JPH11254306A

JPH11254306A - 研磨装置

Info

Publication number: JPH11254306A
Application number: JP5397198A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tomaru; 信一外丸; Masahiro Sudo; 雅弘須藤; Makoto Kasahara; 真笠原; Susumu Shimada; 進島田; Junichi Nagai; 淳一永井; Shinji Ishii; 紳司石井; Manabu Yamada; 学山田; Kineo Kojima; 甲子雄小嶋
Original assignee: Japan Tobacco Inc; Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd
Current assignee: Japan Tobacco Inc; Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨定盤に対する半導体ウェハの給送を効率
的に行い、研磨処理のスループットを向上させた研磨装
置を提供する。【解決手段】半導体ウェハを保持したキャリアを研磨
処理する研磨定盤と、この研磨定盤に上記キャリアを供
給する第１の搬送機構と、上記研磨定盤からキャリアを
搬出する第２の搬送機構とを備え、これらの搬送機構に
複数のキャリアを横並びに保持する複数のキャリア保持
部を設けることで、前記研磨定盤に対する半導体ウェハ
の給送を複数枚同時に行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨定盤に対する
半導体ウェハの給送効率の向上を図り、研磨プロセスに
おける全体的な処理時間の短縮化を図った研磨装置に関
する。

【０００２】

【関連する背景技術】半導体ウェハの研磨装置、特にケ
ミカル・メカニカル・ポリシング装置（ＣＭＰ装置）
は、通常、図８に示すように上面に研磨布１を貼付して
研磨面とした研磨定盤２と、シリコン等の半導体ウェハ
Ｗを保持して上記研磨面に押し付ける研磨ヘッド３と、
上記研磨面上に研磨液（スラリー）Ｓを供給する手段４
とを備えてなり、前記研磨定盤２を回転させると同時に
前記研磨ヘッド３を回転させることで前記半導体ウェハ
Ｗの表面を研磨する如く構成される。尚、図中５は研磨
処理後の前記研磨面を清掃するクリーニング・ブラシで
ある。

【０００３】また最近では、例えば特開平６−６３８６
２号公報に開示されるように、複数の研磨定盤２を用い
て半導体ウェハＷを１次研磨、２次研磨，…，と言うよ
うに段階的に研磨することで、研磨処理の効率化を図る
ことも種々試みられている。この場合、各研磨定盤２に
貼付される研磨布１の粗さと、その研磨面に供給する研
磨液Ｓの粒度を順に異ならせることで、各研磨定盤２に
おける研磨精度が段階的に調整される。

【０００４】一方、前記研磨定盤２に対する半導体ウェ
ハＷの給送（供給と取り出し）は、例えば半導体ウェハ
Ｗを担持するキャリアを用いて行われ、研磨ヘッド３は
上記キャリアを保持することで上記半導体ウェハＷを前
記研磨定盤２による研磨処理に供する。ちなみにキャリ
アは、一般的にその下面に多孔質の吸着パッドを備え、
該吸着パッド面に半導体ウェハＷを水（純水）で濡らし
て吸着保持する如く構成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の研磨
装置においては、専ら、研磨定盤２に対して半導体ウェ
ハＷを１枚ずつ供給して研磨処理するように構成されて
いる。しかしながら半導体ウェハＷの給送（移送）には
比較的多くの時間を要し、その間、研磨定盤２をの停止
させておく必要があるので、研磨処理効率（スループッ
ト）を高める上での課題となっている。

【０００６】ちなみに前述した特開平６−６３８６２号
公報に示される装置にあっては、センタローラとガイド
ローラとを利用して研磨定盤２の最奥部に１枚ずつ供給
された半導体ウェハ（キャリア）を該研磨定盤２上で順
次移動させ、その下流側から上記半導体ウェハ（キャリ
ア）を取り出すことで、該半導体ウェハ（キャリア）の
供給と取り出しとを並列的に行い、これによってスルー
プットの向上を図っている。しかしながら研磨定盤２に
センタローラやガイドローラを組み込む必要があるの
で、その構成が大掛かりなものとなる。

【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、簡易にして効果的に研磨処理の
スループットを向上させることのできる実用性の高い研
磨装置を提供することにある。即ち、本発明は研磨定盤
に対する半導体ウェハの給送を効率的に行うことで、そ
のスループットの向上を図った研磨装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る研磨装置は、回転可能に設けられてそ
の上面を研磨面とした研磨定盤と、この研磨定盤上に移
送された複数のキャリアをそれぞれ装着して回転させる
と共に、該キャリアの下面にそれぞれ保持された半導体
ウェハを前記研磨面に押し付ける複数の研磨ヘッドとを
備えたものであって、特に複数のキャリアを横並びに保
持して前記研磨定盤上に同時に移送する第１の搬送体
と、前記研磨定盤上の複数のキャリアを横並びに保持し
て前記研磨定盤上から同時に運び出す第２の搬送体とを
備えたことを特徴としている。

【０００９】即ち、本発明に係る研磨装置は、半導体ウ
ェハを保持したキャリアを研磨定盤に対して給送する搬
送体を、複数（例えば２つ）のキャリアを横並びに保持
して同時に研磨定盤上に供給し、また該研磨定盤上から
複数のキャリアを同時に取り出すように構成し、また研
磨定盤上に供給された複数のキャリアをそれぞれ装着し
て研磨処理に供する複数の研磨ヘッドを備えることで、
複数枚の半導体ウェハを並列的に処理するようにしたこ
とを特徴としている。

【００１０】本発明の好ましい態様は、例えば請求項２
に記載するように、前記第１および第２の搬送体を、前
記研磨定盤の側部に回動軸を有して該研磨定盤の上面と
その側部の上記上面から外れた位置との間を回動自在に
設けられたアーム体として実現することを特徴としてい
る。更に請求項３に記載するように、前記研磨定盤をそ
の研磨精度を順に異ならせて横並びに複数設け、上流側
の研磨定盤上から複数のキャリアを同時に運び出す第２
の搬送体を、次段の研磨定盤に対して上記複数のキャリ
アを同時に移送する第１の搬送体として機能させること
を特徴としている。

【００１１】また請求項４に記載するように前記キャリ
アを、その周面に前記第１および第２の搬送体とそれぞ
れ係合可能な係合部を全周に亘って設けた構造とし、前
記研磨ヘッドにおいては前記キャリアの上面を吸着する
と共に、上記係合部と機械的に係合して該キャリアをそ
の周面から把持する複数の係合片を備えることで、上記
係合部を利用して前記第１および第２の搬送体によるキ
ャリアの安定した移送と、研磨ヘッドによるキャリアの
安定・確実な装着を実現することを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態に係る研磨装置について説明する。図１は本発明
の一実施形態に係る研磨装置の全体的な概略構成を示す
もので、図１(ａ)はその平面レイアウト、また図１(ｂ)
は各部の動きを模式的に示している。この研磨装置は、
所定の作業空間を形成するクリーンルーム１０を含ん
で、或いはクリーンルーム１０内に構築されるもので、
例えば研磨精度を異にした第１および第２の研磨定盤１
１,１２を備えて実現されている。

【００１３】特にこの研磨装置が特徴とするところは、
上記各研磨定盤１１,１２に対して半導体ウェハＷを、
具体的には後述するように半導体ウェハＷを保持したキ
ャリアＣを移送する搬送機構が、複数（この例では２
枚）のキャリアＣを横方向に並べて保持して研磨定盤１
１,１２上に同時に供給し、また研磨定盤１１,１２上か
ら同時に取り出す如く構成されている点にある。この搬
送機構については、後に詳述する。

【００１４】ここでこの実施形態に係る研磨装置の全体
的な構成について説明すると、研磨処理に供される半導
体ウェハＷは、例えば複数枚の半導体ウェハＷを並べて
収納するストッカ１３に収納されて供給される。第１の
ウェハ搬送機構１４は、上記ストッカ１３から半導体ウ
ェハＷを順次１枚ずつ取り出して回転式のキャリア装着
台１５上に供給するもので、例えば互いに直交する向き
に移動可能なリニアアクチュエータを備えたｘｙテーブ
ル１４ａと、このｘｙテーブル１４ａに支持されて該ｘ
ｙテーブル１４ａの移動平面内において回動可能で、且
つ該移動平面に対して垂直に上下動自在に設けられたロ
ボットハンド１４ｂとを具備している。このロボットハ
ンド１４ｂは、例えば半導体ウェハＷの縁部をその直径
方向に把持する如く構成される。

【００１５】このような第１のウェハ搬送機構１４によ
り前記ストッカ１３から引き出されて前記キャリア装着
台１５上に搬送された半導体ウェハＷは、キャリア装着
機構１６の作動により、キャリアＣの下面に装着され
る。ちなみにキャリアＣは、例えば図２に示すように半
導体ウェハＷよりも大径の円盤体からなり、その周面に
全周に亘る段差（所定深さの溝）を係合部Ｄを有すると
共に、その下面に多孔質の吸着パッドＰを備えた構造を
有している。そしてキャリアＣは上記吸着パッドＰ面を
水（純水）で濡らした状態で半導体ウェハＷに押し付け
ることで、該半導体ウェハＷを吸着保持するものとなっ
ている。

【００１６】しかしてキャリア装着機構１６は、所定の
空間内を移動自在に設けられたｘｙｚステージ１６ａ上
にキャリア保持部１６ｂを備えたもので、基本的にはキ
ャリア装着台１５上に供給されたキャリアＣを保持する
と共に、前記第１のウェハ搬送機構１４を用いて該キャ
リア装着台１５上に供給された半導体ウェハＷを上記キ
ャリア保持部に１６ｂに保持したキャリアＣの下面に吸
着保持させる役割を担う。尚、上記キャリア装着機構１
６は、例えば図３に示すように半円弧状の湾曲凹部をキ
ャリア保持部１６ｂとして備えたもので、キャリアＣの
周面に対して上記キャリア保持部１６ｂを横方向から進
入させて該キャリア保持部１６ｂを前記係合部Ｄに係合
させ、この状態で若干上昇することでキャリアＣを保持
する。

【００１７】このようなキャリア保持部１６ｂを備えた
キャリア装着機構１６は、前記ｘｙｚステージ１６ａの
作動によりキャリアＣを保持し、キャリア装着台１５上
に供給された半導体ウェハＷ上で降下することにより、
該半導体ウェハＷをキャリアＣの下面に密着させて該半
導体ウェハＷを吸着保持する。この状態でキャリア装着
台１５上から上昇し、横方向に移動することでキャリア
Ｃと共に半導体ウェハＷを移送する役割を果たす。

【００１８】さてキャリア装着台１５と前記第１の研磨
定盤１１との間には、前記キャリア装着機構１６からキ
ャリアＣを受け取って前記第１の研磨定盤１１上に移送
する第１の搬送機構２１が設けられている。この第１の
搬送機構２１は、例えば図４(ａ)に示すように先端に複
数（２つ）のキャリアＣを横並びに保持するキャリア保
持部２１ａを備えたＴ字状の回動アーム２１ｂからな
り、前記キャリア装着台１５の上方位置と前記第１の研
磨定盤１１との間を回動自在に設けられている。前述し
たキャリア装着機構１６は、キャリア装着台１５の上方
に位置付けられた第１の搬送機構２１に対して前述した
如く半導体ウェハＷを吸着保持したキャリアＣを順に受
け渡すことで、第１の搬送機構２１の２つのキャリア保
持部２１ａにそれぞれキャリアＣを装着する。

【００１９】第１の搬送機構２１はそのキャリア保持部
２１ａにキャリアＣがそれぞれ装着された状態で回動駆
動されて前記第１の研磨定盤１１の上方位置にキャリア
Ｃ（半導体ウェハＷ）を移送する。この移送は、回動ア
ーム２１ｂの回動によってキャリア保持部２１ａに保持
されたキャリアＣ（半導体ウェハＷ）を第１の研磨定盤
１１上に位置付け、その後、回動アーム２１ｂを下降さ
せて上記半導体ウェハＷを第１の研磨定盤１１上に載置
する。この状態で前記回動アーム２１ｂをその回動軸の
向きに後退させることで前記キャリア保持部２１ａを前
記キャリアＣから取り外した後、前記回動アーム２１ｂ
を上昇させることによって行われる。この結果、第１の
研磨定盤１１上に２枚の半導体ウェハＷが残されること
になり、第１の研磨定盤１１への２枚の半導体ウェハＷ
の同時供給が完了する。

【００２０】このようにして第１の研磨定盤１１上に複
数（２枚）の半導体ウェハＷを供給した後には、前記第
１の搬送機構２１は元の位置である前記キャリア装着台
１５の上方位置に回動復帰する。しかる後、この状態で
前記第１の研磨定盤１１に対向して設けられた研磨ヘッ
ドが下降して該第１の研磨定盤１１上に供給されたキャ
リアＣの保持が行われ、第１の研磨定盤１１の回転駆動
による半導体ウェハＷの研磨処理が実行される。またこ
の第１の研磨定盤１１による半導体ウェハＷの研磨処理
中に、前記キャリア装着台１５の上方位置に回動復帰し
た第１の搬送機構２１に対して半導体ウェハＷを吸着し
た次のキャリアＣの装着が行われる。

【００２１】ちなみに研磨ヘッドは、この例では第１の
研磨定盤１１の回転中心を挟んで、その直径方向に離間
して２個設けられている。そして各研磨ヘッドは、第１
の研磨定盤１１上に供給された２つのキャリアＣをそれ
ぞれその下面に装着し、回転しながらキャリアＣに保持
された半導体ウェハＷを第１の研磨定盤１１の研磨面に
所定の圧力で押しつけるものとなっている。このような
回転ヘッドによる回転と前記第１の研磨定盤１１の全体
的な回転とにより、研磨定盤１１の研磨面に供給される
スラリーを用いた半導体ウェハＷの研磨が実行される。

【００２２】一方、前記第１の研磨定盤１１と第２の研
磨定盤１２との間には、第１の研磨定盤１１にて研磨処
理が施された複数の半導体ウェハＷを、該半導体ウェハ
Ｗを保持したキャリアＣと共に受け取って該第１の研磨
定盤１１上から同時に取り出し、これらのキャリアＣを
第２の研磨定盤１２上に同時に移送する第２の搬送機構
２２が設けられている。即ち、この第２の搬送機構２２
は、第１の研磨定盤１１からキャリアＣを搬出する搬送
機構として機能すると同時に、そのキャリアＣを第２の
研磨定盤１２に供給する搬送機構として機能する。

【００２３】ちなみに上記第２の搬送機構２２は、例え
ば図４(ｂ)に示すように先端に複数（２つ）のキャリア
Ｃを横並びに保持するキャリア保持部２２ａを備えたＩ
字状の回動アーム２２ｂからなり、前記第１の研磨定盤
１１と第２の研磨定盤１２との間を回動自在に設けられ
ている。そしてこの第２の搬送機構２２は、回動アーム
２２ｂの回動により研磨定盤１１,１２上に載置されて
いる複数のキャリアＣに対して横方向から進入し、また
後退してキャリア保持部２２ｂによるキャリアＣの脱着
を行う。そしてキャリア保持部２２ｂをキャリアＣに係
合させた状態で回動アーム２２ｂを上昇させることでキ
ャリアＣを保持し、この状態で回動することによりキャ
リアＣを搬送する。

【００２４】尚、この第２の搬送機構２２は、前記第１
の研磨定盤１１上から第２の研磨定盤１２上への複数の
キャリアＣの同時移送を完了した後には、上記第１およ
び第２の研磨定盤１１,１２間に位置付けられて、該第
１および第２の研磨定盤１１,１２における半導体ウェ
ハＷの研磨処理をそれぞれ阻害することのないようにな
っている。

【００２５】しかして前記第２の搬送機構２２により第
１の研磨定盤１１上から、半導体ウェハＷを保持したキ
ャリアＣが搬出される際、これに連動して該第１の研磨
定盤１１の側部に設けられた第１のクリーニング機構３
１が駆動され、研磨処理後の第１の研磨定盤１１の研磨
布が貼付された研磨面の清掃がなされる。この第１のク
リーニング機構３１は、例えばその先端部にクリーニン
グ・ブラシ３１ａを備えた回動アーム３１ｂからなり、
回転駆動される第１の研磨定盤１１上に上記クリーニン
グ・ブラシ３１ａをその半径方向から進入させることで
その研磨面（研磨布）の全域を洗浄する如く構成され
る。

【００２６】さて前記第２の研磨定盤１２は、前記第１
の研磨定盤１１に対してその研磨精度が更に細かく設定
されている点を除いて該第１の研磨定盤１１と同様に構
成されている。そして前記第２の搬送機構２２により同
時に供給された複数（２つ）のキャリアＣを研磨ヘッド
に装着し、これらのキャリアＣにそれぞれ吸着保持され
た半導体ウェハＷを更に研磨処理するものとなってい
る。尚、この第２の研磨定盤１２による半導体ウェハＷ
の研磨処理は、前記第１の研磨定盤１１による１次研磨
に対して仕上げ研磨となる。

【００２７】このようにして複数の半導体ウェハＷを仕
上げ研磨する第２の研磨定盤１２の側部には、該第２の
研磨定盤１２にて研磨処理が施された複数（２枚）の半
導体ウェハＷを、そのキャリアＣと共に同時に取り出す
第３の搬送機構２３が設けられている。この第３の搬送
機構２３は、前記第１の搬送機構２１と同様に構成され
る。またこの第２の研磨定盤１２の側部には、上記第３
の搬送機構２３により該第２の研磨定盤１２上のキャリ
アＣが搬出され、この第２の研磨定盤１２上に前記第２
の搬送機構２２により次のキャリアＣが供給されるまで
の間、該第２の研磨定盤１２を清掃する為の第２のクリ
ーニング機構３２が設けられている。この第２のクリー
ニング機構３２は、先に説明した第１のクリーニング機
構３１と同様に構成され、第３の搬送機構２３により第
２の研磨定盤１２上から半導体ウェハＷが搬出された
後、該第２の研磨定盤１２の研磨面の清掃に用いられ
る。

【００２８】しかして第３の搬送機構２３により保持さ
れて前記第２の研磨定盤１２上から搬出された複数のキ
ャリアＣは、前記キャリア装着機構１６と同様に構成さ
れたキャリア離脱機構１７により上記第３の搬送機構２
３から１枚ずつ取り出されて順次仮受け台１８上に移送
される。前記キャリアＣに保持されて前述した如く研磨
処理された半導体ウェハＷは、上記仮受け台１８上にて
キャリアＣから取り外される。そして半導体ウェハＷを
取り外したキャリアＣは、該仮受け台１８と前記キャリ
ア装着台１５との間を回動自在に設けられたキャリア移
送機構１９により保持されて前記キャリア装着台１５上
に移送され、次の半導体ウェハＷの保持に供される。

【００２９】また仮受け台１８上に残された半導体ウェ
ハＷは、基本的には前記第１のウェハ搬送機構１４と同
様に構成された第２のウェハ搬送機構２０により保持さ
れて搬出用のストッカ１３内に順次収納される。そして
研磨処理された半導体ウェハＷは、ストッカ１３に所定
枚数収納された状態で該ストッカ１３と共に次工程へと
搬送される。

【００３０】このようにこの実施形態に係る研磨装置
は、ストッカ１３に収納されて供給された半導体ウェハ
Ｗを１枚ずつキャリアＣに装着し、このキャリアＣと共
に第１の搬送機構２１に２枚ずつ保持して第１の研磨定
盤１２に同時に搬送するものとなっている。そして第１
の研磨定盤１１にて一括して研磨処理された２枚の半導
体ウェハＷを、これを保持するキャリアＣと共に第２の
搬送機構２２により第１の研磨定盤１１上から第２の研
磨定盤１２へと移送し、第２の研磨定盤１２にて一括し
て研磨処理された２枚の半導体ウェハＷを、これを保持
するキャリアＣと共に第３の搬送機構２３にて上記第２
の研磨定盤１２上から搬出し、これを１枚ずつストッカ
１３に収納することで、一連の研磨処理を終了する。

【００３１】尚、前記第１乃至第３の搬送機構２１,２
２,２３による複数のキャリアＣ（半導体ウェハＷ）の
第１および第２の研磨定盤１１,１２に対する同時移送
は互いに同期して行われる。具体的には第２の搬送機構
２２による第１の研磨定盤１１からの複数の半導体ウェ
ハＷ（キャリアＣ）の排出と、第３の搬送機構２３によ
る第２の研磨定盤１２からの複数の半導体ウェハＷ（キ
ャリアＣ）の排出とが同時に行われる。しかる後、第１
の搬送機構２１による第１の研磨定盤１１への複数の半
導体ウェハＷ（キャリアＣ）の供給と、第２の搬送機構
２２により前記第１の研磨定盤１１上から排出された複
数の半導体ウェハＷ（キャリアＣ）の第２の研磨定盤１
２への供給が同時に行われる。そして第１および第２の
研磨定盤１１,１２に対する半導体ウェハＷの供給と搬
出は、各研磨定盤１１,１２における半導体ウェハＷの
研磨処理時間を挟んで繰り返し実行される。

【００３２】また第１の搬送機構２１に対するキャリア
Ｃ（半導体ウェハＷ）の装着と、第３の搬送機構２３か
らのキャリアＣ（半導体ウェハＷ）の取り出しは、前述
した第１および第２の研磨定盤１１,１２による半導体
ウェハＷの研磨処理時間を利用して１枚ずつ行われる。
かくしてこのように構成された研磨装置によれば、第１
および第２の研磨定盤１１,１２による半導体ウェハＷ
の研磨処理時間を利用して第１の搬送装置２１に複数
（２つ）のキャリアＣを装着し、これらを同時に第１の
研磨定盤１１上に搬送供給することができる。また第１
の研磨定盤１１から第２の研磨定盤１２に対する複数
（２枚）の半導体ウェハＷの移送についても、複数（２
つ）のキャリアＣを装着可能な第２の搬送機構２２にて
同時に行い得る。そして第２の研磨定盤１２からの複数
（２枚）の半導体ウェハＷの取り出しを、複数（２つ）
のキャリアＣを装着可能な第３の搬送機構２３にて同時
に行うことができ、この第３の搬送機構２３からのキャ
リアＣの取り外しと、該キャリアＣからの半導体ウェハ
Ｗの取り外しについても前記第１および第２の研磨定盤
１１,１２による半導体ウェハＷの研磨処理時間を利用
して実行することができる。

【００３３】従って第１および第２の研磨定盤１１,１
２に対する複数の半導体ウェハＷの搬送を短時間に効率
的に行うことができ、全体的な研磨処理プロセスにおけ
るスループットの大幅な向上を図ることが可能となる。
特に複数枚（２枚）の半導体ウェハＷを第１乃至第３の
搬送機構２１,２２,２３により、それぞれ横並びに一括
保持して同時移送するので、その移送処理時間を半分以
下に短縮することができる。

【００３４】また第１乃至第３の搬送機構２１,２２,２
３によるキャリアＣの移送期間を利用して、特に第２お
よび第３の搬送機構２２,２３を用いて第１および第２
の研磨定盤１１,１２上から複数のキャリアＣ（半導体
ウェハＷ）を一括して排出したタイミングを利用して第
１および第２のクリーニング機構３１,３２を用いて第
１および第２の研磨定盤１１,１２の各研磨面をそれぞ
れクリーニングすることができるので、この点でも全体
的な研磨処理プロセスにおけるスループットの向上を図
ることができる。

【００３５】尚、前記第１および第２の研磨定盤１１,
１２上において、第１および第２の搬送機構２１,２２
により搬送されたキャリアＣを装着して、該キャリアＣ
に保持された半導体ウェハＷを研磨処理に供する研磨ヘ
ッドは、例えば図５に示すように構成される。この研磨
ヘッドについて簡単に説明すると、該研磨ヘッドは回転
軸４１の下端部に装着されて、その下面にキャリアＣを
装着するチャック機構４２を備えている。このチャック
機構４２は、負圧を利用してキャリアＣの上面を吸着保
持するサクション部４３と、キャリアＣの周面に設けら
れた溝状の係合部Ｄに係合する複数のＬ字状の係合片４
４と、キャリアＣの脱着時に上記係合片４４を押圧して
外側に偏倚する駆動機構としてのエアシリンダ４５とを
備えている。尚、サクション部４３は、キャリア保持プ
レート４３ａに複数の吸引口４３ｂを備えたもので、該
吸引口４３ｂを介して上記キャリア保持プレート４３ａ
の下面とキャリアＣの上面との間を真空吸引すること
で、該キャリア保持プレート４３ａの下面にキャリアＣ
を吸着する如く機能する。

【００３６】このような構造を有する研磨ヘッドは、前
記エアシリンダ４５を駆動して係合片４４の上端を押圧
し、該係合片４４の下端（キャリアＣとの係合部）を外
側に偏倚させた状態で、研磨定盤１１（１２）の研磨面
に向けて下降される。そして研磨定盤上に供給されてい
るキャリアＣの上面に前記キャリア保持プレート４３ａ
を当接させ、この状態で前記エアシリンダ４５の駆動を
停止させると共に、前記吸引口４３ｂを介してキャリア
Ｃの上面を吸引する。すると前記Ｌ字状の係合片４４
が、エアシリンダ４５による外側への偏倚が解除されて
元の位置に弾性復帰し、前記キャリアＣの周面に設けら
れた係合部Ｄに係合する。同時にサクション部４２によ
りキャリアＣの上面が吸着され、半導体ウェハＷを下面
に保持したキャリアＣが研磨ヘッドに強固に、且つ安定
に装着される。そしてこの状態で回転軸４１が回転駆動
されてキャリアＣ、ひいては該キャリアＣに保持された
半導体ウェハＷが回転されて研磨定盤１１（１２）の研
磨面に押し付けられる。

【００３７】尚、研磨ヘッドからのキャリアＣの取り外
しは、上記回転軸４１の回転を停止させると共に研磨面
への押圧力を解除した状態で前記サクション部４２に対
する負圧の印加を停止させ、更に前記エアシリンダ４５
を駆動して前記係合片４４を外側に偏倚させ、この状態
で研磨ヘッドを研磨定盤１１（１２）の上面から上昇さ
せることで行われる。すると研磨ヘッドは、研磨定盤１
１（１２）上にキャリアＣを残したまま上昇し、キァリ
アＣの取り外しが完了する。

【００３８】かくしてこのような構造の研磨ヘッドによ
れば、サクション部４２にてキャリアＣの上面を吸着保
持すると共に、キャリアＣの搬送に用いる係合部Ｄを有
効に活用して該係合部Ｄに係合片４４を係合させてキャ
リアＣを機械的に保持するので、キャリアＣを簡易にし
て強固に、しかも安定に装着し、これを保持することが
できる。またサクション部４２とエアシリンダ４５に対
する空気制御だけで、簡単にキャリアＣの着脱を制御し
得ると言う利点がある。

【００３９】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば図６(ａ)〜(ｃ)にそれぞれ更に
多くの研磨定盤を備えた研磨装置にも同様に適用するこ
とができる。即ち、図６(ａ)は３定盤タイプの構成例、
図６(ｂ)は４定盤タイプの構成例、更に図６(ｃ)は６定
盤タイプの構成例をそれぞれ示しているが、これらの各
例に示されるように個々の研磨定盤に対するキャリアの
搬送機構を、それぞれ複数枚のキャリアＣを同時に搬送
するように構成すれば良い。この場合、各研磨定盤の位
置関係に応じて、その搬送機構を回動アーム式、或いは
ｘｙテーブル方式のものとして実現するようにすれば良
い。

【００４０】またここでは１つの研磨定盤において、２
枚の半導体ウェハＷを同時に研磨処理するようにした
が、研磨対象とする半導体ウェハＷの径と研磨定盤の径
とに応じて、３枚以上の半導体ウェハＷを一括して研磨
処理するように構成することもできる。この場合、キャ
リアＣの搬送機構についても研磨定盤において一括研磨
される半導体ウェハＷの枚数に応じた数のキャリアＣを
同時に搬送するように構成すれば良い。但し、この場合
には、例えば搬送機構においても前述した研磨ヘッドに
見られるように、キャリアＣの周面に設けた係合部Ｄに
係合する係合片を備えてキャリアＣを保持するような構
成とすることが望ましい。

【００４１】またキャリアＣと搬送機構との係合構造に
ついては、例えば図７(ａ)に示すようにキャリアＣの周
面に設ける係合部Ｄを、その下面側を小径とした段差部
としても良く、また図７(ｂ)に示すように環状突起とし
て実現しても良い。更には図７(ｃ)に示すような上記係
合部Ｄを断面円弧状の突出部、或いは図７(ｄ)に示すよ
うに断面三角形状の突出部として実現することも可能で
ある。また図７(ｅ)に示すように搬送機構側に磁石Ｍを
埋め込み、この磁石ＭをキャリアＣの周面に吸着させて
該キャリアＣを保持するような構成とすることも可能で
ある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウェハを保持したキャリアを研磨定盤に対して搬送
する搬送機構が、複数のキャリアを横並びに保持し、こ
れらのキャリアを一括して搬送する如く構成されている
ので、研磨定盤に対する半導体ウェハの搬送に要する時
間を大幅に短縮化することができる。特に複数の研磨定
盤間での半導体ウェハの移送効率を高めることができる
ので、研磨プロセスにおけるスループットを大幅に向上
させることができ、しかもその搬送機構の構成も比較的
簡単である等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【００４３】また研磨定盤に対して搬送機構が複数のキ
ャリアを同時に移送するので、研磨定盤の停止期間を短
くして研磨定盤による処理効率を高めることができ、ま
た研磨定盤からのキャリア（半導体ウェハ）の排出期間
を利用してその研磨面を効率的に清掃することができる
等の効果が奏せられる。更には入口部において搬送機構
に対してキャリアを１枚ずつ装着するに際しても、或い
は出口部において搬送機構からキャリアを１枚ずつ取り
出すに際しても、研磨定盤による複数の半導体ウェハの
研磨処理期間を利用して行い得るので、その処理時間が
スループットに悪影響を及ぼすことがない等の効果が奏
せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体的な
平面レイアウト構成と各部の動きを模式的に示す図。

【図２】キャリアの概略構成を示す図。

【図３】キャリアとキャリア装着機構との関係を示す
図。

【図４】搬送機構の構成例を示す図。

【図５】研磨ヘッドの構成例を示す図。

【図６】本発明に係る研磨装置の別の構成例を示す図。

【図７】キャリアとその搬送機構との変形例を示す図。

【図８】研磨装置の基本的な構成を示す図。

【符号の説明】

１１第１の研磨定盤１２第２の研磨定盤２１第１の搬送機構２１ａキャリア保持部２１ｂ回動アーム２２第２の搬送機構２２ａキャリア保持部２２ｂ回動アーム２３第３の搬送機構２３ａキャリア保持部２３ｂ回動アーム３１第１のクリーニング機構３２第２のクリーニング機構４１研磨ヘッドＷ半導体ウェハＣキャリアＤ係合部

フロントページの続き (72)発明者須藤雅弘群馬県群馬郡群馬町保渡田217番地１三益半導体工業株式会社エンジニアリング事業部内 (72)発明者笠原真東京都北区堀船２丁目20番46号日本たばこ産業株式会社機械事業部内 (72)発明者島田進東京都北区堀船２丁目20番46号日本たばこ産業株式会社機械事業部内 (72)発明者永井淳一東京都北区堀船２丁目20番46号日本たばこ産業株式会社機械事業部内 (72)発明者石井紳司東京都北区堀船２丁目20番46号日本たばこ産業株式会社機械事業部内 (72)発明者山田学東京都北区堀船２丁目20番46号日本たばこ産業株式会社機械事業部内 (72)発明者小嶋甲子雄東京都北区堀船２丁目20番46号日本たばこ産業株式会社機械事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能に設けられてその上面を研磨面
とした研磨定盤と、下面に半導体ウェハを保持する複数のキャリアを横並び
に保持して前記研磨定盤上に同時に移送する第１の搬送
体と、前記研磨定盤上に移送された複数のキャリアをそれぞれ
装着して回転させると共に、該キャリアに保持された前
記半導体ウェハを前記研磨面に押し付ける複数の研磨ヘ
ッドと、これらの研磨ヘッドによる装着が解除された複数のキャ
リアを横並びに保持して前記研磨定盤上から同時に運び
出す第２の搬送体とを具備したことを特徴とする研磨装
置。
【請求項２】前記第１および第２の搬送体は、前記研
磨定盤の側部に回動軸を有し、該研磨定盤の上面とその
側部の上記上面から外れた位置との間を回動自在に設け
られたアーム体からなることを特徴とする請求項１に記
載の研磨装置。
【請求項３】前記研磨定盤は、研磨精度を順に異なら
せて横並びに複数設けられるものであって、上流側の研磨定盤上から複数のキャリアを同時に運び出
す第２の搬送体は、次段の研磨定盤に対して上記複数の
キャリアを同時に移送する第１の搬送体として機能する
ことを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
【請求項４】前記キャリアは、その周面に前記第１お
よび第２の搬送体とそれぞれ係合可能な係合部を全周に
亘って設けたものであって、前記研磨ヘッドは、前記キャリアの上面を吸着すると共
に、上記係合部と機械的に係合して該キャリアをその周
面から把持する複数の係合片を備えていることを特徴と
する請求項１に記載の研磨装置。
【請求項５】前記第１および第２の搬送体は、複数の
キャリアに対して横方向から接離して該キャリアと係合
・離脱することを特徴とする請求項１に記載の研磨装
置。