KR102528131B1 - 연마 장치 - Google Patents

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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 카세트가 수면으로 부상(浮上)하는 것을 방지하고, 카세트의 카세트 사이즈를 인식할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
연마 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 제2 카세트(8)에 수납하는 수납 수단(50)을 구비하고, 수납 수단(50)은, 수조(51) 내에 제2 카세트(8)를 수몰시키는 카세트 유닛(60)과, 웨이퍼(W)를 레일(53)을 따라 수중 이동시켜 제2 카세트(8)에 수납하는 이동 수단(54)을 구비하며, 카세트 유닛(60)은, 제2 카세트(8)를 위로부터 누르는 추(62)와, 스테이지(61)에 배치된 제2 카세트(8)를 추(62)로 누른 상태에서 제2 카세트(8)를 수몰시키는 승강 수단(65)을 구비하기 때문에, 수조(51) 내에 수몰된 제2 카세트(8) 위를 추(62)로 누름으로써, 제2 카세트(8)가 수면으로 부상하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 인식부(70, 90)에 의해 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8)를 용이하게 인식할 수 있다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}
본 발명은 연마 패드로 웨이퍼를 연마 가공하는 연마 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 등의 피가공물을, 예컨대 CMP(Chemical Mechanical Polishing)라고 불리는 화학적 기계적 연마법에 의해 연마하는 연마 장치는, 웨이퍼에 연마 패드를 접촉시키고, 슬러리를 웨이퍼에 공급하면서 웨이퍼의 연마 가공을 행하고 있다(예컨대, 하기의 특허문헌 1을 참조). 이러한 CMP 연마 가공에 있어서는, 웨이퍼에 슬러리가 부착되면, 세정해도 떨어지지 않게 되는 경우가 있다. 그 원인으로서는, 웨이퍼에 부착된 상태로 슬러리가 건조되어 버리면, 웨이퍼에 수적(水滴)의 흔적이나 슬러리의 흔적이 남기 때문이다.
상기 문제의 대책으로서, 웨이퍼의 연마 가공 후, 웨이퍼를 적신 상태를 유지하면서 카세트에 수납하고, 그 후, 카세트에 수납된 웨이퍼를 약액으로 세정하고 있다. 즉, 연마 가공 후에는 웨이퍼를 수몰시킨 상태를 유지하면 된다. 특히 웨이퍼가 리튬탄탈레이트, 리튬니오베이트 등으로 이루어지는 경우에는, 웨이퍼로부터 슬러리가 떨어지기 어려워지기 때문에, 연마 가공 후에, 카세트를 수몰시켜 수중에서 카세트 내에 웨이퍼를 수용하는 수중 반송을 행하는 연마 장치가 있다(예컨대, 하기의 특허문헌 2를 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-22804호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제11-277423호 공보
상기한 바와 같은 카세트는, 다음의 세정 공정에서 내(耐)약액성이 필요하기 때문에, 수지로 형성되어 있다. 물에 가라앉는 수지도 있으나, 성형이 어렵거나, 무거워지거나 하기 때문에, 통상, 폴리에틸렌제의 수지로 카세트를 제조하고 있다. 그 때문에, 카세트를 수조 내의 수중에 가라앉혀도 부상(浮上)해 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 부적절한 카세트 사이즈의 카세트를 연마 장치에 잘못 공급해 버리는 경우가 있고, 수조 내에 수몰시킨 카세트를 인식할 수 없다고 하는 문제도 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 카세트가 수면으로 부상하는 것을 방지하고, 카세트의 카세트 사이즈를 인식할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 웨이퍼를 선반형으로 수용하는 제1 카세트와, 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블과, 상기 제1 카세트로부터 상기 유지 테이블에 웨이퍼를 반입하는 반입 수단과, 상기 유지 테이블이 유지한 웨이퍼를 연마하는 연마 수단과, 상기 유지 테이블로부터 웨이퍼를 반출하는 반출 수단과, 상기 반출 수단이 반출한 웨이퍼를 선반형으로 수용하는 제2 카세트와, 상기 반출 수단이 반출한 웨이퍼를 상기 제2 카세트에 수납하는 수납 수단을 구비한 연마 장치로서, 상기 반출 수단은, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖고, 상기 유지면의 중앙으로부터 방사형으로 물을 방수(放水)해서 상기 유지면과 웨이퍼 사이에 수층(水層)을 형성하여 웨이퍼를 유지하는 반출 패드를 구비하고, 상기 수납 수단은, 수조와, 상기 제2 카세트가 배치되고 상기 수조 내에 상기 제2 카세트를 수몰시키는 카세트 유닛과, 상기 수조 내에 수몰된 상기 제2 카세트를 향해 연장되는 레일과, 상기 반출 수단이 상기 레일 위에 수몰시킨 웨이퍼를 상기 레일의 연장 방향을 따라 수중 이동시켜 상기 제2 카세트에 수납하는 이동 수단을 구비하며, 상기 카세트 유닛은, 상기 제2 카세트가 배치되는 스테이지와, 상기 제2 카세트를 위로부터 누르는 추와, 상기 스테이지에 배치된 상기 제2 카세트를 상기 추로 누른 상태에서 상기 스테이지를 승강시키고 상기 제2 카세트를 수몰시키는 승강 수단을 구비하고, 상기 추가 상기 제2 카세트를 누르고 있을 때의 상기 추의 높이 위치로 상기 제2 카세트의 카세트 사이즈를 인식하는 인식부를 구비한다.
상기 추는, 아암의 한쪽 단에 배치되고, 상기 아암은, 다른 쪽 단을 지점(支点)으로 선회함으로써, 상기 추를 상기 스테이지에 배치된 상기 제2 카세트 위로 접근 및 이격시키고, 상기 인식부는, 상기 아암의 각도로 상기 추의 높이를 인식하여, 상기 제2 카세트의 카세트 사이즈를 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 연마 장치는, 웨이퍼를 선반형으로 수용하는 제1 카세트와, 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블과, 제1 카세트로부터 유지 테이블에 웨이퍼를 반입하는 반입 수단과, 유지 테이블이 유지한 웨이퍼를 연마하는 연마 수단과, 유지 테이블로부터 웨이퍼를 반출하는 반출 수단과, 반출 수단이 반출한 웨이퍼를 선반형으로 수용하는 제2 카세트와, 반출 수단이 반출한 웨이퍼를 제2 카세트에 수납하는 수납 수단을 구비하고, 수납 수단은, 수조와, 수조 내에 제2 카세트를 수몰시키는 카세트 유닛과, 수조 내에 수몰된 제2 카세트를 향해 연장되는 레일과, 반출 수단이 레일 위에 수몰시킨 웨이퍼를 레일의 연장 방향을 따라 수중 이동시켜 제2 카세트에 수납하는 이동 수단을 구비하며, 카세트 유닛은, 제2 카세트가 배치되는 스테이지와, 제2 카세트를 위로부터 누르는 추와, 스테이지에 배치된 제2 카세트를 추로 누른 상태에서 스테이지를 승강시키고 제2 카세트를 수몰시키는 승강 수단을 구비했기 때문에, 수조 내에 수몰된 제2 카세트 위를 추로 누름으로써, 제2 카세트가 수면을 향해 부상하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 수지제이며 저렴하게 제조한 제2 카세트를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연마 장치는, 추가 제2 카세트를 누르고 있을 때의 추의 높이 위치로 제2 카세트의 카세트 사이즈를 인식하는 인식부를 구비하기 때문에, 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트를 용이하게 인식할 수 있다.
상기 추는, 아암의 한쪽 단에 배치되고, 아암은, 다른 쪽 단을 지점으로 선회함으로써, 추를 상기 스테이지에 배치된 상기 제2 카세트 위로 접근 및 이격시키고, 상기 인식부는, 아암의 각도로 추의 높이를 인식하여, 제2 카세트의 카세트 사이즈를 인식할 수 있기 때문에, 상기와 마찬가지로, 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트를 용이하게 인식할 수 있다.
도 1은 연마 장치의 구성을 도시한 사시도.
도 2는 반출 패드의 구성을 도시한 사시도.
도 3은 연마 후의 웨이퍼를 반출 패드로 반출하는 상태를 도시한 단면도.
도 4는 웨이퍼와 제2 카세트를 수조에 수몰시키는 상태를 도시한 단면도.
도 5는 이동 수단에 의해 웨이퍼를 제2 카세트를 향해 이동시키는 상태를 도시한 단면도.
도 6은 제2 카세트에 웨이퍼를 수납하는 상태를 도시한 단면도.
도 7은 웨이퍼가 수납된 제2 카세트를 하강시키는 상태를 도시한 단면도.
도 8은 인식부가 아암의 각도로 추의 높이를 인식하여 제2 카세트의 카세트 사이즈(큰 카세트 사이즈)를 인식하는 상태를 도시한 단면도.
도 9는 인식부가 아암의 각도로 추의 높이를 인식하여 제2 카세트의 카세트 사이즈(작은 카세트 사이즈)를 인식하는 상태를 도시한 단면도.
도 10은 인식부가 아암의 위치로 추의 높이를 인식하여 제2 카세트의 카세트 사이즈(큰 카세트 사이즈)를 인식하는 상태를 도시한 단면도.
도 11은 인식부가 아암의 위치로 추의 높이를 인식하여 제2 카세트의 카세트 사이즈(작은 카세트 사이즈)를 인식하는 상태를 도시한 단면도.
도 1에 도시된 연마 장치(1)는, CMP에 의해 웨이퍼(W)를 연마하는 연마 장치의 일례이다. 연마 장치(1)는, Y축 방향으로 연장되는 장치 베이스(100)를 갖고, 장치 베이스(100)의 +Y 방향측의 단부에는, 스테이지(4)가 배치되어 있다. 스테이지(4) 위에는 연마 전의 웨이퍼(W)를 선반형으로 수용하는 제1 카세트(5)가 배치된다. 제1 카세트(5)에 대면하는 위치에는, 웨이퍼(W)를 원하는 위치로 반송하는 반송 수단(6)을 구비하고, 반송 수단(6)의 가동 범위에는 웨이퍼(W)를 임시 배치하기 위한 임시 배치 테이블(7)을 구비한다. 제1 카세트(5)는, 예컨대 폴리에틸렌 등의 수지에 의해 형성되어 있다. 제1 카세트(5)의 사이즈는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대 4인치나 6인치나 8인치의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 웨이퍼(W)의 사이즈에 대응한 카세트 사이즈를 갖고 있다. 스테이지(4)에는, 배치된 제1 카세트(5)의 크기나 형상에 의해 가공 전의 웨이퍼(W)의 사이즈를 인식하는 센서를 구비하고 있다. 또한, 가공 전의 웨이퍼(W)의 사이즈 인식은, 임시 배치 테이블(7)에서 행해도 좋다. 즉, 임시 배치 테이블(7)에 배치되는 웨이퍼(W)를 센서 등으로 검출함으로써 웨이퍼(W)의 사이즈를 인식한다. 이 경우, 연마 가공 조건으로 설정한 가공 데이터에 웨이퍼(W)의 사이즈를 설정해도 좋다. 이와 같이 하여, 연마 장치(1)에 있어서는, 가공 전의 웨이퍼(W)의 사이즈를 인식하고 있다.
장치 베이스(100)에는, 웨이퍼(W)를 유지하는 유지 테이블(2)을 구비한다. 유지 테이블(2)의 상면은, 웨이퍼(W)를 흡인 유지하는 유지면(2a)으로 되어 있고, 유지면(2a)에는, 도시하지 않은 흡인원이 접속되어 있다. 유지 테이블(2) 주위는 커버(3)에 의해 덮이고, 유지 테이블(2)의 하방에는, Y축 방향으로 유지 테이블(2)을 이동시키는 유지 테이블 이동 수단이 접속되어 있다. 임시 배치 테이블(7) 근방에는, 제1 카세트(5)로부터 반출되어 임시 배치 테이블(7)에 임시 배치된 웨이퍼(W)를 유지 테이블(2)에 반입하는 반입 수단(30)을 구비한다.
반입 수단(30)은, 웨이퍼(W)를 유지하는 반입 패드(31)와, 반입 패드(31)를 수평으로 지지하는 선회 아암(32)과, 선회 아암(32)을 승강시키고 수평 방향으로 선회시키는 이동 기구(33)를 구비한다. 이동 기구(33)는, 선회 아암(32)에 접속된 축 부재(330)와, 축 부재(330)에 접속된 도시하지 않은 모터를 적어도 구비한다. 축 부재(330)가 Z축 방향으로 승강하면, 선회 아암(32)과 함께 반입 패드(31)를 Z축 방향으로 승강시킬 수 있다. 또한, 축 부재(330)가 회전하면, 선회 아암(32)이 수평 방향으로 선회하여, 반입 패드(31)를 수평 방향으로 선회시킬 수 있다.
장치 베이스(100)의 -Y 방향측의 후방부에는, 칼럼(101)이 세워져 설치되어 있다. 칼럼(101)의 전방에 있어서 유지 테이블(2)이 유지하는 웨이퍼(W)를 연마하는 연마 수단(10)과, 유지 테이블(2)이 유지하는 웨이퍼(W)에 대해 접근 및 이격시키는 방향(Z축 방향)으로 연마 수단(10)을 연마 이송하는 연마 이송 수단(20)을 구비한다.
연마 수단(10)은, Z축 방향의 축심을 갖는 스핀들(11)과, 스핀들(11)을 회전 가능하게 둘러싸서 지지하는 스핀들 하우징(12)과, 스핀들 하우징(12)을 유지하는 홀더(13)와, 스핀들(11)의 일단에 접속된 모터(14)와, 스핀들(11)의 하단에 마운트(15)를 통해 착탈 가능하게 장착된 연마 패드(16)를 구비한다. 연마 패드(16)는, 원판(17)과, 원판(17)에 고정된 연마 부재(18)에 의해 구성되어 있다. 모터(14)에 의해 스핀들(11)이 회전함으로써 연마 패드(16)를 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다. 연마 부재(18)는, 예컨대 우레탄이나 부직포에 의해 형성되어 있다. 연마 수단(10)에는, 연마 부재(18)와 유지 테이블(2)이 유지하는 웨이퍼(W) 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급원(19)이 접속되어 있다.
연마 이송 수단(20)은, Z축 방향으로 연장되는 볼 나사(21)와, 볼 나사(21)의 일단에 접속된 모터(22)와, 볼 나사(21)와 평행하게 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(23)과, 한쪽 면이 연마 수단(10)에 연결된 승강판(24)을 구비한다. 승강판(24)의 다른 쪽 면에는 한 쌍의 가이드 레일(23)이 미끄럼 접촉하고, 승강판(24)의 중앙에 형성된 너트에는 볼 나사(21)가 나사 결합되어 있다. 모터(22)가 볼 나사(21)를 구동함으로써, 한 쌍의 가이드 레일(23)을 따라 승강판(24)과 함께 연마 수단(10)을 Z축 방향으로 연마 이송할 수 있다.
유지 테이블(2)의 측방측(도시된 예에서는 +X 방향측)에는, 유지 테이블(2)로부터 연마 후의 웨이퍼(W)를 반출하는 반출 수단(40)을 구비한다. 반출 수단(40)은, 웨이퍼(W)를 유지하는 반출 패드(41)와, 반출 패드(41)를 Z축 방향으로 승강시키는 승강 기구(42)와, 승강 기구(42)에 일단이 접속된 선회 아암(43)과, 선회 아암(43)의 타단에 접속된 선회 기구(44)를 구비한다. 승강 기구(42)는, 실린더(420)와, 피스톤 로드(421)를 적어도 구비하고, 반출 패드(41)를 Z축 방향으로 승강시킬 수 있다. 선회 기구(44)는, 선회 아암(43)을 수평 방향으로 선회시키는 회전축(440)과, 회전축(440)에 접속된 모터를 적어도 구비하고, 모터에 의해 회전축(440)이 회전하면, 선회 아암(43)이 수평 방향으로 선회하여, 반출 패드(41)를 수평 방향으로 선회시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반출 패드(41)는, 원판형으로 형성되어 웨이퍼(W)를 유지하는 유지면(410)을 갖고, 유지면(410)의 중앙부(411)에는, 방사형으로 물을 방수하기 위한 복수(도면의 예에서는 3개)의 물 분출구(412)가 형성되어 있다. 각 물 분출구(412)에는, 도 1에 도시된 물 공급원(45)이 접속되어 있다. 유지면(410)에는, 물 분출구(412)로부터 분출된 물이 방사형으로 흐르도록 경사진 홈(413)이 형성되어 있다. 홈(413)은, 반출 패드(41)의 외주측으로부터 중심측[중앙부(411)측]을 향해 낮게 경사진 사면(斜面; 413a)을 갖고 있다. 유지면(410)의 외주부에는, 링형의 가로 어긋남 방지벽(414)이 배치되어 있다. 이와 같이 구성되는 반출 패드(41)에서는, 각 물 분출구(412)로부터 홈(413)을 따라 물을 방사형으로 방수함으로써 유지면(410)과 웨이퍼(W) 사이에 수층을 형성하고, 베르누이의 원리를 이용하여 웨이퍼(W)를 비접촉의 상태로 흡인 유지할 수 있다.
도 1에 도시된 장치 베이스(100)에는, 반출 수단(40)이 반출한 웨이퍼(W)를 선반형으로 수용하는 제2 카세트(8)와, 반출 수단(40)이 반출한 웨이퍼(W)를 제2 카세트(8)에 수납하는 수납 수단(50)을 구비한다. 제2 카세트(8)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 소정의 간격을 마련하여 형성된 복수의 수용 선반(8a)을 갖고 있다. 제2 카세트(8)에는, 수용 선반(8a)에 있어서 웨이퍼(W)를 수평의 상태로 수용 가능하게 되어 있다. 제2 카세트(8)는, 제1 카세트(5)와 마찬가지로, 예컨대 폴리에틸렌 등의 수지에 의해 형성되어 있다. 또한, 제2 카세트(8)의 사이즈에 대해서도, 특별히 한정되지 않고, 예컨대 4인치나 6인치나 8인치의 웨이퍼(W)를 수용할 수 있는 웨이퍼(W)의 사이즈에 대응한 카세트 사이즈를 갖고 있다.
수납 수단(50)은, 수조(51)와, 제2 카세트(8)가 배치되고 수조(51) 내에 제2 카세트(8)를 수몰시키는 카세트 유닛(60)과, 수조(51) 내에 수몰된 제2 카세트(8)를 향해 연장되는 레일(53)과, 반출 수단(40)이 레일(53) 위에 수몰시킨 웨이퍼(W)를 레일(53)의 연장 방향으로 수중 이동시켜 제2 카세트(8)에 수납하는 이동 수단(54)을 구비한다. 수조(51)는, 레일(53)이 부설된 제1 바닥부(52a)와, 제1 바닥부(52a)보다 깊은 제2 바닥부(52b)를 갖고 있다. 연마 후의 웨이퍼(W)를 제2 카세트(8)에 수납할 때에는, 수조(51) 내에 세정수(9)가 저장된 상태에서 실시된다. 세정수(9)는, 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약액이나 순수(純水)를 사용할 수 있다. 제1 바닥부(52a)는, 레일(53) 위에 있어서 웨이퍼(W)가 수몰되는 정도의 깊이를 갖고 있으면 된다. 또한, 제2 바닥부(52b)는, 제2 카세트(8)가 수몰되는 정도의 깊이를 갖고 있으면 된다.
장치 베이스(100)의 +X 방향측의 단부에는, Y축 방향으로 연장되는 평판(102)이 기대어 세워져 배치되어 있고, 평판(102)에 이동 수단(54)이 배치되어 있다. 이동 수단(54)은, 아암(540)과, 아암(540)의 일단으로부터 승강 기구(542)를 통해 접속된 압출부(541)와, 평판(102)을 따라 연장되는 볼 나사(543)와, 볼 나사(543)의 일단에 접속된 모터(544)와, 볼 나사(543)와 평행하게 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(545)과, 아암(540)의 타단에 접속되고 가이드 레일(545)을 따라 Y축 방향으로 이동하는 이동부(546)를 구비한다. 승강 기구(542)는, 실린더와, 피스톤 로드에 의해 구성되고, 압출부(541)를 Z축 방향으로 승강시킬 수 있다. 이동부(546)의 측부에는 한 쌍의 가이드 레일(545)이 미끄럼 접촉하고, 이동부(546)의 중앙에 형성된 너트에는 볼 나사(543)가 나사 결합되어 있다. 모터(544)가 볼 나사(543)를 구동함으로써, 한 쌍의 가이드 레일(545)을 따라 이동부(546)와 함께 압출부(541)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
수조(51)의 측방에는, 카세트 유닛(60)을 지지하는 지지판(103)이 배치되어 있다. 카세트 유닛(60)은, 제2 카세트(8)가 배치되는 스테이지(61)와, 제2 카세트(8)를 위로부터 누르는 추(62)와, 스테이지(61)에 배치된 제2 카세트(8)를 추(62)로 누른 상태에서 스테이지(61)를 승강시키고 제2 카세트(8)를 수몰시키는 승강 수단(65)을 구비한다. 스테이지(61)에는, 그 일단으로부터 Z축 방향으로 연장되는 도 3에 도시된 연결부(66)가 연결되어 있다. 또한, 스테이지(61)에는, 제2 카세트(8)의 외형에 따라, 제2 카세트(8)의 모서리의 위치에 복수(예컨대 2개)의 위치 설정 블록(67)이 배치되어 있다. 위치 설정 블록(67)은, 예컨대 단면 대략 L자 형상의 블록이다. 위치 설정 블록(67)의 내측면에 제2 카세트(8)의 모서리를 접촉시킴으로써, 제2 카세트(8)를 스테이지(61)에 있어서 적정한 위치에 위치 설정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 추(62)는, 아암(63)의 한쪽 단에 배치되고, 아암(63)의 다른 쪽 단에는 수평 방향의 축심을 갖는 지점부(64)가 배치되어 있다. 지점부(64)는, 스테이지(61)의 연결부(66)의 상단에 고정되어 있다. 아암(63)이 지점부(64)를 축으로 하여 선회함으로써, 추(62)를 스테이지(61)에 배치된 제2 카세트(8)의 상면에 대해 접근 및 이격시킬 수 있다. 추(62)의 무게는, 특별히 한정되지 않는다.
승강 수단(65)은, Z축 방향으로 연장되는 볼 나사(650)와, 볼 나사(650)의 일단에 접속된 모터(651)와, 스테이지(61)를 승강시키는 승강부(652)를 구비하고 있다. 승강부(652)에는 연결부(66)가 접속되고, 승강부(652)의 중앙에 형성된 너트에는 볼 나사(650)가 나사 결합되어 있다. 모터(651)가 볼 나사(650)를 구동함으로써, 승강부(652)와 함께 제2 카세트(8)를 승강시키고, 수조(51) 내에 제2 카세트(8)를 수몰시킬 수 있다. 그리고, 수조(51) 내에 수몰된 제2 카세트(8)의 상면을 추(62)로 누름으로써, 제2 카세트(8)가 세정수(9)의 수면을 향해 부상하는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 연마 장치(1)는, 추(62)가 제2 카세트(8)를 누르고 있을 때의 아암(63)의 각도로 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식하는 인식부(70)를 구비하고 있다. 인식부(70)에는, 인식부(70)가 인식한 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈가 적정한지의 여부를 판단하는 판단 수단(80)이 접속되어 있다. 인식부(70)는, 도 3의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 예컨대 반사형의 광센서이고, 측정광을 아암(63)을 향해 투광하는 투광부(71)와, 아암(63)의 측면에서 반사된 반사광을 수광하는 수광부(72)로 분할된 구성으로 되어 있다. 인식부(70)에서는, 투광부(71)로부터 아암(63)에 측정광을 투광하여 측면에서 반사된 반사광을 수광부(72)에서 수광하고, 그 반사광의 수광량을 도시하지 않은 광전 변환부에서 전압값으로 변환해서, 추(62)의 높이 위치를 검출하여 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식할 수 있다. 인식부(70)는, 반사형 센서로 구성하였으나, 예컨대 지점부(64)에 각도 검출 센서를 설치하여 아암(63)의 각도를 검출해서, 추(62)의 높이 위치를 인식하여 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식하도록 해도 좋다.
다음으로, 연마 장치(1)의 동작예에 대해 설명한다. 웨이퍼(W)는, 원형판 형상의 기판을 갖는 피가공물의 일례이며, 예컨대 리튬탄탈레이트(LT)나 리튬니오베이트(LN)에 의해 구성되어 있다. 먼저, 반송 수단(6)은, 제1 카세트(5)로부터 연마 전의 웨이퍼(W)를 반출하여 임시 배치 테이블(7)에 임시 배치한다. 반입 수단(30)은, 임시 배치 테이블(7)에 임시 배치된 웨이퍼(W)를 반입 패드(31)로 반출하고, 유지 테이블(2)의 유지면(2a)에 웨이퍼(W)를 반입한다. 유지 테이블(2)의 유지면(2a)에 웨이퍼(W)가 배치되면, 흡인원의 흡인력에 의해 유지면(2a)으로 웨이퍼(W)를 흡인 유지하고, 도시하지 않은 유지 테이블 이동 수단으로 유지 테이블(2)을 예컨대 -Y 방향으로 이동시켜, 연마 수단(10)의 하방으로 웨이퍼(W)를 이동시킨다. 그리고, 연마 이송 수단(20)에 의해 승강판(24)과 함께 연마 수단(10)을 하강시킨다.
웨이퍼(W)를 유지한 유지 테이블(2)은, 소정의 회전 속도로 회전한다. 연마 수단(10)은, 스핀들(11)에 의해 연마 패드(16)를 소정의 회전 속도로 회전시키고, 연마 이송 수단(20)은, 연마 패드(16)를 예컨대 -Z 방향으로 연마 이송하면서, 연마 부재(18)를 회전하는 웨이퍼(W)에 접촉시키며, 연마 부재(18)와 웨이퍼(W)를 상대적으로 미끄럼 이동시킨다. 이때, 슬러리 공급원(19)으로부터 연마 부재(18)와 웨이퍼(W) 사이에 슬러리를 공급한다. 연마 수단(10)에 의해, 소정의 시간만큼 웨이퍼(W)를 연마하면, 연마 이송 수단(20)에 의해 연마 수단(10)을 상승시켜, 연마 가공을 종료한다.
연마 가공이 종료되면, 반출 수단(40)에 의해 유지 테이블(2)로부터 연마 후의 웨이퍼(W)를 반출한다. 유지 테이블 이동 수단에 의해 유지 테이블(2)을, 예컨대 +Y 방향으로 이동시킨다. 계속해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 반출 수단(40)은, 선회 기구(44)에 의해 선회 아암(43)과 함께 반출 패드(41)를 유지 테이블(2)의 상방측에 위치시키고, 승강 기구(42)에 의해 반출 패드(41)를, 예컨대 -Z 방향으로 하강시킴으로써, 반출 패드(41)의 유지면(410)을 웨이퍼(W)에 접촉시킨다. 물 공급원(45)이 작동해서, 도 2에 도시된 물 분출구(412)로부터 물을 방사형으로 방수하여 유지면(410)과 웨이퍼(W) 사이에 수층을 형성함으로써, 유지면(410)에 있어서 비접촉의 상태로 웨이퍼(W)를 흡인 유지한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 반출 수단(40)은, 승강 기구(42)에 의해 반출 패드(41)를 예컨대 +Z 방향으로 상승시키고, 선회 기구(44)에 의해 반출 패드(41)를 수평 방향으로 선회시켜, 수조(51)의 상방측에 반출 패드(41)를 위치시킨다. 반출 패드(41)로 웨이퍼(W)를 반출할 때에는, 웨이퍼(W)의 외주 가장자리가 도 2에 도시된 가로 어긋남 방지벽(414)에 접촉함으로써 웨이퍼(W)의 움직임이 규제된다. 수조(51)에는, 세정수(9)가 미리 저장되어 있다.
반출 수단(40)은, 레일(53) 위에 웨이퍼(W)를 배치하여 수조(51)에 저장된 세정수(9)에 수몰시킨다. 웨이퍼(W)가 수조(51) 내에 수몰되면, 웨이퍼(W)에 부착된 슬러리 등이 제거된다. 또한, 카세트 유닛(60)은, 추(62)가 스테이지(61)에 배치된 제2 카세트(8)를 위로부터 누른 상태에서 승강 수단(65)에 의해 제2 카세트(8)를 예컨대 -Z 방향으로 하강시키고, 도 5에 도시된 바와 같이, 수조(51) 내에 저장된 세정수(9)에 제2 카세트(8)를 수몰시켜 소정의 수용 선반(8a)의 위치를 레일(53)의 연장선 상에 위치시킨다. 이때, 제2 카세트(8)가 수조(51)의 제2 바닥부(52b)를 향해 가라앉는데, 부력으로 제2 카세트(8)가 부상하려고 해도, 추(62)에 의해 제2 카세트(8)의 부상이 방지된다.
계속해서, 이동 수단(54)은, 압출부(541)를 웨이퍼(W)의 외주 가장자리 근방에 위치시킨다. 이동 수단(54)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 압출부(541)로 웨이퍼(W)의 외주 가장자리를 밀면서, 레일(53)을 따라 웨이퍼(W)를 예컨대 +Y 방향으로 수중 이동시킴으로써, 제2 카세트(8) 내에 진입시켜 수용 선반(8a)에 웨이퍼(W)를 수납한다. 수납된 웨이퍼(W)는, 다음 공정으로 이행할 때까지 수조(51) 내에 수몰된 상태가 유지되기 때문에, 웨이퍼(W)가 건조되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 웨이퍼(W)에 부착된 슬러리가 말라 떨어지기 어려워진다고 하는 문제도 없다. 이렇게 해서, 1장의 웨이퍼(W)의 수납 동작이 종료되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 승강 수단(65)에 의해, 제2 카세트(8)를 더욱 -Z 방향으로 하강시켜, 다음 수용 선반(8a)의 위치를 레일(53)의 연장선 상에 위치시키고, 상기한 연마 후의 웨이퍼(W)의 반출 동작과 웨이퍼(W)의 수납 동작을 반복해서 행하여, 제2 카세트(8)의 각 수용 선반(8a)에 웨이퍼(W)를 선반형으로 수납한다.
다음으로, 스테이지(61)에 배치된 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈가 적절한지의 여부를 판단하는 경우에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 카세트 사이즈에 따른 전압값이 인식부(70)에 설정되어 있는 것으로 한다. 또한, 스테이지(61)에 배치되어야 할 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈는, 예컨대 8인치용인 것으로 하여 판단 수단(80)에 설정되어 있는 것으로 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 웨이퍼(W)를 선반형으로 수용한 제2 카세트(8)가 수조(51) 내에 수몰되면, 인식부(70)가 아암(63)의 각도로 추(62)의 높이 위치를 인식하여, 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식한다. 구체적으로는, 투광부(71)에 의해 아암(63)을 향해 검출광을 투광하여 아암(63)의 측면에서 반사된 반사광을 수광부(72)에서 수광하면, 수광량을 광전 변환부에서 전압값으로 변환하고, 이 전압값에 기초하여 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식한다. 여기서, 수광부(72)에서 수광하는 수광량은, 아암(63)의 각도에 따라 변화한다. 즉, 아암(63)의 각도가 크면, 아암(63)에 의해 반사광을 차단하는 범위가 작아져 수광량이 적어진다. 한편, 아암(63)의 각도가 작으면, 아암(63)에 의해 반사광을 차단하는 범위가 커져 수광량이 많아진다.
예컨대, 도 8의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 아암(63)의 각도(θ1)가 큰 경우에는, 수광부(72)에서 수광하는 수광량이 적어지기 때문에, 제2 카세트(8)의 상면에 접촉하는 추(62)의 높이 위치가 높아져, 제2 카세트(8)의 상면 높이 위치가 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 인식부(70)는, 수광부(72)가 수광한 수광량을 광전 변환부에서 전압값으로 변환하고, 변환한 전압값으로부터 큰 카세트 사이즈(예컨대 8인치용)의 제2 카세트(8)라고 인식할 수 있다. 그리고, 도 1에 도시된 판단 수단(80)에서는, 인식부(70)가 인식한 정보에 기초하여, 스테이지(61)에 적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8)가 배치되어 있다고 판단한다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 수조(51) 내에 수몰된 것이 제2 카세트(8')이고, 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 아암(63)의 각도(θ2)가 작은 경우, 수광부(72)에서 수광하는 수광량이 많아지기 때문에, 제2 카세트(8')의 상면에 접촉하는 추(62)의 높이 위치가 낮아져, 제2 카세트(8')의 상면 높이 위치가 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 인식부(70)는, 수광부(72)에서 수광한 수광량을 광전 변환부에서 전압값으로 변환하고, 변환한 전압값으로부터 작은 카세트 사이즈(예컨대 6인치용)의 제2 카세트(8')라고 인식한다. 도 1에 도시된 판단 수단(80)에서는, 인식부(70)가 인식한 정보에 기초하여, 스테이지(61)에 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8')가 배치되어 있다고 판단한다. 이 경우에는, 승강 수단(65)에 의해 스테이지(61)를 상승시켜, 제2 카세트(8')를 스테이지(61)로부터 취출하고, 적절한 제2 카세트(8)를 스테이지(61)에 배치하면 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 연마 장치(1)는, 웨이퍼(W)를 제2 카세트(8)에 수납하는 수납 수단(50)을 구비하고, 수납 수단(50)은, 수조(51)와, 수조(51) 내에 제2 카세트(8)를 수몰시키는 카세트 유닛(60)과, 수조(51) 내에 수몰된 제2 카세트(8)를 향해 연장되는 레일(53)과, 반출 수단(40)이 레일(53) 위에 수몰시킨 웨이퍼(W)를 레일(53)의 연장 방향을 따라 수중 이동시켜 제2 카세트(8)에 수납하는 이동 수단(54)을 구비하며, 카세트 유닛(60)은, 제2 카세트(8)가 배치되는 스테이지(61)와, 제2 카세트(8)를 위로부터 누르는 추(62)와, 스테이지(61)에 배치된 제2 카세트(8)를 추(62)로 누른 상태에서 스테이지(61)를 승강시키고 제2 카세트(8)를 수몰시키는 승강 수단(65)을 구비했기 때문에, 수조(51) 내에 수몰된 제2 카세트(8) 위를 추(62)로 누름으로써, 제2 카세트(8)가 세정수(9)의 수면을 향해 부상하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 수지제이며 저렴하게 제조한 제2 카세트(8)를 이용 가능해진다. 또한, 본 발명에 의하면, 인식부(70)가 아암(63)의 각도로 추(62)의 높이를 인식하여, 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식할 수 있기 때문에, 가공 전에 인식한 웨이퍼(W)의 사이즈에 대해 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8)를 용이하게 인식할 수 있다.
카세트 사이즈를 인식하는 수단으로서는, 상기한 인식부(70)의 구성에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 추(62)가 제2 카세트(8)를 누르고 있을 때의 추(62)의 높이 위치로 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식하는 인식부(90)여도 좋다. 인식부(90)는, 예컨대 광학식의 위치 센서이며, 투광부와 수광부를 구비하고 있다. 또한, 도 10의 예에 있어서의 카세트 유닛(60A)은, 제2 카세트(8)가 배치되는 스테이지(61A)를 구비하고, 그 외의 구성은 상기 카세트 유닛(60)과 동일하기 때문에, 공통의 부호를 붙이고 있다.
스테이지(61A)의 일단에는 Z축 방향으로 연장되는 연결부(68)가 연결되고, 연결부(68)에는 가이드(69)가 배치되어 있다. 추(62)는, 수평 방향으로 연장되는 아암(63A)의 한쪽 단에 배치되고, 아암(63A)의 다른 쪽 단에는 아암 지지부(630)가 배치되어 있다. 이 아암 지지부(630)는, 가이드(69)를 따라 아암(63A)을 수평의 상태로 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 가이드(69)에는, 복수의 인식부(90)가 축 방향으로 배치되어 있다. 아암 지지부(630)에 의해 인식부(90)가 차단됨으로써 아암(63A)의 축 방향의 위치를 특정하고, 이러한 위치에 기초하여 추(62)의 높이를 검출하여 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식할 수 있다. 인식부(90)에는, 인식부(90)가 인식한 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈가 적절한지의 여부를 판단하는 판단 수단(도시하지 않음)이 접속되어 있다.
예컨대, 도 10의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 아암 지지부(630)가 가이드(69)에 있어서 높은 위치에서 정지했을 때에는, 제2 카세트(8)의 상면에 접촉하는 추(62)의 높이 위치가 높아져, 제2 카세트(8)의 상면 높이 위치가 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 인식부(90)는, 이 추(62)의 높이 위치로부터 큰 카세트 사이즈(예컨대 8인치용)의 제2 카세트(8)라고 인식한다. 스테이지(61A)에 배치되어야 할 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈가 예컨대 8인치용인 경우, 판단 수단에서는, 인식부(90)가 인식한 정보에 기초하여, 스테이지(61A)에 적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8)가 배치되어 있다고 판단한다.
한편, 도 11의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 아암 지지부(630)가 가이드(69)에 있어서 낮은 위치에서 정지했을 때에는, 제2 카세트(8')의 상면에 접촉하는 추(62)의 높이 위치가 낮아져, 제2 카세트(8')의 상면 높이 위치가 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 인식부(90)는, 이 추(62)의 높이 위치로부터 작은 카세트 사이즈(예컨대 6인치용)의 제2 카세트(8')라고 인식한다. 판단 수단에서는, 인식부(90)가 인식한 정보에 기초하여, 스테이지(61A)에 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8')가 배치되어 있다고 판단한다. 이 경우에는, 승강 수단(65)에 의해 스테이지(61A)를 상승시켜, 제2 카세트(8')를 스테이지(61A)로부터 취출하고, 적절한 제2 카세트(8)를 스테이지(61A)에 배치하면 된다. 이와 같이, 인식부(90)에 의하면, 추(62)가 제2 카세트(8)를 누르고 있을 때의 추(62)의 높이 위치로 제2 카세트(8)의 카세트 사이즈를 인식할 수 있어, 부적절한 카세트 사이즈의 제2 카세트(8)를 용이하게 인식할 수 있다.
1: 연마 장치 100: 장치 베이스
101: 칼럼 102: 평판
103: 지지판 2: 유지 테이블
2a: 유지면 3: 커버
4: 스테이지 5: 제1 카세트
6: 반송 수단 7: 임시 배치 테이블
8: 제2 카세트 9: 물
10: 연마 수단 11: 스핀들
12: 스핀들 하우징 13: 홀더
14: 모터 15: 마운트
16: 연마 패드 17: 원판
18: 연마 부재 19: 슬러리 공급원
20: 연마 이송 수단 21: 볼 나사
22: 모터 23: 가이드 레일
24: 승강판 30: 반입 수단
31: 반입 패드 32: 선회 아암
33: 축 부재 40: 반출 수단
41: 반출 패드 410: 유지면
411: 중앙부 412: 물 분출구
413: 홈 413a: 사면
414: 가로 어긋남 방지벽 42: 승강 기구
420: 실린더 421: 피스톤 로드
43: 선회 아암 44: 선회 기구
440: 축 부재 45: 물 공급원
50: 수납 수단 51: 수조
52a: 제1 바닥부 52b: 제2 바닥부
53: 레일 54: 이동 수단
540: 아암 541: 압출부
542: 승강 기구 543: 볼 나사
544: 모터 545: 가이드 레일
546: 이동부 60, 60A: 카세트 유닛
61, 61A: 스테이지 62: 추
63, 63A: 아암 630: 아암 지지부
64: 지점부 65: 승강 수단
650: 볼 나사 651: 모터
652: 승강부 66: 연결부
67: 위치 설정 블록 68: 연결부
69: 가이드 70: 인식부
71: 투광부 72: 수광부
80: 판단 수단 90: 인식부

Claims (2)

  1. 웨이퍼를 선반형으로 수용하는 제1 카세트와, 웨이퍼를 유지하는 유지 테이블과, 상기 제1 카세트로부터 상기 유지 테이블에 웨이퍼를 반입하는 반입 수단과, 상기 유지 테이블이 유지한 웨이퍼를 연마하는 연마 수단과, 상기 유지 테이블로부터 웨이퍼를 반출하는 반출 수단과, 상기 반출 수단이 반출한 웨이퍼를 선반형으로 수용하는 제2 카세트와, 상기 반출 수단이 반출한 웨이퍼를 상기 제2 카세트에 수납하는 수납 수단을 구비한 연마 장치로서,
    상기 반출 수단은, 웨이퍼를 유지하는 유지면을 갖고, 상기 유지면의 중앙으로부터 방사형으로 물을 방수(放水)해서 상기 유지면과 웨이퍼 사이에 수층(水層)을 형성하여 웨이퍼를 유지하는 반출 패드를 구비하고,
    상기 수납 수단은,
    수조와,
    상기 제2 카세트가 배치되고 상기 수조 내에 상기 제2 카세트를 수몰시키는 카세트 유닛과,
    상기 수조 내에 수몰된 상기 제2 카세트를 향해 연장되는 레일과,
    상기 반출 수단이 상기 레일 위에 수몰시킨 웨이퍼를 상기 레일의 연장 방향을 따라 수중 이동시켜 상기 제2 카세트에 수납하는 이동 수단을 구비하며,
    상기 카세트 유닛은,
    상기 제2 카세트가 배치되는 스테이지와,
    상기 제2 카세트를 위로부터 누르는 추와,
    상기 스테이지에 배치된 상기 제2 카세트를 상기 추로 누른 상태에서 상기 스테이지를 승강시키고 상기 제2 카세트를 수몰시키는 승강 수단을 구비하고,
    상기 추가 상기 제2 카세트를 누르고 있을 때의 상기 추의 높이 위치로 상기 제2 카세트의 카세트 사이즈를 인식하는 인식부를 구비하는 것인 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추는, 아암의 한쪽 단에 배치되고,
    상기 아암은, 다른 쪽 단을 지점으로 선회함으로써, 상기 추를 상기 스테이지에 배치된 상기 제2 카세트 위로 접근 및 이격시키며,
    상기 인식부는, 상기 아암의 각도로 상기 추의 높이를 인식하여, 상기 제2 카세트의 카세트 사이즈를 인식하는 것인 연마 장치.
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