JP2002009021A - ポリッシング装置 - Google Patents
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Abstract
グ装置として使用可能であり、半導体ウエハ等の被加工
物の単位時間及び単位面積あたりの処理能力を高めるこ
とができるポリッシング装置を提供する。 【解決手段】 研磨面を有した研磨テーブル34,36
と、半導体ウエハ101を保持し、かつ半導体ウエハ1
01を研磨面に押圧するトップリング32と、トップリ
ング32が到達可能な位置に設置され、回転中心から所
定円周上に位置する複数のステージを有するロータリト
ランスポータ27と、ロータリトランスポータ27の各
ステージに着脱可能に保持されて半導体ウエハ101を
保持する複数の保持テーブル600と、保持テーブル6
00を上下方向に動かしかつ保持テーブル600とトッ
プリング32との間で半導体ウエハ101を受け渡しす
るプッシャー30とを備えた。
Description
加工物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリッシング装
置に係り、特に被加工物を研磨位置に供給するロータリ
トランスポータを備えたポリッシング装置に関するもの
である。
ウエハの製造工程における半導体ウエハの表面を平坦且
つ鏡面にするためにポリッシングを行い、また半導体デ
バイス製造工程における半導体デバイス上に形成された
層を平坦且つ鏡面にするためにポリッシングを行ってい
る。これら半導体ウエハの製造工程及び半導体デバイス
の製造工程におけるポリッシング工程は、化学的機械的
ポリッシング装置と呼ばれる、ポリッシング装置によっ
て行なわれている。
のポリッシングだけを行う専用のポリッシング装置であ
り、ポリッシング装置によりポリッシングの完了した半
導体ウエハは乾燥を防ぐため移動式の水槽の中に入れて
次の洗浄工程へ搬送されていた。ところが、このポリッ
シングと洗浄とを個別の工程で行なう方法では、クリー
ンルームのクリーン度を損ない、かつポリッシング終了
後の半導体ウエハの搬送もオペレータ又は人手で操作さ
れる搬送手段に頼らざるを得ない。またポリッシング装
置とその後の洗浄工程で使用する洗浄装置の2種類の装
置を必要とするため、広い設置スペースが必要である。
図り、かつ装置の設置スペースを縮小するため、ポリッ
シング工程と洗浄工程を同一装置内で行い、半導体ウエ
ハをドライな状態で装置に入れ、処理後に半導体ウエハ
をクリーンでドライな状態で装置から払い出すドライイ
ン/ドライアウト方式を実現したポリッシング装置が開
発されている。一方、半導体ウエハのポリッシングのみ
を行なう単一の機能を有したポリッシング装置は、クリ
ーンルームのクリーン度を維持するために改良されてき
ている。そして、ポリッシング後の洗浄工程で用いられ
るポリッシング装置および洗浄装置の処理能力を増加さ
せ、それによりポリッシング工程に使用されるポリッシ
ング装置の数および洗浄装置の数を減らすようにしてい
る。その結果、半導体ウエハのポリッシングのみを行な
う従来の専用のポリッシング装置は、ドライイン/ドラ
イアウト方式のポリッシング装置と同等か又はより小さ
い程度に設置スペースを減少することができる。
グのみを行なう単一の機能を有した専用のポリッシング
装置においては、ポリッシング装置によりポリッシング
された半導体ウエハは、従来と同様に、オペレータ又は
人手で操作される搬送手段によって搬送されている。搬
送手段を自動化しようとすると、半導体ウエハを移動式
の水槽に入れて保管するので取扱いが難しく、これ故、
従来の専用のポリッシング装置においては、搬送手段に
問題がある。
リッシング装置は、ポリッシングだけを行なう専用のポ
リッシング装置に比べて、単位時間及び単位設置面積あ
たりの処理能力が低く、そのため、ポリッシング工程で
用いられる装置の数が多く、広い設置空間を必要とし、
しかも装置のランニングコストが高いという欠点があ
る。
/ドライアウト方式のポリッシング装置として使用可能
であり、半導体ウエハ等の被加工物の単位時間及び単位
面積あたりの処理能力を高めることができるポリッシン
グ装置を提供することを目的とする。本発明は、半導体
ウエハ等の被加工物が反転機からトップリングに搬送さ
れる間の被加工物の搬送の回数を減少させ、又は最小と
することができるポリッシング装置を提供することを他
の目的とする。
め、本発明は、研磨面を有した研磨テーブルと、被加工
物を保持し、かつ被加工物を前記研磨面に押圧するトッ
プリングと、前記トップリングが到達可能な位置に設置
され、回転中心から所定円周上に位置する複数のステー
ジを有するロータリトランスポータと、前記ロータリト
ランスポータの各ステージに着脱可能に保持されて被加
工物を保持する複数の保持テーブルと、前記保持テーブ
ルを上下方向に動かしかつ前記保持テーブルと前記トッ
プリングとの間で被加工物を受け渡しするプッシャーと
を備えたことを特徴とするものである。本発明によれ
ば、半導体ウエハ等の研磨対象物をトップリングに搬送
する時間を短縮することが可能となり、単位時間あたり
のポリッシング対象物の処理枚数、すなわちスループッ
トを飛躍的に増加することができる。
置は、被加工物を反転する反転機と、保持テーブルを上
下に動かし保持テーブルと反転機との間で被加工物を移
送するリフタとを備えている。これ故、反転機からトッ
プリングへの研磨すべき被加工物としての半導体ウエハ
の移送がロータリトランスポータの各ステージに着脱可
能に保持されたウエハ保持テーブルによってなされる。
したがって、例えば、リフタとロータリトランスポータ
間またはロータリトランスポータとプッシャー間の半導
体ウエハの移送がなくなり、ダストの発生を防止するこ
とができ、かつ半導体ウエハの移送時のエラーまたはク
ランプエラーによる損傷を防止することができる。
ブルは研磨すべき被加工物を保持するロード用の保持テ
ーブルと、研磨された被加工物を保持するためのアンロ
ード用の保持テーブルとを備えている。上述の構成によ
り、研磨前の半導体ウエハはプッシャーからでなくロー
ド用の保持テーブルからトップリングへ受け渡され、
又、研磨後の半導体ウエハはトップリングからプッシャ
ーではなくアンロード用の保持テーブルに受け渡され
る。従って、トップリングへの半導体ウエハのロードと
トップリングからの半導体ウエハのアンロードが、別の
治具(又は部材)、即ち、保持テーブルで行われるた
め、研磨後の半導体ウエハに付着した砥液等がロードと
アンロード共通のウエハの保持部材に付着し、固化した
砥液等が研磨前の半導体ウエハに付着したり半導体ウエ
ハを傷つけたりする問題点を解決できる。
スポータは各ステージに円周方向に沿って所定間隔離間
して設けられ、保持テーブルを着脱可能に支持するため
の複数のガイドブロックを備えている。好ましい態様に
おいては、ガイドブロックは調芯作用のためのテーパ面
を有した内面と、調芯作用のためのテーパ面を有した外
側面の少なくとも1つを備えている。上述の構成によれ
ば、ガイドブロックに対する保持テーブルの調芯がテー
パ面によって行なわれる。
ングの各々は、回転軸を中心として揺動することによ
り、少なくとも1つの研磨テーブルとロータリトランス
ポータのステージ上方との間を移動できる。
リッシング装置を図1乃至図14を参照して説明する。
図1は、本発明に係るポリッシング装置の各部の配置構
造を示す平面図である。図1に示すポリッシング装置は
多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット1を
載置するロードアンロードステージ2を4つ備えてい
る。ロードアンロードステージはウエハカセット1を昇
降する機構を備えてもよい。ロードアンロードステージ
2上の各ウエハカセット1に到達可能となるようにレー
ル3に沿って移動可能に、レール3の上に2つのハンド
を有した搬送ロボット4が配置されている。
エハカセット1とは反対側に2台の洗浄機5,6が配置
されている。各洗浄機5,6は搬送ロボット4のハンド
が到達可能な位置に配置されている。また2台の洗浄機
5,6の間で、搬送ロボット4が到達可能な位置に、4
つの半導体ウエハの載置台7,8,9,10を備えたウ
エハステーション50が配置されている。
0を有したウエハステーション50が配置されている領
域Bと前記ウエハカセット1と搬送ロボット4が配置さ
れている領域Aのクリーン度を分けるために隔壁14が
配置されている。隔壁14は互いの領域の間で半導体ウ
エハを搬送するための開口部を有しており、この開口部
にシャッター11が設けられている。洗浄機5と3つの
載置台7,9,10に到達可能な位置に搬送ロボット2
0が配置されており、洗浄機6と3つの載置台8,9,
10に到達可能な位置に搬送ロボット21が配置されて
いる。
ボット20のハンドが到達可能な位置に洗浄機22が配
置されている。また、洗浄機6と隣接する位置でかつ搬
送ロボット21のハンドが到達可能な位置に洗浄機23
が配置されている。前記洗浄機5,6,22,23とウ
エハステーション50の載置台7,8,9,10と搬送
ロボット20,21は全て領域Bの中に配置されてい
る。領域B内の圧力は領域A内の圧力よりも低い圧力に
調整されている。前記洗浄機22,23は、半導体ウエ
ハの両面洗浄可能な洗浄機である。
にハウジング46を有しており、このハウジング46は
取り囲む構造を構成している。そして、前記ハウジング
46の内部は隔壁14、隔壁15、隔壁16、隔壁2
4、および隔壁47により複数の部屋(領域A、領域B
を含む)に区画されている。隔壁24によって領域Bと
区分されたポリッシング室が形成され、このポリッシン
グ室は更に隔壁47によって2つの領域CとDに区分さ
れている。そして、2つの領域C,Dにはそれぞれ2つ
の研磨テーブルと、1枚の半導体ウエハを保持しかつ半
導体ウエハを前記研磨テーブルに対して押し付けながら
研磨するための1つのトップリングが配置されている。
すなわち、研磨テーブル34,36が領域Cに設置さ
れ、研磨テーブル35,37が領域Dに設置されてい
る。さらに、領域Cにトップリング32が設置され、領
域Dにトップリング33が設置されている。
液を供給するための砥液ノズル40と、研磨テーブル3
4のドレッシングを行うためのドレッサ38とが領域C
内に配置されている。領域D内の研磨テーブル35に研
磨砥液を供給するための砥液ノズル41と、研磨テーブ
ル35のドレッシングを行うためのドレッサ39とが領
域D内に配置されている。さらに、領域C内の研磨テー
ブル36のドレッシングを行うためのドレッサ48が領
域C内に配置され、領域D内の研磨テーブル37のドレ
ッシングを行うためのドレッサ49が領域D内に配置さ
れている。
4,36との関係を示す図である。なお、トップリング
33と研磨テーブル35,37の関係もトップリング3
2と研磨テーブル34,36との関係と同様になってい
る。図2に示すように、トップリング32は回転可能な
トップリング駆動軸91によってトップリングヘッド3
1から吊下されている。トップリングヘッド31は位置
決め可能な揺動軸92によって支持されており、トップ
リング32は研磨テーブル34,36にアクセス可能に
なっている。また、ドレッサ38は回転可能なドレッサ
駆動軸93によってドレッサヘッド94から吊下されて
いる。ドレッサヘッド94は位置決め可能な揺動軸95
によって支持されており、ドレッサ38は待機位置と研
磨テーブル34上のドレッサ位置との間を移動可能にな
っている。ドレッサ48も同様に、回転可能なドレッサ
駆動軸96によってドレッサヘッド97から吊下されて
いる。ドレッサヘッド97は位置決め可能な揺動軸98
によって支持されており、ドレッサ48は待機位置と研
磨テーブル36上のドレッサ位置との間を移動可能にな
っている。
Bとは区切られた領域Cの中にあって、搬送ロボット2
0のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させ
る反転機28が配置されている。領域Dの中にあって、
搬送ロボット21のハンドが到達可能な位置に半導体ウ
エハを反転させる反転機28’が配置されている。ま
た、領域Bと領域C,Dを仕切る隔壁24には、半導体
ウエハ搬送用の2つの開口部が設けられ、一方の開口部
は反転機28との間で半導体ウエハを受け渡すために使
用され、他方の開口部は反転機28’との間で半導体ウ
エハを受け渡すために使用される。シャッター25,2
6が隔壁の各開口部に設けられている。
ぞれ、半導体ウエハをチャックするチャック機構と、半
導体ウエハの表面と裏面を反転させる反転機構と、半導
体ウエハを前記チャック機構によりチャックしているか
どうかを確認するウエハ有無検知センサとを備えてい
る。また、反転機28には搬送ロボット20によって半
導体ウエハが搬送され、反転機28’には搬送ロボット
21によって半導体ウエハが搬送される。
32及び33の下方に、洗浄室(領域B)とポリッシン
グ室(領域C,D)の間でウエハを搬送するロータリト
ランスポータ27が配置されている。ロータリトランス
ポータ27には、ウエハを載せるステージが4ヶ所等配
に設けてあり、同時に複数の半導体ウエハおよび複数の
保持テーブルが搭載可能になっている。
0の構造を示す図である。図3において、図面の左半分
はロータリトランスポータにより保持されたウエハ保持
テーブルを示し、図面の右半分はプッシャーによって保
持されたウエハ保持テーブルを示している。図3に示す
ように、このウエハ保持テーブル600は、その上面に
半導体ウエハ101を載置保持するためのウエハ保持面
601を有し、また、その外側面にロータリトランスポ
ータ27の各ステージに設けられたガイドブロック61
0に対して自動調芯機能を持つテーパ面602を有して
いる。さらに、ウエハ保持テーブル600は、その内側
面にリフタ及びプッシャーに対して自動調芯機能を持つ
別のテーパ面603が設けられられている(図3はテー
パ面と係合しているプッシャー30を示す)。更に、ウ
エハ保持テーブル600の下面には、ロータリトランス
ポータ27に設けられたピン620に嵌合する穴604
と、リフタ及びプッシャーに設けられたピン621と嵌
合する穴605がそれぞれ設けられている(図3は穴6
05に嵌合されたピン621を備えたプッシャー30を
示す)。前記穴604,605およびピン620,62
1は、ウエハ保持テーブル600がロータリトランスポ
ータおよプッシャー(又はリフタ)に対して回転するこ
とを防止する機能を有している。
ウエハは、ロータリトランスポータ27のステージの中
心と、反転機28又は28’により保持されたウエハの
中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ27
の下方に設置されたリフタ29又は29’が上昇するこ
とで、リフタ29又は29’上に戴置されたウエハ保持
テーブル600に受け渡される。リフタ29又は29’
上のウエハ保持テーブル600に移された半導体ウエハ
は、リフタ29又は29’の下降により、ウエハ保持テ
ーブル600と共に、ロータリトランスポータ27に移
送される。ロータリトランスポータ27のステージ上に
載せられたウエハ保持テーブル600と半導体ウエハ
は、ロータリトランスポータ27を90°回転すること
で、トップリング32又は33の下方へ搬送される。こ
のとき、トップリング32又は33は予めロータリトラ
ンスポータ27の上方に揺動している。
ータリトランスポータ27上のウエハ保持テーブル60
0に載置されたウエハの中心と位相が合ったとき、ロー
タリトランスポータ27の下方に配置されたプッシャー
30又は30’が上昇することで、ウエハ保持テーブル
600と、その上に保持された半導体ウエハは、ロータ
リトランスポータ27からプッシャー30又は30’上
に移され、最終的に半導体ウエハのみがトップリング3
2又は33へ移送される(図3ではトップリング32が
示される)。
た半導体ウエハは、トップリング32又は33の真空吸
着機構により吸着され、半導体ウエハは研磨テーブル3
4又は35まで搬送される。そして、半導体ウエハは研
磨テーブル34上に取り付けられた研磨パッド又は砥石
等からなる研磨面で研磨される。トップリング32又は
33がそれぞれに到達可能な位置に、前述した第2の研
磨テーブル36および37が配置されている。これによ
り、半導体ウエハは第1の研磨テーブル34又は35で
1次研磨が終了した後、第2の研磨テーブル36又は3
7で2次研磨できるようになっている。また、半導体ウ
エハは第2の研磨テーブル36又は37で1次研磨され
た後、第1の研磨テーブル34又は35で2次研磨でき
るようになっている。この場合、第2の研磨テーブル3
6又は37の研磨面が第1の研磨テーブル34又は35
の研磨面より小径であることから、第2の研磨テーブル
36又は37に研磨パッドに比べて値段の高い砥石(固
定砥粒)を張り付け、粗削り(1次研磨)をした後に、
大径の第1の研磨テーブル34又は35に砥石(固定砥
粒)に比べて寿命は短いが安価な研磨パッドを張り付け
て仕上げ研磨をすることで、ランニングコストを低減す
ることが可能である。
逆のルートで反転機28又は28’まで戻される。反転
機28又は28’まで戻された半導体ウエハはリンスノ
ズルから供給される純水もしくは洗浄用の薬液によりリ
ンスされる。また、半導体ウエハを離脱したトップリン
グ32又は33のウエハ吸着面は、トップリング洗浄ノ
ズルから供給される純水もしくは薬液によって洗浄され
る。
ータ27と反転機28又は28’とプッシャー30又は
30’との関係が示されている。図2に示すように、ロ
ータリトランスポータ27の上方に反転機28又は2
8’が配置され、ロータリトランスポータ27の下方に
プッシャー30又は30’が配置されている。
スポータ)次に説明では、トップリング32、反転機2
8、リフタ29およびプッシャー30が移送動作の説明
のために用いられる。図4および図5はロータリトラン
スポータ27とウエハ保持テーブル600の関係を示す
図であり、図4はロータリトランスポータ27およびウ
エハ保持テーブルを示す平面図、図5は図4のA−A線
断面図である。図4および図5に示すように、ウエハ保
持テーブル600は、その上面に半導体ウエハ101を
載置保持するためのウエハ保持面601を有し、その外
側面にロータリトランスポータ27のガイドブロック6
10のテーパ面611によって自動的に求芯されて、か
つロータリトランスポータ27によって支持されるため
のテーパ面602を有している。ウエハ保持テーブル6
00は、その内側面にリフタ29あるいはプッシャー3
0のテーパ面と係合することによって自動的に求芯され
かつリフタ29あるいはプッシャー30に支持されるた
めのテーパ面603を有している。図4および図5に示
すウエハ保持テーブル600はウエハ保持面601の外
周から上方に突出し、半導体ウエハ101が左右にずれ
るのを防ぐための段部が設けられている。なお、段部に
代えて、図6(c)に示すように、ウエハ保持面601
の周囲に、ピン622をばね623を介して埋没自在に
支持して配置するようにしても良い。この場合、トップ
リング32が半導体ウエハ101を吸着保持する際に、
ピン622はばね623の付勢力に抗してウエハ保持面
601から引っ込み、ピン622が障害となることを防
止することができる。
面でウエハ保持面601を構成した例を示しているが、
図6(a)及び図6(b)に示すように、内方に向けて
徐々に下方に傾斜するテーパ面でウエハ保持面601を
構成するようにしても良い。このように、ウエハ保持面
601をテーパ面とした方が、半導体ウエハ101とウ
エハ保持面601との接触面を少なくし、かつ半導体ウ
エハ101についた砥液を下方にスムーズに流下させる
上で好ましい。ウエハ保持面601は、ウエハ保持テー
ブル600の全周にわたる必要はなく、少なくとも周上
3カ所、好ましくは6カ所あればよい。
穴604を設けて、このピン用穴604にロータリトラ
ンスポータ27に設けたピン620を嵌合させるように
しているが、逆に、ウエハ保持テーブルにピンを、ロー
タリトランスポータにこのピンに嵌合するピン用穴を設
けたり、互いに係合する切込みを設けるようにしても良
い。更に、図4および図5に示す実施の形態では、テー
パ面602と独立してテーパ面603を設けたが、テー
パ面603を設けることなく、テーパ面602をロータ
リトランスポータ27との係合及びプッシャー30ある
いはリフタ29との係合の両方に使ってもよい。その場
合、ロータリトランスポータとの係合とプッシャーある
いはリフタとの係合面は周方向にずれている必要があ
る。
5に示すように、ウエハ保持テーブル600を搭載して
搬送するロータリトランスポータ27は4カ所のウエハ
保持テーブル搭載ステージ(90°等配)を有してい
る。4カ所のウエハ保持テーブル搭載ステージの各々
は、ウエハ保持テーブル600のテーパ面602と係合
して、ウエハ保持テーブル600を支持するためのガイ
ドブロック610を有している。ガイドブロック610
は各ステージの周上3カ所に設けられている。この各ガ
イドブロック610の内周面には、テーパ面611が形
成されており、ウエハ保持テーブル600を搭載する時
にウエハ保持テーブル600を求芯することができるよ
うになっている。テーパ面611のテーパ角は垂直に対
して15゜〜25゜程度が好ましい。
リトランスポータと関連する構成部品を示す概略立面図
である。図14に示すように、ウエハ有無センサ200
がロータリトランスポータ27から離れた場所に設置さ
れている。センサ200はフォトセンサーであり投光素
子200aと受光素子200bで構成され、センサ20
0はステージと一緒に回転しないようになっている。搭
載する半導体ウエハ101はロータリトランスポータ2
7の各ステージで決まっている。即ち、図4に示すよう
に、ロータリトランスポータ27は、処理前のロード専
用のウエハ保持テーブル600(600a,600c)
を搭載する2つのロードステージと、処理後のアンロー
ド専用のウエハ保持テーブル600(600b、600
c)を搭載する2つのアンロードステージとを備えてい
る。各ステージに搭載されるウエハ保持テーブル600
は常に決まっており、ロータリトランスポータ27は研
磨テーブル34で処理する前の半導体ウエハを保持する
ウエハ保持テーブル600(600a)を搭載するステ
ージ210と、研磨テーブル34で処理された半導体ウ
エハを保持するウエハ保持テーブル600(600b)
を搭載するステージ211と、研磨テーブル35で処理
する前の半導体ウエハを保持するウエハ保持テーブル6
00(600c)を搭載するステージ212と、研磨テ
ーブル35で処理された半導体ウエハを保持するウエハ
保持テーブル600(600d)を搭載するステージ2
13を備えている。
0に洗浄液を供給するためのリンスノズルがロータリト
ランスポータ27の上下に、かつ該ロータリトランスポ
ータ27から離れた場所に設置されている。リンスノズ
ルは固定して設置されており、ステージと一緒に回転し
ない。洗浄液は純水やイオン水などが使われることが多
い。図14に示すように、ロータリトランスポータ27
はサーボモータ205に連結されており、サーボモータ
205の回転によりロータリトランスポータ27上のウ
エハ保持テーブルおよび半導体ウエハを搬送する。ロー
タリトランスポータ27の下部には原点センサ206が
設置されており、ウエハ搬送ポジションの位置決めは原
点センサ206とサーボモータ205によって制御され
る。位置決めされる搬送ポジションはHP(ホームポジ
ション)位置を中心とした90°づつ位相を異にした3
位置である。
あり、図8はリフタとウエハ保持テーブルとの関係を示
す縦断面図である。リフタ29は、ウエハ保持テーブル
600を載置するステージ260と、該ステージ260
の上昇下降動作を行うエアシリンダ261とを備えてい
る。エアシリンダ261とステージ260とは上下方向
にスライド可能なシャフト262で連結されている。図
8に示すように、ステージ260はその側面にウエハ保
持テーブル600のテーパ面603と係合するテーパ面
260aを有している。そして、リフタ29のステージ
260がロータリトランスポータ27より上に上昇する
と、ウエハ保持テーブル600がステージ260にはま
り合ってウエハ保持テーブル600を求芯し、その後ウ
エハ保持テーブル600が上昇する。
ャーを示す図であり、図9はプッシャーの縦断面図、図
10はプッシャーとウエハ保持テーブルとの関係を示す
縦断面図である。図9に示すように、中空シャフト14
0の上方にトップリングガイド148を保持するための
ガイドステージ141が設置され、中空シャフト140
の中をスプラインシャフト142が通っている。スプラ
インシャフト142の上方にウエハを保持するプッシュ
ステージ143が設置されている。スプラインシャフト
142には、軸ブレに対してフレキシブルに軸を接続可
能なフローティングジョイント144によってエアシリ
ンダ145が連結されている。エアシリンダは2個直列
に上下に配置されている。最下段に配置されたエアシリ
ンダ146はガイドステージ141の上昇・下降用、及
びプッシュステージ143の上昇・下降用で、エアシリ
ンダ145ごと中空シャフト140を上下させる。エア
シリンダ145はプッシュステージ143の上昇・下降
用である。
構を持たせるため、X軸、Y軸方向に移動可能なリニア
ウェイ149が配置されている。ガイドステージ141
はリニアウェイ149に固定されており、リニアウェイ
149は中空シャフト140に固定されている。中空シ
ャフト140はスライドブッシュ150を介してベアリ
ングケース151に保持されている。エアシリンダ14
6のストロークは圧縮バネ152によって中空シャフト
140に伝えられる。
141の上方にあり、プッシュステージ143の中心よ
り下方に伸びるプッシュロッド160はガイドステージ
141の中心のスライドブッシュ147を通すことで芯
出しされるようになっている。プッシュロッド160は
スプラインシャフト142の上端に接している。プッシ
ュステージ143はスプラインシャフト142を介して
エアシリンダ145によって上下し、トップリング32
へ半導体ウエハ101をロードする。プッシュステージ
143の端部には位置決めのための圧縮バネ159が配
置されている。
プリングガイド148が3個設置されている。各トップ
リングガイド148には、ガイドリング301の下面と
のアクセス部である1段下がった段部700が設けられ
ている。更に、トップリングガイド148の上端部に
は、トップリング32のガイドリング301を段部70
0に案内するためのテーパ面208が形成されている。
テーパ面208は垂直に対して25゜〜35゜の角度に
なっている。
面143aとなっており、図10に示すように、このテ
ーパ面143aにより、ウエハ保持テーブル600のテ
ーパ面603と求芯しながらはまり合うことができる。
プッシュステージ143の上昇により、ウエハ保持テー
ブル600をロータリトランスポータ27から分離して
半導体ウエハと共にトップリング32へ搬送することが
できる。
ことを防止するため、およびガイドステージが元の位置
に復帰するように案内するためにガイドスリーブ153
がガイドステージ141に固定されている。ガイドスリ
ーブ153の内側のセンタスリーブ154はガイドステ
ージ141をセンタリングするためにベアリングケース
151に固定されている。プッシャー30はベアリング
ケース151によって研磨部側のモータハウジング10
4に固定されている。
141の間の防水にはVリング155が用いられ、Vリ
ング155のリップ部分がガイドステージ141と接触
し、内部への水の浸入を防いでいる。ガイドステージ1
41が上昇すると、G部の容積が大きくなり、圧力が下
がり水を吸い込んでしまう。水が入り込むことを防ぐた
めに、Vリング155の内側に穴を設け、圧力が下がる
ことを防止している。
32にアクセスする際の高さ方向の位置決めと衝撃吸収
のために、ショックキラー156が設置されている。各
々のエアシリンダにはプッシャー上下方向の位置確認の
ため上下リミットセンサが設けられている。即ち、エア
シリンダ145にセンサ203,204が設けられ、エ
アシリンダ146にセンサ206,207が設けられて
いる。プッシャーに付着したスラリーなどから半導体ウ
エハへの逆汚染を防止するため、汚れを洗浄するための
洗浄ノズルが別途設置されている。プッシャー上のウエ
ハ有無を確認するためのウエハ有無センサが別途設置さ
れる場合もある。エアシリンダ145,146の制御は
ダブルソレノイドバルブで行う。プッシャー30および
30’は各トップリング32および33の各々に1ユニ
ットずつ設置される。
ランスポータ27、リフタ29、プッシャー30の動作
を説明する。 (ウエハ受け渡し時)図11(a)乃至図11(f)は
半導体ウエハを移送する工程を示す。次の説明では、研
磨前の半導体ウエハをロードするためのウエハ保持テー
ブルはロード用ウエハ保持テーブルと称し、研磨後の半
導体ウエハをアンロードするためのウエハ保持テーブル
はアンロード用ウエハ保持テーブルと称する。ホームポ
ジション(HP)では、ロータリトランスポータ27が
反時計廻りに90゜回転し、ステージ210がリフタ2
9の上方に位置している(図11(a))。
スポータ27の間で半導体ウエハを移送するウエハ搬送
機構である。ポリッシング前の半導体ウエハ101は搬
送ロボット20から反転機28へ搬送される。その後、
半導体ウエハ101は反転機28により反転され、パタ
ーン面(半導体デバイスが形成された面)が下を向く。
リフタ29は上昇し、リフタ29のステージ260はロ
ータリトランスポータ27上のロード用のウエハ保持テ
ーブル600(600a)と、その側面のテーパ面26
0aを介して係合する(図11(b))。
600を載置したままウエハ保持テーブル600が反転
機28から半導体ウエハ101を受け取る位置まで上昇
し停止する(図11(c))。ステージ260が半導体
ウエハ101の直下の位置でリフタ29が停止したこと
を、リフタ29の上昇用シリンダ261のセンサ266
で確認すると、反転機28は半導体ウエハ101のクラ
ンプを開放し、半導体ウエハ101はリフタ29のステ
ージ260上のロード用のウエハ保持テーブル600上
に載る(図11(d))。その後、リフタ29は半導体
ウエハ101をロード用のウエハ保持テーブル600上
に載置したまま下降をする(図11(e))。すると、
ロータリトランスポータ27のステージ210上のガイ
ドブロック610のテーパ面611により、リフタ29
上に載せられ半導体ウエハを保持したロード用のウエハ
保持テーブル600は求芯されつつリフタ29からロー
タリトランスポータ27へガイドブロック610を介し
て載せられる(図11(e))。ロード用のウエハ保持
テーブル600がロータリトランスポータ27に載せら
れた後も、リフタ29はロータリトランスポータ27が
回転しても互いに干渉しない位置まで下降を続け停止す
る(図11(f))。
2(f)は半導体ウエハをロードする工程を示す。リフ
タ29が下降を完了すると、ロータリトランスポータ2
7は時計廻りに90°回転し、プッシャー30の上方に
ロータリトランスポータ27上のロード用のウエハ保持
テーブル600(600a)を位置させる(図12
(a))。ロータリトランスポータ27の位置決めが完
了すると、エアシリンダ146によりプッシャー30が
ガイドステージ141周りの構成品と共に上昇してい
く。プッシャー30の上昇途中で、ガイドステージ14
1はロータリトランスポータ27のウエハ保持位置を通
過する。このとき、通過と同時に半導体ウエハ101を
その上面に載置したロード用のウエハ保持テーブル60
0は、プッシュステージ143の上側部のテーパ面14
3aによって求芯され、ロータリトランスポータ27か
らプッシュステージ143に移送される(図12
(b))。
ハ保持テーブル600を保持したまま、トップリングガ
イド148は停止することなく上昇していき、トップリ
ングガイド148のテーパ208によってトップリング
32のガイドリング301を呼び込む。X,Y方向に自
在に移動可能なリニアウェイ149による位置合わせで
トップリングガイド148はトップリング32に求芯
し、トップリングガイド148の段部700がガイドリ
ング301の下面と接触することでガイドステージ14
1の上昇は終了する(図12(c))。
ガイドリング301の下面に接触し、ガイドステージ1
41は固定され、それ以上上昇することはない。ところ
が、エアシリンダ146は、エアシリンダ146のロッ
ドに固定されたストッパがショックキラー156に当た
るまで上昇し続けるので、圧縮バネ152は収縮するた
めスプラインシャフト142のみが更に上昇し、プッシ
ュステージ143がさらに上昇する。半導体ウエハ10
1がトップリング32に接触した後に、エアシリンダ1
46が上昇するストロークはバネ159が吸収し、半導
体ウエハ101を保護している。
ステージ143がウエハ保持テーブル600を保持した
まま更に上昇し、トップリング32により半導体ウエハ
101が吸着保持される(図12(d))。しかる後、
エアシリンダ145が逆作動してウエハ保持テーブル6
00がプッシュステージ143と共に下降する(図12
(e))。そして、エアシリンダ146によりプッシャ
ー30がガイドステージ141周りの構成品と共に下降
していき、下降途中でウエハ保持テーブル600をロー
タリトランスポータ27に受け渡す。そして、プッシャ
ー30は更に下降して所定の位置で停止する(図12
(f))。
上方のウエハアンロード位置にトップリング32によっ
て半導体ウエハ101が搬送され、ロータリトランスポ
ータ27の回転により、ロータリトランスポータ27上
のアンロード用のウエハ保持テーブル600(600
b)がプッシャー30の上方に位置する(図13
(a))。すると、エアシリンダ146によりプッシャ
ー30がガイドステージ141周りの構成品と共に上昇
していき、上昇途中で、ガイドステージ141はロータ
リトランスポータ27のウエハ保持位置を通過する。こ
のとき、通過と同時に、半導体ウエハを保持していない
空のウエハ保持テーブル600はプッシュステージ14
3の上側部のテーパ面143aによって求芯され、ロー
タリトランスポータ27からプッシャー30に受け渡さ
れる(図13(b))。
8によって、トップリング32のガイドリング301を
呼び込み、リニアウェイ149による位置合わせでトッ
プリングガイド148はトップリング32に求芯し、ト
ップリングガイド148の段部700がガイドリング3
01の下面と接触することでガイドステージ141の上
昇は終了する(図13(c))。
ンダ146のロッドに固定されたストッパーがショック
キラー156に当たるまで動作しつづける。しかしなが
ら、トップリングガイド148の段部700がガイドリ
ング301の下面に接触してガイドステージ141が固
定されているため、エアシリンダ146は圧縮バネ15
2の付勢力に打勝ってスプラインシャフト142をエア
シリンダ145ごと押し上げ、プッシュステージ143
を上昇させる。本実施例では、エアシリンダ146はト
ップリングガイド148がガイドリング301に接触し
た所から更にストロークするように設定されている。こ
の時の衝撃はバネ152によって吸収される。エアシリ
ンダ146の上昇が終了すると、トップリング32より
半導体ウエハ101がリリースされ、半導体ウエハ10
1はアンロード用のウエハ保持テーブル600の上に保
持される(図13(d))。
ハ保持テーブル600上に保持されると、プッシャー3
0は下降を開始する。そして、アンロード用のウエハ保
持テーブル600は研磨済の半導体ウエハとともにロー
タリトランスポータ27上に移り(図13(e))、プ
ッシャー30は引き続き下降し、下降終了でプッシャー
30の動作が完了する(図13(f))。
磨済の半導体ウエハが載置されたアンロード用のウエハ
保持テーブル600をリフタ29の上方に位置させる。
リフタ29が上昇し、リフタ29は研磨済の半導体ウエ
ハが載置されたアンロード用のウエハ保持テーブル60
0をロータリトランスポータ27から受け取る。その
後、リフタ29は更に上昇して、反転機28へのウエハ
受け渡し位置へ半導体ウエハを位置させる。反転機28
のアームが半導体ウエハ101を保持した後、リフタ2
9は下降して、アンロード用のウエハ保持テーブル60
0はロータリトランスポータ27に移送される。リフタ
29の下降が終了したとき、トップリング32から反転
機28へのウエハの移載動作が完了する。
保持テーブルが研磨前の半導体ウエハを保持するロード
用ウエハ保持テーブルと研磨済の半導体ウエハを保持す
るアンロード用ウエハ保持テーブルに分けられている。
それ故、研磨前の半導体ウエハはプッシャーからではな
くロード用ウエハ保持テーブルからトップリングへ移送
され、研磨後の半導体ウエハはトップリングからプッシ
ャーではなくアンロード用ウエハ保持テーブルに移送さ
れる。これ故、半導体ウエハのトップリングへのロード
および半導体ウエハのトップリングからのアンロードは
各々のジグ(構成部品)または部材、即ち、ウエハ保持
テーブルによって行なわれる。これ故、研磨後の半導体
ウエハに付着した砥液等が半導体ウエハのロードおよび
アンロードを行なう共通の支持部材に付着することが防
止される。結果として、固化した砥液等が研磨前の半導
体ウエハに付着することがなく、研磨前の半導体ウエハ
への損傷を起こすことがない。
の保持テーブルと被加工物をアンロードするための保持
テーブルが分けて使用されているが、被加工物をロード
およびアンロードするための単一の保持テーブルを使用
してもよい。
半導体ウエハ等の被加工物をトップリングに搬送する時
間を短縮することが可能となり、単位時間あたりの被加
工物の処理枚数(スループット)を飛躍的に増加させる
ことができる。本発明によれば、被加工物がロータリト
ランスポータと反転機との間で移送されるとき、被加工
物は保持テーブルと反転機との間で移送される。そし
て、被加工物がロータリトランスポータとトップリング
との間で移送されるときには、被加工物は保持テーブル
とトップリングとの間で移送される。これ故、保持テー
ブルは移送時に発生する被加工物への衝撃を吸収するこ
とができ、被加工物の搬送速度を増加させることがで
き、スループットを増加することができる。
プリングの数を増加することにより複数の被加工物を同
時に研磨し、これによりスループットを増加させてい
た。このため、トップリングの数を増加させることによ
るトップリングの個々の特質の違いによって被加工物が
均一に研磨できなかった。これに対して、本発明によれ
ば、被加工物の搬送速度を増加させることによりスルー
プットを増加させることができる。
への半導体ウエハ等の被加工物の移送はロータリトラン
スポータの各ステージに着脱可能に保持されたウエハ保
持テーブルによって行なわれる。これ故、例えば、リフ
タとロータリトランスポータ間の半導体ウエハの移送ま
たはロータリトランスポータとプッシャー間の半導体ウ
エハの移送が省略され、ダストの発生を防ぐことがで
き、かつ搬送ミス又は把持ミスによる半導体ウエハの損
傷を防止することができる。
置の各部の配置構成を示す平面図である。
立面図である。
り、図面の左半分はロータリトランスポータによって保
持されたウエハ保持テーブルを示し、図面の右半分はプ
ッシャーによって保持されたウエハ保持テーブルを示
す。
を示す平面図である。
ーブルを示す縦断面図である。
断面図である。
す縦断面図である。
って保持された研磨前の半導体ウエハがウエハ保持テー
ブルに受け渡され、その後ウエハ保持テーブルがロータ
リトランスポータに受け渡される工程を示す概略図であ
る。
テーブルによって保持された研磨前の半導体ウエハがプ
ッシャーに受け渡される工程を示す概略図である。
グによって保持された研磨後の半導体ウエハがウエハ保
持テーブルに受け渡され、その後ウエハ保持テーブルが
ロータリトランスポータに受け渡される工程を示す概略
図である。
ポータに関連する構成部品を示す概略立面図である。
テーブル 601 ウエハ保持面 604,605 穴 610 ガイドブロック 620,621,622 ピン 623 ばね 700 段部
Claims (8)
- 【請求項1】 研磨面を有した研磨テーブルと、 被加工物を保持し、かつ被加工物を前記研磨面に押圧す
るトップリングと、 前記トップリングが到達可能な位置に設置され、回転中
心から所定円周上に位置する複数のステージを有するロ
ータリトランスポータと、 前記ロータリトランスポータの各ステージに着脱可能に
保持されて被加工物を保持する複数の保持テーブルと、 前記保持テーブルを上下方向に動かしかつ前記保持テー
ブルと前記トップリングとの間で被加工物を受け渡しす
るプッシャーとを備えたことを特徴とするポリッシング
装置。 - 【請求項2】 被加工物を反転する反転機と、前記保持
テーブルを上下方向に動かし、かつ前記保持テーブルと
前記反転機との間で被加工物を受け渡しするリフタとを
備えたことを特徴とする請求項1記載のポリッシング装
置。 - 【請求項3】 前記複数の保持テーブルは、研磨前の被
加工物を保持するロード用の保持テーブルと、研磨後の
被加工物を保持するアンロード用の保持テーブルとを備
えたことを特徴とする請求項1記載のポリッシング装
置。 - 【請求項4】 前記ロータリトランスポータの各ステー
ジには、前記保持テーブルを着脱可能に保持する複数の
ガイドブロックが円周方向に沿って所定間隔離間して設
けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
か1項に記載のポリッシング装置。 - 【請求項5】 前記ガイドブロックの内側面及び/又は
外側面には、調芯作用を有するテーパ面が設けられてい
ることを特徴とする請求項4記載のポリッシング装置。 - 【請求項6】 前記トップリングは、前記研磨テーブル
上の位置と前記ロータリトランスポータ上の1つのステ
ージ上の位置との間を移動できることを特徴とする請求
項1乃至5のいずれか1項に記載のポリッシング装置。 - 【請求項7】 研磨面を有した複数の研磨テーブルと、
被加工物を保持し、かつ被加工物を前記研磨面に押圧す
る複数のトップリングと、 前記複数のトップリングが到達可能な位置に設置され、
回転中心から所定円周上に位置する複数のステージを有
するロータリトランスポータと、 前記ロータリトランスポータの各ステージに着脱可能に
保持されて被加工物を保持する複数の保持テーブルと、 前記保持テーブルを上下方向に動かしかつ前記保持テー
ブルと前記複数のトップリングとの間で被加工物を受け
渡しするプッシャーとを備えたことを特徴とするポリッ
シング装置。 - 【請求項8】 被加工物を反転する反転機と、前記保持
テーブルを上下方向に動かし、かつ前記保持テーブルと
前記反転機との間で被加工物を受け渡しするリフタとを
備えたことを特徴とする請求項7記載のポリッシング装
置。
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