JPS63501203A - 水中ベルヌイピックアップを有する研磨システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水中ベルヌイピックアップを有する研磨システム発明の背景 本発明は一般に半導体ウェーハ処理設備に関し、更に詳細には半導体装置の製作 に使用するシリコンまたはその他の材料から成る半導体ウェーハを研磨する装置 に関する。

半導体装置は通常シリコンなどから作られる基板上に製造される。基板すなわち ウェーハは種々な大きさのインゴットから薄切りされる。この薄切り工程で表面 損傷が生じ、得られるウェーハには厚さの変動や平行からのずれが生ずる。ウェ ーハの平坦度と平行度とを改善し、のこぎり跡や表面損傷が無いようにするには 、ウェーハをラッピングあるいは研削、およびエツチングや研磨の工程を通す。

ラップしたウェーハの粗面は通常エッチして下層面の損傷を除去し、次いで研磨 して平らな鏡面仕上げにしてから半導体装置の処理を行うのに好適になる。研磨 したウェーハは欠陥があってはならず、特にウェーハをサブミクロンの装置に使 用するときは、極度に平坦でなければならない。

ウェーハの研磨は普通２部工程から成り、第１部、すなわち１次研磨は、切り株 （ｓｔａｃｋ）の除去である。１次研磨中、約１７μｍの材料が各ウェーハから 取り去られる。次のステップすなわち最終研磨中には、非常にわずかな量の材料 しか除去されない。１次研磨と最終研磨とは同じ形式の機械で行われるが用いる スラリーとパッドとは異なる。

最終研磨にかかる時間は１次研磨にかかる時間の約２０％に過ぎないから、最終 研磨に使用される機械１台について４または５台の１次研磨機が存在する。

魂存する研磨機械は複雑な集積回路の始原材料として必要な高品質の平坦仕上げ を作り出すことができないことがわかった。２％を超すウェーハが、１次研磨閤 からの取外し中、ウェーハの輸送中、および最終研磨機への取付は中に、ウェー ハの人手による取扱いのために損傷するということもわかった。

したがって、１次研磨と最終研磨とを共に行うことができ、更にオペレータの取 扱う量を最小限にして、大きな直径の、極端に平らな、欠陥の無いウェーハを作 ることができる自動研磨システムの必要性が存在する。

発明の概要 したがって、半導体ウェーハあるいは加工物を研磨する改良された装置を提供す るのが本発明の目的である。

本発明の他の目的は欠陥または破壊のため除却されるつ工−ハを減らし、あるい は皆無にすることである。

本発明の更に他の目的は高精度、高確度、および優秀な平坦度に半導体ウェーハ を研磨することである。

前述の、およびその他の目的と利点とは、その一部としてロボットと付属のベル ヌイピックアップとを活用する本発明により達成される。ロボットとベルヌイピ ックアップとはウェーハをウェーハカセット処理システムの取付け（ｌｏａｄ） および取外しくｕｎｌｏａｄ）ステーションから複数のつニーへ研磨別の取付け および取外しステーションに移すのに使用される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によるウェーハ研磨システムの上面図を示す。

第２図は第１図のウェーハ研磨システムに使用するつニーバカセット処理システ ムの上面図を示す。

第３図は第２図のウェーハカセット処理システムに設置されている水中ロードス テーションの側面図を示す。

第４図は第１図のウェーハ研磨システムに使用するベルヌイピックアップの側面 図を示す。

実施例の詳細な説明 第１図は半導体ウェーハあるいは同様な加工物を自動的に研磨する研磨機の上面 図である。研磨システム１０はつニー八をカセットウェーハ処理装置４０から６ 台の単頭つニー八研磨機６０に移すのにベルヌイピックアップ（Ｂｅｒｎｏｕｌ ｌｉ　ｐｉｃｋｕｐ）３０を有するロボット２０を使用している。

ロボット２０はペンシルバニャ州プルシャのＵ、Ｓ、　Ｒｏｂｏｔｏｆ　Ｋｉｎ ｇ社から市販されているメーカ１００／２型ロボツトでよい。ロボット２０はロ ボット制御卓２１によりウェーハを個々の研磨機の取付はステーション６１まで 運び、取外しステーション６２から拾い上げるようにプログラムされる。制御卓 ２１はウェーハ処理装置４０に設置されている受取り部すなわち取付はステーシ ョンの所定位置で、ロボット２０がいつでも拾い上げることができるようになっ ているウェーハを見分ける。

ウェーハカセット処理装置４０は、第２図に示すように、カリフォルニヤ州サン ホセのシリコンバレーグループから得られる変形スクラバである。スクラバパネ ル４１、カセットホルダ４２、およびブラッシスクラバ４３だけが本来の機器の 部分である。スクラバパネル４１は元来はキャビネット４５の側面に取付けられ ていたが、第２図に示す位置に移動された。スラリフェイル装置４８は研磨機６ ０がスラリー無しでウェーハを研磨しようとすることがないようにするものであ る。スラリーが無ければウェーハが損傷したり破壊したりする。フェイル装置４ ８はフェイル灯、リセットボタン、および主スラリーおよび仕上げスラリー用の 消音ボタンを備えている。また圧力スイッチおよび各研磨機コンピュータとの接 続部を備えている。

ゲージ・パネル４７はブラッシスクラバ４３の圧力設定値を示す。リセットパネ ルアセンブリ４６はオペレータにロードアセンブリ４９に設置されているカセッ トがウェーハで満杯になっていることを知らせる。これによりロボット２０がウ ェーハを更にカセットに入れるのを止める。満杯のカセットを空のものに替える とパネル４６のリセットボタンが作動して動作を開始する。ロードアセンブリ４ ９を一層詳細に第３図に示す。

第３図は傾斜底５１とあふれ井戸（ｗｅｌｌ）５２とを有するステンレス鋼の水 槽５０を備えたロードアセンブリ４９を示す。底５１に案内棒５３が取付けられ ている。ハンドルアセンブリ５４と滑動台アセンブリ５５とが案内棒５３にその 長さを自由に滑るように取付けられている。ウェーハカセットはウェーハをロボ ット２０から受取るように滑動台アセンブリ５５に載せられている。水槽５０に は水面５６まで脱イオン水（Ｄ、１．’）が満たされていて滑動台アセンブリ５ ５を沈めている。Ｄ、１．水はろ過され、水槽５０の下に設置されたポンプで再 循環される。

摩擦研磨機６０（第１図）はキャビネットに取付けられているサーボ駆動研磨ア ームを使用している。研磨アームに接続されて加工物ホルダがあり、これをウェ ーハチャックと呼ぶことがある。研磨アームに隣接して取付はステーション６１ がおり、これは加工物すなわちウェーハを研磨アームおよび付属ウェーハチャッ クが拾い上げるように位置きめする。取付はステーションの次にブラッシステー ションがあり、これは次のウェーハを拾い上げる前にウェーハチャックの溝を自 動的に掃除する。ブラッシステーションの次に、キャビネットに取付けられてい るのは粗い材料の大部分を除去するのに使用される１次研磨ステーションである 。１次研磨ステーションと並んでウェーハの表面を仕上げるのに使用される最終 研磨ステーションがおる。研磨サイクルの完了時に、研磨アームは研磨したウェ ーハを最終研磨ステーションの次に設置されている取外しステーション６２に排 出する。

第４図はベルヌイピックアップ３０を示すが、これはロボット２０の腕に取付け られ、ロボット２０と協同してつニー八をステーションからステーションへ移す のに使用される。可＠管路がユニオン３１によりピックアップ３０に接続されて いる。この管路は低圧空気に使用される。ステンレス鋼の管３２は真空、低容積 のり、１．水および高容積のり、１．水を運ぶのに使用される。

提示した発明の形態では、１つまたは２つのウェーハカセットがカセットホルダ ４２（第２図）に載置されており、ここでウェーハはウェーハの裏側を掃除する ブラツシスクラバ４３を通して自動的に送り込まれる。スクラバ４３は次にウェ ーハを取外しステーション４４に送る。ステーション４４の底にファイバ光学セ ンサが組込まれていて、つニーへがいつでも拾い上げ得る状態になっているとい う信号をロボット２０に送る。ロボット２０は真空とベルヌイピックアップ３０ （第１図）とを使用してウェーハを拾い上げる。いずれかの方向に動いて、ロボ ット２０はウェーハを働いている研磨１６０の最初の空の取付はステーション６ １に置く。ロボット２０を働かせるには１台の研磨機が働いているだけでよい。

いったんロボット２０がウェーハを取付はステーション６１に引渡すと、研磨機 ６０は、それ自身の独立のコンピュータ装置を用いて、ウェーハの裏側を清掃し 、１次および最終研磨パッドを用いてウェーハの前面を研磨し、ウェーハを取外 しステーション６２に引渡す。

取外しステーション６２に置かれているウェーハはステーション６２の底から放 出される水のジェットにより水中に漂っている。底にはウェーハが拾い上げ準備 が完了していることをロボット２０に知らせるファイバ光学センサも設置されて いる。ウェーハは取外しステーション６２の中に漂っていて、研磨した表面が、 これは下向きになっているが、損傷しないようにしている。引掻き傷を防止する ため、ロボット２０はステーション６２の水面下、ウェーハのちょうど上でピッ クアップ３０を停止するようにプラグラムされている。高圧水′流がピックアッ プ３０から６秒間放出される。ベルヌイ効果のため、低圧域がウェーハとピック アップ３０との間に作られ、ピックアップ３０に続いてウェーハが引き上げられ る。６秒後水流が遮断され、真空が働く。ウェーハをピックアップ３０に充分近 接して確実に接触する。

ウェーハを取外しステーション６２から回収した後、ロボット２０は自身でウェ ーハ処理装置４０の前方に戻り、ウェーハを水中取付はステーション４９の２つ のカセットのうちの１つに投入する。ロボット２０は入れるべきスロットの直上 的１．５インチにピックアップ３０を位置きめしてカセットを取付ける。ウェー ハを解放するには、真空を遮断し、ピックアップ３０を通して低圧水流を送る。

つニーへはピックアップ３０を滑り落ちてカセットのスロットに入る。ウェーハ を数えながら、ロボット２０は最初のカセットに一杯になるまでロードし、次い で第２のカセットにロードし始める。最初のカセットが研磨したウェーハで一杯 になると、ロボット２０はパネルアセンブリ４６の音声および／または可視信号 によりオペレータに通知する。

ハンドルアセンブリ５４を使用し・て満杯のカセットを水から引き上げ、回転乾 燥器（ｓｐｉｎ　ｄｒｙｅｒ）に載置する。空のカセットは滑動台アセンブリ５ ５に載置されて水中の低い位置まで戻る。空のカセットへの取付けを開始するに は、リセットパネルアセンブリ４６のリセットボタンを作動させる。

このようにして、半導体材料を研磨する改良された装置が提供されたことが明ら かである。これは一部にはロボットおよび付属のベルヌイピックアップ、および 水中取付はステーションを有するウェーハカセット処理装置により実現される。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６２年６月 ２４日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．取付けおよび取外しステーションを有するウェーハカセット処理装置と、 取付けおよび取外しステーシヨンを有する複数のウェーハ研磨機と、 腕を有するロボットと、 ロボットの腕に装着されてウェーハをウェーハカセット処理装置の取外しステー ションからウェーハ研磨機の取付けステーションに移し、研磨機の取外しステー ションからウェーハカセット処理装置の取付けステーションに移すベルヌイピッ クアップと、 を具備していることを特徴とする半導体ウェーハの研磨装置。
2. ２．ウェーハカセット処理装置の取付けステーションはウェーハを水中の取付け ステーションで取付けることができるように水を入れることができる請求の範囲 第１項に記載の装置。
3. ３．ウェーハ研磨機の取外しステーションは水を入れることができる請求の範囲 第１項に記載の装置。
4. ４．腕を有するロボットと、 ロボットの腕に装着されたベルヌイピックアップと、水中に配置された取付けス テーションを有するウェーハカセット処理装置と、 水中に配置された取外しステーションを有し、ウェーハを研磨機の取外しステー ションからウェーハ処理装置の取付けステーションまで移すのにべルヌイピック アップを使用する複数のウェーハ研磨機と、 を具備していることを特徴とする半導体ウェーハの研磨装置。
5. ５．取付けおよび取外しステーションを有する複数のウェーハ研磨機と、 取付けおよび取外しステーションを有するウェーハカセット処理装置と、 ウェーハをウェーハ研磨機の取付けおよび取外しステーションからウェーハカセ ット処理装置の取付けおよび取外しステーションに移すのに使用されるベルヌイ ピックアップと、 を具備していることを特徴とする半導体ウェーハの研磨装置。
6. ６．ウェーハカセット処理装置はウェーハスクラバと水中取付けステーションと を備えている請求の範囲第５項に記載の装置。
7. ７．ベルヌイピックアップは研磨機の取外しステーションからウェーハを抱え、 これを水中取付けステーションに投入する請求の範囲第６項に記載の装置。
8. ８．ウェーハのカセットをウェーハ処理装置に取付けることと、 ウェーハをウェーハ処理装置に設置されているブラッシスクラバで掃除すること と、 ウェーハをウェーハ処理装置の取外しステーションに送ることと、 ウェーハをロボットによりベルヌイピックアップを用いてウェーハ処理装置の取 外しステーションから獲得することと、 ウェーハをウェーハ研磨機の取付けステーションに投入することと、 ウェーハをウェーハ研磨機で研磨することと、を含むことを特徴とする半導体ウ ェーハの研磨方法。
9. ９．ブラッシスクラバおよび水中取付けステーションを有するウェーハカセット 処理装置と、 取付けおよび取外しステーションを有する複数のウェーハ研磨機と、 ウェーハをブラッシスクラバからウェーハ研磨機の取付けステーションに移す手 段であって、ウェーハをウェーハ研磨機の取外しステーションからウェーハカセ ット処理装置の水中取付け手段に移すのにも使用される手段と、を具備して成る ことを特徴とする半導体ウェーハの研磨装置。
10. １０．ウェーハカセット処理装置の水中取付けステーションは、 傾斜底を有する水槽と、 水槽の底に設置された案内棒と、 案内棒に装着されたハンドルアセンブリと、ハンドルアセンブリに装着された滑 動台アセンブリと、を備えている請求の範囲第９項に記載の装置。