JPH08153693A - ローダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体デバイス加工のケミカル・メカニカル
・ポリッシング装置においいて、トップリングのウェー
ハの取付け、取外し時に洗浄手段が邪魔になったり、洗
浄時にローダ手段が邪魔になったりすることがなく、し
かも装置構成を簡素化し床面積を狭くするローダ装置を
提供する。 【構成】 ウェーハを取外し自在に支持し定位置にある
トップリング１０に対してこのトップリングへのウェー
ハの取付け、取外しを行なうローダ手段１３と、ローダ
手段の内側下方に配置され前記定位置にあるトップリン
グのウェーハ吸着面の洗浄を行なう洗浄手段１４とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス加工に
用いられるケミカル・メカニカル・ポリッシング装置を
構成する装置で、ポリッシャのトップリングへのウェー
ハの取付け、取外しを行なうローダ装置に係り、特にポ
リッシャの稼働率を向上させることができるローダ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体のデバイス加工には、従来
から用いられている片面ポリッシング技術が応用され、
ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）技術と
呼ばれている。旧来のケミカル・メカニカル・ポリッシ
ング装置（以下、ＣＭＰ装置という。）では、ポリッシ
ャのトップリングへのウェーハの取付にはワックスレス
パッドが用いられているため、ウェーハの裏面に付着す
るパーティクルによる加工後のウェーハの精度について
はあまり問題とされることはなかった。

【０００３】ところが、最近では、真空チャック方式が
広まるにつれて、ワックスレスパッド方式の場合には、
加工後のウェーハの精度が真空チャック方式に比べて悪
く、また、ワックスレスパッドの定期的な交換が必要で
稼働率が悪いという問題がある。

【０００４】しかしながら、真空チャック方式の場合、
トップリング面とウェーハとの間にパーティクルを挟む
と、ポリッシング加工を実施した後に、ウェーハ表面の
削られた膜面にブルーズアイと呼ばれるあばた状の模様
が発生する。このブルーズアイは、加工後の膜精度を著
しく悪化するという問題があり、従来のＣＰＭ装置で
は、ウェーハを取付ける前に前もってトップリング面の
洗浄を行なっている。

【０００５】このトップリングの洗浄工程を実施するた
め、従来のＣＰＭ装置では、トップリングがポリッシン
グを行なう定盤部と、ウェーハの取付け、取外しを行な
うローダ部と、トップリング面を洗浄する洗浄部とを各
別の位置に設け、トップリングをこれら三位置の間で移
動させて作業を行なうようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のＣＰ
Ｍ装置においては、洗浄部においてウェーハを取り付け
るのに先だってトップリング面の洗浄を行なっているた
め、パーティクルによる加工後の膜精度の悪化は防止す
ることができるが、トップリングを洗浄部、ローダ部、
定盤部の三位置の間で移動させなければならないため、
移動に要する時間が長くなり、ポリッシャが実質的にポ
リッシングを行う稼働率が低下するとともに、必要とす
る装置の床面積が広いという問題がある。本発明は、か
かる現況に鑑みなされたもので、トップリングの移動に
要する時間を短縮してポリッシャの稼働率を向上させる
ことができるとともに、装置の床面積を狭くすることが
できるローダ装置を提供することを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、トップリングのウェ
ーハの取付け、取外し時に洗浄手段が邪魔になったり、
洗浄時にローダ手段が邪魔になったりすることがなく、
しかも装置構成を簡素化できるローダ装置を提供するに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、ウェーハを自動研磨するケミカル・メカニカ
ル・ポリッシング装置を構成するポリッシャの備える真
空チャック方式のトップリングへウェーハの取付け、取
外しを行なうローダ装置において、ウェーハを取外し自
在に支持し定位置にあるトップリングに対してこのトッ
プリングへのウェーハの取付け、取外しを行なうローダ
手段と、前記ローダ手段の内側下方に配置され前記定位
置にあるトップリングのウェーハ吸着面の洗浄を行なう
洗浄手段とを具備することを特徴とするものである。

【０００９】本発明は、また、前記ローダ手段がウェー
ハの取付け、取外し位置にあるトップリングに対してウ
ェーハを支持可能なように前記洗浄手段の周囲に間隔を
置いて配設された複数の爪と、これら各爪をウェーハの
支持位置と、洗浄時の待機位置との間で水平方向に旋回
させる爪旋回機構と、各爪を昇降させる爪昇降機構とを
備えていることを特徴とする。

【００１０】本発明はさらに、前記洗浄手段が上端面が
トップリング下面に接触しトップリングとの相対回転に
よりウェーハ吸着面を洗浄するブラシと、このブラシを
昇降させるブラシ昇降機構と、ブラシによる洗浄時にト
ップリング下面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構とを
備えていることを特徴とする。

【００１１】前記洗浄手段は、前記ブラシの周囲を囲み
洗浄時のトップリングの下面周縁に接触するシール部材
を有することが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明においては、ローダ装置に、ローダ手段
とともに、トップリングのウェーハ吸着面の洗浄を行な
う洗浄手段も設けられている。このため、定位置にある
トップリングに対してウェーハの取り付け、取外しおよ
び吸着面の洗浄が行われるので、ローダ装置とトップリ
ングがポリッシングを行なう定盤部との二位置の間で移
動させればよいことになり、移動に要する時間を短縮し
てポリッシャの稼働率を向上させることが可能となると
ともに、装置の床面積も狭くなる。

【００１３】本発明においてはまた、ローダ手段が、複
数の爪と爪旋回機構と爪昇降機構とで構成され、爪旋回
機構で各爪を水平方向に旋回させることにより、ウェー
ハの支持位置と待機位置まで各爪を移動させることがで
きる。このため、洗浄手段により洗浄を行なう際に、ロ
ーダ手段が邪魔になることがなく、またローダ手段の簡
素化、小型化を図ることが可能となる。

【００１４】本発明においてはさらに、洗浄手段が、ブ
ラシとブラシ昇降機構と洗浄液供給機構とから構成さ
れ、ブラシ昇降機構の作動により、ブラシを下方に逃が
すことができる。このため、ローダ手段によりトップリ
ングのウェーハの取付け、取外しを行なう際に、洗浄手
段が邪魔になることがない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例に係るローダ装
置を示すもので、このローダ装置１は、図２に示すよう
に、ポリッシャ２、研磨布が貼られた定盤３およびロボ
ット４等とともに筐体５内に組付けられてＣＭＰ装置６
を構成している。

【００１７】この図２において、このＣＰＭ装置６は、
ウェーハの研磨から洗浄、乾燥の一連の工程を自動化す
るものである。そこで、概略的の一連の工程について説
明すると、未研磨のウェーハ１１はカセット３０、３０
に収納されており、このカセット３０、３０からウェー
ハ１１は、ロボット３２により取り出され、仮置き台３
３に一時的に置かれる。前記ロボット４は、この仮置き
台３３上にセットされたウェーハ１１を受け取り、本実
施例のローダ装置１にセットするようになっている。

【００１８】このローダ装置１のウェーハ１１は、詳細
は後述するようにポリッシャ２のトップリング１０に吸
着されて、定盤３まで移送されてここで研磨される。研
磨の終了したウェーハ１１は、再びローダ装置１に戻さ
れてから、ロボット４によって、洗浄乾燥装置３４に渡
されるようになっている。この洗浄乾燥装置３４では、
ポリッシングの終えたウェーハ１１の裏面を純水で洗浄
する第１洗浄部３５と、ウェーハ１１を反転させたあと
ウェーハ１１の表面を洗浄する第２洗浄部３６と、表裏
の洗浄を終えたウェーハ１１を乾燥する乾燥部３７を備
えている。乾燥を終えたウェーハ１１は、ロボット３２
により、もとのカセット３０に収納される。なお、図２
において、３８は定盤３の研磨布に適宜コンディショニ
ングおよびブラッシングを施すブラッシング装置を示し
ている。

【００１９】次に、図３は、前記ポリッシャ２の構成を
示す図で、このポリッシャ２は、定盤３およびローダ装
置１の近傍位置に立設されたコラム７と、このコラム７
の上端部に設けられた旋回アーム８と、旋回アーム８の
先端に設けられた回転、昇降駆動機構９とを備えてお
り、回転、昇降駆動機構９の下端部には、回転昇降軸９
ａを介してトップリング１０が取付けられている。そし
て、このトップリング１０は、前記回転、昇降駆動機構
９に連結されて回転駆動および昇降駆動されるととも
に、前記旋回アーム８が旋回して、前記定盤３とローダ
装置１との間を移動するようになっている。定盤３にお
いては、ポリッシングが行なわれ、ローダ装置１におい
ては、ウェーハ１１の取付け、取外しおよびトップリン
グ１０の洗浄が行なわれるようになっている。

【００２０】前記トップリング１０は、図１に示すよう
に、内部に真空室１０ａが形成され、この真空室１０ａ
は、真空源および加工エア源にチューブ１２を介し選択
的に連通するようになっている。また、トップリング１
０の下面には、真空室１０ａに通ずる複数の小孔１０ｃ
が開口するウェーハ吸着面１０ｂが形成されており、真
空室１０ａにて発生する負圧によってウェーハ１１は、
真空チャック方式によりウェーハ吸着面１０ｂに保持さ
れる。

【００２１】次に、この図１は、前記ローダ装置１の構
成を詳細に示す断面図で、このローダ装置１は、定盤３
から旋回した後、所定の定位置にある前記トップリング
１０に対してウェーハ１１の取付け、取外しを行なうロ
ーダ手段１３と、取り付け、取外しの定位置でトップリ
ング１０のウェーハ吸着面１０ｂの洗浄を行なうことの
できる洗浄手段１４とを備えており、ローダ装置１にお
いて、ウェーハ１１の取付け、取外しのみならず、ウェ
ーハ吸着面１０ｂの洗浄をも行なうことができるように
なっている。

【００２２】このローダ装置１は、前記ローダ手段１３
および洗浄手段１４を昇降するために、フレーム１５に
設けたガイド１６にそって昇降自在な昇降体１７を備え
ている。この昇降体１７は、相互に直列に設置されてス
トロークがそれぞれ異なる爪昇降用エアシリンダ１８あ
るいはブラシ昇降用エアシリンダ１９の進退作動によ
り、ガイド１６にそって昇降駆動される。

【００２３】この実施例では、前記昇降体１７上には、
下端に排水口２０ａを有するハウジング２０を介して皿
状の水受けカバー２１が設置されており、このハウジン
グ２０および水受けカバー２１の内外部には、ローダ手
段１３および洗浄手段１４が同心的配置で組付けられて
いる。なお、排出口２０ａは、図示されない気液分離装
置を介して、同じく図示されない水処理装置に接続され
ている。

【００２４】まず、ローダ手段１３は、ウェーハ１１を
取付け、取外す定位置にあるトップリング１０の下面の
吸着面１０ｂの略高さ位置にウェーハ１１を支持できる
ように水受けカバー２１の周方向に等間隔で配設された
３個の爪２２を備えており、これら各爪２２は、爪旋回
用ロータリアクチュエータ２３の駆動により、旋回軸２
２ａを中心に図１に示すウェーハ１１の支持位置と、水
受けカバー２１の外側近くまで旋回したトップリング１
０が洗浄される間の待機位置との間で水平方向に旋回す
るようになっている。

【００２５】これら各爪２２の先端上面部には、図１に
示すように、ウェーハ１１の外形に倣ったざぐり部２２
ｂが設けられており、このざぐり部２２ｂにより、各爪
２２をトップリング１０の下方位置まで旋回させてウェ
ーハ１１の取付け、取外しを行なう際に、ウェーハ１１
が爪２２上から外れないように保持できるようになって
いる。

【００２６】一方、前記洗浄手段１４は、前記爪２２の
配列に対して内側下方に前記水受けカバー２１の中央部
に設置された円盤状のブラシ２４を備えており、このブ
ラシ２４は、ブラシ回転モータ２５の起動により垂直軸
廻りに回転駆動され、トップリング１０下面のウェーハ
吸着面１０ｂを洗浄できるようになっている。

【００２７】また、前記ハウジング２０の内部には、ブ
ラシ２４による洗浄時にウェーハ吸着面１０ａに洗浄液
を噴射する任意数の洗浄液噴射チューブ２６が設けられ
ており、また水受けカバー２１上面のブラシ２４周囲部
には、ブラシ２４による洗浄時に洗浄液が周囲に飛散す
るのを防止するため、トップリング１０下面の周縁に接
触するリング状のシール材２７が取付けられている。

【００２８】次に、本実施例の作用について説明する。

【００２９】図３において、定盤３上でポリッシングが
完了すると、回転、昇降駆動機構９の駆動によりトップ
リング１０が上昇するとともに、旋回アーム８が旋回し
てトップリング１０は、ポリッシング加工が終了したウ
ェーハ１１を吸着したままローダ装置１上の所定の取外
し位置まで移動する。

【００３０】このトップリング１０の移動開始と同時あ
るいは相前後して、ローダ手段１３の各爪２２が内側に
旋回するとともに、爪昇降用エアシリンダ１８の伸長作
動により上昇する。この旋回並びに上昇後の爪２２の位
置では、その先のざぐり部２２ｂにてトップリング１０
の下面からウェーハ１１を支えることができる。

【００３１】爪昇降用エアシリンダ１８の上昇限は、図
示されない位置位置センサにより検出され、その検出信
号に基づき、トップリング１０内の真空室１０ａの真空
状態が破られ、ウェーハ吸着面１０ａに真空により吸着
されていたウェーハ１１は、小孔１０ｃから噴出される
加圧エアによりウェーハ吸着面１０ａから外れ、爪２２
に受け渡される。その後、爪２２は、真空破壊が検出さ
れたあと、動作する爪昇降用エアシリンダ１８の後退作
動に伴ない下降する。

【００３２】こうして爪２２がウェーハ１１を乗せた状
態で下降限まで下降すると、図示されない位置センサの
出力する検出信号に基づき図２に示すロボット４が起動
し、爪２２上のウェーハ１１をピックアップして次のス
テーションである洗浄乾燥装置３４の第１洗浄部３５に
搬送する。

【００３３】次いで、各爪２２は、爪旋回用ロータリア
クチュエータ２３の起動により外側の待機位置まで旋回
する。このように爪２２が外側に旋回することで、ブラ
シ２２が上昇してブラッシング可能な状態となる。その
後、ブラシ昇降用エアシリンダ１９が伸長作動し、洗浄
手段１４のブラシ２４が定位置にそのまま引き続いて位
置するトップリング１０下面の吸着面１０ｂに接触する
とともに、この吸着面１０ｂの周縁にシール材２７が密
着する。

【００３４】次いで、洗浄液噴射チューブ２６からトッ
プリング１０下面に向けて洗浄液が噴射されるととも
に、ブラシ２４がブラシ回転モータ２５の起動により回
転駆動され、トップリング１０の吸着面１０ｂの洗浄が
行なわれる。なおこの際、ブラシ２４を回転させず、ト
ップリング１０を回転させて洗浄を行なうようにしても
よい。

【００３５】洗浄時間はタイマにより管理され、タイム
アウトと同時にブラシ２４の回転が停止するとともに、
洗浄液噴射チューブ２６からの洗浄液の噴射が停止し、
その後ブラシ昇降用エアシリンダ１９の後退作動によ
り、ブラシ２４が下降するとともに、ローダ手段１３の
各爪２２が内側に旋回して図１に示す状態となる。な
お、各爪２２は、トップリング１０下面の洗浄中は外側
に逃げているが、その間に水受けカバー２１周囲に設け
たチューブ（図示せず）から散水され、爪２２先端の汚
れが洗浄される。

【００３６】次に、ロボット４から次にポリッシングす
べきウェーハ１１が供給されるときは、各爪２２は内側
の旋回位置にあり、ウェーハ１１が爪２２上にセットさ
れロボット４がローダ装置１から離れると、爪２２は再
び上昇してウェーハ１１をトップリング１０下面に押し
当てる。すると、爪２２が上昇限に達したことを検出す
る位置センサの出力信号に基づき、トップリング１０は
ウェーハ１１を真空チャックし、真空チャック完了の信
号で爪２２は再び下降する。爪２２が下降限に到着する
と、その検出信号によりポリッシャ２が起動され、旋回
アーム８が旋回してトップリング１０を定盤３上まで移
動させる。この後、回転、昇降駆動機構９の駆動によ
り、トップリング１０が回転しながら定盤３の上面の研
磨布にウェーハ１１を押し付けるため下降し、ポリッシ
ングが行なわれる。

【００３７】このように、ポリッシャ２のトップリング
１０は、ローダ装置１では、定位置を保ったまま、ウェ
ーハ１１の取り付け、取外しに加えて、洗浄も加えられ
るので、トップリング１０はローダ装置１と定盤３との
二位置の間のみで移動するだけですむので、マシンタイ
ムを短縮してポリッシャ２の実質的な稼動率の増加を図
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ローダ装
置に、ローダ手段とともに洗浄手段も設けるようにして
いるので、トップリングの移動に要する時間を短縮して
ポリッシャの稼働率を向上させることができるととも
に、装置の床面積を狭くすることができる。

【００３９】本発明はまた、ローダ手段を、複数の爪と
爪旋回機構と爪昇降機構とで構成するようにしているの
で、爪をトップリングから外れた位置まで旋回させるこ
とにより、洗浄手段により洗浄を行なう際に、ローダ手
段が邪魔になることがなく、またローダ手段の簡素化、
小型化を図ることができる。

【００４０】本発明はさらに、洗浄手段を、ブラシとブ
ラシ昇降機構と洗浄液供給機構とから構成するようにし
ているので、ブラシを下降させることにより、ローダ手
段によりトップリングへのウェーハの取付け、取外しを
行なう際に、洗浄手段が邪魔になることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るローダ装置を示す部分
断面図。

【図２】図１のローダ装置が組込まれたＣＭＰ装置を示
す斜視図。

【図３】図２の要部拡大図。

【符号の説明】

１ ローダ装置 ２ ポリッシャ ３ 定盤 ４ ロボット ６ ＣＭＰ装置 ８ 旋回アーム ９ 回転、昇降駆動機構 １０ トップリング １０ａ ウェーハ吸着面 １１ ウェーハ １３ ローダ手段 １４ 洗浄手段 １７ 昇降体 １８ 爪昇降用エアシリンダ １９ ブラシ昇降用エアシリンダ ２２ 爪 ２３ 爪旋回用ロータリアクチュエータ ２４ ブラシ ２５ ブラシ回転モータ ２６ 洗浄液噴射チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/306

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェーハを自動研磨するケミカル・メカニ
   カル・ポリッシング装置を構成するポリッシャの備える
   真空チャック方式のトップリングのウェーハの取付け、
   取外しを行なうローダ装置において、ウェーハを取外し
   自在に支持し定位置にあるトップリングに対してこのト
   ップリングへのウェーハの取付け、取外しを行なうロー
   ダ手段と、前記ローダ手段の内側下方に配置され前記定
   位置にあるトップリングのウェーハ吸着面の洗浄を行な
   う洗浄手段とを具備することを特徴とするローダ装置。
2. 【請求項２】前記ローダ手段は、ウェーハの取付け、取
   外し位置にあるトップリングに対してウェーハを支持可
   能なように前記洗浄手段の周囲に間隔を置いて配設され
   た複数の爪と、これら各爪をウェーハの支持位置と、洗
   浄時の待機位置との間で水平方向に旋回させる爪旋回機
   構と、各爪を昇降させる爪昇降機構とを備えていること
   を特徴とする請求項１記載のローダ装置。
3. 【請求項３】前記洗浄手段は、上端面がトップリング下
   面に接触しトップリングとの相対回転によりウェーハ吸
   着面を洗浄するブラシと、このブラシを昇降させるブラ
   シ昇降機構と、ブラシによる洗浄時にトップリング下面
   に洗浄液を供給する洗浄液供給機構とを備えていること
   を特徴とする請求項１または２記載のローダ装置。
4. 【請求項４】前記洗浄手段は、前記ブラシの周囲を囲み
   洗浄時のトップリングの下面周縁に接触するシール部材
   を有することを特徴とする請求項３に記載のローダ装
   置。