JP3556148B2 - ウェハ研磨装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はウェハ研磨装置に係り、特に化学的機械研磨法(CMP:Chemical Mechanical Polishing )による半導体ウェハの研磨装置に関する。
【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(CMP装置)が使用される。
【0003】
この従来のウェハ研磨装置では、プラテンを1つしか備えていないために、ウェハの2ステップ研磨を行う場合、特定のスラリーでウェハを研磨した後にスラリーを変えて研磨を行うが、スラリーを変える前にプラテンを洗浄する必要があり、研磨時間をロスして作業効率が悪かった。
更にまた2つ以上のプラテンを備えていて、プラテン毎に研磨特性を変えられるウェハ研磨装置も存在したが、これらの装置も研磨したウェハをそのまま次のプラテンに運ぶものであり、前のスラリーがそのままウェハに付着しているので良好な研磨が行えない。或いは一度研磨したウェハを洗浄部に運び込み、洗浄後にウェハを次のプラテンに運ぶようにして2ステップ研磨を行っていた。この場合では、研磨後のウェハをいちいち洗浄部に運び入れていたので、研磨工程に無駄が生じ研磨時間が長くかかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、研磨工程に無駄が生じることなく、高精度の多ステップ研磨が行えるウェハ研磨装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項1に記載のウェハ研磨装置を提供する。
このウェハ研磨装置は、インデックス部、ロード・アンロード部、研磨部及び洗浄部とをそれぞれユニットで構成し、その組合せにより構成されていて、研磨部に少くとも2つ以上のプラテンを設け、このプラテン間の境界部に洗浄水の噴出口を設けると共に、ロード・アンロード部は上下2つの搬送ロボットを備えていて、上段搬送ロボットはロード用(ウェハ研磨前)とし、下段搬送ロボットはアンロード用(ウェハ研磨後)として使用されるようにしたものであり、これによりウェハの2ステップ研磨を行う際に、研磨後のウェハを次のプラテンに研磨ヘッドで保持したまま移動させるときに、噴出口からの洗浄水によってウェハを洗浄できるので、ウェハに付着したスラリー等を次の研磨工程に持ち運ぶことがなく、高精度のウェハ研磨を行うことができる。また次工程のプラテン内の雰囲気を汚すことがない。
更には、一回一回研磨後のウェハを洗浄部に運ぶことなく、多ステップ研磨が行え、研磨工程で時間のロスを少なくすることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照にして本発明の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。
【0007】
インデックス部2は、複数のカセット21が装填できるようにされていると共に、このカセット21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が設置されている。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(ウェハ研磨前)とし、下段搬送ロボット32はアンロード用(ウェハ研磨後)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のハンドに受け渡しされ、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、その後更に上段搬送ロボット31により研磨部4へと運ばれる。
【0008】
研磨部4は、3つのプラテン41と2つの研磨ヘッド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1ステップ研磨の場合の概略の作業工程である。
【0009】
次に本発明のウェハ研磨装置の特徴である研磨部4の構成について図2,3を使用して説明する。
研磨部4には、前述したように3つのプラテン41と2つの研磨ヘッド42とを備えている。2ステップ研磨を行うような場合には、左右両側のプラテン41aには同種のスラリーを使用し、中央のプラテン41b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。当然プラテンを収容している個々の室内のクリーン度もそれに応じて変えられるものである。
ウェハ10を保持する研磨ヘッド42は、例えばボールネジ構造等、によりプラテン間を直線的に移動できると共に、上下動可能な構造となっている。
【0010】
またこの研磨部4には、プラテン41間に上下2段構造のウェハ載置台431,432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。それぞれのウェハ載置台431,432は連結部材433を介してそれぞれのロッドレスシリンダ434に結合している。従ってこれらの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。
更に研磨部4には、ウェイティングユニット43の下方空間に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、下段のウェハ載置台432より下方に位置し、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として設置される。この槽441内に洗浄水が供給される。
【0011】
また研磨部4のプラテン41間の境界部には洗浄水の噴出口45が設けられる。本実施の形態では、左右両側のプラテン41aでの研磨から中央のプラテン41bでの研磨にウェハ10を移動する際に、ウェハ10を洗浄するための洗浄水の噴出口45が、ウェイティングユニット43との境界部であって、左右両側のプラテン41a側の雰囲気内に設けられている。
【0012】
この研磨部4の作動について、2ステップ研磨の場合について説明する。ロード・アンロード部3の上段搬送ロボット31によって運ばれたウェハ10が、ウェイティングユニット43の上段のウェハ載置台431の上に置かれると、上段のウェハ載置台431の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上のウェハ10を研磨ヘッド42に受け渡す位置まで直線的に移動する。
次いで研磨ヘッド42が移動してきて上段のウェハ載置台431上のウェハ10を真空吸着等により保持して、左右のプラテン41aの一方に運び、そこで最初の研磨が行われる。
【0013】
最初の研磨が終了したウェハ10は、研磨ヘッド42によって保持されたまま次の研磨特性が異なる中央のプラテン41bに運ばれるが、その途中で噴出口45からの洗浄水によって付着したスラリー等が洗い流される。なお、必要に応じてスピンドル洗浄ユニット44の槽441内の洗浄水に浸して更に洗浄することもできる。このときは、当然上下段のウェハ載置台431,432は、スピンドル洗浄ユニット44の上方の位置から退避している。
中央のプラテン41bに運ばれたウェハ10は、例えば異なるスラリーで研磨特性を変えられている中央のプラテン41bにより、次の研磨が行われる。研磨後のウェハ10は、ウェイティングユニット43の移動してきて待機している下段のウェハ載置台432上に研磨ヘッド42で運ばれる。次いでロッドレスシリンダ434が作動して、2ステップ研磨後のウェハ10を載せた下段のウェハ載置台432を元のロード・アンロード部3への受け渡し位置まで移動させる。ロード・アンロード部3の下段搬送ロボット32が、下段のウェハ載置台432から2ステップ研磨後のウェハ10を受け取り、次の洗浄部5へと運ぶ。
なお、本実施の形態では、2ステップ研磨で説明しているが、同様の方法で多ステップ研磨も行えるものである。
【0014】
以上説明したように本発明のウェハ研磨装置においては、最初の研磨後のウェハを次の研磨特性を変えたプラテンに移動する途中で、ウェハに付着したスラリー等を洗い流すことができるので、高精度の2ステップ研磨を行うことができる。また、ウェハに付着したスラリー等を次のプラテン内に持ち込むことが防止でき、その室のクリーン度を汚染により低下させるのが防げる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のウェハ研磨装置の全体構成の概略平面図である。
【図2】本発明のウェハ研磨装置の研磨部の概略平面図である。
【図3】本発明のウェハ研磨装置の研磨部の概略側面図である。
【符号の説明】
1…ウェハ研磨装置
2…インデックス部
3…ロード・アンロード部
4…研磨部
5…洗浄部
31,32…搬送ロボット
41…プラテン
42…研磨ヘッド
43…ウェイティングユニット
431…上段ウェハ載置台
432…下段ウェハ載置台
44…スピンドル洗浄ユニット
45…噴出口
Claims (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をそれぞれユニットで構成し、その組合せにより構成されたウェハ研磨装置において、
前記研磨部が、少くとも2つ以上のプラテンと、これらのプラテン間を直線移動できると共に上下動可能な、ウェハを保持する研磨ヘッドとを有していて、一方のプラテンで研磨したウェハを更に研磨特性を変えて他方のプラテンで研磨する場合に、前記研磨ヘッドで移動中のウェハを洗浄するための洗浄水噴出口が、プラテン間の境界部に設けられ、又、前記ロード・アンロード部は上下2つの搬送ロボットを備えており上段搬送ロボットはロード用(ウェハ研磨前)とし、下段搬送ロボットはアンロード用(ウェハ研磨後)として使用されることを特徴とするウェハ研磨装置。
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