JP5274993B2 - 研磨装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、このような研磨液の跳ね返りを防止することができる研磨装置を提供することを目的とする。
本発明の好ましい態様は、前記供給ノズルは、前記回転保持機構に保持された基板の上面に研磨液を供給する上供給ノズルと、前記回転保持機構に保持された基板の下面に研磨液を供給する下供給ノズルであり、前記研磨ヘッドに洗浄液を供給する洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、内部に研磨室が形成される隔壁をさらに備えており、前記複数の研磨ヘッド組立体および前記保持ステージは前記研磨室内に配置され、前記複数のテープ供給回収機構は前記研磨室外に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッド組立体の少なくとも1つの研磨テープの送り方向は、他の研磨ヘッド組立体における研磨テープの送り方向と逆であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の移動機構に連結され、基板の中心を前記回転保持機構の回転軸に合わせる複数のセンタリングガイドをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数のセンタリングガイドは、前記複数の研磨ヘッド組立体と一体に移動可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転保持機構に保持された基板の偏心を検出する偏心検出手段をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ヘッドは、前記研磨テープを把持して所定の速度で送るテープ送り機構と、前記研磨テープの送り方向を前記基板の接線に直交する方向に案内するガイドローラとを有し、前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記少なくとも1つの研磨ヘッドの傾斜角度を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動作制御部は、前記傾斜角度を維持したまま前記少なくとも1つの研磨ヘッドを前記回転する基板に近づけ、該研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧させることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記供給ノズルに前記冷却液を供給する冷却液供給部をさらに備えたことを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記冷却液供給部は、10℃以下の冷却液を生成するように構成されていること特徴とする。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して研磨し、研磨中に、前記基板と前記研磨テープとの接触箇所に10℃以下の冷却液を供給することを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、前記回転する基板に液体を供給し、前記液体を回転する基板に供給している間、第1の研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して該周縁部を研磨し、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない第2の研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないように前記基板から離間させておくことを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、回転保持機構により基板を回転させ、前記回転する基板に液体を供給し、前記液体を回転する基板に供給している間、第1の研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧して該周縁部を研磨し、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない第2の研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないような傾斜角度に維持することを特徴とする研磨方法である。
本発明の他の参考例は、上記研磨方法により研磨されたことを特徴とする基板である。
上記参考例の好ましい態様は、前記移動機構は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの前記研磨ヘッドを、それぞれ1つの移動軸に沿って基板のノッチ部に近接および離間させる方向に移動させることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする。
上記参考例の好ましい態様は、前記複数の研磨ヘッドモジュールの少なくとも1つは、研磨テープのテンションを測定するテンションセンサを有し、前記研磨装置は、前記テンションセンサの出力信号に基づいて前記研磨テープのテンションを監視するモニタリングユニットをさらに備えることを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態に係る研磨装置を示す平面図であり、図2は図1に示す研磨装置の縦断面図である。なお、この第1の実施形態に係る研磨装置は、基板のベベル部を研磨するベベル研磨装置に好適に使用される。研磨される基板の例としては、成膜された直径300mmの半導体ウエハが挙げられる。
研磨終了後、研磨ヘッド組立体1A,1B,1C,1Dが移動機構により後退した後、チルト機構により研磨ヘッド30を水平位置に戻し、図13に示すように、エアシリンダ15により保持ステージ4を搬送位置まで上昇させる。この搬送位置において、ウエハWを搬送機構のハンド(後述する)で把持させ、ウエハWを保持ステージ4から離脱させる。保持ステージ4から搬送機構に受渡されたウエハWは隣接する洗浄ユニット(後述する)に搬送される。
図14は、本発明の第2の実施形態に係る研磨装置を示す平面図である。図15は図14のA−A線断面図である。図16は、図14の矢印Bで示す方向から見た側面図である。図17は、図14のC−C線断面図である。なお、第1の実施形態と同一または相当する要素には同一の符号を用いて、その重複する説明を省略する。また、特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した第1の実施形態と同様である。
ウエハWが搬送機構によって搬送口71aからハウジング71内に挿入されると、保持ステージ4が上昇し、ウエハWは保持ステージ4の上面に吸着保持される。この状態で、ノッチサーチユニット82は、ウエハWに形成されているノッチ部の位置を検出し、回転保持機構3は、ウエハWを研磨位置まで下降させつつ、ノッチ部が研磨ヘッドモジュール70A,70Bの方を向くようにウエハWを回転させ、同時にリンス液供給ノズル83からリンス液を、又は薬液供給ノズル84から薬液の供給を開始する。
図22に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、第2の実施形態のX軸移動機構(X軸レール106、X軸ガイド108、X軸エアシリンダ113)に相当する機構は備えていなく、第2の実施形態のY軸移動機構(Y軸レール107、Y軸ガイド109、Y軸エアシリンダ114)に相当する直線移動機構を備えている。各直線移動機構は、直動レール130、直動ガイド、直動アクチュエータを備えており、これらの各要素は第2の実施形態のY軸移動機構の各要素と同一の構成である。
図24に示すように、本構成例の研磨装置は、図22に示す2つの研磨ヘッドモジュール70A,70Bに加えて、2つの研磨ヘッドモジュール70C,70Dを備えている。これら研磨ヘッドモジュール70C,70Dの構成は、研磨ヘッドモジュール70A,70Bの構成と同一である。研磨ヘッドモジュール70C,70Dは、直線移動機構によって、矢印で示すようにウエハWのノッチ部に近接および離間する方向に移動可能となっている。
図25に示すように、本実施形態に係る研磨装置は、5つの研磨ヘッド組立体1A,1B,1C,1D,140を有している。より詳しくは、この研磨装置は、第1の実施形態に係る研磨装置に、研磨ヘッド組立体140が付加された構成を有している。研磨ヘッド組立体140は、研磨ヘッド組立体1B,1Cの間に設置されている。この研磨ヘッド組立体140は、図26に示すように、傾斜角度が固定された研磨ヘッド141を有している。ここで、固定された傾斜角度とは、研磨中には研磨ヘッド141の傾斜角度を変えられないことを意味する。ただし、研磨ヘッド141の設置角度を変えることでウエハWへの接触角度を調整することは可能である。なお、この例では、研磨ヘッド141は、ウエハWに接触する研磨テープ23の研磨面がウエハWの表面に対して垂直となる角度に設置されている。
上記実験に加え、様々な研磨条件の下で研磨を行った。その結果、冷却液の温度と研磨速度との関係は、研磨テープの物性、ウエハの回転速度(すなわち研磨テープとウエハとの相対速度)、および研磨テープの粒度によって影響されることが分かった。特に、シリカ粒子やダイヤモンド粒子などの機械研磨作用の大きい砥粒を有する研磨テープ、粒度が小さい(粗さが細かい)研磨テープを用いた場合や、ウエハと研磨テープとの相対速度が大きい場合に、冷却液の効果が顕著であった。
図33および図34に示すように、回転保持機構3に保持されたウエハWを囲むように円筒状のシュラウドカバー175が設けられている。このシュラウドカバー175は、図示しない支柱によって回転保持機構3のケーシング14に取り付けられている。シュラウドカバー175の位置は固定されており、シュラウドカバー175はウエハWと一緒には上昇しない。
本基板処理装置は、ウエハWを基板処理装置に投入する2つのロードポート240、ロードポート240上のウエハカセット(図示せず)からウエハWを取り出す第1の搬送ロボット245、ウエハWのノッチ位置を検出するとともに、ノッチ部が所定の位置になるようにウエハWを回転させ、仮置台を兼用するノッチアライナ248、ノッチアライナ248を直線的に移動させるノッチアライナ移動機構250、ノッチ部を研磨するノッチ研磨ユニット(第2の実施形態に係る研磨装置)255、ノッチアライナ248からノッチ研磨ユニット255へウエハWを搬送する第2の搬送ロボット257、ウエハWのベベル部を研磨するベベル研磨ユニット(第1の実施形態に係る研磨装置)256、研磨されたウエハWを洗浄する洗浄ユニット260、洗浄されたウエハWを乾燥させる乾燥ユニット265、ノッチ研磨ユニット255からベベル研磨ユニット256、洗浄ユニット260、乾燥ユニット265の順にウエハWを順次搬送する搬送機構270を備えている。
複数(例えば25枚)のウエハWを収容可能なウエハカセットがロードポート240に載置されると、自動的にウエハカセットが開き、ウエハWを基板処理装置に投入可能な状態となる。ウエハカセットが開いた後、第1の搬送ロボット245がウエハWをウエハカセットから取り出し、ウエハWをノッチアライナ248に載置する。ノッチアライナ248はウエハWとともにノッチアライナ移動機構250により、第2の搬送ロボット257の近傍位置まで移動する。この時、ノッチアライナ248はウエハWのノッチ位置を検出し、ノッチ部が所定の位置になるようにウエハWを回転させておく。
2A〜2D,142,142A〜142E テープ供給回収機構
3 回転保持機構
4 保持ステージ
5,5−1,5−2 中空シャフト
6 ボールスプライン軸受
7 連通ライン
8 ロータリジョイント
9 真空ライン
10 窒素ガス供給ライン
12 ケーシング
14 ケーシング
15 エアシリンダ
18 ラジアル軸受
19 ベローズ
20 隔壁
21 研磨室
23 研磨テープ
24,143 供給リール
25,144 回収リール
27 カップリング
30,141 研磨ヘッド
31〜34 ガイドローラ
36 上供給ノズル
37 下供給ノズル
38 洗浄ノズル
40 ルーバー
41,145 加圧機構
42,146 テープ送り機構
43〜49 ガイドローラ
50 加圧パッド
51 パッドホルダー
52 エアシリンダ(駆動機構)
53 エア配管
54 電空レギュレータ
60 アーム
61 移動台
62 ガイド
63 レール
65 ベースプレート
66 連結板
67,150 リニアアクチュエータ
68 ジョイント
69 動作制御部
70A,70B,70C,70D 研磨ヘッドモジュール
71 ハウジング
72,73 シャッター
75 研磨テープ
76 ロータリジョイント
77 ロータリボールスプライン軸受
78 ケーシング
80 アーム
81 フレーム
82 ノッチサーチユニット
83 リンス液供給ノズル
84 薬液供給ノズル
90 研磨ヘッド
91 テンションセンサ
92 モニタリングユニット
93 揺動プレート
94 チルトプレート
95 リニアガイド
97 揺動受けブロック
98 揺動シャフト
99 軸受
100 チルトシャフト
101,102,103,104 軸受
106 X軸レール
107 Y軸レール
108 X軸ガイド
109 Y軸ガイド
110 連結プレート
111 連結シャフト
113 X軸エアシリンダ
114 Y軸エアシリンダ
120 ボールねじサポート
121 ボールねじ
122 カップリング
130 直動レール
160 冷却液供給部
165 センタリングガイド
170 偏心検知手段
171 ハンド
175 シュラウドカバー
240 ロードポート
245 第1の搬送ロボット
248 ノッチアライナ
250 ノッチアライナ移動機構
255 ノッチ研磨ユニット
256 ベベル研磨ユニット
257 第2の搬送ロボット
260 洗浄ユニット
265 乾燥ユニット
270 搬送機構
M1〜M10 モータ
p1〜p12 プーリー
b1〜b7 ベルト
W ウエハ
Claims (15)
- 基板の周縁部を研磨する研磨装置において、
基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、
前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッド組立体と、
前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する複数のテープ供給回収機構と、
前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構と、
前記回転保持機構に保持された基板に液体を供給する供給ノズルと、
前記複数の研磨ヘッド組立体の動作を制御する動作制御部とを備え、
前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、
前記複数の移動機構は互いに独立に動作可能であり、
前記複数の研磨ヘッド組立体の前記チルト機構は互いに独立に動作可能であり、
前記動作制御部は、前記液体を回転する基板に供給している間、研磨を行っていない研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないように前記基板から離間させておくことを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨ヘッドは、
前記研磨テープを把持して所定の速度で送るテープ送り機構と、
前記研磨テープの送り方向を前記基板の接線に直交する方向に案内するガイドローラとを有し、
前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨装置。 - 前記供給ノズルは、
前記回転保持機構に保持された基板の上面に研磨液を供給する上供給ノズルと、
前記回転保持機構に保持された基板の下面に研磨液を供給する下供給ノズルであり、
前記研磨ヘッドに洗浄液を供給する洗浄ノズルをさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の研磨装置。 - 前記回転保持機構は、基板を保持する保持ステージと、前記保持ステージを上下動させる昇降機構とを備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記複数の研磨ヘッド組立体および前記複数のテープ供給回収機構は、所定の高さに位置する水平面よりも下方に配置され、
前記昇降機構は、前記水平面よりも上方の搬送位置と前記水平面よりも下方の研磨位置との間で、前記保持ステージを上下動させることを特徴とする請求項4に記載の研磨装置。 - 前記研磨装置は、内部に研磨室が形成される隔壁をさらに備えており、
前記複数の研磨ヘッド組立体および前記保持ステージは前記研磨室内に配置され、
前記複数のテープ供給回収機構は前記研磨室外に配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載の研磨装置。 - 前記複数の研磨ヘッド組立体の少なくとも1つの研磨テープの送り方向は、他の研磨ヘッド組立体における研磨テープの送り方向と逆であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 傾斜角度が固定された研磨ヘッドを有する少なくとも1つの固定角度研磨ヘッド組立体をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記複数の移動機構に連結され、基板の中心を前記回転保持機構の回転軸に合わせる複数のセンタリングガイドをさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 前記回転保持機構に保持された基板の偏心を検出する偏心検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載の研磨装置。
- 前記動作制御部は、前記少なくとも1つの研磨ヘッドと前記基板との距離を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の研磨装置。
- 基板の周縁部を研磨する研磨装置において、
基板を水平に保持し、回転させる回転保持機構と、
前記回転保持機構に保持された基板の周囲に配置された複数の研磨ヘッド組立体と、
前記複数の研磨ヘッド組立体に研磨テープを供給し、回収する複数のテープ供給回収機構と、
前記複数の研磨ヘッド組立体を、前記回転保持機構に保持された基板の径方向に沿って移動させる複数の移動機構と、
前記回転保持機構に保持された基板に液体を供給する供給ノズルと、
前記複数の研磨ヘッド組立体の動作を制御する動作制御部とを備え、
前記複数の研磨ヘッド組立体は、基板の周縁部に研磨テープを当接させる研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドを基板の接線に平行な軸を中心として回転させるチルト機構とをそれぞれ有し、
前記複数の移動機構は互いに独立に動作可能であり、
前記複数の研磨ヘッド組立体の前記チルト機構は互いに独立に動作可能であり、
前記動作制御部は、前記液体を回転する基板に液体を供給している間、研磨を行っていない研磨ヘッドを、前記液体が前記基板に跳ね返らないような傾斜角度に維持することを特徴とする研磨装置。 - 前記研磨ヘッドは、
前記研磨テープを把持して所定の速度で送るテープ送り機構と、
前記研磨テープの送り方向を前記基板の接線に直交する方向に案内するガイドローラとを有し、
前記複数のテープ供給回収機構は、前記基板の径方向において前記複数の研磨ヘッド組立体の外側に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の研磨装置。 - 前記動作制御部は、前記少なくとも1つの研磨ヘッドの傾斜角度を、前記基板の回転速度から決定することを特徴とする請求項12または13に記載の研磨装置。
- 前記動作制御部は、前記傾斜角度を維持したまま前記少なくとも1つの研磨ヘッドを前記回転する基板に近づけ、該研磨ヘッドにより研磨テープを前記基板の周縁部に押圧させることを特徴とする請求項12乃至14のいずれか一項に記載の研磨装置。
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