JP3894514B2 - 研磨装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
Si等で形成された半導体ウェーハは、ウェーハメイキングにおいて両面が研磨されたり、又は表面にIC等の回路が形成されている場合には、その裏面のみが研磨されるが、いずれもウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、それに対峙して配設された研磨砥石とを備えた研磨装置が一般的に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の研磨装置を用いたウェーハの研磨において、チャックテーブルとウェーハとの間にゴミが介在していると研磨の際にウェーハが割れたり、ディンプルと称する窪みが生じたりする問題があった。
そこで、本発明は、チャックテーブルとウェーハとの間にゴミが介在しないようにして、研磨の際にウェーハの割れやディンプルを防止できるようにした半導体ウェーハの研磨装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための具体的手段として、本発明は、ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、そのチャックテーブルに対峙して配設された研磨砥石とを備えた研磨装置において、
ウェーハ載置領域と、待機領域と、洗浄領域と、研磨領域とが配設されており、
前記ウェーハ載置領域には、研磨すべき複数枚のウェーハを収容した第1のカセットと、研磨後のウェーハを収容する第2のカセットとが着脱自在に載置され、この第1のカセットと第2のカセットに対するウェーハの搬出入及び前記待機領域との間でウェーハをやり取りする搬出入手段が配設され、
前記待機領域には、待機テーブルが配設され、この待機テーブルに関連して搬送手段が上下動及び旋回可能に配設され、この搬送手段は前記待機領域と前記洗浄領域との間、及び前記洗浄領域と前記研磨領域との間でウェーハをやり取りし、
前記洗浄領域には、第1の洗浄手段と第2の洗浄手段とが配設され、これらの洗浄手段はそれぞれ回転円盤の上面にブラシ等の洗浄部材を有し、前記搬送手段の旋回円弧上に位置して前記第1の洗浄手段は研磨前のウェーハの下面を洗浄し、前記第2の洗浄手段は研磨後のウェーハの下面を洗浄し、更に上下動及び旋回動するアームの先端に回転円盤が取り付けられ、その回転円盤の下面にブラシ等の洗浄部材が設けられた第3の洗浄手段が配設され、この第3の洗浄手段は前記チャックテーブルの真上に位置決めして研磨後のウェーハの上面を洗浄すると共に、チャックテーブルの上面を洗浄し、
前記研磨領域には、ターンテーブルが設けられ、このターンテーブルの上に複数個の前
記チャックテーブルが円周方向に沿って配設され、このチャックテーブルに関連させて粗研磨用の第1の研磨機と、仕上げ研磨用の第2の研磨機が並設され、前記第1の研磨機、第2の研磨機はそれぞれ下端部に回転円盤が取り付けられると共にその下面に前記研磨砥石が装着され、チャックテーブル上に吸着されたウェーハを研磨する研磨装置を要旨とするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳説する。
図1は、本発明に係る研磨装置1を示すもので、ウェーハ載置領域Aと、待機領域Bと、洗浄領域Cと、研磨領域Dとが配設されている。
【0006】
前記ウェーハ載置領域Aには、ベッド2の前方中央部に多角形(図では六角形)の凹所2aが形成され、この凹所2aの両側に第1のカセット3と第2のカセット4がそれぞれ着脱自在に載置され、凹所2a内には搬出入手段5が配設されている。
【0007】
第1のカセット3は、研磨すべき複数枚のウェーハWが収容され、その開口部を前記凹所2a側に向けて載置され、第2のカセット4は研磨後のウェーハを収容すべく開口部を同じく凹所2a側に向けて載置されている。つまり、第1、第2のカセット3、4は凹所2aを挾んでその対向辺に配置されているが、これに限定されず例えば図に仮想線で示すように凹所2aの手前側の隣接辺に配置するようにしても良い。
【0008】
前記搬出入手段5は、上下動及び軸回転する支軸5aと、その上端部に取り付けられた把持アーム5bを有し、この把持アーム5bは進退及び水平軸回りに反転可能に形成されている。この搬出入手段5は、前記第1、第2のカセット3、4に対するウェーハの搬出入及び待機領域Bとの間でウェーハをやり取りする機能を有する。
【0009】
待機領域Bには、第1の待機テーブル6と第2の待機テーブル7とが両側に配設され、これらの上に載置されるウェーハを中央に位置決めするための位置決め用ピン6a、7aがそれぞれ円周方向に複数個配設されている。
【0010】
又、第1、第2の待機テーブル6、7に関連させて、第1の搬送手段8と第2の搬送手段9とが上下動及び旋回可能に配設されており、これらの搬送手段は待機領域Bと洗浄領域Cとの間、及び洗浄領域Cと研磨領域Dとの間でウェーハをやり取りする機能を有する。
【0011】
洗浄領域Cには、第1の洗浄手段10と第2の洗浄手段11とが両側に配設され、これらの洗浄手段は回転円盤10a、11aの上面にブラシ等の洗浄部材10b、11bをそれぞれ有している。この場合、第1の洗浄手段10は前記第1の搬送手段8の旋回円弧上に位置し、第2の洗浄手段11は前記第2の搬送手段9の旋回円弧上に位置するようにしてある。
【0012】
更に、第2の洗浄手段11の近くには第3の洗浄手段12が配設され、この第3の洗浄手段12は、上下動及び旋回動するアーム12aの先端部に回転円盤12bが取り付けられ、その下面にブラシ等の洗浄部材12cが設けられている。
尚、各洗浄手段における洗浄部材Sは、例えば図3に示すように回転円盤Tの全面に設けるのではなく、所定の角度をあけて放射線状にしかも各放射線を円弧状に湾曲させて設けても良く、その他適宜の形態であっても良い。
【0013】
前記研磨領域Dには、ターンテーブル13が設けられこのターンテーブル13の上に複数個(図では4個)のチャックテーブル14が円周方向に沿って配設され、これらのチャックテーブル14に関連させて粗研磨用の第1の研磨機15と、仕上げ研磨用の第2の研磨機16とが並設されている。
【0014】
前記第1、第2の研磨機15、16は、それぞれ下端部に回転円盤15a、16aが取り付けられると共にその下面に研磨砥石15b、16bが装着され、チャックテーブル上に吸着されたウェーハを同時にそれぞれ研磨できるようにしてある。
【0015】
17は第1、第2の研磨機15、16の取付部であり、前面側に上下方向をなすガイドレール17a、17bが左右に一対ずつ配設され、これらのガイドレールに沿って第1、第2の研磨機15、16を保持する取付板17c、17dがそれぞれ上下動するようにしてある。18は取付部17の後面側に取り付けた駆動用モータである。
【0016】
このように構成された研磨装置1において、先ず第1のカセット3内から未研磨のウェーハWが前記搬出入手段5により搬出され、第1の待機テーブル6上に搬送されると共に位置決め用ピンに6aにより中央に載置される。
【0017】
このウェーハWは、前記第1の搬送手段8により吸着されて図2に示すように第1の洗浄手段10の真上に位置決めされ、回転円盤10a上の洗浄部材10bをウェーハWに接触させて回転し、ノズル10cから水(又は洗浄液)を噴射しながらウェーハWの下面を洗浄する。これはウェーハWの裏面に付着しているゴミ等を除去して清浄にするためである。
【0018】
洗浄後、前記第1の搬送手段8を旋回させてウェーハWをチャックテーブル14上に搬送し、このチャックテーブル14に吸引保持させる(チャックテーブル14の上面が既に洗浄されていることは後述する)。この時、チャックテーブル14は、第1の搬送手段8の旋回位置即ち支軸を中心とする円周上に予め待機している。
【0019】
次いで、ターンテーブル13を回転してチャックテーブル14を第1の研磨機15の真下に位置決めし、この第1の研磨機15の研磨砥石15bを回転させて研磨液を供給しながらウェーハWの上面を粗研磨する。この際、チャックテーブル14とウェーハWの下面(清浄面)との間にはゴミ等が介在しないので、研磨の際にウェーハWが割れたり、ディンプル(窪み)が生じたりすることはない。
【0020】
この研磨作業中に、次に搬出された2番目のウェーハが第1の洗浄手段10にて洗浄された後、後続のチャックテーブル上に保持され、研磨終了後にターンテーブル13を回転させると、最初のウェーハは第2の研磨機16に、2番目のウェーハは第1の研磨機15にそれぞれ位置決めされる。
【0021】
この後、第1、第2の研磨機15、16による粗研磨、仕上げ研磨が同時にそれぞれ行われ、研磨終了後に再びターンテーブル13を回転させると、2番目のウェーハは第2の研磨機16に位置付けられる一方、研磨作業中に後続のチャックテーブルに保持された3番目のウェーハは第1の研磨機15に位置決めされる。
【0022】
そして、最初のウェーハは、仕上げ研磨後に前記第3の洗浄手段12の旋回位置に位置決めされ(この際、第3の洗浄手段12によってウェーハの上面を洗浄することが好ましい)、これは前記第2の搬送手段9の旋回位置にも合致しており、次の研磨作業中にその第2の搬送手段9により吸着されて前記第2の洗浄手段11の真上に位置決めされ、研磨時に汚れたウェーハの下面が洗浄され、洗浄後に前記第2の待機テーブル7上に搬送され、更に前記搬出入手段5により第2のカセット4内に収容される。これら一連の動作は、作業ステップに従って他作業とのタイミングをとりながら遂行される。
【0023】
一方、最初のウェーハを保持していたチャックテーブルは、研磨工程時に研磨屑等により上面が汚れているため、前記第3の洗浄手段12を旋回させて真上に位置決めし、この第3の洗浄手段12によって上面をきれいに洗浄する。
【0024】
このチャックテーブル洗浄工程は、前記研磨作業中になされ、研磨工程終了後にターンテーブル13が回転されると、洗浄されたチャックテーブルは前記未研磨ウェーハの受け取り待機位置に位置付けられる。このチャックテーブルの上には、前記のように下面(チャックテーブルに接触する面)が洗浄された未研磨ウェーハが載置される。従って、チャックテーブルとウェーハの間にはゴミ等が介在する余地はなく、前記のように研磨時でのウェーハの割れやディンプルの発生を未然に防止することができる。
【0025】
このようにして、各工程間でタイミングをとりながらウェーハの研磨作業を連続的かつ効率的に行うことができる。ウェーハの両面を研磨する場合は、上記のように片面研磨が終了した後、研磨後のウェーハを一旦第1のカセット3内に戻し、全部のウェーハにつき片面研磨が終了した後に、前記搬出入手段5にてウェーハを再び搬出すると共に、今度は把持アーム5bを反転させて未研磨面を上にして第1の待機テーブル6上に搬送し、前記のような工程を経て研磨し、最後に搬出入手段5にて第2のカセット4内に収容して作業を終了する。
尚、第3の洗浄手段12と同じ洗浄手段を図1の符号22の位置に配設し、ウェーハを載置する前にチャックテーブル14の上面を洗浄するように構成しても良い。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体ウェーハの研磨装置において、チャックテーブルとその上に載置されるウェーハとの間にゴミが介在しないように構成したので、研磨の際にウェーハが割れたり、ディンプルが生じたりすることはなく、高品質のウェーハを提供できると共に研磨工程での歩留まりを著しく向上させる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る研磨装置を示す斜視図である。
【図2】ウェーハ洗浄手段の一例を示す概略断面図である。
【図3】洗浄部材の他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
1‥‥研磨装置
2‥‥ベッド
3‥‥第1のカセット
4‥‥第2のカセット
5‥‥搬出入手段
6‥‥第1の待機テーブル
7‥‥第2の待機テーブル
8‥‥第1の搬送手段
9‥‥第2の搬送手段
10‥‥第1の洗浄手段
11‥‥第2の洗浄手段
12‥‥第3の洗浄手段
13‥‥ターンテーブル
14‥‥チャックテーブル
15‥‥第1の研磨機
16‥‥第2の研磨機
17‥‥取付部
18‥‥駆動用モータ

Claims (1)

  1. ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、そのチャックテーブルに対峙して配設された研磨砥石とを備えた研磨装置において、
    ウェーハ載置領域と、待機領域と、洗浄領域と、研磨領域とが配設されており、
    前記ウェーハ載置領域には、研磨すべき複数枚のウェーハを収容した第1のカセットと、研磨後のウェーハを収容する第2のカセットとが着脱自在に載置され、この第1のカセットと第2のカセットに対するウェーハの搬出入及び前記待機領域との間でウェーハをやり取りする搬出入手段が配設され、
    前記待機領域には、待機テーブルが配設され、この待機テーブルに関連して搬送手段が上下動及び旋回可能に配設され、この搬送手段は前記待機領域と前記洗浄領域との間、及び前記洗浄領域と前記研磨領域との間でウェーハをやり取りし、
    前記洗浄領域には、第1の洗浄手段と第2の洗浄手段とが配設され、これらの洗浄手段はそれぞれ回転円盤の上面にブラシ等の洗浄部材を有し、前記搬送手段の旋回円弧上に位置して前記第1の洗浄手段は研磨前のウェーハの下面を洗浄し、前記第2の洗浄手段は研磨後のウェーハの下面を洗浄し、更に上下動及び旋回動するアームの先端に回転円盤が取り付けられ、その回転円盤の下面にブラシ等の洗浄部材が設けられた第3の洗浄手段が配設され、この第3の洗浄手段は前記チャックテーブルの真上に位置決めして研磨後のウェーハの上面を洗浄すると共に、チャックテーブルの上面を洗浄し、
    前記研磨領域には、ターンテーブルが設けられ、このターンテーブルの上に複数個の前記チャックテーブルが円周方向に沿って配設され、このチャックテーブルに関連させて粗研磨用の第1の研磨機と、仕上げ研磨用の第2の研磨機が並設され、前記第1の研磨機、第2の研磨機はそれぞれ下端部に回転円盤が取り付けられると共にその下面に前記研磨砥石が装着され、チャックテーブル上に吸着されたウェーハを研磨する研磨装置。
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