JP2001274121A - ウェハ研磨装置 - Google Patents
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Abstract
ハ研磨装置を提供する。 【解決手段】 本発明のウェハ研磨装置1は、ロード・
アンロード部3から研磨ヘッド42へ又はその反対へと
移るウェハ10を一時的に待機させる上下2段構造のウ
ェハ載置台を有するウェイティングユニット43を研磨
部4に設けると共に、この上段及び下段のウェハ載置台
が個別に移動可能な構造となっている。又、このウェイ
ティングユニットの下部空間には、研磨ヘッドの洗浄を
行うスピンドル洗浄ユニット44が設けられている。
Description
り、特に化学的機械研磨法(CMP:Chemical Mechani
cal Polishing)による半導体ウェハの研磨装置に関す
る。
層に渡ってICパターンを形成することが行われてい
る。パターンを形成した層の表面にはある程度の凹凸が
生じるのが避けられない。従来はそのまま次の層のパタ
ーンを形成していたが、層数が増加すると共に線やホー
ルの幅が小さくなるほど良好なパターンを形成するのが
難かしく、欠陥などが生じ易くなっていた。そこで、パ
ターンを形成した層の表面を研磨して表面を平坦にした
後、次の層のパターンを形成することが行われている。
このようなICパターンを形成する工程の途中でウェハ
を研磨するには、CMP法によるウェハ研磨装置(CM
P装置)が使用される。
ハを収容したカセットから1枚ずつヘッドに吸着して研
磨し、洗浄した後、ヘッドから外して再びカセットに収
容するまでの工程が1回毎に行われるため、スループッ
トが悪く生産性が低いという問題があった。
の問題に鑑み、スループットを向上させた生産性の高い
ウェハ研磨装置を提供することである。
るための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載
されたウェハ研磨装置を提供する。請求項1に記載のウ
ェハ研磨装置は、研磨部にウェハを一時的に載置する上
下2段構造の、個別にスライド可能なウェハ載置台を有
するウェイティングユニットを設けることにより、スル
ープットの向上を計っている。請求項2に記載のウェハ
研磨装置は、ウェイティングユニットの上段のウェハ載
置台をロード専用に、ウェイティングユニットの下段の
ウェハ載置台をアンロード専用にと役割分担させたもの
である。
のウェハ載置台がウェハを研磨ヘッドに受け渡す位置に
達した時に、給水管と接続することでウェハをウェハ載
置台上に水で浮き上がらせることにより、研磨ヘッドの
ウェハの把持を容易にしたものである。請求項4に記載
のウェハ研磨装置は、研磨部に研磨ヘッドのウェハ保持
面を洗浄するための環状ブラシと水噴出ノズルとよりな
る洗浄ユニットを設けたものであり、これにより、ウェ
ハを1回研磨する毎に研磨ヘッドを洗浄でき、ゴミの付
着によるウェハへの傷付け防止及び高精度な平面研磨を
行うことができる。
ユニットをウェイティングユニットのウェハ載置台に保
持されたウェハが研磨ヘッドに受け渡される位置の下方
の空間に設けることで洗浄ユニットの設置スペースを節
約でき、研磨部をコンパクトにできる。請求項6に記載
のウェハ研磨装置は、環状ブラシと被洗浄面である研磨
ヘッドのウェハ保持面とを偏心させることにより、環状
ブラシと被洗浄面とが相対的に不動である個所をなくす
ことができ、十分な洗浄が行える。請求項7に記載のウ
ェハ研磨装置は、研磨部に研磨ヘッドのウェハ保持面の
洗浄ユニットと、上下2段構造で個々にスライド可能な
ウェハ載置台を有するウェイティングユニットとを設け
ることにより、スルーピットの向上と共に、高精度の平
面研磨を行えるようにしている。
実施の形態のウェハ研磨装置について説明する。図1
は、本発明のウェハ研磨装置1の全体構成の概略平面図
である。ウェハ研磨装置1は、インデックス部2、ロー
ド・アンロード部3、研磨部4、洗浄部5及び電装部6
の5つのユニットから構成されており、それぞれのユニ
ットは独立していて個々に取り付け具等を使用して組み
付けられている。
が装填できるようにされていると共に、このカセット2
1に収納されているウェハ10を取り出し、ロード・ア
ンロード部3へとウェハ10を運ぶロボット22が設け
られている。このロボット22は、研磨が終了して洗浄
されたウェハ10を洗浄部5から受け取りカセット21
に戻すことも行う。ロード・アンロード部3は、上下2
つの搬送ロボット31,32を備えており、上段搬送ロ
ボット31はロード用とし、下段搬送ロボット32はア
ンロード用として使用される。インデックス部2からの
ウェハ10は、上段搬送ロボット31のアーム33に受
け渡しされ、図示されていないロード・アンロード部3
内のプリアライメント台で芯出しが行われ、その後研磨
部4へと運ばれる。
研磨ヘッド42とを備えていると共にそれぞれのプラテ
ン間に上下2段構造のウェハ載置台を有するウェイティ
ングユニット43が設けられている。研磨部4に運ばれ
たウェハ10は、ウェイティングユニット43を経由し
て研磨ヘッド42によってプラテン41上に運ばれ、そ
こで研磨が行われる。研磨後のウェハ10は、再度ウェ
イティングユニット43を経由して、ロード・アンロー
ド部3の下段搬送ロボット32で取り出され、次いで洗
浄部5へと運ばれる。洗浄後のウェハ10はインデック
ス部2のロボット22によりカセット21内に収納され
る。これが図1に示されたウェハ研磨装置1の概略の作
業工程である。
研磨部4の構成について図2〜7を使用して詳細に説明
する。研磨部4には、前述したように3つのプラテン4
1と2つの研磨ヘッド42とを備えている。左右両側の
プラテン41には、同種のスラリーを使用し、中央のプ
ラテンには異なる種類のスラリーを使用し、研磨特性が
変えられるようになっている。ウェハ10を保持する研
磨ヘッド42は、プラテン間を直線的に移動できると共
に、上下動可能に構成されている。更にこの研磨部4に
は、プラテン41間に上下2段構造のウェハ載置台を有
するウェイティングユニット43が2ケ所設けられてい
る。
2,3に示されるように上下段のウェハ載置台431,
432を備え、それぞれのウェハ載置台は連結部材43
3を介してロッドレスシリンダ434に接続している。
したがってロッドレスシリンダ434の駆動によってウ
ェハ載置台431,432は、直線的に移動できる。上
段のウェハ載置台431の表面には環状の溝435が設
けられ、この溝に連通して内部に通水路436が設けら
れており、ウェハ載置台431がロード位置に移動した
ときに、ウェイティングユニット43上に設けられた通
水弁437に接続する。したがってウェハ10が上段の
ウェハ載置台431に載せられ、研磨ヘッド42によっ
て保持されるロード位置にきたとき、水がウェハ載置台
431の溝435から流れ出てウェハ10を浮き上がら
せるようにするため、研磨ヘッド42によるウェハ10
の保持が容易に行える。なお、下段のウェハ載置台43
2も同様の構造にしてもよい。なお、ロッドレスシリン
ダ434は、公知の構造のものを採用できるものであ
る。
うなスピンドル洗浄ユニット44が設けられている。こ
のスピンドル洗浄ユニット44は、図3から分るよう
に、省スペース化のためウェイティングユニット43と
重なるような形で、ウェハ載置台431の走行路の下部
に設けられる。即ち、ウェハ載置台431のロード位置
において、下段のウェハ載置台432より下方にスピン
ドルである研磨ヘッド42が入り込むような大きさの円
形の槽441を設けると共に、この槽441内の槽とは
偏心した位置に、槽の半分程の径の円形ブラシ442が
設けられている。更に、槽441内には、ブラシの高さ
より低い区画壁443が設けられ、ブラシ442の部分
を区画している。またブラシ442による研磨ヘッド4
2の洗浄面に対して水を噴射する複数の噴出ノズル44
4も、槽441内に設けられている。槽441の外周に
は水の供給口445、及び排出口446が配設されてい
る。槽441の内周面には、環状のガイド体447が設
けられ、研磨ヘッド42を案内している。
ィングユニット43の下部には、洗浄水等を最終的に受
け入れる水受け容器438が設置されており、そのほぼ
中央部で排水管439に接続している。
磨装置の研磨部4は、以下のように作動する。ロード・
アンロード部3から研磨部4に受け入れられるウェハ1
0は、まずウェイティングユニット43の上段のウェハ
載置台431上に載せられる。次いでロッドレスシリン
ダ434が駆動して上段のウェハ載置台431を移動し
て、ウェハ10を研磨ヘッド42に受け渡す位置(ロー
ド位置)に運ぶ。このとき、ウェハ載置台431は、ウ
ェイティングユニット43に設けられた通水弁437に
接続し、ウェハ10を載せているウェハ載置台431の
表面が水が出て来て、ウェハ10を持ち上げた状態にす
る。この状態で研磨ヘッド42が下降してウェハ10を
吸着保持し、ウェハ10をプラテン41上に運び、そこ
でウェハ10の研磨が行われる。
431は、元の位置に戻り、次のウェハ10を受け入れ
る待機状態に入る。次いでウェイティングユニットの下
段のウェハ載置台432が同様にロッドレスシリンダ4
34の駆動によって移動し、研磨後のウェハ10を研磨
ヘッド42から受け取る位置(アンロード位置)で停止
する。研磨ヘッド42からウェハ10を受け取った下段
のウェハ載置台432は、元の最初の位置に戻り、ここ
で研磨されたウェハ10は、ロード.アンロード部3へ
移され、次の洗浄部5へと運ばれる。
受け渡した研磨ヘッド42は、下段のウェハ載置台43
2が移動した後に、スピンドル洗浄ユニット44の円形
ブラシ442に表面が接触するまで下降し、ここで研磨
ヘッド42の洗浄が行われる。洗浄中は、噴出ノズル4
44から洗浄水が噴射される。洗浄後の研磨ヘッド42
は、同じ位置で次のウェハ10を保持することができ
る。研磨部4での1つのサイクルは、このようにして行
われる。同様の動作が、もう一方のウェイティングユニ
ット43で行われる。
いては、研磨部にウェハを一時的に載置する上下2段構
造のウェイティングユニットを設けることによって、ス
ループットの向上が計れ、生産性を上げることが可能と
なった。また、ウェハ載置台が研磨ヘッドにウェハを受
け渡す際に、ウェハが水で浮き上がった状態にすること
で、研磨ヘッドのウェハの把持を容易にすることができ
る。更にスピンドル洗浄ユニットをウェイティングユニ
ットの下に配置することで、装置をコンパクトにするこ
とができると共に同じ位置で次のウェハを受け取ること
ができ操作に無駄がなく、またウェハの研磨毎に研磨ヘ
ッドを洗浄することで、高精度の平面研磨を行える等の
顕著が効果を奏するものである。
成の概略平面図である。
上下2段構造のウェイティングユニットの平面図であ
る。
の縦断面図である。
の側面図である。
ットと水受け容器との位置関係を説明する図である。
スピンドル洗浄ユニットの縦断面図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 ウェハをカセットからロード・アンロー
ド部に受け渡すインデックス部と、インデックス部から
研磨部へ及び研磨部から洗浄部へとウェハを中継するロ
ード・アンロード部と、ウェハを研磨する研磨部と、研
磨後のウェハを洗浄する洗浄部とを備えているウェハ研
磨装置において、 前記研磨部に、ロード・アンロード部から研磨ヘッドへ
又は研磨ヘッドからロード・アンロード部へと渡るウェ
ハを一時的に載置する上下2段構造のウェハ載置台を有
するウェイティングユニットを設けると共に、上段及び
下段のウェハ載置台が個別にスライド可能であることを
特徴とするウェハ研磨装置。 - 【請求項2】 前記ウェイティングユニットの上段のウ
ェハ載置台が、ウェハを研磨ヘッドへと受け渡すロード
専用であり、前記ウェイティングユニットの下段のウェ
ハ載置台が、研磨後のウェハを研磨ヘッドから受け取る
アンロード専用であることを特徴とする請求項1に記載
のウェハ研磨装置。 - 【請求項3】 前記ウェイティングユニットの上段のウ
ェハ載置台が、載置されたウェハを研磨ヘッドに受け渡
す位置に達した時に、給水管と接続して該上段のウェイ
ティングユニットのウェハ載置台上に水の膜を生成し
て、ウェハを浮き上がらせるようにしたことを特徴とす
る請求項1又は2に記載のウェハ研磨装置。 - 【請求項4】 ウェハをカセットからロード・アンロー
ド部に受け渡すインデックス部と、インデックス部から
研磨部へ及び研磨部から洗浄部へとウェハを受け渡すロ
ード・アンロード部と、ウェハを研磨する研磨部と、研
磨後のウェハを洗浄する洗浄部とを備えているウェハ研
磨装置において、 前記研磨部に、研磨ヘッドのウェハ保持面を洗浄するた
めの、環状ブラシと水噴出ノズルとよりなるスピンドル
洗浄ユニットを設けることを特徴とするウェハ研磨装
置。 - 【請求項5】 前記洗浄ユニットが、ウェイティングユ
ニットのウェハ載置台に保持されたウェハが研磨ヘッド
に受け渡される位置の下方の空間に設けられていること
を特徴とする請求項4に記載のウェハ研磨装置。 - 【請求項6】 洗浄時に、前記環状ブラシが研磨ヘッド
のウェハ保持面の中心にくるように、環状ブラシとウェ
ハ保持面とは偏心していることを特徴とする請求項4又
は5に記載のウェハ研磨装置。 - 【請求項7】 前記研磨部に更に上下2段構造で、個々
にスライド可能なウェハ載置台を有するウェイティング
ユニットを設けることを特徴とする請求項4〜6のいず
れか一項に記載のウェハ研磨装置。
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