(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に研磨パッドが貼付されたプラテンと、該プラテンの前記表面に対向配置されて、前記研磨パッドと直交する回転軸を中心として回転可能なヘッド回転機構と、該ヘッド回転機構により支持されるとともに、研磨すべきウェーハの一面を前記研磨パッドと平行に保持し前記研磨パッドに該ウェーハの他面を当接させることが可能な複数のウェーハ保持ヘッドとを備えてなるウェーハ研磨装置であって、
前記ウェーハ保持ヘッドは、前記ヘッド回転機構における前記プラテンの表面と対向する位置に設けられて、前記研磨パッドと平行に、なおかつ、前記回転軸の周囲に互いに間隔をおいて配置され、前記ヘッド回転機構には、前記各ウェーハ保持ヘッドの前記回転軸に対する位置を検出するための回転位置検出手段が備えられ、
前記回転位置検出手段および前記ヘッド回転機構には、前記ヘッド回転機構の回転および停止を制御する制御装置が接続され、
前記ウェーハ保持ヘッドが所定の位置に停止した後に前記ウェーハをウェーハ保持ヘッドから次工程に搬送する移載ロボットが備えられるとともに、
前記制御装置は前記回転位置検出手段からの信号により前記ウェーハ保持ヘッドを所定の位置にて停止し、前記移載ロボットがあらかじめ決定された順序にて研磨終了後のウェーハを取り外すことによってウェーハがどのヘッドから取外されたかを把握することを特徴とするウェーハ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路を形成する半導体ウェーハ等の表面を研磨するためのウェーハ研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のウェーハ研磨装置としては、表面に研磨パッドが貼付された円盤状のプラテンと、研磨すべきウェーハの一面を保持して研磨パッドにウェーハの他面を当接させる複数のウェーハ保持ヘッドとを具備し、これらウェーハ保持ヘッドと前記プラテンとを相対運動させつつ研磨パッドとウェーハとの間に研磨砥粒を含むスラリーを供給することにより研磨を行うものが広く知られている。
【０００３】
近年、この種のウェーハ研磨装置では、限られた設備で生産効率を上げ、製造コストを下げるために、単位時間あたりの研磨作業の処理量を増大する要求が高まっている。
【０００４】
このような要求に基づき、複数のウェーハ保持ヘッドを同一のヘッド支持機構により支持し、このヘッド支持機構を同時に回転駆動させることにより、複数のウェーハを同時回転させて研磨を行うウェーハ研磨装置が用いられるようになってきている。
【０００５】
図６は、このようなウェーハ研磨装置の要部を模式的に示した図であり、図中、符号１は、基台を、２は、基台１によって支持されたプラテンを、３は、プラテン２に貼付された研磨パッドを示す。
【０００６】
基台１には、支柱５，…が設けられており、支柱５，…および支柱５，…により支持された上側取付板６によって、カルーセル（ヘッド回転機構）７が支持されている。そしてカルーセル７におけるプラテン２と対向する側の面には、ウェーハ保持ヘッド９，…が取り付けられている。
支柱５，…は、伸縮自在な構成となっており、支柱５，…を伸縮させることにより、ウェーハ保持ヘッド９，…を研磨パッド３に接近・離間させることが可能となっている。
【０００７】
このウェーハ保持ヘッド９，…は、図７に示すようにカルーセル７の中心から同一距離においてカルーセル７の中心軸周りに６０°ごとに計６基取り付けられている。さらに、これらウェーハ保持ヘッド９は、その下面９ａにウェーハを保持することが可能に形成されている（図６参照）。
【０００８】
このようなウェーハ研磨装置を用いてウェーハ研磨を行うには、図示しない回転機構によりカルーセル７をその中心軸線周りに回転させ、これにより、カルーセル７に取り付けられたウェーハ保持ヘッド９，…を遊星回転させる。また、これとは別に、ウェーハを保持したウェーハ保持ヘッド９，…およびプラテン２を、図示しない別の回転機構によりそれぞれの中心軸周りに回転させる。これらの回転運動により、研磨パッド３およびウェーハ間において研磨に必要な相対運動を実現する。
【０００９】
さらに、この状態で、支柱５，…を縮退させることによってウェーハ保持ヘッド９により保持されたウェーハと研磨パッド３とを当接させ研磨を行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のウェーハ研磨装置においては、研磨終了時に、プラテン２、ウェーハ保持ヘッド９、および、カルーセル７の回転駆動が停止され、ウェーハ保持ヘッド９，…からウェーハが取り外されて、順次、次の工程に搬送されることとなる。このため、その後の検査段階でウェーハの研磨不良が発見された場合に、カルーセル７の停止時のウェーハ保持ヘッド９，…の位置が一定していないことから、研磨不良のウェーハが、どのウェーハ保持ヘッドから取り外されたものであるかを特定することが不可能であり、このことが、研磨不良発生時の対応を困難なものとしていた。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、製造されたウェーハがどのウェーハ保持ヘッドにおいて研磨されたか容易にチェックすることを可能とすることによって、研磨不良発生時の対応の容易化を図ることを課題とする。
【００１２】
【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に以下の構成を採用した。
請求項１記載のウェーハ研磨装置は、表面に研磨パッドが貼付されたプラテンと、該プラテンの前記表面に対向配置されて、前記研磨パッドと直交する回転軸を中心として回転可能なヘッド回転機構と、該ヘッド回転機構により支持されるとともに、研磨すべきウェーハの一面を前記研磨パッドと平行に保持し前記研磨パッドに該ウェーハの他面を当接させることが可能な複数のウェーハ保持ヘッドとを備えてなるウェーハ研磨装置であって、前記ウェーハ保持ヘッドは、前記ヘッド回転機構における前記プラテンの表面と対向する位置に設けられて、前記研磨パッドと平行に、なおかつ、前記回転軸の周囲に互いに間隔をおいて配置され、前記ヘッド回転機構には、前記各ウェーハ保持ヘッドの前記回転軸に対する位置を検出するための回転位置検出手段が備えられ、前記回転位置検出手段および前記ヘッド回転機構には、前記ヘッド回転機構の回転および停止を制御する制御装置が接続され、前記ウェーハ保持ヘッドが所定の位置に停止した後に前記ウェーハをウェーハ保持ヘッドから次工程に搬送する移載ロボットが備えられるとともに、前記制御装置は前記回転位置検出手段からの信号により前記ウェーハ保持ヘッドを所定の位置にて停止し、前記移載ロボットがあらかじめ決定された順序にて研磨終了後のウェーハを取り外すことによってウェーハがどのヘッドから取外されたかを把握することを特徴としている。
【００１３】
このような構成とされるために、このウェーハ研磨装置においては、研磨終了後、ヘッド回転機構の回転軸に対するウェーハ保持ヘッドの位置が常に一定となるように、ヘッド回転機構を所定の状態に停止させることができる。
【００１５】
このような構成とされるために、このウェーハ研磨装置においては、研磨終了後にヘッド回転機構を停止させた場合、研磨終了後のウェーハ保持ヘッドの停止位置が常に一定となっていることから、その回転軸に対する各ウェーハ保持ヘッドの位置を回転位置検出手段により把握することができる。その結果、移載ロボットによる研磨終了後のウェーハの取り外し動作をあらかじめ所定の動作に決定しておけば、移載ロボットは、ウェーハ保持ヘッドから常に一定の順序でウェーハを取り外すように作動することとなる。この場合、移載ロボットにより、次工程に輸送されるウェーハの順番と、ウェーハ保持ヘッドからウェーハが取り外される順序とが常に対応することとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図２に示すものは、本発明の一実施の形態であるウェーハ研磨装置１１を適用した半導体ウェーハの製造工程の一部の概略構成である。
この図に示す半導体ウェーハの製造工程においては、カセット１３，…に収納されて搬送されてきた一枚または複数枚のウェーハが、ストッカ１４においてカセット１３から取り出されて、搬送ロボット１５により、搬送され、また、必要に応じてバッファ１６に一時的に収納されて、搬送ロボット１７により一枚ずつ受け渡される。さらに、ウェーハは、搬送ロボット１７から、移載ロボット１８Ａにより移載されて、ウェーハ研磨装置１１にまで搬送される。ここで、ウェーハは、研磨され、さらに、移載ロボット１８Ｂによりロボット１９に受け渡され、さらに、洗浄ロボット２０Ａに受け渡され洗浄層において洗浄される。さらに、ウェーハは、ロボット２０Ｂに受け渡された後、乾燥装置２１により乾燥され、再び、搬送ロボット１５に受け渡され、カセット１３内に収納されることとなる。
【００１７】
図３は、ウェーハ研磨装置１１の概略構成を示す図である。
図中に示すように、ウェーハ研磨装置１１は、基台２２と、基台２２により支持された支柱２３，…とを有する構成とされ、基台２２には、プラテン駆動機構２５を介してプラテン２６が取り付けられ、また、支柱２３，…には、ヘッド回転機構２８を介してウェーハ保持ヘッド２９，…が取り付けられた構成となっている。
【００１８】
プラテン２６は、プラテン駆動機構２５により、軸線周りに回転されるようになっており、また、その上面２６ａには、全面にわたって研磨パッド３０が貼付されている。
【００１９】
一方、ヘッド回転機構２８は、支柱２３，…に設けられた昇降装置３１により支柱２３に沿って昇降可能な構成とされた上側取付板３２と、上側取付板３２によって支持されたモータ３３と、モータ３３の回転軸３３ａにより支持されたカルーセル３４とを備えた構成となっている。
【００２０】
カルーセル３４は、モータ３３により、その中心軸線周りに回転されるようになっている。また、ウェーハ保持ヘッド２９，…は、図４に示すように、カルーセル３４のプラテン２６と対向する下面３４ａにおいて、カルーセル３４の中心軸線周りに６０°ごとに、Ｎｏ．１からＮｏ．６まで計６基設けられた構成となっている。
【００２１】
これら６基のウェーハ保持ヘッド２９，…は、カルーセル３４に設けられた図示しない駆動機構と連結されており、この駆動機構を駆動することにより、同時に同一方向へ回転可能な構成とされている。
【００２２】
図１は、ウェーハ保持ヘッド２９の要部の構成を示す図である。ウェーハ保持ヘッド２９は、カルーセル３４に固定された軸受３６，３６と、これら軸受３６，３６により支持されたスピンドル３７と、スピンドル３７の下端に固定されたヘッド本体３８とを備えて構成されている。
【００２３】
スピンドル３７は、主軸部４０と、主軸部４０の外側に固定されて、軸受３６，３６と係合する外周部４１と、外周部４１の上端の外周に固定されたスプロケット４２とを備えた構成とされている。スプロケット４２は、カルーセル３４の他の部分に設けられた図示しない駆動機構とチェーン４４と介して連結されており、駆動機構から回転力が付与される構成となっている。これにより、スピンドル３７がその軸線周りに回転することが可能となる。
【００２４】
また、スピンドル３７においては、主軸部４０の中心に第一の流路４５が、外周部４１と主軸部４０との間に、第二の流路４６が形成された構成となっている。第一の流路４５は、その上端部４５ａが、第一の接続ノズル４７と接続されており、その下端部４５ｂが、ヘッド本体３８に設けられた流体室（後述）と接続されている。また、第二の流路４６は、その上端部４６ａが、第二の接続ノズル４８に接続され、その下端部４６ｂが、ヘッド本体３８に設けられた吸着孔（後述）に接続されている。
【００２５】
また、第一の流路４５は、第一の接続ノズル４７を介して図示しない圧力調整機構と接続されており、第二の流路４６は、第二の接続ノズル４８を介して真空ポンプ等の図示しない吸引手段と接続されている。
【００２６】
さらに、図１中に示すように、スプロケット４２およびその上方には、回転位置検出手段４９が設けられている。この回転位置検出手段４９は、スプロケット４２に設けられた位置センサ５０と、位置センサ５０の上方における位置センサ５０と対向する位置に設けられて、図示しない制御装置に接続された位置センサ検出部５１とから構成されている。この位置センサ検出部５１は、上側取付板３２（図３参照）側に固定されるとともに、位置センサ５０と光学的に対応して検出信号を制御装置に送信する機能を有している。また、この制御装置は、モータ３３（図３参照）に対しても接続されており、これにより、モータ３３の回転を制御できる構成となっている。
【００２７】
ここに、位置センサ検出部５１は、上側取付板３２に取り付けられているために、カルーセル３４が回転した場合にも回転することがない。一方、位置センサ５０が設けられたウェーハ保持ヘッド２９は、カルーセル３４とともに回転するため、位置センサ検出部５１は、ウェーハ保持ヘッド２９がカルーセル３４の回転軸に対して所定の箇所に位置したときのみに位置センサ５０と対応して検出信号を制御装置に送信することとなる。なお、位置センサ５０は、計６基あるウェーハ保持ヘッド２９のうちのいずれか１基にのみ設けられている。
【００２８】
図５は、ヘッド本体３８の構成の詳細を示す図である。図中に示すように、ヘッド本体３８の内部には、ダイヤフラム５３が張られており、また、ダイヤフラム５３の下面には、円盤状のキャリア５４が固定されている。さらに、キャリア５４の外周には円環状のリテーナリング５５が同心状に配置されている。
【００２９】
ヘッド本体３８は、円盤状の天板部５７と、天板部５７の外周に固定された円筒状の周壁部５８とから構成され、天板部５７は、スピンドル３７に同軸に固定されている。周壁部５８の内周壁には、水平な段部５８Ａが形成され、ここに、円盤状のダイヤフラム５３の外周部が載置されて固定リング５９により複数のボルトで固定されている。また、ダイヤフラム５３は、各種ゴムなどの弾性材料により形成されている。
【００３０】
キャリア５４は、セラミック等の高い剛性を有する材料で成型された一定厚さのものであり、弾性変形はしない。また、キャリア５４は、ダイヤフラム５３の上面に同軸に配置された固定リング６０に対して複数のボルトにより固定されている。
【００３１】
また、キャリア５４には、第二の流路４６（図１参照）を介して図示しない吸引手段に接続された吸着孔６２が設けられている。これにより、研磨時には、ウェーハＷをキャリア５４の下面に吸着固定できるようになっている。さらに、ウェーハＷは、キャリア５４の下面に円形のウェーハ付着シートＳを介して貼り付けられる。ウェーハ吸着シートＳは、例えば吸水性を有する材質で形成されたもので、水分を吸収すると表面張力でウェーハを吸着するようになっている。
【００３２】
一方、ヘッド本体３８とダイヤフラム５３との間には流体室６３が画成されており、この流体室６３は、第三の流路６４に接続された構成とされている。また、第三の流路６４は、第一の流路４５（図１参照）を介して、図示しない圧力調整機構に接続されている。これにより、流体室６３においては、圧力調整機構により内部の流体圧力を調整できるようになっている。また、このように流体室６３内部の流体圧力を調整することによって、ダイヤフラム５３を上下に変位させて研磨パッド３０（図３参照）へのキャリア５４およびリテーナリング５５の押圧圧力を同時に変化させることが可能となっている。
【００３３】
このウェーハ研磨装置１１によりウェーハ研磨を行うには、まず、研磨パッド３０と各キャリア５４，…の間にウェーハＷを配置するとともに、リテーナリング５５を研磨パッド３０に当接させ、ウェーハＷの外周をリテーナリング５５で支持する。
【００３４】
そして、研磨パッド３０に対するウェーハＷの当接圧力（キャリア５４による押圧圧力）が所望値になるように、圧力調整機構により流体室６３内の流体圧を調整しつつ、プラテン２６およびカルーセル３４を回転させ、ウェーハ保持ヘッド２９をプラテン２６に対し遊星回転させる。
【００３５】
そしてウェーハＷの研磨が終了した後に、ウェーハ保持ヘッド２９，プラテン２６およびカルーセル３４の回転を停止させ、ウェーハＷをウェーハ保持ヘッド２９から取り外すわけであるが、この際、位置センサ検出部５１が位置センサ５０と対応して、制御装置に検出信号を送信するような位置で丁度カルーセル３４が停止するように、モータ３３の回転を制御する。これにより、カルーセル３４は、常に所定の回転角で停止することとなり、したがって、カルーセル３４に固定されたＮｏ．１からＮｏ．６までのウェーハ保持ヘッド２９，…のそれぞれの停止位置も、カルーセル３４の中心軸線に対して一定となる。
【００３６】
このように、研磨終了後のウェーハ保持ヘッド２９，…の停止位置が常に一定となっていることから、移載ロボット１８Ｂによる研磨終了後のウェーハＷの取り外し動作をあらかじめ所定の動作に決定しておけば、移載ロボット１８Ｂは、Ｎｏ．１から６までのウェーハ保持ヘッド２９，…から常に一定の順序でウェーハＷを取り外すように作動することとなる。この場合、移載ロボット１８Ｂにより、次工程に輸送されるウェーハＷの順番と、Ｎｏ．１から６までのウェーハ保持ヘッド２９，…からウェーハＷが取り外される順序とが常に対応するようになる。
【００３７】
具体的には、移載ロボット１８Ｂが、Ｎｏ．１，２，３，４，５，６の順番にウェーハ保持ヘッド２９，…からウェーハＷを取り外したとすると、次工程に搬送されるウェーハＷの順番も、Ｎｏ．１のウェーハ保持ヘッドから取り外されたウェーハＷ，Ｎｏ．２のウェーハ保持ヘッドから取り外されたウェーハＷ，…，Ｎｏ．６のウェーハ保持ヘッドから取り外されたウェーハ、といった順番となる。したがって、搬送中のウェーハＷの順番から、そのウェーハＷが取り外されたウェーハ保持ヘッドの番号を特定することができる。
【００３８】
したがって、その後、ウェーハＷが他の工程を経て検査される際に、研磨不良が発見された場合には、ウェーハＷの順番から、研磨不良のウェーハＷがどのウェーハ保持ヘッドにおいて研磨されたかが容易に特定できることとなり、これにより、研磨不良発生時の対応を従来に比較して容易化することができる。
【００３９】
さらに、この場合、モータ３３の回転が位置センサ検出部５１に接続された図示しない制御装置によって制御されることから、カルーセル３４を所定の位置に容易に停止させることができ、これにより、作業効率の向上を図ることができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態において、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で他の構成を採用するようにしてもよい。例えば、上記実施の形態における回転位置検出手段４９には光学的手段が用いられているが、そのかわりに、磁気的手段、あるいは、機械的手段を採用するようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、回転位置検出手段４９は、ウェーハ保持ヘッド２９のスピンドル３７に設けられたスプロケット４２と上側取付板３２とに設けられていたが、この箇所に限らず、カルーセル３４の中心軸に対する各ウェーハ保持ヘッド２９，…の位置を特定できるような箇所であれば、いずれの箇所に設けるようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のウェーハ研磨装置においては、回転位置検出手段により、ヘッド回転機構の回転軸に対する各ウェーハ保持ヘッドの位置を把握することができるために、ウェーハをウェーハ保持ヘッドから取り外す際に、ウェーハがどのヘッドから取り外されたものであるかを把握することができる。したがって、研磨不良発見時の対応を容易なものとすることができる。また、この場合、回転位置検出手段を、ヘッド回転機構の駆動を制御する制御装置と接続するようにすれば、ヘッド回転機構を所定の位置に停止させることができ、これにより、ウェーハがどのヘッドから取り外されたものであるのかについての特定をより一層容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を模式的に示すウェーハ研磨装置の要部の拡大断面図である。
【図２】図１に示したウェーハ研磨装置を含むウェーハの製造工程の要部の概略を示す平面図である。
【図３】図１，２に示したウェーハ研磨装置の正面図である。
【図４】図１から３に示したウェーハ研磨装置におけるウェーハ保持ヘッドとカルーセルとの配置状態を示した平面図である。
【図５】図１から３に示したウェーハ研磨装置におけるウェーハ保持ヘッドのヘッド本体の構成の詳細を示す立断面図である。
【図６】従来のウェーハ研磨装置の要部を模式的に示す正面図である。
【図７】図６に示したウェーハ研磨装置におけるウェーハ保持ヘッドとカルーセルとの配置状態を示した平面図である。
【符号の説明】
１１  ウェーハ研磨装置
２６  プラテン
２６ａ  上面
２８  ヘッド回転機構
２９  ウェーハ保持ヘッド
３０  研磨パッド
４９  回転位置検出手段
【図１】
0003614672.tif 000002
【図２】
0003614672.tif 000003
【図３】
0003614672.tif 000004
【図４】
0003614672.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003614672.tif 000008