CN111037457A - 晶圆的研磨装置及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高吞吐量并能够小型化的研磨装置。头清洗部(7)设置在晶圆交接区域(5)的下方，具备：从装载/卸载区域(4)向晶圆交接区域(5)搬运晶圆(W)的、在装载/卸载区域(4)与晶圆交接区域(5)之间进行往复移动的装载板；从晶圆交接区域(5)向装载/卸载区域(4)搬运晶圆(W)的、在装载/卸载区域(4)与晶圆交接区域(5)之间进行往复移动的卸载板(9)。

Description

晶圆的研磨装置及研磨方法

技术领域

本发明涉及晶圆的研磨装置及研磨方法。

背景技术

晶圆是将由各种半导体材料形成的圆柱状的锭较薄地切片的圆盘状的基板。在将晶圆切削成规定的厚度、或者除去在晶圆的表面形成的伤痕或杂质、或者精加工成没有应变的高平坦的镜面的情况下使用研磨装置。

作为这种研磨装置，已知有专利文献1公开的研磨装置。该研磨装置在水平配置的圆盘状的分度头的旋转中心连结有沿着上下方向延伸的旋转轴。分度头以旋转轴为中心进行旋转移动。在分度头以垂下的方式设有四对主轴。各对主轴配置在沿着以旋转轴为中心的同一圆周而等间隔地分割的区域内。在各主轴的下端设有将晶圆吸附成能够拆装而能够将晶圆保持为水平状态的头(旋转头)。分度头设定为，每当一工序结束时向同一旋转方向每次旋转90度，或者进行将顺次地向同一旋转方向为90度、90度、90度的旋转与向相反旋转方向返回270度的旋转组合的旋转动作。

在装置基台中的分度头的下方，与以上述的角度设定旋转配置的各对头相对地在具有与上述旋转轴的轴心相同的中心点的同一圆周上设有成为等间隔的4个台。这4个台是晶圆交接台、第一抛光台、第二抛光台、第三抛光台。第一抛光台、第二抛光台及第三抛光台在装置基台上分别具备抛光器(研磨用旋转平台)。各个抛光器以盘面成为水平的方式配置，遍及盘面的整个上表面地设置研磨垫。这些抛光器以压靠于被配置在上方的一对头吸附、保持的晶圆的下表面(表面)的状态对晶圆的下表面进行旋转研磨。在上述晶圆交接台中，为了确保进行晶圆的交接的空间而未设置研磨用旋转平台。在晶圆交接台中，对于向该晶圆交接台移动而停止的头，进行晶圆的装载、卸载、清洗等。

该研磨装置还具备相对于上述分度头仅在晶圆交接台处重叠的分度台(旋转台)。分度头与分度台的旋转中心较大地分离。该分度台的配置高度与分度头相比配置于下方。在分度台上，清洗台、装载台、卸载台沿着圆周方向以中心角120度分割成3个地配置。清洗台具备旋转刷、清洗液喷出部等。装载台具备载放用于向晶圆交接台供给的晶圆的区域。卸载台具备载放从晶圆交接台回收了的晶圆的区域。

该研磨装置在上述分度台的清洗台位于晶圆交接台时，能够从晶圆供给盒使用供给用的搬运机器人向装载台进行晶圆的供给、搬运。同时，在该状态时，可以使用回收用的搬运机器人向晶圆回收盒回收、搬运载放于卸载台上的研磨处理完成晶圆的回收。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-219646号公报

发明内容

发明概要

发明要解决的课题

然而，在上述的研磨装置中，存在装置成为大型的问题点。即，在上述的研磨装置中，是配置圆盘状的分度头的区域与分度台仅在晶圆交接台处重叠的结构。即，在装置占有区域中，分度头与分度台的旋转中心较大地分离。因此，在上述的研磨装置中，成为分度台的占有区域从分度头的占有区域较大地突出的装置结构。分度台将搭载有旋转刷、清洗液喷射部的清洗台、对装载的一对晶圆进行载放的区域、对卸载的一对晶圆进行载放的区域沿着圆周方向配置。因此，在上述的研磨装置中，分度台大径化，装置的大型化不可避免。近年来，晶圆的大径化不断进展，因此希望一种抑制装置的大型化的装置结构。

在上述的研磨装置中，除了分度头以外，分度台也进行旋转动作，因此存在容易卷起研磨装置内的颗粒的问题点。特别是旋转刷、清洗液喷射部与分度台一起旋转移动，因此可能会将从头除去而附着于旋转刷等的颗粒卷起而再次使颗粒附着于头。而且，在晶圆的研磨所使用的浆料液中分散的硅胶当干燥时发生固化而存在附着于晶圆的情况。在该情况下，存在对后续的晶圆清洗工序造成负担的问题。固化的硅胶等的颗粒夹设于研磨工艺使用的构件的情况下，可想到晶圆产生划痕(伤痕)等的问题。而且，在硅胶附着于头上设置的背衬材料而通过刷清洗无法除去的情况下，存在给晶圆造成不良影响或者使背衬材料的寿命下降的问题。而且，在存在凝集成一定程度的大小的颗粒的情况下，可能会影响晶圆的加工精度。

在上述的研磨装置中，旋转刷与分度台一起旋转移动，因此分度台被要求具有刚性。而且，在该研磨装置中，需要向分度台装入旋转刷的驱动部，因此存在检修的容易性低的课题。在上述的研磨装置中，使清洗液喷射部与分度台一起旋转移动，因此存在以清洗液供给配管的回拉等为起因而容易发生劣化的课题。

在上述的研磨装置中，在向分度台的卸载台回收研磨处理完成的晶圆的工序的中途，分度台中的装载台位于回收用的搬运机器人的附近。因此，在该状态下，供给用的搬运机器人的臂无法接近装载台，无法将未处理晶圆向装载台搬运。因此，在晶圆交接台中将2张晶圆向卸载台上回收之后，在使分度台旋转移动而使卸载台移动至回收用的搬运机器人的附近之前，无法进行未处理晶圆的搬运，被强制成为等待状态。即，对于分度台的装载台能够进行未处理晶圆的搬运的时机仅是清洗台配置于晶圆交接台时。同样，从卸载台能够回收处理完成晶圆的时机仅是清洗台配置于晶圆交接台时。

即使缩短使用清洗台上设置的旋转刷及清洗液喷射部对于晶圆交接台上配置的一对头的下表面进行清洗的工序的时间，也会产生在该时间内将一对未处理晶圆向装载台搬运未结束的事态或将晶圆从卸载台向回收盒搬运未结束的事态。因此，即使缩短清洗工序的时间，也要等待至未处理晶圆向装载台搬运结束之后，使分度台旋转，向位于晶圆交接台的一对头进行未处理晶圆的供给。此时，将处理完成晶圆从卸载台搬出结束的情况成为条件。因此，在以往的研磨装置中，未处理晶圆的供给时间或处理完成晶圆的搬出时间成为速度限制，存在使晶圆的研磨处理的吞吐量下降的可能性。在清洗工序及晶圆的搬入、搬出所需的时间比第一抛光台、第二抛光台及第三抛光台中的各自的研磨处理时间长的情况下，存在无论怎样缩短清洗工序的时间都无法期待吞吐量的提高的课题。因此，在为了提高晶圆的研磨处理的吞吐量而缩短了搬运机器人对晶圆的搬运时间的情况下，例如，由于晶圆的处理、晶圆从供给盒或卸载台的取出等的高速化而晶圆可能会损伤。

本发明鉴于上述的课题而作出，目的在于提供一种能够提高吞吐量且能够小型化的研磨装置及研磨方法。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题而实现目的，本发明的方案涉及一种晶圆的研磨装置，其在装置基台上具备：对于晶圆进行研磨加工工序的研磨加工区域；与所述研磨加工区域相邻而进行晶圆的装载/卸载的装载/卸载区域；配置在所述研磨加工区域与所述装载/卸载区域之间的晶圆交接区域；使具有在下表面将晶圆保持为能够拆装的保持功能的多个研磨用头向所述晶圆交接区域、所述研磨加工区域、所述晶圆交接区域依次移动的晶圆移动机构；及对配置在所述晶圆交接区域的所述研磨用头的所述下表面进行清洗的头清洗部，所述晶圆的研磨装置的特征在于，所述头清洗部设置在所述晶圆交接区域的下方，所述晶圆的研磨装置具备：从所述装载/卸载区域向所述晶圆交接区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动的装载板；及从所述晶圆交接区域向所述装载/卸载区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动的卸载板。

作为上述方案，优选的是，所述头清洗部具备头清洗旋转刷和清洗液喷射部，所述头清洗旋转刷能够升降至与配置在所述晶圆交接区域的所述研磨用头的所述下表面抵接的位置。

作为上述方案，优选的是，所述头清洗旋转刷能够相对于所述研磨用头的所述下表面沿水平方向摆动。而且，作为上述方案，所述头清洗旋转刷可以偏芯。

作为上述方案，优选的是，在所述装载/卸载区域具备：收纳未研磨处理的晶圆的装载盒；收纳研磨处理完成的晶圆的卸载盒；从所述装载盒向所述装载板搬运晶圆的装载用搬运机器人；及从所述卸载板向所述卸载盒搬运晶圆的卸载用搬运机器人。

作为上述方案，优选的是，所述装载板与所述卸载板配置成在所述装载/卸载区域内不会干涉，所述装载板和所述卸载板中的一方在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行直线性地移动，另一方的端部由支点支承为旋转自如，另一方在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间以所述支点为中心进行旋转移动。

作为上述方案，优选的是，所述研磨加工区域由进行晶圆的研磨的多个研磨加工台构成，所述多个研磨加工台与所述晶圆交接区域沿着同一圆周上配置，在所述多个研磨加工台分别配置研磨用平台，所述多个研磨用头以能够同时配置于所述多个研磨加工台的各自的所述研磨用平台的上方及所述晶圆交接区域的方式设置于所述晶圆移动机构，保持有晶圆的所述研磨用头以从所述晶圆交接区域经由所述多个研磨加工台之后返回所述晶圆交接区域的方式由所述晶圆移动机构搬运。

本发明的另一方案涉及一种晶圆的研磨方法，其特征在于，在装置基台上具备对晶圆进行研磨加工工序的研磨加工区域、与所述研磨加工区域相邻而进行晶圆的装载/卸载的装载/卸载区域、配置在所述研磨加工区域与所述装载/卸载区域之间的晶圆交接区域、使具有在下表面将晶圆保持为能够拆装的保持功能的多个研磨用头向所述晶圆交接区域、所述研磨加工区域、所述晶圆交接区域依次移动的晶圆移动机构、对配置在所述晶圆交接区域的所述研磨用头的所述下表面进行清洗的头清洗部，所述头清洗部设置在所述晶圆交接区域的下方，所述晶圆的研磨方法使用从所述装载/卸载区域向所述晶圆交接区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动的装载板、从所述晶圆交接区域向所述装载/卸载区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动的卸载板、配置于所述装载/卸载区域的收纳未研磨处理的晶圆的装载盒、配置于所述装载/卸载区域的收纳研磨处理完成的晶圆的卸载盒、从所述装载盒向所述装载板搬运晶圆的装载用搬运机器人、从所述卸载板向所述卸载盒搬运晶圆的卸载用搬运机器人，所述晶圆的研磨方法包括：从所述装载盒向所述装载板搬运晶圆的工序；使搬运了晶圆的所述装载板向所述晶圆交接区域移动的工序；使所述装载板上的晶圆由配置于所述晶圆交接区域的所述研磨用头保持的工序；使所述装载板向所述装载/卸载区域移动的装载板复位工序；使在所述晶圆交接区域保持有晶圆的所述研磨用头向所述研磨加工区域移动而对晶圆进行研磨加工的工序；使在所述研磨加工区域实施了研磨加工的晶圆返回所述晶圆交接区域的工序；在所述晶圆交接区域中使晶圆从所述研磨用头向所述卸载板移动的工序；使所述卸载板从所述晶圆交接区域向装载/卸载区域移动的工序；然后对配置于所述晶圆交接区域的研磨用头进行清洗的清洗工序，所述装载用搬运机器人从所述装载板复位工序之后至所述清洗工序结束之前，从所述装载盒向所述装载板完成晶圆的搬运。

作为上述方案，优选的是，所述卸载用搬运机器人从将搬运了晶圆的所述卸载板从配置于所述晶圆交接区域的所述研磨用头向所述装载/卸载区域移动之后至接下来所述装载板复位工序结束为止的时间，从所述卸载板上向卸载盒完成晶圆的搬运。

发明效果

根据本发明的晶圆的研磨装置及研磨方法，能够提高吞吐量，颗粒的卷起少而能够防止颗粒附着于头下表面(吸附面)并维持适当的卡夹功能，能够进行高精度的研磨，能够实现装置耐久性高且小型化的装置结构。

附图说明

图1是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出将装载板配置在装载/卸载区域中的等待位置，在第一研磨加工区域、第二研磨加工区域、第三研磨加工区域及晶圆交接区域未搭载晶圆的状态。

图2是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出研磨装置的动作开始而从装载盒向装载板搬运晶圆的工序。

图3是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的主视说明图，主要示出晶圆移动机构和头清洗部。

图4是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出将装载板搬运到晶圆交接区域的状态。

图5是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的主视说明图，示出在晶圆交接区域中使晶圆由研磨用头保持的状态。

图6是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出使处于晶圆交接区域的晶圆移动到第一研磨加工区域的状态。

图7是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的主视说明图，示出利用头清洗部对配置于晶圆交接区域的研磨用头的下表面进行了清洗的状态。

图8是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出使晶圆从第一研磨加工区域向第二研磨加工区域移动并向第一研磨加工区域供给了新的晶圆的状态。

图9是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出使处于第一研磨加工区域及第二研磨加工区域的晶圆向下一研磨加工区域移动，向第一研磨加工区域供给了新的晶圆的状态。

图10是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出使新的晶圆向第一研磨加工区域移动，使处于第一研磨加工区域的晶圆向第二研磨加工区域移动，使处于第二研磨加工区域的晶圆向第三研磨加工区域移动，使处于第三研磨加工区域的晶圆向晶圆交接区域移动的状态。

图11是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的主视说明图，示出使卸载板向晶圆交接区域移动的状态。

图12是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出使搭载有晶圆的卸载板从晶圆交接区域向装载/卸载区域(等待位置)移动的状态。

图13是本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的俯视说明图，示出从配置于装载/卸载区域的卸载板将晶圆向卸载盒搬运的状态。

图14是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨方法的流程图。

图15是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的变形例1的主视说明图。

图16是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的变形例1的头清洗旋转刷的旋转状态的俯视说明图。

图17是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的变形例2的主视说明图。

图18是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的变形例2的头清洗旋转刷的移动范围的俯视说明图。

图19是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的变形例3的主视说明图。

图20是表示本发明的实施方式的晶圆的研磨装置的变形例3的头清洗旋转刷的移动范围的俯视说明图。

附图标记说明

C 基准圆

C1 中心

Tr 装载时间

Tu 卸载时间

W 晶圆

1 研磨装置

2 装置基台

3 研磨加工区域

3A 第一研磨加工区域

3B 第二研磨加工区域

3C 第三研磨加工区域

4 装载/卸载区域

5 晶圆交接区域

6 晶圆移动机构

7 头清洗部

8 装载板

9 卸载板

10 装载盒

11 卸载盒

12 装载用搬运机器人

13 卸载用搬运机器人

14A、14B、14C、14D 分隔壁

15A 第一研磨用平台

15B 第二研磨用平台

15C 第三研磨用平台

16A、16B、16C 旋转驱动轴

18、19、20 修整臂

22 分度头

23 研磨用头

26 头清洗旋转刷

27 清洗液喷射部

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的实施方式的晶圆的研磨装置及研磨方法的详情。但是，应留意的是附图为示意性的附图，各构件的尺寸或尺寸的比率或形状等与现实的情况不同。而且，在附图相互间，相互的尺寸的关系也包含比率或形状不同的部分。

本实施方式以恒定的间隔反复进行特定的动作，是在所谓分度型研磨装置的研磨装置中适用了本发明的方式。需要说明的是，本发明的晶圆的研磨装置也可以适用于分度型研磨装置以外的研磨装置。

[实施方式]

(研磨装置的概略结构)

如图1所示，本实施方式的晶圆的研磨装置1在装置基台2的平面区域中具备研磨加工区域3、装载/卸载区域4、晶圆交接区域5。研磨装置1具备晶圆移动机构6、头清洗部7、装载板8、卸载板9、装载盒10、卸载盒11、装载用搬运机器人12、卸载用搬运机器人13。

装载/卸载区域4与研磨加工区域3相邻配置。晶圆交接区域5配置在研磨加工区域3与装载/卸载区域4之间。

需要说明的是，在图1中，仅示出晶圆移动机构6中的后述的分度头22的轮廓(单点划线)、研磨用头23的轮廓(实线)以及分度旋转轴21的截面，省略晶圆移动机构6的具体显示。而且，在图1中，为了表示头清洗部7而省略配置于晶圆交接区域5的后述的研磨用头23的显示。

(研磨加工区域)

如图1所示，装置基台2的研磨加工区域3具备第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C。上述第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C及晶圆交接区域5以绕着同一基准圆C的中心C1成为90度的中心角的方式分割配置。此外，在本实施方式中，基准圆C的中心C1配置在装置基台2的平面区域的中央部附近。上述第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C及晶圆交接区域5由设置在装置基台2侧的4张分隔壁14A、14B、14C、14D分隔。

(研磨用平台)

第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C依次构成进行粗研磨的区域、进行中等精研磨的区域、进行精研磨的区域。在第一研磨加工区域3A设有第一研磨用平台(第一台板)15A。在第二研磨加工区域3B设有第二研磨用平台(第二台板)15B。在第三研磨加工区域3C设有第三研磨用平台(第三台板)15C。上述第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B及第三研磨用平台15C以沿着上述基准圆C的圆周上而各自的旋转中心成为等间隔的方式配置。

如图1及图3所示，上述第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B及第三研磨用平台15C为圆盘形状，在下表面的中央依次连结旋转驱动轴16A、16B、16C。在上述第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B及第三研磨用平台15C的表面(上表面)粘贴有研磨布17。需要说明的是，晶圆交接区域5是进行晶圆W的交接的空间，因此未设置研磨用平台。

(修整臂)

如图1所示，在本实施方式的研磨装置1中，在第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B及第三研磨用平台15C的各自的附近依次设置用于修复研磨布17的表面的状态的修整臂18、19、20。在图1中，在本实施方式中，上述修整臂18、19、20依次相对于第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C，以上述基准圆C的中心C1为旋转中心，在顺时针旋转方向侧相邻配置。因此，如图1所示，2个修整臂18、19配置在研磨加工区域3内。然而，在图1所示的箭头Y方向上，第三个修整臂20从研磨加工区域3朝向装载/卸载区域4侧突出配置。

(晶圆移动机构：分度机构)

如图1及图3所示，晶圆移动机构6具备：以上述基准圆C的中心C1为旋转中心的分度旋转轴21；在该分度旋转轴21的上端连结中央部的圆板上的分度头22；沿着该分度头22的下表面周缘以等间隔垂下的状态分别成为水平地配置的四对研磨用头23。

上述四对研磨用头23以与上述的第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C及晶圆交接区域5这4个区域对应的方式沿着上述的基准圆C的圆周上等间隔地配置。

研磨用头23具有在下表面吸附并保持晶圆W的卡夹功能。具体而言，在研磨用头23的下表面，遍及整面地设有未图示的多个孔。如图3所示，在研磨用头23的上表面中央连结有头旋转轴24。该头旋转轴24为中空的管状。设置在分度头22的上表面的头驱动机构25进行头旋转轴24的上下方向的进退驱动、研磨用头23的旋转驱动、以及研磨用头23的下表面处的晶圆W的吸附/释放等。

如图1及图3所示，在该研磨装置1中，通过第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B、第三研磨用平台15C与配置于其上方的研磨用头23的对夹持晶圆W进行研磨加工。并且，利用第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B、第三研磨用平台15C的上表面的研磨布17摩擦并研磨晶圆W的下表面(表面)。因此，在上述第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B及第三研磨加工区域3C中，能对6个晶圆W同时进行研磨处理。

实际上，晶圆移动机构6分别使一对研磨用头23按照进行粗研磨的第一研磨加工区域3A、进行中等精研磨的第二研磨加工区域3B、进行精研磨的第三研磨加工区域3C的顺序移动。即，晶圆移动机构6分别使一对研磨用头23以与第一研磨用平台15A、第二研磨用平台15B、第三研磨用平台15C相对的方式移动，每当各区域中的研磨工序结束时进行旋转移动。

(头清洗部)

如图1及图3所示，头清洗部7配置在晶圆交接区域5的下方的装置基台2上。如图3所示，具备一对头清洗旋转刷26和向头清洗旋转刷26供给清洗液的清洗液喷射部27。头清洗旋转刷26由圆板部26A和在该圆板部26A的整个上表面起毛的刷部26B构成。在圆板部26A的下表面中央连结沿着上下方向延伸的刷旋转轴28。刷旋转轴28的下端部连结于旋转驱动部29。刷旋转轴28由旋转驱动部29进行旋转驱动及沿箭头Z1所示的上下方向进行进退驱动。如图3中的双点划线所示，通过该旋转驱动部29，头清洗旋转刷26能够升降至与配置在晶圆交接区域5的研磨用头23的下表面抵接的位置。需要说明的是，上述头清洗旋转刷26可以是偏芯的结构。

(装载板)

如图1所示，在本实施方式中，装载板8在装载/卸载区域4中的与研磨加工区域3的交界附近，配置于晶圆交接区域5的一侧方。装载板8沿着图1中的箭头X所示的方向(装置宽度方向)具有2个晶圆搭载部8A。而且，装载板8沿着长度方向(图中箭头X方向)进退移动。具体而言，装载板8进行如下的往复移动：从装载/卸载区域4向晶圆交接区域5搬运晶圆W，在晶圆交接区域5向研磨用头23的下表面供给晶圆W，再次返回装载/卸载区域4的等待位置。

(卸载板)

如图1所示，卸载板9是与装载板8搭载同样的形状，沿长度方向具有2个晶圆搭载部9A。卸载板9的长度方向的一端通过旋转支承轴9B能够沿水平方向摆动地设置于晶圆交接区域5的另一侧方的装载/卸载区域4。即，旋转支承轴9B在装载/卸载区域4中的晶圆交接区域5的附近，配置于从上述装载板8的等待位置分离的位置。并且，卸载板9在图1所示的等待位置与晶圆交接区域5之间旋转移动，从配置于晶圆交接区域5的研磨用头23接收晶圆W。卸载板9在接收到晶圆W之后向装载/卸载区域4的等待位置搬运晶圆W。

装载板8与卸载板9在装载/卸载区域4内不干涉地配置。需要说明的是，在本实施方式中，装载板8和卸载板9中的装载板8设定为在装载/卸载区域4与晶圆交接区域5之间直线移动。并且，卸载板9的端部设定为由旋转支承轴9B支承为旋转自如，并在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间以所述支点为中心进行旋转移动。需要说明的是，在本发明中，当然可以设为如装载板8如卸载板9那样旋转移动，卸载板9如装载板8那样直线运动的结构。

(装载用搬运机器人)

如图1所示，装载用搬运机器人12配置在装载/卸载区域4中的装载板8的等待位置与装载盒10的配置位置之间。装载用搬运机器人12从装载盒10向装载板8搬运未研磨处理的晶圆W。装载用搬运机器人12具备相对于装置基台2设置成旋转自如的机器人基部12A和从机器人基部12A突出设置并伸缩自如而通过前端部能够捕捉/释放晶圆W的臂部12B。

(卸载用搬运机器人)

如图3所示，卸载用搬运机器人13配置在装载/卸载区域4中的与卸载板9的等待位置和卸载盒11这两方接近的位置。卸载用搬运机器人13将搭载于卸载板9的研磨处理完成的晶圆W向卸载盒11搬运。卸载用搬运机器人13具备相对于装置基台2设置成旋转自如的机器人基部13A和从机器人基部13A突出设置并伸缩自如而通过前端部能够捕捉/释放晶圆W的臂部13B。

(研磨装置的作用、动作)

以上，说明了本实施方式的晶圆的研磨装置1的结构，但是以下说明研磨装置1的作用、动作。关于研磨装置1的初期动作，使用图1～图8进行说明。接下来，在向研磨装置1的第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C及晶圆交接区域5交付了晶圆W之后，使用图9～图13，基于图14的流程图说明作用、动作。

首先，如图1所示，在向研磨装置1中的第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C及晶圆交接区域5未搬运晶圆W的状态下开始研磨装置1的动作。

当使研磨装置1的动作开始时，如图2所示，装载用搬运机器人12从装载盒10将晶圆W一张张地向装载板8的晶圆搭载部8A搬运。此时，配置于晶圆交接区域5的研磨用头23处于未保持晶圆W的状态，研磨用头23的下表面已经被头清洗部7清洗(参照图3)。

如图3所示，在装载板8搭载2张晶圆W之前，头清洗部7使清洗工序结束，以头清洗旋转刷26下降的状态进行等待。

接下来，如图4所示，使装载板8向晶圆交接区域5移动。然后，如图5所示，在研磨用头23的下表面保持晶圆W。此时，研磨用头23通过头驱动机构25而下降，吸附装载板8上的晶圆W之后再次上升。然后，装载板8进行向装载/卸载区域4的等待位置返回的动作。

然后，如图6所示，配置于晶圆交接区域5的研磨用头23向图中箭头+R所示的顺时针旋转方向旋转而向第一研磨加工区域3A移动。在此，在研磨用头23与第一研磨用平台15A之间夹持晶圆W，通过头驱动机构25对研磨用头23向下方施力，使第一研磨用平台15A与研磨用头23相互反向旋转而对晶圆W的下表面进行研磨。

在上述的第一研磨加工区域3A的研磨工序中，配置于晶圆交接区域5的研磨用头23为未保持晶圆W的状态，如图7所示，在规定的时机使头清洗旋转刷26上升而对研磨用头23的下表面进行清洗。

接下来，如图8所示，使晶圆移动机构6向图中顺时针旋转方向+R旋转90度，使在第一研磨加工区域3A进行了研磨加工后的晶圆W向第二研磨加工区域3B移动，使未研磨处理的晶圆W向第一研磨加工区域3A移动。此时，在晶圆交接区域5中，配置未保持晶圆W的研磨用头23。在该时机，通过头清洗部7对研磨用头23的下表面进行清洗。在装载板8中，如图7所示，从返回到等待位置时起，只要在包含晶圆移动机构6的旋转移动工序等的具有富余度的时间内搭载下一工序中进行装载的晶圆W即可，因此装载用搬运机器人12的动作不需要特别加快。

以下的工序基于图14的流程图进行说明。然后，在图9所示的状态下，使装载板8向晶圆交接区域5移动而使研磨用头23保持晶圆W(步骤S1)。接下来，进行使装载板8返回等待位置(原来的位置)的复位工序(步骤S2)。

然后，如图10所示，向图中顺时针旋转方向+R旋转90度，晶圆移动机构6在晶圆交接区域5使保持有晶圆W的研磨用头23向第一研磨加工区域3A移动，并使保持研磨加工后的晶圆W的研磨用头23向晶圆交接区域5移动(步骤S3)。在该工序中，如图10及图11所示，在晶圆交接区域5配置保持有晶圆W的研磨用头23。

另外，在该时机，如图10及图11所示，卸载板9以旋转支承轴9B为支点进行旋转移动而向晶圆交接区域5配置。并且，在晶圆交接区域5内，从研磨用头23将晶圆W向卸载板9上移载(步骤S4)。

接下来，如图12所示，使卸载板9向图中逆时针旋转方向-R旋转移动大致90度而向卸载板9的等待位置移动(步骤S5)。

接下来，在该状态下，在配置于晶圆交接区域5内的研磨用头23的下表面未保持晶圆W，因此对头清洗部7进行驱动而进行晶圆W的下表面的清洗(步骤S6)。以下，通过反复进行这样的动作，能够将晶圆W每一对连续且高效地进行研磨加工。

(本实施方式的研磨方法)

(研磨方法)

本实施方式的研磨方法的概略如以下所述。作为适用研磨方法的结构，在装置基台2上具备：对于晶圆W进行研磨加工工序的研磨加工区域3；与研磨加工区域3相邻而进行晶圆W的装载/卸载的装载/卸载区域4；配置在研磨加工区域3与装载/卸载区域4之间的晶圆交接区域5；使具有在下表面将晶圆W保持为能够拆装的保持功能的多个研磨用头23向晶圆交接区域5、研磨加工区域3、晶圆交接区域5依次移动的晶圆移动机构6；进行配置于晶圆交接区域5的研磨用头23的下表面的清洗的头清洗部7。

此外，头清洗部7设置在晶圆交接区域5的下方。而且，作为用于进行研磨方法的结构，具备：从装载/卸载区域4向晶圆交接区域5搬运晶圆W的、在装载/卸载区域4与晶圆交接区域5之间进行往复移动的装载板8；从晶圆交接区域5向装载/卸载区域4搬运晶圆W的、在装载/卸载区域4与晶圆交接区域5之间进行往复移动的卸载板9；配置于装载/卸载区域4的收纳未研磨处理的晶圆W的装载盒10；配置于装载/卸载区域4的收纳研磨处理完成的晶圆W的卸载盒11；从装载盒10向装载板8搬运晶圆W的装载用搬运机器人12；从卸载板9向卸载盒11搬运晶圆W的卸载用搬运机器人13。

在这样的结构中，在本实施方式中，包括：从装载盒10向装载板8搬运晶圆W的工序；使搬运了晶圆W的装载板8向晶圆交接区域5移动的工序；使装载板8上的晶圆W由配置于晶圆交接区域5的研磨用头23的下表面保持的工序；使装载板8向装载/卸载区域4移动的装载板复位工序；使在晶圆交接区域5保持有晶圆W的研磨用头23向研磨加工区域3移动而对晶圆W进行研磨加工的工序；使在研磨加工区域3实施了研磨加工的晶圆W向晶圆交接区域5返回的工序；在晶圆交接区域5中使晶圆W从研磨用头23向卸载板9移动的工序；使卸载板9从晶圆交接区域5向装载/卸载区域4移动的工序；然后，对配置于晶圆交接区域5的研磨用头23进行清洗的清洗工序。

特别是在本实施方式中，装载用搬运机器人12优选从装载板复位工序(步骤S2)之后至清洗工序(步骤S6)结束之前，从装载盒10向装载板8完成晶圆W的搬运。

另外，在本实施方式中，卸载用搬运机器人13优选从搬运了晶圆W的卸载板9从配置于晶圆交接区域5的研磨用头23向装载/卸载区域4移动的工序(步骤S5)之后至接下来装载板复位工序(步骤S2)结束为止的时间内，从卸载板9上向卸载盒11完成晶圆W的搬运。

(本实施方式的研磨装置及研磨方法的效果)

在图14中，Tr所示的时间是从步骤S2的装载板复位工序结束之后开始至步骤S6的清洗工序结束为止的时间(以下，称为装载时间)。该装载时间Tr是与仅进行清洗工序的时间相比充分长的时间。在本实施方式中，只要在该装载时间Tr内进行晶圆W向装载板8的搭载即可。即，在本实施方式中，头清洗部7设置在晶圆交接区域5的下方，因此无论装载板8的动作如何都能够进行独自的动作。因此，装载板8不会受到头清洗部7的动作时间等的影响，能够确保充分的动作时间。

另外，在图14中，Tu所示的时间是从步骤S5的卸载板9返回等待位置之后开始至步骤S2的装载板复位工序完成为止的时间(称为卸载时间)。该卸载时间Tu与上述装载时间Tr同样是比仅进行清洗工序的时间长的时间。在本实施方式中，只要在该卸载装载时间Tu内从卸载板9向卸载盒11回收(搬运)晶圆W即可。

因此，在本实施方式中，能够可靠地防止如以往那样在清洗工序的时间内无法完成晶圆W向装载板8的搭载时或在清洗工序的时间内无法从卸载板9向卸载盒11回收晶圆W时，上述未处理的晶圆W的供给时间或研磨加工完成的晶圆W的回收时间(搬出时间)成为速度限制的情况。因此，装载用搬运机器人12或卸载用搬运机器人13对晶圆W的搬运速度不需要进行高速化。因此，在本实施方式中，能够避免通过装载用搬运机器人12或卸载用搬运机器人13损伤晶圆W的可能性。而且，在本实施方式中，能够确保装载用搬运机器人12或卸载用搬运机器人13的安全动作，并且清洗工序或研磨加工工序的时间缩短能导致吞吐量的提高。

在本实施方式中，将头清洗部7配置在晶圆交接区域5的下方，由此，在装载/卸载区域4仅配置装载板8、卸载板9、装载用搬运机器人12、卸载用搬运机器人13等即可。因此，在本实施方式中，能够使装置结构紧凑。而且，在本实施方式中，即便修整臂20朝向装载/卸载区域4的区域突出，也能够抑制装置占有面积的增大。

另外，在本实施方式中，将头清洗部7设置在晶圆交接区域5的正下方，仅进行升降动作程度的最小限度的动作，因此能够抑制将研磨的颗粒向装置内卷起的情况。因此，在本实施方式中，能够防止颗粒附着于研磨用头23的下表面的情况，能进行高品质的研磨。而且，在本实施方式中，头清洗部7的动作范围小，因此存在抑制头清洗部7的劣化的发生这样的效果。

另外，在本实施方式的研磨装置1中，颗粒的卷起少，能够防止颗粒附着于研磨用头23的下表面的情况而维持适当的卡夹功能，能够进行高精度的研磨。

(实施方式的变形例1)

图15示出本实施方式的变形例1的研磨装置1A。该研磨装置1A采用包含一对研磨用头23的占有面积的面积的直径尺寸大的头清洗旋转刷30。在本实施方式中，通过使用大的头清洗旋转刷30，如图16所示，能防止头清洗旋转刷30的中心位于研磨用头23的下表面的情况，对于研磨用头23的下表面能够提高清洗效果的面内均匀性。变形例1的研磨装置1A的其他的结构与上述实施方式的研磨装置1同样。

(实施方式的变形例2)

图17示出本实施方式的变形例2的研磨装置1B。该研磨装置1B是与上述的实施方式的研磨装置1大致同样的结构，不同的点是头清洗部7的旋转驱动部29沿图中箭头X1所示的方向(水平方向)进行往复移动(摆动)的点。在本实施方式中，如图18所示，头清洗旋转刷26的周缘部也通过头清洗旋转刷26的旋转中心与研磨用头23的下表面接触的部分，能够提高清洗效果的面内均匀性。变形例2的研磨装置1B的其他的结构与上述实施方式的研磨装置1相同。

(实施方式的变形例3)

图19示出本实施方式的变形例3的研磨装置1C。该研磨装置1C是与上述的变形例1大致同样的结构，不同的点是旋转驱动部29沿图中箭头X1方向(水平方向)进行往复移动(摆动)的点。如图20所示，根据该变形例3，具有进一步提高研磨用头23的下表面的清洗效果的面内均匀性的效果。

[其他的实施方式]

以上，说明了实施方式，不应理解为作为上述实施方式的公开的一部分的论述及附图对本发明进行限定。根据本公开而本领域技术人员可知各种替代实施方式、实施例及运用技术。

例如，在上述实施方式中，在分度型的研磨装置1中适用本发明而进行了说明，但是没有限定于此。而且，作为研磨技术，也可以适用化学机械研磨(CMP)。

另外，在上述实施方式中，如图1及图2所示，可以独立地控制由分隔壁14A、14B、14C、14D分隔开的第一研磨加工区域3A、第二研磨加工区域3B、第三研磨加工区域3C及装载/卸载区域4的各自的空间(腔室)内的气氛的清洁度。此外，这种情况下，可以将与进行最终研磨工序的第三研磨加工区域3C对应的腔室内的气氛的清洁度设定得最高。优选向上述各腔室的空气的流入设定为规定的流量，空气的流出设为外气开放。

Claims (8)

1.一种晶圆的研磨装置，其在装置基台上具备：

对于晶圆进行研磨加工工序的研磨加工区域；

与所述研磨加工区域相邻而进行晶圆的装载/卸载的装载/卸载区域；

配置在所述研磨加工区域与所述装载/卸载区域之间的晶圆交接区域；

使具有在下表面将晶圆保持为能够拆装的保持功能的多个研磨用头按照所述晶圆交接区域、所述研磨加工区域、所述晶圆交接区域的顺序依次移动的晶圆移动机构；及

对配置在所述晶圆交接区域的所述研磨用头的所述下表面进行清洗的头清洗部，

在所述晶圆的研磨装置中，

所述头清洗部设置在所述晶圆交接区域的下方，

所述晶圆的研磨装置具备：

装载板，该装载板从所述装载/卸载区域向所述晶圆交接区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动；及

卸载板，该卸载板从所述晶圆交接区域向所述装载/卸载区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动。

2.根据权利要求1所述的晶圆的研磨装置，其中，

所述头清洗部具备头清洗旋转刷和清洗液喷射部，

所述头清洗旋转刷能够升降至与配置在所述晶圆交接区域的所述研磨用头的所述下表面抵接的位置。

3.根据权利要求2所述的晶圆的研磨装置，其中，

所述头清洗旋转刷能够相对于所述研磨用头的所述下表面沿水平方向摆动。

4.根据权利要求1所述的晶圆的研磨装置，其中，

在所述装载/卸载区域具备：

收纳未研磨处理的晶圆的装载盒；

收纳研磨处理完成的晶圆的卸载盒；

从所述装载盒向所述装载板搬运晶圆的装载用搬运机器人；及

从所述卸载板向所述卸载盒搬运晶圆的卸载用搬运机器人。

5.根据权利要求1所述的晶圆的研磨装置，其中，

所述装载板与所述卸载板配置成在所述装载/卸载区域内不会干涉，

所述装载板和所述卸载板中的一方在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行直线性地移动，

所述装载板和所述卸载板中的另一方的端部由支点支承为旋转自如，所述装载板和所述卸载板中的另一方在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间以所述支点为中心进行旋转移动。

6.根据权利要求1所述的晶圆的研磨装置，其中，

所述研磨加工区域由进行晶圆的研磨的多个研磨加工台构成，

多个所述研磨加工台与所述晶圆交接区域沿着同一圆周上配置，

在多个所述研磨加工台分别配置研磨用平台，

多个所述研磨用头以能够同时配置于多个所述研磨加工台的各自的所述研磨用平台的上方及所述晶圆交接区域的方式设置于所述晶圆移动机构，

保持有晶圆的所述研磨用头以从所述晶圆交接区域经由多个所述研磨加工台之后返回所述晶圆交接区域的方式由所述晶圆移动机构搬运。

7.一种晶圆的研磨方法，其中，

在装置基台上具备：对晶圆进行研磨加工工序的研磨加工区域；与所述研磨加工区域相邻而进行晶圆的装载/卸载的装载/卸载区域；配置在所述研磨加工区域与所述装载/卸载区域之间的晶圆交接区域；使具有在下表面将晶圆保持为能够拆装的保持功能的多个研磨用头按照所述晶圆交接区域、所述研磨加工区域、所述晶圆交接区域的顺序依次移动的晶圆移动机构；及对配置在所述晶圆交接区域的所述研磨用头的所述下表面进行清洗的头清洗部，

所述头清洗部设置在所述晶圆交接区域的下方，

所述晶圆的研磨方法使用：从所述装载/卸载区域向所述晶圆交接区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动的装载板；从所述晶圆交接区域向所述装载/卸载区域搬运晶圆而在所述装载/卸载区域与所述晶圆交接区域之间进行往复移动的卸载板；配置于所述装载/卸载区域的收纳未研磨处理的晶圆的装载盒；配置于所述装载/卸载区域的收纳研磨处理完成的晶圆的卸载盒；从所述装载盒向所述装载板搬运晶圆的装载用搬运机器人；及从所述卸载板向所述卸载盒搬运晶圆的卸载用搬运机器人，

所述晶圆的研磨方法包括：

从所述装载盒向所述装载板搬运晶圆的工序；

使搬运了晶圆的所述装载板向所述晶圆交接区域移动的工序；

使所述装载板上的晶圆由配置于所述晶圆交接区域的所述研磨用头保持的工序；

使所述装载板向所述装载/卸载区域移动的装载板复位工序；

使在所述晶圆交接区域保持有晶圆的所述研磨用头向所述研磨加工区域移动而对晶圆进行研磨加工的工序；

使在所述研磨加工区域实施了研磨加工的晶圆返回所述晶圆交接区域的工序；

在所述晶圆交接区域中使晶圆从所述研磨用头向所述卸载板移动的工序；

使所述卸载板从所述晶圆交接区域向所述装载/卸载区域移动的工序；及

然后，对配置于所述晶圆交接区域的所述研磨用头进行清洗的清洗工序，

所述装载用搬运机器人从所述装载板复位工序之后至所述清洗工序结束之前，从所述装载盒向所述装载板完成晶圆的搬运。

8.根据权利要求7所述的晶圆的研磨方法，其中，

所述卸载用搬运机器人从将搬运了晶圆的所述卸载板从配置于所述晶圆交接区域的所述研磨用头向所述装载/卸载区域移动之后至接下来所述装载板复位工序结束为止的时间，从所述卸载板上向所述卸载盒完成晶圆的搬运。

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