JP2000263433A - ウェーハ搬送装置、ウェーハ研磨装置及びウェーハ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハがウェーハ保持ヘッドに精度良く安
定して着脱可能であるとともに効率良く研磨を行うこと
ができるウェーハ搬送装置、ウェーハ研磨装置及びウェ
ーハ製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】 装置全体１は、ガイドレール６に沿って
水平移動されるトレイ部２と、このトレイ部２移動方向
の下方に設置されたウェーハ着脱機構４とを備えてい
る。ガイドレール６と平行な位置には研磨パッドＳが配
置されている。ウェーハ保持ヘッド５０に対するトレイ
部２に載置されたウェーハの装着は、ヘッド駆動部５１
を旋回させてウェーハ着脱機構４とウェーハ保持ヘッド
５０とを対向させるとともにトレイ部２をウェーハ保持
ヘッド５０下方に移動させ、ウェーハ着脱機構４によっ
てウェーハを上昇させることにより行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおいて、ウェーハ保持ヘッドに研磨されるべきウェ
ーハを受け渡すとともに、研磨されたウェーハをウェー
ハ保持ヘッドから受け取るためのウェーハ搬送装置及
び、半導体ウェーハ表面を研磨する装置に用いられるウ
ェーハ研磨装置並びにウェーハ製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】 近
年、半導体製造装置の高集積化に伴うパターンの微細化
が進んでおり、特に多層構造の微細なパターンの形成が
容易かつ確実に行われるために、製造工程中における半
導体ウェーハの表面を極力平坦化させることが重要とな
ってきている。その場合、表面の膜を研磨するために平
坦化の度合いが高い化学機械的研磨法（ＣＭＰ法）が脚
光を浴びている。

【０００３】ＣＭＰ法とは、砥粒剤としてＳｉＯ2 を用
いたアルカリ溶液やＳｅＯ2を用いた中性溶液、或いは
Ａｌ2Ｏ3を用いた酸性溶液等を用いて化学的・機械的に
ウェーハ表面を研磨し、平坦化する方法である。一般
に、半導体ウェーハの表面を研磨するウェーハ研磨装置
では、ウェーハを保持するウェーハ研磨ヘッドと研磨パ
ッドを貼付したプラテンとを対向するように配置させ、
ウェーハ表面を研磨パッドに押し当てつつ、研磨剤を供
給しながらウェーハ研磨へッドを研磨パッド上で回転さ
せることにより研磨を行っている。

【０００４】このＣＭＰ法によってウェーハ研磨を行う
装置としては例えば図６に示すようなものがある。図６
において、研磨されるべきウェーハＷは、二股状に形成
された２機のアーム３０３のそれぞれの先端に設けられ
たウェーハ保持ヘッド３０４にそれぞれ保持されてい
る。これらのウェーハＷは、回転可能な３台のプラテン
３０１のそれぞれの表面に貼付された研磨パッド３０２
ａ、３０２ｂ、３０２ｃと当接しつつ回転されることに
よって研磨されるようになっている。このとき、研磨パ
ッド３０２ａ、３０２ｂは１次研磨用、研磨パッド３０
２ｃは２次研磨用とされている。また、これらの研磨パ
ッド３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃは、それぞれの直径
方向に設置されたガイド３０５に沿って直動されるドレ
ッシングパッド３０６によってドレッシングされるよう
になっている。アーム３０３は軸３０３ａに旋回自在に
支持されており、ウェーハＷは研磨パッド３０２ａ、３
０２ｃによって１次研磨されたあと、研磨パッド３０２
ｂによって２次研磨されるようになっている。ウェーハ
Ｗは、ウェーハ着脱部３０８において、伸縮可能なハン
ドリングロボット３０７によってウェーハ保持ヘッド３
０４に着脱されるようになっている。つまり、ハンドリ
ングロボット３０７はセンドカセット３０９から研磨さ
れるべきウェーハＷを取り出し、このウェーハＷをウェ
ーハ着脱部３０８においてウェーハ保持ヘッド３０４に
装着させる。そして、研磨終了後のウェーハＷはハンド
リングロボット３０７によってウェーハ着脱部３０８に
おいてウェーハ保持ヘッド３０４から離脱され、レシー
ブカセット３１０に送られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この場合、ウェーハ保
持ヘッド３０４に対するウェーハの着脱は、伸縮される
ハンドリングロボット３０７によって行われるようにな
っており、ハンドリングロボット３０７の構造は複雑な
ものである。このため、ウェーハＷに対するハンドリン
グ動作の信頼性が低下したり、装置の洗浄などといった
メンテナンスが困難となる。また、複数のウェーハＷを
ウェーハ保持ヘッド３０４に着脱させるには、ハンドリ
ングロボット３０７の伸縮範囲を大きくしなければなら
ず、そのためにハンドリングロボット３０７は大型化・
複雑化される。そのために、動作のスピードは遅くな
り、効率は低下される。

【０００６】また、このウェハー着脱部であるハンドリ
ングロボット３０７自体を移動させることも考えられる
が、装置全体が複雑化してしまったり、ウェーハ保持ヘ
ッド３０４との位置決めが困難となるなど、信頼性の低
下や効率の低下を招くことになる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウェーハがウェーハ保持ヘッドに精度良く安
定して着脱可能であるとともに効率良く研磨を行うこと
ができるウェーハ搬送装置、ウェーハ研磨装置及びウェ
ーハ製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、研磨パッド上でウェーハ
を回転させつつ研磨するウェーハ保持ヘッドに研磨され
るべきウェーハを受け渡すとともに、このウェーハ保持
ヘッドに取り付けられて研磨されたウェーハをウェーハ
保持ヘッドから受け取るためのウェーハ搬送装置であっ
て、前記ウェーハを載置可能なトレイ部と、前記トレイ
部を、前記ウェーハ保持ヘッドの下方を通過するように
移動させるトレイ部移動機構と、前記トレイ部の下方か
ら前記トレイ部に載置された研磨されるべきウェーハを
ウェーハ保持ヘッド下面に装着するとともに、このウェ
ーハ保持ヘッドに装着されて研磨されたウェーハを前記
ウェーハ保持ヘッドから受け取り前記トレイ部に載置さ
せるためのウェーハ着脱機構とを備えたことを特徴とす
る。

【０００９】本発明によれば、ウェーハの搬送は前記ト
レイ部によって行われる。そして、このトレイ部をウェ
ーハ保持ヘッド下方に移動させるとともに、この位置に
設けられているウェーハ着脱機構によって、ウェーハは
ウェーハ保持ヘッドに着脱される。このように搬送機構
と着脱機構とを分離させたため、それぞれの機構は簡易
なものとなる。そのため、それぞれの機能の高速化を実
現することができるとともに動作の信頼性も向上され、
メンテナンスも容易となる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のウェーハ搬送装置であって、前記ウェーハ着脱機構
は、前記研磨パッドと離間した位置に設置されていると
ともに、前記ウェーハ保持ヘッドは、前記研磨パッド上
方と前記ウェーハ着脱機構上方とを移動可能に支持され
ていることを特徴とするウェーハ搬送装置である。

【００１１】本発明によれば、ウェーハ保持ヘッドに対
するウェーハの着脱時においては、前記ウェーハ保持ヘ
ッドは前記ウェーハ着脱機構上方に移動され、一方、ウ
ェーハ研磨時においては、前記研磨パッド上方に移動さ
れる。このように、ウェーハの研磨機構と着脱機構とを
離間させたことにより、それぞれの機構を簡易に構成す
ることができる。また、それぞれの動作は干渉すること
なく安定して行われる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のウェーハ搬送装置であって、前記トレイ部
は、前記ウェーハ着脱機構の上方を移動するように設け
られているとともに、前記ウェーハ着脱機構は、前記ウ
ェーハ下面を支持しつつ該ウェーハを昇降させるアーム
部を備えていることを特徴とするウェーハ搬送装置であ
る。

【００１３】本発明によれば、ウェーハ保持ヘッド下方
を移動するように設けられているトレイ部は、前記ウェ
ーハ着脱機構上方を移動するように設けられている。し
がたって、このトレイ部はウェーハ保持ヘッドとウェー
ハ着脱機構との間を移動されるようになっている。そし
て、ウェーハ着脱機構は昇降可能な前記アーム部を備え
ているため、ウェーハ保持ヘッド下方に移動したトレイ
部上のウェーハは前記アーム部によってウェーハ保持ヘ
ッドに装着可能であるとともに、ウェーハ保持ヘッドか
ら離脱可能となっている。

【００１４】請求項４に記載の発明は、表面に研磨パッ
ドが貼付されたプラテンと、研磨すべきウェーハを保持
して前記研磨パッドにウェーハの一面を当接させるウェ
ーハ保持ヘッドとを具備し、このウェーハ保持ヘッドと
前記プラテンとの相対運動により前記研磨パッドで前記
ウェーハを研磨するウェーハ研磨装置であって、ウェー
ハを載置可能なトレイ部と、前記トレイ部を、前記ウェ
ーハ保持ヘッドの下方を通過するように移動させるトレ
イ部移動機構と、前記研磨パッドと離間した位置に設置
され、前記トレイ部に載置された研磨されるべきウェー
ハを前記ウェーハ保持ヘッド下面に装着するとともに、
このウェーハ保持ヘッドに装着されて研磨されたウェー
ハを前記ウェーハ保持ヘッドから受け取り前記トレイ部
に載置させるためのウェーハ着脱機構とを備え、前記ウ
ェーハ保持ヘッドは、前記研磨パッド上方と前記ウェー
ハ着脱機構上方とを移動可能に支持されていることを特
徴とするウェーハ研磨装置である。

【００１５】本発明によれば、ウェーハの搬送は前記ト
レイ部によって行われる。そして、このトレイ部をウェ
ーハ保持ヘッド下方に移動させるとともに、この位置に
設けられているウェーハ着脱機構によって、ウェーハは
ウェーハ保持ヘッドに着脱される。このように搬送機構
と着脱機構とを分離させたため、それぞれの機構は簡易
なものとなる。そのため、それぞれの機能の高速化を実
現することができるとともに動作の信頼性も向上され、
メンテナンスも容易となる。また、ウェーハ保持ヘッド
に対するウェーハの着脱時においては、前記ウェーハ保
持ヘッドは前記ウェーハ着脱機構上方に移動され、一
方、ウェーハ研磨時においては、前記研磨パッド上方に
移動される。このように、ウェーハの研磨機構と着脱機
構とを離間させたことにより、それぞれの機構を簡易に
構成することができるとともに、それぞれの動作は干渉
することなく安定して行われる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のウェーハ研磨装置であって、前記研磨パッドは前記ト
レイ部の移動方向に沿って複数設置されているととも
に、これら研磨パッドと対応するように前記ウェーハ保
持ヘッド及びウェーハ着脱機構が複数設置されており、
ウェーハ保持ヘッドは、これら研磨パッド上方とウェー
ハ着脱機構上方とをそれぞれ移動可能に支持されている
ことを特徴とするウェーハ研磨装置である。

【００１７】本発明によれば、前記トレイ部の移動方向
に沿って研磨パッドを複数設けたため、例えば種類の異
なった研磨パッドや研磨剤を使用して１次研磨、２次研
磨などといった研磨を同時に行うことができる。そし
て、前記トレイ部は、前記複数の研磨パッドに対応する
ように設けられたウェーハ着脱機構上方を移動すること
により、それぞれのウェーハ保持ヘッドに対してウェー
ハを着脱させることができる。また、ウェーハ保持ヘッ
ドは、これらウェーハ着脱機構と研磨パッドとの間をそ
れぞれ独立して移動されることにより、最小限のトレイ
部を備えさせるだけで、各ウェーハ保持ヘッドに対する
ウェーハの着脱や、各ウェーハ保持ヘッドにおけるウェ
ーハ研磨を効率良く行うことができる。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項４または
５に記載のウェーハ研磨装置であって、前記トレイ部
は、複数の研磨されるべきウェーハを前記トレイ部に受
け渡すための上流側ロボットアームと、研磨後のウェー
ハを前記トレイ部から受け取るための下流側ロボットア
ームとの間を移動可能に支持されているとともに、自転
可能に設けられていることを特徴とするウェーハ研磨装
置である。

【００１９】本発明によれば、ロボットアームによって
トレイ部に複数のウェーハを受け渡したり受け取ったり
する場合においても、トレイ部を自転させつつ行えるた
め、ロボットアームの機構を複雑化することなく、ウェ
ーハの受け取り、受け渡し動作を容易に行うことができ
る。

【００２０】請求項７に記載の発明は、表面に研磨パッ
ドが貼付されたプラテンと、研磨すべきウェーハを保持
して前記研磨パッドにウェーハの一面を当接させるウェ
ーハ保持ヘッドとを具備し、このウェーハ保持ヘッドと
前記プラテンとの相対運動により前記研磨パッドで前記
ウェーハを研磨する研磨工程と、前記ウェーハ保持ヘッ
ドに研磨されるべきウェーハを受け渡すとともに、この
ウェーハ保持ヘッドに取り付けられて研磨されたウェー
ハをウェーハ保持ヘッドから受け取るためのウェーハ搬
送工程とを含んだウェーハ製造方法であって、研磨され
るべきウェーハを載置したトレイ部を、ウェーハ着脱機
構上方に移動させるとともに、このトレイ部上方に前記
ウェーハ保持ヘッドを移動させ、前記ウェーハ着脱機構
によってトレイ部に載置されているウェーハを前記ウェ
ーハ保持ヘッドに装着させた後、このウェーハ保持ヘッ
ドを前記研磨パッド上に移動させて前記ウェーハの研磨
を行い、研磨後のウェーハは、前記ウェーハ保持ヘッド
から前記ウェーハ着脱機構に受け渡されるとともに前記
トレイ部に載置されることを特徴とするウェーハ製造方
法である。

【００２１】本発明によれば、搬送機構と着脱機構とを
分離させたため、それぞれの機構は簡易なものとなり、
それぞれの機能の高速化を実現することができるととも
に動作の信頼性も向上され、メンテナンスも容易とな
る。また、ウェーハの研磨機構と着脱機構とを離間して
配置するとともに、ウェーハ保持ヘッドに対するウェー
ハの着脱時においては、前記ウェーハ保持ヘッドを前記
ウェーハ着脱機構上方に移動させ、一方、ウェーハ研磨
時においては、前記研磨パッド上方に移動させるように
したため、それぞれの機構を簡易に構成することができ
るとともに、それぞれの動作を干渉させることなく安定
して行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
ウェーハ搬送装置及びウェーハ研磨装置並びにウェーハ
製造方法を図面を参照して説明する。図１は本発明のウ
ェーハ研磨装置の一実施形態のうち上方から見た平面図
であり、図２は図１の側面図である。また、図３、図４
はそれぞれ図１、図２の要部拡大図である。

【００２３】これらの図において、装置全体１は、ウェ
ーハＷを複数載置可能なトレイ部２と、このトレイ部２
を移動可能に支持するトレイ部移動機構３と、トレイ部
移動機構３の下方に設けられたウェーハ着脱機構４とを
備えている。

【００２４】平面視長方形の板状に形成されたトレイ部
２は、ほぼウェーハＷと同じ大きさを有する孔部２ａを
２つ備えている。それぞれの孔部２ａには円環状に形成
された歯車状の係合部５が設置されており、ウェーハＷ
は、周縁をこの係合部５に載置させることによってトレ
イ部２に支持されている。

【００２５】トレイ部移動機構２は、トレイ部２を水平
方向移動自在に支持するガイドレール６と、このガイド
レール６に沿ってトレイ部２を移動させるための駆動部
７とを備えている。トレイ部２の両側には、ガイドレー
ル６に装着されたリニアブシュホルダ８が連結されてお
り、このリニアブシュホルダ８がガイドレール６に沿っ
て摺動されることにより、トレイ部２がガイドレール６
の長手方向に沿って移動されるようになっている。

【００２６】トレイ部２の一端には、ガイドレール６に
平行に設けられた駆動部レール７ａに連結されている駆
動部７が設けられている。この駆動部７には、例えばリ
ニアモータが用いられている。そして、駆動部７を駆動
させることにより、トレイ部２はガイドレール６及び駆
動部レール７ａの長手方向に沿って水平方向に移動され
るようになっている。なお、このトレイ部２は１つ設置
されたものであり、図１中左右方向に移動されるように
なっている。

【００２７】トレイ部２の移動方向のうち、上流側と下
流側とには、上流側ロボットアーム１０ａと下流側ロボ
ットアーム１０ｂとがそれぞれ設置されている。このう
ち上流側ロボットアーム１０ａは、研磨されるべきウェ
ーハＷを収容させたウェーハ収容部からウェーハＷを受
け取り、先端部に設けられたウェーハ吸着機構によって
ウェーハＷの一面を保持し、トレイ部２の孔部２ａに設
置された係合部５にウェーハＷを載置させるものであ
る。このとき、上流側ロボットアーム１０ａは、前記ウ
ェーハ収容部とトレイ部２との間を旋回可能に設けられ
たものであり、先端部に研磨されるべきウェーハＷを吸
着した状態で、前記ウェーハ収容部からトレイ部２のう
ち近接した側の孔部２ａ上方まで旋回し、この吸着を解
くことによって、トレイ部２にウェーハＷを載置させる
ようになっている。

【００２８】同様に、下流側ロボットアーム１０ｂも、
下流側に移動されたトレイ部２と例えば研磨済ウェーハ
収容部との間を旋回されるように設けられており、先端
部のウェーハ吸着機構によって保持させた研磨後のウェ
ーハを前記研磨済ウェーハ収容部に収容させるようにな
っている。

【００２９】また、トレイ部２は水平方向に自転可能に
設けられており、各ロボットアーム１０ａ、１０ｂ側に
それぞれ移動してウェーハＷの受け渡し、受け取りが行
われる際、複数設けられた孔部２ａを各ロボットアーム
１０ａ、１０ｂ側に近づけるように回転するようになっ
ている。

【００３０】ガイドレール６と水平方向に離間した位置
には、トレイ部２の移動方向と平行になるように、プラ
テンＰ表面に貼付された研磨パッドＳが２箇所に設けら
れている。このうち上流側（図１中左側）の研磨パッド
Ｓは１次研磨用であって、下流側（図１中右側）の研磨
パッドＳは２次研磨用であり、それぞれ材質の異なった
ものが使用されている。それぞれのプラテンＰは回転自
在に支持されており、このプラテンＰが回転されること
によって研磨パッドＳも回転されるようになっている。

【００３１】研磨パッドＳの材質には、従来よりウェー
ハＷの研磨に使用されていたものであればいずれでも良
く、例えばポリエステル等からなる不織布にポリウレタ
ン樹脂等の軟質樹脂を含浸させたベロアタイプパッド、
ポリエステル等の不織布を基材としてその上に発泡ポリ
ウレタン等からなる発泡樹脂層を形成したスエードタイ
プパッド、或いは独立発泡させたポリウレタン等からな
る発泡樹脂シートが使用される。そして、ウェーハＷの
研磨の目的に応じて、それぞれの研磨パッドの材質を変
えることができるようになっている。

【００３２】上流側及び下流側の研磨パッドＳのそれぞ
れの上方には、それぞれ２つのウェーハ保持ヘッド５０
が配置されている。このウェーハ保持ヘッド５０は、平
面視長方形状に形成されたヘッド駆動部５１の端部に回
転自在に支持されているとともに、トレイ部２の孔部２
ａの間隔と同じ間隔を有するように配置されている。こ
の２基のヘッド駆動部５１は回転駆動源を備えた軸５１
ａに旋回自在に支持されており、このヘッド駆動部５１
が旋回されることによって、ウェーハ保持ヘッド５０は
研磨パッド５１上方とトレイ部２の移動経路上方とを移
動されるようになっている。

【００３３】トレイ部移動機構３のうちガイドレール６
の下方には、トレイ部２の移動方向に沿って複数のウェ
ーハ着脱機構４が設置されている。このウェーハ着脱機
構４は、ヘッド駆動部５１に設けられた２つのウェーハ
保持ヘッド５０の間隔と同じ間隔を有するように２基ず
つ設けられているとともに、それぞれのヘッド駆動部５
１に対応するように配置されており、全部で４基設けら
れている。

【００３４】トレイ部２は、ウェーハ着脱機構４の上方
を移動するように設けられている。また、ウェーハ着脱
機構４は、ウェーハＷ下面を支持するためのアーム部４
ａと、このアーム部４ａを孔部２ａに挿通させるように
昇降させるための昇降機構４ｂとを備えている。この昇
降機構４ｂには例えばエアシリンダが用いられている。
そして、ウェーハ着脱機構４の上方に移動されたトレイ
部２上のウェーハＷは、アーム部４ａによってその下面
を支持されるとともに、トレイ部２とウェーハ保持ヘッ
ド５０下面との間において昇降されるようになってい
る。

【００３５】図５に示すように、ウェーハ保持ヘッド５
０は、天板部３３及び筒状に形成された周壁部３４から
なるヘッド本体３２と、ヘッド本体３２の内部に張られ
たダイヤフラム３５と、ダイヤフラム３５の下面に固定
された円盤状のキャリア３６と、周壁部３４の内壁とキ
ャリア３６の外周面に同心状に設けられた円環状のリテ
ーナリング３７とを備えている。

【００３６】ヘッド本体３２は、円板状の天板部３３と
天板部３３の外周下方に固定された筒状の周壁部３４と
から構成され、ヘッド本体３２の下端部は開口されて中
空になっている。天板部３３は、シャフト３９に同軸に
固定されており、シャフト３９には、圧力調整機構５０
に連通された流路４５が鉛直方向に形成されている。ま
た、周壁部３４の下端部には、全周にわたって段部３４
ａ及び半径方向内方に突出された円環状の係止部４０が
形成されている。

【００３７】繊維補強ゴムなどの弾性材料からなるダイ
ヤフラム３５は円環状または円板状に形成されており、
ダイヤフラム固定リング４１によって周壁部３４の内壁
に形成された段部３４ａ上に固定されている。

【００３８】ダイヤフラム３５上方には流体室４４が形
成されており、シャフト３９に形成された流路４５に連
通されている。そして、流体室４４内部に、図示しない
圧力調整機構から流路４５を通して、空気をはじめとす
る流体が供給されることによって、流体室４４内部の圧
力は調整される。

【００３９】セラミック等の高剛性材料からなるキャリ
ア３６はほぼ円盤状に一定の厚さで形成されており、ダ
イヤフラム３５の上面に設けられたキャリア固定リング
４２によって固定されている。キャリア固定リング４２
の上部には円環状に段部４２ａが形成されており、天板
部３３から鉛直方向に挿通されナット４９、スぺーサー
４９ａによって固定されているストッパーボルト４８の
下端に形成された段部４８ａと係合されるようになって
いる。そして、例えばウェーハ保持ヘッド３１が上昇さ
れ、キャリア３６などの自重によってダイヤフラム３５
が下方にたわんでも、段部４２ａと段部４８ａとが係合
することにより、ダイヤフラム３５に過剰な力を作用さ
せないようになっている。

【００４０】リテーナリング３７は、周壁部３４の内壁
とキャリア３６の外周面との間に円環状に形成されてお
り、周壁部３４の内壁との間及びキャリア３６の外周面
との間に僅かな隙間を空けて、周壁部３４及びキャリア
３６と同心状に配置されている。また、リテーナリング
３７は、ダイヤフラム３５の上面に設けられたリテーナ
リング固定リング４３によって固定されている。リテー
ナリング３７の上端面及び下端面は水平に形成されてい
る。また、リテーナリング３７の外周面には段部３７ａ
が形成されており、ウェーハ保持ヘッド３１が上昇され
た際、段部３７ａと係止部４０とが係合することによっ
てリテーナリング３７の下方向への過剰な移動を抑え、
ダイヤフラム３５に局所的な力を作用させないようにな
っている。

【００４１】なお、このウェーハ保持ヘッド５０として
は種々のものを用いることが可能であり、例えばヘッド
駆動部５１とウェーハ保持ヘッド５０とを球面軸受によ
って傾動自在に支持したものなど様々なものを採用する
ことができる。

【００４２】次に、このような構成を持つウェーハ搬送
装置及び研磨装置についての動作について説明する。は
じめに、研磨されるべきウェーハＷをトレイ部２に載置
させるため、前記ウェーハ収容部に収容されている研磨
されるべきウェーハＷを、上流側ロボットアーム１０ａ
によって取り出させる。つまり、研磨されるべきウェー
ハＷは、上流側ロボットアーム１０ａの先端に設けられ
たウェーハ吸着機構によって、その上面を保持される。

【００４３】ウェーハＷを保持した上流側ロボットアー
ム１０ａは、トレイ部２の移動経路上に旋回される。こ
のとき、トレイ部２は上流側ロボットアーム１０ａ側に
移動されている。次いで、上流側ロボットアーム１０ａ
は、保持しているウェーハＷを、トレイ部２に形成され
た２つの孔部２ａのうち、近接している側の孔部２ａ上
方に配置させる。そして前記ウェーハ吸着機構によるウ
ェーハＷの保持を解くことにより、ウェーハＷは孔部２
ａに設けられた係合部５に載置される。

【００４４】トレイ部２において２つ設けられた孔部２
ａのうち、一方の孔部２ａにウェーハＷを支持させた
ら、このトレイ部２を自転させる。トレイ部２を自転さ
せることにより、もう一方の孔部２ａが上流側ロボット
アーム１０ａに近づくように配置される。そして前述と
同様、上流側ロボットアーム１０ａによって研磨される
べきウェーハＷをウェーハ収容部から取り出すととも
に、もう一方の孔部２ａにウェーハＷを載置させる。こ
うして、トレイ部２には、研磨されるべきウェーハＷが
２つ載置された状態となる。

【００４５】駆動部７を駆動させることによって、研磨
されるべきウェーハＷが載置されたトレイ部２を、ガイ
ドレール６に沿って下流側に水平移動させるとともに、
ヘッド駆動部５１を旋回させて、２つのウェーハ保持ヘ
ッド５０がトレイ部２の移動経路上であるガイドレール
６側に配置されるようにする。このとき、トレイ部２の
移動経路上に移動されたウェーハ保持ヘッド５０は、ウ
ェーハ着脱機構４と対向するように位置決めされるよう
になっている。

【００４６】また、研磨されるべきウェーハＷが載置さ
れたトレイ部２は、ウェーハＷをウェーハ保持ヘッド５
０とウェーハ着脱機構４との間に配置させるように移動
されるとともに、その位置で停止される。

【００４７】この状態で、ウェーハ着脱機構４のそれぞ
れのアーム部４ａを上昇させるとともに、孔部２ａの係
合部５に載置されているそれぞれのウェーハＷを前記ア
ーム部４ａによって下方から支持させる。そしてアーム
部４ａをさらに上昇させることにより、ウェーハＷはウ
ェーハ保持ヘッド５０に接近されるとともに、その下面
に装着される。すなわち、ウェーハＷは、キャリア３６
の下面に設けられたウェーハ付着シート３６ａに付着さ
れ、リテーナリング３７によって周囲を係止される。

【００４８】ウェーハ保持ヘッド５０に装着されたウェ
ーハＷの研磨を行うために、へッド駆動部５１を旋回さ
せて、研磨されるべきウェーハＷを装着したウェーハ保
持ヘッド５０を研磨パッドＳ上方に配置させ、その表面
をプラテンＰ上面に貼付された研磨パッドＳに当接させ
る。

【００４９】次いで、流路４５から流体室４４に空気な
どの流体を流入させることによって、流体室４４内の圧
力を調節し、キャリア３６及びリテーナリング３７の研
磨パッドＳへの押圧圧力を調節する。キャリア３６及び
リテーナリング３７はダイヤフラム３５に支持された、
それぞれ独立して上下方向に変位可能なフローティング
構造となっており、流体室４４内部の圧力によって研磨
パッドＳへの押圧圧力が調節可能となっている。

【００５０】そして、このウェーハ保持ヘッド５０に保
持されたウェーハＷを研磨パッドＳ上で回転させること
により、ウェーハＷの１次研磨が行われる。

【００５１】ウェーハＷの１次研磨が終了したら、再び
ヘッド駆動部５１を旋回させ、ウェーハ着脱機構４上方
に移動されているトレイ部２と、１次研磨を終えたウェ
ーハＷとを対向させる。そして、ウェーハ着脱機構４の
アーム部４ａをトレイ部２の下方から孔部２ａを挿通さ
せつつ上昇させて、アーム部４ａでウェーハＷの下面を
支持させるとともに、この状態でウェーハ保持ヘッド５
０によるウェーハＷの保持を解き、アーム部４ａにウェ
ーハＷを載置させる。ウェーハＷを支持したアーム部４
ａを下降させることにより、この１次研磨を終えたウェ
ーハＷはトレイ部２に載置される。

【００５２】１次研磨を終えたウェーハＷは、２次研磨
用である下流側のウェーハ保持ヘッド５０に装着される
ようになっている。すなわち、このウェーハＷを載置さ
せたトレイ部２を下流側に移動させて、下流側に設置さ
れたウェーハ着脱機構４上方に配置させる。そして、１
次研磨時と同様に、下流側のヘッド駆動部５１を旋回さ
せて２次研磨用のウェーハ保持ヘッド５０をトレイ部２
上方に配置させ、下流側のウェーハ着脱機構４によっ
て、１次研磨を終えたウェーハＷを、２次研磨用のウェ
ーハ保持ヘッド５０に装着させる。そしてヘッド駆動部
５１を旋回させてこのウェーハ保持ヘッド５０を２次研
磨用の研磨パッドＳ上面に配置させ、研磨を行う。

【００５３】このウェーハＷの２次研磨が行われている
最中に、トレイ部２を上流側に移動させ、上流側ロボッ
トアーム１０ａによってウェーハ収容部に収容されてい
る研磨されるべきウェーハＷをこのトレイ部２に受け渡
すことが可能である。この研磨されるべきウェーハＷ
は、前述同様、下流側に移動されて１次研磨用のウェー
ハ保持ヘッド５０に保持されるとともに、１次研磨が行
われる。つまり、１次、２次の研磨動作の時間をずらす
ことによって、１次研磨と２次研磨とをそれぞれ独立さ
せて同時に行うことができる。

【００５４】一方、２次研磨を終えたウェーハＷは、１
次研磨時と同様に、下流側のウェーハ着脱機構４によっ
てトレイ部２に載置される。このトレイ部２は、１次研
磨用ウェーハ保持ヘッド５０にウェーハＷを受け渡した
あと下流側に移動されたものである。２次研磨を終えた
ウェーハＷを載置させたトレイ部２は、駆動部７によっ
て下流側ロボットアーム１０ｂ側に搬送される。ウェー
ハＷは、下流側ロボットアーム１０ｂのウェーハ吸着機
構によってその一面を保持されるとともに、下流側ロボ
ットアーム１０ｂの旋回によって前記研磨済ウェーハ収
容部に収容される。

【００５５】研磨済みのウェーハＷを下流側ロボットア
ーム１０ｂに受け渡したトレイ部２は、前記１次研磨を
終えたウェーハＷを受け取って２次研磨工程に搬送させ
るために、再び上流側に移動される。このようにトレイ
部２は、上流側、下流側ロボットアーム１０ａ、１０ｂ
や１次、２次用ウェーハ保持ヘッド５０に対するウェー
ハＷの受け取り、受け渡しのために、移動自在とされた
構成となっている。

【００５６】このようにウェーハＷの搬送はトレイ部２
の水平移動によって行われるものであり、ウェーハ保持
ヘッド５０へのウェーハＷの着脱はトレイ部２をウェー
ハ保持ヘッド５０下方に移動させるとともにこの位置に
設けたウェーハ着脱機構４によって行われるものである
としたことにより、それぞれの機構は簡易なものとな
り、動作の高速化を実現することができるとともに動作
の信頼性も向上され、メンテナンスも容易にできるよう
になる。

【００５７】つまり、搬送機構と着脱機構とを分離した
構成とすることにより、例えばトレイ部２においては、
水平方向の直線移動動作及び目標位置での停止動作を高
速且つ正確に実現できればよく、一方、ウェーハ着脱機
構４においては、ウェーハ保持ヘッド５０に対するウェ
ーハＷの着脱動作のみを高速且つ正確に実現できればよ
い。すなわち、それぞれの動作を制御するための制御系
を複雑化させることなく正確且つ高速な動作を実現する
ことができる。このように、それぞれの機構及び制御を
簡易なものとすることができ、それぞれの機能の高速化
を実現することができるとともに動作の信頼性も向上さ
れ、メンテナンスも容易となる。

【００５８】また、ウェーハ着脱機構４を、ウェーハＷ
の研磨機構である研磨パッドＳと離間した位置に設置さ
せるとともに、ウェーハ保持ヘッド５０は、研磨パッド
Ｓ上方とウェーハ着脱機構４上方との間をヘッド駆動部
５１の旋回によって移動される構成とし、ウェーハ保持
ヘッド５０に対するウェーハＷの着脱時においてはウェ
ーハ保持ヘッド５０はウェーハ着脱機構４上方に移動さ
れ、一方、ウェーハＷ研磨時においては、研磨パッドＳ
上方に移動されるようにしたため、ウェーハＷの着脱動
作と研磨動作とはそれぞれ干渉することなく安定して行
われるとともに、それぞれの機構を簡易に構成すること
ができる。

【００５９】またトレイ部２は、ウェーハ保持ヘッド５
０下方とウェーハ着脱機構４上方との間において移動自
在に支持されているとともに、ウェーハ着脱機構４は昇
降可能なアーム部４ａを備えているため、ウェーハ保持
ヘッド５０下方に移動したトレイ部２上のウェーハＷ
は、このアーム部４ａによってウェーハ保持ヘッド５０
に対して安定して着脱される。

【００６０】ウェーハＷの研磨機構である研磨パッドＳ
及びウェーハ保持ヘッド５０をトレイ部２の移動方向に
沿って複数設置させたことにより、それぞれの研磨機構
によって、例えば異なった研磨パッドＳや研磨剤を使用
して１次研磨、２次研磨といった種類の異なった研磨を
同時に行うことができる。

【００６１】そしてトレイ部２は、前記研磨機構と対応
するように複数設けられたウェーハ着脱機構４上を移動
されるとともに、それぞれのウェーハ保持ヘッド５０
は、ヘッド駆動部５１の旋回によってトレイ部２の移動
経路上にそれぞれ時間差を有しつつ独立して移動するよ
うに設けられたため、ウェーハ保持ヘッド５０に対する
ウェーハＷの着脱工程とウェーハＷの研磨工程とは、そ
れぞれ独立して行うことができるため、各工程での休止
時間は低減される。したがってスループットは向上さ
れ、効率の良いウェーハＷの研磨及び搬送を行うことが
できる。

【００６２】またトレイ部２は、複数のウェーハＷを載
置させた状態で移動可能であるため、ウェーハＷの搬送
は効率良く行われる。そして、このトレイ部２を自転可
能としたことにより、トレイ部２に複数のウェーハＷを
載置させる場合においても、自転させながら載置可能で
あるため、載置を容易に行うことができる。つまり各ロ
ボットアーム１０ａ、１０ｂによるトレイ部２に対する
ウェーハＷの受け取り、受け渡しは、トレイ部２の孔部
２ａをそれぞれのロボットアーム１０ａ、１０ｂに接近
させるようにトレイ部２を自転させてから行うことが可
能であり、このため、これらのロボットアーム１０ａ、
１０ｂに伸縮機能を備えさせることなくそれぞれの孔部
２ａにウェーハＷを設置させることができる。

【００６３】このように、トレイ部２を自転可能とした
ため、各ロボットアーム１０ａ、１０ｂの構造をも簡易
に構成することができるとともに、これらの動作の高速
化や信頼性の向上を実現することができる。

【００６４】

【発明の効果】本発明のウェーハ搬送装置、ウェーハ研
磨装置及びウェーハ製造方法は、以下のような効果を有
するものである。

【００６５】請求項１に記載の発明によれば、ウェーハ
の搬送は前記トレイ部によって行われる。そして、この
トレイ部をウェーハ保持ヘッド下方に移動させるととも
に、この位置に設けられているウェーハ着脱機構によっ
て、ウェーハはウェーハ保持ヘッドに着脱される。この
ように搬送機構と着脱機構とを分離させたため、それぞ
れの機構は簡易なものとなる。そのため、それぞれの機
能の高速化を実現することができるとともに動作の信頼
性も向上され、メンテナンスも容易となる。

【００６６】請求項２に記載の発明によれば、ウェーハ
保持ヘッドに対するウェーハの着脱時においては、前記
ウェーハ保持ヘッドは前記ウェーハ着脱機構上方に移動
され、一方、ウェーハ研磨時においては、前記研磨パッ
ド上方に移動される。このように、ウェーハの研磨機構
と着脱機構とを離間させたことにより、それぞれの機構
を簡易に構成することができる。また、それぞれの動作
は干渉することなく安定して行われる。

【００６７】請求項３に記載の発明によれば、ウェーハ
保持ヘッド下方を移動するように設けられているトレイ
部は、前記ウェーハ着脱機構上方を移動するように設け
られている。しがたって、このトレイ部はウェーハ保持
ヘッドとウェーハ着脱機構との間を移動されるようにな
っている。そして、ウェーハ着脱機構は昇降可能な前記
アーム部を備えているため、ウェーハ保持ヘッド下方に
移動したトレイ部上のウェーハは前記アーム部によって
ウェーハ保持ヘッドに装着可能であるとともに、ウェー
ハ保持ヘッドから離脱可能となっている。

【００６８】請求項４に記載の発明によれば、ウェーハ
の搬送は前記トレイ部によって行われる。そして、この
トレイ部をウェーハ保持ヘッド下方に移動させるととも
に、この位置に設けられているウェーハ着脱機構によっ
て、ウェーハはウェーハ保持ヘッドに着脱される。この
ように搬送機構と着脱機構とを分離させたため、それぞ
れの機構は簡易なものとなる。そのため、それぞれの機
能の高速化を実現することができるとともに動作の信頼
性も向上され、メンテナンスも容易となる。また、ウェ
ーハ保持ヘッドに対するウェーハの着脱時においては、
前記ウェーハ保持ヘッドは前記ウェーハ着脱機構上方に
移動され、一方、ウェーハ研磨時においては、前記研磨
パッド上方に移動される。このように、ウェーハの研磨
機構と着脱機構とを離間させたことにより、それぞれの
機構を簡易に構成することができるとともに、それぞれ
の動作は干渉することなく安定して行われる。

【００６９】請求項５に記載の発明によれば、前記トレ
イ部の移動方向に沿って研磨パッドを複数設けたため、
例えば種類の異なった研磨パッドや研磨剤を使用して１
次研磨、２次研磨などといった研磨を同時に行うことが
できる。そして、前記トレイ部は、前記複数の研磨パッ
ドに対応するように設けられたウェーハ着脱機構上方を
移動することにより、それぞれのウェーハ保持ヘッドに
対してウェーハを着脱させることができる。また、ウェ
ーハ保持ヘッドは、これらウェーハ着脱機構と研磨パッ
ドとの間をそれぞれ独立して移動されることにより、最
小限のトレイ部を備えさせるだけで、各ウェーハ保持ヘ
ッドに対するウェーハの着脱や、各ウェーハ保持ヘッド
におけるウェーハ研磨を効率良く行うことができる。

【００７０】請求項６に記載の発明によれば、ロボット
アームによってトレイ部に複数のウェーハを受け渡した
り受け取ったりする場合においても、トレイ部を自転さ
せつつ行えるため、ロボットアームの機構を複雑化する
ことなく、ウェーハの受け取り、受け渡し動作を容易に
行うことができる。

【００７１】請求項７に記載の発明によれば、搬送機構
と着脱機構とを分離させたため、それぞれの機構は簡易
なものとなり、それぞれの機能の高速化を実現すること
ができるとともに動作の信頼性も向上され、メンテナン
スも容易となる。また、ウェーハの研磨機構と着脱機構
とを離間して配置するとともに、ウェーハ保持ヘッドに
対するウェーハの着脱時においては、前記ウェーハ保持
ヘッドを前記ウェーハ着脱機構上方に移動させ、一方、
ウェーハ研磨時においては、前記研磨パッド上方に移動
させるようにしたため、それぞれの機構を簡易に構成す
ることができるとともに、それぞれの動作を干渉させる
ことなく安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハ搬送装置及び研磨装置の実施
形態の一例を示す平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１のうち、トレイ部近傍の拡大図である。

【図４】図２のうち、ウェーハ着脱機構近傍の拡大図で
ある。

【図５】ウェーハ保持ヘッドを説明するための断面図で
ある。

【図６】従来の装置を説明する図である。

【符号の説明】

２ トレイ部 ２ａ 孔部 ３ トレイ部移動機構 ４ ウェーハ着脱機構 ６ ガイドレール ７ 駆動部 ７ａ 駆動部レール ８ リニアブシュホルダ １０ａ 上流側ロボットアーム １０ｂ 下流側ロボットアーム ５０ ウェーハ保持ヘッド ５１ ヘッド駆動部 Ｓ 研磨パッド Ｐ プラテン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA12 AA18 AB03 AB04 AB08 AC01 CB03 DA17 5F031 CA02 DA05 FA01 FA03 FA12 MA22 PA06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨パッド上でウェーハを回転させつつ
   研磨するウェーハ保持ヘッドに研磨されるべきウェーハ
   を受け渡すとともに、このウェーハ保持ヘッドに取り付
   けられて研磨されたウェーハをウェーハ保持ヘッドから
   受け取るためのウェーハ搬送装置であって、 前記ウェーハを載置可能なトレイ部と、 前記トレイ部を、前記ウェーハ保持ヘッドの下方を通過
   するように移動させるトレイ部移動機構と、 前記トレイ部の下方から前記トレイ部に載置された研磨
   されるべきウェーハをウェーハ保持ヘッド下面に装着す
   るとともに、このウェーハ保持ヘッドに装着されて研磨
   されたウェーハを前記ウェーハ保持ヘッドから受け取り
   前記トレイ部に載置させるためのウェーハ着脱機構とを
   備えたことを特徴とするウェーハ搬送装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウェーハ搬送装置であ
   って、 前記ウェーハ着脱機構は、前記研磨パッドと離間した位
   置に設置されているとともに、 前記ウェーハ保持ヘッドは、前記研磨パッド上方と前記
   ウェーハ着脱機構上方とを移動可能に支持されているこ
   とを特徴とするウェーハ搬送装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のウェーハ搬送
   装置であって、 前記トレイ部は、前記ウェーハ着脱機構の上方を移動す
   るように設けられているとともに、 前記ウェーハ着脱機構は、前記ウェーハ下面を支持しつ
   つ該ウェーハを昇降させるアーム部を備えていることを
   特徴とするウェーハ搬送装置。
4. 【請求項４】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
   と、研磨すべきウェーハを保持して前記研磨パッドにウ
   ェーハの一面を当接させるウェーハ保持ヘッドとを具備
   し、このウェーハ保持ヘッドと前記プラテンとの相対運
   動により前記研磨パッドで前記ウェーハを研磨するウェ
   ーハ研磨装置であって、 ウェーハを載置可能なトレイ部と、 前記トレイ部を、前記ウェーハ保持ヘッドの下方を通過
   するように移動させるトレイ部移動機構と、 前記研磨パッドと離間した位置に設置され、前記トレイ
   部に載置された研磨されるべきウェーハを前記ウェーハ
   保持ヘッド下面に装着するとともに、このウェーハ保持
   ヘッドに装着されて研磨されたウェーハを前記ウェーハ
   保持ヘッドから受け取り前記トレイ部に載置させるため
   のウェーハ着脱機構とを備え、 前記ウェーハ保持ヘッドは、前記研磨パッド上方と前記
   ウェーハ着脱機構上方とを移動可能に支持されているこ
   とを特徴とするウェーハ研磨装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のウェーハ研磨装置であ
   って、 前記研磨パッドは前記トレイ部の移動方向に沿って複数
   設置されているとともに、これら研磨パッドと対応する
   ように前記ウェーハ保持ヘッド及びウェーハ着脱機構が
   複数設置されており、 ウェーハ保持ヘッドは、これら研磨パッド上方とウェー
   ハ着脱機構上方とをそれぞれ移動可能に支持されている
   ことを特徴とするウェーハ研磨装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載のウェーハ研磨
   装置であって、 前記トレイ部は、複数の研磨されるべきウェーハを前記
   トレイ部に受け渡すための上流側ロボットアームと、研
   磨後のウェーハを前記トレイ部から受け取るための下流
   側ロボットアームとの間を移動可能に支持されていると
   ともに、自転可能に設けられていることを特徴とするウ
   ェーハ研磨装置。
7. 【請求項７】 表面に研磨パッドが貼付されたプラテン
   と、研磨すべきウェーハを保持して前記研磨パッドにウ
   ェーハの一面を当接させるウェーハ保持ヘッドとを具備
   し、このウェーハ保持ヘッドと前記プラテンとの相対運
   動により前記研磨パッドで前記ウェーハを研磨する研磨
   工程と、 前記ウェーハ保持ヘッドに研磨されるべきウェーハを受
   け渡すとともに、このウェーハ保持ヘッドに取り付けら
   れて研磨されたウェーハをウェーハ保持ヘッドから受け
   取るためのウェーハ搬送工程とを含んだウェーハ製造方
   法であって、 研磨されるべきウェーハを載置したトレイ部を、ウェー
   ハ着脱機構上方に移動させるとともに、このトレイ部上
   方に前記ウェーハ保持ヘッドを移動させ、 前記ウェーハ着脱機構によってトレイ部に載置されてい
   るウェーハを前記ウェーハ保持ヘッドに装着させた後、
   このウェーハ保持ヘッドを前記研磨パッド上に移動させ
   て前記ウェーハの研磨を行い、 研磨後のウェーハは、前記ウェーハ保持ヘッドから前記
   ウェーハ着脱機構に受け渡されるとともに前記トレイ部
   に載置されることを特徴とするウェーハ製造方法。