KR20080002982A - 웨이퍼 수수장치, 폴리싱장치 및 웨이퍼 수취방법 - Google Patents

웨이퍼 수수장치, 폴리싱장치 및 웨이퍼 수취방법 Download PDF

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KR20080002982A
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노부유키 다카하시
다다카즈 소네
다쿠지 고바야시
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 웨이퍼 수수장치는, 하단면에 웨이퍼(W)를 유지하는 톱링(60)과, 톱링(60)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 푸셔기구(10)를 구비하고 있다.
푸셔기구(10)는, 웨이퍼(W)를 얹어 놓는 웨이퍼 탑재부(40a)를 구비하고, 톱링(60)의 하단면으로부터 이탈한 웨이퍼(W)가 웨이퍼 탑재부(40a)에 착좌되도록 구성된다. 푸셔기구(10)는, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 탑재부(40a)에 적정하게 착좌된 것을 검지하는 센서기구(50)를 구비한다. 센서기구(50)는, 투광장치(51)로부터 투광된 센서광이, 웨이퍼 탑재부(40a)에 착좌된 웨이퍼(W)에 의하여 차단되도록 되어 있다.

Description

웨이퍼 수수장치, 폴리싱장치 및 웨이퍼 수취방법{WAFER TRANSFER APPARATUS, POLISHING APPARATUS AND WAFER RECEIVING METHOD}
본 발명은 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다. ) 등의 기판을 유지하는 웨이퍼 유지기구와 상기 웨이퍼 유지기구와의 사이에서 웨이퍼의 수수를 행하는 웨이퍼 수수기구를 구비한 웨이퍼 수수장치 및 상기 웨이퍼 수수장치를 구비한 폴리싱장치 및 상기 웨이퍼 수수장치에 의한 웨이퍼 수취방법에 관한 것이다.
종래, 웨이퍼를 유지하는 톱링(웨이퍼 유지기구)과 상기 톱링과의 사이에서 웨이퍼의 수수를 행하는 푸셔기구(웨이퍼 수수기구)를 구비한 웨이퍼 수수장치가 있다(예를 들면, 일본국 특개2001-135604호 공보 참조). 도 1a 및 도 1b는 이와 같은 종류의 웨이퍼 수수장치의 개략 구성예를 나타내는 도면으로, 도 1a는 웨이퍼(W)가 톱링(60)으로부터 이탈하기 직전의 상태를 나타내는 도면이고, 도 1b는 웨이퍼(W)가 톱링(60)으로부터 이탈하여 푸셔기구(10)의 웨이퍼 탑재부(웨이퍼 트레이)(40)에 착좌된 상태를 나타내는 도면이다. 톱링(60)은, 그 하단면에 설치한 웨이퍼 유지면(60a)에 복수의 구멍(65)이 형성되고, 상기 복수의 구멍(65)은 기체 또는 액체 또는 그 혼합물을 공급/배기하는 가압/배기원(도시 생략)에 연통 접속되어 있다. 이에 의하여 웨이퍼 흡착/이탈기구가 구성되어 있다.
푸셔기구(10)는, 샤프트(11)를 구비하고, 그 샤프트(11)에 코일 스프링(16) 및 조심(調芯)기구(14)를 거쳐 가이드 스테이지(15)가 지지되고, 가이드 스테이지(15)의 상면 바깥 둘레에 톱링 가이드(20)가 설치되어 있다. 톱링 가이드(20)의 안쪽에 배치된 웨이퍼 트레이(40)는, 샤프트(11)의 상단에 지지된 푸시 스테이지(30)로 밀어 올려지도록 되어 있다. 샤프트(11)를 도시 생략한 실린더에 의하여 상승시킴으로써, 도 1a 및 도 1b에 나타내는 바와 같이 톱링 가이드(20)를 톱링(60)의 하면 바깥 둘레에 맞닿게 한다.
도 1a에 나타내는 상태에서 톱링(60)에 있어서 가압/배기원에서 유체(기체 또는 액체 또는 그 혼합물)를 공급함으로써, 도 1b에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 유지면(60a)의 복수의 구멍(65)으로부터 유체(66)를 분출시키고, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지면(60a)에서 이탈시켜 웨이퍼 트레이(40)에 착좌시킨다. 이하, 톱링(60)의 하단면에서 웨이퍼(W)를 이탈시켜, 푸셔기구(10)의 웨이퍼 탑재부인 웨이퍼 트레이(40)에 착좌시키는 상기한 일련의 공정을, 웨이퍼 수취공정이라 한다.
한편, 톱링(60)에 웨이퍼(W)를 유지시키기 위해서는, 도 1b의 상태에서 푸셔기구(10)의 샤프트(11)를 상승시켜 웨이퍼 트레이(40)를 밀어 올리고 탑재되어 있는 웨이퍼(W)를 톱링(60)의 웨이퍼 유지면(60a)에 맞닿게 한다. 그리고 가압/배기원에 의하여 웨이퍼 유지면(60a)의 복수의 구멍(65)을 부압으로 함으로써 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지면(60a)에 흡착 유지한다.
종래, 웨이퍼 수취공정에 요하는 실시간, 즉 웨이퍼가 실제로 톱링(60)으로부터 이탈하여 웨이퍼 트레이(40)에 착좌되기까지의 소요시간은, 각 웨이퍼마다 달 라 일정하지 않다. 대부분의 웨이퍼는 공정개시에서부터 수초 사이에서 이탈이 완전히 종료되나, 한편으로 5초 ∼ 10초 정도를 요하는 경우와, 10초 이상을 요하는 경우도 적지 않게 있어, 다수의 웨이퍼를 처리하면 각 웨이퍼마다 그 이탈시간에 불균일이 있는 것이 현상이다. 이 이탈시간은, 웨이퍼의 처리 프로세스나 톱링(60)의 종류 등에 따라서도 다르고, 또 동일 로드의 복수의 웨이퍼를 동일조건으로 처리한 경우에도 웨이퍼마다 다른 것이 현상이다.
그러나 종래는 웨이퍼 수취공정을 개시한 후, 미리 설정된 소정의 시간(이탈 예상시간)이 경과하는 것을 기다려 웨이퍼의 수취가 완료하였다고 간주하고, 푸셔기구(10)를 강하시킴과 동시에 톱링(60)을 푸셔기구(10)의 바로 위 위치에서 퇴피시켜, 다음 공정으로 이행하는 운전을 행하고 있었다. 그런데 이 운전방법에서는 이탈 예상시간이 경과할 때까지는 웨이퍼 수취공정이 종료하지 않기 때문에, 실제로 웨이퍼가 단시간에 이탈한 경우, 쓸데 없는 대기시간이 생기고 있었다.
또 종래는, 이탈 예상시간이 경과하였으면 웨이퍼 수취공정을 강제적으로 종료하고, 실제로 톱링(60)으로부터 웨이퍼가 적정하게 이탈하였는지의 여부를 확인하지 않고 다음 공정으로 이행하고 있었다. 그 때문에 시간 내에 웨이퍼가 적정하게 이탈하지 않으면 웨이퍼의 파손 등의 사고가 일어나는 경우가 있었다. 이런 종류의 사고를 방지하기 위해서는, 충분히 여유를 가진 이탈 예상시간을 설정하여, 모든 웨이퍼에서 일률적으로 이탈 예상시간의 경과를 기다리고 나서 다음 공정으로 이행할 필요가 있고, 그것에 의해서도 쓸데 없는 대기시간이 생기고 있었다.
최근, 폴리싱장치 등의 반도체 제조장치에서는, 장치의 스루풋향상의 요청이 매우 심해지고, 특히 웨이퍼 반송공정의 소요시간의 단축은 중요한 과제로 되어 있다. 이 때문에 웨이퍼 수취공정에서의 쓸데 없는 대기시간은 적극 줄여 장치의 스루풋을 향상시킬 필요가 있다. 또 비용절감도 매우 중요하기 때문에, 웨이퍼 수취공정에서의 고가의 웨이퍼의 파손사고를 적극 억제할 필요도 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 웨이퍼 유지기구에 유지된 웨이퍼가 이탈하여 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 것을 검지하고, 적정하게 착좌된 것을 확인하였으면 다음 공정으로 이행함으로써, 웨이퍼 수취공정의 소요시간을 단축 가능함과 동시에, 웨이퍼의 파손 등의 사고를 방지할 수 있는 웨이퍼 수수장치 및 상기 웨이퍼 수수장치를 구비한 폴리싱장치 및 상기 웨이퍼 수수장치에 의한 웨이퍼 수취방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 1 형태에 의하면, 하단면에 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구와, 그 웨이퍼 유지기구와의 사이에서 상기 웨이퍼의 주고 받음을 행하는 웨이퍼 수수기구를 구비한 웨이퍼 수수장치가 제공된다. 상기 웨이퍼 수수기구는, 상기 웨이퍼를 얹어 놓는 웨이퍼 탑재부를 구비하고, 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면에서 이탈한 웨이퍼가 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌되도록 구성된다. 상기 웨이퍼 수수기구는, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 것을 검지하는 착좌검지수단을 구비한다.
본 발명에 의하면 웨이퍼 수수기구는, 웨이퍼가 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 것을 검지하는 착좌검지수단을 구비하기 때문에, 단시간에 웨이퍼가 웨이퍼 유지기구로부터 이탈하여 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 경우는, 착좌검지수단으로 웨이퍼의 적정한 착좌를 검지하여 웨이퍼 수취공정을 조기에 종료시키고, 웨이퍼 수취공정의 소요시간을 단축할 수 있다. 따라서 단위시간의 웨이퍼의 처리매수를 많게 할 수 있고, 폴리싱장치 등의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또 웨이퍼의 적정한 착좌를 검지함으로써, 웨이퍼가 적정하게 착좌되지 않은 경우는 웨이퍼 수수장치를 정지시키는 등의 조치를 취할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 파손을 미연에 방지할 수 있다.
상기 착좌검지수단은, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌한 상기 웨이퍼를 검지하는 센서기구이어도 된다. 이 경우에는 간단한 구성으로 웨이퍼 탑재부에 웨이퍼가 적정하게 착좌된 것을 확실하게 검지할 수 있다.
상기 센서기구는, 광을 투광하는 투광장치와, 그 투광장치에서 투광된 광을 수광하는 수광장치를 구비하고, 상기 투광장치로부터 투광된 광이, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이퍼로 차단되도록 구성하여도 된다. 이 경우에는 간단한 구성으로 웨이퍼 탑재부에 웨이퍼가 적정하게 착좌된 것을 확실하게 검지할 수 있다.
상기 착좌검지수단은, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이퍼의 적어도 3부분을 검지하도록 구성하여도 된다. 이 경우에는 예를 들면 웨이퍼 유지기구로부터 웨이퍼의 일부만이 이탈하여 상기 웨이퍼가 기울어진 상태에서 웨이퍼 탑재부에 착좌된 경우 등, 적정하지 않게 착좌된 경우는 이것을 검지할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 파손 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
상기 웨이퍼 수수기구는, 상기 웨이퍼 유지기구의 하단 바깥 둘레에 걸어 맞추는 가이드부재를 구비함과 동시에, 상기 웨이퍼 탑재부를 그 가이드부재에 대하여 상대적으로 승강 이동시키는 승강기구를 구비하고, 상기 가이드부재측에 상기 착좌검지수단을 설치하고, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이퍼를 검지할 수 있도록 구성하여도 된다. 이 경우에는 웨이퍼 수수시에 웨이퍼 유지기구에 대한 착좌검지수단의 검지위치를 매회 같은 위치에 정확하게 맞추는 것이 가능해져, 웨이퍼가 적정하게 착좌된 것을 같은 조건으로 검지할 수 있으므로, 착좌검지의 신뢰성이 향상된다.
상기 웨이퍼 수수장치는, 상기 착좌검지수단이 상기 웨이퍼의 착좌 또는 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에 경보를 발하는 경보수단을 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는 웨이퍼 수수장치에 웨이퍼가 착좌 또는 적정하게 착좌되어 있지 않은 것을 조작자에게 알릴 수 있어, 웨이퍼의 파손 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
상기 웨이퍼 수수장치는, 상기 착좌검지수단이 상기 웨이퍼의 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에, 다시 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 상기 웨이퍼의 이탈을 시도하는 재이탈 수단을 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는 웨이퍼를 더욱 높은 확률로 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌시킬 수 있어, 웨이퍼 수수장치의 운전효율을 향상시킬 수 있다.
상기 웨이퍼 수수장치는, 상기 재이탈수단으로 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 상기 웨이퍼의 재차 이탈을 시도하여도, 상기 착좌검지수단이 상기 웨이퍼의 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에, 상기 웨이퍼 수수장치를 정지시키는 장치 정지수단을 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는 웨이퍼가 적정하게 착좌되지 않은 경우에 웨이퍼 수수장치를 정지시킬 수 있기 때문에, 웨이퍼의 파손 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 형태에 의하면, 연마테이블과 톱링을 구비하고, 상기 톱링에 유지된 웨이퍼를 회전시키면서 상기 연마테이블의 회전하는 연마면에 가압 접촉시켜 그 웨이퍼를 연마하는 연마유닛과, 상기 웨이퍼를 세정하는 세정유닛을 구비하는 폴리싱장치가 제공된다. 이 폴리싱장치는, 상기 톱링을 상기 웨이퍼 유지기구로 하고, 상기 톱링과의 사이에서 상기 웨이퍼의 수수를 행하는 웨이퍼 수수기구를 구비하여 상기한 웨이퍼 수수장치를 구성하고 있다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼 수수기구로 톱링으로부터 웨이퍼를 수취하는 웨이퍼 수취공정의 소요시간을 단축하는 것이 가능해져, 폴리싱장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 3 형태에 의하면, 하단면에 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구로부터 웨이퍼를 이탈시키고, 그 이탈시킨 웨이퍼를 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 착좌시켜 그 웨이퍼를 수취하는 웨이퍼 수취방법이 제공된다. 이 방법에서는 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면에서 이탈시킨 상기 웨이퍼가, 상기 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 경우는, 상기 웨이퍼의 수취가 완료되었다고 판단하여, 상기 웨이퍼 수수기구로부터 다른 곳으로 상기 웨이퍼를 이송한다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼가 단시간에 적정하게 웨이퍼 탑재부에 착좌된 경우는, 웨이퍼 수취공정을 조기에 종료시켜 웨이퍼 수취공정의 소요시간을 단축할 수 있고, 폴리싱장치 등의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기 웨이퍼가, 상기 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 재차 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 상기 웨이퍼의 이탈을 시도하여, 그 재차 웨이퍼의 이탈을 적어도 1회 시도한 후, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 상기 웨이퍼의 수취를 중지하여도 된다. 이와 같이 웨이퍼가 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 재차 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 웨이퍼의 이탈을 시도하기 때문에, 더욱 높은 확률로 웨이퍼 유지기구로부터 웨이퍼를 이탈시켜 웨이퍼 수수장치의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌시키는 것이 가능해진다. 또 재차 웨이퍼의 이탈을 적어도 1회 시도한 후, 웨이퍼가 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 웨이퍼의 수취를 중지하기 때문에, 웨이퍼의 파손 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 상기한 목적과 그 밖의 목적 및 효과는, 본 발명의 바람직한 실시형태를 일례로 하여 도시한 첨부도면과 대조하면 이하에 설명하는 설명으로부터 분명해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 웨이퍼 수수장치의 구성예를 나타내는 도,
도 2는 본 발명의 일 실시형태(제 1 실시형태)에 관한 웨이퍼 수수장치의 측 단면도,
도 3은 푸셔기구의 상부의 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 A-A 부분에 대응하는 위치에서의 웨이퍼 수수장치의 단면도,
도 5a 내지 도 5d는 푸셔기구로 톱링에 웨이퍼를 건네 주는 순서를 설명하는 도,
도 6a 내지 도 6d는 톱링에 유지된 웨이퍼를 푸셔기구로 수취하는 순서를 설명하는 도,
도 7은 웨이퍼 수수장치의 운전순서의 상세를 설명하기 위한 플로우차트,
도 8은 본 발명의 다른 실시형태(제 2 실시형태)에 관한 웨이퍼 수수장치의 개략 측면도,
도 9는 웨이퍼 수수장치를 구비한 폴리싱장치의 평면 구성예를 나타내는 도,
도 10은 폴리싱장치에서의 연마유닛의 각 장치의 배치관계를 내리는 개략 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한 이하의 각 도면 및 각 실시형태의 설명에서는 도 1에 나타내는 종래예와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙인다.
(제 1 실시형태)
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 웨이퍼 수수장치를 나타내는 측단면도이다. 또 도 3은 웨이퍼 수수장치의 푸셔기구(10)의 상부의 구성을 나타내는 사 시도이고, 도 4는 도 3의 A-A 부분에 대응하는 푸셔기구(10)와 톱링(60)의 개략단면도이다. 톱링(60)은, 하단면에 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구이고, 푸셔기구(10)는, 톱링(60)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 웨이퍼 수수기구이다. 이 푸셔기구(10)는, 톱링(60)의 하면 바깥 둘레에 걸어맞춰지는 가이드부재인 톱링 가이드(20)를 지지하는 가이드 스테이지(15)와, 상면이 웨이퍼(W)를 얹어 놓는 웨이퍼 탑재부인 웨이퍼 트레이(40)를 밀어 올리는 푸시 스테이지(30)가, 연직으로 설치된 샤프트(11)의 상단부에 설치되어 있다.
즉, 푸셔기구(10)는, 샤프트(11)의 상부에 슬라이드 베어링(12)을 거쳐 승강자유롭게 베어링 케이스(13)가 설치되고, 상기 베어링 케이스(13)에 조심기구(14)를 거쳐 가이드 스테이지(15)가 설치되어 있다. 베어링 케이스(13)와 샤프트(11)의 사이에는 코일 스프링(16)이 개재되어 있고, 베어링 케이스(13)는 샤프트(11)에 대하여 위쪽으로 가세되어 있다. 조심기구(14)는 톱링 가이드(20)의 위치맞춤기구이고, 톱링 가이드(20)를 수평방향(X축, Y축방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 또 샤프트(11)의 상단부에서 푸시 로드(21)가 돌출되어 있다. 푸시 로드(21)는, 가이드 스테이지(15)의 중앙부를 관통하여 위쪽으로 돌출하고, 그 상단부에 푸시 스테이지(30)가 설치되어 있다. 푸시 로드(21)는, 가이드 스테이지(15)에 대하여 슬라이드 베어링(22)을 거쳐 승강 자유롭게 지지되어 있다. 한편, 샤프트(11)는, 착좌측 부재(17)에 설치된 베어링 케이스(18)에 대하여 슬라이드 베어링(19)에 의하여 승강 자유롭게 지지되어 있다.
샤프트(11)의 하단부는 실린더(에어 실린더)(23)에 연결되어 있다. 실린 더(23)는 샤프트(11)를 거쳐 푸시 스테이지(30)를 승강시킨다. 실린더(23)에는 푸시 스테이지(30)의 승강시의 위치확인을 행하는 리미트 센서(24, 25)가 설치되어 있다. 또 실린더(23)의 하단부에는 샤프트(26)가 연결되고, 그 샤프트(26)의 하단부는, 착좌측 부재(17)에 설치된 실린더(에어 실린더)(27)에 연결되어 있다. 실린더(27)는 샤프트(26)를 거쳐 실린더(23)를 승강시킴으로써, 가이드 스테이지(15), 톱링 가이드(20) 및 푸시 스테이지(30)를 일체로 승강시킨다. 실린더(27)에는 샤프트(26)의 승강시의 위치확인을 행하는 리미트 센서(28, 29)가 설치되어 있다. 또 베어링 케이스(18)의 하단부에 쿠션부재(31)가 설치됨과 동시에, 실린더(23)의 상단부에 판형상의 스토퍼부재(32)가 설치되고, 이것들로 충격완화기구(33)가 구성되어 있다. 이 충격완화기구(33)에 의하여 톱링 가이드(20)가 상승하여 톱링(60)에 엑세스할 때의 높이방향의 위치결정과 충격의 흡수가 행하여진다.
가이드 스테이지(15)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 평판형상의 부재로, 중심부에서 바깥쪽을 향하여 방사상으로 연장되는 복수개(도면에서는 4개)의 아암부(15a∼15d)를 구비하고 있다. 아암부(15a∼15d)는 등간격으로 배치되어 있고, 각 아암부(15a∼15d)의 선단부의 상면에 톱링 가이드(20)(20-1∼20-4)가 설치되어 있다. 각각의 톱링 가이드(20-1 ~ 20-4)는, 그 안 둘레측면(20-1a ∼ 20-4a)이 하기하는 웨이퍼 트레이(40)의 바깥 둘레부를 따른 형상으로 형성됨과 동시에, 그 상단부에는 웨이퍼(W)의 끌어들임용 테이퍼부(20-1b ∼ 20-4b)가 형성되어 있다. 또 각 톱링 가이드(20-1 ∼ 20-4)의 상면에는, 톱링(60)의 하면 바깥 둘레에 걸어 맞춰지는 단부(20-1c ∼ 20-4c)가 설치되고, 단부(20-1c ∼ 20-4c)의 바깥쪽에는 톱 링(60)의 하면 바깥 둘레를 끌어 들이기 위한 테이퍼부(20-1d ∼ 20-4d)가 형성되어 있다.
푸시 스테이지(30)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 가이드 스테이지(15)의 위쪽에 배치된 평판형상의 부재이고, 중심부에서 바깥쪽을 향하여 방사상으로 연장되는 복수개(도면에서는 4개)의 아암부(30a ∼30d)를 구비하고, 각 아암부(30a ∼30d)가 가이드 스테이지(15)의 각 아암부(15a ∼15d)의 바로 위에 위치하여 배치되어 있다. 각 아암부(30a ∼30d)의 선단부는, 하기하는 웨이퍼 트레이(40)를 밀어 올리는 밀어 올림부(35a ∼ 35d)로 되어 있고, 그 안쪽에는 관통구멍으로 이루어지는 개구부(36a ∼ 36d)가 설치되어 있다.
푸시 스테이지(30)상에는 웨이퍼 트레이(40)가 탑재된다. 웨이퍼 트레이(40)는 톱링 가이드(20-1 ∼ 20-4)의 안 둘레보다 약간 작은 외경 치수를 구비한 링형상의 평판부재이고, 그 상면 바깥 둘레가 웨이퍼(W)를 얹어 놓는 웨이퍼 탑재부(40a)로 되어 있다. 또한 도 2에서 38은 트랜스포터이고, 웨이퍼 트레이(40)를 다른 곳에서 푸셔기구(10)의 위치까지 수평으로 반송하여 푸시 스테이지(30)에 건네는 것이다. 또 37은 푸시 스테이지(30)의 승강을 지지하는 스트로크 핀이다.
한편, 도 2에 나타내는 바와 같이 베어링 케이스(18)의 상단에는 센터 슬리브(41)가 고정되고, 가이드 스테이지(15)의 하단에는 센터 슬리브(41)의 바깥 둘레에 슬라이딩 자유롭게 걸어 맞춰지는 가이드 슬리브(42)가 고정되어 있다. 이 가이드 슬리브(42)는, 방수기능 및 가이드 스테이지(15)의 안내기능을 가지고 있다.
가이드 스테이지(15)와 톱링 가이드(20)에, 착좌검지수단인 센서기구(광학식 센서)(50)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 센서기구(50)로서 한 쌍의 투광장치(51)및 수광장치(52)를 구비한 투과형의 광파이버센서(50)를 사용하고 있다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 투광장치(51)가 톱링 가이드(30)(20-1 ∼ 20-4)내에 설치되고, 수광장치(52)가 가이드 스테이지(15)의 아암부(15a∼15d)에 설치되어 있다. 그리고 투광장치(51)의 투광부(51a)가 톱링 가이드(20-1 ∼ 20-4)의 안 둘레측면(20-1a ∼ 20-4a)에서 노출되고, 수광장치(52)의 수광부(52a)가 푸시 스테이지(30)의 개구부(36a ∼ 36d)에서 위쪽으로 노출되어 있으며, 투광부(51)로부터 투광된 센서광이 수광장치(52)에서 수광되도록 설치되어 있다. 이 센서기구(50)는, 푸시 스테이지(30) 및 웨이퍼 트레이(40)가 하기하는 웨이퍼 수취위치에 배치된 상태에서 웨이퍼 트레이(40)의 웨이퍼 탑재부(40a)에 웨이퍼(W)가 착좌되면, 웨이퍼(W)의 바깥 둘레부가 투광부(51a)와 수광부(52a)를 연결하는 직선상에 위치하여 투광장치(51)로부터의 센서광이 차단되어, 웨이퍼(W)의 착좌를 검지하도록 되어 있다. 또한 상기와는 반대로, 톱링 가이드(30)에 수광장치(52)를 설치하여 가이드 스테이지(15)에 투광장치(51)를 설치하여도 된다.
센서기구(50)는, 가이드 스테이지(15)의 4개의 아암부(15a∼15d)의 각각에 설치되어 있고, 웨이퍼(W) 바깥 둘레부의 등간격으로 사이에 둔 4부분의 위치를 검지할 수 있게 되어 있다. 또 이 4개의 센서기구(50)는, 각각의 검지위치가, 연직방향에서 서로 동일한 높이 위치가 되도록 설치되어 있다. 이와 같이 본 실시형태에서는 4개의 센서기구(50)로 웨이퍼(W)의 바깥 둘레부의 4부분을 검지하기 때문에, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 탑재부(40a)에 적정하게 착좌된 것을 검지할 수 있다.
여기서 말하는 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌된 상태란, 웨이퍼(W)가 톱링(60)으로부터 완전하게 이탈하여 웨이퍼 탑재부(40a)의 전체에 착좌된 상태를 말한다. 이 경우, 4개의 센서기구(50)의 모두에 있어서 투광부(50a)로부터 투광된 센서광이 차광된 상태가 된다. 센서광이 적정하게 착좌된 웨이퍼(W)로 차광된 경우에는 수광부(52a)에 의한 수광량이, 전혀 차광되지 않은 경우의 수광량(최대 수광량)의 0.3% 정도가 된다. 그래서 착좌하기 전의 수광상태와, 적정하게 착좌하였을 때의 차광상태를 구별하는 수광량의 문턱값을 상기한 최대 수광량의 1.5% 정도로 설정하면 된다. 그리고 4개의 센서기구(50) 모두의 수광량이 상기한 문턱값 이하가 된 경우는, 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되었다고 판단한다. 또한 이들 수광량이나 문턱값의 설정예는 일례이며, 문턱값을 설정하기 위해서는 실제의 웨이퍼(W)의 착좌시의 수광량을 측정하여, 착좌를 판단하는 수광량이나 문턱값을 적절하게 결정하면 된다.
한편, 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되지 않은 상태란, 웨이퍼(W)가 톱링(60)으로부터 이탈할 때에 톱링(60)의 하면에 부착되어 버려 웨이퍼 탑재부(40a)의 전체에 착좌할 수 없는 상태를 말한다. 즉, 웨이퍼(W)의 일부가 톱링(60)의 하면에 부착되어 웨이퍼(W)가 비스듬하게 벗겨져 떨어진 경우, 톱링(60)으로부터 웨이퍼(W)의 일부만이 이탈하여 웨이퍼(W)가 기울어진 상태에서 낙하하여, 웨이퍼 탑재부(40a)의 일부에만 착좌된 상태가 된다. 이 경우, 4개의 센서기구(50) 중 어느 하나의 센서기구(50)에서는 적정하게 착좌되었을 때의 차광상태(문턱값을 넘은 차광량)가 되나, 나머지 센서기구(50)에서는 전혀 차광되어 있지 않거나, 또는 그 수 광량이 충분히 저하되지 않고 문턱값에 도달하지 않은 상태가 된다.
이와 같이 웨이퍼(W)가 웨이퍼 탑재부(40a)에 적정하게 착좌된 것을 검지하기 위해서는, 웨이퍼(W)의 바깥 둘레부의 적어도 3부분을 검지하는 것이 바람직하고, 그것을 위해서는 센서기구(50)를 적어도 3세트 설치하면 된다. 센서기구(50)를 3세트 설치하는 경우는, 가이드 스테이지(15)의 아암부의 수 및 톱링 가이드(20)의 수를 3개씩으로 할 수 있다.
한편, 웨이퍼 유지기구인 톱링(60)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 톱링 헤드(61)로부터 밑으로 내려오는 회전축(62)의 하단부에 설치된 원형의 판형상부재이며, 그 하단면에 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 웨이퍼 유지면(60a)을 구비하고 있다. 웨이퍼 유지면(60a)에는 톱링(60)에 의하여 유지되는 웨이퍼(W)에 맞닿는 멤브렌(탄성막)(64)이 설치되어 있다. 멤브렌(64)은, 에틸렌프로필렌고무(EPDM), 폴리우레탄고무, 실리콘고무 등의 강도 및 내구성이 뛰어난 고무재에 의하여 형성되어 있다. 또 톱링(60)의 하면 바깥 둘레[멤브렌(64)의 바깥 둘레]에는, 고리형상의 리테이너링(63)이 설치되어 있다.
그리고 톱링(60)에는 웨이퍼 유지면(60a)에 개구하는 복수의 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 그 구멍은, 도시 생략한 가압/배기원에 연통되어 있고, 이 가압/ 배기원에 의하여 구멍을 부압으로 함으로써, 웨이퍼 유지면(60a)에 웨이퍼(W)를 흡착 유지하도록 되어 있다. 한편, 그 구멍에서 클린에어나 질소가스를 분출시켜 웨이퍼(W)에 내뿜음으로써 웨이퍼(W)를 톱링(60)으로부터 이탈시켜 웨이퍼 트레이(40)의 웨이퍼 탑재부(40a)에 낙하시키도록 되어 있다. 이 경우, 더욱 확실하게 웨이퍼(W)를 이탈시키기 위하여 분출시키는 에어나 가스 등의 기체에 순수 등의 액체를 혼합하는 것도 가능하게 되어 있다. 또한 웨이퍼(W)의 연마시에는, 이들 구멍을 거쳐 웨이퍼 유지면(60a)에 클린에어나 질소가스를 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 소정영역을 선택적으로 연마테이블에 대하여 가압 접촉시킬 수도 있게 되어 있다.
또 이 웨이퍼 수수장치는, 도시 생략한 제어수단을 구비하고 있고, 푸셔기구(10) 및 톱링(60)의 각종 동작이나, 센서기구(50)에 의한 웨이퍼(W)의 검지 등의 동작은, 이 제어수단에 의하여 제어되고 있고, 푸셔기구(10) 및 톱링(60)의 기동/정지나, 각종 동작을 행하는 시간 및 그 회수 등이 제어되고 있다. 또 센서기구(50)로 웨이퍼(W)의 착좌 또는 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에, 경보를 발하여 그와 같은 뜻을 조작자에게 알리는 경보기구(도시 생략)가 설치되어 있다.
다음에 상기 구성의 웨이퍼 수수장치에 있어서, 푸셔기구(10)가 톱링(60)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 주고 받는 순서를 설명한다. 먼저, 도 5a 내지 도 5d를 이용하여 웨이퍼 트레이(40)에 탑재된 웨이퍼(W)를 톱링(60)에 건네 주는 순서를 설명한다. 도 5a는, 웨이퍼(W)를 톱링(60)에 건네 주기 전의 상태를 나타내는 도면이다. 이때 푸셔기구(10)의 톱링 가이드(20)가 가장 하강한 위치에 배치됨과 동시에, 푸시 스테이지(30)가 가장 하강한 위치에 배치되어 있다. 이 상태를 푸셔기구(10)의 홈포지션(HP)이라 한다. 또 도 5a에 나타내는 상태에서는, 웨이퍼(W) 및 웨이퍼 트레이(40)를 탑재한 트랜스포터(38)가 푸셔기구(10)의 위치에 있고, 톱링(60)이 푸셔기구(10)의 바로 위에 위치하고 있다.
도 5a의 상태에서 실린더(27)를 구동하여 샤프트(26)를 밀어 올린다. 이에 의하여 도 5b에 나타내는 바와 같이 톱링 가이드(20) 및 푸시 스테이지(30)가 일체로 상승하여 푸시 스테이지(30)에 의하여 트랜스포터(38)에 탑재된 웨이퍼 트레이(40)와 웨이퍼(W)가 밀어 올려진다. 그리고 도 5c에 나타내는 바와 같이 톱링 가이드(20)가 톱링(60)의 하면 바깥 둘레에 맞닿으면 충격완화기구(33)에 의하여 톱링 가이드(30)의 상승이 정지된다. 그 상태에서 실린더(23)를 구동하면 도 5d에 나타내는 바와 같이 푸시 스테이지(30)만이 상승하여 웨이퍼 트레이(40)상에 탑재된 웨이퍼(W)의 상면이 톱링(60)의 웨이퍼 유지면(60a)에 맞닿는다. 이하, 이 도 5d에 나타내는 푸셔기구(10)의 각 부의 배치를 웨이퍼 인도위치라고 한다. 그 상태에서 톱링(60)에서 도시 생략한 가압/배기원으로 구멍을 부압으로 하고, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지면(60a)에 흡착시켜 유지한다. 웨이퍼(W)가 톱링(60)에 유지되었으면, 푸셔기구(10)의 각 부를 홈 포지션으로 되돌린다.
다음에 도 6a 내지 도 6d를 사용하여 톱링(60)에 유지된 웨이퍼(W)를 푸셔기구(10)로 수취하는 웨이퍼 수취공정의 순서를 설명한다. 도 6a에 나타내는 상태에서는 푸셔기구(10)의 각 부가 홈포지션(HP)에 있고, 웨이퍼 트레이(40)를 얹어 놓은 트랜스포터(38)가 푸셔기구(10)의 위치에 있고, 웨이퍼(W)를 유지한 톱링(60)이 푸셔기구(10)의 바로 위에 위치하고 있다. 이 상태에서 실린더(27)를 구동하여 샤프트(26)를 밀어 올려 도 6b에 나타내는 바와 같이 톱링 가이드(20)를 상승시킨다. 이에 의하여 푸시 스테이지(30)도 일체로 상승하고, 트랜스포터(38)위에 탑재된 웨이퍼 트레이(40)가 밀어 올려진다. 그리고 도 6c에 나타내는 바와 같이 톱링 가이 드(20)가 톱링(60)에 맞닿는다. 이 때, 웨이퍼 트레이(40)는 톱링(60)의 하측이고 웨이퍼 유지면(60a)에서 소정의 거리만큼 이간된 위치에 배치되어 있다. 이하, 이 도 6c에 나타내는 푸셔기구(10)의 각 부의 배치를, 웨이퍼 수취위치라 한다.
이 상태에서 톱링(60)에서 도시 생략한 가압/배기원으로부터 유체(기체, 액체 또는 양자의 혼합체)를 공급하여 구멍에서 분사하고, 톱링(60)의 웨이퍼 유지면(60a)에 밀착되어 있는 웨이퍼(W)의 상면을 향하여 이 유체를 분출한다. 이하, 이 동작을 톱링(60)에 의한 웨이퍼(W)의 이탈동작이라 한다. 이 톱링(60)에 의한 웨이퍼(W)의 이탈동작을 미리 설정된 소정 회수 반복하여 실행한다. 그 사이에 웨이퍼(W)가 톱링(60)으로부터 정상으로 이탈하면 도 6d에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)가 낙하하여 웨이퍼 트레이(40)의 웨이퍼 탑재부(40a)(도 3 참조)에 착좌된다. 이에 의하여 센서기구(50)의 투광장치(51)로부터 조사된 센서광이 웨이퍼(W)로 차단되기 때문에 센서기구(50)에 의하여 웨이퍼(W)의 착좌가 검지된다. 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌된 경우는, 4개의 센서기구(50) 모두가 웨이퍼(W)를 검지하나, 웨이퍼(W)가 기울어진 상태에서 낙하하여 그 일부만이 착좌된 경우 등은, 4개의 센서기구(50) 중 어느 하나가 웨이퍼(W)의 착좌를 검지하기 때문에, 웨이퍼(W)의 착좌뿐만 아니라, 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌된 것을 검지할 수 있다.
다음에 상기한 웨이퍼 수취공정에서의 푸셔기구(10) 및 톱링(60)의 운전방법의 상세를, 도 7에 나타내는 플로우차트를 이용하여 설명한다. 먼저, 웨이퍼 수취공정을 개시하였으면, 푸셔기구(10)의 각 부를 웨이퍼 수취위치에 배치한다(단계 ST1). 그 상태에서 톱링(60)에서의 웨이퍼 이탈동작을 개시하고(단계 ST2), 센서기 구(50)로 웨이퍼 트레이(40)에 대한 웨이퍼(W)의 착좌를 검지한다(단계 ST3). 그 결과, 단계 ST4에서 모든 센서기구(50)에서 웨이퍼(W)의 착좌를 검지한 경우는, 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되었다고 판단하고, 착좌확인 타이머의 설정시간이 경과한 것을 기다린 후에(단계 ST5), 톱링(60)에서의 웨이퍼 이탈동작을 정지한다(단계 ST6). 그 후, 푸셔기구(10)의 각 부를 홈포지션에 배치한다(단계 ST7). 이에 의하여 웨이퍼 수취공정이 종료된다.
한편, 단계 ST4에서 센서기구(50) 중, 어느 하나에서도 웨이퍼(W)의 착좌를 검지하고 있지 않은 것이 있는 경우는, 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되어 있지 않았다고 판단하고, 톱링(60)에 의한 웨이퍼 이탈동작을 미리 설정된 회수 실행하였는지를 확인한다(단계 ST8). 그 결과, 아직 설정회수 실행하고 있지 않으면, 톱링(60)에 의한 웨이퍼 이탈동작을 재차 실행하여 웨이퍼(W)의 이탈을 시도한다(단계 ST2). 한편, 단계 ST8에서 톱링(60)에 의한 웨이퍼 이탈동작을 이미 설정회수 실행한 경우는, 웨이퍼 수취공정 자체의 실행회수가 미리 설정된 재시도 설정회수에 도달하여 있는지를 판단하여(단계 ST9), 웨이퍼 수취공정의 실행회수가 재시도 설정회수에 도달하여 있지 않으면 푸셔기구(10)의 각 부를 다시 웨이퍼 인도위치에 배치하고(단계 ST10), 톱링(60)의 구멍을 부압으로 하여 웨이퍼 유지면(60a)에 웨이퍼(W)를 다시 유지한다(단계 ST11). 그 후, 푸셔기구(10)의 각 부를 웨이퍼 수취위치에 배치하고(단계 ST1), 웨이퍼 수취공정을 제일 처음부터 다시 한다. 이에 따라 앞의 웨이퍼 수취공정의 실행에 의하여 웨이퍼(W)의 일부만이 착좌되는 등, 적정하지 않은 상태로 착좌되어 있는 경우에도, 재차 웨이퍼(W)를 톱링(60)에 정상 으로 유지시키고 나서 웨이퍼 수취공정을 다시 할 수 있다.
한편, 단계 ST9에서, 웨이퍼 수취공정의 실행회수가 재시도 설정회수에 도달하고 있는 경우는, 푸셔기구(10)나 톱링(60)의 각 부에 어떠한 이상이나 고장이 발생되어 있을 가능성이 있기 때문에, 웨이퍼 수취장치를 정지하고 웨이퍼 수취공정을 중지한다(단계 ST12). 또 이 때에 경보기구로 경보를 발하여, 조작자에게 웨이퍼의 수취가 정상으로 행하여지지 않았음을 알리도록 하여도 좋다.
이와 같이 웨이퍼(W)의 착좌를 검지하여 웨이퍼 수취공정을 종료시키기 때문에, 웨이퍼(W)가 단시간에 톱링(60)으로부터 이탈하여 웨이퍼 트레이(40)에 적정하게 착좌된 경우, 웨이퍼 수취공정을 조기에 종료시켜, 웨이퍼 수취공정의 소요시간을 단축할 수 있다. 따라서 단위시간의 웨이퍼(W)의 처리매수를 많게 할 수 있고, 장치의 슬루풋을 향상시킬 수 있다. 또 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 톱링(60)에 의한 웨이퍼 이탈동작을 재차 실행하여 웨이퍼(W)의 이탈을 시도하기 때문에, 웨이퍼(W)를 더욱 높은 확률로 적정하게 착좌시킬 수 있고, 웨이퍼 수수장치의 운전효율을 향상시킬 수 있다. 또 톱링(60)에 의한 웨이퍼 이탈동작을 재차 실행하여도 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 웨이퍼 수취공정을 제일 처음부터 다시 하기 때문에, 웨이퍼(W)를 더욱 확실하게 착좌시킬 수 있다. 또 최종적으로 웨이퍼(W)가 적정하게 착좌되지 않으면, 웨이퍼 수수장치를 정지시키기 때문에, 웨이퍼(W)의 파손 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
(제 2 실시형태)
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 웨이퍼 수수장치의 일부를 나타내는 개략 측면도이다. 본 실시형태의 웨이퍼 수수장치에서는 도시하는 이외의 부분의 구성 및 그 동작은, 제 1 실시형태의 웨이퍼 수수장치와 공통이다. 또 도시하는 부분에서도 제 1 실시형태와 공통되는 부분에는, 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다. 본 실시형태에 관한 웨이퍼 수수장치는, 제 1 실시형태의 푸셔기구(10) 대신 푸셔기구(10-2)를 구비하고 있다. 이 푸셔기구(10-2)는, 센서기구(50) 대신 센서기구(50-2)를 설치하고 있는 점에서만 푸셔기구(10)와 그 구성이 다르다. 센서기구(50-2)는, 투광부(50-2a) 및 수광부(50-2b)를 동일면에 구비하여 이루어지는 반사형의 센서이고, 톱링 가이드(30) 내에 설치되어 있다. 센서기구(50-2)의 투광부(50-2a) 및 수광부(50-2b)는, 톱링 가이드(20)의 안 둘레측면(20a)(20-1a ∼ 20-4a)에서 노출되어 있고, 투광부(50-2a)에서 웨이퍼 트레이(40)에 착좌된 웨이퍼(W)의 측면(바깥 둘레측면)에 센서광을 투광하고, 그 측면에서 반사된 반사광을 수광부(50-2b)에서 수광함으로써, 웨이퍼(W)의 착좌를 검지하도록 되어 있다. 본 실시형태에서도 센서기구(50-2)를 복수(3개 이상)설치하면, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 탑재부(40a)에 적정하게 착좌된 것을 검지할 수 있다.
(제 3 실시형태)
도 9는 상기한 제 1, 제 2 실시형태에 관한 웨이퍼 수수장치를 구비한 폴리싱장치(100)의 평면 구성예를 나타내는 도면이다. 이 폴리싱장치(100)는, 장치 전체를 수용하는 하우징(101)을 구비함과 동시에, 그 하우징(101) 내에 복수의 격벽(102)을 구비하고 있고, 하우징(101) 내는, 격벽(102)에 의하여 반송영역 A, 세정영역 B, 연마영역 C 및 연마영역 D의 각 영역으로 구획되어 있다.
반송영역 A의 바깥쪽에는 다수의 웨이퍼를 수용한 웨이퍼 카세트(110)를 얹어 놓는 로드 언로드 스테이지(111)가 복수(도면에서는 4개) 병렬로 설치되어 있다. 그리고 반송영역 A에는, 직선형상의 주행 레일(120)이 부설되고, 그 주행 레일(120)상을 이동하는 반송로봇(제 1 반송로봇)(121)이 설치되어 있다. 또 반송영역 A의 근처에 설치된 세정영역 B의 중심부에는 반송로봇(제 2 반송로봇)(130)이 배치되고, 상기 반송로봇(130)의 주위를 둘러 싸도록 4대의 세정기(131, 132, 133, 134)가 배치되고, 세정기(131, 133)의 사이에는 웨이퍼 탑재대(135)가 설치되어 있다. 제 2 반송로봇(130)의 핸드는, 이들 세정기(131 ~ 134) 및 웨이퍼 탑재대(135)에 도달 가능하게 되어 있다. 4대의 세정기(131 ∼ 134) 중, 2대의 세정기(131, 133)는 주행 레일(120)과 인접하는 위치에 배치되어 있다. 따라서 제 1 반송로봇(121)의 핸드는, 웨이퍼 카세트(110) 및 세정기(131, 133), 웨이퍼 탑재대(135)에 도달 가능하게 되어 있다.
반송영역 A와 세정영역 B의 사이에는 격벽(102B)이 설치되고, 이들 영역의 청정도가 알려져 있다. 격벽(102B)에는 서로의 영역 사이에서 웨이퍼를 반송하는 개구부(103)가 설치되고, 개구부(103)에는 셔터(103a)가 설치되어 있다. 또 세정영역 B 내의 기압은 반송영역 A 내의 기압보다 낮은 기압으로 조정되어 있다.
세정영역 B의 근처에는 2개의 연마영역 C, D가 구획되고, 이들 연마영역 C, D는 격벽(102C) 및 격벽(102D)에 의하여 세정영역 B로 나뉘어져 있다. 연마영역 C와 연마영역 D 내는, 서로의 사이의 중심선(도시 생략)을 경계로 하여 대칭으로 배치된 동일종류의 구성부를 구비한 연마유닛(140-1, 140-2)으로 되어 있고, 그 연 마유닛(140-1, 140-2)은, 각각의 대략 중심위치에 연마테이블(141-1, 141-2)을 배치하고, 연마테이블(141-1, 141-2)의 주위에, 웨이퍼(W)를 유지하여 연마테이블(141-1, 141-2)의 연마면에 가압 접촉시키는 톱링(142-1, 142-2)과, 연마테이블(141-1, 141-2)의 연마면의 날 세움을 행하는 드레서(1143-1, 143-2)가 배치되어 있다. 또 연마테이블(141-1, 141-2)에는 연마숫돌액을 공급하는 숫돌액 노즐(145-1, 145-2)이 설치되어 있다.
격벽(102C, 102D)에는, 웨이퍼 반송용 개구부(104, 105)가 설치되고, 그 개구부(104, 105)에는 각각 셔터(104a, 105a)가 설치되어 있다. 그리고 연마영역 C, D 내의 제 2 반송로봇(130)의 핸드가 도달하는 위치에, 웨이퍼를 유지하여 반전시키는 반전기(146-1, 146-2)가 배치되어 있다.
도 10은 연마유닛(140-1)의 각 장치의 배치관계를 나타내는 개략 측면도이다. 또한, 이하에서는 연마유닛(140-1)을 설명하나, 연마유닛(140-2)도 연마유닛(140-1)과 공통되는 구성이다. 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이 반전기(146-1)의 아래쪽에 리프터기구(147-1)가 설치되고, 그 리프터기구(147-1)에 인접하는 위치에 웨이퍼 수수기구인 푸셔기구(148-1)가 설치되어 있다. 또한 푸셔기구(148-1)의 위치와 리프터기구(147-1)의 위치와의 사이에서 직선 이동 가능하게 설치된 반송기구인 리니어 트랜스포터(149-1)가 배치되어 있다.
톱링(142-1)은 회전축(150-1)에 의하여 톱링 헤드(151-1)으로부터 매달려 있다. 톱링 헤드(151-1)는 위치 결정 가능한 요동축(152-1)에 지지되어 있고, 톱링(142-1)이 연마 테이블(141-1)의 상부와 푸셔기구(148-1) 상부의 사이에서 요동 이동 가능하게 설치되어 있다. 또 드레서(143-1)는 회전축(153-1)에 의하여 드레서 헤드(154-1)로부터 매달려 있다. 드레서 헤드(154-1)는, 위치 결정 가능한 요동축(155-1)에 지지되어 있고, 드레서(143-1)가 드레서 세정부(156-1)와 연마테이블(141-1)상의 드레서 위치와의 사이에서 요동 이동 가능하게 되어 있다.
이 폴리싱장치(100)에서, 톱링(142-1, 142-2), 푸셔기구(148-1, 148-2)에는 각각 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시형태에 관한 톱링(60) 및 푸셔기구(10 또는 10-2)가 사용된다. 또 리니어 트랜스포터(149-1, 149-2)는, 트랜스포터(38)에 대응하는 것이다.
상기 구성의 폴리싱장치(100)에서의 폴리싱 고정의 개략을 설명한다. 웨이퍼가 수용된 웨이퍼 카세트(110)가, 로드 언로드 스테이지(111)에 탑재되면, 제 1 반송로봇(121)에 의하여 그 웨이퍼 카세트(110)로부터 웨이퍼가 인출되어 웨이퍼 탑재대(135)로 반송된다. 제 2 반송로봇(130)은, 웨이퍼 탑재대(135)로부터 웨이퍼를 수취하여 반전기(146-1 또는 146-2)에 건네 준다. 반전기(146-1 또는 146-2)는 수취한 웨이퍼를 반전시킨다. 상기 웨이퍼는 리프터기구(147-1 또는 147-2)에 의하여 리니어 트랜스포터(149-1 또는 149-2)에 탑재되어 있는 웨이퍼 트레이(40)(도 2 참조)상으로 이동된다. 이 상태에서 리니어 트랜스포터(149-1 또는 149-2)가 리프터기구(147-1 또는 147-2)의 위치로부터 푸셔기구(148-1 또는 148-2)의 위치로 이동한다. 그후, 푸셔기구(148-1 또는 148-2)[푸셔기구(10)]와 톱링(142-1 또는 142-2)[톱링(60)]과의 사이에서, 도 5a 내지 도 5d 및 그 설명에서 나타낸 동작이 행하여짐으로써 웨이퍼(W)가 톱링(142-1 또는 142-2)에 건네지고, 그 톱링(142-1 또는 142-2)에 의하여 유지된다.
웨이퍼를 흡착 유지한 톱링(142-1 또한 142-2)이, 연마테이블(141-1 또는 141-2)상까지 요동 이동한다. 그리고 톱링(142-1 또는 142-2)을 회전시킴으로써 웨이퍼를 회전시킴과 동시에, 연마테이블(141-1 또는 141-2)을 회전시킨다. 그 상태에서 숫돌액 노즐(145-1 또는 145-2)로부터 연마숫돌액을 공급하면서 웨이퍼를 연마테이블(141-1 또는 141-2)의 연마면에 가압하여 미끄럼 접촉시킴으로써 웨이퍼의 연마가 행하여진다.
웨이퍼의 연마가 종료하면, 톱링(142-1 또는 142-2)을 연마테이블(141-1또는 141-2)상에서 푸셔기구(148-1 또는 148-2)의 바로 위 위치로 이동시킨다. 그리고 톱링(142-1 또는 142-2)[톱링(60)]과 푸셔기구(148-1 또는 148-2)[푸셔기구(10)]와의 사이에서, 도 6a 내지 도 6d 또는 도 7 및 그것들의 설명으로 나타낸 동작을 행함으로써 톱링(142-1 또는 142-2)으로부터 웨이퍼(W)를 이탈시켜 웨이퍼 트레이(40)에 탑재한다. 그 후, 웨이퍼(W)가 탑재된 웨이퍼 트레이(40)가 리니어 트랜스포터(149-1 또는 149-2)에 탑재되었으면, 리니어 트랜스포터(149-1 또는 149-2)가 푸셔기구(148-1 또는 148-2)의 위치로부터 리프터기구(147-1 또는 147-2)의 위치까지 이동한다. 리프터기구(147-1 또는 147-2)에 의하여 웨이퍼(W)가 반전기(146-1 또는 146-2)에 건네지고, 그 반전기(146-1 또는 146-2)에서 반전된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 제 2 반송로봇(130)에 건네진다. 제 2 반송로봇(130)은 수취한 웨이퍼를 세정기(131 ∼ 134) 중 어느 하나에 반송하여, 그 세정기(131 ∼ 134)에서 웨이퍼의 세정처리가 행하여진다. 세정기(131 ∼134)에서 세정된 웨이퍼는, 필요에 따라 제 2 반송로봇(130)으로 다른 어느 하나의 세정기(131∼134)에 반송되어 2차 세정/건조처리가 실시된다. 세정/건조처리를 끝낸 웨이퍼는, 제 1 반송 로봇(121)으로 원래의 웨이퍼 카세트(110)로 되돌아간다. 이 폴리싱장치(100)는 동일한 구성인 2개의 연마유닛(140-1, 140-2)을 구비하고 있기 때문에, 그 연마유닛(140-1, 140-2)으로 병행하여 다른 웨이퍼를 동시에 연마하는 병렬처리를 행하는 것이 가능하다.
이상 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위 및 명세서와 도면에 기재된 기술적사상의 범위 내에서 여러가지의 변형이 가능하다. 또 직접 명세서 및 도면에 기재가 없는 어느 형상, 구조, 재질이더라도 본원 발명의 작용/효과를 나타내는 이상, 본원 발명의 기술적사상의 범위 내이다.
예를 들면 상기 실시형태의 센서기구(50)나 센서기구(50-2)는 착좌검지수단의 일례이며, 웨이퍼의 착좌를 검지하는 수단은, 광학식 센서기구에 한정되지 않는다. 이것 이외에도 착좌검지수단으로서, 예를 들면 착좌된 웨이퍼에 의하여 웨이퍼 탑재부(웨이퍼 탑재면)에 걸리는 압력을 검지하는 압력검지기구를 설치하거나, 웨이퍼 탑재부에 웨이퍼의 착좌에 의하여 작동하는 스위치기구를 설치하거나 하여도 된다.
또, 상기 실시형태에서는 웨이퍼 수수기구인 푸셔기구에 착좌검지수단을 설치하는 예를 나타내었으나, 이것 이외에도 웨이퍼 유지기구인 톱링으로부터 웨이퍼가 정상으로 이탈하여 푸셔기구에 착좌된 것을 검지하는 수단으로서는, 톱링에 웨 이퍼의 이탈을 검지하는 웨이퍼 이탈 검지기구를 설치하는 것도 가능하다. 이 웨이퍼 이탈 검지기구로서는, 광학식 센서기구를 설치할 수도 있고, 또는 톱링의 구멍을 부압으로 하여 웨이퍼를 흡착 유지하는 경우, 이 압력을 측정하는 기구를 설치하고, 압력의 값이 변화한 것으로 웨이퍼가 톱링으로부터 이탈한 것을 검지하는 기구 등으로 할 수도 있다.
또, 폴리싱장치(100)는 제 1, 제 2 실시형태에 관한 웨이퍼 수수장치를 구비한 폴리싱장치의 일례이며, 본 발명에 관한 폴리싱장치는, 푸셔기구(10 또는 10-2), 톱링(60)을 구비하고, 이들 푸셔기구(10 또는 10-2)와 톱링(60)과의 사이에서 웨이퍼를 주고 받는 웨이퍼 수수장치를 구성하고 있으면, 그 밖의 구성부의 종류나 수 및 그 배치 등은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 유지하는 웨이퍼 유지기구와 그 웨이퍼 유지기구와의 사이에서 웨이퍼의 수수를 행하는 웨이퍼 수수기구를 구비한 웨이퍼 수수장치에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 하단면에 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구와, 상기 웨이퍼 유지기구와의 사이에서 상기 웨이퍼의 수수를 행하는 웨이퍼 수수기구를 구비한 웨이퍼 수수장치에 있어서,
    상기 웨이퍼 수수기구는, 상기 웨이퍼를 얹어 놓는 웨이퍼 탑재부를 구비하고, 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면에서 이탈한 웨이퍼가 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌되도록 구성하고,
    상기 웨이퍼 수수기구는, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 것을 검지하는 착좌검지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 착좌검지수단은, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이퍼를 검지하는 센서기구인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 센서기구는, 광을 투광하는 투광장치와, 상기 투광장치로 투광된 광을 수광하는 수광장치를 구비하고,
    상기 투광장치로부터 투광된 광이, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이 퍼로 차단되도록 구성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 착좌검지수단은, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이퍼의 적어도 3부분을 검지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 수수기구는, 상기 웨이퍼 유지기구의 하단 바깥 둘레에 걸어 맞춰지는 가이드부재를 구비함과 동시에, 상기 웨이퍼 탑재부를 상기 가이드부재에 대하여 상대적으로 승강 이동시키는 승강기구를 구비하고,
    상기 가이드부재측에 상기 착좌검지수단을 설치하고, 상기 웨이퍼 탑재부에 착좌된 상기 웨이퍼를 검지할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 착좌검지수단이 상기 웨이퍼의 착좌 또는 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에 경보를 발하는 경보수단을 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 착좌검지수단이 상기 웨이퍼의 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에, 재차 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 상기 웨이퍼의 이탈을 시도하는 재이탈수단을 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 재이탈수단으로 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 상기 웨이퍼의 재차 이탈을 시도하여도, 상기 착좌검지수단이 상기 웨이퍼의 적정한 착좌를 검지하지 않은 경우에, 상기 웨이퍼 수수장치를 정지시키는 장치 정지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수수장치.
  9. 연마테이블과 톱링을 구비하고, 상기 톱링에 유지된 웨이퍼를 회전시키면서 상기 연마테이블의 회전하는 연마면에 가압 접촉시켜 상기 웨이퍼를 연마하는 연마유닛과, 상기 웨이퍼를 세정하는 세정유닛을 구비하는 폴리싱장치에 있어서,
    상기 톱링을 상기 웨이퍼 유지기구로 하고, 상기 톱링과의 사이에서 상기 웨이퍼의 수수를 행하는 웨이퍼 수수기구를 구비하고, 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 수수장치를 구성한 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  10. 하단면에 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지기구로부터 웨이퍼를 이탈시키고, 상기 이탈시킨 웨이퍼를 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 착좌시켜 상기 웨이퍼를 수취하는 웨이퍼 수취방법에 있어서,
    상기 웨이퍼 유지기구의 하단면에서 이탈시킨 상기 웨이퍼가, 상기 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌된 경우는, 상기 웨이퍼의 수취가 완료되었다고 판단하여 상기 웨이퍼 수수기구로부터 상기 웨이퍼를 다른 곳으로 이송하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수취방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 웨이퍼가, 상기 웨이퍼 수수기구의 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 재차 상기 웨이퍼 유지기구의 하단면으로부터의 상기 웨이퍼의 이탈을 시도하고,
    상기 재차 웨이퍼의 이탈을 적어도 1회 시도한 후, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 탑재부에 적정하게 착좌되지 않은 경우는, 상기 웨이퍼의 수취를 중지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수취방법.
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