JP4598325B2 - 基板用仮置台および基板の搬送方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨された基板の研削加工後に、前もって研磨装置の定められた位置に待機させられ、加工された基板を載せる仮置台に関する。本発明はまた、仮置台に研磨された基板をチャック機構より受け取り、この研磨面に付着する粒子を洗浄し、収納カセット内に搬送ロボットで研磨・洗浄基板を搬送する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板の研磨加工の生産性を向上(基板のスル−プット時間を短縮)させるために、インデックスヘッド型研磨装置複数の基板を同一の研磨プラテンで同時に研磨することは知られている(特開平12−100899号、特開2000−94305号、同2000−94317号、同2000−164543号)。
【0003】
特開2000−94317号公報には、図7および図8に示すように、3基の研磨プラテン2a,2b,2cおよび左右方向に往復移動可能な基板ロ−ディング/アンロ−ディング用仮置台4を同一の円周上Cに配置した基台1と、この基台の上方でそれぞれ別の4基のスピンドル24,24,24,24に軸承されたヘッド25に基板2枚w1,w2を保持する4基のチャック機構6a,6b,6c,6dを90,90,90,90度づつ時計廻り方向に回動する回転軸16に回動自在に支持してなるインデックスヘッド5と、基板ロ−ディングカセット7a,7a、該基板ロ−ディングカセットから仮置台4上に基板wを搬送する搬送ア−ム8a、およびチャック機構6aより移送され、基板仮置台4上に置かれた研磨後の基板を基板アンロ−ディングカセット7bに移送する搬送ア−ム8b、基板洗浄ノズル9’、研磨プラテンのドレッサ3、チャック洗浄機構13とを備えた研磨装置が記載されている。
【0004】
該研磨装置を用いて基板を研磨するには、次ぎの工程を経て行われる。
(1)基板ロ−ディングカセットから仮置台4上に基板wを搬送ア−ム8aで搬送し、仮置台4を右方向に移動させチャック機構6aの下方に位置させ、チャック機構6aを下降させて仮置台4上の基板に吸着板26を当接させ、管21を減圧して基板をチャック機構の吸着板に吸着させ、ついでチャック機構6aを上昇させる。
【0005】
(2)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6aを下降させ、第1研磨プラテンに押圧し、基板と第1プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6aを上昇させる。
その間、仮置台4は左方向に移動して元の位置に戻り、新たな基板wが基板ロ−ディングカセットから仮置台4上に搬送ア−ム8aで搬送され、ついで仮置台4を右方向に移動させチャック機構6bの下方に位置させ、チャック機構6bを下降させて仮置台4上の基板に吸着板26を当接させ、管21を減圧して基板をチャック機構の吸着板に吸着させ、ついでチャック機構6bを上昇させる。
【0006】
(3)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6aを下降させ、第2研磨プラテン2bに押圧し、基板と第2プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第2研磨プラテンを摺動させて基板表面を中仕上研磨する。
その間、仮置台4は左方向に移動して元の位置に戻り、新たな基板wが基板ロ−ディングカセットから仮置台4上に搬送ア−ム8aで搬送され、ついで仮置台4を右方向に移動させチャック機構6cの下方に位置させ、チャック機構6cを下降させて仮置台4上の基板に吸着板26を当接させ、管21を減圧して基板をチャック機構の吸着板に吸着させ、ついでチャック機構6cを上昇させる。
また、チャック機構6bを下降させ、第1研磨プラテン2aに押圧し、基板と第1プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6bを上昇させる。
【0007】
(4)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6aを下降させ、第3研磨プラテン2cに押圧し、基板と第3プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第3研磨プラテンを摺動させて基板表面を仕上研磨する。
その間、仮置台4は左方向に移動して元の位置に戻り、新たな基板wが基板ロ−ディングカセットから仮置台4上に搬送ア−ム8aで搬送され、ついで仮置台4を右方向に移動させチャック機構6dの下方に位置させ、チャック機構6dを下降させて仮置台4上の基板に吸着板26を当接させ、管21を減圧して基板をチャック機構の吸着板に吸着させ、ついでチャック機構6dを上昇させる。
また、チャック機構6bを下降させ、第2研磨プラテンに押圧し、基板と第2プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第2研磨プラテンを摺動させて基板表面を中仕上研磨し、研磨終了後、チャック機構6bを上昇させる。一方、チャック機構6cを下降させ、第1研磨プラテン2aに押圧し、基板と第1プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6cを上昇させる。
【0008】
(5)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6aを仮置台4上に下降させ、管21aの減圧を止め、基板を仮置台4上に置いた後、チャック機構6aは上昇する。仮置台4の基板に洗浄液が吹き付けられた後、仮置台4は右方向に移動し、仮置台4上の仕上研磨された基板は搬送ア−ム8bにより基板アンロ−ディングカセット7b内に表面が濡れた状態で収納される。
ついで、仮置台4は左方向に移動して元の位置に戻り、新たな基板wが基板ロ−ディングカセットから仮置台4上に搬送ア−ム8aで搬送され、ついで仮置台4を右方向に移動させチャック機構6aの下方に位置させ、チャック機構6aを下降させて仮置台4上の基板に吸着板26を当接させ、管21を減圧して基板をチャック機構の吸着板に吸着させ、ついでチャック機構6aを上昇させる。
その間に、チャック機構6bを第3研磨プラテン2cに押圧し、基板と第3プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第3研磨プラテンを摺動させて基板表面を仕上研磨する。
一方、チャック機構6cを下降させ、第2研磨プラテンに押圧し、基板と第2プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第2研磨プラテンを摺動させて基板表面を中仕上研磨し、研磨終了後、チャック機構6cを上昇させる。および、チャック機構6dを下降させ、第1研磨プラテン2aに押圧し、基板と第1プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6dを上昇させる。
【0009】
(6)以下、前記(5)の工程、即ち、インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させ、基板のアンロ−ディング/ロ−ディング、仕上研磨、中仕上研磨、粗研磨の工程を繰り返す。
【0010】
これら3基の研磨プラテンを用いるインデックスヘッド型研磨装置は、基板研磨のスル−プット時間を2〜4分/枚と短縮できる利点を有している。
【0011】
本発明者等は、スル−プット時間1〜3分/枚を目標とするには、従前のインデックスヘッド型研磨装置では、基板洗浄、基板のアンロ−ディング、チャック機構洗浄、基板のロ−ディングの一連の作業を行うアンロ−ディング/ロ−ディングステ−ジでの作業時間が律速であることを見出し、アンロ−ディング/ロ−ディングステ−ジでの前記作業を仮置台を備えたインデックステ−ブルに割り振ることでスル−プット時間をより短縮できる研磨装置が提供できることを見出し、提案した(特願2000−289710号)。
【0012】
また、基板の研磨加工後に、前もって研磨装置の定められた位置に待機させ、研磨加工された基板を載せて基板下面を水流により洗浄すると同時に基板のセンタリングを行なう仮置台自身も知られている(特開昭61−168439号、同61−168438号、特開平5−102114号、特公昭60−22500号、同7−22880号、特開平10−303152号)。
【0013】
メモリ−デバイスの高集積化と微細化のため、基板の大口径化(200mm径からあ300mmあるいは400mm径)とパタ−ン寸法の縮小化が行なわれている。従来、研磨加工された基板の平坦度(SFQR)については、リソグラフィ−等の成膜工程の管理面から配線(パタ−ン化)幅以下の平坦度が基板に要求され、従来では平坦度(SFQR)が0.25μm以下であったが、近時は上述のように平坦度(SFQR)が0.13μm以下の基板が要求されるようになっている。
【0014】
例えば、200mm径基板で、記憶容量1メガビット(1M)のDRAMでは、パタ−ン寸法が1.0〜0.8μmであったものが、4Mで0.5μm、16Mで0.35μm、64Mで0.25μm、256Mで0.18μm、300mm径基板で、記憶容量16MのDRAMでは、パタ−ン寸法が0.25μmであったものが、64Mで0.18μm、256Mで0.13μmのパタ−ン寸法が要求されている(「入門ビジュアルテクノロジ− 半導体のすべて」1−12章の36〜39頁、1999年3月5日 株式会社日本実業出版社 第4版)。
【0015】
平坦性の優れた基板を製造する方法として、特開平9−97775号公報は、シリコンインゴットを切断して得られた円板上基板を面取りした後に、基板の両面を一次鏡面研磨し、ついで片面仕上研磨する基板の製造方法を提案する。
【0016】
また、特開平9−270397号公報は、次ぎの工程を経過して基板を製造する方法を提案する。
(1)インゴットを切断(スライス)して基板(ウエハ)を得るインゴット切断工程、
(2)切断された基板の表面または表裏面を平面研削する平面研削工程、
(3)平面研削された基板をアルカリ溶液によりエッチングするアルカリエッチング工程(研削により生じた2〜10μm深さの加工歪を解消)、
(4)アルカリエッチングされた基板の周縁部を面取りする面取り工程、
(5)面取りされた基板の表裏面を研磨する研磨工程。
【0017】
更に、米国特許第5,963,821号明細書は、次ぎの工程を経過して基板を製造する方法を提案する。
(1)インゴットを切断(スライス)して基板(ウエハ)を得るインゴット切断工程、
(2)ラップ加工により基板を平坦化する工程、
(3)基板をアルカリ溶液によりエッチングするアルカリエッチング工程、
(4)基板の表裏面を研磨する両面研磨工程。
【0018】
基板の大口径化と高集積化のため、基板(ベアウエハ)は、両面が研磨され、さらに一方の研磨面を仕上研磨して表裏を区別できるようにしたものが300mm以上の径を有するウエハでは使用される傾向にある。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水流で基板のセンタリングを行う仮置台においては、水流が仮置台の表面より吹き出すように仮置台の受皿素材としてポ−ラスセラミック板を用いていた。また、ア−ムで基板のセンタリングを行う仮置台においては、基板をバキュ−ム吸着するため、同じく仮置台の受皿素材としてポ−ラスセラミック板を用い、仮置台上に研磨基板を載せる際、基板表面に傷が付かないようにポ−ラスセラミック板表面に水膜を形成させている。
【0020】
しかし、基板の表面平坦度が向上し、かつ、基板径が300mm以上と大口径となると、吸着パッドで基板表面を吸着し、仮置台より基板を移動させようとしても基板表面に作用する水膜の表面張力が大きく、移動困難である。特に、基板が30〜120μmと薄いときは破損してしまうことが判明した。
【0021】
本発明の1は、研磨基板表面を傷付けることなく、かつ、基板に異物を付着させない仮置台であって、かつ、仮置台より研磨基板を容易に搬送することができる仮置台を提供するものである。
本発明の2は、研磨された基板を研磨装置のチャック機構より受け取り、洗浄し、次の工程に研磨・洗浄された基板を搬送する方法を提供するものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、基板の研磨加工後に、前もって研磨装置の定められた位置に待機させられ、チャック機構の下面に保持されている研磨加工された基板を落下させてこの基板を載せる仮置台(9b)であって、該仮置台(9b)は、
円筒状脚(91)の上部に、起立した縁部(92a)を外周縁に有し、中央部(92b)が外周部分(92c)と比較して低い段差(92d)を有する略円板状底板(92)を設け、この略円板状底板(92)の外周縁近傍内側に複数個のピコ(74,74,74,74,74)が昇降可能な大きさの孔(93,93,93,93,93)を同一円周(100)上に設け、前記段差(92d)よりは高い円環状の脚(94a)を有し、この脚を構成する側壁に複数の噴流吹出口(94b,94b,94b,94b,94b)を設けた蓋体(94)の一部に流体導入孔(92e)を設けた基板受皿(90)、
前記基板受皿(90)の円筒状脚内をシリンダロッド(81)が昇降可能に、かつ、該ロッドの軸芯(A)と前記基板受皿(90)の軸芯(B)が同一線上となるように設置された昇降機構(80)、
中央(71)より外周方向に放射状に延び、前記基板受皿(90)の円筒状脚(91)に設けた開口部(91a,91a,91a,91a,91a)を経て円筒状脚(91)外部に延びた複数のア−ム(72,72,72,72,72)を有する板状の取付金具(73)を前記昇降機構のシリンダロッド先端(81a)に水平に固定し、該各ア−ムの先端近傍に頭部(74a)が円錐状で脚部(74b)が円柱状のピコ(74,74,74,74,74)を垂直に起立させ、該ピコの円錐状頭部(74a)が前記基板受皿(90)の略円板状底板(92)に設けた孔(93)上面より上に位置するように設けた基板芯出位置決め機構(70)、および、
前記基板受皿(90)の略円板状底板(92)と蓋体(94)とで構成される流体通路(61)に流体を導く前記流体導入孔(92e)に噴水流を供給するスクレ−バ機構(60)、
よりなる基板用仮置台(9e)を提供するものである。
【0023】
本発明の請求項2は、仮置台(9b)の基板受皿(92)上面に噴水流を供給して水膜を張り、この噴水流を基板受皿上面に供給している状態でチャック機構の下面に保持されている研磨加工された基板を前記仮置台(9b)の基板受皿(92)上に落下させ、基板の研磨面を噴水流で洗浄した後、昇降機構(80)のシリンダロッド(81)を上昇させることにより基板芯出位置決め機構(70)の複数のピコ(74,74,…)により研磨基板のセンタリングを行うとともに、前記ピコにより外周縁を固定された研磨基板を仮置台(9b)の基板受皿(90)外周縁より起立した縁部(92a)の上部より高い位置に研磨・洗浄された基板を移動させ、ついで、研磨・洗浄された基板の端部を搬送ロボット(8b)のア−ムで把持し、収納カセット(7b)内に研磨・洗浄された基板を搬送することを特徴とする、基板の搬送方法を提供するものである。
【0024】
チャック機構より薄厚の両面研磨基板が仮置台の受皿上に落下される際、受け皿には水膜が張られており、かつ、複数箇所より噴水流が噴出しているので基板表面に傷が付くことがない。
基板の厚みが薄いので、基板は受皿の底板に平行になって落ちることは稀で、一般には斜めになって落下する。同一円周上に設けられた複数の噴水流によりこの斜めに落下する角度が和らげられるとともに、噴水流および水膜により基板表面が洗浄され、表面に付着していた粒子が洗い流される。
【0025】
蓋体の円環状の脚側壁に設けた噴流吹出口より噴出される噴水流は、仮置台の受皿底板に設けた段差の壁に衝突し、上方へ向く噴出流と水平に拡がり水膜を形成しようとするベクトルに効率よく分かれる。
【0026】
研磨された基板の中心と、仮置台の受皿の中心に位置ずれが生じても、昇降機構のシリンダロッドを上昇させることにより基板芯出位置決め機構の複数のピコにより研磨基板のセンタリングが行なわれるので、搬送ロボットのア−ムによる基板の把持が正確に行なわれる。また、基板の仮置台からの上昇時に噴水流の存在により水膜からの基板の分離は容易となる。更に、搬送ロボットのア−ムによる基板の把持時、基板は仮置台の受皿縁部上端より高い位置にピコにより把持されているので、搬送ロボットのア−ムによる基板の把持が容易である。
【0027】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。なお、各図において、研磨装置の各々のステ−ジでは、2枚の基板が同時に加工処理、洗浄処理できるようにインデックスヘッド下のチャック機構は、4の倍数である8基のスピンドルに軸承されたチャック機構を備える研磨装置を例に採る。
図1は本発明の仮置台を備える研磨装置の平面図、図2は図1における研磨装置の第1ポリシングステ−ジ部分の正面図、図3はチャック機構の断面図、図4は仮置台の断面図で図5のI−I線より見た図、図5は仮置台の平面図、図6は図4におけるII−II線より見た仮置台の平面図である。
【0028】
図1および図2に示す研磨装置30は、
上方で回転軸に軸承されたインデックスヘッド5に該回転軸16を中心に同一円周上に等間隔に設けられた4基のスピンドルに取り付けられた基板チャック機構6a,6b,6c,6d、
前記インデックスヘッドの回転軸を時計廻り方向に90度、90度、90度、90度づつ、もしくは90度、90度、90度、−270度づつ回動させる回動機構、
【0029】
前記基板チャック機構のスピンドルを昇降させる昇降機構34,34およびスピンドルを水平方向に回転させる機構M1,M2、
前記4基の基板チャック機構の下方に相対向するように前記インデックスヘッド5の回転軸の軸心を同一とする中心点より同一円周上に等間隔に設けられた基板ロ−ディング/基板アンロ−ディング/チャック洗浄ステ−ジs1、第1ポリシングステ−ジs2、第2ポリシングステ−ジs3および第3ポリシングステ−ジs4、
【0030】
上面にロ−ディング用第1仮置台9a,9a、基板チャック機構用洗浄機構13およびアンロ−ディング用第2仮置台9b,9bを同一円周上に等間隔に設けたインデックステ−ブル9、
前記インデックステ−ブル9を時計廻り方向に120度、240度づつ交互に、もしくは120度、−120度、交互に回動させる回動機構(図に示めされてない)、
および、
【0031】
前記インデックステ−ブルの手前の左右に設けられた、基板ロ−ディングカセット7aと基板ロ−ディング搬送ロボット8aよりなる基板供給機構と、基板アンロ−ディングカセット7bと基板アンロ−ディング搬送ロボット8bよりなる基板排出機構、水槽7c、
とを備える基板の研磨装置30である。
【0032】
図1中、1は基台、2aは第1研磨プラテン、2bは第2研磨プラテン、2cは第3プラテン、3,3,3は研磨プラテンのドレッサ、3a,3a,3aは回転軸であり、9a',9b'は基板受皿が取り除かれた仮置台のセンタリング機構を示す。
図1では、インデックスヘッド5下の基板ロ−ディング/基板アンロ−ディング/チャック洗浄ステ−ジ6a,6aに、インデックステ−ブル9に設けたチャック洗浄機構13,13が位置している状態を示している。
【0033】
インデックスヘッド5下は、4つの壁1w、2w、3w,4wにより仕切られ、基台1に4つのステ−ジ、即ち、基板ロ−ディング/基板アンロ−ディング/チャック洗浄ステ−ジs1、第1ポリシングステ−ジs2、第2ポリシングステ−ジs3および第3ポリシングステ−ジs4に割り振る。
【0034】
前記洗浄機構13は、チャック機構6a,6b,6c,6dに洗浄液を吹き付けるノズル13a,13a、チャック機構底面洗浄ブラシ13b,13b、チャック機構側面洗浄ブラシ13c、ブラシ3bに洗浄液を吹き付けるノズル13dを備える。
【0035】
図2において、10は研磨プラテン2を軸承するスピンドル、M4はモ−タで研磨プラテンを水平方向に回転する駆動力を与える。11は研磨布である。
チャック機構6a,6b,6c,6dは一対のスピンドルで組みとなり、回転軸16に軸承されたインデックスヘッド5に回転軸16の軸心Oを中心として同一の円周上Cに配置され、基台1の上方でそれぞれ8基のスピンドル24に軸承されたヘッド25を備えている。
回転軸16をモ−タ(図示されていない)により時計廻り方向に90,90,90,90度づつ回動するか、時計廻り方向に90,90,90,−270度づつ回動することによりインデックスヘッド5、および基板2枚w1,w2を保持する8基のチャック機構6a,6b,6c,6dが90,90,90,90度づつ、または90,90,90,−270度づつ時計廻り方向に回動する。
【0036】
インデックスヘッド5下の8基のチャック機構6a,6a,6b,6b,6c,6c,6d,6dは、インデックスヘッドの前記回転により、基板ロ−ディング/アンロ−ディング/チャック機構洗浄ステ−ジs1、第1ポリシングステ−ジs2、第2ポリシングステ−ジs3および第3ポリシングステ−ジs4に振り分けられる
【0037】
基台1側には、前記8基のチャック機構の下方に相対向するように前記インデックスヘッド5の回転軸16の軸心と同一とする中心点Oより同一円周上Cに等間隔に設けられた基板ロ−ディング/アンロ−ディング/チャック機構洗浄ステ−ジs1、第1ポリシングステ−ジs2、第2ポリシングステ−ジs3および第3ポリシングステ−ジs4が設けられる。基板ロ−ディング/アンロ−ディング/チャック機構洗浄ステ−ジs1には、図1ではチャック洗浄ステ−ジ13,13が、第1ポリシングステ−ジs2には回転テ−ブル表面に研磨布が貼付された第1プラテン2aとこの研磨プラテン表面に砥粒を含有する研磨剤スラリ−供給管50が、第2ポリシングステ−ジs3には回転テ−ブル表面に研磨布が貼付された第2プラテン2bとこの研磨プラテン表面に砥粒を含有する研磨剤スラリ−供給管50が、第3ポリシングステ−ジs4には回転テ−ブル表面に研磨布が貼付された第3プラテン2cとこの研磨プラテン表面に砥粒を含有する研磨剤スラリ−供給管50が設けられている。
【0038】
研磨プラテンの研磨布としては、硬質発泡ウレタンシ−ト、ポリ弗化エチレンシ−ト、ポリエステル繊維不織布、フェルト、ポリビニ−ルアルコ−ル繊維不織布、ナイロン繊維不織布、これら不織布上に発泡性ウレタン樹脂溶液を流延させ、ついで発泡・硬化させたもの等が使用される。通常、第1プラテンの研磨布は第2プラテンおよび第3プラテンの研磨布よりも硬くて表面が粗いものが使用される。
【0039】
インデックステ−ブル9は、その上面に軸芯O1を中心として同心円上に等間隔にロ−ディング第1仮置台9a,9a、アンロ−ディング用第2仮置台9b,9bおよびチャック機構洗浄ステ−ジ13,13を備える(図1参照)。
スピンドルに軸承されたインデックステ−ブル9はACサ−ボアクチエ−タにより水平方向に120度、240度づつ時計廻り方向に回動されるか、120度、−120度づつ回動される。
【0040】
チャック機構6はのヘッド25構造は、図3に示すように、中空スピンドル軸に軸承されたお椀状主体部601、該お椀状主体部の下端部に水平方向に固定された可撓性材よりなるダイヤフラム602、該ダイヤフラムに固定された中央部に鉛直方向に気体通路603が設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成された凹部604を有する剛体製支持板605、前記気体通路の気体を給排出できる手段、お椀状主体部の内側とダイヤフラムの上面側とで形成される加圧室606に気体を供給する手段、該剛体製支持板の下面にゴム等の可撓性膜607を該剛体製支持板と該可撓性膜で隙間が0.1〜0.3mmの機密性の高い空間が形成されるように可撓性膜を取り付けた基板キャリア部、該可撓性膜の下面よりは突出して前記剛体製支持板の下部外周縁に取り付けられた環状保持リング608、前記環状保持リングの側壁と該可撓性膜の下面とで形成された基板収納ポケット部609および高さ位置調整機構610を備える基板キャリアのヘッド構造(特開2001-105305号)を採る。
【0041】
この基板キャリアのヘッドは、気体通路部603を減圧すると基板と可撓性膜607間が負圧となり、第1仮置台9a上の基板が可撓性膜に保持(チャック)される。また、基板の保持時および研磨時は、基板の裏面は常に可撓性膜にバッキングされているので基板に傷がつかない。
基板の研磨時は、気体通路部603に加圧空気を供給し、基板の研磨プラテンへの押圧を高めることができる。
【0042】
基板をチャック機構より第2仮置台9bの受皿に落下させるときは、気体通路部603に加圧空気を供給し、可撓性膜607を膨張させる。
【0043】
図4から図6に示すように、本発明のアンロ−ディング用仮置台9bは、
円筒状脚91の上部に、起立した縁部92aを外周縁に有し、中央部92bが外周部分92cと比較して低い段差92dを有する略円板状底板92を設け、この略円板状底板92の外周縁近傍内側に複数個のピコ74,74,74,74,74が昇降可能な大きさの孔93,93,93,93,93を同一円周100上に設け、前記段差92dよりは高い円環状の脚94aを有し、この脚を構成する側壁に複数の噴流吹出口94b,94b,94b,94b,94bを設けた蓋体94で前記底板92の段差内側中央部92bを被覆した基板受皿90であって、該蓋体94で被覆される略円板状底板92の一部に流体導入孔92eを設けた基板受皿90、
【0044】
前記基板受皿90の円筒状脚内をシリンダロッド81が昇降可能に、かつ、該ロッドの軸芯Aと前記基板受皿90の軸芯Bが同一線上となるように設置された昇降機構80、
【0045】
中央円板状部分71より外周方向に放射状に延び、前記基板受皿90の円筒状脚91に設けた開口部91a,91a,91a,91a,91aを経て円筒状脚91外部に延びた複数のア−ム72,72,72,72,72を有する板状の取付金具73を前記昇降機構のシリンダロッド先端81aに水平に固定し、該各ア−ムの先端近傍に頭部74aが円錐状で脚部74bが円柱状のピコ74,74,74,74,74,74を垂直に起立させ、該ピコの円錐状頭部74aが前記基板受皿90の略円板状底板92に設けた孔93上面より上に位置するように設けた基板芯出位置決め機構70、および、
【0046】
前記基板受皿90の略円板状底板92と蓋体94とで構成される流体通路61に流体を導く前記流体導入孔92eに噴水流を供給するスクレ−バ機構60、よりなる。
図中、60aはスクレ−バ機構の噴水流孔、60bは止栓、95は蓋止用ビス、96はシ−ルプレ−ト、97はシリンダブラケット、98は基板確認用センサ、99はブッシュである。
【0047】
剛性の樹脂製基板受皿90の底板92、起立した縁部92a、蓋体94の素材としては、ポリ塩化ビニル、ABS、ポリメチルメタクリレ−ト、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、ポリアセタ−ル、ポリ(テトラフルオロエチレン)等の剛性の高い樹脂製板が使用される。
【0048】
基板をチャック機構のヘッド25より第2仮置台9bの受皿に落下させるときは、仮置台9bの基板受皿92上面にスクレ−バ機構60より噴水流を供給して水膜を張り、この噴水流を基板受皿上面に供給している状態でチャック機構の気体通路部603に加圧空気を供給し、可撓性膜607を膨張させて仮置台9bの受皿上に落下させた後、基板の研磨面を噴水流て洗浄した後、昇降機構80のシリンダロッド81を上昇させることにより基板芯出位置決め機構70の複数のピコ74,74,…により研磨基板のセンタリングを行うとともに、ピコにより外周縁を固定された研磨基板を仮置台の基板受皿90外周縁より起立した縁部92aの上部より高い位置(図4で仮想線で示すピコの位置)に研磨・洗浄された基板を移動させる。
【0049】
ついで、研磨・洗浄された基板の端部を搬送ロボット8bのア−ムで把持し、収納カセット7b内に研磨・洗浄された基板を搬送する。
【0050】
収納カセット7b内に基板が25枚収納されたら、収納カセット7bを水槽7c内に下降させ、水に浸漬させ、ついで収納カセット7bを上昇させて、次工程の場所へと運ぶ。
【0051】
他方のロ−ディング用第1仮置台9aとしては、剛性の高い樹脂製受皿の表面にポリビニルアルコ−ル多孔質体または高分子ヒドロゲルよりなる緩衝材シ−トを積層したセンタリング機構を備えた仮置台(特願2001−20857号明細書参照)が使用される。
【0052】
親水性の緩衝材シ−トとしては、ポリシリコンヒドロゲル(例えば株式会社シ−ゲルよりGELシ−トの商品名で販売されるヒドロゲル)、ポリビニルピロリドンヒドロゲル、キサンタンガムヒドロゲル、コラ−ゲンヒドロゲル、寒天、デキストランヒドロゲル、カラギ−ナンヒドロゲル、トラガカントガムヒドロゲル、グリコサミノグリカンヒドロゲル等の親水性高分子ゲル等の高分子ヒドロゲルおよびポリビニルアルコ−ル系多孔質シ−ト(例えば、カネボウ株式会社よりベルクリンの商品名で販売されているスポンジ)等の柔軟性、弾力性のある高分子シ−トが使用される。
なかでも、ポリビニルアルコ−ル系多孔質シ−トがチャック機構と基板が当接した際の衝撃吸収性の面で好ましい。緩衝材シ−トの厚みは、5〜15mmが好ましい。
【0053】
ポリビニルアルコ−ル系多孔質シ−トは、重合度200〜3000の部分または完全鹸化したポリビニルアルコ−ルに酸を触媒としてホルムアルデヒドを稀有号させるホルマ−ル化反応によりポリビニルホルマ−ルを生成し、その際、気泡発生剤を加えて気泡形成を行い、水に不溶性の多孔質体を型内で形成させた後、酸、気泡発生剤および未反応のホルムアルデヒドを抽出することにより製造される気泡径が80〜300μm、気泡率85〜98容量%の連続気泡体である。
受皿の素材の剛性の高い樹脂としては、仮置台9bの受皿素材と同じ素材のなかから選ぶことができる。
【0054】
インデックステ−ブル9のロ−ディングゾ−ンZ1では、ロ−ディングカセット7aよりロ−ディング搬送ロボット8aが基板を取り出し、ア−ムを反転後、仮置台9a上に搬送し、仮置台に基板を載せた後、位置決め装置のエア−シリンダを下降させることにより位置合わせ(センタリング)をする。アンロ−ディングゾ−ンZ2では、H字型把持具を備えるアンロ−ディング搬送ロボット8bが研磨された基板を仮置台9bより受け取り、アンロ−ディングカセット7b内に基板を搬送する。
既述したように、アンロ−ディングカセット7bは、水槽7c内を昇降可能に設けられ(特開2000−100900号)、カセット7bを水槽に浸漬することにより常時、研磨された基板を湿った状態に保つ。
【0055】
研磨装置30を用いてそれぞれ別々のスピンドル24,24に軸承されたヘッド25,25に保持された基板2枚w1,w2を、同一の研磨プラテン2に押し当て、基板と研磨プラテンとの間に研磨液51を介在させつつ、基板と研磨プラテンを摺動させて同時に2枚の基板表面を研磨する。スピンドル24,24の回転数は30〜100rpm、研磨プラテンの回転数は30〜100rpm、基板の研磨プラテンに対する押圧50〜400g/cm2である。
【0056】
図1で示す研磨装置を用いて基板を研磨するには、次ぎの工程を経る。
1)インデックステ−ブル9上での工程:
(1)基板ロ−ディングカセット7aから基板wを搬送ロボット8aで把持し、ア−ムを後退させた後にア−ムを反転させ、ついでインデックステ−ブル9上のゾ−ンZ1に位置する第1仮置台9a,9a上に基板を載せた後、位置決め機構でセンタリングを行う。
【0057】
この間に、インデックステ−ブル9上のゾ−ンZ2に位置する第2仮置台9b,9bはチャック機構より落下された研磨加工基板を受皿に受け取り、噴水流により研磨面を洗浄し、ピコを上昇することにより基板のセンタリングを行なった後、アンロ−ディング搬送ロボット8bにより基板を把持され、ア−ムを反転後、アンロ−ディングカセット7b内に搬送される。
また、インデックステ−ブル9上のゾ−ンZ3では、ノズル13a,13dより洗浄液を噴射するとともにブラシを回転させることにより基板を保持していないチャック機構の表面および側面を洗浄器13で洗浄する。
【0058】
(2)インデックステ−ブル9を時計廻り方向に120度回転させ、洗浄器をゾ−ンZ2へ、基板が取り去られた第2仮置台9b,9bをゾ−ンZ1へ、基板を載せた第1仮置台9a,9aをゾ−ンZ3へ移動する。
ついで、ゾ−ンZ3では、チャック機構6aを下降させて仮置台9a,9a上の基板に吸着板26を当接させ、管21(図9に示すチャック機構では気体通路部603)供給を減圧して基板をチャック機構の下端面に吸着させ、ついでチャック機構6a,6aを上昇させ、インデックスヘッドのスピンドル16が時計廻り方向に90度又は−270度回動され、ゾ−ンZ3へ研磨基板を保持したチャック機構6d,6dを導き、チャック機構6d,6dを下降させ、仮置台9a,9a上に研磨基板を載せた後、チャック機構6d,6dを上昇させる。
【0059】
チャック機構が上昇したら、インデックステ−ブル9を240度、同一方向へ、または120度逆方向へ回動させ、第1仮置台9aをゾ−ンZ1へ、第2仮置台9bをゾ−ンZ2へ、洗浄機構13をゾ−ンZ3へと戻す。
【0060】
以下、前記(1)の工程に戻り、上記(1)と(2)の工程を繰返す。
【0061】
2)インデックスヘッドでの工程:
(1)チャック機構6a,6aを下降させてインデックステ−ブル9上の仮置台9a,9a上の基板にチャック機構の可撓性膜607を当接させ、チャック機構では気体通路部603を減圧して基板をチャック機構の下端面に吸着させ、ついでチャック機構6a,6aを上昇させる。その後、インデックステ−ブル9を時計廻り方向に240度または−120度回転させる。
【0062】
(2)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6a,6aを下降させ、第1研磨プラテン2aに押圧し、基板と第1プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6a,6aを上昇させる。
その間にチャック機構6d,6dを下降させてインデックステ−ブル9上の仮置台9a,9a上の新たな基板にチャック機構の可撓性膜607を当接させ、気体通路部603を減圧して基板をチャック機構の下端面に吸着させ、ついでチャック機構6d,6dを上昇させる。その後、インデックステ−ブル9を時計廻り方向に240度または−120度回動させる。
【0063】
(3)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6a,6aを下降させ、第2研磨プラテン2bに押圧し、基板と第2プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第2研磨プラテンを摺動させて基板表面を中仕上研磨し、研磨終了後、チャック機構6a,6aを上昇させる。また、チャック機構6d,6dを下降させ、第1研磨プラテンに押圧し、基板と第1研磨プラテン2aとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6bを上昇させる。
その間にチャック機構6c,6cを下降させてインデックステ−ブル9上の仮置台9a,9a上の新たな基板に吸着板26を当接させ、管21(図9に示すチャック機構では気体通路部603)を減圧して基板をチャック機構の下端面に吸着させ、ついでチャック機構6c,6cを上昇させる。その後、インデックステ−ブル9を時計廻り方向に120度または−240度回動させ、チャック機構6b,6b下にインデックステ−ブル9上の仮置台9b,9b上の基板を位置させる。
【0064】
(4)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に90度回動させた後、チャック機構6a,6aを下降させ、第3研磨プラテン2cに押圧し、基板と第3研磨プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第3研磨プラテンを摺動させて基板表面を仕上研磨し、仕上研磨終了後、チャック機構6aを上昇させる。
また、チャック機構6d,6dを下降させ、第2研磨プラテン2bに押圧し、基板と第2プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第2研磨プラテンを摺動させて基板表面を中仕上研磨し、研磨終了後、チャック機構6d,6dを上昇させる。および、チャック機構6c,6cを下降させ、第1研磨プラテン2aに押圧し、基板と第1研磨プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6c,6cを上昇させる。
【0065】
その間にチャック機構6b,6bを下降させてインデックステ−ブル9上の仮置台9b,9b上の新たな基板に吸着板26を当接させ、管21(図9に示すチャック機構では気体通路部603)を減圧して基板をチャック機構の下端面に吸着させ、ついでチャック機構6b,6bを上昇させる。その後、インデックステ−ブル9を時計廻り方向に240度または−120度回動させる。
【0066】
(5)インデックスヘッド5の回転軸16を時計廻り方向に−270度回動させた後、チャック機構6a,6aをインデックステ−ブル9上の仮置台9a,9a上に下降させ、管21a(図9に示すチャック機構では気体通路部603)の減圧を止め、ついで管21a(図9に示すチャック機構では気体通路部603)に圧空を供給して研磨基板を仮置台9a,9a上に置いた後、チャック機構6a,6aを上昇させる。
上昇したチャック機構6a,6aの下端面25(図9では607)および側面に、洗浄器13のノズル13a,13dより洗浄液を吹きつけ、ブラシ13b,13cの回動によりチャック機構を洗浄する。
ついで、インデックステ−ブル9を120度時計廻り方向に回転させ、チャック機構6a,6a下にインデックステ−ブル9上の仮置台9b,9b上の基板を位置させる。
なお、仕上研磨された基板は、既述したようにインデックステ−ブル9が120度回転してインデックステ−ブルのゾ−ンZ2に移行された後、搬送ロボット8bによりアンロ−ディング収納カセット8b内に搬送される。
【0067】
その間に、チャック機構6d,6dを下降させ、第3研磨プラテン2cに押圧し、基板と第3研磨プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第3研磨プラテンを摺動させて基板表面を仕上研磨し、仕上研磨終了後、チャック機構6d,6dを上昇させる。また、チャック機構6c,6cを下降させ、第2研磨プラテン2bに押圧し、基板と第2研磨プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第2研磨プラテンを摺動させて基板表面を中仕上研磨し、中仕上研磨終了後、チャック機構6c,6cを上昇させる。および、チャック機構6b,6bを下降させ、第1研磨プラテン2aに押圧し、基板と第1研磨プラテンとの間に研磨剤スラリ−を介在させつつ、基板と第1研磨プラテンを摺動させて基板表面を粗研磨し、研磨終了後、チャック機構6b,6bを上昇させる。
【0068】
(6)以下、上記(5)の工程に記載の、インデックスヘッド5の回転軸16の回動させ、基板のアンロ−ディング/ロ−ディング、粗研磨、中仕上研磨、仕上研磨およびチャック機構の洗浄の工程を繰り返す。
なお、研磨装置の研磨プラテン2a,2b,2cの研磨布11は、ドレッサ3を回転軸3a中心に回転駆動させることにより目立てが修復される。
【0069】
【発明の効果】
本発明の研磨基板用アンロ−ディング仮置台は、チャック機構より落下される基板を水膜および噴水流の存在により基板に傷付けることなく受け取ることができる。
また、仮置台はセンタリング機構・昇降機構を備えるので、搬送ロボットによる把持が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の仮置台を備える研磨装置の平面図である。
【図2】 図1における研磨装置の第1ポリシングステ−ジの部分正面図である。
【図3】 チャック機構のヘッド構造断面図である。
【図4】 アンロ−ディング用仮置台の断面図である。
【図5】 アンロ−ディング用仮置台の平面図である。
【図6】 図4におけるII−II線より見た仮置台の平面図である。
【図7】 研磨装置の平面図である(公知)。
【図8】 研磨装置の正面図である(公知)。
【符号の説明】
1 基台
w 基板
2 研磨プラテン
5 インデックスヘッド
6 チャック機構
7a ロ−ディングカセット
7b アンロ−ディングカセット
8a,8b 搬送ロボット
9 インデックステ−ブル
9a 第1仮置台
9b 第2仮置台
11 研磨布
30 研磨装置
60 スクレ−バ機構
70 基板芯出機構
72 ア−ム
73 取付金具
74 ピコ
80 昇降機構
90 基板受皿
92 略円板状底板
Claims (2)
- 基板の研磨加工後に、前もって研磨装置の定められた位置に待機させられ、チャック機構の下面に保持されている研磨加工された基板を落下させてこの基板を載せる仮置台(9b)であって、該仮置台(9b)は、
円筒状脚(91)の上部に、起立した縁部(92a)を外周縁に有し、中央部(92b)が外周部分(92c)と比較して低い段差(92d)を有する略円板状底板(92)を設け、この略円板状底板(92)の外周縁近傍内側に複数個のピコ(74,74…)が昇降可能な大きさの孔(93,93,93…)を同一円周(100)上に設け、前記段差(92d)よりは高い円環状の脚(94a)を有し、この脚を構成する側壁に複数の噴流吹出口(94b,94b…)を設けた蓋体(94)の一部に流体導入孔(92e)を設けた基板受皿(90)、
前記基板受皿(90)の円筒状脚内をシリンダロッド(81)が昇降可能に、かつ、該ロッドの軸芯(A)と前記基板受皿(90)の軸芯(B)が同一線上となるように設置された昇降機構(80)、
中央(71)より外周方向に放射状に延び、前記基板受皿(90)の円筒状脚(91)に設けた開口部(91a,91a…)を経て円筒状脚(91)外部に延びた複数のア−ム(72,72…)を有する板状の取付金具(73)を前記昇降機構のシリンダロッド先端(81a)に水平に固定し、該各ア−ムの先端近傍に頭部(74a)が円錐状で脚部(74b)が円柱状のピコ(74,74…)を垂直に起立させ、該ピコの円錐状頭部(74a)が前記基板受皿(90)の略円板状底板(92)に設けた孔(93)上面より上に位置するように設けた基板芯出位置決め機構(70)、および、
前記基板受皿(90)の略円板状底板(92)と蓋体(94)とで構成される流体通路(61)に流体を導く前記流体導入孔(92e)に噴水流を供給するスクレ−バ機構(60)、
よりなる基板用仮置台(9b)。 - 仮置台(9b)の基板受皿(92)上面に噴水流を供給して水膜を張り、この噴水流を基板受皿上面に供給している状態でチャック機構の下面に保持されている研磨加工された基板を前記仮置台(9b)の基板受皿(92)上に落下させ、基板の研磨面を噴水流で洗浄した後、昇降機構(80)のシリンダロッド(81)を上昇させることにより基板芯出位置決め機構(70)の複数のピコ(74,74,…)により研磨基板のセンタリングを行うとともに、前記ピコにより外周縁を固定された研磨基板を仮置台(9b)の基板受皿(90)外周縁より起立した縁部(92a)の上部より高い位置に研磨・洗浄された基板を移動させ、ついで、研磨・洗浄された基板の端部を搬送ロボット(8b)のア−ムで把持し、収納カセット(7b)内に研磨・洗浄された基板を搬送することを特徴とする、基板の搬送方法。
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