JP3048142B2

JP3048142B2 - ウェーハ加工装置

Info

Publication number: JP3048142B2
Application number: JP10296946A
Authority: JP
Inventors: 高男稲葉; 実沼本
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: US6296555B1; JP2000124174A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ研磨装置に
係り、特に半導体ウェーハを化学的機械研磨法（ＣＭ
Ｐ：Chemical Mechanical Polishing ）によって加工す
るウェーハ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体ウェーハの加工装
置は、研磨定盤を備えた研磨部、及びロードステージ等
から構成されている。このようなウェーハ加工装置によ
れば、まず、加工前のウェーハをロードステージの凹部
に保持させることにより、ウェーハを中心出し（位置決
め）した状態で保持する。ロードステージでウェーハを
中心出しすることによって、ウェーハはその位置を基準
に研磨部に搬送され、そして、正規の位置で研磨される
ことになる。したがって、ロードステージでウェーハを
中心出しすることは、ウェーハの研磨面を均一に研磨す
る上で重要である。

【０００３】次に、ロードステージでウェーハが中心出
しされると、このロードステージ又は前記研磨部のウェ
ーハ保持部を相対的に近づく方向に移動して、ロードス
テージに保持されているウェーハをウェーハ保持部で吸
着保持する。そして、ウェーハ保持部を研磨定盤の位置
に移動させた後、前記ウェーハをウェーハ保持部で研磨
定盤に押し付けて研磨する。これにより、１枚のウェー
ハの研磨加工が終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のウェ
ーハ加工装置のロードステージは、凹部にウェーハを保
持（収納）したままの状態で、ウェーハ保持部に保持さ
せる構造なので、ウェーハをウェーハ保持部で吸着保持
する際に、ウェーハを吸着保持することができない場合
が生じていた。即ち、ウェーハ保持部がウェーハを吸着
保持する前に凹部の上面に接触するからである。

【０００５】このような不具合は、凹部の深さをウェー
ハの厚みよりも浅くして、ウェーハの上面を凹部の上面
から突出させることで解消することができる。しかしな
がら、このような深さに凹部を形成すると、ウェーハが
凹部からズレる場合があるという欠点がある。したがっ
て、従来のロードステージでは、ウェーハを中心出しし
た状態で保持する観点から見ると凹部をウェーハの厚み
よりも深く形成するのが好ましく、一方、ウェーハをチ
ャックで保持する観点から見ると凹部をウェーハの厚み
よりも浅く形成するのが好ましいので、両者の利害が相
反していた。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ウェーハを位置決めした状態で、ウェーハを
ウェーハ保持部に支障無く保持させることができるロー
ドステージを備えたウェーハ加工装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、ウェーハを研磨する研磨部と、研磨前のウ
ェーハを中心出しするアライナと、該アライナで中心出
しされた研磨前のウェーハを中心出しされた状態で保持
する凹部が形成されたロードステージと、前記アライナ
で中心出しされたウェーハを前記ロードステージの前記
凹部に搬送する搬送手段と、前記ロードステージの前記
凹部に保持されたウェーハを吸着保持するとともに該ウ
ェーハを前記研磨部に移動させるウェーハ保持部と、前
記ロードステージに設けられ、前記凹部に保持されたウ
ェーハを前記凹部に対してフローティング支持させるフ
ローティング手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項１記載の発明によれば、ロードステ
ージに設けたフローティング手段を駆動し、このフロー
ティング手段によってウェーハを、凹部で位置決めした
状態でフローティングさせてウェーハ保持部に保持させ
るようにした。これにより、本発明によれば、ウェーハ
を位置決めした状態で、ウェーハをウェーハ保持部に支
障無く保持させることができる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、前記フロー
ティング手段として、前記凹部に液体を供給し、この液
体でウェーハをフローティング支持する手段を採用した
ので、エアーでフローティング支持するよりも、ウェー
ハを安定してフローティング支持することができる。請
求項３記載の発明によれば、前記フローティング手段で
フローティング支持されたウェーハの上面に洗浄水を供
給する洗浄水供給手段を前記ロードステージに設けたの
で、ウェーハの上面に付着した埃や、付着しようとする
埃を洗い流すことができる。よって、本発明によれば、
ウェーハをクリーンな状態でウェーハ保持部に保持させ
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ加工装置の好ましい実施の形態について詳説
する。図１は、本発明の実施の形態のウェーハ加工装置
１０の平面図である。同図に示すウェーハ加工装置１０
の装置本体１２には、カセット設置部１４、アライナ１
６、ロードステージ１８、ウェーハ研磨部２０、アンロ
ードステージ２２、及びウェーハ洗浄乾燥部２４等が設
置されている。

【００１１】前記カセット設置部１４には、４台のカセ
ット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄが着脱自在にセッ
トされ、これらのカセット２６Ａ〜２６Ｄには図１上二
点鎖線で示す加工前のウェーハ２８が多数枚収納されて
いる。なお、本実施の形態では、カセット２６Ａに酸化
膜（ＳｉＯ₂膜）が形成されたダミーウェーハが収納さ
れ、カセット２６Ｂにはメタル膜（金属膜）が形成され
たダミーウェーハが収納され、カセット２６Ｃには酸化
膜（ＳｉＯ₂膜）が形成されたウェーハが収納され、カ
セット２６Ｄにはメタル膜（金属膜）が形成されたウェ
ーハがそれぞれ収納されている。前記カセット２６Ａに
収納されたダミーウェーハは、カセット２６Ｃに収納さ
れているウェーハの研磨量を予め確認するために研磨さ
れるダミーウェーハである。また、前記カセット２６Ｂ
に収納されたダミーウェーハは、カセット２６Ｄに収納
されているウェーハの研磨量を予め確認するために研磨
されるダミーウェーハである。

【００１２】これらのカセット２６Ａ〜２６Ｄに収納さ
れたウェーハ２８は、カセット２６Ａ〜２６Ｄの近傍に
設置された搬送用ロボット３０によって１枚ずつ取り出
された後、仮置台３２上に載置される。そして、仮置台
３２上に載置されたウェーハ２８は、搬送用ロボット３
４によって前記アライナ１６に搬送され、ここでウェー
ハ２８の中心出し（位置決め）が行われると共に、ウェ
ーハ２８の厚みが測定される。そして、アライナ１６で
中心出しと厚み測定が終了したウェーハ２８は、搬送用
ロボット３６に吸着保持されて、ロードステージ１８に
１枚ずつ搬送される。

【００１３】前記カセット２６Ａ〜２６Ｄは、図示しな
いエレベータ装置の昇降台上に載置されている。このエ
レベータ装置を駆動してカセット２６Ａ〜２６Ｄの高さ
位置を調整することにより、搬送用ロボット３０を昇降
させることなく、カセット２６Ａ〜２６Ｄの所定の棚に
収納されたウェーハ２８を搬送用ロボット３０で取り出
すことができる。なお、搬送用ロボット３０側に昇降機
構をもたせれば、前記エレベータ装置が不要になる。

【００１４】ここで、前記搬送用ロボット３０について
説明すると、この搬送用ロボット３０はテーブル４０上
に設置されている。前記テーブル４０は、カセット２６
Ａ〜２６Ｄの設置方向（図１中上下方向）に対して平行
に敷設された一対のレール４２、４２上に移動自在に設
けられると共に、図示しない駆動部からの駆動力によっ
てレール４２、４２に沿って往復移動される。これによ
り、前記搬送用ロボット３０は、レール４２、４２に沿
って図１中上下方向に移動され、前記カセット２６Ａ〜
２６Ｄのうち選択された１つのカセットに収納されたウ
ェーハ２８を取り出すことができる位置に移動すること
ができる。そして、搬送用ロボット３０は、取り出した
ウェーハ２８を前記仮置台３２上に載置する。

【００１５】前記搬送用ロボット３０は、汎用のロボッ
トであり、ウェーハ２８を吸着保持する馬蹄形のアーム
４４、及び３本のリンク４６、４８、５０等から構成さ
れている。前記アーム４４は、リンク４６に回転自在に
支持され、図示しないモータからの駆動力で回転するこ
とができる。前記リンク４６は、リンク４８に軸５２を
介して回動自在に連結され、図示しないモータからの駆
動力で軸５２を中心に回転することができる。また、リ
ンク４８は、軸５４を介してリンク５０に回動自在に連
結され、図示しないモータからの駆動力で軸５４を中心
に回転することができる。さらに、リンク５０は、軸５
６を介してモータ５８の図示しない出力軸に連結されて
いるので、モータ５８を駆動することにより軸５６を中
心に回転することができる。したがって、前記ロボット
３０によれば、アーム４４及び３本のリンク４６、４
８、５０の各動作を各々のモータで制御することによ
り、前記カセット２６Ａ〜２６Ｄに収納されたウェーハ
２８を取り出して仮置台３２に搬送することができる。

【００１６】なお、前記搬送用ロボット３４、３６、そ
して、後述する２台の搬送用ロボット６０、６２は、前
記搬送用ロボット３０と同一構成なので、ここではその
説明を省略する。次に、本実施の形態のロードステージ
１８について説明する。前記ロードステージ１８は、ア
ライナ１６で中心出しされた研磨直前のウェーハ２８を
中心出しした状態で一時ストックするステージである。
このロードステージ１８を構成するステージ本体１９の
上面には図２、図３に示すように、ウェーハ２８が載置
される円形状の凹部６４、６４が所定の間隔をもって形
成されている。この凹部６４、６４に、前記搬送用ロボ
ット３６で搬送されてきた円形のウェーハ２８が載置さ
れる。前記凹部６４の径は、ウェーハ２８の径よりも若
干量大きめに形成され、また、凹部６４の深さはウェー
ハ２８の厚みよりも若干量深く形成されている。したが
って、前記凹部６４に載置されたウェーハは、凹部６４
に位置ズレすることなく、その全体が収納されるので、
ロードステージ１８において、中心出しされた状態で保
持される。このように、ウェーハ研磨部２０の直前に設
置されている前記ロードステージ１８によって、ウェー
ハ２８を中心出しした状態で保持することにより、ウェ
ーハ２８の研磨面がウェーハ研磨部２０で均等に研磨さ
れる。

【００１７】ところで、前記凹部６４にウェーハ２８が
収納されたままの状態であると、このウェーハ２８をウ
ェーハ研磨部２０のチャック（ウェーハ保持部に相当）
で吸着保持する際に、ウェーハ２８を吸着保持すること
ができなくなるという不具合が生じる。即ち、チャック
の吸着面（下面）がウェーハ２８に接触する前にステー
ジ本体１９の上面に衝突するからである。したがって、
前記ロードステージ１８によれば、ウェーハ２８を中心
出しした状態で保持する観点から見ると凹部６４をウェ
ーハ２８の厚みよりも深く形成するのが好ましく、一
方、ウェーハ２８をチャックで保持する観点から見ると
凹部６４をウェーハ２８の厚みよりも浅く形成するのが
好ましいので、両者の利害が相反している。

【００１８】そこで、本実施の形態のロードステージ１
８には、前記不具合を解消するために、ウェーハ２８を
フローティング支持するフローティング機構（フローテ
ィング手段に相当）が設けられている。このフローティ
ング機構によって、ウェーハ２８は、その上面がステー
ジ本体１９の上面から若干量突出するようにフローティ
ングされる。これにより、本実施の形態のロードステー
ジ１８によれば、ウェーハ２８の位置ズレを防止しつつ
ウェーハ２８をチャックで保持させることができる。

【００１９】前記フローティング機構として本実施の形
態では、凹部６４の底面から凹部６４に純水（液体に相
当）を噴射してウェーハ２８をフローティングさせる機
構が採用されている。即ち、前記凹部６４の底面には、
その中央部に噴射口６６が形成され、この噴射口６６は
図３に示すように、ステージ本体１９に形成された分岐
水路６８、及び主幹水路７０を介して図示しない給水ポ
ンプにレギュレータを介して接続されている。このレギ
ュレータで給水量を制御することにより、ウェーハ２８
が好適にフローティング支持される。また、前記主幹水
路７０には、上方に延出された水路８０、８０…が形成
され、これらの水路８０の噴射口８２は、ステージ本体
１９の上面に開口されている。また、前記噴射口８２の
上方には整流板８４が設けられている。これによって、
噴射口８２から噴射された純水（洗浄水に相当）は、整
流板８４によって凹部６４に向けて導かれる。したがっ
て、噴射口８２から噴射された純水は、フローティング
支持されているウェーハ２８の上面に沿って流れるの
で、ウェーハ２８の上面に付着している埃や付着しよう
とする埃を洗い流すことができる。よって、ウェーハ２
８はクリーンな状態でチャックに吸着保持される。な
お、本実施の形態では、ウェーハ２８を純水でフローテ
ィング支持させるようにしたが、これに限られるもので
はなく、ウェーハ２８に悪影響を与えない他の液体でフ
ローティング支持しても良い。また、本実施の形態で
は、ウェーハ２８を純水で洗浄するようにしたが、これ
に限られるものではなく、ウェーハ２８に悪影響を与え
ない他の洗浄液で洗浄しても良い。

【００２０】前記噴射口６６から噴射された純水は図４
上矢印で示すように、排水溝７２を通過して排水口７４
に流れる。前記排水溝７２及び排水口７４は図２に示す
ように、凹部６４の周囲に９０度間隔で形成されてい
る。前記排水口７４に流れた純水は図３に示すように、
ステージ本体１９に形成された分岐水路７６、及び主幹
水路７８を介してロードステージ１８の外部に排水され
る。なお、前記噴射口８２から噴射された純水も、同様
の経路で排水される。以上がロードステージ１８の構成
である。

【００２１】図１に示すウェーハ研磨部２０は、４台の
チャック（ウェーハ保持部に相当）９０、９２、９４、
９６、及び２台の研磨ステージ９８、１００等から構成
される。前記チャック９０、９２は支持部材１０４に所
定の間隔をもって並設され、また、前記チャック９４、
９６は支持部材１０６に所定の間隔をもって並設されて
いる。このチャック９４、９６の支持構造は、前記チャ
ック９０、９２の支持構造と同一なので、ここでは、チ
ャック９０、９２の支持構造を説明し、チャック９４、
９６の支持構造についてはその説明を省略する。

【００２２】前記支持部材１０４は扇形状に形成され、
その基部１０４Ａが図５に示す軸受１０８を介して軸１
１０に回転自在に支持されている。また、図１に示すよ
うに前記軸１１０を中心とする円周上に、前記ロードス
テージ１８、研磨ステージ９８、１００、及びアンロー
ドステージ２２が所定の間隔で配置されている。したが
って、前記支持部材１０４を前記軸１１０周りに回転す
ることにより、前記チャック９０、９２をロードステー
ジ１８、研磨ステージ９８、１００、及びアンロードス
テージ２２に位置させることができる。

【００２３】前記軸１１０にはギア１１２が設けられ、
このギア１１２は軸１１０と同軸上に固定されている。
前記ギア１１２にはギア１１４が噛合されており、この
ギア１１４は支持部材１０４に固定されたモータ１１６
の出力軸に取り付けられている。したがって、前記モー
タ１１６でギヤ１１４を回転させると、ギア１１４がギ
ア１１２の周りを回転しながら公転するので、その公転
力が支持部材１０４に伝達し、前記支持部材１０４が軸
１１０を中心に水平面内で回動する。

【００２４】図５に示すように前記チャック９０は、モ
ータ１１８の出力軸に取り付けられ、モータ１１８から
の駆動力によって回転される。前記モータ１１８は、支
持部材１０４に設けられたケーシング１２０内に複数の
直動ガイド１２２、１２２…を介して上下移動自在に支
持されている。また、前記モータ１１８の上部には、ね
じ棒１２４が上下方向に取り付けられ、このねじ棒１２
４にはナット部材１２６が螺合されている。前記ナット
部材１２６は、ケーシング１２０の上部開口部に軸受１
２８を介して回転自在に設けられると共に、その外周面
に無端状ベルト１３０が巻き掛けられている。前記ベル
ト１３０は図示しないプーリに巻き掛けられ、このプー
リは、ケーシング１２０上に設置されたモータ１３２の
出力軸１３４に取り付けられている。したがって、モー
タ１３２からの駆動力をベルト１３０を介してナット部
材１２６に伝達し、ナット部材１２６を回転させると、
ナット部材１２６とねじ棒１２４とによる送り作用、及
び直動ガイド１２２による直動作用によって、チャック
９０がモータ１１８と一緒に上下移動する。これによ
り、チャック９０を下降移動すれば、チャック９０で保
持したウェーハ２８を研磨定盤１３６Ａ、研磨定盤１３
６Ｂに押し付けて研磨することができる。

【００２５】前記研磨定盤１３６Ａは、回転板１３８
と、この回転板１３８上に設けられた研磨布１４０とか
ら構成される。また、回転板１３８の下面中央部には、
軸１４２が突設され、この軸１４２にモータ１４４の出
力軸１４６が連結されている。したがって、研磨定盤１
３６Ａは、前記モータ１４４の駆動力によって回転され
る。これにより、ウェーハ２８は、研磨定盤１３６Ａの
回転運動とチャック９０の回転運動とが合成された回転
運動によって研磨される。なお、ウェーハ２８の研磨中
には、図示しないノズルからスラリが研磨布１４０に供
給される。

【００２６】前記研磨定盤１３６Ａの研磨布１４０は、
酸化膜を研磨する研磨布であってメタル膜を１次研磨す
る研磨布である。また、研磨定盤１３６Ｂの研磨布１４
０は、メタル膜を２次研磨する研磨布である。したがっ
て、酸化膜を研磨するウェーハ２８は、研磨定盤１３６
Ａ側でのみ研磨される。また、メタル膜を研磨するウェ
ーハ２８は、研磨定盤１３６Ａ側で１次研磨された後、
研磨定盤１３６Ｂ側で２次研磨される。

【００２７】前記チャック９０の下面には、多孔質材で
形成されたウェーハ吸着部材９１が設けられており、ウ
ェーハ２８はこの吸着部材９１で吸着保持されてロード
ステージ１８から研磨ステージ９８、１００に搬送さ
れ、また、研磨ステージ９８、１００からアンロードス
テージ２２に搬送される。なお、前記ウェーハ２８の研
磨方法は、ウェーハ２８をチャック９０の吸着部材９１
で吸着した状態で研磨布１４０に押し付けて研磨する方
法でも良く、また、チャック９０の下面からウェーハ２
８に向けてエアを吹き出し、チャック９０とウェーハ２
８との間に圧力流体層を形成し、この圧力流体層を介し
てウェーハ２８を研磨布１４０に押し付けて研磨する方
法でも良い。後者の研磨方法による加工圧の設定は、圧
力流体層の圧力で設定するものではなく、前者の研磨方
法と同様にチャック９０の下降移動量で設定する。な
お、本実施の形態では、一つの支持部材１０４に２台の
チャック９０、９２を取り付けたが、３枚以上のウェー
ハ２８を同時に研磨することができれば、３台以上のチ
ャックを支持部材１０４に取り付けても良い。また、研
磨定盤１３６や支持部材１０４、１０６も３台以上設置
しても良い。

【００２８】一方、図１に示すウェーハ研磨部２０に
は、環状のガイドレール１４８が軸１１０を中心に水平
方向に配設されている。このガイドレール１４８は、各
ステージ１８、２２、９８、１００を囲むように各ステ
ージ１８、２２、９８、１００の外側に配設されてい
る。前記ガイドレール１４８には、支持部材１０４の先
端部に設けられた一対の摺動用ガイドブロック１５０、
１５０が摺動自在に係合されている。これにより、支持
部材１０４は、軸１１０とガイドレール１４８とによっ
て両持ち支持された状態で軸１１０を中心に回転するこ
とができる。

【００２９】また、図６に示すように、前記ガイドレー
ル１４８の両側面には凹条部１４９、１４９がガイドレ
ール１４８に沿って形成されており、この凹条部１４
９、１４９に前記ガイドブロック１５０の凸部１５１が
噛み合った状態で係合されている。この係合によって、
支持部材１０４の上下移動が規制され、支持部材１０４
の反りが防止されている。

【００３０】図７は、前記アンロードステージ２２の平
面図であり、図８はアンロードステージ２２の断面図で
ある。このアンロードステージ２２は、チャック９０〜
９６から排出された研磨後のウェーハ２８を一時受け取
り、そして、ウェーハ２８が洗浄乾燥部２４に搬送され
る前に、ウェーハ２８をタッチアップ研磨した後、再度
中心出しするステージである。

【００３１】アンロードステージ２２を構成するステー
ジ本体２３の上面には、タッチアップ研磨用の研磨布１
５８、１６０が着脱自在に設けられている。なお、タッ
チアップ研磨を必要とするウェーハ２８は、メタル膜が
形成されたウェーハ２８であり、酸化膜が形成されたウ
ェーハ２８はタッチアップ研磨を必要としない。このた
め、酸化膜が形成されたウェーハ２８を加工する場合に
は、前記研磨布１５８、１６０に代えてスポンジ（スク
ラブ洗浄装置で使用されるスポンジ等）が設けられる。

【００３２】ところで、前記研磨布１５８、１６０にウ
ェーハ２８を押し付けると、ウェーハ２８は研磨布１５
８、１６０に接着してしまうので、ウェーハ２８を研磨
布１５８、１６０から容易に取り外すことができなくな
るという不具合が生じる。そこで、本実施の形態のアン
ロードステージ２２には、前記不具合を解消するため
に、ウェーハ剥離機構が設けられている。この剥離機構
として本実施の形態では、研磨布１５８、１６０の裏面
から純水を供給し、この純水を研磨布１５８、１６０の
表面から滲み出させることにより、ウェーハ２８を研磨
布１５８、１６０から剥離させる機構が採用されてい
る。即ち、研磨布１５８、１６０が設けられるステージ
本体２３の表面には水噴射口１６２、１６２…が形成さ
れ、この水噴射口１６２、１６２…は図８に示すよう
に、ステージ本体２３に形成された分岐水路１６４、１
６４、及び主幹水路１６６を介して図示しない給水ポン
プに接続されている。

【００３３】また、研磨布１５８、１６０の側方には、
純水を噴射する複数本の噴射口１７４、１７４…が図７
の如く形成され、これらの噴射口１７４、１７４…は研
磨布１５８、１６０に向けて形成されている。これによ
って、噴射口１７４、１７４…から噴射された純水は、
研磨布１５８、１６０上に載置されているウェーハ２８
の上面に沿って流れるので、ウェーハ２８の上面に埃等
が付着するのを防止することができる。よって、ウェー
ハ２８はクリーンな状態で搬送用ロボット６０に吸着保
持される。

【００３４】前記研磨布１５８、１６０から滲み出た前
記純水、及び前記噴射口１７４、１７４…から噴射され
た純水は、ステージ本体２３に形成された排水口１６８
に流れる。前記排水口１６８に流れた純水は、ステージ
本体２３に形成された分岐水路１７０、１７０及び主幹
水路１７２を介してアンロードステージ２２の外部に排
水される。

【００３５】また、前記アンロードステージ２２には、
ウェーハ２８を中心出しするための位置決め機構が設け
られている。この位置決め機構は図７に示すように、研
磨布１５８、１６０の外周部に等間隔で配設された３本
の位置決め用ピン１７６、１７６、１７６等から構成さ
れている。この位置決め用ピン１７６、１７６、１７６
にウェーハ２８の外周縁が接触することにより、ウェー
ハ２８の位置が修正されてウェーハ２８の中心出しが行
われる。

【００３６】前記位置決め用ピン１７６、１７６、１７
６は図８に示すように、ステージ本体２３内に貫通配置
され、その下端部が支持板１７８に固定されている。前
記支持板１７８の下面中央部には、シリンダ装置１８０
のロッド１８２が固定されている。したがって、前記シ
リンダ装置１８０でロッド１８２を伸縮させると、前記
位置決め用ピン１７６、１７６、１７６がステージ本体
２３に没入した位置と図８上実線で示す突出した位置と
の範囲で上下移動される。

【００３７】前記シリンダ装置１８０は、チャック９
０、９２の上下移動の動作に連動して動作するように図
示しない制御装置によって制御されている。即ち、制御
装置は、チャック９０、９２が下降移動してウェーハ２
８を研磨布１５８、１６０に押し付ける時には、ロッド
１８２を収縮するようにシリンダ装置１８０を制御す
る。これにより、位置決め用ピン１７６、１７６、１７
６で邪魔されることなく、ウェーハ２８のタッチアップ
研磨が実施される。また、制御装置は、研磨が終了し
て、チャック９０、９２が上昇移動する時に、ロッド１
８２を伸長するようにシリンダ装置１８０を制御する。
これにより、研磨布１５８、１６０上のウェーハ２８が
位置決め用ピン１７６、１７６、１７６によって中心出
しされる。なお、ロッド１８２の伸長時に連動して、噴
射口１６２、１６２…及び噴射口１７４、１７４…から
純水を噴射するように制御することが好ましい。以上が
アンロードステージ２２の構造である。

【００３８】前記アンロードステージ２２で中心出しさ
れ、研磨布１５８、１６０から剥離されたウェーハ２８
は、搬送用ロボット６０によって１枚ずつ洗浄乾燥部２
４に搬送される。前記洗浄乾燥部２４は、スクラブ洗浄
装置１８４、スピン洗浄装置１８６、及びスピン乾燥装
置１８８から構成されている。前記搬送用ロボット６０
に吸着保持されたウェーハ２８は、まず、スクラブ洗浄
装置１８４に搬送され、ここで洗浄される。そして、ウ
ェーハ２８は、搬送用ロボット６２でスクラブ洗浄装置
１８４からスピン洗浄装置１８６に搬送されてスピン洗
浄された後、前記搬送用ロボット６２でスピン乾燥装置
１８８に搬送され、ここでスピン乾燥される。そして、
乾燥されたウェーハ２８は、搬送用ロボット６２でアラ
イナ１９０に搬送された後、このアライナ１９０で再度
の中心出しと厚み測定が実施される。そして、ウェーハ
２８は、搬送用ロボット３０で保持されて、アライナ１
９０から元のカセット２６Ａ〜２６Ｄの所定の棚に収納
される。なお、前記アライナ１９０で測定された厚み情
報は、ウェーハ研磨部２０をフィードバックするための
情報として利用される。例えば、前記厚み情報に基づい
て、研磨時間がフィードバック制御される。また、前記
厚み情報に基づいて、研磨布ドレッシング時期、研磨布
交換時期等も判断される。

【００３９】次に、前記の如く構成されたウェーハ加工
装置１０の作用について説明する。まず、搬送用ロボッ
ト３０によって所定のカセット２６Ｃ、２６Ｄからウェ
ーハ２８が１枚ずつ取り出され、そのウェーハ２８は仮
置台３２上に載置される。そして、前記ウェーハ２８
は、搬送用ロボット３４によって仮置台３２からアライ
ナ１６に搬送され、このアライナ１６で厚み測定と中心
出しが実施される。

【００４０】次に、中心出しされたウェーハ２８は、搬
送用ロボット３６によってロードステージ１８の凹部６
４、６４に１枚ずつ搬送される。次いで、２枚のウェー
ハ２８、２８が前記凹部６４、６４に載置されると、ロ
ードステージ１８のフローティング機構が駆動される。
これによって、前記ウェーハ２８は凹部６４においてフ
ローティング支持される。即ち、ウェーハ２８がロード
ステージ１８の凹部６４に収納されて位置決めされた状
態で、且つウェーハ２８の上面が、ロードステージ１８
のステージ本体１９の上面から突出した状態で支持され
る。そして、フローティング機構の駆動に連動させてロ
ードステージ１８の噴射口８２、８２…から純水が噴射
される。これによって、ウェーハ２８の上面に埃等が付
着するのが防止される。

【００４１】この状態を維持しつつ、モータ１１６が駆
動されて支持部材１０４がアンロードステージ２２の位
置から時計周り方向に回動され、ロードステージ１８の
上方に位置される。次に、チャック９０、９２が下降移
動されて、１枚目のウェーハ２８がチャック９０に吸着
保持され、２枚目のウェーハ２８がチャック９２で吸着
保持される。

【００４２】この時、２枚のウェーハ２８は、ロードス
テージ１８のフローティング機構によって中心出しされ
た状態で、且つウェーハ２８の上面が、ロードステージ
１８のステージ本体１９の上面から突出した状態で支持
されているので、チャック９０、９２に中心出しされた
状態で、且つチャック９０、９２で確実に吸着保持され
る。また、ウェーハ２８は、フローティング機構の純水
によって上方に押圧力が作用され、この押圧力でチャッ
ク９０、９２に押し付けられるので、チャック９０、９
２によるウェーハ２８の保持性が高められている。更
に、前記純水によってウェーハ２８の保水性も高められ
ている。

【００４３】前記チャック９０、９２で２枚のウェーハ
２８、２８が保持されると、モータ１１６が駆動されて
支持部材１０４がロードステージ１８の位置から時計周
り方向に回動され、研磨ステージ９８の上方に位置され
る。この研磨ステージ９８の研磨定盤１３６Ａで、前記
ウェーハ２８、２８研磨が開始される。なお、研磨対象
のウェーハ２８が酸化膜を研磨するウェーハ２８の場合
には、この研磨ステージ９８で研磨が終了する。また、
研磨対象のウェーハ２８がメタル膜を研磨するウェーハ
２８の場合には、この研磨ステージ９８で１次研磨が行
われる。

【００４４】次に、メタル膜を研磨するウェーハ２８に
ついて説明すると、前記研磨ステージ９８で１次研磨が
終了すると、モータ１１６が駆動されて支持部材１０４
が研磨ステージ９８の位置から時計周り方向に回動さ
れ、研磨ステージ１００の上方に位置される。この研磨
ステージ１００の研磨定盤１３６Ｂで、前記ウェーハ２
８、２８の２次研磨が開始される。また、この時、３枚
目及び４枚目のウェーハ２８、２８がチャック９４、９
６に保持され、研磨ステージ９８の研磨定盤１３６Ａで
１次研磨される。

【００４５】次いで、２次研磨が終了すると、モータ１
１６が駆動されて支持部材１０４が研磨ステージ１００
の位置から時計周り方向に回動され、アンロードステー
ジ２２の上方に位置される。そして、２次研磨終了した
ウェーハ２８、２８がアンロードステージ２２に受け渡
され、アンロードステージ２２の研磨布１５８、１６０
によってタッチアップ研磨される。また、この時、３枚
目及び４枚目のウェーハ２８、２８が研磨ステージ１０
０の研磨定盤１３６Ｂで２次研磨される。

【００４６】前記タッチアップ研磨が終了すると、チャ
ック９０、９２の吸着が解除される。そして、チャック
９０、９２が研磨布１５８、１６０から上昇移動される
と共に、位置決め用ピン１７６、１７６、１７６が突出
され、そして、噴射口１６２、１６２…から純水が研磨
布１５８、１６０に噴射される。これによって、研磨布
１５８、１６０上のウェーハ２８が、研磨布１５８、１
６０から剥離されながら中心出しされる。

【００４７】前記ウェーハ２８を離した前記チャック９
０、９２は、次の加工前のウェーハ（５枚目と６枚目の
ウェーハ）２８、２８を受け取るためにロードステージ
１８に向けて移動される。そして、前記ウェーハ２８、
２８がチャック９０、９２で保持されると、前述した動
作が繰り返し実施される。一方、アンロードステージ２
２で剥離され、中心出しされたウェーハ２８は、搬送用
ロボット６０によってスクラブ洗浄装置１８４に搬送さ
れる。ここでウェーハ２８は、スクラブ洗浄装置１８４
のスポンジで洗浄される。そして、洗浄されたウェーハ
２８は、搬送用ロボット６２でスクラブ洗浄装置１８４
からスピン洗浄装置１８６に搬送され、ここでスピン洗
浄される。これにより、研磨後のウェーハ２８が確実に
洗浄される。そして、スピン洗浄されたウェーハ２８
は、搬送用ロボット６２でスピン乾燥装置１８８に搬送
され、ここで乾燥される。そして、乾燥されたウェーハ
２８は、搬送用ロボット６２でアライナ１９０に搬送さ
れる。そして、アライナ１９０で再度の中心出しと厚み
測定が実施された後、搬送用ロボット３０で保持され、
元のカセット２６Ａ〜２６Ｄの所定の棚に収納される。
以上が、メタル膜が形成されたウェーハ２８の加工工程
である。

【００４８】次に、酸化膜が形成されているウェーハ２
８について説明すると、このウェーハ２８は、研磨ステ
ージ９８で研磨が終了すると、アンロードステージ２２
に向けて移動される。即ち、駆動モータ１１６が駆動さ
れ、支持部材１０４が研磨ステージ９８の位置から時計
周り方向に回動され、アンロードステージ２２の上方に
位置された後、アンロードステージ２２に受け渡され
る。なお、前記ウェーハ２８は、酸化膜が形成されたウ
ェーハ２８でありタッチアップ研磨をする必要がないた
め、アンロードステージ２２では、研磨布１５８、１６
０に代えて設けられたスポンジで洗浄される。

【００４９】スポンジによる洗浄が終了すると、チャッ
ク９０、９２の吸着が解除される。そして、チャック９
０、９２が研磨布１５８、１６０から上昇移動されると
共に、位置決め用ピン１７６、１７６、１７６が突出さ
れる。これによって、ウェーハ２８がスポンジ上で中心
出しされる。そして、このウェーハ２８は、搬送用ロボ
ット６０によってスクラブ洗浄装置１８４に搬送され
る。これ以降の工程は、前記メタル膜が形成されたウェ
ーハ２８と同一の工程なので、ここではその説明を省略
する。以上が、酸化膜が形成されたウェーハ２８の加工
工程である。

【００５０】したがって、本実施の形態のウェーハ加工
装置１０によれば、ロードステージ１８に設けたフロー
ティング機構によって、ウェーハ２８を凹部６４で位置
決めした状態でフローティングさせた後、チャック９０
〜９６で吸着保持させるようにしたので、ウェーハ２８
を中心出しした状態で、ウェーハ２８をチャック９０〜
９６に支障無く保持させることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ加工装置によれば、ロードステージにフローティング
手段を設け、このフローティング手段によってウェーハ
を、凹部で位置決めした状態でフローティングさせてウ
ェーハ保持部に保持させるようにしたので、ウェーハを
位置決めした状態で、ウェーハをウェーハ保持部に支障
無く保持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態が適用されたウェーハ加工
装置の平面図

【図２】図１のウェーハ加工装置に適用されたロードス
テージの平面図

【図３】図２に示したロードステージの断面図

【図４】図２に示したロードステージの要部拡大断面図

【図５】図１に示したウェーハ加工装置のウェーハ研磨
部の要部断面図

【図６】図１のウェーハ加工装置に適用されたガイドレ
ールの拡大断面図

【図７】図１のウェーハ加工装置に適用されたアンロー
ドステージの平面図

【図８】図７に示したアンロードステージの断面図

【符号の説明】

１０…ウェーハ加工装置１４…カセット設置部１６、１９０…アライナ１８…ロードステージ２０…ウェーハ研磨部２２…アンロードステージ２４…洗浄乾燥部２８…ウェーハ９０、９２、９４、９６…チャック９８、１００…研磨ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−57663（ＪＰ，Ａ) 特開平３−149816（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−182739（ＪＰ，Ａ) 特開平６−5568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304,21/68 B24B 37/00 - 37/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェーハを研磨する研磨部と、研磨前のウェーハを中心出しするアライナと、該アライナで中心出しされた研磨前のウェーハを中心出
しされた状態で保持する凹部が形成されたロードステー
ジと、前記アライナで中心出しされたウェーハを前記ロードス
テージの前記凹部に搬送する搬送手段と、前記ロードステージの前記凹部に保持されたウェーハを
吸着保持するとともに該ウェーハを前記研磨部に移動さ
せるウェーハ保持部と、前記ロードステージに設けられ、前記凹部に保持された
ウェーハを前記凹部に対してフローティング支持させる
フローティング手段と、を備えたことを特徴とするウェーハ加工装置。
【請求項２】前記フローティング手段は、前記凹部に液
体を供給して前記ウェーハをフローティング支持する手
段であることを特徴とする請求項１記載のウェーハ加工
装置。
【請求項３】前記ロードステージには、前記フローティ
ング手段でフローティング支持されたウェーハの上面に
洗浄水を供給する洗浄水供給手段が設けられていること
を特徴とする請求項１記載のウェーハ加工装置。