JP2003133274A5

JP2003133274A5 -

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Publication number: JP2003133274A5
Application number: JP2001323860A
Authority: JP
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2005-01-06

Description

【発明の名称】研磨装置及びその運転方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】隔壁で囲まれた空間内に少なくとも研磨対象物を研磨する研磨部及び研磨対象物を洗浄する洗浄部とを備えた研磨装置の排気及び／又は排気量の制御を行う排気制御手段を具備する研磨装置であって、
前記排気制御手段は前記空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設け、排気が必要な場合のみ該排気を必要とする区画に設けた排気ラインの前記排気弁を操作して排気及び／又は排気量の制御を行う排気制御手段であることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】請求項１に記載の研磨装置において、
前記排気制御手段は前記洗浄部の洗浄段の排気量を前記研磨対象物の洗浄処理時のみ増やすことを特徴とする研磨装置。
【請求項３】請求項１に記載の研磨装置において、
前記各排気ライン又は各区画毎に圧力計を備え、前記排気制御手段は該各排気ライン又は各区画毎に設定された圧力設定値より該圧力計による実測値が高いときのみ前記排気弁を操作して前記各区画の排気及び／又は排気量の制御を行うことを特徴とする研磨装置。
【請求項４】隔壁で囲まれた空間内に被研磨基板を研磨する研磨部を備えた研磨装置であって、
前記空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、該各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設け、
前記排気弁を操作して前記各部位で処理時以外では排気量又は排気時間を処理時よりも低下させる排気制御手段を設けたことを特徴とする研磨装置。
【請求項５】請求項４に記載の研磨装置において、
前記空間内に被研磨基板を洗浄する洗浄部を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項６】共に隔壁で囲まれた研磨部と洗浄部とを具備し、前記研磨部で研磨対象物を研磨した後、該研磨対象物を前記洗浄部で洗浄する研磨装置の運転方法において、
前記洗浄部内には共に隔壁で囲まれた１次洗浄部と２次洗浄部が設けられ、
前記研磨部と前記洗浄部と前記１次洗浄部と前記２次洗浄部にはそれぞれ排気ラインが設けられると共に、該排気ラインにはそれぞれ排気弁が設けられ、
前記洗浄部からの排気をフィルターファンを介して該洗浄部に戻して循環させ、前記洗浄部の待機時は前記洗浄部と前記１次洗浄部と前記２次洗浄部に設けた排気ラインの排気弁を閉じることを特徴とする研磨装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の研磨対象物を研磨し、洗浄処理する研磨装置に関し、特に必要な排気が十分に実施でき、且つ排気に要するエネルギーが節約できる排気制御手段を備えた研磨装置、及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に、０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が狭くなるためステッパの結象面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化の一手段として研磨装置により半導体ウエハの表面を研磨することが行われている。
【０００３】
従来、この種の研磨装置は、研磨に砥粒との懸濁液である砥液を使用することからこの液のミスト飛散及び付着後の乾燥による砥粒の飛散や、砥液に薬液等を使用した場合には有害ガスを発生する場合がある。また、研磨装置は比較的大きな動力を使用するため動力駆動部からの発塵が懸念される。
【０００４】
従来、上記砥液ミスト飛散及び付着後の乾燥による砥粒の飛散や、砥液に薬液等を使用した場合には有害ガスを発生、動力駆動部からの発塵の対策として、研磨装置内の排気を行っている。この研磨装置内の排気は、ユーザーの仕様によってある負圧にて排気を行っている。そして排気量は研磨処理する半導体ウエハのパーティクルや金属汚染を問題にならないレベルに維持できるように設定している。
【０００５】
また、排気は研磨装置内の部位毎に個別に行っているが、特に各部位毎の排気量の制御を行っていない。そのため排気量は必然的に安全十分な量に設定され、ひいてはユーザーに多大な負担を与えるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、研磨処理する研磨対象物のパーティクルや金属汚染を問題にならないレベルに維持するために必要な排気が十分に実施でき、且つ排気に要するエネルギーが大幅に節約できる研磨装置、及びその運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、隔壁で囲まれた空間内に少なくとも研磨対象物を研磨する研磨部及び研磨対象物を洗浄する洗浄部とを備えた研磨装置の排気及び／又は排気量の制御を行う排気制御手段を具備する研磨装置であって、排気制御手段は前記空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設け、排気が必要な場合のみ該排気を必要とする区画に設けた排気ラインの前記排気弁を操作して排気及び／又は排気量の制御を行う排気制御手段であることを特徴とする。
【０００８】
上記のように、空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設け、さらに排気制御手段を設けたので、ある区画が排気を必要とする場合のみ、排気制御手段により排気及び／又は排気量の制御を行うことができるから、研磨対象物のパーティクルや金属汚染を問題にならないレベルに維持するために排気を必要とする部位に必要十分な排気を実施できると共に、排気に要するエネルギーを大幅に節約することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、排気制御手段は洗浄部の洗浄段の排気量を研磨対象物の洗浄処理時のみ増やすことを特徴とする。
【００１０】
上記のように洗浄部の洗浄段の排気量を研磨対象物の洗浄処理時のみ増やすことにより、全体として少ない排気量で効果的に研磨対象物のパーティクルや金属汚染を問題ないレベルに維持できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、各排気ライン又は各区画毎に圧力計を備え、排気制御手段は該各排気ライン又は各区画毎に設定された圧力設定値より該圧力計による実測値が高いときのみ排気弁を操作して各区画の排気及び／又は排気量の制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
上記のように排気制御手段は該各排気ライン又は各区画毎に設定された圧力設定値より該圧力計による実測値が高いときのみ排気弁を操作して各区画の排気及び／又は排気量の制御を行い、圧力設定値より実測値が低いときは排気を行わないから、該圧力設定値を適切に設定することにより、排気を必要とする部位に必要十分な排気を実施できると共に、無駄な排気を行わないことにより、排気に要するエネルギーを大幅に節約することが可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、隔壁で囲まれた空間内に被研磨基板を研磨する研磨部を備えた研磨装置であって、空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、該各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設け、排気弁を操作して各部位で処理時以外では排気量又は排気時間を処理時よりも低下させる排気制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記のように排気制御手段は排気ライン毎に設けた排気弁を操作して各部位で処理時以外では排気量又は排気時間を処理時よりも低下させる機能を有するので、排気に要するエネルギーを大幅に節約することができると共に、処理時に排気を必要とする部位に必要十分な排気を実施できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の研磨装置において、空間内に被研磨基板を洗浄する洗浄部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、共に隔壁で囲まれた研磨部と洗浄部とを具備し、研磨部で研磨対象物を研磨した後、該研磨対象物を洗浄部で洗浄する研磨装置の運転方法において、洗浄部内には共に隔壁で囲まれた１次洗浄部と２次洗浄部が設けられ、研磨部と洗浄部と１次洗浄部と２次洗浄部にはそれぞれ排気ラインが設けられると共に、該排気ラインにはそれぞれ排気弁が設けられ、洗浄部からの排気をフィルターファンを介して該洗浄部に戻して循環させ、洗浄部の待機時は洗浄部と１次洗浄部と２次洗浄部に設けた排気ラインの排気弁を閉じることを特徴とする。
【００１７】
上記のように洗浄部の待機時、洗浄部と１次洗浄部と２次洗浄部に設けた排気ラインの排気弁を閉じることにより、待機時は洗浄部の排気を行わないから、研磨装置の排気に要するエネルギーを大幅に節約できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１及び図２は本発明に係る研磨装置及び排気制御装置の構成例を示す図で、図１は研磨装置の平面配置構成を示す図、図２は研磨装置の一部と排気系の構成を示す図である。研磨装置は、少なくとも半導体ウエハ等の研磨対象物を研磨する研磨部１１、１１と、該研磨対象物を洗浄する洗浄部１２とを備え、全体を隔壁１０で囲んでいる。また、研磨部１１と洗浄部１２は仕切壁１３で隔離されている。また、本発明に係る研磨装置は半導体製造設備等のクリーンルーム内に設置される装置を念頭においている。
【００１９】
研磨部１１は仕切壁１４で上下に仕切られ、上部にはターンテーブル１５、１５、トランスポータ１７、１７、プッシャー１８−１、１８−１、リフター１８−２、１８−２や反転機３０等の研磨対象物を取り扱う部分（搬送部）が配置され、下部にはターンテーブル１５、１５を回転駆動するモータＭ、Ｍ、トランスポータ１７、１７、プッシャー１８−１、１８−１、リフター１８−２、１８−２等の駆動部が配置されている。また、ターンテーブル１５、１５の周囲は隔壁１６、１６で囲まれている。
【００２０】
洗浄部１２には隔壁で囲まれた２つの１次洗浄部１９と、同じく隔壁で囲まれた２つの２次洗浄部２０とが配置されている。１次洗浄部１９、１９には図示は省略するがそれぞれ１次洗浄機が配置され、２次洗浄部２０、２０には図示は省略するが２次洗浄機（研磨対象物を洗浄後に例えばスピン乾燥により乾燥させる乾燥機能を有する洗浄機）が配置されている。また、洗浄部１２の研磨部１１、１１に隣接する部分には搬送ロボット２３が配置されている。
【００２１】
洗浄部１２の研磨部１１、１１の反対側には研磨対象物を搬出入する搬出入部２５が配置され、該搬出入部２５には研磨対象物を搬出入するための搬送ロボット２６が配置され、搬出入部２５は研磨対象物を収納するカセット２７−１〜２７−４が載置されるカセット載置台２８が配置される。また、洗浄部１２の搬出入部２５に隣接する部分には研磨対象物を仮り置きするための研磨対象物ステーション２４が配置されている。
【００２２】
カセット２７−１〜２７−４内の未研磨の研磨対象物が収納されているカセットから搬送ロボット２６で取り出された未研磨の研磨対象物は研磨対象物ステーション２４に搬入される。該研磨対象物ステーション２４に搬入された研磨対象物は搬送ロボット２３により反転機３０に渡され、該反転機３０からリフター１８−２、トランスポータ１７、プッシャー１８−１を経由して、トップリング２９に装着される。トップリング２９に装着された研磨対象物は該トップリング２９によりターンテーブル１５の上面に押圧され、該ターンテーブル１５とトップリング２９の回転による相対運動により研磨される。
【００２３】
研磨の終了した研磨対象物はトップリング２９によりプッシャー１８−１に渡され、該プッシャー１８−１からトランスポータ１７、リフター１８−２、反転機３０を経て搬送され、搬送ロボット２３により１次洗浄部１９に搬入され１次洗浄される。１次洗浄の終了した研磨対象物は搬送ロボット２３により２次洗浄部２０に搬入され２次洗浄される。２次洗浄部２０で２次洗浄され、且つ乾燥された研磨対象物は搬送ロボット２６により取り出され、カセット２７−１〜２７−４内の研磨済の研磨対象物を収納するカセットに収納される。
【００２４】
上記構成の研磨装置において、洗浄部１２の上部には図２に示すように、フィルターファン２１が設けられ、洗浄部排気ラインＬ５からの排気を該フィルターファン２１を通してパーティクルやガス状ケミカル汚染を除去させたクリーンな空気を洗浄部１２内に送り込み、排気を循環させるようになっている。
【００２５】
排気ラインとしては図示するように、隔壁１６で囲まれたターンテーブル１５の周囲を排気するターンテーブル回り排気ラインＬ１、ターンテーブル１５を駆動するモータＭの周囲を排気するモータハウジング内排気ラインＬ２、トランスポータ１７の駆動部の周囲を排気するトランスポータ部排気ラインＬ３、プッシャー１８−１、リフター１８−２の駆動部の周囲を排気するプッシャー部等排気ラインＬ４、洗浄部１２の内部を排気する洗浄部排気ラインＬ５、隔壁で囲まれた１次洗浄部１９の内部を排気する１次洗浄部排気ラインＬ６、隔壁で囲まれた２次洗浄部２０の内部を排気する２次洗浄部排気ラインＬ７がそれぞれ設けられている。
【００２６】
また、ターンテーブル回り排気ラインＬ１、モータハウジング内排気ラインＬ２、トランスポータ部排気ラインＬ３、プッシャー部等排気ラインＬ４、洗浄部排気ラインＬ５、１次洗浄部排気ラインＬ６、２次洗浄部排気ラインＬ７にはそれぞれ排気弁（ＯＮ・ＯＦＦ弁）Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７が設けられ、該排気弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７を介して研磨装置外部の排気源に接続されている。制御部２２で排気弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７を操作制御して、排気したり、排気量を制御するようになっている。制御部２２は排気が必要な場合のみ該排気を必要とする区画に設けた排気弁を操作して排気及びその排気量を制御する。
【００２７】
上記構成の研磨装置の排気制御装置において、例えば待機時はモータハウジング内、トランスポータ部、プッシャー部、１次洗浄部内、２次洗浄部内の排気が必要なく、また洗浄部１２はフィルターファン２１を通して排気を循環させるので外部に排気する必要がないから、排気弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７を閉じてターンテーブル回り排気ラインＬ１のみによる排気とすることにより、排気に要するエネルギーを大幅に節約できる（例えば、排気弁Ｖ１〜Ｖ７の全部を開いて排気した場合は排気量が５２ｍ³／ｍｉｎとなるのに対して、排気弁Ｖ１を開いてターンテーブル回り排気ラインＬ１のみによる排気を行った場合は排気量が１１ｍ³／ｍｉｎとなる）。
【００２８】
また、研磨対象物の研磨処理時においても、モータハウジング内、トランスポータ部、プッシャー部及び１次洗浄部内の排気が必要ないと判断した場合は、排気弁Ｖ１及びＶ７を開いてターンテーブル回り排気ラインＬ１及び２次洗浄部排気ラインＬ７による排気のみを行う。これにより排気に要するエネルギーを大幅に節約できる。また、１次洗浄部排気ラインＬ６及び２次洗浄部排気ラインＬ７による排気、特に２次洗浄部排気ラインＬ７による排気は洗浄処理時に排気量を増大させることにより、研磨対象物のパーティクルや金属汚染を問題にならないレベルに維持するのに効果的である。
【００２９】
なお、図示は省略するが、研磨装置の外部から空気を取り込み給気量の制御を行う給気量制御手段を設けてもよい。例えば、研磨装置の外部から排気ラインＬ５とは別に給気ラインを設け、空気を必要なときのみ取り込みフィルターファン２１を通してクリーンな空気とし、洗浄部１２内に供給するように制御してもよい。更に、フィルターファン２１を通したクリーンな空気を搬出入部２５やカセット載置台２８に分岐供給してもよい。また、搬出入部２５やカセット載置台２８でも必要な時だけ、給気・排気量を制御するようにしてもよい。
【００３０】
また、図示は省略するが各排気ラインＬ１〜Ｌ７の上流部近傍又は各区画内に圧力計を備え、各排気ライン又は各区間に設定された圧力値より、該圧力計で実測した実測値が高いときだけ、排気弁Ｖ１〜Ｖ７を開き、それ以外は閉じるよう制御部２２で操作制御して、排気量を間欠的に制御してもよい。また、必要な時以外でも、各区画毎の排気量を又は排気（排気弁を開けている）時間を必要時未満、好ましくは５割未満、もっと好ましくは１割未満になるように制御部２２により制御を行ってもよい。
【００３１】
なお、本発明は研磨装置の排気系に限らず、給気系についても同様の概念（各区画毎に給気ライン、給気弁を設ける）を適用することも可能である。また本発明は本特許出願人が先に出願した、例えば特願平７−３４４７９７号、特願平９−３３７８４号、特願平１１−５４５６１２号、特願平１０−１８９７０４号、特願２０００−２５０３９２号の明細書及び図面に記載した装置に適用することも考えられる。
【００３２】
なお、図１及び図２に示す研磨装置の構成及び排気系の構成は本発明に係る排気制御装置を用いる研磨装置及び排気系の一構成例であり、研磨装置及び排気系はこれに限定されるものではない。要は研磨装置の隔壁で囲まれた空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設けた構成であればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００３４】
請求項１に記載の発明は、研磨装置の隔壁で囲まれた空間内を排気を必要とする部位毎に隔壁で区画し、各区画毎に排気ラインを設けると共に、該排気ライン毎に排気弁を設け、さらに排気制御手段を設けたので、ある区画が排気を必要とする場合のみ、排気制御手段により排気及び／又は排気量の制御を行うことができるから、研磨対象物のパーティクルや金属汚染を問題にならないレベルに維持するために排気を必要とする部位に必要十分な排気を実施できると共に、排気に要するエネルギーを大幅に節約することが可能となる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、洗浄部の洗浄段の排気量を研磨対象物の洗浄処理時のみ増やすことにより、全体として少ない排気量で効果的に研磨対象物のパーティクルや金属汚染を問題ないレベルに維持できる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、排気制御手段は該各排気ライン又は各区画毎に設定された圧力設定値より該圧力計による実測値が高いときのみ排気弁を操作して各区画の排気及び／又は排気量の制御を行い、圧力設定値より実測値が低いときは排気を行わないから、該圧力設定値を適切に設定することにより、排気を必要とする部位に必要十分な排気を実施できると共に、無駄な排気を行わないことにより、排気に要するエネルギーを大幅に節約することが可能となる。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、排気制御手段は排気ライン毎に設けた排気弁を操作して各部位で処理時以外では排気量又は排気時間を処理時よりも低下させる機能を有するので、排気に要するエネルギーを大幅に節約することができると共に、処理時に排気を必要とする部位に必要十分な排気を実施できる。
【００３８】
請求項６に記載の発明によれば、洗浄部の待機時、洗浄部と１次洗浄部と２次洗浄部に設けた排気ラインの排気弁を閉じることにより、待機時は洗浄部の排気を行わないから、研磨装置の排気に要するエネルギーを大幅に節約できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気制御装置を用いる研磨装置の平面配置構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る排気制御装置の排気系の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０隔壁
１１研磨部
１２洗浄部
１３仕切壁
１４仕切壁
１５ターンテーブル
１６隔壁
１７トランスポータ
１８−１プッシャー
１８−２リフター
１９１次洗浄部
２０２次洗浄部
２１フィルターファン
２２制御部
２３搬送ロボット
２４研磨対象物ステーション
２５搬出入部
２６搬送ロボット
２７−１〜４カセット
２８カセット載置台
２９トップリング
３０反転機
Ｌ１ターンテーブル回り排気ライン
Ｌ２モータハウジング内排気ライン
Ｌ３トランスポータ部排気ライン
Ｌ４プッシャー部等排気ライン
Ｌ５洗浄部排気ライン
Ｌ６１次洗浄部排気ライン
Ｌ７２次洗浄部排気ライン
Ｖ１〜Ｖ７排気弁