JP3550180B2

JP3550180B2 - Wafer transfer method and transfer apparatus

Info

Publication number: JP3550180B2
Application number: JP11399494A
Authority: JP
Inventors: 謙二竹田; 勇西野; 充吉田; 義孝工藤
Original assignee: Dowa Holdings Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JPH07299734A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ウェハの研磨と洗浄を同一装置で行う自動搬出装置および搬出方法に関し、更に詳しくは、空気または純水を交互に噴出することによって非接触ホールドさせながらウェハを研磨工程および洗浄工程に移動させることを特徴とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、酸化膜あるいは金属膜の製造を容易にする平坦化技術としてケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）が知られるようになった。
【０００３】
また半導体ウェハを研磨する時の搬送具（以下キャリアと言う）には種々の形状があるが、（１）ウェハとキャリア装着用のプレートをワックスを用いて貼り、これをキャリアに装着して研磨するタイプ、（２）マットに純水を含ませたキャリアにウェハを装着して研磨するタイプ、（３）バキュームでウェハを吸着搬送した後に、ウェハを純水で保持して研磨を行い、再度バキュームでウェハを搬送するタイプ、（４）袋状の容器に水あるいは空気を封じ込め、この上に重りを載せてウェハ上に置き、定盤上に圧力を加えながらウェハを研磨するタイプ等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の（１）〜（４）のタイプでは、必ずウェハとキャリア面とが接触するため、パーティクルやその他の不純物の付着など汚染の問題がある上、研磨が１回終了する毎にキャリア自体を純水洗浄する等のリコンディショニングをする必要があり、これが作業効率や生産性を阻害していた。また上記（１）のタイプでは、ワックスによるウェハの貼り付けなどは手作業によって行われるため、自動化、省力化の面からも大きな問題があった。
【０００５】
ウェハの搬送方法に関しては、バキュームチャックで吸着搬送するタイプや手作業で行う等の手段が知られているが、キャリア自体の機能としては、ウェハの搬送と研磨時のウェハ保持の両機能を備えたものがある。しかし現在のキャリアではこれらの機構が別々になっているので、キャリアの構造が複雑になり、故障等のトラブルの発生率が高く、また装置の価格が高くなるという欠点を有していた。
【０００６】
上述のように、従来のキャリアでは、ウェハの研磨と搬送が別々の工程で行われるため、作業効率が上がらず、生産性の面で問題があり、新規な手段でウェハの研磨・洗浄を行った上搬送ができる自動タイプの装置の開発が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、かかる課題を解決するため鋭意研究したところ、ウェハをホールドする平面の中心部に設けた孔から空気または水等の流体を噴出することによってウェハ６がウェハホルダー５のホールド面に非接触状態で引きつけられると共に、ウェハホルダー５外周部に数個のリテーナ７を配置することによって、非接触状態でウェハ６がホールドされた状態を保持できることを見いだして、本発明を提供することができた。
【０００８】
すなわち、本発明の第１は、下面中心部の噴出孔４から空気または純水を噴出させることによってウェハ６を非接触ホールドするウェハホルダー５とこれを先端に有するキャリアアーム１２とからなるキャリアを用いてウェハ６を非接触ホールドさせながら、ウェハ６をローディングステーション３からポリッシングステーション１１上に移動させ、次いでウェハホルダー５の外周に上下移動自在に設けた数個のリテーナ７の働きで、ウェハ６に均一な圧力がかかるように空気圧をかけながら研磨を行い、研磨後は、上記空気圧に代えて水を噴出させながらウェハ洗浄純水シャワー部８にキャリアアーム１２を移動させてウェハ研磨面を洗浄し、次いで上下面を洗浄し終えたウェハ６をアンローディングステーション９に置く作業を順次繰り返すことを特徴とするウェハ搬送方法であり；第２は、ローディングステーション３に置かれたウェハ６をウェハ研磨部およびウェハ洗浄部を経てアンローディングステーション９に搬送するための装置であって、一体に構成されたウェハ研磨部とウェハ搬送部とを主要な構成要素として成り、ウェハ研磨部は、定盤１上にパッド２を設けてあるポリッシングステーション１１から成り、研磨後にウェハ研磨面を洗浄するウェハ洗浄純水シャワー部８を備えるものであって、ウェハ搬送部は、空気または純水の噴出孔４を下面中心部に有する円板状構成体の外周に上下移動自在の数個のリテーナ７を垂直に懸垂配置されたウェハホルダー５と該ウェハホルダーを自由端に取り付け、他端は回転可能に固定されたキャリアアーム１２から構成されていると共に、該ウェハホルダー５はウェハ６を非接触ホールドしながら左右前後に移動可能な構造としたことを特徴とするウェハ搬送装置に関するものである。
【０００９】
【作用】
本発明において用いるウェハ搬送装置の概要について図１および図２を参照して説明する。本装置中央にスラリー１０を染み込ませるためのパッド２を貼った回転する定盤１からなるポリッシングステーション１１があり、定盤１の右側にはローディングステーション３があり、オリエンタルクラッドがポジショニングされたウェハ６が待機している。
【００１０】
定盤１の左側には、アンローディングステーション９があり、研磨後のウェハ６を純水洗浄した後に純水槽（図示せず）に収納する。
【００１１】
上記各ステーション間のウェハ移動は、キャリアアーム１２先端のウェハホルダー５の中心孔から空気または水等の流体を噴出させてウェハ６を非接触ホールドさせながら行うが、この場合、ウェハ６をホールドしながら、ウェハ６の研磨と、ウェハホルダー５のホールド面およびウェハ研磨面の洗浄とを同時に行うことができる。ウェハホルダー５の構造は図３〜図５に示すようになっている。図３は正面図、図４は平面図、図５はウェハホルダーがウェハをホールドして搬送している状態を示す断面図、図６はキャリアアームに保持させたウェハを研磨している状態を示す断面図である。
【００１２】
本発明装置の作用としては、まずウェハホルダー５の先端がローディングステーション３上のウェハ６面上に移動し、該先端がウェハ６面上２〜３ｍｍ程度のところで停止する。
【００１３】
次いで、ウェハホルダー５中心部に設けた中心孔から空気または水（純水）を個別に約０．５〜３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で噴出させると、ウェハ６は、ウェハホルダー５のホールド面に引きつけられ、空気または水の通る隙間を介してウェハホルダー５にホールドされる（図５参照）。
【００１４】
次に、ウェハ６をホールドしたウェハホルダー５は、ポリッシングステーション１１に移動して、降下しながらパッド２面に接近するが、この時ウェハホルダー５の外周に設けられた数個のピン状リテーナ７の先端がパッド２の上面に接触して上方にスライドすると共に、ウェハ６がパッド２に接触した位置で停止する（図６参照）。
【００１５】
この時、純水を用いてウェハ６をホールドしながら搬送した場合には純水を空気圧に切り替え、空気圧の場合にはそのまま、ウェハ６に均一で適当な圧力が加わる位置にまでウェハホルダー５の先端を降下させて、その位置で停止する。
【００１６】
次いで、スラリー１０を供給しながら定盤１を回転させるとウェハ６は研磨されるが、研磨されている間、ウェハホルダー５中心孔からの空気の噴出が、ウェハ６をホールドすると共に、ウェハホールド面へのスラリー１０の混入を防ぐ働きをしている。
【００１７】
研磨終了後は、ウェハホルダー５中心孔からの噴出物を純水に切り替え、パッド２上でウェハ６を水平に滑らせながら定盤１の外に移動させると、ウェハ６はウェハホルダー５にホールドされた状態になる。
【００１８】
次いでウェハホルダー５は、ウェハ６をホールドしたまま洗浄純水シャワ８の上面に移動することによってウェハ研磨面を洗浄すると共に、ウェハホールド面の洗浄を同時に行い、洗浄終了後のウェハ６をアンローディングステーション９に搬送し、ウェハホルダー５は再びローディングステーション３上に移動して一工程が終了する。
【００１９】
上記のように、本発明においては、空気または水を中心孔から噴出することによって、ウェハ６を非接触状態でホールドすることから、従来法におけるウェハとキャリアとの接触による汚染が防止される上、ウェハ６の研磨・洗浄の自動化が可能になる。
【００２０】
【実施例１】
図１（本発明装置の平面図）を参照しながら本発明を説明する。研磨されるウェハ６は、先ずローディングステーション３上に順次積み上げられた。
【００２１】
キャリアアーム１２の一端に設けられたウェハホルダー５の先端は、ローディングステーション３上に平行移動して降下しながらウェハ６面上２〜３ｍｍ程度のところで停止し、次いで、ウェハホルダー中心孔から空気を約２ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で噴出させてウェハ６をウェハホルダーホールド面にて非接触状態でホールドした。
【００２２】
次にウェハ６をホールドしたウェハホルダー５は、ポリッシングステーション１１に移動して降下しながらパッド２面に接近するが、この時ウェハホルダー５外周に設けられた８個のピン状リテーナ７の先端がパッド２上面に接触して上方にスライドすると共に、ウェハ６がパッド２の上面に接触した状態で、ウェハホルダー５の降下が止まる。
【００２３】
次いでスラリー１０を供給しながら定盤１を回転させるとウェハ６は研磨されるが、研磨されている間、ウェハホルダー中心孔からの空気の噴出が、ウェハ６を非接触状態でホールドすると共に、ウェハホールド面へのスラリー１０の浸入を防ぐ働きをしている。
【００２４】
研磨終了後、ウェハホルダー中心孔からの空気噴出を純水噴出に切り替え、ウェハ６を前記のように非接触状態でホールドしたまま、ウェハホルダー５をパッド２上から水平に滑らせながら定盤１上から洗浄純水シャワ８上に移動させた。
【００２５】
次いで、洗浄純水シャワ８によってウェハ６下面の研磨面が洗浄されると共に、ウェハ６上面もウェハホルダー中心孔からの純水によって同時に洗浄される。
【００２６】
洗浄終了後、ウェハ６は、ウェハホルダー５によってホールドされたままアンローディングステーション９上に移動して、アンローディングステーション９内部に搬送される。
【００２７】
搬送後、キャリアアーム１２を回転させてウェハホルダー部５を再びローディングステーション３上に移動することによって、本発明に係わる研磨・洗浄の一工程が終了するが、これらの工程を順次繰り返すことによって、所要量のウェハ６を研磨・洗浄することができる。
【００２８】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、ウェハを非接触状態でホールドし、且つ空気または純水による噴出の切り替えもできるため、従来法のようにウェハ面を傷つけることもなく、さらに研磨・洗浄を行うための搬送手段の自動化および一体化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の平面図である。
【図２】本発明装置の略断面図である。
【図３】本発明装置におけるウェハホルダーの正面図である。
【図４】本発明装置におけるウェハホルダーの平面図である。
【図５】ウェハホルダーがウェハをホールドして搬送している状態を示す断面図である。
【図６】ウェハホルダーにホールドされたウェハを研磨している状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１定盤
２パッド
３ローディングステーション
４空気または純水の噴出口
５ウェハホルダー
６ウェハ
７リテーナ
８洗浄純水シャワ
９アンローディングステーション
１０スラリー
１１ポリッシングステーション
１２キャリアアーム[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an automatic unloading apparatus and an unloading method in which polishing and cleaning of a wafer are performed by the same apparatus, and more particularly, to a polishing step and a cleaning step while holding a wafer in a non-contact manner by alternately ejecting air or pure water. It is characterized by being moved.
[0002]
[Prior art]
In recent years, chemical mechanical polishing (CMP) has been known as a planarization technique for facilitating the production of an oxide film or a metal film.
[0003]
There are various shapes of a carrier (hereinafter, referred to as a carrier) for polishing a semiconductor wafer. (1) A wafer and a carrier mounting plate are attached using wax, and the wafer is mounted on a carrier and polished. (2) A type in which a wafer is mounted on a carrier containing pure water in a mat and polished. (3) A wafer is sucked and transported by vacuum, and then the wafer is polished by holding it in pure water and re-polished. There are known a type of transporting a wafer by vacuum, and (4) a type in which water or air is sealed in a bag-like container, a weight is placed on the wafer, the wafer is placed on the wafer, and the wafer is polished while applying pressure on a surface plate. Have been.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned types (1) to (4), since the wafer always contacts the carrier surface, there is a problem of contamination such as adhesion of particles and other impurities, and the carrier is removed every time polishing is completed once. It was necessary to perform reconditioning such as cleaning itself with pure water, which hindered work efficiency and productivity. Further, in the type (1), since the attachment of the wafer with wax and the like is performed manually, there is a large problem in terms of automation and labor saving.
[0005]
With regard to the method of transporting wafers, there are known types such as suction-conveying with a vacuum chuck and means of performing manually, but as the function of the carrier itself, it has both functions of transporting wafers and holding wafers during polishing. There are things. However, since these mechanisms are separate in the current carrier, the structure of the carrier is complicated, the occurrence rate of troubles such as failures is high, and the cost of the apparatus is high.
[0006]
As described above, in the conventional carrier, the polishing and transport of the wafer are performed in separate steps, so that the working efficiency is not improved, and there is a problem in productivity, and the wafer is polished and cleaned by a new means. There has been a demand for the development of an automatic type device capable of transporting on top.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve such a problem, and found that the wafer 6 is ejected with a fluid such as air or water from a hole provided at the center of the plane for holding the wafer so that the wafer 6 holds the wafer. The present invention has been found to be able to hold the wafer 6 held in a non-contact state by arranging several retainers 7 on the outer peripheral portion of the wafer holder 5 while being attracted to the wafer holder 5 in a non-contact state. Was completed.
[0008]
That is, the first aspect of the present invention is to provide a carrier including a wafer holder 5 for holding a wafer 6 in a non-contact manner by ejecting air or pure water from an ejection hole 4 at a lower surface center portion and a carrier arm 12 having the wafer holder 5 at its tip. The wafer 6 is moved from the loading station 3 to the polishing station 11 while holding the wafer 6 in a non-contact manner, and then the wafer 6 is moved by the action of several retainers 7 movably provided on the outer periphery of the wafer holder 5. Polishing is performed while applying air pressure so that a uniform pressure is applied. After polishing, the carrier arm 12 is moved to the wafer cleaning pure water shower unit 8 while jetting water instead of the air pressure to clean the polished surface of the wafer. Then, the operation of placing the wafer 6 whose upper and lower surfaces have been cleaned on the unloading station 9 is sequentially performed. The second is an apparatus for transporting a wafer 6 placed on the loading station 3 to an unloading station 9 via a wafer polishing section and a wafer cleaning section. The wafer polishing unit comprises a polishing station 11 in which pads 2 are provided on a surface plate 1, and a wafer polishing surface is cleaned after polishing. It has a wafer cleaning pure water shower section 8, and the wafer transfer section has several retainers 7 which can move up and down freely on the outer periphery of a disc-shaped structure having an air or pure water ejection hole 4 at the center of the lower surface. Comprises a vertically suspended wafer holder 5 and a carrier arm 12 attached to the free end, the other end of which is rotatably fixed. And with that, the wafer holder 5 is concerned wafer transfer device being characterized in that the movable structure back and forth and left and right while the non-contact holding a wafer 6.
[0009]
[Action]
An outline of a wafer transfer device used in the present invention will be described with reference to FIGS. In the center of the apparatus, there is a polishing station 11 consisting of a rotating platen 1 on which a pad 2 for impregnating a slurry 10 is stuck. On the right side of the platen 1, there is a loading station 3, and a wafer 6 having an oriental clad positioned thereon. Is waiting.
[0010]
On the left side of the platen 1, there is an unloading station 9, which cleans the polished wafer 6 with pure water and then stores it in a pure water tank (not shown).
[0011]
Wafer movement between the stations is performed while ejecting a fluid such as air or water from the center hole of the wafer holder 5 at the tip of the carrier arm 12 to hold the wafer 6 in a non-contact manner. In this case, the wafer 6 is held. However, the polishing of the wafer 6 and the cleaning of the hold surface of the wafer holder 5 and the polished surface of the wafer can be simultaneously performed. The structure of the wafer holder 5 is as shown in FIGS. 3 is a front view, FIG. 4 is a plan view, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a wafer holder holds and transports a wafer, and FIG. 6 shows a state in which the wafer held by a carrier arm is polished. FIG.
[0012]
As an operation of the apparatus of the present invention, first, the tip of the wafer holder 5 moves on the surface of the wafer 6 on the loading station 3 and stops when the tip is about 2 to 3 mm above the surface of the wafer 6.
[0013]
Then, air or water (pure water) is individually poured into the center of the wafer holder 5 from the center hole by about 0.1 mm. When ejected at a pressure of 5 to 3 kg / cm ² , the wafer 6 is attracted to the holding surface of the wafer holder 5 and held on the wafer holder 5 through a gap through which air or water passes (see FIG. 5).
[0014]
Next, the wafer holder 5 holding the wafer 6 moves to the polishing station 11 and approaches the pad 2 surface while descending. At this time, several pin-shaped retainers 7 provided on the outer periphery of the wafer holder 5 are provided. Of the wafer 6 contacts the upper surface of the pad 2 and slides upward, and stops at the position where the wafer 6 contacts the pad 2 (see FIG. 6).
[0015]
At this time, when the wafer 6 is transported while being held using pure water, the pure water is switched to the air pressure. In the case of the air pressure, the wafer holder 5 is moved to a position where uniform and appropriate pressure is applied to the wafer 6. Lower the tip and stop at that position.
[0016]
Next, when the platen 1 is rotated while the slurry 10 is supplied, the wafer 6 is polished. During the polishing, the jet of air from the central hole of the wafer holder 5 holds the wafer 6 and the wafer hold. It functions to prevent the slurry 10 from being mixed into the surface.
[0017]
After the polishing is completed, the ejected material from the central hole of the wafer holder 5 is switched to pure water, and the wafer 6 is moved out of the surface plate 1 while sliding horizontally on the pad 2, and the wafer 6 is held in the wafer holder 5. It will be in the state that was done.
[0018]
Next, the wafer holder 5 moves to the upper surface of the cleaning pure water shower 8 while holding the wafer 6 to clean the polished surface of the wafer and simultaneously cleans the wafer holding surface, and unloads the wafer 6 after the completion of the cleaning. The wafer is transferred to the station 9 and the wafer holder 5 is moved to the loading station 3 again to complete one process.
[0019]
As described above, in the present invention, since the wafer 6 is held in a non-contact state by ejecting air or water from the center hole, contamination due to contact between the wafer and the carrier in the conventional method can be prevented. Thus, the polishing and cleaning of the wafer 6 can be automated.
[0020]
Embodiment 1
The present invention will be described with reference to FIG. 1 (a plan view of the device of the present invention). The wafers 6 to be polished were first stacked on the loading station 3 sequentially.
[0021]
The tip of the wafer holder 5 provided at one end of the carrier arm 12 moves parallel to the loading station 3 and stops at about 2 to 3 mm above the surface of the wafer 6 while descending. The wafer 6 was ejected at a pressure of about 2 kg / cm ² and held in a non-contact state on the wafer holder holding surface.
[0022]
Next, the wafer holder 5 holding the wafer 6 moves to the polishing station 11 and approaches the surface of the pad 2 while descending. At this time, the tips of the eight pin-shaped retainers 7 provided on the outer periphery of the wafer holder 5 The lowering of the wafer holder 5 stops while the wafer 6 contacts the upper surface of the pad 2 and slides upward while the wafer 6 is in contact with the upper surface of the pad 2.
[0023]
Next, when the platen 1 is rotated while supplying the slurry 10, the wafer 6 is polished. During the polishing, the air jet from the central hole of the wafer holder holds the wafer 6 in a non-contact state. It functions to prevent the slurry 10 from entering the wafer hold surface.
[0024]
After the polishing, the air jet from the wafer holder center hole is switched to the pure water jet, and while the wafer 6 is held in the non-contact state as described above, the wafer holder 5 is slid horizontally from above the pad 2 while the platen 1 is slid. It was moved onto the cleaning pure water shower 8 from above.
[0025]
Next, the polished surface of the lower surface of the wafer 6 is cleaned by the cleaning pure water shower 8, and the upper surface of the wafer 6 is simultaneously cleaned by pure water from the central hole of the wafer holder.
[0026]
After the completion of the cleaning, the wafer 6 moves to the unloading station 9 while being held by the wafer holder 5 and is transferred into the unloading station 9.
[0027]
After the transfer, the carrier arm 12 is rotated to move the wafer holder unit 5 onto the loading station 3 again, thereby completing one polishing / cleaning step according to the present invention. By repeating these steps sequentially, A required amount of the wafer 6 can be polished and cleaned.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the wafer can be held in a non-contact state and the jetting can be switched by air or pure water, so that the wafer surface is not damaged as in the conventional method, and further, polishing and cleaning are performed. It is possible to automate and integrate the transport means for performing the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of the device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of the device of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a wafer holder in the apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a wafer holder in the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a wafer holder holds and transports a wafer.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the wafer held by the wafer holder is being polished.
[Explanation of symbols]
1 Surface Plate 2 Pad 3 Loading Station 4 Air or Pure Water Spout 5 Wafer Holder 6 Wafer 7 Retainer 8 Cleaning Pure Water Shower 9 Unloading Station 10 Slurry 11 Polishing Station 12 Carrier Arm

Claims

A carrier comprising a wafer holder (5) for holding the wafer (6) in a non-contact manner by ejecting air or pure water from an ejection hole (4) at the center of the lower surface and a carrier arm (12) having the wafer holder at its tip. The wafer (6) is moved from the loading station (3) to the polishing station (11) while holding the wafer (6) in a non-contact manner, and then several wafers are provided on the outer periphery of the wafer holder (5) so as to be vertically movable. Polishing is performed by applying air pressure so that a uniform pressure is applied to the wafer (6) by the function of the retainer (7). After polishing, the wafer cleaning pure water shower unit ( 8) The carrier arm (12) is moved to clean the polished surface of the wafer, and then the wafer (6) whose upper and lower surfaces have been cleaned is unloaded. Wafer transfer method characterized by sequentially repeating the work of putting the distribution (9).

An apparatus for transferring a wafer (6) placed on a loading station (3) to an unloading station (9) via a wafer polishing section and a wafer cleaning section, wherein the wafer polishing section and the wafer transfer are integrally formed. The wafer polishing section comprises a polishing station (11) having a pad (2) provided on a surface plate (1), and a wafer cleaning pure water for cleaning a wafer polishing surface after polishing. The wafer transfer section includes a shower section (8), and the wafer transfer section includes a plurality of retainers (4) that can move vertically up and down on the outer periphery of a disc-shaped structure having a jet hole (4) of air or pure water at the center of the lower surface. 7) is composed of a vertically suspended wafer holder (5) and a carrier arm (12) which is attached at its free end and the other end of which is rotatably fixed. Together, the wafer holder (5) is a wafer transfer device being characterized in that the movable structure back and forth and left and right while the non-contact holding a wafer (6).