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JP2022073074A - 基板を保持するためのヘッドおよび基板処理装置 - Google Patents

基板を保持するためのヘッドおよび基板処理装置 Download PDF

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JP2022073074A JP2020182844A JP2020182844A JP2022073074A JP 2022073074 A JP2022073074 A JP 2022073074A JP 2020182844 A JP2020182844 A JP 2020182844A JP 2020182844 A JP2020182844 A JP 2020182844A JP 2022073074 A JP2022073074 A JP 2022073074A
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Abstract

【課題】基板がリテーナ部材に衝突したときにリテーナ部材の取り付け機構にあたえるリスクを軽減する構造を提供する。【解決手段】一実施形態によれば、多角形の基板を保持するためのヘッドが提供され、かかるヘッドは、多角形の基板の形状に対応する形状の基板支持面と、基板支持面の各辺の外側に配置されるリテーナ部材と、前記リテーナ部材を支持するリテーナガイドと、前記リテーナ部材は、前記基板支持面に垂直な方向に延びる係合面を有し、前記リテーナ部材の前記係合面は、前記リテーナガイドに係合している。【選択図】図５

Description

本願は、基板を保持するためのヘッドおよび基板処理装置に関する。
半導体デバイスの製造に、基板の表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が使用されている。半導体デバイスの製造に使用される基板は、多くの場合、円板形状である。また、半導体デバイスに限らず、ＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板の表面を平坦化する際の平坦度の要求も高まっている。また、ＰＣＢ基板などの電子デバイスが配置されたパッケージ基板の表面を平坦化することへの要求も高まっている。
また、円形の半導体基板は規格（たとえばＳＥＭＩ規格）により寸法が定まっているが、上述のＣＣＬ基板（Copper Clad Laminate基板）やＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、フォトマスク基板、ディスプレイパネルなどの四角形の基板は、規格などにより寸法が決まっていないので、様々な寸法の基板が存在し得る。近年、デバイスの製造効率の点から基板の寸法が大きくなる傾向にある。
特開２００３－１７９０１５号公報 米国特許第６０１９６７０号明細書 特開２０２０－０１９１１５号公報
ＣＭＰにより四角形の基板を研磨する場合、研磨ヘッドにより基板を保持し、研磨テーブル上に支持された研磨パッドに基板を押し付け、研磨ヘッドおよび研磨テーブルを回転させて基板を研磨する。研磨中に基板が研磨ヘッドから飛び出さないように、リテーナ部材により基板をヘッド内の所定の位置に保持することがある。研磨中には、四角形の基板の側面がリテーナ部材に衝突することがある。四角形の基板は寸法が大きく重量があることがあり、基板がリテーナ部材に衝突すると、リテーナ部材の取り付け機構に悪影響を与えることがある。そこで、本願は、基板がリテーナ部材に衝突したときにリテーナ部材の取り付け機構にあたえるリスクを軽減する構造を提供することを１つの目的としている。
一実施形態によれば、多角形の基板を保持するためのヘッドが提供され、かかるヘッドは、多角形の基板の形状に対応する形状の基板支持面と、基板支持面の各辺の外側に配置されるリテーナ部材と、前記リテーナ部材を支持するリテーナガイドと、前記リテーナ部材は、前記基板支持面に垂直な方向に延びる係合面を有し、前記リテーナ部材の前記係合面は、前記リテーナガイドに係合している。
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。 一実施形態による研磨モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。 一実施形態によるヘッドの詳細な構造を示す断面図である。 一実施形態による、ヘッドを研磨テーブル側から見た図である。 図３に示される断面図のリテーナ部を拡大して示す断面図である。 図３に示される断面図のリテーナ部を拡大して示す断面斜視図である。 一実施形態による、下部ハウジングを上から見た平面図である。 一実施形態による、リテーナ部材を上方（リテーナガイド側）から見た概略図である。 図８に示されるリテーナ部材の単体の部分断面図である。 図８に示される矢印ＢＢ－ＢＢの方向から見た部分断面図である。 一実施形態による、リテーナ部を示す断面図である。
以下に、本発明に係るヘッドおよびヘッドを備える基板処理装置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１０００の全体構成を示す平面図である。図１に示される基板処理装置１０００は、ロードモジュール１００、搬送モジュール２００、研磨モジュール３００、乾燥モジュール５００、およびアンロードモジュール６００を有する。図示の実施形態において、搬送モジュール２００は、２つの搬送モジュール２００Ａ、２００Ｂを有し、研磨モジュール３００は、２つの研磨モジュール３００Ａ、３００Ｂを有する。一実施形態において、これらの各モジュールは、独立に形成することができる。これらのモジュールを独立して形成することで、各モジュールの数を任意に組み合わせることで異なる構成の基板処理装置１０００を簡易に形成することができる。また、基板処理装置１０００は、制御装置９００を備え、基板処理装置１０００の各構成要素は制御装置９００により制御される。一実施形態において、制御装置９００は、入出力装置、演算装置、記憶装置などを備える一般的なコンピュータから構成することができる。
＜ロードモジュール＞
ロードモジュール１００は、研磨および洗浄などの処理が行われる前の基板ＷＦを基板処理装置１０００内へ導入するためのモジュールである。一実施形態において、ロードモジュール１００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２はローラシャフト２０４に取り付けられている。ローラシャフト２０４を介して搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向（図１においては左方向）に搬送することができる。一実施形態において、ロードモジュール１００は、ＩＤリーダーを備え、受け入れた基板のＩＤを読み取るように構成してもよい。一実施形態において、ロードモジュール１００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサを備えてもよい。
図示の実施形態において、ロードモジュール１００の搬送機構は、複数の搬送ローラ２０２と、搬送ローラ２０２が取り付けられる複数のローラシャフト２０４とを有する。図１に示される実施形態においては、各ローラシャフト２０４には３つの搬送ローラ２０２が取り付けられている。基板ＷＦは、搬送ローラ２０２上に配置され、搬送ローラ２０２が回転することで基板ＷＦが搬送される。ローラシャフト２０４上の搬送ローラ２０２の取り付け位置は、基板ＷＦを安定的に搬送することができる位置であれば任意とすることができる。ただし、搬送ローラ２０２は基板ＷＦに接触するので、処理対象である基板ＷＦに接触しても問題の無い領域に搬送ローラ２０２が接触するように配置すべきである。一実施形態において、ロードモジュール１００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷する
ことを防止するためである。また、一実施形態において、ロードモジュール１００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。
＜搬送モジュール＞
図１に示される基板処理装置１０００は、２つの搬送モジュール２００Ａ、２００Ｂを備えている。２つの搬送モジュール２００Ａ、２００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して搬送モジュール２００として説明する。
図示の搬送モジュール２００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板ＷＦを所定の方向に搬送することができる。搬送モジュール２００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから形成されても、導電性のないポリマーから形成されてもよい。搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４に取り付けられており、ギアを介して、モータにより駆動される。一実施形態において、搬送モジュール２００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサを備えることができる。
一実施形態において、搬送モジュール２００は、搬送ローラ２０２上の基板を研磨モジュール３００へ受け渡すための、また、研磨モジュール３００から基板を受け取るための、受け渡し機構を備えることができる。受け渡し機構は、搬送ローラ２０２上の基板を持ち上げるプッシャ２３０とすることができる。プッシャ２３０については、たとえば、特開２０２０－０１９１１５号公報に開示されているプッシャと同様または類似のプッシャを利用することができる。
一実施形態において、搬送モジュール２００は、搬送ローラ２０２上を移動する基板を洗浄するための洗浄機構を有する。洗浄機構は、搬送ローラ２０２上を移動する基板に向けて洗浄液を噴射する洗浄ノズル２８４を備えることができる。洗浄ノズル２８４については、たとえば、特開２０２０－０１９１１５号公報に開示されている洗浄ノズルと同様または類似の洗浄ノズルを利用することができる。
＜研磨モジュール＞
図２は、一実施形態による研磨モジュール３００の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示される基板処理装置１０００は、２つの研磨モジュール３００Ａ、３００Ｂを備えている。２つの研磨モジュール３００Ａ、３００Ｂは同一の構成とすることができるので、以下において、一括して研磨モジュール３００として説明する。
図２に示すように、研磨モジュール３００は、研磨テーブル３５０と、研磨対象物である基板を保持して研磨テーブル３５０上の研磨面に押圧する研磨ヘッドを構成するヘッド３０２とを備えている。研磨テーブル３５０は、テーブル軸３５１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、そのテーブル軸３５１周りに回転可能になっている。研磨テーブル３５０の上面には研磨パッド３５２が貼付されており、研磨パッド３５２の表面３５２ａが基板を研磨する研磨面を構成している。一実施形態において、研磨パッド３５２は、研磨テーブル３５０からの剥離を容易にするための層を介して貼り付けられてもよい。そのような層は、たとえばシリコーン層やフッ素系樹脂層などがあり、例えば特開２０１４－１７６９５０号公報などに記載されているものを使用してもよい。
研磨テーブル３５０の上方には研磨液供給ノズル３５４が設置されており、この研磨液供給ノズル３５４によって研磨テーブル３５０上の研磨パッド３５２上に研磨液が供給されるようになっている。また、図２に示されるように、研磨テーブル３５０およびテーブルシャフト３５１には、研磨液を供給するための通路３５３が設けられている。通路３５
３は、研磨テーブル３５０の表面の開口部３５５に連通している。研磨テーブル３５０の開口部３５５に対応する位置において研磨パッド３５２は貫通孔３５７が形成されており、通路３５３を通る研磨液は、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７から研磨パッド３５２の表面に供給される。なお、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７は、１つであっても複数でもよい。また、研磨テーブル３５０の開口部３５５および研磨パッド３５２の貫通孔３５７の位置は任意であるが、一実施形態においては研磨テーブル３５０の中心付近に配置される。
図２には示されていないが、一実施形態において、研磨モジュール３００は、液体、又は、液体と気体との混合流体、を研磨パッド３５２に向けて噴射するためのアトマイザ３５８を備える（図１参照）。アトマイザ３５８から噴射される液体は、例えば、純水であり、気体は、例えば、窒素ガスである。
ヘッド３０２は、ヘッドシャフト１８に接続されており、このヘッドシャフト１８は、上下動機構３１９により揺動アーム３６０に対して上下動するようになっている。このヘッドシャフト１８の上下動により、揺動アーム３６０に対してヘッド３０２の全体を上下動させ位置決めするようになっている。ヘッドシャフト１８は、図示しないヘッド回転モータの駆動により回転するようになっている。ヘッドシャフト１８の回転により、ヘッド３０２がヘッドシャフト１８を中心にして回転するようになっている。なお、ヘッドシャフト１８の上端にはロータリージョイント３２３が取り付けられている。
なお、市場で入手できる研磨パッドとしては種々のものがあり、例えば、ニッタ・ハース株式会社製のＳＵＢＡ８００（「ＳＵＢＡ」は登録商標）、ＩＣ－１０００、ＩＣ－１０００／ＳＵＢＡ４００（二層クロス）、フジミインコーポレイテッド社製のＳｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００等（「ｓｕｒｆｉｎ」は登録商標）がある。ＳＵＢＡ８００、Ｓｕｒｆｉｎ ｘｘｘ－５、Ｓｕｒｆｉｎ ０００は繊維をウレタン樹脂で固めた不織布であり、ＩＣ－１０００は硬質の発泡ポリウレタン（単層）である。発泡ポリウレタンは、ポーラス（多孔質状）になっており、その表面に多数の微細なへこみまたは孔を有している。
ヘッド３０２は、その下面に四角形の基板を保持できるようになっている。揺動アーム３６０は支軸３６２を中心として旋回可能に構成されている。ヘッド３０２は、揺動アーム３６０の旋回により、上述の搬送モジュール２００の基板受け渡し位置と研磨テーブル３５０の上方との間で移動可能である。ヘッドシャフト１８を下降させることで、ヘッド３０２を下降させて基板を研磨パッド３５２の表面（研磨面）３５２ａに押圧することができる。このとき、ヘッド３０２および研磨テーブル３５０をそれぞれ回転させ、研磨テーブル３５０の上方に設けられた研磨液供給ノズル３５４から、および／または、研磨テーブル３５０に設けられた開口部３５５から研磨パッド３５２上に研磨液を供給する。このように、基板を研磨パッド３５２の研磨面３５２ａに押圧して基板の表面を研磨することができる。基板ＷＦの研磨中に、ヘッド３０２が研磨パッド３５２の中心を通過するように（研磨パッド３５２の貫通孔３５７を覆うように）、アーム３６０を固定あるいは揺動させてもよい。
ヘッドシャフト１８およびヘッド３０２を上下動させる上下動機構３１９は、軸受３２１を介してヘッドシャフト１８を回転可能に支持するブリッジ２８と、ブリッジ２８に取り付けられたボールねじ３２と、支柱１３０により支持された支持台２９と、支持台２９上に設けられたＡＣサーボモータ３８とを備えている。サーボモータ３８を支持する支持台２９は、支柱１３０を介して揺動アーム３６０に固定されている。
ボールねじ３２は、サーボモータ３８に連結されたねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａ
が螺合するナット３２ｂとを備えている。ヘッドシャフト１８は、ブリッジ２８と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ３８を駆動すると、ボールねじ３２を介してブリッジ２８が上下動し、これによりヘッドシャフト１８およびヘッド３０２が上下動する。研磨モジュール３００は、ブリッジ２８の下面までの距離、すなわちブリッジ２８の位置を検出する位置検出部としての測距センサ７０を備えている。この測距センサ７０によりブリッジ２８の位置を検出することで、ヘッド３０２の位置を検出することができるようになっている。測距センサ７０は、ボールねじ３２，サーボモータ３８とともに上下動機構３１９を構成している。なお、測距センサ７０は、レーザ式センサ、超音波センサ、過電流式センサ、もしくはリニアスケール式センサであってもよい。また、測距センサ７０、サーボモータ３８をはじめとする研磨モジュール内の各機器は、制御装置９００により制御されるように構成される。
次に、一実施形態による研磨モジュール３００におけるヘッド３０２について説明する。図３は、一実施形態によるヘッド３０２の詳細な構造を示す断面図である。図３は、図２に示されるヘッド３０２を矢印ＡＡ－ＡＡに沿って切り出した断面図に相当する。図４は、一実施形態による、ヘッド３０２を研磨テーブル３５０側から見た図である。
図３に示される実施形態において、ヘッド３０２は、ヘッド本体２およびリテーナ部３８０を有する。ヘッド本体２は、四角形の板状の上部材３０３と、上部材３０３の下面に取り付けられた中間部材３０４と、中間部材３０４の下面に取り付けられた下部材３０６とを備えている。リテーナ部３８０は、上部材３０３の外周部に取り付けられている。上部材３０３は、ボルト３０８などによりヘッドシャフト１８に連結される。また、中間部材３０４は、ボルト３０９などにより上部材３０３に連結される。下部材３０６は、ボルト３１０などにより上部材３０３に連結される。上部材３０３、中間部材３０４、および下部材３０６は、金属材料やプラスチック材料から形成することができる。一実施形態において、上部材３０３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成され、中間部材３０４および下部材３０６はプラスチック材料から形成される。
図３に示されるように、下部材３０６の下面には、基板ＷＦの裏面に接触する弾性膜４が取り付けられている。つまり、弾性膜４は、ヘッド３０２において基板を支持する支持面を構成している。弾性膜４による基板の支持面は、ヘッド３０２に保持される基板と同じ寸法または基板よりもわずかに大きな寸法である。この弾性膜４は、図示のように同心の３つのホルダ３１６（中心部は薄い円柱状部材、その周囲の２個は四角の環状部材）により下部材３０６の下面に取り付けられる。ホルダ３１６は、ボルト３１１などにより下部材３０６に固定され、ホルダ３１６と下部材３０６とにより弾性膜４を挟むことで弾性膜４を下部材３０６の下面に取り付けることができる。弾性膜４は、隔壁４ａにより複数の区画が形成されている。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度および耐久性に優れたゴム材によって形成される。一実施形態において、弾性膜（メンブレン）４は、金型を使用してゴム材から形成することができる。
図３に示されるように、弾性膜４および下部材３０６の下面により、センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９が画定されている。センター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９には、それぞれ図示しない流路が連絡しており、これらの流路を介して流体をセンター室５、リプル室６、中間室７、アウター室８、およびエッジ室９に供給して、各室５，６，７，８，９の内部圧力を独立して制御することができる。そのため、基板ＷＦを研磨するときに、基板ＷＦのエリア領域ごとに、研磨パッド３５２への接触圧力を制御することができる。
また、図４に示されるように、弾性膜４には、リプル室６に連通し基板ＷＦをヘッド３
０２に真空吸着させるための複数の真空吸着孔３１５が形成されている。一実施形態として、図４に示されるように、真空吸着孔３１５は８個設けられている。真空吸着孔３１５は図示しない通路に連通し、真空源に連結される。真空吸着孔３１５を介して、基板ＷＦをヘッド３０２の弾性膜４に対して真空吸着させることができる。
図５は、図３に示される断面図のリテーナ部３８０を拡大して示す断面図である。図６は、図３に示される断面図のリテーナ部３８０を拡大して示す断面斜視図である。図示のように、上部材３０３の外周部には、リテーナ部３８０が設けられている。図示のように、上部材３０３の外周部の下面には上部ハウジング４０２が連結されている。一実施形態において、上部ハウジング４０２は、シールパッキンなどを介して上部材３０３にボルトなどで固定することができる。上部ハウジング４０２の下面には、下部ハウジング４０４が備えられている。一実施形態においては、上部ハウジング４０２および下部ハウジング４０４は、全体として四角の環状の部材であり、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂から形成することができる。下部ハウジング４０４の内部には、円筒形のシリンダ４０６が画定されている。シリンダ４０６内には、ダイアフラム４０８が配置されている。一実施形態において、ダイアフラム４０８はゴム材から形成される。ダイアフラム４０８は、上部ハウジング４０２と下部ハウジング４０４とにより挟むことで固定される。シリンダ４０６の内部空間は、ダイアフラム４０８により上部空間と下部空間とに仕切られている。下部ハウジング４０４のダイアフラム４０８内には、ピストン４１０が配置されている。ピストン４１０の一端は、ダイアフラム４０８の下面に接触している。また、ピストン４１０の他端は、下部ハウジング４０４の下側から出て、リテーナ支持ガイド４１２に接触している。一実施形態において、ピストン４１０は、ＰＰＳ樹脂から形成することができる。
図７は、下部ハウジング４０４を上から見た平面図である。一実施形態において、下部ハウジング４０４には、複数のシリンダ４０６が形成されており、それぞれのシリンダ４０６にダイアフラム４０８およびピストン４１０が配置されている。図７は、下部ハウジング４０４に複数のシリンダ４０６が形成され、それぞれのシリンダ４０６に配置されたダイアフラム４０８を示している。図示のように、同一の形状のシリンダ４０６、ダイアフラム４０８、ピストン４１０を用いることで、これらを製造するコストを低減することが可能になる。たとえば、寸法の異なるヘッド本体２を製造する場合でも、同一の部品であるダイアフラム４０８、ピストン４１０を使用することができ、ヘッド本体２の大きさに応じて使用する数を変更するように設計することができる。
上部ハウジング４０２には、通路４０３が設けられている。通路４０３は流体源に接続されている。通路４０３を通って、流体源から流体（たとえば空気または窒素）を下部ハウジング４０４のシリンダ４０６の上部空間内に供給することができる。シリンダ４０６の上部空間内に流体が供給されると、ダイアフラム４０８が下方向に膨らんでピストン４１０を下方向に移動させる。ピストン４１０が下方向に移動することで、リテーナ支持ガイド４１２を下方向に移動させることができる。
一実施形態において、図５、図６に示されるように、上部ハウジング４０２の外側側面からリテーナ支持ガイド４１２の外側側面に渡ってバンド４１４が取り付けられている。バンド４１４は、リテーナ支持ガイド４１２の下部ハウジング４０４に対する変位を許容するとともに、下部ハウジング４０４とリテーナ支持ガイド４１２との間の空間に研磨液などを浸入するのを防止する。
図示のように、リテーナ支持ガイド４１２の下面には、リテーナガイド４１６が取り付けられている。一実施形態において、図示のように、リテーナ支持ガイド４１２とリテーナガイド４１６との間にはゴム材などからなるシールパッキン４１５が配置されている。
図示のようにリテーナガイド４１６の下面には、リテーナ部材３が取り付けられる。図６に示されるように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は、ボルト４１７により固定することができる。リテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６は、全体として四角の環状の部材である。一実施形態において、リテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）から形成され、リテーナ部材３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックス、ＰＰＳ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などから形成される。上述のように、下部ハウジング４０４内のピストン４１０によりリテーナ支持ガイド４１２が下方向に移動されることで、リテーナ部材３が下方向に移動される。
一実施形態において、リテーナ部材３は、図４に示さるように細長い長方形の板状の部材である。図４に示される実施形態においては、リテーナ部材３は、４本の板状の部材が四角形のヘッド本体２の各辺の外側に設けられている。図示のように、リテーナ部材３は、四角形の基板の形状に対応する四角形の支持面の各辺の外側に配置されている。図示の実施形態においては、細長いリテーナ部材３の端部が扇形になった形状である。そのため、図４に示されるように４個のリテーナ部材３を組み合わせることで、ヘッド本体２の角部も含めてほぼ全体をリテーナ部材３で囲むことができる。また、一実施形態において、図４に示されるようにリテーナ部材３は複数の溝３ａを備えている。図４に示されるリテーナ部材３は、ヘッド３０２の内側から外側に延びる溝３ａが形成されている。溝３ａは、研磨中にスラリーなどの研磨液が通る道を構成する。溝３ａの大きさや数は任意であり、また溝３ａは無くてもよい。
図８は、一実施形態による、リテーナ部材３を上方（リテーナガイド４１６側）から見た概略図である。図９は、図８に示されるリテーナ部材３の単体の部分断面図である。図示のように４本の板状のリテーナ部材３のそれぞれには、リテーナ部材３をリテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６に固定するためのボルト４１７が入るボルト穴４１９が設けられている。また、図８に示されるように、リテーナ部材３には、リテーナ部材３をリテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６に位置決めするための位置決めピン４２３を配置するためのピン穴４２１が設けられている。図１０は、図８に示される矢印ＢＢ－ＢＢの方向から見た部分断面図である。一実施形態において、ピン穴４２１および位置決めピン４２３は無くてもよい。
一実施形態において、図５、図９、図１０に示されるようにリテーナ部材３は、リテーナガイド４１６の方向に向かって突出する凸部４２５を備える。あるいは、リテーナ部材３の凸部４２５は、板状のリテーナ部材３の板面から垂直な方向に突出するともいえる。リテーナ部材３の凸部４２５は、リテーナガイド４１６の側面に接触する係合面４２７を備える。リテーナ部材３の係合面４２７は、リテーナガイド４１６の方を向くように構成されている。別言すれば、リテーナ部材３の係合面４２７は、ヘッド３０２の中心から離れる方を向くように構成されている。あるいは、係合面４２７は、基板あるいは基板を支持する面に垂直な方向に延びるともいえる。リテーナ部材３の係合面４２７は、リテーナ部材３がリテーナ支持ガイド４１２およびリテーナガイド４１６に固定されたときに、係合面４２７が、ヘッド３０２の中心から見てリテーナガイド４１６の内側の側面に接触するように構成されている。
図８、図９に示されるように、リテーナ部材３の凸部４２５および係合面４２７は、板状のリテーナ部材３の長さ方向のほぼ全体に渡って設けられている。リテーナ部材３の凸部４２５および係合面４２７は、最も端にあるボルト穴４１９よりもリテーナ部材３の端部まで設けられていることが望ましい。
基板を研磨するときは、ヘッド３０２の弾性膜４の下に基板を保持させて、研磨テーブ
ル３５０上の研磨面に押圧しながら、ヘッド３０２および研磨テーブル３５０を回転させる。リテーナ部材３は、研磨中に基板がヘッド３０２から横方向に飛び出さないように、研磨中の基板のヘッド３０２に対する横方向の動きを制限する。基板の研磨中は、ヘッド３０２および研磨テーブル３５０が回転するので、基板の側面がリテーナ部材３に衝突する。基板がリテーナ部材３に衝突すると、リテーナ部材３には横方向の力が与えられることになる。上述の実施形態によるリテーナ部材３は、リテーナガイド４１６に接触する係合面４２７を備えているので、リテーナ部材３に与えられた横方向の力は、係合面４２７からリテーナガイド４１６へ伝えられることになる。仮に、リテーナ部材３に、上述のような係合面４２７が無い場合、リテーナ部材３に与えられた横方向に力は、ボルト４１７を通じてリテーナガイド４１６へ伝えられることになる。その場合、ボルト４１７に大きな力が加えられることになり、ボルト４１７が緩む原因となり得る。しかし、本開示の実施形態によるリテーナ部材３においては、リテーナ部材３に与えられた横方向の力は、係合面４２７からリテーナガイド４１６に伝えられることになるので、ボルト４１７に伝わる力を小さくすることができる。そのため、上述の実施形態においては、ボルト４１７が緩むリスクを軽減することができる。
図示の実施形態においては、リテーナ部材３は、リテーナガイド４１６の内側の側面に接触する係合面４２７を備えているが、リテーナ部材３に与えられた横方向の力をリテーナガイド４１６へ面で伝達できるようにできれば、他の構造としてもよい。たとえば、リテーナ部材３が凸部を備え、リテーナガイド４１６がリテーナ部材３の凸部に対応する凹部を備えるようにすることで、凹凸の係合面で力を伝達することができるので、同様の効果を期待できる。また、リテーナ部材３が凹部を備え、リテーナガイド４１６が凸部を備えてもよい。
図１１は、一実施形態によるリテーナ部３８０を示す断面図である。図１１に示されるリテーナ部材は、第１層３ｂと第２層３ｃとを備える。リテーナ部材３の第１層３ｂと第２層３ｃとは異なる材料とすることができる。上述のように、リテーナ部材３ｂは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミックス、ＰＰＳ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などから形成することができるが、たとえば、第１層３ｂは剛性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ）などで形成し、第２層３ｃをＰＰＳ樹脂で形成することができる。あるいは、第２層３ｃを樹脂よりも剛性の高いセラミックスで形成してもよい。リテーナ部材３の第１層３ｂと第２層３ｃとは、エポキシ樹脂などの接着剤で接着することができる。また、リテーナ部材３の第１層３ｂと第２層３ｃとの接合面に凹凸構造を設けて、横方向の衝撃に強くなるように形成してもよい。
一実施形態において、ヘッド３０２は、リテーナ部材３を上下方向に変位可能に案内し、且つ、リテーナ部材３を横方向に変位することを禁止するように支持する、リテーナ案内装置を備える。一実施形態において、図５、図６に示されるように、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３は、支持ローラ４５０により支持および案内されて、上下方向に移動可能である。図示のように、リテーナ支持ガイド４１２の内側側面には、支持パッド４１８が固定されている。図示のように、リテーナ支持ガイド４１２に固定された支持パッド４１８が支持ローラ４５０に接触および支持された状態で、リテーナ支持ガイド４１２、リテーナガイド４１６、およびリテーナ部材３が上下方向に移動する。なお、一実施形態において、リテーナ支持ガイド４１２に固定された支持パッド４１８と支持ローラ４５０との間にはわずかに隙間ができるように構成してもよい。一実施形態において、支持パッド４１８は、ＰＰＳ樹脂や塩化ビニル樹脂、ＰＥＥＫ樹脂などから形成することができる。
図５、図６に示されるように、ヘッド本体２の下部材３０６には、リテーナ支持フレーム４２０が固定されている。図６に示されるように、リテーナ支持フレーム４２０は、ボ
ルト４２２により下部材３０６に固定される。図５、図６に示されるように、下部材３０６とリテーナ支持フレーム４２０との間には、シールパッキン４１５が挟まれている。図示のように、シールパッキン４１５は、下部材３０６とリテーナ支持フレーム４２０との間の領域から、リテーナ支持ガイド４１２とリテーナガイド４１６との間の領域まで延びている。また、シールパッキン４１５は、ヘッド本体２からリテーナ部３８０に渡って延びるともいえる。そのため、シールパッキン４１５は、ヘッド本体２とリテーナ部３８０との間から研磨液などがヘッド３０２の内部に浸入することを防止することができる。
図６に示されるように、リテーナ支持フレーム４２０にはシャフト４２４が固定されている。支持ローラ４５０は、シャフト４２４により回転可能に支持されている。一実施形態において、支持ローラ４５０は、四角の環状のリテーナ部３８０の各辺に沿って複数設けられる。
また、上述の実施形態において、ヘッドシャフト１８の回転力は、上部材３０３、中間部材３０４、および下部材３０６に伝達される。さらに、回転力は下部材３０６に固定されたリテーナ支持フレーム４２０から支持ローラ４５０に伝達され、支持ローラ４５０から支持パッド４１８を通じてリテーナ部３８０に伝達される。そのため、ヘッド３０２のヘッド本体２の回転力は支持ローラ４５０を通じてリテーナ部３８０へ伝達される。
また、上述の実施形態において、通路４０３を通じてシリンダ４０６に流体を供給して、ダイアフラム４０８によりピストン４１０を駆動することで、リテーナ部材３を上下方向に移動させて研磨パッド３５２に対して押し付けることができる。また、シリンダ４０６に供給する流体の圧力により、リテーナ部材３の研磨パッド３５２への押しつけ圧力を制御することができる。上述の実施形態においては、リテーナ部材３が上下方向に移動するとき、支持ローラ４５０により案内されて移動する。そのため、支持ローラ４５０と支持パッド４１８との間の抵抗を小さくすることができる。
＜乾燥モジュール＞
乾燥モジュールは、基板ＷＦを乾燥させるための装置である。図１に示される基板処理装置１０００においては、乾燥モジュール５００は、研磨モジュール３００で研磨された後に、搬送モジュール２００の洗浄部で洗浄された基板ＷＦを乾燥させる。図１に示されるように、乾燥モジュール５００は、搬送モジュール２００の下流に配置される。
乾燥モジュール５００は、基板ＷＦを搬送するための搬送ローラ２０２を有する。一実施形態において、乾燥モジュール５００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、乾燥モジュール５００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。一実施形態において、乾燥モジュール５００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサを備えてもよい。
実施形態において、乾燥モジュール５００は、搬送ローラ２０２上を搬送される基板ＷＦに向けて気体を噴射するためのノズル５３０を有する。気体は、たとえば圧縮された空気または窒素とすることができる。乾燥モジュール５００のノズル５３０については、たとえば、特開２０２０－０１９１１５号公報に開示されているノズルと同様または類似のノズルを利用することができる。
＜アンロードモジュール＞
アンロードモジュール６００は、研磨および洗浄などの処理が行われた後の基板ＷＦを
基板処理装置１０００の外へ搬出するためのモジュールである。図１に示される基板処理装置１０００においては、アンロードモジュール６００は、乾燥モジュール５００で乾燥された後の基板を受け入れる。図１に示されるように、アンロードモジュール６００は、乾燥モジュール５００の下流に配置される。
図１に示される実施形態において、アンロードモジュール６００は、基板ＷＦを搬送するための複数の搬送ローラ２０２を備えている。搬送ローラ２０２を回転させることで、搬送ローラ２０２上の基板を所定の方向に搬送することができる。一実施形態において、アンロードモジュール６００の搬送ローラ２０２は、導電性ポリマーから構成することができる。一実施形態において、搬送ローラ２０２は、ローラシャフト２０４などを介して電気的に接地される。これは、基板ＷＦが帯電して基板ＷＦを損傷することを防止するためである。また、一実施形態において、アンロードモジュール６００に、基板ＷＦの帯電を防止するためにイオナイザー（図示せず）を設けてもよい。一実施形態において、アンロードモジュール６００は、搬送ローラ２０２上の所定の位置における基板ＷＦの存在の有無を検知するためのセンサを備えてもよい。
図１に示される基板処理装置１０００においては、搬送モジュール２００および研磨モジュール３００は、それぞれ２つ設けられているが、搬送モジュール２００および研磨モジュール３００はそれぞれ１つでもよいし、それぞれ３個以上でもよい。また、上述したように、ロードモジュール１００、搬送モジュール２００、研磨モジュール３００、乾燥モジュール５００、およびアンロードモジュール６００は、それぞれ独立したモジュールとして構成することができる。
上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
［形態１］形態１によれば、多角形の基板を保持するためのヘッドが提供され、かかるヘッドは、多角形の基板の形状に対応する形状の基板支持面と、基板支持面の各辺の外側に配置されるリテーナ部材と、前記リテーナ部材を支持するリテーナガイドと、前記リテーナ部材は、前記基板支持面に垂直な方向に延びる係合面を有し、前記リテーナ部材の前記係合面は、前記リテーナガイドに係合している。
［形態２］形態２によれば、形態１によるヘッドにおいて、前記リテーナ部材と前記リテーナガイドとは、ボルトにより固定されている。
［形態３］形態３によれば、形態１または２によるヘッドにおいて、前記リテーナ部材の前記係合面は、前記ヘッドの中心からみて前記リテーナガイドの内側の側面に係合している。
［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態によるヘッドにおいて、前記リテーナ部材は、第１層と第２層とを有し、前記第１層と前記第２層とは異なる材料で形成されている。
［形態５］形態５によれば、多角形の基板を保持するためのヘッドに使用されるリテーナ部材が提供され、かかるリテーナ部材は、前記リテーナ部材は板状の部材を有し、前記リテーナ部材は、板面に垂直な方向に延びる係合面を有し、前記リテーナ部材の前記係合面は、前記リテーナがヘッドに取り付けられたときに、前記リテーナ部材を支持するリテーナガイドに係合するように構成されている。
［形態６］形態６によれば、形態５によるリテーナ部材において、前記リテーナ部材は、前記リテーナガイドにボルトで固定するためのボルト穴を有する。
［形態７］形態７によれば、形態５または６によるリテーナ部材において、前記板状の部材は、第１層と第２層とを有し、前記第１層と前記第２層とは異なる材料で形成されている。
［形態８］形態８によれば、多角形の基板を処理する基板処理装置が提供され、かかる基板処理装置は、形態１から形態４のいずれか１つの形態のヘッドと、研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、を有する。
２…ヘッド本体
３…リテーナ部材
４…弾性膜
１００…ロードモジュール
２００…搬送モジュール
３００…研磨モジュール
３０２…ヘッド
３５０…研磨テーブル
３５２…研磨パッド
３８０…リテーナ部
４１２…リテーナ支持ガイド
４１６…リテーナガイド
４１７…ボルト
４１８…支持パッド
４１９…ボルト穴
４２０…リテーナ支持フレーム
４２１…ピン穴
４２３…ピン
４２５…凸部
４２７…係合面
５００…乾燥モジュール
６００…アンロードモジュール
９００…制御装置
１０００…基板処理装置
ＷＦ…基板

Claims (8)

  1. 多角形の基板を保持するためのヘッドであって、
    多角形の基板の形状に対応する形状の基板支持面と、
    基板支持面の各辺の外側に配置されるリテーナ部材と、
    前記リテーナ部材を支持するリテーナガイドと、
    前記リテーナ部材は、前記基板支持面に垂直な方向に延びる係合面を有し、
    前記リテーナ部材の前記係合面は、前記リテーナガイドに係合している、
    ヘッド。
  2. 請求項１に記載のヘッドであって、
    前記リテーナ部材と前記リテーナガイドとは、ボルトにより固定されている、
    ヘッド。
  3. 請求項１または２に記載のヘッドであって、
    前記リテーナ部材の前記係合面は、前記ヘッドの中心からみて前記リテーナガイドの内側の側面に係合している、
    ヘッド。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のヘッドであって、
    前記リテーナ部材は、第１層と第２層とを有し、前記第１層と前記第２層とは異なる材料で形成されている、
    ヘッド。
  5. 多角形の基板を保持するためのヘッドに使用されるリテーナ部材であって、
    前記リテーナ部材は板状の部材を有し、
    前記リテーナ部材は、板面に垂直な方向に延びる係合面を有し、
    前記リテーナ部材の前記係合面は、前記リテーナがヘッドに取り付けられたときに、前記リテーナ部材を支持するリテーナガイドに係合するように構成されている、
    リテーナ部材。
  6. 請求項５に記載のリテーナ部材であって、
    前記リテーナ部材は、前記リテーナガイドにボルトで固定するためのボルト穴を有する、
    リテーナ部材。
  7. 請求項５または６に記載のリテーナ部材であって、
    前記板状の部材は、第１層と第２層とを有し、前記第１層と前記第２層とは異なる材料で形成されている、
    リテーナ部材。
  8. 多角形の基板を処理する基板処理装置であって、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のヘッドと、
    研磨パッドを支持するための研磨テーブルと、を有する、
    基板処理装置。
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