JPH11207594A - モジュール式ウエハ研磨装置及びウエハ研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置場所に適合する様々な配置形態をとり
得、かつ高い効率で研磨処理を行うことができるモジュ
ール式ウェハ研磨装置を提供する。 【解決手段】 ウエハ研磨装置は、モジュールフレー
ムと、回転可能で研磨パッドを備えた連続ベルトと、回
動自在なウエハ保持用ヘッドドライブとを備える。ヘッ
ドドライブはその遠位端部分にウエハを保持するウエハ
キャリアヘッドを備え、保持済ウエハがベルトに当接す
る垂直研磨位置に移動する。ウエハ保持用遠位端部分が
回転し、並んでスイープ動作する間、研磨パッドに当接
する保持されたウエハに圧力が加えられる。研磨終了
後、ヘッドドライブは反転してベルト横断部分から離れ
て他の方向に回動し、その後研磨済ウエハが除去され
る。多数のモジュールを、間にロボット経路を挟んで直
列か並列に配置できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ研磨装置に
関するものである。本発明は特に、ベルト式ポリッシャ
を備え、その配置についてモジュール式である半導体ウ
ェハ研磨装置に関するものである。また本発明は、“Mo
dular Wafer Polishing Apparatus and Method”なる名
称のH. Alexander Andersonらによる１９９７年１１月
５日出願の米国特許出願０８／９６４，９３０号から、
“Wafer Shuttle System”なる名称のJohn WeiguoZhang
らによる１９９７年１１月５日出願の米国特許出願０８
／９６５，０３７号、及び“Wefer Polishing Head Dri
ve”なる名称のLinh X. Canらによる１９９７年１１月
５日出願の米国特許出願０８／９６４，８１７号に至る
複数の優先権に基づいている。

【従来の技術】半導体ウエハ用の化学的機械的研磨装置
は従来より周知となっており、典型的には米国特許第
５，５９３，３４４号及び明細書中に置いて引用されて
いる特許に開示されている。一般にこれらの装置は顧客
の必要及び設置される施設の場所に応じてカスタマイズ
される。更に、従来の装置のほとんど全ては、半導体ウ
エハが水平位置に置かれた状態で研磨工程を実行する。
即ちこの時にウエハは回転する水平なテーブル若しくは
水平なベルト部分上に水平に載置され、ウエハの上側面
に下向きの力が加えられる。この工程は通常第１のテー
ブルまたはウエハキャリアがウエハをのせて移動し、ウ
エハを第２のスラリーを含んだ研磨テーブル又はベルト
に押しつけることによって成される。半導体プロセスに
おける化学的機械的研磨（ＣＭＰ）では、ウエハの表面
から突出部分を取り除き表面を研磨する。ＣＭＰ処理
は、部分的にプロセシングされたウエハに対して行われ
る。典型的なウエハは概ね円形のウエハに加工された単
結晶シリコン又は他の半導体材料である。研磨が行える
状態にある典型的なプロセシングされた又は部分的にプ
ロセシングされたウエハは、ウエハの表面上で約４００
０〜１００００Åの高さの局部的な幾何学的特徴を形成
する１又は２以上のパターニングされた層の上に、例え
ばガラス、二酸化シリコン、若しくは窒化シリコンのよ
うな誘電体材料の上層か、若しくは金属層を有する。研
磨処理によりこの局部的な特徴が平滑化され、理想的に
はウエハの表面がウエハから形成されるチップのサイズ
をカバーする領域上で平坦にされる。現在、研磨は、チ
ップのサイズをカバーする面積において約１５００〜３
０００Åの許容範囲まで局部的にウエハを平坦化する処
理であると見なされている。従来のベルト式ポリッシャ
は、研磨パッドを取り付けたベルト、ウエハが水平に載
置されるウエハキャリアヘッド、及びベルトのウエハの
下の部分を水平に支持する支持体アセンブリを有する。
これは米国特許第５，５９３，３４４号の第１図に示さ
れている。ＣＭＰ処理のため、研磨パッドをスラリーで
コーティング又は研磨パッドにスラリーをスプレーしな
がら、駆動システムでベルトを回転する。キャリアヘッ
ドはウエハを研磨パッドに接触させて、回転する研磨パ
ッドをウエハ表面に押しつけるようにする。ウエハの表
面に対するスラリーの化学的作用及び研磨パッドの機械
的作用により、その表面から材料が除去される。米国特
許第５，５９３，３４４号及び米国特許第５，５５８，
５６８号には、ベルトの支持のための静水圧式流体ベア
リングを用いるＣＭＰシステムが記載されている。半導
体プロセシングにおいて必要な許容誤差範囲まで表面を
研磨するため、ＣＭＰシステムは通常、ウエハに、ウエ
ハ全体に渡って均一な圧力をもって研磨パッドを押しつ
けることを意図している。均一な研磨を可能とする方法
及び構造が求められている。更に、従来の装置はロボッ
ト式ウエハロード・アンロードシステムにより次第に自
動化されてきていることから、ロボットシステムの複雑
さを低減すること、及び各単位操作にかかる経過時間を
最小化し、ロボットシステム及び研磨装置の双方の効率
を高めることの必要性が増してきている。任意の生産速
度の必要性に適合し、幅広い形態の生産設備空間に収ま
る適合するより標準的な研磨装置をより低いコストで提
供する必要性もでてきている。

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、直列配置及び並列配置等の様々な配置形態をとるこ
とができ、かつ高い効率で研磨処理を行うことができる
モジュール式ウェハ研磨装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】本発明は、モジュール式
のウエハ研磨（又はバフ研磨）装置に関するものであ
り、ここではいくつかの同型の装置が、１又は２以上の
装置に作用する適切な比較的単純なロボットシステムと
一体的に、直列配置式、又は並列配置式、若しくは直列
並列配置式の形態で設置され得る。ここで用語「同型
の」が用いられているが、この用語の意味は、例えば研
磨工程がバフ研磨工程以外の異なる研磨経路を含み得る
という点で装置毎に多少異なっている状態を含むものと
して理解されたい。又各モジュールは互いに９９％以上
の同一の部分を有している。モジュールの数及び位置
は、顧客の生産における必要性や生産設備の空間に応じ
て変えられ得る。好適実施例では、ウエハはロード及び
アンロードのための操作時には水平な向きに置かれ、研
磨（又はバフ研磨）が行われる時には垂直な向きにされ
る。従ってロボット又はそのウエハ保持エンドエフェク
タはウエハを垂直に回す必要はなく、ロボットシステム
においてウエハ反転運動を与える必要がなくなり、従っ
てロボットシステムが単純化する。代わりにウエハ載置
及び保持ヘッド駆動機構、シャトル機構及びステージン
グ／リンシング機構（staging/rinsing mechanism）が
用いられ、これは水平向きのウエハを受け取り、取り出
すことができ、ここでヘッド駆動機構が載せられたウエ
ハと共に９０°回転して垂直方向となり研磨又はバフ研
磨処理が行われる。各モジュールはフレームの中に包入
されており、コンパクトで２、４、又はそれ以上の研磨
又はバフ研磨ヘッド及びアセンブリを収容できる。従っ
て垂直型研磨装置では、直線的に移動可能なロボットに
よってウエハカセットからウエハ又はウエハ群をステー
ジング／リンシング機構に移送する。シャトル機構は、
特にウエハエッジグリッパに備えられており、研磨され
るウエハをロードするため、または研磨済みのウエハを
アンロードするためにウエハを動かす。次いでシャトル
機構は、ステージング／リンシング機構と、水平方向の
遠位端を有するヘッドドライブとの間を移動する。水平
なウエハは、このような遠位端に載せられ、通常吸引装
置によって保持される。次いでヘッドドライブは回転
（傾動）されて、９０°の向きに向けられ、保持された
ウエハも垂直方向に向けられる。次いでヘッド（及びウ
エハ）は、直線的に水平方向に動かされて、連続的に移
動するベルトの垂直横断面又は垂直横断部分の研磨パッ
ドに押しつけられ、適切な研磨剤スラリーを用いて、ウ
エハ表面の研磨又はバフ研磨が行われる。バフ研磨処理
は、研磨処理と類似しているが、研磨剤なしに脱イオン
水又は他の液体を用いる点で異なっており、研磨パッド
材料又びナップ（けば）の選択やベルト及びヘッドドラ
イブの速度及び圧力がそれぞれ異なっている。ある実施
例では、グリッパによりロボットから供給されたウエハ
を簡単に移送できるが、この時グリッパが接触するのは
ウエハの外周部のみである。グリッパはウエハの表又は
裏の両面には触れないことからこれらの表面に粒子の汚
れが付くことはなく、又平面上に突出部が生じたりひっ
かき傷が付くこともない。又、研磨済みの表面からスラ
リーを流したり、ウエハを損なう乾燥を防止すべく湿っ
た状態に維持するために用いられるリンスボックスも設
けられている。バフ研磨処理が行われる場合は、ロボッ
トは研磨済みの湿ったウエハを取り出して、そのウエハ
をバフ研磨パッドを備えた垂直横断部分を有する回転す
るバフ研磨ベルトに隣接する別の水平方向に向けられた
ヘッドドライブに送る。グリッパは、径方向に移動可能
な一連の水平セクタを備えている。各セクタは、セクタ
と共に径方向内向きに移動する１又は２以上の固定され
た従属フィンガー部を有し、フィンガー部は保持力によ
りウエハの外周部に当接し押しつけられる。グリッパは
シャトル機構の一部であり、シャトルが内向きに直線的
に移動する時ウエハの外周部を保持したグリッパは、水
平ヘッド機構の上に配置され、そこでウエハは放されて
ヘッドドライブの遠位端上に置かれ、その上に吸引によ
り保持される。研磨工程の間、ウエハ及びウエハを載せ
たヘッドの部分は、回転され、又垂直面内で横向きに挿
入され、研磨パッド内の均一性を平均化し得る。ベルト
の速度及びヘッド及びウエハによりベルト上にかけられ
る圧力は、コンピュータ入力によって制御される。ヘッ
ドのウエハを載置した部分は、ヘッド全体の内外にわた
って摺動可能で研磨の圧力を制御している。ヘッドドラ
イブのモータは、ヘッドのウエハを載置した部分を回転
させるトルクを与える。装置の動作が垂直方向で直線的
であることにより、ユーザがウエハと研磨パッドとの間
の相対的な線速度をより高くすることができる。ヘッド
圧力は小さくすることができ、これによって平坦化処理
においてより高い効率で同じ材料除去速度を達成するこ
とができる。本発明により、２つのウエハを同時に研磨
処理若しくはバフ研磨処理することが可能となる。これ
は互いに対向し、連続的なベルトの垂直方向の両面に対
して移動可能な２つのヘッドを使用することができるか
らである。２つのウエハは、研磨パッド又はバフ研磨パ
ッドを備えたベルトの両側の回転する横方向の部分に押
し当てられる。ウエハ研磨装置は、モジュールフレー
ム、フレームに対して回転可能な連続ベルト、研磨パッ
ドアセンブリを含む垂直方向のベルト横断部分を少なく
とも１つ備えたベルト、及びフレーム内部にあり、ベル
ト横断部に対して平行且つ並置された垂直第１位置に移
動可能な遠位端を有する少なくとも１つの回動自在ウエ
ハ保持ヘッドドライブを含む。このヘッドドライブは、
ヘッドドライブの遠位端上にウエハを保持するためのウ
エハキャリアを有し、ドライブはウエハキャリアがウエ
ハを保持したまま、ヘッドドライブ及び保持されたウエ
ハをベルト横断部分に当接する垂直研磨位置に動かし、
保持されたウエハに研磨パッドアセンブリに対して押し
つける圧力を加える。研磨の後ドライブは逆転し、ヘッ
ドドライブがベルト横断部分と離れる向きに回動して、
研磨済みのウエハが取り除かれる。

【発明の実施の形態】図１及び図２は、ウエハ研磨装置
１０の１つのモジュールを示した図であり、この装置で
は、構造フレーム１１の内部に様々な構成要素が設けら
れている。フレーム１１は、ホイールキャスター１４及
びモジュールを移動してフレーム内に水平方向に位置づ
ける水準フィート１５を備えたボトムベース部１２を有
する。内部ポリッシャフレーム１６は、自由回転トップ
プーリシャフト２１を支持する一対のプーリ支持体１７
を有しており、マウント部１９は、回転ドラム２４及び
２５上に連続的に装着された研磨ベルト２３を駆動する
ボトムドライブシャフト２２を支持する。ドライブシャ
フト２２、ドラム及びベルト２３は、タイミングベルト
３２を駆動するモータ２６によって駆動される。タイミ
ングベルト３２は、ベルトドライブテンショナー２７に
より張力を与えられる。空気シリンダー又はモータを備
えた研磨ベルトテンショナー２８は研磨ベルトに張力を
与えるために用いられる。ウエハの研磨中、コンディシ
ョナーと呼ばれる別の機構３１は、原位置又は別位置の
何れかにおいて異なる研磨材料及び異なる圧力及び異な
る振動速度について、研磨パッドを条件付け、研磨の結
果を最適化する。コンディショナー３１及び他の研磨構
造は、米国特許第０８／９６５，５１４号に記載されて
いる。サブフレーム２９は研磨ヘッドドライブ４０（図
５〜図９参照）用のロック機構４１（１つだけ図示され
ている）を支持するために設けられる。スタブシャフト
４２もフレーム１６に結合され、且つ空気シリンダー４
９又はボールねじのような他のリニアデバイスにリンク
されて、ヘッドドライブ４０を図１、図５、及び図８に
示す垂直位置から、研磨されるウエハがロードされる水
平位置（図６及び図７）に回動させる。受け皿３０は、
研磨ドラム及び研磨ベルトの下に延び、更にステージン
グ／リンシング機構（図示せず）の下に延びており、装
置からこぼれた研磨スラリーを受ける。米国特許出願第
０８／９６５，０６７号に記載されているような、若し
くは他の従来の型のスラリーディスペンサを用いてベル
ト及びウエハインタフェースにスラリーを供給する。図
１にはただ１つのドライブヘッドが示されているが、二
重ドライブヘッド又は他のドライブヘッド（図６）は、
垂直方向に並べて用いられ、ドラム及びポリッシャベル
トアセンブリの垂直な両面に対向するように配設され得
る。一対のシャトルステーション５０は左右に配置され
フレーム１１に結合される。この内の１つの詳細が図４
に示されている。各ステーションは、ヘッドドライブ部
分が水平向きの位置にある時、ヘッドドライブのウエハ
受容部分の位置に置いたりそこから外したりするために
ウエハを水平方向及び垂直方向に動かすウエハ移送シャ
トルを提供する。このシャトルは、ロボットと共同し
て、未研磨のウエハをウエハカセット（図１０）からス
テージング／リンシング機構とも称されるロボット／シ
ャトル移送アセンブリに運ばれるようにする。研磨の
後、ウエハはシャトルによってリンシングバスに戻さ
れ、ウエハからスラリーが洗い流される。ここでウエハ
はロボットにより取り出されて、バフ研磨ステーション
に運ばれるか、或いは研磨済み、バフ研磨済みウエハカ
セット若しくは下流のプロセシングステーションに誘導
される。ウエハエッジグリッパは、多数の径方向に移動
する、ステーションセグメント５１から垂設されたフィ
ンガー部５３を有し、そのセグメント及び取り付けられ
たフィンガー部が徐々に内向きに動かされてウエハの外
周部、即ちエッジに当接した時、ウエハエッジを把持す
る空気式グリッパにより出し入れされる。セグメント５
１は通常３つ設けられ、約８０°の弧をなすように延び
ている。フィンガー部は好ましくは耐腐食性プラスチッ
ク材料から作られ、セグメントの下側から約１０ｍｍ延
びている（図１１）。このセグメントはチャンバ６４内
の圧縮空気により駆動される。ウエハリンスバス５４
は、シャトルに並列に設けられており、ここでは、研磨
の後バフ研磨ステーションにロボットで移送する前に、
若しくはバフ研磨を行わない場合には他のプロセシング
ステーション若しくは研磨済みウエハカセットにロボッ
トで移送する前に、ウエハを洗浄し研磨スラリーを除去
することができる。フィンガー部５３を備えたウエハ移
送アセンブリ６０は、間隔をおいた位置において研磨済
みのウエハエッジに当接しそれを保持して、ステージン
グ／リンシング機構の上の位置に移動する。空気シリン
ダー６１が駆動されて、空気グリッパ６２の作用によっ
てセグメント５１を径方向外向きに動かすことによりア
ンロードリング９１上にウエハが降ろされる。次いで、
アンロードリング９１及びその上に載せられたウエハ
は、垂直ドライブ５６（図４）により下向きに移動さ
れ、ウエハを１又は複数回バスの中に出し入れしてウエ
ハを沈め洗浄する。水スプレー５５（図４）を、研磨剤
を水で洗い流すために用いることができる。このスプレ
ーは研磨済み若しくはバフ研磨済みの表面の洗浄をより
徹底させる。ウエハへの接触がウエハの外周部のみで行
われることにより、汚れを著しく減らすことができる。
更に、ウエハを脱イオン水又は他の液体でリンスするこ
とにより、ロボットがウエハを取り出せる状態になる前
にスラリーが乾燥するのを防止することができる。ウエ
ハはスプレー洗浄のためのバス内に保持され得、機械的
に洗浄され、超音波洗浄を受けることもでき、若しくは
バスの中で回転させることもできる。図４に示すのは、
シャトルステーション５０の動作であり、ここではフレ
ーム１１上に取り付けられたレール５８が、垂設された
フィンガー部５３を備えた前述のセグメント５１を含む
直線移動式エッジグリップウエハ移送アセンブリ６０を
載せている。空気シリンダー６１の駆動することによ
り、空気グリッパ６２が上下する。グリッパ６２はウエ
ハ移送アセンブリ６０に結合され、セグメント５１をチ
ャンバ６４に加えられた空気圧により径方向に移動させ
て、ウエハ把持位置又は非ウエハ把持位置に移動させ
る。未研磨のウエハは、初めにロボット７０、より具体
的にはロボット８（図１０）からオープンエンドのロー
ドリングの形態でレシーバ５７上に受け取られる。これ
によってロボット及びエフェクタが、ウエハをロード及
びアンロードできるようになる。レシーバ５７（ロード
リング）及びアンロードリング９１は、それぞれ一連の
プラスチックナッブ５７ａ及び９３をそれぞれ有し、こ
れによって各リング表面からウエハを持ち上げ、且つグ
リッパによるウエハエッジの把持を簡単にする。この時
リングは、バスの上に配置されている。リング５７は、
図４に示すように外向きに動かされて、研磨済みのウエ
ハがリング９１上に置かれる。この動きは、ロードリン
グ５７に固定されたピボットアーム９４により与えら
れ、モータ９６により回動（矢印９７方向）される。こ
れによりリング５７はアンロードリング９１上に延び
る。シャトルアセンブリは、移動したレシーバ（ロード
リング）５７の上の位置に動かされ、ウエハ外周部から
離隔した形で垂設されたフィンガー部を備えたウエハ上
のセグメントが空気シリンダー６１の動作により移動さ
れる。セグメント５１は、次いで入口６２ａを介して圧
縮空気により動作可能な空気グリッパ６２（図１１）の
動作により径方向内向きに動かされる。これによりフィ
ンガー部５３がウエハ外周部の間隔をおいた位置に当接
し、それを把持する。日本のＳＭＣ社製のモデルＭＨＲ
３Ｃ−１５Ｒの３つの顎型グリッパを用いてセグメント
を径方向に動くようにする。常に水平方向に保持される
ウエハ及びセグメントを含むアセンブリ６０は、次いで
レール５８に沿って内向きに移送され、図６に示すよう
に水平方向に回動されたヘッドドライブの上の位置（図
４の左側）に移送される。グリッパ６１はセグメント及
びグリップされたウエハを垂直方向に移送しヘッドドラ
イブ４０のヘッド部分４３の上に動かす。ここでウエハ
は好ましくはヘッド部分４３に吸引により保持される。
セグメントは径方向外向きに動かされて、フィンガー部
５３のグリップ作用を緩め、セグメントは上昇されて、
アセンブリ６０がレールに沿って外向き（図４において
右向きに）動かされ、ドライブヘッドの研磨ベルトに平
行な垂直方向への再回動を可能にする。シャトル動作は
逆に反復されて、ヘッドドライブが９０°逆向きに回動
して水平方向に向けられた後、ヘッドドライブから研磨
済みのウエハが取り除かれる。セグメント５１に把持さ
れ、その上に研磨剤スラリーを載せられた研磨済みのウ
エハは、次いでレール５８に沿って移動され、上述のよ
うにウエハの洗浄及びスプレーのためバス５４の上に設
置される。研磨され洗浄されたウエハは次いで上向きに
移動され、ロボット７０により持ち上げられて、バフ研
磨ステーション９０（図１０）の別のプロセシングステ
ーション、若しくは研磨済みウエハカセットに運ばれ
る。バフ研磨ステーションは、研磨装置と同型であって
良く、研磨パッド材料を節約することができる。バフ研
磨速度及び圧力は、モータ駆動ヘッド４８により与えら
れる。アセンブリ６０は従来の空気シリンダー及びレー
ル内のピストン（図示せず）によりレール５８によって
駆動される。ここでピストンロッドの遠位端は鉛のねじ
又は他の標準的な機構によりアセンブリ６０に結合され
る。モジュール１０は様々な形態で配置され得る。図３
Ａはロボット７０を側面に設け直列に配置されたモジュ
ール１０を示した図である。図３Ｂは、ロボット７０を
間に挟んで並列に配置されたモジュール１０を示した図
である。図３Ｃは直列且つ並列に配置されたモジュール
１０の図であり、ロボット７０は各並列モジュールの対
の間に挟まれている。図３Ｄは、洗浄装置又は計測装置
のような外部の支持プロセスステーションのためのモジ
ュール９９及び３つのモジュール１０、９０を示した図
である。この図３Ｄの配置は、図１０において詳細に示
されており、ここでは、ロボットが研磨モジュール１０
の１つにウエハを配置し、次いでバフ研磨モジュール９
０にウエハを配置できる。研磨が行われる間、ロボット
は他の研磨モジュール１０においてバフ研磨モジュール
９０に別のウエハを配置することができる。ロボットは
日本のＲｏｒｚｅ社から市販されているモデルＲＲ７０
１Ｌ０３１４のようなロボットシステムであり得る。図
５に示すのはヘッドドライブの２つの実施例である。ヘ
ッドドライブ４０（ここではスイープドライブと称す
る）は、ヘッド部分４３の垂直方向に配置されている。
研磨ベルトは明確に示すため図面では取り除いて示して
ある。ヘッドドライブは、ウエハの水平なアンロード又
はロードのため、ヘッド部分４３の水平位置に回動され
る。図７及び図８に示すように、スイープ動作は、モー
タ６８及びギアボックス６７により、ヘッドドライブハ
ウジング３９に取り付けられたボールねじ３７及びナッ
ト３６アセンブリの駆動中空シャフト３８を介して与え
られる。研磨位置において、ピンロック４１は図５に示
す位置にヘッドドライブを保持する。電気モータ６６
（図８）は、コンピュータで制御可能な回転速度で回動
可能なヘッド部分４３を駆動し、空気圧が、ロータリユ
ニオン６６ｂを介して与えられ、ヘッド部分４３のウエ
ハを、ベルト２３上の研磨パッド２３ａ（図１に概略的
に示されている）に接触させる。ベアリング８０は中空
シャフト３８を支持する。ベルトドラム２４、２５の反
対側には、第２研磨システムが設けられ、これにより２
つのウエハを同時に同じベルトと研磨パッドにより研磨
することが可能となる。又、ベルトの各側に、２以上の
研磨システムを併設しても良い。第２システムは、回転
可能なウエハ保持ヘッド部分８３（図９）及び空気シリ
ンダー８４（図９）を備えたスイングヘッドドライブ４
５を備えた「スイング」ドライブであり得、これによっ
てスイングヘッドドライブ４５及びヘッド部分８３をピ
ボット点８５の周りに回動させ、ヘッド部分８３に載せ
られたウエハを研磨パッドに押しつける。ヘッド及び保
持されたウエハの動きの詳細は、米国特許出願第０８／
９６５，０３３号に記載されており、ここでは膨張可能
なブラダ１８が、ウエハの後部と接触し、支持されたウ
エハをベルトの研磨パッドに圧力をもって接触させる。
ベルトの後部支持体、即ち保持されたウエハがベルトに
押しつけられる領域の裏側には、米国特許出願第０８／
９６４，７７３号の仕組みが用いられており、ここでは
静水圧ベアリングが用いられるか、米国特許出願第０８
／９６４，７７４号の密閉流体ポケットが用いられる。
スイングヘッドドライブ４５は、ウエハを研磨する際
に、ギアボックス及びモータ４７により研磨パッドに対
して掃引され得る。ウエハ研磨の後、スイングヘッドド
ライブ４５はピボット８５の周りに外向きにピボット結
合され、次いでギアボックス及びモータ４７により図５
に示す垂直位置、典型的には図６に示す位置に対して破
線で示す曲線４５ａに沿って研磨済みウエハのロード及
び別のウエハの研磨のためのロードのために揺動され
る。スイングヘッドドライブ４５は次いでピボット８５
の周りに外向きに回動され、ヘッド部分８４及びドライ
ブヘッド４５を垂直向きに置く。この場合、ウエハは垂
直方向にロード及びアンロードされる。必要ならば、研
磨済みのウエハのアンロードと別のウエハを研磨のため
にロードするためウエハを水平位置に置くための追加の
機構（図示せず）を組込むことができる。図７及び図８
に示すのは、スイープヘッドドライブ４０の２つの位置
であって、前者の位置は、ウエハのロード若しくはアン
ロードのための水平位置であり、後者の位置は研磨のた
めの垂直位置である。図７において、ロックピン４１ａ
は、固定の穴付きプレート４１ｂにおける穴に用いるべ
き、研磨用の垂直方向にあるヘッドドライブをロックす
る。ロック機構はロックピン及び空気又は電気で動かさ
れる係合力機構を含む。このロック機構はウエハが研磨
されている間にヘッドドライブに安定性と剛性を与え
る。ハウジング３９に結合されたスタブシャフト４２
は、空気シリンダー４９の遠位端への結合を提供する。
ヘッドドライブ４０に対して回動力を与える空気シリン
ダー４９のピストンの動きは、研磨処理のためには図８
のように延長され、アンロード／ロード処理のためには
図７のように引き込まれる。図９には、空気シリンダー
８４の動作によりアーム８６をピボットピン８５の周り
に傾動させてヘッドドライブ４５及びヘッド部分８３を
回動及び傾動させ、ウエハ研磨のため垂直位置にした後
のスイングヘッドドライブの詳細な図である。空気シリ
ンダー８４はアーム８６をピボットピン８５の周りに傾
動させて、ウエハのロード又はアンロードのため回動機
構８４、８６、８１、４５及び８３を傾動位置にする。
モータ及びギアボックス８１は、ヘッド８３に回転動作
を与える。シャフト８７及びロータリユニオン８２は、
ヘッド８３に空気及び他の媒体を供給する。ギアボック
ス及びハウジング４７は、ハウジング８５ａの下側に取
り付けられたクレビス４９及びドライブシャフト４８ａ
を有する。ロボット７０は図１０に概略的に示されてい
る。研磨ウエハカセット７１及び研磨済みウエハ受容カ
セット７２は、側部カバー付きフレームの外部に通常設
けられており、回転自在なステーショナリーロボットヘ
ッド及びアーム７５上のロボットエンドエフェクタ７４
によってサイドカバー内の入口／出口ポート７３を通し
てアクセスされる。第２ロボットヘッド及びアーム７８
は、ステーション７９の所でウエハを取り出した後、ト
ラック７６に沿って直線移動し、シャトルシステム５０
が管理しているリング９１（図４）上の研磨モジュール
１０の内部に回転するロードリング５７上にウエハを載
せる位置に移動する。ロボットヘッド及びアームはバフ
研磨モジュール９０から研磨済み若しくはバフ研磨済み
のウエハをアンロードする段階、若しくは別のウエハを
取り出してモジュール１０若しくはエリア９９に運ぶ段
階にすることができる。モジュール若しくはエリアは、
それぞれスラリーの付着したウエハを洗浄する役目を果
たす１又は２以上のブラシクリーナ７７、スピンリンス
ドライヤ７８、及びアンロードステーション７９を含
む。ある実施例では、装着されたウエハ及びヘッド部分
が１分あたり１〜１００回転の速度で回転される。好適
な範囲は２０〜６０ｒｐｍである。８″のウエハの場合
は通常ウエハ及びヘッド部分が研磨パッドに約１〜１０
ｐｓｉの圧力で押しつけられる。この実施例では、ベル
トが５０〜６０ｆｔ／分の範囲にあるベルト表面の直線
移動速度でベルトが回転する。典型的な研磨について
は、ウエハのスラリーは粒径が３０〜５００ｎｍの二酸
化シリコンの研磨粒子を用いているものである。本発明
の実施例についての上述の説明は、単なる例示であり限
定を意図するものではない。本発明の他の実施例は上述
の説明に基づいて当業者には明らかであろう。

【発明の効果】以上より、本発明により、直列配置及び
並列配置等の様々な配置形態をとることができ、かつ高
い効率で研磨処理を行うことができるモジュール式ウェ
ハ研磨装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】モジュール式ウエハ研磨モジュールの斜視図で
ある。

【図２】モジュール式研磨モジュールの平面図である。

【図３】Ａ乃至Ｄからなり、Ａはモジュールの１形態を
示したブロック図であり、Ｂはモジュールの第２形態を
示したブロック図であり、Ｃはモジュールの第３形態を
示したブロック図であり、Ｄはモジュールの第４形態を
示したブロック図である。

【図４】シャトル機構及びそれに関連するエッジグリッ
パ及びウエハステージング／リンシング機構の斜視図で
ある。

【図５】研磨位置にある２つのタイプのヘッドドライブ
の斜視図である。

【図６】ウエハ転送位置にあるスイープヘッドドライブ
及び別のウエハ研磨及びウエハ転送位置にあるスウィン
グヘッドドライブの斜視図である。

【図７】ウエハ移送位置にあるスイープ型ヘッドドライ
ブの後ろから見た斜視図である。

【図８】研磨位置にあるスイープ型ヘッドドライブの後
ろから見た斜視図である。

【図９】スイングヘッドドライブアセンブリの側面から
見た斜視図である。

【図１０】ウエハプロセシングロボットを含むモジュー
ルシステムレイアウトの概略的な平面図である。

【図１１】グリッパセグメント及びフィンガー部の逆さ
まに見た斜視図である。

【符号の説明】

８ ロボット １０ モジュール式ウエハ研磨装置 １１ フレーム １２ ボトムベース部 １４ ホイールキャスター １５ 水準フィート １６ 内部ポリッシャフレーム １７ プーリ支持体 １９ マウント部 ２１ 自由回転トッププーリシャフト ２２ ドライブシャフト ２３ 研磨ベルト ２３ａ 研磨パッド ２４，２５ 回転ドラム ２６ モータ ２７ ベルトドライブテンショナー ２８ 研磨ベルトテンショナー ２９ サブフレーム ３０ 受け皿 ３１ コンディショナー ３２ タイミングベルト ３６ ナット ３８ 駆動シャフト ３９ ヘッドドライブハウジング ４０ 研磨ヘッドドライブ ４１ ロック機構 ４１ａ ロックピン ４１ｂ 穴付きプレート ４２ スタブシャフト ４３ ヘッド部分 ４５ スイングヘッドドライブ ４７ モータ ４８ モータ駆動ヘッド ４８ａ ドライブシャフト ４９ 空気シリンダー ５０ シャトルステーション ５１ セグメント ５３ フィンガー部 ５４ ウエハリンスバス ５５ 水スプレー ５６ 垂直ドライブ ５７ レシーバ ５７ａ ナッブ ５８ レール ６０ ウエハ移送アセンブリ ６１ 空気シリンダー ６２ 空気グリッパ ６２ａ 入口 ６４ チャンバ ６６ モータ ６６ｂ ロータリユニオン ６７ ギアボックス ６８ モータ ７０ ロボット ７１ 研磨ウエハカセット ７２ ウエハ受容カセット ７３ 入口／出口ポート ７４ ロボットエンドエフェクタ ７５ アーム ７６ トラック ７７ ブラシクリーナ ７８ アーム ７９ アンロードステーション ８０ ベアリング ８１ ギアボックス ８２ ロータリユニオン ８３ ウエハ保持ヘッド部分 ８４ 空気シリンダー ８５ ピボット点 ８５ａ ハウジング ８６ アーム ８７ シャフト ９０ モジュール式バフ研磨ステーション ９１ アンロードリング ９３ ナッブ ９４ ピボットアーム ９６ モータ

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 モジュール式ウエハ研磨装置及びウ
エハ研磨方法

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ研磨装置に
関するものである。本発明は特に、ベルト式ポリッシャ
を備え、その配置についてモジュール式である半導体ウ
ェハ研磨装置に関するものである。

【０００２】また本発明は、“Modular Wafer Polishin
g Apparatus and Method”なる名称のH. Alexander And
ersonらによる１９９７年１１月５日出願の米国特許出
願０８／９６４，９３０号から、“Wafer Shuttle Syst
em”なる名称のJohn WeiguoZhangらによる１９９７年１
１月５日出願の米国特許出願０８／９６５，０３７号、
及び“Wefer Polishing Head Drive”なる名称のLinh
X. Canらによる１９９７年１１月５日出願の米国特許出
願０８／９６４，８１７号に至る複数の優先権に基づい
ている。

【０００３】

【従来の技術】半導体ウエハ用の化学的機械的研磨装置
は従来より周知となっており、典型的には米国特許第
５，５９３，３４４号及び明細書中に置いて引用されて
いる特許に開示されている。一般にこれらの装置は顧客
の必要及び設置される施設の場所に応じてカスタマイズ
される。更に、従来の装置のほとんど全ては、半導体ウ
エハが水平位置に置かれた状態で研磨工程を実行する。
即ちこの時にウエハは回転する水平なテーブル若しくは
水平なベルト部分上に水平に載置され、ウエハの上側面
に下向きの力が加えられる。この工程は通常第１のテー
ブルまたはウエハキャリアがウエハをのせて移動し、ウ
エハを第２のスラリーを含んだ研磨テーブル又はベルト
に押しつけることによって成される。

【０００４】半導体プロセスにおける化学的機械的研磨
（ＣＭＰ）では、ウエハの表面から突出部分を取り除き
表面を研磨する。ＣＭＰ処理は、部分的にプロセシング
されたウエハに対して行われる。典型的なウエハは概ね
円形のウエハに加工された単結晶シリコン又は他の半導
体材料である。研磨が行える状態にある典型的なプロセ
シングされた又は部分的にプロセシングされたウエハ
は、ウエハの表面上で約４０００〜１００００Åの高さ
の局部的な幾何学的特徴を形成する１又は２以上のパタ
ーニングされた層の上に、例えばガラス、二酸化シリコ
ン、若しくは窒化シリコンのような誘電体材料の上層
か、若しくは金属層を有する。研磨処理によりこの局部
的な特徴が平滑化され、理想的にはウエハの表面がウエ
ハから形成されるチップのサイズをカバーする領域上で
平坦にされる。現在、研磨は、チップのサイズをカバー
する面積において約１５００〜３０００Åの許容範囲ま
で局部的にウエハを平坦化する処理であると見なされて
いる。

【０００５】従来のベルト式ポリッシャは、研磨パッド
を取り付けたベルト、ウエハが水平に載置されるウエハ
キャリアヘッド、及びベルトのウエハの下の部分を水平
に支持する支持体アセンブリを有する。これは米国特許
第５，５９３，３４４号の第１図に示されている。ＣＭ
Ｐ処理のため、研磨パッドをスラリーでコーティング又
は研磨パッドにスラリーをスプレーしながら、駆動シス
テムでベルトを回転する。キャリアヘッドはウエハを研
磨パッドに接触させて、回転する研磨パッドをウエハ表
面に押しつけるようにする。ウエハの表面に対するスラ
リーの化学的作用及び研磨パッドの機械的作用により、
その表面から材料が除去される。米国特許第５，５９
３，３４４号及び米国特許第５，５５８，５６８号に
は、ベルトの支持のための静水圧式流体ベアリングを用
いるＣＭＰシステムが記載されている。半導体プロセシ
ングにおいて必要な許容誤差範囲まで表面を研磨するた
め、ＣＭＰシステムは通常、ウエハに、ウエハ全体に渡
って均一な圧力をもって研磨パッドを押しつけることを
意図している。均一な研磨を可能とする方法及び構造が
求められている。

【０００６】更に、従来の装置はロボット式ウエハロー
ド・アンロードシステムにより次第に自動化されてきて
いることから、ロボットシステムの複雑さを低減するこ
と、及び各単位操作にかかる経過時間を最小化し、ロボ
ットシステム及び研磨装置の双方の効率を高めることの
必要性が増してきている。任意の生産速度の必要性に適
合し、幅広い形態の生産設備空間に収まる適合するより
標準的な研磨装置をより低いコストで提供する必要性も
でてきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、直列配置及び並列配置等の様々な配置形態をとるこ
とができ、かつ高い効率で研磨処理を行うことができる
モジュール式ウェハ研磨装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、モジュール式
のウエハ研磨（又はバフ研磨）装置に関するものであ
り、ここではいくつかの同型の装置が、１又は２以上の
装置に作用する適切な比較的単純なロボットシステムと
一体的に、直列配置式、又は並列配置式、若しくは直列
並列配置式の形態で設置され得る。ここで用語「同型
の」が用いられているが、この用語の意味は、例えば研
磨工程がバフ研磨工程以外の異なる研磨経路を含み得る
という点で装置毎に多少異なっている状態を含むものと
して理解されたい。又各モジュールは互いに９９％以上
の同一の部分を有している。モジュールの数及び位置
は、顧客の生産における必要性や生産設備の空間に応じ
て変えられ得る。

【０００９】好適実施例では、ウエハはロード及びアン
ロードのための操作時には水平な向きに置かれ、研磨
（又はバフ研磨）が行われる時には垂直な向きにされ
る。従ってロボット又はそのウエハ保持エンドエフェク
タはウエハを垂直に回す必要はなく、ロボットシステム
においてウエハ反転運動を与える必要がなくなり、従っ
てロボットシステムが単純化する。代わりにウエハ載置
及び保持ヘッド駆動機構、シャトル機構及びステージン
グ／リンシング機構（staging/rinsing mechanism）が
用いられ、これは水平向きのウエハを受け取り、取り出
すことができ、ここでヘッド駆動機構が載せられたウエ
ハと共に９０°回転して垂直方向となり研磨又はバフ研
磨処理が行われる。各モジュールはフレームの中に包入
されており、コンパクトで２、４、又はそれ以上の研磨
又はバフ研磨ヘッド及びアセンブリを収容できる。

【００１０】従って垂直型研磨装置では、直線的に移動
可能なロボットによってウエハカセットからウエハ又は
ウエハ群をステージング／リンシング機構に移送する。
シャトル機構は、特にウエハエッジグリッパに備えられ
ており、研磨されるウエハをロードするため、または研
磨済みのウエハをアンロードするためにウエハを動か
す。次いでシャトル機構は、ステージング／リンシング
機構と、水平方向の遠位端を有するヘッドドライブとの
間を移動する。水平なウエハは、このような遠位端に載
せられ、通常吸引装置によって保持される。次いでヘッ
ドドライブは回転（傾動）されて、９０°の向きに向け
られ、保持されたウエハも垂直方向に向けられる。次い
でヘッド（及びウエハ）は、直線的に水平方向に動かさ
れて、連続的に移動するベルトの垂直横断面又は垂直横
断部分の研磨パッドに押しつけられ、適切な研磨剤スラ
リーを用いて、ウエハ表面の研磨又はバフ研磨が行われ
る。バフ研磨処理は、研磨処理と類似しているが、研磨
剤なしに脱イオン水又は他の液体を用いる点で異なって
おり、研磨パッド材料又びナップ（けば）の選択やベル
ト及びヘッドドライブの速度及び圧力がそれぞれ異なっ
ている。

【００１１】ある実施例では、グリッパによりロボット
から供給されたウエハを簡単に移送できるが、この時グ
リッパが接触するのはウエハの外周部のみである。グリ
ッパはウエハの表又は裏の両面には触れないことからこ
れらの表面に粒子の汚れが付くことはなく、又平面上に
突出部が生じたりひっかき傷が付くこともない。又、研
磨済みの表面からスラリーを流したり、ウエハを損なう
乾燥を防止すべく湿った状態に維持するために用いられ
るリンスボックスも設けられている。バフ研磨処理が行
われる場合は、ロボットは研磨済みの湿ったウエハを取
り出して、そのウエハをバフ研磨パッドを備えた垂直横
断部分を有する回転するバフ研磨ベルトに隣接する別の
水平方向に向けられたヘッドドライブに送る。

【００１２】グリッパは、径方向に移動可能な一連の水
平セクタを備えている。各セクタは、セクタと共に径方
向内向きに移動する１又は２以上の固定された従属フィ
ンガー部を有し、フィンガー部は保持力によりウエハの
外周部に当接し押しつけられる。グリッパはシャトル機
構の一部であり、シャトルが内向きに直線的に移動する
時ウエハの外周部を保持したグリッパは、水平ヘッド機
構の上に配置され、そこでウエハは放されてヘッドドラ
イブの遠位端上に置かれ、その上に吸引により保持され
る。研磨工程の間、ウエハ及びウエハを載せたヘッドの
部分は、回転され、又垂直面内で横向きに挿入され、研
磨パッド内の均一性を平均化し得る。ベルトの速度及び
ヘッド及びウエハによりベルト上にかけられる圧力は、
コンピュータ入力によって制御される。ヘッドのウエハ
を載置した部分は、ヘッド全体の内外にわたって摺動可
能で研磨の圧力を制御している。ヘッドドライブのモー
タは、ヘッドのウエハを載置した部分を回転させるトル
クを与える。装置の動作が垂直方向で直線的であること
により、ユーザがウエハと研磨パッドとの間の相対的な
線速度をより高くすることができる。ヘッド圧力は小さ
くすることができ、これによって平坦化処理においてよ
り高い効率で同じ材料除去速度を達成することができ
る。

【００１３】本発明により、２つのウエハを同時に研磨
処理若しくはバフ研磨処理することが可能となる。これ
は互いに対向し、連続的なベルトの垂直方向の両面に対
して移動可能な２つのヘッドを使用することができるか
らである。２つのウエハは、研磨パッド又はバフ研磨パ
ッドを備えたベルトの両側の回転する横方向の部分に押
し当てられる。

【００１４】ウエハ研磨装置は、モジュールフレーム、
フレームに対して回転可能な連続ベルト、研磨パッドア
センブリを含む垂直方向のベルト横断部分を少なくとも
１つ備えたベルト、及びフレーム内部にあり、ベルト横
断部に対して平行且つ並置された垂直第１位置に移動可
能な遠位端を有する少なくとも１つの回動自在ウエハ保
持ヘッドドライブを含む。このヘッドドライブは、ヘッ
ドドライブの遠位端上にウエハを保持するためのウエハ
キャリアを有し、ドライブはウエハキャリアがウエハを
保持したまま、ヘッドドライブ及び保持されたウエハを
ベルト横断部分に当接する垂直研磨位置に動かし、保持
されたウエハに研磨パッドアセンブリに対して押しつけ
る圧力を加える。研磨の後ドライブは逆転し、ヘッドド
ライブがベルト横断部分と離れる向きに回動して、研磨
済みのウエハが取り除かれる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、ウエハ研磨装置
１０の１つのモジュールを示した図であり、この装置で
は、構造フレーム１１の内部に様々な構成要素が設けら
れている。フレーム１１は、ホイールキャスター１４及
びモジュールを移動してフレーム内に水平方向に位置づ
ける水準フィート１５を備えたボトムベース部１２を有
する。内部ポリッシャフレーム１６は、自由回転トップ
プーリシャフト２１を支持する一対のプーリ支持体１７
を有しており、マウント部１９は、回転ドラム２４及び
２５上に連続的に装着された研磨ベルト２３を駆動する
ボトムドライブシャフト２２を支持する。ドライブシャ
フト２２、ドラム及びベルト２３は、タイミングベルト
３２を駆動するモータ２６によって駆動される。タイミ
ングベルト３２は、ベルトドライブテンショナー２７に
より張力を与えられる。空気シリンダー又はモータを備
えた研磨ベルトテンショナー２８は研磨ベルトに張力を
与えるために用いられる。ウエハの研磨中、コンディシ
ョナーと呼ばれる別の機構３１は、原位置又は別位置の
何れかにおいて異なる研磨材料及び異なる圧力及び異な
る振動速度について、研磨パッドを条件付け、研磨の結
果を最適化する。コンディショナー３１及び他の研磨構
造は、米国特許第０８／９６５，５１４号に記載されて
いる。

【００１６】サブフレーム２９は研磨ヘッドドライブ４
０（図５〜図９参照）用のロック機構４１（１つだけ図
示されている）を支持するために設けられる。スタブシ
ャフト４２もフレーム１６に結合され、且つ空気シリン
ダー４９又はボールねじのような他のリニアデバイスに
リンクされて、ヘッドドライブ４０を図１、図５、及び
図８に示す垂直位置から、研磨されるウエハがロードさ
れる水平位置（図６及び図７）に回動させる。受け皿３
０は、研磨ドラム及び研磨ベルトの下に延び、更にステ
ージング／リンシング機構（図示せず）の下に延びてお
り、装置からこぼれた研磨スラリーを受ける。米国特許
出願第０８／９６５，０６７号に記載されているよう
な、若しくは他の従来の型のスラリーディスペンサを用
いてベルト及びウエハインタフェースにスラリーを供給
する。図１にはただ１つのドライブヘッドが示されてい
るが、二重ドライブヘッド又は他のドライブヘッド（図
６）は、垂直方向に並べて用いられ、ドラム及びポリッ
シャベルトアセンブリの垂直な両面に対向するように配
設され得る。

【００１７】一対のシャトルステーション５０は左右に
配置されフレーム１１に結合される。この内の１つの詳
細が図４に示されている。各ステーションは、ヘッドド
ライブ部分が水平向きの位置にある時、ヘッドドライブ
のウエハ受容部分の位置に置いたりそこから外したりす
るためにウエハを水平方向及び垂直方向に動かすウエハ
移送シャトルを提供する。このシャトルは、ロボットと
共同して、未研磨のウエハをウエハカセット（図１０）
からステージング／リンシング機構とも称されるロボッ
ト／シャトル移送アセンブリに運ばれるようにする。研
磨の後、ウエハはシャトルによってリンシングバスに戻
され、ウエハからスラリーが洗い流される。ここでウエ
ハはロボットにより取り出されて、バフ研磨ステーショ
ンに運ばれるか、或いは研磨済み、バフ研磨済みウエハ
カセット若しくは下流のプロセシングステーションに誘
導される。

【００１８】ウエハエッジグリッパは、多数の径方向に
移動する、ステーションセグメント５１から垂設された
フィンガー部５３を有し、そのセグメント及び取り付け
られたフィンガー部が徐々に内向きに動かされてウエハ
の外周部、即ちエッジに当接した時、ウエハエッジを把
持する空気式グリッパにより出し入れされる。セグメン
ト５１は通常３つ設けられ、約８０°の弧をなすように
延びている。フィンガー部は好ましくは耐腐食性プラス
チック材料から作られ、セグメントの下側から約１０ｍ
ｍ延びている（図１１）。このセグメントはチャンバ６
４内の圧縮空気により駆動される。

【００１９】ウエハリンスバス５４は、シャトルに並列
に設けられており、ここでは、研磨の後バフ研磨ステー
ションにロボットで移送する前に、若しくはバフ研磨を
行わない場合には他のプロセシングステーション若しく
は研磨済みウエハカセットにロボットで移送する前に、
ウエハを洗浄し研磨スラリーを除去することができる。
フィンガー部５３を備えたウエハ移送アセンブリ６０
は、間隔をおいた位置において研磨済みのウエハエッジ
に当接しそれを保持して、ステージング／リンシング機
構の上の位置に移動する。空気シリンダー６１が駆動さ
れて、空気グリッパ６２の作用によってセグメント５１
を径方向外向きに動かすことによりアンロードリング９
１上にウエハが降ろされる。次いで、アンロードリング
９１及びその上に載せられたウエハは、垂直ドライブ５
６（図４）により下向きに移動され、ウエハを１又は複
数回バスの中に出し入れしてウエハを沈め洗浄する。水
スプレー５５（図４）を、研磨剤を水で洗い流すために
用いることができる。このスプレーは研磨済み若しくは
バフ研磨済みの表面の洗浄をより徹底させる。ウエハへ
の接触がウエハの外周部のみで行われることにより、汚
れを著しく減らすことができる。更に、ウエハを脱イオ
ン水又は他の液体でリンスすることにより、ロボットが
ウエハを取り出せる状態になる前にスラリーが乾燥する
のを防止することができる。ウエハはスプレー洗浄のた
めのバス内に保持され得、機械的に洗浄され、超音波洗
浄を受けることもでき、若しくはバスの中で回転させる
こともできる。

【００２０】図４に示すのは、シャトルステーション５
０の動作であり、ここではフレーム１１上に取り付けら
れたレール５８が、垂設されたフィンガー部５３を備え
た前述のセグメント５１を含む直線移動式エッジグリッ
プウエハ移送アセンブリ６０を載せている。空気シリン
ダー６１の駆動することにより、空気グリッパ６２が上
下する。グリッパ６２はウエハ移送アセンブリ６０に結
合され、セグメント５１をチャンバ６４に加えられた空
気圧により径方向に移動させて、ウエハ把持位置又は非
ウエハ把持位置に移動させる。未研磨のウエハは、初め
にロボット７０、より具体的にはロボット８（図１０）
からオープンエンドのロードリングの形態でレシーバ５
７上に受け取られる。これによってロボット及びエフェ
クタが、ウエハをロード及びアンロードできるようにな
る。レシーバ５７（ロードリング）及びアンロードリン
グ９１は、それぞれ一連のプラスチックナッブ５７ａ及
び９３をそれぞれ有し、これによって各リング表面から
ウエハを持ち上げ、且つグリッパによるウエハエッジの
把持を簡単にする。この時リングは、バスの上に配置さ
れている。リング５７は、図４に示すように外向きに動
かされて、研磨済みのウエハがリング９１上に置かれ
る。この動きは、ロードリング５７に固定されたピボッ
トアーム９４により与えられ、モータ９６により回動
（矢印９７方向）される。これによりリング５７はアン
ロードリング９１上に延びる。シャトルアセンブリは、
移動したレシーバ（ロードリング）５７の上の位置に動
かされ、ウエハ外周部から離隔した形で垂設されたフィ
ンガー部を備えたウエハ上のセグメントが空気シリンダ
ー６１の動作により移動される。セグメント５１は、次
いで入口６２ａを介して圧縮空気により動作可能な空気
グリッパ６２（図１１）の動作により径方向内向きに動
かされる。これによりフィンガー部５３がウエハ外周部
の間隔をおいた位置に当接し、それを把持する。日本の
ＳＭＣ社製のモデルＭＨＲ３Ｃ−１５Ｒの３つの顎型グ
リッパを用いてセグメントを径方向に動くようにする。
常に水平方向に保持されるウエハ及びセグメントを含む
アセンブリ６０は、次いでレール５８に沿って内向きに
移送され、図６に示すように水平方向に回動されたヘッ
ドドライブの上の位置（図４の左側）に移送される。グ
リッパ６１はセグメント及びグリップされたウエハを垂
直方向に移送しヘッドドライブ４０のヘッド部分４３の
上に動かす。ここでウエハは好ましくはヘッド部分４３
に吸引により保持される。セグメントは径方向外向きに
動かされて、フィンガー部５３のグリップ作用を緩め、
セグメントは上昇されて、アセンブリ６０がレールに沿
って外向き（図４において右向きに）動かされ、ドライ
ブヘッドの研磨ベルトに平行な垂直方向への再回動を可
能にする。シャトル動作は逆に反復されて、ヘッドドラ
イブが９０°逆向きに回動して水平方向に向けられた
後、ヘッドドライブから研磨済みのウエハが取り除かれ
る。セグメント５１に把持され、その上に研磨剤スラリ
ーを載せられた研磨済みのウエハは、次いでレール５８
に沿って移動され、上述のようにウエハの洗浄及びスプ
レーのためバス５４の上に設置される。研磨され洗浄さ
れたウエハは次いで上向きに移動され、ロボット７０に
より持ち上げられて、バフ研磨ステーション９０（図１
０）の別のプロセシングステーション、若しくは研磨済
みウエハカセットに運ばれる。バフ研磨ステーション
は、研磨装置と同型であって良く、研磨パッド材料を節
約することができる。バフ研磨速度及び圧力は、モータ
駆動ヘッド４８により与えられる。アセンブリ６０は従
来の空気シリンダー及びレール内のピストン（図示せ
ず）によりレール５８によって駆動される。ここでピス
トンロッドの遠位端は鉛のねじ又は他の標準的な機構に
よりアセンブリ６０に結合される。

【００２１】モジュール１０は様々な形態で配置され得
る。図３Ａはロボット７０を側面に設け直列に配置され
たモジュール１０を示した図である。図３Ｂは、ロボッ
ト７０を間に挟んで並列に配置されたモジュール１０を
示した図である。図３Ｃは直列且つ並列に配置されたモ
ジュール１０の図であり、ロボット７０は各並列モジュ
ールの対の間に挟まれている。図３Ｄは、洗浄装置又は
計測装置のような外部の支持プロセスステーションのた
めのモジュール９９及び３つのモジュール１０、９０を
示した図である。この図３Ｄの配置は、図１０において
詳細に示されており、ここでは、ロボットが研磨モジュ
ール１０の１つにウエハを配置し、次いでバフ研磨モジ
ュール９０にウエハを配置できる。研磨が行われる間、
ロボットは他の研磨モジュール１０においてバフ研磨モ
ジュール９０に別のウエハを配置することができる。ロ
ボットは日本のＲｏｒｚｅ社から市販されているモデル
ＲＲ７０１Ｌ０３１４のようなロボットシステムであり
得る。

【００２２】図５に示すのはヘッドドライブの２つの実
施例である。ヘッドドライブ４０（ここではスイープド
ライブと称する）は、ヘッド部分４３の垂直方向に配置
されている。研磨ベルトは明確に示すため図面では取り
除いて示してある。ヘッドドライブは、ウエハの水平な
アンロード又はロードのため、ヘッド部分４３の水平位
置に回動される。図７及び図８に示すように、スイープ
動作は、モータ６８及びギアボックス６７により、ヘッ
ドドライブハウジング３９に取り付けられたボールねじ
３７及びナット３６アセンブリの駆動中空シャフト３８
を介して与えられる。研磨位置において、ピンロック４
１は図５に示す位置にヘッドドライブを保持する。電気
モータ６６（図８）は、コンピュータで制御可能な回転
速度で回動可能なヘッド部分４３を駆動し、空気圧が、
ロータリユニオン６６ｂを介して与えられ、ヘッド部分
４３のウエハを、ベルト２３上の研磨パッド２３ａ（図
１に概略的に示されている）に接触させる。ベアリング
８０は中空シャフト３８を支持する。ベルトドラム２
４、２５の反対側には、第２研磨システムが設けられ、
これにより２つのウエハを同時に同じベルトと研磨パッ
ドにより研磨することが可能となる。又、ベルトの各側
に、２以上の研磨システムを併設しても良い。

【００２３】第２システムは、回転可能なウエハ保持ヘ
ッド部分８３（図９）及び空気シリンダー８４（図９）
を備えたスイングヘッドドライブ４５を備えた「スイン
グ」ドライブであり得、これによってスイングヘッドド
ライブ４５及びヘッド部分８３をピボット点８５の周り
に回動させ、ヘッド部分８３に載せられたウエハを研磨
パッドに押しつける。ヘッド及び保持されたウエハの動
きの詳細は、米国特許出願第０８／９６５，０３３号に
記載されており、ここでは膨張可能なブラダ１８が、ウ
エハの後部と接触し、支持されたウエハをベルトの研磨
パッドに圧力をもって接触させる。

【００２４】ベルトの後部支持体、即ち保持されたウエ
ハがベルトに押しつけられる領域の裏側には、米国特許
出願第０８／９６４，７７３号の仕組みが用いられてお
り、ここでは静水圧ベアリングが用いられるか、米国特
許出願第０８／９６４，７７４号の密閉流体ポケットが
用いられる。スイングヘッドドライブ４５は、ウエハを
研磨する際に、ギアボックス及びモータ４７により研磨
パッドに対して掃引され得る。ウエハ研磨の後、スイン
グヘッドドライブ４５はピボット８５の周りに外向きに
ピボット結合され、次いでギアボックス及びモータ４７
により図５に示す垂直位置、典型的には図６に示す位置
に対して破線で示す曲線４５ａに沿って研磨済みウエハ
のロード及び別のウエハの研磨のためのロードのために
揺動される。スイングヘッドドライブ４５は次いでピボ
ット８５の周りに外向きに回動され、ヘッド部分８４及
びドライブヘッド４５を垂直向きに置く。この場合、ウ
エハは垂直方向にロード及びアンロードされる。必要な
らば、研磨済みのウエハのアンロードと別のウエハを研
磨のためにロードするためウエハを水平位置に置くため
の追加の機構（図示せず）を組込むことができる。

【００２５】図７及び図８に示すのは、スイープヘッド
ドライブ４０の２つの位置であって、前者の位置は、ウ
エハのロード若しくはアンロードのための水平位置であ
り、後者の位置は研磨のための垂直位置である。図７に
おいて、ロックピン４１ａは、固定の穴付きプレート４
１ｂにおける穴に用いるべき、研磨用の垂直方向にある
ヘッドドライブをロックする。ロック機構はロックピン
及び空気又は電気で動かされる係合力機構を含む。この
ロック機構はウエハが研磨されている間にヘッドドライ
ブに安定性と剛性を与える。ハウジング３９に結合され
たスタブシャフト４２は、空気シリンダー４９の遠位端
への結合を提供する。ヘッドドライブ４０に対して回動
力を与える空気シリンダー４９のピストンの動きは、研
磨処理のためには図８のように延長され、アンロード／
ロード処理のためには図７のように引き込まれる。

【００２６】図９には、空気シリンダー８４の動作によ
りアーム８６をピボットピン８５の周りに傾動させてヘ
ッドドライブ４５及びヘッド部分８３を回動及び傾動さ
せ、ウエハ研磨のため垂直位置にした後のスイングヘッ
ドドライブの詳細な図である。空気シリンダー８４はア
ーム８６をピボットピン８５の周りに傾動させて、ウエ
ハのロード又はアンロードのため回動機構８４、８６、
８１、４５及び８３を傾動位置にする。モータ及びギア
ボックス８１は、ヘッド８３に回転動作を与える。シャ
フト８７及びロータリユニオン８２は、ヘッド８３に空
気及び他の媒体を供給する。ギアボックス及びハウジン
グ４７は、ハウジング８５ａの下側に取り付けられたク
レビス４９及びドライブシャフト４８ａを有する。

【００２７】ロボット７０は図１０に概略的に示されて
いる。研磨ウエハカセット７１及び研磨済みウエハ受容
カセット７２は、側部カバー付きフレームの外部に通常
設けられており、回転自在なステーショナリーロボット
ヘッド及びアーム７５上のロボットエンドエフェクタ７
４によってサイドカバー内の入口／出口ポート７３を通
してアクセスされる。第２ロボットヘッド及びアーム７
８は、ステーション７９の所でウエハを取り出した後、
トラック７６に沿って直線移動し、シャトルシステム５
０が管理しているリング９１（図４）上の研磨モジュー
ル１０の内部に回転するロードリング５７上にウエハを
載せる位置に移動する。ロボットヘッド及びアームはバ
フ研磨モジュール９０から研磨済み若しくはバフ研磨済
みのウエハをアンロードする段階、若しくは別のウエハ
を取り出してモジュール１０若しくはエリア９９に運ぶ
段階にすることができる。モジュール若しくはエリア
は、それぞれスラリーの付着したウエハを洗浄する役目
を果たす１又は２以上のブラシクリーナ７７、スピンリ
ンスドライヤ７８、及びアンロードステーション７９を
含む。

【００２８】ある実施例では、装着されたウエハ及びヘ
ッド部分が１分あたり１〜１００回転の速度で回転され
る。好適な範囲は２０〜６０ｒｐｍである。８″のウエ
ハの場合は通常ウエハ及びヘッド部分が研磨パッドに約
１〜１０ｐｓｉの圧力で押しつけられる。この実施例で
は、ベルトが５０〜６０ｆｔ／分の範囲にあるベルト表
面の直線移動速度でベルトが回転する。典型的な研磨に
ついては、ウエハのスラリーは粒径が３０〜５００ｎｍ
の二酸化シリコンの研磨粒子を用いているものである。

【００２９】本発明の実施例についての上述の説明は、
単なる例示であり限定を意図するものではない。本発明
の他の実施例は上述の説明に基づいて当業者には明らか
であろう。

【００３０】

【発明の効果】以上より、本発明により、直列配置及び
並列配置等の様々な配置形態をとることができ、かつ高
い効率で研磨処理を行うことができるモジュール式ウェ
ハ研磨装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】モジュール式ウエハ研磨モジュールの斜視図で
ある。

【図２】モジュール式研磨モジュールの平面図である。

【図３】Ａ乃至Ｄからなり、Ａはモジュールの１形態を
示したブロック図であり、Ｂはモジュールの第２形態を
示したブロック図であり、Ｃはモジュールの第３形態を
示したブロック図であり、Ｄはモジュールの第４形態を
示したブロック図である。

【図４】シャトル機構及びそれに関連するエッジグリッ
パ及びウエハステージング／リンシング機構の斜視図で
ある。

【図５】研磨位置にある２つのタイプのヘッドドライブ
の斜視図である。

【図６】ウエハ転送位置にあるスイープヘッドドライブ
及び別のウエハ研磨及びウエハ転送位置にあるスウィン
グヘッドドライブの斜視図である。

【図７】ウエハ移送位置にあるスイープ型ヘッドドライ
ブの後ろから見た斜視図である。

【図８】研磨位置にあるスイープ型ヘッドドライブの後
ろから見た斜視図である。

【図９】スイングヘッドドライブアセンブリの側面から
見た斜視図である。

【図１０】ウエハプロセシングロボットを含むモジュー
ルシステムレイアウトの概略的な平面図である。

【図１１】グリッパセグメント及びフィンガー部の逆さ
まに見た斜視図である。

【符号の説明】 ８ ロボット １０ モジュール式ウエハ研磨装置 １１ フレーム １２ ボトムベース部 １４ ホイールキャスター １５ 水準フィート １６ 内部ポリッシャフレーム １７ プーリ支持体 １９ マウント部 ２１ 自由回転トッププーリシャフト ２２ ドライブシャフト ２３ 研磨ベルト ２３ａ 研磨パッド ２４，２５ 回転ドラム ２６ モータ ２７ ベルトドライブテンショナー ２８ 研磨ベルトテンショナー ２９ サブフレーム ３０ 受け皿 ３１ コンディショナー ３２ タイミングベルト ３６ ナット ３８ 駆動シャフト ３９ ヘッドドライブハウジング ４０ 研磨ヘッドドライブ ４１ ロック機構 ４１ａ ロックピン ４１ｂ 穴付きプレート ４２ スタブシャフト ４３ ヘッド部分 ４５ スイングヘッドドライブ ４７ モータ ４８ モータ駆動ヘッド ４８ａ ドライブシャフト ４９ 空気シリンダー ５０ シャトルステーション ５１ セグメント ５３ フィンガー部 ５４ ウエハリンスバス ５５ 水スプレー ５６ 垂直ドライブ ５７ レシーバ ５７ａ ナッブ ５８ レール ６０ ウエハ移送アセンブリ ６１ 空気シリンダー ６２ 空気グリッパ ６２ａ 入口 ６４ チャンバ ６６ モータ ６６ｂ ロータリユニオン ６７ ギアボックス ６８ モータ ７０ ロボット ７１ 研磨ウエハカセット ７２ ウエハ受容カセット ７３ 入口／出口ポート ７４ ロボットエンドエフェクタ ７５ アーム ７６ トラック ７７ ブラシクリーナ ７８ アーム ７９ アンロードステーション ８０ ベアリング ８１ ギアボックス ８２ ロータリユニオン ８３ ウエハ保持ヘッド部分 ８４ 空気シリンダー ８５ ピボット点 ８５ａ ハウジング ８６ アーム ８７ シャフト ９０ モジュール式バフ研磨ステーション ９１ アンロードリング ９３ ナッブ ９４ ピボットアーム ９６ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー・エイ・アペル アメリカ合衆国カリフォルニア州94107・ サンフランシスコ・＃３−104・タウンゼ ンド ２ (72)発明者 リン・エックス・カン アメリカ合衆国カリフォルニア州95133・ サンノゼ・クリークランドサークル 739 (72)発明者 デイビッド・チェン アメリカ合衆国カリフォルニア州95121・ サンノゼ・ベニンゴフセンター 2122 (72)発明者 ツングナン・チェング アメリカ合衆国カリフォルニア州95070・ サラトガ・デハビランドドライブ 19393 (72)発明者 アルバート・フー アメリカ合衆国カリフォルニア州95131・ サンノゼ・ブライアーポートドライブ 1602 (72)発明者 ゲリー・ケイ・クワング アメリカ合衆国カリフォルニア州95133・ サンノゼ・キペラッシュドライブ 2908 (72)発明者 シュー−ウォング・エス・リー アメリカ合衆国カリフォルニア州94087・ サニーベイル・エンダビーウェイ 1461 (72)発明者 ケルビン・ラム アメリカ合衆国カリフォルニア州94109・ サンフランシスコ・オウスチンストリート 344 (72)発明者 ジョン・ウェイグォ・ザング アメリカ合衆国カリフォルニア州95129・ サンノゼ・ラゴビスタサークル 4861

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ研磨装置であって、 モジュールフレームと、 前記フレームに対して回転可能であり、研磨パッドアセ
   ンブリを備える少なくとも１つの垂直向きベルト横断部
   分を有する連続ベルトと、 前記フレーム内にあり、前記ベルト横断部分に平行、か
   つ並列な垂直方向第１部分に対して移動可能なヘッド部
   分を有する少なくとも１つの回動自在ウエハ保持用ヘッ
   ドドライブと、 前記ヘッドドライブの前記ヘッド部分上にウエハを保持
   するためのウエハキャリアを備える前記ヘッドドライブ
   と、 前記ヘッド部分と保持済ウエハとを、前記ベルト横断部
   分に当接する垂直方向研磨部分に移動するためのドライ
   ブと、 前記研磨パッドアセンブリに当接して前記保持済ウエハ
   を押圧するために圧力を加えるための手段とを有し、 研磨終了後に、前記ヘッドドライブが、前記ベルト横断
   部分から、研磨済ウエハを前記ヘッド部分からアンロー
   ドするための位置まで回動することを特徴とするウエハ
   研磨装置。
2. 【請求項２】 未研磨ウエハを受け取るためのグリッ
   パと、 前記ヘッドドライブが前記ベルトから離れて回動すると
   きに、前記グリッパ及び未研磨ウエハを、ウエハ受取り
   第１部分から前記ヘッドドライブまで移動し、前記未研
   磨ウエハを前記ヘッドドライブの前記ヘッド部分上にロ
   ードする場合、或いは処理済ウエハを前記ヘッド部分か
   ら前記ヘッドドライブにアンロードする場合に、第２の
   位置に移動するために、前記フレームに係合するシャト
   ルとをさらに有することを特徴する請求項１に記載の装
   置。
3. 【請求項３】 前記シャトルが前記フレームに取着さ
   れるレールを備え、また前記グリッパが前記未処理ウエ
   ハを前記ヘッドドライブの前記ヘッド部分にロードする
   ために垂直方向に移動可能であることを特徴とする請求
   項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記第１部分から前記第２部分に延在
   する直線状水平レールと、 前記第１部分に隣接するウエハ移送アセンブリと、 前記第１部分に隣接する部分から前記第２の部分に隣接
   する部分まで前記レールに沿って移動可能なウエハ搬送
   アセンブリとを有し、 前記ウエハ搬送アセンブリが、前記移送アセンブリから
   前記第２部分に隣接する前記ヘッドドライブまで移送さ
   れ、搬送されるウエハの周辺端部をグリップするために
   垂直方向に移動可能で、かつ径方向に移動可能なグリッ
   パをさらに有することを特徴とする請求項２に記載の装
   置。
5. 【請求項５】 前記移送アセンブリが未処理ウエハを
   受け取るための移送レシーバを備え、また前記移送レシ
   ーバが、前記未処理ウエハをエンドグリップするために
   前記グリッパに対して配置されることを特徴とする請求
   項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記グリッパが径方向に移動可能な一
   連のセグメントを備え、前記セグメントが前記セグメン
   トに依存するエッジコンタクトフィンガを有し、また前
   記グリッパが前記移送レシーバの前記未研磨ウエハ上に
   前記セグメントを配置するために垂直な直線状ドライブ
   を備え、前記フィンガは、前記未研磨ウエハの前記周辺
   端部から横方向に間隔をおいて配置され、また前記フィ
   ンガが前記ウエハ周辺端部上の離れた位置で前記未研磨
   ウエハを把持するように前記セグメントが径方向内向き
   に移動可能であり、 前記グリッパが前記移送レシーバから上側に前記未研磨
   ウエハを持ち上げ、前記グリップされた未研磨ウエハと
   グリッパとを前記レールに沿って前記ヘッドドライブま
   で搬送することを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記グリッパセグメント及びフィンガ
   が、前記未研磨ウエハを前記ヘッドドライブ上に水平に
   配置するために、前記ヘッドドライブ位置で径方向外向
   きに移動可能であることを特徴とする請求項６に記載の
   装置。
8. 【請求項８】 前記グリッパが前記レールに沿って、
   前記ヘッドドライブ及び保持済未研磨ウエハを回動させ
   るための前記第２位置から、ウエハ研磨を行うための前
   記研磨器内の垂直位置まで移動し、前記グリッパはウエ
   ハ研磨処理後、前記ヘッドドライブを水平方向に再回動
   させる前記第２位置に戻ることが可能であり、また前記
   グリッパは研磨済ウエハをグリップし、前記レールに沿
   って前記第１位置に向けて搬送するように操作可能であ
   ることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記第１位置に隣接してウエハバス及
   びウエハディップ機構をさらに備え、また研磨済ウエハ
   から夾雑物を除去するため、前記研磨済ウエハを前記バ
   スから出入れしてディッピングするために、前記グリッ
   パが前記研磨済ウエハを前記ウエハディップ機構に移送
   するように配置されることを特徴とする請求項８に記載
   の装置。
10. 【請求項１０】 前記ウエハディップ機構が、前記バ
    ス内に延在可能なアンロードリングと、前記バス内にお
    いて前記アンロードリングを上下に動かすことができる
    空気圧ドライブとを備えることを特徴とする請求項９に
    記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記移送レシーバを前記アンロード
    リング上の位置に回動するために前記移送レシーバに固
    定されるピボットアームを備え、前記移送レシーバがオ
    ープンエンド形リングであることを特徴とする請求項７
    に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記ヘッドドライブが、前記ベルト
    横断部分から垂直に延在しているスイープアーク内の前
    記垂直第１位置から回動されることを特徴とする請求項
    ２に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記ヘッドドライブが、前記ベルト
    横断部分に平行に延在しているスイングアーク内の前記
    垂直第１位置から回動されることを特徴とする請求項２
    に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記フレーム内に多数の前記ヘッド
    ドライブをさらに備え、同数のグリッパ及びシャトル
    と、前記ベルト上に同数のベルト横断部分及び研磨パッ
    ドアセンブリとを備えることを特徴とする請求項２に記
    載の装置。
15. 【請求項１５】 多数の前記装置が、前記グリッパの
    それぞれ１つ上に未研磨ウエハを取着するために、前記
    装置間にある経路内を移動可能な関連するロボットと共
    に直列形状或いは並列形状に配置されることを特徴とす
    る請求項２に記載の装置。
16. 【請求項１６】 一対の垂直方向に間隔をおいて配置
    されたドラムをさらに備え、前記ベルトの内側表面が前
    記各ドラムに接触し、前記ドラムの１つが前記ベルトを
    回転するように回転駆動されることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記ヘッドドライブが、前記ベルト
    横断部分から垂直方向に延在するスイープアーク内の前
    記垂直第１位置から回動されることを特徴とする請求項
    １に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記ヘッドドライブが、前記ベルト
    横断部分に平行に延在しているスイングアーク内の前記
    垂直第１部分から回動されることを特徴とする請求項１
    に記載の装置。
19. 【請求項１９】 ロボット及びシャトルをさらに備
    え、前記ロボットが前記シャトルに未研磨ウエハを搬送
    するために移動することができ、また前記シャトルが前
    記未研磨ウエハを前記ヘッド部分に移動し、その間前記
    未研磨ウエハは水平方向に存在することを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記ヘッド部分を、前記ベルト横断
    部分に平行な方向を前後にスイープするための手段をさ
    らに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記ベルト上の各反対側面上に少な
    くとも２つのベルト横断部分と、前記ベルト横断部分に
    当接して回動することができる同数のウエハ保持用ヘッ
    ドドライブとを備えることを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
22. 【請求項２２】 前記ヘッドドライブが、 ヘッドドライブハウジングと、 前記ヘッドドライブハウジングとヘッド部分が水平方向
    にある時、未研磨ウエハを取着するために前記ハウジン
    グから延在する前記ヘッド部分と、 前記ヘッドドライブハウジングと前記ヘッド部分とを前
    記水平位置から前記連続回転式ベルトの横断垂直部分に
    並列する垂直方向まで回動するために前記ヘッドドライ
    ブハウジングから延在するピボット機構と、 前記研磨ベルトの前記横断垂直部分に対して前記取着さ
    れたウエハを押圧すると共に、前記ヘッド部分と前記取
    着されたウエハとを回転させるために前記ハウジング内
    にある前記ドライブとを有することを特徴する請求項１
    に記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記ヘッドドライブハウジングが、
    前記ベルト横断垂直部分から垂直に延在するスイープア
    ークの前記垂直方向から回動されることを特徴とする請
    求項２２に記載の装置。
24. 【請求項２４】 前記ピボット機構が、前記ヘッドド
    ライブハウジングに接続される中空のシャフトと、前記
    ヘッドドライブハウジングを前記ベルト横断垂直部分と
    平行な方向を前後にスイープするためのボールスクリュ
    及びナットアセンブリとを有することを特徴とする請求
    項２３に記載の装置。
25. 【請求項２５】 前記ウエハの研磨中に、前記ヘッド
    ドライブハウジングを前記垂直な方向に固定するための
    ロックピンをさらに備えることを特徴とする請求項２４
    に記載の装置。
26. 【請求項２６】 前記垂直方向と前記水平方向との間
    にあるハウジングを作動させるために、前記ヘッドドラ
    イブハウジングに接続される外側遠位端部を有するピス
    トンロッドを備える空気圧シリンダをさらに有すること
    を特徴とする請求項２３に記載の装置。
27. 【請求項２７】 前記ヘッドドライブアセンブリを横
    方向に回動するために前記ピボット機構を駆動するモー
    タ及びギアボックスを備え、 また前記ギアボックスと前記ヘッドドライブハウジング
    との間に延在する傾斜自在アームをさらに備え、垂直方
    向から傾斜自在アームを回動させた後、前記傾斜自在ア
    ームは、前記ヘッド部分が研磨済ウエハをアンロード
    し、その後未研磨ウエハをロードするための方向内に存
    在するように傾斜することを特徴とする請求項２３に記
    載の装置。
28. 【請求項２８】 ギアボックスハウジングと、 前記ギアボックスから延在するドライブシャフトと、 前記ドライブシャフトに接続され、前記ドライブシャフ
    トと共に回動可能であり、前記傾斜自在アームを前記ヘ
    ッドドライブハウジングに接続されるピボットピンを有
    するクレビスと、 前記ピボットピンの周囲において傾斜自在アームを傾斜
    させるために前記傾斜自在アームに接続されるピストン
    遠位端部を有し、前記ヘッド部分を前記アンロード方向
    に移動させる空気圧シリンダとをさらに有することを特
    徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 【請求項２９】 半導体ウエハを研磨する方法であっ
    て、 研磨表面を備え、垂直向きベルト横断部分と回動自在ウ
    エハ保持用ヘッドドライブとを有する連続研磨ベルトと
    設ける過程と、 前記ドライブを水平方向に配置する過程と、 水平向きウエハを前記ヘッドドライブ上に配置する過程
    と、 前記ウエハを前記ヘッドドライブ上に保持するためにウ
    エハキャリアを作動させる過程と、 前記保持済ウエハが前記ベルト横断部分と当接する関係
    にある垂直研磨位置に前記ヘッドドライブを回動する過
    程と、 前記ベルトが回転する間、前記ベルト横断部分に対して
    前記保持済ウエハを押圧する過程と、 研磨終了後、前記ベルトから前記保持済ウエハを移動さ
    せ、前記水平位置に戻すように前記ヘッドドライブを回
    動させ、さらに水平方向にある研磨済ウエハを前記ヘッ
    ドドライブから取り除く過程とを有することを特徴とす
    る研磨方法。
30. 【請求項３０】 前記未研磨ウエハを、オフセットし
    た第１の位置から前記水平向きヘッドドライブ上の第２
    の位置に水平に往復させる過程をさらに有することを特
    徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 【請求項３１】 エハキャリアを作動させる過程をさ
    らに有し、前記過程が前記ウエハを前記ヘッドのヘッド
    部分に真空取着する過程を有し、また前記押圧過程中
    に、前記ヘッド部分と前記保持済ウエハとを回転させる
    過程をさらに有することを特徴とする請求項２９に記載
    の方法。