JP3872159B2 - ブラシ洗浄装置及びウェーハの研磨装置システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシ洗浄装置及びウェーハの研磨装置システムに関し、更に詳細にはキャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置、及び自動化可能のウェーハの研磨装置システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップの原料となるシリコンウェーハ等のウェーハの表面を鏡面研磨する場合、キャリアプレートにウェーハを接着する接着装置と、ウェーハが接着されたキャリアプレートを研磨定盤面と相対的に運動させてウェーハを研磨するポリッシング装置（研磨装置）と、研磨されたウェーハをキャリアプレートから剥離する剥離装置と、ウェーハが剥離されたプレートを洗浄する洗浄装置とが、それぞれ独立した装置として設けられていた。
特に、近年、シリコンウェーハの表面研磨においては、半導体装置の高集積化および微細化が進んでおり、非常に精度の高い研磨精度が要求されている。このため、空気中の微細粒子が研磨精度を低下させる要因になり、その対策としてシリコンウェーハの研磨作業はクリーンルーム内で行われている。
また、キャリアプレートは、シリコンウェーハの大径化に伴って外径が次第に大きくなって重量物となり、人手で取り扱うことが困難となりつつある
しかし、従来は各装置が独立した装置を形成しているため、キャリアプレートは、人手によって各装置間を搬送されると共に各装置に搬出入されていた。従って、多くの人手を要すると共に、人が多く介在することによってクリーンルーム内の清浄度が悪化し、接着精度が低下して研磨精度が低下することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本願出願人は、先に特願平８−１００８００号明細書において、ウェーハを接着するキャリアプレートが載置され、前記キャリアプレートを加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱されたキャリアプレート上に接着剤を介してウェーハを接着させる接着装置と、加熱されてウェーハが接着された前記キャリアプレートを室温まで冷却する冷却装置と、前記キャリアプレートに接着されたウェーハを研磨定盤面に当接させ、キャリアプレートと研磨定盤とを相対的に運動させて、ウェーハ表面を鏡面に研磨する研磨装置と、前記研磨装置によって研磨されたウェーハを前記キャリアプレートから剥離する剥離装置と、前記剥離装置によってウェーハが剥離された前記キャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置と、前記第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレートを清浄水槽に浸漬して高洗浄度に洗浄する第２洗浄装置と、前記加熱装置から記載の順序で閉ループ状に配列された前記各装置間に配設され、一の装置から排出されたキャリアプレートを隣接する装置に搬送する搬送装置とから成るウェーハの研磨装置システムを提案した。
かかる研磨装置システムによれば、自動化が可能であってクリーンルーム内を高清浄度に維持することが可能である。
【０００４】
この様な、研磨装置システムにおいて、剥離装置によってウェーハが剥離されたキャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置として、ブラシ洗浄装置を用いる場合、従来のブラシ洗浄装置は、図５に示す如く、洗浄対象のキャリアプレート１００一枚に対して一個のブラシ装着治具１０２が設けられているものが普通である。このため、従来のブラシ洗浄装置では、キャリアプレート１００のウェーハ接着面を洗浄するブラシが装着されるブラシ装着治具１０２を、キャリアプレート１００に対して昇降可能に設け、且つキャリアプレート１００の回転方向に対して逆方向に回転させつつキャリアプレート１００のウェーハ接着面に沿って揺動させるものである。
【０００５】
しかし、図５に示す従来のブラシ洗浄装置では、ブラシの軌跡の複雑化が困難であるため、ブラシの軌跡が略同一箇所を通過するため、キャリアプレート１００のウェーハ接着面にブラシ洗浄跡が付くことがある。しかも、洗浄時間も長く、ブラシ洗浄装置の洗浄速度が各装置を閉ループ状に配列した研磨装置システムの研磨速度等を律するおそれもある。
そこで、本発明の課題は、ブラシの軌跡を複雑化することができ、且つ洗浄速度を短縮可能のブラシ洗浄装置、及び前記ブラシ洗浄装置を使用したウェーハの研磨装置システムを提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るブラシ洗浄装置は、キャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置において、太陽ギアと、前記太陽ギアと噛合し、太陽ギアの回りを公転すると共に自転する複数の遊星ギアと、前記遊星ギアの各々が太陽ギアの回りを公転しながら自転するように、前記遊星ギアの各々を太陽ギアに対して公転方向に駆動する駆動手段と、噛合状態の前記太陽ギアと遊星ギアとをキャリアプレートのウェーハ接着面に沿って揺動する揺動手段と、前記各遊星ギアと一体に設けられ、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に当接して洗浄するブラシが装着されたブラシ装着治具と、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する前記ブラシの押圧力を調整すべく、前記各ブラシ装着治具上に配置されるウエイトと、前記太陽ギアと噛合状態にある遊星ギアをキャリアプレートのウェーハ接着面に対して接離方向に昇降する昇降手段とを具備し、前記昇降手段によって、前記遊星ギアを介して前記ブラシ装着治具が押し上げられることによって前記ブラシのウェーハ接着面に対する押圧力が低減され、前記昇降手段による前記ブラシ装着治具への押し上げ力が低減されることによって、前記遊星ギア、前記ブラシ装着治具、前記ウエイトの自重による前記ブラシの前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する押圧力が増加されることを特徴とする。
【０００７】
また本発明に係るブラシ洗浄装置は、キャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置において、キャリアプレートのウェーハ接着面と平行な面内で揺動可能に設けられたスライド板と、該スライド板を揺動させる駆動機構と、前記スライド板に固定して設けられた太陽ギアと、該太陽ギアを貫通して上下方向に移動可能、かつ軸線を中心として回転可能に設けられたシャフトと、該シャフトを回転駆動する駆動手段と、前記シャフトを上下方向に昇降する昇降手段と、前記シャフト下端に固定された回転部材と、該回転部材に、周方向に間隔をおいて複数個配設された筒体と、該各筒体を貫通して設けられたブラシ用シャフトと、該各ブラシ用シャフトの上端に設けられ、前記太陽ギアに噛合する遊星ギアと、前記各ブラシ用シャフトの下端に設けられたブラシ装着治具と、該各ブラシ装着治具の下端に設けられたブラシと、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する前記ブラシの押圧力を調整すべく、前記ブラシ装着治具上に配置されるウエイトとを具備し、前記各遊星ギアが、前記駆動手段により前記シャフトが回転されることによって、前記太陽ギアの回りを公転しながら自転するように構成され、前記昇降手段によって、前記シャフト、前記回転部材、前記筒体、前記遊星ギア、前記ブラシ用シャフトを介して前記ブラシ装着治具が押し上げられることによって前記ブラシのウェーハ接着面に対する押圧力が低減され、前記昇降手段による前記ブラシ装着治具への押し上げ力が低減されることによって、前記遊星ギア、前記ブラシ用シャフト、前記ブラシ装着治具、前記ウエイトの自重による前記ブラシの前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する押圧力が増加されることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係るウェーハの研磨装置システムは、ウェーハを接着するキャリアプレートが載置され、前記キャリアプレートを加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱されたキャリアプレート上に接着剤を介してウェーハを接着させる接着装置と、加熱されてウェーハが接着された前記キャリアプレートを室温まで冷却する冷却装置と、前記キャリアプレートに接着されたウェーハを研磨定盤面に当接させ、キャリアプレートと研磨定盤とを相対的に運動させて、ウェーハ表面を鏡面に研磨する研磨装置と、前記研磨装置によって研磨されたウェーハを前記キャリアプレートから剥離する剥離装置と、前記剥離装置によってウェーハが剥離された前記キャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置と、前記第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレートを清浄水槽に浸漬して高洗浄度に洗浄する第２洗浄装置と、前記加熱装置から記載の順序で閉ループ状に配列された前記各装置間に配設され、一の装置から排出されたキャリアプレートを隣接する装置に搬送する搬送装置とから成るウェーハの研磨装置システムであって、前記第１洗浄装置に、上記いずれかのブラシ洗浄装置を用いることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、昇降手段によってキャリアプレートのウェーハ接着面に押圧力を調整されつつ押し付けられた複数個のブラシを、自転と公転とをさせつつ揺動手段によってキャリアプレートのウェーハ接着面に沿って揺動させることができる。
この様に、複数個のブラシによってキャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するため、従来の単一ブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができる。このため、各装置を閉ループ状に配列した研磨装置システムにおいても、ブラシ洗浄装置の洗浄速度によって研磨装置システムの処理速度が律速される事態を回避できる。
しかも、キャリアプレートのウェーハ接着面において、ブラシの軌跡を複雑化でき、キャリアプレートのウェーハ接着面にブラシの軌跡が残存する懸念も解消できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るブラシ洗浄装置の概略図を図１に示す。このブラシ洗浄装置は、停止状態にあるキャリアプレート１２のウェーハ接着面に当接して洗浄するブラシ１ａ、１ｂ、１ｃ（以下、三個のブラシ１又は単にブラシ１と称することがある）が装着される三個のブラシ装着治具２ａ、２ｂ、２ｃ（以下、三個のブラシ装着治具２又は単にブラシ装着治具２と称することある）の各々に設けられ、キャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動可能に設けられた太陽ギア３の周囲を公転しながら自転する遊星ギア４ａ、４ｂ、４ｃと、太陽ギア３と遊星ギア４ａ、４ｂ、４ｃとを噛合状態でキャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動する揺動手段と、太陽ギア３と噛合状態にある遊星ギア４ａ、４ｂ、４ｃ（以下、三個の遊星ギア４又は単に遊星ギア４と称することがある）をキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対して接離方向に昇降する昇降手段とを具備するものである。
かかるブラシ洗浄装置を図２及び図３によって更に詳細に説明する。ブラシ洗浄装置の基板１３に設けられたレール１５ａ、１５ｂに沿ってスライド可能に設けられたスライド板１７には、太陽ギア３が固定されている。このため、太陽ガギア３は、キャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動可能である。この太陽ギア３と噛合する三個の遊星ギア４の各々に一端が固着されたブラシ用シャフト１９の他端には、ブラシ１が装着されるブラシ装着治具２が固着されている。このため、遊星ギア４が回転すると、ブラシ１も回転する。
尚、三個のブラシ装着治具２の各々には、ブラシ１のキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対する押圧力を調整するウエイト２１が設けられている。
【００１１】
このブラシ用シャフト１９は、シャフト２３の一端に固着されて回転可能に設けられた回転部材２５に固定された筒体２７に、スリーブ２９を介して挿入されている。更に、シャフト２３の他端部近傍には、プーリー３１が固着されており、スライド板１７に設けられた駆動装置３３の駆動プーリー３５と無端ベルトによって連結されている。
このため、駆動装置３３によって回転部材２５が図１に示す矢印Ａ方向に回転されると、回転部材２５と共にブラシ用シャフト１９も太陽ギア３の周囲を図１に示す矢印Ａ方向（公転方向）に回転する。この際に、ブラシ用シャフト１９の一端に設けられ太陽ギア３と噛合している遊星ギア４は、太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転する。
従って、三個の遊星ギア４の各々に連結されている各ブラシ１もキャリアプレート１２のウェーハ接着面上で太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転させることができる。
尚、三個の遊星ギア４を覆うカバー４７は、回転部材２５に固着されており、回転部材２５と共に回転する。
【００１２】
本発明に係るブラシ洗浄装置においては、キャリアプレート１２のウェーハ接着面上で太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転する三個のブラシ１を、図３に示すクランク機構５１によって、キャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動させ、ブラシ１の各々の軌跡を更に複雑化できる。
かかるクランク機構５１は、基板１３に固定されたモータ５３に設けられている回転板５５と、この回転板５５に偏芯して立設されたピン５９とスライド板１７に立設されたピン６１との間に掛け渡されたロッド６３とから成る。このクランク機構５１によれば、回転板５５の回転に伴ってスライド板１７がレール１５に沿って往復動する。このため、スライド板１７に設けられているシャフト２３、太陽ギア３、シャフト２３に固着されている回転部材２５がスライド板１７と共に往復動し、回転部材２５にブラシ用シャフト１９を介して回転可能に設けられている遊星ギア４もスライド板１７と共に往復動する。
従って、三個の遊星ギア４の各々に連結されている各ブラシ１は、図１に示す様に、キャリアプレート１２のウェーハ接着面上で太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転し且つキャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動するため、ブラシ１の各々の軌跡が複雑化し、停止状態のキャリアプレート１２のウェーハ接着面を万遍なく洗浄することができる。
この様に、停止状態のキャリアプレート１２を洗浄可能とすることによって、キャリアプレート１２を回転駆動する駆動装置を不要とすることができ、ブラシ洗浄装置を小型化できる。
【００１３】
かかるブラシ洗浄装置において、三個のブラシ１の各々のキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対する押圧力は、ウエイト２１によっても調整されるが、スライド板１７に設けられた空圧シリンダ３７（図２）によっても調整できる。つまり、空圧シリンダ３７のロッド４１は、一端部がシャフト２３の他端部に固着された上下動部材４３に連結されている。この上下動部材４３の他端部は、空圧シリンダ３７を固定する固定部材３９に立設されたガイド棒４５に挿入されている。このため、空圧シリンダ３７によって、上下動部材４３を上方に押し上げることによって、シャフト２３の一端に固着されて回転可能に設けられた回転部材２５も上方に押し上げられるため、太陽ギア３と噛合状態にある遊星ギア４をキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対して押し上げることができ、ブラシ１のウェーハ接着面に対する押圧力を低減できる。
また、空圧シリンダ３７によって、上下動部材４３を更に上方に押し上げることにより、ブラシ１をキャリアプレート１２のウェーハ接着面から離し、キャリアプレート１２を取り出すことができる。
一方、上下動部材４３を上方に押し上げる空圧シリンダ３７の押し上げ力を低減すると、ウエイト２１やブラシ装着治具２等の自重でブラシ１のキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対する押圧力を増加することができる。
尚、シャフト２３の中心部には、シャフト２３の長手方向に中空部が形成されており、洗浄液等をキャリアプレート１２のウェーハ接着面に供給できる。
【００１４】
図１〜図３に示すブラシ洗浄装置は、三個のブラシ１によってキャリアプレート１２のウェーハ接着面を洗浄するため、従来の単一のブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができ、且つキャリアプレート１２のウェーハ接着面において、ブラシ１の各々の軌跡を複雑化することができるため、キャリアプレート１２のウェーハ接着面にブラシの軌跡が残存する懸念も解消できる。
かかるブラシ洗浄装置は、単独で使用することもできるが、図４に示すウェーハの研磨装置等の各装置を閉ループ状に配列した研磨装置システムに好適に使用できる。
この図４に示す研磨装置システムは、シリコンウェーハの研磨装置システムの一例を示す平面図である。
図４において、加熱装置１０には、ウェーハ１１を接着するキャリアプレート１２が載置され、そのキャリアプレート１２を加熱する。キャリアプレート１２は、第１ヒータ１０ａ、第２ヒータ１０ｂによって２段階に加熱される。この加熱装置１０には、後述する第２洗浄装置８２によって高清浄度に清浄されたキャリアプレート１２が、後述する第８搬送装置９０によって供給される。
【００１５】
加熱装置１０によって加熱されたキャリアプレート１２は、接着装置１４に搬送され、接着剤を介してウェーハ１１が接着される。この接着装置１４には、ウェーハ１１の取出装置１６が設けられ、ウェーハ１１が収納されたカセット１８から取り出したウェーハ１１は隣接する第１センタリング装置２０に送られる。かかるウェーハの取出装置１６では、ウェーハ１１が収納されたカセット１８を、ウェーハ１１を移送するアーム１６ａの旋回軸を中心に円弧状に配置してあるため、効率良くウェーハ１１を取り出して送ることができる。
尚、ウェーハの取出装置１６と第１センタリング装置２０との間に、ウェーハ１１を洗浄するウェーハの洗浄装置を配設できる。ウェーハの洗浄装置としては、ウェーハを浸漬して洗浄するための超純水を満たした水槽を備え、スピンニングで水を切る機能及び乾燥させる機能等を備えた装置を利用できる。
【００１６】
第１センタリング装置２０からウェーハ１１が送り込まれる接着剤の塗布装置２２は、ウェーハ１１を回転しつつ接着面にワックス等の接着剤をディスペンサーで滴下して塗布するスピナー式の塗布手段である。この接着剤の塗布装置２２の直前に、ウェーハ１１の中心を直線的移動軌跡上に一致させる第１センタリング装置２０を設けたことによって、ウェーハ１１の中心をスピナーの回転軸に容易に合わせることができる。
接着剤が塗布されたウェーハ１１は、ベーキング装置２４に送られ、ウェーハ１１の接着面に塗布された接着剤を加熱し、溶剤を蒸発させる。
ベーキング装置２４で溶剤を蒸発したウェーハ１１は、第２センタリング装置２６によってウェーハ１１をセンタリングした後、ウェーハ１１のオリフラ及びノッチ位置を検出する検出装置２８によって、接着剤が塗布されたウェーハ１１を、キャリアプレート１２上の所定位置に正確に接着することができる。
この様に、接着準備がなされたウェーハ１１は、接着台３０上に載置されたキャリアプレート１２上に、反転搬送装置３２によって反転されて接着される。この際、キャリアプレート１２上へ載置されたウェーハ１１は所定の力で押圧されて接着される。
尚、第１搬送装置３４は、キャリアプレート１２を加熱装置１０から接着装置１４へ搬送する。
【００１７】
加熱されてウェーハ１１が接合されたキャリアプレート１２は、第２搬送装置３８によって接着装置１４の接着台３０から第１冷却装置３６に搬送される。第１冷却装置３６は、ウェーハ１１とキャリアプレート１２とを接着する接着剤を、その軟化点温度以下まで冷却する。この第１冷却装置３６は、キャリアプレート１２が載置されて冷却される冷却載置台３６ａを備え、その冷却載置台３６ａは循環する冷却水によって水冷されている。
図１においては、複数の冷却載置台３６ａが直列に配設されており、キャリアプレート１２は順次送られて、段階的に強制的に冷却されるように構成されている。かかる第１冷却装置３６内には、ウェーハが接着されたキャリアプレート１２を、第１冷却装置３６内に直列に配設された複数の冷却載置台３６ａに順送りするため、第１冷却装置内搬送装置４０が設けられている。
【００１８】
第１冷却装置３６によって冷却されたキャリアプレート１２を、第３搬送装置４６によって第２冷却装置４２に搬送し、更に室温程度まで冷却するため、第２冷却装置４２にキャリアプレート１２が送り込まれる。
この第２冷却装置４２内においては、ウェーハ１１が接着されたキャリアプレート１２が、コンベア４４で送られると共に、冷却空気を吹きつけられることで効率良く冷却されている。
この様に、ウェーハが接着されたキャリアプレート１２を冷却する部位を第１冷却装置３６及び第２冷却装置４２に分割することによって、各装置のタクトタイムを調整でき、ウェーハの研磨装置システムの自動化を実現できる。
尚、加熱装置１０、接着装置１４、第１冷却装置３６、及び第２冷却装置４２の領域にあっても、周辺機器等から発生したダストが、接着層の中に混入したり、ウェーハの表面に付着してウェーハの研磨精度を悪化させる原因とならないように、清浄空気のダウンフロー等によって高い室内空気清浄度が維持される。
【００１９】
第１冷却装置３６及び第２冷却装置４２によって冷却されたキャリアプレート１２は、第４搬送装置５７によりポリッシング装置（以下、研磨装置と称する）に搬送される。この第４搬送装置５７は、搬入装置５８と反転搬送装置５９とから構成される。反転搬送装置５９によって、第２冷却装置４２で冷却されたキャリアプレート１２を反転し、ウェーハ１１の接着した面を下面として所定位置にスライドしたキャリアプレート１２を、搬入装置５８で研磨装置に搬入する。
図４では、４台の研磨装置５０が直列に並べられた研磨装置列４８に搬送されたキャリアプレート１２は、各研磨装置５０に順次搬送されてウェーハ１１の表面が研磨される。
研磨装置５０は、定盤５２の上面に研磨クロスを貼り付けて研磨定盤面が設けられて回転駆動する。かかる定盤５２の中央には、センターローラ５４が設けられていると共に、定盤５２の周辺に所定間隔をおいてガイロドローラ５６が複数個配置されている。このガイロドローラ５６は、ウェーハ１１を下面に貼り付けた状態のキャリアプレート１２を、定盤５２上でセンターローラ５４との間で挟持する挟持位置とフリーとするフリー位置との間に亘って移動可能に設けられている。
【００２０】
この研磨装置５０によれば、定盤５２上のキャリアプレート１２の搬入位置に対して定盤５２回転方向の最奥部のガイドローラ５６をキャリアプレート１２の挟持位置に移動し、搬入位置に搬入されたキャリアプレート１２を定盤５２の回転によりセンターローラ５４とガイドローラ５６との間で挟持する位置まで搬送する。更に、同様にして最奥部から２番目のガイドローラ５６とセンターローラ５４との間でキャリアプレート１２を挟持するように、順次定盤５２の奥側からキャリアプレート１２をセンターローラ５４と各ガイドローラ５６との間でセットする。次いで、キャリアプレート１２をトップリング（図示せず）により定盤５２に押圧しつつ定盤５２を回転させてウェーハ１１を研磨する。
一の研磨装置５０でウェーハ１１の研磨が終了したキャリアプレート１２は、研磨装置５０の各々の間に配設された研磨装置列内搬送装置６０によって、隣接する研磨装置５０に順次搬送される。
また、研磨装置列４８の最終の研磨装置５０では、ウェーハ１１の研磨が終了したキャリアプレート１２は、最終の研磨装置５０に隣接して設けられた第５搬送装置６２によって、研磨装置５０のキャリアプレート１２の排出位置から順次排出されて剥離装置６４に搬送される。この第５搬送装置６２によれば、研磨装置例４８で鏡面加工されたウェーハ１１が接着されたキャリアプレート１２を、その上下面を反転させた反転状態で剥離装置６４に搬送する。
【００２１】
剥離装置６４は、研磨装置例４８によって研磨されたウェーハ１１をキャリアプレート１２から剥離する。この剥離装置６４には、浸漬部６６が設けられており、第５搬送装置６２により排出されたキャリアプレート１２を収納する棚体と共にキャリアプレート１２を水槽内の清浄水に浸漬する。かかる浸漬部６６に載せられたキャリアプレート１２は、バーコード検出装置を具備するバーコード検出部６８に送り込まれて、そのキャリアプレート１２の下面にあるバーコードを検出する。このバーコード検出部６８によって検出されたバーコードによって、ウェーハ１１のサイズ、ウェーハ１１の貼付数量、ノッチタイプ又はオリフラタイプ等のウェーハ１１の種類を管理する。更に、使用回数をカウントしてキャリアプレート１２の寿命（形状精度に関する寿命）を管理することができる。
尚、バーコード検出部６８は、図１に示す研磨システム内の任意の位置に設置できる。
【００２２】
かかるバーコード検出部６８に隣接して設けられ剥離部７０には、バーコード検出部６８から取り出したキャリアプレート１２を載置する載置台と、回転可能に設けられた、キャリアプレート１２を吸着する吸着盤とを具備する。
この剥離部７０でキャリアプレート１２から剥離したウェーハ１１は、ウェーハ収納部７２のカッセト内に収納される。ウェーハ１１がカセットに満杯に収納されたとき、このカセットはカセット収納装置（図示せず）によって、ウェーハ収納部７２から排出されてストック部に純水に浸漬された状態で収納される。
また、そのカセット収納装置によって、空きになったウェーハ収納部７２には、空のカセットが供給される。そのカセットを給排する給排装置は、例えば、カセットを保持する保持装置を並列して備え、ウェーハ収納部７２とカセット収納装置のストック部との間を往復動するものを採用できる。
かかる給排装置においては、先ず、先端側の保持装置に空のカセットを保持して後端側の保持装置は空の状態で、先端の保持装置を行き過ぎさせて後端側の保持装置をウェーハ収納部７２上に位置させる。次に、後端側の保持装置でウェーハ１１が収納されたカセットを保持して排出し、カセットが排出されて空になったウェーハ収納部７２には、先端側の保持装置によって行き過ぎてから若干戻されるようにして搬送される空のカセットが供給される。更に、後端側の保持装置によってウェーハ１１が収納されたカセットを前記ストック部に搬送した後、後端側の保持装置は空の状態になり、先端側の保持装置は空のカセットを保持した最先の状態に戻る。これによって、カセットを給排する１サイクルが終了し、これを順次繰り返すことによってカセットを順次自動的に交換できる。
【００２３】
この剥離装置６４において、浸漬部６６とバーコード検出部６８とが隣接して設けられ、浸漬部６６とバーコード検出部６８を結ぶライン上で且つバーコード検出部６８と隣接して剥離部７０が配置され、収納部７２をバーコード検出部６８と剥離部７０を結ぶラインの延長上に剥離部７０に隣接して配置する。更に、剥離部７０でウェーハ１１を剥離した後のキャリアプレート１２を排出する排送装置（第６搬送装置７４）を、バーコード検出部６８と剥離部７０を結ぶラインと直交する方向にキャリアプレート１２を排出可能に設けられている。
【００２４】
剥離装置６４によってウェーハ１１が剥離されたキャリアプレート１２の表面には、接着剤が残留する。この残留接着剤を除去すべく、剥離装置６４から排出されたキャリアプレート１２は第６搬送装置７４によって、第１洗浄装置７６に供給されて洗浄される。この第１洗浄装置７６としては、図１〜図３に示すブラシ洗浄装置を好適に使用できる。このブラシ洗浄装置によれば、従来の単一ブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができ、ブラシ洗浄装置の洗浄速度によって研磨装置システムの処理速度が律速される事態を回避できる。
かかる第１洗浄装置７６に続いて、ローラー状に形成されたブラシがキャリアプレート１２の裏面をブラッシングして洗浄する裏面ブラシ部７８が配設されており、更に清浄水が噴出してキャリアプレート１２の汚れを洗い流すラインシャワー部８０が配設されている。
尚、図１〜図３に示すブラシ洗浄装置の洗浄速度を更なる向上を図る必要がある場合には、三個の遊星ギア３の公転方向（図１に示す矢印Ａ）と反対方向に、キャリアプレート１２を回転させる回転装置を設けることが好ましい。
【００２５】
第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレート１２は、キャリアプレート１２を起立させる機構を具備する第７搬送装置８６によって第２洗浄装置８２に搬送され、高清浄度に洗浄される。
第２洗浄装置８２には、起立状態でキャリアプレート１２を浸漬して高清浄度に洗浄する水槽８４が設けられている。この水槽８４には、超音波洗浄槽、超音波すすぎ槽、温純水槽が設けられており、これらの水槽８４が所要の数配設されている。
この様に、キャリアプレート１２を起立させた状態で取り扱うことができ、水槽８４の占有面積を小さくすることができる。また、下降清浄空気（ダウンフロー）を好適に流すことができるので、第２洗浄装置８２室内の空気清浄度を向上させることができ、キャリアプレート１２の表面清浄度を向上できる。
ここで、第２洗浄装置８２内の搬送装置としては、いわゆるボックス送り機構を採用できる。この送り機構としては、水槽８４の数に対応し、キャリアプレート１２の複数枚を同時に保持し得る保持装置を複数個設け、その複数個の保持装置を同期させて水平方向へ隣合う水槽８４間の距離を往復動させる往復装置と、この複数個の保持装置を同期させて上下方向へ往復動させる昇降装置とを備え、複数枚のキャリアプレート１２を同時に順送できるものである。
【００２６】
第２洗浄装置８２で高度洗浄されたキャリアプレート１２は、第８搬送装置９０によって加熱装置１０に搬送され、再度、加熱されてウェーハの接着工程に供給される。
これまで説明した各装置は、図４から明らかなように、閉ループ状に形成されている。
かかる図４に示す研磨装置システムにおいて、第１洗浄装置７６と第２洗浄装置８２の間に、キャリアプレート１２を滞留可能とするストック部８８が設けられている。このストック部８８によって、研磨装置システムを構成する装置のいずれかにトラブルが発生しても、キャリアプレート１２を滞留させることができる。しかも、ストック部８８に滞留されたキャリアプレート１２は、第２洗浄装置８２によって高度に洗浄されて加熱装置１０に供給されるので、循環工程を好適に復帰させることができる。
【００２７】
ところで、図４に示す研磨装置システムでは、キャリアプレート１２が、第２冷却装置４２内を、ウェーハ１１の接着された面を上面にして水平状態で送られているが、キャリアプレート１２を起立させて搬送してもよい。すなわち、キャリアプレート１２面が水平面に直交する面と平行になるように立てた状態で搬送される。その場合には、第３搬送装置４６にキャリアプレート１２を起立させる機構を備えればよい。また、第２冷却装置４２を、起立されたキャリアプレート１２が、下降する清浄度の高い冷却空気流によって冷却されるようにすると、空気中の微粒子（微細粉塵）がキャリアプレート１２の表面に接着されたウェーハ１１上に付着しないように効率良く冷却することが可能になる。これは、清浄空気の流れが層流状のダウンフローとなるため、微細粉塵があってもウェーハの表面に重力落下によって積もって付着することなどを防止でき、その清浄空気を効率良く循環することが可能になるためである。更に、キャリアプレート１２を起立させた状態で取り扱うことができるため、第２冷却装置４２の占有面積を小さくすることができる。
尚、第１冷却装置３６でウェーハ１１が接着されたキャリアプレート１２は接着剤の軟化点温度以下まで冷却されているので、キャリアプレート１２を起立してもウェーハ１１が位置ずれる等の心配はない。
【００２８】
また、研磨装置５０において、キャリアプレート１２と略同径の円板の下面に毛を植設したブラシ（図示せず）を、定盤５２上に供給すると、研磨装置５０の定盤５２上に貼られた研磨クロスの目詰まりを除去することができる。定盤５２上に供給されたブラシは、センターローラ５４と所定位置のガイドローラ５６とにより挟持され、トップリング（図示せず）により定盤５０の研磨クロスに押圧されつつ定盤５０が回転されることで、研磨クロスの目詰まりを除去できる。
尚、研磨クロスの目詰まりを除去するにはこの方法に限らず、定盤５０に隣接位置から出入できるように配設されたブラシ等を用いて行ってもよい。
【００２９】
更に、キャリアプレート１２の表面の平面度等の形状精度を検査する検査手段と、その検査手段によってキャリアプレート１２が基準精度を満足していないときには、そのキャリアプレート１２を研磨装置システムから排出する排出手段と、排出されたキャリアプレート１２に代わるキャリアプレート１２を研磨装置システムに導入する導入手段とを具備してもよい。
これにより、不具合のあるキャリアプレートを自動的に交換することができ、研磨装置システムを好適に連続稼働できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係るブラシ洗浄装置によれば、従来の単一ブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができ、且つキャリアプレートのウェーハ接着面にブラシの軌跡が残存する懸念も解消できるため、キャリアプレートの洗浄の効率化を図ることができる。
また、ウェーハの研磨装置等の各装置を閉ループ状に配設した研磨装置システムのブラシ洗浄装置として、本発明に係るブラシ洗浄装置を採用することによって、研磨装置システムの処理速度等を向上でき、且つウェーハの研磨装置システムを自動化できるため、人間の活動によって発生する微細粉塵を大幅に低減でき、クリーンルーム内を高清浄度に維持することが可能である結果、ウェーハの研磨精度を向上できる。更に、装置間に停滞していた仕掛品を最小限に管理することができ、ロット混入等のトラブルをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブラシ洗浄装置の概要を説明するための概要図である。
【図２】図１に示すブラシ洗浄装置の詳細を説明するための部分断面図である。
【図３】図１に示すブラシ洗浄装置の詳細を説明するための部分断面図である。
【図４】ウェーハの研磨装置システムを説明するための平面図である。
【図５】従来のブラシ洗浄装置の概要を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１ ブラシ
２ ブラシ装着治具
３ 太陽ギア
４ 遊星ギア
１０ 加熱装置
１２ キャリアプレート
１４ 接着装置
３３ 駆動装置
３６、４２ 冷却装置
３７ 空圧シリンダ（昇降手段）
５０ 研磨装置
５１ クランク機構（揺動手段）
７６ 第１洗浄装置
８２ 第２洗浄装置
３４、３８、４６、５７、６２、７４、８６、９０ 搬送装置
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシ洗浄装置及びウェーハの研磨装置システムに関し、更に詳細にはキャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置、及び自動化可能のウェーハの研磨装置システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップの原料となるシリコンウェーハ等のウェーハの表面を鏡面研磨する場合、キャリアプレートにウェーハを接着する接着装置と、ウェーハが接着されたキャリアプレートを研磨定盤面と相対的に運動させてウェーハを研磨するポリッシング装置（研磨装置）と、研磨されたウェーハをキャリアプレートから剥離する剥離装置と、ウェーハが剥離されたプレートを洗浄する洗浄装置とが、それぞれ独立した装置として設けられていた。
特に、近年、シリコンウェーハの表面研磨においては、半導体装置の高集積化および微細化が進んでおり、非常に精度の高い研磨精度が要求されている。このため、空気中の微細粒子が研磨精度を低下させる要因になり、その対策としてシリコンウェーハの研磨作業はクリーンルーム内で行われている。
また、キャリアプレートは、シリコンウェーハの大径化に伴って外径が次第に大きくなって重量物となり、人手で取り扱うことが困難となりつつある
しかし、従来は各装置が独立した装置を形成しているため、キャリアプレートは、人手によって各装置間を搬送されると共に各装置に搬出入されていた。従って、多くの人手を要すると共に、人が多く介在することによってクリーンルーム内の清浄度が悪化し、接着精度が低下して研磨精度が低下することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本願出願人は、先に特願平８−１００８００号明細書において、ウェーハを接着するキャリアプレートが載置され、前記キャリアプレートを加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱されたキャリアプレート上に接着剤を介してウェーハを接着させる接着装置と、加熱されてウェーハが接着された前記キャリアプレートを室温まで冷却する冷却装置と、前記キャリアプレートに接着されたウェーハを研磨定盤面に当接させ、キャリアプレートと研磨定盤とを相対的に運動させて、ウェーハ表面を鏡面に研磨する研磨装置と、前記研磨装置によって研磨されたウェーハを前記キャリアプレートから剥離する剥離装置と、前記剥離装置によってウェーハが剥離された前記キャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置と、前記第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレートを清浄水槽に浸漬して高洗浄度に洗浄する第２洗浄装置と、前記加熱装置から記載の順序で閉ループ状に配列された前記各装置間に配設され、一の装置から排出されたキャリアプレートを隣接する装置に搬送する搬送装置とから成るウェーハの研磨装置システムを提案した。
かかる研磨装置システムによれば、自動化が可能であってクリーンルーム内を高清浄度に維持することが可能である。
【０００４】
この様な、研磨装置システムにおいて、剥離装置によってウェーハが剥離されたキャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置として、ブラシ洗浄装置を用いる場合、従来のブラシ洗浄装置は、図５に示す如く、洗浄対象のキャリアプレート１００一枚に対して一個のブラシ装着治具１０２が設けられているものが普通である。このため、従来のブラシ洗浄装置では、キャリアプレート１００のウェーハ接着面を洗浄するブラシが装着されるブラシ装着治具１０２を、キャリアプレート１００に対して昇降可能に設け、且つキャリアプレート１００の回転方向に対して逆方向に回転させつつキャリアプレート１００のウェーハ接着面に沿って揺動させるものである。
【０００５】
しかし、図５に示す従来のブラシ洗浄装置では、ブラシの軌跡の複雑化が困難であるため、ブラシの軌跡が略同一箇所を通過するため、キャリアプレート１００のウェーハ接着面にブラシ洗浄跡が付くことがある。しかも、洗浄時間も長く、ブラシ洗浄装置の洗浄速度が各装置を閉ループ状に配列した研磨装置システムの研磨速度等を律するおそれもある。
そこで、本発明の課題は、ブラシの軌跡を複雑化することができ、且つ洗浄速度を短縮可能のブラシ洗浄装置、及び前記ブラシ洗浄装置を使用したウェーハの研磨装置システムを提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るブラシ洗浄装置は、キャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置において、太陽ギアと、前記太陽ギアと噛合し、太陽ギアの回りを公転すると共に自転する複数の遊星ギアと、前記遊星ギアの各々が太陽ギアの回りを公転しながら自転するように、前記遊星ギアの各々を太陽ギアに対して公転方向に駆動する駆動手段と、噛合状態の前記太陽ギアと遊星ギアとをキャリアプレートのウェーハ接着面に沿って揺動する揺動手段と、前記各遊星ギアと一体に設けられ、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に当接して洗浄するブラシが装着されたブラシ装着治具と、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する前記ブラシの押圧力を調整すべく、前記各ブラシ装着治具上に配置されるウエイトと、前記太陽ギアと噛合状態にある遊星ギアをキャリアプレートのウェーハ接着面に対して接離方向に昇降する昇降手段とを具備し、前記昇降手段によって、前記遊星ギアを介して前記ブラシ装着治具が押し上げられることによって前記ブラシのウェーハ接着面に対する押圧力が低減され、前記昇降手段による前記ブラシ装着治具への押し上げ力が低減されることによって、前記遊星ギア、前記ブラシ装着治具、前記ウエイトの自重による前記ブラシの前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する押圧力が増加されることを特徴とする。
【０００７】
また本発明に係るブラシ洗浄装置は、キャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置において、キャリアプレートのウェーハ接着面と平行な面内で揺動可能に設けられたスライド板と、該スライド板を揺動させる駆動機構と、前記スライド板に固定して設けられた太陽ギアと、該太陽ギアを貫通して上下方向に移動可能、かつ軸線を中心として回転可能に設けられたシャフトと、該シャフトを回転駆動する駆動手段と、前記シャフトを上下方向に昇降する昇降手段と、前記シャフト下端に固定された回転部材と、該回転部材に、周方向に間隔をおいて複数個配設された筒体と、該各筒体を貫通して設けられたブラシ用シャフトと、該各ブラシ用シャフトの上端に設けられ、前記太陽ギアに噛合する遊星ギアと、前記各ブラシ用シャフトの下端に設けられたブラシ装着治具と、該各ブラシ装着治具の下端に設けられたブラシと、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する前記ブラシの押圧力を調整すべく、前記ブラシ装着治具上に配置されるウエイトとを具備し、前記各遊星ギアが、前記駆動手段により前記シャフトが回転されることによって、前記太陽ギアの回りを公転しながら自転するように構成され、前記昇降手段によって、前記シャフト、前記回転部材、前記筒体、前記遊星ギア、前記ブラシ用シャフトを介して前記ブラシ装着治具が押し上げられることによって前記ブラシのウェーハ接着面に対する押圧力が低減され、前記昇降手段による前記ブラシ装着治具への押し上げ力が低減されることによって、前記遊星ギア、前記ブラシ用シャフト、前記ブラシ装着治具、前記ウエイトの自重による前記ブラシの前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する押圧力が増加されることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係るウェーハの研磨装置システムは、ウェーハを接着するキャリアプレートが載置され、前記キャリアプレートを加熱する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱されたキャリアプレート上に接着剤を介してウェーハを接着させる接着装置と、加熱されてウェーハが接着された前記キャリアプレートを室温まで冷却する冷却装置と、前記キャリアプレートに接着されたウェーハを研磨定盤面に当接させ、キャリアプレートと研磨定盤とを相対的に運動させて、ウェーハ表面を鏡面に研磨する研磨装置と、前記研磨装置によって研磨されたウェーハを前記キャリアプレートから剥離する剥離装置と、前記剥離装置によってウェーハが剥離された前記キャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置と、前記第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレートを清浄水槽に浸漬して高洗浄度に洗浄する第２洗浄装置と、前記加熱装置から記載の順序で閉ループ状に配列された前記各装置間に配設され、一の装置から排出されたキャリアプレートを隣接する装置に搬送する搬送装置とから成るウェーハの研磨装置システムであって、前記第１洗浄装置に、上記いずれかのブラシ洗浄装置を用いることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、昇降手段によってキャリアプレートのウェーハ接着面に押圧力を調整されつつ押し付けられた複数個のブラシを、自転と公転とをさせつつ揺動手段によってキャリアプレートのウェーハ接着面に沿って揺動させることができる。
この様に、複数個のブラシによってキャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するため、従来の単一ブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができる。このため、各装置を閉ループ状に配列した研磨装置システムにおいても、ブラシ洗浄装置の洗浄速度によって研磨装置システムの処理速度が律速される事態を回避できる。
しかも、キャリアプレートのウェーハ接着面において、ブラシの軌跡を複雑化でき、キャリアプレートのウェーハ接着面にブラシの軌跡が残存する懸念も解消できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るブラシ洗浄装置の概略図を図１に示す。このブラシ洗浄装置は、停止状態にあるキャリアプレート１２のウェーハ接着面に当接して洗浄するブラシ１ａ、１ｂ、１ｃ（以下、三個のブラシ１又は単にブラシ１と称することがある）が装着される三個のブラシ装着治具２ａ、２ｂ、２ｃ（以下、三個のブラシ装着治具２又は単にブラシ装着治具２と称することある）の各々に設けられ、キャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動可能に設けられた太陽ギア３の周囲を公転しながら自転する遊星ギア４ａ、４ｂ、４ｃと、太陽ギア３と遊星ギア４ａ、４ｂ、４ｃとを噛合状態でキャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動する揺動手段と、太陽ギア３と噛合状態にある遊星ギア４ａ、４ｂ、４ｃ（以下、三個の遊星ギア４又は単に遊星ギア４と称することがある）をキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対して接離方向に昇降する昇降手段とを具備するものである。
かかるブラシ洗浄装置を図２及び図３によって更に詳細に説明する。ブラシ洗浄装置の基板１３に設けられたレール１５ａ、１５ｂに沿ってスライド可能に設けられたスライド板１７には、太陽ギア３が固定されている。このため、太陽ガギア３は、キャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動可能である。この太陽ギア３と噛合する三個の遊星ギア４の各々に一端が固着されたブラシ用シャフト１９の他端には、ブラシ１が装着されるブラシ装着治具２が固着されている。このため、遊星ギア４が回転すると、ブラシ１も回転する。
尚、三個のブラシ装着治具２の各々には、ブラシ１のキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対する押圧力を調整するウエイト２１が設けられている。
【００１１】
このブラシ用シャフト１９は、シャフト２３の一端に固着されて回転可能に設けられた回転部材２５に固定された筒体２７に、スリーブ２９を介して挿入されている。更に、シャフト２３の他端部近傍には、プーリー３１が固着されており、スライド板１７に設けられた駆動装置３３の駆動プーリー３５と無端ベルトによって連結されている。
このため、駆動装置３３によって回転部材２５が図１に示す矢印Ａ方向に回転されると、回転部材２５と共にブラシ用シャフト１９も太陽ギア３の周囲を図１に示す矢印Ａ方向（公転方向）に回転する。この際に、ブラシ用シャフト１９の一端に設けられ太陽ギア３と噛合している遊星ギア４は、太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転する。
従って、三個の遊星ギア４の各々に連結されている各ブラシ１もキャリアプレート１２のウェーハ接着面上で太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転させることができる。
尚、三個の遊星ギア４を覆うカバー４７は、回転部材２５に固着されており、回転部材２５と共に回転する。
【００１２】
本発明に係るブラシ洗浄装置においては、キャリアプレート１２のウェーハ接着面上で太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転する三個のブラシ１を、図３に示すクランク機構５１によって、キャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動させ、ブラシ１の各々の軌跡を更に複雑化できる。
かかるクランク機構５１は、基板１３に固定されたモータ５３に設けられている回転板５５と、この回転板５５に偏芯して立設されたピン５９とスライド板１７に立設されたピン６１との間に掛け渡されたロッド６３とから成る。このクランク機構５１によれば、回転板５５の回転に伴ってスライド板１７がレール１５に沿って往復動する。このため、スライド板１７に設けられているシャフト２３、太陽ギア３、シャフト２３に固着されている回転部材２５がスライド板１７と共に往復動し、回転部材２５にブラシ用シャフト１９を介して回転可能に設けられている遊星ギア４もスライド板１７と共に往復動する。
従って、三個の遊星ギア４の各々に連結されている各ブラシ１は、図１に示す様に、キャリアプレート１２のウェーハ接着面上で太陽ギア３の周囲を公転しつつ自転し且つキャリアプレート１２のウェーハ接着面に沿って揺動するため、ブラシ１の各々の軌跡が複雑化し、停止状態のキャリアプレート１２のウェーハ接着面を万遍なく洗浄することができる。
この様に、停止状態のキャリアプレート１２を洗浄可能とすることによって、キャリアプレート１２を回転駆動する駆動装置を不要とすることができ、ブラシ洗浄装置を小型化できる。
【００１３】
かかるブラシ洗浄装置において、三個のブラシ１の各々のキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対する押圧力は、ウエイト２１によっても調整されるが、スライド板１７に設けられた空圧シリンダ３７（図２）によっても調整できる。つまり、空圧シリンダ３７のロッド４１は、一端部がシャフト２３の他端部に固着された上下動部材４３に連結されている。この上下動部材４３の他端部は、空圧シリンダ３７を固定する固定部材３９に立設されたガイド棒４５に挿入されている。このため、空圧シリンダ３７によって、上下動部材４３を上方に押し上げることによって、シャフト２３の一端に固着されて回転可能に設けられた回転部材２５も上方に押し上げられるため、太陽ギア３と噛合状態にある遊星ギア４をキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対して押し上げることができ、ブラシ１のウェーハ接着面に対する押圧力を低減できる。
また、空圧シリンダ３７によって、上下動部材４３を更に上方に押し上げることにより、ブラシ１をキャリアプレート１２のウェーハ接着面から離し、キャリアプレート１２を取り出すことができる。
一方、上下動部材４３を上方に押し上げる空圧シリンダ３７の押し上げ力を低減すると、ウエイト２１やブラシ装着治具２等の自重でブラシ１のキャリアプレート１２のウェーハ接着面に対する押圧力を増加することができる。
尚、シャフト２３の中心部には、シャフト２３の長手方向に中空部が形成されており、洗浄液等をキャリアプレート１２のウェーハ接着面に供給できる。
【００１４】
図１〜図３に示すブラシ洗浄装置は、三個のブラシ１によってキャリアプレート１２のウェーハ接着面を洗浄するため、従来の単一のブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができ、且つキャリアプレート１２のウェーハ接着面において、ブラシ１の各々の軌跡を複雑化することができるため、キャリアプレート１２のウェーハ接着面にブラシの軌跡が残存する懸念も解消できる。
かかるブラシ洗浄装置は、単独で使用することもできるが、図４に示すウェーハの研磨装置等の各装置を閉ループ状に配列した研磨装置システムに好適に使用できる。
この図４に示す研磨装置システムは、シリコンウェーハの研磨装置システムの一例を示す平面図である。
図４において、加熱装置１０には、ウェーハ１１を接着するキャリアプレート１２が載置され、そのキャリアプレート１２を加熱する。キャリアプレート１２は、第１ヒータ１０ａ、第２ヒータ１０ｂによって２段階に加熱される。この加熱装置１０には、後述する第２洗浄装置８２によって高清浄度に清浄されたキャリアプレート１２が、後述する第８搬送装置９０によって供給される。
【００１５】
加熱装置１０によって加熱されたキャリアプレート１２は、接着装置１４に搬送され、接着剤を介してウェーハ１１が接着される。この接着装置１４には、ウェーハ１１の取出装置１６が設けられ、ウェーハ１１が収納されたカセット１８から取り出したウェーハ１１は隣接する第１センタリング装置２０に送られる。かかるウェーハの取出装置１６では、ウェーハ１１が収納されたカセット１８を、ウェーハ１１を移送するアーム１６ａの旋回軸を中心に円弧状に配置してあるため、効率良くウェーハ１１を取り出して送ることができる。
尚、ウェーハの取出装置１６と第１センタリング装置２０との間に、ウェーハ１１を洗浄するウェーハの洗浄装置を配設できる。ウェーハの洗浄装置としては、ウェーハを浸漬して洗浄するための超純水を満たした水槽を備え、スピンニングで水を切る機能及び乾燥させる機能等を備えた装置を利用できる。
【００１６】
第１センタリング装置２０からウェーハ１１が送り込まれる接着剤の塗布装置２２は、ウェーハ１１を回転しつつ接着面にワックス等の接着剤をディスペンサーで滴下して塗布するスピナー式の塗布手段である。この接着剤の塗布装置２２の直前に、ウェーハ１１の中心を直線的移動軌跡上に一致させる第１センタリング装置２０を設けたことによって、ウェーハ１１の中心をスピナーの回転軸に容易に合わせることができる。
接着剤が塗布されたウェーハ１１は、ベーキング装置２４に送られ、ウェーハ１１の接着面に塗布された接着剤を加熱し、溶剤を蒸発させる。
ベーキング装置２４で溶剤を蒸発したウェーハ１１は、第２センタリング装置２６によってウェーハ１１をセンタリングした後、ウェーハ１１のオリフラ及びノッチ位置を検出する検出装置２８によって、接着剤が塗布されたウェーハ１１を、キャリアプレート１２上の所定位置に正確に接着することができる。
この様に、接着準備がなされたウェーハ１１は、接着台３０上に載置されたキャリアプレート１２上に、反転搬送装置３２によって反転されて接着される。この際、キャリアプレート１２上へ載置されたウェーハ１１は所定の力で押圧されて接着される。
尚、第１搬送装置３４は、キャリアプレート１２を加熱装置１０から接着装置１４へ搬送する。
【００１７】
加熱されてウェーハ１１が接合されたキャリアプレート１２は、第２搬送装置３８によって接着装置１４の接着台３０から第１冷却装置３６に搬送される。第１冷却装置３６は、ウェーハ１１とキャリアプレート１２とを接着する接着剤を、その軟化点温度以下まで冷却する。この第１冷却装置３６は、キャリアプレート１２が載置されて冷却される冷却載置台３６ａを備え、その冷却載置台３６ａは循環する冷却水によって水冷されている。
図１においては、複数の冷却載置台３６ａが直列に配設されており、キャリアプレート１２は順次送られて、段階的に強制的に冷却されるように構成されている。かかる第１冷却装置３６内には、ウェーハが接着されたキャリアプレート１２を、第１冷却装置３６内に直列に配設された複数の冷却載置台３６ａに順送りするため、第１冷却装置内搬送装置４０が設けられている。
【００１８】
第１冷却装置３６によって冷却されたキャリアプレート１２を、第３搬送装置４６によって第２冷却装置４２に搬送し、更に室温程度まで冷却するため、第２冷却装置４２にキャリアプレート１２が送り込まれる。
この第２冷却装置４２内においては、ウェーハ１１が接着されたキャリアプレート１２が、コンベア４４で送られると共に、冷却空気を吹きつけられることで効率良く冷却されている。
この様に、ウェーハが接着されたキャリアプレート１２を冷却する部位を第１冷却装置３６及び第２冷却装置４２に分割することによって、各装置のタクトタイムを調整でき、ウェーハの研磨装置システムの自動化を実現できる。
尚、加熱装置１０、接着装置１４、第１冷却装置３６、及び第２冷却装置４２の領域にあっても、周辺機器等から発生したダストが、接着層の中に混入したり、ウェーハの表面に付着してウェーハの研磨精度を悪化させる原因とならないように、清浄空気のダウンフロー等によって高い室内空気清浄度が維持される。
【００１９】
第１冷却装置３６及び第２冷却装置４２によって冷却されたキャリアプレート１２は、第４搬送装置５７によりポリッシング装置（以下、研磨装置と称する）に搬送される。この第４搬送装置５７は、搬入装置５８と反転搬送装置５９とから構成される。反転搬送装置５９によって、第２冷却装置４２で冷却されたキャリアプレート１２を反転し、ウェーハ１１の接着した面を下面として所定位置にスライドしたキャリアプレート１２を、搬入装置５８で研磨装置に搬入する。
図４では、４台の研磨装置５０が直列に並べられた研磨装置列４８に搬送されたキャリアプレート１２は、各研磨装置５０に順次搬送されてウェーハ１１の表面が研磨される。
研磨装置５０は、定盤５２の上面に研磨クロスを貼り付けて研磨定盤面が設けられて回転駆動する。かかる定盤５２の中央には、センターローラ５４が設けられていると共に、定盤５２の周辺に所定間隔をおいてガイロドローラ５６が複数個配置されている。このガイロドローラ５６は、ウェーハ１１を下面に貼り付けた状態のキャリアプレート１２を、定盤５２上でセンターローラ５４との間で挟持する挟持位置とフリーとするフリー位置との間に亘って移動可能に設けられている。
【００２０】
この研磨装置５０によれば、定盤５２上のキャリアプレート１２の搬入位置に対して定盤５２回転方向の最奥部のガイドローラ５６をキャリアプレート１２の挟持位置に移動し、搬入位置に搬入されたキャリアプレート１２を定盤５２の回転によりセンターローラ５４とガイドローラ５６との間で挟持する位置まで搬送する。更に、同様にして最奥部から２番目のガイドローラ５６とセンターローラ５４との間でキャリアプレート１２を挟持するように、順次定盤５２の奥側からキャリアプレート１２をセンターローラ５４と各ガイドローラ５６との間でセットする。次いで、キャリアプレート１２をトップリング（図示せず）により定盤５２に押圧しつつ定盤５２を回転させてウェーハ１１を研磨する。
一の研磨装置５０でウェーハ１１の研磨が終了したキャリアプレート１２は、研磨装置５０の各々の間に配設された研磨装置列内搬送装置６０によって、隣接する研磨装置５０に順次搬送される。
また、研磨装置列４８の最終の研磨装置５０では、ウェーハ１１の研磨が終了したキャリアプレート１２は、最終の研磨装置５０に隣接して設けられた第５搬送装置６２によって、研磨装置５０のキャリアプレート１２の排出位置から順次排出されて剥離装置６４に搬送される。この第５搬送装置６２によれば、研磨装置例４８で鏡面加工されたウェーハ１１が接着されたキャリアプレート１２を、その上下面を反転させた反転状態で剥離装置６４に搬送する。
【００２１】
剥離装置６４は、研磨装置例４８によって研磨されたウェーハ１１をキャリアプレート１２から剥離する。この剥離装置６４には、浸漬部６６が設けられており、第５搬送装置６２により排出されたキャリアプレート１２を収納する棚体と共にキャリアプレート１２を水槽内の清浄水に浸漬する。かかる浸漬部６６に載せられたキャリアプレート１２は、バーコード検出装置を具備するバーコード検出部６８に送り込まれて、そのキャリアプレート１２の下面にあるバーコードを検出する。このバーコード検出部６８によって検出されたバーコードによって、ウェーハ１１のサイズ、ウェーハ１１の貼付数量、ノッチタイプ又はオリフラタイプ等のウェーハ１１の種類を管理する。更に、使用回数をカウントしてキャリアプレート１２の寿命（形状精度に関する寿命）を管理することができる。
尚、バーコード検出部６８は、図１に示す研磨システム内の任意の位置に設置できる。
【００２２】
かかるバーコード検出部６８に隣接して設けられ剥離部７０には、バーコード検出部６８から取り出したキャリアプレート１２を載置する載置台と、回転可能に設けられた、キャリアプレート１２を吸着する吸着盤とを具備する。
この剥離部７０でキャリアプレート１２から剥離したウェーハ１１は、ウェーハ収納部７２のカッセト内に収納される。ウェーハ１１がカセットに満杯に収納されたとき、このカセットはカセット収納装置（図示せず）によって、ウェーハ収納部７２から排出されてストック部に純水に浸漬された状態で収納される。
また、そのカセット収納装置によって、空きになったウェーハ収納部７２には、空のカセットが供給される。そのカセットを給排する給排装置は、例えば、カセットを保持する保持装置を並列して備え、ウェーハ収納部７２とカセット収納装置のストック部との間を往復動するものを採用できる。
かかる給排装置においては、先ず、先端側の保持装置に空のカセットを保持して後端側の保持装置は空の状態で、先端の保持装置を行き過ぎさせて後端側の保持装置をウェーハ収納部７２上に位置させる。次に、後端側の保持装置でウェーハ１１が収納されたカセットを保持して排出し、カセットが排出されて空になったウェーハ収納部７２には、先端側の保持装置によって行き過ぎてから若干戻されるようにして搬送される空のカセットが供給される。更に、後端側の保持装置によってウェーハ１１が収納されたカセットを前記ストック部に搬送した後、後端側の保持装置は空の状態になり、先端側の保持装置は空のカセットを保持した最先の状態に戻る。これによって、カセットを給排する１サイクルが終了し、これを順次繰り返すことによってカセットを順次自動的に交換できる。
【００２３】
この剥離装置６４において、浸漬部６６とバーコード検出部６８とが隣接して設けられ、浸漬部６６とバーコード検出部６８を結ぶライン上で且つバーコード検出部６８と隣接して剥離部７０が配置され、収納部７２をバーコード検出部６８と剥離部７０を結ぶラインの延長上に剥離部７０に隣接して配置する。更に、剥離部７０でウェーハ１１を剥離した後のキャリアプレート１２を排出する排送装置（第６搬送装置７４）を、バーコード検出部６８と剥離部７０を結ぶラインと直交する方向にキャリアプレート１２を排出可能に設けられている。
【００２４】
剥離装置６４によってウェーハ１１が剥離されたキャリアプレート１２の表面には、接着剤が残留する。この残留接着剤を除去すべく、剥離装置６４から排出されたキャリアプレート１２は第６搬送装置７４によって、第１洗浄装置７６に供給されて洗浄される。この第１洗浄装置７６としては、図１〜図３に示すブラシ洗浄装置を好適に使用できる。このブラシ洗浄装置によれば、従来の単一ブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができ、ブラシ洗浄装置の洗浄速度によって研磨装置システムの処理速度が律速される事態を回避できる。
かかる第１洗浄装置７６に続いて、ローラー状に形成されたブラシがキャリアプレート１２の裏面をブラッシングして洗浄する裏面ブラシ部７８が配設されており、更に清浄水が噴出してキャリアプレート１２の汚れを洗い流すラインシャワー部８０が配設されている。
尚、図１〜図３に示すブラシ洗浄装置の洗浄速度を更なる向上を図る必要がある場合には、三個の遊星ギア３の公転方向（図１に示す矢印Ａ）と反対方向に、キャリアプレート１２を回転させる回転装置を設けることが好ましい。
【００２５】
第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレート１２は、キャリアプレート１２を起立させる機構を具備する第７搬送装置８６によって第２洗浄装置８２に搬送され、高清浄度に洗浄される。
第２洗浄装置８２には、起立状態でキャリアプレート１２を浸漬して高清浄度に洗浄する水槽８４が設けられている。この水槽８４には、超音波洗浄槽、超音波すすぎ槽、温純水槽が設けられており、これらの水槽８４が所要の数配設されている。
この様に、キャリアプレート１２を起立させた状態で取り扱うことができ、水槽８４の占有面積を小さくすることができる。また、下降清浄空気（ダウンフロー）を好適に流すことができるので、第２洗浄装置８２室内の空気清浄度を向上させることができ、キャリアプレート１２の表面清浄度を向上できる。
ここで、第２洗浄装置８２内の搬送装置としては、いわゆるボックス送り機構を採用できる。この送り機構としては、水槽８４の数に対応し、キャリアプレート１２の複数枚を同時に保持し得る保持装置を複数個設け、その複数個の保持装置を同期させて水平方向へ隣合う水槽８４間の距離を往復動させる往復装置と、この複数個の保持装置を同期させて上下方向へ往復動させる昇降装置とを備え、複数枚のキャリアプレート１２を同時に順送できるものである。
【００２６】
第２洗浄装置８２で高度洗浄されたキャリアプレート１２は、第８搬送装置９０によって加熱装置１０に搬送され、再度、加熱されてウェーハの接着工程に供給される。
これまで説明した各装置は、図４から明らかなように、閉ループ状に形成されている。
かかる図４に示す研磨装置システムにおいて、第１洗浄装置７６と第２洗浄装置８２の間に、キャリアプレート１２を滞留可能とするストック部８８が設けられている。このストック部８８によって、研磨装置システムを構成する装置のいずれかにトラブルが発生しても、キャリアプレート１２を滞留させることができる。しかも、ストック部８８に滞留されたキャリアプレート１２は、第２洗浄装置８２によって高度に洗浄されて加熱装置１０に供給されるので、循環工程を好適に復帰させることができる。
【００２７】
ところで、図４に示す研磨装置システムでは、キャリアプレート１２が、第２冷却装置４２内を、ウェーハ１１の接着された面を上面にして水平状態で送られているが、キャリアプレート１２を起立させて搬送してもよい。すなわち、キャリアプレート１２面が水平面に直交する面と平行になるように立てた状態で搬送される。その場合には、第３搬送装置４６にキャリアプレート１２を起立させる機構を備えればよい。また、第２冷却装置４２を、起立されたキャリアプレート１２が、下降する清浄度の高い冷却空気流によって冷却されるようにすると、空気中の微粒子（微細粉塵）がキャリアプレート１２の表面に接着されたウェーハ１１上に付着しないように効率良く冷却することが可能になる。これは、清浄空気の流れが層流状のダウンフローとなるため、微細粉塵があってもウェーハの表面に重力落下によって積もって付着することなどを防止でき、その清浄空気を効率良く循環することが可能になるためである。更に、キャリアプレート１２を起立させた状態で取り扱うことができるため、第２冷却装置４２の占有面積を小さくすることができる。
尚、第１冷却装置３６でウェーハ１１が接着されたキャリアプレート１２は接着剤の軟化点温度以下まで冷却されているので、キャリアプレート１２を起立してもウェーハ１１が位置ずれる等の心配はない。
【００２８】
また、研磨装置５０において、キャリアプレート１２と略同径の円板の下面に毛を植設したブラシ（図示せず）を、定盤５２上に供給すると、研磨装置５０の定盤５２上に貼られた研磨クロスの目詰まりを除去することができる。定盤５２上に供給されたブラシは、センターローラ５４と所定位置のガイドローラ５６とにより挟持され、トップリング（図示せず）により定盤５０の研磨クロスに押圧されつつ定盤５０が回転されることで、研磨クロスの目詰まりを除去できる。
尚、研磨クロスの目詰まりを除去するにはこの方法に限らず、定盤５０に隣接位置から出入できるように配設されたブラシ等を用いて行ってもよい。
【００２９】
更に、キャリアプレート１２の表面の平面度等の形状精度を検査する検査手段と、その検査手段によってキャリアプレート１２が基準精度を満足していないときには、そのキャリアプレート１２を研磨装置システムから排出する排出手段と、排出されたキャリアプレート１２に代わるキャリアプレート１２を研磨装置システムに導入する導入手段とを具備してもよい。
これにより、不具合のあるキャリアプレートを自動的に交換することができ、研磨装置システムを好適に連続稼働できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係るブラシ洗浄装置によれば、従来の単一ブラシが設けられたブラシ洗浄装置に比較して、洗浄速度を速めることができ、且つキャリアプレートのウェーハ接着面にブラシの軌跡が残存する懸念も解消できるため、キャリアプレートの洗浄の効率化を図ることができる。
また、ウェーハの研磨装置等の各装置を閉ループ状に配設した研磨装置システムのブラシ洗浄装置として、本発明に係るブラシ洗浄装置を採用することによって、研磨装置システムの処理速度等を向上でき、且つウェーハの研磨装置システムを自動化できるため、人間の活動によって発生する微細粉塵を大幅に低減でき、クリーンルーム内を高清浄度に維持することが可能である結果、ウェーハの研磨精度を向上できる。更に、装置間に停滞していた仕掛品を最小限に管理することができ、ロット混入等のトラブルをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブラシ洗浄装置の概要を説明するための概要図である。
【図２】図１に示すブラシ洗浄装置の詳細を説明するための部分断面図である。
【図３】図１に示すブラシ洗浄装置の詳細を説明するための部分断面図である。
【図４】ウェーハの研磨装置システムを説明するための平面図である。
【図５】従来のブラシ洗浄装置の概要を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１ ブラシ
２ ブラシ装着治具
３ 太陽ギア
４ 遊星ギア
１０ 加熱装置
１２ キャリアプレート
１４ 接着装置
３３ 駆動装置
３６、４２ 冷却装置
３７ 空圧シリンダ（昇降手段）
５０ 研磨装置
５１ クランク機構（揺動手段）
７６ 第１洗浄装置
８２ 第２洗浄装置
３４、３８、４６、５７、６２、７４、８６、９０ 搬送装置
Claims (4)
- キャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置において、
太陽ギアと、
前記太陽ギアと噛合し、太陽ギアの回りを公転すると共に自転する複数の遊星ギアと、
前記遊星ギアの各々が太陽ギアの回りを公転しながら自転するように、前記遊星ギアの各々を太陽ギアに対して公転方向に駆動する駆動手段と、
噛合状態の前記太陽ギアと遊星ギアとをキャリアプレートのウェーハ接着面に沿って揺動する揺動手段と、
前記各遊星ギアと一体に設けられ、前記キャリアプレートのウェーハ接着面に当接して洗浄するブラシが装着されたブラシ装着治具と、
前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する前記ブラシの押圧力を調整すべく、前記各ブラシ装着治具上に配置されるウエイトと、
前記太陽ギアと噛合状態にある遊星ギアをキャリアプレートのウェーハ接着面に対して接離方向に昇降する昇降手段とを具備し、
前記昇降手段によって、前記遊星ギアを介して前記ブラシ装着治具が押し上げられることによって前記ブラシのウェーハ接着面に対する押圧力が低減され、前記昇降手段による前記ブラシ装着治具への押し上げ力が低減されることによって、前記遊星ギア、前記ブラシ装着治具、前記ウエイトの自重による前記ブラシの前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する押圧力が増加されることを特徴とするブラシ洗浄装置。 - キャリアプレートのウェーハ接着面を洗浄するブラシ洗浄装置において、
キャリアプレートのウェーハ接着面と平行な面内で揺動可能に設けられたスライド板と、
該スライド板を揺動させる駆動機構と、
前記スライド板に固定して設けられた太陽ギアと、
該太陽ギアを貫通して上下方向に移動可能、かつ軸線を中心として回転可能に設けられたシャフトと、
該シャフトを回転駆動する駆動手段と、
前記シャフトを上下方向に昇降する昇降手段と、
前記シャフト下端に固定された回転部材と、
該回転部材に、周方向に間隔をおいて複数個配設された筒体と、
該各筒体を貫通して設けられたブラシ用シャフトと、
該各ブラシ用シャフトの上端に設けられ、前記太陽ギアに噛合する遊星ギアと、
前記各ブラシ用シャフトの下端に設けられたブラシ装着治具と、
該各ブラシ装着治具の下端に設けられたブラシと、
前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する前記ブラシの押圧力を調整すべく、前記ブラシ装着治具上に配置されるウエイトとを具備し、
前記各遊星ギアが、前記駆動手段により前記シャフトが回転されることによって、前記太陽ギアの回りを公転しながら自転するように構成され、
前記昇降手段によって、前記シャフト、前記回転部材、前記筒体、前記遊星ギア、前記ブラシ用シャフトを介して前記ブラシ装着治具が押し上げられることによって前記ブラシのウェーハ接着面に対する押圧力が低減され、前記昇降手段による前記ブラシ装着治具への押し上げ力が低減されることによって、前記遊星ギア、前記ブラシ用シャフト、前記ブラシ装着治具、前記ウエイトの自重による前記ブラシの前記キャリアプレートのウェーハ接着面に対する押圧力が増加されることを特徴とするブラシ洗浄装置。 - 遊星ギアの公転方向と逆方向にキャリアプレートを回転する回転装置が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のブラシ洗浄装置。
- ウェーハを接着するキャリアプレートが載置され、前記キャリアプレートを加熱する加熱装置と、
前記加熱装置によって加熱されたキャリアプレート上に接着剤を介してウェーハを接着させる接着装置と、
加熱されてウェーハが接着された前記キャリアプレートを室温まで冷却する冷却装置と、
前記キャリアプレートに接着されたウェーハを研磨定盤面に当接させ、キャリアプレートと研磨定盤とを相対的に運動させて、ウェーハ表面を鏡面に研磨する研磨装置と、
前記研磨装置によって研磨されたウェーハを前記キャリアプレートから剥離する剥離装置と、
前記剥離装置によってウェーハが剥離された前記キャリアプレートの表面に残留した接着剤を除去する第１洗浄装置と、
前記第１洗浄装置で洗浄されたキャリアプレートを清浄水槽に浸漬して高洗浄度に洗浄する第２洗浄装置と、
前記加熱装置から記載の順序で閉ループ状に配列された前記各装置間に配設され、一の装置から排出されたキャリアプレートを隣接する装置に搬送する搬送装置とから成るウェーハの研磨装置システムであって、
前記第１洗浄装置が、請求項１〜３いずれか１項記載のブラシ洗浄装置であることを特徴とするウェーハの研磨装置システム。
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