JP3628307B2 - ポリッシング装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はポリッシング装置及び方法に係り、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物を研磨部に搬入して研磨した後に洗浄部で洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦度を必要とする。
そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来のポリッシング装置の多くは、研磨のみを単独で行うものであった。従って、研磨後の洗浄を行う場合にはポリッシング装置から洗浄装置への搬送が必要であり、異なる研磨条件で再び研磨を行う場合にはポリッシング装置から別のポリッシング装置への搬送が必要であった。これらの搬送は、搬送途中でのウエハの乾燥を防ぐために水中保管で人手により行われていた。しかし、このように各機器が独立して設けられており、また、その間の搬送が水中保管で行われていることから、ポリッシング装置や洗浄装置等をクリーンルーム内に設置すること、および工程の全自動化が困難であるという問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、研磨部と洗浄部を同一のパッケージ内に収納したポリッシング装置が開発されている。また、必要に応じて、複数の研磨部が同一のパッケージ内に収納されたポリッシング装置とする可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、研磨部と洗浄部とを一体化したポリッシング装置、および複数の研磨部が同一のパッケージ内に収納されたポリッシング装置等においては、ポリッシング装置内での全体としての処理速度を高くするために、従来からポリッシング装置以外の半導体製造プロセス、例えばエッチングや化学的蒸着（ＣＶＤ）の装置に取り入れられているように、各機能ごとにユニット化をはかり、かつ汎用の搬送ロボットを使用すること、即ち、いわゆるクラスター構造を採用することが考えられる。
【０００６】
しかし、上述のようにポリッシング装置にクラスター構造を採用する場合に、即ち、各機能ごとにユニット化を図り汎用の搬送ロボットで搬送を行う場合に、ポリッシング装置では、研磨後の半導体ウエハが砥液や研磨屑等によりダーティかつウェットな状態であるのに対して、ロード部およびアンロード部等ではクリーンかつドライな状態にあり、この異なった状態の半導体ウエハを搬送およびハンドリングすることになる。従って、従来の他の半導体製造プロセス装置のクラスター構造におけるロボットのように単一のロボットおよびアーム、または、単に到達範囲や配置だけの必要から複数あるだけでダーティとクリーンの使い分けがなされていないロボットおよびアームでは、ポリッシング装置内での十分な搬送およびハンドリングを行うことが出来ず、もしそのまま適用するとすれば、ロボットおよびアームの洗浄および乾燥工程を必要に応じて追加しなければならず、処理能力の低下等の問題が起こる可能性がある。
【０００７】
また、ポリッシング装置内でダーティな半導体ウエハをハンドリングした後のロボットまたはアームをそのまま長時間放置した場合には、研磨スラリー中の砥粒や研磨屑という固形分が乾燥、固着して、次回のポリッシング時の半導体ウエハの逆汚染、およびポリッシング装置内の汚染の原因になる恐れがある。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、ポリッシング対象物を研磨した後に洗浄及び乾燥し、清浄で乾燥したポリッシング対象物を搬出することができるポリッシング装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のポリッシング装置の１態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、該ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、ポリッシング対象物を保持するトップリングを有し該ポリッシング対象物を研磨する研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、洗浄後の清浄で乾燥したポリッシング対象物を載置してクリーンルーム内に搬出するためのアンロード部とを備え、前記洗浄部はトップリングが研磨後のポリッシング対象物を解放するローディング位置にリンス部を有し、該リンス部は前記ポリッシング対象物を洗浄する機構を有することを特徴とする。
ここで、前記ローディング位置には前記ポリッシング対象物を解放した後のトップリングを洗浄する機構が設けられている。
また、前記リンス部は上部に開口部を有するリンス洗浄容器を有する。
また、前記リンス部には蓋体があり、蓋体と前記リンス洗浄容器とで該リンス部が閉鎖される。
【００１０】
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、ポリッシング対象物を研磨する研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、前記ポリッシング対象物の厚さを測定する厚さ計とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記厚さ計は、研磨後のポリッシング対象物の厚さを測定する。
また、前記厚さ計は、ポリッシング装置のロボットアームの到達範囲に予め研磨工程以外の他の工程を行う装置が配置されるために設けた予備スペースに配置されている。
【００１１】
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、ポリッシング対象物を研磨する少なくとも２つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、前記少なくとも２つの研磨部と前記洗浄部間を前記ポリッシング対象物を搬送する搬送ロボットとを備え、前記少なくとも２つの研磨部の研磨条件が異なることを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２つの研磨部で研磨されたポリッシング対象物は同一の洗浄部で洗浄される。
更に、前記少なくとも２つの研磨部の１つで研磨されたポリッシング対象物は前記洗浄部で洗浄された後、別の研磨部で更に研磨される。
【００１２】
本発明のポリッシング方法の１態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング方法であって、ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、ポリッシング対象物をトップリングで保持しつつ研磨部で研磨し、研磨後のポリッシング対象物をローディング位置にある洗浄部のリンス部でトップリングから解放し、該ポリッシング対象物を該リンス部の洗浄機構によりリンス洗浄した後に、更に該洗浄部で洗浄し乾燥させ、洗浄乾燥の終了した清浄なポリッシング対象物をポリッシング装置からクリーンルーム内に搬出することを特徴とする。
ここで、前記ローディング位置において、前記ポリッシング対象物を解放した後の前記トップリングを洗浄する。
【００１３】
本発明のポリッシング方法の好ましい態様は、ポリッシング対象物をポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物をポリッシング装置から搬出するポリッシング方法であって、前記ポリッシング装置はポリッシング対象物を研磨する少なくとも２つの研磨部を備え、ポリッシング対象物をある研磨部で研磨し、研磨後のポリッシング対象物を洗浄部で洗浄し、洗浄後のポリッシング対象物を他の研磨部で先の研磨条件とは異なった研磨条件で研磨し、前記少なくとも２つの研磨部と前記洗浄部間とで前記ポリッシング対象物を搬送ロボットにより搬送し、最終の研磨をした後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させることを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２つの研磨部で研磨された後のポリッシング対象物が同一の洗浄部で洗浄される。
【００１４】
本発明の半導体デバイスを製造する方法の１態様は、半導体ウエハをポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄な半導体ウエハを該ポリッシング装置から搬出して半導体デバイスを製造する方法であって、ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、半導体ウエハをトップリングで保持しつつ、研磨後の半導体ウエハをローディング位置にある洗浄部のリンス部でトップリングから解放し、該半導体ウエハを該リンス部の洗浄機構によりリンス洗浄した後に、更に該洗浄部で洗浄し乾燥させ、洗浄乾燥の終了した清浄な半導体ウエハをポリッシング装置からクリーンルーム内に搬出することを特徴とする。
ここで、前記ローディング位置において、前記半導体ウエハを解放した後の前記トップリングを洗浄する。
【００１５】
本発明の半導体デバイスを製造する方法の好ましい態様は、半導体ウエハをポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄な半導体ウエハを該ポリッシング装置から搬出して半導体デバイスを製造する方法であって、前記ポリッシング装置は半導体ウエハを研磨する少なくとも２つの研磨部を備え、半導体ウエハをある研磨部で研磨し、研磨後の半導体ウエハを洗浄部で洗浄し、洗浄後の半導体ウエハを他の研磨部で先の研磨条件とは異なった研磨条件で研磨し、前記少なくとも２つの研磨部と前記洗浄部間とで前記半導体ウエハを搬送ロボットにより搬送し、最終の研磨をした後の半導体ウエハを洗浄し乾燥させることを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２つの研磨部で研磨された後の半導体ウエハが同一の洗浄部で洗浄される。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、把持アームを具備しポリッシング装置内でポリッシング対象物を搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットと、前記汎用搬送ロボットを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべきポリッシング対象物を載置するロード部と、該ロード部から搬入されたポリッシング対象物を研磨する少なくとも１つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する少なくとも１つの洗浄部と、洗浄後の清浄なポリッシング対象物を載置するアンロード部と、隣接する２つの部分間でポリッシング対象物を搬送して受け渡す専用搬送機構と、を備え、前記汎用搬送ロボットはクリーンなポリッシング対象物を搬送し、前記専用搬送機構はダーティなポリッシング対象物を搬送することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、把持アームを具備しポリッシング装置内でポリッシング対象物を搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットと、前記汎用搬送ロボットを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべきポリッシング対象物を載置するロード部と、該ロード部から搬入されたポリッシング対象物を研磨する少なくとも１つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する少なくとも１つの洗浄部と、洗浄後の清浄なポリッシング対象物を載置するアンロード部と、を備え、前記汎用搬送ロボットはクリーンなポリッシング対象物のみを搬送する把持アームとダーティなポリッシング対象物のみを搬送する把持アームとを具備することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、把持アームを具備しポリッシング装置内でポリッシング対象物を搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットと、前記汎用搬送ロボットを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべきポリッシング対象物を載置するロード部と、該ロード部から搬入されたポリッシング対象物を研磨する少なくとも１つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する少なくとも１つの洗浄部と、洗浄後の清浄なポリッシング対象物を載置するアンロード部と、を備え、前記汎用搬送ロボットは２台設置され、ー方の汎用搬送ロボットはクリーンなポリッシング対象物のみを搬送し、他方の汎用搬送ロボットはダーティなポリッシング対象物のみを搬送することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、汎用搬送ロボットの周辺にロード部、アンロード部、研磨部及び洗浄部が配置されている。ロード部に載置されたクリーンなポリッシング対象物は１台の汎用搬送ロボットによりピッキングされ研磨部にローディングされた後、研磨部で研磨される。研磨が終了したダーティなポリッシング対象物は研磨部と洗浄部間に設置された専用搬送機構により洗浄部に移送され、洗浄部で洗浄が行われる。洗浄乾燥の終了したクリーンなポリッシング対象物は、再び汎用搬送ロボットによりアンロード部に載置される。
【００２０】
また、本発明によれば、汎用搬送ロボットの周辺にロード部、アンロード部、研磨部及び洗浄部が配置されている。ロード部に載置されたクリーンなポリッシング対象物は汎用搬送ロボットのクリーン専用把持アームによりピッキングされ研磨部にローディングされた後、研磨部で研磨される。研磨が終了したダーティなポリッシング対象物は汎用搬送ロボットのダーティ専用把持アームにより洗浄部に移送され、洗浄部で洗浄が行われる。洗浄乾燥の終了したクリーンなポリッシング対象物は、再び汎用搬送ロボットのクリーン専用把持アームによりアンロード部に載置される。
【００２１】
本発明によれば、汎用搬送ロボットの周辺にロード部、アンロード部、研磨部及び洗浄部が配置されている。ロード部に載置されたクリーンなポリッシング対象物はクリーン専用の汎用搬送ロボットによりピッキングされ研磨部にローディングされた後、研磨部で研磨される。研磨が終了したダーティなポリッシング対象物はダーティ専用の汎用搬送ロボットにより洗浄部に移送され、洗浄部で洗浄が行われる。洗浄乾燥の終了したクリーンな半導体ウエハは、再びクリーン専用の汎用搬送ロボットによりアンロード部に載置される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例においては、ポリッシング対象物として半導体ウエハを例にとり説明する。
（第１実施例）
図１は本発明のポリッシング装置の第１実施例の構成を示す図である。本ポリッシング装置は、中央部に汎用搬送ロボットを構成するセンターロボット１０を備え、センターロボット１０の周辺でアーム１０−１の到達範囲に、ポリッシングを必要とする半導体ウエハＳを載置するロード部１１、ポリッシングを完了した半導体ウエハを載置するアンロード部１２、半導体ウエハＳをポリッシングする研磨部１３，１４、半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５を備えている。
【００２３】
研磨部１３，１４は、それぞれポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３及びターンテーブル１３−４，１４−４を有し、ポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３にはトップリング（後述する）が回転自在に設けられている。ポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３は、それぞれ半導体ウエハＳを各研磨部のロードポジション１３−１，１４−１からターンテーブル１３−４，１４−４の上へ搬送する専用搬送機構を構成する。またポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３は、それぞれ半導体ウエハＳを研磨部１３，１４から洗浄部１５へ搬送する専用搬送機構を構成する。なお、１６，１７は研磨部１３，１４のターンテーブル１３−４，１４−４に張付けられている研磨クロス（布）のドレッシング（目たて）をするドレッシングツール（ブラシ状のツール）を載置するドレッシングツール載置台である。
【００２４】
上記のように配置されたポリッシング装置において、ロード部１１に載置されたポリッシングを必要とする半導体ウエハＳはセンターロボット１０のローディング把持アーム１０−１でピッキング（真空吸着）され、研磨面が下向きになるように反転された後、研磨部１３のロードポジション１３−１に移送される。研磨部１３のポリッシングヘッド支持アーム１３−３はその先端部に設けられたトップリングで半導体ウエハＳをチャッキング（吸着）し、半導体ウエハＳの研磨面を回転しているテーブル１３−４の上面に押し当て半導体ウエハＳの表面を研磨する。この時トップリング自体は、その軸心回わりに回転すると共に、ポリッシングヘッド支持アーム１３−３によってターンテーブル１３−４上を揺動するようになっている。
【００２５】
ポリッシングの終了した半導体ウエハＳはポリッシングヘッド支持アーム１３−３により、洗浄部１５のローディング位置１５−１に移送される。ローディング位置１５−１で半導体ウエハＳを解放したポリッシングヘッド支持アーム１３−３は、ドレッシングツール載置台１６でドレッシングツール１６−１をチャッキングし、ターンテーブル１３−４にドレッシングツール１６−１を押し当て研磨クロス（布）のドレッシングをする。但し、このドレッシングは後述するように専用のドレッシング機構を設けてもよい（図２及び図３参照）。
【００２６】
なお、センターロボット１０のローディング専用アーム１０−１により研磨部１４のロードポジション１４−１に移送された半導体ウエハＳもポリッシングヘッド支持アーム１４−３のトップリングでチャッキングされ、回転しているターンテーブル１４−４の上面に押し当てられ研磨される。ポリッシングの終了した半導体ウエハＳは洗浄部１５のローディング位置１５−２に移送される。また、ローディング位置１５−２で半導体ウエハＳを解放したポリッシングヘッド支持アーム１４−３は、ドレッシングツール載置台１７でドレッシングツール１７−１をチャッキングし、ターンテーブル１４−４にドレッシングツール１７−１を押し当て研磨クロス（布）のドレッシングをする。
【００２７】
洗浄部１５のローディング位置１５−１，１５−２に移送された半導体ウエハＳは、洗浄部１５内で一次洗浄、二次洗浄された後、アンローディング位置１５−３に移送される。アンローディング位置１５−３に移送された半導体ウエハＳは、センターロボット１０のアンロード専用把持アーム１０−２によりアンロード部１２に移送される。上記動作は全て自動的に行われる。以下、研磨部１４、洗浄部１５の詳細を説明する。
【００２８】
図２（ａ）は本発明のポリッシング装置の構成を示す一部平面図で、同図（ｂ）は洗浄機構１５の上段部分を示す図、図３は図２（ａ）のＡ１−Ａ２断面を示す図、図４は図２（ａ）のＢ１−Ｂ２断面を示す図、図５は図２（ａ）のＣ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｄ１断面を示す図、図６は図２（ａ）のＤ１−Ｄ２断面を示す図である。図２乃至図６は図１と同様に第１実施例を説明する図であるが、図２乃至図６では、ドレッシングツール及びドレッシングツール載置台を設けないで、別途ドレッシング機構１５−１１を設けた場合を示している。ロード部１１に載置された半導体ウエハＳはセンターロボット１０のアーム１０−１でピッキングされ、反転機構１１−２に於いて、研磨面が下を向くように反転されて、しかる後に、研磨部１４のロードポジション１４−１に移送される。図３に示されるように半導体ウエハＳはポリッシングヘッド支持アーム１４−３の先端部に設けられたトップリング１４−５でチャッキング（真空吸着）され、ターンテーブル１４−４の上方に搬送される。
【００２９】
ここでトップリング１４−５は下降し、図４に示されるようにモータ１４−６によりタイミングベルト１４−７を介して回転しているターンテーブル１４−４の上面に半導体ウエハＳを押し当てポリッシングする。ポリッシングの終了した半導体ウエハＳは、図５に示されるように洗浄部１５のローディング位置１５−２の開口部に待機しているリンス洗浄容器１５−４に収容され、リンス洗浄水によりリンス洗浄される。このリンス洗浄時、ローディング位置１５−２の開口部は蓋体１５−５で閉鎖されるようになっている。また、半導体ウエハＳを解放したトップリング１４−５は洗浄部１５のローディング位置で洗浄機構（図示せず）により洗浄される。
【００３０】
リンス洗浄された半導体ウエハＳは図５の矢印ａで示されるように搬送され、反転機構１５−６に達する。ここで位置決め反転機構１５−６で研磨された面が再び上を向くように、吸着反転され、一次洗浄ステーション１５−７に移送され、ここで洗浄水（純水）により一次洗浄される。続いて半導体ウエハＳはトランスファロボット１５−８（図６参照）によりピックアップされ、矢印ｂ，ｃに示すように移送され、二次洗浄ステーション１５−９に到達する。半導体ウエハＳは二次洗浄ステーション１５−９で洗浄水（純水）により二次洗浄される。
【００３１】
二次洗浄された半導体ウエハＳはセンターロボット１０のアンロード専用アーム１０−２でピックアップされ、図６の矢印ｄ，ｅに示すように移送され、図１に示すアンロード部１２に載置される。なお、１５−１１はターンテーブル１４−４の上面の研磨クロス（布）のドレッシングを行うドレッシング機構であり、図３に示すように回転ブラシ１５−１２が設けられている。なお、図２乃至図６で示す構成の研磨部１３，１４及び洗浄部の構成は一例であり、これに限定されるものではない。
【００３２】
本実施例のポリッシング装置は、把持アーム１０−１，１０−２を具備しポリッシング装置内で半導体ウエハＳを搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットを構成するセンターロボット１０と、センターロボット１０を中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべき半導体ウエハＳを載置するロード部１１と、ロード部１１から搬入された半導体ウエハＳを研磨する２つの研磨部１３，１４と、研磨後の半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５と、洗浄後の清浄な半導体ウエハＳを載置するアンロード部１２と、隣接する２つの部分間で半導体ウエハＳを搬送して受け渡す専用搬送機構を構成するポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３とを備え、センターロボット１０はクリーンかつドライな半導体ウエハＳを搬送し、ポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３はダーティかつウェットな半導体ウエハＳを搬送するように構成されている。
【００３３】
本実施例のセンターロボット１０は、ロード専用アーム１０−１とアンロード専用アーム１０−２の２つのアームを具備しており、ロード部１１から搬入する半導体ウエハＳのクリーン度とアンロード部１２へ搬出する半導体ウエハＳのクリーン度が異なる場合に好適に適用される。
【００３４】
（第２実施例）
図７は本発明のポリッシング装置の第２実施例の構成を示す図である。同図において図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本ポリッシング装置は、センターロボット１０の周辺で且つ該センターロボット１０のアームの到達範囲に六角形状に、ロード部１１、アンロード部１２、研磨部１３，１４及び洗浄・乾燥を行う洗浄部１５を備え、更に他の工程が必要とされる場合を予想し、それらの工程を行う機構や装置が配置される予備スペース１８，１９を備えている。
【００３５】
前記予備スペース１８，１９には、例えば、半導体ウエハの厚さを測定する厚さ計が配置される。この場合、半導体ウエハＳをセンターロボット１０のアーム１０−１により把持して予備スペース１８内の厚さ計に導き、研磨前の半導体ウエハＳの厚さを計測し、その後、アーム１０−１により研磨部１３のロードポジション１３−１に移送する。研磨部１３で研磨された半導体ウエハＳは第１実施例と同様な方法で洗浄部１５に移送され、ここで洗浄された後に、センターロボット１０のアーム１０−１により再び予備スペース１８内の厚さ計に導かれる。そして、厚さ計により研磨後の半導体ウエハＳの厚さを計測した後、半導体ウエハはアーム１０−２によりアンロード部１２に移送される。
【００３６】
（第３実施例）
図８は本発明のポリッシング装置の第３実施例の構成を示す図である。本ポリッシング装置は、センターロボット１０の周辺で且つ該センターロボット１０のアームの到達範囲に六角形状に、ロード部１１、アンロード部１２、２台の研磨部１３，１３と１台の研磨部１４、研磨部１３と研磨部１３の間及び研磨部１４とアンロード部１２の間にそれぞれ洗浄部１５，１５を備えている。この配置構成は研磨部１３のポリッシング工程が研磨部１４のポリッシング工程の２倍の時間を必要とする場合に好適な配置である。
【００３７】
研磨部１３，１３から洗浄部１５への移送及び研磨部１４から洗浄部１５への移送はセンターロボット１０で行わず、別な移送手段（例えばポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３）で行うが、研磨部１３，１３，１４への半導体ウエハのロード及び洗浄部１５，１５からの洗浄完了した半導体ウエハのピックアップはセンターロボット１０の把持アームで行う。即ち、センターロボット１０は研磨部１３，１３，１４でのポリッシングによりスラリーの付着した半導体ウエハを取り扱わないようにし、把持アームが汚染されないようにする。これにより、汚染を少なくすることが可能となる。
【００３８】
（第４実施例）
図９は本発明のポリッシング装置の第４実施例の構成を示す図であり、センターロボット１０が１本の把持アーム１０−１のみを有する場合のポリッシング装置の概略構成を示す図である。図９において、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当分を示し、その作用も同一であるので説明は省略する。このように１本の把持アーム１０−１のみを有する場合には、図示するように、研磨部１３と１４の間、研磨部１３，１４と洗浄部１５の間にそれぞれ専用搬送機構が設置され、ロード部１１からピッキングする半導体ウエハＳのクリーン度とアンロード部１２へ収納する半導体ウエハＳのクリーン度が同じレベルの場合に適用が可能である。
【００３９】
（第５実施例）
図１０は本発明のポリッシング装置の第５実施例の構成を示す図である。本ポリッシング装置は、センターロボット１０の周辺で且つ該センターロボット１０の把持アームの到達範囲に六角形状に、ロード部１１、４台の研磨部１３，１４，２１，２２、洗浄部１５を具備し、洗浄部１５の端部にアンロード部１２を具備している。更にポリッシング装置は、ロード部１１及びアンロード部１２に隣接してポリッシングを必要とする半導体ウエハ及びポリッシングを完了した半導体ウエハをストックしておく、ストッカー２３を具備している。そしてストッカー２３からポリッシングを完了した半導体ウエハを搬出したり、ストッカー２３にポリッシングを必要とする半導体ウエハを搬入するために自動搬送車２４が設置されている。
【００４０】
ここでは、研磨部１３，１４，２１，２２及び洗浄部１５へのローディング、ロード部１１及び研磨部１３，１４，２１，２２からのピッキングは全てセンターロボット１０で行うようになっている。センターロボット１０はクリーンな半導体ウエハＳを把持するクリーン専用アームとダーティな半導体ウエハＳを把持するダーティ専用アームとを具備し、ロード部１１からクリーンな半導体ウエハＳを把持し研磨部１３，１４，２１，２２のいずれかへの搬送および洗浄部１５で洗浄、乾燥が終了した半導体ウエハＳのアンロード部１２への搬送はクリーン専用アームで行い、研磨部１３，１４，２１，２２間の搬送及び研磨部から洗浄部１５への搬送はダーティ専用アームで行う。例えば、図１のセンターロボットを用いる場合は、アーム１０−１をクリーン専用アームとしアーム１０−２をダーティ専用アームとする。これにより汚染を極力少なくすることが可能となる。
【００４１】
本実施例のポリッシング装置は、把持アーム１０−１，１０−２を具備しポリッシング装置内で半導体ウエハＳを搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットを構成するセンターロボット１０と、センターロボット１０を中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべき半導体ウエハＳを載置するロード部１１と、ロード部１１から搬入された半導体ウエハＳを研磨する研磨部１３，１４，２１，２２と、研磨後の半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５と、洗浄後の清浄な半導体ウエハＳを載置するアンロード部１２とを備え、センターロボット１０はクリーンな半導体ウエハＳのみを搬送するクリーン専用アーム１０−１とダーティな半導体ウエハＳのみを搬送するダーティ専用アーム１０−２とを具備する。
【００４２】
ダーティ専用アーム１０−２は、ダーティな半導体ウエハをハンドリングした後に、洗浄部１５に設けられた洗浄機構（図示せず）により洗浄される。
【００４３】
（第６実施例）
図１１は本発明のポリッシング装置の第６実施例の構成を示す図である。本実施例では、クリーンな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ａと、ダーティな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ｂが別個に設けられている。また、本実施例では２つの研磨部１３，１４と１つの洗浄部１５とを備えている。具体的な研磨手順は次の通りである。まず、クリーンな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ａがロード部１１から研磨対象物である半導体ウエハＳを受け取り、搬送し、研磨部１３のロードポジション１３−１に載置する。
【００４４】
研磨部１３での研磨が終了した後、ダーティな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ｂが半導体ウエハＳを受け取り、搬送し、洗浄部１５のローディング位置１５−１に載置する。洗浄部１５での洗浄が終了した後、クリーンな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ａが洗浄部１５のアンローディング位置１５−３から半導体ウエハＳを受け取り、搬送し、アンロード部１２に載置する。以上の行程により、一連の研磨と洗浄が行われる。研磨部１４で研磨が行われる場合にも同様の行程で研磨と洗浄が行われる。
【００４５】
本実施例に示すポリッシング装置によれば、研磨部１３と１４の両方の研磨部で研磨を行い、どちらの研磨部で研磨した半導体ウエハについても洗浄部１５で洗浄することにより、２つの研磨部に対して１つの洗浄部で対応することが可能である。特に、半導体ウエハ１枚の研磨時間に比べて洗浄部での半導体ウエハの処理間隔、即ちあるウエハが洗浄工程に入ってから次のウエハが洗浄工程に入るまでの間隔が短い場合には、洗浄工程によって制約を受けて研磨工程での待ち時間が生じるということが無いので処理速度を落とさずにコンパクト化を得られて、極めて有効である。
【００４６】
また、研磨部１３と１４で異なる研磨条件に設定しておき、研磨対象物であるウエハの性状に対応して、より適した方の研磨部を選択することが可能である。更に、同一の半導体ウエハに関して、研磨部１３で研磨を行い、洗浄部１５で洗浄を行った後に研磨部１４で研磨を行い、洗浄部１５で洗浄を行うことにより１枚の半導体ウエハに２回の研磨を実施することも可能である。なお、符号１８，１９は予備スペースである。
【００４７】
本実施例のポリッシング装置は、ポリッシング装置内で半導体ウエハを搬送して各部に受け渡す２台の汎用搬送ロボット１０Ａ，１０Ｂと、前記汎用搬送ロボット１０Ａ，１０Ｂを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべき半導体ウエハＳを研磨する２つの研磨部１３，１４と、研磨後の半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５と、洗浄後の清浄な半導体ウエハＳを載置するアンロード部１２を備えている。そして前記２台の汎用搬送ロボットのうち、一方の汎用搬送ロボット１０Ａはクリーンな半導体ウエハＳのみを搬送し、他方の汎用搬送ロボット１０Ｂはダーティな半導体ウエハＳのみを搬送する。汎用搬送ロボット１０Ｂは、ダーティな半導体ウエハをハンドリングした後に、洗浄部１５に設けられた洗浄機構（図示せず）により洗浄される。
【００４８】
上記第１〜第６実施例に示すようにポリッシング装置を構成することにより、半導体ウエハに種々の工程の機械的化学的ポリッシングを行う複数の研磨部及び洗浄部をセンターロボットの周辺に配置するので、装置全体をコンパクトにできるから、例えば該装置全体をカバー等で覆い、排気を独自に設けることにより、クリーンルームに直接配置してもクリーン度を低下させることなく、且つ高価なクリーンルームにおいて設置スペースも少なくできる。
【００４９】
なお、上記実施例ではロード部１１及びアンロード部１２は別々に配置した例を示したが、ロード部１１とアンロード部１２は一体的に構成配置してもよい。例えばポリッシングを必要とする半導体ウエハを収納したバスケットから半導体ウエハをピッキングし、ポリッシング完了後（ポリッシング及び洗浄工程が終了後）、同じバスケットに収納する場合は、一体的な構成配置となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、研磨、洗浄等の各機能ごとにユニット化を図り、かつ汎用の搬送ロボットを使用するクラスター構造のポリッシング装置を構成することができる。このことから、洗浄工程を含む一連の研磨を行うポリッシング装置において省スペース化と処理速度の向上を達成でき、研磨部及び洗浄部等の各機器に関して効率的な組み合わせにすること、即ち研磨時間が洗浄の処理間隔に比べて長い場合は複数の研磨部に対して１つの洗浄部で対応し、研磨時間が洗浄の処理間隔に比べて短い場合は研磨部よりも多くの洗浄部で対応すること等ができ、更に、１又は２以上の研磨工程及び洗浄工程を全自動化することができるとともに工程の変更に容易に対応できる。
【００５１】
また、本発明によれば、クリーンなポリッシング対象物とダーティなポリッシング対象物を個別にハンドリングする手段を有するため、ダーティなポリッシング対象物に起因する他のポリッシング対象物の汚染及びポリッシング装置内の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング装置の第１実施例の構成を示す概略平面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明のポリッシング装置の構成を示す一部平面図で、同図（ｂ）は洗浄機構１５の上段部分を示す図である。
【図３】図２（ａ）のＡ１−Ａ２断面を示す図である。
【図４】図２（ａ）のＢ１−Ｂ２断面を示す図である。
【図５】図２（ａ）のＣ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｄ１断面を示す図である。
【図６】図２（ａ）のＤ１−Ｄ２断面を示す図である。
【図７】本発明のポリッシング装置の第２実施例の構成を示す概略平面図である。
【図８】本発明のポリッシング装置の第３実施例の構成を示す概略平面図である。
【図９】本発明のポリッシング装置の第４実施例の構成を示す概略平面図である。
【図１０】本発明のポリッシング装置の第５実施例の構成を示す概略平面図である。
【図１１】本発明のポリッシング装置の第６実施例の構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０ センターロボット
１１ ロード部
１２ アンロード部
１３ 研磨部
１４ 研磨部
１５ 洗浄部
１６ ドレッシングツール載置台
１７ ドレッシングツール載置台
１８ 予備スペース
１９ 予備スペース
２１ 研磨部
２２ 研磨部
２３ ストッカー
２４ 自動搬送車
Ｓ 半導体ウエハ
【産業上の利用分野】
本発明はポリッシング装置及び方法に係り、特に半導体ウエハ等のポリッシング対象物を研磨部に搬入して研磨した後に洗浄部で洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパの結像面の平坦度を必要とする。
そこで、半導体ウエハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の１手段としてポリッシング装置により研磨することが行われている。
【０００３】
従来のポリッシング装置の多くは、研磨のみを単独で行うものであった。従って、研磨後の洗浄を行う場合にはポリッシング装置から洗浄装置への搬送が必要であり、異なる研磨条件で再び研磨を行う場合にはポリッシング装置から別のポリッシング装置への搬送が必要であった。これらの搬送は、搬送途中でのウエハの乾燥を防ぐために水中保管で人手により行われていた。しかし、このように各機器が独立して設けられており、また、その間の搬送が水中保管で行われていることから、ポリッシング装置や洗浄装置等をクリーンルーム内に設置すること、および工程の全自動化が困難であるという問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために、研磨部と洗浄部を同一のパッケージ内に収納したポリッシング装置が開発されている。また、必要に応じて、複数の研磨部が同一のパッケージ内に収納されたポリッシング装置とする可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、研磨部と洗浄部とを一体化したポリッシング装置、および複数の研磨部が同一のパッケージ内に収納されたポリッシング装置等においては、ポリッシング装置内での全体としての処理速度を高くするために、従来からポリッシング装置以外の半導体製造プロセス、例えばエッチングや化学的蒸着（ＣＶＤ）の装置に取り入れられているように、各機能ごとにユニット化をはかり、かつ汎用の搬送ロボットを使用すること、即ち、いわゆるクラスター構造を採用することが考えられる。
【０００６】
しかし、上述のようにポリッシング装置にクラスター構造を採用する場合に、即ち、各機能ごとにユニット化を図り汎用の搬送ロボットで搬送を行う場合に、ポリッシング装置では、研磨後の半導体ウエハが砥液や研磨屑等によりダーティかつウェットな状態であるのに対して、ロード部およびアンロード部等ではクリーンかつドライな状態にあり、この異なった状態の半導体ウエハを搬送およびハンドリングすることになる。従って、従来の他の半導体製造プロセス装置のクラスター構造におけるロボットのように単一のロボットおよびアーム、または、単に到達範囲や配置だけの必要から複数あるだけでダーティとクリーンの使い分けがなされていないロボットおよびアームでは、ポリッシング装置内での十分な搬送およびハンドリングを行うことが出来ず、もしそのまま適用するとすれば、ロボットおよびアームの洗浄および乾燥工程を必要に応じて追加しなければならず、処理能力の低下等の問題が起こる可能性がある。
【０００７】
また、ポリッシング装置内でダーティな半導体ウエハをハンドリングした後のロボットまたはアームをそのまま長時間放置した場合には、研磨スラリー中の砥粒や研磨屑という固形分が乾燥、固着して、次回のポリッシング時の半導体ウエハの逆汚染、およびポリッシング装置内の汚染の原因になる恐れがある。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、ポリッシング対象物を研磨した後に洗浄及び乾燥し、清浄で乾燥したポリッシング対象物を搬出することができるポリッシング装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のポリッシング装置の１態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、該ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、ポリッシング対象物を保持するトップリングを有し該ポリッシング対象物を研磨する研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、洗浄後の清浄で乾燥したポリッシング対象物を載置してクリーンルーム内に搬出するためのアンロード部とを備え、前記洗浄部はトップリングが研磨後のポリッシング対象物を解放するローディング位置にリンス部を有し、該リンス部は前記ポリッシング対象物を洗浄する機構を有することを特徴とする。
ここで、前記ローディング位置には前記ポリッシング対象物を解放した後のトップリングを洗浄する機構が設けられている。
また、前記リンス部は上部に開口部を有するリンス洗浄容器を有する。
また、前記リンス部には蓋体があり、蓋体と前記リンス洗浄容器とで該リンス部が閉鎖される。
【００１０】
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、ポリッシング対象物を研磨する研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、前記ポリッシング対象物の厚さを測定する厚さ計とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記厚さ計は、研磨後のポリッシング対象物の厚さを測定する。
また、前記厚さ計は、ポリッシング装置のロボットアームの到達範囲に予め研磨工程以外の他の工程を行う装置が配置されるために設けた予備スペースに配置されている。
【００１１】
本発明のポリッシング装置の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、ポリッシング対象物を研磨する少なくとも２つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、前記少なくとも２つの研磨部と前記洗浄部間を前記ポリッシング対象物を搬送する搬送ロボットとを備え、前記少なくとも２つの研磨部の研磨条件が異なることを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２つの研磨部で研磨されたポリッシング対象物は同一の洗浄部で洗浄される。
更に、前記少なくとも２つの研磨部の１つで研磨されたポリッシング対象物は前記洗浄部で洗浄された後、別の研磨部で更に研磨される。
【００１２】
本発明のポリッシング方法の１態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング方法であって、ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、ポリッシング対象物をトップリングで保持しつつ研磨部で研磨し、研磨後のポリッシング対象物をローディング位置にある洗浄部のリンス部でトップリングから解放し、該ポリッシング対象物を該リンス部の洗浄機構によりリンス洗浄した後に、更に該洗浄部で洗浄し乾燥させ、洗浄乾燥の終了した清浄なポリッシング対象物をポリッシング装置からクリーンルーム内に搬出することを特徴とする。
ここで、前記ローディング位置において、前記ポリッシング対象物を解放した後の前記トップリングを洗浄する。
【００１３】
本発明のポリッシング方法の好ましい態様は、ポリッシング対象物をポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物をポリッシング装置から搬出するポリッシング方法であって、前記ポリッシング装置はポリッシング対象物を研磨する少なくとも２つの研磨部を備え、ポリッシング対象物をある研磨部で研磨し、研磨後のポリッシング対象物を洗浄部で洗浄し、洗浄後のポリッシング対象物を他の研磨部で先の研磨条件とは異なった研磨条件で研磨し、前記少なくとも２つの研磨部と前記洗浄部間とで前記ポリッシング対象物を搬送ロボットにより搬送し、最終の研磨をした後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させることを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２つの研磨部で研磨された後のポリッシング対象物が同一の洗浄部で洗浄される。
【００１４】
本発明の半導体デバイスを製造する方法の１態様は、半導体ウエハをポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄な半導体ウエハを該ポリッシング装置から搬出して半導体デバイスを製造する方法であって、ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、半導体ウエハをトップリングで保持しつつ、研磨後の半導体ウエハをローディング位置にある洗浄部のリンス部でトップリングから解放し、該半導体ウエハを該リンス部の洗浄機構によりリンス洗浄した後に、更に該洗浄部で洗浄し乾燥させ、洗浄乾燥の終了した清浄な半導体ウエハをポリッシング装置からクリーンルーム内に搬出することを特徴とする。
ここで、前記ローディング位置において、前記半導体ウエハを解放した後の前記トップリングを洗浄する。
【００１５】
本発明の半導体デバイスを製造する方法の好ましい態様は、半導体ウエハをポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄な半導体ウエハを該ポリッシング装置から搬出して半導体デバイスを製造する方法であって、前記ポリッシング装置は半導体ウエハを研磨する少なくとも２つの研磨部を備え、半導体ウエハをある研磨部で研磨し、研磨後の半導体ウエハを洗浄部で洗浄し、洗浄後の半導体ウエハを他の研磨部で先の研磨条件とは異なった研磨条件で研磨し、前記少なくとも２つの研磨部と前記洗浄部間とで前記半導体ウエハを搬送ロボットにより搬送し、最終の研磨をした後の半導体ウエハを洗浄し乾燥させることを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２つの研磨部で研磨された後の半導体ウエハが同一の洗浄部で洗浄される。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、把持アームを具備しポリッシング装置内でポリッシング対象物を搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットと、前記汎用搬送ロボットを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべきポリッシング対象物を載置するロード部と、該ロード部から搬入されたポリッシング対象物を研磨する少なくとも１つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する少なくとも１つの洗浄部と、洗浄後の清浄なポリッシング対象物を載置するアンロード部と、隣接する２つの部分間でポリッシング対象物を搬送して受け渡す専用搬送機構と、を備え、前記汎用搬送ロボットはクリーンなポリッシング対象物を搬送し、前記専用搬送機構はダーティなポリッシング対象物を搬送することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、把持アームを具備しポリッシング装置内でポリッシング対象物を搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットと、前記汎用搬送ロボットを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべきポリッシング対象物を載置するロード部と、該ロード部から搬入されたポリッシング対象物を研磨する少なくとも１つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する少なくとも１つの洗浄部と、洗浄後の清浄なポリッシング対象物を載置するアンロード部と、を備え、前記汎用搬送ロボットはクリーンなポリッシング対象物のみを搬送する把持アームとダーティなポリッシング対象物のみを搬送する把持アームとを具備することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、把持アームを具備しポリッシング装置内でポリッシング対象物を搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットと、前記汎用搬送ロボットを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべきポリッシング対象物を載置するロード部と、該ロード部から搬入されたポリッシング対象物を研磨する少なくとも１つの研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する少なくとも１つの洗浄部と、洗浄後の清浄なポリッシング対象物を載置するアンロード部と、を備え、前記汎用搬送ロボットは２台設置され、ー方の汎用搬送ロボットはクリーンなポリッシング対象物のみを搬送し、他方の汎用搬送ロボットはダーティなポリッシング対象物のみを搬送することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、汎用搬送ロボットの周辺にロード部、アンロード部、研磨部及び洗浄部が配置されている。ロード部に載置されたクリーンなポリッシング対象物は１台の汎用搬送ロボットによりピッキングされ研磨部にローディングされた後、研磨部で研磨される。研磨が終了したダーティなポリッシング対象物は研磨部と洗浄部間に設置された専用搬送機構により洗浄部に移送され、洗浄部で洗浄が行われる。洗浄乾燥の終了したクリーンなポリッシング対象物は、再び汎用搬送ロボットによりアンロード部に載置される。
【００２０】
また、本発明によれば、汎用搬送ロボットの周辺にロード部、アンロード部、研磨部及び洗浄部が配置されている。ロード部に載置されたクリーンなポリッシング対象物は汎用搬送ロボットのクリーン専用把持アームによりピッキングされ研磨部にローディングされた後、研磨部で研磨される。研磨が終了したダーティなポリッシング対象物は汎用搬送ロボットのダーティ専用把持アームにより洗浄部に移送され、洗浄部で洗浄が行われる。洗浄乾燥の終了したクリーンなポリッシング対象物は、再び汎用搬送ロボットのクリーン専用把持アームによりアンロード部に載置される。
【００２１】
本発明によれば、汎用搬送ロボットの周辺にロード部、アンロード部、研磨部及び洗浄部が配置されている。ロード部に載置されたクリーンなポリッシング対象物はクリーン専用の汎用搬送ロボットによりピッキングされ研磨部にローディングされた後、研磨部で研磨される。研磨が終了したダーティなポリッシング対象物はダーティ専用の汎用搬送ロボットにより洗浄部に移送され、洗浄部で洗浄が行われる。洗浄乾燥の終了したクリーンな半導体ウエハは、再びクリーン専用の汎用搬送ロボットによりアンロード部に載置される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例においては、ポリッシング対象物として半導体ウエハを例にとり説明する。
（第１実施例）
図１は本発明のポリッシング装置の第１実施例の構成を示す図である。本ポリッシング装置は、中央部に汎用搬送ロボットを構成するセンターロボット１０を備え、センターロボット１０の周辺でアーム１０−１の到達範囲に、ポリッシングを必要とする半導体ウエハＳを載置するロード部１１、ポリッシングを完了した半導体ウエハを載置するアンロード部１２、半導体ウエハＳをポリッシングする研磨部１３，１４、半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５を備えている。
【００２３】
研磨部１３，１４は、それぞれポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３及びターンテーブル１３−４，１４−４を有し、ポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３にはトップリング（後述する）が回転自在に設けられている。ポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３は、それぞれ半導体ウエハＳを各研磨部のロードポジション１３−１，１４−１からターンテーブル１３−４，１４−４の上へ搬送する専用搬送機構を構成する。またポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３は、それぞれ半導体ウエハＳを研磨部１３，１４から洗浄部１５へ搬送する専用搬送機構を構成する。なお、１６，１７は研磨部１３，１４のターンテーブル１３−４，１４−４に張付けられている研磨クロス（布）のドレッシング（目たて）をするドレッシングツール（ブラシ状のツール）を載置するドレッシングツール載置台である。
【００２４】
上記のように配置されたポリッシング装置において、ロード部１１に載置されたポリッシングを必要とする半導体ウエハＳはセンターロボット１０のローディング把持アーム１０−１でピッキング（真空吸着）され、研磨面が下向きになるように反転された後、研磨部１３のロードポジション１３−１に移送される。研磨部１３のポリッシングヘッド支持アーム１３−３はその先端部に設けられたトップリングで半導体ウエハＳをチャッキング（吸着）し、半導体ウエハＳの研磨面を回転しているテーブル１３−４の上面に押し当て半導体ウエハＳの表面を研磨する。この時トップリング自体は、その軸心回わりに回転すると共に、ポリッシングヘッド支持アーム１３−３によってターンテーブル１３−４上を揺動するようになっている。
【００２５】
ポリッシングの終了した半導体ウエハＳはポリッシングヘッド支持アーム１３−３により、洗浄部１５のローディング位置１５−１に移送される。ローディング位置１５−１で半導体ウエハＳを解放したポリッシングヘッド支持アーム１３−３は、ドレッシングツール載置台１６でドレッシングツール１６−１をチャッキングし、ターンテーブル１３−４にドレッシングツール１６−１を押し当て研磨クロス（布）のドレッシングをする。但し、このドレッシングは後述するように専用のドレッシング機構を設けてもよい（図２及び図３参照）。
【００２６】
なお、センターロボット１０のローディング専用アーム１０−１により研磨部１４のロードポジション１４−１に移送された半導体ウエハＳもポリッシングヘッド支持アーム１４−３のトップリングでチャッキングされ、回転しているターンテーブル１４−４の上面に押し当てられ研磨される。ポリッシングの終了した半導体ウエハＳは洗浄部１５のローディング位置１５−２に移送される。また、ローディング位置１５−２で半導体ウエハＳを解放したポリッシングヘッド支持アーム１４−３は、ドレッシングツール載置台１７でドレッシングツール１７−１をチャッキングし、ターンテーブル１４−４にドレッシングツール１７−１を押し当て研磨クロス（布）のドレッシングをする。
【００２７】
洗浄部１５のローディング位置１５−１，１５−２に移送された半導体ウエハＳは、洗浄部１５内で一次洗浄、二次洗浄された後、アンローディング位置１５−３に移送される。アンローディング位置１５−３に移送された半導体ウエハＳは、センターロボット１０のアンロード専用把持アーム１０−２によりアンロード部１２に移送される。上記動作は全て自動的に行われる。以下、研磨部１４、洗浄部１５の詳細を説明する。
【００２８】
図２（ａ）は本発明のポリッシング装置の構成を示す一部平面図で、同図（ｂ）は洗浄機構１５の上段部分を示す図、図３は図２（ａ）のＡ１−Ａ２断面を示す図、図４は図２（ａ）のＢ１−Ｂ２断面を示す図、図５は図２（ａ）のＣ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｄ１断面を示す図、図６は図２（ａ）のＤ１−Ｄ２断面を示す図である。図２乃至図６は図１と同様に第１実施例を説明する図であるが、図２乃至図６では、ドレッシングツール及びドレッシングツール載置台を設けないで、別途ドレッシング機構１５−１１を設けた場合を示している。ロード部１１に載置された半導体ウエハＳはセンターロボット１０のアーム１０−１でピッキングされ、反転機構１１−２に於いて、研磨面が下を向くように反転されて、しかる後に、研磨部１４のロードポジション１４−１に移送される。図３に示されるように半導体ウエハＳはポリッシングヘッド支持アーム１４−３の先端部に設けられたトップリング１４−５でチャッキング（真空吸着）され、ターンテーブル１４−４の上方に搬送される。
【００２９】
ここでトップリング１４−５は下降し、図４に示されるようにモータ１４−６によりタイミングベルト１４−７を介して回転しているターンテーブル１４−４の上面に半導体ウエハＳを押し当てポリッシングする。ポリッシングの終了した半導体ウエハＳは、図５に示されるように洗浄部１５のローディング位置１５−２の開口部に待機しているリンス洗浄容器１５−４に収容され、リンス洗浄水によりリンス洗浄される。このリンス洗浄時、ローディング位置１５−２の開口部は蓋体１５−５で閉鎖されるようになっている。また、半導体ウエハＳを解放したトップリング１４−５は洗浄部１５のローディング位置で洗浄機構（図示せず）により洗浄される。
【００３０】
リンス洗浄された半導体ウエハＳは図５の矢印ａで示されるように搬送され、反転機構１５−６に達する。ここで位置決め反転機構１５−６で研磨された面が再び上を向くように、吸着反転され、一次洗浄ステーション１５−７に移送され、ここで洗浄水（純水）により一次洗浄される。続いて半導体ウエハＳはトランスファロボット１５−８（図６参照）によりピックアップされ、矢印ｂ，ｃに示すように移送され、二次洗浄ステーション１５−９に到達する。半導体ウエハＳは二次洗浄ステーション１５−９で洗浄水（純水）により二次洗浄される。
【００３１】
二次洗浄された半導体ウエハＳはセンターロボット１０のアンロード専用アーム１０−２でピックアップされ、図６の矢印ｄ，ｅに示すように移送され、図１に示すアンロード部１２に載置される。なお、１５−１１はターンテーブル１４−４の上面の研磨クロス（布）のドレッシングを行うドレッシング機構であり、図３に示すように回転ブラシ１５−１２が設けられている。なお、図２乃至図６で示す構成の研磨部１３，１４及び洗浄部の構成は一例であり、これに限定されるものではない。
【００３２】
本実施例のポリッシング装置は、把持アーム１０−１，１０−２を具備しポリッシング装置内で半導体ウエハＳを搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットを構成するセンターロボット１０と、センターロボット１０を中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべき半導体ウエハＳを載置するロード部１１と、ロード部１１から搬入された半導体ウエハＳを研磨する２つの研磨部１３，１４と、研磨後の半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５と、洗浄後の清浄な半導体ウエハＳを載置するアンロード部１２と、隣接する２つの部分間で半導体ウエハＳを搬送して受け渡す専用搬送機構を構成するポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３とを備え、センターロボット１０はクリーンかつドライな半導体ウエハＳを搬送し、ポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３はダーティかつウェットな半導体ウエハＳを搬送するように構成されている。
【００３３】
本実施例のセンターロボット１０は、ロード専用アーム１０−１とアンロード専用アーム１０−２の２つのアームを具備しており、ロード部１１から搬入する半導体ウエハＳのクリーン度とアンロード部１２へ搬出する半導体ウエハＳのクリーン度が異なる場合に好適に適用される。
【００３４】
（第２実施例）
図７は本発明のポリッシング装置の第２実施例の構成を示す図である。同図において図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本ポリッシング装置は、センターロボット１０の周辺で且つ該センターロボット１０のアームの到達範囲に六角形状に、ロード部１１、アンロード部１２、研磨部１３，１４及び洗浄・乾燥を行う洗浄部１５を備え、更に他の工程が必要とされる場合を予想し、それらの工程を行う機構や装置が配置される予備スペース１８，１９を備えている。
【００３５】
前記予備スペース１８，１９には、例えば、半導体ウエハの厚さを測定する厚さ計が配置される。この場合、半導体ウエハＳをセンターロボット１０のアーム１０−１により把持して予備スペース１８内の厚さ計に導き、研磨前の半導体ウエハＳの厚さを計測し、その後、アーム１０−１により研磨部１３のロードポジション１３−１に移送する。研磨部１３で研磨された半導体ウエハＳは第１実施例と同様な方法で洗浄部１５に移送され、ここで洗浄された後に、センターロボット１０のアーム１０−１により再び予備スペース１８内の厚さ計に導かれる。そして、厚さ計により研磨後の半導体ウエハＳの厚さを計測した後、半導体ウエハはアーム１０−２によりアンロード部１２に移送される。
【００３６】
（第３実施例）
図８は本発明のポリッシング装置の第３実施例の構成を示す図である。本ポリッシング装置は、センターロボット１０の周辺で且つ該センターロボット１０のアームの到達範囲に六角形状に、ロード部１１、アンロード部１２、２台の研磨部１３，１３と１台の研磨部１４、研磨部１３と研磨部１３の間及び研磨部１４とアンロード部１２の間にそれぞれ洗浄部１５，１５を備えている。この配置構成は研磨部１３のポリッシング工程が研磨部１４のポリッシング工程の２倍の時間を必要とする場合に好適な配置である。
【００３７】
研磨部１３，１３から洗浄部１５への移送及び研磨部１４から洗浄部１５への移送はセンターロボット１０で行わず、別な移送手段（例えばポリッシングヘッド支持アーム１３−３，１４−３）で行うが、研磨部１３，１３，１４への半導体ウエハのロード及び洗浄部１５，１５からの洗浄完了した半導体ウエハのピックアップはセンターロボット１０の把持アームで行う。即ち、センターロボット１０は研磨部１３，１３，１４でのポリッシングによりスラリーの付着した半導体ウエハを取り扱わないようにし、把持アームが汚染されないようにする。これにより、汚染を少なくすることが可能となる。
【００３８】
（第４実施例）
図９は本発明のポリッシング装置の第４実施例の構成を示す図であり、センターロボット１０が１本の把持アーム１０−１のみを有する場合のポリッシング装置の概略構成を示す図である。図９において、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当分を示し、その作用も同一であるので説明は省略する。このように１本の把持アーム１０−１のみを有する場合には、図示するように、研磨部１３と１４の間、研磨部１３，１４と洗浄部１５の間にそれぞれ専用搬送機構が設置され、ロード部１１からピッキングする半導体ウエハＳのクリーン度とアンロード部１２へ収納する半導体ウエハＳのクリーン度が同じレベルの場合に適用が可能である。
【００３９】
（第５実施例）
図１０は本発明のポリッシング装置の第５実施例の構成を示す図である。本ポリッシング装置は、センターロボット１０の周辺で且つ該センターロボット１０の把持アームの到達範囲に六角形状に、ロード部１１、４台の研磨部１３，１４，２１，２２、洗浄部１５を具備し、洗浄部１５の端部にアンロード部１２を具備している。更にポリッシング装置は、ロード部１１及びアンロード部１２に隣接してポリッシングを必要とする半導体ウエハ及びポリッシングを完了した半導体ウエハをストックしておく、ストッカー２３を具備している。そしてストッカー２３からポリッシングを完了した半導体ウエハを搬出したり、ストッカー２３にポリッシングを必要とする半導体ウエハを搬入するために自動搬送車２４が設置されている。
【００４０】
ここでは、研磨部１３，１４，２１，２２及び洗浄部１５へのローディング、ロード部１１及び研磨部１３，１４，２１，２２からのピッキングは全てセンターロボット１０で行うようになっている。センターロボット１０はクリーンな半導体ウエハＳを把持するクリーン専用アームとダーティな半導体ウエハＳを把持するダーティ専用アームとを具備し、ロード部１１からクリーンな半導体ウエハＳを把持し研磨部１３，１４，２１，２２のいずれかへの搬送および洗浄部１５で洗浄、乾燥が終了した半導体ウエハＳのアンロード部１２への搬送はクリーン専用アームで行い、研磨部１３，１４，２１，２２間の搬送及び研磨部から洗浄部１５への搬送はダーティ専用アームで行う。例えば、図１のセンターロボットを用いる場合は、アーム１０−１をクリーン専用アームとしアーム１０−２をダーティ専用アームとする。これにより汚染を極力少なくすることが可能となる。
【００４１】
本実施例のポリッシング装置は、把持アーム１０−１，１０−２を具備しポリッシング装置内で半導体ウエハＳを搬送して各部に受け渡す汎用搬送ロボットを構成するセンターロボット１０と、センターロボット１０を中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべき半導体ウエハＳを載置するロード部１１と、ロード部１１から搬入された半導体ウエハＳを研磨する研磨部１３，１４，２１，２２と、研磨後の半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５と、洗浄後の清浄な半導体ウエハＳを載置するアンロード部１２とを備え、センターロボット１０はクリーンな半導体ウエハＳのみを搬送するクリーン専用アーム１０−１とダーティな半導体ウエハＳのみを搬送するダーティ専用アーム１０−２とを具備する。
【００４２】
ダーティ専用アーム１０−２は、ダーティな半導体ウエハをハンドリングした後に、洗浄部１５に設けられた洗浄機構（図示せず）により洗浄される。
【００４３】
（第６実施例）
図１１は本発明のポリッシング装置の第６実施例の構成を示す図である。本実施例では、クリーンな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ａと、ダーティな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ｂが別個に設けられている。また、本実施例では２つの研磨部１３，１４と１つの洗浄部１５とを備えている。具体的な研磨手順は次の通りである。まず、クリーンな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ａがロード部１１から研磨対象物である半導体ウエハＳを受け取り、搬送し、研磨部１３のロードポジション１３−１に載置する。
【００４４】
研磨部１３での研磨が終了した後、ダーティな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ｂが半導体ウエハＳを受け取り、搬送し、洗浄部１５のローディング位置１５−１に載置する。洗浄部１５での洗浄が終了した後、クリーンな半導体ウエハ専用の汎用搬送ロボット１０Ａが洗浄部１５のアンローディング位置１５−３から半導体ウエハＳを受け取り、搬送し、アンロード部１２に載置する。以上の行程により、一連の研磨と洗浄が行われる。研磨部１４で研磨が行われる場合にも同様の行程で研磨と洗浄が行われる。
【００４５】
本実施例に示すポリッシング装置によれば、研磨部１３と１４の両方の研磨部で研磨を行い、どちらの研磨部で研磨した半導体ウエハについても洗浄部１５で洗浄することにより、２つの研磨部に対して１つの洗浄部で対応することが可能である。特に、半導体ウエハ１枚の研磨時間に比べて洗浄部での半導体ウエハの処理間隔、即ちあるウエハが洗浄工程に入ってから次のウエハが洗浄工程に入るまでの間隔が短い場合には、洗浄工程によって制約を受けて研磨工程での待ち時間が生じるということが無いので処理速度を落とさずにコンパクト化を得られて、極めて有効である。
【００４６】
また、研磨部１３と１４で異なる研磨条件に設定しておき、研磨対象物であるウエハの性状に対応して、より適した方の研磨部を選択することが可能である。更に、同一の半導体ウエハに関して、研磨部１３で研磨を行い、洗浄部１５で洗浄を行った後に研磨部１４で研磨を行い、洗浄部１５で洗浄を行うことにより１枚の半導体ウエハに２回の研磨を実施することも可能である。なお、符号１８，１９は予備スペースである。
【００４７】
本実施例のポリッシング装置は、ポリッシング装置内で半導体ウエハを搬送して各部に受け渡す２台の汎用搬送ロボット１０Ａ，１０Ｂと、前記汎用搬送ロボット１０Ａ，１０Ｂを中心としてその周囲に配置され、研磨を行うべき半導体ウエハＳを研磨する２つの研磨部１３，１４と、研磨後の半導体ウエハＳを洗浄する洗浄部１５と、洗浄後の清浄な半導体ウエハＳを載置するアンロード部１２を備えている。そして前記２台の汎用搬送ロボットのうち、一方の汎用搬送ロボット１０Ａはクリーンな半導体ウエハＳのみを搬送し、他方の汎用搬送ロボット１０Ｂはダーティな半導体ウエハＳのみを搬送する。汎用搬送ロボット１０Ｂは、ダーティな半導体ウエハをハンドリングした後に、洗浄部１５に設けられた洗浄機構（図示せず）により洗浄される。
【００４８】
上記第１〜第６実施例に示すようにポリッシング装置を構成することにより、半導体ウエハに種々の工程の機械的化学的ポリッシングを行う複数の研磨部及び洗浄部をセンターロボットの周辺に配置するので、装置全体をコンパクトにできるから、例えば該装置全体をカバー等で覆い、排気を独自に設けることにより、クリーンルームに直接配置してもクリーン度を低下させることなく、且つ高価なクリーンルームにおいて設置スペースも少なくできる。
【００４９】
なお、上記実施例ではロード部１１及びアンロード部１２は別々に配置した例を示したが、ロード部１１とアンロード部１２は一体的に構成配置してもよい。例えばポリッシングを必要とする半導体ウエハを収納したバスケットから半導体ウエハをピッキングし、ポリッシング完了後（ポリッシング及び洗浄工程が終了後）、同じバスケットに収納する場合は、一体的な構成配置となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、研磨、洗浄等の各機能ごとにユニット化を図り、かつ汎用の搬送ロボットを使用するクラスター構造のポリッシング装置を構成することができる。このことから、洗浄工程を含む一連の研磨を行うポリッシング装置において省スペース化と処理速度の向上を達成でき、研磨部及び洗浄部等の各機器に関して効率的な組み合わせにすること、即ち研磨時間が洗浄の処理間隔に比べて長い場合は複数の研磨部に対して１つの洗浄部で対応し、研磨時間が洗浄の処理間隔に比べて短い場合は研磨部よりも多くの洗浄部で対応すること等ができ、更に、１又は２以上の研磨工程及び洗浄工程を全自動化することができるとともに工程の変更に容易に対応できる。
【００５１】
また、本発明によれば、クリーンなポリッシング対象物とダーティなポリッシング対象物を個別にハンドリングする手段を有するため、ダーティなポリッシング対象物に起因する他のポリッシング対象物の汚染及びポリッシング装置内の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリッシング装置の第１実施例の構成を示す概略平面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明のポリッシング装置の構成を示す一部平面図で、同図（ｂ）は洗浄機構１５の上段部分を示す図である。
【図３】図２（ａ）のＡ１−Ａ２断面を示す図である。
【図４】図２（ａ）のＢ１−Ｂ２断面を示す図である。
【図５】図２（ａ）のＣ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｄ１断面を示す図である。
【図６】図２（ａ）のＤ１−Ｄ２断面を示す図である。
【図７】本発明のポリッシング装置の第２実施例の構成を示す概略平面図である。
【図８】本発明のポリッシング装置の第３実施例の構成を示す概略平面図である。
【図９】本発明のポリッシング装置の第４実施例の構成を示す概略平面図である。
【図１０】本発明のポリッシング装置の第５実施例の構成を示す概略平面図である。
【図１１】本発明のポリッシング装置の第６実施例の構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０ センターロボット
１１ ロード部
１２ アンロード部
１３ 研磨部
１４ 研磨部
１５ 洗浄部
１６ ドレッシングツール載置台
１７ ドレッシングツール載置台
１８ 予備スペース
１９ 予備スペース
２１ 研磨部
２２ 研磨部
２３ ストッカー
２４ 自動搬送車
Ｓ 半導体ウエハ
Claims (8)
- ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング装置であって、
該ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、
ポリッシング対象物を保持するトップリングを有し該ポリッシング対象物を研磨する研磨部と、
研磨後のポリッシング対象物を洗浄し乾燥させる洗浄部と、
洗浄後の清浄で乾燥したポリッシング対象物を載置してクリーンルーム内に搬出するためのアンロード部とを備え、
前記洗浄部はトップリングが研磨後のポリッシング対象物を解放するローディング位置にリンス部を有し、該リンス部は前記ポリッシング対象物を洗浄する機構を有することを特徴とするポリッシング装置。 - 前記ローディング位置には前記ポリッシング対象物を解放した後のトップリングを洗浄する機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
- 前記リンス部は上部に開口部を有するリンス洗浄容器を有することを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
- 前記リンス部には蓋体があり、蓋体と前記リンス洗浄容器とで該リンス部が閉鎖されることを特徴とする請求項３記載のポリッシング装置。
- ポリッシング対象物を搬入して研磨した後に洗浄し、清浄なポリッシング対象物を搬出するポリッシング方法であって、
ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、
ポリッシング対象物をトップリングで保持しつつ研磨部で研磨し、研磨後のポリッシング対象物をローディング位置にある洗浄部のリンス部でトップリングから解放し、該ポリッシング対象物を該リンス部の洗浄機構によりリンス洗浄した後に、更に該洗浄部で洗浄し乾燥させ、洗浄乾燥の終了した清浄なポリッシング対象物をポリッシング装置からクリーンルーム内に搬出することを特徴とするポリッシング方法。 - 前記ローディング位置において、前記ポリッシング対象物を解放した後の前記トップリングを洗浄することを特徴とする請求項５記載のポリッシング方法。
- 半導体ウエハをポリッシング装置内に搬入して研磨した後に洗浄し、清浄な半導体ウエハを該ポリッシング装置から搬出して半導体デバイスを製造する方法であって、
ポリッシング装置をカバーで覆い排気を独自に設けることによりクリーンルーム内に設置し、
半導体ウエハをトップリングで保持しつつ、研磨後の半導体ウエハをローディング位置にある洗浄部のリンス部でトップリングから解放し、該半導体ウエハを該リンス部の洗浄機構によりリンス洗浄した後に、更に該洗浄部で洗浄し乾燥させ、洗浄乾燥の終了した清浄な半導体ウエハをポリッシング装置からクリーンルーム内に搬出することを特徴とする半導体デバイスを製造する方法。 - 前記ローディング位置において、前記半導体ウエハを解放した後の前記トップリングを洗浄することを特徴とする請求項７記載の半導体デバイスを製造する方法。
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