JP-2026076568-A - 基板処理装置

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Abstract

【課題】表面処理された基板を速やかに洗浄モジュールまで搬送することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板を処理するための処理ユニット１０１，１０２と、処理ユニット１０１，１０２の間で基板を搬送する中継搬送装置６を備える。処理ユニット１０１，１０２のそれぞれは、表面処理モジュール１Ａ，１Ｂと、洗浄モジュール７，８と、乾燥モジュール１１と、各処理ユニットの一方側から反対側まで延びる基板搬送装置１４と、基板を基板搬送装置１４から表面処理モジュール１Ａ，１Ｂに、表面処理モジュール１Ａ，１Ｂから洗浄モジュール７，８に搬送する処理搬送装置５を備える。【選択図】図１

Inventors

宮▲崎▼ 充
渡辺和英
山中聡
小林賢一

Assignees

株式会社荏原製作所

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (20)

基板を処理するための第１処理ユニットおよび第２処理ユニットと、前記第１処理ユニットと前記第２処理ユニットとの間で前記基板を搬送する中継搬送装置を備え、前記第１処理ユニットおよび前記第２処理ユニットのそれぞれは、基板の表面処理を実行する表面処理モジュールと、前記基板を洗浄する洗浄モジュールと、前記洗浄された基板を乾燥させる乾燥モジュールと、各処理ユニットの一方側から反対側まで延びる基板搬送装置と、前記基板を前記基板搬送装置から前記表面処理モジュールに、前記表面処理モジュールから前記洗浄モジュールに搬送する処理搬送装置を備え、前記第１処理ユニットおよび前記第２処理ユニットのうちの一方の前記表面処理モジュールは、前記基板の表面を化学機械的に研磨するＣＭＰモジュール、前記基板の周縁部を研磨するベベル研磨モジュール、前記基板の表面の一部を研磨する部分研磨モジュール、前記基板の裏面を研磨する裏面研磨モジュール、および前記基板を研削することで前記基板を薄化する薄化モジュールのうちのいずれかであり、前記第１処理ユニットおよび前記第２処理ユニットのうちの他方の前記表面処理モジュールは、前記ベベル研磨モジュール、前記部分研磨モジュール、前記裏面研磨モジュール、および前記薄化モジュールのうちのいずれかである、基板処理装置。
前記第１処理ユニットの前記表面処理モジュールは、前記第２処理ユニットの前記表面処理モジュールとは異なるタイプである、請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１処理ユニットの前記表面処理モジュールは、前記第２処理ユニットの前記表面処理モジュールと同じタイプである、請求項１に記載の基板処理装置。
前記表面処理モジュールと前記洗浄モジュールは、前記処理搬送装置を内部に有する搬送エリアによって仕切られている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記中継搬送装置は、前記第１処理ユニットと前記第２処理ユニットとの間に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記基板搬送装置は、第１位置、第２位置、および第３位置で停止可能な基板ステージを備えており、前記第３位置は、前記第１位置と前記第２位置との間に位置しており、前記処理搬送装置は前記第３位置にある前記基板ステージにアクセス可能に構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１処理ユニットの前記基板搬送装置の前記第２位置は、前記第２処理ユニットの前記基板搬送装置の前記第１位置に隣接しており、前記中継搬送装置は、前記第１処理ユニットの前記基板搬送装置の前記第２位置と、前記第２処理ユニットの前記基板搬送装置の前記第１位置の両方にアクセス可能に構成されている、請求項６に記載の基板処理装置。
前記第１処理ユニットの前記処理搬送装置、前記中継搬送装置、前記第２処理ユニットの前記処理搬送装置は、等間隔で配列されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１処理ユニットおよび前記第２処理ユニットのそれぞれは、複数の表面処理モジュールを備えており、前記第１処理ユニットの前記複数の表面処理モジュール、および前記第２処理ユニットの前記複数の表面処理モジュールは、等間隔で配列されている、請求項８に記載の基板処理装置。
前記第１処理ユニットの前記処理搬送装置、前記中継搬送装置、および前記第２処理ユニットの前記処理搬送装置の配列間隔は、前記第１処理ユニットの前記複数の表面処理モジュールとおよび前記第２処理ユニットの前記複数の表面処理モジュールの配列間隔と同じである、請求項９に記載の基板処理装置。
前記処理搬送装置は、前記基板を前記表面処理モジュールに搬送する前に前記洗浄ユニットに搬送するように構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記中継搬送装置は、前記基板を前記洗浄モジュールから前記乾燥モジュールに搬送するように構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記中継搬送装置は、前記第１処理ユニットの前記表面処理モジュールおよび前記第２処理ユニットの前記表面処理モジュールの両方にアクセス可能に構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記中継搬送装置から前記第１処理ユニットの前記表面処理モジュールまでの距離は、前記中継搬送装置から前記第２処理ユニットの前記表面処理モジュールまでの距離と同じである、請求項１３に記載の基板処理装置。
前記中継搬送装置は、前記第１処理ユニットの前記洗浄モジュールおよび前記第２処理ユニットの前記洗浄モジュールの両方にアクセス可能に構成されている、請求項１に記載の基板処理装置。
前記中継搬送装置から前記第１処理ユニットの前記洗浄モジュールまでの距離は、前記中継搬送装置から前記第２処理ユニットの前記洗浄モジュールまでの距離と同じである、請求項１５に記載の基板処理装置。
前記基板処理装置は、前記第１処理ユニットおよび前記第２処理ユニットの動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、前記第１処理ユニット内の消耗部品のメンテナンスに関わる第１メンテナンス指標値と、前記第２処理ユニット内の消耗部品のメンテナンスに関わる第２メンテナンス指標値を算定し、前記第１メンテナンス指標値および前記第２メンテナンス指標値に基づいて、前記第１処理ユニットのメンテナンス時期および前記第２処理ユニットのメンテナンス時期を予測し、前記第１処理ユニットの予測されたメンテナンス時期が、前記第２処理ユニットの予測されたメンテナンス時期に重複するときは、前記第１処理ユニットおよび前記第２処理ユニットのうちの少なくとも一方の稼働率を変化させることで、前記第１処理ユニットの予測されたメンテナンス時期が、前記第２処理ユニットの予測されたメンテナンス時期に重複しないようにする、請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１処理ユニットのメンテナンス時期が、前記第２処理ユニットのメンテナンス時期よりも先に到達すると予想されるときは、前記動作制御部は、前記第１処理ユニットの稼働率を上げるか、または前記第２処理ユニットの稼働率を下げるか、または前記第１処理ユニットの稼働率を上げ、かつ前記第２処理ユニットの稼働率を下げるように構成されている、請求項１７に記載の基板処理装置。
前記第２処理ユニットのメンテナンス時期が、前記第１処理ユニットのメンテナンス時期よりも先に到達すると予想されるときは、前記動作制御部は、前記第２処理ユニットの稼働率を上げるか、または前記第１処理ユニットの稼働率を下げるか、または前記第２処理ユニットの稼働率を上げ、かつ前記第１処理ユニットの稼働率を下げるように構成されている、請求項１７に記載の基板処理装置。
基板を処理するための第１処理ユニット、第２処理ユニット、および第３処理ユニットと、前記第１処理ユニットと前記第２処理ユニットとの間で前記基板を搬送する第１中継搬送装置と、前記第２処理ユニットと前記第３処理ユニットとの間で前記基板を搬送する第２中継搬送装置を備え、前記第１処理ユニット、前記第２処理ユニット、および前記第３処理ユニットのそれぞれは、基板の表面処理を実行する表面処理モジュールと、基板を洗浄する洗浄モジュールと、洗浄された基板を乾燥させる乾燥モジュールと、各処理ユニットの一方側から反対側まで延びる基板搬送装置と、基板を前記基板搬送装置から前記表面処理モジュールに、前記表面処理モジュールから前記洗浄モジュールに搬送する処理搬送装置を備え、前記第１処理ユニット、前記第２処理ユニット、および前記第３処理ユニットのうちのいずれか１つの前記表面処理モジュールは、前記基板の表面を化学機械的に研磨するＣＭＰモジュール、前記基板の周縁部を研磨するベベル研磨モジュール、前記基板の表面の一部を研磨する部分研磨モジュール、前記基板の裏面を研磨する裏面研磨モジュール、および前記基板を研削することで前記基板を薄化する薄化モジュールのうちのいずれかであり、前記第１処理ユニット、前記第２処理ユニット、および前記第３処理ユニットのうちの他の１つの前記表面処理モジュールは、前記ＣＭＰモジュール、前記ベベル研磨モジュール、前記部分研磨モジュール、前記裏面研磨モジュール、および前記薄化モジュールのうちのいずれかであり、前記第１処理ユニット、前記第２処理ユニット、および前記第３処理ユニットのうちの残りの１つの前記表面処理モジュールは、前記ベベル研磨モジュール、前記部分研磨モジュール、前記裏面研磨モジュール、および前記薄化モジュールのうちのいずれかである、基板処理装置。

Description

本発明は、ウェーハ、円形基板、角基板、パネルなどの半導体デバイスに使用される基板を処理するための基板処理装置に関し、特に複数の表面処理モジュールを備えた基板処理装置に関する。半導体デバイスの製造では、ウェーハの上に多くの種類の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するために、研磨モジュールが用いられている。基板処理装置は、上述の研磨モジュールと、研磨後のウェーハを洗浄する洗浄モジュールと、洗浄されたウェーハを乾燥させる乾燥モジュールを有する装置である。研磨モジュールによって研磨されたウェーハは、搬送ロボットにより洗浄モジュールおよび乾燥モジュールに搬送され、洗浄モジュールおよび乾燥モジュールによって洗浄および乾燥される。特開２０１０－５０４３６号公報基板処理装置の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す基板処理装置の側面図である。図１に示す基板処理装置の平面図である。処理搬送装置の一実施形態を示す図である。中継搬送装置の一実施形態を示す図である。図６（ａ）は、基板搬送装置の一実施形態を示す側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。図７（ａ）は、基板搬送装置の他の実施形態を示す側面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。基板搬送装置のさらに他の実施形態を示す側面図である。基板搬送装置のさらに他の実施形態を示す側面図である。図１０（ａ）は、基板搬送装置のさらに他の実施形態を示す側面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。図１１（ａ）は、基板搬送装置のさらに他の実施形態を示す側面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＤ－Ｄ線断面図である。部分研磨モジュールの一実施形態を示す斜視図である。基板の搬送経路と処理シーケンスの一例を示す図である。基板の搬送経路と処理シーケンスの他の例を示す図である。基板の搬送経路と処理シーケンスのさらに他の例を示す図である。第１メンテナンス指標値および第２メンテナンス指標値の時間に伴う変化を示すグラフである。第１処理ユニットと第２処理ユニットのメンテナンス時期が重複する例を示すグラフである。第１処理ユニットの稼働率を上げることで、メンテナンス時期の重複を回避する一実施形態を示すグラフである。第２処理ユニットの稼働率を下げることで、メンテナンス時期の重複を回避する一実施形態を示すグラフである。第１処理ユニットの稼働率を上げ、かつ第２処理ユニットの稼働率を下げることで、メンテナンス時期の重複を回避する一実施形態を示すグラフである。基板処理装置の他の実施形態を示す平面図である。ベベル研磨モジュールの構造の一実施形態を示す側面図である。基板処理装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。基板処理装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。基板処理装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。裏面研磨モジュールの構造の一実施形態を示す側面図である。基板処理装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。薄化モジュールの構造の一実施形態を示す側面図である。基板処理装置のさらに他の実施形態を示す平面図である。基板の搬送経路と処理シーケンスの一例を示す図である。基板の搬送経路と処理シーケンスの他の例を示す図である。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、基板処理装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示す基板処理装置の側面図であり、図３は、図１に示す基板処理装置の平面図である。基板処理装置は、基板Ｗを処理するための第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２を備えている。基板Ｗの処理には、基板Ｗの研磨（または研削）、洗浄、および乾燥が含まれる。第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２は、横並びに配列されている。基板Ｗの具体例としては、半導体デバイスに使用されるウェーハ、円形基板、角基板、パネルなどが挙げられる。以下に説明する実施形態では、基板Ｗとして円形ウェーハが使用される。第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２のそれぞれは、ユニット化された組立体である。一実施形態では、第２処理ユニット１０２は、第１処理ユニット１０１に着脱可能に連結されており、第２処理ユニット１０２の全体は、第１処理ユニット１０１から分離することが可能である。さらに、１つまたは複数の追加の処理ユニットを第２処理ユニット１０２に連結することも可能である。すなわち、第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２を含む３つ以上の処理ユニットを直列に連結することが可能である。基板処理装置は、第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２の動作を制御する動作制御部１５を備えている。第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２を含む複数の処理ユニットの動作は、動作制御部１５によって制御される。動作制御部１５は、プログラムが格納された記憶装置１５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置１５ｂを備えている。動作制御部１５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。記憶装置１５ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置１５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部１５の具体的構成はこれらの例に限定されない。図１乃至図３に示す実施形態では、第１処理ユニット１０１は、基板Ｗの表面処理を実行する表面処理モジュールとしてＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂを有し、第２処理ユニット１０２は、基板Ｗの表面処理を実行する表面処理モジュールとして部分研磨モジュール１Ｃ，１Ｄを有している。ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂは、基板Ｗの表面を化学機械的に研磨する研磨装置である。より具体的には、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂは、基板Ｗのデバイス面（デバイスが形成されている面、またはデバイスが形成される予定の面）の全体を化学機械的に研磨するように構成されている。部分研磨モジュール１Ｃ，１Ｄは、基板Ｗの表面の一部を局所的に研磨する研磨装置である。より具体的には、部分研磨モジュール１Ｃ，１Ｄは、基板Ｗのデバイス面の一部のみを研磨することで、基板Ｗの膜厚プロファイルを修正するように構成されている。したがって、第１処理ユニット１０１の表面処理モジュールは、第２処理ユニット１０２の表面処理モジュールとは異なるタイプである。第１処理ユニット１０１および第２処理ユニット１０２の、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂおよび部分研磨モジュール１Ｃ，１Ｄ以外の構成は同じである。したがって、以下に説明する第１処理ユニット１０１の、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂ以外の構成の説明は、第２処理ユニット１０２にも適用される。図１乃至図３に示す実施形態では、第１処理ユニット１０１は、同じ高さに並列に配置された２つの表面処理モジュールとしてのＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂを備えている。第２処理ユニット１０２は、同じ高さに並列に配置された２つの表面処理モジュールとしての部分研磨モジュール１Ｃ，１Ｄを備えている。一実施形態では、処理ユニット１０１，１０２のそれぞれは、単一の表面処理モジュールを備えてもよく、他の実施形態では、処理ユニット１０１，１０２のそれぞれは、同じ高さに並列に配置された３つ以上の表面処理モジュールを備えてもよい。以下、第１処理ユニット１０１の詳細について説明する。第１処理ユニット１０１は、基板Ｗの表面を化学機械的に研磨するＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂと、基板Ｗを洗浄する複数の洗浄モジュール７，８，９，１０と、洗浄された基板Ｗを乾燥させる乾燥モジュール１１と、第１処理ユニット１０１の一方側から反対側まで延びる基板搬送装置１４と、基板Ｗを基板搬送装置１４から各ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂに、各ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂから複数の洗浄モジュール７，８，９に搬送する処理搬送装置５を備えている。処理搬送装置５は、基板Ｗを洗浄モジュール７，８，９，１０間で搬送するように構成されている。第１処理ユニット１０１は、基板Ｗを洗浄モジュール１０から乾燥モジュール１１に、乾燥モジュール１１から基板搬送装置１４に搬送するように構成された中継搬送装置６をさらに備えている。第１処理ユニット１０１の中継搬送装置６は、第１処理ユニット１０１と第２処理ユニット１０２との間で基板Ｗを搬送するように構成されている。図３に示すように、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂ、処理搬送装置５、中継搬送装置６、洗浄モジュール７，８，９，１０および乾燥モジュール１１の周囲は壁（筐体）１６で囲まれており、壁１６の内部の雰囲気が他のエリアに拡散しないように、清浄度がコントロールされている。基板Ｗは、壁（筐体）１６に設けられた開口部（シャッターを備える）を通じて搬送される。特に、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂと洗浄モジュール７，８，９，１０は、処理搬送装置５を内部に有する搬送エリア１７によって仕切られている。搬送エリア１７は壁（筐体）１６によって形成されている。図１および図２では、壁（筐体）１６の詳細の図示は省略している。ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂは、同じ高さに並列に配置されている。処理ユニット１０１の基板搬送装置１４は、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂ、洗浄モジュール７，８，９，１０、乾燥モジュール１１よりも高い位置に配置されている。本実施形態では、基板搬送装置１４は、洗浄モジュール７，８，９，１０および乾燥モジュール１１の上方に配置されている。処理搬送装置５は、基板搬送装置１４、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂ、洗浄モジュール７，８，９，１０にアクセス可能な保持ハンド４０を備えている。保持ハンド４０は、図１の矢印で示すように、上下に移動可能である。第１処理ユニット１０１の中継搬送装置６は、第１処理ユニット１０１のＣＭＰモジュール１Ｂ、洗浄モジュール９，１０、乾燥モジュール１１、基板搬送装置１４、および第２処理ユニット１０２の基板搬送装置１４、部分研磨モジュール１Ｃ、および洗浄モジュール７，８にアクセス可能な保持ハンド６０を備えている。保持ハンド６０は、図１の矢印で示すように、上下に移動可能である。研磨すべき基板Ｗは、その被研磨面が上向きの状態で、第１処理ユニット１０１の基板搬送装置１４によって搬送される。第１処理ユニット１０１の処理搬送装置５は、基板搬送装置１４まで上昇し、基板Ｗを基板搬送装置１４から取り出す。さらに、処理搬送装置５は、基板Ｗの被研磨面が下向きになるように基板Ｗを反転させ、その後、ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂのいずれか一方に渡す。基板Ｗは、ＣＭＰモジュール１ＡおよびＣＭＰモジュール１Ｂの一方または両方によって研磨される。ＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂ間の基板Ｗの搬送は、処理搬送装置５によって行われる。２つのＣＭＰモジュール１Ａ，１Ｂは同じ構成要素を有しているので、以下、ＣＭＰモジュール１Ａについて説明する。ＣＭＰモジュール１Ａは、研磨パッド２０を支持する研磨テーブル２１と、研磨テーブル２１を回転させるテーブルモータ２２と、研磨液を研磨パッド２０上に供給する研磨液供給ノズル２４と、基板Ｗを研磨パッド２０に押し付けて基板Ｗを研磨する２つの研磨ヘッド２５，２５と、研磨ヘッド２５，２５をそれらの軸心を中心に回転させる研磨ヘッドモータ（図示せず）を有している。２つの研磨ヘッド２５，２５は、ヘッドアーム２８に回転可能に支持されており、上記研磨ヘッドモータはヘッドアーム２８内に配置されている。ヘッドアーム２８の中央部は支持軸２９により支持されている。ＣＭＰモジュール１Ａは、基板Ｗを処理搬送装置５から受け取り、基板Ｗを２つの研磨ヘッド２５，２５のうちの一方に渡す基板ローダー３３をさらに備えている。基板ローダー