JP3556148B2 - ウェハ研磨装置 - Google Patents
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェハ研磨装置に係り、特に化学的機械研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ）による半導体ウェハの研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣの微細加工が進んでおり、多層に渡ってＩＣパターンを形成することが行われている。パターンを形成した層の表面にはある程度の凹凸が生じるのが避けられない。従来はそのまま次の層のパターンを形成していたが、層数が増加すると共に線やホールの幅が小さくなるほど良好なパターンを形成するのが難かしく、欠陥などが生じ易くなっていた。そこで、パターンを形成した層の表面を研磨して表面を平坦にした後、次の層のパターンを形成することが行われている。このようなＩＣパターンを形成する工程の途中でウェハを研磨するには、ＣＭＰ法によるウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）が使用される。
【０００３】
この従来のウェハ研磨装置では、プラテンを１つしか備えていないために、ウェハの２ステップ研磨を行う場合、特定のスラリーでウェハを研磨した後にスラリーを変えて研磨を行うが、スラリーを変える前にプラテンを洗浄する必要があり、研磨時間をロスして作業効率が悪かった。
更にまた２つ以上のプラテンを備えていて、プラテン毎に研磨特性を変えられるウェハ研磨装置も存在したが、これらの装置も研磨したウェハをそのまま次のプラテンに運ぶものであり、前のスラリーがそのままウェハに付着しているので良好な研磨が行えない。或いは一度研磨したウェハを洗浄部に運び込み、洗浄後にウェハを次のプラテンに運ぶようにして２ステップ研磨を行っていた。この場合では、研磨後のウェハをいちいち洗浄部に運び入れていたので、研磨工程に無駄が生じ研磨時間が長くかかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、研磨工程に無駄が生じることなく、高精度の多ステップ研磨が行えるウェハ研磨装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載のウェハ研磨装置を提供する。
このウェハ研磨装置は、インデックス部、ロード・アンロード部、研磨部及び洗浄部とをそれぞれユニットで構成し、その組合せにより構成されていて、研磨部に少くとも２つ以上のプラテンを設け、このプラテン間の境界部に洗浄水の噴出口を設けると共に、ロード・アンロード部は上下２つの搬送ロボットを備えていて、上段搬送ロボットはロード用（ウェハ研磨前）とし、下段搬送ロボットはアンロード用（ウェハ研磨後）として使用されるようにしたものであり、これによりウェハの２ステップ研磨を行う際に、研磨後のウェハを次のプラテンに研磨ヘッドで保持したまま移動させるときに、噴出口からの洗浄水によってウェハを洗浄できるので、ウェハに付着したスラリー等を次の研磨工程に持ち運ぶことがなく、高精度のウェハ研磨を行うことができる。また次工程のプラテン内の雰囲気を汚すことがない。
更には、一回一回研磨後のウェハを洗浄部に運ぶことなく、多ステップ研磨が行え、研磨工程で時間のロスを少なくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照にして本発明の実施の形態のウェハ研磨装置について説明する。図１は、本発明のウェハ研磨装置１の全体構成の概略平面図である。ウェハ研磨装置１は、インデックス部２、ロード・アンロード部３、研磨部４、洗浄部５及び電装部６の５つのユニットから構成されており、それぞれのユニットは独立していて個々に取り付け具等を使用して組み付けられている。
【０００７】
インデックス部２は、複数のカセット２１が装填できるようにされていると共に、このカセット２１に収納されているウェハ１０を取り出し、ロード・アンロード部３へとウェハ１０を運ぶロボット２２が設置されている。このロボット２２は、研磨が終了して洗浄されたウェハ１０を洗浄部５から受け取りカセット２１に戻すことも行う。
ロード・アンロード部３は、上下２つの搬送ロボット３１，３２を備えており、上段搬送ロボット３１はロード用（ウェハ研磨前）とし、下段搬送ロボット３２はアンロード用（ウェハ研磨後）として使用される。インデックス部２からのウェハ１０は、上段搬送ロボット３１のハンドに受け渡しされ、図示されていないロード・アンロード部３内のプリアライメント台で芯出しが行われ、その後更に上段搬送ロボット３１により研磨部４へと運ばれる。
【０００８】
研磨部４は、３つのプラテン４１と２つの研磨ヘッド４２とを備えていると共にそれぞれのプラテン間に上下２段構造のウェハ載置台を有するウェイティングユニット４３が設けられている。研磨部４に運ばれたウェハ１０は、ウェイティングユニット４３を経由して研磨ヘッド４２によってプラテン４１上に運ばれ、そこで研磨が行われる。研磨後のウェハ１０は、再度ウェイティングユニット４３を経由してロード・アンロード部３の下段搬送ロボット３２で取り出され、次いで洗浄部５へと運ばれる。
洗浄後のウェハ１０はインデックス部２のロボット２２によりカセット２１内に収納される。これが図１に示されたウェハ研磨装置１の１ステップ研磨の場合の概略の作業工程である。
【０００９】
次に本発明のウェハ研磨装置の特徴である研磨部４の構成について図２，３を使用して説明する。
研磨部４には、前述したように３つのプラテン４１と２つの研磨ヘッド４２とを備えている。２ステップ研磨を行うような場合には、左右両側のプラテン４１ａには同種のスラリーを使用し、中央のプラテン４１ｂには異なる種類のスラリーを使用し、研磨特性が変えられるようになっている。当然プラテンを収容している個々の室内のクリーン度もそれに応じて変えられるものである。
ウェハ１０を保持する研磨ヘッド４２は、例えばボールネジ構造等、によりプラテン間を直線的に移動できると共に、上下動可能な構造となっている。
【００１０】
またこの研磨部４には、プラテン４１間に上下２段構造のウェハ載置台４３１，４３２を有するウェイティングユニット４３が２ケ所設けられている。それぞれのウェハ載置台４３１，４３２は連結部材４３３を介してそれぞれのロッドレスシリンダ４３４に結合している。従ってこれらのロッドレスシリンダ４３４の駆動によってウェハ載置台４３１，４３２は、直線的に移動できる。
更に研磨部４には、ウェイティングユニット４３の下方空間にスピンドル洗浄ユニット４４が設けられている。このスピンドル洗浄ユニット４４は、下段のウェハ載置台４３２より下方に位置し、スピンドルである研磨ヘッド４２が入り込むような大きさの円形の槽４４１として設置される。この槽４４１内に洗浄水が供給される。
【００１１】
また研磨部４のプラテン４１間の境界部には洗浄水の噴出口４５が設けられる。本実施の形態では、左右両側のプラテン４１ａでの研磨から中央のプラテン４１ｂでの研磨にウェハ１０を移動する際に、ウェハ１０を洗浄するための洗浄水の噴出口４５が、ウェイティングユニット４３との境界部であって、左右両側のプラテン４１ａ側の雰囲気内に設けられている。
【００１２】
この研磨部４の作動について、２ステップ研磨の場合について説明する。ロード・アンロード部３の上段搬送ロボット３１によって運ばれたウェハ１０が、ウェイティングユニット４３の上段のウェハ載置台４３１の上に置かれると、上段のウェハ載置台４３１のロッドレスシリンダ４３４が駆動して、上段のウェハ載置台４３１上のウェハ１０を研磨ヘッド４２に受け渡す位置まで直線的に移動する。
次いで研磨ヘッド４２が移動してきて上段のウェハ載置台４３１上のウェハ１０を真空吸着等により保持して、左右のプラテン４１ａの一方に運び、そこで最初の研磨が行われる。
【００１３】
最初の研磨が終了したウェハ１０は、研磨ヘッド４２によって保持されたまま次の研磨特性が異なる中央のプラテン４１ｂに運ばれるが、その途中で噴出口４５からの洗浄水によって付着したスラリー等が洗い流される。なお、必要に応じてスピンドル洗浄ユニット４４の槽４４１内の洗浄水に浸して更に洗浄することもできる。このときは、当然上下段のウェハ載置台４３１，４３２は、スピンドル洗浄ユニット４４の上方の位置から退避している。
中央のプラテン４１ｂに運ばれたウェハ１０は、例えば異なるスラリーで研磨特性を変えられている中央のプラテン４１ｂにより、次の研磨が行われる。研磨後のウェハ１０は、ウェイティングユニット４３の移動してきて待機している下段のウェハ載置台４３２上に研磨ヘッド４２で運ばれる。次いでロッドレスシリンダ４３４が作動して、２ステップ研磨後のウェハ１０を載せた下段のウェハ載置台４３２を元のロード・アンロード部３への受け渡し位置まで移動させる。ロード・アンロード部３の下段搬送ロボット３２が、下段のウェハ載置台４３２から２ステップ研磨後のウェハ１０を受け取り、次の洗浄部５へと運ぶ。
なお、本実施の形態では、２ステップ研磨で説明しているが、同様の方法で多ステップ研磨も行えるものである。
【００１４】
以上説明したように本発明のウェハ研磨装置においては、最初の研磨後のウェハを次の研磨特性を変えたプラテンに移動する途中で、ウェハに付着したスラリー等を洗い流すことができるので、高精度の２ステップ研磨を行うことができる。また、ウェハに付着したスラリー等を次のプラテン内に持ち込むことが防止でき、その室のクリーン度を汚染により低下させるのが防げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のウェハ研磨装置の全体構成の概略平面図である。
【図２】本発明のウェハ研磨装置の研磨部の概略平面図である。
【図３】本発明のウェハ研磨装置の研磨部の概略側面図である。
【符号の説明】
１…ウェハ研磨装置
２…インデックス部
３…ロード・アンロード部
４…研磨部
５…洗浄部
３１，３２…搬送ロボット
４１…プラテン
４２…研磨ヘッド
４３…ウェイティングユニット
４３１…上段ウェハ載置台
４３２…下段ウェハ載置台
４４…スピンドル洗浄ユニット
４５…噴出口
【発明の属する技術分野】
本発明はウェハ研磨装置に係り、特に化学的機械研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ）による半導体ウェハの研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣの微細加工が進んでおり、多層に渡ってＩＣパターンを形成することが行われている。パターンを形成した層の表面にはある程度の凹凸が生じるのが避けられない。従来はそのまま次の層のパターンを形成していたが、層数が増加すると共に線やホールの幅が小さくなるほど良好なパターンを形成するのが難かしく、欠陥などが生じ易くなっていた。そこで、パターンを形成した層の表面を研磨して表面を平坦にした後、次の層のパターンを形成することが行われている。このようなＩＣパターンを形成する工程の途中でウェハを研磨するには、ＣＭＰ法によるウェハ研磨装置（ＣＭＰ装置）が使用される。
【０００３】
この従来のウェハ研磨装置では、プラテンを１つしか備えていないために、ウェハの２ステップ研磨を行う場合、特定のスラリーでウェハを研磨した後にスラリーを変えて研磨を行うが、スラリーを変える前にプラテンを洗浄する必要があり、研磨時間をロスして作業効率が悪かった。
更にまた２つ以上のプラテンを備えていて、プラテン毎に研磨特性を変えられるウェハ研磨装置も存在したが、これらの装置も研磨したウェハをそのまま次のプラテンに運ぶものであり、前のスラリーがそのままウェハに付着しているので良好な研磨が行えない。或いは一度研磨したウェハを洗浄部に運び込み、洗浄後にウェハを次のプラテンに運ぶようにして２ステップ研磨を行っていた。この場合では、研磨後のウェハをいちいち洗浄部に運び入れていたので、研磨工程に無駄が生じ研磨時間が長くかかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、研磨工程に無駄が生じることなく、高精度の多ステップ研磨が行えるウェハ研磨装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載のウェハ研磨装置を提供する。
このウェハ研磨装置は、インデックス部、ロード・アンロード部、研磨部及び洗浄部とをそれぞれユニットで構成し、その組合せにより構成されていて、研磨部に少くとも２つ以上のプラテンを設け、このプラテン間の境界部に洗浄水の噴出口を設けると共に、ロード・アンロード部は上下２つの搬送ロボットを備えていて、上段搬送ロボットはロード用（ウェハ研磨前）とし、下段搬送ロボットはアンロード用（ウェハ研磨後）として使用されるようにしたものであり、これによりウェハの２ステップ研磨を行う際に、研磨後のウェハを次のプラテンに研磨ヘッドで保持したまま移動させるときに、噴出口からの洗浄水によってウェハを洗浄できるので、ウェハに付着したスラリー等を次の研磨工程に持ち運ぶことがなく、高精度のウェハ研磨を行うことができる。また次工程のプラテン内の雰囲気を汚すことがない。
更には、一回一回研磨後のウェハを洗浄部に運ぶことなく、多ステップ研磨が行え、研磨工程で時間のロスを少なくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照にして本発明の実施の形態のウェハ研磨装置について説明する。図１は、本発明のウェハ研磨装置１の全体構成の概略平面図である。ウェハ研磨装置１は、インデックス部２、ロード・アンロード部３、研磨部４、洗浄部５及び電装部６の５つのユニットから構成されており、それぞれのユニットは独立していて個々に取り付け具等を使用して組み付けられている。
【０００７】
インデックス部２は、複数のカセット２１が装填できるようにされていると共に、このカセット２１に収納されているウェハ１０を取り出し、ロード・アンロード部３へとウェハ１０を運ぶロボット２２が設置されている。このロボット２２は、研磨が終了して洗浄されたウェハ１０を洗浄部５から受け取りカセット２１に戻すことも行う。
ロード・アンロード部３は、上下２つの搬送ロボット３１，３２を備えており、上段搬送ロボット３１はロード用（ウェハ研磨前）とし、下段搬送ロボット３２はアンロード用（ウェハ研磨後）として使用される。インデックス部２からのウェハ１０は、上段搬送ロボット３１のハンドに受け渡しされ、図示されていないロード・アンロード部３内のプリアライメント台で芯出しが行われ、その後更に上段搬送ロボット３１により研磨部４へと運ばれる。
【０００８】
研磨部４は、３つのプラテン４１と２つの研磨ヘッド４２とを備えていると共にそれぞれのプラテン間に上下２段構造のウェハ載置台を有するウェイティングユニット４３が設けられている。研磨部４に運ばれたウェハ１０は、ウェイティングユニット４３を経由して研磨ヘッド４２によってプラテン４１上に運ばれ、そこで研磨が行われる。研磨後のウェハ１０は、再度ウェイティングユニット４３を経由してロード・アンロード部３の下段搬送ロボット３２で取り出され、次いで洗浄部５へと運ばれる。
洗浄後のウェハ１０はインデックス部２のロボット２２によりカセット２１内に収納される。これが図１に示されたウェハ研磨装置１の１ステップ研磨の場合の概略の作業工程である。
【０００９】
次に本発明のウェハ研磨装置の特徴である研磨部４の構成について図２，３を使用して説明する。
研磨部４には、前述したように３つのプラテン４１と２つの研磨ヘッド４２とを備えている。２ステップ研磨を行うような場合には、左右両側のプラテン４１ａには同種のスラリーを使用し、中央のプラテン４１ｂには異なる種類のスラリーを使用し、研磨特性が変えられるようになっている。当然プラテンを収容している個々の室内のクリーン度もそれに応じて変えられるものである。
ウェハ１０を保持する研磨ヘッド４２は、例えばボールネジ構造等、によりプラテン間を直線的に移動できると共に、上下動可能な構造となっている。
【００１０】
またこの研磨部４には、プラテン４１間に上下２段構造のウェハ載置台４３１，４３２を有するウェイティングユニット４３が２ケ所設けられている。それぞれのウェハ載置台４３１，４３２は連結部材４３３を介してそれぞれのロッドレスシリンダ４３４に結合している。従ってこれらのロッドレスシリンダ４３４の駆動によってウェハ載置台４３１，４３２は、直線的に移動できる。
更に研磨部４には、ウェイティングユニット４３の下方空間にスピンドル洗浄ユニット４４が設けられている。このスピンドル洗浄ユニット４４は、下段のウェハ載置台４３２より下方に位置し、スピンドルである研磨ヘッド４２が入り込むような大きさの円形の槽４４１として設置される。この槽４４１内に洗浄水が供給される。
【００１１】
また研磨部４のプラテン４１間の境界部には洗浄水の噴出口４５が設けられる。本実施の形態では、左右両側のプラテン４１ａでの研磨から中央のプラテン４１ｂでの研磨にウェハ１０を移動する際に、ウェハ１０を洗浄するための洗浄水の噴出口４５が、ウェイティングユニット４３との境界部であって、左右両側のプラテン４１ａ側の雰囲気内に設けられている。
【００１２】
この研磨部４の作動について、２ステップ研磨の場合について説明する。ロード・アンロード部３の上段搬送ロボット３１によって運ばれたウェハ１０が、ウェイティングユニット４３の上段のウェハ載置台４３１の上に置かれると、上段のウェハ載置台４３１のロッドレスシリンダ４３４が駆動して、上段のウェハ載置台４３１上のウェハ１０を研磨ヘッド４２に受け渡す位置まで直線的に移動する。
次いで研磨ヘッド４２が移動してきて上段のウェハ載置台４３１上のウェハ１０を真空吸着等により保持して、左右のプラテン４１ａの一方に運び、そこで最初の研磨が行われる。
【００１３】
最初の研磨が終了したウェハ１０は、研磨ヘッド４２によって保持されたまま次の研磨特性が異なる中央のプラテン４１ｂに運ばれるが、その途中で噴出口４５からの洗浄水によって付着したスラリー等が洗い流される。なお、必要に応じてスピンドル洗浄ユニット４４の槽４４１内の洗浄水に浸して更に洗浄することもできる。このときは、当然上下段のウェハ載置台４３１，４３２は、スピンドル洗浄ユニット４４の上方の位置から退避している。
中央のプラテン４１ｂに運ばれたウェハ１０は、例えば異なるスラリーで研磨特性を変えられている中央のプラテン４１ｂにより、次の研磨が行われる。研磨後のウェハ１０は、ウェイティングユニット４３の移動してきて待機している下段のウェハ載置台４３２上に研磨ヘッド４２で運ばれる。次いでロッドレスシリンダ４３４が作動して、２ステップ研磨後のウェハ１０を載せた下段のウェハ載置台４３２を元のロード・アンロード部３への受け渡し位置まで移動させる。ロード・アンロード部３の下段搬送ロボット３２が、下段のウェハ載置台４３２から２ステップ研磨後のウェハ１０を受け取り、次の洗浄部５へと運ぶ。
なお、本実施の形態では、２ステップ研磨で説明しているが、同様の方法で多ステップ研磨も行えるものである。
【００１４】
以上説明したように本発明のウェハ研磨装置においては、最初の研磨後のウェハを次の研磨特性を変えたプラテンに移動する途中で、ウェハに付着したスラリー等を洗い流すことができるので、高精度の２ステップ研磨を行うことができる。また、ウェハに付着したスラリー等を次のプラテン内に持ち込むことが防止でき、その室のクリーン度を汚染により低下させるのが防げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のウェハ研磨装置の全体構成の概略平面図である。
【図２】本発明のウェハ研磨装置の研磨部の概略平面図である。
【図３】本発明のウェハ研磨装置の研磨部の概略側面図である。
【符号の説明】
１…ウェハ研磨装置
２…インデックス部
３…ロード・アンロード部
４…研磨部
５…洗浄部
３１，３２…搬送ロボット
４１…プラテン
４２…研磨ヘッド
４３…ウェイティングユニット
４３１…上段ウェハ載置台
４３２…下段ウェハ載置台
４４…スピンドル洗浄ユニット
４５…噴出口
Claims (1)
- ウェハをカセットからロード・アンロード部に受け渡すインデックス部と、インデックス部から研磨部へ及び研磨部から洗浄部へとウェハを中継するロード・アンロード部と、ウェハを研磨する研磨部と、研磨後のウェハを洗浄する洗浄部をそれぞれユニットで構成し、その組合せにより構成されたウェハ研磨装置において、
前記研磨部が、少くとも２つ以上のプラテンと、これらのプラテン間を直線移動できると共に上下動可能な、ウェハを保持する研磨ヘッドとを有していて、一方のプラテンで研磨したウェハを更に研磨特性を変えて他方のプラテンで研磨する場合に、前記研磨ヘッドで移動中のウェハを洗浄するための洗浄水噴出口が、プラテン間の境界部に設けられ、又、前記ロード・アンロード部は上下２つの搬送ロボットを備えており上段搬送ロボットはロード用（ウェハ研磨前）とし、下段搬送ロボットはアンロード用（ウェハ研磨後）として使用されることを特徴とするウェハ研磨装置。
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