JP7466434B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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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(図2参照)、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。
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、水などの液体を基板WFに放出するためのアトマイザ252と、を保持するように構成される。本実施形態では、大径の研磨パッド222、洗浄具232、小径の研磨パッド242、アトマイザ252のそれぞれは、放射状に延在する第1のアーム220、第2のアーム230、第3のアーム240、第4のアーム250のそれぞれに設けられている。多軸アーム200は、テーブル100に支持された基板WFに対して研磨パッド222、242を回転、昇降、および揺動させるための駆動モジュール280を更に備えている。
42、およびアトマイザ252のいずれかを基板WF上に移動させることができる。また、駆動モジュール280は、研磨パッド222、242をドレッサ500上に移動させることができる。なお、本実施形態では、駆動モジュール280は、第1~第4のアーム220~250を回転駆動することによって研磨パッド222、242を基板WF上で円弧状に揺動(反復移動)させることができる。ただし、駆動モジュール280は、第1~第4のアーム220~250の回転駆動とは別に、研磨パッド222、242を基板WF上で揺動させることができるように構成されてもよい。なお、駆動モジュール280は、研磨パッド222,242を直線状に揺動させてもよい。基板処理装置1000は、例えば研磨パッド222が基板WF上にある場合には、テーブル100を回転させるとともに研磨パッド222を回転させ、研磨パッド222を基板WFに押圧しながら回転駆動機構212によって研磨パッド222を揺動させることによって、基板WFの研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。
、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の距離を調整できるように構成されてもよい。
基板処理装置1000は、テーブル100に支持された基板WFの被研磨面と支持部材300の支持面300aとを撮影するための撮影モジュール600を含む。本実施形態の撮影モジュール600では、図3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、撮影モジュール600は、揺動アーム620の先端に取り付けられている。撮影モジュール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。これにより、撮影モジュール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。なお、撮影モジュール600は、こうした例に限定されず、テーブル100と支持面300aとに対向するように、基板処理装置1000における図示しない躯体に固定されていてもよい。
図1および図2に示すように、基板処理装置1000は、基板WFをセンタリングするためのセンタリング機構400A~400Cを含む。センタリング機構400A~400C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ように構成される。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。なお、制御モジュール800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の直径を算出してもよい。
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。
図1に示すように、基板処理装置1000は、装置全体の制御を司る制御モジュール800を含む。制御モジュール800には、撮影モジュール600を含む各種センサからの情報が入力される。また、制御モジュール800は、テーブル100、多軸アーム200、および支持部材駆動機構380など、各種機器に指令を送ることができる。制御モジュール800は、記憶部810と図示しないCPUなどの演算部とを含む。制御モジュール800は、ソフトウェアを用いて所定の機能を実現するマイクロコンピュータによって構成されてもよいし、専用の演算処理を行う装置によって構成されてもよい。本実施形態では、制御モジュール800は、後述する段差推定モジュール820および調整モジュール830として機能する。
段差推定モジュール820は、撮影モジュール600による撮影情報と記憶部810に記憶された学習モデルとに基づいて、支持部材300の支持面300aと基板WFの被研磨面との段差(高さの差、図4参照)δhを推定するように構成されている。本実施形態では、制御モジュール800が段差推定モジュール820として機能する。図5は、本実施形態における段差推定モジュール820の概略的な機能ブロック図である。段差推定モジュール820は、状態変数SVを取得する状態変数取得部822と、取得した状態変数SVに基づいて、記憶部810に記憶される学習モデルを学習・生成する学習モデル生成部824と、取得した状態変数SVと学習モデルとに基づいて支持部材300の支持面300aと基板WFの被研磨面との段差δhを推定(意思決定)する意思決定部828と、を備える。
うした状態変数SVは、基板WFの研磨を行いながら取得されるものとしてもよいし、基板WFの研磨前または研磨後に取得されるものとしてもよい。さらに、状態変数SVには、予めユーザーによって基板処理装置1000に入力された情報が含まれてもよい。一例として、状態変数SVには、基板WFの材質の情報などが含まれてもよい。
調整モジュール830は、段差推定モジュール820によって推定された基板WFと支持面300aとの段差δhに基づいて、研磨中に支持面300aの高さを調整するように構成されている。本実施形態では、支持部材300を駆動するための支持部材駆動機構380と、支持部材駆動機構380に指令を送る制御モジュール800とが調整モジュールにして機能する。調整モジュール830(制御モジュール800)は、基板WFと支持面300aとの段差δhの推定値に基づいて、基板WFと支持面300aとの段差が値0となるように、支持部材駆動機構380を駆動する。
次に、本実施形態による支持部材300の高さ位置の調整を含む基板処理方法の手順を説明する。図6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6に示すように、基板処理方法では、まず、テーブル100に基板WFを設置する(S110:設置ステップ)。設置ステップは、図示しない搬送機構によって行われてもよいし、ユーザーによって行われてもよい。続いて、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(S120)。なお、支持部材300の高さの初期調整を行ってもよい。支持部材300の高さの初期調整は、例えば、事前に計測された基板WFの厚みに基づいて行われてもよいし、基板WFが置かれた後に段差推定モジュール820によって推定された段差δhに基づいて行われてもよい。
上記した実施形態では、制御モジュール800(段差推定モジュール820)は、支持部材300の支持面300aと基板WFの被研磨面との段差δhを推定するものとした。これに加えて、制御モジュール800は、撮影モジュール600による撮影情報と学習モデルとに基づいて基板WFの厚みを計測できるものとしてもよい。一例として、制御モジュール800は、支持面300aと基板WFとの段差δと、支持面300aの高さ位置とに基づいて、基板WFの厚みを測定してもよい。
また、制御モジュール800は、撮影モジュール600による撮影情報と学習モデルとに基づいて基板WFの表面プロファイルを計測できるものとしてもよい。一例として、制御モジュール800は、基板WFを回転させながら撮影モジュール600によって基板WFの被研磨面を撮影し、当該撮影情報と学習モデルとに基づいて基板WFの周方向位置ごとの厚さ(または支持面300aと被研磨面との段差δh)を推定することにより、基板WFの表面プロファイルを計測してもよい。
また、上記した実施形態では、撮影モジュール600は、支持部材300の支持面300aと基板WFの被研磨面との段差δhを推定するために使用されるものとした。これに加えて撮影モジュール600は、基板WFに予め形成されたノッチ(不図示)を検出するために使用されてもよい。こうすれば、撮影モジュール600は、ノッチを検出するための機構と、基板WFと被研磨面との段差δhを推定するための機構とを兼ねるので、基板処理装置1000における部品点数を少なくすることができる。
図7は、変形例における基板処理システムの構成概略を示す図である。基板処理システムは、段差推定システム820Aと、有線または無線で通信可能に接続された複数の基板処理装置(図7に示す例では、3つのAM装置1000A,1000B,1000C)と、を備えている。変形例における段差推定システム820Aは、上記した実施形態における段差推定モジュール820と概して同一の機能を実現することができるように構成されており、重複する説明は省略する。変形例の段差推定システム820Aは、複数の基板処理装置から状態変数SVを取得することができる。これにより、段差推定システム820Aは、より多くの状態変数SVを取得して、学習モデルの学習精度を向上させることができる。一例として、複数の基板処理装置には、段差推定モジュール820Aを備えない基板処理装置1000Aが含まれてもよい。機械学習装置を備えていない場合、基板処理装置1000Aは、段差推定システム820Aから送信されて更新される学習モデルを使用することにより段差δhを推定して基板処理を行うものとしてもよい。また、一例として、複数の基板処理装置には、段差推定モジュール820を備える基板処理装置1000B,1000Cが含まれてもよい。基板処理装置1000B,1000Cは、上記した実施形態における段差推定モジュール820と同一の機能・構成を有す段差推定モジュール820B、820Cを備えている。この場合、段差推定システム820Aおよび段差推定モジュール820B,820Cのそれぞれは、各自が生成した学習モデルを互いに取得し、学習モデルの最適化を図るものとしてもよい。また、段差推定システム820Aおよび段差推定モジュール820B,820Cのうちのいずれかが上位として機能し、複数の学習モデルを取得して、学習モデルの最適化を図り、下位の段差推定システムまたは段差推定モジュールへ更新された学習モデルを送信するように構成されてもよい。ここで、段差推定システムまたは段差推定モジュールが行う学習モデルの最適化の例としては、複数の学習モデルに基づく蒸留モデルの生成が挙げられる。
[形態1]形態1によれば、基板処理装置が提案され、かかる基板処理装置は、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の径方向に揺動させるための駆動モジュールと、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面を有する支持部材と、前記テーブルに支持された基板の被研磨面および前記支持面を撮影するための撮影モジュールと、機械学習によって構築される学習モデルが格納された記憶部と、前記撮影モジュールによる撮影情報を前記学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行うと共に、前記学習モデルを使用して前記支持面と前記被研磨面との段差を推定する、段差推定モジュールと、推定された前記段差に基づいて、前記基板を研磨しながら前記支持面の高さを調整するための調整モジュールと、を備える。形態1によれば、研磨中に支持面の高さを好適に調整することができ、被研磨面の研磨の均一性を向上させることができる。
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面と前記テーブルに支持された基板の被研磨面とを撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップによる撮影情報を学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行うと共に、前記学習モデルを使用して前記支持面と前記被研磨面との段差を推定する段差推定ステップと、前記段差推定ステップによって推定された前記段差に基づいて、前記基板を研磨しながら前記支持面の高さを調整する調整ステップと、を含む。
200…多軸アーム
210…揺動シャフト
222…研磨パッド
226…パッドホルダ
242…研磨パッド
280…駆動モジュール
300…支持部材
300a…支持面
380…支持部材駆動機構
600…撮影モジュール
602…第1の撮影機
604…第2の撮影機
800…制御モジュール
810…記憶部
820…段差推定モジュール
830…調整モジュール
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の径方向に揺動させるための駆動モジュールと、
前記駆動モジュール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面を有する支持部材と、
前記テーブルに支持された基板の被研磨面および前記支持面を撮影するための撮影モジュールと、
機械学習によって構築される学習モデルが格納された記憶部と、
前記撮影モジュールによる撮影情報を前記学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行うと共に、前記学習モデルを使用して前記支持面と前記被研磨面との段差を推定する、段差推定モジュールと、
推定された前記段差に基づいて、前記基板を研磨しながら前記支持面の高さを調整するための調整モジュールと、
を備える、基板処理装置。 - 前記段差推定モジュールは、前記撮影モジュールによる基板が置かれていない状態の前記テーブルの撮影情報を前記学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行う、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記段差推定モジュールは、前記撮影モジュールによる撮影情報と前記学習モデルとに基づいて前記基板の厚みを計測可能である、請求項1または2に記載の基板処理装置。
- 前記段差推定モジュールは、前記撮影モジュールによる撮影情報と前記学習モデルとに基づいて前記基板の表面プロファイルを計測可能である、請求項1から3の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記撮影モジュールは、基板に予め形成されたノッチを検出するノッチ検出モジュールとして機能する、請求項1から4の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記学習モデルは、前記撮影モジュールによる前記支持面の撮影情報を教師データとする学習により構築される、請求項1から5の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記学習モデルは、前記撮影モジュールによる基準基板の撮影情報を教師データとする学習により構築される、請求項1から6の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記撮影モジュールは、前記支持面および前記テーブルに対向して設けられる、請求項1から7の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記撮影モジュールは、CCDセンサまたはCMOSセンサを有する、請求項1から8の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記段差推定モジュールは、前記撮影モジュールによる撮影情報における少なくともフォーカス値に基づいて前記段差を推定する、請求項1から9の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 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から10の何れか1項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面と前記テーブルに支持された基板の被研磨面とを撮影する撮影ステップと、
前記撮影ステップによる撮影情報を学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行うと共に、前記学習モデルを使用して前記支持面と前記被研磨面との段差を推定する段差推定ステップと、
前記段差推定ステップによって推定された前記段差に基づいて、前記基板を研磨しながら前記支持面の高さを調整する調整ステップと、
を含む、基板処理方法。 - 基板が置かれていない状態の前記テーブルの撮影情報を前記学習モデルに入力して当該学習モデルの学習を行う学習ステップを更に含む、請求項12に記載の基板処理方法。
- 前記学習モデルは、前記撮影ステップによる前記支持面の撮影情報を教師データとする学習により構築される、請求項12または13に記載の基板処理方法。
- 前記学習モデルは、前記撮影ステップによる基準基板の撮影情報を教師データとする学習により構築される、請求項12から14の何れか1項に記載の基板処理方法。
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