CN107275261B - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种基板处理装置，能降低将基板从弹性膜上剥离所需的时间的偏差。该基板处理装置包括：基板保持部，该基板保持部对基板进行保持；压力调节器，该压力调节器对供给至弹性膜内的气体的压力进行调节；控制部，该控制部对压力调节器进行控制，并且为了将基板从弹性膜上剥离而改变供给至弹性膜内的气体的压力。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置。
背景技术
在基板处理装置(例如化学机械性研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)装置)中，通过朝基板保持部(也称为顶环)的弹性膜(也称为隔膜)内供给一定压力的气体(例如氮气)，使弹性膜膨胀，以将吸附于弹性膜的基板(例如晶片)剥离(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-258639号公报
然而，因基板的种类(例如膜种)不同而导致基板朝弹性膜的粘接力不同，因此，存在因基板的种类不同而导致从弹性膜剥离基板所需的时间(以下也称为基板释放时间)发生变动这样的问题。根据情形，基板有时也不会从弹性膜脱离。另外，还存在以下问题：当基板对弹性膜的粘接力较强时，即便弹性膜膨胀，基板也不会剥离而对基板施加物理性的应力。根据情形，有时因物理性的应力而导致基板开裂。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种能降低从弹性膜剥离基板所需的时间的偏差的基板处理装置。
本发明第一技术方案的基板处理装置包括：基板保持部，该基板保持部对基板进行保持；压力调节器，该压力调节器对供给至所述基板保持部的弹性膜内的气体的压力进行调节；控制部，该控制部对所述压力调节器进行控制，并且为了将所述基板从所述弹性膜剥离而改变供给至所述弹性膜内的气体的压力。
根据该结构，通过改变弹性膜内的压力而控制弹性膜的膨胀的速度，能以与基板朝弹性膜的粘接力对应的速度使弹性膜膨胀。由此，无论基板朝弹性膜的粘接力如何，都能降低基板释放时间的偏差。另外，通过改变弹性膜内的压力，能变更为与基板相对应的适当压力，因此，能降低施加于基板的应力。
本发明第二技术方案的基板处理装置是在第一技术方案的基板处理装置的基础上，所述控制部根据所述基板保持部当前保持的基板的种类对供给至所述弹性膜的气体的压力进行控制。
根据该结构，因基板的粘接力不同而导致弹性膜的膨胀时间变化，但通过按种类不同的每个基板设为最佳的压力，能控制弹性膜的膨胀状况而使膨胀时间均匀化。因此，能降低每个基板种类的基板释放时间的偏差。
本发明第三技术方案的基板处理装置是在第二技术方案的基板处理装置的基础上，所述控制部根据所述基板保持部当前保持的基板的膜种对供给至所述弹性膜的气体的压力进行控制。
根据该结构，因基板的粘接力不同而导致弹性膜的膨胀时间变化，但通过按膜种不同的每个基板设为最佳的压力，能控制弹性膜的膨胀状况而使膨胀时间均匀化。因此，能降低每个基板膜种的基板释放时间的偏差。
本发明第四技术方案的基板处理装置是在第一技术方案至第三技术方案中任一技术方案的基板处理装置的基础上，所述控制部阶段性地变更所述气体的压力。
根据该结构，即便是对弹性膜的粘接力较强的基板，通过阶段性地变更气体的压力，也能降低对基板的物理性的应力。另外，通过阶段性地变更气体的压力，能降低基板释放时间的偏差。
本发明第五技术方案的基板处理装置是在第四技术方案的基板处理装置的基础上，所述基板处理装置还包括：释放喷嘴，该释放喷嘴能喷出加压流体；以及位置检测部，该位置检测部对吸附于所述弹性膜的基板的位置进行检测，在所述基板的位置变为能从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体的位置的情况下，所述控制部变更所述气体的压力。
根据该结构，能在释放喷嘴喷出加压流体的时间点将基板释放压力设为最佳的压力，因此，能使基板的释放性变得良好。
本发明第六技术方案的基板处理装置是在第五技术方案的基板处理装置的基础上，在所述基板的位置变为能从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体的位置之前，所述控制部控制成以第一压力朝所述弹性膜内供给气体，在所述基板的位置变为能从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体的位置的情况下，所述控制部控制成以比所述第一压力低的第二压力朝所述弹性膜内供给气体，并控制成从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体。
根据该结构，在释放喷嘴喷出加压流体的时间点，通过降低基板释放压力，能降低对基板的应力。
本发明第七技术方案的基板处理装置是在第六技术方案的基板处理装置的基础上，所述位置检测部将吸附于所述弹性膜的基板的背面的高度作为所述基板的位置进行检测，在由所述位置检测部检测出的基板的背面的高度在所述释放喷嘴的喷出口的高度以上的情况下，所述控制部控制成以第一压力朝所述弹性膜内供给气体，在由所述位置检测部检测出的基板的背面的高度比所述释放喷嘴的喷出口的高度低的情况下，所述控制部控制成以比所述第一压力低的第二压力朝所述弹性膜内供给气体，并控制成从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体。
根据该结构，能在释放喷嘴喷出加压流体的时间点降低基板释放压力，因此能降低对基板的应力。
本发明第八技术方案的基板处理装置是在第一技术方案至第七技术方案中任一技术方案的基板处理装置的基础上，所述控制部根据所述弹性膜的膨胀状况变更所述气体的压力。
根据该结构，在弹性膜的膨胀状况较慢的情况下，能提高气体的压力，并能使基板释放时间均匀化。
本发明第九技术方案的基板处理装置是在第一技术方案至第八技术方案中任一技术方案的基板处理装置的基础上，所述压力调节器是电-气调节器。
根据该结构，能改变供给至弹性膜内的压力。
发明效果
根据本发明，通过改变弹性膜内的压力而控制弹性膜的膨胀的速度，能以与基板朝弹性膜的粘接力对应的速度使弹性膜膨胀。由此，基板朝弹性膜的粘接力越大，则越是能增大供给至弹性膜内的气体的压力越能尽早使弹性膜膨胀，并且无论基板朝弹性膜的粘接力如何，都能降低基板释放时间的偏差。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的基板处理装置的整体结构的俯视图。
图2是表示本实施方式的第一研磨单元3A的结构的概略图。
图3是构成基板保持基板的顶环31A的示意剖视图，该基板保持装置对研磨对象物即晶片W进行保持并将该晶片W按压于研磨台上的研磨面。
图4是表示顶环31A和基板转移装置(推动器)150的概略图。
图5是表示推动器150的详细结构的示意图。
图6是存储于存储部51的表的一例。
图7是表示使晶片从隔膜脱离之前的状态的概略图。
图8是表示使晶片从隔膜脱离的晶片释放时的状态的概略图。
图9是表示本实施方式的晶片释放处理的流程的一例的流程图。
图10是表示本实施方式的变形例中的顶环31A和第一线性输送机6的概略剖视图。
图11是在本实施方式的变形例中表示使晶片从隔膜脱离的晶片释放时的状态的局部概略剖视图。
符号说明
1 外壳
2 装载/卸载部
3 研磨部
3A、3B、3C、3D 研磨单元
4 清洗部
5 控制部
6 第一线性输送机
7 第二线性输送机
10 研磨垫
10a 研磨面
11 升降机
12 摆动输送机
20 前装载部
20 行驶机构
22 搬运机器人
30A、30B、30C、30D 研磨台
31A、31B、31C、31D 顶环(基板保持部)
32A、32B、32C、32D 研磨液供给喷嘴
33A、33B、33C、33D 修整器
34A、34B、34C、34D 喷雾器
30Aa 台轴
51 存储部
100 基板处理装置
102 研磨液供给喷嘴
111 顶环轴
112 旋转筒
113 同步轮
114 顶环用旋转电动机
115 同步带
116 同步轮
117 顶环头轴
124 上下移动机构
125 旋转接头
126 轴承
128 桥
129 支承台
130 支柱
131、231 真空源
132 滚珠丝杠
132a 螺纹轴
132b 螺母
138 伺服电动机
140 编码器
150 基板转移装置(推动器)
151 顶环导向件
152 推动器载物台
153 释放喷嘴(基板剥离促进部)
154 位置检测部
160 线性载物台
161 搬运把手
162 保持部
163 板部件
164、165 弹性部件
166 板部件
167 环状部件
168 释放喷嘴(基板剥离促进部)
169 位置检测部
202 顶环主体
203 挡环
204 弹性膜(隔膜)
204a 隔壁
204h 孔
205 中心室
206 脉动室
207 外部室
208 边缘室
209 挡环加压室
211、212、213、214、215、221、222、223、224、226 流路
225 旋转接头
230 压力调节部
235 气水分离槽
F1～F5 流路传感器
R1～R6 压力调节器
P1～P5 压力传感器
SH 释放淋浴
V1-1～V1-3、V2-1～V2-3、V3-1～V3-3、V4-1～V4-3、V5-1～V5-3 阀
具体实施方式
以下，参照附图，对本实施方式进行说明。本实施方式的基板处理装置100是作为一例对基板进行研磨的研磨装置。在本实施方式中，作为基板，以晶片为例进行说明。图1是表示本发明一实施方式的基板处理装置100的整体结构的俯视图。如图1所示，该基板处理装置100包括大致矩形的外壳1，外壳1的内部被隔壁1a、1b划分为装载/卸载部2、研磨部3及清洗部4。上述装载/卸载部2、研磨部3及清洗部4分别独立地组装，并独立地被排气。另外，基板处理装置100具有对基板处理动作进行处理的控制部5。
装载/卸载部2包括供储存多个晶片(基板)W的晶片盒载置的两个以上(本实施方式中为四个)前装载部20。上述前装载部20被配置成与外壳1相邻，并沿着基板处理装置100的宽度方向(与长度方向垂直的方向)排列。前装载部20能搭载开放盒、SMIF(StandardManufacturing Interface：标准制造界面)盒、或者FOUP(Front Opening Unified Pod：前开式晶片盒)。此处，SMIF、FOUP是能够通过在内部收纳晶片盒并用隔壁覆盖而保持与外部空间独立的环境的密闭容器。
另外，在装载/卸载部2沿着前装载部20的排列方向敷设有行驶机构21，在该行驶机构21上设置有能沿着晶片盒的排列方向移动的搬运机器人(装载机)22。搬运机器人22能通过在行驶机构21上移动而对搭载于前装载部20的晶片盒进行访问。搬运机器人22在上下包括两个把手，当将进行处理后的晶片返回至晶片盒时，使用上侧的把手，当将进行处理前的晶片从晶片盒中取出时，使用下侧的把手，从而能分开使用上下的把手。此外，搬运机器人22的下侧的把手能通过绕着其轴心旋转而使晶片反转。
装载/卸载部2是最需要保持清洁状态的区域，因此，装载/卸载部2的内部始终被维持为比基板处理装置100外部、研磨部3及清洗部4中的任意一方都高的压力。研磨部3是因使用浆料作为研磨液而最肮脏的区域。因此，在研磨部3的内部形成有负压，该压力被维持为比清洗部4的内部压力低。在装载/卸载部2处设有过滤器风扇单元(未图示)，该过滤器风扇单元具有HEPA过滤器、ULPA过滤器或者化学过滤器等清洁空气过滤器，从该过滤器风扇单元中始终吹出颗粒、有毒蒸汽、有毒气体被去除后的清洁空气。
研磨部3是对晶片进行研磨(平坦化)的区域，该研磨部3包括第一研磨单元3A、第二研磨单元3B、第三研磨单元3C及第四研磨单元3D。如图1所示，上述第一研磨单元3A、第二研磨单元3B、第三研磨单元3C及第四研磨单元3D沿着基板处理装置100的长度方向排列。
如图1所示，第一研磨单元3A包括：研磨台30A，该研磨台30A安装有研磨垫10，该研磨垫10具有研磨面；顶环(基板保持部)31A，该顶环31A用于保持晶片，且一边将该晶片按压于研磨台30A上的研磨垫10一边对该晶片进行研磨；研磨液供给喷嘴32A，该研磨液供给喷嘴32A用于朝研磨垫10供给研磨液、修整液(例如纯水)；修整器33A，该修整器33A用于对研磨垫10的研磨面进行修整；以及喷雾器34A，该喷雾器34A将液体(例如纯水)和气体(例如氮气)的混合流体或液体(例如纯水)变成雾状并喷射至研磨面。
同样地，第二研磨单元3B包括：研磨台30B，该研磨台30B安装有研磨垫10；顶环(基板保持部)31B；研磨液供给喷嘴32B；修整器33B；以及喷雾器34B，第三研磨单元3C包括：研磨台30C，该研磨台30C安装有研磨垫10；顶环(基板保持部)31C；研磨液供给喷嘴32C；修整器33C；以及喷雾器34C，第四研磨单元3D包括：研磨台30D，该研磨台30D安装有研磨垫10；顶环(基板保持部)31D；研磨液供给喷嘴32D；修整器33D；以及喷雾器34D。
接着，对用于搬运晶片的搬运机构进行说明。如图1所示，与第一研磨单元3A及第二研磨单元3B相邻地配置有第一线性输送机(linear transporter)6。该第一线性输送机6是在沿着第一研磨单元3A、第二研磨单元3B排列的方向的四个搬运位置(从装载/卸载部侧依次设为第一搬运位置TP1、第二搬运位置TP2、第三搬运位置TP3、第四搬运位置TP4)之间搬运晶片的机构。
另外，与第三研磨单元3C及第四研磨单元3D相邻地配置有第二线性输送机7。该第二线性输送机7是在沿着第三研磨单元3C、第四研磨单元3D排列的方向的三个搬运位置(从装载/卸载部侧依次设为第五搬运位置TP5、第六搬运位置TP6、第七搬运位置TP7)之间搬运晶片的机构。
晶片被第一线性输送机6搬运至第一研磨单元3A、第二研磨单元3B。如上所述，第一研磨单元3A的顶环31A通过顶环头60的摆动动作在研磨位置与第二搬运位置TP2之间移动。因此，在第二搬运位置TP2处进行晶片朝顶环31A的转移。同样地，第二研磨单元3B的顶环31B在研磨位置与第三搬运位置TP3之间移动，在第三搬运位置TP3处进行晶片朝顶环31B的转移。第三研磨单元3C的顶环31C在研磨位置与第六搬运位置TP6之间移动，在第六搬运位置TP6进行晶片朝顶环31C的转移。第四研磨单元3D的顶环31D在研磨位置与第七搬运位置TP7之间移动，在第七搬运位置TP7进行晶片朝顶环31D的转移。
在第一搬运位置TP1配置有用于从搬运机器人22接收晶片的升降机11。晶片经由该升降机11从搬运机器人22转移至第一线性输送机6。闸门(未图示)以位于升降机11与搬运机器人22之间的方式设于隔壁1a，当搬运晶片时，打开闸门以从搬运机器人22朝升降机11转移晶片。另外，在第一线性输送机6、第二线性输送机7及清洗部4之间配置有摆动输送机(swing transporter)12。该摆动输送机12具有能在第四搬运位置TP4与第五搬运位置TP5之间移动的把手，利用摆动输送机12进行晶片从第一线性输送机6朝第二线性输送机7的转移。晶片被第二线性输送机7搬运至第三研磨单元3C及/或第四研磨单元3D。另外，由研磨部3研磨后的晶片经由摆动输送机12搬运至清洗部4。
第一研磨单元3A、第二研磨单元3B、第三研磨单元3C及第四研磨单元3D彼此具有相同的结构，因此，以下，对第一研磨单元3A进行说明。
图2是表示本实施方式的第一研磨单元3A的结构的概略图。如图2所示，第一研磨单元3A包括：研磨台30A；以及顶环31A，该顶环31A对研磨对象物即晶片等基板进行保持并将该研磨对象物按压于研磨台上的研磨面。
研磨台30A经由台轴30Aa与配置于该研磨台30A的下方的电动机(未图示)连结，并能绕着该台轴30Aa进行旋转。在研磨台30A的上表面贴附有研磨垫10，研磨垫10的研磨面10a构成对晶片W进行研磨的研磨面。在研磨台30A的上方设置有研磨液供给喷嘴102，利用该研磨液供给喷嘴102将研磨液Q供给至研磨台30A上的研磨垫10上。
顶环31A基本上由顶环主体202和挡环(retainer ring)203构成，其中，上述顶环主体202将晶片W按压于研磨面10a，上述挡环203对晶片W的外周缘进行保持以避免晶片W从顶环飞出。
顶环31A与顶环轴111连接，该顶环轴111利用上下移动机构124相对于顶环头110进行上下移动。通过该顶环轴111的上下移动使顶环31A的整体相对于顶环头110升降而进行定位。另外，在顶环轴111的上端安装有旋转接头125。
使顶环轴111及顶环31A上下移动的上下移动机构124包括：桥128，该桥128通过轴承126将顶环轴111支承成能旋转；滚珠丝杠132，该滚珠丝杠132安装于桥128；支承台129，该支承台129由支柱130支承；以及伺服电动机138，该伺服电动机138设于支承台129上。对伺服电动机138进行支承的支承台129通过支柱130支承于顶环头110。
滚珠丝杠132包括：螺纹轴132a，该螺纹轴132a与伺服电动机138连结；以及螺母132b，该螺母132b与该螺纹轴132a螺合。顶环轴111与桥128一体地上下移动。因此，当驱动伺服电动机138时，通过滚珠丝杠132使桥128上下移动，由此，顶环轴111及顶环轴31A上下移动。
另外，顶环轴111经由键(key)(未图示)与旋转筒112连结。该旋转筒112在外周部具备同步轮113。在顶环头110处固定有顶环用旋转电动机114，上述同步轮113经由同步带115与设于顶环用旋转电动机114的同步轮116连接。因此，通过驱动用旋转电动机114旋转，经由同步轮116、同步带115及同步轮113使旋转筒112及顶环轴111一体旋转，以使顶环31A旋转。顶环用旋转电动机114具备编码器140。编码器140具有对顶环31A的旋转角度位置进行检测的功能和对顶环31A的转速进行积算的功能。另外，也可以另行设置对顶环31A的旋转角度“基准位置(0度)”进行检测的传感器。另外，顶环头110由将框架(未图示)支承成能旋转的顶环头轴117支承。
控制部5对以顶环用旋转电动机114、伺服电动机138、编码器140为首的装置内的各设备进行控制。存储部51经由配线与控制部5连接，控制部5能参照存储部51。
在如图2所示构成的第一研磨单元3A中，顶环31A能在下表面保持晶片W等基板。顶环头110构成为能以顶环头轴117为中心进行回旋，在下表面保持有晶片W的顶环31A通过顶环头110的回旋从晶片W的接收位置移动至研磨台30A的上方。此外，使顶环31A下降以将晶片W按压于研磨垫10的表面(研磨面)10a。此时，分别使顶环31A及研磨台30A旋转，以将研磨液从设于研磨台30A的上方的研磨液供给喷嘴32A供给至研磨垫10上。这样，使晶片W与研磨垫10的研磨面10a滑动接触，以对晶片W的表面进行研磨。
接着，对本发明的研磨装置中的顶环(基板保持部)进行说明。图3是构成基板保持基板的顶环31A的示意剖视图，该基板保持装置对研磨对象物即晶片W进行保持并将该晶片W按压于研磨台上的研磨面。在图3中，仅图示出构成顶环31A的主要结构要素。
如图3所示，顶环31A基本由顶环主体(也称为载体)202和挡环203构成，其中，上述顶环主体202将晶片W按压于研磨面10a，上述挡环203对研磨面101a进行直接按压。顶环主体(载体)202由大致圆盘状的部件构成，挡环203安装于顶环主体202的外周面。顶环主体202由工程塑料(例如PEEK)等树脂形成。在顶环主体202的下表面安装有与晶片的背面接触的弹性膜(隔膜)204。弹性膜(隔膜)204由三元乙丙橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶等强度及耐久性优异的橡胶材料形成。
上述弹性膜(隔膜)204具有同心状的多个隔壁204a，利用上述隔壁204a在弹性膜204的上表面与顶环主体204的下表面之间形成圆形状的中心室205、环状的脉动室206、环状的外部室207、环状的边缘室208。即，在顶环主体202的中心部形成中心室205，从中心朝外周方向依次同心状地形成有脉动室206、外部室207、边缘室208。弹性膜(隔膜)204在脉动区域(脉动室206)具有沿晶片吸附用的弹性膜的厚度方向贯穿的多个孔204h。在本实施例中，孔204h设于脉动区域，但也可以设于脉动区域以外的区域。
在顶环主体202内分别形成有与中心室205连通的流路211、与脉动室206连通的流路212、与外部室207连通的流路213、与边缘室208连通的流路214。此外，与中心室205连通的流路211、与外部室207连通的流路213、与边缘室208连通的流路214分别经由旋转接头225与流路221、223、224连接。并且，流路221、223、224分别经由阀V1-1、V3-1、V4-1及压力调节器R1、R3、R4与压力调节部230连接。另外，流路221、223、224能分别经由阀V1-2、V3-2、V4-2与真空源231连接，并经由阀V1-3、V3-3、V4-3与大气连通。
另一方面，与脉动室206连通的流路212经由旋转接头225与流路222连接。并且，流路222经由气水分离槽235、阀V2-1及压力调节器R2与压力调节部230连接。另外，流路222能经由气水分离槽235及阀V2-2与真空源131连接，并经由阀V2-3与大气连通。此外，流路222经由气水分离槽235、阀V2-1与压力调节部R6连接。压力调节器R6例如是电-气调节器。由此，能改变供给至隔膜204内的压力。压力调节器R6经由控制线与控制部5连接，控制部5控制压力调节器R6以改变供给至隔膜204内的气体的压力。这样，压力调节器R6经由流路222及流路212与脉动室206连通，并对供给至环31A的隔膜204内的脉动室206的气体(例如氮气)的压力进行调节。
由此，通过改变隔膜204内的脉动室206内的压力来控制隔膜的膨胀，从而能将吸附于隔膜204的晶片W剥离。由此，能根据晶片W对隔膜204的粘接力来改变供给至隔膜204内的气体的压力以控制隔膜204的膨胀，并能使晶片W被从隔膜204剥离所需的时间(以下也称为晶片释放时间)稳定化。另外，通过改变隔膜204内的压力，能变更为与晶片W对应的适当压力，因此，能降低施加于晶片W的应力。
另外，也在挡环203的正上方形成有由弹性膜构成的挡环加压室209，挡环加压室209经由形成于顶环主体(载体)202内的流路215及旋转接头225与流路226连接。此外，流路226经由阀V5-1及压力调节器R5与压力调节部230连接。另外，流路226能经由阀V5-2与真空源231连接，并经由阀V5-3与大气连通。压力调节器R1、R2、R3、R4、R5具有对分别从压力调节部230供给至中心室205、脉动室206、外部室207、边缘室208及挡环加压室209的压力流体的压力进行调节的压力调节功能。压力调节器R1、R2、R3、R4、R5及各阀V1-1～V1-3、V2-1～V2-3、V3-1～V3-3、V4-1～V4-3、V5-1～V5-3与控制部5(参照图1及图2)，以对上述压力调节器和阀的工作进行控制。另外，在流路221、222、223、224、226处分别设置有压力传感器P1、P2、P3、P4、P5及流量传感器F1、F2、F3、F4、F5。
在如图3所示构成的顶环31A中，如上所述，在顶环主体202的中心部形成有中心室205，从中心朝外周方向依次同心状地形成脉动室206、外部室207、边缘室208，能利用压力调节部230及压力调节器R1、R2、R3、R4、R5分别独立地对供给至上述中心室205、脉动室206、外部室207、边缘室208及挡环加压室209的流体的压力进行调节。能利用上述结构按晶片W的每个区域对将晶片W按压于研磨垫10的按压力进行调节，且能对挡环203按压研磨垫10的按压力进行调节。
接着，对图1～图3所示构成的基板处理装置100的一系列的研磨处理工序进行说明。顶环31A从第一线性输送机6接收晶片W并通过真空吸附加以保持。在弹性膜(隔膜)204处设有用于对晶片W进行真空吸附的多个孔204h，上述孔204h与真空源131连通。通过真空吸附保持有晶片W的顶环31A下降至预先设定的顶环的研磨时设定位置。在该研磨时设定位置处，挡环203与研磨垫10的表面(研磨面)10a接触，但在研磨前利用顶环31A吸附保持晶片W，因此，在晶片W的下表面(被研磨面)与研磨垫10的表面(研磨面)10a之间存在微小的间隙(例如约1mm)。此时，研磨台30A及顶环31A均被驱动而旋转。在该状态下，使位于晶片的背面的弹性膜(隔膜)204膨胀，以使晶片的下表面(被研磨面)与研磨垫10的表面(研磨面)抵接，并使研磨台30A与顶环31A相对运动，从而进行研磨直至晶片W的表面(被研磨面)达到规定的状态(例如规定的膜厚)为止。
在研磨垫10上的晶片处理工序结束之后，将晶片W吸附于顶环31A，并使顶环31A上升，并使其向第一线性输送机(基板搬运部)6所具有的基板转移装置(也称为推动器)150移动。在移动后，朝隔膜204内的脉动室206供给气体(例如氮气)，使隔膜204膨胀规定的程度以减小隔膜204与晶片W的贴附面积，从而利用该气体的压力将晶片W从隔膜204剥离。作为一例，规定的程度是指晶片W的位置变为能从后述的释放喷嘴朝晶片W的背面喷出加压流体的位置的程度。当将晶片W从隔膜204剥离时，在使弹性膜膨胀规定的程度的状态下，朝隔膜204与晶片W之间吹出加压流体。由此，对晶片W的释放进行辅助，以更容易地剥离晶片W。也将该晶片W从隔膜204的脱离称为晶片释放。以下，对晶片释放的详细情况进行说明。
图4是表示顶环31A和基板转移装置(推动器)150的概略图。图4是表示为了将晶片W从顶环31A朝推动器150转移而使推动器上升的状态的示意图。如图4所示，推动器150包括：顶环导向件151，该顶环导向件151为了在推动器150与顶环31A之间进行定心而能与顶环31A的外周面嵌合；推动器载物台152，该推动器载物台152用于在顶环31A与推动器150之间转移晶片时对晶片进行支承；用于使推动器载物台152上下移动的气缸(未图示)；用于使推动器载物台152和顶环导向件151上下移动的气缸(未图示)。
以下，对将晶片W从顶环31A转移至推动器150的动作进行说明。在研磨垫10上的晶片处理工序结束后，顶环31A对晶片W进行吸附。晶片W的吸附是通过使隔膜204的孔204h与真空源131连通而进行的。这样，顶环31A具有在表面设有孔204h的隔膜204，且通过该孔204h对晶片W进行吸引而将该晶片W吸附于该隔膜204的表面。
在吸附晶片W之后，使顶环31A上升，并朝推动器150移动，以进行晶片W的脱离(释放)。在朝推动器150移动之后，有时也一边朝吸附保持于顶环31A的晶片W供给纯水、药液，一边使顶环31A旋转而进行清洗动作。
然后，推动器150的推动器载物台152和顶环导向件151上升，顶环导向件151与顶环31A的外周面嵌合，以进行顶环31A与推动器150的定心。此时，顶环导向件151对挡环203进行上推，但同时将挡环加压室209设为真空，从而使挡环203迅速上升。然后，在推动器上升完成时，挡环203的底面按压于顶环导向件151的上表面而被上推至比隔膜204的下表面靠上方的位置，因此，晶片与隔膜之间处于暴露的状态。在图4所示的例子中，挡环203的底面位于比隔膜下表面靠上方1mm的位置。然后，停止顶环31A对晶片W的真空吸附，并进行晶片释放动作。另外，也可以取代推动器上升而通过使顶环通过下降来移动成期望的位置关系。
图5是表示推动器150的详细结构的概略图。如图5所示，推动器150包括：顶环导向件151；推动器载物台152；以及两个释放喷嘴(基板剥离促进部)153，这两个释放喷嘴153形成于顶环导向件151内并能喷射出加压流体F。加压流体F既可以只是加压气体(例如加压氮气)，也可以只是加压流体(例如加压水)，还可以是加压气体(例如加压氮气)与加压流体(例如加压水)的混合流体。释放喷嘴153经由控制线与控制部5连接，并由控制部5控制。另外，衬垫150包括位置检测部154，该位置检测部154对吸附于隔膜204的晶片W的位置进行检测。在本实施方式中，作为一例，位置检测部154对吸附于隔膜204的晶片W的背面的高度进行检测。位置检测部154例如具有对顶环导向件151的内侧进行摄像的摄像部，并根据摄像到的图像检测出晶片W的背面的高度。
释放喷嘴153在顶环导向件151的圆周方向上隔着规定间隔设有多个，并朝顶环导向件151的半径方向内方喷出加压流体F。由此，朝晶片W与隔膜204之间喷射出由加压流体F构成的释放淋浴，以进行使晶片W从隔膜204脱离的晶片释放。
在存储部51中，相关联地存储有晶片的种类和供给至隔膜内的气体的压力的配方选单。在本实施方式中，作为一例，如图6所示，在存储部51中，相关联地存储有晶片的种类和供给至隔膜内的气体的压力的配方选单。图6是储存于存储部51的表T1的一例。在图6的表T1中，排列着晶片的膜种和供给至隔膜内的气体的压力的配方选单组的记录。例如，在晶片的膜种为Th-SiO2的情况下，能将第一压力PS1设定为0.5MPa，并将第二压力PS2设定为0.1MPa。这样，能根据晶片的膜种对第一压力PS1和第二压力PS2进行设定。
控制部5根据顶环31A当前保持的晶片W的种类对供给至隔膜204的气体的压力进行控制。由此，因隔膜的粘接力不同而导致隔膜204的膨胀时间变化，但通过按种类不同的每个晶片设为最佳的压力，能控制隔膜的膨胀状况而使膨胀时间均匀化。因此，能降低每个晶片种类的晶片释放时间的偏差。作为一例，在本实施方式中，控制部5根据顶环31A当前保持的晶片W的种类对供给至隔膜204的气体的压力进行控制。由此，因隔膜的粘接力不同而导致隔膜204的膨胀时间变化，但通过按膜种不同的每个晶片设为最佳的压力，能控制隔膜的膨胀状况而使膨胀时间均匀化。因此，能降低每个晶片膜种的晶片释放时间的偏差。具体而言，例如，控制部5参照存储部51，使用与当前保持的晶片W的膜种相对应的配方选单(例如第一压力PS1和第二压力)，对供给至隔膜204的气体的压力进行控制。
另外，还存在以下技术问题：当基板对弹性膜的粘接力较强时，即便弹性膜膨胀，基板也不会剥离而对基板施加物理性的应力。此外，有时因物理性的应力而导致基板开裂。与此相对，本实施方式的控制部5阶段性(例如与时间的经过一起)地对供给至隔膜204的气体的压力进行变更。由此，即便是对隔膜204的粘接力较强的晶片，也能通过阶段性地变更气体的压力来降低对基板的物理性的应力。另外，通过阶段性地变更气体的压力，能降低晶片释放时间的偏差。另外，在晶片W的位置变为能从释放喷嘴153朝晶片W的背面喷出加压流体的位置的情况下，控制部5变更供给至隔膜204的气体的压力。由此，能在释放喷嘴153喷出加压流体的时间点将晶片释放压力设为最佳的压力，因此，能使晶片W的释放性变得良好。
控制部5使用由位置检测部154检测出的晶片W的位置(例如晶片W的背面的高度)对供给至隔膜204内的气体的压力进行控制。作为一例，在本实施方式中，在晶片W的位置变为能从释放喷嘴153朝晶片的背面喷出加压流体的位置之前，控制部5控制成以第一压力PS1朝隔膜204内供给气体。另一方面，在晶片W的位置变为能从释放喷嘴153朝晶片W的背面喷出加压流体的位置的情况下，控制部5控制成以比第一压力PS1低的第二压力PS2朝隔膜204内供给气体。此外，同时，控制部5控制成从释放喷嘴153朝晶片W的背面喷出加压流体。
根据该结构，在释放喷嘴153喷出加压流体的时间点，通过降低晶片释放压力，能降低对晶片W的应力。
接着，使用图7及图8，对上述晶片W的释放的控制部5的处理具体例进行说明。图7是表示使晶片从隔膜脱离之前的状态的概略图。如图7所示，推动器上升完成，挡环203的底面按压于顶环导向件151的上表面而被上推至比隔膜204的下表面靠上方的位置，从而晶片W与隔膜204之间处于暴露的状态。在图7中，晶片W的背面的高度位于比释放喷嘴的喷出口的高度HO高的位置。
如图7所示，在由位置检测部154检测出的晶片W的背面的高度在释放喷嘴153的喷出口的高度HO以上的情况下，控制部5控制成以第一压力PS1朝隔膜204内供给气体。由此，利用第一压力PS1朝隔膜204内的脉动区域(脉动室206)供给气体。
图8是表示使晶片从隔膜脱离的晶片释放时的状态的概略图。在图8中，晶片W的背面的高度位于比释放喷嘴的喷出口的高度HO低的位置。如图8所示，在隔膜204膨胀而使由位置检测部169检测出的晶片W的背面的高度比释放喷嘴153的喷出口的高度HO低的情况下，控制部5控制成以比第一压力PS1低的第二压力PS2朝隔膜204内供给气体。同时，控制部5控制成从释放喷嘴153朝晶片W的背面喷出加压流体。
根据该结构，在释放喷嘴153喷出加压流体的时间点，能降低晶片释放压力，因此，能使晶片W的释放性变得良好。
图9是表示本实施方式的晶片释放处理的流程的一例的流程图。
(步骤S101)接着，控制部5从存储部51取得与顶环31A当前保持的晶片W的膜种对应的第一压力PS1和第二压力PS2。
(步骤S102)接着，控制部5利用第一压力PS1朝隔膜204内供给气体。
(步骤S103)接着，控制部5判定晶片W的背面的高度是否比释放喷嘴153的喷出口高。控制部5进行待机直至晶片W的背面的高度变为比释放喷嘴153的喷出口低的高度为止。
(步骤S104)在步骤S103中判定为晶片W的背面的高度变为比释放喷嘴153的喷出口低的高度的情况下，控制部5利用第二压力PS2朝隔膜204内供给气体，并从释放喷嘴153朝晶片W的背面喷出加压流体。
以上，本实施方式的基板处理装置100包括顶环31A，该顶环31A具有在表面设有孔204h的隔膜204，且通过该孔204h对晶片W进行吸引而将该晶片W吸附于该隔膜204的表面。此外，基板处理装置100包括压力调节器R6，该压力调节器R6对供给至隔膜内的气体的压力进行调节。此外，基板处理装置100包括控制部5，该控制部5控制压力调节器R6，且为了将晶片W从隔膜204剥离而改变供给至隔膜204内的气体的压力。
根据该结构，通过改变隔膜204内的脉动室206内的压力而控制隔膜204的膨胀速度，从而能以与晶片W朝隔膜204的粘接力对应的速度使隔膜204膨胀。由此，晶片W朝隔膜204的粘接力越大，则越是能增大供给至隔膜204内的气体的压力越能尽早使隔膜204膨胀，并且无论晶片W朝隔膜204的粘接力如何，都能降低晶片释放时间的偏差。
另外，控制部5也可以根据隔膜204的膨胀状况对供给至隔膜204内的气体的压力进行变更。由此，在隔膜204的膨胀状况较慢的情况下，能提高气体的压力，并能使晶片释放时间均匀化。
另外，位置检测部154也可以位于与释放喷嘴153相同的高度，并具有投光部和受光部，投光部照射光，受光部对其反射光进行检测。在该情况下，在从投光开始起至检测出反射光为止所花费的时间比设定时间短的情况下，控制部5也可以判断为晶片W的位置位于能从释放喷嘴153朝晶片W的背面喷出加压流体的位置。
另外，在本实施方式中，对基板处理装置包括推动器150的例子进行了说明，但并不限于此，也可以采用以下结构：基板处理装置不包括推动器150，取而代之地，第一线性输送机6及第二线性输送机7起到推动器150的功能。
图10是表示本实施方式的变形例中的顶环31A和第一线性输送机6的概略剖视图。如图10所示，第一线性输送机6包括：线性载物台160；搬运把手161，该搬运把手161在上下方向上移动；保持部162，该保持部162将搬运把手161保持成能在上下方向上移动；板部件163，该板部件163与搬运把手161连结；弹性部件164、165，该弹性部件164、165的一端与板部件163的表面连结；板部件166，该板部件166的背面与弹性部件164、165的另一端连结；以及环状部件167，该环状部件167设于板部件166上。
如图10所示，当释放晶片W时，首先，顶环31A如箭头A3所示下降，第一线性输送机6如箭头A4所示上升。接着，当第一线性输送机6如箭头A4所示上升时，第一线性输送机6的环状部件167对线性载物台160进行推压。伴随于此，线性载物台160对顶环31A的挡环203进行推压，从而使挡环203上升。第一输送机6停止在晶片W转移位置。
图11是在本实施方式的变形例中表示使晶片从隔膜脱离的晶片释放时的状态的局部概略剖视图。如图11所示，在环状部件167内设有能喷射出加压流体的释放喷嘴(基板剥离促进部)168。释放喷嘴168在环状部件167的圆周方向上隔着规定间隔设有多个，并朝环状部件167的半径方向内方喷出加压流体F。由此，能够朝晶片W与隔膜204之间喷射出由加压流体F构成的释放淋浴，并进行使晶片W从隔膜204脱离的晶片释放。加压流体F既可以只是加压气体(例如加压氮气)，也可以只是加压流体(例如加压水)，还可以是加压气体(例如加压氮气)与加压流体(例如加压水)的混合流体。
释放喷嘴168经由控制线与控制部5连接，并由控制部5控制。另外，在环状部件167内包括位置检测部169，该位置检测部169对吸附于隔膜204的晶片W的位置进行检测。在本实施方式的变形例中，作为一例，位置检测部169对吸附于隔膜204的晶片W的背面的高度进行检测。位置检测部169例如具有对顶环导向件151的内侧进行摄像的摄像部，并由摄像到的图像检测出晶片W的背面的高度。
控制部5使用由位置检测部169检测出的晶片W的位置(例如晶片W的背面的高度)对供给至隔膜204内的气体的压力进行控制。作为一例，在本实施方式中，在晶片W的位置变为能从释放喷嘴168朝晶片的背面喷出加压流体的位置之前，控制部5控制成以第一压力PS1朝隔膜204内供给气体。另一方面，在晶片W的位置变为能从释放喷嘴168朝晶片W的背面喷出加压流体的位置的情况下，控制部5控制成以比第一压力PS1低的第二压力PS2朝隔膜204内供给气体。此外，同时，控制部5控制成从释放喷嘴168朝晶片W的背面喷出加压流体。
根据该结构，在释放喷嘴168喷出加压流体的时间点，通过降低晶片释放压力，能降低对晶片W的应力。
接着，对上述晶片W的释放的控制部5的处理具体例进行说明。在由位置检测部169检测出的晶片W的背面的高度在释放喷嘴168的喷出口的高度H1以上的情况下，控制部5控制成以第一压力PS1朝隔膜204内供给气体。由此，利用第一压力PS1朝隔膜204内的脉动区域(脉动室206)供给气体。
如图11所示，在隔膜204膨胀而使由位置检测部169检测出的晶片W的背面BS(参照图11)的高度比释放喷嘴168的喷出口的高度H1(参照图11)低的情况下，控制部5控制成例如以比第一压力PS1低的第二压力PS2朝隔膜204内供给气体。同时，控制部5控制成从释放喷嘴168朝晶片W的背面喷出加压流体F2(参照图11)。
根据该结构，在释放喷嘴168喷出加压流体的时间点，能降低晶片释放压力，因此，能使晶片W的释放性变得良好。
以上，本发明并不限定于上述实施方式的状态，在实施阶段中，能在不脱离其主旨的范围内使构成要素变形并加以具体化。另外，能通过适当地组合上述实施方式中公开的多个构成要素来形成各种发明。例如，也可以从实施方式中的全部构成要素中删除几个构成要素。此外，也可以适当地组合不同实施方式中的构成要素。

Claims (8)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
基板保持部，该基板保持部对基板进行保持；
压力调节器，该压力调节器对供给至所述基板保持部的弹性膜内的气体的压力进行调节；以及
控制部，该控制部对所述压力调节器进行控制，并且在将所述基板从所述弹性膜剥离时，改变供给至所述弹性膜内的气体的压力，从而能够以与所述基板朝所述弹性膜的粘接力对应的速度使所述弹性膜膨胀，
所述控制部阶段性地变更所述气体的压力。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部根据所述基板保持部当前保持的基板的种类对供给至所述弹性膜的气体的压力进行控制。
3.如权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板的种类是基板的膜种，
所述控制部根据所述基板保持部当前保持的基板的膜种对供给至所述弹性膜的气体的压力进行控制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置还包括：
释放喷嘴，该释放喷嘴能喷出加压流体；以及
位置检测部，该位置检测部对吸附于所述弹性膜的基板的位置进行检测，
在所述基板的位置变为能从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体的位置的情况下，所述控制部变更所述气体的压力。
5.如权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述基板的位置变为能从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体的位置之前，所述控制部控制成以第一压力朝所述弹性膜内供给气体，在所述基板的位置变为能从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体的位置的情况下，所述控制部控制成以比所述第一压力低的第二压力朝所述弹性膜内供给气体，并控制成从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体。
6.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述位置检测部将吸附于所述弹性膜的基板的背面的高度作为所述基板的位置进行检测，
在由所述位置检测部检测出的基板的背面的高度在所述释放喷嘴的喷出口的高度以上的情况下，所述控制部控制成以第一压力朝所述弹性膜内供给气体，在由所述位置检测部检测出的基板的背面的高度比所述释放喷嘴的喷出口的高度低的情况下，所述控制部控制成以比所述第一压力低的第二压力朝所述弹性膜内供给气体，并控制成从所述释放喷嘴朝所述基板的背面喷出加压流体。
7.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述控制部根据所述弹性膜的膨胀状况变更所述气体的压力。
8.如权利要求1至3中任一项所述的基板处理装置，其特征在于，
所述压力调节器是电-气调节器。
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