KR20200015390A - 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200015390A
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polishing
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겐이치 고바야시
아사기 마츠구
마코토 가시와기
마나오 호시나
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본원은 치수가 큰 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링을 제공한다.
일 실시 형태에 의하면, 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링이 제공되고, 이러한 톱 링은, 기판 지지면과, 상기 기판 지지면의 외주를 둘러싸도록 배치되는 리테이너 부재와, 상기 기판 지지면에 수직인 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 가능하게 안내하고, 또한 상기 기판 지지면에 평행이고 상기 기판 지지면으로부터 이격되는 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 금지하도록 지지하는, 리테이너 안내 장치를 갖고, 상기 리테이너 안내 장치는, 상기 기판 지지부를 둘러싸는 리테이너 부재의 내측에 배치되어 있다.

Description

기판을 보유 지지하기 위한 톱 링 및 기판 처리 장치{TOP RING FOR HOLDING A SUBSTRATE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본원은, 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본원은, 2018년 8월 2일 출원된 일본 특허 출원 번호 제2018-146096호에 기초하는 우선권을 주장한다. 일본 특허 출원 번호 제2018-146096호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다.
반도체 디바이스의 제조에, 기판의 표면을 평탄화하기 위해 화학 기계 연마(CMP) 장치가 사용되고 있다. 반도체 디바이스의 제조에 사용되는 기판은, 대부분의 경우, 원판 형상이다. 또한, 반도체 디바이스에 한정되지 않고, CCL 기판(Copper Clad Laminate 기판)이나 PCB(Printed Circuit Board) 기판, 포토마스크 기판, 디스플레이 패널 등의 사각형의 기판의 표면을 평탄화할 때의 평탄도의 요구도 높아지고 있다. 또한, PCB 기판 등의 전자 디바이스가 배치된 패키지 기판의 표면을 평탄화하는 것에 대한 요구도 높아지고 있다.
일본 특허 공개 제2003-48149호 공보 일본 특허 공개 제2006-255851호 공보 일본 특허 공개 제2009-131946호 공보
또한, 원형의 반도체 기판은 규격(예를 들어, SEMI 규격)에 의해 치수가 정해져 있지만, 상술한 CCL 기판(Copper Clad Laminate 기판)이나 PCB(Printed Circuit Board) 기판, 포토마스크 기판, 디스플레이 패널 등의 사각형 기판은, 규격 등에 의해 치수가 결정되어 있지 않기 때문에, 다양한 치수의 기판이 존재할 수 있다. 근년, 디바이스의 제조 효율의 점에서 기판의 치수가 커지는 경향이 있다. 크고 중량이 있는 기판은 휨이나 변형이 발생하기 쉬워, 종래의 원형의 기판 처리 장치와 마찬가지의 기술을 적용할 수 있는 것만은 아니다. 그래서 본원은 치수가 큰 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링을 제공하는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.
일 실시 형태에 의하면, 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링이 제공되고, 이러한 톱 링은, 기판 지지면과, 상기 기판 지지면의 외주를 둘러싸도록 배치되는 리테이너 부재와, 상기 기판 지지면에 수직인 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 가능하게 안내하고, 또한 상기 기판 지지면에 평행이고 상기 기판 지지면으로부터 이격되는 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 금지하도록 지지하는, 리테이너 안내 장치를 갖고, 상기 리테이너 안내 장치는, 상기 기판 지지부를 둘러싸는 리테이너 부재의 내측에 배치되어 있다.
도 1은 일 실시 형태에 의한, 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 의한, 로드 유닛을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 3은 일 실시 형태에 의한, 반송 유닛을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 4는 일 실시 형태에 의한, 연마 유닛의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는 일 실시 형태에 의한, 연마 대상물인 기판을 보유 지지하여 연마 패드 상의 연마면에 기판을 압박하는 톱 링의 모식적인 단면도이다.
도 6은 일 실시 형태에 의한, 톱 링을 연마 테이블측에서 본 도면이다.
도 7은 일 실시 형태에 의한, 리테이너 부재의 형상을 도시하는 도면이다.
도 8a는 일 실시 형태에 의한, 탄성막(멤브레인)의 구조를 도시하는 상면도이다.
도 8b는 도 8a에 도시한 화살표 B-B를 따라 잘라낸 단면도이다.
도 8c는 도 8a에 도시한 화살표 C-C를 따라 잘라낸 단면도이다.
도 9는 일 실시 형태에 의한, 톱 링의 상세한 구조를 도시하는 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 단면도의 리테이너부를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 단면도의 리테이너부를 확대하여 도시하는 단면 사시도이다.
도 12는 도 10에 나타낸 화살표 12의 방향에서 본 단면도이며, 지지 롤러의 구조를 도시하고 있다.
도 13은 일 실시 형태에 의한, 하부 하우징을 위에서 본 평면도이다.
도 14는 도 9의 화살표 14-14의 방향에서 본 단면도이다.
도 15는 참고예로서 나타내는 톱 링의 리테이너부의 주위를 도시하는 단면 사시도이다.
도 16은 도 14에 나타낸 화살표 16-16의 방향에서 본 단면도이다.
도 17은 일 실시 형태에 의한, 건조 유닛을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 18은 일 실시 형태에 의한, 언로드 유닛을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 19는 일 실시 형태에 의한, 연마 유닛에 의해 실시되는 일련의 연마 처리 공정을 나타내는 흐름도이다.
이하에, 본 발명에 관한 톱 링 및 톱 링을 구비하는 기판 처리 장치의 실시 형태를 첨부 도면과 함께 설명한다. 첨부 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 요소에는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이고, 각 실시 형태의 설명에 있어서 동일 또는 유사한 요소에 관한 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 각 실시 형태에서 나타나는 특징은, 서로 모순되지 않는 한 다른 실시 형태에도 적용 가능하다.
도 1은, 일 실시 형태에 의한 기판 처리 장치(1000)의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시된 기판 처리 장치(1000)는, 로드 유닛(100), 반송 유닛(200), 연마 유닛(300), 건조 유닛(500), 및 언로드 유닛(600)을 갖는다. 도시한 실시 형태에 있어서, 반송 유닛(200)은, 2개의 반송 유닛(200A, 200B)을 갖고, 연마 유닛(300)은, 2개의 연마 유닛(300A, 300B)을 갖는다. 일 실시 형태에 있어서, 이들 각 유닛은, 독립적으로 형성할 수 있다. 이들 유닛을 독립적으로 형성하고, 각 유닛의 수를 임의로 조합함으로써 다른 구성의 기판 처리 장치(1000)를 간 이하게 형성할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치(1000)는, 제어 장치(900)를 구비하고, 기판 처리 장치(1000)의 각 구성 요소는 제어 장치(900)에 의해 제어된다. 일 실시 형태에 있어서, 제어 장치(900)는, 입출력 장치, 연산 장치, 기억 장치 등을 구비하는 일반적인 컴퓨터로 구성할 수 있다.
<로드 유닛>
로드 유닛(100)은, 연마 및 세정 등의 처리가 행해지기 전의 기판(WF)을 기판 처리 장치(1000) 내로 도입하기 위한 유닛이다. 도 2는, 일 실시 형태에 의한 로드 유닛(100)을 모식적으로 도시하는 측면도이다. 일 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)은 하우징(102)을 구비한다. 하우징(102)은 기판(WF)을 수용하는 측에 입구 개구(104)를 구비한다. 도 2에 도시된 실시 형태에 있어서는, 우측이 입구측이다. 로드 유닛(100)은, 입구 개구(104)로부터 처리 대상인 기판(WF)을 수용한다. 로드 유닛(100)의 상류(도 2에서는 우측)에는, 본 개시에 의한 기판 처리 장치(1000)에 의한 기판(WF)의 처리보다 앞의 처리 공정이 실시되는 처리 장치가 배치된다. 도 2에 도시된 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)은, ID 리더(106)를 구비한다. ID 리더(106)는, 입구 개구(104)로부터 수용되는 기판의 ID를 판독한다. 기판 처리 장치(1000)는, 판독된 ID에 따라서, 기판(WF)에 대해 각종 처리를 행한다. 일 실시 형태에 있어서, ID 리더(106)는 없어도 된다. 일 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)은, SMEMA(Surface Mount Equipment Manufacturers Association)의 기계 장치 인터페이스 규격(IPC-SMEMA-9851)에 준거하도록 구성된다.
도 2에 도시된 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)은, 기판(WF)을 반송하기 위한 복수의 반송 롤러(202)를 구비하고 있다. 후술하는 <반송 유닛>에서의 (반송 롤러(202)는 롤러 샤프트(204)에 설치되어 있고, 기어(206)를 통해, 모터(208)에 의한)회전 기구와 마찬가지의 구성에 의해, 반송 롤러(202)를 회전시킴으로써, 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 소정의 방향(도 2에 있어서는 좌측 방향)으로 반송할 수 있다. 도시한 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)의 하우징(102)은, 기판(WF)의 출구 개구(108)를 갖는다. 로드 유닛(100)은, 반송 롤러(202) 상의 소정의 위치에 있어서의 기판(WF)의 존재의 유무를 검지하기 위한 센서(112)를 갖는다. 센서(112)는 임의의 형식의 센서로 할 수 있고, 예를 들어 광학식 센서로 할 수 있다. 도 2에 도시된 실시 형태에 있어서는, 센서(112)는 하우징(102) 내에 3개 마련되어 있는데, 하나는 입구 개구(104) 부근에 마련되는 센서(112a)이고, 하나는 로드 유닛(100)의 중앙 부근에 마련되는 센서(112b)이고, 또 하나는 출구 개구(108) 부근에 마련되는 센서(112c)이다. 일 실시 형태에 있어서, 이들 센서(112)에 의한 기판(WF)의 검지에 따라서, 로드 유닛(100)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 입구 개구(104) 부근의 센서(112a)가 기판(WF)의 존재를 검지하면, 로드 유닛(100) 내의 반송 롤러(202)의 회전을 시동하도록 해도 되고, 또한 반송 롤러(202)의 회전 속도를 변경해도 된다. 또한, 출구 개구(108) 부근의 센서(112c)가 기판(WF)의 존재를 검지하면, 후속 유닛인 반송 유닛(200A)의 입구 셔터(218)를 개방하도록 해도 된다.
도시한 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)의 반송 기구는, 복수의 반송 롤러(202)와, 반송 롤러(202)가 설치되는 복수의 롤러 샤프트(204)를 갖는다. 도 1에 도시된 실시 형태에 있어서는, 각 롤러 샤프트(204)에는 3개의 반송 롤러(202)가 설치되어 있다. 기판(WF)은, 반송 롤러(202) 상에 배치되고, 반송 롤러(202)가 회전함으로써 기판(WF)이 반송된다. 롤러 샤프트(204) 상의 반송 롤러(202)의 설치 위치는, 기판(WF)을 안정적으로 반송할 수 있는 위치라면 임의로 할 수 있다. 단, 반송 롤러(202)는 기판(WF)에 접촉하기 때문에, 처리 대상인 기판(WF)에 접촉해도 문제가 없는 영역에 반송 롤러(202)가 접촉하도록 배치해야 한다. 일 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)의 반송 롤러(202)는 도전성 폴리머로 구성할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 반송 롤러(202)는, 롤러 샤프트(204) 등을 통해 전기적으로 접지된다. 이것은, 기판(WF)이 대전되어 기판(WF)을 손상시키는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)에, 기판(WF)의 대전을 방지하기 위해 이오나이저(도시하지 않음)를 마련해도 된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 로드 유닛(100)은, 입구 개구(104) 및 출구 개구(108)의 부근에, 보조 롤러(214)가 마련되어 있다. 보조 롤러(214)는, 반송 롤러(202)와 동일 정도의 높이에 배치된다. 보조 롤러(214)는, 유닛과 다른 유닛 사이로 반송 중인 기판(WF)이 떨어지지 않도록 기판(WF)을 지지한다. 보조 롤러(214)는, 동력원에 접속되어 있지 않고, 자유롭게 회전 가능하게 구성된다.
<반송 유닛>
도 3은 일 실시 형태에 의한, 반송 유닛(200)을 모식적으로 도시하는 측면도이다. 도 1에 도시되는 기판 처리 장치(1000)는, 2개의 반송 유닛(200A, 200B)을 구비하고 있다. 2개의 반송 유닛(200A, 200B)은 동일한 구성으로 할 수 있기 때문에, 이하에 있어서, 일괄하여 반송 유닛(200)으로서 설명한다.
도시한 반송 유닛(200)은, 기판(WF)을 반송하기 위한 복수의 반송 롤러(202)를 구비하고 있다. 반송 롤러(202)를 회전시킴으로써, 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 소정의 방향으로 반송할 수 있다. 반송 유닛(200)의 반송 롤러(202)는, 도전성 폴리머로 형성되어도 되고, 도전성이 없는 폴리머로 형성되어도 된다. 반송 롤러(202)는, 롤러 샤프트(204)에 설치되어 있고, 기어(206)를 통해, 모터(208)에 의해 구동된다. 일 실시 형태에 있어서, 모터(208)는 서보 모터로 할 수 있다. 서보 모터를 사용함으로써, 롤러 샤프트(204) 및 반송 롤러(202)의 회전 속도, 즉 기판(WF)의 반송 속도를 제어할 수 있다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 기어(206)는 마그네트 기어로 할 수 있다. 마그네트 기어는 비접촉식 동력 전달 기구이기 때문에, 접촉식 기어와 같이 마모에 의한 미립자의 발생이 일어나지 않고, 또한 급유 등의 메인터넌스도 불필요해진다. 도시한 반송 유닛(200)은 반송 롤러(202) 상의 소정의 위치에 있어서의 기판(WF)의 존재의 유무를 검지하기 위한 센서(216)를 갖는다. 센서(216)는 임의의 형식의 센서로 할 수 있고, 예를 들어 광학식 센서로 할 수 있다. 도 3에 도시된 실시 형태에 있어서는, 센서(216)는 반송 유닛(200)에 7개(216a 내지 216g) 마련되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 이들 센서(216a 내지 216g)에 의한 기판(WF)의 검지에 따라서, 반송 유닛(200)의 동작을 제어할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반송 유닛(200)은, 반송 유닛(200) 내에 기판(WF)을 수용하기 위해 개폐 가능한 입구 셔터(218)를 갖는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반송 유닛(200)은, 스토퍼(220)를 갖는다. 스토퍼(220)는, 스토퍼 이동 기구(222)에 접속되어 있고, 스토퍼(220)는 반송 롤러(202) 상을 이동하는 기판(WF)의 반송 경로 내에 진입 가능하다. 스토퍼(220)가 기판(WF)의 반송 경로 내에 위치하고 있을 때는, 반송 롤러(202) 상을 이동하는 기판(WF)의 측면이 스토퍼(220)에 접촉하여, 이동 중인 기판(WF)을 스토퍼(220)의 위치에서 정지시킬 수 있다. 또한, 스토퍼(220)가 기판(WF)의 반송 경로로부터 퇴피된 위치에 있을 때는, 기판(WF)은, 반송 롤러(202) 상을 이동할 수 있다. 스토퍼(220)에 의한 기판(WF)의 정지 위치는, 후술하는 푸셔(230)가 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 수취할 수 있는 위치(기판 전달 위치)이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반송 유닛(200)은 푸셔(230)를 갖는다. 푸셔(230)는, 복수의 반송 롤러(202) 상에 있는 기판(WF)을, 복수의 반송 롤러(202)로부터 이격되게 들어올릴 수 있도록 구성된다. 또한 푸셔(230)는, 보유 지지하고 있는 기판(WF)을 반송 유닛(200)의 반송 롤러(202)에 전달할 수 있도록 구성된다.
푸셔(230)는, 제1 스테이지(232) 및 제2 스테이지(270)를 구비한다. 제1 스테이지(232)는, 기판(WF)을 푸셔(230)로부터 후술하는 톱 링(302)에 전달할 때, 톱 링(302)의 리테이너 부재(3)를 지지하기 위한 스테이지이다. 제1 스테이지(232)는, 톱 링(302)의 리테이너 부재(3)를 지지하기 위한 복수의 지지 기둥(234)을 구비한다. 제2 스테이지(270)는, 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 수취하기 위한 스테이지이다. 제2 스테이지(270)는, 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 수취하기 위한 복수의 지지 기둥(272)을 구비한다. 제1 스테이지(232) 및 제2 스테이지(270)는, 제1 승강 기구에 의해 높이 방향으로 이동 가능하다. 제2 스테이지(270)는 또한, 제2 승강 기구에 의해 제1 스테이지(232)에 대해 높이 방향으로 이동 가능하다. 제1 승강 기구 및 제2 승강 기구에 의해, 제1 스테이지(232) 및 제2 스테이지(270)가 상승하면, 제1 스테이지(232)의 지지 기둥(234) 및 제2 스테이지(270)의 지지 기둥(272)의 일부가 반송 롤러(202) 및 롤러 샤프트(204)의 사이를 통해, 반송 롤러(202)보다 높은 위치가 된다. 반송 롤러(202) 상에서 반송된 기판(WF)은, 스토퍼(220)에 의해 기판 전달 위치에서 정지된다. 그 후, 제1 승강 기구에 의해 제1 스테이지(232) 및 제2 스테이지(270)를 상승시켜, 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 제2 스테이지(270)의 지지 기둥(272)에 의해 들어올린다. 그 후, 톱 링(302)의 리테이너 부재(3)를 제1 스테이지(232)의 지지 기둥(234)으로 지지하면서, 제2 승강 기구에 의해 기판(WF)을 보유 지지한 제2 스테이지(270)를 상승시킨다. 진공 흡착에 의해 제2 스테이지(270) 상의 기판(WF)을 톱 링(302)에 의해 수취하여 보유 지지한다.
일 실시 형태에 있어서, 반송 유닛(200)은 세정부를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 세정부는 세정 노즐(284)을 갖는다. 세정 노즐(284)은, 반송 롤러(202)의 상측에 배치되는 상부 세정 노즐(284a)과, 하측에 배치되는 하부 세정 노즐(284b)을 갖는다. 상부 세정 노즐(284a) 및 하부 세정 노즐(284b)은, 도시하지 않은 세정액의 공급원에 접속된다. 상부 세정 노즐(284a)은, 반송 롤러(202) 상에서 반송되는 기판(WF)의 상면에 세정액을 공급하도록 구성된다. 하부 세정 노즐(284b)은, 반송 롤러(202) 상에서 반송되는 기판(WF)의 하면에 세정액을 공급하도록 구성된다. 상부 세정 노즐(284a) 및 하부 세정 노즐(284b)은, 반송 롤러(202) 상에서 반송되는 기판(WF)의 폭과 동일 정도 또는 그 이상의 폭을 구비하고, 기판(WF)이 반송 롤러(202) 상에서 반송됨으로써, 기판(WF) 전체면이 세정되도록 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 세정부는, 반송 유닛(200)의 푸셔(230)의 기판 전달 장소보다 하류측에 위치하고 있다.
<연마 유닛>
도 4는, 일 실시 형태에 의한 연마 유닛(300)의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시된 기판 처리 장치(1000)는, 2개의 연마 유닛(300A, 300B)을 구비하고 있다. 2개의 연마 유닛(300A, 300B)은 동일한 구성으로 할 수 있기 때문에, 이하에 있어서, 일괄하여 연마 유닛(300)으로서 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 연마 유닛(300)은, 연마 테이블(350)과, 연마 대상물인 기판을 보유 지지하여 연마 테이블(350) 상의 연마면에 압박하는 연마 헤드를 구성하는 톱 링(302)을 구비하고 있다. 연마 테이블(350)은, 테이블 축(351)을 통해 그 하방에 배치되는 연마 테이블 회전 모터(도시하지 않음)에 연결되어 있고, 그 테이블 축(351) 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 연마 테이블(350)의 상면에는 연마 패드(352)가 첩부되어 있고, 연마 패드(352)의 표면(352a)이 기판을 연마하는 연마면을 구성하고 있다. 일 실시 형태에 있어서, 연마 패드(352)는, 연마 테이블(350)로부터의 박리를 용이하게 하기 위한 층을 개재시켜 첩부되어도 된다. 그러한 층은, 예를 들어 실리콘층이나 불소계 수지층 등이 있고, 예를 들어 일본 특허 공개 제2014-176950호 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용해도 된다.
연마 테이블(350)의 상방에는 연마액 공급 노즐(354)이 설치되어 있고, 이 연마액 공급 노즐(354)에 의해 연마 테이블(350) 상의 연마 패드(352) 상에 연마액이 공급되도록 되어 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 연마 테이블(350) 및 테이블 샤프트(351)에는, 연마액을 공급하기 위한 통로(353)가 마련되어 있다. 통로(353)는, 연마 테이블(350)의 표면 개구부(355)에 연통되어 있다. 연마 테이블(350)의 개구부(355)에 대응하는 위치에 있어서 연마 패드(352)는 관통 구멍(357)이 형성되어 있고, 통로(353)를 통하는 연마액은, 연마 테이블(350)의 개구부(355) 및 연마 패드(352)의 관통 구멍(357)으로부터 연마 패드(352)의 표면에 공급된다. 또한, 연마 테이블(350)의 개구부(355) 및 연마 패드(352)의 관통 구멍(357)은 1개여도 되고, 복수여도 된다. 또한, 연마 테이블(350)의 개구부(355) 및 연마 패드(352)의 관통 구멍(357)의 위치는 임의이지만, 일 실시 형태에 있어서는 연마 테이블(350)의 중심 부근에 배치된다.
도 4에는 도시되어 있지 않지만, 일 실시 형태에 있어서, 연마 유닛(300)은, 액체, 또는 액체와 기체의 혼합 유체를, 연마 패드(352)를 향해 분사하기 위한 아토마이저(358)를 구비한다(도 1 참조). 아토마이저(358)로부터 분사되는 액체는, 예를 들어 순수이고, 기체는, 예를 들어 질소 가스이다.
톱 링(302)은, 톱 링 샤프트(18)에 접속되어 있고, 이 톱 링 샤프트(18)는, 상하 이동 기구(319)에 의해 요동 암(360)에 대해 상하 이동하도록 되어 있다. 이 톱 링 샤프트(18)의 상하 이동에 의해, 요동 암(360)에 대해 톱 링(302) 전체를 상하 이동시켜 위치 결정하도록 되어 있다. 톱 링 샤프트(18)는, 도시하지 않은 톱 링 회전 모터의 구동에 의해 회전하도록 되어 있다. 톱 링 샤프트(18)의 회전에 의해, 톱 링(302)이 톱 링 샤프트(18)를 중심으로 하여 회전하도록 되어 있다. 또한, 톱 링 샤프트(18)의 상단에는 로터리 조인트(323)가 설치되어 있다.
또한, 시장에서 입수할 수 있는 연마 패드로서는 다양한 것이 있는데, 예를 들어 닛타 하스 가부시키가이샤 제조의 SUBA800(「SUBA」는 등록 상표), IC-1000, IC-1000/SUBA400(2층 클로스), 후지미 인코포레이티드사 제조의 Surfin xxx-5, Surfin 000 등(「surfin」은 등록 상표)이 있다. SUBA800, Surfin xxx-5, Surfin 000은 섬유를 우레탄 수지로 고화시킨 부직포이고, IC-1000은 경질의 발포 폴리우레탄(단층)이다. 발포 폴리우레탄은, 다공성(다공질상)으로 되어 있고, 그 표면에 다수의 미세한 함몰부 또는 구멍을 갖고 있다.
톱 링(302)은, 그 하면에 사각형의 기판을 보유 지지할 수 있도록 되어 있다. 요동 암(360)은 지지축(362)을 중심으로 하여 선회 가능하게 구성되어 있다. 톱 링(302)은, 요동 암(360)의 선회에 의해, 상술한 반송 유닛(200)의 기판 전달 위치와 연마 테이블(350)의 상방 사이에서 이동 가능하다. 톱 링 샤프트(18)를 하강시킴으로써, 톱 링(302)을 하강시켜 기판을 연마 패드(352)의 표면(연마면)(352a)에 압박할 수 있다. 이때, 톱 링(302) 및 연마 테이블(350)을 각각 회전시켜, 연마 테이블(350)의 상방에 마련된 연마액 공급 노즐(354)로부터, 및/또는 연마 테이블(350)에 형성된 개구부(355)로부터 연마 패드(352) 상에 연마액을 공급한다. 이와 같이, 기판을 연마 패드(352)의 연마면(352a)에 압박하여 기판의 표면을 연마할 수 있다. 기판(WF)의 연마 중에, 톱 링(302)이 연마 패드(352)의 중심을 통과하도록(연마 패드(352)의 관통 구멍(357)을 덮도록), 암(360)을 고정 혹은 요동시켜도 된다.
톱 링 샤프트(18) 및 톱 링(302)을 상하 이동시키는 상하 이동 기구(319)는, 베어링(321)을 통해 톱 링 샤프트(18)를 회전 가능하게 지지하는 브리지(28)와, 브리지(28)에 설치된 볼 나사(32)와, 지주(130)에 의해 지지된 지지대(29)와, 지지대(29) 상에 마련된 AC 서보 모터(38)를 구비하고 있다. 서보 모터(38)를 지지하는 지지대(29)는, 지주(130)를 개재하여 요동 암(360)에 고정되어 있다.
볼 나사(32)는, 서보 모터(38)에 연결된 나사축(32a)과, 이 나사축(32a)이 나사 결합되는 너트(32b)를 구비하고 있다. 톱 링 샤프트(18)는, 브리지(28)와 일체로 되어 상하 이동하도록 되어 있다. 따라서, 서보 모터(38)를 구동시키면, 볼 나사(32)를 통해 브리지(28)가 상하 이동하고, 이에 의해 톱 링 샤프트(18) 및 톱 링(302)이 상하 이동한다. 연마 유닛(300)은, 브리지(28)의 하면까지의 거리, 즉 브리지(28)의 위치를 검출하는 위치 검출부로서의 측거 센서(70)를 구비하고 있다. 이 측거 센서(70)에 의해 브리지(28)의 위치를 검출함으로써, 톱 링(302)의 위치를 검출할 수 있도록 되어 있다. 측거 센서(70)는, 볼 나사(32), 서보 모터(38)와 함께 상하 이동 기구(319)를 구성하고 있다. 또한, 측거 센서(70)는, 레이저식 센서, 초음파 센서, 과전류식 센서, 혹은 리니어 스케일식 센서여도 된다. 또한, 측거 센서(70), 서보 모터(38)를 비롯한 연마 유닛 내의 각 기기는, 제어 장치(900)에 의해 제어되도록 구성된다.
일 실시 형태에 의한 연마 유닛(300)은, 연마 패드(352)의 연마면(352a)을 드레싱하는 드레싱 유닛(356)을 구비하고 있다. 이 드레싱 유닛(356)은, 연마면(352a)에 미끄럼 접촉되는 드레서(50)와, 드레서(50)가 연결되는 드레서 샤프트(51)와, 드레서 샤프트(51)의 상단에 마련된 에어 실린더(53)와, 드레서 샤프트(51)를 회전 가능하게 지지하는 요동 암(55)을 구비하고 있다. 드레서(50)의 하부는 드레싱 부재(50a)에 의해 구성되고, 이 드레싱 부재(50a)의 하면에는 바늘형의 다이아몬드 입자가 부착되어 있다. 에어 실린더(53)는, 지주(56)에 의해 지지된 지지대(57) 상에 배치되어 있고, 이들 지주(56)는 요동 암(55)에 고정되어 있다.
요동 암(55)은 도시하지 않은 모터에 의해 구동되어, 지지축(58)을 중심으로 하여 선회하도록 구성되어 있다. 드레서 샤프트(51)는, 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 회전하고, 이 드레서 샤프트(51)의 회전에 의해, 드레서(50)가 드레서 샤프트(51) 주위로 회전하도록 되어 있다. 에어 실린더(53)는, 드레서 샤프트(51)를 통해 드레서(50)를 상하 이동시켜, 드레서(50)를 소정의 압박력으로 연마 패드(352)의 연마면(352a)에 압박한다.
연마 패드(352)의 연마면(352a)의 드레싱은 다음과 같이 하여 행해진다. 드레서(50)는 에어 실린더(53)에 의해 연마면(352a)에 압박되고, 이와 동시에 도시하지 않은 순수 공급 노즐로부터 순수가 연마면(352a)에 공급된다. 이 상태에서, 드레서(50)가 드레서 샤프트(51) 주위로 회전하여, 드레싱 부재(50a)의 하면(다이아몬드 입자)을 연마면(352a)에 미끄럼 접촉시킨다. 이와 같이 하여, 드레서(50)에 의해 연마 패드(352)가 절삭되어, 연마면(352a)이 드레싱된다.
본 실시 형태의 연마 장치에서는, 이 드레서(50)를 이용하여 연마 패드(352)의 마모량을 측정한다. 즉, 드레싱 유닛(356)은, 드레서(50)의 변위를 측정하는 변위 센서(60)를 구비하고 있다. 이 변위 센서(60)는, 연마 패드(352)의 마모량을 검지하는 마모량 검지 수단을 구성하고, 요동 암(55)의 상면에 마련되어 있다. 드레서 샤프트(51)에는 타깃 플레이트(61)가 고정되어 있고, 드레서(50)의 상하 이동에 수반하여, 타깃 플레이트(61)가 상하 이동하도록 되어 있다. 변위 센서(60)는 이 타깃 플레이트(61)를 삽입 관통하도록 배치되어 있고, 타깃 플레이트(61)의 변위를 측정함으로써 드레서(50)의 변위를 측정한다. 또한, 변위 센서(60)로서는, 리니어 스케일, 레이저식 센서, 초음파 센서, 혹은 와전류식 센서 등의 모든 타입의 센서가 사용된다.
본 실시 형태에서는, 다음과 같이 하여 연마 패드(352)의 마모량이 측정된다. 먼저, 에어 실린더(53)를 구동시켜 드레서(50)를, 초기 드레싱 완료된 연마 패드(352)의 연마면(352a)에 맞닿게 한다. 이 상태에서, 변위 센서(60)는 드레서(50)의 초기 위치(높이 초기값)를 검지하고, 그 초기 위치(높이 초기값)를 제어 장치(900)에 기억시킨다. 그리고 1개의, 또는 복수의 기판의 연마 처리가 종료된 후, 다시 드레서(50)를 연마면(352a)에 맞닿게 하고, 이 상태에서 드레서(50)의 위치를 측정한다. 드레서(50)의 위치는 연마 패드(352)의 마모량에 따라서 하방으로 변위되기 때문에, 제어 장치(900)는, 상기 초기 위치와 연마 후의 드레서(50)의 위치의 차를 구함으로써, 연마 패드(352)의 마모량을 구할 수 있다. 이와 같이 하여, 드레서(50)의 위치에 기초하여 연마 패드(352)의 마모량이 구해진다.
일 실시 형태에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같은 연마 유닛(300)을 사용하여 기판의 연마를 행하는 경우, 드레싱이나 연마 패드(352)의 교환 등에 의해, 연마 패드(352)의 두께가 변화된다. 후술하는 바와 같은 탄성막(4)(멤브레인)을 팽창시켜 기판을 가압하는 톱 링(302)에 있어서는, 탄성막(4)과 기판(WF)의 거리에 따라, 기판의 외주부에 있어서의 탄성막의 접촉 범위와 면압 분포가 변화된다. 이 경우에 있어서, 연마의 진행에 수반하여 기판의 면압 분포가 변화되지 않도록 하기 위해서는, 연마 시의 톱 링(302)과 연마 패드(352)의 표면(연마면)의 거리를 일정하게 유지할 필요가 있다. 이와 같이, 톱 링(302)과 연마 패드(352)의 표면의 거리를 일정하게 하기 위해서는, 예를 들어 연마 패드(352)를 교환하여, 연마 패드(352)의 드레서에 의한 초기 드레싱(후술함)을 행한 후에, 연마 패드(352)의 표면 높이(위치)를 검지하여 톱 링(302)의 하강 위치를 조정할 필요가 있다. 이하, 이 연마 패드(352)의 표면 높이(위치)를 검지하는 공정을 톱 링에 의한 패드 서치라고 한다.
톱 링에 의한 패드 서치는, 톱 링(302)의 하면(또는 보유 지지하고 있는 기판의 하면)을 연마 패드(352)의 표면(연마면)에 접촉시켰을 때의 톱 링(302)의 높이 위치를 검지함으로써 행해진다. 즉, 톱 링에 의한 패드 서치 시에는, 서보 모터(38)를 구동시켜, 인코더에 의해 회전수를 적산하면서 톱 링(302)을 하강시킨다. 톱 링(302)의 하면이 연마 패드(352)의 표면에 접촉하면, 서보 모터(38)에 대한 부하가 증가하여, 서보 모터(38)에 흐르는 전류가 커진다. 따라서, 제어 장치(900)의 전류 검출기에 의해 서보 모터(38)에 흐르는 전류를 검출하여, 전류가 커졌을 때, 톱 링(302)의 하면이 연마 패드(352)의 표면에 접촉하였다고 판단한다. 톱 링(302)의 하면이 연마 패드(352)의 표면에 접촉하였다고 판단되면, 제어 장치(900)는, 서보 모터(38)의 인코더의 적산값으로부터 톱 링(302)의 하강 거리(위치)를 산출하고, 이 하강 거리를 기억한다. 이 톱 링(302)의 하강 거리로부터 연마 패드(352)의 표면 높이를 얻어, 제어 장치(900)는, 이 연마 패드(352)의 표면 높이로부터 연마 시의 톱 링(302)의 설정 위치를 산출한다.
이 경우에 있어서, 톱 링에 의한 패드 서치 시에 사용하는 기판으로서는, 기판 처리 장치(1000)에 의한 처리 대상이 되는 기판이 아닌, 패드 서치용 더미 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 기판 처리 장치(1000)에 의한 처리 대상이 되는 기판으로 패드 서치를 행해도 되는 경우도 있지만, 패드 서치용 더미 기판을 사용함으로써, 패드 서치에 의해 처리 대상이 되는 기판에 손상을 줄 가능성을 없앨 수 있다.
또한, 서보 모터(38)로서는, 모터의 최대 전류가 가변인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 서보 모터를 사용함으로써, 예를 들어 톱 링에 의한 패드 서치 시에 모터의 최대 전류값을 일례로서 25％ 내지 30％ 정도로 설정해 둠으로써, 톱 링(302)의 하면 또는 보유 지지되는 기판(더미 기판)의 표면이 연마 패드(352)에 접촉하였을 때, 기판(더미 기판), 톱 링(302), 연마 패드(352) 등에 극단적으로 큰 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우에 있어서, 톱 링(302)의 하강 시간이나 하강 거리로부터, 톱 링(302)이 연마 패드(352)에 접촉하는 시기를 어느 정도 예측할 수 있기 때문에, 톱 링(302)이 연마 패드(352)에 접촉하기 전에 서보 모터(38)의 최대 전류값을 낮추는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 신속하고 확실한 하강 동작을 할 수 있다.
다음으로, 일 실시 형태에 의한 연마 유닛(300)에 있어서의 톱 링(302)에 대해 설명한다. 도 5는, 일 실시 형태에 의한, 연마 대상물인 기판을 보유 지지하여 연마 패드 상의 연마면에 기판을 압박하는 톱 링(302)의 모식적인 단면도이다. 도 5에 있어서는, 톱 링(302)을 구성하는 주요 구성 요소만을 모식적으로 도시하고 있다. 도 6은, 일 실시 형태에 의한, 톱 링(302)을 연마 테이블(350)측에서 본 도면이다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 톱 링(302)은, 기판(WF)을 연마면(352a)에 대해 압박하는 톱 링 본체(2)와, 연마면(352a)을 직접 압박하는 리테이너 부재(3)를 갖는다. 톱 링 본체(2)는 개략 사각형의 평판형 부재로 이루어지고, 리테이너 부재(3)는 톱 링 본체(2)의 외주부에 설치되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 리테이너 부재(3)는 도 6에 도시되는 바와 같이 가늘고 긴 직사각형의 판형 부재이다. 도 6에 도시된 실시 형태에 있어서는, 리테이너 부재(3)는, 4개의 판형 부재가 사각형의 톱 링 본체(2)의 각 변의 외측에 마련되어 있다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 리테이너 부재(3)는 복수의 홈(3a)을 구비하고 있다. 도 6에 도시된 리테이너 부재(3)는, 톱 링(302)의 내측으로부터 외측으로 연장되는 홈(3a)이 형성되어 있다. 도 6에 도시된 실시 형태에 있어서는, 톱 링 본체(2)의 코너부에는 리테이너 부재(3)가 없는 영역이 존재한다. 도 7은, 일 실시 형태에 의한 리테이너 부재(3)의 형상을 도시하는 도면이다. 도 7에 도시된 리테이너 부재(3)는, 도 6에 도시된 가늘고 긴 리테이너 부재(3)의 단부가 부채형으로 된 형상이다. 그 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이 4개의 리테이너 부재(3)를 조합함으로써, 톱 링 본체(2)의 코너부도 포함하여 거의 전체를 리테이너 부재(3)로 둘러쌀 수 있다. 톱 링 본체(2)는, 엔지니어링 플라스틱(예를 들어, PEEK) 등의 수지에 의해 형성되어 있다. 톱 링 본체(2)의 하면에는, 기판의 이면에 접촉하는 탄성막(멤브레인)(4)이 설치되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 탄성막(멤브레인)(4)은, 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 고무재에 의해 형성된다. 일 실시 형태에 있어서, 탄성막(멤브레인)(4)은, 금형을 사용하여 고무재로 형성할 수 있다.
탄성막(멤브레인)(4)은, 동심형의 복수의 격벽(4a)을 갖고, 이들 격벽(4a)에 의해, 탄성막(4)의 상면과 톱 링 본체(2)의 하면 사이에 원 형상의 센터실(5), 센터실(5)을 둘러싸는 사각의 환형의 리플실(6), 리플실(6)을 둘러싸는 사각의 환형의 중간실(7), 중간실(7)을 둘러싸는 사각의 환형의 아우터실(8), 아우터실(8)을 둘러싸는 사각의 환형의 에지실(9)이 형성되어 있다. 즉, 톱 링 본체(2)의 중심부에 센터실(5)이 형성되고, 중심으로부터 외주 방향을 향해, 순차, 동심형으로, 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8), 에지실(9)이 형성되어 있다. 도 8a는, 일 실시 형태에 의한 탄성막(멤브레인)(4)의 구조를 도시하는 상면도이다. 도 8b는, 도 8a에 나타낸 화살표 B-B를 따라 잘라낸 단면도이다. 도 8c는, 도 8a에 나타낸 화살표 C-C를 따라 잘라낸 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 톱 링 본체(2) 내에는, 센터실(5)에 연통되는 유로(11), 리플실(6)에 연통되는 유로(12), 중간실(7)에 연통되는 유로(13), 아우터실(8)에 연통되는 유로(14), 에지실(9)에 연통되는 유로(15)가 각각 형성되어 있다. 그리고 센터실(5)에 연통되는 유로(11), 리플실(6)에 연통되는 유로(12), 중간실(7)에 연통되는 유로(13), 아우터실(8)에 연통되는 유로(14), 에지실(9)에 연통되는 유로(15)는, 로터리 조인트(323)를 통해 유로(21, 22, 23, 24, 25)에 각각 접속되어 있다. 그리고 유로(21, 22, 23, 24, 25)는, 각각 밸브 V1-1, V2-1, V3-1, V4-1, V5-1 및 압력 레귤레이터 R1, R2, R3, R4, R5를 통해 압력 조정부(30)에 접속되어 있다. 또한, 유로(21, 22, 23, 24, 25)는, 각각 밸브 V1-2, V2-2, V3-2, V4-2, V5-2를 통해 진공원(31)에 접속됨과 함께, 밸브 V1-3, V2-3, V3-3, V4-3, V5-3을 통해 대기에 연통 가능하게 되어 있다. 또한, 밸브 V6-2 및 그 주변의 배관은 후술하는 리테이너부(380)가 진공화 불가능한 구조라면, 생략해도 된다.
도 6, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 탄성막(4)에는, 리플실(6)에 연통되어 기판(WF)을 톱 링(302)에 진공 흡착시키기 위한 복수의 진공 흡착 구멍(315)이 형성되어 있다. 일 실시 형태로서, 도 6, 도 8a에 도시된 바와 같이, 진공 흡착 구멍(315)은 8개 마련되어 있다. 진공 흡착 구멍(315)은, 도시하지 않은 통로에 연통되고, 진공원에 연결된다. 진공 흡착 구멍(315)을 통해, 기판(WF)을 톱 링(302)의 탄성막(4)에 대해 진공 흡착시킬 수 있다.
또한, 리테이너 부재(3) 상에도 탄성막으로 이루어지는 리테이너 부재 가압실(10)이 형성되어 있고, 리테이너 부재 가압실(10)은, 톱 링 본체(2) 내에 형성된 유로(16) 및 로터리 조인트(323)를 통해 유로(26)에 접속되어 있다. 그리고 유로(26)는, 밸브 V6-1 및 압력 레귤레이터 R6을 통해 압력 조정부(30)에 접속되어 있다. 또한, 유로(26)는 밸브 V6-2를 통해 진공원(31)에 접속됨과 함께, 밸브 V6-3을 통해 대기에 연통 가능하게 되어 있다. 압력 레귤레이터 R1, R2, R3, R4, R5, R6은, 각각 압력 조정부(30)로부터 센터실(5), 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8), 에지실(9) 및 리테이너 부재 가압실(10)에 공급하는 압력 유체의 압력을 조정하는 압력 조정 기능을 갖고 있다. 압력 레귤레이터 R1, R2, R3, R4, R5, R6 및 각 밸브 V1-1 내지 V1-3, V2-1 내지 V2-3, V3-1 내지 V3-3, V4-1 내지 V4-3, V5-1 내지 V5-3, V6-1 내지 V6-3은, 제어 장치(900)(도 1 참조)에 접속되어 있어, 그들의 작동이 제어되도록 되어 있다. 또한, 유로(21, 22, 23, 24, 25, 26)에는 각각 압력 센서 P1, P2, P3, P4, P5, P6 및 유량 센서 F1, F2, F3, F4, F5, F6이 설치되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 구성된 톱 링(302)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 톱 링 본체(2)의 중심부에 센터실(5)이 형성되고, 중심으로부터 외주 방향을 향해, 순차, 동심 형상으로, 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8), 에지실(9)이 형성되고, 이들 센터실(5), 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8), 에지실(9) 및 리테이너 부재 가압실(10)에 공급하는 유체의 압력을 압력 조정부(30) 및 압력 레귤레이터 R1, R2, R3, R4, R5, R6에 의해 각각 독립적으로 조정할 수 있다. 이러한 구조에 의해, 기판(WF)을 연마 패드(352)에 압박하는 압박력을 기판(WF)의 영역별로 조정할 수 있고, 또한 리테이너 부재(3)가 연마 패드(352)를 압박하는 압박력을 조정할 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 구성된 연마 유닛(300)에 의한 일련의 연마 처리 공정에 대해 도 19를 참조하여 설명한다. 도 19는 일 실시 형태에 의한 연마 유닛(300)에 의해 실시되는 일련의 연마 처리 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 연마 처리 공정은, 연마 패드(352)의 교환으로부터 시작된다(스텝 S101). 즉, 연마에 의해 소모된 연마 패드(352)를 연마 테이블(350)로부터 떼어내고, 새로운 연마 패드(352)를 연마 테이블(350)에 설치한다.
이 경우, 새로운 연마 패드(352)는, 표면이 거칠지 않기 때문에 연마 능력이 부족하고, 또한 연마 테이블(350)에 대한 설치 방법, 및 제품별 개체차에 따라 연마 패드 표면에는 굴곡이 있기 때문에, 그들을 시정하여 연마에 사용할 수 있는 상태로 하기 위해, 절삭 능력이 커지도록 패드 표면을 거칠게 하는 표면 조정(드레싱)을 할 필요가 있다. 이 초기 표면 조정(드레싱)을 초기 드레싱(스텝 S102)이라고 칭한다.
다음으로, 패드 서치용 더미 기판(WF)을 사용하여 톱 링(302)에 의한 패드 서치를 행한다(스텝 S103). 상술한 바와 같이, 패드 서치는 연마 패드(352)의 표면 높이(위치)를 검지하는 공정이다.
톱 링에 의한 패드 서치는, 톱 링(302)의 하면을 연마 패드(352)의 표면(연마면)에 접촉시켰을 때의 톱 링(302)의 높이 위치를 검지함으로써 행해진다. 즉, 패드 서치 시에는, 서보 모터(38)를 구동시켜, 인코더에 의해 회전수를 적산하면서 톱 링(302)을 하강시킨다. 톱 링(302)의 하면이 연마 패드(352)의 표면에 접촉하면, 서보 모터(38)에 대한 부하가 증가하여, 서보 모터(38)에 흐르는 전류가 커진다. 따라서, 제어 장치(900)의 전류 검출기에 의해 서보 모터(38)에 흐르는 전류를 검출하여, 전류가 커졌을 때, 톱 링(302)의 하면이 연마 패드(352)의 표면에 접촉하였다고 판단한다. 톱 링(302)의 하면이 연마 패드(352)의 표면에 접촉하였다고 판단되면, 제어 장치(900)는, 서보 모터(38)의 인코더 적산값으로부터 톱 링(302)의 하강 거리(위치)를 산출하고, 이 하강 거리를 기억한다. 이 톱 링(302)의 하강 거리로부터 연마 패드(352)의 표면의 높이를 얻어, 제어 장치(900)는, 이 연마 패드(352)의 표면 높이로부터 연마 전의 톱 링(302)의 최적의 위치를 산출한다.
본 실시 형태에 있어서는, 연마 전의 톱 링(302)의 최적의 위치는, 톱 링(302)에 보유 지지된 기판(WF)의 하면(피연마면)과 연마 패드(352)의 표면(연마면)에 약간의 간극이 있는 위치이다. 즉, 연마 대상의 기판(WF)의 하면(피연마면)이 연마 패드(352)의 표면(연마면)에 접촉하는 일 없이, 기판(WF)의 하면(피연마면)과 연마 패드(352)의 표면(연마면) 사이에 약간의 간극이 있는 상태의 톱 링(302)의 높이 위치를, 톱 링(302)의 최적 위치(Hinitial-best)로서 제어 장치(900)에 설정한다(스텝 S103).
다음으로, 드레서(50)에 의한 패드 서치를 행한다(스텝 S104). 드레서에 의한 패드 서치는 드레서(50)의 하면을 소정의 압력으로 연마 패드(352)의 표면(연마면)에 접촉시켰을 때의 드레서(50)의 높이 위치를 검지함으로써 행해진다. 즉, 에어 실린더(53)를 구동시켜 드레서(50)를, 초기 드레싱 완료된 연마 패드(352)의 연마면(352a)에 맞닿게 한다. 이 상태에서, 변위 센서(60)는 드레서(50)의 초기 위치(높이 초기값)를 검지하고, 이 초기 위치(높이 초기값)를 제어 장치(900)에 기억시킨다. 또한, 스텝 S102의 초기 드레싱과 스텝 S104의 드레서에 의한 패드 서치를 겸용시킬 수도 있다. 즉, 초기 드레싱의 최종 공정으로서 드레서(50)의 높이 위치(초기 위치)를 검지하고, 이 초기 위치(높이 초기값)를 제어 장치(900)에 기억시킨다.
이와 같이, 스텝 S102의 초기 드레싱과 스텝 S104의 드레서에 의한 패드 서치를 겸용한 경우에는, 이 후에 스텝 S103의 톱 링에 의한 패드 서치를 행한다.
다음으로, 톱 링(302)은, 푸셔(230)로부터 기판(WF)을 수취하여 보유 지지한 후에, 스텝 S103에 의한 톱 링에 의한 패드 서치에 의해 얻은 톱 링의 설정 위치(Hinitial-best)까지 하강한다. 이 설정 위치(Hinitial-best)에서는, 연마 전에는, 기판(WF)을 톱 링(302)으로 흡착 보유 지지하고 있기 때문에 기판(WF)의 하면(피연마면)과 연마 패드(352)의 표면(연마면) 사이에는, 약간의 간극이 있다. 이때, 연마 테이블(350) 및 톱 링(302)은, 모두 회전 구동되고 있다. 이 상태에서, 기판(WF)의 이면측에 있는 탄성막(4)(멤브레인)을 팽창시켜, 기판(WF)의 하면(피연마면)을 연마 패드(352)의 표면(연마면)에 접촉시키고, 연마 테이블(350)과 톱 링(302)을 상대 운동시킴으로써, 기판(WF)의 표면(피연마면)이 소정의 상태(예를 들어, 소정의 막 두께)가 될 때까지 연마한다(스텝 S105).
스텝 S105에 있어서의 연마가 종료되면, 톱 링(302)은, 푸셔(230)에 연마 완료된 기판(WF)을 전달하고, 또한 푸셔(230)로부터 새로운 연마 대상인 기판(WF)을 수취한다. 톱 링(302)에 의한 연마 완료된 기판(WF)으로부터 연마 전의 기판(WF)으로 교환 작업하는 동안에, 드레서(50)에 의한 연마 패드(352)의 드레싱이 행해진다(스텝 S106).
연마 패드(352)의 연마면(352a)의 드레싱은 다음과 같이 하여 행해진다. 드레서(50)는 에어 실린더(53)에 의해 연마면(352a)에 압박되고, 이와 동시에 도시하지 않은 순수 공급 노즐로부터 순수가 연마면(352a)에 공급된다. 이 상태에서, 드레서(50)가 드레서 샤프트(51) 주위로 회전하여, 드레싱 부재(50a)의 하면(다이아몬드 입자)을 연마면(352a)에 접촉시킨다. 이와 같이 하여, 드레서(50)에 의해 연마 패드(352)가 절삭되어, 연마면(352a)이 드레싱된다.
드레싱의 종료 후에, 드레서(50)에 의한 패드 서치를 행한다(스텝 S106). 이 드레서에 의한 패드 서치는, 스텝 S104에서 설명한 바와 같다. 또한, 드레싱의 종료 후에 드레서에 의한 패드 서치를 별도로 행하도록 해도 되지만, 드레싱의 최종 공정으로서, 그대로 측정하면, 드레싱 겸 패드 서치를 동시에 행할 수 있다. 따라서, 스텝 S104의 드레서와 연마 테이블의 회전수, 드레서의 하중 조건도 이와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 드레서(50)에 의한 패드 서치에 의해, 드레싱 후의 드레서(50)의 높이 위치를 검지한다(스텝 S106).
다음으로, 스텝 S104에서 구한 드레서(50)의 초기 위치(높이 초기값)와 스텝 S106에서 구한 드레싱 후의 드레서(50)의 높이 위치의 차를 구함으로써, 연마 패드(352)의 마모량(ΔH)을 구한다.
제어 장치(900)는, 이와 같이 하여 구한 연마 패드(352)의 마모량(ΔH)과, 스텝 S103의 톱 링(302)에 의한 패드 서치에 의해 구한, 연마 시의 톱 링(302)의 설정 위치(Hinitial-best)로부터, 식(1)에 기초하여 다음 기판(WF)을 연마하기 위한 톱 링(302)의 최적 위치(Hpost-best)를 산출한다(스텝 S107).
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즉, 연마 시의 톱 링의 높이 위치에 영향을 미치는 요소인 연마 패드의 마모량(ΔH)을 검지하고, 이 검지한 연마 패드의 마모량(ΔH)에 기초하여, 먼저 설정한 연마 시의 톱 링(302)의 설정 위치(Hinitial-best)를 보정하고, 다음 기판(WF)을 연마하기 위한 톱 링(302)의 설정 위치(Hpost-best)를 구함으로써, 연마 시에 톱 링이 항상 최적의 높이 위치가 되도록 제어한다.
다음으로, 서보 모터(38)를 구동시켜 기판(WF)을 보유 지지한 톱 링(302)을 스텝 S107에서 구한 톱 링(302)의 설정 위치(Hpost-best)까지 하강시켜, 톱 링(302)의 높이 조정을 행한다(스텝 S108). 이 후, 스텝 S105 내지 스텝 S108까지의 공정이 연마 패드가 소모될 때까지 반복되어, 다수의 기판(WF)이 연마된다. 그 후, 다시, 연마 패드가 교환되는 스텝 S101이 실행된다.
도 19에 나타내는 흐름도에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 연마 유닛(300)의 운전 중에, 연마 시의 톱 링의 높이 위치에 영향을 미치는 요소인 연마 패드의 마모량(ΔH)을 검지하고, 이 검지한 연마 패드의 마모량(ΔH)에 기초하여, 먼저 설정한 톱 링(302)의 설정 위치(Hinitial-best)를 보정하고, 다음 기판(WF)을 연마하기 위한 톱 링(302)의 설정 위치(Hpost-best)를 구함으로써, 연마 시에 톱 링이 항상 최적의 높이 위치가 되도록 제어할 수 있다. 따라서, 연마 시의 톱 링의 설정 위치를, 톱 링이 직접 얻기 위한 톱 링에 의한 패드 서치는, 연마 패드를 교환하였을 때만 행하면 되므로, 스루풋을 비약적으로 높일 수 있다.
도 19에 나타내는 흐름도에 있어서는, 연마 패드(352)를 교환할 때에 톱 링의 패드 서치(S103) 및 드레서에 의한 패드 서치(S104)를 행하고 있지만, 일 실시 형태로서, 톱 링의 패드 서치(S103) 및 드레서에 의한 패드 서치(S104)는, 임의의 타이밍에 행할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드(352)를 교환하지 않고 두께가 다른 기판(WF)을 연마하는 경우에 있어서, 톱 링의 패드 서치(S103)를 행하여, 톱 링(302)의 최적 위치(Hinitial-best)를 재설정해도 된다. 그 때, 드레서에 의한 패드 서치(S104)를 행해도 된다. 두께가 다른 기판(WF)에 대해 톱 링(302)의 최적 위치(Hinitial-best)를 재설정한 후, 스텝 S105 내지 스텝 S108을 행하도록 해도 된다.
도 9는, 일 실시 형태에 의한 톱 링(302)의 상세한 구조를 도시하는 단면도이다. 도 9는, 도 4에 도시되는 톱 링(302)을 화살표 9-9를 따라 잘라낸 단면도에 상당한다. 도 9에 도시되는 실시 형태에 있어서, 톱 링(302)은, 톱 링 본체(2) 및 리테이너부(380)를 갖는다. 톱 링 본체(2)는, 사각형의 판형의 상부 부재(303)와, 상부 부재(303)의 하면에 설치된 중간 부재(304)와, 중간 부재(304)의 하면에 설치된 하부 부재(306)를 구비하고 있다. 리테이너부(380)는, 상부 부재(303)의 외주부에 설치되어 있다. 상부 부재(303)는, 볼트(308) 등에 의해 톱 링 샤프트(18)에 연결된다. 또한, 중간 부재(304)는, 볼트(309) 등에 의해 상부 부재(303)에 연결된다. 하부 부재(306)는, 볼트(310) 등에 의해 상부 부재(303)에 연결된다. 상부 부재(303), 중간 부재(304), 및 하부 부재(306)는, 금속 재료나 플라스틱 재료로 형성할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 상부 부재(303)는, 스테인리스강(SUS)으로 형성되고, 중간 부재(304) 및 하부 부재(306)는 플라스틱 재료로 형성된다.
도 9에 도시되는 바와 같이, 하부 부재(306)의 하면에는, 기판(WF)의 이면에 접촉하는 탄성막(4)이 설치되어 있다. 이 탄성막(4)은, 도시한 바와 같이 동심의 3개의 홀더(316)(중심부는 얇은 원기둥형 부재, 그 주위의 2개는 사각의 환형 부재)에 의해 하부 부재(306)의 하면에 설치된다. 홀더(316)는, 볼트(311) 등에 의해 하부 부재(306)에 고정되고, 홀더(316)와 하부 부재(306) 사이에 탄성막(4)을 끼움으로써 탄성막(4)을 하부 부재(306)의 하면에 설치할 수 있다. 탄성막(4)의 형상은, 도 8a 내지 도 8c에서도 설명한 것과 마찬가지이며, 격벽(4a)에 의해 복수의 구획이 형성되어 있다.
도 5, 도 9에 도시되는 바와 같이, 탄성막(4) 및 하부 부재(306)의 하면에 의해, 센터실(5), 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8), 및 에지실(9)이 획정되어 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 센터실(5), 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8) 및 에지실(9)에는, 각각 유로(11, 12, 13, 14, 15)가 연락되어 있고, 이 유로들을 통해 유체를 센터실(5), 리플실(6), 중간실(7), 아우터실(8) 및 에지실(9)에 공급하여, 각 실(5, 6, 7, 8, 9)의 내부 압력을 독립적으로 제어할 수 있다. 그 때문에, 기판(WF)을 연마할 때, 기판(WF)의 에어리어 영역별로, 연마 패드(352)에 대한 접촉 압력을 제어할 수 있다.
도 10은, 도 9에 도시되는 단면도의 리테이너부(380)를 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 11은, 도 9에 도시되는 단면도의 리테이너부(380)를 확대하여 도시하는 단면 사시도이다. 도시한 바와 같이, 상부 부재(303)의 외주부에는, 리테이너부(380)가 마련되어 있다. 도시한 바와 같이, 상부 부재(303)의 외주부의 하면에는 상부 하우징(402)이 연결되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 상부 하우징(402)은, 시일 패킹 등을 통해 상부 부재(303)에 볼트 등으로 고정할 수 있다. 상부 하우징(402)의 하면에는, 하부 하우징(404)이 구비되어 있다. 일 실시 형태에 있어서는, 상부 하우징(402) 및 하부 하우징(404)은, 전체적으로 사각의 환형 부재이며, 폴리페닐렌술피드(PPS) 수지로 형성할 수 있다. 하부 하우징(404)의 내부에는, 원통형의 실린더(406)가 획정되어 있다. 실린더(406) 내에는, 다이어프램(408)이 배치되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 다이어프램(408)은 고무재로 형성된다. 다이어프램(408)은, 상부 하우징(402)과 하부 하우징(404) 에 의해 집힘으로써 고정된다. 실린더(406)의 내부 공간은, 다이어프램(408)에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 구획되어 있다. 하부 하우징(404)의 다이어프램(408) 내에는, 피스톤(410)이 배치되어 있다. 피스톤(410)의 일단부는, 다이어프램(408)의 하면에 접촉되어 있다. 또한, 피스톤(410)의 타단부는, 하부 하우징(404)의 하측으로부터 나와, 리테이너 지지 가이드(412)에 접촉되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 피스톤(410)은 PPS 수지로 형성할 수 있다.
도 13은, 하부 하우징(404)을 위에서 본 평면도이다. 일 실시 형태에 있어서, 하부 하우징(404)에는, 복수의 실린더(406)가 형성되어 있고, 각각의 실린더(406)에 다이어프램(408) 및 피스톤(410)이 배치되어 있다. 도 13은, 하부 하우징(404)에 복수의 실린더(406)가 형성되고, 각각의 실린더(406)에 배치된 다이어프램(408)을 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 동일한 형상의 실린더(406), 다이어프램(408), 피스톤(410)을 사용함으로써, 이들을 제조하는 비용을 저감시키는 것이 가능해진다. 예를 들어, 치수가 다른 톱 링 본체(2)를 제조하는 경우라도, 동일한 부품인 다이어프램(408), 피스톤(410)을 사용할 수 있고, 톱 링 본체(2)의 크기에 따라서 사용하는 수를 변경하도록 설계할 수 있다.
상부 하우징(402)에는, 통로(403)(도 5에서는 유로(16)로서 나타나 있음)가 마련되어 있다. 통로(403)는 유체원(예를 들어 도 5의 압력 조정부(30))에 접속되어 있다. 통로(403)를 통해, 유체원으로부터 유체(예를 들어, 공기 또는 질소)를 하부 하우징(404)의 실린더(406)의 상부 공간 내에 공급할 수 있다. 실린더(406)의 상부 공간 내에 유체가 공급되면, 다이어프램(408)이 하부 방향으로 팽창되어 피스톤(410)을 하부 방향으로 이동시킨다. 피스톤(410)이 하부 방향으로 이동함으로써, 리테이너 지지 가이드(412)를 하부 방향으로 이동시킬 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 도 10, 도 11에 도시되는 바와 같이, 상부 하우징(402)의 외측 측면으로부터 리테이너 지지 가이드(412)의 외측 측면에 걸쳐 밴드(414)가 설치되어 있다. 밴드(414)는, 리테이너 지지 가이드(412)의 하부 하우징(404)에 대한 변위를 허용함과 함께, 하부 하우징(404)과 리테이너 지지 가이드(412) 사이의 공간에 연마액 등이 침입하는 것을 방지한다.
도시한 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412)의 하면에는, 리테이너 가이드(416)가 설치되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 도시한 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412)와 리테이너 가이드(416) 사이에는 고무재 등으로 이루어지는 시일 패킹(415)이 배치되어 있다. 도시한 바와 같이 리테이너 가이드(416)의 하면에는, 리테이너 부재(3)가 설치된다. 도 11에 도시되는 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412), 리테이너 가이드(416), 및 리테이너 부재(3)는, 볼트에 의해 고정할 수 있다. 리테이너 지지 가이드(412) 및 리테이너 가이드(416)는, 전체적으로 사각의 환형 부재이다. 일 실시 형태에 있어서, 리테이너 지지 가이드(412) 및 리테이너 가이드(416)는, 스테인리스강(SUS)으로 형성되고, 리테이너 부재(3)는, PPS 수지, 폴리염화비닐 수지 등으로 형성된다. 상술한 바와 같이, 하부 하우징(404) 내의 피스톤(410)에 의해 리테이너 지지 가이드(412)가 하부 방향으로 이동됨으로써, 리테이너 부재(3)가 하부 방향으로 이동된다.
일 실시 형태에 있어서, 톱 링(302)은, 리테이너 부재(3)를 상하 방향으로 변위 가능하게 안내하고, 또한 리테이너 부재(3)가 횡방향으로 변위되는 것을 금지하도록 지지하는, 리테이너 안내 장치를 구비한다. 일 실시 형태에 있어서, 도 10, 도 11에 도시되는 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412), 리테이너 가이드(416), 및 리테이너 부재(3)는, 지지 롤러(450)에 의해 지지 및 안내되어, 상하 방향으로 이동 가능하다. 도시한 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412)의 내측 측면에는, 지지 패드(418)가 고정되어 있다. 도시한 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412)에 고정된 지지 패드(418)가 지지 롤러(450)에 접촉 및 지지된 상태에서, 리테이너 지지 가이드(412), 리테이너 가이드(416), 및 리테이너 부재(3)가 상하 방향으로 이동한다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 리테이너 지지 가이드(412)에 고정된 지지 패드(418)와 지지 롤러(450) 사이에는 약간의 간극이 생기도록 구성해도 된다. 일 실시 형태에 있어서, 지지 패드(418)는, PPS 수지나 염화비닐 수지, PEEK 수지 등으로 형성할 수 있다.
도 10, 도 11에 도시되는 바와 같이, 톱 링 본체(2)의 하부 부재(306)에는, 리테이너 지지 프레임(420)이 고정되어 있다. 도 11에 도시되는 바와 같이, 리테이너 지지 프레임(420)은, 볼트(422)에 의해 하부 부재(306)에 고정된다. 도 10, 도 11에 도시되는 바와 같이, 하부 부재(306)와 리테이너 지지 프레임(420) 사이에는, 시일 패킹(415)이 끼워져 있다. 도시한 바와 같이, 시일 패킹(415)은, 하부 부재(306)와 리테이너 지지 프레임(420) 사이의 영역으로부터, 리테이너 지지 가이드(412)와 리테이너 가이드(416) 사이의 영역까지 연장되어 있다. 또한, 시일 패킹(415)은, 톱 링 본체(2)로부터 리테이너부(380)에 걸쳐 연장된다고도 할 수 있다. 그 때문에, 시일 패킹(415)은, 톱 링 본체(2)와 리테이너부(380) 사이로부터 연마액 등이 톱 링(302)의 내부에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
도 11에 도시되는 바와 같이, 리테이너 지지 프레임(420)에는 샤프트(424)가 고정되어 있다. 도 12는, 도 10에 도시되는 화살표 12의 방향에서 본 단면도이며, 지지 롤러(450)의 구조를 나타내고 있다. 도 12에 도시되는 바와 같이, 샤프트(424)는, 볼트(425)에 의해 리테이너 지지 프레임(420)에 고정되어 있다. 샤프트(424)는, 톱 링 본체(2)가 기판(WF)을 보유 지지하는 면에 평행으로 연장된다. 또한, 샤프트(424)는, 대략 사각형의 톱 링 본체(2)의 사각형의 변에 평행인 방향으로 연장된다고도 할 수 있다. 도 12에 도시되는 바와 같이, 저마찰 미끄럼 이동 베어링(426)을 통해, 샤프트(424)의 주위에 지지 롤러(450)가 설치되어 있다. 그 때문에, 지지 롤러(450)는, 샤프트(424)를 중심으로 자유롭게 회전 가능하다. 일 실시 형태에 있어서, 샤프트(424) 및 지지 롤러(450)는, SUS 등의 금속으로 형성된다. 일 실시 형태에 있어서, 저마찰 미끄럼 이동 베어링(426)은, 오일 함침 폴리아세탈로 형성된다. 일 실시 형태에 있어서, 저마찰 미끄럼 이동 베어링(426)은, 원통 롤러 베어링이어도 된다.
일 실시 형태에 있어서, 지지 롤러(450)는, 사각의 환형의 리테이너부(380)의 각 변을 따라 복수 마련된다. 도 14는, 도 9의 화살표 14-14의 방향에서 본 단면도이다. 도 14에 도시되는 바와 같이, 지지 롤러(450)는, 사각형의 리테이너 지지 프레임(420)의 각 변에 각각 3개 마련되어 있다. 도시한 실시 형태에 있어서는, 지지 롤러(450)를 각 변에 각각 3개 마련하고 있지만, 다른 실시 형태로서 지지 롤러(450)를 각 변에 1개씩 마련해도 되고, 각각 2개 이상 마련해도 된다.
상술한 바와 같이, 리테이너 지지 가이드(412), 리테이너 가이드(416), 및 리테이너 부재(3)는 상하 방향으로 이동 가능하다. 일 실시 형태에 있어서는, 톱 링(302)은, 상하 이동 가능한 리테이너 지지 가이드(412), 리테이너 가이드(416), 및 리테이너 부재(3)의 이동을 제한하는 스토퍼를 구비할 수 있다. 도 16은, 도 14에 나타낸 화살표 16-16의 방향에서 본 단면도이다. 도 14, 도 16에 도시되는 바와 같이, 사각형의 톱 링(302)의 코너부에 있어서, 리테이너 지지 프레임(420)의 일부가, 리테이너 지지 가이드(412)의 하면에 깔려 들어가 있다. 리테이너 지지 가이드(412)의 하면에 깔려 들어간 리테이너 지지 프레임(420)의 상면은 정지면(420a)을 획정한다. 리테이너 지지 가이드(412)가 하부 방향으로 이동할 때, 리테이너 지지 가이드(412)의 하면이 리테이너 지지 프레임(420)의 정지면(420a)에 접촉한다. 그 때문에, 리테이너 지지 프레임(420)의 정지면(420a)은, 리테이너 지지 가이드(412), 리테이너 가이드(416), 및 리테이너 부재(3)의 하부 방향의 이동량의 한계값을 획정한다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 리테이너 지지 프레임(420)의 정지면(420a), 또는 리테이너 지지 가이드(412)의 리테이너 지지 프레임(420)에 접촉하는 면에 수지 등으로 형성되는 지지 패드를 마련해도 된다. 리테이너 지지 프레임(420) 및 리테이너 지지 가이드(412)가 모두 금속 재료로 형성되는 경우, 금속끼리의 접촉에 의해 금속 부스러기 등이 발생하는 경우가 있다. 지지 패드는, 그러한 금속 부스러기의 발생을 방지하기 위해 마련된다. 일 실시 형태에 있어서, 이러한 지지 패드는, 리테이너 지지 가이드(412)에 설치되는 지지 패드(418)와 마찬가지의 재료로 형성할 수 있다.
상술한 실시 형태에 있어서, 지지 롤러(450)는, 연마 중에 기판(WF)으로부터 받는 수평 방향의 하중을 지지할 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 상태에 있어서, 기판(WF)으로부터 리테이너 부재(3)에 우측 방향으로 힘이 가해진다고 하자. 그 경우, 톱 링(302)의 좌측에 있는 리테이너부(380)의 리테이너 지지 가이드(412)에 설치된 지지 패드(418)가 (좌측의)지지 롤러(450)를 우측 방향으로 압박한다. 지지 롤러(450)의 샤프트(424)는, 리테이너 지지 프레임(420)에 고정되어 있고, 리테이너 지지 프레임(420)은 하부 부재(306)에 고정되어 있다. 그 때문에, 리테이너 부재(3)에 수평 방향의 힘이 부여되었을 때, 지지 롤러(450)가 그 하중을 받아 리테이너 부재(3)가 수평 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
도 14에 도시되는 바와 같이, 지지 롤러(450)는, 리테이너부(380)의 내측에 배치되어 있다. 그 때문에, 리테이너부의 외측으로부터 수평 방향의 하중을 지지하는 구성에 비해, 톱 링(302)의 치수를 작게 할 수 있다. 도 15는 참고예로서 나타내는 톱 링의 리테이너부의 주위를 도시하는 단면 사시도이다. 도 15에 도시된 톱 링(302)은 원형이지만, 도 11에 도시된 톱 링(302)과 유사한 구성이다. 도 15에 도시된 참고예의 톱 링(302)은 도 11에 도시된 톱 링(302)과 마찬가지로, 실린더(406) 내에 유체를 공급하여 다이어프램(408)에 의해 피스톤(410)을 구동시킴으로써, 리테이너 가이드(416) 및 리테이너 부재(3)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 단, 도 15에 도시된 참고예에 의한 톱 링(302)에서는, 리테이너 지지 가이드(412)는, 톱 링(302)의 톱 링 본체(2)의 하부 부재(306)에 고정되어 있어, 톱 링 본체(2)에 대해 움직이지 않는다. 도 15에 도시된 실시 형태에 의한 톱 링(302)에 있어서, 리테이너 지지 가이드(412)는, 리테이너 가이드(416) 및 리테이너 부재(3)의 외주 방향으로 연장되어, 리테이너 부재(3)의 외측 측면에 접촉하여 리테이너 부재(3)를 지지하고 있다. 그 때문에, 리테이너 부재(3)는, 리테이너 지지 가이드(412)에 지지되면서 상하 방향으로 변위 가능하게 되어 있다. 도 15에 도시된 참고예에서는, 기판(WF)의 연마 중에 기판(WF)으로부터 리테이너 부재(3)에 부여되는 수평 방향의 하중은, 리테이너 지지 가이드(412)에 의해 리테이너 부재(3)의 외측으로부터 지지된다. 도 15에 도시된 참고예에 있어서는, 리테이너 지지 가이드(412)가 리테이너 부재(3)의 외측으로부터 지지되기 때문에, 리테이너 지지 가이드(412)의 반경 방향의 치수가 커진다. 한편, 도 11 등에 도시된 실시 형태에 있어서는, 지지 롤러(450)에 의해 리테이너 부재(3)의 내측으로부터 리테이너 부재(3)를 지지하기 때문에, 도 15에 도시되는 참고예와 같이 리테이너 지지 가이드(412)의 치수를 크게 할 필요가 없다. 그 때문에, 본원의 상술한 실시 형태에 있어서는, 톱 링(302)의 치수를 작게 할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 톱 링 샤프트(18)의 회전력은, 상부 부재(303), 중간 부재(304), 및 하부 부재(306)로 전달된다. 또한, 회전력은 하부 부재(306)에 고정된 리테이너 지지 프레임(420)으로부터 지지 롤러(450)로 전달되고, 지지 롤러(450)로부터 지지 패드(418)를 통해 리테이너부(380)로 전달된다. 그 때문에, 톱 링(302)의 톱 링 본체(2)의 회전력은 지지 롤러(450)를 통해 리테이너부(380)로 전달된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 통로(403)를 통해 실린더(406)에 유체를 공급하여, 다이어프램(408)에 의해 피스톤(410)을 구동시킴으로써, 리테이너 부재(3)를 상하 방향으로 이동시켜 연마 패드(352)에 대해 압박할 수 있다. 또한, 실린더(406)에 공급하는 유체의 압력에 의해, 리테이너 부재(3)의 연마 패드(352)로의 압박 압력을 제어할 수 있다. 상술한 실시 형태에 있어서는, 리테이너 부재(3)가 상하 방향으로 이동할 때, 지지 롤러(450)에 의해 안내되어 이동한다. 그 때문에, 지지 롤러(450)와 지지 패드(418) 사이의 저항을 작게 할 수 있다. 도 15에 도시된 참고예에 있어서는, 리테이너 지지 가이드(412)가 리테이너 부재(3)의 외측 측면에 접촉하여 수평 방향의 하중을 지지하면서, 리테이너 부재(3)의 상하 방향의 이동을 안내한다. 그 때문에, 도 15의 참고예에 있어서는, 본원의 실시 형태의 지지 롤러(450)를 사용하는 경우에 비해, 리테이너 부재(3)의 상하 방향의 이동을 안내할 때의 저항이 커진다.
<건조 유닛>
건조 유닛은, 기판(WF)을 건조시키기 위한 장치이다. 도 1에 도시된 기판 처리 장치(1000)에 있어서는, 건조 유닛(500)은, 연마 유닛(300)에서 연마된 후에, 반송 유닛(200)의 세정부에서 세정된 기판(WF)을 건조시킨다. 도 1에 도시된 바와 같이, 건조 유닛(500)은, 반송 유닛(200)의 하류에 배치된다.
도 17은, 일 실시 형태에 의한 건조 유닛(500)을 모식적으로 도시하는 측면도이다. 건조 유닛(500)은, 기판(WF)을 반송하기 위한 반송 롤러(202)를 갖는다. 일 실시 형태에 있어서, 건조 유닛(500)의 반송 롤러(202)는, 도전성 폴리머로 구성할 수 있다. 반송 롤러(202)는, 롤러 샤프트(204) 등을 통해 전기적으로 접지된다. 이것은, 기판(WF)이 대전되어 기판(WF)을 손상시키는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 건조 유닛(500)에, 기판(WF)의 대전을 방지하기 위해 이오나이저(도시하지 않음)를 마련해도 된다. 건조 유닛(500)의 반송 롤러(202)는 반송 유닛(200)의 반송 롤러(202)와 마찬가지로 기어(206) 및 모터(208)에 의해 구동된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 건조 유닛(500)의 입구측에는, 입구 셔터(502)를 구비한다. 입구 셔터(502)는, 개폐 가능하게 구성된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 건조 유닛(500)은, 반송 롤러(202) 상의 소정의 위치에 있어서의 기판(WF)의 존재의 유무를 검지하기 위한 센서(504)를 갖는다. 센서(504)는 임의의 형식의 센서로 할 수 있고, 예를 들어 광학식 센서로 할 수 있다. 도 17에 도시된 실시 형태에 있어서는, 센서(504)는 건조 유닛(500)에 3개(504a 내지 504c) 마련되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 이 센서(504a 내지 504c)들에 의한 기판(WF)의 검지에 따라서, 건조 유닛(500)의 동작을 제어할 수 있다.
도 17에 도시되는 실시 형태에 있어서, 건조 유닛(500)은, 반송 롤러(202) 상에서 반송되는 기판(WF)을 향해 기체를 분사하기 위한 노즐(530)을 갖는다. 기체는, 예를 들어 압축된 공기 또는 질소로 할 수 있다. 도시한 실시 형태에 있어서, 노즐(530)은, 반송 롤러(202)의 하측에 배치되는 하부 노즐(530a)과, 반송 롤러(202)의 상측에 배치되는 상부 노즐(530b)을 갖는다. 하부 노즐(530a)은, 반송 롤러(202) 상에서 반송되는 기판(WF)의 하면에 기체를 분사하도록 배치된다. 또한, 상부 노즐(530b)은, 반송 롤러(202) 상에서 반송되는 기판(WF)의 상면에 기체를 분사하도록 배치된다. 하부 노즐(530a) 및 상부 노즐(530b)은, 반송되는 기판(WF)의 폭과 동일 정도 혹은 그 이상의 폭을 갖는다. 그 때문에, 하부 노즐(530a) 및 상부 노즐(530b)에 의해 반송되는 기판(WF)의 전체에 걸쳐 기체를 분출할 수 있다. 건조 유닛(500)은 하부 노즐(530a) 및 상부 노즐(530b)에 의해 반송되는 기판(WF) 상의 물방울을 불어 날림으로써, 기판(WF)을 건조시킬 수 있다. 또한, 하부 노즐(530a) 및 상부 노즐(530b)은 각각 1개 마련해도 되고, 기판(WF)의 반송 방향으로 복수 마련해도 된다. 본 실시예에서는 상부 노즐(530b)과 하부 노즐(530a) 모두 3개씩 마련되어 있다. 각 노즐(530)의 형식으로서는 기체 공급구가 기판(WF)의 폭 정도로 신장되는 슬릿 형상으로 할 수 있다.
도 17에 도시되는 건조 유닛(500)은, 반송 롤러(202) 상에 배치되는 상부 반송 롤러(506)를 갖는다. 상부 반송 롤러(506)는, 동력원에 접속되어 있고, 회전 가능하게 구성되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 상부 반송 롤러(506)는, 반송 롤러(202)와 마찬가지로 기어(206) 및 모터(208)에 의해 구동되도록 구성된다.
<언로드 유닛>
언로드 유닛(600)은, 연마 및 세정 등의 처리가 행해진 후의 기판(WF)을 기판 처리 장치(1000)의 밖으로 반출하기 위한 유닛이다. 도 1에 도시되는 기판 처리 장치(1000)에 있어서는, 언로드 유닛(600)은, 건조 유닛(500)에서 건조된 후의 기판을 수용한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 언로드 유닛(600)은, 건조 유닛(500)의 하류에 배치된다.
도 18은, 일 실시 형태에 의한 언로드 유닛(600)을 모식적으로 도시하는 측면도이다. 일 실시 형태에 있어서, 언로드 유닛(600)은 하우징(602)을 구비한다. 하우징(602)은 기판(WF)을 수용하는 측에 입구 개구(604)를 구비한다. 도 18에 도시되는 실시 형태에 있어서는, 우측이 입구측이다. 언로드 유닛(600)은, 입구 개구(604)로부터 기판(WF)을 수용한다. 일 실시 형태에 있어서, 언로드 유닛(600)은, SMEMA(Surface Mount Equipment Manufacturers Association)의 기계 장치 인터페이스 규격(IPC-SMEMA-9851)에 준거하도록 구성된다.
도 18에 도시된 실시 형태에 있어서, 언로드 유닛(600)은, 기판(WF)을 반송하기 위한 복수의 반송 롤러(202)를 구비하고 있다. 반송 롤러(202)를 회전시킴으로써, 반송 롤러(202) 상의 기판을 소정의 방향으로 반송할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 언로드 유닛(600)의 반송 롤러(202)는, 도전성 폴리머로 구성할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 반송 롤러(202)는, 롤러 샤프트(204) 등을 통해 전기적으로 접지된다. 이것은, 기판(WF)이 대전되어 기판(WF)을 손상시키는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 언로드 유닛(600)에, 기판(WF)의 대전을 방지하기 위해 이오나이저(도시하지 않음)를 마련해도 된다.
도시한 실시 형태에 있어서, 언로드 유닛(600)의 하우징(602)은, 기판(WF)의 출구 개구(608)를 갖는다. 언로드 유닛(600)은, 반송 롤러(202) 상의 소정의 위치에 있어서의 기판(WF)의 존재의 유무를 검지하기 위한 센서(612)를 갖는다. 센서(612)는, 임의의 형식의 센서로 할 수 있고, 예를 들어 광학식 센서로 할 수 있다. 도 18에 도시된 실시 형태에 있어서는, 센서(612)는, 하우징(602) 내에 3개 마련되어 있는데, 하나는 입구 개구(604) 부근에 마련되는 센서(612a)이고, 하나는 언로드 유닛(600)의 중앙 부근에 마련되는 센서(612b)이고, 또 하나는 출구 개구(608) 부근에 마련되는 센서(612c)이다. 일 실시 형태에 있어서, 이들 센서(612)에 의한 기판(WF)의 검지에 따라서, 언로드 유닛(600)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 입구 개구(604) 부근의 센서(612a)가 기판(WF)의 존재를 검지하면, 언로드 유닛(600) 내의 반송 롤러(202)의 회전을 시동하도록 해도 되고, 또한 반송 롤러(202)의 회전 속도를 변경해도 된다.
이하에 있어서, 상술한 기판 처리 장치(1000)에 의한 기판(WF)의 반송 경로를 설명한다. 기판 처리 장치(1000)의 동작은, 제어 장치(900)에 의해 제어된다. 기판 처리 장치(1000)의 상류에는, 다른 처리 장치가 배치되어 있다. 상류측의 다른 처리 장치에서 처리된 기판(WF)은 기판 처리 장치(1000)의 로드 유닛(100)의 입구 개구(104)로부터 반입된다. 상술한 실시 형태에 있어서는, 기판(WF)은, 연마 유닛(300)에 의해 연마되는 면이 하향으로 반송된다. 일 실시 형태에 있어서, 로드 유닛(100)의 센서(112a)에 의해 기판(WF)을 검지하면, 로드 유닛(100)의 반송 롤러(202)의 동작을 개시시키도록 구성할 수 있다. 또한, 로드 유닛(100)에 도입된 기판(WF)은 리더(106)에 의해 기판(WF)의 ID가 판독된다. 판독된 ID에 따라서 기판 처리 장치(1000)에서의 처리를 결정해도 된다. 또한, 판독된 ID에 의해, 도입된 기판(WF)이 기판 처리 장치(1000)에 의한 처리 대상이 아니라고 판단되면, 반송 롤러(202)에 의한 반송을 정지해도 된다. 반송 롤러(202)에 의해 로드 유닛(100) 내를 기판(WF)이 반송되면, 센서(112c)에 의해 기판(WF)이 검지된다. 센서(112c)에 의해 기판(WF)이 검지되고, 또한 반송 유닛(200A)에서 기판(WF)의 수용 준비가 되어 있는 경우는, 반송 유닛(200A)의 입구 셔터(218)가 개방되어, 반송 롤러(202)에 의해 기판(WF)이 로드 유닛(100)으로부터 반송 유닛(200A)으로 반송된다. 반송 유닛(200A)에서 기판(WF)의 수용 준비가 되어 있지 않은 경우는, 로드 유닛(100)의 반송 롤러(202)의 동작을 정지하고, 반송 유닛(200A)의 수용 준비가 되기를 대기한다.
기판(WF)이 반송 유닛(200A)으로 반송되면, 반송 유닛(200A)의 입구측에 배치된 센서(216a)가 기판(WF)을 검지한다. 센서(216a)에 의해, 기판(WF)의 후방이 통과되었음이 확인되면, 입구 셔터(218)를 폐쇄한다. 그 후, 센서(216b)에 의해 기판(WF)의 위치를 감시하면서, 반송 유닛(200A)의 반송 롤러(202)에 의해 기판(WF)이 반송된다. 이때 스토퍼 이동 기구(222)에 의해 스토퍼(220)가 기판(WF)의 반송 경로 내로 이동된다. 반송 롤러(202) 상에서 반송되어 온 기판(WF)은, 스토퍼(220)에 접촉하여 기판(WF)이 정지된다. 또한, 센서(216c)는 스토퍼(220)의 위치에 배치되어 있고, 센서(216c)에 의해 기판(WF)을 검지하면 반송 롤러(202)의 동작을 정지한다. 스토퍼(220)의 위치(기판 전달 위치)에서 정지한 기판(WF)은, 푸셔(230)를 통해, 연마 유닛(300A)의 톱 링(302)에 전달된다.
기판(WF)이 기판 전달 위치에서 정지되면, 연마 유닛(300A)의 암(360)을 요동시켜, 톱 링(302)을 반송 유닛(200A)의 기판(WF) 상에 위치시킨다. 다음으로, 푸셔(230)의 제1 스테이지(232) 및 제2 스테이지(270)를 상승시켜, 제2 스테이지(270)에 의해 반송 롤러(202) 상의 기판(WF)을 수취한다. 푸셔(230)의 제1 스테이지(232)에, 톱 링(302)의 리테이너 부재(3)를 지지시킴과 함께, 제2 스테이지(270)을 더 상승시킨다. 이 상태에 있어서, 톱 링(302)이, 진공 흡착에 의해 기판(WF)을 탄성막(4)의 하면에 보유 지지한다.
톱 링(302)에 기판(WF)을 보유 지지시키면, 요동 암(360)을 요동시켜, 기판(WF)을 보유 지지하는 톱 링(302)이 연마 유닛(300A)의 연마 패드(352)에 대향하는 위치에 오도록 한다. 그 후, 연마 테이블(350) 및 톱 링(302)을 회전시키면서, 기판(WF)을 연마 패드(352)에 압박 접촉시켜 기판(WF)을 연마한다. 기판(WF)의 연마 중에는, 연마액 공급 노즐(354) 및 통로(353)를 통해 연마액을 연마 패드(352)의 표면에 공급한다.
연마 유닛(300A)에서의 기판(WF)의 연마가 종료되면, 요동 암(360)을 요동시켜, 기판(WF)을 보유 지지하는 톱 링(302)을 반송 유닛(200A)의 기판 전달 위치까지 이동시킨다. 톱 링(302)의 리테이너 부재(3)가 제1 스테이지(232)에 지지되고, 기판(WF)이 제2 스테이지(270)에 지지되도록 톱 링(302)을 이동시킨다. 그 후, 톱 링(302)의 진공 흡착을 개방하고, 기판(WF)을 제2 스테이지(270)의 지지 기둥(272)에 지지시킨다. 그 후, 푸셔(230)를 하강시켜, 기판(WF)을 반송 롤러(202) 상으로 전달한다.
또한, 연마 유닛(300A)에서 기판(WF)의 연마가 종료되면, 연마 유닛(300A)에서는, 드레서(356) 및 아토마이저(358) 등을 사용하여 연마 패드(352)의 드레싱, 세정 등이 행해진다.
연마 유닛(300A)으로부터 반송 유닛(200A)으로 기판(WF)이 전달되면, 반송 롤러(202)를 다시 시동하여 기판(WF)을 반송한다. 센서(216d)는 기판(WF)의 세정을 개시하는 위치에 마련되어 있고, 센서(216d)에 의해 기판(WF)을 검지하면 기판(WF)의 세정을 개시한다. 기판(WF)의 세정을 할 때는, 반송 롤러(202)의 회전 속도를 세정용 속도로 변경해도 된다. 반송 롤러(202)에 의해 기판(WF)을 반송하면서, 상부 세정 노즐(284a) 및 하부 세정 노즐(284b)로부터 세정액을 기판(WF)을 향해 분사하여 기판(WF)을 세정한다. 센서(216e)는 세정부 내에 배치되어 있고, 센서(216e)에 의해 기판(WF)의 위치를 감시하면서, 기판(WF)을 세정하면서 기판(WF)이 반송된다. 센서(216f)는, 기판(WF)의 세정을 종료하는 위치에 배치되어 있고, 센서(216f)에 의해 기판(WF)을 검지하면, 상부 세정 노즐(284a) 및 하부 세정 노즐(284b)로부터의 세정액의 분사를 정지한다. 또한, 기판(WF)의 세정을 종료하면, 반송 롤러(202)의 회전 속도를 반송용 속도로 변경한다. 센서(216g)는, 반송 유닛(200A)의 출구 부근에 배치되어 있다. 센서(216g)가 기판(WF)을 검지하여, 다음 유닛인 반송 유닛(200B)에서 기판(WF)의 수용 준비가 되어 있으면, 출구 셔터(286)를 개방하여 기판(WF)을 반송 유닛(200A)으로부터 반송 유닛(200B)으로 반송한다. 또한, 센서(216g)에 의해 기판(WF)을 검지하였을 때, 연마 유닛(300B)에서 기판(WF)의 수용 준비가 되어 있지 않으면, 기판(WF)의 수용 준비가 될 때까지 반송 롤러(202)의 회전을 정지하고 기판(WF)을 대기시킨다.
일 실시 형태에 있어서, 반송 유닛(200B)에서의 기판(WF)의 처리는, 상술한 반송 유닛(200A)과 마찬가지로 할 수 있다. 이 처리에서는, 전형적으로는 동일한 기판(WF)을 연마 유닛(300A)과 연마 유닛(300B)에서 2단 연마하는 경우를 포함한다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 기판(WF)의 연마는, 연마 유닛(300A) 또는 연마 유닛(300B) 중 한쪽에서만(1단 연마만) 행해도 된다. 예를 들어, 연마 유닛(300A)에서만 기판(WF)의 연마를 행하고, 연마 유닛(300B)에서는 연마를 행하지 않는 경우, 반송 유닛(200B)에서는, 연마 유닛(300B)으로의 기판(WF)의 전달 및 세정은 행하지 않고, 반송 롤러(202)에 의해 기판을 반송하여 다음 유닛인 건조 유닛(500)으로 기판(WF)을 전달한다. 또한, 연마 유닛(300A)에서는 연마를 행하지 않고 연마 유닛(300B)에서만 기판의 연마를 행하는 경우, 반송 유닛(200A)에서는 연마 유닛(300A)으로의 기판(WF)의 전달 및 세정은 행하지 않고, 반송 롤러(202)에 의해 기판을 반송하여 다음 유닛인 반송 유닛(200B)으로 기판(WF)을 전달한다.
도 1에 도시되는 기판 처리 장치(1000)에 있어서, 기판(WF)은, 반송 유닛(200B)으로부터 건조 유닛(500)으로 반송된다. 건조 유닛(500)에 기판(WF)을 수용할 때는, 반송 유닛(200B)의 출구 셔터(286) 및 건조 유닛(500)의 입구 셔터(502)가 개방되어, 반송 롤러(202)에 의해 기판(WF)을 반송 유닛(200B)으로부터 건조 유닛(500)으로 반송한다. 기판(WF)이 건조 유닛(500)의 입구 부근에 배치된 센서(504a)를 통과한 것이 검지되면, 건조 유닛(500)의 입구 셔터(502) 및 반송 유닛(200B)의 출구 셔터(286)를 폐쇄한다. 센서(504b)는, 건조 유닛(500)에 의한 기판(WF)의 건조를 개시하는 위치에 배치되어 있고, 반송 롤러(202)에 의해 기판(WF)이 건조 유닛(500) 내를 반송되어 센서(504b)가 기판(WF)을 검지하면, 하부 노즐(530a) 및 상부 노즐(530b)로부터 기체의 분사를 개시한다. 센서(504c)는, 건조 유닛(500)의 출구 부근에 배치되어 있고, 센서(504c)가 기판(WF)을 검지하면, 하부 노즐(530a) 및 상부 노즐(530b)로부터의 기체의 분사를 정지한다. 또한, 센서(504c)에 의해 기판(WF)을 검지하면, 출구 셔터(540)를 개방하여, 기판(WF)을 건조 유닛(500)으로부터 언로드 유닛(600)으로 반송한다.
언로드 유닛(600)으로 반송된 기판(WF)은, 센서(612a 내지 612c)에 의해 감시되면서 반송 롤러(202)에 의해 출구까지 반송되고, 출구 개구(608)로부터 기판 처리 장치(1000)의 밖으로 반송된다. 언로드 유닛(600)의 출구측에는, 기판(WF)의 다음 처리 공정을 위한 다른 처리 장치가 배치되어 있고, 언로드 유닛(600)으로부터 다음 처리 공정의 처리 장치로 전달된다.
도 1에 도시되는 기판 처리 장치(1000)에 있어서는, 반송 유닛(200) 및 연마 유닛(300)은, 각각 2개 마련되어 있지만, 반송 유닛(200) 및 연마 유닛(300)은 각각 1개여도 되고, 각각 3개 이상이어도 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 로드 유닛(100), 반송 유닛(200), 연마 유닛(300), 건조 유닛(500), 및 언로드 유닛(600)은 각각 독립된 유닛으로서 구성할 수 있다.
상술한 실시 형태로부터 적어도 이하의 기술적 사상이 파악된다.
[형태 1] 형태 1에 의하면, 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링이 제공되고, 이러한 톱 링은, 기판 지지면과, 상기 기판 지지면의 외주를 둘러싸도록 배치되는 리테이너 부재와, 상기 기판 지지면에 수직인 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 가능하게 안내하고, 또한 상기 기판 지지면에 평행이고 상기 기판 지지면으로부터 이격되는 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 금지하도록 지지하는, 리테이너 안내 장치를 갖고, 상기 리테이너 안내 장치는, 상기 기판 지지부를 둘러싸는 리테이너 부재의 내측에 배치되어 있다.
[형태 2] 형태 2에 의하면, 형태 1에 의한 톱 링에 있어서, 상기 리테이너 안내 장치는, 지지 롤러를 갖는 상기 지지 롤러의 회전축은 상기 기판 지지면에 평행이다.
[형태 3] 형태 3에 의하면, 형태 1 또는 형태 2에 의한 톱 링에 있어서, 상기 기판 지지면은, 대략 사각형이다.
[형태 4] 형태 4에 의하면, 형태 1 내지 형태 3 중 어느 하나의 형태에 의한 톱 링에 있어서, 상기 리테이너 부재는, 복수의 판형 부재를 갖고, 사각형의 상기 기판 지지면의 각 변에 대응하여 적어도 하나의 리테이너 부재가 배치된다.
[형태 5] 형태 5에 의하면, 형태 1 내지 형태 4 중 어느 하나의 형태에 의한 톱 링에 있어서, 상기 리테이너 안내 장치는 복수이고, 상기 리테이너 안내 장치는, 대략 사각형의 상기 기판 지지면의 각 변에 대향하는 위치에 있는 리테이너 부재를 안내 및 지지하도록, 상기 각 변에 대응하여 적어도 하나 마련된다.
[형태 6] 형태 6에 의하면, 형태 1 내지 형태 5 중 어느 하나의 형태에 의한 톱 링에 있어서, 상기 기판 지지면에 수직인 방향으로 상기 리테이너 부재를 변위시키기 위한 리테이너 구동 장치를 갖는다.
[형태 7] 형태 7에 의하면, 형태 6에 의한 톱 링에 있어서, 상기 리테이너 구동 장치는, 내부에 기체를 수용 가능한 실린더와, 상기 실린더 내에 배치되는 다이어프램과, 상기 다이어프램의 움직임에 따라서 변위 가능한 피스톤을 갖고, 상기 리테이너 부재는, 상기 피스톤에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다.
[형태 8] 형태 8에 의하면, 형태 6 또는 형태 7에 의한 톱 링에 있어서, 상기 리테이너 구동 장치는 복수이고, 상기 리테이너 구동 장치는, 대략 사각형의 상기 기판 지지면의 각 변에 대향하는 위치에 있는 리테이너 부재를 구동하도록, 상기 각 변에 대응하는 리테이너 부재에 따라서 적어도 하나 마련된다.
[형태 9] 형태 9에 의하면, 형태 8에 의한 톱 링에 있어서, 상기 복수의 리테이너 구동 장치는, 동일한 치수이다.
[형태 10] 형태 10에 의하면, 형태 1 내지 형태 9 중 어느 하나의 형태에 의한 톱 링에 있어서, 상기 기판 지지면은, 탄성 부재를 갖고, 상기 탄성 부재는, 압력실의 적어도 일부를 획정한다.
[형태 11] 형태 11에 의하면, 형태 10에 의한 톱 링에 있어서, 상기 탄성 부재는, 복수의 압력실을 획정한다.
[형태 12] 형태 12에 의하면, 형태 10 또는 형태 11에 의한 톱 링에 있어서, 상기 압력실에 기체를 공급하기 위한 통로를 갖는다.
[형태 13] 형태 13에 의하면, 기판 처리 장치이며, 이러한 기판 처리 장치는, 형태 1 내지 형태 12 중 어느 하나의 형태에 의한 톱 링과, 연마 패드를 보유 지지하도록 구성된 연마 테이블을 갖는다.
2 : 톱 링 본체
3 : 리테이너 부재
4 : 탄성막
4a : 격벽
18 : 톱 링 샤프트
50 : 드레서
300 : 연마 유닛
302 : 톱 링
303 : 상부 부재
304 : 중간 부재
306 : 하부 부재
315 : 진공 흡착 구멍
319 : 상하 이동 기구
350 : 연마 테이블
352 : 연마 패드
354 : 연마액 공급 노즐
355 : 개구부
356 : 드레싱 유닛
357 : 관통 구멍
358 : 아토마이저
360 : 요동 암
380 : 리테이너부
402 : 상부 하우징
404 : 하부 하우징
406 : 실린더
408 : 다이어프램
410 : 피스톤
412 : 리테이너 지지 가이드
414 : 밴드
415 : 시일 패킹
416 : 리테이너 가이드
418 : 지지 패드
420 : 리테이너 지지 프레임
424 : 샤프트
426 : 저마찰 미끄럼 이동 베어링
450 : 지지 롤러
900 : 제어 장치
1000 : 기판 처리 장치
WF : 기판

Claims (13)

  1. 기판을 보유 지지하기 위한 톱 링이며,
    기판 지지면과,
    상기 기판 지지면의 외주를 둘러싸도록 배치되는 리테이너 부재와,
    상기 기판 지지면에 수직인 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 가능하게 안내하고, 또한 상기 기판 지지면에 평행이고 상기 기판 지지면으로부터 이격되는 방향에 있어서의 상기 리테이너 부재의 변위를 금지하도록 지지하는, 리테이너 안내 장치를 갖고,
    상기 리테이너 안내 장치는, 상기 기판 지지면을 둘러싸는 리테이너 부재의 내측에 배치되어 있는,
    톱 링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너 안내 장치는, 지지 롤러를 갖고, 상기 지지 롤러의 회전축은 상기 기판 지지면에 평행인,
    톱 링.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지면은, 대략 사각형인,
    톱 링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너 부재는, 복수의 판형 부재를 갖고, 사각형의 상기 기판 지지면의 각 변에 대응하여 적어도 하나의 리테이너 부재가 배치되는,
    톱 링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리테이너 안내 장치는 복수이고, 상기 리테이너 안내 장치는, 대략 사각형의 상기 기판 지지면의 각 변에 대향하는 위치에 있는 리테이너 부재를 안내 및 지지하도록 상기 각 변에 대응하여 적어도 하나 마련되는,
    톱 링.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지면에 수직인 방향으로 상기 리테이너 부재를 변위시키기 위한 리테이너 구동 장치를 갖는,
    톱 링.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리테이너 구동 장치는, 내부에 기체를 수용 가능한 실린더와,
    상기 실린더 내에 배치되는 다이어프램과,
    상기 다이어프램의 움직임에 따라서 변위 가능한 피스톤을 갖고,
    상기 리테이너 부재는, 상기 피스톤에 의해 이동 가능하게 구성되어 있는,
    톱 링.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 리테이너 구동 장치는 복수이고, 상기 리테이너 구동 장치는, 대략 사각형의 상기 기판 지지면의 각 변에 대향하는 위치에 있는 리테이너 부재를 구동하도록, 상기 각 변에 대응하는 리테이너 부재에 따라서 적어도 하나 마련되는,
    톱 링.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 리테이너 구동 장치는, 동일한 치수인,
    톱 링.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지면은, 탄성 부재를 갖고,
    상기 탄성 부재는, 압력실의 적어도 일부를 획정하는,
    톱 링.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 복수의 압력실을 획정하는,
    톱 링.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 압력실에 기체를 공급하기 위한 통로를 갖는,
    톱 링.
  13. 기판 처리 장치이며,
    제1항에 기재된 톱 링과,
    연마 패드를 보유 지지하도록 구성된 연마 테이블을 갖는,
    기판 처리 장치.
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