旋转从而处理液高效率地供给到抛光垫502的位置。外部喷嘴710、720、730也可以构成为各种处理液的两种以上共通的一个或两个喷嘴。另外,外部喷嘴也能够以供给纯水、药液及浆料中的至少一种的处理液的方式构成。
进一步,抛光处理组件300A以能够经由抛光臂600、抛光头500及抛光垫502向晶片W的处理面选择性地供给处理液(纯水、药液或浆料)的方式构成。即,从纯水配管712中的纯水供给源714与开闭阀716之间分支了分支纯水配管712a。同样,从药液配管722中的药液供给源724与开闭阀726之间分支了分支药液配管722a。从浆料配管732中的浆料供给源734与开闭阀736之间分支了分支浆料配管732a。分支纯水配管712a、分支药液配管722a及分支浆料配管732a在液供给配管740汇流。在分支纯水配管712a设置有能够开闭分支纯水配管712a的开闭阀718。在分支药液配管722a设置有能够开闭分支药液配管722a的开闭阀728。在分支浆料配管732a设置有能够开闭分支浆料配管732a的开闭阀736。
液供给配管740与抛光臂600的内部、抛光头500的中央内部及抛光垫502的中央内部连通。具体而言,如图5所示,在抛光臂600、抛光头500及抛光头500的内部形成内部供给线路506,该内部供给线路506与液供给配管740连通。内部供给线路506朝向抛光台400的上表面(晶片W的处理面)开口。根据该结构,在抛光处理中,能够经由内部供给线路506从抛光垫502的中央部供给处理液,通过由抛光头500的旋转产生的离心力与处理液的供给压力,能够使处理液遍及抛光垫502与晶片W之间地扩散。
在从设置于抛光头500的外部的喷嘴对晶片W供给处理液的情况下,有在抛光台400高速旋转时处理液无法充分地遍及至抛光垫502的中央部的担忧。这是因为,高速旋转导致离心力变大。另外,在对较大口径(例如300mm)的晶片W进行抛光处理的情况下,为了高效率地进行抛光处理,抛光头500的直径也变得较大(例如100mm)。因此。若在抛光垫502的外部供给处理液的话,则有处理液无法充分遍及至抛光垫502的中央部的担忧。若发生这样的现象的话,则抛光处理速度(研磨速度或清洗速度)会降低。然而,根据本实施例的从内部供给线路506供给处理液的结构,如上所述处理液遍及抛光垫502与晶片W之间地进行扩散,因此能够抑制由于处理液的不足导致的抛光处理速度的降低。并且,能够抑制处理液的不足的产生而造成晶片W受到损伤。
在本实施例中,内部供给线路506的开口部仅在抛光垫502的中央设置有一个,但也可以设置多个开口部。例如,内部供给线路506也可以经由形成于抛光头500内的水池套结构而朝向分散配置的多个开口分支。多个开口部也可以分散配置为它们的径方向的位置不同。控制装置5能够通过控制开闭阀718、开闭阀728及开闭阀736的开闭,在任意的时刻对晶片W的处理面供给纯水、药液、浆料的任一样或它们的任意组合的混合液。从如上说明中可以明确,抛光处理组件300A具备外部喷嘴710、720、730与内部供给线路506的这两个系统的处理液供给单元。能够选择性地使用这两系统的任意一方或双方。
抛光处理组件300A能够通过如下方式对晶片W进行抛光处理:经由外部喷嘴710、720、730与内部供给线路506中的至少一方对晶片W供给处理液,且使抛光台400绕旋转轴A旋转,将抛光垫502按压到晶片W的处理面,使抛光头500一边绕旋转轴B旋转一边在箭头C方向上摆动。在本实施例中,该抛光处理组件300A的动作由控制装置5进行控制。但是,抛光处理组件300A也可以由抛光处理组件300A专用的控制组件代替控制装置5来进行控制。另外,抛光处理时的抛光台400与抛光头500的相对运动不限定于上述例,也可以由旋转运动、平移运动、圆弧运动、往复运动、滚动运动、角度旋转运动(仅转动小于360度的规定的角度的运动)中的至少一个来实现。
在本申请中,抛光处理包含抛光研磨处理及抛光清洗处理的至少一方。抛光研磨处理是指如下处理:一边使抛光垫502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫502相对运动,通过在晶片W与抛光垫502之间介入浆料来对晶片W的处理面进行研磨去除。抛光研磨处理通常是指,在以使晶片的表面的凹凸平坦化,以及去除形成于沟槽、过孔内部以外的表面的多余的膜为目的所进行的主研磨之后,进行的所谓的精加工研磨。抛光研磨的除去加工量例如为数nm~数10nm左右。作为抛光垫502,例如能够使用将发泡聚氨酯与无纺布层叠后的垫(具体而言,例如在市场上能够获得的IC1000(注册商标)/SUBA(注册商标)类),绒面革状的多孔性聚氨酯非纤维质垫(具体而言,例如,市场上能够获得的POLITEX(注册商标))等。抛光研磨处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室190中通过由PVA构成的海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室192中通过由PVA构成的笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光研磨处理,能够实现具有擦伤等损伤的表层部或附着有异物的表层部的除去、研磨单元3中的未能由主研磨去除的部位的追加除去、以及主研磨后的微小区域的凹凸、遍及基板整体的膜厚分布这样的形貌的改善。
抛光清洗处理是指如下的精加工处理:一边使抛光垫502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫502相对运动,通过使清洗处理液(药液、纯水或它们的混合物)介入晶片W与抛光垫502之间来去除晶片W表面的异物,对处理面进行改性。作为抛光垫502,使用上述的IC1000(注册商标)/SUBA(注册商标)类、POLITEX(注册商标)等。抛光清洗处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室190中通过由PVA构成的海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室192中通过由PVA构成的笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光清洗处理,能够高效率地清洗并去除仅使由PVA构成的海绵材料接触无法去除的粘性较大的异物等。另外,为了本发明中的抛光清洗处理,能够使用PVA海绵作为抛光垫。
通过采用该抛光处理作为化学机械研磨处理后的晶片W的后处理,能够抑制晶片W的损伤(缺陷)并进行精加工研磨,或者,能够去除化学机械研磨处理中产生的损伤。或者,与以往的辊清洗、笔清洗相比,能够高效率地清洗去除粘性较大的异物等。
调整部800是用于调整(修整)抛光垫502的表面的部件。在本实施例中,调整部800配置于抛光台400的外部。作为替代方式,调整部800也可以移动到抛光台400的上方及抛光头500的下方,来进行抛光垫502的调整。在该情况下,希望在搬出处理完成的晶片W后进行调整。调整部800具备修整工具台810和设置于修整工具台810的修整工具820。修整工具台810以能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴D旋转的方式构成。修整工具820例如由金刚石修整工具、刷形修整工具、或它们的组合形成。
在进行抛光垫502的调整时,抛光处理组件300A使抛光臂600回旋直至抛光垫502与修整工具820相对的位置为止。抛光处理组件300A使修整工具台810绕旋转轴D旋转且使抛光头500旋转,将抛光垫502按压到修整工具820,从而进行抛光垫502的调整。该调整动作例如能够在将抛光处理后的晶片W与接着要抛光处理的晶片W的置换期间进行。
图6A及图6B表示抛光垫的结构的例的说明图。在图6A所示例中,抛光垫502具备第1部位502a与第2部位502b。第2部位502b配置为在比第1部位502a靠外侧包围第1部位502a的周围。在该例中,第2部位502b无间隙地配置于第1部位502a的外周。在第1部位502a形成有从其中心的开口放射状地形成的多个槽521a。为了易于将从开口供给的供给液导向径向外侧,即,为了易于扩散到第1部位502a的整体而形成该槽521a。在第2部位502b沿其周方向形成有环状的槽521b。为了捕捉朝向径方向外侧移动的供给液而使其难以流出到更外侧而形成有该槽521b。如此,第1部位502a与第2部位502b具备不同的槽形状。换言之,第1部位502a与第2部位502b的处理面的形状不同。另外,槽521a、521b的形状能够根据其目的而做成任意的形状。另外,也可以不形成槽521a、521b的至少一方。第1部位502a及第2部位502b可以一体地形成,也可以单独形成。在单独形成的情况下,第1部位502a及第2部位502b可以通过粘合剂等一体化,也可以为独立体。在为独立体的情况下,第1部位502a及第2部位502b也可以分别安装于抛光头500。
在本实施例中,进一步,第1部位502a与第2部位502b的特性不同。具体而言,按如下方法选定第1部位502a与第2部位502b:使第2部位502b与晶片W之间的供给液的流通的容易性小于第1部位502a与晶片W之间的供给液的流通的容易性。该两者的不同例如通过上述处理面的形状以外的各种各样的物理特性的不同来提供。这样的物理特性例如包括材质、硬度(例如肖氏硬度D)、密度、单层·层叠(下层/上层的组合)、厚度、槽形状、压缩率、孔密度(孔数)、孔尺寸、发泡结构(连续气泡或独立气泡)、防水性·亲水性等。根据该结构,从内部供给线路506供给的处理液难以流出到第2部位502b的外部。其结果,处理液遍及第1部位502a与晶片W之间地扩散,因此能够进一步抑制因处理液不足导致的抛光处理速度的降低。并且,能够进一步抑制产生处理液不足而使晶片W受到损伤的情况。
图6B表示抛光垫502的其他的例。与图6A不同,第1部位502a与第2部位502b分离。即,第1部位502a的外径比第2部位502b的内径小。由此,在第1部位502a与第2部位502b之间形成隙间530。使用该抛光垫502的话,则能够使处理液滞留在隙间530,因此能够进一步提高图6A的结构的效果。
图7是抛光头500及抛光臂600的代替结构的概要图。如图所示,抛光头500具备第1抛光头500a与第2抛光头500b。第1抛光头500a具有在中央形成有内部供给线路506的开口的盘状。第2抛光头500b具有环状的形状,配置成在第1抛光头500a的径向外侧包围第1抛光头500a。因此,也称第1抛光头500a为内头500a,称第2抛光头500b为外头500b。内头500a与外头500b隔开间隔地配置。
内头500a连结于在其上方延伸的旋转轴504a。同样,外头500b连结于在其上方延伸的旋转轴504b。旋转轴504b具有中空圆柱状的形状,经由轴承509、510而包围旋转轴504a的周围。该旋转轴504b经由轴承511,安装于抛光臂600的静止部位。
在第1抛光头500a的下表面(与旋转轴504a相反的面)安装有第1抛光垫502a(也称为内垫502a)。在第2抛光头500b的下表面安装有第2抛光垫502b(也称为外垫502b)。图8是从下方观察内垫502a及外垫502b的图。如图所示,内垫502a及外垫502b分别具有迎合内头500a与外头500b的下表面的形状。在本实施例中,在内垫502a及外垫502b未形成有槽。但是,如图6A及图6B所示,也可以形成有槽。在图7及图8所示的例中,在内垫502a及外垫502b也按如下方式选定第1部位502a与第2部位502b:使第2部位502b与晶片W之间的供给液的流通的容易性小于第1部位502a与晶片W之间的供给液的流通的容易性。
旋转轴504a连接于促动器512。通过该促动器512,旋转轴504a及内头500a构成为能够旋转且能够向靠近抛光台400的方向及从抛光台400远离的方向(本实施例中为垂直方向)移动。旋转轴504b连接于促动器514。通过该促动器514,旋转轴504b及外头500b构成为能够旋转且能够向靠近抛光台400的方向及从抛光台400远离的方向(本实施例中为垂直方向)移动。在本实施例中,内头500a及外头500b构成为相互独立而能够在垂直方向上移动。进一步,在本实施例中,内头500a及外头500b构成为相互独立而能够旋转。即,内头500a及外头500b能够进行相互不同的动作。
图9表示上述抛光处理组件300A所进行的抛光处理的各工序中的抛光头500的控制例。图10A~10C表示图9所示各工序中的抛光头500的状态。如图9所示,在该例中,当开始进行抛光处理时,首先,进行预加载处理(步骤S10)。预加载处理是指在晶片W上事先供给处理液的处理。在预加载处理中,如图9及图10A所示,内头500a以内垫502a不接触晶片W的状态而位于上升到上方的位置(以下也称为上升位置)。即,内头500a及内垫502a为退避到上方的状态。另一方面,外头500b位于用于使外垫502b与晶片W接触的位置(以下也称为接触位置)。即,外头500b及外垫502b位于下降的位置。在该状态下,从内部供给线路506供给处理液。由于外垫502b与晶片W接触,因此抑制处理液流出到第2抛光垫502b的外部。即,处理液的大部分保持在第2抛光垫502b的内侧。根据该结构,在抛光处理开始时,充足量的处理液已经遍及内垫502a与晶片W之间。其结果,能够抑制在晶片W产生擦伤而对晶片W造成损伤。
在本实施例中,在步骤S10中,停止内头500a及外头500b的旋转。进一步,也停止抛光台400即晶片W的旋转。在外垫502b的内侧积蓄充足量的处理液L3后,使抛光台400旋转。在抛光台400旋转的同时内头500a也开始旋转,进一步使内头500a开始下降,进入下一个步骤。如此,通过在抛光台400的旋转停止的状态下进行预加载处理,供给的处理液L3不会因离心力而飞散,而能够使充足量的处理液L3遍及内垫502a与晶片W之间。另外,也可以在使抛光台400旋转的状态下进行预加载处理。在该情况下,希望在外垫502b接触晶片W前开始从内部供给线路506供给处理液L3。由此,能够防止在外垫502b与晶片W接触时处理液不足而在晶片W产生损伤。在步骤S10的预加载处理中,外头500b可以旋转,也可以不旋转。通过使外头500b旋转且由比正式研磨时(下述步骤S20)低的压力与晶片W接触,能够减轻外垫502b与晶片W的摩擦。
预加载结束后,接着,实施轻磨光,即,实施抛光研磨处理(步骤S20)。也可以进行抛光清洗处理来代替抛光研磨处理。在步骤S20中,如图9及图10B所示,内头500a及外头500b均位于接触位置。即,一边抑制处理液流出到外垫502b的外部,一边实施抛光处理。根据该结构,在抛光处理中,在内垫502a与晶片W之间遍及有充足量的处理液。因此,能够抑制擦伤的产生。另外,即使在抛光台400较高速地旋转的情况下,也能够在内垫502a与晶片W之间保持充足量的处理液,因此能够提高抛光处理速度。
在步骤S20中,抛光处理是通过内垫502a来实现的,外垫502b对抛光处理性能贡献不大。即,外垫502b主要用于在其内侧区域保持处理液用。因此,控制装置5根据所需求的抛光处理性能对内头500a通过内垫502a对晶片W作用的压力进行最优化。另一方面,控制装置5将外头500b通过外垫502b对晶片W作用的压力控制为用于保持处理液所需的最低限度的压力。例如,控制使外头500b施加的压力比内头500a施加的压力小。同样,控制装置5根据所需求的抛光处理性能来最优化内头500a的转速。另一方面,控制装置5为了防止处理液的飞散而最优化外头500b的转速。例如,控制外头500b为停止状态或比内头500a转速小。外头500b也可以不旋转。
在步骤S20中,可以连续地进行从内部供给线路506的处理液的供给,也可以间歇性地进行。考虑从外垫502b流出的处理液的流出量,以在外垫502b的内侧区域保持充足量的处理液的方式设定处理液的供给量及供给时刻即可。
作为替代方式,在抛光处理的后期,外头500b也可以移动到上升位置。根据该结构,能够促进由抛光处理产生的生成物向外部的流出。其结果,能够抑制晶片W由生成物受到损伤的情况。在该情况下,也可以供给比抛光处理的前期多量的处理液。
抛光处理结束后,接着,从内部供给线路506供给清洗液(在此为纯水)来进行液置换(步骤S30)。通过液置换能够抑制抛光研磨处理中使用的浆料与化学清洗(步骤S40)中使用的药液混合而产生反应生成物且该反应生成物对清洗造成不良影响的情况(例如对基板造成损伤)。在步骤S30中,如图9及图10C所示,内头500a位于接触位置,外头500b上升而位于躲避位置。根据该结构,促进抛光研磨处理中使用的浆料及液置换所使用的清洗液的向外部的排出。因此,能够促进由抛光处理产生的生成物的从晶片W上的排出。
液置换结束后,接着,从内部供给线路506供给药液来进行化学清洗(步骤S40)。如图9所示,内头500a及外头500b的位置与步骤S30相同。但是,根据所需求的处理性能,外头500b也可以位于接触位置。并且,化学清洗结束后,则从内部供给线路506供给纯水来进行纯水清洗(水磨光)(步骤S50)。如图9所示,内头500a及外头500b的位置与步骤S30相同。
如上述说明,根据抛光处理组件300A,能够在各处理工序的每一个中良好地控制各种液的保持或排出,进行灵活的处理。
B.变形例:
B-1.变形例1:
抛光处理组件300A除内部供给线路506以外还可以具备在抛光头500的外部设置的外部喷嘴作为处理液供给手段。在该情况下,外部喷嘴可以根据情况补充地使用,也可以使用来代替内部供给线路506。
B-2.变形例2:
在图7所示结构中,内垫502a及外垫502b之间的特性的不同也可以是抛光处理性能的不同。例如,可以基于所需求的抛光处理性能来决定内垫502a,而作为外垫502b,为了提高处理液的保持性能,使用紧贴性高的,即柔软的抛光垫。或者,作为内垫502a,可以采用具有适合抛光研磨处理及抛光清洗处理中的一方的特性的垫,作为外垫502b,采用具有适合另一方的特性的垫。根据该结构,通过选择性地使用内垫502a及外垫502b的一方,不进行抛光垫的更换,就能够进行与所需的品质对应的抛光处理。或者,能够在晶片W的各区域进行不同的处理,实现高精度的抛光处理。例如,能够使用在表层配置硬质的发泡聚氨酯的垫作为内垫502a,使用绒面革状的多孔性聚氨酯非纤维质垫作为外垫502b。或者,也可以在内垫502a及外垫502b分别使用同为绒面革状但孔尺寸或孔密度不同的垫。
B-3.变形例3:
在图7所示结构中,内垫502a及外垫502b也可不必构成为能够相互独立控制。即,内垫502a及外垫502b可以不构成为能够独立升降控制,也可以不构成为能够独立旋转控制的控制。例如,即使在内垫502a及外垫502b不构成为能够独立升降控制的情况下,也能够得到将处理液保持在外垫502b的内侧区域的效果。在该情况下,在要促进处理液的排出的情况下,也可以暂时使内垫502a及外垫502b上升。
B-4.变形例4:
在上述的实施方式中,例示了保持晶片W的处理面朝上来进行抛光处理的结构,但也可以保持晶片W为任意的朝向。例如,也可以保持晶片W使其处理面朝下。在该情况下,抛光台400与上述的实施方式逆向地配置,抛光头500配置于比抛光台400靠下方。或者,也可以保持晶片W使其处理面朝向水平方向。在该情况下,也可以也从外部喷嘴补充地供给处理液。例如,在图7所示结构中,抛光台400配置为晶片W的保持面朝向水平方向,抛光头500构成为能够在水平方向上移动。即使是在这些结构中,通过使外垫502b与晶片W接触,也能够在外垫502b的内侧区域保持处理液。
B-5.变形例5:
抛光处理组件300A、300B不限定于包含于清洗单元4的结构,也可以包含于研磨单元3。
以上,与图1-图10一起,基于若干实施例对本发明的实施方式进行了说明,但上述的发明的实施方式是为了便于理解本发明,而非限定本发明。本发明能够不脱离其主旨地进行变更改良,且本发明理所当然包含其等价物。另外,在能够解决上述课题的至少一部分的范围或起到效果的至少一部分的范围内,能够进行权利要求的范围及说明书所记载的各结构要素的任意的组合或省略。
以下,基于图11-图23对本申请发明的一实施方式的抛光处理装置及基板处理装置进行说明。
A.实施例:
图11是表示本发明的一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。如图11所示,基板处理装置2-1000具备大致矩形的壳体2-1。壳体2-1的内部被隔壁2-1a、2-1b划分为装载/卸载单元2-2、研磨单元2-3及清洗单元2-4。装载/卸载单元2-2,研磨单元2-3及清洗单元2-4分别独立组装,独立地排气。另外,清洗单元2-4具备向基板处理装置供给电源的电源供给部(省略图示)与控制基板处理动作的控制装置2-5。
装载/卸载单元2-2具备两个以上(在本实施方式中为四个)载放晶片盒的前装载部2-20,该晶片盒贮存多个晶片(基板)。这些前装载部2-20与壳体2-1相邻配置,且沿基板处理装置的宽度方向(与长度方向垂直的方向)排列。以在前装载部2-20能够搭载开口盒、SMIF(StandardManufacturingInterface)盒或FOUP(FrontOpeningUnifiedPod)的方式构成。
另外,在装载/卸载单元2-2,沿前装载部2-20的排列而配置有行进机构2-21。在行进机构2-21上设置两台能够沿晶片盒的排列方向移动的搬运用自动装置2-22。搬运用自动装置2-22构成为通过在行进机构2-21上移动,从而能够对搭载于前装载部2-20的晶片盒进行存取。各搬运用自动装置2-22将处理前的晶片从晶片盒取出,并将处理后的晶片放回晶片盒。
研磨单元2-3是进行晶片的研磨(平坦化)的区域。研磨单元2-3具备第1研磨单元2-3A、第2研磨单元2-3B、第3研磨单元2-3C及第4研磨单元2-3D。如图11所示,这些研磨单元2-3A~2-3D沿基板处理装置的长度方向排列。
如图11所示,第1研磨单元2-3A具备:研磨台2-30A,安装有具有研磨面的研磨垫2-10;顶环2-31A,用于一边保持晶片并将晶片按压到研磨台2-30A上的研磨垫2-10,一边对晶片进行研磨;研磨液供给喷嘴2-32A,用于给研磨垫2-10供给研磨液、修整液(例如纯水);修整工具2-33A,用于进行研磨垫2-10的研磨面的修整;及喷雾器2-34A,将液体(例如纯水)与气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)作成雾状而喷射到研磨面。
同样,第2研磨单元2-3B具备研磨台2-30B、顶环2-31B、研磨液供给喷嘴2-32B、修整工具2-33B及喷雾器2-34B。第3研磨单元2-3C具备研磨台2-30C、顶环2-31C、研磨液供给喷嘴2-32C、修整工具2-33C及喷雾器2-34C。第4研磨单元2-3D具备研磨台2-30D、顶环2-31D、研磨液供给喷嘴2-32D、修整工具2-33D及喷雾器2-34D。
第1研磨单元2-3A、第2研磨单元2-3B、第3研磨单元2-3C及第4研磨单元2-3D由于互相具有相同的结构,因此,以下仅对第1研磨单元2-3A进行说明。
图12是模式地表示第1研磨单元2-3A的立体图。顶环2-31A支承于顶环旋转轴2-36。在研磨台2-30A的上表面贴附有研磨垫2-10。研磨垫2-10的上表面形成对晶片W进行研磨的研磨面。另外,也能够使用固结磨料代替研磨垫2-10。顶环2-31A及研磨台2-30A如箭头所示,构成为绕其轴心旋转。晶片W通过真空吸附保持在顶环2-31A的下表面。在研磨时,研磨液从研磨液供给喷嘴2-32A供给到研磨垫2-10的研磨面,作为研磨对象的晶片W通过顶环2-31A被按压在研磨面上并被研磨。
接着,对用于搬运晶片的搬运机构进行说明。如图11所示,与第1研磨单元2-3A及第2研磨单元2-3B相邻而配置有第1线性传送装置2-6。第1线性传送装置2-6是在沿研磨单元2-3A、2-3B排列的方向的四个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第1搬运位置2-TP1、第2搬运位置2-TP2、第3搬运位置2-TP3、第4搬运位置2-TP4)之间搬运晶片的机构。
另外,与第3研磨单元2-3C及第4研磨单元2-3D相邻而配置有第2线性传送装置2-7。第2线性传送装置2-7是在沿研磨单元2-3C、2-3D排列的方向的三个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第5搬运位置2-TP5、第6搬运位置2-TP6、第7搬运位置2-TP7)之间搬运晶片的机构。
晶片通过第1线性传送装置2-6被搬运到研磨单元2-3A、2-3B。第1研磨单元2-3A的顶环2-31A通过顶环头的摆动动作在研磨位置与第2搬运位置2-TP2之间移动。因此,在第2搬运位置2-TP2进行晶片向顶环2-31A的交接。同样,第2研磨单元2-3B的顶环2-31B在研磨位置与第3搬运位置2-TP3之间进行移动,在第3搬运位置2-TP3进行晶片向顶环2-31B的交接。第3研磨单元2-3C的顶环2-31C在研磨位置与第6搬运位置2-TP6之间进行移动,在第6搬运位置2-TP6进行晶片向顶环2-31C的交接。第4研磨单元2-3D的顶环2-31D在研磨位置与第7搬运位置2-TP7之间进行移动,在第7搬运位置2-TP7进行晶片向顶环2-31D的交接。
在第1搬运位置2-TP1配置有从搬运用自动装置2-22接收晶片用的升降器2-11。晶片通过该升降器2-11而从搬运用自动装置2-22被转移到第1线性传送装置2-6。在第1线性传送装置2-6、第2线性传送装置2-7与清洗单元2-4之间配置有摆动式传送装置2-12。该摆动式传送装置2-12具有可在第4搬运位置2-TP4与第5搬运位置2-TP5之间移动的机械手。晶片从第1线性传送装置2-6向第2线性传送装置2-7的交接由摆动式传送装置2-12进行。晶片由第2线性传送装置2-7搬运到第3研磨单元2-3C及/或第4研磨单元2-3D。另外,在研磨单元2-3被研磨后的晶片经由摆动式传送装置2-12而被搬运到暂置台2-180。载放于暂置台2-180的晶片被搬运到清洗单元2-4。
图13A是表示清洗单元2-4的俯视图,图13B是表示清洗单元2-4的侧面图。如图13A及图13B所示,清洗单元2-4被划分为辊清洗室2-190、第1搬运室2-191、笔清洗室2-192、第2搬运室2-193、干燥室2-194、抛光处理室2-300及第3搬运室2-195。
在辊清洗室2-190内配置有沿纵向排列的上侧辊清洗组件2-201A及下侧辊清洗组件2-201B。上侧辊清洗组件2-201A配置于下侧辊清洗组件2-201B的上方。上侧辊清洗组件2-201A及下侧辊清洗组件2-201B是一边将清洗液供给到晶片的正反表面,一边通过将旋转的两个海绵辊分别按压于晶片的正反表面来清洗晶片的清洗机。在上侧辊清洗组件2-201A与下侧辊清洗组件2-201B之间设置有晶片的暂置台2-204。
在笔清洗室2-192内配置有沿纵向排列的上侧笔清洗组件2-202A及下侧笔清洗组件2-202B。上侧笔清洗组件2-202A配置于下侧笔清洗组件2-202B的上方。上侧笔清洗组件2-202A及下侧笔清洗组件2-202B是一边将清洗液供给到晶片的表面,一边通过将旋转的笔形海绵按压到晶片的表面并在晶片的直径方向摆动来清洗晶片的清洗机。在上侧笔清洗组件2-202A与下侧笔清洗组件2-202B之间设置有晶片的暂置台2-203。
在干燥室2-194内配置有沿纵向排列的上侧干燥组件2-205A及下侧干燥组件2-205B。上侧干燥组件2-205A及下侧干燥组件2-205B相互隔离。在上侧干燥组件2-205A及下侧干燥组件2-205B的上部设置有将清洁的空气分别供给到干燥组件2-205A、2-205B内的过滤器风扇单元2-207、2-207。
在第1搬运室2-191配置有能够上下动的第1搬运用自动装置(搬运机构)2-209。在第2搬运室2-193配置有能够上下动的第2搬运用自动装置2-210。在第3搬运室2-195配置有能够上下动的第3搬运用自动装置(搬运机构)2-213。第1搬运用自动装置2-209、第2搬运用自动装置2-210及第3搬运用自动装置2-213分别移动自如地支承于沿纵向延伸的支承轴2-211、2-212、2-214。第1搬运用自动装置2-209、第2搬运用自动装置2-210及第3搬运用自动装置2-213构成为内部具有发动机等驱动机构,且能够沿支承轴2-211、2-212、2-214上下移动。第1搬运用自动装置2-209具有上下两段的机械手。如图13A虚线所示,在第1搬运用自动装置2-209中,其下侧的机械手配置在能够到达上述的暂置台2-180的位置。
第1搬运用自动装置2-209以在暂置台2-180、上侧辊清洗组件2-201A、下侧辊清洗组件2-201B、暂置台2-204、暂置台2-203、上侧笔清洗组件2-202A及下侧笔清洗组件2-202B之间搬运晶片W的方式动作。在搬运清洗前的晶片(附着有浆料的晶片)时,第1搬运用自动装置2-209使用下侧的机械手,在搬运清洗后的晶片时使用上侧的机械手。
第2搬运用自动装置2-210以在上侧笔清洗组件2-202A、下侧笔清洗组件2-202B、暂置台2-203、上侧干燥组件2-205A及下侧干燥组件2-205B之间搬运晶片W的方式动作。第2搬运用自动装置2-210由于仅搬运清洗后的晶片,因此仅具备一个机械手。图11所示搬运用自动装置2-22使用上侧的机械手从上侧干燥组件2-205A或下侧干燥组件2-205B取出晶片,并将该晶片放回晶片盒。
在抛光处理室2-300具备上侧的抛光处理组件2-300A及下侧的抛光处理组件2-300B。第3搬运用自动装置2-213以在上侧的辊清洗组件2-201A、下侧的辊清洗组件2-201B、暂置台2-204、上侧的抛光处理组件2-300A及下侧的抛光处理组件2-300B之间搬运晶片W的方式动作。
在本实施方式中,表示了在清洗单元2-4内,将抛光处理室2-300、辊清洗室2-190及笔清洗室2-192从离装载/卸载单元2-2远的位置起依序排列的配置的例子,但并不限定于此。抛光处理室2-300、辊清洗室2-190及笔清洗室2-192的配置方式可以根据晶片的品质及生成量等进行适当地选择。上侧的抛光处理组件2-300A及下侧的抛光处理组件2-300B由于为相同的结构,以下仅对上侧的抛光处理组件2-300A进行说明。
图14是表示上侧的抛光处理组件的概要结构的图。如图14所示,抛光处理组件2-300A具备:抛光台2-400,用于支承作为基板的一种的晶片W;抛光头2-500,安装有用于在晶片W的处理面进行抛光处理的抛光垫2-502;抛光臂2-600,用于保持抛光头2-500;及调整部2-800,用于进行抛光垫2-502的调整(修整)。
抛光台2-400具有保持晶片W的机构。在本实施例中,晶片保持机构为真空吸附方式,但能够是任意的方式。例如,晶片保持机构也可以是在晶片W的周缘部的至少一处夹持晶片W的表面及反面的夹持方式,也可以是在晶片W的周缘部的至少一处对晶片W的侧面进行保持的辊夹方式。在本实施例中,抛光台2-400以使晶片W的处理面朝向上方的方式保持晶片W。
另外,抛光台2-400以通过未图示的驱动机构绕旋转轴A旋转的方式构成。在抛光臂2-600经由构成为可旋转的旋转轴2-504而安装有抛光头2-500,在抛光头2-500的与晶片W(或者是抛光台2-400)相对的面安装有用于对晶片W进行抛光处理的抛光垫2-502。后文叙述关于抛光头2-500的详细。抛光臂2-600以使抛光头2-500绕旋转轴B旋转的方式构成。另外,抛光垫2-502的面积比晶片W(或者是抛光台2-400)的面积小,因此为了能够全面地对晶片W进行抛光处理,抛光臂2-600以使抛光头2-500能够如箭头C所示地在晶片W的直径方向上摆动的方式构成。另外,抛光臂2-600以能够使抛光头2-500摆动到抛光垫2-502与调整部2-800相对的位置为止的方式构成。抛光头2-500构成为通过促动器(省略图示)能够向靠近抛光台2-400的方向及从抛光台2-400远离的方向(本实施例中为上下)移动。由此,能够相对于晶片W以规定的压力按压抛光垫2-502。该结构可以通过旋转轴2-504的伸缩来实现,也可以通过抛光臂2-600的上下运动来实现。
抛光处理组件2-300A能够通过如下方式对晶片W进行抛光处理:从后述的液供给系统2-700对晶片W供给处理液,且使抛光台2-400绕旋转轴A旋转,将抛光垫2-502按压到晶片W的处理面,一边使抛光头2-500绕旋转轴B旋转,一边在箭头C方向上摆动。另外,抛光处理时的抛光台2-400与抛光头2-500的相对运动不限定于上述例子,也可以由旋转运动、平移运动、圆弧运动、往复运动、滚动运动、角度旋转运动(仅转动小于360度的规定角度的运动)中的至少一个来实现。
在本申请中,抛光处理包含有抛光研磨处理及抛光清洗处理的至少一方。抛光研磨处理是指如下处理:一边使抛光垫2-502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫2-502相对运动,通过在晶片W与抛光垫2-502之间介入浆料来对晶片W的处理面进行研磨除去。抛光研磨处理通常是指,在以使晶片的表面的凹凸平坦化,去除形成于沟槽、过孔内部以外的表面的多余的膜为目的所进行的主研磨之后,进行的所谓的精加工研磨。抛光研磨的除去加工量例如为数nm~数10nm左右。作为抛光垫2-502,例如能够使用将发泡聚氨酯与无纺布层叠的垫(具体而言,例如市场上能够获得的IC1000(注册商标)/SUBA(注册商标)类),绒面革状的多孔性聚氨酯非纤维质垫(具体而言,例如,市场上能够获得的POLITEX(注册商标))等。抛光研磨处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室2-190中通过由PVA构成的海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室2-192中通过由PVA构成的笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光研磨处理,能够实现具有擦伤等损伤的表层部或附着有异物的表层部的除去、研磨单元2-3中未能由主研磨去除的部位的追加除去、或者,主研磨后的微小区域的凹凸、遍及基板整体的膜厚分布这样的形貌的改善。
抛光清洗处理为如下的精加工处理:一边使抛光垫2-502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫2-502相对运动,通过使清洗处理液(药液、纯水或它们的混合物)介入晶片W与抛光垫2-502之间来去除晶片W表面的异物或对处理面进行改性。作为抛光垫2-502,使用上述的IC1000(注册商标)/SUBA(注册商标)类、POLITEX(注册商标)等。抛光清洗处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室2-190中通过由PVA构成的海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室2-192中通过由PVA构成的笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光清洗处理,能够高效率地清洗并去除仅使由PVA构成的海绵材料接触而无法去除的粘性较大的异物等。另外,为了本发明中的抛光清洗处理,能够使用PVA海绵作为抛光垫。
调整部2-800是用于调整(修整)抛光垫2-502的表面的部件。在本实施例中,调整部2-800配置于抛光台2-400的外部。作为替代方式,调整部2-800也可以移动到抛光台2-400的上方及抛光头2-500的下方,来进行抛光垫2-502的调整。在该情况下,希望在搬出处理完成的晶片W后进行调整。调整部2-800具备修整工具台2-810和设置于修整工具台2-810的修整工具2-820。修整工具台2-810以能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴D旋转的方式构成。修整工具2-820例如由金刚石修整工具、刷形修整工具、或由它们的组合形成。
在进行抛光垫2-502的调整时,抛光处理组件2-300A使抛光臂2-600回旋直到抛光垫2-502到与修整工具2-820相对的位置为止。抛光处理组件2-300A使修整工具台2-810绕旋转轴D旋转且使抛光头2-500旋转,将抛光垫2-502按压到修整工具2-820,从而进行抛光垫2-502的调整。该调整动作例如能够在将抛光处理后的晶片W与接着要抛光处理的晶片W置换期间进行。
如图14所示,抛光处理组件2-300A具有雾供给部2-900,该雾供给部2-900在抛光处理室2-300的设置有抛光处理组件2-300A的区域A1内喷射雾MT。雾MT可以一直供给,或者也可以间歇地供给。为了防止从后述的液供给系统2-700供给到晶片W上的处理液向周围飞散并粘着,雾MT以能够使抛光台2-400及其周围、抛光头2-500、抛光臂2-600及调整部2-800各自的表面湿润的方式构成。进一步,为了防止雾MT泄漏到抛光处理组件300A的外部,希望设置排气系统,该排气系统在搬运晶片W前对组件2-300A内的包含有雾MT的空气进行排气。
雾供给部2-900以能够使抛光处理中的晶片W的表面湿润的方式,在抛光处理中也能够朝向晶片W的表面喷射雾MT。由此,能够防止由抛光台2-400的旋转导致晶片W上的处理液向外甩出而使晶片W的表面干燥的情况。雾MT的供给量调整成不使晶片W上的处理液被过度稀释而对抛光处理产生不良影响的状态。但是,在为了防止抛光处理组件2-300A内的晶片W以外的结构物的表面上的处理液的粘着而进行清洗的情况下,也可以供给纯水的冲淋来代替雾MT。
图15表示设置有雾供给部2-900的具体的例。抛光处理组件2-300A主要具备罩盖2-910,该罩盖2-910是用于调整罩盖2-910的内部的湿度而设置于抛光台2-400的外侧。沿罩盖的缘设置雾供给部2-900。进一步,设置用于排出含有雾MT的空气的排气系统2-920。该排气系统2-920具备分离水分与气体的过滤器2-921、排气线路2-922及排液线路2-923。另外,在罩盖2-910的内部设置有湿度传感器2-930,由此,自动调整雾MT的喷出量及喷出时刻。
根据以上说明的抛光处理组件2-300A,通过进行抛光处理作为化学机械研磨处理后的晶片W的后处理,从而能够抑制晶片W的损伤(缺陷)地进行精加工研磨,或者,能够去除化学机械研磨处理中产生的损伤。或者,与以往的辊清洗、笔清洗相比,能够高效率地清洗去除粘性较大的异物等。以下,对本实施例中的抛光处理组件2-300A的结构及抛光处理的详细进行说明。
图16A是表示抛光头2-500的内部结构的概要图。在图16A中,将抛光头2-500、旋转轴2-504及抛光垫2-502的结构简单化来图示。在后文叙述关于它们的详细。抛光处理组件2-300A具有通过抛光臂2-600、旋转轴2-504、抛光垫2-502及抛光垫2-502的内部来供给用于抛光处理的处理液的路径。具体而言,如图16A所示,在抛光臂2-600、抛光头2-500及抛光头2-500的内部形成内部供给线路2-506。内部供给线路2-506朝向抛光台2-400的上表面(晶片W的处理面)开口。根据该结构,在抛光处理中,处理液经由内部供给线路2-506从抛光垫2-502的中央部供给,通过由抛光头2-500的旋转产生的离心力与处理液的供给压力,能够使处理液遍及抛光垫2-502与晶片W之间地扩散。
在从设置于抛光头2-500的外部的喷嘴对晶片W供给处理液的情况下,有抛光台2-400高速旋转时处理液无法充分遍及到抛光垫2-502的中央部的担忧。这是因为,由于高速旋转使离心力变大。另外,在对较大口径(例如300mm)的晶片W进行抛光处理的情况下,为了高效率地进行抛光处理,也使抛光头500的直径较大(例如100mm)。因此,若在抛光垫2-502的外部供给处理液,则有处理液无法充分遍及到抛光垫2-502的中央部的担忧。产生这些现象的话,则抛光处理速度(研磨速度或清洗速度)降低。然而,根据本实施例的从内部供给线路2-506供给处理液的结构,如上所述处理液遍及抛光垫2-502与晶片W之间,因此能够抑制因处理液不足导致的抛光处理速度的降低。并且,能够抑制产生处理液不足而晶片W受到损伤的情况。
图16B是表示抛光头2-500的内部结构的代替例的概要图。在该例中,如图所示,内部供给线路2-506从形成于抛光头2-500内的水池套结构2-507朝向分散配置于抛光垫2-502的处理面的多个开口2-508分支。通过该结构,也能够使从内部供给线路2-506供给的处理液遍及抛光垫2-502与晶片W之间。在图示的例中,多个开口2-508分散配置于径向。但是,多个开口2-508也可以具有任意的分散方式。例如,多个开口2-508也可以沿圆周方向分散配置于抛光垫2-502的中央付近。根据该结构,能够利用离心力,使处理液遍及抛光垫2-502的处理面整体地进行扩散。
能够从该内部供给线路2-506供给一种以上的处理液。例如,处理液能够为浆料、药液、纯水等。
图17表示液供给系统2-700的一例。在该例中,如图所示,液供给系统2-700具备处理液供给源2-710、2-730及清洗液供给源2-720、2-740。处理液供给源2-710、2-730是相互种类不同的处理液的供给源,例如处理液供给源2-710是浆料供给源,处理液供给源2-730是药液供给源。处理液供给源2-710连接于处理液配管2-711。在处理液配管2-711,从处理液供给源2-710开始观察,依序设置有流量控制器2-712、开闭阀2-713、单向阀2-714。在清洗液供给源2-720连接有清洗液配管2-721。在清洗液配管2-721设置开闭阀723,比开闭阀2-723靠下游侧(与清洗液供给源2-720相反的一侧)在开闭阀2-713与单向阀2-714之间与处理液配管2-711连接。同样,处理液供给源730连接于处理液配管2-731。在处理液配管2-731,从处理液供给源2-730开始观察,依序设置有流量控制器2-732、开闭阀2-733、单向阀2-734。在清洗液供给源2-740连接有清洗液配管2-741。在清洗液配管2-741设置有开闭阀2-743,比开闭阀2-743靠下游侧,在开闭阀2-733与单向阀2-734之间与处理液配管2-731连接。
处理液配管2-711与处理液配管2-731在比单向阀2-714、2-734靠下游侧的地点2-716合并为一个线路后,与形成于抛光臂2-600的内部的内部供给线路2-506连接。在抛光臂2-600的内部,在内部供给线路2-506的途中设置有旋转接头2-750。通过该旋转接头2-750连接可动部(旋转部)与静止部。如本实施例这样,通过在比旋转接头2-750靠上游侧使处理液配管2-711与清洗液配管2-741合并,从而能够使旋转接头2-750小型化。另外,通过在抛光臂2-600的外部使处理液配管2-711与清洗液配管2-741合并,从而能够使抛光臂2-600小型化。
在处理液2-L1、2-L2中由于使用浆料等粘性较高的液体,因此为了防止液体粘着在各配管及旋转接头2-750,从清洗液供给源2-720、2-740向它们流通清洗液(例如纯水、药液)。该清洗动作根据抛光处理组件2-300A的运转情况,在规定的时刻自动实施。规定的时刻例如可以是空转时、每隔规定的时间间隔等。供给的清洗液经由抛光头2-500排出。
在该液供给系统2-700中,通过选择性地使开闭阀2-713、2-723、2-733、2-743开闭,将处理液2-L1、2-L2及清洗液中的任一供给到内部供给线路2-506。在一种使用方式中,禁止同时打开开闭阀2-713、2-723、2-733、2-743中的两个以上。通过这样控制及通过设置单向阀2-714、2-734,能够防止配管2-711、2-721、2-731、2-741间的交叉污染,即能够防止一个配管中混入其他配管所处理的液体。该动作也可以使用软件而通过控制装置5来进行互锁控制。在其他使用方式中,允许配管2-711、2-721、2-731、2-741同时打开两个以上。通过这样控制,能够供给混合液。通过控制流量控制器2-712、2-732,能够调节混合液的混合比。
图18表示供给系统2-700其他的例。在该例中,使用纯水作为处理液的一种。纯水能够作为清洗液来使用,兼用作纯水线路与清洗液线路。具体而言,在处理液供给源2-710连接有处理液配管2-711。从处理液供给源2-710观察,在处理液配管2-711设置有流量控制器2-712、开闭阀2-713、过滤器2-715及单向阀2-714。同样,在处理液供给源2-730连接有处理液配管2-731。从处理液供给源2-730观察,在处理液配管2-731设置有流量控制器2-732、开闭阀2-733、过滤器2-735及单向阀2-734。另外,在清洗液供给源(纯水供给源)2-720连接有清洗液配管2-721。从清洗液供给源2-720观察,在清洗液配管2-721设置有流量控制器2-722、开闭阀2-723、过滤器2-725及单向阀2-724。处理液配管2-711、2-731及清洗液配管2-721在比单向阀2-714、2-734、2-724靠下游侧且在抛光臂2-600的外部合并成一个线路后,与形成于抛光臂2-600的内部的内部供给线路2-506连接。
在这些液供给系统2-700也可以设置有检测压力或流量的传感器。控制装置2-5能够基于该传感器的结果,监视各线路的以上情况,根据需要发出警报来通知、互锁。
图19表示图16A中简要表示的抛光头2-500及抛光臂2-600的详细。如图所示,抛光头2-500具备第1抛光头2-500a与第2抛光头2-500b。第1抛光头2-500a具有在中央形成有内部供给线路2-506的开口的盘状。第2抛光头2-500b具有环状的形状,并在第1抛光头2-500a的径向外侧以包围第1抛光头2-500a的方式配置。因此,也称第1抛光头2-500a为内头2-500a,称第2抛光头2-500b为外头2-500b。内头2-500a与外头2-500b隔开间隔地配置。
内头2-500a连结于在其上方延伸的旋转轴2-504a。同样,外头2-500b连结于在其上方延伸的旋转轴2-504b。旋转轴2-504b具有中空圆柱状的形状,经由轴承2-509、2-510包围旋转轴2-504a的周围。该旋转轴2-504b经由轴承2-511安装于抛光臂2-600的静止部位。
在第1抛光头2-500a的下表面(与旋转轴2-504a相反的面)安装有第1抛光垫2-502a(也称为内垫2-502a)。在第2抛光头2-500b的下表面安装有第2抛光垫2-502b(也称为外垫502b)。图20是从下方观察内垫2-502a及外垫2-502b的图。如图所示,内垫2-502a及外垫2-502b分别具有迎合内头2-500a与外头2-500b的下表面的形状。在本实施例中,内垫2-502a及外垫2-502b具有相同的特性。即内垫2-502a及外垫2-502b仅形状不同。
旋转轴2-504a连接于促动器2-512。通过该促动器2-512,旋转轴2-504a及内头2-500a构成为能够旋转且能够向靠近抛光台2-400的方向及从抛光台2-400远离的方向(本实施例中为垂直方向)移动。旋转轴2-504b连接于促动器2-514。通过该促动器2-514,旋转轴2-504b及外头2-500b构成为能够旋转且能够向靠近抛光台2-400的方向及从抛光台2-400远离的方向(本实施例中为垂直方向)移动。在本实施例中,内头2-500a及外头2-500b构成为相互独立而能够在垂直方向上移动。进一步,在本实施例中,内头2-500a及外头2-500b构成为相互独立而能够旋转。即,内头2-500a及外头2-500b能够进行相互不同的动作。
图21表示上述抛光处理组件2-300A所进行的抛光处理的各工序中的抛光头2-500的控制例。图22A~22C表示图21所示各工序中的抛光头2-500的状态。如图21所示,在该例中,若抛光处理开始,则首先进行预加载处理(步骤S2-10)。预加载处理是指在晶片W上事先供给处理液的处理。在预加载处理中,如图21及图22A所示,内头2-500a以内垫2-502a不接触晶片W的状态而位于上升到上方的位置(以下也称为上升位置)。即,内头2-500a及内垫2-502a为退避到上方的状态。另一方面,外头2-500b位于用于使外垫2-502b与晶片W接触的位置(以下也称为接触位置)。即,外头2-500b及外垫2-502b位于下降的位置。在该状态下,从内部供给线路2-506供给处理液L2-3(图17所示处理液2-L1、2-L2的任一,在此为浆料)。外垫2-502b由于与晶片W接触,因此抑制了处理液2-L3流出到第2抛光垫2-502b的外部。即,处理液2-L3的大部分保持在第2抛光垫2-502b的内侧。根据该结构,在抛光处理开始时,充足量的处理液2-L3已经遍及内垫2-502a与晶片W之间。其结果,能够抑制在晶片W产生擦伤而对晶片W造成损伤。
在本实施例中,在步骤S2-10中,停止内头2-500a及外头2-500b的旋转。还停止抛光台2-400即晶片W的旋转。在外垫2-502b的内侧积蓄了充足量的处理液2-L3后,使抛光台2-400旋转。在抛光台2-400旋转的同时也开始使内头2-500a旋转,进一步使内头2-500a开始下降而进入下一个步骤。如此,通过在抛光台2-400的旋转停止的状态下进行预加载处理,供给的处理液2-L3不会因离心力飞散,而能够使充足量的处理液2-L3遍及内垫2-502a与晶片W之间。另外,也可以在使抛光台2-400旋转的状态下进行预加载处理。在该情况下,希望在外垫2-502b接触晶片W前开始从内部供给线路2-506的处理液2-L3的供给。由此,能够防止在外垫2-502b与晶片W接触时处理液不足而在晶片W产生损伤。在步骤S2-10的预加载处理中,外头2-500b可以旋转,也可以不旋转。通过使外头2-500b旋转且以比正式研磨时(下述步骤S2-20)低的压力与晶片W接触,由此能够减轻外垫2-502b与晶片W的摩擦。
预加载处理结束后,接着,实施轻磨光,即,实施抛光研磨处理(步骤S2-20)。也可以进行抛光清洗处理来代替抛光研磨处理。在步骤S2-20中,如图21及图22B所示,内头2-500a及外头2-500b均位于接触位置。即,一边抑制处理液2-L3流出到外垫2-502b的外部,一边实施抛光处理。根据该结构,在抛光处理中,使充足量的处理液遍及内垫2-502a与晶片W之间。因此,能够抑制擦伤的产生。另外,即使在抛光台2-400较高速地旋转的情况下,也能够在内垫2-502a与晶片W之间保持充足量的处理液,因此能够提高抛光处理速度。
在步骤S2-20中,抛光处理是通过内垫2-502a来实现的,外垫2-502b对抛光处理性能的贡献不多。即,外垫2-502b主要用于在其内侧区域保持处理液2-L3。因此,控制装置2-5根据所需求的抛光处理性能使内头2-500a通过内垫2-502a对晶片W作用的压力最优化。另一方面,控制装置2-5将外头2-500b通过外垫2-502b对晶片W作用的压力控制为用于保持处理液2-L3所需的最低限度的压力。例如,控制使外头2-500b施加的压力比内头2-500a施加的压力小。同样,控制装置2-5根据所需求的抛光处理性能来最优化内头2-500a的转速。另一方面,控制装置2-5为了防止处理液的飞散而最优化外头2-500b的转速。例如,控制外头2-500b为停止状态或比内头2-500a小的转速。外头2-500b也可以不旋转。
在步骤S2-20中,可以连续地进行从内部供给线路2-506的处理液的供给,也可以间歇性地进行。考虑从外垫2-502b流出的处理液的流出量2-L3,以在外垫2-502b的内侧区域保持充足量的处理液2-L3的方式设定处理液的供给量及供给时刻即可。
作为替代方式,在抛光处理的后期,外头2-500b也可以移动到上升位置。根据该结构,能够促进由抛光处理产生的生成物向外部的流出。其结果,能够抑制晶片W由生成物而受到损伤的情况。在该情况下,也可以供给比抛光处理的前期多量的处理液2-L3。
抛光处理结束后,接着,从内部供给线路2-506供给清洗液(在此为纯水)来进行液置换(步骤S2-30)。通过液置换,能够抑制抛光研磨处理中使用的浆料与化学清洗(步骤S2-40)中使用的药液混合而产生反应生成物而该反应生成物对清洗造成不良影响的情况(例如对基板造成损伤)。在步骤S2-30中,如图21及图22C所示,内头2-500a位于接触位置,外头2-500b上升而位于上升位置。根据该结构,促进了抛光研磨处理中使用的浆料及液置换所使用的清洗液的向外部的排出。因此,能够促进通过抛光处理产生的生成物的从晶片W上的排出。
液置换结束后,接着,从内部供给线路2-506供给药液来进行化学清洗(步骤S2-40)。如图21所示,内头2-500a及外头2-500b的位置与步骤S2-30相同。但是,根据所需求的处理性能,外头2-500b也可以位于接触位置。并且,化学清洗结束后,从内部供给线路2-506供给纯水来进行纯水清洗(水磨光)(步骤S2-50)。如图21所示,内头2-500a及外头2-500b的位置与步骤S2-30相同。代替步骤S2-50的水磨光或在水磨光后,还可以使内头2-500a上升,且使外头2-500b下降,进一步使抛光台2-400旋转,从而在外垫2-502b的内部一边存积纯水一边清洗晶片W。
如上述说明,根据抛光处理组件2-300A,能够在各处理工序的每一个工序中良好地控制各种液的保持或排出,进行灵活的处理。
在上述的步骤S2-30(液置换工序)中,在晶片W上存在抛光垫2-502的情况下,实施液置换。但是,作为替代方式,也可以使抛光臂2-600回旋并将抛光头2-500配置到调整部2-800。在该情况下,在调整部2-800清洗抛光头2-500。在此期间,为了液置换或防止干燥,也可以在晶片W上供给清洗液(代表性为纯水)。另外,希望在调整部2-800朝向抛光垫2-502供给清洗液,清洗抛光垫。通过在使抛光头2-500位于调整部2-800的状态下从内部供给线路2-506供给清洗液,从而能够在内部供给线路2-506的配管内迅速地进行液置换。另外,在使用浆料作为处理液2-L3的情况下,若在抛光垫2-502接触晶片W的状态下进行液置换工序,则有pH急剧地变化导致浆料凝聚、基板受到损伤的可能性,但本替代方式能够排除该可能性。
在上述的抛光处理的各工序中,排出各种各样的液体。在排出液中例如包含酸性液、碱性液。例如,在上述步骤S2-20中,供给浆料作为供给液,排出酸性液。在上述步骤S2-30中,供给纯水,排出酸性液(在步骤S2-20中残留的酸性液与纯水的混合物)。在上述步骤S2-40中,供给药液,排出碱性液。在上述步骤S2-50中,供给纯水,在初期阶段,排出碱性液(步骤S2-40中残留的碱性液与纯水的混合物),在残留的碱性液全部流出后的阶段,排出一般液(中性液)。希望分类回收这样的各种排出液。
图23是用于分类回收这样的排出液的排液系统的一例的概要图。如图所示,排液系统2-760具备:配管2-761;从配管2-761分支的分支配管2-762、2-763、2-764;分别设置于分支配管2-762、2-763、2-764的开闭阀2-767、2-768、2-769;及pH传感器2-770。分支配管2-762、2-763、2-764分别为回收碱性排液、酸性排液、一般排液的线路。排出到地面2-751的排出液流入配管2-761,根据开闭阀2-767、2-768、2-769的开闭状态,选择性地经由分支配管2-762、2-763、2-764的任一被回收。
开闭阀2-767、2-768、2-769的开闭状态由控制装置2-5控制。控制装置2-5可以基于从用户输入的动作指示来控制开闭阀2-767、2-768、2-769即可以控制回收目的地。或者,控制装置2-5也可以根据抛光处理的各工序,即根据从内部供给线路2-506供给的液体的种类及供给时刻来自动地控制开闭阀2-767、2-768、2-769。或者,控制装置2-5也可以根据pH传感器2-770的检测结果来控制开闭阀2-767、2-768、2-769。进一步,控制装置2-5还可以根据抛光处理的各工序,即从内部供给线路2-506供给的液体的种类及供给时刻而估计的排液的种类和pH传感器2-770的检测结果的一致性来判断。在控制装置2-5判定它们为不一致的情况下,也可以发出警报进行通知、互锁。从抛光处理组件2-300A的排出液的分类回收也可以分别回收浆料、药液及一般液(大多为纯水)来代替上述的分类。
B.变形例:
B-1.变形例1:
抛光处理组件2-300A除内部供给线路2-506以外还可以具备在抛光头2-500的外部设置的外部喷嘴作为处理液供给手段。在该情况下,外部喷嘴可以根据情况补充地使用,也可以使用来代替内部供给线路506。
B-2.变形例2:
内垫2-502a及外垫2-502b也可以具有不同的特性。例如,也可以按如下方法选定内垫2-502a与外垫2-502b:使外垫2-502b与晶片W之间的供给液的流通的容易性小于内垫2-502a与晶片W之间的供给液的流通的容易性。该两者的不同例如由各种各样的物理特性的不同而提供。这样的物理特性例如包括材质、硬度(例如肖氏硬度D)、密度、单层·层叠(下层/上层的组合)、厚度、槽形状、压缩率、孔密度(孔数)、孔尺寸、发泡结构(连续气泡或独立气泡)、防水性·亲水性等。或者,也可以选定内垫2-502a与外垫2-502b使它们的抛光处理性能(研磨或清洗的能力、效率)不同。根据该结构,能够由更灵活的方式进行抛光处理。例如,可以基于所需求的抛光处理性能来决定内垫2-502a,而作为外垫2-502b,为了提高处理液的保持性能,使用紧贴性高,即柔软的抛光垫。或者,作为内垫2-502a,可以采用具有适合抛光研磨处理及抛光清洗处理中的一方的特性的垫,作为外垫2-502b,采用具有适合另一方的特性的垫。根据该结构,通过选择性地使用内垫2-502a及外垫2-502b的一方,不用进行抛光垫的更换,就能够进行与所需求品质对应的抛光处理。或者,能够在晶片W的各区域进行不同的处理,实现高精度的抛光处理。例如,能够使用在表层配置硬质的发泡聚氨酯的垫作为内垫2-502a,使用绒面革状的多孔性聚氨酯非纤维质垫作为外垫2-502b。或者,也可以在内垫2-502a及外垫2-502b分别使用同为绒面革状但孔尺寸或孔密度不同的垫。
B-3.变形例3:
内垫2-502a及外垫2-502b可以不必构成为能够相互独立控制。即,内垫2-502a及外垫2-502b可以不构成为能够独立升降控制,也可以不构成为能够独立旋转控制的控制。例如,即使在内垫2-502a及外垫2-502b不构成为能够独立升降控制的情况下,也能够得到将处理液保持在外垫2-502b的内侧区域的效果。在该情况下,在要促进处理液的排出的情况下,也可以暂时使内垫2-502a及外垫2-502b上升。
B-4.变形例4:
在上述的实施方式中,例示了将晶片W的处理面保持为朝上来进行抛光处理的结构,但也可以保持晶片W为任意的朝向。例如,也可以保持晶片W使其处理面朝下。在该情况下,抛光台2-400与上述的实施方式逆向配置,抛光头2-500配置于比抛光台2-400靠下方。或者,也可以保持晶片W使其处理面朝向水平方向。在该情况下,抛光台2-400配置为保持晶片W的保持面朝向水平方向,抛光头2-500构成为能够在水平方向上移动。即使是在这些结构中,通过使外垫2-502b与晶片W接触,也能够在外垫2-502b的内侧区域保持处理液。
B-5.变形例5:
抛光处理组件2-300A、2-300B不限定于包含于清洗单元2-4的结构,也可以包含于研磨单元2-3。
以上,与图11-图23一起,基于若干实施例对本发明的实施方式进行了说明,但上述发明的实施方式是为了便于理解本发明,而非限定本发明。本发明能够不脱离其主旨进行变更改良,且本发明理所当然包含其等价物。另外,在能够解决上述课题的至少一部分的范围或起到效果的至少一部分的范围内,能够进行权利要求的范围及说明书所记载的各结构要素的任意的组合或省略。
以下,基于图24-图30对本申请发明的一实施方式的处理装置及处理方法进行说明。
<处理装置>
图24是表示本发明的一实施方式的处理装置的整体结构的俯视图。如图24所示,对处理对象物进行各种处理的处理装置(CMP装置)3-1000具备大致矩形的壳体3-1。壳体3-1的内部被隔壁3-1a、3-1b划分为装载/卸载单元3-2、研磨单元3-3及清洗单元3-4。装载/卸载单元3-2,研磨单元3-3及清洗单元3-4分别独立组装,独立地排气。另外,清洗单元3-4具备给基板处理装置供给电源的电源供给部(省略图示)与控制基板处理动作的控制装置3-5。
<装载/卸载单元>
装载/卸载单元3-2具备两个以上(在本实施方式中为四个)载放晶片盒的前装载部3-20,该晶片盒贮存多个处理对象物(例如晶片(基板))。这些前装载部3-20与壳体3-1相邻配置,且沿基板处理装置的宽度方向(与长度方向垂直的方向)排列。以在前装载部3-20能够搭载开口盒、SMIF(StandardManufacturingInterface)盒或FOUP(FrontOpeningUnifiedPod)的方式构成。在此,SMIF及FOUP是通过在内部收纳晶片盒并由隔壁覆盖,从而保持与外部空间独立的环境的密闭容器。
另外,在装载/卸载单元3-2上,沿前装载部3-20的排列敷设有行进机构3-21。在行进机构3-21上设置两台能够沿晶片盒的排列方向移动的搬运用自动装置(装载机、搬运机构)3-22。搬运用自动装置3-22构成为通过在行进机构3-21上移动,从而能够对搭载于前装载部3-20的晶片盒进行存取。各搬运用自动装置3-22在上下具备两个机械手。在将处理后的晶片放回晶片盒时使用上侧的机械手,在将处理前的晶片从晶片盒取出时使用下侧的机械手。这样,能够分开使用上下的机械手。进一步,搬运用自动装置3-22的下侧的机械手构成为能够使晶片反转。
装载/卸载单元3-2由于是需要保持为最洁净的状态的区域,因此装载/卸载单元3-2的内部一直维持比处理装置外部、研磨单元3-3、及清洗单元3-4均高的压力。研磨单元3-3因使用浆料作为研磨液而是最脏的区域。因此,在研磨单元3-3的内部形成负压,维持该压力比清洗单元3-4的内部压力低。在装载/卸载单元3-2设置有过滤器风扇单元(未图示),该过滤器风扇单元(未图示)具有HEPA过滤器、ULPA过滤器、或化学过滤器等洁净空气过滤器。从过滤器风扇单元一直吹出去除微粒、有毒蒸气或有毒气体后的洁净空气。
<研磨单元>
研磨单元3-3是进行晶片的研磨(平坦化)的区域。研磨单元3-3具备第1研磨单元3-3A、第2研磨单元3-3B、第3研磨单元3-3C及第4研磨单元3-3D。如图24所示,第1研磨单元3-3A、第2研磨单元3-3B、第3研磨单元3-3C及第4研磨单元3-3D沿基板处理装置的长度方向排列。
如图24所示,第1研磨单元3-3A具备:研磨台3-30A,安装有具有研磨面的研磨垫(研磨工具)3-10;顶环3-31A,用于一边保持晶片并将晶片按压到研磨台3-30A上的研磨垫3-10,一边对晶片进行研磨;研磨液供给喷嘴3-32A,用于给研磨垫3-10供给研磨液、修整液(例如纯水);修整工具3-33A,用于进行研磨垫3-10的研磨面的修整;及喷雾器3-34A,喷射液体(例如纯水)与气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)来去除研磨面上的浆料、研磨生成物及修整所产生的研磨垫残渣。
同样,第2研磨单元3-3B具备研磨台3-30B、顶环3-31B、研磨液供给喷嘴3-32B、修整工具3-33B及喷雾器3-34B。第3研磨单元3-3C具备研磨台3-30C、顶环3-31C、研磨液供给喷嘴3-32C、修整工具3-33C及喷雾器3-34C。第4研磨单元3-3D具备研磨台3-30D、顶环3-31D、研磨液供给喷嘴3-32D、修整工具3-33D及喷雾器3-34D。
第1研磨单元3-3A、第2研磨单元3-3B、第3研磨单元3-3C及第4研磨单元3-3D由于互相具有相同的结构,因此,以下仅对第1研磨单元3-3A进行说明。
图25是模式地表示第1研磨单元3-3A的立体图。顶环3-31A支承于顶环旋转轴3-36。在研磨台3-30A的上表面贴附有研磨垫3-10。研磨垫3-10的上表面形成对晶片W进行研磨的研磨面。另外,也能够使用固结磨料代替研磨垫3-10。顶环3-31A及研磨台3-30A如箭头所示,构成为绕其轴心旋转。晶片W通过真空吸附保持在顶环3-31A的下表面。在研磨时,以从研磨液供给喷嘴3-32A将研磨液供给到研磨垫3-10的研磨面的状态,作为研磨对象的晶片W被顶环3-31A按压在研磨垫3-10的研磨面并被研磨。
<搬运机构>
接着,对用于搬运晶片的搬运机构进行说明。如图24所示,与第1研磨单元3-3A及第2研磨单元3-3B相邻而配置有第1线性传送装置3-6。第1线性传送装置3-6是在沿研磨单元3-3A、3-3B排列的方向的四个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第1搬运位置3-TP1、第2搬运位置3-TP2、第3搬运位置3-TP3、第4搬运位置3-TP4)之间搬运晶片的机构。
另外,与第3研磨单元3-3C及第4研磨单元3-3D相邻而配置有第2线性传送装置3-7。第2线性传送装置3-7是在沿研磨单元3-3C、3-3D排列的方向的三个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第5搬运位置3-TP5、第6搬运位置3-TP6、第7搬运位置3-TP7)之间搬运晶片的机构。
晶片通过第1线性传送装置3-6被搬运到研磨单元3-3A、3-3B。第1研磨单元3-3A的顶环3-31A通过顶环头的摆动动作在研磨位置与第2搬运位置3-TP2之间移动。从而,在第2搬运位置3-TP2进行晶片向顶环3-31A的交接。同样,第2研磨单元3-3B的顶环3-31B在研磨位置与第3搬运位置3-TP3之间进行移动,在第3搬运位置3-TP3进行晶片向顶环3-31B的交接。第3研磨单元3-3C的顶环3-31C在研磨位置与第6搬运位置3-TP6之间进行移动,在第6搬运位置3-TP6进行晶片向顶环3-31C的交接。第4研磨单元3-3D的顶环3-31D在研磨位置与第7搬运位置3-TP7之间进行移动,在第7搬运位置3-TP7进行晶片向顶环3-31D的交接。
在第1搬运位置3-TP1配置有从搬运用自动装置3-22接收晶片用的升降器3-11。晶片通过该升降器3-11而从搬运用自动装置3-22被交接到第1线性传送装置3-6。闸门(未图示)位于升降器3-11与搬运用自动装置3-22之间,并设置于隔壁3-1a,在晶片搬运时打开闸门将晶片从搬运用自动装置3-22交接到升降器3-11。另外,在第1线性传送装置3-6、第2线性传送装置3-7与清洗单元3-4之间配置有摆动式传送装置3-12。该摆动式传送装置3-12具有可在第4搬运位置3-TP4与第5搬运位置3-TP5之间移动的机械手。晶片从第1线性传送装置3-6向第2线性传送装置3-7的交接由摆动式传送装置3-12进行。晶片由第2线性传送装置3-7搬运到第3研磨单元3-3C及/或第4研磨单元3-3D。另外,由研磨单元3-3研磨后的晶片经由摆动式传送装置3-12而被搬运到清洗单元3-4。
<清洗单元>
图26(a)是表示清洗单元3-4的俯视图,图26(b)是表示清洗单元3-4的侧面图。如图26(a)及图26(b)所示,清洗单元3-4在此被划分为辊清洗室3-190、第1搬运室3-191、笔清洗室3-192、第2搬运室3-193、干燥室3-194、抛光处理室3-300及第3搬运室3-195。另外,能够使研磨单元3-3、辊清洗室3-190、笔清洗室3-192、干燥室3-194及抛光处理室3-300的各室间的压力平衡是干燥室3-194>辊清洗室3-190及笔清洗室3-192>抛光处理室3-300≧研磨单元3-3。在研磨单元中使用研磨液,在抛光处理室中有时也使用研磨液作为抛光处理液。由此,通过成为如上所述的压力平衡,特别地能够防止研磨液中的磨料这样的微粒成分流入清洗及干燥室,由此能够位置清洗及干燥室的清洁度。
在辊清洗室3-190内配置沿纵向排列的上侧辊清洗组件3-201A及下侧辊清洗组件3-201B。上侧辊清洗组件3-201A配置于下侧辊清洗组件3-201B的上方。上侧辊清洗组件3-201A及下侧辊清洗组件3-201B是一边将清洗液供给到晶片的正反面,一边通过旋转的两个海绵辊分别按压晶片的正反面来清洗晶片的清洗机。在上侧辊清洗组件3-201A与下侧辊清洗组件3-201B之间设置有晶片的暂置台3-204。
在笔清洗室3-192内配置有沿纵向排列的上侧笔清洗组件3-202A及下侧笔清洗组件3-202B。上侧笔清洗组件3-202A配置于下侧笔清洗组件3-202B的上方。上侧笔清洗组件3-202A及下侧笔清洗组件3-202B是一边将清洗液供给到晶片的表面,一边通过旋转的笔形海绵按压晶片的表面并在晶片的直径方向摆动来清洗晶片的清洗机。在上侧笔清洗组件3-202A与下侧笔清洗组件3-202B之间设置晶片的暂置台3-203。
在干燥室3-194内配置沿纵向排列的上侧干燥组件3-205A及下侧干燥组件3-205B。上侧干燥组件3-205A及下侧干燥组件3-205B相互隔离。在上侧干燥组件3-205A及下侧干燥组件3-205B的上部设置分别将清洁的空气供给到干燥组件3-205A、3-205B内的过滤器风扇单元3-207A、3-207B。
上侧辊清洗组件3-201A、下侧辊清洗组件3-201B、上侧笔清洗组件3-202A、下侧笔清洗组件3-202B、暂置台3-203、上侧干燥组件3-205A及下侧干燥组件3-205B经由螺栓等固定于未图示的框架。
在第1搬运室3-191配置有能够上下动的第1搬运用自动装置(搬运机构)3-209。在第2搬运室3-193配置有能够上下动的第2搬运用自动装置3-210。在第3搬运室3-195配置有能够上下动的第3搬运用自动装置(搬运机构)3-213。第1搬运用自动装置3-209、第2搬运用自动装置3-210及第3搬运用自动装置3-213分别移动自如地支承于沿纵向延伸的支承轴3-211、3-212、3-214。第1搬运用自动装置3-209、第2搬运用自动装置3-210及第3搬运用自动装置3-213构成为内部具有发动机等的驱动机构,且能够沿支承轴3-211、3-212、3-214上下移动自如。第1搬运用自动装置3-209与搬运用自动装置3-22同样具有上下两段的机械手。如图26(a)虚线所示,在第1搬运用自动装置3-209中,其下侧的机械手配置于能够到达上述暂置台3-180的位置。第1搬运用自动装置3-209的下侧的机械手到达暂置台3-180时,打开设置于隔壁3-1b的闸门(未图示)。
第1搬运用自动装置3-209以在暂置台3-180、上侧辊清洗组件3-201A、下侧辊清洗组件3-201B、暂置台3-204、暂置台3-203、上侧笔清洗组件3-202A及下侧笔清洗组件3-202B之间搬运晶片W的方式动作。在搬运清洗前的晶片(附着有浆料的晶片)时,第1搬运用自动装置3-209使用下侧的机械手,在搬运清洗后的晶片时使用上侧的机械手。
第2搬运用自动装置3-210以在上侧笔清洗组件3-202A、下侧笔清洗组件3-202B、暂置台3-203、上侧干燥组件3-205A及下侧干燥组件3-205B之间搬运晶片W的方式动作。第2搬运用自动装置3-210由于仅搬运清洗后的晶片,因此仅具备一个机械手。图24所示搬运用自动装置3-22使用上侧的机械手从上侧干燥组件3-205A或下侧干燥组件3-205B取出晶片,并将该晶片放回晶片盒。搬运用自动装置3-22的上侧机械手到达干燥组件3-205A、3-205B时,打开设置于隔壁3-1a的闸门(未图示)。
在抛光处理室3-300具备上侧抛光处理组件3-300A及下侧抛光处理组件3-300B。第3搬运用自动装置3-213以在上侧的辊清洗组件3-201A、下侧的辊清洗组件3-201B、暂置台3-204、上侧抛光处理组件3-300A及下侧抛光处理组件3-300B之间搬运晶片W的方式动作。
另外,在本实施方式中,例示了在清洗单元3-4内,将抛光处理室3-300、辊清洗室3-190及笔清洗室3-192按从离装载/卸载单元3-2远的位置起依序排列地配置的例子,但不限定于此。抛光处理室3-300、辊清洗室3-190及笔清洗室3-192的配置方式能够根据晶片的品质及生产量等适当地选择。另外,在本实施方式中,例示了具备上侧抛光处理组件3-300A及下侧抛光处理组件3-300B的例子,但不限定于此,也可以仅具备一方的抛光处理组件。另外,在本实施方式中,除抛光处理室3-300外,例举了辊清洗组件及笔清洗组件作为清洗晶片W的组件进行了说明,但不限定于此,还能够进行双流体喷射清洗(2FJ清洗)或兆声波清洗。双流体喷射清洗是使承载于高速气体的微小液滴(雾)从双流体喷嘴朝向晶片W喷出并冲撞,利用由微小液滴向晶片W表面的冲撞所产生的冲击波来去除晶片W表面的微粒等(清洗)。兆声波清洗是对清洗液施加超声波,使由清洗液分子的振动加速度所产生的作用力作用到微粒等附着粒子来去除微粒。以下,对上侧抛光处理组件3-300A及下侧抛光处理组件3-300B进行说明。由于上侧抛光处理组件3-300A及下侧抛光处理组件3-300B为相同结构,因此仅对上侧抛光处理组件3-300A进行说明。
<抛光处理组件>
图27是表示上侧抛光处理组件的概要结构的图。如图27所示,上侧抛光处理组件3-300A具备:抛光台3-400,设置有晶片W;抛光头3-500,安装有用于与晶片W接触并相对运动从而对晶片W进行抛光处理的抛光垫3-502;抛光臂3-600,对抛光头3-500进行保持;液供给系统3-700,用于供给抛光处理液;及调整部3-800,用于进行抛光垫3-502的调整(修整)。如图27所示,抛光垫3-502比晶片W直径小。在例如晶片W为Φ300mm的情况下,希望抛光垫3-502优选为Φ100mm以下,更优选为Φ60~100mm。这是因为抛光垫的直径越大,与晶片的面积比就越小,因此增加了晶片的抛光处理速度。另一方面,关于晶片处理速度的面内均一性,反而是抛光垫的直径越小,面内均一性越提高。这是因为单位处理面积变小,如图27所示那样,在通过抛光臂3-600使抛光垫3-502在晶片W的面内进行摆动等的相对运动从而进行晶片整个面处理的方式中变得有利。另外,抛光处理液至少包含DIW(纯水)、清洗药液及浆料这样的研磨液中的一种。抛光处理的方式主要有两种,一种是将在作为处理对象的晶片上残留的浆料、研磨生成物的残渣这样的污染物在与抛光垫接触时除去的方式,另一种是将附着有上述污染物的处理对象通过研磨等除去一定量的方式。在前者,抛光处理液优选清洗药液、DIW,在后者,优选研磨液。但是,在后者,对于CMP后的被处理面的状态(平坦性、残膜量)的维持来说,希望在上述处理中的除去量例如少于10nm,优选为5nm以下,在该情况下,有时不需要通常的CMP程度的除去速度。在这样的情况下,也可以通过适当对研磨液进行稀释等处理从而进行处理速度的调整。另外,抛光垫3-502例如由发泡聚氨酯类的硬垫、绒面革类的软垫或者海绵等形成。抛光垫的种类根据处理对象物的材质、要除去的污染物的状态适当选择即可。例如在污染物埋入处理对象物表面的情况下,也可以使用更容易对污染物作用物理力的硬垫,即硬度、刚性较高的垫作为抛光垫。另一方面,在处理对象物为例如Low-k膜等机械强度较小的材料的情况下,为了降低被处理面的损伤,也可以使用软垫。另外,在抛光处理液为如浆料这样的研磨液的情况下,由于仅靠抛光垫的硬度、刚性不能确定处理对象物的除去速度、污染物的除去效率、损伤发生的有无,因此也可以适当选择。另外,在这些抛光垫的表面也可以实施例如同心圆状槽、XY槽、螺旋槽、放射状槽这样的槽形状。进一步,也可以在抛光垫内设置至少一个以上贯通抛光垫的孔,通过该孔供给抛光处理液。另外,也可以使用例如PVA海绵这样的抛光处理液能够浸透的海绵状的材料作为抛光垫。由此,能够使在抛光垫面内的抛光处理液的流动分布均一化并迅速排出抛光处理中除去的污染物。
抛光台3-400具有吸附晶片W的机构,来保持晶片W。另外,抛光台3-400能够通过驱动机构3-410绕旋转轴A旋转。另外,抛光台3-400也可以通过驱动机构3-410使晶片W进行角度旋转运动或滚动运动。抛光垫3-502安装于抛光头3-500的与晶片W相对的面。抛光头3-500能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴B旋转。另外,抛光头3-500能够通过未图示的驱动机构将抛光垫3-502按压到晶片W的处理面。抛光臂3-600能够使抛光头3-500如箭头C所示地在晶片W的半径或直径的范围内移动。另外,抛光臂3-600能够将抛光头3-500摆动至抛光垫3-502与调整部3-800相对的位置为止。
调整部3-800是用于调整抛光垫3-502的表面的部件。调整部3-800具备修整工具台3-810和设置于修整工具台3-810的修整工具3-820。修整工具台3-810能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴D旋转。另外,修整工具台3-810也可以通过未图示的驱动机构使修整工具3-820进行滚动运动。修整工具3-820由在表面电沉积固定有金刚石的粒子的或金刚石磨料配置于与抛光垫接触的接触面的整个面或局部的金刚石修整工具、树脂制的刷毛配置于与抛光垫接触的接触面的整个面或局部的刷形修整工具或者它们的组合形成。
上侧抛光处理组件3-300A在进行抛光垫3-502的调整时使抛光臂3-600回旋直到到达抛光垫3-502与修整工具3-820相对的位置为止。上侧抛光处理组件3-300A通过使修整工具台3-810绕旋转轴D旋转且使抛光头3-500回旋,将抛光垫3-502按压到修整工具3-820来进行抛光垫3-502的调整。另外,调整条件优选使调整负荷在80N以下。另外,从垫3-502的寿命的观点考虑的话,调整负荷更优选为40N以下。另外,希望垫3-502及修整工具3-820的转速在500rpm以下。
另外,在本实施方式中,表示了晶片W的处理面及修整工具3-820的修整面沿水平方向设置的例子,但不限定于此。例如,上侧抛光处理组件3-300A能够以使晶片W的处理面及修整工具3-820的修整面沿垂直方向设置的方式来配置抛光台3-400及修整工具台3-810。在该情况下,抛光臂3-600及抛光头3-500配置为能够使抛光垫3-502与配置于垂直方向的晶片W的处理面接触来进行抛光处理,且使配置于垂直方向的修整工具3-820的修整面与抛光垫3-502接触来进行调整处理。另外,也可以是抛光台3-400或修整工具台3-810任一方配置于垂直方向,以配置于抛光臂3-600的抛光垫3-502相对于各台面垂直的方式使抛光臂3-600的全部或一部分旋转。
液供给系统3-700具备用于对晶片W的处理面供给纯水(DIW)的纯水喷嘴3-710。纯水喷嘴3-710经由纯水配管3-712连接于纯水供给源3-714。在纯水配管3-712设置有能够开闭纯水配管3-712的开闭阀3-716。控制装置3-5通过控制开闭阀3-716的开闭,能够在任意的时刻对晶片W的处理面供给纯水。
另外,液供给系统3-700具备用于给晶片W的处理面供给药液(Chemi)的药液喷嘴3-720。药液喷嘴3-720经由药液配管3-722连接于药液供给源3-724。在药液配管3-722设置有能够开闭药液配管3-722的开闭阀3-726。控制装置3-5通过控制开闭阀3-726的开闭,能够在任意的时刻对晶片W的处理面供给药液。
上侧抛光处理组件300A能够经由抛光臂3-600、抛光头3-500及抛光垫3-502向晶片W的处理面选择性地供给纯水、药液或浆料等研磨液。
即,从纯水配管3-712中的纯水供给源3-714与开闭阀3-716之间分支了分支纯水配管3-712a。另外,从药液配管3-722中的药液供给源3-724与开闭阀3-726之间分支了分支药液配管3-722a。分支纯水配管3-712a、分支药液配管3-722a及连接于研磨液供给源3-734的研磨液配管3-732汇流于液供给配管3-740。在分支纯水配管3-712a设置有能够开闭分支纯水配管3-712a的开闭阀3-718。在分支药液配管3-722a设置有能够开闭分支药液配管3-722a的开闭阀3-728。在研磨液配管3-732设置有能够开闭研磨液配管3-732的开闭阀3-736。
液供给配管3-740的第1端部连接于分支纯水配管3-712a、分支药液配管3-722a及研磨液配管3-732这三系统的配管。液供给配管3-740通过抛光臂3-600的内部、抛光头3-500的中央及抛光垫3-502的中央而延伸。液供给配管3-740的第2端部朝向晶片W的处理面开口。控制装置3-5能够通过控制开闭阀3-718、开闭阀3-728及开闭阀3-736的开闭,在任意的时刻向晶片W的处理面供给纯水、药液、浆料等研磨液的任一种或它们的任意的组合的混合液。
上侧抛光处理组件3-300A能够经由液供给配管3-740向晶片W供给处理液且使抛光台3-400绕旋转轴A旋转,将抛光垫3-502按压到晶片W的处理面,并使抛光头3-500一边绕旋转轴B旋转一边在箭头C方向上摆动,由此对晶片W进行抛光处理。另外,作为抛光处理中的条件,虽然基本上本处理是通过机械作用除去缺陷,但另一方面考虑对晶片W的损伤的降低,希望压力在3psi以下,优选在2psi以下。另外,考虑抛光处理液的面内分布,希望晶片W及头3-500的转速为1000rpm以下。另外,抛光头3-500的移动速度为300mm/sec以下。然而,由于根据晶片W及头3-500的转速及抛光头3-500的移动距离,最适当的移动速度的分布不同,因此希望晶片W面内的抛光头3-500的移动速度是可变的。作为该情况下的移动速度的变化方式,希望例如为如下方式:能够将晶片W面内的移动距离分割成多个区间,对各个区间设定移动速度。另外,作为抛光处理液流量,为了晶片W及头3-500在高速旋转时也保持充足的处理液的晶片面内分布,大流量较好。然而另一方面,由于处理液流量增加导致处理成本的增加,因此希望流量在1000ml/min以下,优选在500ml/min以下。
在此,抛光处理是指包含抛光研磨处理与抛光清洗处理的至少一方的处理。
抛光研磨处理是指如下处理:一边使抛光垫3-502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫3-502相对运动,通过在晶片W与抛光垫3-502之间介入浆料等研磨液来对晶片W的处理面进行研磨除去。抛光研磨处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室3-190中通过海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室3-192中通过笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光研磨处理,能够实现附着了污染物的表层部的除去、研磨单元3-3中未能由主研磨去除的部位的追加除去、以及主研磨后的形貌改善。
抛光清洗处理为如下处理:一边使抛光垫3-502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫3-502相对运动,通过使清洗处理液(药液或药液与纯水)介入晶片W与抛光垫3-502之间来去除晶片W表面的污染物,对处理面进行改性。抛光清洗处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室3-190中通过海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室3-192中通过笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。
<抛光头的第1实施方式>
接着,对抛光头3-500的详细进行说明。图28是表示第1实施方式的抛光头3-500的结构的图。图28模式地表示抛光头3-500的纵剖面。如图28所示,抛光头3-500具备基座部件3-510、弹性部件3-520、按压机构3-530及导向部件3-540。
弹性部件3-520安装于基座部件3-510的晶片W侧的面。另外,在弹性部件3-520的晶片W侧的面安装有抛光垫3-502。按压机构3-530是与弹性部件3-520连通,且能够通过向弹性部件3-520供给流体(例如空气、N2等)来调整抛光垫3-502对晶片W的接触力的部件。弹性部件3-520如例如安全气囊这样,包含根据按压机构3-530提供的流体的供给量而改变容积的袋体。
导向部件3-540是包围弹性部件3-520的侧面3-522整体的环状的部件。具体而言,导向部件3-540是在向弹性部件3-520供给了流体的状态下包围弹性部件3-520的侧面3-522整体的环状的部件。更具体而言,导向部件3-540是在向弹性部件3-520供给流体而将抛光垫3-502按压在晶片W的状态下包围弹性部件3-520的侧面3-522整体的环状的部件。另外,导向部件3-540不限定于环状的形状。导向部件3-540也可以是由例如在向弹性部件3-520供给了流体的状态下空开适当的间隔而包围弹性部件3-520的侧面3-522整体的多个部件形成。
在本实施方式中,如图28所示,在抛光头3-500形成有基座部件3-510、弹性部件3-520及贯通抛光垫3-502的中央的抛光处理液流路3-550。抛光处理液流路3-550与上述液供给配管3-740连通。通过设置抛光处理液流路3-550,能够经由抛光头3-500对晶片W的处理面供给抛光处理所使用的各种的处理液。然而,处理液的供给不限定于从抛光头3-500的内部供给,也能够从抛光头3-500的外部进行供给。在该情况下,在基座部件3-510、弹性部件3-520及抛光垫3-502也可以不形成有抛光处理液流路3-550。另外,弹性部件3-520的侧面3-522是指弹性部件3-520的面中,除安装于基座部件3-510的面、与抛光处理液流路3-550相对的面及安装有抛光垫3-502的面以外的面。
如本实施方式这样,通过设置导向部件3-540,能够使垫与处理对象物而进行的处理的精度提高。即,一边在弹性部件3-520注入流体而将抛光垫3-502按压到晶片W,一边使抛光垫3-502旋转、摆动时,有抛光垫3-502的位置沿晶片W的面方向位置偏移的担忧。在该情况下,因抛光垫3-502的扭结、扭曲而造成抛光垫3-502的破损、抛光垫3-502的与晶片W的接触状态的不均一化,其结果,与抛光处理中在抛光垫面内进而在晶片W面内的抛光处理状态的不均一性(例如抛光清洗中缺陷的除去性能的不均一性,抛光研磨中处理对象物的除去量的面内分布的不均一性)相关联。
与此相对,在本实施方式中,由于设置导向部件3-540,导向部件3-540支承弹性部件3-520的侧面3-522整体,因此能够防止在对弹性部件3-520加压而进行抛光处理时的抛光垫3-502的横向偏移。由于能够防止抛光垫3-502的横向偏移,因此抛光头3-500能够使抛光垫3-502与晶片W在所希望的位置接触,另外能够避免因上述的抛光垫的扭结、扭曲而造成的破损、接触状态的不均一化。其结果,晶片W面内的抛光处理状态的均一性得到提高。
作为如本实施方式的保持抛光垫3-502的抛光头的机构,还考虑设置万向节机构,该万向节机构使抛光垫3-502迎合晶片W的处理面或修整工具3-820的修整面。然而,在本实施方式中,由于采用通过对弹性部件3-520加压将抛光垫3-502按压到晶片W的结构,因此也可以不设置万向节功能,使抛光头3-500的结构简单化。
另外,作为一例,能够使导向部件3-540的内径相对于弹性部件3-520的外径为+3mm以内。由此,能够防止对弹性部件3-520加压时的横向膨胀引起的与导向部件3-540的摩擦及因摩擦造成妨碍弹性部件3-520的上下动。另外,能够使导向部件3-540的与晶片W相对的面3-542为与晶片W的处理面成非接触状态。例如,导向部件3-540以在进行抛光处理时导向部件3-540的相对面3-542与晶片W之间的距离为1~3mm(抛光垫3-502的厚度以下)的方式安装于基座部件3-510。另外,为了抑制因使用了药液的抛光化学处理而造成的腐蚀及为了即使与晶片W接触的情况下也难以对晶片W造成损伤,导向部件3-540能够由例如树脂材料(PPS、PEEK,氟系树脂等)形成。
<抛光头的第2实施方式>
接着,对抛光头3-500的其他实施方式进行说明。图29是表示第2实施方式的抛光头3-500的其他实施方式的结构的图。图29模式地表示抛光头3-500的纵剖面。图29的抛光头3-500与图28所示的抛光头3-500相比,不同之处在于增加了支撑部件(例如支撑板3-560)。其他的结构由于与图28所示的抛光头3-500相同,因此省略说明。
如图29所示,在弹性部件3-520的晶片W侧的面安装有支撑板3-560,在支撑板3-560的晶片W侧的面安装有抛光垫3-502。换言之,抛光垫3-502经由支撑板3-560安装于弹性部件3-520的晶片W侧的面。关于该情况下的弹性部件3-520与支撑板3-560的固定及支撑板3-560与抛光垫3-502的固定,除利用粘接剂来固定以外,还能够例举在弹性部件3-520、抛光垫3-502的外周部预先形成例如环状的固定部位来固定本部位的方法。在本方法中,能够通过使本部位在设置于环状的压板、支撑板3-560侧的收纳部滑动来进行固定。
在该实施方式中,在支撑板3-560的中央形成用于形成抛光处理液流路3-550的孔。另外,在该实施方式中,导向部件3-540也是在向弹性部件3-520供给了流体的状态下包围弹性部件3-520的侧面3-522整体的环状的部件。具体而言,导向部件3-540是在向弹性部件3-520供给流体而将抛光垫3-502按压在晶片W的状态下包围弹性部件3-520的侧面3-522整体的环状的部件。
根据本实施方式,起到与图28的抛光头3-500同样的效果,且通过设置支撑板3-560,能够提高弹性部件3-520与抛光垫3-502的紧贴性。由此,能够防止在使抛光垫3-502旋转、摆动时的因扭曲引起抛光垫3-502与弹性部件3-520之间产生剥离的情况。为了防止在加压弹性部件3-520时的膜膨胀被阻碍,支撑板3-560的厚度例如能够为1mm左右。另外,支撑板3-560也可以由SUS等金属制形成,在由于使用了药液的抛光化学处理而有产生腐蚀的可能性的情况下也可以由树脂材料(PPS、PEEK、氟系树脂等)形成。另外,支撑板3-560在由粘接剂与弹性部件3-520及抛光垫3-502固定的情况下较好的是有与这些部件的粘附性。另外,在本实施方式中,表示了支撑板3-560作为支撑部件的一例,但支撑部件的形状不限定于板状。
<抛光头的第3实施方式>
接着,对抛光头3-500的其他的实施方式进行说明。图30是表示第3实施方式的抛光头3-500的其他实施方式的结构的图。图30A模式地表示抛光头3-500的纵剖面,图30B是模式地表示弹性部件520的俯视图。本实施方式与图29的抛光头3-500相比,不同之处在于弹性部件3-520的袋体的内部被分割成多个空间。由于其他的结构与图29所示的抛光头3-500相同,因此省略说明。
如图30所示,弹性部件3-520的袋体包含流体相互不连通的多个空间3-524、3-526。具体而言,弹性部件3-520的袋体例如具有:配置成同心圆状的、靠近抛光处理液流路3-550侧的内周空间3-524与位于内周空间3-524的外侧的外周空间3-526。在该情况下,按压机构3-530能够向多个空间3-524、3-526独立地供给流体。按压机构3-530例如能够通过独立地控制内周空间3-524与外周空间3-526的流体的供给量,从而个别地控制抛光垫3-502的外周侧的按压力与内周侧的按压力。其结果,根据本实施方式的抛光头3-500,能够控制抛光垫3-502面内的对晶片W的按压分布,因此能够实现晶片W的处理面中的抛光处理的均一化。
另外,在图30的例中,表示了弹性部件3-520的袋体被分隔成两个空间3-524、3-526的例子,但空间的个数不限定于此。例如,弹性部件3-520的袋体也可以分隔成同心圆状地配置的三个以上的多个空间。另外,在图30的例中,表示了弹性部件3-520的袋体被分隔成同心圆状的内周空间3-524与外周空间3-526的例子,但空间的分隔方法不限定于此。
以上,与图24-图30一起基于若干实施例对本发明的实施方式进行了说明,但上述发明的实施方式是为了便于理解本发明,而非限定本发明。本发明能够不脱离其主旨地进行变更改良,且本发明理所当然包含其等价物。另外,在能够解决上述课题的至少一部分的范围或起到效果的至少一部分的范围内,能够进行权利要求的范围及说明书所记载的各结构要素的任意的组合或省略。
以下,基于图31-图39对本申请发明的一实施方式的处理组件进行说明。另外,在以下的实施方式中,例举抛光处理组件作为处理组件的一例进行说明。然而,本申请发明不限定于此,能够适用于通过使处理对象物与垫接触并相对运动从而对处理对象物进行规定的处理的处理组件。
<处理装置>
图31是表示本发明的一实施方式的处理装置的整体结构的俯视图。如图31所示,对处理对象物进行各种处理的处理装置(CMP装置)4-1000具备大致矩形的壳体4-1。壳体4-1的内部被隔壁4-1a、4-1b划分为装载/卸载单元4-2、研磨单元4-3及清洗单元4-4。装载/卸载单元4-2,研磨单元4-3及清洗单元4-4分别独立组装,独立地排气。另外,清洗单元4-4具备给处理装置供给电源的电源供给部与控制处理动作的控制装置4-5。
<装载/卸载单元>
装载/卸载单元4-2具备两个以上(在本实施方式中为四个)载放晶片盒的前装载部4-20,该晶片盒贮存多个处理对象物(例如晶片(基板))。这些前装载部4-20与壳体4-1相邻配置,且沿基板处理装置的宽度方向(与长度方向垂直的方向)排列。在前装载部4-20能够搭载开口盒、SMIF(StandardManufacturingInterface)盒或FOUP(FrontOpeningUnifiedPod)。在此,SMIF及FOUP是通过在内部收纳晶片盒并由隔壁覆盖,从而能够保持与外部空间独立的环境的密闭容器。
另外,在装载/卸载单元4-2上,沿前装载部4-20的排列敷设有行进机构4-21。在行进机构4-21上设置有两台能够沿晶片盒的排列方向移动的搬运用自动装置(装载机、搬运机构)4-22。搬运用自动装置4-22构成为通过在行进机构4-21上移动,从而对搭载于前装载部4-20的晶片盒进行存取。各搬运用自动装置4-22在上下具备两个机械手。在将处理后的晶片放回晶片盒时使用上侧的机械手。在将处理前的晶片从晶片盒取出时使用下侧的机械手。这样,能够分开使用上下的机械手。进一步,搬运用自动装置4-22的下侧的机械手构成为能够使晶片反转。
装载/卸载单元4-2由于是需要保持为最洁净的状态的区域,因此装载/卸载单元4-2的内部一直维持比处理装置外部、研磨单元4-3、及清洗单元4-4均高的压力。研磨单元4-3由于使用浆料作为研磨液而是最脏的区域。因此,在研磨单元4-3的内部形成负压,且该压力被维持成低于清洗单元4-4的内部压力。在装载/卸载单元4-2设置有过滤器风扇单元(未图示),该过滤器风扇单元(未图示)具有HEPA过滤器、ULPA过滤器、或化学过滤器等洁净空气过滤器。从过滤器风扇单元一直吹出去除微粒、有毒蒸气或有毒气体后的洁净空气。
<研磨单元>
研磨单元4-3是进行晶片的研磨(平坦化)的区域。研磨单元4-3具备第1研磨单元4-3A、第2研磨单元4-3B、第3研磨单元4-3C及第4研磨单元4-3D。如图31所示,第1研磨单元4-3A、第2研磨单元4-3B、第3研磨单元4-3C及第4研磨单元4-3D沿处理装置的长度方向排列。
如图31所示,第1研磨单元4-3A具备:研磨台4-30A,安装有具有研磨面的研磨垫(研磨工具)4-10;顶环4-31A,用于一边保持晶片并将晶片按压到研磨台4-30A上的研磨垫4-10,一边对晶片进行研磨;研磨液供给喷嘴4-32A,用于给研磨垫4-10供给研磨液、修整液(例如纯水);修整工具4-33A,用于进行研磨垫4-10的研磨面的修整;及喷雾器4-34A,喷射液体(例如纯水)与气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)来去除研磨面上的浆料、研磨生成物及修整所产生的研磨垫残渣。
同样,第2研磨单元4-3B具备研磨台4-30B、顶环4-31B、研磨液供给喷嘴4-32B、修整工具4-33B及喷雾器4-34B。第3研磨单元4-3C具备研磨台4-30C、顶环4-31C、研磨液供给喷嘴4-32C、修整工具4-33C及喷雾器4-34C。第4研磨单元4-3D具备研磨台4-30D、顶环4-31D、研磨液供给喷嘴4-32D、修整工具4-33D及喷雾器4-34D。
第1研磨单元4-3A、第2研磨单元4-3B、第3研磨单元4-3C及第4研磨单元4-3D由于互相具有相同的结构,因此,以下仅对第1研磨单元4-3A进行说明。
图32是模式地表示第1研磨单元4-3A的立体图。顶环4-31A支承于顶环旋转轴4-36。在研磨台4-30A的上表面贴附有研磨垫4-10。研磨垫4-10的上表面形成对晶片W进行研磨的研磨面。另外,也能够使用固结磨料代替研磨垫4-10。顶环4-31A及研磨台4-30A如箭头所示,构成为绕其轴心旋转。晶片W通过真空吸附保持在顶环4-31A的下表面。在研磨时,在研磨液从研磨液供给喷嘴4-32A供给到研磨垫4-10的研磨面的状态下,作为研磨对象的晶片W被顶环4-31A按压在研磨垫4-10的研磨面并被研磨。
<搬运机构>
接着,对用于搬运晶片的搬运机构进行说明。如图31所示,与第1研磨单元4-3A及第2研磨单元4-3B相邻而配置有第1线性传送装置4-6。第1线性传送装置4-6是在沿研磨单元4-3A、4-3B排列的方向的四个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第1搬运位置4-TP1、第2搬运位置4-TP2、第3搬运位置4-TP3、第4搬运位置4-TP4)之间搬运晶片的机构。
另外,与第3研磨单元4-3C及第4研磨单元4-3D相邻而配置有第2线性传送装置4-7。第2线性传送装置4-7是在沿研磨单元4-3C、4-3D排列的方向的三个搬运位置(从装载/卸载单元侧开始依次为第5搬运位置4-TP5、第6搬运位置4-TP6、第7搬运位置4-TP7)之间搬运晶片的机构。
晶片通过第1线性传送装置4-6被搬运到研磨单元4-3A、4-3B。第1研磨单元4-3A的顶环4-31A通过顶环头的摆动动作在研磨位置与第2搬运位置4-TP2之间移动。因此,在第2搬运位置4-TP2进行晶片向顶环4-31A的交接。同样,第2研磨单元4-3B的顶环4-31B在研磨位置与第3搬运位置4-TP3之间进行移动,在第3搬运位置4-TP3进行晶片向顶环4-31B的交接。第3研磨单元4-3C的顶环4-31C在研磨位置与第6搬运位置4-TP6之间进行移动,在第6搬运位置4-TP6进行晶片向顶环4-31C的交接。第4研磨单元4-3D的顶环4-31D在研磨位置与第7搬运位置4-TP7之间进行移动,在第7搬运位置4-TP7进行晶片向顶环4-31D的交接。
在第1搬运位置4-TP1配置有从搬运用自动装置4-22接收晶片用的升降器4-11。晶片通过该升降器4-11而从搬运用自动装置4-22被交接到第1线性传送装置4-6。闸门(未图示)位于升降器4-11与搬运用自动装置4-22之间,并设置于隔壁4-1a,在晶片搬运时打开闸门将晶片从搬运用自动装置4-22传递到升降器3-11。另外,在第1线性传送装置4-6、第2线性传送装置4-7与清洗单元4-4之间配置有摆动式传送装置4-12。该摆动式传送装置4-12具有可在第4搬运位置4-TP4与第5搬运位置4-TP5之间移动的机械手。晶片从第1线性传送装置4-6向第2线性传送装置4-7的交接由摆动式传送装置4-12进行。晶片由第2线性传送装置4-7搬运到第3研磨单元4-3C及/或第4研磨单元4-3D。在研磨单元4-3被研磨的晶片经由摆动式传送装置4-12被搬运到清洗单元4-4。另外,在摆动式传送装置4-12的侧方配置有设置于未图示的框架的晶片W的暂置台4-180。暂置台4-180与第1线性传送装置4-6相邻地配置,且位于第1线性传送装置4-6与清洗单元4-4之间。
第1线性传送装置4-6、第2线性传送装置4-7如日本特开2010-50436号公报所记载,分别具有多个搬运台(未图示)。由此,例如能够将未研磨的晶片搬运到各搬运位置的搬运台与将研磨后的晶片从各搬运位置搬运的搬运台分开使用。由此能够将晶片迅速搬运到搬运位置开始研磨,且能够将研磨后的晶片迅速送到清洗单元。
<清洗单元>
图33(a)是表示清洗单元4-4的俯视图,图33(b)是表示清洗单元4-4的侧面图。如图33(a)及图33(b)所示,清洗单元4-4在此被划分为辊清洗室4-190、第1搬运室4-191、笔清洗室4-192、第2搬运室4-193、干燥室4-194、抛光处理室4-300及第3搬运室4-195。另外,能够使研磨单元4-3、辊清洗室4-190、笔清洗室4-192、干燥室4-194及抛光处理室4-300的各室间的压力平衡是干燥室4-194>辊清洗室4-190及笔清洗室4-192>抛光处理室4-300≧研磨单元4-3。在研磨单元中使用研磨液,在抛光处理室中有时也使用研磨液作为抛光处理液。由此,通过成为如上所述的压力平衡,特别地能够防止研磨液中的磨料这样的微粒成分流入清洗及干燥室,由此能够维持清洗及干燥室的清洁度。
在辊清洗室4-190内配置有沿纵向排列的上侧辊清洗组件4-201A及下侧辊清洗组件4-201B。上侧辊清洗组件4-201A配置于下侧辊清洗组件4-201B的上方。上侧辊清洗组件4-201A及下侧辊清洗组件4-201B是一边将清洗液供给到晶片的正反面,一边通过旋转的两个海绵辊(第1清洗工具)分别按压晶片的正反面来清洗晶片的清洗机。在上侧辊清洗组件4-201A与下侧辊清洗组件4-201B之间设置晶片的暂置台4-204。
在笔清洗室4-192内配置有沿纵向排列的上侧笔清洗组件4-202A及下侧笔清洗组件4-202B。上侧笔清洗组件4-202A配置于下侧笔清洗组件4-202B的上方。上侧笔清洗组件4-202A及下侧笔清洗组件4-202B是一边将清洗液供给到晶片的表面,一边通过旋转的笔形海绵(第2清洗工具)按压晶片的表面并在晶片的直径方向摆动来清洗晶片的清洗机。在上侧笔清洗组件4-202A与下侧笔清洗组件4-202B之间设置晶片的暂置台4-203。
在干燥室4-194内配置有沿纵向排列的上侧干燥组件4-205A及下侧干燥组件4-205B。上侧干燥组件4-205A及下侧干燥组件4-205B相互隔离。在上侧干燥组件4-205A及下侧干燥组件4-205B的上部设置将清洁的空气分别供给到干燥组件4-205A、4-205B内的过滤器风扇单元4-207A、4-207B。
上侧辊清洗组件4-201A、下侧辊清洗组件4-201B、上侧笔清洗组件4-202A、下侧笔清洗组件4-202B、暂置台4-203、上侧干燥组件4-205A及下侧干燥组件4-205B经由螺栓等固定于未图示的框架。
在第1搬运室4-191配置有能够上下动的第1搬运用自动装置(搬运机构)4-209。在第2搬运室4-193配置有能够上下动的第2搬运用自动装置4-210。在第3搬运室4-195配置有能够上下动的第3搬运用自动装置(搬运机构)4-213。第1搬运用自动装置4-209、第2搬运用自动装置4-210及第3搬运用自动装置4-213分别移动自如地支承于沿纵向延伸的支承轴4-211、4-212、4-214。第1搬运用自动装置4-209、第2搬运用自动装置4-210及第3搬运用自动装置4-213构成为内部具有发动机等的驱动机构,且能够沿支承轴4-211、4-212、4-214上下移动自如。第1搬运用自动装置4-209与搬运用自动装置4-22同样具有上下两段的机械手。如图33(a)虚线所示,在第1搬运用自动装置4-209,其下侧的机械手配置于能够到达上述暂置台4-180的位置。第1搬运用自动装置4-209的下侧的机械手到达暂置台4-180时,打开设置于隔壁4-1b的闸门(未图示)。
第1搬运用自动装置4-209以在暂置台4-180、上侧辊清洗组件4-201A、下侧辊清洗组件4-201B、暂置台4-204、暂置台4-203、上侧笔清洗组件4-202A及下侧笔清洗组件4-202B之间搬运晶片W的方式动作。在搬运清洗前的晶片(附着有浆料的晶片)时,第1搬运用自动装置4-209使用下侧的机械手,在搬运清洗后的晶片时使用上侧的机械手。
第2搬运用自动装置4-210以在上侧笔清洗组件4-202A、下侧笔清洗组件4-202B、暂置台4-203、上侧干燥组件4-205A及下侧干燥组件4-205B之间搬运晶片W的方式动作。第2搬运用自动装置4-210仅搬运清洗后的晶片,因此仅具备一个机械手。图31所示搬运用自动装置4-22使用上侧的机械手从上侧干燥组件4-205A或下侧干燥组件4-205B取出晶片,并将该晶片放回晶片盒。搬运用自动装置4-22的上侧机械手到达干燥组件4-205A、4-205B时,打开设置于隔壁4-1a的闸门(未图示)。
在抛光处理室4-300具备上侧抛光处理组件4-300A及下侧抛光处理组件4-300B。第3搬运用自动装置4-213以在上侧辊清洗组件4-201A、下侧辊清洗组件4-201B、暂置台4-204、上侧抛光处理组件4-300A及下侧抛光处理组件4-300B之间搬运晶片W的方式动作。第3搬运用自动装置4-213具有上下两段的机械手。
另外,在本实施方式中,例示了在清洗单元4-4内,将抛光处理室4-300、辊清洗室4-190及笔清洗室4-192从离装载/卸载单元4-2远的位置起依序排列地配置的例子,但不限定于此。抛光处理室4-300、辊清洗室4-190及笔清洗室4-192的配置方式能够根据晶片的品质及生产量等适当地选择。另外,在本实施方式中,例示了具备上侧抛光处理组件4-300A及下侧抛光处理组件4-300B的例,但不限定于此,也可以仅具备一方的抛光处理组件。另外,在本实施方式中,除抛光处理室4-300外,例举了辊清洗组件及笔清洗组件作为清洗晶片W的组件进行了说明,但不限定于此,还能够进行双流体喷射清洗(2FJ清洗)或兆声波清洗。双流体喷射清洗是使承载于高速气体的微小液滴(雾)从双流体喷嘴朝向晶片W喷出并冲撞,利用由微小液滴向晶片W表面的冲撞所产生的冲击波来去除晶片W表面的微粒等(清洗)。兆声波清洗是对清洗液施加超声波,使清洗液分子的振动加速度所产生的作用力作为到微粒等附着粒子来去除微粒。以下,对上侧抛光处理组件4-300A及下侧抛光处理组件4-300B进行说明。由于上侧抛光处理组件4-300A及下侧抛光处理组件4-300B为相同结构,因此仅对上侧抛光处理组件4-300A进行说明。
<抛光处理组件>
图34是表示上侧抛光处理组件的概要结构的图。如图34所示,上侧抛光处理组件4-300A具备:抛光台4-400,设置有晶片W;抛光头4-500,安装有用于对晶片W的处理面进行抛光处理的抛光垫4-502;抛光臂4-600,经由连结部4-630对抛光头4-500进行保持,该连结部4-630连接于抛光头4-500的未安装有抛光垫4-502的面;液供给系统4-700,用于供给抛光处理液;及调整部4-800,用于进行抛光垫4-502的调整(修整)。另外,抛光处理组件4-300A具备倒角结构,该倒角结构用于对抛光垫4-502的与晶片W接触的接触面的周缘部进行倒角,关于倒角结构的详细见后述。如图34所示,抛光垫(第3清洗工具)4-502比晶片W直径小。在例如晶片W为Φ300mm的情况下,希望抛光垫4-502优选为Φ100mm以下,更优选为Φ60~100mm。这是因为抛光垫的直径越大,与晶片的面积比就越小,增加了晶片的抛光处理速度。另一方面,关于晶片处理速度的面内均一性,反而是抛光垫的直径越小,面内均一性越提高。这是因为单位处理面积变小,如图34所示那样,在通过抛光臂4-600使抛光垫4-502在晶片W的面内进行摆动等相对运动从而进行晶片整个面处理的方式中变得有利。
另外,抛光处理液至少包含DIW(纯水)、清洗药液及浆料这样的研磨液中的一种。抛光处理的方式主要有两种。一种是将在作为处理对象的晶片上残留的浆料、研磨生成物的残渣这样的污染物在与抛光垫接触时除去的方式,另一种是将附着有上述污染物的处理对象通过研磨等而除去一定量的方式。在前者,抛光处理液优选清洗药液、DIW,在后者优选研磨液。但是,在后者,对于CMP后的被处理面的状态(平坦性、残膜量)的维持来说,希望在上述处理中的除去量例如少于10nm,优选为5nm以下,在该情况下,有时不需要通常程度的CMP的除去速度。在这样的情况下,也可以通过适当对研磨液进行稀释等处理从而进行处理速度的调整。另外,抛光垫4-502例如由发泡聚氨酯类的硬垫、绒面革类的软垫或者海绵等形成。
抛光垫的种类根据处理对象物的材质、要除去的污染物的状态适当选择即可。例如在污染物埋入处理对象物表面的情况下,也可以使用更容易对污染物作用物理力的硬垫,即硬度、刚性较高的垫作为抛光垫。另一方面,在处理对象物为例如Low-k膜等机械强度较小的材料的情况下,为了降低被处理面的损伤,也可以使用软垫。另外,在抛光处理液为如浆料这样的研磨液的情况下,由于仅靠抛光垫的硬度、刚性不能确定处理对象物的除去速度、污染物的除去效率、损伤发生的有无,因此也可以适当选择。另外,在这些抛光垫的表面也可以实施例如同心圆状槽、XY槽、螺旋槽、放射状槽这样的槽形状。进一步,也可以在抛光垫内设置至少一个以上贯通抛光垫的孔,通过本孔而供给抛光处理液。另外,也可以使用例如PVA海绵这样的抛光处理液能够浸透的海绵状的材料作为抛光垫。由此,能够使抛光垫面内的抛光处理液的流动分布均一化,能够迅速排出抛光处理中除去的污染物。
抛光台4-400具有吸附晶片W的机构。另外,抛光台4-400能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴A旋转。另外,抛光台4-400也可以通过未图示的驱动机构使晶片W进行角度旋转运动(角度不满360°的圆弧运动)或滚动运动(也称为轨道运动、圆轨迹运动)。抛光垫4-502安装于抛光头4-500的与晶片W相对的面。抛光头4-500能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴B旋转。另外,抛光头4-500能够通过未图示的驱动机构将抛光垫4-502按压在晶片W的处理面。抛光臂4-600能够使抛光头4-500如箭头C所示地在晶片W的半径或直径的范围内移动。另外,抛光臂4-600能够使抛光头4-500摆动至抛光垫4-502与调整部4-800相对的位置为止。
调整部4-800是用于调整抛光垫4-502的表面的部件。调整部4-800具备修整工具台4-810与设置于修整工具台4-810的修整工具4-820。修整工具台4-810能够通过未图示的驱动机构绕旋转轴D旋转。另外,修整工具台4-810也可以通过未图示的驱动机构使修整工具4-820进行滚动运动。修整工具4-820由在表面电沉积固定有金刚石的粒子的或金刚石磨料配置于与抛光垫接触的接触面的整个面或局部的金刚石修整工具、树脂制的刷毛配置于与抛光垫接触的接触面的整个面或局部的刷形修整工具或者它们的组合形成。
上侧抛光处理组件4-300A在进行抛光垫4-502的调整时使抛光臂4-600回旋直到抛光垫4-502与修整工具4-820相对的位置为止。上侧抛光处理组件4-300A通过使修整工具台4-810绕旋转轴D旋转且使抛光头4-500回旋,将抛光垫4-502按压在修整工具4-820来进行抛光垫4-502的调整。作为调整条件,调整负荷为80N以下即可,从抛光垫4-502的寿命的观点看为40N以下更好。另外,希望抛光垫4-502及修整工具4-820的转速在500rpm以下使用。另外,在调整时在抛光垫4-502与修整工具4-820间供给流体。在此,作为流体,能够例举DIW、晶片清洗所使用的清洗液等药液。由此能够将抛光垫4-502的调整中产生的垫残渣、抛光处理中附着于抛光垫4-502表面的生成物迅速排出到系统外。进一步,通过对调整处理后的抛光垫4-502表面进一步实施上述的由DIW、药液进行的漂洗处理,从而维持抛光垫4-502表面的清洁度。另外,在本实施方式中,表示了晶片W的处理面及修整工具4-820的磨光面沿水平方向设置的例子,但不限定于此。例如,上侧抛光处理组件4-300A能够以使晶片W的处理面及修整工具4-820的修整面沿垂直方向设置的方式来配置抛光台4-400及修整工具台4-810。在该情况下,抛光臂4-600及抛光头4-500配置为能够使抛光垫4-502与配置于垂直方向的晶片W的处理面接触来进行抛光处理,且能够使抛光垫4-502与配置于垂直方向的修整工具4-820的修整面接触来进行调整处理。另外,也可以是抛光台4-400或修整工具台4-810任一方配置于垂直方向,以配置于抛光臂4-600的抛光垫4-502与各台面相对的方式使抛光臂4-600的全部或一部分旋转。
液供给系统4-700具备用于对晶片W的处理面供给纯水(DIW)的纯水喷嘴4-710。纯水喷嘴4-710经由纯水配管4-712连接于纯水供给源4-714。在纯水配管4-712设置有能够开闭纯水配管4-712的开闭阀4-716。控制装置4-5能够通过控制开闭阀4-716的开闭,在任意的时刻对晶片W的处理面供给纯水。
另外,液供给系统4-700具备用于给晶片W的处理面供给药液(Chemi)的药液喷嘴4-720。药液喷嘴4-720经由药液配管4-722连接于药液供给源4-724。在药液配管4-722设置有能够开闭药液配管4-722的开闭阀4-726。控制装置4-5能够通过控制开闭阀4-726的开闭,在任意的时刻对晶片W的处理面供给药液。
上侧抛光处理组件4-300A能够经由抛光臂4-600、连结部4-630、抛光头4-500及抛光垫4-502向晶片W的处理面选择性地供给纯水、药液或浆料等研磨液。在抛光垫4-502设置有至少一个以上的贯通孔,能够通过本孔供给抛光处理液
即,从纯水配管4-712中的纯水供给源4-714与开闭阀4-716之间分支了分支纯水配管4-712a。同样,从药液配管4-722中的药液供给源4-724与开闭阀4-726之间分支了分支药液配管4-722a。分支纯水配管4-712a、分支药液配管4-722a及连接于研磨液供给源4-734的研磨液配管4-732汇流于液供给配管4-740。在分支纯水配管4-712a设置有能够有开闭分支纯水配管4-712a的开闭阀4-718。在分支药液配管4-722a设置能够开闭分支药液配管4-722a的开闭阀4-728。在研磨液配管4-732设置有能够开闭研磨液配管4-732的开闭阀4-736。
液供给配管4-740的第1端部连接于分支纯水配管4-712a、分支药液配管4-722a及研磨液配管4-732这三系统的配管。液供给配管4-740通过抛光臂4-600的内部、连结部4-630的内部、抛光头4-500的中央及抛光垫4-502的中央而延伸。液供给配管4-740的第2端部朝向晶片W的处理面开口。控制装置4-5能够通过控制开闭阀4-718、开闭阀4-728及开闭阀4-736的开闭,在任意的时刻向晶片W的处理面供给纯水、药液、浆料等研磨液的任一种或它们的任意的组合的混合液。
上侧抛光处理组件4-300A能够经由液供给配管4-740向晶片W供给处理液且使抛光台4-400绕旋转轴A旋转,将抛光垫4-502按压在晶片W的处理面,并使抛光头4-500一边绕旋转轴B旋转,一边在箭头C方向上摆动,从而进行对晶片W的抛光处理。另外,虽然作为抛光处理中的条件,基本上本处理是通过机械作用除去缺陷,但另一方面考虑对晶片W的损伤的降低,希望压力在3psi以下,优选在2psi以下。另外,考虑抛光处理液的面内分布,希望晶片W及抛光头4-500的转速为1000rpm以下。另外,抛光头4-500的移动速度为300mm/sec以下。然而,根据晶片W及抛光头4-500的转速及抛光头4-500的移动距离,最适当的移动速度的分布是不同的,因此希望在晶片W面内抛光头4-500的移动速度是可变的。作为该情况下的移动速度的变化方式,希望例如为如下方式:能够将晶片W面内的摆动距离分割成多个区间,对各个区间设定移动速度。另外,作为抛光处理液流量,为了在晶片W及抛光头4-500高速旋转时也保持充足的处理液的晶片面内分布,大流量较好。然而另一方面,由于处理液流量增加导致处理成本的增加,因此希望流量在1000ml/min以下,优选在500ml/min以下。
在此,作为抛光处理,包含抛光研磨处理与抛光清洗处理的至少一方。
抛光研磨处理是指如下处理:一边使抛光垫4-502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫4-502相对运动,通过在晶片W与抛光垫4-502之间介入浆料等研磨液来对晶片W的处理面进行研磨除去。抛光研磨处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室4-190中通过海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室4-192中通过笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光研磨处理,能够实现附着有污染物的表层部的除去、研磨单元4-3中未能由主研磨去除的部位的追加除去、或主研磨后的形貌改善。
抛光清洗处理为如下处理:一边使抛光垫4-502接触晶片W,一边使晶片W与抛光垫4-502相对运动,通过使清洗处理液(药液或药液与纯水)介入晶片W与抛光垫4-502之间来去除晶片W表面的污染物,对处理面进行改性。抛光清洗处理是如下处理:能够对晶片W施加比辊清洗室4-190中通过海绵辊对晶片W施加的物理作用力及笔清洗室4-192中通过笔形海绵对晶片W施加的物理作用力强的物理作用力。通过抛光清洗处理,能够去除无法由PVA海绵等软质材料来去除的粘性的微粒或埋入基板表面的污染物。
图35是表示本实施方式的抛光处理组件的概要结构的图。另外,以下的说明以抛光处理组件(上侧抛光处理组件)4-300A为例进行说明,但不限定于此。
如图35所示,本实施方式的抛光处理组件4-300A具备抛光臂4-600。抛光臂4-600是如下臂:沿抛光台4-400的晶片W设置面延伸,且能够以抛光台4-400的外部的轴4-610为支点沿抛光台4-400的晶片W设置面转动。
抛光处理组件4-300A具备安装有比晶片W直径小的抛光垫4-502的抛光头4-500。抛光头4-500保持于抛光臂4-600的与轴4-610相反侧的端部4-620。
抛光臂4-600能够沿晶片W的处理面水平运动。例如,在进行抛光处理时,在使抛光垫4-502与晶片W接触的状态下,抛光臂4-600能够在晶片W的中央部与周缘部之间摆动。
另外,如图35所示,为了对抛光垫4-502进行调整,抛光臂4-600能够在修整工具4-820与晶片W之间水平运动。
另外,作为水平运动的种类,有直线动、圆弧运动。另外,作为运动方向,例如有从晶片W的中心侧向周缘部或其反方向的一方向运动,或以晶片W中心侧或周缘部侧为起点的在晶片半径或直径的范围内的往复运动。另外,在水平运动时,各抛光臂的运动速度也可以是在运动范围内能够变更的。这是因为抛光垫的滞留时间的分布影响晶片W的处理速度的分布。作为该情况下的移动速度的变化方式,例如希望为如下方式:能够将晶片W面内的摆动距离分割成多个区间,对各个区间设定移动速度。
<本实施方式的抛光垫>
接着,对本实施方式的抛光垫4-502进行详细地说明。图36是模式地表示本实施方式的抛光垫的图。
如图36所示,在抛光头4-500安装有抛光垫4-502,该抛光垫4-502比晶片W直径小,且对与晶片W接触的接触面4-502a的周缘部4-502b(角部)实施了倒角。换言之,本实施方式的抛光垫4-502的直径比晶片W的直径小,且对与晶片W接触的接触面4-502a的周缘部4-502b(角部)实施了倒角。
通过如本实施方式这样对抛光垫4-502的周缘部4-502b实施倒角,从而在晶片W与抛光垫4-502接触时,抑制了周缘部的压力集中,从而使抛光垫4-502内的压力分布均一化,由此晶片W面内的抛光处理速度的均一性得到提高。即,若使未对周缘部实施倒角的抛光垫与晶片W接触并相对运动,则在抛光垫的接触面的周缘部产生比其他部分高的压力。换言之,在抛光垫的接触面的周缘部产生压力集中。其结果,由于晶片W的与抛光垫的接触面的周缘部接触的部分与其他部分相比被过度地抛光处理(例如抛光研磨处理),因此有有损于抛光处理的均一性的担忧。
与此相对,根据本实施方式,由于对抛光垫4-502的周缘部4-502b(角部)实施了倒角,因此即使使抛光垫与晶片W接触并相对运动,也难以在周缘部4-502b产生压力集中。其结果,在晶片W与抛光垫4-502的接触中,能够抑制在周缘部的压力集中,抑制因该压力集中引起的在晶片W面内的抛光处理速度的均一性的恶化。
另外,周缘部4-502b的倒角通过将周缘部4-502b加工成C面、R面或锥面等来实现。以下,对周缘部4-502b的倒角加工的方式进行说明。
<第1实施方式>
接着,对第1实施方式的处理组件进行说明。图37是模式地表示抛光处理组件的第1实施方式的图。图37A是从侧面模式地描绘抛光处理组件的第1实施方式的图,图37B是从上面模式地描绘抛光处理组件的第1实施方式的图。第1实施方式的抛光处理组件4-300A是在图34所示抛光处理组件4-300A进一步具备用于对抛光垫4-502的接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角的倒角结构4-900的实施方式。
如图37所示,抛光处理组件(上侧抛光处理组件)4-300A具备用于对抛光垫4-502的接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角的倒角结构4-900。倒角结构4-900具备调整部4-800,该调整部4-800具有修整工具4-820及用于保持修整工具4-820的修整工具台4-810。另外,修整工具4-820是用于通过与抛光垫4-502接触并相对运动来进行抛光垫4-502的调整。倒角结构4-900一边通过调整部4-800对抛光垫4-502的接触面进行调整,一边对接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角。另外,倒角结构4-900一边通过调整部4-800对抛光垫4-502的接触面4-502a进行调整,一边对接触面4-502a的周缘部4-502b以比该周缘部以外的部分更强的程度进行调整,由此对接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角。
具体而言,倒角结构4-900具备突起4-820a,该突起4-820a形成于修整工具4-820的与抛光垫4-502接触的接触面4-820C的与抛光垫4-502的周缘部4-502b接触的部分。换言之,修整工具4-820在与抛光垫4-502的周缘部4-502b接触的部分形成有突起4-820a。具体而言,突起4-820a环状地形成于修整工具4-820的与抛光垫4-502接触的接触面4-820c的周缘部4-820d。另外,突起4-820a具有从接触面4-820c朝向径向外侧倾斜地立起的斜面4-820b。斜面4-820b相对于修整工具台4-810的旋转轴D倾斜。
在进行抛光垫4-502的调整(修整)时,修整工具台4-810绕旋转轴D旋转。另一方面,在进行抛光垫4-502的调整(修整)时,抛光臂4-600一边使抛光头4-500(连结部4-630)绕旋转轴B旋转,一边使抛光头4-500向靠近修整工具4-820的方向移动。由此,抛光垫4-502的周缘部4-502b与修整工具4-820的突起4-820a(斜面4-820b)接触。从而,在抛光垫4-502的周缘部4-502b形成与突起4-820a的斜面4-820b对应形状的面。其结果,如图36所示对抛光垫4-502的周缘部4-502b实施倒角。
因此,根据本实施方式,即使使抛光垫4-502与晶片W接触并相对运动,在周缘部4-502b也抑制了压力集中。其结果,能够抑制在晶片W与抛光垫4-502的接触中在周缘部的压力集中,且抑制因该压力集中引起的抛光处理速度的在晶片W面内的均一性的恶化。另外,在本实施方式中,在进行抛光垫4-502整个面的调整中,是特别地加强边缘部的调整来进行倒角的方式,是修整工具4-820自身也进行旋转运动的方式。由此,能够在调整时使抛光垫4-502面内的相对运动速度均一化,因此能够维持抛光垫4-502面内的调整的均一性,且同时能够对抛光垫4-502的边缘部实施倒角。进一步,在本实施方式中,如上所述,在抛光垫4-502的调整中,实施DIW、药液的供给,且在调整后还进行漂洗处理,因此能够维持抛光垫4-502表面的清洁度。
另外,在图37中,表示了在修整工具4-820的接触面4-820c的周缘部4-820d形成环状的突起4-820a的例。然而,不限定于此,突起4-820a只要是在进行抛光垫4-502的调整(修整)时,形成于与抛光垫4-502的周缘部4-502b接触的部分即可。
<第2实施方式>
接着,对第2实施方式的处理组件进行说明。图38是模式地表示抛光处理组件的第2实施方式的图。图38A是从侧面模式地描绘抛光处理组件的第2实施方式的图,图38B是从上面模式地描绘抛光处理组件的第2实施方式的图。第2实施方式的抛光处理组件4-300A是在图34所示抛光处理组件4-300A进一步具备用于对抛光垫4-502的接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角的倒角结构4-900的实施方式。
如图38所示,抛光处理组件(上侧抛光处理组件)4-300A具备用于对抛光垫4-502的接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角的倒角结构4-900。与第1实施方式相同,倒角结构4-900具备调整部4-800,该调整部4-800具有修整工具4-820及用于保持修整工具4-820的修整工具台4-810。另外,与第1实施方式相同,倒角结构4-900一边通过调整部4-800对抛光垫4-502的接触面进行调整,一边对接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角。另外,倒角结构4-900一边通过调整部4-800对抛光垫4-502的接触面4-502a进行调整,一边对接触面4-502a的周缘部4-502b以比该周缘部以外的部分更强的程度进行调整,由此对接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角。
在此,修整工具4-820能够配置为在进行抛光垫4-502的调整时,抛光垫4-502的周缘部4-502b和修整工具4-820的与抛光垫4-502接触的接触面4-820c的周缘部4-820d交叉并接触。换言之,修整工具4-820配置为抛光垫4-502的一部分从修整工具4-802突出(悬于……之上)。
根据本实施方式,抛光垫4-502的周缘部4-502b如图36所示地被实施倒角。即,若使未对周缘部实施倒角的抛光垫与晶片W接触并相对运动,则与在抛光垫的周缘部产生压力集中相同,在使抛光垫4-502与修整工具4-820接触并相对运动的情况下,也在双方的周缘部产生压力集中。根据本实施方式,如图38B所示,抛光垫4-502的周缘部4-502b与修整工具4-820的周缘部4-820d在两处接触点4-830a、4-830b接触。因此,抛光垫4-502在两处接触点4-830a、4-830b的压力集中特别大,修整工具4-820的调整(修整)量变大。其结果,抛光垫4-502的周缘部4-502b如图36所示地被实施倒角。
因此,根据本实施方式,即使使抛光垫4-502与晶片W接触并相对运动,由于周缘部4-502b实施了倒角而难以产生压力集中。其结果,能够抑制因晶片W与抛光垫4-502的接触的压力集中而引起的抛光处理速度的在晶片W面内的均一性的恶化。另外,在本实施方式中,在进行抛光垫4-502整个面的调整中,是特别地加强边缘部的调整来进行倒角的方式,是修整工具4-820自身也进行旋转运动的方式。由此,能够在调整时使抛光垫4-502面内的相对运动速度均一化,因此能够维持抛光垫4-502面内的调整的均一性,且同时能够对抛光垫4-502的边缘部实施倒角。进一步,在本实施方式中,如上所述,在抛光垫4-502的调整中,实施DIW、药液的供给,且在调整后还进行漂洗处理,因此能够维持抛光垫4-502表面的清洁度。
另外,在图38中,表示了抛光垫4-502的周缘部4-502b与修整工具4-820的周缘部4-820d在两处接触点4-830a、4-830b接触的例。然而,并不限定于此,例如,也可以通过使抛光头4-500的旋转轴B向修整工具台4-810的旋转轴D的方向移动,从而使抛光垫4-502的周缘部4-502b与修整工具4-820的周缘部4-820d在一处接触点接触。
<第3实施方式>
接着,对第3实施方式的处理组件进行说明。图39是模式地表示抛光处理组件的第3实施方式的图。图39A是从侧面模式地描绘抛光处理组件的第3实施方式的图,图39B是从上面模式地描抛光处理组件的第2实施方式的图。第3实施方式的抛光处理组件4-300A是在图34所示的抛光处理组件4-300A进一步具备用于对抛光垫4-502的接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角的倒角结构4-900的实施方式。
如图39所示,抛光处理组件(上侧抛光处理组件)4-300A具备用于对抛光垫4-502的接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角的倒角结构4-900。与第1实施方式相同,倒角结构4-900具备调整部4-800,该调整部4-800具有修整工具4-820及用于保持修整工具4-820的修整工具台4-810。另外,与第1实施方式相同,倒角结构4-900一边通过调整部4-800对抛光垫4-502的接触面进行调整,一边对接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角。另外,倒角结构4-900一边通过调整部4-800对抛光垫4-502的接触面4-502a进行调整,一边对接触面4-502a的周缘部4-502b以比该周缘部以外的部分更强的程度进行调整,由此对接触面4-502a的周缘部4-502b实施倒角。
具体而言,倒角结构4-900具备配置于抛光头4-500与抛光垫4-502之间的袋体4-520及通过向袋体4-520供给流体而能够调整袋体4-520的压力的按压机构4-530。
袋体4-520如例如安全气囊这样根据按压机构4-530产生的流体的供给压力而产生压力变化。按压机构4-530是与袋体4-520连通,且通过向袋体4-520供给流体(例如空气、N2等)从而能够调整抛光垫4-502的对晶片W的接触力的分布的部件。
如图39所示,袋体4-502包含以流体相互不连通的方式配置成同心圆状的多个空间4-520-1、4-520-2、4-520-3。另外,空间4-520-0在此是与液供给配管4-740连通,且用于给晶片W的处理面供给纯水、药液、浆料等研磨液的任一种或它们的的任意组合的混合液的开口,但在不通过抛光头4-500侧供给这些液体的情况下,也可以与其他的空间相同,作为通过流体供给来进行压力调整的空间来使用。
按压机构4-530能够独立地向多个空间4-520-1、4-520-2、4-520-3供给流体。具体而言,按压机构4-530能够以使多个空间4-520-1、4-520-2、4-520-3中的,最外周的空间4-520-3的压力比其他空间4-520-1、4-520-2的压力高的方式调整多个空间的容积。按压机构4-530例如能够通过独立地控制向多个空间4-520-1、4-520-2、4-520-3的流体的供给量,从而使最外周的空间4-520-3的压力比其他的空间4-520-1、4-520-2的压力高。
根据本实施方式,抛光垫4-502的周缘部4-502b如图36所示地被实施倒角。即,若最外周的空间4-520-3的压力比其他空间4-520-1、4-520-2的压力高,则与最外周的空间4-520-3对应的抛光垫4-502的周缘部4-502b与其他部分相比,特别地通过修整工具4-820而调整(修整)量变大。其结果,抛光垫4-502的周缘部4-502b如图36所示地被实施倒角。
因此,根据本实施方式,即使使抛光垫与晶片W接触并相对运动,由于周缘部4-502b实施了倒角而难以产生压力集中。其结果,能够抑制因晶片W与抛光垫4-502的接触压力集中而引起的抛光处理速度的在晶片W面内的均一性的恶化。另外,在本实施方式中,在进行抛光垫4-502整个面的调整中,是特别地加强边缘部的调整来进行倒角的方式,是修整工具4-820自身也进行旋转运动的方式。由此,能够在调整时使抛光垫4-502面内的相对运动速度均一化,因此能够维持抛光垫4-502面内的调整的均一性,且同时能够对抛光垫4-502的边缘部实施倒角。进一步,在本实施方式中,如上所述,在抛光垫4-502的调整中,实施DIW、药液的供给,且在调整后还进行漂洗处理,因此能够维持抛光垫4-502表面的清洁度。
另外,在图39中,表示了将袋体4-520分隔成三个的多个的空间4-520-1、4-520-2、4-520-3的例子,但分隔袋体4-520的空间的个数不限定于此。另外,第3实施方式的抛光处理组件4-300A可以单独地实施,也可以组合第1实施方式及第2实施方式来实施。
以上,与图31-图39一起,基于若干实施例对本发明的实施方式进行了说明,但上述发明的实施方式是为了便于理解本发明,而非限定本发明。本发明能够不脱离其主旨地进行变更改良,且本发明理所当然包含其等价物。另外,在能够解决上述课题的至少一部分的范围或起到效果的至少一部分的范围内,能够进行权利要求的范围及说明书所记载的各结构要素的任意的组合或省略。

Claims (19)

1.一种抛光组件,用于对基板进行抛光处理,该抛光组件的特征在于,具有:
抛光台,该抛光台用于支承所述基板且该抛光台能够旋转;以及
安装有抛光垫的一个抛光头,该抛光头构成为能够旋转,且构成为能够向靠近所述抛光台的方向及从该抛光台远离的方向移动,
所述抛光垫具备第1部位与第2部位,所述第2部位在所述第1部位的外侧以包围所述第1部位的方式配置,所述第1部位与所述第2部位的特性相互不同。
2.根据权利要求1所述的抛光组件,其特征在于,
所述特性包含材质、硬度、密度、单层及层叠的不同、厚度、槽形状、压缩率、孔密度、孔尺寸、发泡结构、防水性、亲水性中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的抛光组件,其特征在于,
所述第2部位的肖氏硬度D比所述第1部位的肖氏硬度D小。
4.根据权利要求1所述的抛光组件,其特征在于,
在所述抛光头的内部形成有内部供给线路,该内部供给线路用于将所述抛光处理用的处理液供给到所述基板。
5.根据权利要求1所述的抛光组件,其特征在于,
所述第1部位及所述第2部位安装于所述抛光头,所述第1部位与所述第2部位隔开间隔地配置。
6.根据权利要求1所述的抛光组件,其特征在于,具备:
弹性部件,该弹性部件安装有所述抛光垫;按压机构,该按压机构通过向所述弹性部件供给流体从而能够调整所述抛光垫对所述基板的接触力;及导向部件,该导向部件包围所述弹性部件的侧面整体。
7.根据权利要求6所述的抛光组件,其特征在于,
所述导向部件在向所述弹性部件供给了流体的状态下包围所述弹性部件的侧面整体。
8.根据权利要求6所述的抛光组件,其特征在于,
所述弹性部件包含袋体,所述袋体的容积根据所述流体的供给量而变化,
所述袋体包含所述流体相互不连通的多个空间,
所述按压机构能够独立地向所述多个空间供给所述流体。
9.根据权利要求8所述的抛光组件,其特征在于,
所述多个空间同心圆状地配置。
10.根据权利要求6所述的抛光组件,其特征在于,
所述抛光组件进一步具备支撑部件,所述支撑部件安装于所述弹性部件的与所述基板接触侧的面,
所述抛光垫经由所述支撑部件而安装于所述弹性部件。
11.根据权利要求6所述的抛光组件,其特征在于,
所述抛光垫的直径比所述基板的直径小,
所述抛光组件进一步具备:
驱动机构,该驱动机构能够使所述抛光台旋转;以及
抛光臂,该抛光臂对所述抛光头进行保持,并且该抛光臂能够使所述抛光头旋转并沿所述基板的板面摆动。
12.一种抛光组件,用于对基板进行抛光处理,该抛光组件的特征在于,具备:
抛光台,该抛光台用于支承所述基板且该抛光台能够旋转;以及
第1抛光头,该第1抛光头安装有第1抛光垫,所述第1抛光头构成为能够旋转且构成为能够向靠近所述抛光台的方向及从该抛光台远离的方向移动,在所述第1抛光头的内部,形成有用于将抛光处理用的处理液供给到所述基板的内部供给线路,
所述抛光组件进一步具备安装有第2抛光垫的环状的第2抛光头,所述第2抛光头构成为能够旋转,且构成为能够向靠近所述抛光台的方向及从该抛光台远离的方向移动,所述第2抛光头在所述第1抛光头的外侧以包围所述第1抛光头的方式配置,
所述第1抛光垫与所述第2抛光垫的特性相互不同。
13.根据权利要求12所述的抛光组件,其特征在于,
所述特性包含材质、硬度、密度、单层及层叠的不同、厚度、槽形状、压缩率、孔密度、孔尺寸、发泡结构、防水性、亲水性中的至少一个。
14.根据权利要求12所述的抛光组件,其特征在于,
所述第2抛光头独立于所述第1抛光头而构成为能够向靠近所述抛光台的方向及从该抛光台远离的方向移动。
15.根据权利要求13所述的抛光组件,其特征在于,
所述抛光组件进一步具备控制部,该控制部以控制所述抛光组件的动作的方式构成,
所述控制部按如下方式构成:在所述抛光处理开始前,将所述第2抛光头配置到用于使所述第2抛光垫与所述基板接触的位置,经由所述内部供给线路供给所述处理液,并且,将所述第1抛光头配置到用于使所述第1抛光垫不与所述基板接触的位置。
16.根据权利要求12所述的抛光组件,其特征在于,
所述抛光组件进一步具备控制部,该控制部以控制所述抛光组件的动作的方式构成,
所述控制部按如下方式控制所述抛光组件:在所述第1抛光头配置到用于使所述第1抛光垫与所述基板接触的位置,且所述第2抛光头配置到用于使所述第2抛光垫与所述基板接触的位置的状态下,在进行抛光处理时,所述第2抛光头经由所述第2抛光垫按压所述基板的第2压力与所述第1抛光头经由所述第1抛光垫按压所述基板的第1压力不同。
17.根据权利要求12所述的抛光组件,其特征在于,
所述第2抛光头独立于所述第1抛光头而构成为能够旋转。
18.一种基板处理装置,该基板处理设备的特征在于,具备:
化学机械研磨组件;以及
用于对在所述化学机械研磨组件被处理后的基板进行后处理的如权利要求1所述的抛光组件。
19.一种基板处理装置,该基板处理设备的特征在于,具备:
化学机械研磨组件;以及
用于对在所述化学机械研磨组件被处理后的基板进行后处理的权利要求12所述的抛光组件。
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