JP2019181689A - Polishing device and substrate processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨装置及び基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a polishing apparatus and a substrate processing apparatus.
従来、シリコンウエハ等の基板を処理する基板処理装置の一つとして、CPM(Chemical Mechanical Polishing)装置が知られている。この基板処理装置は、基板を研磨する研磨部(研磨装置)と、基板を洗浄する洗浄部と、を備える。研磨装置は、特許文献1に示されるように、研磨テーブルと、トップリングとも称される研磨ヘッドとを含んで構成されている。研磨テーブルには、回転するその上面に研磨パッドが貼設されている。
Conventionally, a CPM (Chemical Mechanical Polishing) apparatus is known as one of substrate processing apparatuses for processing a substrate such as a silicon wafer. The substrate processing apparatus includes a polishing unit (polishing device) that polishes a substrate and a cleaning unit that cleans the substrate. As shown in
このような研磨装置においては、研磨パッドを貼設して回転している研磨テーブル上に、研磨液ノズルからシリカ(SiO2)やセリア(CeO2)等の砥粒を含んだ砥液(液体)が供給されるとともに、その研磨テーブル(研磨パッド)上に、研磨ヘッドの下面に保持されている基板が回転しながら押圧される。この押圧により、研磨パッド面に当接されている基板面は、砥液存在下における研磨テーブル及び研磨ヘッドの両回転により、所望の平坦面に生成される。 In such a polishing apparatus, a polishing liquid (liquid) containing abrasive grains such as silica (SiO 2 ) and ceria (CeO 2 ) from a polishing liquid nozzle on a rotating polishing table with a polishing pad attached thereto. ) And the substrate held on the lower surface of the polishing head is pressed while rotating on the polishing table (polishing pad). By this pressing, the substrate surface in contact with the polishing pad surface is generated on a desired flat surface by both rotation of the polishing table and the polishing head in the presence of the abrasive liquid.
所望の平坦面に生成された基板は、洗浄部に搬送されて洗浄処理される。基板が搬送された後の研磨パッドの上面には、窒素ガス等の不活性ガスを含むガス混合液がアトマイザーノズルから供給される。これにより、研磨パッド面は清掃され、次の基板の研磨に供される。このような研磨工程において、研磨テーブル上には、研磨液ノズルから供給された研磨液、アトマイザーノズルから供給されたガス混合液及び研磨によって生じた研磨屑が存在する。この研磨屑を含んだ液体を処理するために、研磨装置には、排水排気構造が備えられている。 The substrate generated on the desired flat surface is transported to the cleaning unit and cleaned. A gas mixture containing an inert gas such as nitrogen gas is supplied from the atomizer nozzle to the upper surface of the polishing pad after the substrate is transferred. Thereby, the polishing pad surface is cleaned and used for polishing the next substrate. In such a polishing process, the polishing liquid supplied from the polishing liquid nozzle, the gas mixture supplied from the atomizer nozzle, and polishing waste generated by polishing exist on the polishing table. In order to process the liquid containing the polishing debris, the polishing apparatus is provided with a drainage exhaust structure.
特許文献1の研磨装置に備えられている排水排気構造は、砥液受けパン(液体受け部材)と気液分離器とを含んで構成されている。この砥液受けパンは、研磨テーブルの外周近くに設けられていて、研磨テーブルの回転により落下して来る液体を受け入れられるように構成されている。また、この気液分離器は、砥液受けパンに受け入れられた液体を導入し、その導入した液体を落下させる途中で、気液を分離できるように構成されている。
The drainage / exhaust structure provided in the polishing apparatus of
しかしながら、従来の排水排気構造は、研磨テーブルの外周近くに砥液受けパンを設け、その砥液受けパンで研磨テーブルの回転により移動・落下して来る研磨屑を含んだ液体を単に受け入れられるように構成されている。このため、研磨テーブル上から液体をより積極的に砥液受けパンに排出できるようにすることが望まれていた。研磨テーブル上から液体をより積極的に排出できるようにすると、研磨テーブルの周りに存在するミスト等も速やかに排出でき、研磨テーブル周りのクリーン状態を向上できる。 However, the conventional drainage / exhaust structure is provided with a polishing liquid receiving pan near the outer periphery of the polishing table so that the abrasive liquid receiving pan can simply receive liquid containing polishing debris that is moved and dropped by the rotation of the polishing table. It is configured. For this reason, it has been desired that the liquid can be more positively discharged from the polishing table to the abrasive liquid receiving pan. If the liquid can be more actively discharged from the polishing table, mist and the like existing around the polishing table can be discharged quickly, and the clean state around the polishing table can be improved.
本発明は、上記要望に応えるためになされたものであって、その目的は、研磨テーブル上に存在する液体を積極的に排出できる研磨装置及びその研磨装置を備えた基板処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in response to the above-mentioned demands, and an object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of positively discharging the liquid existing on the polishing table and a substrate processing apparatus including the polishing apparatus. It is in.
(1)本発明の一態様に係る研磨装置は、上面に液体が供給され、中心軸回りに回転する研磨テーブルと、前記研磨テーブルの周縁部の下方に配置された環状の液体受け部材と、前記研磨テーブルの周縁部に取り付けられ、下端部が前記液体受け部材に向かって延在する筒状の水切り部材と、を有する。 (1) A polishing apparatus according to an aspect of the present invention includes a polishing table that is supplied with liquid on an upper surface and rotates about a central axis, and an annular liquid receiving member that is disposed below a peripheral edge of the polishing table; A cylindrical draining member attached to the peripheral edge of the polishing table and having a lower end extending toward the liquid receiving member.
(2)上記(1)に記載された研磨装置であって、前記液体受け部材は、前記水切り部材の下端部よりも径方向内側に配置された内周壁を有し、前記水切り部材の下端部は、前記内周壁の上端部よりも下方に延在してもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載された研磨装置であって、前記研磨テーブルの周縁部には、前記水切り部材を取り付ける段差が形成され、前記水切り部材は、ボルトを介して前記段差の底面に取り付けられ、前記水切り部材と前記段差の側面との径方向における隙間をシールする第1シール部材と、前記ボルトが挿通される前記水切り部材の挿通孔をシールする第2シール部材と、を有してもよい。
(4)上記(1)〜(3)に記載された研磨装置であって、前記水切り部材よりも径方向外側に配置されると共に、前記研磨テーブルの上面に向かうに従って前記水切り部材との径方向における隙間が徐々に小さくなるカバー部材と、前記液体受け部材を介して気体を吸引し、当該気体に含まれる液体を分離する気液分離装置と、を有し、前記気液分離装置は、前記水切り部材と前記カバー部材との間に形成される隙間を吸引経路としてもよい。
(5)上記(4)に記載された研磨装置であって、前記カバー部材は、前記液体受け部材の外周壁と隙間をあけて配置されており、前記カバー部材と前記外周壁との隙間寸法は、前記カバー部材と前記水切り部材の上端部との隙間寸法よりも小さくてもよい。
(6)上記(4)または(5)に記載された研磨装置であって、前記カバーは、上下方向に移動可能であってもよい。
(2) The polishing apparatus according to (1), wherein the liquid receiving member has an inner peripheral wall disposed radially inward of a lower end portion of the draining member, and a lower end portion of the draining member May extend below the upper end of the inner peripheral wall.
(3) In the polishing apparatus described in the above (1) or (2), a step for attaching the draining member is formed on a peripheral portion of the polishing table, and the draining member is inserted through a bolt. A first seal member attached to the bottom surface of the step and sealing a radial gap between the draining member and the side surface of the step; a second seal member sealing the insertion hole of the draining member through which the bolt is inserted; You may have.
(4) The polishing apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the polishing apparatus is disposed radially outward from the draining member and is radially with the draining member toward the upper surface of the polishing table. And a gas-liquid separation device that sucks gas through the liquid receiving member and separates the liquid contained in the gas, and the gas-liquid separation device includes: A gap formed between the draining member and the cover member may be used as the suction path.
(5) The polishing apparatus according to (4), wherein the cover member is disposed with a gap from an outer peripheral wall of the liquid receiving member, and a gap dimension between the cover member and the outer peripheral wall. May be smaller than the gap size between the cover member and the upper end of the draining member.
(6) In the polishing apparatus described in (4) or (5) above, the cover may be movable in the vertical direction.
(7)本発明の一態様に係る基板処理装置は、基板を研磨する研磨部と、前記研磨部で研磨した前記基板を洗浄する洗浄部と、を有する基板処理装置であって、前記研磨部は、上記(1)〜(6)に記載の研磨装置を備える。 (7) The substrate processing apparatus which concerns on 1 aspect of this invention is a substrate processing apparatus which has the grinding | polishing part which grind | polishes a board | substrate, and the washing | cleaning part which wash | cleans the said board | substrate grind | polished by the said grinding | polishing part, Comprising: The said grinding | polishing part Includes the polishing apparatus according to the above (1) to (6).
上記本発明の態様によれば、研磨テーブルの周縁部に、下端部が液体受け部材に向けて延在する筒状の水切り部材が設けられているので、研磨テーブルの上面から液体を効率よく液体受け部材に導くことができ、研磨テーブル周りのクリーン状態の向上を図ることができる。 According to the above aspect of the present invention, since the cylindrical draining member whose lower end extends toward the liquid receiving member is provided at the peripheral edge of the polishing table, the liquid can be efficiently discharged from the upper surface of the polishing table. It can be guided to the receiving member, and the clean state around the polishing table can be improved.
以下、本発明の一実施形態に係る研磨装置及び基板処理装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、省略した部分がある。 Hereinafter, a polishing apparatus and a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are described by way of example in order to better understand the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, the main part may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of the respective components are the same as the actual ones. Not necessarily. In addition, in order to make the features of the present invention easier to understand, some parts are omitted for convenience.
(研磨装置)
図1は、一実施形態に係る研磨装置が備える研磨テーブル1及びその周辺構造の構成図である。図2は、図1のA部の拡大図である。
この研磨装置は、シリコンウエハ等の半導体基板を処理する基板処理装置(後述)の一部に組み込まれている。この研磨装置は、研磨テーブル1とトップリングなどを備えて構成されるが、ここでは、研磨テーブル1の部分のみ示されている。
以下の説明では、基板処理装置の説明の前に、本発明の要部である研磨装置の研磨テーブル1及びその周辺構造(排水排気構造10)について説明する。
(Polishing equipment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a polishing table 1 and its peripheral structure provided in a polishing apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
This polishing apparatus is incorporated in a part of a substrate processing apparatus (described later) for processing a semiconductor substrate such as a silicon wafer. This polishing apparatus includes a polishing table 1 and a top ring, but only the portion of the polishing table 1 is shown here.
In the following description, the polishing table 1 and its peripheral structure (drainage exhaust structure 10) of the polishing apparatus, which is the main part of the present invention, will be described before the description of the substrate processing apparatus.
図1に示される研磨テーブル1は、上面の平面形状が円形に形成されていて、当該円形の中心を通る中心軸L回りに回転する。この研磨テーブル1は、上面側に位置するテーブル2と、そのテーブル2が積層されるテーブルベース3と、を有する。なお、テーブル2の上面には、研磨パッドが貼設されるが、ここでは省略されている。研磨パッドには、後述のテーブル2に設けられるセンサ孔2gに対応した開口が形成される。
The polishing table 1 shown in FIG. 1 has a top surface formed in a circular shape and rotates around a central axis L passing through the center of the circular shape. The polishing table 1 includes a table 2 positioned on the upper surface side, and a
テーブル2の材質は、熱の伝導性や加工の容易性等から選定され、例えばステンレス製やセラミックス製、あるいはアルミニウム合金製とされる。このテーブル2は、上側に位置する第1テーブル部2aと、第1テーブル部2aの下側に位置する第2テーブル部2bと、が上下で接合されることで形成される。
The material of the table 2 is selected based on thermal conductivity, ease of processing, and the like, and is made of, for example, stainless steel, ceramics, or aluminum alloy. The table 2 is formed by vertically joining a
第2テーブル部2bには、熱媒体流路4が形成されている。熱媒体流路4は、第2テーブル部2bの上面で、かつ、その上面全部を略網羅するように形成された凹条溝である。
第1テーブル部2aは、第2テーブル部2bの上面に接合され、熱媒体流路4の凹条溝の上面開口を閉塞する板体(蓋体)である。この熱媒体流路4には、後述するロータリージョイント9a側からシャフト9を介して熱媒体(温調水など)が供給される。
A heat medium flow path 4 is formed in the
The
テーブル2の周縁部の上面側には、段差2cが設けられている。この段差2cの深さは、排水排気構造10の構成部材の一つであるフリンガー11(水切り部材)の厚さ、及びそのフリンガー11とテーブル2とをテーブルベース3に取り付けるためのボルト2dの頭部高さの合計が第1テーブル部2aの上面位置より下方になるように決められている。
On the upper surface side of the peripheral edge of the table 2, a step 2c is provided. The depth of the step 2c is the thickness of the flinger 11 (draining member) which is one of the constituent members of the
図2に示すように、ボルト2dの頭部とフリンガー11との間には、シールワッシャ2d1(第2シール部材)が挟み込まれる。シールワッシャ2d1は、ボルト2dが挿通されるフリンガー11の挿通孔を介してテーブル2上の液体がテーブルベース3側に侵入するのを防止する。
As shown in FIG. 2, a
テーブル2に設けられる段差2cの側面には、径方向内側に窪む凹条溝が設けられ、この凹条溝にはOリング2e(第1シール部材)が配置されている。Oリング2eは、段差2cに取り付けられたフリンガー11の内端面に当接する。Oリング2eは、フリンガー11と段差2cの側面との径方向における隙間をシールし、当該隙間を介してテーブル2上の液体がテーブルベース3側に侵入するのを防止する。
The side surface of the step 2c provided on the table 2 is provided with a concave groove recessed inward in the radial direction, and an O-
図1に戻り、テーブル2の下面には、1個または、互いに所定の間隔を保って複数のノックピン穴2fが設けられている。なお、図1では、複数(例えば三個)のノックピン穴2fのうち、一個のノックピン穴2fのみが示されている。このノックピン穴2fの設置個所は、後述のテーブルベース3に設けられているノックピン3bに対応している。また、テーブル2には、中心軸Lから径方向に離れた位置に、上下方向に貫通するセンサ孔2gが設けられている。
Returning to FIG. 1, one or a plurality of knock pin holes 2 f are provided on the lower surface of the table 2 at predetermined intervals. In FIG. 1, only one
テーブルベース3は、十分な剛性を有する材質、例えばアルミニウム合金製からなり、その上面、すなわち、テーブル2の底面と接する面は、そのテーブル2と同様の円形に形成されている。また、このテーブルベース3を正面側から見たときは、逆台形に形成されている。そして、このテーブルベース3の底面側で、かつ、ボルト2dの締結位置より径方向内側には、下方に向けて突出した水切り用突起3aが一体的に形成されている。
The
テーブルベース3の上面には、1個または、互いに所定の間隔を保って複数のノックピン3bがテーブル2に向けて突出するように植設されている。なお、図1では、複数(例えば三個)のノックピン3bのうち、一個のノックピン3bのみが示されている。これらノックピン3bは、上述したテーブル2に設けられているノックピン穴2fに対向して設けられている。テーブル2及びテーブルベース3は、ノックピン3bがノックピン穴2fに挿入されることで位置決めされ、また、フリンガー11と共にボルト2dによって互いに締結されることで、中心軸L回りに回転可能に一体化されている。
One or a plurality of
また、テーブルベース3には、センサ取付部3cが設けられている。このセンサ取付部3cは、テーブル2のノックピン穴2fにテーブルベース3のノックピン3bが挿入され、両者が位置決めされて積層したときに、テーブル2に設けられているセンサ孔2gに対向する位置に設けられている。このセンサ取付部3cには、研磨テーブル1で研磨処理される基板(図示せず)の平坦面状体を検出するウエハ膜検知器5が取り付けられる。
The
また、テーブルベース3の底面の中央部分には、フランジ6が接続されている。フランジ6は、筒状体からなり、上端部がボルト6aを用いてテーブルベース3に固定されている。このフランジ6の軸方向における長さは、テーブルベース3に取り付けられるウエハ膜検知器5の下端位置よりも下方まで延在する長さに決められている。したがって、このフランジ6は、テーブルベース3にウエハ膜検知器5を設置するためのスペースを確保する役目をも有している。
A
フランジ6の下端部には、モーター7が接続されている。モーター7は、中空のモーター回転軸7aを有していて、そのモーター回転軸7aの上端部がフランジ6の下端部とボルト6bを用いて固定されている。また、このモーター7のモーターケーシング7bは、研磨装置の固定側のフレーム8に固定されている。すなわち、研磨テーブル1は、モーター7及びフランジ6を介してフレーム8に支持されている。そして、研磨テーブル1は、モーター7が回転駆動すると、中心軸L回りに回転することができる。
A
研磨テーブル1の底面部中央には、モーター7の中空のモーター回転軸7aを通過するシャフト9の上端部が接続されている。このシャフト9の下端部は、モーター回転軸7aの下端部に固定された冷却水フランジ9eを介してロータリージョイント9aのロータリージョイント回転軸9dに接続されている。したがって、ロータリージョイント9aより上側のシャフト9は、テーブル2と共に回転することができる。
Connected to the center of the bottom surface of the polishing table 1 is an upper end of a shaft 9 that passes through a hollow
ロータリージョイント9aには、シャフト9側に熱媒体を供給する熱媒体供給配管9bと、シャフト9側から排出されてくる熱媒体を戻す熱媒体戻し配管9cとが接続されている。また、シャフト9内には、図示しないが、シャフト9に供給されてきた熱媒体をテーブル2内の熱媒体流路4の一端に供給する管路と、熱媒体流路4の他端から排出されてくる熱媒体をロータリージョイント9a側に戻す管路とが形成されている。
A heat
したがって、ロータリージョイント9aの熱媒体供給配管9bに熱媒体を供給すると、その供給された熱媒体は、テーブル2内の熱媒体流路4を通過して再びロータリージョイント9aの熱媒体戻し配管9cに戻って来る。このように、ロータリージョイント9aを介して熱媒体を供給することで、テーブル2が回転していてもその上面を所望の温度に調整することができる。
Therefore, when a heat medium is supplied to the heat
次に、排水排気構造10について、図3及び図4も参照しながら説明する。
排水排気構造10は、図2に示すように、フリンガー11(水切り部材)と、カバー20(カバー部材)と、砥液受け30(液体受け部材)と、気液分離装置40(図1参照)とで構成されている。
Next, the drainage /
As shown in FIG. 2, the drainage /
フリンガー11は、上述したように、テーブル2の段差2cに設けられるもので、その全体形状は、テーブル2の全側面を覆うことができる円筒状に形成されている。そして、フリンガー11の縦断面形状は、L字の天地を逆にした形態で、その形態の上部の屈曲した部分が、テーブル2の段差2cに取り付けられるようになっている。また、その屈曲した部分から垂直に下がった部分の長さは、テーブルベース3に設けられている水切り用突起3aの下端位置よりも下方に延在するように決められている。
As described above, the
カバー20は、図示しない研磨装置の固定フレーム側に設けられ、その全体形状は、フリンガー11よりも径方向外側の位置で、そのフリンガー11の全側面を覆うことができる円筒状に形成されている。カバー20は、研磨テーブル1の上面に向かうに従ってフリンガー11との径方向における隙間が徐々に小さくなるように形成されている。具体的には、研磨テーブル1の上面における隙間寸法をS1とし、フリンガー11の下端部における隙間寸法をS2としたときに、S1<S2の関係を有する。
The
すなわち、カバー20は、フリンガー11から径方向外側に所定距離離れて位置するとともに、その内周側は、筒状の中心側に少し傾くように傾斜(縮径)している。また、この筒状のカバー20の軸方向における長さは、フリンガー11の屈曲した部分から垂直に下がった部分の長さよりも十分に長くなっている。したがって、フリンガー11とカバー20との間に形成される隙間は、上方に行くにしたがって狭くなる、一種のオリフィス構造を形成している。
That is, the
このカバー20は、二点鎖線で示されるように、上下方向(軸方向)に移動可能とされている。この上下方向の移動は、図示しない研磨装置の固定フレーム側に設けられたアクチュエターで行われるが、手動で行うことも可能である。図2の実線は、カバー20が上方に移動した状態を示していて、テーブル2の上面側から排出される砥液やガス混合液を受け止めることができる状態となっている。他方、図2の二点鎖線は、カバー20が下方に移動した状態を示している。カバー20の下方への移動は、テーブル2に貼設された研磨パッドの交換や、トップリングとも称される研磨ヘッド及びテーブル2の保守作業等のときに行われる。
The
砥液受け30は、図示しない研磨装置の固定フレーム側に設けられ、上部が円環状に開口する樋31(図3参照)を有している。樋31の径方向外側の外周壁31aは、図2に示すように、カバー20の下端部よりも径方向外側に配置され、カバー20が上下いずれに移動したときであってもカバー20の下端部とオーバーラップできるようになっている。なお、カバー20が上方に移動したときの、カバー20と外周壁31aとの隙間寸法をS3とすると、S3<S1<S2の関係を有する。S3は、十分に小さくするとよい。これにより、樋31の内側への外気の流入が抑制され、後述する気液分離装置40の吸引効率が向上する。
また、後述する排気管45に接続されている図示しない排気処理装置(吸引装置)まで含めると、S3が小さい場合は外気が取り込まれるよりはモーター側の空気が取り込まれる。これにより、研磨液が矢印のようにほぼ真下に流れ落ちるため、モーター側に研磨液が回り込みにくくなり、さらに部材が締結されている部分の隙間にも研磨液が入り込みにくくなる。
The
Further, when an exhaust processing device (suction device) (not shown) connected to an
一方、樋31の径方向内側の内周壁31bは、フリンガー11の下端部よりも径方向内側に配置されている。フリンガー11の下端部は、内周壁31bの上端部よりも下方に延在しており、両者はオーバーラップしている。したがって、フリンガー11と砥液受け30の内周壁31bで一種のラビリンス構造を形成することができる。これにより、砥液受け30の内周壁31bよりも径方向内側、すなわちテーブルベース3の底面側に気液が回り込むことを防止できる。
On the other hand, the inner
図3に示すように、樋31の一部には、排液桝32が設けられていて、樋31中の砥液等の液体を集めることができるように構成されている。そして、ここに集められた液体は、排液桝32の底壁に設けられている排出管33を介して気液分離装置40に導けるように構成されている。なお、排液桝32の上部開口は、蓋部材32aによって閉塞されている。蓋部材32aは、排液桝32に設けられた取付孔32bに挿入される図示しない取付ピンを備える。
As shown in FIG. 3, a
気液分離装置40は、図4に示すように、内部に所定容量の空間を有し、その空間内に気液分離筒41が内蔵されている。この気液分離筒41は、上部が砥液受け30に接続されている排出管33の開口の周囲を囲むように取り付けられ、また、その開口と対向する箇所には傾斜した衝突板42が取り付けられている。さらに、この衝突板42と対向する気液分離筒41の箇所には、開口部43が設けられている。
As shown in FIG. 4, the gas-
衝突板42は、上部衝突板42aと下部衝突板42bとに分けられている。このうち、上部衝突板42aは、上端側が気液分離装置40の内壁側に固定され、下部衝突板42bは、その上部衝突板42aの下部側にスライド自在に取り付けられている。したがって、衝突板42は、砥液受け30の排出管33から排出されてくる気液混合体が衝突板42に当たる長さを調整することができる。
The
この気液分離装置40には、排液管44及び排気管45が設けられている。このうち、排液管44は、気液分離装置40の底部に設けられていて、気液分離装置40で分離された液体を図示しない排液処理装置に排出できるように構成されている。また、排気管45は、気液分離装置40の上部で、かつ、気液分離筒41の開口部43の設けられている側と反対側に設けられている。したがって、排気管45の位置は、開口部43の位置から最も距離が長いので排気管45に流れる気流に同伴される液体を少なくすることができる。
また、この排気管45は、図示しない排気処理装置(吸引装置)に接続されている。
The gas-
The
上記構成からなる研磨テーブル1でシリコンウエハ等の基板を研磨処理する際は、テーブル2の上面に研磨パッドが貼設される。また、トップリング(研磨ヘッド)の下面には、基板が取り付けられる。そして、モーター7が回転駆動すると、研磨パッドを貼設しているテーブル2は、フランジ6及びテーブルベース3を介して回転する。
When polishing a substrate such as a silicon wafer with the polishing table 1 having the above structure, a polishing pad is attached to the upper surface of the table 2. A substrate is attached to the lower surface of the top ring (polishing head). When the
研磨パッド上には、図示しない研磨液ノズルからシリカ(SiO2)やセリア(CeO2)等の砥粒を含んだ砥液が供給されるとともに、その砥液が供給されている研磨パッドの上面に、トップリングの下面に保持されている基板が回転しながら押圧される。この押圧により、研磨パッド面に当接されている基板面は、砥液存在下における研磨テーブル1及び研磨ヘッドの両回転により所望の平坦面に生成される。 A polishing liquid containing abrasive grains such as silica (SiO 2 ) and ceria (CeO 2 ) is supplied from a polishing liquid nozzle (not shown) onto the polishing pad, and the upper surface of the polishing pad to which the polishing liquid is supplied Then, the substrate held on the lower surface of the top ring is pressed while rotating. By this pressing, the substrate surface in contact with the polishing pad surface is generated on a desired flat surface by both rotation of the polishing table 1 and the polishing head in the presence of the abrasive liquid.
基板の研磨面が所望の平坦面、すなわち所望の膜厚に生成されたことがウエハ膜検知器5により検知されると、基板は、次の基板処理装置の洗浄装置に搬送されて洗浄処理される。基板が搬送された後の回転する研磨パッド上には、窒素ガス等の不活性ガスを含むガス混合液がアトマイザーノズル(図示せず)から供給される。これにより、研磨パッドの上面は清掃され、次の被研磨基板の研磨に供される。
When the
上述のように、研磨パッドを貼設して回転するテーブル2の上面には、研磨液ノズルから砥液が供給され、また、アトマイザーノズルからガス混合液が供給されるので、テーブル2の上面周囲からは、砥液、研磨屑を含む砥液、ガス混合液又は研磨屑を含むガス混合液、あるいはこれら液体のミストが排出される。なお、本発明で単に「液体」というときは、このような研磨テーブル1の上面から排出される各種のものを含んでいる。 As described above, the polishing liquid is supplied from the polishing liquid nozzle to the upper surface of the table 2 that is rotated by attaching the polishing pad, and the gas mixture is supplied from the atomizer nozzle. Is discharged from the abrasive liquid, the abrasive liquid containing polishing scraps, the gas mixed liquid or the gas mixed liquid including polishing scraps, or the mist of these liquids. In the present invention, the term “liquid” simply includes various types discharged from the upper surface of the polishing table 1.
研磨テーブル1のテーブル2の上面から排出される液体は、図2に矢印で示されるように、一部はフリンガー11の外周面に沿って落下し、一部はカバー20の内壁面に受け止められたのち、その内壁面に沿って落下して砥液受け30に受け入れられる。また、気液分離装置40は、フリンガー11とカバー20との間に形成される隙間を吸引流路としており、その隙間は一種のオリフィス構造を形成しているので、周囲よりも速い下降気流(流速)を発生している。したがって、テーブル2の上面から排出されようとしている液体は、そのオリフィス構造の箇所を通って、速やかに、かつ効率よく砥液受け30に移動することができる。これにより、研磨テーブル1の周りのクリーン状態をより向上させることができる。なお、フリンガー11及びカバー20における液体の移動をより円滑にするために、これらの材質又は表面を親水性や撥水性に富んだものにするとよい。
As shown by arrows in FIG. 2, a part of the liquid discharged from the upper surface of the table 2 of the polishing table 1 falls along the outer peripheral surface of the
また、フリンガー11と砥液受け30の内周壁31bは、一種のラビリンス構造を形成しているから、テーブルベース3の底面側に気液が回り込むことを防止できる。したがって、テーブルベース3の底面側に配置されたウエハ膜検知器5やモーター7の被水を防止することができる。さらに、テーブルベース3の底面外周近くには、下方に向けて突出した水切り用突起3aが一体的に設けられているので、テーブルベース3の中心部に移動しようとしている液体を効果的に阻止することができる。
Further, since the
(基板処理装置)
続いて、上記構成の研磨装置を備える基板処理装置100について説明する。
(Substrate processing equipment)
Next, the
図5は、一実施形態に係る基板処理装置100の全体構成を示す平面図である。
図5に示す基板処理装置100は、シリコンウエハ等の基板Wの表面を平坦に研磨する化学機械研磨(CMP)装置である。この基板処理装置100は、矩形箱状のハウジング102を備える。ハウジング102は、平面視で略長方形に形成されている。
FIG. 5 is a plan view showing the overall configuration of the
A
ハウジング102は、その中央に長手方向に延在する基板搬送路103を備える。基板搬送路103の長手方向の一端部には、ロード/アンロード部110が配設されている。
基板搬送路103の幅方向(平面視で長手方向と直交する方向)の一方側には、研磨部120が配設され、他方側には、洗浄部130が配設されている。基板搬送路103には、基板Wを搬送する基板搬送部140が設けられている。また、基板処理装置100は、ロード/アンロード部110、研磨部120、洗浄部130、及び基板搬送部140の動作を制御する制御部150(制御盤)を備える。
The
A polishing
ロード/アンロード部110は、基板Wを収容するフロントロード部111を備える。
フロントロード部111は、ハウジング102の長手方向の一方側の側面に複数設けられている。複数のフロントロード部111は、ハウジング102の幅方向に配列されている。フロントロード部111は、例えば、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載する。SMIF、FOUPは、内部に基板Wのカセットを収納し、隔壁で覆った密閉容器であり、外部空間とは独立した環境を保つことができる。
The load / unload
A plurality of
また、ロード/アンロード部110は、フロントロード部111から基板Wを出し入れする2台の搬送ロボット112と、各搬送ロボット112をフロントロード部111の並びに沿って走行させる走行機構113と、を備える。各搬送ロボット112は、上下に2つのハンドを備えており、基板Wの処理前、処理後で使い分けている。例えば、フロントロード部111に基板Wを戻すときは上側のハンドを使用し、フロントロード部111から処理前の基板Wを取り出すときは下側のハンドを使用する。
In addition, the load / unload
研磨部120は、基板Wの研磨(平坦化)を行う複数の研磨ユニット121(121A,121B,121C,121D)を備える。複数の研磨ユニット121は、基板搬送路103の長手方向に配列されている。研磨ユニット121は、研磨面を有する研磨パッド122を回転させる研磨テーブル123と、基板Wを保持しかつ基板Wを研磨テーブル123上の研磨パッド122に押圧しながら研磨するためのトップリング124と、研磨パッド122に研磨液やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための研磨液供給ノズル125と、研磨パッド122の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ126と、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体または液体(例えば純水)を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ127と、を備える。
The polishing
研磨ユニット121は、研磨液供給ノズル125から研磨液を研磨パッド122上に供給しながら、トップリング124により基板Wを研磨パッド122に押し付け、さらにトップリング124と研磨テーブル123とを相対移動させることにより、基板Wを研磨してその表面を平坦にする。ドレッサ126は、研磨パッド122に接触する先端の回転部にダイヤモンド粒子やセラミック粒子などの硬質な粒子が固定され、当該回転部を回転しつつ揺動することにより、研磨パッド122の研磨面全体を均一にドレッシングし、平坦な研磨面を形成する。アトマイザ127は、研磨パッド122の研磨面に残留する研磨屑や砥粒などを高圧の流体により洗い流すことで、研磨面の浄化と、機械的接触であるドレッサ126による研磨面の目立て作業、すなわち研磨面の再生を達成する。
The polishing
洗浄部130は、基板Wの洗浄を行う複数の洗浄ユニット131(131A,131B)と、洗浄した基板Wを乾燥させる乾燥ユニット132と、を備える。複数の洗浄ユニット131及び乾燥ユニット132(複数の処理ユニット)は、基板搬送路103の長手方向に配列されている。洗浄ユニット131Aと洗浄ユニット131Bとの間には、第1搬送室133が設けられている。第1搬送室133には、基板搬送部140、洗浄ユニット131A、及び洗浄ユニット131Bの間で基板Wを搬送する搬送ロボット135が設けられている。また、洗浄ユニット131Bと乾燥ユニット132との間には、第2搬送室134が設けられている。第2搬送室134には、洗浄ユニット131Bと乾燥ユニット132との間で基板Wを搬送する搬送ロボット136が設けられている。
The
洗浄ユニット131Aは、例えば、ロールスポンジ型の洗浄モジュールを備え、基板Wを一次洗浄する。また、洗浄ユニット131Bも、ロールスポンジ型の洗浄モジュールを備え、基板Wを二次洗浄する。なお、洗浄ユニット131A及び洗浄ユニット131Bは、同一のタイプであっても、異なるタイプの洗浄モジュールであってもよく、例えば、ペンシルスポンジ型の洗浄モジュールや2流体ジェット型の洗浄モジュールであってもよい。乾燥ユニット132は、例えば、ロタゴニ乾燥(IPA(Iso-Propyl Alcohol)乾燥)を行う乾燥モジュールを備える。乾燥後は、乾燥ユニット132とロード/アンロード部110との間の隔壁に設けられたシャッタ101aが開かれ、搬送ロボット112によって乾燥ユニット132から基板Wが取り出される。
The
基板搬送部140は、リフター141と、第1リニアトランスポータ142と、第2リニアトランスポータ143と、スイングトランスポータ144と、を備える。基板搬送路103には、ロード/アンロード部110側から順番に第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4、第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7が設定されている。
The
リフター141は、第1搬送位置TP1で基板Wを上下に搬送する機構である。リフター141は、第1搬送位置TP1において、ロード/アンロード部110の搬送ロボット112から基板Wを受け取る。また、リフター141は、搬送ロボット112から受け取った基板Wを第1リニアトランスポータ142に受け渡す。第1搬送位置TP1とロード/アンロード部110との間の隔壁には、シャッタ101bが設けられており、基板Wの搬送時にはシャッタ101bが開かれて搬送ロボット112からリフター141に基板Wが受け渡される。
The
第1リニアトランスポータ142は、第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4の間で基板Wを搬送する機構である。第1リニアトランスポータ142は、複数の搬送ハンド145(145A,145B,145C,145D)と、各搬送ハンド145を複数の高さで水平方向に移動させるリニアガイド機構146と、を備える。搬送ハンド145Aは、リニアガイド機構146によって、第1搬送位置TP1から第4搬送位置TP4の間を移動する。この搬送ハンド145Aは、リフター141から基板Wを受け取り、それを第2リニアトランスポータ143に受け渡すためのパスハンドである。この搬送ハンド145Aには、昇降駆動部が設けられていない。
The first
搬送ハンド145Bは、リニアガイド機構146によって、第1搬送位置TP1と第2搬送位置TP2との間を移動する。この搬送ハンド145Bは、第1搬送位置TP1でリフター141から基板Wを受け取り、第2搬送位置TP2で研磨ユニット121Aに基板Wを受け渡す。搬送ハンド145Bには、昇降駆動部が設けられており、基板Wを研磨ユニット121Aのトップリング124に受け渡すときは上昇し、トップリング124に基板Wを受け渡した後は下降する。なお、搬送ハンド145C及び搬送ハンド145Dにも、同様の昇降駆動部が設けられている。
The transport hand 145B is moved between the first transport position TP1 and the second transport position TP2 by the
搬送ハンド145Cは、リニアガイド機構146によって、第1搬送位置TP1と第3搬送位置TP3との間を移動する。この搬送ハンド145Cは、第1搬送位置TP1でリフター141から基板Wを受け取り、第3搬送位置TP3で研磨ユニット121Bに基板Wを受け渡す。また、搬送ハンド145Cは、第2搬送位置TP2で研磨ユニット121Aのトップリング124から基板Wを受け取り、第3搬送位置TP3で研磨ユニット121Bに基板Wを受け渡すアクセスハンドとしても機能する。
The
搬送ハンド145Dは、リニアガイド機構146によって、第2搬送位置TP2と第4搬送位置TP4との間を移動する。搬送ハンド145Dは、第2搬送位置TP2または第3搬送位置TP3で、研磨ユニット121Aまたは研磨ユニット121Bのトップリング124から基板Wを受け取り、第4搬送位置TP4でスイングトランスポータ144に基板Wを受け渡すためのアクセスハンドとして機能する。
The
スイングトランスポータ144は、第4搬送位置TP4と第5搬送位置TP5との間を移動可能なハンドを有しており、第1リニアトランスポータ142から第2リニアトランスポータ143へ基板Wを受け渡す。また、スイングトランスポータ144は、研磨部120で研磨された基板Wを、洗浄部130に受け渡す。スイングトランスポータ144の側方には、基板Wの仮置き台147が設けられている。スイングトランスポータ144は、第4搬送位置TP4または第5搬送位置TP5で受け取った基板Wを上下反転して仮置き台147に載置する。仮置き台147に載置された基板Wは、洗浄部130の搬送ロボット135によって第1搬送室133に搬送される。
The
第2リニアトランスポータ143は、第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7の間で基板Wを搬送する機構である。第2リニアトランスポータ143は、複数の搬送ハンド148(148A,148B,148C)と、各搬送ハンド145を複数の高さで水平方向に移動させるリニアガイド機構149と、を備える。搬送ハンド148Aは、リニアガイド機構149によって、第5搬送位置TP5から第6搬送位置TP6の間を移動する。搬送ハンド145Aは、スイングトランスポータ144から基板Wを受け取り、それを研磨ユニット121Cに受け渡すアクセスハンドとして機能する。
The second
搬送ハンド148Bは、第6搬送位置TP6と第7搬送位置TP7との間を移動する。
搬送ハンド148Bは、研磨ユニット121Cから基板Wを受け取り、それを研磨ユニット121Dに受け渡すためのアクセスハンドとして機能する。搬送ハンド148Cは、第7搬送位置TP7と第5搬送位置TP5との間を移動する。搬送ハンド148Cは、第6搬送位置TP6または第7搬送位置TP7で、研磨ユニット121Cまたは研磨ユニット121Dのトップリング124から基板Wを受け取り、第5搬送位置TP5でスイングトランスポータ144に基板Wを受け渡すためのアクセスハンドとして機能する。なお、説明は省略するが、搬送ハンド148の基板Wの受け渡し時の動作は、上述した第1リニアトランスポータ142の動作と同様である。
The
The
上記構成の基板処理装置100においても、研磨ユニット121(研磨装置)の研磨テーブル123に、上述した本発明の研磨テーブル1及びその排水排気構造10を適用することにより、研磨テーブル123の周りのクリーン状態をより向上させることができる。
Also in the
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。 Although preferred embodiments of the present invention have been described and described above, it should be understood that these are exemplary of the present invention and should not be considered as limiting. Additions, omissions, substitutions, and other changes can be made without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not to be seen as limited by the foregoing description, but is limited by the scope of the claims.
例えば、上記実施形態では、本発明の研磨装置を、基板処理装置100(化学機械研磨(CMP)装置)の研磨部120に適用した構成を例示したが、例えば、本発明は、CMP装置以外の基板処理装置(例えば、裏面研磨装置、ベベル研磨装置、エッチング装置、あるいはめっき装置)にも適用することができる。
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the polishing apparatus of the present invention is applied to the
1…研磨テーブル、2…テーブル、2a…第1テーブル部、2b…第2テーブル部、2c…段差、2d…ボルト、2d1…シールワッシャ(第2シール部材)、2e…Oリング(第1シール部材)、2f…ノックピン穴、2g…センサ孔、3…テーブルベース、3a…水切り用突起、3b…ノックピン、3c…センサ取付部、4…熱媒体流路、5…ウエハ膜検知器、6…フランジ、6a…ボルト、6b…ボルト、7…モーター、7a…モーター回転軸、7b…モーターケーシング、8…フレーム、9…シャフト、9a…ロータリージョイント、9b…熱媒体供給配管、9c…配管、9d…ロータリージョイント回転軸、9e…冷却水フランジ、10…排水排気構造、11…フリンガー(水切り部材)、20…カバー(カバー部材)、31…樋、31a…外周壁、31b…内周壁、32…排液桝、32a…蓋部材、32b…取付孔、33…排出管、40…気液分離装置、41…気液分離筒、42…衝突板、42a…上部衝突板、42b…下部衝突板、43…開口部、44…排液管、45…排気管、100…基板処理装置、120…研磨部、121…研磨ユニット(研磨装置)、130…洗浄部、L…中心軸、W…基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記研磨テーブルの周縁部の下方に配置された環状の液体受け部材と、
前記研磨テーブルの周縁部に取り付けられ、下端部が前記液体受け部材に向かって延在する筒状の水切り部材と、を有する、ことを特徴とする研磨装置。 A polishing table in which liquid is supplied to the upper surface and rotates around the central axis;
An annular liquid receiving member disposed below the peripheral edge of the polishing table;
A polishing apparatus, comprising: a cylindrical draining member attached to a peripheral portion of the polishing table and having a lower end extending toward the liquid receiving member.
前記水切り部材の下端部は、前記内周壁の上端部よりも下方に延在している、ことを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。 The liquid receiving member has an inner peripheral wall disposed radially inward from the lower end of the draining member,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein a lower end portion of the draining member extends below an upper end portion of the inner peripheral wall.
前記水切り部材は、ボルトを介して前記段差の底面に取り付けられ、
前記水切り部材と前記段差の側面との径方向における隙間をシールする第1シール部材と、
前記ボルトが挿通される前記水切り部材の挿通孔をシールする第2シール部材と、を有する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の研磨装置。 A step for attaching the draining member is formed on the peripheral edge of the polishing table,
The draining member is attached to the bottom surface of the step through a bolt,
A first seal member that seals a gap in a radial direction between the draining member and the side surface of the step;
The polishing apparatus according to claim 1, further comprising: a second seal member that seals an insertion hole of the draining member through which the bolt is inserted.
前記液体受け部材を介して気体を吸引し、当該気体に含まれる液体を分離する気液分離装置と、を有し、
前記気液分離装置は、前記水切り部材と前記カバー部材との間に形成される隙間を吸引経路とする、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨装置。 A cover member that is disposed radially outward from the draining member, and gradually decreases in the radial gap with the draining member toward the upper surface of the polishing table;
A gas-liquid separator that sucks gas through the liquid receiving member and separates the liquid contained in the gas, and
The polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas-liquid separator uses a gap formed between the draining member and the cover member as a suction path.
前記カバー部材と前記外周壁との隙間寸法は、前記カバー部材と前記水切り部材の上端部との隙間寸法よりも小さい、ことを特徴とする請求項4に記載の研磨装置。 The cover member is disposed with a gap from the outer peripheral wall of the liquid receiving member,
The polishing apparatus according to claim 4, wherein a gap dimension between the cover member and the outer peripheral wall is smaller than a gap dimension between the cover member and an upper end portion of the draining member.
前記研磨部で研磨した前記基板を洗浄する洗浄部と、を有する基板処理装置であって、
前記研磨部は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の研磨装置を備える、ことを特徴とする基板処理装置。 A polishing section for polishing the substrate;
A substrate processing apparatus having a cleaning unit for cleaning the substrate polished by the polishing unit,
The said grinding | polishing part is equipped with the grinding | polishing apparatus as described in any one of Claims 1-6, The substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned.
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