KR20010107672A - 폴리싱 장치 - Google Patents

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KR20010107672A
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마에다 시게루
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Abstract

폴리싱 장치는 반도체 웨이퍼 등의 작업대상물을 평탄 경면 마무리로 폴리싱하는데 사용된다. 폴리싱 장치는 폴리싱 면을 갖는 턴테이블, 작업대상물을 유지시키고, 작업대상물을 폴리싱하기 위하여 작업대상물을 상기 폴리싱 면에 대해 가압하기 위한 톱 링을 포함한다. 폴리싱 장치는 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치되고, 작업대상물을 유지하기 위한 회전식 운반장치의 회전 중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 스테이지를 갖는 회전식 운반장치도 포함한다. 폴리싱 장치는 회전식 운반장치의 각각의 스테이지에 의해 제거가능하게 유지되어 작업대상물을 지지하는 복수의 지지 테이블 및 작업대상물을 지지 테이블과 톱 링 사이에서 이송시키기 위한 푸셔도 포함한다.

Description

폴리싱 장치{POLISHING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 작업대상물을 평탄 경면 마무리(flat mirror finish)로 폴리싱하기 위한 폴리싱 장치에 관한 것으로서, 특히 작업대상물을 폴리싱 위치로 공급하기 위한 회전식 운반장치를 구비한 폴리싱 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조공정에 있어서, 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼 제작공정의 평탄 경면 마무리로 폴리싱되며, 반도체 디바이스상에 형성된 층은 반도체 디바이스 제작공정의 평탄 경면 마무리로 폴리싱된다. 이들 반도체 웨이퍼 제작공정 및 반도체 디바이스 제작공정의 폴리싱 공정은 화학기계적 폴리싱 장치로 불리는 폴리싱 장치에 의해 수행된다.
종래에, 이러한 폴리싱 장치는 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 단일 기능을 갖는 전용 폴리싱 장치로서 설계되었다. 상기 폴리싱 장치에 의해 폴리싱된 반도체웨이퍼는 이들이 운반중에 건조되는 것을 막기 위해 잠기는 물이 담긴 이동식 물탱크에 의해 다음 세정공정으로 운반된다. 그러나, 이러한 분리된 폴리싱 및 세정공정은 클린룸의 청정도를 해치는 경향이 있고, 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 작업자 또는 수동식 운반수단에 의해 운반될 필요가 있다. 또한, 후속하는 세정공정을 수행하는데 사용되는 폴리싱 장치 및 세정 장치를 포함하는 2종류의 장치를 위한 큰 설치 공간이 요구된다.
폴리싱 공정을 깨끗하게 하고 장치의 설치 공간을 줄이는 노력에 있어서는, 폴리싱 공정 및 세정 공정 모두를 수행하고 건조 상태에서 그 안에 반도체 웨이퍼를 도입하고, 건조 상태에서 폴리싱되고 세정된 반도체 웨이퍼를 그것으로부터 제거하기 위한 드라이-인(dry-in) 및 드라이-아웃(dry-out) 타입의 폴리싱 장치가 개발되었다.
한편, 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 단일 기능을 갖는 폴리싱 장치는 클린룸의 청결이 유지되도록 개선되어 왔으며, 폴리싱 후 세정공정에 사용되는 폴리싱 장치 및 세정 장치는 처리능력이 증가되고, 그것에 의해 폴리싱 공정에 사용되는 폴리싱 장치의 수와 세정 장치의 수를 감소시킨다. 결과적으로, 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 단일 기능을 갖는 종래의 전용 폴리싱 장치는 그 설치 공간을 드라이-인 및 드라이-아웃 타입 폴리싱 장치와 같거나 더 작은 정도로 줄일 수 있다.
그러나, 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 단일 기능을 갖는 전용 폴리싱 장치에 있어서, 상기 폴리싱 장치에 의해 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 여전히 상술한 바와 같이 작업자 또는 수동식 운반수단에 의해 운반된다. 운반수단이 자동화된다면, 반도체 웨이퍼가 이동식 물탱크에 저장되기 때문에 반도체 웨이퍼를 다루기가 어렵다. 따라서, 종래의 전용 폴리싱 장치의 운반수단에 의한 문제들이 제기된다.
또한, 드라이-인 및 드라이-아웃 타입 폴리싱 장치는 단위 시간당 및 단위 설치면적당 처리능력이 종래의 전용 폴리싱 장치보다 낮다. 따라서, 폴리싱 공정의 장치의 수가 많고, 큰 설치 공간이 요구되며, 장치의 운전 비용이 높다.
따라서, 본 발명의 목적은 드라이-인 및 드라이-아웃 타입 폴리싱 장치로서 사용될 수 있고, 반도체 웨이퍼 등의 작업대상물을 처리하는 높은 단위 시간 및 단위 면적당 처리능력을 가지는 폴리싱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업대상물이 반전 장치로부터 톱 링으로 운반되는 동안, 반도체 웨이퍼 등의 작업대상물의 이송 회수를 줄이거나 최소로 할 수 있는 폴리싱 장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱 장치의 각종 구성요소의 배열을 나타낸 평면도.
도2는 톱 링과 턴테이블간의 관계를 나타낸 정면도.
도3은 웨이퍼 지지 테이블의 구조를 나타낸 수직 단면도로서, 도면의 좌반부는 회전식 운반장치에 의해 유지된 웨이퍼 지지 테이블을 나타내며, 도면의 우반부는 푸셔에 의해 유지된 웨이퍼 지지 테이블을 나타낸다.
도4는 회전식 운반장치와 웨이퍼 지지 테이블을 도시한 평면도.
도5는 도4의 A-A 선을 따라 나타낸 단면도.
도6a 내지 도6c는 다른 웨이퍼 지지 테이블을 나타낸 수직 단면도.
도7은 리프터의 수직 단면도.
도8은 리프터와 웨이퍼 지지 테이블간의 관계를 나타낸 수직 단면도.
도9는 푸셔의 수직 단면도.
도10은 푸셔와 웨이퍼 지지 테이블간의 관계를 나타낸 수직 단면도.
도11a 내지 도11f는 반전 장치에 의해 유지된, 폴리싱될, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 지지 테이블로 이송된 후, 웨이퍼 지지 테이블이 회전식 운반장치로 이송되는 공정을 나타낸 개략도.
도12a 내지 도12f는 웨이퍼 지지 테이블에 의해 유지된, 폴리싱될, 반도체 웨이퍼가 푸셔로 이송되는 공정을 나타낸 개략도.
도13a 내지 도13f는 톱 링에 의해 유지된 폴리싱된 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 지지 테이블로 이송된 후, 웨이퍼 지지 테이블이 회전식 운반장치로 이송되는 공정을 나타낸 개략도.
도14는 회전식 운반장치와 상기 회전식 운반장치와 관련된 구성요소를 나타낸 개략적인 정면도.
본 발명에 따르면, 폴리싱 면을 갖는 턴테이블; 작업대상물을 유지하고 상기 작업대상물을 폴리싱하기 위하여 작업대상물을 폴리싱 면에 대해 가압하기 위한 톱 링; 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치되고, 회전식 운반장치의 회전 중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 스테이지를 갖는 회전식 운반장치; 회전식 운반장치의 각 스테이지에 의해 제거가능하게 유지되어 작업대상물을 각각 지지하는 복수의 지지 테이블; 및 지지 테이블을 수직으로 이동시키고, 지지 테이블과 톱 링 사이에서 작업대상물을 이송시키기 위한 푸셔를 포함하여 이루어지는 폴리싱장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 등의 폴리싱될 작업대상물을 톱 링으로 이송하는데 요구되는 시간을 단축하는 것이 가능하여, 단위 시간당 처리된 작업대상물의 수, 즉 스루풋을 크게 증가시킬 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 폴리싱 장치는 작업대상물을 반전시키기 위한 반전 장치; 및 지지 테이블을 수직으로 이동시키고, 작업대상물을 지지 테이블과 반전 장치 사이에서 이송시키기 위한 리프터를 포함한다.
따라서, 폴리싱될 작업대상물로서 반도체 웨이퍼의 반전 장치로부터 톱 링으로의 이송은 회전식 운반장치의 각 스테이지에 의해 제거가능하게 유지된 웨이퍼 지지 테이블에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 예를 들면 리프터와 회전식 운반장치 사이 또는 회전식 운반장치와 푸셔 사이의 반도체 웨이퍼의 이송은 먼지가 발생되는 것을 방지하고, 이송 에러 또는 클램핑 에러로 인한 반도체 웨이퍼의 손상을 막기 위하여 제거될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 복수의 지지 테이블은 폴리싱될 작업대상물을 유지시키기 위한 로딩 지지 테이블 및 폴리싱된 작업대상물을 유지시키기 위한 언로딩 지지 테이블을 포함한다.
상술한 배치에 따르면, 폴리싱될 반도체 웨이퍼는 푸셔로부터가 아니라 로딩 웨이퍼 지지 테이블로부터 톱 링으로 이송되고, 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 톱 링으로부터 푸셔로가 아니라 언로딩 웨이퍼 지지 테이블로 이송된다. 따라서, 톱 링으로의 반도체 웨이퍼의 로딩 및 톱 링으로부터의 반도체 웨이퍼의 언로딩은 각각의지그(또는 구성요소), 즉 웨이퍼 지지 테이블에 의해 행해지므로, 폴리싱된 반도체 웨이퍼에 부착된 연마액 등은 반도체 웨이퍼의 로딩 및 언로딩을 수행하기 위한 공통 지지 부재에 부착되는 것이 방지된다. 결과적으로, 고형화된 연마액 등은 폴리싱될 반도체 웨이퍼에 부착되지 않으며, 폴리싱될 반도체 웨이퍼에 손상을 야기시키지 않는다.
바람직한 실시예에 있어서, 회전식 운반장치는 지지 테이블을 제거가능하게 유지시키기 위하여 각 스테이지상에 소정의 간격으로 원주방향으로 제공된 복수의 가이드 블럭을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 가이드 블럭은 센터링 작용을 위한 테이퍼진 면을 가지는 내부면과 센터링 작업을 위한 테이퍼진 면을 가지는 외부면 중 적어도 하나를 가진다.
상술한 배치에 따르면, 가이드 블럭에 대한 지지 테이블의 센터링은 테이퍼진 면에 의해 수행될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 각각의 톱 링은 회전 샤프트를 중심으로 턴테이블중 하나 위의 위치와 회전식 운반장치의 스테이지중 하나 위의 위치로 각도상으로 이동가능하다.
본 발명의 상기 목적 및 이와 다른 목적, 특징, 이점들은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면과 연계하여 예시의 방법으로 아래에 설명한 것으로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱 장치를 도1 내지 도14를 참조하여 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 폴리싱 장치의 각종 구성요소의 레이아웃을 도시한 것이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리싱 장치는 복수의 반도체 웨이퍼를 수용하는 웨이퍼 카세트(1)를 각각 위치시키기 위한 4개의 로드-언로드 스테이지(2)를 포함한다. 로드-언로드 스테이지(2)는 웨이퍼 카세트(1)를 상승 및 하강시키기 위한 기구를 가질 수 있다. 두개의 팔을 가진 이송 로봇(4)이 레일(3)상에 제공되어, 상기 이송 로봇(4)은 레일(3)을 따라 이동하여 각 로드-언로드 스테이지(2)상의 각각의 웨이퍼 카세트(1)로 접근할 수 있다.
2개의 세정 장치(5, 6)는 이송 로봇(4)의 레일(3)을 중심으로 웨이퍼 카세트(1)의 반대편에 배치된다. 세정 장치(5, 6)는 이송 로봇(4)의 팔이 접근할 수 있는 위치에 배치된다. 2개의 세정 장치(5, 6) 사이와 이송 로봇(4)이 접근할 수 있는 위치에는, 4개의 웨이퍼 지지체(7, 8, 9, 10)를 가진 웨이퍼 스테이션(50)이 제공된다.
세정 장치(5, 6) 및 웨이퍼 지지체(7, 8, 9, 10)를 가진 웨이퍼 스테이션(50)이 배치되는 영역(B)과 웨이퍼 카세트(1) 및 이송 로봇(4)이 배치되는 영역(A)은 격벽(partition wall)(14)에 의해 분할되어, 영역(B)과 영역(A)의 청정도가 분리될 수 있다. 격벽(14)은 반도체 웨이퍼가 그곳을 통해 지나가도록 개구를 가지며, 셔터(11)가 격벽(14)의 개구에 제공된다. 이송 로봇(20)은 그것이 세정 장치(5)와 3개의 웨이퍼 지지체(7, 9, 10)에 접근할 수 있는 위치에 배치되고, 이송로봇(21)은 세정 장치(6)와 3개의 웨이퍼 지지체(8, 9, 10)에 접근할 수 있는 위치에 배치된다.
세정 장치(22)는 세정 장치(5)에 인접하고, 이송 로봇(20)의 팔이 접근가능한 위치에 배치되고, 또 다른 세정 장치(23)는 세정 장치(6)에 인접하고, 이송 로봇(21)의 팔이 접근가능한 위치에 배치된다.
모든 세정 장치(5, 6, 22, 23), 웨이퍼 스테이션(50)의 웨이퍼 지지체(7, 8, 9, 10), 및 이송 로봇(20, 21)은 영역(B)내에 위치한다. 영역(B)내의 압력은 영역(A)내의 압력보다 낮아지도록 조정된다. 각각의 세정 장치(22, 23)는 반도체 웨이퍼의 양쪽 면을 세정하는 것이 가능하다.
폴리싱 장치는 그 안에 각종 구성요소를 둘러싸기 위한 하우징(46)을 가진다. 하우징(46)은 폐쇄 구조로 구성되어 있다. 하우징(46)의 내부는 격벽(14, 15, 16, 24, 47)에 의해 복수의 구획 또는 챔버(영역 A, B 포함)로 분할된다.
격벽(24)에 의해 영역(B)으로부터 분리된 폴리싱 챔버가 형성되고, 격벽(47)에 의해 2개의 영역(C, D)으로 또 나뉘어진다. 2개의 영역(C, D) 각각에는 2개의 턴테이블 및 반도체 웨이퍼를 유지하고 턴테이블에 대해 반도체 웨이퍼를 가압하기 위한 톱 링이 제공된다. (즉, 턴테이블(34, 36)은 영역(C)에 제공되고, 턴테이블(35, 37)은 영역(D)에 제공된다. 또한, 톱 링(32)은 영역(C)에 제공되고, 톱 링(33)은 영역(D)에 제공된다.) 연마액을 영역(C)내의 턴테이블(34)로 공급하기 위한 연마액 노즐(40)과 턴테이블(34)을 드레싱하기 위한 드레서(38)는 영역(C)내에 배치된다. 연마액을 영역(D)내의 턴테이블(35)로 공급하기 위한 연마액노즐(41)과 턴테이블(35)을 드레싱하기 위한 드레서(39)는 영역(D)내에 배치된다. 영역(C)내의 턴테이블(36)을 드레싱하기 위한 드레서(48)는 영역(C)내에 배치되며, 영역(D)내의 턴테이블(37)을 드레싱하기 위한 드레서(49)는 영역(D)내에 배치된다.
도2는 톱 링(32)과 턴테이블(34, 36)간의 관계를 도시한 것이다. 톱 링(33)과 턴테이블(35, 37)간의 관계는 상기 톱 링(32)과 턴테이블(34, 36)간의 관계와 동일하다. 도2에 도시된 바와 같이, 톱 링(32)은 회전가능한 톱 링 구동 샤프트(91)에 의해 톱 링 헤드(31)로부터 지지된다. 톱 링 헤드(31)는 각도상으로 위치될 수 있는 지지 샤프트(92)에 의해 지지되며, 톱 링(32)은 턴테이블(34, 36)에 접근할 수 있다. 드레서(38)는 회전가능한 드레서 구동 샤프트(93)에 의해 드레서 헤드(94)로부터 지지된다. 드레서 헤드(94)는 턴테이블(34) 위의 드레싱 위치와 대기 위치 사이에서 드레서(38)를 이동시키기 위한 각도상으로 위치설정이 가능한 지지 샤프트(95)에 의해 지지된다. 드레서(48)는 회전가능한 드레서 구동 샤프트(96)에 의해 유사하게 드레서 헤드(97)로부터 지지된다. 드레서 헤드(97)는 대기 위치와 턴테이블(36) 위의 드레싱 위치 사이에서 드레서(48)를 이동시키기 위한 각도상으로 위치설정이 가능한 지지 샤프트(98)에 의해 지지된다.
도1에 도시된 바와 같이, 격벽(24)에 의해 영역(B)과 분리된 영역(C)내에 이송 로봇(20)의 팔이 접근할 수 있는 위치에는 반도체 웨이퍼를 반전시키기 위한 반전 장치(28)가 제공되며, 이송 로봇(21)의 팔이 접근할 수 있는 위치에는 반도체 웨이퍼를 반전시키기 위한 반전 장치(28')가 제공된다. 영역(B)과 영역(C, D)간의 격벽(24)은 각각 반도체 웨이퍼가 그곳을 통해 지나가도록 하는 2개의 개구를 가지며, 개구중 하나는 반전 장치(28)로부터 또는 반전 장치(28)로 반도체 웨이퍼를 이송하기 위하여 사용되고, 다른 하나는 반전 장치(28)로부터 또는 반전 장치(28')로 반도체 웨이퍼를 이송하기 위하여 사용된다. 셔터(25, 26)는 격벽(24)의 각각의 개구에 제공된다.
반전 장치(28, 28')는 각각 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 척 기구, 반도체 웨이퍼를 반전시키기 위한 반전 기구, 및 상기 척 기구가 반도체 웨이퍼를 고정했는지 여부를 감지하기 위한 반도체 웨이퍼 감지 센서를 가진다. 이송 로봇(20)은 반도체 웨이퍼를 반전 장치(28)로 이송하고, 이송 로봇(21)은 반도체 웨이퍼를 반전 장치(28')로 이송한다.
회전식 운반장치(27)가 반전 장치(28, 28') 및 톱 링(32, 33) 아래에 배치되어 세정 챔버(영역 B)와 폴리싱 챔버(영역 C, D) 사이에서 반도체 웨이퍼를 이송한다. 회전식 운반장치(27)는 반도체 웨이퍼를 동일한 각도 간격으로 위치시키기 위한 4개의 스테이지를 가지며, 동시에 그 위에 복수의 반도체 웨이퍼 및 복수의 지지 테이블을 유지할 수 있다.
도3은 링-형상 웨이퍼 지지 테이블(600)의 구조를 도시한 것이다. 도3에서, 도면의 왼쪽 반은 회전식 운반장치에 의해 유지되는 웨이퍼 지지 테이블을 나타내며, 도면의 오른쪽 반은 푸셔에 의해 유지되는 웨이퍼 지지 테이블을 나타낸다. 도3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 그 윗면에 반도체 웨이퍼(101)를 위치시키고 고정시키기 위한 웨이퍼 지지면(601)과 그 바깥면에 각각의 스테이지에 제공된 가이드 블럭(610)에 대해 웨이퍼 지지 테이블(600)을 자동적으로 센터링하기 위한 테이퍼진 면(602)을 가진다. 또한, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 그 내부면에 웨이퍼 지지 테이블(600)을 리프터 또는 푸셔(도3에서는, 테이퍼진 면(603)에 맞물려 있는 푸셔(30)가 도시됨)에 대해 자동적으로 센터링하기 위한 다른 테이퍼진 면을 가진다. 웨이퍼 지지 테이블(600)의 하부면은 회전식 운반장치(27)상에 제공된 핀(620)이 끼워맞춰지는 구멍(604)과, 리프터 또는 푸셔(도3에서는, 구멍(605)에 끼워맞춰지는 핀(621)을 갖는 푸셔(30)가 도시됨)상에 제공된 핀(621)이 끼워맞춰지는 구멍(605)을 가진다. 구멍(604, 605)과 핀(620, 621)은 각각 웨이퍼 지지 테이블(600)이 회전식 운반장치와 푸셔(또는 리프터)에 대해 회전되어지는 것을 방지하기 위해 제공된다.
반전 장치(28 또는 28')로 운반되어진 반도체 웨이퍼는, 회전식 운반장치(27)의 스테이지의 중심이 반전 장치(28 또는 28')에 의해 유지된 반도체 웨이퍼의 중심과 맞춰지는 때에 회전식 운반장치(27) 아래에 배치된 리프터(29 또는 29')가 작동되어 리프터(29 또는 29')상에 위치된 웨이퍼 지지 테이블(600)로 이송된다. 리프터(29 또는 29')상의 웨이퍼 지지 테이블(600)로 이송되어진 반도체 웨이퍼는 리프터(29 또는 29')가 하강되어 회전식 운반장치(27)로 웨이퍼 지지 테이블(600)과 함께 이송된다. 회전식 운반장치(27)의 스테이지상에 위치된 반도체 웨이퍼와 웨이퍼 지지 테이블(600)은 회전식 운반장치(27)가 90°의 각도로 회전되어 톱 링(32 또는 33) 아래 위치로 이송된다. 이 때, 톱 링(32 또는 33)은 그 선회 운동에 의해 미리 회전식 운반장치(27) 위에 위치된다.
반도체 웨이퍼는 회전식 운반장치(27)로부터 푸셔(30 또는 30')로 웨이퍼 지지 테이블(600)과 함께 이송되며, 최종적으로 반도체 웨이퍼만이 톱 링(32 또는 33)의 중심이 회전식 운반장치(27)상의 웨이퍼 지지 테이블(600)상에 위치된 반도체 웨이퍼의 중심과 맞춰지는 때에 상기 회전식 운반장치(27) 아래에 배치된 푸셔(30 또는 30')를 작동시켜 톱 링(32 또는 33)(도3에서는, 톱 링(32)이 도시됨)으로 이송된다.
톱 링(32 또는 33)으로 이송된 반도체 웨이퍼는 톱 링(32 또는 33)의 진공 흡인 기구에 의해 진공하에서 유지되고, 턴테이블(34 또는 35)로 이송된다. 그 후, 반도체 웨이퍼는 턴테이블(34 또는 35)상에 부착된 연마포 또는 숫돌(또는 고정된 연마판)로 이루어진 폴리싱 면에 의해 폴리싱된다. 제2턴테이블(36, 37)은 각각 톱 링(32, 33)에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치된다. 이러한 배치로 인하여, 반도체 웨이퍼의 1차 폴리싱은 제1턴테이블(34)에 의해 행해질 수 있고, 반도체 웨이퍼의 2차 폴리싱은 제2턴테이블(36)에 의해 행해질 수 있다. 대안적으로, 반도체 웨이퍼의 1차 폴리싱은 제2턴테이블(36 또는 37)에 의해 행해질 수 있으며, 반도체 웨이퍼의 2차 폴리싱은 제1턴테이블(34 또는 35)에 의해 행해질 수 있다. 이 경우, 제2턴테이블(36 또는 37)은 제1턴테이블(34 또는 35)보다 더 작은 직경의 폴리싱 면을 가지기 때문에, 연마포보다 더 비싼 숫돌(또는 고정된 연마판)이 제2턴테이블(36 또는 37)에 부착되어 반도체 웨이퍼의 1차 폴리싱을 행한다. 한편, 숫돌(또는 고정된 연마판)보다 값싸지만 오래가지 못하는 연마포는 제1턴테이블(34 또는 35)에 부착되어 반도체 웨이퍼의 마무리 폴리싱을 행한다. 이러한 배치 또는 활용은 폴리싱 장치의 운전 비용을 줄일 수 있다.
폴리싱된 반도체 웨이퍼는 상술된 반전 공정의 반전 장치(28 또는 28')로 되돌아 간다. 반전 장치(28 또는 28')로 되돌아간 반도체 웨이퍼는 헹굼 노즐로부터 공급된 순수 또는 화학약품에 의해 헹궈진다. 또한, 반도체 웨이퍼가 제거된 톱 링(32 또는 33)의 반도체 웨이퍼 지지면도 세정 노즐로부터 공급된 순수 또는 화학약품에 의해 세정된다.
도2의 오른편은 회전식 운반장치(27), 반전 장치(28 또는 28'), 리프터(29 또는 29'), 및 푸셔(30 또는 30')의 관계를 나타낸다. 도2에 도시된 바와 같이, 반전 장치(28 또는 28')는 회전식 운반장치(27) 위에 배치되고, 푸셔(30 또는 30')는 회전식 운반장치(27) 아래에 배치된다.
웨이퍼 지지 테이블 및 회전식 운반장치
다음 설명에서는 이송 운전의 설명을 위하여 톱 링(32), 반전 장치(28), 리프터(29), 및 푸셔(30)가 이용된다.
도4 및 도5는 회전식 운반장치(27)와 웨이퍼 지지 테이블(600)간의 관계를 나타내는데, 도4는 회전식 운반장치(27) 및 웨이퍼 지지 테이블을 도시한 평면도이고, 도5는 도4의 A-A 선을 따라 도시한 단면도이다. 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 그 상부면에 반도체 웨이퍼(101)를 위치시키고 유지하기 위한 웨이퍼 지지면(601)과, 그 외부면에 가이드 블럭(610)의 테이퍼진 면(611)에 의하여 웨이퍼 지지 테이블(600)을 가이드 블럭(610)에 대해 자동적으로 센터링하기 위한 테이퍼진 면(602)을 가진다. 또한, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 그 내부면에 웨이퍼 지지 테이블(600)을 리프터(29) 또는 푸셔(30)에 대해 자동적으로센터링하고 리프터(29) 또는 푸셔(30)에 의해 지지되는 또 다른 테이퍼진 면(603)을 가진다. 도4 및 도5에 도시된 웨이퍼 지지 테이블(600)은 반도체 웨이퍼(101)가 웨이퍼 지지 테이블로부터 벗어나는 것을 방지하도록 웨이퍼 지지 테이블(601)의 외주면으로부터 위쪽으로 연장되는 돌출부를 가진다. 돌출부 대신에, 도6c에 도시된 바와 같이, 스프링(623)에 의해 웨이퍼 지지면(601)으로부터 위쪽으로 돌출가능한 복수의 핀(622)이 웨이퍼 지지면(601) 둘레에 제공될 수 있다. 이 경우, 톱 링(32)이 반도체 웨이퍼(101)를 진공하에 유지시킬 때, 장애물을 형성하지 않도록 상기 핀(622)은 웨이퍼 지지면(601)으로부터 스프링(623)의 미는 힘에 대항하여 후퇴한다.
이 실시예에 있어서, 웨이퍼 지지면(601)은 평탄한 면으로 이루어진다. 그러나, 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지면(601)은 내부 반경방향쪽 아래로 경사지는 테이퍼진 면으로 이루어질 수 있다. 테이퍼진 웨이퍼면(601)은 반도체 웨이퍼(101)와 웨이퍼 지지면(601) 사이의 접촉 면적을 줄이고, 반도체 웨이퍼(101)로부터 이송되고 웨이퍼 지지면(601)에 부착된 연마액을 그것으로부터 원활하게 배출하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 지지면(601)은 웨이퍼 지지 테이블의 모든 원주면에 제공될 필요가 없고, 원주방향으로 3개의 장소, 바람직하게는 6개의 장소에 제공될 수 있다.
또, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 회전식 운반장치(27)상에 제공된 핀(620)이 끼워맞춰지는 구멍(604)을 가진다. 반대로, 웨이퍼 지지 테이블은 핀들을 가질 수 있고, 회전식 운반장치는 웨이퍼 지지 테이블상의 핀들이 끼워맞춰지는 구멍을 가질 수 있다. 또한, 웨이퍼 지지 테이블 및 회전식 운반장치는 서로 맞물리는 노치 또는 이(teeth)를 가질 수 있다.
또, 도4 및 도5에 도시된 실시예에서 테이퍼진 면(603)은 상기 테이퍼진 면(602)에 독립적으로 제공된다. 그러나, 테이퍼진 면(602)은 회전식 운반장치(27) 및 푸셔(30) 또는 리프터(29)와 끼워맞춰지도록 사용될 수 있다. 이 경우, 회전식 운반장치와 끼워맞춰질 면 및 푸셔 또는 리프터와 끼워맞춰질 면은 원주방향에서 서로 상이하다.
회전식 운반장치
도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지 테이블(600)을 위치시키고 웨이퍼 지지 테이블(600)을 운반하기 위한 회전식 운반장치(27)는 각도상 90°의 동일한 간격으로 4개의 웨이퍼 지지 테이블 스테이지를 가지며, 4개의 웨이퍼 지지 테이블 스테이지의 각각은 웨이퍼 지지 테이블(600)의 테이퍼진 면(602)에 끼워맞춤에 의해 웨이퍼 지지 테이블(600)을 지지하기 위하여 원주방향으로 3개의 장소에 가이드 블럭(610)을 가진다. 수직선에 대해 15°내지 25°의 테이퍼 각을 갖는 테이퍼진 면(611)은 가이드 블럭(610)의 내부면에 형성되어 웨이퍼 지지 테이블(600)이 이송될 때 웨이퍼 지지 테이블(600)이 센터링되도록 한다.
도14는 회전식 운반장치 및 상기 회전식 운반장치에 관련된 구성요소를 도시한 개략적인 정면도이다. 도14에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 감지 센서(200)는 회전식 운반장치(27)로부터 이격된 위치에 제공된다. 웨이퍼 감지 센서(200)는 발광소자(200a)와 수광소자(200b)로 이루어진 광센서이고, 회전식 운반장치(27)의 스테이지와는 함께 이동되지 않는다.
상기 스테이지상에 위치되는 반도체 웨이퍼(101)의 상태는 회전식 운반장치(27)의 각 스테이지에서 결정된다. 더 상세하게는, 도4에 도시된 바와 같이, 회전식 운반장치(27)는 폴리싱될 반도체 웨이퍼가 로딩되도록 웨이퍼 지지 테이블(600)(600a, 600c)을 위치시키기 위한 2개의 로드 스테이지와, 폴리싱된 반도체 웨이퍼가 언로딩되도록 웨이퍼 지지 테이블(600)(600b, 600d)을 위치시키는 2개의 언로드 스테이지를 포함한다. 각각의 스테이지상에 위치된 웨이퍼 지지 테이블(600)의 상태는 항상 고정되고, 회전식 운반장치(27)는 턴테이블(34)상에 폴리싱될 반도체 웨이퍼가 유지되도록 웨이퍼 지지 테이블(600)(600a)을 위치시키기 위한 스테이지(210), 턴테이블(34)상에 폴리싱된 반도체 웨이퍼가 유지되도록 웨이퍼 지지 테이블(600)(600b)을 위치시키기 위한 스테이지(211), 턴테이블(35)상에 폴리싱될 반도체 웨이퍼가 유지되도록 웨이퍼 지지 테이블(600)(600c)을 위치시키기 위한 스테이지(212), 및 턴테이블(35)상에 폴리싱된 반도체 웨이퍼가 유지되도록 웨이퍼 지지 테이블(600)(600d)을 위치시키기 위한 스테이지(213)를 가진다.
세정액을 반도체 웨이퍼와 웨이퍼 지지 테이블(600)로 공급하기 위한 헹굼 노즐은 회전식 운반장치(27) 위 또는 아래에, 회전식 운반장치(27)로부터 이격된 위치에 제공된다. 헹굼 노즐은 정치식이고, 스테이지와 함께 회전되지 않는다. 순수 또는 이온수가 주로 세정액으로 사용된다. 도14에 도시된 바와 같이, 회전식 운반장치(27)는 서보모터(205)에 결합되고, 회전식 운반장치(27)상의 반도체 웨이퍼와 반도체 지지 테이블은 서보모터(205)를 구동함으로써 운반된다. 홈 포지션센서(home position sensor)(206)는 회전식 운반장치(27)의 하부에 제공되며, 웨이퍼 이송 위치의 위치결정은 홈 포지션 센서(206)와 서보모터(205)에 의해 제어된다. 위치결정될 수 있는 이송 위치는 홈 포지션을 중심으로 하여 90°의 각도상 간격으로 3개의 위치이다.
리프터
도7은 리프터의 수직 단면도이다. 도8은 리프터와 웨이퍼 지지 테이블간의 관계를 나타낸 수직 단면도이다. 리프터(29)는 그 위에 웨이퍼 지지 테이블(600)을 위치시키기 위한 스테이지(260) 및 상기 스테이지(260)를 상승 및 하강시키기 위한 공기 실린더(261)를 포함한다. 공기 실린더(261)와 스테이지(260)는 수직으로 이동가능한 샤프트(262)에 의해 결합된다.
도8에 도시된 바와 같이, 스테이지(260)는 그 외부 원주면에, 웨이퍼 지지 테이블(600)의 테이퍼진 면(603)에 끼워맞춰지는 테이퍼진 면(260a)을 가진다. 리프터(29)의 스테이지(260)가 회전식 운반장치(27) 위쪽 위치로 올려질 때는, 웨이퍼 지지 테이블(600)이 스테이지(260) 위로 끼워맞춰져서 웨이퍼 지지 테이블(600)이 센터링되도록 한 후에 올려진다.
푸셔
도9 및 도10은 푸셔를 나타내는데, 도9는 푸셔의 수직 단면도이고, 도10은 푸셔와 웨이퍼 지지 테이블간의 관계를 도시한 수직 단면도이다.
도9에 도시된 바와 같이, 톱 링 가이드(148)를 유지하기 위한 가이드 스테이지(141)는 중공 샤프트(140) 위에 제공되며, 스플라인 샤프트(142)는 중공샤프트(140)내에 제공된다. 푸쉬 스테이지(143)는 스플라인 샤프트(142) 위에 제공된다. 공기 실린더(145)는 가요성 조인트(144)를 개재하여 스플라인 샤프트(142)에 결합된다. 2개의 공기 실린더는 직렬로 수직방향으로 배치된다. 하부 공기 실린더(146)는 가이드 스테이지(141)와 푸쉬 스테이지(143)를 상승 및 하강시키도록 작용하며, 공기 실린더(145)와 함께 중공 샤프트(140)를 상승 및 하강시킨다. 공기 실린더(145)는 푸쉬 스테이지(143)를 상승 및 하강시키도록 작용한다.
X축과 Y축 방향으로 이동가능한 리니어 웨이(linear way)(149)는 톱 링 가이드(148)가 정렬 기구를 구비하도록 하기 위하여 제공된다. 가이드 스테이지(141)는 리니어 웨이(149)에 고정되고, 리니어 웨이(149)는 중공 샤프트(140)에 고정된다. 중공 샤프트(140)는 슬라이드 부쉬(150)를 개재하여 베어링 케이스(151)에 의해 유지된다. 공기 실린더(146)의 스트로크는 압축 스프링(152)을 개재하여 중공 샤프트(140)로 전달된다.
푸쉬 스테이지(143)는 가이드 스테이지(141) 위에 위치되고, 푸쉬 스테이지(143)의 중심으로부터 아래쪽으로 연장되는 푸쉬 로드(160)는 가이드 스테이지(141)의 중심에 위치한 슬라이드 부쉬(147)를 관통하여 푸쉬 로드(160)가 센터링되도록 한다. 푸쉬 로드(160)는 스플라인 샤프트(142)의 상단에 접촉된다. 푸쉬 스테이지(143)는 스플라인 샤프트(142)를 개재하여 공기 실린더(145)에 의해 수직으로 이동되어, 반도체 웨이퍼(101)가 톱 링(32)에 로드된다. 압축 스프링(159)은 푸쉬 스테이지(143)의 주변부에 제공된다.
3개의 톱 링 가이드(148)는 가이드 스테이지(141)의 외주부에 제공된다. 각톱 링 가이드(148)는 톱 링(32)의 가이드 링(301)의 하부면에의 액세스부로서 작용하는 상부면(700)을 가진다. 수직선에 대해 25° 내지 35°의 각을 갖는 테이퍼진 면(208)은 톱 링 가이드(148)의 상단부에 형성되어 톱 링(32)의 가이드 링(301)을 상부면(700)쪽으로 안내한다.
푸쉬 스테이지(143)는 상부 테이퍼진 면(143a)을 가진다. 도10에 도시된 바와 같이, 테이퍼진 면(143a)은 웨이퍼 지지 테이블(600)의 테이퍼진 면(603)에 끼워맞춰져, 웨이퍼 지지 테이블(600)이 푸쉬 스테이지(143)에 대해 센터링되도록 한다. 푸쉬 스테이지(143)가 올려지는 경우, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 회전식 운반장치(27)로부터 분리되고, 반도체 웨이퍼와 함께 톱 링(32)쪽으로 이동된다.
가이드 슬리브(153)는 가이드 스테이지(141)에 고정되어, 물이 가이드 스테이지(141)의 중심부로 들어가는 것을 방지하고, 가이드 스테이지(141)가 그 본래 위치로 되돌아가도록 가이드 스테이지(141)를 안내한다. 가이드 슬리브(153)의 내측에 위치하는 중심 슬리브(154)는 베어링 케이스(151)에 고정되어 가이드 스테이지(141)를 센터링한다. 푸셔는 베어링 케이스(151)를 개재하여 폴리싱 섹션의 모터 하우징(104)에 고정된다.
V-링(155)은 물이 푸쉬 스테이지(143)와 가이드 스테이지(141) 사이에 들어가는 것을 방지하는데 사용되며, 그것을 통해 물이 지나는 것을 방지하기 위해 가이드 스테이지(141)와 접촉을 유지하는 립(lip)을 가진다. 가이드 스테이지(141)가 올려지는 경우에는 부분(G)의 체적이 증가하고, 따라서 압력을 낮추어 물을 배수시킨다. 물이 배수되는 것을 방지하기 위하여, V-링(155)은 압력이 낮아지는 것을 막기 위해 그 내측에 형성된 구멍을 가진다.
완충기(156)는 수직방향으로의 톱 링 가이드(148)의 위치결정 및 톱 링 가이드(148)가 톱 링(32)과 접촉할 때의 충격 흡수를 위해 제공된다. 각각의 공기 실린더에 있어서, 상하 리미트 센서는 수직방향에서의 푸셔의 위치를 감지하기 위하여 제공된다. 즉, 센서(203, 204)는 공기 실린더(145)상에 제공되며, 센서(207, 206)는 공기 실린더(146)상에 제공된다. 푸셔를 세정하기 위한 한개 또는 복수의 세정 노즐은 푸셔에 부착된 슬러리가 반도체 웨이퍼를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 푸셔상의 반도체 웨이퍼의 존재 여부를 확인하기 위한 센서가 제공될 수 있다. 공기 실린더(145, 146)의 제어는 각각 이중 솔레노이드 밸브에 의해 수행된다. 푸셔(30, 30')는 각각 톱 링(32, 33)을 위해 제공된다.
다음으로, 상기 구조를 갖는 회전식 운반장치(27), 리프터(29), 및 푸셔(30)의 운전을 설명한다.
반도체 웨이퍼 이송
도11a 내지 도11f는 반도체 웨이퍼를 이송하기 위한 처리공정을 나타낸다. 다음 설명에 있어서, 폴리싱될 반도체 웨이퍼를 로딩하기 위한 웨이퍼 지지 테이블은 로딩 웨이퍼 지지 테이블로서 언급되고, 폴리싱된 반도체 웨이퍼를 언로딩하기 위한 웨이퍼 지지 테이블은 언로딩 웨이퍼 지지 테이블로서 언급된다.
홈 포지션(HP)에서, 회전식 운반장치(27)는 반시계방향으로 90°의 각도로 회전되고, 스테이지(210)는 리프터(29) 위에 위치된다(도11a).
리프터(29)는 반도체 웨이퍼를 반전 장치(28)와 회전식 운반장치(27) 사이에서 이송하기 위한 웨이퍼 이송 기구로 구성된다. 폴리싱될 반도체 웨이퍼(101)는 이송 로봇(20)으로부터 반전 장치(28)로 이송된다. 그 후, 반도체 웨이퍼(101)는 반전 장치(28)에 의해 반전되어, 반도체 웨이퍼의 패턴 면(반도체 디바이스가 형성되는 면)이 아래로 향하게 된다.
리프터(29)가 올려지면, 리프터(29)의 스테이지(260)는 테이퍼진 면(260a)에 의해 회전식 운반장치(27)상의 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)(600a)과 맞물린다(도11b).
다음으로, 리프터(29)가 그 위에 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)을 지지하면서, 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)이 반도체 웨이퍼(101)를 반전 장치(28)로부터 수용하는 위치로 리프터(29)가 상승되고, 리프터(29)는 그곳에서 정지된다(도11c).
공기 실린더(261)상에 제공된 센서(266)가, 스테이지(260)가 반도체 웨이퍼(101) 바로 아래에 놓여지는 위치에서 리프터(29)의 정지를 검출하는 때에는, 반전 장치(28)가 아암을 개방하여 반도체 웨이퍼를 놓아 주고, 반도체 웨이퍼(101)는 리프터(29)의 스테이지(260)상의 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)에 위치된다(도11d). 그 후, 리프터(29)가 그 위에 반도체 웨이퍼(101)를 갖는 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)을 고정하면서, 상기 리프터(29)는 하강한다(도11e).
리프터(29)상에 위치된, 반도체 웨이퍼(101)를 유지하는 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)은 회전식 운반장치(27)의 스테이지(210)상의 가이드 블럭(610)의 테이퍼진 면(611)에 의해 센터링되고, 리프터(29)로부터 회전식 운반장치(27)로 이송되며, 가이드 블럭(610)상에 위치된다(도11e). 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)이 회전식 운반장치(27)상에 위치된 후, 상기 리프터(29)는 회전식 운반장치(27)가 회전될 때 조차도 스테이지(260)가 회전식 운반장치(27)와 간섭을 일으키지 않을 때까지 스테이지(260)가 하강되도록 계속해서 운전된다(도11f).
반도체 웨이퍼 로딩
도12a 내지 도12f는 반도체 웨이퍼를 로딩하기 위한 처리공정을 나타낸다.
리프터(29)의 하강이 완료되면, 회전식 운반장치(27)는 시계방향 90°의 각도로 회전되며, 회전식 운반장치(27)상의 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)(600a)은 푸셔(30) 위쪽에 위치된다(도12a). 회전식 운반장치(27)의 위치결정이 완료된 후, 푸셔(30)는 공기 실린더(146)에 의해 가이드 스테이지(141)와 관련된 구성요소와 함께 올려진다. 푸셔(30)가 올려지는 동안, 가이드 스테이지(141)는 회전식 운반장치(27)의 웨이퍼 유지 위치를 통과한다. 이 때, 반도체 웨이퍼(101)를 유지하는 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)은 푸쉬 스테이지(143)의 테이퍼진 면(143a)에 의해 센터링되며, 회전식 운반장치(27)로부터 푸쉬 스테이지(143)로 이송된다(도12b).
푸쉬 스테이지(143)가 로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)을 유지하는 동안, 톱 링 가이드(148)는 정지되지 않고 올려지며, 톱 링(32)의 가이드 링(301)은 톱 링 가이드(148)의 테이퍼진 면(208)에 의해 안내된다. 톱 링 가이드(148)의 중심은 X축 및 Y축 방향으로 이동가능한 리니어 웨이(149)에 의해 톱 링(32)의 중심과 정렬되며, 톱 링 가이드(148)의 상부면(700)은 가이드 링(301)의 하부면에 접촉되고, 가이드 스테이지(141)의 상승이 완료된다(도12c).
톱 링 가이드(148)의 상부면(700)이 가이드 링(301)의 하부면에 접촉될 때,가이드 스테이지(141)는 고정되고 더이상 올려지지 않는다. 그러나, 공기 실린더(146)는 상기 공기 실린더(146)의 로드에 고정된 스토퍼가 완충기(156)에 접촉될 때까지 계속하여 작동되어, 압축 스프링(152)이 압축되기 때문에 스플라인 샤프트(142)만이 계속해서 올려지며, 푸쉬 스테이지(143)는 더욱 올려진다. 반도체 웨이퍼(101)가 톱 링(32)과 접촉한 후, 공기 실린더(146)의 상승 스트로크는 압축 스프링(159)에 의해 흡수되고, 그에 의해 반도체 웨이퍼(101)를 손상으로부터 보호한다.
다음으로, 푸쉬 스테이지(143)가 웨이퍼 지지 테이블(600)을 유지하면서, 푸쉬 스테이지(143)는 또한 공기 실린더(145)에 의해 올려지고, 반도체 웨이퍼(101)는 톱 링(32)의 진공 흡인 기구에 의한 진공하에서 톱 링(32)에 의해 고정된다(도12d). 그 다음, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 상기 작동과 반대방향으로 작동되는 공기 실린더(145)에 의해 푸쉬 스테이지(143)와 함께 하강한다(도12e).
푸셔(30)는 공기 실린더(146)에 의해 가이드 스테이지(141)와 관련된 구성요소와 함께 하강되며, 웨이퍼 지지 테이블(600)은 푸셔(30)가 하강하는 동안 회전식 운반장치(27)로 이송된다. 푸셔(30)는 더욱 하강된 후, 소정의 위치에 정지된다(도12f).
반도체 웨이퍼 언로딩
폴리싱된 반도체 웨이퍼(101)는 톱 링(32)에 의해 푸셔(30) 위에 위치한 웨이퍼 언로드 위치로 운반된다. 회전식 운반장치(27)의 회전에 의하여, 회전식 운반장치(27)상의 언로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)(600b)은 푸셔(30) 위쪽에 위치된다(도13a). 그 후, 푸셔(30)는 공기 실린더(146)에 의해 가이드 스테이지(141)와 관련된 구성요소와 함께 올려진다. 푸셔(30)가 올려지는 동안, 가이드 스테이지(141)는 회전식 운반장치(27)의 웨이퍼 유지 위치를 통과한다. 이 때, 반도체 웨이퍼를 가지지 않은 웨이퍼 지지 테이블(600)은 푸쉬 스테이지(143)의 테이퍼진 면(143a)에 의해 센터링되며, 회전식 운반장치(27)로부터 푸셔(30)로 이송된다(도13b).
톱 링(32)의 가이드 링(301)은 톱 링 가이드(148)의 테이퍼진 면(208)에 의해 안내된다. 톱 링 가이드(148)의 중심은 리니어 웨이(149)에 의해 톱 링(32)의 중심에 정렬되고, 톱 링 가이드(148)의 상부면(700)이 가이드 링(301)의 하부면에 접촉되며, 가이드 스테이지(141)의 상승이 완료된다(도13c).
이 때, 공기 실린더(146)는 상기 공기 실린더(146)의 로드에 고정된 스토퍼가 완충기(156)에 접촉될 때까지 계속해서 작동된다. 그러나, 톱 링 가이드(148)의 상부면(700)은 가이드 링(301)의 하부면에 접촉되기 때문에 가이드 스테이지(141)가 이 위치에 고정되게 되어, 공기 실린더(146)는 압축 스프링(152)의 미는 힘에 대해 공기 실린더(145)와 함께 스플라인 샤프트(142)를 밀고, 그렇게함으로써 푸쉬 스테이지(143)를 상스시킨다. 이 실시예에 있어서는, 공기 실린더(146)는 톱 링 가이드(148)가 가이드 링(301)에 접촉한 후에 더욱 작동되도록 배치되어 있다. 이 때에 생성된 충격은 스프링(152)에 의해 흡수된다.
공기 실린더(146)의 상승 작동이 완료된 후, 반도체 웨이퍼(101)는 톱 링(32)으로부터 제거되고, 언로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)에 의해 유지된다(도13d).
반도체 웨이퍼(101)가 언로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)에 의해 유지된 후, 푸셔(30)는 하강하기 시작한다. 그 후, 언로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)은 폴리싱된 반도체 웨이퍼와 함께 회전식 운반장치(27)로 이송되고(도13e), 푸셔(30)는 계속해서 하강하며, 하강이 완료됨에 따라 푸셔(30)의 운전이 종료된다(도13f).
회전식 운반장치(27)는 회전되고, 그 위에 폴리싱된 반도체 웨이퍼를 유지하는 언로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)은 리프터(29) 위쪽에 위치된다. 그 후, 리프터(29)는 올려지고, 회전식 운반장치(27)로부터 폴리싱된 반도체 웨이퍼를 유지하는 언로드 웨이퍼 지지 테이블(600)을 수용한다. 리프터(29)가 더욱 올려지고, 반도체 웨이퍼를 상기 반도체 웨이퍼가 반전 장치(28)로 이송되는 웨이퍼 이송 위치에 위치시킨다.
반전 장치(28)의 아암이 반도체 웨이퍼(101)를 유지시킨 후, 리프터(29)는 회전식 운반장치(27)로 언로딩 웨이퍼 지지 테이블(600)을 이송하기 위해 하강된다. 리프터(29)의 하강이 완료되는 때에, 톱 링(32)으로부터 반전 장치(28)로의 반도체 웨이퍼의 이송 운전이 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 등의 폴리싱될 작업대상물을 톱 링으로 이송하는데 필요한 시간을 단축시키는 것이 가능하여, 그에 의해 단위 시간당 처리된 작업대상물의 수, 즉 스루풋을 크게 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 작업대상물이 회전식 운반장치와 반전 장치 사이에서 이송되는 때에, 상기 작업대상물은 지지 테이블과 반전 장치 사이에서 이송되며, 작업대상물이 회전식 운반장치와 톱 링 사이에서 이송되는 때에, 상기 작업대상물은 지지 테이블과 톱 링 사이에서 이송된다. 그러므로, 지지 테이블은 이송시 발생되는 작업대상물상의 충돌 또는 충격을 흡수할 수 있고, 따라서 작업대상물의 이송 속도가 증가되고, 그에 의해 스루풋을 증가시킬 수 있다.
또한, 종래의 폴리싱 장치에서는 톱 링의 개수를 증가시켜 작업대상물이 동시에 폴리싱되게 하여 스루풋을 증가시킨다. 따라서, 작업대상물은 톱 링의 증가로 인한 개별적인 톱 링의 차이로 인해 균일하게 폴리싱될 수 없다. 이와는 대조적으로, 본 발명에서는 작업대상물의 이송 속도를 증가시켜 스루풋을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 반전 장치로부터 톱 링으로의 반도체 웨이퍼의 이송은 회전식 운반장치의 각 스테이지에 의해 제거가능하게 유지되는 웨이퍼 지지 테이블에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 예를 들면 리프터와 회전식 운반장치 또는 회전식 운반장치와 푸셔 사이에서의 반도체 웨이퍼의 이송은 먼지가 발생되는 것을 방지하고, 이송 에러 또는 클램핑 에러로 인한 반도체 웨이퍼의 손상을 막기 위하여 제거될 수 있다.
상술된 실시예에 있어서, 복수의 웨이퍼 지지 테이블은 폴리싱될 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 로딩 웨이퍼 지지 테이블과, 폴리싱된 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 언로딩 웨이퍼 지지 테이블에 배정된다. 따라서, 폴리싱될 반도체 웨이퍼는 푸셔로부터가 아니라 로딩 웨이퍼 지지 테이블로부터 톱 링으로 이송되며, 폴리싱된 반도체 웨이퍼는 톱 링으로부터 푸셔가 아닌 언로딩 웨이퍼 지지 테이블로이송된다. 따라서, 톱 링으로의 반도체 웨이퍼의 로딩 및 톱 링으로부터의 반도체 웨이퍼의 언로딩은 각각의 지그(또는 구성요소), 즉 웨이퍼 지지 테이블에 의해 행해지므로, 폴리싱된 반도체 웨이퍼에 부착된 연마액 등이 로딩 및 언로딩 반도체 웨이퍼를 수행하기 위한 공통 지지 부재에 부착되는 것이 방지된다. 결과적으로, 고형화된 연마액 등은 폴리싱될 반도체 웨이퍼에 부착되지 않으며, 폴리싱될 반도체 웨이퍼에 손상을 야기시키지 않는다.
본 실시예에 있어서, 작업대상물을 로딩하기 위한 지지 테이블과 작업대상물을 언로딩하기 위한 지지 테이블은 개별적으로 사용된다. 그러나, 작업대상물의 로딩 및 언로딩을 위한 단일 지지 테이블이 사용될 수 있다.
지금까지 본 발명의 임의의 바람직한 실시예를 도시하고 상세히 기술하였지만, 본 청구범위의 범위에서 벗어나지 않으면서도 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims (8)

  1. 폴리싱 면을 갖는 턴테이블;
    작업대상물을 유지하고 상기 작업대상물을 폴리싱하기 위하여 상기 작업대상물을 상기 폴리싱 면에 대해 가압하기 위한 톱 링;
    상기 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치된 회전식 운반장치로서, 상기 회전식 운반장치의 회전 중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 스테이지를 갖는 상기 회전식 운반장치;
    상기 회전식 운반장치의 상기 각 스테이지에 의해 제거가능하게 유지되어 작업대상물을 각각 지지하는 복수의 지지 테이블; 및
    상기 지지 테이블을 수직으로 이동시키고, 상기 지지 테이블과 상기 톱 링 사이에서 상기 작업대상물을 이송시키기 위한 푸셔를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업대상물을 반전시키기 위한 반전 장치; 및
    상기 지지 테이블을 수직으로 이동시키고, 상기 지지 테이블과 상기 반전 장치 사이에서 상기 작업대상물을 이송시키기 위한 리프터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 지지 테이블은 폴리싱될 작업대상물을 유지시키기 위한 로딩 지지 테이블 및 폴리싱된 작업대상물을 유지시키기 위한 언로딩 지지 테이블을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전식 운반장치는 상기 지지 테이블을 제거가능하게 유지시키기 위하여 상기 각 스테이지상에 소정의 간격으로 원주방향으로 제공된 복수의 가이드 블럭을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가이드 블럭은 센터링 작용을 위한 테이퍼진 면을 가지는 내부면과 센터링 작용을 위한 테이퍼진 면을 가지는 외부면 중 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 톱 링은 회전 샤프트를 중심으로 상기 턴테이블 위의 위치와 상기 회전식 운반장치의 상기 스테이지중 하나 위의 위치로 각도상으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  7. 각각의 폴리싱 면을 갖는 복수의 턴테이블;
    작업대상물을 유지하고 상기 작업대상물을 폴리싱하기 위하여 상기 작업대상물을 상기 폴리싱 면에 대해 가압하기 위한 복수의 톱 링;
    상기 톱 링에 의해 접근될 수 있는 위치에 배치된 회전식 운반장치로서, 상기 회전식 운반장치의 회전 중심으로부터 소정의 원주상에 위치된 복수의 스테이지를 갖는 상기 회전식 운반장치;
    상기 회전식 운반장치의 상기 각각의 스테이지에 의해 제거가능하게 유지되어 각각 작업대상물을 지지하는 복수의 지지 테이블; 및
    상기 지지 테이블을 수직으로 이동시키고, 상기 지지 테이블과 상기 톱 링 사이에서 상기 작업대상물을 이송시키기 위한 푸셔를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 작업대상물을 반전시키기 위한 반전 장치; 및
    상기 지지 테이블을 수직으로 이동시키고, 상기 지지 테이블과 상기 반전 장치 사이에서 상기 작업대상물을 이송시키기 위한 리프터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
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