[發(fā)明專(zhuān)利]基板處理裝置及方法、基板把持機(jī)構(gòu)以及基板把持方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410084660.2
• 申請(qǐng)日: 2009-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103839857B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮崎充;勝岡誠(chéng)司;松田尚起;國(guó)澤淳次;小林賢一;外崎宏;筱崎弘行;鍋谷治;森澤伸哉;小川貴弘;牧野夏木
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社荏原制作所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/67
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/67
• 代理公司: 永新專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 胡建新,樸勇

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年6月4日，申請(qǐng)?zhí)枮?00910141394.1，發(fā)明名稱(chēng)為“基板處理裝置及方法、基板把持機(jī)構(gòu)以及基板把持方法”的原申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基板處理裝置以及基板處理方法，特別涉及為了使半導(dǎo)體晶片等的基板平坦而進(jìn)行研磨時(shí)所使用的基板處理裝置以及基板處理方法。

此外，本發(fā)明還涉及一種基板把持機(jī)構(gòu)以及基板把持方法，特別是涉及適合組裝于半導(dǎo)體晶片等的基板的清洗裝置或干燥裝置中的基板把持機(jī)構(gòu)。

此外，本發(fā)明還涉及基板處理裝置中所使用的各單元、各種部件或裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體設(shè)備的高集成化的進(jìn)步，電路的布線逐漸變得微細(xì)化，布線間距離也逐漸變得更小。在半導(dǎo)體設(shè)備的制造中，在硅晶片上使多種類(lèi)的材料反復(fù)形成為膜狀，從而形成層積結(jié)構(gòu)。為了形成該層積結(jié)構(gòu)，使晶片表面平坦的技術(shù)很重要。作為這樣的使晶片的表面平坦化的一種方法，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）的研磨裝置（也稱(chēng)為化學(xué)機(jī)械式研磨裝置）被廣泛使用。

該化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）裝置一般具有安裝有研磨墊（abrasive pad）的研磨臺(tái)（abrasive table）、保持晶片的頂圈（top ring）、向研磨墊上供給研磨液的噴嘴。一邊從噴嘴向研磨墊上供給研磨液，一邊通過(guò)頂圈來(lái)向研磨墊推壓晶片，再通過(guò)使頂圈和研磨臺(tái)相對(duì)移動(dòng)來(lái)研磨晶片，從而使晶片表面平坦。

基板處理裝置是在這樣的CMP裝置的基礎(chǔ)上，另外具有清洗研磨后的晶片并使其干燥的功能的裝置。對(duì)于這樣的基板處理裝置，希望能夠提高基板處理的處理效率。基板處理裝置具有進(jìn)行研磨、清洗等的多種處理部，因此，各處理部中的處理的延遲會(huì)使基板處理裝置整體的處理效率降低。例如，在以往的基板處理裝置中設(shè)有多個(gè)研磨單元，與此相對(duì)，由于僅設(shè)有一個(gè)清洗線，因此不能夠同時(shí)清洗、干燥多個(gè)研磨后的晶片。此外，在清洗線上的多個(gè)處理工序（初次清洗、二次清洗、干燥等）之中，處理時(shí)間最慢的處理工序成為整個(gè)工藝方法中的限速（律速）工序，有時(shí)該工序決定了整個(gè)工藝方法的處理時(shí)間（處理效率）。

整個(gè)基板處理裝置的處理效率不僅受到研磨部、清洗部等處理部的影響，有時(shí)還受到用于搬運(yùn)晶片的搬運(yùn)機(jī)構(gòu)的影響。另外，頂圈和搬運(yùn)機(jī)構(gòu)之間的晶片的交接動(dòng)作也對(duì)整體的處理效率有影響。這樣，整個(gè)基板處理裝置的處理效率取決于多個(gè)處理工序以及搬運(yùn)工序。

例如，基板處理裝置在多個(gè)研磨單元之間具有用于搬運(yùn)晶片的直線傳送器（linear transporter）。該直線傳送器使晶片在水平方向上直線移動(dòng)，直到將晶片搬運(yùn)至各研磨單元的晶片交接位置為止。然后，通過(guò)所設(shè)置的區(qū)別于直線傳送器的推進(jìn)器（pusher），朝向頂圈上推（押し上げ）晶片。這樣，由于晶片的水平移動(dòng)和上下移動(dòng)分別通過(guò)直線傳送器以及推進(jìn)器來(lái)獨(dú)立進(jìn)行，因此晶片搬運(yùn)所需的時(shí)間變長(zhǎng)。

此外，需要針對(duì)每個(gè)研磨單元在晶片的交接位置設(shè)置推進(jìn)器，另外，需要設(shè)置XY臺(tái)（x-y stage），該XY臺(tái)用于對(duì)頂圈和推進(jìn)器之間的晶片的交接位置進(jìn)行微調(diào)整。因此，晶片的整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，還需要設(shè)置多個(gè)附帶的布線、配管。另外，在該搬運(yùn)機(jī)構(gòu)發(fā)生故障的情況下，可以預(yù)料到因需要訪問(wèn)晶片交接位置而導(dǎo)致修復(fù)作業(yè)變得困難的情況。

若因故障、檢修（maintenance）而引起的基板處理裝置的停機(jī)時(shí)間變長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致晶片處理的成本增加。因此，最近，基板處理裝置被期望能夠容易地進(jìn)行檢修作業(yè)，另外，還期望實(shí)現(xiàn)部件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、低成本的基板處理裝置。

例如，由于頂圈在研磨墊上的研磨位置與晶片的交接位置之間揺動(dòng)，因此頂圈的揺動(dòng)機(jī)構(gòu)需要定期檢修。該揺動(dòng)機(jī)構(gòu)由支撐頂圈的旋轉(zhuǎn)軸的軸承、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的馬達(dá)以及減速器等構(gòu)成。支撐頂圈的頂圈頭（top ring head）固定在較長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)軸的上端，下端與減速器和馬達(dá)連結(jié)。軸承的外側(cè)配置有軸承箱，該軸承箱貫通研磨器盤(pán)（polisher pan），該研磨器盤(pán)隔在研磨室與其下方的室之間。另外，軸承箱設(shè)置在研磨器盤(pán)的下方。這樣，包含頂圈以及頂圈頭的頂圈組合體是較長(zhǎng)的物體且有一定重量，因此對(duì)其進(jìn)行檢修時(shí)有時(shí)存在不方便的情況。

此外，在以往的基板處理裝置中，由于調(diào)整頂圈的推壓力的壓力調(diào)整部設(shè)置在頂圈頭的外部，因此壓力調(diào)整部與頂圈之間的距離長(zhǎng)，實(shí)時(shí)的推壓力變化相對(duì)于對(duì)基板的推壓力的變化指令有延遲的情況。