WO2024106248A1 - 基板処理装置 - Google Patents

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WO2024106248A1
WO2024106248A1 PCT/JP2023/039880 JP2023039880W WO2024106248A1 WO 2024106248 A1 WO2024106248 A1 WO 2024106248A1 JP 2023039880 W JP2023039880 W JP 2023039880W WO 2024106248 A1 WO2024106248 A1 WO 2024106248A1
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WO
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substrate
polishing
post
processing
lifting
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/039880
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English (en)
French (fr)
Inventor
充 宮▲崎▼
宏 外崎
健一 武渕
拓也 井上
正三 ▲高▼橋
亮平 石井
Original Assignee
株式会社荏原製作所
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus for polishing and post-processing substrates used in semiconductor devices such as wafers and panels, and in particular to a substrate processing apparatus that performs substrate polishing and post-processing on levels of different heights.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a polishing device generally comprises a polishing table on which a polishing pad is attached, a polishing head that presses the wafer against the polishing pad on the polishing table, and a nozzle that supplies polishing liquid onto the polishing pad. While the polishing liquid is being supplied onto the polishing pad from the nozzle, the polishing head presses the wafer against the polishing pad, and the polishing head and polishing pad are then moved relative to one another to polish the wafer.
  • the substrate processing apparatus also has a cleaning apparatus for cleaning the wafers after polishing, and a drying apparatus for drying the cleaned wafers.
  • Patent Document 1 discloses a substrate processing apparatus equipped with multiple polishing modules, a cleaning module, a drying module, and a transport robot for transporting the polished wafers to the cleaning module. The wafers polished by the polishing module need to be transported to the cleaning module as quickly as possible to prevent the metal exposed on the surface from being corroded by the polishing liquid.
  • the present invention provides a substrate processing apparatus that can transport substrates from multiple polishing modules to a cleaning module at the same time.
  • a substrate processing apparatus includes a plurality of polishing modules arranged in a polishing level to polish a substrate, a post-processing lane arranged in a post-processing level to perform post-processing including cleaning and drying on the polished substrate, and a lifting and transporting device that removes the polished substrate from one of the plurality of polishing modules and transports it directly to the post-processing lane, the post-processing level being an upper level located above the polishing level or a lower level located below the polishing level, the lifting and transporting device being arranged at the same distance from the plurality of polishing modules, and the lifting and transporting device including a holding hand that holds the substrate and a lifting mechanism that raises and lowers the holding hand between the polishing level and the post-processing level.
  • the plurality of polishing modules includes four polishing modules, and the lifting transport device is disposed at the same distance from the four polishing modules and is surrounded by the four polishing modules.
  • the lifting and transporting device further includes an inverting device that inverts the holding hand.
  • the substrate processing apparatus further includes a substrate transport robot that removes the substrate to be polished from a cassette storage and removes the post-processed substrate from the post-processing lane and returns it to the cassette storage, and an up and down movement mechanism that raises and lowers the substrate transport robot between the polishing level and the post-processing level.
  • the post-processing lane is a first post-processing lane
  • the substrate processing apparatus further includes a second post-processing lane disposed within the post-processing level, and the lifting and transporting device is at the same distance from the first post-processing lane and the second post-processing lane.
  • the first post-treatment lane and the second post-treatment lane each have a washing module and a drying module arranged in line.
  • the first post-processing lane and the second post-processing lane are adjacent to the substrate transport robot.
  • each of the multiple polishing modules has a polishing head for polishing a substrate and a substrate loader for receiving the substrate from the lifting and transporting device and transferring it to the polishing head, and the lifting and transporting device is positioned at the same distance from the substrate loader of the multiple polishing modules.
  • the plurality of polishing modules includes six polishing modules
  • the lifting and transporting device is a first lifting and transporting device, which is positioned at the same distance from at least three of the plurality of polishing modules
  • the substrate processing apparatus further includes a second lifting and transporting device positioned at the same distance from the remaining plurality of polishing modules of the plurality of polishing modules, a third post-processing lane positioned in the post-processing level, and a return transport device that transports substrates post-processed by the third post-processing lane to the substrate transport robot, and the second lifting and transporting device is configured to remove the polished substrate from one of the remaining plurality of polishing modules and transport it directly to the third post-processing lane.
  • the lifting and transporting device is positioned at the same distance from the multiple polishing modules. Therefore, a substrate polished in any of the multiple polishing modules is transported to the post-processing lane in the same transport time.
  • the substrate processing apparatus can quickly perform post-processing (including cleaning and drying) on the polished substrate.
  • the post-processing level where the post-processing (including cleaning and drying) of the polished substrate is performed is located above or below the polishing level where the substrate is polished, so the overall installation area of the substrate processing apparatus can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a substrate processing apparatus
  • FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a lifting and conveying device.
  • 2 is a side view showing the substrate processing apparatus shown in FIG. 1
  • 2 is a top view showing a polishing floor of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1
  • 2 is a top view showing a post-processing level of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1
  • FIG. 6A is a plan view showing the post-processing transport device of the first post-processing lane.
  • FIG. 6B is a plan view showing the post-processing conveying device of the first post-processing lane.
  • FIG. 6C is a plan view showing the post-processing transport device of the first post-processing lane.
  • FIG. 6A is a plan view showing the post-processing transport device of the first post-processing lane.
  • FIG. 6B is a plan view showing the post-processing conveying device of the first post-processing lane.
  • FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of the substrate processing apparatus.
  • FIG. 11 is a perspective view showing still another embodiment of the substrate processing apparatus.
  • 9 is a side view of the substrate processing apparatus shown in FIG. 8.
  • 9 is a top view showing a polishing floor of the substrate processing apparatus shown in FIG. 8.
  • 9 is a top view showing a post-processing level of the substrate processing apparatus shown in FIG. 8 .
  • FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of a return transport device.
  • 13 is a top view illustrating yet another embodiment of a polishing level of a substrate processing apparatus.
  • FIG. FIG. 11 is a perspective view showing still another embodiment of the substrate processing apparatus.
  • FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a substrate processing apparatus.
  • the substrate processing apparatus has a multi-level structure including a polishing level and a post-processing level.
  • the substrate processing apparatus includes a plurality of polishing modules 1A, 1B, 1C, 1D arranged in the polishing level for polishing substrates, post-processing lanes 2A, 2B arranged in the post-processing level for performing post-processing including cleaning and drying on the polished substrates, and a lifting and transporting device 5 for removing the polished substrate from one of the polishing modules 1A-1D and directly transporting it to the post-processing lanes 2A, 2B.
  • Specific examples of substrates include wafers and panels. In the embodiment described below, a circular wafer is used as the substrate.
  • polishing modules 1A-1D are arranged in the polishing level.
  • the number of polishing modules is not limited to this embodiment, and two or three polishing modules, or five or more polishing modules may be provided.
  • the polishing level is the lower level (i.e., the first level), and the post-processing level is the upper level (i.e., the second level) located above the polishing level. Therefore, the substrate processing apparatus of this embodiment has a two-level structure.
  • the post-processing level where post-processing (including cleaning and drying) of polished substrates is performed, is located above the polishing level where polishing of the substrates is performed, so that the overall installation area of the substrate processing apparatus can be reduced.
  • the lifting and transporting device 5 is disposed at the same distance from the four polishing modules 1A to 1D, and is surrounded by the four polishing modules 1A to 1D. In other words, the lifting and transporting device 5 is located in the center of the four polishing modules 1A to 1D.
  • the substrate processing apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 has a first post-processing lane 2A and a second post-processing lane 2B.
  • the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B are arranged in parallel at the same height in the post-processing hierarchy.
  • the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B extend in the longitudinal direction of the substrate processing apparatus.
  • Each of the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B includes three cleaning modules 7, 8, 9 and one drying module 10.
  • the number of cleaning modules and the number of drying modules included in each of the post-processing lanes 2A and 2B are not limited to this embodiment.
  • a single post-processing lane may be provided.
  • each post-processing lane may include only a single post-processing module that cleans and dries substrates.
  • the lifting and transporting device 5 has a holding hand 40 that can move between the polishing level and the post-processing level. That is, the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 takes the polished substrate from one of the four polishing modules 1A to 1D, rises together with the substrate from the polishing level to the post-processing level, and then directly transports the substrate to the cleaning module 7 of the first post-processing lane 2A or the second post-processing lane 2B.
  • the cleaning module 7 has an opening 7a in its front wall that allows the substrate and the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 to enter.
  • the polished substrate is transported directly (i.e., without passing through a temporary stand, etc.) by the lifting and transporting device 5 to the cleaning module 7, so that the transport time of the polished substrate can be shortened.
  • the holding hand 40 descends from the post-processing level to the polishing level.
  • the lifting and transporting device 5 (more specifically, the home position of the holding hand 40) is at the same distance from the four polishing modules 1A, 1B, 1C, 1D (more specifically, the position of the substrate loader 33). Therefore, multiple substrates polished by the four polishing modules 1A to 1D are transported to the cleaning module 7 of the first post-processing lane 2A or the second post-processing lane 2B in the same transport time.
  • the post-processing lanes 2A and 2B can quickly perform post-processing (including cleaning and drying) on the polished substrates.
  • the fact that the distances from the polishing modules 1A, 1B, 1C, 1D to the lifting and transporting device 5 are the same does not only mean that the distances from the polishing modules 1A, 1B, 1C, 1D to the lifting and transporting device 5 are completely the same, but also means that the distances from the polishing modules 1A, 1B, 1C, 1D to the lifting and transporting device 5 are substantially the same as long as the intended purpose of the present invention, particularly the purpose of eliminating variation in substrate transport time from polishing to post-processing, can be achieved.
  • two post-processing lanes 2A and 2B are provided for four polishing modules 1A, 1B, 1C, and 1D, so that the post-processing lanes 2A and 2B can be prevented from becoming a rate-limiting factor for substrate processing.
  • the polishing module 1A has a polishing table 21 that supports the polishing pad 20, a table motor 22 that rotates the polishing table 21, a polishing liquid supply nozzle 24 that supplies a polishing liquid onto the polishing pad 20, two polishing heads 25, 25 that press the substrate against the polishing pad 20 to polish the substrate, and a polishing head motor (not shown) that rotates the polishing heads 25, 25 about their axes.
  • the two polishing heads 25, 25 are rotatably supported by a head arm 28, and the polishing head motor is disposed within the head arm 28.
  • the center of the head arm 28 is supported by a support shaft 29.
  • the polishing module 1A further includes a substrate loader 33 that receives the substrate from the lifting and transporting device 5 and transfers the substrate to one of the two polishing heads 25, 25.
  • the substrate loader 33 is disposed outside the polishing table 21.
  • the lifting and transporting device 5 is configured to invert the substrate so that the surface to be polished of the substrate faces downward, and transfers the substrate to the substrate loader 33 with the surface to be polished of the substrate facing downward.
  • the polishing module 1A further includes an arm rotation motor (not shown) that rotates the head arm 28 and the two polishing heads 25, 25 around the support shaft 29.
  • This arm rotation motor is installed on the head arm 28 or the support shaft 29.
  • the head arm 28 is rotated by an angle of 180 degrees by the arm rotation motor, one of the two polishing heads 25, 25 is moved to a position above the polishing pad 20, and the other polishing head 25 is moved to a position above the substrate loader 33.
  • the substrate loader 33 is configured to lift the substrate and transfer it to the polishing head 25 outside the polishing table 21.
  • Each polishing head 25, 25 is configured to be able to hold a substrate on its underside by vacuum suction.
  • at least one of the polishing modules 1A to 1D may have a single polishing head.
  • the substrate is polished as follows.
  • the head arm 28 rotates by 180 degrees, and the polishing head 25 moves together with the substrate to a position above the polishing pad 20.
  • the polishing table 21 and the polishing pad 20 are rotated by the table motor 22, and a polishing liquid (typically a slurry) is supplied onto the polishing pad 20 from the polishing liquid supply nozzle 24.
  • the polishing head 25 presses the underside of the substrate (surface to be polished) against the polishing pad 20 while being rotated by a polishing head motor (not shown) disposed in the head arm 28.
  • the underside of the substrate is polished by a combination of the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains contained in the polishing liquid and/or the polishing pad 20.
  • the polishing modules 1A to 1D of this embodiment are chemical mechanical polishing apparatuses (CMP apparatuses) that chemically and mechanically polish substrates.
  • the head arm 28 rotates 180 degrees and the polishing head 25 moves together with the polished substrate to a position above the substrate loader 33.
  • the polishing head 25 releases the substrate, which is placed on the substrate loader 33.
  • the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 removes the substrate from the substrate loader 33 and rises together with the substrate to transport the substrate to the post-processing lane 2A or 2B.
  • the substrate processing apparatus of this embodiment further includes a pre-cleaning device 35 that performs pre-cleaning on the substrate before it is polished.
  • the substrate to be polished is transported to the pre-cleaning device 35 by the lifting and transporting device 5, and the polished surface of the substrate is cleaned by the pre-cleaning device 35.
  • the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 transports the substrate into the pre-cleaning device 35 with the polished surface of the substrate facing upward, and the pre-cleaning device 35 cleans the polished surface of the substrate.
  • the type of the pre-cleaning device 35 is not particularly limited, but examples include a buff cleaning device and a scrub cleaning device.
  • the pre-cleaning device 35 removes particles from the substrate to be polished, and can prevent scratches on the substrate when the substrate is subsequently polished.
  • the pre-cleaned substrate is removed from the pre-cleaning device 35 by the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 and transported to one of the four polishing modules 1A to 1D.
  • the pre-cleaning device 35 may not be provided.
  • the lifting and transporting device 5 includes a holding hand 40 that holds a substrate W, an inversion device 41 that inverts the holding hand 40, a robot arm 42 to which the inversion device 41 is fixed, and a lifting mechanism 44 that raises and lowers the holding hand 40, the inversion device 41, and the robot arm 42 between the polishing level and the post-treatment level.
  • the holding hand 40 is configured to hold the peripheral portion of the substrate W, so that the substrate W does not fall from the holding hand 40 when the inversion device 41 inverts the substrate W and the holding hand 40.
  • the inversion device 41 is configured to rotate the holding hand 40 holding the substrate W about a horizontal axis until the substrate W is inverted.
  • the lifting mechanism 44 includes a link mechanism 45 and a link actuator 46 that drives the link mechanism 45.
  • One end of the link mechanism 45 is connected to the robot arm 42, and the other end of the link mechanism 45 is connected to the link actuator 46.
  • the link actuator 46 drives the link mechanism 45
  • the link mechanism 45 expands and contracts vertically, thereby allowing the holding hand 40, the inversion device 41, and the robot arm 42 to move between the polishing level and the post-processing level.
  • the holding hand 40, the inversion device 41, and the robot arm 42 form a lifting stage that rises and falls together with the substrate.
  • the lifting mechanism 44 is not limited to the combination of the link mechanism 45 and link actuator 46 of this embodiment, so long as it can raise and lower the holding hand 40, the inversion device 41, and the robot arm 42 between the polishing level and the post-processing level.
  • the lifting mechanism 44 may be a traveling robot that can move up and down along a vertical axis, or may be a combination of a ball screw mechanism and a motor, or may be a linear motor.
  • the substrate W is transported to the substrate processing apparatus with its surface to be polished facing upward.
  • the inversion device 41 of the lifting and transporting device 5 inverts the substrate W so that its surface to be polished faces downward, and then places the substrate W on the substrate loader 33 of one of the polishing modules 1A to 1D.
  • the substrate W polished by one of the polishing modules 1A to 1D is released from the polishing head 25 onto the substrate loader 33 with the polished surface facing downward.
  • the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 removes the polished substrate W from the substrate loader 33.
  • the inversion device 41 of the lifting and transporting device 5 then inverts the holding hand 40 and the substrate W so that the polished surface faces upward.
  • the lifting mechanism 44 of the lifting transport device 5 lifts the holding hand 40 holding the substrate W to the post-processing level.
  • the substrate W may be inverted before, while, or after the substrate W is lifted.
  • the lifting transport device 5 transports the substrate W with the polished surface facing upward into the cleaning module 7 of the first post-processing lane 2A or the second post-processing lane 2B.
  • the holding hand 40 enters the cleaning module 7 and passes the substrate W to a substrate holding mechanism (e.g., a holding chuck) in the cleaning module 7.
  • the lifting and transporting device 5 can perform a series of operations including removing the substrate W from the polishing modules 1A-1D, inverting the substrate W, lifting the substrate W, and transporting the substrate W into the cleaning module 7, thereby shortening the transport time of the polished substrate W from the polishing modules 1A-1D to the cleaning module 7.
  • the substrate processing apparatus further includes a cassette loader 53 on which a cassette storage 100 storing a plurality of substrates is placed, and a substrate transport robot 55 that takes out one substrate to be polished from the cassette storage 100 and transfers it to the lifting and transporting device 5.
  • the substrate transport robot 55 is disposed between the cassette loader 53 and the lifting and transporting device 5.
  • the substrate processing apparatus further includes a horizontal movement mechanism 56 and a vertical movement mechanism 57 that move the substrate transport robot 55 horizontally and vertically.
  • the vertical movement mechanism 57 is configured to raise and lower the substrate transport robot 55 between the polishing level and the post-processing level.
  • the substrate transport robot 55 rises to the post-processing level by the vertical movement mechanism 57, takes out the post-processed substrate from the post-processing lane 2A or 2B, and then descends to the polishing level by the vertical movement mechanism 57 together with the post-processed substrate to return the substrate to the cassette storage 100.
  • the polishing heads 25, 25 are suspended from a frame 60 located between the polishing level and the post-processing level. More specifically, the polishing module 1A has a support shaft 29 extending downward from the frame 60, and the head arm 28 is rotatably supported at the bottom of the support shaft 29. An arm rotation motor (not shown) is installed on the head arm 28 or the support shaft 29, which rotates the head arm 28 and the two polishing heads 25, 25 around the support shaft 29.
  • the other polishing modules 1B, 1C, 1D have a similar configuration.
  • FIG. 4 is a top view showing the polishing level of the substrate processing apparatus shown in FIG. 1.
  • the four polishing modules 1A-1D are not arranged in a row, but are arranged to form a rectangle when viewed from above the substrate processing apparatus. That is, polishing module 1A and polishing module 1B are parallel to polishing module 1C and polishing module 1D, and the first and polishing modules 1A, 1B and the third and polishing modules 1C, 1D are arranged symmetrically with respect to the lifting and transporting device 5.
  • the four polishing modules 1A to 1D have the same configuration, and the distance between the polishing position of the substrate and the substrate loader 33 is also the same. Therefore, the time from polishing the substrate to cleaning can be the same.
  • the substrate loaders 33, substrate polishing positions, and polishing tables 21 of the four polishing modules 1A to 1D are symmetrical with respect to the longitudinal and lateral directions of the substrate processing apparatus, with the lifting and transporting device 5 at the center.
  • the distance between the substrate loader 33 and the lifting and transporting device 5 is shorter than the distance between the polishing position of the substrate and the lifting and transporting device 5. Therefore, there is no waste in transporting the substrate, and throughput is improved.
  • the substrate processing apparatus is equipped with a temporary placement table 66 arranged between the lifting and transporting device 5 and the substrate transport robot 55.
  • the substrate to be polished is taken out of the cassette storage 100 by the substrate transport robot 55 and placed on the temporary placement table 66 by the substrate transport robot 55.
  • the lifting and transporting device 5 takes the substrate from the temporary placement table 66 and transports it to one of the two pre-cleaning devices 35.
  • the pre-cleaned substrate is transported by the lifting and transporting device 5 to the substrate loader 33 of one of the four polishing modules 1A to 1D.
  • each of the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B includes a cleaning module 7, a cleaning module 8, a cleaning module 9, and a drying module 10.
  • the number of cleaning modules and the number of drying modules included in each of the post-processing lanes 2A and 2B are not limited to this embodiment.
  • a single post-processing lane may be provided.
  • each post-processing lane may include only a single post-processing module that cleans and dries substrates.
  • the cleaning module 7, the cleaning module 8, the cleaning module 9, and the drying module 10 are single-wafer processing modules that process substrates one by one, and each has a holding chuck (not shown) for holding the substrate.
  • the lifting and transporting device 5 (more specifically, the home position of the holding hand 40) is at the same distance from the first post-processing lane 2A (e.g., the position of the holding chuck of the cleaning module 7) and the second post-processing lane 2B (e.g., the position of the holding chuck of the cleaning module 7).
  • the cleaning module 7 of the first post-processing lane 2A and the cleaning module 7 of the second post-processing lane 2B are arranged symmetrically with respect to the lifting and transporting device 5.
  • the fact that the distances from the lifting and transporting device 5 to the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B are the same does not only mean that the distances from the lifting and transporting device 5 to the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B are completely the same, but also means that the distances from the lifting and transporting device 5 to the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B are substantially the same as long as the intended purpose of the present invention, in particular the purpose of eliminating the variation in the substrate transport time from polishing to post-processing, can be achieved.
  • the types of the cleaning modules 7, 8, and 9 are not particularly limited.
  • the cleaning module 7 is a buff cleaning device
  • the cleaning module 8 is a sponge scrub cleaning device
  • the cleaning module 9 is a two-fluid jet cleaning device.
  • the cleaning mechanisms of the cleaning modules 7, 8, and 9 can be of a known configuration.
  • the type of the drying module 10 is also not particularly limited.
  • the drying module 10 may be an IPA drying device that dries the substrate by spraying isopropyl alcohol vapor onto the substrate, or may be a spin drying device that removes liquid from the substrate by rotating the substrate at high speed.
  • the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B are adjacent to the substrate transport robot 55.
  • the cleaning module 7, cleaning module 8, cleaning module 9, and drying module 10 are arranged in a row.
  • the lifting and transporting device 5 operates to transport the substrate to the cleaning module 7, which is located at the farthest position from the substrate transport robot 55.
  • the drying module 10 is closer to the substrate transport robot 55 than the three cleaning modules 7, 8, and 9.
  • the polished substrate is transported by a post-processing transport device (described later) to cleaning module 7, cleaning module 8, cleaning module 9, and drying module 10 in that order, where post-processing including cleaning and drying is performed on the substrate.
  • the substrate dried by drying module 10 is removed from drying module 10 by substrate transport robot 55 and returned to cassette storage 100 shown in FIG. 3.
  • FIG. 6A to 6C are plan views showing the post-processing conveying device of the first post-processing lane 2A.
  • the first post-processing lane 2A is provided with three post-processing conveying devices 70A, 70B, and 70C. These three post-processing conveying devices 70A, 70B, and 70C are arranged in the three cleaning modules 7, 8, and 9, respectively.
  • the drying module 10 is not provided with a post-processing conveying device.
  • the number of post-processing conveying devices 70A, 70B, and 70C corresponds to the number of cleaning modules 7, 8, and 9. That is, in this embodiment, since three cleaning modules 7, 8, and 9 are provided, three post-processing conveying devices 70A, 70B, and 70C are provided. In an embodiment in which two cleaning modules are provided, two post-processing conveying devices are provided.
  • the front wall of the cleaning module 7 has an opening 7a that allows the holding hand 40 (see FIG. 2) of the lifting and lowering conveying device 5 to enter.
  • the post-processing transport device 70A is equipped with a clamp 71 for holding the substrate W, a link arm 72 connected to the clamp 71, and an arm actuator 74 for driving the link arm 72.
  • FIG. 6A shows a state in which the substrate W is being cleaned and dried in the cleaning modules 7, 8, and 9 and the drying module 10.
  • the clamp 71 and the link arm 72 are in the retracted position.
  • Shutters 76, 77, 78, and 79 are provided on the side walls of the cleaning modules 7, 8, and 9 and the side wall of the drying module 10, and the shutters 76, 77, 78, and 79 are closed during cleaning and drying of the substrate W, as shown in FIG. 6A.
  • the opening 7a is also closed by a shutter (not shown) during cleaning and drying of the substrate W.
  • the shutter 79 of the drying module 10 opens, and the substrate transport robot 55 removes the substrate W from the drying module 10.
  • the clamps 71 of the three post-processing transport devices 70A, 70B, 70C hold the three substrates W in the cleaning modules 7, 8, 9, respectively.
  • the shutters 76, 77, 78 of the cleaning modules 7, 8, 9 open, and the three post-processing transport devices 70A, 70B, 70C transport the substrate W to the next cleaning modules 8, 9 and the drying module 10.
  • the operation of the post-processing transport devices 70A, 70B, and 70C is controlled by the operation control unit 63 (see FIG. 3).
  • the three post-processing transport devices 70A, 70B, and 70C may transport three substrates W simultaneously, or may transport substrates W at different times after the substrates W are removed from the next cleaning module 8 or 9 or drying module 10.
  • the specific configuration of the post-processing conveying devices 70A, 70B, and 70C is not limited to the embodiment shown in Figures 6A to 6C, as long as the intended functions of the post-processing conveying devices 70A, 70B, and 70C can be performed.
  • the operation control unit 63 issues commands to each component of the substrate processing, including the polishing modules 1A-1D, the substrate transport robot 55, the horizontal movement mechanism 56, the vertical movement mechanism 57, the lifting transport device 5, the pre-cleaning device 35, the substrate loader 33, the cleaning modules 7, 8, 9, the drying module 10, and the post-processing transport devices 70A, 70B, 70C, to perform the operations described below.
  • a two-step polishing of the substrate is performed, including a first polishing and a second polishing using two of the four polishing modules 1A-1D.
  • the substrates are stored in the cassette storage 100 with their surfaces to be polished facing upward.
  • the substrate transport robot 55 takes one substrate from the cassette storage 100 on the cassette loader 53 and places the substrate on the temporary placement table 66.
  • the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 takes the substrate from the temporary placement table 66 and transports it to the pre-cleaning device 35.
  • the pre-cleaning device 35 cleans the surface to be polished of the substrate with the surface to be polished facing upward.
  • the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 takes the substrate out of the pre-cleaning device 35.
  • the reversing device 41 of the lifting and transporting device 5 reverses the holding hand 40 holding the substrate until the surface to be polished of the substrate faces downward.
  • the lifting and transporting device 5 then places the substrate on the substrate loader 33 of one of the four polishing modules 1A to 1D.
  • the substrate loader 33 lifts the substrate up to the polishing head 25, which holds the substrate on its underside by vacuum suction.
  • the head arm 28 is rotated by an angle of 180 degrees, and the polishing head 25 holding the substrate is moved to a position above the polishing pad 20.
  • a polishing liquid is supplied onto the polishing pad 20 from the polishing liquid supply nozzle 24.
  • the polishing head 25 presses the surface to be polished (underside) of the substrate against the polishing pad 20.
  • the surface to be polished of the substrate is brought into sliding contact with the polishing pad 20 in the presence of the polishing liquid.
  • the substrate is polished by a combination of the chemical action of the polishing liquid and the mechanical action of the abrasive grains contained in the polishing liquid and/or the polishing pad 20 (first polishing of the substrate).
  • the head arm 28 is rotated by an angle of 180 degrees, and the polishing head 25 holding the polished substrate is moved to a position above the substrate loader 33.
  • the substrate loader 33 rises to receive the substrate from the polishing head 25, and then the substrate loader 33 descends together with the substrate.
  • the lifting and transporting device 5 receives the polished substrate from the substrate loader 33, and transports the substrate, with the polished surface facing downward, to one of the other polishing modules 1B, 1C, 1D.
  • the substrate is then further polished by the other polishing module (second polishing of the substrate).
  • the holding hand 40 of the lifting and transporting device 5 removes the substrate from the substrate loader 33 of the polishing module that performed the second polishing.
  • the inverting device 41 of the lifting and transporting device 5 then inverts the holding hand 40 holding the substrate until the polished surface of the substrate faces upward.
  • the lifting mechanism 44 of the lifting and transporting device 5 raises the holding hand 40 holding the substrate from the polishing level to the post-processing level, and the holding hand 40 transports the substrate into the cleaning module 7 (more specifically, the holding chuck of the cleaning module 7) of the first post-processing lane 2A or the second post-processing lane 2B.
  • the inversion of the substrate may be performed before, while, or after the substrate is raised.
  • the cleaning module 7 cleans the substrate, after which a post-processing transport device 70A shown in FIGS. 6A to 6C transports the substrate from the cleaning module 7 to the cleaning module 8.
  • the cleaning module 8 further cleans the substrate, after which a post-processing transport device 70B shown in FIGS. 6A to 6C transports the substrate from the cleaning module 8 to the cleaning module 9.
  • the cleaning module 9 further cleans the substrate, after which a post-processing transport device 70C shown in FIGS. 6A to 6C transports the substrate from the cleaning module 9 to the drying module 10.
  • the drying module 10 dries the cleaned substrate.
  • the substrate transport robot 55 removes the dried substrate from the drying module 10.
  • the vertical movement mechanism 57 lowers the substrate transport robot 55 together with the substrate from the post-processing level to the polishing level, and the substrate transport robot 55 returns the substrate to the cassette storage 100. In this manner, the substrate is polished, cleaned, and dried.
  • the substrate processing apparatus may perform three-step polishing using three of the four polishing modules 1A-1D, or may perform four-step polishing using all four polishing modules 1A-1D. Furthermore, in one embodiment, the substrate processing apparatus may perform one-step parallel polishing in which four substrates are polished in parallel using the four polishing modules 1A-1D.
  • the polishing layer is a lower layer (i.e., the first layer) and the post-processing layer is an upper layer (i.e., the second layer) located above the polishing layer, but in one embodiment, as shown in FIG. 7, the polishing layer may be an upper layer and the post-processing layer may be a lower layer located below the polishing layer.
  • FIG. 8 is a perspective view showing yet another embodiment of the substrate processing apparatus
  • FIG. 9 is a side view of the substrate processing apparatus shown in FIG. 8
  • FIG. 10 is a top view showing the polishing level of the substrate processing apparatus shown in FIG. 8
  • FIG. 11 is a top view showing the post-processing level of the substrate processing apparatus shown in FIG. 8.
  • the substrate processing apparatus of this embodiment has six polishing modules 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F, and two lifting and transport devices 5 and 80.
  • the six polishing modules 1A-1F are not arranged in a row, but are arranged to form a rectangle when viewed from above the substrate processing apparatus. In other words, polishing modules 1A, 1B, and 1E are parallel to polishing modules 1C, 1D, and 1F.
  • the lifting and transporting device 5 is disposed at the same distance from the four polishing modules 1A to 1D.
  • the lifting and transporting device 80 is disposed at the same distance from the polishing modules 1E and 1F.
  • the fact that the distances from the polishing modules 1E and 1F to the lifting and transporting device 80 are the same does not only mean that the distances from the polishing modules 1E and 1F to the lifting and transporting device 80 are completely the same, but also means that the distances from the polishing modules 1E and 1F to the lifting and transporting device 80 are substantially the same as long as the intended object of the present invention, in particular the object of eliminating variation in the substrate transport time from polishing to post-processing, can be achieved.
  • the polishing modules 1E and 1F are disposed symmetrically with respect to the lifting and transporting device 80.
  • the distances from each of the polishing modules 1A to 1D to the lifting and transporting device 5 are the same as the distances from each of the polishing modules 1E and 1F to the lifting and transporting device 80.
  • the lifting and transporting device 5 is used to transport substrates to and remove substrates from the four polishing modules 1A-1D, as in the embodiment described with reference to Figures 1 to 6.
  • the lifting and transporting device 80 is used to transport substrates to and remove substrates from polishing module 1E and polishing module 1F.
  • the substrate processing apparatus further includes a temporary placement table 82 disposed between the lifting and transporting device 5 and the lifting and transporting device 80.
  • the substrate to be polished in the polishing module 1E and/or the polishing module 1F is placed on the temporary placement table 82 by the lifting and transporting device 5, and the lifting and transporting device 80 removes the substrate from the temporary placement table 82 and transports it into the polishing module 1E or the polishing module 1F.
  • the configuration and operation of the polishing module 1E and the polishing module 1F are the same as those of the four polishing modules 1A to 1D described above, and therefore a duplicated description will be omitted.
  • the substrate processing apparatus further includes pre-cleaning devices 83 adjacent to polishing module 1E and polishing module 1F.
  • the configuration and operation of these pre-cleaning devices 83 are the same as those of the pre-cleaning device 35 described above, so a duplicated description will be omitted.
  • the substrate processing apparatus further includes a third post-processing lane 2C arranged in the post-processing level, and a return transport device 88 that transports substrates post-processed by the third post-processing lane 2C to the substrate transport robot 55.
  • the third post-processing lane 2C has three cleaning modules 7, 8, 9, one drying module 10, and three post-processing transport devices 70A, 70B, 70C (see FIG. 6), just like the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B.
  • the number of cleaning modules and the number of drying modules included in the third post-processing lane 2C are not limited to this embodiment.
  • the configuration of the third post-processing lane 2C is the same as the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B.
  • the substrate processing apparatus may further include a fourth post-processing lane parallel to the third post-processing lane 2C.
  • the lifting and transporting device 80 is configured to remove the polished substrate from the polishing module 1E or polishing module 1F and transport it directly to the cleaning module 7 of the third post-processing lane 2C.
  • the configuration of the lifting and transporting device 80 is the same as that of the lifting and transporting device 5, so a duplicated description will be omitted.
  • the operations of the polishing modules 1E and 1F, the lifting and transporting device 80, the return transporting device 88, the pre-cleaning device 83, and the third post-processing lane 2C are controlled by the operation control unit 63.
  • the return transport device 88 includes a linear transporter 90 that transports the substrate from the third post-processing lane 2C to the substrate transport robot 55, and a lifter 91 that removes the substrate from the drying module 10 of the third post-processing lane 2C and transfers it to the linear transporter 90.
  • the linear transporter 90 is positioned higher than the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B, and the lifter 91 is positioned to the side of the third post-processing lane 2C. In the embodiment shown in FIG. 8, the linear transporter 90 is located above the first post-processing lane 2A. In one embodiment, the linear transporter 90 may be located above the second post-processing lane 2B, or may be located between the first post-processing lane 2A and the second post-processing lane 2B.
  • FIG. 12 is a perspective view showing one embodiment of the return transport device 88.
  • the linear transporter 90 includes a substrate stage 93 that supports the substrate W, and a stage movement mechanism 94 that extends from the drying module 10 of the third post-processing lane 2C to the substrate transport robot 55.
  • the stage movement mechanism 94 is configured to move the substrate stage 93 from the drying module 10 of the third post-processing lane 2C to the substrate transport robot 55.
  • the lifter 91 includes a hand 95 that supports the substrate W, a robot arm 96 to which the hand 95 is connected, and a vertical movement mechanism 97 that moves the hand 95 and the robot arm 96 up and down.
  • the lifter 91 removes the substrate W from the drying module 10 in the third post-processing lane 2C, lifts the substrate W up to the linear transporter 90, and places the substrate W on the substrate stage 93 of the linear transporter 90.
  • the stage movement mechanism 94 of the linear transporter 90 moves the substrate stage 93 supporting the substrate W to the substrate transport robot 55.
  • the substrate transport robot 55 removes the substrate W from the substrate stage 93 and returns it to the cassette storage 100 (see FIG. 3).
  • a substrate processing apparatus having six polishing modules 1A-1F is capable of processing a larger number of substrates.
  • three-step polishing can be performed on two substrates.
  • the lifting and transporting device 5 operates to transport substrates to and remove substrates from polishing modules 1A, 1B, and 1C.
  • the lifting and transporting device 80 operates to transport substrates to and remove substrates from polishing modules 1D, 1E, and 1F.
  • the polishing layer is a lower layer (i.e., the first layer) and the post-processing layer is an upper layer (i.e., the second layer) located above the polishing layer, but in one embodiment, as shown in Figure 14, the polishing layer may be an upper layer and the post-processing layer may be a lower layer located below the polishing layer.
  • the present invention can be used in substrate processing equipment for polishing and post-processing substrates used in semiconductor devices such as wafers and panels.

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Abstract

基板処理装置は、研磨階層内に配置され、基板を研磨する複数の研磨モジュール（１Ａ～１Ｄ）と、後処理階層内に配置され、研磨された基板に洗浄および乾燥を含む後処理を行う後処理レーン（２Ａ，２Ｂ）と、研磨された基板を複数の研磨モジュール（１Ａ～１Ｄ）のうちの１つから取り出し、後処理レーン（２Ａ，２Ｂ）に直接搬入する昇降搬送装置（５）を備える。後処理階層は、研磨階層の上に位置する上層階、または研磨階層の下に位置する下層階である。昇降搬送装置（５）は、複数の研磨モジュール（１Ａ～１Ｄ）から同じ距離に配置されており、昇降搬送装置（５）は、研磨階層と後処理階層との間で昇降可能な保持ハンド（４０）を有する。

Description

基板処理装置
　本発明は、ウェーハ、パネルなどの半導体デバイスに使用される基板を研磨および後処理するための基板処理装置に関し、特に基板の研磨と後処理を高さの異なる階層で実行する基板処理装置に関する。
　半導体デバイスの製造では、ウェーハの上に多くの種類の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造を形成するためには、ウェーハの表面を平坦にする技術が重要となっている。このようなウェーハの表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行う研磨装置が用いられている。
　研磨装置は、一般に、研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、ウェーハを研磨テーブル上の研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、研磨液を研磨パッド上に供給するノズルとを備えている。ノズルから研磨液を研磨パッド上に供給しながら、研磨ヘッドによりウェーハを研磨パッドに押し付け、さらに研磨ヘッドと研磨パッドとを相対移動させることにより、ウェーハを研磨する。
　基板処理装置は、このような研磨装置に加え、研磨後のウェーハを洗浄する洗浄装置と、洗浄されたウェーハを乾燥させる乾燥装置を有する装置である。特許文献１は、複数の研磨モジュールと、洗浄モジュールと、乾燥モジュールと、研磨されたウェーハを洗浄モジュールに搬送する搬送ロボットを備えた基板処理装置を開示する。研磨モジュールによって研磨されたウェーハは、その表面に露出する金属が研磨液により腐食することを防止するために、できるだけ速やかに洗浄モジュールに搬送することが必要である。
特開２０２２－０４３０８１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の基板処理装置では、複数の研磨モジュールは一列に配列されており、研磨されたウェーハを洗浄モジュールまで搬送する時間が研磨モジュールごとに異なる。特に、洗浄モジュールまでの搬送距離が長い研磨モジュールで研磨された場合は、ウェーハを洗浄モジュールに搬送するのに比較的長い時間がかかり、ウェーハの表面に露出した金属の腐食が進行する懸念がある。
　そこで、本発明は、複数の研磨モジュールから同じ時間で基板を洗浄モジュールまで搬送することができる基板処理装置を提供する。
　一態様では、研磨階層内に配置され、基板を研磨する複数の研磨モジュールと、後処理階層内に配置され、前記研磨された基板に洗浄および乾燥を含む後処理を行う後処理レーンと、前記研磨された基板を前記複数の研磨モジュールのうちの１つから取り出し、前記後処理レーンに直接搬入する昇降搬送装置を備え、前記後処理階層は、前記研磨階層の上に位置する上層階、または前記研磨階層の下に位置する下層階であり、前記昇降搬送装置は、前記複数の研磨モジュールから同じ距離に配置されており、前記昇降搬送装置は、前記基板を保持する保持ハンドと、前記保持ハンドを前記研磨階層と前記後処理階層との間で昇降させる昇降機構を備えている、基板処理装置が提供される。
　一態様では、前記複数の研磨モジュールは、４つの研磨モジュールを含み、前記昇降搬送装置は、前記４つの研磨モジュールから同じ距離に配置され、かつ前記４つの研磨モジュールに囲まれている。
　一態様では、前記昇降搬送装置は、前記保持ハンドを反転させる反転装置をさらに備えている。
　一態様では、前記基板処理装置は、研磨すべき前記基板をカセットストレージから取り出し、前記後処理された基板を前記後処理レーンから取り出して前記カセットストレージに戻す基板搬送ロボットと、前記基板搬送ロボットを前記研磨階層と前記後処理階層の間で昇降させる上下移動機構をさらに備えている。
　一態様では、前記後処理レーンは、第１後処理レーンであり、前記基板処理装置は、前記後処理階層内に配置された第２後処理レーンをさらに備えており、前記昇降搬送装置は、前記第１後処理レーンおよび第２後処理レーンから同じ距離にある。
　一態様では、前記第１後処理レーンおよび前記第２後処理レーンのそれぞれは、一列に配列された洗浄モジュールおよび乾燥モジュールを有する。
　一態様では、前記第１後処理レーンおよび前記第２後処理レーンは、前記基板搬送ロボットに隣接している。
　一態様では、前記複数の研磨モジュールのそれぞれは、基板を研磨する研磨ヘッドと、基板を前記昇降搬送装置から受け取り、前記研磨ヘッドに渡す基板ローダーを有しており、前記昇降搬送装置は、前記複数の研磨モジュールの前記基板ローダーから同じ距離に配置されている。
　一態様では、前記複数の研磨モジュールは、６つの研磨モジュールを含み、前記昇降搬送装置は、第１昇降搬送装置であり、前記第１昇降搬送装置は、前記複数の研磨モジュールのうちの少なくとも３つの研磨モジュールから同じ距離に配置されており、前記基板処理装置は、前記複数の研磨モジュールのうち残りの複数の研磨モジュールから同じ距離に配置された第２昇降搬送装置と、前記後処理階層内に配置された第３後処理レーンと、前記第３後処理レーンにより後処理された基板を前記基板搬送ロボットまで搬送する戻り搬送装置をさらに備えており、前記第２昇降搬送装置は、研磨された基板を前記残りの複数の研磨モジュールのうちの１つから取り出し、前記第３後処理レーンに直接搬入するように構成されている。
　本発明によれば、昇降搬送装置は、複数の研磨モジュールから同じ距離に配置されている。したがって、複数の研磨モジュールのいずれかで研磨された基板は、同じ搬送時間で後処理レーンに搬送される。結果として、基板処理装置は、研磨された基板に対して速やかに後処理（洗浄、乾燥を含む）を実行することができる。さらに、研磨された基板の後処理（洗浄、乾燥を含む）が行われる後処理階層は、基板の研磨が行われる研磨階層の上または下に位置しているので、基板処理装置の全体の設置面積を小さくすることができる。
基板処理装置の一実施形態を示す斜視図である。 昇降搬送装置の一実施形態を示す図である。 図１に示す基板処理装置を示す側面図である。 図１に示す基板処理装置の研磨階層を示す上面図である。 図１に示す基板処理装置の後処理階層を示す上面図である。 図６Ａは、第１後処理レーンの後処理搬送装置を示す平面図である。 図６Ｂは、第１後処理レーンの後処理搬送装置を示す平面図である。 図６Ｃは、第１後処理レーンの後処理搬送装置を示す平面図である。 基板処理装置の他の実施形態を示す斜視図である。 基板処理装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。 図８に示す基板処理装置の側面図である。 図８に示す基板処理装置の研磨階層を示す上面図である。 図８に示す基板処理装置の後処理階層を示す上面図である。 戻り搬送装置の一実施形態を示す斜視図である。 基板処理装置の研磨階層のさらに他の実施形態を示す上面図である。 基板処理装置のさらに他の実施形態を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、基板処理装置の一実施形態を示す斜視図である。図１に示すように、基板処理装置は、研磨階層および後処理階層を含む複数階層構造を有する。基板処理装置は、研磨階層内に配置された、基板を研磨する複数の研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、後処理階層内に配置された、研磨された基板に洗浄および乾燥を含む後処理を行う後処理レーン２Ａ，２Ｂと、研磨された基板を複数の研磨モジュール１Ａ～１Ｄのうちの１つから取り出し、後処理レーン２Ａ，２Ｂに直接搬入する昇降搬送装置５を備えている。基板の具体例としては、ウェーハ、パネルなどが挙げられる。以下に説明する実施形態では、基板として円形ウェーハが使用される。
　図１に示す実施形態では、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄが研磨階層内に配置されている。研磨モジュールの数は、本実施形態に限定されず、２つまたは３つの研磨モジュール、または５つ以上の研磨モジュールが設けられてもよい。
　本実施形態では、研磨階層は下層階（すなわち、第１階層）であり、後処理階層は研磨階層の上に位置する上層階（すなわち、第２階層）である。したがって、本実施形態の基板処理装置は、２階層構造を有する。研磨された基板の後処理（洗浄、乾燥を含む）が行われる後処理階層は、基板の研磨が行われる研磨階層の上に位置しているので、基板処理装置の全体の設置面積を小さくすることができる。昇降搬送装置５は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄから同じ距離に配置されており、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄに囲まれている。言い換えれば、昇降搬送装置５は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄの中央に位置している。
　図１に示す実施形態の基板処理装置は、第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂを有している。第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂは、後処理階層内の同じ高さに並列に配置されている。第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂは、基板処理装置の長手方向に延びている。第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂのそれぞれは、３つの洗浄モジュール７，８，９と、１つの乾燥モジュール１０を含む。ただし、各後処理レーン２Ａ，２Ｂに含まれる洗浄モジュールの数および乾燥モジュールの数は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、単一の後処理レーンが設けられてもよい。他の実施形態では、各後処理レーンは、基板を洗浄および乾燥する単一の後処理モジュールのみを含んでもよい。
　昇降搬送装置５は、研磨階層と後処理階層との間で移動することが可能な保持ハンド４０を有している。すなわち、昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、研磨された基板を４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄのいずれかから取り出し、基板とともに研磨階層から後処理階層まで上昇し、そして第１後処理レーン２Ａまたは第２後処理レーン２Ｂの洗浄モジュール７に基板を直接搬入する。洗浄モジュール７は、その正面壁に、基板および昇降搬送装置５の保持ハンド４０の進入を許容する開口部７ａを有している。研磨された基板は、昇降搬送装置５によって直接（すなわち、仮置き台などを経由せずに）洗浄モジュール７に搬入されるので、研磨された基板の搬送時間が短くできる。基板を洗浄モジュール７に搬入した後、保持ハンド４０は後処理階層から研磨階層まで下降する。
　昇降搬送装置５（より具体的には、保持ハンド４０のホームポジション）は、４つの研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ（より具体的には、基板ローダー３３の位置）から同じ距離にある。したがって、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄで研磨された複数の基板は、同じ搬送時間で第１後処理レーン２Ａまたは第２後処理レーン２Ｂの洗浄モジュール７に搬送される。後処理レーン２Ａ，２Ｂは、研磨された基板に対して速やかに後処理（洗浄、乾燥を含む）を実行することができる。研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄから昇降搬送装置５までの距離が同じであることは、研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄから昇降搬送装置５までの距離が完全に同じであることのみならず、本発明の意図した目的、特に研磨から後処理までの基板搬送時間のばらつきを無くすという目的を達成できる限りにおいて、研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄから昇降搬送装置５までの距離が実質的に同じであることも含む。
　本実施形態では、４つの研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに対して２つの後処理レーン２Ａ，２Ｂが設けられているので、後処理レーン２Ａ，２Ｂが基板の処理の律速因子となることを避けることができる。
　４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄは同じ構成を有しているので、以下、研磨モジュール１Ａに付いて詳細に説明する。図１に示すように、研磨モジュール１Ａは、研磨パッド２０を支持する研磨テーブル２１と、研磨テーブル２１を回転させるテーブルモータ２２と、研磨液を研磨パッド２０上に供給する研磨液供給ノズル２４と、基板を研磨パッド２０に押し付けて基板を研磨する２つの研磨ヘッド２５，２５と、研磨ヘッド２５，２５をそれらの軸心を中心に回転させる研磨ヘッドモータ（図示せず）を有している。２つの研磨ヘッド２５，２５は、ヘッドアーム２８に回転可能に支持されており、上記研磨ヘッドモータはヘッドアーム２８内に配置されている。ヘッドアーム２８の中央部は支持軸２９により支持されている。
　研磨モジュール１Ａは、基板を昇降搬送装置５から受け取り、基板を２つの研磨ヘッド２５，２５のうちの一方に渡す基板ローダー３３をさらに備えている。基板ローダー３３は、研磨テーブル２１の外側に配置されている。昇降搬送装置５は、基板の被研磨面が下方を向くように基板を反転させるように構成されており、基板の被研磨面が下方を向いた状態で基板を基板ローダー３３に渡す。
　研磨モジュール１Ａは、ヘッドアーム２８および２つの研磨ヘッド２５，２５を支持軸２９を中心に回転させるアーム旋回モータ（図示せず）をさらに備えている。このアーム旋回モータは、ヘッドアーム２８または支持軸２９に設置されている。ヘッドアーム２８がアーム旋回モータによって１８０度の角度だけ回転されると、２つの研磨ヘッド２５，２５のうちの一方は研磨パッド２０の上方位置に移動され、他方の研磨ヘッド２５は基板ローダー３３の上方位置に移動される。基板ローダー３３は、基板を持ち上げ、研磨テーブル２１の外側にある研磨ヘッド２５に渡すように構成されている。各研磨ヘッド２５，２５は、真空吸引によりその下面に基板を保持することが可能に構成されている。一実施形態では、研磨モジュール１Ａ～１Ｄのうちの少なくとも１つは、単一の研磨ヘッドを有してもよい。
　基板の研磨は、次のようにして行われる。研磨すべき基板が研磨ヘッド２５により保持されると、ヘッドアーム２８は１８０度だけ回転し、研磨ヘッド２５は基板とともに、研磨パッド２０の上方位置に移動する。研磨テーブル２１および研磨パッド２０は、テーブルモータ２２により回転し、研磨液供給ノズル２４から研磨液（典型的にはスラリー）が研磨パッド２０上に供給される。研磨ヘッド２５は、ヘッドアーム２８内に配置された研磨ヘッドモータ（図示せず）により回転されながら、基板の下面（被研磨面）を研磨パッド２０に押し付ける。基板の下面は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッド２０の機械的作用の組み合わせにより研磨される。本実施形態の研磨モジュール１Ａ～１Ｄは、基板を化学機械的に研磨する化学機械研磨装置（ＣＭＰ装置）である。
　基板の研磨が終了すると、ヘッドアーム２８は１８０度だけ回転し、研磨ヘッド２５は研磨された基板とともに、基板ローダー３３の上方位置に移動する。研磨ヘッド２５は、基板をリリースし、基板は基板ローダー３３上に置かれる。昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、基板を基板ローダー３３から取り出し、基板とともに上昇して後処理レーン２Ａまたは２Ｂに基板を搬入する。
　本実施形態の基板処理装置は、研磨される前の基板に対して前洗浄を行う前洗浄装置３５をさらに備えている。研磨すべき基板は、昇降搬送装置５により前洗浄装置３５に搬送され、前洗浄装置３５により基板の被研磨面が洗浄される。昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、基板の被研磨面が上を向いた状態で、基板を前洗浄装置３５に搬入し、前洗浄装置３５は基板の被研磨面を洗浄する。前洗浄装置３５のタイプは特に限定されないが、例えば、バフ洗浄装置、スクラブ洗浄装置などが挙げられる。前洗浄装置３５は、研磨すべき基板からパーティクルを除去し、次に行われる基板の研磨において基板のスクラッチを防止することができる。
　前洗浄された基板は、昇降搬送装置５の保持ハンド４０により前洗浄装置３５から取り出され、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄのうちのいずれかに搬送される。一実施形態では、前洗浄装置３５は設けられないこともある。
　図２は、昇降搬送装置５の一実施形態を示す図である。図２に示すように、昇降搬送装置５は、基板Ｗを保持する保持ハンド４０と、保持ハンド４０を反転させる反転装置４１と、反転装置４１が固定されたロボットアーム４２と、保持ハンド４０、反転装置４１、およびロボットアーム４２を研磨階層と後処理階層との間で昇降させる昇降機構４４を備えている。保持ハンド４０は、基板Ｗの周縁部を保持するように構成されており、反転装置４１によって基板Ｗおよび保持ハンド４０が反転されたときに、基板Ｗが保持ハンド４０から落下しないようになっている。反転装置４１は、基板Ｗを保持した保持ハンド４０を、基板Ｗが反転するまで水平軸まわりに回転させるように構成されている。
　昇降機構４４は、リンク機構４５と、このリンク機構４５を駆動するリンクアクチュエータ４６を備えている。リンク機構４５の一端は、ロボットアーム４２に連結され、リンク機構４５の他端はリンクアクチュエータ４６に連結されている。リンクアクチュエータ４６がリンク機構４５を駆動すると、リンク機構４５は縦方向に伸張および収縮し、これにより保持ハンド４０、反転装置４１、およびロボットアーム４２は、研磨階層と後処理階層との間を移動することができる。本実施形態では、保持ハンド４０、反転装置４１、およびロボットアーム４２は、基板とともに一体に昇降する昇降ステージを構成する。
　昇降機構４４は、保持ハンド４０、反転装置４１、およびロボットアーム４２を研磨階層と後処理階層との間で昇降させることができる限りにおいて、本実施形態のリンク機構４５とリンクアクチュエータ４６との組み合わせに限られない。例えば、昇降機構４４は、縦軸に沿って上下に移動可能な走行ロボットであってもよいし、あるいはボールねじ機構とモータとの組み合わせであってもよいし、あるいはリニアモータであってもよい。
　基板Ｗは、その被研磨面が上向きの状態で、基板処理装置に搬送される。昇降搬送装置５の反転装置４１は、基板Ｗの被研磨面が下向きになるように基板Ｗを反転させ、その後、研磨モジュール１Ａ～１Ｄのいずれかの基板ローダー３３に基板Ｗを置く。研磨モジュール１Ａ～１Ｄのいずれかによって研磨された基板Ｗは、研磨された面が下向きの状態で、研磨ヘッド２５から基板ローダー３３上にリリースされる。昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、研磨された基板Ｗを基板ローダー３３から取り出す。その後、昇降搬送装置５の反転装置４１は、研磨された面が上向きとなるように保持ハンド４０および基板Ｗを反転させる。
　昇降搬送装置５の昇降機構４４は、基板Ｗを保持した保持ハンド４０を後処理階層まで上昇させる。基板Ｗの反転は、基板Ｗを上昇させる前、または基板Ｗを上昇させているとき、または基板Ｗを上昇させた後に実行されてもよい。昇降搬送装置５は、研磨された面が上向きの状態で、基板Ｗを第１後処理レーン２Ａまたは第２後処理レーン２Ｂの洗浄モジュール７に搬入する。保持ハンド４０は、洗浄モジュール７内に進入し、洗浄モジュール７内の基板保持機構（例えば、保持チャック）に基板Ｗを渡す。
　このように、昇降搬送装置５は、基板Ｗの研磨モジュール１Ａ～１Ｄからの取り出し、基板Ｗの反転、基板Ｗの上昇、および基板Ｗの洗浄モジュール７への搬入を含む一連の動作を実行できるので、研磨された基板Ｗの研磨モジュール１Ａ～１Ｄから洗浄モジュール７への搬送時間を短くすることができる。
　図３は、図１に示す基板処理装置を示す側面図である。図３では、前洗浄装置３５の図示は省略されている。図３に示すように、基板処理装置は、複数の基板が収納されたカセットストレージ１００が置かれるカセットローダー５３と、研磨すべき１つの基板をカセットストレージ１００から取り出して、昇降搬送装置５に渡す基板搬送ロボット５５をさらに備えている。基板搬送ロボット５５は、カセットローダー５３と昇降搬送装置５との間に配置されている。基板処理装置は、基板搬送ロボット５５を水平方向および上下方向に移動させる水平移動機構５６および上下移動機構５７をさらに備えている。上下移動機構５７は、基板搬送ロボット５５を研磨階層と後処理階層の間で昇降させるように構成されている。すなわち、基板搬送ロボット５５は、上下移動機構５７により後処理階層まで上昇して、後処理された基板を後処理レーン２Ａまたは２Ｂから取り出し、その後、後処理された基板とともに上下移動機構５７により研磨階層まで下降して基板をカセットストレージ１００に戻す。
　研磨ヘッド２５，２５は、研磨階層と後処理階層の間にあるフレーム６０から吊り下げられている。より具体的には、研磨モジュール１Ａは、フレーム６０から下方に延びる支持軸２９を有しており、ヘッドアーム２８は、支持軸２９の下部に回転可能に支持されている。ヘッドアーム２８または支持軸２９には、ヘッドアーム２８および２つの研磨ヘッド２５，２５を支持軸２９を中心に回転させるアーム旋回モータ（図示せず）が設置されている。他の研磨モジュール１Ｂ，１Ｃ，１Ｄも同様の構成を有している。
　図３に示すように、基板処理装置は、研磨モジュール１Ａ～１Ｄ、基板搬送ロボット５５、水平移動機構５６、上下移動機構５７、昇降搬送装置５、基板ローダー３３、洗浄モジュール７，８，９、乾燥モジュール１０を含む各構成要素の動作を制御する動作制御部６３を備えている。動作制御部６３は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。動作制御部６３は、基板処理装置の動作を制御するためのプログラムが格納された記憶装置６３ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置６３ｂを備えている。記憶装置６３ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。処理装置６３ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部６３の具体的構成はこれらの例に限定されない。
　図４は、図１に示す基板処理装置の研磨階層を示す上面図である。図４に示すように、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄは一列には配置されていなく、基板処理装置の上から見たときに、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄは矩形状を形成するように配置されている。すなわち、研磨モジュール１Ａおよび研磨モジュール１Ｂは、研磨モジュール１Ｃおよび研磨モジュール１Ｄと平行であり、かつ第１および研磨モジュール１Ａ，１Ｂと、第３および研磨モジュール１Ｃ，１Ｄは、昇降搬送装置５に関して対称に配置されている。
　４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄの基板ローダー３３と昇降搬送装置５の距離が同一であるので、研磨ヘッド２５から基板をリリースしてから基板を洗浄するまでの時間を同じにできる。
　４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄは同一の構成であり、基板の研磨位置と基板ローダー３３との距離も同一である。したがって、基板を研磨してから洗浄するまでの時間も同じにできる。
　４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄの基板ローダー３３、基板の研磨位置、研磨テーブル２１は昇降搬送装置５を中心に、基板処理装置の長手方向および幅方向に関して対称になっている。
　基板ローダー３３と昇降搬送装置５の距離は、基板の研磨位置と昇降搬送装置５の距離よりも短い。したがって、基板の搬送に無駄がなく、スループットが上がる。
　昇降搬送装置５（より具体的には、保持ハンド４０のホームポジション）は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄ（より具体的には、基板ローダー３３の位置）から同じ距離にある。すなわち、昇降搬送装置５は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄの中央に配置されている。したがって、昇降搬送装置５は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄで研磨された複数の基板を、同じ搬送時間で後処理レーン２Ａ，２Ｂに搬送することができる。
　基板処理装置は、昇降搬送装置５と基板搬送ロボット５５との間に配置された仮置き台６６を備えている。研磨すべき基板は、基板搬送ロボット５５によってカセットストレージ１００から取り出され、基板搬送ロボット５５によって仮置き台６６に置かれる。昇降搬送装置５は、仮置き台６６から基板を取り出し、２つの前洗浄装置３５のいずれかに搬送する。前洗浄された基板は、昇降搬送装置５によって４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄのいずれかの基板ローダー３３に搬送される。
　図５は、図１に示す基板処理装置の後処理階層を示す上面図である。図５に示すように、第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂのそれぞれは、洗浄モジュール７、洗浄モジュール８、洗浄モジュール９、および乾燥モジュール１０を含む。ただし、後処理レーン２Ａ，２Ｂのそれぞれに含まれる洗浄モジュールの数および乾燥モジュールの数は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、単一の後処理レーンが設けられてもよい。他の実施形態では、各後処理レーンは、基板を洗浄および乾燥する単一の後処理モジュールのみを含んでもよい。洗浄モジュール７、洗浄モジュール８、洗浄モジュール９、および乾燥モジュール１０は、基板を１枚ずつ処理する、枚葉式の処理モジュールであり、それぞれ基板を保持するための保持チャック（図示せず）を有する。
　昇降搬送装置５（より具体的には、保持ハンド４０のホームポジション）は、第１後処理レーン２Ａ（例えば洗浄モジュール７の保持チャックの位置）および第２後処理レーン２Ｂ（例えば洗浄モジュール７の保持チャックの位置）から同じ距離にある。基板処理装置の上から見たときに、第１後処理レーン２Ａの洗浄モジュール７および第２後処理レーン２Ｂの洗浄モジュール７は、昇降搬送装置５に関して対称に配置されている。昇降搬送装置５から第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂまでの距離が同じであることは、昇降搬送装置５から第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂまでの距離が完全に同じであることのみならず、本発明の意図した目的、特に研磨から後処理までの基板搬送時間のばらつきを無くすという目的を達成できる限りにおいて、昇降搬送装置５から第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂまでの距離が実質的に同じであることも含む。
　洗浄モジュール７，８，９のタイプは特に限定されない。一例では、洗浄モジュール７はバフ洗浄装置であり、洗浄モジュール８はスポンジスクラブ洗浄装置であり、洗浄モジュール９は二流体ジェット洗浄装置である。洗浄モジュール７，８，９の洗浄メカニズムは、公知の構成を使用することができる。乾燥モジュール１０のタイプも特に限定されない。例えば、乾燥モジュール１０は、イソプロピルアルコールの蒸気を基板に吹き付けて基板を乾燥させるＩＰＡ乾燥装置であってもよく、あるいは、基板を高速で回転させることで液体を基板から除去するスピン乾燥装置であってもよい。
　第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂは、基板搬送ロボット５５に隣接している。洗浄モジュール７、洗浄モジュール８、洗浄モジュール９、および乾燥モジュール１０は一列に配列されている。昇降搬送装置５は、基板搬送ロボット５５から最も離れた位置にある洗浄モジュール７に基板を搬入するように動作する。乾燥モジュール１０は３つの洗浄モジュール７，８，９よりも基板搬送ロボット５５に近い。
　研磨された基板は、後述する後処理搬送装置によって、洗浄モジュール７、洗浄モジュール８、洗浄モジュール９、および乾燥モジュール１０の順に搬送され、洗浄および乾燥を含む後処理が基板に対して実行される。乾燥モジュール１０によって乾燥された基板は、基板搬送ロボット５５によって乾燥モジュール１０から取り出され、図３に示すカセットストレージ１００に戻される。
　図６Ａ乃至図６Ｃは、第１後処理レーン２Ａの後処理搬送装置を示す平面図である。図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、第１後処理レーン２Ａは、３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを備えている。これら３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃは、３つの洗浄モジュール７，８，９内にそれぞれ配置されている。乾燥モジュール１０には、後処理搬送装置は設けられない。後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃの数は、洗浄モジュール７，８，９の数に対応する。すなわち、本実施形態では３つの洗浄モジュール７，８，９が設けられているので、３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃが設けられる。２つの洗浄モジュールが設けられる実施形態では、２つの後処理搬送装置が設けられる。洗浄モジュール７の正面壁は、昇降搬送装置５の保持ハンド４０（図２参照）の進入を許容する開口部７ａを有している。
　３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃは、同じ構成を有しているので、以下、後処理搬送装置７０Ａについて説明する。後処理搬送装置７０Ａは、基板Ｗを保持するためのクランプ７１と、クランプ７１に連結されたリンクアーム７２と、リンクアーム７２を駆動させるアームアクチュエータ７４を備えている。図６Ａは、洗浄モジュール７，８，９および乾燥モジュール１０で基板Ｗの洗浄および乾燥が行われている状態を示している。クランプ７１およびリンクアーム７２は退避位置にある。洗浄モジュール７，８，９の側壁および乾燥モジュール１０の側壁にはシャッター７６，７７，７８，７９が設けられており、基板Ｗの洗浄および乾燥中は、図６Ａに示すように、シャッター７６，７７，７８，７９は閉じられている。開口部７ａも、基板Ｗの洗浄および乾燥中は、図示しないシャッターにより閉じられる。
　図６Ｂに示すように、基板Ｗの洗浄および乾燥が終了すると、まず、乾燥モジュール１０のシャッター７９が開き、基板搬送ロボット５５は、基板Ｗを乾燥モジュール１０から取り出す。次いで、３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃのクランプ７１は洗浄モジュール７，８，９内の３つの基板Ｗをそれぞれ保持する。そして、図６Ｃに示すように、洗浄モジュール７，８，９のシャッター７６，７７，７８が開き、３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃは、基板Ｗを次の洗浄モジュール８，９および乾燥モジュール１０に搬送する。
　後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃの動作は、動作制御部６３（図３参照）によって制御される。３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃは、３つの基板Ｗを同時に搬送してもよく、あるいは次の洗浄モジュール８，９または乾燥モジュール１０内の基板Ｗが取り出された後に、異なるタイミングで基板Ｗを搬送してもよい。
　後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃの具体的構成は、後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃの意図した機能が発揮できる限りにおいて、図６Ａ乃至図６Ｃに示す実施形態に限定されない。
　次に、基板を研磨、洗浄、乾燥する動作の一例について説明する。動作制御部６３（図３参照）は、研磨モジュール１Ａ～１Ｄ、基板搬送ロボット５５、水平移動機構５６、上下移動機構５７、昇降搬送装置５、前洗浄装置３５、基板ローダー３３、洗浄モジュール７，８，９、乾燥モジュール１０、後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを含む基板処理の各構成要素に指令を与えて、以下に説明する動作を実行させる。以下に説明する例では、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄのうちの２つを用いた第１研磨および第２研磨を含む、基板の２ステップ研磨が実行される。
　基板は、その被研磨面が上向きの状態でカセットストレージ１００に収納されている。基板搬送ロボット５５は、カセットローダー５３上のカセットストレージ１００から１枚の基板を取り出し、基板を仮置き台６６上に置く。昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、基板を仮置き台６６から取り出し、基板を前洗浄装置３５に搬入する。前洗浄装置３５は、被研磨面が上向きの状態で、基板の被研磨面を洗浄する。基板の前洗浄が終わると、昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、基板を前洗浄装置３５から取り出す。昇降搬送装置５の反転装置４１は、基板を保持した保持ハンド４０を、基板の被研磨面が下向きとなるまで反転させる。そして、昇降搬送装置５は、基板を、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄのうちの１つの基板ローダー３３上に置く。
　基板ローダー３３は基板を研磨ヘッド２５まで持ち上げ、研磨ヘッド２５は、その下面に基板を真空吸引により保持する。ヘッドアーム２８は１８０度の角度だけ回転され、基板を保持した研磨ヘッド２５は、研磨パッド２０の上方位置に移動される。研磨パッド２０および研磨テーブル２１が回転されながら、研磨液が研磨液供給ノズル２４から研磨パッド２０上に供給される。研磨ヘッド２５はその軸心まわりに回転しながら、基板の被研磨面（下面）を研磨パッド２０に押し付ける。基板の被研磨面は、研磨液の存在下で、研磨パッド２０と摺接される。基板は、研磨液の化学的作用と、研磨液に含まれる砥粒および／または研磨パッド２０の機械的作用の組み合わせにより研磨される（基板の第１研磨）。
　基板の研磨終了後、ヘッドアーム２８は１８０度の角度だけ回転され、研磨された基板を保持した研磨ヘッド２５は、基板ローダー３３の上方位置に移動される。基板ローダー３３は、上昇して、基板を研磨ヘッド２５から受け取り、その後基板ローダー３３は基板とともに下降する。昇降搬送装置５は、研磨された基板を基板ローダー３３から受け取り、研磨された面が下向きの状態で、基板を他の研磨モジュール１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうちの１つに搬送する。そして、基板は、前記他の研磨モジュールによりさらに研磨される（基板の第２研磨）。
　このようにして、基板の第１研磨と第２研磨が連続して行われる。基板の第２研磨が終了すると、昇降搬送装置５の保持ハンド４０は、第２研磨を実行した研磨モジュールの基板ローダー３３から基板を取り出す。その後、昇降搬送装置５の反転装置４１は、基板を保持した保持ハンド４０を、基板の研磨された面が上向きとなるまで反転させる。昇降搬送装置５の昇降機構４４は、基板を保持した保持ハンド４０を研磨階層から後処理階層まで上昇させ、保持ハンド４０は、基板を第１後処理レーン２Ａまたは第２後処理レーン２Ｂの洗浄モジュール７（より具体的には洗浄モジュール７の保持チャック）に搬入する。基板の反転は、基板を上昇させる前、または基板を上昇させているとき、または基板を上昇させた後に実行されてもよい。
　洗浄モジュール７は基板を洗浄し、その後、図６Ａ乃至図６Ｃに示す後処理搬送装置７０Ａは、基板を洗浄モジュール７から洗浄モジュール８に搬送する。洗浄モジュール８は基板をさらに洗浄し、その後、図６Ａ乃至図６Ｃに示す後処理搬送装置７０Ｂは、基板を洗浄モジュール８から洗浄モジュール９に搬送する。洗浄モジュール９は基板をさらに洗浄し、その後、図６Ａ乃至図６Ｃに示す後処理搬送装置７０Ｃは、基板を洗浄モジュール９から乾燥モジュール１０に搬送する。乾燥モジュール１０は、洗浄された基板を乾燥させる。
　その後、基板搬送ロボット５５は、乾燥された基板を乾燥モジュール１０から取り出す。上下移動機構５７は、基板搬送ロボット５５を基板とともに後処理階層から研磨階層まで下降させ、基板搬送ロボット５５は、基板をカセットストレージ１００に戻す。このようにして、基板の研磨、洗浄、および乾燥が行われる。
　一実施形態では、基板処理装置は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄのうちの３つを用いた３ステップ研磨を実行してもよく、あるいは４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄの全部を用いた４ステップ研磨を実行してもよい。さらに、一実施形態では、基板処理装置は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄで４枚の基板を並列に研磨する１ステップパラレル研磨を実行してもよい。
　上述した各実施形態では、研磨階層は下層階（すなわち、第１階層）であり、後処理階層は研磨階層の上に位置する上層階（すなわち、第２階層）であるが、一実施形態では、図７に示すように、研磨階層は上層階であり、後処理階層は研磨階層の下に位置する下層階であってもよい。
　次に、基板処理装置の他の実施形態について説明する。図８は、基板処理装置のさらに他の実施形態を示す斜視図であり、図９は、図８に示す基板処理装置の側面図であり、図１０は、図８に示す基板処理装置の研磨階層を示す上面図であり、図１１は、図８に示す基板処理装置の後処理階層を示す上面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図６を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
　本実施形態の基板処理装置は、６つの研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆと、２つの昇降搬送装置５，８０を有している。６つの研磨モジュール１Ａ～１Ｆは一列には配置されていなく、基板処理装置の上から見たときに、６つの研磨モジュール１Ａ～１Ｆは矩形状を形成するように配置されている。すなわち、研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｅは、研磨モジュール１Ｃ，１Ｄ，１Ｆと平行である。
　昇降搬送装置５は、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄから同じ距離に配置されている。昇降搬送装置８０は、研磨モジュール１Ｅおよび研磨モジュール１Ｆから同じ距離に配置されている。研磨モジュール１Ｅ，１Ｆから昇降搬送装置８０までの距離が同じであることは、研磨モジュール１Ｅ，１Ｆから昇降搬送装置８０までの距離が完全に同じであることのみならず、本発明の意図した目的、特に研磨から後処理までの基板搬送時間のばらつきを無くすという目的を達成できる限りにおいて、研磨モジュール１Ｅ，１Ｆから昇降搬送装置８０までの距離が実質的に同じであることも含む。研磨モジュール１Ｅと研磨モジュール１Ｆは、昇降搬送装置８０に関して対称に配置されている。研磨モジュール１Ａ～１Ｄのそれぞれから昇降搬送装置５までの距離は、研磨モジュール１Ｅ，１Ｆのそれぞれから昇降搬送装置８０までの距離と同じである。
　昇降搬送装置５は、図１乃至図６を参照して説明した実施形態と同じように、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄに基板を搬送し、４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄから基板を取り出すために使用される。昇降搬送装置８０は、研磨モジュール１Ｅおよび研磨モジュール１Ｆに基板を搬送し、研磨モジュール１Ｅおよび研磨モジュール１Ｆから基板を取り出すために使用される。
　基板処理装置は、昇降搬送装置５と昇降搬送装置８０との間に配置された仮置き台８２をさらに備えている。研磨モジュール１Ｅおよび／または研磨モジュール１Ｆで研磨される基板は、昇降搬送装置５によって仮置き台８２に置かれ、昇降搬送装置８０は、基板を仮置き台８２から取り出して、研磨モジュール１Ｅまたは研磨モジュール１Ｆに搬入する。研磨モジュール１Ｅおよび研磨モジュール１Ｆの構成および動作は、上述した４つの研磨モジュール１Ａ～１Ｄの構成および動作と同じであるので、その重複する説明を省略する。
　基板処理装置は、研磨モジュール１Ｅおよび研磨モジュール１Ｆに隣接する前洗浄装置８３をさらに備えている。これら前洗浄装置８３の構成および動作は、上述した前洗浄装置３５と同じであるので、その重複する説明を省略する。
　基板処理装置は、後処理階層内に配置された第３後処理レーン２Ｃと、第３後処理レーン２Ｃにより後処理された基板を基板搬送ロボット５５まで搬送する戻り搬送装置８８をさらに備えている。第３後処理レーン２Ｃは、第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂと同じように、３つの洗浄モジュール７，８，９、１つの乾燥モジュール１０、３つの後処理搬送装置７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ（図６参照）を有している。ただし、第３後処理レーン２Ｃに含まれる洗浄モジュールの数および乾燥モジュールの数は本実施形態に限られない。
　本実施形態においては、第３後処理レーン２Ｃの構成は、第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂと同じである。一実施形態では、基板処理装置は、第３後処理レーン２Ｃと並列な第４後処理レーンをさらに備えてもよい。
　昇降搬送装置８０は、研磨された基板を研磨モジュール１Ｅまたは研磨モジュール１Ｆから取り出し、第３後処理レーン２Ｃの洗浄モジュール７に直接搬入するように構成されている。昇降搬送装置８０の構成は、昇降搬送装置５と同じであるので、その重複する説明を省略する。研磨モジュール１Ｅ，１Ｆ、昇降搬送装置８０、戻り搬送装置８８、前洗浄装置８３、および第３後処理レーン２Ｃの動作は、動作制御部６３によって制御される。
　戻り搬送装置８８は、基板を第３後処理レーン２Ｃから基板搬送ロボット５５まで搬送するリニアトランスポータ９０と、基板を第３後処理レーン２Ｃの乾燥モジュール１０から取り出してリニアトランスポータ９０に渡すリフター９１を備えている。リニアトランスポータ９０は、第１後処理レーン２Ａおよび第２後処理レーン２Ｂよりも高い位置に配置されており、リフター９１は、第３後処理レーン２Ｃの側方に配置されている。図８に示す実施形態では、リニアトランスポータ９０は、第１後処理レーン２Ａの上方に位置している。一実施形態では、リニアトランスポータ９０は、第２後処理レーン２Ｂの上方に位置してもよく、あるいは第１後処理レーン２Ａと第２後処理レーン２Ｂとの間に位置してもよい。
　図１２は、戻り搬送装置８８の一実施形態を示す斜視図である。図１２に示すように、リニアトランスポータ９０は、基板Ｗを支持する基板ステージ９３と、第３後処理レーン２Ｃの乾燥モジュール１０から基板搬送ロボット５５まで延びるステージ移動機構９４を備えている。ステージ移動機構９４は、基板ステージ９３を第３後処理レーン２Ｃの乾燥モジュール１０から基板搬送ロボット５５まで移動させるように構成されている。リフター９１は、基板Ｗを支持するハンド９５と、ハンド９５が連結されたロボットアーム９６と、ハンド９５およびロボットアーム９６を上下に移動させる縦移動機構９７を有している。
　リフター９１は、第３後処理レーン２Ｃの乾燥モジュール１０から基板Ｗを取り出し、基板Ｗをリニアトランスポータ９０まで上昇させ、そして基板Ｗをリニアトランスポータ９０の基板ステージ９３上に置く。リニアトランスポータ９０のステージ移動機構９４は、基板Ｗを支持する基板ステージ９３を基板搬送ロボット５５まで移動させる。基板搬送ロボット５５は、基板Ｗを基板ステージ９３から取り出し、カセットストレージ１００（図３参照）に戻す。
　６つの研磨モジュール１Ａ～１Ｆを備えた基板処理装置は、より多くの基板を処理することが可能である。一実施形態では、図１３に示すように、３ステップ研磨を２枚の基板に対して実行することが可能である。図１３に示す実施形態では、昇降搬送装置５は、研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃに基板を搬送し、これら研磨モジュール１Ａ，１Ｂ，１Ｃから基板を取り出すように動作する。昇降搬送装置８０は、研磨モジュール１Ｄ，１Ｅ，１Ｆに基板を搬送し、これら研磨モジュール１Ｄ，１Ｅ，１Ｆから基板を取り出すように動作する。
　図８乃至図１３を参照して説明した実施形態では、研磨階層は下層階（すなわち、第１階層）であり、後処理階層は研磨階層の上に位置する上層階（すなわち、第２階層）であるが、一実施形態では、図１４に示すように、研磨階層は上層階であり、後処理階層は研磨階層の下に位置する下層階であってもよい。
　上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
　本発明は、ウェーハ、パネルなどの半導体デバイスに使用される基板を研磨および後処理するための基板処理装置に利用可能である。
　１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ　　　研磨モジュール
　２Ａ，２Ｂ，２Ｃ　　　後処理レーン
　５　　　昇降搬送装置
　７，８，９　　　洗浄モジュール
　７ａ　　開口部
１０　　　乾燥モジュール
２０　　　研磨パッド
２１　　　研磨テーブル
２２　　　テーブルモータ
２４　　　研磨液供給ノズル
２５　　　研磨ヘッド
２８　　　ヘッドアーム
２９　　　支持軸
３３　　　基板ローダー
３５　　　前洗浄装置
４０　　　保持ハンド
４１　　　反転装置
４２　　　ロボットアーム
４４　　　昇降機構
４５　　　リンク機構
４６　　　リンクアクチュエータ
５３　　　カセットローダー
５５　　　基板搬送ロボット
５６　　　水平移動機構
５７　　　上下移動機構
６０　　　フレーム
６３　　　動作制御部
６３ａ　　記憶装置
６３ｂ　　処理装置
６６　　　仮置き台
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ　　　後処理搬送装置
７１　　　クランプ
７２　　　リンクアーム
７４　　　アームアクチュエータ
７６，７７，７８，７９　　　シャッター
８０　　　昇降搬送装置
８２　　　仮置き台
８８　　　戻り搬送装置
９０　　　リニアトランスポータ
９１　　　リフター
９３　　　基板ステージ
９４　　　ステージ移動機構
９５　　　ハンド
９６　　　ロボットアーム
９７　　　縦移動機構
１００　　カセットストレージ

Claims (9)

  1. 　研磨階層内に配置され、基板を研磨する複数の研磨モジュールと、
    　後処理階層内に配置され、前記研磨された基板に洗浄および乾燥を含む後処理を行う後処理レーンと、
    　前記研磨された基板を前記複数の研磨モジュールのうちの１つから取り出し、前記後処理レーンに直接搬入する昇降搬送装置を備え、
    　前記後処理階層は、前記研磨階層の上に位置する上層階、または前記研磨階層の下に位置する下層階であり、
    　前記昇降搬送装置は、前記複数の研磨モジュールから同じ距離に配置されており、
    　前記昇降搬送装置は、前記基板を保持する保持ハンドと、前記保持ハンドを前記研磨階層と前記後処理階層との間で昇降させる昇降機構を備えている、基板処理装置。
  2. 　前記複数の研磨モジュールは、４つの研磨モジュールを含み、
    　前記昇降搬送装置は、前記４つの研磨モジュールから同じ距離に配置され、かつ前記４つの研磨モジュールに囲まれている、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記昇降搬送装置は、前記保持ハンドを反転させる反転装置をさらに備えている、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 　研磨すべき前記基板をカセットストレージから取り出し、前記後処理された基板を前記後処理レーンから取り出して前記カセットストレージに戻す基板搬送ロボットと、
    　前記基板搬送ロボットを前記研磨階層と前記後処理階層の間で昇降させる上下移動機構をさらに備えている、請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 　前記後処理レーンは、第１後処理レーンであり、
    　前記基板処理装置は、前記後処理階層内に配置された第２後処理レーンをさらに備えており、
    　前記昇降搬送装置は、前記第１後処理レーンおよび第２後処理レーンから同じ距離にある、請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 　前記第１後処理レーンおよび前記第２後処理レーンのそれぞれは、一列に配列された洗浄モジュールおよび乾燥モジュールを有する、請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 　前記第１後処理レーンおよび前記第２後処理レーンは、前記基板搬送ロボットに隣接している、請求項５に記載の基板処理装置。
  8. 　前記複数の研磨モジュールのそれぞれは、基板を研磨する研磨ヘッドと、基板を前記昇降搬送装置から受け取り、前記研磨ヘッドに渡す基板ローダーを有しており、
    　前記昇降搬送装置は、前記複数の研磨モジュールの前記基板ローダーから同じ距離に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。
  9. 　前記複数の研磨モジュールは、６つの研磨モジュールを含み、
    　前記昇降搬送装置は、第１昇降搬送装置であり、
    　前記第１昇降搬送装置は、前記複数の研磨モジュールのうちの少なくとも３つの研磨モジュールから同じ距離に配置されており、
    　前記基板処理装置は、
    　　前記複数の研磨モジュールのうち残りの複数の研磨モジュールから同じ距離に配置された第２昇降搬送装置と、
    　　前記後処理階層内に配置された第３後処理レーンと、
    　　前記第３後処理レーンにより後処理された基板を前記基板搬送ロボットまで搬送する戻り搬送装置をさらに備えており、
    　前記第２昇降搬送装置は、研磨された基板を前記残りの複数の研磨モジュールのうちの１つから取り出し、前記第３後処理レーンに直接搬入するように構成されている、請求項５に記載の基板処理装置。
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