TWI462169B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI462169B
TWI462169B TW095113767A TW95113767A TWI462169B TW I462169 B TWI462169 B TW I462169B TW 095113767 A TW095113767 A TW 095113767A TW 95113767 A TW95113767 A TW 95113767A TW I462169 B TWI462169 B TW I462169B
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Tamami Takahashi
Mitsuhiko Shirakashi
Kenya Ito
Kazuyuki Inoue
Kenji Yamaguchi
Masaya Seki
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Ebara Corp
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Description

基板處理裝置
本發明係關於基板處理裝置，尤其是具有研磨單元以研磨例如半導體晶圓之基板的周邊部之基板處理裝置。本發明並關於基板處理方法，尤其是研磨例如半導體晶圓之基板的周邊部之基板處理方法。
近年來，隨著半導體裝置的更微細結構與更高集積度，粒子的管理變得很重要。粒子管理的一個主要的課題為：在半導體裝置的製程中產生於例如半導體晶圓之基板的周邊部(斜角部及邊緣部)之表面粗糙所引發的粉塵(dust)。
第1A、1B圖係顯示晶圓W的周邊部的例子之放大剖視圖。第1A圖顯示具有由複數條直線所形成的邊緣剖面之直線邊型晶圓(straight－type wafer)W的周邊部。第1B圖顯示具有由圓弧所形成的邊緣剖面之圓邊型晶圓(round－type wafer)W的周邊部。第1A圖中，晶圓W的斜角部(bevel portion)B包含：分別相對於晶圓W外周部的上表面及下表面而傾斜之上傾斜部P及下傾斜部Q；以及晶圓W外周部的側面R。第1B圖中，晶圓W的斜角部B包含：在晶圓W外周部的剖面中具有曲率的部份。第1A及1B圖中，晶圓W的邊緣部包含：位在斜角部B的內側邊界與晶圓W的上表面D(其上形成半導體裝置)之間的區域E。在以下的說明中，一個晶圓的周邊部就包含上述的斜角部B與邊緣部E。
另外，在以下的說明中，缺口(notch)表示形成於矽晶圓或類似物的外周部以指示晶圓的定向之V形切口(V－shaped incision)或直線切口(定向平邊(orientation flat))。該缺口係形成於晶圓的周邊部。詳言之，該缺口係以凹入的形態形成於晶圓的周邊部。
過去，有一種用來研磨晶圓的周邊部之研磨裝置(周邊部研磨裝置)。此研磨裝置係在半導體裝置的形成步驟之前用來形成晶圓的外周部形狀者。近來，則將此研磨裝置用於去除會成為汙染源之在半導體裝置的形成步驟中附著在晶圓的周邊部之薄膜，或用於消除產生於晶圓周邊部的表面粗糙(surface roughness)，例如用來去除掉在晶圓上形成深溝渠後所形成的針狀突起。預先將附著於晶圓的周邊部之物體去除，即可避免晶圓受到污染，該污染可能由傳送機械臂在保持及傳送晶圓過程中造成。此外，預先消除晶圓周邊部的表面粗糙，即可防止形成於晶圓周邊部上的物體脫離後所產生的粉塵。
另外，在實際應用上，有一種具有複數個處理單元之基板處理裝置，該等處理單元包含：用以研磨晶圓的周邊部之研磨裝置(研磨單元)、用以清洗晶圓之清洗單元、及用以使晶圓乾燥之乾燥單元。該基板處理裝置係用來對晶圓進行包含研磨晶圓的周邊部在內之一連串的處理。依照此一基板處理裝置，即可在一個基板處理裝置內一次進行包含研磨晶圓的周邊部、清洗及乾燥研磨後的晶圓之一連串的處理。亦即，該基板處理裝置具有很好的效率。
設於基板處理裝置中的研磨單元包含：用以研磨晶圓的斜角部(bevel portion)之斜角研磨裝置或用以研磨晶圓的缺口(notch)之缺口研磨裝置。該斜角研磨裝置或缺口研磨裝置係配置於研磨單元中而圍繞待研磨的晶圓。為了改善該基板處理裝置中之研磨處理的效率，必須適當地安排該研磨單元。例如，應該將複數個具有上述結構的研磨單元設置在基板處理裝置中。
在具有複數個研磨單元之傳統的基板處理裝置的例子中，研磨單元的安排係考量用以將晶圓傳送到各研磨單元或從各研磨單元取出晶圓之傳送機械臂所需的空間、以及研磨單元所需的空間而決定。並沒有將注意力放在當操作員要更換研磨帶或研磨墊時操作員與斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的接近容易性(accessibility)。因此，操作員必須以很差的效率作業。為了解決此一缺點，而希望將基板處理裝置安排成操作員能夠有效率地進行消耗性零件(例如研磨單元中的研磨帶及研磨墊)的更換，以及各元件的維護。
此外，在研磨單元會在研磨時散佈研磨液(polishing liquid)(例如泥漿(slurry)或磨料粒子(abrasive particle))的情況，研磨液或磨料粒子可能會汙染研磨單元中的各部位或研磨後的晶圓，進而造成研磨後的晶圓將傳送前往的各區域的汙染。在此一情況，必須經常清潔基板處理裝置中諸如研磨單元及傳送單元等之單元。如此一來，維護作業會成為操作員的沉重負擔。而且，操作員還必須接近研磨單元或其他單元以進行清潔。因此，作業效率會降低。為了降低維護作業之負擔，希望避免研磨單元的部位及晶圓在研磨時受到汙染。
本發明係鑑於上述缺點而完成者，因此，本發明之第一個目的在提供一種具有增進的研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理裝置。
本發明之第二個目的在提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。
本發明之第三個目的在提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。
根據本發明之第一樣態，提供一種具有至少兩個研磨單元之基板處理裝置，其中該研磨單元係用以研磨例如半導體晶圓之基板的周邊部，適於用來消除產生於基板的周邊部之表面粗糙或用來去除會成為汙染源之附著於基板的周邊部之薄膜。各研磨單元包含用以研磨基板的周邊部之斜角研磨裝置(bevel polishing device)及/或缺口研磨裝置(notch polishing device)。該基板處理裝置具有形成於兩研磨單元間之維護空間(maintenance space)。各研磨單元中之斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置係面向該維護空間而可從該維護空間接近其內部(accessible from the maintenance space)。
各研磨單元可罩於在面向該維護空間的位置設有艙門(hatch)之殼體內。各研磨單元中之斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置可藉由打開該艙門而從該維護空間接近其內部。
藉由上述配置，操作員可從同一空間接近各研磨單元中的斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置的內部而無需移動各研磨單元中的斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置。因此，可在短時間內有效率地進行研磨單元中的斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置的維護作業。結果，可增進對於基板處理裝置之維護的方便性。
如上所述，基板處理裝置內的各單元的安排以及各單元內的元件的安排係經過設計以增進研磨基板的處理效率。操作員可從共同的空間接近各單元的內部而在短時間內有效率地進行維護作業。此外，可防止研磨過程中各單元及基板的汙染以減輕維護作業的負擔。
該斜角研磨裝置可包含：研磨帶；用以將研磨帶壓抵於基板的周邊部之斜角研磨頭(bevel polishing head)；以及用以將研磨帶供給至斜角研磨頭及將研磨帶從斜角研磨頭回收之研磨帶供給/回收機構。研磨帶供給/回收機構中的研磨帶係設成可從維護空間進行更換。該缺口研磨裝置可包含：研磨帶；用以將研磨帶壓抵於基板的缺口之缺口研磨頭(notch polishing head)；以及用以將研磨帶供給至缺口研磨頭及將研磨帶從缺口研磨頭回收之研磨帶供給/回收機構。研磨帶供給/回收機構中的研磨帶係設成可從維護空間進行更換。
藉由上述配置，由於研磨帶可從維護空間進行更換，所以維護作業可在短時間內從研磨單元的外部有效率地進行。因此，可增進基板處理裝置之維護的方便性。
上述殼體的四側可具有側壁。斜角研磨裝置及缺口研磨裝置之一者可靠近該殼體的第一側壁而配置。該殼體的第一側壁係面向維護空間。斜角研磨裝置及缺口研磨裝置之另一者可靠近與該殼體的第一側壁鄰接之該殼體的第二側壁而配置。該殼體的第二側壁係面向基板處理裝置的外殼。
藉由上述配置，可消除研磨單元中沒有用到的空間。而且，斜角研磨裝置或缺口研磨裝置可從維護空間或與維護空間鄰接之基板處理裝置的外殼接近其內部。因此，可在短時間內有效率地進行維護作業。
上述殼體可具有設在其第二側壁之艙門。該基板處理裝置的外殼可在面向該殼體的第二側壁之位置具有門。該基板處理裝置可設成當該外殼的門及該殼體的艙門打開時可從基板處理裝置的外部接近斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的內部。
藉由上述配置，可直接從基板處理裝置的外部進行維護作業，例如研磨單元中之斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的研磨帶的更換。因此，可在短時間內有效率地進行維護作業。結果，可增進基板處理裝置之維護的方便性。
上述之基板處理裝置可再包含用以將基板傳送至研磨單元及從研磨單元取出基板之傳送裝置。可在上述殼體的第三側壁形成用以將基板導入研磨單元之開口。該開口係面向傳送裝置。設置一閘門以開關該開口。藉由上述配置，可有效率地傳送基板以提高基板處理裝置的單位時間處理量(throughput)。
上述研磨單元中的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置可配置成中間隔著維護空間而相對稱。研磨單元中的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的操作可設定成相對於中間的維護空間而對稱。
當研磨單元中的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置配置成中間隔著維護空間而相對稱，即可使研磨單元中的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的維護作業變得容易。因此，可在短時間內有效率地進行維護作業。當研磨單元中的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的操作設定成相對於中間的維護空間而對稱，即可將傳送裝置之將基板傳送至研磨單元及從研磨單元取出基板的操作以及基板的定位設計成相對於中間的維護空間而對稱。如此，傳送裝置之將基板傳送至研磨單元及從研磨單元取出基板的操作以及研磨單元中的操作即可順暢進行。而且，可消除研磨單元中的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的操作所沒有用到的空間，以有效率地操作研磨單元。
上述的研磨單元可包含基板保持台(substrate holding table)，以保持將由斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置加以研磨之基板。該研磨單元可再包含用以使該基板保持台在水平面上擺動之擺動機構(swing mechanism)及/或用以使該基板保持台在水平面上線性移動之水平移動機構。
藉由上述配置，可在斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置研磨著基板的同時，利用基板保持台擺動機構或基板保持台水平移動機構使基板保持台所保持的基板擺動或線性移動。因此，可在基板的周邊部進行希望的研磨。此外，藉由移動基板保持台，可使基板從斜角研磨裝置移動到缺口研磨裝置。因此，可藉由斜角研磨裝置及缺口研磨裝置來促進研磨。
上述斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置可設成使研磨帶的表面與基板的周邊部或缺口(notch)做滑動接觸以研磨基板。該研磨帶可具有塗佈於帶狀基底(tape base)表面之在無化學活性的樹脂材料中分散磨料粒子而成的研磨層。
藉由上述配置，可避免與研磨液之化學反應。因此，可防止磨料粒子附著至基板而污染基板、以及防止磨料粒子飛散且附著至研磨單元的元件而污染該元件之情事。因而，可減輕維護作業，例如清洗研磨單元及基板處理裝置之負擔。此外，可防止基板品質之劣化。
上述研磨單元可包含基板保持裝置(substrate holding device)，以水平保持將由斜角研磨裝置及/或缺口研磨裝置加以研磨之基板。該研磨單元可再包含：用以向該基板保持裝置所保持的基板的研磨區域供給純水、超純水、及去離子水之至少一者之第一供給噴嘴；以及用以向該基板的上表面的中心部供給純水、超純水、及去離子水之至少一者之第二供給噴嘴。
藉由上述配置，第二供給噴嘴所供給之純水噴灑在水平保持的基板的上表面上而在基板的上表面上形成純水的水膜。如此，即可防止基板受到大氣或研磨單元中的研磨廢物的汙染。此外，也可防止已經受到汙染的基板傳送到一個單元後對該單元造成的二次污染。因此，可減輕維護作業，例如清洗基板處理裝置之負擔。另外，當純水從第一供給噴嘴供給至靠近基板的研磨區域時，由第二供給噴嘴供給之純水係噴灑在基板的上表面上且到達該研磨區域附近。因此，可防止研磨廢物從研磨區域飛散出來，且可除去研磨期間的摩擦熱。由於將純水從第一及第二供給噴嘴供給至基板，因此可維持基板及研磨單元內的元件的潔淨。而且由於從第一及第二供給噴嘴供給純水，因此可除去研磨層與基板間的摩擦熱。因此，可防止樹脂材料軟化而導致磨料粒子脫離研磨帶之情事。
根據本發明之第二樣態，提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。根據此方法，將磨料粒子分散至無化學活性的樹脂材料中。將該無化學活性的樹脂材料塗佈在帶狀基底(tape base)的表面而形成具有研磨層之研磨帶。使研磨帶之研磨層的表面與基板的周邊部做滑動接觸而研磨該基板。
根據上述的方法，即可防止研磨期間研磨帶與研磨液起化學反應而導致磨料粒子脫離研磨帶之情事。因此，可防止磨料粒子附著至基板而污染基板，以及飛散並附著至研磨單元內的元件而污染該元件之情事。因而，可減輕維護作業，例如清洗研磨單元及基板處理裝置之負擔。此外，可防止基板品質之劣化。
上述基板可具有形成於其表面之半導體裝置以及形成於其表面之多數凹部。在此情況中，由於可防止研磨期間研磨帶與研磨液起化學反應而導致磨料粒子脫離研磨帶之情事，磨料粒子不會跑到基板的凹部內。因此，可防止基板品質之劣化。
可在研磨期間只供給純水至基板。如此，即可維持基板及裝置內的各單元的潔淨，以及防止已經受到汙染的基板傳送到一個單元後對該單元造成的二次污染。此外，由於帶狀基底的樹脂材料不會因為化學反應而變質，可防止磨料粒子脫離。因此，可防止磨料粒子附著至基板而污染基板、以及防止磨料粒子飛散且附著至研磨單元的元件而污染該元件之情事。因而，可減輕維護作業，例如清洗基板處理裝置之負擔。另外，由於在研磨期間供給純水，所以可除去研磨帶與基板間的摩擦熱。因此，可防止樹脂材料軟化而導致磨料粒子脫離研磨帶之情事。
根據本發明之第三樣態，提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。根據此方法，利用移動機構將基板移動至用以研磨基板的周邊部之斜角研磨裝置及用以研磨基板的缺口之缺口研磨裝置之一者。利用斜角研磨裝置及缺口研磨裝置之一者第一次研磨基板的周邊部或基板的缺口。而且只供給純水至基板以形成在研磨後覆蓋基板的表面之水膜。在例如基板的表面形成有水膜的狀態下利用移動機構將基板移動至斜角研磨裝置及缺口研磨裝置之另一者。利用此斜角研磨裝置及缺口研磨裝置之另一者第二次研磨基板的周邊部或基板的缺口。
根據上述的方法，即可防止基板受到大氣或研磨單元中的研磨廢物的汙染。可維持基板的潔淨。此外，可防止對於基板將傳送前往的斜角研磨裝置或缺口研磨裝置的二次污染。因此，研磨可毫無阻礙地在斜角研磨裝置或缺口研磨裝置內進行。由於亦可維持研磨單元內的元件的潔淨，因此可減輕例如清洗之維護作業的負擔。
根據本發明之第四樣態，提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。此方法係使用具有至少兩個研磨單元以及用以將基板傳送進入研磨單元的傳送裝置之基板處理裝置。各研磨單元包含用以研磨基板的周邊部之斜角研磨裝置以及用以研磨基板的缺口(notch)之缺口研磨裝置之至少一者。斜角研磨裝置或缺口研磨裝置係在研磨單元中配置成從傳送裝置看為對稱。不同的基板由該傳送裝置傳送進入各研磨單元。不同的基板在各研磨單元中同時(in parallel)接受研磨以消除基板周邊部的汙染物及/或表面粗糙。在此例中，可使斜角研磨裝置或缺口研磨裝置以從傳送裝置看為對稱的方式操作。
根據上述的方法，同時研磨複數個基板藉以增加每單位時間研磨的基板數目。因此，可提高基板處理裝置的單位時間處理量。此外，藉由上述配置，即使利用該傳送裝置將不同的基板傳送進入各研磨單元且同時在各研磨單元中進行研磨，亦可順暢地將各基板傳送至各研磨單元，以及順暢地在研磨單元中進行斜角研磨及缺口研磨。另外，可消除斜角研磨裝置及缺口研磨裝置中對操作而言沒有用的空間，以有效率地操作研磨單元。
根據本發明之第五樣態，提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。此方法係使用具有至少兩個研磨單元以及用以將基板傳送進入研磨單元的傳送裝置之基板處理裝置。各研磨單元包含用以研磨基板的周邊部之斜角研磨裝置以及用以研磨基板的缺口(notch)之缺口研磨裝置之至少一者。斜角研磨裝置或缺口研磨裝置係在研磨單元中配置成從傳送裝置看為對稱。一個基板係由該傳送裝置將之依序傳送進入各研磨單元。基板係依序在各研磨單元中接受研磨以消除基板周邊部上的汙染物及/或表面粗糙。在此例中，可使斜角研磨裝置或缺口研磨裝置以從傳送裝置看為對稱的方式操作。
根據上述的方法，各研磨單元可進行不同的研磨處理，例如粗研磨及精研磨(fine polishing)。因此，可依各種目的而使用研磨單元，所以，可有效率地將基板研磨處理成希望的形狀。此外，藉由上述配置，即使要將同一個基板依序傳送進入各研磨單元使之在各研磨單元中接受研磨，亦可順暢地將基板傳送至各研磨單元，以及順暢地在研磨單元中進行斜角研磨及缺口研磨。另外，可消除斜角研磨裝置及缺口研磨裝置中對操作而言沒有用的空間，以有效率地操作研磨單元。
根據本發明之第六樣態，提供一種可增進研磨基板的處理效率，使維護作業可在短時間內有效率地進行，且可減輕維護作業的負擔之基板處理方法。此方法係使用具有至少兩個研磨單元以及用以將基板傳送進入研磨單元的傳送裝置之基板處理裝置。各研磨單元包含用以研磨基板的周邊部之斜角研磨裝置以及用以研磨基板的缺口(notch)之缺口研磨裝置之至少一者。斜角研磨裝置或缺口研磨裝置係在研磨單元中配置成從傳送裝置看為對稱。選擇性地進行以下兩個研磨處理之一。在第一研磨處理中，不同的基板由該傳送裝置傳送進入各研磨單元且同時接受研磨以消除基板周邊部的汙染物及/或表面粗糙。在第二研磨處理中，一個基板係由該傳送裝置將之依序傳送進入各研磨單元而依序接受研磨以消除基板周邊部的汙染物及/或表面粗糙。在此例中，可使斜角研磨裝置或缺口研磨裝置以從傳送裝置看為對稱的方式操作。
根據上述的方法，依基板處理的目的而選擇研磨處理，可提高每單位時間處理的基板數量而提高基板處理裝置的單位時間處理量。或者，可依各種目的而使用研磨單元，以有效率地將基板研磨處理成希望的形狀。當選擇上述處理之一而進行時，並不需要重新安排基板處理裝置的單元及操作來對應所選的處理。因此，上述的處理可藉由簡單的程序來切換。此外，在各處理中，可順暢地將基板傳送至各研磨單元，以及順暢地在研磨單元中進行斜角研磨及缺口研磨。
本發明之上述及其他目的、特點、以及優點，可從以下參照以圖例顯示本發明較佳實施例的附圖所作的說明得到更清楚的瞭解。
以下參照第2至36圖說明依據本發明實施例之基板處理裝置。各圖中相同或相對應的元件係標以相同或相對應的元件符號並省略其重複說明。
第2圖係顯示依據本發明一實施例之基板處理裝置1的整體配置之示意平面圖。如第2圖所示，基板處理裝置1包含：具有晶圓供給/回收裝置101配置於其上之裝載/卸載埠(loading/unloading port)100；其上可放置晶圓之晶圓台300及/或用以測量晶圓的周邊部的形狀及表面狀態和晶圓的周邊部上缺陷的存在之測量單元310；主要用以在裝載/卸載埠100、晶圓台300、測量單元310、二次清洗及乾燥單元610之間傳送晶圓之第一傳送機械臂(first transfer robot)200A；用以研磨晶圓的周邊部之第一研磨單元400A；用以研磨晶圓的周邊部之第二研磨單元400B；用以清洗研磨過的晶圓之一次清洗單元600；用以對晶圓進行二次清洗處理且乾燥晶圓之二次清洗及乾燥單元610；以及主要用以在第一研磨單元400A、第二研磨單元400B、一次清洗單元600、第二清洗及乾燥單元610之間傳送晶圓之第二傳送機械臂200B。該基板處理裝置1還包含：用以根據測量單元310所得到之晶圓的測量結果，例如晶圓的周邊部的形狀及表面狀態和晶圓的周邊部上缺陷的存在，而決定在研磨單元400A及400B中的研磨條件之研磨條件決定單元(未圖示)。第2圖中，參考符號4表示電源及控制器，參考符號6表示控制面板。本說明書中，名稱“單元(unit)”係用來敘述配置於基板處理裝置1中之處理裝置的組合(模組)。基板處理裝置1中各單元的配置及動作將在以下作更詳細的說明。
基板處理裝置1中各單元係罩在配置於潔淨室2內的外殼3中。基板處理裝置1的內部空間係藉由外殼3的殼壁而從潔淨室2的內部空間中區隔出來。此外，基板處理裝置1具有其中配置第一傳送機械臂200A之傳送區域F以及其中配置其他單元之處理區域G。潔淨空氣係通過設於外殼3的上部之具有供氣風扇、化學過濾器、HEPA(高效率粒子空氣)過濾器、及ULPA(超低洩漏空氣)過濾器之風扇單元(未圖示)。此風扇單元係建構成通過空氣導管(未圖示)從基板處理裝置1的上部抽氣而將通過過濾器的潔淨空氣朝向下方向吹出。外殼3內的空氣係通過設在外殼3的下部之排氣部(未圖示)而排放到基板處理裝置1的外部。如此，在外殼3內形成向下的潔淨空氣流。因此，向下的潔淨空氣流會在傳送於基板處理裝置1內的晶圓表面形成以防止晶圓之污染。
1.裝載/卸載埠
以下說明裝載/卸載埠100之配置。在第2圖所示的基板處理裝置1中，裝載/卸載埠100係設在鄰近傳送區域F之側壁3a的外側。機械標準介面晶圓盒(Standard Mechanical Interface pod；SMIF pod)或前開統一標準晶圓盒(Front Opening Unified pod；FOUP)101係用作為裝載/卸載台，其上可放置晶圓匣(wafer cassette)102。SMIF pod或FOUP 101係具有可容納晶圓匣102之收容壁，且為可獨立於外部環境而維持內部環境之氣密容器。裝載/卸載埠100係建構成SMIF pod或FOUP 101可附接至基板處理裝置1的側壁3a。該側壁3a具有可開關之閘門(shutter)5。當收納著晶圓之晶圓匣102放置於SMIF pod或FOUP 101上，基板處理裝置1的閘門5與設於SMIF pod或FOUP 101的側面之閘門102a即打開而相通。如此，基板處理裝置1與晶圓匣102即結合為一體，使得晶圓匣102中的晶圓可不曝露到外部空氣而導入基板處理裝置1。
基板處理完成，閘門5就關閉。SMIF pod或FOUP 101隨後自動或手動脫離基板處理裝置1且傳送至另一處理。在此過程中，汙染的空氣不應該進入SMIF pod或FOUP 101的內部空間。為了這個目的，在傳送區域F上方設置化學過濾器(未圖示)，且使晶圓在回到晶圓匣102之前先通過該化學過濾器。另外，使向下的潔淨空氣流通過該化學過濾器而形成。為了維持晶圓匣102內晶圓的潔淨，本身為氣密容器之SMIF pod或FOUP 101可具有化學過濾器或風扇以維持容器的潔淨。
由於基板處理裝置1可設置兩個平行的SMIF pod或FOUP 101，因此晶圓可並行從兩個SMIF pod或FOUP 101傳出或傳入。因此，可增進基板處理裝置1的操作速率。詳言之，先將安置於一個SMIF pod或FOUP 101上之晶圓匣102中的晶圓傳送進入基板處理裝置1，然後將安置於另一個SMIF pod或FOUP 101上之晶圓匣102中的晶圓傳送進入基板處理裝置1。此時，安置於該一個SMIF pod或FOUP 101上之晶圓匣102空了而可進行更換，以此方式將晶圓連續導入基板處理裝置1。第3A圖係顯示裝載/卸載埠100的另一個例子之前視圖，第3B圖則為第3A圖之側視圖。圖中所示的裝載/卸載埠100－2具有平板形態的裝載/卸載台104。裝載/卸載台104上放置晶圓匣103。各裝載/卸載台104具有定位機構，此定位機構包含與晶圓匣103的底面形狀對應之凸塊105。因此，每次將晶圓匣103重複放置在裝載/卸載台104上時晶圓匣103都可定位在相同的位置。裝載/卸載台104具有按鈕型感測器(未圖示)以偵測其上的晶圓匣103是否位在裝載/卸載台104上正確的位置。此外，裝載/卸載台104上方設有作為晶圓突出偵測機構之傳輸光學感測器106。此傳輸光學感測器106偵測任何晶圓從晶圓匣103突出的情形以確認晶圓都正確插置於晶圓匣103的插槽(slot)上。若傳輸光學感測器106偵測到任何晶圓之突出，則啟動聯鎖器(interlock)以防止來自第一傳送機械臂200A之取放以及晶圓搜尋機構109對裝載/卸載台104之動作。
模擬用晶圓站(dummy wafer station)107配置於各裝載/卸載台104下方。此模擬用晶圓站107容納包含模擬用晶圓或品質控制(QC)晶圓之至少一個晶圓，其中該模擬用晶圓係用以在第一及第二研磨單元400A及400B進行產品晶圓(product wafer)的處理之前使該第一及第二研磨單元400A及400B中的狀況穩定者，該品質控制(QC)晶圓則係用來確認基板處理裝置1的狀況者。模擬用晶圓站107具有用以偵測晶圓以確認晶圓之存在之感測器108。模擬用晶圓站107亦可具有用以偵測任何晶圓從模擬用晶圓站107突出的情況之感測器。或者，模擬用晶圓站107可採用前述之作為晶圓突出偵測機構之傳輸光學感測器106。晶圓係以如下方式置放到模擬用晶圓站107上。首先將容納有晶圓之晶圓匣103置放在裝載/卸載台104上，然後搜尋各晶圓以決定要傳送至模擬用晶圓站107之晶圓。接著從控制面板6(第2圖)發出命令，令第一傳送機械臂200A將晶圓從晶圓匣103傳送到模擬用晶圓站107。或者，在沒有晶圓匣103放置在裝載/卸載台104上時，可將裝載/卸載台104昇起而用手動將晶圓放到模擬用晶圓站107上。
如第3A及3B圖所示，晶圓搜尋機構109係配置在裝載/卸載台104下方。各晶圓搜尋機構109具有一對支持構件111、用以使支持構件111在垂直方向移動之驅動源(脈衝馬達)110、及附接於支持構件111的頂端之搜尋感測器112。當晶圓搜尋機構109不進行晶圓搜尋的動作時，晶圓搜尋機構109係降低而保持在待命位置，如第3A及3B圖所示，以避免和傳送中的晶圓匣103等相干涉。如第3B圖所示，搜尋感測器112係在水平方向相向配置，使在搜尋感測器112間行進之光線水平通過晶圓匣103。
晶圓搜尋動作係以如下方式進行。晶圓搜尋機構109係從模擬用晶圓站107下方的位置向上移動到晶圓匣103中的最上一個插槽之上的位置，然後向下移動到模擬用晶圓站107下方的位置。移動期間，該對搜尋感測器112計算光線為晶圓所阻擋的次數，藉以算出晶圓匣103中的晶圓數目。其間，晶圓搜尋機構109根據驅動源110中之脈衝馬達的脈衝而決定晶圓的位置，藉以決定晶圓係插在晶圓匣103的哪個插槽內。晶圓搜尋機構109還具有傾斜晶圓偵測功能，此一功能係在搜尋感測器112間的光線遭到阻擋一段時間，且此一段時間所對應的脈衝數目大於與晶圓匣103中插槽的間距對應之脈衝數目時偵測出傾斜插入的晶圓。其中晶圓匣103中插槽的間距係預先設定。
如第3B圖所示，晶圓匣103與基板處理裝置1之間的開口配置有閘門114。此閘門114藉由氣缸113而垂直移動。因此，閘門114可使裝載/卸載埠100－2與基板處理裝置1的內部相隔離。該閘門114除了第一傳送機械臂200A要將晶圓傳送至晶圓匣103或從晶圓匣103取出晶圓之外為關閉。如第3A圖所示，設在基板處理裝置1的側壁3a上之相鄰的裝載/卸載台104之間配置有分隔壁117。藉由此分隔壁117，可在操作員要進行任一晶圓匣的更換時，防止操作員誤觸相鄰之操作中的晶圓匣。如第3B圖所示，裝載/卸載埠100－2前方設有門115以與裝置的外部隔離。該門115具有上鎖機構(未圖示)以及用以偵測門115是否打開或關閉之感測器。當裝置在操作時，門115係由上鎖機構予以鎖定，以保護晶圓匣103以及保護操作員免於可能的危險。假如門115開啟著一段時間，則警報會響起。
可採用以下兩種方法將晶圓匣103放置在裝載/卸載台104上。
(1)將其中具有晶圓之晶圓匣103直接放置在裝載/卸載台104上。此方法係用在當潔淨室2之面向裝載/卸載埠100的空間很乾淨，亦即具有級數(class)100或以下的潔淨度時。在此情況下，應在裝載/卸載埠100(100－2)的上方安裝過濾風扇單元116，以維持裝載/卸載埠100中裝載/卸載台104周圍空氣的潔淨。
(2)當潔淨室2之面向裝載/卸載埠100的空間很髒，亦即具有級數1000或以上的潔淨度時，應將晶圓匣103放在潔淨度控制在級數約100之在潔淨室2內傳送的盒內，然後放置在一個裝載/卸載台104上。
以下說明將晶圓從裝載/卸載埠100傳入之上述傳送操作(2)。
第4圖係顯示裝載/卸載埠100的另一個例子之示意前視圖。圖中所示的裝載/卸載埠100－3具有在水平方向伸展之分隔壁120，用以將內部空間分隔成上部空間121及下部空間122。其中具有晶圓之晶圓匣123係收容於氣密的接收盒124內而放置於裝載/卸載台125上，該裝載/卸載台125設於上部空間121中。該接收盒124包含一可拆卸的底板124a。此底板124a係以可在傳送過程中保持氣密的方式固定於接收盒124的底部。將接收盒124放置於裝載/卸載台125上時，該底板124a係藉由上鎖機構(未圖示)而固定於裝載/卸載台125的安置板125a。只要安置板125a與底板124a相固定，接收盒124的下部就穩穩固定於裝載/卸載台125。同時，解除底板124a與接收盒124之固定。如此，底板124即變成可與安置板125a一起在垂直方向移動。
該安置板125a係附接至垂直移動機構126。因此，安置板125a可在底板124a與晶圓匣123放置於安置板125a上的狀態下垂直移動。當確認安置板125a與底板124a鎖定後，使安置板125a下降以將晶圓匣123導入下部空間122。上部空間121中的空氣受到汙染的程度與基板處理裝置1的外部空間相等。下部空間122則維持在與基板處理裝置1的內部相等潔淨的狀態。因此，晶圓匣123中的晶圓可不曝露於髒空氣環境而傳送進入基板處理裝置1。在此例中，第一傳送機械臂200A的手臂係移動至下部空間122中的晶圓的高度以將晶圓導入基板處理裝置1。
2.第一傳送機械臂
接著，將說明第一傳送機械臂200A。第5圖係顯示第一傳送機械臂200A之側視圖。如第5圖所示，第一傳送機械臂200A包含基座201以及設在該基座201的頂面上之一對搬運機構204a及204b，其中該基座201具有用以使該基座201旋動之旋轉機構。該基座201還具有用以調整該基座201的頂面的高度之垂直移動機構。該搬運機構204a及204b包含附接於可伸展臂機構202a及202b的前端用以保持晶圓之上下手部203a及203b。此上下手部203a及203b在垂直方向相隔預定的距離。基座201之旋轉及臂機構202a及202b之伸展動作使上下手部203a及203b分別移動到希望的位置，藉以將晶圓傳送到預定的位置。
上手部203a及下手部203b各具有真空管線(未圖示)。因此，上手部203a及下手部203b皆可用作為真空吸引手部。或者，可將下手部203b用作為以真空吸引晶圓之吸引式手部，將上手部203a用作為保持晶圓的周邊部之凹部式手部。該吸引式手部可不管晶圓在晶圓匣102中的位移而精確地傳送晶圓。該凹部式手部可維持晶圓背面的潔淨而傳送晶圓，因為凹部式手部並不像吸引式手部會聚集灰塵。在晶圓已經過清潔處理的情況最好使用凹部式手部。在此情況，上手部203a應包括陶瓷製的凹部式薄手部。此陶瓷製的凹部式薄手部係用於從自二次清洗及乾燥單元610接收晶圓到將晶圓送回至晶圓匣102之傳送處理。下手部203b可包括其中具有真空管線之陶瓷製的叉狀真空吸引手部。此下手部203b係用於從自晶圓匣102接收晶圓到將晶圓遞送至晶圓台300或測量單元310之傳送處理。如此，由於上手部203a及下手部203b用於不同的用途，因此經過清洗處理的乾淨晶圓可在不受清洗液體或外物的汙染的情況下傳送。
3.第二傳送機械臂
接著，將說明第二傳送機械臂200B。第6圖係顯示第二傳送機械臂200B之透視圖。在第6圖中，與第5圖之第一傳送機械臂200A的元件對應之元件係標註相同的參考符號，並省略該等元件的詳細說明。
第二傳送機械臂200B具有各包括凹部式手部以保持晶圓的周邊部之上手部203a及下手部203b。上手部203a係用來保持乾的(不是濕的)晶圓W。詳言之，上手部203a係用來將晶圓從晶圓台300或測量單元310傳送至第一研磨單元400A、第二研磨單元400、及一次清洗單元600，以及將晶圓從二次清洗及乾燥單元610傳送到晶圓台300或測量單元310。下手部203b係用來保持濕的晶圓W。詳言之，下手部203b係用於在上手部203a所進行的傳送處理以外的傳送處理中傳送晶圓。如此，濕的晶圓W即位在乾的(不是濕的)晶圓W的下方。因此，即可避免乾的(不是濕的)晶圓W受到滴下的清洗液體或類似物的汙染。
4.晶圓台及/或測量單元
如第2圖所示，晶圓台300位在第一傳送機械臂200A及第二傳送機械臂200B可接近(伸及)的位置。從裝載/卸載部100傳來之未處理的晶圓及從二次清洗及乾燥單元610傳來的晶圓係放置在晶圓台300上然後遞送至接下來的傳送機械臂。晶圓台300具有複數個用以支持晶圓的周邊部之安裝銷301。另外，晶圓台300可具有用以偵測晶圓的存在之感測器(未圖示)。
亦可在晶圓台300的位置設置測量單元310以取代晶圓台300。測量單元310具有測量處理前與處理後晶圓周邊部的形狀之功能。以下將說明具有用以測量晶圓直徑的直徑測量機構之測量單元來作為測量單元310的一個例子。
第7圖係以示意圖的方式顯示測量單元310的一個例子之透視圖。第8A圖係測量單元310的示意平面圖，第8B圖係從第8A圖之A方向所見之視圖。第9A圖係設在測量單元310中的基板保持及旋轉機構361的示意透視圖，第9B圖係基板保持及旋轉機構361的示意平面圖，在第7、8A及8B圖中，未顯示出基板保持及旋轉機構361以求圖面之簡潔。測量單元310具有用以測量晶圓W的外周直徑以檢測晶圓W的側面(斜角部)的研磨量之直徑測量機構。測量單元310還包含基板保持及旋轉機構361及感測器機構(雷射感測器)311。此感測器機構具有兩對之光發射裝置312與光接收裝置313，光發射裝置312與光接收裝置313係在基板保持及旋轉機構361所保持之晶圓W的周邊部的附近在垂直方向隔開而配置。各個光發射裝置312係發射雷射光。
第9A及第9B圖中所示之基板保持及旋轉機構361係在測量單元310進行測量時保持並旋轉晶圓W。如第9A及第9B圖所示，基板保持及旋轉機構361具有兩級結構(two－stage structure)。此兩級結構包含：具有複數個用以卡夾晶圓W的外周部的卡爪362a之上卡盤(上旋轉卡盤)362；以及具有複數個用以卡夾晶圓W的外周部的卡爪363a之下卡盤(下旋轉卡盤)363。上卡盤362及下卡盤363係同軸配置而繞著旋轉軸364旋轉。上下卡盤362及363各具有四個以預定間隔設置之卡爪362a及363a。如第9B圖所示，上下卡盤362及363之卡爪362a及363a係相錯開預定的角度，以致於卡爪362a及363a在垂直方向上並不對齊。此外，下卡盤363係可相對於上卡盤362而垂直移動。該基板保持及旋轉機構361還具有用以使上卡盤362及下卡盤363旋轉之旋轉驅動機構(未圖示)、及用以使上卡盤362及下卡盤363以等速度分度(indexing)旋轉之分度機構(未圖示)。
以下參照第10A及10B圖說明基板保持及旋轉機構361的動作。通常，如第10A圖所示，在上卡盤362保持著晶圓W的時候進行晶圓W的測量。在使卡爪362a卡定於將藉由上卡盤362的旋轉而加以測量之晶圓W的周邊部之前，如第10B圖所示使下卡盤363升起以保持住晶圓。於是，晶圓W與上卡盤362的卡爪362a脫離。在此狀態下，使上卡盤362及下卡盤363轉動預定的角度時，即可避免上卡盤362的卡爪362a卡接於晶圓W的測量部位。在上卡盤362的卡爪362a避過晶圓W的測量部位後，就使下卡盤363下降。然後，晶圓W由上卡盤362所保持。如此操作避免上卡盤362的卡爪362a卡接於晶圓W的測量部位。因此，可測量晶圓W的整個周邊部。
第7圖中所示之測量單元310具有兩個感測器機構311及311。此兩個感測器機構311及311位於通過基板保持及旋轉機構361所保持的晶圓W的中心之線的兩端。該感測器機構311及311連接至用以使光接收裝置313所接收的雷射光的量數值化之資料處理裝置(未圖示)。該光接收裝置313可配置於晶圓W之上，該光發射裝置312可配置於晶圓W之下。
如第8B圖所示，各感測器機構311從光發射裝置312向下發射雷射光314至晶圓W的周邊部。發出的雷射光314係為線或面的形式且具有預定的寬度。發出的雷射光314在晶圓W的徑向與晶圓W的周邊部相交。因此，雷射光314的一部份會為晶圓W的周邊部所阻擋。所以，只有未為晶圓W所阻擋之從晶圓W的外側通過的雷射光314為光接收裝置313所接收。所接收到的光量由資料處理裝置將之轉換為數值，以計算通過晶圓W的外周部外側的雷射光314的寬度，亦即第8B圖中所示之尺寸D1、D2。為了計算晶圓的直徑，係準備具有已知直徑之參考晶圓(未圖示)且以測量單元310加以測量以求得尺寸D1、D2。於是，要測量的晶圓W的直徑Dw可從參考晶圓之尺寸D1、D2與要測量的晶圓W之尺寸D1、D2的差以及參考晶圓的直徑而算出。
此外，基板保持及旋轉機構361中之上卡盤362及下卡盤363的旋轉角度係經過分度，以測量晶圓W的周邊部上複數個點的直徑。以此方式，可獲得無法從單點測量(one point measurement)得到的資訊，例如在晶圓W的整個周邊部的研磨量的變異(variation)。而且，可利用基板保持及旋轉機構361使晶圓W旋轉而連續測量晶圓的直徑。以此方法，可獲得晶圓的直徑的連續資料。因此，可計算晶圓的圓形度(circularity)。
該測量單元亦可具有：用以測量晶圓的周邊部的剖面形狀之剖面形狀測量機構、用以測量晶圓的周邊部的表面狀況之表面狀況測量機構、或用以偵測晶圓的周邊部上的缺陷部之缺陷偵測機構。而且，該測量單元可具有複數個上述機構。
第11圖係顯示晶圓台300與測量單元310都安裝在相同空間中的例子之透視圖。第11圖中，只有基板保持及旋轉機構361顯示於測量單元310中，其他元件則沒有顯示以便於說明。晶圓台300與測量單元310可設成一體。或者，可將晶圓台300設在測量單元310之上。在此例中，如第11圖所示，測量單元310係罩於殼體366之內，晶圓台300則設於殼體366的上表面上。該晶圓台300具有複數個安裝銷301供晶圓W的外周部置放於其上。因此，晶圓台300可用作為暫時載置第一傳送機械臂200A的手部傳來的晶圓W然後將晶圓W交給第二傳送機械臂200A的手部之暫時載台(temporary Stage)。或者，可將晶圓台300用作為在前一晶圓W仍在測量單元310內時保持下一晶圓W之待命載台(standby stage)。該殼體366的側壁366b具有可開關之閘門367。閘門367開啟時，第一或第二傳送機械臂200A或200B所保持的晶圓可導入殼體366內且置放在測量單元310的基板保持及旋轉機構361上以進行測量。
如此一來，由於晶圓台300設在測量單元310之上，故可將測量單元310及晶圓台300都配置在同一空間中。因此，可減少基板處理裝置1所需的空間。此外，如以下之基板處理裝置1的處理模式(processing pattern)中將說明的，可以最佳的路徑有效率地傳送晶圓。因此，可增進基板處理裝置1的單位時間處理量。
5.研磨單元之第一實施例
以下，將說明第一研磨單元400A及第二研磨單元400B的構造。第一研磨單元400A及第二研磨單元400B具有相同的構造。如第2圖所示，第一研磨單元400A及第二研磨單元400B的殼體中各元件係安排成相對於以虛線表示的中心線L而對稱。詳言之，中心線L係為軸對稱之軸。以下說明第一及第二研磨單元400A及400B共同的構造。第12圖係顯示根據本發明第一實施例之研磨單元400－1的示意平面圖。第13圖係第12圖之剖面側視圖。第14圖係沿與第13圖之剖面垂直的方向所取的剖面側視圖。如第12、13、14圖所示，研磨單元400－1具有：界定出在中心部的研磨室401及位在研磨室401的上方及下方的複數個機器室之殼體403；用以在研磨室401中水平保持及旋轉晶圓W之基板保持及旋轉機構(基板保持機構)410；用以研磨晶圓W的斜角部之斜角研磨裝置450；以及用以研磨晶圓W的缺口(notch)之缺口研磨裝置480。
如第12圖所示，研磨單元400－1的殼體403具有圍繞研磨單元400－1的四側之側壁。斜角研磨裝置450及缺口研磨裝置480分別配置在兩相鄰的側壁404及406的內側。該斜角研磨裝置450及缺口研磨裝置480係圍繞研磨單元400－1中基板保持及旋轉機構410所保持的晶圓W而配置。斜角研磨裝置450具有斜角研磨頭(bevel polishing head)460，缺口研磨裝置480具有缺口研磨頭(notch polishing head)490。斜角研磨頭460與缺口研磨頭490之間係相對於晶圓W的中心而夾約90度角。
研磨單元400－1中，靠近斜角研磨頭460之側壁404具有維護艙門(門)407，靠近缺口研磨頭490之側壁406具有維護艙門(門)408。維護艙門407及408分別面向斜角研磨頭460及缺口研磨頭490。當維護艙門407開啟時，操作員可從研磨單元400－1的外部接近斜角研磨頭460。當維護艙門408開啟時，操作員可接近缺口研磨頭490。研磨單元400－1的側壁409具有開口405，以允許晶圓W導入及排出研磨室401。研磨單元400－1還具有用以遮蓋開口405之閘門405a以及用以致動閘門405a之氣缸405b。在第12圖所示之研磨單元400－1中，該開口405係形成於與靠近缺口研磨頭490的側壁406相對的側壁409。
如第13及14圖所示，基板保持及旋轉機構410具有：用以將晶圓W水平保持於其上表面之基板保持台411；以及連接至基板保持台411的下表面之旋轉軸412。此旋轉軸412從其中央部區分為上旋轉軸412a及下旋轉軸412b。此上旋轉軸412a及下旋轉軸412b係相互平行且在水平方向相距預定距離。上旋轉軸412a係透過軸承414a而附接至支持構件413a的內面。上旋轉軸412a上附接有滑輪415a。支持構件413a上固定有馬達416。馬達416的旋轉軸上附接有滑輪417。該滑輪415a透過確動皮帶418與滑輪417連接。如此，使馬達416動作時，即帶動上旋轉軸412a而使基板保持台411旋轉。
下旋轉軸412b係由固定於支持構件413b的內周面之軸承414b所支持而可轉動。下旋轉軸412b上固定有滑輪415b。支持構件413b上固定有馬達419。馬達419的旋轉軸上附接有滑輪420。該滑輪415b透過確動皮帶421與滑輪420連接。如此，使馬達419動作時，即透過滑輪420及確動皮帶421而使下旋轉軸412b旋轉。藉由使馬達419轉動預定角度可使上旋轉軸412a繞著下旋轉軸412b而擺動。以此方式，馬達419與下旋轉軸412b形成用以使連接至上旋轉軸412a之基板保持台411在水平面擺動之基板保持台擺動機構439。為了防止處理液體附著至基板保持及旋轉機構410的機械元件，設置遮罩438以罩住旋轉軸412、支持構件413等。
上述支持構件413a及支持構件413b係藉由板構件422而互相連接。該支持構件413b係經由水平移動機構(基板保持台水平移動機構)423而附接至設在研磨室401與機器室402的交界之底板403a。該水平移動機構423包含：附接至底板403a之上部板425、用以使上部板425相對於底板403a在第一方向滑動之線性導件424、附接至上部板425之下部板427、以及用以使下部板427相對於上部板425在與第一方向垂直之第二方向滑動之線性導件426。該水平移動機構423使支持構件413(413a及413b)可相對於底板403a在互相垂直的兩個方向(X－Y方向)線性移動。因此，水平移動機構423係用作為X－Y滑台。伺服馬達428及429以及滾珠螺桿430及431分別固定至上部板425及下部板427。使伺服馬達428及429動作時，上部板425及下部板427即分別沿著線性導件424及426而線性移動。
基板保持台411的上表面附接有研磨墊(polishing pad)435。此研磨墊435的上表面形成有凹槽435a。該研磨墊435係由例如胺甲酸乙酯(urethane)之彈性材料所製成。而且，研磨墊435係製成可不損傷晶圓W的背面而保持晶圓W以及可氣密密封其與晶圓W的接觸部。該凹槽435a經由基板保持台411而與形成於上旋轉軸412a中的連通管道432a相通。該上旋轉軸412a中的連通管道432a係經由旋轉接頭433而與管路434連接，該管路434連接至下旋轉軸412b中的連通管道432b。此下旋轉軸412b中的連通管道432b連接至真空管線436及壓縮空氣供應管線437。因此，經由真空管線436抽真空而在研磨墊435的凹槽435a中形成真空。如此一來，放置於基板保持台411上的晶圓W在真空下受吸引而貼在研磨墊435的上表面上。
另外，在基板保持及旋轉機構410的上方配置有基板傳送機構440。此基板傳送機構440具有一對支臂441及441，各支臂441具有對應於晶圓W的斜角部之保持部441a。該支臂441及441可在第12圖中箭頭所示的方向分開及靠近且具有靠攏位置與釋放位置。該支臂441及441可在靠攏位置將晶圓W夾在保持部441a與441a之間以及在釋放位置將晶圓W釋放。當支臂441及441夾住晶圓W時，就使晶圓W位於中心。
上述研磨單元400－1包含有：用以供應液體或氣體(例如純水或氣體)至各元件(例如基板保持及旋轉機構410、斜角研磨裝置450、及缺口研磨裝置480)之供應管路(未圖示)；以及各種管路，例如用以將廢液從各元件排出之排放管路(未圖示)。如第13圖所示，連接至各元件之管路係集中於間隔區(spacing section)495，此間隔區495設於靠近斜角研磨裝置450之側壁404的下部。基板處理裝置1的下部設有基礎部11，該研磨單元400－1配置在此基礎部11之上。該基礎部11包含平板形態的上基礎11a與平板形態的下基礎11b。上基礎11a與下基礎11b之間形成有空間12。此空間12可收納：用以供應液體或氣體(例如空氣、氮氣、純水或化學液體)至各單元(例如基板處理裝置1中的研磨單元400、一次清洗單元600、及二次清洗及乾燥單元610)之供應管路(未圖示)；以及各種管路，例如用以將廢液從各單元排出之排放管路(未圖示)。如第13圖所示，收納於該空間12中的管路分歧成供應管路497、排放管路498等。此供應管路497及排放管路498連接至研磨單元400－1中的間隔區495再經由該間隔區495而連接至研磨單元400－1中的管路。
該研磨單元400－1還包含：電纜線(未圖示)，用以供應電源至馬達等；以及配線(未圖示)，例如用以供給控制訊號至各種感測器之控制訊號線。這些線集中至間隔區495且連接至設於間隔區495之電源/訊號連接器496。基礎部11的空間12中收納連接至基板處理裝置1中的電源及控制器4之電纜線及控制訊號線(未圖示)。這些線的分支線路係連接至電源/訊號連接器496。如此，透過設於基板處理裝置1的側壁404上之間隔區495而進行對於研磨單元400－1之管路的連接。
如第13圖所示，斜角研磨裝置450包含有：研磨帶451；用以將研磨帶451壓抵至晶圓W的斜角部之斜角研磨頭460；以及用以供給研磨帶451至斜角研磨頭460及從斜角研磨頭460回收研磨帶451之研磨帶供給/回收機構452。該斜角研磨頭460具有一對饋給滾輪461及461，用以將研磨帶451保持在其中間面向基板保持台411之位置。因此，研磨帶451在一對饋給滾輪461及461之間伸展，使得晶圓W的斜角部與研磨帶451的研磨面451a接觸。斜角研磨頭460具有基座462，此基座462配置於在饋給滾輪461及461之間伸展的研磨帶451的背側。該基座462可在其與研磨帶451接觸的面上附接彈性構件(未圖示)。藉由基座462從研磨帶451的背側推壓的力以及研磨帶451本身的張力，將研磨帶451的研磨面451a壓抵於晶圓W的斜角部或周邊部(斜角部及邊緣部)。
第15圖係以示意圖的方式顯示斜角研磨裝置450之放大平面圖。如第15圖所示，斜角研磨裝置450的斜角研磨頭460係透過曲柄構件471而連接至擺動機構(swing mechanism)470。該曲柄構件471係附接至斜角研磨頭460的側面。該擺動機構470包含：固定至曲柄構件471的曲柄軸471a之滑輪472、馬達473、固定至馬達473的旋轉軸473a之滑輪474、以及使滑輪472與滑輪474相互連接之確動皮帶475。該馬達473可進行使滑輪474以預定的頻率反向旋轉之操作。藉由馬達474之旋轉，透過曲柄構件471而使斜角研磨頭460在垂直方向擺動。該曲柄軸471a係在放置於基板保持台411上的晶圓W的切線方向延伸。該斜角研磨頭460可在與晶圓表面垂直的方向繞著晶圓W的周邊部進行(樞軸式或傾斜式)擺動。因此，可使研磨帶451以希望的角度與晶圓W的斜角部接觸。
該擺動機構470係連接至用以使斜角研磨頭460沿晶圓的切線方向往復運動之往復移動機構476。可採用氣缸來作為往復移動機構476。該往復移動機構476使擺動機構470及曲柄構件471沿著曲柄軸471a延伸的方向而往復運動。因此，使與曲柄構件471連接之斜角研磨頭460沿晶圓的切線方向往復運動。由於斜角研磨裝置450具有擺動機構470及往復移動機構476，因此可使斜角研磨頭460相對於晶圓W的周邊部擺動以及沿晶圓W的切線方向往復運動。
回到第13圖，機器室456配置於研磨室401之上且面向側壁404。上述的研磨帶供給/回收機構452設在此機器室456中。該研磨帶供給/回收機構452包含：用以饋給研磨帶451至斜角研磨頭460之饋給捲軸453a、以及用以從斜角研磨頭460回收研磨帶451之收緊捲軸(takeup reel)453b。研磨帶451係由具有1到3英呎的預定寬度及約數十公尺的長度之帶狀構件所形成。將研磨帶451捲繞在圓柱形的芯構件454上。此芯構件454係附接至饋給捲軸453a上。使研磨帶451以研磨面451a面向外的狀態在斜角研磨頭460中的一對饋給滾輪461及461間伸展。然後，將研磨帶451附接至收緊捲軸453b。收緊捲軸453b連接至例如馬達之旋轉驅動機構(未圖示)。對研磨帶451施加預定的張力可將研磨帶451捲繞回收。要進行斜角部的研磨時，係從饋給捲軸453a連續饋給出研磨帶451以將新的研磨帶連續供給至斜角研磨頭460。
機器室456之上設有維護艙門457，此維護艙門457從側壁404向上延伸。當該維護艙門457打開時，操作員可從研磨單元400－1的外部接近到研磨帶供給/回收機構452。因此，操作員可更換研磨帶451連同饋給捲軸453a及收緊捲軸453b或進行研磨帶供給/回收機構452的維護作業。
將其中分散有磨料粒子之樹脂材料塗佈於帶狀基底的表面再使之固化而形成研磨帶451的研磨面451a。磨料粒子的例子包含鑽石及SiC。磨料粒子的種類及顆粒大小係根據想要研磨的晶圓種類或要求的研磨度而選定。例如，可採用具有顆粒大小為#4000到#11000之鑽石或具有顆粒大小為#4000到#10000之SiC來做為磨料粒子。此外，可採用表面沒有附著粒子之帶狀的研磨布(polishing cloth)來代替研磨帶451。
當斜角部的側面以具有較小的顆粒大小之研磨帶451加以研磨時，可形成具有希望的直徑之晶圓。在粗研磨處理及精研磨處理(finish polishing process)在不同的研磨單元400－1中進行之情況，係在粗研磨用的研磨單元400中，將具有低號數(low count)的研磨材料(亦即具有大粒徑的磨料粒子之粗研磨材料)塗佈於研磨帶451然後將研磨帶451安裝至斜角研磨裝置450。同時，在精研磨用的另一研磨單元400中，將具有高號數(high count)的研磨材料(亦即具有小粒徑的磨料粒子之精研磨材料)塗佈於研磨帶451然後將研磨帶451安裝至斜角研磨裝置450。如此，將複數個研磨單元分別用於它們的用途。
具有低號數的研磨材料的例子包含具有平均粒徑為5 μ m以及顆粒大小為約#3000的磨料粒子之研磨材料。具有高號數的研磨材料的例子包含具有平均粒徑為0.2 μ m以及顆粒大小為約#20000的磨料粒子之研磨材料。一般而言，具有顆粒大小大於約#6000的磨料粒子之研磨材料係用於形成形狀(shaping)，具有顆粒大小小於約#6000的磨料粒子之研磨材料係用於表面狀況的調整。
更詳言之，研磨帶451的帶狀基底係由具有厚度約數十微米之帶狀的聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)樹脂所形成。將其中分散有例如鑽石的磨料粒子之樹脂材料塗佈於該帶狀基底，然後使之乾燥、硬化而形成研磨層。此研磨層為具有厚度約數微米且表面形成研磨面451a之均勻層。研磨面451a因分散的磨料粒子而形成微細的凹凸不平。
其中分散有磨料粒子之樹脂材料包含其中混合有多種樹脂成分之複合樹脂材料。樹脂材料的性質會因研磨帶的製造而改變。硬化的樹脂材料應該不溶於水。硬化的樹脂材料應該具有磨料粒子不會因為研磨時產生於研磨面與水之間的磨擦力而脫離之強度。此外，硬化的樹脂材料不應該因研磨時產生的摩擦熱而軟化到磨料粒子會脫離的程度。再者，硬化的樹脂材料必須無化學活性(chemical inactive)。尤其，硬化的樹脂材料應該即使因研磨時供給的水(研磨水)而變濕也沒有化學活性。詳言之，希望研磨帶的樹脂材料沒有化學研磨效果。當晶圓W以一種研磨帶(此研磨帶中固定磨料粒子的樹脂材料符合上述要求)來加以研磨時，即可避免磨料粒子在研磨當中輕易地脫離。「樹脂材料的無化學活性」表示樹脂材料在具有機械滑動接觸的研磨溫度下不會與要研磨的晶圓、磨料粒子、或水起化學作用。
第16A至16C圖為用以說明斜角研磨頭460的動作之示意圖。藉由擺動機構470，可使研磨帶451的研磨面451a從相對於與晶圓表面垂直的方向傾斜預定的角度之位置與晶圓W的斜角部上的研磨區域接觸。因此，如第16A圖所示，斜角部的上傾斜面可在斜角研磨頭460相對於晶圓表面向下傾斜預定角度的狀態下接受研磨。如第16B圖所示，斜角部的側面可使斜角研磨頭460朝向水平方向來加以研磨。如第16C圖所示，斜角部的下傾斜面可在斜角研磨頭460相對於晶圓表面向上傾斜預定角度的狀態下接受研磨。此外，藉由對斜角研磨頭460的傾斜角度做精密調整，可對斜角部的上下傾斜面、斜角部的側面、它們的邊界、以及邊緣部進行研磨而得到希望的角度及形狀。
第17圖係以示意圖的方式顯示缺口研磨裝置(notch polishing device)480之放大平面圖，第18圖係顯示缺口研磨頭490的配置之示意側視圖。如第17及18圖所示，缺口研磨裝置480包含有用以將研磨帶481壓抵至晶圓W的缺口(notch)之缺口研磨頭490、以及研磨帶供給/回收機構482。該缺口研磨頭490具有用以使缺口研磨頭490在垂直方向移動之垂直移動機構500、以及用以使缺口研磨頭490擺動之擺動機構510。
擺動機構510包含有馬達511、承接馬達511所傳遞來的旋轉之旋轉軸512、以及固定至旋轉軸512的一端之第一支持板514。此第一支持板514可繞著旋轉軸512擺動(轉動)。詳言之，第一支持板514係透過連接板513而固定至該旋轉軸512的一端，且第一支持板514係連接至第二支持板515及缺口研磨頭490。旋轉軸512的另一端設有齒輪517。此齒輪517與蝸桿518嚙合，該蝸桿518具有朝與旋轉軸512垂直的方向延伸之軸519。此軸519的端部與馬達511的旋轉軸連接。因此，使馬達511旋轉時，馬達511的旋轉經由軸519、蝸桿518及齒輪517而轉變為旋轉軸512的旋轉。使馬達511反方向旋轉預定角度，旋轉軸512就反方向旋轉，藉以使第一支持板514繞著旋轉軸512擺動。缺口研磨頭490具有研磨區域位於旋轉軸512之軸的延伸線上。因此，可使缺口研磨頭490繞著該研磨區域在垂直方向擺動。
垂直移動機構500包含該第二支持板515、以及用以使第二支持板515相對於第一支持板514在垂直方向移動之線性導件516。缺口研磨頭490係固定至該第二支持板515。如第18圖所示，第二支持板515的側部設有銷520，此銷520與連接桿521的一端連接。第一支持板514上固定有馬達522。此馬達522具有穿過第一支持板514而延伸之軸522a。連接桿521的另一端可轉動地連接至旋轉軸522a的端部之從旋轉軸522a的中心偏心的位置。上述銷520、連接桿521、及旋轉軸522a形成曲柄機構。當使馬達522旋轉時，該曲柄機構使第二支持板515相對於第一支持板514在垂直方向往復運動。因此，固定至第二支持板515之缺口研磨頭490可繞著該研磨區域在垂直方向往復運動。
回到第14圖，缺口研磨頭490具有一對饋給滾輪491及491，用以將研磨帶481保持在其中間面向基板保持及旋轉機構410所保持的晶圓W之位置。該研磨帶481在一對饋給滾輪491之間伸展，使得晶圓W的斜角部與研磨帶481接觸。因此，研磨帶481的研磨面481a藉由研磨帶481本身的張力而壓抵於晶圓W的缺口。此外，如第14圖所示，機器室458配置於研磨室401之上且面向側壁406，此機器室458中設有研磨帶供給/回收機構482。此研磨帶供給/回收機構482包含有：用以饋給研磨帶481至缺口研磨頭490之饋給捲軸483a、以及用以從缺口研磨頭490回收研磨帶481之收緊捲軸(takeup reel)483b。
研磨帶481係以與斜角研磨裝置450中的研磨帶451相同的材料製成。由於該研磨帶481的材料與詳細內容與研磨帶451的材料與詳細內容相同，因此省略研磨帶481的詳細內容之重複說明。研磨帶481具有對應於晶圓W的缺口的形狀之寬度。研磨帶481具有比研磨帶451的寬度窄之寬度。將研磨帶481捲繞在圓柱形的芯構件484上。此芯構件484係附接至饋給捲軸483a上。使研磨帶481以研磨面481a面向外的狀態在缺口研磨頭490中的一對饋給滾輪491及491間伸展。然後，將研磨帶481附接至收緊捲軸483b。收緊捲軸483b連接至例如馬達之旋轉驅動機構(未圖示)。對研磨帶481施加預定的張力可將研磨帶481捲繞回收。
機器室458之上設有維護艙門459，此維護艙門459從側壁406向上延伸。當該維護艙門459打開時，操作員可從研磨單元400－1的外部接近到研磨帶供給/回收機構482。因此，操作員可更換研磨帶481連同饋給捲軸483a及收緊捲軸483b或進行研磨帶供給/回收機構482的維護作業。
當缺口研磨頭490藉由垂直移動機構500而在垂直方向往復移動時，可使研磨帶481之研磨面481a與晶圓W的缺口做滑動接觸而研磨晶圓W的缺口。同時，缺口研磨頭490可藉由擺動機構510而擺動，而相對於晶圓表面在垂直方向傾斜預定角度。晶圓W的缺口亦可在此一狀態下接受研磨。
第19A至19C圖為用以說明缺口研磨頭490的動作之示意圖。藉由擺動機構510，可使研磨帶481的研磨面481a從相對於晶圓表面在垂直方向傾斜預定角度之位置與晶圓W的缺口上的研磨區域接觸。因此，如第19A圖所示，缺口的上傾斜面可在缺口研磨頭490相對於晶圓表面向下傾斜預定角度的狀態下接受研磨。如第19B圖所示，缺口的側面可使缺口研磨頭490朝向水平方向來加以研磨。如第19C圖所示，缺口的下傾斜面可在缺口研磨頭490相對於晶圓表面向上傾斜預定角度的狀態下接受研磨。此外，藉由對缺口研磨頭490的傾斜角度做精密調整，則缺口的上下傾斜面、缺口的側面以及它們的邊界都可依照它們的形狀加以研磨，或者可將缺口的上下傾斜面及缺口的側面研磨成具有希望的角度及形狀。
研磨單元400包含有缺口感測器(未圖示)。此缺口感測器可包括直線光束復歸反射式感測器(straight－beam retro－reflective sensor)，此種感測器包含雷射感測器，該雷射感測器具有光發射部、設在與光發射部相同部位之光接收部、以及遠離該光發射部而配置之反射部。假如光發射部發出的雷射通過缺口，雷射會到達反射部並在反射部反射，然後回到光接收部。只有當缺口通過光發射部的正下方時，雷射會在反射部反射並回到光接收部。因此，可偵測缺口。當缺口感測器在有晶圓W附接於其上之基板保持台411在旋轉的狀態偵測到晶圓W的缺口時，就使基板保持台411的旋轉停止，使晶圓W的該缺口對準缺口研磨裝置480的研磨帶481。
如第13及14圖所示，研磨單元400具有靠近晶圓W的上表面及下表面上的研磨位置而配置之研磨水供給噴嘴(第一供給噴嘴)523及524，用以供給例如超純水或純水之水(研磨水)。此外，研磨單元400還具有配置在基板保持台411之上用以供給研磨水至晶圓W上表面的中心區域之研磨水供給噴嘴(第二供給噴嘴)525。純水係定義為純化至很高程度供用於半導體製造之水。超純水具有比純水高的純度。視想要研磨的晶圓的性質與研磨狀況而定，亦可使用去離子水(deionized water；DIW)。在研磨晶圓W的斜角部與缺口的期間，研磨水從研磨水供給噴嘴523及524供給出來以防止研磨期間產生的微粒狀研磨廢物附著到晶圓W的上表面及下表面。而且，可冷卻研磨區域以及降低研磨時的摩擦係數。研磨水亦從研磨水供給噴嘴525朝向晶圓W的中心區域供給。由於基板保持及旋轉機構410在研磨期間旋轉，因此供給的研磨水從晶圓W的中心區域向晶圓W的外周部流。於是，將研磨廢物朝向晶圓W的外周部掃掉。另外，由於接受研磨的晶圓W係由基板保持及旋轉機構410保持成水平，因此當研磨水在晶圓W的上表面漫開來，會形成覆蓋整個晶圓W的上表面之研磨水的水膜。因此，即使漂浮在研磨單元400的空間中之微細粉塵掉落在晶圓W的上表面上，連續朝晶圓W的外周部流動之研磨水的水膜亦會將該微細粉塵朝向晶圓W的外周部掃掉。因而，微細粉塵不會附著到晶圓W上表面上。以此方式，研磨水供給噴嘴525所供給的研磨水還用於防止粉塵附著到晶圓W的表面上。下研磨水供給噴嘴524係建構成向晶圓W背面之從基板保持台411徑向向外突出的露出區域供給研磨水。當研磨水供給至露出區域的內側部時，供給的研磨水會隨著晶圓W的旋轉而朝外周部流動，藉此將研磨廢物朝向晶圓W的外周部掃掉。另外，如以下將說明的，希望只使用超純水作為供給至晶圓W的研磨水，以防止對於例如研磨單元400及傳送機械臂200B之各元件的汙染。
研磨水供給噴嘴523及524所供給的研磨水不僅用於防止研磨廢物對晶圓W的上下表面的汙染，而且用於除去由於研磨期間的摩擦而產生的熱，以冷卻晶圓W。因此，藉由調整供給的研磨水的溫度，可將熱從晶圓W的研磨區域除去而實現穩定的研磨處理。
以斜角研磨裝置450對晶圓W的周邊部進行的研磨處理的結束點(endpoint)可藉由研磨時間來管理。或者，可監測晶圓W的周邊部的溫度變化，然後根據測量到的溫度變化來偵測研磨處理的結束點。研磨單元400可具有用以偵測研磨處理的結束點之研磨結束點偵測裝置。以下說明此研磨結束點偵測裝置的例子。
第20圖係顯示研磨結束點偵測裝置的一個例子之示意側視圖。如第20圖所示，研磨結束點偵測裝置530－1包含有CCD攝像機之影像感測器531、配置在影像感測器531與要檢測的晶圓W之間之照明環(lighting ring)532、以及與影像感測器531連接之控制器533。此控制器533可進行擷取來自影像感測器531的影像以及判斷研磨處理是否到達結束點之操作。
在研磨結束點偵測裝置530－1中，在研磨晶圓W的周邊部的期間，晶圓W的周邊部係由照明環532所照亮。控制器533擷取來自影像感測器531的影像並監測晶圓W的周邊部的顏色變化以偵測研磨結束點。當控制器533偵測到研磨結束點，控制器533傳送結束點訊號至研磨控制器(未圖示)，該研磨控制器使基板保持台411在水平方向移動而使晶圓W的周邊部離開研磨帶481，然後使基板保持台411的旋轉停止。在研磨之前，可透過影像感測器531將晶圓W的周邊部的初始形狀儲存於控制器533中。可採用維持晶圓W的周邊部的上述初始形狀的方式來研磨晶圓W的周邊部。決定該初始形狀的因素包含晶圓W的周邊部的傾斜角、曲率、及尺寸。此外，可事先透過影像感測器531將經過研磨的參考晶圓的周邊部的影像當作參考影像儲存於控制器533中。此一情況，可將研磨期間影像感測器531所取得的影像與參考影像相比較來偵測研磨結束點。
第21圖係顯示研磨結束點偵測裝置的另一個例子之示意側視圖。如第21圖所示，研磨結束點偵測裝置530－2包含有：與驅使基板保持台411旋轉之馬達(伺服馬達)416連接之馬達放大器(motor amplifier)534、以及與馬達放大器534連接之控制器535。此控制器535可進行從經馬達放大器534放大的訊號來判斷研磨處理是否到達結束點之操作。
在研磨結束點偵測裝置530－2中，在研磨晶圓W的周邊部的期間，來自馬達416以使藉真空而吸附有晶圓的基板保持台411以預定速度旋轉之訊號(例如馬達電流)係由馬達放大器534加以放大。放大的訊號傳送至控制器535。控制器535根據來自馬達放大器534的訊號計算馬達416旋轉所需的轉矩。然後，控制器535分析轉矩的變化以偵測研磨結束點。當控制器535偵測到研磨結束點，控制器535傳送結束點訊號至研磨控制器(未圖示)，該研磨控制器使基板保持台411在水平方向移動而使晶圓W的周邊部離開研磨帶481，然後使基板保持台411的旋轉停止。可在基板保持台411的旋轉軸412上設置轉矩計(torque gauge)(未圖示)。可直接檢測出基板保持台411的旋轉轉矩，而可分析旋轉轉矩的變化以偵測研磨結束點。此一情況，可將研磨結束點的旋轉轉矩的變化量預先測量並儲存於控制器535中。可將測量值與儲存值相比較來偵測研磨結束點。另外，研磨結束點亦可藉由分析使基板保持台411水平移動之伺服馬達428及429的電流變化而偵測出。
第22A圖係顯示研磨結束點偵測裝置的另一個例子之示意側視圖，第22B圖係以示意圖的方式顯示研磨結束點偵測裝置530－3的光感測器536之放大視圖。如第22A及22B圖所示，研磨結束點偵測裝置530－3包含有：具有光發射部536a與光接收部536b之光感測器536、與光感測器536連接之測量放大器537、以及與測量放大器537連接之控制器538。該測量放大器537可進行光感測器536的光接收部536b所接收的光的測量與放大之操作。該控制器538可進行擷取經測量放大器537放大的訊號來判斷研磨處理是否到達結束點之操作。
在研磨結束點偵測裝置530－3中，在研磨晶圓W的周邊部的期間，晶圓W的周邊部係由光感測器536的光發射部536a所照射。在該周邊部反射之散射光由光感測器536的光接收部536b接收，並由測量放大器537加以測量並放大。放大的訊號傳送至控制器538。控制器538根據來自測量放大器537的訊號分析該散射光以評估晶圓W的周邊部的研磨狀況的粗糙度。以此方式，偵測出研磨結束點。
上述以光學方式偵測出研磨結束點之研磨結束點偵測裝置亦可用來偵測缺口研磨裝置480對晶圓W的缺口進行之研磨處理的研磨結束點。
以下，將接著說明在研磨單元400中進行之晶圓的周邊部的研磨處理。將在研磨單元400中接受研磨之半導體晶圓W上形成有半導體裝置。該晶圓W具有200mm或300mm之直徑。當氣缸405b致動時，閘門405a升起而開啟開口405。晶圓W由第二機械臂200B保持著通過開口405而導入研磨室401，並傳送到基板保持台411之上。在此狀態下，當支臂441及441相靠近，支臂441及441的保持部441a及441a即與晶圓W的周邊部接觸。於是，支臂441及441的保持部441a及441a將晶圓W保持於其間而使晶圓W相對於基板保持台411位於中心。然後，保持著晶圓W的支臂441及441降下而將晶圓W放置在基板保持台411上表面。通過真空管線436將連通管道432b抽真空，以利用真空將晶圓吸附在基板保持台411的上表面上。在此狀態下，使支臂441及441水平分開而釋放晶圓W。再使支臂441及441升起並保持在待命位置。然後，使馬達416動作而使晶圓W與基板保持台411一起旋轉。
進行晶圓W的斜角研磨時，斜角研磨裝置450中的研磨帶供給/回收機構452動作而將研磨帶451饋給至斜角研磨頭460，以在饋給滾輪461及461之間配置未使用的研磨面451a。接著，基板保持及旋轉機構410之水平移動機構423使晶圓W朝斜角研磨頭460移動而使晶圓W位在斜角研磨裝置450的研磨位置。使晶圓W的斜角部與研磨帶451做滑動接觸而研磨晶圓W的斜角部。研磨時，斜角研磨裝置450的擺動機構470動作而使斜角研磨頭460繞著研磨位置而擺動。因此，不僅可研磨晶圓W的斜角部而且可研磨晶圓W的邊緣部。此外，亦可使斜角研磨裝置450的往復移動機構476動作而使斜角研磨頭460在研磨期間沿著晶圓W的切線方向往復運動。
取代驅動斜角研磨裝置450的擺動機構470或往復移動機構476，晶圓W可藉由設在基板保持及旋轉機構410之擺動機構而繞著研磨位置擺動或可沿著晶圓W的切線方向往復運動。當晶圓W在隨基板保持及旋轉機構410旋轉的情況下接受研磨時，可不用使基板保持及旋轉機構410往復移動。
進行晶圓W的缺口研磨時，使水平移動機構423動作而使晶圓W移動至缺口研磨裝置480的研磨位置。當由基板保持及旋轉機構410所保持之晶圓W旋轉時，利用缺口感測器偵測晶圓W的缺口。然後，使晶圓W的缺口對準面向缺口研磨裝置480的研磨帶481之位置。基板保持及旋轉機構410的水平移動機構423再使晶圓W的缺口朝缺口研磨頭490移動而使晶圓W的缺口與研磨帶481接觸。此時，缺口研磨裝置480的垂直移動機構500使缺口研磨頭490在垂直方向反覆移動。因此，使研磨帶481與晶圓W的缺口做滑動接觸而研磨晶圓W的缺口。缺口研磨頭490可藉由缺口研磨裝置480的擺動機構510而在研磨期間擺動。在此情況中，可使缺口研磨頭490相對於晶圓表面傾斜預定角度，藉以研磨缺口的上端部及下端部或以希望的角度研磨缺口。
當其上形成有半導體裝置之晶圓接受研磨時，該晶圓的表面可能會有次微米的微細凹凸形成。如果磨料粒子在研磨此一晶圓期間脫離研磨帶，脫離的磨料粒子就可能會進入形成於晶圓表面的凹部。在此情況下，即使晶圓在研磨處理之後的清洗處理中清洗，仍不足以將磨料粒子從晶圓的凹部中去除。而根據本實施例，在研磨單元400－1中使用前述的研磨帶451及481且使研磨帶451及481的研磨層(研磨面451a及481a)在研磨位置與晶圓W的周邊部(斜角部及缺口)做滑動接觸。因此，可防止磨料粒子輕易地脫離以及進入形成於晶圓W的凹部。尤其，即使研磨帶的樹脂材料曝露於水中，磨料粒子也不會輕易脫離。因此，即使晶圓W在超純水之研磨水供給至晶圓W的表面上的情況下接受研磨，也可防止磨料粒子輕易地脫離以及進入形成於晶圓W的凹部。
在研磨單元400－1中，晶圓W在超純水之研磨水從研磨水供給噴嘴523、524及525供給至晶圓W的表面上的情況下接受研磨。如上所述，超純水在藉由基板保持及旋轉機構410而保持成水平並旋轉的晶圓W的表面漫開。因此，超純水覆蓋晶圓W的整個表面而產生保護晶圓W的表面以及除去由於研磨帶451及481的研磨層與晶圓W之間的摩擦而產生的摩擦熱之作用。在此例中，可採用各別的管線來供給超純水以保護晶圓W的表面以及供給超純水以除去研磨期間的熱以及冷卻晶圓W。
此外，若供給泥漿而非純水來研磨晶圓W，傳送機械臂200B的手部可能會在研磨後傳送機械臂200B將晶圓W從研磨單元400－1傳送至一次清洗單元600時受到附著於晶圓W的泥漿之污染。在本實施例中，假如在研磨單元400－1中不使用泥漿而在研磨時只供給超純水作為研磨水，則可防止傳送機械臂200B的手部及其他單元受到研磨後的晶圓W的汙染。
另外，當在研磨單元400－1中於研磨期間供給泥漿，該泥漿會污染研磨單元400－1中的斜角研磨頭460及缺口研磨頭490以及研磨單元400－1中的各元件。在此情況下，操作員在清潔研磨單元400－1，亦即進行研磨單元400－1的維護時，應該不只從維護艙門407及408接近到研磨單元400－1，還得從其他方向接近。如此，維護作業會變成操作員的沉重負擔。然而，當在研磨期間只供給超純水，研磨單元400－1的各元件就不會受到汙染。因此，無需進行清潔受污染部分的工作。操作員只要從維護艙門407及408就可進行維護作業。因而，操作員的負擔可減輕。
另外，將晶圓W移動到斜角研磨裝置450的位置，利用斜角研磨裝置450研磨晶圓W的周邊部。然後，可在超純水從研磨水供給噴嘴525連續供給至晶圓W的表面的情況下，利用水平移動機構423將晶圓W從斜角研磨裝置450的位置移動到缺口研磨裝置480的位置。或者，可在超純水從研磨水供給噴嘴525連續供給至晶圓W的表面的情況下，將晶圓W從缺口研磨裝置480的位置移動到斜角研磨裝置450的位置。在此情況下，晶圓W係在晶圓W的表面覆蓋有水膜的情況下移動。因此，可防止晶圓W受到研磨單元400－1中空氣或研磨廢物的汙染。因而，可維持晶圓W的潔淨。而且，可防止斜角研磨裝置450或缺口研磨裝置480對於將要傳送來的晶圓之二次污染。因此，研磨可毫無阻礙地在斜角研磨裝置450或缺口研磨裝置480中進行。由於也可維持研磨單元400－1內的各元件的潔淨，因此可減輕例如清潔之維護作業的負擔。
研磨期間，希望能透過連接至研磨室401之真空管線(未圖示)將空氣從研磨室401排出，使研磨室401內的(空氣)壓力降至低於研磨室401外部的(空氣)壓力。在此情況下，可將散佈在研磨室401內的研磨粉塵或微粒排放到研磨室401的外部。因此，可將研磨室401維持在潔淨的狀態。而且，可防止研磨粉塵流入需要維持高潔淨度區域。當研磨結束點偵測裝置偵測到晶圓W的研磨結束點時，斜角研磨裝置450或缺口研磨裝置480中的研磨即完成。當所有研磨處理都完成，支臂441及441從待命位置降下以保持晶圓W。解除基板保持及旋轉機構410的真空吸引。然後，使保持著晶圓W的支臂441及441上升到預定位置，並開啟閘門405a。第二傳送機械臂200B的手部伸入研磨室401承接支臂441及441所保持的晶圓W。第二傳送機械臂200B接著將晶圓W從研磨室401中取出。
6.研磨單元之第二實施例
以下說明研磨單元400的另一個例子。第23圖係顯示根據本發明第二實施例之研磨單元400－2的示意平面圖。第24圖係以示意圖方式顯示第23圖中研磨單元400－2的一部份之剖面側視圖。研磨單元400－2中，與研磨單元400－1相同的部份係標註相同的參考符號而省略重複的說明。以下的說明主要關於研磨單元400－1與研磨單元400－2之間的不同。
研磨單元400－2具有：用以保持及旋轉晶圓之基板保持及旋轉機構550；用以接受晶圓、使晶圓位於中心、及遞送晶圓之基板傳送機構565；用以研磨晶圓的斜角部(bevel portion)之斜角研磨裝置560；用以研磨晶圓的缺口(notch)之缺口研磨裝置580；以及用以偵測晶圓的缺口之缺口感測器(未圖示)。
如第24圖所示，基板保持及旋轉機構550包含有：具有吸引凹槽551a以在真空下吸引晶圓W之基板保持台551；以及用以支持及旋轉基板保持台551之旋轉軸552。此旋轉軸552連接至旋轉驅動裝置553。此旋轉驅動裝置553使旋轉軸552連同基板保持台551一起旋轉。基板保持台551中之凹槽551a與形成於基板保持台551中之連通管道551b相連通。該連通管道551b與形成於旋轉軸552中之連通管道552a相連通。該連通管道552a與真空管線554及壓縮空氣供給管線555連接。基板保持台551與旋轉軸552與未圖示的垂直移動機構連接，該垂直移動機構係用以在要從基板傳送機構565接受晶圓W及要將晶圓W遞送給基板傳送機構565時使基板保持台551上升。基板保持台551具有附接至晶圓W的上表面之研磨墊435。
配置在基板保持及旋轉機構550的上方之基板傳送機構565具有一對支臂566及566，各支臂566包含有複數個夾頭(chuck)567，各夾頭567具有對應於晶圓W的斜角部之凹面。該支臂566及566可分開及靠近且具有靠攏位置與釋放位置。該支臂566及566可在靠攏位置將晶圓W夾在夾頭567與567之間以及在釋放位置將晶圓W釋放。當支臂566及566夾住晶圓W時，就使晶圓W位於中心。
基板保持及旋轉機構550在從基板傳送機構565接收到晶圓W後就下降到預定位置。然後，透過真空管線554抽真空以使晶圓在真空下吸附於基板保持台551的上表面上。然後使旋轉驅動裝置553動作以使晶圓W以預定的轉速旋轉。
第25圖係斜角研磨裝置560的示意側視圖，第26圖係顯示斜角研磨裝置560中的斜角研磨頭570之部份放大圖。第27A圖係顯示研磨時的斜角研磨頭570之示意圖，第27B圖係從第27A圖之X方向所見之視圖。如第25及26圖所示，斜角研磨裝置560包含有用以將研磨帶561壓抵至晶圓W的斜角部之斜角研磨頭570。此斜角研磨頭570包含有：具有兩突出部571a及571b之支持構件571、以及伸展在兩突出部571a及571b的端部間之彈性構件572。此彈性構件572由例如彈性橡膠所製成。斜角研磨頭570可藉由未圖示之移動機構而在晶圓W的徑向移動。支持構件571的基部571c連接有氣缸573。使氣缸573動作時，如第27A圖所示，支持構件571向晶圓W的中心移動而隔著彈性構件572將研磨帶561壓抵至晶圓W的斜角部。斜角研磨裝置560可具有用以調整支持構件571的突出部571a及571b間的距離之機構。研磨帶561係收納於卡式帶匣(未圖示)中。如第25圖所示，研磨帶561係由卡式帶匣中的收緊捲軸(takeup reel)RA與饋給捲軸RB以某一程度的張力捲繞起來。
第28圖係顯示缺口研磨裝置580之示意側視圖，第29圖係顯示缺口研磨裝置580中的驅動機構之示意側視圖。第30A圖係顯示從第29圖的Y方向所見之視圖，第30B圖係顯示用以將研磨帶581壓抵至晶圓W的缺口之彈性滾輪582之側視圖。如第28及29圖所示，缺口研磨裝置580具有用以將研磨帶581壓抵至晶圓W的缺口之彈性滾輪582。此彈性滾輪582係由支持臂583予以可轉動地支持。支持臂583的一端固定有齒輪584。如第30A及30B圖所示，彈性滾輪582係由矽橡膠或類似材料製成圓盤的形狀。而且，彈性滾輪582具有錐狀的外周部582a。詳言之，彈性滾輪582的外周部582a具有對應於晶圓W的缺口N之錐形形狀而可配合入晶圓W的缺口N。
該齒輪584與固定於L形的支持構件586之齒條585嚙合。該支持構件586與氣缸587之氣缸桿587a連接。前述支持臂583由支持框架588支持成可繞著旋轉軸589樞轉。該氣缸587具有固定至該支持框架588之上端。一個氣缸590固定於框架599，此框架599固定至例如基板處理裝置的基部之固定部。該支持框架588固定至氣缸590之氣缸桿590a。研磨帶581係收納於卡式帶匣(未圖示)中。如第28圖所示，研磨帶581係由卡式帶匣中的收緊捲軸(takeup reel)RA與饋給捲軸RB以某一程度的張力捲繞起來。
如第28圖所示，斜角研磨裝置560具有設在收緊捲軸RA與饋給捲軸RB之間，用以使研磨帶581在研磨期間往復運動之帶驅動機構591。此帶驅動機構591包含：可繞著軸592旋轉之齒輪593、與齒輪593嚙合之一對可轉動的齒輪594及594、以及用以支持該對齒輪594及594之支持槓桿595。該齒輪593連接至未圖示之伺服馬達。該齒輪594及594配置在齒輪593之上及之下。當齒輪593受到伺服馬達的驅動而轉動時，齒輪594及594即繞著其各自的軸轉動且沿齒輪593的周邊滾動。結果，支持槓桿595繞著軸592而轉動。該支持槓桿595具有一對支持滾輪596及596。研磨帶581纏繞於該上及下支持滾輪596及596。第28圖中，上齒輪594及上支持滾輪596以同一元件表示，下齒輪594及下支持滾輪596係以同一元件表示。然而，齒輪594係配置在支持滾輪596及支持槓桿595之後而可不顯示於第28圖中。
當齒輪593受到伺服馬達的驅動而逆時針轉動時，齒輪594及594順時針轉動而支持槓桿595則繞著軸592而逆時針擺動。於是，將研磨帶581拉向收緊捲軸RA。當齒輪593受到伺服馬達的驅動而順時針轉動時，齒輪594及594逆時針轉動而支持槓桿595則繞著軸592而順時針擺動。於是，將研磨帶581拉向饋給捲軸RB。研磨帶581的往復衝擊係分別由設在上部及下部的惰轉滾輪597a及597b加以吸收。惰轉滾輪597a及597b可在箭頭所示方向移動。上及下惰轉滾輪597a及597b係分別承受拉伸螺旋彈簧的上方張力598a及下方張力598b。當研磨帶581受到伺服馬達的驅動而垂直往復運動時，收緊捲軸RA及饋給捲軸RB係受到鎖定機構的鎖定。由於研磨帶581受到伺服馬達的驅動而垂直往復運動，因此可調整要研磨的表面與研磨帶581之間的相對速度。因而，可輕易地調整研磨速率。
缺口研磨裝置580係如下述般研磨晶圓的缺口。當晶圓W的缺口為缺口感測器偵測到且與缺口研磨裝置580的彈性滾輪582對準時，缺口研磨裝置580的操作即開始。缺口研磨裝置580中，當氣缸587動作而使氣缸桿587a向上移時，固定於支持構件586之齒條585也向上移而使齒輪584逆時針轉動。結果，支持臂583繞著旋轉軸589向下樞轉而使彈性滾輪582移動到下方位置。當氣缸587動作而使氣缸桿587a向下移時，固定於支持構件586之齒條585也向下移而使齒輪584順時針轉動。結果，支持臂583繞著旋轉軸589向上樞轉而使彈性滾輪582移動到上方位置。氣缸587可使氣缸桿587a移動到三個位置，包括上方位置、下方位置、及中間位置。氣缸590動作而使支持框架588向前移，即帶動彈性滾輪582向晶圓W移動。於是，彈性滾輪582將研磨帶581壓抵至晶圓W的缺口N。
同時，利用真空將晶圓W吸附在基板保持台551上，且使基板保持台551的轉動停止而維持不動狀態。使伺服馬達動作以驅使帶驅動機構591的支持槓桿595擺動，使得研磨帶581垂直往復移動。因此，使研磨帶581與晶圓W的缺口做滑動接觸而研磨晶圓W的缺口。將研磨帶581壓抵至缺口的壓力可藉由適當地調整供應到氣缸590的壓縮空氣的壓力而調整。另外，研磨水從研磨水供給噴嘴523及524供給至晶圓W的缺口以及研磨帶581的接觸部份。如此，在弄濕的狀態研磨晶圓W的缺口。在研磨帶的研磨速率降低之前將磨耗的研磨帶581捲繞起來，使新的研磨帶581與晶圓W接觸。
第31A至31C圖係顯示研磨晶圓W的缺口時缺口研磨裝置580與晶圓W之間的關係之示意圖。第31A圖顯示研磨缺口的上邊緣部之情形，第31B圖顯示研磨缺口的側面之情形，第31C圖顯示研磨缺口的下邊緣部之情形。要研磨晶圓W的缺口N的上邊緣部時，在缺口研磨裝置580中使氣缸587動作而使氣缸桿587a移動至下方位置。此時，齒輪584順時針轉動，支持臂583繞著旋轉軸589向上樞轉而使彈性滾輪582移動至上方位置。然後，使氣缸590動作以使支持框架588向前移動(見第30圖)。如此，使彈性滾輪582向晶圓W移動。如第31A圖所示，彈性滾輪582將研磨帶581壓抵至晶圓W的缺口N的上邊緣部。然後使研磨帶581垂直往復移動而研磨缺口N的上邊緣部。
要研磨晶圓W的缺口N的側面時，使氣缸587動作而使氣缸桿587a移動至中間位置。此時，支持臂583係保持成大致水平狀態。然後，使氣缸590動作以使支持框架588向前移動(見第30圖)。如此，使彈性滾輪582向晶圓W移動。如第31B圖所示，彈性滾輪582將研磨帶581壓抵至晶圓W的缺口N的徑向外周面(outer periphery)。然後使研磨帶581垂直往復移動而研磨缺口N的徑向外周面。
要研磨晶圓W的缺口N的下邊緣部時，使氣缸587動作而使氣缸桿587a移動至上方位置。此時，齒輪584逆時針轉動，支持臂583繞著旋轉軸589向下樞轉而使彈性滾輪582移動至下方位置。然後，使氣缸590動作以使支持框架588向前移動(見第30圖)。如此，使彈性滾輪582向晶圓W移動。如第31C圖所示，彈性滾輪582將研磨帶581壓抵至晶圓W的缺口N的下邊緣部。然後使研磨帶581垂直往復移動而研磨缺口N的下邊緣部。
因此，根據缺口研磨裝置580，可研磨晶圓的缺口N的上邊緣部、外周面、及下邊緣部。因而，可進行對應於缺口的形狀之理想研磨。
7.第一及第二研磨單元的配置
以下說明基板處理裝置1中的第一及第二研磨單元400A及400B的配置(arrangement)。如第2圖所示，具有相同元件之第一及第二研磨單元400A及400B係配置在基板處理裝置1的外殼3的角落部3e的兩側而將角落部3e夾在其兩者之間。第一及第二研磨單元400A及400B的內部元件的平面配置係相對於研磨單元400A及400B間的中心線L而呈軸對稱。詳言之，第二研磨單元400B具有以中心線L為軸將第一研磨單元400A的平面配置翻轉過來而得到的平面配置。更詳言之，第一研磨單元400A與第二研磨單元400B的框架403A及403B係相對於中心線L而呈軸對稱。此外，配置在第一研磨單元400A及第二研磨單元400B內之相同的元件，包含基板保持及旋轉機構410A、410B、斜角研磨裝置450A、450B、缺口研磨裝置480A、480B、以及基板傳送機構440A、440B都相對於中心線L而呈軸對稱。再者，斜角研磨裝置450A、450B及缺口研磨裝置480A、480B的操作方向亦同樣在水平面上相對於中心線L而對稱。詳言之，第一研磨單元400A及第二研磨單元400B係程式化為在研磨晶圓的斜角部時使晶圓W朝不同的方向旋轉。
第一及第二研磨單元400A及400B係圍著基板處理裝置1的中央區域(其中配置第二傳送機械臂200B)而設置。第一及第二研磨單元400A及400B中用於晶圓的傳送之開口405A及405B都面向第二傳送機械臂200B。藉由此一配置，第二傳送機械臂200B可接近到第一及第二研磨單元400A及400B的內部。此外，第二傳送機械臂200B係大致配置在中心線L的延伸線上。因此，從第二傳送機械臂200B來看第一及第二研磨單元400A及400B的配置為對稱。詳言之，從第二傳送機械臂200B來看，第一研磨單元400A中斜角研磨裝置450A配置在開口405A的左側，第二研磨單元400B中斜角研磨裝置450B配置在開口405B的右側。
維護空間7形成於基板處理裝置1之角落部3e的前方，介於第一及第二研磨單元400A及400B之間。操作員可從基板處理裝置1的外部進入維護空間7。該維護空間7從平面圖看為大致長方形。維護空間7的四側中有兩側為面向第一研磨單元400A的側壁404A以及第二研磨單元400B的側壁404B，其中側壁404A為斜角研磨裝置450A靠近而配置之側壁，側壁404B為斜角研磨裝置450B靠近而配置之側壁，另外兩側為面向基板處理裝置1的側壁3b及3c，此兩側壁形成該角落部3e。側壁3b面向維護空間7的位置形成有入口8。操作員可通過此入口8而從基板處理裝置1的外部進入維護空間7。
詳言之，維護空間7面向分別設於第一及第二研磨單元400A及400B的側壁404A及404B的維護艙門407A及407B。操作員進入維護空間7之後，可打開維護艙門407A及407B而進行斜角研磨裝置450A及450B中的研磨帶或研磨墊之更換。於是，由於操作員可從同一個維護空間7接近到第一及第二研磨單元400A及400B中的斜角研磨裝置450A及450B，因此可一次進行斜角研磨裝置450A及450B中的研磨帶或類似物的更換。
另外，維護空間7面向機器室456的維護艙門457(見第13圖)，其中該機器室456收容第一及第二研磨單元400A及400B各自的研磨帶供給及回收機構452。因此，從維護空間7打開維護艙門457，即可輕易地更換研磨帶451連同捲軸。另外，維護空間7面向用以在基板處理裝置1、第一研磨單元400A、第二研磨單元400B間連接管路及配線之間隔區495(見第13圖)。因此，可從維護空間7進行管路及配線的連接。如此，使連接操作變得容易。因此，第一及第二研磨單元400A及400B的維護可在短時間內有效率地進行。因而，可增進基板處理裝置1的維護成效。
另外，第一研磨單元400A及第二研磨單元400B的間隔區495集中配置於面向維護空間7的位置。因此，可縮短從基板處理裝置1的管路分歧進入研磨單元400A及400B的管路。因而，可減少通過該管路而流通之液體或氣體的壓力損失。結果，分支管路可具有較小直徑以實現管路連接之良好管理。
第一研磨單元400A中，缺口研磨裝置480A靠近側壁406A而配置，且側壁406A面向基板處理裝置1的側壁3c。其中，側壁406A設有維護艙門408A，側壁3c面向側壁406A的位置亦設有維護艙門10。因此，當操作員從基板處理裝置1的外部打開基板處理裝置1的維護艙門10以及第一研磨單元400A的維護艙門408A，即可接近缺口研磨裝置480A而可進行缺口研磨裝置480A的維護作業。
第二研磨單元400B中，缺口研磨裝置480B靠近側壁406B而配置，且側壁406B面向基板處理裝置1的側壁3b。其中，側壁406B設有維護艙門408B，側壁3b面向側壁406B的位置亦設有維護艙門9。因此，當操作員從基板處理裝置1的外部打開基板處理裝置1的維護艙門9以及第二研磨單元400B的維護艙門408B，即可接近缺口研磨裝置480B而可進行缺口研磨裝置480B的維護作業。
第一及第二研磨單元400A及400B中機器室458(見第14圖)的維護艙門459分別面向側壁3b及側壁3c。因此，當操作員打開側壁3b或3c的維護艙門9或10以及維護艙門459，即可接近第一研磨單元400A及第二研磨單元400B中的研磨帶供給/回收機構482，故可輕易地更換研磨帶481連同捲軸。如此，即可從基板處理裝置1的外部進行例如更換缺口研磨裝置480A及480B中的研磨帶之維護作業。因此，操作員無須進入基板處理裝置1的內部，可增進維護的方便性。
第32圖係顯示基板處理裝置中研磨單元400A及400B的另一種配置之示意平面圖。第32圖中顯示之基板處理裝置1－2具有與第2圖中顯示的基板處理裝置1中的研磨單元400A及400B相反之斜角研磨裝置450A、450B以及缺口研磨裝置480A、480B的配置。詳言之，如第32圖所示，缺口研磨裝置480A及480B分別靠近研磨單元400A及400B的側壁404A及404B而配置，且其中之側壁404A及404B面向維護空間。在此例中，操作員可從維護空間7接近第一及第二研磨單元400A及400B中的缺口研磨裝置480A及480B。另外，可使斜角研磨裝置450A靠近面向維護空間7之研磨單元400A的側壁404A而配置，使缺口研磨裝置480B靠近面向維護空間7之研磨單元400B的側壁404B而配置。或者，可使缺口研磨裝置480A靠近面向維護空間7之研磨單元400A的側壁404A而配置，使斜角研磨裝置450B靠近面向維護空間7之研磨單元400B的側壁404B而配置。以此方式，可將研磨單元400A及400B中的斜角研磨裝置450及缺口研磨裝置480配置成面向維護空間7。在此一例子中，可使斜角研磨裝置450或缺口研磨裝置480靠近研磨單元400A及400B的側壁406A及406B而配置。另外，亦可使斜角研磨裝置450A及缺口研磨裝置480A都靠近面向維護空間7之研磨單元400A的側壁404A而配置。亦可使斜角研磨裝置450B及缺口研磨裝置480B都靠近面向維護空間7之研磨單元400B的側壁404B而配置。以此方式，可使斜角研磨裝置450B及缺口研磨裝置480B都靠近研磨單元400的一側壁而配置。藉由此一配置，操作員可從設在一側壁之維護艙門同時接近斜角研磨裝置450及缺口研磨裝置480，因此，可使例如研磨帶的更換之維護作業變得容易。
8.一次清洗單元
以下將接著說明一次清洗單元600的配置。第33圖係顯示一次清洗單元600之示意透視圖。如第33圖所示，一次清洗單元600包括滾輪/滾輪(R/R)慢速旋轉清洗單元。詳言之，一次清洗單元600具有複數根用以保持晶圓W的周邊部之軸601、以及配置在軸601所保持的晶圓W的上方及下方之一對滾輪狀的清洗構件(滾輪狀海綿)602a及602b。軸601係用作為保持構件且各具有旋轉機構。如第33圖所示，複數根軸601(圖中所示的例子為6根)圍繞晶圓W而設置。各軸601可藉由未圖示的驅動機構而相對於晶圓W向內及向外移動。各軸601具有保持凹槽601a形成於靠近其頂端的側面。晶圓W的外周部與保持凹槽601a接合，晶圓W因而保持於軸601上。軸601可藉由未圖示的驅動機構而旋轉。當軸601都朝同一方向旋轉，就會使軸601所保持的晶圓W旋轉。
清洗構件602a及602b分別連接至驅動機構603a及603b。清洗構件602a及602b可分別藉由驅動機構603a及603b而繞其軸旋轉以及在垂直方向移動。清洗構件602a及602b可向上及向下移動而分別與要清洗的晶圓W的上下表面接觸。當晶圓W要傳送到一次清洗單元600或要從一次清洗單元600傳出時，清洗構件602a及602b可分別向上及向下撤回。一次清洗單元600包含有：用以供給蝕刻液(化學液體)到晶圓W的上表面(正面)上之化學液體供給噴嘴604、用以供給清洗液(純水)到晶圓W的上表面(正面)上之清洗液供給噴嘴605、用以供給蝕刻液(化學液體)到晶圓W的下表面(背面)上之化學液體供給噴嘴606、以及用以供給清洗液(純水)到晶圓W的下表面(背面)上之清洗液供給噴嘴607。
以下說明一次清洗單元600的清洗處理。當晶圓W傳送到一次清洗單元600時，晶圓W係由軸601加以保持及使之旋轉。同時，清洗構件602a及602b向下及向上移動而與晶圓W的上下表面接觸。在此狀態下，使清洗構件602a及602b旋轉，清洗構件602a及602b即與晶圓W的上下表面做滑動接觸。清洗液供給噴嘴605及607供給清洗液到晶圓W的上下表面上以擦洗及清洗晶圓W的上下表面的整個區域。
擦洗後，清洗構件602a及602b向上及向下撤回。化學液體供給噴嘴604及606供給蝕刻液到晶圓W的上下表面上以蝕刻(化學清洗)晶圓W的上下表面。以此方式，將殘留的金屬離子去除。此時，可視需要改變軸601使晶圓W轉動之轉速。然後，清洗液供給噴嘴605及607供給清洗液(純水)到晶圓W的上下表面上以進行一段時間利用純水之置換。以此方式，將蝕刻液從晶圓W的上下表面除去。此時，可視需要改變軸601使晶圓W轉動之轉速。
9.二次清洗及乾燥單元
以下將接著說明二次清洗及乾燥單元610的配置。第34圖係顯示作為二次清洗及乾燥單元610之旋乾單元(spin－dry unit)的示意圖。第34圖所示之旋乾單元610具有：基板保持及旋轉機構611、鉛筆型的清洗機構614、以及清洗液供給噴嘴619。該基板保持及旋轉機構611包含有：具有複數個卡爪612a以卡夾晶圓W的外周部之保持部612、與保持部612的下部連接之旋轉軸613、以及與旋轉軸613連接之未圖示的旋轉驅動機構。如此，基板保持及旋轉機構611用來使晶圓W以預定的轉速旋轉。基板保持及旋轉機構611還具有用以在晶圓W要傳送到基板保持及旋轉機構611或要從基板保持及旋轉機構611傳出時使卡爪612a分開及靠攏之切換機構(未圖示)。
該鉛筆型的清洗機構614具有：由軸615支持於清洗機構614的一端之擺動臂616、從清洗機構614的另一端向著要清洗的晶圓W的上表面而垂直向下延伸之旋轉軸617、以及附接於旋轉軸617的下端之清洗構件618。清洗構件618可用例如多孔PVF海綿形成。或者，清洗構件618可用聚胺酯發泡體(polyurethane foam)製成。軸615可藉由未圖示的驅動機構而垂直移動以及旋轉。軸615旋轉時，擺動臂616就擺動。清洗構件618可在清洗構件618與晶圓W的上表面接觸之清洗位置、以及清洗構件618與晶圓W的上表面分開之撤回位置之間移動。而且，清洗構件618在研磨期間係藉由旋轉軸617的旋轉而轉動。清洗液供給噴嘴619係用來供給清洗液到晶圓W的上表面上。旋乾單元610還可包含配置在晶圓W之下以供給清洗液到晶圓W的下表面上之額外的清洗液供給噴嘴(未圖示)。
以下說明二次清洗及乾燥單元610的清洗及乾燥處理。當晶圓W導入到二次清洗及乾燥單元610時，基板保持及旋轉機構611保持晶圓W並使晶圓W以約100至500rpm的低速旋轉。然後，在清洗液從清洗液供給噴嘴619供給到晶圓W的上表面上的同時，擺動臂616在晶圓W的整個上表面上擺動。以此方式，使旋轉的清洗構件618與晶圓W的上表面接觸並移動以擦洗及清洗晶圓W。擦洗結束後，使擺動臂616移動至待命位置。然後，加快基板保持及旋轉機構611的轉速使晶圓W以約1500至5000rpm的高速旋轉，藉以將晶圓W旋乾。此時，可視需要在旋乾的過程中從未圖示的氣體供給噴嘴供給乾淨的惰性氣體。在本例中，清洗構件618係用於擦洗(scrubbing)。然而，亦可取代上述的擦洗處理，而從清洗液供給噴嘴619供給施加有超音波振動的純水，進行非接觸的清洗以去除附著於晶圓W的表面之例子。
10.基板處理模式
以下將接著說明基板處理裝置1中晶圓的處理模式。第35及36圖係用以說明晶圓在數個處理模式中的路徑之圖表。第36及36圖中，CL1、CL2、CL3及CL4分別代表第一研磨單元400A、第二研磨單元400B、一次清洗單元600以及二次清洗及乾燥單元610。在第一處理模式(a)中，當保持著經過CMP(化學機械研磨)處理或銅沈積處理後的晶圓之晶圓匣102置放在裝載/卸載埠100上時，第一傳送機械臂200A將一個晶圓從晶圓匣102取出並將之傳送到測量單元310。在測量單元310中，測量研磨前之晶圓的直徑、晶圓的周邊部的剖面形狀、以及晶圓的表面狀況等需要的資料。若不需在研磨前測量晶圓，可將晶圓傳送到晶圓台300而不傳送到測量單元310。第二傳送機械臂200B將測量過的晶圓從測量單元310傳送到第一研磨單元400A。在第一研磨單元400A中，研磨晶圓的周邊部(斜角部及缺口)。第二傳送機械臂200B將在第一研磨單元400A中研磨過的晶圓傳送至第二研磨單元400B，晶圓在此接受進一步的研磨。第二傳送機械臂200B將在第二研磨單元400B中研磨過的晶圓傳送至一次清洗單元600，在此在晶圓W上進行一次清洗。第二傳送機械臂200B將在一次清洗單元600中清洗過的晶圓傳送至二次清洗及乾燥單元610，在此在晶圓W上進行二次清洗及乾燥。第一或第二傳送機械臂200A或200B將乾燥過的晶圓傳送至測量單元310，在此研磨過的晶圓接受測量。若不需測量研磨過的晶圓，可從二次清洗及乾燥單元610將乾燥過的晶圓傳送至晶圓台300。然後，第一傳送機械臂200A將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送至晶圓匣102。或者，用第一傳送機械臂200A將乾燥過的晶圓直接從二次清洗及乾燥單元610送回到晶圓匣102。
上述第一處理模式係以順序處理(serial processing)方式進行，其中同一個晶圓依序在第一研磨單元400A及第二研磨單元400B中接受研磨。依照此順序處理，可將第一研磨單元400A及第二研磨單元400B用於不同目的之研磨。例如，可在第一研磨單元400A中將附著於晶圓周邊部的物體或晶圓的表面粗糙去除，而在第二研磨單元400B中對晶圓進行精研磨。
在第二處理模式(b)中，當晶圓匣102置放在裝載/卸載埠100上時，第一傳送機械臂200A將一個晶圓從晶圓匣102取出並將之傳送到測量單元310或晶圓台300。如果將晶圓傳送到測量單元310，則測量研磨前之晶圓的直徑、晶圓的周邊部的剖面形狀、以及晶圓的表面狀況等需要的資料。然後，第二傳送機械臂200B將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送到第一研磨單元400A。在第一研磨單元400A中，研磨晶圓的周邊部(斜角部及缺口)。第二傳送機械臂200B將在第一研磨單元400A中研磨過的晶圓傳送至一次清洗單元600，在此對晶圓W進行一次清洗。第二傳送機械臂200B將在一次清洗單元600中清洗過的晶圓傳送至二次清洗及乾燥單元610，在此對晶圓W進行二次清洗及乾燥。乾燥過的晶圓由第一或第二傳送機械臂200A或200B傳送至測量單元310或晶圓台300，然後由第一傳送機械臂200A將之送回到晶圓匣102。或者，乾燥過的晶圓可由第一傳送機械臂200A將之直接從二次清洗及乾燥單元610送回到晶圓匣102。
在第三處理模式(c)中，第二傳送機械臂200B將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送到第二研磨單元400B，以取代第二處理模式(b)中之將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送到第一研磨單元400A。此時，可進行平行處理。詳言之，先前傳送的晶圓可依照第二處理模式(b)而在第一研磨單元400A中接受研磨，同時間可依照第三處理模式(c)而傳送下一晶圓至第二研磨單元400B接受研磨。依照此平行處理，可平行地在第一研磨單元400A與第二研磨單元400B中研磨不同的晶圓，可增加單位時間處理的晶圓數目而提升基板處理裝置1之單位時間處理量。因而，可改善操作速率。進行平行處理時，係在第一研磨單元400A及第二研磨單元400B中使用具有相同顆粒大小之研磨帶。此研磨帶包含例如具有#6000到#8000的顆粒大小之研磨帶。
在第四處理模式(d)中，第一傳送機械臂200A從晶圓匣102取出一片晶圓並將之傳送到測量單元310或晶圓台300。然後，第二傳送機械臂200B將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送到第一研磨單元400A。在第一研磨單元400A中，研磨晶圓的周邊部(斜角部及缺口)。第二傳送機械臂200B將在第一研磨單元400A中研磨過的晶圓傳送至二次清洗及乾燥單元610，在此對晶圓W進行二次清洗及乾燥。乾燥過的晶圓由第一或第二傳送機械臂200A或200B傳送至測量單元310或晶圓台300，然後由第一傳送機械臂200A將之送回到晶圓匣102。或者，乾燥過的晶圓可由第一傳送機械臂200A將之直接從二次清洗及乾燥單元610送回到晶圓匣102。
在第五處理模式(e)中，第二傳送機械臂200B將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送到第二研磨單元400B，以取代第四處理模式(d)中之將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送到第一研磨單元400A。此時，可進行平行處理。詳言之，先前傳送的晶圓可依照第四處理模式(d)而在第一研磨單元400A中接受研磨，同時間可依照第五處理模式(e)而傳送下一晶圓至第二研磨單元400B接受研磨。
在第六處理模式(f)中，第一傳送機械臂200A從晶圓匣102取出一片晶圓並將之傳送到測量單元310或晶圓台300。然後，第二傳送機械臂200B將晶圓傳送至一次清洗單元600，在此對晶圓W進行一次清洗。第二傳送機械臂200B將在一次清洗單元600中清洗過的晶圓傳送至二次清洗及乾燥單元610，在此對晶圓W進行二次清洗及乾燥。乾燥過的晶圓由第一或第二傳送機械臂200A或200B傳送至測量單元310或晶圓台300，然後由第一傳送機械臂200A將之送回到晶圓匣102。或者，乾燥過的晶圓可由第一傳送機械臂200A將之直接從二次清洗及乾燥單元610送回到晶圓匣102。
在第七處理模式(g)中，第一傳送機械臂200A從晶圓匣102取出一片晶圓並將之傳送到測量單元310或晶圓台300。然後，第二傳送機械臂200B將晶圓從測量單元310或晶圓台300傳送至二次清洗及乾燥單元610，在此對晶圓W進行二次清洗及乾燥。乾燥過的晶圓由第一或第二傳送機械臂200A或200B傳送至測量單元310或晶圓台300，然後由第一傳送機械臂200A將之送回到晶圓匣102。或者，乾燥過的晶圓可由第一傳送機械臂200A將之直接從二次清洗及乾燥單元610送回到晶圓匣102。
基板處理裝置1可進行平行處理及順序處理。藉由依據所要研磨晶圓的目的，而適當地選擇用於第一及第二研磨單元400A及400B中的研磨帶的號數(count)以及第一及第二研磨單元400A及400B中的操作條件，可將第一及第二研磨單元400A及400B用於不同的研磨目的。如此，可對晶圓進行最佳研磨處理。在上述的各研磨模式中，當測量單元310為先前傳送的晶圓佔據著時，可將下一晶圓暫時放置在晶圓台300上待命。以此方式，可有效率地傳送及處理晶圓。
當晶圓要測量兩次，亦即研磨前及研磨後時，即使測量單元310為要進行研磨前測量的晶圓佔據著，由於基板處理裝置1具有晶圓台300，故可將在二次清洗及乾燥單元610中乾燥過的晶圓暫時放置在晶圓台300上等待研磨後的測量。因此，二次清洗及乾燥單元610可接著接收下一晶圓且對下一晶圓進行二次清洗及乾燥。因而，可提升基板處理裝置1的單位時間處理量。
在上述的各研磨模式中，傳送晶圓的時機可依據測量單元310、第一研磨單元400A、第二研磨單元400B、一次清洗單元600、以及二次清洗及乾燥單元610中的處理所需的時間長短而調整。以此方式，可在基板處理裝置1中順暢地傳送及處理晶圓，而更加提升基板處理裝置1的單位時間處理量。
本說明書及圖式所未直接敘述或顯示之任何形狀或材料，只要它們能達成本發明之有利的功效，均涵蓋在本發明之範圍內。例如，在上述實施例中，研磨單元包含用以研磨晶圓的周邊部之斜角研磨裝置及缺口研磨裝置。然而，基板處理裝置亦可具有用以將晶圓的表面壓抵在其上供給有研磨液之研磨台的研磨面上之化學機械研磨(CMP)單元。此外，在上述實施例中，基板處理裝置具有兩個研磨單元。然而，基板處理裝置亦可具有三個或更多個研磨單元。
本發明之某些較佳實施例已顯示及詳細說明如上，惟應知在不脫離後附的申請專利範圍的範圍之情況下還可做各種變化及修飾。
產業上的可利用性
本發明適合用於具有用以研磨基板(例如半導體晶圓)的周邊部的研磨單元之基板處理裝置。
1．．．基板處理裝置
2．．．潔淨室
3．．．外殼
3a、3b、3c．．．側壁
3e．．．角落部
4．．．電源及控制器
5．．．閘門
6．．．控制面板
7．．．維護空間
8．．．入口
9．．．維護艙門
11．．．基礎部
11a．．．上基礎
11b．．．下基礎
12．．．空間
100、100－2、100－3．．．裝載/卸載埠
101．．．晶圓供給/回收裝置
102．．．晶圓匣
102a．．．閘門
103．．．晶圓匣
104．．．裝載/卸載台
105．．．凸塊
106．．．傳輸光學感測器
107．．．模擬用晶圓站
108．．．感測器
109．．．晶圓搜尋機構
110．．．驅動源
111．．．支持構件
112．．．搜尋感測器
113．．．氣缸
114．．．閘門
115．．．門
116．．．過濾風扇單元
117．．．分隔壁
120．．．分隔壁
121．．．上部空間
122．．．下部空間
123．．．晶圓匣
124．．．接收盒
125．．．裝載/卸載台
124a．．．底板
125a．．．安置板
126．．．垂直移動機構
200A．．．第一傳送機械臂
200B．．．第二傳送機械臂
201．．．基座
202a、202b．．．臂機構
203a．．．上手部
203b．．．下手部
204a、204b．．．搬運機構
300．．．晶圓台
301．．．安裝銷
310．．．測量單元
311．．．感測器機構
312．．．光發射裝置
313．．．光接收裝置
361．．．基板保持及旋轉機構
362．．．上卡盤
362a．．．卡爪
363．．．下卡盤
363a．．．卡爪
364．．．旋轉軸
366．．．殼體
366b．．．側壁
367．．．閘門
400－1、400－2．．．研磨單元
400A．．．第一研磨單元
400B．．．第二研磨單元
401．．．研磨室
402．．．機器室
403．．．殼體
403a．．．底板
403A、403B．．．框架
404、406、409．．．側壁
404A、404B、406A、406B．．．側壁
405、405A、405B．．．開口
405a．．．閘門
405b．．．氣缸
407、407A、407B、408、408A、408B．．．維護艙門
410、410A、410B．．．基板保持及旋轉機構
411．．．基板保持台
412．．．旋轉軸
412a．．．上旋轉軸
412b．．．下旋轉軸
413、413a、413b．．．支持構件
414a、414b．．．軸承
415a．．．滑輪
416、419．．．馬達
417、420．．．滑輪
418、421．．．確動皮帶
420．．．滑輪
422．．．板構件
423．．．水平移動機構
424、426．．．線性導件
425．．．上部板
427．．．下部板
428、429．．．伺服馬達
430、431．．．滾珠螺桿
432a．．．連通管道
433．．．旋轉接頭
434．．．管路
435．．．研磨墊
435a．．．凹槽
436．．．真空管線
437．．．壓縮空氣供應管線
438．．．遮罩
439．．．基板保持台擺動機構
440、440A、440B．．．基板傳送機構
441．．．支臂
441a．．．保持部
450、450A、450B．．．斜角研磨裝置
451．．．研磨帶
451a．．．研磨面
452．．．研磨帶供給/回收機構
453a．．．饋給捲軸
453b．．．收緊捲軸
454．．．芯構件
456．．．機器室
457、459．．．維護艙門
460．．．斜角研磨頭
461．．．饋給滾輪
462．．．基座
470．．．擺動機構
471．．．曲柄構件
471a．．．曲柄軸
472、474．．．滑輪
473．．．馬達
475．．．確動皮帶
476．．．往復移動機構
480、480A、480B．．．缺口研磨裝置
481．．．研磨帶
481a．．．研磨面
482．．．研磨帶供給/回收機構
483a．．．饋給捲軸
483b．．．收緊捲軸
484．．．芯構件
490．．．缺口研磨頭
491．．．饋給滾輪
495．．．間隔區
496．．．電源/訊號連接器
497．．．供應管路
498．．．排放管路
500．．．垂直移動機構
510．．．擺動機構
511．．．馬達
512．．．旋轉軸
513．．．連接板
514．．．第一支持板
515．．．第二支持板
517．．．齒輪
518．．．蝸桿
519．．．軸
520．．．銷
521．．．連接桿
522．．．馬達
522a．．．軸
523、524．．．研磨水供給噴嘴
525．．．研磨水供給噴嘴
530－1、530－2．．．研磨結束點偵測裝置
531．．．之影像感測器
532．．．照明環
533、535．．．控制器
534．．．馬達放大器
536．．．光感測器
536a．．．光發射部
536b．．．光接收部
537．．．測量放大器
538．．．控制器
550．．．基板保持及旋轉機構
551．．．基板保持台
551a．．．凹槽
551b．．．連通管道
552．．．旋轉軸
552b．．．連通管道
553．．．旋轉驅動裝置
554．．．真空管線
555．．．壓縮空氣供給管線
560．．．斜角研磨裝置
561．．．研磨帶
565．．．基板傳送機構
566．．．支臂
567．．．夾頭
570．．．斜角研磨頭
571．．．支持構件
571a、571b．．．突出部
571c．．．基部
572．．．彈性構件
573．．．氣缸
580．．．缺口研磨裝置
581．．．研磨帶
582．．．彈性滾輪
582a．．．外周部
583．．．支持臂
584．．．齒輪
585．．．齒條
586．．．支持構件
587、590．．．氣缸
587a、590a．．．氣缸桿
588．．．支持框架
589．．．旋轉軸
591．．．帶驅動機構
592．．．軸
593、594．．．齒輪
595．．．支持槓桿
596．．．支持滾輪
597a、597b．．．惰轉滾輪
598a．．．上方張力
598b．．．下方張力
600．．．一次清洗單元
601．．．軸
601a．．．保持凹槽
602a、602b．．．清洗構件
603a、603b．．．驅動機構
604．．．化學液體供給噴嘴
605．．．清洗液供給噴嘴
606．．．化學液體供給噴嘴
607．．．清洗液供給噴嘴
610．．．二次清洗及乾燥單元
611．．．基板保持及旋轉機構
612．．．保持部
612a．．．卡爪
613．．．旋轉軸
614．．．清洗機構
615．．．軸
616．．．擺動臂
617．．．旋轉軸
618．．．清洗構件
619．．．清洗液供給噴嘴
F．．．傳送區域
G．．．處理區域
L．．．中心線
N．．．缺口
RA．．．收緊捲軸
RB．．．饋給捲軸
W．．．晶圓
第1A圖係顯示直線邊型晶圓的周邊部之剖面圖；第1B圖係顯示圓邊型晶圓的周邊部之剖面圖；第2圖係顯示依據本發明一實施例之基板處理裝置的示意平面圖；第3A圖係顯示第2圖所示的基板處理裝置中的裝載/卸載埠的一個例子之前視圖；第3B圖係第3A圖之側視圖；第4圖係顯示第2圖所示的基板處理裝置中的裝載/卸載埠的另一個例子之示意圖；第5圖係顯示第2圖所示的基板處理裝置中的第一輸送機器臂之示意側視圖；第6圖係以示意圖方式顯示第2圖所示的基板處理裝置中的第二輸送機器臂之透視圖；第7圖係以示意圖方式顯示第2圖所示的基板處理裝置中的測量單元的一個例子之透視圖；第8A圖係顯示第7圖所示的測量單元之示意平面圖；第8B圖係第8A圖之側視圖；第9A圖係以示意圖方式顯示第7圖所示的測量單元的基板保持及旋轉機構之透視圖；第9B圖係顯示第9A圖所示的基板保持及旋轉機構之示意平面圖；第10A圖係顯示以上卡盤保持晶圓之基板保持及旋轉機構的示意圖；第10B圖係顯示以下卡盤保持晶圓之基板保持及旋轉機構的示意圖；第11圖係顯示將測量單元與晶圓台都安裝於第2圖所示的基板處理裝置中的一個例子之透視圖；第12圖係顯示依據本發明第一實施例之研磨單元的示意平面圖；第13圖係第12圖的剖面側視圖；第14圖係沿著與第13圖之剖面垂直的方向所見之剖面側視圖；第15圖係以示意圖方式顯示第12圖所示的研磨單元中的斜角研磨裝置之放大平面圖；第16A至16C圖係說明第15圖所示的斜角研磨裝置的操作之示意圖；第17圖係以示意圖方式顯示第12圖所示的研磨單元中的缺口研磨裝置之放大平面圖；第18圖係顯示第17圖所示的缺口研磨裝置中的缺口研磨頭之示意側視圖；第19A至19C圖係說明第18圖所示的缺口研磨頭的操作之示意圖；第20圖係顯示研磨單元中的研磨結束點檢測裝置的一個例子之示意側視圖；第21圖係顯示研磨單元中的研磨結束點檢測裝置的另一個例子之示意側視圖；第22A圖係顯示研磨結束點檢測裝置的另一個例子之示意側視圖；第22B圖係以示意圖方式顯示第22A圖所示的研磨結束點檢測裝置中的光感測器之放大圖；第23圖係顯示依據本發明第二實施例之研磨單元的示意平面圖；第24圖係以示意圖方式顯示第23圖所示的研磨單元的一部份之剖面側視圖；第25圖係顯示第23圖所示的研磨單元中的斜角研磨裝置之示意側視圖；第26圖係顯示第25圖所示的斜角研磨裝置中的斜角研磨頭之部份放大圖；第27A圖係顯示第26圖所示的斜角研磨頭在研磨時之示意圖；第27B圖係從第27A圖的X方向所見之視圖；第28圖係顯示第23圖所示的研磨單元中的缺口研磨裝置之示意側視圖；第29圖係顯示第28圖所示的缺口研磨裝置中的驅動機構之示意側視圖；第30A圖係從第29圖的Y方向所見之視圖；第30B圖係第28圖所示的缺口研磨裝置中的彈性滾輪之側視圖；第31A至31C圖係顯示研磨晶圓的缺口時缺口研磨裝置與晶圓間的關係之示意圖；第32圖係顯示第2圖所示的基板處理裝置中的研磨單元的另一種配置之示意平面圖；第33圖係以示意圖方式顯示第2圖所示的基板處理裝置中的一次清洗單元之透視圖；第34圖係以示意圖方式顯示第2圖所示的基板處理裝置中具有清淨功能的旋乾單元之透視圖；第35圖係說明晶圓在數個處理模式中的路徑之圖表；以及第36圖係說明晶圓在數個處理模式中的路徑之圖表。
1．．．基板處理裝置
2．．．潔淨室
3a、3b、3c．．．側壁
3e．．．角落部
4．．．電源及控制器
5．．．閘門
6．．．控制面板
7．．．維護空間
8．．．入口
9．．．維護艙門
100．．．裝載/卸載埠
101．．．晶圓供給/回收裝置
102．．．晶圓匣
102a．．．閘門
200A．．．第一傳送機械臂
200B．．．第二傳送機械臂
300．．．晶圓台
301．．．安裝銷
310．．．測量單元
400A．．．第一研磨單元
400B．．．第二研磨單元
401．．．研磨室
403A、403B．．．框架
404A、404B、406A、406B．．．側壁
405A、405B．．．開口
407A、407B、408A、408B．．．維護艙門
410A、410B．．．基板保持及旋轉機構
440A、440B．．．基板傳送機構
450A、450B．．．斜角研磨裝置
480A、480B．．．缺口研磨裝置
600．．．一次清洗單元
610．．．二次清洗及乾燥單元
F．．．傳送區域
G．．．處理區域
L．．．中心線

Claims (10)

  1. 一種基板處理裝置，包括：兩個研磨單元，各研磨單元包含有用以研磨基板的周邊部之斜角研磨裝置及缺口研磨裝置之至少一者；形成於該兩研磨單元間之維護空間；可以容許操作者從該基板處理裝置之外側進入該維護空間的入口；其中，該兩研磨單元之各者係罩於在面向該維護空間的位置設有艙門之殼體內，其中，該殼體的四側具有側壁，該斜角研磨裝置及該缺口研磨裝置之一者係靠近該殼體的第一側壁而配置，該殼體的該第一側壁係面向該維護空間，該斜角研磨裝置及該缺口研磨裝置之另一者係靠近與該殼體的該第一側壁鄰接之該殼體的第二側壁而配置，該殼體的該第二側壁係面向該基板處理裝置的外殼，其中，該兩研磨單元之該殼體的該第一側壁係彼此鄰接；在該兩研磨單元之各者中之該斜角研磨裝置及該缺口研磨裝置之該一者可藉由打開該艙門而從該維護空間接近其內部。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該斜角研磨裝置包含有： (i)研磨帶；(ii)用以將該研磨帶壓抵於基板的周邊部之斜角研磨頭；以及(iii)用以將該研磨帶供給至該斜角研磨頭及將該研磨帶從該斜角研磨頭回收之研磨帶供給/回收機構，且該研磨帶供給/回收機構中之該研磨帶係設成可從該維護空間進行更換，該缺口研磨裝置包含有：(i)研磨帶；(ii)用以將該研磨帶壓抵於基板的缺口之缺口研磨頭；以及(iii)用以將該研磨帶供給至該缺口研磨頭及將該研磨帶從該缺口研磨頭回收之研磨帶供給/回收機構，且該研磨帶供給/回收機構中之該研磨帶係設成可從該維護空間進行更換。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該殼體具有設在該第二側壁之艙門，該基板處理裝置的該外殼在面向該殼體的該第二側壁之位置設有門，該基板處理裝置係設成當該外殼的該門及該殼體的該艙門打開時可從該基板處理裝置的外部接近該斜角研磨裝置或該缺口研磨裝置的內部。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中，還包括用以將基板傳送至該研磨單元及從該研磨 單元取出基板之傳送裝置，該殼體的第三側壁形成有用以將基板導入該研磨單元之開口，該開口係面向該傳送裝置，以及設有用以開關該開口之閘門。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該至少兩研磨單元中的該斜角研磨裝置或該缺口研磨裝置係配置成中間隔著該維護空間而相對稱。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中，該至少兩研磨單元中的該斜角研磨裝置或該缺口研磨裝置的操作係設定成相對於中間的該維護空間而對稱。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該研磨單元包含有：(i)用以保持將由該斜角研磨裝置及該缺口研磨裝置之該至少一者加以研磨的基板之基板保持台；以及(ii)用以使該基板保持台在水平面上擺動之擺動機構及用以使該基板保持台在水平面上線性移動之水平移動機構之至少一者。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該斜角研磨裝置及該缺口研磨裝置之該至少一者係設成使研磨帶的表面與基板的周邊部或缺口做滑動接觸以研磨基板，該研磨帶係具有塗佈於帶狀基底的表面之在無化學活性的樹脂材料中分散磨料粒子而成的研磨層。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中，該研磨 單元包含有：(i)用以水平保持將由該斜角研磨裝置及該缺口研磨裝置之該至少一者加以研磨之基板；(ii)用以向該基板保持裝置所保持的基板的研磨區域供給純水、超純水、及去離子水之至少一者之第一供給噴嘴；以及(iii)用以向基板的上表面的中心部供給純水、超純水、及去離子水之至少一者之第二供給噴嘴。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中，該兩研磨單元之該殼體的該第一側壁係彼此垂直。
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