JP7393301B2 - 研磨装置、処理システム、および研磨方法 - Google Patents
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Description
として研磨不要な領域が設けられていればそこを保持すれば良いが、基板全面の研磨が必要な場合は基板保持機構200と研磨ヘッド201やステージ202が干渉する恐れがある。
ステージ202の形態は研磨装置の目的に応じて高い面精度と剛性を持った定盤であっても、エアバッグのように基板の形状に沿う柔軟な構造をしていても良い。
以下、研磨装置100のより具体的な構成を説明する。第1の実施形態は、上述の加圧機構208としてエアバッグ方式を用いた研磨装置100である。図5,図6は、研磨装置の全体構成を示す斜視図である。上述のとおり、研磨装置100は、複数の基板保持機構200を含む。基板保持機構200は、矩形の基板300の長辺に沿って水平に伸びる第1の方向に沿って間隔をあけて配置されている。本実施形態では、複数の基板保持機構200はそれぞれ、上下方向に伸びる棒状の土台200aと、土台200aの上端から上方向に伸びる支持部材200bと、を含んで構成される。支持部材200bは、上下方向に移動可能になっている。基板保持機構200は、第1の方向に沿って間隔をあけて複数配置されるとともに、基板300の短辺に沿った第2の方向にも間隔をあけてマトリクス状に配置されている。第2の方向は、第1の方向に交差して水平に伸びる方向であり、本実施形態では、第1の方向および鉛直方向(上下方向)に直交する方向である。以下の説明では、第1の方向を「X方向」、第2の方向を「Y方向」、鉛直方向を「Z方向」という場合がある。
と、複数の棒状部材401の一方の端部を連結する連結部材402と、を含み、複数の棒状部材401に基板300を載せて搬送する。基板300を研磨装置100に搬入する際には、支持部材200bが下降し、ハンド400に搭載された基板300が支持部材200bの上端よりも高い位置においてX方向に沿って複数の基板保持機構200上に搬送される。図6に示すように、基板300が複数の基板保持機構200上の所定の位置まで搬送されたら、支持部材200bを上昇させることによって、基板保持機構200は基板300を受け取る。これにより、基板300を複数の基板保持機構200に設置することができる。基板保持機構200は、受け取った基板300がマスク210と同一の高さになるように、支持部材200bのZ方向の位置を調整する。上述のように、基板保持機構200は、吸着部材301を用いて基板300を吸着することによって研磨中に基板300が動かないよう保持することができる。基板保持機構200が基板300を受け取ったらハンド400はX方向に沿って退避する。
けることによって、上述のとおり、基板300の周縁部において研磨ヘッド201の押し付け力が集中して研磨レートが極端に上昇することを抑制することができる。
った端部300aに干渉して基板300が破損するおそれがある。また、ステージ202と基板300の垂れ下がった端部300aが干渉すると、ステージ202が破損するおそれもある。例えばステージ202が袋状部材224を含んでいる場合、袋状部材224の側面に基板300の垂れ下がった部分300aが押し付けられると、袋状部材224が破裂するおそれがある。これに対して、ガイド部材290は、ステージ202がマスク210の下部から基板300の下部へ移動する際に、基板300の垂れ下がった端部300aを第2の端部290bおよび傾斜290cによって持ち上げて研磨ヘッド201とステージ202との間に導くことができる。これにより、基板300の破損を防止することができる。図14は、ガイド部材290の変形例を示す図である。図14に示すように、ガイド部材290´は、ステージ202から遠ざかるにしたがって上面の高さが低くなる複数の滑車291a、291c、291bを含んで構成することもできる。滑車291aの上面の第1の端部290a´と、滑車291bの上面の第2の端部290b´との間には、滑車291a、291c、291bの上面を結ぶ仮想的な傾斜290c´が形成される。これにより、ガイド部材290´は、ステージ202がマスク210の下部から基板300の下部へ移動する際に、基板300の垂れ下がった端部300aを第2の端部290b´および傾斜290c´によって持ち上げて研磨ヘッド201とステージ202との間に導くことができる。
て、ステージ202をY方向に移動させることができる。上述の第4の駆動機構550と第5の機構650は、複数の研磨ヘッド201とステージ202とを同期してY方向に移動させることができる。また、本実施形態では、第4の駆動機構550と第5の駆動機構650を別部材として説明したが、これらは複数の研磨ヘッド201とステージ202とを同期してY方向に移動させる一体の部材であってもよい。この場合、一体化された駆動機構は、基板300の研磨を行う際には、上述の連結機構によって複数の研磨ヘッド201とステージ202とを連結し、例えば第4の駆動機構550におけるラックピニオン、電動シリンダ、アクチュエータなどの公知の機構を用いて、支持台552をY方向に移動させることにより、複数の研磨ヘッド201とステージ202とを同期してY方向に移動させることができる。第5の駆動機構650におけるラックピニオン、電動シリンダ、アクチュエータなどの公知の機構を用いて、支持台652をY方向に移動させることにより、複数の研磨ヘッド201とステージ202とを同期してY方向に移動させてもよい。
。また、図19(c)に示すように、研磨装置100は、8つのストローク間でY方向の位置を変えながら複数の研磨ヘッド201とステージ202をX方向に往復移動させてもよい。研磨装置100は、図19に示すように、往復ストローク数を増やすことによって、研磨ヘッド201のY方向の位置を変える距離(ステップ距離)が小さくなるので、基板300を均一に研磨することができる。なお、図19ではストローク数が2、4、8の場合を例示したが、ストローク数は任意である。ストローク数が偶数であれば、研磨ヘッド201およびステージ202のX方向の移動を全て研磨に利用することができるが、奇数であってもかまわない。ストローク数が奇数の場合は、研磨開始前、または、研磨終了後に、研磨ヘッド201が基板300に接しない状態で、研磨ヘッド201とステージ202をX方向に移動させることが必要となる。
次に、第2の実施形態の研磨装置100の構成を説明する。第2の実施形態は、上述の加圧機構208として静圧方式を用いた研磨装置100である。第2の実施形態は、加圧機構208の構成が異なる以外は、第1の実施形態と同様である。第1の実施形態と重複
する構成の説明は省略する。
次に、第3の実施形態の研磨装置100の構成を説明する。第3の実施形態の研磨装置100は、上述の加圧機構208の代わりに定盤を用い、上下動機構207が基板300を加圧するように構成される。第3の実施形態は、加圧機構208の代わりに定盤を用い、上下動機構207が基板300を加圧する以外は、第1の実施形態と同様である。第1の実施形態と重複する構成の説明は省略する。
に限定されない。図25は、定盤の変形例の構成を模式的に示す斜視図である。図25に示すように、定盤229の平面229aのX方向の両端部においてY方向に沿って複数の孔229c、229dを形成することもできる。これにより、ステージ202がX方向に移動する際に、常に進行方向の前方の孔(複数の孔229cまたは複数の孔229d)から流体を供給することができるので、定盤229全体の潤滑を行うことができる。例えば、研磨装置100は、複数の孔229cおよび複数の孔229dのいずれか一方から流体を供給するように切り替え可能な切り替え機構(例えば切り替え弁)を含み得る。研磨装置100は、切り替え機構を用いて、ステージ202の進行方向の前方の複数の孔からのみ流体を供給することによって、流体の使用量を抑制するとともに、定盤229全体の潤滑を行うことができる。
次に、上記のいずれかの実施形態の研磨装置100を用いて行う研磨方法について説明する。図26は、本実施形態の研磨方法を示すフローチャートである。図26に示すように、本実施形態の研磨方法は、まず、ハンド400を用いて基板300の搬入処理を行う(搬入ステップ102)。搬入ステップ102では、上記のとおり、支持部材200bが下降した状態で、ハンド400に搭載された基板300が支持部材200bの上端よりも高い位置においてX方向に沿って複数の基板保持機構200上に搬送される。
て、研磨方法は、複数の研磨ヘッド201とステージ202によってマスク210を挟んで加圧を開始する(加圧ステップ108)。加圧ステップ108は、第1および第2の実施形態のようにステージ202が加圧機構208を含んでいる場合には、ステージ202側からマスク210を研磨ヘッド201側へ押圧して行われる。一方、加圧ステップ108は、第3の実施形態のようにステージ202が定盤229を含んでいる場合には、研磨ヘッド201側からマスク210をステージ202側へ押圧して行われる。研磨ステップ106および加圧ステップ108は以下に説明するように複数の研磨ヘッド201とステージ202をX方向に走査する間も継続して行われるので、複数の研磨ヘッド201とステージ202が基板300を挟んでいる間は基板300を加圧することになる。
向へ移動させなくてもよい。研磨方法は、移動ステップ120の後、加圧ステップ108へ戻って処理を繰り返す。
200 基板保持機構
201 研磨ヘッド
202 ステージ
208 加圧機構
209 制御部
210 マスク
213 洗浄装置
214 搬送装置
215 乾燥装置
224 袋状部材
225 加圧部材
225b 孔
226 流体供給部材
227 流体供給部材
229 定盤
229a 平面
229b 孔
280 第3の駆動機構
290 ガイド部材
290a 第1の端部
290b 第2の端部
290c 傾斜
300 基板
302 研磨工具
500 第1の駆動機構
550 第4の駆動機構
600 第2の駆動機構
650 第5の駆動機構
1000 処理システム
Claims (17)
- 基板の第1の方向に沿って配置された複数の基板保持機構と、
前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って配置された複数の研磨ヘッドと、
前記基板保持機構に保持された前記基板を挟んで前記複数の研磨ヘッドに対向して配置される、前記第2の方向に伸びるステージと、
前記複数の研磨ヘッドを前記第1の方向に移動させるための第1の駆動機構と、
前記ステージを前記第1の方向に移動させるための第2の駆動機構と、を含み、
前記第1の駆動機構と前記第2の駆動機構とは、前記複数の研磨ヘッドと前記ステージとを同期して前記第1の方向に移動させるように構成される、
を含む、研磨装置。 - 前記複数の研磨ヘッドの各々に取り付けられる研磨工具と、
前記複数の研磨ヘッドの各々を回転させる回転機構と、をさらに有し、
前記研磨工具が前記基板に押し当てられた状態で前記回転機構により前記複数の研磨ヘッドが回転することにより前記基板が研磨されるときに、前記第1の駆動機構と前記第2の駆動機構とは、前記複数の研磨ヘッドと前記ステージとを同期させて前記第1の方向に移動させるように構成される、
請求項1に記載の研磨装置。 - 前記ステージの前記第1の方向の移動に応じて前記複数の基板保持機構を上下方向に移動させるための第3の駆動機構をさらに含む、
請求項1または2に記載の研磨装置。 - 前記基板の周囲を囲み前記基板と同一の厚みを有するマスクをさらに含む、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記複数の研磨ヘッドを前記第2の方向に移動させるための第4の駆動機構をさらに含
む、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記ステージを前記第2の方向に移動させるための第5の駆動機構をさらに含む、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記ステージの前記第1の方向の両端部に配置されたガイド部材であって、前記ステージの上面と同等の高さに配置された第1の端部と、前記ステージの上面より低い位置に配置された第2の端部と、前記第1の端部と前記第2の端部との間に設けられた傾斜と、を有するガイド部材をさらに含む、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記ステージは、前記複数の研磨ヘッドに対して前記基板を加圧するための加圧機構を含む、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記加圧機構は、基台と、前記基台上に配置された袋状部材と、前記袋状部材に流体を供給するための流体供給部材と、を含む、
請求項8に記載の研磨装置。 - 前記袋状部材の前記基板との接触面に流体を供給するための流体供給部材をさらに含む、
請求項9に記載の研磨装置。 - 前記加圧機構は、基台と、前記基台上に配置され前記基板との対向面に複数の孔が形成された加圧部材と、前記加圧部材の前記複数の孔に連通する流路に流体を供給するための流体供給部材と、を含む、
請求項8に記載の研磨装置。 - 前記ステージは、前記複数の研磨ヘッドによって加圧される基板を支持する平面を有する定盤を含む、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の研磨装置。 - 前記定盤の前記平面に流体を供給するための流体供給部材をさらに含む、
請求項12に記載の研磨装置。 - 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の研磨装置と、
前記研磨装置によって研磨された基板を洗浄するための洗浄装置と、
前記洗浄装置によって洗浄された基板を乾燥するための乾燥装置と、
前記研磨装置、前記洗浄装置、および前記乾燥装置間で前記基板を搬送するための搬送装置と、
を含む処理システム。 - 第1の方向に沿って配置された複数の基板保持機構に基板を設置する設置ステップと、
前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って配置された複数の研磨ヘッドと、前記複数の研磨ヘッドに対向して前記第2の方向に伸びるステージと、によって前記基板を挟んで加圧する加圧ステップと、
前記複数の研磨ヘッドを回転させる研磨ステップと、
前記加圧ステップおよび前記研磨ステップを行いながら前記複数の研磨ヘッドと前記ステージを前記第1の方向に移動させる走査ステップと、
を含み、
前記走査ステップにおける前記ステージの前記第1の方向の移動に応じて前記複数の基板保持機構を上下方向に移動させる上下駆動ステップをさらに含む、
研磨方法。 - 前記加圧ステップおよび前記研磨ステップは、前記基板の周囲を囲み前記基板と同一の厚みを有するマスクを複数の研磨ヘッドと前記ステージとによって挟んだ状態で開始される、
請求項15に記載の研磨方法。 - 前記走査ステップによって前記複数の研磨ヘッドと前記ステージが前記マスクに到達したら、前記加圧ステップによる加圧を解除し、前記複数の研磨ヘッドを前記第2の方向に移動させる移動ステップをさらに含む、
請求項16に記載に研磨方法。
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