JP6426965B2 - 処理コンポーネント、処理モジュール、及び、処理方法 - Google Patents
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Description
せることは難しいと考えられる。
に又は交互に接触させ、前記アームを揺動することによって、前記処理対象物を処理する、ことができる。
前記第1パッドよりも小径の第2パッドを前記処理対象物と接触させて相対運動させることによって前記処理対象物に対して所定の第2処理を行う、ことを含む。
図1は、本発明の一実施形態に係る処理装置の全体構成を示す平面図である。図1に示すように、処理対象物に処理を行うための処理装置(CMP装置)1000は、略矩形状のハウジング1を備える。ハウジング1の内部は、隔壁1a,1bによって、ロード/アンロードユニット2と、研磨ユニット3と、洗浄ユニット4と、に区画される。ロード/アンロードユニット2、研磨ユニット3、及び洗浄ユニット4は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、洗浄ユニット4は、処理装置に電源を供給する電源供給部と、処理動作を制御する制御装置5と、を備える。
ロード/アンロードユニット2は、多数の処理対象物(例えば、ウェハ(基板))をストックするウェハカセットが載置される2つ以上(本実施形態では4つ)のフロントロード部20を備える。これらのフロントロード部20は、ハウジング1に隣接して配置され、処理装置の幅方向(長手方向と垂直な方向)に沿って配列される。フロントロード部20には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、又はFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができるようになっている。ここで、SMIF及びFOUPは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、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。
研磨ユニット3は、ウェハの研磨(平坦化)が行われる領域である。研磨ユニット3は、第1研磨モジュール3A、第2研磨モジュール3B、第3研磨モジュール3C、及び、第4研磨モジュール3Dを備えている。第1研磨モジュール3A、第2研磨モジュール3B、第3研磨モジュール3C、及び第4研磨モジュール3Dは、図1に示すように、処理装置の長手方向に沿って配列される。
、トップリングシャフト36に支持される。研磨テーブル30Aの上面には研磨パッド10が貼付される。研磨パッド10の上面は、ウェハWを研磨する研磨面を形成する。なお、研磨パッド10に代えて固定砥粒を用いることもできる。トップリング31A及び研磨テーブル30Aは、矢印で示すように、その軸心周りに回転するように構成される。ウェハWは、トップリング31Aの下面に真空吸着により保持される。研磨時には、研磨液供給ノズル32Aから研磨パッド10の研磨面に研磨液が供給された状態で、研磨対象であるウェハWがトップリング31Aにより研磨パッド10の研磨面に押圧されて研磨される。
次に、ウェハを搬送するための搬送機構について説明する。図1に示すように、第1研磨モジュール3A及び第2研磨モジュール3Bに隣接して、第1リニアトランスポータ6が配置されている。第1リニアトランスポータ6は、研磨モジュール3A,3Bが配列する方向に沿った4つの搬送位置(ロード/アンロードユニット側から順番に第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とする)の間でウェハを搬送する機構である。
図3(a)は洗浄ユニット4を示す平面図であり、図3(b)は洗浄ユニット4を示す側面図である。図3(a)及び図3(b)に示すように、洗浄ユニット4は、ここではロール洗浄室190と、第1搬送室191と、ペン洗浄室192と、第2搬送室193と、乾燥室194と、バフ処理室300と、第3搬送室195と、に区画されている。なお、研磨ユニット3、ロール洗浄室190、ペン洗浄室192、乾燥室194、及びバフ処理室300の各室間の圧力バランスは、乾燥室194>ロール洗浄室190及びペン洗浄室192>バフ処理室300≧研磨ユニット3とすることができる。研磨ユニットでは研磨液を使用しており、バフ処理室についてもバフ処理液として研磨液を使用することがある。よって、上記のような圧力バランスにすることで、特に研磨液中の砥粒と言ったパーティクル成分の洗浄及び乾燥室への流入を防止することが可能であり、よって洗浄及び乾燥室の清浄度維持が可能となる。
自在となっている。第1搬送ロボット209は、搬送ロボット22と同様に、上下二段のハンドを有している。第1搬送ロボット209は、図3(a)の点線で示すように、その下側のハンドが上述した仮置き台180にアクセス可能な位置に配置されている。第1搬送ロボット209の下側のハンドが仮置き台180にアクセスするときには、隔壁1bに設けられているシャッタ(図示せず)が開くようになっている。
図4は、上側バフ処理モジュールの概略構成を示す図である。図4に示すように、上側バフ処理モジュール300Aは、ウェハWが設置されるバフテーブル400と、バフ処理コンポーネント350と、バフ処理液を供給するための液供給系統700と、バフパッド
502のコンディショニング(目立て)を行うためのコンディショニング部800と、を備える。バフ処理コンポーネント350は、ウェハWの処理面にバフ処理を行うためのバフパッド502が取り付けられたバフヘッド500と、バフヘッド500を保持するバフアーム600と、を備える。なお、図4では、バフ処理コンポーネント350の基本的な構成を説明するために、単一のバフアーム600と、単一のバフヘッド500と、を備えるバフ処理コンポーネント350の例を示す。しかしながら、実際には、本実施形態のバフ処理コンポーネント350は、図5以降で説明する構成となる。
せるようになっていてもよい。ドレッサ820は、表面にダイヤモンドの粒子が電着固定された、又は、ダイヤモンド砥粒がバフパッドとの接触面の全面もしくは一部に配置されたダイヤドレッサ、樹脂製のブラシ毛がバフパッドとの接触面の全面もしくは一部に配置されたブラシドレッサ、又はこれらの組み合わせで形成される。
、研磨液配管732、の3系統の配管に接続される。液供給配管740は、バフアーム600の内部、バフヘッド500の中央、及び、バフパッド502の中央を通って延伸する。液供給配管740の第2端部は、ウェハWの処理面に向けて開口する。制御装置5は、開閉弁718、開閉弁728、及び、開閉弁736、の開閉を制御することにより、任意のタイミングで、ウェハWの処理面に純水、薬液、スラリ等の研磨液のいずれか1つ、又はこれらの任意の組み合わせの混合液を供給することができる。
<第1実施形態>
次に、バフ処理コンポーネント350の詳細を説明する。図5は、第1実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。なお、以下の説明は、上側バフ処理モジュール300A内のバフ処理コンポーネントについて説明するが、これには限定されない
。すなわち、処理対象物と接触させて相対運動させることによって処理対象物に対して所定の処理を行うためのパッドが取り付けられるヘッドと、ヘッドを保持するためのアームと、を備える処理コンポーネントに対して、以下の実施形態を適用することができる。
あることが望ましい。これはバフパッドの径が大きいほどウェハとの面積比が小さくなるため、ウェハのバフ処理速度は増加するからである。一方で、ウェハWの面内均一性については、逆にバフパッドの径が小さくなるほど、面内均一性が向上する。これは、単位処理面積が小さくなるためである。そこで、本実施形態では、第1バフパッド502−1に加えて、第1バフパッド502−1よりも小径の第2バフパッド502−2を採用している。なお、第1バフパッド502−1及び第2バフパッド502−2の種類及び材質は同一である必要はなく、異なるものを配置してよい。また各バフパッドの種類や材質、パッド径によって第1ドレッサ820−1及び第2ドレッサ820−2も異なる種類のものを配置しても良い。
次に、第2実施形態のバフ処理コンポーネント350について説明する。図6は、第2実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。
る。
パッド502−1、第2バフパッド502−2、及び、第3バフパッド502−3)を用いてバフ処理を行うことができる。バフ処理コンポーネント350は、例えば、第1バフパッド502−1、第2バフパッド502−2、及び、第3バフパッド502−3によって同時にバフ処理を行うことができる。また、バフ処理コンポーネント350は、第1バフパッド502−1、第2バフパッド502−2、及び、第3バフパッド502−3を、ドレッサ820−1,820−2によって交互にコンディショニングしながら、バフ処理を行うこともできる。いずれの場合であっても、バフ処理を行う際のバフパッドとウェハWとの接触面積が大きくなるので、本実施形態のバフ処理コンポーネント350は、バフ処理の処理レートを向上させることができる。
次に、第3実施形態のバフ処理コンポーネント350について説明する。図7は、第3実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。
−2をウェハWに接触させた状態で、ウェハWの中央部と周縁部との間で水平運動する。その結果、第1バフヘッド500−1は、第1バフパッド502−1がウェハWの中央部と接触するようにバフアーム600に保持される。また、第2バフヘッド500−2は、第2バフパッド502−2が少なくともウェハWの周縁部と接触するようにバフアーム600に保持される。なお、水平運動の種類としては、直線動、円弧運動がある。また、運動方向としては、例えばウェハWの中心側から周縁部、もしくはその逆方向への一方向運動や、ウェハW中心側もしくは周縁部側を始点としたウェハ半径もしくは直径の範囲内での往復運動が挙げられる。また、水平運動時に各バフアームの運動速度は運動範囲内で変更可能であっても良い。これはバフパッドの滞在時間の分布がウェハWの処理速度の分布に影響するからである。この場合の移動速度の変化方式としては、例えばウェハW面内での揺動距離を複数の区間に分割し、それぞれの区間に対して移動速度を設定できる方式が望ましい。
次に、第4実施形態のバフ処理コンポーネント350について説明する。図8は、第4実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。
、図8とは異なり、各バフパッドに対して各ドレッサを有することとなる。
次に、第5実施形態のバフ処理コンポーネント350について説明する。図9は、第5実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。
もウェハWの周縁部において水平運動可能になっている。
次に、第6実施形態のバフ処理コンポーネント350について説明する。図10は、第6実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。
ッド502−2によって同時にバフ処理を行うことができる。また、バフ処理コンポーネント350は、第1バフパッド502−1及び第2バフパッド502−2を、ドレッサ820−1,820−2によって交互にコンディショニングしながら、バフ処理を行うこともできる。いずれの場合であっても、バフ処理を行う際のバフパッドとウェハWとの接触面積が大きくなるので、本実施形態のバフ処理コンポーネント350は、バフ処理の処理レートを向上させることができる。
次に、第7実施形態のバフ処理コンポーネント350について説明する。図11は、第7実施形態のバフ処理コンポーネントの概略構成を示す図である。
び第2バフパッド502−2の種類及び材質は同一である必要はなく、異なるものを配置してよい。また各バフパッドの種類や材質、パッド径によって第1ドレッサ820−1及び第2ドレッサ820−2も異なる種類のものを配置しても良い。また図11ではドレッサは第1ドレッサ820−1及びドレッサ820−2に分割されているが、1個の同一ドレッサでも良い。
次に、本実施形態の処理方法について説明する。図12は、本実施形態の処理方法のフローチャートである。図12は、図7,8,9,11の実施形態のように、第1バフパッド502−1と第2バフパッド502−2とが同じタイミングでウェハWに対するバフ処理を行い、同じタイミングでコンディショニングを行う実施形態における処理方法の一例である。なお、図8の構成の場合には、第3バフパッド502−3も第2バフパッド502−2と同様の処理を行う。
(測定)することができる。なお、ITMについては、処理実施中における計測においてはWet−ITMが有効であるが、それ以外処理後における膜厚又は膜厚に相当する信号の取得においては、上側処理モジュール300Aに搭載されている必要は必ずしもない。処理モジュール外、例えばロード/アンロード部にITMを搭載し、ウェハのFOUP等からの出し入れの際に測定を実施しても良く、これは以降の実施形態においても同様である。また、上記Wet−ITMやITM以外で、処理を実施中のウェハWの被処理面の膜厚分布(又は膜厚に相当する信号の分布)を検出(測定)する手段としては、図示はしないが、渦電流センサ及び光学式センサであっても良い。渦電流センサは被処理面が導電性材料の際に使用可能であり、ウェハWの被処理面に対向して配置される。渦電流センサは、ウェハWの被処理面に近接して配置されたセンサコイルに高周波電流を流してウェハWに渦電流を発生させ、ウェハWの被処理領域の厚みに応じた渦電流又は合成インピーダンスの変化に基づいてウェハWの膜厚又は膜厚に相当する信号の分布を検出するセンサである。また、光学式センサは、ウェハWの被処理面に対向して配置される。光学式センサは被処理面が光透過可能な材料の際に使用可能であり、ウェハWの被処理面に向けて光を照射し、ウェハWの被処理面で反射するか、ウェハWを透過した後に反射する反射光を受光し、受光した光に基づいてウェハWの膜厚分布を検出するセンサである。なお、上側処理モジュール300Aには、ウェハWの研磨処理面の目標膜厚又は目標膜厚に相当する信号の分布があらかじめ設定され格納されているデータベースを備えることができる。バフ処理コンポーネント350は、Wet−ITM、ITM、渦電流センサや光学式センサによって検出された処理面の膜厚又は膜厚に相当する信号の分布と、データベースに格納された目標膜厚又は目標膜厚に相当する信号の分布と、の差分に基づいて、同一のウェハWに処理を継続すべきか否かを判定することができる。例えば、バフ処理コンポーネント350は、差分があらかじめ設定された閾値より大きい場合には、同一のウェハWに処理を継続すべきと判定することができる。
してバフ処理することもできる。
テップS305,Yes)、処理を終了する。なお、同一のウェハWに処理を継続すべきか否かの判定は、上述と同様に行われるので、詳細な説明は省略する。
及び第2バフパッド502−2)を用いてバフ処理を行うことができる。このため、例えば、バフ処理コンポーネント350は、第1バフパッド502−1によってウェハWの周縁部以外の領域を主にバフ処理し、第1バフパッド502−1よりも小径の第2バフパッド502−2によってウェハWの周縁部を主にバフ処理することができる。その結果、本実施形態の処理方法によれば、ウェハWの処理速度の面内均一性を向上させることができる。
300B 下側バフ処理モジュール
350 バフ処理コンポーネント
400 バフテーブル
500 バフヘッド
500−1 第1バフヘッド
500−2 第2バフヘッド
502 バフパッド
502−1 第1バフパッド
502−2 第2バフパッド
502−3 第3バフパッド
600 バフアーム
600−1 第1バフアーム
600−2 第2バフアーム
610,610−1,610−2 軸
620 端部
810 ドレステーブル
820,820−1,820−2 ドレッサ
W ウェハ
Claims (14)
- 処理対象物と接触させて相対運動させることによって前記処理対象物に対して所定の処理を行うためのパッドが取り付けられるヘッドと、
前記ヘッドを保持するためのアームと、
を備え、
前記ヘッドは、前記処理対象物よりも小径の第1パッドが取り付けられる第1ヘッドと、前記第1パッドよりも小径の第2パッドが取り付けられる、前記第1ヘッドとは異なる第2ヘッドと、を含み、
前記アームは、第1アームと、前記第1アームとは異なる第2アームと、を備え、
前記第1ヘッドは、前記第1アームに保持され、
前記第2ヘッドは、前記第2アームに保持され、
前記第2ヘッドは、前記第2パッドが前記処理対象物の周縁部と接触するように前記第2アームに保持される、
処理モジュール。 - 請求項1の処理モジュールにおいて、
複数の前記第2パッドがそれぞれ取り付けられる複数の第2ヘッドを備え、
前記複数の第2ヘッドは、前記複数の第2パッドが前記処理対象物の周縁方向に隣接して前記処理対象物の周縁部に接触するように、前記第2アームに保持される、
処理モジュール。 - 処理対象物と接触させて相対運動させることによって前記処理対象物に対して所定の処理を行うためのパッドが取り付けられるヘッドと、
前記ヘッドを保持するためのアームと、
を備え、
前記ヘッドは、前記処理対象物よりも小径の第1パッドが取り付けられる第1ヘッドと、前記第1パッドよりも小径の第2パッドが取り付けられる、前記第1ヘッドとは異なる
第2ヘッドと、を含み、
前記アームは、単一のアームを備え、
前記第1ヘッド及び前記第2ヘッドは、前記単一のアームに保持され、
前記第2ヘッドは、前記第2パッドが少なくとも前記処理対象物の周縁部と接触するように前記単一のアームに保持され、
前記第1ヘッド及び前記第2ヘッドは、前記単一のアームの揺動方向に沿って隣接するように前記単一のアームに保持され、
複数の前記第2パッドがそれぞれ取り付けられる複数の第2ヘッドを備え、
前記第1ヘッドは、前記単一のアームに保持され、
前記複数の第2ヘッドは、前記単一のアームの揺動方向に沿って前記第1ヘッドの両脇に隣接するように前記単一のアームに保持される、
処理モジュール。 - 請求項1〜3のいずれか1項の処理モジュールであって、
前記処理対象物を保持するテーブルを備え、
前記処理対象物に処理液を供給し、前記テーブル及び前記ヘッドを回転させ、前記第1及び第2パッドを前記処理対象物に同時に又は交互に接触させ、前記アームを揺動することによって、前記処理対象物を処理する、
処理モジュール。 - 請求項1〜4のいずれか1項の処理モジュールにおいて、
前記処理モジュールは、前記処理対象物に対してバフ処理を行うためのバフ処理モジュールである、
処理モジュール。 - 請求項1〜5の処理モジュールにおいて、
前記パッドが複数のパッドを含む場合、少なくとも1つのパッドの種類又は材質が他のパッドの種類又は材質と異なる、
処理モジュール。 - 請求項1〜6の処理モジュールにおいて、
前記パッドのコンディショニングを行うための複数のドレッサを備える、
処理モジュール。 - 請求項7の処理モジュールにおいて、
前記複数のドレッサのうちの少なくとも1つのドレッサの径、種類、又は、材質が、他のドレッサの径、種類、又は、材質と異なる、
処理モジュール。 - 処理対象物よりも小径の第1パッドを前記処理対象物と接触させて相対運動させることによって前記処理対象物に対して所定の第1処理を行い、
前記第1パッドよりも小径の第2パッドを前記処理対象物と接触させて相対運動させることによって前記処理対象物に対して所定の第2処理を行い、
前記第2処理は、前記第2パッドを前記処理対象物の周縁部と接触させて相対運動させることによって実行される、
ことを含む、処理方法。 - 請求項9の処理方法において、さらに、
前記第1パッドをドレッサと接触させて相対運動させることによって前記第1パッドのコンディショニングを行い、
前記第2パッドをドレッサと接触させて相対運動させることによって前記第2パッドのコンディショニングを行う、
処理方法。 - 請求項10の処理方法において、
前記第1処理と前記第2処理は、同時に行われ、
前記第1パッドのコンディショニングと前記第2パッドのコンディショニングは、同時に行われる、
処理方法。 - 請求項10の処理方法において、
前記第1処理中に前記第2パッドのコンディショニングは、同時に行われ、
前記第2処理中に前記第1パッドのコンディショニングは、同時に行われる、
処理方法。 - 請求項10の処理方法において、
前記第1処理と前記第2処理は、異なるタイミングで開始され、
前記第1パッドのコンディショニングと前記第2パッドのコンディショニングは、異なるタイミングで開始される、
処理方法。 - 請求項9〜13のいずれか1項の処理方法において、
前記第1処理及び前記第2処理は、
前記処理対象物を保持するテーブルと、
前記第1パッド及び前記第2パッドが取り付けられる複数のヘッドと、
前記複数のヘッドを保持するための1又は複数のアームと、を備えた処理モジュールにおいて、
前記処理対象物に処理液を供給し、前記テーブル及び前記ヘッドを回転させ、前記第1パッド及び第2パッドを前記処理対象物に同時に又は交互に接触させ、前記アームを揺動することによって、実行される、
処理方法。
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