JP2019029562A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨品質の低下を防止しつつスラリーの消費量を低減することが可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、研磨面２３ａを有する研磨テーブル２３と、研磨テーブル２３上に設定されたスラリー供給位置Ｐ１にスラリーを供給する研磨液供給ノズル２５と、研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおけるスラリー供給位置Ｐ１よりも下流側の研磨テーブル２３上に設定された研磨位置Ｐ２で、基板を研磨テーブル２３の研磨面２３ａに押圧するトップリング２４と、研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおける研磨位置Ｐ２よりも下流側の研磨テーブル２３上の規定位置Ｐ３において、研磨面２３ａに対して所定の隙間を空けて配置され、研磨テーブル２３の外周部から中央部に向けて延びるスラリーリターンバー２８と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、基板処理装置に関する。

半導体ウェハ等の基板に対して各種処理を行う基板処理装置の１つに、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）装置がある。このＣＭＰ装置は、研磨装置の一種であり、シリカ（ＳｉＯ_２）やセリア（ＣｅＯ_２）等の砥粒を含んだスラリー（研磨液）を研磨パッドに供給しつつ基板を研磨パッドに摺接させて、基板表面を平坦に研磨する装置である。

上記のＣＭＰ装置は、研磨パッドを有する研磨テーブル、基板を保持するトップリング、及び研磨テーブル上にスラリーを供給する研磨液供給ノズルを備えている。このようなＣＭＰ装置を用いて基板の研磨を行う場合には、トップリングにより基板を保持しつつ、研磨液供給ノズルからスラリーを研磨パッドに供給し、基板を研磨パッドの表面（研磨面）に対して所定の圧力で押圧する。このとき、研磨テーブルとトップリングとを回転させることにより基板が研磨面に摺接し、基板の表面が平坦且つ鏡面に研磨される。

以下の特許文献１〜７には、スラリーの消費量の低減を図ることが可能な従来の基板処理装置の一例が開示されている。例えば、以下の特許文献１には、屈曲した板状体をなすガイドを研磨パッド上に配設し、スラリーが研磨パッド上から流出することを防止することで、スラリーの消費量の低減を図る技術が開示されている。また、以下の特許文献６には、研磨パッドの周囲を囲むように防御盤を設け、研磨時にスラリーが外部に流出することを防止して研磨パッド上で再利用することで、スラリーの消費量の低減を図る技術が開示されている。

特開平７−２３７１２０号公報 特開平１０−２１７１１４号公報 特開平１０−３０９６６１号公報 特許第２９８３９０５号公報 特許第２９０３９８０号公報 特開２００１−１２１４０７号公報 特許第３５９４３５７号公報

ところで、上述した特許文献１〜７に開示された基板処理装置では、研磨パッド上から外部に流出していたスラリーを再利用することができることから、確かにスラリーの消費量の低減を図ることが可能であると考えられる。しかしながら、基板の研磨に用いられたスラリーには基板の研磨屑が含まれることから、単純に基板の研磨に用いられたスラリーを再利用してしまうと、基板の研磨面に研磨キズ（スクラッチ）が発生する虞があるという問題がある。

例えば、上述した特許文献６に開示された基板処理装置では、研磨パッドの周囲を囲むように防御盤を設けており、スラリーが外部に流出することがないため、基板の研磨が進むにつれて研磨パッド上には研磨屑が蓄積すると考えられる。このような研磨屑が蓄積する状況においては、基板の研磨面に研磨キズが生じ易くなり、研磨品質の低下を引き起こす可能性が高くなると考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、研磨品質の低下を防止しつつスラリーの消費量を低減することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の基板処理装置は、研磨面（２３ａ）を有する研磨テーブル（２３）と、前記研磨テーブル上に設定された供給位置（Ｐ１）にスラリーを供給する供給装置（２５）と、前記研磨テーブルの回転方向（Ｄ）における前記供給位置よりも下流側の前記研磨テーブル上に設定された研磨位置（Ｐ２）で、基板を前記研磨テーブルの前記研磨面に押圧する押圧装置（２４）と、前記研磨テーブルの回転方向における前記研磨位置よりも下流側の前記研磨テーブル上の規定位置（Ｐ３）において、前記研磨面に対して所定の隙間を空けて配置され、前記研磨テーブルの外周部から中央部に向けて延びるスラリー回収部材（２８）と、を備える。
また、本発明の基板処理装置は、前記研磨テーブルの回転方向における前記スラリー回収部材よりも下流側の前記研磨テーブル上に配置され、前記研磨面のドレッシングを行うドレッサ（２６）を備える。
また、本発明の基板処理装置は、前記研磨テーブルの外側に設定された退避位置（Ｐ４）と前記研磨テーブル上の前記規定位置との間で、前記スラリー回収部材を移動させる移動機構（ＤＲ）を備える。
また、本発明の基板処理装置は、前記所定の隙間が、前記研磨テーブル上の前記規定位置における前記スラリーの厚み（Ｔ）よりも狭く設定される。
また、本発明の基板処理装置は、前記研磨テーブルの外周部において、前記スラリー回収部材と前記研磨テーブルの接線方向とのなす角は鈍角であり、前記スラリー回収部材の長さは、前記研磨テーブルの半径と同程度である。
また、本発明の基板処理装置は、前記スラリー回収部材が、平面視での形状が直線状又は曲線状である棒状又は板状の部材である。
また、本発明の基板処理装置は、前記研磨テーブルの回転方向における前記スラリー回収部材の幅は、少なくとも底部において下方から上方に行くにつれて大になる。
また、本発明の基板処理装置は、前記スラリー回収部材の底面が、平面又は曲面である。

本発明によれば、研磨テーブルの回転方向における研磨位置よりも下流側の研磨テーブル上の規定位置に、研磨面に対して所定の隙間を空けて配置され、研磨テーブルの外周部から中央部に向けて延びるスラリー回収部材を設けたため、研磨品質の低下を防止しつつスラリーの消費量を低減することが可能であるという効果がある。

本発明の一実施形態による基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態による基板処理装置に設けられた研磨モジュールの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態において研磨テーブル上におけるトップリング、研磨液供給ノズル、ドレッサ、アトマイザ、及びスラリーリターンバーの配置関係を示す平面図である。 本発明の一実施形態においてスラリーリターンバーの角度、長さ、又は位置に応じたスラリーの経路を説明するための図である。 本発明の一実施形態において研磨面とスラリーリターンバーとの間に空けられる隙間を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態においてスラリーリターンバーの断面形状の例を示す図である。 本発明の一実施形態による基板処理装置に設けられた研磨モジュールの動作例を示すフローチャートである。 曲線状のスラリーリターンバーを備える研磨モジュールの平面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による基板処理装置について詳細に説明する。

〔基板処理装置の全体構成〕
図１は、本発明の一実施形態による基板処理装置の全体構成を示す平面図である。本実施形態の基板処理装置１は、半導体ウェハ等の基板Ｗの表面を平坦に研磨する化学機械研磨（ＣＭＰ）装置である。図１に示す通り、基板処理装置１は、矩形箱状のハウジング２を備える。ハウジング２は、平面視で略長方形に形成されている。ハウジング２の内部は隔壁によって、ロード／アンロード部１０、研磨部２０、洗浄部３０に区画されている。また、基板処理装置１は、ロード／アンロード部１０から研磨部２０に基板Ｗを搬送する基板搬送部４０と、ロード／アンロード部１０、研磨部２０、洗浄部３０、及び基板搬送部４０の動作を制御する制御部３（制御盤）と、を備える。

ロード／アンロード部１０は、基板Ｗを収容するフロントロード部１１を備える。フロントロード部１１は、ハウジング２の長手方向の一方側の側面に複数設けられている。複数のフロントロード部１１は、ハウジング２の幅方向（平面視で長手方向と直交する方向）に配列されている。フロントロード部１１は、例えば、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、又はＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載する。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板Ｗのカセットを収納し、隔壁で覆った密閉容器であり、外部空間とは独立した環境を保つことができる。

また、ロード／アンロード部１０は、フロントロード部１１から基板Ｗを出し入れする搬送ロボット１２と、搬送ロボット１２をフロントロード部１１の並びに沿って走行させる走行機構１３と、を備える。搬送ロボット１２は、上下に２つのハンドを備えており、基板Ｗの処理前、処理後で使い分けている。例えば、フロントロード部１１に基板Ｗを戻すときは上側のハンドを使用し、フロントロード部１１から処理前の基板Ｗを取り出すときは下側のハンドを使用する。

基板搬送部４０は、ハウジング２の長手方向に延在する基板搬送路４１を備える。基板搬送路４１は、平面視で洗浄部３０が配置されている領域を通り、一端部４１ａがロード／アンロード部１０に連通し、他端部４１ｂが研磨部２０に連通している。基板搬送路４１には、基板Ｗを支持するスライドステージ、及び、このスライドステージを一端部４１ａと他端部４１ｂとの間で移動させるステージ移動機構が設けられている。一端部４１ａは、基板Ｗの搬入口であり、通常はシャッタで閉じられ、ロード／アンロード部１０の搬送ロボット１２がアクセスするときに開かれる。また、他端部４１ｂは、基板Ｗの搬出口であり、通常はシャッタで閉じられ、研磨部２０の搬送ロボットＲＢがアクセスするときに開かれる。

研磨部２０は、基板Ｗの研磨を行う複数の研磨モジュール２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ）を備える。複数の研磨モジュール２１は、ハウジング２の長手方向に配列されている。研磨モジュール２１は、研磨テーブル２３、トップリング２４、研磨液供給ノズル２５、ドレッサ２６、アトマイザ２７、及びスラリーリターンバー２８等（図２参照）を備えており、基板Ｗを研磨してその表面を平坦にする。尚、研磨モジュール２１の詳細については後述する。

また、研磨部２０は、搬送ロボットＲＢと、第１エクスチェンジャＥＸ１と、第２エクスチェンジャＥＸ２と、を備える。研磨部２０には、複数の研磨モジュール２１の並びに沿って、ロード／アンロード部１０側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４が設定されている。第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４は、それぞれ、研磨モジュール２１Ａ、研磨モジュール２１Ｂ、研磨モジュール２１Ｃ、研磨モジュール２１Ｄに基板Ｗを受け渡す位置である。各研磨モジュール２１は、トップリング２４の支持アーム（図２参照）の回動によって、第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４にアクセスする。

搬送ロボットＲＢは、基板搬送部４０と、第１エクスチェンジャＥＸ１と、第２エクスチェンジャＥＸ２との間で、基板Ｗの受け渡しを行う。搬送ロボットＲＢは、基板Ｗを保持するハンド、ハンドを上下反転させる反転機構、ハンドを支持する伸縮可能なアーム、アームを上下移動させるアーム上下移動機構、及びアームを鉛直方向に延びる軸回りに回動させるアーム回動機構等を備える。搬送ロボットＲＢは、第２搬送位置ＴＰ２と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動可能であり、基板搬送部４０から受け取った基板Ｗを、第１エクスチェンジャＥＸ１又は第２エクスチェンジャＥＸ２に振り分ける。また、搬送ロボットＲＢは、研磨モジュール２１で研磨された基板Ｗを、第１エクスチェンジャＥＸ１又は第２エクスチェンジャＥＸ２から受け取り、洗浄部３０に受け渡す。

第１エクスチェンジャＥＸ１は、第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２の間で基板Ｗを搬送する機構である。第１エクスチェンジャＥＸ１は、基板Ｗを支持する複数のスライドステージ、各スライドステージを異なる高さで水平方向に移動させるステージ移動機構、第１搬送位置ＴＰ１に配置された第１プッシャ、第２搬送位置ＴＰ２に配置された第２プッシャ等を備える。各スライドステージは、第１プッシャや第２プッシャが上下に通過可能な略コの字状の切欠き部を有し、ステージ移動機構によって、第１搬送位置ＴＰ１と第２搬送位置ＴＰ２の間を移動する。第１プッシャは、第１搬送位置ＴＰ１において上下に移動し、スライドステージと研磨モジュール２１Ａのトップリング２４との間における基板Ｗの受け渡しを行う。また、第２プッシャは、第２搬送位置ＴＰ２において上下に移動し、スライドステージと研磨モジュール２１Ｂのトップリング２４との間における基板Ｗの受け渡しを行う。

第２エクスチェンジャＥＸ２は、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４の間で基板Ｗを搬送する機構である。第２エクスチェンジャＥＸ２は、基板Ｗを支持する複数のスライドステージ、各スライドステージを異なる高さで水平方向に移動させるステージ移動機構、第３搬送位置ＴＰ３に配置された第３プッシャ、第４搬送位置ＴＰ４に配置された第４プッシャ等を備える。各スライドステージは、第３プッシャや第４プッシャが上下に通過可能な略コの字状の切欠き部を有し、ステージ移動機構によって、第３搬送位置ＴＰ３と第４搬送位置ＴＰ４の間を移動する。第３プッシャは、第３搬送位置ＴＰ３において上下に移動し、スライドステージと研磨モジュール２１Ｃのトップリング２４との間における基板Ｗの受け渡しを行う。また、第４プッシャは、第４搬送位置ＴＰ４において上下に移動し、スライドステージと研磨モジュール２１Ｄのトップリング２４との間における基板Ｗの受け渡しを行う。

洗浄部３０は、基板Ｗの洗浄を行う複数の洗浄モジュール３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ａｄｄ）と、洗浄した基板Ｗを乾燥させる乾燥モジュール３２と、を備える。複数の洗浄モジュール３１及び乾燥モジュール３２は、ハウジング２の長手方向に配列されている。洗浄モジュール３１Ａと洗浄モジュール３１Ａｄｄとの間には、搬送室３３（ウェハステーション）が設けられている。搬送室３３には、搬送ロボットＲＢから受け渡された基板Ｗを載置するステージが設けられている。また、洗浄部３０は、搬送室３３のステージに載置された基板Ｗをピックアップし、複数の洗浄モジュール３１と、乾燥モジュール３２と、搬送室３３との間にて基板Ｗを搬送する洗浄部基板搬送機構３４を備える。

洗浄モジュール３１Ａは、搬送室３３に隣り合って配置され、基板Ｗを一次洗浄する。また、洗浄モジュール３１Ｂは、洗浄モジュール３１Ａに隣り合って配置され、基板Ｗを二次洗浄する。また、洗浄モジュール３１Ｃは、洗浄モジュール３１Ｂに隣り合って配置され、基板Ｗを三次洗浄する。乾燥モジュール３２は、洗浄モジュール３１Ｃに隣り合って配置され、例えば、ロタゴニ乾燥（ＩＰＡ（Iso-Propyl Alcohol）乾燥）を行う。尚、洗浄モジュール３１Ａと搬送室３３を挟んで反対側に配置された洗浄モジュール３１Ａｄｄは、洗浄の仕様に応じて追加されるものであり、例えば、洗浄モジュール３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの洗浄処理の前に、基板Ｗを予備洗浄する。

洗浄モジュール３１は、例えば、ロール洗浄部材を用いたロール洗浄モジュール、ペンシル洗浄部材を用いたペンシル洗浄モジュール、二流体ノズルを用いた二流体洗浄モジュール等から構成されている。各洗浄モジュール３１は、同一のタイプであっても、異なるタイプの洗浄モジュールであってもよい。これら各洗浄モジュール３１及び乾燥モジュール３２は、基板Ｗ及び基板Ｗを搬送する洗浄部基板搬送機構３４が通過可能なシャッタ付き開口部を備える。乾燥後は、乾燥モジュール３２とロード／アンロード部１０との間の隔壁に設けられたシャッタが開かれ、搬送ロボット１２によって乾燥モジュール３２から基板Ｗが取り出される。

〔研磨モジュールの構成〕
図２は、本発明の一実施形態による基板処理装置に設けられた研磨モジュールの構成を示す斜視図である。図２に示す通り、研磨モジュール２１は、研磨パッド２２によりその上面（研磨面２３ａ）が形成された研磨テーブル２３、トップリング２４（押圧装置）、研磨液供給ノズル２５（供給装置）、ドレッサ２６、アトマイザ２７（処理装置）、及びスラリーリターンバー２８（スラリー回収部材）を備える。

研磨テーブル２３は、テーブル軸を介してその下方に配置される研磨テーブル回転モータ（図示せず）に連結されており、テーブル軸の回りに回転可能になっている。研磨テーブル２３の上面には、研磨パッド２２が貼付されており、研磨パッド２２の表面が基板Ｗを研磨する研磨面２３ａを形成している。研磨パッド２２には、例えば、ロデール社製のＳＵＢＡ８００、ＩＣ−１０００、ＩＣ−１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）等が用いられている。ＳＵＢＡ８００は、繊維をウレタン樹脂で固めた不織布である。ＩＣ−１０００は、硬質の発泡ポリウレタンであり、その表面に多数の微細な孔を有したパッドであり、パーフォレートパッドとも呼ばれている。

研磨テーブル２３の上方には、研磨液供給ノズル２５が設置されており、この研磨液供給ノズル２５によって研磨テーブル２３上の研磨パッド２２にスラリー（研磨液）が供給されるようになっている。スラリーとしては、砥粒としてシリカ（ＳｉＯ_２）やセリア（ＣｅＯ_２）を含んだ機能液が用いられる。研磨液供給ノズル２５の後端は、シャフト２５１により支持されており、研磨液供給ノズル２５はシャフト２５１を中心として揺動可能になっている。

トップリング２４は、その下面に研磨対象物である基板Ｗを保持できるようになっており、基板Ｗを保持して研磨テーブル２３上の研磨パッド２２に押圧する。トップリング２４は、シャフト２４１に接続されており、シャフト２４１は、支持アーム２４２に対して上下動するようになっている。シャフト２４１の上下動により、支持アーム２４２に対してトップリング２４を上下動させ、位置決めするようになっている。シャフト２４１は、研磨ヘッド回転モータ（図示せず）の駆動により回転するようになっている。シャフト２４１の回転により、トップリング２４がシャフト２４１の回りに回転するようになっている。

支持アーム２４２は、シャフト２４３を中心として旋回可能に構成されており、トップリング２４は、支持アーム２４２の旋回により基板Ｗの受取位置（図１に示す第１搬送位置ＴＰ１〜第４搬送位置ＴＰ４）から研磨テーブル２３の上方に移動可能になっている。研磨テーブル２３の上方に移動したトップリング２４は、下面に保持した基板Ｗを研磨面２３ａに押圧する。このとき、研磨テーブル２３及びトップリング２４をそれぞれ回転させ、研磨テーブル２３の上方に設けられた研磨液供給ノズル２５から研磨パッド２２上にスラリーを供給する。このように、スラリーを研磨パッド２２上に供給しつつ、基板Ｗを研磨パッド２２に押圧して基板Ｗと研磨パッド２２とを相対移動させて基板Ｗ上の絶縁膜や金属膜等を研磨する。

ドレッサ２６は、シャフト２６１と、支持アーム２６２と、を備える。ドレッサ２６は、シャフト２６１に接続されており、シャフト２６１は、支持アーム２６２の先端に回転自在に取り付けられている。ドレッサ２６は、円形のドレッシング面を有しており、ドレッシング面には硬質な粒子が電着等により固定されている。この硬質な粒子としては、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子等が挙げられる。支持アーム２６２は、シャフト２６３により旋回自在に支持されている。

研磨面２３ａをドレッシングするときは、研磨テーブル２３を回転させるとともに、図示しないモータによりドレッサ２６を回転させ、次いで図示しない昇降機構によりドレッサ２６を下降させ、ドレッサ２６の下面を回転する研磨面２３ａに摺接させる。その状態で、支持アーム２６２を揺動（スイング）させることにより、ドレッサ２６は、研磨面２３ａの外周端から中心部まで横切るように移動することができる。この揺動動作により、ドレッサ２６は、研磨面２３ａをその中心を含む全体に亘ってドレッシングすることができる。

アトマイザ２７は、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体又は液体（例えば純水）を霧状にして研磨面２３ａに噴射する。アトマイザ２７は、研磨パッド２２の上方に配置され、研磨面２３ａと平行に研磨テーブル２３の略半径方向に延びるように配置されている。アトマイザ２７は、研磨テーブル２３の外側まで延びる固定用アーム２７１によってハウジング２（図１参照）等に固定されるようになっている。アトマイザ２７は、研磨面２３ａと対向する下面に、アトマイザ２７の長手方向に沿って所定間隔をおいて複数設けられた噴射口（図示省略）を備える。

アトマイザ２７は、図示しない純水供給ラインと接続されている。純水供給ラインには、制御弁が設けられており、ＣＭＰコントローラである制御部３から制御信号が当該制御弁に入力され、噴射口から噴射される純水の流量を制御する。これにより、研磨面２３ａに最適な流量の純水が吹き付けられ、研磨面２３ａ上の異物（研磨パッド滓、砥液固着物等）が除去される。尚、噴射口から混合流体を噴射する場合には、アトマイザ２７は気体源にも接続される。

スラリーリターンバー２８は、研磨テーブル２３の研磨パッド２２上に供給されたスラリーのうち、研磨テーブル２３の回転によって研磨パッド２２上から外部に流出するスラリーの一部を研磨テーブル２３の中央部に戻すための棒状部材である。スラリーリターンバー２８は、トップリング２４とドレッサ２６との間に、研磨テーブル２３の外周部から中央部に向けて延在するように配置される。スラリーリターンバー２８の一端は、シャフト２８１により支持されており、スラリーリターンバー２８はシャフト２８１を中心として揺動可能になっている。

また、スラリーリターンバー２８は、研磨面２３ａと平行に所定の隙間を空けて研磨テーブル２３上に配置される。このように、研磨面２３ａに対して所定の隙間を空けてスラリーリターンバー２８を配置するのは、スラリーリターンバー２８を研磨パッド２２に接触させることによって、研磨パッド２２に絡みついている研磨屑（研磨キズの原因となる研磨屑）が研磨パッド２２から掻き出されるのを防止するためである。また、スラリーリターンバー２８を研磨パッド２２に押し当てることで、研磨パッド２２が摩耗して寿命が短くなることを防止するためでもある。

尚、基板Ｗの研磨は基板Ｗを研磨パッド２２に押圧して行われることから、研磨によって発生する研磨屑のうち研磨パッド２２に絡みついていない研磨屑は、研磨パッド２２の表面近くに多く存在すると考えられる。研磨面２３ａに対して所定の隙間を空けてスラリーリターンバー２８を配置することで、研磨屑の少ないスラリーの上層部（上澄み部）のみを研磨テーブル２３の中央部に戻し、研磨屑が多いスラリーの下層部（澱み部）を、研磨パッド２２上から外部に流出させることが可能になる。

図３は、本発明の一実施形態において研磨テーブル上におけるトップリング、研磨液供給ノズル、ドレッサ、アトマイザ、及びスラリーリターンバーの配置関係を示す平面図である。図３に示す通り、研磨テーブル２３上において、研磨テーブル２３の回転方向Ｄに沿って、研磨液供給ノズル２５、トップリング２４、スラリーリターンバー２８、ドレッサ２６、及びアトマイザ２７が、この順で配列されている。

研磨液供給ノズル２５を研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおける最上流であるとすると、トップリング２４は研磨液供給ノズル２５よりも下流側に配置され、スラリーリターンバー２８はトップリング２４よりも下流側に配置されているということができる。また、ドレッサ２６はスラリーリターンバー２８よりも下流側に配置され、アトマイザ２７はドレッサ２６よりも下流側に配置されているということができる。

トップリング２４、ドレッサ２６、及びアトマイザ２７は、研磨パッド２２上の空間を研磨テーブル２３の回転中心Ｏを中心として円周方向に３分割するように配置されている。研磨液供給ノズル２５は、トップリング２４とアトマイザ２７とに隣接して配置されており、スラリー供給位置Ｐ１（供給位置）は、研磨テーブル２３の回転中心Ｏの近傍に設定されている。

ここで、スラリー供給位置Ｐ１が研磨テーブル２３の回転中心Ｏに近すぎると、スラリー供給位置Ｐ１に供給されたスラリーが、スラリー供給位置Ｐ１の近傍に留まってしまい、研磨テーブル２３の外周部に向かって広がりにくくなる。このため、スラリー供給位置Ｐ１は、スラリー供給位置Ｐ１に供給されたスラリーの広がりを考慮して、研磨テーブル２３の回転中心Ｏに対してある程度の距離をもって離間した位置に配置される。尚、スラリーの広がりの程度は、概ねスラリーの粘度、研磨テーブル２３の回転数、及びスラリー供給位置Ｐ１の回転中心Ｏからの距離に依存する。

研磨テーブル２３の中央部（スラリーリターンバー２８によってスラリーが戻される部位）は、中央部に戻されたスラリーの広がりを考慮して、例えば、図３に示す通り、研磨テーブル２３の回転中心Ｏを中心とし、その回転中心Ｏとトップリング２４との平面視での最短距離を半径とする円ＣＲに極力近い部位であることが望ましい。

前述の通り、トップリング２４は研磨液供給ノズル２５よりも下流側に配置されているということができる。このため、トップリング２４によって保持された基板Ｗが研磨テーブル２３上において研磨される研磨位置Ｐ２は、スラリー供給位置Ｐ１よりも下流側に設定されているということもできる。また、前述の通り、スラリーリターンバー２８はトップリング２４よりも下流側に配置されているということができる。このため、研磨テーブル２３上においてスラリーリターンバー２８が配置される規定位置Ｐ３は、研磨位置Ｐ２よりも下流側に設定されているということもできる。

スラリーリターンバー２８は、シャフト２８１を中心として揺動可能になっている。シャフト２８１は、研磨テーブル２３の外側に設定された退避位置Ｐ４と規定位置Ｐ３との間で、スラリーリターンバー２８を移動させる移動機構ＤＲを構成している。シャフト２８１が回転すると、スラリーリターンバー２８が、図３に示す通りに、シャフト２８１を中心に揺動する。

研磨テーブル２３の外周部（平面視でスラリーリターンバー２８と研磨テーブル２３の外縁部とが交わる位置Ｐ５）において、スラリーリターンバー２８の長手方向と研磨テーブル２３の接線方向とのなす角θは鈍角（角度が９０°より大きく１８０°より小さな角）に設定される。これは、研磨パッド２２上から外部に流出するスラリーの流出方向は、概ね研磨テーブル２３の接線方向に沿う方向であることから、研磨パッド２２上から接線方向に流出するスラリーを効率的に研磨テーブル２３の中央部に向かわせるようにするためである。図３に示す例では、スラリーを効率的に研磨テーブル２３の中央部に向かわせるために、角θは、スラリーリターンバー２８の先端部の一部が平面視で円ＣＲの内部に含まれることとなる角度に設定されている。

スラリーリターンバー２８の長さ（平面視で研磨テーブル２３上に位置する部分の長さ）は、研磨テーブル２３の半径と同程度である。これは、スラリーリターンバー２８が、研磨パッド２２上から外部に流出するスラリーの一部を長手方向に伝わせて研磨テーブル２３の中央部に戻すためである。尚、スラリーリターンバー２８の長さは、研磨テーブル２３の半径のみによって一義的に定まるものではなく、上述の角度（研磨テーブル２３の接線方向とのなす角）も考慮して規定される。

図４は、本発明の一実施形態においてスラリーリターンバーの角度、長さ、又は位置に応じたスラリーの経路を説明するための図である。尚、図４では、理解を容易にするために、スラリーリターンバー２８と研磨面２３ａとの間の隙間を介して外部に流出するスラリーの経路の図示は省略している。まず、スラリーリターンバー２８の角度、長さ、及び位置が適切であると、図４（ａ）に示す通り、スラリーは図中の破線矢印で示す経路を移動し、研磨テーブル２３の回転中心Ｏの近傍（中央部）に戻される。研磨テーブル２３の中央部に戻されたスラリーは、トップリング２４に保持された基板Ｗ（図４では図示省略）の研磨に再利用される。

これに対し、スラリーリターンバー２８の角度が不適切であると、図４（ｂ），（ｃ）に示す通り、スラリーは図中の破線矢印で示す経路を移動して研磨パッド２２上から外部に流出する。具体的に、スラリーリターンバー２８の角度が浅すぎると、スラリーはスラリーリターンバー２８を伝ってスラリーリターンバー２８の長手方向に向かうが、研磨テーブル２３の中央部に戻されることなく研磨パッド２２上から外部に流出する。スラリーリターンバー２８の角度が深すぎると、スラリーはスラリーリターンバー２８によって研磨パッド２２の外部に向かうようにされて研磨パッド２２上から外部に流出する。

また、スラリーリターンバー２８の長さが不適切であると、図４（ｄ），（ｅ）に示す通り、スラリーは図中の破線矢印で示す経路を移動して研磨パッド２２上から外部に流出する。具体的に、スラリーリターンバー２８の長さが長すぎると、スラリーはスラリーリターンバー２８を伝って研磨パッド２２の中央部に向かうものの、研磨パッド２２の中央部に至ってもスラリーリターンバー２８を伝ってしまい、研磨パッド２２上から外部に流出する。スラリーリターンバー２８の長さが短すぎると、スラリーはスラリーリターンバー２８を僅かに伝うが、研磨テーブル２３の中央部に戻されることなく研磨パッド２２上から外部に流出する。

また、スラリーリターンバー２８の位置が不適切であると、図４（ｆ）に示す通り、スラリーは図中の破線矢印で示す経路を移動して研磨パッド２２上から外部に流出する。具体的には、研磨パッド２２の外周部付近の経路Ｒ１を通るスラリーは、スラリーリターンバー２８を伝わることなく、そのまま研磨パッド２２上から外部に流出する。研磨パッド２２の中央部付近の経路Ｒ２を通るスラリーも、スラリーリターンバー２８を殆ど伝わることなく研磨パッド２２上から外部に流出する。

以上の通り、スラリーリターンバー２８の角度、長さ、及び位置が全て適切であれば、図４（ａ）に示す通り、スラリーが研磨テーブル２３の回転中心Ｏの近傍（中央部）に戻されて基板Ｗの研磨に再利用される。これに対し、スラリーリターンバー２８の角度、長さ、及び位置の１つでも不適切であれば、図４（ｂ）〜（ｆ）に示す通り、スラリーは研磨テーブル２３の回転中心Ｏの近傍（中央部）に戻らずに研磨パッド２２上から外部に流出する。

図５は、本発明の一実施形態において研磨面とスラリーリターンバーとの間に空けられる隙間を説明するための側断面図である。前述の通り、スラリーリターンバー２８は、主として研磨パッド２２に絡みついている研磨屑が研磨パッド２２から掻き出されるのを防止するために、研磨パッド２２から離間して配置される。一方、スラリーリターンバー２８は、スラリーＳＬの一部を研磨テーブル２３の中央部に戻す役割がある。このため、研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との間に空けられる隙間は、研磨テーブル２３上の規定位置Ｐ３におけるスラリーＳＬの厚みＴよりも狭く設定される。

図５（ａ）は、研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との隙間を小さく設定した状態を示す側断面図である。研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との隙間を小さく設定すると、その隙間を通るスラリーＳＬの量が少なくなる。このため、スラリーＳＬは、図示の通り、研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおけるスラリーリターンバー２８の上流側において盛り上がった状態になる。

図５（ｂ）は、研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との隙間を大きく設定した状態を示す側断面図である。研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との隙間を大きく設定すると、その隙間を通るスラリーＳＬの量が多くなる。このため、スラリーＳＬは、研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおけるスラリーリターンバー２８の上流側においても殆ど平坦である。

図５（ａ）に示す通り、研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との隙間が小さく設定された場合であっても、図５（ｂ）に示す通り、研磨パッド２２とスラリーリターンバー２８との隙間が大きく設定された場合であっても、スラリーリターンバー２８は、研磨パッド２２に接触せず、且つスラリーＳＬに接触するようにされる。つまり、スラリーリターンバー２８は、その最低部がスラリーＳＬの厚みＴ内に位置するように配置される。

図６は、本発明の一実施形態においてスラリーリターンバーの断面形状の例を示す図である。スラリーリターンバー２８の断面形状は、例えば円形形状（図６（ａ））、角が丸くされた四角形状（図６（ｂ））、ホームベース形状（図６（ｃ））、縦長の楕円形状（図６（ｄ））、逆台形形状（図６（ｅ））等が望ましい。つまり、スラリーリターンバー２８の断面形状は、研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおける幅が、少なくとも底部において下方から上方に行くにつれて大になる形状であることが望ましい。

スラリーリターンバー２８の断面形状を上記の形状（少なくとも底部において下方から上方に行くにつれて大になる形状）とするのは、主として付着したスラリーを落下し易くして研磨キズの発生を防止するためである。スラリーリターンバー２８に付着したスラリーが乾燥してから剥がれ落ちると研磨キズの発生原因となることから、スラリーリターンバー２８に付着したスラリーを乾燥する前に落下させることで研磨キズの発生を防止するようにしている。付着したスラリーを落下し易くするために、スラリーリターンバー２８の表面はフッ素加工されていても良い。

スラリーリターンバー２８は、研磨パッド２２との間に上述した隙間を空ける必要があることから、鉛直方向における撓みが生じないものであることが望ましい。また、スラリーリターンバー２８の高さは、スラリーがスラリーリターンバー２８を乗り越えない程度の高さに設定されているのが望ましい。スラリーリターンバー２８の底面は、平面であっても良く（図６（ｂ），（ｃ），（ｅ）参照）、曲面であっても良い（図６（ａ），（ｄ）参照）。また、スラリーリターンバー２８に純水をかけて、スラリーリターンバー２８に付着したスラリーを自動的に洗い流すユニットを設けても良い。

〔研磨モジュールの動作〕
図７は、本発明の一実施形態による基板処理装置に設けられた研磨モジュールの動作例を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートの一連の処理は、基板Ｗの受取位置（図１に示す第１搬送位置ＴＰ１〜第４搬送位置ＴＰ４）において、基板Ｗがトップリング２４に受け渡される度に行われる。尚、図７に示す一連の処理は、制御部３（図１参照）の制御の下で行われる。

上記の基板Ｗの受取位置において、基板Ｗがトップリング２４に受け渡されると、支持アーム２４２の旋回によって、トップリング２４が研磨テーブル２３の上方に移動される。これにより、基板Ｗを保持するトップリング２４が、図３に示す研磨位置Ｐ２の上方に配置される（ステップＳ１１）。トップリング２４の配置が完了すると、研磨テーブル２３及びトップリング２４並びにドレッサ２６の回転が開始されるとともに、研磨液供給ノズル２５から研磨テーブル２３上に設定されたスラリー供給位置Ｐ１へのスラリーの供給が開始される（ステップＳ１２）。

続いて、移動機構ＤＲを構成するシャフト２８１の揺動によって、退避位置Ｐ４に配置されているスラリーリターンバー２８が、研磨テーブル２３上に設定された規定位置Ｐ３に配置される（ステップＳ１３）。スラリーリターンバー２８の配置が完了すると、トップリング２４に保持された基板Ｗの研磨が行われる（ステップＳ１４）。具体的には、シャフト２４１が、支持アーム２４２に対して下方に移動することで、トップリング２４の下面に保持された基板Ｗが研磨パッド２２の研磨面２３ａに押圧される。

研磨パッド２２上にはスラリーが供給されており、基板Ｗが研磨パッド２２の研磨面２３ａに押圧された状態で基板Ｗを保持するトップリング２４と研磨テーブル２３とが回転していることから基板Ｗが研磨される。基板Ｗが研磨されている最中において、研磨テーブル２３上に供給されて基板Ｗの周囲又は底部を通過したスラリーの一部は、スラリーリターンバー２８によって研磨テーブル２３の中央部に戻されて基板Ｗの研磨に再利用される。

ドレッサ２６は、ダイヤモンド粒子やセラミック粒子等の硬質な粒子が固定された回転部を研磨面２３ａに接触させ、その回転部を回転しつつ揺動することにより、研磨面２３ａ全体を均一にドレッシングし、平坦な研磨面２３ａを形成する。アトマイザ２７は、研磨面２３ａに残留する研磨屑や砥粒等を高圧の流体により洗い流すことで、研磨面２３ａの浄化と、機械的接触であるドレッサ２６による研磨面の目立て作業、即ち研磨面２３ａの再生を達成する。

基板Ｗの研磨が完了すると、移動機構ＤＲを構成するシャフト２８１の揺動によって、研磨テーブル２３上に設定された規定位置Ｐ３に配置されているスラリーリターンバー２８が、退避位置Ｐ４に退避される（ステップＳ１５）。続いて、研磨テーブル２３及びトップリング２４並びにドレッサ２６の回転が停止されるとともに、研磨液供給ノズル２５から研磨テーブル２３上に設定されたスラリー供給位置Ｐ１へのスラリーの供給も停止される（ステップＳ１６）。

以上の処理が終了すると、基板Ｗの取り出しが行われる。具体的には、シャフト２４１が、支持アーム２４２に対して上方に移動することで、トップリング２４が研磨テーブル２３の上方に移動される。そして、支持アーム２４２の旋回によって、研磨テーブル２３の上方に移動されたトップリング２４が上記の基板Ｗの受取位置に移動され、トップリング２４に保持されていた基板Ｗが上記の受取位置に受け渡される。このようにして、基板Ｗの研磨が行われる。

以上の通り、本実施形態によれば、研磨テーブル２３の回転方向Ｄにおける研磨位置Ｐ２よりも下流側の規定位置Ｐ３において、研磨面２３ａに対して所定の隙間を空けて、研磨テーブル２３の外周部から中央部に向けて延びるスラリーリターンバー２８を配置するようにしている。これにより、研磨パッド２２上から外部に流出するスラリーの一部が研磨テーブル２３の中央部に戻されて基板Ｗの研磨に再利用される。このため、研磨品質の低下を防止しつつスラリーの消費量を低減することが可能である。

以上、本発明の一実施形態による基板処理装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、スラリーリターンバー２８の平面視での形状が直線状の棒状部材である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、スラリーリターンバー２８は、平面視での形状が直線状であっても曲線状であっても良く、棒状部材であっても板状部材であっても良い。

尚、研磨テーブル２３の外周部（平面視でスラリーリターンバー２８と研磨テーブル２３の外縁部とが交わる位置Ｐ５）における、スラリーリターンバー２８の長手方向と研磨テーブル２３の接線方向とのなす角θ、及びスラリーリターンバー２８の長さは、スラリーリターンバー２８の平面視での形状に応じて適切な角度及び長さに設定すれば良い。スラリーリターンバー２８の平面視での形状が曲線状である場合の上記の角度は、スラリーリターンバー２８の平面視での形状が直線状である場合と同様に、鈍角（角度が９０°より大きく１８０°より小さな角）に設定することができる。例えば、１６０°程度に設定しても良い。

図８は、曲線状のスラリーリターンバーを備える研磨モジュールの平面図である。尚、図８は、図３に相当する図である。図８に示す通り、スラリーリターンバー２８は、トップリング２４の下流側に配置されており、平面視でトップリング２４に沿うように曲げられている。図中の角θ（位置Ｐ５においてスラリーリターンバー２８の接線方向と研磨テーブル２３の接線方向とのなす角）は鈍角に設定されており、スラリーリターンバー２８の先端部の一部が平面視で円ＣＲの内部に含まれるようにされている。

１ 基板処理装置
２３ 研磨テーブル
２３ａ 研磨面
２４ トップリング
２５ 研磨液供給ノズル
２６ ドレッサ
２８ スラリーリターンバー
Ｄ 研磨テーブルの回転方向
ＤＲ 移動機構
Ｐ１ スラリー供給位置
Ｐ２ 研磨位置
Ｐ３ 規定位置
Ｐ４ 退避位置
Ｔ スラリーの厚み

Claims (8)

1. 研磨面を有する研磨テーブルと、
   前記研磨テーブル上に設定された供給位置にスラリーを供給する供給装置と、
   前記研磨テーブルの回転方向における前記供給位置よりも下流側の前記研磨テーブル上に設定された研磨位置で、基板を前記研磨テーブルの前記研磨面に押圧する押圧装置と、
   前記研磨テーブルの回転方向における前記研磨位置よりも下流側の前記研磨テーブル上の規定位置において、前記研磨面に対して所定の隙間を空けて配置され、前記研磨テーブルの外周部から中央部に向けて延びるスラリー回収部材と、
   を備える基板処理装置。
2. 前記研磨テーブルの回転方向における前記スラリー回収部材よりも下流側の前記研磨テーブル上に配置され、前記研磨面のドレッシングを行うドレッサを備える、請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記研磨テーブルの外側に設定された退避位置と前記研磨テーブル上の前記規定位置との間で、前記スラリー回収部材を移動させる移動機構を備える、請求項１又は請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記所定の隙間は、前記研磨テーブル上の前記規定位置における前記スラリーの厚みよりも狭く設定される、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記研磨テーブルの外周部において、前記スラリー回収部材と前記研磨テーブルの接線方向とのなす角は鈍角であり、
   前記スラリー回収部材の長さは、前記研磨テーブルの半径と同程度である、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記スラリー回収部材は、平面視での形状が直線状又は曲線状である棒状又は板状の部材である、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記研磨テーブルの回転方向における前記スラリー回収部材の幅は、少なくとも底部において下方から上方に行くにつれて大になる、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記スラリー回収部材の底面は、平面又は曲面である、請求項１から請求項７の何れか一項に記載の基板処理装置。

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