JP2008277635A - ウェハ研磨装置、ウェハ研磨システム及びウェハ研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１ステップ研磨又は複数ステップ研磨を高いスループットで実施でき、装置全体がコンパクト化して占有面積の縮小化を実現する。
【解決手段】２つのプラテン２１，２２に夫々設置された第１のウェハ保持ヘッド２６及び第２のウェハ保持ヘッド２７を具備し、２つのプラテン２１，２２の間にウェハが載置されるウェハ移載装置２３を配設する。前記２つのウェハ保持ヘッド２６、２７を夫々第１の移動手段３３、第２の移動手段３４により２つのプラテン２１，２２とウェハ移載装置２３の間を移動させる。更に、２つの移動手段３３、３４を支持する旋回移動手段３５により２つのウェハ保持ヘッド２６，２７を夫々、一方のプラテン２１又は２２から他方のプラテン２２，２１まで１８０度だけ旋回移動させることにより、２ステップ研磨を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明はウェハ研磨装置、ウェハ研磨システム及びウェハ研磨方法に関するものであり、特に、複数のプラテンを使用して１又は２以上のステップにて研磨加工を実行するウェハ研磨装置、ウェハ研磨システム及びウェハ研磨方法に関するものである。

従来、此種ウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）１は、図９に示すように、回転駆動可能なプラテン２と、該プラテン２上面に貼着された研磨パッド３と、ウェハを保持する昇降可能なウェハ保持ヘッド４と、前記研磨パッド３上面に研磨剤を供給する供給ノズル（図示せず）とを備え、前記プラテン２はモータ５の駆動により回転軸６を介して回転するように構成されている。

ウェハ研磨の際は、研磨パッド３上面にウェハを所定圧力で押し付け、該研磨パッド３及びウェハを回転させながら、研磨パッド３上面に研磨剤を供給して研磨する。

複数のウェハをCMP処理する場合、スループットを向上させる観点から、複数のウェハを同一のプラテン上に配置して複数のウェハを同時にＣＭＰ処理する方法があるが、複数のウェハ全てについて均一な高加工品質を確保することが不可能であるため、一つのプラテンで一枚のウェハをＣＭＰ処理する方法が取られている。

又、１つのプラテン上に１枚ずつウェハを載置して、１ステップ研磨、即ち、１つの工程で研磨する場合、或いは、２ステップ研磨、即ち、研磨条件（研磨剤の種類、研磨圧力、研磨速度など）を途中で変更して２つの工程で研磨する場合、１つのプラテンにウェハを供給、排出する際に待ち時間が生じるためにスループットが低下する。

そこで、スループットを向上させるために、従来、種々の研磨方法が提案されている。例えば、１つのプラテンと、１つの移送装置に位置決め可能に１つウェハ保持ヘッドを保持する位置決め手段を備えて成るユニット（移送装置を共用化したものを含む）をｎ個組み合わせたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。又、ｎ個のプラテンと、１つの移送装置に位置決め可能に（ｎ＋１）個のウェハ保持ヘッドを保持する位置決め手段を備えたものがある（例えば、特許文献３、４参照）。

更に、２つのプラテンと、１つの移送装置に位置決め可能にウェハ保持ヘッドを保持する位置決め手段を備えて成るユニットを2個組み合わせ、1つのプラテンを共用化したものがある（例えば、特許文献５、６参照）。又、２つのプラテンと、移送装置に位置決め可能にウェハ保持ヘッドを保持する位置決め手段を２つ備え、夫々の位置決め手段を相互独立に制御可能に構成したものがある（例えば、特許文献７参照）。
特開平１１−２０４４６８号公報 特開平１０−２０２５１５号公報 特開平０９−１７４４２０号公報 特開２００５−１３１７７２号公報 特開２００３−３３２２８２号公報 特開２０００−２６３４３３号公報 特開２０００−１１７６２８号公報

特許文献１又は２記載の従来技術は、２ステップ研磨を実行する場合に連続した研磨加工が困難であるため処理効率が低下する。

又、特許文献３又は」４記載の従来技術は、２ステップ研磨を実行する場合、ウェハを持ち替えることなく連続してＣＭＰ処理を行えるが、１ステップ研磨を実行する場合は、複数のプラテン間でＣＭＰ処理を行うため、複数のプラテン間にウェハを移動させる時間だけ生産性が低下する。

更に、特許文献５又は６記載の従来技術は、１ステップ研磨を実行する場合、使用されないプラテンが存在するために装置のサイズが大きくなる。又、特許文献７記載の従来技術は、１ステップ研磨及び２ステップ研磨の双方で効率の良い研磨加工を実現できるが、プラテンと移送装置を円周上に配置する必要があり、位置決め手段の剛性確保のために装置のサイズが大きくなる。

従来技術では一般に、異なる種類の研磨剤を使用して該研磨剤の種類ごとにプラテンを複数設けて、各プラテン上にて複数ステップ研磨を順次実行する方法、或いは、複数のプラテンごとにウェハ保持ヘッドを設ける方法などが採用されているが、いずれも一長一短があり、１ステップ研磨と複数ステップ研磨の双方において高いスループットを実現することは困難であり、又、プラテンとウェハ保持ヘッドの数が増加し、装置全体のサイズが大きくなるという問題があった。

そこで、１つのプラテンを用いて１ステップ研磨を行う場合、或いは、複数のプラテンを順次用いて複数ステップ研磨を行う場合に、高いスループットでウェハを研磨でき、装置全体を大きくさせることなく占有スペースを縮小させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ウェハ保持ヘッドにより保持されたウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けて研磨するウェハ研磨装置において、互いに間隔を有して並設された第１のプラテン及び第２のプラテンと、第１のプラテン、第２のプラテンの上方に夫々設置された昇降可能な第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドと、第１のプラテンと第２のプラテンの間に配設され、且つ、研磨前のウェハと研磨後のウェハが載置されるウェハ移載装置と、第１のウェハ保持ヘッドを第１のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第１の移動手段と、第２のウェハ保持ヘッドを第２のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第２の移動手段と、第１の移動手段と第２の移動手段を支持すると共に、前記ウェハ移載装置を中心として旋回して第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドを夫々第２のプラテン、第１のプラテンの位置決め箇所に移動停止させる第３の移動手段とを備え、第１のプラテン又は第２のプラテンにより夫々研磨されたウェハを第２のプラテン又は第１のプラテンの位置決め箇所に旋回移動させて研磨できるように構成して成るウェハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、１ステップ研磨の場合、第１のプラテンと第２のプラテンは研磨条件を同一に設定して研磨加工する。まず、第１の移動手段で第１のウェハ保持ヘッドをウェハ移載装置の位置決め箇所まで移動させて前記ウェハを保持し、該ウェハ保持ヘッドを第１のプラテンの位置決め箇所まで移動させて研磨加工を開始する。これに若干遅れて２番目のウェハをウェハ移載装置に載せた後、前記同様に、該ウェハを第２のウェハ保持ヘッドで保持し、第２のプラテンの位置決め箇所まで移動させて研磨加工を開始する。

このように、２つのウェハを順次独立に第１のプラテン、第２のプラテンに夫々移動させて研磨し、研磨後のウェハをウェハ移載装置上のウェハ搬出部に順次移動させて排出し、この後、ウェハ移載装置上に搬入されている３番目のウェハ、４番目のウェハを第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドで夫々保持して、前記同様の手順で１ステップ研磨を繰り返す。

又、２ステップ研磨の場合、第１のプラテンと第２のプラテンは研磨条件を異ならせて研磨加工する。先ず、１番目のウェハがウェハ移載装置のウェハ搬入位置に載せられた後、第１のウェハ保持ヘッドが第１の移動手段でウェハ移載装置のウェハ搬入位置まで移動して該ウェハを保持し、次に、第１のウェハ保持ヘッドが第１のプラテンの研磨位置まで移動して研磨を開始する。

他方、第２のウェハ保持ヘッドは第２の移動手段でウェハ移載装置上のウェハ供給部まで移動して２番目のウェハを保持する。そして、１番目のウェハの研磨終了後に、第１のウェハ保持ヘッドは第３の移動手段で第２のプラテンの研磨位置まで旋回移動し、また、２番目のウェハは第２の移動手段で第１のプラテンの研磨位置まで移動して研磨を開始する。

１番目のウェハの研磨終了後、第１のウェハ保持ヘッドはウェハ移載装置まで移動して１番目のウェハを排出させたのち、代わりに３番目のウェハを保持する。又、２番目のウェハの研磨終了後、第２のウェハ保持ヘッドは第３の移動手段で第２のプラテンの研磨位置まで旋回移動して研磨を開始する。これ以降、上記の工程を繰り返すことにより、第１のプラテンと第２のプラテンにより２ステップ研磨が順次行われる。

請求項２記載の発明は、ウェハ保持ヘッドにより保持されたウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けて研磨するウェハ研磨装置において、互いに間隔を有して並設された第１のプラテン及び第２のプラテンと、第１のプラテン、第２のプラテンの上方に夫々設置された昇降可能な第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドと、第１のプラテンと第２のプラテンの間に配設され、且つ、研磨前のウェハと研磨後のウェハが載置されるウェハ移載装置と、第１のウェハ保持ヘッドを第１のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第１の移動手段と、第２のウェハ保持ヘッドを第２のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第２の移動手段と、第１の移動手段と第２の移動手段を支持すると共に、前記ウェハ移載装置を中心として旋回して第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドを夫々第２のプラテン、第１のプラテンの位置決め箇所に移動停止させる第３の移動手段とを備え、第１のプラテン又は第２のプラテンにより夫々研磨されたウェハを第２のプラテン又は第１のプラテンの位置決め箇所に旋回移動させて研磨できるように構成し、更に、第１のプラテンとウェハ移載装置の間、及び、第２のプラテンとウェハ移載装置の間に夫々液体飛散防止用の仕切壁を設けると共に、該仕切壁に上記第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドが通過する通路を形成し、前記仕切壁は上記第３の移動手段と一体に旋回できるように設けて成るウェハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、請求項１と同様の作用を有し、加えて、第１のプラテン及び第２のプラテンを互いに近接して配置しても、各プラテンとウェハ移載装置の間に仕切壁が設けられているので、研磨加工中に、２つのプラテンの一方に供給された研磨剤等が他方のプラテン側に飛散することを阻止する。又、仕切壁には各ウェハ保持ヘッドの移動を許容する通路が形成され、且つ、該仕切壁が第３の移動手段と一体旋回可能に取り付けられているので、２つのプラテンとウェハ移載装置の間において、前記ウェハ保持ヘッドは仕切壁と干渉することなく移動する。

請求項３記載の発明は、上記ウェハ移載装置は、未研磨のウェハを搬入するウェハ搬入手段と、研磨済みのウェハを搬出するウェハ搬出手段とを備え、該ウェハ搬出手段とウェハ搬入手段は前記第３の移動手段の旋回中心位置と対応する位置に独立に移動できるように構成してなる請求項１又は２記載のウェハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、ウェハ搬入手段とウェハ搬出手段は、第３の移動手段の旋回中心位置と対応する位置に交替で相互独立に移動する。このため、未研磨のウェハは、ウェハ搬入手段によりウェハ移載装置上のウェハ供給部にセットされたのち、ウェハ保持ヘッドにより保持される。又、研磨済みのウェハは、ウェハ保持ヘッドによりウェハ移載装置上のウェハ排出部にセットされたのち、ウェハ搬出手段により外部に搬出される。

請求項４記載の発明は、上記第３の移動手段は上記旋回中心位置から退避可能に設けられ、且つ、該旋回中心位置に上記第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドを洗浄するためのヘッド洗浄装置が設置されている請求項１,２又は３記載のウェハ研磨装置を提供する。

この構成によれば、第１のウェハ保持ヘッド又は第２のウェハ保持ヘッドの洗浄時に、第３の移動手段を旋回中心位置から所定位置に退避させることにより、ヘッド洗浄装置により第１のウェハ保持ヘッド又は第２のウェハ保持ヘッドが洗浄処理される。

請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載のウェハ研磨装置を備えたウェハ研磨システムであって、該ウェハ研磨装置が２つ以上並設されていると共に、該隣り合うウェハ研磨装置の間には、一のウェハ研磨装置で研磨されたウェハをその隣側に設置された他のウェハ研磨装置に移送するための移送装置が設けられているウェハ研磨システムを提供する。

この構成によれば、一のウェハ研磨装置でウェハを研磨したのち、該ウェハを移送装置により隣側のウェハ研磨装置に移送して更に研磨することにより、３以上のステップ研磨が可能になる。例えば、２つのウェハ研磨装置を並設したウェハ研磨システムにおいてはウェハを研磨する場合、２つのウェハ研磨装置の一方によりウェハを２ステップ研磨にてＣＭＰ処理した後、該ウェハを他方のウェハ研磨装置に移送して更に１ステップ研磨または２ステップ研磨にてＣＭＰ処理を行える。従って、該ウェハに対して全体として３ステップ研磨または４ステップ研磨が実施される。

請求項６記載の発明は、２つのウェハ研磨装置が並設された請求項５記載のウェハ研磨システムによりウェハを研磨する方法であって、２つのウェハ研磨装置の一方にウェハを搬送して１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施する工程と、該１ステップ研磨又は２ステップ研磨が実施されたウェハを移送装置により他方のウェハ研磨装置に移送する工程と、該他方のウェハ研磨装置により前記ウェハに更に１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施する工程とを含み、前記ウェハに対して全体として３ステップ研磨または４ステップ研磨を実施するウェハ研磨方法を提供する。

この方法によれば、先ず、一方のウェハ研磨装置にウェハを搬送して１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施した後、該ウェハを移送装置により他方のウェハ研磨装置に移送する。そして、前記ウェハに対して更に１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施する。これにより、前記ウェハに対して全体として３ステップ研磨または４ステップ研磨が実施される。

請求項１記載の発明は、１つのプラテンを使用して１ステップ研磨を２箇所で交互に行う場合と、２つのプラテンを順次使用して２ステップ研磨を行う場合の両方において、待ち時間を発生させることなく連続して研磨加工を行うので、高いスループットを得ることができる。又、１ステップ研磨及び２ステップ研磨の双方において、近接して並設した２つのプラテンを使用するため生産性が向上するだけでなく、占有スペースの小さいコンパクトな構成が実現される。

更に、１ステップ研磨又は２ステップ研磨のいずれの場合も、各研磨加工のプロセス時間の割合により連続的な研磨加工が左右されないので、生産効率の良い１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施することができる。特に、２ステップ研磨において第１の研磨工程と第２の研磨工程が終了した後、直ちに次の研磨動作にスムーズに移行でき、第１の研磨工程と第２の研磨工程の一方が他方の研磨加工状況によって待機させられることがなく、待機時間によるウェハ加工面の腐食を良好に防止することができる。

請求項２記載の発明は、２つのプラテンの一方から他方への研磨剤の飛散が仕切壁により阻止されるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、研磨剤の飛散による環境汚染を未然に防止できると共に、種類の異なる研磨剤が相互に混ざる恐れもなく、ウェハの加工品質が向上する。又、ウェハ保持ヘッドは仕切壁と干渉することなく、前記プラテンとウェハ移載装置の間を円滑に移動することができる。

請求項３記載の発明は、ウェハ搬入手段とウェハ搬出手段は、第３の移動手段の旋回中心位置と対応する位置まで移動できるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、ウェハ搬入手段により未研磨のウェハをウェハ移載装置上のウェハ供給位置に正確に載置できると共に、ウェハ移載装置上のウェハ排出位置に載置された研磨済みのウェハをウェハ搬出手段により確実に搬出させることができる。ウェハ移載装置は、第３の移動手段の旋回中心にあるため、第1のウェハ保持ヘッド、又は第２のウェハ保持ヘッドがウェハ移載装置とウェハの供給又は、排出を行なっている際にも、第３の移動手段を用いて他方のウェハ保持ヘッドを２つのプラテンに自在に位置決めできる。

請求項４記載の発明は、第３の移動手段の旋回中心位置にヘッド洗浄装置が設置されているので、請求項１,２又は３記載の発明の効果に加えて、構造がコンパクトでありながら、ウェハ保持ヘッドを旋回中心位置に移動させるのみで容易かつ迅速に洗浄することができる。ヘッド洗浄装置は、第３の移動手段の旋回中心にあるため、第1のウェハ保持ヘッド、又は第２のウェハ保持ヘッドがヘッド洗浄装置によるヘッド洗浄を行なっている際にも、第３の移動手段を用いて他方のウェハ保持ヘッドを２つのプラテンに自在に位置決めできる。

請求項５記載の発明は、２以上のウェハ研磨装置にウェハを順次移送して研磨加工を行うことにより、希望する複数（３以上）ステップ研磨が可能になるので、高い加工品質のウェハを容易に得ることができる。

請求項６記載の発明は、２つのウェハ研磨装置にウェハを順次移送して複数工程にて研磨加工することにより、３ステップ研磨又は４ステップ研磨が可能になるので、生産性の向上を維持しつつ、従来に比べて高い研磨品質のウェハを容易に製造することができる。

本発明は１つのプラテンを用いて１ステップ研磨を行う場合、或いは、複数のプラテンを順次使用して複数ステップ研磨を行う場合に、高いスループットでウェハを研磨加工でき、装置全体を大型化することなく占有スペースを縮小化させるという目的を達成するため、ウェハ保持ヘッドにより保持されたウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けて研磨するウェハ研磨装置において、互いに間隔を有して並設された第１のプラテン及び第２のプラテンと、第１のプラテン及び第２のプラテンの上方に夫々設置された昇降可能な第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドと、第１のプラテンと第２のプラテンの間に配設され、且つ、研磨前のウェハと研磨後のウェハが載置されるウェハ移載装置と、第１のウェハ保持ヘッドを第１のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第１の移動手段と、第２のウェハ保持ヘッドを第２のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第２の移動手段と、第１の移動手段と第２の移動手段を支持すると共に、前記ウェハ移載装置を中心として旋回して第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドを夫々第２のプラテン及び第１のプラテンの位置決め箇所に移動停止させる第３の移動手段とを備え、第１のプラテン又は第２のプラテンにより夫々研磨されたウェハを第２のプラテン又は第１のプラテンの位置決め箇所に旋回移動させて研磨することによって実現した。

以下、本発明の好適な一実施例を図１乃至図８に従って説明する。本実施例は、第１のプラテン及び第２のプラテンの上方に夫々設置された第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドを具備し、２つのプラテンの間にウェハが載置されるウェハ移載装置を配設し、第１のウェハ保持ヘッドと第２のウェハ保持ヘッドを、第１の移動手段と第２の移動手段で２つのプラテンとウェハ移載装置の双方の位置決め箇所まで夫々移動させることにより、１ステップ研磨を高いスループットで実施できる。

更に、２つの移動手段を支持する旋回移動手段（第３の移動手段）で２つのウェハ保持ヘッドを夫々反対側のプラテンまで旋回移動させることにより、２ステップ研磨を高いスループットで実施できる。又、２つのプラテンや移動手段をコンパクトに配置できるので、装置全体のサイズを大きくすることなく占有面積の縮小化が実現される。

図１は、本実施例に係るＣＭＰシステム１１の全体構成を示す平面図である。同図に示すように、ＣＭＰシステム１１は、ウェハ研磨部１２と、該ウェハ研磨部１２の一側に設けられたウェハ洗浄部１３と、更に該ウェハ洗浄部１３の一側に設けられたウェハ収納部１４とを備え、ウェハ洗浄部１３、ウェハ収納部１４には夫々洗浄装置１５、ウェハ収納用カセット１６が設置されている。

ウェハ研磨部１２に搬入されたウェハは、１ステップ研磨又は２ステップ研磨にてＣＭＰ処理され、研磨済みのウェハは搬送用ロボット１７に受け渡されてウェハ洗浄部１３に搬送され、洗浄装置１５によって洗浄される。更に、洗浄後のウェハは搬送用ロボット１８に受け渡されてウェハ収納部１４に搬送され、ウェハ収納用カセット１６に収納される。

次に、前記ウェハ研磨部１２に設置されたＣＭＰ装置１０の構成について詳述する。ウェハ研磨部１２にはモータ（図示せず）にて回転駆動可能な第１のプラテン２１と第２のプラテン２２が所定間隔を有して並設され、第１のプラテン２１、第２のプラテン２２の上面には第１の研磨パッド２４、第２の研磨パッド２５が夫々貼着されている。又、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２の間にはウェハ移載装置２３が配設され、該ウェハ移載装置２３には、研磨前のウェハと研磨後のウェハが載置される。

又、第１の研磨パッド２４、第２の研磨パッド２５の上方には、ウェハを保持して各研磨パッド２４，２５に夫々所定の圧力で押し付ける昇降可能かつ回転駆動可能な第１のウェハ保持ヘッド２６、第２のウェハ保持ヘッド２７、並びに、各研磨パッド２４，２５上に夫々研磨剤を供給する供給ノズル（図示せず）が設けられている。

したがって、個々のウェハ保持ヘッド２６，２７で保持したウェハを各研磨パッド２４，２５上面に押し付けて、該研磨パッド２４，２５及びウェハを回転させながら、研磨パッド２４，２５上に研磨剤を供給することによりウェハ下面が研磨される。

ウェハ移載装置２３には夫々、図２に示すように、ウェハ供給手段２８とウェハ排出手段２９が設けられ、該ウェハ供給手段２８はウェハ搬入位置３１に移動可能でありウェハ搬入位置３１で前記搬送ロボットから研磨前のウェハを受取りウェハ保持ヘッド２６，２７へ供給する、又、ウェハ排出手段２９はウェハ搬出位置３２へ移動可能であり、ウェハ保持ヘッド２６，２７から受取った処理済ウェハを前記搬送用ロボット１７に受け渡す。

更に、ウェハ移載装置２３及び前記プラテン２１，２２の上方には第１の移動手段３３、第２の移動手段３４が設けられている。第１の移動手段３３、第２の移動手段３４の駆動方式としては、ボールネジ駆動方式またはエアシリンダ駆動方式などを採用することができる。また、第１の移動手段３３、第２の移動手段３４には夫々第１のウェハ保持ヘッド２６、第２のウェハ保持ヘッド２７が移動可能に支持されている。

したがって、第１の移動手段３３によって第１のウェハ保持ヘッド２６がウェハ移載装置２３と第１のプラテン２１の間を往復動作することにより、第１のウェハ保持ヘッド２６はウェハ移載装置２３、並びに、第１のプラテン２１の研磨位置まで移動して位置決めされるようになっている。即ち、第１の移動手段３３により第１のウェハ保持ヘッド２６は、第１のプラテン２１とウェハ移載装置２３との双方の位置決め箇所（研磨位置、ウェハ受け渡し位置）に移動停止するように構成されている。

同様に、第２の移動手段３４によって第２のウェハ保持ヘッド２７がウェハ移載装置２３と第２のプラテン２２の間を往復動作することにより、第２のウェハ保持ヘッド２７はウェハ移載装置２３、並びに、第２のプラテン２２の研磨位置まで移動して位置決めされるようになっている。即ち、第２の移動手段３４により第２のウェハ保持ヘッド２７は、第２のプラテン２２とウェハ移載装置２３との双方の位置決め箇所（研磨位置、ウェハ受け渡し位置）に移動停止するように構成されている。

更に、ウェハ移載装置２３の上方には、第３の移動手段である旋回移動手段３５が付設されている。旋回移動手段３５は、第１の移動手段３３と第２の移動手段３４を支持すると共に、ウェハ移載装置２３を中心として旋回して、第１のウェハ保持ヘッド２６、第２のウェハ保持ヘッド２７を夫々第２のプラテン２２、第１のプラテン２１の位置決め箇所（研磨位置）に移動停止させる。

したがって、該旋回移動手段３５により第１のウェハ保持ヘッド２６は、第１の移動手段３３と共にウェハ移載装置２３の回りに１８０度だけ水平旋回することによって、第１のプラテン２１と反対側の第２のプラテン２２の研磨位置まで回転移動して停止する。同様に、旋回移動手段３５により第２のウェハ保持ヘッド２７は、第２の移動手段３４と共にウェハ移載装置２３の回りに１８０度だけ水平旋回することによって、第２のプラテン２２と反対側の第１のプラテン２１の研磨位置まで回転移動して停止する。尚、旋回移動手段３５の旋回中心位置と対応する位置には、前述したウェハ搬出手段３１とウェハ搬入手段３２が相互独立に交替で移動できるように構成されている。

旋回移動手段３５は、図３に示すように、第１の移動手段２３及び第２の移動手段３４が指示されている部材の外周部に旋回指示部（図示しない）を持ち、モータ（図示しない）で回転駆動される。第１のウェハ保持ヘッド２６と第２のウェハ保持ヘッド２７は、旋回移動手段３５の外周部にて互いに対峙して配置されている。

従って、モータ駆動によって旋回移動手段３５が1８０度だけ往復回動することにより、第１のウェハ保持ヘッド２６と第２のウェハ保持ヘッド２７は、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２の間を旋回移動する。

本実施例では、回転中の第１のプラテン２１又は第２のプラテン２２の上面に供給された研磨剤等の液体が、第１のプラテン２１又は第２のプラテン２２に対向配置された第２のプラテン２２又は第１のプラテン２１側に飛散しないように、第１のプラテン２１とウェハ移載装置２３の間、及び、第２のプラテン２２とウェハ移載装置２３の間には夫々液体飛散防止用の仕切壁３８が設けられている。

図３に示すように、仕切壁３８は上壁部３９と下壁部（補助壁部）４０から成る。上壁部３９は、旋回移動手段３５と一体に旋回できるように取り付けられ、上壁部３９の平面視形状は、図４に示すように、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２間に配置された一対の鉛直面部４１と、該鉛直面部４１の両端から第１のプラテン２１，第２のプラテン２２の外周形状に対応するように形成された円弧面部４２、４３とから構成されている。

又、一対の鉛直面部４１の内側には、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２との間を連絡する通路４４が形成され、該通路４４は第１のウェハ保持ヘッド２６、第２のウェハ保持ヘッド２７の移動を許容する。従って、通路４４により第１のウェハ保持ヘッド２６、第２のウェハ保持ヘッド２７は仕切壁３８と干渉することなく移動できるように形成されている。

下壁部４０は、ウェハ移載装置２３と第１のプラテン２１、第２のプラテン２２の間に固定された円弧面部４５と、該円弧面部４５の上端より第１のプラテン２１、第２のプラテン２２の上面を覆うように連設された水平面部４６とから成る（図５参照）。

前記プラテン２１、２２とウェハ移載装置２３の間に仕切壁３８を設置したことにより、ウェハ研磨中に第１のプラテン２１又は第２のプラテン２２の上面に供給された研磨剤などが、その反対側の第２のプラテン２２、第１のプラテン２１の上面に飛散しないように構成されている。壁に飛散した研磨剤を純水等で洗浄する従来技術（図示しない）があり、旋回移動手段３５により上壁部３９が移動する前に壁に飛散した研磨剤は洗浄することが出来る為、上壁部３９が旋回しても第１のプラテン２１、第２のプラテン２２で夫々使用していた研磨剤を第２のプラテン２２、第１のプラテン２１に持込むことは無い。

次に、本実施例の作用について説明するが、ＣＭＰシステム１１を構成する各動作部は、図示しない制御装置により所定の動作プログラムに従って統括的に動作制御されている。図６（ａ）〜（e）は１ステップ研磨によりウェハをＣＭＰ処理するときの動作工程を示す。尚、説明の都合上、同図においては移動手段３３,３４,３５等の図示を省略している。

ここでは、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２において夫々ウェハに対して１ステップ研磨を実施するために、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２に夫々設定されている研磨剤などの研磨条件は互いに同一である。

先ず、図３に示したウェハ移載装置２３のウェハ供給部２８にウェハを載置した後、第１の移動手段３３により第１のウェハ保持ヘッド２６がウェハ移載装置２３の受取位置まで移動する（図６（ａ））。次に、第１のウェハ保持ヘッド２６はウェハ移載装置２３上のウェハを受け取った後（図６（ｂ））、第１の移動手段３３により第１のプラテン２１上の研磨位置まで移動して研磨加工を開始する（図６（c））。

この研磨中に、次に研磨すべきウェハがウェハ移載装置２３上に載置され、このあと、第２のウェハ保持ヘッド２７が第２の移動手段３４によりウェハ移載装置２３の受取位置まで移動して、前記ウェハを受け取る（図６（d））。そして、第２のウェハ保持ヘッド２７は、第２の移動手段３４により第２のプラテン２２上の研磨位置まで移動して研磨加工を開始する（図６（e））。

斯くして、第１のウェハ保持ヘッド２６は第１のプラテン２１上でウェハを研磨加工し、同時に、第２のウェハ保持ヘッド２７は第２のプラテン２２上でウェハを研磨加工する。

次に、第１のプラテン２１上におけるウェハの研磨が終了すると、第１のウェハ保持ヘッド２６は、第１の移動手段３３によりウェハ移載装置２３の位置決め箇所まで移動する（図６（ａ））。そして、第１のウェハ保持ヘッド２６は研磨済みのウェハを排出し、代わりに、ウェハ移載装置２３上に供給されている未研磨のウェハを受け取る（図６（b））。このあと、第１のウェハ保持ヘッド２６は、第１の移動手段３３により第１のプラテン２１上の研磨位置まで移動して研磨加工を開始する（図６（ｃ））。

他方、第２のプラテン２２上におけるウェハの研磨が終了すると、第２のウェハ保持ヘッド２７は、第２の移動手段３４によりウェハ移載装置２３の位置決め箇所まで移動する。そして、第２のウェハ保持ヘッド２７は研磨済みのウェハを排出し、代わりに、ウェハ移載装置２３上に供給されている未研磨のウェハを受け取る（図６（ｄ））。

このあと、第２のウェハ保持ヘッド２７は、第２の移動手段３４により第２のプラテン２２上の研磨位置まで移動して研磨加工を開始する。斯くして、再び第１のウェハ保持ヘッド２６は第１のプラテン２１上でウェハを研磨し、同時に、第２のウェハ保持ヘッド２７は第２のプラテン２２上でウェハを研磨する（図６（e））。これ以降は、図６（ａ）〜（e）に示した一連の動作工程を順次繰り返すことにより、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２において夫々１ステップ研磨が効率良く実施される。

即ち、第１のウェハ保持ヘッド２６がウェハ移載装置２３の受取位置まで移動して未研磨のウェハを受け取った後、第１のプラテン２１上の研磨位置まで移動して研磨加工を開始する。その間に、次に研磨すべきウェハがウェハ移載装置２３上に載置され、第２のウェハ保持ヘッド２７がウェハ移載装置２３の受取位置まで移動してウェハを受け取った後、第２のプラテン２２上の研磨位置まで移動して研磨加工を開始する。

斯くして、第１のウェハ保持ヘッド２６は第１のプラテン２１上で研磨加工を実施し、同時に、第２のウェハ保持ヘッド２７は第２のプラテン２２上で研磨加工を実施する。以下、上記一連の研磨動作を順次繰り返すことにより、多数のウェハが効率良く研磨される。

以上の如く、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２で夫々ウェハに対して１ステップ研磨を同時並行的に実施でき、この場合、待ち時間を発生させないので高いスループットが確保される。

上記１ステップ研磨の説明では、一種類のウェハ処理の場合を１例として挙げたが、二種類のウェハに対し二種類の１ステップ研磨を夫々第１のプラテン２１と第２のプラテン２２とで研磨剤を変えて同時並行的に処理する場合も、前述の動作工程で可能である。

次に、図７（ａ）〜（ｊ）は、ウェハを２ステップ研磨にてＣＭＰ処理する場合の研磨動作工程を示す。ここでは、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２の双方を使用してウェハに対して２ステップ研磨を実施するために、第１のプラテン２１と第２のプラテン２２における研磨剤などの研磨条件は互いに相異している。図示例では、第１のプラテン２１上で第１工程の研磨が実施されたあと、第２のプラテン２２上で第２工程の研磨が実施される。

先ず、図３に示したウェハ移載装置２３のウェハ供給部２８にウェハを載置した後、第１の移動手段３３により第１のウェハ保持ヘッド２６がウェハ移載装置２３上の受取位置まで移動する（図７（ａ））。次に、第１のウェハ保持ヘッド２６はウェハ移載装置２３上のウェハを受け取った後（図７（b））、第１の移動手段３３により第１のプラテン２１上の研磨位置まで移動し、第１工程の研磨加工を開始する（図７（c））。

この研磨中に、次に研磨すべきウェハがウェハ移載装置２３のウェハ供給部２８に載置され、その後、第２のウェハ保持ヘッド２７が第２の移動手段３４によりウェハ移載装置２３の受取位置まで移動する。そして、第２のウェハ保持ヘッド２７は、第２の移動手段３４によりウェハ移載装置２３上に移動してウェハを受け取る（図７（d））。

次に、第１のプラテン２１上においてウェハに対する第１工程の研磨が終了すると、第１のウェハ保持ヘッド２６は旋回移動手段３５により第２のプラテン２２上の研磨位置まで旋回移動し、前記ウェハに対して第２工程の研磨加工を開始する（図７（e）、（f））。そして、第２の移動手段３４により第２のウェハ保持ヘッド２７が第１のプラテン２１上の研磨位置まで移動し、第１工程の研磨加工を開始する（図７（g））。

斯くして、第１のウェハ保持ヘッド２６は第２のプラテン２２上で第２工程の研磨加工を実施し、同時に、第２のウェハ保持ヘッド２７は第１のプラテン２１上で第１工程の研磨加工を実施する。

そして、第２のプラテン２１上においてウェハに対する第２工程の研磨加工が終了すると、第１のウェハ保持ヘッド２６は第１の移動手段３３によりウェハ移載装置２３上の受取位置まで移動し（図７（h））、研磨済みのウェハを排出し、代わりに、ウェハ移載装置２３上に供給されている未研磨のウェハを受け取る。

他方、第１のプラテン２１上での第１工程の研磨が終了すると、第２のウェハ保持ヘッド２６は旋回移動手段３５により第２のプラテン２２上の研磨位置まで旋回移動し、前記ウェハに対して第２工程の研磨加工を開始する（図７（i）、（j））。このあと、第１のウェハ保持ヘッド２６は第１の移動手段３３により第１のプラテン２１上の研磨位置まで移動し、再び第１工程の研磨加工を開始する。

これ以降は、図７（ａ）〜（ｊ）に示した一連の動作工程を順次繰り返すことにより、ウェハに対する２ステップ研磨が効率良く実施される。

本実施例では、上記旋回移動手段３５の旋回中心位置にはウェハ保持ヘッド２６，２７を洗浄するためのヘッド洗浄装置（図１の符号４８参照）が設置され、ウェハ保持ヘッド２６，２７の洗浄時にウェハ供給手段２８とウェハ排出手段２９を旋回中心位置から夫々ウェハ搬入位置３２とウェハ搬出位置３２まで退避できるように構成されている。

従って、ウェハ保持ヘッド２６，２７の洗浄時に、ウェハ供給手段２８とウェハ排出手段２９を旋回中心位置から所要箇所まで退避させたのち、ウェハ保持ヘッド２６，２７を旋回中心位置に設置したヘッド洗浄装置４８まで移動させることにより、ウェハ保持ヘッド２６，２７の洗浄処理が実施される。

この構成によれば、旋回移動手段３５の旋回中心位置にヘッド洗浄装置４８が設置されているので、装置全体のコンパクト化が図られ、且つ、ウェハ保持ヘッド２６，２７を旋回中心位置に移動させることにより、ウェハ保持ヘッド２６，２７を容易かつ迅速に洗浄することができる。

また、ウェハ供給手段２８、ウェハ排出手段２９を含むウェハ移載装置２３とヘッド洗浄装置４８が旋回中心にあるためウェハ保持ヘッド２６（２７）が処理済ウェハをウェハ排出手段２９へ載置したあと、ヘッド洗浄装置４８にて洗浄を行い、ウェハ供給手段２８から処理用ウェハを受取るまでウェハ保持ヘッド２６（２７）は旋回中心に位置し、これにより、他方のウェハ保持ヘッド２７（２６）は、第一のプラテン２１と第二のプラテン２２の間を旋回可能であり、研磨プロセスを停滞させることが無い。

以上説明したように本実施例は、１つのプラテン２１又は２２を使用して１ステップ研磨を行う場合と、２つのプラテン２１，２２を順次使用して２ステップ研磨を行う場合の両方において、待ち時間を発生させることなく独立かつ連続して研磨加工を実施できるので、高いスループットを得ることができる。

又、１ステップ研磨及び２ステップ研磨の双方において、近接して並設した２つのプラテン２１，２２を常時稼動して研磨することができる。斯くして、研磨加工の生産性が著しく向上し、且つ、コンパクトな構成を実現して、装置全体の占有スペースを縮小させることができる。

更に、１ステップ研磨又は２ステップ研磨のいずれの場合も、各研磨加工のプロセス時間の割合により左右されることなく、ウェハに対して連続的な研磨加工を円滑に行えるので、生産効率の良い１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施することができる。特に、２ステップ研磨において第１の研磨工程と第２の研磨工程が終了した後、直ちに次の研磨動作に円滑に移行できるので、第１の研磨工程と第２の研磨工程の一方が他方の研磨加工状況によって待機又は動作停止させられることもない。
図示例では、各プラテン２１，２２とウェハ移載装置２３の間に仕切壁３８が設けられているので、研磨加工中に、２つのプラテン２１，２２の一方に供給された研磨剤等の液体が他方のプラテン２１，２２側に飛散するおそれがなく、研磨環境を常に清浄に維持することができる。

又、仕切壁３８には各ウェハ保持ヘッド２６，２７の移動を許容する通路４４が形成され、且つ、該仕切壁３８が旋回移動手段３５と一体旋回可能に取り付けられている。従って、２つのプラテン２１，２２とウェハ移載装置２３の間において、前記ウェハ保持ヘッド２６，２７は仕切壁３８と干渉することなく、所定の位置決め箇所まで円滑に往復移動することができる。

更に、ウェハ供給手段２８とウェハ排出手段２９は、旋回移動手段３５の旋回中心位置と対応する位置に交替で相互独立に移動することができる。このため、未研磨のウェハは、ウェハ搬入位置３１で搬送用ロボット１７からウェハ供給手段２８に精度よくセットされたあと、ウェハ供給手段２８がウェハ移載装置２３の位置に移動し、その後、該ウェハはウェハ保持ヘッド２６，２７により効率良く保持される。

又、研磨済みのウェハは、ウェハ保持ヘッド２６，２７によりウェハ移載装置２３上のウェハ排出手段２９にセットされた後にウェハ排出手段２９がウェハ搬出位置３１に移動しウェハ排出手段２９から搬送用ロボット１７に受け渡される。

図８は、本発明に係る他の実施の形態を示す平面図である。ウェハ研磨部１２には前記実施例と同様の構成を有する２台のＣＭＰ装置、即ち、第１のＣＭＰ装置１０Ａと第２のＣＭＰ装置１０Ｂが並設されている。図示例では、第１のＣＭＰ装置１０Ａと第２のＣＭＰ装置１０Ｂは平面視にてハ字状を呈するように配置され、第１のＣＭＰ装置１０Ａの第１のプラテン２１と第２のＣＭＰ装置１０Ｂの第２のプラテン２２とは相互に近接して配置されている。

又、第１のＣＭＰ装置１０Ａと第２のＣＭＰ装置１０Ｂの間には移送装置４９が設置されている。該移送装置４９は、第１のＣＭＰ装置１０Ａにより研磨されたウェハを第２のＣＭＰ装置１０Ｂに移送する。

このように、図８のウェハ研磨システム１１によれば、一方のウェハ研磨装置１０Ａにより２ステップ研磨にてウェハをＣＭＰ処理した後、該ウェハを他方のウェハ研磨装置１０Ｂに移送して、更に１ステップ研磨または２ステップ研磨にてＣＭＰ処理を実施できる。

従って、該ウェハに対して全体として３ステップ研磨または４ステップ研磨を実施でき、高い加工品質のウェハを容易に得ることができる。また同一の１ステップ研磨、２ステップ研磨を夫々行なうことで、高スループットが実現できる。さらに異なる１ステップ研磨、２ステップ研磨を夫々が独立して行なうことで、複数品種のウェハを同時に処理することも可能である。

本発明の実施例及び、動作説明において第一の移動手段３３、第二の移動手段３４を直動動作で示しているが、夫々プラテン２１（２２）とウェハ移載装置２３にウェハ保持ヘッドを位置決め出来ればよく、移動手段が旋回動作でも効果を得ることが出来る。

本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施例を示し、ウェハ研磨システムを示す平面図。 一実施例に係るウェハ研磨部におけるプラテン及びウェハ移載装置等の配置例を示す平面図。 一実施例に係る旋回移動手段と仕切壁付近を一部断面して示す側面図。 一実施例に係る仕切壁の上壁部の設置例を示す平面図。 一実施例に係る仕切壁の下壁部の設置例を示す平面図。 一実施例に係るウェハ研磨装置の要部を示し、（a）〜（e）は１ステップ研磨の各動作を説明する工程図。 一実施例に係るウェハ研磨装置の要部を示し、（a）〜（j）は２ステップ研磨の各動作を説明する工程図。 本発明の他の実施の形態を例示するウェハ研磨システムの平面図。 ウェハ研磨装置の斜視図。

符号の説明

１０ ウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）
１１ ウェハ研磨システム（ＣＭＰシステム）
１２ ウェハ研磨部
２１ 第１のプラテン
２２ 第２のプラテン
２３ ウェハ移載装置
２４ 第１の研磨パッド
２５ 第２の研磨パッド
２６ 第１のウェハ保持ヘッド
２７ 第２のウェハ保持ヘッド
２８ ウェハ供給手段
２９ ウェハ排出手段
３１ ウェハ搬入位置
３２ ウェハ搬出位置
３３ 第１の移動手段
３４ 第２の移動手段
３５ 旋回移動手段（第３の移動手段）
３８ 仕切壁
４４ 通路
４８ ヘッド洗浄装置
４９ 移送装置（分配手段）

Claims (6)

1. ウェハ保持ヘッドにより保持されたウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けて研磨するウェハ研磨装置において、
   互いに間隔を有して並設された第１のプラテン及び第２のプラテンと、
   第１のプラテン、第２のプラテンの上方に夫々設置された昇降可能な第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドと、
   第１のプラテンと第２のプラテンの間に配設され、且つ、研磨前のウェハと研磨後のウェハが載置されるウェハ移載装置と、
   第１のウェハ保持ヘッドを第１のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第１の移動手段と、
   第２のウェハ保持ヘッドを第２のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第２の移動手段と、
   第１の移動手段と第２の移動手段を支持すると共に、前記ウェハ移載装置を中心として旋回して第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドを夫々第２のプラテン、第１のプラテンの位置決め箇所に移動停止させる第３の移動手段とを備え、
   第１のプラテン又は第２のプラテンにより夫々研磨されたウェハを第２のプラテン又は第１のプラテンの位置決め箇所に旋回移動させて研磨できるように構成したことを特徴とするウェハ研磨装置。
2. ウェハ保持ヘッドにより保持されたウェハをプラテン上の研磨パッドに押し付けて研磨するウェハ研磨装置において、
   互いに間隔を有して並設された第１のプラテン及び第２のプラテンと、
   第１のプラテン、第２のプラテンの上方に夫々設置された昇降可能な第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドと、
   第１のプラテンと第２のプラテンの間に配設され、且つ、研磨前のウェハと研磨後のウェハが載置されるウェハ移載装置と、
   第１のウェハ保持ヘッドを第１のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第１の移動手段と、
   第２のウェハ保持ヘッドを第２のプラテンとウェハ移載装置との双方の位置決め箇所に移動停止させる第２の移動手段と、
   第１の移動手段と第２の移動手段を支持すると共に、前記ウェハ移載装置を中心として旋回して第１のウェハ保持ヘッド、第２のウェハ保持ヘッドを夫々第２のプラテン、第１のプラテンの位置決め箇所に移動停止させる第３の移動手段とを備え、
   第１のプラテン又は第２のプラテンにより夫々研磨されたウェハを第２のプラテン又は第１のプラテンの位置決め箇所に旋回移動させて研磨できるように構成し、
   更に、第１のプラテンとウェハ移載装置の間、及び、第２のプラテンとウェハ移載装置の間に夫々液体飛散防止用の仕切壁を設けると共に、該仕切壁に上記第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドが通過する通路を形成し、前記仕切壁は上記第３の移動手段と一体に旋回できるように設けられていることを特徴とするウェハ研磨装置。
3. 上記ウェハ移載装置は、未研磨のウェハを搬入するウェハ搬入手段と、研磨済みのウェハを搬出するウェハ搬出手段とを備え、該ウェハ搬出手段とウェハ搬入手段は前記第３の移動手段の旋回中心位置と対応する位置に独立に移動できるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のウェハ研磨装置。
4. 上記第３の移動手段は上記旋回中心位置から退避可能に設けられ、且つ、該旋回中心位置に上記第１のウェハ保持ヘッド及び第２のウェハ保持ヘッドを洗浄するためのヘッド洗浄装置が設置されていることを特徴とする請求項１,２又は３記載のウェハ研磨装置。
5. 請求項１又は２記載のウェハ研磨装置を備えたウェハ研磨システムであって、該ウェハ研磨装置が２つ以上並設されていると共に、該隣り合うウェハ研磨装置の間には、一のウェハ研磨装置で研磨されたウェハをその隣側に設置された他のウェハ研磨装置に移送するための移送装置が設けられていることを特徴とするウェハ研磨システム。
6. ２つのウェハ研磨装置が並設された請求項５記載のウェハ研磨システムによりウェハを研磨する方法であって、
   ２つのウェハ研磨装置の一方にウェハを搬送して１ステップ研磨又は２ステップ研磨を実施する工程と、
   該１ステップ研磨又は２ステップ研磨が実施されたウェハを移送装置により他方のウェハ研磨装置に移送する工程と、
   該他方のウェハ研磨装置により前記ウェハに１ステップ研磨又は２ステップ研磨を更に実施する工程とを含み、
   前記ウェハに対して全体として３ステップ研磨または４ステップ研磨を実施することを特徴とするウェハ研磨方法。

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