JP2017205853A - 弾性膜、基板保持装置、基板研磨装置、基板保持装置における基板吸着判定方法および圧力制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、一旦基板が吸着された後でも、トップリングが基板を搬送する際に吸着力が低下し、基板を落としてしまうこともあり得る。
流量計で計測される流量を利用することで、基板を適切に扱うことができる。
流量計で計測される流量は、トップリング本体と弾性膜の第1面との隙間に対応する。基板が吸着すると隙間が小さくなって流量が減ることから、基板が吸着されたか否かを精度よく判定できる。
第1エリアを大気開放した状態で流量を計測することで、弾性膜が基板にストレスを与えるのを抑えることができる。
これにより、より高精度に判定できる。
流量計で計測される流量は、トップリング本体と弾性膜の第1面との隙間に対応する。この隙間は弾性膜の膨らみに対応する。よって、流量を監視することで弾性膜の膨らみを制御できる。
これにより、弾性膜の膨らみを所定範囲に維持できる。
さらに望ましくは、前記所定位置は、前記第2面と前記保持された基板との間である。
これにより、リリースノズルから、弾性膜の第2面と基板との間に流体の噴射を継続でき、効果的に基板をリリースできる。
前記第2エリアは前記第1エリアと隣接していないのが望ましい。
これにより、第2エリアに基板が吸着しない場合には第1エリアと第1面との間の隙間が維持される。
前記リテーナリングは、内側リングと、その外側に設けられた外側リングと、を有してもよい。
第1部分と第2部分とが係合することで、基板を保持した場合と、基板を保持していない場合との差が大きくなるため、基板吸着判定を精度よく行うことができる。
これにより、第1エリア内の圧力の伝播を速くすることができる。
バイパスライン上のバルブを開けることで、第1ラインおよび第2ラインの両方から同時に第1エリアを加圧可能となる。これにより、第1エリアを加圧する際に第2部分が第1部分に係合していても第1エリア全体を同じ圧力で速やかに加圧することができる。
第1の実施形態は、半導体ウエハなどの基板を基板研磨装置におけるトップリング(基板保持装置)に受け渡す際に、基板がトップリングに吸着されたか否かを精度よく判定することに主眼を置いている。
程などにおいて、種々の基板を処理するものである。
FOUPは、内部に基板カセットを収納し、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。
図4および図5は、搬送機構600bからトップリング1への基板受け渡しを詳しく説明する図である。図4は搬送機構600bおよびトップリング1を側方から見た図であり、図5はこれらを上方から見た図である。
その後、搬送機構600bは下降する(図4(c))。
図6Aは、第1の実施形態におけるトップリング1の構造を模式的に示す断面図である。メンブレン13には、トップリング本体11に向かって上方に延びる周壁13a〜13hが形成されている。これら周壁13a〜13hにより、メンブレン13の上面とトップリング本体11の下面との間に、周壁13a〜13hによって区切られた同心円状のエリア131〜138が形成される。なお、メンブレン13の下面には孔が形成されていないのが望ましい。
さらに基板吸着判定用に、トップリング本体11を貫通して一端がエリア131に連通する流路150が形成されている。流路150の他端は大気開放される。
判定部73は流量計FSで計測された流量に基づいて基板吸着判定を行う。
以上を考慮して隙間gの幅を適切に設定する必要があり、具体的には0.1〜2mm程度であるのが望ましく、0.5mm程度であるのがより望ましい。
上記第1の実施形態においては、判定エリア131を流通する流体の流量を流量計FSで直接測定しているが、流量に従って測定値が変化する測定器を用いて他の物理量を測定してもよい。そこで、次に説明する第2の実施形態では、流量計FSに代えて圧力計を用いる例を示す。
第3の実施形態は、トップリングに吸着された基板を確実にリリースすることに主眼を置いている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図22は、リリース開始前の状態を模式的に示す図である。エリア133の加圧を開始する前は、基板Wがメンブレン13に吸着されており、したがってメンブレン13の上面とトップリング本体11の下面との間にほとんど隙間gはない。加圧開始前は、リリースノズル802から流体は噴射しない。
しかしながら、必ずしも図24の状態を継続できるとは限らない。
次に説明する第4の実施形態は、メンブレン13の望ましい形状に関する。
図30は、エリア131近辺のトップリング本体11およびメンブレン13の断面図であり、同図の一点鎖線はトップリング本体11およびメンブレン13の中心を示している。図31は、エリア131近辺におけるメンブレン13を上方(トップリング本体11側)から見た図である。図32は、エリア131近辺におけるトップリング本体11を下方(メンブレン13側)から見た図である。
凹部11aの深さは溝11bと同じかそれよりも深くし、凹部11aに当接できるように凸部131aの高さを設定することで、溝11bと凹部11aが干渉している場合でも凹部11aと凸部131aでシールすることが可能となる。
なお、凸部131aと凹部11aとで完全にシールされた状態が実現できるのが望ましいが、メンブレン13におけるある部分とトップリング本体におけるある部分とでほぼシールされた状態となればよい。
7 圧力制御装置
71 制御部
72 圧力調整器
73 判定部
11 トップリング本体
11a 凹部
11b 溝
11c 凸部
12 リテーナリング
13 メンブレン
131〜138 エリア
13a 凸部
13b 凹部
141〜148,150 流路
151 バイパス流路
FS 流量計
PS 圧力計
Claims (23)
- トップリング本体と、
前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記複数のエリアのうちの第1エリアに連通し、前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第1エリアに連通し、前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、を備える基板保持装置。 - 前記測定器は、前記第2ラインの流量を計測可能な流量計である、請求項1に記載の基板保持装置。
- 前記測定器は、前記第1ラインまたは前記第2ラインの圧力を計測可能な圧力計である、請求項1に記載の基板保持装置。
- 前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する判定部を備える、請求項1に記載の基板保持装置。
- 前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記第3ラインを介して前記第2エリアを減圧し、前記第1ラインを介して前記第1エリアを加圧するとともに前記第2ラインを介して流体を流通する制御部を備え、
前記判定部は、前記基板が前記第2面に吸着される際に、前記測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する、請求項4に記載の基板保持装置。 - 前記判定部は、前記第2エリアの減圧開始から所定時間経過した後に、前記測定器で計測される測定値に基づいて、前記第2面に前記基板が吸着されたか否かを判定する、請求項5に記載の基板保持装置。
- 前記測定値に基づいて、前記第3ラインを介して前記第2エリアの圧力を制御する制御部を備える、請求項1乃至6のいずれかに記載の基板保持装置。
- 前記制御部は、前記測定値が所定範囲に収まるよう、前記第2エリアの圧力を制御する、請求項7に記載の基板保持装置。
- 前記制御部は、前記第2面に保持された基板をリリースする際、前記第1ラインを介して前記第1エリアを加圧するとともに前記第2ラインを介して前記第1エリアに流体を流通し、前記測定値に基づいて、前記第3ラインを介して前記第2エリアの圧力を制御する、請求項7または8に記載の基板保持装置。
- 前記制御部は、リリースノズルから所定位置に流体が噴射されるよう、前記第2エリアの圧力を制御する、請求項7乃至9のいずれかに記載の基板保持装置。
- 前記所定位置は、前記第2面と前記保持された基板との間である、請求項10に記載の基板保持装置。
- 前記弾性膜には孔が形成されていない、請求項1乃至11のいずれかに記載の基板保持装置。
- 前記第2エリアは前記第1エリアと隣接していない、請求項1乃至12のいずれかに記載の基板保持装置。
- 前記弾性膜の外周に設けられたリテーナリングを備える、請求項1乃至13のいずれかに記載の基板保持装置。
- 前記リテーナリングは、内側リングと、その外側に設けられた外側リングと、を有する、請求項14に記載の基板保持装置。
- 請求項1乃至15の何れかに記載の基板保持装置と、
前記基板保持装置に保持された基板を研磨するように構成された研磨テーブルと、を備える基板研磨装置。 - 基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第1面との間に形成された第2エリアを減圧しつつ、前記トップリング本体と前記弾性膜の第1面との間に形成された、前記第2エリアとは異なる第1エリアを加圧するとともに前記第1エリアに連通する第2ラインを介して流体を流通し、
前記第1エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記弾性膜の、前記第1面とは反対側にある第2面に基板が吸着されたか否かを判定する、基板保持装置における基板吸着判定方法。 - 基板保持装置におけるトップリング本体と弾性膜の第1面との間に形成された第1エリアを加圧するとともに前記第1エリアに連通する第2ラインを介して流体を流通し、
前記第1エリアの流量に応じた測定値に基づいて、前記トップリング本体と前記弾性膜の第1面との間に形成された、前記第1エリアとは異なる第2エリアの圧力を制御する、基板保持装置における圧力制御方法。 - 第1部分の外側および内側にそれぞれ第1孔および第2孔が設けられたトップリング本体とともに用いられて基板保持装置を構成する弾性膜であって、
前記第1部分と係合可能な第2部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を備える弾性膜。 - 前記第1部分は凹部であり、前記第2部分は凸部であるか、
前記第1部分は凸部であり、前記第2部分は凹部である、請求項19に記載の弾性膜。 - 第1部分の外側および内側にそれぞれ第1孔および第2孔が設けられたトップリング本体と、
前記第1部分と係合可能な第2部分が設けられ、前記トップリング本体との間に複数のエリアを形成する第1面と、前記第1面とは反対側にあって基板を保持可能な第2面と、を有する弾性膜と、
前記第1孔は前記複数のエリアのうちの第1エリアに位置しており、前記第1孔を介して前記第1エリアを加圧することが可能な第1ラインと、
前記第2孔は前記第1エリアに位置しており、前記第2孔を介して前記第1エリアから排気することが可能な第2ラインと、
前記第1エリアの流量に基づいて測定値が変化する測定器と、
前記複数のエリアのうちの前記第1エリアとは異なる第2エリアに連通し、前記第2エリアを加圧または減圧することが可能な第3ラインと、を備える基板保持装置。 - 前記トップリング本体の前記第1エリアに対応する部分には、放射状に広がる溝が設けられる、請求項21に記載の基板保持装置。
- 前記第1ラインと前記第2ラインとをバイパスするバイパスラインと、
前記バイパスライン上に設けられたバルブと、を備える、請求項21または22に記載の基板保持装置。
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