(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを保持する保持ヘッド、および上記保持ヘッドに保持された上記半導体ウエハを研磨する定盤を具備するウエハ研磨装置に対するウエハ搬送を行うウエハ搬送装置であって、
上記半導体ウエハを保持するウエハ保持装置と、
上記半導体ウエハの周縁に接触する複数の載置面を有しているとともに、上記ウエハ保持装置から上記半導体ウエハを受け取ったのちに上記半導体ウエハの上記保持ヘッドと対向する面に液体を溜めるための斜め上方から上記半導体ウエハに向けて上記液体を噴出する複数のノズルおよび上記半導体ウエハの上記保持ヘッドと対向する上記面とは反対側の面を濡らすための液体を噴出する同心円状に配置されている複数のノズルを有し、かつこの半導体ウエハを上記保持ヘッドが吸着によって取り上げ可能な状態に保持するウエハ仮置き装置と、
を備えることを特徴とする、ウエハ搬送装置。
【請求項２】
上記ウエハ保持装置は、上記半導体ウエハの周縁に接触した状態で上記半導体ウエハを保持する複数の保持爪を有する、請求項１に記載のウエハ搬送装置。
【請求項３】
上記複数の保持爪は、同心円状に配置されており、径方向に往復動可能とされている、請求項２に記載のウエハ搬送装置。
【請求項４】
上記ウエハ仮置き装置は、昇降可能とされており、
上記ウエハ保持装置から上記半導体ウエハを受け取るときの位置よりも、上記保持ヘッドが取り上げるときの位置の方が高い、請求項２または３に記載のウエハ搬送装置。
【請求項５】
上記半導体ウエハを下工程に送るためのウエハ載置部を備えており、
上記ウエハ保持装置は、上記複数の保持爪を支持する支持アームを有しており、
上記支持アームは、上記ウエハ仮置き装置に正対する第１の姿勢と、上記保持ヘッドに正対する第２の姿勢とをとり、
上記ウエハ保持装置は、上記ウエハ研磨装置によって研磨された上記半導体ウエハを上記第２の姿勢で受け取り、かつ上記第１の姿勢で上記ウエハ載置部に受け渡す、請求項２ないし４のいずれかに記載のウエハ搬送装置。
【請求項６】
上記ウエハ保持装置は、上記第２の姿勢において上記半導体ウエハの周縁と接触する複数の保持面を有している、請求項５に記載のウエハ搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの研磨を行うウエハ研磨装置に半導体ウエハを搬送するためのウエハ搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来のウエハ研磨装置の一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示されたウエハ研磨装置Ｘは、保持ヘッド９１および定盤９２を備えている。保持ヘッド９１は、その下面に半導体ウエハ（図示略）を保持している。定盤９２は、その上面に研磨パッド（図示略）が設けられている。定盤９２は、支持軸を中心として自転する。保持ヘッド９１は、上記半導体ウエハを上記研磨パッドに押しつけながら自転可能に構成されている。上記半導体ウエハは、上記研磨パッドとの摩擦により研磨される。
【０００３】
上記半導体ウエハに対しては、いわゆる粗研磨からいわゆる仕上げ研磨まで、複数回の研磨作業が施されることが一般的である。これらの研磨作業は、それぞれ専用のウエハ研磨装置Ｘによってなされる。そのため、上記半導体ウエハには、複数のウエハ研磨装置Ｘへの受け渡しが繰り返される。特に、上記半導体ウエハのうち仕上げ研磨を施した面は、できる限り清浄な状態とすることが好ましい。しかしながら、たとえば吸引を用いた半導体ウエハの搬送方法を用いる場合（たとえば、特許文献２）、仕上げ研磨を施した面に吸着痕を残してしまうおそれがある。また、水圧によって半導体ウエハを浮上させることを利用した搬送方法を用いる場合（たとえば、特許文献３）、半導体ウエハの表面に酸化膜を形成してしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６６０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１７９５９３号公報
【特許文献３】特開２００１−１４４０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体ウエハの研磨面をより清浄な状態に保つことが可能なウエハ搬送装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるウエハ搬送装置は、半導体ウエハを保持する保持ヘッド、および上記保持ヘッドに保持された上記半導体ウエハを研磨する定盤を具備するウエハ研磨装置に対するウエハ搬送を行うウエハ搬送装置であって、上記半導体ウエハを保持するウエハ保持装置と、上記半導体ウエハの周縁に接触する複数の載置面を有しているとともに、上記ウエハ保持装置から上記半導体ウエハを受け取ったのちに上記半導体ウエハの上記保持ヘッドと対向する面を濡らすための液体を噴出するノズルを有し、かつこの半導体ウエハを上記保持ヘッドが吸着によって取り上げ可能な状態に保持するウエハ仮置き装置と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ウエハ保持装置は、上記半導体ウエハの周縁に接触した状態で上記半導体ウエハを保持する複数の保持爪を有する。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の保持爪は、同心円状に配置されており、径方向に往復動可能とされている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ウエハ仮置き装置は、昇降可能とされており、上記ウエハ保持装置から上記半導体ウエハを受け取るときの位置よりも、上記保持ヘッドが取り上げるときの位置の方が高い。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体ウエハを下工程に送るためのウエハ載置部を備えており、上記ウエハ保持装置は、上記複数の保持爪を支持する支持アームを有しており、上記支持アームは、上記ウエハ仮置き装置に正対する第１の姿勢と、上記保持ヘッドに正対する第２の姿勢とをとり、上記ウエハ保持装置は、上記ウエハ研磨装置によって研磨された上記半導体ウエハを上記第２の姿勢で受け取り、かつ上記第１の姿勢で上記ウエハ載置部に受け渡す。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ウエハ保持装置は、上記第２の姿勢において上記半導体ウエハの周縁と接触する複数の保持面を有している。
【００１２】
このような構成によれば、上記ウエハ仮置き装置によって保持された上記半導体ウエハは、上記ノズルによってその上面が濡れた状態とされる。この濡れた面に対して上記ウエハ研磨装置の保持ヘッドが吸引動作を行うと、上記半導体ウエハの上面にたまった液体が吸引されながら、上記半導体ウエハの上面が上記保持ヘッドに吸着される。
【００１３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかるウエハ搬送装置の一例を示す全体平面図である。
【図２】図１のウエハ搬送装置のウエハ保持装置を示す要部拡大断面図である。
【図３】図１のウエハ搬送装置の支持アームを示す要部拡大平面図である。
【図４】図１のウエハ搬送装置の保持爪を示す要部拡大側面図である。
【図５】ウエハ保持装置によって半導体ウエハを保持した状態を示す要部側面図である。
【図６】図１のウエハ搬送装置のウエハ仮置き装置を示す要部拡大断面図である。
【図７】ウエハ仮置き装置に半導体ウエハを受け渡した状態を示す要部側面図である。
【図８】ウエハ仮置き装置において半導体ウエハに液体を噴射する状態を示す要部側面図である。
【図９】ウエハ仮置き装置におけるセンタリングを示す要部平面図である。
【図１０】ウエハ研磨装置に半導体ウエハを受け渡した状態を示す要部側面図である。
【図１１】図１のウエハ搬送装置のウエハ研磨装置、および従来のウエハ研磨装置の一例を示す斜視図である。
【図１２】ウエハ研磨装置からウエハ保持装置に半導体ウエハを受け渡した状態を示す要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るウエハ搬送装置の一例を示している。本実施形態のウエハ搬送装置Ａは、ウエハ載置部１、ウエハ保持装置２、ウエハ仮置き装置３を備えており、ウエハ研磨装置４に対して半導体ウエハＷの受け渡しを行う。半導体ウエハＷの形状およびサイズの一例を挙げると、直径が３００ｍｍ程度の円形状であり、その厚さが０．８ｍｍ程度である。
【００１７】
ウエハ載置部１は、ウエハ搬送装置Ａ外との半導体ウエハＷの受け渡しを行う場所である。
【００１８】
ウエハ保持装置２は、ウエハ載置部１から取り上げた半導体ウエハＷをウエハ仮置き装置３へと移動させるものである。また、本実施形態においては、ウエハ保持装置２は、ウエハ研磨装置４から受け取った半導体ウエハＷをウエハ載置部１へと直接移動させる機能を果たす。ウエハ保持装置２は、本体２１、支持アーム２２、複数の保持爪２３、および複数の保持ブロック２５を備えている。
【００１９】
本体２１は、床面に対して水平方向に回転自在に構成されており、支持アーム２２を回動させるためのシリンダ（図示略）が内蔵されている。また、支持アーム２２は、本体２１に対して昇降自在とされている。支持アーム２２は、複数の保持爪２３および複数の保持ブロック２５が取り付けられており、本体２１の回転に伴って水平方向に回転する。また、本実施形態においては、支持アーム２２のうち複数の保持爪２３および複数の保持ブロック２５が取り付けられた十文字状の部分は、支持アーム２２の中心軸を中心として回転可能とされている。図２は、図中下方が鉛直下方に相当し、支持アーム２２が本発明で言う第１の姿勢をとった状態を示している。同図に示された状態から天地が逆になるように反転した状態が、本発明で言う第２の姿勢である。
【００２０】
複数の保持爪２３は、図２に示すように、半導体ウエハＷの周縁に接触した状態で半導体ウエハＷを保持するためのものである。本実施形態においては、図３に示すように、１つの保持ブロック２５につき２つの保持爪２３が備えられている。図２に示すように、保持爪２３および保持ブロック２５は、図示しない例えばシリンダによって径方向に往復動させられるシャフト２６に取り付けられている。また、図４に示すように、保持爪２３は、円柱状部分２３ａと、この円柱状部分２３ａの先端に設けられた円盤状部分２３ｂとを有している。保持爪２３は、たとえば二トリルゴムなどの合成ゴムからなる。複数の保持爪２３が外方に位置した場合、保持爪２３の円盤状部分２３ｂ間の距離は、３００ｍｍ以上であり、半導体ウエハＷが複数の保持爪２３の間を通過可能となる。一方、複数の保持爪２３が内方に位置した場合、保持爪２３の円柱状部分２３ａ間の距離はほぼ３００ｍｍとなり、半導体ウエハＷを保持可能な状態となる。
【００２１】
複数の保持ブロック２５は、第２の姿勢において半導体ウエハＷを保持するためのものである。本実施形態においては、図１から理解されるとおり４つの保持ブロック２５が備えられている。これらの保持ブロック２５は、９０度間隔で同心円状に配置されている。図２に示すように、保持ブロック２５は、保持面２５ａを有している。保持面２５ａは、支持アーム２２が第１の姿勢をとった状態で、保持爪２３の円盤状部分２３ｂよりも若干上方に位置しており、水平面に対して傾斜した平面とされている。
【００２２】
ウエハ仮置き装置３は、ウエハ保持装置２から受け取った半導体ウエハＷをウエハ研磨装置４へと受け渡すために仮置するためのものである。図５、図６および図９に示すように、ウエハ仮置き装置３は、フレーム３１、シリンダ３２、複数の下方ノズル３３、複数の側方ノズル３４、複数の載置ブロック３５、および２つのセンタリングアーム３６を備えている。なお、図５および図６においては、理解の便宜上センタリングアーム３６を省略している。
【００２３】
フレーム３１は、たとえばステンレスなどの金属からなり、平面視円形状である。フレーム３１には、複数の下方ノズル３３、複数の側方ノズル３４、および複数の載置ブロック３５が取り付けられている。フレーム３１は、シリンダ３２を介して床面に固定されており昇降自在とされている。本実施形態においては、フレーム３１の昇降ストロークは、１２５ｍｍ程度である。
【００２４】
複数の下方ノズル３３は、半導体ウエハＷの下面をウエットな状態とするためのものであり、図９に示すようにフレーム３１上に同心円状に配置されている。下方ノズル３３は、半導体ウエハＷの下方から液体を噴射する。複数の側方ノズル３４は、半導体ウエハＷの周縁をウエットな状態とするためのものであり、図８に示すように、斜め上方から半導体ウエハＷに向けて液体を噴射する。半導体ウエハＷに対する液体の噴射のうち、特に斜め上方から噴射する目的は、半導体ウエハＷの上面に液体を溜めることにある。これにより、次工程で保持ヘッド４１に半導体ウエハＷを受け渡す際に、液体の表面張力を利用することによって、半導体ウエハＷを保持ヘッド４１に吸着させやすくなるという利点がある。
【００２５】
複数の載置ブロック３５は、半導体ウエハＷを保持するためのものであり、図９に示すように同心円状に配置されている。本実施形態においては、４つの載置ブロック３５が設けられており、２つの載置ブロック３５どうしが近接した配置とされている。図６に示すように、載置ブロック３５は、載置面３５ａを有している。載置面３５ａは、半導体ウエハＷの周縁が接触する部分であり、水平面に対して傾斜した平面とされている。
【００２６】
図９に示すように、２つのセンタリングアーム３６は、フレーム３１を囲むように配置されており、それぞれが円弧形状とされている。各センタリングアーム３６は、２つずつの当接面３６ａを有している。当接面３６ａは、半導体ウエハＷの周縁に沿った曲面とされている。２つのセンタリングアーム３６どうしは、互いに接近離間動が可能とされている。
【００２７】
ウエハ研磨装置４は、半導体ウエハＷに対してたとえば仕上げ研磨を施すためのものであり、図１１に示すように保持ヘッド４１および定盤４２を備えている。保持ヘッド４１は、その下面に複数の吸引孔（図示略）が形成されており、半導体ウエハＷを吸着によって保持可能とされている。また、本実施形態においては、上記吸引孔からは液体を噴射可能である。定盤４２は、その上面に研磨パッド（図示略）が設けられている。定盤４２は、支持軸を中心として回転する。保持ヘッド４１は、半導体ウエハＷを上記研磨パッドに押しつけながら自転および遥動可能に構成されている。半導体ウエハＷは、上記研磨パッドとの摩擦により研磨される。図１に示すように、保持ヘッド４１は、たとえば、旋回アーム４３によって支持されている。この旋回アーム４３の旋回動により、保持ヘッド４１は、ウエハ仮置き装置３の直上の位置と、ウエハ仮置き装置３から退避した位置とを取ることができる。
【００２８】
次に、ウエハ搬送装置Ａの動作について、以下に説明する。
【００２９】
まず、粗研磨などの上工程から送られてきた半導体ウエハＷが、ウエハ載置部１に置かれる。ウエハ保持装置２の本体２１が旋回することにより、図１に示すように支持アーム２２の十文字状部分がウエハ載置部１に重なる。このとき、十字状部分は、上述した第１の姿勢をとっている。次いで、支持アーム２２をウエハ載置部１に向けて下降させる。そして、複数の保持爪２３間に半導体ウエハＷを位置させた状態で、複数の保持爪２３を内方に移動させる。これにより、半導体ウエハＷが、支持アーム２２によって保持される。さらに、支持アーム２２を上昇させることにより、ウエハ載置部１から半導体ウエハＷを取り上げることができる。なお、ウエハ載置部１からウエハ保持装置２への半導体ウエハＷの受け渡しは、ウエハ載置部１から半導体ウエハＷを上方に取り上げる中間取り上げ装置（図示略）を介して行ってもよい。この場合、ウエハ保持装置２は、上記第２の姿勢をとった状態で上記中間取り上げ装置から半導体ウエハＷを受け取る。
【００３０】
次いで、本体２１を旋回させることにより、図５に示すように、支持アーム２２の十文字状部分をウエハ仮置き装置３の直上に位置させる。そして、図７に示すように、シリンダ３２によってフレーム３１を上昇させる。この状態で複数の保持爪２３を外方に移動させることにより、半導体ウエハＷがウエハ保持装置２からウエハ仮置き装置３へと受け渡される。半導体ウエハＷを保持しない状態となった支持アーム２２は、本体２１の旋回によりウエハ仮置き装置３から退避する。ウエハ仮置き装置３に受け渡された半導体ウエハＷは、その周縁が複数の載置面３５ａに接することにより、ウエハ仮置き装置３に載置される。次いで、図８に示すように、半導体ウエハＷが保持されている期間の任意のタイミングで、下方ノズル３３および側方ノズル３４から半導体ウエハＷに向けて液体を噴射する。これにより、半導体ウエハＷの上面は、十分に濡れた状態となる。
【００３１】
次いで、図９に示すように、２つのセンタリングアーム３６を互いに接近させる。これにより、当接面３６ａが半導体ウエハＷの周縁を中心に向けて押す格好となる。この結果、半導体ウエハＷがフレーム３１に対してセンタリングされる。このセンタリング動作と図８に示した噴射動作とは、いずれを先に行ってもよい。
【００３２】
次いで、図１に示した旋回アーム４３の旋回動により、図１０に示すようにウエハ研磨装置４の保持ヘッド４１をウエハ仮置き装置３の直上に位置させる。また、シリンダ３２によりフレーム３１をさらに上昇させる。さらに、保持ヘッド４１の上記吸引孔から液体を噴射することにより、半導体ウエハＷの上面をウエットな状態とする。そして、上記吸引孔から吸引することにより、半導体ウエハＷが保護ヘッド４１に吸着される。この吸着が完了したのちに、図９に示す２つのセンタリングアーム３６を外方へと退避させる。半導体ウエハＷを保持した保持ヘッド４１は、図１１に示すように定盤４２上に移動される。そして、保持ヘッド４１の自転および遥動と、定盤４２の自転とにより、半導体ウエハＷの下面に対して仕上げ研磨を施す。
【００３３】
仕上げ研磨を施した後は、図１２に示すように、保持ヘッド４１を仮置き装置３の直上に移動させる。また、フレーム３１を下降させる。これに並行して、ウエハ保持装置２の支持アーム２２の十字状部分を回転させることにより第２の姿勢をとらせておく。そして、支持アーム２２の十字状部分を保持ヘッド４１の直下に移動させる。複数の保持爪２３を外方に移動させた状態で、保持ヘッド４１の吸引を停止し、必要であればエア噴射または液体噴射する。これにより、半導体ウエハＷが保持ヘッド４１からウエハ保持装置２へと受け渡される。受け渡された半導体ウエハＷは、その周縁が図２に示す保持ブロック２５の保持面２５ａに接触することによって保持される。この後は、複数の保持爪２３を内方に移動させることにより、複数の保持爪２３によって半導体ウエハＷを保持可能な状態とする。次いで、本体２１を回転させた上で、支持アーム２２の十字状部分を回転させることにより第１の姿勢をとらせる。そして、支持アーム２２の十字状部分をウエハ載置部１の直上に位置させる。この状態で支持アーム２２をウエハ載置部１に向けて下降させ、複数の保持爪２３を外方に移動させることにより、半導体ウエハＷがウエハ載置部１へと受け渡される。ウエハ載置部１に受け取られた半導体ウエハＷは、たとえば洗浄工程などの下工程へと送られる。
【００３４】
次に、ウエハ搬送装置Ａの作用について説明する。
【００３５】
本実施形態によれば、ウエハ仮置き装置３によって保持された半導体ウエハＷは、側方ノズル３４によってその上面が濡れた状態とされる。この濡れた面に対してウエハ研磨装置４の保持ヘッド４１が吸引動作を行うと、半導体ウエハＷの上面にたまった液体が吸引されながら、半導体ウエハＷの上面が保持ヘッド４１に吸着される。
【００３６】
また、ウエハ保持装置２およびウエハ仮置き装置３によって半導体ウエハＷが保持されるときには、半導体ウエハＷの周縁が保持爪２３、保持面２５ａ、および載置面３５ａに接触するだけであり、半導体ウエハＷの上下面はいずれの箇所にも接触しない。このため、半導体ウエハＷの上下面に吸着痕が生じるおそれがない。これにより、特にウエハ研磨装置４によって仕上げ研磨された面を清浄な状態に保つことが可能である。
【００３７】
同心円状に配置された複数の保持爪２３を径方向に往復動させることにより、ウエハ保持装置２による半導体ウエハＷの保持および解放を適切かつ迅速に行うことができる。
【００３８】
ウエハ仮置き装置３のフレーム３１が昇降自在であることにより、ウエハ保持装置２からの半導体ウエハＷの受け取り、およびウエハ研磨装置４の保持ヘッド４１への半導体ウエハＷの受け渡しをスムーズに行うことができる。
【００３９】
ウエハ保持装置２には、複数の保持面２５ａが設けられており、支持アーム２２の十字状部分は反転可能であることにより第２の姿勢をとる。これにより、ウエハ研磨装置４の保持ヘッド４１から受け取った半導体ウエハＷをウエハ仮置き装置３を経由することなくウエハ載置部１へと直接受け渡すことが可能である。これは、半導体ウエハＷの研磨面を清浄な状態に保つとともに、半導体ウエハＷのハンドリングに要する時間を短縮するのに適している。
【００４０】
本発明に係るウエハ搬送装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るウエハ搬送装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ      ウエハ搬送装置
Ｗ      半導体ウエハ
１      ウエハ載置部
２      ウエハ保持装置
２１    本体
２２    支持アーム
２３    保持爪
２３ａ  円柱状部分
２３ｂ  円盤状部分
２５    保持ブロック
２５ａ  保持面
２６    シャフト
３      ウエハ仮置き装置
３１    フレーム
３２    シリンダ
３３    下方ノズル
３４    側方ノズル
３５    載置ブロック
３５ａ  載置面
３６    センタリングアーム
３６ａ  当接面
４      ウエハ研磨装置
４１    保持ヘッド
４２    定盤
４３    旋回アーム
【図１】
0005864114.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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