KR20080031123A - 기판처리 장치 및 기판처리 방법 - Google Patents

기판처리 장치 및 기판처리 방법 Download PDF

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KR20080031123A
KR20080031123A KR1020070099044A KR20070099044A KR20080031123A KR 20080031123 A KR20080031123 A KR 20080031123A KR 1020070099044 A KR1020070099044 A KR 1020070099044A KR 20070099044 A KR20070099044 A KR 20070099044A KR 20080031123 A KR20080031123 A KR 20080031123A
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KR1020070099044A
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나오아키 사토
신이치 이마이
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

구리 등의 부식성 금속을 포함하는 배선에 초순수에 의한 부식이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 기판처리 장치 및 기판처리 방법을 제공한다.
웨이퍼가 차례로 배치되고, 웨이퍼 표면의 금속막을 단계적으로 연마하는 복수의 연마 플래튼(P1∼P3)을 갖는 연마부(2)를 구비한다.
각 연마 플래튼(P1∼P3) 사이에서의 웨이퍼 반송은 회전 헤드 기구(4)에 의해 동시에 행해진다. 또, 최종 단계의 연마 플래튼(P3)에서 연마된 웨이퍼는 세정부(3)에 차례로 반입되어, 세정이 행해진다. 연마부(2)로부터 세정부(3)로의 웨이퍼의 반송은 로드/언로드 유닛(5), 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2), 및 웨트 로봇(R2)에 의해 행해진다. 그리고, 각 부의 동작은, 장치 제어부(11)에 의해, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에, 최종 단계의 상기 연마 플래튼에서 연마된 웨이퍼에 대한 세정처리가 개시되는 상태로 제어된다.
Figure P1020070099044
연마대상면, 금속막, 피가공체, 화학적 기계적 연마, 기판처리 장치, 연마 플래튼, 연마부, 연마부 반송 수단, 세정부, 중간 반송 수단, 장치 제어 수단, 기판처리 방법

Description

기판처리 장치 및 기판처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 반도체 처리 장치 및 기판처리 방법에 관한 것으로, 특히, 화학 기계 연마에 의해 형성되는 메탈 배선의 표면 이상 및 부식의 발생을 방지하는 기술에 관한 것이다.
반도체 집적회로 장치(이하, 반도체 장치라고 한다.)를 구성하는 배선으로서, 메탈 배선이 널리 사용되고 있다. 종래, 메탈 배선은 실리콘 기판(웨이퍼) 상에 퇴적된 금속막에, 리소그래피 기술 및 에칭 기술을 적용하여 가공을 행함으로써 형성되고 있었다. 이 종류의 금속막으로서, 스퍼터링법 등에 의해 퇴적된 알루미늄(Al) 합금막이나 텅스텐(W)막 등이 있다.
그렇지만, 최근의 반도체 장치의 고집적화에 따라, 상기 수법에 의해 형성된 메탈 배선에서는, 배선 폭의 축소에 수반되는 배선저항의 증대가 현저해지고 있다. 특히, 고성능의 로직 LSI(Large Scale Integrated Circuit)에서는, 배선저항의 증대가 그 성능을 저해하는 큰 요인이 되고 있다. 그래서, 최근의, 배선 최소 선폭이 0.13㎛ 이하의 반도체 장치에서는, 전기 저항이 Al 합금의 약 절반 정도이고, 일렉트로 마이그레이션(electro-migration) 내성이 Al 합금보다도 10배 정도 높은 구리(Cu)를 사용한 메탈 배선이 주목받아, 실제로 사용되고 있다.
Cu는 그 할로겐 화합물의 증기압이 낮기 때문에, 종래부터 사용되고 있는 드라이 에칭에 의한 가공이 곤란하다. 이 때문에, Cu 배선의 형성에는, 화학적 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)법으로 폴리시 백(polish back)하는 프로세스(소위 듀얼 다마신 프로세스)가 사용되고 있다. 당해 프로세스에서는, 미리 비어 및 트렌치가 형성된 절연막 상에 Cu막을 퇴적한 후, 비어 및 트렌치 외부의 불필요한 Cu막을 CMP 처리에 의해 제거하여 비어 및 트렌치에 Cu를 충전한다. 또한, Cu막의 하층에는, 통상, Cu막의 박리를 방지하는 질화 탄탈(TaN)막 등의 밀착층, 및 절연막 중으로의 Cu의 확산을 방지하는 탄탈(Ta)막 등의 배리어 메탈이 차례로 퇴적되어 있다.
이러한 구리 배선을 구비한 반도체 장치의 양산 공정에서는 생산능력을 향상시키기 위해서, 복수의 플래튼(platen)을 구비한 CMP 장치가 사용되고 있다. 예를 들면 2개의 연마 플래튼을 구비하는 CMP 장치에서는, 예를 들면 제 1 연마 플래튼에서 Cu막이 배리어 메탈과의 경계면, 또는 밀착층과의 경계면까지 연마된다. 이 경우, 제 2 연마 플래튼에서, 잔류하는 배리어 메탈이나 밀착층이 연마된다. 또, 3개의 연마 플래튼을 구비하는 CMP 장치에서는, 제 1 연마 플래튼에서 Cu막이 도중까지 연마되고, 제 2 연마 플래튼에서 Cu막이 배리어 메탈과의 경계면, 또는 밀착층과의 경계면까지 연마된다. 이 경우, 제 3 연마 플래튼에서, 잔류하는 배리어 메탈이나 밀착층이 연마된다. 이와 같이, 복수의 연마 플래튼을 구비하는 CMP 장 치에서는, 각 연마 플래튼에서 각각 다른 단계의 연마를 병행하면서 연속적으로 행하는 방식을 채용하는 경우가 많다. 또한, 이러한 CMP 장치에서는, 각 연마 플래튼에서 각각 상이한 연마 슬러리가 사용된다.
각각의 연마 플래튼에서는, 연마가 완료된 후에 웨이퍼 표면에 초순수가 공급된다. 그 초순수에 의해, 웨이퍼 표면상의 연마 슬러리가 어느 정도 제거된 후, 웨이퍼는 다음 연마 플래튼으로 반송되어 다음 단계의 연마가 행해진다. 또, 최종 단계의 연마가 완료된 CMP처리 후에는, CMP 장치와 일체로 구성된 세정부, 또는 CMP 장치와는 별체의 세정 장치에서 웨이퍼의 세정처리가 행해진다.
CMP처리 후의 세정에서는, 웨이퍼 표면에 잔류하는 입자를 확실하게 제거하기 위해서, 연마 후의 웨이퍼를 건조시키지 않고 세정부(세정장치)로 반송하고, 세정하는 것이 필수적이다. 그 때문에 웨이퍼가 반송되는 경로에는, 노즐로부터 웨이퍼를 향하여 초순수를 토출하는 기구가 설치되어 있다.
상술한 바와 같은 구리 배선의 형성 공정에서는, CMP처리 중, 또는 CMP처리 완료 후에 발생하는 구리 배선의 부식을 방지할 필요가 있다. 구리 배선의 부식으로서, 연마 슬러리에 포함되는 산화제에 기인하는 부식이나, 하층의 메탈 패턴이나 pn 접합, 및 연마 슬러리 등에 의해 구성되는 폐회로의 전지작용에 의한 전기화학적 부식이 있다. 이러한 부식을 방지하기 위해서, 웨이퍼 표면에 부식방지제를 도포함으로써 보다 구리 배선에 방식처리가 시행된다. 방식처리는, 연마가 완료 후에, 초순수에 의해 웨이퍼 표면 상의 연마 슬러리가 어느 정도 제거된 직후에 실시되는 경우도 있다. 그러나, 반도체 장치의 양산 공정에서는 생산능력(throughput) 등의 제약으로부터, BTA(Benzo-Tri-Azole: C6H5N3) 등의 부식방지제가 첨가된 연마 슬러리를 사용하여, 연마와 동시에 방식처리가 행해지고 있다. 이 방식처리에 의해, CMP 장치가 정상적으로 차광된 상태이면, 실용상 문제가 되지 않을 정도까지, 구리 배선의 부식을 방지할 수 있다.
한편으로, 구리 배선이 젖은 상태에서 빛에 쬔 경우, 구리 배선에 광부식이 발생하는 것이 알려져 있다. 이 대책으로서, 구리 배선의 광부식을 방지하는 여러 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 뒤에 게재한 특허문헌 1에는, 연마된 웨이퍼를 세정장치로 이송할 때에, 반송 대기 중의 웨이퍼에 BTA 등의 부식방지제를 포함하는 용액을 공급하는 수법이 제안되어 있다. 당해 수법에 의하면, 연마가 완료된 웨이퍼 표면이 부식방지제를 포함하는 용액으로 웨팅된 상태에서 유지된다. 이 때문에, 웨이퍼가 빛에 쬔 경우에도, 구리 배선의 부식을 방지할 수 있다고 하고 있다.
또, 뒤에 게재한 특허문헌 2에는, CMP 장치에서, 구리 배선이 웨이퍼 표면에 노출된 상태에서 웨트처리가 행해지는, 연마부, 세정·건조부 등의 처리부 내에 복수의 조도계를 배치하여, 리얼타임으로 조도 관리를 행하는 수법이 제안되어 있다. 당해 수법에서는, 어느 하나의 조도계가 예를 들면 50럭스를 초과하는 밝기를 검지한 경우, 50럭스를 초과한 처리부에서의 웨트 처리가 정지된다. 이 때문에, 광에 쬔 상태에서 웨트 처리가 계속해서 실시되는 일이 없어, 부식 불량의 대량 발생을 방지할 수 있다고 하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특개 2002-93760호 공보
특허문헌 2: 일본 특개 2005-109094호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술을 적용한 경우이더라도, 구리 배선의 부식을 완전하게 방지할 수는 없다. 도 11은 최종 단계의 연마가 완료된 후의 경과 시간과 제조 수율과의 관계를 도시하는 도면이다. 여기에서, 제조수율의 정의는 전기적·기계적으로 적용되는 사양 범위 내에 들어 있는 웨이퍼 상의 디바이스의 총 수로, 전체의 수량에 대한 퍼센트로 표시된다. 또한, 도 11에서는, 횡축이 연마 완료 후의 경과 시간에 대응하고, 종축이 정규화한 제조 수율에 대응하고 있다. 또, 도 11에 도시하는 데이터는 완전한 차광이 실현된 상태에서 취득한 것으로, 연마 완료 후의 웨이퍼에는 전술한 바와 같이 초순수를 공급하고 있다.
도 11로부터, 최종 단계의 연마가 완료된 후의 경과 시간의 증대에 따라, 제조 수율이 저하되는 것을 이해할 수 있다. 특히, 경과 시간이 5분(300초) 이상으로 되는 경우에 제조 수율이 크게 저하되고 있다. 이와 같이, CMP 장치가 완전하게 차광되어, 구리 배선의 광부식이 발생하지 않는 상황이더라도, 구리 배선의 부식이 발생하는 것이다. 이 부식은 초기 단계나 중간 단계의 연마 후에는 발생하지 않고, 웨이퍼 표면의 최종 단계의 연마 후에 발생하기 쉬운 경향이 있다.
본원 발명자 등은, 이러한 현상을 해석한 결과, 이하의 식견을 얻었다. CMP처리에 의한 최종 단계의 연마가 완료되기 전의 구리 배선은 웨이퍼 표면에 잔존해 있는 금속(여기에서는, 구리막, 배리어 메탈, 밀착층)에 의해 서로 전기적으로 접 속되어 있다. 이에 반해, 최종 단계의 연마가 완료된 구리 배선은 웨이퍼 표면측에 금속막이 없어, 각각 전기적으로 분리되어 있다. 즉, 연마 완료 후의 구리 배선에는 전기적인 플로팅 상태에 있는 구리 배선이 존재한다. 이 때문에, 구리 배선은 전위적으로 불안정한 상태로 되어, 부식이 발생하기 쉬워진다.
도 12는 상기의 차광하에서의 부식의 발생 메커니즘을 도시하는 모식도이다. 또한, 도 12에서는, 구리 배선이 형성되는 층간 절연막의 하층에 존재하고 있는 하층 구조의 기재를 생략하고 있다. 또, 상기의 밀착층 및 배리어 메탈은 구리 배선에 포함한 것으로 하고 있다.
도 12(a)에 도시하는 바와 같이, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼(121)는 산화막 등으로 이루어지는 층간 절연막(122)에 형성된 트렌치(123)에, 구리 배선(124)이 매설된 구조를 갖는다. 최종 단계의 연마가 완료된 시점에서, 층간 절연막(122)의 트렌치(123) 이외의 부분에 퇴적해 있던 구리막, 배리어 메탈, 밀착층은 제거된다. 이때, 비아 홀을 통하여 하층 구조와 전기적으로 접속되어 있지 않은 구리 배선(124)은 전기적인 플로팅 상태가 된다. 당해 상태에서 웨이퍼 표면에 초순수가 공급되면, 구리 배선(124)의 표면에 물분자(125)가 접한다. 물분자(125)는 분극해 있기 때문에, 구리 배선(124)을 구성하는 구리원자의 전자를 물분자에게 빼앗긴다. 이렇게 전자를 빼앗긴 Cu 원자는 이온화되어, 초순수 중에 용해된다. 그 결과, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이 구리 배선(124)의 일부에 결손 결함(127)이 발생한다. 또한, 초순수 중에 용해한 구리 이온(126)은 물분자의 산소원자(분극부측)와 결합한다.
이러한 결손 결함(127)의 직경이, 예를 들면 배선폭과 동일한 정도의 크기일 경우, 구리 배선(124)에 저항 상승이나 단선이 생기게 된다. 또, 결손 결함(127)의 직경이 배선폭보다 작을 경우이더라도, 구리 배선(124)이 이후에 형성되는 상층 배선과 전기적으로 접속된 후에 통전 등이 행해지면, 결손 결함(127)이 응집하여 배선의 단선을 일으킬 가능성이 있다.
이와 같이, 최종 단계의 연마가 완료된 후의 웨이퍼가 장시간 초순수에 접해 있으면, 구리 배선의 부식이 발생한다. 상기한 바와 같이, 연마 후의 웨이퍼는 세정부로 반송되기까지의 동안, 그 표면이 초순수에 의해 웨트 상태로 유지되어 있다. 이 초순수의 부착시간이 길어지면 구리 배선에 부식이 발생하는 것이다. 이러한 차광하에서 발생하는 부식은, 상기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서 제안되어 있는 것과 같은 수법을 적용한 경우에도, 발생을 방지하는 것은 곤란하다. 특히, 최근의 미세한 디자인 룰을 사용하는 프로세스나, 점점 미세화가 진행되는 차세대의 프로세스에서는 큰 문제가 된다.
본 발명은, 상기 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 구리 등의 부식성 금속을 포함하는 배선에 초순수에 의한 부식이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 기판처리 장치 및 기판처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하의 기술적 수단을 채용하고 있다. 먼저, 본 발명은, 연마대상면에 금속막이 형성된 피가공체의 화학적 기계적 연마와 당해 연마가 된 피가공체의 세정을 연속적으로 행하는 기판처리 장치를 전 제로 하고 있다. 그리고, 본 발명에 따른 기판처리 장치는 피가공체가 차례로 배치되고, 피가공체의 금속막을 단계적으로 연마하는 복수의 연마 플래튼을 갖는 연마부를 구비한다. 각 연마 플래튼 사이에서의 피가공체의 반송은 연마부 반송 수단에 의해, 동시에 행해진다. 또, 최종 단계의 연마 플래튼에서 연마된 피가공체는 세정부에 차례로 반입되고, 세정이 행해진다. 연마부로부터 세정부로의 피가공체의 반송은 중간 반송 수단에 의해 행해진다. 그리고, 연마부, 세정부, 연마부 반송 수단, 및 중간 반송 수단의 동작은, 장치 제어 수단에 의해, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에, 최종 단계의 상기 연마 플래튼에서 연마된 피가공체에 대한 세정처리가 개시되는 상태로 제어된다.
본 구성에 의하면, 최종 단계의 연마, 즉, 피연마면의 불필요한 금속막이 제거되고나서 소정 시간 내에 세정이 개시된다. 따라서, 피가공체의 표면에서 전기적으로 분리된 배선(금속막)에 초순수가 공급되는 시간을 소정 시간 내에 들어가게 할 수 있다. 이 결과, 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다. 여기에서, 상기 소정 시간은 미리 취득된, 최종 단계의 연마 플래튼에 있어서의 연마 완료 후의 경과 시간에 대한 제조 수율의 의존성에 기초하여 설정할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 세정부가 피가공체를 단계적으로 세정하는 복수의 세정 유닛을 구비하는 경우, 상기 장치 제어 수단은, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마시간이 다른 연마 플래튼에서의 연마시간보다도 장시간이 되는 연마조건에 의해 각 연마 플래튼에서의 연마를 실시함과 아울러, 각 세정 유닛 사이에서 상기 피가공체의 반송 대기의 발생이 없는 세정 시간에서, 각 세정 유닛에서의 연마된 피가 공체의 세정을 실시하는 구성으로 할 수 있다. 더불어, 상기 장치 제어 수단은, 최종 단계의 연마 플래튼에서 피가공체의 연마가 개시되었을 때부터, 연마가 완료된 당해 피가공체의 세정부로의 반송이 완료될 때까지의 시간이 최초의 세정처리가 행해지는 세정 유닛에서의 세정 시간보다도 크고, 또한, 이들 양 시간의 비가 무리수가 되는 조건에서, 연마부, 세정부, 연마부 반송 수단, 및 중간 반송 수단을 주기적으로 동작시킨다. 이 구성에 의하면, 최종 단계의 연마가 완료된 피가공체를 최단 시간에 반송할 수 있기 때문에, 배선 부식의 발생이 억제된다.
또 한, 본 구성에서는, 최종 단계의 연마 플래튼보다도 하류측에 위치하는 피가공체 반송 경로의 이상을 검출하는 이상 검출 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 피가공체 반송 경로에 이상이 있는 경우, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마의 개시를 대기시킬 수 있어, 배선 부식이 계속적으로 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이상의 검출은, 예를 들면 이상 검출 수단이, 최종 단계의 연마 플래튼보다도 하류측에 위치하는 피가공체 반송 경로의 각 부에 있어서의 동작 개시 시각과, 동작 완료 시각에 기초하여 행할 수 있다. 또, 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우에 경보를 발하는 수단을 더 구비해도 된다.
또, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에, 최종 단계의 상기 연마 플래튼에서 연마된 피가공체에 대한 세정처리가 개시되는 상태를 실현하기 위하여, 상기 장치 제어 수단이 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경하는 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우, 기판처리 장치는 각 연마 플래튼에서의 피가공체의 연마완료 예정 시각을 취득하는 수단과, 최종 단계의 연마 플 래튼의 연마완료 예정 시각과, 다른 각 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과의 시간차를 연산하는 수단을 더 구비한다. 그리고, 상기 시간차가 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 장치 제어 수단이 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경한다. 또는, 상기 장치 제어 수단이 상기 다른 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경한다. 또한, 상기 시간차가 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 연마를 정지하는 구성을 채용할 수도 있다.
또한, 최종 단계의 연마 플래튼에서 연마가 완료된 피가공체를 연마부 반송 수단과 독립하여 다음 위치로 반송하는 최종 단계 반송 수단을 더 구비하는 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우, 상기 장치 제어 수단은, 최종 단계의 상기 연마 플래튼에서 연마된 피가공체에 대한 세정처리가 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에 개시되는 상태로, 연마부, 세정부, 연마부 반송 수단, 중간 반송 수단 및 최종 단계 반송 수단의 동작을 제어한다. 더불어, 최종 단계의 연마 플래튼에서 연마가 완료된 피가공체에 대하여, 당해 피가공체의 연마면의 전체면에 이온 함유액을 공급하는 수단을 더 구비해도 된다.
한편, 다른 관점에서는, 본 발명은 연마대상면에 금속막이 형성된 피가공체의 화학적 기계적 연마와 당해 연마가 된 피가공체의 세정을 연속적으로 행하는 것에 적합한 기판처리 방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 기판처리 방법은, 먼저, 금속막을 단계적으로 연마하는 복수의 연마 플래튼에 피가공체를 차례로 배치하고 피가공체를 단계적으로 연마한다. 그리고, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료된 피가공체에 대한 세정처리를 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서 의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에 개시하여, 당해 피가공체를 세정한다. 이것에 의해, 배선 부식의 발생을 억제할 수 있다.
또, 상기 세정처리가 다른 세정 유닛에서 차례로 실시되는 복수의 세정처리로 이루어지는 경우, 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마시간이, 각 연마 플래튼에서의 연마시간보다도 장시간이 되는 연마조건에 의해 각 연마 플래튼에서의 연마가 실시됨과 아울러, 상기 복수의 세정처리가 각 세정처리 사이에서 피가공체의 반송 대기가 발생하지 않는 세정 시간에 실시하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서 피가공체의 연마가 개시되었을 때부터, 연마가 완료된 당해 피가공체의 상기 최초의 세정 유닛으로의 반송이 완료될 때까지의 시간이 최초의 세정처리의 세정 시간보다도 크고, 또한, 상기 양 시간의 비가 무리수가 되는 조건에서 상기 연마 및 세정처리가 행해진다.
또한, 최종 단계의 연마완료 예정 시각과 다른 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과의 시간차가, 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경함으로써, 상기 세정처리를 상기 소정 시간 내에 개시되게 해도 된다. 특히, 피연마면의 구조가 상이한 것에 기인하여, 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경함으로써, 상기 세정처리를 상기 소정 시간 내에 개시되게 할 수 없을 경우에는, 각 피가공체를, 연속해서 실시되는 일이 없는 로트에 각각 할당하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 최종 단계의 연마가 완료된 피가공체에 대한 초순수 부착 시간을 소정 시간에 할 수 있다. 이 결과, 초순수의 부착시간의 증대에 따라 증대되는 수율 저하를 억제할 수 있다. 또, 초순수 부착시간이 소정 시간을 초과하는 상황이 발생한 경우에도, 수율 저하가 계속적으로 계속해서 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에서는 웨이퍼 상에 구리 배선을 형성하는 사례에 의해 본 발명을 구체화하고 있다. 또한, 이하의 실시형태에서, 화학적 기계적 연마는 표준적인 연마 패드와 부유연마용 입자를 사용하는 방식 이외에, 고정 연마용 입자를 사용하는 방식이나, 양 방식의 중간적인 방식을 포함한다. 또, 본 발명은 다마신법, 듀얼 다마신법을 사용한 배선형성뿐만 아니라, 메탈 플러그 등의 컨택트 구조 형성에도 적용가능하다.
(제 1 실시형태)
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 기판처리 장치(10)는 웨이퍼의 연마를 행하는 연마부(2)와, 연마부(2)에서 연마된 웨이퍼의 세정을 행하는 세정부(3)를 구비한다. 세정부(3)는 연마부(2)에 인접하여 설치되어 있고, 연마부(2)와 세정부(3) 쌍방에 인접하는 위치에, 웨이퍼의 반송을 행하는 웨트 로봇(R2)이 배치되어 있다. 또한 세정부(3) 및 웨트 로봇(R2)을 사이에 두고 연마부(2)와 반대측의 위치에는, 웨트 로봇(R2)과 세정부(3)를 따라 이동가능한 드라이 로봇(R1)이 배치되어 있다. 또한, 드라이 로봇(R1)을 사이에 두고 세정부(3) 및 웨트 로봇(R2)과 반대측의 위치에는, 웨이퍼를 수용한 FOUP(Front Opening Unified Pod) 등의 용기가 착탈 자유롭게 배치되는 복수의 로드 포트(LP1, LP2, LP3, LP4)가 설치되어 있다. 또한, 드라이 로봇(R1)은 로드 포트(LP1∼LP4)에 설치된 용기로부터 웨이퍼를 반출하고, 당해 웨이퍼를 웨트 로봇(R2)으로 반송한다. 또, 드라이 로봇(R1)은 후술의 건조 유닛(C3)으로부터 웨이퍼를 반출하고, 당해 웨이퍼를 로드 포트(LP1∼LP4)에 설치된 용기에 반입한다. 웨트 로봇(R2)은 드라이 로봇(R1)으로부터 받은 웨이퍼를 연마부(2)로 반송함과 아울러, 연마부(2)에서 연마된 웨이퍼를 세정부(3)로 반송한다.
연마부(2)는 피가공체인 웨이퍼가 차례로 설치되고, 웨이퍼 상에 퇴적된 금속막(여기에서는, TaN으로 이루어지는 밀착층, Ta로 이루어지는 배리어 메탈, 및 Cu막)을 단계적으로 연마하는 3개의 연마 플래튼(P1, P2, P3)을 구비한다. 본 기판처리 장치(10)에서는, 제 1 연마 플래튼(P1)에서 Cu막이 도중까지 연마되고, 제 2 연마 플래튼(P2)에서 Cu막이 배리어 메탈과의 경계면까지 연마된다. 그리고, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 배리어 메탈 및 밀착층이 연마된다.
연마 플래튼(P1, P2, P3), 및 로드/언로드 유닛(5)은 회전 헤드 기구부(연마부 반송 수단)(4)의 회전축을 중심으로 한 동일 원주 상에 설치되어 있다. 회전 헤드 기구(4)는 회전축으로부터 동일한 각도로 방사상으로 뻗는 4개의 암을 갖고, 각 암의 선단에 헤드(H1, H2, H3, H4)를 구비하고 있다. 각 헤드(H1∼H4)는 승강동작과, 연마 플래튼(P1∼P3)과 평행한 면 내에서의 회전동작이 각각 독립적으로 가능한 구성을 갖는다. 그리고, 회전 헤드 기구부(4)의 회전에 의해, 각각의 헤드가 웨이퍼를 유지한 상태에서 제 1 연마 플래튼(P1), 제 2 연마 플래튼(P2), 제 3 연마 플래튼(P3)을 차례로 돎으로써 연마처리가 행해진다.
또한, 기판처리 장치(10)는 복수의 연마 플래튼(P1∼P3) 및 로드/언로드 유닛(5)에 대하여, 1식의 회전 헤드 기구부(4)에 의해 웨이퍼를 이동시킨다. 그 때문에 웨이퍼의 이동은 연마 플래튼(P1∼P3) 및 로드/언로드 유닛(5)에서의 처리가 모두 완료된 상태에서 행해진다. 또, 기판처리 장치(10)에서는, 피연마면이 상방을 향한 상태에서 웨이퍼의 반송을 행한다. 그 때문에 웨트 로봇(R2)과 로드/언로드 유닛(5) 사이에 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)과 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)이 설치되어 있다. 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)은 반입된 웨이퍼의 표리를 반전하고, 로드/언로드 유닛(5)으로 반송하는 기능을 갖고 있다. 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)은 로드/언로드 유닛(5)으로부터 연마 후 웨이퍼를 반출하고, 당해 웨이퍼의 표리를 반전하는 기능을 갖고 있다.
도 2는 연마부(2)의 주요 구성을 도시하는 개략 사시도이다. 도 2는 제 1 연마 플래튼(P1) 상에 헤드(H1)가 위치하는 상태를 도시하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제 1 연마 플래튼(P1)은 모터(21)에 의해 중심 축심 주위로 회전가능하게 구성되어 있다. 제 1 연마 플래튼(P1) 상에는 다수의 기공을 갖는 합성 수지나 부직포 등으로 이루어지는 연마 패드(22)가 배치되어 있다. 연마 패드(22) 상에는, 연마 슬러리를 공급하는 슬러리 암(23)과, 연마 패드(22)의 컨디셔닝을 행하는 컨디셔너(24)가 각각 배치되어 있다. 컨디셔너(24)는 모터(25)에 의해 연마 패드(22)의 표면과 평행한 면 내에서 회전함과 아울러 연마 플래튼(P1)에 대하여 승강시킬 수 있도록 구성되어 있다. 연마 패드(22)의 컨디셔닝은, 예를 들면 1매 또는 복수매의 웨이퍼를 연마할 때마다, 컨디셔너(24)를 연마 패드(22)에 맞닿게 함으로써 실시된다.
또, 헤드(H1)는 상기 회전 헤드 기구(4)의 암에 모터(26)를 통하여 지지되어 있고, 연마 패드(22)의 표면과 평행한 면 내에서 회전하는 구성으로 되어 있다. 연마대상의 웨이퍼(W)는 헤드(H1)가 구비하는 도시하지 않은 진공 흡착기구 등에 의해, 피연마면을 하방을 향하게 한 상태에서 헤드(H1)의 하면에 지지되어 있다. 웨이퍼(W)가 연마 패드(22)에 접촉하는 위치까지 헤드(H1)를 하강시키고, 슬러리 암(23)으로부터 연마 슬러리를 공급한 상태에서 연마 플래튼(P1) 및 헤드(H1)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 연마가 실시된다.
또, 세정부(3)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 연마부(2)에서 연마된 웨이퍼를 단계적으로 세정하는 복수의 세정 유닛에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태의 세정부(3)는 인풋 스테이션(C0), 브러시 스크러빙 세정을 행하는 제 1 세정 유닛(C1), 순수 린스를 행하는 제 2 세정 유닛(C2), 및 건조를 행하는 건조 유닛(C3)이 직렬로 배치된 구성을 갖고 있다. 또, 세정부(3)는 인풋 스테이션(C0), 제 1 세정 유닛(C1), 제 2 세정 유닛(C2), 및 건조 유닛(C3)을 따라 이동할 수 있게 설치된 웨트 로봇(세정부 반송 수단)(R3)을 구비하고 있다. 웨트 로봇(R3)은 인풋 스테이션(C0), 제 1 세정 유닛(C1), 제 2 세정 유닛(C2), 및 건조 유닛(C3)의 상방에 설치된 공간을 이동함으로써 각 세정 유닛 사이에서의 웨이퍼의 반송을 행한다. 또한, 도 1에 예시한 세정부(3)는 1예를 도시한 것이며, 세정부(3)는 초음파 세정이나 에어로졸 세정 등의 다른 세정방식으로 웨이퍼의 세정을 행하는 세정 유닛을 구비해도 된다.
또한, 기판처리 장치(10)는 장치 각 부의 동작을 제어하는 장치 제어부(11)를 구비한다. 설비제어부(11)는 연마부(2)의 연마동작을 제어하는 연마 제어부(12), 세정부(3)의 세정동작을 제어하는 세정 제어부(13), 장치 내의 반송 동작을 제어하는 반송 제어부(14), 및 뒤에 상세히 설명하는 이상 판정부(이상 검출 수단)(15)를 구비한다. 또한, 연마동작이란 웨이퍼의 연마에 관한 동작으로, 각 연마 플래튼(P1∼P3)의 회전 헤드(H1∼H4)의 승강과 회전, 슬러리 암(23)으로부터의 연마 슬러리의 공급, 컨디셔너(24)에 의한 컨디셔닝 등을 의미한다. 또, 세정동작이란 제 1 세정 유닛(C1)에서의 브러시 스크러빙 세정처리, 제 2 세정 유닛(C2)에서의 린스처리, 및 건조 유닛(C3)에서의 건조처리에 관한 동작을 의미한다. 또한, 반송 동작이란 드라이 로봇(R1), 및 웨트 로봇(R2, R3)에 의한 웨이퍼 반송, 회전 헤드 기구(4)의 회전, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로부터 로드/언로드 유닛(5)으로의 반송, 로드/언로드 유닛(5)으로부터 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)으로의 반송 등을 의미한다. 또, 장치 제어부(11)는, 예를 들면 전용의 연산회로, 또는, 프로세서와 RAM이나 ROM 등의 메모리를 구비한 하드웨어, 및 당해 메모리에 격납되어, 프로세서 상에서 동작하는 소프트웨어에 의해 실현할 수 있다.
또한, 이상의 구성을 갖는 기판처리 장치(10)는 장치 내부에 외부로부터의 광이 진입하지 않도록, 그 주위가 차광성 재료에 의해 둘러싸여져 있다.
상기의 기판처리 장치(10)에서 웨이퍼의 연마 및 세정을 행하는 경우, 먼저, 처리대상의 웨이퍼를 복수매(예를 들면 25매) 수용한 FOUP가 어느 하나의 로드 포트(예를 들면, 로드 포트(LP2))에 세팅된다. FOUP가 세팅되면, 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 드라이 로봇(R1)이 FOUP로부터 1매째의 웨이퍼(W1)를 반출한다. 또, 드라이 로봇(R1)은 웨이퍼(W1)를 유지한 상태에서 웨트 로봇(R2)과 대향하는 위치까지 이동한다. 이어서, 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 웨트 로봇(R2)이 드라이 로봇(R1)으로부터 웨이퍼(W1)를 받고, 연마부(2)의 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)에 웨이퍼(W1)을 설치한다. 또한, 드라이 로봇(R1)으로부터 웨트 로봇(R2)으로의 웨이퍼의 전달은 직접 행할 필요는 없고, 일시적인 웨이퍼의 대기 장소를 통하여 행해도 된다.
계속해서, 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 웨이퍼(W1)가 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)에서 표리가 반전된 후, 로드/언로드 유닛(5)으로 반송된다. 이 때, 로드/언로드 유닛(5)의 상방에는, 헤드(H1∼H4) 중 어느 하나가 대기하고 있다. 여기에서는 헤드(H1)가 대기하고 있는 것으로 한다. 또, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1) 상의 웨이퍼(W1)가 로드/언로드 유닛(5)으로 반송되면, 상기의 FOUP로부터 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)에 이르는 반송이, 다음 웨이퍼(W2)에 대하여 행해진다.
로드/언로드 유닛(5) 상에 웨이퍼(W1)가 설치되면, 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 헤드(H1)가 하강함과 아울러, 그 하면에 웨이퍼(W1)를 흡착한다. 웨이퍼(W1)의 흡착이 완료되면, 반송 제어부(14)는 헤드(H1)를 상승시킨 후, 회전 헤 드 기구(4)를 회전 축심 주위로 90°회전시킨다. 이것에 의해 헤드(H1)는 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 이동한다. 이 때, 반송 제어부(14)는 연마 제어부(12)에, 제 1 연마 플래튼(P1)으로의 웨이퍼의 반송이 완료된 취지를 통지한다.
제 1 연마 플래튼(P1)의 상방에 도달한 헤드(H1)는 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 하강하고, 제 1 연마 플래튼(P1) 상의 연마 패드(22)(도 2 참조)에 웨이퍼(W1)의 피연마면을 소정의 연마압력으로 접촉시킨다. 그리고, 연마 제어부(12)는 슬러리 암(23)(도 2 참조)으로부터 연마 슬러리를 공급한 상태에서, 제 1 연마 플래튼(P1) 및 헤드(H1)를 회전시킨다. 이것에 의해 웨이퍼(W1) 표면의 구리막이 도중까지 연마된다. 당해 연마의 연마 종점은 예를 들면 와전류를 이용한 연마 종점 검출기구 등의 공지의 수법에 의해 검출된다. 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마처리가 완료되면, 연마 제어부(12)는 도시하지 않은 초순수 공급 장치에 제 1 연마 플래튼(P1)표면으로의 초순수 공급을 지시하고, 웨이퍼(W1) 표면의 연마 슬러리 제거를 행한다.
또, 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 웨이퍼(W1)의 연마처리와 병행하여, 반송 제어부(14)는 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)이 웨이퍼(W2)를 로드/언로드 유닛(5)으로 반송하게 한다. 로드/언로드 유닛(5) 상에 웨이퍼(W2)가 설치되면, 상기와 마찬가지로, 헤드(H2)가 하강하여 웨이퍼(W2)를 그 하면에 흡착한다. 또, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1) 상의 웨이퍼(W2)가 로드/언로드 유닛(5)으로 반송되면, 다음 웨이퍼(W3)가 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로 반송된다.
제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마가 완료되면, 연마 제어부(12)는 반송 제어 부(14)에 그 취지를 통지한다. 반송 제어부(14)은 헤드(H2)에의 웨이퍼(W2)의 흡착이 완료되어 있으면, 헤드(H1), 헤드(H2)를 상승시킨 후, 회전 헤드 기구(4)를 회전 축심 주위로 90° 회전시킨다. 이것에 의해, 헤드(H1)가 제 2 연마 플래튼(P2)의 상방으로 이동하고, 헤드(H2)가 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 이동한다. 이 때, 반송 제어부(14)는 연마 제어부(12)에 웨이퍼의 반송이 완료된 취지를 통지한다.
제 2 연마 플래튼(P2)의 상방에 도달한 헤드(H1)는 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 하강하고, 제 2 연마 플래튼(P2) 상의 연마 패드(22)(도 2 참조)에 웨이퍼(W1)의 피연마면을 소정의 연마 압력으로 접촉시킨다. 그리고, 연마 제어부(12)는 슬러리 암(23)(도 2 참조)으로부터 연마 슬러리를 공급한 상태에서, 제 2 연마 플래튼(P2) 및 헤드(H1)를 회전시킨다. 이것에 의해, 웨이퍼(W1) 표면의 구리막이 완전하게 제거된다. 또한, 당해 연마의 연마 종점은, 헤드(H2)를 상승시키고, 웨이퍼 표면에 레이저를 조사하고, 그 반사강도의 변화를 검출하는 등의 공지의 수법에 의해 검출할 수 있다. 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마처리가 완료되면, 연마 제어부(12)는 도시하지 않은 초순수 공급 장치에 제 2 연마 플래튼(P2) 표면으로의 초순수 공급을 지시하고, 연마 슬러리 제거를 행한다.
또, 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 웨이퍼(W1)의 연마처리와 병행하여, 제 1 연마 플래튼(P1)에서는, 웨이퍼(W2)의 연마처리가 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 행해지고 있다. 또, 반송 제어부(14)는 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)이 웨이퍼(W3)를 로드/언로드 유닛(5)으로 반송하게 한다. 로드/언로드 유닛(5) 상에 웨이퍼(W3)가 설치되면, 상기와 마찬가지로, 헤드(H3)가 하강하여 웨이퍼(W3)를 그 하면에 흡착한다. 또, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1) 상의 웨이퍼(W3)가 로드/언로드 유닛(5)으로 반송되면, 다음 웨이퍼(W4)가 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로 반송된다.
제 1 연마 플래튼(P1), 및 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마가 완료되었을 때, 연마 제어부(12)는, 헤드(H3)에의 웨이퍼(W3)의 흡착이 완료되어 있으면, 헤드(H1, H2, H3)를 상승시킨 후, 회전 헤드 기구(4)가 회전 축심 주위로 90°회전시킨다. 이것에 의해, 헤드(H1)가 제 3 연마 플래튼(P3)의 상방으로 이동하고, 헤드(H2)가 제 2 연마 플래튼(P2)의 상방으로 이동하고, 헤드(H3)가 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 이동한다. 이 때, 반송 제어부(14)는 연마 제어부(12)에 웨이퍼의 반송이 완료된 취지를 통지한다.
제 3 연마 플래튼(P3)의 상방에 도달한 헤드(H1)는 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 하강하고, 제 3 연마 플래튼(P3) 상의 연마 패드(22)(도 2 참조)에 웨이퍼(W1)의 피연마면을 소정의 연마압력으로 접촉시킨다. 그리고, 연마 제어부(12)는 슬러리 암(23)(도 2 참조)으로부터 연마 슬러리를 공급한 상태에서, 제 3 연마 플래튼(P3) 및 헤드(H1)를 회전시킨다. 이것에 의해, 웨이퍼(W1) 표면의 배리어 메탈 및 밀착층이 완전하게 제거된다. 당해 연마에서는, 웨이퍼(W1) 표면의 금속막을 완전하게 제거하기 위해서, 과도 연마가 행해진다. 당해 연마의 연마 종점은 양산 공정에서는 축적된 선행 로트의 연마 레이트의 데이터에 기초하여 산출된 연마시간에 의해 결정할 수 있다. 또는, 웨이퍼 표면에 레이저를 조사하고, 그 반사강도의 변화가 검출된 시간에서부터 소정 시간 과도 연마를 행하는 수법을 사용할 수도 있다. 이 경우, 소정 시간은 축적된 선행 로트의 연마 레이트의 데이터에 기초하여 산출해도 된다. 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마처리가 완료되면, 초순수 공급에 의해 연마 슬러리의 제거가 행해진다.
또, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 웨이퍼(W1)의 연마처리와 병행하여, 제 2 연마 플래튼(P2)에서는, 웨이퍼(W2)의 연마처리가 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 행해지고 있다. 또, 제 1 연마 플래튼(P1)에서는, 웨이퍼(W3)의 연마처리가 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 행해지고 있다. 또한, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1) 상의 웨이퍼(W4)는 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 로드/언로드 유닛(5)로 반송된다. 로드/언로드 유닛(5) 상에 웨이퍼(W4)가 설치되면, 헤드(H4)가 하강하여 웨이퍼(W4)를 그 하면에 흡착한다. 또, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1) 상의 웨이퍼(W4)가 로드/언로드 유닛(5)으로 반송되면, 다음 웨이퍼(W5)가 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로 반송된다.
제 1 연마 플래튼(P1), 제 2 연마 플래튼(P2) 및 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마가 완료되었을 때, 헤드(H4)에의 웨이퍼(W4)의 흡착이 완료되어 있으면, 반송 제어부(14)는 헤드(H1, H2, H3, H4)를 상승시킨 후, 회전 헤드 기구(4)를 회전 축심 주위로 90° 회전시킨다. 이것에 의해, 헤드(H1)가 로드/언로드 유닛(5)의 상방으로 이동한다. 또, 헤드(H2)가 제 3 연마 플래튼(P3)의 상방으로 이동하고, 헤드(H3)가 제 2 연마 플래튼(P2)의 상방으로 이동하고, 헤드(H4)가 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 이동한다.
이 때, 각 연마 플래튼(P1, P2, P3)의 상방에 도달한 헤드(H2, H3, H4)는 연마 제어부(12)의 지시에 기초하여 하강하고, 웨이퍼(W2, W3, W4)에 대하여, 상기의 연마처리가 실시된다. 또, 로드/언로드 유닛(5)의 상방에 도달한 헤드(H1)는 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 하강함과 아울러 로드/언로드 유닛(5) 상에서 웨이퍼(W1)의 흡착을 해제한다. 웨이퍼(W1)의 흡착을 해제한 헤드(H1)는 상승한 상태에서 대기한다. 웨이퍼(W1)는 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 피연마면이 하방을 향한 상태인 채로 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)으로 반출되고, 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)에서, 표리가 반전된다. 또, 웨이퍼(W1)가 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)으로 반송되면, 반송 제어부(14)는 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)이 웨이퍼(W5)를 로드/언로드 유닛(5)으로 반송하게 한다. 로드/언로드 유닛(5) 상에 웨이퍼(W5)가 설치되면, 헤드(H1)가 하강하여 웨이퍼(W5)를 그 하면에 흡착한다.
연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2) 상의 웨이퍼(W1)는 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 웨트 로봇(R2)에 의해 반출되고, 세정부(3)의 인풋 스테이션(C0)에 반입된다. 또한, 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로의 다음 웨이퍼(W6)의 반송은 웨트 로봇(R2)이 인풋 스테이션(C0)에 웨이퍼(W1)를 반입한 후에 실시된다.
이 다음, 웨이퍼(W1)는 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 세정부(3)의 웨트 로봇(R3)에 의해, 인풋 스테이션(C0)으로부터, 제 1 세정 유닛(C1)으로 반송된다. 반송 제어부(14)는, 반송 완료시에, 그 취지를 세정 제어부(13)에 통지한다. 이 때, 세정 제어부(13)는 제 1 세정 유닛(C1)이 웨이퍼(W1)에 대한 브러시 스크러빙 세정을 개시하게 한다. 또한, 로드/언로드 유닛(5)으로부터 제 1 세정 유 닛(C1)으로의 반송 경로에는, 초순수를 웨이퍼를 향하여 토출하는 초순수 공급 장치(도시 생략)가 배치되어 있어, 연마 완료 후의 웨이퍼 표면의 건조를 방지하고 있다.
브러시 스크러빙 세정이 완료되면, 세정 제어부(13)는 반송 제어부(14)에, 그 취지를 통지한다. 통지를 받은 반송 제어부(14)는 웨트 로봇(R3)이 웨이퍼(W1)를 제 1 세정 유닛(C1)으로부터 제 2 세정 유닛(C2)으로 반송하게 한다. 또, 반송 제어부(14)는 반송 완료시에 그 취지를 세정 제어부(13)에 통지한다.
이 때, 세정 제어부(13)는 제 2 세정 유닛(C2)이 웨이퍼(W1)에 대한 초순수에 의한 린스 처리를 개시하게 한다. 린스 처리가 완료되면, 세정 제어부(13)는 반송 제어부(14)에 그 취지를 통지한다. 통지를 받은 반송 제어부(14)는 웨트 로봇(R3)이 웨이퍼(W1)를 제 2 세정 유닛(C2)으로부터 건조 유닛(C3)으로 반송하게 한다. 반송 제어부(14)는 반송 완료시에 그 취지를 세정 제어부(13)에 통지한다.
이 때, 세정 제어부(13)는 건조 유닛(C3)이 웨이퍼(W1)에 대한 건조처리를 개시하게 한다. 건조처리가 완료되면, 세정 제어부(13)는 반송 제어부(14)에 그 취지를 통지한다. 통지를 받은 반송 제어부(14)는 드라이 로봇(R1)이 웨이퍼(W1)를 건조 유닛(C3)로부터 반출하게 한다. 웨이퍼(W1)는, 원래의 FOUP, 또는 연마완료된 웨이퍼 격납을 위해 원래의 FOUP와는 다른 로드 포트에 세팅되어 있는 FOUP에 격납된다. 이상과 같이 하여, 일련의 연마처리 및 세정처리가 복수의 웨이퍼에 대하여 병행하여 행해져, FOUP 내의 전체 웨이퍼에 대하여, 연마처리 및 세정처리가 행해진다.
그런데, 기판처리 장치(10)는, 상기 일련의 처리의 과정에서, 이하의 수법을 채용함으로써, 최종 단계의 연마(여기에서는, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마)가 완료되고나서, 세정 유닛(C1)에서 세정이 개시될 때까지의 시간을 항상 일정한 시간으로 유지하고 있다. 이것에 의해 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 장시간 초순수가 부착되는 것을 방지하고 있다.
먼저, 연마부(2)에서는, 최종 단계(여기에서는 제 3 연마 플래튼(P3))의 연마처리가 율속 단계가 되는 상태에, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마조건을 설정하고 있다. 즉, 최종 단계의 연마처리 시간이 가장 길어지는, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마조건이 연마 제어부(12)에 설정되어 있다. 상기와 같이, 연마부(2)에서는, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마처리와, 로드/언로드 유닛(5)에서의 연마완료된 웨이퍼의 반출처리 및 다음 연마 웨이퍼의 반입처리가 병행되어 행해진다. 따라서, 최종 단계의 연마가 완료되었을 때에, 다른 처리를 모두 완료시켜 둠으로써, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼를 대기시키지 않고 신속하게 반출하는 것이 가능하게 된다.
연마부(2)의 처리를 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마처리에 율속시키기 위해서, 본 실시형태에서는 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마시간(TP1), 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마시간(TP2), 제 3 연마 플래튼의 연마시간(TP3), 로드/언로드 유닛(5)의 웨이퍼 언로드 시간(TUL), 및 로드/언로드 유닛(5)의 웨이퍼 로드 시간(TL)을 이하의 수학식 1∼3을 만족하는 조건으로 설정하고 있다. 여기에서, 웨이퍼 언로드 시간(TUL) 은 로드/언로드 유닛(5)으로부터 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)으로의 웨이퍼 반송에 요하는 시간이다. 또, 웨이퍼 로드 시간(TL)은 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로부터 로드/언로드 유닛(5)으로의 웨이퍼 반송에 요하는 시간이다.
TP1≤TP3
TP2≤TP3
TUL+TL≤TP3
또한, 로드 포트(LP1∼LP4)로부터 연마 전 웨이퍼 반전 유닛(U1)으로의 웨이퍼의 반송 시간은 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마시간에 비해 충분히 작기 때문에, 연마부(2)의 처리에 영향을 주지 않는다.
수학식 1∼3을 만족하는 연마조건은 이하의 수학식 4로 나타내는 프레스톤식(Preston's equation)에 기초하여 결정할 수 있다. 즉, 연마량(M)은 연마압력(p), 연마 상대속도(v), 연마시간(t), 프레스톤 계수(η)에 의해 표시되는 수학식 4를 만족한다.
M=η·p·v·t
여기에서, 연마 상대속도(v)는 웨이퍼의 중심이 시간의 경과와 함께 연마 패 드 상에 그리는 궤적 상에서의 단위시간당의 이동량이다.
따라서, 연마압력(p)과 연마 상대속도(v)를 적당하게 설정함으로써, 소정의 연마량(M)을 얻기 위한 연마시간(t)을 변경할 수 있다.
본 실시형태에서는 상기 수학식 1∼3을 만족하기 위해서, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마조건을 연마압력 1.5psi(10.3KPa) 이하, 또는 연마 플래튼(P3)의 회전수 80rpm 이상으로 하고 있다. 이 때, 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마조건은 연마압력 0.5∼3psi(3.4∼20.7KPa), 연마 플래튼(P1)의 회전수 50∼150rpm이다. 또, 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마조건은 연마압력 0.5∼3psi(3.4∼20.7KPa), 연마 플래튼(P2)의 회전수 50∼150rpm이다. 또한, 연마대상 웨이퍼에는 막 두께가 3∼20nm의 TaN막, 막 두께가 10∼40nm의 Ta막, 및 막 두께가 300∼1200nm의 Cu막을 차례로 퇴적하고 있다. 또, 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마량은 100∼1100nm, 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마량은 100∼300nm, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마량은 30∼100nm이다.
이와 같이, 수학식 1∼3을 만족시킴으로써, 최종 단계의 연마 플래튼의 연마처리를 연마부(2)에서의 처리의 율속 단계로 할 수 있다.
한편, 세정부(3)에서는, 연마 완료 후의 웨이퍼가 인풋 스테이션(C0)에서 대기하지 않는 세정조건을 설정하고 있다. 즉, 세정부(3)의 처리가, 웨트 로봇(R3)의 반송 상태에 율속되지 않는 상태로 되는, 각 세정 유닛(C1∼C3)에서의 처리시간을 세정 제어부(13)에 설정하고 있다. 이것에 의해 연마부(2)로부터 반입된 웨이퍼를 대기 시키지 않고, 당해 웨이퍼에 대하여 신속하게 세정을 개시할 수 있다.
전술한 바와 같은, 1개의 웨트 로봇(R3)에 의해, 직렬로 배치된 각 세정 유닛(C1∼C3)에 웨이퍼를 차례로 보내는 세정부(3)에서는, 웨이퍼의 체류를 막기 위해서는, 브러시 스크러빙 세정 시간(TC1), 린싱 시간(TC2), 건조 시간(TC3)이 이하의 수학식 5, 수학식 6을 만족하면 된다. 또한, 여기에서는, 각 세정 유닛 간의 웨이퍼 반송에 요하는 시간을 모두 동일 시간 a로 하고 있다.
TC2=TC3+a
TC1=TC2+a=TC3+2a
즉, 수학식 5에 나타내는 바와 같이, 린싱 시간(TC2)을 건조시간(TC3)과 반송 시간(a)과의 합으로 설정하면, 제 2 세정 유닛(C2)에서 린스 처리가 완료되었을 때에, 직전에 건조되어 있던 웨이퍼는 건조 유닛(C3)으로부터 반출되어 있다. 또, 수학식 6에 나타내는 바와 같이, 브러시 스크러빙 세정 시간(TC1)을 린싱 시간(TC2)과 반송 시간(a)과의 합으로 하면, 제 1 세정 유닛(C1)에서 브러시 스크러빙 세정처리가 완료되었을 때에, 직전에 린싱되었던 웨이퍼는 제 2 세정 유닛(C2)으로부터 반출되어 있다. 따라서, 수학식 5, 수학식 6을 만족하는 세정조건을 채용함으로써, 세정부(3) 내에서 웨이퍼의 대기가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우, 제 1 세정 유닛(C1)이 세정부(3)의 처리의 율속 단계가 된다.
또한, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마가 완료된 후, 연마완료 웨이퍼에 대하여 대기 없이 세정을 개시되게 하기 위해서는, 연마부(2)의 율속 단계와 세정부(3)의 율속 단계 사이에, 이하의 수학식 7, 수학식 8로 표시되는 제한을 가할 필요가 있다. 또한, 여기에서는, 연마부(2)로부터 세정부(3)의 인풋 스테이션(C0)까지의 웨이퍼 반송에 요하는 시간, 즉, 로드/언로드 유닛(5), 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2), 및 웨트 로봇(R2)에 의한 반송(중간 반송 수단의 반송)에 요하는 시간이 시간 b인 것으로 한다.
TP3+b>TC1
(TP3+b)/TC1=α(α는 무리수)
수학식 7을 만족하는 경우, 최종 단계의 연마 플래튼에서 연마가 완료된 웨이퍼가 세정부(3)의 인풋 스테이션(C0)으로 반송되었을 때에, 직전에 제 1 세정 유닛(C1)에서 세정된 웨이퍼의 세정은 완료되어 있다. 그러나, 시간 TP3+b가 제 1 세정 유닛(C1)의 세정 시간(TC1)과 동일하면, 인풋 스테이션(C0)으로부터 제 1 세정 유닛(C1)으로의 웨이퍼의 반송 타이밍과, 제 1 세정 유닛(C1)으로부터 제 2 세정 유닛(C2)으로의 웨이퍼의 반송 타이밍이 일치해버린다. 이 경우, 최종 단계의 연마 플래튼(P3)에서 연마된 웨이퍼가 세정부(3)의 인풋 스테이션(C0)까지 반송되었 을 때에, 반송 대기가 발생한다. 또, 시간(TC1)에 대한 시간 TP3+b의 비가 유리수(예를 들면 1.2나 1.5 등)로 되는 경우도, 복수매의 웨이퍼에 대한 처리를 연속적으로 계속했을 때에, 상기 반송 타이밍이 일치하는 상황이 발생할 가능성이 있다. 따라서, 연마부(2)로부터 인풋 스테이션(C0)으로 반송되어 온 웨이퍼가 대기하지 않고 제 1 세정 유닛(C1)으로 반송되기 위해서는, 수학식 8을 만족할 필요가 있다.
이상과 같이, 상기 수학식 1∼수학식 3, 및 수학식 5∼수학식 8을 만족하는 조건을 연마 제어부(12) 및 세정 제어부(13)에 설정하여, 주기적으로 동작을 행하게 함으로써 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼를 대기 없이 최초의 세정이 실시되는 세정 유닛으로 반입할 수 있다. 즉, 연마 완료 후의 웨이퍼의 표면에 순수가 부착되는 시간을 필요 최소한의 시간 b로 할 수 있다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다.
또, 상기에서는 기판처리 장치(10)가 문제없이 동작하고 있는 상태에 대하여 설명했지만, 예를 들면 로드/언로드 유닛(5)으로 웨이퍼를 흡착할 수 없는 등의 문제가 발생하면, 상기 동작을 행하는 것이 불가능하게 된다. 그래서, 본 실시형태에서는 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마를 개시할 때에, 장치 제어부(11)의 이상 판정부(15)가 제 3 연마 플래튼 이후의 장치 각 부가 정상적으로 동작하고 있는지 아닌지를 확인하고 있다. 도 3은 당해 확인 처리를 나타내는 플로우차트이다. 또한, 본 실시형태에서는 이상 판정부(15)에는, 연마 제어부(12), 반송 제어부(14), 세정 제어부(13)로부터, 제 3 연마 플래튼(P3) 이후의 웨이퍼 반송 경로에 위치하 는 장치 각 부로의 동작 개시신호 및 동작 종료신호가 입력되어 있다. 또, 이상 판정부(15)는 동작 개시신호 또는 동작 종료신호가 입력되었을 때에, 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득하고, HDD(Hard Disk Drive) 등의 기억 장치에 의해 구성된 기억부(16)에 기록한다. 또한, 이상 검출부(15)에는, 제 3 연마 플래튼(P3)보다도 하류측의 웨이퍼 반송 경로에 위치하는 장치 각 부에 배열 설치되어 있는 각종 센서의 출력신호도 입력되어 있어, 장치 각 부의 이상을 검지할 수 있게 구성되어 있다.
전술한 바와 같이, 웨이퍼가 제 3 연마 플래튼(P3) 상에 반송되면, 반송 제어부(14)가 그 취지를 이상 판정부(15)에 통지한다. 통지를 받은 이상 판정부(15)는, 우선, 로드/언로드 유닛(5)의 상태 확인을 행한다(스텝S301). 여기에서의 상태 확인은, 예를 들면, 로드/언로드 유닛(5)의 처리 개시 시각, 처리 종료 시각, 이들 시각의 차분으로부터 산출되는 처리 시간이나 로드/언로드 유닛(5)에 배열 설치된 센서 출력의 이상 유무의 판정 등에 의해 행할 수 있다. 또한, 로드/언로드 유닛(5)의 처리란 예를 들면, 앞에 연마된 웨이퍼가 설치되고나서, 반출될 때까지의 처리이다.
로드/언로드 유닛(5)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)의 상태 확인을 행한다(스텝S301OK→스텝S302). 여기에서의 상태 확인도 로드/언로드 유닛(5)에 대한 상태 확인과 동일하다.
연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 웨트 로봇(R2)의 상태 확인을 행한다(스텝S302OK→스텝S303). 여기에서의 상태 확인도 상기의 상태 확인과 동일하다.
이후 마찬가지로, 웨트 로봇(R2)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 웨트 로봇(R3)의 상태 확인을 행한다(스텝S303OK→스텝S304). 웨트 로봇(R3)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 제 1 세정 유닛(C1)의 상태 확인을 행한다(스텝S304OK→스텝S305). 제 1 세정 유닛(C1)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 제 2 세정 유닛(C2)의 상태 확인을 행한다(스텝S305OK→스텝S306). 제 2 세정 유닛(C2)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 건조 유닛(C3)의 상태 확인을 행한다(스텝S306OK→스텝S307). 건조 유닛(C3)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 드라이 로봇(R1)의 상태 확인을 행한다(스텝S307OK→스텝S308).
그리고, 드라이 로봇(R1)의 상태에 이상이 없을 경우, 이상 판정부(15)는 연마 제어부(12)에 그 취지를 통지한다. 당해 통지를 받은 연마 제어부(12)는 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마처리를 개시한다(스텝S308OK→스텝S309).
한편, 상기의 각 판정 스텝S301∼S308에서, 확인 대상으로, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마처리를 개시한 경우에, 당해 연마처리가 완료될 때까지 복귀가 곤란한 이상이 발생한 경우, 이상 판정부(15)는 연마 제어부(12)에 그 취지를 통지한다. 당해 통지를 받은 연마 제어부(12)는 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마처리를 개시하지 않고, 연마처리 개시 전의 상태에서 웨이퍼를 대기시킨다(스텝S301∼S308NＧ→스텝S310). 또한 이 때, 이상 판정부(15)는 경보장치(20)에 경보의 발보를 지시한다. 경보장치(20)는 소리, 빛, 경고표시 등, 작업자에게 이상을 통지할 수 있는 임의의 방식에 의해 경보를 발보하여, 작업자에게 연마처리의 정지를 알린다.
또한, 도 3에 도시한 이상 판정 처리의 플로우차트는 1예를 나타낸 것으로, 확인 대상의 상태 확인을 행하는 순서는 임의로 변경할 수 있다. 또, 이상이 발생하기 어렵고, 또한 다른 확인 대상의 상태 확인을 행함으로써, 그 확인 대상의 상태 확인을 행할 수 있는 것에 대해서는, 적당하게, 상태 확인을 생략해도 된다. 예를 들면, 로드/언로드 유닛(5) 및 웨트 로봇(R2)의 상태 확인에서 이상이 확인되지 않은 경우, 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(U2)은 정상적으로 동작하고 있다고 간주해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 기판처리 장치는 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마처리를 개시할 때에, 당해 연마 플래튼 이후의 웨이퍼 반송 경로에 있는 각 부의 이상의 유무를 확인한다. 그리고, 이상이 확인된 경우에는, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마처리를 개시하지 않고 대기 상태로 된다. 따라서, 장치에 어떠한 이상이 발생한 경우이더라도, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 초순수가 장시간 부착되는 상황은 발생하지 않는다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생이 방지된다.
본 실시형태에 의하면, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼를 필요 최소한의 시간에 반송할 수 있어, 웨이퍼 표면에의 초순수의 부착시간을 필요 최소한의 시간으로 할 수 있다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는 최종 단계의 연마가 행해지는 연마 플래튼 이후의 웨이퍼 반송 경로에 위치하는 각 부에 이상이 없는 경우에만, 최종 단계의 연마가 개시된다. 이 때문에, 기판처리 장치에 어떠한 이상이 발생한 경우에도, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
(제 2 실시형태)
제 1 실시형태에서는 연마부(2)로부터 세정부(3)로의 웨이퍼 반송을, 반송 대기를 없앤 상태에서 실시함으로써, 웨이퍼 반송 시간을 필요 최소한의 시간으로 하여, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 방지했다. 그러나, 도 11에 도시한 바와 같이 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼에 대하여, 소정 시간(예를 들면 300초) 내에 세정처리를 개시할 수 있는 구성이면, 초순수 부착에 기인하는 배선 부식의 발생을 억제할 수 있다. 그래서, 본 실시형태에서는 연마부(2)로부터 세정부(3)로의 반송 시간을 소정 시간 내에서 행할 수 있는 기판처리 장치에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 기판처리 장치(40)는 제 1 실시형태에서 설명한 기판처리 장치(10)와 동일하게, 3개의 플래튼을 사용하여 웨이퍼를 단계적으로 연마한다. 기판처리 장치(40)는 제 1 실시형태에서 설명한 기판처리 장치(10)와 장치 제어부의 구성이 상이하다. 그 밖의 구성은 제 1 실시형태의 기판처리 장치(10)와 동일하다. 또한, 도 4에서, 도 1에 도시한 요소와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 이하에서의 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 기판처리 장치(40)의 장치 제어부(41)는 연마부(2)의 연마동작을 제어하는 연마 제어부(42)를 구비한다. 또, 연마 제어부(42) 는 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 연마가 개시되었을 때, 및 완료되었을 때에, 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득하고, HDD 등의 기억 장치에 의해 구성된 기억부(16)에 기록한다. 또, 장치 제어부(41)는 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 연마가 개시되었을 때에, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마완료 예정 시각을 추정하는 완료시각 연산부(43)를 구비한다. 완료시각 연산부(43)는 기억부(16)에 기록되어 있는 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 먼저 처리된 웨이퍼의 연마개시 시각 및 연마종료 시각으로부터 연마시간을 각각 연산함으로써, 현재, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 연마 중의 웨이퍼의 연마완료 예정 시각을 취득한다.
이상의 구성을 갖는 기판처리 장치(40)에서 연마를 행하는 경우, 제 1 실시형태와 동일하게, 우선, 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 웨이퍼(W1)가 FOUP으로부터 반출된다. 웨이퍼(W1)는 예를 들면 헤드(H1)에 흡착된 상태에서, 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 반송된다. 헤드(H1)는 연마 제어부(42)의 지시에 기초하여 하강하여, 제 1 연마 플래튼(P1) 상의 연마 패드에 웨이퍼(W1)의 피연마면을 소정의 연마압력으로 접촉시킨다. 그리고, 연마 제어부(42)는 연마 패드 상에 연마 슬러리를 공급한 상태에서, 제 1 연마 플래튼(P1) 및 헤드(H1)를 회전시킨다. 이 때, 연마 제어부(42)는 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득함과 아울러, 기억부(16)에 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마개시 시각으로서 기록한다.
연마과정에서, 제 1 실시형태에서 설명한 종점 검출법에 의해 연마 종점을 검출한 연마 제어부(42)는, 도시하지 않은 초순수 공급 장치에 제 1 연마 플래튼(P1) 표면으로의 초순수 공급을 지시하여, 웨이퍼(W1) 표면의 연마 슬러리 제거 를 행한다. 이 때, 연마 제어부(42)는 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득함과 아울러, 기억부(16)에 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마완료 시각으로서 기록한다. 또, 연마 제어부(42)는 반송 제어부(14)에 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마가 완료된 취지를 통지한다.
당해 통지를 받은 반송 제어부(14)는 헤드(H2)에의 웨이퍼(W2)의 흡착이 완료되어 있으면, 헤드(H1, H2)를 상승시켜, 헤드(H1)를 제 2 연마 플래튼(P2)의 상방으로 이동시킴과 아울러, 헤드(H2)를 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 이동시킨다. 이동이 완료되면, 연마 제어부(42)는 헤드(H1)를 하강시켜, 제 2 연마 플래튼(P2) 상의 연마 패드에 웨이퍼(W1)의 피연마면을 소정의 연마압력으로 접촉시킨다. 이것과 병행하여, 헤드(H2)를 하강시켜, 제 1 연마 플래튼(P1) 상의 연마 패드에 웨이퍼(W2)의 피연마면을 소정의 연마압력으로 접촉시킨다. 당해 상태에서 연마 제어부(42)는 연마 패드 상에 연마 슬러리를 공급하고, 제 1 연마 플래튼(P1), 헤드(H1), 제 2 연마 플래튼(P2), 및 헤드(H2)를 회전시킨다. 이 때, 연마 제어부(42)는, 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득하고, 기억부(16)에 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마개시 시각 및 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마개시 시각을 기록한다.
연마과정에서, 제 1 실시형태에서 설명한 종점 검출법에 의해 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마 종점을 검출한 연마 제어부(42)는 제 2 연마 플래튼(P2) 표면으로의 초순수 공급을 지시하고, 웨이퍼(W1) 표면의 연마 슬러리 제거를 행한다. 이 때, 연마 제어부(42)는 시간 계측부(30)로부터 취득한 시각을 기억부(16)에 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마완료 시각으로서 기록한다. 또한 연마 제어부(42)는, 이 때 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 웨이퍼(W2)의 연마 종점을 검지하고 있었을 경우, 반송 제어부(14)에 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마가 완료된 취지를 통지한다. 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마 종점을 검지하고 있지 않은 경우에는, 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마 종점을 검출할 때까지 대기하고, 연마 종점을 검출했을 때에, 반송 제어부(14)에 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마가 완료된 취지를 통지한다. 또한, 연마 제어부(42)는 제 1 연마 플래튼(P1)에서의 연마완료 시각도 기억부(16)에 기록한다.
통지를 받은 반송 제어부(14)는 헤드(H3)에의 웨이퍼(W3)의 흡착이 완료되어 있으면, 헤드(H1∼H3)를 상승시키고, 헤드(H1)를 제 3 연마 플래튼(P3)의 상방으로 이동시킨다. 이 때, 헤드(H2)는 제 2 연마 플래튼(P2)의 상방으로 이동하고, 헤드(H3)는 제 1 연마 플래튼(P1)의 상방으로 이동한다. 이동이 완료되면, 연마 제어부(42)는 헤드(H1∼H13)를 하강시켜, 각 웨이퍼의 피연마면을 소정의 연마압력으로 대응하는 연마 플래튼 상의 연마 패드에 접촉시킨다. 연마 제어부(42)는 당해 상태에서 연마 패드 상에 연마 슬러리를 공급하고, 제 1 연마 플래튼(P1), 헤드(H1), 제 2 연마 플래튼(P2), 헤드(H2), 제 3 연마 플래튼, 및 헤드(H3)를 회전시킨다. 이 때, 연마 제어부(42)는 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득하고, 기억부(16)에 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마개시 시각, 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마개시 시각 및 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마개시 시각을 기록한다.
이 때, 완료시각 연산부(43)는 기억부(16)에 저장되어 있는, 예를 들면 직전 에 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)에서 실시된 연마의 연마개시 시각과 연마완료 시각을 읽어낸다. 또, 연마완료 시각과 연마개시 시각과의 차를 연산함으로써 직전의 연마의 연마시간을 산출한다. 또, 기억부(16)에 저장되어 있는 현재 진행 중인 연마의 연마개시 시간을 읽어내고, 산출된 연마시간을 가산함으로써, 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마완료 예정 시각을 얻는다. 또, 완료시각 연산부(43)는 제 3 연마 플래튼(P3)에 대해서는, 기억부(16)에 기록되어 있는 먼저 연마가 된 동일 품종의 웨이퍼에 대하여 실시된 연마개시 시각과 연마종료 시각을 읽어낸다. 그리고, 양자의 차를 연산함으로써 연마시간을 산출한다. 또, 기억부(16)에 저장되어 있는 현재 진행중인 연마의 연마개시 시간을 읽어내고, 산출된 연마시간을 가산함으로써, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 예정 시각을 얻는다. 이렇게 하여 취득된 각 연마 플래튼(P1, P2, P3)에서의 연마완료 예정 시각은 이상 검출부(15)에 송신된다.
도 5는 이상 검출부(15)에서 실행되는 처리를 내보이는 플로우차트다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 이상 검출부(15)는, 취득한 각 연마 플래튼(P1∼P3)의 연마완료 예정 시각에 의거하여 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료 예정 시각과 제 1 연마 플래튼(P1) 및 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마완료 예정 시각과의 전후 관계를 비교한다(스텝S501→S502). 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 예정 시각이, 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마완료 예정 시각 이후인 경우, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마가 완료되었을 때에, 제 1 연마 플래튼(P1) 및 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마는 완료되어 있게 된다. 즉, 연마완료 웨이퍼의 반송을 즉시 행할 수 있다. 이 경우, 이상 검출부(15)는 특별히 아무것도 행하지 않고, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에 있어서 개시된 연마가 계속된다(스텝S502Yes→스텝S506).
한편, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 예정 시각이, 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마완료 예정 시각보다도 앞인 경우, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마가 완료되었을 때에, 제 1 연마 플래튼(P1) 또는 제 20 연마 플래튼(P2)에서의 연마가 완료되어 있지 않다. 즉, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마가 완료한 웨이퍼는, 제 1 연마 플래튼(P1) 및 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마가 완료될 때까지, 제 3 연마 플래튼 상에서 초순수에 노출되게 된다.
이 경우, 이상 검출부(15)는 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마완료 예정 시각으로부터 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료 예정 시각을 뺀 시간(T1)을 취득한다. 마찬가지로, 이상 검출부(15)는 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마완료 예정 시각으로부터 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료 예정 시각을 뺀 시간(T2)을 취득한다(스텝S502No→스텝S503). 그리고, 이상 검출부(15)는 미리 설정되어 있는 허용시간(T)과, 상기 차분T1, T2의 대소 관계를 비교한다(스텝S504). 여기에서, 허용시간(T)은 연마완료 웨이퍼가 제 3 연마 플래튼(P3) 상에서 초순수에 노출되는 허용시간의 상한이다. 당해 허용시간(T)은, 예를 들면 도 11에 도시한 바와 같은, 구리 배선 부식의 초순수 부착시간 의존성에 기초하여 결정된다. 즉, 초순수 부착이 허용되는 시간으로부터, 연마부(2)에서 최종 단계의 연마가 완료되고나서 세정부(3)에서 최초의 세정이 개시될 때까지의 시간을 뺀 시간이 허용시간(T)으로 된다. 또한, 연마부(2)에서의 최종 단계의 연마가 완료되고나서 세정부(3)의 최초의 세정이 개시될 때까지의 시간은 기판처리 장치의 구조에 의존하여 정해지는 일정시간으로 된다. 예를 들면, 초순수 부착 허용시간이 5분이었을 경우, 소정 시간(T)은 5분에서, 최종 단계의 연마가 완료되고나서 최초의 세정이 개시될 때까지의 시간을 뺀 시간이 된다. 또, 허용시간(T)은 구리 배선의 피치나 밀도에 따라 상이하기 때문에, 연마대상이 되는 웨이퍼 상에 형성된 반도체 장치의 품종에 따라 설정된다.
허용시간(T)이 차분 T1 및 차분 T2보다도 모두 클 경우, 연마완료 웨이퍼는 허용시간(T) 내에 반송이 개시된다. 이 경우, 이상 검출부(15)는 특별히 아무것도 행하지 않고, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 개시된 연마가 계속된다(스텝S504Yes→스텝S506). 한편, 차분 T1 및 차분 T2 중 적어도 일방이 허용시간(T)보다도 클 경우, 연마완료 웨이퍼는 허용시간(T) 내에 반송이 개시되지 않는다. 즉, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 개시된 연마를 계속해도, 웨이퍼 표면에 초순수가 장시간 부착된 것에 기인하는 부식이 구리 배선에 발생하게 된다. 이 경우, 이상 검출부(15)는 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 개시된 연마를 정지한다(스텝S504No→S505).
이러한 정지 판정은 연마개시 후 즉시 이루어지기 때문에, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마가 개시된 직후에 정지할 수 있다. 따라서, 제 3 연마 플래튼(P3) 상의 웨이퍼 표면에, 각 구리 배선을 전기적으로 접속하는 금속막(여기에서는, 배리어 메탈과 밀착층)이 잔류하고 있는 상태에서, 연마를 정지할 수 있다. 이 때문에, 연마에 의해 웨이퍼 표면에서 전기적으로 분리된 구리 배선이 형성된 상태에서, 웨이퍼 표면에 초순수가 장시간 부착되는 상황은 발생하지 않는다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생이 방지된다.
또한, 이상 판정부(15)는 차분 T1 및 차분 T2 중 적어도 일방이 허용시간(T)보다도 클 경우, 경보장치(20)에 경보의 발보를 지시한다. 경보장치(20)는 소리, 빛, 경고표시 등, 작업자에게 이상을 통지할 수 있는 임의의 방식에 의해 경보를 발보하여, 작업자에게 연마가 정지된 것을 알린다.
한편, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 웨이퍼(W1)의 연마가 정지되지 않고 계속된 경우, 제 1 실시형태에서 설명한 종점 검출법에 의해 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마 종점을 검출한 연마 제어부(42)는, 도시하지 않은 초순수 공급 장치에 제 3 연마 플래튼(P3) 표면으로의 초순수 공급을 지시하여, 웨이퍼(W1) 표면의 연마 슬러리 제거를 행한다. 이 때, 연마 제어부(42)는 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 시각을 시간 계측부(30)로부터 취득하고, 기억부(16)에 기록한다. 그리고, 다음 웨이퍼(W2)에 대하여, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 시각의 추정은 당해 웨이퍼(W1)의 연마개시 시각과 연마종료 시각에 기초하여 행할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마가 계속된 경우, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 초순수가 부착되는 시간은 허용된 범위 내로 된다. 따라서, 초순수의 장시간 부착에 기인하는 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마가 완료된 이후의 웨이퍼 반송은 상기 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
그런데, 기판처리 장치(40)는 최종 단계의 연마가 완료된 후의 세정부(3)로의 웨이퍼 반송이 상기 허용시간(T)을 설정했을 때의 전제인 시간 내에 완료되어 있는 것을 확인하는 기능을 갖고 있다. 즉, 이상 판정부(15)에는, 제 1 실시형태와 동일하게, 연마 제어부(42), 반송 제어부(14), 세정 제어부(13)로부터, 제 3 연마 플래튼(P3) 이후의 웨이퍼 반송 경로에 위치하는 장치 각 부로의 동작 개시신호 및 동작 종료신호가 입력되어 있다. 이상 판정부(15)는 동작 개시신호 또는 동작 종료신호가 입력되었을 때에, 시간 계측부(30)로부터 시각을 취득하여, 기억부(16)에 기록한다. 그리고, 이상 판정부(15)는 웨이퍼 반송이, 상기 허용시간(T)의 전제인 시간 내에 완료되지 않은 경우에는, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마처리를 정지함과 아울러, 경보장치(20)에 경보의 발보를 지시한다. 이것에 의해, 반송 이상에 기인하여, 최종연마 완료 후의 웨이퍼 표면에 장시간 초순수가 부착되는 상태가 계속적으로 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이상 검출부(15)에, 제 3 연마 플래튼(P3)보다도 하류측의 웨이퍼 반송 경로에 위치하는 장치 각 부에 배열 설치되어 있는 각종 센서의 출력신호를 입력하는 구성으로 하여, 장치 각 부의 이상 동작을 검지했을 때에도 연마를 정지하는 구성으로 해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼의 표면에 초순수가 부착되는 시간을 소정 시간 이하로 할 수 있다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는 최종 단계의 연마가 행해지는 연마 플래튼 이후의 웨이퍼 반송이 정상적으로 실시되고 있지 않은 경우에, 연마를 정지한다. 이 때문에, 기판처리 장치에 어떠한 이상이 발생한 경우에도, 구리 배선에 대한 부식이 계속적으로 발생하는 것을 방지할 수 있다.
(제 3 실시형태)
제 2 실시형태에서는 최종 단계의 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과, 다른 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각이, 미리 설정된 허용범위를 만족하지 않을 경우에 연마를 정지하는 구성으로 했다. 그러나, 미리 설정된 허용범위를 만족하지 않을 경우에 연마완료 예정 시각을 조절하는 구성을 채용할 수도 있다. 그래서, 본 실시형태에서는 각 연마 플래튼에서의 연마완료 예정 시각에 따라, 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경하는 구성에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 기판처리 장치(60)는 제 1 및 제 2 실시형태에서 설명한 기판처리 장치(10, 40)와 동일하게, 3개의 플래튼을 사용하여 웨이퍼를 단계적으로 연마한다. 기판처리 장치(60)는 연마 제어부(42) 대신에, 완료시각 연산부(43)가 산출한 각 연마 플래튼(P1∼P3)의 연마완료 예정 시각에 가초하여 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마조건을 변경하는 연마 제어부(62)를 구비하는 점에서 기판처리 장치(40)와 상이하다. 그 밖의 구성은 제 2 실시형태의 기판처리 장치(40)와 동일하다. 또한, 도 6에서, 도 4에 도시한 요소 와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 이하에서의 상세한 설명을 생략한다.
본 실시형태의 기판처리 장치(60)는 제 2 실시형태의 기판처리 장치(40)와 동일하게, 로트(동일한 FOUP에 격납된 1군의 웨이퍼) 중의 1장째의 웨이퍼(W1)가 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마가 개시되었을 때에, 완료시각 연산부(43)가 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 실행되고 있는 연마의 연마완료 예정 시각을 연산한다. 당해 연마완료 예정 시각의 추정은, 제 2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 기억부(16)에 격납되어 있는 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 먼저 연마가 이루어진 웨이퍼의 연마개시 시간, 및 연마완료 시간에 기초하는 연산에 의해 행해진다. 또한, 본 실시형태에서는 기억부(16)는 반도체 장치 제조공정에서의 생산을 관리하는 제조 실행 시스템(MES: Manufacturing Execution System)의 데이터베이스를 저장하고 있어, 웨이퍼 상에 형성된 반도체 장치의 품종에 따른 여러 연마조건이나 세정조건을 읽어낼 수 있게 구성되어 있다.
도 7은 기판처리 장치(60)에 있어서 이상 검출부(15)에서 실시되는 처리를 나타내는 플로우차트이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 이상 검출부(15)는 완료시각 연산부(43)의 연산에 의해 취득된 각 연마 플래튼(P1∼P3)의 연마완료 예정 시각에 기초하여 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료 예정 시각과 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)의 연마완료 예정 시각과의 전후 관계를 비교한다(스텝S701→S702). 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 예정 시각이 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)에 있어서의 연마완료 예정 시간 이후인 경우, 이상 검출부(15)는 특별히 아무것도 행하지 않고, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 개시된 연마가 계속된다(스텝 S702Yes→스텝S706).
한편, 제 3 연마 플래튼(P3)에 있어서의 연마완료 예정 시각이 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마완료 예정 시각보다도 앞인 경우, 이상 검출부(15)는 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마완료 예정 시각에서 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료 예정 시각을 뺀 시간 T1을 취득한다. 마찬가지로, 이상 검출부(15)는 제 1 연마 플래튼(P1)의 연마완료 예정 시각에서 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료 예정 시각을 뺀 시간 T2를 취득한다(스텝S702No→스텝S703). 그리고, 이상 검출부(15)는 미리 설정되어 있는 허용시간(T)와, 상기 차분 T1, T2의 대소 관계를 비교한다(스텝S704). 여기에서, 허용시간(T)은, 제 2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 연마완료 웨이퍼가 제 3 연마 플래튼(P3) 상에서 초순수에 노출되는 허용시간의 상한이다.
허용시간(T)이 차분 T1 및 차분 T2보다도 모두 클 경우, 연마완료 웨이퍼는 허용시간(T) 내에 반송이 개시된다. 이 경우, 이상 검출부(15)는 특별히 아무것도 행하지 않고, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 개시된 연마가 계속된다(스텝S704Yes→스텝S706). 한편, 차분 T1 및 차분 T2 중 적어도 일방이 허용시간(T)보다도 클 경우, 연마완료 웨이퍼는 허용시간(T) 내에 반송이 개시되지 않는다. 따라서, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 개시된 연마를 계속해도, 웨이퍼 표면에 초순수가 장시간 부착된 것에 기인하는 부식이 구리 배선에 발생한다. 이 경우, 이상 검출부(15)는 연마 제어부(62)에 그 취지를 통지한다. 통지를 받은 연마 제어부(62)는 이상 검 출부가 산출 한 차분 T1 및 T2에 기초하여 제 1 연마 플래튼(P1) 및 제 2 연마 플래튼(P2)에서 개시된 연마의 연마조건을 허용시간(T)≥차분 T1, 또한, 허용시간(T)≥차분 T2가 되는 조건으로 변경한다. 즉, 제 1 연마 플래튼(P1) 및 제 2 연마 플래튼(P2) 중, 조건을 만족하고 있지 않은 연마 플래튼의 연마시간을 단축한다(스텝S704No→S705).
이러한 연마시간을 단축하는 연마조건은 예를 들면, 상기 수학식 4로 나타낸 프레스톤의 식에 기초하여 결정할 수 있다. 즉, 연마압력(p)을 크게 하거나, 연마 상대속도(v)를 크게 하거나, 또는 슬러리 유량을 크게 함으로써 계수(η)을 크게 함으로써 소정의 연마량(M)이 얻어지는 연마시간(t)을 단축한다. 연마시간의 단축량은, T≥T1, 또한 T≥T2의 조건을 만족하는 조건이면 되는데, 예를 들면 시간 T1-T(시간 T2-T)만큼 연마시간을 단축하면 된다. 또, 프레스톤의 식에 기초하지 않고, T≥T1, 또한 T≥T2의 조건을 만족하는 연마조건을 연마 제어부(62)가 기억부(16)로부터 선택하는 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우, 연마대상의 기판에 대하여 상이한 연마속도를 실현하는 연마조건이 기억부(16)에 저장되어 있다.
이것에 의해, 차분 T1 및 T2는, T≥T1, 또한 T≥T2의 조건을 만족한다. 이 결과, 제 3 연마 플래튼(P3)에서, 연마가 완료된 웨이퍼의 표면이 초순수에 노출되는 시간을 허용시간(T) 내에 들어가게 할 수 있다. 따라서, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 웨이퍼(W1)의 연마가 정지되지 않고 계속된 경우, 제 1 실시형태에서 설명한 종점 검출법에 의해 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마 종점이 검출될 때까지 연마가 실시된다. 연마 종점을 검출한 연마 제어부(42)는, 도시하지 않은 초순수 공급 장치에 제 3 연마 플래튼(P3) 표면으로의 초순수 공급을 지시하여, 웨이퍼(W1) 표면의 연마 슬러리 제거를 행한다. 이 때, 연마 제어부(42)는 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 시각을 시간 계측부(30)로부터 취득하고, 기억부(16)에 기록한다. 또한, 전술한 바와 같이, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마가 계속된 경우, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 초순수가 부착되는 시간은 허용된 범위 내가 된다. 따라서, 초순수의 장시간 부착에 기인하는 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마가 완료된 이후의 웨이퍼 반송은 상기 제 1 실시형태에서 설명한 바와 같으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
또, 당해 수법은 품종이 상이한 복수의 로트를 연속하여 연마하는 경우에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 제 1 로트의 최종 웨이퍼가 제 3 연마 플래튼(P3) 상에 있을 때, 제 2 연마 플래튼(P2) 상에는 제 2 로트의 1장째의 웨이퍼가 배치되어 있다. 또, 제 1 연마 플래튼(P1) 상에는 제 2 로트의 2장째의 웨이퍼가 배치되어 있다. 이 때, 제 1 로트의 최종 웨이퍼는, 연마가 완료된 경우이더라도, 제 2 로트의 1장째의 웨이퍼 및 2장째의 웨이퍼의 연마가 완료될 때까지 세정부(3)로 반송되지 않는다. 따라서, 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)의 연마시간이 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마시간보다도 현저하게 컸을 경우, 제 1 로트의 최종 웨이퍼의 표 면은 초순수에 장시간 노출되기 때문에, 구리 배선에 부식이 발생한다. 이러한 상황하이더라도, 본 실시형태에 의하면, 제 1 및 제 2 연마 플래튼의 연마시간을 변경하여, 제 1 로트의 최종 웨이퍼의 표면이 초순수에 노출되는 시간을 허용시간(T) 내에 들어가게 할 수 있다.
또한, 최근의 반도체 장치의 미세화에 따라, 반도체 장치를 구성하는 메탈 배선층 수가 증대하고 있다. 배선구조나 배선밀도는 메탈 배선층마다 상이하기 때문에, Cu막 두께나 배리어 메탈 막 두께는, 메탈 배선층마다 상이하다. 다품종 소량생산이 행해지고 있는 최근 반도체 제조 공장에서는, 동일한 기판처리 장치에서, 다른 품종의 반도체 장치를 연속적으로 제조하는 것은 자주 행해지고 있다. 따라서, 연속처리하는 로트에 속하는 웨이퍼의 구조가 극단적으로 상이한 경우에는, 전술한 바와 같이 하여 연마조건을 변경함으로써, 연마시간을 조정하는 것이 곤란한 상황도 발생할 수 있다. 이 때문에, Cu막 제거(제 1 및 제 2 연마 플래튼에서의 연마)에 시간을 요한다. 품종이나 레이어에 대한 연마처리는 로트를 연속하여 처리를 행하지 않도록 로트를 디스패치 하는 것이 바람직하다.
또한, 기판처리 장치(60)도, 제 2 실시형태의 기판처리 장치(40)와 동일하게, 최종 단계의 연마가 완료된 후의 세정부(3)로의 웨이퍼 반송이 상기 허용시간(T)을 설정했을 때의 전제인 시간 내에 완료된 것을 확인하는 기능을 갖고 있다. 또, 상기에서는, 연마 제어부(62)가 제 1 및 제 2 연마 플래튼(P1, P2)의 연마속도를 변경하는 구성으로 했지만, 제 1 및 제 2 연마 플래튼의 연마속도 대신 제 3 연 마 플래튼(P3)의 연마속도를 변경하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, T≥T1, 또한 T≥T2의 조건을 만족시키기 위해서, 연마 제어부(62)는 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마속도를 저하시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼의 표면에 초순수가 부착되는 시간을 소정 시간 이하로 할 수 있다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는 최종 단계의 연마가 행해지는 연마 플래튼 이후의 웨이퍼 반송이 정상적으로 실시되고 있지 않은 경우에, 연마를 정지한다. 이 때문에, 기판처리 장치에 어떠한 이상이 발생한 경우에도, 구리 배선에 대한 부식이 계속적으로 발생하는 것을 방지할 수 있다.
(제 4 실시형태)
상기 제 3 실시형태에서는 최종 단계의 연마가 완료된 시점부터 최초의 세정이 행해질 때까지의 시간을 소정 시간 내로 조정하는 구성에 대하여 설명했다. 여기에서는, 당해 소정 시간을 완화할 수 있는 구성에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도이다. 도 8에 도시하는 바와 같이 본 실시형태의 기판처리 장치(80)는 제 1부터 제 3 실시형태에서 설명한 기판처리 장치(10, 40, 60)와 동일하게, 3개의 플래튼을 사용하여 웨이퍼를 단계적으로 연마한다. 또, 기판처리 장치(80)는 제 2 실시형태에서 설명한 기판처리 장치(40)의 구성에 더하여, 최종 단계의 연마 플래튼 상에 공급하는 초순수에 이온을 첨가함과 아울러, 초순수 중의 이온량을 일정량으로 유지하는 이온량 조정 유닛(81)을 구비하고 있다.
이온량 조정 유닛(81)은, 예를 들면 초순수 공급 장치로부터 연마 플래튼에 공급되는 초순수를 수용하는 초순수 공급원(85)에 설치할 수 있다. 또한, 초순수는 이온을 포함하지 않는 고순도의 물이지만, 여기에서는, 의도적으로 이온을 첨가한 초순수를 「이온 함유 초순수」라고 표현한다. 기판처리 장치(80)의 다른 구성은 제 2 실시형태의 기판처리 장치(40)와 동일하다. 또한, 도 8에서, 도 4에 도시한 요소와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 이하에서의 상세한 설명을 생략한다. 또, 도 8에서는, 장치 제어부(41)의 상세한 구성을 생략하고 있지만, 장치 제어부(41)는 도 4에 도시한 구성을 갖고 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 이온량 조정 유닛(81)은 비저항 측정장치(82)와 이온량 조정장치(83)를 구비한다. 이온량 조정장치(83)는 비저항 측정장치(82)가 검출하는 초순수의 비저항이 소정값이 되는 상태에 이온을 첨가하여, 이온 함유 초순수를 생성한다. 본 실시형태에서는 초순수 공급원(85) 내의 이온 함유 초순수가 배관(86)을 통하여, 연마부(2)에 배치되어 있는 초순수 공급 장치에 공급된다. 이온 함유 초순수는 연마 플래튼(P1∼P3)의 모두에 공급되어도 되지만, 여기에서는, 제 3 연마 플래튼(P3)에만 공급되는 구성으로 되어 있다.
초순수에 첨가하는 이온으로서는, Cu 이온이나 Al 이온 등 금속이온 단체나, NaCl(Na 이온과 Cl 이온)을 사용할 수 있다. 여기에서는, 이온량 조정장치(83)는 NaCl을 초순수에 첨가함으로써, 이온 함유 초순수의 비저항이 8∼15MΩ·cm 정도가 되도록 이온 함유 초순수 중의 이온량을 조절한다. 또한, 이온 함유 초순수의 비저항은 종래 CMP 연마 완료 후의 웨이퍼에 공급되는 초순수의 비저항 18MΩ·cm 정도보다도 작으면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 이온량 조정 유닛(81)은 비저항 측정장치(82)의 출력값에 기초하여 이온 함유 초순수의 비저항을 일정값으로 유지할 수 있는 구성이면, 그 구성은 한정되지 않는다.
상기의 각 실시형태에서 설명한 것 같이, 도 8에 제시하는 기판처리 장치(80)에서는, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마가 완료해도, 다른 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마가 완료될 때까지, 연마완료 웨이퍼의 반송이 개시되지 않는다. 이 때문에, 제 1 연마 플래튼(P1) 또는 제 2 연마 플래튼(P2)의 연마시간이 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마시간보다도 큰 경우, 제 3 연마 플래튼(P3) 상의 연마완료 웨이퍼는 제 3 연마 플래튼(P3) 상에서 이온 함유 초순수가 공급된 상태에서 대기하게 된다.
이 때, 연마완료 웨이퍼의 표면에서는, 전기적으로 분리된 구리 배선에 이온 함유 초순수 중의 물분자가 접촉한다. 상기한 바와 같이, 구리 배선에 대한 부식은, 초순수 중의 물분자의 분극에 기인하여 발생한다. 도 9는 이온 함유 초순수 중의 물분자가 구리 배선에 접촉한 상황을 도시하는 모식도이다. 도 12에 도시한 예와 마찬가지로, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼(121)는 산화막 등으로 이루어지는 층간 절연막(122)에 형성된 트렌치(123)에, 구리 배선(124)이 매설된 구조를 갖고 있다.
예를 들면, NaCl이 혼입된 경우, 도 9(a)에 도시하는 바와 같이, Na 이온(양 이온)(91)이 물분자(125)의 산소원자(분극 부측)와 공유결합을 구성한다. 또, Cl 이온(음이온)(92)이 물분자(125)의 수소원자(분극 정측)와 공유결합을 형성한다. 이 결과, 이온 함유 초순수에서는, 물분자(125)의 분극이 완화된다. 따라서, 도 9(b)에 도시하는 바와 같이, 구리 배선(124)에 물분자(125)가 부착된 경우이더라도, 구리 배선(124)을 구성하는 구리원자로부터 전자가 빼앗기는 빈도가 저하된다. 이 때문에, 구리원자가 이온화되어 이온 함유 초순수 중에 용해되는 것이 억제된다. 이 결과, 구리 배선(124)에 대한 부식의 발생이 억제된다.
따라서, 제 3 연마 플래튼(P3) 상의 연마완료 웨이퍼에, 이온 함유 초순수를 공급하는 구성을 채용함으로써, 이온을 포함하지 않는 초순수를 연마완료 웨이퍼에 공급하는 경우에 비해, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 도 11에 도시한 구리 배선 부식의 순수 부착시간에 대한 의존성에 있어서, 부식이 허용되는 시간을 상대적으로 연장할 수 있다.
또한, 초순수 중에 금속이온(양이온)을 첨가한 경우에는, 물분자의 수소원자(분극 정측)과 공유결합을 구성하는 이온이 존재하지 않지만, 산소원자(분극 부측)와 공유결합을 구성하는 이온은 존재하고 있다. 이 때문에, 적어도 산소원자측의 분극을 완화할 수 있다. 이 때문에, NaCl을 첨가한 경우와 동일하게, 구리 배선에 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성에 더하여, 이온 함유 초순수를, 연마부(2)로부터 세정부(3)로의 반송 경로에서 웨이퍼에 대하여 초순수를 토출하는 초순수 공급 장치로부터 공급해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
또, 상기에서는, 연마완료 시에 이온 함유 초순수가 항상 연마 플래튼(P3) 상에 공급되는 구성에 대하여 설명했지만, 반송 대기가 발생한 경우에만 이온 함유 초순수를 공급하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 제 3 연마 플래튼(P3)의 초순수 공급장치는 이온을 포함하지 않는 초순수와, 이온 함유 초순수를 바꾸어서 공급하는 기구를 구비한다. 그리고, 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 연마가 완료된 웨이퍼에 반송 대기가 발생할 경우에 이온 함유 초순수를 공급하고, 반송 대기가 발생하지 않을 경우에는 이온을 함유하지 않은 초순수를 공급한다.
또한, 반송 대기의 발생은, 장치 제어부(41)의 완료시각 연산부(43)가 전술한 바와 같이 하여 연산한 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마완료 예정 시각을, 서로 비교함으로써 용이하게 검지할 수 있다. 예를 들면, 당해 연마완료 예정 시각의 비교를 이상 판단부(15)가 행하는 구성으로 할 수 있다. 이 경우, 이상 판단부(15)가 제 3 연마 플래튼(P3)에서의 반송 대기의 발생을 검지한 경우에만, 초순수 공급 장치가 제 3 연마 플래튼 상에 이온 함유 초순수를 공급한다.
또, 이온량 조정장치(83)의 고장 등이 발생했을 때에, 구리 배선에 대한 부식이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 비저항 측정장치(82)가 계측한 이온 함유 초순수의 비저항이 설정된 비저항과 다른 경우에는, 경보장치(20)에 의해 경보를 알림과 아울러, 연마부(2)에서의 연마를 정지하는 구성을 채용하는 것이 바람직하다.
(제 5 실시형태)
그런데, 상기 각 실시형태의 기판처리 장치에서는, 제 3 연마 플래튼(P3)에서 연마가 완료된 경우이더라도, 다른 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마가 완료될 때까지는 연마완료 웨이퍼가 반송되지 않는 구성이었다. 당해 상태는, 각 연마 플래튼(P1∼P3) 및 로드/언로드 유닛(5) 사이의 웨이퍼 반송이 1식의 회전 헤드 기구(4)에 의해 행해지는 것에 기인한다. 그래서, 본 실시형태에서는 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼를 회전 헤드 기구(4)와 독립하여 반송하는 웨이퍼 반송 수단을 구비한 구성을 채용하고 있다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이 본 실시형태의 기판처리 장치(100)는 상기의 각 실시형태의 기판처리 장치(10, 40, 60, 80)와 마찬가지로, 3개의 연마 플래튼을 사용하여 웨이퍼를 단계적으로 연마한다. 또, 기판처리 장치(100)는 제 3 연마 플래튼(P3)과 로드/언로드 유닛(5) 사이에, 제 3 연마 플래튼(P3)으로부터 로드/언로드 유닛(5)으로 웨이퍼를 반송하는 최종 단계 반송기구(101)를 구비하고 있다.
최종 단계 반송기구(101)는 제 3 연마 플래튼(P3)의 상방과 로드/언로드 유닛(5)의 상방에 걸쳐서 왕복운동 가능하게 구성된 암(102)을 구비한다. 암(102) 선단의 하면측에는, 진공흡착 등에 의해 암(102)의 하면측에 웨이퍼를 흡착하는 흡착부(103)가 설치되어 있다. 또, 암(102)은 제 3 연마 플래튼(P3)의 상면, 및 로드/언로드 유닛(5)의 상면에 대하여 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한, 암(102)은 상승 위치에 있는 각 헤드(H1∼H4)보다 하방이고, 또한 제 3 연마 플래튼(P3) 상면 및 로드/언로드 유닛(5) 상면보다도 상방에 위치하는 수평면 내에서, 연마부(2)를 구성하는 다른 부재와 충돌하지 않고 이동할 수 있게 구성되어 있다. 기 판처리 장치(100)의 다른 구성은 제 2 실시형태의 기판처리 장치(40)와 동일하다. 또한, 최종 단계 반송부(101)의 동작은 장치 제어부(41)의 반송 제어부(14)에 의해 제어되는 구성으로 되어 있다. 또, 도 10에서, 도 4에 도시한 요소와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 이하에서의 상세한 설명을 생략한다.
상기 기판처리 장치(100)에 있어서, 제 3 연마 플래튼(P3)에서, 헤드(H1)에 의해 웨이퍼(W1)가 연마되고 있는 경우에 대하여 설명한다. 이 때, 제 2 연마 플래튼(P2)에서는 헤드(H2)에 의해 웨이퍼(W2)가 연마되고 있고, 제 1 연마 플래튼(P1)에서는 헤드(H3)에 의해 웨이퍼(W3)가 연마되고 있다. 제 2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서 연마가 개시될 때에, 장치 제어부(41)의 완료시각 연산부(43)가 각 연마 플래튼(P1∼P3)에서의 연마완료 예정 시각을 연산한다. 취득된 각 연마완료 예정 시각은 이상 판정부(15)에 송신된다. 이상 판정부(15)는 각 연마완료 시각을 서로 비교한다.
이 때, 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 예정 시각이 다른 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마완료 예정 시간 이후이면, 최종 단계 반송기구(101)는 사용되지 않고, 전술한 바와 같이 회전 헤드 기구(4)에 의해 웨이퍼의 반송이 행해진다. 한편, 연마 플래튼(P3)에서의 연마완료 예정 시각이 다른 연마 플래튼(P1, P2)에서의 연마완료 예정 시각보다도 앞이면, 이상 판정부(15)는 반송 제어부(14)에 그 취지를 통지한다.
연마가 진행되고, 연마 제어부(42)가 상기한 수법에 의해 제 3 연마 플래튼(P3)의 연마완료를 검지하면, 연마 제어부(42)가 반송 제어부(14)에 그 취지를 통지한다. 통지를 받은 반송 제어부(14)는 제 3 연마 플래튼(P3) 상에 위치하는 헤드(여기에서는, 헤드(H1))의 웨이퍼 흡착을 해제함과 아울러 당해 헤드를 상승시킨다. 헤드의 상승이 완료되면, 반송 제어부(14)는 최종 단계 반송기구(101)에 제 3 연마 플래튼(P3) 상의 연마완료 웨이퍼의 반송을 지시한다. 당해 지시에 기초하여 최종 단계 반송기구(101)는 암(102)을 제 3 연마 플래튼(P3)의 상방으로 이동시킨 후에 하강시킨다. 그리고, 흡착부(103)에 웨이퍼를 흡착한다.
웨이퍼의 흡착이 완료되면, 최종 단계 반송기구(101)는 암(102)을 로드/언로드 유닛(5)의 상방으로 이동시킨 후에 하강시킨다. 이 때, 다음 웨이퍼(W4)는 헤드(H4)에 흡착된 상태에서 로드/언로드 유닛(5)의 상방에 대기하고 있기 때문에, 다음 웨이퍼(W4)가 당해 웨이퍼 반송을 저해하지 않는다. 이 다음, 흡착부(103)의 흡착을 해제하고, 연마완료 웨이퍼를 로드/언로드 유닛(5) 상에 재치한다. 로드/언로드 유닛(5)으로의 반송을 완료한 최종 단계 반송기구(101)는 암(102)을 제 3 연마 플래튼(P3)과 로드/언로드 유닛(5)의 중간위치로 이동시키고, 그 동작을 완료한다. 이다음, 연마완료 웨이퍼는 세정부(3)로 반송되는데, 당해 반송은 전술한 바와 같으므로, 여기에서의 설명은 생략한다.
또, 이후, 제 1 연마 플래튼(P1)과 제 2 연마 플래튼(P2)에서의 연마가 완료되면, 반송 제어부(14)의 지시에 기초하여 회전 헤드 기구(4)가 회전하고, 웨이퍼 반송이 행해진다. 이 때, 헤드(H1)에는 웨이퍼가 유지되어 있지 않기 때문에, 반송 제어부(14)는 헤드(H1)에 대한 웨이퍼의 개방동작을 생략하고, 로드/언로드 유닛(5)에 다음 웨이퍼(W5)가 반입되었을 때에, 상기의 웨이퍼 흡착동작을 행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 제 3 연마 플래튼에서 연마가 완료되었을 때에, 다른 연마 플래튼(P1, P2)에서 연마가 완료되지 않은 상황하이어도, 연마완료 웨이퍼의 반송을 행할 수 있다. 즉, 최종 단계의 연마가 완료된 웨이퍼를 즉시 반송할 수 있어, 최종 단계의 연마 완료 후에 웨이퍼 표면이 초순수에 노출되는 시간을 단축할 수 있다. 이 결과, 구리 배선에 대한 부식의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 이상에서 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 효과를 연주하는 범위에서, 여러 변형 및 응용이 가능하다. 예를 들면, 연마 플래튼 수는 3개로 한정되는 것이 아니라, 복수이면 좋다. 또, 상기의 각 실시형태에서 설명한 구성은, 각각 단독으로 사용할 필요는 없고, 임의로 조합하여 채용할 수도 있다.
또, 상기에서는 웨이퍼의 CMP 연마와 세정을 행하는 기판처리 장치에 대하여 설명했지만, 웨이퍼 표면에 전기적으로 분리한 구리 등의 부식성 금속이 형성된 상태에서, 웨이퍼 표면에 초순수가 부착되는 상태이면, 상기 부식이 발생한다. 따라서, 본 발명은, CMP 연마를 행하는 기판처리 장치에 한하지 않고, 초순수나 약액 등에 의한 웨이퍼 표면의 부식방지 기술로서도 활용 가능하다.
본 발명은 부식성 금속 배선의 부식을 억제할 수 있다고 하는 효과를 갖고, 기판처리 장치 및 기판처리 방법으로서 유용하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 2는 연마부의 주요 구성을 도시하는 개략 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 이상 판정 처리를 나타내는 플로우차트,
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 이상 판정 처리를 나타내는 플로우차트,
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 이상 판정 처리를 나타내는 플로우차트,
도 8은 본 발명의 제 4 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에서의 부식 억제의 메커니즘을 도시하는 모식도,
도 10은 본 발명의 제 5 실시형태에서의 기판처리 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 11은 최종 단계의 연마가 완료된 후의 경과 시간과 제조 수율과의 관계를 도시하는 도면,
도 12는 차광하에서의 부식의 발생 메커니즘을 도시하는 모식도이다.
(부호의 설명)
10, 40, 60, 80, 100 기판처리 장치 2 연마부
3 세정부
4 회전 헤드 기구(연마부 반송 수단)
5 로드/언로드 유닛(중간 반송 수단)
11, 41, 61 장치 제어부(장치 제어 수단) 12, 42, 62 연마 제어부
13 세정 제어부 14 반송 제어부
15 이상 판정부(이상 검출 수단) 43 완료시각 연산부
H1∼H4 헤드 P1 제 1 연마 플래튼
P2 제 2 연마 플래튼 P3 제 3 연마 플래튼
C0 인풋 스테이션 C1 제 1 세정 유닛
C2 제 2 세정 유닛 C3 건조 유닛
R1 드라이 로봇 R2 웨트 로봇(중간 반송 수단)
R3 웨트 로봇(세정부 반송 수단) U1 연마 전 웨이퍼 반전 유닛
U2 연마 후 웨이퍼 반전 유닛(중간 반송 수단)

Claims (16)

  1. 연마대상면에 금속막이 형성된 피가공체의 화학적 기계적 연마와 당해 연마가 이루어진 피가공체의 세정을 연속적으로 행하는 기판처리 장치에 있어서,
    피가공체가 차례로 배치되고, 상기 금속막을 단계적으로 연마하는 복수의 연마 플래튼을 갖는 연마부와,
    상기 각 연마 플래튼 사이에서의 피가공체의 반송을 동시에 행하는 연마부 반송 수단과,
    최종 단계의 연마 플래튼에서 연마된 피가공체가 차례로 반입되어, 당해 피가공체를 세정하는 세정부와,
    상기 연마부로부터 상기 세정부에 피가공체를 반송하는 중간 반송 수단과,
    최종 단계의 상기 연마 플래튼에서 연마된 피가공체에 대한 세정처리가, 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터, 소정 시간 내에 개시되는 상태로 상기 연마부, 상기 세정부, 상기 연마부 반송 수단, 및 상기 중간 반송 수단의 동작을 제어하는 장치 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소정 시간이 미리 취득된 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마 완료 후의 경과 시간에 대한 제조 수율의 의존성에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세정부가, 상기 피가공체를 단계적으로 세정하는 복수의 세정 유닛을 구비하고,
    상기 장치 제어 수단이,
    최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마시간이 다른 연마 플래튼에서의 연마시간보다도 장시간이 되는 연마조건에 의해 각 연마 플래튼에서의 연마를 실시함과 아울러, 각 세정 유닛 사이에서 상기 피가공체의 반송 대기의 발생이 없는 세정 시간에서, 각 세정 유닛에서의 상기 연마된 피가공체의 세정을 실시하고, 또한,
    상기 최종 단계의 연마 플래튼에서 피가공체의 연마가 개시되었을 때부터, 연마가 완료된 당해 피가공체의 상기 세정부로의 반송이 완료될 때까지의 시간이 최초의 세정처리가 행해지는 세정 유닛에서의 세정 시간보다도 크고, 또한, 상기 양 시간의 비가 무리수가 되는 조건에서, 상기 연마부, 상기 세정부, 상기 연마부 반송 수단, 및 상기 중간 반송 수단을 주기적으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 최종 단계의 연마 플래튼보다도 하류측에 위치하는 피가공체 반송 경로의 이상을 검출하는 수단을 더 구비하고,
    상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마를 개시할 때에, 상기 피가공체 반송 경로의 이상이 있었을 경우, 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마의 개시를 대기하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이상 검출 수단이 상기 최종 단계의 연마 플래튼보다도 하류측에 위치하는 피가공체 반송 경로의 각 부에서의 동작 개시 시각과, 동작 완료 시각에 기초하여 이상을 검출하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 이상 검출 수단이 이상을 검출한 경우에 경보를 발하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각 연마 플래튼에서의 피가공체의 연마완료 예정 시각을 취득하는 수단과,
    최종 단계의 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과, 다른 각 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과의 시간차를 연산하는 수단을 더 구비하고,
    상기 시간차가 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 상기 장치 제어 수단이 상기 각 연마 플래튼에서의 연마를 정지하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각 연마 플래튼에서의 피가공체의 연마완료 예정 시각을 취득하는 수단과,
    최종 단계의 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과, 다른 각 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과의 시간차를 연산하는 수단을 더 구비하고,
    상기 시간차가 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 상기 장치 제어 수단이 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각 연마 플래튼에서의 피가공체의 연마완료 예정 시각을 취득하는 수단과,
    최종 단계의 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과, 다른 각 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과의 시간차를 연산하는 수단을 더 구비하고,
    상기 시간차가 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 상기 장치 제어 수단이 상기 다른 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서 연마가 완료된 피가공체를 상기 연마부 반송 수단과 독립하여 다음 위치로 반송하는 최종 단계 반송 수단을 더 구비하고,
    상기 장치 제어 수단이, 최종 단계의 상기 연마 플래튼에서 연마된 피가공체에 대한 세정처리가 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에 개시되는 상태로, 상기 연마부, 상기 세정부, 상기 연마부 반송 수단, 상기 중간 반송 수단 및 상기 최종 단계 반송 수단의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 최종 단계의 연마 플래튼에서 연마가 완료된 피가공체에 대하여, 당해 피가공체의 연마면의 전체면에 이온 함유액을 공급하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리 장치.
  12. 연마대상면에 금속막이 형성된 피가공체의 화학적 기계적 연마와 당해 연마가 이루어진 피가공체의 세정을 연속적으로 행하는 기판처리 방법에 있어서,
    상기 금속막을 단계적으로 연마하는 복수의 연마 플래튼에 피가공체를 차례로 배치하여 피가공체를 단계적으로 연마하는 스텝과,
    최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료된 피가공체에 대한 세정처리를 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마가 완료되었을 때부터 소정 시간 내에 개시하여, 당해 피가공체를 세정하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 소정 시간이 미리 취득된 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마 완료 후의 경과 시간에 대한 제조 수율의 의존성에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 기판처리 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 세정처리가 상이한 세정 유닛에서 차례로 실시되는 복수의 세정처리로 이루어지고,
    상기 최종 단계의 연마 플래튼에서의 연마시간이 각 연마 플래튼에서의 연마시간보다도 장시간이 되는 연마조건에 의해 각 연마 플래튼에서의 연마가 실시됨과 아울러, 상기 복수의 세정처리가 각 세정처리 사이에서 피가공체의 반송 대기가 발생하지 않는 세정 시간에서 실시되고, 또한,
    상기 각 스텝이 상기 최종 단계의 연마 플래튼에서 피가공체의 연마가 개시되었을 때부터, 연마가 완료된 당해 피가공체의 상기 최초의 세정 유닛으로의 반송이 완료될 때까지의 시간이 최초의 세정처리의 세정 시간보다도 크고, 또한, 상기 양 시간의 비가 무리수가 되는 조건에서 행해지는 것을 특징으로 하는 기판처리 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 최종 단계의 연마완료 예정 시각과 다른 연마 플래튼의 연마완료 예정 시각과의 시간차가 상기 소정 시간에 대응하는 허용범위 내에 없을 경우, 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경함으로써, 상기 세정처리를 상기 소정 시간 내에 개시되게 하는 것을 특징으로 하는 기판처리 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 피연마면의 구조가 상이한 것에 기인하여, 각 연마 플래튼에서의 연마조건을 변경함으로써, 상기 세정처리를 상기 소정 시간 내에 개시되게 할 수 없을 경우, 각 피가공체를 연속하여 실시되지 않는 로트에 각각 할당하여 기판처리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판처리 방법.
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