JP2021091039A - 処理ユニットおよび基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置のフットプリントの増大を抑制し、かつ、基板処理装置の処理ユニットの処理効率を向上させる【解決手段】基板処理装置に用いられるドレッシングユニットは、基板を研磨するための研磨パッド３５２に対向して配置されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１の軸心周りにアーム４１０を介して同心状に配置される複数のドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａを保持する複数のドレッサ５０−１，５０−２と、複数のドレッサ５０−１，５０−２を研磨パッド３５２に対して近づけたり離したりする方向に駆動するエアシリンダと、複数のドレッサ５０−１，５０−２同士が近づくようにアーム４１０の角度を調整可能に構成された畳み機構４５０と、を含む。【選択図】図６

Description

本願は、処理ユニットおよび基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、ＰＣＢ基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。

化学機械研磨装置などの基板処理装置は、様々な処理ユニットを含んでおり、その１つとして、基板を研磨するための研磨パッドの表面をドレッシング（目立て）するためのドレッサを含む。ドレッサは、ダイヤモンド粒子などが電着したドレッシング部材が取り付けられるホルダと、ホルダを保持する回転シャフトと、回転シャフトを回転させるモータと、ホルダを昇降運動させる昇降機構と、を含む。ドレッサは、昇降機構によってドレッシング部材を研磨パッドに押し当て、回転シャフトを回転させることによって、研磨パッドの表面をドレッシングするように構成される。

特開２００８−１１０４７１号公報

近年の基板の大型化に伴い研磨パッドの大型化も進む中、従来のサイズのドレッサを用いて研磨パッドのドレッシングを行うと、ドレッシング不足が懸念される。一方、ドレッシング不足が生じないようにするためにはドレッシング時間を増やすことも考えられるが、これは処理効率の観点から好ましくない。

この点、ドレッサの径を大きくすることによって効率良く十分にドレッシングを行うことができるが、ドレッサの径を大きくすることによって、基板処理装置のフットプリントが大きくなるおそれがあるため、好ましくない。

このような問題は、ドレッサだけではなく、フェースアップで配置された基板の表面を洗浄するための洗浄具を含む処理ユニット、または、研磨パッドに対してフェースダウンで基板を研磨するための処理ユニットについても同様に生じ得る。

そこで、本願は、基板処理装置のフットプリントの増大を抑制し、かつ、基板処理装置の処理ユニットの処理効率を向上させることを１つの目的としている。

一実施形態によれば、基板処理装置に用いられる処理ユニットであって、基板または基板を研磨するための研磨パッドに対向して配置される回転シャフトと、前記回転シャフトの軸心周りにアームを介して同心状に配置される複数の処理具または複数の処理対象物を保持する複数のホルダと、前記複数のホルダを前記基板または前記研磨パッドに対して近
づけたり離したりする方向に駆動する駆動部と、前記複数のホルダ同士が近づくように前記アームの角度を調整可能に構成された畳み機構と、を含む、処理ユニットが開示される。

一実施形態による基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 一実施形態による研磨ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態によるドレッシングユニットの構成を概略的に示す縦断面図である。 一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す平面図である。 一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを開いた状態を示している。 一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを畳んだ状態を示している。 一実施形態によるドレッシングユニットを用いてドレッシングを行う様子を概略的に示す平面図である。 一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す平面図である。 一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを開いた状態を示している。 一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを畳んだ状態を示している。 一実施形態による洗浄具および畳み機構の構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態による洗浄具および畳み機構の構成を概略的に示す平面図である。

以下に、本発明に係る処理ユニットの一例としてのドレッシングユニットを備える基板処理装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

図１は、一実施形態による基板処理装置１０００の全体構成を示す平面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、ロードユニット１００、搬送ユニット２００、研磨ユニット３００、乾燥ユニット５００、およびアンロードユニット６００を有する。図示の実施形態において、搬送ユニット２００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを有し、研磨ユニット３００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを有する。一実施形態において、これらの各ユニットは、独立に形成することができる。これらのユニットを独立して形成することで、各ユニットの数を任意に組み合わせることで異なる構成の基板処理装置１０００を簡易に形成することができる。また、基板処理装置１０００は、制御装置９００を備え、基板処理装置１０００の各構成要素は制御装置９００により制御される。一実施形態において、制御装置９００は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成することができる。

＜ロードユニット＞
ロードユニット１００は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板ＷＦを基板処理装置１０００内へ導入するためのユニットである。一実施形態において、ロードユニッ
ト１００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

図示の実施形態において、ロードユニット１００の搬送機構は、複数の搬送ローラ２０２と、搬送ローラ２０２が取り付けられる複数のローラシャフト２０４とを有する。図１に示される実施形態においては、各ローラシャフト２０４には３つの搬送ローラ２０２が取り付けられている。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上に配置され、搬送ローラ２０２が回転することで基板ＷＦが搬送される。ローラシャフト２０４上の搬送ローラ２０２の取り付け位置は、基板ＷＦを安定的に搬送することができる位置であれば任意とすることができる。ただし、搬送ローラ２０２は基板ＷＦに接触するので、処理対象である基板ＷＦに接触しても問題の無い領域に搬送ローラ２０２が接触するように配置すべきである。一実施形態において、ロードユニット１００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦ上の電子デバイス等を損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、ロードユニット１００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。

＜搬送ユニット＞
図１に示される基板処理装置１０００は、２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂを備えている。２つの搬送ユニット２００Ａ、２００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送ユニット２００として説明する。

図示の搬送ユニット２００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向に搬送することができる。搬送ユニット２００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ２０２は、図示していないモータにより駆動される。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２によって基板受け渡し位置まで搬送される。

一実施形態において、搬送ユニット２００は、洗浄ノズル２８４を有する。洗浄ノズル２８４は、図示しない洗浄液の供給源に接続される。洗浄ノズル２８４は、搬送ローラ２０２によって搬送される基板ＷＦに洗浄液を供給するように構成される。

＜研磨ユニット＞
図２は、一実施形態による研磨ユニット３００の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂを備えている。２つの研磨ユニット３００Ａ、３００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨ユニット３００として説明する。

図２に示すように、研磨ユニット３００は、研磨テーブル３５０と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル３５０上の研磨面に押圧する研磨ヘッドを構成するトップリング３０２とを備えている。研磨テーブル３５０は、テーブルシャフト３５１を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、テーブルシャフト３５１周りに回転可能になっている。研磨テーブル３５０の上面には研磨パッド３５２が貼付されており、研磨パッド３５２の表面３５２ａが基板を研磨する研磨面を構成している。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４−１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。

研磨テーブル３５０の上方には研磨液供給ノズル３５４が設置されており、この研磨液供給ノズル３５４によって研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２上に研磨液が供給されるようになっている。また、図２に示されるように、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液を供給するための通路３５３が設けられている。通路３５３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２は貫通孔３５７が形成されており、通路３５３を通る研磨液は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の表面に供給される。なお、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７は、１つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル３５０の中心付近に配置される。

図２には示されていないが、一実施形態において、研磨ユニット３００は、液体、または、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザ３５８を備える（図１参照）。アトマイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。

トップリング３０２は、トップリングシャフト１８に接続されており、このトップリングシャフト１８は、上下動機構３１９により揺動アーム３６０に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト１８の上下動により、揺動アーム３６０に対してトップリング３０２の全体を上下動させ位置決めするようになっている。トップリングシャフト１８は、図示しないトップリング回転モータの駆動により回転するようになっている。トップリングシャフト１８の回転により、トップリング３０２がトップリングシャフト１８を中心にして回転するようになっている。なお、トップリングシャフト１８の上端にはロータリージョイント３２３が取り付けられている。

なお、市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがあり、例えば、ニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ８００（「ＳＵＢＡ」は登録商標）、ＩＣ−１０００、ＩＣ−１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ−５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等（「ｓｕｒｆｉｎ」は登録商標）がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ−５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、ＩＣ−１０００は硬質の発泡ポリウレタン（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみまたは孔を有している。

トップリング３０２は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。揺動アーム３６０は支軸３６２を中心として旋回可能に構成されている。トップリング３０２は、揺動アーム３６０の旋回により、上述の搬送ユニット２００の基板受け渡し位置と研磨テーブル３５０の上方との間で移動可能である。トップリングシャフト１８を下降させることで、トップリング３０２を下降させて基板を研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押圧することができる。このとき、トップリング３０２および研磨テーブル３５０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル３５０の上方に設けられた研磨液供給ノズル３５４から、および／または、研磨テーブル３５０に設けられた開口部３５５から研磨パッド３５２上に研磨液を供給する。このように、基板ＷＦを研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧して基板の表面を研磨することができる。基板ＷＦの研磨中に、トップリング３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように（研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うように）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。

トップリングシャフト１８およびトップリング３０２を上下動させる上下動機構３１９は、軸受３２１を介してトップリングシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と
、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱１３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱１３０を介して揺動アーム３６０に固定されている。

ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａが螺合するナット３２ｂとを備えている。トップリングシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりトップリングシャフト１８およびトップリング３０２が上下動する。研磨ユニット３００は、ブリッジ２８の下面までの距離、すなわちブリッジ２８の位置を検出する位置検出部としての測距センサ７０を備えている。この測距センサ７０によりブリッジ２８の位置を検出することで、トップリング３０２の位置を検出することができるようになっている。測距センサ７０は、ボールねじ３２，サーボモータ３８とともに上下動機構３１９を構成している。なお、測距センサ７０は、レーザ式センサ、超音波センサ、過電流式センサ、もしくはリニアスケール式センサであってもよい。また、測距センサ７０、サーボモータ３８をはじめとする研磨ユニット内の各機器は、制御装置９００により制御されるように構成される。

一実施形態による研磨ユニット３００は、研磨パッド３５２の研磨面３５２ａをドレッシングするドレッシングユニット３５６を備えている。ドレッシングユニット３５６については、図２を用いて概略を説明した後、図３〜図１０を用いて詳細を説明する。図２に示すように、ドレッシングユニット３５６は、研磨面３５２ａに摺接されるドレッサ（ドレッシング部材ホルダ）５０と、ドレッサ５０が連結されるドレッサシャフト５１と、ドレッサシャフト５１を昇降駆動するためのエアシリンダ５３と、ドレッサシャフト５１を回転自在に支持する揺動アーム５５とを備えている。図２では、説明を簡略化するために、１つのドレッサ５０を図示しているが、本実施形態では、後述するように複数のドレッサを含む。ドレッサ５０の下部にはドレッシング部材５０ａが保持されており、このドレッシング部材５０ａの下面には針状のダイヤモンド粒子が電着している。エアシリンダ５３は、支柱５６により支持された支持台５７上に配置されており、これらの支柱５６は揺動アーム５５に固定されている。

揺動アーム５５は図示しないモータに駆動されて、支軸５８を中心として旋回するように構成されている。ドレッサシャフト５１は、研磨パッド３５２に対向して配置され、図２では図示しないモータの駆動により回転し、このドレッサシャフト５１の回転により、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転するようになっている。エアシリンダ５３は、ドレッサシャフト５１を介してドレッサ５０を上下動させ、ドレッサ５０を所定の押圧力で研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧する。

研磨パッド３５２の研磨面３５２ａのドレッシングは次のようにして行われる。ドレッサ５０はエアシリンダ５３により研磨面３５２ａに押圧され、これと同時に図示しない純水供給ノズルから純水が研磨面３５２ａに供給される。この状態で、ドレッサ５０がドレッサシャフト５１周りに回転し、ドレッシング部材５０ａの下面（ダイヤモンド粒子）を研磨面３５２ａに摺接させる。このようにして、ドレッサ５０により研磨パッド３５２が削り取られ、研磨面３５２ａがドレッシングされる。

本実施形態の研磨装置では、このドレッサ５０を利用して研磨パッド３５２の摩耗量を測定する。すなわち、ドレッシングユニット３５６はドレッサ５０の変位を測定する変位センサ６０を備えている。この変位センサ６０は、研磨パッド３５２の摩耗量を検知する摩耗量検知手段を構成し、揺動アーム５５の上面に設けられている。ドレッサシャフト５１にはターゲットプレート６１が固定されており、ドレッサ５０の上下動にともなって、ターゲットプレート６１が上下動するようになっている。変位センサ６０はこのターゲッ
トプレート６１を挿通するように配置されており、ターゲットプレート６１の変位を測定することによりドレッサ５０の変位を測定する。なお、変位センサ６０としては、リニアスケール、レーザ式センサ、超音波センサ、もしくは渦電流式センサなどのあらゆるタイプのセンサが用いられる。

本実施形態では、次のようにして研磨パッド３５２の摩耗量が測定される。まず、エアシリンダ５３を駆動させてドレッサ５０を、初期目立て済の研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに当接させる。この状態で、変位センサ６０はドレッサ５０の初期位置（高さ初期値）を検知し、その初期位置（高さ初期値）を制御装置９００に記憶する。そして、１つの、または複数の基板の研磨処理が終了した後、再びドレッサ５０を研磨面３５２ａに当接させ、この状態でドレッサ５０の位置を測定する。ドレッサ５０の位置は研磨パッド３５２の摩耗量に応じて下方に変位するため、制御装置９００は、上記初期位置と研磨後のドレッサ５０の位置との差を求めることで、研磨パッド３５２の摩耗量を求めることができる。このようにして、ドレッサ５０の位置に基づいて研磨パッド３５２の摩耗量が求められる。

＜乾燥ユニット＞
乾燥ユニット５００は、基板ＷＦを乾燥させるための装置である。図１に示される基板処理装置１０００においては、乾燥ユニット５００は、研磨ユニット３００で研磨された後に、搬送ユニット２００の洗浄部で洗浄された基板ＷＦを乾燥させる。図１に示されるように、乾燥ユニット５００は、搬送ユニット２００の下流に配置される。

乾燥ユニット５００は、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦに向けて気体を噴射するためのノズル５３０を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。搬送される基板ＷＦ上の水滴を乾燥ユニット５００によって吹き飛ばすことで、基板ＷＦを乾燥させることができる。

＜アンロードユニット＞
アンロードユニット６００は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板ＷＦを基板処理装置１０００の外へ搬出するためのユニットである。図１に示される基板処理装置１０００においては、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００で乾燥された後の基板を受け入れる。図１に示されるように、アンロードユニット６００は、乾燥ユニット５００の下流に配置される。

一実施形態において、アンロードユニット６００は、ＳＭＥＭＡ（Surface Mount Equipment Manufacturers Association）の機械装置インタフェース規格（IPC-SMEMA-9851）に準拠するように構成される。

＜ドレッシングユニット＞
次に、基板処理装置に用いられる処理ユニットの一例であるドレッシングユニット３５６の詳細を説明する。図３は、一実施形態によるドレッシングユニット３５６の構成を概略的に示す縦断面図である。図３に示すように、上述のドレッサシャフト５１は、ボールスプライン７２を介して揺動アーム５５に保持されている。ドレッサシャフト５１は、ドレッサ側歯車８２およびモータ側歯車８４を介してモータ８６および減速機８８に接続されており、モータ８６を駆動することによって回転するように構成されている。ドレッサ側歯車８２およびモータ側歯車８４に代えてプーリーおよびベルトを設けてもよい。また、ドレッサシャフト５１は、軸受７４を介してハウジング７６に保持されており、ハウジング７６の上にはロータリージョイント７８が設けられる。ロータリージョイント７８に代えてスリップリングを設けてもよい。上述のエアシリンダ５３は、ロードセル５４を介してターゲットプレート６１に接続されており、ターゲットプレート６１を介してドレッ
サシャフト５１を昇降運動させるように構成されている。エアシリンダ５３は、後述する複数のドレッサを研磨パッド３５２に対して近づけたり離したりする方向に駆動する駆動部の一例である。また、駆動部としてエアシリンダ５３以外の流体機械を使用することもできる。また、流体機械に代えてモータなどの電動機を使用することもできる。この場合、ドレッサシャフト５１の昇降機構としては、上述したトップリングシャフト１８およびトップリング３０２を昇降させるボールねじ３２とサーボモータ３８等を組み合わせた上下動機構３１９と同様の構成を採用することもできる。

ドレッサシャフト５１の下端部にはドレッサ５０および畳み機構４５０が設けられる。ドレッサ５０および畳み機構４５０は図３では省略されており、以下で詳細を説明する。図４は、一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す平面図である。図５は、一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを開いた状態を示している。図６は、一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを畳んだ状態を示している。図７は、一実施形態によるドレッシングユニットを用いてドレッシングを行う様子を概略的に示す平面図である。

図４〜図６に示すように、ドレッシングユニット３５６は、ドレッサシャフト５１の軸心周りに放射状に伸びるアーム４１０を含む。また、ドレッシングユニット３５６は、ドレッサシャフト５１の軸心に対してアーム４１０を介して同心状に配置されるドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａを保持するドレッサ（ドレッシング部材ホルダ）５０−１，５０−２，５０−３を含む。本実施形態では、ドレッシングユニット３５６が３個のドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を含む例を示すが、ドレッサは２個以上の任意の数であればよい。

ドレッシングユニット３５６は、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３同士が近づくようにアーム４１０の角度を調整可能に構成された畳み機構４５０を含む。畳み機構４５０は、アーム４１０に取り付けられたウォームホイール４３０と、ウォームホイール４３０と噛み合うウォームシャフト４２０と、ウォームシャフト４２０を回転駆動するためのロータリアクチュエータ４４０と、を含む。

具体的には、ドレッサシャフト５１の下端にハウジング４４２が接続されており、ハウジング４４２内にロータリアクチュエータ４４０が配置される。ロータリアクチュエータ４４０には、ウォームシャフト４２０を回転駆動するための気体がロータリージョイント７８を介して供給されるようになっている。ロータリアクチュエータ４４０が電動の場合には、ウォームシャフト４２０を回転駆動するための電気信号がスリップリングを介して供給される。ウォームシャフト４２０は、ロータリアクチュエータ４４０から下方に伸びており、軸受４２２を介してハウジング４４２に保持される。ウォームシャフト４２０にはねじ歯車が形成されており、これによりウォームシャフト４２０とウォームホイール４３０は相互に噛み合うようになっている。なお、ウォームシャフト４２０とウォームホイール４３０の代わりに、ラックギアおよび１／４円ピニオンを設けることができる。この場合、ロータリアクチュエータ４４０は、直動式のアクチュエータ（エアシリンダまたは直動式の電動アクチュエータ）とすることができる。

アーム４１０は、ハウジング４４２から下方に伸びる第１のアーム４１０ａと、第１のアーム４１０ａに対して回転関節４１４を介してドレッサシャフト５１の軸心周りに放射状に伸びる第２のアーム４１０ｂと、を含む。第２のアーム４１０ｂは、回転関節４１４によって角度を変えられるようになっている。ウォームホイール４３０は、第２のアーム４１０ｂに連結されている。第２のアーム４１０ｂの先端には球面ジョイント４１６を介してドレッサ５０−１，５０−２，５０−３がそれぞれ取り付けられる。球面ジョイント
４１６を設けることによって、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａのドレッシング面を研磨パッド３５２に対して平行にすることができる。

第１のアーム４１０ａには、第１のアーム４１０ａから放射方向に張り出すフランジ４１８が設けられ、フランジ４１８には、ストッパーボルト（ストッパ）４１２がフランジ４１８を貫通するように取り付けられる。ストッパーボルト４１２は、フランジ４１８から貫通して突出した部分がアーム４１０（第２のアーム４１０ｂ）と接触することによって、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３同士が離れる方向のアーム４１０（第２のアーム４１０ｂ）の移動を規制するようになっている。なお、ロータリアクチュエータ４４０は、サーボモータであってもよい。ブレーキ付きサーボモータを使用する場合には、ストッパーボルト４１２を省略することができる。

ロータリアクチュエータ４４０によってウォームシャフト４２０を所定方向（例えば時計周り）に回転させると、ウォームシャフト４２０に噛み合うウォームホイール４３０は回転し、これに伴い第２のアーム４１０ｂは外側に開くように角度が変わる。第２のアーム４１０ｂがストッパーボルト４１２に接触すると、図５に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態になる。ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態とは、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａのドレッシング面が研磨パッド３５２と実質的に平行になる状態である。ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態でエアシリンダ５３を用いてドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を下降させることによって、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａを研磨パッド３５２に押圧する。この状態において、図７に示すように、研磨テーブル３５０（研磨パッド３５２）を回転させながらモータ８６によってドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を回転させ、ドレッシング液（純水）を研磨面３５２ａに供給することにより、研磨パッド３５２をドレッシング（目立て）することができる。ドレッシング中、支軸５８を中心として揺動アーム５５を揺動させることにより、研磨パッド３５２の全面をドレッシングすることができる。

一方、ドレッシングが終了すると、図６に示すように、エアシリンダ５３によってドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を上昇させる。この状態で、ロータリアクチュエータ４４０によってウォームシャフト４２０を所定方向の反対方向（例えば反時計周り）に回転させると、ウォームホイール４３０は反対方向に回転し、これに伴い第２のアーム４１０ｂは内側に閉じるように角度が変わる。これにより、図６に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が畳まれた状態になる。ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が畳まれた状態とは、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態においてドレッサ５０−１，５０−２，５０−３の最外周を結んで形成される円の直径αよりも、第２のアーム４１０ｂを内側に閉じたことによりドレッサ５０−１，５０−２，５０−３の最外周を結んで形成される円の直径βが小さくなった状態である。

本実施形態によれば、図５および図７に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を開いた状態にすることによって、実質的に大きな径のドレッサ５０を用いてドレッシングを行うことができる。その結果、基板ＷＦの大型化に伴い研磨パッド３５２が大型化したとしても、短時間でドレッシングを行うことができるので、基板処理装置１０００の処理ユニット（ドレッシングユニット３５６）の処理効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、ドレッシングを行わない際には、図６に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を畳んだ状態にすることによって、基板処理装置１０００の省スペース化を図ることができる。すなわち、ドレッシングを行わない際には、ドレッシングユニット３５６は、図１に示すように研磨テーブル３５０の外側に退避するように配置される。この状態において、ドレッシングユニット３５６が大きな径のドレッサ
を有していたら、ドレッサと研磨ユニット３００の側壁との間に所定のクリアランスを設けるために、研磨ユニット３００の側壁を外側に広げる必要があり、基板処理装置のフットプリントの増大を招く。これに対して、本実施形態によれば、図６に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を畳んだ状態にして研磨テーブル３５０の外側に配置することによって、研磨ユニット３００の側壁を外側に広げる必要がないので、その結果、基板処理装置１０００のフットプリントの増大を抑制することができる。さらに、本実施形態によれば、ドレッシングユニット３５６および基板処理装置１０００のコストの増大を抑制し得る。すなわち、研磨パッド３５２の大型化に伴って大きな径のドレッサを使用する場合、大きな径のドレッサの価格が高いことに起因してドレッシングユニット３５６および基板処理装置１０００のコストの増大を招き得る。これに対して本実施形態によれば、従来から使用されている小さな径のドレッサをそのまま使用することができるので、大きな径のドレッサを使用する場合に比べて、ドレッシングユニット３５６および基板処理装置１０００のコストの増大を抑制し得る。

次に、畳み機構４５０の変形例について説明する。図８は、一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す平面図である。図９は、一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを開いた状態を示している。図１０は、一実施形態によるドレッサおよび畳み機構の構成を概略的に示す縦断面図であり、ドレッサを畳んだ状態を示している。

図８〜図１０に示すように、ドレッシングユニット３５６は、ドレッサシャフト５１の軸心周りに放射状に伸びるアーム４９０を含む。また、ドレッシングユニット３５６は、ドレッサシャフト５１の軸心に対してアーム４９０を介して同心状に配置されるドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａを保持するドレッサ（ドレッシング部材ホルダ）５０−１，５０−２，５０−３を含む。

ドレッシングユニット３５６は、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３同士が近づくようにアーム４９０の角度を調整可能に構成された畳み機構４５０を含む。畳み機構４５０は、アーム４９０のドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が設けられていない方の端部に設けられた第１の回転関節４６２と、アーム４９０の中央部に設けられた第２の回転関節４６４と、を含む。また、畳み機構４５０は、第２の回転関節４６４に接続されたリンク４６６と、リンク４６６の端部に設けられた第３の回転関節４６８と、を含む。また、畳み機構４５０は、第３の回転関節４６８が取り付けられたリニアシャフト４７０と、リニアシャフト４７０を往復運動させる直動アクチュエータ４８０と、を含む。

具体的には、ドレッサシャフト５１の下端にハウジング４８２が接続されており、ハウジング４８２内に直動アクチュエータ４８０が配置される。直動アクチュエータ４８０には、リニアシャフト４７０を往復運動させるための気体がロータリージョイント７８を介して供給されるようになっている。直動アクチュエータ４８０が電動の場合には、リニアシャフト４７０を往復運動させるための電気信号がスリップリングを介して供給される。リニアシャフト４７０は、直動アクチュエータ４８０から下方に伸びている。ハウジング４８２の下部には、リニアシャフト４７０から放射方向に張り出すフランジ４８４が設けられ、フランジ４８４には、ストッパーボルト（ストッパ）４９２がフランジ４８４を貫通するように取り付けられる。ストッパーボルト４９２は、フランジ４８４から貫通して突出した部分がアーム４９０と接触することによって、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３同士が離れる方向のアーム４９０の移動を規制するようになっている。

第１の回転関節４６２は、フランジ４８４の下面の中央部に取り付けられる。アーム４９０は、第１の回転関節４６２からリニアシャフト４７０の軸心周りに放射方向に伸びる。アーム４９０は、第１の回転関節４６２によって角度を変えられるようになっている。
アーム４９０の先端には球面ジョイント４９４を介してドレッサ５０−１，５０−２，５０−３がそれぞれ取り付けられる。球面ジョイント４９４を設けることによって、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａのドレッシング面を研磨パッド３５２に対して平行にすることができる。第２の回転関節４６４は、アーム４９０の第１の回転関節４６２が取り付けられる端部とドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が取り付けられる端部との間（中央部）に設けられる。第３の回転関節４６８は、リニアシャフト４７０の下端部に取り付けられる。リンク４６６は、第２の回転関節４６４と第３の回転関節４６８とを連結するように設けられる。

直動アクチュエータ４８０によってリニアシャフト４７０を上方向に駆動すると、リニアシャフト４７０の下端部に取り付けられた第３の回転関節４６８の位置が上昇し、これによりリンク４６６を介してアーム４９０は外側に開くように角度が変わる。アーム４９０がストッパーボルト４９２に接触すると、図９に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態になる。ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態とは、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａのドレッシング面が研磨パッド３５２と実質的に平行になる状態である。ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態でエアシリンダ５３を用いてドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を下降させることによって、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａを研磨パッド３５２に押圧する。この状態において、上述の実施形態（図７およびその関連説明）と同様に研磨テーブル３５０（研磨パッド３５２）を回転させながらモータ８６によってドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を回転させることにより、研磨パッド３５２をドレッシング（目立て）することができる。

一方、ドレッシングが終了すると、図１０に示すように、エアシリンダ５３によってドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を上昇させる。この状態で、直動アクチュエータ４８０によってリニアシャフト４７０を下方向に駆動すると、第３の回転関節４６８の位置が下降し、これによりリンク４６６を介してアー
ム４９０は内側に閉じるように角度が変わる。これにより、図１０に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が畳まれた状態になる。ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が畳まれた状態とは、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が開いた状態においてドレッサ５０−１，５０−２，５０−３の最外周を結んで形成される円の直径αよりも、アーム４９０を内側に閉じたことによりドレッサ５０−１，５０−２，５０−３の最外周を結んで形成される円の直径βが小さくなった状態である。なお、直動アクチュエータ４８０のストロークエンドにおいて図１０に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３が畳まれた状態にすることによって、ドレッサ５０−１，５０−２，５０−３同士が接触するのを防止することができる。

本実施形態によれば、図９および図１０に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を開いた状態にすることによって、実質的に大きな径のドレッサ５０を用いてドレッシングを行うことができる。その結果、基板ＷＦの大型化に伴い研磨パッド３５２が大型化したとしても、短時間でドレッシングを行うことができるので、基板処理装置１０００の処理ユニット（ドレッシングユニット３５６）の処理効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、ドレッシングを行わない際には、図１０に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を畳んだ状態にすることによって、基板処理装置１０００の省スペース化を図ることができる。すなわち、ドレッシングを行わない際には、ドレッシングユニット３５６は、図１に示すように研磨テーブル３５０の外側に退避するように配置される。この状態において、ドレッシングユニット３５６が大きな径のドレッサを有していたら、ドレッサと研磨ユニット３００の側壁との間に所定のクリアランスを
設けるために、研磨ユニット３００の側壁を外側に広げる必要があり、基板処理装置のフットプリントの増大を招く。これに対して、本実施形態によれば、図１０に示すようにドレッサ５０−１，５０−２，５０−３を畳んだ状態にして研磨テーブル３５０の外側に配置することによって、研磨ユニット３００の側壁を外側に広げる必要がないので、その結果、基板処理装置１０００のフットプリントの増大を抑制することができる。

上記では、回転シャフトの軸心周りにアームを介して同心状に配置される複数の処理具の一例として、ドレッシング部材５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａを説明したが、これに限定されない。複数の処理具は、基板ＷＦを洗浄するために基板ＷＦに対向して配置される洗浄具であってもよい。図１１は、一実施形態による洗浄具および畳み機構を有する基板処理装置の構成を概略的に示す斜視図である。図１２は、一実施形態による洗浄具および畳み機構を有する基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。

図１１に示すように、基板処理装置に用いられる洗浄ユニットは、搬送ユニットによって搬送された基板ＷＦを保持し回転させるテーブル１０と洗浄具（ディスク形のスポンジ）２１を装着する洗浄具ホルダ２７を含む。テーブル１０は、基板ＷＦを水平姿勢に保持するチャック１１が装着された複数本（図では４本）のアーム１２を含み、アーム１２は一体的に基台１３に取り付けられる。基台１３は、回転軸１４に連結されており、基板ＷＦは、回転軸１４の回転によって矢印Ａ方向に回転できるようになっている。

また、洗浄具装着機構２０は揺動アーム２３を有し、揺動アーム２３の先端に回転軸２２が設けられる。回転軸２２の下端には図９および図１０と同様の畳み機構４５０およびアーム４９０が設けられる。アーム４９０の先端には図９および図１０におけるドレッサ５０−１，５０−２，５０−３の代わりに洗浄具ホルダ２７が設けられ、洗浄具ホルダ２７には洗浄具（ディスク形のスポンジ）２１が取り付けられる。回転軸２２は図示しない回転機構により矢印Ｂ方向に回転し、洗浄具２１を同方向に回転させるようになっている。また、揺動アーム２３の後端部には揺動軸２４が設けられ、揺動アーム２３を矢印Ｃ方向に揺動させるようになっている。また、揺動軸２４は揺動アーム２３を矢印Ｄに示すように昇降させるようにもなっている。

上記構成の基板処理装置において、揺動軸２４を下降させて洗浄具２１をチャック１１に保持された基板ＷＦに接触させ、矢印Ａ方向に回転する基板ＷＦの上面にノズル２５から純水等の洗浄液を噴射すると同時に、洗浄具２１を矢印Ｂ方向に回転させると共に揺動アーム２３を矢印Ｃ方向に揺動させることにより、基板ＷＦの上面を洗浄する。洗浄が終了すると揺動アーム２３を旋回させ洗浄具ホルダ２７を基板ＷＦの外側へ退避させる。

図１１に示すように洗浄具ホルダ２７を開いた状態にすることによって、実質的に大きな径の洗浄具ホルダ２７を用いて基板ＷＦを洗浄することができる。その結果、基板ＷＦが大型化したとしても、短時間で洗浄を行うことができるので、基板処理装置の処理ユニット（洗浄ユニット）の処理効率を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、洗浄を行わない際には、図１２に示すように洗浄具ホルダ２７を畳んだ状態にすることによって、基板処理装置の省スペース化を図ることができる。すなわち、図１２に示すように、洗浄を行わない際には、洗浄ユニットは基板ＷＦの外側に退避するように配置される。この状態において、洗浄ユニットが大きな径の洗浄具ホルダ２７を有していたら、洗浄具ホルダ２７を基板処理装置に収容するために基板処理装置の側壁ＷＬを外側に広げる必要があり、基板処理装置のフットプリントの増大を招く。これに対して、本実施形態によれば、図１２に示すように洗浄具ホルダ２７を畳んだ状態にして基板ＷＦの外側に配置することによって、基板処理装置の側壁ＷＬを外側に広げ
る必要がないので、その結果、基板処理装置のフットプリントの増大を抑制することができる。

上記では、複数の処理具としてドレッサおよび洗浄具を例に説明したが、これらに限らず、回転シャフトの軸心周りにアームを介して同心状に配置される複数の基板を研磨する研磨ユニットに対して本発明を適用することもできる。すなわち、研磨パッドに対してフェースダウンで基板を研磨する基板処理装置において、上記のドレッサ５０または洗浄具ホルダ２７に代えて基板ホルダを設け、基板ホルダに基板ＷＦを取り付けることによって、基板ＷＦを効率よく研磨することができるとともに、基板処理装置のフットプリントの増大を抑制することができる。

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本願は、一実施形態として、基板処理装置に用いられる処理ユニットであって、基板または基板を研磨するための研磨パッドに対向して配置される回転シャフトと、前記回転シャフトの軸心周りにアームを介して同心状に配置される複数の処理具または複数の処理対象物を保持する複数のホルダと、前記複数のホルダを前記基板または前記研磨パッドに対して近づけたり離したりする方向に駆動する駆動部と、前記複数のホルダ同士が近づくように前記アームの角度を調整可能に構成された畳み機構と、を含む、処理ユニットを開示する。

さらに本願は、一実施形態として、前記畳み機構は、前記アームに取り付けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフトと、前記ウォームシャフトを回転駆動するためのロータリアクチュエータと、を含む、処理ユニットを開示する。

さらに本願は、一実施形態として、前記畳み機構は、前記アームの端部に設けられた第１の回転関節と、前記アームの中央部に設けられた第２の回転関節と、前記第２の回転関節に接続されたリンクと、前記リンクの端部に設けられた第３の回転関節と、前記第３の回転関節が取り付けられたリニアシャフトと、前記リニアシャフトを往復運動させる直動アクチュエータと、を含む、処理ユニットを開示する。

さらに本願は、一実施形態として、前記アームと接触することによって前記複数のホルダ同士が離れる方向の前記アームの移動を規制するストッパをさらに含む、処理ユニットを開示する。

さらに本願は、一実施形態として、前記複数の処理具は、前記研磨パッドを目立てするために前記研磨パッドに対向して配置されるドレッシング部材、または、前記基板を洗浄するために前記基板に対向して配置される洗浄具、のいずれかであり、前記複数の処理対象物は、前記研磨パッドに対向して配置される基板である、処理ユニットを開示する。

さらに本願は、一実施形態として、基板を搬送するための搬送ユニットと、基板または基板を研磨するための研磨パッドを保持するテーブルと、前記基板または前記研磨パッドに対向して設けられる上記のいずれかの処理ユニットと、を含む、基板処理装置を開示する。

１３ テーブル２１ 洗浄具（ディスク形のスポンジ）
２２ 回転軸
２７ 洗浄具ホルダ
５０−１，５０−２，５０−３ ドレッサ（ドレッシング部材ホルダ）
５０−１ａ，５０−２ａ，５０−３ａ ドレッシング部材
５１ ドレッサシャフト
５３ エアシリンダ（駆動部）
２００ 搬送ユニット
３００ 研磨ユニット
３５２ 研磨パッド
３５６ ドレッシングユニット
４１０ アーム
４１２ ストッパーボルト（ストッパ）
４１４ 回転関節
４２０ ウォームシャフト
４３０ ウォームホイール
４４０ ロータリアクチュエータ
４５０ 畳み機構
４６２ 第１の回転関節
４６４ 第２の回転関節
４６６ リンク
４６８ 第３の回転関節
４７０ リニアシャフト
４８０ 直動アクチュエータ
４９０ アーム
４９２ ストッパーボルト（ストッパ）
５００ 乾燥ユニット
１０００ 基板処理装置
ＷＦ 基板

Claims (6)

1. 基板処理装置に用いられる処理ユニットであって、
   基板または基板を研磨するための研磨パッドに対向して配置される回転シャフトと、
   前記回転シャフトの軸心周りにアームを介して同心状に配置される複数の処理具または複数の処理対象物を保持する複数のホルダと、
   前記複数のホルダを前記基板または前記研磨パッドに対して近づけたり離したりする方向に駆動する駆動部と、
   前記複数のホルダ同士が近づくように前記アームの角度を調整可能に構成された畳み機構と、
   を含む、処理ユニット。
2. 前記畳み機構は、前記アームに取り付けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフトと、前記ウォームシャフトを回転駆動するためのロータリアクチュエータと、を含む、
   請求項１に記載の処理ユニット。
3. 前記畳み機構は、前記アームの端部に設けられた第１の回転関節と、前記アームの中央部に設けられた第２の回転関節と、前記第２の回転関節に接続されたリンクと、前記リンクの端部に設けられた第３の回転関節と、前記第３の回転関節が取り付けられたリニアシャフトと、前記リニアシャフトを往復運動させる直動アクチュエータと、を含む、
   請求項１に記載の処理ユニット。
4. 前記アームと接触することによって前記複数のホルダ同士が離れる方向の前記アームの移動を規制するストッパをさらに含む、
   請求項２または３に記載の処理ユニット。
5. 前記複数の処理具は、前記研磨パッドを目立てするために前記研磨パッドに対向して配置されるドレッシング部材、または、前記基板を洗浄するために前記基板に対向して配置される洗浄具、のいずれかであり、
   前記複数の処理対象物は、前記研磨パッドに対向して配置される基板である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の処理ユニット。
6. 基板を搬送するための搬送ユニットと、
   基板または基板を研磨するための研磨パッドを保持するテーブルと、
   前記基板または前記研磨パッドに対向して設けられる請求項１から５のいずれか１項に記載の処理ユニットと、
   を含む、基板処理装置。

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