(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造において、基板の表面を研磨する化学機械研磨(CMP,Chemical Mechanical Polishing)装置が知られている。CMP装置では、研磨テーブルの上面に研磨パッドが貼り付けられて、研磨面が形成される。このCMP装置は、トップリングによって保持される基板の被研磨面を研磨面に押しつけ、研磨面に研磨液としてのスラリーを供給しながら、研磨テーブルとトップリングとを回転させる。これによって、研磨面と被研磨面とが摺動的に相対移動され、被研磨面が研磨される。
【0003】
代表的なCMP装置は、研磨テーブルあるいは研磨パッドは研磨される基板よりも大きく、基板はトップリングによって被研磨面を下向きに保持されて研磨されるものである。研磨後の基板は、ポリビニルアルコール(PVA)などのスポンジ材を回転させながら基板に接触させることにより洗浄され、さらに乾燥される。
【0004】
研磨後の基板に対して基板よりも小径の接触部材を基板に押し付けて、基板と接触部材を相対運動させる仕上げユニットが知られている(たとえば、特許文献1)。このような仕上げユニットは、メインの研磨部とは別にCMP装置内に設けられ、メイン研磨後の基板をわずかに追加研磨したり、洗浄したりすることができる。仕上げ処理ユニットにおいて、接触部材を高い圧力で接触させて洗浄効果を高めたり研磨速度を高めたりするには、基板の裏面全体に接触するテーブルで基板を保持する必要がある。一例として、テーブルの支持面に、真空源に接続された流体通路に連通する複数の開口部が形成されており、基板は、これら開口部を通してテーブルに真空吸着される。また、基板は、例えば弾性を有する発泡ポリウレタンから形成される、バッキング材を介してテーブルに吸着されてもよい。この場合、バッキング材における、テーブルの開口部に対応する位置に貫通孔が設けられる。
【0005】
基板をテーブルに配置する際または基板をテーブルから取り除く際に、テーブルの外周に沿って配置される複数の伸縮可能なリフトピンを使用することがある(たとえば、特許文献2)。具体的には、リフトピンが、テーブルの支持面より上方の位置で、搬送ロボットにより搬送される基板の下面を支持して基板を受け取る。その後、リフトピンはテーブルの支持面より下方の位置まで下降する。リフトピンの下降中、リフトピンがテーブルを通過する際に、基板がテーブルの支持面に配置される。テーブル上での処理が終わった後、リフトピンは、下端位置から上端位置へと上昇させられる。リフトピンの上昇中、リフトピンがテーブルを通過する際に、リフトピンが基板の下面に接触し、下面を支持して基板を持ち上げる。リフトピンが上方の位置に達すると、搬送ロボットが基板を下から掬い上げるようにして持ち上げることにより、リフトピンから搬送ロボットに基板が受け渡される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
テーブルに真空吸着などにより配置された基板をリフトピンを用いてテーブルから引き離す場合、リフトピンを基板の平面に垂直な方向に移動または伸縮させる駆動機構が設けられる。かかる駆動機構として、たとえばリフトピンが固定された保持部材を、空圧式に駆動してリフトピンを移動させることができる(たとえば、特許文献2)。基板をテーブルから離脱させるときに、リフトピンで基板を上昇させる前に、基板の真空吸着を解放する。しかし、基板の真空吸着を解放しても、基板がテーブルの表面から剥がれにくいことがある。また、リフトピンを空圧式に移動させる場合、リフトピンの移動速度が大きいために、テーブルに吸い付いた基板をリフトピンで持ち上げるときに一時的に基板に大きな力が加わり、基板が反ったり、振動したりして基板にダメージを与えることがあり得る。また、この場合、基板がテーブルから離れるときに大きな音が発生する。
【0008】
本開示による基板処理装置および基板を基板処理装置のテーブルから離脱させる方法は、これらの問題の少なくとも一部を緩和または解決する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
[形態1]形態1によれば、基板処理装置が提供され、かかる基板処理装置は、基板を保持するためのテーブルと、前記テーブルの周囲に配置され、基板を前記テーブルに配置および前記テーブルから離脱させるための、前記テーブルの表面に垂直な方向に移動可能な複数のリフトピンと、前記リフトピンを前記テーブルの表面に垂直な方向に移動させるためのモータを有する駆動機構と、前記駆動機構を制御するための制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記リフトピンを第1速度および前記第1速度とは異なる第2速度で移動可能に構成される。
【0010】
[形態2]形態2によれば、形態1に記載の基板処理装置であって、前記テーブルは、
表面に画定される開口部と、前記開口部に連通する流体通路と、を有する。
【0011】
[形態3]形態3によれば、形態2に記載の基板処理装置であって、前記流体通路は、純水源、空気源、窒素ガス源、薬液源、および真空源の少なくともいずれか1つの連結可能に構成される。
【0012】
[形態4]形態4によれば、形態1または形態2に記載の基板処理装置であって、前記リフトピンを保持するための保持部材を有し、前記保持部材は前記駆動機構に連結されており、前記保持部材が移動することで前記リフトピンが移動するように構成される。
【0013】
[形態5]形態5によれば、形態4に記載の基板処理装置であって、前記保持部材は開口部を有し、前記テーブルは前記保持部材の開口部の内側に配置される。
【0014】
[形態6]形態6によれば、形態1から形態5のいずれか1つの形態による基板処理装置であって、前記テーブルの表面は鉛直上方を向くように配置されている。
【0015】
[形態7]形態7によれば、形態1から形態6のいずれか1つの形態による基板処理装置であって、前記テーブルに保持された基板の表面に液体を供給するための液体供給機構を有する。
【0016】
[形態8]形態8によれば、テーブルに保持された基板を前記テーブルから離脱させる方法が提供され、かかる方法は、複数のリフトピンを前記基板に向かって第1位置まで第1速度で移動させるステップを有し、前記第1位置は、前記複数のリフトピンが前記基板に接触する位置、または前記複数のリフトピンが前記基板に接触する直前の位置であり、前記複数のリフトピンを前記第1位置から第2速度で第2位置まで移動させるステップ有
し、前記第2位置は、前記基板が前記テーブルから離れた位置であり、前記第2速度は、前記第1速度よりも遅い。
【0017】
[形態9]形態9によれば、形態8に記載の方法であって、前記複数のリフトピンを前記第2位置から第3速度で第3位置まで移動させるステップを有し、前記第3速度は前記第2速度よりも速い。
【0018】
[形態10]形態10によれば、形態8に記載の方法であって、前記第2位置において、前記テーブル側から前記基板に向かって液体を供給するステップを有する。
【0019】
[形態11]形態11によれば、形態9に記載の方法であって、前記第3位置において、前記テーブル側から前記基板に向かって液体を供給するステップを有する。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に、本発明に係る基板処理装置および基板を基板処理装置のテーブルから離脱させる方法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。
【0022】
図1は、基板処理装置100における、基板WFが配置されたテーブル200及びその周辺部を示す概略図である。
図1に示す基板処理装置100は、半導体ウェハなどの基板の研磨処理を行うCMP装置の一部またはCMP装置内の1ユニットとして構成すること
ができる。一例として、基板処理装置100は、研磨ユニット、洗浄ユニット、基板の搬送機構、を含む基板処理システムに組み込むことができ、基板処理装置100は、基板処理システム内でのメイン研磨の後に仕上げ処理に用いることができる。
【0023】
テーブル200は、基板WFを支持するための支持面202を有する。支持面202は、基板WFを吸着するのに使用することのできる流体通路210の開口部204を有する。流体通路210は、真空源502に接続され、基板WFを支持面202に真空吸着させることができる。基板WFは、
図1に示されるように、バッキング材250を介してテーブル200に吸着させるようにしてもよい。バッキング材250は、たとえば弾性を有する発泡ポリウレタンから形成することができる。あるいは、バッキング材250はシリコンゴムであっても良い。バッキング材250は、テーブル200と基板WFとの間の緩衝材として、基板WFに傷がつくことを防いだり、テーブル200の表面の凹凸の研磨処理への影響を緩和したりすることができる。バッキング材250は、粘着テープによりテーブル200の表面に取り付けることができる。バッキング材250は公知のものを利用することができ、テーブル200の開口部204に対応する位置に貫通孔252が設けられているものを使用することができる。
【0024】
なお、本明細書において、基板WFがバッキング材250を介してテーブル200に取り付けられる場合は、バッキング材250が取り付けられた状態におけるバッキング材250の表面が基板WFを支持する「支持面」となり、バッキング材250を介さずにテーブル200に直接的に基板WFが吸着される場合、テーブル200の表面が基板WFを支持する「支持面」となる。以下、単に「支持面202」または「テーブル200の支持面202」という場合、この両者の場合を含むものとする。
【0025】
さらに、テーブル200は、テーブル200上の搬送機構として、図示しない搬送ロボットにより搬送される基板WFを受け取り、テーブル200に基板WFを配置するためのリフトピン48を有する。リフトピン48は、テーブル200の外周に沿って複数配置されている。リフトピン48はテーブル200の支持面に垂直な方向に移動可能である。リフトピン48は、リフトピン48が支持面202より高い位置に突出した状態で基板WFの外周部を支持して受け取り、その後、リフトピン48が支持面より低い位置に後退して基板WFをテーブル200の支持面202に載置する。テーブル200上で基板WFの処理が終わった後、リフトピン48が高い位置に移動して基板WFの外周部を支持して持ち上げ、搬送ロボットが基板WFを下から掬い上げるようになっている。本実施形態では、リフトピン48の移動時、リフトピン48は、後述するように、様々な位置において様々な速度で移動することができる。
【0026】
また、テーブル200は、図示していない駆動機構によって回転軸2Aの周りに回転できるようになっている。
【0027】
上記したように、テーブル200は、基板WFを支持面202に真空吸着させるための負圧が導入される流体通路210を備えている。この流体通路210は、さらに、基板WFを脱着させるために使用する窒素源504、テーブル200の支持面202を洗浄するときに任意選択で利用することができる純水供給源506および薬液供給源508に接続することができる。基板WFをテーブル200から脱着させる際にも、純水供給源506から純水を供給することができ、純水と窒素の混合物を供給してもよい。テーブル200の流体通路210に負圧、純水、薬液、および窒素ガスを供給する配管にはそれぞれ開閉弁512、514、516、518が設けられる。制御装置900を用いて開閉弁512、514、516、518の開閉を制御することにより、任意のタイミングでテーブル200の流体通路210を通じて支持面202に負圧、純水、薬液、および窒素ガスを供給することができる。流体通路210内の圧力を測定するための圧力センサ520を、
図1
に示すように配管に設けることができる。なお、制御装置900は、基板処理装置100の各種の駆動機構およびセンサ等に接続されており、制御装置900は、基板処理装置100の動作を制御することができる。制御装置900は、記憶装置、CPU、入出力機構など備える一般的なコンピュータに所定のプログラムをインストールすることで構成することができる。
【0028】
一実施形態において、基板処理装置100は、テーブル200の支持面202および支持面202上に支持された基板WFに液体を供給するための、液体供給ノズル300を備えることができる。液体供給ノズル300は、上述の純水供給源506や薬液供給源508などに接続できるように構成することができ、あるいは、別の液体源に接続できるように構成してもよい。液体供給ノズル300から液体を供給することで、基板WFおよびテーブル200の支持面202の洗浄を行うことができる。
【0029】
図2は、
図1に示される複数のリフトピン48の基板WFに対する配置を示す上面図である。
図2において、基板WFは、テーブル200の支持面202に配置されている。
図2に示されるように、本実施形態では複数(図示の例では4つ)のリフトピン48が、基板WFの外周に沿って等間隔に配置されている。リフトピン48は、基板WFの外周端面を案内可能な基板案内面48−1を含む先端部と、基板案内面48−1からリフトピン48の径方向外側に延びて基板WFの下面に当接可能な基板保持面48−2を含む基端部と、を備えている(
図4等参照)。基板案内面48−1は、テーパ部48−1a(
図4等参照)を含む、実質的に円筒状の外周面である。リフトピン48は、基板WFの帯電を防止するように、例えば、炭素繊維強化PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂で形成することができる。
【0030】
図3は、テーブル200の支持面202を示す上面図である。
図3に示されるように、支持面202には、複数の開口部204(バッキング材250が使用されている場合には、開口部204に連通する貫通孔252)が形成されている。これら複数の開口部204は、
図1に示される流体通路210に連通しており、基板WFの処理中は、流体通路210を介して基板WFと支持面202との間に負圧が導入されるように構成されている。
【0031】
また、テーブル200の外周部には、リフトピン48に対応する位置に複数の円弧状の切欠き部254が形成されている。バッキング材250が使用される場合には、バッキング材250における、テーブル200の切欠き部254に対応する位置に同様の切欠き部が形成される。各切欠き部254は、少なくとも、リフトピン48の基板保持面48−2の一部を受け入れることができ、これにより、リフトピン48がテーブル200に対して昇降することが許容される。尚、切欠き部254の形状は特に限られず、任意の形状とすることができる。
【0032】
尚、本実施形態では、基板WFの半径とテーブル200の半径とは実質的に等しく設定されている。従って、切欠き部254には、基板保持面48−2のみが受け入れられる。しかし、基板WFの半径及び切欠き部254とリフトピン48の寸法によっては、切欠き部254は、リフトピン48の基板保持面48−2だけでなく、基板案内面48−1も受け入れることができる。
【0033】
本実施形態では、複数のリフトピン48は、基板の処理中のテーブル200の回転を妨げないように各リフトピン48が全体にテーブル200の切欠き部254の外側に配置される処理位置、基板WFの脱着を開始する脱着開始位置、基板WFの脱着を完了する脱着完了位置、基板WFの裏面を洗浄する洗浄位置、および基板WFを搬送ロボットに受け渡す受渡位置、の間で段階的に移動可能である。また、これらのリフトピン48がこれらの位置を移動するときに移動速度は異なるものとすることができる。
図4A〜
図4Eは、図
2のB−B線に沿った概略断面図であり、それぞれ、リフトピン48の処理位置(
図4A)、脱着開始位置(
図4B)、脱着完了位置(
図4C)、洗浄位置(
図4D)、および受渡位置(
図4E)を示している。
【0034】
図4Aに示す処理位置では、切欠き部254内にリフトピン48の部分は存在しない。そのため、基板WFの処理中にテーブル200の回転がリフトピン48により妨げられることはない。処理位置においては、テーブル200の流体通路210は、真空源502に接続されており、基板WFはテーブル200の支持面202に真空吸着されている。
【0035】
図4Bに示す脱着開始位置では、リフトピン48の基板案内面48−1は、テーブル200の支持面202より上方の位置まで延びており、リフトピン48の基板保持面48−2が切欠き部254内に位置し、基板WFにわずかに接触または接触する直前である。着脱開始位置において、テーブル200の流体通路210は純水供給源506および/または窒素源504に接続されて、テーブル200の開口部204から基板WFに向かって純水および/窒素を供給することで、基板WFを支持面202から脱着させることができる。
【0036】
図4Cに示す脱着完了位置は、リフトピン48により基板WFを持ち上げ、基板WFがテーブル200の支持面202から完全に離れた位置である。脱着完了位置は、基板WFがテーブル200の支持面202から数mm程度、たとえば7mm〜10mm程度離れた位置とすることができる。後述するように、脱着開始位置から脱着完了位置まではリフトピン48の移動速度は他の位置への移動速度よりも小さくなるようにする。リフトピン48を小さな速度で移動させて基板WFをゆっくり支持面202から引き離すことで、基板WFに反りやダメージを与えることを防止することができる。
【0037】
図4Dに示す洗浄位置は、基板WFの裏面を洗浄するときの位置である。洗浄位置において、テーブル200の流体通路210に薬液や純水などを供給して、開口部204を介して基板WFの裏面に薬液や純水などを供給して基板WFの裏面を洗浄することができる。なお、洗浄位置は、離脱完了位置と同一の位置でもよい。また、基板WFの裏面の洗浄が必要なければ洗浄位置は設けなくてもよい。
【0038】
図4Eに示す受渡位置は、基板WFを搬送ロボットに受け渡す位置である。また、搬送ロボットから基板を受け取るときも、リフトピン48は受渡位置で基板WFを受け取る。リフトピン48は、基板WFがテーブル200から取り外されるとき、及び、基板WFがテーブル200に配置されるときのそれぞれにおいて、一定時間の間、
図4Eに示す受渡位置に保持される。
【0039】
一実施形態による基板処理装置は、リフトピン48を移動させるための駆動機構400を備える。
図5は、駆動機構400を概略的に示す斜視図である。
図5に示されるように、駆動機構400は、リング状の保持部材402を備える。リング状の保持部材402の内側の空間には、テーブル200が配置される。また、テーブル200は、ベースプレート600の上に配置される。ただし、図示の明瞭化のために
図5にはテーブル200は図示されていない。保持部材402にはリフトピン48を固定するための固定部材404が設けられている。リフトピン48は、固定部材404の内部にネジ止め当により固定されている。上述したように、テーブル200の切欠き部254の位置にリフトピン48が配置される。
【0040】
保持部材402は、ボールネジ406に連結されている。ボールネジ406は、ベースプレート600に形成された開口部を通って下方向に延びている。ベースプレート600の下方には、ボールネジ406を駆動するためのモータ408および駆動ベルト410が
配置されている。
図5に示される実施形態による駆動機構400においては、ボールネジ406を駆動することで、保持部材402をテーブル200の支持面202に垂直な方向に移動させることで、リフトピン48をテーブル200の支持面202に垂直な方向に移動させることができる。また、本実施形態においては、駆動機構400としてモータおよびボールネジ406を使用しているので、モータ408の回転速度を調整することで、所望の速度でリフトピン48を移動させることができる。
【0041】
図6は、
図5に示される駆動機構400の側面図である。
図6は、リフトピン48が処理位置にある状態を示している。
図6において、テーブル200およびベースプレート600は二点鎖線で示されている。
図7は、
図5に示される駆動機構400の側面図であり、リフトピン48が脱着開始位置にある状態を示している。
図8は、
図5に示される駆動機構400の側面図であり、リフトピン48が受渡位置にある状態を示している。
【0042】
図9は、一実施形態による、テーブルに保持された基板を前記テーブルから離脱させる方法を示すフローチャートである。本方法は、上述の実施形態による基板処理装置100を使用して行うことができる。
図9のフローチャートは、基板WFが基板処理装置100により研磨等の処理が完了したところから開始している。基板WFに対して研磨等の処理が行われているときは、リフトピン48は処理位置(
図4A、
図6)にある。基板WFの処理が終了するとき、基板WFをテーブル200から離脱させるために、リフトピン48は、処理位置から脱着開始位置へ第1速度で移動させる。リフトピン48の移動は、上述のようなモータ408およびボールネジ406を使用した駆動機構により行うことができる。第1速度は任意であるが、基板処理装置の全体の処理速度の観点からは速やかに移動させることが好ましい。速度はモータ408の回転速度により調整可能である。上述のように、脱着開始位置では、テーブル200の開口部204から基板WFに向かって純水および/窒素を供給することで、基板WFを支持面202から脱着させる。
【0043】
次に、リフトピン48を脱着開始位置から、脱着完了位置へ第2速度で移動させる。第2速度は遅い速度とすることが好ましい。リフトピン48により基板WFをテーブル200からゆっくり脱着させることで、基板WFに大きな力が与えられることを防止し、基板WFにダメージを与えることを防止することができる。たとえば、第2速度は第1速度よりも小さくすることができる。リフトピン48の移動は、上述のようなモータ408およびボールネジ406を使用した駆動機構により行うことができ、この場合、速度はモータ408の回転速度により調整可能である。
【0044】
リフトピン48をゆっくり脱着完了位置まで移動させて基板WFの脱着を行ったら、リフトピン48を洗浄位置へ移動させる。洗浄位置は脱着完了位置から数mmほどテーブル200から離れた位置とすることができる。あるいは、洗浄位置は脱着完了位置と同じ位置でもよい。その場合、脱着完了位置から洗浄位置へのリフトピン48の移動は不要になる。リフトピン48を洗浄位置への移動させるときの速度は任意であるが、速やかに行うことが望ましい。洗浄位置では、リフトピン48に載っている基板WFの裏面(テーブル200側の面)の洗浄を行う。基板WFの裏面の洗浄は、たとえば、
図1に示される基板処理装置100においては、流体通路210に純水および/または薬液を供給して、テーブル200の開口部204から純水および/または薬液を基板WFの裏面に供給することで行うことができる。なお、基板WFの裏面を洗浄しているときに、液体供給ノズル300からも純水および/または薬液を基板WFの表面に供給してもよい。これは、基板WFの裏面から供給された純水および/または薬液により汚れや基板WFの処理時に使用した処理液が基板WFの表面に回り込むことを防止するためである。基板WFの裏面の洗浄が必要なければ、基板WFの裏面の洗浄は行わなくてもよい。
【0045】
最後にリフトピン48を洗浄位置から受渡位置へ移動させる。リフトピン48を受渡位
置への移動させるときの速度は任意であるが、速やかに行うことが望ましい。受渡位置では、図示しない搬送ロボットがリフトピン48に乗せられた基板WFを受け取る。搬送ロボットはその後、基板WFを他の場所へ運ぶ。
【0046】
図10は、一実施形態による基板処理装置100を示す側面図である。
図10においては、テーブル200およびリフトピン48の構造のみを示しており、その他の構造は省略しているが、その他の構造は
図1に示される実施形態と同様の構造あるいはそれ以外の構造とすることができる。
図10に示される実施形態による基板処理装置100は、テーブル200の支持面202の法線が水平方向を向いている。換言すれば、テーブル200の支持面202は鉛直方向に平行である。
図10に示されるリフトピン48は、凹部48−3を備える。
図10の基板処理装置100において、複数のリフトピン48のそれぞれの凹部48−3により、基板WFを支持するように構成される。
図10のリフトピン48は、既述のリフトピン48と同様に、テーブル200の支持面202に垂直な方向(
図10中の矢印参照)に移動させることができる。さらに、
図10に示される各リフトピン48は、互いに離れる方向(
図10中の矢印参照)に、すなわち、テーブル200の支持面202に平行な方向に移動可能である。これは、基板WFをリフトピン48の凹部48−3に保持し、また解放するためである。
【0047】
図11は、一実施形態による基板処理装置100を示す側面図である。
図11においては、テーブル200およびリフトピン48の構造のみを示しており、その他の構造は省略しているが、その他の構造は
図1に示される実施形態と同様の構造あるいはそれ以外の構造とすることができる。
図11に示される実施形態による基板処理装置100は、テーブル200の支持面202が鉛直下方を向いている。
図11に示されるリフトピン48は、配置される向きが異なるだけで、
図10に示されるリフトピン48と同一の構造とすることができる。
【0048】
図10および
図11の実施形態の他に、同様の構造を備え、テーブル200の支持面202が任意の方向を向くように基板処理装置100を構成してもよい。
【0049】
以上、いくつかの例に基づいて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、その均等物が含まれることはもちろんである。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。