JP6178774B2 - 定盤運搬台車 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェーハなどを研磨する研磨装置から取り外した定盤、又は研磨装置に取り付けるための定盤を運搬するための定盤運搬台車に関する。
シリコンウェーハに代表される半導体ウェーハ(以下、単にウェーハともいう)の研磨は、ウェーハの両面を同時に研磨する方法や、ウェーハの片面を研磨する方法で行われている。
ウェーハの片面の研磨は、図7に示すような、研磨布12が張り付けられた定盤2と、研磨布12上に研磨剤13を供給する研磨剤供給機構14と、ウェーハWを保持する研磨ヘッド15等から構成された研磨装置を用いて行われる。研磨ヘッド15でウェーハWを保持し、研磨剤供給機構14から研磨布12上に研磨剤13を供給するとともに、定盤2と研磨ヘッド15をそれぞれ回転させてウェーハWの表面を研磨布12に摺接させることによりウェーハWを研磨する(例えば、特許文献1参照)。
また、ウェーハWの研磨は、研磨布の種類や研磨剤の種類を換えて、多段で行われることが多く、インデックス方式と呼ばれる、2つの定盤ないし3つの定盤を持つ研磨装置が多く用いられている。
ここで、インデックス方式で3つの定盤を持つ研磨装置の一例を図8に示す。図8に示すようなインデックス方式の研磨装置11は、3つの定盤を有し、各定盤1つあたり、2つの研磨ヘッド15が割り当てられている。そのため、1バッチ当たり2枚のウェーハの研磨が可能となり、特に生産性に優れる。
このような研磨装置でウェーハを研磨する際に使用する研磨布は、使用する前にシーズニングと呼ばれる立上作業が行われる。シーズニングの方法は、使用する研磨布によって異なるが、一般的には軟質のナイロンブラシを用いたブラッシングや、セラミックスやダイヤモンドのドレッサーを用いたドレッシングが行われる。また、研磨対象となるようなウェーハ(ダミーウェーハ)を実際に研磨するような、シーズニングも行われている。
シーズニングは、交換した直後の新しい研磨布の表面の品質を安定させるため、長時間行われることが多い。特に、ダミーウェーハを用いたシーズニングは、研磨布の種類によっては、数時間行われることもある。そのため、実際に研磨を行う研磨装置内でシーズニングを行う場合、その間、研磨を一旦停止する必要がある。そのため、ウェーハの生産性が大幅に低下してしまう。
そこで、シーズニングを行うことによって、ウェーハの生産性が低下することを抑制するため、研磨布を張り付ける定盤を脱着可能にして、シーズニングのみを別の簡易研磨装置(以下、外段取り装置という)を用いて行う方法がとられている。
外段取り装置を用いた研磨布のシーズニングを行うために、まず、外段取り装置に研磨布が張り付けられた定盤を取り付ける。次に、研磨布のシーズニングを行う。研磨布のシーズニングが終了したら、シーズニングを行った研磨布が張り付けられた定盤を外段取り装置から取り外す。その後、実際にウェーハの研磨を行う研磨装置へ定盤を取り付ける。
定盤は、ステンレス製やセラミックス製のものが多く用いられている。直径が800mm、厚さが20mmの定盤の場合、ステンレス製の定盤の重量は約80kg、セラミックス製の定盤の重量は約40kgとなる。このように、ステンレス製の定盤は、セラミックス製の定盤と比べて重量が重い。さらに、ステンレス製の定盤の場合、定盤が熱によって変形してしまい、これによって研磨品質に影響が生じることがある。このため、セラミックス製の定盤を用いる方が好ましい。
外段取り装置で研磨布のシーズニングを行う場合、上記のような重量物である定盤を頻繁に脱着する必要がある。このような重量物である定盤の脱着を容易に、且つ安全に行うため、図9に示すような定盤2を水平な状態で保持しながら運搬することができる定盤運搬台車101が用いられている。定盤運搬台車101は、定盤2を保持するための定盤保持部103と、定盤保持部を昇降させる昇降機構を具備している。
定盤保持部103は、保持した定盤2が落下することを防止するための、定盤2を水平状態で保持してロックする定盤落下防止機構109を有している。定盤保持部103の定盤2と接する側の面には、ローラー110や、フリーベアリングを設置し、重量物である定盤2を容易にスライド移動できるようになっている。
昇降機構として、油圧方式や、チェーン、ボールねじ等を用いた機構が使用されている。
ここで、定盤2を研磨装置から取り外し、上記のような定盤運搬台車101へ移動する際の一般的な手順を示す。
研磨装置内に設置されていた、取り外す定盤2の正面に定盤運搬台車101を配置する。
研磨装置のドアを開け、定盤運搬台車101の定盤保持部103の高さを定盤2の高さと同じか、若干低い位置に調整する。この時、定盤2と定盤運搬台車101の位置によっては、その距離が離れている場合がある。このような場合には、定盤2と定盤運搬台車101の間にガイド板を設置する。
一般的に定盤2は、ウェーハを研磨する際などの回転による飛び出しを防止するための機械的なロック機構と、真空吸着によって研磨装置内の所定の場所に固定されている。研磨装置から定盤2を取り外すために、まず、機械的なロック機構を外す。さらに、真空吸着を停止させる。このとき、真空吸着のラインを利用して、エアを供給する事により、定盤2を浮き上がらせることで、定盤2を容易に動かすことが可能となる。また、定盤2が滑りやすいように、水を供給しながら研磨装置から定盤2の取り外しを行ってもよい。
定盤運搬台車101の定盤保持部103にはローラー110やフリーベアリングが設けられているため、定盤2を安全にスライド移動することができる。定盤保持部103の所定の位置まで定盤をスライド移動し、定盤保持部103で定盤を保持する。そして、定盤落下防止機構109にて定盤2を固定し、運搬する。
外段取り装置で定盤上に張り付けた研磨布のシーズニングを終えた定盤を研磨装置に取り付ける際には、定盤運搬台車の定盤保持部を研磨装置内の定盤受けの高さと同じか、若干高い位置に調整すること以外は、上記した研磨装置から定盤の取り出しと逆の手順で、定盤を定盤運搬台車から研磨装置内にスライド移動し、取り付けを行うことができる。
しかしながら、研磨装置が大型になると使用する定盤の直径も大きくなるため、定盤運搬台車で定盤を運搬するための通路も広くしなければならない。また、定盤の脱着用にはさらに広いスペースが必要となるため、研磨装置周辺のスペース効率がますます低下するという問題があった。
特に、図8に示すようなインデックス方式の研磨装置の場合、3方向から定盤を脱着することになるため、研磨装置の周辺のスペース効率が大幅に低下してしまう。
このため、定盤を脱着するためのスペースを隣合う研磨装置で共用するようにレイアウトすることによって、スペース効率の向上が図られている。
また、図9に示す定盤運搬台車101は、定盤2に対し正面からアクセスして、定盤2を脱着する縦脱着方式であるが、定盤運搬台車101の側面から定盤を脱着する定盤運搬台車も使用されている。図10に縦脱着方式の定盤運搬台車101と、横脱着方式の定盤運搬台車101aによる研磨装置11へ定盤を取り付ける際の様子を示す。
研磨装置11の周囲には電源配線や給排水配管類(図示しない)がある。このため、横脱着方式の定盤運搬台車101aは、縦脱着方式の定盤運搬台車101に比べ、研磨装置11の側面に近づけにくく作業性が劣る。しかしながら、図10に示すように、横脱着方式の定盤運搬台車101aでは、研磨装置11に定盤を脱着する際のスペースを小さくすることができる。このため、隣合う研磨装置同士の間隔を狭めることができるため、スペース効率に優れる。
しかしながら、図10に示すような横脱着方式の定盤運搬台車101aの場合でも、定盤運搬台車101aは定盤を水平の状態で運搬し、脱着作業を行う。このため、隣合う研磨装置同士の間隔は、定盤運搬台車で運搬する定盤の直径以上のスペースが必ず必要となる。さらに、定盤運搬台車で定盤を運搬する際や、研磨装置から定盤を脱着する際などの作業性も考慮すると、少なくとも、定盤の直径プラス200mm以上のスペースが必要となる。
研磨装置でウェーハを研磨した際のウェーハの表面品質を均一化するためには、研磨布とウェーハが常に接触した状態で研磨を行うことが望ましい。そのため、研磨する対象のウェーハの直径よりも定盤の直径は大きいことが好ましい。また、生産性を上げるため、図8のように1つの定盤2に対して2つの研磨ヘッド15が割り当てられたような研磨装置11が多く使用されている。
このような研磨装置では、1つの定盤上で2枚のウェーハを同時に研磨するため、例えば直径300mmのウェーハを研磨する場合、定盤の直径が800mmの定盤が多く使用されている。上記したように、隣合う研磨装置同士を設置する間隔は、少なくとも定盤の直径プラス200mm程度のスペースが必要となるので、定盤の直径が800mmの場合、1000mm以上とする必要があった。このように、直径300mm以上のウェーハを研磨する研磨装置では、スペース効率を上げることが難しかった。
ところで、ウェーハの直径が300mmを超える大直径のウェーハとして、直径が450mmのウェーハが検討されている。直径が450mmのウェーハを2枚同時に研磨することができる定盤として、例えば直径が1200mmのものを使用することができる。このような大きさの定盤の重量は、セラミックス製の場合、約90kgとなる。定盤の直径が1200mmの研磨装置の場合、従来の定盤運搬台車を用いて定盤の脱着作業及び運搬を行うためのスペースとして、1400mm以上が必要となる。
このように、従来の定盤運搬台車で、定盤の脱着作業及び運搬を行う場合、定盤が常に水平な状態で行うため、スペース効率が良くなかった。
半導体工場に設置される研磨装置は、異物による微小なスクラッチや欠陥を抑制するため、クリーンルーム内に設置されることが多く、研磨装置を設置する際のスペース効率は、工場の建設コストや、ユーティリティのランニングコストに影響する。このため、研磨装置の周辺のスペース効率の改善が求められていた。
特開2008−93811号公報
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、定盤を運搬する際の幅が狭く、定盤を運搬するための通路の幅を狭くすることができる定盤運搬台車を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、研磨装置から取り外した定盤、又は前記研磨装置に取り付けるための前記定盤を運搬するための定盤運搬台車であって、該定盤運搬台車は、前記定盤を保持するための定盤保持部と、該定盤保持部を下側から支持する支持台と、前記定盤保持部の昇降を行う昇降機構と、前記定盤を保持した前記定盤保持部を傾ける傾け機構を具備し、
前記定盤を保持した前記定盤保持部を前記傾け機構で傾けた状態で、前記定盤を運搬できるものであることを特徴とする定盤運搬台車を提供する。
このようなものであれば、定盤を運搬する際の定盤運搬台車の幅を狭くすることができる。そのため、定盤を運搬するための通路の幅を狭くすることができる。
このとき、前記定盤運搬台車を側面から見た時、前記定盤保持部の横方向の長さが前記支持台の横方向の長さよりも長く、前記支持台に対して上記定盤保持部が偏心して配置されたものであることが好ましい。
このようなものであれば、定盤保持部を斜めの状態から、定盤を着脱するために、水平な状態に変える際に、偏心して配置された定盤保持部の長い方を研磨装置内に差し込んだ状態になるようにすることができるので、定盤を脱着する時に必要なスペースを小さくすることができる。これにより、隣合う研磨装置同士の間隔を一層狭くすることができる。さらに、定盤を水平にした際、定盤の一部が研磨装置内に入り込んだ状態となるため、ガイド板の設置も必要なくなるので、作業性に優れる。
このとき、前記傾け機構は、前記定盤保持部の外周部に取り付けられた内側方向に収納可能な少なくとも1つの傾け板と、該傾け板の下方に配置された少なくとも1つのストッパーを有し、前記定盤保持部を下降させた時、前記ストッパーにより前記傾け板の下降を妨げることで、前記定盤保持部の前記傾け板が配置されている部分が下降せず、前記定盤保持部を傾けることができるものであることが好ましい。
このような簡単な機構で定盤を保持した定盤保持部を傾けることができるので、コストを節約することができる。
本発明の定盤運搬台車であれば、定盤を運搬する際の定盤運搬台車の幅を小さくすることができるので、定盤を運搬するための通路の幅を狭くすることができる。
本発明の定盤運搬台車の一例を示した概略図である。 本発明の定盤運搬台車で、定盤を定盤保持部を斜めに保持した状態と水平に保持した状態の中間の状態での様子を示した概略図である。 本発明の定盤運搬台車で、定盤を定盤保持部で水平に保持した際の様子を示した概略図である。 本発明の定盤運搬台車で、定盤を定盤保持部で水平な状態で保持した際の概略上面図である。 本発明の定盤運搬台車で、定盤を定盤保持部で斜めに保持した際の概略上面図である。 本発明の定盤運搬台車を用いて、定盤を研磨装置へ取り付ける際の様子を示した概略図である。 一般的なウェーハの片面研磨装置の一例を示した概略図である。 一般的なインデックス方式のウェーハの研磨装置の一例を示した概略図である。 従来の定盤運搬台車の一例を示した概略上面図である。 従来の定盤運搬台車を用いて研磨装置へ定盤を取り付ける様子を示した概略図である。
上述したように、定盤運搬台車で定盤を運搬する際に、定盤を水平な状態で運搬すると、定盤運搬用の通路幅を広くしなければならず、スペース効率が悪いという問題があった。そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、定盤を保持した定盤保持部を傾けた状態で、定盤を運搬することで、運搬する際の通路の幅を狭めることができるということに想到した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。以下に図面を参照しながら本発明の定盤運搬台車について詳細に説明する。
本発明の定盤運搬台車は、研磨装置から取り外した定盤、又は研磨装置に取り付けるための定盤を運搬するためのものである。図1に示すように、本発明の定盤運搬台車1は、定盤2を保持するための定盤保持部3と、定盤保持部3を下側から支持する支持台4と、定盤保持部3の昇降を行う昇降機構5と、定盤2を保持した定盤保持部3を傾ける傾け機構8を具備している。
定盤保持部3の形状は特に限定されず、例えば図4に示すように、長方形を組み合わせたような形状とすることができる。定盤保持部の横幅は、保持する定盤の直径よりも短くすることが好ましく、このようにすれば、定盤を保持した定盤保持部を傾けた際の幅を最小限にすることができる。
図4に示すように、定盤保持部3の定盤2と接する面には、ローラー10やフリーベアリングを配置することが好ましい。このようなものであれば、研磨装置から定盤2を取り外し、定盤保持部3へと移動する際、又は定盤2を研磨装置へ取り付けるために、定盤保持部3から研磨装置へと移動させる際に、容易にスライド移動することができ、操作性に優れる。
定盤保持部3は、図5に示すように、定盤2を保持した定盤保持部3を斜めに傾けた際に定盤2が落下しないようなものであることが好ましく、例えば、定盤の落下防止機構9を設けることができる。定盤の落下防止機構は、落下防止機構をロックした状態では定盤が定盤保持部から離脱しないように定盤を固定しており、ロックを解除した状態では、定盤を保持部から自在に離脱させることができるようなものとすることができる。このようなものであれば、定盤2を保持した定盤保持部3を傾けた状態にしても、安全に定盤を運搬することができる。
このとき、図3のように、定盤運搬台車1を側面から見た時、定盤保持部3の横方向の長さが支持台4の横方向の長さよりも長く、支持台4に対して定盤保持部3が偏心して配置されたものであることが好ましい。このような定盤保持部3で、定盤2を保持した場合、保持した定盤も支持台4に対して偏心した状態となる。そのため、定盤保持部3の支持台4に対して偏心して配置され、長く出っ張った方の側では、定盤2は支持台4から大きくせり出した状態になる。
このようなものであれば、図6に示すように、定盤2を保持した定盤保持部3を斜めにした状態から、定盤2を着脱するために、水平な状態に変える際に、偏心して配置された定盤保持部3の長く出っ張った方の側を研磨装置11内に差し込んだ状態になるようにすることができるので、定盤2を脱着する時に必要なスペースを小さくすることができる。これにより、隣合う研磨装置同士の間隔を狭くすることができる。さらに、定盤2を水平にした際、定盤2の一部が研磨装置11内に入り込んだ状態となるため、ガイド板を設置する必要がない。また、定盤2を水平にした時の高さが、定盤受け16よりも少し高い位置になるように、ストッパー6の位置を調整することにより、定盤2と定盤受け16の接触を防止できるため、作業性に優れる。
図1、図2、図3に示すように、支持台4は定盤保持部3を下側から支持している。
支持台4の横幅は、定盤保持部の横方向の長さよりも短いことが好ましい。定盤保持部で保持した定盤2を傾けた際の横方向の長さよりも短いことが好ましい。このようにすれば、定盤2を保持した定盤保持部3を傾けた際の幅を最小限にすることができる。
支持台4の下部には、定盤運搬台車1が移動自在となるように、複数の車輪18を配置することができる。車輪18には、ホイールロックが配置されており、定盤の取り付けや取り外しなどの際に、定盤運搬台車が勝手に動かないようにすることができる。
図1に示すように、支持台4の高さは、定盤2を保持した定盤保持部3を傾けた際に、定盤保持部及び定盤が地面と接触しないような高さであることが好ましい。
昇降機構5は、定盤保持部3の下部に配置されたものとすることができる。昇降機構5は、定盤保持部3を任意の高さに昇降させることができるものであることが好ましく、例えば、油圧方式による構成や、チェーン、ボールねじ等を用いた機構とすることができる。
昇降機構5による定盤保持部3の昇降は手動操作で行うことができる。このようにすれば、昇降のためにほかの装置を搭載する必要がないので、コストがかからない。
昇降機構5による定盤保持部3の昇降をバッテリー駆動で行うためのバッテリー装置を定盤運搬台車1に搭載することができる。昇降機構5をバッテリー駆動にした場合、定盤保持部3の昇降を容易に行うことができるので好ましい。
傾け機構8は、定盤保持部3の外周部に取り付けられた内側方向に収納可能な少なくとも1つの傾け板7と、傾け板7の下方に配置された少なくとも1つのストッパー6を有すものとすることができる。例えば、ストッパー6は、ローラー付きストッパーを用いることができる。
水平な状態で定盤2を保持した定盤保持部3(図3)を昇降機構5で下降させた時、ストッパー6が傾け板7の背面に接触することで下降を妨げる(図2)。これにより、定盤保持部3の傾け板7が配置されている部分が下降しないので、定盤保持部3を傾けることができる(図1)。このようして、傾け機構8で、定盤2を保持した定盤保持部3を斜めにすることができるので、定盤2を水平な状態で保持しているときと比べて定盤運搬台車1の幅を狭めることができる。
一方、傾け板7を定盤保持部3の内側方向に収納した状態で、定盤2を保持した定盤保持部3を昇降機構5で降下させた場合は、傾き板7がストッパー6と接触しないので、定盤2を保持した定盤保持部3を水平な状態のままで降下させことができる。
このような簡単な機構で定盤2を保持した定盤保持部3を傾けることができるので、コストを節約することができる。
次に、図6を参照しながら、研磨装置11に定盤2を取り付ける際の動作を説明する。
定盤2を保持した定盤保持部3を斜めに傾けた状態で運搬し、定盤2を取り付ける定盤受け16の正面に定盤運搬台車1を停車させ、ホイールロックなどで固定する。
定盤2を保持した定盤保持部3を、傾け機構で水平な状態になるように操作すると、定盤2は水平になりながら研磨装置11の内部に定盤2が入り込んだ状態となる。
傾け板を定盤保持部3の内側に収納して、定盤保持部3で保持した定盤2を水平な状態のまま下降させて、定盤2を定盤受け16の位置と同じか若干高い位置になるように調整する。
定盤保持部3の、定盤2の落下防止機構のロックを解除し、定盤2を定盤保持部3から研磨装置11側にスライド移動させる。定盤保持部3は、ローラーやフリーベアリングを有しているため、容易に定盤2をスライド移動することができる。また、定盤受け16の真空吸着用の穴を利用してエアを供給することで、定盤2を浮上させることができるので、容易に定盤2をスライドさせることができる。この時、重量物である定盤2が滑りやすいように、定盤受け16に水を供給してもよい。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
傾け機構を有する本発明の定盤運搬台車に、直径が800mm、1200mmの定盤を定盤保持部に保持させ、傾け機構で、定盤を保持した定盤保持部を傾けた。このときの、定盤運搬台車の幅を測定した。該測定した定盤運搬台車の幅に200mmを加算して、運搬通路幅を算出した。それぞれの測定結果及び計算結果を表1及び表2に示した。なお、表1、表2には、後述する比較例の結果についても併せて示した。
定盤の直径が800mmの場合、定盤を保持した定盤保持部を傾けた際の定盤運搬台車の幅は500mmであった。運搬通路の幅は、700mmと算出された。
Figure 0006178774
表2に示したように、定盤の直径が1200mmの場合、定盤を保持した定盤保持部を傾けた際の定盤運搬台車の幅は800mmであった。運搬通路の幅は、1000mmと算出された。
Figure 0006178774
(比較例)
傾け機構を有さない従来の定盤運搬台車に、実施例と同様の直径が800mm、1200mmの定盤を搭載して、このときの定盤運搬台車の幅と、運搬通路の幅を求め表1、表2に示した。運搬通路の幅は、実施例と同様に、定盤運搬台車の幅に200mmを加算した値とした。
表1に示したように、定盤の直径が800mmの場合、定盤を定盤保持部で保持した際の定盤運搬台車の幅は800mmであった。運搬通路の幅は、1000mmと算出された。
表2に示したように、定盤の直径が1200mmの場合、定盤を定盤保持部で保持した際の定盤運搬台車の幅は1200mmであった。運搬通路の幅は、1400mmと算出された。
以上のように、実施例では、定盤を保持した定盤保持部を傾けることができる傾け機構を有する本発明の定盤運搬台車を用いたので、800mmの定盤の場合、運搬通路の幅を比較例に比べて、300mm省スペース化することができた。また、1200mmの定盤の場合、実施例では、運搬通路の幅と、研磨装置の間隔を比較例に比べて400mm省スペース化することができた。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1、101、101a…定盤運搬台車、 2…定盤、 3、103…定盤保持部、
4…支持台、 5…昇降機構、 6…ストッパー、 7…傾け板、 8…傾け機構、
9、109…定盤落下防止機構、 10、110…ローラー、 11…研磨装置、
12…研磨布、 13…研磨剤、 14…研磨剤供給機構、 15…研磨ヘッド、
16…定盤受け、 18…車輪。

Claims (3)

  1. 研磨装置から取り外した定盤、又は前記研磨装置に取り付けるための前記定盤を運搬するための定盤運搬台車であって、該定盤運搬台車は、前記定盤を保持するための定盤保持部と、該定盤保持部を下側から支持する支持台と、前記定盤保持部の昇降を行う昇降機構と、前記定盤を保持した前記定盤保持部を傾ける傾け機構を具備し、
    前記定盤を保持した前記定盤保持部を前記傾け機構で傾けた状態で、前記定盤を運搬できるものであることを特徴とする定盤運搬台車。
  2. 前記定盤運搬台車を側面から見た時、前記定盤保持部の横方向の長さが前記支持台の横方向の長さよりも長く、前記支持台に対して上記定盤保持部が偏心して配置されたものであることを特徴とする請求項1に記載の定盤運搬台車。
  3. 前記傾け機構は、前記定盤保持部の外周部に取り付けられた内側方向に収納可能な少なくとも1つの傾け板と、該傾け板の下方に配置された少なくとも1つのストッパーを有し、前記定盤保持部を下降させた時、前記ストッパーにより前記傾け板の下降を妨げることで、前記定盤保持部の前記傾け板が配置されている部分が下降せず、前記定盤保持部を傾けることができるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の定盤運搬台車。
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