CN115666853A - 研磨装置、处理系统及研磨方法 - Google Patents

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CN115666853A CN202180038346.9A CN202180038346A CN115666853A CN 115666853 A CN115666853 A CN 115666853A CN 202180038346 A CN202180038346 A CN 202180038346A CN 115666853 A CN115666853 A CN 115666853A
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赤泽贤一
小林贤一
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Abstract

实现一种适合表面基准研磨的研磨装置。研磨装置100包含：沿着基板300的第一方向(X方向)配置的多个基板保持机构200；沿着与第一方向(X方向)交叉的第二方向(Y方向)配置的多个研磨头201；夹着基板300而与多个研磨头201相对，并在第二方向(Y方向)延伸的载台202；及用于使多个研磨头201与载台202在第一方向(X方向)移动的驱动机构500、600。

Description

研磨装置、处理系统及研磨方法
技术领域
本发明关于一种研磨装置、处理系统及研磨方法。本申请基于2020年5月27日申请的日本专利申请编号第2020-092211号主张优先权。包含日本专利申请编号第2020-092211号的说明书、权利要求、附图及摘要的全部公开内容，以参照的方式全部援用于本申请。
背景技术
半导体加工工序中使用的一种基板研磨装置存在CMP(Chemical MechanicalPolishing，化学机械研磨)装置。CMP装置依基板的被研磨面所朝向的方向而大致上区分为“面朝上式(基板的被研磨面朝上的方式)”与“面朝下式(基板的被研磨面朝下的方式)”。
专利文献1中公开了面朝上式的CMP装置。该CMP装置可进行背面基准研磨。亦即，该CMP装置以基部支承矩形基板的被研磨面的相反侧(背面)，并通过直径比基板小的多个研磨头将基板按压于基部，而且进行研磨，使整个基板达到一定厚度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2009-502721号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
现有面朝上式的CMP装置如上述，采用背面基准研磨，而不适合表面基准研磨。
亦即，所谓表面基准研磨，是将研磨头作为研磨基准，从基板的被研磨面的相反侧(背面)将基板向研磨头按压，而且在整个基板的各处除去一定厚度的方式。为了使用现有面朝上式的CMP装置进行表面基准研磨，例如考虑通过气囊等推压基板的背面。但是，此时因为研磨头的直径比基板小，所以基板的研磨头不存在的区域亦被气囊推压，由此可能造成基板破损。因此，现有面朝上式的CMP装置应对表面基准研磨的需要有困难。
发明内容
因此，本申请的一个目的为实现适合表面基准研磨的研磨装置、处理系统及研磨方法。
(解决问题的手段)
本申请的一个实施方式公开一种研磨装置，包含：多个基板保持机构，该多个基板保持机构沿着基板的第一方向配置；多个研磨头，该多个研磨头沿着与所述第一方向交叉的第二方向配置；载台，该载台与所述多个研磨头相对，并在所述第二方向延伸；及驱动机构，该驱动机构用于使所述多个研磨头与所述载台在所述第一方向移动。
附图说明
图1是示意性表示本发明的实施方式的研磨装置的构成图。
图2是示意性表示研磨基板外周时的研磨头的状态图。
图3是示意性表示研磨基板外周时的研磨头的状态图。
图4是示意性表示包含研磨装置的处理系统的构成图。
图5是表示研磨装置的整体构成的立体图。
图6是表示研磨装置的整体构成的立体图。
图7是表示基板保持机构的变形例的图。
图8是表示多个研磨头在第一方向(X方向)移动的图。
图9是示意性表示第四驱动机构的图。
图10是示意性表示载台的构成图。
图11是示意性表示加压机构的构成的立体图。
图12是示意性表示加压机构及引导构件的构成的剖面图。
图13是示意性表示研磨头及载台从夹着遮盖件的状态移动至夹着基板的状态时引导构件的作用的图。
图14是表示引导构件的变形例的图。
图15是表示载台在第一方向(X方向)移动的图。
图16是用于说明研磨装置的研磨处理的流程图。
图17是用于说明研磨装置的研磨处理的流程图。
图18是用于说明研磨装置的研磨处理的流程图。
图19是表示多个研磨头与载台的扫描例的图。
图20是用于说明研磨装置的研磨处理的流程图。
图21是用于说明研磨装置的研磨处理的流程图。
图22是示意性表示加压机构及引导构件的构成的剖面图。
图23是示意性表示平台及引导构件的构成的立体图。
图24是示意性表示平台的构成的立体图。
图25是示意性表示平台的变形例的构成立体图。
图26是表示本实施方式的研磨方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照图来说明本发明一种实施方式。不过，使用的图是示意图。因此，图示的零件的大小、位置及形状等会与实际装置的大小、位置及形状等不同。
首先，使用图1说明本发明的实施方式的研磨装置的概要。图1是示意性表示本发明的实施方式的研磨装置的构成图。本实施方式的研磨装置假设为面朝上式的化学机械研磨装置(以下记载为CMP装置)，不过亦可是不使用含研磨粒的研磨液的机械研磨装置。此处所谓面朝上式的研磨装置是在将基板的研磨对象面(被研磨面)朝向上方的状态下而研磨的装置。
如图1所示，研磨装置100包含：基板保持机构200、研磨头201及载台202。基板保持机构200是用于固定基板300以避免在研磨中活动的构件。研磨头201是设置于基板300的上方并用于研磨基板300的构件。载台202是以与研磨头201一起夹着基板300的方式设置于基板300的下方并用于使基板300接触研磨头201的构件。
基板保持机构200搭载研磨对象的基板300并加以支承。基板保持机构200包含吸附构件301，因而通过吸附基板300，在研磨中保持基板300而不致活动。吸附构件301假设为真空吸附的垫等，不过亦可通过其他机构来保持基板300。吸附构件301经反复使用，其性能降低时亦可适当更换。
由于基板保持机构200保持基板300的部位受到载台202的干扰，而无法通过研磨头201来研磨。虽然可以在基板300中设置不需要研磨的区域作为处理区来保持该处，不过，当基板需要全面研磨时，可能造成基板保持机构200与研磨头201或载台202干扰。
因此，亦可分割基板保持机构200，并划分分别保持的基板300的区域。由此，关于研磨头201及载台202研磨的部位，仅在使基板保持机构200退开，并从研磨头201及载台202离开的部位可保持基板。具体而言，本实施方式的研磨装置100包含沿着矩形的基板300的长度方向隔开间隔而配置的多个基板保持机构200。
研磨完成后，为了更换基板300，基板保持机构200可装卸基板300，且吸附构件301可解除基板300的吸附。
研磨头201以经由旋转轴203并通过旋转机构204而旋转的方式构成。旋转机构204可由任意转数驱动研磨头201。此外，在研磨头201的下表面安装研磨工具302。研磨工具302假设为使用于机械研磨的磨石、或是使用于CMP装置的研磨垫，不过亦可是其他工具。研磨工具302随着研磨头201的旋转而旋转，并通过与基板表面反复滑动来研磨基板300。研磨工具302是消耗品，反复使用而磨损时适当更换。此外，研磨工具302有许多种类，可依研磨对象及目的来选择适当的。
研磨头201包含药液供给孔205，在研磨中从此处供给药液。药液供给孔205连接于药液供给装置206。药液供给装置206维持药液的品质，并将药液压送至药液供给孔205。药液供给装置206亦可内置于研磨装置100，亦可作为另外装置而设置于外部。CMP的情况下，药液亦可以是包含研磨粒的研磨液。机械研磨情况下，药液亦可以是水或纯水。
研磨中，研磨头201通过旋转而使研磨工具302相对于基板300滑动。此时，因为基板300不活动，所以在研磨头201的中心附近，研磨工具302与基板300的相对速度变小，几乎不被研磨。因此，研磨头201通过沿着基板300而水平方向移动可研磨整个基板。此时，载台202追随研磨头201始终来到研磨头201的正下方。
研磨头201的直径比基板300小时，设想在研磨整个基板时会花费时间。因此，研磨装置100基于缩短研磨时间的目的亦可包含多个研磨头201，并将这些并列来研磨基板300。此时，研磨装置100亦可包含多个载台202。
研磨头201具备用于吸收基板300的厚度及研磨工具302的厚度差异的上下移动机构207。研磨装置100在开始研磨前，使研磨头201下降，检测研磨工具302与基板300的接触。上下移动机构207使用马达时，使研磨头201下降，当驱动电流超过一定值时，可判定为研磨工具302已经与基板300接触。由此，即使研磨对象的基板300的厚度变更，或是研磨工具302磨损而变薄等状况下，仍可在适当的高度配置研磨头201。
载台202承受基板300接触于研磨头201的力的反作用力。载台202的方式亦可以是依研磨装置的目的而具有较高面精度与刚性的平台，亦可如气囊形成按照基板的形状而变化的柔软的构造。
此外，在研磨中，载台202追随研磨头201而移动。换言之，因为载台202是在与基板300接触的状态下移动，所以基板300始终与载台202的上表面滑动。因而，载台202的上表面希望摩擦阻力小，且耐磨损性高。无法以这种材料制造载台202时，亦可将具有这些特性的保护板303贴合于载台202的上表面，待其老化才换贴来运用。
研磨装置100包含由研磨头201与载台202夹着基板300并用于使研磨工具302接触于基板300的加压机构208。加压机构208亦可在基板上方的研磨头侧，亦可在基板下方的载台侧。进行表面基准研磨的情况下，将加压机构208设于载台侧，进行背面基准研磨的情况下，将加压机构208设于研磨头侧。研磨头201的上下移动机构207亦可兼作加压机构208，载台202的方式是气囊状时，由于可通过空气压来推压基板300，因此载台202亦可兼作加压机构208。
通过控制加压机构208的按压力、使研磨头201旋转的旋转机构204的转数、及研磨头201沿着基板300而水平驱动的速度，可控制研磨率(每单位时间的研磨量)。这些控制是通过控制部209来达成的。
图2是示意性表示研磨基板外周时的研磨头201的状态图。研磨基板外周时，如图2所示，研磨头201相对于基板300倾斜，可能会将基板端部研磨过度。此外，载台202采用气囊形状时，膨胀的气囊可能会接触研磨头201而造成损伤。
因此，研磨装置100亦可具备如图3所示的遮盖件210。图3是示意性表示研磨基板外周时的研磨头201的状态图。在其功能上，遮盖件210若不为与基板300相同厚度，则会产生不良情况，所以需要依基板300的厚度将遮盖件210更换成适当的厚度。此外，由于遮盖件210在研磨中磨损变薄而会丧失其功能，因此遮盖件210需要以耐磨损性高的材料制作，或是以这种材质涂布表面。
不具备遮盖件210时，如图2所示，研磨工具302的一部分按压于基板300。此时，若以与整个研磨工具302接触基板300时的力相同的力按压基板300时，则按压力集中于接触部位而造成研磨率极端上升。为了避免这种情况，当不具备遮盖件210时，控制部209亦可依研磨工具302接触于基板300的面积来控制加压机构208的按压力。
其次，说明包含研磨装置的处理系统。图4是示意性表示包含研磨装置的处理系统1000的构成图。连续地进行研磨时，研磨工具302会老化而研磨率逐渐降低。为了避免这种情况，如图4所示，研磨装置100亦可具备用于修整研磨工具302的工具再生(修整)构件211。一般而言，修整工具时使用钻石、陶瓷系的磨石，不过，亦可通过其他机构来进行研磨工具302的修整。
此外，研磨装置100具备多个研磨头201时，亦可交互使用单一的工具修整构件211，不过，因为在使用工具修整单元中不进行研磨，而造成处理量降低，所以亦可具备与研磨头201等数量的工具修整构件211。
使用工具修整构件211的时刻亦可在结束研磨并更换基板300的期间来实施，不过，在由直径小的垫研磨大型基板的构成上，短时间无法使用研磨工具302的情况下，亦可在研磨基板的期间，适当地使用工具修整构件211来实施研磨工具302的修整。
研磨装置100亦可具备测定研磨量的传感器212。亦可是使用感测器212在研磨前后测定、比较基板表面的膜厚，来测定研磨量的方式，或是判断基板上是否残留覆膜，或是是否已除去全部覆膜而完成研磨的方式。
控制部209亦可基于通过传感器212取得的膜厚数据，控制旋转机构的转数、加压机构的按压力、及研磨头的水平移动速度，调整成任意的研磨率，而可在整个基板上均匀地研磨的方式进行控制。
结束研磨的基板300需要迅速冲洗药液。因此，处理系统1000包含用于清洗通过研磨装置100所研磨的基板的清洗装置213。清洗装置213为了清洗基板可使用药液、纯水、或纯水与气体的混合流体。基板的清洗亦可与研磨同时进行，不过亦可具有独立的单元，在研磨完成后将基板300搬送至那边，在该处进行清洗。此时，处理系统包含用于在研磨装置100与清洗装置213之间搬送基板300的搬送装置214。
因为使水沾湿的基板300自然干燥时，在基板上会残留水痕(干燥痕)，所以处理系统1000包含用于干燥通过清洗装置213清洗过的基板300的干燥装置215。水痕是残留于基板上的水分中的物质通过水的表面张力集中于水滴外周部而产生。干燥装置215以高压气体吹走各水滴，或是以表面张力小的溶剂替换基板上的水分使其挥发，而使基板300干燥。搬送装置214可在研磨装置100、清洗装置213、及干燥装置215之间搬送基板300。
＜第一种实施方式：使用气囊方式的表面基准研磨＞
以下，说明研磨装置100的更具体的构成。第一种实施方式是上述的加压机构208使用气囊方式的研磨装置100。图5、图6是表示研磨装置的整体构成的立体图。如上述，研磨装置100包含多个基板保持机构200。基板保持机构200沿着矩形的基板300的长边，并沿着水平延伸的第一方向隔开间隔而配置。本实施方式的多个基板保持机构200的构成分别包含：在上下方向延伸的棒状的基座200a；及从基座200a的上端向上方向延伸的支承构件200b。支承构件200b可在上下方向移动。基板保持机构200沿着第一方向隔开间隔而配置多个，并且亦在沿着基板300的短边的第二方向隔开间隔而矩阵状配置。第二方向是与第一方向交叉而水平延伸的方向，且本实施方式中是与第一方向及铅直方向(上下方向)正交的方向。以下说明时，将第一方向称为“X方向”，将第二方向称为“Y方向”，并将铅直方向称为“Z方向”。
研磨基板300时，如图5所示，通过手臂400搬送基板300。手臂400包含：相互隔开间隔而在X方向延伸的多个棒状构件401；及连结多个棒状构件401的一方端部的连结构件402，在多个棒状构件401装载基板300而搬送。将基板300搬入研磨装置100时，支承构件200b下降，搭载于手臂400的基板300在比支承构件200b的上端高的位置，沿着X方向搬送至多个基板保持机构200上。如图6所示，将基板300搬送至多个基板保持机构200上的指定位置时，通过使支承构件200b上升，基板保持机构200接收基板300。由此，可将基板300设置于多个基板保持机构200。基板保持机构200以接收到的基板300与遮盖件210成为相同高度的方式调整支承构件200b在Z方向的位置。如上述，基板保持机构200通过使用吸附构件301吸附基板300，可在研磨中保持基板300而不致活动。基板保持机构200接收基板300后，手臂400沿着X方向退开。
另外，本实施方式是表示矩阵状配置包含棒状的基座200a与支承构件200b的基板保持机构200的例，不过基板保持机构200的构成不限定于此。图7是表示基板保持机构的变形例的图。如图7所示，基板保持机构200可包含在第一方向(X方向)隔开间隔而配置的多个支承构件200c而构成。支承构件200c分别是沿着Y方向而延伸的板状构件，且在其上端形成用于避免与手臂400的棒状构件401及以下说明的轨道基座601、轨道构件602干扰的缺口200d。支承构件200c分别可在Z方向移动。
如上述，研磨装置100包含用于研磨基板300的多个研磨头201。如图5所示，多个研磨头201沿着Y方向配置。研磨装置100包含用于使多个研磨头201沿着第一方向(X方向)移动的第一驱动机构500。第一驱动机构500包含：沿着X方向延伸，夹着多个研磨头201而设置成一对的轨道基座501；及配置于轨道基座501的上表面，并沿着X方向延伸的一对轨道构件502。第一驱动机构500包含：可沿着轨道构件502而移动的一对支承台503；及遍及一对支承台503在Y方向延伸，而被支承台503支承的梁构件504。多个研磨头201悬挂于梁构件504而被保持。图8是表示多个研磨头201在第一方向(X方向)移动的图。图8中，将设有工具修整构件211的一侧作为X方向的上游侧时，第一驱动机构500通过齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知的机构，而使支承台503沿着轨道构件502移动至X方向的下游侧，由此可使多个研磨头201在X方向移动。
此外，研磨装置100包含使多个研磨头201在第二方向(Y方向)移动的第四驱动机构550。图9是示意性表示第四驱动机构550的图。如图9所示，第四驱动机构550的构成例如可包含：设于梁构件504的下表面并沿着Y方向延伸的轨道构件551；及可沿着轨道构件551移动的支承台552。多个研磨头201悬挂于支承台552而被保持。第四驱动机构550通过齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知的机构，而使支承台552沿着Y方向移动，由此可使多个研磨头201在Y方向移动。
此外，如上述，研磨装置100包含遮盖件210。遮盖件210是具有与基板300相同厚度的框形状的板状构件，且如图6,8所示，包围基板300的4边周围而配置。遮盖件210在与研磨时基板300在Z方向的配置位置相同高度而固定于一对轨道基座501。通过设置遮盖件210，如上述，可抑制在基板300的周缘部，研磨头201的按压力集中造成研磨率极端上升。
图10是示意性表示载台的构成图。如图10所示，研磨装置100包含在第二方向(Y方向)延伸的载台202。图10中省略研磨头201的图示，而载台202夹着基板300而与多个研磨头201相对配置。载台202包含用于对多个研磨头201加压基板300的加压机构208。
图11是示意性表示加压机构208的构成的立体图。图12是示意性表示加压机构208及引导构件290的构成的剖面图。如图10至图12所示，加压机构208包含：沿着Y方向延伸的基台222；配置于基台222上的多个袋状构件224；及用于对多个袋状构件224供给流体的流体供给构件226。多个袋状构件224对应于多个研磨头201的数量而设，并沿着Y方向排列。
袋状构件224例如是气囊，流体供给构件226以向气囊供给空气的方式构成。通过从流体供给构件226供给流体至袋状构件224而袋状构件224膨胀，可将基板300推压于多个研磨头201。亦即，本实施方式的研磨装置100将研磨头201作为研磨基准，通过袋状构件224从基板300的被研磨面的相反侧(背面)将基板300向研磨头201按压，可进行即使在整个基板的各处均可除去一定厚度的表面基准研磨。
袋状构件224与基板300接触的面希望摩擦阻力小，且耐磨损性高。无法以这种材料制造袋状构件224时，亦可将具有这些特性的保护板228(例如PTFE(聚四氟乙烯)板)贴合于袋状构件224的上表面，待其老化时才换贴来进行运用。此外，亦可在袋状构件224的上表面例如实施PTFE涂布。本实施方式的袋状构件224例如可将硅胶等材料形成环状(甜甜圈状)来制作。通过将袋状构件224形成环状，而在袋状构件224的中央形成孔224a。加压机构208包含用于经由孔224a将流体(例如纯水或包含界面活性剂等的药液)供给至袋状构件224与基板300之间的流体供给构件227。通过从流体供给构件227供给流体，可减少袋状构件224与基板300间的摩擦阻力，并且可抑制伴随两者的滑动的发热。
如图12所示，研磨装置100包含配置于载台202的第一方向(X方向)的两端部的引导构件290。引导构件290具有：配置于与载台202的上表面同等高度的第一端部290a；配置于比载台202的上表面低的位置的第二端部290b；及设于第一端部290a与第二端部290b之间的倾斜部290c。引导构件290是用于防止从研磨头201及载台202夹着遮盖件210的状态移动至夹着基板300的状态时基板300及载台202破损的构件。
图13是示意性表示从研磨头201及载台202夹着遮盖件210的状态移动至夹着基板300的状态时的引导构件290的作用的图。图13中，如虚线所示，基板300的端部300a会因本身重量而下垂。此时，不具有引导构件290的载台202从遮盖件210的下部移动至基板300的下部时，载台202与基板300的下垂的端部300a干扰，可能造成基板300破损。此外，载台202与基板300下垂的端部300a干扰时，也可能造成载台202破损。例如，载台202包含袋状构件224时，当基板300下垂的部分300a按压于袋状构件224的侧面时，可能造成袋状构件224破损。与此相对，引导构件290在载台202从遮盖件210的下部移动至基板300的下部时，通过第二端部290b及倾斜部290c将基板300下垂的端部300a抬起，可导入研磨头201与载台202之间。由此，可防止基板300破损。图14是表示引导构件290的变形例的图。如图14所示，引导构件290'亦可包含随着从载台202远离而上表面的高度降低的多个滑轮291a、291c、291b而构成。在滑轮291a的上表面的第一端部290a'与滑轮291b的上表面的第二端部290b'之间形成连结滑轮291a、291c、291b的上表面的虚拟倾斜部290c'。由此，引导构件290'在载台202从遮盖件210的下部移动至基板300的下部时，通过第二端部290b'及倾斜部290c'抬起基板300下垂的端部300a，可导入研磨头201与载台202之间。
如图10所示，研磨装置100包含用于使载台202在第一方向(X方向)移动的第二驱动机构600。第二驱动机构600包含：沿着X方向延伸并相互隔开间隔而配置的3支轨道基座601；及配置于3支轨道基座601的各个上表面并沿着X方向延伸的轨道构件602。第二驱动机构600包含梁构件604，该梁构件604遍及3支轨道基座601在Y方向延伸，被轨道基座601支承，并可沿着轨道构件602移动。载台202保持于梁构件604上。图15是表示载台202在第一方向(X方向)移动的图。如图15所示，第二驱动机构600通过齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知机构使梁构件604沿着轨道构件602向X方向的下游侧移动，由此可使载台202在X方向移动。上述的第一驱动机构500与第二驱动机构600可使多个研磨头201与载台202同步在X方向移动。此外，本实施方式中，将第一驱动机构500与第二驱动机构600作为不同构件来说明，不过，这些亦可以是使多个研磨头201与载台202同步在X方向移动的一体的构件。在该情况下，研磨装置100亦可包含可机械性连结或分开多个研磨头201与载台202的连结机构。一体化的驱动机构在进行基板300的研磨时，通过连结机构连结多个研磨头201与载台202，使用第一驱动机构500中的齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知机构，通过使支承台503在X方向移动，可使多个研磨头201与载台202同步在X方向移动。另外，一体化的驱动机构在进行研磨工具302的修整时，通过分开两者，并使用第一驱动机构500中的齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知机构使支承台503在X方向移动，可仅使多个研磨头201移动至工具修整构件211。
此外，研磨装置100包含使载台202在第二方向(Y方向)移动的第五驱动机构650。如图15所示，第五驱动机构650可构成为包含：设于梁构件604的上表面并沿着Y方向延伸的轨道构件651；及可沿着轨道构件651移动的支承台652。载台202保持于支承台652上。第五驱动机构650通过齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知机构使支承台652沿着Y方向移动，由此可使载台202在Y方向移动。上述的第四驱动机构550与第五驱动机构650可使多个研磨头201与载台202同步在Y方向移动。此外，本实施方式中，将第四驱动机构550与第五驱动机构650作为不同构件来说明，不过，这些亦可以是通过使多个研磨头201与载台202同步在Y方向移动的一体构件。此时，一体化的驱动机构在进行基板300的研磨时，可通过上述连结机构连结多个研磨头201与载台202，例如使用第四驱动机构550中的齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知机构，通过使支承台552在Y方向移动，由此可使多个研磨头201与载台202同步在Y方向移动。亦可使用第五驱动机构650中的齿轮齿条、电动气缸、致动器等公知机构，通过使支承台652在Y方向移动，由此使多个研磨头201与载台202同步在Y方向移动。
如图10、15所示，研磨装置100包含用于与载台202在第一方向(X方向)的移动对应地使多个基板保持机构200在上下方向(Z方向)移动的第三驱动机构280。多个基板保持机构200是用于保持基板300的构件，不过在载台202存在的区域与载台202干扰。因此，第三驱动机构280使在与载台202干扰的区域的基板保持机构200的支承构件200b退开到下方向。
具体而言，图10所示的状态中，排列在被虚线包围的区域A内的Y方向的多个基板保持机构200的支承构件200b退开到下方向。与此相对，载台202移动至X方向下游侧的图15所示的状态中，在比区域A靠X方向下游侧，排列于被虚线包围的区域B内的Y方向的多个基板保持机构200的支承构件200b退开到下方向，另外，区域A的多个基板保持机构200的支承构件200b在上方向延伸而支承基板300。另外，第三驱动机构280可通过电动气缸、致动器等公知机构使支承构件200b在Z方向移动。
其次，说明研磨装置100的研磨处理流程。研磨装置100如图6所示地在X方向的上游侧的遮盖件210上配置多个研磨头201，在其遮盖件210下配置有载台202的状态下，通过加压机构208进行加压而且使多个研磨头201在旋转轴203周围旋转。接着，研磨装置100如图8所示地使多个研磨头201及载台202向X方向的下游侧移动，而且进行基板300的表面基准研磨。图16至图18是用于说明研磨装置100的研磨处理的流程图。如图16所示，多个研磨头201与载台202移动至夹着下游侧的遮盖件210后，研磨装置100停止加压机构208的加压，并且如图17所示地使多个研磨头201与载台202在Y方向移动。接着，研磨装置100再次开始加压机构208的加压，并且如图18所示地使多个研磨头201及载台202移动至X方向的上游侧。研磨装置100在多个研磨头201与载台202移动至夹着上游侧的遮盖件210后，停止加压机构208的加压，并且错开多个研磨头201与载台202在Y方向的位置，反复进行如上述在X方向的扫描。
图19是表示多个研磨头201与载台202的扫描例图。如图19(a)所示，研磨装置100可在2个行程间改变Y方向的位置，而且使多个研磨头201与载台202在X方向往返移动。此外，如图19(b)所示，研磨装置100亦可在4个行程间改变Y方向的位置，而且使多个研磨头201与载台202在X方向往返移动。此外，如图19(c)所示，研磨装置100亦可在8个行程间改变Y方向的位置，而且使多个研磨头201与载台202在X方向往返移动。研磨装置100如图19所示，通过增加往返行程数，改变研磨头201在Y方向位置的距离(步进距离)变小，因此可均匀地研磨基板300。另外，图19是例示行程数为2、4、8的情况，不过行程数不限于此。行程数是偶数时，可将研磨头201及载台202在X方向的移动全部利用于研磨，不过即使是奇数亦无妨。行程数为奇数时，在开始研磨前或是研磨结束后，需要在研磨头201不与基板300接触的状态下，使研磨头201与载台202在X方向移动。
此时，若研磨头201在X方向的移动速度是低速时，基板300的研磨量变大，若高速时，基板300的研磨量变小。亦即，研磨头201在X方向的移动速度与基板300的研磨量成反比。因此，基板300研磨中，研磨头201在X方向的移动速度变动时，基板300的研磨量依部位而变，结果会产生研磨不均匀，因此不适宜。另外，研磨装置100在基板300的长度方向的范围内的等速区域α中，以一定速度使多个研磨头201及载台202在X方向移动。另外，研磨装置100在基板300的长度方向的范围外的加减速区域β，使多个研磨头201及载台202在X方向的移动减速而停止，并且在Y方向错开位置后，可使在X方向的移动开始加速。因此，研磨装置100在基板300的长度方向的范围内，换言之在基板300的研磨中，通过使多个研磨头201及载台202以一定速度移动，可均匀地研磨基板300。
图20、21是用于说明研磨装置100的研磨处理后的流程图。基板300的研磨处理结束时，或是，在基板300研磨中无法使用研磨工具302情况下，如图20所示，研磨装置100使多个研磨头201移动至X方向的最上游，并使用工具修整构件211进行研磨工具302的再生处理(修整)。在进行研磨工具302的修整处理中，研磨装置100进行基板300的搬出处理。亦即，研磨装置100将手臂400插入基板300的下方，通过使基板保持机构200的支承构件200b或200c下降，使基板300搭乘于手臂400，如图21所示，通过使手臂400退开到X方向的下游侧而搬出基板300。
第一种实施方式的研磨装置100适合表面基准研磨。亦即，如本实施方式，使用直径小的研磨头201以面朝上式研磨大型的基板300时，现有通常进行背面基准研磨。为了进行表面基准研磨，在基板300的背面设置气囊等加压机构，不过，加压整个基板300时，会加压至研磨头不存在的区域，而可能损坏基板300。对此，第一种实施方式的研磨装置100以对应于多个研磨头201大小的大小的载台202与多个研磨头201同步在X方向移动的方式构成，由于仅研磨头201存在的区域可推压基板300，因此即使是大型的基板300仍可适当地进行表面基准研磨。
＜第二种实施方式：使用静压方式的表面基准研磨＞
其次，说明第二种实施方式的研磨装置100的构成。第二种实施方式中，上述的加压机构208为使用静压方式的研磨装置100。第二种实施方式除了加压机构208的构成不同之外，与第一种实施方式相同。省略与第一种实施方式重复的构成的说明。
图22是示意性表示加压机构208及引导构件290的构成的剖面图。如图22所示，加压机构208包含：与第一种实施方式同样地沿着Y方向延伸的基台222；及配置于基台222上的加压构件225。加压构件225沿着Y方向延伸，并对应于多个研磨头201存在的区域而设。加压构件225在与基板300的相对面225a形成多个孔225b。加压机构208包含用于供给流体至连通于加压构件225的多个孔225b的流路的流体供给构件226。
流体供给构件226以对加压构件225例如供给空气等流体的方式构成。通过从流体供给构件226供给流体至加压构件225，而从多个孔225b喷出流体，可将基板300推压至多个研磨头201。亦即，本实施方式的研磨装置100将研磨头201作为研磨基准，从基板300的被研磨面的相反侧(背面)通过加压构件225将基板300按压至研磨头201，而且进行在整个基板的各处均除去一定厚度的表面基准研磨。另外，加压构件225不限于图22所示的构造，亦可包含形成了多数细孔的多孔质体而构成。此时，从流体供给构件226供给至多孔质体的流体从多孔质体的与基板300相对面喷出，而将基板300推压至多个研磨头201。通过在多孔质体的侧面设置遮蔽流体的遮蔽构件，亦可仅从多孔质体的与基板300相对面喷出流体。
采用第二种实施方式的研磨装置100时，与第一种实施方式同样地适合表面基准研磨。
＜第三种实施方式：使用平台的背面基准研磨＞
其次，说明第三种实施方式的研磨装置100的构成。第三种实施方式的研磨装置100以取代上述加压机构208而使用平台，且上下移动机构207加压基板300的方式构成。第三种实施方式除了取代加压机构208而使用平台，且上下移动机构207加压基板300之外，与第一种实施方式同样。与第一种实施方式重复的构成的说明省略。
图23是示意性表示平台229及引导构件290的构成的立体图。如图23所示，载台202包含：与第一种实施方式同样地沿着Y方向延伸的基台222；及设于基台222上的平台229。平台229具有用于支承通过多个研磨头201而加压的基板300的平面229a。平台229的与基板300接触的平面229a希望摩擦阻力小，且耐磨损性高。无法以这种材料制造平台229时，亦可将具有这些特性的保护板(例如PTFE板)贴合于平台229的上表面，待老化后才换贴来进行运用。此外，亦可在平台229的上表面例如实施PTFE涂布。
图24是示意性表示平台的构成的立体图。如图24所示，在本实施方式的平台229的平面229a，沿着Y方向形成多个孔229b。研磨装置100包含用于经由孔229b而在平台229与基板300之间供给流体(例如纯水)的流体供给构件227。通过从流体供给构件227供给流体可减少平台229与基板300之间的摩擦阻力，并且可抑制因两者滑动而发热。另外，本实施方式是表示在平台229的平面229a的X方向中央，沿着Y方向形成多个孔229b的例，不过不限于此。图25是示意性表示平台的变形例的构成立体图。如图25所示，亦可在平台229的平面229a的X方向两端部，沿着Y方向形成多个孔229c、229d。由此，当载台202在X方向移动时，由于可始终从行进方向的前方孔(多个孔229c或多个孔229d)供给流体，因此可进行整个平台229的润滑。例如，研磨装置100可包含能够以从多个孔229c及多个孔229d的任何一方供给流体的方式而切换的切换机构(例如切换阀)。研磨装置100通过使用切换机构仅从载台202的行进方向的前方多个孔供给流体，可抑制流体的使用量，并且进行整个平台229的润滑。
采用第三种实施方式的研磨装置100时，适合使用廉价且小型的平台229进行背面基准研磨。亦即，如本实施方式使用直径小的研磨头201并以面朝上式研磨大型的基板300的情况下，在现有的背面基准研磨中，通常使用支承整个基板300的大型平台。为了精确执行背面基准研磨需要具有较高面精度的平面的平台，不过，因为具有较高面精度的平面的大型平台昂贵，所以研磨装置的成本上涨。而第三种实施方式的研磨装置100以载台202与多个研磨头201同步在第一方向移动的方式构成。因此，由于只要平台是对应于多个研磨头201的大小的大小即可，因此即使研磨大型基板300时，仍可使用廉价且小型的平台229来进行背面基准研磨。
如以上，采用第一种实施方式至第三种实施方式时，在面朝上式的研磨装置中，可适当地进行表面基准研磨，并且可对应于背面基准研磨。亦即，进行表面基准研磨情况下，只须采用第一种实施方式或第二种实施方式所说明的载台202即可，进行背面基准研磨情况下，只须采用第三种实施方式所说明的载台202即可。因此，即使是1台研磨装置100，通过更换载台202亦可对应于表面基准研磨或是背面基准研磨。
＜研磨方法＞
其次，说明使用上述任何一种实施方式的研磨装置100进行的研磨方法。图26是表示本实施方式的研磨方法的流程图。如图26所示，本实施方式的研磨方法，首先，使用手臂400进行基板300的搬入处理(搬入步骤102)。搬入步骤102如上述，在支承构件200b下降的状态下，将搭载于手臂400的基板300在比支承构件200b的上端高的位置，沿着X方向搬送至多个基板保持机构200上。
将基板300搬送至多个基板保持机构200上的指定位置后，研磨方法使用多个基板保持机构200进行基板300的设置处理(设置步骤104)。设置步骤104如上述，通过使支承构件200b上升，基板保持机构200接收基板300，由此，将基板300设置于多个基板保持机构200。基板保持机构200接收基板300后，手臂400沿着X方向退开。
接着，研磨方法使用第一驱动机构500及第二驱动机构600，使多个研磨头201与载台202移动至在X方向的上游侧的遮盖件210的端部的开始研磨位置(移动步骤105)。接着，研磨方法使用旋转机构204使多个研磨头201旋转，并且从研磨头201的药液供给孔205供给药液(研磨液、水或纯水)而开始研磨(研磨步骤106)。接着，研磨方法通过多个研磨头201与载台202夹着遮盖件210并开始加压(加压步骤108)。加压步骤108如第一及第二种实施方式，载台202含有加压机构208情况下，从载台202侧将遮盖件210推压至研磨头201侧。另外，加压步骤108如第三种实施方式，载台202含有平台229情况下，从研磨头201侧将遮盖件210推压至载台202侧。研磨步骤106及加压步骤108如以下的说明，由于在X方向扫描多个研磨头201与载台202中亦接着进行，因此多个研磨头201与载台202夹着基板300时将基板300加压。
接着，研磨方法进行研磨步骤106及加压步骤108，而且使用第一驱动机构500及第二驱动机构600使多个研磨头201与载台202在第一方向(X方向)移动(扫描步骤110)。
接着，研磨方法与扫描步骤110中载台202在X方向的移动对应地，使用第三驱动机构280使多个基板保持机构200在上下方向(Z方向)移动(上下驱动步骤112)。上下驱动步骤112使载台202所接近的基板保持机构200下降，防止与载台202干扰，并且通过使载台202通过后下降的基板保持机构200上升，并再次支承基板300来进行。
接着，研磨方法判定通过扫描步骤110，多个研磨头201与载台202是否到达相反侧的遮盖件210(判定步骤113)。研磨方法判定为多个研磨头201与载台202尚未到达相反侧的遮盖件210时(判定步骤113，否(No))，返回扫描步骤110并反复进行处理。另外，研磨方法判定为多个研磨头201与载台202已到达相反侧的遮盖件210时(判定步骤113，是(Yes))，解除在加压步骤108的加压(步骤114)，判定基板300的研磨处理是否已结束(判定步骤116)。
研磨方法在判定为基板300的研磨处理尚未结束情况下(判定步骤116，否)，基于前次对现在使用中的研磨工具302修整后的研磨时间或X方向的行程次数等，判定是否需要修整研磨工具302(判定步骤117)。研磨方法判定为研磨工具302需要修整情况下(判定步骤117，是)，使研磨头201的旋转停止(步骤118)。接着，在研磨方法中，使用第一驱动机构500使多个研磨头201移动至工具修整构件211的位置，并使用工具修整构件211进行研磨工具302的修整(修整步骤119)。研磨方法在修整步骤119结束后，返回移动步骤105，并反复进行处理。另外，研磨方法判定为研磨工具302不需要修整情况下(判定步骤117，否)，使用第四驱动机构550而使研磨头201在第二方向(Y方向)移动(移动步骤120)。移动步骤120如第一及第二种实施方式，载台202包含加压机构208的情况下，使用第五驱动机构650，并与多个研磨头201同步亦使载台202在Y方向移动。此外，移动步骤120如第三种实施方式，载台202包含平台229，不过平台229在Y方向的长度与多个研磨头201在Y方向的长度同等情况下，使用第五驱动机构650，并与多个研磨头201同步亦使载台202在Y方向移动。另外，移动步骤120如第三种实施方式，载台202包含平台229，平台229在Y方向的长度超过合并多个研磨头201在Y方向的长度与在Y方向的移动部分的长度的情况下，亦可不使载台202向Y方向移动。研磨方法在移动步骤120后，返回加压步骤108并反复进行处理。
研磨方法判定为基板300的研磨处理结束的情况下(判定步骤116，是)，使研磨头201的旋转停止(步骤122)。接着，研磨方法使用第一驱动机构500，而使多个研磨头201移动至工具修整构件211的位置，并使用工具修整构件211进行研磨工具302的修整(修整步骤124)。其次，研磨方法使用手臂400进行基板300的搬出处理(搬出步骤126)。搬出步骤126通过将手臂400插入基板300下方，通过使基板保持机构200的支承构件200b下降，而使基板300搭乘于手臂400，并使手臂400向X方向的下游侧退开来进行。
以上，对本发明几个实施方式作说明，不过上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，而并非限定本发明。本发明在不脱离其主旨范围内可变更、改良，并且本发明中当然包含其等效物。此外，在可解决上述问题的至少一部分的范围，或效果的至少一部分奏效的范围内，申请专利范围及说明书中记载的各构成元件可任意组合或省略。
本申请一个实施方式公开一种研磨装置，包含：多个基板保持机构，该多个基板保持机构沿着基板的第一方向配置；多个研磨头，该多个研磨头沿着与所述第一方向交叉的第二方向配置；载台，该载台与所述多个研磨头相对，并在所述第二方向延伸；及驱动机构，该驱动机构用于使所述多个研磨头与所述载台在所述第一方向移动。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，所述驱动机构包含：第一驱动机构，该第一驱动机构用于使所述多个研磨头在所述第一方向移动；及第二驱动机构，该第二驱动机构用于使所述载台在所述第一方向移动，所述第一驱动机构与所述第二驱动机构以使所述多个研磨头与所述载台同步在所述第一方向移动的方式构成。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含第三驱动机构，该第三驱动机构用于与所述载台在所述第一方向的移动对应地，使所述多个基板保持机构在上下方向移动。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含遮盖件，该遮盖件包围所述基板的周围，并具有与所述基板相同的厚度。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含第四驱动机构，该第四驱动机构用于使所述多个研磨头在所述第二方向移动。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含第五驱动机构，该第五驱动机构用于使所述载台在所述第二方向移动。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含引导构件，该引导构件配置于所述载台的所述第一方向的两端部，且具有：第一端部，该第一端部配置于与所述载台的上表面同等的高度；第二端部，该第二端部配置于比所述载台的上表面低的位置；及倾斜部，该倾斜部设于所述第一端部与所述第二端部之间。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，所述载台包含加压机构，该加压机构用于对所述多个研磨头加压所述基板。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，所述加压机构包含：基台；袋状构件，该袋状构件配置于所述基台上；及流体供给构件，该流体供给构件用于将流体供给至所述袋状构件。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含用于将流体供给至所述袋状构件的与所述基板的接触面的流体供给构件。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，所述加压机构包含：基台；加压构件，该加压构件配置于所述基台上，并在与所述基板的相对面形成有多个孔；及流体供给构件，该流体供给构件用于将流体供给至与所述加压构件的所述多个孔连通的流路。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，所述载台包含平台，该平台具有支承通过所述多个研磨头而加压的基板的平面。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨装置，进一步包含流体供给构件，该流体供给构件用于将流体供给至所述平台的所述平面。
此外，本申请一个实施方式公开一种处理系统，包含：上述任一项的研磨装置；清洗装置，该清洗装置用于清洗通过所述研磨装置研磨后的基板；干燥装置，该干燥装置用于将通过所述清洗装置清洗后的基板干燥；及搬送装置，该搬送装置用于在所述研磨装置、所述清洗装置及所述干燥装置间搬送所述基板。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨方法，包含：设置步骤，在沿着第一方向配置的多个基板保持机构设置基板；加压步骤，通过沿着与所述第一方向交叉的第二方向配置的多个研磨头、以及与所述多个研磨头相对而在所述第二方向延伸的载台夹着所述基板进行加压；研磨步骤，使所述多个研磨头旋转；及扫描步骤，一边进行所述加压步骤及所述研磨步骤，一边使所述多个研磨头与所述载台在所述第一方向移动。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨方法，进一步包含上下驱动步骤，与所述扫描步骤中的所述载台在所述第一方向的移动对应地，使所述多个基板保持机构在上下方向移动。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨方法，在通过多个研磨头与所述载台夹着遮盖件的状态下开始所述加压步骤及所述研磨步骤，该遮盖件包围所述基板的周围，并具有与所述基板相同厚度。
此外，本申请一个实施方式公开一种研磨方法，进一步包含移动步骤，通过所述扫描步骤而使所述多个研磨头与所述载台到达所述遮盖件后，解除所述加压步骤的加压，并使所述多个研磨头在所述第二方向移动。
符号说明
100研磨装置
200基板保持机构
201研磨头
202载台
208加压机构
209控制部
210遮盖件
213清洗装置
214搬送装置
215干燥装置
224袋状构件
225加压构件
225b孔
226流体供给构件
227流体供给构件
229平台
229a平面
229b孔
280第三驱动机构
290引导构件
290a第一端部
290b第二端部
290c倾斜部
300基板
302研磨工具
500第一驱动机构
550第四驱动机构
600第二驱动机构
650第五驱动机构
1000处理系统

Claims (18)

1.一种研磨装置，其特征在于，包含：
多个基板保持机构，该多个基板保持机构沿着基板的第一方向配置；
多个研磨头，该多个研磨头沿着与所述第一方向交叉的第二方向配置；
载台，该载台与所述多个研磨头相对，并在所述第二方向延伸；及
驱动机构，该驱动机构用于使所述多个研磨头与所述载台在所述第一方向移动。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，
所述驱动机构包含：第一驱动机构，该第一驱动机构用于使所述多个研磨头在所述第一方向移动；及第二驱动机构，该第二驱动机构用于使所述载台在所述第一方向移动，所述第一驱动机构与所述第二驱动机构以使所述多个研磨头与所述载台同步在所述第一方向移动的方式构成。
3.如权利要求1或2所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含第三驱动机构，该第三驱动机构用于与所述载台在所述第一方向的移动对应地，使所述多个基板保持机构在上下方向移动。
4.如权利要求1-3中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含遮盖件，该遮盖件包围所述基板的周围，并具有与所述基板相同的厚度。
5.如权利要求1-4中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含第四驱动机构，该第四驱动机构用于使所述多个研磨头在所述第二方向移动。
6.如权利要求1-5中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含第五驱动机构，该第五驱动机构用于使所述载台在所述第二方向移动。
7.如权利要求1-6中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含引导构件，该引导构件配置于所述载台的所述第一方向的两端部，且具有：第一端部，该第一端部配置于与所述载台的上表面同等的高度；第二端部，该第二端部配置于比所述载台的上表面低的位置；及倾斜部，该倾斜部设于所述第一端部与所述第二端部之间。
8.如权利要求1-7中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
所述载台包含加压机构，该加压机构用于对所述多个研磨头加压所述基板。
9.如权利要求8所述的研磨装置，其特征在于，
所述加压机构包含：基台；袋状构件，该袋状构件配置于所述基台上；及流体供给构件，该流体供给构件用于将流体供给至所述袋状构件。
10.如权利要求9所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含用于将流体供给至所述袋状构件的与所述基板的接触面的流体供给构件。
11.如权利要求8所述的研磨装置，其特征在于，
所述加压机构包含：基台；加压构件，该加压构件配置于所述基台上，并在与所述基板的相对面形成有多个孔；及流体供给构件，该流体供给构件用于将流体供给至与所述加压构件的所述多个孔连通的流路。
12.如权利要求1-7中任一项所述的研磨装置，其特征在于，
所述载台包含平台，该平台具有支承通过所述多个研磨头而加压的基板的平面。
13.如权利要求12所述的研磨装置，其特征在于，
进一步包含流体供给构件，该流体供给构件用于将流体供给至所述平台的所述平面。
14.一种处理系统，其特征在于，包含：
权利要求1-13中任一项所述的研磨装置；
清洗装置，该清洗装置用于清洗通过所述研磨装置研磨后的基板；
干燥装置，该干燥装置用于将通过所述清洗装置清洗后的基板干燥；及
搬送装置，该搬送装置用于在所述研磨装置、所述清洗装置及所述干燥装置间搬送所述基板。
15.一种研磨方法，其特征在于，包含如下步骤：
设置步骤，在沿着第一方向配置的多个基板保持机构设置基板；
加压步骤，通过沿着与所述第一方向交叉的第二方向配置的多个研磨头、以及与所述多个研磨头相对而在所述第二方向延伸的载台夹着所述基板进行加压；
研磨步骤，使所述多个研磨头旋转；及
扫描步骤，一边进行所述加压步骤及所述研磨步骤，一边使所述多个研磨头与所述载台在所述第一方向移动。
16.如权利要求15所述的研磨方法，其特征在于，
进一步包含上下驱动步骤，与所述扫描步骤中的所述载台在所述第一方向的移动对应地，使所述多个基板保持机构在上下方向移动。
17.如权利要求15或16所述的研磨方法，其特征在于，
在通过多个研磨头与所述载台夹着遮盖件的状态下开始所述加压步骤及所述研磨步骤，该遮盖件包围所述基板的周围，并具有与所述基板相同厚度。
18.如权利要求17所述的研磨方法，其特征在于，
进一步包含移动步骤，通过所述扫描步骤而使所述多个研磨头与所述载台到达所述遮盖件后，解除所述加压步骤的加压，并使所述多个研磨头在所述第二方向移动。
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