JP3133032B2 - ウェーハ研磨装置 - Google Patents
ウェーハ研磨装置Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハ研磨装置
に関し、特にウェーハ上にICパターンを形成する工程
の途中で表面を平坦化するのに使用される化学的機械研
磨(Chemicla Mechanical Polishing:CMP) 法によるウェ
ーハ研磨装置に関する。
に関し、特にウェーハ上にICパターンを形成する工程
の途中で表面を平坦化するのに使用される化学的機械研
磨(Chemicla Mechanical Polishing:CMP) 法によるウェ
ーハ研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ICの微細加工が進んでおり、多
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と良好なパターンを形成するのが
難しく、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。
また、層間を接続するメタル層を形成するため、穴を形
成した後メッキなどでメタル層を形成し、表面のメタル
層を研磨して除去することで穴の部分のメタル層を残す
ことも行われている。このようなICパターンを形成す
る工程の途中でウェーハを研磨する処理には、CMP法
によるウェーハ研磨装置(CMP装置)が使用される。
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と良好なパターンを形成するのが
難しく、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。
また、層間を接続するメタル層を形成するため、穴を形
成した後メッキなどでメタル層を形成し、表面のメタル
層を研磨して除去することで穴の部分のメタル層を残す
ことも行われている。このようなICパターンを形成す
る工程の途中でウェーハを研磨する処理には、CMP法
によるウェーハ研磨装置(CMP装置)が使用される。
【0003】図1は、ICの製造工程におけるCMP法
による加工を説明する図であり、(1)は層間絶縁膜の
表面を研磨して平坦化する処理を、(2)は穴の部分の
メタル層のみが残るように表面を研磨する処理を示す。
図1の(1)に示すように、基板1上にメタル層などの
パターン2を形成した後層間絶縁膜3を形成すると、パ
ターン2の部分が他の部分よりも高くなり、表面に凹凸
が生じる。そこで、CMP装置で表面を研磨し、右側の
ような状態にした後次のパターンを形成する。また、層
間を接続するメタル層を形成する場合には、(2)に示
すように、下層のパターン2の上に接続穴を形成した
後、メッキなどでメタル層4を全面に形成する。その
後、CMP装置で表面のメタル層4がすべて除去される
まで研磨する。
による加工を説明する図であり、(1)は層間絶縁膜の
表面を研磨して平坦化する処理を、(2)は穴の部分の
メタル層のみが残るように表面を研磨する処理を示す。
図1の(1)に示すように、基板1上にメタル層などの
パターン2を形成した後層間絶縁膜3を形成すると、パ
ターン2の部分が他の部分よりも高くなり、表面に凹凸
が生じる。そこで、CMP装置で表面を研磨し、右側の
ような状態にした後次のパターンを形成する。また、層
間を接続するメタル層を形成する場合には、(2)に示
すように、下層のパターン2の上に接続穴を形成した
後、メッキなどでメタル層4を全面に形成する。その
後、CMP装置で表面のメタル層4がすべて除去される
まで研磨する。
【0004】図2は、CMP装置の基本構成を示す図で
ある。図示のように、CMP装置は、研磨定盤11とウ
ェーハ保持ヘッド21とを有する。研磨定盤11の表面
には、弾性がある研磨布13が貼り付けられており、回
転軸12を中心として回転する。回転する研磨定盤11
の研磨布13上には、図示していないノズルから研磨材
であるスラリが供給される。ウェーハ保持ヘッド21
は、研磨するウェーハ100を保持して研磨布13に所
定の圧力で押し付けながら、回転軸22を中心として回
転する。これにより、保持されたウェーハの表面が研磨
される。上記の研磨布13には、スラリのウェーハとの
接触面への供給を容易にするために溝が設けられるのが
一般的である。図ではウェーハ保持ヘッド21が1個の
場合を示したが、これでは研磨定盤1の右側などの部分
を使用しておらず、生産効率が十分でない。そこで、2
個又は4個などの複数個のウェーハ保持ヘッド21を設
け、複数枚のウェーハを同時に研磨するのが一般的であ
る。
ある。図示のように、CMP装置は、研磨定盤11とウ
ェーハ保持ヘッド21とを有する。研磨定盤11の表面
には、弾性がある研磨布13が貼り付けられており、回
転軸12を中心として回転する。回転する研磨定盤11
の研磨布13上には、図示していないノズルから研磨材
であるスラリが供給される。ウェーハ保持ヘッド21
は、研磨するウェーハ100を保持して研磨布13に所
定の圧力で押し付けながら、回転軸22を中心として回
転する。これにより、保持されたウェーハの表面が研磨
される。上記の研磨布13には、スラリのウェーハとの
接触面への供給を容易にするために溝が設けられるのが
一般的である。図ではウェーハ保持ヘッド21が1個の
場合を示したが、これでは研磨定盤1の右側などの部分
を使用しておらず、生産効率が十分でない。そこで、2
個又は4個などの複数個のウェーハ保持ヘッド21を設
け、複数枚のウェーハを同時に研磨するのが一般的であ
る。
【0005】CMP装置で研磨を行う場合、まずウェー
ハ100のアライメントを行い、ローダ部に搬送する。
ウェーハ保持ヘッド21はローダ部のウェーハを吸着機
構で保持して研磨定盤11上に移動し、ウェーハを研磨
定盤11に押し当て、研磨を行う。研磨が終了すると、
同様にウェーハ保持ヘッド21は吸着機構でウェーハを
保持してアンローダ部に搬送する。アンローダ部に搬送
されたウェーハ100には研磨スラリが付着しているの
で、洗浄機で洗浄した後乾燥してカセットなどのウェー
ハ回収部に搬送される。ウェーハは研磨された後、リソ
グラフィなどにより更にICパターンが形成されるの
で、砥粒や研磨屑などが残っているとICパターンの欠
陥の原因になるので、洗浄は非常にクリーンなレベルで
行う必要があり、一旦洗浄されたウェーハにはごみなど
が付着しないようにする必要がある。
ハ100のアライメントを行い、ローダ部に搬送する。
ウェーハ保持ヘッド21はローダ部のウェーハを吸着機
構で保持して研磨定盤11上に移動し、ウェーハを研磨
定盤11に押し当て、研磨を行う。研磨が終了すると、
同様にウェーハ保持ヘッド21は吸着機構でウェーハを
保持してアンローダ部に搬送する。アンローダ部に搬送
されたウェーハ100には研磨スラリが付着しているの
で、洗浄機で洗浄した後乾燥してカセットなどのウェー
ハ回収部に搬送される。ウェーハは研磨された後、リソ
グラフィなどにより更にICパターンが形成されるの
で、砥粒や研磨屑などが残っているとICパターンの欠
陥の原因になるので、洗浄は非常にクリーンなレベルで
行う必要があり、一旦洗浄されたウェーハにはごみなど
が付着しないようにする必要がある。
【0006】CMP装置は、高精度の研磨が行えるとい
った研磨品質に関する高性能化と共に、スループットと
いった処理効率の改善や設置面積を小さくする、特にI
Cの製造システム内で自動運転するCMP装置はウェー
ハの搬送との関係で、ウェーハの供給・回収を行う部分
の装置の幅(間口)が狭いことが要求される。そこで、
図3に示すような複数台の研磨定盤を有するCMP装置
が使用されている。このCMP装置は、3台の研磨定盤
11a、11b、11cと、2個のウェーハ保持ヘッド
21a、21bと、ウェーハの供給及び回収を行うロー
ド・アンロード部30とを有する。ロード・アンロード
部30は、未研磨ウェーハを載置する載置台31と32
及び研磨済ウェーハを載置する載置台33と34を有
し、回転できるようになっている。未研磨ウェーハを載
置台31と32へ供給する時には、載置台31と32が
順に図示の載置台34の位置に回転し、搬送アーム35
で未研磨ウェーハを載置する。同様に、研磨済ウェーハ
を載置台33と34から回収する時には、載置台33と
34が順に図示の載置台34の位置に回転し、搬送アー
ム35で研磨済ウェーハを回収する。
った研磨品質に関する高性能化と共に、スループットと
いった処理効率の改善や設置面積を小さくする、特にI
Cの製造システム内で自動運転するCMP装置はウェー
ハの搬送との関係で、ウェーハの供給・回収を行う部分
の装置の幅(間口)が狭いことが要求される。そこで、
図3に示すような複数台の研磨定盤を有するCMP装置
が使用されている。このCMP装置は、3台の研磨定盤
11a、11b、11cと、2個のウェーハ保持ヘッド
21a、21bと、ウェーハの供給及び回収を行うロー
ド・アンロード部30とを有する。ロード・アンロード
部30は、未研磨ウェーハを載置する載置台31と32
及び研磨済ウェーハを載置する載置台33と34を有
し、回転できるようになっている。未研磨ウェーハを載
置台31と32へ供給する時には、載置台31と32が
順に図示の載置台34の位置に回転し、搬送アーム35
で未研磨ウェーハを載置する。同様に、研磨済ウェーハ
を載置台33と34から回収する時には、載置台33と
34が順に図示の載置台34の位置に回転し、搬送アー
ム35で研磨済ウェーハを回収する。
【0007】未研磨ウェーハが載置台31と32の上に
載置されると、ロード・アンロード部30は図示のよう
な状態に回転する。そして、ウェーハ保持ヘッド21a
がロード・アンロード部30まで回転し、未研磨ウェー
ハを吸着して粗研用の研磨定盤11a上に移動し、研磨
を開始する。この間、ウェーハ保持ヘッド21bは他の
ウェーハを保持して粗研用の研磨定盤11cで研磨を行
っており、粗研が終了すると、図示のように精研用の研
磨定盤11b上に移動して研磨を行う。この間に、ロー
ド・アンロード部30の載置台31と32には別の未研
磨ウェーハが載置され、更に図示の状態から90°回転
した状態になる。精研工程の方が短いので、精研が終了
すると、ウェーハ保持ヘッド21bはロード・アンロー
ド部30まで回転し、載置台33と34に研磨済ウェー
ハを載置する。そして、ロード・アンロード部30は9
0°回転し、載置台31と32の未研磨ウェーハをウェ
ーハ保持ヘッド21bに渡す。更に載置台33と34の
研磨済ウェーハを回収し、載置台31と32に別の未研
磨ウェーハを載置する。以上のような動作を繰り返すこ
とにより、連続して研磨が行われる。
載置されると、ロード・アンロード部30は図示のよう
な状態に回転する。そして、ウェーハ保持ヘッド21a
がロード・アンロード部30まで回転し、未研磨ウェー
ハを吸着して粗研用の研磨定盤11a上に移動し、研磨
を開始する。この間、ウェーハ保持ヘッド21bは他の
ウェーハを保持して粗研用の研磨定盤11cで研磨を行
っており、粗研が終了すると、図示のように精研用の研
磨定盤11b上に移動して研磨を行う。この間に、ロー
ド・アンロード部30の載置台31と32には別の未研
磨ウェーハが載置され、更に図示の状態から90°回転
した状態になる。精研工程の方が短いので、精研が終了
すると、ウェーハ保持ヘッド21bはロード・アンロー
ド部30まで回転し、載置台33と34に研磨済ウェー
ハを載置する。そして、ロード・アンロード部30は9
0°回転し、載置台31と32の未研磨ウェーハをウェ
ーハ保持ヘッド21bに渡す。更に載置台33と34の
研磨済ウェーハを回収し、載置台31と32に別の未研
磨ウェーハを載置する。以上のような動作を繰り返すこ
とにより、連続して研磨が行われる。
【0008】図3では示していないが、実際のCMP装
置では、未研磨ウェーハのアライメントを行う部分や、
研磨しようとする膜の厚さを測定する膜厚測定器や、研
磨の終了したウェーハを洗浄して乾燥する部分が必要で
あり、CMP装置全体ではかなりの設置面積を必要とす
る。
置では、未研磨ウェーハのアライメントを行う部分や、
研磨しようとする膜の厚さを測定する膜厚測定器や、研
磨の終了したウェーハを洗浄して乾燥する部分が必要で
あり、CMP装置全体ではかなりの設置面積を必要とす
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】研磨工程を粗研と精研
に分けない時には、2台の研磨定盤があればよく、同じ
研磨定盤を3台設けても、ウェーハ保持ヘッドは交差で
きないので2個以上設けることはできず、スループット
は向上しない。すなわち、図3のようなレイアウトで
は、並行して研磨を行うことができるのは2台の研磨定
盤であり、3台以上の研磨定盤で並行して研磨を行うこ
とができない。
に分けない時には、2台の研磨定盤があればよく、同じ
研磨定盤を3台設けても、ウェーハ保持ヘッドは交差で
きないので2個以上設けることはできず、スループット
は向上しない。すなわち、図3のようなレイアウトで
は、並行して研磨を行うことができるのは2台の研磨定
盤であり、3台以上の研磨定盤で並行して研磨を行うこ
とができない。
【0010】そのため、CMP装置のスループットを更
に高くするには、図3のような装置を複数台用意する必
要があるが、それではCMP装置の設置面積、特に間口
が広くなるという問題を発生する。本発明はこのような
問題を解決するためのもので、設置面積、特に間口をあ
まり増加させずに、一層のスループットの増加にも対応
できるレイアウトを有するCMP装置の実現を目的とす
る。
に高くするには、図3のような装置を複数台用意する必
要があるが、それではCMP装置の設置面積、特に間口
が広くなるという問題を発生する。本発明はこのような
問題を解決するためのもので、設置面積、特に間口をあ
まり増加させずに、一層のスループットの増加にも対応
できるレイアウトを有するCMP装置の実現を目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明のCMP装置は、3台以上の研磨定盤を直線
状に配置し、ウェーハ保持ヘッドを各研磨定盤に対応し
て設け、ウェーハ保持ヘッドとの間のウェーハの受け渡
しを各研磨定盤に対応した位置で行うようにする。
め、本発明のCMP装置は、3台以上の研磨定盤を直線
状に配置し、ウェーハ保持ヘッドを各研磨定盤に対応し
て設け、ウェーハ保持ヘッドとの間のウェーハの受け渡
しを各研磨定盤に対応した位置で行うようにする。
【0012】すなわち、本発明のCMP装置は、表面に
研磨布が設けられた回転する3台以上の研磨定盤と、ウ
ェーハを保持してウェーハの一方の表面に空気を噴出す
ることにより他方の表面を研磨布に押し付けながら回転
するウェーハ保持ヘッドと、ウェーハ保持ヘッドとの間
で、未研磨又は研磨済ウェーハを受け渡すウェーハ搬送
機構とを備えるウェーハ研磨装置であって、3台以上の
研磨定盤は直線状に配置されており、ウェーハ保持ヘッ
ドは各研磨定盤に対応して設けられ、ウェーハ保持ヘッ
ドとウェーハ搬送機構との間のウェーハの受け渡しは、
各研磨定盤に対応した位置で行われるようになっている
ことを特徴とする。
研磨布が設けられた回転する3台以上の研磨定盤と、ウ
ェーハを保持してウェーハの一方の表面に空気を噴出す
ることにより他方の表面を研磨布に押し付けながら回転
するウェーハ保持ヘッドと、ウェーハ保持ヘッドとの間
で、未研磨又は研磨済ウェーハを受け渡すウェーハ搬送
機構とを備えるウェーハ研磨装置であって、3台以上の
研磨定盤は直線状に配置されており、ウェーハ保持ヘッ
ドは各研磨定盤に対応して設けられ、ウェーハ保持ヘッ
ドとウェーハ搬送機構との間のウェーハの受け渡しは、
各研磨定盤に対応した位置で行われるようになっている
ことを特徴とする。
【0013】本発明のCMP装置では、ウェーハ保持ヘ
ッドは各研磨定盤に対応して設けられるので研磨定盤の
台数に応じてスループットを向上させることができ、し
かも研磨定盤は直線状に配置されるので、研磨定盤の台
数を増加させても間口と垂直な方向に伸びるだけで、間
口は広がらない。ウェーハ搬送機構は、ウェーハ保持ヘ
ッドとの間でウェーハを受け渡すウェーハ受け渡し機構
と、このウェーハ受け渡し機構を、直線状に配置された
3台以上の研磨定盤に沿って移動する移動機構とを有
し、ウェーハ保持ヘッドとの間のウェーハの受け渡し
を、直線状に配置された各研磨定盤に対応した位置で行
うことができる。
ッドは各研磨定盤に対応して設けられるので研磨定盤の
台数に応じてスループットを向上させることができ、し
かも研磨定盤は直線状に配置されるので、研磨定盤の台
数を増加させても間口と垂直な方向に伸びるだけで、間
口は広がらない。ウェーハ搬送機構は、ウェーハ保持ヘ
ッドとの間でウェーハを受け渡すウェーハ受け渡し機構
と、このウェーハ受け渡し機構を、直線状に配置された
3台以上の研磨定盤に沿って移動する移動機構とを有
し、ウェーハ保持ヘッドとの間のウェーハの受け渡し
を、直線状に配置された各研磨定盤に対応した位置で行
うことができる。
【0014】ウェーハ受け渡し機構は、ウェーハの載置
台と、載置台をウェーハ保持ヘッドの部分まで移動する
載置台移動機構とを有し、ウェーハ保持ヘッドが上昇し
た状態で載置台がウェーハ保持ヘッドの下側まで移動し
てウェーハ保持ヘッドとの間でウェーハの受け渡しを行
い、その後ウェーハ保持ヘッドの下側から退避できる。
また、ウェーハ受け渡し機構をウェーハの載置台とし、
ウェーハ保持ヘッドを載置台の上まで移動するヘッド移
動機構を設けてもよい。
台と、載置台をウェーハ保持ヘッドの部分まで移動する
載置台移動機構とを有し、ウェーハ保持ヘッドが上昇し
た状態で載置台がウェーハ保持ヘッドの下側まで移動し
てウェーハ保持ヘッドとの間でウェーハの受け渡しを行
い、その後ウェーハ保持ヘッドの下側から退避できる。
また、ウェーハ受け渡し機構をウェーハの載置台とし、
ウェーハ保持ヘッドを載置台の上まで移動するヘッド移
動機構を設けてもよい。
【0015】ウェーハ受け渡し機構の載置台は、未研磨
ウェーハを載置する未研磨ウェーハ載置台と、研磨済ウ
ェーハを載置する研磨済ウェーハ載置台と、未研磨ウェ
ーハ載置台と研磨済ウェーハ載置台を回転して位置を切
り換える載置台回転機構とを備える。
ウェーハを載置する未研磨ウェーハ載置台と、研磨済ウ
ェーハを載置する研磨済ウェーハ載置台と、未研磨ウェ
ーハ載置台と研磨済ウェーハ載置台を回転して位置を切
り換える載置台回転機構とを備える。
【0016】ウェーハ保持ヘッドは、2枚のウェーハを
保持して研磨することが可能であり、ウェーハ搬送機構
は、2枚の未研磨ウェーハ又は2枚の研磨済ウェーハを
搬送可能である。
保持して研磨することが可能であり、ウェーハ搬送機構
は、2枚の未研磨ウェーハ又は2枚の研磨済ウェーハを
搬送可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】図4は、本発明の第1実施例のC
MP装置のレイアウトを示す上面図である。図示のよう
に、3台の研磨定盤41a、41b、41cが一直線状
に配置されており、各研磨定盤41a、41b、41c
の上に1枚のウェーハを保持して研磨定盤上の研磨布に
押し付けながら回転するウェーハ保持ヘッド42a、4
2b、42cが配置されている。ウェーハ保持ヘッドに
ついては後述する。3台の研磨定盤41a、41b、4
1cに沿って載置台移動機構47が設けられており、そ
の上を移動台45が研磨定盤41a、41b、41cに
沿って移動可能に支持されている。移動台45の上に
は、ローダ・アンローダ43が設けられている。ローダ
・アンローダ43には、未研磨ウェーハを載置する未研
磨ウェーハ載置台44と、研磨済ウェーハを載置する研
磨済ウェーハ載置台45が設けられており、ローダ・ア
ンローダ43は回転して未研磨ウェーハ載置台44と研
磨済ウェーハ載置台45の位置が切り換えられるように
なっている。更に、ローダ・アンローダ43は、移動台
45に設けられた移動機構により、図で破線で示したよ
うに、未研磨ウェーハ載置台44と研磨済ウェーハ載置
台45の一方が、ウェーハ保持ヘッド42a、42b、
42cの位置まで移動できるようになっている。
MP装置のレイアウトを示す上面図である。図示のよう
に、3台の研磨定盤41a、41b、41cが一直線状
に配置されており、各研磨定盤41a、41b、41c
の上に1枚のウェーハを保持して研磨定盤上の研磨布に
押し付けながら回転するウェーハ保持ヘッド42a、4
2b、42cが配置されている。ウェーハ保持ヘッドに
ついては後述する。3台の研磨定盤41a、41b、4
1cに沿って載置台移動機構47が設けられており、そ
の上を移動台45が研磨定盤41a、41b、41cに
沿って移動可能に支持されている。移動台45の上に
は、ローダ・アンローダ43が設けられている。ローダ
・アンローダ43には、未研磨ウェーハを載置する未研
磨ウェーハ載置台44と、研磨済ウェーハを載置する研
磨済ウェーハ載置台45が設けられており、ローダ・ア
ンローダ43は回転して未研磨ウェーハ載置台44と研
磨済ウェーハ載置台45の位置が切り換えられるように
なっている。更に、ローダ・アンローダ43は、移動台
45に設けられた移動機構により、図で破線で示したよ
うに、未研磨ウェーハ載置台44と研磨済ウェーハ載置
台45の一方が、ウェーハ保持ヘッド42a、42b、
42cの位置まで移動できるようになっている。
【0018】載置台移動機構47の研磨定盤とは反対側
には、第1洗浄器49と第2洗浄器51と乾燥器53
と、搬送アーム48、50、52が設けられている。ま
た、研磨定盤41cの横には、ウェーハアライナ54が
設けられている。このウェーハアライナ54は膜厚測定
器の機能も有する。載置台移動機構47の端には、ウェ
ーハ搬送用移動機構55が設けられており、その上を搬
送アーム55が移動可能に支持されている。更に、ウェ
ーハ搬送用移動機構55に沿ってウェーハ100を収容
するウェーハカセット57が設けられている。
には、第1洗浄器49と第2洗浄器51と乾燥器53
と、搬送アーム48、50、52が設けられている。ま
た、研磨定盤41cの横には、ウェーハアライナ54が
設けられている。このウェーハアライナ54は膜厚測定
器の機能も有する。載置台移動機構47の端には、ウェ
ーハ搬送用移動機構55が設けられており、その上を搬
送アーム55が移動可能に支持されている。更に、ウェ
ーハ搬送用移動機構55に沿ってウェーハ100を収容
するウェーハカセット57が設けられている。
【0019】ここで、ウェーハ保持ヘッド42a、42
b、42cの構成について簡単に説明する。図5は、本
実施例で使用する各ウェーハ保持ヘッドの構造を示す断
面図である。図示のように、ウェーハ保持回転機構42
は、キャリア部材64、研磨面調整リング63と、ガイ
ドリング62と、回転基板61と、回転軸71とを有す
る。回転基板61は、回転軸71を中心にして回転する
と共に図示していない機構により上下方向に移動可能で
ある。キャリア部材64には、空気を噴出する空気口6
9と負圧が印加される吸着口70が設けられている。空
気口69から噴出される空気圧でウェーハ100を研磨
定盤41の研磨布13に押し付け、吸着口70に負圧を
印加することでウェーハ100をキャリア部材64に吸
着して保持する。研磨面調整リング63は、研磨布13
に所定の圧力で接触して、内部の研磨布13の状態を一
様にして、研磨むらが生じるのを防止する。また、研磨
面調整リング63は、ウェーハ保持ヘッドが上方に移動
した場合には、キャリア部材64を吊り下げ、ウェーハ
100を研磨布13に押し付けた場合には、キャリア部
材64に対して相互に拘束しない状態になる。ガイドリ
ング62は、回転基板61と一体であり、ウェーハ保持
ヘッドが上方に移動した場合には、研磨面調整リング6
3を保持し、ウェーハ100を研磨布13に押し付ける
場合には、研磨面調整リング63に対して相互に拘束し
ない状態になる。
b、42cの構成について簡単に説明する。図5は、本
実施例で使用する各ウェーハ保持ヘッドの構造を示す断
面図である。図示のように、ウェーハ保持回転機構42
は、キャリア部材64、研磨面調整リング63と、ガイ
ドリング62と、回転基板61と、回転軸71とを有す
る。回転基板61は、回転軸71を中心にして回転する
と共に図示していない機構により上下方向に移動可能で
ある。キャリア部材64には、空気を噴出する空気口6
9と負圧が印加される吸着口70が設けられている。空
気口69から噴出される空気圧でウェーハ100を研磨
定盤41の研磨布13に押し付け、吸着口70に負圧を
印加することでウェーハ100をキャリア部材64に吸
着して保持する。研磨面調整リング63は、研磨布13
に所定の圧力で接触して、内部の研磨布13の状態を一
様にして、研磨むらが生じるのを防止する。また、研磨
面調整リング63は、ウェーハ保持ヘッドが上方に移動
した場合には、キャリア部材64を吊り下げ、ウェーハ
100を研磨布13に押し付けた場合には、キャリア部
材64に対して相互に拘束しない状態になる。ガイドリ
ング62は、回転基板61と一体であり、ウェーハ保持
ヘッドが上方に移動した場合には、研磨面調整リング6
3を保持し、ウェーハ100を研磨布13に押し付ける
場合には、研磨面調整リング63に対して相互に拘束し
ない状態になる。
【0020】回転基板61とキャリア部材64及び研磨
面調整リング63の間には、ゴムシート65が設けられ
ており、空気口67から所定の圧力の空気圧を印加する
ことでキャリア部材64を所定の圧力で押し下げ、空気
口66から所定の圧力の空気圧を印加することで研磨面
調整リング63所定の圧力で押し下げる。空気口67か
らの空気圧でキャリア部材64を押し下げると、キャリ
ア部材64とウェーハ100の間の間隙が変化し、空気
孔69から噴出される空気圧が同じでもウェーハ100
が研磨布13に押し付けられる圧力を変化させることが
できる。
面調整リング63の間には、ゴムシート65が設けられ
ており、空気口67から所定の圧力の空気圧を印加する
ことでキャリア部材64を所定の圧力で押し下げ、空気
口66から所定の圧力の空気圧を印加することで研磨面
調整リング63所定の圧力で押し下げる。空気口67か
らの空気圧でキャリア部材64を押し下げると、キャリ
ア部材64とウェーハ100の間の間隙が変化し、空気
孔69から噴出される空気圧が同じでもウェーハ100
が研磨布13に押し付けられる圧力を変化させることが
できる。
【0021】以上のような構成により、ウェーハ保持ヘ
ッド42a、42b、42cでウェーハを研磨定盤41
a、41b、41cの上の研磨布に押し付け、研磨定盤
41a、41b、41cとウェーハ保持ヘッド42a、
42b、42cをそれぞれ回転するとウェーハが研磨さ
れる。図4に戻って、CMP装置におけるウェーハの流
れについて説明する。CMP装置で研磨するウェーハ1
00は、ウェーハカセット57に収容されて、図示の位
置にセットされる。従って、ウェーハカセット57を配
列した部分の辺が、CMP装置の間口に相当する。未研
磨のウェーハ100は、搬送アーム55によりウェーハ
カセット57から取り出され、ウェーハアライナ54に
載置され、ここでウェーハの位置や方向の調整及び膜厚
測定が行われる。
ッド42a、42b、42cでウェーハを研磨定盤41
a、41b、41cの上の研磨布に押し付け、研磨定盤
41a、41b、41cとウェーハ保持ヘッド42a、
42b、42cをそれぞれ回転するとウェーハが研磨さ
れる。図4に戻って、CMP装置におけるウェーハの流
れについて説明する。CMP装置で研磨するウェーハ1
00は、ウェーハカセット57に収容されて、図示の位
置にセットされる。従って、ウェーハカセット57を配
列した部分の辺が、CMP装置の間口に相当する。未研
磨のウェーハ100は、搬送アーム55によりウェーハ
カセット57から取り出され、ウェーハアライナ54に
載置され、ここでウェーハの位置や方向の調整及び膜厚
測定が行われる。
【0022】この処理が終了したウェーハは、搬送アー
ム55により端まで移動したローダ・アンローダ43の
未研磨ウェーハ載置台44上に載置され、研磨される研
磨定盤のところまで移動する。そして、ローダ・アンロ
ーダ43が移動して、上側に移動しているウェーハ保持
ヘッドの下に未研磨ウェーハ載置台44が移動する。そ
して、ウェーハ保持ヘッドが降下して吸着口70に負圧
を印加すると、未研磨のウェーハ100がキャリア部材
64に吸着される。ウェーハ保持ヘッドが上昇した後、
ローダ・アンローダ43はウェーハ保持ヘッドの下から
退避すると、ウェーハ保持ヘッドが降下し、吸着口70
への負圧の印加を停止し、空気口70、67、68へ空
気圧を印加すると、ウェーハ100が研磨定盤上の研磨
布13に押し付けられる。この状態で、研磨定盤とウェ
ーハ保持ヘッドの回転基板61が回転して研磨が行われ
る。上記の動作を繰り返して、3台の研磨定盤41a、
41b、41cのすべてで研磨が行われるようにする。
ム55により端まで移動したローダ・アンローダ43の
未研磨ウェーハ載置台44上に載置され、研磨される研
磨定盤のところまで移動する。そして、ローダ・アンロ
ーダ43が移動して、上側に移動しているウェーハ保持
ヘッドの下に未研磨ウェーハ載置台44が移動する。そ
して、ウェーハ保持ヘッドが降下して吸着口70に負圧
を印加すると、未研磨のウェーハ100がキャリア部材
64に吸着される。ウェーハ保持ヘッドが上昇した後、
ローダ・アンローダ43はウェーハ保持ヘッドの下から
退避すると、ウェーハ保持ヘッドが降下し、吸着口70
への負圧の印加を停止し、空気口70、67、68へ空
気圧を印加すると、ウェーハ100が研磨定盤上の研磨
布13に押し付けられる。この状態で、研磨定盤とウェ
ーハ保持ヘッドの回転基板61が回転して研磨が行われ
る。上記の動作を繰り返して、3台の研磨定盤41a、
41b、41cのすべてで研磨が行われるようにする。
【0023】その間に、最初に研磨を開始した研磨定盤
での研磨が終了する。すると、ローダ・アンローダ43
は、すでに次に研磨する未研磨ウェーハが載置されてい
る未研磨ウェーハ載置台44と研磨済ウェーハ載置台4
5を回転し、研磨が終了した研磨定盤のところに移動す
る。そして、上側に移動しているウェーハ保持ヘッドの
下に研磨済ウェーハ載置台45が移動する。そして、ウ
ェーハ保持ヘッドが降下して吸着口70への負圧の印加
を停止すると、研磨済のウェーハ100が研磨済ウェー
ハ載置台45上に載置される。次に未研磨ウェーハ載置
台44と研磨済ウェーハ載置台45を回転し、未研磨ウ
ェーハ載置台44をウェーハ保持ヘッドの下に移動し
て、同様に吸着させる。その後、ローダ・アンローダ4
3はウェーハ保持ヘッドの下から退避し、搬送アーム4
8に研磨済のウェーハ100を渡す位置に移動する。こ
の間に、ウェーハ保持ヘッドに保持されたウェーハの研
磨が始まる。
での研磨が終了する。すると、ローダ・アンローダ43
は、すでに次に研磨する未研磨ウェーハが載置されてい
る未研磨ウェーハ載置台44と研磨済ウェーハ載置台4
5を回転し、研磨が終了した研磨定盤のところに移動す
る。そして、上側に移動しているウェーハ保持ヘッドの
下に研磨済ウェーハ載置台45が移動する。そして、ウ
ェーハ保持ヘッドが降下して吸着口70への負圧の印加
を停止すると、研磨済のウェーハ100が研磨済ウェー
ハ載置台45上に載置される。次に未研磨ウェーハ載置
台44と研磨済ウェーハ載置台45を回転し、未研磨ウ
ェーハ載置台44をウェーハ保持ヘッドの下に移動し
て、同様に吸着させる。その後、ローダ・アンローダ4
3はウェーハ保持ヘッドの下から退避し、搬送アーム4
8に研磨済のウェーハ100を渡す位置に移動する。こ
の間に、ウェーハ保持ヘッドに保持されたウェーハの研
磨が始まる。
【0024】搬送アーム48は、研磨済ウェーハ載置台
45を受け取ると第1洗浄器49にセットする。第1洗
浄器49での洗浄が終了したウェーハは、搬送アーム5
0により第2洗浄器51に移動される。更に、第2洗浄
器51での洗浄が終了したウェーハは、搬送アーム52
により乾燥器53に移動されて乾燥される。乾燥したウ
ェーハは、搬送アーム55により、元のウェーハカセッ
ト又は研磨済専用カセットに収容される。
45を受け取ると第1洗浄器49にセットする。第1洗
浄器49での洗浄が終了したウェーハは、搬送アーム5
0により第2洗浄器51に移動される。更に、第2洗浄
器51での洗浄が終了したウェーハは、搬送アーム52
により乾燥器53に移動されて乾燥される。乾燥したウ
ェーハは、搬送アーム55により、元のウェーハカセッ
ト又は研磨済専用カセットに収容される。
【0025】以上のように、本実施例のレイアウトであ
れば、3台の研磨定盤で並行して研磨が行え、間口も狭
い。また、4台以上の研磨定盤を配列することも可能で
ある。図6は、第2実施例のCMP装置の研磨定盤と載
置台移動機構47の部分のレイアウトを示す図である。
第2実施例のCMP装置は、以下に説明する2点が第1
実施例と異なり、他は第1実施例と同じ構成であり、他
の部分の図示も省略してある。
れば、3台の研磨定盤で並行して研磨が行え、間口も狭
い。また、4台以上の研磨定盤を配列することも可能で
ある。図6は、第2実施例のCMP装置の研磨定盤と載
置台移動機構47の部分のレイアウトを示す図である。
第2実施例のCMP装置は、以下に説明する2点が第1
実施例と異なり、他は第1実施例と同じ構成であり、他
の部分の図示も省略してある。
【0026】第1実施例では、1台の研磨定盤では1枚
のウェーハの研磨が行われるだけであったが、第2実施
例では1台の研磨定盤で2枚のウェーハの研磨を並行し
て行う。そのため、ウェーハ保持ヘッド80a、80
b、80cは、それぞれ2個のウェーハ保持回転機構8
1aと82a、81bと82b、81cと82cを有す
る。各ウェーハ保持回転機構は、図5に示したのと同じ
機構を有する。また、ローダ・アンローダ90は、ウェ
ーハ保持ヘッド80a、80b、80cとの間で2枚の
ウェーハを同時に受け渡しできるように、4個の載置台
を有し、対角上に配置された2個の載置台91と92が
未研磨ウェーハ載置台であり、載置台93と94が研磨
済ウェーハ載置台である。
のウェーハの研磨が行われるだけであったが、第2実施
例では1台の研磨定盤で2枚のウェーハの研磨を並行し
て行う。そのため、ウェーハ保持ヘッド80a、80
b、80cは、それぞれ2個のウェーハ保持回転機構8
1aと82a、81bと82b、81cと82cを有す
る。各ウェーハ保持回転機構は、図5に示したのと同じ
機構を有する。また、ローダ・アンローダ90は、ウェ
ーハ保持ヘッド80a、80b、80cとの間で2枚の
ウェーハを同時に受け渡しできるように、4個の載置台
を有し、対角上に配置された2個の載置台91と92が
未研磨ウェーハ載置台であり、載置台93と94が研磨
済ウェーハ載置台である。
【0027】更に、第1実施例では、載置台がウェーハ
保持ヘッド42a、42b、42cの下に位置するよう
にローダ・アンローダ43が移動したが、第2実施例で
は、ウェーハ保持ヘッド80a、80b、80cがロー
ダ・アンローダ90の上まで移動するための機構が設け
られている。
保持ヘッド42a、42b、42cの下に位置するよう
にローダ・アンローダ43が移動したが、第2実施例で
は、ウェーハ保持ヘッド80a、80b、80cがロー
ダ・アンローダ90の上まで移動するための機構が設け
られている。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、高
いスループットが得られると共に、設置面積特に間口の
小さなCMP装置が実現される。
いスループットが得られると共に、設置面積特に間口の
小さなCMP装置が実現される。
【図1】CMP法による処理を説明する図である。
【図2】CMP装置の基本構成を示す図である。
【図3】複数の研磨定盤を有する従来のCMP装置のレ
イアウト例を示す図である。
イアウト例を示す図である。
【図4】本発明の第1実施例のCMP装置のレイアウト
を示す図である。
を示す図である。
【図5】第1実施例のウェーハ保持ヘッドの構成を示す
図である。
図である。
【図6】本発明の第2実施例のCMP装置のレイアウト
を示す図である。
を示す図である。
11…研磨定盤 21、42、42a、42b、42c…ウェーハ保持ヘ
ッド 43…ロード部・アンロード 47…載置台移動機構
ッド 43…ロード部・アンロード 47…載置台移動機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−285958(JP,A) 特開 昭61−270072(JP,A) 特開 昭62−124866(JP,A) 特開 平8−153694(JP,A) 特開 平6−155289(JP,A) 特開 平6−63862(JP,A) 特開 平8−267358(JP,A) 特開 平10−275787(JP,A) 特開 平11−239966(JP,A) 特開 平1−188265(JP,A) 特開 平8−339979(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/04 H01L 21/304 622 H01L 21/304 621
Claims (2)
- 【請求項1】 表面に研磨布が設けられた回転する3台
以上の研磨定盤と、 ウェーハを保持して該ウェーハの一方の表面に空気を噴
出することにより他方の表面を前記研磨布に押し付けな
がら回転するウェーハ保持ヘッドと、 前記ウェーハ保持ヘッドとの間で、未研磨又は研磨済ウ
ェーハを受け渡すウェーハ搬送機構とを備えるウェーハ
研磨装置であって、 前記3台以上の研磨定盤は、直線状に配置されており、 前記ウェーハ保持ヘッドは各研磨定盤に対応して設けら
れ、 前記ウェーハ搬送機構は、前記ウェーハ保持ヘッドとの
間で前記ウェーハを受け渡すウェーハ受け渡し機構と、
該ウェーハ受け渡し機構を直線状に配置された前記3台
以上の研磨定盤に沿って移動する移動機構とを備え、 前記ウェーハ受け渡し機構は、未研磨ウェーハを載置す
る未研磨ウェーハ載置台と、研磨済ウェーハを載置する
研磨済ウェーハ載置台と、前記未研磨ウェーハ載置台と
前記研磨済ウェーハ載置台を回転して位置を切り換える
載置台回転機構とを備える載置台であり、 前記ウェーハ保持ヘッドは、前記載置台の上までのヘッ
ド移動機構を備え、 前記ウェーハ保持ヘッドと前記ウェーハ搬送機構との間
の前記ウェーハの受け渡しは、各研磨定盤に対応した位
置で行われるようになっていることを特徴とするウェー
ハ研磨装置。 - 【請求項2】 表面に研磨布が設けられた回転する3台
以上の研磨定盤と、 2枚の前記ウェーハを保持して該ウェーハの一方の表面
に空気を噴出することにより他方の表面を前記研磨布に
押し付けながら回転するウェーハ保持ヘッドと、 2枚の未研磨ウェーハ又は2枚の研磨済ウェーハを搬送
可能で、前記ウェーハ保持ヘッドとの間で、未研磨又は
研磨済ウェーハを受け渡すウェーハ搬送機構とを備える
ウェーハ研磨装置であって、 前記3台以上の研磨定盤は、直線状に配置されており、 前記ウェーハ保持ヘッドは各研磨定盤に対応して設けら
れ、 前記ウェーハ搬送機構は、前記ウェーハ保持ヘッドとの
間で前記ウェーハを受け渡すウェーハ受け渡し機構と、
該ウェーハ受け渡し機構を直線状に配置された前記3台
以上の研磨定盤に沿って移動する移動機構とを備え、 前記ウェーハ受け渡し機構は、未研磨ウェーハを載置す
る未研磨ウェーハ載置台と、研磨済ウェーハを載置する
研磨済ウェーハ載置台と、前記未研磨ウェーハ載置台と
前記研磨済ウェーハ載置台を回転して位置を切り換える
載置台回転機構とを備えるウェーハの載置台と、該ウェ
ーハの載置台を前記ウェーハ保持ヘッドの部分まで移動
する載置台移動機構とを備え、前記ウェーハの載置台
は、前記ウェーハ保持ヘッドが上昇した状態で前記ウェ
ーハ保持ヘッドの下側まで移動し、前記ウェーハ保持ヘ
ッドとの間で前記ウェーハの受け渡しが終了すると、前
記ウェーハ保持ヘッドの下側から退避し、 前記ウェーハ保持ヘッドと前記ウェーハ搬送機構との間
の前記ウェーハの受け渡しは、各研磨定盤に対応した位
置で行われるようになっていることを特徴とするウェー
ハ研磨装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29577198A JP3133032B2 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | ウェーハ研磨装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29577198A JP3133032B2 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | ウェーハ研磨装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000117627A JP2000117627A (ja) | 2000-04-25 |
JP3133032B2 true JP3133032B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17824963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29577198A Expired - Fee Related JP3133032B2 (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | ウェーハ研磨装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3133032B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4197103B2 (ja) | 2002-04-15 | 2008-12-17 | 株式会社荏原製作所 | ポリッシング装置 |
JP2017092347A (ja) | 2015-11-13 | 2017-05-25 | 株式会社Sumco | ウェーハ研磨方法 |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP29577198A patent/JP3133032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000117627A (ja) | 2000-04-25 |
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