JPH11354475A - ウェーハ研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄装置部に、シール性の確保が問題となる
旋回式反転機構を使用せずに済み、更に、その結果、ウ
ェーハ研磨後の洗浄工程における所要時間を短縮するこ
とができるウェーハ研磨装置を提供する。 【解決手段】 研磨装置部２０は、研磨布５２が装着さ
れるターンテーブル２１、及びウェーハを保持する研磨
ヘッド２２などから構成され、ウェーハの研磨を行う。
アンローダ部１１は、研磨が終了したウェーハを研磨ヘ
ッド２２から受け取る。ロボット３１は、アンローダ部
１１からウェーハを受け取って洗浄装置部３０へ搬送す
る。洗浄装置部３０は、両面ブラッシング装置３２、第
一スピン洗浄装置３４及び第二スピン洗浄装置３５など
から構成され、搬送されたウェーハの洗浄を行う。本発
明のウェーハ研磨装置において、アンローダ部１１は、
ウェーハの上下面を反転させる反転機構を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
研磨装置に係り、特に、研磨装置部において研磨が終了
したウェーハを、洗浄装置部へ移送する部分に設けられ
るアンローダ部の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、ウェーハの研磨加工（ポリッシ
ング）の際に使用される従来の研磨装置の全体構成を示
す。図３において、２０は研磨装置部、２５ａ及び２５
ｂはカセット、２６はウェーハ移載用のロボット、２７
はローダ部、４０はアンローダ部（兼二次研磨加工
部）、３０は洗浄装置部を表す。

【０００３】装置本体のベース２９上には、研磨装置部
２０が設けられている。研磨装置部２０は、ターンテー
ブル２１、研磨ヘッド２２、ドレッシングヘッド２３な
どから構成される。研磨ヘッド２２の旋回範囲には、ロ
ーダ部２７及びアンローダ部４０が設けられ、ローダ部
２７に隣接する位置に、移載用のロボット２６が配置さ
れている。なお、図中、２８は、研磨ヘッド２２の洗浄
のための洗浄装置であり、ウェーハを保持する前に、研
磨ヘッド２２の吸着面を洗浄する際に使用される。

【０００４】装置本体のベース２９に隣接して、研磨後
のウェーハの洗浄のために使用される洗浄装置部３０が
設けられている。洗浄装置部３０は、後述する様に、ウ
ェーハの移載用のロボット３１、両面ブラッシング装置
３２、２台のスピン洗浄装置３４及び３５、旋回式反転
機構３８などから構成されている。

【０００５】研磨装置部２０は、主研磨である一次研磨
に使用される。図６に、研磨装置部２０の概略構成を示
す。研磨装置部２０は、ターンテーブル２１、研磨ヘッ
ド２２、ドレッシングヘッド２３、研磨液供給ノズル５
９などから構成される。ターンテーブル２１は、その上
面に研磨布５２が装着され、下側に配置された回転駆動
機構５３によって駆動される。研磨ヘッド２２は、加圧
兼回転機構５４、加圧兼回転機構５４から下方に伸びる
主軸５５、及び主軸５５の下端に接続されたウェーハ保
持プレート５６などから構成される。保持プレート５６
の下面には、バッキングパッド５７が装着され、被加工
物であるウェーハ１０は、このバッキングパッド５７を
介してウェーハ保持プレート５６の下面側に保持され
る。ドレッシングヘッド２３は、研磨布５２の平坦度の
調整及び目詰まりの除去のために使用される。

【０００６】ウェーハ１０の研磨は、以下の様に行われ
る。先ず、ターンテーブル２１上に研磨布５２を装着
し、ウェーハ保持プレート５６の下面にバッキングパッ
ド５７を介してウェーハ１０を吸着する。次に、ターン
テーブル２１を回転するとともに、研磨布５２の表面に
研磨液供給ノズル５９から研磨液（微細な砥粒を懸濁さ
せた溶液）を供給する。最後に、加圧兼回転機構５４を
駆動して、ウェーハ１０を回転させながら研磨布５２の
表面に押付けて、主研磨である一次研磨が行なわれる。

【０００７】図３において、ウェーハ１０ａは、カセッ
ト２５ａ内に収容された状態でベース２９上に搬入さ
れ、研磨工程の終了後、カセット２５ｂ内に収容された
状態でベース２９上から搬出される。ウェーハ１０ａ
は、図３に示す様に、研磨面（回路形成側、Ａ面と呼
ぶ）を上側にして、カセット２５ａ、２５ｂ内に収容さ
れる。

【０００８】この様に、カセット内にウェーハの研磨面
（Ａ面）を上側にして収容することによって、ロボット
２６（後述）のアームが、その先端に設けられた真空チ
ャック機構によりウェーハを吸着して搬送する際、打痕
疵や汚れがウェーハの研磨面に生ずるのを防止してい
る。

【０００９】ウェーハ移載用のロボット２６は、カセッ
ト２５ａからウェーハ１０を取り出し、上下面を反転さ
せた後、ローダ部２７の上に降ろす。従って、ローダ部
２７の上に載せられたウェーハ１０ｂは、図３に示す様
に、非研磨面（Ｂ面）が上面になっている。次に、研磨
ヘッド２２がローダ部２７の上方へ旋回し、ローダ部２
７上のウェーハ１０ｂをＢ面側から保持して、研磨装置
部２０のターンテーブル２１の上に搬送する。次いで、
ウェーハ１０ｃの一次研磨が行われる。

【００１０】ウェーハ１０ｃの一次研磨が終了すると、
研磨ヘッド２２が、ウェーハを保持した状態で上昇し、
次いで旋回して、アンローダ部（兼二次研磨加工部）４
０の上へ移動する。アンローダ部（兼二次研磨加工部）
４０では、ウェーハを保持した状態で研磨ヘッド２２が
下降し、二次研磨用定盤４１を用いて、研磨面の二次研
磨が行なわれる。この二次研磨によって、ウェーハの研
磨面の面精度が更に高められる。

【００１１】図４に、アンローダ部（兼二次研磨加工
部）４０のＹ−Ｙ部の断面図を示す。図４において、４
１は二次研磨用定盤であり、下部に回転駆動機構を有し
ている。４２は受取り用台であり、二次研磨終了後のウ
ェーハを研磨ヘッド２２から受取るために使用される。
受取り用台４２の下部には、ガイド部４３及び受取り用
台４２を昇降させるシリンダ４４が設けられている。

【００１２】ウェーハの二次研磨が終了すると、ウェー
ハ受取り用台４２が上昇し、上面に設けられたピンの上
にウェーハを載せて、二次研磨用定盤４１の上方で停止
する。この時、ウェーハは非研磨面であるＢ面が上面に
なっている。ここで、次に示す洗浄装置部３０に設けら
れているロボット３１が、ウェーハを受け取る。

【００１３】次に、図３中に示した洗浄装置部３０につ
いて説明する。洗浄装置部３０は、４つの部屋に区分さ
れている。図３において左側から第一の部屋には、両面
ブラッシング装置３２及びウェーハの移載用のロボット
３１が収容されている。第二の部屋には第一スピン洗浄
装置３４、第三の部屋には旋回式反転機構３８、第四の
部屋には第二スピン洗浄装置３５がそれぞれ収容されて
いる。

【００１４】ウェーハは、ベース２９上のアンローダ部
（兼二次研磨加工部）４０からロボット３１によって取
り出され、洗浄装置部３０内に搬入される。なお、アン
ローダ部（兼二次研磨加工部）４０において、ウェーハ
は、受取り用台４２（図４）上に非研磨面（Ｂ面）を上
側にして載せられており、ロボット３１は、外周部を側
方から挟んでウェーハを保持し、両面ブラッシング装置
３２内に搬入する。

【００１５】両面ブラッシング装置３２において両面の
ブラッシングが終了した後、ウェーハは、ロボット３１
によって第一スピン洗浄装置３４に搬送される。第一ス
ピン洗浄装置３４では、ウェーハのＢ面が上面にあり、
洗浄効率上、主にＢ面側の洗浄が行われる。

【００１６】第一スピン洗浄装置３４における洗浄の
後、ウェーハは、図５に示す様に、旋回式反転機構３８
によって旋回軸３９を中心に旋回され、上下面の反転が
行われる。第二スピン洗浄装置３５では、ウェーハのＡ
面が上面になり、主にＡ面側の洗浄が行われて洗浄が完
了する。洗浄が完了したウェーハは、ロボット２６によ
って洗浄装置部３０から搬出され、Ａ面を上にして、ベ
ース２９上のカセット２５ｂに収められる。

【００１７】（従来技術の問題点）上記の様に、従来の
研磨装置においては、第一スピン洗浄装置３４とスピン
洗浄装置３５の間に、ウェーハの上下面を反転させるた
めの旋回式反転機構３８が設けられている。この旋回式
反転機構３８は、旋回軸３９を中心に大きな半径で旋回
する様に構成されているので、旋回に多くの時間を要
し、研磨装置の生産性の低下を招く要因となっている。

【００１８】また、スピン洗浄装置３４及び３５が収容
される各部屋の中には、洗浄液のミストが充満するの
で、各部屋は扉で区切られている。しかし、ウェーハの
搬送時には、扉の開閉が行われ、洗浄液のミストが隣接
する部屋へ流れ込む。このため、旋回式反転機構３８の
旋回軸３９の軸受部などのシール性の確保が問題となっ
ていた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ウェーハ研
磨装置におけるウェーハの搬送についての上記の様な問
題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、洗浄装置
部において、シール性の確保が問題となる旋回式反転機
構を使用せずに済み、更に、これによって、ウェーハ研
磨後のアンローダ部及び洗浄装置部における所要時間を
短縮することができるウェーハ研磨装置を提供すること
にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明のウェーハ研磨装
置は、研磨布が装着されるターンテーブル、及びウェー
ハを保持する研磨ヘッドを備え、ウェーハの研磨を行う
研磨装置部と、研磨が終了したウェーハを研磨ヘッドか
ら受け取るアンローダ部と、前記アンローダ部からウェ
ーハを受け取って搬送するロボットと、このロボットに
よって搬送されたウェーハの洗浄を行う洗浄装置部と、
を備えたウェーハ研磨装置において前記アンローダ部
は、ウェーハの上下面を反転させる反転機構を備えてい
ることを特徴とする。

【００２１】本発明のウェーハ研磨装置によれば、洗浄
液の飛散の問題が無いアンローダ部においてウェーハの
上下面を反転させた後、ロボットがウェーハを受け取っ
て洗浄装置部へ搬送する。従って、従来の装置において
懸案となっていた反転機構部のシール性の確保の問題を
解消することができる。

【００２２】また、洗浄が特に必要とされる研磨面側
（Ａ面側）が上面になった状態で、後続の洗浄工程が行
われるので、効率の良い洗浄作業を実現することができ
る。なお、好ましくは、前記反転機構を、ウェーハの外
径部を側方から挟んで保持した状態で、ウェーハの厚さ
の中心面上あるいはその近傍（好ましくは、ウェーハの
板厚の５倍以内）を通る回転軸の回りで、ウェーハの上
下面を反転させる様に構成する。前記反転機構を、この
様に構成することによって、ウェーハの反転に要する所
要時間が短縮され、研磨工程全体の所用時間を短縮する
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくウェーハ
研磨装置の概略構成を示す。本発明に基づくウェーハ研
磨装置（図１）と、従来のウェーハ研磨装置（図３）の
相違点は、アンローダ部１１の構成、及び第一スピン洗
浄装置から第二スピン洗浄装置へウェーハを移送するロ
ボット３６にある。その他の構成、即ち、カセット２５
ａ及び２５ｂ、ロボット２６、ローダ部２７、研磨装置
部２０、ロボット３１、両面ブラッシング装置３２など
については、従来の装置（図３）と共通である。従っ
て、従来の装置と共通な部分については、同一の符号を
付けて、詳しい説明を省略する。即ち、以下において
は、主に、図１中のアンローダ部１１（兼ウェーハ反転
ユニット）及びロボット３６の構成及び機能について説
明する。

【００２４】図２に、アンローダ部１１（兼ウェーハ反
転ユニット）のＸ−Ｘ部の断面図を示す。図２におい
て、１２は二次研磨用定盤であり、下部に回転駆動機構
を有している。１１はアンローダ部であり、ウェーハ反
転ユニットを兼ねている。このアンローダ部１１は、一
対の爪１３、ツインシリンダ１４、回転軸１５、軸受１
６、ロータリアクチュエータ１７、上下移動用シリンダ
１８、水平移動用シリンダ１９などから構成されてい
る。

【００２５】ウェーハ１０は、一対の爪１３によって、
その外周部を側方から挟まれて保持される。一対の爪１
３は、回転軸１５の先端にツインシリンダ１４を介して
取り付けられ、回転軸１５は軸受１６によって支持され
ている。ツインシリンダ１４は爪１３の開閉を行う。軸
受１６を中間に挟んで回転軸１５の後端には、ロータリ
アクチュエータ１７が接続されている。ロータリアクチ
ュエータ１７は、回転軸１５を回転させてウェーハ１０
の上下面の反転を行う。

【００２６】軸受１６は、上下移動用シリンダ１８のピ
ストンの先端部に支持され、上下移動用シリンダ１８
は、水平移動用シリンダ１９のピストンの先端部に支持
されている。上下移動用シリンダ１８は、ウェーハ１０
の上下移動を行い、水平移動用シリンダ１９は、ウェー
ハ１０の水平方向の移動を行う。なお、爪１３は、常時
は二次研磨用定盤１２の上方にはなく、水平移動用シリ
ンダ１９によって、図の左方向に後退した状態に退避し
ている。

【００２７】次に、上記のアンローダ部（兼ウェーハ反
転ユニット）１１の動作について説明する。研磨装置部
２０においてウェーハの研磨が終了すると、研磨ヘッド
２２が、ウェーハを保持した状態で上昇し、次いで、旋
回してアンローダ部１１（兼ウェーハ反転ユニット）の
上方へ移動する。そこで、二次研磨定盤１２を用いてウ
ェーハの二次研磨が行われる。二次研磨が終了すると、
研磨ヘッド２２が、ウェーハを保持した状態で上昇して
停止する。

【００２８】次に、爪１３が、水平移動用シリンダ１９
によって図の右方向へ移動し、研磨ヘッド２２の下側で
停止する。次に、爪１３が、上下移動用シリンダ１８に
よって上昇し、研磨ヘッド２２に保持されたウェーハの
直下で停止する。研磨ヘッド２２の下面から窒素ガスが
ブローされ、爪１３が研磨ヘッド２２からウェーハを受
取る。次に、爪１３が、ツインシリンダ１４によって駆
動され、ウェーハ１０の外周部を側方から保持する。そ
の後、爪１３が下降して停止する。次いで、研磨ヘッド
２２が旋回し、二次研磨定盤１２の上方から離れる。

【００２９】次に、爪１３が、上下移動用シリンダ１８
によって再び上昇し、ウェーハ１０を二次研磨用定盤１
２を十分にかわす位置まで移動させる。この位置で、ロ
ータリアクチュエータ１６で回転軸１７を回転させるこ
とにより、ウェーハ１０の上下面を反転させて、研磨面
（Ａ面）を上面側にする。

【００３０】次に、洗浄装置部３０のロボット３１のア
ームが前進し、ウェーハ１０の下方で停止する。次い
で、ロボット３１のアームが上昇し、ロボットハンドを
ウェーハの直下で停止させる。次いで、爪１３が開き、
ロボットハンドが爪１３からウェーハを受取る。ロボッ
ト３１のアームは、下降した後、洗浄装置３０内へ後退
し、これにより、ウェーハが洗浄装置部３０内へ搬入さ
れる。なお、ロボットハンド上で、ウェーハは研磨面
（Ａ面）が上面になっている。

【００３１】洗浄装置部３０内では、先ず、両面ブラッ
シング装置３２によってウェーハのブラッシングが行わ
れる。なお、このブラッシングの際、従来の装置の場合
とは反対に、ウェーハの研磨面（Ａ面）が上面側になっ
ている。ブラッシングが終了すると、ウェーハは、ロボ
ット３１によって第一スピン洗浄装置３４へ移送され
る。第一スピン洗浄装置３４においても、従来の装置の
場合とは反対に、ウェーハの研磨面（Ａ面）が上面側に
なっている。

【００３２】ウェーハは、第一スピン洗浄装置３４にお
けるスピン洗浄が終了した後、ロボット３６によって第
二スピン洗浄装置３５に移送される。ロボット３６は、
従来の装置（図３）における旋回式反転機構３８に代わ
るものであり、ウェーハを反転せずに、同じ面（即ち、
Ａ面）を上面側にしたままの状態で、第一スピン洗浄装
置３４から第二スピン洗浄装置３５へ移載する。

【００３３】以上の様に、このウェーハ洗浄装置によれ
ば、両面ブラッシング装置３２、第一スピン洗浄装置３
４及び第二スピン洗浄装置３５において、ウェーハの研
磨面（Ａ面）が上面側にある姿勢が維持される。従っ
て、洗浄効率が高い状態で、ウェーハの洗浄が行われる
ことになる。

【００３４】

【発明の効果】本発明のウェーハ研磨装置によれば、洗
浄装置部分において、軸受部のシール性の確保について
問題がある旋回式反転機構を使用せずに済む。これとと
もに、特に、洗浄が必要とされる研磨面（Ａ面）を上面
側にしたまま、一連の洗浄作業を行うことができるの
で、効率の良い洗浄作業を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくウェーハ研磨装置の全体構成を
示す図。

【図２】図１中のＸ−Ｘ部の断面図。

【図３】従来のウェーハ研磨装置の全体構成を示す図。

【図４】図３中のＹ−Ｙ部の断面図。

【図５】従来のウェーハ研磨装置で使用されている旋回
式反転機構の動作について説明する図。

【図６】研磨装置部の概略構成図。

【符号の説明】

１０・・・ウェーハ、１１・・・アンローダ部（兼ウェ
ーハ反転ユニット）、１２・・・二次研磨用定盤、１３
・・・爪、１４・・・ツインシリンダ、１５・・・回転
軸、１６・・・回転軸受、１７・・・ロータリアクチュ
エータ、１８・・・上下移動用シリンダ、１９・・・水
平移動用シリンダ、２０・・・研磨装置部、２１・・・
ターンテーブル、２２・・・研磨ヘッド、２３・・・ド
レッシングヘッド、２５ａ、２５ｂ・・・カセット、２
６・・・ロボット、２７・・・ローダ部、２８・・・洗
浄装置（研磨ヘッド用）、２９・・・ベース、３０・・
・洗浄装置部、３１・・・ロボット、３２・・・両面ブ
ラッシング装置、３４・・・第一スピン洗浄装置、３５
・・・第二スピン洗浄装置、３６・・・ロボット、３８
・・・旋回式反転機構、３９・・・旋回軸、４０・・・
アンローダ部（兼二次研磨加工部）、４１・・・二次研
磨用定盤、４２・・・受取り用台、４３・・・ガイド
部、４４・・・シリンダ、５２・・・研磨布、５３・・
・回転駆動機構、５４・・・加圧兼回転機構、５５・・
・主軸、５６・・・ウェーハ保持プレート、５７・・・
バッキングパッド、５９・・・研磨液供給ノズル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨布が装着されるターンテーブル、及
   びウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、ウェーハの研
   磨を行う研磨装置部と、 研磨が終了したウェーハを研磨ヘッドから受け取るアン
   ローダ部と、 前記アンローダ部からウェーハを受け取って搬送するロ
   ボットと、 このロボットによって搬送されたウェーハの洗浄を行う
   洗浄装置部と、 を備えたウェーハ研磨装置において前記アンローダ部
   は、ウェーハの上下面を反転させる反転機構を備えてい
   ることを特徴とするウェーハ研磨装置。
2. 【請求項２】 前記反転機構は、ウェーハの外径部を側
   方から挟んで保持した状態で、ウェーハの厚さの中心面
   上あるいはその近傍を通る回転軸の回りで、ウェーハの
   上下面を反転させることを特徴とする請求項１に記載の
   ウェーハ研磨装置。