JP2000127028A - ウエハの研磨装置及び研磨パッドの交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】研磨されたウエハの表面を目視で確認でき、研
磨盤に取り付けられた研磨パッドの交換を自動で行え
る、コンパクトな構成の半導体ウエハの研磨装置を提供
する。 【解決手段】基台３の上面にウエハＷを保持する回転自
在なチャックテーブル１４を複数配し、その上方に、ウ
エハＷよりも小径に設けた研磨パッド１６を回転自在に
保持する研磨盤１５ａ，１５ｂを設け、両研磨盤をチャ
ックテーブル１４の上方から研磨パッド交換機構１７の
上方まで移動機構により水平にスライド自在に構成す
る。研磨パッドが接合する研磨盤の先端部には加減圧空
気流入口を設け、バキューム吸着を利用して研磨パッド
を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベアウエハ、デバ
イスウエハ、ＳＯＩウエハ、磁気ヘッドウエハ、磁気デ
ィスクウエハなどの半導体ウエハの表面を研磨する装置
及び研磨パッドの交換方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
ウエハの研磨装置として、例えば図１１に示した如き構
造の研磨装置１が知られている。これは、回転軸２に軸
承されたテーブル７に、アルミニウム製、ステンレス製
又はセラミック製の円板状金属取付板３の表面に研磨布
３ａを貼付してなる研磨パッドををボルト８で固定する
と共に、テーブル７の上方で回転軸４に軸承されたヘッ
ド５に、接着剤Ｓを介して表面にウエハＷが接着された
支持板６を固定し、上記ウエハＷを研磨布３ａに押圧
し、回転軸２，４を正逆方向、或いは同方向に回転させ
てウエハＷを研磨するものである（特開平２−３１２２
３２号、同８−７１９１６号、同８−１７４４０６号、
同１０−５８３１５号、同１０−２３０４４９号の各公
報参照）。

【０００３】このような研磨装置では、ウエハの研磨面
が下向きなのでウエハの研磨状態を目視で観察すること
が難しく、そのため、研磨動作終了後、ウエハと研磨布
の摩擦力を測定し、或いはウエハの研磨量を測定し、さ
らには研磨パッドの回転トルクを測定することによりウ
エハの研磨状態を計測したり、研磨テーブルにレーザー
光の透過窓を設け、レーザー光を研磨面に照射してウエ
ハの研磨状態を計測したりしていた（特開平６−２１６
０９５号、同８−１７２１１８号、同９−２６２７４３
号、同１０−１９９９５１号の各公報参照）。つまり、
研磨面を下向きにしてウエハを研磨するタイプの装置に
あっては、ウエハの研磨面を直接目視できず、他の方法
を介するなどして間接的に研磨状態を計測しなければな
いらないという不都合があった。

【０００４】また、研磨パッドはウエハを研磨すること
により漸次摩耗するため、研磨動作終了後、パッドコン
ディショナーを用いた研磨パッド表面の修復（ドレッシ
ング）を随時行い、パッド表面がウエハの研磨速度が著
しく低下するに至るまで摩耗したときは新しい研磨布に
貼り替えるようにしている。この研磨布の貼り替えは、
作業者が研磨装置内に身を乗り出して手作業で行ったの
では、研磨布の剥離及び接着に手間がかかり、且つ熟練
技術を必要として装置の使用効率が悪いため、予め未使
用の研磨布を表面に貼着した取付板を準備しておき、こ
れを使い古した研磨パッドと取り換える方法が行われて
いた。

【０００５】しかし、取付板ごと研磨布を取り換える方
法であっても、作業者が狭い研磨装置内に身を乗り出し
て作業しなければならないことには変わりはなく、取付
板を取り換えるためのボルトの取り外し及び締め付けに
も手間を要し、作業効率が悪いという問題があった。前
記特開平８−１７４４０６号、同１０−２３０４４９号
の各公報には、研磨パッドを自動で交換できるようにし
た装置が記載されているが、これら装置は構造が大がか
り且つ複雑となり、装置コストも高くならざるを得ない
ものであった。

【０００６】本発明は従来技術の有するこのような問題
点に鑑み、半導体ウエハを研磨する装置において、研磨
中のウエハの表面を目視で確認できるようにすること、
及び研磨盤に取り付けられた研磨パッドを自動で交換で
きるようにすることをコンパクトな装置構成で実現し、
効率的な研磨加工処理を行えるようにすることを課題と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のウエハの研磨装置は、ウエハを保持する回転
自在なチャックテーブルと、上記ウエハよりも小径に設
けた取付板の下面に研磨布を貼着してなる研磨パッド及
びこの研磨パッドを吸着し、チャックテーブルの上方で
回転自在に保持するチャック機構からなり、上記研磨パ
ッドをウエハに押し付け回転、揺動してウエハ表面を研
磨する研磨盤と、チャックテーブルの側方であって、上
記研磨パッドの揺動方向の延長上に設けられていて研磨
盤に保持された研磨パッドを交換する研磨パッド交換機
構と、研磨盤をチャックテーブル上方から研磨パッド交
換機構上方まで水平に移動させる研磨盤移動機構とを具
備してなるものである。

【０００８】上記構成において、複数のチャックテーブ
ルを同一の円周上に配し、且つ各チャックテーブルを当
該円周に沿って一体に回動し得るように設けたインデッ
クステーブルを設けて構成することができる。

【０００９】また、上記構成において、研磨盤のチャッ
ク機構は、研磨パッドの上面部に接合して研磨パッドを
吸着する吸着機構と、研磨パッドの両側面に形成された
係合用溝に係合爪片を係入させて研磨パッドを挟持する
挟着機構により構成することができる。

【００１０】さらに、研磨パッド交換機構は、研磨盤の
研磨パッドの両側部に当接して研磨盤を位置決めする一
対のガイド体と、位置決めされた研磨盤の挟着機構の係
合爪片に当接し得るよう上記ガイド体を進退させる駆動
機構と、上面に研磨パッドを保持可能であって上記ガイ
ド体の下側に進退自在に設けられたパッド支持アームと
を有して構成することができる。

【００１１】また、上記構成において、先端部を研磨パ
ッドを保持可能なパッド支持部とし、且つ元端部を鉛直
方向に立設させた回動軸に軸支してなるパッド支持アー
ムの周囲に、使用前の研磨パッドが収納されるパッド収
納カセットと、使用後の研磨パッドが収納されるパッド
受槽と、研磨パッド交換機構とを上記回動軸を中心とし
た同一の円周上に配置し、上記パッド支持アームを回動
させて、これらの間で使用前後の研磨パッドが移送され
るように構成することができる。

【００１２】本発明の研磨装置によれば、研磨面を上向
きにしてウエハを研磨する構造とすると共に、研磨パッ
ドを、研磨されるウエハよりも小径、例えばウエハ外径
の１／４〜３／４程度の外径とすることにより、研磨中
に、ウエハの研磨面を目視することが可能となり、研磨
工程の正常動作の確認及び異常の検知が容易となる。ま
た、レーザー光、赤外光を利用したウエハの表面検知が
容易となる。ウエハの外径よりも研磨パッドの外径を小
さく設けたので、研磨パッドの外径がウエハの外径の１
／２より小さいときは、研磨パッドをウエハの左右（又
は上下）方向に揺動或いは移動させることにより、ウエ
ハ全体を均一に研磨することができ、また、小径の研磨
パッドを用いているので、装置構成がコンパクトにな
る。さらに、ウエハの外径よりも研磨パッドの外径を小
さく設けたので、研磨パッドの摩耗が従来装置のものよ
りも激しく、短期間で研磨パッドを交換する必要が生じ
るが、これについては、研磨盤への研磨パッドの取り付
けを、真空或いは減圧によるバキューム吸着を利用して
行うことにより、研磨パッドの交換が容易となる。ま
た、研磨パッド交換機構において、使用前後の研磨パッ
ドの移送を、パッド支持アームを水平に回動して行える
ので、研磨パッド移送部がコンパクトになる。

【００１３】さらに本発明は、上記構成の研磨装置の研
磨盤を、研磨盤移動機構によりチャックテーブルの外側
に移動させ、次いで研磨盤のチャック機構の吸着機構に
真空吸着させられていると共に研磨盤に備えつけられた
挟着機構の係合爪片を研磨パッドの両側面の係合溝に係
入させられている研磨パッドを、挟着機構の係合爪片を
研磨パッドの係合用溝より外した後、研磨盤の吸着機構
の真空を止めることにより研磨盤から研磨パッドを離脱
させ、次いで新しい研磨パッドの取付板を研磨盤の着脱
機構に当接させた後、真空引きして研磨パッドを吸着
し、次いで研磨パッドの両側面の係合溝に研磨盤の側面
に備えつけられた挟着機構の係合爪片を係入させること
を特徴とする研磨パッドの交換方法を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面を参照しながら本発明を詳述
する。図１は本発明の研磨装置の一実施形態の構成を示
しており、図中、符号１１は研磨装置、１２は作業台、
１３はインデックステーブル、１４はインデックステー
ブルに配されたチャックテーブル、１５ａは第１研磨
盤、１５ｂは第２研磨盤、１６は研磨パッド、１７は研
磨パッド交換機構、１８ａ，１８ｂウエハが装填される
カセット、１９は搬送ロボット、１９ａはロボットアー
ム、２０はパッドコンディショナー、２１ａはウエハ洗
浄機構、２１ｂはチャックテーブルの洗浄機構、Ｗはウ
エハである。

【００１５】インデックステーブル１３は、円柱状を呈
する枠体の中心部に回転軸１３ａを設け、その上面であ
って上記回転軸の軸芯である点Ｏ1 を中心とする円Ｃ1
の円周上に、４基のチャックテーブル１４を互いに等間
隔離して、すなわち点Ｏ1 に対して互いに９０°の角度
なす位置に配して設けてある。上記回転軸１３ａにはイ
ンデックステーブル１３の下部に設置されたモータ１３
ｂの駆動軸が連結しており、このモータ１３ｂを駆動さ
せて回転軸１３ａを中心にインデックステーブル１３を
各チャックテーブル１４と一体に正逆方向に回動し得る
ようになっている。インデックステーブル１３が回動す
るとき、各チャックテーブル１４は円Ｃ1 に沿って回動
する。なお、インデックステーブル１３は、図１に示さ
れたチャックテーブル１４の配置で、左下方がチャック
テーブル１４へのウエハの移送を行うローディングゾー
ン（Ｓ１ゾーン）、左上方がウエハの粗研磨を行う粗研
磨ゾーン（Ｓ２ゾーン）、右上方がウエハの仕上げ研磨
を行う仕上研磨ゾーン（Ｓ３ゾーン）、右下方がカセッ
ト１８ｂへのウエハの移送を行うアンローディングゾー
ン（Ｓ４ゾーン）となっている。

【００１６】各チャックテーブル１４は、図２に示され
ているように、インデックステーブル１３内に中空の回
転軸１４ａを配設し、その上端部に、上面にウエハＷが
載置される平面視円形のホルダー１４ｂを一体に固着
し、回転軸１４ａの下端部を、インデックステーブル１
３の下部に設置されたモータ１４ｄの駆動軸に連結して
回転自在に設けてある。ホルダー１４ｂはその上面に多
数の小孔１４ｃを穿設して形成されており、また、上記
回転軸１４ａの中空内部には、ホルダー１４ｂの小孔１
４ｃと連通する二本の剛性の用役管２２ａ，２２ｂが挿
通されており、これら用役管をロータリージョイント２
３ａ，２３ｂを介し、チャックテーブル外部に設置され
た真空ポンプ、純水又は洗浄液供給ポンプ（図示せず）
などと接続してホルダー１４ｂ上面に必要な用役を供給
できるように形成されており、ホルダー１４ｂにウエハ
Ｗを載せた状態で真空ポンプによりホルダー１４ｂ内を
減圧してウエハＷをホルダ上面に吸着し、これを保持し
得るようになっている。

【００１７】第１研磨盤１５ａと第２研磨盤１５ｂは、
図３に示されているように、先端に研磨パッド１６を保
持するチャック機構（ヘッド）１５１を有し、これを下
向きにして、インデックステーブル１３の上方で昇降自
在に、及び研磨盤移動機構１５６のレール１５６ａに沿
って水平にスライド移動自在に設けてある。詳しくは、
両研磨盤のヘッド１５１は、回転軸芯を鉛直方向に向け
且つギヤ１５３ａ及びプーリー１５３ｂを介してモータ
１５４の駆動軸に連結された中空の回転軸１５２の下端
部に固着されて垂直軸廻りの回転運動が与えられ、ま
た、回転軸１５２の上端部に連結されたエアーシリンダ
ー１５５により垂直軸方向（図４中矢符Ｚ方向）の進退
（昇降）運動が与えられるように設けてある。これら研
磨盤の各部材は、研磨盤移動機構１５６の移動体１５６
ｃに固設され、移動体１５６ｃと一体に移動し得るよう
に設けてある。

【００１８】また、研磨盤移動機構１５６は、図４に示
されているように、研磨装置１の両側部間に至る長さの
レール１５６ａをインデックステーブル１３の上方で上
記Ｓ２ゾーンとＳ３ゾーンのチャックテーブル１４の上
方を通るように横設すると共に、これと平行に上記チャ
ックテーブル１４上方から研磨パッド交換機構１７上方
に至る長さの送りネジ１５６ｂを横設し、この送りネジ
１５６ｂに移動体１５６ｃを螺着し、且つ上記レール１
５６ａ上に摺動自在に取り付け、ギヤ１５６ｄ及びギヤ
１５６ｅを介してモータ１５６ｆで送りネジ１５６ｂを
正逆方向に回転させることにより、当該送りネジ及び上
記レールに沿って、インデックステーブル１３の左右方
向（図１、図４中の矢符Ｘ方向）に移動体１５６ｃをス
ライド移動し得るようになっている。研磨盤移動機構１
５６は、第１研磨盤１５ａと第２研磨盤１５ｂとにそれ
ぞれ個別に設置され、それぞれの研磨盤移動機構を作動
させて両研磨盤をチャックテーブル１４上方から各側の
研磨パッド交換機構１７上方まで水平に移動し得るよう
に設けてある。

【００１９】両研磨盤のチャック機構（ヘッド）１５１
は、図５に断面で示されているように、回転軸１５２内
に設けられた流路１５２ａと連通する流路１５１ａを内
部に有し、さらに研磨パッド１６が接合する下端部に流
路１５１ａと連通する凹部１５１ｂを設けて形成されて
おり、上記回転軸１５２の流路１５２ａと接続した減圧
コンプレッサー（図示せず）を作動させて流路１５２ａ
及び流路１５１ａ、さらにはヘッド１５１に研磨パッド
１６が接合して密閉状態となった凹部１５１ｂ内を減圧
することにより、ヘッド１５１に研磨パッド１６を吸着
し、これを保持し得るようになっている。また、ヘッド
１５１の下部両側部には、一対の係合爪片１５７ａを下
側に向けて支軸１５７ｂで回動自在にそれぞれ軸支し、
且つバネ１５７ｃにより上記係合爪片をヘッド内方へそ
れぞれ弾圧付勢してなる挟着機構１５７が設けてあり、
上記一対の係合爪片１５７ａ，１５７ａを研磨パッド１
６の両側面に設けられた係合用溝１６ｄ，１６ｄに係入
させて両爪片で研磨パッド１６を挟持することにより、
ヘッド１５１に接合した研磨パッド１６を当該位置に係
止し得るようになっている。なお、符号１５１ｃはヘッ
ド１５１に接合した研磨パッド１６を位置決めする突部
であり、突部１５１ｃの両側にも位置決用のピン１５１
ｄ，１５１ｄが突設してある。

【００２０】研磨パッド１６は、図６に示されているよ
うに、剛性の板材を用いてウエハＷよりも小径、例えば
ウエハＷの外径の１／４〜２／３程度の外径の円板状を
呈し、且つ両側部を適宜な幅平行に切り欠いてなる取付
板１６ａの下面に、研磨布１６ｂを貼着して形成されて
いる。上記取付板１６ａの上面は、ヘッド１５１に接合
する円形の接合面部となっており、当該面内に上記位置
決め突部１５１ｃと位置決めピン１５１ｄが係入する凹
部１６ｂ，１６ｃとが形成してある。また、取付板１６
ａの両側部には、上記係合爪片１５７ｂ，１５７ｂが係
入し得る係合用溝１６ｄ，１６ｄが形成してある。な
お、取付板１６ａの両側部を切り欠いてあるのは、位置
決めの指標のためである。

【００２１】研磨パッド交換機構１７は、図１に示され
ているように、上記Ｓ２ゾーンのチャックテーブル１４
の側方と、Ｓ３ゾーンのチャックテーブル１４の側方と
に、パッド収納カセット１７５及びパッド受槽１７６と
共にそれぞれ設置されている。これら研磨パッド交換機
構の設置位置は、上記第１研磨盤１５ａと第２研磨盤１
５ｂがスライド移動する通路下である。

【００２２】研磨パッド交換機構１７は、図７〜図１０
に示されているように、研磨盤１５ａ，１５ｂのヘッド
１５１と研磨パッド１６を位置決めし、且つ互いに接近
及び離間する方向に進退自在に設けられた一対のガイド
体１７１，１７１と、両ガイド体の下側に進退自在に設
けられたパッド支持アーム１７３とを有して構成されて
いる。

【００２３】詳しくは、両ガイド体は、スライド移動す
る研磨盤の通路上にヘッド１５１が装填し得る間隔を開
けて平行に配置されており、両ガイド体の上面部及び内
側面部でヘッド１５１の下部に両側から当接してこれを
位置決めできるように設けてある。また、両ガイド体の
外側面部には、ガイド体の長手方向と直交する方向に伸
縮するように配置したエアーシリンダー１７２のロッド
１７２ａがそれぞれ固着しており、エアーシリンダー１
７２の駆動により、両ガイド体間の幅を狭める方向又は
広げる方向にガイド体１７１，１７１が進退するように
設けてある。一方、研磨盤のヘッド１５１を両ガイド体
間に装填した状態で、ヘッド１５１はその両側部に軸支
された係合爪片１５７ａ，１５７ａの上部をガイド体１
７１，１７１と当接させて位置決めされる。従って、図
１０に示されているように、エアーシリンダー１７２に
よりガイド体１７１，１７１をヘッド１５１の内方へ進
出させると、これと当接する係合爪片１５７ａ，１５７
ａの上部がバネ１５７ｃの弾性力に抗して内方へ回動す
るため、上記係合爪片による研磨パッド１６の挟持状態
が解除されてヘッド１５１から研磨パッド１６が離脱し
（同図（Ｂ））、これと反対にガイド体１７１，１７１
を元の位置決め位置まで後退させると、これと当接する
係合爪片１５７ａ，１５７ａの上部がバネ１５７ｃで弾
圧付勢されて外方へ回動するため、上記係合爪片が係合
用溝１７１内に係入して研磨パッド１６を挟持し、研磨
パッド１６がヘッド１５１に係止されるようになってい
る（同図（Ａ））。

【００２４】パッド支持アーム１７３は、平面視略Ｌ字
状に屈曲して形成されており、その先端部を、研磨パッ
ド１６を保持可能なパッド支持部１７３ａとし、且つ元
端部を鉛直方向に立設させた中空の回動軸１７４に軸支
して、当該回動軸を支軸として上記パッド支持部１７３
ａを水平に回動自在に設けてある。なお、図示されない
が、パッド支持部１７３ａの上面に多数の小孔を穿設
し、これら小孔と回動軸１７４内に挿通された、真空ポ
ンプと接続した用役管とを連通させ、上記パッド支持部
１７３ａの上面に載せた研磨パッド１６を真空吸着し、
これを保持できるようにしてもよい。

【００２５】パッド収納カセット１７５は、複数枚の未
使用の研磨パッド１６を積み重ねて収納するものであ
り、当該カセット内部に進入したパッド支持アーム１７
３上に使用前の研磨パッド１６を開口部１７５ａから順
次載置し得るように設けてある。パッド受槽１７６は、
研磨盤から取り外した使用後の研磨パッド１６を受け入
れるものであり、内部が水張りされている。これら研磨
パッド交換機構１７のガイド体１７１，１７１、パッド
収納カセット１７５及びパッド受槽１７６は、上記パッ
ド支持アーム１７３の回動軸１７４を中心とした同一の
円周上に沿って配置してある。具体的には、これらは、
図９に示されているように、上記回動軸の軸芯である点
Ｏ2 を中心として回動するパッド支持アーム１７３の先
端部が描く回動円弧Ｃ2 上であって、両ガイド体１７
１，１７１とパッド収納カセット１７５とが点Ｏ2 に対
して９０°の角度をなす位置、パッド受槽１７６がこれ
らの中間位置、すなわち点Ｏ2 に対する両ガイド体１７
１，１７１とパッド収納カセット１７５との広角度が互
いに４５°の角度をなす位置にそれぞれ配置してあり、
パッド支持アーム１７３を回動することにより、これら
各部材の間で、使用前後の研磨パッド１６を移送できる
ようになっている。なお、パッド支持アーム１７３は、
ガイド体１７１，１７１の側に回動したときは両ガイド
体の下側に進入し、パッド収納カセット１７５の側に回
動したときには開口部１７５ａからカセット内に進入
し、また、パッド受槽１７６上を通過するように設けて
ある。符号１７７は使用済みの研磨パッド１６を水張り
されたパッド受槽１７６内に落下せしめる送り機構であ
る。

【００２６】カセット１８ａは研磨前のウエハＷが装填
されるものであり、上記Ｓ１ゾーンのチャックテーブル
１４に、カセット内のウエハＷが搬送ロボット１９によ
り順次移送されようになっている。また、カセット１８
ｂは、研磨後のウエハＷが装填されるものであり、上記
Ｓ４ゾーンのチャックテーブル１４に載せられた研磨工
程を経たウエハＷが、搬送ロボット１９により移送され
るようになっている。搬送ロボット１９は、回転及び伸
縮自在はアーム１９ａを有し、アーム１９ａの先端にウ
エハＷを吸着して、これを搬送できるようになってい
る。パッドコンディショナー２０は、研磨盤に保持され
た研磨パッド１６の表面を修復するものであり、図８に
示されているように、研磨パッド交換機構１７の下方に
設置してある。ウエハ洗浄機構２１ａは、ウエハＷに洗
浄液を噴出して、研磨されたウエハＷの洗浄を行うも
の、チャックテーブル洗浄機構２１ｂは、チャックテー
ブル１４上に洗浄液を噴出して、その上面の洗浄を行う
ものである。

【００２７】次に、このように構成された研磨装置１に
よるウエハＷの研磨工程を説明する。 （１）先ず、カセット１８ａに収納されたウエハＷを搬
送ロボット１９のアーム１９ａに吸着させ、アーム１９
ａを回転、伸縮させて吸着したウエハＷをインデックス
テーブル１３のＳ１ゾーンのチャックテーブル１４に載
せ、これを保持させる。

【００２８】（２）インデックステーブル１３を、図１
において時計回りに９０°回動させてウエハＷをＳ２ゾ
ーンに移動させ、研磨盤１５ａを下降させて当該盤に保
持された研磨パッド１６をウエハ表面に押圧し、回転軸
１４ａ，１５２を回転させると共に研磨盤１５ａを左右
方向に揺動してウエハＷの表面を粗研磨する。研磨終了
後、研磨盤１５ａは上昇させておく。この間、上記と同
様にして、Ｓ１ゾーンのチャックテーブル１４に新たな
ウエハＷを載せ、これを保持させる。

【００２９】（３）インデックステーブル１３を、時計
回りに９０°回動させて粗研磨されたウエハＷをＳ３ゾ
ーンに移動させると共に、研磨盤１５ｂを下降させて当
該盤に保持された研磨パッド１６をウエハ表面に押圧
し、回転軸１４ａ，１５２を回転させると共に研磨盤１
５ｂを左右方向に揺動してウエハＷの表面を仕上研磨す
る。研磨終了後、研磨盤１５ｂは上昇させておく。ま
た、これと平行して、研磨盤１５ａを下降させ、研磨パ
ッド１６をウエハＷに押圧し、回転軸１４ａ，１５２を
回転し、研磨盤１５ａを左右方向に揺動させてＳ２ゾー
ンのウエハＷの表面を粗研磨する。研磨終了後、研磨盤
１５ａは上昇させておく。この間、上記と同様にして、
Ｓ１ゾーンのチャックテーブル１４に新たなウエハＷを
載せ、これを保持させる。

【００３０】（４）インデックステーブル１３を、さら
に時計回りに９０°回動させて仕上研磨されたウエハＷ
をＳ４ゾーンに移動させ、ウエハ洗浄機構２１から洗浄
液をウエハＷに噴出させながら研磨面をスクラブ洗浄
し、洗浄後、搬送ロボット１９を作動させてウエハＷを
カセット１８ｂに収納する。これと平行して、Ｓ３ゾー
ンに移動されたウエハＷを研磨盤１５ｂにより仕上研磨
し、また、Ｓ２ゾーンに移動されたウエハＷを研磨盤１
５ａにより粗研磨する。研磨終了後、両研磨盤１５ａ，
１５ｂは上昇させておく。この間、上記と同様にして、
Ｓ１ゾーンのチャックテーブル１４に新たなウエハＷを
載せ、これを保持させる。

【００３１】（５）以下、同様に上記工程を繰り返し、
インデックステーブル１３の各ゾーンにおいて、ウエハ
Ｗの搬入、粗研磨、仕上研磨、洗浄、搬送が行われる。
なお、各工程の間に、Ｓ２，Ｓ３ゾーンにおいて、研磨
パッド１６の修復（ドレッシング）がパッドコンディシ
ョナー２９により行われ、Ｓ２，Ｓ３ゾーンにおいて、
チャックテーブル１４の洗浄が行われる。

【００３２】研磨すべきウエハＷの外径が研磨パッド１
６の外径よりも大きく、例えば研磨パッド１６がウエハ
Ｗの１／２〜１／３程度の外径のときは、研磨盤１５
ａ，１５ｂで研磨する際、研磨盤移動機構１５６を作動
させて、両研磨盤を左右方向（図１、図４中の矢符Ｘ方
向）に往復移動或いは揺動させることにより、ウエハＷ
の表面全体を均一に研磨することができる。勿論、研磨
パッド１６がウエハＷの１／２を超える外径のときで
も、研磨盤１５ａ，１５ｂを左右方向に往復揺動させな
がら研磨することは構わない。

【００３３】そして、研磨速度の低下などにより、研磨
パッド１６を取り換える必要が生じたときには、以下の
作動により、研磨パッド１６を自動で交換することがで
きる。 （１）先ず、研磨盤移動機構１５６を作動し、研磨盤を
チャックテーブル１４の上方から研磨パッド交換機構１
７の上方へスライド移動させ、ガイド体１７１，１７１
内にヘッド１５１を装填する。このとき、パッド支持ア
ーム１７３は、ガイド体１７１，１７１の下側に進入さ
せておく。

【００３４】（２）エアーシンリダー１７２を駆動し、
ガイド体１７１，１７１をヘッド１５１の内方へ進出さ
せて、係合爪片１５７ａ，１５７ａの上部を押動し、両
係合爪片を係合用溝１６ｄ，１６ｄから外し、次いで、
ヘッド１５１内の流路１５１ａ及び凹部１５１ｂ内の減
圧を停止すると共に、これらと連通する流路１５２ａを
通して加圧空気を吹き込み、ヘッド１５１に保持されて
いた研磨パッド１６をパッド支持アーム１７３のパッド
支持部１７３ａ上に移送する。必要によりパッド支持部
１７３ａに吸着させる。ヘッド１５１からパッド支持ア
ーム１７３に研磨パッド１６を移送した後、流路１５２
ａを通しての加圧空気の供給は停止する。

【００３５】（３）次に、回動軸１７４により、パッド
支持アーム１７３を、図７及び図９において時計回りに
４５°回動させ、送り機構１７７を作動させて、パッド
支持部１７３ａ上の研磨パッド１６をパッド受槽１７６
内に落下させる。

【００３６】（４）さらに、パッド支持アーム１７３を
時計回りに４５°回動させ、パッド支持部１７３ａをパ
ッド収納カセット１７６内に進入させて、未使用の研磨
パッド１６を当該支持部に載置し、吸着させる。

【００３７】（５）そして、パッド支持アーム１７３を
反時計回りに９０°回動させ、新たな研磨パッド１６が
吸着されたパッド支持部１７３ａをガイド体１７１，１
７１の下側に進入させ、その後、研磨盤のヘッド１５１
の流路１５１ａ及び凹部１５１ｂ内を減圧してヘッド１
５１に接合した研磨パッド１６を吸着させ、次いで、エ
アーシンリダー１７２を駆動してガイド体１７１，１７
１をヘッド１５１の外方へ後退させ、係合爪片１５７，
１５７を係合用溝１６ｄ，１６ｄ内に係入させて上記新
たな研磨パッド１６を挟持することで、研磨パッド１６
の交換は完了する。研磨パッド１６が交換されたなら
ば、研磨盤移動機構１５６を作動して研磨盤をチャック
テーブル１４の上方まで移動させておく。

【００３８】なお、上記形態は一例に過ぎず、チャック
テーブル１４や研磨盤１５ａ，１５ｂの配置及びその数
は適宜な構成とすることができる。例えば、上記形態で
はインデックステーブル１３上を四つのゾーン（Ｓ１〜
４）に分けたが、これらの内、ローディングゾーンＳ１
と、アンローディングゾーンＳ２を同一の一つのゾーン
とし、インデックステーブル１３上を三つのゾーンに分
けてウエハＷの研磨を行うようにしてもよい。また、研
磨パッド交換機構１７の設置位置は、ウエハＷを研磨す
る際に、研磨盤を往復揺動する方向の延長上にあればよ
く、例えば、上記研磨盤の往復揺動方向を前後方向とし
た場合は、研磨パッド交換機構１７は、上記前後に往復
揺動する延長上となるチャックテーブルの側方に設ける
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】このように、本発明のウエハの研磨装置
は研磨面を上向きにしてウエハを研磨する構造とすると
共に、研磨パッドを、研磨されるウエハよりも小径に設
けてあるので、ウエハの研磨面を目視することが可能と
なり、装置構成もコンパトなものとなる。また、研磨パ
ッドの交換は、従来の自動パッド交換装置と比較して、
研磨パッドが小さいため、コンパクトに納めた構造する
ことができ、ウエハの交換は、真空或いは減圧によるバ
キューム吸着を利用して行っているので、従来の如き、
手間のかかるボルトの取り外しや締め付けが不要とな
り、研磨加工処理を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の一実施形態の構成を示す平
面図である。

【図２】図１のインデックステーブル及びチャックテー
ブルの一部を破断して示す側面図である。

【図３】図１のIII-III 方向から見た部材配置図であ
る。

【図４】研磨盤移動機構の構成及び他の部材との位置関
係を示した斜視図である。

【図５】研磨パッドを保持した研磨盤先端部の概略断面
図である。

【図６】研磨パッドの外観図である。

【図７】研磨パッド交換機構の構成を示す平面図であ
る。

【図８】図７のVIII-VIII 線から見た部材の配置を示し
た図である。

【図９】パッド支持アームの回動動作を説明するための
図である。

【図１０】（Ａ）はガイド体を進出させた状態、（Ｂ）
はガイド体を後退させた状態のそれぞれガイド体の進退
動作を説明するための図である。

【図１１】従来の研磨装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

11 研磨装置 13 インデックステーブル 14 チャックテーブル 15a.15b 研磨盤 16 研磨パッド 17 研磨パッド交換機構 18a,18b カセット 19 搬送ロボット 01,03 中心 C1,C2 円周（円弧） W ウエハ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを保持する回転自在なチャックテ
   ーブルと、上記ウエハよりも小径に設けた取付板の下面
   に研磨布を貼着してなる研磨パッド及びこの研磨パッド
   を吸着し、チャックテーブルの上方で回転自在に保持す
   るチャック機構からなり、上記研磨パッドをウエハに押
   し付け回転、揺動してウエハ表面を研磨する研磨盤と、
   チャックテーブルの側方であって、上記研磨パッドの揺
   動方向の延長上に設けられていて研磨盤に保持された研
   磨パッドを交換する研磨パッド交換機構と、研磨盤をチ
   ャックテーブル上方から研磨パッド交換機構上方まで水
   平に移動させる研磨盤移動機構とを具備したウエハの研
   磨装置。
2. 【請求項２】 複数のチャックテーブルを同一の円周上
   に配し、且つ各チャックテーブルを当該円周に沿って一
   体に回動し得るように設けたインデックステーブルを具
   備した請求項１に記載のウエハの研磨装置。
3. 【請求項３】 研磨盤のチャック機構は、研磨パッドの
   上面部に接合して研磨パッドを吸着する吸着機構と、研
   磨パッドの両側面に形成された係合用溝に係合爪片を係
   入させて研磨パッドを挟持する挟着機構により構成され
   てなる請求項１又は２に記載のウエハの研磨装置。
4. 【請求項４】 研磨パッド交換機構は、研磨盤の研磨パ
   ッドの両側部に当接して研磨盤を位置決めする一対のガ
   イド体と、位置決めされた研磨盤の挟着機構の係合爪片
   に当接し得るよう上記ガイド体を進退させる駆動機構
   と、上面に研磨パッドを保持可能であって上記ガイド体
   の下側に進退自在に設けられたパッド支持アームとを有
   して構成された請求項３に記載のウエハの研磨装置。
5. 【請求項５】 先端部を研磨パッドを保持可能なパッド
   支持部とし、且つ元端部を鉛直方向に立設させた回動軸
   に軸支してなるパッド支持アームの周囲に、使用前の研
   磨パッドが収納されるパッド収納カセットと、使用後の
   研磨パッドが収納されるパッド受槽と、研磨パッド交換
   機構とを上記回動軸を中心とした同一の円周上に配置
   し、上記パッド支持アームを回動させて、これらの間で
   使用前後の研磨パッドが移送されるように構成された請
   求項１〜４の何れか記載のウエハの研磨装置。
6. 【請求項６】 請求項１又は２に記載の研磨装置の研磨
   盤を、研磨盤移動機構によりチャックテーブルの外側に
   移動させ、 次いで研磨盤のチャック機構の吸着機構に真空吸着させ
   られていると共に研磨盤に備えつけられた挟着機構の係
   合爪片を研磨パッドの両側面の係合溝に係入させられて
   いる研磨パッドを、挟着機構の係合爪片を研磨パッドの
   係合用溝より外した後、研磨盤の吸着機構の真空を止め
   ることにより研磨盤から研磨パッドを離脱させ、 次いで新しい研磨パッドの取付板を研磨盤の着脱機構に
   当接させた後、真空引きして研磨パッドを吸着し、 次いで研磨パッドの両側面の係合溝に研磨盤の側面に備
   えつけられた挟着機構の係合爪片を係入させることを特
   徴とする研磨パッドの交換方法。