JP2018199192A - Polishing device, abnormality detection method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨装置、異常検出方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a polishing apparatus, an abnormality detection method, and a program.
従来から、下記特許文献1に示されるような研磨装置が知られている。この研磨装置は、基板を保持するトップリングと、トップリングに保持された基板を研磨する研磨部材と、トップリングに向けて基板を受け渡すプッシャー装置と、を備えている。この研磨装置では、プッシャー装置が基板をトップリングに当接させて、この基板をトップリングが保持する。そして、トップリングが研磨部材の上方に移動し、トップリングが基板を研磨部材に押し付けることで、基板を研磨することができる。
Conventionally, a polishing apparatus as shown in
本願発明者らが鋭意検討した結果、この種の研磨装置では、プッシャー装置が基板をトップリングに向けて受け渡す際に、基板がトップリングによって所望の位置で保持されなかった場合に、基板の破損などが生じることが判明した。 As a result of intensive studies by the inventors of this application, in this type of polishing apparatus, when the pusher device delivers the substrate toward the top ring, the substrate is not held in a desired position by the top ring. It was found that damage occurred.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、基板がトップリングによって所望の位置で保持されていない場合に、これを検出可能な研磨装置および異常検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a polishing apparatus and an abnormality detection method capable of detecting a substrate when the substrate is not held at a desired position by a top ring. To do.
上記課題を解決するために、本発明の第1態様に係る研磨装置は、リテーナリングおよび前記リテーナリングを昇降させるエアバッグを有し、基板を保持するトップリングと、前記トップリングに向けて前記基板を受け渡すプッシャー装置と、前記トップリングに保持された前記基板を研磨する研磨部材と、前記エアバッグ内の圧力を検出する圧力センサと、前記エアバッグ内へのエアの供給が開始されてから、前記エアバッグ内の圧力が立ち上がるまでの時間に基づき、前記プッシャー装置から前記トップリングへの前記基板の受け渡し状態の異常を検出する制御部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, a polishing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a retainer ring and an airbag that raises and lowers the retainer ring, a top ring that holds a substrate, and the top ring toward the top ring. A pusher device that delivers a substrate, a polishing member that polishes the substrate held by the top ring, a pressure sensor that detects pressure in the airbag, and supply of air into the airbag is started. And a controller that detects an abnormality in the state of delivery of the substrate from the pusher device to the top ring based on the time until the pressure in the airbag rises.
上記態様に係る研磨装置では、プッシャー装置が基板をトップリングに向けて受け渡し、トップリングが基板を保持した後、エアバッグ内にエアが供給されて、リテーナリングが下降する。このとき、基板がトップリングによって所望の位置で保持されていない場合、リテーナリングを下降させるためにエアバッグ内にエアを供給しても、基板がリテーナリングに当接し、その下降を妨げる。この結果、エアバッグ内へのエアの供給が開始されてから、エアバッグ内の圧力が立ち上がるまでの時間が短くなる。従って、制御部が、エアバッグ内へのエアの供給が開始されてからエアバッグ内の圧力が立ち上がるまでの時間に基づいて、プッシャー装置からトップリングへの基板の受け渡し状態の異常を検出することで、このような異常を簡易な構成で検出することが可能となる。 In the polishing apparatus according to the above aspect, after the pusher device delivers the substrate toward the top ring and the top ring holds the substrate, air is supplied into the airbag and the retainer ring is lowered. At this time, if the substrate is not held at a desired position by the top ring, even if air is supplied into the airbag to lower the retainer ring, the substrate contacts the retainer ring and prevents the lowering. As a result, the time from the start of the supply of air into the airbag until the pressure in the airbag rises is shortened. Therefore, the control unit detects an abnormality in the delivery state of the substrate from the pusher device to the top ring based on the time from the start of the supply of air into the airbag until the pressure in the airbag rises. Thus, it is possible to detect such an abnormality with a simple configuration.
また、前記制御部が、前記プッシャー装置から前記トップリングへの前記基板の受け渡し状態の異常の検出結果に基づき、前記エアバッグ内へのエアの供給を停止してもよい。 Further, the control unit may stop the supply of air into the airbag based on a detection result of an abnormality in the state of delivery of the substrate from the pusher device to the top ring.
この場合、リテーナリングが基板に当接した状態でこのリテーナリングが下降を続けることによる、基板の変形や破損などが発生するのを防止することができる。 In this case, it is possible to prevent the substrate from being deformed or damaged due to the retainer ring continuing to descend while the retainer ring is in contact with the substrate.
また、上記課題を解決するために、本発明の第2態様に係る異常検出方法は、プッシャー装置がトップリングに向けて基板を受け渡す際の、受け渡し状態の異常を検出する異常検出方法であって、前記トップリングが備えるエアバッグ内へのエアの供給が開始されてから、前記エアバッグ内の圧力が立ち上がるまでの時間に基づき、前記プッシャー装置から前記トップリングへの基板の受け渡し状態の異常を検出する。 In order to solve the above problem, the abnormality detection method according to the second aspect of the present invention is an abnormality detection method for detecting an abnormality in the delivery state when the pusher device delivers the substrate toward the top ring. Then, based on the time from the start of the supply of air into the airbag provided in the top ring until the pressure in the airbag rises, the substrate delivery state from the pusher device to the top ring is abnormal. Is detected.
本発明の上記態様によれば、基板がトップリングによって所望の位置で保持されていない場合に、これを検出可能な研磨装置または異常検出方法を提供することができる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a polishing apparatus or an abnormality detection method capable of detecting when the substrate is not held at a desired position by the top ring.
以下、本実施形態に係る研磨装置およびこれを備えた基板処理装置の構成を、図1〜図6を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため縮尺を適宜変更している。また、各構成を理解しやすくするため、部品の図示を部分的に省略若しくは簡略化している場合がある。 Hereinafter, a configuration of a polishing apparatus according to the present embodiment and a substrate processing apparatus including the polishing apparatus will be described with reference to FIGS. In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed to make each member a recognizable size. Moreover, in order to make each structure easy to understand, the illustration of parts may be partially omitted or simplified.
(基板処理装置)
まず、基板処理装置100の全体構成について説明する。図1に示すように、基板処理装置100は、ロード/アンロード部110、研磨部120、および洗浄部130に区画された略矩形状のハウジングHを備えている。基板処理装置100は、基板(ウエハ)に対する研磨処理および洗浄処理(乾燥処理を含む)を行う、化学的機械研磨(CMP)装置である。
(Substrate processing equipment)
First, the overall configuration of the
ロード/アンロード部110は、処理前の基板を基板処理装置100の内部にロード(搬入)し、処理後の基板を基板処理装置100の外部にアンロード(搬出)する部位である。このロード/アンロード部110は、複数のフロントロード部111およびロード/アンロードユニット112を備える。フロントロード部111は、多数の基板をストックする基板カセットが載置される部位である。本実施形態では、4つのフロントロード部111が設けられている。フロントロード部111は、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、又はFOUP(Front Opening Unified Pod)等の基板カセットを搭載可能に構成されている。
The load /
ロード/アンロードユニット112は、フロントロード部111に載置された基板カセットから処理前の基板を取り出し、処理後の基板を基板カセットに戻すユニットである。このロード/アンロードユニット112は、複数のフロントロード部111が並ぶ方向に沿って移動可能に構成された、2台の搬送ロボット(ローダー)113を備える。これら搬送ロボット113は、各フロントロード部111に搭載された基板カセットにアクセス可能である。
The load /
研磨部120は、基板処理装置100の内部に搬入された基板に対する研磨処理を行う部位である。この研磨部120には、基板処理装置100の長手方向に沿って配列された4つの研磨装置10A〜10Dと、リニアトランスポータ126と、リニアトランスポータ127と、が設けられている。
研磨装置10A〜10Dの構成は互いに同様であり、それぞれ、研磨テーブル31、トップリング11、研磨液供給ノズル33、ドレッサ34、およびアトマイザ35を備える。なお、以下の説明では、これらの研磨装置10A〜10Dを代表させて、研磨装置10と表示する場合がある。
The
The configurations of the
研磨テーブル31には、研磨面を有する研磨パッド(研磨部材)32が取り付けられている。研磨テーブル31は、不図示のモータによって回転させられる。トップリング11は、基板Wを、回転している研磨テーブル31上の研磨パッド32に押圧する。これにより、基板Wが研磨される。研磨液供給ノズル33は、研磨パッド32に研磨液やドレッシング液(例えば、純水)を供給する。ドレッサ34は、研磨パッド32の研磨面のドレッシングを行う。アトマイザ35は、研磨パッド32の研磨面に対し、液体(例えば、純水)と気体(例えば、窒素ガス)との混合流体、又は霧状の液体などを噴射する。
A polishing pad (polishing member) 32 having a polishing surface is attached to the polishing table 31. The polishing table 31 is rotated by a motor (not shown). The
リニアトランスポータ126は、第1研磨装置10Aおよび第2研磨装置10Bに隣接して配置され、複数の搬送位置TP1〜TP4の間で基板を搬送する。
搬送位置TP1は、リニアトランスポータ126が、搬送ロボット113から処理前の基板Wを受け取る位置である。搬送位置TP2は、リニアトランスポータ126と第1研磨装置10Aのトップリング11との間で、基板Wの受け渡しが行われる位置である。
The
The transfer position TP1 is a position where the
搬送位置TP3は、第2研磨ユニット20Bのトップリング11とリニアトランスポータ126との間で、基板Wの受け渡しが行われる位置である。搬送位置TP4は、リニアトランスポータ126とリニアトランスポータ127との間で、基板Wの受け渡しが行われる位置である。同様に、搬送位置TP5〜TP7は、リニアトランスポータ127と研磨装置10C、10Dとの間で、基板Wの受け渡しが行われる位置である。
なお、各リニアトランスポータ126、127から各研磨装置10A〜10Dへの基板の受け渡しは、後述するプッシャー装置20によって行われる。
The transfer position TP3 is a position where the substrate W is transferred between the
In addition, delivery of the board | substrate from each linear transporter 126,127 to each grinding |
洗浄部130は、研磨部120で研磨された基板の洗浄処理および乾燥処理を行う部位である。この洗浄部130は、基板処理装置100の長手方向に沿って配列された5つのユニット(第1洗浄ユニット131A、第1搬送ユニット132A、第2洗浄ユニット131B、第2搬送ユニット132B、および乾燥ユニット133)を備える。
第1洗浄ユニット131Aおよび第2洗浄ユニット131Bは、基板を洗浄する洗浄具M1,M2をそれぞれ備える。洗浄具M1、M2としては、円柱状のロールを用いることができる。洗浄具M1、M2の材質としては、多孔質のPVA製スポンジ、発泡ウレタンなどを用いることができる。
The
The
第1洗浄ユニット131Aおよび第2洗浄ユニット131Bは、薬液を基板に向けて噴射し、洗浄具M1、M2の外周面を基板に当接させて洗浄具M1、M2を回転させることで、基板を洗浄する。薬液としては、SC1(アンモニア/過酸化水素混合水溶液)などを用いることができる。
第1搬送ユニット132Aおよび第2搬送ユニット132Bは、昇降可能な搬送ロボットR1,R2をそれぞれ備える。搬送ロボットR1は、仮置き台Q、第1洗浄ユニット131A、および第2洗浄ユニット131Bの間で基板を搬送する。搬送ロボットR2は、第2洗浄ユニット131B、および乾燥ユニット133の間で基板を搬送する。
The
The
乾燥ユニット133は、洗浄ユニット131A、131Bによって洗浄された基板を乾燥させる乾燥モジュールM3を備える。この乾燥モジュールM3は、例えばロタゴニ乾燥によって基板を乾燥させる。ロタゴニ乾燥とは、基板を回転させながら、基板の表面にIPA蒸気(イソプロピルアルコールとN2ガスとの混合気)と超純水とを供給しつつ基板の乾燥を行う乾燥法である。
The drying
また、基板処理装置100は、ハウジングHの内部に、基板処理装置100の動作を統括して制御する制御部140を備える。この制御部140は、基板処理装置100に設けられた各種センサの検出結果に応じた制御信号を各部に向けて出力することで、基板処理装置100の動作を統括して制御する。
In addition, the
(プッシャー装置)
次に、各リニアトランスポータ126、127から研磨装置10A〜10Dへと基板Wを受け渡すためのプッシャー装置20について説明する。プッシャー装置20は、図1には示されていないが、各搬送位置TP2〜TP7の近傍に配置されている。
図2に示すように、プッシャー装置20は、リニアトランスポータ126、127が搬送した処理前の基板Wを、トップリング11に向けて押し付ける装置である。プッシャー装置20は、ガイドステージ21と、プッシュステージ22と、シャフト23aと、調芯機構24と、トップリングガイド25と、上側シリンダ26と、下側シリンダ27と、衝撃緩和機構28と、光学センサ50と、を備えている。
(Pusher device)
Next, the
As shown in FIG. 2, the
ガイドステージ21は、トップリングガイド25を支持する。プッシュステージ22は、リニアトランスポータ126、127が搬送した基板Wが一時的に載置されるトレイ40を押し上げる。ガイドステージ21およびプッシュステージ22は、鉛直に設置されたシャフト23aの上端部に取り付けられている。
The
シャフト23aの上部には、スライド軸受23bを介して昇降自在に軸受ケース23cが取り付けられ、該軸受ケース23cに調芯機構24を介してガイドステージ21が設置されている。軸受ケース23cとシャフト23aとの間にはコイルスプリング23hが配置されている。このコイルスプリング23hにより、軸受ケース23cがシャフト23aに対して上方に付勢されている。調芯機構24は、トップリングガイド25の位置を合わせるための機構であり、トップリングガイド25を水平方向に移動させることができる。
A bearing
また、シャフト23aの上端部からプッシュロッド23dが突出している。プッシュロッド23dは、ガイドステージ21の中央部を貫通して上方に突出し、その上端部にプッシュステージ22が設置されている。プッシュロッド23dは、ガイドステージ21によって、スライド軸受23eを介して昇降自在に支持されている。一方、シャフト23aは、固定側部材23iに取り付けられた軸受ケース23fに対して、スライド軸受23gにより昇降自在に支持されている。
A
シャフト23aの下端部は上側シリンダ26に連結されている。上側シリンダ26は、シャフト23aを介してプッシュステージ22を昇降させる。上側シリンダ26には、プッシュステージ22の昇降時の位置確認を行うリミットセンサ26a、26bが設置されている。また、上側シリンダ26の下端部にはシャフト26cが連結され、該シャフト26cの下端部は、固定側部材23iに取り付けられた下側シリンダ27に連結されている。下側シリンダ27は、シャフト26cを介して上側シリンダ26を昇降させることで、ガイドステージ21、トップリングガイド25及びプッシュステージ22を一体に昇降させる。下側シリンダ27には、シャフト26cの昇降時の位置確認を行うリミットセンサ27a、27bが設置されている。また、軸受ケース23fの下端部にクッション部材28aが設けられると共に、上側シリンダ26の上端部に板状のストッパー部材28bが設置され、これらで衝撃緩和機構28が構成されている。この衝撃緩和機構28により、トップリングガイド25が上昇してトップリング11にアクセスする際の高さ方向の位置決めと衝撃の吸収が行われる。
A lower end portion of the shaft 23 a is connected to the
プッシュステージ22上には、トレイ40が載置される。トレイ40は、トップリングガイド25の内周より若干小さい外径寸法を有するリング状の平板部材であり、その上面に基板Wを載置することができる。なお、図2に示すリニアトランスポータ126若しくはリニアトランスポータ127は、基板Wが載置されたトレイ40を、他所からプッシャー装置20の位置まで水平に搬送してプッシュステージ22に渡す役割を果たしている。
A
トップリングガイド25は、トップリング11のリテーナリング13に嵌合するガイド部材である。トップリングガイド25の外周縁には、上方に向けて突出するガイド部25aが形成されている。ガイド部25aは、リテーナリング13と嵌合することで、トップリング11のプッシャー装置20に対する位置を決める役割を果たしている。
The
光学センサ50は、トップリングガイド25内に設置された投光部51と、ガイドステージ21に設置された受光部52と、を備えている。投光部51は受光部52に向けてセンサ光を出射する。
トレイ40に基板Wが着座すると、基板Wの外周部が投光部51と受光部52とを結ぶ直線上に位置して、投光部51からのセンサ光が遮断される。これにより、光学センサ50は、基板Wの着座を検知可能となっている。
The optical sensor 50 includes a
When the substrate W is seated on the
(トップリング)
次に、基板Wを保持して、これを研磨パッド32に押圧するトップリング11の構成について説明する。図3に示すように、トップリング11は、基板Wを研磨パッド32に対して押圧するキャリア12と、研磨パッド32を直接押圧するリテーナリング13と、メンブレン(弾性膜)14と、エアバッグ15と、を備えている。
(Top ring)
Next, the configuration of the
キャリア12は、円盤状に形成されている。キャリア12は、エンジニアリングプラスティック(例えば、PEEK)などの樹脂により形成されている。リテーナリング13は、環状に形成され、キャリア12の外周(メンブレン14の外周)に取り付けられている。
メンブレン14は、トップリング11の下面に設置され、基板Wの裏面に当接する。メンブレン14は、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材によって形成されている。
The
The
メンブレン14は同心状の複数の隔壁14aを有し、これら隔壁14aによって、メンブレン14の上面とキャリア12の下面との間に円形状のセンター室S1、環状のリプル室S2、環状のアウター室S3、環状のエッジ室S4が形成されている。すなわち、キャリア12の中心部にセンター室S1が形成され、中心から外周方向に向かって、順次、同心状に、リプル室S2、アウター室S3、エッジ室S4が形成されている。メンブレン14のうち、リプル室S2に面する部分には、このメンブレン14を貫通する貫通孔14bが形成されている。貫通孔14bは、メンブレン14が基板Wを吸着するための吸着孔として用いられる。
The
キャリア12内には、センター室S1に連通する流路12a、リプル室S2に連通する流路12b、アウター室S3に連通する流路12c、エッジ室S4に連通する流路12dがそれぞれ形成されている。各流路12a〜12dは、ロータリージョイント16を介して、流路16a〜16dにそれぞれ接続されている。
In the
エアバッグ15は、弾性の膜状部材によって袋状に形成されており、リテーナリング13の直上に配置されている。エアバッグ15内の空間(以下、リテーナリング加圧室S5という)は、トップリング11内に形成された流路11aおよびロータリージョイント16を介して、流路16eに接続されている。
The
流路16a〜16eはそれぞれ、制御部17に接続されている。制御部17には、バルブや圧力レギュレータなどの圧力調整部、CPUなどの演算部、ROMなどのメモリ部が含まれている。なお、制御部17のメモリ部には、後述する異常検出方法を実行するためのプログラムが記憶されており、制御部17の演算部はこのプログラムをロードして実行することができる。
制御部17は、圧力調整部を作動させて、センター室S1、リプル室S2、アウター室S3、エッジ室S4およびリテーナリング加圧室S5に供給する圧力流体の圧力を調整する。また、流路16a〜16eには、それぞれ圧力センサP1〜P5が設置されている。これらの圧力センサP1〜P5は、正圧および負圧の両者を測定可能な連成タイプの圧力センサなどである。なお、これに限られず、正圧用の圧力センサおよび負圧用の圧力センサを組み合わせることで、正圧と負圧の両者を測定してもよい。
The
The
圧力センサP5は、流路16e内の圧力、すなわちエアバッグ15内に形成されたリテーナリング加圧室S5内の圧力を測定することができる。同様に、圧力センサP1〜P4は、流路16a〜16d内の圧力、すなわち各室S1〜S4内の圧力をそれぞれ測定することができる。
The pressure sensor P5 can measure the pressure in the
トップリング11では、センター室S1、リプル室S2、アウター室S3、エッジ室S4およびリテーナリング加圧室S5に供給する流体の圧力を、制御部17によってそれぞれ独立に調整することができる。このような構造により、基板Wを研磨パッド32に押圧する押圧力を基板Wの領域毎に調整でき、かつリテーナリング13が研磨パッド32を押圧する押圧力を調整できる。
In the
次に、以上のように構成された基板処理装置100による処理基板の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing a processed substrate by the
(処理基板の製造方法)
基板処理装置100によって処理基板を製造する際、まず、搬送ロボット113がフロントロード部111から基板Wを取り出す(図1参照)。
次に、リニアトランスポータ126が搬送ロボット113から未処理の基板Wを受け取り、搬送位置TP2において、この基板Wを第1研磨装置10Aのトップリング11へと受け渡す。
なお、各搬送位置TP2〜TP7において行われる、リニアトランスポータ126、127から研磨装置10A〜10Dへの基板の受け渡し方法は、いずれも同様である。以下、この受け渡し方法について説明する。
(Processed substrate manufacturing method)
When a processed substrate is manufactured by the
Next, the
Note that the substrate transfer method from the
(基板受渡方法)
図4(a)〜(d)は、リニアトランスポータ126,127から研磨装置10のトップリング11へと正常に基板Wが受け渡された場合の動作を説明する概略図である。
受け渡しの際、まず、図4(a)に示すように、基板Wがトップリング11とプッシャー装置20との間で、リニアトランスポータ126若しくはリニアトランスポータ127により保持される。なお、図4(a)〜(d)において、リニアトランスポータ126、127および基板Wを一時的に保持するトレイ40の図示は省略されている。
(Substrate delivery method)
4A to 4D are schematic diagrams for explaining the operation when the substrate W is normally delivered from the
At the time of delivery, first, as shown in FIG. 4A, the substrate W is held between the
次に、図4(b)に示すように、プッシュステージ22およびトップリングガイド25等が、トップリング11に向けて移動する。このとき、リテーナリング13とトップリングガイド25のガイド部25aとが嵌合することで、トップリング11のプッシャー装置20に対する位置が決まる。この状態で、プッシュステージ22が基板Wをメンブレン14に向けて押し当て、メンブレン14の貫通孔14bから吸引することで、メンブレン14に基板Wが吸着される。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、図4(c)に示すように、トップリング11とプッシャー装置20とが、互いに離間する。
次に、エアバッグ15内にエアが供給される。これにより、図4(d)に示すように、エアバッグ15内の容積が膨張し、リテーナリング13が下降する。このようにリテーナリング13を下降させることで、基板Wがリテーナリング13の内側に位置することとなり、例えばトップリング11が研磨テーブル31に向けて高速で移動したとしても、基板Wの位置がずれてしまうのを抑えることができる。すなわち、リテーナリング13は、メンブレン14による基板Wの保持位置を安定させる役割を果たしている。
Next, as shown in FIG. 4C, the
Next, air is supplied into the
このように、トップリング11は、プッシャー装置20から基板Wを受け取り、その下面に基板Wを保持した状態で、受け渡し位置から研磨テーブル31の上方へと移動する。そして、トップリング11を下降させて基板Wを研磨パッド32に押圧する(図3参照)。このとき、トップリング11および研磨テーブル31をそれぞれ回転させ、研磨テーブル31の上方に設けられた研磨液供給ノズル(図示せず)から研磨パッド32上に研磨液を供給する。以上の動作により、基板Wが研磨パッド32に摺接されて、基板Wの表面が研磨される。
Thus, the
以上のような研磨工程が、各研磨装置10A〜10Dで繰り返された後、洗浄部130に設けられた第1搬送ユニット132Aによって、基板Wが第1洗浄ユニット131Aに搬送される。そして、研磨後の基板Wが、第1洗浄ユニット131Aによって洗浄される。同様に、基板Wは第2洗浄ユニット131Bによって洗浄される。洗浄された基板Wは、第2搬送ユニット32Bによって乾燥ユニット133に搬送されて、乾燥させられる。乾燥ユニット133で乾燥させられた基板は、搬送ロボット113によってフロントロード部111の基板カセットに戻される。以上の工程により、処理基板が製造される。
After the polishing process as described above is repeated in each polishing
(異常検出方法)
ここで、基板Wがプッシャー装置20からトップリング11へと正常に受け渡されなかった場合に、これを検知する異常検出方法について説明する。なお、この異常検出方法は、制御部17のメモリ部に記憶されたプログラムを、制御部17の演算部がロードすることで実行される。
図5(a)〜(d)は、プッシャー装置20からトップリング11へと、基板Wが正常に受け渡されなかった場合の動作を説明する図である。
(Abnormality detection method)
Here, an abnormality detection method for detecting when the substrate W is not normally delivered from the
FIGS. 5A to 5D are views for explaining the operation when the substrate W is not normally delivered from the
図5(a)は、基板Wがプッシャー装置20とトップリング11との間で、リニアトランスポータ126若しくはリニアトランスポータ127上で一時的に保持されている状態で、トップリング11と基板Wとの相対的な位置にずれが生じている場合を示している。この状態で受け渡しの動作を行うと、図5(b)、(c)に示すように、基板Wの一部がリテーナリング13の直下に位置してしまう場合がある。
FIG. 5A shows a state where the substrate W is temporarily held on the
さらに、図5(c)の状態でエアバッグ15内にエアが供給され、リテーナリング13が下降しようとすると、基板Wがメンブレン14に保持された状態で基板Wの一部が下方に押圧されることとなる。これにより、基板Wが変形若しくは破損したり、基板Wがメンブレン14から脱落してしまうおそれがある。そこで本実施形態では、エアバッグ15内の圧力の立ち上り時間に基づいて、このような異常を検知する。以下、図6を用いて詳細に説明する。
Further, when air is supplied into the
図6は、図4(a)〜(d)に示すように受け渡しが正常に行われた場合(データA)と、図5(a)〜(d)に示すように受け渡し異常が発生した場合(データB)と、の2つのデータを示すグラフである。図6に示すグラフのうち、横軸は時間(秒)を示しており、立軸はエアバッグ15内の圧力を示している。また、圧力が+の場合は正圧、圧力が−の場合は負圧をそれぞれ示している。データAとデータBとでは、エアバッグ15内に供給するエアの流量(単位時間あたりにエアバッグ15内に流入するエアの量)が等しい。エアバッグ15内に供給されたエアの量は、エアバッグ15内へのエアの供給開始後の時間の経過に比例する。
なお、図6のデータでは、エアバッグ15内に連通している流路16e内の圧力を、圧力センサP5が検出することで、エアバッグ15内の圧力を検出している。
FIG. 6 shows a case where the delivery is normally performed as shown in FIGS. 4A to 4D (data A) and a case where a delivery abnormality occurs as shown in FIGS. 5A to 5D. It is a graph which shows two data of (data B). In the graph shown in FIG. 6, the horizontal axis indicates time (seconds), and the vertical axis indicates the pressure in the
In the data of FIG. 6, the pressure in the
図6に示す時刻T1は、エアバッグ15内にエアの供給を開始した時刻である。時刻T2Aは、データAにおいて、エアバッグ15内の圧力がゼロの近傍から立ち上がり始めた時刻である。時刻T2Bは、データBにおいて、エアバッグ15内の圧力がゼロの近傍から立ち上がり始めた時刻である。ΔTAは、時刻T1から時刻T2Aまでの間の時間差である。ΔTBは、時刻T1から時刻T2Bまでの間の時間差である。
A time T1 shown in FIG. 6 is a time when the supply of air into the
図6に示すように、時刻T1より前の時点では、エアバッグ内15の圧力が負圧となっている。これは、リテーナリング13を、その自重に抗って上昇させておくために、エアバッグ15内を負圧にしていることによる。
データAおよびデータBの両者とも、時刻T1から時刻T1’の間では、圧力が負圧からゼロに向けて増大している。これは、時刻T1に、エアバッグ15内へのエアの供給が開始され、エアバッグ15内の負圧が徐々に解消される様子を表している。
As shown in FIG. 6, at the time before time T1, the pressure in the
In both data A and data B, the pressure increases from negative pressure toward zero from time T1 to time T1 ′. This represents a state in which supply of air into the
時刻T1’以降の約1.5秒の間、圧力がゼロの近傍で安定しているのは、エアバッグ15内へのエアの供給に伴ってエアバッグ15が膨張する様子を表している。すなわち、この区間では、エアが供給された分だけエアバッグ15の内容積が増大するため、エアバッグ15内の圧力がほとんど変化しない。
その後、時刻T2A若しくはT2Bにおいて圧力が増大するのは、エアバッグ15の内容積の増大が停止した状態で、引き続きエアバッグ15内にエアが供給されることで、エアバッグ15内の圧力が高まるためである。
The fact that the pressure is stable in the vicinity of zero for about 1.5 seconds after the time T1 ′ represents a state in which the
Thereafter, the pressure increases at time T2 A or T2 B when the increase in the internal volume of the
ここで、時刻T1’の後で圧力が立ち上がる時刻は、データAとデータBとで大きく異なっている。より詳しくは、ΔTBがΔTAよりも約1秒短くなっている。これは、データBが受け渡し状態の異常が発生した場合のデータであり、図5(d)に示すように、基板Wがリテーナリング13の下降を妨げていることによる。つまり、リテーナリング13が正常に下降した場合(データA)と比較して、エアバッグ15の膨張が停止する時刻が早いためである。
Here, the time when the pressure rises after time T1 ′ is greatly different between data A and data B. More specifically, ΔT B is shorter than ΔT A by about 1 second. This is data when data B is abnormal in the delivery state. This is because the substrate W prevents the
以上のことから、図5(a)〜(d)に示すような受け渡し状態の異常が発生した場合には、エアバッグ15内へのエアの供給を開始してから、エアバッグ15内の圧力が立ち上がるまでの時間(以下、ΔTと記す)が短くなる。
そこで本実施形態では、制御部17が、ΔTに基づいて基板Wの受け渡し状態の異常を検出する。詳しくは、予め設定された正常時におけるΔTの値(以下、ΔTsetと記す)と、実際に測定されたΔTの値(以下、ΔTiと記す)と、を比較する。そして、ΔTset−ΔTiの値が所定の閾値(例えば0.5秒)よりも大きい場合に、受け渡し状態の異常が発生したと判定する。
From the above, when an abnormality in the delivery state as shown in FIGS. 5A to 5D occurs, the pressure in the
Therefore, in the present embodiment, the
本実施形態によれば、圧力センサP5によるエアバッグ15内の圧力の測定結果によって、基板Wの受け渡し状態の異常を検出することができる。これにより、例えば基板Wの位置を検出するためのセンサなどを用いたりせずに、簡易な構成によって上記異常を検出することが可能となる。
According to the present embodiment, an abnormality in the delivery state of the substrate W can be detected from the measurement result of the pressure in the
また、受け渡し状態の異常が発生したと判定した場合、制御部17は、例えばエアバッグ15内へのエアの供給を停止する。これにより、基板Wが変形若しくは破損したり、破損した基板Wの破片などによって周辺の装置が故障したりすることを抑止することができる。
また、受け渡し状態の異常が発生したと判定した場合、制御部17は、基板処理装置100全体の稼働を停止してもよい。これにより、例えば破損した基板Wによって基板処理装置100が不意に故障してしまうことなどを抑止することができる。
Further, when it is determined that an abnormality in the delivery state has occurred, the
Further, when it is determined that a delivery state abnormality has occurred, the
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、前記実施形態では、制御部17が受け渡し状態の異常を検出したが、異常を検出する制御部の構成、配置などは適宜変更することができる。例えば、基板処理装置100全体の動作を統括して制御する制御部140が、受け渡し状態の異常を検出してもよい。
For example, in the embodiment, the
また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the constituent elements in the above-described embodiments can be appropriately replaced with known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the above-described embodiments and modifications may be appropriately combined.
10、10A〜10D…研磨装置 11…トップリング 13…リテーナリング 15…エアバッグ 17…制御部 20…プッシャー装置 32…研磨部材 W…基板(ウエハ) 100…基板処理装置 P5…圧力センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記トップリングに向けて前記基板を受け渡すプッシャー装置と、
前記トップリングに保持された前記基板を研磨する研磨部材と、
前記エアバッグ内の圧力を検出する圧力センサと、
前記エアバッグ内へのエアの供給が開始されてから、前記エアバッグ内の圧力が立ち上がるまでの時間に基づき、前記プッシャー装置から前記トップリングへの前記基板の受け渡し状態の異常を検出する制御部と、を備える研磨装置。 A retainer ring and a top ring for holding the substrate, including a retainer ring and an airbag for raising and lowering the retainer ring;
A pusher device for delivering the substrate toward the top ring;
A polishing member for polishing the substrate held by the top ring;
A pressure sensor for detecting the pressure in the airbag;
A control unit that detects an abnormality in the state of delivery of the substrate from the pusher device to the top ring based on the time from when the supply of air into the airbag is started until the pressure within the airbag rises. A polishing apparatus comprising:
前記トップリングが備えるエアバッグ内へのエアの供給が開始されてから、前記エアバッグ内の圧力が立ち上がるまでの時間に基づき、前記プッシャー装置から前記トップリングへの基板の受け渡し状態の異常を検出する、異常検出方法。 An abnormality detection method for detecting an abnormality in a delivery state when the pusher device delivers a substrate toward the top ring,
Based on the time from the start of the supply of air into the airbag provided in the top ring until the pressure in the airbag rises, an abnormality in the delivery state of the substrate from the pusher device to the top ring is detected. An abnormal detection method.
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---|---|---|---|---|
US20210008684A1 (en) * | 2019-07-12 | 2021-01-14 | Ebara Corporation | Substrate processing apparatus and storage medium |
CN113524020A (en) * | 2020-04-16 | 2021-10-22 | 应用材料公司 | High-throughput polishing module and modular polishing system |
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