JP2021125563A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板処理装置は、基板WFを支持するためのテーブル100と、テーブル100に支持された基板WFを研磨するための研磨パッド222を保持するためのパッドホルダ226と、パッドホルダ226を基板WFに対して昇降させるための昇降機構と、パッドホルダ226を基板WFの径方向に揺動させるための揺動機構と、揺動機構によってテーブル100の外側へ揺動された研磨パッド222を支持するための支持部材300A,300Bと、基板WFを研磨しながら支持部材300の高さおよび基板WFに対する距離の少なくとも一方を調整するための駆動機構310,320と、を含む。
【選択図】図5
Description
テーブル100は、処理対象となる基板WFを支持するための部材である。一実施形態において、テーブル100は、基板WFを支持するための支持面100aを有し、図示していないモータなどの駆動機構によって回転可能に構成される。支持面100aには複数の穴102が形成されており、テーブル100は、穴102を介して基板WFを真空吸着することができるように構成される。
図3は、一実施形態による多軸アームを概略的に示す斜視図である。図2および図3に示すように、多軸アーム200は、テーブル100に支持された基板WFに対して各種処理を行うための複数の処理具を保持する部材であり、テーブル100に隣接して配置される。本実施形態の多軸アーム200は、基板WFを研磨するための大径の研磨パッド222と、基板WFを洗浄するための洗浄具232と、基板WFを仕上げ研磨するための小径の研磨パッド242と、基板WFの直径を計測するための撮影部材(カメラ)252と、を保持するように構成される。
れている。パッドホルダ226には大径の研磨パッド222が保持される。パッドホルダ226は、例えばエアシリンダなどの駆動機構で構成される昇降機構227によって基板WFに対して高さ方向に昇降可能になっている。第2のアーム230には高さ方向に伸びる回転シャフト234が取り付けられており、回転シャフト234の先端には洗浄具ホルダ236が取り付けられている。洗浄具ホルダ236には洗浄具232が保持される。洗浄具ホルダ236は、例えばエアシリンダなどの駆動機構で構成される昇降機構237によって基板WFに対して高さ方向に昇降可能になっている。第3のアーム240には高さ方向に伸びる回転シャフト244が取り付けられており、回転シャフト244の先端にはパッドホルダ246が取り付けられている。パッドホルダ246には小径の研磨パッド242が保持される。パッドホルダ246は、例えばエアシリンダなどの駆動機構で構成される昇降機構247によって基板WFに対して高さ方向に昇降可能になっている。第4のアーム250には撮影部材252が保持される。
磨を行うように構成される。
図1および図2に示すように、基板処理装置1000は、テーブル100の外側の研磨パッド222の揺動経路に配置された第1の支持部材300Aと、テーブル100を挟んで第1の支持部材300Aと反対側の研磨パッド222の揺動経路に配置された第2の支持部材300Bと、を含む。第1の支持部材300Aおよび第2の支持部材300Bは、基板WFを挟んで線対称になっている。このため、以下では第1の支持部材300Aおよび第2の支持部材300Bをまとめて支持部材300として説明する。また、以下では、一例として、大径の研磨パッド222を基板WFに対して揺動させる場合の支持部材300の機能について説明を行うが、洗浄具232または小径の研磨パッド242についても同様である。
図1および図2に示すように、基板処理装置1000は、基板WFを研磨しながら基板WFの被研磨面の膜厚プロファイルを計測するための膜厚計測器600を含む。膜厚計測器600は、渦電流式センサまたは光学式センサなどの様々なセンサで構成することができる。図6は、一実施形態によるテーブル、支持部材、および膜厚計測器を概略的に示す斜視図である。図6に示すように、高さ方向に伸びる回転シャフト610がテーブル100に隣接して配置されている。回転シャフト610は、図示していないモータなどの回転駆動機構によって回転シャフト610の軸周りに回転可能になっている。回転シャフト610には揺動アーム620が取り付けられおり、膜厚計測器600は、揺動アーム620の先端に取り付けられている。膜厚計測器600は、回転シャフト610の回転によって回転シャフト610の軸周りに旋回揺動するように構成される。具体的には、膜厚計測器600は、基板WFの研磨中に、回転シャフト610の回転によって基板WFの径方向に沿って揺動することができるようになっている。膜厚計測器600は、研磨パッド222が基板WF上を揺動しているときには図6の破線で示すように基板WF上から退避した位
置に揺動し、研磨パッド222が基板WF上を揺動していないときに図6の実線で示すように基板WF上を揺動するように構成される。すなわち、膜厚計測器600は、基板WF上を揺動する研磨パッド222と干渉しないタイミングで基板WF上を揺動することができるようになっており、研磨パッド222によって研磨される基板WFの膜厚プロファイルを経時的に計測することができる。膜厚計測器600は、計測した基板WFの膜厚プロファイルが所望の膜厚プロファイルになったら、基板WFの研磨の終点を検出することができる。
図7は、一実施形態による基板厚計測器を概略的に示す斜視図である。基板処理装置1000は、基板WFの厚みを計測するための基板厚計測器630を含む。基板厚計測器630は、例えばFOUP(Front Opening Unified Pod)とテーブル100との間に設置され、FOUPから取り出されテーブル100に設置される基板WFの厚みを計測することができる。基板厚計測器630は、例えばレーザー測長器などで構成することができる。基板厚計測器630は、基板WFの表面側に設けられた第1の基板厚計測部材630aと、基板WFの裏面側に設けられた第2の基板厚計測部材630bを含む。第1の基板厚計測部材630aは、基板WFの表面に向けてレーザー光を放射し、反射したレーザー光を受光する。第2の基板厚計測部材630bは、基板WFの裏面に向けてレーザー光を放射し、反射したレーザー光を受光する。基板厚計測器630は、第1の基板厚計測部材630aが受光したレーザー光および第2の基板厚計測部材630bが受光したレーザー光に基づいて基板WFの厚みを計測するようになっている。
図4および図5に示すように、基板処理装置1000は、支持部材300の高さを調整するための駆動機構310を含む。駆動機構310は、モータおよびボールねじなどの様々な公知の機構で構成することができ、支持部材300(支持面301aおよび支持面301b)を所望の高さに調整することができる。また、基板処理装置1000は、支持部材300の水平方向の位置、すなわちテーブル100に支持された基板WFの径方向に沿った位置を調整することによって基板WFに対する支持部材300の距離を調整するための駆動機構320を含む。駆動機構320は、モータおよびボールねじなどの様々な機構で構成することができる。
面の状態に応じて支持部材300の高さおよび基板WFの径方向に沿った基板WFに対する距離の少なくとも一方を調整することができる。すなわち、上述のように、初期調整で支持部材300を所望の高さおよび水平方向の位置に調整したとしても、様々な研磨条件の違いによって基板WFごとに研磨中の膜厚プロファイルは異なり得る。そこで、本実施形態では、駆動機構310,320は、基板WFの研磨中に膜厚計測器600によって得られた基板WFの膜厚プロファイルに応じて、支持部材300の高さ方向の位置および水平方向の位置を調整するように構成される。
図1および図2に示すように、基板処理装置1000は、基板WFの直径を計測するための直径計測器400を含む。直径計測器400は、本実施形態では、テーブル100に支持された基板WFをテーブル100の中心方向に押圧して位置合わせするための少なくとも3個のセンタリング機構400A,400B,400Cを含む。センタリング機構400A,400B,400Cは、テーブル100の周囲に適宜の間隔をあけて配置される。直径計測器400は、センタリング機構400A,400B,400Cによる基板WFの位置合わせ結果に基づいて基板WFの直径を算出するように構成される。
方向に回転させて第1の接触部440aで基板WFを押圧する。すると、3個のセンタリング部材440のうち基板WFに一番近いセンタリング部材の第1の接触部440aが基板WFをテーブル100の中心方向に押圧する。その後、残りのセンタリング部材440の第1の接触部440aも順次基板WFをテーブル100の中心方向に押圧し、その結果、基板WFは3方向からテーブル100の中心方向に押圧される。3個のセンタリング部材440の第1の接触部440aが均等に基板WFを押圧したところで基板WFはテーブル100の中心位置にセンタリングされて位置合わせされる。以下では、回転シャフト430を第1の方向に回転させて行う基板WFの位置合わせを「第1の位置合わせ」という。
板WFのノッチNCを押圧したと考えられるので、再度、第1の位置合わせを行うとともに第1の直径を基板WFの直径として出力する。このように、直径計測器400は、回転シャフト430の第1の方向の回転角度および第2の方向の回転角度のうち、ノッチNCを押圧しなかったときの回転角度を用いて基板WFの直径を算出することができる。
図1および図2に示すように、ドレッサ500は、揺動シャフト210の回転による研磨パッド222、242の旋回経路に配置される。ドレッサ500は、表面にダイヤモンド粒子などが強固に電着しており、研磨パッド222、242を目立て(ドレッシング)するための部材である。ドレッサ500は、図示していないモータなどの回転駆動機構によって回転するように構成される。ドレッサ500の表面には図示していないノズルから純水を供給可能になっている。基板処理装置1000は、ノズルから純水をドレッサ500に供給しながらドレッサ500を回転させるとともに、研磨パッド222、242を回転させ、ドレッサ500に押圧しながらドレッサ500に対して揺動させる。これによって、ドレッサ500により研磨パッド222、242が削り取られ、研磨パッド222、242の研磨面がドレッシングされる。
図1および図2に示すように、洗浄ノズル700A、700Bは、テーブル100に隣接して配置される。洗浄ノズル700Aは、テーブル100と支持部材300Aとの間の隙間に向けて純水などの洗浄液を供給するように構成される。これにより、テーブル100と支持部材300Aとの間に入った研磨カスなどを洗い流すことができる。洗浄ノズル700Bは、テーブル100と支持部材300Bとの間の隙間に向けて純水などの洗浄液を供給するように構成される。これにより、テーブル100と支持部材300Bとの間に入った研磨カスなどを洗い流すことができる。
次に、本実施形態による支持部材300の高さ位置および水平位置の調整を含む基板処理方法の手順を説明する。図11は、一実施形態による基板処理方法を示すフローチャートである。図11に示すように、基板処理方法は、まず、テーブル100に基板WFを設置する(設置ステップS110)。続いて、基板処理方法は、センタリング機構400A、400B、400Cによって基板WFの位置合わせを行う(位置合わせステップS120)。続いて、基板処理方法は、支持部材300の高さおよび基板WFとの距離の初期調整を行う(初期調整ステップS130)。初期調整ステップS130は、例えば、基板厚計測器630によって事前に計測された基板WFの厚みに基づいて支持部材300の高さを調整するとともに、位置合わせステップS120によって得られた基板WFの直径に基づいて支持部材300の水平方向の位置を調整することができる。
を計測する(膜厚計測ステップS160)。続いて、基板処理方法は、駆動機構310,320によって、基板WFを研磨しながら支持部材300の高さおよび基板WFに対する距離の少なくとも一方を調整する(調整ステップS170)。例えば、調整ステップS170は、膜厚計測ステップS160によって計測された膜厚プロファイルに応じて支持部材300の高さおよび基板WFに対する距離の少なくとも一方を調整することができる。一例では、調整ステップS170は、図8における膜厚プロファイル810に示すように、膜厚計測ステップS160によって計測された膜厚プロファイルにおける基板WFのエッジ部の膜厚830が中央部の膜厚840よりも厚い場合には、支持部材300の高さを下げるか、または基板WFに対する距離を広げることができる。
次に、支持部材300の変形例を説明する。図12は、一実施形態による支持部材を概略的に示す平面図である。図13は、一実施形態による支持部材を概略的に示す斜視図である。図12および図13に示すように、支持部材300A,300Bはそれぞれ、基板WFの径方向に沿った仮想的な分割ライン330を挟んで分割された複数(本実施形態では2個)の支持部材を含む。具体的には、支持部材300Aは、分割ライン330を挟んで分割された支持部材300A−1と支持部材300A−2とを含む。支持部材300Bは、分割ライン330を挟んで分割された支持部材300B−1と支持部材300B−2とを含む。
200 多軸アーム
210 揺動シャフト
212 回転駆動機構(揺動機構)
220 第1のアーム
222 研磨パッド
222a 研磨面
226 パッドホルダ
227 昇降機構
238 アトマイザ
300 支持部材
300A 第1の支持部材
300A−1 支持部材
300A−2 支持部材
300B 第2の支持部材
300B−1 支持部材
300B−2 支持部材
301a,301b 支持面
310,320 駆動機構
330 分割ライン
340 ドレッサ
350 吸引部材
360 吸引経路
400 直径計測器
600 膜厚計測器
630 基板厚計測器
810 膜厚プロファイル
820 膜厚プロファイル
1000 基板処理装置
WF 基板
Claims (15)
- 基板を支持するためのテーブルと、
前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、
前記パッドホルダを前記基板に対して昇降させるための昇降機構と、
前記パッドホルダを前記基板の径方向に揺動させるための揺動機構と、
前記揺動機構によって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドを支持するための支持部材と、
前記基板を研磨しながら前記支持部材の高さおよび前記基板に対する距離の少なくとも一方を調整するための駆動機構と、
を含む、基板処理装置。 - 前記支持部材は、前記テーブルの外側の前記研磨パッドの揺動経路に配置された第1の支持部材と、前記テーブルを挟んで前記第1の支持部材と反対側の前記研磨パッドの揺動経路に配置された第2の支持部材と、を含む、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記第1の支持部材および前記第2の支持部材はそれぞれ、前記研磨パッドの前記基板と接触する研磨面の全体を支持可能な支持面を有する、
請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記基板を研磨しながら前記基板の被研磨面の膜厚プロファイルを計測するための膜厚計測器をさらに含み、
前記駆動機構は、前記膜厚計測器によって計測された膜厚プロファイルに応じて前記支持部材の高さおよび前記基板に対する距離の少なくとも一方を調整するように構成される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記駆動機構は、前記膜厚計測器によって計測された膜厚プロファイルにおける前記基板のエッジ部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚い場合には、前記支持部材の高さを下げるまたは前記基板に対する距離を広げるように構成される、
請求項4に記載の基板処理装置。 - 前記テーブルに設置される基板の厚みを計測するための基板厚計測器をさらに含み、
前記駆動機構は、前記基板厚計測器によって計測された基板の厚みに基づいて前記支持部材の高さを調整するように構成される、
請求項1から5のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記テーブルに設置された基板の直径を計測するための直径計測器をさらに含み、
前記駆動機構は、前記直径計測器によって計測された基板の直径に基づいて前記支持部材の前記基板に対する距離を調整するように構成される、
請求項1から6のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記支持部材は、前記基板の径方向に沿った仮想的な分割ラインを挟んで分割された複数の支持部材を含み、
前記駆動機構は、前記複数の支持部材のそれぞれについて独立して、前記基板を研磨しながら前記支持部材の高さおよび前記基板に対する距離の少なくとも一方を調整するように構成される、
請求項1から7のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記支持部材は、前記研磨パッドの前記基板と接触する研磨面を支持するための支持面を含み、前記支持部材の前記支持面には、前記研磨パッドの目立てをするためのドレッサが埋設されている、
請求項1から8のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記支持部材は、前記研磨パッドの前記基板と接触する研磨面を支持するための支持面を含み、前記支持部材の前記支持面には、吸引部材と連通する吸引経路が埋設されている、
請求項1から9のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記揺動機構は、前記パッドホルダを保持するための第1のアームと、洗浄具を保持するための洗浄具ホルダを保持する第2のアームと、前記研磨パッドとは径が異なる研磨パッドを保持するためのパッドホルダを保持する第3のアームと、撮影部材を保持するための第4のアームと、前記第1、第2、第3、および第4のアームを支持する揺動シャフトと、前記揺動シャフトを回転駆動するための回転駆動機構と、を含み、
前記第1、第2、第3、および第4のアームはそれぞれ、前記揺動シャフトの周りに放射状に配置される、
請求項1から10のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記第2のアームは、前記洗浄具とともに、前記洗浄具の両側に配置されたアトマイザをさらに保持するように構成される、
請求項11に記載の基板処理装置。 - テーブルに基板を設置する設置ステップと、
前記テーブルに設置された基板を研磨するための研磨パッドを前記基板に押圧する押圧ステップと、
前記研磨パッドを前記基板の径方向に揺動させる揺動ステップと、
前記揺動ステップによって前記テーブルの外側へ揺動される研磨パッドを支持するための支持部材の高さおよび前記基板に対する距離の少なくとも一方を、前記基板を研磨しながら調整する調整ステップと、
を含む、基板処理方法。 - 前記基板を研磨しながら前記基板の被研磨面の膜厚プロファイルを計測する膜厚計測ステップをさらに含み、
前記調整ステップは、前記膜厚計測ステップによって計測された膜厚プロファイルに応じて前記支持部材の高さおよび前記基板に対する距離の少なくとも一方を調整することを含む、
請求項13に記載の方法。 - 前記調整ステップは、前記膜厚計測ステップによって計測された膜厚プロファイルにおける前記基板のエッジ部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚い場合には、前記支持部材の高さを下げるまたは前記基板に対する距離を広げることを含む、
請求項14に記載の方法。
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