JP7442314B2 - 基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents
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Description
本開示は、基板処理装置、および基板処理方法に関する。
特許文献１に記載の基板処理装置は、基板を水平に保持する保持部と、基板を回転させる回転部と、基板の上面を研磨する研磨ブラシと、研磨ブラシを基板の上面に押し当て基板の径方向にスキャンさせる移動部と、基板の上面に洗浄液を供給する液供給部と、回転部と、移動部と、液供給部とを制御する制御部とを備える。研磨ブラシが基板の径方向内側から径方向外側に移動するほど、研磨ブラシのスキャン速度が小さくなり、且つ基板の回転速度が小さくなる。
本開示の一態様は、基板の径方向全体に亘って、基板の傷の発生を抑制しつつ、基板を研磨できる、技術を提供する。
本開示の一態様の基板処理装置は、
基板を保持する保持部と、
前記保持部を回転させ、前記保持部と共に前記基板を回転させる回転部と、
前記基板の主面に洗浄液を供給する液供給部と、
前記基板の前記主面を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを、前記基板の前記主面に押し当て、前記基板の径方向にスキャンする移動部と、
前記回転部と、前記液供給部と、前記移動部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板の前記主面を前記基板の径方向に複数の領域に分割する分割線を設定し、前記領域毎に、前記研磨ヘッドのスキャンを停止した状態での前記洗浄液の供給と、続く前記洗浄液の供給を停止した状態での前記研磨ヘッドのスキャンとを実施する。
基板を保持する保持部と、
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本開示の一態様によれば、基板の径方向全体に亘って、基板の傷の発生を抑制しつつ、基板を研磨できる。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基板処理装置１０は、保持部２０と、回転部２５と、液供給部３０と、研磨ヘッド７０と、移動部８０と、制御部９０とを備える。保持部２０は、基板Ｗを水平に保持する。回転部２５は、保持部２０を回転させ、保持部２０と共に基板Ｗを回転させる。液供給部３０は、基板Ｗの第１主面Ｗａに洗浄液を供給する。研磨ヘッド７０は、基板Ｗの第１主面Ｗａを研磨する。移動部８０は、研磨ヘッド７０を、基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当て、基板Ｗの径方向にスキャンする。制御部９０は、回転部２５と、液供給部３０と、移動部８０とを制御する。基板処理装置１０は、更に、筐体１１と、回収カップ１２とを備える。以下、各構成について説明する。
保持部２０は、基板Ｗを水平に保持する。基板Ｗが水平に保持される場合、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が基板Ｗの第１主面Ｗａに対して平行な方向である。Ｘ軸方向は、研磨ヘッド７０の移動方向である。
基板Ｗは、例えば、図２に示すように、下地基板Ｗ１と、下地基板Ｗ１の表面に形成される膜Ｗ２とを含む。下地基板Ｗ１は、例えば半導体基板又はガラス基板である。半導体基板は、シリコンウェハ又は化合物半導体ウェハ等である。
膜Ｗ２は、下地基板Ｗ１の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、又はＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等で形成される。膜Ｗ２は、アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、酸化シリコン膜、又は窒化シリコン膜などである。膜Ｗ２はＴＥＯＳ膜であってもよい。ＴＥＯＳ膜は、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケイト）を用いて形成される酸化シリコン膜である。膜Ｗ２は、単層構造、複数層構造のいずれでもよい。
基板Ｗは、第１主面Ｗａと、第１主面Ｗａとは反対向きの第２主面Ｗｂとを有する。第１主面Ｗａは、研磨ヘッド７０で研磨される面である。一方、第２主面Ｗｂは、第１主面Ｗａの研磨後に、フォトリソグラフィ法及びエッチング法等でパターン加工される面である。第２主面Ｗｂの膜Ｗ２がパターン加工される。
露光機は、図示しないが、基板Ｗの第１主面Ｗａを下に向け、基板Ｗをステージに載置した状態で、基板Ｗの第２主面Ｗｂに露光パターンを形成する。第１主面Ｗａは、予め研磨ヘッド７０で研磨され、付着物及び傷を除去した状態で、露光機に搭載される。露光機の搭載時に第１主面Ｗａの吸着歪みが小さいので、第２主面Ｗｂの歪みも小さく、デフォーカスを低減でき、パターン加工精度を向上できる。
保持部２０は、研磨対象である第１主面Ｗａを上に向けて、基板Ｗを水平に保持する。保持部２０は、例えば、基板Ｗの外周を保持するメカニカルチャックである。但し、保持部２０は、真空チャック又は静電チャックであってもよく、基板Ｗの下面を保持してもよい。
回転部２５は、回転モータ等であり、鉛直な回転軸２６を中心に、保持部２０を回転させる。回転部２５は、保持部２０で基板Ｗを保持した状態で、保持部２０を回転させる。これにより、基板Ｗが回転される。
液供給部３０は、保持部２０で基板Ｗを保持した状態で、基板Ｗの第１主面Ｗａに洗浄液を供給する。洗浄液として、例えばＤＩＷ（脱イオン水）が用いられる。なお、洗浄液は複数であってもよく、洗浄液として、薬液とリンス液とが順番に用いられてもよい。液供給部３０は、例えば第１ノズル３１と、第２ノズル４１とを含む。
第１ノズル３１は、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの第１主面Ｗａの中心に洗浄液を供給する。洗浄液は、遠心力によって基板Ｗの第１主面Ｗａ全体に濡れ広がり、基板Ｗの周縁にて振り切られる。第１ノズル３１は、配管３２を介して液供給源３３と接続される。配管３２の途中には、開閉弁３５と流量制御器３６が設けられる。開閉弁３５が配管３２の流路を開放すると、液供給源３３から第１ノズル３１に洗浄液が供給され、洗浄液が第１ノズル３１から吐出される。その吐出量は、流量制御器３６によって制御される。一方、開閉弁３５が配管３２の流路を閉塞すると、液供給源３３から第１ノズル３１への洗浄液の供給が停止され、洗浄液の吐出が停止される。
第２ノズル４１は、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの径方向に移動し、基板Ｗの第１主面Ｗａの径方向全体に亘って洗浄液を供給する。液供給部３０は、基板Ｗの径方向に第２ノズル４１を移動させる移動装置５１を含む。第２ノズル４１は、二流体ノズルであって、Ｎ２ガス等のガスで洗浄液を粉砕し、微粒化して噴射する。洗浄液の洗浄力を向上できる。
第２ノズル４１は、第１ノズル３１と同様に、配管４２を介して液供給源４３と接続される。配管４２の途中には、開閉弁４５と流量制御器４６が設けられる。更に、第２ノズル４１は、配管５２を介してガス供給源５３と接続される。配管５２の途中には、開閉弁５５と流量制御器５６が設けられる。開閉弁５５が配管５２の流路を開放すると、ガス供給源５３から第２ノズル４１にガスが供給され、ガスが第２ノズル４１から吐出される。その吐出量は、流量制御器５６によって制御される。一方、開閉弁５５が配管５２の流路を閉塞すると、ガス供給源５３から第２ノズル４１へのガス供給が停止され、ガスの吐出が停止される。
液供給部３０から吐出された各種の流体は、回収カップ１２に回収される。回収カップ１２は、その内部に、保持部２０及び保持部２０で保持された状態の基板Ｗを収容し、基板Ｗからの液滴の飛散を防止する。回収カップ１２の底壁には、不図示の排液管及び排気管が設けられる。排液管は洗浄液を排出し、排気管はガスを排出する。
研磨ヘッド７０は、図１Ａに示すように、保持部２０で基板Ｗを保持した状態で、基板Ｗの第１主面Ｗａに接触し、第１主面Ｗａを研磨する。研磨ヘッド７０は例えば円柱状であり、研磨ヘッド７０の基板Ｗと接触する研磨面は水平に配置される。研磨ヘッド７０の研磨面は、基板Ｗの第１主面Ｗａよりも小さい。
研磨ヘッド７０は、鉛直な回転軸７１を介して、回転モータ７２に接続される。回転モータ７２は、回転軸７１を中心に研磨ヘッド７０を回転させる。回転モータ７２と回転軸７１の間には、回転モータ７２の回転運動を回転軸７１に伝達する伝達部材が配置されてもよい。伝達部材は、例えば、ベルト及びプーリーなどを含む。
研磨ヘッド７０は、図３に示すように、回転軸７１に交換可能に取り付けられる取付部７０１と、基板Ｗに押し当てられる研磨層７０２とを含む。研磨層７０２は、樹脂製のベース材と、ベース材に分散配置される研磨粒子とを含む。研磨粒子は、例えば、ダイヤモンド粒子、又は炭化珪素粒子等である。研磨層７０２は円柱状であり、研磨層７０２の下面が基板Ｗを研磨する。
研磨層７０２の下面には、排液溝７０３が形成される。排液溝７０３は、研磨層７０２の下面の周方向に等間隔に複数形成され、研磨層７０２の下面の中心にて交わる。研磨層７０２と基板Ｗとの間に入り込んだ洗浄液は、排液溝７０３に沿って、研磨層７０２の下面の中心から周縁に向けて排出される。
なお、研磨ヘッド７０の構造は、図３に示す構造には限定されない。
移動部８０は、図１Ａ等に示すように、例えば、第１移動部８１と、第２移動部８２とを含む。第１移動部８１は、研磨ヘッド７０を、Ｚ軸方向に移動させ、基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当てる。また、第２移動部８２は、研磨ヘッド７０を、Ｘ軸方向に移動させ、基板Ｗの径方向にスキャンする。
制御部９０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを備える。記憶媒体９２には、基板処理装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、基板処理装置１０の動作を制御する。また、制御部９０は、入力インターフェース９３と、出力インターフェース９４とを備える。制御部９０は、入力インターフェース９３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース９４で外部に信号を送信する。
上記プログラムは、例えばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体から制御部９０の記憶媒体９２にインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部９０の記憶媒体９２にインストールされてもよい。
次に、基板処理装置１０の動作、つまり基板処理方法について、図４等を参照して説明する。図４に示すように、基板処理方法は、搬入Ｓ１と、研磨Ｓ２と、洗浄Ｓ３と、乾燥Ｓ４と、搬出Ｓ５とを含む。この基板処理方法は、制御部９０による制御下で実施される。
搬入Ｓ１では、不図示の搬送装置が、基板Ｗを基板処理装置１０の内部に搬入し、保持部２０に渡す。保持部２０は、基板Ｗの第１主面Ｗａを上に向けて、基板Ｗを水平に保持する。搬送装置は、基板Ｗを保持部２０に渡した後、基板処理装置１０の外部に退出する。
研磨Ｓ２では、図１Ａに示すように、保持部２０で基板Ｗを保持した状態で、基板Ｗの第１主面Ｗａを研磨ヘッド７０で研磨する。第１主面Ｗａは、研磨ヘッド７０で研磨され、付着物及び傷を除去した状態で露光機に搭載される。露光機の搭載時に第１主面Ｗａの吸着歪みが小さいので、第２主面Ｗｂの歪みも小さく、デフォーカスを低減でき、パターン加工精度を向上できる。
研磨Ｓ２では、移動部８０が、研磨ヘッド７０を基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当て、基板Ｗの径方向にスキャンする。また、研磨Ｓ２では、回転部２５が、保持部２０を回転させ、保持部２０と共に基板Ｗを回転させる。更に、研磨Ｓ２では、回転モータ７２が、研磨ヘッド７０を回転させる。
制御部９０は、移動部８０を制御し、研磨ヘッド７０の研磨圧、及び研磨ヘッド７０のスキャン速度を制御する。また、制御部９０は、回転部２５を制御し、基板Ｗの回転速度を制御する。更に、制御部９０は、回転モータ７２を制御し、研磨ヘッド７０の回転速度を制御する。
制御部９０は、図６に示すように基板Ｗの第１主面Ｗａを基板Ｗの径方向に３つの領域Ａ１～Ａ３に分割する２つの分割線Ｌ１～Ｌ２を設定する。２つの分割線Ｌ１～Ｌ２は、第１主面Ｗａの中心点Ｐ０を中心とする円であり、第１主面Ｗａを径方向に等間隔で３つの領域Ａ１～Ａ３に分割する。なお、分割線の数は２つには限定されず１つ以上であればよい。また、領域の数は２つ以上であればよい。また、分割線は、第１主面Ｗａを径方向に等間隔で分割するのではなく、不等間隔で分割してもよい。
中央の領域Ａ１は、基板Ｗの第１主面Ｗａの中心点Ｐ０を含み、研磨ヘッド７０の下面の直径よりも大きい半径を有する。研磨ヘッド７０の下面は、基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当てた状態で、第１主面Ｗａの中心点Ｐ０と、分割線Ｌ１の点Ｐ１と、分割線Ｌ２の点Ｐ２とをこの順番で通過し、第１主面Ｗａの周縁の点Ｐ３まで移動する。
制御部９０は、図５に示すように、領域Ａ１～Ａ３毎に、洗浄液の供給の実施と、続く洗浄液の供給を停止した状態での研磨ヘッド７０のスキャンとを実施する。洗浄液の供給と、研磨ヘッドのスキャンとは、研磨ヘッド７０の前端Ｆの位置で管理される。前端Ｆとは、スキャン方向の前端である。図５の詳細は、下記の通りである。
先ず、第１ノズル３１が、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの第１主面Ｗａの中心に洗浄液を供給する（図５のＳ２０１）。洗浄液は、遠心力によって第１主面Ｗａ全体に濡れ広がり、液膜を形成する。その間、第２ノズル４１は、洗浄液を基板Ｗに供給しない。研磨ヘッド７０は、基板Ｗから上方に離れており、基板Ｗの上方にて待機している。
液膜の成形後、第１ノズル３１が洗浄液の供給を停止する（図５のＳ２０２）。また、液膜の形成後、移動部８０が研磨ヘッド７０を下降し、基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当てる。液膜の形成中、又は液膜の形成前に、図６に示すように、平面視にて、研磨ヘッド７０の前端Ｆが第１主面Ｗａの中心点Ｐ０と一致するように、研磨ヘッド７０の位置調整が行われる。
次に、移動部８０が、研磨ヘッド７０を基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当てた状態で、研磨ヘッド７０の前端Ｆを、第１主面Ｗａの中心点Ｐ０から、分割線Ｌ１の点Ｐ１までスキャンする（図５のＳ２０３）。その間、制御部９０は、基板Ｗへの洗浄液の供給を停止し、基板Ｗの回転と研磨ヘッド７０の回転を実施する。
研磨ヘッド７０の前端Ｆが分割線Ｌ１の点Ｐ１に達すると、制御部９０は研磨ヘッド７０のスキャンを中断し、一旦、研磨ヘッド７０の前端Ｆを分割線Ｌ１の点Ｐ１で停止する。そして、制御部９０は、洗浄液の供給を実施する（図５のＳ２０４）。
具体的には、第１ノズル３１が、基板Ｗの回転中に、基板Ｗの第１主面Ｗａの中心に洗浄液を供給する。洗浄液は、遠心力によって第１主面Ｗａ全体に濡れ広がり、液膜を形成する。液膜の形成中、移動部８０は、研磨ヘッド７０を基板Ｗに押し当て続ける。液膜の形成中は、洗浄液が供給され続けるので、次々と洗浄液が研磨ヘッド７０と基板Ｗとの間に流れ込み、研磨ヘッド７０が基板Ｗに対してスリップするので、基板Ｗは実質的に研磨されない。なお、液膜の形成中に、移動部８０は、研磨ヘッド７０を基板Ｗに押し当て続ける代わりに、基板Ｗから引き離し、基板Ｗの上方にて待機させてもよい。その場合、移動部８０は、スキャンの再開前に、研磨ヘッド７０を下降し、基板Ｗに再び押し当てる。
液膜の成形後、第１ノズル３１が洗浄液の供給を停止する（図５のＳ２０５）。
次に、移動部８０が、研磨ヘッド７０を基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当てた状態で、研磨ヘッド７０の前端Ｆを、分割線Ｌ１の点Ｐ１から、別の分割線Ｌ２の点Ｐ２までスキャンする（図５のＳ２０６）。その間、制御部９０は、基板Ｗへの洗浄液の供給を停止し、基板Ｗの回転と研磨ヘッド７０の回転を実施する。
研磨ヘッド７０の前端Ｆが分割線Ｌ２の点Ｐ２に達すると、制御部９０は研磨ヘッド７０のスキャンを中断し、一旦、研磨ヘッド７０の前端Ｆを分割線Ｌ２の点Ｐ２で停止する。そして、制御部９０は、洗浄液の供給を実施する（図５のＳ２０７）。Ｓ２０７は、上記Ｓ２０４と同様に実施される。その後、第１ノズル３１が洗浄液の供給を停止する（図５のＳ２０８）。
次に、移動部８０が、研磨ヘッド７０を基板Ｗの第１主面Ｗａに押し当てた状態で、研磨ヘッド７０の前端Ｆを、分割線Ｌ２の点Ｐ２から、第１主面Ｗａの周縁の点Ｐ３までスキャンする（図５のＳ２０９）。その間、制御部９０は、基板Ｗへの洗浄液の供給を停止し、基板Ｗの回転と研磨ヘッド７０の回転を実施する。
研磨ヘッド７０の前端Ｆが基板Ｗの第１主面Ｗａの周縁の点Ｐ３に達すると、制御部９０は研磨ヘッド７０のスキャンを終了し、研磨ヘッド７０の前端Ｆを分割線Ｌ２の点Ｐ２で停止する。その状態で、制御部９０は、設定時間の間、基板Ｗの回転と研磨ヘッド７０の回転を実施し、基板Ｗの周縁を研磨する（図５のＳ２１０）。基板Ｗの周縁には汚れが付着しやすいからである。本実施形態によれば、基板Ｗの周縁に固着した汚れを除去できる。その後、研磨ヘッド７０は、基板Ｗの第１主面Ｗａから離間する。
上記の通り、制御部９０は、図５に示すように、領域Ａ１～Ａ３毎に、洗浄液の供給の実施と、続く洗浄液の供給を停止した状態での研磨ヘッド７０のスキャンとを実施する。制御部９０は、研磨ヘッド７０のスキャンの途中で一旦スキャンを中断し、洗浄液を供給する。スキャンの途中で、洗浄液の液膜が切れるのを防止でき、過大な摩擦の発生を防止できる。また、制御部９０は、スキャン中には、洗浄液の供給を禁止するので、研磨ヘッド７０と基板Ｗの間に適度な厚みの液膜を形成できる。従って、摩擦による傷の発生を抑制しつつ、スリップを抑制でき、基板Ｗを研磨できる。また、液膜が残っているので、遠心力によって洗浄液と共に研磨屑を洗い流せる。その結果、基板Ｗの径方向全体に亘って、基板Ｗの傷の発生を抑制しつつ、基板Ｗを研磨できる。
なお、制御部９０は、本実施形態では図５に示す処理を１回実施するが、複数回実施してもよい。つまり、研磨ヘッド７０のスキャン回数は、本実施形態では１回であるが、複数回であってもよい。
ところで、図７に示すように、基板Ｗの回転速度が一定の場合、基板Ｗの第１主面Ｗａの中心点Ｐ０からの距離が大きくなるほど、研磨ヘッド７０と基板Ｗの摩擦係数が小さくなる。図７に示す曲線は、一般的にストライベック曲線（Ｓｔｒｉｂｅｃｋ Ｃｕｒｖｅ）と呼ばれるものである。
研磨ヘッド７０と基板Ｗの摩擦係数が大きいほど、基板Ｗが削れやすい。そこで、制御部９０は、複数の領域Ａ１～Ａ３を同程度削るべく、図８に示すように、領域Ａ１～Ａ３毎に、研磨ヘッド７０の研磨圧、研磨ヘッド７０のスキャン速度、及び基板Ｗの回転速度のうちの１つ以上を設定する。
研磨ヘッド７０の研磨圧が大きいほど、研磨ヘッド７０と基板Ｗの摩擦力が大きく、基板Ｗが削れやすい。摩擦力は、研磨圧と摩擦係数の積で表される。また、基板Ｗの回転速度が一定の場合、研磨ヘッド７０のスキャン速度が小さいほど、回転中の基板Ｗ上の特定の点がスキャン中の研磨ヘッド７０を横切る回数が多く、特定の点にて基板Ｗが削れやすい。更に、研磨ヘッド７０のスキャン速度が一定の場合、基板Ｗの回転速度が大きいほど、回転中の基板Ｗ上の特定の点がスキャン中の研磨ヘッド７０を横切る回数が多く、特定の点にて基板Ｗが削れやすい。
制御部９０は、上記の通り、領域Ａ１～Ａ３毎に、研磨ヘッド７０の研磨圧、研磨ヘッド７０のスキャン速度、及び基板Ｗの回転速度のうちの１つ以上を設定する。複数の領域Ａ１～Ａ３を同程度削ることができ、研磨後の領域Ａ１～Ａ３の表面粗さを同じ許容範囲内に収めることができる。
制御部９０は、基板Ｗの第１主面Ｗａの状態に応じて、研磨ヘッド７０の研磨圧、研磨ヘッド７０のスキャン速度、及び基板Ｗの回転速度のうちの１つ以上を設定する。基板Ｗの第１主面Ｗａの状態と設定値との関係を示すデータは、予め試験などで作成され、記憶媒体９２に記憶される。制御部９０は、基板Ｗの第１主面Ｗａの状態を、入力インターフェース９３を介して外部のコンピュータから取得し、記憶媒体９２の上記データを参照し、設定値を決める。なお、基板Ｗの第１主面Ｗａの状態は、基板処理装置１０に設けたカメラやレーザーなどの表面検査手段により取得できる。制御部９０は、表面検査手段の検査結果から、基板Ｗの第１主面Ｗａの状態を判断し、設定値を決めてもよい。
基板Ｗの第１主面Ｗａの状態は、第１主面Ｗａに形成された膜Ｗ２の材質を含む。膜Ｗ２の材質がアモルファスシリコンである場合、膜Ｗ２の材質が酸化シリコン又は窒化シリコンである場合に比べて、膜Ｗ２の硬さが柔らかく、膜Ｗ２が削れやすい。
従って、膜Ｗ２の硬さが柔らかいほど、研磨ヘッド７０の研磨圧は小さく設定される。また、膜Ｗ２の硬さが柔らかいほど、研磨ヘッド７０のスキャン速度は大きく設定される。あるいは、膜Ｗ２の硬さが柔らかいほど、基板Ｗの回転速度は小さく設定される。
なお、基板Ｗの第１主面Ｗａの状態は、膜Ｗ２の材質に加えて、膜Ｗ２の厚みを含んでもよい。膜Ｗ２の厚みが厚いほど、膜Ｗ２の材質の差が膜Ｗ２の硬さの差に表れやすい。
基板Ｗの第１主面Ｗａの状態は、研磨後の第１主面Ｗａの表面粗さの径方向分布を含む。表面粗さは、例えばヘイズ（Ｈａｚｅ）値で表される。ヘイズ値が大きいほど、表面粗さが大きい。ヘイズ値の代わりに、光の反射率等が用いられてもよい。反射率が小さいほど、表面粗さが大きい。
表面粗さが小さ過ぎることは、研磨量が少な過ぎることを意味する。一方、表面粗さが大きすぎることは、研磨量が多過ぎることを意味する。そこで、表面粗さが許容範囲内に収まるように、研磨ヘッド７０の研磨圧等が設定される。
例えば、表面粗さが大きいほど、研磨ヘッド７０の研磨圧は小さく設定される。また、表面粗さが大きいほど、研磨ヘッド７０のスキャン速度は大きく設定される。あるいは、表面粗さが大きいほど、基板Ｗの回転速度は小さく設定される。
設定変更の順番は、研磨ヘッド７０の研磨圧、研磨ヘッド７０のスキャン速度、及び基板Ｗの回転速度の順番でもよいし、逆の順番でもよい。基板Ｗの削れやすさに対する設定変更の影響度は、研磨ヘッド７０の研磨圧、研磨ヘッド７０のスキャン速度、及び基板Ｗの回転速度の順番で大きい。
従って、基板Ｗの研磨量を大きく変更したい場合、設定変更の優先度は、研磨ヘッド７０の研磨圧、研磨ヘッド７０のスキャン速度、及び基板Ｗの回転速度の順番になる。一方、基板Ｗの研磨量を小さく変更したい場合、設定変更の優先度は、基板Ｗの回転速度、研磨ヘッド７０の研磨圧、及び研磨ヘッド７０のスキャン速度の順番になる。
図４の洗浄Ｓ３では、先ず、第１ノズル３１が基板Ｗの第１主面Ｗａの中心に洗浄液を供給する。洗浄液は、遠心力によって第１主面Ｗａ全体に濡れ広がり、基板Ｗから分離した汚れを基板Ｗの径方向外方に押し流す。洗浄液として、例えばＤＩＷなどのリンス液が用いられる。なお、洗浄液として、薬液とリンス液とが順番に用いられてもよい。
図４の洗浄Ｓ３では、次に、第２ノズル４１が、基板Ｗの第１主面Ｗａに向けて洗浄液を吐出しながら、基板Ｗの中心の真上の位置から、基板Ｗの周縁の真上の位置まで徐々に移動し、基板Ｗの周縁の真上の位置にて設定時間の間停止する。基板Ｗの周縁には汚れが付着しやすいからである。
なお、第２ノズル４１の移動方向は、本実施形態では基板Ｗの径方向外方であるが、基板Ｗの径方向内方でもよい。また、第２ノズル４１のスキャン回数は、本実施形態では１回であるが、複数回であってもよい。
図４の洗浄Ｓ３では、更に、第１ノズル３１が基板Ｗの第１主面Ｗａの中心に洗浄液を供給する。洗浄液は、遠心力によって第１主面Ｗａ全体に濡れ広がり、基板Ｗから分離した汚れを基板Ｗの径方向外方に押し流す。洗浄液として、例えばＤＩＷなどのリンス液が用いられる。
図４の乾燥Ｓ４では、回転部２５が保持部２０を高速で回転させ、基板Ｗに付着する洗浄液を振り切る。なお、洗浄Ｓ３の最後に、リンス液の液膜を、リンス液よりも表面張力の小さい乾燥液の液膜に置換してもよく、その場合、乾燥Ｓ４では、乾燥液を振り切る。乾燥液としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などが用いられる。
図５の搬出Ｓ５では、不図示の搬送装置が、基板処理装置１０の内部に進入し、保持部２０から基板Ｗを受け取り、基板Ｗを基板処理装置１０の外部に搬出する。その後、今回の処理が終了する。
次に、表１及び図９を参照して、実験データについて説明する。表１は、実施例１及び２並びに参考例１の研磨条件を示す。
なお、実施例１及び２並びに参考例１のいずれにおいても、基板Ｗはシリコンウェハと酸化シリコン膜と多結晶シリコン膜とをこの順番で含むものであった。また、基板Ｗの半径は、１５０ｍｍであった。２つの分割線Ｌ１、Ｌ２は、基板Ｗを径方向に等間隔で３つの領域に分割した。研磨圧は、１．５Ｎで、一定であった。
参考例１では、特許文献１と同様に、研磨ヘッド７０を基板Ｗの径方向内側から径方向外側に向けてスキャンする間に、Ｖを段階的に小さくした。また、参考例１では、特許文献１と同様に、研磨ヘッド７０のスキャン中、洗浄液を供給し続けた。研磨後のヘイズ値は、図９に破線で示すように、径方向外側の領域Ａ３を除く、領域Ａ１及びＡ２において小さかった。従って、径方向外側の領域Ａ３を除く、領域Ａ１及びＡ２において研磨量が十分ではないことが分かった。
そこで、実施例１では、参考例１とは異なり、図５に示すように、研磨ヘッド７０のスキャン中、洗浄液の供給を停止した。また、実施例１では、研磨ヘッド７０を基板Ｗの径方向内側から径方向外側に向けてスキャンする途中で、Ｖを最も小さくした。研磨後のヘイズ値は、図９に実線で示すように、全ての領域Ａ１、Ａ２及びＡ３で大きかった。従って、全ての領域Ａ１、Ａ２及びＡ３で研磨量が十分であることが分かった。
ところで、実施例１では、径方向内側の領域Ａ１におけるヘイズ値が、その他の領域Ａ２及びＡ３におけるヘイズ値に比べて大きかった。従って、実施例１では、径方向内側の領域Ａ１における研磨量が、その他の領域Ａ２及びＡ３における研磨量に比べて大きいことが分かった。
そこで、実施例２では、径方向内側の領域Ａ１における研磨量を減らすべく、領域Ａ１のＮ１を小さくした以外、実施例１と同じ条件で、基板Ｗの研磨を実施した。研磨後のヘイズ値は、図９に一点鎖線で示すように、全ての領域Ａ１、Ａ２及びＡ３で同程度であった。従って、実施例２では、全ての領域Ａ１、Ａ２及びＡ３で、研磨量が同程度であることが分かった。
以上、本開示に係る基板処理装置および基板処理方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１０ 基板処理装置
２０ 保持部
２５ 回転部
３０ 液供給部
７０ 研磨ヘッド
８０ 移動部
９０ 制御部
２０ 保持部
２５ 回転部
３０ 液供給部
７０ 研磨ヘッド
８０ 移動部
９０ 制御部
Claims (10)
- 基板を保持する保持部と、
前記保持部を回転させ、前記保持部と共に前記基板を回転させる回転部と、
前記基板の主面に洗浄液を供給する液供給部と、
前記基板の前記主面を研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを、前記基板の前記主面に押し当て、前記基板の径方向にスキャンする移動部と、
前記回転部と、前記液供給部と、前記移動部とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記基板の前記主面を前記基板の径方向に複数の領域に分割する分割線を設定し、前記領域毎に、前記研磨ヘッドのスキャンを停止した状態での前記洗浄液の供給と、続く前記洗浄液の供給を停止した状態での前記研磨ヘッドのスキャンとを実施する、基板処理装置。 - 前記制御部は、前記領域毎に、前記研磨ヘッドの研磨圧、前記研磨ヘッドのスキャン速度、及び前記基板の回転速度のうちの１つ以上を設定する、請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記基板の前記主面の状態に応じて、前記研磨ヘッドの研磨圧、前記研磨ヘッドのスキャン速度、及び前記基板の回転速度のうちの１つ以上を設定する、請求項２に記載の基板処理装置。
- 前記基板の前記主面の前記状態は、前記主面に形成された膜の材質を含む、請求項３に記載の基板処理装置。
- 前記基板の前記主面の前記状態は、研磨後の前記主面の表面粗さの径方向分布を含む、請求項３又は４に記載の基板処理装置。
- 基板の回転中に、前記基板の主面に洗浄液を供給し、前記基板の前記主面に研磨ヘッドを押し当て、前記基板の径方向に前記研磨ヘッドをスキャンすることを有する、基板処理方法であって、
前記基板の前記主面を前記基板の径方向に複数の領域に分割する分割線を設定し、前記領域毎に、前記研磨ヘッドのスキャンを停止した状態での前記洗浄液の供給と、続く前記洗浄液の供給を停止した状態での前記研磨ヘッドのスキャンとを実施することを有する、基板処理方法。 - 前記領域毎に、前記研磨ヘッドの研磨圧、前記研磨ヘッドのスキャン速度、及び前記基板の回転速度のうちの１つ以上を設定することを有する、請求項６に記載の基板処理方法。
- 前記基板の前記主面の状態に応じて、前記研磨ヘッドの研磨圧、前記研磨ヘッドのスキャン速度、及び前記基板の回転速度のうちの１つ以上を設定することを有する、請求項７に記載の基板処理方法。
- 前記基板の前記主面の前記状態は、前記主面に形成された膜の材質を含む、請求項８に記載の基板処理方法。
- 前記基板の前記主面の前記状態は、研磨後の前記主面の表面粗さの径方向分布を含む、請求項８又は９に記載の基板処理方法。
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