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特許7592434ワークピース支持装置およびワークピース支持方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-22
(45)【発行日】2024-12-02
(54)【発明の名称】ワークピース支持装置およびワークピース支持方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/683 20060101AFI20241125BHJP
   H01L 21/304 20060101ALI20241125BHJP
   B24B 41/06 20120101ALI20241125BHJP
   B23Q 3/08 20060101ALI20241125BHJP
【FI】
H01L21/68 P
H01L21/304 621B
H01L21/304 622H
B24B41/06 L
B23Q3/08 Z
【請求項の数】 16
(21)【出願番号】P 2020144540
(22)【出願日】2020-08-28
(65)【公開番号】P2022039487
(43)【公開日】2022-03-10
【審査請求日】2023-08-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(74)【代理人】
【識別番号】100174089
【弁理士】
【氏名又は名称】郷戸 学
(74)【代理人】
【識別番号】100186749
【弁理士】
【氏名又は名称】金沢 充博
(72)【発明者】
【氏名】柏木 誠
(72)【発明者】
【氏名】伊沢 真於
【審査官】湯川 洋介
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2013/0048607(US,A1)
【文献】特開2009-277870(JP,A)
【文献】実開昭63-043428(JP,U)
【文献】特開2019-077003(JP,A)
【文献】特開2015-126174(JP,A)
【文献】特開2014-003237(JP,A)
【文献】特開昭63-084026(JP,A)
【文献】特開2003-203891(JP,A)
【文献】特開2020-161636(JP,A)
【文献】特開2018-111146(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2019/0311938(US,A1)
【文献】韓国登録特許第10-0820190(KR,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/683
H01L 21/304
B24B 41/06
B23Q 3/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
気体を噴射することで吸引力を発生させるベルヌーイチャックと、
前記ベルヌーイチャックを囲むように配置され、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出する液体吐出部材を備え
前記液体吐出部材は、前記ベルヌーイチャックの周囲に配列された複数の液体吐出口を有し、
前記ベルヌーイチャックは、該ベルヌーイチャックの半径方向外側を向いた複数の気体噴出口を備えており、前記複数の気体噴出口は、放射状に気体を噴射するように配置され、
前記複数の液体吐出口は、前記液体吐出部材の上から見たときに、前記ベルヌーイチャックの中心から前記複数の気体噴出口を通って延びる複数の直線上に位置している、ワークピース支持装置。
【請求項2】
前記複数の気体噴出口の数は、前記複数の液体吐出口の数より多い、請求項に記載のワークピース支持装置。
【請求項3】
気体を噴射することで吸引力を発生させるベルヌーイチャックと、
前記ベルヌーイチャックを囲むように配置され、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出する液体吐出部材を備え、
前記液体吐出部材は、前記ベルヌーイチャックを囲む側壁と、前記側壁に接続された底部と、前記ベルヌーイチャックの外面を向いた液体吐出口を備えており、前記液体吐出口は、液体を放出すると、前記ベルヌーイチャックの外壁と前記液体吐出部材の前記側壁との間に形成された隙間から前記液体がワークピースの表面に沿って外側に流れるように配置されている、ワークピース支持装置。
【請求項4】
前記隙間は環状である、請求項3に記載のワークピース支持装置。
【請求項5】
前記液体吐出口は、前記底部に位置している、請求項に記載のワークピース支持装置。
【請求項6】
前記液体吐出口は、前記側壁の内面に位置している、請求項に記載のワークピース支持装置。
【請求項7】
前記ベルヌーイチャックは、前記気体を噴出する気体噴出口を備えており、
前記気体噴出口は、前記ベルヌーイチャックの上から見たときに、前記ベルヌーイチャックの半径方向に対して傾いた方向を向いており、気体の旋回流を形成するように配置されている、請求項3乃至6のいずれか一項に記載のワークピース支持装置。
【請求項8】
ワークピースを処理するための処理ヘッドと、
前記ワークピースを支持するための、請求項1または3に記載のワークピース支持装置を備えている、ワークピース処理装置。
【請求項9】
前記処理ヘッドは、研磨具を前記ワークピースに接触させて前記ワークピースを研磨する研磨ヘッドであり、
前記ワークピース支持装置は、複数のワークピース支持装置であり、
前記複数のワークピース支持装置は、前記研磨具に沿って配列されている、請求項に記載のワークピース処理装置。
【請求項10】
ワークピースを支持するための、請求項1または3に記載のワークピース支持装置と、
前記ワークピース支持装置を移動させる移動装置を備えている、ワークピース搬送装置。
【請求項11】
ベルヌーイチャックから気体を噴射することで発生する吸引力でワークピースを吸引しながら、前記気体の流れによって前記ワークピースを支持し、
前記ベルヌーイチャックを囲む液体吐出部材から、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出し、
前記液体は、前記ベルヌーイチャックの周囲に配列された複数の液体吐出口から前記ワークピースの表面に沿って外側に流れ、
前記気体は、前記ベルヌーイチャックに設けられた複数の気体噴出口から外側に向かって放射状に噴射され、
前記複数の液体吐出口は、前記液体吐出部材の上から見たときに、前記ベルヌーイチャックの中心から前記複数の気体噴出口を通って延びる複数の直線上に位置している、ワークピース支持方法。
【請求項12】
前記複数の気体噴出口の数は、前記複数の液体吐出口の数より多い、請求項11に記載のワークピース支持方法。
【請求項13】
ベルヌーイチャックから気体を噴射することで発生する吸引力でワークピースを吸引しながら、前記気体の流れによって前記ワークピースを支持し、
前記ベルヌーイチャックを囲む液体吐出部材から、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出し、
前記液体は、前記ベルヌーイチャックの外壁と前記液体吐出部材の側壁との間に形成された隙間から前記ワークピースの表面に沿って外側に流れる、ワークピース支持方法。
【請求項14】
前記隙間は環状である、請求項13に記載のワークピース支持方法。
【請求項15】
前記気体は、前記ベルヌーイチャックの気体噴出口から噴射されて旋回流を形成する、請求項13に記載のワークピース支持方法。
【請求項16】
請求項11または13に記載のワークピース支持方法で前記ワークピースを支持するとともに、前記液体吐出部材から、前記ベルヌーイチャックの周囲で前記液体を放出し、
前記液体を前記ワークピースの処理点に供給しながら、前記ワークピースの前記処理点を処理ヘッドで処理する、ワークピース処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークピース支持装置およびワークピース支持方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、メモリー回路、ロジック回路、イメージセンサ(例えばCMOSセンサー)などのデバイスは、より高集積化されつつある。これらのデバイスを形成する工程においては、微粒子や塵埃などの異物がデバイスに付着することがある。デバイスに付着した異物は、配線間の短絡や回路の不具合を引き起こしてしまう。したがって、デバイスの信頼性を向上させるために、デバイスが形成されたウェーハを洗浄して、ウェーハ上の異物を除去することが必要とされる。
【0003】
ウェーハの裏面(非デバイス面)にも、上述したような微粒子や粉塵などの異物が付着することがある。このような異物がウェーハの裏面に付着すると、ウェーハが露光装置のステージ基準面から離間したりウェーハ表面がステージ基準面に対して傾き、結果として、パターニングのずれや焦点距離のずれが生じることとなる。このような問題を防止するために、ウェーハの裏面に付着した異物を除去することが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2018-111146号公報
【文献】特開2019-77003号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、ウェーハ等のワークピースを支持する機構として、ベルヌーイチャックが用いられている。ベルヌーイチャックは、流体を噴出することで、ベルヌーイの定理を利用して吸引力を発生させるチャックであり、流体を介してワークピースを非接触状態で支持する。しかしながら、通常は流体として圧縮空気を使用するため、ベルヌーイチャックで支持しているワークピースの表面が乾燥し、空気中の異物や研磨処理によって発生した研磨屑等の異物が付着する原因となる。
【0006】
ワークピースの表面乾燥を防ぐために、圧縮空気に代えて純水をベルヌーイチャックに供給することも考えられる。しかしながら、ベルヌーイチャックによる吸着力は、圧縮空気を供給したときと比較して弱くなるという問題があった。
【0007】
本発明は、ベルヌーイチャックを用いてワークピースを支持する際に、吸着力を維持しながら、ワークピースの表面の乾燥を防ぐことができるワークピース支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一態様では、気体を噴射することで吸引力を発生させるベルヌーイチャックと、前記ベルヌーイチャックを囲むように配置され、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出する液体吐出部材を備え、前記液体吐出部材は、前記ベルヌーイチャックの周囲に配列された複数の液体吐出口を有し、前記ベルヌーイチャックは、該ベルヌーイチャックの半径方向外側を向いた複数の気体噴出口を備えており、前記複数の気体噴出口は、放射状に気体を噴射するように配置され、前記複数の液体吐出口は、前記液体吐出部材の上から見たときに、前記ベルヌーイチャックの中心から前記複数の気体噴出口を通って延びる複数の直線上に位置している、ワークピース支持装置が提供される
態様では、前記複数の気体噴出口の数は、前記複数の液体吐出口の数より多い。
【0009】
一態様では、気体を噴射することで吸引力を発生させるベルヌーイチャックと、前記ベルヌーイチャックを囲むように配置され、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出する液体吐出部材を備え、前記液体吐出部材は、前記ベルヌーイチャックを囲む側壁と、前記側壁に接続された底部と、前記ベルヌーイチャックの外面を向いた液体吐出口を備えており、前記液体吐出口は、液体を放出すると、前記ベルヌーイチャックの外壁と前記液体吐出部材の前記側壁との間に形成された隙間から前記液体がワークピースの表面に沿って外側に流れるように配置されている、ワークピース支持装置が提供される
一態様では、前記隙間は環状である。
一態様では、前記液体吐出口は、前記底部に位置している。
一態様では、前記液体吐出口は、前記側壁の内面に位置している。
一態様では、前記ベルヌーイチャックは、前記気体を噴出する気体噴出口を備えており、前記気体噴出口は、前記ベルヌーイチャックの上から見たときに、前記ベルヌーイチャックの半径方向に対して傾いた方向を向いており、気体の旋回流を形成するように配置されている。
【0010】
一態様では、ワークピースを処理するための処理ヘッドと、前記ワークピースを支持するための、上記ワークピース支持装置を備えている、ワークピース処理装置が提供される。
一態様では、前記処理ヘッドは、研磨具を前記ワークピースに接触させて前記ワークピースを研磨する研磨ヘッドであり、前記ワークピース支持装置は、複数のワークピース支持装置であり、前記複数のワークピース支持装置は、前記研磨具に沿って配列されている。
一態様では、ワークピースを支持するための、上記ワークピース支持装置と、前記ワークピース支持装置を移動させる移動装置を備えている、ワークピース搬送装置が提供される。
【0011】
一態様では、ベルヌーイチャックから気体を噴射することで発生する吸引力でワークピースを吸引しながら、前記気体の流れによって前記ワークピースを支持し、前記ベルヌーイチャックを囲む液体吐出部材から、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出し、前記液体は、前記ベルヌーイチャックの周囲に配列された複数の液体吐出口から前記ワークピースの表面に沿って外側に流れ、前記気体は、前記ベルヌーイチャックに設けられた複数の気体噴出口から外側に向かって放射状に噴射され、前記複数の液体吐出口は、前記液体吐出部材の上から見たときに、前記ベルヌーイチャックの中心から前記複数の気体噴出口を通って延びる複数の直線上に位置している、ワークピース支持方法が提供される
態様では、前記複数の気体噴出口の数は、前記複数の液体吐出口の数より多い。
一態様では、ベルヌーイチャックから気体を噴射することで発生する吸引力でワークピースを吸引しながら、前記気体の流れによって前記ワークピースを支持し、
前記ベルヌーイチャックを囲む液体吐出部材から、前記ベルヌーイチャックの周囲で液体を放出し、前記液体は、前記ベルヌーイチャックの外壁と前記液体吐出部材の側壁との間に形成された隙間から前記ワークピースの表面に沿って外側に流れる、ワークピース支持方法が提供される
一態様では、前記隙間は環状である。
一態様では、前記気体は、前記ベルヌーイチャックの気体噴出口から噴射されて旋回流を形成する。
【0012】
一態様では、上記ワークピース支持方法で前記ワークピースを支持するとともに、前記液体吐出部材から、前記ベルヌーイチャックの周囲で前記液体を放出し、前記液体を前記ワークピースの処理点に供給しながら、前記ワークピースの前記処理点を処理ヘッドで処理する、ワークピース処理方法が提供される。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ベルヌーイチャックによるワークピースの吸着力を維持しながら、ワークピースの表面に液体を供給して、ワークピースの乾燥を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】研磨装置の一実施形態を示す模式図である。
図2】ワークピース保持部によってウェーハを支持する様子を示す平面図である。
図3図3(a)は、ワークピース支持装置の一実施形態を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)のA-A線断面図である。
図4図3(a)および図3(b)に示すワークピース支持装置がウェーハの下面を支持している様子を示す模式図である。
図5図5(a)は、ワークピース支持装置の他の実施形態を示す平面図であり、図5(b)は、図5(a)のB-B線断面図である。
図6図6(a)は、ワークピース支持装置のさらに他の実施形態を示す平面図であり、図6(b)は、図6(a)のC-C線断面図である。
図7図7(a)は、ワークピース支持装置のさらに他の実施形態を示す平面図であり、図7(b)は、図7(a)のD-D線断面図である。
図8図8(a)は、ワークピース支持装置のさらに他の実施形態を示す平面図であり、図8(b)は、図8(a)のE-E線断面図である。
図9】ワークピース搬送装置の一実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、研磨装置1の一実施形態を示す模式図である。図1に示す研磨装置1は、ワークピースの一例であるウェーハWを保持し、その軸心を中心として回転させるワークピース保持部10と、研磨具としての研磨テープ3をワークピース保持部10に保持されたウェーハWの第1の面2aに接触させてウェーハWの第1の面2aを研磨する研磨ヘッド20と、研磨テープ3を研磨ヘッド20に供給する研磨テープ供給機構30を備えている。研磨ヘッド20は、ウェーハWの表面を処理する処理ヘッドの一例である。
【0016】
ワークピース保持部10は、ウェーハWの周縁部に接触可能な複数のローラー11と、ウェーハWの第1の面(下面)2aを流体で支持する複数のワークピース支持装置12を備えている。ワークピース保持部10は、それぞれのローラー11の軸心を中心にして回転させるためのローラー回転機構(図示しない)を備えている。ワークピース支持装置12については、詳細を後述する。
【0017】
本実施形態では、ウェーハWの第1の面2aは、デバイスが形成されていない、またはデバイスが形成される予定がないウェーハWの裏面、すなわち非デバイス面である。第1の面2aとは反対側のウェーハWの第2の面2bは、デバイスが形成されている、またはデバイスが形成される予定である面、すなわちデバイス面である。本実施形態では、ウェーハWは、その第1の面2aが下向きの状態で、ワークピース保持部10に水平に支持される。
【0018】
研磨ヘッド20は、ワークピース保持部10に保持されているウェーハWの下側に配置されている。研磨ヘッド20は、研磨テープ3をウェーハWの第1の面2aに対して押し付ける押圧部材21と、押圧部材21を上方に押し上げる加圧機構22を備えている。加圧機構22は、押圧部材21を上方に押し上げ、押圧部材21は研磨テープ3をその裏側からウェーハWの第1の面2aに押し付けることでウェーハWの第1の面2aを研磨する。
【0019】
研磨テープ供給機構30は、研磨テープ3の一端が接続されたテープ巻き出しリール31と、研磨テープ3の他端が接続されたテープ巻き取りリール32と、研磨テープ3をその長手方向に送るテープ送り装置40と、研磨テープ3の進行方向を案内する複数のガイドローラー33を備えている。テープ送り装置40は、テープ送りモータ(図示しない)に連結されたテープ送りローラー41と、研磨テープ3をテープ送りローラー41に押し付けるニップローラー42を備えている。研磨テープ3は、テープ送りローラー41とニップローラー42との間に挟まれている。テープ送りモータがテープ送りローラー41を回転させると、研磨テープ3はその長手方向に進行する。より具体的には、研磨テープ3は、テープ巻き出しリール31から研磨ヘッド20を経由してテープ巻き取りリール32に進行する。複数のガイドローラー33は、ウェーハWの第1の面2aと平行な方向に研磨テープ3が進行するように研磨テープ3をガイドする。
【0020】
テープ巻き出しリール31およびテープ巻き取りリール32は、図示しないモータにそれぞれ連結されている。これらモータはテープ巻き出しリール31およびテープ巻き取りリール32に逆方向に回転するトルクを付与し、これにより研磨テープ3にテンションを付与している。
【0021】
一実施形態では、研磨テープ供給機構30は、上述した構成に限らず、テープ送り装置40を備えることなく、テープ巻き出しリール31と、テープ巻き取りリール32と、複数のガイドローラー33を備えていてもよい。例えば、テープ巻き取りリール32が図示しないモータによって回転されると、研磨テープ3は、テープ巻き出しリール31から研磨ヘッド20を経由してテープ巻き取りリール32に進行するようにしてもよい。複数のガイドローラー33は、ウェーハWの第1の面2aと平行な方向に研磨テープ3が進行するように研磨テープ3をガイドする。テープ巻き出しリール31とテープ巻き取りリール32の位置は、逆に配置されてもよい。
【0022】
研磨装置1の動作は、動作制御部50によって制御される。動作制御部50はワークピース保持部10、研磨ヘッド20、研磨テープ供給機構30に電気的に接続されている。ワークピース保持部10のローラー11、ワークピース支持装置12、研磨ヘッド20、研磨テープ供給機構30の動作は、動作制御部50によって制御される。動作制御部50は、少なくとも1つのコンピュータから構成される。
【0023】
図2は、ワークピース保持部10によってウェーハWを保持する様子を示す平面図である。図2では、ウェーハWの周縁部は、4つのローラー11に保持され、ウェーハWの第1の面2aは6つのワークピース支持装置12によって支持されている。4つのローラー11は、ワークピース保持部10の基準中心点Oの周囲に配列されている。ローラー回転機構(図示しない)は、4つのローラー11を同じ方向に同じ速度で回転させるように構成されている。ウェーハWの第1の面2aの研磨中、ウェーハWの周縁部は、ローラー11によって把持される。ウェーハWは水平に保持され、ローラー11の回転によってウェーハWはその軸心を中心に回転される。ウェーハWの第1の面2aの研磨中、4つのローラー11はそれぞれの軸心を中心に回転するが、ローラー11自体の位置は固定である。本実施形態ではローラー11は4つであるが、ローラーの数は本実施形態に限定されない。5つ以上のローラーが設けられてもよい。一実施形態では、ウェーハWは、水平方向に対して傾くように複数のローラー11によって保持されてもよい。
【0024】
ウェーハWは、さらに複数のワークピース支持装置12によって支持されている。これらワークピース支持装置12は、研磨テープ3および押圧部材21の両側に配列されている押圧部材21に支持された研磨テープ3の一方の側に配置されている3つのワークピース支持装置12は、研磨テープ3に沿って並んでいる。同様に、押圧部材21に支持された研磨テープ3の他方の側に配置されている3つのワークピース支持装置12は、研磨テープ3に沿って並んでいる。6つのワークピース支持装置12は、それぞれ研磨テープ3および押圧部材21から離れているが、近接している本実施形態ではワークピース支持装置12は6つであるが、ワークピース支持装置12の数および位置は本実施形態に限定されない。1つのワークピース支持装置12のみが設けられてもよい。
【0025】
ワークピース支持装置12は、液体吐出部材13とベルヌーイチャック14を備えている。ベルヌーイチャック14は、ウェーハWの第1の面2aを気体の流れにより吸引し、かつ非接触に支持する。本明細書において、ベルヌーイチャック14は、気体を噴出することで、ベルヌーイの定理を利用して吸引力を発生させるチャックと定義される。
【0026】
次に、ワークピース支持装置12の詳細について説明する。図3(a)は、ワークピース支持装置12の一実施形態を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)のA-A線断面図である。ワークピース支持装置12は、液体吐出部材13とベルヌーイチャック14を備えている。液体吐出部材13は、ベルヌーイチャック14を囲むように配置されている。液体吐出部材13は、複数の液体吐出口13aと、複数の液体流路13bと、ベルヌーイチャック14を囲む側壁13cと、側壁13cに接続された底部13dを有する。側壁13cの内径は、ベルヌーイチャック14の外径よりも大きく、ベルヌーイチャック14は液体吐出部材13内に配置されている。
【0027】
液体吐出口13aは、液体吐出部材13の上面に形成された複数の孔であり、これら液体吐出口13aは、液体吐出部材13の上から見たときに、同一円周上に等間隔に位置している。液体吐出口13aは、側壁13cの上面に形成されており、ベルヌーイチャック14を囲むように配置されている。
【0028】
液体流路13bは、液体吐出口13aから側壁13c内を底部13dに向かって下方に延びており、さらに底部13d内を延びて底部13dの中央部分で合流している。液体流路13bは、液体吐出部材13に液体を供給する液体供給ライン15と連通している。液体供給ライン15には、液体供給弁17が取り付けられており、液体供給弁17は動作制御部50と電気的に接続されている。液体供給弁17の動作は、動作制御部50によって制御される。液体供給弁17の例としては、電動弁、電磁弁などのアクチュエータ型駆動弁が挙げられる。
【0029】
ベルヌーイチャック14は、上向きの吸引面14aを有しており、吸引面14aは、ウェーハWの第1の面(下面)2aに対向している。ベルヌーイチャック14は、吸引面14aの周囲に位置する複数の気体噴出口14bと、これら気体噴出口14bに連通する気体流路14cを有している。
【0030】
気体噴出口14bは、ベルヌーイチャック14の吸引面14aから下方に延びる壁面14dに形成されている。これら複数の気体噴出口14bは、半径方向外側を向いている。図3(a)に示すように、気体噴出口14bは、ベルヌーイチャック14の上から見たときに、同一円周上に等間隔に位置している。液体吐出部材13の液体吐出口13aは、液体吐出部材13の上から見たときに、ベルヌーイチャック14の中心Qから気体噴出口14bを通って延びる複数の直線上に位置している。
【0031】
気体流路14cは、気体噴出口14bからベルヌーイチャック14の半径方向内側に延びる複数の分岐流路を有しており、これら分岐流路はベルヌーイチャック14の中央部分で合流する。気体流路14cは、ベルヌーイチャック14に気体(例えば、ドライエア、不活性ガス等)を供給する気体供給ライン16と連通している。気体供給ライン16には、気体供給弁18が取り付けられており、気体供給弁18は動作制御部50に電気的に接続されている。気体供給弁18の動作は、動作制御部50によって制御される。気体供給弁18の例としては、電動弁、電磁弁などのアクチュエータ型駆動弁が挙げられる。
【0032】
動作制御部50が液体供給弁17および気体供給弁18を開くと、液体が液体吐出部材13に、気体がベルヌーイチャック14に供給される。液体吐出部材13に供給された液体は、液体流路13bを通じて複数の液体吐出口13aから液体吐出部材13の外側に向かって放出される。ベルヌーイチャック14に供給された気体は、気体流路14cを通って複数の気体噴出口14bからベルヌーイチャック14の外側に向かって放射状に噴射される。図3(a)および図3(b)において、実線で示した矢印は液体の流れを表し、破線で示した矢印は気体の流れを表している。
【0033】
本実施形態では、6つの液体吐出口13aおよび12個の気体噴出口14bが設けられている。しかしながら、図3(a)および図3(b)で示した液体吐出口13aおよび気体噴出口14bの数および位置は一例であり、特に限定されない。
【0034】
本実施形態の液体吐出部材13は、ベルヌーイチャック14を囲む側壁13cを有しているが、ベルヌーイチャック14の周囲で液体を放出することができるように構成されていれば、液体吐出部材13はこの実施形態に限定されない。例えば、液体吐出部材13は、側壁13cを有さず、代わりに、ベルヌーイチャック14の周囲で液体を放出する複数の液体ノズルを備えてもよい。
【0035】
図4は、図3(a)および図3(b)に示すワークピース支持装置12がウェーハの下面を支持している様子を示す模式図である。ワークピース支持装置12は、ウェーハWの下方に配置されている。動作制御部50が気体供給弁18を開くと、気体は、気体供給ライン16を流れてベルヌーイチャック14に供給され、ベルヌーイチャック14から外側に吐出される。吸引面14aから外側に広がる気体の流れは、吸引面14aの中心部とウェーハWの第1の面2aとの間の空間に負圧を形成する。これにより、ベルヌーイチャック14は、吸引面14aの中心部に吸引力を発生させウェーハWを吸引する。ベルヌーイチャック14の外周部とウェーハWの第1の面2aとの間の空間には気体の流れが形成され、この気体の流れによりウェーハWの第1の面2aが支持される。このように、ベルヌーイチャック14はウェーハWを吸引しながら、ウェーハWを非接触に支持することができる。したがって、ベルヌーイチャック14がウェーハWを支持しながら、ワークピース保持部10のローラー11は、ウェーハWを回転させることができる。
【0036】
研磨テープ3をウェーハWの第1の面2aに押し付けてウェーハWの第1の面2aを研磨するとき、ウェーハWに対して上方向に研磨荷重が加わる。本実施形態では、ベルヌーイチャック14によってウェーハWは下方向の吸引力を受ける。このような下方向の吸引力は、ウェーハWに加えられる上方向の研磨荷重を相殺する。したがって、研磨ヘッド20は、ウェーハWを上方に撓ませることを抑えつつ、ウェーハWの第1の面2aに研磨荷重を加えることができる。さらにウェーハWは、ベルヌーイチャック14の吸引面14aに非接触に吸引されるため、ウェーハWの第1の面2aを清浄に保つことができる。
【0037】
ベルヌーイチャック14はウェーハWの第1の面2aを非接触で吸引しながら、液体は液体吐出部材13から放出される。ベルヌーイチャック14からの気体の外側への流れにより、液体は、ベルヌーイチャック14の周囲からウェーハWの第1の面2aに沿って外側に流れる。ウェーハWは回転しているので、気体の流れに接触していたウェーハWの部分は、直ちに液体に接触し、その部分の乾燥が防止される。さらに、図4に示すように、ワークピース支持装置12を押圧部材21の近傍に配置させることにより、液体吐出部材13から放出された液体をウェーハWの処理点(研磨点)に供給することができる。結果として、研磨処理によって発生した研磨屑を効果的に除去することが可能である。
【0038】
図5(a)は、ワークピース支持装置12の他の実施形態を示す平面図であり、図5(b)は、図5(a)のB-B線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図3(a)および図3(b)を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【0039】
液体吐出部材13は、ベルヌーイチャック14を囲むように配置されている。液体吐出部材13の内径は、ベルヌーイチャック14の外径よりも大きく、液体吐出部材13の側壁13cとベルヌーイチャック14の外壁との間に隙間13eが形成されている。液体吐出部材13内にベルヌーイチャック14を配置したときの液体吐出部材13の上面の高さは、ベルヌーイチャック14の上面の高さよりも低くてもよいし、同じでもよい。
【0040】
液体吐出口13aは、ベルヌーイチャック14の外面を向いている。より具体的には、液体吐出口13aは、ベルヌーイチャック14の底部の外面を向いている。液体吐出部材13の底部13dには、液体吐出部材13の中央部分から半径方向外側に向かって延びる複数の液体流路13bが形成されている。液体流路13bは、液体吐出部材13に液体を供給する液体供給ライン15と連通している。液体吐出口13aは、底部13dの外周に沿った環状である。環状の液体吐出口13aは、底部13dで液体流路13bと連通しており、液体流路13bの半径方向外側に位置している。ただし、液体吐出口13aの形状は、本実施形態に限定されない。例えば、複数の液体流路13bにそれぞれ接続された複数の液体吐出口13aが設けられてもよい。
【0041】
ベルヌーイチャック14の構成は、図3(a)および図3(b)に示す実施形態と同様である。動作制御部50が液体供給弁17および気体供給弁18を開くと、液体が液体吐出部材13に、気体がベルヌーイチャック14に供給される。液体吐出部材13に供給された液体は、液体流路13bを通って液体吐出口13aから放出され、隙間13eを上方に流れる。さらに、液体は、隙間13eから放出され、ウェーハWの第1の面2aに沿って液体吐出部材13の外側に向かって流れる。ベルヌーイチャック14に供給された気体は、気体流路14cを通って複数の気体噴出口14bからベルヌーイチャック14の外側に向かって放射状に噴射される。図5(a)および図5(b)において、実線で示した矢印は液体の流れを表し、破線で示した矢印は気体の流れを表している。図5(a)および図5(b)で示した液体吐出口13aおよび気体噴出口14bの数および位置は一例であり、特に限定されない。
【0042】
図6(a)は、ワークピース支持装置12のさらに他の実施形態を示す平面図であり、図6(b)は、図6(a)のC-C線断面図である。図6(a)および図6(b)に示す実施形態は、液体吐出口13aの位置が図5(a)および図5(b)を参照して説明した実施形態と異なる。すなわち、液体吐出口13aは、側壁13cの内面に位置している。本実施形態の液体吐出口13aも環状であるが、液体吐出口13aの形状は環状に限定されない。例えば、複数の液体吐出口13aがベルヌーイチャック14を囲むように側壁13cの内面に形成されてもよい。図6(a)および図6(b)に示す実施形態の、液体吐出部材13以外の構成および動作は図5(a)および図5(b)を参照して説明した実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0043】
図7(a)は、ワークピース支持装置12のさらに他の実施形態を示す平面図であり、図7(b)は、図7(a)のD-D線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図3を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【0044】
液体吐出部材13の構成は、図(a)および図(b)を参照して説明した実施形態と同様である。ベルヌーイチャック14は、複数の気体噴出口14bと気体流路14cを有している。複数の気体噴出口14bは、ベルヌーイチャック14の側壁14eの内周面に形成されており、側壁14eの内周面に沿って等間隔に配列されている。各気体噴出口14bは、ベルヌーイチャック14の上から見たときに、ベルヌーイチャック14の半径方向に対して傾いた方向を向いている。各気体噴出口14bは気体流路14cに連通している。気体流路14cは、ベルヌーイチャック14に気体を供給する気体供給ライン16と連通している。気体供給ライン16には、気体供給弁18が取り付けられており、気体供給弁18は動作制御部50に電気的に接続されている。気体供給弁18の動作は、動作制御部50によって制御される。
【0045】
動作制御部50が液体供給弁17および気体供給弁18を開くと、液体が液体吐出部材13に、気体がベルヌーイチャック14に供給される。液体吐出部材13に供給された液体は、液体流路13bを通じて複数の液体吐出口13aから液体吐出部材13の外側に向かって放出される。ベルヌーイチャック14に供給された気体は、気体流路14cを通って複数の気体噴出口14bから噴射され、側壁14eの内周面に沿った気体の旋回流を形成する。さらに、旋回流を形成する気体は、ベルヌーイチャック14の外側に流れる。図7(a)および図7(b)において、実線で示した矢印は液体の流れを表し、破線で示した矢印は気体の流れを表している。図7(a)および図7(b)で示した液体吐出口13aおよび気体噴出口14bの数および位置は一例であり、特に限定されない。
【0046】
図8(a)は、ワークピース支持装置12のさらに他の実施形態を示す平面図であり、図8(b)は、図8(a)のE-E線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図5(a)および図5(b)を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、液体吐出部材13の構成は、図5(a)および図5(b)を参照して説明した実施形態と同様であり、ベルヌーイチャック14の構成は、図7(a)および図7(b)を参照して説明した実施形態と同様である。
【0047】
動作制御部50が液体供給弁17および気体供給弁18を開くと、液体が液体吐出部材13に、気体がベルヌーイチャック14に供給される。液体吐出部材13に供給された液体は、液体流路13bを通って液体吐出口13aから放出され、隙間13eを上方に流れる。さらに、液体は、隙間13eから放出され、ウェーハWの第1の面2aに沿って液体吐出部材13の外側に向かって流れる。ベルヌーイチャック14に供給された気体は、気体流路14cを通って複数の気体噴出口14bから噴射され、側壁14eの内周面に沿った気体の旋回流を形成する。さらに、旋回流を形成する気体は、ベルヌーイチャック14の外側に流れる。図8(a)および図8(b)において、実線で示した矢印は液体の流れを表し、破線で示した矢印は気体の流れを表している。図8(a)および図8(b)で示した液体吐出口13aおよび気体噴出口14bの数および位置は一例であり、特に限定されない。液体吐出部材13の構成は、図6(a)および図6(b)を参照して説明した実施形態と同様であってもよい。
【0048】
ベルヌーイチャック14によるウェーハWの吸着力をより効果的に発揮するためには、図3(a)および図3(b)に示すように、液体吐出口13aは、液体吐出部材13の上から見たときに、ベルヌーイチャック14の中心Qから複数の気体噴出口14bを通って延びる複数の直線上に位置しているとよい。このような配置とすると、ベルヌーイチャック14によるウェーハWの吸着力が高まることが、実験により確認されている。
【0049】
上述した実施形態では、ウェーハWを研磨する研磨装置1のワークピース支持装置12が説明されたが、本発明はこれに限定されない。本発明はワークピース処理装置全般に適用可能である。ワークピース処理装置の他の例として、ウェーハなどのワークピースを洗浄する洗浄装置が挙げられる。洗浄装置の処理ヘッドの具体例としては、ロールスポンジ、ペン型スポンジなどの洗浄具が挙げられる。
【0050】
図9は、ワークピース搬送装置60の一実施形態を示す模式図である。本発明は、図9に示すワークピース搬送装置60にも適用可能である。ワークピース搬送装置60は、ハンド62と、移動装置61と、ワークピース支持装置12を備えている。ワークピース支持装置12は、ハンド62に固定されている。ハンド62は、ワークピースの一例であるウェーハWの周縁部を支持しており、さらに図3図5乃至図8を参照して説明した実施形態のいずれかと同様のワークピース支持装置12によって、ウェーハWの一方の面を非接触状態で支持している。ワークピース搬送装置60は、移動装置61によってハンド62およびワークピース支持装置12を移動させることにより、ウェーハWを搬送することができる。
【0051】
上述した実施形態では、ワークピースの一例としてウェーハWが説明されたが、本発明はこれに限定されない。ワークピースの他の例として、角型基板や液晶パネルが挙げられる。
【0052】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【0053】
1 研磨装置
2a 第1の面
2b 第2の面
3 研磨テープ
10 ワークピース保持部
11 ローラー
12 ワークピース支持装置
13 液体吐出部材
13a 液体吐出口
13b 液体流路
13c 側壁
13d 底部
13e 隙間
14 ベルヌーイチャック
14a 吸引面
14b 気体噴出口
14c 気体流路
14d 壁面
14e 側壁
15 液体供給ライン
16 気体供給ライン
17 液体供給弁
18 気体供給弁
20 研磨ヘッド(処理ヘッド)
21 押圧部材
22 加圧機構
30 研磨テープ供給機構
31 テープ巻き出しリール
32 テープ巻き取りリール
33 ガイドローラー
40 テープ送り装置
41 テープ送りローラー
42 ニップローラー
50 動作制御部
60 ワークピース搬送装置
61 移動装置
62 ハンド
W ウェーハ

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9