JP2021122860A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を研磨パッドから引き離し易くし、かつ、基板の被研磨面へのダメージの発生を抑制する。【解決手段】基板処理装置は、基板を研磨するための研磨パッド３５２が貼り付けられる研磨テーブルと、基板を保持して研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに対して接触させたり引き離したりするためのトップリングと、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに研磨液を供給するための研磨液供給部材３７０と、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに純水を供給するための純水供給部材３８０と、基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａから引き離すときに純水供給部材３８０によって供給される純水中に気泡を発生させるための気泡発生部材３９０と、を含む。【選択図】図４

Description

本願は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、ＰＣＢ基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。

例えば特許文献１に記載されているＣＭＰ装置は、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられるテーブルと、基板を保持して研磨パッドの研磨面に対して接触させたり引き離したりするためのトップリングと、を備えている。このＣＭＰ装置は、研磨パッドの研磨面にスラリー（研磨液）を供給し、基板を研磨パッドに接触させてトップリングとテーブルとを相対運動させることによって基板を研磨し、その後、研磨パッドの研磨面に純水を供給して基板を水研磨するように構成される。

特許文献１には、スラリー研磨および水研磨が終了した後、空気または窒素ガスを研磨パッドと基板との間に供給することによって、基板を研磨パッドから引き離し易くすることが開示されている。

特開２００８−１１０４７１号公報

特許文献１に記載された技術では、基板を研磨パッドから引き離し易くすることに加えて、基板の被研磨面へのダメージの発生を抑制することは考慮されていない。

すなわち、特許文献１に記載されているように、スラリー研磨および水研磨が終了した後、空気または窒素ガスを研磨パッドと基板との間に供給すると、基板と研磨パッドとの間に介在しているスラリーまたは純水が排除されて基板が研磨パッドに直接接触するおそれがある。基板が研磨パッドに直接接触すると、基板の被研磨面に傷（スクラッチ）が生じるおそれがある。特に、基板を回転させながら研磨パッドから引き離す場合には、基板の被研磨面が研磨パッドに直接擦れることになるので、被研磨面に傷が生じ易い。

そこで、本願は、基板を研磨パッドから引き離し易くし、かつ、基板の被研磨面へのダメージの発生を抑制することを１つの目的としている。

一実施形態によれば、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられるテーブルと、基板を保持して前記研磨パッドの研磨面に接触させたり前記研磨面から引き離したりするためのトップリングと、前記研磨パッドの研磨面に研磨液を供給するための研磨液供給部材と、前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための純水供給部材と、前記基板を前記
研磨パッドの研磨面から引き離すときに前記純水供給部材によって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水中に気泡を発生させるための気泡発生部材と、を含む、基板処理装置が開示される。

一実施形態による基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 一実施形態による研磨モジュールを概略的に示す斜視図である。 一実施形態によるトップリングの構造を模式的に示す側面断面図である。 一実施形態による純水供給部材および気泡発生部材の構成を概略的に示す側面断面図である。 一実施形態による純水供給部材および気泡発生部材の構成を概略的に示す側面断面図である。 一実施形態による基板処理方法を示すフロー図である。

以下に、本発明に係る基板処理装置および基板処理方法の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、一実施形態による基板処理装置１０００の全体構成を示す平面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、ロードモジュール１００、搬送モジュール２００、研磨モジュール３００、乾燥モジュール５００、およびアンロードモジュール６００を有する。図示の実施形態において、搬送モジュール２００は、２つの搬送モジュール２００Ａ、２００Ｂを有し、研磨モジュール３００は、２つの研磨モジュール３００Ａ、３００Ｂを有する。一実施形態において、これらの各モジュールは、独立に形成することができる。これらのモジュールを独立して形成することで、各モジュールの数を任意に組み合わせることで異なる構成の基板処理装置１０００を簡易に形成することができる。また、基板処理装置１０００は、制御装置９００を備え、基板処理装置１０００の各構成要素は制御装置９００により制御される。一実施形態において、制御装置９００は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成することができる。

＜ロードモジュール＞
ロードモジュール１００は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板ＷＦを基板処理装置１０００内へ導入するためのモジュールである。一実施形態において、ロードモジュール１００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

図示の実施形態において、ロードモジュール１００の搬送機構は、複数の搬送ローラ２０２（第１搬送ローラ）と、搬送ローラ２０２が取り付けられる複数のローラシャフト２０４とを有する。図１に示される実施形態においては、各ローラシャフト２０４には３つの搬送ローラ２０２が取り付けられている。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上に配置され、搬送ローラ２０２が回転することで基板ＷＦが搬送される。ローラシャフト２０４上の搬送ローラ２０２の取り付け位置は、基板ＷＦを安定的に搬送することができる位置であれば任意とすることができる。ただし、搬送ローラ２０２は基板ＷＦに接触するので、処理対象である基板ＷＦに接触しても問題の無い領域に搬送ローラ２０２が接触するように配置すべきである。一実施形態において、ロードモジュール１００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は
、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦ上の電子デバイス等を損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、ロードモジュール１００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。

＜搬送モジュール＞
図１に示される基板処理装置１０００は、２つの搬送モジュール２００Ａ、２００Ｂを備えている。２つの搬送モジュール２００Ａ、２００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送モジュール２００として説明する。

図示の搬送モジュール２００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向に搬送することができる。搬送モジュール２００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ２０２は、図示していないモータにより駆動される。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２によって基板受け渡し位置まで搬送される。

一実施形態において、搬送モジュール２００は、洗浄ノズル２８４を有する。洗浄ノズル２８４は、図示しない洗浄液の供給源に接続される。洗浄ノズル２８４は、搬送ローラ２０２によって搬送される基板ＷＦに洗浄液を供給するように構成される。

＜研磨モジュール＞
図２は一実施形態による、研磨モジュール３００を概略的に示す斜視図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの研磨モジュール３００Ａ、３００Ｂを備えている。２つの研磨モジュール３００Ａ、３００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨モジュール３００として説明する。

図２に示されるように、研磨モジュール３００は、研磨テーブル３５０と、トップリング３０２と、を備える。研磨テーブル３５０は、テーブルシャフト３５１に支持される。研磨テーブル３５０は、図示していない駆動部によって、矢印ＡＣで示すように、テーブルシャフト３５１の軸心周りに回転するようになっている。研磨テーブル３５０には、研磨パッド３５２が貼り付けられる。トップリング３０２は、基板ＷＦを保持して研磨パッド３５２の研磨面に接触させたり研磨面から引き離したりするための部材である。トップリング３０２は、基板ＷＦを保持して研磨パッド３５２に押圧する。トップリング３０２は、図示していない駆動源によって回転駆動される。基板ＷＦは、トップリング３０２に保持されて研磨パッド３５２に押圧されることによって研磨される。

図２に示されるように、研磨モジュール３００は、研磨パッド３５２に研磨液又はドレッシング液を供給するための研磨液供給ノズル３５４を備える。研磨液は、例えば、スラリーである。ドレッシング液は、例えば、純水である。これに加えて、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液および純水を供給するための流路３５３が設けられている。流路３５３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２は貫通孔３５７が形成されており、流路３５３を通る研磨液または純水は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の研磨面に供給される。なお、図２では開口部３５５および貫通孔３５７が１か所だけ形成されている例を示したが、これに限定されず、開口部３５５および貫通孔３５７の数は任意である。また、研磨モジュール３００は、研磨パッド３５２のコンディショニングを行うためのドレッサ３５６を備える。また、研磨モジュール３００は、液体、又は、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザ３５８を備える。アト
マイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。

トップリング３０２は、トップリングシャフト３０４によって支持される。トップリング３０２は、図示していない駆動部によって、矢印ＡＢで示すように、トップリングシャフト３０４の軸心周りに回転するようになっている。また、トップリングシャフト３０４は、図示しない駆動機構により、上下方向に移動可能である。

基板ＷＦは、トップリング３０２の研磨パッド３５２と対向する面に真空吸着によって保持される。研磨時には、研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の研磨面に研磨液が供給される。また、研磨時には、研磨テーブル３５０及びトップリング３０２が回転駆動される。基板ＷＦは、トップリング３０２によって研磨パッド３５２の研磨面に押圧されることによって研磨される。

図２に示されるように、トップリングシャフト３０４は、アーム３６０に連結されており、アーム３６０は、回転軸３６２を中心に揺動可能である。基板ＷＦの研磨中に、トップリング３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。また、基板ＷＦの研磨中に、基板ＷＦが研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うようにアーム３６０を固定または揺動させてもよい。図１に示されるように、揺動可能なアーム３６０により、トップリング３０２は、搬送モジュール２００の方へ移動可能である。トップリング３０２が、後述する搬送モジュール２００の基板受け渡し位置に移動することで、トップリング３０２は、非図示のプッシャから基板ＷＦを受け取ることができる。また、研磨モジュール３００での基板ＷＦの研磨後に、トップリング３０２からプッシャに基板ＷＦを受け渡すことができる。

図３は、一実施形態による、トップリング３０２の構造を模式的に示す側面断面図である。トップリング３０２は、トップリングシャフト３０４の下端に連結されている。トップリング３０２は、略四角形状のヘッド本体３０６と、ヘッド本体３０６の下部に配置されたリテーナ部材３０８と、を備えている。ヘッド本体３０６は金属やセラミックス等の強度および剛性が高い材料から形成することができる。また、リテーナ部材３０８は、剛性の高い樹脂材またはセラミックス等から形成することができる。

ヘッド本体３０６およびリテーナ部材３０８の内側に形成された空間内には、基板ＷＦに当接する弾性パッド３１０が収容されている。弾性パッド（メンブレン）３１０とヘッド本体３０６との間には、圧力室（エアバッグ）Ｐ１が設けられている。圧力室Ｐ１は弾性パッド３１０とヘッド本体３０６とによって形成されている。圧力室Ｐ１には流体路３１２を介して加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。研磨液を用いて基板ＷＦを研磨するとき、および、基板ＷＦを水研磨するときには、圧力室Ｐ１に流体が供給されて基板ＷＦが研磨パッド３５２に押圧される。一方、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離すときには、圧力室Ｐ１を真空引きすることによって基板ＷＦをトップリング３０２に吸着するようになっている。図３に示される実施形態において、圧力室Ｐ１は保持する基板ＷＦの全面に渡って形成される。基板ＷＦのトップリング３０２への真空吸着は、弾性パッド３１０の基板保持面に設けた図示しない複数の開口を介して、あるいは弾性パッド３１０の吸盤効果によって基板ＷＦを真空保持することができる。

基板ＷＦの周端部はリテーナ部材３０８に囲まれており、研磨中に基板ＷＦがヘッド本体３０６から飛び出さないようになっている。リテーナ部材３０８とヘッド本体３０６との間には弾性バッグ３１４が配置されており、その弾性バッグ３１４の内部には圧力室Ｐｒが形成されている。リテーナ部材３０８は、弾性バッグ３１４の膨張／収縮によりヘッ
ド本体３０６に対して相対的に上下動可能となっている。圧力室Ｐｒには流体路３１６が連通しており、加圧空気等の加圧流体が流体路３１６を通じて圧力室Ｐｒに供給されるようになっている。圧力室Ｐｒの内部圧力は調整可能となっている。したがって、基板ＷＦの研磨パッド３５２に対する押圧力とは独立してリテーナ部材３０８の研磨パッド３５２に対する押圧力を調整することができる。
＜気泡発生部材＞

本実施形態の基板処理装置１０００は、研磨液を用いて基板ＷＦを研磨した後、純水を基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に供給しながら水研磨を行い、その後、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離して搬送モジュール２００へ受け渡すように構成される。ここで、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す際に、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に介在する純水の表面張力により、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し難い場合がある。これに対して、本実施形態の基板処理装置１０００は、気泡発生部材を備えることによって、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し易くなっている。この点について以下説明する。

図４は、一実施形態による純水供給部材および気泡発生部材の構成を概略的に示す側面断面図である。図４に示すように、基板処理装置１０００は、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに研磨液を供給するための研磨液供給部材３７０と、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに純水を供給するための純水供給部材３８０と、を含む。研磨液供給部材３７０は、第１の配管３７２およびロータリジョイント３７４を介して流路３５３と連通している。研磨液供給部材３７０は、研磨液を貯留するための図示していないタンクと、タンクに貯留された研磨液を第１の配管３７２へ圧送するための図示していないポンプなどを含んでいる。第１の配管３７２には、第１の配管３７２を開閉するための第１の弁３７６と、第１の配管３７２を流れる研磨液の流量を調整するための研磨液流量コントローラ３７８と、が設けられる。第１の弁３７６の開閉および研磨液流量コントローラ３７８による流量調整は、制御装置９００によって制御されるようになっている。

純水供給部材３８０は、第２の配管３８２を介して第１の配管３７２と連通している。純水供給部材３８０は、純水を貯留するための図示していないタンクと、タンクに貯留された純水を第２の配管３８２へ圧送するための図示していないポンプなどを含んでいる。第２の配管３８２には、第２の配管３８２を開閉するための第２の弁３８６と、第２の配管３８２を流れる純水の流量を調整するための純水流量コントローラ３８８と、が設けられる。第２の弁３８６の開閉および純水流量コントローラ３８８による流量調整は、制御装置９００によって制御されるようになっている。

また、基板処理装置１０００は、基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａから引き離すときに純水供給部材３８０によって供給される純水中に気泡を発生させるための気泡発生部材３９０を含む。気泡発生部材３９０は、本実施形態では、純水供給部材３８０から研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに供給される純水に空気または窒素ガス等の不活性ガスを含む気体を注入するための気体供給部材３９１を含む。気体供給部材３９１は、第３の配管３９２を介して第１の配管３７２と連通している。気体供給部材３９１は、空気または窒素ガスを貯留するための図示していないタンクと、タンクに貯留された空気または窒素ガスを第３の配管３９２へ圧送するための図示していないポンプなどを含んでいる。第３の配管３９２には、第３の配管３９２を開閉するための第３の弁３９６と、第３の配管３９２を流れる空気または窒素ガスの流量を調整するための気体流量コントローラ３９８と、が設けられる。第３の弁３９６の開閉および気体流量コントローラ３９８による流量調整は、制御装置９００によって制御されるようになっている。本実施形態では純水に注入する不活性ガスの一例として窒素ガスを挙げて説明したが、これに限らず、アルゴンなどの他の不活性ガスを用いることもできる。

制御装置９００は、研磨液を用いて基板ＷＦを研磨するときには、第１の弁３７６を「開」にするとともに、第２の弁３８６および第３の弁３９６を「閉」にする。これにより、研磨液が第１の配管３７２、流路３５３、開口部３５５および貫通孔３５７を介して研磨パッド３５２の研磨面３５２ａへ供給される。一方、制御装置９００は、研磨液を用いた研磨が終了し、水研磨を行うときには、第２の弁３８６を「開」にするとともに、第１の弁３７６および第３の弁３９６を「閉」にする。これにより、純水が第２の配管３８２、第１の配管３７２、流路３５３、開口部３５５および貫通孔３５７を介して研磨パッド３５２の研磨面３５２ａへ供給される。

さらに、制御装置９００は、水研磨が終了し、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離すときには、第２の弁３８６および第３の弁３９６を「開」にするとともに、第１の弁３７６を「閉」にする。これにより、純水が第２の配管３８２、第１の配管３７２、流路３５３、開口部３５５および貫通孔３５７を介して研磨パッド３５２の研磨面３５２ａへ供給されるとともに、純水に空気または窒素ガスが注入され、その結果、空気または窒素ガスの気泡が含まれる純水が研磨面３５２ａへ供給される。

本実施形態によれば、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し易くすることができる。すなわち、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離すときに基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に空気または窒素ガスが注入されるので、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に介在する純水の表面張力が緩和され、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離し易くなる。これに加えて、本実施形態によれば、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離すときに基板ＷＦの被研磨面へダメージが発生するのを抑制することができる。すなわち、水研磨が終了した後、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に純水を供給することなく単に空気または窒素ガスを供給した場合、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に介在している純水が空気または窒素ガスによって排除されて基板ＷＦが研磨パッド３５２に直接接触するおそれがある。基板ＷＦが研磨パッド３５２に直接接触すると、基板ＷＦの被研磨面に傷（スクラッチ）が生じるおそれがある。特に、トップリング３０２をトップリングシャフト３０４の軸心周りに回転させながら基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離す場合には、基板ＷＦの被研磨面が研磨パッド３５２に直接擦れることになるので、被研磨面に傷が生じ易い。これに対して本実施形態では、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離すときに、純水供給部材３８０によって基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に純水を供給しながら、気体供給部材３９１によって基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に空気または窒素ガスを供給するので、基板ＷＦが研磨パッド３５２に直接接触するのを防ぎながら基板ＷＦと研磨パッド３５２との間の純水の表面張力を緩和することができる。その結果、本実施形態によれば、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し易くし、かつ、基板ＷＦの被研磨面へのダメージの発生を抑制することができる。

また、制御装置９００は、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離すときの純水と気体との流量比率を制御できるようになっている。制御装置９００は、純水流量コントローラ３８８および気体流量コントローラ３９８の流量を制御することによって、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し易くし、かつ、基板ＷＦの被研磨面へのダメージの発生を抑制できるような流量比率に調整することができる。

上記の実施形態では、気泡発生部材３９０が気体供給部材３９１を含む例を示したが、これに限定されない。図５は、一実施形態による純水供給部材および気泡発生部材の構成を概略的に示す側面断面図である。図５に示す実施形態は、図４に示す実施形態と比較して、気体供給部材３９１、第３の配管３９２、第３の弁３９６、および気体流量コントローラ３９８が設けられていない点、および、超音波振動子３９９が設けられている点が異なる。図４に示す実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図５に示すように、基板処理装置１０００は、純水供給部材３８０から研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに純水を供給するための流路３５３に設けられた超音波振動子３９９を含む。超音波振動子３９９には、図示していない電源から電圧を印加することができるようになっている。超音波振動子３９９は、電圧を印加することによって振動する圧電素子であり、水中で振動するとキャビテーションによって水中に気泡を発生させる。超音波振動子３９９への電圧印加は、制御装置９００によって制御されるようになっている。

制御装置９００は、水研磨が終了し、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離すときには、第２の弁３８６を「開」にするとともに、第１の弁３７６を「閉」にし、超音波振動子３９９へ電圧を印加する。これにより、純水が第２の配管３８２、第１の配管３７２、流路３５３、開口部３５５および貫通孔３５７を介して研磨パッド３５２の研磨面３５２ａへ供給されるとともに、純水中に気泡が発生し、その結果、気泡が含まれる純水が研磨面３５２ａへ供給される。

本実施形態によれば、図４に示す実施形態と同様に、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し易くし、かつ、基板ＷＦの被研磨面へのダメージの発生を抑制することができる。

＜乾燥モジュール＞
乾燥モジュール５００は、基板ＷＦを乾燥させるための装置である。図１に示される基板処理装置１０００においては、乾燥モジュール５００は、研磨モジュール３００で研磨された後に、搬送モジュール２００の洗浄部で洗浄された基板ＷＦを乾燥させる。図１に示されるように、乾燥モジュール５００は、搬送モジュール２００の下流に配置される。

乾燥モジュール５００は、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦに向けて気体を噴射するためのノズル５３０を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。搬送される基板ＷＦ上の水滴を乾燥モジュール５００によって吹き飛ばすことで、基板ＷＦを乾燥させることができる。

＜アンロードモジュール＞
アンロードモジュール６００は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板ＷＦを基板処理装置１０００の外へ搬出するためのモジュールである。図１に示される基板処理装置１０００においては、アンロードモジュール６００は、乾燥モジュール５００で乾燥された後の基板を受け入れる。図１に示されるように、アンロードモジュール６００は、乾燥モジュール５００の下流に配置される。一実施形態において、アンロードモジュール６００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

＜基板処理方法＞ 次に、本実施形態の基板処理方法を説明する。図６は、一実施形態による基板処理方法を示すフロー図である。図６は、図４に示す構成を有する基板処理装置１０００を用いて行う基板処理方法を示している。図６に示すように、まず、制御装置９００は、第１の弁３７６を「開」にするとともに、第２の弁３８６および第３の弁３９６を「閉」にすることによって、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに研磨液ＳＬを供給する（研磨液供給ステップＳ１０１）。制御装置９００は、研磨液供給ステップＳ１０１の後、または研磨液供給ステップＳ１０１と並行して、トップリング３０２を降下させるとともに圧力室Ｐ１に流体を供給することによって基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに接触させる（接触ステップＳ１０２）。続いて、制御装置９００は、トップリング３０２および研磨テーブル３５０を回転させることによって、基板ＷＦと研磨パッド３５２とを相対運動させる（相対運動ステップＳ１０３）。これにより、基板ＷＦがスラリー研磨される。

続いて、制御装置９００は、スラリー研磨が終了したら、第２の弁３８６を「開」にするとともに、第１の弁３７６および第３の弁３９６を「閉」にすることによって、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに純水を供給する（純水供給ステップＳ１０４）。このとき、制御装置９００は、基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに接触させた状態で基板ＷＦと研磨パッド３５２とを相対運動させたままであるので、基板ＷＦが水研磨される。

続いて、制御装置９００は、水研磨が終了したら、第２の弁３８６および第３の弁３９６を「開」にするとともに、第１の弁３７６を「閉」にすることによって、純水供給ステップＳ１０４によって研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに供給される純水中に窒素ガスを注入して気泡を発生させる（気泡発生ステップＳ１０６）。これにより、窒素ガスの気泡が含まれる純水が研磨パッド３５２と基板ＷＦとの間の研磨面３５２ａへ供給される。なお、本実施形態の気泡発生ステップＳ１０６は、純水供給ステップＳ１０４によって研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに供給される純水に窒素ガスを含む気体を注入する気体注入ステップを含む例を示したが、これに限定されない。気泡発生ステップＳ１０６は、純水供給ステップＳ１０４において研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに純水を供給するための流路３５３に設けられた超音波振動子３９９を振動させる振動ステップを含んでいれもよい。

続いて、制御装置９００は、圧力室Ｐ１への流体の供給を終了することによって圧力室Ｐ１の圧力を解除する（圧力解除ステップＳ１０８）。続いて、制御装置９００は、圧力室Ｐ１を真空引きすることによって基板ＷＦをトップリング３０２に吸着させながらトップリング３０２を上昇させることによって、基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａから引き離す（引き離しステップＳ１１０）。ここで、引き離しステップＳ１１０は、気泡発生ステップＳ１０６によって純水中に気泡を発生させながら行われる。これにより、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に介在する純水の表面張力が緩和されるので、基板ＷＦを研磨面３５２ａから引き離し易くなる。これに加えて、本実施形態では、引き離しステップＳ１１０は、トップリング３０２を回転させている状態で行われるが、基板ＷＦと研磨パッド３５２との間に純水を供給しながら窒素ガスを供給するので、基板ＷＦが研磨パッド３５２に直接接触するのを防ぎながら基板ＷＦと研磨パッド３５２との間の純水の表面張力を緩和することができる。その結果、本実施形態によれば、基板ＷＦを研磨パッド３５２から引き離し易くし、かつ、基板ＷＦの被研磨面へのダメージの発生を抑制することができる。

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本願は、一実施形態として、基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられるテーブルと、基板を保持して前記研磨パッドの研磨面に接触させたり前記研磨面から引き離したりするためのトップリングと、前記研磨パッドの研磨面に研磨液を供給するための研磨液供給部材と、前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための純水供給部材と、前記基板を前記研磨パッドの研磨面から引き離すときに前記純水供給部材によって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水中に気泡を発生させるための気泡発生部材と、を含む、基板処
理装置を開示する。

さらに、本願は、前記気泡発生部材は、前記純水供給部材から前記研磨パッドの研磨面に供給される純水に空気または不活性ガスを含む気体を注入するための気体供給部材を含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、前記気泡発生部材は、前記純水供給部材から前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための流路に設けられた超音波振動子を含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、前記研磨液供給部材は、前記テーブルに形成された流路および前記研磨パッドに形成された穴を介して前記研磨液を前記研磨パッドの研磨面に供給し、前記純水供給部材は、前記テーブルに形成された流路および前記研磨パッドに形成された穴を介して前記純水を前記研磨パッドの研磨面に供給する、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、前記純水供給部材から前記研磨パッドの研磨面に供給される純水の流量を調整するための純水流量コントローラと、前記気体供給部材から前記研磨パッドの研磨面に供給される気体の流量を調整するための気体流量コントローラと、前記純水流量コントローラおよび前記気体流量コントローラの流量を制御するための制御装置と、をさらに含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、前記制御装置は、前記基板を前記研磨パッドの研磨面から引き離すときに前記純水流量コントローラおよび前記気体流量コントローラの流量を制御することによって前記純水と前記気体の流量比率を調整するように構成される、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、基板を研磨するための研磨パッドの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給ステップと、基板を保持するトップリングを降下させて基板を前記研磨パッドの研磨面に接触させる接触ステップと、前記基板と前記研磨パッドとを相対運動させる相対運動ステップと、前記研磨パッドの研磨面に純水を供給する純水供給ステップと、前記純水供給ステップによって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水中に気泡を発生させる気泡発生ステップと、前記気泡発生ステップによって純水中に気泡を発生させながら前記基板を前記研磨パッドの研磨面から引き離す引き離しステップと、を含む、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、前記気泡発生ステップは、前記純水供給ステップによって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水に空気または不活性ガスを含む気体を注入する気体注入ステップを含む、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、前記気泡発生ステップは、前記純水供給ステップにおいて前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための流路に設けられた超音波振動子を振動させる振動ステップを含む、基板処理方法を開示する。

３０２ トップリング
３５０ 研磨テーブル
３５２ 研磨パッド
３５２ａ 研磨面
３５３ 流路
３５５ 開口部
３５７ 貫通孔
３７０ 研磨液供給部材
３７２ 第１の配管
３７６ 第１の弁
３７８ 研磨液流量コントローラ
３８０ 純水供給部材
３８２ 第２の配管
３８６ 第２の弁
３８８ 純水流量コントローラ
３９０ 気泡発生部材
３９１ 気体供給部材
３９２ 第３の配管
３９６ 第３の弁
３９８ 気体流量コントローラ
３９９ 超音波振動子
９００ 制御装置
１０００ 基板処理装置
Ｓ１０１ 研磨液供給ステップ
Ｓ１０２ 接触ステップ
Ｓ１０３ 相対運動ステップ
Ｓ１０４ 純水供給ステップ
Ｓ１０６ 気泡発生ステップ
Ｓ１０８ 圧力解除ステップ
Ｓ１１０ 引き離しステップ
ＳＬ 研磨液
ＷＦ 基板

Claims (9)

1. 基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられるテーブルと、
   基板を保持して前記研磨パッドの研磨面に接触させたり前記研磨面から引き離したりするためのトップリングと、
   前記研磨パッドの研磨面に研磨液を供給するための研磨液供給部材と、
   前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための純水供給部材と、
   前記基板を前記研磨パッドの研磨面から引き離すときに前記純水供給部材によって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水中に気泡を発生させるための気泡発生部材と、
   を含む、基板処理装置。
2. 前記気泡発生部材は、前記純水供給部材から前記研磨パッドの研磨面に供給される純水に空気または不活性ガスを含む気体を注入するための気体供給部材を含む、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記気泡発生部材は、前記純水供給部材から前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための流路に設けられた超音波振動子を含む、
   請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記研磨液供給部材は、前記テーブルに形成された流路および前記研磨パッドに形成された穴を介して前記研磨液を前記研磨パッドの研磨面に供給し、
   前記純水供給部材は、前記テーブルに形成された流路および前記研磨パッドに形成された穴を介して前記純水を前記研磨パッドの研磨面に供給する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記純水供給部材から前記研磨パッドの研磨面に供給される純水の流量を調整するための純水流量コントローラと、前記気体供給部材から前記研磨パッドの研磨面に供給される気体の流量を調整するための気体流量コントローラと、前記純水流量コントローラおよび前記気体流量コントローラの流量を制御するための制御装置と、をさらに含む、
   請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記制御装置は、前記基板を前記研磨パッドの研磨面から引き離すときに前記純水流量コントローラおよび前記気体流量コントローラの流量を制御することによって前記純水と前記気体の流量比率を調整するように構成される、
   請求項５に記載の基板処理装置。
7. 基板を研磨するための研磨パッドの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給ステップと、
   基板を保持するトップリングを降下させて基板を前記研磨パッドの研磨面に接触させる接触ステップと、
   前記基板と前記研磨パッドとを相対運動させる相対運動ステップと、
   前記研磨パッドの研磨面に純水を供給する純水供給ステップと、
   前記純水供給ステップによって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水中に気泡を発生させる気泡発生ステップと、
   前記気泡発生ステップによって純水中に気泡を発生させながら前記基板を前記研磨パッドの研磨面から引き離す引き離しステップと、
   を含む、基板処理方法。
8. 前記気泡発生ステップは、前記純水供給ステップによって前記研磨パッドの研磨面に供給される純水に空気または不活性ガスを含む気体を注入する気体注入ステップを含む、
   請求項７に記載の基板処理方法。
9. 前記気泡発生ステップは、前記純水供給ステップにおいて前記研磨パッドの研磨面に純水を供給するための流路に設けられた超音波振動子を振動させる振動ステップを含む、
   請求項７に記載の基板処理方法。

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