KR101725268B1 - 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법 - Google Patents

기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101725268B1
KR101725268B1 KR1020160042031A KR20160042031A KR101725268B1 KR 101725268 B1 KR101725268 B1 KR 101725268B1 KR 1020160042031 A KR1020160042031 A KR 1020160042031A KR 20160042031 A KR20160042031 A KR 20160042031A KR 101725268 B1 KR101725268 B1 KR 101725268B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
wafer
top ring
polishing
cleaning
Prior art date
Application number
KR1020160042031A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160043940A (ko
Inventor
미츠루 미야자키
세이지 가츠오카
나오키 마츠다
준지 구니사와
겐이치 고바야시
히로시 소토자키
히로유키 시노자키
오사무 나베야
신야 모리사와
다카히로 오가와
나츠키 마키노
Original Assignee
가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2008147220A external-priority patent/JP5422143B2/ja
Priority claimed from JP2009108671A external-priority patent/JP5744382B2/ja
Application filed by 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 filed Critical 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Publication of KR20160043940A publication Critical patent/KR20160043940A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101725268B1 publication Critical patent/KR101725268B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67219—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one polishing chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B24B37/32—Retaining rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B24B37/345—Feeding, loading or unloading work specially adapted to lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02054—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process combining dry and wet cleaning steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67712—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrate being handled substantially vertically
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67715—Changing the direction of the conveying path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67754—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber horizontal transfer of a batch of workpieces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Abstract

본 발명의 기판처리장치는, 기판(W)을 연마하는 연마부(3)와, 기판(W)을 반송하는 반송기구(5, 6)와, 연마된 기판(W)을 세정하여 건조하는 세정부(4)를 구비하고 있다. 세정부(4)는, 복수의 기판을 세정하기 위한 복수의 세정라인을 가진다. 이 세정라인은, 복수의 세정 모듈(201A, 201B, 202A, 202B)을 구비하고 있고, 기판은 복수의 반송로봇(209, 210)에 의해 반송된다.

Description

기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE HOLDING MECHANISM, AND SUBSTRATE HOLDING METHOD}
본 발명은, 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼 등의 기판을 평탄하게 연마하기 위하여 사용되는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
또, 본 발명은 기판 파지기구 및 기판 파지방법에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼 등의 기판의 세정장치나 건조장치에 적합하게 조립되는 기판 파지기구에 관한 것이다.
또, 본 발명은 기판처리장치에 사용되는 각 유닛이나 각종 부품·장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라 회로의 배선이 미세화하여, 배선간 거리도 더욱 좁아지고 있다. 반도체 디바이스의 제조에서는, 실리콘 웨이퍼 상에 많은 종류의 재료가 막 형상으로 반복하여 형성되고, 적층구조를 형성한다. 이 적층구조를 형성하기 위해서는, 웨이퍼의 표면을 평탄하게 하는 기술이 중요하게 되어 있다. 이와 같은 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 하나의 수단으로서, 화학기계연마(CMP)를 행하는 연마장치(화학적 기계적 연마장치라고도 한다)가 널리 사용되고 있다.
이 화학기계연마(CMP)장치는, 일반적으로, 연마 패드가 부착된 연마 테이블과, 웨이퍼를 유지하는 톱링과, 연마액을 연마 패드 상으로 공급하는 노즐을 구비하고 있다. 노즐로부터 연마액을 연마 패드 상으로 공급하면서, 톱링에 의해 웨이퍼를 연마 패드에 가압하고, 다시 톱링과 연마 테이블을 상대 이동시킴으로써, 웨이퍼를 연마하여 그 표면을 평탄하게 한다.
기판처리장치는, 이와 같은 CMP 장치에 더하여, 연마 후의 웨이퍼를 세정하고, 다시 건조시키는 기능을 가지는 장치이다. 이와 같은 기판처리장치에서는, 기판처리의 스루풋을 향상하는 것이 요구되고 있다. 기판처리장치는, 연마나 세정 등을 행하는 여러가지 처리부를 가지고 있기 때문에, 각 처리부에서의 처리의 지연은, 기판처리장치 전체의 스루풋을 저하시킨다. 예를 들면, 종래의 기판처리장치에서는, 복수의 연마 유닛이 설치되어 있는데 대하여, 1개의 세정라인만이 설치되어 있었기 때문에, 복수의 연마된 웨이퍼를 동시에 세정하고, 건조할 수 없었다. 또, 세정라인 상의 복수의 처리공정(1차 세정, 2차 세정, 건조 등) 중, 처리시간이 가장 느린 처리공정이 프로세스 전체의 율속공정(律速工程)이 되어, 이것이, 프로세스 전체의 처리시간(스루풋)을 결정짓는 경우도 있었다.
기판처리장치 전체의 스루풋은, 연마부나 세정부 등의 처리부뿐만 아니라, 웨이퍼를 반송하는 반송기구에도 영향을 미치는 경우가 있다. 또한, 톱링과 반송기구 사이에서의 웨이퍼의 수수(授受)동작도 전체의 스루풋에 영향을 미친다. 이와 같이, 기판처리장치 전체의 스루풋은, 여러가지 처리공정 및 반송공정에 의존한다.
예를 들면, 기판처리장치는, 복수의 연마 유닛 사이에서 웨이퍼를 반송하기 위한 리니어 트랜스포터를 가지고 있다. 이 리니어 트랜스포터는, 웨이퍼를 수평방향으로 직선적으로 이동시켜, 각 연마 유닛의 웨이퍼 수수위치까지 웨이퍼를 반송한다. 그 후, 웨이퍼는, 리니어 트랜스포터와는 별도로 설치된 푸셔에 의해 톱링을 향하여 밀어 올려진다. 이와 같이, 웨이퍼의 수평이동과 상하이동은, 각각리니어 트랜스포터 및 푸셔에 의해 따로따로 행하여지기 때문에, 웨이퍼의 반송에 필요로 하는 시간이 길어진다.
또, 푸셔는 웨이퍼의 수수위치에 연마 유닛마다 설치할 필요가 있고, 또한, 톱링과 푸셔의 사이에서의 웨이퍼의 수수위치를 미세 조정하기 위한 XY 스테이지를 설치할 필요가 있다. 이때문에, 웨이퍼의 반송기구 전체가 구조적으로 복잡해지고, 또한 부수되는 배선이나 배관을 다수 배치할 필요가 있다. 또한, 이 반송기구가 고장난 경우에는, 웨이퍼 수수위치에 액세스할 필요가 있어 복구작업이 곤란해지는 경우도 예상된다.
고장이나 메인티넌스에 의한 기판처리장치의 다운타임이 길어지면, 웨이퍼처리의 비용상승으로 연결된다. 이때문에, 최근에는, 용이하게 메인티넌스작업을 행할 수 있는 기판처리장치가 요망되고, 또한 부품의 수를 적게 하여 구조를 심플하게 하고, 비용절감을 도모하는 것도 요망되고 있다.
예를 들면, 톱링은, 연마 패드 상의 연마위치와 웨이퍼의 수수위치 사이를 요동하기 때문에, 톱링의 요동기구는 정기적인 메인티넌스를 필요로 한다. 이 요동기구는, 톱링의 선회축을 지지하는 베어링, 선회축을 구동하는 모터 및 감속기 등으로 구성되어 있다. 톱링을 지지하는 톱링 헤드는, 비교적 긴 선회축의 상단에 고정되고, 하단에 감속기와 모터가 연결된다. 베어링의 바깥쪽에는 베어링 케이스가 배치되고, 이 베어링 케이스는, 연마실과 그 밑의 실(室)과의 사이를 가로막는 폴리셔 팬을 관통하고 있다. 또한, 베어링 케이스는, 폴리셔 팬의 밑에 설치되어 있다. 이와 같이, 톱링 및 톱링 헤드를 포함하는 톱링 조립체는 비교적 장물(長物)이고 중량이 있기 때문에, 그 메인티넌스의 점에서 불편이 있는 경우가 있었다.
또, 종래의 기판처리장치에서는, 톱링의 가압력을 조정하는 압력 조정부는 톱링 헤드의 외부에 설치되어 있었기 때문에, 압력 조정부와 톱링 사이의 거리가 길고, 기판에 대한 가압력의 변화지령에 대하여, 실제의 가압력 변화가 지연되는 경우가 있었다.
기판처리장치의 각 연마 유닛에서는, 톱링이나 드레서의 세정에 순수가 사용된다. 종래의 구조에서는, 1개의 헤더로부터 복수의 파이프를 거쳐 각 연마 유닛으로 순수가 공급되기 때문에, 어느 연마 유닛에서의 순수의 유량이 다른 연마 유닛에서의 순수의 사용의 영향에 의해 불안정해지는 경우가 있었다.
그런데, 반도체 디바이스 제조공정에서는, 연마처리나 도금처리 후에 기판의 세정처리나 건조처리가 행하여진다. 예를 들면, 기판의 세정처리에서는, 기판을 기판 파지기구로 파지하면서 기판을 회전시키고, 이 상태에서 기판에 세정액을 공급한다. 종래의 기판 파지기구로서는, 엑츄에이터 등에 의해 척을 구동하여 기판을 파지하는 기구가 알려져 있다.
본 발명은, 상기 한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 높은 스루풋을 실현할 수 있는 기판처리장치, 당해 기판처리장치의 구성 유닛, 및 기판처리방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 복수의 연마 유닛에 안정되게 순수를 공급할 수 있는 순수 공급기구 및 순수 공급방법을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 기판에 대한 가압력의 변화지령에 대하여 신속하게 반응할 수 있는 톱링 어셈블리를 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 종래의 기판 파지기구의 개량에 관한 것으로, 더욱 간단한 구성으로 기판을 파지할 수 있는 기판 파지기구 및 기판 파지방법을 제공하는 것을 제 4 목적으로 한다.
상기한 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태는, 기판을 연마하는 연마부와, 기판을 반송하는 반송기구와, 연마된 기판을 세정하여 건조하는 세정부를 구비한 기판처리장치에 있어서, 상기 세정부는, 복수의 기판을 세정하기 위한 복수의 세정라인을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다.
본 발명에 의하면, 복수의 기판이 연속적으로 세정부로 반입되어 오는 경우 에도, 필요에 따라 복수의 세정라인으로 기판을 분배할 수 있고, 이들 복수의 기판을 병행하여 세정할 수 있다. 기판의 세정 또는 건조에 필요하게 되는 시간에 따라, 기판을 복수의 세정라인 중 어느 하나로 분배할 수 있기 때문에, 프로세스 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 세정라인에서의 처리시간을 평준화하도록 하면, 프로세스 전체의 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 「세정라인」이란, 기판이 투입되는 세정부의 내부에 서, 1개의 기판이 복수의 세정 모듈에 의해 세정될 때의 이동경로이다. 본 발명에서의 세정부는, 1매의 기판을 연속적으로 세정하는 기능을 가지면서, 복수의 기판을 동시에 세정하는 기능도 가진다는 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 세정부는, 기판을 상기 복수의 세정라인 중 어느 하나로 분배하는 분배기구를 가지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 복수의 세정라인 사이의 처리시간에 따라 기판(웨이퍼)을 분배할 수 있기 때문에, 세정라인의 처리시간을 평준화할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 세정라인은, 기판을 1차 세정하기 위한 복수의 1차 세정 모듈과, 기판을 2차 세정하기 위한 복수의 2차 세정 모듈을 가지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 어느 세정 모듈이 고장난 경우는, 기판의 세정처리를 정지시키는 일 없이, 세정 모듈을 수리, 또는 새로운 세정 모듈로 교환할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 1차 세정 모듈은 세로방향을 따라 배열되어 있고, 상기 복수의 2차 세정 모듈은 세로방향을 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 풋프린트(청정룸 등에 설치한 장치의 설치면적)를 작게 할 수 있다. 또한, 이 경우, 복수의 1차 세정 모듈 사이에서, 또는 복수의 2차 세정 모듈 사이에서 기판을 반송할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 세정부는, 상기 복수의 1차 세정 모듈 및 상기 복수의 2차 세정 모듈에 액세스 가능한 제 1 반송로봇과, 상기 복수의 2차 세정 모듈에 액세스 가능한 제 2 반송로봇을 가지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 2개의 반송로봇에 의해 기판을 신속하고 또한 확실하게 반송할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 세정라인은, 일시적으로 기판이 놓여지는 임시 테이블을 가지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 기판의 세정 모듈에 대한 투입 및 인출시간의 조정이나, 세정부 내의 기판의 반송경로를 유연하게 변경할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 세정부는, 상기 복수의 세정라인에 의해 세정된 복수의 기판을 건조시키는 복수의 건조 모듈을 가지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 기판을 건조한 상태로 기판처리장치로부터 반출할 수 있기 때문에, 드라이 인 - 드라이 아웃형의 기판처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 건조 모듈은, 세로방향을 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 풋프린트를 적게 할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 복수의 기판을 연마하고, 연마된 복수의 기판을 복수의 세정라인으로 반송하며, 상기 복수의 기판을 각각 상기 복수의 세정라인 중 어느 하나로 분배하고, 상기 복수의 세정라인에서 상기 복수의 기판을 세정하고, 세정된 상기 복수의 기판을 건조하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이다. 본 발명에 의하면, 연속적으로 반송되는 복수의 기판을 복수의 세정라인으로 분배함으로써, 이들 복수의 기판을 병행하여 세정할 수 있다. 또, 기판의 세정 또는 건조에 필요하게 되는 시간에 따라, 기판을 복수의 세정라인 중 어느 하나로 분배할 수 있기 때문에, 프로세스 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 세정라인에서의 처리시간을 평준화하도록 하면, 프로세스 전체의 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 기판을 병렬로 세정하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 상기 복수의 기판을 병렬로 세정하기 때문에, 복수의 기판을 단시간으로 세정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 기판을 소정의 시간차로 세정하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 상기 복수의 기판을 소정의 시간차로 세정하기 때문에, 예를 들면 세정 후의 기판을 1매씩 반송하는 것이 필요한 경우는, 반송로봇은 기판을 일정간격을 두고 연속적으로 반출할 수 있다. 따라서, 기판의 반송이 율속이 되지 않고, 프로세스 전체의 스루풋을 향상할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 기판에 대한 가압력을 유체의 압력에 의해 부여하는 톱링을 사용하여 기판을 연마하는 연마부와, 기판을 반송하는 반송기구와, 연마된 기판을 세정하여 건조하는 세정부를 구비한 기판처리장치에 있어서, 상기 톱링은, 톱링 헤드를 거쳐 지지축에 요동 가능하게 연결되어 있고, 상기 유체의 압력을 조정하는 압력 조정부를 상기 톱링 헤드에 설치한 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 종래의 문제를 해결할 수 있다. 종래의 기판처리장치에서는, 복수의 연마 유닛에 대하여 1개의 압력 조정부가 톱링 헤드의 외부에 설치되어 있었다. 그 때문에, 복수의 연마 유닛 중 일부의 불량 때문에 모든 톱링의 압력을 조정하는 압력 조정부를 정지시킬 필요가 있었다. 본 발명에 의하면, 복수의 연마 유닛이 연마부에 설치되는 경우에도, 각각의 연마 유닛의 톱링 헤드마다 압력 조정부가 설치되기 때문에, 고장이 발생하지 않은 연마 유닛의 운전은 계속할 수 있다. 따라서, 기판 처리 프로세스 전체의 스루풋의 저하를 방지할 수 있다. 여기서, 톱링 헤드의 경량화의 관점에서, 톱링의 회전기구 및 요동기구의 소형화를 실현하는 것, 및 톱링 헤드나 톱링의 구성부재(예를 들면, 톱링 하우징)를 경량의 재료(예를 들면, 염화비닐수지, 불소수지 등)로 형성하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 의하면, 종래의 기판처리장치의 과제이었던 톱링의 가압력의 응답성의 지연을 개선할 수 있다. 즉, 종래의 기판처리장치에서는, 톱링 헤드의 외부에 압력 조정부가 설치되어 있었기 때문에, 압력 조정부와 톱링 사이의 거리가 길고, 기판에 대한 가압력의 변화지령에 대하여, 실제의 가압력 변화가 지연된다는 문제가 있었다. 본 발명에 의하면, 압력 조정부를 톱링 헤드에 설치하였기 때문에, 종래의 구성에 비하여, 톱링과 압력 조정부의 거리가 짧아진다. 따라서, 유체의 압력의 응답성이 향상하고, 기판 표면의 요철을 따라 신속하게 가압력을 변화시킬 수 있다. 그 결과, 기판에 대한 톱링의 가압력을 더욱 적절하고 또한 적확하게 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 톱링을 상기 지지축을 중심으로 요동시키는 요동기구를 상기 톱링 헤드에 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 톱링 헤드는, 상기 지지축에 착탈 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성하면, 메인티넌스를 간이하게 함과 동시에, 기판 처리 프로세스 전체를 정지시키는 일 없이, 개별 톱링 헤드의 메인티넌스를 실행할 수 있다.
상기 구성에 의하면, 액세스가 용이한 톱링 헤드 자체에 압력 조정부나 요동기구가 설치되어 있기 때문에, 이들 압력 조정부나 요동기구의 메인티넌스 시에, 인접하는 다른 기기 유닛을 떼어낼 필요가 없다. 또한, 톱링, 톱링 헤드, 압력 조정부, 요동기구 등을 1개의 모듈(유닛)로서 구성할 수 있기 때문에, 요동기구를 구성하는 베어링, 모터, 감속기 등의 교환을 모듈단위로 행할 수 있다. 그 결과, 장치 다운타임(즉, 메인티넌스 대상이 되는 기기를 정지시키고 있는 시간)을 단축할 수 있다. 고(高)스루풋형 기판처리장치에서는, 장치의 다운타임의 단축은, 기판처리의 비용저감으로 이어진다. 이와 같이, 본 발명에서는, 운전 그 자체는 가능한 한 계속시키면서 컴포네이트로서의 각 기기의 메인티넌스를 행할 수 있기 때문에, 예를 들면, 장치의 사용년수가 장기(長期)가 되어 메인티넌스 빈도가 많아져 왔다 하여도, 기판처리는 계속 가능하고, 또한, 교환 보수작업도 용이해지기 때문에, 사용내용(使用耐用) 년수를 대폭으로 향상시킨 기판처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 연마하는 복수의 연마 유닛을 가지는 연마부와, 상기 복수의 연마 유닛 사이에서 기판을 반송하는 반송기구와, 연마된 기판을 세정하여 건조하는 세정부를 구비한 기판처리장치에 있어서, 상기 반송기구는, 높이가 다른 2개의 주행축 상에 배치된 복수의 기판 반송 스테이지와, 상기 복수의 기판 반송 스테이지를 상기 2개의 주행축을 따라 수평방향으로 이동시키는 복수의 수평 구동기구와, 상기 복수의 기판 반송 스테이지를 각각 독립으로 상하방향으로 이동시키는 복수의 승강 구동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다.
상기 구성에 의하면, 기판의 수평방향으로의 반송과 상하방향으로의 반송을 동시에 행할 수 있기 때문에, 기판의 반송에 요하는 시간을 단축할 수 있다. 또, 종래 필요하였던 푸셔를 생략할 수 있기 때문에, 구조를 심플하게 할 수 있고, 또한 반송기구의 메인티넌스를 용이하게 행할 수 있다. 그 결과, 기판처리장치의 다운타임을 단축시킬 수 있다. 따라서, 메인티넌스성을 대폭으로 향상시키고, 또, 스루풋을 높인 기판처리장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 2개의 주행축과는 다른 높이의 주행축 상에 배치된 기판 패스 스테이지와, 상기 기판 패스 스테이지를 상기 주행축을 따라 수평방향으로 이동시키는 수평 구동기구를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 복수의 기판을 동시에 다른 높이에서 수평방향으로 이동할 수 있고, 이에 의하여 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 유지하는 상하동(上下動) 가능한 톱링을 가지는 연마부와, 상기 톱링과 기판의 수수를 행하는 상하동 가능한 반송 스테이지를 가지는 반송기구와, 상기 톱링과 상기 반송 스테이지의 사이에 배치된 리테이너링 스테이션을 구비하고, 상기 톱링은, 톱링 본체와, 당해 톱링 본체에 대하여 상대적으로 상하동 가능한 리테이너링을 가지고, 상기 리테이너링 스테이션은, 상기 리테이너링을 밀어 올리는 복수의 밀어 올림기구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다.
본 발명의 다른 형태는, 톱링 본체와, 당해 톱링 본체에 대하여 상대적으로 상하동 가능한 리테이너링을 가지는 톱링이 탑재되는 리테이너링 스테이션에 있어서, 상기 리테이너링을 밀어 올리는 복수의 밀어 올림기구를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 톱링 및 반송 스테이지와는 별도로 설치된 리테이너링 스테이션에 의해 톱링의 리테이너링이 밀어 올려지기 때문에, 웨이퍼의 수수시에, 톱링과 반송 스테이지는, 서로를 기다리지 않고, 대략 동시에 서로 근접하고, 대략 동시에 이간할 수 있다. 따라서, 톱링과 반송 스테이지 사이에서의 기판의 수수시간이 단축된다. 또, 기판의 톱링으로부터의 릴리스 동작이 리테이너링에 의해 저해되는 일 없이, 기판을 확실하게 톱링으로부터 릴리스할 수 있다. 또한, 복수의 연마 유닛이 설치되는 경우에는, 톱링으로부터 기판을 확실하게 이탈시켜 반송 스테이지로 이동시키는 수수시간을 확실하게 제어할 수 있기 때문에, 반송 스테이지와 톱링 사이의 기판의 수수시간을 평준화할 수 있다. 그 결과, 기판처리 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 밀어 올림기구는, 상기 리테이너링에 접촉하는 밀어 올림 핀과, 당해 밀어 올림 핀을 윗쪽으로 미는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 리테이너링 스테이션은, 상기 밀어 올림기구가 상기 리테이너링을 밀어 올리고 있는 동안에 상기 리테이너링의 마모량을 측정하는 마모 측정기를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 마모 측정기는, 상기 리테이너링의 하면에 접촉하는 접촉부재와, 상기 접촉부재를 윗쪽으로 미는 스프링과, 상기 접촉부재를 상하방향으로 이동 가능하게 지지하는 직동(直動) 가이드와, 상기 접촉부재의 변위를 측정하는 변위 측정기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 기판처리장치 전체의 스루풋을 저하시키는 일 없이, 리테이너링의 마모를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 톱링을 기판의 반송위치로 이동시키고, 반송 스테이지에 의해 기판을 상기 반송위치로 반송하고, 상기 톱링을 하강시켜 당해 톱링의 리테이너링을 밀어 올림기구에 접촉시킴으로써 상기 리테이너링을 상기 밀어 올림기구에 의해 밀어 올리고, 상기 톱링을 하강시키면서, 상기 반송 스테이지를 상승시켜, 상기 반송 스테이지로부터 상기 톱링에 기판을 건네 주고, 기판을 상기 반송위치로부터 연마위치로 이동시키고, 그리고 기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 수수시에, 톱링과 반송 스테이지는, 서로를 기다리지 않고, 대략 동시에 서로 근접하고, 대략 동시에 이간할 수 있다. 따라서, 톱링과 반송 스테이지 사이에서의 기판의 수수시간이 단축된다. 또, 기판의 톱링으로부터의 릴리스 동작이 리테이너링에 의해 저해되지 않고, 기판을 확실하게 톱링으로부터 릴리스 할 수 있다. 또, 복수의 연마 유닛이 설치되는 경우에는, 톱링으로부터 기판을 확실하게 이탈시켜 반송 스테이지로 이동시키는 수수시간을 확실하게 제어할 수 있기 때문에, 반송 스테이지와 톱링 사이의 기판의 수수시간을 평준화할 수 있다. 그 결과, 기판처리 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 연마 패드의 연마면을 고압의 유체에 의하여 세정하는 아토마이저에 있어서, 상기 유체의 분사구멍을 가지는 아암과, 상기 아암의 양측면에 설치된 보강부재와, 상기 분사구멍과 연통한 유체 유로와, 상기 아암을 회전 자유롭게 지지하는 요동축을 구비하고, 상기 연마면의 세정 시의 세정위치와, 메인티넌스 시의 퇴피위치와의 사이에서, 상기 아암이 선회 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 아암을 퇴피위치로 단지 이동시키는 것만으로, 연마 패드의 교환 등의 메인티넌스를 행할 수 있다. 따라서, 메인티넌스를 행할 때에 아토마이저를 떼어 내거나, 설치하는 작업이 불필요하게 되어, 결과적으로 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기한 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태는, 복수의 연마 유닛에 순수를 공급하기 위한 순수 공급기구에 있어서, 상기 복수의 연마 유닛 내에 각각 설치된 복수의 분배 제어부와, 순수 공급원과 상기 복수의 분배 제어부를 연통시키는 순수 공급관을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 복수의 연마 유닛 내에 각각 설치된 복수의 분배 제어부로 순수를 공급하고, 상기 복수의 분배 제어부로부터 상기 복수의 연마 유닛 내의 유스 포인트로 순수를 공급하는 것을 특징으로 하는 순수 공급방법이다.
본 발명에 의하면, 순수의 유량의 분배 제어가 각각의 연마 유닛에서 행하여지기 때문에, 연마 유닛 사이에서의 순수의 사용에 의한 영향을 저감시켜, 안정된 순수의 공급이 가능하게 된다. 따라서, 어느 연마 유닛에서의 순수의 유량이 다른 연마 유닛에서의 순수의 사용의 영향에 의해 불안정해진다는 문제를 해결할 수 있다.
상기한 제 3 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태는, 기판에 대한 가압력을 유체의 압력에 의해 부여하는 톱링과, 상기 톱링을 회전 자유롭게 지지하는 톱링 헤드와, 상기 톱링 헤드에 설치되고, 상기 유체의 압력을 조정하는 압력 조정부를 가지는 것을 특징으로 하는 톱링 어셈블리이다.
본 발명에 의하면, 압력 조정부를 톱링 헤드에 설치하였기 때문에, 종래의 구성에 비하여, 톱링과 압력 조정부와의 거리가 짧아진다. 따라서, 유체의 압력의 응답성이 향상되고, 기판 표면의 요철을 따라 신속하게 가압력을 변화시킬 수 있다. 그 결과, 기판에 대한 톱링의 가압력을 더욱 적절하고 더욱 적확하게 제어할 수 있다.
상기한 제 4 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태는, 기대(基臺)와, 상기 기대에 지지되고, 당해 기대에 대하여 상하방향으로 상대 이동 가능한 복수의 기판 지지부재와, 상기 기판 지지부재의 상단에 각각 설치된 기판 파지부와, 상기 기판 지지부재를 상하동시키는 구동기구와, 상기 기판 지지부재의 하강과 연동하여, 적어도 하나의 상기 기판 지지부재 상의 상기 기판 파지부를 기판에 가압하고, 상기 기판 지지부재의 상승과 연동하여, 상기 기판 파지부를 기판으로부터 이간시키는 가압기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 파지기구이다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 가압기구는, 상기 기판 지지부재의 상하동과 연동하여, 상기 적어도 하나의 기판 지지부재를 그 축심 주위로 회전시키는 회전기구인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 기판 파지부는, 상기 기판 지지부재의 축심으로부터 편심하여 배치된 원통형상의 클램프인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 가압기구는, 상기 적어도 하나의 상기 기판 지지부재 및 상기 기대 중 어느 한쪽에 설치된 제 1 자석과, 상기 적어도 하나의 상기 기판 지지부재 및 상기 기대 중 다른 한쪽에 설치된 제 2 자석을 구비하고, 상기 제 1 자석은, 상기 기판 지지부재의 상하동에 따라, 상기 제 2 자석과 근접한 위치가 되도록 배치되고, 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석이 근접하였을 때에, 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석 사이에 발생하는 자력에 의해 상기 기판 파지부가 기판의 둘레 끝부를 가압하는 방향으로 상기 기판 지지부재를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제 2 자석이 설치되어 있는 상기 적어도 하나의 상기 기판 지지부재 또는 상기 기대에는, 제 3 자석이 더 설치되어 있고, 상기 제 1 자석은, 상기 기판 지지부재의 상하동에 따라, 상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석 중 어느 한쪽과 근접한 위치가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석이 근접하였을 때에, 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석 사이에 발생하는 자력에 의해 상기 기판 파지부가 기판의 둘레 끝부를 가압하는 방향으로 상기 기판 지지부재를 그 축심 주위로 회전시키고, 상기 제 1 자석과 상기 제 3 자석이 근접하였을 때에, 상기 제 1 자석과 상기 제 3 자석 사이에 발생하는 자력에 의해 상기 기판 파지부가 기판으로부터 이간되는 방향으로 상기 기판 지지부재를 그 축심 주위로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 제 2 자석 및 상기 제 3 자석은, 서로 상하방향으로 이간하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 적어도 하나의 기판 지지부재에는, 그 축심을 따라 연장되는 홈이 형성되어 있고, 상기 기대에는, 상기 홈에 느슨하게 걸어맞추는 돌기부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 가압기구는, 상기 적어도 하나의 기판 지지부재에 형성된 나선 홈과, 상기 기대에 설치된, 상기 나선 홈에 걸어맞추는 핀을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 기판 지지부재는 적어도 4개의 기판 지지부재이고, 상기 기판 지지부재 중 서로 대향하는 2개의 기판 지지부재는, 회전하지 않고 상하동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 기대 및 상기 복수의 기판 지지부재를 회전시키는 기구를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 기대와, 상기 기대에 지지된 복수의 기판 지지부재와, 상기 기판 지지부재의 상단에 각각 설치된 기판 파지부 및 위치 결정부와, 상기 기판 지지부재의 적어도 하나를 그 축심 주위로 회전시키는 회전기구를 구비하고, 상기 기판 파지부는, 상기 기판 지지부재의 축심으로부터 편심하여 배치되고, 상기 위치 결정부는, 상기 기판 지지부재와 동심의 원을 따라 만곡하는 측면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 파지기구이다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 파지하는 방법에 있어서, 복수의 기판 지지부재 상에 기판을 탑재하는 공정과, 상기 복수의 기판 지지부재를 하강시켜, 당해복수의 기판 지지부재의 상단에 설치된 기판 파지부에 의해 기판을 가압함으로써 당해 기판을 파지하는 파지공정과, 상기 복수의 기판 지지부재를 상승시켜, 상기 기판 파지부를 기판으로부터 이간시키는 이간공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 파지공정은, 상기 복수의 기판 지지부재의 적어도 하나를 회전시킴으로써, 상기 기판 파지부를 기판에 가압하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 기판 지지부재 중 서로 대향하는 2개의 기판 지지부재는, 회전하지 않고 상하동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 파지하면서 세정하는 방법에 있어서, 회전 커버에 덮힌 복수의 기판 지지부재의 상단에 설치된 기판 파지부에 의해 기판을 가압함으로써 당해 기판을 파지하는 파지공정과, 상기 기판 파지부에 파지된 기판을 회전시키면서, 당해 기판 상에 세정액을 공급하여 당해 기판을 세정하는 세정공정과, 상기 복수의 기판 지지부재를 상승시켜 상기 기판 파지부를 기판으로부터 이간시키는 이간공정을 가지고, 상기 파지공정과 상기 이간공정이, 상기 복수의 기판 지지부재를 상하동시키는 동작에 의해 행하여지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 파지하면서 건조하는 방법에 있어서, 회전 커버에 덮힌 복수의 기판 지지부재의 상단에 설치된 기판 파지부에 의해 기판을 가압함으로써 당해 기판을 파지하는 파지공정과, 상기 기판 파지부에 파지된 기판을 회전시키면서, 당해 기판 상에 이소프로필 알콜을 함유하는 증기를 공급하여 당해 기판을 건조하는 건조공정과, 상기 복수의 기판 지지부재를 상승시켜 상기 기판 파지부를 기판으로부터 이간시키는 이간공정을 가지고, 상기 파지공정과 상기 이간공정이, 상기 복수의 기판 지지부재를 상하동시키는 동작에 의해 행하여지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기판처리에서의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 메인티넌스 용이한 기판처리장치가 실현되고, 또 그 때문에 필요한 구성 유닛을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판 지지부재의 상하동에 따라 기판의 파지력이 발생하기 때문에, 전동 엑츄에이터 등을 불필요하게 할 수 있고, 간단한 구성의 기판 파지기구가 실현된다. 본 발명에 관한 기판 파지기구는, 기판을 회전시키면서 세정액을 기판으로 공급하는 세정장치나, 기판을 회전시켜 기판을 건조시키는 건조장치 등에 적용할 수 있다. 본 기판 파지기구는 구조가 간소하고 경량이기 때문에, 회전체의 회전부하가 저감되고, 기판 파지기구의 긴 수명화가 실현된다. 또,세정액의 비산이 적다는 이점도 얻어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판처리장치의 전체 구성을 나타내는 평면도,
도 2는 제 1 연마 유닛을 모식적으로 나타내는 사시도,
도 3은 톱링의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 4는 톱링의 다른 구조예를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 5는 톱링을 회전 및 요동시키는 기구를 설명하기 위한 단면도,
도 6은 연마 테이블의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 7은 광학식 센서를 구비한 연마 테이블을 나타내는 모식도,
도 8은 마이크로파 센서를 구비한 연마 테이블을 나타내는 모식도,
도 9는 드레서를 나타내는 사시도,
도 10은 드레서가 연마 패드의 연마면을 드레싱하고 있을 때의 이동궤적을 나타내는 평면도,
도 11a는 아토마이저를 나타내는 사시도,
도 11b는 아암의 하부를 나타내는 모식도,
도 12a는 아토마이저의 내부 구조를 나타내는 측면도,
도 12b는 아토마이저를 나타내는 평면도,
도 13a는 연마액 공급 노즐을 나타내는 사시도,
도 13b는 연마액 공급 노즐의 선단을 밑에서 본 확대 모식도,
도 14는 연마부의 순수 공급 배관을 나타내는 모식도,
도 15는 제 1 리니어 트랜스포터를 모식적으로 나타내는 사시도,
도 16은 제 1 반송 핸드의 반송 스테이지, 제 2 반송 핸드의 반송 스테이지, 제 3 반송 핸드의 반송 스테이지 및 제 4 반송 핸드의 반송 스테이지의 높이 위치를 나타내는 모식도,
도 17은 제 2 리니어 트랜스포터의 반송 스테이지의 높이 위치를 나타내는 모식도,
도 18은 제 2 반송위치, 제 3 반송위치, 제 6 반송위치, 제 7 반송위치에 설치된 리테이너링 스테이션과, 반송 스테이지와, 톱링의 배치를 설명하는 사시도,
도 19는 리테이너링 스테이션과 반송 스테이지를 나타내는 사시도,
도 20a는 리테이너링 스테이션과 톱링의 위치관계를 나타내는 측면도,
도 20b는 리테이너링 스테이션과 반송 스테이지의 위치관계를 나타내는 평면도,
도 21은 리테이너링 스테이션 상에 톱링이 탑재된 상태를 나타내는 사시도,
도 22a는 밀어 올림기구를 나타내는 단면도,
도 22b는 리테이너링에 접촉하였을 때의 밀어 올림기구를 나타내는 단면도,
도 23은 리테이너링의 마모량을 측정하는 마모 측정기를 구비한 리테이너링 스테이션를 나타내는 사시도,
도 24는 도 23에 나타내는 마모 측정기를 나타내는 확대 단면도,
도 25는 리테이너링 스테이션 및 톱링의 측면도,
도 26은 리프터의 구조를 나타내는 사시도,
도 27은 스윙 트랜스포터의 구조를 나타내는 사시도,
도 28a는 세정부를 나타내는 평면도,
도 28b는 세정부를 나타내는 측면도,
도 29는 세정라인의 일례를 나타내는 모식도,
도 30은 세정라인의 일례를 나타내는 모식도,
도 31은 세정라인의 일례를 나타내는 모식도,
도 32는 1차 세정 모듈을 나타내는 사시도,
도 33은 기판 파지기구를 나타내는 종단면도,
도 34는 기판 파지기구를 나타내는 평면도,
도 35는 리프트 기구가 상승한 상태를 나타내는 종단면도,
도 36a는 도 34에 나타내는 기판 지지부재 및 아암의 일부를 나타내는 평면도,
도 36b는 도 34의 A-A선 단면도,
도 36c는 도 36b의 B-B선 단면도,
도 37은 제 2 자석과 제 3 자석의 배치를 설명하기 위한 모식도,
도 38a는 리프트 기구에 의해 기판 지지부재를 상승시켰을 때의 기판 지지부재 및 아암의 일부를 나타내는 평면도,
도 38b는, 리프트 기구에 의해 기판 지지부재를 상승시켰을 때의 도 34의 A-A 선 단면도,
도 38c는 도 38b의 C-C선 단면도,
도 39a는, 클램프 위치에 있는 기판 지지부재를 다른 각도에서 본 측면도,
도 39b는 도 39a의 D-D선 단면도,
도 40a는 언클램프 위치에 있는 기판 지지부재를 다른 각도에서 본 측면도,
도 40b는 도 40a의 E-E선 단면도,
도 41a는 기판 지지부재 및 클램프의 변형예를 나타내는 확대 평면도,
도 41b는 도 41a에 나타내는 기판 지지부재 및 클램프의 측면도,
도 42a는 기판을 파지한 상태를 나타내는 평면도,
도 42b는 기판의 파지를 개방한 상태를 나타내는 평면도,
도 43a는 기판 파지기구의 변형예의 일부를 나타내는 단면도,
도 43b는 도 43a에 나타내는 기판 지지부재를 나타내는 측면도,
도 44는 기판 파지기구에 회전 커버를 설치한 예를 나타내는 종단면도,
도 45는 상측 건조 모듈을 나타내는 종단면도,
도 46은 상측 건조 모듈을 나타내는 평면도,
도 47은 건조 모듈의 노즐에 IPA 증기를 공급하는 IPA 공급 유닛을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명에 관한 기판처리장치의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 동일 또는 상당하는 구성요소에는, 동일한 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 기판처리장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 기판처리장치는, 대략 직사각형상의 하우징(1)을 구비하고 있고, 하우징(1)의 내부는 격벽(1a, 1b)에 의해 로드/언로드부(2)와 연마부(3)와 세정부(4)로 구획되어 있다. 이들 로드/언로드부(2), 연마부(3) 및 세정부(4)는, 각각 독립으로 조립되고, 독립으로 배기된다. 또, 기판처리장치는, 기판처리동작을 제어하는 제어부(5)를 가지고 있다.
로드/언로드부(2)는, 다수의 웨이퍼(기판)을 스톡하는 웨이퍼 카세트가 탑재되는 2개 이상(본 실시형태에서는 4개)의 프론트 로드부(20)를 구비하고 있다. 이들 프론트 로드부(20)는 하우징(1)에 인접하여 배치되고, 기판처리장치의 폭방향(길이방향과 수직한 방향)을 따라 배열되어 있다. 프론트 로드부(20)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있게 되어 있다. 여기서, SMIF, FOUP는, 내부에 웨이퍼 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐용기이다.
또, 로드/언로드부(2)에는, 프론트 로드부(20)의 나열을 따라 주행기구(21)가 부설되어 있고, 이 주행기구(21) 상에 웨이퍼 카세트의 배열방향을 따라 이동 가능한 2대의 반송로봇(로더)(22)이 설치되어 있다. 반송로봇(22)은 주행기구(21) 상을 이동함으로써 프론트 로드부(20)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있게 되어 있다. 각 반송로봇(22)은 상하에 2개의 핸드를 구비하고 있고, 상측의 핸드는 처리된 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌릴 때 사용하고, 하측의 핸드는 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 인출할 때에 사용하여, 상하의 핸드를 구분하여 사용할 수 있게 되어 있다. 또, 반송로봇(22)의 하측의 핸드는, 그 축심 주위로 회전함으로써, 웨이퍼를 반전시킬 수 있도록 구성되어 있다.
로드/언로드부(2)는 가장 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있는 영역이기 때문에, 로드/언로드부(2)의 내부는, 기판처리장치 외부, 연마부(3) 및 세정부(4)의 어느 것보다 높은 압력으로 상시 유지되어 있다. 연마부(3)는 연마액으로서 슬러리를 사용하기 때문에 가장 오염된 영역이다. 따라서, 연마부(3)의 내부에는 부압이 형성되고, 그 압력은 세정부(4)의 내부 압력보다 낮게 유지되어 있다. 로드/언로드부(2)에는, HEPA 필터, ULPA 필터, 또는 케미컬 필터 등의 크린 에어 필터를 가지는 필터 팬 유닛(도시 생략)이 설치되어 있고, 이 필터 팬 유닛으로부터는 파티클이나 유독 증기, 유독 가스가 제거된 크린 에어가 상시 분출되고 있다.
연마부(3)는, 웨이퍼의 연마(평탄화)가 행하여지는 영역이고, 제 1 연마 유닛(3A), 제 2 연마 유닛(3B), 제 3 연마 유닛(3C), 제 4 연마 유닛(3D)을 구비하고 있다. 이들 제 1 연마 유닛(3A), 제 2 연마 유닛(3B), 제 3 연마 유닛(3C) 및 제 4 연마 유닛(3D)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판처리장치의 길이방향을 따라 배열되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 연마 유닛(3A)은, 연마면을 가지는 연마 패드(10)가 설치된 연마 테이블(30A)과, 웨이퍼를 유지하고 또한 웨이퍼를 연마 테이블(30A) 상의 연마 패드(10)에 가압하면서 연마하기 위한 톱링(31A)과, 연마 패드(10)에 연마액이나 드레싱액(예를 들면, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(32A)과, 연마 패드(10)의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 드레서(33A)와, 액체(예를 들면 순수)와 기체(예를 들면 질소가스)의 혼합유체 또는 액체(예를 들면 순수)를 안개형상로 하여 연마면에 분사하는 아토마이저(34A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제 2 연마 유닛(3B)은, 연마 패드(10)가 설치된 연마 테이블(30B)과, 톱링(31B)과, 연마액 공급 노즐(32B)과, 드레서(33B)와, 아토마이저(34B)를 구비하고 있고, 제 3 연마 유닛(3C)은, 연마 패드(10)가 설치된 연마 테이블(30C)과, 톱링(31C)과, 연마액 공급 노즐(32C)과, 드레서(33C)와, 아토마이저(34C)를 구비하고 있고, 제 4 연마 유닛(3D)은, 연마 패드(10)가 설치된 연마 테이블(30D)과, 톱링(31D)과, 연마액 공급 노즐(32D)과, 드레서(33D)와, 아토마이저(34D)를 구비하고 있다.
제 1 연마 유닛(3A), 제 2 연마 유닛(3B), 제 3 연마 유닛(3C) 및 제 4 연마 유닛(3D)은, 서로 동일한 구성을 가지고 있기 때문에, 이하, 제 1 연마 유닛(31A) 에 대하여 설명한다.
도 2는, 제 1 연마 유닛(3A)을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 톱링(31A)은, 톱링 샤프트(36)에 지지되어 있다. 연마 테이블(30A)의 상면에는 연마 패드(10)가 부착되어 있고, 이 연마 패드(10)의 상면은 웨이퍼(W)를 연마하는 연마면을 구성한다. 또한, 연마 패드(10) 대신 고정 숫돌입자를 사용할 수도 있다. 톱링(31A) 및 연마 테이블(30A)은, 화살표로 나타내는 바와 같이, 그 축심 주위로 회전하도록 구성되어 있다. 웨이퍼(W)는, 톱링(31A)의 하면에 진공흡착에 의해 유지된다. 연마 시에는, 연마액 공급 노즐(32A)로부터 연마 패드(10)의 연마면으로 연마액이 공급되고, 연마 대상인 웨이퍼(W)가 톱링(31A)에 의해 연마면에 가압되어 연마된다.
도 3은 톱링(31A)의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 톱링(31A)은, 톱링 샤프트(36)의 하단에 유니버설 이음새(37)를 거쳐 연결되어 있다. 유니버설 이음새(37)는, 톱링(31A)과 톱링 샤프트(36)의 서로의 경동(傾動)을 허용하면서, 톱링 샤프트(36)의 회전을 톱링(31A)에 전달하는 볼 조인트이다. 톱링(31A)은, 대략 원반형상의 톱링 본체(38)와, 톱링 본체(38)의 하부에 배치된 리테이너링(40)을 구비하고 있다. 톱링 본체(38)는 금속이나 세라믹 등의 강도 및 강성이 높은 재료로 형성되어 있다. 또, 리테이너링(40)은, 강성이 높은 수지재 또는 세라믹 등으로 형성되어 있다. 또, 리테이너링(40)을 톱링 본체(38)와 일체적으로 형성하는 것으로 하여도 된다.
톱링 본체(38) 및 리테이너링(40)의 안쪽에 형성된 공간 내에는, 웨이퍼(W)에 맞닿는 원형의 탄성 패드(42)와, 탄성막으로 이루어지는 고리형상의 가압 시트(43)와, 탄성 패드(42)를 유지하는 개략 원반형상의 척킹 플레이트(44)가 수용되어 있다. 탄성 패드(42)의 상측 둘레 끝부는 척킹 플레이트(44)에 유지되고, 탄성 패드(42)와 척킹 플레이트(44) 사이에는, 4개의 압력실(에어백)(P1, P2, P3, P4)이 설치되어 있다. 압력실(P1, P2, P3, P4)은 탄성 패드(42)와 척킹 플레이트(44)에 의하여 형성되어 있다. 압력실(P1, P2, P3, P4)에는 각각 유체로(51, 52, 53, 54)를 거쳐 가압 공기 등의 가압 유체가 공급되고, 또는 진공 배기가 되도록 되어 있다. 중앙의 압력실(P1)은 원형이고, 다른 압력실(P2, P3, P4)은 고리형상이다. 이들 압력실(P1, P2, P3, P4)은, 동심상으로 배열되어 있다.
압력실(P1, P2, P3, P4)의 내부 압력은 뒤에서 설명하는 압력 조정부에 의해 서로 독립하여 변화시키는 것이 가능하고, 이에 의하여, 웨이퍼(W)의 4개의 영역, 즉, 중앙부, 안쪽 중간부, 바깥쪽 중간부, 및 둘레 가장자리부에 대한 가압력을 독립으로 조정할 수 있다. 또, 톱링(31A)의 전체를 승강시킴으로써, 리테이너링(40)을 소정의 가압력으로 연마 패드(10)에 가압할 수 있도록 되어 있다. 척킹 플레이트(44)와 톱링 본체(38) 사이에는 압력실(P5)이 형성되고, 이 압력실(P5)에는 유체로(55)를 거쳐 가압 유체가 공급되고, 또는 진공 배기가 되도록 되어 있다. 이에 의하여, 척킹 플레이트(44) 및 탄성 패드(42) 전체를 상하방향으로 움직일 수 있다.
웨이퍼(W)의 둘레 끝부는 리테이너링(40)에 둘러 싸여 있고, 연마 중에 웨이퍼(W)가 톱링(31A)으로부터 튀어 나가지 않게 되어 있다. 압력실(P3)을 구성하는, 탄성 패드(42)의 부위에는 개구(도시 생략)가 형성되어 있고, 압력실(P3)에 진공을 형성함으로써 웨이퍼(W)가 톱링(31A)에 흡착 유지되도록 되어 있다. 또, 이 압력실(P3)에 질소가스, 건조공기, 압축공기 등을 공급함으로써, 웨이퍼(W)가 톱링(31A)으로부터 릴리스되도록 되어 있다.
도 4는 톱링(31A)의 다른 구조예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 예에서는, 척킹 플레이트는 설치되어 있지 않고, 탄성 패드(42)는 톱링 본체(38)의 하면에 설치되어 있다. 또, 척킹 플레이트와 톱링 본체(38) 사이의 압력실(P5)도 설치되어 있지 않다. 그 대신, 리테이너링(40)과 톱링 본체(38) 사이에는 탄성 백(46)이 배치되어 있고, 그 탄성백(6)의 내부에는 압력실(P6)이 형성되어 있다. 리테이너링(40)은 톱링 본체(38)에 대하여 상대적으로 상하동 가능하게 되어 있다. 압력실(P6)에는 유체로(56)가 연통하고 있고, 가압공기 등의 가압유체가 유체로(56)를 통하여 압력실(P6)로 공급되도록 되어 있다. 압력실(P6)의 내부 압력은 뒤에서 설명하는 압력 조정부에 의해 조정 가능하게 되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)에 대한 가압력과는 독립하여 리테이너링(40)의 연마 패드(10)에 대한 가압력을 조정할 수 있다. 다른 구성 및 동작은, 도 3에 나타내는 톱링의 구성과 동일하다. 본 실시형태에서는, 도 3 또는 도 4의 어느 한쪽의 타입의 톱링을 사용할 수 있다.
도 5는 톱링(31A)을 회전 및 요동시키는 기구를 설명하기 위한 단면도이다. 톱링 샤프트(예를 들면, 스플라인 샤프트)(36)는 톱링 헤드(60)에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 또, 톱링 샤프트(36)는, 풀리(61, 62) 및 벨트(61)를 거쳐 모터(M1)의 회전축에 연결되어 있고, 모터(M1)에 의해 톱링 샤프트(36) 및 톱링(31A)이 그 축심 주위로 회전한다. 이 모터(M1)는 톱링 헤드(60)의 상부에 설치되어 있다. 또, 톱링 헤드(60)와 톱링 샤프트(36)는, 상하 구동원으로서의 에어 실린더(65)에 의해 연결되어 있다. 이 에어 실린더(65)로 공급되는 공기(압축 기체)에 의해 톱링 샤프트(36) 및 톱링(31A)이 일체로 상하동한다. 또한, 에어 실린더(65)대신, 볼나사 및 서보 모터를 가지는 기구를 상하 구동원으로서 사용하여도 된다.
톱링 헤드(60)는, 지지축(67)에 베어링(72)을 거쳐 회전 자유롭게 지지되어 있다. 이 지지축(67)은 고정축으로, 회전하지 않는 구조로 되어 있다. 톱링 헤드(60)에는 모터(M2)가 설치되어 있고, 톱링 헤드(60)와 모터(M2)의 상대위치는 고정이다. 이 모터(M2)의 회전축은, 도시 생략한 회전 전달기구(기어 등)를 거쳐 지지축(67)에 연결되어 있고, 모터(M2)를 회전시킴으로써, 톱링 헤드(60)가 지지축(67)을 중심으로 요동(스윙)하도록 되어 있다. 따라서, 톱링 헤드(60)의 요동운동에 의하여, 그 선단에 지지된 톱링(31A)은 연마 테이블(30A) 윗쪽의 연마위치와 연마 테이블(30A) 옆쪽의 반송위치의 사이를 이동한다. 또한, 본 실시형태에서는, 톱링(31A)을 요동시키는 요동기구는 모터(M2)로 구성된다.
톱링 샤프트(36)의 내부에는, 그 길이방향으로 연장되는 관통구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 상기한 톱링(31A)의 유체로(51, 52, 53, 54, 55, 56)는, 이 관통구멍을 통하여, 톱링 샤프트(36)의 상단에 설치되어 있는 회전 이음새(69)에 접속되어 있다. 이 회전 이음새(69)를 거쳐 톱링(31A)에 가압 기체(크린 에어)나 질소가스 등의 유체가 공급되고, 또 톱링(31A)으로부터 기체가 진공 배기된다. 회전 이음새(69)에는, 상기 유체통로(51, 52, 53, 54, 55, 56)(도 3 및 도 4 참조)와 연통하는 복수의 유체관(70)이 접속되고, 이들 유체관(70)은 압력 조정부(75)에 접속되어 있다. 또, 에어 실린더(65)에 가압공기를 공급하는 유체관(71)도 압력 조정부(75)에 접속되어 있다.
압력 조정부(75)는, 톱링(31A)으로 공급되는 유체의 압력을 조정하는 전공(電空) 레귤레이터나, 유체관(70, 71)에 접속되는 배관, 이들 배관에 설치된 에어오퍼레이터 밸브, 이들 에어오퍼레이터 밸브의 작동원이 되는 에어의 압력을 조정하는 전공 레귤레이터, 톱링(31A)에 진공을 형성하는 이젝터 등을 가지고 있고, 이들이 집합하여 하나의 블럭(유닛)을 구성하고 있다. 압력 조정부(75)는, 톱링 헤드(60)의 상부에 고정되어 있다. 톱링(31A)의 압력실(P1, P2, P3, P4, P5)(도 3 참조)로 공급되는 가압 기체나, 에어 실린더(65)로 공급되는 가압 공기의 압력은, 이 압력 조정부(75)의 전공 레귤레이터에 의해 조정된다. 마찬가지로, 압력 조정부(75)의 이젝터에 의해 톱링(31A)의 에어백(P1, P2, P3, P4) 내나, 척킹 플레이트(44)와 톱링 본체(38) 사이의 압력실(P5) 내에 진공이 형성된다.
이와 같이, 압력 조정기기인 전공 레귤레이터나 밸브가 톱링(31A)의 가까이에 설치되어 있기 때문에, 톱링(31A) 내의 압력의 제어성이 향상된다. 더욱 구체적으로는, 전공 레귤레이터와 압력실(P1, P2, P3, P4, P5)의 거리가 짧기 때문에, 제어부(5)로부터의 압력 변경지령에 대한 응답성이 향상된다. 마찬가지로, 진공원 인 이젝터도 톱링(31A)의 근처에 설치되어 있기 때문에, 톱링(31A) 내에 진공을 형성할 때의 응답성이 향상된다. 또, 압력 조정부(75)의 이면을, 전장(電裝)기기의 설치용 대좌(臺座)로서 이용할 수 있어, 종래 필요하였던 설치용 프레임을 불필요하게 할 수 있다.
톱링 헤드(60), 톱링(31A), 압력 조정부(75), 톱링 샤프트(36), 모터(M1), 모터(M2), 에어 실린더(65)는, 1개의 모듈[이하, 톱링 어셈블리(74)라 함]로서 구성되어 있다. 즉, 톱링 샤프트(36), 모터(M1), 모터(M2), 압력 조정부(75), 에어 실린더(65)는, 톱링 헤드(60)에 설치되어 있다. 톱링 헤드(60)는, 지지축(67)으로부터 떼어 낼 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 톱링 헤드(60)와 지지축(67)을 분리함으로써, 톱링 어셈블리(74)를 기판처리장치로부터 떼어낼 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 지지축(67)이나 톱링 헤드(60) 등의 메인티넌스성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 베어링(72)으로부터 이음(異音)이 발생하였을 때에, 베어링(72)을 용이하게 교환할 수 있고, 또, 모터(M2)나 회전 전달기구(감속기)를 교환할 때에, 인접하는 기기를 떼어낼 필요도 없다.
도 6은, 연마 테이블(30A)의 내부 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 연마 테이블(30A)의 내부에는, 웨이퍼(W)의 막의 상태를 검지하는 센서(76)가 매설되어 있다. 이 예에서는, 센서(76)로서 과전류 센서가 사용되고 있다. 센서(76)의 신호는 제어부(5)로 송신되고, 제어부(5)에 의해 막두께를 나타내는 모니터링 신호가 생성되도록 되어 있다. 이 모니터링 신호(및 센서신호)의 값은 막두께 자체를 나타내는 것은 아니나, 모니터링 신호의 값은 막두께에 따라 변화된다. 따라서, 모니터링 신호는 웨이퍼(W)의 막두께를 나타내는 신호라 할 수 있다.
제어부(5)는, 모니터링 신호에 의거하여 각 압력실(P1, P2, P3, P4)의 내부 압력을 결정하고, 결정된 내부 압력이 각 압력실(P1, P2, P3, P4)에 형성되도록 압력 조정부(75)에 지령을 내도록 되어 있다. 제어부(5)는, 모니터링 신호에 의거하여 각 압력실(P1, P2, P3, P4)의 내부 압력을 조작하는 압력 제어부로서, 및 연마종점을 검지하는 종점 검지부로서 기능한다.
센서(76)는, 제 1 연마 유닛(3A)과 마찬가지로, 제 2 연마 유닛(3B), 제 3 연마 유닛(3C), 및 제 4 연마 유닛(3D)의 연마 테이블에도 설치되어 있다. 제어부(5)는, 각 연마 유닛(3A∼3D)의 센서(76)로부터 보내져오는 신호로부터 모니터링 신호를 생성하고, 각 연마 유닛(3A∼3D)에서의 웨이퍼의 연마의 진척을 감시한다. 복수의 웨이퍼가 연마 유닛(3A∼3D)에서 연마되어 있는 경우, 제어부(5)는, 웨이퍼의 막두께를 나타내는 모니터링 신호를 연마 중에 감시하고, 그들 모니터링 신호 에 의거하여, 연마 유닛(3A∼3D)에서의 연마시간이 대략 동일해지도록 톱링(31A∼31D)의 가압력을 제어한다. 이와 같이 연마 중의 톱링(31A∼31D)의 가압력을 모니터링 신호에 의거하여 조정함으로써, 연마 유닛(3A∼3D)에서의 연마시간을 평준화할 수 있다.
웨이퍼(W)는, 제 1 연마 유닛(3A), 제 2 연마 유닛(3B), 제 3 연마 유닛(3C), 제 4 연마 유닛(3D) 중 어느 하나로 연마되어도 되고, 또는 이들 연마 유닛(3A∼3D)으로부터 미리 선택된 복수의 연마 유닛으로 연속적으로 연마되어도 된다. 예를 들면, 웨이퍼(W)를 제 1 연마 유닛(3A) → 제 2 연마 유닛(3B)의 순으로 연마하여도 되고, 또는 웨이퍼(W)를 제 3 연마 유닛(3C) → 제 4 연마 유닛(3D)의 순으로 연마하여도 된다. 또한, 웨이퍼(W)를 제 1 연마 유닛(3A) → 제 2 연마 유닛(3B) → 제 3 연마 유닛(3C) → 제 4 연마 유닛(3D)의 순으로 연마하여도 된다. 어느 경우에도, 연마 유닛(3A∼3D)의 모든 연마시간을 평준화함으로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
와전류 센서는, 웨이퍼의 막이 금속막인 경우에 적합하게 사용된다. 웨이퍼의 막이 산화막 등의 광투과성을 가지는 막인 경우에는, 센서(76)로서 광학식 센서를 사용할 수 있다. 또는, 센서(76)로서 마이크로파 센서를 사용하여도 된다. 마이크로파 센서는, 금속막 및 비금속막의 어느 경우에도 사용할 수 있다. 이하, 광학식 센서 및 마이크로파 센서의 일례에 대하여 설명한다.
도 7은, 광학식 센서를 구비한 연마 테이블을 나타내는 모식도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 연마 테이블(30A)의 내부에, 웨이퍼(W)의 막의 상태를 검지하는 광학식 센서(76)가 매설되어 있다. 이 센서(76)는, 웨이퍼(W)에 광을 조사하고, 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 강도(반사강도 또는 반사율)로부터 웨이퍼(W)의 막의 상태(막두께 등)를 검지한다.
또, 연마 패드(10)에는, 센서(76)로부터의 광을 투과시키기 위한 투광부(77)가 설치되어 있다. 이 투광부(77)는, 투과율이 높은 재질로 형성되어 있고, 예를 들면, 무발포 폴리우레탄 등에 의해 형성된다. 또는, 연마 패드(10)에 관통구멍을 설치하고, 이 관통구멍이 웨이퍼(W)에 막히는 동안 아래쪽으로부터 투명액을 흘림으로써, 투광부(77)를 구성하여도 된다. 투광부(77)는, 톱링(31A)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심을 통과하는 위치에 배치된다.
센서(76)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 광원(78a)과, 광원(78a)으로부터의 광을 웨이퍼(W)의 피연마면에 조사하는 발광부로서의 발광 광파이버(78b)와, 피연마면으로부터의 반사광을 수광하는 수광부로서의 수광 광파이버(78c)와, 수광 광파이버(78c)에 의해 수광된 광을 분광하는 분광기 및 이 분광기에 의해 분광된 광을 전기적 정보로서 축적하는 복수의 수광소자를 내부에 가지는 분광기 유닛(78d)과, 광원(78a)의 점등 및 소등이나 분광기 유닛(78d) 내의 수광소자의 판독 개시 타이밍 등의 제어를 행하는 동작 제어부(78e)와, 동작 제어부(78e)에 전력을 공급하는 전원(78f)을 구비하고 있다. 또한, 광원(78a) 및 분광기 유닛(78d)에는, 동작 제어부(78e)를 거쳐 전력이 공급된다.
발광 광파이버(78b)의 발광단과 수광 광파이버(78c)의 수광단은, 웨이퍼(W)의 피연마면에 대하여 대략 수직이 되도록 구성되어 있다. 분광기 유닛(78d) 내의 수광소자로서는, 예를 들면 128소자의 포토 다이오드 어레이를 사용할 수 있다. 분광기 유닛(78d)은, 동작 제어부(78e)에 접속되어 있다. 분광기 유닛(78d) 내의 수광소자로부터의 정보는, 동작 제어부(78e)로 보내지고, 이 정보에 의거하여 반사광의 스펙트럼 데이터가 생성된다. 즉, 동작 제어부(78e)는, 수광소자에 축적된 전기적 정보를 판독하여 반사광의 스펙트럼 데이터를 생성한다. 이 스펙트럼 데이터는, 파장에 따라 분해된 반사광의 강도를 나타내고, 막두께에 의해 변화된다.
동작 제어부(78e)는, 상기한 제어부(5)에 접속되어 있다. 이와 같이 하여, 동작 제어부(78e)에서 생성된 스펙트럼 데이터는, 제어부(5)에 송신된다. 제어부(5)에서는, 동작 제어부(78e)로부터 수신한 스펙트럼 데이터에 의거하여, 웨이퍼(W)의 막두께에 관련지어진 특성값을 산출하여, 이것을 모니터링 신호로서 사용한다.
도 8은, 마이크로파 센서를 구비한 연마 테이블을 나타내는 모식도이다. 센서(76)는, 마이크로파를 웨이퍼(W)의 피연마면을 향하여 조사하는 안테나(80a)와, 안테나(80a)에 마이크로파를 공급하는 센서 본체(80b)와, 안테나(80a)와 센서 본체(80b)를 접속하는 도파관(81)을 구비하고 있다. 안테나(80a)는 연마 테이블(30A)에 매설되어 있고, 톱링(31A)에 유지된 웨이퍼(W)의 중심위치에 대향하도록 배치되어 있다.
센서 본체(80b)는, 마이크로파를 생성하여 안테나(80a)로 마이크로파를 공급하는 마이크로파원(80c)과, 마이크로파원(80c)에 의해 생성된 마이크로파(입사파)와 웨이퍼(W)의 표면으로부터 반사한 마이크로파(반사파)를 분리시키는 분리기(80d)와, 분리기(80d)에 의해 분리된 반사파를 수신하여 반사파의 진폭 및 위상을 검출하는 검출부(80e)를 구비하고 있다. 또한, 분리기(80d)로서는, 방향성결합기가 적합하게 사용된다.
안테나(80a)는 도파관(81)을 거쳐 분리기(80d)에 접속되어 있다. 마이크로파원(80c)은 분리기(80d)에 접속되고, 마이크로파원(80c)에 의하여 생성된 마이크로파는, 분리기(80d) 및 도파관(81)을 거쳐 안테나(80a)로 공급된다. 마이크로파는 안테나(80a)로부터 웨이퍼(W)를 향하여 조사되고, 연마 패드(10)를 투과(관통)하여 웨이퍼(W)에 도달한다. 웨이퍼(W)로부터의 반사파는 다시 연마 패드(10)를 투과한 후, 안테나(80a)에 의해 수신된다.
반사파는 안테나(80a)로부터 도파관(81)을 거쳐 분리기(80d)로 보내지고, 분리기(80d)에 의해 입사파와 반사파가 분리된다. 분리기(80d)에 의해 분리된 반사파는 검출부(80e)로 송신된다. 검출부(80e)에서는 반사파의 진폭 및 위상이 검출된다. 반사파의 진폭은 전력(dbm 또는 W) 또는 전압(V)으로서 검출되고, 반사파의 위상은 검출부(80e)에 내장된 위상 계측기(도시 생략)에 의해 검출된다. 검출부(80e)에 의해 검출된 반사파의 진폭 및 위상은 제어부(5)로 보내지고, 여기서 반사파의 진폭 및 위상에 의거하여 웨이퍼(W)의 금속막이나 비금속막 등의 막두께가 해석된다. 해석된 값은, 모니터링 신호로서 제어부(5)에 의해 감시된다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예로서 사용할 수 있는 드레서(33A)를 나타내는 사시도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 드레서(33A)는, 드레서 아암(85)과, 드레서 아암(85)의 선단에 회전 자유롭게 설치된 드레싱부재(86)와, 드레서 아암(85)의 다른쪽 끝에 연결되는 요동축(88)과, 요동축(88)을 중심으로 드레서 아암(85)을 요동(스윙)시키는 구동기구로서의 모터(89)를 구비하고 있다. 드레싱부재(86)는 원형의 드레싱면을 가지고 있고, 드레싱면에는 경질의 입자가 고정되어 있다. 이 경질의 입자로서는, 다이아몬드 입자나 세라믹 입자 등을 들 수 있다. 드레서 아암(85) 내에는, 도시 생략한 모터가 내장되어 있고, 이 모터에 의해 드레싱부재(86)가 회전하도록 되어 있다. 요동축(88)은 도시 생략한 승강기구에 연결되어 있고, 이 승강기구에 의해 드레서 아암(85)이 하강함으로써 드레싱부재(86)가 연마 패드(10)의 연마면을 가압하도록 되어 있다.
도 10은, 드레서(33A)가 연마 패드(10)의 연마면을 드레싱하고 있을 때의 이동궤적을 나타내는 평면도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 드레서 아암(85)은 연마 패드(10)의 반경보다 길고, 요동축(88)은, 연마 패드(10)의 지름방향 바깥쪽에 위치하고 있다. 연마 패드(10)의 연마면을 드레싱할 때는, 연마 패드(10)를 회전시킴과 동시에, 모터에 의해 드레싱부재(86)를 회전시키고, 이어서 승강기구에 의해 드레서 아암(85)을 하강시키고, 드레싱부재(86)를 회전하는 연마 패드(10)의 연마면에 슬라이딩 접촉시킨다. 그 상태에서, 모터(89)에 의해 드레서 아암(85)을 요동(스윙)시킨다. 연마 패드(10)의 드레싱 중에는, 연마액 공급 노즐(32A)로부터 드레싱액으로서의 순수가 연마 패드(10)의 연마면으로 공급된다. 드레서 아암(85)의 요동에 의해, 그 선단에 위치하는 드레싱부재(86)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(10)의 연마면의 끝에서부터 끝까지 연마면의 중심부를 경유하여 가로지르도록 이동할 수 있다. 이 요동동작에 의하여, 드레싱부재(86)는 연마 패드(10)의 연마면을 그 중심을 포함하는 전체에 걸쳐 드레싱할 수 있고, 연마면에 대한 드레스 효과를 비약적으로 높일 수 있다. 따라서, 연마면 전체를 균일하게 드레싱할 수 있고, 평탄한 연마면을 얻을 수 있다.
또한, 드레싱 종료 후는, 드레서 아암(85)은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 연마 테이블(30A) 옆쪽의 대기위치(A1)로 이동한다. 드레서(33A)의 메인티넌스 시에는, 드레서 아암(85)은, 대기위치(A1)와 대략 반대측의 메인티넌스 위치(A4)로 이동한다. 또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 드레싱을 하고 있는 동안, 연마면의 끝부에 있는 위치(A2)와, 연마면의 중심에 있는 위치(A3) 사이에서, 드레서 아암(85)을 요동시켜도 된다. 이와 같은 동작에 의하면, 드레싱동작을 신속하게 행할 수 있고, 또한 드레싱동작을 확실하게 종료시킬 수 있다.
상기한 예에서는, 요동축(88)에 연결된 승강기구에 의해, 드레서 아암(85) 및 드레싱부재(86)를 일체로 상하동시키고 있으나, 승강기구를 드레서 아암(85)에 내장하고, 이 승강기구에 의해 드레싱부재(86)를 상하동시켜도 된다. 또한, 다른 변형예에서는, 요동축(88)을 상하동시키는 제 1 승강기구를 설치함과 동시에, 드레싱부재(86)를 상하동시키는 제 2 승강기구를 드레서 아암(85)에 내장할 수도 있다. 이 경우, 제 1 승강기구에 의해 드레서 아암(85)을 하강시키고, 드레서 아암(85)이 소정의 높이 위치가 된 시점에서, 제 2 승강기구에 의하여 드레싱부재(86)를 하강시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 드레싱 시의 연마면에 대한 가압력이나 드레싱부재(86)의 높이를 정확하게 조정할 수 있다.
도 11a는 아토마이저(34A)를 나타내는 사시도이다. 아토마이저(34A)는, 하부에 1 또는 복수의 분사구멍을 가지는 아암(90)과, 이 아암(90)에 연결된 유체 유로(91)와, 아암(90)을 지지하는 요동축(94)을 구비하고 있다. 도 11b는 아암(90)의 하부를 나타내는 모식도이다. 도 11b에 나타내는 예에서는, 아암(90)의 하부에는 복수의 분사구멍(90a)이 등간격으로 형성되어 있다. 유체 유로(91)로서는, 튜브, 또는 파이프, 또는 이것들의 조합으로 구성할 수 있다.
도 12a는 아토마이저(34A)의 내부 구조를 나타내는 측면도이고, 도 12b는 아토마이저(34A)를 나타내는 평면도이다. 유체 유로(91)의 개구단부는, 도시 생략한 유체 공급 파이프에 접속되고, 이 유체 공급 파이프로부터 유체가 유체 유로(91)로 공급되도록 되어 있다. 사용되는 유체의 예로서는, 액체(예를 들면 순수), 또는 액체와 기체의 혼합유체(예를 들면, 순수와 질소가스의 혼합유체) 등을 들 수 있다. 유체 유로(91)는 아암(90)의 분사구멍(90a)과 연통하고 있고, 유체는 안개형상이 되어 분사구멍(90a)으로부터 연마 패드(10)의 연마면으로 분사된다.
아암(90)은, 도 11a 및 도 12b의 점선으로 나타내는 바와 같이, 요동축(94)을 중심으로 하여 세정위치와 퇴피위치 사이에서 선회 가능하게 되어 있다. 아암(90)의 가동 각도는 약 90°이다. 통상, 아암(90)은 세정위치에 있고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 연마 패드(10)의 연마면의 지름방향을 따라 배치되어 있다. 연마 패드(10)의 교환 등의 메인티넌스 시에는, 아암(90)은 수동에 의해 퇴피위치로 이동한다. 따라서, 메인티넌스 시에 아암(90)을 떼어낼 필요가 없어, 메인티넌스성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회전기구를 요동축(94)에 연결하고, 이 회전기구에 의해 아암(90)을 선회시켜도 된다.
도 12b에 나타내는 바와 같이, 아암(90)의 양 측면에는, 서로 형상이 다른 2개의 보강부재(96, 96)가 설치되어 있다. 이들 보강부재(96, 96)를 설치함으로써, 세정위치와 퇴피위치 사이에서 아암(90)이 선회동작을 행하였을 때에, 아암(90)의 축심이 대폭으로 벗어나지 않고, 아토마이징 동작을 효과적으로 행할 수 있다. 또, 아토마이저(34A)는, 아암(90)의 선회위치[아암(90)이 선회 가능한 각도범위]를 고정하기 위한 레버(95)를 구비하고 있다. 즉, 레버(95)를 조작함으로써, 아암(90)의 선회 가능한 각도를 조건에 맞춰 조정할 수 있다. 레버(95)를 돌리면, 아암(90)이 자유롭게 선회 가능하게 되어, 수동에 의해 아암(90)을 세정위치와 퇴피위치의 사이에서 이동시킨다. 그리고, 레버(95)를 조이면, 아암(90)의 위치가 세정위치와 퇴피위치 중 어느 하나에서 고정된다.
아토마이저의 아암(90)은 접기 가능한 가능한 구조로 할 수도 있다. 구체적으로는, 아암(90)을 조인트로 연결된 적어도 2개의 아암부재로 구성하여도 된다. 이 경우, 접었을 때의 아암부재끼리가 이루는 각도는, 1°이상 45°이하로 하고, 바람직하게는 5°이상 30°이하로 한다. 아암부재끼리가 이루는 각도가 45°보다 크면, 아암(90)이 차지하는 스페이스가 커지고, 1°미만으로 하면, 아암(90)의 폭을 얇게 하지 않을 수 없어, 기계적 강도가 낮아진다. 이 예에서는, 아암(90)은 요동축(94) 주위로 회전하지 않도록 구성하여도 된다. 연마 패드(10)의 교환 등의 메인티넌스 시에는, 아암(90)을 접음으로써, 아토마이저가 메인티넌스작업의 방해가 되지 않도록 할 수 있다. 다른 변형예로서는, 아토마이저의 아암(90)을 신축 자유로운 구조로 할 수도 있다. 이 예에서도, 메인티넌스 시에 아암(90)을 축소함으로써, 아토마이저가 방해가 되는 일은 없다.
이 아토마이저(34A)를 설치하는 목적은, 연마 패드(10)의 연마면에 잔류하는 연마찌꺼기나 숫돌입자 등을 고압의 유체에 의해 씻어 내는 것이다. 아토마이저(34A)의 유체압에 의한 연마면의 정화와, 기계적 접촉인 드레서(33A)에 의한 연마면의 날 세우기 작업에 의하여, 더욱 바람직한 드레싱, 즉 연마면의 재생을 달성할 수 있다. 통상은 접촉형 드레서(다이아몬드 드레서 등)에 의한 드레싱 후에, 아토마이저에 의한 연마면의 재생을 행하는 경우가 많다.
도 13a는 연마액 공급 노즐(32A)을 나타내는 사시도이고, 도 13b는 연마액 공급 노즐(32A)의 선단을 밑에서 본 확대 모식도이다. 도 13a 및 도 13b에 나타내는 바와 같이, 연마액 공급 노즐(32A)은, 순수나 슬러리 등의 연마액을 연마 패드(10)의 연마면으로 공급하기 위한 복수의 튜브(100)와, 이들 복수의 튜브(100)를 덮는 파이프 아암(101)과, 파이프 아암(101)을 지지하는 요동축(102)을 구비하고 있다. 복수의 튜브(100)는, 통상, 순수를 공급하기 위한 순수 공급 튜브와, 다른 종류의 슬러리를 공급하는 복수의 슬러리 공급 튜브로 구성된다. 복수의 튜브(100)로서, 예를 들면, 슬러리가 통액(通液)하고 있는 2개 이상 4개 이하(예를 들면 3개)의 슬러리 공급 튜브와, 순수가 통수(通水)하고 있는 1개 또는 2개의 순수 공급 튜브로 구성할 수 있다.
복수의 튜브(100)는, 파이프 아암(101)의 내부를 통하여 파이프 아암(101)의 선단까지 연장되어 있고, 파이프 아암(101)은 튜브(100)의 대략 전체를 덮고 있다. 파이프 아암(101)의 선단에는 보강재(103)가 고정되어 있다. 튜브(100)의 선단은 연마 패드(10)의 윗쪽에 위치하고 있고, 튜브(100)로부터 연마액이 연마 패드(10)의 연마면 상으로 공급되도록 되어 있다. 도 13a에 나타내는 화살표는, 연마면으로 공급되는 연마액을 나타내고 있다. 요동축(102)은 도시 생략한 회전기구(모터 등)에 연결되어 있고, 요동축(102)을 회전시킴으로써, 연마면 상의 원하는 위치에 연마액을 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 연마 패드(10)의 교환 등의 메인티넌스 시에는, 파이프 아암(101)이 요동축(102)을 중심으로 하여 회전기구에 의해 요동하고, 연마 테이블(30A) 옆쪽의 퇴피위치로 이동한다.
상기한 바와 같이, 파이프 아암(101)에 의해 복수의 튜브(100)의 대략 전체가 덮여져 있기 때문에, 파이프 아암(101)으로 복수의 튜브(100)를 커버하지 않았던 경우에 비하여, 노즐(32A) 전체로서의 표면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 연마나 아토마이저에 의한 처리 시에 튀어 오른 슬러리의 일부가 부착되는 면적이 작아진다. 그 결과, 부착된 슬러리의 낙하에 기인하는 연마 프로세스에 대한 악영향이 방지되고, 또한 연마액 공급 노즐(32A)의 세정이 용이해진다.
도 14는, 연마부(3)의 순수 공급 배관을 나타내는 모식도이다. 이 기판처리장치에서는, 제 1 연마 유닛(3A)과 제 2 연마 유닛(3B)은 1개의 유닛으로서 제 1 연마부(3a)를 구성하고 있고, 제 3 연마 유닛(3C)과 제 4 연마 유닛(3D)은 1개의 유닛으로서 제 2 연마부(3b)를 구성하고 있다. 제 1 연마부(3a)와 제 2 연마부(3b)는 서로 분할 가능하게 구성되어 있다. 상기한 바와 같이, 연마부(3)는, 순수, 공기, 질소가스 등의 여러가지의 유체를 사용한다. 예를 들면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 순수(DIW)는, 도시 생략한 순수 공급원으로부터 기판처리장치의 순수 공급관(110)으로 공급된다. 이 순수 공급관(110)은 연마부(3)의 연마 유닛(3A, 3B, 3C, 3D)을 통하여 연장되고, 이들 연마 유닛(3A, 3B, 3C, 3D)에 각각 설치된 분배 제어부(113)에 접속되어 있다.
순수 공급관(110)은 제 1 연마부(3a)와 제 2 연마부(3b)와의 사이에서 분할되어 있고, 분할된 순수 공급관(110)의 끝부끼리는 도시 생략한 연결기구에 의해 연결되어 있다. 각 연마 유닛에서 사용되는 순수의 용도로서는, 톱링의 세정(예는, 톱링의 바깥 둘레 측면의 세정, 기판 유지면의 세정, 리테이너링의 세정), 웨이퍼의 반송 핸드의 세정(예를 들면, 뒤에서 설명하는 제 1 및 제 2 리니어 트랜스포터의 반송 핸드의 세정), 연마된 웨이퍼의 세정, 연마 패드의 드레싱, 드레서의 세정(예를 들면, 드레싱부재의 세정), 드레서 아암의 세정, 연마액 공급 노즐의 세정 및 아토마이저에 의한 연마 패드의 세정을 들 수 있다.
순수는 순수 공급관(110)을 통하여 각 분배 제어부(113)로 유입하고, 각 분배 제어부(113)에 의해 각 유스 포인트로 분배된다. 유스 포인트는, 상기한 톱링세정용 노즐이나 드레서 세정용 노즐 등의 순수가 사용되는 부분이다. 순수는 분배 제어부(113)로부터 연마 유닛 내에 설치된 세정 노즐(예를 들면, 상기한 톱링 세정용 노즐이나 드레서 세정용 노즐) 등의 말단 기기로 공급된다. 예를 들면, 상기한 연마액 공급 노즐의 순수 공급 튜브(100)(도 13a 참조)에는, 연마 유닛마다의 분배 제어부(113)에 의해 조정된 유량의 순수가 공급된다. 이와 같이, 분배 제어부(113)는 연마 유닛마다 배치되어 있기 때문에, 1개의 헤더로부터 복수의 파이프를 거쳐 각 연마 유닛으로 공급하는 종래의 구조에 비하여, 파이프의 갯수를 적게 할 수 있다. 또, 이것은, 제 1 연마부(3a)와 제 2 연마부(3b) 사이의 파이프를 연결하는 연결기구가 적어지는 것을 의미하기 때문에, 구조가 단순해짐과 동시에, 순수의 누설의 리스크가 저감된다. 또한, 아토마이저는 다량의 순수를 필요로 하기때문에, 도 14에 나타내는 바와 같이, 아토마이저 전용의 순수 공급관(112)을 설치하는 것이 바람직하다.
각 분배 제어부(113)는, 톱링 세정용 노즐(도시 생략)이나 순수 공급 튜브(100)(도 13a 참조) 등의 유스 포인트와 연통하는 밸브 박스(113a)와, 밸브 박스(113a)의 상류측에 설치된 압력계(113b)와, 이 압력계(113b)의 상류측에 설치된 유량 레귤레이터(113c)를 구비하고 있다. 밸브 박스(113a)는, 유스 포인트와 각각 연통하는 복수의 파이프와, 이들 파이프에 각각 설치되는 밸브를 가지고 있다.
압력계(113b)는, 밸브 박스(113a)로 보내지는 순수의 압력을 측정하고, 유량 레귤레이터(113c)는, 압력계(113b)의 측정값이 소정의 값으로 유지되도록 순수의 유량을 조정한다. 이와 같이, 순수의 유량의 제어가 각각의 연마 유닛에서 행하여지기 때문에, 연마 유닛 사이에서의 순수의 사용에 의한 영향을 저감시켜, 안정된 순수의 공급이 가능하게 된다. 따라서, 어느 연마 유닛에서의 순수의 유량이 다른 연마 유닛에서의 순수 사용의 영향에 의해 불안정해진다는 종래의 구조에서의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 도 14에 나타내는 예에서는, 각 연마 유닛에 유량 레귤레이터(113c)가 설치되어 있으나, 2개의 연마 유닛에 대하여 1개의 유량 레귤레이터(113c)를 배치하여도 된다. 예를 들면, 연마 유닛(3A, 3B)에 각각 설치된 2개의 밸브 박스(113a)의 상류측에 1세트의 압력계(113b) 및 유량 레귤레이터(113c)를 설치하고, 마찬가지로, 연마 유닛(3C, 3D)에 각각 설치된 2개의 밸브 박스(113a)의 상류측에 1세트의 압력계(113b) 및 유량 레귤레이터(113c)를 설치하여도 된다.
도 14에 나타내는 예에서는, 톱링 세정용 노즐(도시 생략)이나 순수 공급 튜브(100) 등의 유스 포인트용 순수 공급관(110)과는 별도로, 아토마이저(34A, 34B, 34C, 34D) 전용의 순수 공급관(112)이 설치되어 있다. 순수 공급관(112)은, 아토마이저(34A, 34B, 34C, 34D)에 접속되고, 아토마이저(34A, 34B, 34C, 34D)의 상류측에는, 유량 제어부(114)가 각각 설치되어 있다. 이 유량 제어부(114)는, 순수 공급관(112)으로부터 공급되는 순수의 유량을 조정하고, 그 조정된 유량의 순수를 아토마이저로 보내도록 구성되어 있다.
각각의 유량 제어부(114)는, 상기한 분배 제어부(113)와 마찬가지로, 밸브와, 압력계와, 유량 레귤레이터를 가지고 있고, 이들의 배치는 분배 제어부(113)에 서의 배치와 동일하다. 제어부(5)는, 유량 제어부(114)의 압력계의 측정값에 의거하여, 소정 유량의 순수가 각 아토마이저로 공급되도록 유량 제어부(114)의 유량 레귤레이터의 동작을 제어한다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 순수 공급관(110)과 순수 공급관(112)은, 각각 독립하여 순수 공급원에 연결되어 있고, 독립된 순수 공급경로가 확보되어 있다. 이와 같은 배치에 의하여, 아토마이저에서의 순수의 사용이 다른 유스 포인트에서의 순수의 유량에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 14는 순수를 공급하는 순수 공급관(110)에 대하여 설명하고 있으나, 도 14에 나타내는 배관 및 분배 제어부의 배치는, 공기, 질소가스, 슬러리 등의 다른 유체의 공급관에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 복수종의 슬러리를 이송하는 복수의 슬러리 공급관을 설치하고, 이들 슬러리 공급관에 접속되는 분배 제어부를 연마 유닛마다 설치할 수 있다. 각 분배 제어부는, 연마처리에 따라 선택된 슬러리를 상기한 연마액 공급 노즐(도 13a 참조)로 공급한다. 분배 제어부는 연마 유닛마다 설치되기 때문에, 연마액 공급 노즐로 공급되는 슬러리의 종류를 연마 유닛마다 바꿀 수 있다. 또한, 연마액 공급 노즐로 공급되는 슬러리의 유량을 분배 제어부에 의해 조정할 수 있다.
다음에, 웨이퍼를 반송하기 위한 반송기구에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 연마 유닛(3A) 및 제 2 연마 유닛(3B)에 인접하여, 제 1 리니어 트랜스포터(6)가 배치되어 있다. 이 제 1 리니어 트랜스포터(6)는, 연마 유닛(3A, 3B)이 배열되는 방향을 따른 4개의 반송위치[로드/언로드부측에서부터 순서대로 제 1 반송위치(TP1), 제 2 반송위치(TP2), 제 3 반송위치(TP3), 제 4 반송위치(TP4)라 한다]의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
또, 제 3 연마 유닛(3C) 및 제 4 연마 유닛(3D)에 인접하여, 제 2 리니어 트랜스포터(7)가 배치되어 있다. 이 제 2 리니어 트랜스포터(7)는, 연마 유닛(3C, 3D)이 배열되는 방향을 따른 3개의 반송위치[로드/언로드부측에서부터 순서대로 제 5 반송위치(TP5), 제 6 반송위치(TP6), 제 7 반송위치(TP7)라 한다] 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
웨이퍼는, 제 1 리니어 트랜스포터(6)에 의해 연마 유닛(3A, 3B)으로 반송된다. 상기한 바와 같이, 제 1 연마 유닛(3A)의 톱링(31A)은, 톱링 헤드(60)의 스윙동작에 의해 연마위치와 제 2 반송위치(TP2)의 사이를 이동한다. 따라서, 톱링(31A)에 대한 웨이퍼의 수수는 제 2 반송위치(TP2)에서 행하여진다. 마찬가지로, 제 2 연마 유닛(3B)의 톱링(31B)은 연마위치와 제 3 반송위치(TP3)의 사이를 이동하고, 톱링(31B)에 대한 웨이퍼의 수수는 제 3 반송위치(TP3)에서 행하여진다. 제 3 연마 유닛(3C)의 톱링(31C)은 연마위치와 제 6 반송위치(TP6)의 사이를 이동하고, 톱링(31C)에 대한 웨이퍼의 수수는 제 6 반송위치(TP6)에서 행하여진다. 제 4 연마 유닛(3D)의 톱링(31D)은 연마위치와 제 7 반송위치(TP7)와의 사이를 이동하고, 톱링(31D)에 대한 웨이퍼의 수수는 제 7 반송위치(TP7)에서 행하여진다.
제 1 반송위치(TP1)에는, 반송로봇(22)으로부터 웨이퍼를 수취하기 위한 리프터(11)가 배치되어 있다. 웨이퍼는 이 리프터(11)를 거쳐 반송로봇(22)으로부터 제 1 리니어 트랜스포터(6)로 건네진다. 리프터(11)와 반송로봇(22) 사이에 위치하여, 셔터(도시 생략)가 격벽(1a)에 설치되어 있어, 웨이퍼의 반송시에는 셔터가 개방되어 반송로봇(22)으로부터 리프터(11)로 웨이퍼가 건네지도록 되어 있다. 또, 제 1 리니어 트랜스포터(6)와, 제 2 리니어 트랜스포터(7)와, 세정부(4) 사이에는 스윙 트랜스포터(12)가 배치되어 있다. 이 스윙 트랜스포터(12)는, 제 4 반송위치(TP4)와 제 5 반송위치(TP5)의 사이를 이동 가능한 핸드를 가지고 있고, 제 1 리니어 트랜스포터(6)로부터 제 2 리니어 트랜스포터(7)로의 웨이퍼의 수수는, 스윙 트랜스포터(12)에 의해 행하여진다. 웨이퍼는, 제 2 리니어 트랜스포터(7)에 의해 제 3 연마 유닛(3C) 및/또는 제 4 연마 유닛(3D)으로 반송된다. 또, 연마부(3)에서 연마된 웨이퍼는 스윙 트랜스포터(12)를 경유하여 세정부(4)로 반송된다.
이하, 제 1 리니어 트랜스포터(6), 제 2 리니어 트랜스포터(7), 리프터(11), 스윙 트랜스포터(12)의 구조에 대하여 설명한다.
도 15는, 제 1 리니어 트랜스포터(6)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 제 1 리니어 트랜스포터(6)는, 웨이퍼가 탑재되는 반송 스테이지(기판 반송 스테이지)(121a, 122a, 123a, 124a)를 각각 가지는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 반송 핸드(121, 122, 123, 124)와, 제 2, 제 3, 제 4 반송 핸드(122, 123, 124)를 각각 상하동시키는 3개의 승강 구동기구(예를 들면 볼나사를 사용한 모터 구동기구 또는 에어 실린더)(130A, 130B, 130C)와, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 반송 핸드(121, 122, 123, 124)를 수평방향으로 이동 자유롭게 지지하는 3개의 리니어 가이드(132A, 132B, 132C)와, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 반송 핸드(121, 122, 123, 124)를 수평방향으로 구동하는 3개의 수평 구동기구(134A, 134B, 134C)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 수평 구동기구(134A, 134B, 134C)는 각각, 1쌍의 풀리(136)와, 이들 풀리(136)에 걸린 벨트(137)와, 1쌍의 풀리 중 어느 한쪽을 회전시키는 서보 모터(138)를 가지고 있다.
반송 스테이지(121a, 122a, 123a, 124a)의 상면에는 복수의 핀이 각각 설치되어 있고, 웨이퍼는 이들 핀의 위에 탑재된다. 각 반송 스테이지(121a, 122a, 123a, 124a)에는, 투과형 센서 등에 의해 웨이퍼의 유무를 검지하는 센서(도시 생략)가 구성되어 있고, 각 반송 스테이지(121a, 122a, 123a, 124a) 상의 웨이퍼의 유무를 검지할 수 있게 되어 있다.
제 1 반송 핸드(121)는 제 1 리니어 가이드(132A)에 지지되고, 제 1 수평 구동기구(134A)로 구동되어 제 1 반송위치(TP1)와 제 4 반송위치(TP4)의 사이를 이동한다. 이 제 1 반송 핸드(121)는, 리프터(11)로부터 웨이퍼를 수취하고, 그것을 제 2 리니어 트랜스포터(7)로 건네 주기 위한 패스 핸드이다. 따라서, 웨이퍼를 제 1 연마 유닛(3A) 및 제 2 연마 유닛(3B)에서는 연마하지 않고, 제 3 연마 유닛(3C) 및 제 4 연마 유닛(3D)에서 연마하는 경우에, 제 1 반송 핸드(121)가 사용된다. 이 제 1 반송 핸드(121)에는 승강 구동기구는 설치되어 있지 않고, 제 1 반송 핸드(121)의 반송 스테이지(기판 패스 스테이지)(121a)는 수평방향으로만 이동 가능하게 되어 있다.
제 2 반송 핸드(122)는 제 2 리니어 가이드(132B)에 지지되고, 제 2 수평 구동기구(134B)로 구동되어 제 1 반송위치(TP1)와 제 2 반송위치(TP2)의 사이를 이동한다. 이 제 2 반송 핸드(122)는, 웨이퍼를 리프터(11)로부터 제 1 연마 유닛(3A)으로 반송하기 위한 액세스 핸드로서 기능한다. 즉, 제 2 반송 핸드(122)는 제 1 반송위치(TP1)로 이동하고, 여기서 리프터(11)로부터 웨이퍼를 수취한다. 그리고, 제 2 반송 핸드(122)는 다시 제 2 반송위치(TP2)로 이동하고, 여기서 반송 스테이지(122a) 상의 웨이퍼를 톱링(31A)으로 건네 준다. 제 2 반송 핸드(122)에는 제 1 승강 구동기구(130A)가 연결되어 있고, 이들은 일체로 수평방향으로 이동하도록 되어 있다. 반송 스테이지(122a) 상의 웨이퍼를 톱링(31A)으로 건네줄 때는, 제 2 반송 핸드(122)는 제 1 승강 구동기구(130A)로 구동되어 상승하고, 톱링(31A)에 웨이퍼를 건네준 후, 제 1 승강 구동기구(130A)로 구동되어 하강한다.
반송 스테이지(122a)의 상면에는, 톱링(31A)의 바깥 둘레 가장자리의 하단[리테이너링(40)의 하단]에 걸어 맞추는 복수의(도면에서는 3개의) 액세스 가이드(140)가 설치되어 있다. 이들 액세스 가이드(140)의 안쪽은 테이퍼면으로 되어 있고, 반송 스테이지(122a)가 상승하여 톱링(31A)에 액세스하면, 톱링(31A)이 이들 액세스 가이드(140)에 의해 안내되고, 톱링(31A)과 반송 스테이지(122a)가 서로 걸어 맞춰진다. 이 걸어맞춤에 의해 톱링(31A)과 반송 스테이지(122a)(즉 웨이퍼)의 사이에서 센터링이 행하여진다. 이 액세스 가이드(140)는, 제 3, 제 4 반송 핸드(123, 124)의 반송 스테이지(123a, 124a)에도 동일하게 설치되어 있다.
제 3 반송 핸드(123)와 제 4 반송 핸드(124)는 제 3 리니어 가이드(132C)에 지지되어 있다. 제 3 반송 핸드(123)와 제 4 반송 핸드(124)는 에어 실린더(142)에 의해 서로 연결되어 있고, 이들은 제 3 수평 구동기구(134C)로 구동되어 일체적으로 수평방향으로 이동하도록 되어 있다. 에어 실린더(142)는 제 3 반송 핸드(123)의 반송 스테이지(123a)와 제 4 반송 핸드(124)의 반송 스테이지(124a)의 간격을 조정하는 간격 조정기구로서 기능한다. 이 에어 실린더(간격 조정기구) (142)를 설치한 이유는, 제 1 반송위치(TP1)와 제 2 반송위치(TP2)의 간격과, 제 2 반송위치(TP2)와 제 3 반송위치(TP3)의 간격이 다른 경우가 있기 때문이다. 에어 실린더(142)는, 제 3 반송 핸드(123) 및 제 4 반송 핸드(124)의 이동 중에 간격 조정동작을 행하는 것이 가능하다.
제 3 반송 핸드(123)에는 제 2 승강 구동기구(130B)가 연결되고, 제 4 반송 핸드(124)에는 제 3 승강 구동기구(130C)가 연결되어 있고, 제 3 반송 핸드(123)와 제 4 반송 핸드(124)는, 독립하여 승강 가능하게 되어 있다. 제 3 반송 핸드(123)는, 제 1 반송위치(TP1), 제 2 반송위치(TP2), 제 3 반송위치(TP3)의 사이를 이동하고, 동시에 제 4 반송 핸드(124)는 제 2 반송위치(TP2), 제 3 반송위치(TP3), 제 4 반송위치(TP4)의 사이를 이동한다.
제 3 반송 핸드(123)는, 웨이퍼를 리프터(11)로부터 제 2 연마 유닛(3B)으로 반송하기 위한 액세스 핸드로서 기능한다. 즉, 제 3 반송 핸드(123)는 제 1 반송위치(TP1)로 이동하고, 여기서 리프터(11)로부터 웨이퍼를 수취하고, 다시 제 3 반송위치(TP3)로 이동하고, 반송 스테이지(123a) 상의 웨이퍼를 톱링(31B)으로 건네 주도록 동작한다. 제 3 반송 핸드(123)는, 또, 제 1 연마 유닛(3A)에서 연마된 웨이퍼를 제 2 연마 유닛(3B)으로 반송하기 위한 액세스 핸드로서도 기능한다. 즉, 제 3 반송 핸드(123)는 제 2 반송위치(TP2)로 이동하고, 여기서 톱링(31A)으로부터 웨이퍼를 수취하고, 다시 제 3 반송위치(TP3)으로 이동하고, 그리고, 반송 스테이지(123a) 상의 웨이퍼를 톱링(31B)으로 건네 주도록 동작한다. 반송 스테이지(123a)와 톱링(31A) 또는 톱링(31B) 사이에서의 웨이퍼의 수수를 행할 때는, 제 3 반송 핸드(123)는 제 2 승강 구동기구(130B)로 구동되어 상승하고, 웨이퍼의 수수가 끝난 후는, 제 2 승강 구동기구(130B)로 구동되어 제 3 반송 핸드(123)가 하강한다.
제 4 반송 핸드(124)는, 제 1 연마 유닛(3A) 또는 제 2 연마 유닛(3B)에서 연마된 웨이퍼를 스윙 트랜스포터(12)로 반송하기 위한 액세스 핸드로서 기능한다. 즉, 제 4 반송 핸드(124)는 제 2 반송위치(TP2) 또는 제 3 반송위치(TP3)로 이동하고, 여기서 톱링(31A) 또는 톱링(31B)으로부터 연마된 웨이퍼를 수취하고, 그 후 제 4 반송위치(TP4)로 이동한다. 톱링(31A) 또는 톱링(31B)으로부터 웨이퍼를 수취할 때는, 제 4 반송 핸드(124)는 제 3 승강 구동기구(130C)로 구동되어 상승하고, 웨이퍼를 수취한 후, 제 3 승강 구동기구(130C)로 구동되어 하강한다.
도 16은, 제 1 반송 핸드(121)의 반송 스테이지(121a), 제 2 반송 핸드(122)의 반송 스테이지(122a), 제 3 반송 핸드(123)의 반송 스테이지(123a), 및 제 4 반송 핸드(124)의 반송 스테이지(124a)의 높이 위치를 나타내는 모식도이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 4개의 반송 스테이지(121a∼124c)는, 높이가 다른 3개의 주행축을 따라 이동한다. 즉, 반송 스테이지(121a)는, 가장 낮은 제 1 주행축을 따라 이동하고, 반송 스테이지(123a) 및 반송 스테이지(124a)는, 가장 높은 제 3 주행축을 따라 이동하고, 반송 스테이지(122a)는, 제 1 주행축과 제 3 주행축의 사이에 위치하는 제 2 주행축을 따라 이동한다. 따라서, 각 반송 스테이지(121a, 122a, 123a, 124c)는 서로 접촉하지 않고, 수평방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
이와 같은 배치로 함으로써, 제 1 리니어 트랜스포터(6)는, 리프터(11)로부터 수취한 웨이퍼를 제 1 연마 유닛(3A) 또는 제 2 연마 유닛(3B) 중 어느 하나로 반송할 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼를 제 1 연마 유닛(3A)으로 반송하고, 그 웨이퍼를 제 1 연마 유닛(3A)에서 연마하고 있는 동안에, 다음 웨이퍼를 제 2 연마 유닛(3B)으로 직접 보내어 연마할 수 있다. 따라서, 스루풋이 향상된다. 또한, 제 1 연마 유닛(3A)에서 연마된 웨이퍼를 제 2 연마 유닛(3B)으로 반송하고, 제 2 연마 유닛(3B)에서 웨이퍼를 다시 연마하는 것도 가능하다. 또, 제 2, 제 3, 제 4 반송 핸드(122, 123, 124)는, 수평방향으로 이동하면서 상하방향으로 이동하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 2 반송 핸드(122)가 제 1 반송위치(TP1)에서 웨이퍼를 수취한 후, 제 2 반송위치(TP2)까지 이동하는 동안에 상승하여, 제 2 반송위치(TP2)에 도착 후, 신속하게 웨이퍼를 톱링(31A)으로 건네 줄 수 있다. 이와 같은 동작은, 제 3 및 제 4 반송 핸드(123, 124)로도 동일하게 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 반송시간이 단축되고, 기판처리장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 반송 핸드(121)의 반송 스테이지(121a)는 다른 반송 핸드보다 낮은 위치에 있기 때문에, 다른 반송 핸드가 톱링에 액세스하고 있을 때에도, 제 4 반송위치(TP4)로 웨이퍼를 반송할 수 있다. 이와 같이, 3개의 주행축을 설치함으로써, 웨이퍼의 반송의 자유도가 증가한다.
제 2 리니어 트랜스포터(7)는, 제 1 리니어 트랜스포터(6)와 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있으나, 제 1 반송 핸드(121)에 상당하는 요소를 구비하고 있지 않은 점에서 제 1 리니어 트랜스포터(6)와 상위하다. 도 17은, 제 2 리니어 트랜스포터(7)의 반송 스테이지의 높이 위치를 나타내는 모식도이다. 특별히 설명하지 않은 제 2 리니어 트랜스포터(7)의 구성은, 제 1 리니어 트랜스포터(6)와 동일하기 때문에, 그 중복되는 설명을 생략한다. 제 2 리니어 트랜스포터(7)는, 제 5 반송 핸드(125), 제 6 반송 핸드(126) 및 제 7 반송 핸드(127)를 구비하고 있다. 이들 제 5 반송 핸드(125), 제 6 반송 핸드(126) 및 제 7 반송 핸드(127)는, 웨이퍼가 탑재되는 반송 스테이지(125a, 126a, 127a)를 각각 가지고 있다.
제 5 반송 핸드(125)와 제 6 반송 핸드(126)는, 간격 조정기구로서의 에어 실린더(142)에 의해 서로 연결되어 있고, 이에 의하여 제 5 반송 핸드(125)와 제 6 반송 핸드(126)는 일체로 수평방향으로 이동한다. 반송 스테이지(125a)와 반송 스테이지(126a)는 제 5 주행축을 따라 이동하고, 반송 스테이지(127a)는, 제 5 주행축보다 낮은 위치에 있는 제 4 주행축을 따라 이동하도록 되어 있다. 따라서, 각 반송 스테이지(125a, 126a, 127a)는 서로 접촉하지 않고, 수평방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 제 4 주행축 및 제 5 주행축은, 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 제 2 주행축 및 제 3 주행축과 동일한 높이에 위치하고 있다.
제 5 반송 핸드(125)는, 제 5 반송위치(TP5)와 제 6 반송위치(TP6) 사이를 이동한다. 이 제 5 반송 핸드(125)는, 톱링(31C)과의 사이에서 웨이퍼의 수수를 행하는 액세스 핸드로서 기능한다. 제 6 반송 핸드(126)는 제 6 반송위치(TP6)와 제 7 반송위치(TP7) 사이를 이동한다. 이 제 6 반송 핸드(126)는, 톱링(31C)으로부터 웨이퍼를 수취하고, 그것을 톱링(31D)으로 건네 주기 위한 액세스 핸드로서 기능한다. 제 7 반송 핸드(127)는, 제 7 반송위치(TP7)와 제 5 반송위치 (TP5) 사이를 이동한다. 이 제 7 반송 핸드(127)는, 톱링(31D)으로부터 웨이퍼를 수취하고, 그것을 제 5 반송위치(TP5)로 반송하기 위한 액세스 핸드로서 기능한다. 또한, 설명은 생략하나, 반송 핸드(125, 126, 127)와 톱링(31C, 31D)의 웨이퍼의 수수시의 동작은, 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 상기한 동작과 동일하다.
톱링(31A∼31D)으로서, 도 4에 나타내는 톱링이 사용되는 경우, 제 1 및 제 2 리니어 트랜스포터(6, 7)와의 웨이퍼의 수수를 용이하게 하기 위하여, 이하에 설명하는 리테이너링 스테이션을 제 2 반송위치(TP2), 제 3 반송위치(TP3), 제 6 반송위치(TP6), 제 7 반송위치(TP7)에 각각 설치하는 것이 바람직하다.
도 18은, 제 2 반송위치(TP2), 제 3 반송위치(TP3), 제 6 반송위치(TP6), 제 7 반송위치(TP7)에 설치된 리테이너링 스테이션과, 반송 스테이지와, 톱링과의 배치를 설명하는 사시도이다. 도 19는, 제 2 반송위치(TP2)에 배치된 리테이너링 스테이션과 반송 스테이지를 나타내는 사시도이다. 도 20a는 리테이너링 스테이션과 톱링과의 위치관계를 나타내는 측면도이고, 도 20b는 리테이너링 스테이션과 반송 스테이지의 위치관계를 나타내는 평면도이다. 이하, 제 2 반송위치(TP2)에 배치된 리테이너링 스테이션에 대하여 설명한다.
리테이너링 스테이션(143)은, 톱링(31A)의 리테이너링(40)을 밀어 올리는 복수의 밀어 올림기구(144)와, 이들 밀어 올림기구(144)를 지지하는 서포트 베이스(145)를 구비하고 있다. 밀어 올림기구(144)의 높이방향의 위치는, 톱링(31A)과 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지(122a 또는 123a 또는 124a)와의 사이에 있다. 또한, 도 20b에 나타내는 바와 같이, 밀어 올림기구(144)와 반송 스테이지는, 서로 접촉하지 않도록 배치되어 있다.
도 21은, 리테이너링 스테이션 상에 톱링이 탑재된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 22a는 밀어 올림기구(144)를 나타내는 단면도이고, 도 22b는 리테이너링에 접촉하였을 때의 밀어 올림기구(144)를 나타내는 단면도이다. 밀어 올림기구(144)는, 리테이너링(40)에 접촉하는 밀어 올림 핀(146)과, 밀어 올림 핀(146)을 윗쪽으로 가압하는 가압기구로서의 스프링(147)과, 밀어 올림 핀(146) 및 스프링(147)을 수용하는 케이싱(148)을 구비하고 있다. 밀어 올림기구(144)는, 밀어 올림 핀(146)이 리테이너링(40)의 하면에 대향하는 위치에 배치된다. 톱링(31A)이 하강하면, 리테이너링(40)의 하면이 밀어 올림 핀(146)에 접촉한다. 스프링(147)은 리테이너링(40)을 밀어 올리는 데 충분한 가압력을 가지고 있다. 따라서, 도 22b에 나타내는 바와 같이, 리테이너링(40)은 밀어 올림 핀(146)으로 밀어 올려지고, 웨이퍼(W)보다 윗쪽의 위치까지 이동한다.
다음에, 제 1 리니어 트랜스포터(6)로부터 톱링(31A)으로 웨이퍼를 건네 줄 때의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 톱링(31a)은, 연마위치로부터 제 2 반송위치(TP2)까지 이동한다. 이어서 톱링(31A)이 하강하고, 상기한 바와 같이 리테이너링(40)이 리테이너링 스테이션(143)의 밀어 올림기구(144)에 의해 밀어 올려진다. 톱링(31A)이 하강하고 있을 때, 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지가 상승하고, 리테이너링(40)에 접촉하지 않고 톱링(31A)의 바로 아래까지 이동한다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)는 반송 스테이지로부터 톱링(31A)으로 건네진다. 그리고, 톱링(31A)이 상승함과 거의 동시에 반송 스테이지가 하강한다. 톱링(31A)은 다시 연마위치로 이동하여 웨이퍼(W)를 연마하고, 반송 스테이지는 다음 반송동작을 개시한다. 톱링(31A)으로부터 제 1 리니어 트랜스포터(6)로 웨이퍼를 건네줄 때도 동일한 동작이 행하여진다.
이와 같이, 웨이퍼의 수수시에는, 톱링(31A)과 반송 스테이지는, 대략 동시에 서로 근접하고, 대략 동시에 이간되기 때문에, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 3 반송위치(TP3), 제 6 반송위치(TP6), 제 7 반송위치(TP7)에 설치되는 리테이너링 스테이션(143)의 구성도, 상기한 리테이너링 스테이션(143)과 동일하고, 웨이퍼의 수수동작도 동일하게 행하여진다.
리테이너링(40)은, 웨이퍼의 연마 중에 연마 패드의 연마면과 슬라이딩 접촉하기 때문에, 리테이너링(40)의 하면은 서서히 마모된다. 리테이너링(40)의 마모가 진행되면, 연마 중에 리테이너링(40)이 웨이퍼를 유지할 수 없게 되고, 회전하는 톱링(31A)으로부터 웨이퍼가 튀어 나간다. 그 때문에, 리테이너링(40)을 정기적으로 교환하는 것이 필요하게 된다. 종래에는, 리테이너링(40)의 교환시기는 웨이퍼의 처리 매수에 의거하여 판단되고 있었기 때문에, 리테이너링(40)이 아직 사용 가능하여도 새로운 리테이너링(40)으로 교환되거나, 또는 마모가 너무 진행되어 웨이퍼가 톱링(31A)으로부터 튀어 나가는 경우가 있었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 다음에 나타내는 예에서는, 리테이너링(40)의 마모량을 측정하는 마모 측정기가 리테이너링 스테이션(143)에 설치되어 있다.
도 23은, 리테이너링(40)의 마모량을 측정하는 마모 측정기를 구비한 리테이너링 스테이션(143)을 나타내는 사시도이고, 도 24는, 도 23에 나타내는 마모 측정기를 나타내는 확대 단면도이며, 도 25는, 리테이너링 스테이션(143) 및 톱링(31A)의 측면도이다. 마모 측정기(149)는, 밀어 올림기구(144)를 지지하는 서포트 베이스(145)에 설치되어 있고, 마모 측정기(149)와 밀어 올림기구(144)의 상대위치는 고정되어 있다. 마모 측정기(149)는, 도 24에 나타내는 바와 같이, 리테이너링(40)의 하면에 접촉하는 접촉부재(149a)와, 이 접촉부재(149a)를 윗쪽으로 미는 스프링(149b)과, 접촉부재(149a)를 상하방향으로 이동 가능하게 지지하는 직동 가이드(149c)와, 접촉부재(149a)의 변위를 측정하는 접촉식 변위센서(변위 측정기)(149d)를 구비하고 있다. 직동 가이드(149c)로서는 볼스플라인을 사용할 수 있다. 또한, 접촉식 변위센서 대신, 광학식 변위센서 등의 비접촉식 변위센서를 사용하여도 된다.
접촉부재(149a)는, 옆에서 보았을 때에 L자형의 형상을 가지고 있고, 그 하단은, 밀어 올림 핀(146)과 대략 동일한 높이에 위치하고 있다. 톱링(31A)이 리테이너링 스테이션(143)에 탑재되었을 때에, 밀어 올림 핀(146)과 대략 동시에 접촉부재(149a)의 하단이 리테이너링(40)의 하면과 접촉하도록 되어 있다. 변위센서(149d)는 접촉부재(149a)의 윗쪽에 배치되어 있다. 스프링(149b)에 의해 윗쪽으로 가세(加勢)되고 있는 접촉부재(149a)의 상단은, 항상 변위센서(149d)와 접촉하고 있다. 따라서, 접촉부재(149a)의 상하방향의 변위는, 변위센서(149d)에 의하여 측정된다. 변위센서(149d)는 제어부(5)에 접속되어 있고, 변위센서(149d)의 측정값은 제어부(5)로 보내지도록 되어 있다.
톱링(31A)이 하강하여, 리테이너링 스테이션(143) 상에 놓여지면, 밀어 올림 핀(146) 및 접촉부재(149a)는 톱링(31A)의 리테이너링(40)의 하면에 접촉한다. 톱링(31A)은 소정의 높이 위치에서 정지할 때까지 계속 하강하고, 동시에 리테이너링(40)은 밀어 올림 핀(146)에 의해 밀어 올려진다. 이때, 접촉부재(149a)는 리테이너링(40)에 의해 밀어 내려진다. 접촉부재(149a)의 변위는, 변위센서(149d) 에 의해 측정되고, 이 측정값은 제어부(5)로 송신된다. 변위센서(149d)에 의한 측정이 행하여지고 있는 동안, 톱링(31A)과 반송 스테이지의 사이에서는 웨이퍼의 수수가 행하여진다.
접촉부재(149a)의 변위, 즉 변위센서(149d)의 측정값은, 리테이너링(40)의 마모량에 의해 변화된다. 더욱 구체적으로는, 리테이너링(40)의 마모량이 증가하면, 변위센서(149d)의 측정값은 작아진다. 제어부(5)에는, 리테이너링(40)의 교환시기를 나타내는 소정의 문턱값이 설정되어 있다. 제어부(5)는, 변위센서(149d) 의 측정값이 문턱값에 도달한 것을 검출함으로써, 리테이너링(40)의 교환시기를 결정한다. 또한, 제 3 반송위치(TP3), 제 6 반송위치(TP6), 제 7 반송위치(TP7)에 설치되는 리테이너링 스테이션도, 상기한 리테이너링 스테이션(143)과 마찬가지로 마모 측정기(149)를 설치하는 것이 바람직하다.
이 예에 의하면, 리테이너링(40)의 마모량에 의거하여 리테이너링(40)의 교환시기가 결정되기 때문에, 리테이너링(40)의 교환 빈도를 줄이게 하여, 비용을 내릴 수 있다. 또, 연마 중의 웨이퍼의 튀어나감을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 리테이너링(40)의 마모량의 측정은, 톱링(31A)과 반송 스테이지의 사이에서의 웨이퍼의 수수 동안에 행하여지기 때문에, 리테이너링(40)의 마모량의 측정동작이 장치 전체의 스루풋을 저하시키는 일이 없다. 즉, 밀어 올림 핀(146)에 의한 리테이너링(40)의 밀어 올림 동작과 마모 측정기(149)에 의한 리테이너링(40)의 마모량 측정 동작은, 필연적으로 동시에 행하여지기 때문에, 리테이너링(40)의 마모량 측정을 위한 시간을 마련할 필요가 없다. 따라서, 장치 전체의 스루풋이 향상된다.
도 26은 리프터(11)의 구조를 나타내는 사시도이다. 리프터(11)는, 반송로봇(22)(도 1 참조)의 아암을 액세스할 수 있는 위치에 배치되어 있다. 리프터(11)는, 웨이퍼가 탑재되는 탑재 스테이지(150)와, 탑재 스테이지(150)를 지지하는 서포트 샤프트(151)와, 탑재 스테이지(150)를 상하동시키는 승강 구동기구(152)를 구비하고 있다. 승강 구동기구(152)로서는 볼나사를 구비한 모터 구동기구나, 에어 실린더 등이 사용된다. 탑재 스테이지(150)는 제 1 반송위치(TP1)에 위치하고 있다. 탑재 스테이지(150)의 상면에는 4개의 핀(153)이 설치되어 있고, 웨이퍼(W)는 이들 핀(153) 위에 탑재된다. 반송로봇(22)의 하측의 아암은, 그 축심 주위로 180도 회전함으로써 웨이퍼를 반전시킨 후, 그 웨이퍼를 리프터(11)의 탑재 스테이지(150) 상에 탑재하도록 되어 있다. 도 26은, 반전된 웨이퍼(W)를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 반송로봇(22)의 아암이 반전기로서도 기능하기 때문에, 종래 필요하였던 반전기를 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 리프터가 웨이퍼(W)를 수취한 후의 웨이퍼(W)를 반전시키는 공정을 생략할 수 있어, 처리 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
제 1 반송위치(TP1)에 있는 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지(122a 또는 121a 또는 123a)와, 리프터(11)의 탑재 스테이지(150)는, 동일한 수직축 상을 따라 배열되어 있다. 도 26에 나타내는 바와 같이, 수직방향에서 보았을 때에, 반송 스테이지(122a)와 탑재 스테이지(150)는 서로 겹치지 않는 형상을 가지고 있다. 더욱 구체적으로는, 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지(122a)에는, 리프터(11)의 탑재 스테이지(150)를 통과시키는 노치(155)가 형성되어 있다. 이 노치(155)는 탑재 스테이지(150)보다 약간 크게 형성되어 있다.
리프터(11)는, 반송로봇(22)의 아암에 의해 반전된 웨이퍼(W)를, 탑재 스테이지(150)를 상승시킨 위치에서 수취하고, 그 후 탑재 스테이지(150)가 승강 구동기구(152)로 구동되어 하강한다. 탑재 스테이지(150)가 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지(122a)를 통과할 때, 웨이퍼(W)만이 반송 스테이지(122a) 상에 탑재되고, 탑재 스테이지(150)는 소정의 정지위치까지 하강을 계속한다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)가 리프터(11)로부터 제 1 리니어 트랜스포터(6)에 수수된다. 본 실시형태에서는, 반송로봇(22)의 아암이 반전기로서도 기능하기 때문에, 종래 필요하였던 반전기를 불필요하게 할 수 있다. 따라서, 반송로봇(22)으로부터 제 1 리니어 트랜스포터(6)로 반송될 때에 행하여지는 웨이퍼의 수수의 회수를 줄일 수 있고, 웨이퍼의 수수의 실수나 수수시간을 줄일 수 있다.
리프터(11)의 서포트 샤프트(151)는 역 L자형의 형상을 가지고 있고, 그 수직부분은 탑재 스테이지(150)의 바깥쪽에 위치하고 있다. 즉, 리프터(11)를 수직방향에서 보았을 때에, 탑재 스테이지(150)와 서포트 샤프트(151)의 수직부분은 서로 겹치지 않는 위치에 있다. 또, 서포트 샤프트(151)는, 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지의 주행로에서 벗어난 위치에 있다. 따라서, 리프터(11)의 탑재 스테이지(150)의 상하방향의 위치에 관계없이, 제 1 리니어 트랜스포터(6)의 반송 스테이지는 제 1 반송위치(TP1)로 진입할 수 있고, 스루풋을 올릴 수 있다.
도 27은 스윙 트랜스포터(12)의 구조를 나타내는 사시도이다. 스윙 트랜스포터(12)는, 기판처리장치의 프레임(160)에 설치되어 있고, 수직방향으로 연장되는 리니어 가이드(161)와, 리니어 가이드(161)에 설치된 스윙기구(162)와, 스윙기구(162)를 수직방향으로 이동시키는 구동원으로서의 승강 구동기구(165)를 구비하고 있다. 이 승강 구동기구(165)로서는, 서보 모터와 볼나사를 가지는 로봇 실린더 등을 채용할 수 있다. 스윙기구(162)에는 스윙 아암(166)을 거쳐 반전기구(167)가 연결되어 있다. 또한 반전기구(167)에는 웨이퍼(W)를 파지하는 파지기구(170)가 연결되어 있다. 스윙 트랜스포터(12)의 옆쪽에는, 도시 생략한 프레임에 설치된 웨이퍼(W)의 임시 테이블(180)이 배치되어 있다. 이 임시 테이블(180)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 리니어 트랜스포터(6)에 인접하여 배치되어 있고, 제 1 리니어 트랜스포터(6)와 세정부(4)의 사이에 위치하고 있다.
스윙 아암(166)은, 스윙기구(162)의 도시 생략한 모터의 구동에 의해 당해 모터의 회전축을 중심으로 하여 선회하도록 되어 있다. 이에 의하여, 반전기구(167) 및 파지기구(170)가 일체적으로 선회 운동하고, 파지기구(170)는, 제 4 반송위치(TP4), 제 5 반송위치(TP5) 및 임시 테이블(180)의 사이를 이동한다.
파지기구(170)는, 웨이퍼(W)를 파지하는 1쌍의 파지 아암(171)을 가지고 있다. 각각의 파지 아암(171)의 양쪽 끝에는, 웨이퍼(W)의 바깥 둘레 가장자리를 파지하는 척(172)이 설치되어 있다. 이들 척(172)은 파지 아암(171)의 양쪽 끝으로부터 아래쪽으로 돌출하여 설치되어 있다. 또한 파지기구(170)는, 1쌍의 파지 아암(171)을 웨이퍼(W)에 근접 및 이간하는 방향으로 이동시키는 개폐기구(173)를 구비하고 있다.
웨이퍼(W)를 파지하는 경우에는, 파지 아암(171)을 개방한 상태로, 파지 아암(171)의 척(172)이 웨이퍼(W)와 동일 평면 내에 위치할 때까지 파지기구(170)를 승강 구동기구(165)에 의해 하강시킨다. 그리고, 개폐기구(173)를 구동하여 파지 아암(171)을 서로 근접하는 방향으로 이동시키고, 파지 아암(171)의 척(172)으로 웨이퍼(W)의 바깥 둘레 가장자리를 파지한다. 이 상태로, 승강 구동기구(165)에 의해 파지 아암(171)을 상승시킨다.
반전기구(167)는, 파지기구(170)에 연결된 회전축(168)과, 이 회전축(168)을 회전시키는 모터(도시 생략)를 가지고 있다. 모터에 의해 회전축(168)을 구동시킴으로써, 파지기구(170)는, 그 전체가 180도 회전하고, 이에 의하여 파지기구(170)에 파지된 웨이퍼(W)가 반전한다. 이와 같이, 파지기구(170) 전체가 반전기구(167)에 의해 반전하기 때문에, 종래 필요하였던 파지기구와 반전기구 사이의 웨이퍼의 수수를 생략할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)를 제 4 반송위치(TP4)로부터 제5 반송위치(TP5)로 반송할 때는, 반전기구(167)는 웨이퍼(W)를 반전시키지 않고, 피연마면이 밑을 향한 상태로 웨이퍼(W)가 반송된다. 한편, 웨이퍼(W)를 제 4 반송위치(TP4) 또는 제 5 반송위치(TP5)로부터 임시 테이블(180)로 반송할 때는, 연마된 면이 위를 향하도록 반전기구(167)에 의해 웨이퍼(W)가 반전된다.
임시 테이블(180)은, 베이스 플레이트(181)와, 이 베이스 플레이트(181)의 상면에 고정된 복수의(도 27에서는 2개) 수직 로드(182)와, 베이스 플레이트(181)의 상면에 고정된 1개의 역 L자형의 수평 로드(183)를 가지고 있다. 수평 로드(183)는, 베이스 플레이트(181)의 상면에 접속된 수직부(183a)와, 이 수직부(183a)의 상단으로부터 파지기구(170)를 향하여 수평으로 연장되는 수평부(183b)를 가지고 있다. 수평부(183b)의 상면에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 복수의(도 27에서는 2개의) 핀(184)이 설치되어 있다. 수직 로드(182)의 상단에도, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 핀(184)이 각각 설치되어 있다. 이들 핀(184)의 선단은 동일 수평면 내에 위치하고 있다. 수평 로드(183)는, 수직 로드(182)보다 웨이퍼(W)의 선회 이동의 중심[즉, 스윙기구(162)의 모터의 회전축]에 가까운 위치에 배치되어 있다.
반전기구(167)에 의해 반전된 파지기구(170)는, 웨이퍼(W)를 파지한 채로, 수평 로드(183)의 수평부(183b)와 베이스 플레이트(181) 사이의 간극으로 진입하고, 모든 핀(184)이 웨이퍼(W)의 아래쪽에 위치하였을 때에, 스윙기구(162)에 의한 파지기구(170)의 선회가 정지된다. 이 상태에서 파지 아암(171)을 개방함으로써 웨이퍼(W)가 임시 테이블(180)에 탑재된다. 임시 테이블(180)에 탑재된 웨이퍼(W)는, 다음에 설명하는, 세정부(4)의 반송로봇에 의해 세정부(4)로 반송된다.
도 28a는 세정부(4)를 나타내는 평면도이고, 도 28b는 세정부(4)를 나타내는 측면도이다. 도 28a 및 도 28b에 나타내는 바와 같이, 세정부(4)는, 제 1 세정실(190)과, 제 1 반송실(191)과, 제 2 세정실(192)과, 제 2 반송실(193)과, 건조실(194)로 구획되어 있다. 제 1 세정실(190) 내에는, 세로방향을 따라 배열된 상측 1차 세정 모듈(201A) 및 하측 1차 세정 모듈(201B)이 배치되어 있다. 상측 1차 세정 모듈(201A)은 하측 1차 세정 모듈(201B)의 윗쪽에 배치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 세정실(192) 내에는, 세로방향을 따라 배열된 상측 2차 세정 모듈(202A) 및 하측 2차 세정 모듈(202B)이 배치되어 있다. 상측 2차 세정 모듈(202A)은 하측 2차 세정 모듈(202B)의 윗쪽에 배치되어 있다. 1차 및 2차 세정 모듈(201A, 201B, 202A, 202B)은, 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 이들 1차 및 2차 세정 모듈(201A, 201B, 202A, 202B)은 수직방향을 따라 배열되어 있기 때문에, 풋프린트 면적이 작다는 이점이 얻어진다.
상측 2차 세정 모듈(202A)과 하측 2차 세정 모듈(202B)의 사이에는, 웨이퍼의 임시 테이블(203)이 설치되어 있다. 건조실(194) 내에는, 세로방향을 따라 배열된 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)이 배치되어 있다. 이들 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)은 서로 격리되어 있다. 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)의 상부에는, 청정한 공기를 건조 모듈(205A, 205B) 내로 각각 공급하는 필터 팬 유닛(207, 207)이 설치되어 있다. 상측 1차 세정 모듈(201A), 하측 1차 세정 모듈(201B), 상측 2차 세정 모듈(202A), 하측 2차 세정 모듈(202B), 임시 테이블(203), 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)은, 도시 생략한 프레임에 볼트 등을 거쳐 고정되어 있다.
제 1 반송실(191)에는, 상하동 가능한 제 1 반송로봇(209)이 배치되고, 제 2 반송실(193)에는, 상하동 가능한 제 2 반송로봇(210)이 배치되어 있다. 제 1 반송로봇(209) 및 제 2 반송로봇(210)은, 세로방향으로 연장되는 지지축(211, 212)에 각각 이동 자유롭게 지지되어 있다. 제 1 반송로봇(209) 및 제 2 반송로봇(210)은, 그 내부에 모터 등의 구동기구를 가지고 있고, 지지축(211, 212)을 따라 상하로 이동 자유롭게 되어 있다. 제 1 반송로봇(209)은, 반송로봇(22)과 마찬가지로, 상하 2단의 핸드를 가지고 있다. 제 1 반송로봇(209)은, 도 28a의 점선이 나타내는 바와 같이, 그 하측의 핸드가 상기한 임시 테이블(180)에 액세스 가능한 위치에 배치되어 있다. 제 1 반송로봇(209)의 하측의 핸드가 임시 테이블(180)에 액세스할 때에는, 격벽(1b)에 설치되어 있는 셔터(도시 생략)가 개방되도록 되어 있다.
제 1 반송로봇(209)은, 임시 테이블(180), 상측 1차 세정 모듈(201A), 하측 1차 세정 모듈(201B), 임시 테이블(203), 상측 2차 세정 모듈(202A), 하측 2차 세정 모듈(202B)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하도록 동작한다. 세정 전의 웨이퍼(슬러리가 부착되어 있는 웨이퍼)를 반송할 때는, 제 1 반송로봇(209)은, 하측의 핸드를 사용하고, 세정 후의 웨이퍼를 반송할 때는 상측의 핸드를 사용한다. 제 2 반송로봇(210)은, 상측 2차 세정 모듈(202A), 하측 2차 세정 모듈(202B), 임시 테이블(203), 상측 건조 모듈(205A), 하측 건조 모듈(205B)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하도록 동작한다. 제 2 반송로봇(210)은, 세정된 웨이퍼만을 반송하기 때문에, 1개의 핸드만을 구비하고 있다. 도 1에 나타내는 반송로봇(22)은, 그 상측의 핸드를 사용하여 상측 건조 모듈(205A) 또는 하측 건조 모듈(205B)로부터 웨이퍼를 인출하고, 그 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다. 반송로봇(22)의 상측 핸드가 건조 모듈(205A, 205B)에 액세스할 때에는, 격벽(1a)에 설치되어 있는 셔터(도시 생략)가 개방되도록 되어 있다.
세정부(4)는, 2대의 1차 세정 모듈 및 2대의 2차 세정 모듈을 구비하고 있기 때문에, 복수의 웨이퍼를 병렬하여 세정하는 복수의 세정라인을 구성할 수 있다. 「세정라인」이란, 세정부(4)의 내부에서, 하나의 웨이퍼가 복수의 세정 모듈에 의해 세정될 때의 이동경로이다. 예를 들면, 도 29에 나타내는 바와 같이, 1개의 웨이퍼를, 제 1 반송로봇(209), 상측 1차 세정 모듈(201A), 제 1 반송로봇(209), 상측 2차 세정 모듈(202A), 제 2 반송로봇(210), 그리고 상측 건조 모듈(205A)의 순으로 반송하고(세정라인 1 참조), 이것과 병렬하여, 다른 웨이퍼를, 제 1 반송로봇(209), 하측 1차 세정 모듈(201B), 제 1 반송로봇(209), 하측 2차 세정 모듈(202B), 제 2 반송로봇(210), 그리고 하측 건조 모듈(205B)의 순으로 반송할 수 있다(세정라인 2 참조). 이와 같이 2개의 병렬하는 세정라인에 의하여, 복수(전형적으로는 2매)의 웨이퍼를 대략 동시에 세정 및 건조할 수 있다.
또, 2개의 병렬하는 세정라인에서, 복수의 웨이퍼를 소정의 시간차를 마련하여 세정 및 건조할 수도 있다. 소정의 시간차로 세정하는 것의 이점은 다음과 같다. 제 1 반송로봇(209) 및 제 2 반송로봇(210)은, 복수의 세정라인에서 겸용되고 있다. 이때문에, 복수의 세정 또는 건조처리가 동시에 종료한 경우에는, 이들 반송로봇이 바로 웨이퍼를 반송할 수 없어, 스루풋을 악화시킨다. 이와 같은 문제를 회피하기 위하여, 복수의 웨이퍼를 소정의 시간차로 세정 및 건조함으로써, 처리된 웨이퍼를 신속하게 반송로봇(209, 210)에 의해 반송할 수 있다.
연마된 웨이퍼에는 슬러리가 부착되어 있고, 그 상태로 웨이퍼를 오랜 시간 방치하는 것은 바람직하지 않다. 이것은, 배선금속으로서의 구리가 슬러리에 의해부식되는 경우가 있기 때문이다. 이 세정부(4)에 의하면, 2대의 1차 세정 모듈이 설치되어 있기 때문에, 선행하는 웨이퍼가 상측 1차 세정 모듈(201A) 또는 하측 1차 세정 모듈(201B) 중 어느 하나로 세정되어 있는 경우에도, 다른쪽의 1차 세정 모듈로 웨이퍼를 반입하여 이것을 세정할 수 있다. 따라서, 고스루풋을 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 연마 후의 웨이퍼를 즉시 세정하여 구리의 부식을 방지할 수 있다.
또, 1차 세정만이 필요한 경우는, 도 30에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼를, 제 1 반송로봇(209), 상측 1차 세정 모듈(201A), 제 1 반송로봇(209), 임시 테이블(203), 제 2 반송로봇(210), 그리고 상측 건조 모듈(205A)의 순으로 반송할 수 있고, 제 2 세정실(192)에서의 2차 세정을 생략할 수 있다. 또한, 도 31에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 하측 2차 세정 모듈(202B)이 고장 중일 때에는, 상측 2차 세정 모듈(202A)로 웨이퍼를 반송할 수 있다. 이와 같이, 제 1 반송로봇(209) 및 제 2 반송로봇(210)에 의하여, 필요에 따라 웨이퍼를 소정의 세정라인으로 분배할 수 있다. 이와 같은 세정라인의 선정은 제어부(5)에 의해 결정된다.
각 세정 모듈(201A, 201B, 202A, 202B)은, 고장을 검지하는 검지기(도시 생략)를 가지고 있다. 세정 모듈(201A, 201B, 202A, 202B) 중 어느 하나에 고장이 발생하였을 때, 검지기가 이것을 검지하여 제어부(5)로 신호를 보내도록 되어 있다. 제어부(5)는, 고장난 세정 모듈을 회피하는 세정라인을 선정하고, 현재의 세정라인을 새롭게 선정된 세정라인으로 변환한다. 또한, 본 실시형태에서는, 2대의 1차 세정 모듈과 2대의 2차 세정모듈이 설치되어 있으나, 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 1차 세정 모듈 및/또는 2차 세정 모듈을 3대 이상으로 하여도 된다.
또, 제 1 세정실(190)에 임시 테이블을 설치하여도 된다. 예를 들면, 임시 테이블(203)과 마찬가지로, 상측 1차 세정 모듈(201A)과 하측 1차 세정 모듈(201B) 사이에 임시 테이블을 설치할 수 있다. 어느 세정 모듈이 고장난 경우는, 2매의 웨이퍼를 임시 테이블(180)(도 28a 참조)과 제 1 세정실(190) 내의 임시 테이블로 반송할 수 있다.
1차 세정 모듈(201A, 201B)에 사용되는 세정액의 농도와, 2차 세정 모듈(202A, 202B)에 사용되는 세정액의 농도는 다르게 하여도 된다. 예를 들면, 1차 세정 모듈(201A, 201B)에 사용되는 세정액의 농도를, 2차 세정 모듈(202A, 202B)에 사용되는 세정액의 농도보다 높게 한다. 통상, 세정효과는, 세정액의 농도와 세정시간에 대략 비례한다고 생각된다. 따라서, 1차 세정에서 농도가 높은 세정액을 사용함으로써, 웨이퍼의 오염이 심한 경우에도, 1차 세정의 시간과 2차 세정의 시간을 대략 같게 할 수 있다.
본 실시형태에서는, 1차 세정 모듈(201A, 201B) 및 2차 세정 모듈(202A, 202B)은, 롤스펀지형의 세정기이다. 1차 세정 모듈(201A, 201B) 및 2차 세정 모듈(202A, 202B)은 동일한 구성을 가지고 있기 때문에, 이하, 1차 세정 모듈(201A) 에 대하여 설명한다.
도 32는, 1차 세정 모듈(201A)을 나타내는 사시도이다. 도 32에 나타내는 바와 같이, 1차 세정 모듈(201A)은 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 4개의 롤러(301, 302, 303, 304)와, 웨이퍼(W)의 상하면에 접촉하는 롤스펀지(세정구) (307, 308)와, 이들 롤스펀지(307, 308)를 회전시키는 회전기구(310, 311)와, 웨이퍼(W)의 상하면에 세정액(예를 들면 순수)을 공급하는 세정액 공급 노즐(315, 316)과, 웨이퍼(W)의 상하면에 에칭액(약액)을 공급하는 에칭액 공급 노즐(317, 318)을 구비하고 있다. 롤러(301, 302, 303, 304)는 도시 생략한 구동기구(예를 들면 에어 실린더)에 의해, 서로 근접 및 이간하는 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
상측의 롤스펀지(307)를 회전시키는 회전기구(310)는, 그 상하방향의 움직임을 가이드하는 가이드 레일(320)에 설치되어 있다. 또, 이 회전기구(310)는 승강 구동기구(321)에 지지되어 있고, 회전기구(310) 및 상측의 롤스펀지(307)는 승강 구동기구(321)에 의해 상하방향으로 이동되도록 되어 있다. 또한, 도시 생략하나, 하측의 롤스펀지(308)를 회전시키는 회전기구(311)도 가이드 레일에 지지되어 있고, 승강 구동기구에 의해 회전기구(311) 및 하측의 롤스펀지(308)가 상하동하도록 되어 있다. 또한, 승강 구동기구로서는, 예를 들면 볼나사를 사용한 모터 구동기구 또는 에어 실린더가 사용된다.
웨이퍼(W)의 반입/반출 시에는, 롤스펀지(307, 308)는 서로 이간된 위치에 있다. 웨이퍼(W)의 세정 시에는, 이들 롤스펀지(307, 308)는 서로 근접하는 방향으로 이동하여 웨이퍼(W)의 상하면에 접촉한다. 롤스펀지(307, 308)가 웨이퍼(W)의 상하면을 가압하는 힘은, 각각 승강 구동기구(321) 및 도시 생략한 승강 구동기구에 의해 조정된다. 상측의 롤스펀지(307) 및 회전기구(310)는 승강 구동기구(321)에 의해 아래쪽으로부터 지지되어 있기 때문에, 상측의 롤스펀지(307)가 웨이퍼(W)의 상면에 가하는 가압력은 0[N]부터의 조정이 가능하다.
롤러(301)는, 유지부(301a)와 어깨부(지지부)(301b)의 2단 구성으로 되어 있다. 어깨부(301b)의 직경은 유지부(301a)의 직경보다 크고, 어깨부(301b)의 위에 유지부(301a)가 형성되어 있다. 롤러(302, 303, 304)도, 롤러(301)와 동일한 구성을 가지고 있다. 제 1 반송로봇(209)의 하측 아암에 의해 반송되어 온 웨이퍼(W)는, 먼저 어깨부(301b, 302b, 303b, 304b)의 위에 탑재되고, 그 후 롤러(301, 302, 303, 304)가 웨이퍼(W)를 향하여 이동함으로써 유지부(301a, 302a, 303a, 304a)에 유지된다. 4개의 롤러(301, 302, 303, 304) 중 적어도 하나는 도시 생략한 회전기구에 의해 회전 구동되도록 구성되고, 이에 의하여 웨이퍼(W)는 그 바깥 둘레부가 롤러(301, 302, 303, 304)에 유지된 상태로 회전한다. 어깨부(301b, 302b, 303b, 304b)는 아래쪽으로 경사진 테이퍼면으로 되어 있고, 유지부(301a, 302a, 303a, 304a)에 의해 유지되어 있는 동안, 웨이퍼(W)는 어깨부(301b, 302b, 303b, 304b)와 비접촉으로 유지된다.
세정동작은 다음과 같이 행하여진다. 먼저, 웨이퍼(W)는 롤러(301, 302, 303, 304)에 유지되고, 회전된다. 이어서, 세정액 공급 노즐(315, 316)로부터 웨이퍼(W)의 상면 및 하면에 세정수가 공급된다. 그리고, 롤스펀지(307, 308)가 그 축심 주위로 회전하면서 웨이퍼(W)의 상하면에 슬라이딩 접촉함으로써, 웨이퍼(W)의 상하면을 스크럽 세정한다. 스크럽 세정 후, 롤스펀지(307, 308)를 윗쪽 및 아래쪽으로 대피시키고, 약액 공급 노즐(317, 318)로부터 각각 웨이퍼(W)의 상면, 하면으로 에칭액을 공급하고, 웨이퍼(W)의 상하면의 에칭(화학적 세정)을 행한다.
상측 1차 세정 모듈(201A), 하측 1차 세정 모듈(201B), 상측 2차 세정 모듈(202A), 하측 2차 세정 모듈(202B)은, 동일한 타입의 세정 모듈이어도 되고, 또는 다른 타입의 세정 모듈이어도 된다. 예를 들면, 1차 세정 모듈(201A, 201B)을 1쌍의 롤스펀지로 웨이퍼의 상하면을 스크럽 세정하는 타입의 세정기로 하고, 2차 세정 모듈(202A, 202B)을 펜슬 스펀지형 세정기 또는 2유체 제트 타입의 세정기로 할 수도 있다. 2유체 제트 타입의 세정기는, 소량의 CO2가스(탄산가스)를 용해시킨 순수(DIW)와 N2가스를 혼합하고, 그 혼합유체를 웨이퍼의 표면으로 내뿜는 세정기이다. 이 타입의 세정기는, 미소한 액체방울과 충격에너지로 웨이퍼 상의 미소한 파티클을 제거할 수 있다. 특히, N2가스의 유량 및 순수의 유량을 적절하게 조정함으로써, 손상(damage)이 없는 웨이퍼 세정을 실현할 수 있다. 또, 탄산가스를 용해시킨 순수를 사용함으로써, 정전기가 원인이 되는 웨이퍼의 부식의 영향이 완화된다.
각 건조 모듈(205A, 205B)은, 웨이퍼를 파지하여 회전시키는 기판 파지기구를 가지고 있고, 이 기판 파지기구에 의해 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼를 건조시킨다. 이하, 기판 파지기구에 대하여 설명한다. 도 33은, 기판 파지기구를 나타내는 종단면도이다. 도 34는 기판 파지기구를 나타내는 평면도이다. 도 33 및 도 34에 나타내는 바와 같이, 본 기판 파지기구는, 4개의 아암(401a)을 가지는 기대(401)와, 각 아암(401a)의 선단에 상하동 자유롭게 지지된 4개의 원통형상의 기판 지지부재(402)를 구비하고 있다. 기대(401)는 회전축(405)의 상단에 고정되어 있고, 이 회전축(405)은 베어링(406)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 베어링(406)은 회전축(405)과 평행하게 연장되는 원통체(407)의 안 둘레면에 고정되어 있다. 원통체(407)의 하단은 가대(409)에 설치되어 있고, 그 위치는 고정되어 있다. 가대(409)는 프레임(410)에 고정되어 있다. 회전축(405)은, 풀리(411, 412)및 벨트(414)를 거쳐 모터(415)에 연결되어 있고, 모터(415)를 구동시킴으로써, 기대(401)는 그 축심을 중심으로 하여 회전하도록 되어 있다.
원통체(407)의 주위에는, 기판 지지부재(402)를 들어 올리는 리프트기구(470)가 배치되어 있다. 이 리프트기구(470)는, 원통체(407)에 대하여 상하방향으로 슬라이드 가능하게 구성되어 있다. 리프트기구(470)는, 기판 지지부재(402)의 하단에 접촉하는 접촉 플레이트(470a)를 가지고 있다. 원통체(407)의 바깥 둘레면과 리프트기구(470)의 안 둘레면과의 사이에는, 제 1 기체 챔버(471)와 제 2 기체 챔버(472)가 형성되어 있다. 이들 제 1 기체 챔버(471)와 제 2 기체 챔버(472)는, 각각 제 1 기체 유로(474) 및 제 2 기체 유로(475)와 연통하고 있고, 이들 제 1 기체 유로(474) 및 제 2 기체 유로(475)의 끝부는, 도시 생략한 가압기체 공급원에 연결되어 있다. 제 1 기체 챔버(471) 내의 압력을 제 2 기체 챔버(472) 내의 압력보다 높게 하면, 도 35에 나타내는 바와 같이, 리프트기구(470)가 상승한다. 한편, 제 2 기체 챔버(472) 내의 압력을 제 1 기체 챔버(471) 내의 압력보다 높게 하면, 도 33에 나타내는 바와 같이, 리프트기구(470)가 하강한다.
도 36a는, 도 34에 나타내는 기판 지지부재(402) 및 아암(401a)의 일부를 나타내는 평면도이고, 도 36b는, 도 34의 A-A선 단면도이고, 도 36c는 도 36b의 B-B 선 단면도이다. 기대(401)의 아암(401a)은, 기판 지지부재(402)를 슬라이드 자유롭게 유지하는 유지부(401b)를 가지고 있다. 또한, 이 유지부(401b)는 아암(401a)과 일체로 구성하여도 된다. 유지부(401b)에는 상하로 연장되는 관통구멍이 형성되어 있고, 이 관통구멍에 기판 지지부재(402)가 삽입되어 있다. 관통구멍의 직경은 기판 지지부재(402)의 직경보다 약간 크고, 따라서 기판 지지부재(402)는 기대(401)에 대하여 상하방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있으며, 또한 기판 지지부재(402)는, 그 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다.
기판 지지부재(402)의 하부에는, 스프링 받침(402a)이 설치되어 있다. 기판 지지부재(402)의 주위에는 스프링(478)이 배치되어 있고, 스프링 받침(402a)에 의해 스프링(478)이 지지되어 있다. 스프링(478)의 상단은 유지부(401b)[기대(401)의 일부]를 가압하고 있다. 따라서, 스프링(478)에 의해 기판 지지부재(402)에는 하향의 힘이 작용하고 있다. 기판 지지부재(402)의 바깥 둘레면에는, 관통구멍의 직경보다 큰 지름을 가지는 스토퍼(402b)가 형성되어 있다. 따라서, 기판 지지부재(402)는, 도 36b에 나타내는 바와 같이, 아래쪽으로의 이동이 스토퍼(402b)에 의해 제한된다.
기판 지지부재(402)의 상단에는, 웨이퍼(W)가 탑재되는 지지 핀(479)과, 웨이퍼(W)의 둘레 끝부에 맞닿는 기판 파지부로서의 원통형상의 클램프(480)가 설치된다. 지지 핀(479)은 기판 지지부재(402)의 축심 상에 배치되어 있고, 클램프(480)는 기판 지지부재(402)의 축심으로부터 이간된 위치에 배치되어 있다. 따라서, 클램프(480)는, 기판 지지부재(402)의 회전에 따라 기판 지지부재(402)의 축심 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 여기서, 웨이퍼(W)와 접촉하는 부분의 부재로서는, 대전방지를 위해, 도전성부재(적합하게는, 철, 알루미늄, SUS)나, PEEK, PVC 등의 탄소수지를 사용하는 것이 바람직하다.
기대(401)의 유지부(401b)에는 제 1 자석(481)이 설치되어 있고, 이 제 1 자석(481)은 기판 지지부재(402)의 측면에 대향하여 배치되어 있다. 한편, 기판 지지부재(402)에는 제 2 자석(482) 및 제 3 자석(483)이 배치되어 있다. 이들 제 2 자석(482) 및 제 3 자석(483)은, 상하방향으로 이간하여 배열되어 있다. 이들 제 1∼제 3 자석(481, 482, 483)으로서는, 네오디뮴 자석이 적합하게 사용된다.
도 37은, 제 2 자석(482)과 제 3 자석(483)의 배치를 설명하기 위한 모식도이고, 기판 지지부재(402)의 축방향에서 본 도면이다. 도 37에 나타내는 바와 같이, 제 2 자석(482)과 제 3 자석(483)은, 기판 지지부재(402)의 둘레방향에서 벗어나 배치되어 있다. 즉, 제 2 자석(482)과 기판 지지부재(402)의 중심을 연결하는 선과, 제 3 자석(483)과 기판 지지부재(402)의 중심을 연결하는 선은, 기판 지지부재(402)의 축방향에서 보았을 때에 소정의 각도(α)로 교차하고 있다.
기판 지지부재(402)가, 도 36b에 나타내는 하강위치에 있을 때, 제 1 자석(481)과 제 2 자석(482)이 서로 대향한다. 이때, 제 1 자석(481)과 제 2 자석(482)의 사이에는 흡인력이 작용한다. 이 흡인력은, 기판 지지부재(402)에 그 축심 주위로 회전하는 힘을 부여하고, 그 회전방향은, 클램프(480)가 웨이퍼(W)의 둘레 끝부를 가압하는 방향이다. 따라서, 도 36b에 나타내는 하강위치는, 웨이퍼(W)를 파지하는 클램프 위치라고 할 수 있다.
또한, 제 1 자석(481)과 제 2 자석(482)은, 충분한 파지력이 발생할 정도로 서로 근접하여만 있으면, 웨이퍼(W)를 파지할 때에 반드시 서로 대향하고 있지 않아도 된다. 예를 들면, 제 1 자석(481)과 제 2 자석(482)이 서로 기울어진 상태로 근접하고 있는 경우에도, 그들 사이에 자력은 발생한다. 따라서, 이 자력이 기판 지지부재(402)를 회전시켜 웨이퍼(W)를 파지시키는 데 충분한 정도로 크면, 제 1 자석(481)과 제 2 자석(482)은 반드시 서로 대향하고 있지 않아도 된다.
도 38a는, 리프트기구(470)에 의해 기판 지지부재(402)를 상승시켰을 때의 기판 지지부재(402) 및 아암(401a)의 일부를 나타내는 평면도이고, 도 38b는, 리프트기구(470)에 의해 기판 지지부재(402)를 상승시켰을 때의 도 34의 A-A선 단면도 이고, 도 38c는 도 38b의 C-C선 단면도이다.
리프트기구(470)에 의해 기판 유지부재(402)를 도 38b에 나타내는 상승위치까지 상승시키면, 제 1 자석(481)과 제 3 자석(483)이 대향하고, 제 2 자석(482)은 제 1 자석(481)으로부터 이간된다. 이때, 제 1 자석(481)과 제 3 자석(483) 사이에는 흡인력이 작용한다. 이 흡인력은 기판 지지부재(402)에 그 축심 주위로 회전하는 힘을 부여하고, 그 회전방향은, 클램프(480)가 웨이퍼(W)로부터 이간되는 방향이다. 따라서, 도 38a에 나타내는 상승위치는, 기판을 릴리스하는 언클램프 위치라고 할 수 있다. 이 경우도, 제 1 자석(481)과 제 3 자석(483)은, 웨이퍼(W)의 파지를 개방할 때에 반드시 서로 대향하고 있지 않아도 되고, 클램프(480)를 웨이퍼(W)로부터 이간시키는 방향으로 기판 지지부재(402)를 회전시킬 정도의 회전력(자력)을 발생할 정도로 서로 근접하여 있으면 된다.
제 2 자석(482)과 제 3 자석(483)은 기판 지지부재(402)의 둘레방향에서 어긋난 위치에 배치되어 있기 때문에, 기판 지지부재(402)의 상하이동에 따라 기판 지지부재(402)에는 회전력이 작용한다. 이 회전력에 의해 클램프(480)에 웨이퍼(W)를 파지하는 힘과 웨이퍼(W)를 개방하는 힘이 주어진다. 따라서, 기판 지지부재(402)를 상하시키는 것만으로, 웨이퍼(W)를 파지하고, 또한 개방할 수 있다. 이와 같이, 제 1 자석(481), 제 2 자석(482) 및 제 3 자석(483)은, 기판 지지부재(402)를 그 축심 주위로 회전시켜 클램프(480)에 의해 웨이퍼(W)를 파지시키는 파지기구(회전기구)로서 기능한다. 이 파지기구(회전기구)는, 기판 지지부재(402)의 상하동에 의해 동작한다.
리프트기구(470)의 접촉 플레이트(470a)는 기판 지지부재(402)의 아래쪽에 위치하고 있다. 접촉 플레이트(470a)가 상승하면, 접촉 플레이트(470a)의 상면이 기판 지지부재(402)의 하단에 접촉하고, 기판 지지부재(402)는 스프링(478)의 가압력에 저항하여 접촉 플레이트(470a)에 의해 들어 올려진다. 접촉 플레이트(470a)의 상면은 평탄한 면이고, 한편, 기판 지지부재(402)의 하단은 반구(半球)형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 리프트기구(470)와 스프링(478)에 의하여, 기판 지지부재(402)를 상하동시키는 구동기구가 구성된다. 또한, 구동기구로서는, 상기한 실시형태에 한정하지 않고, 예를 들면, 서보 모터를 사용한 구성으로 할 수도 있다.
도 39a는, 클램프 위치에 있는 기판 지지부재(402)를 다른 각도에서 본 측면도이고, 도 39b는 도 39a의 D-D선 단면도이다. 도 40a는, 언클램프 위치에 있는 기판 지지부재(402)를 다른 각도에서 본 측면도이고, 도 40b는 도 40a의 E-E선 단면도이다.
기판 지지부재(402)의 측면에는, 그 축심을 따라 연장되는 홈(484)이 형성되어 있다. 이 홈(484)은 원호형상의 수평 단면을 가지고 있다. 기대(401)의 아암(401a)[본 실시형태에서는 유지부(401b)]에는, 홈(484)을 향하여 돌기하는 돌기부(485)가 형성되어 있다. 이 돌기부(485)의 선단은, 홈(484)의 내부에 위치하고 있고, 돌기부(485)는 홈(484)에 느슨하게 걸어맞춰져 있다.
이 홈(484) 및 돌기부(485)는, 기판 지지부재(402)의 회전각도를 제한하기 위하여 설치되어 있다. 더욱 구체적으로는, 도 39b 및 도 40b에 나타내는 바와 같이, 기판 지지부재(402)가 클램프 위치와 언클램프 위치의 사이를 회전할 때, 돌기부(485)는 홈(484)에 접촉하지 않는다. 따라서, 기판 지지부재(402)는, 상기한 자석 사이에 작용하는 자력에 의해 자유롭게 회전할 수 있다. 한편, 기판 지지부재(402)가 클램프 위치 및 언클램프 위치를 넘어 회전하려고 하면, 돌기부(485)가 홈(484)에 접촉하고, 이에 의하여 기판 지지부재(402)가 과도하게 회전하는 것이 방지된다. 이와 같이, 돌기부(485) 및 홈(484)은 스토퍼로서 기능하기 때문에, 기판 지지부재(402)가 상하동하였을 때에는, 제 2 자석(482) 및 제 3 자석(483) 중 어느 한쪽이 반드시 제 1 자석(481)의 근방에 위치한다.
여기서, 상기한 바와 같이 구성된 기판 파지기구의 동작에 대하여 설명한다.
기판 파지기구는 도 38b에 나타내는 언클램프 위치에 대기하고 있는 동안, 웨이퍼(W)는 반송로봇 등의 반송기구(도시 생략)에 의해 지지 핀(479) 상에 탑재된다. 그 후, 리프트기구(470)가 하강하고, 스프링(478)의 가압력에 의해 기판 지지부재(402)가 도 36b에 나타내는 클램프 위치까지 하강한다. 기판 지지부재(402)가 하강하는 동안, 제 2 자석(482)이 제 1 자석(481)에 대향하고, 이에 의하여 기판 지지부재(402)가 회전한다. 이 기판 지지부재(402)의 회전에 의해 클램프(480)의 측면이 웨이퍼(W)의 둘레 끝부에 맞닿고, 웨이퍼(W)가 클램프(480)에 의해 유지된다. 지지 핀(479)의 선단과 웨이퍼(W)의 접촉면적은 매우 작고, 마찬가지로 클램프(480)의 측면과 웨이퍼(W)의 접촉 면적은 매우 작기 때문에, 웨이퍼(W) 이외의 부재와의 접촉에 의한 웨이퍼(W)의 오염을 방지할 수 있다. 여기서, 웨이퍼(W)와 접촉하는 부분의 부재로서는, 대전방지를 위해, 도전성부재(적합하게는, 철, 알루미늄, SUS)나, PEEK, PVC 등의 탄소수지를 사용하는 것이 바람직하다.
모터(415)를 구동하면, 웨이퍼(W)는 기판 지지부재(402)와 일체로 회전한다. 회전이 정지할 때, 4개의 기판 지지부재(402)와 리프트기구(470)의 4개의 접촉 플레이트(470a)와의 위치 맞춤이 행하여진다. 즉, 각각의 기판 지지부재(402)가 접촉 플레이트(470a)의 윗쪽에 위치하도록, 기대(401)의 회전이 정지된다. 그리고, 기판 지지부재(402)를 리프트기구(470)에 의해 상승시키면, 기판 지지부재(402)는 그 축심 주위로 회전하고, 클램프(480)가 웨이퍼(W)로부터 이간된다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)는 단지 지지 핀(479) 상에 탑재되어 있을 뿐의 상태가 되고, 반송기구에 의해 기판 파지기구로부터 인출된다.
도 41a는, 기판 지지부재(402) 및 클램프(기판 파지부)(480)의 변형예를 나타내는 확대 평면도이고, 도 41b는 도 41a에 나타내는 기판 지지부재(402) 및 클램프(480)의 측면도이다. 또한, 도 41a 및 도 41b는 기판 지지부재(402)의 일부만을 나타낸다.
기판 지지부재(402)의 상단에는, 웨이퍼(W)의 둘레 끝부에 맞닿는 기판 파지부로서의 원통형상의 클램프(480)와, 당해 클램프(480)로부터 기판 지지부재(402)의 축심을 향하여 연장되는 위치 결정부(488)가 설치되어 있다. 위치 결정부(488)의 한쪽 끝은 클램프(480)의 측면에 일체적으로 접속되고, 다른쪽 끝은 기판 지지부재(402)의 축심 상에 위치하고 있다. 이 위치 결정부(488)의 중심측의 끝부는, 기판 지지부재(402)와 동심의 원을 따라 만곡된 측면(488a)을 가지고 있다. 즉, 위치 결정부(488)의 중심측 끝부의 수평 단면은, 기판 지지부재(402)와 동심의 원의 일부로 구성되어 있다. 기판 지지부재(402)의 상단은, 아래쪽으로 경사지는 테이퍼면으로 되어 있다.
도 42a는 기판을 파지한 상태를 나타내는 평면도이고, 도 42b는 기판의 파지를 개방한 상태를 나타내는 평면도이다. 웨이퍼(W)는, 기판 지지부재(402)의 상단(테이퍼면) 상에 탑재되고, 그리고 기판 지지부재(402)를 회전시킴으로써, 클램프(480)를 웨이퍼(W)의 둘레 끝부에 맞닿게 한다. 이에 의하여, 도 42a에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 클램프(480)에 파지된다. 기판 지지부재(402)를 반대방향으로 회전시키면, 도 42b에 나타내는 바와 같이, 클램프(480)가 웨이퍼(W)로부터 떨어지고, 이에 의하여 웨이퍼(W)가 개방된다. 이때, 기판 지지부재(402)의 회전에 따라, 웨이퍼(W)의 둘레 끝부는 위치 결정부(488)의 중심측 끝부의 측면(488a)에 슬라이딩 접촉한다. 따라서, 위치 결정부(488)의 측면(488a)에 의하여 기판 지지부재(402)의 회전에 따라 웨이퍼(W)의 위치가 변위하는 것이 방지되고, 그 후의 기판 반송의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 43a는, 기판 파지기구의 변형예의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 43b는 도 43a에 나타내는 기판 지지부재를 나타내는 측면도이다. 또한, 특별히 설명하지 않은 본 변형예의 구성 및 동작은 상기한 기판 파지기구와 동일하기 때문에, 그 중복되는 설명을 생략한다.
기판 지지부재(402)의 측면에는, 나선홈(490)이 형성되어 있다. 이 나선홈(490)은 기판 지지부재(402)의 축심에 대하여 약간 경사진 부분을 가지고 있다. 또 이 나선홈(490)의 상부 및 하부는, 기판 지지부재(402)의 축심과 평행하게 연장되어 있다. 유지부(401b)에는 나선홈(490)에 느슨하게 걸어맞추는 핀(491)이 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 기판 지지부재(402)가 상하동하면, 나선홈(490)과 핀(491)과의 걸어맞춤에 의해 기판 지지부재(402)가 그 축심 주위로 소정의 각도만큼 회전한다. 기판 지지부재(402)가 회전하면, 클램프(480)는 웨이퍼(W)의 둘레 끝부에 접촉 및 이간되는 방향으로 이동한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 나선홈(490) 및 핀(491)이, 기판 지지부재(402)를 그 축심 주위로 회전시켜 클램프(480)에 의해 웨이퍼(W)를 파지시키는 파지기구(회전기구)로서 기능한다. 이 파지기구(회전기구)는, 기판 지지부재(402)의 상하동에 의해 동작한다.
도 44는, 기판 파지기구에 회전 커버(450)를 설치한 예를 나타내는 종단면도이다. 도 44의 좌측 절반은, 기판을 파지하고 있는 상태를 나타내고, 우측 절반은, 기판의 파지를 개방하고 있는 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 44에서는, 회전축(405), 원통체(407), 리프트기구(470) 등은 모식적으로 기재되어 있으나, 그것들의 상세한 구성은 도 33에 나타나 있는 바와 같다. 또, 도 44는 회전 커버(450)의 종단면을 나타내고 있다.
도 44에 나타내는 바와 같이, 회전 커버(450)는, 기대(401)의 상면에 고정되고, 웨이퍼(W)를 둘러 싸도록 배치되어 있다. 회전 커버(450)의 종단면 형상은 지름방향 안쪽으로 경사져 있다. 회전 커버(450)의 상단은 웨이퍼(W)에 근접하고 있고, 회전 커버(450)의 상단의 내경은, 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 크게 설정되어 있다. 또, 회전 커버(450)의 상단에는, 기판 지지부재(402)의 바깥 둘레면 형상을 따른 노치(450a)가 각 기판 지지부재(402)에 대응하여 형성되어 있다. 회전 커버(450)의 바닥면에는, 비스듬하게 연장되는 액체 배출구멍(451)이 형성되어 있다.
이와 같은 회전 커버(450)가 설치된 기판 파지기구는, 액체를 사용하는 기판세정장치 및 기판 건조장치에 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼의 상면에 세정액을 공급하는 기판 세정장치에 상기 기판 파지기구를 적용할 수 있다. 웨이퍼의 상면으로 공급된 세정액(예를 들면 순수)은, 원심력에 의해 웨이퍼의 둘레 끝부로부터 튀어 나가고, 웨이퍼와 동일한 회전 속도로 회전하는 회전 커버(450)의 안 둘레면에 포착된다. 회전 커버(450)의 안 둘레면은 경사져 있기 때문에, 세정액은 원심력에 의해 강제적으로 아래쪽으로 흐르고, 그리고, 회전 커버(450)의 엑체 배출구멍(451)으로부터 아래쪽으로 배출된다. 이와 같이, 회전 커버(450)는 웨이퍼와 일체로 회전하기 때문에 액체의 튀어 오름이 적고, 따라서 웨이퍼 상에 워터마크가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 웨이퍼를 세정하기 위하여, 도 44에 나타내는 기판 파지기구를 사용함으로써, 복수의 기판 지지부재(402)의 상단에 설치된 기판 파지부(480)에 의해 웨이퍼(W)를 가압함으로써 웨이퍼(W)를 파지하고, 기판 파지부(480)에 파지된 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W) 상에 세정액을 공급하여 웨이퍼(W)를 세정하고, 이어서, 복수의 기판 지지부재(402)를 상승시켜 기판 파지부(480)를 웨이퍼(W)로부터 이간시키기까지의 일련의 조작이, 복수의 기판 지지부재(402)를 상하동시키는 동작에 의해 행하여지도록 할 수 있고, 기계적인 악영향을 미치는 외력을 가하는 일 없이 웨이퍼를 세정할 수 있다.
상기한 기판 파지기구는, 기판 세정장치 이외에도 여러가지 타입의 처리장치에 적용할 수 있다. 예를 들면, 도 44에 나타내는 기판 파지기구를, 로타고니(Rotagoni) 타입의 건조장치에 적용할 수 있다. 이 로타고니 건조는, 병렬하는 2개의 노즐로부터 각각 IPA 증기(이소프로필 알콜과 N2가스와의 혼합기)와 순수를 회전하는 웨이퍼의 표면으로 공급하면서, 2개의 노즐을 웨이퍼의 지름방향을 따라 이동시켜 웨이퍼의 표면을 건조시키는 방법이다. 이 로타고니 건조는, 워터마크의 형성을 억제하는 건조방법으로서 주목받고 있다. 웨이퍼(W)를 건조하기 위하여, 도 44에 나타내는 기판 파지기구를 사용함으로써, 복수의 기판 지지부재(402)의 상단에 설치된 기판 파지부(480)에 의해 웨이퍼(W)를 가압함으로써 웨이퍼(W)를 파지하고, 기판 파지부(480)에 파지된 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W) 상에 이소프로필 알콜을 함유하는 IPA 증기를 공급하여 웨이퍼(W)를 건조하고, 이어서, 복수의 기판 지지부재(402)를 상승시켜 기판 파지부(480)를 기판으로부터 이간시키기까지의 일련의 조작이, 복수의 기판 지지부재(402)를 상하동시키는 동작에 의해 행하여지도록 할 수 있고, 악영향을 미치는 기계적인 외력을 가하지 않고 웨이퍼를 처리할 수 있다. 또한, 건조 시에, 원심력으로 비산하는 물방울 등의 영향을 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 기판 파지기구는, 4개의 기판 지지부재 모두가 회전에 의한 기판 파지력을 발생하도록 구성되어 있으나, 예를 들면, 4개 중 서로 대향하는 2개는 상하방향으로만 이동 가능하고, 그 축심 주위로는 회전하지 않도록 구성할 수도 있다. 이 경우는, 회전하지 않는 2개의 기판 지지부재를 기판의 위치 결정으로서 기능시킬 수 있다. 또, 기판 지지부재는 3개이어도 되고, 또는 5개 이상의 기판 지지부재를 가져도 된다. 3개의 기판 지지부재를 설치하는 경우는, 그 중의 하나에만 상기한 회전기구(자석 또는 나선홈)를 설치할 수 있다.
또, 상기한 실시형태에서는, 제 1 자석(481)이 기대(401)에 설치되고, 제 2 자석(482) 및 제 3 자석(483)이 기판 지지부재(402)에 설치되어 있으나, 본 발명은 이 배치에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 자석(481)을 기판 지지부재(402)에 설치하고, 제 2 자석(482) 및 제 3 자석(483)을 기대(401)에 설치하여도 된다.
다음에, 상기한 기판 파지기구를 구비한 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)의 구성에 대하여 설명한다. 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)은, 모두 로타고니 건조를 행하는 건조기이다. 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)은 동일한 구성을 가지고 있기 때문에, 이하, 상측 건조 모듈(205A)에 대하여 설명한다. 도 45는, 상측 건조 모듈(205A)을 나타내는 종단면도이고, 도 46은 상측 건조 모듈(205A)을 나타내는 평면도이다.
웨이퍼(W)의 윗쪽에는, 웨이퍼(W)의 표면(프론트면)에 세정액으로서 순수를 공급하는 프론트 노즐(454)이 배치되어 있다. 프론트 노즐(454)은, 웨이퍼(W)의 중심을 향하여 배치되어 있다. 이 프론트 노즐(454)은, 도시 생략한 순수 공급원(세정액 공급원)에 접속되고, 프론트 노즐(454)을 통하여 웨이퍼(W) 표면의 중심으로 순수가 공급되도록 되어 있다. 세정액으로서는, 순수 이외에 약액을 들 수 있다. 또, 웨이퍼(W)의 윗쪽에는, 로타고니 건조를 실행하기 위한 2개의 노즐(460, 461)이 병렬하여 배치되어 있다. 노즐(460)은, 웨이퍼(W)의 표면에 IPA 증기(이소프로필 알콜과 N2가스와의 혼합기)를 공급하기 위한 것이고, 노즐(461)은 웨이퍼(W)의 표면의 건조를 방지하기 위하여 순수를 공급하는 것이다. 이들 노즐(460, 461)은 웨이퍼(W)의 지름방향을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
회전축(406)의 내부에는, 세정액 공급원(465)에 접속된 백노즐(463)과, 건조기체 공급원(466)에 접속된 가스 노즐(464)이 배치되어 있다. 세정액 공급원(465)에는, 세정액으로서 순수가 저류되어 있고, 백노즐(463)을 통하여 웨이퍼(W)의 이면으로 순수가 공급되도록 되어 있다. 또, 건조기체 공급원(466)에는, 건조기체로서, N2가스 또는 건조공기 등이 저류되어 있고, 가스 노즐(464)을 통하여 웨이퍼(W)의 이면으로 건조기체가 공급되도록 되어 있다.
도 47은, 노즐(460)에 IPA 증기(이소프로필 알콜과 N2가스와의 혼합기)를 공급하는 IPA 공급 유닛을 나타내는 모식도이다. 이 IPA 공급 유닛은, 기판처리장치 내에 설치되어 있다. 도 47에 나타내는 바와 같이, IPA 공급 유닛은, 스테인리스 등의 금속으로 구성되는 버블링 탱크(501)를 구비하고 있다. 이 버블링 탱크(501)의 내부 바닥에는, N2가스의 버블을 발생하는 버블러(502)가 배치되어 있다. 버블러(502)는 N2 가스 버블링 라인(503)에 접속되고, 또한 이 N2 가스 버블링 라인(503)은 N2 가스 도입 라인(504)에 접속되어 있다. N2 가스 도입 라인(504)은 N2가스 공급원(505)에 접속되어 있다. N2 가스 도입 라인(504) 및 N2 가스 버블링 라인(503)에는, 각각 조정밸브(514, 515)가 설치되어 있다.
N2 가스 버블링 라인(503)에는 매스플로우 컨트롤러(520) 및 필터(521)가 설치되어 있다. N2 가스는, N2 가스 공급원(505)으로부터, N2 가스 도입 라인(504), N2 가스 버블링 라인(503) 및 필터(521)를 통하여 버블러(502)로 공급된다. N2 가스는 매스플로우 컨트롤러(520)에 의하여 일정한 유량으로 유지되도록 되어 있다. N2 가스의 버블러(502)에 대한 바람직한 공급 유량은 0∼10 SLM 정도이다. 또한, 단위 SLM은 Standard Litter per Minute의 약어이고, 0℃에서 1 atm일 때의 가스의 유량을 나타내는 단위이다.
버블링 탱크(501)에는, 또한 IPA 액공급 라인(506) 및 IPA 증기 이송 라인(507)이 접속되어 있다. IPA 증기 이송 라인(507)은, 필터(522)를 거쳐, 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)의 노즐(460)(도 45 참조)에 접속되어 있다. IPA 액 공급 라인(506)은 IPA 공급원(508)에 접속되어 있고, 액상의 IPA(이소프로필 알콜)가 IPA 액 공급 라인(506)을 통하여 버블링 탱크(501)로 공급된다. 버블링 탱크(501) 내에는, 버블링 탱크(501) 내의 IPA 액의 액면을 검지하는 액면센서(도시 생략)가 설치되어 있다. IPA 액 공급 라인(506)에는 조정밸브(516)가 설치되어 있고, 액면센서의 출력신호(즉, IPA 액의 액면위치)가 소정의 범위 내에 들어가도록, 조정밸브(516)에 의해 IPA 액의 공급유량이 조정된다. 예를 들면, 버블링 탱크(501) 내에는, 200 mL∼700 mL의 IPA 액이 축적된다.
통상, 연속하여 버블링을 행하면, IPA의 증발열(기화열)에 의해 버블링 탱크(501) 내의 IPA 액의 온도가 저하한다. IPA 액의 온도가 저하하면, IPA 증기의 농도가 저하하여, 웨이퍼의 안정된 건조가 곤란해진다. 그래서, IPA 액의 온도를 일정하게 유지하기 위하여, 버블링 탱크(501)의 주위에는 워터재킷(510)이 설치되어 있다. 이 워터재킷(510)에는 보온수가 유통하고 있고, 이것에 의하여 버블링 탱크(501) 내에 저류되어 있는 IPA 액의 온도가 일정하게 유지된다. 보온수는 워터재킷(510)의 하부에 설치된 입구로부터 워터재킷(510) 내로 유입하고, 워터재킷(510)의 상부에 설치된 출구로부터 유출된다. 워터재킷(510)을 흐르는 보온수의 바람직한 유량은, 50 mL/min∼200 mL/min 이고, 보온수의 바람직한 온도는 22∼25 ℃이다. 본 실시형태에서는, 보온수로서 DIW(초순수)가 사용되고 있으나, 다른 매체를 사용하여도 된다.
IPA 액 중에서의 N2가스의 버블링에 의해 IPA 증기가 발생하고, 버블링 탱크(501) 내의 상부 공간에 IPA 증기가 고인다. 이 IPA 증기는, IPA 증기 이송 라인(507) 및 필터(522)를 통하여 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)의 노즐(460)(도 45 참조)로 보내진다. 필터(522)를 통과함으로써, 웨이퍼로 공급되는 IPA 증기는 청정하게 유지되어 있다. IPA 증기의 바람직한 온도는 18∼25℃이다. 이것은, 웨이퍼에 열 스트레스를 주지 않기 위함이다.
버블링 탱크(501) 내에서 발생하는 IPA 증기의 바람직한 농도는, 0∼4 vol% 정도이다. 보온수 자체의 온도를 높이면, 버블링 탱크(501) 내의 IPA 액의 온도가 상승하고, 기화하는 IPA의 농도가 높아진다. 따라서, 보온수의 온도에 의해, IPA 증기의 농도를 조정할 수 있다. 보온수를 사용한 IPA 액의 가온의 이점으로서는, 히터 등의 전기적 열 발생원을 설치할 필요가 없고, 기판처리장치의 안전을 확보할 수 있다는 점을 들 수 있다.
N2 가스도입 라인(504)과 IPA 증기 이송 라인(507)을 연결하는 바이패스 라인으로서, N2 희석 라인(525)이 설치되어 있다. 이 N2 희석 라인(525)에는, 매스플로우 컨트롤러(527), 조정밸브(528) 및 체크밸브(529)가 설치되어 있다. N2 가스를 N2 희석 라인(525)를 경유하여 IPA 증기 이송 라인(507)으로 직접 이송함으로써, IPA 증기를 N2 가스에 의해 희석할 수 있다. IPA 증기 이송 라인(507)으로 이송되는 N2 가스의 유량은 매스플로우 컨트롤러(527)에 의해 제어된다.
버블링 탱크(501)의 상부에는, IPA 릴리프 라인(530)이 접속되어 있다. 이 IPA 릴리프 라인(530)에는, 조정밸브(532), 체크밸브(533) 및 릴리프 밸브(534)가 설치되어 있다. 조정밸브(532)와 릴리스 밸브(534)는, 병렬로 배열되어 있다. 버블링 탱크(501) 내의 압력이 어느 값을 넘으면, 릴리스 밸브(534)가 개방되고, 버블링 탱크(501) 내의 IPA 증기가 외부로 방출되도록 되어 있다. 또, 버블링 탱크(501)에 대한 IPA 보충시에는, 조정밸브(532)가 개방되고, 버블링 탱크(501) 내 압력이 대기압이 된다. 또한, 조정밸브(515, 528)는, 폐지밸브로 할 수도 있다. 이 경우는, 매스플로우 컨트롤러(520, 527)에 의해 N2 가스의 유량이 조정되고, 한쪽에서, 폐지밸브(515, 528)에 의하여 N2가스의 플로우가 차단된다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 건조 모듈(205A)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 모터(415)에 의해 웨이퍼(W) 및 회전 커버(450)를 일체로 회전시킨다. 이 상태에서, 프론트 노즐(454) 및 백노즐(463)로부터 순수를 웨이퍼(W)의 표면(상면) 및 이면(하면)으로 공급하고, 웨이퍼(W)의 전면을 순수로 린스한다. 웨이퍼(W)로 공급된 순수는, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면 및 이면 전체로 확산되고, 이에 의하여 웨이퍼(W)의 전체가 린스된다. 회전하는 웨이퍼(W)로부터 흔들어 떨어 뜨려진 순수는, 회전 커버(450)에 포착되고, 액체 배출구멍(451)으로 흘러 든다. 웨이퍼(W)의 린스 처리 동안, 2개의 노즐(460, 461)은, 웨이퍼(W)로부터 떨어진 소정의 대기위치에 있다.
다음에, 프론트 노즐(454)로부터의 순수의 공급을 정지하고, 프론트 노즐(454)을 웨이퍼(W)로부터 떨어진 소정의 대기위치로 이동시킴과 동시에, 2개의 노즐(460, 461)을 웨이퍼(W) 윗쪽의 작업위치로 이동시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)를 30∼150 min-1의 속도로 저속 회전시키면서, 노즐(460)로부터 IPA 증기를, 노즐(461)로부터 순수를 웨이퍼(W)의 표면을 향하여 공급한다. 이때, 웨이퍼(W)의 이면에도 백노즐(463)로부터 순수를 공급한다. 그리고, 2개의 노즐(460, 461)을 동시에 웨이퍼(W)의 지름방향을 따라 이동시킨다. 이에 의하여, 웨이퍼(W)의 표면(상면)이 건조된다.
그 후, 2개의 노즐(460, 461)을 소정의 대기위치로 이동시키고, 백노즐(463)로부터의 순수의 공급을 정지한다. 그리고, 웨이퍼(W)를 1000∼1500 min-1의 속도로 고속 회전시켜, 웨이퍼(W)의 이면에 부착되어 있는 순수를 흔들어 떨어 뜨린다. 이때, 가스 노즐(464)로부터 건조 기체를 웨이퍼(W)의 이면에 내뿜는다. 이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 이면이 건조된다. 건조된 웨이퍼(W)는, 도 1에 나타내는 반송로봇(22)에 의해 건조 모듈(205A)로부터 인출되고, 웨이퍼 카세트로 되돌아간다. 이와 같이 하여, 연마, 세정, 및 건조를 포함하는 일련의 처리가 웨이퍼에 대하여 행하여진다. 상기한 바와 같이 구성된 건조 모듈(205A)에 의하면, 웨이퍼(W)의 양면을 신속하고 또한 효과적으로 건조할 수 있고, 또, 정확하게 건조처리의 종료시점을 제어할 수 있다. 따라서, 건조처리를 위한 처리시간이 세정 프로세스 전체의 율속공정이 되는 일은 없다. 또, 세정부(4)에 형성되는 상기한 복수의 세정라인에서의 처리시간은 평준화할 수 있기 때문에, 프로세스 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기한 실시형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시형태의 여러가지 변형예는, 당업자이면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 기판을 유지하는 상하동(上下動) 가능한 톱링을 가지는 연마부와,
    상기 톱링과 기판의 수수를 행하는 상하동 가능한 반송 스테이지를 가지는 반송기구와,
    상기 톱링과 상기 반송 스테이지의 사이에 배치된 리테이너링 스테이션을 구비하고,
    상기 톱링은, 톱링 본체와, 당해 톱링 본체에 대하여 상대적으로 상하동 가능한 리테이너링을 가지고,
    상기 리테이너링 스테이션은, 상기 리테이너링을 밀어올리는 복수의 밀어올림 기구를 가지고,
    상기 밀어올림 기구는, 상기 톱링과 상기 반송 스테이지의 사이에 있으며, 상기 톱링이 하강했을 때에, 상기 리테이너링을 상기 밀어올림 기구에 접촉시킴으로써, 상기 리테이너링을 상기 밀어올림 기구에 의해 밀어올리는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밀어올림 기구는, 상기 톱링에 유지되는 기판보다도 위쪽의 위치까지 상기 리테이너링을 밀어올리는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 밀어올림 기구는, 상기 리테이너링에 접촉하는 밀어올림 핀과, 당해 밀어올림 핀을 위쪽으로 미는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 리테이너링 스테이션은, 상기 밀어올림 기구가 상기 리테이너링을 밀어올리고 있는 동안에 상기 리테이너링의 마모량을 측정하는 마모 측정기를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 마모 측정기는, 상기 리테이너링의 하면에 접촉하는 접촉부재와, 상기 접촉부재를 위쪽으로 미는 스프링과, 상기 접촉부재를 상하방향으로 이동 가능하게 지지하는 직동(直動) 가이드와, 상기 접촉부재의 변위를 측정하는 변위 측정기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 톱링을 기판의 반송위치로 이동시키고,
    반송 스테이지에 의해 기판을 상기 반송위치로 반송하고,
    상기 톱링을 하강시켜 당해 톱링의 리테이너링을, 상기 톱링과 상기 반송 스테이지의 사이에 있는 밀어올림 기구에 접촉시킴으로써 상기 리테이너링을 상기 밀어올림 기구에 의해 밀어올리고,
    상기 톱링을 하강시키면서, 상기 반송 스테이지를 상승시키고,
    상기 반송 스테이지로부터 상기 톱링에 기판을 건네 주고,
    기판을 상기 반송위치로부터 연마위치로 이동시키고,
    기판을 연마하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 톱링에 유지되는 기판보다도 위쪽의 위치까지 상기 리테이너링을 상기 밀어올림 기구에 의해 밀어올리는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020160042031A 2008-06-04 2016-04-06 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법 KR101725268B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008147220A JP5422143B2 (ja) 2008-06-04 2008-06-04 基板把持機構
JPJP-P-2008-147220 2008-06-04
JPJP-P-2008-190834 2008-07-24
JP2008190834 2008-07-24
JP2009108671A JP5744382B2 (ja) 2008-07-24 2009-04-28 基板処理装置および基板処理方法
JPJP-P-2009-108671 2009-04-28

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090049190A Division KR101958874B1 (ko) 2008-06-04 2009-06-03 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160043940A KR20160043940A (ko) 2016-04-22
KR101725268B1 true KR101725268B1 (ko) 2017-04-10

Family

ID=44826460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160042031A KR101725268B1 (ko) 2008-06-04 2016-04-06 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101725268B1 (ko)
CN (1) CN103839857B (ko)
TW (2) TWI550705B (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5666361B2 (ja) 2011-03-29 2015-02-12 株式会社Ｓｃｒｅｅｎセミコンダクターソリューションズ 基板処理装置
IL218981A (en) * 2011-05-12 2015-10-29 Semiconductor Tech & Instr Inc System and method for using multi-component windshield holders in the appropriate configuration to handle and move windshield components
TWI485793B (zh) * 2011-12-26 2015-05-21 Chin Cheng Lin 表面清潔裝置與表面清潔方法
JP6061484B2 (ja) 2012-03-27 2017-01-18 株式会社Ｓｃｒｅｅｎセミコンダクターソリューションズ 基板洗浄装置およびそれを備えた基板処理装置
JP6159282B2 (ja) * 2014-03-27 2017-07-05 株式会社荏原製作所 基板処理装置、および基板処理装置の配管洗浄方法
US9700988B2 (en) * 2014-08-26 2017-07-11 Ebara Corporation Substrate processing apparatus
CN105150073A (zh) * 2015-09-30 2015-12-16 江苏宏联环保科技有限公司 具备板材超声波清洗烘干的功能的抛光机
CN112091811B (zh) * 2016-03-31 2022-09-06 Hoya株式会社 载体及使用该载体的基板的制造方法
US10882298B2 (en) * 2016-11-07 2021-01-05 Asm Technology Singapore Pte Ltd System for adjusting relative positions between components of a bonding apparatus
JP7030416B2 (ja) * 2017-03-16 2022-03-07 キヤノン株式会社 基板保持装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法
CN109822454B (zh) * 2019-03-27 2023-11-10 西南交通大学 一种模块化设计的自供紫外光源的绿色节能抛光头装置
KR20200127328A (ko) * 2019-05-02 2020-11-11 삼성전자주식회사 컨디셔너, 이를 포함하는 화학 기계적 연마 장치 및 이 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법
CN110170916A (zh) * 2019-06-25 2019-08-27 吉姆西半导体科技（无锡）有限公司 晶圆平坦化设备研磨头旋转机构
CN110125794A (zh) * 2019-06-25 2019-08-16 吉姆西半导体科技（无锡）有限公司 晶圆平坦化设备
KR20210001493A (ko) * 2019-06-28 2021-01-06 삼성전자주식회사 반도체 장치의 제조 설비
CN110707022B (zh) * 2019-09-06 2022-07-29 长江存储科技有限责任公司 晶圆清洁装置
TWI721729B (zh) * 2019-12-25 2021-03-11 佳宸科技有限公司 晶圓傳送盒清洗設備及系統
JP7341918B2 (ja) * 2020-02-06 2023-09-11 株式会社荏原製作所 基板処理装置および基板処理方法
CN111266937B (zh) * 2020-03-20 2021-09-10 大连理工大学 一种平面零件全口径确定性抛光的摇臂式抛光装置和方法
JP6892176B1 (ja) * 2020-11-19 2021-06-23 不二越機械工業株式会社 ワーク洗浄装置
TWI800784B (zh) * 2021-01-15 2023-05-01 科斯邁股份有限公司 化學機械研磨系統及化學機械研磨製程的控制方法
CN115431153A (zh) * 2022-08-22 2022-12-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种用于光学抛光加工的修盘、注液、清洁三位一体式装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002509643A (ja) * 1996-07-08 2002-03-26 スピードファム−アイピーイーシー コーポレイション ウェハー洗浄、リンスおよび乾燥方法および装置
JP2005322936A (ja) * 1997-09-10 2005-11-17 Speedfam-Ipec Corp 組み合わせｃｍｐおよびウエハ洗浄器具および関連方法
WO2007099976A1 (ja) * 2006-02-22 2007-09-07 Ebara Corporation 基板処理装置、基板搬送装置、基板把持装置、および薬液処理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10113863A (ja) * 1996-10-11 1998-05-06 Sony Corp 研磨用ガイド装置の位置決め方法及びその装置並びに薄板状基板の研磨方法
EP1327498B1 (en) * 1997-04-08 2013-06-12 Ebara Corporation Polishing apparatus
JP4197103B2 (ja) * 2002-04-15 2008-12-17 株式会社荏原製作所 ポリッシング装置
US20060046499A1 (en) * 2004-08-20 2006-03-02 Dolechek Kert L Apparatus for use in thinning a semiconductor workpiece
JP4814677B2 (ja) * 2006-03-31 2011-11-16 株式会社荏原製作所 基板保持装置および研磨装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002509643A (ja) * 1996-07-08 2002-03-26 スピードファム−アイピーイーシー コーポレイション ウェハー洗浄、リンスおよび乾燥方法および装置
JP2005322936A (ja) * 1997-09-10 2005-11-17 Speedfam-Ipec Corp 組み合わせｃｍｐおよびウエハ洗浄器具および関連方法
WO2007099976A1 (ja) * 2006-02-22 2007-09-07 Ebara Corporation 基板処理装置、基板搬送装置、基板把持装置、および薬液処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201513201A (zh) 2015-04-01
CN103839857B (zh) 2017-09-19
TWI550760B (zh) 2016-09-21
CN103839857A (zh) 2014-06-04
TW201005865A (en) 2010-02-01
TWI550705B (zh) 2016-09-21
KR20160043940A (ko) 2016-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101725268B1 (ko) 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법
KR101958874B1 (ko) 기판처리장치, 기판처리방법, 기판 파지기구, 및 기판 파지방법
JP6010100B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
CN101599423B (zh) 基板处理装置及方法、基板把持机构以及基板把持方法
KR102432238B1 (ko) 기판 처리 장치
KR100804715B1 (ko) 반도체기판회전유지장치 및 반도체기판처리장치
US20050159082A1 (en) Polishing apparatus
TW201425191A (zh) 基板處理裝置
US11837482B2 (en) Substrate holding and rotation mechanism and substrate processing apparatus
US11541502B2 (en) Substrate processing apparatus
US11679468B2 (en) Chemical-mechanical polishing system and method
KR101236806B1 (ko) 기판 연마 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant