JPH1074717A - 精密研磨装置および精密研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨ユニットにおいて発生した研磨粉等がウ
エハの洗浄ユニット等を汚染するのを防ぐ。 【解決手段】 ローディングユニット１に搬入されたウ
エハＷ₁ は移送ロボット室１１の移送ロボット１１ａに
よってウエハストッカーユニット２へ搬送され、続いて
研磨ユニット３へ送られて研磨される。研磨後のウエハ
Ｗ₁ は、予洗ユニット４、洗浄ユニット５等を経て乾燥
ユニット７において乾燥後、アンローディングユニット
８から取り出される。各ユニットや移送ロボット室１１
等は密封室を構成し、各密封室の雰囲気圧力を、研磨ユ
ニット３に近づくほど低くなるように制御することで、
研磨ユニット３の研磨粉等が周辺のユニット等に侵入す
るのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ディバイス
の製造工程等において、誘電体層等を積層したウエハ等
基板の表面等を高精度に研磨加工するための精密研磨装
置および精密研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ディバイスの高精細が進
み、微細パターンの線幅にはサブミクロンオーダの精度
が要求されている。これに伴って、配線や誘電体層を積
層したウエハ等基板の表面を極めて高精度に平坦化する
技術が必要となり、加工面において化学反応が関与する
といわれるメカノケミカルポリシング（化学機械研磨方
式）等を採用した精密研磨装置が開発されている。

【０００３】図１７は一従来例による精密研磨装置を示
すもので、これは、一対のウエハＷ₀ を、その被研磨面
が下向きになるように吸着保持してガイド１００１に沿
って搬送する基板ホルダ１００２と、その搬送方向に直
列に配設されたローディング部１００３、ウエハセンタ
リング部１００４、定盤の上で研磨パッド１００５ａを
回転させる研磨部１００５、ウエハ洗浄部１００６、ウ
エハ反転部１００７およびアンローディング部１００８
等を有する。

【０００４】それぞれローディングカセットＧ₁ に収納
されて前工程から搬入されたウエハＷ₀ は、ローディン
グ部１００３においてローディングカセットＧ₁ から取
り出されて、ウエハセンタリング部１００４においてセ
ンタリングを終了後、基板ホルダ１００２に吸着されて
研磨部１００５に搬送される。研磨部１００５において
は、回転する研磨パッド１００５ａの表面に各ウエハＷ
₀ を軽く押し付けながら、基板ホルダ１００２を研磨パ
ッド１００５ａの直径に沿って横断させることで、各ウ
エハＷ₀ の下面（被研磨面）を研磨する。研磨パッド１
００５ａを横断した基板ホルダ１００２は、ひき続きガ
イド１００１に沿って移動してウエハ洗浄部１００６に
到達する。ここで、各ウエハＷ₀ の被研磨面にノズル１
００６ａから洗浄液を吹き付けて研磨の副成物等を除去
する。ウエハ反転部１００７は、洗浄を終えたウエハＷ
₀ を反転させてアンローディング部１００８へ移送す
る。アンローディング部１００８においては、アンロー
ディングカセットＧ₂ にウエハＷ₀ を収納して次工程へ
送り出す。

【０００５】なお、基板ホルダ１００２は、ウエハセン
タリング部１００４、研磨部１００５、ウエハ洗浄部１
００６等の上方を移動する頂部フレーム１００２ａから
懸下されており、頂部フレーム１００２ａの一端はガイ
ド１００１に沿って往復移動自在に支持され、他端は駆
動部１００２ｂに連結される。基板ホルダ１００２を懸
下した頂部フレーム１００２ａは、駆動部１００２ｂの
駆動によってガイド１００１に沿って往復移動する。研
磨部１００５は、研磨パッド１００５ａの表面を清浄化
するためのブラッシング装置１００５ｂやハンドシャワ
ー１００５ｃ等を備えている。このように、前工程から
連続的に送り込まれるウエハＷ₀ の研磨とその後の洗浄
工程等を自動的に行なって次工程に送り出すとともに、
基板ホルダ１００２が前記と逆向きに移動してアンロー
ディング部１００８からローディング部１００３に戻る
までの間に、研磨パッド１００５ａの表面を清浄化する
作業等を効率良く行なうことができるように構成されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、コンベア等の搬送装置によって搬入さ
れたウエハをカセットから取り出して研磨し、その被研
磨面を洗浄する一連の工程を自動化することで、半導体
ディバイス等の製造コストを低減するのに大きく貢献す
るものであるが、研磨部において発生する研磨粉等の粉
塵が、研磨部に隣接するローディング部やウエハ洗浄部
に侵入してこれらの駆動部の性能を劣化させるため、メ
ンテナンスのコストが高いという未解決の課題がある。

【０００７】また、前工程におけるウエハの露光装置等
は一般的にクリーンルーム等の清浄化された雰囲気下で
稼働するものであるから、研磨部で発生する粉塵がクリ
ーンルームの雰囲気を汚染すると露光装置等の性能を著
しく損なうおそれがある。さらに、研磨部から取り出さ
れるウエハとともに多量の研磨粉等がウエハ洗浄部に侵
入すれば、洗浄液の消費量が増大し、ウエハの洗浄に費
される時間も長くなって、半導体ディバイス等の製造コ
ストが高騰する結果となる。

【０００８】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、研磨粉等の粉塵が、
ウエハのセンタリングや洗浄等の前後処理を行なう装置
や、これらを配設したクリーンルームの雰囲気を汚染す
るおそれがないうえに、機構や制御が簡単で、高速化や
自動化に適した精密研磨装置および精密研磨方法を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の精密研磨装置は、研磨手段を備えた第１
の密封室と、第２の密封室を介して前記第１の密封室に
連通自在である第３の密封室と、前記第１および前記第
３の密封室と前記第２の密封室の間を交互に連通させる
第１および第２の開閉手段と、少なくとも前記第１の開
閉手段を開くときに前記第１の密封室の雰囲気圧力が前
記第２の密封室の雰囲気圧力より低くなるように両密封
室の前記雰囲気圧力を制御する雰囲気圧力制御手段を有
することを特徴とする。

【００１０】また、研磨手段を備えた第１の密封室と、
第２の密封室と前記第１の密封室の間を連通させる開閉
手段と、前記開閉手段が開くときに前記第１の密封室の
雰囲気圧力が前記第２の密封室の雰囲気圧力より低くな
るように両密封室の前記雰囲気圧力を制御する雰囲気圧
力制御手段を有する精密研磨装置において、前記第１の
密封室が、その内部で上方から下方へクリーンエアーを
通風させるダウンフロー機構を備えていることを特徴と
する精密研磨装置でもよい。

【００１１】また、被加工物を一時待機させる第１のユ
ニットと、前記第１のユニットから移送された被加工物
を研磨する研磨手段を備えた第２のユニットと、前記第
２のユニットから移送された被加工物を洗浄する第３の
ユニットと、前記第３のユニットから移送された被加工
物を乾燥させる第４のユニットと、前記第１ないし前記
第４のユニットのそれぞれの雰囲気を個別に密封する密
封手段と、各ユニットの雰囲気圧力を外部の雰囲気圧力
より低い値に制御する雰囲気圧力制御手段を有すること
を特徴とする精密研磨装置でもよい。

【００１２】また、被加工物を研磨する研磨手段を備え
た第１の密封室と、その搬入側と搬出側にそれぞれ隣接
する第２および第３の密封室と、前記被加工物を透過自
在である流体カーテンを介して前記第２および前記第３
の密封室のそれぞれと前記第１の密封室の間を連通させ
る流体仕切り隔壁装置と、前記第１の密封室の雰囲気圧
力が前記第２および前記第３の密封室のそれぞれの雰囲
気圧力より低くなるように各雰囲気圧力を制御する雰囲
気圧力制御手段を有する精密研磨装置でもよい。

【００１３】また、被加工物を一時待機させる第１のユ
ニットと、前記第１のユニットから移送された被加工物
を研磨する研磨手段を備えた第２のユニットと、前記第
２のユニットから移送された被加工物を洗浄する第３の
ユニットと、前記第３のユニットから移送された被加工
物を乾燥させる第４のユニットと、前記第１ないし前記
第４のユニットのそれぞれの雰囲気を個別に密封する密
封手段と、各ユニットの雰囲気圧力を外部の雰囲気圧力
より低い値に制御する雰囲気圧力制御手段を有し、前記
密封手段が、前記被加工物を透過自在な流体カーテンま
たは液体槽を介して少なくとも前記第１のユニットと前
記第２のユニットの間を連通させる流体仕切り隔壁装置
を備えていることを特徴とする精密研磨装置でもよい。

【００１４】

【作用】研磨手段を有する第１の密封室である研磨室に
ウエハ等の被加工物を搬入するに際して、まず、第３の
密封室に被加工物を搬入し、続いて、第２の密封室を経
て研磨室へ搬入する。各開閉手段を開くときに、研磨室
に近い方の密封室ほど雰囲気圧力が低くなるように制御
することで、研磨によって発生する粉塵が漏出するのを
防ぐ。研磨室から第２、第３の密封室を経て被加工物を
搬出する場合も、同様の圧力勾配を発生させた状態で各
開閉手段を開く。

【００１５】各開閉手段が交互に開くように構成すれ
ば、第２、第３の密封室が研磨粉等によって汚染される
のを確実に防ぐことができる。

【００１６】各開閉手段にこれを部分的に開口させる部
分開口手段が設けられており、雰囲気圧力制御手段が、
研磨室である第１の密封室を常時排気する排気手段を備
えていれば、精密研磨装置のまわりのクリーンエアー等
を第３の密封室と第２の密封室を経て第１の密封室に吸
入し、常時研磨室に向かって流動するクリーンエアーの
気流を発生させることができる。これによって、精密研
磨装置とともに露光装置等を配設したクリーンルーム等
の清浄な雰囲気が、研磨粉等によって汚染されるのを確
実に防ぐことができる。

【００１７】各密封室の間を流体カーテン等によって仕
切っておけば、開閉ドアのような開閉動作を必要とせ
ず、随時被加工物を搬入、搬出できる。開閉動作を行な
うための駆動機構等を省略することで、装置の駆動部の
機構と制御を簡略化し、研磨工程の自動化や高速化等を
大きく促進できる。

【００１８】流体カーテンがウォーターカーテンであれ
ば、これを透過するときに被加工物が流水によって洗浄
される等の利点が付加される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２０】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態による精密研磨装置を示すもので、これは、図示し
ないコンベア等からカセットごと被加工物であるウエハ
Ｗ₁ を少なくとも１枚受け取るローディングユニット１
と、ローディングユニット１から取り出されたウエハＷ
₁ のセンタリングを行なってこれを一時待機させる第１
のユニットであるウエハストッカーユニット２と、ウエ
ハＷ₁ をその被研磨面が上向きになるように保持し、ス
ラリー供給装置３ｂからスラリーを供給しながら研磨手
段である下向きの研磨パッド３ａによってウエハＷ₁ の
被研磨面を研磨する第２のユニットである研磨ユニット
３と、研磨後のウエハＷ₁ に洗浄液を吹き付けて予備洗
浄を行なう予洗ユニット４と、第１および第２の洗浄槽
５ａ，５ｂによって順次ウエハＷ₁ を洗浄する第３のユ
ニットである洗浄ユニット５と、ウエハＷ₁ を回転させ
てこれに付着した洗浄液を除去するスピン脱水ユニット
６と、ウエハＷ₁ に冷風等を吹き付けて完全に乾燥させ
る第４のユニットである乾燥ユニット７と、乾燥したウ
エハＷ₁ を次工程へ送り出すアンローディングユニット
８を有し、各ユニット１〜８は内部の雰囲気を密封手段
によって密封された密封室を構成している。

【００２１】ローディングユニット１とアンローディン
グユニット８は、共に精密研磨装置の一側面側に配置さ
れ、同一側面に後述する開閉ドア２０が配置された構成
を有している。これにより、ウエハＷ₁ を精密研磨装置
へ出し入れするための空間を節約することが可能とな
る。これは、作業者の作業スペースの省スペース化に重
要な構成である。

【００２２】研磨ユニット３には、前述のように下向き
の研磨パッド３ａが複数設けられており、これらが交互
にハンドドレッサー９によって再生され、再生が不可能
なときは研磨パッド交換ユニット１０によって新たな研
磨パッドと交換される。

【００２３】研磨ユニット３は、その天井から給気し、
下方より排気するように構成されたダウンフロー機構を
有している。該ダウンフロー機構は、研磨時に発生する
研磨屑、スラリー粒子、有機溶媒等が研磨ユニット３以
外に拡散するのを防ぐために、クリーンルーム内で使用
される高清浄度空気あるいは高清浄度窒素ガス等の高清
浄度不活性ガス（クリーンエアー）を研磨ユニット３内
に供給するためのものである。ダウンフローは、その名
の通り、上方から下方へと気体を流すことであり、この
ような気体のダウンフローが生じるのであれば、必要に
応じて給気口は天井壁ではなく側壁に設けても構わな
い。

【００２４】ローディングユニット１とウエハストッカ
ーユニット２の間には第１の移送ロボット室１１が設け
られており、その内部には、回転式の第１の移送ロボッ
ト１１ａが配設される。同様に、スピン脱水ユニット６
と乾燥ユニット７の間には第２の移送ロボット室１２が
設けられ、その内部には回転式の第２の移送ロボット１
２ａが配設され、乾燥ユニット７とアンローディングユ
ニット８の間には第３の移送ロボット室１３が設けら
れ、その内部には回転式の第３の移送ロボット１３ａが
配設される。

【００２５】第１ないし第３の移送ロボット室１１〜１
３は、それぞれ、内部の雰囲気が密封された密封室であ
る。

【００２６】研磨ユニット３は、ガイド１４に沿って往
復移動する第４の移送ロボット１４ａを有し、洗浄ユニ
ット５は、ガイド１５に沿ってウエハＷ₁ を順次第１、
第２の洗浄槽５ａ，５ｂに搬送する洗浄用ロボット１５
ａを有する。

【００２７】各ユニット１〜８や移送ロボット室１１〜
１３等の密封室はすべて、精密研磨装置の周囲の雰囲気
から仕切壁によって遮断されており、互に隣接する密封
室間にはスライド式の開閉手段である開閉ドア２０が配
設され、各開閉ドア２０を開くときは、図示しない雰囲
気圧力制御手段によって密封室の雰囲気圧力を以下のよ
うに制御する。

【００２８】ローディングユニット１から第１の移送ロ
ボット室１１に搬入された図示しないウエハを、ウエハ
ストッカーユニット２を経て研磨ユニット３に搬送する
ときには、図２の（ａ）に示すように、まずウエハスト
ッカーユニット２内の雰囲気圧力Ｐ₂ を第１の移送ロボ
ット室１１内の雰囲気圧力Ｐ₁ より低くした状態でその
間の開閉ドア２０を開き、ウエハを移送ロボット１１ａ
によってウエハストッカーユニット２に搬入する作業を
行ない、移送ロボット室１１側の開閉ドア２０を閉じ
る。続いて、同図の（ｂ）に示すように、ウエハストッ
カーユニット２内の雰囲気圧力Ｐ₂ が研磨ユニット３内
の雰囲気圧力Ｐ₃ より高い状態で両者の間の開閉ドア２
０を開いてウエハを研磨ユニット３へ搬入して研磨を行
なう。

【００２９】研磨ユニット３から予洗ユニット４へウエ
ハを搬入するときも、研磨ユニット３の雰囲気圧力の方
が予洗ユニット４の雰囲気圧力より低い状態で開閉ドア
２０を開いて、第４の移送ロボット１４ａによるウエハ
の受け渡しを行なう。

【００３０】このように、互に隣接する密封室の開閉ド
ア２０を開くときに、研磨ユニット３から遠い方の密封
室の雰囲気圧力が高くなるように制御しておけば、研磨
ユニット３内で発生する研磨粉等の粉塵がウエハストッ
カーユニット２や移送ロボット室１１あるいは洗浄ユニ
ット５等へ多量に侵入するのを回避できる。その結果、
精密研磨装置のランニングコストやメンテナンスのコス
トを大きく低減できる。また、精密研磨装置が露光装置
等とともにクリーンルームに配設されているときは、ク
リーンルームの雰囲気が研磨粉等によって汚染されるの
を防ぎ、露光装置等の性能向上とメンテナンスのコスト
の低減にも貢献できる。

【００３１】研磨ユニット３の下流側に配設された残り
の開閉ドア２０についても、上記と同様に、研摩ユニッ
ト３から遠い方の密封室の雰囲気圧力が高くなるように
制御したうえで、開閉ドア２０を開いてウエハの受け渡
しを行なう。

【００３２】各密封室の雰囲気圧力を制御するには、図
３に示すように、各密封室にそれぞれ給排気手段である
給排気口２１を設けておき、開閉ドア２０を開くときは
一方の密封室の給排気口２１からクリーンエアーを供給
し、他方の密封室の給排気口２１を排気することで両密
封室の雰囲気に圧力差を設ける。あるいは、一方の密封
室にクリーンエアーを供給したり、排気するだけでも、
同様の圧力差を設けることができる。

【００３３】また、各開閉ドア２０に部分開口手段であ
るスリット開口等を設けておき、研磨ユニット３を図示
しない排気手段によって連続的に排気すれば、精密研磨
装置のまわりのクリーンエアーが順次各密封室に吸引さ
れてクリーンエアーを含む気流が発生し、各ユニットの
雰囲気圧力が精密研磨装置のまわりの雰囲気圧力（外部
の雰囲気圧力）より低くなり、さらに、研磨ユニット３
に近いものほど雰囲気圧力が低くなる圧力勾配が生じ
る。このように、研磨ユニット３から遠い密封室ほど雰
囲気圧力が高くなる状態を常時維持すれば、開閉ドア２
０の開閉を行なうたびに各密封室の雰囲気圧力を制御す
る必要はない。

【００３４】（第２の実施の形態）これは、第１の実施
の形態における開閉ドア２０の替わりに、移送ロボット
を有する円筒ドア５０を用いたものである。

【００３５】図４は第２の実施の形態による精密研磨装
置のローディングユニット３１とウエハストッカーユニ
ット３２と第１の移送ロボット室４１のみを示す模式図
であって、第１の移送ロボット室４１は、回転式の移送
ロボット４１ａを有し、ローディングユニット３１とウ
エハストッカーユニット３２との間には、開閉ドア２０
の替わりに、移送ロボット４１ａの回転に連動して回転
する円筒ドア５０を備えている。円筒ドア５０は、円筒
状の隔壁の一部分に開口５０ａを設けたもので、ケーシ
ング５０ｂ内に回転自在に収容され、ケーシング５０ｂ
の両端を密封材５０ｃを介してローディングユニット３
１とウエハストッカーユニット３２に固定することで移
送ロボット室４１が形成される。

【００３６】ウエハＷ₂ を移送するときは、図４の
（ａ）に示すように、まず、ウエハストッカーユニット
３２と移送ロボット室４１の間を円筒ドア５０によって
閉塞した状態で、ローディングユニット３１と移送ロボ
ット室４１の雰囲気圧力の方がウエハストッカーユニッ
ト３２の雰囲気圧力より高いことを確認し、そのうえ
で、同図の（ｂ）に示すように、円筒ドア５０を移送ロ
ボット４１ａとともに回転させ、同図の（ｃ）に示すよ
うに、円筒ドア５０の開口５０ａがウエハストッカーユ
ニット３２に面した位置で停止させる。続いて、移送ロ
ボット４１ａをウエハストッカーユニット３２内に突出
させてウエハＷ₂ の受け渡しを行なう。

【００３７】このように移送ロボットの回転と連動する
回転式の円筒ドアを各移送ロボット室に設ければ、スラ
イド式の開閉ドアを用いてこれを移送ロボットと個別に
駆動する場合に比べて、駆動部が簡単で、開閉のタイミ
ングを移送ロボットの駆動に合わせて制御する必要もな
い。

【００３８】なお、この円筒ドアは、ローディングユニ
ットとウエハストッカーユニットの間に用いられている
が、他のユニット間に同様の円筒ドアを配設してもよ
い。

【００３９】ローディングユニット３１やウエハストッ
カーユニット３２の雰囲気圧力に上記のような圧力勾配
を発生させるためには、図３と同様に各密封室に給排気
口や公知の加圧手段を設ける方法を採用してもよいし、
図５に示すように、ローディングユニット３１の入口に
クリーンフィルタ３１ａを設け、ウエハストッカーユニ
ット３２を排気口３２ａに接続された排気手段によって
減圧することで、精密研磨装置の周囲の雰囲気を清浄化
して取り入れてもよい。この場合には、円筒ドア５０に
スリット５０ｄを設けて、円筒ドア５０がローディング
ユニット３１側のみに開口しているときやウエハストッ
カーユニット３２側のみに開口しているときでも、ロー
ディングユニット３１とウエハストッカーユニット３２
がスリット５０ｄを介して互に連通するように構成す
る。これによって、ローディングユニット３１からウエ
ハストッカーユニット３２に向かって常時気流が発生
し、両者の間に上記の圧力勾配が形成される。

【００４０】なお、円筒ドア５０のスリット５０ｄは、
図６に示すように、円筒ドア５０の周方向に同じ長さだ
けのびるものを複数設けてもよいし、図７に示すよう
に、各スリット６０ｄの長さを段階的に変化させた円筒
ドア６０でもよい。

【００４１】円筒ドア５０，６０のスリット５０ｄ，６
０ｄの長さおよび配置は、円筒ドア５０，６０がいかな
る回転位置にあってもローディングユニット３１とウエ
ハストッカーユニット３２の間が少なくともいずれかの
スリットを介して連通するように設定しなければならな
い。一般的には、円筒ドア５０の開口５０ａが、円筒ド
ア５０の中心軸のまわりに３０〜９０度の円弧状に開口
し、各スリット５０ｄは、１８０度以上の円弧状にのび
ているものが望ましい。円筒ドア６０についても同様で
ある。

【００４２】また、図８に展開図で示すように、比較的
短いスリット７０ｄを少なくとも一対ずつ、複数対周方
向に配設した円筒ドア７０でもよい。この場合は、各対
のスリット７０ｄの配設位置が各対ごとに互い違いにな
るように設けることで、両側の密封室を常時連通させる
ように構成する。

【００４３】（第３の実施の形態）図９は第３の実施の
形態による精密研磨装置を示すもので、これは、ウエハ
ストッカーユニット２と研磨ユニット３の間に各密封室
を隔絶する開閉手段として第１の流体仕切り隔壁装置８
０が配設され、研磨ユニット３と予洗ユニット４の間に
は第２の流体仕切り隔壁装置８０が配設され、予洗ユニ
ット４と洗浄ユニット５の間には第３の流体仕切り隔壁
装置８０が配設され、洗浄ユニット５とスピン脱水ユニ
ット６の間には第４の流体仕切り隔壁装置８０が配設さ
れる。また、残りの密封室間、すなわち、ローティング
ユニット１と第１の移送ロボット室１１の間と、スピン
脱水ユニット６からアンローディングユニット８までの
各密封室間は前述と同様のスライド式の開閉ドア２０に
よって仕切られている。同様に、ローディングユニット
１のウエハ搬入口とアンローディングユニット８のウエ
ハ搬出口にも開閉ドア２０が設けられる。

【００４４】各流体仕切り隔壁装置８０は、図１０に示
すように、互に隣接する密封室（ユニット２〜６）の雰
囲気をウォーターカーテン８０ａによって遮断し、各密
封室の気密性を保つものであり、密封室２〜６内の雰囲
気圧力Ｐ₂ 〜Ｐ₆ の間に、圧力勾配Ｐ₂ ＞Ｐ₃ ，Ｐ₃ ＜
Ｐ₄ ＜Ｐ₅ ＜Ｐ₆ を維持したままでウエハＷ₃ の移送を
行なうことができる。

【００４５】各流体仕切り隔壁装置８０は、図１０の
（ｂ）に示すように、隣接する密封室の隔壁８０ｂにウ
エハＷ₃ を搬出入するのに充分な開口８０ｃを設け、開
口８０ｃの上方にその開口幅より長尺のスリット８０ｄ
を配設して、該スリット８０ｄから水を落下させること
によって流体カーテンであるウォーターカーテン８０ａ
を形成させるものである。

【００４６】スリット８０ｄに供給される水は、図１１
に示すように、まず、流量制御装置８０ｅを有する供給
管を経て上部貯溜槽８０ｆに溜められる。スリット８０
ｄは上部貯溜槽８０ｆの底部に開口しており、上部貯溜
槽８０ｆ内の水位を一定に保つことで常時安定した水量
のウォーターカーテン８０ａを得ることができる。

【００４７】スリット８０ｄから落下する水は、隔壁８
０ｂの開口８０ｃの開口幅より幅広のウォーターカーテ
ン８０ａとなって開口８０ｃを覆い、両密封室の雰囲気
を遮断する。下部貯溜槽８０ｇに溜まった水は、排水管
８０ｈを経て排出される。

【００４８】各密封室間でウエハＷ₃ を移送するとき、
例えば、ウエハストッカーユニット２から研磨ユニット
３へウエハＷ₃ を搬入するときは、スライド式の開閉ド
アのような開閉動作を必要とすることなく、単にウォー
ターカーテン８０ａを横切ってウエハＷ₃ を移動させる
だけでよい。両密封室の気密性をほとんど損なうことな
くウエハＷ₃ の移送を行なうことができるうえに、複雑
な開閉動作等を全く必要としないため、ウエハＷ₃ の移
送に費す時間を大幅に短縮し、かつ、開閉ドア等の駆動
部のために装置が複雑化するのを回避できる。

【００４９】これによって、精密研磨装置の自動化や高
速化と低コスト化を大きく促進できる。

【００５０】なお、ウォーターカーテンを横切るときに
ウエハが濡れる点については、研磨ユニットにおける研
磨工程や予洗ユニットおよび洗浄ユニットにおける洗浄
工程がスラリーや洗浄液あるいは水等の液体を用いるも
のであるから何ら弊害となるおそれはない。返って、予
めスラリー等に対するウエハのなじみを良くするいわゆ
るプリウェット効果や、ウォーターカーテンの流水によ
ってウエハを洗浄できる等の利点が付加される。

【００５１】すなわち、最後に乾燥工程が設けられてい
るため、その前の工程でウォーターカーテンによってウ
エハが濡れることは問題にならない。

【００５２】本実施の形態は、ウエハストッカーユニッ
トからスピン脱水ユニットに到る工程の密封室間にウォ
ーターカーテンによる流体仕切り隔壁装置を配設したも
のであるが、必要であれば残りの密封室間においても、
開閉ドアの替わりに流体仕切り隔壁装置を用いることが
できることは言うまでもない。

【００５３】図１２は本実施の形態の一変形例を示す。
これは、図１０の隔壁８０ｂと同様の隔壁９０ｂの開口
９０ｃの上端に堰９０ｅを有する液溜９０ｆを設けて、
堰９０ｅから水をオバーフローさせてウォーターカーテ
ン９０ａを形成させるものである。下部貯溜槽９０ｇの
外側にタンク９０ｈを配設して、ここに多量の水を溜め
ることができるように構成するとよい。

【００５４】あるいは、図１３に示すように、隔壁１０
０ｂの開口１００ｃの上部を湾曲させて案内壁１００ｆ
を形成し、長尺のノズル１００ｅから吐出される水を直
接案内壁１００ｆに沿って流動させることでウォーター
カーテン１００ａを形成してもよい。

【００５５】さらには、図１４に示すように、隔壁１１
０ｂの開口１１０ｃに公知のエアーカーテン１１０ａを
設けてもよい。この場合は、ウエハが濡れるおそれがな
いため、乾燥工程の後の開閉ドア等の替わりに流体仕切
り隔壁装置を用いることができるという利点が付加され
る。

【００５６】図１５はさらに別の変形例を示す。これ
は、２つの密封室、例えばウエハストッカーユニット２
と研磨ユニットと３の間の隔壁１２０ｂに液体槽である
液槽１２０ａを取り付けて、液槽１２０ａ内の水をくぐ
ってウエハＷ₃ が搬送されるように構成したものであ
る。隔壁１２０ｂの開口１２０ｃは液槽１２０ａの液面
１２０ｄの下に開口しており、ウエハストッカーユニッ
ト２内において液槽１２０ａに投入されたウエハＷ₃
は、図１６に示すように、液槽１２０ａの側壁と底壁に
設けられた水流発生手段であるノズル１２０ｅから吐出
される水流によって研磨ユニット側に搬送される。

【００５７】液槽１２０ａのノズル１２０ｅは、図１６
の（ａ）に示すように研磨ユニット側に傾斜して配設さ
れ、同図の（ｂ）に示すように、ウエハＷ₃ の両面に向
かって水流を吐出する。

【００５８】また、本変形例では、ウエハが液槽の中を
くぐって搬送されるので液体を飛散させることがない。
そのため、この液体中に前密封室内で発生した不要物を
除去できる溶質を添加することが可能になり、その結
果、ウエハ搬送に伴なう不要物の汚染をより効果的に防
止することができる。このとき好ましい溶質とは、Ｓｉ
Ｏ₂ 粒子や研磨屑、疎水性の高い物質等に対して静電的
反発を促し、ウエハから除去する水酸化カリウム、アン
モニア等の塩基やイソプロピルアルコール等のアルコー
ル類である。また、金属、有機物等を酸化する塩酸、硫
酸、フッ素等の酸や、ＳｉＯ₂ 粒子や研磨屑、疎水性の
高い物質等を水中で安定にトラップすることができる中
性、カチオン性、アニオン性の界面活性剤等も除去した
い物質に応じて適宜選択することのできる好ましい溶質
である。

【００５９】さらに不要物をウエハより効果的に除去す
るために上記の液槽に公知の超音波発振装置を設置して
も構わない。

【００６０】本変形例は、ウエハが両密封室の間を移動
するときに、各密封室の気密性を損なうおそれが皆無で
あるという利点を有する。

【００６１】なお、前述のように、本実施の形態では、
ローディングユニットと第１の移送ロボット室の間と、
スピン脱水ユニットからアンローディングユニットまで
の各密封室間は前述したスライド式の開閉ドアによって
仕切られ、同様に、ローディングユニットのウエハ搬入
口とアンローディングユニットのウエハ搬出口にも開閉
ドアが設けられているが、これらの替わりに、上記と同
様の流体仕切り隔壁装置を用いてもよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００６３】研磨粉等の粉塵が、ウエハのセンタリング
や洗浄等の前後処理を行なう装置やその外側のクリーン
ルームの雰囲気等を汚染するのを回避できるうえに、機
構や制御が簡単で研磨工程の自動化や高速化を大きく促
進できる。これによって、精密研磨装置のランニングコ
ストやメンテナンスのコストを低減するとともに、クリ
ーンルーム内の露光装置等においてその性能が研磨粉等
によって低下したり、メンテナンスのコストが上昇する
等のトラブルを回避できる。また、精密研磨装置のスル
ープットを向上させて、半導体ディバイス等の低価格化
に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による精密研磨装置を説明す
る模式図である。

【図２】図１の装置の一部分を示すもので、（ａ）は第
１の移送ロボット室とウエハストッカーユニットの間の
開閉ドアを開いた状態、（ｂ）はウエハストッカーユニ
ットと研磨ユニットの間の開閉ドアを開いた状態を示す
説明図である。

【図３】図２の装置の各密封室を加圧または減圧する方
法を説明する図である。

【図４】第２の実施の形態によるローディングユニット
と移送ロボット室とウエハストッカーユニットを示すも
ので、（ａ）は円筒ドアをローディングユニットに開口
させた状態、（ｂ）は（ａ）に示す状態から円筒ドアを
ウエハストッカーユニット側に回転させる途中の状態、
（ｃ）は円筒ドアをウエハストッカーユニット側に開口
させた状態をそれぞれ説明する断面図である。

【図５】第２の実施の形態の第１の変形例による円筒ド
アを説明する図である。

【図６】図５の円筒ドアのスリットの配置を示す側面図
である。

【図７】図６のスリットの配置を変更した第２の変形例
による円筒ドアを示す側面図である。

【図８】図６のスリットの配置を変更した第３の変形例
による円筒ドアを平面状に展開した状態で示す展開図で
ある。

【図９】第３の実施の形態による精密研磨装置を説明す
る模式図である。

【図１０】図９の装置の一部分を示すもので、（ａ）は
ウエハストッカーユニットからスピン脱水ユニットまで
を示す部分模式断面図、（ｂ）は流体仕切り隔壁装置を
拡大して示す拡大部分断面図である。

【図１１】図１０の流体仕切り隔壁装置を示す斜視図で
ある。

【図１２】第３の実施の形態の第１の変形例による流体
仕切り隔壁装置を示す模式部分断面図である。

【図１３】第３の実施の形態の第２の変形例による流体
仕切り隔壁装置を示す模式部分断面図である。

【図１４】第３の実施の形態の第３の変形例による流体
仕切り隔壁装置を示す模式部分断面図である。

【図１５】第３の実施の形態の第４の変形例による流体
仕切り隔壁装置を異なる２つの断面図で示すものであ
る。

【図１６】図１５の（ａ）の破線で囲んだ部分Ａと同図
の（ｂ）の破線で囲んだ部分Ｂをそれぞれ拡大して示す
拡大断面図である。

【図１７】一従来例による精密研磨装置を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１，３１ ローディングユニット ２，３２ ウエハストッカーユニット ３ 研磨ユニット ４ 予洗ユニット ５ 洗浄ユニット ６ スピン脱水ユニット ７ 乾燥ユニット ８ アンローディングユニット １１〜１３，４１ 移送ロボット室 １１ａ〜１３ａ，４１ａ 移送ロボット ２０ 開閉ドア ２１ 給排気口 ５０，６０，７０ 円筒ドア ５０ｄ，６０ｄ，７０ｄ スリット ８０ 液体仕切隔壁装置 ８０ａ，９０ａ，１００ａ ウォーターカーテン １１０ａ エアカーテン １２０ａ 液槽

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨手段を備えた第１の密封室と、第２
   の密封室を介して前記第１の密封室に連通自在である第
   ３の密封室と、前記第１および前記第３の密封室と前記
   第２の密封室の間を交互に連通させる第１および第２の
   開閉手段と、少なくとも前記第１の開閉手段を開くとき
   に前記第１の密封室の雰囲気圧力が前記第２の密封室の
   雰囲気圧力より低くなるように両密封室の前記雰囲気圧
   力を制御する雰囲気圧力制御手段を有する精密研磨装
   置。
2. 【請求項２】 雰囲気圧力制御手段が、第２の開閉手段
   を開くときに第２の密封室の雰囲気圧力が第３の密封室
   の雰囲気圧力より低くなるように両密封室の前記雰囲気
   圧力を制御するように構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の精密研磨装置。
3. 【請求項３】 雰囲気圧力制御手段が、各密封室のそれ
   ぞれの雰囲気圧力を個別に制御する給排気手段を備えて
   いることを特徴とする請求項１または２記載の精密研磨
   装置。
4. 【請求項４】 各開閉手段にこれを部分的に開口させる
   部分開口手段が設けられており、雰囲気圧力制御手段
   が、第１の密封室を常時排気する排気手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の精密研磨装
   置。
5. 【請求項５】 各開閉手段が、スライド式の開閉ドアで
   あることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記
   載の精密研磨装置。
6. 【請求項６】 各密封室の間で被加工物を移送する移送
   ロボットが設けられており、第１および第２の開閉手段
   が、前記移送ロボットに連動して開閉する回転式の円筒
   ドアによって構成されていることを特徴とする請求項１
   ないし４いずれか１項記載の精密研磨装置。
7. 【請求項７】 移送ロボットが第２または第３の密封室
   に配設されていることを特徴とする請求項１ないし６い
   ずれか１項記載の精密研磨装置。
8. 【請求項８】 第１の密封室が、その内部で上方から下
   方へクリーンエアーを通風させるダウンフロー機構を備
   えていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１
   項記載の精密研磨装置。
9. 【請求項９】 精密研磨装置の同一側面に面してローデ
   ィングユニットとアンローディングユニットが配設され
   ていることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項
   記載の精密研磨装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９いずれか１項記載の
    精密研磨装置によって被加工物を精密研磨する工程を有
    する精密研磨方法。
11. 【請求項１１】 被加工物が半導体であることを特徴と
    する請求項１０記載の精密研磨方法。
12. 【請求項１２】 被加工物の被研磨面が、絶縁膜または
    金属膜の表面であることを特徴とする請求項１０または
    １１記載の精密研磨方法。
13. 【請求項１３】 被加工物が、絶縁性基板上に半導体膜
    を形成したものであることを特徴とする請求項１０ない
    し１２いずれか１項記載の精密研磨方法。
14. 【請求項１４】 研磨手段を備えた第１の密封室と、第
    ２の密封室と前記第１の密封室の間を連通させる開閉手
    段と、前記開閉手段が開くときに前記第１の密封室の雰
    囲気圧力が前記第２の密封室の雰囲気圧力より低くなる
    ように両密封室の前記雰囲気圧力を制御する雰囲気圧力
    制御手段を有する精密研磨装置において、前記第１の密
    封室が、その内部で上方から下方へクリーンエアーを通
    風させるダウンフロー機構を備えていることを特徴とす
    る精密研磨装置。
15. 【請求項１５】 雰囲気圧力制御手段が、各密封室のそ
    れぞれの雰囲気圧力を個別に制御する給排気手段を備え
    ていることを特徴とする請求項１４記載の精密研磨装
    置。
16. 【請求項１６】 開閉手段にこれを部分的に開口させる
    部分開口手段が設けられており、雰囲気圧力制御手段
    が、第１の密封室を常時排気する排気手段を備えている
    ことを特徴とする請求項１４または１５記載の精密研磨
    装置。
17. 【請求項１７】 開閉手段が、スライド式の開閉ドアで
    あることを特徴とする請求項１４ないし１６いずれか１
    項記載の精密研磨装置。
18. 【請求項１８】 被加工物が各密封室の間を移送される
    ための移送ロボットが設けられており、開閉手段が、前
    記移送ロボットに連動して開閉する回転式の円筒ドアに
    よって構成されていることを特徴とする請求項１４ない
    し１６いずれか１項記載の精密研磨装置。
19. 【請求項１９】 移送ロボットが第１または第２の密封
    室に配設されていることを特徴とする請求項１４ないし
    １８いずれか１項記載の精密研磨装置。
20. 【請求項２０】 被加工物を一時待機させる第１のユニ
    ットと、前記第１のユニットから移送された被加工物を
    研磨する研磨手段を備えた第２のユニットと、前記第２
    のユニットから移送された被加工物を洗浄する第３のユ
    ニットと、前記第３のユニットから移送された被加工物
    を乾燥させる第４のユニットと、前記第１ないし前記第
    ４のユニットのそれぞれの雰囲気を個別に密封する密封
    手段と、各ユニットの雰囲気圧力を外部の雰囲気圧力よ
    り低い値に制御する雰囲気圧力制御手段を有する精密研
    磨装置。
21. 【請求項２１】 雰囲気圧力制御手段が、第１のユニッ
    トから第２のユニットに向かって低減する圧力勾配と、
    第４のユニットから第３のユニットを経て前記第２のユ
    ニットに向かって低減する圧力勾配を発生させるように
    構成されていることを特徴とする請求項２０記載の精密
    研磨装置。
22. 【請求項２２】 雰囲気圧力制御手段が、第１のユニッ
    トから第２のユニットに向かって流動するクリーンエア
    ーの気流と、第４のユニットから第３のユニットを経て
    前記第２のユニットに向かって流動するクリーンエアー
    の気流を発生させるように構成されていることを特徴と
    する請求項２０または２１記載の精密研磨装置。
23. 【請求項２３】 各ユニットの間に、被加工物を移送す
    る移送ロボットが配設されていることを特徴とする請求
    項２０ないし２２いずれか１項記載の精密研磨装置
24. 【請求項２４】 被加工物を研磨する研磨手段を備えた
    第１の密封室と、その搬入側と搬出側にそれぞれ隣接す
    る第２および第３の密封室と、前記被加工物を透過自在
    である流体カーテンを介して前記第２および前記第３の
    密封室のそれぞれと前記第１の密封室の間を連通させる
    流体仕切り隔壁装置と、前記第１の密封室の雰囲気圧力
    が前記第２および前記第３の密封室のそれぞれの雰囲気
    圧力より低くなるように各雰囲気圧力を制御する雰囲気
    圧力制御手段を有する精密研磨装置。
25. 【請求項２５】 流体カーテンがウォーターカーテンで
    あることを特徴とする請求項２４記載の精密研磨装置。
26. 【請求項２６】 流体カーテンの替わりに、被加工物を
    沈ませて移動させることの自在である液槽を用いること
    を特徴とする請求項２４記載の精密研磨装置。
27. 【請求項２７】 液槽の液体が、酸性物質、塩基性物
    質、アルコール、界面活性剤のうちの少なくとも１つを
    含有することを特徴とする請求項２６記載の精密研磨装
    置。
28. 【請求項２８】 液槽が、被加工物を移動させるための
    水流を発生する水流発生手段を有することを特徴とする
    請求項２６または２７記載の精密研磨装置。
29. 【請求項２９】 被加工物を一時待機させる第１のユニ
    ットと、前記第１のユニットから移送された被加工物を
    研磨する研磨手段を備えた第２のユニットと、前記第２
    のユニットから移送された被加工物を洗浄する第３のユ
    ニットと、前記第３のユニットから移送された被加工物
    を乾燥させる第４のユニットと、前記第１ないし前記第
    ４のユニットのそれぞれの雰囲気を個別に密封する密封
    手段と、各ユニットの雰囲気圧力を外部の雰囲気圧力よ
    り低い値に制御する雰囲気圧力制御手段を有し、前記密
    封手段が、前記被加工物を透過自在な流体カーテンまた
    は液体槽を介して少なくとも前記第１のユニットと前記
    第２のユニットの間を連通させる流体仕切り隔壁装置を
    備えていることを特徴とする精密研磨装置。
30. 【請求項３０】 雰囲気圧力制御手段が、第１のユニッ
    トから第２のユニットに向かって低減する圧力勾配と、
    第４のユニットから第３のユニットを経て前記第２のユ
    ニットに向かって低減する圧力勾配を発生させるように
    構成されていることを特徴とする請求項２９記載の精密
    研磨装置。
31. 【請求項３１】 被加工物を搬入するためのローディン
    グユニットと前記被加工物を搬出するためのアンローデ
    ィングユニットが、精密研磨装置の同一側面に面して配
    設されていることを特徴とする請求項２９または３０記
    載の精密研磨装置。
32. 【請求項３２】 請求項１４ないし３１いずれか１項記
    載の精密研磨装置によって被加工物を研磨する工程を有
    する精密研磨方法。