TWI765125B - 基板處理裝置、基板處理方法、及儲存有程式之儲存媒介 - Google Patents

基板處理裝置、基板處理方法、及儲存有程式之儲存媒介 Download PDF

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Abstract

本發明提供更均勻地研磨基板的基板處理裝置、基板處理方法以及儲存有程式的儲存媒介。基板處理裝置具備：第一研磨頭，該第一研磨頭使研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭小，且使研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及基板支承機構，該基板支承機構分別與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地通過流體壓力從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。

Description

基板處理裝置、基板處理方法、及儲存有程式之儲存媒介
本發明有關基板處理裝置、基板處理方法、儲存有用於使電腦執行基板處理裝置的控制方法的程式的儲存媒介。
近年，記憶體電路、邏輯電路、圖像傳感器（例如CMOS傳感器）等器件(device)正變得更高積體化。在形成這些器件的工序中，有時微粒子、塵埃等異物附著於器件。附著於器件的異物會引起佈線之間的短路、電路的故障。因此，為了提高器件的可靠性，需要對形成有器件的晶圓進行清洗，除去晶圓上異物。
在晶圓的背面（非器件面）有時也附著像上述那樣的微粒子、粉塵等異物。當這樣的異物附著於晶圓的背面時，晶圓從曝光裝置的台基準面離開，或者晶圓表面相對於台基準面傾斜，其結果，產生圖案的偏移、焦點距離的偏移。為了防止這樣的問題，需要在晶圓的表面（器件面）塗布抗蝕劑後且在曝光工序前，除去附著於晶圓的背面的異物。
最近，除了光學式曝光技術，還開發了使用奈米壓印技術的圖案形成裝置。該奈米壓印技術是通過將圖案形成用的壓模向塗布於晶圓的樹脂材料按壓而將佈線圖案轉印的技術。在奈米壓印技術中，為了避免壓模和晶圓之間、以及晶圓和晶圓之間的污垢的轉印，需要除去存在於晶圓的表面的異物。
在日本特開2013-172019號公報（專利文獻1）公開了一種基板處理裝置，一邊使晶圓旋轉，一邊使具備磨粒、研磨帶等的洗滌器(scrubber)與晶圓滑動接觸，從而除去附著於晶圓的表面和背面的異物至少其中之一。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2013-172019號公報
發明要解決的問題
然而，當僅用較大的研磨頭研磨基板時，有可能在基板產生局部的研磨不足。例如，與基板的中央部相比，基板的外周部與研磨頭的研磨器具接觸的時間較短，有研磨率變低的傾向。這樣的研磨率的不規則分布使基板的面內均勻性降低，有可能對曝光工序產生影響。本發明的目的是解決上述的問題的至少一部分。 用於解決問題的手段
本發明的一形態有關一種基板處理裝置，具備：第一研磨頭，該第一研磨頭使研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小，且使研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及基板支承機構，該基板支承機構分別與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地通過流體壓力從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。
本發明的一形態有關一種基板處理裝置，具備：基板保持機構，該基板保持機構保持基板並使所述基板旋轉，且具備能夠與所述基板的周緣部接觸的複數個輥，各輥構成為能夠以其軸心為中心旋轉；第一研磨頭，該第一研磨頭使研磨器具與所述基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小，且使研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面。
（第一實施方式） 圖1是具備一實施方式的基板處理裝置的基板處理系統的俯視圖。基板處理系統1具備：裝卸部2，該裝卸部2具備前裝載部3；作為基板處理裝置的第一研磨單元8和第二研磨單元9；清洗單元11；乾燥單元13；以及控制裝置14。並且，在裝卸部2設置有能夠沿著前裝載部3的排列方向移動的第一搬運機械手4。並且，第二搬運機械手6、第一晶圓站5和第二晶圓站7與第一研磨單元8和第二研磨單元9相鄰地設置。並且，第三搬運機械手10與清洗單元11相鄰而設置，在清洗單元11和乾燥單元13之間設置有第四搬運機械手12。
前裝載部3構成為能夠載置一個或者複數個儲存複數個晶圓的晶圓匣。晶圓匣是例如敞開式盒、SMIF（Standard Manufacturing Interface：標準機械接口）盒、FOUP（Front Opening Unified Pod：前開式晶圓傳送盒）。第一搬運機械手4將晶圓從搭載於前裝載部3的晶圓匣取出，並載置於晶圓站5。
晶圓站5具備未圖示的反轉機，使由第一搬運機械手4載置的晶圓的表面和背面反轉。第二搬運機械手6將反轉後的晶圓（面朝下的狀態）從晶圓站5取出，向研磨單元8或者研磨單元9搬入。研磨單元8和研磨單元9像後述那樣，具備：基板保持機構，該基板保持機構保持晶圓並使其旋轉；以及研磨頭，該研磨頭設有研磨器具。研磨單元8和研磨單元9是所謂的背面研磨裝置，一邊通過基板保持機構使晶圓旋轉，一邊通過研磨頭的研磨器具研磨晶圓的背面（朝向上方）。此處，對研磨單元8和研磨單元9均是背面研磨裝置的情況進行說明。從晶圓匣取出的晶圓在任一個研磨單元中進行背面研磨處理後，進行清洗、乾燥處理，返回至晶圓匣。在其他的實施方式中，也可以將一方的研磨單元作為背面研磨裝置，將另一方的研磨單元作為斜面(bevel)研磨裝置，或者研磨晶圓外周區域的裝置。在這種情況下，在一方的研磨單元進行了研磨處理的晶圓，之後，在另一方的研磨單元進行了研磨處理後，被清洗、乾燥。
並且，第二搬運機械手6將在研磨單元8或者研磨單元9處理後的晶圓載置於晶圓站7。第三搬運機械手10將研磨處理後的晶圓從晶圓站7取出，向清洗單元11搬入。清洗單元11對研磨處理後的晶圓進行清洗處理。一實施方式中，清洗單元11具備以夾持晶圓的方式配置的上側輥海綿和下側輥海綿，一邊將清洗液向晶圓的兩面供給，一邊用這些海綿清洗晶圓的兩面。
第四搬運機械手12將用清洗單元11清洗後的晶圓取出，向乾燥單元13搬入。乾燥單元13對清洗後的晶圓進行乾燥。一實施方式中，乾燥單元13通過使晶圓繞其軸心以高速旋轉而將晶圓旋轉乾燥。之後，乾燥後的晶圓被第一搬運機械手4取出，被放回晶圓匣。
控制裝置14對上述的基板處理系統1的各部分的動作進行控制。控制裝置14具有：記憶體，該記憶體儲存有各種設定數據和各種程式；以及CPU，該CPU執行記憶體的程式。構成記憶體的儲存媒介能夠包含揮發性儲存媒介和非揮發性儲存媒介至少其中之一。儲存媒介能夠包含例如ROM、RAM、硬碟、CD-ROM、DVD-ROM、軟碟等任意的1個或者複數個儲存媒介。記憶體所儲存的程式包括例如：控制各搬運機械手的搬運的程式、控制各研磨單元的研磨處理的程式、控制清洗單元的清洗處理的程式、控制乾燥單元的乾燥處理的程式。並且，控制裝置14構成為，能夠與未圖示的上位控制器通信，能夠在上位控制器所具有的數據庫之間進行數據的交換，該上位控制器對基板處理系統1和其他的關聯裝置進行整體控制。
圖2A、圖2B是表示研磨單元的研磨頭的結構的示意性俯視圖。圖2A表示研磨頭位於退避位置的情況。圖2B表示研磨頭位於研磨位置的情況。本實施方式的研磨單元具備複數個研磨頭。以下，作為一例，對研磨單元具備2個研磨頭21、23的情況進行說明，也可以具備3個以上的研磨頭。另外，圖2A、2B中省略了圖示，但是在各研磨單元設有將沖洗液向晶圓W供給的沖洗液供給噴嘴（參照圖12）。
研磨頭21具有比晶圓W的半徑大的直徑。在研磨頭21的底面（與晶圓抵接的一側）安裝有作為研磨器具的1個或者複數個研磨帶。例如，在研磨頭21的底面放射狀地配置有3個研磨帶。研磨帶的兩端保持於在研磨頭21內配置的未圖示的2個卷軸，在2個卷軸之間延伸的研磨帶的下表面能夠與晶圓的面接觸。另外，作為研磨器具，能夠使用包含磨粒的墊、固定磨粒等其他的研磨器具。研磨頭21可旋轉地保持於擺動臂22的一端。研磨頭21通過設於擺動臂22的一端側的未圖示的頭旋轉機構而旋轉。擺動臂22的另一端與未圖示的擺動軸連接，當擺動軸通過未圖示的軸旋轉機構的旋轉而旋轉時，擺動臂22擺動（例如，從圖2A的狀態到圖2B的狀態，或者反過來）。通過擺動臂22的擺動，研磨頭21在退避位置（圖2A）和研磨位置（圖2B）之間擺動。並且，在擺動軸連結有未圖示的升降機構，研磨頭21通過升降機構來升降。
研磨頭23具有比研磨頭21的直徑小的直徑。在研磨頭23的底面（與晶圓抵接的一側）安裝有作為研磨器具的1個或者複數個研磨帶。例如，在研磨頭23的底面放射狀地配置有3個研磨帶。研磨帶的兩端保持於在研磨頭23內配置的未圖示的2個卷軸，在2個卷軸之間延伸的研磨帶的下表面能夠與晶圓的面接觸。另外，作為研磨器具，也能夠使用包含磨粒的墊、固定磨粒等其他的研磨器具。研磨頭23可旋轉地保持於擺動臂24的一端。研磨頭23通過設於擺動臂24的一端側的未圖示的頭旋轉機構而旋轉。擺動臂24的另一端與未圖示的擺動軸連接，當擺動軸通過未圖示的軸旋轉機構的旋轉而旋轉時，擺動臂24擺動。通過擺動臂24的擺動，研磨頭23在退避位置（圖2A）和研磨位置（圖2B）之間擺動（例如，從圖2A的狀態到圖2B的狀態，或者反過來）。並且，在擺動軸連結有未圖示的升降機構，研磨頭23通過升降機構升降。晶圓W由基板保持機構保持並旋轉。基板保持機構具備例如配置於晶圓W的外周緣的複數個輥2-11（圖2A、圖2B、圖12），在用這些複數個輥2-11夾持晶圓W的狀態下，通過使各輥2-11繞著其軸心旋轉（自轉），各輥2-11使晶圓W旋轉而不公轉。並且，如圖11所示，基板保持機構也可以是具備卡盤(chuck)1-11的結構，該卡盤1-11通過夾持晶圓W進行公轉而使晶圓W旋轉。各研磨頭21、23的旋轉方向既可以如圖2B所示與晶圓W的旋轉方向相同，也可以是與晶圓W的旋轉方向不同的方向。並且，各研磨頭21、23的旋轉方向也可以彼此不同。 並且，由未圖示的噴嘴將研磨液或者純水供給到晶圓W的研磨面（本實施方式中為背面）。
除了相對大徑的研磨頭21，還使用相對小徑的研磨頭23的理由如下。在晶圓W的外周部，研磨頭21的接觸時間較短，研磨率相對變低。因此，在晶圓W的外周部，由小徑的研磨頭23對晶圓W進行補充研磨。在由研磨頭21進行研磨的同時，或者，由研磨頭21進行研磨後，由研磨頭23對晶圓W的外周部進行追加研磨，從而能夠使晶圓W的背面的研磨量趨近均勻。其結果，能夠提高研磨處理後的晶圓W的背面的面內均勻性。
圖3是第一實施方式的研磨單元的示意性側視圖。此處省略基板保持機構的圖示。研磨單元8、9中，前述的研磨頭21、23與晶圓W的背面抵接並研磨晶圓的背面S1。此時，由於用研磨頭21、23將晶圓W從背面S1向表面S2（該例子中為從上方向下方）按壓，因此由基板支承機構（靜壓支承機構）30從與研磨頭相反的一側的表面S2側支承晶圓W。換言之，由靜壓支承機構30從晶圓的表面施加克服研磨頭21、23按壓晶圓W的背面的力的支承力，從而能夠抑制晶圓W撓曲。
靜壓支承機構30具備靜壓板31和靜壓板33。靜壓板31與研磨頭21對應地設置。靜壓板31形成為直徑比研磨頭21的直徑稍大，俯視觀察時，構成且配置為能夠包含研磨頭21的整體。靜壓板31在面對晶圓W的一側具有支承面32，且配置為在支承面32和晶圓W的表面之間具有少許間隙。在靜壓板31形成有後述的流體供給路，流體（液體或者氣體，例如純水）經由該流體供給路供給到支承面32，從而使晶圓W的表面由流體以非接觸的方式支承。
靜壓板33與研磨頭23對應地設置。靜壓板33形成為直徑比研磨頭23的直徑大，俯視觀察時，構成且配置為能夠包含研磨頭23的整體。靜壓板33在面對晶圓W的一側具有支承面34，且配置為在支承面34和晶圓W的表面之間具有少許間隙。在靜壓板33形成有後述的流體供給路，流體（液體或者氣體，例如純水）經由該流體供給路供給到支承面34，從而使晶圓W的表面由流體以非接觸的方式支承。
圖4A到圖4C表示靜壓板的結構例。此處省略基板保持機構的圖示。並且，此處以靜壓板31為例進行說明，但靜壓板33也具有相同的結構。但是，靜壓板31和靜壓板33也可以具有不同類型的結構。例如：靜壓板31是圖4A的結構，靜壓板33也可以是圖4B的結構。並且，靜壓板31和靜壓板33也可以具備圖4A到圖4C以外的結構。
在圖4A所示的例子中，靜壓板31具有用於導入被加壓的流體（壓力流體）即流體41的流體供給路31a。流體供給路31a與保持流體41的凹槽(pocket)（凹部）31b連結。由研磨頭21施加於基板W的背面S1的負荷由凹槽31b中的流體41和從凹槽31b溢出到靜壓板31的支承面32的流體承受。在圖4B所示的例子中，從流體供給路31a導入的流體41擴散至整個支承面32，承受由研磨頭21施加於基板W的背面S1的負荷。在圖4C所示的例子中，在靜壓板31的支承面32形成有多個通孔31c，流體41通過這些通孔31c從流體供給路31a供給到支承面32。由供給到支承面32的流體41承受由研磨頭21施加於基板W的背面S1的負荷。圖4A到圖4C中也示出了參照圖2A、2B敘述的作為上述的基板保持機構的複數個輥2-11（圖2A、圖2B、圖12）。在用這些複數個輥2-11夾持晶圓W的狀態下，通過使各輥2-11繞著其軸心旋轉（自轉），各輥2-11使晶圓W旋轉而不進行公轉。並且，如圖11所示，基板保持機構也可以是具備卡盤1-11的結構，該卡盤1-11通過夾持晶圓W並公轉而使晶圓W旋轉。
圖5A、圖5B是靜壓板的俯視形狀的例子。圖5A的例子中，靜壓板31、33分別具有與研磨頭21、23同心的圓形的形狀。靜壓板31、33的直徑分別形成為與研磨頭21、23的直徑相等或者稍大。圖5B的例子中，靜壓板31、33的直徑分別構成為比研磨頭21、23的直徑大的圓形或者橢圓形的一部分。並且，在圖5A、圖5B中，靜壓板31、33的與晶圓W的外周相鄰的部分形成為與保持晶圓W的基板保持機構（例如：圖11的卡盤1-11）不產生干涉的形狀。另外，在使用不與晶圓W一起旋轉那樣的基板保持機構（例如：圖5A、圖5B、圖12的輥2-11）的情況下，靜壓板31、33即使與晶圓W的外周重疊，也可以延伸到外周的外側。
（第二實施方式） 圖6A是第二實施方式的研磨單元的示意性側視圖。圖6B是第二實施方式的研磨單元的示意性俯視圖。此處省略基板保持機構的圖示。本實施方式的研磨單元在小徑的研磨頭23一邊擺動一邊進行研磨處理的方面與第一實施方式的研磨單元不同。其他的結構與第一實施方式相同，因此省略重複的說明。
如上所述，通過使擺動臂24繞著擺動軸旋轉而形成研磨頭23的擺動。並且，靜壓板33追隨研磨頭23的擺動。即，伴隨研磨頭23的移動，俯視觀察時，靜壓板33以始終包含研磨頭23的方式移動。
圖7表示靜壓板的移動機構的結構例。此處省略基板保持機構的圖示。該例子中，靜壓板33與滾珠螺桿機構36連結，用電動機35驅動滾珠螺桿機構36。滾珠螺桿機構36將電動機35的旋轉運動轉換為直行運動，使靜壓板33進行往復移動。另外，作為靜壓板的移動機構，不限定於電動機和滾珠螺桿機構的結構，能夠使用齒條小齒輪機構、氣壓缸、螺線管等任意的驅動機構。另外，相對於圓弧狀地擺動研磨頭23，由於靜壓板33進行直線運動，因此較佳為靜壓板33形成為直徑比研磨頭23的直徑大，以能夠使靜壓板33始終包含研磨頭23的區域。
（第三實施方式） 圖8是第三實施方式的研磨單元的示意性側視圖。此處省略基板保持機構的圖示。本實施方式的研磨單元在省略小徑的靜壓板33，大徑的靜壓板31構成為可移動的方面與第一實施方式的研磨單元不同。其他的結構與第一實施方式相同，因此省略重複的說明。
本實施方式中，靜壓板31能夠在與研磨頭21對應的位置和與研磨頭23對應的位置之間移動。像前述那樣，靜壓板31在與研磨頭21對應的位置，俯視觀察時，配置為包含研磨頭21。並且，靜壓板31在與研磨頭23對應的位置，俯視觀察時，配置為包含研磨頭23。根據研磨頭21和研磨頭23的尺寸關係，與大徑的研磨頭21對應的靜壓板31比研磨頭23大很多。研磨頭23的移動機構能夠採用與在第二實施方式中作為使靜壓板33進行往復移動的移動機構而進行說明了的結構相同的移動機構。也就是說，能夠使用電動機和滾珠螺桿機構、齒條小齒輪機構、氣壓缸，螺線管等任意的驅動機構。本實施方式中，由研磨頭21進行研磨處理後，執行研磨頭23的研磨處理。或者，也可以以與其相反的順序進行。在由研磨頭21進行研磨處理時，將靜壓板31設置於與研磨頭21對應的位置（相對的位置）。用靜壓板31承受研磨頭21帶來的負荷，同時執行由研磨頭21進行的研磨處理。並且，在由研磨頭23進行研磨處理時，由移動機構使靜壓板31移動到與研磨頭23對應的位置（相對的位置）。用靜壓板31承受研磨頭23帶來的負荷，同時執行由研磨頭23進行的研磨處理。
（第四實施方式） 圖9是第四實施方式的研磨單元的示意性側視圖。圖10A、圖10B是靜壓板的俯視圖。此處省略基板保持機構的圖示。本實施方式中，在對2個研磨頭設置共用的靜壓板50的方面與第一實施方式不同。其他的結構與第一實施方式相同，因此省略重複的說明。
靜壓板50與2個流體供給線路53、54連接，在各流體供給線路53、54設有流量控制閥55、56。流量控制閥55、56通過來自控制裝置14的信號控制流量。並且，流體供給線路53、54與流體供給源57連接，從流體供給源57接受壓力流體（液體或者氣體）的供給。液體是例如DIW（純水）。
如圖10A所示，在靜壓板50的支承面51中，在與研磨頭21對應的區域形成有複數個通孔或者流體噴出口31c，在與研磨頭23對應的區域形成有複數個通孔或者流體噴出口32c（參照圖4C）。複數個流體噴出口31c與流體供給線路53連通。複數個流體噴出口32c與流體供給線路54連通。通過從流體供給線路53通過流體噴出口31c供給到支承面51的流體承受研磨頭21帶來的負荷，通過從流體供給線路54通過流體噴出口32c供給到支承面51的流體承受研磨頭23帶來的負荷。在僅使用研磨頭21或者研磨頭23中的一方的情況下，也可以由流量控制閥55或者56阻斷與不使用的研磨頭對應的向靜壓板的流體供給。另外，也可以代替流量控制閥55、56使用開閉閥。
如圖10B所示，在使小徑的研磨頭23擺動的情況下，也可以將流體噴出口32c形成為複數個區域A1、A2、A3，將各區域的流體噴出口分別與流體供給線路54A1、54A2、54A3（省略圖示）連接，控制設於各流體供給線路的控制閥，將流體依次地供給到各區域A1、A2、A3的流體噴出口32c。並且，也可以將流體同時供給到全區域A1、A2、A3（研磨頭23的可動範圍）的流體噴出口32c，覆蓋研磨頭23的全部擺動範圍。
圖11是研磨單元的基板保持機構的一例。此處，為了避免附圖的複雜化，僅示出1個研磨頭和靜壓板，但實際上，像上述那樣配置有複數個研磨頭和靜壓板。各研磨頭和各靜壓板形成為在研磨位置中的晶圓的外周緣側回避各卡盤1-11那樣的形狀。該例子中，用配置於晶圓W的外周緣的複數個卡盤1-11來夾緊晶圓W的外周緣，從而保持晶圓W。各卡盤1-11固定於圓筒狀的基板旋轉機構1-10的旋轉基台1-16。旋轉基台1-16經由斜角接觸球軸承20、20旋轉自如地支承於靜止部件1-14。中空電動機1-12的轉子固定於旋轉基台1-16，定子固定於靜止部件1-14。當中空電動機1-12旋轉時，旋轉基台16相對於靜止部件1-14旋轉，各卡盤1-11以保持晶圓W的狀態旋轉。此時，各卡盤1-11繞著晶圓W的中心公轉。另外，各卡盤1-11構成為通過升降機構1-30上升，從而釋放晶圓W。圖11中，研磨頭1-50具備作為研磨器具的研磨帶1-61。研磨頭1-50經由軸1-51與擺動臂1-53的一端連結，擺動臂1-53的另一端固定於擺動軸1-54。擺動軸1-54與軸旋轉機構1-55連結。當由該軸旋轉機構1-55驅動擺動軸1-54時，研磨頭1-50在退避位置（圖2A）和研磨位置（圖2B）之間移動。在擺動軸1-54還連結有使研磨頭1-50沿上下方向移動的升降機構1-56。該升降機構1-56經由擺動軸1-54和軸1-51使研磨頭1-50升降。研磨頭1-50由升降機構1-56下降到與晶圓W的上表面接觸。作為升降機構1-56，可使用氣壓缸、或者伺服電動機和滾珠螺桿的組合等。靜壓支承機構1-90具備像上述那樣的結構的靜壓板1-91，靜壓板1-91由升降機構1-98升降，由旋轉機構1-99旋轉。另外，在採用該結構的基板保持機構的情況下，研磨頭、靜壓板需要選取與研磨處理中進行公轉的卡盤1-11不產生干涉的形狀或者配置。
圖12是研磨單元的基板保持機構的一例。該例中，在用配置於晶圓W的外周緣的複數個輥2-11夾持晶圓W的狀態下，各輥2-11繞著其軸心旋轉（自轉），從而各輥2-11不進行公轉而使晶圓W旋轉。圖中，2-1是晶圓W的背面，2-2是晶圓W的表面。基板保持機構2-10具備：複數個輥2-11，該複數個輥2-11能夠與晶圓W的外周緣接觸；以及輥旋轉機構2-12，該輥旋轉機構2-12使這些輥2-11以各自的軸心為中心旋轉。一例中，設有4個輥，但是也可以設置3個以下、5個以上的輥。一實施方式中，輥旋轉機構2-12具備電動機、帶、帶輪等。輥旋轉機構2-12使複數個輥2-11在相同的方向以相同的速度旋轉。晶圓W的研磨中，晶圓W的外周緣由複數個輥2-11挾持。晶圓W被水平地保持，晶圓W通過輥2-11的旋轉而以其軸心為中心旋轉。研磨頭組合體2-49具有研磨頭2-50。研磨頭2-50與前述的擺動臂（省略圖示）連結。研磨頭2-50與在擺動臂安裝的頭軸2-51連結。該頭軸2-51與頭旋轉機構2-58連結，該頭旋轉機構2-58使研磨頭2-50以其軸心為中心旋轉。此外，在頭軸2-51連結有氣壓缸2-57，該氣壓缸2-57作為將向下的負荷施加於研磨頭2-50的負荷施加裝置。研磨頭2-50具備複數個研磨帶2-61等元件，這些元件作為用於研磨晶圓W的面的研磨器具。一實施方式中，頭旋轉機構2-58具備電動機、帶、帶輪等結構。靜壓板2-90具備：複數個流體噴射口2-94，該複數個流體噴射口2-94形成於支承面2-91；以及流體供給路2-92，該流體供給路2-92與流體噴射口2-94連接。流體供給路2-92與未圖示的流體供給源連接。並且，設有沖洗液供給噴嘴2-27，沖洗液供給噴嘴2-27將沖洗液供給到晶圓W的中心，沖洗液通過旋轉的晶圓W的離心力在晶圓面上擴散。另外，圖12中，示出了1個研磨頭，但是像上述那樣設有2個（或者以上）研磨頭。
在採用該結構的基板保持機構的情況下，只要預先設定研磨頭、靜壓板的形狀或者配置以避開位於固定的位置的複數個輥2-11，在晶圓W的旋轉中，研磨頭、靜壓板就不與卡盤（輥）產生干涉。因此，研磨頭、靜壓板能夠配置為到達晶圓W的外周緣，或者，超過晶圓W的外周緣延伸到半徑方向外側。
圖13、圖14是研磨單元的其他的例子。該例中，在晶圓W的表面配置於上側，背面配置於下側的狀態下，具備研磨帶3-22的研磨頭3-14對晶圓W的背面的外周部進行研磨，同時由研磨頭移動機構3-35移動，對包含晶圓的傾斜部(bevel portion)在內的整個外周側區域進行研磨（圖14）。該例中，基板保持機構3-12由通過真空吸附保持晶圓W的基板台3-17和使基板台3-17旋轉的電動機3-19構成。研磨頭3-14具備：複數個輥，該複數個輥保持作為研磨器具的研磨帶3-22；按壓部件3-24，該按壓部件3-24將研磨帶3-22向晶圓W的背面按壓；以及氣壓缸3-25，該氣壓缸3-25作為將按壓力施加於按壓部件3-24的致動器。研磨帶3-22以規定的速度從抽出卷軸經由研磨頭3-14向捲入卷軸傳送。研磨頭3-14與研磨頭移動機構3-35連結。該研磨頭移動機構3-35構成為使研磨頭3-14向晶圓W的半徑方向外側移動。研磨頭移動機構3-35由例如滾珠螺桿和伺服電動機的組合構成。在保持於基板台3-17的晶圓W的上方和下方配置有將研磨液（純水）供給到晶圓W的液體供給噴嘴。在這樣的結構中，通過將上述的靜壓板31或者33配置於晶圓W的表面的外周部（與圖13的研磨頭3-14對應的位置），能夠抑制晶圓W的撓曲。該例中，靜壓板31或者33配置於晶圓W的上方。另外，也可以更換研磨頭3-14與靜壓板31或33的上下。即，也可以將研磨頭3-14配置於晶圓W的上方，將靜壓板31或者33配置於晶圓W的下方。
從上述實施方式至少把握以下的技術思想。 根據方式1，提供一種基板處理裝置，具備：第一研磨頭，該第一研磨頭使第一研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭小，且使第二研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及基板支承機構，該基板支承機構分別與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地通過流體壓力從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。
根據該方式，能夠由第一研磨頭對基板的整個第一面進行研磨，並且能夠由直徑較小的第二研磨頭對基板的第一面的研磨率低的部分進行補充研磨，因此能夠均勻地研磨基板。並且，由於分別與第一研磨頭和第二研磨頭對應地從基板的第二面側支承基板，因此能夠根據第一研磨頭和第二研磨頭帶來的按壓力在適當的範圍內從相反側支承基板。因此，在與第一研磨頭和第二研磨頭對應的區域以外，能夠抑制對基板施加不需要的支承力。並且，能夠降低流體的使用量。
根據方式2，在方式1的基板處理裝置中，所述基板支承機構具有：第一靜壓板，該第一靜壓板與所述第一研磨頭對應並支承所述基板；以及第二靜壓板，該第二靜壓板與所述第二研磨頭對應並支承所述基板。 根據該方式，由於將第一靜壓板和第二靜壓板分別與第一研磨頭和第二研磨頭對應地設置，因此能夠通過簡單的結構，根據第一研磨頭和第二研磨頭帶來的按壓力在適當的範圍內從相反側支承基板。
根據方式3，在方式2的基板處理裝置中，所述第二研磨頭在研磨處理中一邊擺動一邊研磨所述基板，所述第二靜壓板構成為追隨所述第二研磨頭移動。例如，基板處理裝置還能夠具備：第二臂，該第二臂構成為移動所述第二研磨頭；移動機構，該移動機構設於所述基板支承機構，且構成為移動所述第二靜壓板；以及控制裝置，該控制裝置對所述第二臂和所述移動機構進行控制以使所述第二靜壓板追隨所述第二研磨頭。 根據該方式，通過使直徑較小的第二研磨頭擺動，能夠在基板的研磨率較低的部分進一步提高研磨率。其結果，能夠縮短研磨時間。並且，由於第二靜壓板追隨第二研磨頭而移動，因此能夠由第二靜壓板對被第二研磨頭按壓的基板的區域進行適當的支承。
根據方式4，在方式1的基板處理裝置中，所述基板支承機構具有靜壓板，該靜壓板構成為能夠在與所述第一研磨頭對應的區域和與所述第二研磨頭對應的區域之間移動。例如，所述基板支承機構能夠具有：靜壓板；以及移動機構，該移動機構構成為在與所述第一研磨頭對應的區域和與所述第二研磨頭對應的區域之間移動所述靜壓板。 根據該方式，能夠使用共用的靜壓板，實現對與第一研磨頭對應的基板的支承和對與第二研磨頭對應的基板的支承。
根據方式5，在方式1的基板處理裝置中，所述基板支承機構具有：靜壓板，該靜壓板與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應並支承所述基板；第一流體線路，該第一流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第一研磨頭對應的區域；以及第二流體線路，該第二流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第二研磨頭對應的區域。 根據該方式，通過不移動共用的靜壓板而將流體分別從第一流體線路和第二流體線路供給到與第一研磨頭和第二研磨頭對應的區域，能夠在適當的範圍內實現對與第一研磨頭對應的基板的支承和對與第二研磨頭對應的基板的支承。
根據方式6，在方式5的基板處理裝置中，所述第二研磨頭在研磨處理中一邊擺動一邊研磨所述基板，所述靜壓板構成為，能夠追隨所述第二研磨頭來變更將所述流體供給到所述基板的所述第二面上的位置。例如：基板處理裝置還能夠具備：第二臂，該第二臂構成為移動所述第二研磨頭；複數個第二流體線路，該複數個第二流體線路設於所述基板支承機構，與所述靜壓板上的所述第二研磨頭的移動範圍內的複數個位置連接；以及控制裝置，該控制裝置通過對向各第二流體線路供給的所述流體的流量進行控制，追隨所述第二研磨頭來變更將所述流體供給到所述靜壓板上的位置。 根據該方式，通過使直徑較小的第二研磨頭擺動，能夠在基板的研磨率較低的部分進一步提高研磨率。其結果，能夠縮短研磨時間。並且，由於追隨第二研磨頭來移動流體的供給位置，因此能夠由流體對被第二研磨頭按壓的基板的區域進行適當的支承。
根據方式7，在方式1至6中任一項的基板處理裝置中，所述第二研磨頭配置為在所述第一研磨頭的所述基板的半徑方向外側研磨所述基板。 根據該方式，能夠在有研磨率變低的傾向的基板的外周部，通過進行補充研磨而提高研磨後的基板的面內均勻性。
根據方式8，在方式1至7中任一項的基板處理裝置中，所述基板處理裝置包含背面研磨裝置，所述基板的所述第一面是未形成有器件的面，所述研磨處理是在將抗蝕劑塗布於所述基板的所述第二面後且在曝光處理前執行的研磨處理。 根據該方式，能夠抑制非器件面的面內均勻性對之後的對於器件面的曝光工序產生影響。
根據方式9，提供一種基板處理裝置，具備：基板保持機構，該基板保持機構保持基板並使所述基板旋轉，且具備能夠與所述基板的周緣部接觸的複數個輥，各輥構成為能夠以其軸心為中心旋轉；第一研磨頭，該第一研磨頭使第一研磨器具與所述基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭小，且使第二研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面。 根據該方式，保持基板的輥不與基板一起旋轉。因此，能夠將研磨頭配置到基板的端部，或者，基板的徑向外側。其結果，能夠研磨到基板的端部。進一步地，由第一研磨頭對整個基板進行研磨，並且由直徑較小的第二研磨頭對基板的研磨率較低的部分進行補充研磨，因此能夠均勻地研磨基板。
根據方式10，提供一種基板處理方法，包含如下工序：使第一研磨頭的第一研磨器具與基板的第一面滑動接觸，同時使第二研磨頭的第二研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸，從而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小；以及與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地，從所述基板的與所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。 根據該方式，達到與方式1相同的作用效果。
根據方式11，在方式10的基板處理方法中，所述基板的所述第一面是未形成有器件的面，在將抗蝕劑塗布於所述基板的所述第二面後且在曝光處理前執行所述研磨處理。
根據方式12，提供一種基板處理方法，包含如下工序：使複數個輥與基板的周緣部接觸，並使各輥繞著其軸心旋轉，從而使所述基板旋轉；以及在所述基板的旋轉中，由第一研磨頭、和直徑比所述第一研磨頭小的第二研磨頭研磨所述基板的第一面。 根據該方式，達到與方式9相同的作用效果。
根據方式13，在方式12的基板處理方法中，所述基板的所述第一面是未形成有器件的面，在將抗蝕劑塗布於所述基板的所述第二面後且在曝光處理前執行所述研磨處理。
根據方式14，有關一種儲存媒介，是儲存有用於使電腦執行基板處理裝置的控制方法的程式的非揮發性儲存媒介，該儲存媒介儲存有用於使電腦執行以下工序的的程式：使第一研磨頭的第一研磨器具與基板的第一面滑動接觸，同時使第二研磨頭的第二研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸，從而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭小；以及所述研磨處理中，與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地，從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。 根據該方式，達到與方式1相同的作用效果。
根據方式15，有關一種儲存媒介，是儲存有用於使電腦執行基板處理裝置的控制方法的程式的非揮發性儲存媒介，該儲存媒介儲存有用於使電腦執行以下工序的的程式：使複數個輥與基板的周緣部接觸，且使各輥繞著其軸心旋轉，從而使所述基板旋轉；以及在所述基板的旋轉中，由第一研磨頭、和直徑比所述第一研磨頭的直徑小的第二研磨頭研磨所述基板的第一面。 根據該方式，達到與方式9相同的作用效果。
綜上，基於幾個例子對本發明的實施方式進行了說明，但是上述的發明的實施方式是為了便於理解本發明而不是限制本發明。當然，在不脫離本發明的主旨的情況下，能夠改變和改進本發明，並且均等物包含於本發明。並且，在能夠解決上述問題的至少一部分的範圍內或者在達到至少一部分效果的範圍內能夠任意組合或省略申請專利範圍和說明書中記載的各結構元件。
本專利申請案主張基於2017年12月20日提出的日本專利申請號特願2017-244060號的優先權。2017年12月20日提出的日本專利申請號特願2017-244060號的包含說明書、申請專利範圍、摘要在內的全部的發明內容通過參照作為整體編入本專利申請案。
日本特開2013-172019號公報（專利文獻1）的包含說明書、申請專利範圍、摘要在內的全部的發明內容通過參照作為整體編入本專利申請案。
1‧‧‧基板處理系統 2‧‧‧裝卸部 3‧‧‧前裝載部 4‧‧‧搬運機械手 5‧‧‧晶圓站 6‧‧‧搬運機械手 7‧‧‧晶圓站 8‧‧‧研磨單元 9‧‧‧研磨單元 10‧‧‧搬運機械手 11‧‧‧清洗單元 12‧‧‧搬運機械手 13‧‧‧乾燥單元 14‧‧‧控制裝置 21‧‧‧研磨頭 22‧‧‧擺動臂 23‧‧‧研磨頭 24‧‧‧擺動臂 31‧‧‧靜壓板 32‧‧‧支承面 33‧‧‧靜壓板 34‧‧‧支承面 41‧‧‧流體 31a‧‧‧流體供給路 31b‧‧‧凹槽 31c‧‧‧流體噴出口 32c‧‧‧流體噴出口 35‧‧‧電動機 36‧‧‧滾珠螺桿機構 50‧‧‧靜壓板 51‧‧‧支承面 53‧‧‧流體供給線路 54‧‧‧流體供給線路 55‧‧‧流量控制閥 56‧‧‧流量控制閥
圖1是具備一實施方式的基板處理裝置的基板處理系統的俯視圖。 圖2A是表示研磨單元的研磨頭的結構的示意性俯視圖。 圖2B是表示研磨單元的研磨頭的結構的示意性俯視圖 。 圖3是第一實施方式的研磨單元的示意性側視圖。 圖4A是靜壓板的結構例。 圖4B是靜壓板的結構例。 圖4C是靜壓板的結構例。 圖5A是靜壓板的俯視形狀的例子。 圖5B是靜壓板的俯視形狀的例子。 圖6A是第二實施方式的研磨單元的示意性側視圖。 圖6B是第二實施方式的研磨單元的示意性俯視圖。 圖7表示靜壓板的移動機構的結構例。 圖8是第三實施方式的研磨單元的示意性側視圖。 圖9是第四實施方式的研磨單元的示意性側視圖。 圖10A是靜壓板的流體噴出口的結構例。 圖10B是靜壓板的流體噴出口的結構例。 圖11是研磨單元的基板保持機構的一例。 圖12是研磨單元的基板保持機構的一例。 圖13是研磨單元的其他的例子。 圖14是研磨單元的其他的例子。
21‧‧‧研磨頭
23‧‧‧研磨頭
30‧‧‧靜壓支承機構
31‧‧‧靜壓板
32‧‧‧支承面
33‧‧‧靜壓板
34‧‧‧支承面
41‧‧‧流體
S1‧‧‧晶圓的背面
S2‧‧‧晶圓的表面
W‧‧‧晶圓

Claims (9)

  1. 一種基板處理裝置，其具備：第一研磨頭，該第一研磨頭使研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小，且使研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及基板支承機構，該基板支承機構分別與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地通過流體壓力從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板；所述基板支承機構具有靜壓板，該靜壓板構成為能夠在與所述第一研磨頭對應的區域和與所述第二研磨頭對應的區域之間移動。
  2. 一種基板處理裝置，其具備：第一研磨頭，該第一研磨頭使研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；第二研磨頭，該第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小，且使研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述第一面；以及基板支承機構，該基板支承機構分別與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地通過流體壓力從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板；所述基板支承機構具有：靜壓板，該靜壓板與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地支承所述基板； 第一流體線路，該第一流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第一研磨頭對應的區域；以及，第二流體線路，該第二流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第二研磨頭對應的區域。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的基板處理裝置，其中，所述第二研磨頭在研磨處理中一邊擺動一邊研磨所述基板，所述靜壓板構成為能夠追隨所述第二研磨頭來變更將所述流體供給到所述基板的所述第二面上的位置。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的基板處理裝置，其中，所述第二研磨頭配置為在所述第一研磨頭的所述基板的半徑方向外側研磨所述基板。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的基板處理裝置，其中，所述基板的所述第一面是未形成有器件的面，所述研磨處理是在將抗蝕劑塗布於所述基板的所述第二面後且在曝光處理前執行的研磨處理。
  6. 一種基板處理方法，其包含以下工序：使第一研磨頭的研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面； 使第二研磨頭的研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小；以及一基板支承機構具有靜壓板，該靜壓板構成為能夠在與所述第一研磨頭對應的區域和與所述第二研磨頭對應的區域之間移動，藉由所述基板支承機構來與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地，從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板，而且，在由所述第一研磨頭進行研磨處理時，使所述靜壓板移動至與所述第一研磨頭對應的位置；在由所述第二研磨頭進行研磨處理時，使所述靜壓板移動至與所述第二研磨頭對應的位置。
  7. 一種基板處理方法，其包含以下工序：使第一研磨頭的研磨器具與基板的第一面滑動接觸，同時使第二研磨頭的研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小；使第二研磨頭的研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小；一基板支承機構具有靜壓板，該靜壓板與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地支承所述基板；第一流體線路，該第一流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第一研磨頭對應的區域；以及第二流體線路，該第二流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第二研磨頭對應的區域，藉由所述基板支承機構來與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地，從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。
  8. 一種儲存媒介，是儲存有用於使電腦執行基板處理裝置的控制方法的程式的非揮發性儲存媒介，所述儲存媒介儲存有用於使電腦執行以下工序的程式：使第一研磨頭的研磨器具與基板的第一面滑動接觸而研磨所述第一面；使第二研磨頭的研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸，從而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小；以及一基板支承機構具有靜壓板，該靜壓板構成為能夠在與所述第一研磨頭對應的區域和與所述第二研磨頭對應的區域之間移動，所述研磨的處理中，藉由所述基板支承機構來與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地，從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板，而且，在由所述第一研磨頭進行研磨處理時，使所述靜壓板移動至與所述第一研磨頭對應的位置；在由所述第二研磨頭進行研磨處理時，使所述靜壓板移動至與所述第二研磨頭對應的位置。
  9. 一種儲存媒介，是儲存有用於使電腦執行基板處理裝置的控制方法的程式的非揮發性儲存媒介，所述儲存媒介儲存有用於使電腦執行以下工序的程式：使第一研磨頭的研磨器具與基板的第一面滑動接觸，同時使第二研磨頭的研磨器具與所述基板的所述第一面滑動接觸而研磨所述基板的所述第一面，所述第二研磨頭的直徑比所述第一研磨頭的直徑小；一基板支承機構具有靜壓板，該靜壓板與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地支承所述基板；第一流體線路，該第一流體線路將流體供給到所述靜壓板的與所述第一研磨頭對應的區域；以及第二流體線路，該第二流體線路將 流體供給到所述靜壓板的與所述第二研磨頭對應的區域，所述研磨的處理中，藉由所述基板支承機構來與所述第一研磨頭和所述第二研磨頭對應地，從所述基板的所述第一面的相反側的第二面側支承所述基板。
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