JP2000326208A - ポリッシング装置 - Google Patents
ポリッシング装置Info
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
できるポリッシング装置を提供すること、さらには装置
の構成部材どうしの接触や衝突による破壊を確実に阻止
することができるポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 研磨テーブル22と、基板Wを保持して
該基板の被研磨面を研磨テーブルの研磨面30aに対し
て押し付ける基板保持部材42を有する基板保持手段2
4と、ドレッシング部材50を前記研磨面に対して押し
付けて該研磨面のドレッシングを行うドレッシング手段
26とを備え、前記基板保持手段と前記ドレッシング手
段は、両者がその移動経路において互いに干渉する位置
に配置されている。
Description
ポリッシング対象物を平坦かつ鏡面状に研磨するポリッ
シング装置に関する。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が0.5μm以下の光リソグラ
フィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像
面の平坦度を必要とする。このような半導体ウエハの表
面を平坦化する1手段として、化学機械研磨(CMP)
を行うポリッシング装置が知られている。
に示すように、上面に研磨布100を貼付して研磨加工
面を構成する研磨テーブル102と、ポリッシング対象
物である半導体ウエハ等の基板Wを被研磨面を研磨テー
ブル102に向けて保持するトップリング104とを有
し、これらをそれぞれ自転させながらトップリング10
4により基板Wを一定の圧力で研磨テーブル102の研
磨加工面に押し付け、ノズル106より砥液を供給しつ
つ基板Wの被研磨面を平坦且つ鏡面に研磨している。砥
液は、例えばアルカリ溶液にシリカ等の微粒子からなる
砥粒を懸濁したものを用い、アルカリによる化学的研磨
作用と、砥粒による機械的研磨作用との複合作用である
化学的・機械的研磨によって基板Wを研磨する。
を再生するために、研磨テーブル102の側方にドレッ
シング部材108を付設し、このドレッシング部材10
8のドレッシング面を研磨テーブル102の研磨加工面
に押し付けつつ、これらを自転させることで、研磨加工
面に付着した砥液や切削屑を除去するとともに、研磨加
工面の平坦化及び目立て(ドレッシング)を行うように
している。トップリング104とドレッシング部材10
8は、それぞれ研磨テーブル102の脇に立設された支
柱に支持された旋回可能なヘッドの先端に取り付けら
れ、このヘッドの揺動によって研磨テーブル102とこ
れを外れた退避位置の間を移動するようになっている。
においては、自転する研磨テーブル102により研磨を
行うものであり、回転中心では変位がなく、研磨が行わ
れない。従って、中心を外れたところで研磨を行うため
に、研磨テーブル102の大きさは、基板の直径の少な
くとも2倍以上の直径を有するように設定されている。
このため、研磨テーブルが大きな面積を占有して、ポリ
ッシング装置自体が大型化してしまうとともに、設備コ
ストも大きくなる。この欠点は、半導体ウエハ等の基板
の大型化の傾向に伴って一層顕著になる。
代えて、或いはこれと併用して、研磨テーブルが円軌道
に沿って相対循環運動(スクロール運動)を行うポリッ
シング装置の採用が考えられる。この場合は、研磨面が
どの点をとっても全て同じ運動を行うので、この大きさ
は、ポリッシング対象物である基板とほぼ同じ大きさで
よいことになる。
な相対循環運動を行う研磨テーブルでは、研磨テーブル
自体の小型化により設置スペースを減少させることはで
きるが、トップリングの作業領域とドレッサの作業領域
が重なるため、両者が衝突する恐れがあった。
で、周辺装置を含めて装置の小型化を図ることができる
ポリッシング装置を提供すること、さらには装置の構成
部材どうしの接触や衝突による破壊を確実に阻止するこ
とができるポリッシング装置を提供することを目的とす
る。
は、研磨テーブルと、基板を保持して該基板の被研磨面
を研磨テーブルの研磨面に対して押し付ける基板保持部
材を有する基板保持手段と、ドレッシング部材を前記研
磨面に対して押し付けて該研磨面のドレッシングを行う
ドレッシング手段とを備え、前記基板保持手段と前記ド
レッシング手段は、両者がその移動経路において互いに
干渉する位置に配置されていることを特徴とするポリッ
シング装置である。即ち、基板保持手段による研磨作業
領域とドレッシング部材によるドレッシング作業領域が
重複する。
手段とを互いの干渉を許容するように配置することによ
り、基板保持手段とドレッシング手段をより近接させて
配置することが可能となり、研磨テーブルを含めたポリ
ッシング装置全体の小型化を図ることができる。
段と前記ドレッシング手段を、これらが互いに干渉する
位置に移動することを防止する干渉防止機構が設けられ
ていることを特徴とする請求項1に記載のポリッシング
装置である。これにより、基板保持部材とドレッシング
部材との干渉を防止しつつ、これらを研磨テーブルの上
方の動作位置と退避位置との間で移動させて円滑に動作
させることができる。
構は、前記基板保持手段又は前記ドレッシング手段の一
方が非干渉領域にあることを確認した後に他方の移動を
許容するものであることを特徴とする請求項2に記載の
ポリッシング装置である。これにより、基板保持手段又
はドレッシング手段を動作させる前に状態を確認し、干
渉を確実に回避することができる。
構は、前記基板保持手段又は前記ドレッシング手段が互
いに近接した状態を検知するセンサと、このセンサの出
力に基づいてこれらの移動を規制する手段とを有するこ
とを特徴とする請求項2に記載のポリッシング装置であ
る。これにより、万一、これらの手段やその一部が干渉
位置に近づいた状態においても緊急避難的に干渉を回避
することができる。
衝突防止部位に隙間を空けて取り付けた接触センサであ
ることを特徴とする請求項4に記載のポリッシング装置
である。これにより、接触センサによる検出状態では衝
突防止部位に接触していないので、本来の衝突を回避す
ることができる。
遠隔センサであることを特徴とする請求項4に記載のポ
リッシング装置である。
材と前記ドレッシング部材は、それぞれ前記研磨テーブ
ルを挟んで対向するほぼ鉛直な軸線のまわりに揺動自在
であることを特徴とする請求項1に記載のポリッシング
装置である。
構は、前記基板保持部材と前記ドレッシング部材を機械
的に連動させるものであることを特徴とする請求項2に
記載のポリッシング装置である。
を参照して説明する。図1乃至図4は、本発明の第1の
実施の形態のポリッシング装置を示すもので、このポリ
ッシング装置は、全体が長方形をなすスペース上に載置
されて構成され、該スペースの一端側に研磨装置10が
配置され、他端側に、基板収納用カセット12a,12
bを有するロード・アンロードユニット14が設けられ
ている。研磨装置10とロード・アンロードユニット1
4との間には、2台の搬送ロボット16a,16bと洗
浄装置18a,18bが並列して配置され、洗浄装置1
8a,18bの間には反転機20が配置されている。
2が配置され、研磨テーブル22を挟んでトップリング
装置24とドレッシング装置26とが設けられている。
このように、トップリング42とドレッサ50を研磨テ
ーブル22を挟んで両側に配置することにより、これら
の干渉をできるだけ排除しつつ、装置の小型化を図るこ
とができる。研磨テーブル22と搬送ロボット16bと
の間には、これらの間で基板Wの授受を仲介するプッシ
ャ28が設置されている。
ように、円板状の砥石又は研磨布を有する研磨部材30
が固着され、この研磨部材30の表面に平坦な研磨面3
0aが形成されている。研磨テーブル22の下方には駆
動モータ(図示せず)が配置され、この駆動モータの上
下方向に延びる駆動軸32の上端に該駆動軸32の軸心
O1と偏心量"e"だけ偏心した位置に軸心O2を有する
駆動ピン32aが設けられている。一方、研磨テーブル
22の裏面中央には凹部22aが形成され、この凹部2
2aの内部に軸受34を介して駆動ピン32aが収容さ
れている。なお、図示していないが、研磨テーブル22
を支持する機構には、研磨テーブル22の自転を防止す
るための機構が設けられている。
駆動ピン32aが偏心量"e"を半径とした円軌道を描
き、研磨テーブル22は、自転することなく、偏心量"
e"を半径とした公転運動である循環並進運動(スクロ
ール運動)を行うようになっている。
の支柱36の先端に取り付けられ、図示しない制御可能
なサーボモータ等によって揺動するトップリングヘッド
38と、このトップリングヘッド38の先端に垂下して
設けられたトップリングシャフト40と、このトップリ
ングシャフト40の下端に取り付けられた略円盤状のト
ップリング(基板保持部材)42を備えている。これに
より、トップリング42は、支柱36の揺動に伴うトッ
プリングヘッド38の水平方向の揺動によって、トップ
リング42が研磨面30aの上方のポリッシング位置と
退避位置、更にはプッシャ28上の基板授受位置との間
を移動するようになっている。トップリングヘッド38
は、トップリングヘッドカバー38aで覆われている。
グシャフト40に連結された図示しないモータ及び上下
動シリンダが配置されており、これにより、トップリン
グ42は、基板Wをその下面に吸着保持し、回転させな
がら、研磨面30aに向けて所定の力で押し付けること
ができるようになっている。
44と、この支柱44の先端に取り付けられ、図示しな
い制御可能なサーボモータ等によって揺動するドレッサ
ヘッド46とを有している。このドレッサヘッド46の
自由端には、ドレッサシャフト48が回転及び上下動自
在に支持され、このドレッサシャフト48の下端に研磨
面30aをドレッシングするドレッサ50が取り付けら
れている。これにより、ドレッサヘッド46の揺動によ
ってドレッサ50が研磨面30aの上方の位置(ドレッ
シング位置)とこれから外れた退避位置との間を移動可
能になっている。ドレッサヘッド46は、ドレッサカバ
ー46aにより覆われている。
いモータ及び上下動シリンダがドレッサシャフト48に
連結して配置され、これにより、ドレッサ50を回転さ
せながらそのドレッシング面50aを研磨面30aに向
けて所定の力で押し付けることができるようになってい
る。
ヘッド38及びドレッサヘッド46をそれぞれ回転駆動
するアクチュエータであるモータを、以下のように制御
する制御装置Cが設けられている(図1参照)。すなわ
ち、制御装置Cは、トップリングヘッド38及びドレッ
サヘッド46及びその付属装置(トップリング42、ド
レッサ50、カバー38a,46aを含む)が互いに干
渉せずに揺動するように制御する。この制御は、例え
ば、トップリングヘッド38及びドレッサヘッド46の
揺動位置を検出するエンコーダやセンサの出力から位置
を判断し、モータには、干渉せずに揺動可能な角度を超
えた揺動を規制するような信号を出力することによって
行われる。
24のトップリングヘッド38が、図4に示すように、
ドレッシング装置26のドレッサヘッド46がこれと干
渉を起こすことがない揺動角度α内に位置する時にの
み、研磨テーブル10に向けての揺動を許可し、逆に、
ドレッシング装置26のドレッサヘッド46が、トップ
リング装置24のトップリングヘッド38がこれと干渉
を起こすことがない揺動角度β内、またはプッシャ28
側に位置する時にのみ、研磨テーブル10に向けての揺
動を許可するようになっている。
ヘッドカバー46aの表面の所定箇所に、テープ型接触
センサ56が取り付けられている。すなわち、ドレッサ
ヘッド46の下部自由端側のトップリングヘッドカバー
38aと衝突する可能性のある範囲に、例えば塩化ビニ
ル製のプレート52が台座54を介してドレッサヘッド
カバー46aから所定間隔離間して取り付けられてお
り、テープ型接触センサ56はこのプレート52の外側
表面に貼り付けられている。
焼き入れ処置したばね材の表面に銅めっきを施した一対
の導体の両端をフィルム等で絶縁保持したものであり、
テープ型接触センサ56にトップリングヘッド38が接
触して該テープの一部が押圧されると、導体が互いに接
触して閉となり、アラーム信号を出力する。制御装置C
は、このアラーム信号を受けると、揺動中のトップリン
グヘッド38又はドレッサヘッド46の揺動を停止さ
せ、これによって、トップリングヘッド38やドレッサ
ヘッド46を保護するようになっている。
性(耐薬品、耐水、耐雰囲気)に優れ、安価で壊れにく
く、特別な調整を必要としない上に、交換が容易であ
り、レイアウトが比較的自由に決められるといった利点
を有している。しかし、接触自体をセンシングするた
め、多少の機械的接触は避けられない。しかしながら、
この実施の形態のように、テープ型接触センサ56をド
レッサヘッドカバー46aから浮かせた位置に配置する
ことにより、トップリングヘッドカバー38aとドレッ
サヘッドカバー46aの直接の接触を防止し、これらの
損傷を避けることができる。
においては、メンテナンスのためトップリングヘッドカ
バー38aを外す機会が多いことを考慮して、テープ型
接触センサ56をドレッサヘッド46に設けた例を示し
ているが、トップリングヘッド38側に設けるようにし
てもよい。
の動作を説明する。まず、第1の搬送ロボット16aで
基板Wをカセット12a,12bから取り出し、反転機
20で反転させた後、第2の搬送ロボット16bでプッ
シャ28上に載置する。この状態で、制御装置Cは、ド
レッサヘッド46が干渉しない位置にいることを確認し
て、退避位置にあったトップリングヘッド38を揺動さ
せ、トップリング42をプッシャ28の上方に移動させ
る。ここでトップリング42は上昇するプッシャ28か
ら基板Wを受け取り、下面に吸着して保持する。次に、
制御装置Cは、ドレッシング装置26のドレッサヘッド
46が干渉しない位置にいることを確認して、トップリ
ングヘッド38を揺動させてトップリング42を研磨面
30aの上方に移動させる。
ら下降させて、スクロール運動をしている研磨テーブル
22の研磨面30aに向けて押圧して、基板Wを研磨す
る。ポリッシング終了後、トップリング42を上昇さ
せ、ドレッサヘッド46が干渉しない位置にいることを
確認してからトップリングヘッド38を揺動させ、トッ
プリング42をプッシャ28の上方に移動させる。
置にあることを確認して、退避位置にあったドレッシン
グ装置26のドレッサヘッド46を揺動させて、ドレッ
サ50を研磨面30aの上方に移動させる。そして、ド
レッサ50を比較的低速で回転させつつ下降させて、駆
動モータの駆動に伴ってスクロール運動をしている研磨
テーブル22の研磨面30aに向けて押圧して、研磨面
30aをドレッサ50の下面(ドレッシング面)でドレ
ッシングして、研磨面30aを平坦化させる。
ッサ50を上昇させ、トップリング装置24のトップリ
ングヘッド38がプッシャ28の上方位置にあることを
確認して、ドレッシング装置26のドレッサヘッド46
をその退避位置まで揺動させる。なお、この退避位置に
は、ドレッサ50の洗浄を実施するドレッサ洗浄機能が
具備されている。
後、トップリング42とプッシャ28との間で研磨後の
基板Wの受渡しを行い、必要に応じて純水または洗浄液
により、基板W及びトップリング42に洗浄を施す。
とドレッサヘッド46が互いに干渉しないようにその動
きを制御している間、万一、トップリングヘッド38と
ドレッサヘッド46が誤って衝突しそうになっても、ド
レッサヘッド46の下部に取り付けたテープ型接触セン
サ56がトップリングヘッド38との接触を検知し、ト
ップリングヘッド38とドレッサヘッド46が衝突する
前にアラーム信号を出力する。これに基づいて、制御装
置Cは揺動中のトップリングヘッド38又はドレッサヘ
ッド46の揺動を停止し、トップリングヘッド38とド
レッサヘッド46を保護する。このような保護機能は、
例えば装置の立ち上げ時等において、制御装置Cによる
制御自体ができないマニュアル運転時においても有効で
ある。
を第2の搬送ロボット16bで、例えばロールスポンジ
による両面洗浄機能を有する第1の洗浄装置18aに搬
送し、この洗浄装置18aで基板Wの両面を洗浄した
後、第2の搬送ロボット16bでこれを反転機20に搬
送して反転させる。そして、第1の搬送ロボット16a
で反転機20上の基板を取り出し、これを、例えば上面
洗浄のペンスポンジとスピンドライ機能を具備する第2
の洗浄装置18bに搬送して洗浄・乾燥させ、第1の搬
送ロボット16aでカセット12a,12bに戻す。
もので、これは、第1の実施の形態におけるテープ型接
触センサ56の代わりに多数の近接スイッチ60を使用
し、これをドレッシング装置26のドレッサヘッド46
の下部自由端側の、少なくともトップリング装置24の
トップリングヘッド38と衝突する可能性のある範囲に
所定間隔を空けて設置したものである。
もので、これは、第2の実施の形態における近接スイッ
チ60の代わりに、投光器62と受光器64とを有する
光電スイッチ66を使用したものである。
レッシング装置26のドレッサヘッド46とトップリン
グ装置24のトップリングヘッド38とが互いに近接し
たことを近接スイッチ60または光電スイッチ66で非
接触で検知し、アラーム信号を出力して揺動中の揺動ヘ
ッドを停止させることにより、トップリングヘッド38
とドレッサヘッド46の衝突を防止することができる。
なお、この例では、複数の近接スイッチ60または光電
スイッチ66を設けた例を示しているが、1個でも良い
ことは勿論である。
もので、これは、2基の研磨装置10,10と、この各
研磨装置10,10毎に各2台、合計4台の洗浄装置1
8a,18a、18b,18bと各1台の反転機20,
20を備え、この洗浄装置の間に2台の搬送ロボット1
6a,16bを配置して、基板のポリッシング及び研磨
テーブル22の研磨面のドレッシングを並行して行える
ようにしたものである。
6a,16bを共有させて、その数及び設置スペースを
減少させることにより、例えば第1の実施の形態のポリ
ッシング装置を2台並列に配置するのに比べて、ポリッ
シング装置の床面積あたりのウエハ処理枚数を向上させ
ることができる。
もので、これは、研磨テーブル22の側方に揺動軸68
の揺動に伴って揺動するベルクランク状の揺動ヘッド7
0を配置し、この揺動ヘッド70の各自由端にトップリ
ング42とドレッサ50が設けられているものである。
これにより、揺動ヘッド70を揺動させることにより、
トップリング42とドレッサ50が研磨テーブル22の
上方位置と退避位置との間を一体となって移動するの
で、互いの干渉が起きない。従って、上述したような干
渉を防止するための手段を講じる必要をなくすことがで
きる。
スクロール運動を行う研磨テーブルを使用し、この両側
に基板保持部材とドレッサとを互いに干渉することなく
研磨テーブルの上方位置と退避位置との間を移動自在に
配置して、装置自体の小型化を図ることができる。しか
も、板保持部材とドレッサが相互に重なったり、或いは
交差する軌道を持つ場合においても、基板保持部材とド
レッサの接触や衝突による破壊を確実に阻止することが
できる。
の全体平面図である。
図である。
の研磨装置を示す斜視図である。
の研磨装置を示す斜視図である。
の全体平面図である。
の全体平面図である。
ある。
Claims (8)
- 【請求項1】 研磨テーブルと、 基板を保持して該基板の被研磨面を研磨テーブルの研磨
面に対して押し付ける基板保持部材を有する基板保持手
段と、 ドレッシング部材を前記研磨面に対して押し付けて該研
磨面のドレッシングを行うドレッシング手段とを備え、 前記基板保持手段と前記ドレッシング手段は、両者がそ
の移動経路において互いに干渉する位置に配置されてい
ることを特徴とするポリッシング装置。 - 【請求項2】 前記基板保持手段と前記ドレッシング手
段を、これらが互いに干渉する位置に移動することを防
止する干渉防止機構が設けられていることを特徴とする
請求項1に記載のポリッシング装置。 - 【請求項3】 前記干渉防止機構は、前記基板保持手段
又は前記ドレッシング手段の一方が非干渉領域にあるこ
とを確認した後に他方の移動を許容するものであること
を特徴とする請求項2に記載のポリッシング装置。 - 【請求項4】 前記干渉防止機構は、前記基板保持手段
又は前記ドレッシング手段が互いに近接した状態を検知
するセンサと、このセンサの出力に基づいて両者の移動
を規制する手段とを有することを特徴とする請求項2に
記載のポリッシング装置。 - 【請求項5】 前記センサは、衝突防止部位に隙間を空
けて取り付けた接触センサであることを特徴とする請求
項4に記載のポリッシング装置。 - 【請求項6】 前記センサは、遠隔センサであることを
特徴とする請求項4に記載のポリッシング装置。 - 【請求項7】 前記基板保持部材と前記ドレッシング部
材は、それぞれ前記研磨テーブルを挟んで対向するほぼ
鉛直な軸線のまわりに揺動自在であることを特徴とする
請求項1に記載のポリッシング装置。 - 【請求項8】 前記干渉防止機構は、前記基板保持部材
と前記ドレッシング部材を機械的に連動させるものであ
ることを特徴とする請求項2に記載のポリッシング装
置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13608699A JP2000326208A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | ポリッシング装置 |
US09/572,278 US6379229B1 (en) | 1999-05-17 | 2000-05-17 | Polishing apparatus |
KR1020000026275A KR100697876B1 (ko) | 1999-05-17 | 2000-05-17 | 폴리싱장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13608699A JP2000326208A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | ポリッシング装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000326208A true JP2000326208A (ja) | 2000-11-28 |
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ID=15166937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13608699A Pending JP2000326208A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | ポリッシング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000326208A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101679905B1 (ko) * | 2013-01-31 | 2016-11-25 | 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 연마 장치 |
CN114683174A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-01 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | 一种化学机械抛光设备及其防碰撞方法 |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP13608699A patent/JP2000326208A/ja active Pending
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