KR20190019825A - 기판을 연마하는 방법 및 장치, 및 기판을 처리하는 방법 - Google Patents

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KR20190019825A
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wafer
polishing head
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마사유키 나카니시
유우 이시이
겐야 이토
게이스케 우치야마
마코토 가시와기
Original Assignee
가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

기판의 이면이 아래를 향한 상태에서, 효율적으로 기판의 이면 최외부를 포함하는 이면 전체를 연마할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. 또한, 기판의 이면이 아래를 향한 상태에서, 효율적으로 기판의 이면 최외부를 포함하는 이면 전체를 처리하는 방법을 제공한다.
본 방법은, 기판(W)의 이면이 하향인 상태로 복수의 롤러(11)를 기판(W)의 주연부에 접촉시키면서, 복수의 롤러(11)를 각각의 축심을 중심으로 회전시킴으로써, 기판(W)을 회전시키고, 기판(W)의 이면에 액체를 공급하면서, 또한 기판(W)의 하측에 배치된 연마 테이프(31)를 기판(W)의 이면에 접촉시키면서, 연마 테이프(31)를 기판(W)에 대해 상대 운동을 시켜 기판(W)의 이면 전체를 연마한다.

Description

기판을 연마하는 방법 및 장치, 및 기판을 처리하는 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR POLISHING A SUBSTRATE, AND METHOD FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 방법 및 장치, 및 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
근년, 메모리 회로, 로직 회로, 이미지 센서(예를 들어 CMOS 센서) 등의 디바이스는, 보다 고집적화되고 있다. 이들 디바이스를 형성하는 공정에 있어서는, 미립자나 진애 등의 이물이 디바이스에 부착되는 경우가 있다. 디바이스에 부착된 이물은, 배선간의 단락이나 회로의 문제를 야기해 버린다. 따라서, 디바이스의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 디바이스가 형성된 웨이퍼를 세정하여, 웨이퍼 상의 이물을 제거하는 것이 필요해진다.
웨이퍼의 이면(비디바이스면)에도, 상술한 바와 같은 미립자나 분진 등의 이물이 부착되는 경우가 있다. 이러한 이물이 웨이퍼의 이면에 부착되면, 웨이퍼가 노광 장치의 스테이지 기준면으로부터 이격되거나 웨이퍼 표면이 스테이지 기준면에 대하여 기울어져, 결과적으로, 패터닝의 어긋남이나 초점 거리의 어긋남이 발생하게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위하여, 웨이퍼의 이면에 부착된 이물을 제거하는 것이 필요해진다.
근년에는, 광학식 노광 기술 외에, 나노 임프린트 기술을 이용한 패터닝 장치가 개발되고 있다. 이 나노 임프린트 기술은, 패터닝용 압형을 웨이퍼에 도포된 수지 재료에 압박함으로써 배선 패턴을 전사하는 기술이다. 나노 임프린트 기술에서는, 압형과 웨이퍼간 및 웨이퍼와 웨이퍼간에서의 오염의 전사를 피하기 위하여, 웨이퍼의 표면에 존재하는 이물을 제거하는 것이 필요해진다. 그래서, 웨이퍼를 밑에서부터 고압의 유체로 지지하면서, 연마구를 고하중으로 웨이퍼에 미끄럼 접촉시킴으로써, 웨이퍼의 표면을 조금 깍아내는 장치가 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-12200호 공보
종래의 장치는, 기판 회전 기구에 의해 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 표면의 연마를 행한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 기판 회전 기구는, 웨이퍼의 주연부를 파지하는 복수의 척과, 이들 척을 통해 웨이퍼를 회전시키는 환형의 중공 모터를 구비하고 있다. 웨이퍼는, 척에 의해 연마면을 상향으로 하여 수평으로 보유 지지되고, 중공 모터에 의해 웨이퍼의 축심을 중심으로 척과 함께 회전된다. 연마구를 구비한 연마 헤드는, 웨이퍼의 상측에 배치되고, 회전하는 척과 접촉하지 않도록 하기 때문에, 척에 의해 파지된 웨이퍼의 주연부보다도 내측에 배치된다. 그로 인해, 웨이퍼 표면의 최외부는 연마되지 않아, 웨이퍼 표면의 최외부는 별도로, 에지 연마용 장치로 연마할 필요가 있었다.
종래의 장치는, 예를 들어 웨이퍼의 표면을 연마하고 세정하여, 건조시키는 일련의 공정을 행할 수 있는 기판 처리 시스템에 설치된다. 이러한 기판 처리 시스템에서는, 복수의 웨이퍼는, 그 디바이스면이 위를 향한 상태에서, 웨이퍼 카세트 내에 수용되어 있다. 그 때문에, 종래의 장치로 웨이퍼의 이면을 연마하는 경우, 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 연마 장치로 반송하는 과정에서 웨이퍼를 반전시킬 필요가 있었다. 또한, 연마된 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로 되돌리기 전에, 웨이퍼를 다시 반전시킬 필요가 있었다. 그러나, 이와 같이 웨이퍼를 반전시킬 때에, 웨이퍼에 공기 중의 불순물이 부착되기 쉽다. 또한, 웨이퍼를 반전시키는 공정이 반복되므로 전체의 처리 시간이 늘어난다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 기판의 이면이 아래를 향한 상태에서, 효율적으로 기판의 이면 최외부를 포함하는 이면 전체를 연마할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 기판의 이면이 아래를 향한 상태에서, 효율적으로 기판의 이면 최외부를 포함하는 이면 전체를 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태는 기판의 이면이 하향인 상태에서 복수의 롤러를 상기 기판의 주연부에 접촉시키면서, 상기 복수의 롤러를 각각의 축심을 중심으로 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키고, 상기 기판의 이면에 액체를 공급하면서, 또한 상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시키면서, 상기 연마구를 상기 기판에 대해 상대 운동을 시켜 해당 기판의 이면 전체를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법이다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 상대 운동은 상기 연마구가 원운동을 하면서 상기 기판의 이면의 중심과 해당 이면의 최외측 단부의 사이를 이동하는 운동인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 상대 운동은, 상기 연마구가 상기 기판의 이면과 평행인 방향으로 왕복 운동하면서, 상기 연마구가 상기 기판의 이면의 중심과 해당 이면의 최외측 단부의 사이를 이동하는 운동인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 왕복 운동은, 상기 연마구가 상기 기판의 이면과 평행인 방향으로 진동하는 운동인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 액체는, 순수 또는 알칼리성의 약액인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 연마구는, 지립을 표면에 갖는 연마 테이프인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 로드 언로드부에 적재된 기판을 연마 유닛으로 반송하고, 상기 연마 유닛에서 상기 기판의 이면 전체를 연마하고, 상기 연마된 기판을 세정 유닛에서 세정하고, 상기 세정된 기판을 건조 유닛에서 건조시키고, 상기 건조된 기판을 상기 로드 언로드부로 반송하는 공정을 포함하며, 상기 기판을 상기 연마 유닛으로 반송하는 공정, 상기 기판의 이면 전체를 연마하는 공정, 상기 연마된 기판을 세정하는 공정, 상기 세정된 기판을 건조시키는 공정, 및 상기 건조된 기판을 상기 로드 언로드부로 반송하는 공정은, 상기 기판의 이면이 하향인 상태에서 행해지고, 상기 연마 유닛에서 상기 기판의 이면 전체를 연마하는 공정은, 상기 기판의 이면이 하향인 상태에서 복수의 롤러를 상기 기판의 주연부에 접촉시키면서, 상기 복수의 롤러를 각각의 축심을 중심으로 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키고, 상기 기판의 이면에 액체를 공급하면서, 또한 상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시키면서, 상기 연마구를 상기 기판에 대해 상대 운동을 시켜 해당 기판의 이면 전체를 연마하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이다.
본 발명의 일 형태는, 기판의 이면을 연마하는 방법이며, 상기 기판의 이면의 중심측 영역을 제1 기판 보유 지지부에서 보유 지지하고, 상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면 외주측 영역에 접촉시키면서, 상기 연마구를 원운동 또는 진동시켜 해당 이면의 외주측 영역을 연마하고, 상기 기판의 이면 외주측 영역을 제2 기판 보유 지지부에서 보유 지지하고, 상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면의 중심측 영역에 접촉시키면서, 상기 연마구를 원운동 또는 진동시켜 해당 이면의 중심측 영역을 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법이다.
본 발명의 일 형태는, 기판을 보유 지지하고, 해당 기판을 회전시키는 기판 보유 지지부와, 연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시키는 연마 헤드와, 상기 기판이 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지되어 있을 때, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대해 상대 운동시키는 연마 헤드 동작부를 구비하고, 상기 기판 보유 지지부는, 복수의 롤러를 구비하고, 상기 복수의 롤러는 각 롤러의 축심을 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있고, 상기 복수의 롤러는, 상기 기판의 주연부에 접촉 가능한 기판 지지면을 갖고, 상기 연마 헤드는, 상기 기판 지지면보다도 하방에 배치되고, 또한 상향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 연마 헤드 동작부는, 상기 연마 헤드를 원운동 또는 진동시키는 연마 헤드 구동 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 연마 헤드 동작부는, 상기 연마 헤드를 평행 이동시키는 연마 헤드 이동 기구를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 양태는, 상기 연마구는 지립을 표면에 갖는 연마 테이프인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 기판의 이면의 중심측 영역을 보유 지지하고, 해당 기판을 회전시키는 제1 기판 보유 지지부와, 해당 이면의 외주측 영역을 보유 지지하는 제2 기판 보유 지지부와, 연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시켜 해당 기판의 이면을 연마하는 연마 헤드와, 상기 기판이 상기 제1 또는 제2 기판 보유 지지부에 보유 지지되어 있을 때, 상기 연마 헤드를, 상기 기판에 대해 상대 운동시키는 연마 헤드 동작부를 구비하고, 상기 연마 헤드 동작부는, 상기 연마 헤드를 원운동 또는 진동시키는 연마 헤드 구동 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.
본 발명에 따르면, 연마 헤드가 기판의 이면을 연마하고 있을 때, 기판의 주연부를 파지하는 롤러는 각 롤러의 축심을 중심으로 회전하는 한편, 롤러 자체의 위치는 정지되어 있으므로, 롤러가 연마 헤드에 접촉하지 않고, 연마구는, 기판의 이면 최외부를 포함하는 이면 전체를 연마할 수 있다. 결과적으로, 기판의 이면 최외부를 에지 연마용 장치로 연마할 필요가 없어져 연마 공정을 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 연마구는 기판의 하측에 배치되어, 기판에 대해 상대 운동을 하므로, 기판의 이면이 아래를 향한 상태에서, 효율적으로 기판의 이면 전체를 연마할 수 있다. 결과적으로, 이면 연마용으로 기판을 반전시킬 필요가 없어지기 때문에, 기판에 대한 공기 중의 불순물 부착을 방지하고, 또한 전체의 처리 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 연마 장치의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다.
도 2는 롤러 회전 기구의 상세를 도시하는 평면도이다.
도 3은 롤러의 상부의 확대도이다.
도 4는 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터가 모터 구동형 액추에이터로 구성된 일 실시 형태를 나타내는 도면이다.
도 5는 연마 헤드를 원운동시키기 위한 연마 헤드 구동 기구의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다.
도 6은 연마 헤드를 진동시키기 위한 연마 헤드 구동 기구의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다.
도 7은 연마 테이프의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 8은 연마 테이프의 다른 일례를 나타내는 모식도이다.
도 9는 연마 헤드를 원운동시키면서 웨이퍼의 제1면을 연마할 때의 동작을 웨이퍼의 하방으로부터 본 모식도이다.
도 10은 연마 헤드를 왕복 운동시키면서 웨이퍼의 제1면을 연마할 때의 동작을 웨이퍼의 하방으로부터 본 모식도이다.
도 11은 연마 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 12는 연마 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 모식도이다.
도 13은 제2 기판 보유 지지부에 의해 웨이퍼의 제1면의 외주측 영역이 보유 지지될 때의 모습을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 연마 장치의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타내는 연마 장치는, 기판의 일례인 웨이퍼(W)를 보유 지지하고, 그 축심을 중심으로 하여 회전시키는 기판 보유 지지부(10)와, 이 기판 보유 지지부(10)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마하여 웨이퍼(W)의 제1면(1)으로부터 이물이나 흠집을 제거하는 연마 헤드 조립체(49)를 구비하고 있다. 연마 헤드 조립체(49)는 기판 보유 지지부(10)에 보유 지지되어 있는 웨이퍼(W)의 하측에 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 제1면(1)은, 디바이스가 형성되지 않은 웨이퍼(W)의 이면, 즉 비디바이스면이며, 반대측 면인 웨이퍼(W)의 제2면(2)은, 디바이스가 형성되어 있는 면, 즉 디바이스면이다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)는 그 제1면(1)이 하향인 상태에서, 기판 보유 지지부(10)에 수평으로 보유 지지된다.
기판 보유 지지부(10)는 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉 가능한 복수의 롤러(11)와, 이들 롤러(11)를, 각각의 축심을 중심으로 회전시키는 롤러 회전 기구(12)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는, 4개의 롤러(11)가 설치되어 있다. 일 실시 형태에서는, 5개 이상의 롤러(11)를 설치해도 된다. 일 실시 형태에서는, 롤러 회전 기구(12)는 모터, 벨트, 풀리 등을 구비한다. 롤러 회전 기구(12)는 4개의 롤러(11)를 동일한 방향으로 동일한 속도로 회전시키도록 구성되어 있다. 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 연마 중 웨이퍼(W)의 주연부는, 롤러(11)에 의해 파지된다. 웨이퍼(W)는 수평으로 보유 지지되고, 롤러(11)의 회전에 의해 웨이퍼(W)는 그 축심을 중심으로 회전된다. 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 연마 중 4개의 롤러(11)는 각각의 축심을 중심으로 회전하지만, 롤러(11) 자체의 위치는 정지되어 있다.
도 2는, 롤러 회전 기구(12)의 상세를 도시하는 평면도이다. 롤러 회전 기구(12)는 4개의 롤러(11) 중 2개를 연결하는 제1 벨트(14A)와, 제1 벨트(14A)에 연결된 2개의 롤러(11) 중 한쪽에 연결된 제1 모터(15A)와, 제1 벨트(14A)에 연결된 2개의 롤러(11)를 회전 가능하게 지지하는 제1 롤러 다이(16A)와, 4개의 롤러(11) 중 다른 2개를 연결하는 제2 벨트(14B)와, 제2 벨트(14B)에 연결된 2개의 롤러(11) 중 한쪽에 연결된 제2 모터(15B)와, 제2 벨트(14B)에 연결된 2개의 롤러(11)를 회전 가능하게 지지하는 제2 롤러 다이(16B)를 구비한다.
제1 모터(15A) 및 제1 벨트(14A)는 제1 롤러 다이(16A)의 하방에 배치되고, 제2 모터(15B) 및 제2 벨트(14B)는 제2 롤러 다이(16B)의 하방에 배치되어 있다. 제1 모터(15A) 및 제2 모터(15B)는 제1 롤러 다이(16A) 및 제2 롤러 다이(16B)의 하면에 각각 고정되어 있다. 4개의 롤러(11)의 하부에는 도시되지 않은 풀리가 각각 고정되어 있다. 제1 벨트(14A)는 4개의 롤러(11) 중 2개에 고정된 풀리에 걸려 있고, 제2 벨트(14B)는 다른 2개의 롤러(11)에 고정된 풀리에 걸려 있다. 제1 모터(15A) 및 제2 모터(15B)는 동일한 속도로 동일한 방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 따라서, 4개의 롤러(11)는 동일한 속도로 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
롤러 회전 기구(12)는 제1 롤러 다이(16A)에 연결된 제1 액추에이터(18A)와, 제2 롤러 다이(16B)에 연결된 제2 액추에이터(18B)를 더 구비하고 있다. 제1 액추에이터(18A)는 제1 롤러 다이(16A)에 지지되어 있는 2개의 롤러(11)를 화살표로 나타낸 바와 같이 수평 방향으로 이동시킨다. 마찬가지로, 제2 액추에이터(18B)는 제2 롤러 다이(16B)에 지지되어 있는 다른 2개의 롤러(11)를 화살표로 나타낸 바와 같이 수평 방향으로 이동시킨다. 즉, 제1 액추에이터(18A) 및 제2 액추에이터(18B)는 2조의 롤러(11)(본 실시 형태에서는 각조는 2개의 롤러(11)를 포함함)를 서로 근접하는 방향 및 이격하는 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다. 제1 액추에이터(18A) 및 제2 액추에이터(18B)는 에어 실린더 또는 모터 구동형 액추에이터 등으로 구성할 수 있다. 도 2에 나타내는 실시 형태에서는, 제1 액추에이터(18A) 및 제2 액추에이터(18B)는 에어 실린더로 구성되어 있다. 2조의 롤러(11)가 서로 근접하는 방향으로 이동하면, 웨이퍼(W)는 4개의 롤러(11)에 의해 보유 지지되어, 2조의 롤러(11)가 서로 이격되는 방향으로 이동하면, 웨이퍼(W)는 4개의 롤러(11)로부터 해방된다. 본 실시 형태에서는, 기판 보유 지지부(10)의 축심(CP)의 주위에 배열된 4개의 롤러(11)가 설치되어 있지만, 롤러(11)의 수는 4개에 한정되지 않는다. 예를 들어, 3개의 롤러(11)를 120˚의 각도에서 등간격으로 축심(CP)의 주위에 배열하고, 각각의 롤러(11)에 대해, 액추에이터를 하나씩 설치해도 된다.
도 3은, 롤러(11)의 상부의 확대도이다. 롤러(11)는 원통형 기판 지지면(11a)과, 기판 지지면(11a)에 접속되면서, 또한 기판 지지면(11a)으로부터 하방으로 경사지는 테이퍼면(11b)을 갖고 있다. 테이퍼면(11b)는 원뿔대 형상을 갖고 있으며, 기판 지지면(11a)보다도 큰 직경을 갖고 있다. 웨이퍼(W)는 먼저, 도시되지 않은 반송 장치에 의해 테이퍼면(11b) 상에 적재되며, 그 후 롤러(11)가 웨이퍼(W)를 향해 이동함으로써 웨이퍼(W)의 주연부가 기판 지지면(11a)에 보유 지지된다. 롤러(11)가 웨이퍼(W)를 해방할 때는, 롤러(11)가 웨이퍼(W)로부터 이격되는 방향으로 이동함으로써, 웨이퍼(W)의 주연부가 기판 지지면(11a)으로부터 이격되어, 테이퍼면(11b)에 지지된다(도 3의 점선 참조). 도시되지 않은 반송 장치는, 테이퍼면(11b) 상의 웨이퍼(W)를 취출할 수 있다.
도 4는, 제1 액추에이터(18A) 및 제2 액추에이터(18B)가 모터 구동형 액추에이터로 구성된 일 실시 형태를 나타내는 도면이다. 제1 액추에이터(18A)는 제1 서보 모터(19A)와, 제1 롤러 다이(16A)에 연결된 제1 볼 나사 기구(20A)를 구비한다. 제2 액추에이터(18B)는 제2 서보 모터(19B)와, 제2 롤러 다이(16B)에 연결된 제2 볼 나사 기구(20B)를 구비한다. 서보 모터(19A, 19B)는, 볼 나사 기구(20A, 20B)에 각각 접속되어 있다. 서보 모터(19A, 19B)가 볼 나사 기구(20A, 20B)를 구동하면, 2조의 롤러(11)가 서로 근접하는 방향 및 이격하는 방향으로 이동한다.
서보 모터(19A, 19B)는, 액추에이터 컨트롤러(21)에 전기적으로 접속되어 있다. 액추에이터 컨트롤러(21)는 서보 모터(19A, 19B)의 동작을 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 연마 시의 롤러(11)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 기판 보유 지지부(10)의 축심(CP)의 주위에 배열된 4개의 롤러(11)가 설치되어 있지만, 롤러(11)의 수는 4개에 한정되지 않는다. 예를 들어, 3개의 롤러(11)를 120˚의 각도에서 등간격으로 축심(CP)의 주위에 배열하고, 각각의 롤러(11)에 대해, 액추에이터를 하나씩 설치해도 된다.
도 1로 돌아가서, 연마 헤드 조립체(49)는 기판 보유 지지부(10)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 연마구로서의 연마 테이프(31)를 접촉시키고 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마하는 연마 헤드(50)와, 연마 헤드(50)를 웨이퍼(W)에 대해 상대 운동시키는 연마 헤드 동작부(60)를 구비하고 있다. 연마 헤드(50)는 롤러(11)의 기판 지지면(11a)보다도 하방에 배치되고, 또한 상향으로 배치되어 있다. 연마 헤드 동작부(60)는 연마 헤드(50)를 원운동 또는 왕복 운동시키는 연마 헤드 구동 기구(61)와, 연마 헤드(50)를 평행 이동시키는 연마 헤드 이동 기구(91)를 구비하고 있다.
도 5는, 연마 헤드(50)를 원운동시키기 위한 연마 헤드 구동 기구(61)의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다. 도 5에 나타내는 연마 헤드 구동 기구(61)는 모터(62)와, 모터(62)의 회전축(63)에 고정된 편심 회전체(65)와, 편심 회전체(65)에 베어링(67)을 거쳐 연결된 테이블(69)과, 테이블(69)을 지지하는 복수의 크랭크(70)를 구비하고 있다. 도 5에서는 하나의 크랭크(70)만이 도시되어 있지만, 적어도 3개의 크랭크(70)가 편심 회전체(65)의 주위에 배열되어 있다. 모터(62)는 기대(基台)(71)에 고정되어 있다.
편심 회전체(65)의 축심(65a)은 모터(62)의 회전축(63)의 축심(63a)으로부터 거리(e)만큼 이격되어 있다. 따라서, 모터(62)가 작동하면, 편심 회전체(65)는 반경(e)의 원운동을 행한다. 크랭크(70)는 서로 고정된 제1 축체(72)와 제2 축체(73)를 갖는다. 제1 축체(72)의 축심(72a)과 제2 축체(73)의 축심(73a)도, 마찬가지로, 거리(e)만큼 이격되어 있다. 제1 축체(72)는 테이블(69)에 보유 지지된 베어링(75)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있고, 제2 축체(73)는 베어링(77)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링(77)는 기대(71)에 고정된 지지 부재(79)에 고정되어 있다.
상기 구성에 의하면, 모터(62)가 회전하면, 편심 회전체(65)가 반경(e)의 원운동을 행하고, 베어링(67)을 통해 편심 회전체(65)에 연결된 테이블(69)도 반경(e)의 원운동을 행한다. 본 명세서에서, 원운동은, 대상물이 원 궤도상을 이동하는 운동이라고 정의된다. 본 실시 형태의 원운동은, 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 평면 내에서의 원운동이다. 즉, 원운동을 하고 있을 때의 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)의 이동 방향은, 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행이다.
테이블(69)은 복수의 크랭크(70)에 의해 지지되어 있으므로, 테이블(69)이 원운동을 행하고 있을 때, 테이블(69) 자체는 회전하지 않는다. 이러한 테이블(69)의 운동은, 병진 회전 운동이라고도 불린다. 본 명세서에서, 대상물 자체는 회전하지 않고, 대상물이 원 궤도상을 이동하는 운동은, 병진 회전 운동이라고 정의된다. 이 병진 회전 운동은 원운동의 하나의 구체예이다. 연마 헤드(50)는 테이블(69)에 고정된다. 따라서, 연마 헤드(50)는 테이블(69)과 함께 원운동(병진 회전 운동)을 행한다. 본 실시 형태에서는, 연마 헤드 구동 기구(61)는 연마 헤드(50)를 병진 회전 운동시키는 병진 회전 기구이다.
도 6은, 연마 헤드(50)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 진동(왕복 운동)시키기 위한 연마 헤드 구동 기구(61)의 일 실시 형태를 나타내는 모식도이다. 도 6에 나타내는 연마 헤드 구동 기구(61)는 모터(62)와, 모터(62)의 회전축(63)에 고정된 크랭크(66)와, 크랭크(66)에 연결된 링크 기구(80)와, 링크 기구(80)를 지지하는 직동 가이드(81)를 구비하고 있다. 모터(62)는 기대(71)에 고정되어 있다.
링크 기구(80)는 크랭크(66)에 회전 가능하게 연결된 제1 링크(83)와, 직동 가이드(81)에 지지된 제2 링크(85)와, 제1 링크(83)를 제2 링크(85)에 연결하는 조인트(87)를 구비하고 있다. 직동 가이드(81)는 제2 링크(85)가 직선 방향으로만 움직이는 것을 허용하는 장치이다. 이 직동 가이드(81)는 기대(71)에 고정된 지지 부재(79)에 고정되어 있다.
상기 구성에 의하면, 모터(62)가 작동하면, 크랭크(66)에 연결된 제1 링크(83)의 단부가 원운동한다. 제1 링크(83)의 단부의 원운동은 제2 링크(85)에 전달되어, 제2 링크(85)는 직선적으로 왕복 운동한다. 이와 같이 하여, 크랭크(66)의 회전은 왕복 운동으로 변환된다. 제2 링크(85)에는, 보유 지지 부재(89)가 고정되어 있다. 연마 헤드(50)는 보유 지지 부재(89)에 고정된다. 따라서, 연마 헤드(50)는 제2 링크(85)와 함께 왕복 운동을 행한다. 제2 링크(85)는 수평으로 배치되어 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 그의 제1면(1)이 하향인 상태에서 기판 보유 지지부(10)에 보유 지지되어 있을 때, 연마 헤드(50)는 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 왕복 운동을 행한다. 이 연마 헤드(50)의 왕복 운동은, 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로의 직선적인 진동이기도 하다.
도 1로 돌아가서, 연마 헤드 이동 기구(91)는 볼 나사 기구(93)와, 볼 나사 기구(93)를 구동하는 모터(94)를 구비하고 있다. 연마 헤드 구동 기구(61)는 볼 나사 기구(93)의 가동부(93a)에 고정되어 있다. 가동부(93a)는 볼 나사 기구(93)의 나사축(93b)에 연결되어 있다. 모터(94)를 작동시키면, 볼 나사 기구(93)의 가동부(93a)가 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 이동하고, 연마 헤드 구동 기구(61) 및 연마 헤드(50)가 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 이동한다. 일 실시 형태에서는, 모터(94)는 도시되지 않은 모터 제어부에 전기적으로 접속된 서보 모터로 해도 된다.
본 실시 형태의 연마 장치는, 격벽(100)과, 연마 테이프(31)를 연마 헤드(50)에 공급하고, 또한 연마 헤드(50)로부터 회수되는 연마구 공급 회수 기구(41)와, 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 액체를 공급하는 액체 공급 노즐(27)과, 웨이퍼(W)의 제2면(2)에 보호액을 공급하는 보호액 공급 노즐(28)을 더 구비하고 있다. 복수의 롤러(11), 연마 헤드(50), 연마 헤드 구동 기구(61), 액체 공급 노즐(27) 및 보호액 공급 노즐(28)은 격벽(100)의 내부에 배치되고, 롤러 회전 기구(12), 연마 헤드 이동 기구(91) 및 연마구 공급 회수 기구(41)는 격벽(100)의 외부에 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 연마구로서, 지립을 표면에 갖는 연마 테이프(31)가 사용되고 있다. 도 7은, 연마 테이프(31)의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 7에 나타내는 연마 테이프(31)는 기재 테이프(33)와, 연마층(35)을 갖는다. 기재 테이프(33)의 표면은, 연마층(35)으로 덮여 있다. 연마층(35)은 지립(37)과, 지립(37)을 보유 지지하는 결합제(수지)(39)를 갖는다. 도 8은, 연마 테이프(31)의 다른 일례를 나타내는 모식도이다. 도 8에 나타내는 연마 테이프(31)는 기재 테이프(33)와, 연마층(35)과, 이들 사이에 위치하는 탄성층(40)을 갖는다. 탄성층(40)은 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르 또는 나일론으로 이루어지는 부직포, 또는 실리콘 고무 등의 탄성 재료로 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 연마구는, 연마 테이프(31)를 대신하여, 지석이어도 된다. 이 경우, 연마구 공급 회수 기구(41)는 생략할 수 있다.
도 1로 돌아가서, 연마구 공급 회수 기구(41)는 연마 테이프(31)를 연마 헤드(50)에 공급하는 공급 릴(43)과, 웨이퍼(W)의 연마에 사용된 연마 테이프(31)를 회수하는 회수 릴(44)을 구비하고 있다. 공급 릴(43) 및 회수 릴(44)에는 도시되지 않은 텐션 모터가 각각 연결되어 있다. 각각의 텐션 모터는, 공급 릴(43) 및 회수 릴(44)에 소정의 토크를 부여하여, 연마 테이프(31)에 소정의 텐션을 걸 수 있게 되어 있다.
연마 테이프(31)는 연마 테이프(31)의 연마층(35)이 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 향하도록 연마 헤드(50)에 공급된다. 연마 테이프(31)는 격벽(100)에 형성된 개구부(도시되지 않음)를 통하여 공급 릴(43)로부터 연마 헤드(50)에 공급되고, 사용된 연마 테이프(31)는 개구부를 통하여 회수 릴(44)에 회수된다.
연마 헤드(50)는 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 대해 압박하는 압박 기구(52)를 구비하고 있다. 연마 테이프(31)는 압박 기구(52)의 상면을 지나도록 공급된다. 본 실시 형태에서는, 압박 기구(52)는 연마 테이프(31)의 이면을 지지하는 압박 패드(52a)와, 압박 패드(52a)에 연결된 에어 실린더(52b)를 구비한다.
압박 기구(52)는 연마 테이프(31)를 하방으로부터 압박하여, 연마층(35)의 표면으로 구성되는 연마면을 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 접촉시킴으로써 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마한다. 연마 헤드(50)는 복수의 가이드 롤러(53a, 53b, 53c, 53d)를 더 구비하고 있다. 연마구 공급 회수 기구(41)는 복수의 가이드 롤러(53e, 53f)를 더 구비하고 있다. 연마 헤드(50)의 상부에 배치된 가이드 롤러(53a, 53c)는, 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 연마 테이프(31)가 진행되도록 연마 테이프(31)를 가이드한다.
액체 공급 노즐(27)은 기판 보유 지지부(10)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 하방에 배치되어 있다. 액체 공급 노즐(27)은 도시되지 않은 액체 공급원에 접속되어 있다. 액체 공급 노즐(27)은 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 중심(O1)을 향하고, 또한 웨이퍼(W)의 반경 방향 외측을 향하여 배치되어 있고, 액체는 웨이퍼(W)의 제1면(1) 상에 공급된다. 웨이퍼(W)는 액체의 존재 하에서 연마된다. 액체는, 웨이퍼(W)의 제1면(1) 상을 반경 방향 외측으로 흐르고, 이에 따라 연마 부스러기를 웨이퍼(W)의 제1면(1)으로부터 제거할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 상술한 액체는 순수이지만, 일 실시 형태에서는, 에칭 작용이 있는 알칼리성의 약액으로 해도 된다.
보호액 공급 노즐(28)은 기판 보유 지지부(10)의 상방에 배치되어 있다. 보호액 공급 노즐(28)은 도시되지 않은 보호액 공급원에 접속되어 있다. 보호액 공급 노즐(28)은 웨이퍼(W)의 제2면(2)의 중심을 향하여 배치되어 있고, 보호액은, 웨이퍼(W)의 제2면(2) 상에 공급된다. 웨이퍼(W)의 제2면(2)에 공급된 보호액은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 제2면(2)의 전체에 퍼져, 웨이퍼(W)의 제2면(2)을 보호한다. 상술한 보호액은, 웨이퍼(W)의 연마에서 발생된 연마 부스러기나 이물을 포함하는 액체가 웨이퍼(W)의 제2면에 돌아 들어가서 웨이퍼(W)의 제2면에 부착되는 것을 방지한다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 제2면(2)을 청정하게 유지할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 상술한 보호액은 순수이다.
본 실시 형태의 연마 장치는, 연마 헤드 조립체(49) 및 연마구 공급 회수 기구(41)를 각각 하나씩 구비하고 있지만, 일 실시 형태에서는, 2개 이상의 연마 헤드 조립체(49) 및 2개 이상의 연마구 공급 회수 기구(41)를 구비해도 된다. 또한 일 실시 형태에서는, 2개 이상의 액체 공급 노즐(27)을 구비해도 된다.
이어서, 본 실시 형태의 연마 장치의 동작에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 연마 장치의 동작은, 도 1에 나타내는 동작 제어부(180)에 의해 제어된다. 동작 제어부(180)는 기판 보유 지지부(10), 연마 헤드 조립체(49), 연마구 공급 회수 기구(41)에 전기적으로 접속되어 있다. 기판 보유 지지부(10), 린스액 공급 노즐(27), 보호액 공급 노즐(28), 연마 헤드 조립체(49), 연마구 공급 회수 기구(41)의 동작은 동작 제어부(180)에 의해 제어된다. 동작 제어부(180)는 전용 컴퓨터 또는 범용 컴퓨터로 구성된다.
연마되는 웨이퍼(W)는 제1면(1)이 하향인 상태에서, 기판 보유 지지부(10)의 롤러(11)에 의해 보유 지지되고, 또한 웨이퍼(W)의 축심을 중심으로 회전된다. 이어서, 액체 공급 노즐(27)로부터 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 액체가 공급되어, 보호액 공급 노즐(28)로부터 웨이퍼(W)의 제2면(2)에 보호액이 공급된다. 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 공급된 액체는, 웨이퍼의 제1면(1) 상을 반경 방향 외측으로 흐르고, 웨이퍼(W)의 제2면(2)에 공급된 보호액은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 제2면(2)의 전체에 퍼진다.
연마 테이프(31)는 미리 연마 헤드(50)에 공급되어 있다. 동작 제어부(180)는 연마구 공급 회수 기구(41)를 구동하고, 소정의 텐션을 걸면서 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 진행시킨다. 그리고, 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 액체를 공급하면서, 또한 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 접촉시키면서, 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)에 대해 상대 운동을 시켜 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마한다. 구체적으로는, 연마 헤드 구동 기구(61)는 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 원운동 또는 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 왕복 운동(진동)시키면서, 연마 헤드 이동 기구(91)는 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 중심(O1)과 제1면(1)의 최외측 단부의 사이를 이동시킨다.
도 9는, 연마 헤드(50)를 원운동시키면서 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마할 때의 동작을 웨이퍼(W)의 하방으로부터 본 모식도이며, 도 10은 연마 헤드(50)를 왕복 운동시키면서 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마할 때의 동작을 웨이퍼(W)의 하방으로부터 본 모식도이다. 연마 헤드(50)는 점선으로 나타내는 원운동 또는 왕복 운동하면서, 회전하는 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 전체를 연마한다.
도 10에 있어서, 연마 헤드(50)가 연마 헤드 구동 기구(61)의 구동에 의해 왕복 운동하는 방향(이하 제1 방향이라고 함)은 연마 헤드(50)가 연마 헤드 이동 기구(91)에 의해 이동되는 방향(이하 제2 방향이라고 함)과 수직이지만, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되지 않고, 제1 방향은 제2 방향과 수직이 아니어도 된다. 동작 제어부(180)는 미리 설정된 시간이 경과한 후 또는 연마 헤드(50)가 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 중심(O1)과 제1면(1)의 최외측 단부의 사이를 미리 설정된 횟수만큼 이동한 후, 기판 보유 지지부(10), 린스액 공급 노즐(27), 보호액 공급 노즐(28), 연마 헤드 조립체(49), 연마구 공급 회수 기구(41)의 동작을 정지시키고, 연마를 종료한다.
상술한 바와 같이, 연마 헤드(50)가 웨이퍼(W)의 제1면(1)을 연마하고 있을 때, 웨이퍼(W)의 주연부를 파지하는 롤러(11)는 각 롤러(11)의 축심을 중심으로 회전하는 한편, 롤러(11) 자체의 위치는 정지되어 있으므로, 롤러(11)가 연마 헤드(50)에 접촉하지 않고, 연마 테이프(31)는 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 최외부를 포함하는 웨이퍼(W)의 제1면(1) 전체를 연마할 수 있다. 결과적으로, 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 최외부를 에지 연마용 장치로 연마할 필요가 없어져, 전체의 연마 시간을 줄일 수 있다.
웨이퍼(W)의 제1면(1)을 하향인 상태에서 제1면(1)을 연마할 때, 웨이퍼(W)의 제1면(1)에 공급된 액체가 하방으로 흐르기 때문에, 연마 헤드 조립체(49) 및 그의 주변의 기구는 방수 구조(도시되지 않음)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 연마 헤드(50)의 운동은, 원운동, 왕복 운동 또는 평행 이동이기 때문에, 연마 테이프(31)의 비틀림 등의 문제가 발생되지 않고, 연마 헤드(50)를 연마구 공급 회수 기구(41)와 분리하여 구동시킬 수 있다. 그 때문에, 연마구 공급 회수 기구(41)를 격벽(100)의 외부에 배치할 수 있어서 상술한 방수 구조도 간소화할 수 있다.
도 11은, 상술한 연마 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 일 실시 형태를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 기판 처리 시스템은, 다수의 웨이퍼가 수용된 웨이퍼 카세트(기판 카세트)가 적재되는 복수의 로드 포트(122)를 구비한 로드 언로드부(121)를 갖고 있다. 로드 포트(122)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있도록 되어 있다. SMIF, FOUP는 내부에 웨이퍼 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
로드 언로드부(121)에는, 로드 포트(122)의 배열 방향을 따라 이동 가능한 제1 반송 로봇(로더)(123)이 설치되어 있다. 제1 반송 로봇(123)은 로드 포트(122)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스하여, 웨이퍼를 웨이퍼 카세트로부터 취출할 수 있도록 되어 있다.
기판 처리 시스템은, 수평 방향으로 이동 가능한 제2 반송 로봇(126)과, 웨이퍼가 일시적으로 놓여지는 제1 임시 배치대(140) 및 제2 임시 배치대(141)와, 연마 유닛(127)과, 기판 처리 시스템 전체의 동작을 제어하는 시스템 컨트롤러(133)와, 연마된 웨이퍼를 세정하는 세정 유닛(172)과, 세정된 웨이퍼를 건조시키는 건조 유닛(173)을 더 구비하고 있다. 제2 임시 배치대(141)와 세정 유닛(172)의 사이에는, 웨이퍼를 반송하기 위한 제3 반송 로봇(150)이 배치되어 있고, 세정 유닛(172)과 건조 유닛(173)의 사이에는, 웨이퍼를 반송하기 위한 제4 반송 로봇(151)이 배치되어 있다. 연마 유닛(127)은 도 1에 나타내는 상술한 연마 장치이다.
다음에, 연마 유닛(127)을 사용하여 웨이퍼를 연마할 때의 웨이퍼 반송 루트에 대해 설명한다. 복수(예를 들어 25매)의 웨이퍼는, 그 디바이스면이 위를 향한 상태에서, 로드 포트(122)의 웨이퍼 카세트(기판 카세트) 내에 수용되어 있다. 제1 반송 로봇(123)은 웨이퍼 카세트로부터 1매의 웨이퍼를 취출하여, 웨이퍼를 제1 임시 배치대(140)에 적재한다. 제2 반송 로봇(126)은 웨이퍼를 제1 임시 배치대(140)로부터 취출하여, 웨이퍼의 이면이 하향인 상태로 웨이퍼를 연마 유닛(127)으로 반송한다. 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 웨이퍼의 이면은 연마 유닛(127)에 의해 연마된다. 제2 반송 로봇(126)은 연마된 웨이퍼를 연마 유닛(127)으로부터 취출하고, 제2 임시 배치대(141)에 적재한다. 제3 반송 로봇(150)은 웨이퍼를 제2 임시 배치대(141)로부터 취출하고, 세정 유닛(172)으로 반송한다.
웨이퍼는, 그 연마된 이면이 하향인 상태에서, 세정 유닛(172)에 의해 세정된다. 일 실시 형태에서는, 세정 유닛(172)은 웨이퍼를 사이에 두도록 배치된 상측 롤 스펀지 및 하측 롤 스펀지를 구비하고 있으며, 세정액을 웨이퍼의 양면에 공급하면서 이들 롤 스펀지로 웨이퍼의 양면을 세정한다.
제4 반송 로봇(151)은 세정된 웨이퍼를 세정 유닛(172)으로부터 취출하여, 건조 유닛(173)으로 반송한다. 웨이퍼는, 그 세정된 이면이 하향인 상태에서, 건조 유닛(173)에 의해 건조된다. 본 실시 형태에서는, 건조 유닛(173)은 웨이퍼를 그 축심 주위로 고속으로 회전시킴으로써 웨이퍼를 스핀 건조시키도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 건조 유닛(173)은 순수 노즐 및 IPA 노즐을 웨이퍼의 반경 방향으로 이동시키면서, 순수 노즐 및 IPA 노즐로부터 순수와 IPA 증기(이소프로필알코올과 N2 가스의 혼합물)를 웨이퍼의 상면에 공급함으로써 웨이퍼를 건조시키는 IPA타입이어도 된다.
건조된 웨이퍼는, 그 이면이 하향인 상태로 제1 반송 로봇(123)에 의해 로드 포트(122)의 웨이퍼 카세트로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 기판 처리 시스템은, 웨이퍼의 이면이 하향인 상태 그대로, 웨이퍼의 연마, 세정, 건조 및 로드 언로드부에의 반송의 일련 공정을 행할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)의 이면이 하향인 상태에서, 효율적으로 웨이퍼(W)의 이면 전체를 연마할 수 있다. 결과적으로, 이면 연마용으로 웨이퍼(W)를 반전시킬 필요가 없어지기 때문에, 웨이퍼(W)에 대한 공기 중의 불순물 부착을 방지하고, 또한 전체의 처리 시간을 줄일 수 있다.
도 12는, 연마 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 모식도이다. 특별히 설명하지 않는 본 실시 형태의 구성 및 동작은, 도 1 및 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 12에 나타내는 연마 장치는, 기판 보유 지지부(10)를 대신하여 제1 기판 보유 지지부(200)를 구비하고 있다. 제1 기판 보유 지지부(200)는 그 축심을 중심으로 회전 가능하고, 또한 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
웨이퍼(W)는 그 제1면(1)이 하향인 상태에서, 제1 기판 보유 지지부(200)에 수평으로 보유 지지된다. 웨이퍼(W)는 진공 흡착 등에 의해, 제1 기판 보유 지지부(200)에, 그 제1면(1)의 중심측 영역을 보유 지지되고, 제1 기판 보유 지지부(200)의 축심을 중심으로 회전된다. 웨이퍼(W)가 회전된 상태에서, 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 외주측 영역에 접촉시키면서, 연마 헤드 동작부(60)의 연마 헤드 구동 기구(61)에 의해 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 원운동 또는 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 왕복 운동(진동)시켜 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 외주측 영역을 연마한다. 일 실시 형태에서는, 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 원운동 또는 왕복 운동(진동)시키면서, 연마 헤드 동작부(60)의 연마 헤드 이동 기구(91)에 의해 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 외주측 영역 내에서 이동시켜도 된다.
본 실시 형태의 연마 장치는, 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 외주측 영역을 보유 지지하는 제2 기판 보유 지지부(202)를 더 구비하고 있다. 도 13은, 제2 기판 보유 지지부(202)에 의해 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 외주측 영역이 보유 지지될 때의 모습을 나타내는 모식도이다. 제2 기판 보유 지지부(202)에 의해 웨이퍼(W)가 보유 지지될 때, 제1 기판 보유 지지부(200)는 하방으로 이동해 퇴피한다. 제2 기판 보유 지지부(202)는 상하 방향, 그리고 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 제1 기판 보유 지지부(200)에 의해 웨이퍼(W)가 보유 지지될 때, 제2 기판 보유 지지부(202)는 수평 방향으로 이동해 퇴피한다.
웨이퍼(W)는 그 제1면(1)이 하향인 상태에서, 제2 기판 보유 지지부(202)에 수평으로 보유 지지된다. 웨이퍼(W)는 진공 흡착 등에 의해, 제2 기판 보유 지지부(202)에, 그 제1면(1)의 외주측 영역을 보유 지지된다. 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 외주측 영역이 보유 지지된 상태에서, 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 중심측 영역에 접촉시키면서, 연마 헤드 동작부(60)의 연마 헤드 구동 기구(61)에 의해 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 원운동 또는 웨이퍼(W)의 제1면(1)과 평행인 방향으로 왕복 운동(진동)시켜 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 중심측 영역을 연마한다. 일 실시 형태에서는, 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 원운동 또는 왕복 운동(진동)시키면서, 연마 헤드 동작부(60)의 연마 헤드 이동 기구(91)에 의해 연마 헤드(50) 및 연마 테이프(31)를 웨이퍼(W)의 제1면(1)의 중심측 영역 내(도 13에 나타내는 화살표의 범위)에서 이동시켜도 된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있을 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지는 않고, 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.
10: 기판 보유 지지부
11: 롤러
11a: 기판 지지면
11b: 테이퍼면
12: 롤러 회전 기구
14A: 제1 벨트
14B: 제2 벨트
15A: 제1 모터
15B: 제2 모터
16A: 제1 롤러 다이
16B: 제2 롤러 다이
18A: 제1 액추에이터
18B: 제2 액추에이터
19A: 제1 서보 모터
19B: 제2 서보 모터
20A: 제1 볼 나사 기구
20B: 제2 볼 나사 기구
21: 액추에이터 컨트롤러
27: 액체 공급 노즐
28: 보호액 공급 노즐
31: 연마 테이프
33: 기재 테이프
35: 연마층
37: 지립
39: 결합제
40: 탄성층
41: 연마구 공급 회수 기구
43: 공급 릴
44: 회수 릴
49: 연마 헤드 조립체
50: 연마 헤드
52: 압박 기구
52a: 압박 패드
52b: 에어 실린더
53a, 53b, 53c, 53d, 53e, 53f: 가이드 롤러
60: 연마 헤드 동작부
61: 연마 헤드 구동 기구
62: 모터
63: 회전축
63a: 축심
65: 편심 회전체
65a: 축심
66: 크랭크
67: 베어링
69: 테이블
70: 크랭크
71: 기대
72: 제1 축체
72a: 축심
73: 제2 축체
73a: 축심
75: 베어링
77: 베어링
79: 지지 부재
80: 링크 기구
81: 직동 가이드
83: 제1 링크
85: 제2 링크
87: 조인트
89: 보유 지지 부재
91: 연마 헤드 이동 기구
93: 볼 나사 기구
93a: 가동부
93b: 나사축
94: 모터
100: 격벽
121: 로드 언로드부
122: 로드 포트
123: 제1 반송 로봇
126: 제2 반송 로봇
127: 연마 유닛
133: 시스템 컨트롤러
140: 제1 임시 배치대
141: 제2 임시 배치대
150: 제3 반송 로봇
151: 제4 반송 로봇
172: 세정 유닛
173: 건조 유닛
180: 동작 제어부
200: 제1 기판 보유 지지부
202: 제2 기판 보유 지지부

Claims (13)

  1. 기판의 이면이 하향인 상태에서 복수의 롤러를 상기 기판의 주연부에 접촉시키면서, 상기 복수의 롤러를 각각의 축심을 중심으로 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키고,
    상기 기판의 이면에 액체를 공급하면서, 또한 상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시키면서, 상기 연마구를 상기 기판에 대해 상대 운동을 시켜 해당 기판의 이면 전체를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상대 운동은, 상기 연마구가 원운동을 하면서 상기 기판의 이면의 중심과 해당 이면의 최외측 단부의 사이를 이동하는 운동인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상대 운동은, 상기 연마구가 상기 기판의 이면과 평행인 방향으로 왕복 운동하면서, 상기 연마구가 상기 기판의 이면의 중심과 해당 이면의 최외측 단부의 사이를 이동하는 운동인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 왕복 운동은, 상기 연마구가 상기 기판의 이면과 평행인 방향으로 진동하는 운동인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는, 순수 또는 알칼리성의 약액인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마구는, 지립을 표면에 갖는 연마 테이프인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  7. 로드 언로드부에 적재된 기판을 연마 유닛으로 반송하고,
    상기 연마 유닛에서 상기 기판의 이면 전체를 연마하고,
    상기 연마된 기판을 세정 유닛에서 세정하고,
    상기 세정된 기판을 건조 유닛에서 건조시키고,
    상기 건조된 기판을 상기 로드 언로드부로 반송하는 공정을 포함하고,
    상기 기판을 상기 연마 유닛으로 반송하는 공정, 상기 기판의 이면 전체를 연마하는 공정, 상기 연마된 기판을 세정하는 공정, 상기 세정된 기판을 건조시키는 공정 및 상기 건조된 기판을 상기 로드 언로드부로 반송하는 공정은, 상기 기판의 이면이 하향인 상태에서 행해지고,
    상기 연마 유닛에서 상기 기판의 이면 전체를 연마하는 공정은, 상기 기판의 이면이 하향인 상태에서 복수의 롤러를 상기 기판의 주연부에 접촉시키면서, 상기 복수의 롤러를 각각의 축심을 중심으로 회전시킴으로써, 상기 기판을 회전시키고, 상기 기판의 이면에 액체를 공급하면서, 또한 상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시키면서, 상기 연마구를 상기 기판에 대해 상대 운동을 시켜 해당 기판의 이면 전체를 연마하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 기판의 이면을 연마하는 방법이며,
    상기 기판의 이면의 중심측 영역을 제1 기판 보유 지지부로 보유 지지하고,
    상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면 외주측 영역에 접촉시키면서, 상기 연마구를 원운동 또는 진동시켜 해당 이면의 외주측 영역을 연마하고,
    상기 기판의 이면 외주측 영역을 제2 기판 보유 지지부에서 보유 지지하고,
    상기 기판의 하측에 배치된 연마구를 상기 기판의 이면의 중심측 영역에 접촉시키면서, 상기 연마구를 원운동 또는 진동시켜 해당 이면의 중심측 영역을 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
  9. 기판을 보유 지지하고, 해당 기판을 회전시키는 기판 보유 지지부와,
    연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시키는 연마 헤드와,
    상기 기판이 상기 기판 보유 지지부에 보유 지지되어 있을 때, 상기 연마 헤드를 상기 기판에 대해 상대 운동시키는 연마 헤드 동작부를 구비하고,
    상기 기판 보유 지지부는, 복수의 롤러를 구비하고,
    상기 복수의 롤러는, 각 롤러의 축심을 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있고,
    상기 복수의 롤러는, 상기 기판의 주연부에 접촉 가능한 기판 지지면을 갖고,
    상기 연마 헤드는, 상기 기판 지지면보다도 하방에 배치되고, 또한 상향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연마 헤드 동작부는, 상기 연마 헤드를 원운동 또는 진동시키는 연마 헤드 구동 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 연마 헤드 동작부는, 상기 연마 헤드를 평행 이동시키는 연마 헤드 이동 기구를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마구는, 지립을 표면에 갖는 연마 테이프인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  13. 기판의 이면의 중심측 영역을 보유 지지하고, 해당 기판을 회전시키는 제1 기판 보유 지지부와,
    해당 이면의 외주측 영역을 보유 지지하는 제2 기판 보유 지지부와,
    연마구를 상기 기판의 이면에 접촉시켜 해당 기판의 이면을 연마하는 연마 헤드와,
    상기 기판이 상기 제1 또는 제2 기판 보유 지지부에 보유 지지되어 있을 때, 상기 연마 헤드를, 상기 기판에 대해 상대 운동시키는 연마 헤드 동작부를 구비하고,
    상기 연마 헤드 동작부는, 상기 연마 헤드를 원운동 또는 진동시키는 연마 헤드 구동 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
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