KR20010106260A - 폴리싱 장치 - Google Patents

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KR20010106260A
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가츠오카세이지
세키모토마사히코
미야자키미츠루
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치바가즈키
후지모토겐지
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마에다 시게루
가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
아끼모토 유미
미츠비시 마테리알 가부시키가이샤
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Abstract

멀티헤드형 폴리싱 장치는 단일 폴리싱 테이블에 대하여 피가공물을 유지하기 위한 복수개의 톱 링을 가진다. 폴리싱 장치는 폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블, 피가공물을 유지하여 폴리싱면에 대해 피가공물을 가압하기 위한 복수의 톱 링, 및 톱 링을 지지하고 인덱싱하기 위한 캐루젤을 포함한다. 폴리싱 장치는, 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치되고 피가공물을 유지하기 위하여 회전식 운반장치의 회전중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 부분을 가지며, 회전식 운반장치와 톱 링 사이에서 피가공물을 이송하기 위한 푸셔를 포함한다.

Description

폴리싱장치{POLISHING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 평탄 경면 마무리로 폴리싱하는 폴리싱장치에 관한 것으로서, 특히 단일의 폴리싱 테이블에 대하여 피가공물을 유지하는 복수의 톱 링을 구비한 멀티헤드형 폴리싱장치에 관한 것이다.
최근에 반도체 디바이스의 고집적화가 급속히 진행됨에 따라 점점 더 작은 회로 패턴 또는 배선과 함께 활성영역을 연결하는 배선간 거리도 더욱 좁아질 것이 요구된다. 그러한 배선을 형성하기 위해 이용할 수 있는 공정 중의 하나가 포토리소그래피이다. 포토리소그래피 공정은 광학 시스템의 촛점 심도가 비교적 작기 때문에, 스테퍼에 의해 패턴 이미지가 포커싱될 표면이 가능한 평탄해져야 한다. 따라서, 포토리소그래피를 위해서 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 것이 필요하다.
반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 한가지의 통상적인 방법은 화학기계적 폴리싱(CMP) 공정에 의해 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 것이다.
단일의 폴리싱 테이블에 대하여 반도체 웨이퍼를 유지하는 복수의 톱 링을 구비하여 동시에 복수의 반도체 웨이퍼를 폴리싱할 수 있는 멀티헤드형 폴리싱장치가 알려져 있다. 이 멀티헤드형 폴리싱장치에 있어서, 반도체 웨이퍼는 각 톱 링에 장착되고, 그 후 톱 링에 의해 유지된 모든 반도체 웨이퍼를 동시에 폴리싱 테이블의 폴리싱면에 가압하면서 폴리싱한다. 소정 시간 동안 반도체 웨이퍼를 폴리싱한 후에 반도체 웨이퍼를 유지하고 있는 모든 톱 링을 폴리싱 테이블로부터 상승시키고, 폴리싱이 완료된 모든 반도체 웨이퍼를 톱 링으로부터 떼어낸다. 그런 다음, 톱 링에 새로운 반도체 웨이퍼를 장착한다.
상술된 종래의 멀티헤드형 폴리싱장치에 있어서는, 복수의 반도체 웨이퍼를 동시에 폴리싱하며, 반도체 웨이퍼의 로딩 및 언로딩(즉, 교체)이 동시에 행해진다. 하지만, 복수의 톱 링에의 폴리싱될 반도체 웨이퍼의 로딩 및 복수의 톱 링으로부터의 폴리싱된 반도체 웨이퍼의 언로딩이 자동화되는 경우에는, 반도체 웨이퍼를 잘못 이송하는 일 없이 단시간에 로딩 및 언로딩하는 것이 요망된다. 그러나, 멀티헤드형 폴리싱장치에 있어서 이러한 요구조건을 만족시킬 수 있는 로딩 및 언로딩 기구는 아직 존재하지 않는다.
종래의 멀티헤드형 폴리싱장치는 반도체 웨이퍼의 폴리싱만을 행하는 전용 폴리싱장치이고, 따라서 폴리싱이 완료된 반도체 웨이퍼는 이송하는 동안에 건조되지 않도록 이동식 수조 속에 넣어져 다음의 세정공정으로 이송된다. 그런데, 폴리싱공정과 세정공정을 별도로 행하는 상기 방법에서는, 크린룸의 청정도를 손상시키기 쉽고, 또한 폴리싱된 웨이퍼는 작업자에 의하거나 수동식 이송수단에 의해 이송되는 것을 필요로 한다. 또, 폴리싱장치와 후속되는 세정공정을 행하는 데 사용하는 세정장치를 포함하는 두 종류의 장치를 위해서 큰 설치공간이 필요하다.
따라서, 폴리싱공정의 청정화를 도모하고, 또한 장치 설치공간의 축소를 도모하기 위하여, 폴리싱공정과 세정공정을 동일한 장치 내에서 행하며, 반도체 웨이퍼를 건조한 상태로 장치에 넣고, 폴리싱 및 세정된 반도체 웨이퍼를 건조한 상태로 장치로부터 꺼내는 드라이 인/드라이 아웃 형태인 멀티헤드형 폴리싱장치가 요망되와 왔다.
본 발명의 목적은 단위시간 및 단위 설치면적당 반도체 웨이퍼와 같은 피가공물을 처리하는 처리능력이 높고, 드라이 인/드라이 아웃 형태의 폴리싱장치로서사용될 수 있는 멀티헤드형 폴리싱장치를 제공하는 것이다.
도 1은 폴리싱장치의 각종 구성요소의 레이아웃을 나타내는 평면도,
도 2는 세 개의 톱 링이 서로 다른 작업을 수행하는 좌우측면에서의 폴리싱 유닛을 나타내는 평면도,
도 3은 캐루젤과 폴리싱 테이블에 의해 지지되어 있는 멀티헤드형 톱 링들간의 관계를 나타내는 종단면도,
도 4는 지지부재와 포스트를 제거시킴에 따른 캐루젤, 톱 링 스윙 아암 및 톱 링간의 관계를 나타내는 사시도,
도 5는 지지부재와 포스트를 제거시킴에 따른 캐루젤, 톱 링 스윙 아암 및 멀티헤드형 톱 링간의 관계를 나타내는 사시도,
도 6은 가이드 플레이트의 평면도,
도 7a은 반전장치의 평면도,
도 7b는 반전장치의 부분단면 측면도,
도 8은 리프터의 종단면도,
도 9는 회전식 운반장치의 평면도,
도 10은 회전식 운반장치의 종단면도,
도 11은 푸셔의 종단면도,
도 12a 내지 도 12e는 푸셔가 동작하는 방식을 도시하는 종단면도,
도 13은 제1 폴리싱 테이블의 구성과 광 센서의 배치를 나타내는 개략 단면도,
도 14는 도 13에 도시된 폴리싱장치의 평면도,
도 15는 톱 링의 구조를 나타내는 개략 단면도,
도 16은 톱 링의 홀딩 플레이트의 웨이퍼 유지면의 형상을 나타내는 그래프,
도 17a, 17b, 및 도 17c는 톱 링이 가하는 가압력과 리테이너 링이 가하는 가압력간의 관계가 변하는 때에 연마포의 행동을 나타내는 확대 부분 종단면도,
도 18은 스크롤형 폴리싱 테이블의 종단면도,
도 19a는 도 18의 선 P-P를 따라 자른 단면도,
도 19b는 도 19a의 선 X-X를 따라 자른 단면도,
도 20은 폴리싱 테이블을 드레싱하는 드레서의 정면도,
도 21a는 웨이퍼 스테이션의 정면도,
도 21b는 웨이퍼 스테이션의 측면도,
도 22a는 도 21a의 화살표(Ⅰ)가 지시하는 방향에서 바라본 웨이퍼 스테이션을 나타내는 도면,
도 22b는 화살표(Ⅱ)가 지시하는 방향에서 바라본 웨이퍼 스테이션을 나타내는 도면,
도 22c는 화살표(Ⅲ)가 지시하는 방향에서 바라본 웨이퍼 스테이션을 나타내는 도면,
도 22d는 화살표(Ⅳ)가 지시하는 방향에서 바라본 웨이퍼 스테이션을 나타내는 도면,
도 22e는 화살표(Ⅴ)가 지시하는 방향에서 바라본 웨이퍼 스테이션을 나타내는 도면,
도 23a 내지 도 23c는 웨이퍼 스테이션이 동작하는 방식을 도시하는 도면,
도 24는 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 25는 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 26은 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 27은 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 28은 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 29는 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 30은 도 1 내지 도 23에 도시된 폴리싱 장치에서의 웨이퍼 가공 경로를 도시하는 다이어그램,
도 31은 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 32는 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 33은 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 34는 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 35는 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 36은 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 37은 병행 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 38은 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 39는 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 40은 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 41은 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 42는 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 43은 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 44는 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 45는 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 46은 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 47은 직렬 폴리싱과 2단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 48은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 49는 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 50은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 51은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 52는 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 53은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 54는 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 55는 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 56은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 57은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램,
도 58은 직렬 폴리싱과 3단 세정의 공정의 예를 도시하는 개략적인 다이어그램.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1형태에 따르면, 폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블, 피가공물을 유지하여 피가공물을 상기 연마면에 가압하는 복수의 톱 링, 상기 복수의 톱 링을 지지하고 상기 복수의 톱 링을 인덱싱하는 캐루젤(carousel), 톱 링에 의해 액세스될 수 있는 위치에 배치되고 피가공물을 유지하는 회전식 운반장치의 회전 중심으로부터 소정 원주 상에 위치된 복수의 부분을 가지고, 또한 상기 복수 부분을 인덱싱하는 인덱싱기능을 갖는 회전식 운반장치와, 상기 회전식 운반장치와 톱 링 사이에서 피가공물을 이송하는 푸셔를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티헤드를 구비한 폴리싱장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 톱 링에 이송하는 시간을 단축할 수 있어서 단위시간당 피가공물 처리매수, 즉 스루풋을 비약적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명의 제2형태에 따르면, 폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블, 피가공물을 유지하여 상기 연마면에 피가공물을 가압하는 복수의 톱 링, 상기 톱 링을 지지하고 상기 톱 링을 인덱싱하는 캐루젤, 폴리싱된 피가공물을 세정하는 복수의 세정장치, 상기 세정장치 사이에서 폴리싱된 피가공물을 이송하는 이송기구 및, 상기 세정장치를 통하여 피가공물이 복수의 스테이지에서 세정되는 동안에 또는 피가공물이 세정되기 전에 피가공물을 대기상태로 유지하는 피가공물 트레이를 구비한 피가공물 스테이션을 구비한 것을 특징으로 하는 멀티헤드를 구비한 폴리싱장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 피가공물의 일부를 후속 공정에서 처리되기 전에 피가공물 스테이션의 피가공물 지지체(피가공물 트레이)에 대기상태로 둘 수 있다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점과 그 외의 것들은 예시의 방법으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하에서 본 발명에 관한 폴리싱장치의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 폴리싱장치의 각종 구성요소 레이아웃을 보여준다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리싱장치는 각각 복수의 반도체 웨이퍼를 수용하는 웨이퍼 카세트(1)를 올려놓는 4개의 로딩-언로딩 스테이지(2)를 구비하고 있다. 상기 로딩-언로딩 스테이지(2)는 웨이퍼 카세트(1)를 올리고 내리는 기구를 구비할 수도 있다. 레일(3) 위에는 2개의 핸드를 가진 이송로봇(4)이 있어서, 상기 이송 로봇(4)은 상기 레일(3)를 따라 이동할 수 있고 로딩-언로딩 스테이지(2) 상의 각 웨이퍼 카세트(1)에 접근할 수 있다.
상기 이송로봇(4)은 위아래로 거리를 두고 있는 2개의 핸드를 갖는데, 아래쪽 핸드는 웨이퍼 카세트(1)로부터 반도체 웨이퍼를 받을 때에만 사용되고, 위쪽 핸드는 웨이퍼 카세트(1)에 반도체 웨이퍼를 복귀시킬 때에만 사용된다. 이 구성은 세정한 후의 청결한 반도체 웨이퍼를 위 쪽에 두어 더이상 웨이퍼를 오염시키지 않게 한다. 아래쪽 핸드는 웨이퍼를 진공흡착하는 진공흡착형 핸드이며, 위쪽 핸드는핸드상에 형성된 리세스가 웨이퍼의 둘레가장자리부를 유지하는 리세스 지지형 핸드이다. 진공흡인형 핸드는 반도체 웨이퍼가 약간의 변위로 인하여 웨이퍼 카세트 내의 정상위치에 놓이지 않더라도 반도체 웨이퍼를 잡고 이송할 수 있으며, 리세스 지지형 핸드는 진공흡착형 핸드와는 다르게 먼지를 모아 오지 않으므로 반도체 웨이퍼를 청결하게 유지하면서 이송할 수 있다.
이송로봇(4)의 레일(3)에 대하여 웨이퍼 카세트(1)의 반대쪽에는 두 대의 세정장치(5, 6)가 배치되어 있다. 상기 세정장치(5, 6)는 이송로봇(4)의 핸드가 도달할 수 있는 위치에 배치되어 있다. 두 대의 세정장치(5, 6) 사이에서, 이송로봇(4)이 도달할 수 있는 위치에는 상하방향으로 다중 스테이지 웨이퍼 지지체(웨이퍼 트레이)를 구비한 웨이퍼 스테이션(90)이 제공된다. 상기 세정장치(5, 6)는 웨이퍼를 고속으로 회전시켜서 건조시키는 스핀 드라이 기능을 가지고 있으며, 이에 따라 어떠한 세정 모듈도 교체하지 않고도 반도체 웨이퍼의 2단 세정 또는 3단 세정을 행할 수 있다.
상기 세정장치(5, 6)와 웨이퍼 스테이션(90)이 배치되어 있는 영역 B와 상기 웨이퍼 카세트(1)와 이송로봇(4)이 배치되어 있는 영역 A는 격벽(14)에 의해 나뉘어져 있어서, 영역 B와 영역 A의 청정도가 분리될 수 있다. 상기 격벽(14)은 거기를 통해 반도체 웨이퍼가 통과하도록 개구부를 갖고 있으며, 상기 격벽(14)의 개구부에는 셔터(11)가 제공된다. 이송로봇(20)이 세정장치(5)와 웨이퍼 스테이션(90)에 도달할 수 있는 위치에는 2개의 핸드를 가진 이송로봇(20)이 배치되어 있고, 이송로봇(21)이 세정장치(6)와 웨이퍼 스테이션(90)에 도달할 수 있는 위치에는 2개의 핸드를 가진 이송로봇(21)이 배치되어 있다.
상기 이송로봇(20) 및 이송로봇(21)은 각각 위아래로 거리를 두고 있는 두 개의 핸드를 갖는다. 상기 이송로봇(20)과 이송로봇(21)의 각각의 위쪽 핸드는 세정이 끝난 반도체 웨이퍼를 세정장치 또는 웨이퍼 스테이션(90)의 웨이퍼 트레이로 이송하는 데에 사용되고, 아래쪽 핸드는 아직 세정되지 않은 반도체 웨이퍼 또는 아직 폴리싱되지 않은 반도체 웨이퍼를 이송하는 데에 사용된다. 반도체 웨이퍼를 반전장치에 넣고 꺼내는 데에는 아래쪽 핸드가 사용되므로, 반전장치 상부의 벽으로부터의 헹굼수의 물방울이 떨어져서 위쪽 핸드가 오염되는 일이 없다.
상기 세정장치(5)와 인접하여 이송로봇(20)의 핸드가 도달할 수 있는 위치에는 세정장치(22)가 배치되어 있고, 세정장치(6)와 인접하여 이송로봇(21)의 핸드가 도달할 수 있는 위치에는 다른 하나의 세정장치(23)가 배치되어 있다.
상기 세정장치(5, 6, 22, 23), 웨이퍼 스테이션(90) 및 이송로봇(20, 21)은 모두 영역 B 내에 배치되어 있다. 영역 B 내의 압력은 영역 A 내의 압력보다 낮게 조정되어 있다. 상기 각각의 세정장치(22, 23)는 반도체 웨이퍼의 양면을 세정할 수 있는 세정장치이다.
본 폴리싱장치는 각종 구성요소를 에워싸는 하우징(100)을 가지고 있다. 하우징(100)의 내부는 격벽(14, 15, 16, 24, 25)에 의하여 복수의 격실(compartments) 또는 챔버(영역 A 및 영역 B를 포함)으로 구획지어져 있다.
격벽(24)에 의하여 영역 B와 구분되는 폴리싱 챔버가 형성되며, 상기 폴리싱 챔버는 격벽(25)에 의하여 다시 두 개의 영역 C와 D로 구분되어 있다. 두 개의 영역 C와 D에는 각각 두 개의 폴리싱 테이블 및, 각각 반도체 웨이퍼를 유지하면서 반도체 웨이퍼를 상기 폴리싱 테이블에 대하여 가압하는 세 개의 톱 링을 구비한 캐루젤이 제공된다. 즉, 영역 C에는 폴리싱 테이블(34L, 35L)이, 영역 D에는 폴리싱 테이블(34R, 35R)이 각각 제공되어 있다. 또한, 영역 C에는 캐루젤(36L)이, 영역 D에는 캐루젤(36R)이 각각 배치되어 있다.
영역 C에는 폴리싱 테이블(34L)에 연마액을 공급하는 연마액 노즐(도시생략)과, 폴리싱 테이블(34L)을 드레싱하는 드레서(38L)가 배치되어 있다. 영역 D에는 폴리싱 테이블(34R)에 연마액을 공급하는 연마액노즐(도시생략)과, 폴리싱 테이블(34R)을 드레싱하는 드레서(38R)가 배치되어 있다. 또한, 영역 C에는 폴리싱 테이블(35L)을 드레싱하는 드레서(39L)가 배치되고, 영역 D에는 폴리싱 테이블(35R)을 드레싱하는 드레서(39R)가 배치되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 좌우측에 배치된 폴리싱유닛은 격벽(25)에 대하여 선대칭으로 놓인다. 두 개의 폴리싱유닛 모두는 반도체 웨이퍼를 유지하고 그것들을 폴리싱하는 세 개의 톱 링(32L, 32R)을 각각 구비한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 격벽(24)에 의하여 영역 B와 구분되는 영역 C내에, 이송로봇(20)의 핸드가 도달할 수 있는 위치에는 반도체 웨이퍼를 반전시키는 반전장치(28L)가 제공되고, 영역 D 내에, 이송로봇(21)의 핸드가 도달할 수 있는 위치에는 반도체 웨이퍼를 반전시키는 반전장치(28R)가 제공된다. 영역 B와 영역 C, D 사이의 격벽(24)에는 그곳을 통해 반도체 웨이퍼가 통과하게 하는 두 개의 개구부가 있는데, 그 중 하나는 반도체 웨이퍼를 상기 반전장치(28L)로 넣고 빼는 데에 사용되며, 다른 하나는 반도체 웨이퍼를 상기 반전장치(28R)로 넣고 빼는 데에 사용된다. 상기 격벽(24)의 개구부에는 각각의 셔터(26L, 26R)가 제공된다. 상기 반전장치(28L, 28R)는 반도체 웨이퍼를 고정시키는 척 기구와, 반도체 웨이퍼를 반전시키는 반전기구와, 상기 척 기구가 반도체 웨이퍼를 고정시키고 있는지 여부를 확인하는 반도체 웨이퍼 감지센서를 각각 구비하고 있다. 이송로봇(20)은 반도체 웨이퍼를 상기 반전장치(28L)로 이송하고, 이송로봇(21)은 반도체 웨이퍼를 반전장치(28R)로 이송한다.
영역 C 내에는, 상기 반전장치(28L)와, 캐루젤(36L)에 지지된 세 개의 톱 링(32L)과의 사이에서 웨이퍼를 주고 받기 위한 회전식 운반장치(27L)가 배치되어 있다. 회전식 운반장치(27L)에는 웨이퍼를 올려놓는 스테이지 4개가 등각도 간격으로 설치되어 있어서, 동시에 복수의 웨이퍼를 탑재할 수 있게 되어 있다. 반전장치(28L)에 이송된 웨이퍼는, 회전식 운반장치(27L)의 스테이지의 중심이 반전장치(28L)에 의해 고정된 웨이퍼 중심과 정렬될 때 회전식 운반장치(27L)의 아래쪽에 설치된 리프터(29L)를 작동시켜 회전식 운반장치(27L)로 이송된다. 회전식 운반장치(27L)의 스테이지 위에 놓여진 웨이퍼는 회전식 운반장치(27L)의 인덱싱 동작에 의하여 푸셔(30L)의 위쪽으로 이송된다. 이 때, 톱 링(32L)은 스윙동작에 의해 미리 회전식 운반장치(27L) 위쪽의 위치(로딩 및 언로딩 위치)에 있다. 톱 링(32L)의 중심이 상기 회전식 운반장치(27L)의 스테이지에 놓인 웨이퍼의 중심과 정렬될 때, 상기 회전식 운반장치(27L)의 아래쪽에 배치된 푸셔(30L)가 구동됨으로써, 반도체 웨이퍼는 회전식 운반장치(27L)에서 톱 링(32L)으로 이송된다.
상기 동작을 반복함으로써 반도체 웨이퍼는 캐루젤(36L)에 지지된 세 개의 톱 링(32L)에 순차적으로 로딩된다.
상기 톱 링(32L)으로 이송된 웨이퍼는 톱 링(32L)의 진공흡착기구에 의하여 진공하에 유지되면서 폴리싱 테이블(34L)로 이송된다. 따라서, 반도체 웨이퍼는 폴리싱 테이블(34L) 위에 부착된 연마포 또는 숫돌(또는 고정된 연마판)으로 이루어진 폴리싱면에 의하여 폴리싱된다. 톱 링(32L)이 제2 폴리싱 테이블(35L)에 접근 가능한 위치에 왔을 때에 상기 톱 링(32L)이 도달할 수 있는 위치에 상기 제2 폴리싱 테이블(35L)이 배치된다. 이러한 배치에 의해, 폴리싱 테이블(34L)에서 반도체 웨이퍼의 1차 폴리싱이 종료된 후, 제2 폴리싱 테이블(35L)에서 반도체 웨이퍼의 2차 폴리싱을 할 수 있다. 이 경우, 제2 폴리싱 테이블(35L)에서는 반도체 웨이퍼의 버프 폴리싱(buffing polishing)를 할 수 있다.
영역 D 내에는, 상기 반전장치(28R)와, 캐루젤(36R)에 지지된 세 개의 톱 링(32R)과의 사이에서 반도체 웨이퍼를 이송하는 회전식 운반장치(27R)가 배치되어 있다. 회전식 운반장치(27R)에는 웨이퍼를 올려놓는 스테이지 4개가 등각도 간격으로 설치되어 있어서, 동시에 복수의 웨이퍼를 탑재할 수 있게 되어 있다. 반전장치(28R)에 이송된 웨이퍼는, 회전식 운반장치(27R)의 스테이지의 중심이 반전장치(28R)에 의해 고정된 웨이퍼 중심과 정렬될 때 회전식 운반장치(27R)의 아래쪽에 설치된 리프터(29R)의 작동에 의하여 회전식 운반장치(27R)로 이송된다. 회전식 운반장치(27R)의 스테이지 위에 놓여진 반도체 웨이퍼는 회전식 운반장치(27R)의 인덱싱 동작에 의하여 푸셔(30R)의 위쪽으로 이송된다. 이 때, 톱 링(32R)은스윙동작에 의해 미리 회전식 운반장치(27R) 위쪽의 위치(로딩 및 언로딩 위치)에 있다. 톱 링(32R)의 중심이 상기 회전식 운반장치(27R)의 스테이지 위에 놓인 웨이퍼의 중심과 정렬될 때, 상기 회전식 운반장치(27R)의 아래쪽에 배치된 푸셔(30R)가 구동됨으로써, 반도체 웨이퍼가 회전식 운반장치(27R)에서 톱 링(32R)으로 이송된다.
상기 동작을 반복함으로써 반도체 웨이퍼는 캐루젤(36R)에 지지된 세 개의 톱 링(32R)에 순차적으로 로딩된다.
상기 톱 링(32R)으로 이송된 웨이퍼는 톱 링(32R)의 진공흡착기구에 의하여 진공하에 유지되면서 폴리싱 테이블(34R)로 이송된다. 따라서, 반도체 웨이퍼는 폴리싱 테이블(34R) 위에 부착된 연마포 또는 숫돌(또는 고정된 연마판)으로 이루어진 폴리싱면에서 폴리싱된다. 톱 링(32R)이 제2 폴리싱 테이블(35R)에 접근 가능한 위치에 왔을 때에 상기 톱 링(32R)이 도달할 수 있는 위치에 상기 제2 폴리싱 테이블(35R)이 배치된다. 이러한 배치에 의해, 폴리싱 테이블(34R)에서 반도체 웨이퍼의 1차 폴리싱이 종료된 후, 제2 폴리싱 테이블(35R)에서 반도체 웨이퍼의 2차 폴리싱을 할 수 있다. 이 경우, 제2 폴리싱 테이블(35R)에서는 반도체 웨이퍼의 버프 폴리싱를 할 수 있다.
상기 두 개의 폴리싱유닛 모두에서, 제1 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)에 의해 반도체 웨이퍼가 폴리싱된 후, 제2 폴리싱 테이블(35L 또는 35R)로 톱 링(32L 또는 32R)이 이동하기 전에, 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)에 인접하여 배치된 세정액 노즐(도시생략)로부터 톱 링(32L 또는 32R)에 의해 톱 링(32L 또는 32R)이 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)로부터 이격된 위치에 유지된 웨이퍼의 하면과 측면으로 세정액이 공급된다. 제2 폴리싱 테이블(35L 또는 35R)로 이동되기 전에 웨이퍼가 일단 헹궈지므로, 폴리싱 테이블 사이의 오염의 전달이 방지되어 폴리싱 테이블의 상호오염을 방지할 수 있다.
상기 제1 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)의 제1 폴리싱면과 제2 폴리싱 테이블(35L 또는 35R)의 제2 폴리싱면에 의해 반도체 웨이퍼가 폴리싱된 후, 상기 제1 및 제2 폴리싱면은 드레서(38L, 38R, 39L, 39R)에 의하여 각각 드레싱된다. 드레싱 공정은, 웨이퍼의 폴리싱면에 의하여 열화된 폴리싱 테이블의 폴리싱면을 회복시키는 공정이다. 이 공정은 컨디셔닝 또는 수정(rectification)이라고도 불리운다.
왼쪽의 폴리싱유닛에서, 폴리싱이 종료된 웨이퍼는 톱 링(32L)으로부터 푸셔(30L)로 이송되고, 그런 다음 푸셔(30L)가 하강함에 따라 푸셔(30L)로부터 회전식 운반장치(27L)로 이송된다. 그 후, 회전식 운반장치(27L)의 인덱싱 동작에 의하여 반도체 웨이퍼는 반전장치(28L)의 아래쪽으로 이송된 후, 리프터(29L)가 상승함에 따라 반전장치(28L)로 복귀된다.
오른쪽의 폴리싱유닛에서는, 폴리싱이 종료된 웨이퍼는 톱 링(32R)으로부터 푸셔(30R)로 이송되고, 그런 다음 푸셔(30R)가 하강함에 따라 푸셔(30L)로부터 회전식 운반장치(27R)로 이송된다. 그 후, 회전식 운반장치(27R)의 인덱싱 동작에 의하여 반도체 웨이퍼는 반전장치(28R)의 아래쪽으로 이송된 후, 리프터(29R)가 상승함에 따라 반전장치(28R)로 복귀된다.
상기 동작에 의하여 반전장치(28L 또는 28R)로 복귀된 웨이퍼는 헹굼노즐로부터 공급된 순수 또는 화학용액에 의해 헹궈진다. 또한, 반도체 웨이퍼가 제거된 톱 링(32L 또는 32R)의 반도체 웨이퍼 유지면도 톱 링 세정노즐로부터 공급된 순수 또는 화학용액에 의하여 세정되고, 경우에 따라서는 반도체 웨이퍼 유지면이 마르는 것을 방지하기 위해 톱 링(32L 또는 32R)의 반도체 웨이퍼 유지면이 헹궈진다. 격벽에는 푸셔 세정노즐이 설치되어 있어서 각각의 푸셔를 세정하게 된다. 또한, 반도체 웨이퍼의 수율 또는 반도체 웨이퍼의 세정효과를 향상시키기 위하여, 반도체 웨이퍼가 톱 링에 유지된 상태에서 반도체 웨이퍼를 화학용액으로 헹굴 수도 있다. 나아가, 반도체 웨이퍼가 푸셔의 위쪽에서 회전식 운반장치(27L 또는 28R)에 유지된 상태에서 반도체 웨이퍼를 화학용액으로 헹굴 수도 있다. 후술되는 노즐로 리프터를 세정할 수도 있다.
도 2는 세 개의 각 톱 링(32L, 32R)이 서로 다른 작업을 수행하고 있는 상태에서 좌측 및 우측의 폴리싱 유닛을 나타내고 있다. 특히, 왼쪽 폴리싱 유닛에서, 톱 링(32L-1)은 로딩 및 언로딩 위치에 있고, 톱링(32L-2)은 폴리싱 테이블(34L)에 대하여 돌출된 위치에 있으며, 톱 링(32L-3)은 제2 폴리싱 테이블(35L)의 위에 있다. 오른쪽 폴리싱 유닛에서는, 톱 링(32R-1)은 로딩 및 언로딩 위치에 액세스하는 상태에 있고, 톱 링(32R-2)은 폴리싱 테이블(35R)에 액세스하는 위치에 있으며, 톱 링(32R-3)은 폴리싱 테이블(34R)로부터 떨어져 있다. 그 외의 구성요소는 도 1에 나타낸 상태와 동일하다.
또한, 드레서(38L, 38R)는 각각 드레서 헤드(60)에 의해 지지되어 있다. 상기 드레서 헤드(60)는 위치결정이 가능한 스윙축(swing shaft)에 의하여 지지되어 있고, 드레서(38L, 38R)는 각각의 대기위치와 각각의 폴리싱 테이블(34L, 34R) 위의 드레서위치와의 사이를 이동할 수 있게 되어 있다. 마찬가지로, 드레서(39L, 39R)도 각각 드레서 헤드(61)에 의해 지지되어 있다. 상기 드레서 헤드(61)는 위치결정이 가능한 스윙축에 의하여 지지되어 있고, 드레서(39L, 39R)는 각각의 대기위치와 각각의 폴리싱 테이블(35L, 35R) 위의 드레서위치와의 사이를 이동할 수 있게 되어 있다.
도 3 내지 도 5는 캐루젤(36L 또는 36R)에 의하여 지지된 멀티헤드형 톱 링(32L 또는 32R)과 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)의 관계를 보여준다. 도 3은 개략 측면도이도, 도 4 및 도 5는 개략 사시도이다. 캐루젤(36L)과 캐루젤(36R), 톱 링(32L)과 톱 링(32R), 그리고 좌측의 폴리싱 테이블(34L)과 우측의 폴리싱 테이블(34R)은 각각 동일한 구조이며, 따라서 이하의 설명에서는 한쪽의 캐루젤(36L), 톱 링(32L) 및 폴리싱 테이블(34L)에 대하여만 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 캐루젤(36L)은 복수개의 기둥(41)(도 3에는 한 개만 도시됨)에 의하여 지지된 지지부재(42)에 의하여 지지되어 있다. 캐루젤(36L)은 상기 지지부재(42)로부터 회전 가능한 주축(43)에 의해 지지되어 있다. 상기 주축(43)은 상기 지지부재(42)에 부착된 모터(44)에 연결되어 있다. 따라서, 캐루젤(36L)은 회전 주축(43)이 회전함에 따라 수직축(O)을 중심으로 회전할 수 있다. 캐루젤(36L)은 세 개의 톱 링 스윙아암(45)(도 3에는 한 개만 도시됨)을 지지하고 있다. 각각의 톱 링 스윙아암(45)은 L자형 구조를 갖는다. 각각의 톱 링스윙아암(45)은 감속기(47)를 통해 모터(48)에 연결되어 있다. 모터(48)를 구동함에 따라, 상기 톱 링 스윙아암(45)은 캐루젤(36L)에 대하여 선회하게 된다. 톱 링 스윙아암(45)은 그 선단에서 톱 링(32L)을 지지하고 있다. 톱 링(32L)은 톱 링 축(46)을 통해 에어실린더(도시생략)에 연결되고, 상기 톱 링 축(46)은 타이밍 벨트(50)를 통해 모터(51)에 연결되어 있다. 따라서, 톱 링(32L)은 에어실린더(도시생략)에 의하여 상하 이동이 가능하고, 모터(51)에 의하여 자신의 축 주위로 회전할 수 있다.
도 4 및 도 5는 지지부재(42)와 기둥(41)을 없앰으로써, 캐루젤(36L)과 톱 링 스윙아암(45)과 톱 링(32L)과의 관계를 보여준다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 캐루젤(36L)은 회전 주축(43)으로부터 120°의 등각도 간격으로 반경 외부방향으로 연장된 세 개의 헤드(h1, h2, h3)를 포함하여 이루어진다. 또한, 캐루젤(36L)의 각 헤드(h1, h2, h3)에 지지된 톱 링 스윙아암(45)은 L자형 구조를 하고 있으며, 스윙아암(45)의 기단부(基端部)는 캐루젤(36L)에 지지되고, 스윙아암(45)의 선단부는 톱 링(32L)을 지지하고 있다.
도 3 내지 도 5의 우측에는 회전식 운반장치(27L 또는 27R), 반전장치(28L 또는 28R), 리프터(29L 또는 29R) 및 푸셔(30L 또는 30R)가 도시되어 있다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 회전식 운반장치(27L 또는 27R)의 위쪽에는 반전장치(28L 또는 28R)가 배치되고, 회전식 운반장치(27L 또는 27R)의 아래쪽에는 리프터(29L 또는 29R)가 놓이며, 회전식 운반장치(27L 또는 27R)의 아래에 푸셔(30L 또는 30R)가 배치되어 있다.
도 3에는 한 개의 톱 링(32L)이 회전식 운반장치(27L)의 위쪽에 배치되어 있다. 도 4에는 세 개의 톱 링(32L)이 폴리싱 테이블(34L) 위에서 반도체 웨이퍼를 동시에 폴리싱하고 있는 상태가 도시되어 있다. 이 때, 톱 링 스윙아암(45)은 톱 링 스윙아암(45)들이 캐루젤(36L)의 안쪽에 위치하도록 반경방향 안 쪽으로 선회한다. 도 5에서, 톱 링(32L-1)은 회전식 운반장치(27L) 위쪽에 위치한 톱 링(32L-1)의 로딩 및 언로딩 위치의 위에 있고, 톱 링(32L-2)은 폴리싱 테이블(34L)에 대하여 돌출된 위치에 있으며, 톱 링(32L-3)은 폴리싱 테이블(34L)에서 폴리싱이 완료된 반도체 웨이퍼를 제2 폴리싱 테이블(35L)에서 버프 폴리싱하고 있는 상태이다. 도 5에서, 각 톱 링 스윙아암(45)은 캐루젤(36L)로부터 반경방향 바깥쪽으로 개방되도록 선회하고 있다. 도 5에는 각각의 톱 링을 구별하기 위하여 톱 링(32L)에 각각 참조 숫자기호를 덧붙여 놓았다.
다음으로, 지지부재의 기능과 캐루젤 및 톱 링 스윙아암에 대하여 좀 더 설명한다.
지지부재(42)는 테이블 베이스(52)로부터 수직으로 세워진 세 개의 기둥(41)에 의하여 견고하게 지탱되고 있다. 웜 기어로 구성되는 기어 박스, 서보모터 및 볼나사를 포함하여 이루어진 잭(jack)이 세 개의 기둥에 각각 배치되어 있다. 세 개의 잭은 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)에 부착된 연마포를 교환하는 경우와 같은 유지보수시에 캐루젤(36L)을 상승시키도록 동기하여 제어되며 동시에 동작하도록 되어 있다.
정상적인 동작중에는, 지지부재(42)는 테이블 베이스(52)로부터 수직으로 세워진 세 개의 기둥(41)에 의해 지탱되고, 기둥의 상단에 형성된 커플링 볼록부와 지지부재 바닥면에 형성된 커플링 오목부가 맞물린 상태로 정지하고 있다. 또한, 커플링 볼록부와 커플링 오목부와의 체결을 견고하게 하기 위하여, 잭의 모터에 토오크를 걸어서 체결에 적용하면, 마치 볼트 체결되어 있는 것과 같은 상태가 된다.
또, 캐루젤(36L 또는 36R)에 가압유체, 전원 및 신호를 공급하기 위하여, 지지부재(42) 위에 배관 및 배선을 나선형으로 배치함으로써 캐루젤(36L 또는 36R)이 회전하더라도 단선이나 배관의 비틀림이 없게 한다.
캐루젤(36L 또는 36R)은, 지지부재(42)에 부착되어 견고한 베어링을 내장하고 있는 모터(44)에 의해 지지되어 있다. 캐루젤(36L)은 톱 링 스윙아암(45)이 폴리싱 위치에 있을 때에만 회전할 수 있게 제어된다. 캐루젤(36L 또는 36R)이 회전하지 않을 때에는 내장된 에어 브레이크에 의하여 회전되지 않도록 유지된다. 상기 에어 브레이크는 캐루젤(36L 또는 36R)이 회전할 때에만 개방된다. 캐루젤(36L)은 시계방향 및 반시계방향으로 회전할 수 있고, 캐루젤(36L)의 회전은 240°까지로 제한된다. 즉, 캐루젤(36L)이 동일한 회전방향으로 계속해서 회전하는 일은 없다. 캐루젤(36L)을 회전시키는 모터(44)는 폴리싱 테이블을 회전구동시키는 모터와 마찬가지로 편평하고 큰 외경을 가지며 저속회전이 가능하다. 캐루젤(36L)을 지지하는 주축(43)은 캐루젤(36L)과 톱 링 스윙아암(45)에 가압유체, 전원 및 제어신호를 공급하기 위하여 중공축으로 되어 있다.
각각의 톱 링 스윙아암(45)은 견고한 베어링을 통해 캐루젤(36L)(또는 36R)에 의해 지지되고 있으며, 수평면 내에서 선회할 수 있게 되어 있다. 톱 링 스윙아암(45)은 캐루젤 회전각도와의 조합에 의하여 다음과 같은 위치 즉, 폴리싱 테이블(34L)(또는 34R) 위에서의 폴리싱위치; 반도체 웨이퍼를 폴리싱 패드에서 용이하게 떼어내기 위하여, 폴리싱 테이블 외주끝에서부터 반도체 웨이퍼가 튀어나오게 하는 돌출위치; 톱 링(32L)(또는 32R)에 유지된 반도체 웨이퍼를 폴리싱 테이블(35L)(또는 35R)에 대하여 가압하는 버핑위치; 톱 링(32L)(또는 32R)에 반도체 웨이퍼를 장착하거나 또는 톱 링(32L)(또는 32R)로부터 반도체 웨이퍼를 떼어내는 로딩 및 언로딩 위치; 및 톱 링(32L)(또는 32R)을 톱 링 축(스플라인 샤프트)(46)에서 떼어내기 위한 유지보수 위치에서 선회, 회전 및 이동이 가능하게 되어 있다. 톱 링 스윙아암(45)의 선회, 회전 및 이동은 견고한 베어링을 통해 캐루젤(36L)(또는 36R)에 부착된 서보모터(48)에 의하여 제어된다. 톱 링 스윙아암(45)의 스윙및 회전의 스윙 엔드에는 센서 및 기계식 스토퍼가 제공되어 있다.
또한, 톱 링 스윙아암(45)이 폴리싱 테이블(34L)(또는 34R)상의 폴리싱위치에 있을 때, 톱 링 스윙아암(45) 일부는 캐루젤(36L)(또는 36R)의 내측에 놓이고, 톱 링 스윙아암(45)의 나머지 부분은 캐루젤의 바닥면에 부착된 플레이트에 접촉하게 됨으로써 톱 링 스윙아암(45)이 위쪽방향으로 움직이지 않게 한다. 또한, 캐루젤의 바닥면에 부착된 에어 실린더에 의하여 톱 링 스윙아암(45)의 상면은 상기 플레이트에 가압된다. 이러한 배치를 통해, 톱 링 스윙아암(45)이 위쪽방향으로 탄성적으로 변형되는 것을 방지하여, 안정적으로 자세가 유지되게 한다.
풀 프루프(fool proof)의 관점에서, 톱 링 스윙아암(45)이 동작되도록 되어있는 장소 이외에서 오동작하지 않도록, 지지부재(42)의 바닥면에는 톱 링 스윙아암을 안내하는 가이드 플레이트(53)가 제공된다. 또한, 톱 링 스윙아암(45)의 상면에는 가이드 폴(56)이 고정되어 있으며, 이 가이드 폴(56)은 가이드 플레이트(53)에 형성된 홈에 끼워맞춰져 있다(후술함). 이에 따라, 가이드 폴(56)은 가이드 플레이트(53) 상에 미리 정해진 경로 이외로는 움직일 수 없도록 설정되어 있다.
다음으로, 가이드 플레이트(53)에 대하여 설명한다. 도 6은 가이드 플레이트(53)의 평면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드 플레이트(53)에는 여섯 개의 활모양의 홈(54a 내지 54f)이 형성되어 있다. 홈(54a)은 로딩 및 언로딩 위치를 제한하는 홈이고, 홈(54b)은 유지보수위치를 제한하는 홈이며, 홈(54c)는 대기위치를 제한하는 홈이고, 홈(54d)은 톱 링 교환위치를 제한하는 홈이며, 홈(54e)은 버프위치를 제한하는 홈이고, 홈(54f)은 유지보수위치를 제한하는 홈이다. 이들 홈(54a 내지 54f)에는 각 톱 링 스윙아암(45)으로부터 수직으로 제공된 가이드 폴(56)이 끼워맞춰지며, 이에 따라 각 톱 링 스윙아암(45)의 움직임이 제한된다. 또한, 가이드 플레이트(53)에 의하여 규정된 경로의 주요 위치에는 센서가 설치되어 있어서, 각 톱 링 스윙아암(45)이 소정 경로를 벗어나 이동하려는 경우에, 제어회로에 의하여 인터록킹이 작동하게 되어 있다.
상기한 구성에 있어서, 세 개의 반도체 웨이퍼를 일괄처리하는 것에 대하여 설명한다. 이 경우에, 좌측에 있는 폴리싱유닛의 동작에 대하여 서술될 것이다.
이송로봇(20)에 의하여 반전장치(28L)에 이송된 반도체 웨이퍼는 회전식 운반장치(27L)의 스테이지의 중심이 반전장치(28L)에 의해 고정된 반도체 웨이퍼 중심과 정렬되었을 때, 회전식 운반장치(27L)의 아래쪽에 설치된 리프터(29L)가 작동함에 따라 회전식 운반장치(27L)로 이송된다. 회전식 운반장치(27L)의 스테이지 위에 놓여진 웨이퍼는 회전식 운반장치(27L)의 인덱싱 동작에 의하여 톱 링(32L)의 아래쪽으로 이송된다. 이 때, 톱 링(32L)은 톱 링 스윙아암(45)의 선회에 의하여 이미 회전식 운반장치(27L)의 로딩 및 언로딩 위치에 있다. 톱 링(32L)의 중심이 상기 회전식 운반장치(27L)의 스테이지에 놓인 반도체 웨이퍼의 중심과 정렬되었을 때, 회전식 운반장치(27L)의 아래쪽에 배치된 푸셔(30L)의 작동에 의해, 반도체 웨이퍼는 회전식 운반장치(27L)에서 톱 링(32L)으로 이송된다.
상기 동작을 반복함으로써, 캐루젤(36L)에 지지된 세 개의 톱 링(32L)으로 반도체 웨이퍼가 로딩된다.
모든 톱 링(32L)에 반도체 웨이퍼가 로딩된 후에, 폴리싱 테이블(34L)에 대하여 반도체 웨이퍼를 가압함에 따라 세 개의 반도체 웨이퍼가 동시에 폴리싱된다. 이 경우에, 반도체 웨이퍼는 에어실린더(도시생략)에 의해 회전하고 있는 폴리싱 테이블(34L)에 부착된 연마포 또는 숫돌에 대하여 가압된다. 이 때, 연마액 노즐(도시생략)로부터 연마액이 공급되고 반도체 웨이퍼의 하부면과 폴리싱면의 사이에 연마액이 있는 상태에서 반도체 웨이퍼가 폴리싱된다. 이렇게 폴리싱하는 동안에, 모든 반도체 웨이퍼는 광학 센서(후술함)에 의해 모니터링되어 반도체 웨이퍼의 폴리싱면의 상태를 감시한다.
소정 시간동안의 폴리싱 후에 톱 링(32L)은 진공하에서 웨이퍼를 유지한다. 그런 다음, 톱 링 스윙아암(45)의 선회운동에 따라, 반도체 웨이퍼가 폴리싱 테이블상의 연마포에 접촉한 상태에서 톱 링(32L)에 유지된 반도체 웨이퍼가 폴리싱 테이블의 외주 바깥 쪽을 향해 이동하게 된다. 결국, 반도체 웨이퍼의 중심이 폴리싱 테이블(34L) 위에 있으면서 가능한 한 폴리싱 테이블(34L)의 외주 근방에 위치하여 반도체 웨이퍼 표면의 40% 정도가 폴리싱 테이블(34L)에서 튀어나오게 하는 방식으로, 반도체 웨이퍼는 폴리싱 테이블(34L)의 외주둘레로부터 튀어나온다. 그 후, 에어실린더(도시생략)를 작동시켜서 반도체 웨이퍼를 유지하고 있는 톱 링(32L)을 상승시킨다. 사용되는 연마포에 따라서는 연마포상의 슬러리와 반도체 웨이퍼 사이의 표면장력이 톱 링의 흡인력보다 강해서 반도체 웨이퍼가 연마포 위에 남아 있기도 한다. 표면장력을 줄이기 위해서 반도체 웨이퍼를 폴리싱 테이블로부터 튀어나오게 한 후 톱 링(32L)을 상승시킨다. 반도체 웨이퍼가 표면적의 40% 이상 폴리싱 테이블로부터 벗어나면, 톱 링이 기울어져서 반도체 웨이퍼가 폴리싱 테이블의 가장자리에 부딪쳐서 깨질 우려가 있다. 따라서 반도체 웨이퍼는 폴리싱 테이블로부터 그 표면적의 약 4O% 정도 튀어나오는 것이 바람직하다. 즉, 반도체 웨이퍼의 중심이 폴리싱 테이블(34L)상에 위치되는 것이 필수적이다.
톱 링(32L)의 상승이 완료되면 센서가 에어실린더(도시생략)의 상승 동작의 완료를 감지한다. 그 후, 톱 링(32L)은 선회하기 시작하여 푸셔(30L)의 위쪽 위치로 이동해서 반도체 웨이퍼를 푸셔(30L)로 이송한다. 반도체 웨이퍼가 톱 링(32L)에서 제거된 후에는, 톱 링(32L)의 아래쪽에 있는 한 개 또는 복수의 노즐로부터 톱 링(32L)의 하부면에 세정액이 공급되어 톱 링(32L)의 웨이퍼 유지면 및 그 주변을 세정한다. 이 세정액의 공급은 다음의 반도체 웨이퍼가 톱 링(32L)으로 이송될때까지 톱 링이 마르지 않도록 계속될 수도 있다. 운전비용을 고려하여 간헐적으로 세정액을 공급할 수도 있다. 폴리싱하는 동안에는, 예를 들어 폴리싱시간을 복수의 단계로 분할하여, 각 단계마다 톱 링의 가압력, 톱 링의 회전속도 및 반도체 웨이퍼의 유지방법을 변경할 수도 있다. 또, 사용하는 연마액의 종류, 양, 농도, 온도, 공급 타이밍 등을 변경할 수도 있다.
다음으로, 회전식 운반장치와 그 주변기기에 대하여 도 7 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
도 7a 및 도 7b는 반전장치를 나타내며, 도 7a는 반전장치의 평면도이고, 도 7b는 반전장치의 부분 단면 측면도이다. 반전장치(28L)와 반전장치(28R)는 동일한 구조이므로, 이하에서는 반전장치(28L)에 대해서만 설명한다. 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 반전장치(28L)는 활모양의 한 쌍의 아암(230)을 구비하며, 상기 아암(230)에는 웨이퍼를 클램핑하기 위한 홈이 형성된 복수(예를 들어, 여섯 개)의 핀(231)이 고정되어 있다. 상기 아암(230)은 실린더(232)와 압축스프링(233)에 의해 밀리고 당겨질 수 있는 샤프트(234)의 운동에 맞추어 열리고 닫힐 수 있다. 에어실린더(232)가 신장되면 아암(230)은 개방된다. 에어실린더(232)가 수축되면 압축스프링(233)의 힘으로 아암(230)은 폐쇄된다. 샤프트(234)와 실린더(232)의 선단은 서로 거리를 두고 있고, 샤프트(234)는 압축스프링(233)의 힘에 의해 엔드 블록(236)에 스토퍼(235)가 접촉할 때까지 다시 당겨진다.
반도체 웨이퍼(101)가 고정시켜져 있을 때에는, 스토퍼(235)와 엔드 블록(236) 사이에 1mm의 간격이 생기도록 엔드 블록(236)이 조정된다. 스토퍼(235)에는 슬릿이 형성되어 있고, 반도체 웨이퍼(101)가 아암(230)에 의해 클램핑될 때 이 슬릿을 통과하는 광을 감지하도록 투과형 광센서(237)가 배치되어 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼(101)가 클램핑되지 않았거나 정상적으로 클램핑될 수 없을 때에는, 상기 투과형 광센서(237)가 광을 감지하지 않는다. 따라서, 상기 투과형 광센서(237)는 반전장치(28)에 반도체 웨이퍼(101)가 있는지 없는지를 인식할 수 있다.
샤프트(234)의 슬라이드 기구와 풀리(238)는 서로 접속되어 있으며, 풀리(238)는 벨트(241)를 개재하여 스테핑 모터(239)의 축 끝에 부착된 풀리(240)와 연결되어 있다. 스테핑 모터(239)가 구동되면 아암(230)은 수평축 주위로 회전하게 된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 반전장치(28L, 28R)와 이송로봇(20, 21)의 사이에는 셔터(26L, 26R)가 설치되어 있어서 반전장치가 있는 폴리싱실과 이송로봇이 있는 세정실을 격리한다. 반도체 웨이퍼의 이송시에는 상기 셔터(26L, 26R)가 열리고, 이송로봇(20, 21)의 핸드가 개구부의 이쪽 저쪽을 들고 나간다. 이송로봇(20, 21)의 핸드의 출입이 없을 때에는 상기 셔터(26L, 26R)는 폐쇄되어 있고, 반도체 웨이퍼 및 아암에 고정된 척 핑거를 세정할 수 있도록 방수기구를 이루고 있다.
다음으로, 상기 반전장치의 동작을 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한다.
이송로봇(20)과 리프터(29L)는 반전장치(28L)로 액세스할 수 있어서 반도체 웨이퍼를 반전장치(28L)로 이송한다. 이송로봇(21)과 리프터(29R)도 반전장치(28R)로 액세스할 수 있어서 반도체 웨이퍼를 반전장치(28R)로 이송한다.
반전장치(28L)는 이송로봇(20)이나 리프터(29L)에서 이송되어 오는 반도체웨이퍼를 아암(230)이 개방된 상태로 기다리고 있다. 이송로봇(20)의 아래쪽 핸드 또는 리프터(29L)에 의해 이송되는 반도체 웨이퍼의 위치가 아암에 고정된 핀(231)의 웨이퍼 고정홈과 동일한 높이이면서, 또한 반도체 웨이퍼의 중심이 아암(230)의 핀 배치의 대략 중심에 위치될 때, 및 이송로봇(20)이나 리프터(29L)로부터의 이동이 완료되었음을 알리는 신호를 발생시킨 후, 아암(230)이 폐쇄된다. 센서(237)에 의해 반도체 웨이퍼(101)의 존재를 확인한 후, 이송로봇(20)의 핸드는 소정의 높이까지 내려간 다음 수축된다. 대안적으로는, 센서(237)에 의해 웨이퍼(101)의 존재를 확인한 후, 리프터(29L)가 내려진다. 이러한 방식으로, 반도체 웨이퍼(101)는 이송로봇(20)이나 리프터(29L)에서 반전장치(28L)로 이송된다. 반전장치(28L)로 이송된 반도체 웨이퍼(101)는 스테핑 모터(239)로 아암(230)을 작동시킴으로써 반전된다. 반전된 웨이퍼(101)는 이송로봇(20)이나 리프터(29L)가 반도체 웨이퍼를 수용하기 위해 반전장치(28)로 액세스할 때까지 그 상태로 대기한다.
반도체 웨이퍼의 반전 동작은 반도체 웨이퍼의 폴리싱 전후에 각각 행해진다. 폴리싱이 완료된 반도체 웨이퍼(101)를 반전하는 경우에는, 폴리싱시에 반도체 웨이퍼(101)에 묻은 연마액이나 연마 부스러기가 웨이퍼(101) 위에서 건조되지 않도록 반도체 웨이퍼의 반전중이나 반전후에 반도체 웨이퍼(101)를 세정액으로 헹군다. 반도체 웨이퍼를 헹구는 데 사용되는 세정액은 순수나 화학용액으로 이루어지며, 스프레이 노즐에 의하여 필요유량, 필요압력으로 최적의 각도에서 소정 시간 동안 가해진다. 상기 헹굼공정은 후속의 세정공정이 충분한 세정성능으로 행해지도록 할 수 있다. 반도체 웨이퍼(101)가 반전장치(28L) 위에서 대기하는 동안에, 반도체 웨이퍼(101)에는 계속해서 세정액이 공급될 것이다. 하지만, 운전비용을 고려하여 세정액의 사용량을 저감시키기 위해서 세정액이 간헐적으로 공급될 수도 있다.
반전장치(28L)가 반도체 웨이퍼(101)를 클램핑하고 있지 않는 동안에는, 반도체 웨이퍼(101)를 클램핑하는 홈이나 그 주변을 그 세정액으로 세정하여, 반도체 웨이퍼(101)와 접촉하게 되는 부재에 의하여 반도체 웨이퍼(101)가 오염되는 것을 방지할 수도 있다.
도 8은 리프터의 종단면도이다. 리프터(29L)와 리프터(29R)는 동일한 구조이므로, 이하의 설명에서는 리프터(29L)에 대해서만 설명한다. 리프터(29L)는 반도체 웨이퍼를 올려놓는 스테이지(260)와 상기 스테이지를 올리고 내리는 에어실린더(261)를 포함하여 이루어진다. 실린더(261)와 스테이지(260)는 상하로 이동 가능한 샤프트(262)로 연결되어 있다. 스테이지(260)는, 원주방향으로 등각도로 배치되며 바깥 쪽 반경방향으로 연장되는 세 개의 지지부(263)를 구비한다. 세 개의 지지부(263)는 오리엔테이션 플랫을 갖는 반도체 웨이퍼를 유지하고 안정되게 운반하도록 등각도 간격으로 배치된다. 상기 세 개의 지지부(263)는 반전장치(28L)내에 반도체 웨이퍼를 고정하는 핀(231)과 정렬되지 않는 곳에 배치되어 있다. 즉, 상기 핀(231)에 의해 유지된 반도체의 제1주변에지부가 리프터(29L)의 지지부(263)에 의해 유지된 반도체의 제2주변에지부에 일치하지 않는다. 반전장치(28L)나 회전식 운반장치(27L)로 반도체 웨이퍼의 이송을 수행하는 리프터(29L)의 웨이퍼 지지부(263)는 그 위에 반도체 웨이퍼를 지지하는 각각의 지지면과, 상기 지지면 위에반도체 웨이퍼가 놓여질 때 반도체 웨이퍼의 중심을 잡기 위해 상기 지지면으로부터 바깥 쪽 반경방향과 위 쪽으로 연장되는 각각의 테이퍼면을 구비한다.
스테이지(260)의 웨이퍼 지지면은 반도체 웨이퍼가 반전장치(28L)에 의해 고정되는 위치까지 에어 실린더(261)의 작동에 의해 상승된다. 충격 흡수 기능을 갖는 스토퍼(264)는 스테이지(260)의 상승을 정지시키기 위해 제공된다. 샤프트(262)에 고정된 스토퍼 베이스가 스토퍼(264)와 맞닿을 때, 더 이상의 에어 실린더(261)의 작동이 정지되고 샤프트(262)에 고정된 스테이지(260)의 상승이 동시에 정지된다. 스토퍼(264)의 위치를 조정함으로써, 스테이지(260)의 상승 높이는 리프터 (29L)와 반전장치(28L) 사이에서 반도체 웨이퍼의 이송위치(transfer position)로 조정될 수 있다. 센서(266 및 267)가 각각 에어 실린더(261)의 상승 및 하강 완료를 검출하기 위하여 제공된다.
다음, 상기 구조를 갖는 리프터의 동작이 설명될 것이다. 리프터(29L)는 반전장치(28L)와 회전식 운반장치(27L) 사이에서 반도체 웨이퍼를 이송시키는 웨이퍼 이송기구를 구성한다. 폴리싱될 반도체 웨이퍼는 이송 로봇(20)으로부터 반전장치 (28L)로 이송된다. 그 후, 반도체 웨이퍼는 반전장치(28L)에 의해 반전되어 반도체 웨이퍼의 패턴면(반도체 디바이스가 형성되는 표면)이 아래쪽으로 향하게 된다. 리프터(29L)의 스테이지(260)는 반전장치(28L)로 고정되었던 반도체 웨이퍼쪽으로 올려지고 반도체 웨이퍼 아래에서 즉시 정지한다. 에어 실린더(261)에 제공된 센서(266)가 스테이지(260)가 반도체 웨이퍼의 바로 아래에 자리잡는 위치에 리프터(29L)이 정지한 것을 검출할 때에, 반전장치(28L)는 아암(230)을 개방하여 반도체 웨이퍼를 풀어주어 반도체 웨이퍼는 리프터(29L)의 스테이지(260)위에 위치하게 된다. 그 다음, 리프터(29L)는 그 위에 반도체 웨이퍼를 유지하면서 하강한다. 반도체 웨이퍼가 리프터(29L)에 의해서 하강하는 동안, 반도체 웨이퍼는 회전식 운반장치(27L)로 이송된다. 이 때, 반도체 웨이퍼는 회전식 운반 장치(27L)의 핀위에 위치된다. 반도체 웨이퍼가 회전식 운반장치(27L)로 이송된 후, 리프터(29L)는 계속해서 스테이지(260)를 하강시키도록 작동한 후, 스테이지(260)가 에어 실린더 (261)의 스트로크에 의해 하강될 때 정지한다.
폴리싱된 반도체 웨이퍼는 리프터(29L)에 의해 회전식 운반장치(27L)로부터 반전장치(28L)로 이송된다. 즉, 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 회전식 운반 장치 (27L)에 의해 리프터(27)위의 위치로 이송된다. 이때, 리프터(29L)의 스테이지(260)는 회전식 운반장치(27L)의 바로 아래에 자리잡는다. 회전식 운반장치(27L)위에 놓인 반도체 웨이퍼와 리프트(29L)의 스테이지(260)의 바로 위의 위치에 자리잡았다는 것과 반도체 웨잎의 이동이 정지되었다는 것이 확인된 후에, 리프터(29L)의 스테이지(260)는 상승되기 시작한다. 리프터(29L)의 스테이지(260)는 스테이지(260)가 상승하고 있는 동안 회전식 운반장치(27)로부터 반도체 웨이퍼를 받는다. 그 후, 리프터(29L)의 스테이지는 계속 상승한다. 이 때, 반전장치(28L)는 아암(230)이 반도체 웨이퍼를 클램핑하도록 준비되는 개방된 상태에서 반도체 웨이퍼를 대기한다. 반도체 웨이퍼의 상승은 반도체 웨이퍼가 아암(230)상의 핀(231)의 웨이퍼 고정 홈에 수평으로 정렬되는 위치에서 정지된다. 리프터 (29L)에서의 스테이지(260) 상승 완료는 에어 실린더(261)상에 제공된 센서(266)에 의해 감지되고 센서에 의해 감지된 신호는 폴리싱 장치의 제어기에 보내져 제어기가 스테이지(260)의 상승의 완료를 인식하도록 한다. 폴리싱 장치의 제어기가 감지 신호를 받을 때, 반전장치(28L)는 아암(230)에 근접하도록 동작된다. 이러한 동작에 의해, 반도체 웨이퍼는 반전장치(28L)에 유지된다. 반도체 웨이퍼가 반전장치(28L)에 유지되는 것이 확인되면, 리프터(29L)의 스테이지(260)가 하강된다.
도9 및 도10은 회전식 운반장치를 도시하고 도9는 회전식 운반장치의 평면도이고 도10은 회전식 운반장치의 수직 단면도이다. 회전식 운반장치(27L 및 27R)은 동일한 구조를 가지고 있어 회전식 운반장치(27L)만이 설명될 것이다. 도9 및 도10에 나타난 바와 같이, 반도체 웨이퍼(101)를 이송하는 회전식 운반장치(27L)는 90°의 각도 간격으로 4개의 웨이퍼 지지 스테이지(210)를 가지며 각각 4개의 웨이퍼 지지 스테이지(210)는 6개의 지점에서 반도체 웨이퍼를 지지하기 위하여 스테이지위에 서있는 6개의 핀(201)을 갖는다. 반도체 웨이퍼는 적어도 세 개의 핀으로 지지될 수 있지만, 이 실시예에서는, 오리엔테이션 플랫을 갖는 반도체 웨이퍼와 노치를 갖는 반도체 웨이퍼 모두를 지지하도록 제공된다. 수직으로 부터 15°내지 25°의 테이퍼 각을 가지는 테이퍼면(202)이 핀(201)의 선단부에 형성되어 반도체 웨이퍼가 이송될 때 반도체 웨이퍼가 중심에 있도록 한다.
웨이퍼 감지 센서(200)는 회전식 운반장치(27L)로부터 이격된 지점에 설치된다. 센서(200)는 투광기(200a)와 수광기(200b)를 포함하는 포토센서이고 회전 운반장치(27L)의 스테이지와 함께 이동하지 않는다. 처리될 반도체 웨이퍼와 처리가 된 반도체 웨이퍼는 각각의 스테이지상에 놓여져 있다.
반도체 웨이퍼에 세정액을 공급하는 헹굼 노즐(501,502,503, 및 504)은 회전식 운반장치(27L)위 또는 아래 그리고 회전식 운반장치(27L)로부터 이격된 위치에 설치된다. 헹굼 노즐(501 내지 504)은 붙박이 이고 스테이지와 함께 회전되지 않는다. 세정액으로는 순수 또는 이온수가 주로 사용된다. 각 세퍼레이터(510)는 반도체 웨이퍼 또는 톱 링을 세정하는데 사용되는 슬러리 또는 세정액이 주위에 비산되는 것을 방지하기 위해서 웨이퍼 유지면(210)이 서로 구획지어지도록 회전식 운반장치 (27L)에 설치된다. 회전식 운반장치(27L)는 서보모터(511)에 연결되고 회전식 운반장치(27L)상의 반도체 웨이퍼는 서보모터(511)를 구동시킴으로써 이송된다. 홈 포지션 센서(206)는 회전식 운반장치(27L)의 하부에 설치되고 웨이퍼 반전 위치의 위치 결정은 홈 포지션 센서(206)과 서보모터(511)에 의해 제어된다. 위치결정될 수 있는 이송 위치는 홈 포지션을 중심으로하여 90°씩 각도 간격에 있는 4개의 위치가 된다.
다음, 상술된 구조를 갖는 회전식 운반장치(27L)의 동작이 설명될 것이다. 도 9는 회전식 운반장치(27L)의 홈위치를 도시한다. 회전식 운반장치(27L)는 반시계방향으로 회전되고, 스테이지(210)는 상기 리프트(29)상에 위치된다.
톱 링(32L)으로 전송될 반도체 웨이퍼(101)는 이송 로봇(20)에 의해 반전장치 (28L)로 이송된다. 반도체 웨이퍼(101)는 반전장치(28L)에 의해 고정된 후, 반전된다, 즉, 뒤집힌다. 반전된 반도체 웨이퍼(101)는 리프터(29L)에 의해 받아진 후 하강된다. 반도체 웨이퍼(101)가 리프터(29L)에 의해 하강하는 동안, 반도체 웨이퍼(101)는 웨이퍼 지지 스테이지(210)위의 핀(201)의 테이퍼면(202)에 의해 중심에 놓이고 핀(210)의 어깨에 놓여진다. 반도체 웨이퍼(101)가 핀위에 놓여진 후, 리프터(29L)는 회전식 운반장치(27L)가 회전할 때조차도 스테이지(260)가 회전식 운반장치(27L)에 간섭하지 않을 때까지 스테이지(260)를 낮추도록 동작을 계속한다. 그 후, 회전식 운반장치(27L)는 90°만큼 반시계방향으로 회전하고 회전식 운반장치(27L)상의 반도체 웨이퍼(101)는 푸셔(30L)위에 위치된다. 회전식 운반장치 (27L)의 위치결정이 완료된 후, 푸셔(30L)가 상승하도록 동작되고 반도체 웨이퍼(101)는 상기 회전식 운반장치(27L)상에 위치된 톱 링(32L)으로 이송된다.
톱 링(32L)에의해 폴리싱이 끝난 반도체 웨이퍼(101)는 푸셔(30L)에 의해 미리 톱 링(32L)아래에 위치된 회전식 운반장치(27L)의 웨이퍼 지지 스테이지(210)로 이송된다. 톱 링(32L)으로부터 푸셔(30L)에 의해 받아진 반도체 웨이퍼(101)는 반도체 웨이퍼가 핀(201)의 테이퍼 면(202)에 의해 중심에 놓이는 동안 핀(201)의 어깨에 위치된다. 반도체 웨이퍼(101)는 웨이퍼 지지 스테이지(210)상에 위치되고 푸셔 (30L)가 회전식 운반장치(27L)와 간섭하지 않을 때까지 하강한 다음, 회전식 운반 장치(27L)가 반시계 방향으로 90°의 각도 만큼 회전하고 반도체 웨이퍼 (101)를 리프터(29L)상에 위치시킨다. 회전식 운반장치(27L)의 위치결정이 완료된 후, 리프터(29L)는 웨이퍼 지지 스테이지(210)로부터 반도체 웨이퍼(101)를 받고 반전장치 (28L) 에서 반도체 웨이퍼를 이송시키도록 상승한다.
도11 및 도12a 내지 도 12e는 푸셔를 나타내고 도11은 푸셔의 수직 단면도이고 도 12a 내지 도 12e는 푸셔의 동작을 설명하는 도면이다. 푸셔(30L 및 30R)는 동일한 구조를 갖으며 따라서 푸셔(30L)만 설명될 것이다.
도11에 도시된 바와 같이, 톱 링을 유지하는 가이드 스테이지(141)가 중공 샤프트(140)상에 설치되고 스플라인 샤프트(140)는 중공 샤프트(140)내에 설치된다. 푸셔 스테이 지(143)는 스플라인 샤프트(142)상에 제공된다. 에어 실린더(145)는 가요성 조인트 (144)를 통해 스플라인 샤프트(142)에 연결된다. 2개의 에어 실린더가 직렬로 수직배치된다. 하부 에어 실린더(146)는 가이드 스테이지(141)와 푸시 스테이지(143)를 상승 및 하강시키도록 작용하고 에어 실린더(145)와 함께 중공 샤프트(140)를 상승 및 하강시킨다. 에어 실린더(145)는 푸시 스테이지(143)을 상승 및 하강시키는 역할을 한다.
X축 및 Y축의 방향으로 이동할 수 있는 리니어 웨이(linear way)(149)가 톱 링 가이드(148)가 정렬기구를 갖도록 제공된다. 가이드 스테이지(141)는 리니어 웨이(149)에 고정되고, 리니어 웨이(149)는 중공 샤프트(140)에 고정된다. 중공 샤프트(140)는 슬라이드 부시(slide bush)(150)를 개재하여 베어링 케이스(151)에 고정된다. 에어 실린더(146)의 스트로크는 압축 스프링(152)을 개재하여 중공 샤프트(140)에 전달된다.
푸시 스테이지(143)는 가이드 스테이지(141)위에 위치되고 푸시 스테이지 (143)의 중심으로부터 아래쪽으로 연장되는 푸시 로드(160)는 가이드 스테이지(141)의 중심에 위치된 슬라이드 부시(147)를 통과하여 푸시 로드(160)가 중심에 놓이도록 한다. 푸시 로드(160)는 스플라인 샤프트(142)의 상단부에 맞닿는다. 푸시 스테이지 (143)는 스플라인 샤프트(142)를 개재하여 에어 실린더(145)에 의해 수직으로 이동되어 반도체 웨이퍼(101)가 톱 링(32L)위에 적재되도록 한다.압축 스프링(159)은 푸시 스테이지(143)의 주변에 설치된다.
세 개의 톱 링 가이드(148)는 가이드 스테이지(141)의 외주부에 설치된다. 각각의 톱 링 가이드(148)는 2단 구조를 갖고, 상단(220)은 가이드링(리테이너 링) (301)의 하부면과의 접촉부로 이용되고 하단(221)은 반도체 웨이퍼(101)의 센터링 및 지지용 지지부로 이용된다. 수직으로부터 25°내지 35°의 각을 이루는 테이퍼면은 가이드링(301)을 안내하기 위한 상단에 형성되고 수직으로부터 10° 내지 20°의 각을 이루는 테이퍼면은 반도체 웨이퍼(101)를 안내하는 하단(221)에 형성된다. 반도체 웨이퍼(101)가 톱 링으로부터 언로드될 때, 톱 링 가이드(148)는 반도체 웨이퍼의 외주 가장자리를 받아 들인다.
가이드 슬리브(153)는 가이드 스테이지(141)에 고정되어 물이 가이드 스테이지(141)의 중심부로 들어가는 것을 막고 가이드 스테이지(141)를 안내하여, 가이드 스테이지 (141)를 원래 위치로 되돌아 가도록 한다. 가이드 슬리브(153)의 내부에 위치된 센터 슬리브(154)는 가이드 스테이지(141)를 중심에 놓기 위해 베이링 케이스(151)에 고정된다. 푸셔는 베어링 케이스(151)를 통하여 연마부 안의 모터 하우징(104)에 고정된다.
V링(155)은 푸시 스테이지(143)와 가이드 스테이지(141) 사이를 방수시키기 위해 사용되며 그 사이의 방수를 위해 가이드 스테이지(141)와 접촉하여 고정되어 있는 립을 갖는다. 가이드 스테이지(141)가 상승되면, G부분의 용적이 증가하여 압력이 내려가고 물을 빨아들이게 된다. 물을 빨아들이는 것을 방지하기 위해서, V링(155)은 압력이 내려가지 않도록 그것의 내부에 형성된 홀(202)을 갖는다.
충격 흡수장치(156)는 톱 링 가이드(148)가 톱 링(32L)에 접촉할 때 상하 방향으로의 톱 링 가이드(148)의 위치결정과 충격 흡수를 위해서 설치된다. 각각의 에어 실린더(145 및 146)에서, 상한 및 하한 센서가 수직 방향에서의 푸셔의 위치를 감지하기 위해 설치된다. 즉, 센서(203 및 204)는 에어 실린더(145)상에 제공되고 센서(205 및 206)는 에어 실린더(146)상에 제공된다. 푸셔를 세정하기 위한 한개 또는 복수의 세정 노즐이 푸셔에 부착된 슬러리가 반도체 웨이퍼를 오염시키는 것을 방지하도록 설치된다. 푸셔상의 반도체 웨이퍼의 존재 유무를 확인하는 센서가 제공될 수 있다. 에어 실린더 (145 및 146)의 제어는 각각 더블 솔레노이드 밸브에 의해 실행된다.
다음, 상기 구성을 갖는 푸셔의 동작이 다음에서 설명될 것이다.
1)반도체 웨이퍼의 로딩
도 12a에 나타난 바와 같이, 반도체 웨이퍼(101)는 회전 운반장치(27L)에 의해 푸셔(30)상방의 위치에 운송된다. 도12b에 나타난 바와 같이 톱 링(32)이 푸셔(30)상방의 로딩 위치에 위치되어 반도체 웨이퍼를 고정하고 있지 않을 때, 푸시 스테이지 (143)는 에어 실린더(145)에 의해 상승된다. 도12c에 나타난 바와 같이, 푸시 스테이지(143)의 상승 완료가 센서(203)에 의해 감지될 때, 가이드 스테이지(141)와 그것(141)에 연결된 구성 요소는 에어 실린더(146)에 의해 상승된다. 가이드 스테이지(141)가 상승하는 동안, 상기 가이드 스테이지(141)는 회전식 운반장치(27L)의 웨이퍼 고정 위치를 통과한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(101)는 톱 링 가이드(148)의 테이퍼면(207)에 의해 중심에 놓이고, 반도체 웨이퍼의 주변부를 제외한 패턴면은 푸시 스테이지(143)에 의해 유지된다. 반도체 웨이퍼(101)는 그것의 주변 가장자리를 제외한 부분에 푸시 스테이지(143)에 의해 유지된다.
푸시 스테이지(143)가 반도체 웨이퍼를 유지하는 동안, 톱 링 가이드(148)는 정지하지 않고 올려지고 가이드링(131)은 톱 링 가이드(148)의 테이퍼면(208)에 의해 가이드된다. 톱 링 가이드(148)의 중심은 X 및 Y 방향으로 이동가능한 리니어 웨이(149)에 의해 톱 링의 중심과 정렬되고, 톱 링 가이드(148)의 상단(220)은 가이드링 (301)의 하면과 접촉하고 가이드 스테이지의 상승이 정지된다.
톱 링 가이드(148)의 상단(220)이 가이드링(301)의 하면과 접촉할 때, 가이드 스테이지(141)는 고정되고 더 이상 상승하지 않는다. 그러나, 에어 실린더(146)는 에어 실린더(146)의 로드에 부착된 스토퍼가 충격 흡수기(146)와 접촉할 때까지 계속하여 작동되므로 스플라인 샤프트(142)만이 계속하여 상승되는데, 왜냐하면 압축 스프링(152)이 압축되고 푸시 스테이지(143)가 더욱 상승되기 때문이다. 이 때, 도 12d에 나타난 바와 같이, 푸시 스테이지(143)는 반도체 웨이퍼(101)의 주변 가장자리를 제외한 부분에서 반도체 웨이퍼(101)를 유지하고, 톱 링(32L)까지 반도체 웨이퍼를 운송한다. 반도체 웨이퍼(101)가 톱 링(32L)에 접촉한 후, 에어 실린 더(146)의 상승 스트로크는 압축 스프링(159)에 의해 흡수되어 반도체 웨이퍼(101)를 보호한다.
톱 링(32L)이 반도체 웨이퍼(101)의 흡인을 완료한 후, 푸셔가 동작도기 시작하고 가이드 스테이지(141)와 푸시 스테이지(143)는 도 12a에 나타낸 위치까지 하강한다. 가이드 스테이지(141)가 하강할 때, 가이드 스테이지(141)는 가이드 슬리브(153)위에 형성된 테이퍼부와 중심 슬리브(154)위에 형성된 테이퍼부에 의해 중심에 놓인다. 가이드 스테이지(141)의 하강이 완료되면, 반도체 웨이퍼의 로딩 동작이 완료된다.
2)반도체 웨이퍼의 언로딩
반도체 웨이퍼(101)는 푸셔(30)상부에 위치된 웨이퍼 언로드 위치까지 톱 링 (32L)에 의해 운반된다. 회전식 운반장치(27L)의 웨이퍼 언로드 단계가 푸셔(30)상부에 위치되고 반도체 웨이퍼를 유지하지 않을 때, 가이드 스테이지(141)와 그것 (141)에 연결된 구성요소는 에어 실린더(146)에 의해 상승되고 톱 링의 가이드링 (301)은 톱 링 가이드(148)의 테이퍼면(208)에 의해 가이드된다. 톱 링 가이드(148)의 중심은 리니어 웨이(149)에 의해 톱 링(32L)의 중심과 정렬되고 톱 링 가이드 (148)의 상단(220)은 가이드링(301)의 하면과 접촉하고 가이드 스테이지 (141)의 상승이 종료된다. 에어 실린더(146)는 그것(146)의 로드에 부착된 스토퍼가 충격 흡수기(156)에 닿을 때까지 계속 작동된다. 그러나, 톱 링 가이드(148)의 상단(220)이 가이드 링(301)의 하면과 접촉하여 가이드 스테이지(141)가 이 위치에 고정되기 때문에 에어 실린더(145)는 압축 스프링(152)의 힘을 이겨내면서 에어 실린더(145)와 함께 스플라인 샤프트(142)를 밀어내며 푸시 스테이지(143)를 상승시킨다. 이 때, 도 12e에 나타난 바와 같이, 푸시 스테이지(143)는 톱 링 가이드(148)의 하단(221)의 웨이퍼 고정부보다 더 높은 위치로 상승되지는 않는다. 이러한 실시예에서, 에어 실린더(146)는 톱 링 가이드(148)가 가이드 링(301)에 접촉한 후 더욱 작동되도록 구성된다. 이 때의 충격은 스프링(152)에 의해 흡수된다.
에어 실린더(146)의 상승작동이 완료된 다음, 반도체 웨이퍼(101)는 톱 링(32L)으로부터 제거된다. 이 때, 반도체 웨이퍼(101)가 톱 링 가이드(148)의 하부 테이퍼면(207)에 의해 중심에 놓이고, 반도체 웨이퍼(101)는 반도체 웨이퍼 (101)의 주변 가장자리에서 톱 링 가이드(148)의 하단(221)에 유지된다. 반도체 웨이퍼(101)가 푸셔에 의해 유지된 후, 푸셔는 가이드 스테이지(141)를 하강시키도록 동작된다. 가이드 스테이지(141)가 하강하는 동안, 가이드 스테이지(141)는 가이드 슬리브(153)와 구심 슬리브(154)에 의해 중심에 놓인다. 가이드 스테이지가 하강하는 동안, 반도체 웨이퍼 (101)는 푸셔(30)로부터 회전식 운반장치(27L)로 이송된다. 가이드 스테이지 (141)의 하강이 완료될 때, 반도체 웨이퍼의 언로딩 동작이 완료된다.
도11 및 도 12a 내지 도 12e에 나타난 구조를 갖는 푸셔에 따르면, 푸셔(30)는 톱 링(32L)에 대하여 푸셔의 주요 구성 요소를 센터링하는 센터링 기구를 갖기 때문에, 푸셔(30)와 톱 링(32L)사이에서 위치관계의 조절이 쉽게 이루어질 수 있다. 푸시 스테이지(143)의 상승 스트로크는 톱 링(32L)의 하면보다 대략 2mm정도 더 높은 위치에 설정되어 높이 방향에서 위치 결정이 쉽게 이루어질 수 있다. 이 때, 높이 방향에서의 접촉 충격은 스프링에 의해 흡수될 수 있다.
다음, 제1폴리싱 테이블과 반도체 웨이퍼의 연마 상태를 감시하는 광학 센서가 상세히 설명될 것이다.
도13은 제1폴리싱 테이블의 구조와 광학 센서의 배치를 나타내는 개략 단면도이다. 폴리싱 테이블(34L 및 34R)은 동일한 구조를 갖고 폴리싱 테이블(34L)만이다음에서 설명될 것이다.
도13에 나타난 바와 같이, 광학 센서(55)는 폴리싱 테이블(34L)에 삽입된다. 광학 센서(55)는 폴리싱 테이블(34L)을 통하여 연장된 와이어(59)와 폴리싱 테이블 지지 샤프트 끝위에 장착된 회전식 커넥터(또는 슬립링)(56)에 의해 제어기(57)에 전기적으로 접속된다. 제어기(57)는 디스플레이(58)에 연결되어 있다.
도14는 도13에 나타난 폴리싱 장치의 평면도이다. 도14에 나타난 바와 같이, 폴리싱 테이블(34L)이 그것의 축선(CT)에 대하여 회전할 때, 반도체 웨이퍼(101)가 폴리싱되는 한편, 광학 센서(55)는 모든 톱 링(32L)에 유지된 반도체 웨이퍼(101)의 중심 (CW)을 통과하도록 하는 위치에 있다. 광학 센서(55)가 반도체 웨이퍼(101)아래의 아치형 경로를 따라 통과하는 동안, 광학 센서(55)는 구리층등의 절연층의 두께 또는 반도체 웨이퍼(101)상의 도전층의 두께를 끊임없이 검출한다.
광학 센서(55)는 투광소자와 수광소자를 포함한다. 투광소자는 빛을 반도체 웨이퍼의 폴리싱되고 있는 표면에 조사하고 수광소자가 반도체 웨이퍼의 폴리싱되고 있는 표면으로부터의 반사광을 검출한다. 투광소자는 레이저빔원 또는 LED를 포함한다. 광학 센서(55)에서, 투광소자로부터 반도체 웨이퍼의 폴리싱되고 있는 표면으로 조사된 빛의 일부가 도전층 또는 절연층등의 최상층을 통과하고 최상층 아래의 하부층의 표면으로부터 반사된다. 따라서, 광검출소자는 최상층으로부터 반사된 반사광과 하부층으로부터 반사된 반사광 모두를 검출한다. 후광소자로부터 검출된 신호는 제어기(57)에 의해 처리되어 도전층 또는 절연층등의 최상층의 두께를정확히 검출한다.
다음, SiO2등의 절연층 또는 광학 센서(55)에 의한 구리 또는 알루미늄 금속층의 두께를 검출하는 원리가 간단히 설명될 것이다.
광학 센서에 의한 층의 두께를 검출하는 원리는 최상층과 그 층의 인접 매체에 의해 야기되는 빛의 간섭을 이용하고 있다. 빛이 기판위의 박막에 입사되면, 일부분의 빛은 박막으로부터 반사되고 나머지는 박막층을 통해 투과된다. 그런다음, 투과된 일부 빛은 다음층 또는 기판의 표면으로부터 반사되고 투과된 빛의 나머지 부분은 하부층 또는 기판에 투과된다. 이러한 경우에, 다음층이 금속일 경우에는 빛이 하부층에 흡수된다. 박막의 표면으로부터 반사된 광과 다음층 또는 기판의 표면으로부터 반사된 광 사이에서의 위상차이는 간섭을 발생시킨다. 두 반사광의 위상이 서로 일치할 때, 빛의 세기가 증가하고, 두 반사광의 위상이 서로 반대가 될 때, 광도가 감소된다. 즉, 반사 세기는 입사광, 층두께, 층의 투과율에 따라 달라진다. 기판으로부터 반사된 빛을 회절격자등으로 분광하고, 각 파장에 있어서의 반사광의 세기를 플롯함으로써 나타난 프로파일이 분석되어 기판위의 층의 두께를 측정하기 위하여 분석된다.
따라서, 빛은 폴리싱 테이블(34)이 1회전 할 때마다 각각의 톱링(32L)에 의해 유지된 세 개의 반도체 웨이퍼의 폴리싱 되고 있는 표면에 광방출소자에 의해 차례로 투광되고 반도체 웨이퍼의 폴리싱되고 있는 표면에 의한 반사광은 수광소자에 의해 받아들여 진다. 수광소자에 의해 받아 들여진 빛은 제어기(57)에 의해 처리되고 폴리싱될 표면상의 층의 두께를 검출한다.
따라서, 광학 센서(55)에 의해, 모든 톱 링(32L)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼(101)상에 형성된 절연층 또는 금속층의 두께는 외주가장자리로부터 반도체 웨이퍼 각각의 중심까지 연장되는 소정의 경로를 따라 실시간 기준의 연속 측정된 값으로 검출될 수 있다. 따라서, 모든 반도체 웨이퍼의 절연층 또는 금속층의 두께는 항상 모니터할 수 있고, CMP 공정의 종료점은 소정의 두께로 폴리싱된 반도체 웨이퍼층 또는 층두께가 0이 될 때까지 제거된 반도체 웨이퍼상의 층을 검출함으로써 정확히 검출 할 수 있다. 또한 검출 시간의 간격을 짧게 하기위해서, 도14의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 광학 센서(55)가 추가될 수 있고 적어도 두 개의 센서가 폴리싱 테이블에 설치된다. 또한, 와전류 센서등이 설치되어 반도체 웨이퍼 두께를 검출할 수 있고, 여기에 와류 센서 및 광학 센서는 층의 두께의 측정 범위와 측정될 층의 종류에 따라 선택될 수 있다.
이러한 방법에서, CMP 공정의 종료점이 각각의 톱 링(32L)에 의해 유지된 각각의 반도체 웨이퍼에 검출될 수 있어서, CMP 공정의 종료점이 검출되는 반도체 웨이퍼의 폴리싱동작이 종료될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따라서, 비록 폴리싱 장치가 복수의 반도체 웨이퍼를 동시에 폴리싱할 수 있는 멀티헤드형 폴리싱 장치이더라도, 폴리싱하는 동안 모든 반도체 웨이퍼에서 CMP공정의 종료점을 검출할 수 있다. 따라서, 모든 반도체 웨이퍼는 여하한 불규칙함도 없는 상태로 연마될 수 있다.
이러한 경우에, CMP 공정의 종료점이 검출된 반도체 웨이퍼를 유지하는 톱링(32L)만이 상승된다면, 편중 하중(offset load)이 폴리싱 테이블(34L)에 작용되어 연마테이블(34L)이 기울어진다. 예를 들어, 도13 및 도14에서, CMP의 종료점이 제2톱 링에 의해 유지된 반도체 웨이퍼에서 검출되고 제2톱 링(34L)을 그대로 들어올린다면, 제2톱 링(34L)에 의해 폴리싱 테이블(34L)에 가해진 하중이 없어져서, 편중하중이 폴리싱 테이블에 작용되어 폴리싱 테이블(34L)이 기울어진다. 또한, 각각의 톱 링이 단일 구조체인 캐루젤(36L)에 연결되었기 때문에 편중하중에 의해 캐루젤(36L) 그 자체가 기울어질 가능성이 있다. 따라서, 본 발명에서, 복수의 톱 링(32L)이 각각 폴리싱 동작을 완료할 때, 가능한한 편중하중을 감소시키기 위해서 다음 조치들이 취해진다. 폴리싱 동작이 종료될 때, 반도체 웨이퍼에 가해진 가압력을 0으로하고 리테이너링에 가해진 가압력은 그대로 남겨지거나, 또는 리테이너링에 가해진 가압력이 폴리싱하는 동안 웨이퍼에 가해진 가압력에 폴리싱하는 동안 리테이너에 가해진 가압력을 합한 것과 동일하도록 전환한다. 다음에는, 상기 리테이너 하중을 부가시킬 수 있는 톱 링의 기구가 아래에서 설명될 것이다.
도15는 본 발명의 톱 링의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도15에 나타난 바와 같이, 톱 링(32L)(또는 32R)은 톱 링 본체(80), 반도체 웨이퍼(101)등의 폴리싱될 피가공물을 유지하는 유지 플레이트(81)를 포함한다. 챔버(C)는 톱 링 본체(80)와 유지 플레이트(81)사이에서 형성되고 레귤레이터(R1)를 개재하여 유체원 (82)에 접속되어 있다. 폴리우레탄등의 탄성 패드(83)는 유지 플레이트(81)의 하면에 부착된다. 하면의 반도체 웨이퍼(101)를 유지하는 리테이너링(가이드링)(301)즉, 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)은 톱 링(32L)의 외주변부 주위에 배치된다. 환형의 튜브로 구성되는 유체압 백(85)이 리테이너 링(301) 및 톱 링(32L)과의 사이에 제공된다. 유체압 백(85)은 레귤레이터(R2)를 개재하여 유체원(82)에 접속되어 있다. 연마포(40)를 위에 붙인 폴리싱 테이블(34L)(34R)이 톱링(32L)의 아래에 설치되어 있다. 연마포(40)는 반도체 웨이퍼(101)에 슬라이딩 접촉되어 그것에 의해 반도체 웨이퍼(101)를 연마하기 위한 연마면을 구성한다.
톱 링(32L)은 볼(86)을 개재하여 톱 링 샤프트(46)에 연결된다. 톱 링 샤프트(46)는 톱 링 헤드(45)에 고정적으로 장착된 유체압 실린더(49)에 연결된다. 유압 실린더(49)는 톱 링을 수직으로 이동시키는 엑추에이터로서 작용하고 레귤레이터 (R3)를 개재하여 유체원(82)에 연결된다.
상기 구조에서, 유체원(82)으로부터 유체압 실린더에 가압된 공기등의 가압 유체를 공급함으로써, 톱 링(32L)은 소정의 가압력(F1)아래에서 폴리싱 테이블(34L)상의 연마포(40)에 대하여 폴리싱되도록 반도체 웨이퍼를 가압하여 반도체 웨이퍼(101)를 폴리싱한다. 가압력(F1)은 레귤레이터(R3)를 조절함으로써 가변디ㅗㄴ다.
도16은 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)의 형상을 나타내는 개략도이다. 도16에서, 횡축은 유지 플레이트(81)의 중심(O)으로부터 거리(mm)를 나타내고 종축은 웨이퍼 유지면의 높이를 나타낸다. 도16에서, 일점쇄선(d)은 웨이퍼 유지면(81a)이 평탄한 경우를 나타낸다. 이 조건에서는, 가압 유체가 챔버(C)에 공급되지 않고, 폴리싱이 실행되지 않는 동안 웨이퍼 유지면 (81a)에 폴리싱 압력이 부가되지 않는다. 폴리싱하는 동안, 압축 공기등의 가압 유체가 유체원(82)으로부터 챔버(C)에 공급될 때, 가압 유체의 가압력에 의해 유지 플레이트의 웨이퍼 유지면(81a)이 도 16에서 곡선 "a" 로 나타난 바와 같이 아래쪽에 볼록 형상으로 만곡된다. 즉, 웨이퍼 유지면(81a)은 볼록 구면을 형성한다. 이 조건에서는, 반도체 웨이퍼(101)의 중앙부는 아래쪽으로 볼록형상으로 만곡된 유지 플레이트(81)에 의하여 외주부쪽보다 높은 압력으로 연마포에 가압된다. 따라서, 반도체 웨이퍼 (101)의 외주부로부터 제거되는 재료의 양이 반도체 웨이퍼(101)의 중앙부로부터 제거되는 재료의 양보다 더 클 때, 반도체 웨이퍼의 중앙부에서 불충분한 연마 작용은 가압된 유체에 의해 유지 플레이트(81)의 변형을 이용함으로써 보정될 수 있다.
한편, 반도체 웨이퍼(101)의 중앙부로부터 제거된 재료의 양이 반도체 웨이퍼(101)의 외주부로부터 제거된 재료의 양보다 더 클 때, 레귤레이터(R1)는 유체원(82)으로부터 챔버(C)로 공급된 가압 유체의 압력을 감소시키거나 챔버(C)에서 가압 유체의 공급을 정지시키도록 제어되고 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)은 도16의 곡선 b 또는 c의 형상으로 만들어진다. 따라서, 반도체 웨이퍼(101)의 중앙부에 가해진 연마 압력이 감소되고 곡선 "a" 에 의해 발생된 조건과 비교하여 반도체 웨이퍼(101)의 외주부에 가해지는 폴리싱 압력이 증가된다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 외주부에서 불충분한 연마 동작이 보정될 수 있고 반도체 웨이퍼(101)의 전체면이 균일하게 연마될 수 있다.
챔버(C)로의 가압 유체의 공급이 정지될 때, 웨이퍼 유지면(81a)은 연마 압력에 의해 곡선 "c" 에 나타낸 바와 같이 위쪽에서 약간 볼록한 형상으로 만곡된다. 즉, 웨이퍼 유지면(81a)은 오목 구면이 된다. 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)이 곡선 "c" 로 나타난 조건보다 더 위쪽으로 만곡되게 하고자 하는 것이 바람직하다면, 챔버(C)를 진공 펌프를 포함하는 유체원(82)에 의해 배기될 수 있다. 챔버 (C)내부를 정압(대기압보다 높은 압력) 또는 부압(대기압보다 낮은 압력)으로 형성함으로써, 웨이퍼 유지면(81a)의 형상 또는 구성이 아래쪽으로 볼록(볼록 구면) 또는 위쪽으로 볼록(오목 구면) 또는 평탄하게 할 수 있다. 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)은 유지 플레이트(81)의 재료와 두께를 선택함으로써 바람직한 형상으로 변형될 수 있다. 유지 플레이트용으로 선택될 바람직한 재료들은 폴리싱 장치가 사용되는 환경을 고려하여 내식성 및 탄성을 갖는 재질 예를 들어, 오스테나이트계 스테인레스강(SUS304, SUS316 등), 알루미늄, 티탄, 또한 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 또는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)등의 수지 재료이다. 챔버의 내부 압력(바람직하게는 0.1MPa이하)에 대하여 안전을 고려하여 유지 플레이트의 두께는 3 내지 8mm 범위가 바람직하고 오스테나이트계 스테인레스라면 5mm 정도가 바람직하다. 다른 재료의 경우에는, 안전을 고려하는 한편 탄성계수를 기준으로 하여 두께가 선택되어야 한다.
톱 링(32L)의 웨이퍼 유지면(81a)의 형상보정과 병행하여, 리테이너링(301)은 유체원(82)으로부터의 압축 공기등의 가압 유체를 유체압백(fluid pressurebag)(85) 공급함으로써, 가압력(F2)하에서 연마포(40)를 가압한다.
본 발명에서, 폴리싱 테이블(34L)위의 연마포(40)에 대하여 반도체 웨이퍼( 101)를 가압하는 톱 링(32L)에 의해 발생된 가압력(F1)은 가변되고, 연마포(40)에 대하여 리테이너링(301)을 가압하는 가압력(F2) 또한 가변된다. 이들 가압력(F1 ,F2)은 서로 독립적으로 가변된다. 따라서, 리테이너링(301)에 의해서 연마포(40)에 가해진 가압력(F2)은 연마포(40)에 대하여 반도체 웨이퍼(101)를 가압하기 위해 톱 링 (32L)에 의해 가해진 가압력(F1)에 따라서 변경될 수 있다.
이론적으로, 연마포(40)에 대하여 반도체 웨이퍼(101)를 가압하기 위해 톱 링(32L)에 의해 가해진 가압력(F1)이 리테이너링(301)에 의해 연마포(40)에 가해진 가압력(F2)와 동일하다면, 가압력(F1,F2)의 결합으로부터 초래된 부가된 폴리싱 압력의 분포는 반도체 웨이퍼(101)의 중심으로부터 그것의 외주 가장자리까지 및 더 나아가 반도체 웨이퍼(101)주변에 배치된 리테이너링(301)의 외주 가장자리까지 연속적이고 균일하게 된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(101)의 주변부는 지나치게 또는 불충분하게 폴리싱되는 것이 방지된다.
도17a 내지 도17c는 가압력(F1)과 가압력(F2) 사이의 관계가 변경될 때 연마포(40)가 어떻게 거동하는지를 개략적으로 도시한다. 도17a에 있어서, 가압력(F1)은 가압력(F2)보다 더 크다 (F1> F2). 도17b에 있어서, 가압력(F1)은 가압력(F2)과 거의같다(F1≒ F2). 도17c에 있어서, 가압력(F1)은 가압력(F2)보다 작다(F1< F2).
도17a 내지 도 17c 에 나타난 바와 같이, 리테이너링(301)에 의해 연마포 (40)에 가해진 가압력(F2)이 점진적으로 증가할 때, 리테이너링(301)에 의해 가압된 연마포(40)는 점진적으로 압축되어 반도체 웨이퍼(101)의 주변부와 접촉하는 그것의 상태를 점진적으로 변화시킨다 즉, 반도체 웨이퍼(101)의 주변부와 접촉하는 영역을 감소시킨다. 따라서, 가압력(F1)과 가압력(F2)사이의 관계가 다양한 형태로 변경될 때, 주변부와 내부쪽에 걸친 반도체 웨이퍼의 가압력의 분포가 또한 다양한 형태로 변하된다.
도17a에 나타난 바와 같이, 가압력(F1)이 가압력(F2)보다 더 클 때, 즉,(F1>F2)일 때, 반도체 웨이퍼(101)의 주변부에 가해진 폴리싱 압력은 반도체 웨이퍼 (101)의 내부쪽에 가해진 폴리싱압력보다 더 커서, 반도체 웨이퍼(101)가 폴리싱되고 있는 동안, 반도체 웨이퍼(101)의 주변부로부터 제어된 재료의 양은 반도체 웨이퍼(101)의 내부쪽으로부터 제거된 재료의 양보다 더 크다.
도17b에 나타난 바와 같이, 가압력(F1)이 실질적으로 가압력(F2)과 동일할 때 즉, (F1≒ F2)인 경우에는, 폴리싱 압력의 분포가 반도체 웨이퍼(101)의 중심으로부터 그것의 주변 가장자리 및 리테이너링(301)의 외주 가장자리까지 연속적이고 균일하여 반도체 웨이퍼(101)가 폴리싱되고 있는 동안, 반도체 웨이퍼(101)로부터 제거된 재료의 양은 반도체 웨이퍼(101)의 주변 가장자리로부터 내부쪽까지 균일하게된다.
도17c에 나타난 바와 같이, 가압력(F1)이 가압력(F2)보다 작을 때, 즉 (F1< F2)인 경우, 반도체 웨이퍼(101)의 주변부에 가해진 폴리싱 압력은 반도체 웨이퍼 (101)의 내부에 가해진 폴리싱 압력보다 더 작아서, 반도체 웨이퍼(101)가 폴리싱되는 동안, 반도체 웨이퍼(101)의 주변 가장자리로부터 제거된 재료의 양은 반도체 웨이퍼(101)의 내부로부터 제거된 재료의 양보다 더 작다.
본 발명에 따라 상술된 바와 같이, 톱 링(32L)의 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)에 대향하는 상면에 유체가 공급되고, 이 때, 유체의 압력이 정압 내지 부압의 범위에서 적절히 선택되어 웨이퍼 유지면(81a)의 형상을 아래쪽으로 볼록형상 또는 위쪽으로 오목 형상으로 만든다. 이에 관련하여, 반도체 웨이퍼(101)는 그것의 외주부와 중앙부에서 연마포(40)에 대하여 반도체 웨이퍼(101)를 가압하여 가압력을 변경함으로써 다르게 폴리싱될 수 있다. 어떤 경우에는, 반도체 웨이퍼(101)는 유지 플레이트(81)의 웨이퍼 유지면(81a)이 평탄하게 된 조건하에서 폴리싱된다.
상기 공정과 병행하여, 톱 링(32L)주위에 배치된 리테이너링(301)의 가압력(F2)은 톱 링(32L)의 가압력(F1)을 기초로 결정되고, 리테이너링(301)이 결정된 가압력(F2)하에서 연마포(40)를 가압하면서 폴리싱이 행해진다. 즉, 반도체 웨이퍼(101)의 폴리싱 작동은 리테이너링(301)에 의한 연마포(40)의 형상 보정 작용 뿐만 아니라 정압 또는 부압을 갖는 유체에 의해 웨이퍼 유지면(81a)의 형상 보정 작용하에서 실시된다. 따라서, 폴리싱 작용의 불규칙성이 충분히 보정될 수 있고 반도체 웨이퍼(101)의 국부(예를 들어, 중앙부, 외주부등)가 또는 불충분하게 폴리싱되는 것으로부터 방지된다.
도15 내지 도17에 나타난 구조를 갖는 톱 링(32L)에 의해 유지된 반도체 웨이퍼에서 CMP 공정의 종점이 검지될 때, 톱 링(32L)에 의해 폴리싱 테이블(34L)상의 연마포(40)에 대하여 반도체 웨이퍼(101)를 가압하는 가압력(F1)은 0이 되고, 리테이너링(301)에 의해 연마포(40)를 가압하는 가압력(리테이너 하중)(F2)만이 가해진다. 이경우에, 리테이너(리테이너 하중)의 가압력이 폴리싱하는 동안 가해지는 가압력(F2)과 같거나, 또는 리테이너의 가압력이 가압력(F1)에 가압력(F2)을 합한 것과 동일한 가압력으로 변화한다. 따라서, 편중하중이 폴리싱 테이블(34L)(또는 34R)과 캐루젤(36L)(또는 36R)에 가해지는 것이 방지될 수 있다.
다음, 제2폴리싱 테이블이 설명될 것이다.
도18은 스프롤형의 제2연마테이블을 도시하는 단면, 도19a는 도18의 P-P 선단면도이고, 도19b는 도19a의 X-X선 단면도이다.
제2폴리싱 테이블(35L 및 35R)은 동일한 구조를 갖고, 따라서, 연마 테 이블 (35L)만이 설명될 것이다.
스크롤형의 제2폴리싱 테이블(35L)은 모터(780)의 상부 플랜지(751)와 볼트에 의해 상부 플랜지(751)에 연결된 중공 샤프트(752)를 갖는다. 세트링(754)은 베어링(753)을 개재하여 샤프트(752)의 상부에 지지된다. 테이블(759)은 세트링(754)에 고정되고 폴리싱 테이블(755)은 볼트(790)에 의해 테이블(759)에 고정된다. 폴리싱 테이블 (755)은 전체적으로 숫돌(고정 연마판)을 포함할 수 있거나, 스테인레스 스틸등의 내식성 금속으로 이루어진 플레이트 및 플레이트에 부착된 연마포를 포함할 수 있다. 숫돌 또는 연마포를 사용하는 경우에는, 폴리싱 테이블(755)은 평탄한 상면 또는 약간 볼록 또는 오목한 상면을 가질 수 있다. 폴리싱 테이블(755)의 상면의 형상은 폴리싱될 반도체 웨이퍼(101)의 종류에 따라 선택될 수 있다. 폴리싱 테이블(755)의 외경이 반도체 웨이퍼의 직경에 거리(2e)(이하에 설명됨)를 합한 직경 이상으로 설정된다. 즉, 폴리싱 테이블의 직경은, 폴리싱 테이블 (755)이 병진 운동할 때, 반도체 웨이퍼가 폴리싱 테이블(755)의 외주변으로부터 돌출되지 않는 크기로 되어 있다. 병진 운동은 스크롤 운동 또는 궤도 운동이라 불려질 수 있다.
세트링(754)은 둘레 방향으로 세 개 이상의 지지부(758)를 갖고, 테이블 (759)은 지지부(758)에 의해 지지된다. 복수의 오목부(760,761)는 둘레 방향으로 등각도 간격으로 지지부(758)의 상면과 원통형 부재(795)의 상단끝에 대응하는 위치에 형성되고, 베어링(762 및 763)은 오목부(760 및 761)에 장착된다. 도18 및 도19에 나타난 바와 같이, 그 중심축이 "e" 만큼 이격된 두 개의 샤프 트(764 및 765)를 갖는 지지 부재(766)는 베어링(762 및 763)에 의해 지지된다. 더욱 상세히 설명하면, 두 개의 샤프트(764,765)는 각각 베어링(762,763)에 삽입된다. 따라서, 폴리싱 테이블(755)은 모터(750)에 의해 반경 "e"를 갖는 원을 따라 병진운동을 한다.
또한, 샤프트(752)의 중심은 모터(750)의 중심으로부터 "e" 만큼 벗어나 있다. 밸런서(767)는 편심에 의해 발생된 부하의 균형을 잡기 위해 설치된 샤프트 (752)에 고정된다. 폴리싱 테이블(755)상으로의 연마액의 공급은 모터(750)와 샤프트(752)의 내부를 통과하여 테이블(759)의 중앙부에 설치된 관통구멍(757), 및 커플링(791)을 거쳐 공급된다. 공급된 연마액은 폴리싱 테이블(755)과 테이블(759)사이에 형성된 공간(756)에 일단 저장된 후 폴리싱 테이블(755)에 형성된 복수의 관통 구멍(768)을 통해 폴리싱 테이블(755)의 상면에 공급된다. 관통 구멍(768)의 수와 위치는 공정의 종류에 따라 선택될 수 있다. 연마포가 폴리싱 테이블(755)에 부착된 경우에는, 연마포는 관통구멍(768)의 위치에 대응하는 위치에서 관통구멍을 갖는다. 폴리싱 테이블(755)이 전체적으로 숫돌로 이루어지는 경우에는, 폴리싱 테이블(755)의 상면이 격자 형상, 나선 형상, 또는 방사상 홈을 갖고, 관통구멍(768)은 이러한 홈에 연통될 수 있다.
공급되는 연마액은 순수 또는 화학약품용액, 또는 슬러리중에서 선택될 수 있고 필요하다면, 한가지 이상의 연마액이 동시에, 번갈아가며 또는 순차적으로 공급될 수 있다. 폴리싱하는 동안 연막액으로부터 병진운동을 하는 기구를 보호하기 위해서, 풀링거(flinger) 또는 스루워(thrower)(769)가 테이블(759)에 부착되고, 홈통(770)과 함께 레비린스(labyrinth)기구를 형성한다.
상기 구조를 갖는 폴리싱 테이블에서, 상하부 베어링(762 및 763)은 그들(762 및 763)에 각각 끼워 맞춰진 상하 샤프트(764, 765)를 갖는 크랭크형성된 조인트를 포함하는 지지 부재(766)에 의해 축방향으로 상호연결되어 있다.샤프트(764, 765)와 상하부 베어링(762,763)은 거리 "e"만큼 서로 수평으로 이격된 각각의 축을 갖는다. 하부 베어링(763)을 지지하는 원통형 부재(795)는 프레임에 고정되어 붙박이 이다. 모터(750)가 작동될 때, 샤프트(752)는 모터(750)의 중심 축선에 대하여 선회 반경(e)으로 회전되고, 따라서 폴리싱 테이블(755)은 크랭크형 조인트에 의해 병진 원운동(스크롤 운동)을 하고, 톱 링(32L)에 부착된 반도체 웨이퍼(101)는 폴리싱 테이블(755)의 연마면에 대하여 가압된다. 반도체 웨이퍼(101)는 관통구멍(757), 공간(756), 및 관통구멍(768)을 통해 공급된 연마액으로 연마된다. 반도체 웨이퍼(101)는 폴리싱 테이블(755)의 연마 표면과 반도체 웨이퍼(101)사이의 반경 "e"를 갖는 상대 병진 원운동에 의해 폴리싱되며, 반도체 웨이퍼(101)는 반도체 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 폴리싱된다. 반도체 웨이퍼(101)의 연마될면과 연마면이 동일한 위치관계를 갖는다면, 폴리싱될 반도체 웨이퍼는 연마면의 국부적 차이에 의해 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 제거하기 위해서, 톱 링(32L)은 저속으로 회전되어, 반도체 웨이퍼가 폴리싱면상의 동일 영역에서 폴리싱되는 것을 방지한다.
다음, 폴리싱 테이블(34L 또는 34R)을 드레싱하기 위한 드레서가 도20을 참고하여 설명될 것이다. 드레서(38L과 39R)는 동일한 구조를 갖기 때문에 이하에서는 드레서(38L)만이 설명될 것이다.
도20에 나타난 바와 같이, 드레서(38L)는 드레서 헤드(60)에 의해 지지된다. 드레서 헤드(60)는 드레서 승강용 에어 실린더(64)에 의해 수직으로 움직일 수 있고, 드레서(38L)는 폴리싱 테이블(34L)상의 연마면과 접촉 또는 멀어진다. 풀리(66)는 드레서 (38L)의 회전 샤프트(65)의 상단끝에 고정되어 있고, 상기 풀리(66)는 타이밍 벨트(70)를 개재하여 드레서 모터(67)의 회전샤프트(68)에 연결된 풀리(69)와 연결된다. 드레서 모터(67)의 회전샤프트(68)와 풀리(69)는 회전 샤프트(68)와 풀리(69)가 일체가 되어 회전되도록 키와 키홈에 의해 결합되어 있지만 서로에 대하여 수직 방향으로 이동가능한다. 폴리(69)와 드레서 헤드(60)를 지지하는 지지부(78)의 수직 운동은 가이드 레일(79)에 의해 안내된다.
에어 실린더(64)와 드레서 모터(67)는 하우징(71)에 의해 지지되고, 상기 하우징(71)은 스윙 모터(72)에 의해 회전된다. 스윙 모터(72)는 브래킷(73)에 고정된다. 상기 브래킷(73)은 베이스(74)에 고정된 가이드 레일(75)과 맞물리고 브래킷(73)은 가이드 레일(75)위에 수직 방향으로 슬라이딩할 수 있다. 승강용 에어 실린더(76)는 브래킷(73)에 고정되고, 승강용 에어 실린더(76)의 로드(76a)의 선단은 베이스(74)에 고정된다. 베이스(74)는 프레임(77)에 의해 지지된다.
상술된 구성에 있어서, 승강용 에어실린더(76)를 작동시킴으로써, 드레서 (38L), 드레서 헤드(60), 드레서 모터(67) 및 스윙 모터(72)는 수직 방향으로 일체가 되어 이동된다. 따라서, 이러한 드레싱 장치에서, 드레서(38L)가 사용되지 않을 때, 드레서(38L)는 폴리싱 테이블(34L)(또는 34R) 보다 아래위치로 후퇴할 수 있다. 스윙 모터(72)를 구동시킴으로써, 드레서 헤드(60)는 스윙되어 드레서(38L)가 대기 위치와 연마테이블 위의 드레싱 위치에 위치될 수 있게 되어 있다.
드레서(38L)에 의해 드레싱이 수행될 때, 승강용 에어 실린더(76)를 작동시켜, 드레서(38L) 및 드레서 헤드(60)를 상승시킨다. 그 후, 드레서는(38L)는 스윙모터(72)에 의해 폴리싱 테이블상의 드레싱 위치로 이동된다. 이위치에서, 드레서 승강용 에어 실린더(64)가 작동되고, 드레서(38L)와 드레서 헤드(60)가 하강되어, 드레서(38L)를 폴리싱 테이블상의 연마면에 대하여 가압한다. 이 때, 드레서(38L)는 드레서용 모터(67)에 의해 소정의 속도로 회전된다. 또한, 폴리싱 테이블(34L)(또는 34R)은 소정의 속도로 회전된다. 제2폴리싱테이블(35L,35R)을 드레싱하는 드레서는 종래의 브러시형 드레서를 포함한다.
다음, 이송 로봇(4)에 의해 액세스될 수 있는 위치에 배치된 웨이퍼 스테이션(90)이, 이송 로봇(20) 및 이송로봇(21)이 도21 내지 도23을 참조로 설명될 것이다.
도 21a 및 도 21b는 웨이퍼 스테이션을 도시하고, 도21a는 웨이퍼 스테이션의 정면도, 도21b는 웨이퍼 스테이션의 측면도이다. 도22a는 도21a의 화살표(I)로 나타낸 방향에서 본 웨이퍼 스테이션의 도면, 도22b는 도21a의 화살표(II)로 나타낸 방향에서의 웨이퍼 스테이션의 도면, 도22c는 도21a의 화살표(III)로 나타낸 방향에서의 웨이퍼 스테이션의 도면, 도22d는 도21a의 화살표(IV)로 나타낸 방향에서 본 웨이퍼 스테이션의 도면, 도22e는 도21a의 화살표(V)로 나타낸 방향에서 본 웨이퍼 스테이션의 도면이다. 또한, 도23a 내지 도23c는 웨이퍼 스테이션이 동작하는 방식을 나타내는 도면이다.
도21a 및 도21b에 나타난 바와 같이, 웨이퍼 스테이션(90)은 내림순으로 구성된 9단의 웨이퍼 트레이(T1 내지 T9)를 포함한다. 9단의 웨이퍼 트레이(T1 내지 T9)는 단일 트레이 유닛내에 일체화되어 아래로 연장된 복수의 지주(가이드 포스트)(91)가 단일 트레이 유닛의 하부에 제공된다.
복수의 지주(91)는 미끄럼 베어링을 갖는 가이드(93)를 개재하여 세정 베이스에 고정되어 있는 웨이퍼 스테이션 베이스 (92)위에 상하 방향으로 이동가능하게 지지된다. 트레이 유닛의 하부와 웨이퍼 스테이션 베이스의 상면은 볼나사(94)에 의해 연결되고, 상기 볼나사(94)는 서보모터(95)에 의해 회전구동된다. 서보모터(95)를 회전시킴으로써, 웨이퍼 트레이가 소정의 높이에서 위치결정되어 고정된다.
9단의 웨이퍼 트레이(T1 내지 T9)는 다음과 같이 내림순으로 구성된다.
T1 : 더미 웨이퍼 R1 및 L1(좌우측에 두장의 웨이퍼)
T2 : 더미 웨이퍼 R2 및 L2(좌우측에 두장의 웨이퍼)
T3 : 더미 웨이퍼 R3 및 L3(좌우측에 두장의 웨이퍼)
T4 : 폴리싱전 웨이퍼 R 및 L(좌우측에 두장의 웨이퍼)
T5 : 폴리싱후 세정전 웨이퍼 R1 및 L1(좌우측에 두장의 웨이퍼)
T6 : 폴리싱후 세정전 웨이퍼 R2 및 L2(좌우측에 두장의 웨이퍼)
T7 : 3단 세정용 1차 세정후 웨이퍼 R측 →L측(한장의웨이퍼)
T8 : 3단 세정용 1차 세정후 웨이퍼 L측 →R측(한장의웨이퍼)
T9 : 예비용
각각의 웨이퍼 트레이의 기능은 다음과 같다.
웨이퍼 트레이(T1, T2 및 T3)는 연마테이블 위의 연마포의 예비운전 (running-in)을 위해 사용되는 더미 웨이퍼를 수용한다. 상술된 바와 같이 세 개의톱 링(32L)과 세 개의 톱 링(32R)이 두 개의 연마테이블(34L, 34R)에 각각 대응한다.
웨이퍼 트레이(T1, T2 및 T3)의 더미 웨이퍼(R1 내지 R3 및 L1 내지 L3)는 각 세 개의 톱 링(32L, 32R)에 할당된다. 상기 장치의 예비 운전이 실시되는 매시간마다 새로운 웨이퍼를 공급할 필요가 없지만, 새로운 더미 웨이퍼가 어느 정도의 간격으로 교환되어야 한다. 이 때에는 교환용 더미 웨이퍼가 네 개의 웨이퍼 카세트 중 어느 하나의 웨이퍼 카세트에 수납되고, 그 안에 더미 웨이퍼를 포함하는 이러한 웨이퍼 카세트가 로드/언로드 스테이지(2)에 놓여진다. 그 후, 이송 로봇(4)이 웨이퍼 카세트로부터 교환용 새로운 더미 웨이퍼를 빼내고 웨이퍼 스테이션(90)에서 사용된 더미 웨이퍼는 교환용 새로운 더미 웨이퍼로 대체된다.
또한, 이송 로봇(4)은 웨이퍼 스테이션(90)상에 놓여진 더미 웨이퍼를 빼내어 웨이퍼 트레이(T4)상의 더미 웨이퍼를 하나씩 놓는다(이러한 경우에, 웨이퍼 스테이션(90)의 더미 웨이퍼 트레이가 일종의 웨이퍼 카세트로 간주된다). 그 후, 이송 로봇(20)과 이송 로봇(21)은 웨이퍼 트레이(T4)로부터 각각의 회전식 운반장치(27L 및 27R)까지 각각의 더미 웨이퍼를 이송한다. 더미 웨이퍼의 폴리싱 후, 더미 웨이퍼는 세정 장치(22 또는 23) 및 세정 장치(5 또는 6)로 옮겨진 후, 이송 로봇(20 및 21)에 의해 웨이퍼 트레이(T1 및 T3)의 원위치로 복귀된다.
트레이(T4)는 폴리싱전에 웨이퍼(R 또는 L)를 이송 로봇(4)으로부터 이송 로봇(20)(또는 21)으로 옮겨지도록 탑재하는 일시 탑재 장소로서 사용되고, 폴리싱전에 웨이퍼(R 또는 L)를 이송 로봇(21)(또는 20)으로부터 이송 로봇(4)으로 옮겨지도록 탑재하는 다른 일시 탑재 장소로도 사용된다.
폴리싱 후 그리고 세정 전에 웨이퍼(R1, L1)(오른쪽과 왼쪽의 두 웨이퍼)를 위치시키기 위한 웨이퍼 트레이(T5), 폴리싱 후 그리고 세정 전에 웨이퍼(R2, L2)(오른쪽과 왼쪽의 두 웨이퍼)를 위치시키기 위한 웨이퍼 트레이(T6), 3단 세정으로 1차 세정한 후에 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 트레이(T7)(R 측 →L 측(1 웨이퍼)), 및 3단 세정으로 1차 세정한 후에 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 트레이(T8)(L 측 →R 측(1 웨이퍼))는 웨이퍼 처리루트(후술)에서 설명할 것이다.
위치적으로 고정되는 웨이퍼 트레이(T1 내지 T9)의 소정의 높이는 3 위치로 설정된다. 도23a에 도시된 바와 같이, 제1위치는 트레이 유닛의 가장 낮은 위치이다. 제1위치에 있어서, 이송 로봇(4)은 웨이퍼 트레이의 4단, 즉 더미 웨이퍼를 위한 웨이퍼 트레이(T1, T2, T3) 및 폴리싱될 웨이퍼를 위한 웨이퍼 트레이(T4)에 접근할 수 있고, 이송 로봇(20, 21)은 폴리싱될 웨이퍼를 위한 웨이퍼 트레이(T4)에 접근할 수 있다.
도23b에 도시된 바와 같이, 제2위치는 트레이 유닛의 중간 높이 위치이다. 제2위치에 있어서, 이송 로봇(20, 21)은 웨이퍼 트레이의 3단, 즉 폴리싱될 웨이퍼를 위한 웨이퍼 트레이(T4) 및 폴리싱 후 그리고 세정 전에 웨이퍼를 위한 웨이퍼 트레이(T5, T6)에 접근할 수 있다.
도23c에 도시된 바와 같이, 제3위치는 트레이 유닛의 가장 높은 위치이다. 제3위치에 있어서, 이송 로봇(20, 21)은 웨이퍼 트레이의 3단, 즉 3단 세정의 1차 세정을 한 후의 웨이퍼를 위한 웨이퍼 트레이(T7, T8) 및 예비(reservation)용 웨이퍼 트레이(T9)에 접근할 수 있다.
제2 및 제3위치에 있어서, 이송 로봇(4)은 웨이퍼 스테이션(90)의 웨이퍼 트레이에 접근할 수 없다(접근할 필요 없음). 웨이퍼 트레이(T5 내지 T8(또는 T9))에 있어서, 이송 로봇(20, 21)이 웨이퍼에 접근하는 면을 제외한 5 면은 수지판으로 둘러싸여 있다. 로봇이 웨이퍼에 접근하는 면에는 에어 실린더(400)에 의해 수직으로 개폐가능하고 로봇이 웨이퍼에 접근할 때에만 개방되는 셔터(shutter)(401)가 제공된다.
웨이퍼 트레이(T5 내지 T8, T9)는 폴리싱된 웨이퍼가 후속 공정으로 이송될 때까지 웨이퍼를 배치시키기 위한 임시 배치 위치이기 때문에, 웨이퍼의 앞뒷면상에 순수 또는 화학약품액을 분사하기 위한 노즐(96)을 제공하여, 웨이퍼가 건조되는 것을 막고 주위 공기에 의해 웨이퍼의 표면상에 산화막이 형성되는 것을 방지하며 폴리싱액 또는 세정액에 의해 웨이퍼의 표면이 에칭되는 것을 방지한다. 모든 웨이퍼 트레이에는 각각의 웨이퍼 트레이내에 반도체 웨이퍼가 있는지 없는지를 감지하기 위한 센서가 제공된다. 반도체 웨이퍼의 앞뒷면상에 분사된 순수 및 화학약품액을 배출하기 위하여 3 개의 배수관이 웨이퍼 트레이 유닛내에 제공된다. 제1배수관은 가장 낮은 위치에 배치된 웨이퍼 트레이(T9)에 연결되어, 전체 웨이퍼 트레이 유닛을 위한 배수팬(draining pan)으로서 작용한다. 제2배수관은 웨이퍼 트레이(T8)의 하부에 부착되어 웨이퍼 트레이(T7, T8)로부터 폐수를 배출한다. 제3배수관은 웨이퍼 트레이(T6)의 하부에 연결되어 웨이퍼 트레이(T5, T6)로부터 폐수를 배출한다. 웨이퍼 트레이(T1 내지 T4)는 건조한 분위기에서 사용되기 때문에 배출 기능을 가지고 있지 않다.
배수 시스템이 상술된 방식으로 분리되는 이유는, 만일 3단 세정용 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 트레이(T7, T8)와 폴리싱 후 그리고 세정 전에 웨이퍼를 위치시키는 웨이퍼 트레이(T5, T6)에 사용되는 순수 또는 화학약품액이 서로 다르다면, 두 종류의 화학약품액이 서로 혼합되는 것을 방지하고 또는 순수 및 화학약품액이 서로 혼합되는 것을 방지해야 되기 때문이다. 3개의 배수관은 주 배수관에 연결될 수 있다. 대안적으로, 화학약품액의 종류에 따라 3개의 배수관은 개별적으로 분리된 플랜트 배수시설에 연결된다. 또한, 화학약품액 처리와 관련하여, 상기 배수관이 화학적 성질의 관점에서 화학약품액 재생설비 또는 화학약품액 배수관에 연결될 수 있다. 이 때, 동일한 또는 유사한 화학적 성질을 갖는 화학약품액은 동일한 관이 사용될 수 있다.
다음으로, 세정 챔버내의 세정 장치를 이하에 설명한다.
폴리싱 장치내의 일부분인 세정 장치(22, 23)는 반도체 웨이퍼의 반대측을 세정하기 위해 그 축을 따라 회전가능하고 반도체 웨이퍼에 대해 가압된 롤-형상의 스폰지를 가진다. 반도체 웨이퍼의 면(폴리싱된 면)을 세정하기 위하여, 세정 장치(22, 23)는 반도체 웨이퍼에 대해 롤-형상의 스폰지를 회전 및 가압하기 위한 롤형 세정 기구 또는 반도체 웨이퍼에 대해 반구형 스폰지를 회전 및 가압하기 위한 연필형 세정 기구를 가질 수 있다. 두 가지 형태 중 어느 한 가지를 선택할 수 있다. 또한, 초음파 진동이 가해지는 세정액으로 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 메가소닉형 세정 기구가 부가될 수 있다. 세정 장치(22, 23)는 주로 반도체 웨이퍼로부터 입자를 제거하는데 제공된다. 세장 장치의 형태에 관계없이, 각각의 세정 장치는 3 종류 이상의 세정액을 반도체 웨이퍼의 상기 면(폴리싱된 면)과 반대편에 공급할 수 있다. 세정액은 순수를 포함할 수 있다.
각각의 세정 장치(5, 6)는 반도체 웨이퍼의 반대편을 헹굴 수 있다. 반도체 웨이퍼의 상기 면을 세정하기 위해서, 세정 장치(5, 6)는 반도체 웨이퍼에 대해 반구형 스폰지를 회전 및 가압하기 위한 연필형 세정 기구에 의한 세정과, 초음파 진동이 가해지는 세정액으로 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 메가소닉형 세정 기구에 의한 세정을 동시에 행할 수 있다. 각각의 세정 장치(5, 6)는 반도체 웨이퍼의 상기 면(폴리싱된 면)과 반대편에 3 종류 이상의 세정액을 공급할 수 있다. 세정액은 순수를 포함할 수 있다. 반도체 웨이퍼를 척킹하기 위한 스테이지는 고속으로 회전될 수 있고, 세정된 웨이퍼를 건조시키는 기능을 가진다.
메가소닉형 세정 기구 대신에, 각각의 세정 장치는 캐비테이션이 세정액에 가해지는 캐비테이션 효과를 이용하는 캐비테이션 제트형 세정 기구를 가질 수 있으며, 이는 메가소닉형 만큼 효과적이기 때문이다.
도1에 도시된 바와 같이, 세정 장치(5, 6, 22, 23)는, 반도체 웨이퍼가 그 안에 도입될 때 또는 그것으로부터 제거될 때에만 개방될 수 있는 각각의 셔터와 관련된 각각의 개구를 가진다. 각각의 세정 장치(5, 6, 22, 23)는 공기압에 의해 제어될 수 있는 정유량 밸브와 관련된 복수의 세정액 공급라인을 가진다. 공기압을 제어하기 위한 전기공압식 레귤레이터와 결합된 정유량 밸브를 구비하여, 세정액 공급라인의 유속이 제어 패널로부터 자유롭게 설정될 수 있다. 세정 장치로 공급되는 세정액, 및 세정 공정과 그 세정 시간은 제어 패널로부터 설정될 수 있다.
세정 장치가 다른 형태의 세정 장치로 용이하게 대체될 수 있도록, 가이드가 세정 챔버(영역 B)의 바닥에 장착되고 세정 장치는 가이드내에 장착된다. 대체된 세정 장치를 동일한 위치에 위치시키기 위한 포지셔닝 기구가 제공된다.
다음으로, 도1 내지 도23에 도시된 폴리싱 장치의 웨이퍼 처리루트를 도24 내지 도58을 참조하여 설명한다.
소프트웨어는 모든 유닛 또는 장치들이 폴리싱 장치의 반도체 웨이퍼의 처리공정루트에서 자유롭게 결합되고 설정될 수 있도록 병합된다. 예를 들면, 다음의 4가지 루트이다:
(1) 병렬 폴리싱 및 2단 세정
3개의 웨이퍼는 웨이퍼 카세트로부터 순차적으로 꺼내어져 그들을 폴리싱하기 위하여 폴리싱 테이블(34L)로 이송된다. 병행하여, 다음 3개의 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 순차적으로 꺼내어져 그들을 폴리싱하기 위하여 폴리싱 테이블(34R)로 이송된다. 3개의 웨이퍼 2세트가 폴리싱된 후, 이들은 연속해서 2개의 세정 장치로 이송되어 2단 세정을 행한다.
(2) 병렬 폴리싱 및 3단 세정
3개의 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 순차적으로 꺼내어져 그들을 폴리싱하기 위하여 폴리싱 테이블(34L)로 이송된다. 병행하여, 다음 3개의 웨이퍼가 웨이퍼 카세트로부터 순차적으로 꺼내어져 그들을 폴리싱하기 위하여 폴리싱 테이블(34R)로 이송된다. 3개의 웨이퍼 2세트가 폴리싱된 후, 연속해서 3개의 세정 장치로 이송되어 3단 세정을 행한다.
(3) 직렬 폴리싱 및 2단 세정
3개의 웨이퍼는 웨이퍼 카세트로부터 순차적으로 꺼내어져 상기 3개의 웨이퍼의 1차 폴리싱을 행하기 위하여 폴리싱 테이블(34L)로 이송된다. 3개의 웨이퍼의 1차 폴리싱 후, 3개의 웨이퍼는 폴리싱 테이블(34R)로 이송되어 3개의 웨이퍼의 2차 폴리싱을 행하고, 그 후 3개의 웨이퍼는 연속해서 2개의 세정 장치로 이송되어 2단 세정을 행한다.
(4) 직렬 폴리싱 및 3단 세정
3개의 웨이퍼는 웨이퍼 카세트로부터 순차적으로 꺼내어져 상기 3개의 웨이퍼의 1차 폴리싱을 행하기 위하여 폴리싱 테이블(34L)로 이송된다. 3개의 웨이퍼의 1차 폴리싱 후, 3개의 웨이퍼는 폴리싱 테이블(34R)로 이송되어 3개의 웨이퍼의 2차 폴리싱을 행하고, 그 후 3개의 웨이퍼는 연속해서 3개의 세정 장치로 이송되어 3단 세정을 행한다.
도24 내지 도30은 상술한 병렬 폴리싱 및 2단 세정의 처리공정을 도시한 개략적인 다이어그램이다.
도24 내지 도30에 도시된 바와 같이, 3개의 반도체 웨이퍼(W1, W2, W3)는 연속적으로 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 카세트(1) →웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 회전식 운반장치(27L) → 폴리싱 테이블(34L) → 회전식 운반장치(27L). 그 후, 웨이퍼(W1)는 다음의 루트로 처리된다: 세정 장치(22) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W2, W3)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5, T6)) → 세정 장치(22) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1).
또한, 3개의 웨이퍼(W4, W5, W6)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 카세트(1) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 회전식 운반장치(27R) → 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R). 그 후, 웨이퍼(W4)는 다음의 루트로 처리된다: 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W5, W6)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5, T6)) → 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 카세트(1).
도31 내지 도37은 상술한 병렬 폴리싱 및 3단 세정의 처리공정을 도시한 개략적인 다이어그램이다.
도31 내지 도37에 도시된 바와 같이, 3개의 반도체 웨이퍼(W1, W2, W3)는 연속적으로 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 카세트(1) →웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 회전식 운반장치(27L) → 폴리싱 테이블(34L) → 회전식 운반장치(27L). 그 후, 웨이퍼(W1)는 다음의 루트로 처리된다: 세정 장치(22) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W2, W3)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5, T6)) → 세정 장치(22) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 카세트(1).
또한, 3개의 웨이퍼(W4, W5, W6)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 카세트(1) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 회전식 운반장치(27R)→ 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R). 그 후, 웨이퍼(W4)는 다음의 루트로 처리된다: 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T7)) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W5, W6)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T7)) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1).
도38 내지 도47은 상술한 직렬 폴리싱 및 2단 세정의 처리공정을 도시한 개략적인 다이어그램이다.
도38 내지 도47에 도시된 바와 같이, 3개의 반도체 웨이퍼(W1, W2, W3)는 연속적으로 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 카세트(1) →웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 회전식 운반장치(27L) → 폴리싱 테이블(34L) → 회전식 운반장치(27L). 그 후, 웨이퍼(W1)는 다음의 루트로 처리된다: 세정 장치(22) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 회전식 운반장치(27R) → 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R) → 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W2)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5)) → 세정 장치(22) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 회전식 운반장치(27R) → 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5)) → 세정 장치(23) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T7)) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W3)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T6)) → 세정 장치(22) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 회전식 운반장치(27R) → 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T6)) → 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 카세트(1).
도48내지 도58은 상술한 직렬 폴리싱 및 3단 세정의 처리공정을 도시한 개략적인 다이어그램이다.
도48 내지 도58에 도시된 바와 같이, 3개의 반도체 웨이퍼(W1, W2, W3)는 연속적으로 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 카세트(1) →웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T4)) → 회전식 운반장치(27L) → 폴리싱 테이블(34L) → 회전식 운반장치(27L). 그 후, 웨이퍼(W1)는 다음의 루트로 처리된다: 세정 장치(22) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 회전식 운반장치(27R) → 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R) → 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T7)) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1). 웨이퍼(W2, W3)는 다음의 루트로 처리된다: 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5, T6) → 세정 장치(22) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T8)) → 회전식 운반장치(27R) → 폴리싱 테이블(34R) → 회전식 운반장치(27R) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T5, T6)) → 세정 장치(23) → 세정 장치(6) → 웨이퍼 스테이션(90)(웨이퍼 트레이(T7)) → 세정 장치(5) → 웨이퍼 카세트(1).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 반도체 웨이퍼 등의 폴리싱될 피가공물을 톱 링으로 이송하는데 요구되는 시간을 단축하여, 단위시간당 처리되는 피가공물 수, 즉 스루풋을 크게 증가시키기 것이 가능하다.
지금까지 본 발명의 임의의 바람직한 실시예를 도시하고 상세히 기술하였지만, 본 청구범위의 범위에서 벗어나지 않으면서도 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims (17)

  1. 멀티헤드를 갖는 폴리싱 장치로서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블;
    피가공물을 유지하여 상기 폴리싱면에 대해 상기 피가공물을 가압하기 위한 복수의 톱 링;
    상기 톱 링을 지지하고 인덱싱하기 위한 캐루젤;
    상기 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치되고, 상기 피가공물을 유지하기 위하여 회전식 운반장치의 회전중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 부분을 가지며, 상기 복수의 부분을 인덱싱하기 위한 인덱싱 기능을 갖는 상기 회전식 운반장치; 및
    상기 회전식 운반장치와 상기 톱 링 사이에서 상기 피가공물을 이송하기 위한 푸셔를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 톱 링은 스윙아암을 개재하여 캐루젤에 연결되고, 상기 스윙아암에 의해 상기 폴리싱 테이블상의 폴리싱 위치와 상기 회전식 운반장치상의 로딩 및 언로딩 위치로 각도 상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱 테이블에 인접하여 제공된 제2 폴리싱 테이블을 더 포함하며,
    상기 각 톱 링이 소정의 위치에 있을 때, 상기 각 톱 링은 상기 제2 폴리싱 테이블에 접근할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 톱 링은 스윙아암을 개재하여 상기 캐루젤에 연결되고, 상기 제2 폴리싱 테이블에 접근하도록 상기 스윙아암에 의해 각도상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 톱 링은 스윙아암을 개재하여 상기 캐루젤에 연결되고, 피가공물의 폴리싱된 면의 일부분이 노출되도록 하기 위하여 폴리싱된 피가공물이 상기 폴리싱면으로부터 돌출된 돌출 위치로 상기 스윙아암에 의해 각도상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전식 운반장치로 및 상기 회전식 운반장치로부터 피가공물을 이송시키고, 상기 피가공물을 반전시키기 위한 반전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반전장치는 상기 회전식 운반장치의 위쪽 또는 아래쪽에 위치되고, 상기 반전장치와 상기 회전식 운반장치 사이에서의 피가공물의 이송은 상기 피가공물을 유지하여 수직으로 이동가능한 리프터에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  8. 멀티헤드를 갖는 폴리싱 장치로서,
    폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블;
    피가공물을 유지하여 상기 폴리싱면에 대해 상기 피가공물을 가압하기 위한 복수의 톱 링;
    상기 톱 링을 지지하고 인덱싱하기 위한 캐루젤;
    폴리싱된 피가공물을 세정하는 복수의 세정장치;
    상기 세정장치들 사이에서 상기 폴리싱된 피가공물을 이송하기 위한 이송기구; 및
    피가공물이 상기 세정장치를 통해 복수의 스테이지에서 세정되는 동안 또는 피가공물이 세정되기 전에 상기 피가공물을 대기상태로 유지하기 위한 피가공물 트레이를 구비한 피가공물 스테이션을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    복수의 피가공물을 수납하기 위한 카세트를 더 포함하고, 상기 피가공물 스테이션은 폴리싱될 피가공물이 상기 폴리싱 테이블로 이송되기 전에 폴리싱될 피가공물을 대기상태로 유지하기 위하여 상기 폴리싱 테이블과 상기 카세트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 피가공물 스테이션은 정규의 피가공물을 폴리싱하기 전에 폴리싱 장치를 예비운전하기 위해 사용되는 적어도 하나의 더미 피가공물을 유지하기 위한 피가공물 트레이를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  11. 폴리싱면을 갖는 폴리싱 테이블;
    피가공물을 유지하여 상기 폴리싱면에 대해 상기 피가공물을 가압하기 위한 복수의 톱 링; 및
    상기 톱 링을 지지하고 인덱싱하기 위한 캐루젤을 포함하는 한 쌍의 폴리싱 유닛과;
    상기 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치되고, 상기 피가공물을 유지하기 위하여 회전식 운반장치의 회전중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 부분을 가지며, 상기 복수의 부분을 인덱싱하기 위한 인덱싱 기능을 갖는 한 쌍의 회전식 운반장치; 및
    상기 회전식 운반장치와 상기 톱 링 사이에서 상기 피가공물을 이송하기 위하여 적용되는 한 쌍의 푸셔를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각 톱 링은 스윙아암을 개재하여 캐루젤에 연결되고, 상기 스윙아암에 의해 상기 폴리싱 테이블상의 폴리싱 위치와 상기 회전식 운반장치상의 로딩 및 언로딩 위치로 각도상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 폴리싱 테이블에 인접하여 제공된 제2 폴리싱 테이블을 더 포함하며,
    상기 각 톱 링이 소정의 위치에 있을 때, 상기 각 톱 링은 상기 제2 폴리싱 테이블에 접근할 수 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각 톱 링은 스윙아암을 개재하여 상기 캐루젤에 연결되고, 상기 제2 폴리싱 테이블에 접근하도록 상기 스윙아암에 의해 각도상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 각 톱 링은 스윙아암을 개재하여 상기 캐루젤에 연결되고, 피가공물의폴리싱된 면의 일부분이 노출되도록 하기 위하여 폴리싱된 피가공물이 상기 폴리싱면으로부터 돌출된 돌출 위치로 상기 스윙아암에 의해 각도상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 회전식 운반장치로 및 상기 회전식 운반장치로부터 피가공물을 이송시키고, 상기 피가공물을 반전시키기 위한 반전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 반전장치는 상기 회전식 운반장치의 위쪽 또는 아래쪽에 위치되고, 상기 반전장치와 상기 회전식 운반장치 사이에서의 피가공물의 이송은 상기 피가공물을 유지하여 수직으로 이동가능한 리프터에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
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