JP4579879B2 - ポリッシング装置 - Google Patents
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Description
本発明の好ましい態様では、前記搬送機構は、研磨前のポリッシング対象物を保持するロード用置き台と、研磨後のポリッシング対象物を保持するアンロード用置き台とからなる。
また、本発明の好ましい態様では、前記各トップリングは、回転軸の回りに回転移動し前記研磨テーブルの上方の位置と前記搬送機構の上方の位置に位置する。
また、本発明の好ましい態様では、前記プッシャーは、前記搬送機構の下方又は搬送機構上に設置されている。
本発明の好ましい態様では、前記搬送機構の回転軸と前記複数のトップリングの回転軸間の距離は等しくなっている。
さらに、本発明の好ましい態様では、前記第1の置き台および前記第2の置き台の各々は、研磨前のポリッシング対象物を載置するロード用置き台と、研磨後のポリッシング対象物を載置するアンロード用置き台とを備えている。
また、本発明の好ましい態様では、前記搬送機構とトップリングとの間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャーが搬送機構の下方又は搬送機構上に配置されている。
さらに、本発明の好ましい態様では、前記搬送機構は研磨前のポリッシング対象物を保持するロード用置き台と、研磨後のポリッシング対象物を保持するアンロード用置き台とを備えている。
図1は本発明に係るポリッシング装置の第1の態様の各部の配置構成を示す平面図である。
図1に示すポリッシング装置は多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット40を載置する回転可能なロードアンロードステージ1を2つ備えている。ロードアンロードステージ1上の各ウエハカセット40に到達可能な位置に2つのハンドを有した搬送ロボット2が配置されている。
前記ポリッシング室30Bには、2つの研磨テーブル9,10と、1枚の半導体ウエハを保持しかつ半導体ウエハを前記研磨テーブル9,10に対して押し付けながら研磨するための2個のトップリング12が配置されている。
図3および図4は、インデックステーブルタイプAの詳細を示す図であり、図3は平面図、図4は立面図である。トップリング12の旋回範囲内に、図3および図4に示すように、トップリング12の各々に専用のウエハ搬送機構であるプッシャー17を1台ずつ配備する。各プッシャー17は、トップリング12との間で半導体ウエハを受け渡しするための専用の搬送機構を構成する。プッシャー17は昇降機能を有し、トップリング12へのウエハ搬送位置とプッシャー17へ半導体ウエハを搬送するウエハ供給位置の間を上下移動することができる。プッシャー17と洗浄室30Aの間には、プッシャー17と搬送ロボット6及び搬送ロボット8の間で半導体ウエハを搬送する搬送機構を構成するインデックステーブル(ロータリトランスポータとも称する)19が配置されている(図1,図3,図4参照)。インデックステーブル19は水平方向に360°回転可能であり、位置決め機構(インデックス機構)と半導体ウエハを載せる置き台15,16(15はロード専用の置き台、16はアンロード専用の置き台)を回転中心から所定円周上に等間隔に各2つずつ、計4つ備えている。なお置き台15,16はロード及びアンロード専用に分けなくてもよい。
図5および図6はインデックステーブルタイプBの詳細を示す図であり、図5は平面図、図6は立面図である。トップリング12と洗浄室30Aの間には、図1に示すように、トップリング12と搬送ロボット6及び搬送ロボット8の間でウエハを搬送する搬送機構を構成するインデックステーブル(ロータリトランスポータ)19が配置されている。インデックステーブル19は水平方向に360°回転可能であり、位置決め機構(インデックス機構)を備えている。インデックステーブル19には、トップリング12との間でウエハの搬入,搬出を行うウエハ搬送機構のプッシャー15,16(15はロード用のプッシャー、16はアンロード用のプッシャー)が回転中心から所定円周上に等間隔に4台設置されている。なおプッシャーはロード及びアンロード専用に分けなくてもよい。
図7および図8は直動テーブルタイプの詳細を示す図であり、図7は平面図、図8は立面図である。トップリング12の旋回範囲内に、図7および図8に示すように、トップリング12の各々に専用のウエハ搬送機構であるプッシャー17を1台ずつ配備する。プッシャー17は昇降機能を有し、トップリング12へのウエハ搬送位置とプッシャー17へ半導体ウエハを搬送する供給位置の間を上下移動することができる。プッシャー17と洗浄室30Aの間に、プッシャー17と搬送ロボット6及び搬送ロボット8の間で半導体ウエハを搬送する搬送機構25が2台配置されている。2台の搬送機構25はそれぞれ半導体ウエハを載せる置き台15,16を具備しており、置き台15,16は、いずれもプッシャー17の上方にあり、それぞれ直線方向に平面的な位置で個別に移動可能である。置き台15は半導体ウエハをトップリング12に移送するためのロード専用の置き台であり、置き台16は半導体ウエハをトップリング12から受け取るためのアンロード専用の置き台である。
ポリッシング前の半導体ウエハはウエハカセット40にストックされており、カセット40はロードアンロードステージ1に載せられる。装置内の全ての処理条件がインプットされた後、装置は自動運転を開始する。本ポリッシング装置においては、いくつかのポリッシング工程の動作が可能であるが、以下に説明する動作ではウエハカセットの上段から数えて奇数枚目の半導体ウエハ(以下、ウエハと云う)は研磨テーブル9で順次ポリッシングが行われ、偶数枚目のウエハは研磨テーブル10でポリッシングが行われる。以下、ポリッシング工程を手順を追って説明する。
2.搬送ロボット2は角度及び高さ調整を行い、クリーン用のハンドでウエハカセット40に入ったウエハを吸着し、ウエハをウエハカセット40内から取り出す。
4.反転機4は搬送ロボット2によって搬送されたウエハをチャックし、正常にチャックされたことを確認した後にウエハを180°回転させ、ウエハの処理する表面を下に向ける。
6.搬送ロボット6は再度角度及び高さ調整を行い、インデックステーブル19上の置き台15(プッシャー15)にウエハがないことを確認すると、シャッター18が開口し、置き台15(プッシャー15)へウエハを搬送する。
8.置き台15(プッシャー15)がトップリング12にアクセス可能な位置に移動したことを確認すると、プッシャー17は上昇し、置き台15からウエハを受け取ると更に連続して上昇しトップリング12をチャックする。(前記プッシャー15は上昇し、前記トップリング12をチャックする)。その後、さらにウエハの載せられたステージが上昇し、ウエハの裏面がトップリング12の保持部に接触し、同時にトップリング12がウエハを真空吸着する。
12.トップリング12が研磨テーブル9から半分だけ外れる位置にきたことを確認すると、トップリングアーム11を支えている軸33は回転し、同時にトップリング12は上昇しながら前記プッシャー17の上方、すなわちトップリングのウエハ搬送位置に移動する。このとき、前記インデックステーブル19は上述のステップ9の状態のままなので、前記アンロード用の置き台16(プッシャー16)はトップリング12のウエハ搬送位置に位置している。
14.トップリング12がウエハを離脱した後、プッシャー17は置き台の下方まで下降する。(前記プッシャー16は搬送ロボット8がウエハを搬送できるレベルまで下降する。)
16.次のウエハが前記トップリング12に搬送されたら、インデックステーブル19が回転し、置き台16(プッシャー16)が搬送ロボット8の到達可能な位置に移動したことが確認されると、シャッター18が開口し、搬送ロボット8が角度及び高さ調整を行い、置き台16(プッシャー16)からウエハを受け取る。
18.洗浄機7は、ウエハを正常にチャックしたことを確認して、ポリッシング終了後のウエハの1段目の洗浄を行う。
20.搬送ロボット6は、再度角度及び高さ調整を行い、反転機5に搬送し、同時に反転機5はウエハをチャックする。
22.反転機5が正常に180°回転したことを確認した後、搬送ロボット2は角度及び高さ調整を行い、ダーティー用のハンドで反転機5からウエハを受け取ると同時に、反転機5はチャックを開放する。
24.洗浄機3はウエハを正常にチャックしたことを確認してポリッシング後のウエハの2段目の洗浄を行う。
26.搬送ロボット2は再度角度及び高さ調整を行い、研磨後のウエハはウエハカセットのウエハが処理される前に収納されていた位置へ搬送される。
27.2枚目以降の偶数枚目のウエハは上述と同様に研磨テーブル10に搬送され、順次研磨され、上述と同様な順序で洗浄されてウエハカセットへ戻される。
トップリング12へ搬送されるべきウエハ102は、図9に示すように、210の方向より搬送ロボット6によってインデックステーブル19に搬送される。搬送されるウエハは、インデックステーブル19上に組付けられた、段差の付いたピン101の肩上に、ロボットハンド160によって載せられる。このとき、ロボットハンド160のウエハ保持部とピン101とウエハ102との接触部は、ウエハの外周部の互いに異なる部分である。その後、インデックステーブル19はモータ200(図4参照)によって回転し、ウエハ102はトップリング12への搬送位置215まで移動し、プッシャー17の上方に位置する。図10(a)は、インデックステーブル19の上へウエハ102が載せられて、プッシャー17上方に搬送された状態を図示している。この図では、トップリング12がインデックステーブル19の上方に位置し、インデックステーブル19の下方にプッシャー17が配置されている。
これらの一連の動作により、インデックステーブル19上のウエハ102はトップリング12へ搬送されることになる。
図12乃至図16から分かるように、インデックステーブル19の4つの置き台のうち、2つは一方の研磨テーブル9へ供給されるウエハを、残りの2つの置き台は他方の研磨テーブル10へ供給されるウエハを搬送する。研磨テーブル9で研磨されたウエハと研磨テーブル10で研磨されたウエハとはインデックステーブル19、搬送ロボット6、搬送ロボット2および反転機4,5によって共通に取り扱われる。
図17に示すポリッシング装置は多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット40を載置する回転可能なロードアンロードステージ1を2つ備えている。ロードアンロードステージ1上の各ウエハカセット40に到達可能な位置に2つのハンドを有した搬送ロボット2が配置されている。
2台の洗浄機7の中心を結んだ線を基準に反転機4,反転機5と反対の位置に1つのハンドを有した搬送ロボット8が2台配置されている。搬送ロボット8は、搬送ロボット8のハンドが各洗浄機7に到達可能な位置に配置されている。そして、2台の搬送ロボット8の間には、ウエハステーション20が設置されており、このウエハステーション20はリンス機構を具備している。ウエハステーション20は、リンス洗浄によるリンス水の飛散を防ぐため、防水のための槽で囲われており、ウエハ搬出入のためのシャッターを3面に具備している。
前記ポリッシング室30Bには、2つの研磨テーブル9,10と、1枚の半導体ウエハを保持しかつ半導体ウエハを前記研磨テーブル9,10に対して押し付けながら研磨するための2個のトップリング12が配置されている。
ポリッシング前の半導体ウエハはウエハカセット40にストックされており、カセット40はロードアンロードステージ1に載せられる。装置内の全ての処理条件がインプットされた後、装置は自動運転を開始する。本ポリッシング装置においては、いくつかのポリッシング工程の動作が可能であるが、動作1ではウエハカセットの上段から数えて奇数枚目の半導体ウエハ(以下、ウエハと云う)は研磨テーブル9で順次ポリッシングが行われ、偶数枚目のウエハは研磨テーブル10でポリッシングが行われる。以下、ポリッシング工程を手順を追って説明する。
2.搬送ロボット2は角度及び高さ調整を行い、クリーン用のハンドでウエハカセット40に入ったウエハを吸着し、ウエハをウエハカセット40内から引き出す。
4.反転機4は搬送ロボット2によって搬送されたウエハをチャックし、正常にチャックされたことを確認した後にウエハを180°回転させ、ウエハの処理する表面を下に向ける。
6.搬送ロボット6は再度角度及び高さ調整を行い、ウエハステーション20にウエハを搬送する。正しく搬送されたことを確認した後、ロードプッシャー15が第1位置にあり、かつロードプッシャー15にウエハがない場合には、搬送ロボット8がウエハをウエハステーション20からウエハを受け取り、その後シャッター18が開き、ロードプッシャー15にウエハを搬送する。
8.移動確認後、ロードプッシャー15は上昇し、トップリング12の外周をチャックする。その後、さらにウエハの載せられたステージが上昇し、ウエハの裏面がトップリング12の保持部に接触するが、ステージの下部に設けられたスプリングを用いた緩衝機構が働きウエハへのダメージを防ぐ。予め設定された移動量だけ上昇するとロードプッシャー15は上昇をやめ、その後トップリング12がウエハを真空吸着する。
10.トップリング12が研磨位置に移動したことを確認すると、アイドリングスピードで回転していた研磨テーブル9と停止していたトップリング12は同一方向に予めインプットされた速度で回転し、砥液ノズル13から予めインプットされた種類と流量の砥液が研磨テーブル9上に流下する。その後、トップリング12は下降して、トップリング12が研磨テーブル9上に到達したことが確認されると、予めインプットされた条件に対応した押付圧力がトップリング12に与えられ、予めインプットされた時間だけ研磨が行われる。この工程に連続して砥液の種類を変えるか、または固形分を含まない液体を流下しながら研磨を行ってもよい。
12.トップリング12が第2位置上に位置したことを確認して、アンロードプッシャー16が上昇してトップリング12をチャックし、上昇を終了する。この時、アンロードプッシャー16のウエハ載置部はトップリング12に保持されたウエハとの間に定められた隙間を確保している。次に、トップリング12は真空を遮断し、エアーまたは窒素と純水をブローして、ウエハをアンロードプッシャー16上に離脱する。
14.アンロードプッシャー16が下降し、ウエハがアンロードプッシャー16上にあることを確認すると、インデックステーブル19は回転し、アンロードプッシャー16を第1位置に移動させる。この状態でリンスノズル42から純水を噴射してトップリング12を洗浄し、同時にリンスノズル43から洗浄液を噴射しウエハを洗浄する。この時、ロードプッシャー15には研磨前のウエハが搬送ロボット8によって搬送されている。そして、ロードプッシャー15は第2位置に位置しており、トップリング12から滴下した純水を洗い流すためにリンスノズル44から純水が噴射される。その後、前述の工程通りに研磨処理が行われる。
16.搬送ロボット8はアンロードプッシャー16からウエハを受け取った後、角度及び高さ調整を行って、洗浄機7に搬送し、同時に洗浄機7はウエハをチャックする。
18.洗浄機7の洗浄が終了すると、搬送ロボット6が角度及び高さ調整を行い、ダーティー用のハンドをもう1つの開口から洗浄機7内に挿入しウエハを受け取る。
19.搬送ロボット6は、再度角度及び高さ調整を行い、反転機5に搬送し、同時に反転機5はウエハをチャックする。
20.反転機5が正常にウエハをチャックしたことを確認して、反転機5に取り付けられた純水リンスノズルから純水を噴射し、ウエハの乾燥防止を行うと同時に反転機5は180°回転して、ウエハの研磨された表面を上に向ける。
22.搬送ロボット2は、再度角度及び高さ調整を行い、洗浄機3にウエハを搬送し、同時に洗浄機3はウエハをチャックする。
23.洗浄機3はウエハを正常にチャックしたことを確認してポリッシング後のウエハの2段目の洗浄を行う。
24.洗浄機3の洗浄が終了した後、搬送ロボット2が角度及び高さ調整を行い、クリーン用のハンドで洗浄機3からウエハを受け取る。
26.2枚目以降の偶数枚目のウエハは上述と同様に研磨テーブル10に搬送され、トップリング12は研磨テーブル9のトップリング12とは反対方向に移動し搬送され、上述と同様な順序で洗浄されてウエハカセットへ戻される。
ステップ1において、図19に示すように、搬送ロボットRB2は第1研磨テーブル(TT1)で研磨されるウエハ1を保持する。
ステップ2において、図20に示すように、インデックステーブルは図19に示す状態から時計方向に90゜回転する。その後、搬送ロボットRB2はウエハをロード用置き台LD1へ搬送する。
ステップ3において、図21に示すように、インデックステーブルは回転して図19に示す状態に戻る。
ステップ4において、図22に示すように、プッシャーは上昇してウエハ1を置き台から受け取り、ウエハ1をトップリングTR1へ受け渡す。その後、トップリングTR1はウエハ1の研磨を開始する。搬送ロボットRB2は第2研磨テーブル(TT2)で研磨されるウエハ2を保持する。
ステップ6において、図24に示すように、インデックステーブルは回転して図22(図19)に示す状態に戻る。搬送ロボットRB2は第1研磨テーブル(TT1)で研磨するウエハ3を保持する。
ステップ7において、図25に示すように、プッシャーは上昇してウエハ2を置き台から受け取り、ウエハ2をトップリングTR2に受け渡す。その後、トップリングTR2はウエハ2の研磨を開始する。
ステップ8において、図26に示すように、インデックステーブルは図25に示す状態から時計方向に90゜回転する。その後、搬送ロボットRB2はウエハ3をロード用置き台LD1に搬送する。
ステップ10において、図28に示すように、第1研磨テーブル(TT1)でウエハの研磨が終了したのち、プッシャーは上昇してトップリングTR1から研磨後のウエハ1を受け取り、アンロード用置き台ULD1に受け渡す。搬送ロボットRB2はウエハ4をロード用置き台LD2に搬送する。
ステップ11において、図29に示すように、インデックステーブルは図28に示す状態から時計方向に90゜回転する。その後、研磨後のウエハ1はこの位置で純水によって洗浄される。搬送ロボットRB2は第1研磨テーブル(TT1)で研磨するウエハ5を保持する。
ステップ12において、図30に示すように、プッシャーは上昇してウエハ3を置き台から受け取り、ウエハ3をトップリングTR1に受け渡す。その後、トップリングTR1はウエハ3の研磨を開始する。搬送ロボットRB3は洗浄後の研磨されたウエハ1をアンロード用置き台ULD1から受け取る。
ステップ14において、図32に示すように、第2研磨テーブル(TT2)でウエハの研磨が終了したのち、プッシャーは上昇してトップリングTR2から研磨後のウエハ2を受け取り、アンロード用置き台ULD2に受け渡す。
ステップ15において、図33に示すように、インデックステーブルは図32に示す状態から反時計方向に90゜回転する。その後、研磨後のウエハ2はこの位置で純水によって洗浄される。搬送ロボットRB2は第2研磨テーブル(TT2)で研磨されるウエハ6を保持する。
ステップ16において、図34に示すように、プッシャーは上昇しロード用置き台LD2からウエハ4を受け取り、トップリングTR2に受け渡す。その後、トップリングTR2はウエハ4の研磨を開始する。搬送ロボットRB4は洗浄された研磨後のウエハ2をアンロード用置き台ULD2から受け取る。
2,6,8 搬送ロボット
3,7 洗浄機
4,5 反転機
9,10 研磨テーブル
11 トップリングアーム
12 トップリング
13 砥液ノズル
14 ドレッサー
15,16 プッシャー(置き台)
17 プッシャー
18 シャッター
19 インデックステーブル
20 ウエハステーション
21 カバー
25 搬送機構
42,43,44 リンスノズル
30 ハウジング
30A 洗浄室
30B ポリッシング室
31 隔壁
33,41 回転軸
34 エアシリンダ
40 ウエハカセット
101 ピン
102 ウエハ
105,114 シリンダ
106 ステージ
111,112 スプリング
113 ショックアブソーバ
Claims (6)
- 研磨面を有した複数の研磨テーブルと、
ポリッシング対象物を保持しかつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧し、前記研磨テーブルの上方位置とポリッシング対象物搬送位置との間で移動可能な複数のトップリングと、
前記複数の研磨テーブルの中心からそれぞれ等距離の位置に回転軸を有し、該回転軸から等しい半径方向距離にポリッシング対象物を載置する複数の置き台を備えたインデックステーブルと、
前記研磨テーブルで研磨したポリッシング対象物を洗浄する洗浄機とを備え、
前記インデックステーブルは位置決め機構を有し、前記インデックステーブルが前記回転軸を中心に回転することより前記複数の置き台はそれぞれが前記ポリッシング対象物搬送位置に移動可能となっていて、該ポリッシング対象物搬送位置にてプッシャーによりポリッシング対象物を前記トップリングに受け渡すことを特徴とするポリッシング装置。 - 前記プッシャーは、前記トップリングに向かってポリッシング対象物を受け取るために上昇したときに、自動調芯機構が働くことを特徴とする請求項1記載のポリッシング装置。
- 前記プッシャーの位置には、研磨後の前記トップリングに洗浄液を供給するための洗浄ノズルが設置さ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。
- 前記洗浄ノズルは、ポリッシング対象物の研磨処理を行っていない時間に、前記トップリングの乾燥防止用として使用することを特徴とする請求項3記載のポリッシング装置。
- 研磨面を有した2台の研磨テーブルと、
ポリッシング対象物を保持しかつポリッシング対象物をそれぞれの研磨面に押圧し、前記研磨テーブルの上方位置とポリッシング対象物搬送位置との間で移動可能な2個のトップリングと、
前記2台の研磨テーブルの中心からそれぞれ等距離の位置に回転軸を有し、該回転軸から等しい半径方向距離にポリッシング対象物を載置する4個の置き台を備えたインデックステーブルと、
プッシャーと、
前記研磨テーブルで研磨したポリッシング対象物を洗浄する洗浄機とを備え、
前記インデックステーブルは位置決め機構を有し、前記インデックステーブルが前記回転軸を中心に回転することより前記4個の置き台の内2個の置き台はそれぞれが前記ポリッシング対象物搬送位置に移動可能となっていて、該ポリッシング対象物搬送位置にて前記プッシャーによりポリッシング対象物を前記トップリングに受け渡すことを特徴とするポリッシング装置。 - 前記4個の置き台は、ロード用置き台とアンロード用置き台とが前記インデックステーブルの回転軸の回りに交互に配置されていることを特徴とする請求項5記載のポリッシング装置。
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