JP2012183637A - 基板を処理する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の縁を洗浄するための改良された方法及び装置を提供する。
【解決手段】基板の縁を研磨するように適応される装置及び方法は、研磨膜と、該研磨膜に張力及び荷重をかけて、膜の少なくとも一部分を平面内に支持するように適応されるフレーム５０２と、研磨膜の平面に対して基板を回転して、研磨膜が基板に力を付与し、少なくとも外縁及び第１斜面を含む基板の縁に輪郭合わせし、更に、基板回転時に外縁及び第１斜面を研磨するように適応される基板回転駆動装置と５１０、を備えている。
【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２００５年１２月９日に出願された“METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSIN G A SUBSTRATE”と題する米国特許出願第１１／２９９，２９５号（代理人整理番号第１０１２１号）、及び２００５年１２月９日に出願された“METHOD AND APPARATUS FOR PRO CESSING A SUBSTRATE”と題する米国特許出願第１１／２９８，５５５号（代理人整理番号第１０４１４号）の優先権を主張するものであり、その各は、全ての目的で、そのまま参考としてここに援用される。

本発明は、一般に、基板処理に係り、より詳細には、基板の縁を洗浄する方法及び装置に関する。

基板の縁に研磨材膜を接触させて縁をきれいにする従来のシステムでは、縁が完全にきれいにならないことがある。例えば、研磨材膜が洗浄中に縁の両斜面に充分接触しないことがある。更に、研磨材膜が使用によって摩滅し、それ故、基板を充分きれいにする能力を失って頻繁な交換を必要とし、半導体デバイスの製造スループットに影響することもある。従って、基板の縁を洗浄するための改良された方法及び装置が要望される。

本発明の第１の態様において、基板の縁を研磨するよう適応される装置は、研磨膜と、この研磨膜に張力をかけて膜の少なくとも一部分が平面内に支持されるように適応されるフレームと、研磨膜の平面に対して基板を回転するように適応される基板回転駆動装置であって、研磨膜が、基板に張力を付与し、少なくとも外縁及び第１斜面を含む基板の縁に輪郭合わせし、更に、基板が回転されるときに外縁及び第１斜面を研磨するように適応される基板回転駆動装置と、を備えている。

本発明の第２の態様において、基板の縁を研磨するよう適応される装置は、複数の研磨膜と、これら研磨膜の各々に張力をかけて各膜の少なくとも一部分が各平面内に支持されるように適応されるフレームと、研磨膜の各平面の少なくとも１つに対して基板を回転するように適応される基板回転駆動装置であって、基板に接触する研磨膜が、基板に圧力を付与し、基板の縁に輪郭合わせし、更に、基板が回転されるときに縁を研磨するようにされた基板回転駆動装置と、を備えている。

本発明の第３の態様において、基板の縁を研磨するよう適応される装置は、研磨側及び第２の側部を有する研磨膜と、この研磨膜の第２の側部に隣接して配置された膨張可能なパッドと、これら研磨膜及び膨張可能なパッドを支持するように適応されるフレームと、研磨膜の研磨側に対して基板を回転するように適応される基板回転駆動装置と、を備えている。研磨膜は、基板の縁と膨張可能なパッドとの間に配置されて、膨張可能なパッド及び研磨膜が基板の縁に輪郭合わせすると共に、研磨膜が基板の縁に接触するようにされる。

本発明の第４の態様において、基板の縁を洗浄するための方法は、（ａ）研磨膜を支持するステップと、（ｂ）外縁及び少なくとも１つの斜面を含む基板の縁に研磨膜を適合させるステップと、（ｃ）基板を回転するステップと、を備えている。

本発明の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面から完全に明らかとなろう。

詳細な説明

本発明は、基板の縁を洗浄及び／又は研磨するための改良された方法及び装置を提供する。図１を参照すれば、基板１００は、２つの主面１０２、１０２’及び縁１０４を含むことができる。基板１００の各主面１０２、１０２’は、デバイス領域１０６、１０６’ 及び除外（exclusion）領域１０８、１０８’を含むことができる。（しかしながら、典型的には、２つの主面１０２、１０２’の片方だけがデバイス領域及び除外領域を含む。）除外領域１０８、１０８’は、デバイス領域１０６、１０６’と縁１０４との間の緩衝域として働くことができる。基板１００の縁１０４は、外縁１１０及び斜面１１２、１１４を含むことができる。斜面１１２、１１４は、外縁１１０と、２つの主面１０２、１０２’の除外領域１０８、１０８’との間に位置することができる。本発明は、デバイス領域１０６、１０６’に影響することなく、基板１００の外縁１１０及び少なくとも１つの斜面１１２、１１４をきれいにし及び／又は研磨するように適応される。幾つかの実施形態では、除外領域１０８、１０８’の全部又は一部分もきれいにし又は研磨することができる。

本発明は、基板１００が回転されるときに（例えば、真空チャック、駆動ローラ、等により）基板１００の縁１０４に対して膜（例えば、研磨材研磨膜）又は研磨材緩衝材を支持するためのフレームを提供する。この膜は、アクチュエータにより押されるパッド及び／又は膨張可能なパッドを使用して、回転する基板の縁１０４に対して押し付けることができる。いずれにせよ、このパッド及び／又は膨張可能なパッドは、柔軟なものであり、及び／又は基板の縁１０４の形状に合致する輪郭を含み又は輪郭を生成することができる。アクチュエータにより付与される力の量、選択されたパッドの弾力性、膨張可能なパッドの膨張の量、及び／又は膜に対する張力の量に基づいて、制御された量の圧力を、縁１０４の研磨のために付与することができる。それとは別に又はそれに加えて、フレーム内で膜に張力をかけて、膜自身が、可変量の張力を基板の縁１０４に付与すると共に、（例えば、パッドからの付加的な支持を伴ったり伴わなかったりして）外縁１１０と、斜面１１２、１１４の少なくとも１つとの両方に輪郭合わせするように適応されてもよい。従って、本発明は、縁１０４から材料が除去されるときに基板１００における異なる幾何学的縁形状及び変化を補償するのに使用できる縁研磨プロセスの正確な制御を提供する。

幾つかの実施形態では、フレームが複数のヘッドを支持することができ、各ヘッドは、研磨膜を支持するように適応される。ヘッドは、同時に、又は予め定義されたシーケンスで、又は異なる時間に使用できる異なる形式の膜（例えば、異なる研磨材粒度の膜）を支持することができる。ヘッドは、支持された膜が回転基板１００の縁１０４の異なる部分を研磨できるように、異なる位置に配置することができる。ヘッドは、縁１０４の異なる部分を研磨するためにフレームにより縁１０４の周りを移動されるように（例えば、基板１００の接線方向軸の周りを及び／又は基板１００に対して周囲方向に角度的に並進移動されるように）適応されてもよい。幾つかの実施形態では、ヘッドは、基板１００の回転する縁１０４の周りを連続的に振動してもよい。各ヘッドは、膜のインデックス付きスプールを含んでもよく、及び／又は交換可能なカセットに収容されてもよい。

それに加えて又はそれとは別に、本発明は、研磨されている基板縁１０４へ流体を送出し易くすることを含んでもよい。幾つかの実施形態では、化学物質又は水を基板縁１０４へ向けるために１つ以上のチャンネルを設けて、研磨を助成し、及び／又は研磨から生じる粒子を洗い流すことができる。化学物質は、基板／研磨膜の界面において基板１００へ直接スプレーされてもよく、及び／又は膜及び／又はパッドへ、及び／又はそれを通して付与されてもよい。流体は、基板１００のいずれかの側又は両側からスプレーされてもよく、又、本発明は、基板１００の他の部分又は本発明の装置を汚染したり又はそれに接触したりしないように、重力又は吸引を利用して排水することができる。更に、エネルギー（例えば、メガソニックエネルギー）を搬送する流体を介して基板縁１０４にそのようなエネルギーを付与してもよい。

基板１００は、水平面内で回転することができる。付加的な実施形態又は別の実施形態では、基板１００は、垂直面又は他の非水平面内で回転することもできるし、及び／又は異なる回転平面間で移動することもできる。

図２は、縁研磨装置２００の概略図である。フレーム２０２は、基板１００の主面１０２、１０２’に垂直な平面内で研磨膜２０４を支持し且つそれに張力をかけ、（例えば、まっすぐな下向きの矢印２０５ａ、２０５ｂで示されたように）基板１００の縁１０４が研磨膜２０４に対して押し付けられ、且つ研磨膜２０４が基板縁１０４に輪郭合わせできるようにする。カーブした矢印２０５ｃで示されたように、基板１００は、研磨膜２０４に対して回転することができる。基板１００は、例えば、約５０から３００ＲＰＭの範囲の速度で回転できるが、他の速度を使用してもよい。基板１００は、使用する膜の形式、膜の粒度、回転速度、必要な研磨量、等に基づいて、約１５から１５０秒間、研磨膜２０４に接触することができる。それより長い時間又は短い時間が使用されてもよい。幾つかの実施形態では、研磨膜２０４は、研磨膜２０４の背面（例えば、非研磨材側）に隣接して配置されてフレーム２０２に装着されたパッド２０６により支持されてもよい。上方を向いたまっすぐな矢印２０７で示すように、張力の掛けられた研磨膜２０４及び／又はパッド２０６を含むフレーム２０２は、基板１００の縁１０４に対して押し付けることができる。幾つかの実施形態では、基板は、約０．５ポンドから約２．０ポンドの範囲の力の大きさで研磨膜に対して押し付けることができる。他の力の大きさを使用してもよい。

それに加えて又はそれとは別に、フレーム２０２に装着されたスプール２０８、２１０により研磨膜２０４の付加的な長さを支持し、それに張力をかけることができる。供給スプール２０８は、解かれて基板１００の隣接位置へ引き出して使用される未使用研磨膜２０４を含み、一方、巻き取りスプール２１０は、使用済み及び／又は摩滅した研磨膜２０４を受け取るように適応することができる。前進される研磨膜２０４の量を正確に制御するためにスプール２０８、２１０の一方又は両方にインデックスを設けてもよい。研磨膜２０４は、酸化アルミニウム、酸化シリコン、炭化シリコン、等を含む多数の異なる材料から作ることができる。又、他の材料を使用してもよい。幾つかの実施形態では、使用する研磨材は、そのサイズが約０．５ミクロンから約３ミクロンの範囲であるが、他のサイズを使用してもよい。約１インチから約１．５インチの範囲の異なる巾を使用することができる（が、他の巾を使用してもよい）。１つ以上の実施形態において、研磨膜は、約０．００２から約０．０２インチ厚みであり、更に、パッド２０６を使用する実施形態では約１から５ポンドの張力に耐えることができ、又、パッドを使用しない実施形態では約３から約８ポンドの張力に耐えることができる。異なる厚み及び強度をもつ他の膜を使用してもよい。スプール２０８、２１０は、直径が約１インチで、約５００インチの研磨膜２０４を保持し、又、ポリウレタン、ポリビニルジフロライド（ＰＶＤＦ）、等の実用的な材料から作ることができる。フレーム２０２は、アルミニウム、ステンレススチール等の実用的な材料から作ることができる。

幾つかの実施形態では、１つ以上の流体チャンネル２１２（例えば、スプレーノズル又はバー）を設けて、化学物質及び／又は水を送出し、基板縁１０４の研磨／洗浄を助成し、基板を潤滑し、及び／又は除去された物質を洗い流すことができる。流体チャンネル２１２は、基板１００、研磨膜２０４、及び／又はパッド２０６に流体を送出するように適応させることができる。流体は、潤滑剤として働くと共に粒子をどっと洗い流す脱イオン水を含んでもよい。又、表面活性剤及び／又は他の既知の洗浄化学物質が含まれてもよい。幾つかの実施形態では、音波（例えば、メガソニック）ノズルを使用して、音波処理された流体を基板縁１０４へ送出し、洗浄を補足することができる。又、流体は、研磨膜２０４及び／又はパッド２０６を通して縁１０４へ送出されてもよい。

図３Ａ及び図３Ｂは、図２の研磨膜２０４及びパッド２０６の各々拡大前面及び側面断面図である。力（まっすぐな矢印で示す）により研磨膜２０４及びパッド２０６が基板１００の縁１０４に輪郭合わせされ且つ合致されることに注意されたい。幾つかの実施形態では、基板１００が存在しない場合に、パッド２０６は、基板１００がパッド２０６を圧縮して示されているところに平らな表面をもつことになる。同様に、基板１００が存在しない場合には、研磨膜２０４は、平らに横たわり、両図において直線で表わされる。

図４及び図５には、縁研磨装置４００、５００の２つの付加的な別々の実施形態が示されている。図４に示したように、例示的な縁研磨装置４００は、ヘッド４０４を含むベース又はフレーム４０２を備え、ヘッド４０４は、スプール２０８、２１０間に引っ張られてパッド２０６により更に支持された研磨膜２０４を支持する。図示されたように、パッド２０６は、バイアス器具４０６（例えば、スプリング）を介してヘッド４０４に装着することができる。又、図４の縁研磨装置４００は、１つ以上の駆動ローラ４０８（２つ示されている）及びガイドローラ４１０（２つ示されている）を備え、これらは、研磨膜２０４に対して基板１００の縁１０４を回転するように適応される。駆動ローラ４０８それ自体は、駆動装置４１２（例えば、モータ、ギア、ベルト、チェーン、等）により各々駆動することができる。

駆動ローラ４０８及びガイドローラ４１０は、これらローラ４０８、４１０のみで基板１００を支持できるようにする溝を含むことができる。幾つかの実施形態では、駆動ローラ４０８内の溝は、その直径が約２．５インチでよく、ガイドローラ４１０内の溝は、その直径が約１インチでよい。他の直径も考えられる。基板１００に接触する駆動ローラ４０８のエリアは、駆動ローラ４０８が基板１００を把持できるようにするためのテクスチャ又は十字溝を含むことができる。駆動ローラ４０８及びガイドローラ４１０は、ポリウレタン、ポリビニルジフロライド（ＰＶＤＦ）、等の材料から作ることができる。他の材料を使用してもよい。

図５に示すように、別の例示的縁研磨装置５００は、ヘッド５０４を含むベース又はフレーム５０２を備え、ヘッド５０４は、スプール２０８、２１０間に引っ張られてパッド２０６により更に支持された研磨膜２０４を支持する。図示されたように、パッド２０６は、アクチュエータ５０６（例えば、空気圧スライド、液圧ラム、サーボモータ駆動プッシャー、等）を介してヘッド５０４に装着することができる。図５の縁研磨装置５００は、駆動装置５１０（例えば、モータ、ギア、ベルト、チェーン、等）に結合された真空チャック５０８も含むことができる。図５に示す実施形態の効果は、装置５００が、研磨されている縁１０４に接触する必要がないことである。従って、粒子が駆動ローラに累積したり縁１０４に再堆積したりする可能性が排除される。ローラをきれいにする必要性も排除される。更に、ローラが縁にダメージを及ぼしたりひっかき傷をつけたりする可能性も排除される。基板を真空チャックに保持することにより、振動のない高速回転を得ることができる。

図６から図８Ｂを参照して、図４及び５の実施形態の特徴をある程度詳細に説明する。異なる設計上の課題や問題に応じるために、異なる実施形態からの特徴を多数の異なる実行可能な仕方で結合できることに注意されたい。

図６は、図５のヘッド５０４を含むフレーム５０２を詳細に示す。上述したように、ヘッド５０４は、スプール２０８と２１０との間に引っ張られた研磨膜２０４を支持する。フレーム５０２（ヘッド５０４を含む）は、駆動装置６００（例えばサーボモータ）及びピボット６０２により角度的に並進移動される（縁研磨装置５００（図５）に保持された基板１００の縁１０４に接する軸に対して）ように適応されてもよい。フレーム（及び研磨膜２０４）の角度的な並進移動は、図９Ａから１０Ｃを参照して以下に詳細に説明する。

それに加えて、ヘッド５０４に装着されるスプール２０８、２１０は、１つ以上の駆動装置６０６（例えば、サーボモータ）により駆動することができる。駆動装置６０４は、特定量の未使用の研磨膜２０４を基板縁へ前進させ又は連続的にフィードできるようにするインデックス能力と、研磨膜を教えられたようにピンと張って基板縁に圧力を付与するための張力能力との両方を備えることができる。

図６から更に明確に明らかなように（図５に比して）、研磨膜２０４を基板縁１０４（図５）に対して調整可能に押し付け且つ輪郭合わせするように適応されるアクチュエータ５０６を介してオプションのパッド２０６をヘッド５０４に装着することができる。更に、１つ以上の支持ローラ６０６をヘッド５０４に装着して、縁研磨装置５００（図５）に保持された基板１００の主面１０２（図１）に垂直な平面内で研磨膜２０４をガイドし、整列させることもできる。

図５及び図６に示す実施形態では、研磨膜２０４の長さが、研磨される基板１００の縁１０４に直交して配置される。これは、研磨膜２０４の長手方向が、研磨される基板１００の縁１０４に整列して配置された図２に示す実施形態と対照的である。研磨膜の他の向き及び構成が使用されてもよい。例えば、研磨膜２０４は、基板１００の主面１０２に対して斜めに保持されてもよい。

図７Ａ及び図７Ｂは、交換可能なカセット７００Ａ、７００Ｂの２つの異なる実施形態の拡大斜視図である。これらのカセット７００Ａ、７００Ｂは、異なる縁研磨装置４００、５００のフレーム４０２、５０２に素早く且つ容易に装着でき及び／又はそこから除去できる使い捨て、詰め替え型及び／又は交換型パッケージにおけるヘッド４０４及び研磨膜２０４の特徴を与えるように適応されてもよい。

図７Ａに示すように、カセット７００Ａは、供給リール２０８から巻き取りリール２１０まで広がる研磨膜２０４を支持するヘッド４０４を備えることができる。研磨膜２０４は、ヘッド４０４に装着された支持ローラ６０６によりガイドし、整列させることができる。パッド２０６は、上述したように、研磨膜２０４を更にサポートするために設けることができる。又、上述したように、バイアス器具４０６（例えば、スプリング）を使用して、パッド２０６をヘッド４０４に装着し、柔軟な／動的な対抗圧力をパッド２０６に与えることができる。それとは別に又はそれに加えて、調整可能なアクチュエータ５０６（図６）を使用して、パッド２０６を研磨膜２０４に対して押し付けるか、又は全ヘッド４０４を基板１００に向かって押し付けることができる。

図７Ｂに示した更に別の実施形態では、パッド２０６に代わって、ヘッド４０４が単に研磨膜２０４の張力に依存して、基板縁１０４（図１）に横方向圧力を与えることができる。幾つかの実施形態では、ヘッド４０４は、基板１００を受け入れるために図７Ｂに示すようなノッチ７０２を含むことができる。

図８Ａ及び図８Ｂには、パッド２０６Ａ、２０６Ｂの２つの異なる別々の実施形態が示されている。基板が存在しないときに研磨膜２０４と同一平面のフラットな面を有するパッド２０６（図６）に加えて、パッド２０６Ａは、基板１００の縁１０４の輪郭に一致する凹面を含むことができる。或いは又、図８Ｂに示すように、パッド２０６Ｂは、基板１００の縁１０４の輪郭に良く一致するために二重凹面を含んでもよい。更に別の実施形態では、パッド２０６は、斜面１１２、１１４及び外縁１１０（図１）を含む基板１００の縁１０４の輪郭に正確に一致する整形溝を含むことができる。

パッド２０６、２０６Ａ、２０６Ｂは、例えば、アセタール樹脂（例えば、デュポン社により製造されたＤｅｌｒｉｎ（登録商標））、ＰＶＤＦ、ポリウレタンクローズドセル発泡材、シリコンゴム、等の材料で作ることができる。他の材料を使用してもよい。このような材料は、パッドの厚み又は密度の関数である弾力性又は適合能力を有してもよい。この材料は、その弾力性に基づいて選択されてもよい。望ましい弾力性は、必要な研磨の形式に基づいて選択されてもよい。

幾つかの実施形態では、パッド２０６、２０６Ａ、２０６Ｂは、基板の縁に対して調整可能な量の適合能力を有することができる。例えば、パッド２０６、２０６Ａ、２０６Ｂは、膨張可能な嚢であるか又はそれを含み、より多くの空気又は液体又は他の流体を追加することによりパッドがより硬くなり、一方、嚢における空気又は液体又は他の流体の量を減少することによりパッドの適合性が高くなるものでよい。図８は、流体供給源８０６からの流体を、流体チャンネル８０４を経て充填できる（及び／又は空にできる）膨張可能な嚢８０２を含むパッド２０６Ｃの実施形態を示す。幾つかの実施形態では、流体供給源８０６は、オペレータの指令のもとで又はプログラムされ及び／又はユーザ操作されるコントローラのもとで嚢８０２を膨張／収縮することができる。このような実施形態では、シリコンゴム等のエラストマ材料を嚢８０２に使用して、基板縁１０４に対して伸びて適合するパッドの能力を更に向上させることができる。このような実施形態は、例えば、嚢８０２へポンプ送りされる流体の量を制限することにより、研磨膜２０４が基板１００に接触するために、除外領域１０８及び／又は１０８’（図１）に向かって（もしあっても）斜面１１２、１１４をどれほど越えるかをオペレータ／コントローラが正確に制御できるようにする。例えば、基板の外縁１１０が、収縮した嚢８０２を伴うパッド２０６Ｃに載せられると、嚢８０２が膨張し、パッド２０６Ｃが基板１００の外縁１１０及び斜面１１２、１１４の周りを取り巻いてそれに適合するよう強制されるが、基板１００のデバイス領域１０６、１０６’の周りは取り巻かない。幾つかの実施形態では、複数の嚢をパッドに使用できると共に、異なる形状の膨張可能な嚢を異なる形状のパッド２０６、２０６Ａ、２０６Ｂ内に使用できることに注意されたい。

幾つかの実施形態では、研磨を助成するのに使用される流体は、パッド２０６、２０６Ａ、２０６Ｂを経て基板の縁へ送出することができる。流体をパッド上に又はパッド内に滴下又はスプレーするために流体チャンネルを設けてもよい。或いは又、膨張可能なパッドが半浸透性メンブレーンをもつ嚢を含み、（例えば、パッドを通して）流体をゆっくり解放して研磨膜２０４へ伝達させてもよい。このような実施形態では、パッド２０６、２０６Ａ、２０６Ｂは、使用する流体を吸収及び／又は保有する材料（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、等）で覆われてもよく、その材料で作られてもよく、及び／又はその材料を含んでもよい。

図９Ａから図９Ｃ及び図１０Ａから図１０Ｃは、各々、上述した別々の縁研磨装置４００、５００の考えられる異なるヘッド位置を例示している。本発明は、研磨膜２０４を、基板１００のデバイス領域１０６に接触することなく、基板１００の斜面１１２、１１４及び外縁１１０に接触させるように適応される。運転中に、これは、ヘッド４０４、５０４（及び、従って、基板１００の縁１０４に接触してそこに輪郭合わせされる研磨膜の部分）を、基板１００が回転するときに基板１００の外縁１１０に接する軸の周りで角度的に並進移動することにより達成される。図９Ａから図９Ｃ及び図１０Ａから図１０Ｃを参照すれば、この角度的並進移動の軸は、“Ｐ”と示された点においてこれら図面が描かれた紙面から垂直に延びる線で表わすことができる。ヘッド４０４、５０４は、基板１００が回転されるときに基板縁１０４の望ましい部分をきれいにするために種々の位置に保持することができる。幾つかの実施形態では、ヘッド４０４、５０４は、図示された種々の位置及び／又は他の位置の間で連続的又は間欠的に振動するように適応されてもよい。ヘッド４０４、５０４は、プログラムされた又はユーザ操作されるコントローラの指令のもとで、駆動装置６００（図６）によってフレーム５０２上で移動することができる。或いは又、ヘッド４０４、５０４は、基板が回転されない間に固定され及び／又は調整のみが行われてもよい。更に別の実施形態では、ヘッドが振動され（上述したように）且つ基板１００の周囲を回転される間に、基板が固定保持されてもよい。更に、研磨膜２０４は、ヘッド４０４、５０４に連続ループで装着されてもよく、及び／又は研磨膜２０４は、基板縁１０４を研磨するために連続的に（又は間欠的に）前進されてもよい。例えば、膜の前進を利用して、研磨運動を生成又は増強してもよい。上述した研磨運動及び／又は実行可能な方法を組み合わせて使用することができる。

図１１及び図１２を参照すれば、縁研磨装置の付加的な実施形態が示されている。図１１は、３つのヘッド４０４を含む縁研磨装置１１００を示し、図１２は、２つのヘッド５０４を含む縁研磨装置１２００を示し、図１３は、４つのヘッド１３０４を含む縁研磨装置１３００を示している。図面で示唆されたように、いかなる数及び形式のヘッド４０４、５０４、１３０４が、いかなる実行可能な組み合わせで使用されてもよい。更に、このような多ヘッド実施形態では、各ヘッド４０４、５０４、１３０４が、異なる構成又は形式の研磨膜２０４（例えば、異なる粒度、材料、張力、圧力、等）に使用されてもよい。又、いかなる数のヘッド４０４、５０４、１３０４が、同時に、個々に及び／又はあるシーケンスで使用されてもよい。又、異なるヘッド４０４、５０４、１３０４が、異なる基板１００又は異なる形式の基板に使用されてもよい。例えば、硬いバイアス器具４０６で凹面パッド２０６Ｂのようなパッド２０６及び粒度の粗い研磨膜２０４を支持する第１ヘッド４０４を最初に使用して、比較的多量の粗い材料を基板の斜面１１２、１１４（図１）から除去することができる。この第１ヘッド４０４は、斜面１１２、１１４にアクセスするように適当に位置することができる。第１ヘッド４０４での洗浄が完了した後に、第１ヘッド４０４を基板１００から後退させることができ、次いで、微粒度の研磨膜２０４をもつ（パッドをもたない）第２ヘッド５０４を、斜面１１２、１１４及び外縁１１０を研磨する位置へ移動することができる。

１つ以上の基板１００を洗浄した後に、このような洗浄に使用された研磨膜２０４の部分が磨滅することがある。それ故、巻き取りリール２１０（図４）は、供給リール２１０（図４）から巻き取りリール２１０に向けて固定量だけ研磨膜２０４を引き出すように駆動することができる。このように、巻き取りリール２１０と供給リール２０８との間に研磨膜２０４の未使用部分を準備することができる。研磨膜２０４の未使用部分は、その後、上述したのと同様に、１つ以上の他の基板１００をきれいにするのに使用できる。従って、装置１１００、１２００は、基板の処理スループットにほとんど又は全く影響なく、研磨膜２０４の摩滅した部分を未使用部分に置き換えることができる。同様に、交換可能なカセット７００Ａが使用される場合には、そのカセット７００Ａの全ての研磨膜２０４が使用されたときにカセット７００Ａを素早く交換することによりスループットへの影響を最小にすることができる。

特に、図１３の縁研磨装置１３００の実施形態に関して、複数のヘッド１３０４を支持するフレーム１３０２が概略的に示されている。ヘッド１３０４は、各々、フレーム１３０２に装着され、又、各ヘッドは、コントローラ１３０８（例えば、プログラムされたコンピュータ、オペレータ指令型バルブシステム、埋め込まれたリアルタイムプロセッサ、等）からの制御信号に応答して、パッド２０６及びある長さの研磨膜２０４を基板１００の縁１０４に対して押し付けるように適応されるアクチュエータ１３０６（例えば、空気圧ピストン、サーボ駆動型スライド、液圧ラム、等）を備えている。コントローラ１３０８は、アクチュエータ１３０６の各々に結合される（例えば、電気的に、機械的に、空気圧的に、液圧的に、等々）ことに注意されたい。

更に、コントローラ１３０８の制御のもとで流体供給源８０６を結合することができる。この流体供給源８０６は、１つ以上の流体チャンネル２１２を経てヘッド１３０４の各々に流体（例えば、ＤＩ水、洗浄化学物質、音波処理された流体、ガス、空気、等）を独立して送出するように制御することができる。コントローラ１３０８の指令のもとで、種々の流体を、流体チャンネル２１２を経て、パッド２０６、研磨膜２０４、及び／又は基板縁１０４へ選択的に送出することができる。流体は、研磨、潤滑、粒子の除去／すすぎ、及び／又はパッド２０６内の嚢８０２（図８Ｃ）の膨張に使用することができる。例えば、幾つかの実施形態では、浸透性パッド２０６を経て送出される同じ流体を、研磨及びパッド２０６の膨張の両方に使用できるが、すすぎ及び潤滑には、第２チャンネル（図示せず）を経て同じヘッド１３０４に送出される異なる流体が使用される。

以上、本発明の実施形態のみを説明した。当業者であれば、以上に開示した装置及び方法の、本発明の範囲内に入る変更が、容易に明らかであろう。例えば、丸い基板を洗浄する実施例のみを開示したが、本発明は、他の形状を有する基板（例えば、フラットパネルディスプレイのためのガラス又はポリマープレート）をきれいにするように変更できる。更に、装置による単一基板の処理を上記で示したが、ある実施形態では、装置が複数の基板を同時に処理することもできる。

従って、本発明は、その実施形態に関連して開示したが、他の実施形態も、特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲内に包含され得ることを理解されたい。

基板の一部分の概略断面図である。 本発明による縁洗浄装置の一実施形態を示す概略図である。 図２の縁洗浄装置の一部分を示す拡大前面断面図である。 図２の縁洗浄装置の一部分を示す拡大側面断面図である。 本発明による縁洗浄装置の一実施形態を示す斜視図である。 本発明による縁洗浄装置の別の実施形態を示す斜視図である。 図５に示す実施形態の一部分の斜視図である。 本発明の実施形態に使用するための交換カセットの実施形態を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態に使用するための交換カセットの実施形態を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態に使用するためのパッドの実施形態を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態に使用するためのパッドの実施形態を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態に使用するためのパッドの実施形態を示す拡大斜視図である。 図４の縁研磨装置の考えられるヘッド位置を例示する平面図である。 図４の縁研磨装置の考えられる異なるヘッド位置を例示する平面図である。 図４の縁研磨装置の考えられる異なるヘッド位置を例示する平面図である。 図５の縁研磨装置の考えられるヘッド位置を例示する平面図である。 図５の縁研磨装置の考えられる異なるヘッド位置を例示する平面図である。 図５の縁研磨装置の考えられる異なるヘッド位置を例示する平面図である。 本発明による多ヘッドの縁研磨装置の実施形態を示す斜視図である。 本発明による多ヘッドの縁研磨装置の別の実施形態を示す斜視図である。 本発明による多ヘッドの縁研磨装置の更に別の実施形態を示す斜視図である。

１００…基板、１０２、１０２’…主面、１０４…縁、１０６、１０６’…デバイス領域、１０８、１０８’…除外領域、１１０…外縁、１１２、１１４…斜面、２００…縁研磨装置、２０２…フレーム、２０４…研磨膜、２０６、２０６Ａ、２０６Ｂ…パッド、２０８、２１０…スプール、４００、５００…縁研磨装置、４０２…フレーム、４０４、５０４、１３０４…ヘッド、４０６…バイアス器具、４０８…駆動ローラ、４１０…ガイドローラ、５０２…フレーム、５０６…アクチュエータ、５０８…真空チャック、５１０…駆動装置、６００…駆動装置、６０２…ピボット、６０６…支持ローラ、７００Ａ、７００Ｂ…カセット、８０２…膨張可能な嚢、８０４…流体チャンネル、８０６…流体供給源、１３００…縁研磨装置、１３０２…フレーム、１３０４…ヘッド、１３０６…アクチュエータ、１３０８…コントローラ

Claims (65)

1. 基板の縁を研磨するように適応される装置において、
   研磨膜と、
   上記研磨膜の少なくとも第１の長さに張力をかけるように適応されるフレームと、
   上記第１の長さの一部分に沿って上記研磨膜に対して上記基板を回転するように適応される基板回転駆動装置であって、上記研磨膜が、
   上記基板に張力を付与し、
   少なくとも外縁及び第１斜面を含む上記基板の縁に輪郭合わせし、
   上記基板が回転されるときに上記外縁及び第１斜面を研磨する、
   ように適応される基板回転駆動装置と、
   を備えた装置。
2. 上記フレームは、上記研磨膜のための供給スプールと巻き取りスプールを含み、更に、上記フレームは、上記基板に接触する上記研磨膜の部分を交換できるように適応される、請求項１に記載の装置。
3. 上記研磨膜は、上記供給スプールと巻き取りスプールとの間で長手方向に延び、更に、上記基板回転駆動装置は、上記研磨膜の長手方向に上記基板の縁を移動する、請求項２に記載の装置。
4. 上記研磨膜及び上記フレームは、交換可能なカセットに収容される、請求項１に記載の装置。
5. 上記フレームは、上記研磨膜を上記基板の外縁、第１斜面及び第２斜面に接触させるために、上記基板の外縁に接する軸の周りで上記研磨膜を角度的に並進移動するよう適応される、請求項１に記載の装置。
6. 上記フレームは、更に、上記基板に対し、上記基板の縁の周りで上記研磨膜を周囲方向に回転するように適応される、請求項１に記載の装置。
7. 流体供給チャンネルを更に備え、該流体供給チャンネルは、上記基板の縁へ流体を送出するように適応される、請求項１に記載の装置。
8. 上記流体供給チャンネルは、更に、上記研磨膜を経て上記基板の縁に流体を送出するように適応される、請求項７に記載の装置。
9. 上記流体供給チャンネルは、上記基板の縁に音波エネルギーを送出するように適応される、請求項７に記載の装置。
10. 前記流体は、水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを含む、請求項７に記載の装置。
11. 基板の縁を研磨するように適応される装置において、
    複数の研磨膜と、
    各研磨膜の少なくとも第１の長さに沿って各研磨膜に張力をかけるよう適応される少なくとも１つのフレームと、
    少なくとも１つの上記研磨膜の第１の長さの一部分に対して基板を回転して、基板に接触する研磨膜が、基板に圧力を付与し、基板の縁に輪郭合わせし、更に、基板が回転されるときに縁を研磨するように適応された基板回転駆動装置と、
    を備えた装置。
12. 上記複数の研磨膜は、異なる研磨材を有する膜を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 上記フレームは、複数のヘッドを備え、各ヘッドは、少なくとも１つの研磨膜を支持するように適応され、更に、上記ヘッドは、支持された研磨膜を基板の縁にほぼ同時に接触させるよう適応される、請求項１１に記載の装置。
14. 上記フレームは、複数のヘッドを備え、各ヘッドは、少なくとも１つの研磨膜を支持するように適応され、更に、各ヘッドは、支持された研磨膜を異なる時間に基板の縁に接触保持するように適応されるパッドを含む、請求項１１に記載の装置。
15. 上記各ヘッドのパッドは、アクチュエータがそのパッドを押すのに応答して、回転する基板に対してヘッドの研磨膜を押し付けるように適応される、請求項１４に記載の装置。
16. 各研磨膜及び各ヘッドは交換可能なカセットに収容される、請求項１４に記載の装置。
17. 上記フレームは、更に、上記研磨膜を上記基板の外縁、第１斜面、及び第２斜面に接触させるために、上記基板の外縁に接する各軸の周りで各ヘッドの研磨膜を角度的に（angularly）並進移動するよう適応される、請求項１４に記載の装置。
18. 上記フレームは、更に、上記基板に対して、上記基板の縁の周りで各ヘッドの研磨膜を周囲方向に回転するように適応される、請求項１４に記載の装置。
19. 流体供給チャンネルを更に備え、該流体供給チャンネルは、上記基板の縁へ流体を送出するように適応される、請求項１１に記載の装置。
20. 流体供給チャンネルを更に備え、該流体供給チャンネルは、更に、各ヘッドの研磨膜を経て上記基板の縁へ流体を送出するように適応される、請求項１４に記載の装置。
21. 上記流体供給チャンネルは、上記基板の縁に音波エネルギーを送出するように適応される、請求項１９に記載の装置。
22. 前記流体は、水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の装置。
23. 基板の縁を洗浄する方法において、
    フレームで研磨膜に張力をかけるステップと、
    上記研磨膜を基板の縁に対して接触させるステップと、
    外縁及び少なくとも１つの斜面を含む上記基板の縁に上記研磨膜を適合させるステップと、
    上記研磨膜を上記基板と接触したまま上記基板を回転するステップと、
    を備えた方法。
24. 水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを、膨張可能なパッドを経て上記基板の縁に付与するステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
25. 水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを、上記研磨膜を経て上記基板の縁に付与するステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
26. 付加的な研磨膜を上記基板の縁に適合させるステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
27. 音波エネルギーを含む流体を上記基板の縁に送出するステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
28. 上記基板の外縁に接する軸の周りで上記研磨膜を角度的に並進移動するステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
29. 上記基板に対し、上記基板の縁の周りで上記研磨膜を周囲方向に回転するステップを更に備えた、請求項２３に記載の方法。
30. 基板の縁を研磨するよう適応される装置において、
    研磨側及び第２の側部を有する研磨膜と、
    上記研磨膜の第２の側部に隣接して配置された膨張可能なパッドと、
    上記研磨膜及び膨張可能なパッドを支持するように適応されるフレームと、
    上記研磨膜の研磨側に対して上記基板を回転するよう適応される基板回転駆動装置と、
    を備え、上記研磨膜は、上記基板の縁と上記膨張可能なパッドとの間に配置されて、上記研磨膜が上記基板の縁に接触した状態で上記膨張可能なパッド及び上記研磨膜が上記基板の縁に輪郭合わせするようにした装置。
31. 上記膨張可能なパッドは、選択的に膨張可能である、請求項３０に記載の装置。
32. 上記基板の縁は、外縁及び少なくとも１つの斜面を含み、更に、上記膨張可能なパッドは、これが膨張して、この膨張可能なパッド及び上記研磨膜が上記外縁及び上記少なくとも１つの斜面に輪郭合わせするように適応される、請求項３１に記載の装置。
33. 上記基板の縁は、外縁、第１斜面及び第２斜面を含み、
    上記基板は、デバイス領域及び除外領域を含み、
    上記膨張可能なパッドは、これが選択的に膨張して、この膨張可能なパッド及び上記研磨膜が、上記外縁、第１斜面、第２斜面及び除外領域の１つ以上に選択的に輪郭合わせするように適応される、請求項３１に記載の装置。
34. 上記膨張可能なパッド及び上記研磨膜は、上記デバイス領域に接触することが阻止される、請求項３３に記載の装置。
35. 上記研磨膜、上記膨張可能なパッド、及び上記フレームは、交換可能なカセットに収容される、請求項３０に記載の装置。
36. 上記フレームは、更に、上記基板の縁に接する軸の周りで上記研磨膜を角度的に並進移動するように適応される、請求項３０に記載の装置。
37. 上記フレームは、更に、上記基板に対し、上記基板の縁の周りで上記研磨膜を周囲方向に回転するように適応される、請求項３０に記載の装置。
38. 流体供給チャンネルを更に備え、該流体供給チャンネルは、水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを上記基板の縁へ送出するように適応される、請求項３０に記載の装置。
39. 上記流体供給チャンネルは、更に、上記研磨膜を経て上記基板の縁に流体を送出するように適応される、請求項３８に記載の装置。
40. 上記流体供給チャンネルは、更に、上記膨張可能なパッドを経て上記基板の縁に流体を送出するように適応される、請求項３８に記載の装置。
41. 上記膨張可能なパッドは、浸透性があり、流体で膨張できる、請求項４０に記載の装置。
42. 上記流体供給チャンネルは、上記基板の縁に音波エネルギーを送出するように適応される、請求項３８に記載の装置。
43. 基板の縁を洗浄する方法において、
    研磨膜を支持するステップと、
    上記研磨膜を基板の縁に対して接触させるステップと、
    外縁及び少なくとも１つの斜面を含む上記基板の縁に上記研磨膜を適合させるステップと、
    上記研磨膜を上記基板に接触したままで上記基板を回転するステップと、
    を備えた方法。
44. 研磨膜を適合させる上記ステップは、フレームにおいて上記研磨膜に張力をかけることを含む、請求項４３に記載の方法。
45. 研磨膜を適合させる上記ステップは、膨張可能なパッドで上記基板の縁に対して上記研磨膜を押し付けることを含む、請求項４３に記載の方法。
46. 上記膨張可能なパッドを調整することによって上記基板の縁に対する上記研磨膜の適合具合を調整するステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
47. 上記膨張可能なパッドを経て上記基板の縁に水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを付与するステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
48. 上記研磨膜を経て上記基板の縁に水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを付与するステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
49. 上記基板の縁に付加的な研磨膜を適合させるステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
50. 音波エネルギーを含む流体を上記基板の縁に配布するステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
51. 上記基板の外縁に接する軸の周りで上記研磨膜を角度的に並進移動するステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
52. 上記基板に対し、上記基板の縁の周りで上記研磨膜を周囲方向に回転するステップを更に備えた、請求項４５に記載の方法。
53. 基板の縁を研磨するように適応される装置において、
    研磨材側及び後ろ側を有する研磨膜と、
    上記研磨膜の後ろ側に隣接して配置された輪郭合わせされたパッドと、
    上記研磨膜及び上記輪郭合わせされたパッドを支持するように適応されるフレームと、
    上記研磨膜の上記研磨側に対して上記基板を回転するように適応される基板回転駆動装置と、
    を備え、
    上記研磨膜は、上記基板の縁と上記輪郭合わせされたパッドとの間に配置され、上記研磨膜が上記基板の縁に接触した状態で上記輪郭合わせされたパッド及び上記研磨膜が上記基板の縁に輪郭合わせするようにした装置。
54. 上記基板の縁は、外縁及び少なくとも１つの斜面を含み、
    上記輪郭合わせされたパッドは、上記外縁及び少なくとも１つの斜面に対して上記研磨膜を輪郭合わせするように適応される、請求項５３に記載の装置。
55. 上記基板の縁は、外縁、第１斜面及び第２斜面を含み、
    上記基板は、デバイス領域及び除外領域を含み、
    上記輪郭合わせされたパッドは、上記研磨膜を、上記外縁、第１斜面、第２斜面、及び除外領域の１つ以上に輪郭合わせするように適応される、請求項５３に記載の装置。
56. 上記輪郭合わせされたパッド及び上記研磨膜は、上記デバイス領域に接触することが阻止される、請求項５５に記載の装置。
57. 上記研磨膜、上記輪郭合わせされたパッド及び上記フレームは、交換可能なカセットに収容される、請求項５３に記載の装置。
58. 上記フレームは、更に、上記基板の縁に接する軸の周りで上記研磨膜を角度的に並進移動するように適応される、請求項５３に記載の装置。
59. 上記フレームは、更に、上記基板に対し、上記基板の縁の周りで上記研磨膜を周囲方向に回転するように適応される、請求項５３に記載の装置。
60. 流体供給チャンネルを更に備え、該流体供給チャンネルは、水及び洗浄化学物質の少なくとも１つを上記基板の縁へ送出するように適応される、請求項５３に記載の装置。
61. 上記流体供給チャンネルは、更に、上記研磨膜を経て上記基板の縁に流体を送出するように適応される、請求項６０に記載の装置。
62. 上記流体供給チャンネルは、更に、上記輪郭合わせされたパッドを経て上記基板の縁に流体を送出するように適応される、請求項６０に記載の装置。
63. 上記輪郭合わせされたパッドは、浸透性のものであり、流体で膨張できる、請求項６２に記載の装置。
64. 上記流体供給チャンネルは、上記基板の縁に音波エネルギーを送出するように適応される、請求項６０に記載の装置。
65. 上記輪郭合わせされたパッドは、流体を受け取り、その流体を上記研磨膜に付与するように適応される、請求項５３に記載の装置。

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