JP4703141B2 - 研磨装置、基板処理装置、基板飛び出し検知方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハ等の基板を研磨する研磨装置に関し、特に研磨中に基板がトップリングから飛び出すことを検知する基板飛び出し検知手段を備えた研磨装置、該研磨装置を備えた基板処理装置、研磨装置の基板飛び出し検知方法に関するものである。
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う研磨装置が知られている。
この研磨装置は、例えば、研磨テーブル上面の研磨パッド（研磨布）面上に、トップリングに装着した基板を当接させ、該研磨テーブル及びトップリングの回転により基板の研磨面を研磨するように構成されている。該研磨装置において、トップリングへの基板の受渡しが正常に行われた場合は、研磨中のトップリングからの基板の飛び出しは殆ど発生しない。ところが、基板の受渡しが正常に行われず基板がトップリングのガイドリングに乗り上げた場合は、研磨中に基板がトップリングから飛び出るという現象が起こる。基板がトップリングから飛び出ると、該基板は研磨テーブルと共に回転してトップリングに衝突し、基板自体が破損したり、研磨装置を構成するトップリングのガイドリング、研磨テーブル上の研磨パッド等各部材の損傷を招く恐れがあった。
従来このような現象に対処するため、研磨パッドの上方に研磨パッド上面の画像を取得するカメラ等を設け、該カメラで取得した画像を処理することで基板の飛び出しを検知することが行われていた。また、研磨パッド上面に光を照射する投光手段と、受光手段とを設け、投光手段から照射された光の反射光を受光手段で受光してその光量を計測することによって、研磨パッド上の基板の有無を判断して基板の飛び出しを検知することが行われていた。即ち、研磨パッドの光沢度と基板表面の光沢度が異なることを利用して、受光した光量の変化を検出することで、研磨パッド上に基板があるか否かを判断して飛び出しを検知するものである。
一方、最近では、基板上に配線回路を形成するための材料として、アルミニウムやアルミニウム合金よりも導電率の高い銅を用いることが多くなっている。銅は腐食に対して弱い金属であるため、ＣＭＰで銅を加工する際に銅腐食（コロージョン）が起こりやすいという問題がある。この銅腐食の要因としては、スラリや洗浄液などのプロセス環境によるものの他、フォトコロージョン（光コロージョン）と呼ばれる光起電力に起因するものがある。このフォトコロージョンは、基板表面に形成した銅配線に光が照射されることによって銅配線の腐食が生じるものである。そのため、表面に銅配線を有する基板の研磨等は、通常、光を遮断した暗室内でその処理プロセスを行っている。
特開２００４−６３５８９号公報
このように、基板の被研磨面に光が照射されることに起因してフォトコロージョンによる銅配線の腐食が顕著となってしまうため、表面に銅配線が形成された基板を研磨する際には、上記した画像処理による方法や反射光を検出する方法を用いて基板の飛び出し検知を行うことができないという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、基板に形成された配線のフォトコロージョンを起こすことなくトップリングからの基板の飛び出しを検知できる研磨装置、該研磨装置を備えた基板処理装置、及び基板飛び出し検知方法を提供することにある。
本願の請求項１に記載の発明は、基板を保持するトップリングと、研磨パッドを具備する研磨テーブルを備え、前記基板を前記研磨パッドに押圧し、該基板と該研磨パッドの相対的運動により前記基板を研磨する研磨装置において、前記研磨パッド上面に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段による光の照射を制御する光照射制御機構と、該光が照射された位置の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段から出力された情報を処理する情報処理手段を具備してなるトップリングからの基板の飛び出しを検知する基板飛び出し検知手段を備え、前記光照射制御機構は、前記基板の研磨開始前、前記トップリングの下降開始と同時に又は前記トップリングの下降開始から所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を開始し、前記画像取得手段は、前記光照射制機構による光照射開始から所定時間経過後に該光照射部分の連続的な画像の取得を開始し、前記基板の研磨終了後、前記トップリングの上昇開始と同時に又は前記トップリングの上昇開始から所定時間経過後に該光照射部分の画像の取得を停止し、前記画像の取得を停止した後、所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を停止することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨装置において、前記光照射手段は、前記研磨パッド上面の前記トップリング外周部近傍にのみ光を照射することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨装置を備えた基板処理装置であって、少なくとも前記研磨装置を暗室状態で収納するハウジングを具備し、前記ハウジングには内部を観察する観察窓が設けられ、該観察窓には、外部からの光を遮蔽する遮光手段が設置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置において、前記遮光手段は観察窓に貼付する遮光性を有するシートであることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、トップリングで保持する基板を研磨テーブルの研磨パッドに押圧し、該基板と該研磨パッドの相対的運動により前記基板を研磨する研磨工程において、前記トップリングからの前記基板の飛び出しを検知する基板飛び出し検知方法であって、前記基板を研磨テーブルの研磨パッドに押圧して研磨する際に、前記基板の研磨開始前、前記トップリングの下降開始と同時に又は前記トップリングの下降開始から所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を開始し、前記光照射開始から所定時間経過後に該光照射部分の連続的な画像の取得を開始し、前記基板の研磨終了後、前記トップリングの上昇開始と同時に又は前記トップリングの上昇開始から所定時間経過後に該光照射部分の画像の取得を停止し、前記連続的な画像の取得を行っている間、取得した画像の情報を処理して前記基板の飛び出し検知を行い、前記画像の取得を停止した後、所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を停止することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、光照射制御機構は、基板の研磨開始前、トップリングの下降開始と同時に又はトップリングの下降開始から所定時間経過後に光照射手段による光の照射を開始し、画像取得手段は、光照射制機構による光照射開始から所定時間経過後に該光照射部分の連続的な画像の取得を開始し、基板の研磨終了後、トップリングの上昇開始と同時に又はトップリングの上昇開始から所定時間経過後に該光照射部分の画像の取得を停止し、画像の取得を停止した後、所定時間経過後に光照射手段による光の照射を停止するので、基板に光が照射される時間を最小限に抑えることで、フォトコロージョンを防ぐことができる一方、研磨工程の開始時点から終了時点まで基板の飛び出しを確実に検出でき、基板の破損等の事故の発生を防止できる。また、基板が研磨パッドに当接していると判断する間光を照射するので、基板の当接面に光が当たることが無く、該当接面のフォトコロージョンを確実に防止できる。
また、本願請求項１に記載の発明によれば、光照射制御機構は、トップリングの下降開始と同時に又はトップリングの下降開始から所定時間経過後に、光照射手段による光の照射を開始し、画像取得手段は、光照射制機構による光照射開始から所定時間経過後に該光照射部分の連続的な画像の取得を開始するので、光の照射が開始される前の暗い状態の研磨パッド上面の画像を取得して基板の飛び出しと誤検知するおそれが無くなる。
また、本願請求項１に記載の発明によれば、画像取得手段は、基板の研磨終了後、トップリングの上昇開始と同時に又はトップリングの上昇開始から所定時間経過後に該光照射部分の画像の取得を停止し、光照射制御機構は、画像の取得を停止した後、所定時間経過後に光照射手段による光の照射を停止するので、光の照射が停止した後の暗い状態の研磨パッド上面の画像を取得して基板の飛び出しと誤検知するおそれが無くなる。
本願請求項２に記載の発明によれば、光照射手段は、研磨パッド上面のトップリング外周部近傍にのみに光を照射するので、研磨中にトップリングから飛び出した基板以外の基板が光の照射を受けることを防ぐことができ、フォトコロージョンを防止できる。
本願請求項３、４に記載の発明によれば、研磨装置を暗室状態の内部に収納するハウジングを具備し、ハウジングには内部を観察する観察窓が設けられ、該観察窓には、外部からの光を遮蔽する遮光手段が取り付けられているので、研磨中の基板に外部からの光が照射されることによりフォトコロージョンが起こることを防止できる。
本願請求項５に記載の発明によれば、基板に光が照射される時間を最小限に抑えることで、フォトコロージョンを防ぐことができる一方、研磨工程の開始時点から終了時点まで基板の飛び出しを確実に検出でき、基板の破損等の事故の発生を防止できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る研磨装置の一実施形態である研磨装置１の概略構成を示す側面図である。同図に示すように研磨装置１は、上面に研磨パッド１１を有する研磨テーブル１０と、研磨対象物である銅配線が形成された半導体ウエハ（ウエハ）Ｗを保持しこれを研磨テーブル１０の研磨パッド１１上に押圧して研磨するトップリング２１を備えたトップリングユニット２０を具備して構成されている。研磨テーブル１０は駆動手段１２により図１の矢印Ａ方向に回転し、トップリング２１はトップリングシャフト２４により矢印Ｂ方向に回転するようになっている。２５はウエハＷと研磨パッド１１の摺接面に研磨用砥液を供給する砥液ノズルである。研磨装置１は、後述するように、内部が暗室状態であるハウジング内に収納配置され、ウエハＷの研磨を行う際には該ウエハＷに外部からの光が照射されない状態で研磨が行われる。
研磨装置１には、研磨パッド１１上面に光を照射する光照射手段であるスポット型のＬＥＤ照明装置２６と、研磨パッド１１上面のＬＥＤ照明装置２６で照らされた位置の画像を取得する画像取得手段であるＣＣＤカメラ２７とを具備してなるウエハ飛び出し検知手段が設けられている。図２（ａ）は、ＬＥＤ照明装置２６と、ＣＣＤカメラ２７の設置状態を示す部分拡大図である。ＬＥＤ照明装置２６は、研磨テーブル１０の上方に設置され、研磨パッド１１上面のトップリング２１の外周部及びその近傍の位置にスポット光を照射可能な角度に設置されている。また、ＬＥＤ照明装置２６の研磨パッド１１からの高さ位置は、後述するようにＣＣＤカメラ２７が撮影した画像に基づいて、対象視野内にウエハＷが飛び込んできたことを判別可能な光量を提供できる高さ位置とする。照射するＬＥＤ照明の色は何色でも良いが、ＣＣＤカメラ２７で鮮明な画像を撮影するためには、比較的明るい白色ＬＥＤ等を用いると好適である。また、光照射手段としてはＬＥＤ照明装置２６以外にもスポット光を照射できる他の照明手段も可能だが、光源の頻繁な交換を避ける観点からは、長寿命のＬＥＤ照明装置を用いることが望ましい。
ＣＣＤカメラ２７は、研磨パッド１１上面のトップリング２１の外周部及びその近傍のＬＥＤ照明が照射される位置の真上に設置され、照射されるＬＥＤ照明を光源として撮影した画像で、ウエハＷの飛び出しを検出できる高さ位置に設置されている。図２（ｂ）は、ＣＣＤカメラ２７の撮影対象視野範囲２８の一例を示す図である。ＣＣＤカメラ２７は、同図のようにトップリング２１の下面から飛び出したウエハＷの画像を撮影することが可能な位置及び視野範囲に設置されている。
図１に戻り、ＬＥＤ照明装置２６には電源装置３０からの電源が供給されるようになっている。また、ＣＣＤカメラ２７で撮影された画像データは画像処理装置３１に送られ画像処理されるようになっている。電源装置３０及び画像処理装置３１はコントローラ３２で制御されるようになっている。画像処理装置３１で処理された画像情報がコントローラ３２に入力され、コントローラ３２は該画像情報に基づきウエハＷの飛び出しを検知する。また、コントローラ３２は研磨テーブル１０を回転させる駆動手段１２とトップリング２１を揺動・回転させるトップリングアーム２２の動作をコントロールするように構成されている。
上記構成の研磨装置１で、トップリング２１は、後述するプッシャー５１ａ又は５１ｂ（図４参照）でウエハＷをトップリング２１下面外周に設置したガイドリング２３内に収まるように受け取り、ウエハＷを真空吸着により吸着して、トップリングアーム２２を研磨テーブル１０上部の所定位置まで旋回させた後、そこから下降させることで研磨パッド１１の上面にウエハＷの被研磨面を当接させる。研磨テーブル１０を矢印Ａ方向に回転させると共にトップリング２１を矢印Ｂ方向に回転させることによるウエハＷと研磨パッド１１の相対的運動により、ウエハＷの被研磨面を研磨する。この研磨に際して、ウエハＷと研磨パッド１１の摺接部分に砥液ノズル２５から砥液が供給される。
トップリング２１がプッシャーで正常にウエハＷを受け取った場合、ウエハＷはガイドリング２３内に収まっているから、研磨に際してガイドリング２３に案内され外部に飛び出す恐れはない。しかし、受渡しが正常に行われず、ウエハＷがガイドリング２３に乗り上げている場合、研磨に際してトップリング２１が傾き、ウエハＷはトップリング２１の側部に飛び出て、研磨装置１の各部と衝突し破損等の事故につながる恐れがある。
一方、ウエハＷの研磨が終了したら、トップリング２２でウエハＷを吸着した状態でトップリングアーム２２を上昇させて、ウエハＷを研磨パッド１１の上方に退避させる。ところがトップリング２２の上昇時に、真空吸着によるウエハＷの保持が何らかの理由で正常に行われていなかった場合は、ウエハＷを上昇させることができず研磨パッド１１上に取り残してしまう場合がある。この取り残されたウエハＷが研磨テーブル１０の回転により側部に飛び出して、研磨装置１の各部と衝突し破損等の事故につながる恐れがある。
上記事故を未然に防ぐため、ウエハＷの飛び出しを検知する必要がある。ここで、ウエハ飛び出し検知手段で、ウエハＷのトップリング２１からの飛び出しを検知する手順を説明する。まず、トップリング２１の下降指令が出されてトップリング２１が下降動作を開始したら、コントローラ３２は、その時点でウエハＷが研磨パッド１１に当接したと判断してＬＥＤ照明装置２６を点灯させて光の照射を開始するか、下降動作を開始した後所定時間が経過した時点で、ウエハＷが研磨パッド１１に当接したと判断してＬＥＤ照明装置２６を点灯させて光の照射を開始する。これにより、ウエハＷが研磨パッド１１に当接する寸前か当接したと略同時にＬＥＤ照明が照射されることとなる。また、ＣＣＤカメラ２７は、ＬＥＤ照明装置２６の照射開始と同時に、又はＬＥＤ照明装置２６の照射開始から所定時間経過後に、該照射部分の画像を連続して撮影し始める。
一方、ウエハＷの研磨が終了し、トップリング２１の上昇指令が出されてトップリング２１が上昇動作を開始したら、コントローラ３２はその時点でウエハＷが研磨パッド１１に当接しなくなったと判断してＣＣＤカメラ２７による画像の撮影を停止するか、上昇動作を開始した後所定時間が経過した時点で、ウエハＷが研磨パッド１１に当接しなくなったと判断して、ＣＣＤカメラ２７による画像の撮影を停止する。そしてＣＣＤカメラ２７による画像の撮影の停止と同時、又はＣＣＤカメラ２７による画像の撮影の停止から所定時間経過後にＬＥＤ照明装置２６からの光の照射を停止する。なお、ＣＣＤカメラ２７による画像の撮影の停止と同時にＬＥＤ照明装置２６からの光の照射を停止すると、光の照射が停止して暗くなった装置内を撮影してウエハＷの飛び出しと誤検知してしまう恐れがあるため、これを防ぐ意味で、ＣＣＤカメラ２７による画像撮影を停止した後、所定時間経過後にＬＥＤ照明装置２６からの光の照射を停止することが望ましい。
上記の光が照射されてＣＣＤカメラ２７による画像撮影が行われている間に、ウエハＷがトップリング２１の外側へ飛び出して、図２（ｂ）のようにその一部がＣＣＤカメラ２７の対象視野範囲に入ったら、該ウエハＷがＣＣＤカメラ２７で撮影され、その画像が画像処理装置３１に入力されて処理される。この処理結果に基づいてコントローラ３２はウエハＷの飛び出しを検知し、直ちに研磨テーブル１０及びトップリング２１の回転を停止する。また、必要があれば、トップリング２１を上昇、或いは停止させてもよい。これにより研磨工程は、研磨テーブル１０が１回転して、飛び出したウエハＷとトップリング２１が衝突する前に中止されることで、ウエハＷ自体の破損、及びトップリング２１等の構成機器や部材の損傷の発生を未然に防止できる。
ＬＥＤ照明装置２６による光の照射及びＣＣＤカメラ２７による画像の撮影は、少なくともウエハＷが研磨パッド１１に当接していると判断される間、行われる。即ち、下降指令が出されてトップリング２１が下降動作を開始した時点、又はその時点から所定時間が経過した時点で光の照射が開始され、それと同時に又は所定時間経過後にＣＣＤカメラ２７による画像撮影が開始され、ウエハＷの研磨終了後、上昇指令が出されてトップリング２１が上昇動作を開始した時点、又はその時点から所定時間が経過した時点で画像撮影が停止され、それと同時に又は所定時間経過した後に光の照射が停止される。
研磨装置１は、外部からの光を遮蔽するハウジング内に収容配置されており、かつ装置内部の照明は消されているので、研磨時はウエハＷに外部からの光が照射されることは無く、ウエハＷのフォトコロージョンを防止することができる。加えて、ＬＥＤ照明装置２６で光を照射する時間は、ウエハＷが研磨パッド１１に当接している間とその直前及び直後の僅かな時間なので、ウエハＷ表面への光照射の影響を最小限に抑えることができ、フォトコロージョンを防止できる。また、装置内の照明が消された状態で、研磨パッド１１上面のトップリング２１の外周部及びその近傍の位置という限定された範囲のみに光が照射されるため、研磨装置１の他の部分や研磨対象以外のウエハＷ及び研磨中にトップリングから飛び出なかったウエハＷ等に光が照射される恐れが無い。
また、ウエハＷが研磨パッド１１に当接する寸前か当接したと略同時にスポット光が照射されて飛び出し検知が開始され、ウエハＷが研磨パッド１１に当接しなくなった時点か当接しなくなった直後までスポット光が照射されて飛び出し検知が続けられるので、研磨工程の開始時点から終了時点までの間、ウエハＷの飛び出しを確実に検出でき、事故を防止することができる。
図３は、本発明の他の実施形態（実施例２）にかかる研磨装置１−２の構成例を示す図である。同図において、図１に示す研磨装置１と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。研磨装置１−２は、ＬＥＤ照明装置２６とＣＣＤカメラ２７及び画像処理装置３１に代えてウエハセンサ３５と情報処理装置３３を設けている。該ウエハセンサ３５は、研磨パッド１１上面に投光する投光部３６と、投光部３６の下部に配置された受光部３７と、受光部３７の受光量に基づいてウエハＷの存在を検出する検出部３８とを備えている。ウエハセンサ３５において使用する光は、発光波長４００〜７００ｎｍの範囲の可視光レーザ等の光を用いると好適である。一例として、発光波長６７０ｎｍ、ＪＩＳクラス２の可視光レーザを用いる。
このウエハセンサ３５は、研磨パッド１１の光沢度は低く、ウエハＷの表面の光沢度は高いことを利用してウエハＷのトップリング２１からの飛び出しを検知するものである。即ち、受光部３７は、投光部３６からの投光によって生ずる乱反射光を受光するようになっているが、投光部３６からの光が研磨パッド１１に当たった場合と、ウエハＷに当たった場合とで、受光部３７が受光する乱反射光の量が異なるため、検出部３８において、受光部３７が所定量の乱反射光を受光している場合には、ウエハＷが飛び出していない正常の状態であると判断し、受光部３７が所定量の乱反射光を受光しなくなった場合にウエハＷがトップリング２１から飛び出したと判断する。
この研磨装置１−２においても、コントローラ３２は、トップリング２１の下降指令が出されてトップリング２１が下降動作を開始したら、その時点でウエハＷが研磨パッド１１に当接したと判断して投光部３６からの投光を開始するか、下降動作を開始した後、所定時間が経過した時点でウエハＷが研磨パッド１１に当接したと判断して投光部３６からの投光を開始する。これによりウエハＷが研磨パッド１１に当接する寸前か当接とほぼ同時に投光部３６の投光が開始され、ウエハＷの飛び出し検知が行われることになる。一方、ウエハＷの研磨が終了してトップリング２１の上昇指令が出されトップリング２１が上昇動作を開始したら、その時点でウエハＷが研磨パッド１１に当接しなくなったと判断して投光部３６からの投光を停止するか、上昇動作を開始した後、所定時間が経過した時点でウエハＷが研磨パッド１１に当接しなくなったと判断して投光部３６からの投光を停止する。
図４は、上記構成の研磨装置１又は１−２を備えた基板処理装置の構成例を示す概略平面図である。この基板処理装置４０は、一端側に上記した研磨装置１又は１−２を具備する一対の研磨装置１ａ，１ｂが配置され、他端側にウエハ収納用カセット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを載置するロード・アンロードユニット４２が配置されている。研磨装置１ａ，１ｂとロード・アンロードユニット４２の間には、ウエハＷを搬送する搬送装置４３ａ，４３ｂ，４３ｃが３台配置され、該搬送装置４３ａ，４３ｂ，４３ｃの周囲には、洗浄ユニット４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂが配置されている。
研磨装置１ａ、１ｂには、反転機４５，４６と、反転機４５，４６の下方に配置されたリフター５６ａ，５６ｂと、トップリング２１との間でウエハＷを授受するプッシャー５１ａ、５１ｂと、リフター５６ａ，５６ｂ、及びプッシャー５１ａ，５１ｂとの間でウエハＷを授受、搬送するリニアトランスポータ５７ａ，５７ｂが設置されている。このプッシャー５１ａ、５１ｂは、反転機４５，４６及びリニアトランスポータ５７ａ，５７ｂを経由した未研磨のウエハＷを受け取りトップリング２１に受渡し、トップリング２１から研磨済みのウエハＷを受け取りリニアトランスポータ５７ａ，５７ｂに受け渡す。
また、ドレッサー５２は、研磨を行って劣化した研磨パッド１１の表面の再生及び目立てをするもので、研磨テーブル１０の中心に対してトップリング２１とは反対側に配置されている。ドレッサー５２は、上記トップリング２１と同様に、ドレッサーアーム５３の自由端から垂下するドレッサーシャフト（図示せず）の下端に連結されている。ドレッサーアーム５３の揺動によって、ドレッサー５２は旋回するようになっており、ドレッサー待機位置５４と研磨テーブル１０上面との間を移動する。ドレッサー５２の下面には、研磨パッド１１に摺接して研磨パッド１１のドレッシングを行うための図示しないドレッシング部材が取り付けられている。
搬送装置４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、水平面内で屈折自在な関節アームを有している。本実施形態では３台の搬送装置が使用されるので、基本的に、搬送装置４３ｂは基板処理装置４０の左側（図では下側）の領域に設置された反転機４６、洗浄ユニット４７ｂ，４８ｂを受け持ち、搬送装置４３ａは基板処理装置４０の右側（図では上側）の領域に設置された反転機４５、洗浄ユニット４７ａ，４８ａを受け持つ。また、搬送装置４３ｃは、カセット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄからのウエハＷの受け取り及び受け渡しを行う。反転機４５，４６はウエハＷの上下を反転させるもので、搬送装置４３ａ，４３ｂが到達可能な位置に配置されている。
洗浄部の各洗浄ユニット４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂの形式は任意であるが、例えば、研磨装置１ａ，１ｂ側はスポンジ付きのローラでウエハＷの表裏両面を拭う形式の洗浄ユニット４７ａ，４７ｂであり、カセット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ側はウエハＷのエッジを把持して水平面内で回転させながら洗浄液を供給する形式の洗浄ユニット４８ａ，４８ｂである。後者は、遠心脱水して乾燥させる乾燥機としての機能をも備える。洗浄ユニット４７ａ，４７ｂにおいて、ウエハＷの１次洗浄を行うことができ、洗浄ユニット４８ａ，４８ｂにおいて１次洗浄後のウエハＷの２次洗浄を行うことができる。
図５に、この基板処理装置４０が収納されているハウジング６０の外観構成を示す概略斜視図を示す。基板処理装置４０は、内部が暗室状態であるハウジング６０に収納配置されており、ウエハの処理プロセスはこの暗室内で行われる。ハウジング６０には、内部に設置された各装置におけるプロセス状態を観察するための観察窓６１が設けられている。この観察窓６１からウエハＷに光が到達すると、フォトコロージョンの原因となるので、観察窓６１に該観察窓６１からの光の進入を遮断する遮光手段として、遮光フイルム６２が貼付されている。
基板処理装置４０の動作について説明する。まず、搬送装置４３ｃでウエハＷをカセット４２ａないし４２ｄのいずれかから取り出し、ウエハ仮置台５５へ載置する。搬送装置４３ａ（又は４３ｂ）でウエハ仮置台５５からウエハＷを取り、反転機４５（又は４６）で反転させた後、リフター５６ａ（又は５６ｂ）がウエハＷを受け取り、リニアトランスポータ５７ａ（又は５７ｂ）に渡す。リニアトランスポータ５７ａ（又は５７ｂ）は水平に移動し、ウエハＷをプッシャー５１ａ（又は５１ｂ）上に載置する。この状態で、トップリング２１を揺動させてプッシャー５１ａ（又は５１ｂ）の上方に移動させる。
トップリング２１はプッシャー５１ａ（又は５１ｂ）からウエハＷを受け取り、該ウエハＷをガイドリング２３内に真空吸着により保持した状態で、研磨テーブル１０の研磨位置上方に揺動移動し、そこから下降してウエハＷを研磨パッド１１に当接させることで、上記各実施例で説明した研磨工程が行われる。なお、ウエハＷを研磨パッド１１で研磨している間は真空吸着を解除してもよい。研磨後のウエハＷは、再びプッシャー５１ａ（又は５１ｂ）上に移動・載置され、リニアトランスポータ５７ａ（又は５７ｂ）、リフター５６ａ（又は５６ｂ）を経由の後、反転機４５（又は４６）にて反転された後、搬送装置４３ｂ（又は４３ａ）によって、例えばロールスポンジによる両面洗浄機能を有する洗浄ユニット４７ａ又は４７ｂに搬送される。洗浄ユニット４７ａ又は４７ｂにおいてウエハＷの両面が洗浄される。
その後、搬送装置４３ａ又は４３ｂが、洗浄ユニット４７ａ又は４７ｂによって洗浄されたウエハＷを取り出し、これを、例えば上面洗浄のペンスポンジとスピンドライ機能を有する洗浄ユニット４８ａ又は４８ｂに搬送する。この洗浄ユニット４８ａ又は４８ｂにおいて、ウエハＷを洗浄し乾燥させる。洗浄後のウエハＷは搬送装置４３ｃによりカセット４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに戻される。
なお、本実施形態例では研磨対象基板として半導体ウエハを例に説明するが、研磨対象基板は半導体ウエハに限定されるものでないことは当然である。また、研磨パッド１１としては、研磨布の他に、比較的硬質の研磨面が崩壊しても自己再生可能であり、砥粒が含浸された固定砥粒パッド、あるいは砥粒を含まない研磨パッド等を用いることもできる。
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、基板処理装置４０は処理ラインを２列並列に設けた構成例を示したが、これは、一列のみでもよい。
また、上記した本発明にかかる研磨中及び研磨前後のウエハＷの飛び出し検知に加えて、真空吸着・解除によりプッシャー５１ａ，５１ｂでトップリング２１にウエハＷを着脱させる際や、真空吸着によりウエハＷを保持したトップリング２１をプッシャー５１ａ，５１ｂ等から移動又は昇降等させる際にも、例えば、図示しない真空計測手段等により、ウエハＷの正常な着脱の検出確認を行い、正常でなければ各部装置の運転を停止させるようにすることで、本発明の効果に加えて、研磨開始前には研磨中のウエハＷの飛び出しにつながる不具合を未然に検出し、研磨終了後にはトップリング２１の移動中に起こりうるウエハＷの飛び出しによる事故を防ぐことができる。
１ 研磨装置
１−２ 研磨装置
１０ 研磨テーブル
１１ 研磨パッド
１２ 駆動手段
２０ トップリングユニット
２１ トップリング
２２ トップリングアーム
２３ ガイドリング
２４ トップリングシャフト
２５ 砥液ノズル
２６ ＬＥＤ照明装置
２７ ＣＣＤカメラ
２８ 撮影対象視野範囲
３０ 電源装置
３１ 画像処理装置
３２ コントローラ
３３ 情報処理装置
３５ ウエハセンサ
３６ 投光部
３７ 受光部
３８ 検出部
４０ 基板処理装置
４２ ロード・アンロードユニット
４２ａ，４２ｂ ，４２ｃ，４２ｄ ウエハ収納用カセット
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 搬送装置
４５，４６ 反転機
４７ａ，４７ｂ 洗浄ユニット
４８ａ，４８ｂ 洗浄ユニット
５１ａ，５１ｂ プッシャー
５２ ドレッサー
５３ ドレッサーアーム
５４ ドレッサー待機位置
５５ ウエハ仮置台
５６ａ，５６ｂ; リフター
５７ａ，５７ｂ リニアトランスポータ
６０ ハウジング
６１ 観察窓
６２ 遮光フイルム
Ｗ ウエハ
１−２ 研磨装置
１０ 研磨テーブル
１１ 研磨パッド
１２ 駆動手段
２０ トップリングユニット
２１ トップリング
２２ トップリングアーム
２３ ガイドリング
２４ トップリングシャフト
２５ 砥液ノズル
２６ ＬＥＤ照明装置
２７ ＣＣＤカメラ
２８ 撮影対象視野範囲
３０ 電源装置
３１ 画像処理装置
３２ コントローラ
３３ 情報処理装置
３５ ウエハセンサ
３６ 投光部
３７ 受光部
３８ 検出部
４０ 基板処理装置
４２ ロード・アンロードユニット
４２ａ，４２ｂ ，４２ｃ，４２ｄ ウエハ収納用カセット
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 搬送装置
４５，４６ 反転機
４７ａ，４７ｂ 洗浄ユニット
４８ａ，４８ｂ 洗浄ユニット
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５２ ドレッサー
５３ ドレッサーアーム
５４ ドレッサー待機位置
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５７ａ，５７ｂ リニアトランスポータ
６０ ハウジング
６１ 観察窓
６２ 遮光フイルム
Ｗ ウエハ
Claims (5)
- 基板を保持するトップリングと、研磨パッドを具備する研磨テーブルを備え、前記基板を前記研磨パッドに押圧し、該基板と該研磨パッドの相対的運動により前記基板を研磨する研磨装置において、
前記研磨パッド上面に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段による光の照射を制御する光照射制御機構と、該光が照射された位置の画像を取得する画像取得手段と、前記画像取得手段から出力された情報を処理する情報処理手段を具備してなるトップリングからの基板の飛び出しを検知する基板飛び出し検知手段を備え、
前記光照射制御機構は、前記基板の研磨開始前、前記トップリングの下降開始と同時に又は前記トップリングの下降開始から所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を開始し、
前記画像取得手段は、前記光照射制機構による光照射開始から所定時間経過後に該光照射部分の連続的な画像の取得を開始し、前記基板の研磨終了後、前記トップリングの上昇開始と同時に又は前記トップリングの上昇開始から所定時間経過後に該光照射部分の画像の取得を停止し、
前記画像の取得を停止した後、所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を停止する
ことを特徴とする研磨装置。 - 請求項１に記載の研磨装置において、
前記光照射手段は、前記研磨パッド上面の前記トップリング外周部近傍にのみ光を照射することを特徴とする研磨装置。 - 請求項１又は２に記載の研磨装置を備えた基板処理装置であって、
少なくとも前記研磨装置を暗室状態で収納するハウジングを具備し、前記ハウジングには内部を観察する観察窓が設けられ、該観察窓には、外部からの光を遮蔽する遮光手段が設置されていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項３に記載の基板処理装置において、
前記遮光手段は観察窓に貼付する遮光性を有するシートであることを特徴とする基板処理装置。 - トップリングで保持する基板を研磨テーブルの研磨パッドに押圧し、該基板と該研磨パッドの相対的運動により前記基板を研磨する研磨工程において、前記トップリングからの前記基板の飛び出しを検知する基板飛び出し検知方法であって、
前記基板を研磨テーブルの研磨パッドに押圧して研磨する際に、
前記基板の研磨開始前、前記トップリングの下降開始と同時に又は前記トップリングの下降開始から所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を開始し、
前記光照射開始から所定時間経過後に該光照射部分の連続的な画像の取得を開始し、前記基板の研磨終了後、前記トップリングの上昇開始と同時に又は前記トップリングの上昇開始から所定時間経過後に該光照射部分の画像の取得を停止し、
前記連続的な画像の取得を行っている間、取得した画像の情報を処理して前記基板の飛び出し検知を行い、
前記画像の取得を停止した後、所定時間経過後に前記光照射手段による光の照射を停止する
ことを特徴とする基板飛び出し検知方法。
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