JP5006053B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2の目的は、基板研磨の処理効率を向上させると共に、メンテナンスを短時間で効率良く行なえ、メンテンナンス負担を軽減できる基板研磨方法を提供することにある。
本発明の第3の目的は、基板研磨の処理効率を向上させると共に、メンテナンスを短時間で効率良く行なえ、メンテンナンス負担を軽減できる基板処理方法を提供することにある。
用スペースを挟んで互いに対称になるように設置されてもよい。研磨ユニットのベベル研
磨部又はノッチ研磨部の動作がメンテナンス用スペースを挟んで互いに対称な動作をするように設置されてもよい。
前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部のいずれか一方で、前記基板の周縁部又はノッチ部の第一の研磨が行われる。前記基板に純水のみを供給して前記第一の研磨後前記基板の表面を覆う水膜が形成される。前記基板の表面に水膜を形成した状態で、前記移動機構によって前記基板を前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部のいずれか他方へ移動させて配置する。前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部の前記いずれか他方で、前記基板の周縁部又はノッチ部の第二の研磨が行われる。
図2は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の全体構成を示す概略平面図である。図2に示す基板処理装置1は、ウエハ供給回収装置101を設置したロードアンロードポート100と、ウエハを載置するウエハステージ300及び/又はウエハ周縁部の形状、表面状態、欠陥部位の有無等の測定を行う測定ユニット310と、主にロードアンロードポート100とウエハステージ300又は測定ユニット310、又は下記する2次洗浄・乾燥ユニット610との間でウエハを搬送する第1搬送ロボット200Aと、ウエハ周縁部の研磨を行う第1研磨ユニット400A及び第2研磨ユニット400Bの二台の研磨ユニットと、研磨後のウエハの洗浄を行う1次洗浄ユニット600と、1次洗浄されたウエハの2次洗浄及び乾燥を行う2次洗浄・乾燥ユニット610と、主に第1、第2研磨ユニット400A,400Bと1次洗浄ユニット600と2次洗浄・乾燥ユニット610の各ユニット間でウエハを搬送する第2搬送ロボット200Bを備えている。また、測定ユニット310によるウエハ周縁部の形状、表面状態、欠陥部位の有無等の測定結果に基づいて、第1、第2研磨ユニット400A,400Bにおける研磨条件を決定する研磨条件決定手段(図示せず)を備えている。なお、図2において、符号4は電源及び制御装置であり、符号6はコントロールパネルである。ここでは、基板処理装置1内に設置された各処理装置の組立体(モジュール)をユニットと称す。以下、基板処理装置1が備える各ユニットの構成、及び各ユニットにおける処理工程を詳細に説明する。
ロードアンロードポート100の構成を説明する。図2の基板処理装置1では、搬送領域Fに隣接する側壁3aの外側にロードアンロードポート100が設けられている。そして、ウエハカセット102を載置するロードアンロードステージとして、SMIF(Standard Mechanical Interface)ポッド、もしくはFOUP(Front Opening Unified Pod)101を用いている。SMIFポッド又はFOUP101は、ウエハカセット102を収納する容器状の隔壁を備えて構成され、内部に外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。ロードアンロードポート100は、SMIFポッド又はFOUP101が基板処理装置1の壁面3aに外付けできるようになっており、該壁面3aには開閉式のシャッター5が設置されている。ウエハを収容したウエハカセット102をSMIFポッド又はFOUP101に載置すると、基板処理装置1のシャッター5とSMIFポッド又はFOUP101の容器側面に設けたシャッター102aとが開いて、開口部同士が連通した状態で基板処理装置1とウエハカセット102が一体化し、ウエハカセット102内のウエハを外部の雰囲気に曝すことなく基板処理装置1内に搬入できる状態となる。
(1)ウエハが収納されたウエハカセット103をそのままロードアンロードステージ104へ載置する方法である。これはクリーンルーム2のロードアンロードポート100に面している空間が比較的清浄な状態にある場合、例えば、クラス100以下の時に採られる手段である。なお、この場合には、ロードアンロードポート100(100−2)にフィルタファンユニット116を設置することで、ロードアンロードポート100内のロードアンロードステージ104の周囲の雰囲気を清浄な状態に保つ必要がある。
(2)ウエハカセット103をクラス100程度に清浄度が管理された収納箱の中に収納してクリーンルーム2内を搬送し、そのままロードアンロードステージ104へ載置する方法である。これはクリーンルーム2のロードアンロードポート100に面した空間が比較的ダーティ(汚れた)な状態にある場合、例えば、クラス1000以上の時に採られる方法である。
図4は、ロードアンロードポート100の他の構成例を示す正面図である。このロードアンロードポート100−3は、水平方向に設置した隔壁120によって上部空間121と下部空間122に仕切られている。ウエハを収納したウエハカセット123は、密閉した収納箱124に入れられて上部空間121に設けたロードアンロードステージ125上に載置される。収納箱124は、取外し可能な底板124aを備え、搬送中は底板124aが収納箱124の底部に密閉状態で固定されている。そして収納箱124がロードアンロードステージ125上に載置されると、ロック機構(図示せず)によりロードアンロードステージ125の載置板125aに対して底板124aが固定される。一方、載置板125aと底板124aが固定されると同時に、収納箱124の下端部がロードアンロードステージ125に対して密着固定されると共に、底板124aの収納箱124に対する固定が解除され、底板124aは載置板125aと共に上下移動できる状態になる。
次に、第1搬送ロボット200Aの構成を説明する。図5は、第1搬送ロボット200Aを示す側面図である。第1搬送ロボットは、図5に示すように水平面内で回転可能な回転機構を備えた基台201と、基台201の上面に設置された一対のハンドリング機構204a,204bを具備している。基台201は、上面の高さ位置を調節する上下移動機構も備えている。ハンドリング機構204a,204bは、伸縮可能なアーム機構202a,202bの先端部にウエハを保持する上下ハンド203a,203bを取り付けてなり、上下ハンド203a,203bは所定間隔で上下に配置されている。基台201の上下動作及び回転動作とアーム機構202a,202bの伸縮動作(水平方向移動)により、上下ハンド203a,203bが目標位置へ向けて自由に移動することができ、ウエハを所定位置に搬送可能になっている。
次に、第2搬送ロボット200Bの構成を説明する。図6は、第2搬送ロボット200Bを示す斜視図である。図6において図5に示す第1搬送ロボット200Aと共通する部分には同一の符号を付してここではその詳細な説明は省略する。
ウエハステージ300は、図2に示すように第1、第2搬送ロボット400A,400Bの双方からアクセス可能な位置に設置され、ロードアンロードポート100から搬送された処理前のウエハ、及び2次洗浄・乾燥ユニット610から搬送された処理後のウエハを一時的に載置し、次の搬送ロボットへ受け渡す載置台として用いるものである。このウエハステージ300は、ウエハ周縁部を複数の載置ピン301で支持する構造である。なお、ウエハステージ300にはウエハ有無検知用のセンサ(図示せず)を設置することもできる。
次に第1、第2研磨ユニット400A,400Bの構成を説明する。第1、第2研磨ユニット400A,400Bは、図2で示すように各々の筐体内における構成部が、一点鎖線で示す中心線Lを軸として互いに対象となるように、すなわち、中心線Lが線対称の対称軸になるように配置されている点以外は相互に共通する構成を備えたユニットであるため、以下、第1、第2研磨ユニット400A,400Bに共通の構成としての研磨ユニットを説明する。
次に、研磨ユニット400の他の実施形態を説明する。図23は本発明の第2実施形態による研磨ユニット400−2の概略平面図であり、図24は図23に示す研磨ユニット400−2の一部を示す概略側断面図である。以下、研磨ユニット400−2において研磨ユニット400−1と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、研磨ユニット400−2について下記で説明する事項以外の事項は、研磨ユニット400−1と同じである。
次に、基板処理装置1における第1、第2研磨ユニット400A,400Bの配置構成について説明する。図2に示すように、互いに同一の構成部を備える第1、第2研磨ユニット400A,400Bは、基板処理装置1のハウジング3の角部3eを挟んでその両側に設置されると共に、互いの内部装置の平面上配置が、両研磨ユニット400A,400Bの間の中間線Lに対して略線対称配置になる状態で設置されている。即ち、第2研磨ユニット400Bは、第1研磨ユニット400Aの平面配置が中間線Lを軸として反転した平面配置を備えている。具体的には、第1研磨ユニット400Aと第2研磨ユニット400Bの筐体403A,403Bの形状、及び基板保持回転機構410A,410B、ベベル研磨部450A,450B、ノッチ研磨部480A,480B、基板受渡機構440A,440B等の互いに同一構成の各部同士が中間線Lに対して線対称に配置されている。さらにベベル研磨部450A,450Bやノッチ研磨部480A,480B等については、その水平面内における動作方向も中間線Lに対して互いに対称な方向になっている。即ち、ベベル研磨時のウエハWの回転方向も、第1研磨ユニット400Aと第2研磨ユニット400Bとで互いに逆方向に回転するようにプログラムされている。
次に、1次洗浄ユニット600の構成を説明する。図33は1次洗浄ユニット600を示す概略斜視図である。図33に示すように、1次洗浄ユニット600は、ウエハWの周縁部を保持する複数のスピンドル(回転機構を具備する保持部材)601と、スピンドル601に保持されたウエハWの上下位置に設置した一対のロール型の洗浄部材(ロールスポンジ)602a,602bを備えたいわゆるロール/ロール(R/R)型の低速回転型洗浄ユニットである。図33に示すように、スピンドル601は、保持するウエハWを取り囲む位置に複数本(図では6本)設置されており、各々のスピンドル601は駆動機構(図示せず)によりウエハWに対して外方及び内方に移動自在に設置されている。また各スピンドル601の側面の上端部近傍には保持溝601aが形成されており、ウエハWの外周部をこの保持溝601aに係合させてウエハWを保持する。またスピンドル601は回転機構(図示せず)により回転自在に構成されており、各スピンドル601が一定方向に回転することによって保持されたウエハWが回転するようになっている。
2次洗浄・乾燥ユニット610の構成を説明する。図34は、2次洗浄・乾燥ユニット610である洗浄機能付きスピン乾燥ユニットの構成例を示す図である。図34に示す洗浄機能付きスピン乾燥ユニット610は、基板保持回転機構611と、ペンシル型洗浄機構614と、洗浄液供給ノズル619を備えて構成されている。基板保持回転機構611は、ウエハWの外周部を数箇所で挟持する爪部612aを備えた保持部612と、該保持部612の下部に連接された回転軸613と、回転軸613に連結された回転駆動機構(図示せず)からなり、保持したウエハWを所定の回転数で回転させることができる。なおこの基板保持回転機構611は、ウエハWを授受する際に爪部612aを開閉する開閉機構(図示せず)を備えている。
次に、基板処理装置1での処理におけるウエハ搬送パターンを説明する。図35および図36はウエハ搬送パターンを説明するフロー図である。図35および図36において、CL1〜CL4はそれぞれ第1研磨ユニット400A、第2研磨ユニット400B、1次洗浄ユニット600、2次洗浄・乾燥ユニット610を示すものとする。第1搬送パターン(a)では、まずCMP工程やCu成膜工程を終えたウエハが収容されたウエハカセット102がロードアンロードポート100に載置されると、第1搬送ロボット200Aによって、ウエハカセット102からウエハが取り出されて測定ユニット310へ搬送される。測定ユニット310で、研磨前のウエハの直径、周縁部の断面形状、表面状態などの必要なデータが測定される。一方、研磨前のウエハを測定する必要がない場合は、測定ユニット310へ搬送する代わりにウエハステージ300へ搬送すればよい。測定を終えたウエハは、第2搬送ロボット200Bによって測定ユニット310から第1研磨ユニット400Aへ搬送される。第1研磨ユニット400Aでウエハ周縁部(ベベル部及びノッチ部)の研磨が行なわれる。第1研磨ユニット400Aでの研磨を終えたウエハは、第2搬送ロボット200Bで、第2研磨ユニット400Bへ搬送され、さらに研磨が行なわれる。第2研磨ユニット400Bでの研磨を終えたウエハは、第2搬送ロボット200Bによって1次洗浄ユニット600へ搬送され、1次洗浄が行われる。1次洗浄ユニット600で洗浄されたウエハは、第2搬送ロボット200Bで2次洗浄・乾燥ユニット610へ搬送され、2次洗浄・乾燥処理がされる。乾燥処理を終えたウエハは、第1、第2搬送ロボット200A,200Bのいずれかにより測定ユニット310へ搬送されて処理後の測定が行なわれる。なお処理後のウエハを測定する必要がない場合は、2次洗浄・乾燥ユニット610からウエハステージ300へ搬送する。その後、第1搬送ロボット200Aにより測定ユニット310又はウエハステージ300からウエハカセット102へ搬送する。あるいは、第1搬送ロボット200Aによって2次洗浄・乾燥ユニット610から直接元のウエハカセット102に戻すこともできる。
Claims (14)
- 研磨ユニットを少なくとも2台備え、
前記2台の研磨ユニットは、前記基板の周縁部を研磨するベベル研磨部及び/又は前記基板のノッチ部を研磨するノッチ研磨部を備え、
前記2台の研磨ユニットの間にメンテナンス用スペースが配設され、
前記2台の研磨ユニットの前記ベベル研磨部及び/又は前記ノッチ研磨部が、前記メンテナンス用スペースに面した位置に配置され、前記メンテナンス用スペースから前記2台の研磨ユニットのベベル研磨部及び/又はノッチ研磨部にアクセスできることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置において、
前記2台の研磨ユニットは各々前記メンテナンス用スペースに面した部分に開閉扉が設けられた筐体内に配置され、
該開閉扉を開くことで前記メンテナンス用スペースから前記2台の研磨ユニットのベベル研磨部及び/又はノッチ研磨部にアクセスできることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1又は2に記載の基板処理装置において、
前記ベベル研磨部は、
(i)研磨テープと、
(ii)前記基板の周縁部に研磨テープを接触させるベベル研磨ヘッドと、
(iii)該ベベル研磨ヘッドに研磨テープを供給し回収する研磨テープ供給回収機構とを備え、前記研磨テープ供給回収機構の前記研磨テープは前記スペースから研磨テープを交換可能であり、
前記ノッチ研磨部は、
(i)研磨テープと、
(ii)前記基板のノッチ部に研磨テープを接触させるノッチ研磨ヘッドと、
(iii)該ノッチ研磨ヘッドに研磨テープを供給し回収する研磨テープ供給回収機構とを備え、前記研磨テープ供給回収機構の前記研磨テープは前記スペースから研磨テープを交換可能であることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項2に記載の基板処理装置において、
前記筐体は四方に側壁を有し、
前記筐体の第一の側壁側に前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部のいずれか一方が配置され、前記筐体の第一の側壁が前記スペースに面して配置され、
前記筐体の前記第一の側壁に隣接する前記筐体の第二の側壁側に前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部のいずれかもう一方が配置され、前記筐体の前記第二の側壁が前記基板処理装置のハウジングに面して配置されていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項4に記載の基板処理装置において、
前記筐体の前記第二の側壁に開閉扉が設けられると共に、前記基板処理装置の前記ハウジングの前記第二の側壁に面した部分に開閉扉が設けられ、
前記基板処理装置の前記ハウジングの前記開閉扉及び前記筐体の前記開閉扉を開くことで、前記基板処理装置の外部から前記ベベル研磨部又は前記ノッチ研磨部にアクセスできるように構成したことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項4又は5に記載の基板処理装置において、
前記基板を前記研磨ユニットへ搬送する搬送装置をさらに備え、
前記基板を前記研磨ユニットへ搬入出する搬入出口が前記筐体の前記第三の側壁に設けられ、該搬入出口は前記搬送装置に面して配置され、
前記搬入出口のためにシャッターが設けられていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置において、
前記少なくとも2台の研磨ユニットの前記ベベル研磨部同士又は前記ノッチ研磨部同士は、その平面配置が前記メンテナンス用スペースを挟んで互いに対称になるように設置されていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項7に記載の基板処理装置において、
前記少なくとも2台の研磨ユニットの前記ベベル研磨部同士又は前記ノッチ研磨部同士は、その平面内における動作が前記スペースを挟んで互いに対称な動作をするように設置されていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置において、
前記各研磨ユニットは、
(i)前記ベベル研磨部及び/又はノッチ研磨部の少なくともいずれか一方で研磨される前記基板を保持する基板保持テーブルと、
(ii)該基板保持テーブルを水平面で揺動させる揺動機構又は前記基板保持テーブルを水平面内で直線移動させる基板保持テーブル水平移動機構の少なくともいずれか一方を備えたことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置において、
前記ベベル研磨部及び/又は前記ノッチ研磨部は、研磨テープの表面を前記基板の周縁部に摺接させて該基板を研磨するように構成され、
前記各研磨ユニットの前記ベベル研磨部及び/又はノッチ研磨部に、砥粒を分散させた化学的に不活性な樹脂材料をテープ基材の表面に塗布することで研磨層を形成する研磨テープを設置したことを特徴とする基板処理装置。 - 請求項10に記載の基板処理装置において、
前記各研磨ユニットは、
(i)前記ベベル研磨部及び/又はノッチ研磨部の少なくともいずれか一方で研磨される前記基板を水平に保持する基板保持手段と、
(ii)前記基板保持手段に保持された基板の研磨位置付近に向けて純水、超純水、または脱イオン水の少なくとも1つを供給する第1の供給ノズルと、
(iii)前記基板の上面の中央部付近に向けて純水、超純水、または脱イオン水の少なくとも1つを供給する第2の供給ノズルとを備えたことを特徴とする基板処理装置。 - 基板を、基板の周縁部を研磨するベベル研磨部及び基板のノッチ部を研磨するノッチ研磨部に、移動機構によって移動させる基板研磨方法であって、
前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部のいずれか一方で、前記基板の周縁部又はノッチ部の第一の研磨を行い、
前記基板に純水のみを供給して前記第一の研磨後前記基板の表面を覆う水膜を形成し、
前記基板の表面に水膜を形成した状態で、前記移動機構によって前記基板を前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部のいずれか他方へ移動させて配置し、
前記ベベル研磨部又はノッチ研磨部の前記いずれか他方で、前記基板の周縁部又はノッチ部の第二の研磨を行うことを特徴とする基板研磨方法。 - 基板の周縁部を研磨するベベル研磨部及び基板のノッチ部を研磨するノッチ研磨部の少なくともいずれか一方を具備する少なくとも2台の研磨ユニットと、前記少なくとも2台の研磨ユニットに前記基板を搬送する搬送装置とを備えた基板処理装置における基板処理方法であって、
前記少なくとも2台の研磨ユニットの前記ベベル研磨部又は前記ノッチ研磨部の平面配置が前記搬送装置から見て互いに対称になるように配置し、
(i)前記搬送装置で、前記少なくとも2台の研磨ユニットにそれぞれ別の基板を搬送して、前記少なくとも2台の研磨ユニットで並行して前記各基板を研磨して各基板の周縁部の汚染除去及び/又は表面荒れの除去を行うか、
(ii)前記搬送装置で、前記少なくとも2台の研磨ユニットに基板を連続して搬送し
て、前記少なくとも2台の研磨ユニットで前記基板を連続して研磨して前記基板の周縁部
の汚染除去及び/又は表面荒れの除去を行うか、
を含む2つの研磨処理もいずれか一方を選択的に行うことを特徴とする基板処理方法。 - 請求項13に記載の基板処理方法において、前記少なくとも2台の研磨ユニット内における前記ベベル研磨部又は前記ノッチ研磨部の動作が前記搬送装置から見て互いに対称な動作をすることを特徴とする基板処理方法。
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