KR20070116531A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20070116531A
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미츠히코 시라카시
겐야 이토
가즈유키 이노우에
겐지 야마구치
마사야 세키
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B)을 구비한다. 각각의 두 폴리싱 유닛(400A, 400B)은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치(450A, 450B) 및 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치(480A, 480B)를 포함한다. 상기 기판 처리 장치(1)는 두 폴리싱 유닛(400A, 400B) 사이에 형성된 유지보수 공간(7)을 구비한다. 상기 두 폴리싱 유닛(400A, 400B) 내의 상기 베벨 폴리싱 장치(450A, 450B)는 유지보수 공간(7)으로부터 접근 가능하도록 상기 유지보수 공간(7)을 향하고 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 폴리싱 유닛을 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 주변부를 폴리싱하는 기판 폴리싱 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 구조가 미세화되고 집적도가 더욱 높아짐에 따라, 입자들을 관리하는 것이 더욱 중요하게 되었다. 입자 관리에 있어 주된 문제점들 가운데 하나는 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 주변부(베벨부 및 에지부)에서 발생되는 표면 거칠기(surface roughness)로 인한 더스트(dust)이다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 웨이퍼(W)의 주변부의 예시들을 도시한 확대단면도들이다. 도 1의 (a)는 복수의 직선 라인으로 형성된 단면을 갖는 직선형 웨이퍼(W)의 주변부를 보여준다. 도 1의 (b)는 곡선으로 형성된 단면을 갖는 곡선형 웨이퍼(W)의 주변부를 보여준다. 도 1의 (a)에서, 웨이퍼(W)의 베벨부(B)는 상부 경사부(P) 및 하부 경사부(Q)를 포함하는데, 이들은 각각 웨이퍼(W)의 외주부의 상부면과 하부면에 대해 기울어져 있으며, 상기 웨이퍼(W)의 외주부의 측면(R)에 대해 서도 기울어져 있다. 도 1의 (b)에서, 웨이퍼(W)의 베벨부(B)는 웨이퍼(W)의 외주부의 단면에서 곡률을 갖는 일부분을 포함한다. 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에서, 웨이퍼(W)의 에지부는 반도체 디바이스들이 형성되는 웨이퍼(W)의 상부면(D)과 베벨부(B)의 내측 경계부 사이에 위치하는 영역(E)을 포함한다. 아래의 상세한 설명에서는, 웨이퍼의 주변부가 상술된 베벨부(B) 및 에지부(E)를 포함한다.
또한, 아래의 상세한 설명에 있어서, 노치는 상기 웨이퍼의 오리엔테이션(orientation)을 나타내기 위해 실리콘웨이퍼 등의 외주부 내에 형성된 V자 형상의 인시전(incision) 또는 리니어 인시전(오리엔테이션 플랫)을 의미한다. 상기 노치는 웨이퍼의 주변부에 제공된다. 구체적으로는, 상기 노치가 웨이퍼의 주변부에 리세스된 방식으로 형성되어 있다.
현재, 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하기 위한 폴리싱 장치(주변부 폴리싱 장치)가 공지되어 있다. 이러한 폴리싱 장치는 반도체 디바이스들의 형성 공정에 앞서 웨이퍼의 외주부를 성형하기 위해 사용되어 왔다. 최근에는, 이러한 폴리싱 장치가 반도체 디바이스들의 형성 공정에서 웨이퍼의 주변부에 부착된 오염원으로서 막들을 제거하거나, 또는 웨이퍼의 주변부에 형성되는 표면 거칠기를 제거하기 위하여, 예컨대 웨이퍼에 딥 트렌치(deep trenches)를 형성한 후에 형성되는 니들 프로젝션(needle projections)을 분리시키기 위하여 사용되어 왔다. 웨이퍼의 주변부에 부착된 대상물들이 사전에 미리 제거되면, 웨이퍼들을 유지 및 이송하기 위한 이송로봇에 의해 발생될 웨이퍼들의 오염을 방지할 수 있게 된다. 또한, 표면 거칠기가 웨이퍼의 주변부로부터 사전에 미리 제거되면, 상기 웨이퍼의 주변부 상에 형성된 대상물들의 분리에 의해 더스트가 발생되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하기 위한 폴리싱 장치(폴리싱 유닛), 웨이퍼를 세정하기 위한 세정 유닛, 및 웨이퍼를 건조하기 위한 건조 유닛을 포함하는 처리 유닛들을 구비한 기판 처리 장치가 실제적으로 사용되어 왔다. 이러한 기판 처리 장치는 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하는 것을 포함하는 웨이퍼 상에서의 일련의 공정들을 수행하도록 채택된다. 이러한 기판 처리 장치에 따르면, 단 하나의 기판 처리 장치에서 동시에, 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하는 단계 및 상기 폴리싱된 웨이퍼를 세정 및 건조하는 단계를 포함하는 일련의 공정들을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 이러한 기판 처리 장치는 우수한 효율성을 가진다.
한편, 기판 처리 장치에 제공된 폴리싱 유닛은 웨이퍼의 베벨부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 또는 웨이퍼의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치를 포함한다. 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는 폴리싱될 웨이퍼를 둘러싸도록 상기 폴리싱 유닛 내에 배치되어 있다. 이러한 기판 처리 장치에서의 폴리싱 공정의 효율성을 개선하기 위해서는, 상기 폴리싱 유닛을 적절하게 배치하는 것이 필요하다. 예를 들어, 상기 구조를 갖는 복수의 폴리싱 유닛들은 기판 처리 장치 내에 제공되어야 한다.
또한, 복수의 폴리싱 유닛들을 구비한 종래의 기판 처리 장치의 경우에는, 상기 폴리싱 유닛들에 필요한 공간 및 각각의 폴리싱 유닛과 웨이퍼를 주고 받기 위해 이송로봇에 필요한 공간을 고려하여 상기 폴리싱 유닛들의 배치가 결정된다. 따라서, 작업자가 폴리싱 테잎 또는 폴리싱 패드를 교체하는 경우, 상기 폴리싱 유 닛들 내의 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치에 대한 작업자의 접근성을 전혀 염두해 두지 않고 있다. 이에 따라, 작업자의 작업 효율성이 좋지 않게 된다. 이러한 단점들을 해결하기 위하여, 폴리싱 유닛의 폴리싱 테잎 및 폴리싱 패드와 같은 소모품들을 작업자가 효율적으로 교체할 수 있고, 각각의 구성요소들의 유지보수도 효율적으로 할 수 있도록 기판 처리 장치를 배치하는 것이 좋다.
또한, 슬러리 또는 연마 입자와 같은 폴리싱액이 폴리싱 유닛에 의한 폴리싱 시에 산란되는 경우, 상기 폴리싱액이나 연마 입자들은 폴리싱 유닛 내의 각각의 부분들 또는 폴리싱된 웨이퍼를 오염시킬 수도 있어, 폴리싱된 웨이퍼가 이송되는 여타의 영역들의 추가 오염을 초래할 수도 있다. 이러한 경우, 기판 처리 장치 내의 폴리싱 유닛 및 이송유닛과 같은 유닛들을 빈번하게 세정할 필요가 있다. 따라서, 유지보수 작업이 작업자에게 과중하게 된다. 부가적으로는, 작업자가 세정을 행하기 위하여 폴리싱 유닛 또는 여타의 유닛들에 접근하여야만 한다. 이에 따라, 작업 효율성이 저하되게 된다. 유지보수 작업의 부담을 줄이기 위해서는, 폴리싱 시에 폴리싱 유닛 및 웨이퍼의 일부분들이 오염되는 것을 막는 것이 좋다.
본 발명은 상기 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 첫 번째 목적은 기판을 폴리싱하는 공정의 효율성을 개선하고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 기판을 폴리싱하는 공정의 효율성을 개선하고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 폴리싱 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 기판을 폴리싱하는 공정의 효율성을 개선하고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태에 따르면, 기판의 주변부에 부착된 오염원으로서 막 또는 기판의 주변부에 형성된 표면 거칠기를 제거하기에 적합한, 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 2 이상의 폴리싱 유닛을 구비한 기판 처리 장치가 제공된다. 각각의 두 폴리싱 유닛은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위해 베벨 폴리싱 장치 및/또는 노치 폴리싱 장치를 포함한다. 상기 기판 처리 장치는 상기 두 폴리싱 유닛 사이에 형성된 유지보수 공간(maintenance space)을 구비한다. 각각의 상기 두 폴리싱 유닛 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 및/또는 상기 노치 폴리싱 장치는, 상기 유지보수 공간으로부터 접근 가능하도록 상기 유지보수 공간을 향하고 있다.
각각의 두 폴리싱 유닛은 상기 유지보수 공간을 향하는 위치에 제공되는 해치(hatch)를 구비한 케이싱(casing) 내에 하우징될 수도 있다. 각각의 두 폴리싱 유닛 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 및/또는 상기 노치 폴리싱 장치는, 상기 해치를 개방함으로써 상기 유지보수 공간으로부터 접근 가능할 수도 있다.
상기 형태에 의하면, 작업자가 동일한 공간에서 각각의 폴리싱 유닛 내의 베벨 폴리싱 장치 및/또는 노치 폴리싱 장치를 이동시키지 않고도, 두 폴리싱 유닛 내의 베벨 폴리싱 장치 및/또는 노치 폴리싱 장치에 접근 가능하다. 이에 따라, 상기 폴리싱 유닛 내의 베벨 폴리싱 장치 및/또는 노치 폴리싱 장치의 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 된다. 그 결과, 기판 처리 장치에 대한 유지보수의 편의성이 개선될 수 있다.
따라서, 기판 처리 장치 내의 유닛들의 배치 및 상기 유닛들 내의 구성요소의 배치는 기판을 폴리싱하는 공정 효율성을 개선하도록 디자인된다. 작업자는 공통 공간으로부터 상기 유닛들에 접근 가능하여, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행하게 된다. 또한, 폴리싱 시에 상기 유닛들과 기판의 오염을 막을 수 있게 되어, 유지보수 작업의 부담을 줄이게 된다.
상기 베벨 폴리싱 장치는, 폴리싱 테잎, 상기 폴리싱 테잎을 상기 기판의 주변부에 대해 가압하기 위한 베벨 폴리싱 헤드, 및 상기 폴리싱 테잎을 상기 베벨 폴리싱 헤드에 공급하고, 상기 폴리싱 테잎을 상기 베벨 폴리싱 헤드로부터 회수하기 위한 폴리싱 테잎 공급/회수 기구를 포함할 수도 있다. 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구의 상기 폴리싱 테잎은 상기 유지보수 공간으로부터 교체되도록 되어 있을 수도 있다. 상기 노치 폴리싱 장치는, 폴리싱 테잎, 상기 폴리싱 테잎을 상기 기판의 노치에 대해 가압하기 위한 노치 폴리싱 헤드, 및 상기 폴리싱 테잎을 상기 노치 폴리싱 헤드에 공급하고, 상기 폴리싱 테잎을 상기 노치 폴리싱 헤드로부터 회수하기 위한 폴리싱 테잎 공급/회수 기구를 포함할 수도 있다. 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구의 상기 폴리싱 테잎은 상기 유지보수 공간으로부터 교체되도록 되어 있을 수도 있다.
상기 형태에 의하면, 상기 폴리싱 테잎은 상기 유지보수 공간으로부터 교체될 수 있으므로, 유지보수 작업이 상기 폴리싱 유닛들의 외부로부터 단시간 내에 효율적으로 행해질 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치에 대한 유지보수의 편의성이 개선될 수 있다.
상기 케이싱은 그 4면에 측벽들을 구비할 수도 있다. 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나는 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 첫 번째 것 부근에 배치될 수도 있다. 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 첫 번째 것은 상기 유지보수 공간을 향한다. 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 또 다른 것은 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 상기 첫 번째 것에 인접한 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 두 번째 것 부근에 배치될 수도 있다. 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 상기 두 번째 것은 상기 기판 처리 장치용 하우징을 향한다.
상기 형태에 의하면, 상기 폴리싱 유닛들 내의 쓸모없는 공간들이 제거될 수 있다. 또한, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는 유지보수 공간 또는 상기 유지보수 공간에 인접한 기판 처리 장치용 하우징으로부터 접근 가능하다. 이에 따라, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 된다.
상기 케이싱은 상기 측벽들 가운데 상기 두 번째 것에 제공된 해치를 구비할 수도 있다. 상기 기판 처리 장치용 상기 하우징은 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 상기 두 번째 것을 향하는 위치에 제공된 도어를 구비할 수도 있다. 상기 기판 처리 장치는, 상기 하우징의 상기 도어 및 상기 케이싱의 상기 해치가 개방될 때, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치가 상기 기판 처리 장치의 외부로부터 접근 가능하도록 구성될 수도 있다.
상기 형태에 의하면, 상기 기판 처리 장치의 외부로부터 직접 상기 폴리싱 유닛 내의 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치의 폴리싱 테잎의 교체와 같은 유지보수 작업을 행할 수 있게 된다. 이에 따라, 유지보수 작업이 단시간 내에 효율적으로 행해질 수 있다. 그 결과, 기판 처리 장치에 대한 유지보수의 편의성이 개선될 수 있게 된다.
상기 기판 처리 장치는 상기 기판을 상기 폴리싱 유닛들로 또는 상기 폴리싱 유닛들로부터 이송하기 위한 이송 장치를 더 포함할 수도 있다. 상기 기판을 상기 폴리싱 유닛 안으로 도입하기 위한 개구부는 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 세 번째 것에 형성될 수도 있다. 상기 개구부는 상기 이송 장치를 향한다. 상기 개구부를 개폐하기 위한 셔터가 제공된다. 상기 형태에 의하면, 기판이 효율적으로 이송될 수 있어, 기판 처리 장치의 스루풋을 개선시킬 수 있게 된다.
상기 폴리싱 유닛들 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는 상기 유지보수 공간을 그 사이에 개재하여 대칭이 되도록 배치될 수도 있다. 상기 폴리싱 유닛들 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치의 작업들은, 상기 유지보수 공간을 그 사이에 개재하여 대칭이 되도록 구성될 수도 있다.
상기 폴리싱 유닛들 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치가 그 사이에 유지보수 공간을 개재하여 대칭이 되도록 배치되는 경우, 상기 폴리싱 유닛들 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치의 유지보수 작업을 촉진시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 된다. 상기 폴리싱 유닛들 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치의 작업들이 그 사이에 유지보수 공간을 개재하여 대칭이 되도록 구성되는 경우, 상기 폴리싱 유닛들과의 기판의 이송을 위한 이송 장치의 작업 및 기판들의 위치설정은 그 사이에 상기 유지보수 공간을 개재하여 대칭이 되도록 디자인될 수 있다. 따라서, 폴리싱 유닛들과의 기판의 이송을 위한 이송 장치의 작업 및 상기 폴리싱 유닛들에서의 작업들이 원활하게 수행될 수 있다. 또한, 상기 폴리싱 유닛들 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치의 작업들을 위한 쓸모없는 공간들이 제거되어, 상기 폴리싱 유닛들을 효율적으로 작업할 수 있게 된다.
상기 폴리싱 유닛은 상기 베벨 폴리싱 장치 및/또는 상기 노치 폴리싱 장치에 의해 폴리싱될 상기 기판을 잡아주기 위한 기판 유지 테이블을 포함할 수도 있다. 상기 폴리싱 유닛은 상기 기판 유지 테이블을 수평면상에서 선회(swinging)시키기 위한 스윙 기구 및/또는 상기 기판 유지 테이블을 수평면상에서 선형으로 이동시키기 위한 수평 이동 기구를 더 포함할 수도 있다.
상기 형태에 의하면, 상기 기판 유지 테이블에 의해 유지되는 기판은, 상기 베벨 폴리싱 장치 및/또는 노치 폴리싱 장치에 의해 기판이 폴리싱되는 동안, 상기 기판 유지 테이블의 스윙 기구 또는 상기 기판 유지 테이블의 수평 이동 기구에 의해 선회되거나 선형으로 이동될 수 있다. 이에 따라, 기판의 주변부에 대해 원하는 폴리싱이 행해질 수 있다. 또한, 상기 기판 유지 테이블을 이동시킴으로써, 상기 기판이 베벨 폴리싱 장치로부터 노치 폴리싱 장치로 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치에 의해 폴리싱을 촉진시킬 수 있게 된다.
상기 베벨 폴리싱 장치 및/또는 상기 노치 폴리싱 장치는, 폴리싱 테잎의 표면을 상기 기판의 주변부 또는 노치와 슬라이딩 접촉시켜 상기 기판을 폴리싱하도록 구성될 수도 있다. 상기 폴리싱 테잎은, 연마 입자들이 분산되는 화학적으로 비활성인 수지 재료가 테잎 베이스(tape base)의 표면에 도포되는 폴리싱 층을 구비할 수도 있다.
상기 형태에 의하면, 폴리싱액과의 화학반응을 막을 수 있게 된다. 이에 따라, 기판에 부착되어 기판을 오염시키게 되고, 상기 폴리싱 유닛들의 구성요소에 부착되어 상기 구성요소들을 오염시키게 되는 연마 입자들이 산란되는 것을 막을 수 있게 된다. 따라서, 폴리싱 유닛들과 기판 처리 장치의 세정과 같은 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있게 된다. 또한, 기판의 품질 저하를 막을 수도 있게 된다.
상기 폴리싱 유닛은, 상기 베벨 폴리싱 장치 및/또는 상기 노치 폴리싱 장치에 의해 폴리싱될 상기 기판을 수평 방향으로 유지시키기 위한 기판 유지 장치를 포함할 수도 있다. 상기 폴리싱 유닛은 순수, 초순수 및 탈이온수 중 하나 이상을 상기 기판 유지 장치에 의해 유지되는 상기 기판의 폴리싱 영역을 향해 공급하기 위한 제1공급노즐 및 순수, 초순수 및 탈이온수 중 하나 이상을 상기 기판의 상부면 상의 중앙부를 향해 공급하기 위한 제2공급노즐을 포함할 수도 있다.
상기 형태에 의하면, 제2공급노즐로부터 공급되는 순수가 수평 방향으로 유지되는 기판의 상부면 위로 뿌려져, 상기 기판의 상부면 상에 순수막을 형성하게 된다. 따라서, 폴리싱 유닛들의 폴리싱 폐기물 또는 분위기에 의한 기판의 오염을 막을 수 있다. 또한, 오염된 기판이 이송되어야 하는 유닛의 2차 오염도 막을 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치의 세정과 같은 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있게 된다. 또한, 순수가 제1공급노즐로부터 기판의 폴리싱 영역 부근에 공급되는 동안, 제2공급노즐로부터 공급되는 순수는 상기 기판의 상부면 위로 뿌려져 상기 폴리싱 영역 부근에 도달하게 된다. 이에 따라, 폴리싱 폐기물들이 폴리싱 영역으로부터 산란되는 것이 방지되고, 폴리싱 시에 마찰열이 제거될 수 있다. 순수는 제1 및 제2공급노즐로부터 기판으로 공급되기 때문에, 상기 폴리싱 유닛들 내의 구성요소들 및 기판의 청결도(cleanliness)를 유지할 수 있게 된다. 또한, 순수는 제1 및 제2공급노즐로부터 공급되기 때문에, 폴리싱 층과 기판 간의 마찰열이 제거될 수 있다. 이에 따라, 수지 재료가 연성이 되는 것을 방지하여, 연마 입자들이 폴리싱 테잎으로부터 분리되도록 할 수 있다.
본 발명의 제2실시형태에 따르면, 기판을 폴리싱하는 공정 효율성을 향상시키고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 폴리싱 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 연마 입자들이 화학적으로 비활성인 수지 재료 안으로 분산된다. 상기 화학적으로 비활성인 수지 재료는 폴리싱 층을 갖는 폴리싱 테잎을 형성하도록 테잎 베이스의 표면에 도포된다. 상기 폴리싱 테잎의 상기 폴리싱 층의 표면은 상기 기판의 주변부와 슬라이딩 접촉되어 상기 기판을 폴리싱하게 된다.
상기 방법에 따르면, 폴리싱 시, 폴리싱액과의 화학반응으로 인해 연마 입자들이 폴리싱 테잎으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 기판에 부착되어 기판을 오염시키게 되고, 상기 폴리싱 유닛들의 구성요소들에 부착되어 상기 구성요소들을 오염시키게 되는 연마 입자들이 산란되는 것을 막을 수 있게 된다. 따라서, 폴리싱 유닛들과 기판 처리 장치의 세정과 같은 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있게 된다. 또한, 기판의 품질 저하를 막을 수도 있게 된다.
상기 기판은 그 표면상에 형성된 반도체 디바이스들과 그 표면 내에 형성된 수많은 리세스들을 구비할 수도 있다. 이 경우, 폴리싱 시, 폴리싱액과의 화학반응으로 인해 연마 입자들이 폴리싱 테잎으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있게 되므로, 연마 입자들이 기판 내의 리세스들 안으로 도입되지 않는다. 이에 따라, 기판의 품질 저하를 막을 수 있게 된다.
폴리싱 시, 기판에는 순수만이 공급될 수도 있다. 이 경우, 상기 장치 내의 유닛들과 기판의 청결도를 유지시킬 수 있고, 오염된 기판이 이송되어야 하는 유닛에서의 2차 오염을 막을 수 있게 된다. 또한, 테잎 베이스의 수지 재료는 화학반응에 의해 개량되지 않기 때문에, 연마 입자들이 분리되는 것이 방지된다. 이에 따라, 기판에 부착되어 기판을 오염시키게 되고, 상기 폴리싱 유닛들의 구성요소들에 부착되어 상기 구성요소들을 오염시키게 되는 연마 입자들이 산란되는 것을 막을 수 있게 된다. 따라서, 기판 처리 장치의 세정과 같은 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있게 된다. 또한, 순수는 폴리싱 시에 공급되기 때문에, 폴리싱 층과 기판 간의 마찰열이 제거될 수 있다. 이에 따라, 수지 재료가 연성이 되는 것을 방지하여, 연마 입자들이 폴리싱 테잎으로부터 분리되도록 할 수 있다.
본 발명의 제3실시형태에 따르면, 기판을 폴리싱하는 공정 효율성을 향상시키고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 폴리싱 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 상기 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나에 이동 기구를 이용하여 상기 기판이 이동된다. 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나에 의해 상기 기판의 주변부 또는 상기 기판의 노치가 제1폴리싱된다. 상기 제1폴리싱 이후에 상기 기판의 표면을 커버하는 수막을 형성하도록 상기 기판에 순수만이 공급된다. 상기 수막이 상기 기판의 표면상에 형성된 상태로, 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 또 다른 것에 상기 이동 기구를 이용하여 상기 기판이 이동된다. 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 나머지 다른 하나에 의해 상기 기판의 주변부 또는 상기 기판의 노치가 제2폴리싱된다.
상기 방법에 따르면, 상기 폴리싱 유닛들의 폴리싱 폐기물 또는 분위기에 의한 기판의 오염을 막을 수 있다. 즉 기판의 청결도를 유지할 수 있게 된다. 또한, 오염된 기판이 이송되어야 하는 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치의 2차 오염도 막을 수 있게 된다. 그러므로, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치의 방해 없이 폴리싱이 행해질 수 있다. 상기 폴리싱 유닛들 내의 구성요소들의 청결도를 유지할 수도 있으므로, 세정과 같은 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있다.
본 발명의 제4실시형태에 따르면, 기판을 폴리싱하는 공정 효율성을 향상시키고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 처리 방법이 제공된다. 이 방법은 2 이상의 폴리싱 유닛 및 상기 폴리싱 유닛 안으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 구비한 기판 처리 장치를 이용한다. 각각의 폴리싱 유닛들은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 포함한다. 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치는 상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 폴리싱 유닛들 내에 배치된다. 상기 이송 장치에 의하여, 상이한 기판들이 상기 폴리싱 유닛들 안으로 이송된다. 상기 상이한 기판들의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위하여, 상기 상이한 기판들이 상기 폴리싱 유닛들에서 병렬로 폴리싱된다. 이 경우, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는 상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 폴리싱 유닛들 내에서 작업될 수도 있다.
상기 방법에 따르면, 단위 시간당 처리되는 기판 수를 증가시키기 위해 복수의 기판이 동시에 폴리싱된다. 따라서, 기판 처리 장치(1)의 스루풋이 개선될 수 있다. 또한, 상기 형태에 의하면, 상이한 기판들이 이송 장치에 의해 각각의 폴리싱 유닛들 안으로 이송되어 상기 각각의 폴리싱 유닛들 내에서 병렬로 폴리싱되더라도, 상기 기판들이 각각의 폴리싱 유닛들로 원활하게 이송될 수 있고, 베벨 폴리싱 또는 노치 폴리싱이 상기 폴리싱 유닛들 내에서 원활하게 행해질 수 있다. 또한, 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치의 작업을 위한 쓸모없는 공간들이 폴리싱 유닛들에서 제거되어, 상기 폴리싱 유닛들을 효율적으로 작업할 수 있게 된다.
본 발명의 제5실시형태에 따르면, 기판을 폴리싱하는 공정 효율성을 향상시키고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 처리 방법이 제공된다. 이 방법은 2 이상의 폴리싱 유닛 및 상기 폴리싱 유닛 안으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 구비한 기판 처리 장치를 이용한다. 각각의 폴리싱 유닛들은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 포함한다. 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치는 상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 폴리싱 유닛들 내에 배치된다. 기판은 상기 이송 장치에 의해 상기 폴리싱 유닛들 안으로 순차적으로 이송된다. 상기 기판의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위하여, 상기 기판이 상기 폴리싱 유닛들에서 순차적으로 폴리싱된다. 이 경우, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는 상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 폴리싱 유닛들 내에서 작업될 수도 있다.
상기 방법에 따르면, 각각의 폴리싱 유닛들은 상이한 폴리싱 공정, 예컨대 러프 폴리싱 및 피니쉬 폴리싱을 수행할 수 있다. 따라서, 폴리싱 유닛들이 각각의 목적을 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 기판이 원하는 형상으로 효과적으로 마무리될 수 있다. 또한, 상기 형태에 의하면, 동일한 기판이 폴리싱 유닛들 안으로 순차적으로 이송되어 상기 폴리싱 유닛들에서 폴리싱되더라도, 기판이 각각의 폴리싱 유닛들로 원활하게 이송될 수 있고, 베벨 폴리싱 또는 노치 폴리싱이 상기 폴리싱 유닛들에서 원활하게 행해질 수 있다. 또한, 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치의 작업을 위한 쓸모없는 공간들이 폴리싱 유닛들에서 제거되어, 상기 폴리싱 유닛들을 효율적으로 작업할 수 있게 된다.
본 발명의 제6실시형태에 따르면, 기판을 폴리싱하는 공정 효율성을 향상시키고, 유지보수 작업을 단시간 내에 효율적으로 행할 수 있게 하며, 유지보수 작업의 부담을 줄일 수 있는 기판 처리 방법이 제공된다. 이 방법은 2 이상의 폴리싱 유닛 및 상기 폴리싱 유닛 안으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 구비한 기판 처리 장치를 이용한다. 각각의 폴리싱 유닛들은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 포함한다. 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치는 상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 폴리싱 유닛들 내에 배치된다. 아래의 두 폴리싱 공정 가운데 하나가 선택적으로 수행된다. 제1폴리싱공정에서는, 상이한 기판들이 이송 장치에 의해 상기 폴리싱 유닛 안으로 이송되고, 상기 상이한 기판들의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위해, 상기 상이한 기판들이 상기 폴리싱 유닛에서 병렬로 폴리싱된다. 제2폴리싱공정에서는, 기판이 이송 장치에 의해 상기 폴리싱 유닛 안으로 순차적으로 이송되고, 상기 기판의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위해, 상기 기판이 상기 폴리싱 유닛에서 순차적으로 폴리싱된다. 이 경우, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는 상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 폴리싱 유닛 내에서 작업될 수도 있다.
기판 처리 목적에 따라, 단위 시간당 처리되는 기판의 수가 증가될 수 있어, 기판 처리 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있게 된다. 대안적으로는, 폴리싱 유닛들이 각각의 목적을 위해 사용될 수 있어, 기판이 원하는 형상으로 효과적으로 마무리될 수 있게 된다. 이들 공정 중 하나가 선택적으로 수행되면, 선택된 공정에 대응하도록 기판 처리 장치의 작업들 및 상기 유닛들을 재배치할 필요가 없게 된다. 따라서, 상기 공정들은 간단한 절차에 의해 전환될 수 있어, 기판의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 각각의 공정에 있어서, 기판은 각각의 폴리싱 유닛들로 원활하게 이송될 수 있고, 베벨 폴리싱 또는 노치 폴리싱이 상기 폴리싱 유닛들에서 원활하게 행해질 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적, 특징 및 장점들은 예시의 방법을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시한 첨부 도면들과 연계하여 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1의 (a)는 직선형 웨이퍼의 주변부를 도시한 단면도;
도 1의 (b)는 곡선형 웨이퍼의 주변부를 도시한 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 개략적인 평면도;
도 3의 (a)는 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 로딩/언로딩 포트의 일례를 도시한 정면도;
도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 측면도;
도 4는 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 로딩/언로딩 포트의 또 다른 예를 도시한 개략도;
도 5는 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 제1이송로봇을 도시한 개략적인 측면도;
도 6은 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 제2이송로봇을 개략적으로 도시한 사시도;
도 7은 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 측정 유닛의 일례를 개략적으로 도시한 사시도;
도 8의 (a)는 도 7에 도시된 측정 유닛의 개략적인 평면도;
도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 측면도;
도 9의 (a)는 도 7에 도시된 측정 유닛의 기판 유지 및 회전 기구를 개략적으로 도시한 사시도;
도 9의 (b)는 도 9의 (a)에 도시된 기판 유지 및 회전 기구의 개략적인 평면도;
도 10의 (a)는 상부 척에 의해 웨이퍼를 유지하는 기판 유지 및 회전 기구를 도시한 개략도;
도 10의 (b)는 하부 척에 의해 웨이퍼를 유지하는 기판 유지 및 회전 기구를 도시한 개략도;
도 11은 측정 유닛 및 웨이퍼 스테이지 양자 모두가 도 2에 도시된 기판 처리 장치에 설치된 일례를 도시한 사시도;
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리싱 유닛을 도시한 개략적인 평면도;
도 13은 도 12의 측단면도;
도 14는 도 13의 단면에 수직인 방향을 따라 취한 측단면도;
도 15는 도 12에 도시된 폴리싱 유닛의 베벨 폴리싱 장치를 개략적으로 도시한 확대평면도;
도 16의 (a) 내지 도 16의 (c)는 도 15에 도시된 베벨 폴리싱 장치의 베벨 폴리싱 헤드의 동작을 설명하는 개략도;
도 17은 도 12에 도시된 폴리싱 유닛의 노치 폴리싱 장치를 개략적으로 도시한 확대평면도;
도 18은 도 17에 도시된 노치 폴리싱 장치의 노치 폴리싱 헤드를 도시한 개략적인 측면도;
도 19의 (a) 내지 도 19의 (c)는 도 18에 도시된 노치 폴리싱 헤드의 동작을 설명하는 개략도;
도 20은 폴리싱 유닛의 폴리싱 종점 검출 장치의 일례를 도시한 개략적인 측면도;
도 21은 폴리싱 유닛의 폴리싱 종점 검출 장치의 또 다른 예를 도시한 개략적인 측면도;
도 22의 (a)는 폴리싱 종점 검출 장치의 또 다른 예를 도시한 개략적인 측면도;
도 22의 (b)는 도 22의 (a)에 도시된 폴리싱 종점 검출 장치의 포토 센서를 개략적으로 도시한 확대도;
도 23은 본 발명의 제2실시예에 따른 폴리싱 유닛을 도시한 개략적인 평면도;
도 24는 도 23에 도시된 폴리싱 유닛의 일부분을 개략적으로 도시한 측단면도;
도 25는 도 23에 도시된 폴리싱 유닛의 베벨 폴리싱 장치의 개략적인 측면도;
도 26은 도 25에 도시된 베벨 폴리싱 장치의 베벨 폴리싱 헤드를 도시한 부분 확대도;
도 27의 (a)는 폴리싱 시에 도 26에 도시된 베벨 폴리싱 헤드를 도시한 개략도;
도 27의 (b)는 도 27의 (a)의 X 방향에서 본 도면;
도 28은 도 23에 도시된 폴리싱 유닛의 노치 폴리싱 장치를 도시한 개략적인 측면도;
도 29는 도 28에 도시된 노치 폴리싱 장치의 구동 기구를 도시한 개략적인 측면도;
도 30의 (a)는 도 29의 Y 방향에서 본 도면;
도 30의 (b)는 도 28에 도시된 노치 폴리싱 장치의 탄성 롤러의 측면도;
도 31의 (a) 내지 도 31의 (c)는 웨이퍼의 노치의 폴리싱 시, 노치 폴리싱 장치와 웨이퍼 간의 관계를 도시한 개략도;
도 32는 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 폴리싱 유닛들의 또 다른 형태를 도시한 개략적인 평면도;
도 33은 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 1차 세정 유닛을 개략적으로 도시한 사시도;
도 34는 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 세정 기능을 구비한 스핀-건조 유닛을 개략적으로 도시한 사시도;
도 35는 몇 가지 프로세스 패턴으로 웨이퍼들의 경로들을 설명하는 다이어그램; 및
도 36은 몇 가지 프로세스 패턴으로 웨이퍼들의 경로들을 설명하는 다이어그램이다.
이하, 도 2 내지 도 36을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치를 설명하기로 한다. 동일하거나 대응하는 부분들은 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 도면부호들로 표시되므로, 반복해서 설명하지는 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)의 전체 형태를 도시한 개략적인 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판 처리 장치(1)는 웨이퍼 공급/회수 장치(101)가 그 위에 배치된 로딩/언로딩 포트(100), 웨이퍼가 배치되는 웨이퍼 스테이지(300) 및/또는 웨이퍼의 주변부의 형상과 표면 상태들 및 상기 웨이퍼의 주변부 상의 결함의 존재를 측정하기 위한 측정 유닛(310), 주로 로 딩/언로딩 포트(100), 웨이퍼 스테이지(300), 측정 유닛(310) 및 2차 세정 및 건조 유닛(610) 간에 웨이퍼를 이송하기 위한 제1이송로봇(200A), 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하기 위한 제1폴리싱유닛(400A), 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하기 위한 제2폴리싱유닛(400B), 폴리싱된 웨이퍼를 세정하기 위한 1차 세정 유닛(600), 웨이퍼 상에서 2차 세정 공정을 수행하고 상기 웨이퍼를 건조하기 위한 2차 세정 및 건조 유닛(610), 및 주로 제1폴리싱유닛(400A), 제2폴리싱유닛(400B), 1차 세정 유닛(600) 및 2차 세정 및 건조 유닛(610) 간에 웨이퍼를 이송하기 위한 제2이송로봇(200B)을 포함한다. 상기 기판 처리 장치(1)는 또한 상기 측정 유닛(310)에 의한 웨이퍼의 측정 결과들, 예컨대 웨이퍼의 주변부의 형상 및 표면 상태들과 상기 웨이퍼의 주변부 상의 결함들의 존재 여부를 토대로 상기 폴리싱 유닛(400A, 400B)에서의 폴리싱 상태들을 결정하기 위한 폴리싱상태결정유닛(도시 안됨)을 포함한다. 도 2에서, 도면번호 4는 전원 및 제어 장치를 나타내고, 도면번호 6은 제어 패널을 나타낸다. 본 명세서에서, "유닛"이란 용어는 기판 처리 장치(1)에 배치된 프로세스 디바이스의 조립체(모듈)를 기술하는데 사용된다. 상기 기판 처리 장치(1)에서의 유닛들의 형태 및 동작들을 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 기판 처리 장치(1)의 유닛들은 클린 룸(2)에 배치된 하우징(3) 내에 설치된다. 상기 기판 처리 장치(1)의 내측 공간은 상기 하우징(3)의 벽들에 의해 상기 클린 룸(2)의 내측 공간으로부터 분할된다. 또한, 상기 기판 처리 장치(1)는 제1이송로봇(200A)이 배치되는 이송영역(F) 및 다른 유닛들이 배치되는 처리영역(G)을 구비한다. 상기 하우징(3)의 상부에 제공된 공기 공급 팬을 구비한 팬 유닛(도 시 안됨), 케미컬 필터, HEPA 필터, 및 ULPA 필터를 통해 상기 기판 처리 장치(1)의 내부 공간 안으로 깨끗한 공기가 도입된다. 상기 팬 유닛은 기판 처리 장치(1)의 상부로부터 에어덕트(도시 안됨)를 통해 공기를 끌어당겨, 상기 필터들을 통과한 깨끗한 공기를 하향방향으로 공급하도록 구성되어 있다. 하우징(3) 내부의 공기는 상기 하우징(3)의 하부에 제공된 배출부(도시 안됨)를 통해 상기 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출된다. 따라서, 깨끗한 공기의 하향류가 상기 하우징(3) 내에 형성된다. 이에 따라, 깨끗한 공기의 하향류가 상기 기판 처리 장치(1) 내에 이송된 웨이퍼의 표면상으로 형성되어 웨이퍼의 오염을 막게 된다.
1. 로딩/ 언로딩 포트
이하, 로딩/언로딩 포트(100)의 형태를 설명하기로 한다. 도 2에 도시된 기판 처리 장치(1)에서는, 이송영역(F)에 인접한 측벽(3a)의 외부에 로딩/언로딩 포트(100)가 제공된다. 웨이퍼 카세트(102)가 배치되는 로딩/언로딩 스테이지로는 SMIF(Standard mechanical interface) 포드 또는 FOUP(front opening unified pods)(101)가 사용된다. 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101)는 웨이퍼 카세트(102)를 하우징하기 위한 리셉터클 벽들을 구비하고, 외부 환경에 독립적으로 내부 환경을 유지할 수 있는 밀봉된 컨테이너이다. 상기 로딩/언로딩 포트(100)는 SMIF 포드 또는 FOUP(101)가 상기 기판 처리 장치(1)의 벽(3a)에 부착될 수 있도록 구성되어 있다. 상기 벽(3a)은 개폐될 수 있는 셔터(5)를 구비한다. 웨이퍼들을 하우징하는 웨이퍼 카세트(102)가 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101) 상에 놓여지면, 상기 기판 처리 장치(1)의 셔터(5) 및 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101)의 측면에 제공된 셔 터(102a)가 개방되어 서로 연통되게 된다. 따라서, 상기 기판 처리 장치(1) 및 웨이퍼 카세트(102)는, 외부 분위기에 노출되지 않고도 상기 웨이퍼 카세트(102) 내의 웨이퍼들이 상기 기판 처리 장치(1) 안으로 도입되도록 하기 위해 서로 통합되어 있다.
기판 처리가 완료되면, 셔터(5)가 폐쇄된다. 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101)는 상기 기판 처리 장치(1)로부터 자동 또는 수동으로 분리되어, 또 다른 공정으로 이송된다. 이에 따라, 오염된 공기가 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101)의 내부공간 안으로 도입되지 않아야 한다. 이를 위하여, 케미컬 필터(도시 안됨)가 상기 이송영역(F) 위쪽에 제공되고, 이를 통해 웨이퍼들이 웨이퍼 카세트(102)로 복귀하기 전에 통과하게 된다. 상기 케미컬 필터를 통해 깨끗한 공기의 하향류가 형성된다. 상기 웨이퍼 카세트(102) 내의 웨이퍼들을 깨끗하게 유지하기 위해서는, 밀봉된 컨테이너의 SMIF 포드 또는 FOUP(101)가 케미컬 필터 또는 팬을 구비하여, 상기 컨테이너의 청결도를 유지할 수 있게 된다.
두 SMIF 포드 또는 FOUP(101)는 기판 처리 장치(1)에서 병렬로 제공되기 때문에, 이들 두 SMIF 포드 또는 FOUP(101)와 병렬로 웨이퍼들이 이송될 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(1)의 작업 속도를 개선할 수 있게 된다. 구체적으로는, 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101) 중 하나에 장착된 웨이퍼 카세트(102) 내의 웨이퍼가 상기 기판 처리 장치(1) 안으로 이송된 다음, 상기 SMIF 포드 또는 FOUP(101) 중 나머지 다른 하나에 장착된 웨이퍼 카세트(102) 내의 웨이퍼가 상기 기판 처리 장치(1) 안으로 이송된다. 이 때, 비어 있게 되는 SMIF 포드 또는 FOUP(101) 중 하나 에 장착된 웨이퍼 카세트(102)는, 웨이퍼들이 기판 처리 장치(1) 안으로 계속해서 도입되도록 교체될 수 있다.
도 3의 (a)는 로딩/언로딩 포트(100)의 또 다른 예를 도시한 정면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 측면도이다. 로딩/언로딩 포트(100-2)는 플레이트 형태의 로딩/언로딩 스테이지(104)를 구비한다. 상기 로딩/언로딩 스테이지(104) 상에는 웨이퍼 카세트(103)가 배치된다. 각각의 로딩/언로딩 스테이지(104)는 웨이퍼 카세트(103)의 하부면의 형상에 대응하는 블록(105)을 포함하는 위치설정기구(positioning mechanism)를 구비한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 카세트(103)는, 웨이퍼 카세트(103)가 상기 로딩/언로딩 스테이지(104) 상에 반복해서 배치될 때마다, 항상 동일한 위치에 위치된다. 상기 로딩/언로딩 스테이지(104)는 로딩/언로딩 스테이지(104) 상에 정확하게 배치된 웨이퍼 카세트(103)의 존재를 검출하기 위한 버튼식 센서(도시 안됨)를 포함한다. 또한, 상기 로딩/언로딩 스테이지(104) 위쪽에는 웨이퍼 돌출 검출 기구로서 투과 광학 센서(transmission optical sensors; 106)가 제공된다. 상기 투과 광학 센서(106)는 웨이퍼 카세트(103)로부터 돌출되어 있는 여하한의 웨이퍼를 검출하여, 웨이퍼들이 상기 웨이퍼 카세트(103)의 슬롯들 내에 정확하게 하우징되어 있는 지를 확인하게 된다. 만일 투과 광학 센서(106)가 여하한의 웨이퍼의 돌출을 검출한다면, 상기 로딩/언로딩 스테이지(104)에 대한 제1이송로봇(200A) 및 웨이퍼 탐색 기구(109)의 접근을 막기 위해 인터로크(interlock)가 작동된다.
각각의 로딩/언로딩 스테이지(104) 아래쪽에는 더미 웨이퍼 스테이션(dummy wafer stations; 107)이 배치되어 있다. 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107)은, 생산물 웨이퍼들이 처리되기 전에 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)의 상태들을 안정화하는데 사용되는 더미 웨이퍼 또는 상기 기판 처리 장치(1)의 상태들을 확인하기 위한 품질제어(QC)웨이퍼를 포함하는 하나 이상의 웨이퍼를 수용한다. 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107)은 웨이퍼의 존재를 확인하기 위해 웨이퍼를 검출하기 위한 센서(108)를 구비한다. 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107)은 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107)으로부터 돌출되어 있는 여하한의 웨이퍼를 검출하기 위한 센서를 구비할 수도 있다. 대안적으로는, 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107)은 전술한 투과 광학 센서(106)의 웨이퍼 돌출 검출 기구를 이용할 수도 있다. 웨이퍼는 다음과 같이 더미 웨이퍼 스테이션(107) 상에 놓여진다. 웨이퍼를 하우징하는 웨이퍼 카세트(103)가 로딩/언로딩 스테이지(104) 상에 배치된 다음, 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107)으로 이송될 웨이퍼를 결정하기 위해 웨이퍼들이 탐색된다. 제1이송로봇(200A)에 의하여 웨이퍼 카세트(103)로부터 더미 웨이퍼 스테이션(107)으로 웨이퍼를 이송하기 위해 제어 패널(6)로부터 명령들이 보내진다. 대안적으로는, 상기 로딩/언로딩 스테이지(104) 상에 웨이퍼 카세트(103)가 놓여있지 않을 때에는, 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107) 상에 웨이퍼를 수동으로 배치시키기 위해 상기 로딩/언로딩 스테이지(104)가 상승될 수도 있다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 탐색 기구(109)는 각각의 로딩/언로딩 스테이지(104) 아래쪽에 배치되어 있다. 각각의 웨이퍼 탐색 기구(109)는 한 쌍의 지지 부재(111), 상기 지지 부재(111)를 수직방향으로 이동시키 기 위한 구동원(펄스모터)(110), 및 상기 지지 부재(111)의 상단부에 부착된 탐색센서(112)들을 구비한다. 웨이퍼 탐색 기구(109)가 웨이퍼 탐색을 위한 작업 시에 없는 경우에는, 웨이퍼 탐색 기구(203)가 하강되어 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시되어 있는 대기 위치에 유지됨으로써, 이송되고 있는 웨이퍼 카세트(103) 등을 방해하지 않도록 한다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 탐색센서(112)들은 탐색센서(112)들 간에 전달되는 광이 웨이퍼 카세트(103)를 통해 수평 방향으로 지나가도록 서로 수평 방향으로 마주보는 관계로 배치되어 있다.
웨이퍼 탐색 동작은 다음과 같이 수행된다. 웨이퍼 탐색 기구(109)는 더미 웨이퍼 스테이션(107) 아래쪽 위치로부터 웨이퍼 카세트(103)의 최상부 슬롯 위쪽 위치로 상향 이동된 다음, 상기 더미 웨이퍼 스테이션(107) 아래 위치까지 하향 이동된다. 이러한 이동 시, 한 쌍의 탐색센서(112)들은 광이 웨이퍼에 의해 인터럽트되는 횟수를 계수하여, 상기 웨이퍼 카세트(103) 내의 웨이퍼의 개수를 계수하게 된다. 이 때, 상기 웨이퍼 탐색 기구(109)는 구동원(110) 내의 펄스모터의 펄스들을 토대로 웨이퍼들의 위치들을 결정함으로써, 웨이퍼들이 삽입되는 웨이퍼 카세트(103) 내의 슬롯들을 결정하게 된다. 상기 웨이퍼 탐색 기구(109)는 또한 탐색센서(112)들 간의 광이 상기 웨이퍼 카세트(103) 내의 슬롯들 간의 간격에 대응하는 펄스 개수보다 큰 펄스 개수에 대응하는 시간 주기 동안 인터럽트될 때에 비스듬하게 삽입된 웨이퍼를 검출하는 기울어진 웨이퍼 검출기능을 가진다. 상기 웨이퍼 카세트(103) 내의 슬롯들 간의 간격은 사전에 미리 설정된다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 카세트(103) 내의 개구부와 기 판 처리 장치(1) 사이에는 셔터(114)가 배치되어 있다. 상기 셔터(114)는 실린더(113)에 의해 수직방향으로 이동가능하다. 따라서, 상기 셔터(114)는 로딩/언로딩 포트(100-2) 및 기판 처리 장치(1)의 내부를 서로 분리시킬 수 있다. 상기 셔터(114)는 제1이송로봇(200A)이 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(103)로 또는 그로부터 이송시킬 때를 제외하고는 폐쇄되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(1)의 측벽(3a) 상에 제공된 인접한 로딩/언로딩 스테이지(104) 사이에는 격벽(117)들이 배치되어 있다. 따라서, 상기 격벽(117)에 의하여, 작업자가 교체를 위해 여하한의 웨이퍼 카세트에 접근하는 경우, 작업 중인 인접한 웨이퍼카세트에 실수로 닿지 않게 해준다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 장치의 외부로부터 분리시키기 위하여 로딩/언로딩 포트(100-2)의 전방에는 도어(115)가 제공된다. 상기 도어(115)는 도어(115)가 개방되어 있는지 또는 폐쇄되어 있는 지의 여부를 검출하기 위한 센서 및 로킹 기구(도시 안됨)를 구비한다. 상기 장치가 작업 중인 경우, 상기 도어(115)는 상기 로킹 기구에 의해 로킹되어, 웨이퍼 카세트(103)를 보호하고 작업자에 대한 위험을 미연에 방지하게 된다. 만일 어느 하나의 도어(115)가 소정의 시간 주기 동안 개방된 채로 남아 있다면, 경보가 울리게 된다.
로딩/언로딩 스테이지(104) 중 하나에 웨이퍼 카세트(103)를 배치시키기 위해 다음과 같은 두 방법이 사용될 수도 있다.
(1) 웨이퍼가 담겨 있는 웨이퍼 카세트(103)가 로딩/언로딩 스테이지(104) 중 하나에 직접 놓여진다. 이러한 공정은 상기 로딩/언로딩 포트(100)를 향하고 있는 클린 룸(2) 내의 공간이 비교적 깨끗한 경우, 예를 들면 클래스(class) 100 이 하의 청결도를 가지는 경우에 이용된다. 이 경우, 상기 로딩/언로딩 포트(100) 내의 로딩/언로딩 스테이지(104) 주위의 깨끗한 분위기를 유지하기 위해서는, 상기 로딩/언로딩 포트(100)(100-2) 위쪽에 필터 팬 유닛(116)이 장착되어야 한다.
(2) 상기 로딩/언로딩 포트(100)를 향하고 있는 클린 룸(2) 내의 공간이 비교적 더러운 경우, 예를 들면 클래스 1000 이상의 청결도를 가지는 경우에는, 웨이퍼 카세트(103)가 대략 클래스 100 정도의 청결도로 제어되는 박스에 놓여지고, 클린 룸(2) 내에 전달되며, 상기 로딩/언로딩 스테이지(104) 중 하나에 놓여진다.
이하, 상기 로딩/언로딩 포트(100)로부터의 웨이퍼의 이송 작업(2)을 설명하기로 한다.
도 4는 로딩/언로딩 포트(100)의 또 다른 예를 도시한 개략적인 정면도이다. 상기 로딩/언로딩 포트(100-3)는 내부공간을 상부 공간(121)과 하부 공간(122)으로 분할하기 위해 수평 방향으로 연장되어 있는 격벽(120)을 구비한다. 웨이퍼들이 내부에 담겨 있는 웨이퍼 카세트(123)는 밀봉된 수용 박스(124) 안에 하우징되어, 상기 상부 공간(121)에 제공된 로딩/언로딩 스테이지(125) 상에 놓여진다. 상기 수용 박스(124)는 탈착 가능한 기저판(124a)을 포함한다. 상기 기저판(124a)은 이송 시에 밀봉된 방식으로 상기 수용 박스(124)의 저부에 고정된다. 상기 수용 박스(124)가 상기 로딩/언로딩 스테이지(125) 상에 배치되면, 상기 기저판(124a)은 로킹기구(도시 안됨)에 의하여 상기 로딩/언로딩 스테이지(125)의 배치판(125a)에 고정된다. 상기 배치판(125a) 및 기저판(124a)이 고정되자마자, 상기 수용 박스(124)의 하단부가 상기 로딩/언로딩 스테이지(125)에 견고하게 고정된다. 이와 동시에, 상 기 수용 박스(124)에 대한 기저판(124a)의 고정이 해제된다. 따라서, 상기 기저판(124a)은 상기 배치판(125a)과 함께 수직방향으로 이동가능하게 된다.
상기 배치판(125a)은 수직이동 기구(126)에 부착되어 있다. 따라서, 상기 배치판(125a)은, 상기 기저판(124a)과 웨이퍼 카세트(123)가 상기 배치판(125a) 상에 배치되는 방식으로 수직방향으로 이동가능하다. 상기 배치판(125a) 및 기저판(124a)이 로킹된 것이 확인되면, 상기 배치판(125a)이 상기 웨이퍼 카세트(123)를 하부 공간(122) 안으로 도입하도록 하강된다. 상기 상부 공간(121)은 기판 처리 장치(1)의 외부 공간과 동일한 정도로 오염되는 분위기이다. 상기 하부 공간(122)은 상기 기판 처리 장치(1)의 내부와 같이 깨끗한 상태로 유지된다. 이에 따라, 웨이퍼 카세트(123) 내의 웨이퍼들이 상기 상부 공간(121)의 더러운 분위기에 노출되지 않고도 상기 기판 처리 장치(1) 안으로 이송될 수 있다. 이 경우, 제1이송로봇(200A)의 핸드가 상기 하부 공간(122)의 웨이퍼의 높이까지 이동되어, 상기 웨이퍼를 상기 기판 처리 장치(1) 안으로 도입시킨다.
2. 제1이송로봇
다음으로, 제1이송로봇(200A)을 설명하기로 한다. 도 5는 제1이송로봇(200A)을 도시한 측면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1이송로봇(200A)은 베이스(201)를 수평면으로 회전시키기 위한 회전 기구를 구비한 상기 베이스(201) 및 상기 베이스(201)의 상부면 상에 제공되는 한 쌍의 핸들링 기구(204a, 204b)를 포함한다. 상기 베이스(201)는 베이스(201)의 상부면의 높이를 조정하기 위한 수직이동 기구를 구비한다. 상기 핸들링 기구(204a, 204b)는 웨이퍼들을 잡아주기 위한 확장가능한 암 기구(202a, 202b)의 선단에 부착된 상부 및 하부 핸드(203a, 203b)를 포함한다. 상기 상부 및 하부 핸드(203a, 203b)는 소정의 간격으로 수직방향으로 이격되어 있다. 상기 베이스(201)의 회전 및 상기 암 기구(202a, 202b)의 확장 작업(수평 이동)은 상기 상부 및 하부 핸드(203a, 203b)를 원하는 위치들로 각각 이동시켜, 상기 웨이퍼를 소정의 위치들로 이송하게 된다.
각각의 상부 핸드(203a) 및 하부 핸드(203b)는 진공 라인(도시 안됨)을 구비한다. 따라서, 상부 핸드(203a) 및 하부 핸드(203b) 양자 모두는 진공 흡입 핸드로서 사용될 수 있다. 대안적으로는, 상기 하부 핸드(203b)가 진공 하에 웨이퍼를 흡인하도록 흡인형 핸드(attraction-type hand)로 사용될 수도 있고, 상기 상부 핸드(203a)는 웨이퍼의 주변부를 유지하도록 리세스형 핸드로 사용될 수도 있다. 상기 흡인형 핸드는 웨이퍼 카세트(102) 내의 웨이퍼의 배치와 관계없이 웨이퍼를 정확하게 이송할 수 있다. 상기 리세스형 핸드는 웨이퍼의 뒷면의 청결도를 유지하면서 웨이퍼를 이송할 수 있는데, 그 이유는 상기 리세스형 핸드가 상기 흡인형 핸드와는 달리 더스트를 모으지 않기 때문이다. 세정 공정을 겪은 웨이퍼들을 위한 리세스형 핸드를 사용하는 것이 좋다. 이 경우, 상기 상부 핸드(203a)는 세라믹으로 만들어진 리세스형 씬 핸드(recess-type thin hand)를 포함하여 이루어져야 한다. 상기 세라믹으로 만들어진 리세스형 씬 핸드는 웨이퍼를 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 수용하는 것에서부터 상기 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(102)로 복귀시키는 것까지의 이송공정에 사용된다. 상기 하부 핸드(203b)는 진공 라인을 구비한, 세라믹으로 만들어진 포크형 진공 흡입 핸드(forked vacuum suction hand)를 포함 하여 이루어질 수도 있다. 상기 하부 핸드(203b)는 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(102)로부터 수용하는 것에서부터 상기 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(300) 또는 측정 유닛(310)으로 전달하는 것까지의 이송공정에 사용된다. 따라서, 상기 상부 핸드(203a) 및 하부 핸드(203b)는 별도의 목적을 위해 사용되기 때문에, 세정 공정을 겪은 깨끗한 웨이퍼들이 세정액이나 이물질의 부착으로 인한 오염 없이도 이송될 수 있게 된다.
3. 제2이송로봇
다음으로, 제2이송로봇(200B)을 설명하기로 한다. 도 6은 제2이송로봇(200B)을 도시한 사시도이다. 도 6에서, 도 5에 도시된 제1이송로봇(200A)의 구성요소들에 대응하는 구성요소들은 동일한 도면번호로 표시되어 있으므로, 이 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제2이송로봇(200B)은 상부 핸드(203a) 및 하부 핸드(203b)를 구비하는데, 이들 각각은 상기 웨이퍼의 주변부를 유지하기 위한 리세스형 핸드를 포함하여 이루어진다. 상기 상부 핸드(203a)는 습식되지 않는 웨이퍼(W)를 유지시키는데 사용된다. 구체적으로, 상기 상부 핸드(203a)는 웨이퍼 스테이지(300) 또는 측정 유닛(310)으로부터 제1폴리싱유닛(400A), 제2폴리싱유닛(400B) 및 1차 세정 유닛(600)으로 웨이퍼를 이송하거나, 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 상기 웨이퍼 스테이지(300) 또는 상기 측정 유닛(310)으로 웨이퍼를 이송하는데 사용된다. 상기 하부 핸드(203b)는 습식 웨이퍼(W)를 유지하는데 사용된다. 구체적으로는, 상기 하부 핸드(203b)는 상기 상부 핸드(203a)의 이송공정들 이외의 이송공정들에서 웨이퍼를 이송하는데 사용된다. 따라서, 습식 웨이퍼(W)가 습식되지 않은 웨이퍼(W) 아래에 위치한다. 이에 따라, 습식되지 않은 웨이퍼(W)가 떨어지는 세정액 등에 의해 오염되는 것을 막게 된다.
4. 웨이퍼 스테이지 및/또는 측정 유닛
도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(300)는 제1이송로봇(400A) 및 제2이송로봇(400B)이 접근 가능한 위치에 위치한다. 로딩/언로딩 포트(100)로부터 이송된 처리되지 않은 웨이퍼 및 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 이송된 처리된 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지(300) 상에 놓여지고, 후속 이송로봇으로 전달된다. 상기 웨이퍼 스테이지(300)는 웨이퍼의 주변부를 지지하기 위한 복수의 마운트 핀(301)을 구비한다. 상기 웨이퍼 스테이지(300)는 웨이퍼의 존재를 검출하기 위한 센서(도시 안됨)를 구비할 수도 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(300) 대신, 상기 웨이퍼 스테이지(300)의 위치에는 측정 유닛(310)이 제공될 수도 있다. 상기 측정 유닛(310)은 처리 이전과 이후에 웨이퍼의 주변부의 형상을 측정하는 기능을 가진다. 상기 웨이퍼의 직경을 측정하기 위한 직경 측정 기구를 구비한 측정 유닛은 상기 측정 유닛(310)의 일례로서 설명하기로 한다.
도 7은 측정 유닛(310)의 일례를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 8의 (a)는 상기 측정 유닛(310)의 개략적인 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 A 방향에서 본 도면이다. 도 9의 (a)는 측정 유닛(310)에 제공된 기판 유지 및 회전 기구(361)의 개략적인 사시도이고, 도 9의 (b)는 기판 유지 및 회전 기구(361)의 개 략적인 평면도이다. 도 7, 도 8의 (a), 도 8의 (b)에는, 간결함을 위하여 기판 유지 및 회전 기구(361)가 예시되어 있지 않다. 상기 측정 유닛(310)은 웨이퍼(W)의 (베벨부의) 측면의 폴리싱 정도를 검출하기 위해 웨이퍼(W)의 외경을 측정하기 위한 직경 측정 기구를 구비한다. 상기 측정 유닛(310)은 기판 유지 및 회전 기구(361) 및 센서 기구(레이저센서)(311)를 포함한다. 상기 센서 기구는 상기 기판 유지 및 회전 기구(361)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)의 주변부 부근에 수직방향으로 이격되어 있는 두 쌍의 발광 장치(312) 및 수광 장치(313)를 구비한다. 각각의 발광 장치(32)는 레이저 광을 방출한다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시된 기판 유지 및 회전 기구(361)는 상기 측정 유닛(310)에서의 측정 시에 상기 웨이퍼(W)를 유지 및 회전시키는 역할을 한다. 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 기판 유지 및 회전 기구(361)는 2-스테이지 구조를 가진다. 상기 2-스테이지 구조는 상기 웨이퍼(W)의 외주부를 클램핑하기 위한 복수의 스테이지(362a)를 구비한 상부 척(상부 스핀 척)(362) 및 상기 웨이퍼(W)의 외주부를 클램핑하기 위한 복수의 스테이지(363a)를 구비한 하부 척(하부 스핀 척)(363)을 포함한다. 상기 상부 척(362) 및 하부 척(363)은 동축으로 배치되어, 회전축(364)을 중심으로 회전된다. 각각의 상부 및 하부 척(362, 363)은 소정의 간격으로 4 스테이지(362a, 363a)를 구비한다. 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 상부 및 하부 척(362, 363)의 스테이지(362a, 363a)는 소정의 각도로 시프트되어, 상기 스테이지(362a, 363a)가 수직방향으로 서로 정렬되지 않도록 한다. 또한, 상기 하부 척(363)은 상기 상부 척(362)에 대해 수직방향으로 이동 가능하다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(361)는 또한 상기 상부 척(362) 및 하부 척(363)을 회전시키기 위한 회전 구동 기구(도시 안됨) 및 상기 상부 척(362) 및 하부 척(363)의 회전 및 각도들을 일정한 속도로 인덱싱하기 위한 인덱스기구(도시 안됨)를 구비한다.
이하, 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)를 참조하여 기판 유지 및 회전 기구(361)의 동작을 설명하기로 한다. 보통, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)는 상부 척(362)이 상기 웨이퍼(W)를 잡아주면서 측정된다. 상기 스테이지(362a)들이 상부 척(362)의 회전에 의해 측정될 웨이퍼(W)의 주변부 안으로 위치되기 전에, 하부 척(363)이 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 상승되어 상기 웨이퍼(W)를 잡아주게 된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)와 상부 척(362)의 스테이지(362a)들 간의 맞물림이 풀리게 된다. 이 상태에서, 상부 척(362) 및 하부 척(363)이 소정의 각도로 회전되면, 상기 상부 척(362)의 스테이지(362a)들이 상기 웨이퍼(W)의 측정부 내에 위치되는 것이 방지된다. 상기 상부 척(362)의 스테이지(362a)들이 상기 웨이퍼(W)의 측정부를 통과한 후, 하부 척(363)이 내려간다. 그 후, 웨이퍼(W)는 상부 척(362)에 의해 유지된다. 이러한 동작은 상부 척(362)의 스테이지(362a)들이 상기 웨이퍼(W)의 측정부 내에 위치하는 것이 방지된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 전체 주변부를 측정하는 것이 가능하게 된다.
도 7에 도시된 측정 유닛(310)은 두 센서 기구(311, 311)를 구비한다. 상기 두 센서 기구(311, 311)는 상기 기판 유지 및 회전 기구(361)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)의 중앙선을 가로질러 위치한다. 상기 센서 기구(311, 311)는 수광 장 치(313)에 의해 수용되는 레이저 광량을 디지털화하기 위한 데이터처리 장치(도시 안됨)에 연결되어 있다. 상기 수광 장치(313)는 웨이퍼(W) 위쪽에 배치될 수도 있고, 상기 발광 장치(312)는 상기 웨이퍼(W) 아래쪽에 배치될 수도 있다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 센서 기구(311)는 레이저 광(314)을 발광 장치(312)로부터 웨이퍼(W)의 주변부로 하향 방출한다. 방출된 레이저 광(314)은 선 또는 면의 형태로서 소정의 폭을 가진다. 방출된 레이저 광(314)은 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 교차시킨다. 이에 따라, 레이저 광(314)의 일부가 상기 웨이퍼(W)의 주변부에 의해 차단된다. 따라서, 웨이퍼(W)에 의해 차단되지 않고 상기 웨이퍼(W) 외부를 통과한 레이저 광(314)만이 수광 장치(313)에 의해 수용된다. 수용된 광량은 웨이퍼(W)의 외주부의 외부를 통과한 레이저 광(314)의 폭, 즉 도 8의 (b)에 도시된 각각의 크기 D1, D2를 산출하기 위해 데이터처리 장치에 의해 숫자들로 변환된다. 웨이퍼의 직경을 산출하기 위하여, 직경이 공지된 기준 웨이퍼(도시 안됨)가 준비되어 측정 유닛(310)에 의해 측정됨으로써, 치수 D1 및 D2를 얻게 된다. 그 후, 측정될 웨이퍼(W)의 직경(Dw)은 기준 웨이퍼의 치수(D1, D2)들과 측정될 웨이퍼의 치수(D1, D2)들 간의 차이 및 상기 기준 웨이퍼의 직경으로부터 산출될 수 있다.
또한, 기판 유지 및 회전 기구(361) 내의 상부 척(362)과 하부 척(363)의 회전각들은 상기 웨이퍼(W)의 주변부 상의 복수의 점들에서 직경을 측정하도록 인덱싱된다. 이러한 방식으로, 웨이퍼(W)의 전체 주변부에 걸친 폴리싱 정도의 변량들과 같은 하나의 점 측정으로부터 얻어질 수 없는 정보를 얻을 수 있게 된다. 나아 가, 상기 기판 유지 및 회전 기구(361)에 의해 웨이퍼가 회전되면서, 상기 웨이퍼의 직경이 계속해서 측정될 수 있다. 이러한 방법에 따르면, 웨이퍼의 직경은 연속적인 데이터로서 얻어질 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 원형(circularity)을 산출하는 것이 가능하다.
상기 측정 유닛은 웨이퍼의 주변부의 단면 형상을 측정하기 위한 단면형상측정 기구, 웨이퍼의 주변부의 표면 상태들을 측정하기 위한 표면상태측정 기구, 또는 웨이퍼의 주변부 상의 결함부들을 검출하기 위한 결함검출 기구를 구비할 수도 있다. 또한, 상기 측정 유닛은 복수의 상기 기구들을 구비할 수도 있다.
도 11은 웨이퍼 스테이지(300) 및 측정 유닛(310) 양자 모두가 동일한 공간 내에 설치된 일례를 도시한 사시도이다. 도 11에는, 예시의 목적으로, 기판 유지 및 회전 기구(361)만이 측정 유닛(310)에 도시되어 있고, 여타의 구성요소들은 도시되어 있지 않다. 각각의 웨이퍼 스테이지(300) 및 측정 유닛(310)이 단일로 제공될 수도 있다. 대안적으로, 상기 웨이퍼 스테이지(300)는 상기 측정 유닛(310) 위쪽에 제공될 수도 있다. 이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 측정 유닛(310)은 케이싱(366) 안에 하우징되고, 상기 웨이퍼 스테이지(300)는 상기 케이싱(366)의 상부면(366a) 상에 제공된다. 상기 웨이퍼 스테이지(300)는 웨이퍼(W)의 외주부가 배치되는 복수의 마운트 핀(301)을 구비한다. 따라서, 웨이퍼 스테이지(300)는 제1이송로봇(200A)의 핸드에 의해 이송되는 웨이퍼(W)를 임시로 수용하여 상기 웨이퍼(W)를 제2이송로봇(200B)의 핸드로 이송하기 위한 임시 스테이지로서 사용될 수 있다. 대안적으로는, 상기 웨이퍼 스테이지(300)는, 앞선 웨이퍼(W)가 측정 유 닛(310)을 차지할 때, 후속 웨이퍼(W)를 잡아주기 위한 대기 스테이지로서 사용될 수 있다. 상기 케이싱(366)은 개폐될 수 있는 셔터(367)를 구비한 측벽(366b)을 구비한다. 셔터(367)가 개방되면, 제1 또는 제2이송로봇(200A 또는 200B)에 의해 유지되는 웨이퍼가 상기 케이싱(366) 안으로 도입되어 측정을 위해 상기 측정 유닛(310)의 기판 유지 및 회전 기구(361) 상에 배치될 수 있다.
따라서, 웨이퍼 스테이지(300)가 측정 유닛(310) 위쪽에 제공되므로, 상기 측정 유닛(310) 및 웨이퍼 스테이지(300) 양자 모두는 공통 공간 내에 배치될 수 있다. 이에 따라, 기판 처리 장치(1)에 필요한 공간을 줄일 수 있게 된다. 또한, 기판 처리 장치(1)의 처리 패턴들에서 설명하는 바와 같이, 웨이퍼가 최적화된 경로로 효율적으로 이송될 수 있다. 따라서, 상기 기판 처리 장치(1)의 스루풋이 향상될 수 있게 된다.
5. 폴리싱 유닛 의 제1실시예
다음으로, 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B)의 구조를 설명하기로 한다. 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)은 공통 구조를 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B)의 케이싱 내의 각각의 구성요소들은 점괘선으로 표시된 중심선(L)에 대해 대칭으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 중심선(L)이 축방향 대칭의 축선이다. 이하, 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)에 공통인 구조들을 설명한다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 폴리싱 유닛(400-1)을 도시한 개략적인 평면도이다. 도 13은 도 12의 측단면도이다. 도 14는 도 13의 단면에 수직인 방향 을 따라 취한 측단면도이다. 도 12, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 유닛(400-1)은 폴리싱 챔버(401) 상하에 위치한 복수의 머신 챔버 및 그 중앙부에 상기 폴리싱 챔버(401)를 한정하는 케이싱(403), 상기 폴리싱 챔버(401)에서 수평 방향으로 상기 웨이퍼(W)를 유지 및 회전시키기 위한 기판 유지 및 회전 기구(기판 유지기구)(410), 상기 웨이퍼(W)의 베벨부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치(450), 및 상기 웨이퍼(W)의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치(480)를 구비한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 케이싱(403)은 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 4 면들을 둘러싸고 있는 측벽들을 구비한다. 상기 베벨 폴리싱 장치(450) 및 노치 폴리싱 장치(480)는 각각 두 인접한 측벽(404, 406)들 내부에 배치된다. 상기 베벨 폴리싱 장치(450) 및 상기 노치 폴리싱 장치(480)는 상기 폴리싱 챔버(401)에서 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 상기 베벨 폴리싱 장치(450)는 베벨 폴리싱 헤드(460)를 구비하고, 상기 노치 폴리싱 장치(480)는 노치 폴리싱 헤드(490)를 구비한다. 상기 베벨 폴리싱 헤드(460) 및 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 웨이퍼(W)의 중심 주위로 90도 정도로 각을 이루면서 이격되어 있다.
상기 폴리싱 유닛(400-1)에 있어서, 상기 베벨 폴리싱 헤드(460) 부근의 측벽(404)은 유지보수 해치(도어)(407)를 구비하고, 상기 노치 폴리싱 헤드(49) 부근의 측벽(406)은 유지보수 해치(도어)(408)를 구비한다. 상기 유지보수 해치(407, 408)들은 각각 상기 베벨 폴리싱 헤드(460) 및 상기 노치 폴리싱 헤드(490)를 향한 다. 상기 유지보수 해치(407)가 개방되면, 작업자가 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 외부로부터 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)에 접근 가능하다. 상기 유지보수 해치(408)가 개방되면, 상기 작업자는 상기 노치 폴리싱 헤드(490)에 접근 가능하다. 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 측벽(409)은 상기 웨이퍼(W)를 폴리싱 챔버(401) 안으로 도입하거나 그로부터 배출시키기 위한 개구부(405)를 구비한다. 상기 폴리싱 유닛(400-1)은 상기 개구부(405)를 커버하기 위한 셔터(405a) 및 상기 셔터(405a)를 작동시키기 위한 에어 실린더(405b)를 구비한다. 도 12에 도시된 폴리싱 유닛(400-1)에 있어서, 상기 개구부(405)는 상기 노치 폴리싱 헤드(490) 부근의 측벽(406)에 대향하는 측벽(409) 내에 형성되어 있다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)는 그 상부면 상에 웨이퍼를 수평 방향으로 유지시키기 위한 기판 유지 테이블(411) 및 상기 기판 유지 테이블(411)의 하부면에 결합된 회전축(412)을 구비한다. 상기 회전축(412)은 그 중앙부에서 상부 회전축(412a) 및 하부 회전축(412b)으로 분할된다. 상기 상부 회전축(412a) 및 상기 하부 회전축(412b)은 서로 평행하게 있으며, 소정의 거리로 수평 방향으로 이격되어 있다. 상기 상부 회전축(412a)은 베어링(414a)을 통해 지지 부재(413a)의 내측면에 회전가능하게 부착되어 있다. 상기 상부 회전축(412a)에는 풀리(415a)가 부착되어 있다. 상기 지지 부재(413a) 상으로 모터(416)가 고정되어 있다. 풀리(417)는 상기 모터(416)의 회전축에 부착되어 있다. 상기 풀리(415a)는 타이밍벨트(418)를 통해 상기 풀리(417)에 연결되어 있다. 따라서, 모터(416)가 구동되면, 상기 상부 회전축(412a)이 회전되어 상기 기판 유 지 테이블(411)을 회전시키게 된다.
상기 하부 회전축(412b)은 지지 부재(413b)의 내주면 상으로 고정된 베어링(414b)에 의해 회전가능하게 지지된다. 상기 하부 회전축(412b)에는 풀리(415b)가 고정되어 있다. 상기 지지 부재(413b) 상으로 모터(419)가 고정되어 있다. 상기 모터(419)의 회전축에는 풀리(420)가 부착되어 있다. 상기 풀리(415b)는 타이밍벨트(421)를 통해 상기 풀리(420)에 연결되어 있다. 따라서, 모터(419)가 구동되면, 하부 회전축(412b)은 상기 풀리(420) 및 타이밍벨트(421)를 통해 회전된다. 상부 회전축(412a)은 소정의 각도로 상기 모터(419)를 회전시켜 상기 하부 회전축(412b)을 중심으로 선회될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 모터(419) 및 하부 회전축(412b)은 상기 상부 회전축(412a)에 연결되어 있는 기판 유지 테이블(411)을 수평면으로 선회시키기 위한 기판 유지 테이블스윙 기구(439)를 형성한다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)의 기계적 구성요소들에 처리액이 부착되는 것을 방지하기 위하여, 상기 회전축(412), 상기 지지 부재(413) 등을 커버하도록 커버(438)가 제공된다.
상기 지지 부재(413a) 및 상기 지지 부재(413b)는 판 부재(422)에 의해 서로 연결되어 있다. 상기 지지 부재(413b)는, 폴리싱 챔버(401)와 머신 챔버(402) 간의 인터페이스에 제공되는 기저판(403a)에 대해 수평 이동 기구(기판 유지 테이블 수평 이동 기구)(423)를 통해 부착된다. 상기 수평 이동 기구(423)는 상기 기저판(403a)에 부착된 상부판(425), 상기 기저판(403a)에 대해 제1방향으로 상기 상부판(425)을 슬라이딩시키기 위한 리니어 가이드(424), 상기 상부판(425)에 부착된 하부판(427), 및 상기 상부판(425)에 대해 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 상기 하부판(427)을 슬라이딩시키기 위한 리니어 가이드(426)를 포함한다. 상기 수평 이동 기구(423)는 상기 지지 부재(413)(413a, 413b)로 하여금 상기 기저판(403a)에 대하여 수평면상에서 서로 수직인 두 방향(X-Y 방향)으로 선형으로 이동할 수 있게 한다. 따라서, 상기 수평 이동 기구(423)는 X-Y 스테이지로서의 역할을 한다. 서보모터(428, 429) 및 볼 스크루(430, 431)는 각각 상기 상부판(425) 및 상기 하부판(427)에 고정되어 있다. 서보모터(428, 429)가 구동되면, 상기 상부판(425) 및 하부판(427)은 각각 상기 리니어 가이드(424, 426)를 따라 선형으로 이동된다.
상기 기판 유지 테이블(411)의 상부면에는 폴리싱 패드(435)가 부착된다. 상기 폴리싱 패드(435)는 그 내부에 형성된 홈(435a)들이 있는 상부면을 가진다. 상기 폴리싱 패드(435)는 우레탄과 같은 탄성재로 만들어진다. 따라서, 상기 폴리싱 패드(435)는 웨이퍼(W)의 뒷면에 손상을 입히지 않고도 웨이퍼(W)를 유지시킴으로써, 상기 웨이퍼(W)와의 접촉부를 밀봉하도록 되어 있다. 상기 홈(435a)은 상기 기판 유지 테이블(411)을 통해 상부 회전축(412a) 내에 형성된 연통로(432a)와 연통되어 있다. 상기 상부 회전축(412a)의 연통로(432a)는 로터리조인트(433)를 통해 상기 하부 회전축(412b)의 연통로(432b)에 연결되어 있는 관(434)에 연결된다. 상기 하부 회전축(412b)의 연통로(432b)는 진공 라인(436) 및 압축 공기 공급 라인(437)에 연결되어 있다. 이에 따라, 진공 라인(436)을 통해 진공이 공급됨으로써, 상기 폴리싱 패드(435)의 홈(435a) 안에 진공이 형성되게 된다. 따라서, 상기 기판 유지 테이블(411) 상에 놓여진 웨이퍼(W)가 진공 하에 상기 폴리싱 패드(435) 의 상부면 상으로 흡인된다.
또한, 기판 이송 기구(440)는 상기 기판 유지 및 회전 기구(410) 위쪽에 배치된다. 상기 기판 이송 기구(440)는 웨이퍼(W)의 베벨부에 대응하는 유지부(441a, 441a)를 구비한 한 쌍의 암(441, 441)을 구비한다. 상기 암(441, 441)은 도 12에 도시된 화살표로 표시된 방향들로 개폐될 수 있으며, 폐쇄 위치 및 해제 위치를 가질 수 있다. 상기 암(441, 441)은 폐쇄 위치에서 상기 유지부(441a, 441a)들 사이에 웨이퍼(W)를 끼울 수 있으며, 상기 웨이퍼(W)를 해제 위치에서 해제시킬 수 있다. 웨이퍼(W)가 상기 암(441, 441)에 의해 클램핑되면, 상기 웨이퍼(W)가 센터링된다.
상기 폴리싱 유닛(400-1)은 액체 또는 가스(예컨대, 순수 또는 가스)를 각각의 구성요소, 예컨대 기판 유지 및 회전 기구(410), 베벨 폴리싱 장치(450) 및 노치 폴리싱 장치(480)로 공급하기 위한 공급관(도시 안됨) 및 상기 각각의 구성요소들로부터 배출되는 폐액을 위한 배수관과 같은 각종 관(도시 안됨)들을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 구성요소들에 연결된 관들은 상기 베벨 폴리싱 장치(450) 부근의 측벽(404)의 하부에 제공된 간격부(495)에 모여 있다. 상기 폴리싱 유닛(400-1)은 상기 기판 처리 장치(1)의 하부에 제공된 베이스부(11) 상에 배치된다. 상기 베이스부(11)는 판 형태의 상부 베이스(11a) 및 판 형태의 하부 베이스(11b)를 포함한다. 상기 상부 베이스(11a)와 상기 하부 베이스(11b) 사이에는 공간(12)이 형성된다. 상기 공간(12)은 액체 또는 가스(예컨대, 공기, N2 가스, 순 수, 또는 화학액)를 각각의 유닛들, 예컨대 상기 기판 처리 장치(1) 내의 폴리싱 유닛(400), 1차 세정 유닛(600) 및 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 공급하기 위한 공급관(도시 안됨) 및 상기 각각의 유닛들로부터 배출되는 폐액을 위한 배수관과 같은 각종 관(도시 안됨)들을 하우징한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 공간(12) 내에 하우징된 관들은 공급관(497), 배수관(498) 등으로 분기된다. 상기 공급관(497) 및 배수관(498)은 상기 폴리싱 유닛(400-1) 내의 간격부(495)로 연결된 다음, 상기 간격부(495)를 통해 상기 폴리싱 유닛(400-1) 내의 관들로 연결된다.
상기 폴리싱 유닛(400-1)은 또한 전력을 모터 등에 공급하기 위한 전기케이블(도시 안됨) 및 제어 신호들을 각종 센서들에 공급하기 위한 제어신호라인과 같은 와이어링(도시 안됨)을 포함한다. 이들 케이블은 상기 간격부(495)에 모여, 상기 간격부(495)에 제공되는 전원/신호커넥터(496)에 연결되어 있다. 상기 베이스부(11)에서의 공간(12)은 상기 기판 처리 장치(1) 내의 제어 장치(4) 및 전원에 연결된 전기케이블 및 제어신호라인(도시 안됨)을 하우징한다. 이들 라인들로부터 분기된 라인들은 상기 전원/신호커넥터(496)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 폴리싱 유닛(400-1)으로의 관들의 연결은 상기 기판 처리 장치(1) 내의 측벽(404) 상에 제공된 간격부(495)를 통해 행해진다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 폴리싱 장치(450)는 폴리싱 테잎(451), 상기 폴리싱 테잎(451)을 웨이퍼(W)의 베벨부에 가압하기 위한 베벨 폴리싱 헤드(460), 및 상기 폴리싱 테잎(451)을 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)에 공급하고 상기 폴리싱 테잎(451)을 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)로부터 회수하기 위한 폴 리싱 테잎 공급/회수 기구(452)를 포함한다. 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)는 상기 기판 유지 테이블(411)을 향하는 위치에서 그 사이에 폴리싱 테잎(451)을 유지시키기 위한 한 쌍의 공급 롤러(461, 461)를 구비한다. 따라서, 상기 폴리싱 테잎(451)은 한 쌍의 공급 롤러(461) 사이에서 연장되어, 상기 웨이퍼(W)의 베벨부가 상기 폴리싱 테잎(451)의 폴리싱면(451a)과 접촉하도록 한다. 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)는 상기 공급 롤러(461, 461) 사이에서 연장되는 폴리싱 테잎(451)의 뒷면 상에 배치된 베이스(462)를 구비한다. 상기 베이스(462)는 상기 폴리싱 테잎(451)과 접촉하는 상기 베이스(462)의 표면에 부착된 탄성 부재(도시 안됨)를 구비할 수도 있다. 상기 폴리싱 테잎(451)의 폴리싱면(451a)은 폴리싱 테잎(451)을 뒷면으로부터 가압하기 위한 베이스(462)의 힘과 상기 폴리싱 테잎(451) 자체의 장력에 의해 상기 웨이퍼(W)의 베벨부 또는 주변부(베벨부 및 에지부)에 대해 가압된다.
도 15는 베벨 폴리싱 장치(450)를 개략적으로 도시한 확대평면도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 폴리싱 장치(450)의 베벨 폴리싱 헤드(460)는 크랭크 부재(471)를 통해 스윙 기구(470)에 결합된다. 상기 크랭크 부재(471)는 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)의 측면에 부착된다. 상기 스윙 기구(470)는 상기 크랭크 부재(471)의 크랭크 축(471a)에 고정된 풀리(472), 모터(473), 상기 모터(473)의 회전축(473a)에 고정된 풀리(474), 및 상기 풀리(472)와 상기 풀리(474)를 상호연결하는 타이밍벨트(475)를 포함한다. 상기 모터(473)는 상기 풀리(474)를 대향하는 방향으로 소정의 빈도로 회전하도록 작동가능하다. 상기 모터(473)의 회전에 의하여, 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)가 크랭크 부재(471)를 통해 수직방향으로 선회된 다. 상기 크랭크 축(471a)은 상기 기판 유지 테이블(411) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 접선방향으로 연장된다. 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)는 웨이퍼면에 대해 수직방향으로 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 중심으로 선회(피벗 또는 틸트)될 수 있다. 따라서, 상기 폴리싱 테잎(451)이 소정의 각도로 웨이퍼(W)의 베벨부와 접촉하게 될 수 있다.
상기 스윙 기구(470)는 상기 웨이퍼(W)의 접선방향을 따라 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)를 왕복 이동시키기 위한 왕복 이동 기구(476)에 결합되어 있다. 상기 왕복 이동 기구(476)로는 에어 실린더가 적합하게 사용될 수도 있다. 상기 왕복 이동 기구(476)는 상기 스윙 기구(470) 및 크랭크 부재(471)를 상기 크랭크 축(471a)이 연장되는 방향을 따라 왕복 운동시킨다. 따라서, 상기 크랭크 부재(471)에 연결된 베벨 폴리싱 헤드(460)는 상기 웨이퍼의 접선방향을 따라 왕복 운동(진동)된다. 상기 베벨 폴리싱 장치(450)는 스윙 기구(470) 및 왕복 이동 기구(476)를 구비하기 때문에, 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)는 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 중심으로 선회되고, 상기 웨이퍼(W)의 접선방향을 따라 왕복 운동될 수 있다.
도 13을 다시 참조하면, 측벽(404)을 향하도록 하기 위하여 폴리싱 챔버(401) 위쪽에 머신 챔버(456)가 배치된다. 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(452)는 상기 머신 챔버(456) 내에 제공된다. 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(452)는 상기 폴리싱 테잎(451)을 베벨 폴리싱 헤드(460)로 공급하기 위한 공급 릴(453a) 및 상기 폴리싱 테잎(451)을 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)로부터 회수하기 위한 테이크업 릴(453b)을 포함한다. 상기 폴리싱 테잎(451)은 1인치 내지 3인치의 범위에 있는 소정의 폭과 수십 미터 정도의 길이를 갖는 벨트식 부재로 형성된다. 상기 폴리싱 테잎(451)은 원통형 코어 부재(454)에 감겨 있다. 상기 코어 부재(454)는 상기 공급 릴(453a)에 부착되어 있다. 상기 폴리싱 테잎(451)은 상기 폴리싱면(451a)이 바깥쪽을 향하는 상태로 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)에서의 한 쌍의 공급 롤러(461, 461) 사이에서 연장된다. 그 후, 상기 폴리싱 테잎(451)은 상기 테이크업 릴(453b)에 부착된다. 상기 테이크업 릴(453b)은 모터와 같은 회전 구동 기구(도시 안됨)에 결합되어 있다. 상기 폴리싱 테잎(451)은 인가되는 소정의 장력으로 감기거나 회수될 수 있다. 베벨부가 폴리싱되어야 하는 경우, 폴리싱 테잎(451)은 새로운 폴리싱면(451a)을 계속해서 제공하기 위한 공급 릴(453a)로부터 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)로 순차적으로 공급된다.
상기 측벽(404)으로부터 위쪽으로 연장시키기 위하여 상기 머신 챔버(456) 위쪽에 유지보수 해치(457)가 제공된다. 상기 유지보수 해치(457)가 개방되면, 작업자가 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 외부로부터 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(452)에 접근 가능하다. 따라서, 작업자는 상기 폴리싱 테잎(451)을 공급 릴(453a) 및 테이크업 릴(453b)과 교체할 수 있고, 또는 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(452)의 유지보수 작업을 행할 수 있다.
연마 입자들이 분산되는 수지 재료가 테잎 베이스의 표면에 인가되어 고형화됨으로써, 상기 폴리싱 테잎(451)의 폴리싱면(451a)을 형성하게 된다. 연마 입자의 예로는 다이아몬드 및 SiC를 들 수 있다. 연마 입자들의 유형 및 알갱이(grain) 크기는 폴리싱될 웨이퍼의 유형 또는 폴리싱의 필요도에 따라 선택된다. 예를 들면, 알갱이 크기가 #4000 내지 #11000인 다이아몬드 또는 알갱이 크기가 #4000 내지 #10000인 SiC가 연마 입자로 사용될 수 있다. 또한, 입자들이 표면에 부착되지 않는 벨트식 연마포가 폴리싱 테잎(451) 대신 사용될 수도 있다.
베벨부의 측면이 작은 알갱이 크기를 갖는 폴리싱 테잎(451)으로 폴리싱되는 경우에는, 웨이퍼가 원하는 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 러프 폴리싱 공정 및 피니쉬 폴리싱 공정이 상이한 폴리싱 유닛(400-1)에서 수행되는 경우, 낮은 카운트(count)를 갖는 폴리싱 재료(즉, 입자 직경이 큰 연마 입자들의 러프 폴리싱 재료)가 폴리싱 테잎(451)에 인가되고, 상기 폴리싱 테잎(451)은 러프 폴리싱을 위해 폴리싱 유닛(400)에서 상기 베벨 폴리싱 장치(450)에 장착된다. 이 때, 높은 카운트를 갖는 폴리싱 재료(즉, 입자 직경이 작은 연마 입자들의 미세 폴리싱 재료)가 폴리싱 테잎(451)에 인가되고, 상기 폴리싱 테잎(451)은 피니쉬 폴리싱을 위해 또 다른 폴리싱 유닛(400)에서 상기 베벨 폴리싱 장치(450)에 장착된다. 따라서, 그 목적을 위해 복수의 폴리싱 유닛(400)이 별도로 사용된다.
낮은 카운트를 갖는 폴리싱 재료의 예로는 평균 입자 직경이 5㎛이고 알갱이 크기가 대략 #3000인 연마 입자들의 폴리싱 재료를 들 수 있다. 높은 카운트를 갖는 폴리싱 재료의 예로는 평균 입자 직경이 0.2㎛이고 알갱이 크기가 대략 #20000인 연마 입자들의 폴리싱 재료를 들 수 있다. 일반적으로, 알갱이 크기가 대략 #6000 보다 큰 연마 입자들의 폴리싱 재료는 성형에 사용되고, 알갱이 크기가 대략 #6000 보다 작은 연마 입자들의 폴리싱 재료는 표면 상태들의 조정에 사용된다.
보다 구체적으로는, 상기 폴리싱 테잎(451)의 테잎 베이스는 대략 수십 마이 크로미터의 두께를 갖는 벨트식 PET(polyethylene terephthalate) 수지로 형성된다. 상기 테잎 베이스의 한 표면상에는 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱 층이 형성된다. 다이아몬드와 같은 연마 입자들이 분산되는 수지 재료는 폴리싱 층을 형성하기 위해 상기 테잎 베이스에 도포, 건조 및 고형화된다. 상기 폴리싱 층은 대략 수 마이크로미터의 두께를 갖는 균일한 층으로, 그 위에 폴리싱면(451a)을 가진다. 상기 분산된 연마 입자들에 의해 상기 폴리싱면(451a)에는 미세한 불규칙성들이 형성된다.
연마 입자들이 분산되는 수지 재료는 각종 수지 성분들이 혼합되는 복합 수지 재료를 포함한다. 테잎 베이스 재료의 속성은 폴리싱 테잎의 제작자에 따라 달라진다. 경성 수지 재료(hardened resin material)는 수불용성(water-insoluble)이어야 한다. 상기 경성 수지 재료는 연마 입자들이 폴리싱 시에 생성되는 폴리싱면과 웨이퍼 간의 마찰력에 의해 제거되지 않는 강도를 가져야 한다. 또한, 상기 경성 수지 재료는 연마 입자들이 분리되는 정도로 폴리싱 시에 발생되는 마찰열로 인해 연성이 되어서는 안된다. 나아가, 경성 수지 재료는 화학적으로 비활성이어야 한다. 특히, 상기 경성 수지 재료는 폴리싱 시에 공급되는 물(폴리싱 워터)로 습식되더라도 화학적으로 비활성이어야 한다. 구체적으로는, 폴리싱 테잎의 수지 재료가 화학적 폴리싱 효과가 전혀 없는 것이 좋다. 상기 요건들을 충족시키는 수지 재료에 의해 연마 입자들이 고정되는 폴리싱 테잎으로 웨이퍼(W)가 폴리싱되는 경우에는, 폴리싱 시에 연마 입자들이 쉽게 분리되는 것을 막을 수 있다. 수지 재료의 화학적 비활성은 수지 재료가 기계적 슬라이딩 접촉에 의한 폴리싱 온도에서 폴리 싱될 웨이퍼, 연마 입자 또는 물과 화학적으로 반응하지 않는다는 것을 의미한다.
도 16의 (a) 내지 도 16의 (c)는 베벨 폴리싱 헤드(460)의 동작을 설명하는 개략도들이다. 상기 스윙 기구(470)에 의하면, 폴리싱 테잎(451)의 폴리싱면(451a)이 웨이퍼면에 대해 수직방향으로 소정의 각도로 기울어진 위치들로부터 상기 웨이퍼(W)의 베벨부 상의 폴리싱된 영역과 접촉하게 될 수 있다. 이에 따라, 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 베벨부의 상부 경사면은 베벨 폴리싱 헤드(460)가 웨이퍼면에 대해 소정의 각도로 하향 경사진 상태로 폴리싱될 수 있다. 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 베벨부의 측면은 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)를 수평 방향으로 지향시킴으로써 폴리싱될 수 있다. 도 16의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 베벨부의 하부 경사면은 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)가 웨이퍼면에 대해 소정의 각도로 상향 경사진 상태로 폴리싱될 수 있다. 또한, 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)의 경사각에 대한 미세한 조정들을 함으로써, 상기 베벨부의 상부 및 하부 경사면, 상기 베벨부의 측면, 그 경계부 및 에지부가 원하는 각도와 형상을 갖도록 폴리싱될 수 있다.
도 17은 노치 폴리싱 장치(480)를 개략적으로 도시한 확대평면도이고, 도 18은 노치 폴리싱 헤드(490)의 형태를 도시한 개략적인 측면도이다. 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 노치 폴리싱 장치(480)는 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(482) 및 웨이퍼(W)의 노치에 대해 폴리싱 테잎(481)을 가압하기 위한 노치 폴리싱 헤드(490)를 포함한다. 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 노치 폴리싱 헤드(490)를 수직방향으로 이동시키기 위한 수직이동 기구(500) 및 상기 노치 폴리싱 헤드(490)를 선회시키기 위한 스윙 기구(510)를 구비한다.
상기 스윙 기구(510)는 모터(511), 상기 모터(511)의 회전이 전달되는 회전축(512), 및 상기 회전축(512)의 단부에 고정된 제1지지판(514)을 포함한다. 상기 제1지지판(514)은 상기 회전축(512)을 중심으로 선회(회전)될 수 있다. 구체적으로는, 상기 제1지지판(514)은 부착판(513)을 통해 상기 회전축(512)의 단부에 고정되어, 제2지지판(515) 및 노치 폴리싱 헤드(490)에 연결된다. 상기 회전축(512)의 또 다른 단부 상에는 기어(517)가 제공된다. 상기 기어(517)는 상기 회전축(512)에 수직인 방향으로 연장되어 있는 축(519)을 갖는 웜(worm; 518)과 맞물린다. 상기 축(519)은 상기 모터(511)의 회전축에 결합된 단부를 가진다. 이에 따라, 모터(511)가 구동되면, 상기 모터(511)의 회전은 상기 축(519), 웜(518) 및 기어(517)를 통해 상기 회전축(512)의 회전으로 변환된다. 상기 모터(511)를 소정의 각도로 대향하는 방향으로 회전시킴으로써, 상기 회전축(512)이 대향하는 방향으로 회전되어, 상기 제1지지판(514)을 상기 회전축(512)을 중심으로 선회시키게 된다. 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 회전축(512)의 축의 연장선상에 위치하는 폴리싱 영역을 가진다. 따라서, 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 폴리싱 영역을 중심으로 수직방향으로 선회될 수 있다.
상기 수직이동 기구(500)는 제2지지판(515) 및 상기 제2지지판(515)을 상기 제1지지판(514)에 대해 수직방향으로 이동시키기 위한 리니어 가이드(516)를 포함한다. 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 제2지지판(515)에 고정되어 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제2지지판(515)의 측부 상에는 힌지(520)가 제공되고, 상기 힌지(520)에는 커넥팅 로드(521)의 일 단부가 결합되어 있다. 상기 제1지지판(514) 상으로 모터(522)가 고정된다. 상기 모터(522)는 상기 제1지지판(514)을 통해 연장되는 회전축(522a)을 가진다. 상기 커넥팅 로드(521)의 또 다른 단부는 상기 회전축(522a)의 중심으로부터 벗어난 위치에서 상기 회전축(522a)의 일 단부에 회전가능하게 부착된다. 상기 힌지(520), 커넥팅 로드(521) 및 회전축(522a)은 크랭크기구를 형성한다. 모터(522)가 구동되면, 상기 크랭크기구는 상기 제2지지판(515)을 상기 제1지지판(514)에 대해 수직방향으로 왕복 운동시킨다. 따라서, 상기 제2지지판(515)에 고정되는 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 폴리싱 영역 주위로 수직방향으로 왕복 운동될 수 있다.
도 14를 다시 참조하면, 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)를 향하고 있는 위치에서 그 사이에 폴리싱 테잎(481)을 유지시키기 위한 한 쌍의 공급 롤러(491, 491)를 구비한다. 상기 폴리싱 테잎(481)은 한 쌍의 공급 롤러(491) 사이에서 연장되어, 상기 웨이퍼(W)의 베벨부가 상기 폴리싱 테잎(481)과 접촉되도록 한다. 따라서, 상기 폴리싱 테잎(481)의 폴리싱면(481a)은 상기 폴리싱 테잎(481) 자체의 장력에 의해 상기 웨이퍼(W)의 노치에 대해 가압된다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(482)는 측벽(406)을 향하도록 하기 위하여 상기 폴리싱 챔버(401) 위쪽에 배치된 머신 챔버(458)에 제공된다. 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(482)는 폴리싱 테잎(481)을 노치 폴리싱 헤드(490)에 공급하기 위한 공급 릴(483a) 및 상기 폴리싱 테잎(481)을 상기 노치 폴리싱 헤드(490)로부터 회수하기 위한 테이크업 릴(483b)을 포함한다.
상기 폴리싱 테잎(481)은 상기 베벨 폴리싱 장치(450)에 사용되는 폴리싱 테잎(451)과 동일한 재료로 만들어진다. 폴리싱 테잎(481)의 재료 및 상세한 설명은 상기 폴리싱 테잎(451)과 동일하기 때문에, 상기 폴리싱 테잎(481)의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 폴리싱 테잎(481)은 상기 웨이퍼(W)의 노치의 형상에 대응하는 폭을 가진다. 상기 폴리싱 테잎(481)은 상기 폴리싱 테잎(451)보다 작은 폭을 가진다. 상기 폴리싱 테잎(481)은 원통형 코어 부재(484)에 감겨 있다. 상기 코어 부재(484)는 상기 공급 릴(483a)에 부착되어 있다. 상기 폴리싱 테잎(481)은 상기 폴리싱면(481a)이 바깥쪽을 향하는 상태로 상기 노치 폴리싱 헤드(490) 내의 상기 한 쌍의 공급 롤러(491, 491) 사이에서 연장된다. 그 후, 상기 폴리싱 테잎(481)은 상기 테이크업 릴(483b)에 부착된다. 상기 테이크업 릴(483b)은 모터와 같은 회전 구동 기구(도시 안됨)에 결합되어 있다. 상기 폴리싱 테잎(481)은 소정의 장력이 인가되어 감기거나 회수될 수 있다.
상기 측벽(406)으로부터 위쪽으로 연장하기 위하여 상기 머신 챔버(458) 위쪽에 유지보수 해치(459)가 제공된다. 상기 유지보수 해치(459)가 개방되면, 작업자가 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 외부로부터 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(482)에 접근 가능하다. 따라서, 작업자는 상기 폴리싱 테잎(481)을 공급 릴(483a) 및 테이크업 릴(483b)과 교체할 수 있고, 또는 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(482)의 유지보수 작업을 행할 수 있다.
상기 노치 폴리싱 헤드(490)가 상기 수직이동 기구(500)에 의해 수직방향으 로 왕복 운동되면, 상기 폴리싱 테잎(481)의 폴리싱면(481a)은 상기 웨이퍼(W)의 노치와 슬라이딩 접촉하게 되어, 상기 웨이퍼(W)의 노치를 폴리싱할 수 있게 된다. 이 때, 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 웨이퍼면에 대해 소정의 각도로 수직방향으로 기울어지도록 하기 위하여 상기 스윙 기구(510)에 의해 선회될 수도 있다. 상기 웨이퍼(W)의 노치 또한 이러한 상태로 폴리싱될 수 있다.
도 19의 (a) 내지 도 19의 (c)는 노치 폴리싱 헤드(490)의 동작을 설명하는 개략도들이다. 스윙 기구(510)에 의하면, 상기 폴리싱 테잎(481)의 폴리싱면(481a)이 상기 웨이퍼면에 대해 수직방향으로 소정의 각도로 기울어진 위치들로부터 상기 웨이퍼(W)의 노치 상의 폴리싱된 영역과 접촉하게 될 수 있다. 이에 따라, 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 노치의 상부 경사면은 노치 폴리싱 헤드(490)가 웨이퍼면에 대해 소정의 각도로 하향 경사진 상태로 폴리싱될 수 있다. 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 노치의 측면은 상기 노치 폴리싱 헤드(490)를 수평 방향으로 지향시킴으로써 폴리싱될 수 있다. 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 노치의 하부 경사면은 상기 노치 폴리싱 헤드(490)가 웨이퍼면에 대해 소정의 각도로 상향 경사진 상태로 폴리싱될 수 있다. 또한, 상기 노치 폴리싱 헤드(490)의 경사각에 대한 미세한 조정들을 함으로써, 상기 노치의 상부 및 하부 경사면, 상기 노치의 측면, 그 경계부들이 그 형상들을 따라 폴리싱될 수 있고, 또는 상기 노치의 상부 및 하부 경사면들과 측면이 원하는 각도와 형상을 갖도록 폴리싱될 수 있다.
상기 폴리싱 유닛(400)은 노치 센서(도시 안됨)를 포함한다. 예를 들어, 상 기 노치 센서는 발광부, 상기 발광부와 동일한 부분에 제공된 수광부, 및 상기 발광부로부터 멀리 배치된 반사부를 구비한 레이저센서를 포함하는 직선빔 역반사 센서(straight-beam retro-reflective sensor)를 포함하여 이루어질 수도 있다. 만일 상기 발광부로부터 방출되는 레이저가 웨이퍼의 노치를 통과한다면, 레이저는 반사부에 도달하고, 상기 반사부로부터 반사되어, 상기 수광부로 되돌아간다. 노치가 발광부 바로 밑을 지나갈 때만, 레이저가 상기 반사부로부터 반사되어 상기 수광부로 되돌아간다. 따라서, 노치가 검출될 수 있다. 만일 웨이퍼(W)가 흡인된 기판 유지 테이블(411)이 회전되는 상태로 상기 웨이퍼(W)의 노치가 상기 노치 센서에 의해 검출된다면, 상기 기판 유지 테이블(411)의 회전이 멈추어, 상기 웨이퍼(W)의 노치를 상기 노치 폴리싱 장치(480)의 폴리싱 테잎(481)과 정렬시키게 된다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 유닛(400)은 초순수 또는 순수와 같은 물(폴리싱 워터)을 공급하기 위하여 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면 상의 폴리싱 위치들 부근에 배치된 폴리싱 워터 공급 노즐(제1공급노즐)(523, 524)을 구비한다. 또한, 상기 폴리싱 유닛(400)은 또한 상기 웨이퍼(W)의 상부면의 중앙 영역에 폴리싱 워터를 공급하기 위하여 기판 유지 테이블(411) 위쪽에 배치된 폴리싱 워터 공급 노즐(제2공급노즐)(525)을 구비한다. 순수란 반도체 제조 시에 사용하기 위해 고도로 정화된 물로 정의된다. 폴리싱될 웨이퍼의 속성 및 폴리싱 조건들에 따라 순수 또는 탈이온수(DIW)보다 순수도(purity)가 높은 초순수가 사용될 수도 있다. 웨이퍼(W)의 베벨부 및 노치를 폴리싱하는 동안, 상기 폴리싱 워터 공급 노즐(523, 524)로부터 폴리싱 워터가 공급되어, 폴리싱으로 인해 발생되는 입 자상 폴리싱 폐기물들이 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면에 부착되는 것을 막게 된다. 또한, 폴리싱 시에 마찰 계수를 감소시키고, 폴리싱 영역을 냉각시키는 것도 가능하다. 폴리싱 워터는 폴리싱 워터 공급 노즐(525)로부터 웨이퍼(W)의 중앙 영역을 향해 공급된다. 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)는 폴리싱 시에 회전되기 때문에, 공급되는 폴리싱 워터는 웨이퍼(W)의 중앙 영역으로부터 상기 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 흐르게 된다. 이에 따라, 폴리싱 폐기물들이 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 쓸려나간다. 또한, 폴리싱되고 있는 웨이퍼(W)는 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 수평으로 유지되기 때문에, 폴리싱 워터의 수막이 형성되어, 상기 폴리싱 워터가 웨이퍼(W)의 상부면 전반에 걸쳐 퍼질 때, 상기 웨이퍼(W)의 전체 상부면을 커버하게 된다. 이에 따라, 폴리싱 유닛(400)의 공간 내에서 부동하는 미세한 더스트가 웨이퍼(W)의 상부면 상으로 떨어지더라도, 상기 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 계속해서 흐르는 폴리싱 워터의 수막에 의해 상기 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 미세한 더스트가 쓸려나가게 된다. 따라서, 미세한 더스트가 웨이퍼(W)의 상부면 상으로 부착되지 않는다. 이러한 방식으로, 폴리싱 워터 공급 노즐(525)로부터 공급되는 폴리싱 워터는 상기 웨이퍼(W)의 표면에 더스트가 부착되는 것을 방지하는 역할도 한다. 하부 폴리싱 워터 공급 노즐(524)은 기판 유지 테이블(411)로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출되는 상기 웨이퍼(W)의 뒷면 상의 노출된 영역들에 폴리싱 워터를 공급하도록 구성되어 있다. 폴리싱 워터가 노출된 영역들의 내측 부분들로 공급되면, 상기 공급된 폴리싱 워터는 웨이퍼(W)의 회전에 따라 외주부를 향해 흐르게 되어, 상기 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 폴리싱 폐기물 들을 쓸어버리게 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 폴리싱 유닛(400) 및 이송로봇(200B)과 같은 각각의 구성요소들의 오염을 막기 위해서는, 상기 웨이퍼(W)로 공급될 폴리싱 워터로 초순수만을 사용하는 것이 좋다.
상기 폴리싱 워터 공급 노즐(523, 524)로부터 공급되는 폴리싱 워터는 폴리싱 폐기물로 인한 웨이퍼(W)의 상부 및 하부면 상의 오염을 방지할 뿐만 아니라, 폴리싱하는 동안에 마찰에 의해 발생되는 열을 제거하여 상기 웨이퍼(W)를 냉각시키는 역할도 한다. 따라서, 공급될 폴리싱 워터의 온도를 조정함으로써, 웨이퍼(W)의 폴리싱된 영역들로부터 열이 제거될 수 있어, 안정된 폴리싱 공정을 달성하게 된다.
상기 베벨 폴리싱 장치(450)에 의한 웨이퍼(W)의 주변부에 대한 폴리싱 공정의 종점은 폴리싱 시간에 의해 관리될 수도 있다. 대안적으로는, 웨이퍼(W)의 주변부의 온도 변화가 모니터링될 수도 있고, 폴리싱 공정의 종점이 상기 측정된 온도 변화를 토대로 검출될 수도 있다. 상기 폴리싱 유닛(400)은 폴리싱 공정의 종점을 검출하기 위한 폴리싱 종점 검출 장치를 구비할 수도 있다. 이러한 폴리싱 종점 검출 장치의 예들을 아래에 설명하기로 한다.
도 20은 폴리싱 종점 검출 장치의 일례를 도시한 개략적인 측면도이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 폴리싱 종점 검출 장치(530-1)는 CCD 카메라의 이미지센서(531), 상기 이미지센서(531)와 검사될 웨이퍼(W) 사이에 배치된 조명 링(lighting ring; 532), 및 상기 이미지센서(531)에 연결된 제어 장치(533)를 포함한다. 상기 제어 장치(533)는 상기 이미지센서(531)로부터 이미지를 캡처하여, 폴리싱 공정이 종점에 도달하였는지의 여부를 결정하도록 작동가능하다.
폴리싱 종점 검출 장치(530-1)에 있어서, 웨이퍼(W)의 주변부는 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 폴리싱하는 동안 상기 조명 링(532)에 의해 밝게 비춰진다. 상기 제어 장치(533)는 상기 이미지센서(531)로부터 이미지들을 캡처하여, 상기 웨이퍼(W)의 주변부의 색깔의 변화들을 모니터링함으로써, 폴리싱 종점을 검출하게 된다. 제어 장치(533)가 폴리싱 종점을 검출하면, 상기 제어 장치(533)는 상기 폴리싱 테잎(481)으로부터 웨이퍼(W)의 주변부를 분리시키는 수평 방향으로 상기 기판 유지 테이블(411)을 이동시켜, 상기 기판 유지 테이블(411)의 회전은 정지시키는 폴리싱 제어 장치(도시 안됨)에 종점 신호를 전송한다. 폴리싱 공정 이전에, 상기 웨이퍼(W)의 주변부의 초기 형상은 상기 이미지센서(531)를 통해 상기 제어 장치(533)에 저장될 수도 있다. 상기 웨이퍼(W)의 주변부는 상기 웨이퍼(W)의 주변부의 초기 형상을 유지하도록 폴리싱될 수도 있다. 상기 초기 형상을 결정하기 위한 인자들로는 상기 웨이퍼(W)의 주변부의 크기와 곡률, 경사각을 들 수 있다. 또한, 폴리싱된 기준 웨이퍼의 주변부의 이미지는 사전에 미리 이미지센서(531)를 통해 상기 제어 장치(533)에 기준 이미지로서 저장될 수도 있다. 이 상태에서, 상기 이미지센서(531)에 의한 폴리싱 시에 얻어지는 이미지들은 폴리싱 종점을 검출하기 위해 상기 기준 이미지와 비교될 수도 있다.
도 21은 폴리싱 종점 검출 장치의 또 다른 예를 도시한 개략적인 측면도이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 종점 검출 장치(530-2)는 기판 유지 테이블(411)을 회전시키는 모터(서보모터)(416)에 연결된 모터증폭기(534) 및 상기 모터증폭기(534)에 연결된 제어 장치(535)를 포함한다. 상기 제어 장치(535)는 상기 모터증폭기(534)에 의해 증폭된 신호들로부터 폴리싱 공정이 종점에 도달하였는지의 여부를 판정하도록 작동가능하다.
상기 폴리싱 종점 검출 장치(530-2)에 있어서, 진공 하에 웨이퍼를 흡인하는 기판 유지 테이블(411)을 소정의 속도로 회전시키는 모터(416)로부터의 신호(예컨대, 모터 전류)는 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 폴리싱하는 동안 상기 모터증폭기(534)에 의해 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 상기 제어 장치(535)로 전송된다. 상기 제어 장치(535)는 상기 모터증폭기(534)로부터의 신호를 토대로 상기 모터(416)의 회전에 필요한 토크를 산출한다. 그 후, 상기 제어 장치(535)는 폴리싱 종점을 검출하기 위해 상기 토크의 변량을 분석한다. 제어 장치(535)가 폴리싱 종점을 검출하면, 상기 제어 장치(535)는 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 상기 폴리싱 테잎(481)으로부터 분리시키기 위한 수평 방향으로 상기 기판 유지 테이블(411)을 이동시켜, 상기 기판 유지 테이블(411)의 회전을 중지시키는 폴리싱 제어 장치(도시 안됨)에 종점 신호를 전송한다. 상기 기판 유지 테이블(411)의 회전축(412) 상에는 토크 게이지(도시 안됨)가 제공될 수도 있다. 상기 기판 유지 테이블(411)의 회전 토크는 직접 검출될 수 있고, 상기 회전 토크의 변량이 폴리싱 종점을 검출하기 위해 분석될 수 있다. 이 경우, 폴리싱 종점에서의 회전 토크의 변화량은 사전에 미리 측정되어 상기 제어 장치(535)에 저장될 수도 있다. 측정된 값들은 폴리싱 종점을 검출하기 위해 저장된 값과 비교될 수 있다. 또한, 폴리싱 종점은 상기 기판 유지 테이블(411)을 수평 방향으로 이동시키는 서보모터(428, 429)의 전류 변량들을 분석함으로써 검출될 수도 있다.
도 22의 (a)는 상기 폴리싱 종점 검출 장치의 또 다른 예를 도시한 개략적인 측면도이고, 도 22의 (b)는 도 22의 (a)에 도시된 폴리싱 종점 검출 장치(530-3)의 포토 센서(536)를 개략적으로 도시한 확대도이다. 도 22의 (a) 및 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 종점 검출 장치(530-3)는 발광부(536a) 및 수광부(536b)를 구비한 포토 센서(536), 상기 포토 센서(536)에 연결된 측정 증폭기(537), 및 상기 측정 증폭기(537)에 연결된 제어 장치(538)를 포함한다. 상기 측정 증폭기(537)는 상기 포토 센서(536)의 수광부(536b)에 의해 수용되는 광을 측정 및 증폭하도록 작동가능하다. 상기 제어 장치(538)는 상기 측정 증폭기(537)에 의해 증폭되는 신호를 캡처하여, 폴리싱 공정이 종점에 도달하였는지의 여부를 판정하도록 작동가능하다.
상기 폴리싱 종점 검출 장치(530-3)에 있어서, 웨이퍼(W)의 주변부는 상기 웨이퍼(W)의 주변부를 폴리싱하는 동안 포토 센서(536)의 발광부(536a)에 의해 밝게 비춰진다. 상기 주변부로부터 반사되는 산란광은 상기 포토 센서(536)의 수광부(536b)에 의해 수용되고, 측정 증폭기(537)에 의해 측정 및 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 제어 장치(538)로 전송된다. 상기 제어 장치(538)는 상기 측정 증폭기(537)의 신호로부터의 산란광을 분석하여, 상기 웨이퍼(W)의 주변부의 폴리싱 상태의 거칠기를 평가하게 된다. 따라서, 폴리싱 종점이 검출된다.
폴리싱 종점을 광학적으로 검출하는 전술된 폴리싱 종점 검출 장치는 또한 노치 폴리싱 장치(480)에 의해 웨이퍼(W)의 노치의 폴리싱 공정의 종점을 검출하기 위해 이용될 수도 있다.
다음으로, 폴리싱 유닛(400) 내의 웨이퍼의 주변부의 처리 공정을 후술하기로 한다. 폴리싱 유닛(400)에서 폴리싱될 반도체 웨이퍼(W)는 그 위에 형성된 반도체 디바이스들을 구비한다. 상기 웨이퍼(W)는 직경이 200mm 또는 300mm 이다. 에어 실린더(405b)가 작동되면, 개구부(405)를 개방하도록 셔터(405a)가 상승된다. 상기 웨이퍼(W)는 상기 개구부(405)를 통해 제2이송로봇(200B)에 의해 폴리싱 챔버(401) 안으로 도입되어, 상기 기판 유지 테이블(411) 위쪽으로 이송된다. 이 상태에서, 암(441, 441)이 서로 근접하게 되면, 상기 암(441, 441)의 유지부(441a, 441a)가 상기 웨이퍼(W)의 주변부와 접촉하게 된다. 따라서, 상기 암(441, 441)의 유지부(441a, 441a)는 그 사이에 웨이퍼(W)를 유지시키고, 상기 웨이퍼(W)를 기판 유지 테이블(411)에 대해 센터링한다. 그 후, 웨이퍼(W)를 유지하고 있는 암(441, 441)이 하강되어, 상기 웨이퍼(W)를 상기 기판 유지 테이블(411)의 상부면 상에 놓게 된다. 진공 라인(436)을 통해 연통로(432b)에 진공이 공급되어, 진공 하에 상기 기판 유지 테이블(411)의 상부면 상으로 웨이퍼를 흡인시킨다. 이 상태로, 상기 암(441, 441)이 수평 방향으로 개방되어 웨이퍼(W)를 해제시킨다. 상기 암(441, 441)은 상승되어 대기 위치에 유지된다. 그 후, 모터(416)가 구동되어, 상기 기판 유지 테이블(411)과 함께 상기 웨이퍼(W)를 회전시키게 된다.
웨이퍼(W)의 베벨 폴리싱이 행해져야 하는 경우, 베벨 폴리싱 장치(450) 내의 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(452)는 폴리싱 테잎(452)을 상기 베벨 폴리싱 장치(450)로 공급하도록 작동되어, 사용되지 않은 폴리싱면(451a)을 공급 롤러(461, 461) 사이에 배치시키게 된다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)의 수평 이동 기구(423)는 베벨 폴리싱 헤드(460)를 향해 웨이퍼(W)를 이동시켜, 상기 베벨 폴리싱 장치(450)의 폴리싱 위치에 상기 웨이퍼(W)를 위치시킨다. 회전하고 있는 웨이퍼(W)의 베벨부는 상기 폴리싱 테잎(451)과 슬라이딩 접촉하게 되어 폴리싱된다. 폴리싱 시간에, 상기 베벨 폴리싱 장치(450)의 스윙 기구(470)가 구동되어 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)를 폴리싱 위치 주위로 선회시킨다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 베벨부 뿐만 아니라 에지부를 폴리싱할 수 있게 된다. 또한, 상기 베벨 폴리싱 장치(450)의 왕복 이동 기구(476)는 폴리싱 시에 웨이퍼(W)의 접선방향을 따라 상기 베벨 폴리싱 헤드(460)를 왕복 운동시키도록 구동될 수도 있다.
상기 베벨 폴리싱 장치(450)의 스윙 기구(470) 및 왕복 이동 기구(476)를 구동시키는 대신, 상기 기판 유지 및 회전 기구(410) 상에 제공되는 스윙 기구에 의해 폴리싱 위치 주위로 웨이퍼(W)가 선회될 수도 있고, 또는 상기 웨이퍼(W)의 접선방향을 따라 왕복 운동될 수도 있다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 회전되면서 웨이퍼(W)가 폴리싱되는 경우, 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)는 왕복 운동되지 않을 수도 있다.
상기 웨이퍼(W)의 노치 폴리싱이 행해져야 하는 경우, 상기 수평 이동 기구(423)는 노치 폴리싱 장치(480)의 폴리싱 위치로 웨이퍼(W)를 이동시키도록 작동된다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)가 회전되는 동안, 상기 웨이퍼(W)의 노치가 노치 센서에 의해 검출된다. 그 후, 상기 웨이퍼(W)의 노치가 상기 노치 폴리싱 장치(480)의 폴리싱 테잎(481)을 향하는 위치로 정렬된다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)의 수평 이동 기구(423)는 노치 폴리싱 헤드(490)를 향해 웨이퍼(W)의 노치를 이동시켜, 상기 웨이퍼(W)의 노치가 상기 폴리싱 테잎(481)과 접촉되게 한다. 이 때, 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 노치 폴리싱 장치(480)의 수직이동 기구(500)에 의해 수직방향으로 반복해서 이동된다. 따라서, 폴리싱 테잎(481)이 웨이퍼(W)의 노치와 슬라이딩 접촉하게 되어 상기 웨이퍼(W)의 노치를 폴리싱하게 된다. 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 상기 노치 폴리싱 장치(480)의 스윙 기구(510)에 의한 폴리싱 시에 선회될 수도 있다. 이 경우, 상기 노치 폴리싱 헤드(490)는 웨이퍼면에 대해 소정의 각도로 기울어질 수 있으므로, 소정의 각도로 상기 노치의 상단부 또는 하단부를 폴리싱하거나 상기 노치를 폴리싱할 수도 있다.
반도체 디바이스들이 폴리싱될 웨이퍼 상에 형성되면, 웨이퍼는 상기 웨이퍼의 표면 내에 형성되는 서브마이크론의 미세한 불규칙성들을 가질 수도 있다. 만일 연마 입자들이 이러한 웨이퍼의 폴리싱 시에 폴리싱 테잎으로부터 분리된다면, 이렇게 분리된 연마 입자들이 상기 웨이퍼의 표면 내에 형성되는 리세스들로 들어가게 된다. 이 경우, 웨이퍼가 폴리싱 공정에 이어 세정 공정에서 세정되더라도, 연마 입자들이 상기 웨이퍼 내의 리세스들로부터 충분하게 제거될 수 없게 된다. 본 실시예에 따르면, 상술된 폴리싱 테잎(451, 481)은, 상기 폴리싱 테잎(451, 481)의 폴리싱 층(폴리싱면(451a, 481a))들이 폴리싱 유닛(400-1)에서의 폴리싱 위치들에서 웨이퍼(W)의 주변부(베벨부 및 노치)와 슬라이딩 접촉하게 되도록 사용된다. 그러므로, 연마 입자들이 쉽게 분리되는 것을 막고, 상기 웨이퍼(W) 내에 형성된 리 세스들에 들어가는 것을 막게 된다. 특히, 폴리싱 테잎의 수지 재료가 물에 노출되더라도, 연마 입자들이 쉽게 분리되지 않는다. 이에 따라, 초순수의 폴리싱 워터가 웨이퍼(W)의 표면상으로 공급되는 동안 웨이퍼(W)가 폴리싱되더라도, 연마 입자들이 쉽게 분리되거나, 상기 웨이퍼(W) 내에 형성된 리세스들로 들어가는 것을 막게 된다.
상기 폴리싱 유닛(400-1)에 있어서는, 초순수의 폴리싱 워터가 폴리싱 워터 공급 노즐(523, 524, 525)로부터 웨이퍼(W)의 표면상으로 공급되는 동안에 웨이퍼(W)가 폴리싱된다. 상술된 바와 같이, 기판 유지 및 회전 기구(410)에 의해 수평 방향으로 유지 및 회전되는 웨이퍼(W)의 표면 전반에 걸쳐 초순수가 퍼져나간다. 따라서, 초순수는 웨이퍼(W)의 표면을 보호하도록 상기 웨이퍼(W)의 전체 표면을 커버하고, 폴리싱 테잎(451, 481)의 폴리싱 층들과 웨이퍼(W) 간의 마찰에 의해 발생되는 마찰열을 제거하는 역할을 한다. 이 경우, 폴리싱 시에 열을 제거하여 웨이퍼(W)를 냉각시키도록 초순수를 공급하고, 상기 웨이퍼(W)의 표면을 보호하도록 초순수를 공급하기 위해 별도의 라인들이 사용될 수도 있다.
또한, 순수 이외의 슬러리가 웨이퍼(W)의 폴리싱에 공급된다면, 이송로봇(200B)의 핸드는, 폴리싱 이후에 상기 이송로봇(200B)에 의해 상기 웨이퍼(W)가 폴리싱 유닛(400-1)으로부터 1차 세정 유닛(600)으로 이송될 때, 상기 웨이퍼(W)에 부착된 슬러리에 의해 오염될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 폴리싱 유닛(400-1)에서의 폴리싱을 위해 공급되는 폴리싱 워터로서 슬러리가 사용되지 않고 초순수만이 사용된다면, 상기 이송로봇(200B)의 핸드 및 여타의 유닛들이 폴리싱된 웨이 퍼(W)에 의해 오염되는 것을 막게 된다.
또한, 슬러리가 폴리싱 시에 폴리싱 유닛(400-1)에 공급되면, 상기 슬러리는 상기 폴리싱 유닛(400-1) 내의 베벨 폴리싱 헤드(480) 및 노치 폴리싱 헤드(490)와 상기 폴리싱 유닛(400-1) 내의 각각의 구성요소들을 오염시킨다. 이 경우, 작업자는 폴리싱 유닛(400-1)의 세정 시, 예컨대 폴리싱 유닛(400-1)의 유지보수 시에 유지보수 해치(407, 408)를 통해서뿐만 아니라, 여타의 방향들로 상기 폴리싱 유닛(400-1)에 접근 가능하여야 한다. 따라서, 유지보수 작업이 작업자에겐 큰 부담이 된다. 하지만, 폴리싱 시에 초순수만이 공급되면, 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 각각의 구성요소들이 오염되지 않는다. 이에 따라, 오염된 부분들을 세정할 필요가 없게 된다. 작업자는 유지보수 해치(407, 408)를 통해서만 유지보수 작업을 행할 수 있다. 따라서, 작업자의 부담이 줄어들 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)는 베벨 폴리싱 장치(450)를 위한 위치로 이동되고, 상기 웨이퍼(W)의 주변부는 상기 베벨 폴리싱 장치(450)에 의해 폴리싱된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 초순수가 폴리싱 워터 공급 노즐(525)로부터 웨이퍼(W)의 표면상으로 계속해서 공급되는 동안, 수평 이동 기구(423)에 의해 베벨 폴리싱 장치(450)를 위한 위치로부터 노치 폴리싱 장치(480)를 위한 위치로 이동될 수도 있다. 대안적으로는, 초순수가 폴리싱 워터 공급 노즐(525)로부터 웨이퍼(W)의 표면상으로 계속해서 공급되는 동안, 웨이퍼(W)가 노치 폴리싱 장치(480)를 위한 위치로부터 베벨 폴리싱 장치(450)를 위한 위치로 이동될 수도 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)는 상기 웨이퍼(W)의 표면이 수막으로 커버되는 동안에 이동된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)가 폴리 싱 유닛(400-1)에서 폴리싱 폐기물 또는 분위기에 의해 오염되는 것을 막게 된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 청결도를 유지할 수 있게 된다. 또한, 웨이퍼가 이송될 베벨 폴리싱 장치(450) 또는 노치 폴리싱 장치(480)의 2차 오염을 막을 수도 있게 된다. 그러므로, 베벨 폴리싱 장치(450) 또는 노치 폴리싱 장치(480)에서의 방해 없이 폴리싱이 행해질 수 있다. 폴리싱 유닛(400-1) 내의 각각의 구성요소들의 청결도를 유지할 수도 있어, 세정과 같은 유지보수 작업의 부담이 줄어들 수 있게 된다.
폴리싱 시, 폴리싱 챔버(401)는 상기 폴리싱 챔버(401)의 외부의 (공기) 압력보다 낮도록 상기 폴리싱 챔버(401) 내의 (공기) 압력을 감소시키기 위하여, 상기 폴리싱 챔버(401)에 연결된 진공 라인(도시 안됨)을 통해 배기되는 것이 좋다. 이 경우, 폴리싱 챔버(401)에서 산란되는 폴리싱 분말 또는 입자들이 상기 폴리싱 챔버(401)의 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 폴리싱 챔버(401)가 깨끗한 상태로 유지될 수 있다. 또한, 높은 청결도를 가져야 하는 영역으로 폴리싱 분말이 유동하는 것을 막을 수도 있다. 폴리싱 종점 검출 장치가 웨이퍼(W)의 폴리싱 종점을 검출하면, 상기 베벨 폴리싱 장치(450) 또는 노치 폴리싱 장치(480)에서의 폴리싱이 완료된다. 모든 폴리싱 공정들이 완료되면, 상기 웨이퍼(W)를 유지하도록 대기 위치들로부터 암(441, 441)이 하강된다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(410)의 진공 흡인이 해제된다. 그 후, 웨이퍼(W)를 유지하는 암(441, 441)은 소정의 위치들로 상승되고, 셔터(405a)가 개방된다. 상기 제2이송로봇(200B)의 핸드는 폴리싱 챔버(401)로 도입되어, 상기 암(441, 441)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)를 수용하게 된다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 폴리싱 챔버(401)로부터 웨이퍼(W)를 이송시킨 다.
6. 폴리싱 유닛 의 제2실시예
이하, 폴리싱 유닛(400)의 또 다른 예를 설명하기로 한다. 도 23은 본 발명의 제2실시예에 따른 폴리싱 유닛(400-2)의 개략적인 평면도이다. 도 24는 도 23에 도시된 폴리싱 유닛(400-2)의 일부분을 개략적으로 도시한 측단면도이다. 상기 폴리싱 유닛(400-2)에서는, 상기 폴리싱 유닛(400-1)의 것과 유사한 부분들은 동일한 도면번호들로 표시되므로, 반복해서 설명하지는 않을 것이다. 아래의 상세한 설명은 주로 폴리싱 유닛(400-2)과 폴리싱 유닛(400-1) 간의 차이점들에 관한 것이다.
상기 폴리싱 유닛(400-2)은 웨이퍼를 유지 및 회전시키기 위한 기판 유지 및 회전 기구(550), 웨이퍼를 수용, 센터링 및 전달하기 위한 기판 이송 기구(565), 웨이퍼의 베벨부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치(560), 웨이퍼의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치(580), 및 상기 웨이퍼의 노치를 검출하기 위한 노치센서(도시 안됨)를 구비한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 기판 유지 및 회전 기구(550)는 진공 하에 웨이퍼(W)를 흡인하기 위한 흡인 홈(551a)을 구비한 기판 유지 테이블(551) 및 상기 기판 유지 테이블(551)을 지지 및 회전시키기 위한 회전축(552)을 포함한다. 상기 회전축(552)은 회전 구동 장치(553)에 결합되어 있다. 상기 회전 구동 장치(553)는 상기 기판 유지 테이블(551)과 함께 상기 회전축(552)을 회전시킨다. 상기 기판 유지 테이블(551) 내의 홈(551a)들은 상기 기판 유지 테이블(551) 내에 형성된 연통로(551b)와 연통되어 있다. 상기 연통로(551b)는 상기 회전축(552) 내에 형성된 연 통로(552a)와 연통되어 있다. 상기 연통로(552a)는 진공 라인(554) 및 압축 공기 공급 라인(555)에 연결되어 있다. 상기 기판 유지 테이블(551) 및 상기 회전축(552)은, 웨이퍼(W)가 기판 이송 기구(565)로부터 수용되어 상기 기판 이송 기구(565)로 전달될 때, 상기 기판 유지 테이블(551)을 상승시키기 위한 수직이동 기구(도시 안됨)에 결합되어 있다. 상기 기판 유지 테이블(551)은 상기 웨이퍼(W)의 상부면 상에 부착된 폴리싱 패드(435)를 구비한다.
상기 기판 유지 및 회전 기구(550) 위쪽에 배치된 기판 이송 기구(565)는 한 쌍의 암(566, 566)을 구비한다. 각각의 암(566, 566)은 웨이퍼(W)의 베벨부에 대응하는 리세스된 표면을 구비한 복수의 척(567)들을 포함한다. 상기 암(566, 566)은 개폐될 수 있으며, 폐쇄 위치 및 개방 위치를 가질 수 있다. 상기 암(566, 566)은 폐쇄 위치에서 상기 척(567, 567)들 사이에 웨이퍼(W)를 끼울 수 있으며, 해제 위치에서 상기 웨이퍼(W)를 해제시킬 수 있다. 웨이퍼(W)가 암(566, 566)에 의해 클램핑되면, 웨이퍼(W)가 센터링된다.
상기 기판 유지 및 회전 기구(550)는 상기 기판 이송 기구(565)로부터 웨이퍼(W)를 수용한 후에 소정의 위치로 하강된다. 그 후, 진공 라인(554)을 통해 진공이 공급되어, 진공 하에 기판 유지 테이블(551)의 상부면 상으로 웨이퍼를 흡인시킨다. 상기 회전 구동 장치(553)는 소정의 회전속도로 웨이퍼(W)를 회전시키도록 구동된다.
도 25는 베벨 폴리싱 장치(560)의 개략적인 측면도이고, 도 26은 베벨 폴리싱 장치(560) 내의 베벨 폴리싱 헤드(570)를 도시한 부분확대도이다. 도 27의 (a) 는 폴리싱 시에 베벨 폴리싱 헤드(570)를 도시한 개략도이고, 도 27의 (b)는 도 27의 (a)의 X 방향에서 본 도면이다. 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 폴리싱 장치(560)는 폴리싱 테잎(561)을 웨이퍼(W)의 베벨부에 대해 가압하기 위한 베벨 폴리싱 헤드(570)를 구비한다. 상기 베벨 폴리싱 헤드(570)는 두 돌출부(571a, 571b)를 구비한 지지 부재(571) 및 상기 돌출부(571a, 571b)의 단부들 사이에서 연장되는 탄성 부재(572)를 포함한다. 예를 들어, 상기 탄성 부재(572)는 탄성 고무로 만들어진다. 상기 베벨 폴리싱 헤드(570)는 이동 기구(도시 안됨)에 의하여 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 이동가능하다. 상기 지지 부재(571)의 베이스(571c)에는 에어 실린더(573)가 결합되어 있다. 도 27의 (a)에 도시된 바와 같이, 에어 실린더(573)가 작동되면, 상기 탄성 부재(572)를 통해 웨이퍼(W)의 베벨부에 대해 폴리싱 테잎(561)을 가압하기 위하여 상기 웨이퍼(W)의 중심을 향해 지지 부재(571)가 이동된다. 상기 베벨 폴리싱 장치(560)는 상기 지지 부재(571)의 돌출부(571a, 571b)들 간의 거리를 조정하기 위한 기구를 구비할 수도 있다. 상기 폴리싱 테잎(561)은 카세트 테잎 카트리지(도시 안됨) 내에 하우징된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 테잎(561)은 상기 카세트 테잎 카트리지에서 테이크업 릴(RA) 및 공급 릴(RB)에 의한 소정의 장력으로 감기게 된다.
도 28은 노치 폴리싱 장치(580)를 도시한 개략적인 측면도이고, 도 29는 노치 폴리싱 장치(580)의 구동 기구를 도시한 개략적인 측면도이다. 도 30의 (a)는 도 29의 Y 방향에서 본 도면이고, 도 30의 (b)는 폴리싱 테잎(581)을 웨이퍼(W)의 노치에 대해 가압하기 위한 탄성 롤러(582)의 측면도이다. 도 28 및 도 29에 도시 된 바와 같이, 상기 노치 폴리싱 장치(580)는 웨이퍼(W)의 노치에 대해 폴리싱 테잎(581)을 가압하기 위한 탄성 롤러(582)를 구비한다. 상기 탄성 롤러(582)는 지지 암(583)에 의해 회전가능하게 지지된다. 상기 지지 암(583)의 일 단부에는 기어(584)가 고정되어 있다. 도 30의 (a) 및 도 30의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 탄성 롤러(582)는 실리콘 고무 등으로 만들어진 디스크 형태로 되어 있다. 상기 탄성 롤러(582)는 테이퍼진 외주부(582a)를 가진다. 구체적으로는, 상기 탄성 롤러(582)의 외주부(582a)가 상기 웨이퍼(W)의 노치(N)에 대응하는 테이퍼진 형상을 가지고, 상기 웨이퍼(W)의 노치(N) 안으로 핏팅된다.
상기 기어(584)는 L자 형상의 지지 부재(586)에 고정되는 랙(rack; 585)과 맞물린다. 상기 지지 부재(586)는 에어 실린더(587)의 로드(587a)에 결합되어 있다. 상기 지지 암(583)은 회전축(589)을 중심으로 피벗 가능하도록 지지 프레임(588)에 의해 지지된다. 상기 에어 실린더(587)는 상기 지지 프레임(588)에 고정된 상단부를 가진다. 에어 실린더(590)는 상기 장치의 베이스와 같은 고정부 상으로 고정된 프레임(599)에 고정된다. 상기 지지 프레임(588)은 상기 에어 실린더(590)의 로드(590a)에 고정되어 있다. 상기 폴리싱 테잎(581)은 카세트테잎카트리지(도시 안됨) 내에 하우징된다. 도 28에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 테잎(581)은 상기 카세트 테잎 카트리지에서 테이크업 릴(RA) 및 공급 릴(RB)에 의한 소정의 장력으로 감기게 된다.
도 28에 도시된 바와 같이, 상기 베벨 폴리싱 장치(560)는 폴리싱 시에 폴리싱 테잎(581)을 왕복 운동시키기 위한 테이크업 릴(RA) 및 공급 릴(RB) 사이에 제 공된 테잎 구동 기구(591)를 구비한다. 상기 테잎 구동 기구(591)는 축(592)을 중심으로 회전가능한 기어(593), 상기 기어(593)와 맞물리는 한 쌍의 회전가능한 기어(594, 594), 및 상기 한 쌍의 기어(594, 594)를 지지하기 위한 지지 레버(595)를 포함한다. 상기 기어(593)는 서보모터(도시 안됨)에 결합되어 있다. 상기 기어(594, 594)는 상기 기어(593) 상하에 배치되어 있다. 기어(593)가 서보모터에 의해 회전되면, 기어(594, 594)는 그 축을 중심으로 회전하여, 상기 기어(593)의 원주 상에서 롤링한다. 그 결과, 상기 지지 레버(595)가 상기 축(592)을 중심으로 선회된다. 상기 지지 레버(595)는 한 쌍의 지지 롤러(596, 596)를 구비한다. 상기 폴리싱 테잎(581)은 상기 상부 및 하부 지지 롤러(596, 596) 주위에 감긴다. 도 28에서, 상부 기어(594) 및 상부 지지 롤러(596)는 동일한 구성요소로 예시되어 있으며, 하부 기어(594) 및 하부 지지 롤러(596)도 동일한 구성요소로 예시되어 있다. 하지만, 상기 기어(594)는 상기 지지 롤러(596) 및 지지 레버(595) 뒤쪽에 배치되고, 도 28에 예시되지 않을 수도 있다.
기어(593)가 서보모터에 의해 반시계 방향으로 회전되면, 상기 기어(594, 594)는 상기 지지 레버(595)가 상기 축(592)을 중심으로 반시계 방향으로 선회되는 동안, 시계방향으로 회전한다. 따라서, 폴리싱 테잎(581)이 테이프업 릴(RA)을 향해 당겨진다. 기어(593)가 서보모터에 의해 시계방향으로 회전되면, 상기 기어(594, 594)는 상기 지지 레버(595)가 상기 축(592)을 중심으로 시계방향으로 선회되는 동안, 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 폴리싱 테잎(581)이 상기 공급 릴(RB)을 향해 당겨진다. 상기 폴리싱 테잎(581)의 왕복 운동 스트로크는 상부 및 하부에 각각 제공된 아이들 롤러(idle rollers; 597a, 597b)에 의해 흡수된다. 상기 아이들 롤러(597a, 597b)는 화살표 방향으로 이동가능하다. 상부 및 하부 아이들 롤러(597a, 597b)는 각각 익스텐션코일스프링(extension coil springs)의 상부 장력(598a) 및 하부 장력(598b)에 의해 바이어싱된다. 폴리싱 테잎(581)이 서보모터에 의해 수직방향으로 왕복 운동되면, 테이크업 릴(RA) 및 공급 릴(RB)이 로크 기구에 의해 로킹된다. 폴리싱 테잎(581)은 서보모터에 의해 수직방향으로 왕복 운동되기 때문에, 폴리싱될 표면과 폴리싱 테잎(581) 간의 상대 속도가 조정될 수 있다. 따라서, 폴리싱율이 쉽게 조정될 수 있다.
웨이퍼의 노치는 다음과 같이 노치 폴리싱 장치(590)에 의해 폴리싱된다. 웨이퍼(W)의 노치가 노치 센서에 의해 검출되어 상기 노치 폴리싱 장치(590)의 탄성 롤러(582)와 정렬되면, 상기 노치 폴리싱 장치(580)의 동작이 개시된다. 상기 노치 폴리싱 장치(580)에 있어서, 에어 실린더(587)가 로드(587a)를 위쪽으로 이동시키도록 작동되면, 지지 부재(586)에 고정된 랙(585)도 위쪽으로 이동되어 상기 기어(584)를 반시계 방향으로 회전시키게 된다. 그 결과, 지지 암(583)이 회전축(589)을 중심으로 아래쪽으로 피벗되어, 탄성 롤러(582)를 하부 위치로 이동시키게 된다. 에어 실린더(587)가 로드(587a)를 아래쪽으로 이동시키도록 작동되면, 지지 부재(586)에 고정된 랙(585)도 위쪽으로 이동되어 상기 기어(584)를 시계방향으로 회전시키게 된다. 그 결과, 지지 암(583)이 회전축(589)을 중심으로 위쪽으로 피벗되어, 탄성 롤러(582)를 상부 위치로 이동시키게 된다. 상기 에어 실린더(587)는 상기 로드(587a)를, 상부 위치, 하부 위치 및 중간 위치를 포함하는 세 위치들 로 이동시킬 수 있다. 상기 에어 실린더(590)는 상기 지지 프레임(588)을 앞쪽으로 이동시키도록 작동되어, 탄성 롤러(582)가 웨이퍼(W)를 향해 이동되도록 한다. 따라서, 폴리싱 테잎(581)이 탄성 롤러(582)에 의하여 웨이퍼(W)의 노치(N)에 대해 가압된다.
이 때, 웨이퍼(W)는 진공 하에 기판 유지 테이블(551) 상으로 흡인되고, 상기 기판 유지 테이블(551)의 회전은 정치 상태(stationary state)로 정지된다. 상기 서보모터는 테잎 구동 기구(591)의 지지 레버(595)를 선회시키도록 구동되어, 폴리싱 테잎(581)이 수직방향으로 왕복 운동되도록 한다. 이에 따라, 폴리싱 테잎(581)이 웨이퍼(W)의 노치와 슬라이딩 접촉하게 되어, 상기 웨이퍼(W)의 노치를 폴리싱하게 된다. 폴리싱 테잎(581)을 노치에 대해 가압하기 위한 압력은 에어 실린더(590)에 공급될 압축 공기의 압력을 적절하게 조정함으로써 조정될 수 있다. 또한, 폴리싱 워터는 폴리싱 워터 공급 노즐(523, 524)로부터 상기 폴리싱 테잎(581)의 접촉부 및 상기 웨이퍼(W)의 노치에 공급된다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 노치가 습식 상태로 폴리싱된다. 테잎의 폴리싱율이 낮아지기 전에 마모된 폴리싱 테잎(581)이 감기게 되어, 새로운 폴리싱 테잎(581)이 웨이퍼(W)와 접촉하게 된다.
도 31의 (a) 내지 도 31의 (c)는 웨이퍼(W)의 노치의 폴리싱 시에 노치 폴리싱 장치(580)와 웨이퍼(W) 간의 관계를 도시한 개략도들이다. 도 31의 (a)는 노치의 상부 에지부가 폴리싱되는 것을 보여준다. 도 31의 (b)는 노치의 측면이 폴리싱되는 것을 보여준다. 도 31의 (c)는 노치의 하부가 폴리싱되는 것을 보여준다. 상 기 웨이퍼(W)의 노치(N)의 상부 에지부가 폴리싱되어야 하는 경우, 에어 실린더(587)는 로드(587a)를 상기 노치 폴리싱 장치(580)의 하부 위치로 이동시키도록 작동된다. 이 때, 기어(584)는 시계방향으로 회전되고, 지지 암(583)은 회전축(589)을 중심으로 위쪽으로 피벗되어, 탄성 롤러(582)를 상부 위치로 이동시키게 된다. 그 후, 에어 실린더(590)가 상기 지지 프레임(588)을 앞쪽으로 이동시키도록 작동된다(도 30 참조). 따라서, 상기 탄성 롤러(582)가 웨이퍼(W)를 향해 이동된다. 도 31의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 테잎(581)은 탄성 롤러(582)에 의해 웨이퍼(W)의 노치(N)의 상부 에지부에 대해 가압된다. 상기 폴리싱 테잎(581)은 상기 노치(N)의 상부 에지부를 폴리싱하도록 수직방향으로 왕복 운동된다.
상기 웨이퍼(W)의 노치의 측면이 폴리싱되어야 하는 경우, 에어 실린더(587)는 로드(587a)를 중간 위치로 이동시키도록 작동된다. 이 때, 지지 암(583)은 거의 수평 상태로 유지된다. 상기 에어 실린더(590)는 상기 지지 프레임(588)을 앞쪽으로 이동시키도록 작동된다(도 30 참조). 따라서, 상기 탄성 롤러(582)가 웨이퍼(W)를 향해 이동된다. 도 31의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 테잎(581)은 탄성 롤러(582)에 의해 웨이퍼(W)의 노치(N)의 방사상 외주부에 대해 가압된다. 상기 폴리싱 테잎(581)은 상기 노치(N)의 방사상 외주부를 폴리싱하도록 수직방향으로 왕복 운동된다.
상기 웨이퍼(W)의 노치(N)의 하부 에지부가 폴리싱되어야 하는 경우, 에어 실린더(587)는 로드(587a)를 상부 위치로 이동시키도록 작동된다. 이 때, 기어(584)는 반시계 방향으로 회전되고, 지지 암(583)은 회전축(589)을 중심으로 아 래쪽으로 피벗되어, 탄성 롤러(582)를 하부 위치로 이동시키게 된다. 그 후, 에어 실린더(590)가 상기 지지 프레임(588)을 앞쪽으로 이동시키도록 작동된다(도 30 참조). 따라서, 상기 탄성 롤러(582)가 웨이퍼(W)를 향해 이동된다. 도 31의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 폴리싱 테잎(581)은 탄성 롤러(582)에 의해 웨이퍼(W)의 노치(N)의 하부 에지부에 대해 가압된다. 상기 폴리싱 테잎(581)은 상기 노치(N)의 하부 에지부를 폴리싱하도록 수직방향으로 왕복 운동된다.
따라서, 상기 노치 폴리싱 장치(580)에 따르면, 상기 웨이퍼의 노치(N)의 상부 에지부, 외주부 및 하부 에지부를 폴리싱할 수 있게 된다. 따라서, 상기 노치의 형상에 대응하는 이상적인 폴리싱이 행해질 수 있다.
7. 제1 및 제2폴리싱유닛 의 형태
이하, 기판 처리 장치(1) 내의 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)의 형태들을 설명하기로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동일한 구성요소들을 구비한 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)은 그 사이에 코너부(3e)를 개재하여 상기 기판 처리 장치(1) 내의 하우징(3)의 코너부(3e)의 양쪽에 배치된다. 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B) 내의 내부 구성요소들의 평면 형태들은 상기 폴리싱 유닛(400A, 400B)들 사이의 중심선(L)에 대해 축 대칭(axisymmetric)이다. 구체적으로는, 상기 제2폴리싱유닛(400B)은, 제1폴리싱유닛(400A)의 평면 형태가 한 축으로서 중심선(L)에 대해 반전되는 평면 형태를 가진다. 보다 구체적으로는, 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 상기 제2폴리싱유닛(400B)의 프레임(403A, 403B)의 형상들이 상기 중심선(L)에 대해 축 대칭이다. 또한, 기판 유지 및 회전 기구(410A, 410B), 베벨 폴 리싱 장치(450A, 450B), 노치 폴리싱 장치(480A, 480B) 및 기판 이송 기구(440A, 440B)를 포함하는 동일한 구성요소들이 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 상기 제2폴리싱유닛(400B) 내에 배치되어, 상기 중심선(L)에 대해 축 대칭이 되도록 한다. 나아가, 베벨 폴리싱 장치(450A, 450B) 및 노치 폴리싱 장치(480A, 480B)에 관해서는, 동작 방향들 또한 중심선(L)에 대하여 수평면으로 대칭이다. 구체적으로는, 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 상기 제2폴리싱유닛(400B)가 상기 웨이퍼들의 베벨부들을 폴리싱하는 동안 대향하는 방향들로 웨이퍼(W)들을 회전시키도록 프로그래밍된다.
상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)은, 제2이송로봇(200B)이 배치되는 기판 처리 장치(1)의 중앙 영역을 둘러싸도록 제공된다. 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)에서 웨이퍼들을 이송하기 위한 개구부(405A, 405B)들은 각각 제2이송로봇(200B)을 향한다. 이러한 형태에 의하면, 제2이송로봇(200B)은 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B) 양자 모두에 접근 가능하다. 또한, 상기 제2이송로봇(200B)은 실질적으로 상기 중심선(L)의 연장선상에 배치되어 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)의 형태들은 상기 제2이송로봇(200B)에서 볼 때 대칭이다. 구체적으로는, 제2이송로봇(200B)에서 볼 때, 상기 베벨 폴리싱 장치(450A)는 상기 제1폴리싱유닛(400A) 내의 개구부(405A)의 좌측에 배치되고, 상기 베벨 폴리싱 장치(450B)는 상기 제2폴리싱유닛(400B) 내의 개구부(405B)의 우측에 배치된다.
상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B) 사이에 개재되어 있는 기판 처리 장치(1)의 코너부(3e) 전방에는 유지보수 공간(7)이 형성되어 있다. 작업자는 상기 기판 처리 장치(1)의 외부로부터 상기 유지보수 공간(7)에 들어갈 수 있다. 상기 유지보수 공간(7)은 평면도로 볼 때 거의 직사각형이다. 상기 유지보수 공간(7)은, 베벨 폴리싱 장치(450A)가 제1폴리싱유닛(400A)에 배치되는 부근의 측벽(404A) 및 베벨 폴리싱 장치(450B)가 제2폴리싱유닛(400B)에 배치되는 부근의 측벽(404B)을 향하는 두 면들과, 상기 기판 처리 장치(1)의 코너부(3e)를 개재하는 측벽(3b, 3c)을 향하는 두 면들에 의해 둘러싸이게 된다. 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 위치에서 상기 측벽(3b) 상에 입구(8)가 제공된다. 작업자는 상기 기판 처리 장치(1)의 외부로부터 상기 입구(8)를 통해 상기 유지보수 공간(7)으로 들어갈 수 있다.
구체적으로, 상기 유지보수 공간(7)은 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)의 측벽(404A, 404B)에 각각 제공되는 유지보수 해치(407A, 407B)를 향하고 있다. 작업자가 유지보수 공간(7)에 들어간 후, 상기 작업자는 베벨 폴리싱 장치(450A 또는 450B)에서 폴리싱 테잎 또는 폴리싱 패드를 교체하기 위하여 상기 유지보수 해치(407A 또는 407B)를 개방할 수 있다. 따라서, 작업자는 상기 동일한 유지보수 공간(7)으로부터 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B) 내의 베벨 폴리싱 장치(450A, 450B)에 접근 가능하기 때문에, 폴리싱 테잎 등이 상기 베벨 폴리싱 장치(450A, 450B) 양자 모두에서 한꺼번에 교체될 수 있다.
또한, 상기 유지보수 공간(7)은, 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 상기 제2폴리싱유닛(400B) 각각의 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(452)를 하우징하는 머신 챔버(456)(도 13 참조)용 유지보수 해치(457)를 향하고 있다. 이에 따라, 상기 유지보수 공간(7)에서 상기 유지보수 해치(457)를 개방함으로써, 상기 폴리싱 테 잎(451)이 상기 릴들과 함께 용이하게 교체될 수 있다. 또한, 상기 유지보수 공간(7)은 상기 기판 처리 장치(1), 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B) 사이의 관들이나 와이어들을 연결하기 위한 간격부(495)(도 13 참조)를 향하고 있다. 이에 따라, 관들이나 와이어들의 연결은 유지보수 공간(7)으로부터 행해질 수 있다. 따라서, 연결을 위한 작업이 촉진된다. 그러므로, 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)의 유지보수가 단시간 내에 효과적으로 행해질 수 있게 된다. 따라서, 상기 기판 처리 장치(1)의 유지보수 성능을 개선시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B)의 간격부(495)는 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 위치들에 집합적으로 배치되어 있다. 이에 따라, 상기 기판 처리 장치(1)의 관들로부터 상기 폴리싱 유닛(400A, 400B)들로 분기되는 관들을 단축시킬 수 있게 된다. 따라서, 상기 관들을 통과하는 액체나 가스의 압력 손실을 줄일 수 있게 된다. 그 결과, 분기된 관들이 작은 직경을 가질 수 있고, 따라서 배관 연결의 관리를 잘할 수 있게 된다.
상기 노치 폴리싱 장치(480A)는 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서 상기 기판 처리 장치(1)의 측벽(3c)을 향하는 측벽(406A) 부근에 배치된다. 유지보수 해치(408A)는 측벽(406A)에 제공된다. 유지보수 해치(10) 또한 상기 측벽(406A)을 향하는 위치에서 상기 측벽(3c) 내에 제공된다. 따라서, 작업자가 기판 처리 장치(1)의 외부로부터 상기 기판 처리 장치(1)의 유지보수 해치(10) 및 상기 제1폴리싱유닛(400A)의 유지보수 해치(408A)를 개방하면, 상기 작업자는 노치 폴리싱 장치(480A)에 접근 가능하게 되어, 상기 노치 폴리싱 장치(480A)의 유지보수 작업을 행할 수 있게 된다.
상기 노치 폴리싱 장치(480B)는, 상기 제2폴리싱유닛(400B)에서 상기 기판 처리 장치(1)의 측벽(3b)을 향하는 측벽(406B) 부근에 배치된다. 유지보수 해치(408B)는 측벽(406B)에 제공된다. 유지보수 해치(9) 또한 상기 측벽(406B)을 향하는 위치에서 상기 측벽(3b) 내에 제공된다. 따라서, 작업자가 기판 처리 장치(1)의 외부로부터 상기 기판 처리 장치(1)의 유지보수 해치(9) 및 상기 제2폴리싱유닛(400B)의 유지보수 해치(408B)를 개방하면, 상기 작업자는 노치 폴리싱 장치(480B)에 접근 가능하게 되어, 상기 노치 폴리싱 장치(480B)의 유지보수 작업을 행할 수 있게 된다.
상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B) 내의 머신 챔버(458)(도 14 참조)의 유지보수 해치(459)는 각각 측벽(3b) 및 측벽(3c)을 향하고 있다. 이에 따라, 작업자가 상기 측벽(3b 또는 3c) 내의 유지보수 해치(9 또는 10) 및 유지보수 해치(459)를 개방하면, 상기 작업자는 상기 제1폴리싱유닛(400A) 또는 제2폴리싱유닛(400B) 내의 폴리싱 테잎 공급/회수 기구(482)에 접근 가능하게 되어, 폴리싱 테잎(481)이 릴들과 함께 용이하게 교체될 수 있게 된다. 따라서, 상기 노치 폴리싱 장치(480A, 480B)에서의 폴리싱 테잎들의 교체와 같은 유지보수 작업이 상기 기판 처리 장치(1)의 외부로부터 행해질 수 있다. 이에 따라, 작업자가 기판 처리 장치(1)의 내부에 들어갈 필요가 없게 되고, 유지보수의 편의성이 개선될 수 있다.
도 32는 기판 처리 장치 내의 폴리싱 유닛(400A, 400B)들의 또 다른 형태를 도시한 개략적인 평면도이다. 도 32에 도시된 기판 처리 장치(1-2)는 도 2에 도시 된 기판 처리 장치(1) 내의 폴리싱 유닛(400A, 400B)의 것들에 대한 베벨 폴리싱 장치(450A, 450B), 노치 폴리싱 장치(480A, 480B)의 반전된 형태를 가진다. 구체적으로는, 도 32에 도시된 바와 같이, 상기 노치 폴리싱 장치(480A, 480B)는 각각 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 폴리싱 유닛(400A, 400B)들의 측벽(404A, 404B)들 부근에 배치된다. 이 경우, 작업자는 상기 유지보수 공간(7)으로부터 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B) 내의 노치 폴리싱 장치(480A, 480B)에 접근 가능하다. 또한, 상기 베벨 폴리싱 장치(450A)는 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 상기 폴리싱 유닛(400A)의 측벽(404A) 부근에 배치될 수도 있고, 상기 노치 폴리싱 장치(480B)는 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 상기 폴리싱 유닛(400B)의 측벽(404B) 부근에 배치될 수도 있다. 대안적으로는, 상기 노치 폴리싱 장치(480A)가 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 상기 폴리싱 유닛(400A)의 측벽(404A) 부근에 배치될 수도 있고, 상기 베벨 폴리싱 장치(450B)는 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 상기 폴리싱 유닛(400B)의 측벽(404B) 부근에 배치될 수도 있다. 따라서, 상기 폴리싱 유닛(400A, 400B)들 내의 베벨 폴리싱 장치(450) 및 노치 폴리싱 장치(480)는 상기 유지보수 공간(7)을 향하도록 배치될 수도 있다. 이러한 경우에, 베벨 폴리싱 장치(450) 또는 노치 폴리싱 장치(480) 중 하나가 상기 폴리싱 유닛(400A, 400B)들의 측벽(406A, 406B)들 부근에 배치될 수도 있다. 또한, 베벨 폴리싱 장치(450A) 및 노치 폴리싱 장치(480A) 양자 모두가 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 폴리싱 유닛(400A) 내의 측벽(404A) 부근에 배치될 수도 있다. 베벨 폴리싱 장치(450B) 및 노치 폴리싱 장치(480B) 양자 모두는 상기 유지보수 공간(7)을 향하는 폴리싱 유 닛(400B) 내의 측벽(404B) 부근에 배치될 수도 있다. 따라서, 베벨 폴리싱 장치(450B) 및 노치 폴리싱 장치(480B) 양자 모두는 상기 폴리싱 유닛(400)의 측벽들 중 하나 부근에 배치될 수 있다. 이러한 형태에 의하면, 작업자가 한 측벽에 제공된 유지보수 해치로부터 베벨 폴리싱 장치(450) 또는 노치 폴리싱 장치(480) 양자 모두에 접근 가능하다. 이에 따라, 폴리싱 테잎들의 교체와 같은 유지보수 작업을 촉진시킬 수 있게 된다.
8. 1차 세정 유닛
다음으로, 1차 세정 유닛(600)의 형태를 후술하기로 한다. 도 33은 1차 세정 유닛(600)을 도시한 개략적인 사시도이다. 도 33에 도시된 바와 같이, 상기 1차 세정 유닛(600)은 롤/롤(R/R) 저속 회전 세정 유닛을 포함하여 이루어진다. 구체적으로, 상기 1차 세정 유닛(600)은 웨이퍼(W)의 주변부를 유지시키기 위한 복수의 스핀들(601) 및 상기 스핀들(601)에 의해 유지되는 웨이퍼(W) 위아래에 배치된 한 쌍의 롤형 세정 부재(롤 스폰지)(602a, 602b)를 구비한다. 상기 스핀들(601)은 회전 기구를 각각 구비한 홀딩부재로서 사용된다. 도 33에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)를 둘러싸기 위해 복수의 스핀들(601)(도시된 예시에서는 6개의 스핀들)이 제공된다. 각각의 스핀들(601)은 구동 기구(도시 안됨)에 의하여 웨이퍼(W)에 대해 안쪽과 바깥쪽으로 이동될 수 있다. 각각의 스핀들(601)은 그 상단부 부근의 측면에 형성된 유지 홈(holding groove; 601a)을 구비한다. 상기 웨이퍼(W)의 외주부는 웨이퍼(W)가 스핀들(601)에 의해 유지되도록 상기 유지 홈(601a)과 맞물려 있다. 상기 스핀들(601)은 회전 기구(도시 안됨)에 의해 회전될 수 있다. 스핀들(601)이 동일 한 방향으로 회전되면, 상기 스핀들(601)에 의해 유지되는 웨이퍼(W)가 회전된다.
구동 기구(603a, 603b)에는 세정 부재(602a, 602b)가 각각 부착되어 있다. 상기 세정 부재(602a, 602b)는 그 축선을 중심으로 회전될 수 있고, 상기 구동 기구(603a, 603b)에 의해 수직 및 수평 방향으로 각각 이동될 수 있다. 상기 세정 부재(602a, 602b)는 각각 세정될 웨이퍼(W)의 상부면 및 하부면과 접촉하게 되도록 아래쪽 및 위쪽으로 이동될 수 있다. 웨이퍼(W)가 상기 1차 세정 유닛(600)으로 이송되거나 그로부터 이송되면, 상기 세정 부재(602a, 602b)는 각각 위쪽과 아래쪽으로 철수될 수 있다. 상기 1차 세정 유닛(600)은 웨이퍼(W)의 상부면(앞면) 상으로 에칭액(화학액)을 공급하기 위한 화학액 공급 노즐(604), 상기 웨이퍼(W)의 상부면(앞면) 상으로 세정액(순수)을 공급하기 위한 세정액 공급 노즐(605), 상기 웨이퍼(W)의 하부면(뒷면) 상으로 에칭액(화학액)을 공급하기 위한 화학액 공급 노즐(606), 및 상기 웨이퍼(W)의 하부면(뒷면) 상으로 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급 노즐(607)을 포함한다.
상기 1차 세정 유닛(600)의 세정 공정을 설명하기로 한다. 웨이퍼(W)가 상기 1차 세정 유닛(600)으로 이송되면, 상기 웨이퍼(W)는 스핀들(601)에 의해 유지 및 회전된다. 이와 동시에, 상기 세정 부재(602a, 602b)가 아래쪽과 위쪽으로 이동되어, 상기 웨이퍼(W)의 상부면 및 하부면과 접촉하도록 되어 있다. 이 상태에서, 상기 세정 부재(602a, 602b)가 회전되는 동안, 상기 웨이퍼(W)의 상부면 및 하부면과 슬라이딩 접촉하게 된다. 상기 세정액 공급 노즐(605, 607)은 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면의 전체 영역을 스크러빙 및 세정하기 위해 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면 상으로 세정액을 공급한다.
상기 스크러빙 이후에, 상기 세정 부재(602a, 602b)는 위쪽과 아래쪽으로 철수한다. 상기 화학액 공급 노즐(604, 606)은 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면을 에칭(화학적으로 세정)하기 위해 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면 상으로 에칭액을 공급한다. 따라서, 남아 있는 금속 이온들이 제거된다. 이 때, 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 스핀들(601)의 회전속도는 필요에 따라 변경된다. 그 후, 상기 세정액 공급 노즐(605, 607)은 소정의 시간 주기 동안 순수로 교체하기 위하여 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면 상으로 세정액(순수)을 공급한다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)의 상부면과 하부면으로부터 에칭액이 제거된다. 이 때, 웨이퍼(W)를 회전시키기 위한 스핀들(601)의 회전속도는 필요에 따라 변경된다.
9. 2차 세정 및 건조 유닛
다음으로, 2차 세정 및 건조 유닛(610)의 형태를 설명한다. 도 34는 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로서 세정 기능을 구비한 스핀-건조 유닛을 도시한 개략도이다. 도 34에 도시된 스핀-건조 유닛(610)은 기판 유지 및 회전 기구(611), 펜슬형 세정 기구(614), 및 세정액 공급 노즐(619)을 구비한다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(611)는 웨이퍼(W)의 외주부를 클램핑하기 위한 복수의 스테이지(612a)를 구비한 홀딩부(612), 상기 홀딩부(612)의 하부에 결합된 회전축(613), 및 상기 회전축(613)에 결합된 회전 구동 기구(도시 안됨)를 포함한다. 따라서, 상기 기판 유지 및 회전 기구(611)는 웨이퍼(W)를 소정의 회전속도로 회전시키는 역할을 한다. 상기 기판 유지 및 회전 기구(611)는, 웨이퍼(W)가 기판 유지 및 회전 기구(611)로 이송되거나 그로부터 이송될 때, 상기 스테이지(612a)들을 개방 및 폐쇄하기 위한 스위치기구(도시 안됨)를 구비한다.
상기 펜슬형 세정 기구(614)는 축(615)에 의해 그 단부에 지지되는 스윙 암(616), 세정되고 있는 웨이퍼(W)의 상부면을 향해 그 타단부로부터 수직방향 아래쪽으로 연장되는 회전축(617), 및 상기 회전축(617)의 하단부에 부착된 세정 부재(618)를 구비한다. 예를 들어, 상기 세정 부재(618)는 다공성 PVF 스폰지로 형성될 수도 있다. 대안적으로는, 상기 세정 부재(618)는 폴리우레탄 폼으로 만들어질 수도 있다. 상기 축(615)은 구동 기구(도시 안됨)에 의해 수직방향으로 이동 및 회전될 수 있다. 상기 축(615)이 회전되면, 스윙 암(616)이 선회된다. 상기 세정 부재(618)는, 세정 부재(618)가 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉하게 되는 세정 위치와, 상기 세정 부재(618)가 상기 웨이퍼(W)의 상부면으로부터 이격되는 철수 위치 사이에서 이동될 수 있다. 또한, 상기 세정 부재(618)는 상기 회전축(617)의 회전에 의해 세정 시에 회전된다. 상기 세정액 공급 노즐(619)은 웨이퍼(W)의 상부면 상으로 세정액을 공급하도록 구성되어 있다. 상기 스핀-건조 유닛(610)은 웨이퍼(W)의 하부면 상으로 세정액을 공급하기 위한 웨이퍼(W) 아래쪽에 배치된 추가 세정액 공급 노즐(도시 안됨)을 포함할 수도 있다.
세정 및 건조 공정은 다음과 같이 2차 세정 및 건조 유닛(610)에서 수행된다. 웨이퍼(W)가 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 도입되면, 기판 유지 및 회전 기구(611)가 웨이퍼(W)를 유지시켜, 상기 웨이퍼(W)를 대략 100 내지 500 rpm 의 저속으로 회전시킨다. 그 후, 세정액이 세정액 공급 노즐(619)로부터 웨이퍼(W)의 상 부면 상으로 공급되는 동안, 상기 스윙 암(616)이 상기 웨이퍼(W)의 전체 상부면에 걸쳐 선회된다. 따라서, 회전하는 세정 부재(618)는 웨이퍼(W)의 상부면과 접촉하게 되고, 상기 웨이퍼(W)를 스크러빙 및 세정하도록 이동된다. 상기 스크러빙의 완료 후, 상기 스윙 암(616)은 대기 위치로 이동된다. 그 후, 상기 기판 유지 및 회전 기구(611)의 회전속도가 상기 웨이퍼(W)를 대략 1500 내지 5000 rpm 의 고속으로 회전시키기 위해 증가됨으로써, 상기 웨이퍼(W)를 스핀-건조하게 된다. 이 때, 필요에 따라서는 스핀-건조하는 동안, 가스공급 노즐(도시 안됨)로부터 깨끗한 불활성 가스가 공급될 수도 있다. 본 예시에서는, 스크러빙을 위해 세정 부재(618)가 사용된다. 하지만, 상기 스크러빙 공정 대신, 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 입자들을 제거하기 위한 비접촉 세정을 위하여, 초음파 진동이 가해진 순수가 세정액 공급 노즐(619)로부터 공급될 수도 있다.
10. 기판 프로세스 패턴
다음으로, 기판 처리 장치(1)에서의 웨이퍼들의 프로세스 패턴들을 설명하기로 한다. 도 35 및 도 36은 몇 가지 프로세스 패턴들에서의 웨이퍼들의 경로들을 설명하는 다이어그램이다. 도 35 및 도 36에서, CL1, CL2, CL3, CL4는 제1폴리싱유닛(400A), 제2폴리싱유닛(400B), 1차 세정 유닛(600), 2차 세정 및 건조 유닛(610)을 각각 나타낸다. 제1프로세스패턴 (a)에서는, CMP 공정 또는 Cu 증착 공정 이후에 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 카세트(102)가 로딩/언로딩 포트(100) 상에 배치되면, 제1이송로봇(200A)은 상기 웨이퍼 카세트(102)로부터 웨이퍼를 꺼내어, 그것을 측정 유닛(310)으로 이송시킨다. 상기 측정 유닛(310)에서는, 웨이퍼의 직경, 웨이 퍼의 주변부의 단면 형상, 및 웨이퍼의 표면 상태들에 대한 필요한 데이터가 폴리싱 이전에 측정된다. 만일 폴리싱 이전에 웨이퍼를 측정할 필요가 없게 된다면, 웨이퍼는 측정 유닛(310) 대신에 웨이퍼 스테이지(300)로 이송될 수도 있다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 측정 유닛(310)으로부터 제1폴리싱유닛(400A)으로 상기 측정된 웨이퍼를 이송한다. 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서는, 웨이퍼의 주변부(베벨부 및 노치)가 폴리싱된다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서 폴리싱된 웨이퍼를 제2폴리싱유닛(400B)으로 이송하여, 여기서 웨이퍼가 추가로 폴리싱된다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 제2폴리싱유닛(400B)에서 폴리싱된 웨이퍼를 상기 1차 세정 유닛(600)으로 이송하여, 여기서 1차 세정이 웨이퍼에 대해 행해진다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 1차 세정 유닛(600)에서 세정된 웨이퍼를 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 이송하여, 여기서 웨이퍼에 대해 2차 세정 및 건조가 행해진다. 상기 제1 또는 제2이송로봇(200A 또는 200B)은 건조된 웨이퍼를 측정 유닛(310)으로 이송하여, 여기서 상기 처리된 웨이퍼가 측정된다. 만일 처리된 웨이퍼를 측정할 필요가 없다면, 상기 건조된 웨이퍼는 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 웨이퍼 스테이지(300)로 이송된다. 그 후, 상기 제1이송로봇(200A)은 웨이퍼를 상기 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로부터 웨이퍼 카세트(102)로 이송시킨다. 대안적으로는, 건조된 웨이퍼가 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 상기 웨이퍼 카세트(102)로 직접 복귀된다.
상기 제1프로세스패턴은 동일한 웨이퍼가 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 상기 제2폴리싱유닛(400B)에서 순차적으로 폴리싱되는 직렬 처리를 위해 수행된다. 상기 직렬 처리에 따르면, 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B)은 각각의 폴리싱 목적을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 주변부에 부착된 대상물 또는 웨이퍼의 표면 거칠기가 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서 제거될 수 있고, 그 후에 웨이퍼에 대한 피니쉬 폴리싱이 제2폴리싱유닛(400B)에서 행해질 수 있다.
제2프로세스패턴 (b)에서는, 웨이퍼 카세트(102)가 로딩/언로딩 포트(100) 상에 배치되면, 제1이송로봇(200A)은 상기 웨이퍼 카세트(102)로부터 웨이퍼를 꺼내어, 그것을 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송시킨다. 만일 웨이퍼가 측정 유닛(310)으로 이송된다면, 웨이퍼의 직경, 웨이퍼의 주변부의 단면 형상, 및 웨이퍼의 표면 상태들에 대한 필요한 데이터가 폴리싱 이전에 측정된다. 그 후, 상기 제2이송로봇(200B)은 웨이퍼를 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로부터 제1폴리싱유닛(400A)으로 이송시킨다. 제1폴리싱유닛(400A)에서는, 웨이퍼의 주변부(베벨부 및 노치)가 폴리싱된다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서 폴리싱된 웨이퍼를 상기 1차 세정 유닛(600)으로 이송하여, 여기서 1차 세정이 웨이퍼에 대해 행해진다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 1차 세정 유닛(600)에서 세정된 웨이퍼를 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 이송하여, 여기서 웨이퍼에 대해 2차 세정 및 건조가 행해진다. 상기 건조된 웨이퍼는 제1 또는 제2이송로봇(200A 또는 200B)에 의해 상기 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송된 다음, 상기 제1이송로봇(200A)에 의해 상기 웨이퍼 카세트(102)로 복귀된다. 대안적으로는, 건조된 웨이퍼가 상기 제1이송로봇(200A)에 의 하여 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 상기 웨이퍼 카세트(102)로 직접 복귀된다.
제3프로세스패턴 (c)에서는, 상기 제2프로세스패턴 (b)에서 웨이퍼를 상기 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로부터 제1폴리싱유닛(400A)으로 이송시키는 대신, 상기 제2이송로봇(200B)이 웨이퍼를 제2폴리싱유닛(400B)으로 이송시킨다. 이 때, 병렬 처리를 행할 수 있게 된다. 구체적으로는, 앞서 이송된 웨이퍼가 제2프로세스패턴 (b)에 따라 제1폴리싱유닛(400A)에서 폴리싱될 수 있는 한편, 다음 웨이퍼는 제3프로세스패턴 (c)에 따라 상기 제2폴리싱유닛(400B)에서 이송 및 폴리싱될 수 있다. 상이한 웨이퍼들이 상기 제1폴리싱유닛(400A) 및 제2폴리싱유닛(400B)에서 병렬로 폴리싱되는 병렬 처리에 따르면, 단위 시간당 처리되는 웨이퍼의 개수가 증가되어, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 작업 속도가 향상될 수 있다. 병렬 처리가 행해지는 경우에는, 알갱이 크기가 동일한 폴리싱 테잎들이 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)에서 사용된다. 예를 들어, 이러한 폴리싱 테잎으로는 알갱이 크기가 #6000 내지 #8000인 폴리싱 테잎을 들 수 있다.
제4프로세스패턴 (d)에서는, 상기 제1이송로봇(200A)이 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(102)로부터 꺼내어 그것을 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송시킨다. 그 후, 상기 제2이송로봇(200B)이 상기 웨이퍼를 상기 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로부터 상기 제1폴리싱유닛(400A)으로 이송시킨다. 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서는, 웨이퍼의 주변부(베벨부 및 노치)가 폴리싱된다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 제1폴리싱유닛(400A)에서 폴리싱된 웨이퍼를 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 이송하여, 여기서 웨이퍼에 대해 2차 세정 및 건조가 행해진다. 상기 건조된 웨이퍼는 상기 제1 및 제2이송로봇(200A, 200B)에 의하여 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송된 다음, 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 웨이퍼 카세트(102)로 복귀된다. 대안적으로는, 건조된 웨이퍼가 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 웨이퍼 카세트(102)로 직접 복귀된다.
제5프로세스패턴 (e)에서는, 상기 제4프로세스패턴 (d)에서 웨이퍼를 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로부터 제1폴리싱유닛(400A)으로 이송시키는 대신, 상기 제2이송로봇(200B)이 상기 웨이퍼를 제2폴리싱유닛(400B)으로 이송시킨다. 이 때, 병렬 처리를 행할 수 있게 된다. 구체적으로는, 앞서 이송된 웨이퍼가 제4프로세스패턴 (d)에 따라 제1폴리싱유닛(400A)에서 폴리싱될 수 있는 한편, 다음 웨이퍼는 제5프로세스패턴 (e)에 따라 상기 제2폴리싱유닛(400B)에서 이송 및 폴리싱될 수 있다.
제6프로세스패턴 (f)에서는, 상기 제1이송로봇(200A)이 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(102)로부터 꺼내어 그것을 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송시킨다. 그 후, 상기 제2이송로봇(200B)이 상기 웨이퍼를 1차 세정 유닛(600)으로 이송시켜, 여기서 1차 세정이 웨이퍼에 대해 행해진다. 상기 제2이송로봇(200B)은 상기 1차 세정 유닛(600)에서 세정된 웨이퍼를 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 이송하여, 여기서 웨이퍼에 대해 2차 세정 및 건조가 행해진다. 상기 건조된 웨이퍼 는 상기 제1 및 제2이송로봇(200A, 200B)에 의하여 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송된 다음, 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 웨이퍼 카세트(102)로 복귀된다. 대안적으로는, 건조된 웨이퍼가 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 웨이퍼 카세트(102)로 직접 복귀된다.
제7프로세스패턴 (g)에서는, 상기 제1이송로봇(200A)이 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(102)로부터 꺼내어 그것을 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송시킨다. 그 후, 상기 제2이송로봇(200B)이 상기 웨이퍼를 상기 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로부터 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로 이송하여, 여기서 웨이퍼에 대해 2차 세정 및 건조가 행해진다. 상기 건조된 웨이퍼는 상기 제1 및 제2이송로봇(200A, 200B)에 의하여 측정 유닛(310) 또는 웨이퍼 스테이지(300)로 이송된 다음, 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 웨이퍼 카세트(102)로 복귀된다. 대안적으로는, 건조된 웨이퍼가 상기 제1이송로봇(200A)에 의하여 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)으로부터 웨이퍼 카세트(102)로 직접 복귀된다.
상기 기판 처리 장치(1)는 병렬 처리 및 직렬 처리 양자 모두를 행할 수 있다. 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)은 웨이퍼를 폴리싱하는 목적에 따라, 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)에서의 동작 상태들과, 상기 제1 및 제2폴리싱유닛(400A, 400B)에서 사용되는 폴리싱 테잎의 카운트들을 적절하게 선택함으로써 각각의 폴리싱 목적을 위해 이용될 수 있다. 따라서, 최적의 폴리싱 공정들이 웨이퍼에 대해 수행될 수 있다. 상기 프로세스 패턴들에서는, 측정 유닛(310)이 앞서 이송된 웨이퍼에 의해 점유될 때, 다음 웨이퍼가 대기를 위해 웨이퍼 스테이 지(300) 상에 임시로 배치될 수도 있다. 이러한 경우에, 웨이퍼들이 효율적으로 이송 및 처리될 수 있게 된다.
웨이퍼가 두 번, 즉 폴리싱 이전과 이후에 측정되면, 상기 측정 유닛(310)이 폴리싱 이전에 측정되는 웨이퍼에 의해 점유되더라도, 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)에서 건조된 웨이퍼는 폴리싱 이후의 측정을 위해 웨이퍼 스테이지(300) 상에 임시로 배치될 수 있는데, 그 이유는 기판 처리 장치(1)가 웨이퍼 스테이지(300)를 구비하기 때문이다. 이에 따라, 상기 2차 세정 및 건조 유닛(610)은 후속해서 다음 웨이퍼를 수용하여, 상기 다음 웨이퍼에 대해 2차 세정 및 건조를 행할 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 프로세스 패턴들에서는, 웨이퍼들을 이송하는 타이밍이 상기 측정 유닛(310), 제1폴리싱유닛(400A), 제2폴리싱유닛(400B), 1차 세정 유닛(600), 및 2차 세정 및 건조 유닛(610)에서 필요한 처리 시간에 따라 조정될 수도 있다. 이 경우에는, 웨이퍼들이 기판 처리 장치(1)에서 매끄럽게 이송 및 처리될 수 있어, 상기 기판 처리 장치(1)의 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
본 명세서에 직접 기술되거나 도면들에 예시되지 않은 여하한의 형상 또는 재료들은 그것들이 본 발명의 현저한 효과들을 달성하는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들어, 상기 실시예들에서는, 폴리싱 유닛이 웨이퍼의 주변부를 폴리싱하기 위해 베벨 폴리싱 장치 및 노치 폴리싱 장치를 포함한다. 하지만, 상기 기판 처리 장치는, 폴리싱액이 공급되는 폴리싱 테이블의 폴리싱면에 대해 웨이퍼의 표면을 가압하기 위한 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 유닛을 구비할 수도 있다. 또한, 상기 실시예들에서는, 기판 처리 장치가 두 폴리싱 유닛을 구비한다. 하지만, 상기 기판 처리 장치는 3 이상의 폴리싱 유닛을 구비할 수도 있다.
지금까지, 본 발명의 바람직한 소정의 실시예들을 상세히 도시하고 설명하였지만, 첨부된 청구범위의 범위에서 벗어나지 않으면서도 본 발명의 다양한 변경 및 수정들이 가능하다는 것은 자명한 사실이다.
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 폴리싱 유닛을 구비한 기판 처리 장치에서 사용하기에 적합하다.

Claims (21)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    기판의 주변부를 폴리싱하기 위해 베벨 폴리싱 장치 및 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 각각 포함하는, 적어도 두 개의 폴리싱 유닛; 및
    상기 두 개의 폴리싱 유닛 사이에 형성된 유지보수 공간(maintenance space)을 포함하되,
    각각의 상기 두 개의 폴리싱 유닛 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상은, 상기 유지보수 공간으로부터 접근 가능하도록 상기 유지보수 공간을 향하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 두 개의 폴리싱 유닛은 상기 유지보수 공간을 향하는 위치에 제공되는 해치를 포함한 케이싱 내에 하우징되고,
    각각의 상기 두 개의 폴리싱 유닛 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상은, 상기 해치를 개방함으로써 상기 유지보수 공간으로부터 접근 가능한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베벨 폴리싱 장치는,
    (i) 폴리싱 테잎,
    (ii) 상기 폴리싱 테잎을 상기 기판의 상기 주변부에 대해 가압하기 위한 베벨 폴리싱 헤드, 및
    (iii) 상기 폴리싱 테잎을 상기 베벨 폴리싱 헤드에 공급하고, 상기 폴리싱 테잎을 상기 베벨 폴리싱 헤드로부터 회수하기 위한 폴리싱 테잎 공급/회수 기구를 포함하되, 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구의 상기 폴리싱 테잎은 상기 유지보수 공간으로부터 교체되도록 되어 있으며,
    상기 노치 폴리싱 장치는,
    (i) 폴리싱 테잎,
    (ii) 상기 폴리싱 테잎을 상기 기판의 노치에 대해 가압하기 위한 노치 폴리싱 헤드, 및
    (iii) 상기 폴리싱 테잎을 상기 노치 폴리싱 헤드에 공급하고, 상기 폴리싱 테잎을 상기 노치 폴리싱 헤드로부터 회수하기 위한 폴리싱 테잎 공급/회수 기구를 포함하되, 상기 폴리싱 테잎 공급/회수 기구의 상기 폴리싱 테잎은 상기 유지보수 공간으로부터 교체되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 케이싱은 그 4면에 측벽들을 포함하고,
    상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나는 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 첫 번째 것 부근에 배치되되, 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운 데 상기 첫 번째 것은 상기 유지보수 공간을 향하며,
    상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 또 다른 것은 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 상기 첫 번째 것에 인접한 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 두 번째 것 부근에 배치되되, 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 상기 두 번째 것은 상기 기판 처리 장치용 하우징을 향하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 측벽들 가운데 상기 두 번째 것에 제공된 해치를 포함하고,
    상기 기판 처리 장치용 상기 하우징은 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 상기 두 번째 것을 향하는 위치에 제공된 도어를 포함하며,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 하우징의 상기 도어 및 상기 케이싱의 상기 해치가 개방될 때, 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치가 상기 기판 처리 장치의 외부로부터 접근 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 기판을 상기 폴리싱 유닛들로 또는 상기 폴리싱 유닛들로부터 이송하기 위한 이송 장치를 더 포함하고,
    상기 기판을 상기 폴리싱 유닛 안으로 도입하기 위한 개구부는 상기 케이싱의 상기 측벽들 가운데 세 번째 것에 형성되되, 상기 개구부는 상기 이송 장치를 향하며,
    상기 개구부를 개폐하기 위한 셔터가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 폴리싱 유닛 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치는, 상기 유지보수 공간을 그 사이에 개재하여 대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 폴리싱 유닛 내의 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치의 작업은, 상기 유지보수 공간을 그 사이에 개재하여 대칭이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱 유닛은,
    (i) 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상에 의해 폴리싱될 상기 기판을 잡아주기 위한 기판 유지 테이블, 및
    (ii) 상기 기판 유지 테이블을 수평면상에서 선회(swinging)시키기 위한 스윙 기구 및 상기 기판 유지 테이블을 수평면상에서 선형으로 이동시키기 위한 수평 이동 기구 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상은, 폴리싱 테잎의 표면을 상기 기판의 상기 주변부 또는 노치와 슬라이딩 접촉시켜 상기 기판을 폴리싱하도록 구성되고,
    상기 폴리싱 테잎은, 연마 입자들이 분산되는 화학적으로 비활성인 수지 재료가 테잎 베이스(tape base)의 표면에 도포되는 폴리싱 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폴리싱 유닛은,
    (i) 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상에 의해 폴리싱될 상기 기판을 수평 방향으로 유지시키기 위한 기판 유지 장치,
    (ii) 순수, 초순수 및 탈이온수 중 하나 이상을 상기 기판 유지 장치에 의해 유지되는 상기 기판의 폴리싱 영역을 향해 공급하기 위한 제1공급노즐, 및
    (iii) 순수, 초순수 및 탈이온수 중 하나 이상을 상기 기판의 상부면 상의 중앙부를 향해 공급하기 위한 제2공급노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처 리 장치.
  12. 기판 폴리싱 방법에 있어서,
    연마 입자들이 분산되는 화학적으로 비활성인 수지 재료가 테잎 베이스의 표면에 도포되는 폴리싱 층을 포함한 폴리싱 테잎을 제공하는 단계; 및
    상기 폴리싱 테잎의 상기 폴리싱 층의 표면을 상기 기판의 주변부와 슬라이딩 접촉시켜 상기 기판을 폴리싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 폴리싱 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판은 그 표면상에 형성된 반도체 디바이스들과 그 표면 내에 형성된 수많은 리세스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 폴리싱 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 폴리싱 시, 상기 기판에 순수만을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 폴리싱 방법.
  15. 기판 폴리싱 방법에 있어서,
    기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 상기 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나에 이동 기구를 이용하여 상기 기판을 이동시키는 단계;
    상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 하나에 의해 상기 기판의 상기 주변부 또는 상기 기판의 상기 노치를 폴리싱하는 제1폴리싱단계;
    상기 제1폴리싱 이후에 상기 기판의 표면을 커버하는 수막을 형성하도록 상기 기판에 순수만을 공급하는 단계;
    상기 수막이 상기 기판의 상기 표면상에 형성된 상태로, 상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 다른 하나에 상기 이동 기구를 이용하여 상기 기판을 이동시키는 단계; 및
    상기 베벨 폴리싱 장치 및 상기 노치 폴리싱 장치 중 나머지 다른 하나에 의해 상기 기판의 상기 주변부 또는 상기 기판의 상기 노치를 폴리싱하는 제2폴리싱단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 폴리싱 방법.
  16. 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 상기 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 각각 포함하는 2 이상의 폴리싱 유닛 및 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함한 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치를 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 내에 배치하는 단계;
    상기 이송 장치에 의하여, 상이한 기판들을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 각각 이송하는 단계; 및
    상기 상이한 기판들의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위하여, 상기 상이한 기판들을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛에서 병렬로 폴리싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치를 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 내에서 작업하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 상기 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 각각 포함하는 2 이상의 폴리싱 유닛 및 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함한 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치를 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 내에 배치하는 단계;
    상기 이송 장치에 의하여, 기판을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 순차적으로 이송하는 단계; 및
    상기 기판의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위하여, 상기 기판을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛에서 순차적으로 폴리싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치를 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 내에서 작업하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  20. 기판의 주변부를 폴리싱하기 위한 베벨 폴리싱 장치 및 상기 기판의 노치를 폴리싱하기 위한 노치 폴리싱 장치 중 하나 이상을 각각 포함하는 2 이상의 폴리싱 유닛 및 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함한 기판 처리 장치를 이용하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 노치 폴리싱 장치를 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 내에 배치하는 단계; 및
    (i) 상기 이송 장치에 의하여, 상이한 기판들을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 각각 이송하고, 상기 상이한 기판들의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위해, 상기 상이한 기판들을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛에서 병렬로 폴리싱하는 단계, 및
    (ii) 상기 이송 장치에 의하여, 기판을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 안으로 순차적으로 이송하고, 상기 기판의 주변부의 오염물 및/또는 표면 거칠기를 제거하기 위해, 상기 기판을 상기 2 이상의 폴리싱 유닛에서 순차적으로 폴리싱하는 단계,
    를 포함하는 두 폴리싱 공정 가운데 하나를 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 이송 장치에서 볼 때 대칭이 되도록 상기 베벨 폴리싱 장치 또는 상기 노치 폴리싱 장치를 상기 2 이상의 폴리싱 유닛 내에서 작업하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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