JP7625015B2

JP7625015B2 - 基板処理装置および基板処理方法

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Publication number: JP7625015B2
Application number: JP2022573931A
Authority: JP
Inventors: 浩平大田; 暢行 ▲高▼田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2025-01-31
Anticipated expiration: 2041-11-09
Also published as: US12569957B2; JPWO2022149346A1; CN116745068A; TW202237337A; CN116745068B; US20240051080A1; KR20230127998A; WO2022149346A1

Description

本願は、基板処理装置および基板処理方法に関する。本願は、２０２１年１月８日出願の日本特許出願番号第２０２１－２１５８号に基づく優先権を主張する。日本特許出願番号第２０２１－２１５８号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に援用される。

半導体加工工程において用いられる基板処理装置の一種にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）装置が存在する。ＣＭＰ装置は、基板の被研磨面が向いている方向によって「フェースアップ式（基板の被研磨面が上向きの方式）」と「フェースダウン式（基板の被研磨面が下向きの方式）」に大別され得る。

特許文献１には、フェースアップ式の研磨装置において、基板よりも小径の研磨パッドを回転させながら基板に接触させることによって基板を研磨することが開示されている。この研磨装置は、研磨パッドを保持するための研磨工具の中央から放射状に循環経路が形成されており、研磨工具の中心に供給された研磨液を研磨工具の外周から基板に供給するように構成されている。また、この研磨装置は、研磨パッドに形成された渦巻き溝によって、研磨工具の外周から基板に供給した研磨液が研磨工具の中心に回収されるように構成されている。

特許第５９１９５９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、基板の被研磨面が傷つくのを抑制し、かつ、研磨レートを向上させることは考慮されていない。

すなわち、研磨工具は回転する部品であるので、研磨工具を介して研磨液を供給するためには、ロータリジョイント（またはロータリジョイントと同等の機能を有する部品：以下では単にロータリジョイントという。）を設ける必要がある。研磨液がロータリジョイント内を通過すると、研磨液に含まれる砥粒によってロータリジョイントの内部の部品が摩耗し、摩耗に起因する粒子が研磨液とともに研磨パッドと基板との間に混入し、基板の被研磨面を傷つけるおそれがある。

一方、研磨工具を介して研磨液を供給しない場合には、研磨パッドの研磨面と基板の被研磨面との間に研磨液を十分に供給するのが難しくなる。この点、特許文献１に記載されているように、渦巻き溝が形成された研磨パッドを用いるとともに研磨工具に循環経路を形成することによって研磨液を循環させることができる。しかし、特許文献１に開示の方法であると、研磨工具を介して研磨液を循環させているため、必ずしも新鮮な研磨液を研磨工具と基板との間に供給することができない。そのため、特許文献１の方法では、基板の被研磨面の中央に新鮮な研磨液を十分に供給できず、研磨レートが低下するおそれがある。また、研磨液を循環させて使用すると、基板の研磨の際に生成された残留物が基板の被研磨面を傷つけるおそれがある。

そこで、本願は、基板の被研磨面が傷つくのを抑制し、かつ、研磨レート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、基板を支持するためのテーブルと、前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、前記パッドホルダの周囲に研磨液を供給するためのノズルと、前記パッドホルダを回転させるためのパッド回転機構と、を含み、前記パッドホルダは、前記研磨パッドを保持する保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、を有する、基板処理装置が開示される。

一実施形態による基板処理装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。一実施形態による基板処理装置の全体構成を概略的に示す平面図である。一実施形態による多軸アームを概略的に示す斜視図である。一実施形態によるパッドホルダを概略的に示す斜視図である。一実施形態によるパッドホルダを概略的に示す断面図である。一実施形態による第２のホルダ本体を概略的に示す平面図である。一実施形態による研磨パッドを概略的に示す平面図である。一実施形態による基板処理方法のフローチャートである。一実施形態によるパッドホルダを概略的に示す断面図である。図９に示されるパッドホルダを上方から見た平面図である。

以下に、本発明に係る基板処理装置および基板処理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。

図１は、一実施形態による基板処理装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。図２は、一実施形態による基板処理装置の全体構成を概略的に示す平面図である。図１および図２に示される基板処理装置１０００は、テーブル１００と、多軸アーム２００と、支持部材３００Ａ，３００Ｂと、ドレッサ５００と、膜厚計測器（終点検出器）６００と、を有する。なお、図１においては、図示の明瞭化のために、多軸アーム２００を省略している。

＜テーブル＞
テーブル１００は、処理対象となる基板ＷＦの被研磨面が鉛直方向の上を向くように基板ＷＦを支持するための部材である。一実施形態において、テーブル１００は、基板ＷＦの被研磨面の反対側の裏面を支持するための支持面１００ａを有し、図示していないモータなどの駆動機構によって回転可能に構成される。支持面１００ａには複数の穴１０２が形成されており、テーブル１００は、穴１０２を介して基板ＷＦを真空吸着することができるように構成される。本実施形態の基板処理装置１０００は、基板ＷＦの被研磨面を上に向けて基板ＷＦを研磨するフェースアップ式の基板処理装置である。

＜多軸アーム＞
図３は、一実施形態による多軸アームを概略的に示す斜視図である。図２および図３に示すように、多軸アーム２００は、テーブル１００に支持された基板ＷＦに対して各種処理を行うための複数の処理具を保持する部材であり、テーブル１００に隣接して配置される。本実施形態の多軸アーム２００は、基板ＷＦを研磨するための大径の研磨パッド２２２と、基板ＷＦを洗浄するための洗浄具２３２と、基板ＷＦを仕上げ研磨するための小径の研磨パッド２４２と、基板ＷＦの直径を計測するための撮影部材（カメラ）２５２と、を保持するように構成される。

多軸アーム２００は、基板ＷＦに対して直交する方向（高さ方向）に伸びる揺動シャフト２１０と、揺動シャフト２１０を回転駆動するモータなどの回転駆動機構２１２と、揺動シャフト２１０に支持されており揺動シャフト２１０の周りに放射状に配置される第１のアーム２２０、第２のアーム２３０、第３のアーム２４０、および第４のアーム２５０と、を含む。

第１のアーム２２０には高さ方向に伸びる回転シャフト２２４が取り付けられており、回転シャフト２２４の先端にはパッドホルダ２２６が取り付けられている。パッドホルダ２２６には大径の研磨パッド２２２が保持される。多軸アーム２００は、パッドホルダ２２６を基板ＷＦに対して昇降させるための昇降機構２２７を備える。昇降機構２２７は、例えばエアシリンダなどの公知の機構によって実現することができる。また、多軸アーム２００は、パッドホルダ２２６を回転させるためのパッド回転機構２２９を備える。パッド回転機構２２９は、例えばモータなどの公知の機構によって実現することができ、回転シャフト２２４を回転させることによってパッドホルダ２２６を回転させることができる。

多軸アーム２００は、パッドホルダ２２６の周囲に配置されたノズル２２８を備える。ノズル２２８は、研磨液（スラリー）を基板ＷＦに対して供給するように構成される。ノズル２２８は、パッドホルダ２２６の揺動経路に配置された第１のノズル２２８－１と、パッドホルダ２２６を挟んで第１のノズル２２８－１と反対側のパッドホルダ２２６の揺動経路に配置された第２のノズル２２８－２と、を備える。第１のノズル２２８－１および第２のノズル２２８－２はそれぞれ、基板ＷＦの被研磨面に対して研磨液を供給するように構成される。

第２のアーム２３０には高さ方向に伸びる回転シャフト２３４が取り付けられており、回転シャフト２３４の先端には洗浄具ホルダ２３６が取り付けられている。洗浄具ホルダ２３６には洗浄具２３２が保持される。多軸アーム２００は、洗浄具ホルダ２３６を基板ＷＦに対して昇降させるための昇降機構２３７を備える。昇降機構２３７は、例えばエアシリンダなどの公知の機構によって実現することができる。また、多軸アーム２００は、洗浄具ホルダ２３６を回転させるための洗浄具回転機構２３９を備える。洗浄具回転機構２３９は、例えばモータなどの公知の機構によって実現することができ、回転シャフト２３４を回転させることによって洗浄具ホルダ２３６を回転させることができる。

多軸アーム２００は、洗浄具ホルダ２３６の周囲に洗浄液を供給するためのアトマイザ２３８を備える。アトマイザ２３８は、洗浄具ホルダ２３６を挟んで洗浄具ホルダ２３６の揺動方向の両側に設けられ、洗浄液を基板ＷＦに放出するように構成される。

第３のアーム２４０には高さ方向に伸びる回転シャフト２４４が取り付けられており、回転シャフト２４４の先端にはパッドホルダ２４６が取り付けられている。パッドホルダ２４６には小径の研磨パッド２４２が保持される。多軸アーム２００は、パッドホルダ２４６を基板ＷＦに対して昇降させるための昇降機構２４７を備える。昇降機構２４７は、例えばエアシリンダなどの公知の機構によって実現することができる。また、多軸アーム２００は、パッドホルダ２４６を回転させるためのパッド回転機構２４９を備える。パッド回転機構２４９は、例えばモータなどの公知の機構によって実現することができ、回転シャフト２４４を回転させることによってパッドホルダ２４６を回転させることができる。第４のアーム２５０には撮影部材２５２が保持される。

多軸アーム２００は、パッドホルダ２４６の周囲に研磨液を供給するためのノズル２４８を備える。ノズル２４８は、パッドホルダ２４６の揺動経路に配置された第１のノズル２４８－１と、パッドホルダ２４６を挟んで第１のノズル２４８－１と反対側のパッドホルダ２４６の揺動経路に配置された第２のノズル２４８－２と、を備える。第１のノズル２４８－１および第２のノズル２４８－２は、基板ＷＦの被研磨面に対して研磨液を供給するように構成される。

図２に示すように、本実施形態では、第１のアーム２２０、第２のアーム２３０、第３のアーム２４０、および第４のアーム２５０は、平面視で反時計回りに９０度ずれて揺動シャフト２１０の周りに放射状に伸びる。回転駆動機構２１２は、揺動シャフト２１０を回転駆動することによって、大径の研磨パッド２２２、洗浄具２３２、小径の研磨パッド２４２、および撮影部材２５２のいずれかを基板ＷＦ上に移動させることができる。また、回転駆動機構２１２は、揺動シャフト２１０を回転駆動することによって、研磨パッド２２２または研磨パッド２４２をドレッサ５００上に移動させることができる。また、回転駆動機構２１２は、揺動シャフト２１０を時計回りおよび反時計回りに交互に回転駆動することによって、第１のアーム２２０、第２のアーム２３０、第３のアーム２４０、および第４のアーム２５０を揺動させる揺動機構の機能を有する。具体的には、回転駆動機構２１２は、研磨パッド２２２、洗浄具２３２、または研磨パッド２４２が基板ＷＦ上に位置している状態で、揺動シャフト２１０を時計回りおよび反時計回りに交互に回転駆動することによって、研磨パッド２２２（パッドホルダ２２６）、洗浄具２３２（洗浄具ホルダ２３６）、または研磨パッド２４２（パッドホルダ２４６）を基板ＷＦに対して揺動させることができる。本実施形態では、研磨パッド２２２、洗浄具２３２、または研磨パッド２４２を回転駆動機構２１２によって基板ＷＦの径方向に旋回揺動させる、すなわち円弧に沿って往復運動させる例を示すが、これに限定されない。例えば、揺動機構は、研磨パッド２２２、洗浄具２３２、または研磨パッド２４２を基板の径方向に直線揺動させる、すなわち直線に沿って往復運動させるような構成を有し得る。

基板処理装置１０００は、例えば研磨パッド２２２が基板ＷＦ上にある場合には、テーブル１００を回転させるとともに研磨パッド２２２を回転させ、昇降機構２２７によって研磨パッド２２２を基板ＷＦに押圧しながら回転駆動機構２１２によって研磨パッド２２２を揺動させることによって、基板ＷＦの研磨を行うように構成される。

＜支持部材＞
図１および図２に示すように、基板処理装置１０００は、テーブル１００の外側の研磨パッド２２２の揺動経路に配置された第１の支持部材３００Ａと、テーブル１００を挟んで第１の支持部材３００Ａと反対側の研磨パッド２２２の揺動経路に配置された第２の支持部材３００Ｂと、を含む。第１の支持部材３００Ａおよび第２の支持部材３００Ｂは、基板ＷＦを挟んで線対称になっている。このため、以下では、適宜、第１の支持部材３００Ａおよび第２の支持部材３００Ｂをまとめて支持部材３００として説明する。また、以下では、一例として、大径の研磨パッド２２２を基板ＷＦに対して揺動させる場合の支持部材３００の機能について説明を行うが、洗浄具２３２または小径の研磨パッド２４２についても同様である。

支持部材３００は、揺動シャフト２１０の回転によってテーブル１００の外側へ揺動された研磨パッド２２２を支持するための部材である。すなわち、基板処理装置１０００は、基板ＷＦを研磨する際に研磨パッド２２２を基板ＷＦの外側に飛び出すまで揺動させる（オーバーハングさせる）ことによって、基板ＷＦの被研磨面を均一に研磨するように構成される。ここで、研磨パッド２２２をオーバーハングさせた場合には、パッドホルダ２２６が傾くなど様々な要因によって基板ＷＦの周縁部に研磨パッド２２２の圧力が集中して、基板ＷＦの被研磨面が均一に研磨されないおそれがある。そこで、本実施形態の基板処理装置１０００は、基板ＷＦの外側にオーバーハングした研磨パッド２２２を支持するための支持部材３００をテーブル１００の両側に設けている。

第１の支持部材３００Ａおよび第２の支持部材３００Ｂはそれぞれ、研磨パッド２２２の基板ＷＦと接触する研磨面２２２ｃの全体を支持可能な支持面３０１ａ，３０１ｂを有する。すなわち、支持面３０１ａ，３０１ｂはそれぞれ、研磨パッド２２２の研磨面２２２ｃの面積よりも大きな面積を有しているので、研磨パッド２２２が完全に基板ＷＦの外側までオーバーハングしたとしても研磨面２２２ｃの全体が支持面３０１ａ，３０１ｂに支持される。これにより、本実施形態では、研磨パッド２２２は、基板ＷＦ上を揺動しているときには研磨パッド２２２の研磨面の全体が基板ＷＦに接触して支持されており、テーブル１００の外側まで揺動しているときも研磨面の全体が支持部材３００に支持されているので、揺動中に基板ＷＦの被研磨面および支持面３０１ａ，３０１ｂの領域からはみ出さないようになっている。

＜膜厚計測器＞
図１および図２に示すように、基板処理装置１０００は、基板ＷＦを研磨しながら基板ＷＦの被研磨面の膜厚プロファイルを計測するための膜厚計測器６００を含む。膜厚計測器６００は、渦電流式センサまたは光学式センサなどの様々なセンサで構成することができる。図１に示すように、高さ方向に伸びる回転シャフト６１０がテーブル１００に隣接して配置されている。回転シャフト６１０は、図示していないモータなどの回転駆動機構によって回転シャフト６１０の軸周りに回転可能になっている。回転シャフト６１０には揺動アーム６２０が取り付けられおり、膜厚計測器６００は、揺動アーム６２０の先端に取り付けられている。膜厚計測器６００は、回転シャフト６１０の回転によって回転シャフト６１０の軸周りに旋回揺動するように構成される。具体的には、膜厚計測器６００は、基板ＷＦの研磨中に、回転シャフト６１０の回転によって基板ＷＦの径方向に沿って揺動することができるようになっている。膜厚計測器６００は、研磨パッド２２２が基板ＷＦ上を揺動しているときには基板ＷＦ上から退避した位置に揺動し、研磨パッド２２２が基板ＷＦ上を揺動していないときに基板ＷＦ上を揺動するように構成される。すなわち、膜厚計測器６００は、基板ＷＦ上を揺動する研磨パッド２２２と干渉しないタイミングで基板ＷＦ上を揺動することができるようになっており、研磨パッド２２２によって研磨される基板ＷＦの膜厚プロファイルを経時的に計測することができる。膜厚計測器６００は、計測した基板ＷＦの膜厚プロファイルが所望の膜厚プロファイルになったら、基板ＷＦの研磨の終点を検出することができる。

＜ドレッサ＞
図１および図２に示すように、ドレッサ５００は、揺動シャフト２１０の回転による研磨パッド２２２、２４２の旋回経路に配置される。ドレッサ５００は、表面にダイヤモンド粒子などが強固に電着しており、研磨パッド２２２、２４２を目立て（ドレッシング）するための部材である。ドレッサ５００は、図示していないモータなどの回転駆動機構によって回転するように構成される。ドレッサ５００の表面には図示していないノズルから純水を供給可能になっている。基板処理装置１０００は、ノズルから純水をドレッサ５００に供給しながらドレッサ５００を回転させるとともに、研磨パッド２２２、２４２を回転させ、ドレッサ５００に押圧しながらドレッサ５００に対して揺動させる。これによって、ドレッサ５００により研磨パッド２２２、２４２が削り取られ、研磨パッド２２２、２４２の研磨面がドレッシングされる。

＜パッドホルダ＞
図４は、一実施形態によるパッドホルダを概略的に示す斜視図である。図５は、一実施形態によるパッドホルダを概略的に示す断面図である。以下、パッドホルダ２２６の構成を説明するが、パッドホルダ２４６も同様の構成を有する。

図５に示すように、パッドホルダ２２６は、回転シャフト２２４の下端に取り付けられた板状の第１のホルダ本体２２１－１と、第１のホルダ本体２２１－１の下方に設けられた板状の第２のホルダ本体２２１－２と、を備える。パッドホルダ２２６は、第１のホルダ本体２２１－１と第２のホルダ本体２２１－２との間に挟まれたエアバッグ２２３を備える。回転シャフト２２４および第１のホルダ本体２２１－１には、エアバッグ２２３に連通する流路２２４ａが形成されている。多軸アーム２００は、図示していない流体源から流路２２４ａを介してエアバッグ２２３に気体を供給することによって、基板ＷＦに対する研磨パッド２２２の押圧力を調整できるようになっている。

パッドホルダ２２６（第２のホルダ本体２２１－２）は、研磨パッド２２２を保持する保持面２２１－２ｃの中央部に形成された排出穴２２１－２ａと、排出穴２２１－２ａからパッドホルダ２２６の外部に連通する排出路２２１－２ｂと、を有する。排出路２２１－２ｂは、排出穴２２１－２ａと第２のホルダ本体２２１－２の側面とを連通するように第２のホルダ本体２２１－２に形成されている。

図６は、一実施形態による第２のホルダ本体２２１－２を概略的に示す平面図である。図６に示すように、排出路２２１－２ｂは、排出穴２２１－２ａから放射状に伸びて第２のホルダ本体２２１－２の側面の複数個所（本実施形態では４個所）に開口している。また、図６に示すように、排出穴２２１－２ａは丸穴であり、排出路２２１－２ｂは、第２のホルダ本体２２１－２を平面視したときに排出穴２２１－２ａから排出穴２２１－２ａの接線方向に延びて第２のホルダ本体２２１－２の側面の複数個所に開口している。なお、本実施形態では４本の排出路２２１－２ｂが形成される例を示したが、排出路２２１－２ｂの数は任意である。

図７は、一実施形態による研磨パッドを概略的に示す平面図である。図５および図７に示すように、研磨パッド２２２は、基板ＷＦに接触する研磨面２２２ｃの中央に貫通穴２２２ｂが形成されている。貫通穴２２２ｂは、排出穴２２１－２ａと同様の大きさおよび形状である。貫通穴２２２ｂと排出穴２２１－２ａは連通している。研磨パッド２２２の研磨面２２２ｃには、貫通穴２２２ｂと研磨パッド２２２の側面とを連通する溝２２２ａが形成されている。図７に示すように、溝２２２ａは、貫通穴２２２ｂと研磨パッド２２２の側面とを連通する螺旋状の溝を含んで構成される。

本実施形態の基板処理装置１０００は、パッドホルダ２２６を介して基板ＷＦに研磨液を供給するのではなく、パッドホルダ２２６の周囲に配置されたノズル２４８によって研磨液を供給するようになっている。これにより、ロータリジョイントを設ける必要がなくなるので、ロータリジョイントの内部の部品の摩耗に起因する粒子が研磨液とともに研磨パッド２２２と基板ＷＦとの間に混入して基板ＷＦの被研磨面を傷つけることを抑制することができる。

一方で、パッドホルダ２２６の周囲に研磨液を供給する場合には、研磨パッド２２２の研磨面と基板ＷＦの被研磨面との間に研磨液を十分に供給することが課題となる。この点、本実施形態の基板処理装置１０００は、螺旋状の溝２２２ａが形成された研磨パッド２２２を用いることによって研磨液を研磨パッド２２２の外側から中心に向けて移送させ易くすることができる。ここで、単に、螺旋状の溝２２２ａが形成された研磨パッド２２２を用いるだけだと、研磨パッド２２２の中心に空気が集中して圧力が高まる結果、研磨液の研磨パッド２２２の中心への移送が不十分になるおそれがある。

これに対して本実施形態では、研磨パッド２２２の中心に貫通穴２２２ｂが形成されており、かつ、第２のホルダ本体２２１－２に、貫通穴２２２ｂと連通する排出穴２２１－２ａ、および排出穴２２１－２ａとパッドホルダ２２６の外部とを連通する排出路２２１－２ｂが形成されている。これにより、研磨パッド２２２の中心に集められた空気を、貫通穴２２２ｂ、排出穴２２１－２ａ、および排出路２２１－２ｂを介してパッドホルダ２２６の外部に排出することができる。したがって、研磨パッド２２２の中心の圧力が高まることを抑制することができるので、研磨液を研磨パッド２２２の中心に向けてスムーズに移送することができる。

これに加えて、排出路２２１－２ｂは排出穴２２１－２ａから放射状に延びており、排出路２２１－２ｂには遠心力が作用するので、研磨パッド２２２の中心に移送された研磨液を、貫通穴２２２ｂ、排出穴２２１－２ａ、および排出路２２１－２ｂを介してパッドホルダ２２６の外部に排出することができる。ここで、本実施形態では、螺旋状の溝２２２ａによって研磨パッド２２２の中心に移送された研磨液は排出穴２２１－２ａを螺旋状に上昇する。この点、図６に示すように、排出路２２１－２ｂは排出穴２２１－２ａの接線方向に放射状に延びているので、排出穴２２１－２ａを螺旋状に上昇した研磨液を排出路２２１－２ｂへ流し易くなっている。以上のように研磨液が遠心力によってパッドホルダ２２６の外部に排出されることにより、パッドホルダ２２６の周囲に供給された研磨液を研磨パッド２２２の中心までよりスムーズに移送することができる。その結果、基板ＷＦと研磨パッド２２２の間に十分な量の研磨液を供給することができるので、基板ＷＦの研磨レートを向上させることができる。

また、上述のように、本実施形態の基板処理装置１０００は、研磨パッド２２２が支持部材３００に支持されるようにパッドホルダ２２６を揺動させながら基板ＷＦを研磨するように構成される。多軸アーム２００は、研磨パッド２２２が基板ＷＦと接触しているときだけではなく、研磨パッド２２２が支持部材３００と接触しているときにも、ノズル２２８から研磨液を供給するように構成される。研磨パッド２２２が支持部材３００と接触しているときにノズル２２８から供給された研磨液は上述のように研磨パッド２２２の中心に移送されるので、研磨パッド２２２には基板ＷＦの研磨に用いられていない研磨液が満たされた状態になる。したがって、パッドホルダ２２６を揺動させて研磨パッド２２２と基板ＷＦとを接触させるとすぐに基板ＷＦの研磨処理が行われるので、基板ＷＦの被研磨面を均一に研磨することができるとともに研磨レートを向上させることができる。

なお、本実施形態では、螺旋状の溝２２２ａが形成された研磨パッド２２２をパッドホルダ２２６に取り付ける例を示したが、これに限定されない。研磨パッド２２２は、研磨面２２２ｃの中央の貫通穴２２２ｂと研磨パッド２２２の側面とを連通する溝が研磨面２２２ｃに形成されており、研磨液を研磨パッド２２２の中心に移送させるように構成されているものであればよい。

図９は、一実施形態によるパッドホルダを概略的に示す断面図である。図１０は、図９に示されるパッドホルダを上方から見た平面図である。以下において図９、１０とともに一実施形態によるパッドホルダ２２６の構成を説明するが、パッドホルダ２４６を同様の構成としてもよい。

図９に示されるパッドホルダ２２６は、図５に示されるパッドホルダ２２６と同様の構造を備えている。図９に示される実施形態において、基板処理装置１０００は、研磨液回収部材２７０を備えている。研磨液回収部材２７０は、パッドホルダ２２６の第２のホルダ本体２２１－２を囲うように配置された環状部分２７２と、環状部分２７２から半径方向の外側に延びる延長部分２７４とを備える。環状部分２７２には、排出路２２１－２ｂから排出された研磨液を受ける環状の研磨液回収通路２７６が画定されている。延長部分２７４にも同様に研磨液回収通路２７８が画定されている。環状部分２７２の研磨液回収通路２７６は研磨液回収通路２７８に連通しており、排出路２２１－２ｂから排出された研磨液は、研磨液回収通路２７６および研磨液回収通路２７８を通じて回収される。回収された研磨液は、テーブル１００外に排出され、テーブル１００から流れ落ちた研磨液とともに廃棄される。回収された研磨液は、残留物の除去などの適切な処理を施して再利用してもよい。

研磨液回収部材２７０は、パッドホルダ２２６に非接触となるように第１のアーム２２０に固定されている。そのため、研磨液回収部材２７０は、パッドホルダ２２６と一緒に回転することはないが、パッドホルダ２２６とともに揺動する。ただし、研磨液回収部材２７０の環状部分２７２は、研磨液を効率的に回収するためにパッドホルダ２２６に近づけて配置することが好ましい。なお、研磨液回収部材２７０をパッドホルダ２４６の周囲に設ける場合、研磨液回収部材２７０は第３のアーム２２０に固定される。

＜フローチャート＞
次に、本実施形態による基板処理方法の手順を説明する。図８は、一実施形態による基板処理方法のフローチャートである。図８に示すように、基板処理方法は、まず、研磨パッド２２２をパッドホルダ２２６に取り付ける（取り付けステップＳ１００）。本実施形態の基板処理方法では、図７に示すように、研磨面２２２ｃの中央に貫通穴２２２ｂが形成され、かつ、貫通穴２２２ｂと研磨パッド２２２の側面とを連通する螺旋状の溝２２２ａが研磨面２２２ｃに形成された研磨パッド２２２が用いられる。また、本実施形態の基板処理方法では、図５に示すように、保持面２２１－２ｃの中央部に排出穴２２１－２ａが形成され、かつ、排出穴２２１－２ａからパッドホルダ２２６の外部に連通する排出路２２１－２ｂが形成されたパッドホルダ２２６が用いられる。

続いて、基板処理方法は、テーブル１００に基板ＷＦを設置する（設置ステップＳ１１０）。続いて、基板処理方法は、パッドホルダ２２６の周囲に配置されたノズル２２８から基板ＷＦの被研磨面に向けて研磨液を供給する（供給ステップＳ１２０）。供給ステップＳ１２０は、以下の研磨処理を行っている間は継続してノズル２２８から研磨液を供給する。続いて、基板処理方法は、パッド回転機構２２９を用いてパッドホルダ２２６を回転させる（回転ステップＳ１３０）。続いて、基板処理方法は、テーブル１００を回転させるとともに、昇降機構２２７およびエアバッグ２２３を用いて研磨パッド２２２を基板ＷＦに押圧する（押圧ステップＳ１４０）。

続いて、基板処理方法は、回転駆動機構２１２を用いてパッドホルダ２２６を基板の径方向に揺動させる（揺動ステップＳ１５０）。揺動ステップＳ１５０は、パッドホルダ２２６を基板ＷＦと支持部材３００との間で揺動させる。ここで、上記の供給ステップＳ１２０は、パッドホルダ２２６の揺動経路に研磨液を供給するように構成される。また、供給ステップＳ１２０は、研磨パッド２２２と基板ＷＦが接触しているときには基板ＷＦの被研磨面に対して研磨液を供給するとともに、揺動ステップＳ１５０によってテーブル１００の外側へ揺動された研磨パッド２２２が支持部材３００に支持されているときには支持部材３００に対して研磨液を供給するように構成される。以上により基板ＷＦの研磨処理が行われる。

続いて、基板処理方法は、基板ＷＦを研磨しながら膜厚計測器６００によって基板ＷＦの被研磨面の膜厚プロファイルを計測する（膜厚計測ステップＳ１６０）。続いて、基板処理方法は、膜厚計測ステップＳ１６０によって計測された膜厚プロファイルが所望の膜厚プロファイルになっているか否かを判定する（判定ステップＳ１７０）。基板処理方法は、所望の膜厚プロファイルが得られていないと判定した場合には（判定ステップＳ１７０，Ｎｏ）、膜厚計測ステップＳ１６０へ戻って処理を繰り返す。一方、基板処理方法は、所望の膜厚プロファイルが得られたと判定した場合には（判定ステップＳ１７０，Ｙｅｓ）、研磨処理を終了する。

本実施形態の基板処理方法によれば、パッドホルダ２２６の周囲に配置されたノズル２４８から研磨液を供給するので、ロータリジョイントを設ける必要がなくなる。その結果、ロータリジョイントの内部の部品の摩耗に起因する粒子が研磨液とともに研磨パッド２２２と基板ＷＦとの間に混入するのを抑制することできるので、基板ＷＦの被研磨面が傷つくのを防止することができる。

また、本実施形態の基板処理方法によれば、螺旋状の溝２２２ａが形成された研磨パッド２２２を用い、かつ、排出穴２２１－２ａおよび排出路２２１－２ｂが形成されたパッドホルダ２２６を用いているので、研磨パッド２２２の中心に集まる気体をパッドホルダ２２６の外部に抜くことができる。さらに、螺旋状の溝２２２ａによって研磨パッド２２２の中心に移送された研磨液をパッドホルダ２２６の回転に伴う遠心力によって排出路２２１－２ｂから排出することができるので、研磨パッド２２２の中心に研磨液を順次移送させることができる。その結果、基板ＷＦと研磨パッド２２２の間に十分な量の研磨液を供給することができるので、基板ＷＦの研磨レートを向上させることができる。図９、１０に示される基板処理装置１０００を使用する場合、排出路２２１－２ｂから排出された研磨液を研磨液回収部材２７０により回収することができる。そのため、研磨に使用された研磨液が再び研磨パッド２２２と基板ＷＦとの間に供給されることを防止し、新鮮な研磨液により基板ＷＦを研磨することができる。

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、基板を支持するためのテーブルと、前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、前記パッドホルダの周囲に研磨液を供給するためのノズルと、前記パッドホルダを回転させるためのパッド回転機構と、を含み、前記パッドホルダは、前記研磨パッドを保持する保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、を有する、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記排出路は、前記排出穴と前記パッドホルダの側面とを連通するように前記パッドホルダに形成される、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記排出路は、前記排出穴から放射状に伸びて前記パッドホルダの側面の複数個所に開口するように前記パッドホルダに形成される、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記排出穴は、丸穴であり、前記排出路は、前記パッドホルダを平面視したときに前記排出穴から前記排出穴の接線方向に延びて前記パッドホルダの側面の複数個所に開口するように前記パッドホルダに形成される、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記パッドホルダは、前記テーブルに支持された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを保持するように構成される、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記パッドホルダを前記基板の径方向に揺動させるための揺動機構と、
前記揺動機構によって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドを支持するための支持部材と、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記ノズルは、前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１のノズルと、前記パッドホルダを挟んで前記第１のノズルと反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２のノズルと、を含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記支持部材は、前記テーブルの外側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１の支持部材と、前記テーブルを挟んで前記第１の支持部材と反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２の支持部材と、を含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記排出路から排出された研磨液を回収するための研磨液回収部材を含み、前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、基板処理装置を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、テーブルに基板を設置する設置ステップと、研磨パッドを保持するためのパッドホルダであって、前記研磨パッドを保持するための保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、を有する、パッドホルダの周囲に配置されたノズルから基板に対して研磨液を供給する供給ステップと、前記パッドホルダを回転させる回転ステップと、前記パッドホルダに保持された研磨パッドを前記基板に押圧する押圧ステップと、を含む、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記テーブルに設置された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを前記パッドホルダに取り付ける取り付けステップをさらに含む、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記研磨パッドを前記基板の径方向に揺動させる揺動ステップをさらに含み、前記供給ステップは、前記パッドホルダの揺動経路に研磨液を供給するステップを含む、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、前記供給ステップは、前記揺動ステップによって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドが、前記テーブルの周囲に配置された支持部材に支持されているときに、研磨液を供給するように構成される、基板処理方法を開示する。

さらに、本願は、一実施形態として、研磨液回収部材であって、前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、研磨液回収部材により、前記排出路から排出された研磨液を回収する回収ステップを含む、基板処理方法を開示する。

１００テーブル
２００多軸アーム
２２１－１第１のホルダ本体
２２１－２第２のホルダ本体
２２１－２ａ排出穴
２２１－２ｂ排出路
２２１－２ｃ保持面
２２２研磨パッド
２２２ａ螺旋状の溝
２２２ｂ貫通穴
２２２ｃ研磨面
２２６パッドホルダ
２２７昇降機構
２２８ノズル
２２８－１第１のノズル
２２８－２第２のノズル
２２９パッド回転機構
２７０研磨液回収部材
３００支持部材
３００Ａ第１の支持部材
３００Ｂ第２の支持部材
３０１ａ，３０１ｂ支持面
１０００基板処理装置
ＷＦ基板

Claims

基板を支持するためのテーブルと、
前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、
前記パッドホルダの周囲に研磨液を供給するためのノズルと、
前記パッドホルダを回転させるためのパッド回転機構と、
を含み、
前記パッドホルダは、前記研磨パッドを保持する保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、を有し、
前記排出路は、前記排出穴と前記パッドホルダの側面とを連通するように前記パッドホルダに形成される、
基板処理装置。
前記排出路は、前記排出穴から放射状に伸びて前記パッドホルダの側面の複数個所に開口するように前記パッドホルダに形成される、
請求項１に記載の基板処理装置。
前記排出穴は、丸穴であり、
前記排出路は、前記パッドホルダを平面視したときに前記排出穴から前記排出穴の接線方向に延びて前記パッドホルダの側面の複数個所に開口するように前記パッドホルダに形成される、
請求項１または２に記載の基板処理装置。
前記パッドホルダは、前記テーブルに支持された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを保持するように構成される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、
請求項４に記載の基板処理装置。
前記パッドホルダを前記基板の径方向に揺動させるための揺動機構と、
前記揺動機構によって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドを支持するための支持部材と、
をさらに含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記ノズルは、前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１のノズルと、前記パッドホルダを挟んで前記第１のノズルと反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２のノズルと、を含む、
請求項６に記載の基板処理装置。
前記支持部材は、前記テーブルの外側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１の支持部材と、前記テーブルを挟んで前記第１の支持部材と反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２の支持部材と、を含む、
請求項６または７に記載の基板処理装置。
前記排出路から排出された研磨液を回収するための研磨液回収部材を含み、
前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、
請求項１から８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板を支持するためのテーブルと、
前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、
前記パッドホルダの周囲に研磨液を供給するためのノズルと、
前記パッドホルダを回転させるためのパッド回転機構と、
を含み、
前記パッドホルダは、前記研磨パッドを保持する保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、
前記パッドホルダを前記基板の径方向に揺動させるための揺動機構と、
前記揺動機構によって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドを支持するための支持部材と、を有し、
前記ノズルは、前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１のノズルと、前記パッドホルダを挟んで前記第１のノズルと反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２のノズルと、を含む、
基板処理装置。
前記パッドホルダは、前記テーブルに支持された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを保持するように構成される、
請求項１０に記載の基板処理装置。
前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、
請求項１１に記載の基板処理装置。
前記支持部材は、前記テーブルの外側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１
の支持部材と、前記テーブルを挟んで前記第１の支持部材と反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２の支持部材と、を含む、
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記排出路から排出された研磨液を回収するための研磨液回収部材を含み、
前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、
請求項１０から１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板を支持するためのテーブルと、
前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、
前記パッドホルダの周囲に研磨液を供給するためのノズルと、
前記パッドホルダを回転させるためのパッド回転機構と、
を含み、
前記パッドホルダは、前記研磨パッドを保持する保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、
前記パッドホルダを前記基板の径方向に揺動させるための揺動機構と、
前記揺動機構によって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドを支持するための支持部材と、を有し、
前記支持部材は、前記テーブルの外側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第１の支持部材と、前記テーブルを挟んで前記第１の支持部材と反対側の前記パッドホルダの揺動経路に配置された第２の支持部材と、を含む、
基板処理装置。
前記パッドホルダは、前記テーブルに支持された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを保持するように構成される、
請求項１５に記載の基板処理装置。
前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、
請求項１６に記載の基板処理装置。
前記排出路から排出された研磨液を回収するための研磨液回収部材を含み、
前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
基板を支持するためのテーブルと、
前記テーブルに支持された基板を研磨するための研磨パッドを保持するためのパッドホルダと、
前記パッドホルダの周囲に研磨液を供給するためのノズルと、
前記パッドホルダを回転させるためのパッド回転機構と、
を含み、
前記パッドホルダは、前記研磨パッドを保持する保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、
前記排出路から排出された研磨液を回収するための研磨液回収部材と、を含み、
前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、
基板処理装置。
前記パッドホルダは、前記テーブルに支持された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面と
を連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを保持するように構成される、
請求項１９に記載の基板処理装置。
前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、
請求項２０に記載の基板処理装置。
テーブルに基板を設置する設置ステップと、
研磨パッドを保持するためのパッドホルダであって、前記研磨パッドを保持するための保持面の中央部に形成された排出穴と、前記排出穴から前記パッドホルダの外部に連通する排出路と、を有する、パッドホルダの周囲に配置されたノズルから研磨液を供給する供給ステップと、
前記パッドホルダを回転させる回転ステップと、
前記パッドホルダに保持された研磨パッドを前記基板に押圧する押圧ステップと、
研磨液回収部材であって、前記研磨液回収部材は、前記パッドホルダを囲うように配置された環状部分を含む、研磨液回収部材により、前記排出路から排出された研磨液を回収する回収ステップと、
を含む、基板処理方法。
前記テーブルに設置された基板に接触する研磨面に前記排出穴と連通する貫通穴が形成された研磨パッドであって、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する溝が前記研磨面に形成された研磨パッドを前記パッドホルダに取り付ける取り付けステップをさらに含む、
請求項２２に記載の基板処理方法。
前記溝は、前記貫通穴と前記研磨パッドの側面とを連通する螺旋状の溝を含む、
請求項２３に記載の基板処理方法。
前記研磨パッドを前記基板の径方向に揺動させる揺動ステップをさらに含み、
前記供給ステップは、前記パッドホルダの揺動経路に研磨液を供給するステップを含む、
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
前記供給ステップは、前記揺動ステップによって前記テーブルの外側へ揺動された研磨パッドが、前記テーブルの周囲に配置された支持部材に支持されているときに研磨液を供給するように構成される、
請求項２５に記載の基板処理方法。