KR102213468B1 - 버프 처리 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 대미지를 억제하면서 연마를 행한다. 혹은, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거한다. 기판을 버프 처리하기 위한 버프 패드는, 제1 부위와, 제1 부위보다도 외측에 있어서, 제1 부위를 둘러싸도록 배치된 제2 부위를 구비한다. 제1 부위와 제2 부위는, 특성이 서로 상이하다.

Description

버프 처리 장치 및 기판 처리 장치{BUFFING APPARATUS, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판의 버프 처리 기술에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서, 기판의 표면을 연마하는 화학 기계 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 장치가 알려져 있다. CMP 장치를 구비하는 기판 처리 시스템은, 기판의 연마 처리를 행하기 위한 연마 유닛(CMP 유닛), 기판의 세정 처리 및 건조 처리를 행하기 위한 세정 유닛 및 연마 유닛에 기판을 주고 받음과 함께 세정 유닛에 의해 세정 처리 및 건조 처리된 기판을 수취하는 로드/언로드 유닛 등을 구비한다. 연마 유닛에서는, 연마 테이블의 상면에 연마 패드가 부착되어, 연마면이 형성된다. 이 연마 유닛은, 톱링에 의해 보유 지지되는 기판의 피연마면을 연마면에 가압하고, 연마면에 연마액으로서의 슬러리를 공급하면서, 연마 테이블과 톱링을 회전시킨다. 이에 의해, 연마면과 피연마면이 미끄럼 이동적으로 상대 이동되어, 피연마면이 연마된다. 또한 출원인은, 기판을 연마 후의 기판에 대하여 기판보다도 소직경의 접촉 부재를 기판에 가압하여 상대 운동시키는 마무리 처리 유닛을, 메인의 연마부와는 별도로 CMP 장치 내에 설치하고, 기판을 약간 추가 연마하거나, 세정하거나 하는 것을 출원하고 있다(하기의 특허문헌 2).
또한, CMP 장치는, 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하기 위한 버프 처리 유닛을 구비하는 경우가 있다. 버프 처리 유닛은, 처리 대상물을 설치하는 버프 테이블과, 처리 대상물보다도 소직경의 버프 패드가 설치된 버프 헤드를 구비하고, 버프 패드를 처리 대상물에 접촉시켜 상대 운동시킴으로써 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행한다. 여기서, 버프 처리 상태의 균일화를 도모하기 위해서는 버프 패드의 처리 대상물에의 접촉 상태의 제어가 필요해진다.
이 점, 종래 기술에서는, 탄성 부재를 사용하여 패드를 처리 대상물에 가압하는 기술이 개시되어 있다. 즉, 종래 기술에서는, 패드를 탄성 부재에 설치하고, 탄성 부재의 단부를 보유 지지하고, 탄성 부재의 패드가 설치되어 있지 않은 측에 공간을 형성한다. 그리고, 종래 기술은, 공간에 유체를 주입하여 탄성 부재를 처리 대상물측으로 휘게 함으로써, 패드를 처리 대상물에 가압하고 있었다.
또한, CMP 장치는, 연마 처리 후의 처리 대상물 표면의 연마액이나 연마 잔사 등의 제거를 목적으로 하여, 처리 대상물을 설치하는 테이블과, 처리 대상물보다도 소직경의 패드가 설치된 헤드와, 헤드를 보유 지지하고, 처리 대상물면 내에서 수평 운동하는 아암을 구비하는 처리 유닛이 설치되는 경우가 있다. 처리 유닛은, 패드를 처리 대상물에 접촉시켜 상대 운동시킴으로써 처리 대상물에 대하여 소정의 처리를 행한다.
하기 특허문헌 4에 기재되어 있는 바와 같이, 처리 유닛은, 패드의 모따기 가공을 행하기 위한 지석을 구비하는 경우가 있다. 지석은, 패드의 각과 접촉하는 부분이 소정의 곡률의 곡면으로 형성되어 있다. 처리 유닛은, 패드를 회전시키면서 패드의 각을 지석의 곡면에 가압함으로써, 패드의 각의 모따기 가공을 행한다.
일본 특허 공개 제2010-50436호 공보 일본 특허 공개(평) 8-71511호 공보 일본 특허 공개 제2001-237206호 공보 일본 특허 공개 제2001-310254호 공보
종래의 마무리 처리 유닛에서는, 기판과, 기판에 접촉되는 접촉 부재의 계면에 있어서 처리액이 충분히 공급되지 않고, 예를 들어 연마 속도를 충분히 올리지 않고, 또한 세정의 효과에도 개선의 여지가 있었다. 또한, 기판 처리 장치는, 상황에 따라 유연한 처리를 행할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 기판 처리 장치에 있어서, 처리 레이트를 향상시키는 것이 바람직하다.
상술한 탄성 부재를 사용하여 패드를 처리 대상물에 가압하는 기술에서는, 패드의 처리 대상물에의 접촉 상태의 정밀한 제어에는 과제가 있다.
즉, 종래 기술은, 탄성 부재에 인접하는 공간에 유체를 주입하여 탄성 부재를 처리 대상물측으로 휘게 함으로써, 패드를 처리 대상물에 가압한다. 여기서, 종래 기술은, 탄성 부재의 휜 부분(공간의 부풀어 오른 부분)의 측면의 지지가 없고, 따라서, 공간에 유체를 주입하고 패드를 처리 대상물에 가압하면서 패드를 회전시키거나 요동시키거나 한 때에, 패드의 위치가 처리 대상물의 면 방향을 따라 위치가 어긋날 우려가 있다. 패드의 위치가 어긋나면, 위치 어긋남에 의해 패드에 꼬임이나 비틀림이 발생하여, 패드의 파손이나 접촉 상태의 불균일화, 패드와 처리 대상물의 접촉 위치의 어긋남이 발생하여, 그 결과, 패드와 처리 대상물의 접촉에 의해 행하여지는 처리의 정밀도가 나빠질 우려가 있다.
따라서, 본원 발명은, 버프 처리에 있어서의 버프 패드의 처리 대상물에의 접촉 상태의 정밀한 제어가 가능한 버프 헤드를 제공하고, 처리 대상물에 대한 버프 처리의 균일성을 향상시키는 것을 하나의 과제로 한다.
특허문헌 4에 개시된 기술은, 처리 대상물과 패드의 접촉 압력 집중에 기인하는 처리 속도의 균일성의 악화를 억제하면서 또한 패드의 처리 대상물과의 접촉면을 균일하게 컨디셔닝하는 것은 고려되어 있지 않다.
즉, 버프 패드를 처리 대상물에 접촉시켜 상대 운동시키면, 처리 대상물과 접촉하는 패드의 접촉면의 주연부에는, 다른 부분에 비하여 높은 압력이 발생한다. 바꾸어 말하면, 처리 대상물과 접촉하는 패드의 접촉면의 주연부에는 압력 집중이 발생한다. 그 결과, 처리 대상물은, 패드의 접촉면의 주연부에 접촉하는 부분이 다른 부분에 비하여 과잉으로 처리됨으로써, 버프 처리 속도의 균일성이 손상될 우려가 있다.
또한, 특허문헌 4에 개시된 기술은, 지석측은 고정으로, 패드측의 회전이나 각도 조정으로 모따기를 실시한다. 본 방식으로 패드 전체면의 컨디셔닝을 실시하는 경우, 지석측이 고정이기 때문에, 가령 지석이 커져 패드의 접촉면의 전체면에 닿게 되었다고 해도, 패드의 회전만으로는 패드면 내에 있어서의 상대 속도 분포를 일정하게 하는 것은 어렵다. 이로 인해, 모따기부 이외의 패드의 연마면을 균일하게 컨디셔닝하는 것은 어렵다. 여기서, 패드의 연마면의 컨디셔닝의 불균일성은, 그 후의 연마에 있어서의 연마 속도나 평탄화 성능이라고 한 연마 성능의 불균일성에 영향을 미친다. 또한, 종래 기술은, 패드의 모따기 시의 분진을 진공 흡인하지만, 완전히 흡인할 수 있는 보증은 없고, 일부는 패드면에 유입될 우려가 있다. 또한, 분진의 패드면으로의 유입을 방지하기 위한 구체적인 처리의 기재가 없다. 따라서, 종래 기술은, 패드의 모따기부 이외의 청정도의 유지에 문제가 발생할 우려가 있다.
따라서, 본원 발명은, 처리 대상물과 접촉하는 버프 패드의 압력 집중에 기인하는 처리 속도의 처리 대상물면 내에서의 균일성의 악화를 억제하면서 또한 패드의 처리 대상물과의 접촉면을 균일하게 컨디셔닝하는 것을 하나의 과제로 한다.
본 발명은, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.
[형태 1]
본 발명의 형태 1에 의하면, 기판을 버프 처리하기 위한 버프 패드가 제공된다. 이 버프 패드는, 제1 부위와, 제1 부위보다도 외측에 있어서, 제1 부위를 둘러싸도록 배치된 제2 부위를 구비한다. 제1 부위와 제2 부위는, 특성이 서로 상이하다.
이러한 버프 패드는, 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 장치에 사용할 수 있다. 버프 처리 장치는, 화학 기계 연마 장치로 처리된 기판의 후처리를 행할 수 있다. 이 후처리 장치로서의 버프 처리 장치에 의하면, 화학 기계 연마 장치보다도 작은 연마 부하로 연마 처리함으로써, 기판의 대미지(디펙트)를 억제하면서 마무리 연마를 행할 수 있거나, 혹은 화학 기계 연마 장치로 발생한 대미지를 제거할 수 있다. 혹은, 종래의 롤 세정이나 펜 세정에 비하여, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거할 수 있다. 게다가, 버프 패드는, 제1 부위와 제2 부위에서, 즉 내측과 외측에서, 물리 특성 및 처리 성능 중 적어도 한쪽이 상이하므로, 보다 고도의 버프 처리를 행할 수 있다. 또한, 본원에 있어서, 기판을 버프 처리한다는 표현에는, 기판 그 자체를 버프 처리하는 것 외에, 기판 위의 특정 부위에 형성된 패턴 등을 버프 처리하는 것이 포함된다.
[형태 2]
본 발명의 형태 2에 의하면, 형태 1에 있어서, 특성은, 재질, 경도, 밀도, 단층 및 적층의 차이, 두께, 홈 형상, 압축률, 포어 밀도, 포어 사이즈, 발포 구조, 발수성, 친수성 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 형태에 의하면, 제1 부위와 제2 부위의 차이를 사용하여, 고도의 버프 처리를 행할 수 있다.
[형태 3]
본 발명의 형태 3에 의하면, 형태 2에 있어서, 제2 부위는, 제1 부위보다도 쇼어 경도 D가 작다. 이러한 형태에 의하면, 제2 부위와 기판 사이는, 제1 부위와 기판 사이에 비하여, 처리액이 유통되기 어려워진다. 따라서, 제1 부위의 내부를 통하여 제1 부위의 중앙부로부터 처리액이 공급되는 경우에, 제1 부위로부터 외측을 향하여 퍼지는 처리액이 제2 부위의 내측에 보유 지지되기 쉬워진다. 그 결과, 제1 부위와 기판 사이에 있어서의 처리액의 부족이 발생하기 어려워져, 기판이 대미지를 받기 어렵다. 혹은, 버프 처리 레이트를 향상시킬 수 있다.
[형태 4]
본 발명의 형태 4에 의하면, 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 장치가 제공된다. 이 버프 처리 장치는, 기판을 지지하기 위한 버프 테이블이며, 회전 가능하게 구성된 버프 테이블과, 형태 1 내지 형태 3 중 어느 하나의 형태의 버프 패드가 설치되는 1개의 버프 헤드이며, 회전 가능하게 구성됨과 함께, 버프 테이블에 가까워지는 방향 및 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 버프 처리용 처리액을 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인이 버프 헤드의 내부에 형성된 1개의 버프 헤드를 구비한다. 제1 부위 및 제2 부위는, 1개의 버프 헤드에 설치된다. 이러한 버프 처리 장치에 의하면, 형태 1 내지 형태 3과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 5]
본 발명의 형태 5에 의하면, 형태 4에 있어서, 제1 부위와 제2 부위는, 간격이 이격되어 배치되어 있다. 이러한 형태에 의하면, 제1 부위와 제2 부위 사이에 처리액을 체류시킬 수 있다. 즉, 제1 부위로부터 외측을 향하여 퍼지는 처리액이 제2 부위의 내측에 보유 지지되기 쉬워진다. 따라서, 제1 부위와 기판 사이에 있어서의 처리액의 부족이 발생하기 어려워져, 기판이 대미지를 받기 어렵다. 혹은, 버프 처리 레이트를 향상시킬 수 있다.
[형태 6]
본 발명의 형태 6에 의하면, 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 장치가 제공된다. 이 버프 처리 장치는, 기판을 지지하기 위한 버프 테이블이며, 회전 가능하게 구성된 버프 테이블과, 형태 1 내지 형태 3 중 어느 하나의 형태의 버프 패드의 일부가 설치되는 제1 버프 헤드이며, 회전 가능하게 구성됨과 함께, 버프 테이블에 가까워지는 방향 및 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 버프 처리용 처리액을 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인이 제1 버프 헤드의 내부에 형성된 제1 버프 헤드와, 형태 1 내지 형태 3 중 어느 하나의 버프 패드의 다른 일부가 설치되는 환형의 제2 버프 헤드이며, 제1 버프 헤드의 외측에 있어서 제1 버프 헤드를 둘러싸도록 배치되고, 회전 가능하게 구성됨과 함께, 버프 테이블에 가까워지는 방향 및 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성된 제2 버프 헤드를 구비한다. 제1 부위는, 제1 버프 헤드에 설치되고, 제2 부위는, 제2 버프 헤드에 설치된다. 이러한 버프 처리 장치에 의하면, 제2 버프 헤드에 설치되는 제2 버프 패드가 기판과 접촉함으로써, 제1 버프 헤드의 내부에 형성된 내부 공급 라인으로부터 공급되는 처리액이 제2 버프 패드의 외부로 유출되는 것이 억제된다. 바꾸어 말하면, 제2 버프 패드의 내측 영역에 어느 정도의 양의 처리액을 보유 지지할 수 있다. 따라서, 제1 버프 패드와 기판 사이에 충분한 양의 처리액을 골고루 공급할 수 있다. 따라서, 기판의 대미지를 한층 더 억제할 수 있다. 혹은, 버프 처리 효율을 높일 수 있다.
[형태 7]
본 발명의 형태 7에 의하면, 기판 처리 장치가 제공된다. 이 기판 처리 장치는, 화학 기계 연마 장치와, 화학 기계 연마 장치로 처리된 기판의 후처리를 행하기 위한 형태 4 내지 형태 6 중 어느 하나의 형태의 버프 처리 장치를 구비한다. 이러한 기판 처리 장치에 의하면, 형태 1 내지 형태 6 중 어느 하나의 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 8]
본 발명의 형태 8에 의하면, 버프 처리 장치에 의해 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 방법이 제공된다. 이 버프 처리 방법은, 제1 부위와, 패드 제1 부위보다도 외측에 있어서 패드 제1 부위를 둘러싸도록 배치된 제2 부위를 갖는 버프 패드를 버프 헤드에 설치하는 공정과, 패드 기판을 지지하기 위한 버프 테이블에 패드 기판을 배치하는 공정과, 패드 버프 헤드 및 패드 제1 부위의 내부에 설치된, 버프 처리용 처리액을 패드 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인으로부터 패드 처리액을 공급하면서 패드 기판의 버프 처리를 행하는 공정을 구비한다. 패드 제1 부위와 패드 제2 부위는, 특성이 서로 상이하다. 이러한 방법에 의하면, 형태 4와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 9]
본 발명의 형태 9에 의하면, 버프 처리 장치에 의해 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 방법이 제공된다. 이 버프 처리 방법은, 버프 처리용 처리액을 패드 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인이 형성된 제1 버프 헤드에 제1 버프 패드를 설치함과 함께, 패드 제1 버프 헤드의 외측에 있어서 해당 제1 버프 헤드를 둘러싸도록 배치된 제2 버프 헤드에 제2 버프 패드를 설치하는 공정과, 기판을 지지하기 위한 버프 테이블에 패드 기판을 배치하는 공정과, 패드 내부 공급 라인으로부터 패드 처리액을 공급하면서 패드 기판의 버프 처리를 행하는 공정을 구비한다. 패드 제1 부위와 패드 제2 부위는, 특성이 서로 상이하다. 이러한 방법에 의하면, 형태 6과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 10]
본 발명의 형태 10에 의하면, 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 장치가 제공된다. 이 버프 처리 장치는, 기판을 지지하기 위한 버프 테이블이며, 회전 가능하게 구성된 버프 테이블과, 기판을 버프 처리하기 위한 제1 버프 패드를 설치 가능한 제1 버프 헤드이며, 회전 가능하게 구성됨과 함께, 버프 테이블에 가까워지는 방향 및 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 버프 처리용 처리액을 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인이 제1 버프 헤드의 내부에 형성된 제1 버프 헤드와, 기판을 버프 처리하기 위한 제2 버프 패드를 설치 가능한 환형의 제2 버프 헤드이며, 제1 버프 헤드의 외측에 있어서 제1 버프 헤드를 둘러싸도록 배치되고, 회전 가능하게 구성됨과 함께, 버프 테이블에 가까워지는 방향 및 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성된 제2 버프 헤드를 구비한다.
이러한 버프 처리 장치에 의하면, 화학 기계 연마 장치로 처리된 기판의 후처리를 행할 수 있다. 버프 처리 장치에 의하면, 기판의 대미지(디펙트)를 억제하면서 마무리 연마를 행할 수 있거나, 혹은 화학 기계 연마 장치로 발생한 대미지를 제거할 수 있다. 혹은, 종래의 롤 세정이나 펜 세정에 비하여, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거할 수 있다. 게다가, 이 버프 처리 장치는, 제1 버프 헤드의 외측에 제2 버프 헤드를 구비하고 있으므로, 제2 버프 헤드에 설치되는 제2 버프 패드가 기판과 접촉함으로써, 제1 버프 헤드의 내부에 형성된 내부 공급 라인으로부터 공급되는 처리액이 제2 버프 패드의 외부로 유출되는 것이 억제된다. 바꾸어 말하면, 제2 버프 패드의 내측 영역에 어느 정도의 양의 처리액을 보유 지지할 수 있다. 따라서, 제1 버프 패드와 기판 사이로 충분한 양의 처리액을 골고루 공급할 수 있다. 따라서, 기판의 대미지를 한층 더 억제할 수 있다. 혹은, 세정 효율을 높일 수 있다. 또한, 본원에 있어서, 기판을 버프 처리한다는 표현에는, 기판 전체를 버프 처리하는 것 외에, 기판 위의 특정 부위만을 버프 처리하는 것이 포함된다.
[형태 11]
본 발명의 형태 11에 의하면, 형태 10에 있어서, 제2 버프 헤드는, 제1 버프 헤드로부터 독립적으로 버프 테이블에 가까워지는 방향 및 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 이러한 형태에 의하면, 제1 버프 헤드 및 제2 버프 헤드의 한쪽 또는 양쪽을 선택적으로 사용하여, 상황(예를 들어, 공정, 달성해야 할 품질 등)에 따라 유연한 처리를 행할 수 있다.
[형태 12]
본 발명의 형태 12에 의하면, 형태 10 또는 형태 11에 있어서, 버프 처리 장치의 동작을 제어하도록 구성된 제어부를 구비한다. 제어부는, 버프 처리 장치 전용으로 설치되어도 되고, 화학 기계 연마 장치와 겸용으로 설치되어도 된다.
[형태 13]
본 발명의 형태 13에 의하면, 형태 12에 있어서, 제어부는, 버프 처리를 행할 때에, 제1 버프 헤드를, 제1 버프 패드를 기판에 접촉시키기 위한 위치에 배치하고, 제2 버프 패드를, 제2 버프 패드를 기판에 접촉시키기 위한 위치에 배치하고, 적어도 제1 버프 패드를 회전시키도록 버프 처리 장치를 제어하도록 구성된다. 이러한 형태에 의하면, 버프 처리 중에, 제2 버프 패드의 내측 영역에 어느 정도의 양의 처리액을 보유 지지할 수 있다. 따라서, 제1 버프 패드와 기판 사이에 충분한 양의 처리액을 골고루 공급할 수 있다. 따라서, 기판의 대미지를 한층 더 억제할 수 있다.
[형태 14]
본 발명의 형태 14에 의하면, 형태 12 또는 형태 13에 있어서, 제어부는, 버프 처리 후의 세정을 행할 때에, 제1 버프 헤드를, 제1 버프 패드를 기판에 접촉시키기 위한 위치에 배치하고, 제2 버프 패드를, 제2 버프 패드를 기판에 접촉시키지 않기 위한 위치에 배치하고, 적어도 제1 버프 패드를 회전시키도록 버프 처리 장치를 제어하도록 구성된다. 이러한 형태에 의하면, 세정에 사용된 세정액을, 신속하게 제2 버프 패드의 외측으로 배출할 수 있다. 이로 인해, 버프 처리에 의해 발생한 생성물(연마 제거물 또는 세정 제거물)의 기판 상으로부터의 배출을 촉진할 수 있다.
[형태 15]
본 발명의 형태 15에 의하면, 형태 12 내지 형태 14 중 어느 하나의 형태에 있어서, 제어부는, 버프 처리의 개시 전에 있어서, 제2 버프 패드를 기판에 접촉시키기 위한 위치에 배치하고, 내부 공급 라인을 통하여 처리액을 공급하도록 구성된다. 이러한 형태에 의하면, 버프 처리의 개시 전에, 제2 버프 패드의 내측 영역에 어느 정도의 양의 처리액을 보유 지지할 수 있다. 따라서, 충분한 양의 처리액을 기판 위에 프리로드(사전 공급)하여, 기판의 대미지를 억제할 수 있거나, 혹은 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
[형태 16]
본 발명의 형태 16에 의하면, 형태 12 내지 형태 15 중 어느 하나의 형태에 있어서, 제어부는, 제1 버프 패드가, 제1 버프 패드를 기판에 접촉시키기 위한 위치에 배치됨과 함께, 제2 버프 패드가, 제2 버프 패드를 기판에 접촉시키기 위한 위치에 배치된 상태에서, 버프 처리를 행할 때에, 제2 버프 헤드가 제2 버프 패드를 통하여 기판을 가압하는 제2 압력이, 제1 버프 헤드가 제1 버프 패드를 통하여 기판을 가압하는 제1 압력과 상이하도록, 버프 처리 장치를 제어하도록 구성된다. 이러한 형태에 의하면, 제1 버프 헤드를 버프 처리의 목적으로 사용하고, 제2 버프 헤드를 주로 처리액 보유 지지의 목적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 버프 헤드의 압력을 버프 처리를 위하여 최적화하면서, 제2 버프 헤드의 압력을, 처리액을 보유 지지하기 위하여 필요한 최저한의 압력으로 제어할 수 있다.
[형태 17]
본 발명의 형태 17에 의하면, 형태 10 내지 형태 16 중 어느 하나의 형태에 있어서, 제2 버프 헤드는, 제1 버프 헤드로부터 독립적으로 회전 가능하게 구성된다. 이러한 형태에 의하면, 한층 더 유연한 버프 처리를 행할 수 있다. 예를 들어, 제1 버프 헤드의 회전수를 버프 처리를 위하여 최적화하면서, 제2 버프 헤드의 회전수를, 처리액의 비산 억제를 위하여 최적화할 수 있다.
[형태 18]
본 발명의 형태 18에 의하면, 형태 10 내지 형태 17 중 어느 하나의 형태에 있어서, 버프 처리 장치는, 제1 버프 헤드에 설치된 제1 버프 패드와, 제2 버프 헤드에 설치된 제2 버프 패드를 더 구비한다. 제1 버프 패드와 제2 버프 패드는, 특성이 상이하다. 이러한 형태에 의하면, 한층 더 유연한 버프 처리를 행할 수 있다. 예를 들어, 제1 버프 패드가, 요구되는 버프 처리 성능에 기초하여 결정되고, 제2 패드로서, 처리액의 보유 지지 성능을 높이기 위하여, 밀착성이 높은, 즉 유연한 버프 패드가 사용되어도 된다. 혹은, 형태 11과 조합함으로써, 기판의 영역마다 상이한 특성의 버프 패드를 사용하여 버프 처리를 행할 수 있다.
[형태 19]
본 발명의 형태 19에 의하면, 기판 처리 장치가 제공된다. 이 기판 처리 장치는, 화학 기계 연마 장치와, 화학 기계 연마 장치로 처리된 기판의 후처리를 행하기 위한 형태 10 내지 형태 18 중 어느 하나의 형태의 버프 처리 장치를 구비한다. 이러한 기판 처리 장치에 의하면, 형태 10 내지 형태 18 중 어느 하나의 형태와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 20]
본 발명의 형태 20에 의하면, 버프 처리 장치에 의해 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판을 지지하기 위한 버프 테이블에 기판을 배치하는 공정과, 버프 처리용 처리액을 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인이 형성된 제1 버프 헤드에 설치된 제1 버프 패드를 기판에 접촉시킴과 함께, 제1 버프 헤드의 외측에 있어서 제1 버프 헤드를 둘러싸도록 배치된 제2 버프 헤드에 설치된 제2 버프 패드를 기판에 접촉시킨 상태에서, 내부 공급 라인으로부터 처리액을 공급하면서 버프 처리를 행하는 공정을 구비한다. 이러한 방법에 의하면, 형태 10과 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 21]
본 발명의 형태 21에 의하면, 버프 처리 장치에 의해 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판을 지지하기 위한 버프 테이블에 기판을 배치하는 공정과, 버프 처리용 처리액을 기판에 공급하기 위한 내부 공급 라인이 형성된 제1 버프 헤드의 외측에 있어서 제1 버프 헤드를 둘러싸도록 배치된 제2 버프 헤드에 설치된 제2 버프 패드를 기판에 접촉시킨 상태에서, 내부 공급 라인으로부터 처리액을 공급하는 공정과, 처리액을 공급하는 공정 후에, 제1 버프 헤드에 설치된 제1 버프 패드를 기판에 접촉시키면서 버프 처리를 행하는 공정을 구비한다. 이러한 방법에 의하면, 형태 15와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 22]
본 발명의 형태 22에 의하면, 형태 20 또는 형태 21에 기재된 버프 처리 방법은, 버프 처리의 공정 후에, 제1 버프 패드를 기판에 접촉시킴과 함께, 제2 버프 패드를 기판에 접촉시키지 않는 상태에서, 내부 공급 라인으로부터 세정액을 공급하면서 세정을 행하는 공정을 더 구비한다. 이러한 형태에 의하면, 형태 14와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
[형태 23]
본원 발명의 형태 23에 의하면, 버프 처리 모듈이며, 처리 대상물을 보유 지지하는 버프 테이블과, 상기 처리 대상물에 접촉하여 상대 운동함으로써 상기 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드가 설치되는 버프 헤드를 구비하고, 상기 버프 헤드는, 상기 버프 패드가 설치되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재로 유체를 공급함으로써 상기 버프 패드의 상기 처리 대상물에의 접촉력을 조정 가능한 가압 기구와, 상기 탄성 부재의 측면 전체를 둘러싸는 가이드 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
[형태 24]
본원 발명의 형태 24에 의하면, 버프 처리 모듈의 형태 23에 있어서, 상기 가이드 부재는, 상기 탄성 부재로 유체를 공급한 상태에 있어서 상기 탄성 부재의 측면 전체를 둘러쌀 수 있다.
[형태 25]
본원 발명의 형태 25에 의하면, 형태 23 또는 형태 24의 버프 처리 모듈에 있어서, 상기 탄성 부재는, 상기 유체의 공급량에 따라 용적이 변하는 주머니체를 포함하고, 상기 주머니체는, 상기 유체가 서로 연통되지 않는 복수의 공간을 포함하고, 상기 가압 기구는, 상기 복수의 공간으로 상기 유체를 독립적으로 공급 가능해도 된다.
[형태 26]
본원 발명의 형태 26에 의하면, 형태 25의 버프 처리 모듈에 있어서, 상기 복수의 공간은, 동심원상으로 배치되어 있어도 된다.
[형태 27]
본원 발명의 형태 27에 의하면, 형태 23 내지 형태 26 중 어느 하나의 형태의 버프 처리 모듈에 있어서, 상기 탄성 부재의 상기 처리 대상물과 접촉하는 측의 면에 설치되는 서포트 부재를 더 구비하고, 상기 버프 패드는, 상기 서포트 부재를 통하여 상기 탄성 부재에 설치되어도 된다.
[형태 28]
본원 발명의 형태 28에 의하면, 형태 23 내지 형태 27 중 어느 하나의 형태의 버프 처리 모듈에 있어서, 상기 버프 패드는, 상기 처리 대상물보다도 소직경이며, 상기 버프 테이블을 회전시킬 수 있는 구동 기구와, 상기 버프 헤드를 보유 지지하고, 상기 버프 헤드를 회전시킴과 함께 상기 처리 대상물의 판면을 따라 요동시킬 수 있는 버프 아암을 더 구비할 수 있다.
[형태 29]
본원 발명의 형태 29에 의하면, 처리 장치이며, 상기 처리 대상물에 대하여 연마 처리를 행하는 연마 모듈과, 상기 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하는 형태 23 내지 형태 28 중 어느 하나의 버프 처리 모듈과, 상기 처리 대상물에 대하여 세정 처리를 행하는 세정 모듈과, 상기 처리 대상물에 대하여 건조 처리를 행하는 건조 모듈을 구비한다.
[형태 30]
본원 발명의 형태 30에 의하면, 처리 모듈이며, 처리 대상물과 상기 처리 대상물보다도 소직경의 버프 패드를 접촉시켜 상대 운동시킴으로써 상기 처리 대상물에 대하여 소정의 처리를 행하기 위한 처리 모듈이며, 상기 처리 대상물을 보유 지지하는 버프 테이블과, 상기 버프 패드를 설치하고, 상기 버프 패드를 상기 처리 대상물에 가압하는 헤드와, 상기 헤드를 보유 지지하고, 상기 처리 대상물과의 사이에서 상대 운동하기 위한 아암과, 상기 버프 패드의 상기 처리 대상물과 접촉하는 접촉면의 주연부를 모따기하기 위한 모따기 구조를 구비하고, 상기 모따기 구조는, 상기 버프 패드의 컨디셔닝을 행하기 위한 드레서 및 상기 드레서를 보유 지지하기 위한 드레스 테이블을 갖는 컨디셔닝부를 구비하고, 상기 컨디셔닝부에 의해 상기 버프 패드의 접촉면을 컨디셔닝하면서 상기 접촉면의 주연부를 모따기하는 것을 특징으로 한다.
[형태 31]
본원 발명의 형태 31에 의하면, 형태 30의 처리 모듈에 있어서, 상기 모따기 구조는, 상기 컨디셔닝부에 의해 상기 버프 패드의 접촉면을 컨디셔닝하면서, 상기 접촉면의 주연부를 해당 주연부 이외의 부분보다도 강하게 컨디셔닝함으로써, 상기 접촉면의 주연부를 모따기할 수 있다.
[형태 32]
본원 발명의 형태 32에 의하면, 형태 30 또는 형태 31의 처리 모듈에 있어서, 상기 모따기 구조는, 상기 드레서의 상기 버프 패드와 접촉하는 접촉면의, 상기 버프 패드의 상기 주연부가 접촉하는 부분에 형성된 돌기를 구비할 수 있다.
[형태 33]
본원 발명의 형태 33에 의하면, 형태 30 또는 형태 31의 처리 모듈에 있어서, 상기 모따기 구조는, 상기 드레서가, 상기 버프 패드의 컨디셔닝을 행할 때 상기 버프 패드의 상기 주연부와 상기 드레서의 상기 버프 패드와 접촉하는 접촉면의 주연부가 접촉하도록 배치됨으로써 실현되어도 된다.
[형태 34]
본원 발명의 형태 34에 의하면, 형태 30 내지 형태 33 중 어느 하나의 형태의 처리 모듈에 있어서, 상기 모따기 구조는, 상기 헤드와 상기 버프 패드 사이에 배치되는 주머니체와, 상기 주머니체로 유체를 공급함으로써 상기 주머니체의 압력을 조정 가능한 가압 기구를 구비하고, 상기 주머니체는, 상기 유체가 서로 연통되지 않도록 배치된 복수의 공간을 포함하고, 상기 가압 기구는, 상기 복수의 공간 중, 최외주의 공간 압력이 다른 공간의 압력보다도 높아지도록, 상기 복수의 공간의 압력을 조정 가능해도 된다.
[형태 35]
본원 발명의 형태 35에 의하면, 형태 30 내지 형태 34 중 어느 하나의 형태의 처리 모듈에 있어서, 상기 처리 대상물에 처리액을 공급하고, 상기 테이블 및 상기 헤드를 회전시켜, 상기 버프 패드를 상기 처리 대상물에 접촉시켜, 상기 아암의 버프 패드와 상기 처리 대상물을 상대 운동함으로써, 상기 처리 대상물을 처리하도록 되어 있어도 된다.
본 발명은, 상술한 형태 외에, 기판을 버프 처리하기 위한 방법 등, 여러 형태로 실현 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 개략 평면도.
도 2는 연마 유닛을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 3a는 세정 유닛의 개략 평면도.
도 3b는 세정 유닛의 개략적인 측면도.
도 4는 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 5는 버프 헤드의 내부 구조를 도시하는 개략도.
도 6a는 버프 패드의 구성의 일례를 나타내는 설명도.
도 6b는 버프 패드의 구성의 다른 예를 나타내는 설명도.
도 7은 대체 구성으로서의, 버프 헤드 및 버프 패드의 상세를 도시하는 단면도.
도 8은 버프 패드를 하방으로부터 본 도면이다
도 9는 버프 처리의 각 공정에서의 버프 헤드의 제어예를 나타내는 도표.
도 10a는 도 9에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드의 상태를 도시하는 설명도.
도 10b는 도 9에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드의 상태를 도시하는 설명도.
도 10c는 도 9에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드의 상태를 도시하는 설명도.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서의 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 개략 평면도.
도 12는 연마 유닛을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 13a는 세정 유닛의 개략 평면도.
도 13b는 세정 유닛의 개략적인 측면도.
도 14는 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 15는 미스트 공급부의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 16a는 버프 헤드의 내부 구조를 도시하는 개략도.
도 16b는 버프 헤드의 내부 구조의 대체예를 도시하는 개략도.
도 17은 액 공급 계통의 일례를 나타내는 개략도.
도 18은 액 공급 계통의 다른 예를 나타내는 개략도.
도 19는 버프 헤드 및 버프 패드의 상세를 도시하는 단면도.
도 20은 버프 패드를 하방으로부터 본 도면.
도 21은 버프 처리의 각 공정에서의 버프 헤드의 제어예를 나타내는 도표.
도 22a는 도 20에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드의 상태를 도시하는 설명도.
도 22b는 도 20에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드의 상태를 도시하는 설명도.
도 22c는 도 20에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드의 상태를 도시하는 설명도.
도 23은 배액 계통의 일례를 나타내는 개략도.
도 24는 본 실시 형태의 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도.
도 25는 연마 유닛을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 26의 (a)는 세정 유닛의 평면도이며, 도 26의 (b)는 세정 유닛의 측면도.
도 27은 상측 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 28은 제1 실시 형태의 버프 헤드의 구성을 도시하는 도면.
도 29는 제2 실시 형태의 버프 헤드의 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 도면.
도 30은 제3 실시 형태의 버프 헤드의 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 도면.
도 31은 본 실시 형태의 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도.
도 32는 연마 모듈을 모식적으로 도시하는 사시도.
도 33의 (a)는 세정 유닛의 평면도이며, 도 33의 (b)는 세정 유닛의 측면도.
도 34는 상측 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 35는 본 실시 형태의 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 36은 본 실시 형태의 버프 패드를 모식적으로 도시하는 도면.
도 37은 버프 처리 모듈의 제1 실시 형태를 모식적으로 도시하는 도면.
도 38은 버프 처리 모듈의 제2 실시 형태를 모식적으로 도시하는 도면.
도 39는 버프 처리 모듈의 제3 실시 형태를 모식적으로 도시하는 도면.
이하, 본원 발명의 일 실시 형태에 관한 버프 처리 장치 및 기판 처리 장치가 도 1 내지 도 10에 기초하여 설명된다.
A. 실시예:
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(1000)는, 대략 직사각 형상의 하우징(1)을 구비한다. 하우징(1)의 내부는, 격벽(1a, 1b)에 의해, 로드/언로드 유닛(2)과, 연마 유닛(3)과, 세정 유닛(4)으로 구획된다. 로드/언로드 유닛(2), 연마 유닛(3) 및 세정 유닛(4)은 각각 독립적으로 조립되고, 독립적으로 배기된다. 또한, 세정 유닛(4)은 기판 처리 장치에 전원을 공급하는 전원 공급부(도시 생략)와, 기판 처리 동작을 제어하는 제어 장치(5)를 구비한다.
로드/언로드 유닛(2)은 다수의 웨이퍼(기판)를 스톡하는 웨이퍼 카세트가 적재되는 2개 이상(본 실시 형태에서는 4개)의 프론트 로드부(20)를 구비한다. 이들 프론트 로드부(20)는 하우징(1)에 인접하여 배치되고, 기판 처리 장치의 폭 방향(길이 방향과 수직인 방향)을 따라 배열된다. 프론트 로드부(20)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 로드/언로드 유닛(2)에는, 프론트 로드부(20)의 배열을 따라 주행 기구(21)가 배치된다. 주행 기구(21) 위에는, 웨이퍼 카세트의 배열 방향을 따라 이동 가능한 2대의 반송 로봇(22)이 설치된다. 반송 로봇(22)은 주행 기구(21) 위를 이동함으로써, 프론트 로드부(20)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있도록 구성되어 있다. 각 반송 로봇(22)은 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 취출함과 함께, 처리된 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다.
연마 유닛(3)은 웨이퍼의 연마(평탄화)가 행하여지는 영역이다. 연마 유닛(3)은 제1 연마 유닛(3A), 제2 연마 유닛(3B), 제3 연마 유닛(3C) 및 제4 연마 유닛(3D)을 구비하고 있다. 이들 연마 유닛(3A 내지 3D)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(3A)은, 연마면을 갖는 연마 패드(10)가 설치된 연마 테이블(30A)과, 웨이퍼를 보유 지지하여 연마 테이블(30A) 위의 연마 패드(10)에 가압하면서 연마하기 위한 톱링(31A)과, 연마 패드(10)에 연마액이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(32A)과, 연마 패드(10)의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 드레서(33A)와, 액체(예를 들어 순수)와 기체(예를 들어 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들어 순수)를 안개 상태로 하여 연마면에 분사하는 아토마이저(34A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제2 연마 유닛(3B)은, 연마 테이블(30B)과, 톱링(31B)과, 연마액 공급 노즐(32B)과, 드레서(33B)와, 아토마이저(34B)를 구비하고 있다. 제3 연마 유닛(3C)은, 연마 테이블(30C)과, 톱링(31C)과, 연마액 공급 노즐(32C)과, 드레서(33C)와, 아토마이저(34C)를 구비하고 있다. 제4 연마 유닛(3D)은, 연마 테이블(30D)과, 톱링(31D)과, 연마액 공급 노즐(32D)과, 드레서(33D)와, 아토마이저(34D)를 구비하고 있다.
제1 연마 유닛(3A), 제2 연마 유닛(3B), 제3 연마 유닛(3C) 및 제4 연마 유닛(3D)은, 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하, 제1 연마 유닛(3A)에 대해서만 설명한다.
도 2는 제1 연마 유닛(3A)을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 톱링(31A)은, 톱링 샤프트(36)에 지지된다. 연마 테이블(30A)의 상면에는 연마 패드(10)가 부착된다. 연마 패드(10)의 상면은, 웨이퍼 W를 연마하는 연마면을 형성한다. 또한, 연마 패드(10) 대신에 고정 지립을 사용할 수도 있다. 톱링(31A) 및 연마 테이블(30A)은, 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 축심 주위로 회전하도록 구성된다. 웨이퍼 W는, 톱링(31A)의 하면에 진공 흡착에 의해 보유 지지된다. 연마 시에는, 연마액 공급 노즐(32A)로부터 연마 패드(10)의 연마면에 연마액이 공급되어, 연마 대상인 웨이퍼 W가 톱링(31A)에 의해 연마면에 가압되어 연마된다.
이어서, 웨이퍼를 반송하기 위한 반송 기구에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(3A) 및 제2 연마 유닛(3B)에 인접하여, 제1 리니어 트랜스포터(6)가 배치되어 있다. 제1 리니어 트랜스포터(6)는 연마 유닛(3A, 3B)이 배열되는 방향을 따른 4개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제1 반송 위치 TP1, 제2 반송 위치 TP2, 제3 반송 위치 TP3, 제4 반송 위치 TP4로 함) 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
또한, 제3 연마 유닛(3C) 및 제4 연마 유닛(3D)에 인접하여, 제2 리니어 트랜스포터(7)가 배치된다. 제2 리니어 트랜스포터(7)는 연마 유닛(3C, 3D)이 배열되는 방향을 따른 3개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제5 반송 위치 TP5, 제6 반송 위치 TP6, 제7 반송 위치 TP7로 함) 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
웨이퍼는, 제1 리니어 트랜스포터(6)에 의해 연마 유닛(3A, 3B)으로 반송된다. 제1 연마 유닛(3A)의 톱링(31A)은, 톱링 헤드의 스윙 동작에 의해 연마 위치와 제2 반송 위치 TP2 사이를 이동한다. 따라서, 톱링(31A)으로의 웨이퍼의 수수는 제2 반송 위치 TP2에서 행하여진다. 마찬가지로, 제2 연마 유닛(3B)의 톱링(31B)은 연마 위치와 제3 반송 위치 TP3 사이를 이동하고, 톱링(31B)으로의 웨이퍼의 수수는 제3 반송 위치 TP3에서 행하여진다. 제3 연마 유닛(3C)의 톱링(31C)은 연마 위치와 제6 반송 위치 TP6 사이를 이동하고, 톱링(31C)으로의 웨이퍼의 수수는 제6 반송 위치 TP6에서 행하여진다. 제4 연마 유닛(3D)의 톱링(31D)은 연마 위치와 제7 반송 위치 TP7 사이를 이동하고, 톱링(31D)으로의 웨이퍼의 수수는 제7 반송 위치 TP7에서 행하여진다.
제1 반송 위치 TP1에는, 반송 로봇(22)으로부터 웨이퍼를 수취하기 위한 리프터(11)가 배치되어 있다. 웨이퍼는, 리프터(11)를 통하여 반송 로봇(22)으로부터 제1 리니어 트랜스포터(6)로 전달된다. 제1 리니어 트랜스포터(6)와, 제2 리니어 트랜스포터(7)와, 세정 유닛(4) 사이에는 스윙 트랜스포터(12)가 배치되어 있다. 스윙 트랜스포터(12)는 제4 반송 위치 TP4와 제5 반송 위치 TP5 사이를 이동 가능한 핸드를 갖고 있다. 제1 리니어 트랜스포터(6)로부터 제2 리니어 트랜스포터(7)로의 웨이퍼의 수수는, 스윙 트랜스포터(12)에 의해 행하여진다. 웨이퍼는, 제2 리니어 트랜스포터(7)에 의해 제3 연마 유닛(3C) 및/또는 제4 연마 유닛(3D)으로 반송된다. 또한, 연마 유닛(3)으로 연마된 웨이퍼는 스윙 트랜스포터(12)에 의해 임시 거치대(180)로 반송된다. 임시 거치대(180)에 적재된 웨이퍼는, 세정 유닛(4)으로 반송된다.
도 3a는 세정 유닛(4)을 도시하는 평면도이며, 도 3b는 세정 유닛(4)을 도시하는 측면도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 세정 유닛(4)은 롤 세정실(190)과, 제1 반송실(191)과, 펜 세정실(192)과, 제2 반송실(193)과, 건조실(194)과, 버프 처리실(300)과, 제3 반송실(195)로 구획되어 있다.
롤 세정실(190) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 롤 세정 모듈(201A) 및 하측 롤 세정 모듈(201B)이 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(201A)은, 하측 롤 세정 모듈(201B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(201A) 및 하측 롤 세정 모듈(201B)은, 세정액을 웨이퍼의 표리면에 공급하면서, 회전하는 2개의 롤 스펀지를 웨이퍼의 표리면에 각각 가압함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 롤 세정 모듈(201A)과 하측 롤 세정 모듈(201B) 사이에는 웨이퍼의 임시 거치대(204)가 설치되어 있다.
펜 세정실(192) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 펜 세정 모듈(202A) 및 하측 펜 세정 모듈(202B)이 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(202A)은, 하측 펜 세정 모듈(202B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(202A) 및 하측 펜 세정 모듈(202B)은, 세정액을 웨이퍼의 표면에 공급하면서, 회전하는 펜슬 스펀지를 웨이퍼의 표면에 가압하여 웨이퍼의 직경 방향으로 요동함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 펜 세정 모듈(202A)과 하측 펜 세정 모듈(202B) 사이에는, 웨이퍼의 임시 거치대(203)가 설치되어 있다.
건조실(194) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)이 배치되어 있다. 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) 내에 각각 공급하는 필터팬 유닛(207, 207)이 설치되어 있다.
제1 반송실(191)에는 상하 이동 가능한 제1 반송 로봇(반송 기구)(209)이 배치된다. 제2 반송실(193)에는 상하 이동 가능한 제2 반송 로봇(210)이 배치된다. 제3 반송실(195)에는 상하 이동 가능한 제3 반송 로봇(반송 기구)(213)이 배치된다. 제1 반송 로봇(209), 제2 반송 로봇(210) 및 제3 반송 로봇(213)은 세로 방향으로 연장되는 지지축(211, 212, 214)에 각각 이동 가능하게 지지되어 있다. 제1 반송 로봇(209), 제2 반송 로봇(210) 및 제3 반송 로봇(213)은 내부에 모터 등의 구동 기구를 갖고 있으며, 지지축(211, 212, 214)을 따라 상하로 이동 가능하게 구성되어 있다. 제1 반송 로봇(209)은 상하 2단의 핸드를 갖고 있다. 제1 반송 로봇(209)은 도 3a에 점선으로 나타낸 바와 같이, 그 하측의 핸드가 상술한 임시 거치대(180)에 액세스 가능한 위치에 배치되어 있다.
제1 반송 로봇(209)은 임시 거치대(180), 상측 롤 세정 모듈(201A), 하측 롤 세정 모듈(201B), 임시 거치대(204), 임시 거치대(203), 상측 펜 세정 모듈(202A) 및 하측 펜 세정 모듈(202B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 세정 전의 웨이퍼(슬러리가 부착되어 있는 웨이퍼)를 반송할 때는, 제1 반송 로봇(209)은 하측의 핸드를 사용하고, 세정 후의 웨이퍼를 반송할 때는 상측의 핸드를 사용한다.
제2 반송 로봇(210)은 상측 펜 세정 모듈(202A), 하측 펜 세정 모듈(202B), 임시 거치대(203), 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 제2 반송 로봇(210)은 세정된 웨이퍼만을 반송하므로, 1개의 핸드만을 구비하고 있다. 도 1에 도시하는 반송 로봇(22)은 상측의 핸드를 사용하여 상측 건조 모듈(205A) 또는 하측 건조 모듈(205B)로부터 웨이퍼를 취출하고, 그 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다.
버프 처리실(300)에는, 상측의 버프 처리 모듈(300A) 및 하측의 버프 처리 모듈(300B)이 구비된다. 제3 반송 로봇(213)은 상측의 롤 세정 모듈(201A), 하측의 롤 세정 모듈(201B), 임시 거치대(204), 상측의 버프 처리 모듈(300A) 및 하측의 버프 처리 모듈(300B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다.
본 실시 형태에서는, 세정 유닛(4) 내에서, 버프 처리실(300), 롤 세정실(190) 및 펜 세정실(192)을, 로드/언로드 유닛(2)으로부터 먼 쪽부터 순서대로 배열하여 배치하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 버프 처리실(300), 롤 세정실(190) 및 펜 세정실(192)의 배치 형태는, 웨이퍼의 품질 및 스루풋 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상측의 버프 처리 모듈(300A) 및 하측의 버프 처리 모듈(300B)은, 마찬가지의 구성이기 때문에, 이하에서는 상측의 버프 처리 모듈(300A)에 대해서만 설명한다.
도 4는 상측의 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 버프 처리 모듈(300A)은, 기판의 1종으로서의 웨이퍼 W를 지지하기 위한 버프 테이블(400)과, 웨이퍼 W의 처리면에 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드(502)가 설치된 버프 헤드(500)와, 버프 헤드(500)를 보유 지지하기 위한 버프 아암(600)과, 각종 처리액을 공급하기 위한 액 공급 계통(700)과, 버프 패드(502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하기 위한 컨디셔닝부(800)를 구비한다.
버프 테이블(400)은 웨이퍼 W를 보유 지지하는 기구를 갖고 있다. 웨이퍼 보유 지지 기구는, 본 실시예에서는, 진공 흡착 방식이지만, 임의의 방식으로 할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 보유 지지 기구는, 웨이퍼 W의 주연부의 적어도 1개소에 있어서 웨이퍼 W의 표면 및 이면을 클램프하는 클램프 방식이어도 되고, 웨이퍼 W의 주연부의 적어도 1개소에 있어서 웨이퍼 W의 측면을 보유 지지하는 롤러 척 방식이어도 된다. 본 실시예에서는, 버프 테이블(400)은 웨이퍼 W의 가공면이 상방을 향하도록 웨이퍼 W를 보유 지지한다.
또한, 버프 테이블(400)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 A 주위로 회전하도록 구성되어 있다. 버프 아암(600)에는 회전 가능하게 구성된 샤프트(504)는, 버프 테이블(400)에 대향하는 면에는 웨이퍼 W를 버프 처리하기 위한 버프 패드(502)가 설치된다. 버프 아암(600)은 버프 헤드(500)를 회전축 B 주위로 회전시키도록 구성되어 있다. 또한, 버프 패드(502)의 면적은, 웨이퍼 W(또는, 버프 테이블(400))의 면적보다도 작으므로, 웨이퍼 W를 골고루 버프 처리할 수 있도록, 버프 아암(600)은 버프 헤드(500)를 화살표 C로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 W의 직경 방향으로 요동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 버프 아암(600)은 버프 패드(502)가 컨디셔닝부(800)에 대향하는 위치까지 버프 헤드(500)를 요동할 수 있도록 구성되어 있다. 버프 헤드(500)는 액추에이터(도시 생략)에 의해 버프 테이블(400)에 가까워지는 방향 및 버프 테이블(400)로부터 멀어지는 방향으로(본 실시예에서는, 상하로) 이동 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(502)를 소정의 압력으로 가압할 수 있다. 이러한 구성은, 샤프트(504)의 신축에 의해 실현되어도 되고, 버프 아암(600)의 상하 운동에 의해 실현되어도 된다.
액 공급 계통(700)은 웨이퍼 W의 처리면에 순수(도면 중에서는, DIW라고 표시)를 공급하기 위한 순수 외부 노즐(710)을 구비한다. 순수 외부 노즐(710)은 순수 배관(712)을 통하여 순수 공급원(714)에 접속된다. 순수 배관(712)에는, 순수 배관(712)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(716)가 설치된다. 제어 장치(5)는 개폐 밸브(716)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 순수를 공급할 수 있다.
또한, 액 공급 계통(700)은 웨이퍼 W의 처리면에 약액(도면 중에서는, Chemi라고 표시)을 공급하기 위한 약액 외부 노즐(720)을 구비한다. 약액 외부 노즐(720)은 약액 배관(722)을 통하여 약액 공급원(724)에 접속된다. 약액 배관(722)에는, 약액 배관(722)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(726)가 설치된다. 제어 장치(5)는 개폐 밸브(726)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 약액을 공급할 수 있다.
또한, 액 공급 계통(700)은 웨이퍼 W의 처리면에 슬러리(도면 중에서는, Slurry라고 표시)를 공급하기 위한 슬러리 외부 노즐(730)을 구비한다. 슬러리 외부 노즐(730)은 슬러리 배관(732)을 통하여 슬러리 공급원(734)에 접속된다. 슬러리 배관(732)에는, 슬러리 배관(732)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(736)가 설치된다. 제어 장치(5)는 개폐 밸브(736)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 슬러리를 공급할 수 있다.
본 실시예에서는, 외부 노즐(710, 720, 730)은 모두 위치가 고정되어 있고, 미리 정해진 고정 위치를 향하여, 순수, 약액 또는 슬러리를 공급한다. 이들 처리액은, 웨이퍼 W의 회전에 의해 버프 패드(502)에 처리액이 효율적으로 공급되는 위치에 공급된다. 외부 노즐(710, 720, 730)은 각종 처리액의 2개 이상으로 공통된 1개 또는 2개의 노즐로서 구성되어도 된다. 또한, 외부 노즐은, 순수, 약액 및 슬러리 중 적어도 1종류의 처리액을 공급하도록 구성되어 있어도 된다.
버프 처리 모듈(300A)은, 또한 버프 아암(600), 버프 헤드(500) 및 버프 패드(502)를 통하여 웨이퍼 W의 처리면에, 처리액(순수, 약액 또는 슬러리)을 선택적으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 순수 배관(712)에 있어서의 순수 공급원(714)과 개폐 밸브(716) 사이로부터는 분기 순수 배관(712a)이 분기된다. 마찬가지로, 약액 배관(722)에 있어서의 약액 공급원(724)과 개폐 밸브(726) 사이로부터는 분기 약액 배관(722a)이 분기된다. 슬러리 배관(732)에 있어서의 슬러리 공급원(734)과 개폐 밸브(736) 사이로부터는 분기 슬러리 배관(732a)이 분기된다. 분기 순수 배관(712a), 분기 약액 배관(722a) 및 분기 슬러리 배관(732a)은, 액 공급 배관(740)에 합류된다. 분기 순수 배관(712a)에는, 분기 순수 배관(712a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(718)가 설치된다. 분기 약액 배관(722a)에는, 분기 약액 배관(722a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(728)가 설치된다. 분기 슬러리 배관(732a)에는, 분기 슬러리 배관(732a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(736)가 설치된다.
액 공급 배관(740)은 버프 아암(600)의 내부, 버프 헤드(500)의 중앙 내부 및 버프 패드(502)의 중앙 내부와 연통되어 있다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이 버프 아암(600), 버프 헤드(500) 및 버프 헤드(500)의 내부에는, 내부 공급 라인(506)이 형성되어 있고, 이 내부 공급 라인(506)은 액 공급 배관(740)과 연통되어 있다. 내부 공급 라인(506)은 버프 테이블(400)의 상면(웨이퍼 W의 처리면)을 향하여 개구되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 버프 처리 중에 있어서, 처리액은, 내부 공급 라인(506)을 통하여 버프 패드(502)의 중앙부로부터 공급되어, 버프 헤드(500)의 회전에 의한 원심력과 처리액의 공급 압력에 의해, 버프 패드(502)와 웨이퍼 W 사이에서 골고루 퍼질 수 있다.
버프 헤드(500)의 외부에 설치된 노즐로부터 웨이퍼 W에 처리액을 공급하는 경우에는, 버프 테이블(400)의 고속 회전 시에 처리액이 버프 패드(502)의 중앙부까지 충분히 널리 퍼지지 못할 우려가 있다. 이것은, 고속 회전에 의해 원심력이 커지는 것에 기인한다. 또한, 비교적 대구경(예를 들어, 300㎜)의 웨이퍼 W에 대하여 버프 처리를 행하는 경우, 효율적으로 버프 처리를 행하기 위하여, 버프 헤드(500)의 직경도 비교적 커진다(예를 들어, 100㎜). 이 때문에, 버프 패드(502)의 외부에서 처리액을 공급하면, 처리액이 버프 패드(502)의 중앙부까지 충분히 널리 퍼지지 못할 우려가 있다. 이들 사상이 발생하면, 버프 처리 레이트(연마 레이트 또는 세정 레이트)가 저하되게 된다. 그러나, 본 실시예의 내부 공급 라인(506)으로부터 처리액을 공급하는 구성에 의하면, 상술한 바와 같이 버프 패드(502)와 웨이퍼 W 사이에서 처리액이 골고루 퍼지므로, 처리액의 부족에 기인하는 버프 처리 레이트의 저하를 억제할 수 있다. 게다가, 처리액의 부족이 발생하여 웨이퍼 W가 대미지를 받는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 내부 공급 라인(506)의 개구부는, 버프 패드(502)의 중앙에 1개만 형성되어 있지만, 복수의 개구부가 형성되어 있어도 된다. 예를 들어, 내부 공급 라인(506)은 버프 헤드(500) 내에 형성된 워터 풀·재킷 구조를 통하여, 분산 배치된 복수의 개구를 향하여 분기되어 있어도 된다. 복수의 개구부는, 그들의 직경 방향의 위치가 상이하도록 분산 배치되어 있어도 된다. 제어 장치(5)는 개폐 밸브(718), 개폐 밸브(728) 및 개폐 밸브(736)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에, 웨이퍼 W의 처리면에 순수, 약액, 슬러리 중 어느 1개 또는 이들 임의의 조합의 혼합액을 공급할 수 있다. 이상의 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 버프 처리 모듈(300A)은, 외부 노즐(710, 720, 730)과, 내부 공급 라인(506)의 2계통의 처리액 공급 수단을 구비하고 있다. 이들 2계통 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 선택적으로 사용할 수 있다.
버프 처리 모듈(300A)은, 외부 노즐(710, 720, 730)과, 내부 공급 라인(506) 중 적어도 한쪽을 통하여 웨이퍼 W에 처리액을 공급함과 함께 버프 테이블(400)을 회전축 A 주위로 회전시켜, 버프 패드(502)를 웨이퍼 W의 처리면에 가압하고, 버프 헤드(500)를 회전축 B 주위로 회전시키면서 화살표 C 방향으로 요동함으로써, 웨이퍼 W에 버프 처리를 행할 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 버프 처리 모듈(300A)의 동작은, 제어 장치(5)에 의해 제어된다. 단, 버프 처리 모듈(300A)은, 제어 장치(5) 대신에, 버프 처리 모듈(300A) 전용의 제어 모듈에 의해 제어되어도 된다. 또한, 버프 처리 시의 버프 테이블(400)과 버프 헤드(500)의 상대 운동은, 상술한 예에 한하지 않고, 회전 운동, 병진 운동, 원호 운동, 왕복 운동, 스크롤 운동, 각도 회전 운동(360도 미만의 소정의 각도만 회전하는 운동) 중 적어도 하나에 의해 실현되어도 된다.
본원에 있어서, 버프 처리에는, 버프 연마 처리 및 버프 세정 처리 중 적어도 한쪽이 포함된다. 버프 연마 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(502) 사이에 슬러리를 개재시킴으로써 웨이퍼 W의 처리면을 연마 제거하는 처리이다. 버프 연마 처리는, 통상 웨이퍼의 표면의 요철을 평탄화하거나, 트렌치나 비아 내부 이외의 표면에 형성된 여분의 막을 제거하거나 한 목적으로 행하는 주 연마 후에, 소위 마무리 연마를 행하는 것이다. 버프 연마의 제거 가공량은, 예를 들어 수㎚ 내지 10수㎚ 정도이다. 퍼프 패드(502)로서는, 예를 들어 발포 폴리우레탄과 부직포를 적층한 패드(구체적으로는, 예를 들어 시장에서 입수할 수 있는 IC1000(등록 상표)/SUBA(등록 상표)계)나, 스웨이드 형상의 다공성 폴리우레탄 비섬유질 패드(구체적으로는, 예를 들어 시장에서 입수할 수 있는 POLITEX(등록 상표)) 등을 사용할 수 있다. 버프 연마 처리는, 롤 세정실(190)에 있어서 PVA로 이루어지는 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(192)에 있어서 PVA로 이루어지는 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 연마 처리에 의해, 스크래치 등의 대미지를 갖는 표층부 또는 이물이 부착된 표층부의 제거, 연마 유닛(3)에 있어서의 주 연마로 제거할 수 없었던 개소의 추가 제거 또는 주 연마 후의, 미소 영역의 요철이나 기판 전체에 걸친 막 두께 분포라고 한 모폴로지의 개선을 실현할 수 있다.
버프 세정 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(502) 사이에 세정 처리액(약액, 순수 또는, 이들의 혼합물)을 개재시킴으로써 웨이퍼 W 표면의 이물을 제거하거나, 처리면을 개질하거나 하는 마무리 처리이다. 버프 패드(502)로서는, 상술한 IC1000(등록 상표)/SUBA(등록 상표)계나 POLITEX(등록 상표) 등이 사용된다. 버프 세정 처리는, 롤 세정실(190)에 있어서 PVA로 이루어지는 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(192)에 있어서 PVA로 이루어지는 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 세정 처리에 의하면, PVA로 이루어지는 스펀지 재료를 접촉시키는 것만으로는 제거할 수 없는, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 버프 세정 처리를 위하여, 버프 패드로서 PVA 스펀지를 사용하는 것도 가능하다.
이러한 버프 처리를, 화학 기계 연마 처리된 웨이퍼 W의 후처리로서 채용함으로써, 웨이퍼 W의 대미지(디펙트)를 억제하면서 마무리 연마를 행할 수 있거나, 혹은 화학 기계 연마 처리로 발생한 대미지를 제거할 수 있다. 혹은, 종래의 롤 세정이나 펜 세정에 비하여, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거할 수 있다.
컨디셔닝부(800)는 버프 패드(502)의 표면을 컨디셔닝(드레싱)하기 위한 부재이다. 본 실시예에서는, 컨디셔닝부(800)는 버프 테이블(400)의 외부에 배치되어 있다. 대체 형태로서, 컨디셔닝부(800)는 버프 테이블(400)의 상방이면서 또한 버프 헤드(500)의 하방으로 이동하여, 버프 패드(502)의 컨디셔닝을 행해도 된다. 이 경우, 컨디셔닝은, 처리 완료된 웨이퍼 W를 반출한 후에 행하여지는 것이 바람직하다. 컨디셔닝부(800)는 드레스 테이블(810)과, 드레스 테이블(810)에 설치된 드레서(820)를 구비한다. 드레스 테이블(810)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 D 주위로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 드레서(820)는 예를 들어 다이아몬드 드레서, 브러시 드레서 또는 이들의 조합으로 형성된다.
버프 처리 모듈(300A)은 버프 패드(502)의 컨디셔닝을 행할 때에는, 버프 패드(502)가 드레서(820)에 대향하는 위치가 될 때까지 버프 아암(600)을 선회시킨다. 버프 처리 모듈(300A)은, 드레스 테이블(810)을 회전축 D 주위로 회전시킴과 함께 버프 헤드(500)를 회전시켜, 버프 패드(502)를 드레서(820)에 가압함으로써, 버프 패드(502)의 컨디셔닝을 행한다. 이러한 컨디셔닝 동작은, 예를 들어 버프 처리된 웨이퍼 W를, 다음에 버프 처리해야 할 웨이퍼 W와 치환하는 동안 행할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는, 버프 패드의 구성예를 나타내는 설명도이다. 도 6a에 도시하는 예에서는, 버프 패드(502)는 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)를 구비하고 있다. 제2 부위(502b)는, 제1 부위(502a)보다도 외측에 있어서, 제1 부위(502a)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 예에서는, 제2 부위(502b)는, 제1 부위(502a)의 외주에 간극없이 배치되어 있다. 제1 부위(502a)에는, 그 중심의 개구로부터 방사상으로 형성된 복수의 홈(521a)이 형성되어 있다. 이 홈(521a)은, 개구로부터 공급되는 공급액을 직경 방향 외측으로 유도하기 쉽게 하기 위하여, 즉 제1 부위(502a) 전체에 퍼지기 쉽게 하기 위하여 형성되어 있다. 제2 부위(502b)에는, 그 주위 방향을 따라, 환형의 홈(521b)이 형성되어 있다. 이 홈(521b)은, 직경 방향 외측을 향하여 이동한 공급액을 포착하여, 그것보다도 외측으로 유출되기 어렵게 하기 위하여 형성되어 있다. 이와 같이, 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)는, 상이한 홈 형상을 구비하고 있다. 바꾸어 말하면, 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)는, 처리면의 형상이 상이하다. 또한, 홈(521a, 521b)의 형상은, 그 목적에 따른 임의의 형상으로 할 수 있다. 또한, 홈(521a, 521b) 중 적어도 한쪽은, 형성되어 있지 않아도 된다. 제1 부위(502a) 및 제2 부위(502b)는, 일체 성형되어 있어도 되고, 개별 성형되어 있어도 된다. 개별 성형되어 있는 경우, 제1 부위(502a) 및 제2 부위(502b)는, 접착제 등으로 일체화되어 있어도 되고, 별체이어도 된다. 별체의 경우, 제1 부위(502a) 및 제2 부위(502b)는, 버프 헤드(500)에 따로따로 설치되어도 된다.
본 실시예에서는, 또한 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)는, 특성이 상이하다. 구체적으로는, 제2 부위(502b)와 웨이퍼 W 사이에서의 공급액의 유통의 용이함이, 제1 부위(502a)와 웨이퍼 W 사이에서의 공급액의 유통의 용이함보다도 작아지도록, 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)가 선정된다. 이러한 양자의 차이는, 예를 들어 상술한 처리면의 형상 이외의 다양한 물리 특성의 차이에 의해 제공된다. 이러한 물리 특성에는, 예를 들어 재질, 경도(예를 들어 쇼어 경도 D), 밀도, 단층·적층(하층/상층의 조합), 두께, 홈 형상, 압축률, 포어 밀도(포어수), 포어 사이즈, 발포 구조(연속 기포 또는 독립 기포), 발수성·친수성 등이 포함된다. 이러한 구성에 의하면, 내부 공급 라인(506)으로부터 공급되는 처리액이 제2 부위(502b)의 외부로 유출되기 어려워진다. 그 결과, 제1 부위(502a)와 웨이퍼 W 사이에서 처리액이 골고루 퍼지므로, 처리액의 부족에 기인하는 버프 처리 레이트의 저하를 한층 더 억제할 수 있다. 게다가, 처리액의 부족이 발생하여 웨이퍼 W가 대미지를 받는 것을 한층 더 억제할 수 있다.
도 6b는 버프 패드(502)의 다른 예를 나타낸다. 도 6a와의 차이는, 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)가 이격되어 있는 것이다. 즉, 제1 부위(502a)의 외경은, 제2 부위(502b)의 내경보다도 작다. 그것에 의하여, 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b) 사이에는, 간극(530)이 형성되어 있다. 이러한 버프 패드(502)를 사용하면, 간극(530)에 처리액을 체류시킬 수 있으므로, 도 6a의 구성의 효과를 한층 더 높일 수 있다.
도 7은 버프 헤드(500) 및 버프 아암(600)의 대체 구성의 개략도이다. 도시한 바와 같이, 버프 헤드(500)는 제1 버프 헤드(500a)와 제2 버프 헤드(500b)를 구비하고 있다. 제1 버프 헤드(500a)는, 중앙에 내부 공급 라인(506)의 개구가 형성된 디스크 형상을 갖고 있다. 제2 버프 헤드(500b)는, 환형의 형상을 갖고 있으며, 제1 버프 헤드(500a)의 직경 방향 외측에 있어서 제1 버프 헤드(500a)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이로 인해, 제1 버프 헤드(500a)를 이너 헤드(500a)라고도 칭하고, 제2 버프 헤드(500b)를 아우터 헤드(500b)라고도 칭한다. 이너 헤드(500a)와 아우터 헤드(500b)는 간격을 두고 배치되어 있다.
이너 헤드(500a)는, 그 상방으로 연장되는 샤프트(504a)에 연결되어 있다. 마찬가지로, 아우터 헤드(500b)는, 그 상방으로 연장되는 샤프트(504b)에 연결되어 있다. 샤프트(504b)는, 중공 원기둥상의 형상을 갖고 있으며, 베어링(509, 510)을 통하여 샤프트(504a)의 주위를 둘러싸고 있다. 이 샤프트(504b)는, 베어링(511)을 통하여, 버프 아암(600)의 정지 부위에 설치되어 있다.
제1 버프 헤드(500a)의 하면(샤프트(504a)와 반대인 면)에는, 제1 버프 패드(502a)(이너 패드(502a)라고도 칭함)가 설치되어 있다. 제2 버프 헤드(500b)의 하면에는, 제2 버프 패드(502b)(아우터 패드(502b)라고도 칭함)가 설치되어 있다. 도 8은 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)를 하방으로부터 본 도면이다. 도시한 바와 같이, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)는, 각각 이너 헤드(500a)와 아우터 헤드(500b)의 하면을 추종한 형상을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)에는 홈은 형성되어 있지 않다. 단, 도 6a 및 도 6b와 같이, 홈이 형성되어 있어도 된다. 도 7 및 도 8에 도시하는 예에 있어서도, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)는, 제2 부위(502b)와 웨이퍼 W 사이에서의 공급액의 유통의 용이함이, 제1 부위(502a)와 웨이퍼 W 사이에서의 공급액의 유통의 용이함보다도 작아지도록, 제1 부위(502a)와 제2 부위(502b)가 선정된다.
샤프트(504a)는, 액추에이터(512)에 접속되어 있다. 이 액추에이터(512)에 의해, 샤프트(504a) 및 이너 헤드(500a)는, 회전 가능하면서, 또한 버프 테이블(400)에 가까워지는 방향 및 버프 테이블(400)로부터 멀어지는 방향(본 실시예에서는, 연직 방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 샤프트(504b)는, 액추에이터(514)에 접속되어 있다. 이 액추에이터(514)에 의해, 샤프트(504b) 및 아우터 헤드(500b)는, 회전 가능하면서, 또한 버프 테이블(400)에 가까워지는 방향 및 버프 테이블(400)로부터 멀어지는 방향(본 실시예에서는, 연직 방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)는, 서로 독립적으로 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)는, 서로 독립적으로 회전 가능하게 구성되어 있다. 즉, 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)는 서로 상이한 동작을 행할 수 있다.
도 9는, 상술한 버프 처리 모듈(300A)에 의한 버프 처리의 각 공정에서의 버프 헤드(500)의 제어예를 나타내고 있다. 도 10a 내지 10c는, 도 9에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드(500)의 상태를 나타내고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 이 예에서는, 버프 처리가 개시되면, 먼저, 프리로드 처리가 행하여진다(스텝 S10). 프리로드 처리란, 처리액을 웨이퍼 W 위에 사전 공급하는 처리이다. 프리로드 처리에서는, 도 9 및 도 10a에 도시한 바와 같이, 이너 헤드(500a)는, 이너 패드(502a)가 웨이퍼 W에 접촉하지 않도록 상방으로 상승한 위치(이하, 상승 위치라고도 칭함)에 위치하고 있다. 즉, 이너 헤드(500a) 및 이너 패드(502a)는, 상방으로 퇴피한 상태에 있다. 한편, 아우터 헤드(500b)는, 아우터 패드(502b)를 웨이퍼 W에 접촉시키기 위한 위치(이하, 접촉 위치라고도 칭함)에 위치하고 있다. 즉, 아우터 헤드(500b) 및 아우터 패드(502b)는, 하강한 위치에 있다. 이 상태에서, 내부 공급 라인(506)으로부터 처리액이 공급된다. 아우터 패드(502b)는, 웨이퍼 W에 접촉하고 있으므로, 처리액이 제2 버프 패드(502b)의 외부로 유출되는 것이 억제된다. 즉, 처리액의 대부분은, 제2 버프 패드(502b)의 내측에 보유 지지된다. 이러한 구성에 의하면, 버프 처리의 개시 시에는, 이미 이너 패드(502a)와 웨이퍼 W 사이에는 충분한 양의 처리액이 골고루 널리 퍼진다. 그 결과, 웨이퍼 W에 스크래치가 생겨 웨이퍼 W에 대미지를 끼치는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 스텝 S10에 있어서, 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)의 회전은 정지되어 있다. 또한 버프 테이블(400) 즉 웨이퍼 W의 회전도, 정지되어 있다. 아우터 패드(502b)의 내측에 충분한 양의 처리액 L3이 축적된 후에, 버프 테이블(400)이 회전된다. 버프 테이블(400)의 회전과 동시에 이너 헤드(500a)도 회전을 개시하고, 또한 이너 헤드(500a)가 하강을 개시하고, 다음 스텝으로 이행한다. 이와 같이, 버프 테이블(400)의 회전이 정지한 상태에서 프리로드 처리를 행함으로써, 공급한 처리액 L3이 원심력에 의해 비산되지 않아, 이너 패드(502a)와 웨이퍼 W 사이에 충분한 양의 처리액 L3을 골고루 널리 퍼지게 할 수 있다. 또한, 프리로드 처리를, 버프 테이블(400)을 회전시킨 상태에서 행해도 된다. 그 경우는, 아우터 패드(502b)가 웨이퍼 W에 접촉하기 전에 내부 공급 라인(506)으로부터의 처리액 L3의 공급을 개시하는 것이 바람직하다. 그것에 의하여 아우터 패드(502b)와 웨이퍼 W가 접촉될 때에 처리액이 부족하여 웨이퍼 W에 대미지가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 스텝 S10의 프리로드 처리에 있어서, 아우터 헤드(500b)는, 회전해도 되고, 하지 않아도 된다. 아우터 헤드(500b)를 회전시켜, 본 연마 시(하기 스텝 S20)보다도 낮은 압력으로 웨이퍼 W와 접촉시킴으로써, 아우터 패드(502b)와 웨이퍼 W의 마찰을 경감시킬 수 있다.
프리로드가 완료되면, 이어서, 라이트 폴리쉬, 즉 버프 연마 처리가 실시된다(스텝 S20). 버프 연마 처리 대신에, 버프 세정 처리가 행하여져도 된다. 스텝 S20에서는, 도 9 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)는, 모두 접촉 위치에 위치하고 있다. 즉, 처리액이 아우터 패드(502b)의 외부로 유출되는 것을 억제하면서, 버프 처리가 실시된다. 이러한 구성에 의하면, 버프 처리 중에, 이너 패드(502a)와 웨이퍼 W 사이에 충분한 양의 처리액이 골고루 널리 퍼진다. 따라서, 스크래치의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 버프 테이블(400)이 비교적 고속으로 회전하는 경우에 있어서도, 이너 패드(502a)와 웨이퍼 W 사이에 충분한 양의 처리액을 보유 지지할 수 있으므로, 버프 처리 레이트를 향상시킬 수 있다.
스텝 S20에서는, 버프 처리는, 이너 패드(502a)에 의해 실현되어, 아우터 패드(502b)는, 버프 처리 성능에 크게 기여하지 않는다. 즉, 아우터 패드(502b)는, 주로 그 내측 영역에 처리액을 보유 지지하기 위하여 사용된다. 이로 인해, 제어 장치(5)는 이너 헤드(500a)가 이너 패드(502a)를 통하여 웨이퍼 W에 작용시키는 압력을, 요구되는 버프 처리 성능에 따라 최적화한다. 한편, 제어 장치(5)는 아우터 헤드(500b)가 아우터 패드(502b)를 통하여 웨이퍼 W에 작용시키는 압력을, 처리액을 보유 지지하기 위하여 필요한 최저한의 압력으로 제어한다. 예를 들어, 아우터 헤드(500b)에 의한 압력은, 이너 헤드(500a)에 의한 압력보다도 작아지도록 제어된다. 마찬가지로, 제어 장치(5)는 요구되는 버프 처리 성능에 따라, 이너 헤드(500a)의 회전수를 최적화한다. 한편, 제어 장치(5)는 아우터 헤드(500b)의 회전수를, 처리액의 비산 방지를 위하여 최적화한다. 예를 들어, 아우터 헤드(500b)는, 정지 상태 또는 이너 헤드(500a)보다도 작은 회전수로 제어된다. 아우터 헤드(500b)는 회전되지 않아도 된다.
스텝 S20에 있어서, 내부 공급 라인(506)으로부터의 처리액의 공급은, 연속적으로 행하여져도 되고, 간헐적으로 행하여져도 된다. 처리액의 공급량 및 공급 타이밍은, 아우터 패드(502b)로부터의 처리액의 유출량을 고려하여, 아우터 패드(502b)의 내측 영역에 충분한 양의 처리액이 보유 지지되도록 설정되면 된다.
대체 형태로서, 아우터 헤드(500b)는, 버프 처리의 후기에 있어서, 상승 위치로 이동되어도 된다. 이러한 구성으로 하면, 버프 처리에 의해 발생한 생성물의 외부로의 유출을 촉진할 수 있다. 그 결과, 생성물에 의해 웨이퍼 W가 대미지를 받는 것을 억제할 수 있다. 이 경우, 버프 처리의 전기보다도 많은 양의 처리액이 공급되어도 된다.
버프 처리가 완료되면, 이어서, 내부 공급 라인(506)으로부터 세정액(여기서는, 순수)이 공급되어 액 치환이 행하여진다(스텝 S30). 액 치환에 의해, 버프 연마 처리에서 사용하는 슬러리와, 케미컬 세정(스텝 S40)에서 사용하는 약액이 혼합되어 반응 생성물이 생성되어, 당해 반응 생성물이 세정에 악영향을 주는 것(예를 들어, 기판에 대미지를 끼치는 것)을 억제할 수 있다. 스텝 S30에서는, 도 9 및 도 10c에 도시한 바와 같이, 이너 헤드(500a)는 접촉 위치에 위치하고 있으며, 아우터 헤드(500b)는 상승되어 대피 위치에 위치하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 버프 연마 처리에서 사용하는 슬러리 및 액 치환에 사용된 세정액의 외부로의 배출이 촉진된다. 이로 인해, 버프 처리에 의해 발생한 생성물의 웨이퍼 W 위로부터의 배출을 촉진할 수 있다.
액 치환이 완료되면, 이어서, 내부 공급 라인(506)으로부터 약액이 공급되어, 케미컬 세정이 행하여진다(스텝 S40). 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)의 위치는, 도 9에 도시한 바와 같이, 스텝 S30과 동일하다. 단, 요구되는 처리 성능에 따라서는, 아우터 헤드(500b)는, 접촉 위치에 있어도 된다. 그리고, 케미컬 세정이 완료되면, 내부 공급 라인(506)으로부터 순수가 공급되어, 순수 세정(물 폴리쉬)이 행하여진다(스텝 S50). 이너 헤드(500a) 및 아우터 헤드(500b)의 위치는, 도 9에 도시한 바와 같이, 스텝 S30과 동일하다.
이상 설명한 바와 같이, 버프 처리 모듈(300A)에 의하면, 각 처리 공정마다 각종 액의 보유 지지 또는 배출을 적절하게 제어하여, 유연한 처리를 행할 수 있다.
B. 변형예:
B-1. 변형예 1:
버프 처리 모듈(300A)은, 처리액 공급 수단으로서, 내부 공급 라인(506) 외에, 버프 헤드(500)의 외부에 설치된 외부 노즐을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 외부 노즐은, 상황에 따라 보완적으로 사용되어도 되고, 내부 공급 라인(506) 대신 사용되어도 된다.
B-2. 변형예 2:
도 7에 도시한 구성에 있어서, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b) 사이의 특성 차이는, 버프 처리 성능의 차이이어도 된다. 예를 들어, 이너 패드(502a)가, 요구되는 버프 처리 성능에 기초하여 결정되고, 아우터 패드(502b)로서, 처리액의 보유 지지 성능을 높이기 위하여, 밀착성이 높은, 즉 유연한 버프 패드가 사용되어도 된다. 혹은, 이너 패드(502a)로서, 버프 연마 처리 및 버프 세정 처리 중 한쪽에 적합한 특성을 갖는 패드가 채용되고, 아우터 패드(502b)로서, 다른 쪽에 적합한 특성을 갖는 패드가 채용되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)의 한쪽을 선택적으로 사용함으로써, 버프 패드의 교체를 행하지 않고, 요구되는 품질에 따른 버프 처리를 행할 수 있다. 혹은, 웨이퍼 W의 영역마다 상이한 처리를 행하여, 고정밀도의 버프 처리를 실현할 수 있다. 예를 들어, 이너 패드(502a)로서 경질의 발포 폴리우레탄을 표층에 배치한 패드를 사용하고, 아우터 패드(502b)로서 스웨이드 형상의 다공성 폴리우레탄 비섬유질 패드를 사용할 수 있다. 혹은, 동일한 스웨이드 형상의 패드이며, 포어 사이즈 혹은 포어 밀도가 상이한 것을 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)에 각각 사용해도 된다.
B-3. 변형예 3:
도 7에 도시한 구성에 있어서, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)는 반드시 서로 독립 제어 가능하게 구성되어 있지 않아도 된다. 즉, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)는, 독립 승강 제어 가능하게 구성되어 있지 않아도 되고, 독립 회전 제어 가능하게 구성되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)가 독립 승강 제어 가능하게 구성되어 있지 않은 경우에도 처리액을 아우터 패드(502b)의 내측 영역에 보유 지지하는 효과가 얻어진다. 이 경우, 처리액의 배출을 촉진하고 싶은 경우에는, 일시적으로 이너 패드(502a) 및 아우터 패드(502b)를 상승시켜도 된다.
B-4. 변형예 4:
상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼 W의 처리면을 상향으로 보유 지지하여 버프 처리를 행하는 구성을 예시했지만, 웨이퍼 W는, 임의의 방향으로 보유 지지되어도 된다. 예를 들어, 웨이퍼 W는, 그 처리면이 하향으로 되도록 보유 지지되어도 된다. 이 경우, 버프 테이블(400)은 상술한 실시 형태와는 역방향으로 배치되고, 버프 헤드(500)는 버프 테이블(400)보다도 하방에 배치된다. 혹은, 웨이퍼 W는, 그 처리면이 수평 방향을 향하도록 보유 지지되어도 된다. 이 경우, 외부 노즐로부터도 보완적으로 처리액이 공급되어도 된다. 예를 들어, 도 7에 도시한 구성에서는, 버프 테이블(400)은 웨이퍼 W의 보유 지지면이 수평 방향을 향하도록 배치되고, 버프 헤드(500)는 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 이들 구성에서도 아우터 패드(502b)를 웨이퍼 W와 접촉시킴으로써 아우터 패드(502b)의 내측 영역에 처리액을 보유 지지할 수 있다.
B-5. 변형예 5:
버프 처리 모듈(300A, 300B)은, 세정 유닛(4)에 포함되는 구성에 한하지 않고, 연마 유닛(3)에 포함되어도 된다.
이상, 도 1 내지 도 10과 함께, 몇 가지의 실시예에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
이하, 본원 발명의 일 실시 형태에 관한 버프 처리 장치 및 기판 처리 장치가 도 11 내지 도 23에 기초하여 설명된다.
A. 실시예:
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(2-1000)는, 대략 직사각 형상의 하우징(2-1)을 구비한다. 하우징(2-1)의 내부는, 격벽(2-1a, 2-1b)에 의해, 로드/언로드 유닛(2-2)과, 연마 유닛(2-3)과, 세정 유닛(2-4)으로 구획된다. 로드/언로드 유닛(2-2), 연마 유닛(2-3) 및 세정 유닛(2-4)은 각각 독립적으로 조립되고, 독립적으로 배기된다. 또한, 세정 유닛(2-4)은 기판 처리 장치에 전원을 공급하는 전원 공급부(도시 생략)와, 기판 처리 동작을 제어하는 제어 장치(2-5)를 구비한다.
로드/언로드 유닛(2-2)은 다수의 웨이퍼(기판)를 스톡하는 웨이퍼 카세트가 적재되는 2개 이상(본 실시 형태에서는 4개)의 프론트 로드부(2-20)를 구비한다. 이 프론트 로드부(2-20)는 하우징(2-1)에 인접하여 배치되고, 기판 처리 장치의 폭 방향(길이 방향과 수직인 방향)을 따라 배열된다. 프론트 로드부(2-20)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 로드/언로드 유닛(2-2)에는, 프론트 로드부(2-20)의 배열을 따라 주행 기구(2-21)가 배치된다. 주행 기구(2-21) 위에는 웨이퍼 카세트의 배열 방향을 따라 이동 가능한 2대의 반송 로봇(2-22)이 설치된다. 반송 로봇(2-22)은 주행 기구(2-21) 위를 이동함으로써, 프론트 로드부(2-20)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있도록 구성되어 있다. 각 반송 로봇(2-22)은 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 취출함과 함께, 처리된 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다
연마 유닛(2-3)은 웨이퍼의 연마(평탄화)가 행하여지는 영역이다. 연마 유닛(2-3)은 제1 연마 유닛(2-3A), 제2 연마 유닛(2-3B), 제3 연마 유닛(2-3C) 및 제4 연마 유닛(2-3D)을 구비하고 있다. 이들 연마 유닛(2-3A 내지 2-3D)은, 도 11에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(2-3A)은, 연마면을 갖는 연마 패드(2-10)가 설치된 연마 테이블(2-30A)과, 웨이퍼를 보유 지지하여 연마 테이블(2-30A) 위의 연마 패드(2-10)에 가압하면서 연마하기 위한 톱링(2-31A)과, 연마 패드(2-10)에 연마액이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(2-32A)과, 연마 패드(2-10)의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 드레서(2-33A)와, 액체(예를 들어 순수)와 기체(예를 들어 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들어 순수)를 안개 상태로 하여 연마면에 분사하는 아토마이저(2-34A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제2 연마 유닛(2-3B)은, 연마 테이블(2-30B)과, 톱링(2-31B)과, 연마액 공급 노즐(2-32B)과, 드레서(2-33B)와, 아토마이저(2-34B)를 구비하고 있다. 제3 연마 유닛(2-3C)은, 연마 테이블(2-30C)과, 톱링(2-31C)과, 연마액 공급 노즐(2-32C)과, 드레서(2-33C)와, 아토마이저(2-34C)를 구비하고 있다. 제4 연마 유닛(2-3D)은, 연마 테이블(2-30D)과, 톱링(2-31D)과, 연마액 공급 노즐(2-32D)과, 드레서(2-33D)와, 아토마이저(2-34D)를 구비하고 있다.
제1 연마 유닛(2-3A), 제2 연마 유닛(2-3B), 제3 연마 유닛(2-3C) 및 제4 연마 유닛(2-3D)은, 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하, 제1 연마 유닛(2-3A)에 대해서만 설명한다.
도 12는 제1 연마 유닛(2-3A)을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 톱링(2-31A)은, 톱링 샤프트(2-36)에 지지된다. 연마 테이블(2-30A)의 상면에는 연마 패드(2-10)가 부착된다. 연마 패드(2-10)의 상면은, 웨이퍼 W를 연마하는 연마면을 형성한다. 또한, 연마 패드(2-10) 대신에 고정 지립을 사용할 수도 있다. 톱링(2-31A) 및 연마 테이블(2-30A)은, 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 축심 주위로 회전하도록 구성된다. 웨이퍼 W는, 톱링(2-31A)의 하면에 진공 흡착에 의해 보유 지지된다. 연마 시에는, 연마액 공급 노즐(2-32A)로부터 연마 패드(2-10)의 연마면에 연마액이 공급되어, 연마 대상인 웨이퍼 W가 톱링(2-31A)에 의해 연마면에 가압되어 연마된다.
이어서, 웨이퍼를 반송하기 위한 반송 기구에 대하여 설명한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(2-3A) 및 제2 연마 유닛(2-3B)에 인접하여, 제1 리니어 트랜스포터(2-6)가 배치되어 있다. 제1 리니어 트랜스포터(2-6)는 연마 유닛(2-3A, 2-3B)이 배열되는 방향을 따른 4개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제1 반송 위치(2-TP1), 제2 반송 위치(2-TP2), 제3 반송 위치(2-TP3), 제4 반송 위치(2-TP4)로 함)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
또한, 제3 연마 유닛(2-3C) 및 제4 연마 유닛(2-3D)에 인접하여, 제2 리니어 트랜스포터(2-7)가 배치된다. 제2 리니어 트랜스포터(2-7)는 연마 유닛(2-3C, 2-3D)이 배열되는 방향을 따른 3개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제5 반송 위치(2-TP5), 제6 반송 위치(2-TP6), 제7 반송 위치(2-TP7)로 함)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
웨이퍼는, 제1 리니어 트랜스포터(2-6)에 의해 연마 유닛(2-3A, 2-3B)으로 반송된다. 제1 연마 유닛(2-3A)의 톱링(2-31A)은, 톱링 헤드의 스윙 동작에 의해 연마 위치와 제2 반송 위치(2-TP2) 사이를 이동한다. 따라서, 톱링(2-31A)으로의 웨이퍼의 수수는 제2 반송 위치(2-TP2)에서 행하여진다. 마찬가지로, 제2 연마 유닛(2-3B)의 톱링(2-31B)은 연마 위치와 제3 반송 위치(2-TP3) 사이를 이동하고, 톱링(2-31B)으로의 웨이퍼의 수수는 제3 반송 위치(2-TP3)에서 행하여진다. 제3 연마 유닛(2-3C)의 톱링(2-31C)은 연마 위치와 제6 반송 위치(2-TP6) 사이를 이동하고, 톱링(2-31C)으로의 웨이퍼의 수수는 제6 반송 위치(2-TP6)에서 행하여진다. 제4 연마 유닛(2-3D)의 톱링(2-31D)은 연마 위치와 제7 반송 위치(2-TP7) 사이를 이동하고, 톱링(2-31D)으로의 웨이퍼의 수수는 제7 반송 위치(2-TP7)에서 행하여진다.
제1 반송 위치(2-TP1)에는, 반송 로봇(2-22)으로부터 웨이퍼를 수취하기 위한 리프터(2-11)가 배치되어 있다. 웨이퍼는, 리프터(2-11)를 통하여 반송 로봇(2-22)으로부터 제1 리니어 트랜스포터(2-6)로 전달된다. 제1 리니어 트랜스포터(2-6)와, 제2 리니어 트랜스포터(2-7)와, 세정 유닛(2-4) 사이에는 스윙 트랜스포터(2-12)가 배치되어 있다. 스윙 트랜스포터(2-12)는 제4 반송 위치(2-TP4)와 제5 반송 위치(2-TP5) 사이를 이동 가능한 핸드를 갖고 있다. 제1 리니어 트랜스포터(2-6)로부터 제2 리니어 트랜스포터(2-7)로의 웨이퍼의 수수는, 스윙 트랜스포터(2-12)에 의해 행하여진다. 웨이퍼는, 제2 리니어 트랜스포터(2-7)에 의해 제3 연마 유닛(2-3C) 및/또는 제4 연마 유닛(2-3D)으로 반송된다. 또한, 연마 유닛(2-3)으로 연마된 웨이퍼는 스윙 트랜스포터(2-12)에 의해 임시 거치대(2-180)로 반송된다. 임시 거치대(2-180)에 적재된 웨이퍼는, 세정 유닛(2-4)으로 반송된다. 세정 유닛(2-4)으로 반송된다.
도 13a는 세정 유닛(2-4)을 도시하는 평면도이며, 도 13b는 세정 유닛(2-4)을 도시하는 측면도이다. 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 세정 유닛(2-4)은 롤 세정실(2-190)과, 제1 반송실(2-191)과, 펜 세정실(2-192)과, 제2 반송실(2-193)과, 건조실(2-194)과, 버프 처리실(2-300)과, 제3 반송실(2-195)로 구획되어 있다.
롤 세정실(2-190) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 롤 세정 모듈(2-201A) 및 하측 롤 세정 모듈(2-201B)이 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(2-201A)은, 하측 롤 세정 모듈(2-201B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(2-201A) 및 하측 롤 세정 모듈(2-201B)은, 세정액을 웨이퍼의 표리면에 공급하면서, 회전하는 2개의 롤 스펀지를 웨이퍼의 표리면에 각각 가압함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 롤 세정 모듈(2-201A)과 하측 롤 세정 모듈(2-201B) 사이에는, 웨이퍼의 임시 거치대(2-204)가 설치되어 있다.
펜 세정실(2-192) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 펜 세정 모듈(2-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(2-202B)이 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(2-202A)은, 하측 펜 세정 모듈(2-202B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(2-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(2-202B)은, 세정액을 웨이퍼의 표면에 공급하면서, 회전하는 펜슬 스펀지를 웨이퍼의 표면에 가압하여 웨이퍼의 직경 방향으로 요동함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 펜 세정 모듈(2-202A)과 하측 펜 세정 모듈(2-202B) 사이에는, 웨이퍼의 임시 거치대(2-203)가 설치되어 있다.
건조실(2-194) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 건조 모듈(2-205A) 및 하측 건조 모듈(2-205B)이 배치되어 있다. 상측 건조 모듈(2-205A) 및 하측 건조 모듈(2-205B)은 서로 격리되어 있다. 상측 건조 모듈(2-205A) 및 하측 건조 모듈(2-205B)의 상부에는, 청정한 공기를 건조 모듈(2-205A, 2-205B) 내에 각각 공급하는 필터팬 유닛(2-207, 2-207)이 설치되어 있다.
제1 반송실(2-191)에는 상하 이동 가능한 제1 반송 로봇(반송 기구)(2-209)이 배치된다. 제2 반송실(2-193)에는 상하 이동 가능한 제2 반송 로봇(2-210)이 배치된다. 제3 반송실(2-195)에는 상하 이동 가능한 제3 반송 로봇(반송 기구) (2-213)이 배치된다. 제1 반송 로봇(2-209), 제2 반송 로봇(2-210) 및 제3 반송 로봇(2-213)은 세로 방향으로 연장되는 지지축(2-211, 2-212, 2-214)에 각각 이동 가능하게 지지되어 있다. 제1 반송 로봇(2-209), 제2 반송 로봇(2-210) 및 제3 반송 로봇(2-213)은 내부에 모터 등의 구동 기구를 갖고 있으며, 지지축(2-211, 2-212, 2-214)을 따라 상하로 이동 가능하게 구성되어 있다. 제1 반송 로봇(2-209)은 상하 2단의 핸드를 갖고 있다. 제1 반송 로봇(2-209)은 도 13a에 점선으로 나타낸 바와 같이, 그 하측의 핸드가 상술한 임시 거치대(2-180)에 액세스 가능한 위치에 배치되어 있다.
제1 반송 로봇(2-209)은 임시 거치대(2-180), 상측 롤 세정 모듈(2-201A), 하측 롤 세정 모듈(2-201B), 임시 거치대(2-204), 임시 거치대(2-203), 상측 펜 세정 모듈(2-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(2-202B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 세정 전의 웨이퍼(슬러리가 부착되어 있는 웨이퍼)를 반송할 때는, 제1 반송 로봇(2-209)은 하측의 핸드를 사용하고, 세정 후의 웨이퍼를 반송할 때는 상측의 핸드를 사용한다.
제2 반송 로봇(2-210)은 상측 펜 세정 모듈(2-202A), 하측 펜 세정 모듈(2-202B), 임시 거치대(2-203), 상측 건조 모듈(2-205A) 및 하측 건조 모듈(2-205B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 제2 반송 로봇(2-210)은 세정된 웨이퍼만을 반송하므로, 1개의 핸드만을 구비하고 있다. 도 11에 도시하는 반송 로봇(2-22)은, 상측의 핸드를 사용하여 상측 건조 모듈(2-205A) 또는 하측 건조 모듈(2-205B)로부터 웨이퍼를 취출하여, 그 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다.
버프 처리실(2-300)에는, 상측의 버프 처리 모듈(2-300A) 및 하측의 버프 처리 모듈(2-300B)이 구비된다. 제3 반송 로봇(2-213)은 상측의 롤 세정 모듈(2-201A), 하측의 롤 세정 모듈(2-201B), 임시 거치대(2-204), 상측의 버프 처리 모듈(2-300A) 및 하측의 버프 처리 모듈(2-300B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다.
본 실시 형태에서는, 세정 유닛(2-4) 내에서, 버프 처리실(2-300), 롤 세정실(2-190) 및 펜 세정실(2-192)을, 로드/언로드 유닛(2-2)으로부터 먼 쪽부터 순서대로 배열하여 배치하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 버프 처리실(2-300), 롤 세정실(2-190) 및 펜 세정실(2-192)의 배치 형태는, 웨이퍼의 품질 및 스루풋 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상측의 버프 처리 모듈(2-300A) 및 하측의 버프 처리 모듈(2-300B)은, 마찬가지의 구성이기 때문에, 이하에서는 상측의 버프 처리 모듈(2-300A)에 대해서만 설명한다.
도 14는, 상측의 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 버프 처리 모듈(2-300A)은, 기판의 1종으로서의 웨이퍼 W를 지지하기 위한 버프 테이블(2-400)과, 웨이퍼 W의 처리면에 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드(2-502)가 설치된 버프 헤드(2-500)와, 버프 헤드(2-500)를 보유 지지하기 위한 버프 아암(2-600)과, 버프 패드(2-502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하기 위한 컨디셔닝부(2-800)를 구비한다.
버프 테이블(2-400)은 웨이퍼 W를 보유 지지하는 기구를 갖고 있다. 웨이퍼 보유 지지 기구는, 본 실시예에서는, 진공 흡착 방식이지만, 임의의 방식으로 할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 보유 지지 기구는, 웨이퍼 W의 주연부의 적어도 1개소에 있어서 웨이퍼 W의 표면 및 이면을 클램프하는 클램프 방식이어도 되고, 웨이퍼 W의 주연부의 적어도 1개소에 있어서 웨이퍼 W의 측면을 보유 지지하는 롤러 척 방식이어도 된다. 본 실시예에서는, 버프 테이블(2-400)은 웨이퍼 W의 처리면이 상방을 향하도록 웨이퍼 W를 보유 지지한다.
또한, 버프 테이블(2-400)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 A 주위로 회전하도록 구성되어 있다. 버프 아암(2-600)에는 회전 가능하게 구성된 샤프트(2-504)를 통하여 버프 헤드(2-500)가 설치되어 있다. 버프 헤드(2-500)의, 웨이퍼 W(또는 버프 테이블(2-400))에 대향하는 면에는 웨이퍼 W를 버프 처리하기 위한 버프 패드(2-502)가 설치된다. 버프 헤드(2-500)의 상세에 대해서는 후술한다. 버프 아암(2-600)은 버프 헤드(2-500)를 회전축 B 주위로 회전시키도록 구성되어 있다. 또한, 버프 패드(2-502)의 면적은, 웨이퍼 W(또는 버프 테이블(2-400))의 면적보다도 작으므로, 웨이퍼 W를 골고루 버프 처리할 수 있도록, 버프 아암(2-600)은 버프 헤드(2-500)를 화살표 C로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 W의 직경 방향으로 요동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 버프 아암(2-600)은 버프 패드(2-502)가 컨디셔닝부(2-800)에 대향하는 위치까지 버프 헤드(2-500)를 요동할 수 있도록 구성되어 있다. 버프 헤드(2-500)는 액추에이터(도시 생략)에 의해 버프 테이블(2-400)에 가까워지는 방향 및 버프 테이블(2-400)로부터 멀어지는 방향으로(본 실시예에서는, 상하로) 이동 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(2-502)를 소정의 압력으로 가압할 수 있다. 이러한 구성은, 샤프트(2-504)의 신축에 의해 실현되어도 되고, 버프 아암(2-600)의 상하 운동에 의해 실현되어도 된다.
버프 처리 모듈(2-300A)은, 후술하는 액 공급 계통(2-700)으로부터 웨이퍼 W에 처리액을 공급함과 함께 버프 테이블(2-400)을 회전축 A 주위로 회전시켜, 버프 패드(2-502)를 웨이퍼 W의 처리면에 가압하고, 버프 헤드(2-500)를 회전축 B 주위로 회전시키면서 화살표 C 방향으로 요동함으로써, 웨이퍼 W에 버프 처리를 행할 수 있다. 또한, 버프 처리 시의 버프 테이블(2-400)과 버프 헤드(2-500)의 상대 운동은, 상술한 예에 한하지 않고, 회전 운동, 병진 운동, 원호 운동, 왕복 운동, 스크롤 운동, 각도 회전 운동(360도 미만의 소정의 각도만 회전하는 운동) 중 적어도 하나에 의해 실현되어도 된다.
본원에 있어서, 버프 처리에는, 버프 연마 처리 및 버프 세정 처리 중 적어도 한쪽이 포함된다. 버프 연마 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(2-502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(2-502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(2-502) 사이에 슬러리를 개재시킴으로써 웨이퍼 W의 처리면을 연마 제거하는 처리이다. 버프 연마 처리는, 통상 웨이퍼의 표면의 요철을 평탄화하거나, 트렌치나 비아 내부 이외의 표면에 형성된 여분의 막을 제거하거나 한 목적으로 행하는 주 연마의 후에, 소위 마무리 연마를 행하는 것이다. 버프 연마의 제거 가공량은, 예를 들어 수㎚ 내지 10수㎚ 정도이다. 퍼프 패드(2-502)로서는, 예를 들어 발포 폴리우레탄과 부직포를 적층한 패드(구체적으로는, 예를 들어 시장에서 입수할 수 있는 IC1000(등록 상표)/SUBA(등록 상표)계)나, 스웨이드 형상의 다공성 폴리우레탄 비섬유질 패드(구체적으로는, 예를 들어 시장에서 입수할 수 있는 POLITEX(등록 상표)) 등을 사용할 수 있다. 버프 연마 처리는, 롤 세정실(2-190)에 있어서 PVA로 이루어지는 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(2-192)에 있어서 PVA로 이루어지는 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 연마 처리에 의해, 스크래치 등의 대미지를 갖는 표층부 또는 이물이 부착된 표층부의 제거, 연마 유닛(2-3)에 있어서의 주 연마로 제거할 수 없었던 개소의 추가 제거 또는, 주 연마 후의, 미소 영역의 요철이나 기판 전체에 걸친 막 두께 분포와 같은 모폴로지의 개선을 실현할 수 있다.
버프 세정 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(2-502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(2-502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(2-502) 사이에 세정 처리액(약액, 순수 또는, 이들의 혼합물)을 개재시킴으로써 웨이퍼 W 표면의 이물을 제거하거나, 처리면을 개질하거나 하는 마무리 처리이다. 버프 패드(2-502)로서는, 상술한 IC1000(등록 상표)/SUBA(등록 상표)계나 POLITEX(등록 상표) 등이 사용된다. 버프 세정 처리는, 롤 세정실(2-190)에 있어서 PVA로 이루어지는 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(2-192)에 있어서 PVA로 이루어지는 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 세정 처리에 의하면, PVA로 이루어지는 스펀지 재료를 접촉시키는 것만으로는 제거할 수 없는, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 버프 세정 처리를 위하여, 버프 패드로서 PVA 스펀지를 사용하는 것도 가능하다.
컨디셔닝부(2-800)는 버프 패드(2-502)의 표면을 컨디셔닝(드레싱)하기 위한 부재이다. 본 실시예에서는, 컨디셔닝부(2-800)는 버프 테이블(2-400)의 외부에 배치되어 있다. 대체 형태로서, 컨디셔닝부(2-800)는 버프 테이블(2-400)의 상방이면서 또한 버프 헤드(2-500)의 하방으로 이동하여, 버프 패드(2-502)의 컨디셔닝을 행해도 된다. 이 경우, 컨디셔닝은, 처리 완료된 웨이퍼 W를 반출한 후에 행하여지는 것이 바람직하다. 컨디셔닝부(2-800)는 드레스 테이블(2-810)과, 드레스 테이블(2-810)에 설치된 드레서(2-820)를 구비한다. 드레스 테이블(2-810)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 D 주위로 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 드레서(2-820)는 예를 들어 다이아몬드 드레서, 브러시 드레서 또는 이들의 조합으로 형성된다.
버프 처리 모듈(2-300A)은 버프 패드(2-502)의 컨디셔닝을 행할 때에는, 버프 패드(2-502)가 드레서(2-820)에 대향하는 위치가 될 때까지 버프 아암(2-600)을 선회시킨다. 버프 처리 모듈(2-300A)은, 드레스 테이블(2-810)을 회전축 D 주위로 회전시킴과 함께 버프 헤드(500)를 회전시켜, 버프 패드(502)를 드레서(2-820)에 가압함으로써, 버프 패드(2-502)의 컨디셔닝을 행한다. 이러한 컨디셔닝 동작은, 예를 들어 버프 처리된 웨이퍼 W를, 다음에 버프 처리해야 할 웨이퍼 W와 치환하는 동안 행할 수 있다.
버프 처리 모듈(2-300A)은, 도 14에 도시한 바와 같이, 버프 처리실(2-300)의, 버프 처리 모듈(2-300A)이 설치되는 구획 A1 내에 미스트 MT를 분사하는 미스트 공급부(2-900)를 갖는다. 미스트 MT는, 항상 공급되어도 되고, 또는 완결적으로 공급되어도 된다. 미스트 MT는, 후술하는 액 공급 계통(2-700)으로부터 웨이퍼 W 위에 공급된 처리액이 주위로 비산되어 고착되는 것을 방지하기 위하여, 버프 테이블(2-400) 및 그의 주위, 버프 헤드(2-500), 버프 아암(2-600) 및 컨디셔닝부(2-800)의 각각의 표면을 적실 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 미스트 MT가 버프 처리 모듈(300A)의 외부로 누설되는 것을 방지하기 위하여, 모듈(2-300A) 내의 미스트 MT를 포함한 공기를 웨이퍼 W의 반송 전에 배기시키는 배기 시스템이 설치되는 것이 바람직하다.
미스트 공급부(2-900)는 버프 처리 중의 웨이퍼 W 표면도 적실 수 있도록 버프 처리 중에도 웨이퍼 W의 표면을 향하여 미스트 MT를 분사할 수 있다. 이에 의해, 버프 테이블(2-400)의 회전에 의해 웨이퍼 W 위의 처리액이 밖으로 원심 탈수되어 웨이퍼 W의 표면이 건조되는 것을 방지할 수 있다. 미스트 MT의 공급량은, 웨이퍼 W 위의 처리액이 과도하게 엷어져 버프 처리에 악영향이 생기는 일 없도록 조정되어 있다. 단, 버프 처리 모듈(2-300A) 내의 웨이퍼 W 이외의 구조물의 표면에 있어서의 처리액의 고착을 방지하기 위하여 세정을 행하는 경우에는, 미스트 MT 대신에 순수의 샤워를 공급하도록 해도 된다.
도 15는 미스트 공급부(2-900)가 설치되는 구체적인 예를 나타낸다. 버프 처리 모듈(2-300A)은, 주로 커버(2-910)의 내부의 습도를 조절하기 위하여, 버프 테이블(2-400)의 외측에 설치된 커버(2-910)를 구비하고 있다. 커버의 테두리를 따라 미스트 공급부(2-900)가 설치된다. 또한, 미스트 MT를 포함한 공기를 배출하기 위한 배기 시스템(2-920)이 설치되어 있다. 이 배기 시스템(2-920)은 수분과 기체를 분리하는 필터(2-921)와, 배기 라인(2-922)과, 드레인 라인(2-923)을 구비하고 있다. 또한, 커버(2-910)의 내부에 습도 센서(2-930)가 설치되어 있고, 이것에 의해, 미스트 MT의 분출량 및 분출 타이밍이 자동 조정된다.
이상 설명한 버프 처리 모듈(2-300A)에 의하면, 화학 기계 연마 처리된 웨이퍼 W의 후처리로서 버프 처리를 행함으로써, 웨이퍼 W의 대미지(디펙트)를 억제하면서 마무리 연마를 행할 수 있거나, 혹은 화학 기계 연마 처리로 발생한 대미지를 제거할 수 있다. 혹은, 종래의 롤 세정이나 펜 세정에 비하여, 점착성이 큰 이물 등을 효율적으로 세정 제거할 수 있다. 이하, 본 실시예에 있어서의 버프 처리 모듈(2-300A)의 구성 및 버프 처리의 상세에 대하여 설명한다.
도 16a는 버프 헤드(2-500)의 내부 구조를 도시하는 개략도이다. 도 16a에 있어서, 버프 헤드(2-500), 샤프트(2-504) 및 버프 패드(2-502)의 구조는 간략화하여 도시되어 있다. 이들 상세에 대해서는, 후술한다. 버프 처리 모듈(2-300A)은 버프 아암(2-600), 샤프트(2-504), 버프 패드(2-502) 및 버프 패드(2-502)의 내부를 통하여 버프 처리를 위한 처리액을 공급하는 경로를 갖고 있다. 구체적으로는, 도 16a에 도시한 바와 같이, 버프 아암(2-600), 버프 헤드(2-500) 및 버프 헤드(2-500)의 내부에는, 내부 공급 라인(2-506)이 형성되어 있다. 내부 공급 라인(2-506)은 버프 테이블(2-400)의 상면(웨이퍼 W의 처리면)을 향하여 개구되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 버프 처리 중에 있어서, 처리액은, 내부 공급 라인(2-506)을 통하여 버프 패드(2-502)의 중앙부로부터 공급되어, 버프 헤드(2-500)의 회전에 의한 원심력과 처리액의 공급 압력에 의해, 버프 패드(2-502)와 웨이퍼 W 사이에서 골고루 퍼질 수 있다.
버프 헤드(2-500)의 외부에 설치된 노즐로부터 웨이퍼 W에 처리액을 공급하는 경우에는 버프 테이블(2-400)의 고속 회전 시에 처리액이 버프 패드(2-502)의 중앙부까지 충분히 널리 퍼지지 못할 우려가 있다. 이것은, 고속 회전에 의해 원심력이 커지는 것에 기인한다. 또한, 비교적 대구경(예를 들어, 300㎜)의 웨이퍼 W에 대하여 버프 처리를 행하는 경우, 효율적으로 버프 처리를 행하기 위하여, 버프 헤드(500)의 직경도 비교적 커진다(예를 들어, 100㎜). 이 때문에, 버프 패드(2-502)의 외부에서 처리액을 공급하면, 처리액이 버프 패드(2-502)의 중앙부까지 충분히 널리 퍼지지 못할 우려가 있다. 이들 사상이 발생하면, 버프 처리 레이트(연마 레이트 또는 세정 레이트)가 저하되게 된다. 그러나, 본 실시예의 내부 공급 라인(2-506)으로부터 처리액을 공급하는 구성에 의하면, 상술한 바와 같이 버프 패드(2-502)와 웨이퍼 W 사이에서 처리액이 골고루 퍼지므로, 처리액의 부족에 기인하는 버프 처리 레이트의 저하를 억제할 수 있다. 게다가, 처리액의 부족이 발생하여 웨이퍼 W가 대미지를 받는 것을 억제할 수 있다.
도 16b는 버프 헤드(2-500)의 내부 구조의 대체예를 도시하는 개략도이다. 이 예에서는, 도시한 바와 같이, 내부 공급 라인(2-506)은 버프 헤드(2-500) 내에 형성된 워터 풀·재킷 구조(2-507)로부터, 버프 패드(2-502)의 처리면에 분산 배치된 복수의 개구(2-508)를 향하여 분기되어 있다. 이러한 구성에 의해서도, 내부 공급 라인(2-506)으로부터 공급되는 처리액이 버프 패드(2-502)와 웨이퍼 W 사이에서 골고루 퍼질 수 있다. 도시하는 예에서는, 복수의 개구(2-508)는 직경 방향으로 분산 배치되어 있다. 단, 복수의 개구(2-508)는 임의의 분산 형태를 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 복수의 개구(2-508)는 버프 패드(2-502)의 중앙 부근에 주위 방향으로 분산 배치되어 있어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 원심력을 이용하여, 처리액을 버프 패드(2-502)의 처리면의 전체에 걸쳐 퍼뜨릴 수 있다.
이러한 내부 공급 라인(2-506)으로부터는, 1개 이상의 처리액을 공급할 수 있다. 예를 들어, 처리액은 슬러리, 약액, 순수 등으로 할 수 있다.
도 17은 액 공급 계통(2-700)의 일례를 나타내고 있다. 이 예에서는, 도시한 바와 같이, 액 공급 계통(2-700)은 처리액 공급원(2-710, 2-730)과, 세정액 공급원(2-720, 2-740)을 구비하고 있다. 처리액 공급원(2-710, 2-730)은 서로 종류가 상이한 처리액의 공급원이며, 예를 들어 처리액 공급원(2-710)은 슬러리 공급원이며, 처리액 공급원(2-730)은 약액 공급원이다. 처리액 공급원(2-710)은 처리액 배관(2-711)에 접속되어 있다. 처리액 배관(2-711)에는, 처리액 공급원(2-710)으로부터 보아, 유량 컨트롤러(2-712), 개폐 밸브(2-713), 역지 밸브(2-714)가, 이 순서대로 설치되어 있다. 세정액 공급원(2-720)에는, 세정액 배관(2-721)이 접속되어 있다. 세정액 배관(2-721)에는, 개폐 밸브(723)가 설치되어 있고, 개폐 밸브(2-723)보다도 하류측(세정액 공급원(2-720)과 반대측)은, 개폐 밸브(2-713)와 역지 밸브(2-714) 사이에서 처리액 배관(2-711)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 처리액 공급원(730)은 처리액 배관(2-731)에 접속되어 있다. 처리액 배관(2-731)에는, 처리액 공급원(2-730)으로부터 보아, 유량 컨트롤러(2-732), 개폐 밸브(2-733), 역지 밸브(2-734)가, 이 순서대로 설치되어 있다. 세정액 공급원(2-740)에는, 세정액 배관(2-741)이 접속되어 있다. 세정액 배관(2-741)에는, 개폐 밸브(2-743)가 설치되어 있고, 개폐 밸브(2-743)보다도 하류측은, 개폐 밸브(2-733)와 역지 밸브(2-734) 사이에서 처리액 배관(2-731)에 접속되어 있다.
처리액 배관(2-711)과 처리액 배관(2-731)은, 역지 밸브(2-714, 2-734)보다도 하류측의 지점(2-716)에서 1개의 라인에 통합된 후, 버프 아암(2-600)의 내부에 형성된 내부 공급 라인(2-506)에 접속되어 있다. 버프 아암(2-600)의 내부에 있어서, 내부 공급 라인(2-506)의 도중에는, 로터리 조인트(2-750)가 설치되어 있다. 이 로터리 조인트(2-750)에 의해, 가동부(회전부)와 정지부가 접속된다. 본 실시예와 같이, 로터리 조인트(2-750)보다도 상류측에서, 처리액 배관(2-711)과 세정액 배관(2-741)이 통합됨으로써, 로터리 조인트(2-750)를 소형화할 수 있다. 또한, 버프 아암(2-600)의 외부에서 처리액 배관(2-711)과 세정액 배관(2-741)이 통합됨으로써, 버프 아암(2-600)을 소형화할 수 있다.
처리액(2-L1, 2-L2)에는, 슬러리 등 점성이 높은 액이 사용되므로, 각 배관 및 로터리 조인트(2-750)에 액이 고착되는 것을 방지하기 위하여, 세정액 공급원(2-720, 2-740)으로부터 이들에 세정액(예를 들어, 순수, 약액)이 유통된다. 이러한 세정 동작은, 버프 처리 모듈(2-300A)의 운전 상황에 따라, 소정의 타이밍에 자동으로 실시된다. 소정의 타이밍은, 예를 들어 아이들링 시, 소정의 시간 간격마다, 등으로 할 수 있다. 공급된 세정액은, 버프 헤드(2-500)를 통하여 배출된다.
이러한 액 공급 계통(2-700)에서는, 개폐 밸브(2-713, 2-723, 2-733, 2-743)를 선택적으로 개폐함으로써, 처리액(2-L1, 2-L2) 및 세정액 중 어느 하나가 내부 공급 라인(2-506)에 공급된다. 1개의 사용 형태에서는, 개폐 밸브(2-713, 2-723, 2-733, 2-743)는 2개 이상이 동시에 개방되는 것이 금지된다. 이렇게 제어함으로써, 또한 역지 밸브(2-714, 2-734)가 설치되어 있음으로써, 배관(2-711, 2-721, 2-731, 2-741) 사이에서의 크로스 콘터미네이션, 즉 1개의 배관에 다른 배관에서 취급하는 액이 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 동작은, 소프트웨어를 사용하여, 제어 장치(5)에 의해 인터로크 제어되어도 된다. 다른 사용 형태에서는, 배관(2-711, 2-721, 2-731, 2-741)의 2개 이상이 동시에 개방되는 것이 허용된다. 이렇게 제어함으로써, 혼합액을 공급할 수 있다. 유량 컨트롤러(2-712, 2-732)를 제어함으로써, 혼합액의 혼합비를 조절할 수 있다.
도 18은 액 공급 계통(2-700)의 다른 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 처리액의 하나로서 순수가 사용된다. 순수는, 세정액으로서 사용할 수 있으므로, 순수 라인과 세정액 라인이 겸용되어 있다. 구체적으로는, 처리액 공급원(2-710)에는, 처리액 배관(2-711)이 접속되어 있다. 처리액 배관(2-711)에는, 처리액 공급원(2-710)으로부터 보아, 유량 컨트롤러(2-712), 개폐 밸브(2-713), 필터(2-715), 역지 밸브(2-714)가 설치되어 있다. 마찬가지로, 처리액 공급원(2-730)에는, 처리액 배관(2-731)이 접속되어 있다. 처리액 배관(2-731)에는, 처리액 공급원(2-730)으로부터 보아, 유량 컨트롤러(2-732), 개폐 밸브(2-733), 필터(2-735), 역지 밸브(2-734)가 설치되어 있다. 또한, 세정액 공급원(순수 공급원)(2-720)에는, 세정액 배관(2-721)이 접속되어 있다. 세정액 배관(2-721)에는, 세정액 공급원(2-720)으로부터 보아, 유량 컨트롤러(2-722), 개폐 밸브(2-723), 필터(2-725), 역지 밸브(2-724)가 설치되어 있다. 처리액 배관(2-711, 2-731) 및 세정액 배관(2-721)은 역지 밸브(2-714, 2-734, 2-724)보다도 하류측이면서, 또한 버프 아암(2-600)의 외부에 있어서, 1개의 라인에 통합된 후, 버프 아암(2-600)의 내부에 형성된 내부 공급 라인(2-506)에 접속되어 있다.
이들 액 공급 계통(2-700)에는, 압력 또는 유량을 검출 센서가 설치되어 있어도 된다. 제어 장치(2-5)는 이 센서의 결과에 기초하여, 각 라인의 이상을 감시하여, 필요에 따라 경보에 의한 통지나 인터로크를 행할 수 있다.
도 19는, 도 16a에 있어서 간략 표시한 버프 헤드(2-500) 및 버프 아암(2-600)의 상세를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 버프 헤드(2-500)는 제1 버프 헤드(2-500a)와 제2 버프 헤드(2-500b)를 구비하고 있다. 제1 버프 헤드(2-500a)는, 중앙에 내부 공급 라인(2-506)의 개구가 형성된 디스크 형상을 갖고 있다. 제2 버프 헤드(2-500b)는, 환형의 형상을 갖고 있으며, 제1 버프 헤드(2-500a)의 직경 방향 외측에 있어서 제1 버프 헤드(2-500a)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이로 인해, 제1 버프 헤드(2-500a)를 이너 헤드(2-500a)라고도 칭하고, 제2 버프 헤드(2-500b)를 아우터 헤드(2-500b)라고도 칭한다. 이너 헤드(2-500a)와 아우터 헤드(2-500b)는 간격을 두고 배치되어 있다.
이너 헤드(2-500a)는, 그 상방으로 연장되는 샤프트(2-504a)에 연결되어 있다. 마찬가지로, 아우터 헤드(2-500b)는, 그 상방으로 연장되는 샤프트(2-504b)에 연결되어 있다. 샤프트(2-504b)는, 중공 원기둥상의 형상을 갖고 있으며, 베어링(2-509, 2-510)을 통하여 샤프트(2-504a)의 주위를 둘러싸고 있다. 이 샤프트(2-504b)는, 베어링(2-511)을 통하여, 버프 아암(2-600)의 정지 부위에 설치되어 있다.
제1 버프 헤드(2-500a)의 하면(샤프트(2-504a)와 반대인 면)에는, 제1 버프 패드(2-502a)(이너 패드(2-502a)라고도 칭함)가 설치되어 있다. 제2 버프 헤드(2-500b)의 하면에는, 제2 버프 패드(2-502b)(아우터 패드(2-502b)라고도 칭함)가 설치되어 있다. 도 20은 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)를 하방으로부터 본 도면이다. 도시한 바와 같이, 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)는, 각각 이너 헤드(2-500a)와 아우터 헤드(2-500b)의 하면을 추종한 형상을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)는, 동일한 특성을 갖고 있다. 즉, 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)는, 형상만이 상이하다.
샤프트(2-504a)는, 액추에이터(2-512)에 접속되어 있다. 이 액추에이터(2-512)에 의해, 샤프트(2-504a) 및 이너 헤드(2-500a)는, 회전 가능하면서, 또한 버프 테이블(2-400)에 가까워지는 방향 및 버프 테이블(2-400)로부터 멀어지는 방향(본 실시예에서는, 연직 방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 샤프트(2-504b)는, 액추에이터(2-514)에 접속되어 있다. 이 액추에이터(2-514)에 의해, 샤프트(2-504b) 및 아우터 헤드(2-500b)는 회전 가능하면서, 또한 버프 테이블(2-400)에 가까워지는 방향 및 버프 테이블(2-400)로부터 멀어지는 방향(본 실시예에서는, 연직 방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)는, 서로 독립적으로 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)는, 서로 독립적으로 회전 가능하게 구성되어 있다. 즉, 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)는, 서로 상이한 동작을 행할 수 있다.
도 21은 상술한 버프 처리 모듈(2-300A)에 의한 버프 처리의 각 공정에서의 버프 헤드(2-500)의 제어예를 나타내고 있다. 도 22a 내지 도 22c는, 도 21에 도시하는 각 공정에서의 버프 헤드(2-500)의 상태를 나타내고 있다. 도 21에 도시한 바와 같이, 이 예에서는, 버프 처리가 개시되면, 먼저, 프리로드 처리가 행하여진다(스텝 S2-10). 프리로드 처리란, 처리액을 웨이퍼 W 위에 사전 공급하는 처리이다. 프리로드 처리에서는, 도 21 및 도 22a에 도시한 바와 같이, 이너 헤드(2-500a)는, 이너 패드(2-502a)가 웨이퍼 W에 접촉하지 않도록 상방으로 상승한 위치(이하, 상승 위치라고도 칭함)에 위치하고 있다. 즉, 이너 헤드(2-500a) 및 이너 패드(2-502a)는 상방으로 퇴피한 상태에 있다. 한편, 아우터 헤드(2-500b)는 아우터 패드(2-502b)를 웨이퍼 W에 접촉시키기 위한 위치(이하, 접촉 위치라고도 칭함)에 위치하고 있다. 즉, 아우터 헤드(2-500b) 및 아우터 패드(2-502b)는 하강한 위치에 있다. 이 상태에서, 내부 공급 라인(2-506)으로부터 처리액 L2-3(도 17에 도시하는 처리액(2-L1, 2-L2) 중 어느 하나, 여기에서는 슬러리)이 공급된다. 아우터 패드(2-502b)는, 웨이퍼 W에 접촉하고 있으므로, 처리액(2-L3)이 제2 버프 패드(2-502b)의 외부로 유출되는 것이 억제된다. 즉, 처리액(2-L3)의 대부분은, 제2 버프 패드(2-502b)의 내측에 보유 지지된다. 이러한 구성에 의하면, 버프 처리의 개시 시에는, 이미 이너 패드(2-502a)와 웨이퍼 W 사이에는 충분한 양의 처리액(2-L3)이 골고루 널리 퍼진다. 그 결과, 웨이퍼 W에 스크래치가 생겨 웨이퍼 W에 대미지를 끼치는 것을 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 스텝 S2-10에 있어서, 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)의 회전은 정지되어 있다. 또한 버프 테이블(2-400) 즉 웨이퍼 W의 회전도 정지되어 있다. 아우터 패드(2-502b)의 내측에 충분한 양의 처리액(2-L3)이 축적된 후에, 버프 테이블(2-400)이 회전된다. 버프 테이블(2-400)의 회전과 동시에 이너 헤드(2-500a)도 회전을 개시하고, 또한 이너 헤드(2-500a)가 하강을 개시하고, 다음 스텝으로 이행한다. 이와 같이, 버프 테이블(2-400)의 회전이 정지한 상태에서 프리로드 처리를 행함으로써, 공급한 처리액(2-L3)이 원심력에 의해 비산되지 않아, 이너 패드(2-502a)와 웨이퍼 W 사이에 충분한 양의 처리액(2-L3)을 골고루 널리 퍼지게 할 수 있다. 또한, 프리로드 처리를, 버프 테이블(2-400)을 회전시킨 상태에서 행해도 된다. 그 경우는, 아우터 패드(2-502b)가 웨이퍼 W에 접촉하기 전에 내부 공급 라인(2-506)으로부터의 처리액(2-L3)의 공급을 개시하는 것이 바람직하다. 그것에 의하여 아우터 패드(2-502b)와 웨이퍼 W가 접촉될 때에 처리액이 부족하여 웨이퍼 W에 대미지가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 스텝 S2-10의 프리로드 처리에 있어서, 아우터 헤드(2-500b)는 회전해도 되고, 하지 않아도 된다. 아우터 헤드(2-500b)를 회전시켜, 본 연마 시(하기 스텝 S2-20)보다도 낮은 압력으로 웨이퍼 W와 접촉시킴으로써, 아우터 패드(2-502b)와 웨이퍼 W의 마찰을 경감시킬 수 있다.
프리로드가 완료되면, 이어서, 라이트 폴리쉬, 즉 버프 연마 처리가 실시된다(스텝 S2-20). 버프 연마 처리 대신에, 버프 세정 처리가 행하여져도 된다. 스텝 S2-20에서는, 도 21 및 도 22b에 도시한 바와 같이, 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)는, 모두 접촉 위치에 위치하고 있다. 즉, 처리액(2-L3)이 아우터 패드(2-502b)의 외부로 유출되는 것을 억제하면서, 버프 처리가 실시된다. 이러한 구성에 의하면, 버프 처리 중에, 이너 패드(2-502a)와 웨이퍼 W 사이에 충분한 양의 처리액(2-L3)이 골고루 널리 퍼진다. 따라서, 스크래치의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 버프 테이블(2-400)이 비교적 고속으로 회전하는 경우에 있어서도, 이너 패드(2-502a)와 웨이퍼 W 사이에 충분한 양의 처리액(2-L3)을 보유 지지할 수 있으므로, 버프 처리 레이트를 향상시킬 수 있다.
스텝 S2-20에서는, 버프 처리는, 이너 패드(2-502a)에 의해 실현되어, 아우터 패드(2-502b)는, 버프 처리 성능에 크게 기여하지 않는다. 즉, 아우터 패드(2-502b)는, 주로 그 내측 영역에 처리액(2-L3)을 보유 지지하기 위하여 사용된다. 이로 인해, 제어 장치(2-5)는 이너 헤드(2-500a)가 이너 패드(2-502a)를 통하여 웨이퍼 W에 작용시키는 압력을, 요구되는 버프 처리 성능에 따라 최적화한다. 한편, 제어 장치(2-5)는 아우터 헤드(2-500b)가 아우터 패드(2-502b)를 통하여 웨이퍼 W에 작용시키는 압력을, 처리액(2-L3)을 보유 지지하기 위하여 필요한 최저한의 압력으로 제어한다. 예를 들어, 아우터 헤드(2-500b)에 의한 압력은, 이너 헤드(2-500a)에 의한 압력보다도 작아지도록 제어된다. 마찬가지로, 제어 장치(2-5)는 요구되는 버프 처리 성능에 따라, 이너 헤드(2-500a)의 회전수를 최적화한다. 한편, 제어 장치(5)는 아우터 헤드(2-500b)의 회전수를, 처리액(2-L3)의 비산 방지를 위하여 최적화한다. 예를 들어, 아우터 헤드(2-500b)는, 정지 상태 또는, 이너 헤드(2-500a)보다도 작은 회전수로 제어된다. 아우터 헤드(2-500b)는 회전되지 않아도 된다.
스텝 S2-20에 있어서, 내부 공급 라인(2-506)으로부터의 처리액(2-L3)의 공급은, 연속적으로 행하여져도 되고, 간헐적으로 행하여져도 된다. 처리액(2-L3)의 공급량 및 공급 타이밍은, 아우터 패드(2-502b)로부터의 처리액(2-L3)의 유출량을 고려하여, 아우터 패드(2-502b)의 내측 영역에 충분한 양의 처리액(2-L3)이 보유 지지되도록 설정되면 된다.
대체 형태로서, 아우터 헤드(2-500b)는, 버프 처리의 후기에 있어서, 상승 위치로 이동되어도 된다. 이러한 구성으로 하면, 버프 처리에 의해 발생한 생성물의 외부로의 유출을 촉진할 수 있다. 그 결과, 생성물에 의해 웨이퍼 W가 대미지를 받는 것을 억제할 수 있다. 이 경우, 버프 처리의 전기보다도 많은 양의 처리액(2-L3)이 공급되어도 된다.
버프 처리가 완료되면, 이어서, 내부 공급 라인(2-506)으로부터 세정액(여기서는, 순수)이 공급되어 액 치환이 행하여진다(스텝 S2-30). 액 치환에 의해, 버프 연마 처리에서 사용하는 슬러리와, 케미컬 세정(스텝 S2-40)에서 사용하는 약액이 혼합되어 반응 생성물이 생성되어, 당해 반응 생성물이 세정에 악영향을 주는 것(예를 들어, 기판에 대미지를 끼치는 것)을 억제할 수 있다. 스텝 S2-30에서는, 도 21 및 도 22c에 도시한 바와 같이, 이너 헤드(2-500a)는 접촉 위치에 위치하고 있으며, 아우터 헤드(2-500b)는 상승되어 상승 위치에 위치하고 있다. 이러한 구성에 의하면, 버프 연마 처리에서 사용하는 슬러리 및 액 치환에 사용된 세정액의 외부로의 배출이 촉진된다. 이로 인해, 버프 처리에 의해 발생한 생성물의 웨이퍼 W 위로부터의 배출을 촉진할 수 있다.
액 치환이 완료되면, 이어서, 내부 공급 라인(2-506)으로부터 약액이 공급되어, 케미컬 세정이 행하여진다(스텝 S2-40). 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)의 위치는, 도 21에 도시한 바와 같이, 스텝 S2-30과 동일하다. 단, 요구되는 처리 성능에 따라서는, 아우터 헤드(2-500b)는 접촉 위치에 있어도 된다. 그리고, 케미컬 세정이 완료되면, 내부 공급 라인(2-506)으로부터 순수가 공급되어, 순수 세정(물 폴리쉬)이 행하여진다(스텝 S2-50). 이너 헤드(2-500a) 및 아우터 헤드(2-500b)의 위치는, 도 21에 도시한 바와 같이, 스텝 S2-30과 동일하다. 스텝 S2-50의 물 폴리쉬 대신에, 혹은 물 폴리쉬 후에, 이너 헤드(2-500a)를 상승시킴과 함께, 아우터 헤드(2-500b)를 하강시켜, 또한 버프 테이블(2-400)을 회전시킴으로써, 아우터 패드(2-502b)의 내부에 순수를 저류하면서 웨이퍼 W를 세정해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 버프 처리 모듈(2-300A)에 의하면, 각 처리 공정마다 각종 액의 보유 지지 또는 배출을 적절하게 제어하여, 유연한 처리를 행할 수 있다.
상술한 스텝 S2-30(액 치환 공정)에 있어서는, 웨이퍼 W 위에 버프 패드(2-502)가 존재하는 상황 하에서, 액 치환이 실시되었다. 단, 대체 형태로서, 버프 아암(2-600)을 선회시켜 버프 헤드(2-500)를 컨디셔닝부(2-800)에 배치해도 된다. 이 경우, 버프 헤드(2-500)는 컨디셔닝부(2-800)에서 세정된다. 그 동안, 웨이퍼 W 위에는, 액 치환 또는 건조 방지를 위하여, 세정액(대표적으로는 순수)이 공급되어도 된다. 또한, 컨디셔닝부(2-800)에 있어서 버프 패드(2-502)를 향하여 세정액을 공급하여, 버프 패드를 세정하는 것이 바람직하다. 버프 헤드(2-500)를 컨디셔닝부(2-800)에 위치시킨 상태에서 내부 공급 라인(2-506)으로부터 세정액을 공급함으로써, 내부 공급 라인(2-506)의 배관 내를 신속하게 액 치환할 수 있다. 또한, 처리액(2-L3)으로서 슬러리를 사용하는 경우에, 버프 패드(2-502)가 웨이퍼 W와 접촉한 상태에서 액 치환 공정을 행하면, pH의 급격한 변화에 따라 슬러리가 응집되어, 기판이 대미지를 받을 가능성이 있지만, 본 대체 형태에서는 그 가능성을 배제할 수 있다.
상술한 버프 처리의 각 공정에서는, 다양한 액이 배출된다. 배출액에는, 예를 들어 산성액이나 알칼리성액이 포함된다. 예를 들어, 상기 스텝 S2-20에서는, 공급액으로서 슬러리가 공급되고, 산성액이 배출된다. 상기 스텝 S2-30에서는, 순수가 공급되고, 산성액(스텝 S2-20에서 잔류된 산성액과 순수의 혼합물)이 배출된다. 상기 스텝 S2-40에서는, 약액이 공급되고, 알칼리성액이 배출된다. 상기 스텝 S2-50에서는, 순수가 공급되고, 초기 단계에서는 알칼리성액(스텝 S2-40에서 잔류된 알칼리성액과 순수의 혼합물)이 배출되고, 잔류된 알칼리성액이 모두 흘려진 단계에서, 일반액(중성액)이 배출된다. 이러한 각종 배출액은, 분별 회수하는 것이 바람직하다.
도 23은 이러한 배출액을 분별 회수하기 위한 배액 계통의 일례를 나타내는 개략도이다. 도시한 바와 같이, 배액 계통(2-760)은 배관(2-761)과, 배관(2-761)으로부터 분기되는 분기 배관(2-762, 2-763, 2-764)과, 분기 배관(2-762, 2-763, 2-764)에 각각 설치된 개폐 밸브(2-767, 2-768, 2-769)와, pH 센서(2-770)를 구비하고 있다. 분기 배관(2-762, 2-763, 2-764)은 각각 알칼리성 배액, 산성 배액, 일반 배액을 회수하는 라인이다. 바닥면(2-751)으로 배출된 배출액은, 배관(2-761)에 유입되고, 개폐 밸브(2-767, 2-768, 2-769)의 개폐 상태에 따라, 선택적으로 분기 배관(2-762, 2-763, 2-764) 중 어느 1개를 통하여 회수된다.
개폐 밸브(2-767, 2-768, 2-769)의 개폐 상태는, 제어 장치(2-5)에 의해 제어된다. 제어 장치(2-5)는 유저로부터 입력된 동작 지시에 기초하여, 개폐 밸브(2-767, 2-768, 2-769), 즉 회수처를 제어해도 된다. 혹은, 제어 장치(2-5)는 버프 처리의 각 공정에 따라, 즉 내부 공급 라인(2-506)으로부터 공급되는 액의 종류 및 공급 타이밍에 따라, 개폐 밸브(2-767, 2-768, 2-769)를 자동으로 제어해도 된다. 혹은, 제어 장치(2-5)는 pH 센서(2-770)에 의한 검출 결과에 따라, 개폐 밸브(2-767, 2-768, 2-769)를 제어해도 된다. 또한, 제어 장치(2-5)는 버프 처리의 각 공정에 따라, 즉 내부 공급 라인(2-506)으로부터 공급되는 액의 종류 및 공급 타이밍으로부터 상정되는 배액의 종류와, pH 센서(2-770)에 의한 검출 결과의 정합성을 판정해도 된다. 제어 장치(2-5)는 이들이 부정합이라고 판정한 경우에는, 경보에 의한 통지나 인터로크를 행해도 된다. 버프 처리 모듈(2-300A)로부터의 배출액의 분별 회수는, 상기한 분별 대신, 슬러리, 약액, 일반 액(대부분은 순수)을 따로따로 회수하도록 해도 된다.
B. 변형예:
B-1. 변형예 1:
버프 처리 모듈(2-300A)은, 처리액 공급 수단으로서, 내부 공급 라인(2-506)에 추가하여, 버프 헤드(2-500)의 외부에 설치된 외부 노즐을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 외부 노즐은, 상황에 따라 보완적으로 사용되어도 되고, 내부 공급 라인(2-506) 대신 사용되어도 된다.
B-2. 변형예 2:
이너 패드(2-502a)와 아우터 패드(2-502b)는, 상이한 특성을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 아우터 패드(2-502b)와 웨이퍼 W 사이에서의 공급액의 유통의 용이함이, 이너 패드(2-502a)와 웨이퍼 W 사이에서의 공급액의 유통의 용이함보다도 작아지도록, 이너 패드(2-502a)와 아우터 패드(2-502b)가 선정되어도 된다. 이러한 양자의 차이는, 예를 들어 여러가지의 물리 특성의 차이에 의해 제공된다. 이러한 물리 특성에는, 예를 들어 재질, 경도(예를 들어 쇼어 경도 D), 밀도, 단층·적층(하층/상층의 조합), 두께, 홈 형상, 압축률, 포어 밀도(포어수), 포어 사이즈, 발포 구조(연속 기포 또는 독립 기포), 발수성, 친수성 등이 포함된다. 혹은, 이너 패드(2-502a)와 아우터 패드(2-502b)는, 버프 처리 성능(연마 또는 세정의 능력, 효율)이 상이하도록 선정되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 한층 더 유연한 형태로 버프 처리를 행할 수 있다. 예를 들어, 이너 패드(2-502a)가, 요구되는 버프 처리 성능에 기초하여 결정되고, 아우터 패드(2-502b)로서, 처리액의 보유 지지 성능을 높이기 위하여, 밀착성이 높은, 즉 유연한 버프 패드가 사용되어도 된다. 혹은, 이너 패드(2-502a)로서, 버프 연마 처리 및 버프 세정 처리 중 한쪽에 적합한 특성을 갖는 패드가 채용되고, 아우터 패드(2-502b)로서, 다른 쪽에 적합한 특성을 갖는 패드가 채용되어도 된다. 이러한 구성에 의하면, 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)의 한쪽을 선택적으로 사용함으로써, 버프 패드의 교체를 행하지 않고, 요구되는 품질에 따른 버프 처리를 행할 수 있다. 혹은, 웨이퍼 W의 영역마다 상이한 처리를 행하여, 고정밀도의 버프 처리를 실현할 수 있다. 예를 들어, 이너 패드(2-502a)로서 경질의 발포 폴리우레탄을 표층에 배치한 패드를 사용하고, 아우터 패드(2-502b)로서 스웨이드 형상의 다공성 폴리우레탄 비섬유질 패드를 사용할 수 있다. 혹은, 동일한 스웨이드 형상의 패드이며, 포어 사이즈 혹은 포어 밀도가 상이한 것을 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)에 각각 사용해도 된다.
B-3. 변형예 3:
이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)는, 반드시 서로 독립 제어 가능하게 구성되어 있지는 않아도 된다. 즉, 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)는, 독립 승강 제어 가능하게 구성되어 있지 않아도 되고, 독립 회전 제어의 제어 가능하게 구성되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)가 독립 승강 제어 가능하게 구성되어 있지 않은 경우에도 처리액을 아우터 패드(2-502b)의 내측 영역에 보유 지지하는 효과가 얻어진다. 이 경우, 처리액의 배출을 촉진하고 싶은 경우에는, 일시적으로 이너 패드(2-502a) 및 아우터 패드(2-502b)를 상승시켜도 된다.
B-4. 변형예 4:
상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼 W의 처리면을 상향으로 보유 지지하여 버프 처리를 행하는 구성을 예시했지만, 웨이퍼 W는, 임의의 방향으로 보유 지지되어도 된다. 예를 들어, 웨이퍼 W는, 그 처리면이 하향으로 되도록 보유 지지되어도 된다. 이 경우, 버프 테이블(2-400)은 상술이 실시된다. 혹은, 웨이퍼 W는, 그 처리면이 수평 방향을 향하도록 보유 지지되어도 된다. 이 경우, 버프 테이블(2-400)은 웨이퍼 W의 보유 지지면이 수평 방향을 향하도록 배치되고, 버프 헤드(2-500)는 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 이 구성에서도, 아우터 패드(2-502b)를 웨이퍼 W와 접촉시킴으로써 아우터 패드(2-502b)의 내측 영역에 처리액을 보유 지지할 수 있다.
B-5. 변형예 5:
버프 처리 모듈(2-300A, 2-300B)은, 세정 유닛(2-4)에 포함되는 구성에 한하지 않고, 연마 유닛(2-3)에 포함되어도 된다.
이상, 도 11 내지 도 23과 함께, 몇 가지의 실시예에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
이하, 본원 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치 및 처리 방법이 도 24 내지 도 30에 기초하여 설명된다.
<처리 장치>
도 24는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 24에 도시한 바와 같이, 처리 대상물에 대하여 각종 처리를 행하는 처리 장치(CMP 장치)(3-1000)는 대략 직사각 형상의 하우징(3-1)을 구비한다. 하우징(3-1)의 내부는, 격벽(3-1a, 3-1b)에 의해, 로드/언로드 유닛(3-2)과, 연마 유닛(3-3)과, 세정 유닛(3-4)으로 구획된다. 로드/언로드 유닛(3-2), 연마 유닛(3-3) 및 세정 유닛(3-4)은 각각 독립적으로 조립되고, 독립적으로 배기된다. 또한, 세정 유닛(3-4)은 처리 장치에 전원을 공급하는 전원 공급부와, 처리 동작을 제어하는 제어 장치(5)를 구비한다.
<로드/언로드 유닛>
로드/언로드 유닛(3-2)은 다수의 처리 대상물(예를 들어, 웨이퍼(기판))을 스톡하는 웨이퍼 카세트가 적재되는 2개 이상(본 실시 형태에서는 4개)의 프론트 로드부(3-20)를 구비한다. 이 프론트 로드부(3-20)는 하우징(3-1)에 인접하여 배치되고, 처리 장치의 폭 방향(길이 방향과 수직인 방향)을 따라 배열된다. 프론트 로드부(3-20)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있게 되어 있다. 여기서, SMIF 및 FOUP는, 내부에 웨이퍼 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
또한, 로드/언로드 유닛(3-2)에는, 프론트 로드부(3-20)의 배열을 따라 주행 기구(3-21)가 부설된다. 주행 기구(3-21) 위에는, 웨이퍼 카세트의 배열 방향을 따라 이동 가능한 2대의 반송 로봇(로더, 반송 기구)(3-22)이 설치된다. 반송 로봇(3-22)은 주행 기구(3-21) 위를 이동함으로써, 프론트 로드부(3-20)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있도록 되어 있다. 각 반송 로봇(3-22)은 상하로 2개의 핸드를 구비하고 있다. 상측의 핸드는, 처리된 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌릴 때에 사용된다. 하측의 핸드는, 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 취출할 때에 사용된다. 이와 같이, 상하의 핸드를 구분지어 사용할 수 있게 되어 있다. 또한, 반송 로봇(3-22)의 하측 핸드는, 웨이퍼를 반전시킬 수 있도록 구성되어 있다.
로드/언로드 유닛(3-2)은 가장 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있는 영역이기 때문에, 로드/언로드 유닛(3-2)의 내부는, 처리 장치 외부, 연마 유닛(3-3) 및 세정 유닛(3-4)의 어느 것보다도 높은 압력으로 항상 유지되어 있다. 연마 유닛(3-3)은 연마액으로서 슬러리를 사용하기 때문에 가장 더러운 영역이다. 따라서, 연마 유닛(3-3)의 내부에는 부압이 형성되고, 그 압력은 세정 유닛(3-4)의 내부 압력보다도 낮게 유지된다. 로드/언로드 유닛(3-2)에는, HEPA 필터, ULPA 필터, 또는 케미컬 필터 등의 클린 에어 필터를 갖는 필터팬 유닛(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 필터팬 유닛으로부터는, 파티클, 유독 증기, 또는 유독 가스가 제거된 클린 에어가 항상 분출되고 있다.
<연마 유닛>
연마 유닛(3-3)은 웨이퍼의 연마(평탄화)가 행하여지는 영역이다. 연마 유닛(3-3)은 제1 연마 유닛(3-3A), 제2 연마 유닛(3-3B), 제3 연마 유닛(3-3C) 및 제4 연마 유닛(3-3D)을 구비하고 있다. 제1 연마 유닛(3-3A), 제2 연마 유닛(3-3B), 제3 연마 유닛(3-3C) 및 제4 연마 유닛(3-3D)은, 도 24에 도시한 바와 같이 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열된다.
도 24에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(3-3A)은, 연마면을 갖는 연마 패드(연마구)(3-10)가 설치된 연마 테이블(3-30A)과, 웨이퍼를 보유 지지하여 연마 테이블(3-30A) 위의 연마 패드(3-10)에 가압하면서 연마하기 위한 톱링(3-31A)과, 연마 패드(3-10)에 연마액이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(3-32A)과, 연마 패드(3-10)의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 드레서(3-33A)와, 액체(예를 들어 순수)와 기체(예를 들어 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들어 순수)를 분사하여 연마면 위의 슬러리나 연마 생성물 및 드레싱에 의한 연마 패드 잔사를 제거하는 아토마이저(3-34A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제2 연마 유닛(3-3B)은, 연마 테이블(3-30B)과, 톱링(3-31B)과, 연마액 공급 노즐(3-32B)과, 드레서(3-33B)와, 아토마이저(3-34B)를 구비하고 있다. 제3 연마 유닛(3-3C)은, 연마 테이블(3-30C)과, 톱링(3-31C)과, 연마액 공급 노즐(3-32C)과, 드레서(3-33C)와, 아토마이저(3-34C)를 구비하고 있다. 제4 연마 유닛(3-3D)은, 연마 테이블(3-30D)과, 톱링(3-31D)과, 연마액 공급 노즐(3-32D)과, 드레서(3-33D)와, 아토마이저(3-34D)를 구비하고 있다.
제1 연마 유닛(3-3A), 제2 연마 유닛(3-3B), 제3 연마 유닛(3-3C) 및 제4 연마 유닛(3-3D)은, 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하, 제1 연마 유닛(3-3A)에 대해서만 설명한다.
도 25는 제1 연마 유닛(3-3A)을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 톱링(3-31A)은, 톱링 샤프트(3-36)에 지지된다. 연마 테이블(3-30A)의 상면에는 연마 패드(3-10)가 부착된다. 연마 패드(3-10)의 상면은, 웨이퍼 W를 연마하는 연마면을 형성한다. 또한, 연마 패드(3-10) 대신에 고정 지립을 사용할 수도 있다. 톱링(3-31A) 및 연마 테이블(3-30A)은, 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 축심 주위로 회전하도록 구성된다. 웨이퍼 W는, 톱링(3-31A)의 하면에 진공 흡착에 의해 보유 지지된다. 연마 시에는, 연마액 공급 노즐(3-32A)로부터 연마 패드(3-10)의 연마면에 연마액이 공급된 상태에서, 연마 대상인 웨이퍼 W가 톱링(3-31A)에 의해 연마 패드(3-10)의 연마면에 가압되어 연마된다.
<반송 기구>
이어서, 웨이퍼를 반송하기 위한 반송 기구에 대하여 설명한다. 도 24에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(3-3A) 및 제2 연마 유닛(3-3B)에 인접하여, 제1 리니어 트랜스포터(3-6)가 배치되어 있다. 제1 리니어 트랜스포터(3-6)는 연마 유닛(3-3A, 3-3B)이 배열되는 방향을 따른 4개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제1 반송 위치(3-TP1), 제2 반송 위치(3-TP2), 제3 반송 위치(3-TP3), 제4 반송 위치(3-TP4)로 함) 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
또한, 제3 연마 유닛(3-3C) 및 제4 연마 유닛(3-3D)에 인접하여, 제2 리니어 트랜스포터(3-7)가 배치된다. 제2 리니어 트랜스포터(3-7)는 연마 유닛(3-3C, 3-3D)이 배열되는 방향을 따른 3개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제5 반송 위치(3-TP5), 제6 반송 위치(3-TP6), 제7 반송 위치(3-TP7)로 함)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
웨이퍼는, 제1 리니어 트랜스포터(3-6)에 의해 연마 유닛(3-3A, 3-3B)으로 반송된다. 제1 연마 유닛(3-3A)의 톱링(3-31A)은, 톱링 헤드의 스윙 동작에 의해 연마 위치와 제2 반송 위치(3-TP2) 사이를 이동한다. 따라서, 톱링(3-31A)으로의 웨이퍼의 수수는 제2 반송 위치(3-TP2)에서 행하여진다. 마찬가지로, 제2 연마 유닛(3-3B)의 톱링(3-31B)은 연마 위치와 제3 반송 위치(3-TP3) 사이를 이동하고, 톱링(3-31B)으로의 웨이퍼의 수수는 제3 반송 위치(3-TP3)에서 행하여진다. 제3 연마 유닛(3-3C)의 톱링(3-31C)은 연마 위치와 제6 반송 위치(3-TP6) 사이를 이동하고, 톱링(3-31C)으로의 웨이퍼의 수수는 제6 반송 위치(3-TP6)에서 행하여진다. 제4 연마 유닛(3-3D)의 톱링(3-31D)은 연마 위치와 제7 반송 위치(3-TP7) 사이를 이동하고, 톱링(3-31D)으로의 웨이퍼의 수수는 제7 반송 위치(3-TP7)에서 행하여진다.
제1 반송 위치(3-TP1)에는, 반송 로봇(3-22)으로부터 웨이퍼를 수취하기 위한 리프터(3-11)가 배치되어 있다. 웨이퍼는, 리프터(3-11)를 통하여 반송 로봇(3-22)으로부터 제1 리니어 트랜스포터(3-6)로 전달된다. 리프터(3-11)와 반송 로봇(3-22) 사이에 위치하고, 셔터(도시하지 않음)가 격벽(3-1a)에 설치되어 있고, 웨이퍼의 반송 시에는 셔터가 개방되어 반송 로봇(3-22)으로부터 리프터(3-11)에 웨이퍼가 전달되게 되어 있다. 또한, 제1 리니어 트랜스포터(3-6)와, 제2 리니어 트랜스포터(3-7)와, 세정 유닛(3-4) 사이에는 스윙 트랜스포터(3-12)가 배치되어 있다. 스윙 트랜스포터(3-12)는 제4 반송 위치(3-TP4)와 제5 반송 위치(3-TP5) 사이를 이동 가능한 핸드를 갖고 있다. 제1 리니어 트랜스포터(3-6)로부터 제2 리니어 트랜스포터(3-7)로의 웨이퍼의 수수는, 스윙 트랜스포터(3-12)에 의해 행하여진다. 웨이퍼는, 제2 리니어 트랜스포터(3-7)에 의해 제3 연마 유닛(3-3C) 및/또는 제4 연마 유닛(3-3D)으로 반송된다. 또한, 연마 유닛(3-3)으로 연마된 웨이퍼는 스윙 트랜스포터(3-12)를 경유하여 세정 유닛(3-4)으로 반송된다.
<세정 유닛>
도 26의 (a)는 세정 유닛(3-4)을 도시하는 평면도이며, 도 26의 (b)는 세정 유닛(3-4)을 도시하는 측면도이다. 도 26의 (a) 및 도 26의 (b)에 도시한 바와 같이, 세정 유닛(3-4)은 여기에서는 롤 세정실(3-190)과, 제1 반송실(3-191)과, 펜 세정실(3-192)과, 제2 반송실(3-193)과, 건조실(3-194)과, 버프 처리실(3-300)과, 제3 반송실(3-195)로 구획되어 있다. 또한, 연마 유닛(3-3), 롤 세정실(3-190), 펜 세정실(3-192), 건조실(3-194) 및 버프 처리실(3-300)의 각 실간의 압력 밸런스는, 건조실(3-194)>롤 세정실(3-190) 및 펜 세정실(3-192)>버프 처리실(3-300)≥연마 유닛(3-3)으로 할 수 있다. 연마 유닛에서는 연마액을 사용하고 있으며, 버프 처리실에 대해서도 버프 처리액으로서 연마액을 사용하는 경우가 있다. 따라서, 상기와 같은 압력 밸런스로 함으로써, 특히 연마액 중의 지립이라고 하는 파티클 성분의 세정 및 건조실로의 유입을 방지하는 것이 가능하고, 따라서 세정 및 건조실의 청정도 유지가 가능해진다.
롤 세정실(3-190) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 롤 세정 모듈(3-201A) 및 하측 롤 세정 모듈(3-201B)이 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(3-201A)은, 하측 롤 세정 모듈(3-201B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(3-201A) 및 하측 롤 세정 모듈(3-201B)은, 세정액을 웨이퍼의 표리면에 공급하면서, 회전하는 2개의 롤 스펀지를 웨이퍼의 표리면에 각각 가압함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 롤 세정 모듈(3-201A)과 하측 롤 세정 모듈(3-201B) 사이에는, 웨이퍼의 임시 거치대(3-204)가 설치되어 있다.
펜 세정실(3-192) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 펜 세정 모듈(3-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(3-202B)이 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(3-202A)은, 하측 펜 세정 모듈(3-202B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(3-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(3-202B)은, 세정액을 웨이퍼의 표면에 공급하면서, 회전하는 펜슬 스펀지를 웨이퍼의 표면에 가압하여 웨이퍼의 직경 방향으로 요동함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 펜 세정 모듈(3-202A)과 하측 펜 세정 모듈(3-202B) 사이에는, 웨이퍼의 임시 거치대(3-203)가 설치되어 있다.
건조실(3-194) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 건조 모듈(3-205A) 및 하측 건조 모듈(3-205B)이 배치되어 있다. 상측 건조 모듈(3-205A) 및 하측 건조 모듈(3-205B)은 서로 격리되어 있다. 상측 건조 모듈(3-205A) 및 하측 건조 모듈(3-205B)의 상부에는, 청정한 공기를 건조 모듈(3-205A, 3-205B) 내에 각각 공급하는 필터팬 유닛(3-207A, 3-207B)이 설치되어 있다.
상측 롤 세정 모듈(3-201A), 하측 롤 세정 모듈(3-201B), 상측 펜 세정 모듈(3-202A), 하측 펜 세정 모듈(3-202B), 임시 거치대(3-203), 상측 건조 모듈(3-205A) 및 하측 건조 모듈(3-205B)은, 도시하지 않은 프레임에 볼트 등을 통하여 고정된다.
제1 반송실(3-191)에는 상하 이동 가능한 제1 반송 로봇(반송 기구)(3-209)이 배치된다. 제2 반송실(3-193)에는 상하 이동 가능한 제2 반송 로봇(3-210)이 배치된다. 제3 반송실(3-195)에는 상하 이동 가능한 제3 반송 로봇(반송 기구) (3-213)이 배치된다. 제1 반송 로봇(3-209), 제2 반송 로봇(3-210) 및 제3 반송 로봇(3-213)은 세로 방향으로 연장되는 지지축(3-211, 3-212, 3-214)에 각각 이동 가능하게 지지되어 있다. 제1 반송 로봇(3-209), 제2 반송 로봇(3-210) 및 제3 반송 로봇(3-213)은 내부에 모터 등의 구동 기구를 갖고 있으며, 지지축(3-211, 3-212, 3-214)을 따라 상하로 이동 가능하게 되어 있다. 제1 반송 로봇(3-209)은 반송 로봇(3-22)과 마찬가지로, 상하 2단의 핸드를 갖고 있다. 제1 반송 로봇(3-209)은 도 26의 (a)에 점선으로 나타낸 바와 같이, 그 하측의 핸드가 상술한 임시 거치대(3-180)에 액세스 가능한 위치에 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(3-209)의 하측 핸드가 임시 거치대(3-180)에 액세스할 때에는, 격벽(3-1b)에 설치되어 있는 셔터(도시하지 않음)가 개방되도록 되어 있다.
제1 반송 로봇(3-209)은 임시 거치대(3-180), 상측 롤 세정 모듈(3-201A), 하측 롤 세정 모듈(3-201B), 임시 거치대(3-204), 임시 거치대(3-203), 상측 펜 세정 모듈(3-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(3-202B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 세정 전의 웨이퍼(슬러리가 부착되어 있는 웨이퍼)를 반송할 때는, 제1 반송 로봇(3-209)은 하측의 핸드를 사용하고, 세정 후의 웨이퍼를 반송할 때는 상측의 핸드를 사용한다.
제2 반송 로봇(3-210)은 상측 펜 세정 모듈(3-202A), 하측 펜 세정 모듈(3-202B), 임시 거치대(3-203), 상측 건조 모듈(3-205A) 및 하측 건조 모듈(3-205B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 제2 반송 로봇(3-210)은 세정된 웨이퍼만을 반송하므로, 1개의 핸드만을 구비하고 있다. 도 24에 도시하는 반송 로봇(3-22)은, 상측의 핸드를 사용하여 상측 건조 모듈(3-205A) 또는 하측 건조 모듈(3-205B)로부터 웨이퍼를 취출하고, 그 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다. 반송 로봇(3-22)의 상측 핸드가 건조 모듈(3-205A, 3-205B)에 액세스할 때에는, 격벽(3-1a)에 설치되어 있는 셔터(도시하지 않음)가 개방되도록 되어 있다.
버프 처리실(3-300)에는, 상측 버프 처리 모듈(3-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(3-300B)이 구비된다. 제3 반송 로봇(3-213)은 상측 롤 세정 모듈(3-201A), 하측 롤 세정 모듈(3-201B), 임시 거치대(3-204), 상측 버프 처리 모듈(3-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(3-300B) 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 세정 유닛(3-4) 내에서, 버프 처리실(3-300), 롤 세정실(3-190) 및 펜 세정실(3-192)을, 로드/언로드 유닛(3-2)으로부터 먼 쪽부터 순서대로 배열하여 배치하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 버프 처리실(3-300), 롤 세정실(3-190) 및 펜 세정실(3-192)의 배치 형태는, 웨이퍼의 품질 및 스루풋 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상측 버프 처리 모듈(3-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(3-300B)을 구비하는 예를 나타내지만, 이에 한정하지 않고 한쪽의 버프 처리 모듈만을 구비하고 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 버프 처리실(3-300) 이외에, 웨이퍼 W를 세정하는 모듈로서 롤 세정 모듈 및 펜 세정 모듈을 들어 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 2유체 제트 세정(2FJ 세정) 또는 메가소닉 세정을 행할 수도 있다. 2유체 제트 세정은, 고속 기체에 실은 미소 액적(미스트)을 2유체 노즐로부터 웨이퍼 W를 향하여 분출시켜 충돌시키고, 미소 액적의 웨이퍼 W 표면으로의 충돌로 발생한 충격파를 이용하여 웨이퍼 W 표면의 파티클 등을 제거(세정)하는 것이다. 메가소닉 세정은, 세정액에 초음파를 가하여, 세정액 분자의 진동 가속도에 의한 작용력을 파티클 등의 부착 입자에 작용시켜 제거하는 것이다. 이하, 상측 버프 처리 모듈(3-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(3-300B)에 대하여 설명한다. 상측 버프 처리 모듈(3-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(3-300B)은, 마찬가지의 구성이기 때문에, 상측 버프 처리 모듈(3-300A)만 설명한다.
<버프 처리 모듈>
도 27은 상측 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 27에 도시한 바와 같이, 상측 버프 처리 모듈(3-300A)은, 웨이퍼 W가 설치되는 버프 테이블(3-400)과, 웨이퍼 W에 접촉하여 상대 운동함으로써 웨이퍼 W에 대하여 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드(3-502)가 설치된 버프 헤드(3-500)와, 버프 헤드(3-500)를 보유 지지하는 버프 아암(3-600)과, 버프 처리액을 공급하기 위한 액 공급 계통(3-700)과, 버프 패드(3-502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하기 위한 컨디셔닝부(3-800)를 구비한다. 도 27에 도시한 바와 같이, 버프 패드(3-502)는 웨이퍼 W보다도 소직경이다. 예를 들어 웨이퍼 W가 Φ300㎜인 경우, 버프 패드(3-502)는 바람직하게는 Φ100㎜ 이하, 보다 바람직하게는 Φ60 내지 100㎜인 것이 바람직하다. 이것은 버프 패드의 직경이 클수록 웨이퍼와의 면적비가 작아지기 때문에, 웨이퍼의 버프 처리 속도는 증가한다. 한편, 웨이퍼 처리 속도의 면내 균일성에 대해서는, 반대로 버프 패드의 직경이 작아질수록, 면내 균일성이 향상된다. 이것은, 단위 처리 면적이 작아지기 때문이며, 도 27에 도시한 바와 같은, 버프 패드(3-502)를 버프 아암(3-600)에 의해 웨이퍼 W의 면 내에서 요동 등의 상대 운동을 시킴으로써 웨이퍼 전체면 처리를 행하는 방식에 있어서 유리해진다. 또한, 버프 처리액은, DIW(순수), 세정 약액 및 슬러리와 같은 연마액 중 적어도 1개를 포함한다. 버프 처리의 방식으로서는 주로 2종류 있고, 1개는 처리 대상인 웨이퍼 위에 잔류하는 슬러리나 연마 생성물의 잔사와 같은 오염물을 버프 패드와의 접촉 시에 제거하는 방식, 또 하나는 상기 오염물이 부착된 처리 대상을 연마 등에 의해 일정량 제거하는 방식이다. 전자에 있어서는, 버프 처리액은 세정 약액이나 DIW, 후자에 있어서는 연마액이 바람직하다. 단, 후자에 있어서는, 상기 처리에서의 제거량은 예를 들어 10㎚ 미만, 바람직하게는 5㎚ 이하인 것이, CMP 후의 피처리면의 상태(평탄성이나 잔막량)의 유지에 있어서는 바람직하고, 이 경우, 통상의 CMP 정도의 제거 속도가 필요없는 경우가 있다. 그러한 경우, 적절히 연마액에 대하여 희석 등의 처리를 행함으로써 처리 속도의 조정을 행해도 된다. 또한, 버프 패드(3-502)는 예를 들어 발포 폴리우레탄계의 하드 패드, 스웨이드계의 소프트 패드, 또는 스펀지 등으로 형성된다. 버프 패드의 종류는 처리 대상물의 재질이나 제거해야 할 오염물의 상태에 대하여 적절히 선택하면 된다. 예를 들어 오염물이 처리 대상물 표면에 파묻혀 있는 경우에는, 보다 오염물에 물리력을 작용시키기 쉬운 하드 패드, 즉 경도나 강성이 높은 패드를 버프 패드로서 사용해도 된다. 한편 처리 대상물이 예를 들어 Low-k막 등의 기계적 강도의 작은 재료인 경우, 피처리면의 대미지 저감을 위하여, 소프트 패드를 사용해도 된다. 또한, 버프 처리액이 슬러리와 같은 연마액인 경우, 처리 대상물의 제거 속도나 오염물의 제거 효율, 대미지 발생의 유무는 간단히 버프 패드의 경도나 강성만으로는 결정되지 않기 때문에, 적절히 선택해도 된다. 또한, 이들의 버프 패드의 표면에는, 예를 들어 동심원상 홈이나 XY 홈, 소용돌이 홈, 방사상 홈과 같은 홈 형상이 실시되어 있어도 된다. 또한, 버프 패드를 관통하는 구멍을 적어도 1개 이상 버프 패드 내에 형성하고, 본 구멍을 통하여 버프 처리액을 공급해도 된다. 또한, 버프 패드를 예를 들어 PVA 스펀지와 같은, 버프 처리액이 침투 가능한 스펀지 형상의 재료를 사용해도 된다. 이들에 의해, 버프 패드면 내에서의 버프 처리액의 흐름 분포의 균일화나 버프 처리로 제거된 오염물의 신속한 배출이 가능해진다.
버프 테이블(3-400)은 웨이퍼 W를 흡착하는 기구를 갖고, 웨이퍼 W를 보유 지지한다. 또한, 버프 테이블(3-400)은 구동 기구(3-410)에 의해 회전축 A 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 버프 테이블(3-400)은 구동 기구(3-410)에 의해, 웨이퍼 W에 각도 회전 운동, 또는 스크롤 운동을 시키도록 되어 있어도 된다. 버프 패드(3-502)는 버프 헤드(3-500)의 웨이퍼 W에 대향하는 면에 설치된다. 버프 헤드(3-500)는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 B 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 버프 헤드(3-500)는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 버프 패드(3-502)를 웨이퍼 W의 처리면에 가압할 수 있도록 되어 있다. 버프 아암(3-600)은 버프 헤드(3-500)를 화살표 C로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 W의 반경 혹은 직경의 범위 내에서 이동 가능하다. 또한, 버프 아암(3-600)은 버프 패드(3-502)가 컨디셔닝부(3-800)에 대향하는 위치까지 버프 헤드(3-500)를 요동할 수 있도록 되어 있다.
컨디셔닝부(3-800)는 버프 패드(3-502)의 표면을 컨디셔닝하기 위한 부재이다. 컨디셔닝부(3-800)는 드레스 테이블(3-810)과, 드레스 테이블(3-810)에 설치된 드레서(3-820)를 구비한다. 드레스 테이블(3-810)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 D 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 드레스 테이블(3-810)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 드레서(3-820)에 스크롤 운동을 시키도록 되어 있어도 된다. 드레서(3-820)는 표면에 다이아몬드의 입자가 전착 고정된, 또는 다이아몬드 지립이 버프 패드와의 접촉면의 전체면 혹은 일부에 배치된, 다이아몬드 드레서, 수지제의 브러시모가 버프 패드와의 접촉면의 전체면 혹은 일부에 배치된 브러시 드레서, 또는 이들의 조합으로 형성된다.
상측 버프 처리 모듈(3-300A)은 버프 패드(3-502)의 컨디셔닝을 행할 때에는, 버프 패드(3-502)가 드레서(3-820)에 대향하는 위치가 될 때까지 버프 아암(3-600)을 선회시킨다. 상측 버프 처리 모듈(3-300A)은, 드레스 테이블(3-810)을 회전축 D 주위로 회전시킴과 함께 버프 헤드(3-500)를 회전시켜, 버프 패드(3-502)를 드레서(3-820)에 가압함으로써, 버프 패드(3-502)의 컨디셔닝을 행한다. 또한, 컨디셔닝 조건은, 컨디셔닝 하중을 80N 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 컨디셔닝 하중은, 패드(3-502)의 수명의 관점을 고려하면, 40N 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 패드(3-502) 및 드레서(3-820)의 회전수는, 500rpm 이하에서의 사용이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태는, 웨이퍼 W의 처리면 및 드레서(3-820)의 드레스면이 수평 방향을 따라 설치되는 예를 나타내지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상측 버프 처리 모듈(3-300A)은, 웨이퍼 W의 처리면 및 드레서(3-820)의 드레스면이 연직 방향을 따라 설치되도록, 버프 테이블(3-400) 및 드레스 테이블(3-810)을 배치할 수 있다. 이 경우, 버프 아암(3-600) 및 버프 헤드(3-500)는 연직 방향으로 배치된 웨이퍼 W의 처리면에 대하여 버프 패드(3-502)를 접촉시켜 버프 처리를 행하고, 연직 방향으로 배치된 드레서(3-820)의 드레스면에 대하여 버프 패드(3-502)를 접촉시켜 컨디셔닝 처리를 행할 수 있도록 배치된다. 또한, 버프 테이블(3-400) 혹은 드레스 테이블(3-810) 중 어느 한쪽이 연직 방향으로 배치되고, 버프 아암(3-600)에 배치된 버프 패드(3-502)가 각 테이블면에 대하여 수직으로 되도록 버프 아암(3-600)의 전부 혹은 일부가 회전되어도 된다.
액 공급 계통(3-700)은 웨이퍼 W의 처리면에 순수(DIW)를 공급하기 위한 순수 노즐(3-710)을 구비한다. 순수 노즐(3-710)은 순수 배관(3-712)을 통하여 순수 공급원(3-714)에 접속된다. 순수 배관(3-712)에는, 순수 배관(3-712)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(3-716)가 설치된다. 제어 장치(3-5)는 개폐 밸브(3-716)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 순수를 공급할 수 있다.
또한, 액 공급 계통(3-700)은 웨이퍼 W의 처리면에 약액(Chemi)을 공급하기 위한 약액 노즐(3-720)을 구비한다. 약액 노즐(3-720)은 약액 배관(3-722)을 통하여 약액 공급원(3-724)에 접속된다. 약액 배관(3-722)에는, 약액 배관(3-722)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(3-726)가 설치된다. 제어 장치(3-5)는 개폐 밸브(3-726)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 약액을 공급할 수 있다.
상측 버프 처리 모듈(3-300A)은 버프 아암(3-600), 버프 헤드(3-500) 및 버프 패드(3-502)를 통하여, 웨이퍼 W의 처리면에, 순수, 약액, 또는 슬러리 등의 연마액을 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있다.
즉, 순수 배관(3-712)에 있어서의 순수 공급원(3-714)과 개폐 밸브(3-716) 사이로부터는 분기 순수 배관(3-712a)이 분기된다. 또한, 약액 배관(3-722)에 있어서의 약액 공급원(3-724)과 개폐 밸브(3-726) 사이로부터는 분기 약액 배관(3-722a)이 분기된다. 분기 순수 배관(3-712a), 분기 약액 배관(3-722a) 및 연마액 공급원(3-734)에 접속된 연마액 배관(3-732)은 액 공급 배관(3-740)에 합류된다. 분기 순수 배관(3-712a)에는, 분기 순수 배관(3-712a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(3-718)가 설치된다. 분기 약액 배관(3-722a)에는, 분기 약액 배관(3-722a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(3-728)가 설치된다. 연마액 배관(3-732)에는, 연마액 배관(3-732)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(3-736)가 설치된다.
액 공급 배관(3-740)의 제1 단부는, 분기 순수 배관(3-712a), 분기 약액 배관(3-722a) 및 연마액 배관(3-732)의 3계통의 배관에 접속된다. 액 공급 배관(3-740)은 버프 아암(3-600)의 내부, 버프 헤드(3-500)의 중앙 및 버프 패드(3-502)의 중앙을 통하여 연신된다. 액 공급 배관(3-740)의 제2 단부는, 웨이퍼 W의 처리면을 향하여 개구된다. 제어 장치(3-5)는 개폐 밸브(3-718), 개폐 밸브(3-728) 및 개폐 밸브(3-736)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에, 웨이퍼 W의 처리면에 순수, 약액, 슬러리 등의 연마액 중 어느 1개, 또는 이들 임의의 조합의 혼합액을 공급할 수 있다.
상측 버프 처리 모듈(3-300A)은, 액 공급 배관(3-740)을 통하여 웨이퍼 W에 처리액을 공급함과 함께 버프 테이블(3-400)을 회전축 A 주위로 회전시켜, 버프 패드(3-502)를 웨이퍼 W의 처리면에 가압하고, 버프 헤드(3-500)를 회전축 B 주위로 회전시키면서 화살표 C 방향으로 요동함으로써, 웨이퍼 W에 버프 처리를 행할 수 있다. 또한, 버프 처리에 있어서의 조건이지만, 기본적으로는 본 처리는 메커니컬 작용에 의한 디펙트 제거이기는 하지만, 한편 웨이퍼 W에의 대미지의 저감을 고려하여, 압력은 3psi 이하, 바람직하게는 2psi 이하가 바람직하다. 또한, 웨이퍼 W 및 헤드(3-500)의 회전수는, 버프 처리액의 면 내 분포를 고려하여 1000rpm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 버프 헤드(3-500)의 이동 속도는 300㎜/sec 이하이다. 그러나, 웨이퍼 W 및 버프 헤드(3-500)의 회전수 및 버프 헤드(3-500)의 이동 거리에 의해, 최적의 이동 속도의 분포는 상이하기 때문에, 웨이퍼 W 면 내에서 버프 헤드(3-500)의 이동 속도는 가변인 것이 바람직하다. 이 경우의 이동 속도의 변화 방식으로서는, 예를 들어 웨이퍼 W면 내에서의 이동 거리를 복수의 구간으로 분할하고, 각각의 구간에 대하여 이동 속도를 설정할 수 있는 방식이 바람직하다. 또한, 버프 처리액 유량으로서는, 웨이퍼 W 및 헤드(3-500)가 고속 회전 시에도 충분한 처리액의 웨이퍼면 내 분포를 유지하기 위해서는 대유량이 좋다. 그러나 한편, 처리액 유량 증가는 처리 비용 증가를 초래하기 때문에, 유량으로서는 1000ml/min 이하, 바람직하게는 500ml/min 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 버프 처리란, 버프 연마 처리와 버프 세정 처리 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이다.
버프 연마 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(3-502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(3-502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(3-502) 사이에 슬러리 등의 연마액을 개재시킴으로써 웨이퍼 W의 처리면을 연마 제거하는 처리이다. 버프 연마 처리는, 롤 세정실(3-190)에 있어서 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(3-192)에 있어서 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 연마 처리에 의해, 오염물이 부착된 표층부의 제거, 연마 유닛(3-3)에 있어서의 주 연마로 제거할 수 없었던 개소의 추가 제거, 또는 주 연마 후의 모폴로지 개선을 실현할 수 있다.
버프 세정 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(3-502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(3-502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(3-502) 사이에 세정 처리액(약액, 또는 약액과 순수)을 개재시킴으로써 웨이퍼 W 표면의 오염물을 제거하거나, 처리면을 개질하거나 하는 처리이다. 버프 세정 처리는, 롤 세정실(3-190)에 있어서 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(3-192)에 있어서 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다.
<버프 헤드의 제1 실시 형태>
이어서, 버프 헤드(3-500)의 상세에 대하여 설명한다. 도 28은 제1 실시 형태의 버프 헤드(3-500)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 28은 버프 헤드(3-500)의 종단면을 모식적으로 도시하고 있다. 도 28에 도시한 바와 같이, 버프 헤드(3-500)는, 베이스 부재(3-510), 탄성 부재(3-520), 가압 기구(3-530) 및 가이드 부재(3-540)를 구비한다.
탄성 부재(3-520)는 베이스 부재(3-510)의 웨이퍼 W측의 면에 설치된다. 또한, 탄성 부재(3-520)의 웨이퍼 W측의 면에는, 버프 패드(3-502)가 설치된다. 가압 기구(3-530)는 탄성 부재(3-520)와 연통되어 있고, 탄성 부재(3-520)에 유체(예를 들어, 공기, N2 등)를 공급함으로써 버프 패드(3-502)의 웨이퍼 W에의 접촉력을 조정 가능한 부재이다. 탄성 부재(3-520)는 예를 들어 에어백과 같이, 가압 기구(3-530)에 의한 유체의 공급량에 따라 용적이 변하는 주머니체를 포함하고 있다.
가이드 부재(3-540)는 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)의 전체를 둘러싸는 링 형상의 부재이다. 구체적으로는, 가이드 부재(3-540)는 탄성 부재(3-520)로 유체를 공급한 상태에서 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)의 전체를 둘러싸는 링 형상의 부재이다. 더욱 구체적으로는, 가이드 부재(3-540)는 탄성 부재(3-520)로 유체를 공급하여 버프 패드(3-502)를 웨이퍼 W에 가압한 상태에서 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)의 전체를 둘러싸는 링 형상의 부재이다. 또한, 가이드 부재(3-540)는 링상의 형상에는 한정되지 않는다. 가이드 부재(3-540)는 예를 들어 탄성 부재(3-520)로 유체를 공급한 상태에서 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)의 전체를 적당한 간격을 두고 둘러싸는 복수의 부재로 형성되어 있어도 된다.
본 실시 형태에서는, 도 28에 도시한 바와 같이, 버프 헤드(3-500)에는 베이스 부재(3-510), 탄성 부재(3-520) 및 버프 패드(3-502)의 중앙을 관통하는 버프 처리액 유로(3-550)가 형성되어 있다. 버프 처리액 유로(3-550)는 상술한 액 공급 배관(3-740)에 연통된다. 버프 처리액 유로(3-550)를 설치함으로써, 버프 헤드(3-500)를 통하여 웨이퍼 W의 처리면에 버프 처리에 사용하는 각종 처리액을 공급할 수 있다. 그러나, 처리액의 공급은, 버프 헤드(3-500)의 내부로부터에 한하지 않고, 버프 헤드(3-500)의 외부로부터 행할 수도 있다. 이 경우, 베이스 부재(3-510), 탄성 부재(3-520) 및 버프 패드(3-502)에는 버프 처리액 유로(3-550)가 형성되어 있지 않아도 된다. 또한, 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)이란, 탄성 부재(3-520)의 면 중, 베이스 부재(3-510)에 설치되어 있는 면, 버프 처리액 유로(3-550)에 대향하는 면 및 버프 패드(3-502)가 설치되어 있는 면을 제외한 면을 의미한다.
본 실시 형태와 같이, 가이드 부재(3-540)를 설치함으로써, 패드를 처리 대상물에 접촉시켜 행하는 처리의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 탄성 부재(3-520)에 유체를 주입하여 버프 패드(3-502)를 웨이퍼 W에 가압하면서 버프 패드(3-502)를 회전시키거나 요동시키거나 했을 때에, 버프 패드(3-502)의 위치가 웨이퍼 W의 면 방향을 따라 위치가 어긋날 우려가 있다. 이 경우, 버프 패드(3-502)의 꼬임이나 비틀림에 의한 버프 패드(3-502)의 파손이나 버프 패드(3-502)의 웨이퍼 W와의 접촉 상태의 불균일화가 발생해 버려, 결과적으로 버프 처리에 있어서의 버프 패드면 내 나아가서는 웨이퍼 W면 내에 있어서의 버프 처리 상태의 불균일성(예를 들어 버프 세정에서는 디펙트의 제거 성능의 불균일성, 버프 연마에서는 처리 대상물의 제거량의 면 내 분포의 불균일성)으로 이어진다.
이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 가이드 부재(3-540)를 설치하고 있으며, 가이드 부재(3-540)가 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522) 전체를 지지하므로, 탄성 부재(3-520)를 가압하여 버프 처리를 행할 때의 버프 패드(3-502)의 사이드 슬립을 방지할 수 있다. 버프 패드(3-502)의 사이드 슬립을 방지할 수 있으므로, 버프 헤드(3-500)는 버프 패드(3-502)와 웨이퍼 W를 원하는 위치에서 접촉시키는 것이 가능하고, 또한 상기한 버프 패드의 꼬임이나 비틀림에 의한 파손이나, 접촉 상태의 불균일화를 피하는 것이 가능하다. 그 결과, 웨이퍼 W면 내에서의 버프 처리 상태의 균일성이 향상된다.
본 실시 형태와 같이 버프 패드(3-502)를 보유 지지하는 버프 헤드의 기구로서는, 버프 패드(3-502)가 웨이퍼 W의 처리면, 또는 드레서(3-820)의 드레스면을 추종하도록 짐벌 기구를 설치하는 것도 생각되어진다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 탄성 부재(3-520)를 가압에 의해 버프 패드(3-502)를 웨이퍼 W에 가압하는 구조를 채용하고 있으므로, 짐벌 기능을 설치하지 않아도 되고, 버프 헤드(3-500)의 구조를 간소화할 수 있다.
또한, 일례로서, 가이드 부재(3-540)의 내경은, 탄성 부재(3-520)의 외경에 대하여 +3㎜ 이내로 할 수 있다. 이에 의해, 탄성 부재(3-520)가 가압되었을 때의 가로 방향 팽창에 의한 가이드 부재(3-540)에의 마찰 및 마찰에 의한 탄성 부재(3-520)의 상하 이동 저해를 방지할 수 있다. 또한, 가이드 부재(3-540)의 웨이퍼 W와의 대향면(3-542)은 웨이퍼 W의 처리면과는 비접촉으로 되도록 할 수 있다. 예를 들어, 가이드 부재(3-540)는 버프 처리를 행하고 있을 때에 가이드 부재(3-540)의 대향면(3-542)과 웨이퍼 W 사이의 거리가 1 내지 3㎜(버프 패드(3-502)의 두께 이하)로 되도록, 베이스 부재(3-510)에 설치된다. 또한, 가이드 부재(3-540)는 약액을 사용한 버프 케미컬 처리에 의한 부식을 억제하기 위하여 및 웨이퍼 W와 가령 접촉한 경우에도 웨이퍼 W에 대미지를 끼치기 어렵게 하기 위하여, 예를 들어 수지 재료(PPS나 PEEK, 불소계 수지 등)로 형성할 수 있다.
<버프 헤드의 제2 실시 형태>
이어서, 버프 헤드(3-500)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 29는 제2 실시 형태의 버프 헤드(3-500)의 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 도면이다. 도 29는 버프 헤드(3-500)의 종단면을 모식적으로 도시하고 있다. 도 29의 버프 헤드(3-500)는 도 28에 도시한 버프 헤드(3-500)에 비하여, 서포트 부재(예를 들어, 서포트판(3-560))을 추가한 점이 상이하다. 그 밖의 구성은 도 28에 도시한 버프 헤드(3-500)와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
도 29에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(3-520)의 웨이퍼 W측의 면에는 서포트판(3-560)이 설치되고, 서포트판(3-560)의 웨이퍼 W측의 면에는 버프 패드(3-502)가 설치된다. 바꾸어 말하면, 버프 패드(3-502)는 서포트판(3-560)을 통하여 탄성 부재(3-520)의 웨이퍼 W측의 면에 설치된다. 이 경우의 탄성 부재(3-520)와 서포트판(3-560)의 고정 및 서포트판(3-560)과 버프 패드(3-502)의 고정에 대해서는, 점착제에 의한 고정 이외에도, 탄성 부재(3-520)나 버프 패드(3-502)의 외주부에 예를 들어 링 형상의 고정 부위를 미리 형성해 두고, 본 부위를 고정하는 방법도 들 수 있다. 본 방법에서는, 본 부위를 링 형상의 압박판이나 서포트판(3-560)측에 설치한 수납부에 슬라이드시킴으로써, 고정이 가능해진다.
이 실시 형태에서는, 서포트판(3-560)의 중앙에는, 버프 처리액 유로(3-550)를 형성하기 위한 구멍이 형성된다. 또한, 이 실시 형태에 있어서도, 가이드 부재(3-540)는 탄성 부재(3-520)로 유체를 공급한 상태에서 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)의 전체를 둘러싸는 링 형상의 부재이다. 구체적으로는, 가이드 부재(3-540)는 탄성 부재(3-520)로 유체를 공급하여 버프 패드(3-502)를 웨이퍼 W에 가압한 상태에서 탄성 부재(3-520)의 측면(3-522)의 전체를 둘러싸는 링 형상의 부재이다.
본 실시 형태에 따르면, 도 28의 버프 헤드(3-500)와 마찬가지의 효과를 발휘함과 함께, 서포트판(3-560)을 설치함으로써, 탄성 부재(3-520)와 버프 패드(3-502)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 버프 패드(3-502)를 회전시키거나 요동시키거나 했을 때의 비틀림에 의해 버프 패드(3-502)와 탄성 부재(3-520) 사이에서 박리가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 서포트판(3-560)의 두께는, 탄성 부재(3-520)를 가압했을 때의 멤브레인 팽창이 저해되는 것을 방지하기 위하여, 예를 들어 1㎜ 정도로 할 수 있다. 또한, 서포트판(3-560)은 SUS 등의 금속제로 형성해도 되고, 약액을 사용한 버프 케미컬 처리에 의해 부식이 발생할 가능성이 있는 경우에는 수지 재료(PPS나 PEEK, 불소계 수지 등)로 형성해도 된다. 또한, 서포트판(3-560)은 탄성 부재(3-520) 및 버프 패드(3-502)에 대하여 점착제로 고정하는 경우는 이들 부재와의 점착성이 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 서포트 부재의 일례로서 서포트판(3-560)을 나타냈지만, 서포트 부재의 형상은 판상에는 한정되지 않는다.
<버프 헤드의 제3 실시 형태>
이어서, 버프 헤드(3-500)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 30은 제3 실시 형태의 버프 헤드(3-500)의 다른 실시 형태의 구성을 도시하는 도면이다. 도 30a는 버프 헤드(3-500)의 종단면을 모식적으로 도시하고 있으며, 도 30b는 탄성 부재(520)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 본 실시 형태는, 도 29의 버프 헤드(3-500)에 비하여 탄성 부재(3-520)의 주머니체의 내부가 복수의 공간으로 분할되어 있는 점이 상이하다. 그 밖의 구성은 도 29에 도시한 버프 헤드(3-500)와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
도 30에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(3-520)의 주머니체는, 유체가 서로 연통되지 않는 복수의 공간(3-524, 3-526)을 포함한다. 구체적으로는, 탄성 부재(3-520)의 주머니체는, 예를 들어 동심원상으로 배치된, 버프 처리액 유로(3-550)에 가까운 측의 내주 공간(3-524)과, 내주 공간(3-524)의 외측에 위치하는 외주 공간(3-526)을 구비한다. 이 경우, 가압 기구(3-530)는 복수의 공간(3-524, 3-526)으로 유체를 독립적으로 공급 가능하게 되어 있다. 가압 기구(3-530)는 예를 들어 내주 공간(3-524)과 외주 공간(3-526)의 유체의 공급량을 독립적으로 제어함으로써, 버프 패드(3-502)의 외주측의 가압력과 내주측의 가압력을 개별로 제어할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 버프 헤드(3-500)에 의하면, 버프 패드(3-502)면 내에 있어서의 웨이퍼 W에의 가압 분포를 제어할 수 있으므로, 웨이퍼 W의 처리면에 있어서의 버프 처리의 균일화를 실현할 수 있다.
또한, 도 30의 예에서는, 탄성 부재(3-520)의 주머니체가 2개의 공간(3-524, 3-526)으로 구획되어 있는 예를 나타냈지만, 공간의 수는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 탄성 부재(3-520)의 주머니체는, 동심원상으로 배치된 3 이상의 복수의 공간으로 구획되어 있어도 된다. 또한, 도 30의 예에서는, 탄성 부재(3-520)의 주머니체가 동심원상의 내주 공간(3-524)과 외주 공간(3-526)으로 구획되는 예를 나타냈지만, 공간의 구획 방법은 이것에 한정되지는 않는다.
이상, 도 24 내지 도 30과 함께, 몇 가지의 실시예에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
이하, 본원 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 모듈이 도 31 내지 도 39에 기초하여 설명된다. 또한, 이하의 실시 형태는, 처리 모듈의 일례로서 버프 처리 모듈을 들어 설명한다. 그러나, 본원 발명은 이것에 한정되지 않고, 처리 대상물과 패드를 접촉시켜 상대 운동시킴으로써 처리 대상물에 대하여 소정의 처리를 행하는 처리 모듈에 적용 가능하다.
<처리 장치>
도 31은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 31에 도시한 바와 같이, 처리 대상물에 처리를 행하기 위한 처리 장치(CMP 장치)(4-1000)는 대략 직사각 형상의 하우징(4-1)을 구비한다. 하우징(4-1)의 내부는, 격벽(4-1a, 4-1b)에 의해, 로드/언로드 유닛(4-2)과, 연마 유닛(4-3)과, 세정 유닛(4-4)으로 구획된다. 로드/언로드 유닛(4-2), 연마 유닛(4-3) 및 세정 유닛(4-4)은 각각 독립적으로 조립되고, 독립적으로 배기된다. 또한, 세정 유닛(4-4)은 처리 장치에 전원을 공급하는 전원 공급부와, 처리 동작을 제어하는 제어 장치(4-5)를 구비한다.
<로드/언로드 유닛>
로드/언로드 유닛(2)은 다수의 처리 대상물(예를 들어, 웨이퍼(기판))을 스톡하는 웨이퍼 카세트가 적재되는 2개 이상(본 실시 형태에서는 4개)의 프론트 로드부(4-20)를 구비한다. 이 프론트 로드부(4-20)는 하우징(4-1)에 인접하여 배치되고, 처리 장치의 폭 방향(길이 방향과 수직인 방향)을 따라 배열된다. 프론트 로드부(4-20)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있게 되어 있다. 여기서, SMIF 및 FOUP는, 내부에 웨이퍼 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
또한, 로드/언로드 유닛(4-2)에는 프론트 로드부(4-20)의 배열을 따라 주행 기구(4-21)가 부설된다. 주행 기구(4-21) 위에는 웨이퍼 카세트의 배열 방향을 따라 이동 가능한 2대의 반송 로봇(로더, 반송 기구)(22)이 설치된다. 반송 로봇(4-22)은 주행 기구(4-21) 위를 이동함으로써, 프론트 로드부(4-20)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있도록 되어 있다. 각 반송 로봇(4-22)은 상하로 2개의 핸드를 구비하고 있다. 상측의 핸드는, 처리된 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌릴 때에 사용된다. 하측의 핸드는, 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 취출할 때에 사용된다. 이와 같이, 상하의 핸드를 구분지어 사용할 수 있게 되어 있다. 또한, 반송 로봇(4-22)의 하측 핸드는 웨이퍼를 반전시킬 수 있도록 구성되어 있다.
로드/언로드 유닛(4-2)은 가장 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있는 영역이기 때문에, 로드/언로드 유닛(4-2)의 내부는, 처리 장치 외부, 연마 유닛(4-3) 및 세정 유닛(4-4)의 어느 것보다도 높은 압력으로 항상 유지되어 있다. 연마 유닛(4-3)은 연마액으로서 슬러리를 사용하기 때문에 가장 더러운 영역이다. 따라서, 연마 유닛(4-3)의 내부에는 부압이 형성되고, 그 압력은 세정 유닛(4-4)의 내부 압력보다도 낮게 유지된다. 로드/언로드 유닛(4-2)에는, HEPA 필터, ULPA 필터, 또는 케미컬 필터 등의 클린 에어 필터를 갖는 필터팬 유닛(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 필터팬 유닛으로부터는, 파티클, 유독 증기 또는 유독 가스가 제거된 클린 에어가 항상 분출되고 있다.
<연마 유닛>
연마 유닛(4-3)은 웨이퍼의 연마(평탄화)가 행하여지는 영역이다. 연마 유닛(4-3)은 제1 연마 모듈(4-3A), 제2 연마 모듈(4-3B), 제3 연마 모듈(4-3C) 및 제4 연마 모듈(4-3D)을 구비하고 있다. 제1 연마 모듈(4-3A), 제2 연마 모듈(4-3B), 제3 연마 모듈(4-3C) 및 제4 연마 모듈(4-3D)은, 도 31에 도시한 바와 같이 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열된다.
도 31에 도시한 바와 같이, 제1 연마 모듈(4-3A)은, 연마면을 갖는 연마 패드(연마구)(4-10)가 설치된 연마 테이블(4-30A)과, 웨이퍼를 보유 지지하여 연마 테이블(4-30A) 위의 연마 패드(4-10)에 가압하면서 연마하기 위한 톱링(4-31A)과, 연마 패드(4-10)에 연마액이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(4-32A)과, 연마 패드(4-10)의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 드레서(4-33A)와, 액체(예를 들어 순수)와 기체(예를 들어 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들어 순수)를 분사하여 연마면 위의 슬러리나 연마 생성물 및 드레싱에 의한 버프 패드 잔사를 제거하는 아토마이저(4-34A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제2 연마 모듈(4-3B)은, 연마 테이블(4-30B)과, 톱링(4-31B)과, 연마액 공급 노즐(4-32B)과, 드레서(4-33B)와, 아토마이저(4-34B)를 구비하고 있다. 제3 연마 모듈(4-3C)은, 연마 테이블(4-30C)과, 톱링(4-31C)과, 연마액 공급 노즐(4-32C)과, 드레서(4-33C)와, 아토마이저(4-34C)를 구비하고 있다. 제4 연마 모듈(4-3D)은, 연마 테이블(4-30D)과, 톱링(4-31D)과, 연마액 공급 노즐(4-32D)과, 드레서(4-33D)와, 아토마이저(4-34D)를 구비하고 있다.
제1 연마 모듈(4-3A), 제2 연마 모듈(4-3B), 제3 연마 모듈(4-3C) 및 제4 연마 모듈(4-3D)은, 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하, 제1 연마 모듈(4-3A)에 대해서만 설명한다.
도 32는 제1 연마 모듈(4-3A)을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 톱링(4-31A)은, 톱링 샤프트(4-36)에 지지된다. 연마 테이블(4-30A)의 상면에는 연마 패드(4-10)가 부착된다. 연마 패드(4-10)의 상면은, 웨이퍼 W를 연마하는 연마면을 형성한다. 또한, 연마 패드(4-10) 대신에 고정 지립을 사용할 수도 있다. 톱링(4-31A) 및 연마 테이블(4-30A)은, 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 축심 주위로 회전하도록 구성된다. 웨이퍼 W는, 톱링(4-31A)의 하면에 진공 흡착에 의해 보유 지지된다. 연마 시에는, 연마액 공급 노즐(4-32A)로부터 연마 패드(4-10)의 연마면에 연마액이 공급된 상태에서, 연마 대상인 웨이퍼 W가 톱링(4-31A)에 의해 연마 패드(4-10)의 연마면에 가압되어 연마된다.
<반송 기구>
이어서, 웨이퍼를 반송하기 위한 반송 기구에 대하여 설명한다. 도 31에 도시한 바와 같이, 제1 연마 모듈(4-3A) 및 제2 연마 모듈(4-3B)에 인접하여, 제1 리니어 트랜스포터(4-6)가 배치되어 있다. 제1 리니어 트랜스포터(4-6)는 연마 모듈(4-3A, 4-3B)이 배열되는 방향을 따른 4개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제1 반송 위치(4-TP1), 제2 반송 위치(4-TP2), 제3 반송 위치(4-TP3), 제4 반송 위치(4-TP4)로 함)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
또한, 제3 연마 모듈(4-3C) 및 제4 연마 모듈(4-3D)에 인접하여, 제2 리니어 트랜스포터(4-7)가 배치된다. 제2 리니어 트랜스포터(4-7)는 연마 모듈(4-3C, 4-3D)이 배열되는 방향을 따른 3개의 반송 위치(로드/언로드 유닛측부터 순서대로 제5 반송 위치(4-TP5), 제6 반송 위치(4-TP6), 제7 반송 위치(4-TP7)로 함) 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.
웨이퍼는, 제1 리니어 트랜스포터(4-6)에 의해 연마 모듈(4-3A, 4-3B)로 반송된다. 제1 연마 모듈(4-3A)의 톱링(4-31A)은, 톱링 헤드의 스윙 동작에 의해 연마 위치와 제2 반송 위치(4-TP2) 사이를 이동한다. 따라서, 톱링(4-31A)으로의 웨이퍼의 수수는 제2 반송 위치(4-TP2)에서 행하여진다. 마찬가지로, 제2 연마 모듈(4-3B)의 톱링(4-31B)은 연마 위치와 제3 반송 위치(4-TP3) 사이를 이동하고, 톱링(4-31B)으로의 웨이퍼의 수수는 제3 반송 위치(4-TP3)에서 행하여진다. 제3 연마 모듈(4-3C)의 톱링(4-31C)은 연마 위치와 제6 반송 위치(4-TP6) 사이를 이동하고, 톱링(4-31C)으로의 웨이퍼의 수수는 제6 반송 위치(4-TP6)에서 행하여진다. 제4 연마 모듈(4-3D)의 톱링(4-31D)은 연마 위치와 제7 반송 위치(4-TP7) 사이를 이동하고, 톱링(4-31D)으로의 웨이퍼의 수수는 제7 반송 위치(4-TP7)에서 행하여진다.
제1 반송 위치(4-TP1)에는, 반송 로봇(4-22)으로부터 웨이퍼를 수취하기 위한 리프터(4-11)가 배치되어 있다. 웨이퍼는, 리프터(4-11)를 통하여 반송 로봇(4-22)으로부터 제1 리니어 트랜스포터(4-6)로 전달된다. 리프터(4-11)와 반송 로봇(4-22) 사이에 위치하고, 셔터(도시하지 않음)가 격벽(4-1a)에 설치되어 있고, 웨이퍼의 반송 시에는 셔터가 개방되어 반송 로봇(4-22)으로부터 리프터(4-11)에 웨이퍼가 전달되게 되어 있다. 또한, 제1 리니어 트랜스포터(4-6)와, 제2 리니어 트랜스포터(4-7)와, 세정 유닛(4-4) 사이에는 스윙 트랜스포터(4-12)가 배치되어 있다. 스윙 트랜스포터(4-12)는 제4 반송 위치(4-TP4)와 제5 반송 위치(4-TP5) 사이를 이동 가능한 핸드를 갖고 있다. 제1 리니어 트랜스포터(4-6)로부터 제2 리니어 트랜스포터(4-7)로의 웨이퍼의 수수는, 스윙 트랜스포터(4-12)에 의해 행하여진다. 웨이퍼는, 제2 리니어 트랜스포터(4-7)에 의해 제3 연마 모듈(4-3C) 및/또는 제4 연마 모듈(4-3D)로 반송된다. 또한, 연마 유닛(4-3)으로 연마된 웨이퍼는 스윙 트랜스포터(4-12)를 경유하여 세정 유닛(4-4)으로 반송된다. 또한, 스윙 트랜스포터(4-12)의 측방에는, 도시하지 않은 프레임에 설치된 웨이퍼 W의 임시 거치대(4-180)가 배치되어 있다. 임시 거치대(4-180)는 제1 리니어 트랜스포터(4-6)에 인접하여 배치되어 있고, 제1 리니어 트랜스포터(4-6)와 세정 유닛(4-4) 사이에 위치하고 있다.
제1 리니어 트랜스포터(4-6), 제2 리니어 트랜스포터(4-7)는 일본 특허 공개 제2010-50436호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 각각 복수의 반송 스테이지(도시하지 않음)를 갖는다. 이에 의해, 예를 들어 미연마의 웨이퍼를 각 반송 위치로 반송하는 반송 스테이지와, 연마 후의 웨이퍼를 각 반송 위치로부터 반송하는 반송 스테이지를 구분지어 사용할 수 있다. 이에 의해 웨이퍼를 신속하게 반송 위치로 반송하여 연마를 개시하고, 연마 후의 웨이퍼를 신속하게 세정 유닛에 보낼 수 있다.
<세정 유닛>
도 33의 (a)는 세정 유닛(4-4)을 도시하는 평면도이며, 도 33의 (b)는 세정 유닛(4-4)을 도시하는 측면도이다. 도 33의 (a) 및 도 33의 (b)에 도시한 바와 같이, 세정 유닛(4-4)은 여기에서는 롤 세정실(4-190)과, 제1 반송실(4-191)과, 펜 세정실(4-192)과, 제2 반송실(4-193)과, 건조실(4-194)과, 버프 처리실(4-300)과, 제3 반송실(4-195)로 구획되어 있다. 또한, 연마 유닛(4-3), 세정실(4-190), 펜 세정실(4-192), 건조실(4-194) 및 버프 처리실(4-300)의 각 실간의 압력 밸런스는, 건조실(4-194)>롤 세정실(4-190) 및 펜 세정실(4-192)>버프 처리실(4-300)≥연마 유닛(4-3)으로 할 수 있다. 연마 유닛에서는 연마액을 사용하고 있으며, 버프 처리실에 대해서도 버프 처리액으로서 연마액을 사용하는 경우가 있다. 따라서, 상기와 같은 압력 밸런스로 함으로써, 특히 연마액 중의 지립이라고 하는 파티클 성분의 세정 및 건조실로의 유입을 방지하는 것이 가능하고, 따라서 세정 및 건조실의 청정도 유지가 가능해진다.
롤 세정실(4-190) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 롤 세정 모듈(4-201A) 및 하측 롤 세정 모듈(4-201B)이 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(4-201A)은, 하측 롤 세정 모듈(4-201B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 롤 세정 모듈(4-201A) 및 하측 롤 세정 모듈(4-201B)은, 세정액을 웨이퍼의 표리면에 공급하면서, 회전하는 2개의 롤 스펀지(제1 세정구)를 웨이퍼의 표리면에 각각 가압함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 롤 세정 모듈(4-201A)과 하측 롤 세정 모듈(4-201B) 사이에는 웨이퍼의 임시 거치대(4-204)가 설치되어 있다.
펜 세정실(4-192) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 펜 세정 모듈(4-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(4-202B)이 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(4-202A)은, 하측 펜 세정 모듈(4-202B)의 상방에 배치되어 있다. 상측 펜 세정 모듈(4-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(4-202B)은, 세정액을 웨이퍼의 표면에 공급하면서, 회전하는 펜슬 스펀지(제2 세정구)를 웨이퍼의 표면에 가압하여 웨이퍼의 직경 방향으로 요동함으로써 웨이퍼를 세정하는 세정기이다. 상측 펜 세정 모듈(4-202A)과 하측 펜 세정 모듈(4-202B) 사이에는, 웨이퍼의 임시 거치대(4-203)가 설치되어 있다.
건조실(4-194) 내에는, 세로 방향을 따라 배열된 상측 건조 모듈(4-205A) 및 하측 건조 모듈(4-205B)이 배치되어 있다. 상측 건조 모듈(4-205A) 및 하측 건조 모듈(4-205B)은 서로 격리되어 있다. 상측 건조 모듈(4-205A) 및 하측 건조 모듈(4-205B)의 상부에는, 청정한 공기를 건조 모듈(4-205A, 4-205B) 내에 각각 공급하는 필터팬 유닛(4-207A, 4-207B)이 설치되어 있다.
상측 롤 세정 모듈(4-201A), 하측 롤 세정 모듈(4-201B), 상측 펜 세정 모듈(4-202A), 하측 펜 세정 모듈(4-202B), 임시 거치대(4-203), 상측 건조 모듈(4-205A) 및 하측 건조 모듈(4-205B)은, 도시하지 않은 프레임에 볼트 등을 통하여 고정된다.
제1 반송실(4-191)에는 상하 이동 가능한 제1 반송 로봇(반송 기구)(4-209)이 배치된다. 제2 반송실(4-193)에는 상하 이동 가능한 제2 반송 로봇(4-210)이 배치된다. 제3 반송실(4-195)에는 상하 이동 가능한 제3 반송 로봇(반송 기구)(4-213)이 배치된다. 제1 반송 로봇(4-209), 제2 반송 로봇(4-210) 및 제3 반송 로봇(4-213)은 세로 방향으로 연장되는 지지축(4-211, 4-212, 4-214)에 각각 이동 가능하게 지지되어 있다. 제1 반송 로봇(4-209), 제2 반송 로봇(4-210) 및 제3 반송 로봇(4-213)은 내부에 모터 등의 구동 기구를 갖고 있으며, 지지축(4-211, 4-212, 4-214)을 따라 상하로 이동 가능하게 되어 있다. 제1 반송 로봇(4-209)은 반송 로봇(4-22)과 마찬가지로, 상하 2단의 핸드를 갖고 있다. 제1 반송 로봇(4-209)은 도 33의 (a)에 점선으로 나타낸 바와 같이, 그 하측의 핸드가 상술한 임시 거치대(4-180)에 액세스 가능한 위치에 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(4-209)의 하측 핸드가 임시 거치대(4-180)에 액세스할 때에는, 격벽(4-1b)에 설치되어 있는 셔터(도시하지 않음)가 개방되도록 되어 있다.
제1 반송 로봇(4-209)은 임시 거치대(4-180), 상측 롤 세정 모듈(4-201A), 하측 롤 세정 모듈(4-201B), 임시 거치대(4-204), 임시 거치대(4-203), 상측 펜 세정 모듈(4-202A) 및 하측 펜 세정 모듈(4-202B)의 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 세정 전의 웨이퍼(슬러리가 부착되어 있는 웨이퍼)를 반송할 때는, 제1 반송 로봇(4-209)은 하측의 핸드를 사용하고, 세정 후의 웨이퍼를 반송할 때는 상측의 핸드를 사용한다.
제2 반송 로봇(4-210)은 상측 펜 세정 모듈(4-202A), 하측 펜 세정 모듈(4-202B), 임시 거치대(4-203), 상측 건조 모듈(4-205A) 및 하측 건조 모듈(4-205B)의 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 제2 반송 로봇(4-210)은 세정된 웨이퍼만을 반송하므로, 1개의 핸드만을 구비하고 있다. 도 31에 도시하는 반송 로봇(4-22)은, 상측의 핸드를 사용하여 상측 건조 모듈(4-205A) 또는 하측 건조 모듈(4-205B)로부터 웨이퍼를 취출하고, 그 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌린다. 반송 로봇(4-22)의 상측 핸드가 건조 모듈(4-205A, 4-205B)에 액세스할 때에는, 격벽(4-1a)에 설치되어 있는 셔터(도시하지 않음)가 개방되도록 되어 있다.
버프 처리실(4-300)에는, 상측 버프 처리 모듈(4-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(4-300B)이 구비된다. 제3 반송 로봇(4-213)은 상측 롤 세정 모듈(4-201A), 하측 롤 세정 모듈(4-201B), 임시 거치대(4-204), 상측 버프 처리 모듈(4-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(4-300B)의 사이에서 웨이퍼 W를 반송하도록 동작한다. 제3 반송 로봇(4-213)은 상하 2단의 핸드를 갖고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 세정 유닛(4-4) 내에서, 버프 처리실(4-300), 롤 세정실(4-190) 및 펜 세정실(4-192)을, 로드/언로드 유닛(4-2)으로부터 먼 쪽부터 순서대로 배열하여 배치하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 버프 처리실(4-300), 롤 세정실(4-190) 및 펜 세정실(4-192)의 배치 형태는, 웨이퍼의 품질 및 스루풋 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상측 버프 처리 모듈(4-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(4-300B)을 구비하는 예를 나타내지만, 이에 한정하지 않고 한쪽의 버프 처리 모듈만을 구비하고 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 버프 처리실(4-300) 이외에, 웨이퍼 W를 세정하는 모듈로서 롤 세정 모듈 및 펜 세정 모듈을 들어 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 2유체 제트 세정(2FJ 세정) 또는 메가소닉 세정을 행할 수도 있다. 2유체 제트 세정은, 고속 기체에 실은 미소 액적(미스트)을 2유체 노즐로부터 웨이퍼 W를 향하여 분출시켜 충돌시키고, 미소 액적의 웨이퍼 W 표면으로의 충돌로 발생한 충격파를 이용하여 웨이퍼 W 표면의 파티클 등을 제거(세정)하는 것이다. 메가소닉 세정은, 세정액에 초음파를 가하여, 세정액 분자의 진동 가속도에 의한 작용력을 파티클 등의 부착 입자에 작용시켜 제거하는 것이다. 이하, 상측 버프 처리 모듈(4-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(4-300B)에 대하여 설명한다. 상측 버프 처리 모듈(4-300A) 및 하측 버프 처리 모듈(4-300B)은, 마찬가지의 구성이기 때문에, 상측 버프 처리 모듈(4-300A)만 설명한다.
<버프 처리 모듈>
도 34는 상측 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 34에 도시한 바와 같이, 상측 버프 처리 모듈(4-300A)은, 웨이퍼 W가 설치되는 버프 테이블(4-400)과, 웨이퍼 W의 처리면에 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드(4-502)가 설치된 버프 헤드(4-500)와, 버프 헤드(4-500)의 버프 패드(4-502)가 설치되어 있지 않은 면에 접속된 연결부(4-630)를 통하여 버프 헤드(4-500)를 보유 지지하는 버프 아암(4-600)과, 버프 처리액을 공급하기 위한 액 공급 계통(4-700)과, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행하기 위한 컨디셔닝부(4-800)를 구비한다. 또한, 버프 처리 모듈(4-300A)은 버프 패드(4-502)의 웨이퍼 W와 접촉하는 접촉면의 주연부를 모따기하기 위한 모따기 구조를 구비하지만, 모따기 구조의 상세는 후술한다. 도 34에 도시한 바와 같이, 버프 패드(제3 세정구)(4-502)는 웨이퍼 W보다도 소직경이다. 예를 들어 웨이퍼 W가 Φ300㎜인 경우, 버프 패드(4-502)는 바람직하게는 Φ100㎜ 이하, 보다 바람직하게는 Φ60 내지 100㎜인 것이 바람직하다. 이것은 버프 패드의 직경이 클수록 웨이퍼와의 면적비가 작아지기 때문에, 웨이퍼의 버프 처리 속도는 증가한다. 한편, 웨이퍼 처리 속도의 면내 균일성에 대해서는, 반대로 버프 패드의 직경이 작아질수록, 면내 균일성이 향상된다. 이것은, 단위 처리 면적이 작아지기 때문이며, 도 34에 도시한 바와 같은, 버프 패드(4-502)를 버프 아암(4-600)에 의해 웨이퍼 W의 면 내에서 요동 등의 상대 운동을 시킴으로써 웨이퍼 전체면 처리를 행하는 방식에 있어서 유리해진다.
또한, 버프 처리액은, DIW(순수), 세정 약액 및 슬러리와 같은 연마액 중 적어도 1개를 포함한다. 버프 처리의 방식으로서는 주로 2종류 있다. 1개는 처리 대상인 웨이퍼 위에 잔류하는 슬러리나 연마 생성물의 잔사와 같은 오염물을 버프 패드와의 접촉 시에 제거하는 방식이다. 또 하나는 상기 오염물이 부착된 처리 대상을 연마 등에 의해 일정량 제거하는 방식이다. 전자에 있어서는, 버프 처리액은 세정 약액이나 DIW, 후자에 있어서는 연마액이 바람직하다. 단, 후자에 있어서는, 상기 처리에서의 제거량은 예를 들어 10㎚ 미만, 바람직하게는 5㎚ 이하인 것이, CMP 후의 피처리면의 상태(평탄성이나 잔막량)의 유지에 있어서는 바람직하다. 이 경우, 통상의 CMP 정도의 제거 속도가 필요없는 경우가 있다. 그러한 경우, 적절히 연마액에 대하여 희석 등의 처리를 행함으로써 처리 속도의 조정을 행해도 된다. 또한, 버프 패드(4-502)는 예를 들어 발포 폴리우레탄계의 하드 패드, 스웨이드계의 소프트 패드, 또는 스펀지 등으로 형성된다.
버프 패드의 종류는 처리 대상물의 재질이나 제거해야 할 오염물의 상태에 대하여 적절히 선택하면 된다. 예를 들어 오염물이 처리 대상물 표면에 파묻혀 있는 경우에는, 보다 오염물에 물리력을 작용시키기 쉬운 하드 패드, 즉 경도나 강성이 높은 패드를 버프 패드로서 사용해도 된다. 한편 처리 대상물이 예를 들어 Low-k막 등의 기계적 강도가 작은 재료인 경우, 피처리면의 대미지 저감을 위하여, 소프트 패드를 사용해도 된다. 또한, 버프 처리액이 슬러리와 같은 연마액인 경우, 처리 대상물의 제거 속도나 오염물의 제거 효율, 대미지 발생의 유무는 간단히 버프 패드의 경도나 강성의 것만으로는 결정되지 않기 때문에, 적절히 선택해도 된다. 또한, 이들의 버프 패드의 표면에는, 예를 들어 동심원상 홈이나 XY 홈, 소용돌이 홈, 방사상 홈과 같은 홈 형상이 실시되어 있어도 된다. 또한, 버프 패드를 관통하는 구멍을 적어도 1개 이상 버프 패드 내에 형성하고, 본 구멍을 통하여 버프 처리액을 공급해도 된다. 또한, 버프 패드를 예를 들어 PVA 스펀지와 같은, 버프 처리액이 침투 가능한 스펀지 형상의 재료를 사용해도 된다. 이들에 의해, 버프 패드면 내에서의 버프 처리액의 흐름 분포의 균일화나 버프 처리로 제거된 오염물의 신속한 배출이 가능해진다.
버프 테이블(4-400)은 웨이퍼 W를 흡착하는 기구를 갖는다. 또한, 버프 테이블(4-400)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 A 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 버프 테이블(4-400)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해, 웨이퍼 W에 각도 회전 운동(각도가 360°에 미치지 않는 원호 운동), 또는 스크롤 운동(오비탈 운동, 원 궤적 운동이라고도 불림)을 시키도록 되어 있어도 된다. 버프 패드(4-502)는 버프 헤드(4-500)의 웨이퍼 W에 대향하는 면에 설치된다. 버프 헤드(4-500)는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 B 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 버프 헤드(4-500)는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 버프 패드(4-502)를 웨이퍼 W의 처리면에 가압할 수 있도록 되어 있다. 버프 아암(4-600)은 버프 헤드(4-500)를 화살표 C로 나타낸 바와 같이 웨이퍼 W의 반경 혹은 직경의 범위 내에서 이동 가능하다. 또한, 버프 아암(4-600)은 버프 패드(4-502)가 컨디셔닝부(4-800)에 대향하는 위치까지 버프 헤드(4-500)를 요동할 수 있도록 되어 있다.
컨디셔닝부(4-800)는 버프 패드(4-502)의 표면을 컨디셔닝하기 위한 부재이다. 컨디셔닝부(4-800)는 드레스 테이블(4-810)과, 드레스 테이블(4-810)에 설치된 드레서(4-820)를 구비한다. 드레스 테이블(4-810)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 회전축 D 주위로 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 드레스 테이블(4-810)은 도시하지 않은 구동 기구에 의해 드레서(4-820)에 스크롤 운동을 시키도록 되어 있어도 된다. 드레서(4-820)는 표면에 다이아몬드의 입자가 전착 고정된, 또는 다이아몬드 지립이 버프 패드와의 접촉면의 전체면 혹은 일부에 배치된 다이아몬드 드레서, 수지제의 브러시모가 버프 패드와의 접촉면의 전체면 혹은 일부에 배치된 브러시 드레서, 또는 이들의 조합으로 형성된다.
상측 버프 처리 모듈(4-300A)은, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝을 행할 때에는, 버프 패드(4-502)가 드레서(4-820)에 대향하는 위치가 될 때까지 버프 아암(4-600)을 선회시킨다. 상측 버프 처리 모듈(4-300A)은, 드레스 테이블(4-810)을 회전축 D 주위로 회전시킴과 함께 버프 헤드(4-500)를 회전시켜, 버프 패드(4-502)를 드레서(4-820)에 가압함으로써, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝을 행한다. 컨디셔닝 조건으로서는, 컨디셔닝 하중은 80N 이하이면 되고, 40N 이하인 것이 버프 패드(4-502)의 수명의 관점에서 더욱 좋다. 또한, 버프 패드(4-502) 및 드레서(4-820)의 회전수는 500rpm 이하에서의 사용이 바람직하다. 또한, 컨디셔닝 시에는 버프 패드(4-502)와 드레서(4-820) 사이에는 유체를 공급한다. 여기서, 유체로서는, DIW나 웨이퍼 세정에서 사용되는 세정액 등의 약액을 들 수 있다. 이에 의해 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝에 있어서 발생한 패드 잔사나 버프 처리에 있어서 버프 패드(4-502) 표면에 부착된 생성물을 신속하게 계외로 배출하는 것이 가능하다. 또한 컨디셔닝 처리 후의 버프 패드(4-502) 표면에 대하여, 또한 상기한 DIW나 약액에 의한 린스 처리를 실시함으로써, 버프 패드(4-502) 표면의 청정도가 유지된다. 또한, 본 실시 형태는, 웨이퍼 W의 처리면 및 드레서(4-820)의 드레스면이 수평 방향을 따라 설치되는 예를 나타내지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상측 버프 처리 모듈(4-300A)은, 웨이퍼 W의 처리면 및 드레서(4-820)의 드레스면이 연직 방향을 따라 설치되도록, 버프 테이블(4-400) 및 드레스 테이블(4-810)을 배치할 수 있다. 이 경우, 버프 아암(4-600) 및 버프 헤드(4-500)는 연직 방향으로 배치된 웨이퍼 W의 처리면에 대하여 버프 패드(4-502)를 접촉시켜 버프 처리를 행하고, 연직 방향으로 배치된 드레서(4-820)의 드레스면에 대하여 버프 패드(4-502)를 접촉시켜 컨디셔닝 처리를 행할 수 있도록 배치된다. 또한, 버프 테이블(4-400) 혹은 드레스 테이블(4-810) 중 어느 한쪽이 연직 방향으로 배치되고, 버프 아암(4-600)에 배치된 버프 패드(4-502)가 각 테이블면에 대하여 대향하도록 버프 아암(4-600)의 전부 혹은 일부가 회전되어도 된다.
액 공급 계통(4-700)은 웨이퍼 W의 처리면에 순수(DIW)를 공급하기 위한 순수 노즐(4-710)을 구비한다. 순수 노즐(4-710)은 순수 배관(4-712)을 통하여 순수 공급원(4-714)에 접속된다. 순수 배관(4-712)에는, 순수 배관(4-712)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(4-716)가 설치된다. 제어 장치(4-5)는 개폐 밸브(4-716)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 순수를 공급할 수 있다.
또한, 액 공급 계통(4-700)은 웨이퍼 W의 처리면에 약액(Chemi)을 공급하기 위한 약액 노즐(4-720)을 구비한다. 약액 노즐(4-720)은 약액 배관(4-722)을 통하여 약액 공급원(4-724)에 접속된다. 약액 배관(4-722)에는 약액 배관(4-722)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(4-726)가 설치된다. 제어 장치(4-5)는 개폐 밸브(4-726)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에 웨이퍼 W의 처리면에 약액을 공급할 수 있다.
상측 버프 처리 모듈(4-300A)은, 버프 아암(4-600), 연결부(4-630), 버프 헤드(4-500) 및 버프 패드(4-502)를 통하여, 웨이퍼 W의 처리면에, 순수, 약액, 또는 슬러리 등의 연마액을 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있다. 버프 패드(4-502)에는, 적어도 1개 이상의 관통 구멍이 형성되고, 본 구멍을 통하여 버프 처리액을 공급할 수 있다.
즉, 순수 배관(4-712)에 있어서의 순수 공급원(4-714)과 개폐 밸브(4-716) 사이로부터는 분기 순수 배관(4-712a)이 분기된다. 또한, 약액 배관(4-722)에 있어서의 약액 공급원(4-724)과 개폐 밸브(4-726) 사이로부터는 분기 약액 배관(4-722a)이 분기된다. 분기 순수 배관(4-712a), 분기 약액 배관(4-722a) 및 연마액 공급원(4-734)에 접속된 연마액 배관(4-732)은 액 공급 배관(4-740)에 합류된다. 분기 순수 배관(4-712a)에는, 분기 순수 배관(4-712a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(4-718)가 설치된다. 분기 약액 배관(4-722a)에는, 분기 약액 배관(4-722a)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(4-728)가 설치된다. 연마액 배관(4-732)에는, 연마액 배관(4-732)을 개폐할 수 있는 개폐 밸브(4-736)가 설치된다.
액 공급 배관(4-740)의 제1 단부는, 분기 순수 배관(4-712a), 분기 약액 배관(4-722a) 및 연마액 배관(4-732)의 3계통의 배관에 접속된다. 액 공급 배관(4-740)은 버프 아암(4-600)의 내부, 연결부(4-630)의 내부, 버프 헤드(4-500)의 중앙 및 버프 패드(4-502)의 중앙을 통하여 연신된다. 액 공급 배관(4-740)의 제2 단부는, 웨이퍼 W의 처리면을 향하여 개구된다. 제어 장치(4-5)는 개폐 밸브(4-718), 개폐 밸브(4-728) 및 개폐 밸브(4-736)의 개폐를 제어함으로써, 임의의 타이밍에, 웨이퍼 W의 처리면에 순수, 약액, 슬러리 등의 연마액 중 어느 1개, 또는 이들 임의의 조합의 혼합액을 공급할 수 있다.
상측 버프 처리 모듈(4-300A)은, 액 공급 배관(4-740)을 통하여 웨이퍼 W에 처리액을 공급함과 함께 버프 테이블(4-400)을 회전축 A 주위로 회전시켜, 버프 패드(4-502)를 웨이퍼 W의 처리면에 가압하고, 버프 헤드(4-500)를 회전축 B 주위로 회전시키면서 화살표 C 방향으로 요동함으로써, 웨이퍼 W에 버프 처리를 행할 수 있다. 또한, 버프 처리에 있어서의 조건이지만, 기본적으로는 본 처리는 메커니컬 작용에 의한 디펙트 제거이기는 하지만, 한편 웨이퍼 W에의 대미지의 저감을 고려하여, 압력은 3psi 이하, 바람직하게는 2psi 이하가 바람직하다. 또한, 웨이퍼 W 및 버프 헤드(4-500)의 회전수는, 버프 처리액의 면 내 분포를 고려하여 1000rpm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 버프 헤드(4-500)의 이동 속도는 300㎜/sec 이하이다. 그러나, 웨이퍼 W 및 버프 헤드(4-500)의 회전수 및 버프 헤드(4-500)의 이동 거리에 의해, 최적의 이동 속도의 분포는 상이하기 때문에, 웨이퍼 W 면 내에서 버프 헤드(4-500)의 이동 속도는 가변인 것이 바람직하다. 이 경우의 이동 속도의 변화 방식으로서는, 예를 들어 웨이퍼 W면 내에서의 요동 거리를 복수의 구간으로 분할하고, 각각의 구간에 대하여 이동 속도를 설정할 수 있는 방식이 바람직하다. 또한, 버프 처리액 유량으로서는, 웨이퍼 W 및 버프 헤드(4-500)가 고속 회전 시에도 충분한 처리액의 웨이퍼면 내 분포를 유지하기 위해서는 대유량이 좋다. 그러나 한편, 처리액 유량 증가는 처리 비용 증가를 초래하기 때문에, 유량으로서는 1000ml/min 이하, 바람직하게는 500ml/min 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 버프 처리란, 버프 연마 처리와 버프 세정 처리 중 적어도 한쪽을 포함하는 것이다.
버프 연마 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(4-502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502) 사이에 슬러리 등의 연마액을 개재시킴으로써 웨이퍼 W의 처리면을 연마 제거하는 처리이다. 버프 연마 처리는, 롤 세정실(4-190)에 있어서 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(4-192)에 있어서 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 연마 처리에 의해, 오염물이 부착된 표층부의 제거, 연마 유닛(4-3)에 있어서의 주 연마로 제거할 수 없었던 개소의 추가 제거, 또는 주 연마 후의 모폴로지 개선을 실현할 수 있다.
버프 세정 처리란, 웨이퍼 W에 대하여 버프 패드(4-502)를 접촉시키면서, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)를 상대 운동시켜, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502) 사이에 세정 처리액(약액, 또는 약액과 순수)을 개재시킴으로써 웨이퍼 W 표면의 오염물을 제거하거나, 처리면을 개질하거나 하는 처리이다. 버프 세정 처리는, 롤 세정실(4-190)에 있어서 롤 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력 및 펜 세정실(4-192)에 있어서 펜 스펀지에 의해 웨이퍼 W에 가하는 물리적 작용력보다도 강한 물리적 작용력을 웨이퍼 W에 대하여 가할 수 있는 처리이다. 버프 세정 처리에 의해, PVA 스펀지 등의 연질 소재로는 제거할 수 없는 점착성의 파티클이나, 기판 표면에 파묻혀진 오염물을 제거할 수 있다.
도 35는 본 실시 형태의 버프 처리 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 이하의 설명은 버프 처리 모듈(상측 버프 처리 모듈)(4-300A)을 예로 들어 설명하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
도 35에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 버프 처리 모듈(4-300A)은, 버프 아암(4-600)을 구비한다. 버프 아암(4-600)은 버프 테이블(4-400)의 웨이퍼 W 설치면을 따라 연신됨과 함께, 버프 테이블(4-400)의 외부축(4-610)을 지지점으로 버프 테이블(4-400)의 웨이퍼 W 설치면을 따라 회동 가능한 아암이다.
버프 처리 모듈(4-300A)은, 웨이퍼 W보다도 소직경의 버프 패드(4-502)가 설치되는 버프 헤드(4-500)를 구비한다. 버프 헤드(4-500)는 버프 아암(4-600)의, 축(4-610)과는 반대측의 단부(4-620)에 보유 지지된다.
버프 아암(4-600)은 웨이퍼 W의 처리면을 따라 수평 운동 가능하게 되어 있다. 예를 들어, 버프 아암(4-600)은 버프 처리를 행할 때에는 버프 패드(4-502)를 웨이퍼 W에 접촉시킨 상태에서, 웨이퍼 W의 중앙부와 주연부 사이에서 요동 가능하게 되어 있다.
또한, 도 35에 도시한 바와 같이, 버프 아암(4-600)은 버프 패드(4-502)를 컨디셔닝하기 때문에, 드레서(4-820)와 웨이퍼 W 사이에서 수평 운동 가능하게 되어 있다.
또한, 수평 운동의 종류로서는, 직선 이동, 원호 운동이 있다. 또한, 운동 방향으로서는, 예를 들어 웨이퍼 W의 중심측으로부터 주연부, 혹은 그 역방향으로의 일방향 운동이나, 웨이퍼 W 중심측 혹은 주연부측을 시점으로 한 웨이퍼 반경 혹은 직경의 범위 내에서의 왕복 운동을 들 수 있다. 또한, 수평 운동 시에 각 버프 아암의 운동 속도는 운동 범위 내에서 변경 가능해도 된다. 이것은 버프 패드의 체류 시간의 분포가 웨이퍼 W의 처리 속도의 분포에 영향을 미치기 때문이다. 이 경우의 이동 속도의 변화 방식으로서는, 예를 들어 웨이퍼 W면 내에서의 요동 거리를 복수의 구간으로 분할하고, 각각의 구간에 대하여 이동 속도를 설정할 수 있는 방식이 바람직하다.
<본 실시 형태의 버프 패드>
이어서, 본 실시 형태의 버프 패드(4-502)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 36은 본 실시 형태의 버프 패드를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 36에 도시한 바와 같이, 버프 헤드(4-500)에는, 웨이퍼 W보다도 소직경이면서, 또한 웨이퍼 W와 접촉하는 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b(코너부))가 모따기되어 있는 버프 패드(4-502)가 설치된다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태의 버프 패드(4-502)는 웨이퍼 W보다도 소직경이면서, 또한 웨이퍼 W와 접촉하는 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)(코너부)가 모따기되어 있다.
본 실시 형태와 같이 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)가 모따기됨으로써, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)가 접촉될 때에 주연부에서의 압력 집중이 억제됨으로써, 버프 패드(4-502) 내의 압력 분포가 균일화되어, 이에 의해 웨이퍼 W면 내에 있어서의 버프 처리 속도의 균일성이 향상된다. 즉, 주연부가 모따기되어 있지 않은 버프 패드를 웨이퍼 W에 접촉시켜 상대 운동시키면, 버프 패드의 접촉면의 주연부에는, 다른 부분에 비하여 높은 압력이 발생한다. 바꾸어 말하면, 버프 패드의 접촉면의 주연부에는 압력 집중이 발생한다. 그 결과, 웨이퍼 W는, 버프 패드의 접촉면의 주연부에 접촉하는 부분이 다른 부분에 비하여 과잉으로 버프 처리(예를 들어, 버프 연마 처리)되므로, 버프 처리의 균일성이 손상될 우려가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)(코너부)가 모따기되어 있으므로, 버프 패드를 웨이퍼 W에 접촉시켜 상대 운동시켜도, 주연부(4-502b)에 압력 집중이 발생하기 어렵다. 그 결과, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)의 접촉에 있어서, 주연부에서의 압력 집중이 억제되어, 본 압력 집중에 기인하는 버프 처리 속도의 웨이퍼 W면 내에서의 균일성의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 주연부(4-502b)의 모따기는, 주연부(4-502b)를, C면, R면, 또는 테이퍼면 등으로 가공함으로써 실현된다. 이하, 주연부(4-502b)의 모따기 가공의 형태에 대하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
이어서, 제1 실시 형태의 처리 모듈에 대하여 설명한다. 도 37은 버프 처리 모듈의 제1 실시 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 37a는 버프 처리 모듈의 제1 실시 형태를 측면으로부터 모식적으로 도시한 도면이며, 도 37b는 버프 처리 모듈의 제1 실시 형태를 상면으로부터 모식적으로 도시한 도면이다. 제1 실시 형태의 버프 처리 모듈(4-300A)은, 도 34에 도시한 버프 처리 모듈(4-300A)에, 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기하기 위한 모따기 구조(4-900)를 더 구비하는 실시 형태이다.
도 37에 도시한 바와 같이, 버프 처리 모듈(상측 버프 처리 모듈)(4-300A)은, 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기하기 위한 모따기 구조(4-900)를 구비한다. 모따기 구조(4-900)는 드레서(4-820)와, 드레서(4-820)를 보유 지지하기 위한 드레스 테이블(4-810)을 갖는 컨디셔닝부(4-800)를 구비한다. 또한, 드레서(4-820)는 버프 패드(4-502)와 접촉시켜 상대 운동시킴으로써 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝을 행하기 위한 것이다. 모따기 구조(4-900)는 컨디셔닝부(4-800)에 의해 버프 패드(4-502)의 접촉면을 컨디셔닝하면서 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기한다. 또한, 모따기 구조(4-900)는 컨디셔닝부(4-800)에 의해 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)을 컨디셔닝하면서, 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 해당 주연부 이외의 부분보다도 강하게 컨디셔닝함으로써, 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기한다.
구체적으로는, 모따기 구조(4-900)는 드레서(4-820)의 버프 패드(4-502)와 접촉하는 접촉면(4-820c)의, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)가 접촉하는 부분에 형성된 돌기(4-820a)를 구비한다. 바꾸어 말하면, 드레서(4-820)는 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)가 접촉하는 부분에 돌기(4-820a)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 돌기(4-820a)는, 드레서(4-820)의 버프 패드(4-502)와 접촉하는 접촉면(4-820c)의 주연부(4-820d)에 링 형상으로 형성되어 있다. 또한, 돌기(4-820a)는 접촉면(4-820c)으로부터 직경 방향 외측을 향하여 비스듬히 상승되는 경사면(4-820b)을 갖는다. 경사면(4-820b)은, 드레스 테이블(4-810)의 회전축 D에 대하여 경사져 있다.
버프 패드(4-502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행할 때에, 드레스 테이블(4-810)은 회전축 D 주위로 회전한다. 한편, 버프 아암(4-600)은 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행할 때에, 버프 헤드(4-500)(연결부(4-630))를 회전축 B의 주위로 회전시키면서, 버프 헤드(4-500)를 드레서(4-820)에 가까워지는 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)는, 드레서(4-820)의 돌기(4-820a)(경사면(4-820b))에 접촉한다. 따라서, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)에는, 돌기(4-820a)의 경사면(4-820b)에 대응하는 형상의 면이 형성된다. 그 결과, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)는, 도 36에 도시한 바와 같이 모따기된다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 버프 패드(4-502)를 웨이퍼 W에 접촉시켜 상대 운동시켜도, 주연부(4-502b)에 압력 집중이 억제된다. 그 결과, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)의 접촉에 있어서 주연부에서의 압력 집중이 억제되어, 본 압력 집중에 기인하는 버프 처리 속도의 웨이퍼 W면 내에서의 균일성의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 버프 패드(4-502) 전체면의 컨디셔닝을 하는 중에서, 특히 에지부의 컨디셔닝을 강하게 함으로써 모따기를 행하는 방식이며, 드레서(4-820) 자신도 회전 운동을 행하는 방식이다. 이에 의해, 컨디셔닝 시에 있어서 버프 패드(4-502)면 내에 있어서의 상대 운동 속도의 균일화가 가능해지기 때문에, 버프 패드(4-502)면 내에서의 컨디셔닝의 균일성의 유지가 가능하면서, 또한 동시에 버프 패드(4-502)의 에지부의 모따기가 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝에 있어서, DIW나 약액의 공급을 실시하면서, 또한 컨디셔닝 후에는 린스 처리도 행하기 때문에, 버프 패드(4-502) 표면의 청정도 유지가 가능하다.
또한, 도 37에서는, 드레서(4-820)의 접촉면(4-820c)의 주연부(4-820d)에 링 형상의 돌기(4-820a)를 형성하는 예를 나타냈다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 돌기(4-820a)는, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝(드레싱)을 행할 때에, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)가 접촉하는 부분에 형성되어 있으면 된다.
<제2 실시 형태>
이어서, 제2 실시 형태의 처리 모듈에 대하여 설명한다. 도 38은 버프 처리 모듈의 제2 실시 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 38a는 버프 처리 모듈의 제2 실시 형태를 측면으로부터 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 38b는 버프 처리 모듈의 제2 실시 형태를 상면으로부터 모식적으로 도시하는 도면이다. 제2 실시 형태의 버프 처리 모듈(4-300A)은, 도 34에 도시한 버프 처리 모듈(4-300A)에, 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기하기 위한 모따기 구조(4-900)를 더 구비하는 실시 형태이다.
도 38에 도시한 바와 같이, 버프 처리 모듈(상측 버프 처리 모듈)(4-300A)은 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기하기 위한 모따기 구조(4-900)를 구비한다. 모따기 구조(4-900)는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 드레서(4-820)와, 드레서(4-820)를 보유 지지하기 위한 드레스 테이블(4-810)을 갖는 컨디셔닝부(4-800)를 구비한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 모따기 구조(4-900)는 컨디셔닝부(4-800)에 의해 버프 패드(4-502)의 접촉면을 컨디셔닝하면서 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기한다. 또한, 모따기 구조(4-900)는 컨디셔닝부(4-800)에 의해 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)을 컨디셔닝하면서, 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 해당 주연부 이외의 부분보다도 강하게 컨디셔닝함으로써, 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기한다.
여기서, 드레서(4-820)는 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝을 행할 때에, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)와, 드레서(4-820)의 버프 패드(4-502)와 접촉하는 접촉면(4-820c)의 주연부(4-820d)가 교차하여 접촉되도록, 배치 가능하게 되어 있다. 바꾸어 말하면, 드레서(4-820)는 버프 패드(4-502)의 일부가 드레서(4-802)로부터 비어져 나오도록(오버행되도록) 배치되어 있다.
본 실시 형태에 따르면, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)는, 도 36에 도시한 바와 같이 모따기된다. 즉, 주연부가 모따기되어 있지 않은 버프 패드를 웨이퍼 W에 접촉시켜 상대 운동시키면, 버프 패드의 주연부에 압력 집중이 발생하는 것과 동일하게, 버프 패드(4-502)와 드레서(4-820)를 접촉시켜 상대 운동시키는 경우에도, 양자의 주연부에는 압력 집중이 발생한다. 본 실시 형태에 따르면, 도 38b에 도시한 바와 같이, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)와 드레서(4-820)의 주연부(4-820d)는, 2개소의 접촉점(4-830a, 4-830b)에서 접촉한다. 따라서, 버프 패드(4-502)는 2개소의 접촉점(4-830a, 4-830b)에 있어서 압력 집중이 특히 커서, 드레서(4-820)에 있어서의 컨디셔닝(드레싱)량이 커진다. 그 결과, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)는, 도 36에 도시한 바와 같이 모따기된다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 버프 패드(4-502)를 웨이퍼 W에 접촉시켜 상대 운동시켜도, 주연부(4-502b)가 모따기되어 있기 때문에 압력 집중이 발생하기 어렵다. 그 결과, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)의 접촉 압력 집중에 기인하는 버프 처리 속도의 웨이퍼 W면 내에서의 균일성의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 버프 패드(4-502) 전체면의 컨디셔닝을 하는 중에서, 특히 에지부의 컨디셔닝을 강하게 함으로써 모따기를 행하는 방식이며, 드레서(4-820) 자신도 회전 운동을 행하는 방식이다. 이에 의해, 컨디셔닝 시에 있어서 버프 패드(4-502)면 내에 있어서의 상대 운동 속도의 균일화가 가능해지기 때문에, 버프 패드(4-502)면 내에서의 컨디셔닝의 균일성의 유지가 가능하면서, 또한 동시에 버프 패드(4-502)의 에지부의 모따기가 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝에 있어서, DIW나 약액의 공급을 실시하면서, 또한 컨디셔닝 후에는 린스 처리도 행하기 때문에, 버프 패드(4-502) 표면의 청정도 유지가 가능하다.
또한, 도 38에서는, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)와, 드레서(4-820)의 주연부(4-820d)가, 2개소의 접촉점(4-830a, 4-830b)에서 접촉하는 예를 나타냈다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 버프 헤드(4-500)의 회전축 B를 드레스 테이블(4-810)의 회전축 D의 방향으로 이동시킴으로써 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)와, 드레서(4-820)의 주연부(4-820d)가, 1개소의 접촉점에서 접촉하도록 해도 된다.
<제3 실시 형태>
이어서, 제3 실시 형태의 처리 모듈에 대하여 설명한다. 도 39는 버프 처리 모듈의 제3 실시 형태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 39a는 버프 처리 모듈의 제3 실시 형태를 측면으로부터 모식적으로 도시한 도면이며, 도 39b는 버프 처리 모듈의 제3 실시 형태를 상면으로부터 모식적으로 도시한 도면이다. 제3 실시 형태의 버프 처리 모듈(4-300A)은, 도 34에 도시한 버프 처리 모듈(4-300A)에, 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기하기 위한 모따기 구조(4-900)를 더 구비하는 실시 형태이다.
도 38에 도시한 바와 같이, 버프 처리 모듈(상측 버프 처리 모듈)(4-300A)은 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기하기 위한 모따기 구조(4-900)를 구비한다. 모따기 구조(4-900)는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 드레서(4-820)와, 드레서(4-820)를 보유 지지하기 위한 드레스 테이블(4-810)을 갖는 컨디셔닝부(4-800)를 구비한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 모따기 구조(4-900)는 컨디셔닝부(4-800)에 의해 버프 패드(4-502)의 접촉면을 컨디셔닝하면서 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기한다. 또한, 모따기 구조(4-900)는 컨디셔닝부(4-800)에 의해 버프 패드(4-502)의 접촉면(4-502a)을 컨디셔닝하면서, 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 해당 주연부 이외의 부분보다도 강하게 컨디셔닝함으로써, 접촉면(4-502a)의 주연부(4-502b)를 모따기한다.
구체적으로는, 모따기 구조(4-900)는 버프 헤드(4-500)와 버프 패드(4-502) 사이에 배치되는 주머니체(4-520)와, 주머니체(4-520)로 유체를 공급함으로써 주머니체(4-520)의 압력을 조정 가능한 가압 기구(4-530)를 구비한다.
주머니체(4-520)는 예를 들어 에어백과 같이, 가압 기구(4-530)에 의한 유체의 공급 압력에 따라 압력이 바뀌는 것이다. 가압 기구(4-530)는 주머니체(4-520)와 연통되어 있고, 주머니체(4-520)로 유체(예를 들어, 공기, N2 등)를 공급함으로써 버프 패드(4-502)의 웨이퍼 W로의 접촉력의 분포를 조정 가능한 부재이다.
도 39에 도시한 바와 같이, 주머니체(4-520)는 유체가 서로 연통되지 않도록 동심원상으로 배치된 복수의 공간(4-520-1, 4-520-2, 4-520-3)을 포함한다. 또한, 공간(4-520-0)은 여기에서는 액 공급 배관(4-740)과 연통되어, 웨이퍼 W의 처리면에 순수, 약액, 슬러리 등의 연마액 중 어느 1개, 또는 이들 임의의 조합의 혼합액을 공급하기 위한 개구이지만, 이들 액체를 버프 헤드(4-500)측으로부터 공급하지 않는 경우는, 다른 공간과 마찬가지로, 유체 공급에 의해 압력 조정을 행하는 공간으로서 사용해도 된다.
가압 기구(4-530)는 복수의 공간(4-520-1, 4-520-2, 4-520-3)으로 유체를 독립적으로 공급 가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 가압 기구(4-530)는 복수의 공간(4-520-1, 4-520-2, 4-520-3) 중 최외주의 공간(4-520-3)의 압력이 다른 공간(4-520-1, 4-520-2)의 압력보다도 높아지도록, 복수의 공간의 용적을 조정 가능하다. 가압 기구(4-530)는 예를 들어 복수의 공간(4-520-1, 4-520-2, 4-520-3)으로의 유체의 공급량을 독립적으로 제어함으로써, 최외주의 공간(4-520-3)의 압력을 다른 공간(4-520-1, 4-520-2)의 압력보다도 높게 할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)는, 도 36에 도시한 바와 같이 모따기된다. 즉, 최외주의 공간(4-520-3)의 압력이 다른 공간(4-520-1, 4-520-2)의 압력보다도 높아지면, 최외주의 공간(4-520-3)에 대응하는 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)가 다른 부분에 비하여 특히 드레서(4-820)에 의해 컨디셔닝(드레싱)량이 커진다. 그 결과, 버프 패드(4-502)의 주연부(4-502b)는, 도 36에 도시한 바와 같이 모따기된다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 버프 패드를 웨이퍼 W에 접촉시켜 상대 운동시켜도, 주연부(4-502b)가 모따기되어 있기 때문에 압력 집중이 발생하기 어렵다. 그 결과, 웨이퍼 W와 버프 패드(4-502)의 접촉 압력 집중에 기인하는 버프 처리 속도의 웨이퍼 W면 내에서의 균일성의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 버프 패드(4-502) 전체면의 컨디셔닝을 하는 중에서, 특히 에지부의 컨디셔닝을 강하게 함으로써 모따기를 행하는 방식이며, 드레서(4-820) 자신도 회전 운동을 행하는 방식이다. 이에 의해, 컨디셔닝 시에 있어서 버프 패드(4-502)면 내에 있어서의 상대 운동 속도의 균일화가 가능해지기 때문에, 버프 패드(4-502)면 내에서의 컨디셔닝의 균일성의 유지가 가능하면서, 또한 동시에 버프 패드(4-502)의 에지부의 모따기가 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 버프 패드(4-502)의 컨디셔닝에 있어서, DIW나 약액의 공급을 실시하면서, 또한 컨디셔닝 후에는 린스 처리도 행하기 때문에, 버프 패드(4-502) 표면의 청정도 유지가 가능하다.
또한, 도 39에서는 주머니체(4-520)를 3개의 복수의 공간(4-520-1, 4-520-2, 4-520-3)으로 구획하는 예를 나타냈지만, 주머니체(4-520)를 구획하는 공간의 수는 이것에 한정되지는 않는다. 또한, 제3 실시 형태의 버프 처리 모듈(4-300A)은, 단독으로 실시할 수도 있고, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태와 조합하여 실시할 수도 있다.
이상, 도 31 내지 도 39와 함께, 몇 가지의 실시예에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 등가물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
1…하우징
1a…격벽
2…로드/언로드 유닛
3, 3A, 3B, 3C, 3D…연마 유닛
4…세정 유닛
5…제어 장치
6, 7…리니어 트랜스포터
10…연마 패드
11…리프터
12…스윙 트랜스포터
20…프론트 로드부
21…주행 기구
22…반송 로봇
30A, 30B, 30C, 30D…연마 테이블
31A, 31B, 31C, 31D…톱링
32A, 32B, 32C, 32D…연마액 공급 노즐
33A, 33B, 33C, 33D…드레서
34A, 34B, 34C, 34D…아토마이저
36…톱링 샤프트
180…임시 거치대
190…롤 세정실
191…제1 반송실
192…펜 세정실
193…제2 반송실
194…건조실
195…제3 반송실
201A, 201B…롤 세정 모듈
202A, 202B…펜 세정 모듈
203, 204…임시 거치대
205A, 205B…건조 모듈
207…필터팬 유닛
209, 210, 213…반송 로봇
211…지지축
300…버프 처리실
300A, 300B…버프 처리 모듈
400…버프 테이블
500…버프 헤드
500a…이너 헤드(제1 버프 헤드)
500b…아우터 헤드(제2 버프 헤드)
502…버프 패드
502a…제1 부위(이너 패드, 제1 버프 패드)
502b…제2 부위(아우터 패드, 제2 버프 패드)
504, 504a, 504b…샤프트
506…내부 공급 라인
509, 510, 511…베어링
512, 514…액추에이터
521a, 521b…홈
530…간극
600…버프 아암
700…액 공급 계통
710…외부 노즐
710…순수 외부 노즐
712…순수 배관
712a…분기 순수 배관
714…순수 공급원
716…개폐 밸브
718…개폐 밸브
720…약액 외부 노즐
722…약액 배관
722a…분기 약액 배관
724…약액 공급원
726…개폐 밸브
728…개폐 밸브
730…슬러리 외부 노즐
732…슬러리 배관
732a…분기 슬러리 배관
734…슬러리 공급원
736…개폐 밸브
740…액 공급 배관
800…컨디셔닝부
810…드레스 테이블
820…드레서
1000…기판 처리 장치
2-1…하우징
2-1a…격벽
2-2…로드/언로드 유닛
2-3, 2-3A, 2-3B, 2-3C, 2-3D…연마 유닛
2-4…세정 유닛
2-5…제어 장치
2-6, 2-7…리니어 트랜스포터
2-10…연마 패드
2-11…리프터
2-12…스윙 트랜스포터
2-20…프론트 로드부
2-21…주행 기구
2-22…반송 로봇
2-30A, 2-30B, 2-30C, 2-30D…연마 테이블
2-31A, 2-31B, 2-31C, 2-31D…톱링
2-32A, 2-32B, 2-32C, 2-32D…연마액 공급 노즐
2-33A, 2-33B, 2-33C, 2-33D…드레서
2-34A, 2-34B, 2-34C, 2-34D…아토마이저
2-36…톱링 샤프트
2-180…임시 거치대
2-190…롤 세정실
2-191…제1 반송실
2-192…펜 세정실
2-193…제2 반송실
2-194…건조실
2-195…제3 반송실
2-201A, 2-201B…롤 세정 모듈
2-202A, 2-202B…펜 세정 모듈
2-203, 2-204…임시 거치대
2-205A, 2-205B…건조 모듈
2-207…필터팬 유닛
2-209, 2-210, 2-213…반송 로봇
2-211…지지축
2-300…버프 처리실
2-300A, 2-300B…버프 처리 모듈
2-400…버프 테이블
2-500…버프 헤드
2-500a…이너 헤드(제1 버프 헤드)
2-500b…아우터 헤드(제2 버프 헤드)
2-502…버프 패드
2-502a…이너 패드(제1 버프 패드)
2-502b…아우터 패드(제2 버프 패드)
2-504, 2-504a, 2-504b…샤프트
2-506…내부 공급 라인
2-507…재킷 구조
2-508…개구
2-509, 2-510, 2-511…베어링
2-512, 2-514…액추에이터
2-600…버프 아암
2-700…액 공급 계통
2-710…처리액 공급원
2-711…처리액 배관
2-712…유량 컨트롤러
2-713…개폐 밸브
2-714…역지 밸브
2-715…필터
2-720…세정액 공급원
2-721…세정액 배관
2-722…유량 컨트롤러
2-723…개폐 밸브
2-724…역지 밸브
2-725…필터
2-730…처리액 공급원
2-731…처리액 배관
2-732…유량 컨트롤러
2-733…개폐 밸브
2-734…역지 밸브
2-735…필터
2-740…세정액 공급원
2-741…세정액 배관
2-743…개폐 밸브
2-750…로터리 조인트
2-751…바닥면
2-760…배액 계통
2-761…배관
2-762…분기 배관
2-767…개폐 밸브
2-800…컨디셔닝부
2-810…드레스 테이블
2-820…드레서
2-900…미스트 공급부
2-910…커버
2-920…배기 시스템
2-921…필터
2-922…배기 라인
2-923…드레인 라인
2-930…습도 센서
2-1000…기판 처리 장치
3-3…연마 유닛
3-4…세정 유닛
3-5…제어 장치
3-10…연마 패드
3-190…롤 세정실
3-192…펜 세정실
3-201A…상측 롤 세정 모듈
3-201B…하측 롤 세정 모듈
3-202A…상측 펜 세정 모듈
3-202B…하측 펜 세정 모듈
3-300…버프 처리실
3-300A…상측 버프 처리 모듈
3-300B…하측 버프 처리 모듈
3-400…버프 테이블
3-410…구동 기구
3-500…버프 헤드
3-502…버프 패드
3-510…베이스 부재
3-520…탄성 부재
3-522…측면
3-524…내주 공간
3-526…외주 공간
3-530…가압 기구
3-540…가이드 부재
3-542…대향면
3-550…버프 처리액 유로
3-560…서포트판
3-600…버프 아암
4-300…버프 처리실
4-300A…상측 버프 처리 모듈
4-300B…하측 버프 처리 모듈
4-400…버프 테이블
4-500…버프 헤드
4-502…버프 패드
4-502a…접촉면
4-502b…주연부
4-520…주머니체
4-520-1, 4-500-2, 4-500-3…공간
4-530…가압 기구
4-600…버프 아암
4-630…연결부
4-800…컨디셔닝부
4-810…드레스 테이블
4-820…드레서
4-820a…돌기
4-820b…경사면
4-820c…접촉면
4-820d…주연부
4-830a, 4-830b…접촉점
W…웨이퍼
MT…미스트

Claims (19)

  1. 처리 대상물을 보유 지지하는 버프 테이블과,
    상기 처리 대상물에 접촉해 상대 운동함으로써 상기 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드가 설치되는 버프 헤드를 구비하고,
    상기 버프 헤드는,
    상기 버프 패드가 설치되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재로 유체를 공급함으로써 상기 버프 패드의 상기 처리 대상물에의 접촉력을 조정 가능한 가압 기구와, 상기 탄성 부재의 측면 전체를 둘러싸는 가이드 부재를 구비하고,
    상기 가이드 부재의 상기 처리 대상물과의 대향면은, 상기 처리 대상물과는 비접촉으로 되도록 구성되고, 또한 상기 가이드 부재는 수지 재료로 구성되어 있고,
    상기 탄성 부재는, 상기 유체의 공급량에 따라 용적이 변하는 주머니체를 포함하고,
    상기 주머니체는, 상기 유체가 서로 연통되지 않는 복수의 공간을 포함하고,
    상기 가압 기구는, 상기 복수의 공간으로 상기 유체를 독립적으로 공급 가능한 것을 특징으로 하는, 버프 처리 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 부재는, 상기 탄성 부재로 유체를 공급한 상태에 있어서 상기 탄성 부재의 측면 전체를 둘러싸는, 버프 처리 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 공간은, 동심원상으로 배치되어 있는, 버프 처리 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄성 부재의 상기 처리 대상물과 접촉하는 측의 면에 설치되는 서포트 부재를 더 구비하고, 상기 버프 패드는, 상기 서포트 부재를 통하여 상기 탄성 부재에 설치되는, 버프 처리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버프 패드는, 상기 처리 대상물보다도 소직경이며,
    상기 버프 테이블을 회전시킬 수 있는 구동 기구와,
    상기 버프 헤드를 보유 지지하고, 상기 버프 헤드를 회전시킴과 함께 상기 처리 대상물의 판면을 따라 요동시킬 수 있는 버프 아암을 더 구비하는, 버프 처리 모듈.
  6. 처리 대상물에 대하여 연마 처리를 행하는 연마 모듈과,
    상기 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하는 제1항에 기재된 버프 처리 모듈과,
    상기 처리 대상물에 대하여 세정 처리를 행하는 세정 모듈과,
    상기 처리 대상물에 대하여 건조 처리를 행하는 건조 모듈을 구비하는, 처리 장치.
  7. 처리 대상물을 보유 지지하는 버프 테이블과,
    상기 처리 대상물에 접촉하여 상대 운동함으로써 상기 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하기 위한 버프 패드가 설치되는 버프 헤드를 구비하고,
    상기 버프 헤드는,
    상기 버프 패드가 설치되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재로 유체를 공급함으로써 상기 버프 패드의 상기 처리 대상물에의 접촉력을 조정 가능한 가압 기구와, 상기 탄성 부재의 측면 전체를 둘러싸는 가이드 부재와,
    상기 탄성 부재 및 상기 버프 패드를 관통하는, 상기 처리 대상물에 처리액을 공급하기 위한 버프 처리액 유로를 구비하고,
    상기 가이드 부재의 상기 처리 대상물과의 대향면은, 상기 처리 대상물과는 비접촉으로 되도록 구성되고, 또한 상기 가이드 부재는 수지 재료로 구성되어 있고,
    상기 탄성 부재는, 상기 유체의 공급량에 따라 용적이 변하는 주머니체를 포함하고,
    상기 주머니체는, 상기 유체가 서로 연통되지 않는 복수의 공간을 포함하고,
    상기 가압 기구는, 상기 복수의 공간으로 상기 유체를 독립적으로 공급 가능한 것을 특징으로 하는, 버프 처리 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가이드 부재는, 상기 탄성 부재로 유체를 공급한 상태에 있어서 상기 탄성 부재의 측면 전체를 둘러싸는, 버프 처리 모듈.
  9. 제7항에 있어서, 상기 복수의 공간은, 동심원상으로 배치되어 있는, 버프 처리 모듈.
  10. 제7항에 있어서, 상기 탄성 부재의 상기 처리 대상물과 접촉하는 측의 면에 설치되는 서포트 부재를 더 구비하고, 상기 버프 패드는, 상기 서포트 부재를 통하여 상기 탄성 부재에 설치되는, 버프 처리 모듈.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 버프 패드는, 상기 처리 대상물보다도 소직경이며,
    상기 버프 테이블을 회전시킬 수 있는 구동 기구와,
    상기 버프 헤드를 보유 지지하고, 상기 버프 헤드를 회전시킴과 함께 상기 처리 대상물의 판면을 따라 요동시킬 수 있는 버프 아암을 더 구비하는, 버프 처리 모듈.
  12. 처리 대상물에 대하여 연마 처리를 행하는 연마 모듈과,
    상기 처리 대상물에 대하여 버프 처리를 행하는 제7항에 기재된 버프 처리 모듈과,
    상기 처리 대상물에 대하여 세정 처리를 행하는 세정 모듈과,
    상기 처리 대상물에 대하여 건조 처리를 행하는 건조 모듈을 구비하는, 처리 장치.
  13. 기판을 버프 처리하기 위한 버프 처리 모듈이며,
    상기 기판을 지지하기 위한 회전 가능한 버프 테이블과,
    버프 패드가 설치되는 하나의 버프 헤드이며, 회전 가능하게 구성됨과 동시에, 상기 버프 테이블에 근접하는 방향 및 해당 버프 테이블로부터 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 구성된 버프 헤드를 갖고,
    상기 버프 헤드는,
    탄성 부재와,
    상기 탄성 부재의 표면에 설치되는 서포트 부재와,
    상기 탄성 부재에 유체를 공급함으로써 상기 버프 패드의 상기 기판에의 접촉력을 조절 가능한 가압 기구와,
    상기 탄성 부재의 측면의 전체를 둘러싸는 가이드 부재를 갖고,
    상기 가이드 부재는, 기판을 버프 처리하고 있을 때에, 상기 버프 테이블에 지지된 기판 쪽을 향하는 노출된 대향면을 포함하고, 상기 가이드 부재의 상기 대향면은, 기판을 버프 처리하고 있을 때에, 기판에 접촉하지 않도록 구성되어 있고, 상기 가이드 부재는 수지 재료에 의해 형성되어 있고,
    상기 버프 패드는, 상기 서포트 부재를 통해서 상기 탄성 부재에 설치되는, 버프 처리 모듈.
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  19. 삭제
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