(57)【要約】【課題】ドライイン／ドライアウト方式のポリッシング装置に適用可能であり、単位時間あたり及び単位設置面積あたりの処理能力を損なうこと無く、洗浄工程における洗浄段数を３段以上備え、微細化に伴う半導体ウエハのクリーン化に対応できるポリッシング装置を提供する。【解決手段】研磨面を有した研磨テーブル３４，３５，３６，３７と、ポリッシング対象物を保持しポリッシング対象物を研磨面に押圧するトップリング３２，３３と、ポリッシング対象物を載置するとともに水平方向に移動可能な複数の置き台を備えた搬送機構２７，２７Ａ，２７Ｂと、置き台とトップリング３２，３３との間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャー３０，３０’と、置き台との間でポリッシング対象物を受け渡し可能であるとともにポリッシング対象物を反転する機能を有する反転機２８，２８’とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面を有した研磨テーブルと、
ポリッシング対象物を保持しポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、
前記ポリッシング対象物を載置するとともに水平方向に移動可能な複数の置き台を備えた搬送機構と、
前記置き台と前記トップリングとの間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャーと、
前記置き台との間でポリッシング対象物を受け渡し可能であるとともにポリッシング対象物を反転する機能を有する反転機とを備えたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】
前記搬送機構は、前記トップリングが到達可能な位置に設置され、直線往復移動可能な複数の置き台を有するリニアトランスポータからなることを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項３】
前記複数の置き台は、移動時に相互に干渉しないように異なった高さに位置していることを特徴とする請求項１又は２記載のポリッシング装置。
【請求項４】
前記搬送機構は、前記トップリングが到達可能な位置に設置され、回転中心から所定円周上に位置しポリッシング対象物を保持する複数の置き台を有し、かつこの複数の置き台の割り出しを行うインデックス機能を有するロータリトランスポータからなることを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項５】
前記トップリングは、回転軸を中心として揺動することにより、少なくとも１つの研磨テーブルと前記搬送機構の置き台の上方とに移動することができることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項６】
前記搬送機構の置き台は、研磨前のポリッシング対象物を保持するロード用置き台と、研磨後のポリッシング対象物を保持するアンロード用置き台とからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項７】
研磨面を有した研磨テーブルと、
ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、
前記トップリングが到達可能な位置に設置され、回転中心から所定円周上に位置しポリッシング対象物を保持する複数の置き台を有し、かつ前記回転中心の周りに回転させることによりこの複数の置き台に保持されたポリッシング対象物を移動させるトランスポータとを備えたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項８】
研磨面を有した研磨テーブルと、
ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、
前記トップリングが到達可能な位置に設置され、直線往復移動可能な複数の置き台を有するトランスポータとを備え、
前記複数の置き台は、移動時に相互に干渉しないように異なった高さに位置することを特徴とするポリッシング装置。
【請求項９】
前記トランスポータと前記トップリングとの間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャーを有することを特徴とする請求項７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項１０】
前記研磨テーブルを２つ備え、前記トップリングは、回転軸を中心として揺動することにより、前記２つの研磨テーブルの上方に移動することができることを特徴とする請求項１又は７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項１１】
前記研磨テーブルを複数備え、前記複数の研磨テーブルの１つはスクロール型研磨テーブルであることを特徴とする請求項１又は７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項１２】
前記研磨テーブルを複数備え、前記複数の研磨テーブルは、各々専用のドレッサーを具備し、かつ該ドレッサーをクリーニングする機構も具備していることを特徴とする請求項１又は７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項１３】
前記トップリングは、研磨終了後に研磨テーブルから離間したオーバーハング位置に揺動し、この状態で研磨テーブルに隣接して設置されたノズルからトップリングに保持されたポリッシング対象物に洗浄液を供給することを特徴とする請求項１又は７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項１４】
前記反転機は前記置き台の上方又は下方に位置しており、反転機と前記搬送機構におけるポリッシング対象物の受け渡しは、ポリッシング対象物を保持して昇降するリフタにより行うことを特徴とする請求項１記載のポリッシング装置。
【請求項１５】
研磨後のポリッシング対象物を洗浄する洗浄部をさらに備え、
前記研磨テーブルと前記トップリングとを有しポリッシング対象物の研磨を行う研磨部ではポリッシング対象物の被研磨面を下向きにした状態で処理し、前記洗浄部ではポリッシング対象物の被研磨面を上向きにした状態で処理することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項１６】
研磨後のポリッシング対象物を洗浄する複数の洗浄装置と、
前記複数の洗浄装置間で研磨後のポリッシング対象物を搬送する搬送機構と、
前記複数の洗浄装置を経由してポリッシング対象物が複数段の洗浄工程を経る間にポリッシング対象物を待機させるためのステーションとをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項１７】
前記ステーションは、複数のポリッシング対象物を収容したカセットを載置するロードアンロード部と前記洗浄装置を載置する領域を仕切るためのシャッターを備えていることを特徴とする請求項１６記載のポリシング装置。
【請求項１８】
前記ステーションは、研磨前のポリッシング対象物を待機させる置き台と研磨後のポリッシング対象物を待機させる置き台とを有することを特徴とする請求項１６又は１７記載のポリシング装置。
【請求項１９】
研磨すべきポリッシング対象物を供給するとともに研磨後のポリッシング対象物を受け入れるロードアンロード部と、
前記研磨テーブルと前記トップリングとを有しポリッシング対象物の研磨を行う研磨部と、
研磨後のポリッシング対象物を洗浄する洗浄部とをさらに備え、
前記ロードアンロード部、研磨部および洗浄部は、それぞれポリッシング対象物を通過させるための開口を備えた隔壁によって仕切られた部屋に収容されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項２０】
前記各隔壁の開口部には、開閉可能なシャッターが設けられていることを特徴とする請求項１９記載のポリッシング装置。
【請求項２１】
前記各部屋の気圧は独立に制御可能であることを特徴とする請求項１９記載のポリッシング措置。
【請求項２２】
前記ステーションはポリッシング対象物を待機させるための置き台を備え、前記ステーションの置き台には、ポリッシング対象物有無検知用センサが設けられていることを特徴とする請求項１６記載のポリッシング装置。
【請求項２３】
前記ステーションはポリッシング対象物を待機させるための置き台を備え、前記ステーションの置き台はポリッシング対象物を置くためのガイドブロックを有することを特徴とする請求項１６記載のポリッシング装置。
【請求項２４】
前記ロードアンロード部には、
ポリッシング対象物である複数の半導体ウエハがストックされているウエハカセットと、
前記ウエハカセットを戴置するためのロードアンロードステージと、
前記ウエハカセット内の半導体ウエハが斜めに挿入されていることを検知するウエハ斜め検知機能を有するサーチセンサとをさらに備えていることを特徴とする請求項１９記載のポリシング装置。
【請求項２５】
前記サーチセンサを上下方向にストロークさせる駆動源を有し、
前記サーチセンサは前記ウエハカセットを上下方向に移動することによって前記ウエハカセット内の半導体ウエハの枚数を検知することを特徴とする請求項２４記載のポリシング装置。
【請求項２６】
前記ロードアンロード部は、ダミーウエハまたはＱＣウエハを載置するためのダミーウエハステーションを有することを特徴とする請求項１９記載のポリシング装置。
【請求項２７】
前記研磨テーブルは、第１の研磨テーブルと、前記第１の研磨テーブルにて研磨されたポリッシング対象物を研磨するための第２の研磨テーブルからなり、
前記第１の研磨テーブルでポリッシング対象物を研磨した後、前記第２の研磨テーブルで研磨する前にポリッシング対象物をリンスするリンス機構を備えたことを特徴とする請求項１又は７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項２８】
前記トップリングが前記第１の研磨テーブルから前記第２の研磨テーブルにポリッシング対象物を保持しながら移動する際に、ポリッシング対象物をリンスすることを特徴とする請求項２７記載のポリッシング装置。
【請求項２９】
洗浄液ノズルから洗浄液を噴射することにより、ポリッシング対象物をリンスすることを特徴とする請求項２７又は２８記載のポリッシング装置。
【請求項３０】
前記研磨テーブルは、第１の研磨テーブルと、前記第１の研磨テーブルにて研磨されたポリッシング対象物を研磨するための第２の研磨テーブルからなり、
前記第１の研磨テーブルでポリッシング対象物を研磨した後、前記第２の研磨テーブルで研磨する前にポリッシング対象物をトップリングから離脱後、前記洗浄装置のいずれか１つでポリッシング対象物を洗浄することを特徴とする請求項１又は７又は８記載のポリッシング装置。
【請求項３１】
前記第１の研磨テーブルの研磨面は粗研磨を行う研磨面であり、前記第２の研磨テーブルの研磨面は仕上げ研磨を行う研磨面であることを特徴とする請求項２７乃至３０のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項３２】
前記第１の研磨テーブルの研磨面は研磨パッドからなり、前記第２の研磨テーブルの研磨面は砥石からなることを特徴とする請求項２７乃至３１のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項３３】
前記第２の研磨テーブルでポリッシング対象物の研磨が終了し、前記トップリングがポリッシング対象物を離脱した後、前記トップリングを洗浄するトップリング洗浄ノズルを有することを特徴とする請求項２７乃至３２のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等のポリッシング対象物の表面を平坦且つ鏡面にするポリッシング装置に係り、特にポリッシング後の洗浄を行う洗浄装置を備えたポリッシング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハの製造工程におけるウエハ表面を平坦且つ鏡面にするためにポリッシングを行い、またデバイス製造工程におけるデバイス上に形成された層を平坦且つ鏡面にするためにポリッシングを行っている。これら半導体ウエハの製造工程及びデバイス製造工程におけるポリッシング工程には、ポリッシング装置が使用されている。
【０００３】
従来のポリッシング装置は、ポリッシングだけを行う専用のポリッシング装置であり、ポリッシングの完了した半導体ウエハは移動式の水槽の中に入れて次の洗浄工程へ搬送されていた。ところが、この方法では、ポリッシング工程において、クリーンルームのクリーン度を損ない、かつポリッシング終了後の半導体ウエハの搬送も人手による搬送手段に頼らざるを得なく、またポリッシング装置とその後の洗浄工程で使用する洗浄機の２種類の装置を必要とするため、設置スペースも広く必要であった。
【０００４】
そこで、ポリッシング工程のクリーン化を図り、かつ装置の設置スペースの縮小を図るため、ポリッシング工程と洗浄工程を同一装置内で行い、半導体ウエハをドライな状態で装置に入れ、処理後に半導体ウエハをクリーンでドライな状態で装置から払い出すドライイン／ドライアウト方式を実現したポリッシング装置が開発された。しかしながら、ドライイン／ドライアウト方式を採用したポリッシング装置は、ポリッシングだけを行う専用のポリッシング装置に比べて、単位時間及び単位設置面積あたりの処理能力が低かった。そこで、今日までに、この課題を解決する方法が特願平１１−５９５２２号において提案されており、ポリッシングだけを行う専用のポリッシング装置に比べ多くの面で、優れた特徴を持った装置になっている。
【０００５】
上述のドライイン／ドライアウト方式のポリッシング装置では、単位設置面積あたりの処理能力を高めるため、ポリッシング終了後の洗浄工程では、それぞれ互いに異なる洗浄方式を備えた２台の洗浄装置で、２段にわたって洗浄を行い、最低限の機能でより小さな設置面積に装置を収めていた。ところが、デバイスの微細化が進むにつれ、ポリッシング終了後の半導体ウエハのクリーン度をより高い状態で搬出する要求が高まり、ポリッシング終了後の洗浄工程における洗浄段数が２段から３段へと増えてきた。これら洗浄装置の工程はポリッシング終了後における半導体ウエハ上に付着した微細なパーティクルを取り除く工程と、半導体ウエハ上に付着した金属イオンを取り除く工程と、半導体ウエハを乾燥させてドライな状態にする工程とからなる。また、場合によっては、半導体ウエハ上に付着した２種類以上の金属イオンを、半導体ウエハ上に供給する薬液を変えて洗浄を行い、洗浄工程の段数は４段となることも考えられる。４段の洗浄工程は、全て異なる４台の洗浄装置で行われるか、または３台の洗浄装置のうち、１台の洗浄装置の中で２段の洗浄工程が行われても良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、３段以上の洗浄工程を２台の洗浄装置で行うと、少なくとも１台の洗浄装置で２段の洗浄工程を行うことになり、これに伴い１台の洗浄装置における単位時間あたりの処理能力は低くなる。また、３台以上の洗浄装置を一列にポリッシング装置内に備えると、ポリッシング装置全体の大きさが大きくなり、単位設置面積あたりの処理能力が低くなる。上記のどちらの手段をとっても、特願平１１-５９５２２号で提案されている特徴が損なわれることになる。
【０００７】
本発明は、ドライイン／ドライアウト方式のポリッシング装置に適用可能であり、単位時間あたり及び単位設置面積あたりの処理能力を損なうこと無く、洗浄工程における洗浄段数を３段以上備え、微細化に伴う半導体ウエハのクリーン化に対応できるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、上述のドライイン／ドライアウト方式のポリッシング装置に適用可能であり、半導体ウエハ等のポリッシング対象物の単位時間及び単位面積あたりの処理能力を飛躍的に高めることができるポリッシング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、研磨面を有した研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持しポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、前記ポリッシング対象物を載置するとともに水平方向に移動可能な複数の置き台を備えた搬送機構と、前記置き台と前記トップリングとの間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャーと、前記置き台との間でポリッシング対象物を受け渡し可能であるとともにポリッシング対象物を反転する機能を有する反転機とを備えたことを特徴とするものである。
また、前記搬送機構は、前記トップリングが到達可能な位置に設置され、直線往復移動可能な複数の置き台を有するリニアトランスポータからなることを特徴とする。
また、前記複数の置き台は、移動時に相互に干渉しないように異なった高さに位置していることを特徴とする。
【００１０】
また、前記搬送機構は、前記トップリングが到達可能な位置に設置され、回転中心から所定円周上に位置しポリッシング対象物を保持する複数の置き台を有し、かつこの複数の置き台の割り出しを行うインデックス機能を有するロータリトランスポータからなることを特徴とする。
また、前記トップリングは、回転軸を中心として揺動することにより、少なくとも１つの研磨テーブルと前記搬送機構の置き台の上方とに移動することができることを特徴とする。
また、前記搬送機構の置き台は、研磨前のポリッシング対象物を保持するロード用置き台と、研磨後のポリッシング対象物を保持するアンロード用置き台とからなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の態様は、研磨面を有した研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、前記トップリングが到達可能な位置に設置され、回転中心から所定円周上に位置しポリッシング対象物を保持する複数の置き台を有し、かつ前記回転中心の周りに回転させることによりこの複数の置き台に保持されたポリッシング対象物を移動させるトランスポータとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３の態様は、研磨面を有した研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、前記トップリングが到達可能な位置に設置され、直線往復移動可能な複数の置き台を有するトランスポータとを備え、前記複数の置き台は、移動時に相互に干渉しないように異なった高さに位置することを特徴とするものである。
また、前記トランスポータと前記トップリングとの間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャーを有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記研磨テーブルを２つ備え、前記トップリングは、回転軸を中心として揺動することにより、前記２つの研磨テーブルの上方に移動することができることを特徴とする。
また、前記研磨テーブルを複数備え、前記複数の研磨テーブルの１つはスクロール型研磨テーブルであることを特徴とする。
また、前記研磨テーブルを複数備え、前記複数の研磨テーブルは、各々専用のドレッサーを具備し、かつ該ドレッサーをクリーニングする機構も具備していることを特徴とする。
【００１４】
また、前記トップリングは、研磨終了後に研磨テーブルから離間したオーバーハング位置に揺動し、この状態で研磨テーブルに隣接して設置されたノズルからトップリングに保持されたポリッシング対象物に洗浄液を供給することを特徴とする。
また、前記反転機は前記置き台の上方又は下方に位置しており、反転機と前記搬送機構におけるポリッシング対象物の受け渡しは、ポリッシング対象物を保持して昇降するリフタにより行うことを特徴とする。
また、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する洗浄部をさらに備え、前記研磨テーブルと前記トップリングとを有しポリッシング対象物の研磨を行う研磨部ではポリッシング対象物の被研磨面を下向きにした状態で処理し、前記洗浄部ではポリッシング対象物の被研磨面を上向きにした状態で処理することを特徴とする。
【００１５】
また、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する複数の洗浄装置と、前記複数の洗浄装置間で研磨後のポリッシング対象物を搬送する搬送機構と、前記複数の洗浄装置を経由してポリッシング対象物が複数段の洗浄工程を経る間にポリッシング対象物を待機させるためのステーションとをさらに備えたことを特徴とする。
また、前記ステーションは、複数のポリッシング対象物を収容したカセットを載置するロードアンロード部と前記洗浄装置を載置する領域を仕切るためのシャッターを備えていることを特徴とする。
また、前記ステーションは、研磨前のポリッシング対象物を待機させる置き台と研磨後のポリッシング対象物を待機させる置き台とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、研磨すべきポリッシング対象物を供給するとともに研磨後のポリッシング対象物を受け入れるロードアンロード部と、前記研磨テーブルと前記トップリングとを有しポリッシング対象物の研磨を行う研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する洗浄部とをさらに備え、前記ロードアンロード部、研磨部および洗浄部は、それぞれポリッシング対象物を通過させるための開口を備えた隔壁によって仕切られた部屋に収容されていることを特徴とする。
また、前記各隔壁の開口部には、開閉可能なシャッターが設けられていることを特徴とする。
また、前記各部屋の気圧は独立に制御可能であることを特徴とする。
また、前記ステーションはポリッシング対象物を待機させるための置き台を備え、前記ステーションの置き台には、ポリッシング対象物有無検知用センサが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記ステーションはポリッシング対象物を待機させるための置き台を備え、前記ステーションの置き台はポリッシング対象物を置くためのガイドブロックを有することを特徴とする。
また、前記ロードアンロード部には、ポリッシング対象物である複数の半導体ウエハがストックされているウエハカセットと、前記ウエハカセットを戴置するためのロードアンロードステージと、前記ウエハカセット内の半導体ウエハが斜めに挿入されていることを検知するウエハ斜め検知機能を有するサーチセンサとをさらに備えていることを特徴とする。
また、前記サーチセンサを上下方向にストロークさせる駆動源を有し、前記サーチセンサは前記ウエハカセットを上下方向に移動することによって前記ウエハカセット内の半導体ウエハの枚数を検知することを特徴とする。
【００１８】
また、前記ロードアンロード部は、ダミーウエハまたはＱＣウエハを載置するためのダミーウエハステーションを有することを特徴とする。
また、前記研磨テーブルは、第１の研磨テーブルと、前記第１の研磨テーブルにて研磨されたポリッシング対象物を研磨するための第２の研磨テーブルからなり、前記第１の研磨テーブルでポリッシング対象物を研磨した後、前記第２の研磨テーブルで研磨する前にポリッシング対象物をリンスするリンス機構を備えたことを特徴とする。
また、前記トップリングが前記第１の研磨テーブルから前記第２の研磨テーブルにポリッシング対象物を保持しながら移動する際に、ポリッシング対象物をリンスすることを特徴とする。
また、洗浄液ノズルから洗浄液を噴射することにより、ポリッシング対象物をリンスすることを特徴とする。
【００１９】
また、前記研磨テーブルは、第１の研磨テーブルと、前記第１の研磨テーブルにて研磨されたポリッシング対象物を研磨するための第２の研磨テーブルからなり、前記第１の研磨テーブルでポリッシング対象物を研磨した後、前記第２の研磨テーブルで研磨する前にポリッシング対象物をトップリングから離脱後、前記洗浄装置のいずれか１つでポリッシング対象物を洗浄することを特徴とする。
また、前記第１の研磨テーブルの研磨面は粗研磨を行う研磨面であり、前記第２の研磨テーブルの研磨面は仕上げ研磨を行う研磨面であることを特徴とする。
また、前記第１の研磨テーブルの研磨面は研磨パッドからなり、前記第２の研磨テーブルの研磨面は砥石からなることを特徴とする。
また、前記第２の研磨テーブルでポリッシング対象物の研磨が終了し、前記トップリングがポリッシング対象物を離脱した後、前記トップリングを洗浄するトップリング洗浄ノズルを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、研磨面を有した研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する３台以上の洗浄装置と、前記３台以上の洗浄装置間で研磨後のポリッシング対象物を搬送する搬送機構とを備え、前記搬送機構は前記３台以上の洗浄装置間における搬送ルートを変更可能である。
本発明によれば、同一の装置で、様々なポリッシング工程に応じた必要な洗浄工程の洗浄段数を単位設置面積あたりの処理能力を落すこと無く確保し、各洗浄工程における洗浄プロセス時間を短時間に抑えるように、長い時間を必要とする洗浄工程を２台以上の洗浄装置に分けて処理するように、搬送ルートを変えることで単位時間あたりのポリッシング対象物の処理枚数（スループット）を増加させることができる。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、研磨面を有した複数の研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧する複数のトップリングと、前記複数のトップリングが到達可能な位置に設置され、回転中心から所定円周上に位置しポリッシング対象物を保持する複数の部分を有し、かつこの複数の部分におけるポリッシング対象物の入れ換えを行う機能を有するロータリトランスポータと、前記ロータリトランスポータとトップリングとの間でポリッシング対象物を受け渡しするプッシャーと、前記ロータリトランスポータとの間でポリッシング対象物を受け渡し可能であるとともにポリッシング対象物を反転する機能を有する反転機とを備えた。
本発明によれば、半導体ウエハ等のポリッシング対象物をトップリングに搬送する時間を短縮することが可能となり、単位時間あたりのポリッシング対象物の処理枚数（スループット）を飛躍的に増加させることができる。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、ポリッシング対象物の研磨を行う研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する洗浄部と、研磨前および研磨後のポリッシング対象物を反転する反転機とを備え、前記研磨部ではポリッシング対象物の被研磨面を下向きにした状態で処理し、前記洗浄部ではポリッシング対象物の被研磨面を上向きにした状態で処理する。
本発明によれば、全ての洗浄工程において、研磨後のポリッシング対象物の被研磨面を上向きの状態で処理することができる。
【００２３】
本発明の好ましい態様は、研磨面を有した研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持しかつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する複数の洗浄装置と、前記複数の洗浄装置間で研磨後のポリッシング対象物を搬送する搬送機構と、前記複数の洗浄装置を経由してポリッシング対象物が複数段の洗浄工程を経る間にポリッシング対象物を待機させるための置き台を具備したステーションとを備えた。
本発明によれば、研磨後のポリッシング対象物を洗浄工程を経る間に待機させることができるため、洗浄プロセス時間が異なる複数の洗浄工程を複数のポリッシング対象物について並列して行う場合に対応することができる。
【００２４】
本発明の好ましい態様は、研磨すべきポリッシング対象物を供給するとともに研磨後のポリッシング対象物を受け入れるロードアンロード部と、ポリッシング対象物の研磨を行う研磨部と、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する洗浄部とを備え、前記ロードアンロード部、研磨部および洗浄部は、それぞれポリッシング対象物を通過させるための開口を備えた隔壁によって仕切られた部屋に収容されている。
本発明によれば、洗浄度が異なる各部屋が隔壁によって仕切られているため、汚染された部屋の雰囲気が他の清浄な部屋に流入して清浄度を低下させる恐れがない。
【００２５】
本発明の好ましい態様は、研磨面を有した複数の研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持しかつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する複数の洗浄装置と、ポリッシング対象物を搬送する搬送機構とを備え、前記複数の研磨テーブルの研磨面は、粗研磨を行う研磨面と仕上げ研磨を行う研磨面から構成されている。
本発明によれば、研磨速度を大きくすることに重点を置いた研磨面と、研磨速度は遅いが研磨後の被研磨面の表面状態のきめが更に細かくなる仕上げ研磨用の研磨面とを組み合わせることにより、ポリッシング対象物を効率的に研磨を行うことができるとともに良好な被研磨面が得られる。
【００２６】
本発明の好ましい態様は、研磨すべきポリッシング対象物を供給するとともに研磨後のポリッシング対象物を受け入れるロードアンロード部と、研磨面を有した研磨テーブルと、ポリッシング対象物を保持し、かつポリッシング対象物を前記研磨面に押圧するトップリングと、研磨後のポリッシング対象物を洗浄する３台以上の洗浄装置と、ポリッシング対象物を搬送する搬送機構とを備え、前記３台以上の洗浄装置の少なくとも２台は、同一洗浄機能を有する。
本発明によれば、３台以上の洗浄装置のうち、同一の洗浄モジュールの洗浄装置を少なくとも２台搭載しているため、長い時間を必要とする洗浄工程を２台以上の洗浄装置に分けて処理することができ、即ち、タクトタイムの分散を図ることができ、単位時間あたりの処理枚数（スループット）を増加させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、同一の装置で、様々なポリッシング工程に応じた必要な洗浄工程の洗浄段数を単位設置面積あたりの処理能力を落すこと無く確保し、各洗浄工程における洗浄プロセス時間を短時間に抑えるように、長い時間を必要とする洗浄工程を２台以上の洗浄装置に分けて処理するように、搬送ルートを変えることで単位時間あたりのポリッシング対象物の処理枚数（スループット）を増加させることができる。
また、本発明によれば、半導体ウエハ等のポリッシング対象物をトップリングに搬送する時間を短縮することが可能となり、単位時間あたりのポリッシング対象物の処理枚数（スループット）を飛躍的に増加させることができる。
【００２８】
本発明によれば、研磨後のポリッシング対象物を洗浄工程を経る間に待機させることができるため、洗浄プロセス時間が異なる複数の洗浄工程を複数のポリッシング対象物について並列して行う場合に対応することができる。即ち、複数の洗浄工程のうち、長い方の洗浄工程によってルートがふさがれることなく、それぞれの洗浄工程に絶えず処理するポリッシング対象物を供給できる。
また、本発明によれば、洗浄度が異なる各部屋が隔壁によって仕切られているため、汚染された部屋の雰囲気が他の清浄な部屋に流入して清浄度を低下させる恐れがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るポリッシング装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るポリッシング装置の各部の配置構成を示す平面図である。
図１に示すポリッシング装置は多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット１を載置するロードアンロードステージ２を４つ備えている。ロードアンロードステージ２は昇降可能な機構を有していても良い。ロードアンロードステージ２上の各ウエハカセット１に到達可能となるように、走行機構３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット４が配置されている。
【００３０】
前記搬送ロボット４における２つのハンドのうち下側のハンドはウエハカセット１より半導体ウエハを受け取るときのみに使用され、上側のハンドはウエハカセット１に半導体ウエハを戻すときのみに使用される。これは、洗浄した後のクリーンなウエハを上側にして、それ以上ウエハを汚さないための配置である。下側のハンドはウエハを真空吸着する吸着型ハンドであり、上側のハンドはウエハの周縁部を保持する落し込み型ハンドである。吸着型ハンドはカセット内のウエハのずれに関係なく正確に搬送し、落し込み型ハンドは真空吸着のようにごみを集めてこないのでウエハの裏面のクリーン度を保って搬送できる。搬送ロボット４の走行機構３を対称軸に、ウエハカセット１とは反対側に２台の洗浄機５，６が配置されている。各洗浄機５，６は搬送ロボット４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄機５，６の間で、ロボット４が到達可能な位置に、４つの半導体ウエハの載置台７，８，９，１０を備えたウエハステーション５０が配置されている。前記洗浄機５，６は、ウエハを高速回転させて乾燥させるスピンドライ機能を有しており、これによりウエハの２段洗浄及び３段洗浄にモジュール交換することなく対応することができる。
【００３１】
前記洗浄機５，６と載置台７，８，９，１０が配置されている領域Ｂと前記ウエハカセット１と搬送ロボット４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁１４が配置され、互いの領域の間で半導体ウエハを搬送するための隔壁の開口部にシャッター１１が設けられている。洗浄機５と３つの載置台７，９，１０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット２０が配置されており、洗浄機６と３つの載置台８，９，１０に到達可能な位置に２つのハンドを有した搬送ロボット２１が配置されている。
【００３２】
前記載置台７は、搬送ロボット４と搬送ロボット２０との間で半導体ウエハを互いに受渡すために使用され、半導体ウエハの有無検知用センサ７１を具備している。載置台８は、搬送ロボット４と搬送ロボット２１との間で半導体ウエハを受渡すために使用され、半導体ウエハの有無検知用センサ７２を具備する。載置台９は、搬送ロボット２１から搬送ロボット２０へ半導体ウエハを搬送するために使用され、半導体ウエハの有無検知用センサ７３と半導体ウエハの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル７５を具備している。載置台１０は、搬送ロボット２０から搬送ロボット２１へ半導体ウエハを搬送するために使用され、半導体ウエハの有無検知用センサ７４と半導体ウエハの乾燥防止、もしくは洗浄用のリンスノズル７６を具備している。載置台９及び１０は共通の防水カバーの中に配置されていて、搬送用のカバー開口部にはシャッター７７を設けている。載置台９は載置台１０の上にあり、洗浄後のウエハを載置台９に、洗浄前のウエハを載置台１０に置くことにより、リンス水の落下による汚染を防止している。なお、図１においては、センサ７１，７２，７３，７４、リンスノズル７５，７６、およびシャッター７７は模式的に示したものであって、位置および形状は正確に図示されていない。
【００３３】
前記搬送ロボット２０および搬送ロボット２１の上側のハンドは、一度洗浄された半導体ウエハを洗浄機もしくはウエハステーション５０の載置台へ搬送するのに使用され、下側のハンドは１度も洗浄されていない半導体ウエハ、及び研磨される前の半導体ウエハを搬送するのに使用される。下側のハンドで反転機へのウエハの出し入れを行うことにより、反転機上部の壁からのリンス水のしずくにより上側のハンドを汚染することがない。
前記洗浄機５と隣接するように搬送ロボット２０のハンドが到達可能な位置に洗浄機２２が配置されている。また、洗浄機６と隣接するように搬送ロボット２１のハンドが到達可能な位置に洗浄機２３が配置されている。
前記洗浄機５，６，２２，２３とウエハステーション５０の載置台７，８，９，１０と搬送ロボット２０，２１は全て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。前記洗浄機２２，２３は、両面洗浄可能な洗浄機である。
【００３４】
本ポリッシング装置は、各機器を囲むようにハウジング４６を有しており、前記ハウジング４６内は隔壁１４、隔壁１５、隔壁１６、隔壁２４、および隔壁４７により複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。
隔壁２４によって領域Ｂと区分されたポリッシング室が形成され、ポリッシング室は更に隔壁４７によって２つの領域ＣとＤに区分されている。そして、２つの領域Ｃ，Ｄにはそれぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の半導体ウエハを保持しかつ半導体ウエハを前記研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つのトップリングが配置されている。即ち、領域Ｃには研磨テーブル３４，３６、領域Ｄには研磨テーブル３５，３７がそれぞれ配置されており、また、領域Ｃにはトップリング３２、領域Ｄにはトップリング３３がそれぞれ配置されている。また領域Ｃ内の研磨テーブル３４に研磨砥液を供給するための砥液ノズル４０と、研磨テーブル３４のドレッシングを行うためのドレッサ３８とが配置されている。領域Ｄ内の研磨テーブル３５に研磨砥液を供給するための砥液ノズル４１と、研磨テーブル３５のドレッシングを行うためのドレッサ３９とが配置されている。さらに、領域Ｃ内の研磨テーブル３６のドレッシングを行うためのドレッサ４８と、領域Ｄ内の研磨テーブル３７のドレッシングを行うためのドレッサ４９とが配置されている。なお、研磨テーブル３６，３７の替わりに、湿式タイプのウエハ膜厚測定機を設置してもよい。その場合は、研磨直後のウエハの膜厚を測定することができ、ウエハの削り増しや、測定値を利用して次のウエハへの研磨プロセスの制御を行うこともできる。
【００３５】
図２はトップリング３２と研磨テーブル３４，３６との関係を示す図である。なお、トップリング３３と研磨テーブル３５，３７の関係も同様になっている。図２に示すように、トップリング３２は回転可能なトップリング駆動軸９１によってトップリングヘッド３１から吊下されている。トップリングヘッド３１は位置決め可能な揺動軸９２によって支持されており、トップリング３２は研磨テーブル３４，３６にアクセス可能になっている。また、ドレッサ３８は回転可能なドレッサ駆動軸９３によってドレッサヘッド９４から吊下されている。ドレッサヘッド９４は位置決め可能な揺動軸９５によって支持されており、ドレッサ３８は待機位置と研磨テーブル３４上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。ドレッサ４８も同様に、回転可能なドレッサ駆動軸９６によってドレッサヘッド９７から吊下されている。ドレッサヘッド９７は位置決め可能な揺動軸９８によって支持されており、ドレッサ４８は待機位置と研磨テーブル３６上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。
【００３６】
図１に示すように、隔壁２４によって領域Ｂとは区切られた領域Ｃの中にあって、搬送ロボット２０のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機２８が、搬送ロボット２１のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機２８’がそれぞれ配置されている。また、領域Ｂと領域Ｃを区切る隔壁２４には、半導体ウエハ搬送用の開口部が設けられ、それぞれの反転機２８と反転機２８’専用のシャッター２５，２６が開口部に設けられている。
前記反転機２８及び反転機２８’は、半導体ウエハをチャックするチャック機構と半導体ウエハの表面と裏面を反転させる反転機構と半導体ウエハを前記チャック機構によりチャックしているかどうかを確認するウエハ有無検知センサとを備えている。また、反転機２８には搬送ロボット２０によって半導体ウエハが搬送され、反転機２８’には搬送ロボット２１によって半導体ウエハが搬送される。
【００３７】
前記反転機２８及び２８’とトップリング３２及び３３の下方に、洗浄室（領域Ｂ）とポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の間でウエハを搬送するロータリトランスポータ２７が配置されている。ロータリトランスポータ２７には、ウエハを載せるステージが４ヶ所等配に設けてあり、同時に複数のウエハが搭載可能になっている。反転機２８及び２８’に搬送されたウエハは、ロータリトランスポータ２７のステージの中心と、反転機２８または２８’でチャックされたウエハの中心の位相が合った時に、ロータリトランスポータ２７の下方に設置されたリフタ２９または２９’が昇降することで、ロータリトランスポータ２７上に搬送される。ロータリトランスポータ２７のステージ上に載せられたウエハは、ロータリトランスポータ２７の位置を９０°変えることで、トップリング３２または３３の下方へ搬送される。トップリング３２または３３は予めロータリトランスポータ２７の位置に揺動している。トップリング３２または３３の中心が前記ロータリトランスポータ２７に搭載されたウエハの中心と位相が合ったとき、それらの下方に配置されたプッシャー３０または３０’が昇降することで、ウエハはロータリトランスポータ２７からトップリング３２または３３へ移送される。
【００３８】
前記トップリング３２および３３に移送されたウエハは、トップリングの真空吸着機構により吸着され、ウエハは研磨テーブル３４または３５まで吸着されたまま搬送される。そして、ウエハは研磨テーブル３４，３５上に取り付けられた研磨パッド又は砥石等からなる研磨面で研磨される。トップリング３２及び３３がそれぞれに到達可能な位置に、前述した第２の研磨テーブル３６と３７が配置されている。これにより、ウエハは第１の研磨テーブル３４，３５で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル３６，３７で研磨できるようになっている。しかしながら、半導体ウエハに付けられた膜種によっては、第２の研磨テーブル３６，３７で研磨された後、第１の研磨テーブル３４，３５で処理されることもある。この場合、第２の研磨テーブルの研磨面が小径であることから、研磨パッドに比べて値段の高い砥石を貼り付け、粗削りをした後に、大径の第１の研磨テーブルに寿命が砥石に比べて短い研磨パッドを貼り付けて仕上げ研磨をすることで、ランニングコストを低減することが可能である。このように、第１の研磨テーブルを研磨パッド、第２の研磨テーブルを砥石とすることにより、安価な研磨テーブルを供給できる。というのは、砥石の価格は研磨パッドより高く、径にほぼ比例して高くなる。また、砥石より研磨パッドの方が寿命が短いので、仕上げ研磨のように軽荷重で行った方が寿命が延びる。また、径が大きいと接触頻度が分散でき、寿命が延びる。よって、メンテナンス周期が延び、生産性が向上する。
【００３９】
この場合、第１の研磨テーブル３４でウエハを研磨した後に、第２の研磨テーブル３６にトップリング３２が移動する前に、トップリング３２が研磨テーブル３４から離間した位置で、研磨テーブル３４に隣接して設置された洗浄液ノズル５１０によりトップリング３２に保持されたウエハに向けて洗浄液が噴射される。これにより、第２の研磨テーブル３６へ移動する前にウエハが一旦リンスされるので、複数の研磨テーブル相互間の汚染が防止できる。
【００４０】
また、第１の研磨面にロデールニッタ社製の研磨パッドＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００を張り付け、第２の研磨面に同じくロデールニッタ社製の研磨パッドＰＯＬＩＴＥＸを張り付けるような２段研磨の方法もある。この２段研磨は、小径の第２の研磨テーブルを使用しなくても、大径のテーブル２つを使って順次研磨することもできる。上記ではそれぞれ異なる研磨パッドを使用して２段研磨をする方法を述べたが、同一の研磨パッド、もしくは砥石を使用しても良い。第１の研磨面および第２の研磨面で研磨が終了した後、ドレッサ３８，３９，４８，４９によってそれぞれの研磨面のドレッシングを行う。ドレッシングとは、研磨テーブルの研磨面がウエハの研磨によって劣化したことに対して、その回復を図るための処置で、コンディショニング，修正などと呼ばれることもある。
【００４１】
研磨が終了したウエハは、再び同じルートで反転機２８および２８’まで戻される。反転機まで戻されたウエハは、純水もしくは洗浄用の薬液によりリンスノズルによってリンスされる。また、ウエハを離脱したトップリング３２，３３のウエハ吸着面は、トップリング洗浄ノズルから純水もしくは薬液によって洗浄され、場合によっては乾燥防止のためにリンスされる。そして、隔壁にはプッシャー洗浄ノズルが取り付けてあり、前記プッシャーの洗浄も行えるようになっている。また、ウエハの歩留まり、洗浄効果の向上のため、ウエハをトップリングに吸着させた状態で薬液リンスすることもでき、プッシャーの上方でロータリトランスポータ２７に保持された状態で薬液リンスすることもできる。また後述するノズルでリフターを洗浄することもできる。
【００４２】
図２の右側部分には、ロータリトランスポータ２７と、反転機２８又は２８’と、リフタ２９又は２９’と、プッシャー３０又は３０’との関係が示されている。図２に示すように、ロータリトランスポータ２７の上方に反転機２８又は２８’が配置され、ロータリトランスポータ２７の下方にリフタ２９又は２９’およびプッシャー３０又は３０’がそれぞれ配置されている。
【００４３】
次に、ウエハの搬送ルートを説明する。
本装置の通常処理ルートは全てのユニットを自由に組合せ、設定できるようにソフトウェアが組まれている。例えば、以下の３通りの方法がある。
（１）２つのポリッシング室（領域Ｃおよび領域Ｄ）のうち片側で１つのウエハカセット内のウエハを処理し、もう片側のポリッシング室で別のウエハカセット内のウエハの処理に使用する方法（２カセットパラレル運転）
（２）１つのウエハカセット内のウエハを任意に２つのポリッシング室に振り分けて処理を行う方法（１カセットパラレル運転）
（３）ウエハカセットからでたウエハを１つのポリッシング室で処理した後、もう一方のポリッシング室で２段目の処理をする方法（シリーズ運転）
【００４４】
また、洗浄室側では、ポリッシング室より処理を終えて出てきたウエハを、以下の６通りの方法で処理する。
（Ａ）洗浄機２２→洗浄機５と洗浄機２３→洗浄機６の２列の２段洗浄で払い出す方法
（Ｂ）洗浄機２３→洗浄機６→洗浄機５の１列の３段洗浄で払い出す方法、又は洗浄機２２→洗浄機２３又は６→洗浄機５の１列の３段洗浄で払い出す方法
（Ｃ）洗浄機２２と洗浄機２３のどちらか洗浄の行われていない方で洗浄する２列の１段洗浄と洗浄機６→洗浄機５の１列の２段洗浄を組合せた３段洗浄で払い出す方法
（Ｄ）洗浄機２３→洗浄機６→洗浄機２２→洗浄機５の１列の４段洗浄で払い出す方法
（Ｅ）洗浄機２２→洗浄機２３→洗浄機６→洗浄機５の１列の４段洗浄で払い出す方法
（Ｆ）１段目のポリッシングを終えたウエハを洗浄機２２で洗浄した後に再び２段目のポリッシングを行い、その後洗浄機２３→洗浄機６→洗浄機５の１列の３段洗浄で払い出す方法
【００４５】
上記（１）〜（３）および（Ａ）〜（Ｆ）を適宜組み合わせれば、組合せ方により以下の特徴がある。
（１−Ａ）
この組み合わせでは、２つのカセット間でプロセスが異なる場合と複数のロットを高スループットで払い出す場合にそれぞれ有効である。２つのカセット間でプロセスが異なる場合には、２台のドライイン／ドライアウトの装置が１台にまとまったような装置となる。また、この組み合わせがもっともスループットが出るので、２つのカセットが同一のプロセスで生産能力がより求められる場合に使用される。
（２−Ａ）
この組み合わせでは、１つのカセット内のウエハを短時間に処理する場合に有効である。また、１つのカセット内のウエハを任意に２種類のプロセスに分けて処理することも可能である。
（３−Ａ）
２段洗浄工程のうち少なくとも１ヶ所の洗浄時間が２段研磨のどちらの研磨時間よりも長い場合には、２段洗浄工程が１列だけであると洗浄時間につられて研磨の処理能力が低下してしまう。この場合に２段洗浄工程が２列あると、研磨終了後のウエハが洗浄時間につられることなく払い出される。このようなケースでは、この組み合わせがきわめて有効である。
（１−Ｂ）
研磨終了後の洗浄工程で、３種類以上の洗浄工程が必要な場合にこの組み合わせが取られる。また、この組み合わせでは、洗浄工程が１列で処理されるために洗浄の処理能力が落ちるので、研磨時間が洗浄時間に比べて長くなる時にはきわめて有効となる。
（２−Ｂ）
１−Ｂのように複数のロットを１度に処理せずに、１つのロットだけを処理する場合に使用され、１−Ｂと同じ効果が得られる。
（３−Ｂ）
１−Ｂと同じように、洗浄段数を３段要する時にこの組み合わせで処理を行う。
（１−Ｃ）
この組み合わせは、１−Ｂと同じ効果が得られるが、１段目の洗浄工程での洗浄時間が他のウエハ処理ユニットに比べ長い場合に、１段目の洗浄工程を２台の洗浄機を使用することで、ウエハが搬送ルート上の１段目の洗浄機で渋滞するのを緩和させ、処理能力を上げることができる。
（２−Ｃ）
１−Ｃと同様で２−Ｂと同じ理由からこの組み合わせが使われる。
（３−Ｃ）
１−Ｃと同様で３−Ｂと同じ理由からこの組み合わせが使われる。
（１，２，３−Ｄ，Ｅ）
それぞれのポリッシング室の使い方に加え、洗浄工程が４段必要な場合に使用される。
（３−Ｆ）
２段研磨を行う上で、２段目の研磨でウエハに１段目の研磨剤が付着したまま研磨を行うのを防ぐために、２段目の研磨に入る前に洗浄工程を入れて搬送させるのにこの組み合わせを使用する。
【００４６】
本発明においては、それぞれ研磨テーブル３４，３５を有した２つの研磨部を備えているため、研磨部の少なくとも１つを使用してポリッシング装置を運転中に他の研磨部のメンテナンスが可能である。
洗浄部はポリッシング対象物を洗浄する複数の洗浄機５，６，２２，２３を備え、前記洗浄機の少なくとも１つを使用してポリッシング装置を運転中に他の洗浄機のメンテナンスが可能である。
【００４７】
図３乃至図２２は、図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の一例を示す模式的工程図であり、図３乃至図１４は一つのウエハカセット（ＣＳ１）からウエハが取り出され、研磨工程、洗浄工程を経てウエハカセット（ＣＳ１）に戻されるまでの各工程と、もう一つのウエハカセット（ＣＳ２）からウエハが取り出され、研磨工程、洗浄工程を経てウエハカセット（ＣＳ２）に戻されるまでの各工程を図示したものである。また図１５乃至図２２は一つのウエハカセット（ＣＳ１）からウエハが取り出され、研磨工程、洗浄工程を経てウエハカセット（ＣＳ１）に戻されるまでの各工程を図示したものである。図３乃至図２２において、ウエハカセット１はＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３，ＣＳ４で表し、搬送ロボット４，２０，２１はそれぞれＲＢＤ，ＲＢＬ，ＲＢＲで表し、洗浄機２２，２３，６，５はＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４で表し、反転機２８，２８’はＴＯＬ，ＴＯＲで表し、研磨テーブル３４，３５はＴＴＬ，ＴＴＲで表し、トップリング３２，３３はＴＲＬ，ＴＲＲで表し、ロータリトランスポータ２７のロード用置き台はＬＲ，ＬＬで表し、アンロード用置き台はＵＬＲ，ＵＬＬで表している。またウエハステーション５０の置き台７，８，９，１０はそれぞれＤＳＬ，ＤＳＲ，ＷＳ１，ＷＳ２で表している。
【００４８】
図３乃至図７は２段洗浄の２カセットパラレル処理を示している。
図３乃至図７に示すように、一方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ１）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハステーションの置き台（ＤＳＬ）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→反転機（ＴＯＬ）→ロード用の置き台（ＬＬ）→トップリング（ＴＲＬ）→研磨テーブル（ＴＴＬ）→トップリング（ＴＲＬ）→アンロード用の置き台（ＵＬＬ）→反転機（ＴＯＬ）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ１）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ４）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハカセット（ＣＳ１）に至る経路を経る。
【００４９】
また、他方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ２）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハステーションの置き台（ＤＳＲ）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→反転機（ＴＯＲ）→ロード用の置き台（ＬＲ）→トップリング（ＴＲＲ）→研磨テーブル（ＴＴＲ）→トップリング（ＴＲＲ）→アンロード用の置き台（ＵＬＲ）→反転機（ＴＯＲ）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ２）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ３）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハカセット（ＣＳ２）に至る経路を経る。
【００５０】
図８乃至図１４は３段洗浄の２カセットパラレル処理を示している。
図８乃至図１４に示すように、一方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ１）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハステーションの置き台（ＤＳＬ）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→反転機（ＴＯＬ）→ロード用の置き台（ＬＬ）→トップリング（ＴＲＬ）→研磨テーブル（ＴＴＬ）→トップリング（ＴＲＬ）→アンロード用の置き台（ＵＬＬ）→反転機（ＴＯＬ）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ１）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→ウエハステーションの置き台（ＷＳ２）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ３）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→ウエハステーションの置き台（ＷＳ１）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ４）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハカセット（ＣＳ１）に至る経路を経る。
【００５１】
また、他方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ２）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハステーションの置き台（ＤＳＲ）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→反転機（ＴＯＲ）→ロード用の置き台（ＬＲ）→トップリング（ＴＲＲ）→研磨テーブル（ＴＴＲ）→トップリング（ＴＲＲ）→アンロード用の置き台（ＵＬＲ）→反転機（ＴＯＲ）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ２）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ３）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→ウエハステーションの置き台（ＷＳ１）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ４）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハカセット（ＣＳ２）に至る経路を経る。
【００５２】
図１５乃至図２２は３段洗浄のシリーズ処理を示している。
図１５乃至図２２に示すように、ウエハは、ウエハカセット（ＣＳ１）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハステーションの置き台（ＤＳＬ）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→反転機（ＴＯＬ）→ロード用の置き台（ＬＬ）→トップリング（ＴＲＬ）→研磨テーブル（ＴＴＬ）→トップリング（ＴＲＬ）→アンロード用の置き台（ＵＬＬ）→反転機（ＴＯＬ）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ１）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→ウエハステーションの置き台（ＷＳ２）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→反転機（ＴＯＲ）→ロード用の置き台（ＬＲ）→トップリング（ＴＲＲ）→研磨テーブル（ＴＴＲ）→トップリング（ＴＲＲ）→アンロード用の置き台（ＵＬＲ）→反転機（ＴＯＲ）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ２）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→洗浄機（ＣＬ３）→搬送ロボット（ＲＢＲ）→ウエハステーションの置き台（ＷＳ１）→搬送ロボット（ＲＢＬ）→洗浄機（ＣＬ４）→搬送ロボット（ＲＢＤ）→ウエハカセット（ＣＳ１）に至る経路を経る。図３乃至図２２では、一方のウエハがウエハカセット（ＣＳ１）から、他方のウエハがウエハカセット（ＣＳ２）から取り出されると記述しているが、ウエハカセット（ＣＳ１，ＣＳ２）を一方の研磨テーブル（ＴＴＬ）へウエハを供給するカセットとし、ウエハカセット（ＣＳ３，ＣＳ４）を他方の研磨テーブル（ＴＴＲ）へウエハを供給するカセットとしてもよい。
【００５３】
次に、図１に示すポリッシング装置の各部の構成を詳細に説明する。
ロードアンロード部
図２３（ａ）および図２３（ｂ）はロードアンロード部を示す図であり、図２３（ａ）は正面図、図２３（ｂ）は側面図である。
図２３（ａ）および図２３（ｂ）に示すように、ロードアンロード部は、ウエハカセット１（オープンカセット）を装置に搭載するためのロードアンロードステージ２を４つ備えている。このロードアンロードステージ２はウエハカセットの下の形状にあわせたブロックによる位置決め機構を有し、繰り返しカセットを載せても常に同じ位置になるよう構成されている。また、正しい位置にウエハカセットが搭載された場合には、ボタン式のセンサによりカセットの存在を検知する。同時にそのとき透過型光センサ３５１をウエハがカセットからある一定長飛出した場合に遮光されるようにカセットの上下に配置することで、ウエハ飛出しを検知し、カセットのスロットにウエハが正しく収まっているかどうかを見る。飛出しを検知した場合は、インターロックが作動し、搬送ロボット４やサーチ機構３５２等がロードアンロード部に対してアクセスできないように制御する。
【００５４】
各ロードアンロードステージ２の下にはダミーウエハステーション３５３がある。ダミーウエハステーション３５３は、ウエハを各１枚以上載置することが可能であり、製品ウエハを処理する前に研磨パッドの状態を安定した状態にするのに使用するダミーウエハや、装置の状態を確認するために搬送させるＱＣウエハ等を入れる。ダミーウエハステーション３５３内には、ウエハ有無検知用のセンサ３５４が設置されており、ウエハの存在を確認することができる。また、飛出しセンサも構成するが、ウエハ飛出しセンサ３５１で機能を共有しても良い。ダミーウエハステーション３５３にウエハを載せるため、カセットが載置されていない場合にはステーションの上部に構成されるロードアンロードステージ２を持ち上げて、手作業にてウエハを載せることも可能になっている。ただ、標準的にダミーウエハステーション３５３へウエハを搭載する方法としては、ウエハを挿入したカセットを、任意のロードアンロードステージ２に載せたあと、ウエハのサーチをし、どのウエハをどのダミーウエハステーションに送るかをコントロールパネルより指示すれば、カセット、ダミーウエハステーション双方にアクセス可能な搬送ロボット４によって、ウエハをカセットからダミーウエハステーションへ移送する方法がとられる。
【００５５】
ロードアンロードステージ２の下部（ダミーウエハステーションがある場合はさらにその下）には、ウエハサーチ機構３５２を備えている。サーチ機構３５２は駆動源（パルスモータ）３５５により、上下にストローク可能で、その先には、ウエハサーチセンサ３５６が配置されている。サーチ機構３５２はウエハサーチ動作中以外には装置内部に待機していて、他の動作部分との干渉を防いでいる。サーチセンサ３５６は、ロードアンロード部側面からみて、光線がカセット内を水平に貫通するように向かい合って配置される。ウエハサーチ時にはサーチ機構３５２がダミーウエハステーション３５３の下からカセットの最終スロット上部まで往復し、ウエハによって光線が遮光された回数をカウントし、ウエハの枚数をカウントすると共にその位置を駆動源のパルスモータのパルスから検知して、カセット内のどのスロットにウエハがあるのかを判断する。また、あらかじめカセットのスロット間隔を入力しておき、その間隔以上のパルス間でセンサの光線が遮光された場合にはウエハが斜めに挿入されていることを検知するウエハ斜め検知機能も設置されている。
【００５６】
また、ウエハカセットの開口部と装置の間には、シリンダにより上下に駆動されるシャッター３５７が配置され、カセット搭載エリアと装置内を遮断する。前記シャッター３５７はカセットに対して搬送ロボット４がウエハを出し入れしている場合を除き、閉じられている。さらには、装置前面に対して複数並べられたロードアンロードステージ２の間にはそれぞれ隔壁３５８を設ける。これにより、処理終了後のカセット交換作業中、隣のカセットが稼働中でも人が誤って触れることなくカセットにアクセスできる。
また、ロードアンロード部の前面は更に扉３６０で装置外部と遮られている。扉３６０には、ロック機構と、開閉判別用のセンサ３６１が設けられており、処理中に扉３６０をロックすることにより、カセットの保護と人体への危険を未然に防止している。また、扉が一定時間開き放しになっている時にアラーム（警報）を発するようになっている。
【００５７】
カセットをロードアンロード部へ載置する方法として以下の２通りある。
（１）ウエハが収納されたカセットでそのまま載置台へ置く方法。これはクリーンルームのロードアンロード部に面している部屋が比較的清浄な状態にある場合、例えば、クラス１００以下の時にとられる手段である。
（２）クリーンルームのロードアンロード部に面した部屋が比較的ダーティ（汚れた）な状態にある場合、例えば、クラス１０００以上の時にはカセットをクラス１００程度に管理された箱の中に入れ、クリーンルーム内を搬送し、そのままロードアンロード部へ載置する手段がとられる。
（１）の手段をとる場合には、ロードアンロード部にフィルタファンユニット１００００を構成することでカセットの載置される場所を特に清浄な状態に保つ。
【００５８】
図２４はロードアンロード部の他の例を示す図であり、上記（２）の手段をとる場合を示す図である。（２）の手段をとる場合には、箱３６７の中にウエハカセット１が収納された状態でロードアンロードステージ２上に置かれる。箱３６７がロードアンロードステージ２上に置かれると、ロードアンロードステージ２に取り付けられたステージ３６６と箱３６７の底板３６３はロックされるように互いに固定される。箱３６７と底板３６３は密閉されるように取付けられている。また、ステージ３６６と底板３６３がロックされると同時にロードアンロードステージ２と箱３６７は密着され、箱３６７と底板３６３は解放されて自由に取外しができるようになる。
【００５９】
ステージ３６６は昇降機構３６２を具備しており、ステージ３６６とウエハカセット１を載せた底板３６３は共に昇降可能である。ステージ３６６と底板３６３がロックされたことを確認すると、ステージ３６６は下降し、ウエハカセット１を装置内部３６４へ入れ込む。装置内部３６４を清浄な状態に保っていれば、ウエハカセット１は装置内部３６４よりもダーティな装置外の雰囲気３６５にさらされることなく装置内部へ搬入することができ、ロードアンロードステージ２よりも下に位置する場所に搬送ロボット４がウエハを受取りに来ることでウエハをポリッシング装置内に搬入することができる。
【００６０】
洗浄機
本ポリッシング装置に搭載される洗浄機のうち、洗浄機２２と２３では、ロール状のスポンジをロールの軸を中心に回転させてウエハに押付けてウエハの裏面を洗浄できるようになっており、ウエハの表面はロール状のスポンジを回転させながらウエハに押付けて洗浄するロールタイプと、半球状のスポンジを回転させながら押付けて洗浄するペンシルタイプのどちらかが選択でき、更に、洗浄液に超音波を当てて洗浄するメガソニックタイプののものを付加することができる。洗浄機２２及び２３は主にウエハ上のパーティクルを落す役割を担っている。また、どの方法を選んだ場合にも、各洗浄機には３種類以上の洗浄液をウエハの表面（被研磨面）及びウエハの裏面に供給することができる。前記洗浄液は純水を使用しても良い。
【００６１】
洗浄機５，６には、ウエハの裏面はリンス洗浄することができ、ウエハ表面の洗浄は半球状のスポンジを回転させながら押付けて洗浄するペンシルタイプと、洗浄液に超音波を当てて洗浄するメガソニックタイプが同時にできるようになっている。各洗浄機では３種類以上の洗浄液をウエハの表面及びウエハの裏面に供給することができる。前記洗浄液は純水を使用しても良い。そして、ウエハをチャックするステージは高速で回転させることが可能で、洗浄後のウエハを乾燥させる機能がつけられている。
【００６２】
また、上記の各洗浄機に搭載可能なメガソニックタイプに代わり、キャビテーション効果を利用したキャビジェットタイプでも同様な効果が得られるので、キャビジェットタイプを搭載しても良い。
上記洗浄機５，６，２２，２３のウエハ搬入口には、図１に示すように、それぞれシャッター５ａ，６ａ，２２ａ，２３ａが取り付けられており、ウエハが搬入される時のみ開口可能となっている。また、各洗浄液供給ラインにはエアーの圧力で制御できる定流量弁が配備されており、エアー圧を制御する電空レギュレータを組合せることで、コントロールパネルから流量を自由に設定可能になっている。そして、各洗浄機に供給される洗浄液、洗浄方法、洗浄時間はコントロールパネルから任意に設定できるようになっている。
洗浄室（領域Ｂ）のベース部分には、ガイドが取り付けられ、このガイド内に洗浄機を入れ込むことで、容易に洗浄機のタイプを交換できるように構成され、交換後も同じ位置に搭載できるように位置決め機構が設けられている。
【００６３】
気流
本装置はロードアンロード部（領域Ａ）、洗浄室（領域Ｂ）、ポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の４つの領域に区画されている。
ポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）の気流構成は大きく４つに分類され、１つ目はスラリー等のダストの飛散防止を目的とした研磨テーブル廻りの排気、２つ目はプッシャー領域でのウエハ、プッシャー及びトップリングの洗浄時に発生する洗浄液のミストの飛散防止を目的としたプッシャー周辺の排気、３つ目は研磨パッド等の消耗部材を交換する際に、ポリッシング室内のウエットな雰囲気を外に出さないように、ポリッシング室のウエットな雰囲気に通じる扉を開くと同時にその領域全体を排気する、ポリッシング室のウエット領域全体の排気、４つ目はモータやその他制御機器から排出された熱を吸引するための排気であり、全てが排気をとることで、ポリッシング室全体がポリッシング室外部に比べて負圧となっている。３つ目の排気構成では、扉を開くと同時に排気を取るようにするために、扉のセンサと連動させて、自動的にダンパを開く構造をとる必要があるので、ダンパへアクチュエータを取り付け、ダンパを開閉させている。
【００６４】
また、他の各排気通路には、排気量を調整できるダンパが取り付けられるようになっており、必要に応じて、各排気通路の排気量を調整して全体の排気バランスを取っている。ポリッシング装置の１次側の排気口には圧力スイッチが設置されており、排気が取られていないときには装置から警報を出力したり、場合によっては装置を停止させることで、安全に装置を運用できるように設定されている。
【００６５】
図２５は、洗浄室（領域Ｂ）の気流構成を示す模式図である。図２５に示すように、洗浄室（領域Ｂ）の気流構成は、洗浄室（領域Ｂ）の天井部に取り付けられたフィルタ１９０（例えばＵＬＰＡフィルタやＨＥＰＡフィルタ）とファン１９１とを有するフィルタファンユニット１９４と、洗浄室（領域Ｂ）内の空気をフィルタファンユニット１９４に戻して空気を循環させるためのダクト１９３と、４台の洗浄機からの個別排気１９７と、フィルタファンユニット１９４に設けられた空気の吸入口１９５とから構成されている。また、空気中に含まれる金属イオン（例えばＮＨ４−やＫ＋等）を除去したい場合には、更にケミカルフィルタを追加することができる。
【００６６】
洗浄室（領域Ｂ）内の空気は、フィルタファンユニット１９４のファン１９１によって空気がフィルタ１９０を介して送り込まれ、さらにはダウンフローを与えられる。この与えられるダウンフローは、ファン１９１の風量を調整する機構１９８によって調整されている。機構１９８はインバータやサイリスタ式交流電力調整器から構成されている。洗浄機より排気された分の空気Ｅは、フィルタファンユニット１９４に設けられた開口部１９５より洗浄室（領域Ｂ）内へ取り込まれ補われる。また、洗浄機から排気された空気以外の空気Ｆは、ダクト１９３を介してフィルタファンユニット１９４に送られ、再びフィルタ１９０を通して空気を清浄な状態にして洗浄室（領域Ｂ）に戻され循環される。洗浄室（領域Ｂ）内の気圧はダクト１９３に設けられたダンパ１９２の開度によって調整される。
【００６７】
各洗浄機より排気される空気は、個別に設置された排気経路から排気されるが、使用する洗浄薬液同士の化学反応等によって悪影響を及ぼすことがなければ、それぞれの排気経路をまとめて装置外へ排気してもよい。また、各排気経路にはダンパが設けられており、排気量のバランスが取られるようになっている。
【００６８】
ロードアンロード部（領域Ａ）の気流構成は、洗浄室（領域Ｂ）から洗浄機の個別排気を除いた構成と同様に構成される。したがって、気流の調整方法も洗浄室（領域Ｂ）と同様であるが、唯一異なる部分は、洗浄室（領域Ｂ）内の気圧よりもロードアンロード部（領域Ａ）内の気圧を高く調整するところにある。
このように、リターンダクト１９３を設置して装置内の空気を循環させ、フィルタ１９０を介して再利用することで、クリーンルーム内から装置内へ取り込むクリーンにされた空気の量を削減し、省エネルギー化に役立てている。
【００６９】
装置全体での気流を見ると、最もクリーン度を要求されるロードアンロード部（領域Ａ）が最も気圧が高くなり、次いで洗浄室（領域Ｂ）、ポリッシング室（領域Ｃ，Ｄ）という順に気圧が下がるように調整される。また、クリーンルームのクリーン度によっては、例えばクリーンルームのクリーン度がウエハに必要とされるクリーン度よりも落ちる場合には、装置内の気圧をクリーンルームよりも高くし、クリーンルーム内のクリーン度がウエハに必要とされるクリーン度と同等かそれ以上であった場合には、装置内の気圧をクリーンルーム内の気圧よりも下げるように、装置内全体の気圧をダンパで調整できるようになっている。
【００７０】
搬送ロボット
図２６は、搬送ロボット４を示す側面図である。図２６に示すように、搬送ロボット４は、旋回のθ軸１２０、ハンド伸縮のＲ１（上ハンド），Ｒ２（下ハンド）軸１２１−１，１２１−２、上下のＺ軸１２２、カセットの並び方向の走行Ｘ軸１２３を有している。ただし、ロボットのＺ軸１２２は、ロボットボディ１２４に組み込んであっても良い。また、ハンドには上下ハンド共に真空ラインを有しており、従来のように真空吸着ハンドとして使用することも可能である。また、ウエハ１０１の裏面を汚染しないために、上ハンドに、ウエハのエッジ部分を保持するセラミックス製薄型落し込みハンド１２５を使用してもよい。該セラミック製薄型押し込みハンド１２５は、洗浄機５，６からウエハを取出し、ウエハカセット１に収納するまでの搬送工程に使用すると効果的である。つまり、少なくとも洗浄終了後のウエハの搬送に該落し込みハンドを使用するのがよい。但し、膜厚測定器がある場合には、同ハンドにて、膜厚測定器への受取受渡しを行う。下ハンドには、セラミックス製２股真空吸着ハンド１２６を用いており、真空ラインを有している。このハンド１２６はウエハカセット１からのウエハ取出し及びウエハステーション５０へのウエハの受渡し動作を行う。
【００７１】
図２７は搬送ロボット２０（又は２１）を示す斜視図である。図２７に示すように、搬送ロボット２０（又は２１）は、旋回のθ軸１２０、ハンド伸縮のＲ１（上ハンド），Ｒ２（下ハンド）軸１２１−１，１２１−２、上下のＺ軸１２２を有している。また、上ハンド１２５、下ハンド１２６は、ともに落し込みハンドを使用する。搬送ロボット２０の上ハンド１２５は、洗浄機２２、洗浄機５、ウエハステーション５０の置き台９，１０に対してアクセス可能である。搬送ロボット２０の下ハンド１２６は、ウエハステーション５０の置き台７、洗浄機２２、反転機２８に対してアクセス可能である。また搬送ロボット２１の上ハンド１２５は洗浄機２３、洗浄機６、ウエハステーション５０の置き台９，１０に対してアクセス可能である。搬送ロボット２１の下ハンド１２６はウエハステーションの置き台８、洗浄機２３、反転機２８’に対してアクセス可能である。図２７においては、上ハンド１２５、下ハンド１２６は、ともにウエハ１０１を保持した状態を示している。
【００７２】
ウエハステーション
図２８はウエハステーションを示す図であり、図２８（ａ）は正面図、図２８（ｂ）は側面図、図２８（ｃ）は図２８（ａ）のＩ矢視図、図２８（ｄ）は図２８（ａ）のII矢視図、図２８（ｅ）は図２８（ａ）のIII矢視図である。
図２８（ａ）乃至図２８（ｅ）に示すように、ウエハステーション５０は、ウエハ置き台７，８，９，１０から構成され、同時に４枚のウエハが保持可能になっている。大きく分けてステーションは左右に振り分けられた置き台７，８のドライステーションと上下に振り分けられた置き台９，１０のウェットステーションに区別される。
【００７３】
ドライステーション７，８は、ポリッシング前ウエハの仮置き台となっている。ドライステーション８は搬送ロボット４、及び搬送ロボット２１からアクセス可能になっており、搬送ロボット４から右側の研磨部へウエハを搬送する搬送ロボット２１へのウエハの受渡しを可能にしている。同様にドライステーション７は搬送ロボット４から左側の研磨部へウエハを搬送する搬送ロボット２０へのウエハの受渡しが可能である。ここにウエハ載置台を各ロボット２０，２１に１つずつ用意することで、各ポリッシング室への専用ルートを確保し、それぞれのポリッシング工程で研磨時間に差があるときでも、片側のテーブルに比べて研磨時間が長い方の処理につられてルートがふさがれることなく、それぞれのポリッシング室へ絶えず処理するウエハを供給することができる。
【００７４】
ドライステーション７，８には、搬送ロボット４が真空吸着にてウエハカセットから引抜いたウエハが搬送されるが、カセット内のウエハの位置精度はそれ程良くないため、ロボットの真空吸着ハンドに保持されるウエハも同じように位置精度が良くない。その位置精度のズレを吸収し、後のロボットハンドで受渡しを行うため、ウエハの置かれるガイドブロック７８，７９には位置決め用テーパ１８０を持っていて求芯するようになっている。ここでのガイドブロックのテーパ長さは、カセット内でのズレ量が他の機構に比べ大きいために、テーパ面を長くする必要がある。搬送ロボット４は、下側ハンドをドライステーションのガイドブロックの内側に位置させ、真空を破壊してウエハを落し込みながら求芯・受渡しを行う。また、各ドライステーション７，８にはウエハ有無検知用の透過型光センサ７１及び７２が配置されており、ウエハの有無を検知している。
【００７５】
ドライステーション７，８は、洗浄エリア、ドライエリア間の中間地点に位置しているため、クリーン度の異なるエリアの雰囲気の混合を避けるため、エリア遮断用のシャッター１１を設けている。シャッター１１は常時閉じているが、搬送ロボット４が、ドライステーション７，８にアクセスする時のみ開く。
ウェットステーション９，１０は研磨後のウエハの載置台となっている。ウェットステーション９，１０はそれぞれロボット２０、ロボット２１からアクセスできて、それぞれのロボット間のウエハ受渡しを可能にしている。ステーション９は少なくとも一度洗浄した清浄なウエハを置く台になっていて、ステーション１０は研磨された後でウェットステーション９に置くウエハよりも洗浄回数の少ないウエハを置く台になっている。このようにクリーン度によって使い分けることで、ステーションを介してのコンタミネーションの拡散を防ぐことができる。
【００７６】
各ウェットステーション９，１０は、ピンでウエハガイドを構成しており、オリエンテーションフラット付ウエハ及びノッチ式ウエハ双方の仮置き台として対応可能となっている。また、複数のピンによる点接触構造にすることで、コンタミネーションの拡散を防いでいる。また、各ウェットステーション９，１０にはウエハ有無検知用の透過型光センサ７３，７４が配置されており、ウエハの有無を検知している。
それぞれのステーションには、ウエハ乾燥防止兼洗浄用ノズル７５，７６が設置されており、ウエハ上面、下面に洗浄液が供給できるようになっている。ウエハステーション５０の筐体内で発生する洗浄のミストを筐体内から拡散しないように局所排気ラインを備えている。洗浄液には、純水やイオン水等、膜種によって様々な液体が使われる。
このようにウェットステーションには、防水のために、搬送ロボット２０，２１のウエハ搬送用の開口部にシリンダ８１で昇降するシャッター７７を設置している。シャッター７７は常時閉じられており、搬送ロボット２０，２１がステーションにアクセスするときのみ開かれる。
【００７７】
反転機
図２９は反転機を示す図であり、図２９（ａ）は平面図、図２９（ｂ）は一部断面された側面図である。反転機２８と２８’とは同一構造であるため、以下の説明は反転機２８のみを説明する。図２９（ａ）および図２９（ｂ）に示すように、反転機２８は２本の円弧状のアーム２３０を備え、アーム２３０にウエハをクランプするための溝が形成されたコマ２３１が複数（たとえば６個）固定されている。このアーム２３０はシリンダ２３２と圧縮バネ２３３の力を利用して押し引きされるシャフト２３４の動きに合せて開閉されるように構成されている。アーム２３０は、シリンダ２３２が伸びたときに開き、シリンダ２３２が縮んだときに圧縮バネ２３３の力で閉じられる。シャフト２３４とシリンダ２３２の先端には間隔が設けてあり、シャフト２３４は圧縮バネ２３３の力でエンドブロック２３６にストッパ２３５が当たるまで引き戻される。
【００７８】
また、ウエハ１０１がチャックされているときは、ストッパ２３５とエンドブロック２３６の間には１ｍｍのクリアランスができるようにエンドブロック２３６が調整されている。そして、ストッパ２３５にはスリットが切られており、ウエハをクランプした位置でこのスリットを透過するように透過型光センサ２３７が配置されている。したがって、ウエハ１０１をクランプしていない時、もしくは正常にクランプできなかったときには、このセンサ２３７の光は透過しないため、ウエハ１０１の有無をこのセンサ２３７が認識できるようになっている。
【００７９】
また、シャフト２３４のスライド機構とプーリ２３８とが接続されており、プーリ２３８はステッピングモータ２３９の軸端のプーリ２４０とベルト２４１で連結されており、ステッピングモータ２３９が回転するとアーム２３０が回転する構造になっている。
また、図１に示すように、反転機２８，２８’と搬送ロボット２０，２１との間にはシャッター２５，２６が設置されており、反転機の入っているポリッシング室と搬送ロボットのある洗浄室とを仕切っている。ウエハの搬送時にはこのシャッター２５，２６を開き、搬送ロボット２０，２１のハンドが出入りする。搬送ロボット２０，２１のハンドの出入りがないときにはこのシャッター２５，２６は閉まっており、ウエハの洗浄やアームに固定されたチャックコマの洗浄などが行えるように防水機構をなしている。
【００８０】
次に、上述のように構成された反転機の動作を説明する。
反転機２８へは搬送ロボット２０とリフタ２９がアクセス可能で、ウエハの受渡しを行う。また反転機２８’へは搬送ロボット２１とリフタ２９’がアクセス可能で、ウエハの受渡しを行う。
反転機２８は搬送ロボット２０やリフタ２９から搬送されてくるウエハをアーム２３０を開いた状態で待っている。搬送ロボット２０の下ハンド、又はリフタ２９で搬送されるウエハの位置がアームに固定されたコマ２３１のウエハクランプ用の溝と平面的に同じ高さで、且つアームのコマ配置の概ね中心に搬送されてきた時、搬送ロボット２０やリフタ２９からの移動完了の信号を受けてアーム２３０を閉じる。センサ２３７でウエハ１０１の有無を確認した後、搬送ロボット２０はハンドをある所定の高さまで下げて、その後ハンドを引き抜く。一方、リフタ２９はセンサ２３７がウエハ１０１の有無を確認した後、下方に待避してウエハの反転機２８への受け渡しを完了する。反転機２８に受け渡されたウエハ１０１はアーム２３０と共にステッピングモータ２３９にて反転される。反転されたウエハ１０１はその後の搬送機構である搬送ロボット２０やリフタ２９がウエハを受け取りにくるまでその状態で待機する。
【００８１】
反転の動作はポリッシングの前後にそれぞれ行なわれる。ポリッシング後のウエハ１０１を反転する場合は、ポリッシング時にウエハ１０１についた砥液や研磨屑がウエハ１０１上で乾燥し、固着してウエハ１０１にダメージを与えるのを防止するため、反転中や反転後にウエハ１０１へ洗浄液をリンスする。リンスされる洗浄液は純水や薬液が使用され、スプレーノズルにより必要流量、圧力で、最適な角度から所望の時間吹き付ける。このリンスにより後段の洗浄性能が充分に発揮できる。ウエハ１０１が反転機２８上で待機する場合、その間中、洗浄液を流し続けるが、ランニングコストを考慮し洗浄液を間欠的に流して洗浄液の使用量を低減しても良い。
また、反転機２８がウエハ１０１をクランプしていない時に、ウエハ１０１をクランプする溝やその周辺をその洗浄液で洗浄し、ウエハ１０１に接触する部位からウエハ１０１が逆汚染されるのを防ぐこともできる。
【００８２】
リフタ
図３０はリフタを示す縦断面図である。リフタ２９と２９’とは同一の構造であるため、以下の説明ではリフタ２９のみを説明する。リフタ２９は、ウエハを載置するステージ２６０とステージの上昇下降動作を行うシリンダ２６１とを備えており、シリンダ２６１とステージ２６０とはスライド可能なシャフト２６２で連結されている。ステージ２６０は上方から見て等角度に配置される３本の爪２６３に分かれていて、それぞれの爪２６３はオリフラウエハを載置した場合でも搬送に影響しない範囲内にウエハを保持できるような間隔で配置される。この爪２６３は反転機２８のチャック用のコマ２３１と位相が一致しない向きに配置されている。つまりチャック用のコマ２３１がウエハを保持する第一のウエハエッジ部と、リフタの爪が保持する第二のウエハエッジ部は一致しない。また、反転機２８やロータリトランスポータ２７とのウエハ受け渡しを行う爪２６３にはウエハが載置される面があり、それより上方はウエハが載置される際に搬送位置決め誤差を吸収し、ウエハを求芯するようにテーパ状になっている。
【００８３】
シリンダの上昇動作でステージ２６０のウエハ保持面は反転機のウエハ保持高さまで上昇する。この上昇動作を停止させるためにストッパとして緩衝機能のあるストッパ２６４が設置されている。このストッパ２６４にシリンダの軸に固定されたストッパベース２６５が当接するとシリンダ２６１の上昇が停止し、シリンダ２６１の軸に連結されているステージ２６０の上昇も同時に停止する。このストッパ２６４の位置によりステージ２６０の上昇する高さを受け渡し高さに調整できる。また、このシリンダ２６１には上昇位置と下降位置のそれぞれを検知するセンサ２６６，２６７が設けられており、シリンダ２６１の上昇下降の動作が完了したことを検知できるようになっている。
【００８４】
次に、上述のように構成されたリフタの動作を説明する。リフタ２９は反転機２８とロータリトランスポータ２７の間のウエハ搬送機構である。ポリッシング前のウエハは搬送ロボット２０から反転機２８へ搬送される。その後、ウエハは反転され、パターン面が下を向く。反転機２８で保持されたウエハに対し下方からリフタ２９が上昇してきてウエハの直下で停止する。リフタ２９の上端にはウエハを載置するステージ２６０があり、ウエハを載置することができる。リフタ２９の上昇がウエハの直下で停止したのを、例えばリフタの上昇確認用センサ２６６で確認すると、反転機２８はウエハのクランプを開放し、ウエハはリフタ２９のステージ２６０に載る。その後、リフタ２９はウエハを載置したまま下降をする。下降の途中でウエハはロータリトランスポータ２７に受け渡される。このとき、ウエハはロータリトランスポータ２７のピン上に載置される。ウエハがロータリトランスポータ２７に受け渡された後もリフタ２９は下降を続け、シリンダ２６１のストローク分まで下降して停止する。
【００８５】
逆にポリッシング後のウエハは、ロータリトランスポータ２７から反転機２８にリフタ２９によって搬送される。ポリッシング後のウエハはロータリトランスポータ２７に載ってリフタ２９の上方に搬送されてくる。この時、リフタ２９はロータリトランスポータ２７の下の位置にある。ロータリトランスポータ２７に載せられたウエハがリフタの真上に来て停止したことを確認した後、リフタ２９は上昇を開始する。リフタ２９は上昇の途中でロータリトランスポータ２７に載ったウエハを下方から取り去る。その後、ウエハを載せたまま上昇を続ける。この時、反転機２８はウエハをクランプする準備としてアーム２３０が開いた状態で待っている。反転機２８のアーム２３０のウエハをクランプするコマ２３１のウエハクランプ用の溝の高さでウエハの上昇は停止し、上昇終了となる。上昇終了は前述のシリンダ２６１のセンサ２６６で検知され、この検知信号は装置本体の制御系に送られ、上昇終了が認識される。その信号を受け、反転機２８はクランプ動作として開いているアーム２３０を閉じる。この動作によりウエハは反転機２８に保持される。反転機２８で保持を確認したら、リフタ２９は下降する。
【００８６】
ロータリトランスポータ
図３１および図３２はロータリトランスポータを示す図であり、図３１は平面図、図３２は縦断面図である。図３１および図３２に示すように、ウエハ１０１を搭載して搬送するロータリトランスポータ２７には４ヶ所のウエハ搭載ステージ（９０°等配）を有し、４ヶ所のウエハ搭載ステージそれぞれには、ウエハを少なくとも３点のピンで支持すればよいが、オリフラノッチ兼用とするため本実施例では６点のエッジで支えるために６本のピン２０１が立設されている。ピン２０１の先端部にはテーパ２０２（１５°〜２５°ぐらいが望ましい）が形成されており、ウエハ搭載時に求芯することができるようになっている。
【００８７】
各々のポジションにはウエハ有無センサ２５０がロータリトランスポータ２７から外れた場所に設置されている。センサ２５０はフォトセンサーであり投光側２５０ａと受光側２５０ｂで構成され、センサ２５０はステージと一緒に回転しない。搭載するウエハは各ステージで決まっており、処理前ウエハを搭載するロードステージ（Ｌ、Ｒ側）と処理後ウエハを搭載するアンロードステージ（Ｌ、Ｒ側）からなる。各ステージに搭載されるウエハの状態はいつも決まっており、ロータリトランスポータ２７は研磨テーブル３４で処理する前のウエハを搭載するステージ２１０と研磨テーブル３４で処理されたウエハを搭載するステージ２１１と研磨テーブル３５で処理する前のウエハを搭載するステージ２１２と研磨テーブル３５で処理されたウエハを搭載するステージ２１３からなる。
【００８８】
４ヶ所の各ウエハ搭載ポジションにはウエハに洗浄液を供給するためのリンスノズル５０１，５０２，５０３，５０４がロータリトランスポータを挟み上下方向にロータリトランスポータ２７から外れた場所に設置されている。ノズルはステージと一緒に回転しない。洗浄液は純水やイオン水などが使われることが多い。各ウエハ搭載ステージは、スラリーの飛散やウエハ洗浄およびトップリング洗浄時の水の飛散を防ぐため、それぞれがセパレータ２０４で仕切られている。ロータリトランスポータ２７はサーボモータ２０５に連結されており、サーボモータ２０５の回転によりウエハを搬送する。ロータリトランスポータ２７の下部には原点センサ２０６が設置され、ウエハ搬送ポジションの位置決めは原点センサ２０６とサーボモータ２０５によって制御される。位置決めされる搬送ポジションはＨＰ（ホームポジション）位置を中心とした９０°づつ位相を異にした３位置である。
【００８９】
次に、上述のように構成されたロータリトランスポータの動作を説明する。
図３１は、ホームポジション（ＨＰ）位置を示している。ロータリトランスポータは反時計廻りに９０゜回転し、ステージ２１０がリフター２９の上方に予め位置している。
トップリング３２へ搬送されるべきウエハ１０１は、搬送ロボット２０によって反転機２８に搬送される。反転機２８はウエハ１０１をチャックした後、ウエハ１０１を１８０°反転させる。反転したウエハ１０１は、リフタ２９によって反転機２８より受取られ、そのまま下降すると、ロータリトランスポータ２７のウエハ搭載ステージ２１０上のピン２０１のテーパ２０２により、リフタ２９上に載せられたウエハ１０１は求芯され、ピン２０１の肩に載せられる。リフタ２９は、ウエハ１０１がピン２０１に載せられた後も、ロータリトランスポータ２７が回転しても互いに干渉しない位置まで下降を続ける。リフタ２９が下降を完了すると、ロータリトランスポータ２７は時計廻りに９０°位置を変え、プッシャー３０上にウエハ１０１を位置させる。ロータリトランスポータ２７の位置決めが完了すると、プッシャー３０が上昇し、その上方にあるトップリング３２へウエハ１０１を搬送する。
【００９０】
トップリング３２で研磨されたウエハ１０１は、予めトップリング３２の下に位置させたロータリトランスポータ２７のウエハ搭載ステージ２１１に向けて前記プッシャー３０により搬送される。トップリング３２よりプッシャー３０によって受取られたウエハ１０１は、ウエハ搭載ステージ上のピン２０１のテーパ２０２により求芯されて、ピン２０１の肩の上に載せられる。ウエハ搭載ステージ２１１上にウエハが載せられ、プッシャー３０がロータリトランスポータ２７と干渉しない位置まで下降したら、ロータリトランスポータ２７が反時計周りに９０°位置を変え、リフタ２９上にウエハ１０１を位置させる。ロータリトランスポータ２７の位置決めが完了すると、リフタ２９が上昇し、ウエハ搭載ステージ２１１よりウエハ１０１を受取り、反転機２８へ搬送する。
【００９１】
プッシャー
図３３および図３４はプッシャーを示す図であり、図３３はプッシャーの縦断面図、図３４はプッシャーの動作説明図である。プッシャー３０と３０’は同一構造であるため、以下の説明ではプッシャー３０のみを説明する。
図３３に示すように、中空シャフト１４０の延長上にトップリングを保持するためのガイドステージ１４１が設置され、中空シャフト１４０の中をスプラインシャフト１４２が通り、スプラインシャフト１４２の延長上にウエハを保持するプッシュステージ１４３が設置されている。スプラインシャフト１４２には軸ブレに対してフレキシブルに軸を接続可能なフローティングジョイント１４４によってエアシリンダ１４５が連結されている。エアシリンダは２個直列に上下に配置されている。最下段に配置されたエアシリンダ１４６はガイドステージ１４１の上昇・下降用、及びプッシュステージ１４３の上昇・下降用で、エアシリンダ１４５ごと中空シャフト１４０を上下させる。エアシリンダ１４５はプッシュステージ１４３の上昇・下降用である。
【００９２】
トップリングガイド１４８に位置合わせ機構を持たせるため、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動可能なリニアウェイ１４９を配置している。ガイドステージ１４１はリニアウェイ１４９に固定されている。リニアウェイ１４９は中空シャフト１４０に固定されている。中空シャフト１４０はスライドブッシュ１５０を介してベアリングケース１５１に保持されている。エアシリンダ１４６のストロークは圧縮バネ１５２によって中空シャフト１４０に伝えられる。
【００９３】
プッシュステージ１４３はガイドステージ１４１の上方にあり、プッシュステージ１４３の中心より下方に伸びるプッシュロッド１６０はガイドステージ１４１の中心のスライドブッシュ１４７を通すことで芯出しされ、スプラインシャフト１４２に接している。プッシュステージ１４３はスプラインシャフト１４２を介してシリンダ１４５によって上下し、トップリング３２へウエハ１０１をロードする。プッシュステージ１４３の端には位置決めのための圧縮バネ１５９が配置されている。
【００９４】
ガイドステージ１４１の最外周には、トップリングガイド１４８が３個設置されている。トップリングガイド１４８は２段の階段構造となっており、上段部２００はガイドリング３０１下面とのアクセス部であり、下段部２０１はウエハ１０１の求芯用、及び保持用である。上段部２００にはガイドリング３０１の呼び込みのためテーパ（２５°〜３５°ぐらいが望ましい）がついており、下段部２０１にはウエハ１０１の呼び込み用のテーパ（１０°〜２０°ぐらいが望ましい）がついている。ウエハアンロード時は直接トップリングガイド１４８でウエハエッジを受ける。
【００９５】
ガイドステージ１４１の裏面には防水と上昇したステージが元の位置に復帰するため案内の機能を持ったガイドスリーブ１５３が設置されている。ガイドスリーブ１５３の内側にはプッシャーのセンタリングのためのセンタスリーブ１５４がベアリングケース１５１に固定されている。プッシャーはベアリングケース１５１で研磨部側のモータハウジング１０４に固定されている。
【００９６】
プッシュステージ１４３とガイドステージ１４１の間の防水にはＶリング１５５が用いられ、Ｖリング１５５のリップ部分がガイドステージ１４１と接触し、内部への水の浸入を防いでいる。ガイドステージ１４１が上昇するとＧ部の容積が大きくなり、圧力が下がり水を吸い込んでしまう。これを防ぐためにＶリング１５５の内側に穴２０２を設け、圧力が下がることを防止している。
【００９７】
トップリングガイド１４８がトップリング３２にアクセスする際の高さ方向の位置決めと衝撃吸収のために、ショックキラー１５６が設置される。各々のエアシリンダにはプッシャー上下方向の位置確認のため上下リミットセンサが具備される。即ち、シリンダ１４５にセンサ２０３，２０４が、シリンダ１４６にセンサ２０５，２０６がそれぞれ具備される。プッシャーに付着したスラリーなどからウエハへの逆汚染を防止するため、汚れを洗浄するための洗浄ノズルが別途設置される。プッシャー上のウエハ有無を確認するためのウエハ有無センサが別途設置される場合もある。エアシリンダの制御はダブルソレノイドバルブで行う。プッシャー３０，３０’はトップリング３２，３３の各々に１ユニットずつ設置される。
【００９８】
次に、上述のように構成されたプッシャーの動作を説明する。
１）ウエハロード時
図３４（ａ）に示すように、プッシャー上方にロータリトランスポータ２７によってウエハ１０１が搬送される。
トップリング３２がプッシャー上方のウエハロード位置にあってウエハを保持していない時、図３４（ｂ）に示すように、エアシリンダ１４５によりプッシュステージ１４３が上昇する。プッシュステージ１４３の上昇完了がセンサー２０３で確認されると、図３４（ｃ）に示すように、エアシリンダ１４６によりガイドステージ１４１周りの構成品一式が上昇していく。上昇途中でロータリトランスポータ２７のウエハ保持位置を通過する。このとき、通過と同時にウエハ１０１をトップリングガイド１４８のテーパ２０７でウエハ１０１を求芯し、プッシュステージ１４３によりウエハ１０１の（エッジ以外の）パターン面を保持する。
プッシュステージ１４３がウエハ１０１を保持したままトップリングガイド１４８は停止することなく上昇していき、トップリングガイド１４８のテーパ２０８によってガイドリング３０１を呼び込む。Ｘ，Ｙ方向に自在に移動可能なリニアウェイ１４９による位置合わせでトップリング３２に求芯し、トップリングガイド１４８の上段部２００がガイドリング３０１下面と接触することでガイドステージ１４１の上昇は終了する。
【００９９】
ガイドステージ１４１はトップリングガイド１４８の上段部２００がガイドリング３０１下面に接触して固定され、それ以上上昇することはない。ところが、エアシリンダ１４６はショックキラー１５６に当たるまで上昇し続けるので、圧縮バネ１５２は収縮するためスプラインシャフト１４２のみが更に上昇し、プッシュステージ１４３がさらに上昇する。この時、図３４（ｄ）に示すように、プッシュステージ１４３はウエハ１０１の（エッジ以外の）パターン面を保持し、トップリング３２までウエハ１０１を搬送する。ウエハ１０１がトップリングに接触した後にシリンダ１４６が上昇するストロークはバネ１５９が吸収し、ウエハ１０１を保護している。
トップリング３２がウエハ１０１の吸着を完了すると、プッシャーは下降を開始し、図３４（ａ）の状態まで下降する。下降の際、トップリング求芯のためセンタ位置を移動していたガイドステージ１４１はガイドスリーブ１５３に設けられたテーパ部とセンタスリーブ１５４に設けられたテーパ部によってセンタリングされる。下降終了で動作完了する。
【０１００】
２）ウエハアンロード時
プッシャー上方のウエハアンロード位置にトップリング３２によってウエハ１０１が搬送される。
ロータリトランスポータ２７のウエハアンロードステージがプッシャー上方にあってウエハを搭載していない時、エアシリンダ１４６によりガイドステージ１４１周りの構成品一式が上昇し、トップリングガイド１４８のテーパ２０８によってガイドリング３０１を呼び込む。リニアウェイ１４９による位置合わせでトップリング３２に求芯し、トップリングガイド１４８の上段部２００がガイドリング３０１の下面と接触することでガイドステージ１４１の上昇は終了する。
エアシリンダ１４６はショックキラー１５６に当たるまで動作しつづけるが、ガイドステージ１４１はトップリングガイド１４８の上段部２００がガイドリング３０１の下面に接触して固定されているため、エアシリンダ１４６は圧縮バネ１５２の反発力に打勝ってスプラインシャフト１４２をエアシリンダ１４５ごと押し上げ、プッシュステージ１４３を上昇させる。この時、図３４（ｅ）に示すように、プッシュステージ１４３はトップリングガイド１４８の下段２０１のウエハ保持部より高い位置になることはない。本実施例ではシリンダ１４６はトップリングガイド１４８がガイドリング３０１に接触した所から更にストロークするように設定されている。この時の衝撃はバネ１５２によって吸収される。
【０１０１】
エアシリンダ１４６の上昇が終了するとトップリング３２よりウエハ１０１がリリースされる。この時、トップリングガイド１４８の下段テーパ２０７によってウエハ１０１は求芯され、トップリングガイド１４８の下段部２０１にエッジ部を保持される。
ウエハ１０１がプッシャーに保持されると、プッシャーは下降を開始する。下降の際、トップリング求芯のためセンタ位置を移動していたガイドステージ１４１はガイドスリーブ１５３とセンタスリーブ１５４によりセンタリングされる。下降の途中でプッシャーよりロータリトランスポータ２７にウエハ１０１のエッジ部で受け渡され、下降終了で動作完了する。
【０１０２】
図３３および図３４に示す構成のプッシャーによれば、プッシャー３０にトップリング３２への求芯機構を持たせることにより、プッシャーとトップリングとの位置関係の調整が容易になる。また、プッシュステージ１４３の上昇ストロークをトップリング３２の下面より２ｍｍ高い位置までとすることで、高さ方向の位置合わせが容易になる。その際、高さ方向での当たりをバネにより吸収できるようにしている。
【０１０３】
トップリング
図３５はトップリングの構造を示す部分的に断面された側面図である。トップリング３２と３３は同一構造であるため、以下の説明ではトップリング３２のみを説明する。
トップリング３２はトップリング３２を回転、押付け、揺動などの動作をさせるトップリングヘッド３１に支持されている。トップリング３２は、ウエハの上面を保持するとともに研磨テーブルの研磨面に押し付けるトップリング本体３００と、ウエハの外周を保持するガイドリング３０１と、トップリング３２とウエハの間に入る緩衝役のバッキングフィルム３０２とを備えている。トップリング本体３００はたわみの少ない材質、たとえばセラミックによって形成されており、ウエハの全面を均一に押付けられるようにウエハ側の面が平坦に仕上げられている。但し研磨するウエハによってはこの面が緩やかに凹凸があってもよい。
【０１０４】
ガイドリング３０１はウエハの外周が抑えられるようにウエハ外径よりわずかに大きい内径を有しており、ガイドリング３０１内にウエハが挿入される。トップリング本体３００にはウエハ押付け面に開口するとともに反対側の面に開口する複数の貫通穴３０３が形成されている。そして、これら貫通穴３０３を介して上方からウエハ接触面に対して陽圧のクリーンエアや窒素ガスを供給し、ウエハのある領域を選択的にかつ部分的に押付けられるようになっている。また貫通穴３０３を負圧にすることでウエハを吸着することが可能になり、トップリング本体３００にウエハを吸着しウエハの搬送を行っている。また貫通穴３０３からクリーンエアや窒素ガスをウエハに吹き付けウエハをトップリング本体３００から離脱できるようにもなっている。この場合、エアやガスに純水などを混合することでウエハの離脱力を高め、確実なウエハの離脱を行うことも可能になっている。
【０１０５】
またトップリング３２の上面には取付けフランジ３０４が取付けられており、この取付けフランジ３０４の上面の中心部には半球状の穴が形成されている。取付けフランジ３０４の上方には、トップリング駆動軸９１に固定された駆動フランジ３１４が配設されており、この駆動フランジ３１４にも同様の半球状の穴が形成されている。これら両穴の中に硬質のたとえばセラミックの球３０５が収容され、駆動フランジ３１４に加えられる下方向への押付け力は球３０５を介して下の取付けフランジ３０４に伝達されるようになっている。
【０１０６】
一方、トップリングヘッド３１は、スプラインシャフトからなるトップリング駆動軸９１を介してトップリング３２を支持している。またトップリングヘッド３１は揺動軸９２によって支持されている。揺動軸９２は、軸の下端に連結されたモータ（図４０において符号４０７）が回転することで揺動し、トップリングヘッド３１が旋回できるようになっており、この旋回によってトップリング３２を研磨位置、メンテナンス位置、および搬送位置へ移動させることが可能になっている。揺動軸９２の上方で、トップリングヘッド３１の上面にモータ３０９が設けられており、モータを回転させると、このモータの軸端に取付けられた駆動プーリ３１０が回転し、トップリング駆動軸９１の外周にある従動プーリ３１１がベルト３１２を介して回転する。従動プーリ３１１が回転すると、トップリング駆動軸９１が同様に回転する。トップリング駆動軸９１の回転がトップリング３２に伝達され、トップリング３２が回転する。
【０１０７】
また、トップリングヘッド３１の上面にはシリンダ３１３が軸を下向きにして取付けられており、トップリングヘッド３１とシリンダ３１３の軸とはフレキシブルに結合されている。シリンダ３１３に供給するエアの圧力をコントロールすることで、トップリング駆動軸９１を上昇下降させる力、即ちトップリング３２を押し引きする力をコントロールできるようになっている。また、シリンダ３１３とトップリングヘッド３１の結合部分に引っ張り／圧縮式の荷重測定器３２２（ロードセル）が介装されており、シリンダ３１３がトップリングヘッド３１を基点にし、上下の推力を発するときにその推力を測定することが可能になっている。この推力はウエハを押付けている力に置き換えられるので、押付け力の管理を目的として、この測定された推力を利用してフィードバック回路を形成してもよい。シリンダ３１３のボディーとスプラインシャフトからなるトップリング駆動軸９１とは、トップリング駆動軸９１が回転可能な状態で連結されている。したがって、シリンダ３１３が上下方向に動作すると、トップリング駆動軸９１は同時に上下方向に動作する。トップリング駆動軸９１の内部には貫通穴が形成されており、貫通孔内にチューブ（図示せず）が設けられている。トップリング駆動軸９１とトップリング３１が回転するので、チューブの上端部には回転継手３１６が設置されている。この回転継手３１６を介して、真空、Ｎ２、クリーンエアや純水等の気体及び／又は液体がトップリング本体３００に供給される。
【０１０８】
上述のように構成されたトップリング３２はプッシャー３０に搬送されたウエハを真空吸着し、ウエハをトップリング３２のガイドリング３０１内に保持する。その後、トップリング３２はプッシャー３０の上方から研磨テーブル上の研磨面の上方へ揺動する。トップリング３２が研磨テーブル上方のポリッシング可能な位置に揺動してきたら、トップリング３２を所望の回転数で回転させ、シリンダ３１３によりトップリング３２を下降させ、研磨テーブルの上面まで下降させる。トップリング３２が研磨テーブル上面まで下降したら、シリンダ３１３の下降点検出用のセンサ３２１が作動し、下降動作が完了したことを信号として発する。その信号を受け、シリンダ３１３は所望の押付け荷重に対応する圧力に設定されたエアーが供給され、トップリング３２を研磨テーブル３４に押付け、ウエハに押付け力を加える。同時にウエハを吸着していた負圧用の回路を遮断する。この時、例えばウエハの研磨する膜質などにより、この負圧はかけたままにしたり、遮断したり、更にバルブを切り換えて気体の圧力をコントロールして陽圧をかけたりして、ウエハの研磨プロファイルをコントロールする。この時の圧力はトップリング３２のウエハ保持部分に形成された貫通穴３０３にのみかかるので、ウエハのどの領域にその圧力をかけたいかにより貫通穴３０３の穴径、数、位置を変えて所望の研磨プロファイルを達成する。
【０１０９】
その後、所望の研磨時間が終了すると、トップリング３２はウエハを吸着保持する。そして、研磨テーブル上をウエハと研磨パッドが接触したまま揺動し、ウエハ１０１の中心が研磨テーブル３４上に存在し可能な限り研磨テーブル３４の外周近傍に位置し、ウエハの表面の４０％程度が研磨テーブル３４からはみ出すところまで移動する。その後、シリンダ３１３を作動させ、ウエハと共にトップリング３２を上昇させる。これは、使用する研磨パッドによっては、パッド上のスラリーとウエハとの間の表面張力がトップリングの吸着力よりも強くなることがあり、ウエハが研磨パッド上に残されてしまうため、その表面張力を減少させるために、研磨テーブル上よりもウエハを飛び出させてからトップリング３２を上昇させる。ウエハがウエハ面積の４０％以上研磨テーブルからはみ出ると、トップリングは傾き、ウエハが研磨テーブルのエッジに当たりウエハが割れてしまう恐れがあるので４０％程度のはみ出しが望ましい。即ち、ウエハ中心が研磨テーブル３４上にあることが重要である。
【０１１０】
トップリング３２の上昇が完了すると、シリンダ３１３の上昇点検出センサ３２０が作動し、上昇動作が完了したことが確認できる。そして、トップリング３２の揺動動作を開始し、プッシャー３０の上方へ移動してプッシャーへのウエハの受け渡しを行う。ウエハをプッシャー３０に受け渡した後、トップリング３２に向って下方から洗浄液を吹き付け、トップリング３２のウエハ保持面やその周辺を洗浄する。この洗浄水の供給は、次のウエハがトップリング３２に受け渡されるまでの間トップリングの乾燥防止を目的とし、継続してもよい。ランニングコストを考慮して間欠的に洗浄水を吹き付けてもよい。ポリッシングの間に、例えばポリッシング時間を複数のステップに分割し、そのステップ毎にトップリングの押付け力や、回転数、ウエハの保持方法を変更することが可能になっている。また使用する砥液の種類、量、濃度、温度、供給のタイミングなどを変更することが可能である。
【０１１１】
また、ポリッシングの最中に、例えばトップリングの回転用のモータへの電流値をモニターしておくと、このモータが出力しているトルクが算出できる。ウエハのポリッシングの終点に伴いウエハと研磨パッドとの摩擦に変化が生じる。このトルク値の変化を利用し、ポリッシングの終点を検知するようにしてもよい。
同様にターンテーブル３４の電流をモニタし、トルクの変化を算出し、ポリッシングの終点を検知してもよい。同様にトップリングの振動を測定しながらポリッシングを行い、その振動波形の変極点を検知し、ポリッシング終了の確認を行ってもよい。さらに静電容量を測定してポリッシング完了を検知してもよい。この４通りのポリッシング完了検知はウエハの研磨前と研磨後の表面の凹凸の違いや表面の膜質の違いまたは残膜量から判断する方法である。また、ポリッシングを終了したウエハの表面を洗浄し、研磨量を確認し、研磨不足を測定してから再度不足分をポリッシングしてもよい。
【０１１２】
ドレッサ
図３６および図３７はドレッサを示す縦断面図であり、図３６はダイヤモンドドレッサを示し、図３７はブラシドレッサを示す。ドレッサ３８と３９は同一構造であるため、以下の説明ではドレッサ３８のみを説明する。
図３６に示すように、ドレッサ３８は、研磨パッドをドレッシングするドレッサ面を有するドレッサプレート３７０を備えている。ドレッサプレート３７０は取付けフランジ３７５に締結されており、取付けフランジ３７５の上面の中心部には半球状の穴が形成されている。取付けフランジ３７５の上方には、ドレッサ駆動軸９３に固定された駆動フランジ３７１が配置されており、駆動フランジ３７１にも同様の半球状の穴が形成されている。これら両穴の中に硬質のたとえばセラミックの球３７２が収容され、駆動フランジ３７１に加えられる下方向への押付け力は球３７２を介して下のドレッサプレート３７０に伝達されるようになっている。ドレッサプレート３７０の下面には、パッドの形状修正や目立てを行うためにダイヤモンド粒３７３が電着されている。ダイヤモンド粒以外にも硬質の例えばセラミックの突起が多数配置されたものなどでもよい。これらの交換はドレッサプレート３７０のみを交換すればよく、他種類のプロセスに容易に対応できるようになっている。いずれも表面の形状がドレッシング対象であるパッドの表面形状に反映されるのでドレッサのドレッシング面は平面に仕上げられている。
【０１１３】
前記ドレッサ駆動軸９３はドレッサヘッド９４（図２参照）に支持されている。ドレッサヘッド９４の機能は、概略トップリングヘッド３１と同様であり、ドレッサ駆動軸９３をモータによって回転させるともにドレッサ駆動軸９３をシリンダによって昇降させるようになっている。ドレッサヘッド９４の詳細構造は、トップリングヘッド３１と概略同一であるため、図示は省略する。
図３７はブラシドレッサを示し、ドレッサプレート３７０の下面にダイヤモンド粒３７３に代わってブラシ３７４が設けられている。その他の構成は図３６に示すダイヤモンドドレッサと概略同様である。
【０１１４】
上述の構成において、研磨パッドの形状修正や目立てを行う際、ドレッサは洗浄位置から揺動し、研磨テーブル上のドレッシング位置の上方に移動する。揺動が完了するとドレッサは所望の回転数で回転し、上昇下降のシリンダが作動し、ドレッサが下降する。研磨テーブルの上面にドレッサが接触すると、シリンダに設けられた下降点検出センサが検知し、テーブル上にドレッサ３８がタッチダウンしたという信号を発する。その信号を受けシリンダはドレッサ３８に押付け力を加え、所望の押圧力にて研磨テーブル上のパッドをドレッシングする。所望の時間、ドレッシングを行った後、シリンダが上昇方向に動作しドレッサは研磨テーブル面から離れる。その後、ドレッサ３８は揺動し、洗浄位置へ移動し、その場でたとえば水桶４３，４３’（図１参照）に水没させてドレッサ自身を洗浄する。この洗浄は例えば水桶に水没させ、又はスプレーノズルで吹き付け洗浄し、又は水桶の底面に植毛されたブラシに押付けて回転させ洗浄してもよい。なお、水桶４３’はドレッサ３９用のものである。
【０１１５】
水桶４３へドレッサ３８を浸漬する場合は、洗浄水を超音波にて振動させておいても良い。桶に浸漬する場合は、ドレッサの上面も沈むと、その後上昇している時に乾燥し、研磨カスが固まり、やがてドレッシング中に研磨テーブルに落ちてポリッシングに悪影響を及ぼすので、たとえばドレッサの下面だけを洗浄水に沈め、上面はスプレーノズルなどを用いて洗浄してもよい。この時は、上面にスプレー洗浄の飛沫がかかるので防水キャップ３７６とＶリング３７７により、更に３７８ａと３７８ｂで構成されるラビリンス３７８により洗浄水の侵入を防ぐことができるようになっている。また、その時に使用する洗浄液も純水や薬液を用いても良い。同様に図３５に図示したトップリング３２や図３７に図示したドレッサ３８に上述の構造を適用してもよい。ドレッシング作業はたとえばドレッサの回転用のモータの電流値を測定しながら行い、ある電流値になった時に形状修正、目立ての作業が完了したことを確認する目安としてもよい。
【０１１６】
第２の研磨テーブルのドレッシング
図１および図２に示すように、第１の研磨テーブル３４，３５に比べて径が小さい第２の研磨テーブル３６，３７が設けられている。この第２の研磨テーブルは、ウエハの表面を僅かに削り取る、いわゆるバフオフなどの仕上げ研磨に使用される場合もある。この第２の研磨テーブルに対しても、ドレッシングを行うためのドレッサ、即ち図１におけるドレッサ４８，４９が設けられている。以下に、このドレッサの詳細を示す。なお、図１および図２ではドレッサ部の総称としてドレッサ４８，４９としたが、ここでの説明では、先端の一部をドレッサ３０００として説明する。
図３８はドレッサの構造を示す縦断面図であり、図３９は研磨テーブルとドレッサの側面図を示す。なお、図１および図２に示すドレッサ４８，４９は、研磨テーブルに対向する部分の形状が円形の場合を示しているが、図３８および図３９に示すドレッサ３０００は、研磨テーブルに対向する部分が細長い形状の場合を示す。
【０１１７】
ドレッサ３０００は、ウエハ研磨中は、水桶３０２０内に待避しており、ウエハの研磨終了後にシリンダ３００８の動作に連動して上昇する。ドレッサ３０００の上昇下降機構を説明する。ドレッサ３０００は、駆動フランジ３０１９を挟んで、ブラシ固定座３００２の端部で、スプラインが切ってあるドレッサ駆動軸９６と連結されている。ドレッサ駆動軸９６の上端部はベアリング３００６により支持されている。ベアリング３００６を収容したベアリングケース３０２３とシリンダ３００８がブラケット３００７を挟んで締結されている。シリンダ３００８はベース３００９の上部下面に固定され、シリンダ３００８の上昇下降運動をドレッサ３０００に伝達する機構をなしている。更に、シリンダ３００８の上昇下降の直線運動を支持するためのガイド３０１０がベース３００９に取り付けてある。ガイド３０１０上を直動するスライダ３０１８がブラケット３００７に取り付けられており、シリンダ３００８の動作が案内される。
【０１１８】
また、ドレッサ回転軸９６にはシリンダ３００８からドレッサ３０００に到る一連の上下方向可動部分の直動運動を案内するロータリボールスプライン３０２８が装着されている。ロータリボールスプライン３０２８はスプライン外輪３０２９とフランジ外輪３０３０からなり、スプライン外輪３０２９はドレッサ駆動軸９６の直動を支持し、且つドレッサ駆動軸９６に回転運動を伝達する。フランジ外輪３０３０は、スプライン外輪３０２９の回転を支持している。スプライン外輪３０２９には、プーリ３００５が取り付けられている。プーリ３００５の回転は、スプライン外輪３０２９を回転させ、ドレッサ駆動軸９６に伝達される。
【０１１９】
次に、ドレッサ３０００は上昇位置に到達し、上昇位置到達を知らせる上昇端センサ３０２１が信号を発した後、ドレッサヘッド９７と共にドレッシング開始位置まで揺動する。この揺動機構は、シリンダ３０１６の直線運動が、クランク３０１７を介して、ドレッサヘッド９７に締結されている中空の回転軸９８に回転運動を与えることによる。
次に、ドレッシング位置に到達したドレッサ３０００は、シリンダ３０１６の終端センサ３０２４が信号を発した後、ドレッサ駆動軸９６を中心として回転運動を行う。この回転は以下のように行われる。モータ３０１４に回転軸３０１３が連結されており、モータ３０１４が回転することにより、回転軸３０１３も回転する。回転軸３０１３は、その外側にある中空シャフト９８の両端に設置された軸受３０３２によって支持されている。モータ３０１４によって回転軸３０１３が回転されると、シャフト３０１３の上端に装着したプーリ３０１１が、タイミングベルト３０１２を介して、プーリ３００５に回転運動を伝達する。そして、プーリ３００５の回転がスプライン外輪３０２９を介して、ドレッサ駆動軸９６に伝達される。
【０１２０】
次に、ドレッサ３０００の回転数が定常状態なったことをモータ３０１４が検知すると、シリンダ３００８が下降し、研磨パッドのドレッシングを開始する。この時、下降端センサ３０２２が信号を発しない場合、ドレッサ３０００が正常な下降位置に到達していないと判断しエラーを表示する。ドレッシング中は、研磨テーブル３６上のドレッシング剤供給口３０３１から、液体（純水もしくは薬液等）を導入することが可能である。
ドレッシング終了後、ドレッサ３０００が上昇し、シリンダ３００８の上昇端センサが信号を発した後、ドレッサ３０００の回転が停止する。モータ３０１４が回転停止を確認後、待機位置まで揺動し、シリンダ３０１６の終端センサ３０２５が信号を発した後、ドレッサ３０００は下降し、水桶３０２０内に収まり、一連の動作が終了する。
【０１２１】
ここで、上記の研磨パッドは、固定砥粒（砥石）とも互換可能である。また、ブラシ本体３００１は、ダイヤモンドドレッサとも互換可能である。そして、ブラシ３０００は、ブラシ本体３００１とブラシ固定座３００２からなり、ブラシ本体３００１は消耗品として交換可能である。
また、回転軸９８の部分及びロータリボールスプライン３０２８の部分には、それぞれにラビリンス機構を持つ保護外装３０２６，３０２７が形成されており、使用環境中における液体（純水、スラリ、薬液）の外装内部への侵入を防いでいる。
前述のように、ここではドレッサ３０００の研磨テーブルに対向する部分が細長い形状の場合を示しているが、ドレッサ３０００の形状が細長で、回転軸が端部に位置しているため円形のドレッサと比較して、小さい占有面積で同等のドレッシング面積を確保できることが特徴である。
【０１２２】
研磨テーブル
図４０は研磨テーブルを示す正面図である。
研磨テーブル３４，３５は、各ポリッシング室に１個ずつ設置されている。ポリッシングの処理工程によっては、２段研磨時の処理能力を上げるため、小径の研磨テーブル３６，３７をポリッシング室に設置するようになっている。研磨テーブル３４，３５，３６，３７には、回転型研磨テーブルとスクロール型研磨テーブルの２種類の機構が用意されている。両者とも、同じ領域内で取付け可能となっており、多様なポリッシング工程に応じて選択可能である。
図４０に示す研磨テーブルは回転型研磨テーブルを示す正面図である。回転型研磨テーブル３４は、テーブル半径の方が、ウエハ直径よりも大きく、研磨テーブル３４とウエハが同一方向に回転し、かつウエハがテーブル中心から外れた位置でポリッシングすることで、ウエハ上の任意点において、ウエハ対テーブルの相対速度が等しくなっている。
【０１２３】
図４０に示すように、研磨テーブル３４は、モータ４０１により直接駆動され、スラスト、ラジアルの軸荷重はモータの軸受けにより受ける構造となっている。また、このモータ４０１は、モータハウジング４０２に収められている。このモータハウジング４０２は、トップリングを揺動させる揺動軸用のハウジング４０３、ドレッサーを揺動させる揺動軸用のモータハウジング４０４とも一体構造となっている。また、モータハウジングには装置全体を支えるベースに、直接据え付けられたものと、ベースと一体構造のものがある。さらに、このモータのロータは中空であって、内部に複数本の配管などを通すことが可能な構造となっている。そして、ロータ下部にはロータリージョイント４０５が配置されており、内部の配管はこれに接続される。
【０１２４】
また、ロータ下部には、ロータの回転に同期する機構を有し、これにエンコーダ４０６を接続することにより、モータの回転数を常に計測できるようになっている。モータを制御するドライバへ、回転数の信号を送ることにより、モータは適正な回転数を保つことができるようになっている。また、モータ電流をモニタリングすることにより、ポリッシングの終点検出が可能である。そして、モータのステータケースには、モータ冷却用の冷却水を流す流路が形成されており、高い負荷での連続運転が行えるようになっている。
その他、研磨テーブル３４には、トップリング３２からのウエハ飛び出し等の異常を、光学式で検知するセンサを有する場合がある。異常発生時には、センサからの信号を受け、研磨テーブル駆動モータは、研磨テーブルを即座に停止することが可能である。
【０１２５】
研磨テーブル３４は、駆動モータ４０１と装置に搭載した状態において、脱着できる構造になっている。そして、研磨テーブル３４には、研磨テーブル３４上にパッドを貼り付けて使用する方式と、研磨テーブルと容易に脱着可能なカートリッジにパッドを貼り付けて使用する方法がある。また、両方式とも、定盤形状には、平面、凸面および凹面がある。そして、一体式の定盤は、研磨パッドを貼り付けて使用し、カートリッジ式では研磨パッド、または、固定砥粒（砥石）が取付け可能である。一体式には、ステンレス製のものと、セラミック製のものがある。また、カートリッジ式は、前記の定盤形状およびパッド又は固定砥粒の変更が、カートリッジを交換するだけで済む。既にパッドを貼り付けたカートリッジ定盤を用意しておくことで、定盤のパッド交換時間を短縮することが可能である。加えて、カートリッジ式定盤には、中実のものと、内部がハニカム構造で中空部分があり、軽量化を計ったものがある。ハニカム構造のものは、カートリッジ交換作業時の作業者負荷を低減できる。
【０１２６】
（研磨テーブル冷却及び温度調整）
定盤下部には、定盤を温度調整する機構を備えている。温調水は、モータ４０１の中空シャフト内の配管より定盤下部のテーブル冷却チャンバーへ供給される。テーブル冷却チャンバー内部はテーブル全面が均一に冷却されるように冷却水の流路が設けられており、使用する定盤によって流路の配置の方法が異なる。
装置に供給される温調水の配管上には、温度センサが設けられ、設定された温度から許容できる範囲を外れるとインターロックがかかるようになっている。また、この温度の信号を装置外部の温調水コントロールユニットに送られることで、フィードバック制御もできるようになっている。そして同ライン上に流量計や、圧力計を設けることで異常な流量と圧力の温調水が供給された場合にもインターロックがかかるようになっている。また、流量や圧力を装置内でコントロールできるように、流量調整弁と圧力レギュレータも設置されている。また別の温度制御方法としては、テーブル３４上の研磨面の温度を非接触式の温度センサを用いて計測し、この測定結果を元に温調水コントロールユニットに信号を送ることによってフィードバック制御することもある。
【０１２７】
次に、図４０に示す研磨テーブル以外の方式の研磨テーブルを説明する。
（スクロール型研磨テーブル）
図４１はスクロール型の第２の研磨テーブルを示す縦断面図であり、図４２（ａ）は図４１のＰ−Ｐ線断面図であり、図４２（ｂ）は図４２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
スクロール型の第２の研磨テーブル３６は、中空シャフトをもつモータ７５０の上部フランジ７５１、内部が中空になったシャフト７５２が順にボルトによって締結されている。シャフト７５２の上部にはベアリング７５３によりセットリング７５４が支持されている。このセットリング７５４の上面にテーブル７５９が締結され、その上部に研磨テーブル７５５がボルト７９０により締結されている。研磨テーブル７５５は、全体を例えば砥石で構成してもよいし、研磨テーブル７５５を例えばステンレス等の耐食性に優れた金属で構成し、その上面に研磨パッドを貼り付けて使用してもよい。また、砥石や研磨パッドを利用する場合、研磨テーブル７５５の上面は、平坦でも良いし、凹凸をつけても良い。これらは、被研磨物であるウエハ１０１の種類により選択される。テーブル７５５の外形はウエハの直径＋２“ｅ”以上に設定されていて、研磨テーブル７５５が並進運動をしてもウエハが研磨テーブル７５５からはみ出さない大きさになっている。
【０１２８】
前記セットリング７５４には、周方向に３つ以上の支持部７５８が形成され、テーブル７５９はこれら支持部７５８により支持されている。支持部７５８の上面と円筒状部材７９５の上端に対応する位置には、周方向に等間隔に複数の凹所７６０，７６１が形成され、これらの凹所７６０，７６１にはベアリング７６２，７６３がそれぞれ装着されている。ベアリング７６２，７６３には、図４１および図４２に示すように、“ｅ”だけずれた２つの軸体７６４，７６５を持つ支持部材７６６が各軸体の端部を挿入して支持され、モータ７５０を回転することにより研磨テーブル７５５が半径“ｅ”の円に沿って並進運動可能となっている。
【０１２９】
また、フランジ７５１がモータ７５０とシャフト７５２との間で同様に“ｅ”だけ偏心している。偏心による負荷のバランスを取るためバランサ７６７がシャフト７５２に取り付けられている。
研磨テーブル７５５上への研磨砥液の供給は、モータ７５０とシャフト７５２の内部を通り、テーブル７５９の中央に設けられた貫通孔７５７に継ぎ手７９１を介して供給される。供給された研磨砥液は一旦研磨テーブル７５５とテーブル７５９の間で形成される空間７５６に溜められ、研磨テーブル７５５に設けられた複数の貫通孔７６８を経由して、直接ウエハ１０１に接触するように供給される。貫通孔７６８はプロセスの種類により数や位置が適宜選択される。研磨パッドを研磨テーブル７５５に貼り付けて使用する場合は、研磨パッドにも貫通孔７６８の位置に対応した位置に貫通孔が設けられる。研磨テーブル７５５の全体を砥石で製作する場合は、研磨テーブルの上面に、格子状、スパイラル状、あるいは放射状等の溝を設け、この溝に貫通孔７６８を連通させるようにしても良い。
【０１３０】
また、供給される研磨砥液は純水や薬液やスラリー等のうち最適なものが選定され、必要に応じて一種類以上の研磨砥液が同時に、または交互に、または順番に供給されるように制御される。
研磨中の研磨砥液から並進運動を行う機構を保護するために、テーブル７５５にフリンガー７６９が取り付けられていて、樋７７０とラビリンス機構を形成している。
【０１３１】
上述の構成において、上下ベアリング７６２，７６３は、上下ベアリング７６２，７６３に嵌合された上下の軸体７６４，７６５を有したクランク軸からなる支持部材７６６によって軸方向に相互に接続されている。これゆえ、上下ベアリング７６２，７６３は距離”ｅ”だけ水平方向にずれている。下部ベアリング７６３を支持する円筒状部材７９５はフレームに固定されており、これゆえ静止している。モータ７５０が駆動されると、中空のシャフト７５２はモータ７５０の回転軸の回りを半径”ｅ”で回転する。これゆえ、研磨テーブル７５５はクランク軸を介して循環並進運動（スクロール運動）を行ない、トップリング３２に取り付けられたウエハ１０１は研磨テーブル７５５の研磨面上に押し付けられる。
貫通孔７５７、空間７５６、貫通孔７６８を介して研磨面に供給された研磨砥液により、ウエハ１０１は研磨される。研磨テーブル７５５上の研磨面とウエハ１０１の間には、半径”ｅ”の微小な相対並進円運動が生じて、ウエハ１０１の被研磨面はその全面において均一な研磨がなされる。なお、被研磨面と研磨面の位置関係が同じであると、研磨面の局部的な差異による影響を受けるので、これを避けるためにトップリング３２を徐々に自転させて、研磨面の同じ場所のみで研磨されるのを防止している。
【０１３２】
（オーバーハング型研磨テーブル）
図４３はオーバーハング型の第２の研磨テーブルを示す縦断面図である。
オーバーハング型の第２の研磨テーブル３６は、定盤７００がフランジ７０４を介してモータ７０５に取り付けられている。このモータ７０５を回転させることにより、その回転に同期して定盤７００が回転する。定盤７００の回転数は、定盤７００に取り付けられたドグ７０７が回転し、近接スイッチ７０８を通過する回数をカウントすることにより計測し表示される。また、オーバーハング型研磨テーブルは、ポリッシングやドレッシング時に使用されるスラリーや純水からラビリンス７０１、Ｏリング７０２，７０３、ラビリンス７０１の内側に具備された第二のラビリンス７１０により保護されている。また、高荷重ポリッシングや長時間の連続ポリッシングに耐えうるようにハウジング７０６には排気用のポート７０９が形成されており、ハウジング７０６とモータ７０５の隙間の熱を排熱し、モータ７０５の負荷を軽減している。
【０１３３】
オーバーハング型研磨テーブルは、研磨するウエハ直径内にテーブル中心がある。また、ウエハ、テーブル双方とも同一方向に回転することにより、ウエハ上の任意の点は、ウエハ対テーブルの相対速度は等しくなる。テーブル上面には定盤７００が配置され、定盤７００には、研磨パッド、又は固定砥粒（砥石）が取付け可能である。また、砥液、薬液および水は、上方よりノズルにて、定盤上に供給されるようになっている。
【０１３４】
砥液供給ノズル
砥液供給ノズルは、研磨テーブル上の研磨面（例えば研磨パッドからなる）に研磨砥液を供給する装置である。
図４４および図４５は砥液供給ノズルを示す図である。図４４（ａ）は砥液供給ノズルの平面図であり、図４４（ｂ）は砥液供給ノズルの部分断面を有する側面図であり、図４５は砥液供給ノズル４０の研磨テーブル３４に対する位置を示したものである。
砥液供給ノズル４０は、図４５に示すように、研磨テーブル３４上において液体を供給する供給位置Ｆ、第１の待避位置Ｅ、第２の待避位置Ｄに位置することができるようになっている。砥液供給ノズル４０は、回転軸３０５１を中心として回転することにより液体供給アーム３０５０の先端を所定の位置に保持することができるようになっている。
【０１３５】
次に、砥液供給ノズル４０の回転機構について説明する。
回転軸３０５１の回転運動は、回転軸３０５１の下端に取り付けられている揺動アーム３０５２が、回転軸３０５１を中心に揺動運動することで得られるものである。揺動アーム３０５２は、シリンダ３０５３，シリンダ３０５４と共にリンク機構を構成している。即ち、シリンダ３０５３とシリンダ３０５４のロッド伸縮による直線運動により、揺動アーム３０５２が揺動運動する。そして、揺動アーム３０５２の回転中心に位置する回転軸３０５１が回転する。シリンダ３０５４は、ベース３０５５に締結されたシリンダブラケット３０５６に固定されている。シリンダ３０５３は、シリンダ３０５４のロッド先端でロッド先端に対して回転できるようにピン止めされている。回転軸３０５１は、ベアリングベース３０５８内に収容されたベアリング３０５７により回転自在に支持されている。
【０１３６】
次に、上記２本のシリンダの動作について説明する。
液体供給アーム３０５０の先端が研磨テーブル上、例えば本実施例では研磨テーブル３４の中央に位置する場合には、シリンダ３０５３のロッドは伸びた状態でシリンダ３０５４のロッドは縮んだ状態である。この時、シリンダ３０５３の位置センサ３０６６及びシリンダ３０５４の位置センサ３０６８が信号を発する。その信号が検知できない場合は、砥液供給ノズル４０が正常な位置にないと制御コンピュータが判断し、エラー表示を出し、プロセスはインターロックされる。
【０１３７】
次に、液体供給アーム３０５０の先端がＥ位置にある場合は、シリンダ３０５３のロッド及びシリンダ３０５４のロッドは共に縮んだ状態にある。この時も、シリンダ３０５３の位置センサ３０６７及びシリンダ３０５４の位置センサ３０６８が信号を発することで、制御コンピュータが砥液供給ノズル４０の位置を認識できるようになっている。
また、液体供給アーム３０５０の先端がＤ位置にある場合は、シリンダ３０５３のロッドは、縮んだ状態で、シリンダ３０５４のロッドは伸びた状態である。この時も、シリンダ３０５３の位置センサ３０６７及びシリンダ３０５４の位置センサ３０６９が信号を発することで、制御コンピュータが砥液供給ノズル４０の位置を認識できるようになっている。
【０１３８】
次に、液体供給アーム３０５０に取り付けられたセンサ３０６４について説明する。
センサ３０６４は、研磨テーブル３４の周囲の飛散防止カバー３０７０を正規の設置位置に設置した際、センサ３０６４の直下にあたる飛散防止カバー３０７０の位置に取りつけられたドグ３０６５に反応し、信号を発する。これにより、飛散防止カバー３０７０の付け忘れや、位置ずれが容易に検出できるようにしている。即ち、飛散防止カバー３０７０は上下動可能なので、研磨テーブル３４のメンテナンス時は下げているが、下げたまま研磨作業が行われると、研磨液などが周囲に飛散してしまう恐れがある。センサ３０６４が発する信号により、研磨テーブル３４の駆動モータ等が誤作動しないようにすることができ、上記のような事態を未然に防ぐことが可能となる。
また、回転軸３０５１の回転機構を液体（砥液、薬液、純水等）から保護するための保護機構として、アーム本体３０５９にフリンガー３０６０が装着されている。そして、フリンガー３０６０はポリッシャパン３０６１との間でラビリンス機構を形成している。
【０１３９】
次に、液体供給アーム３０５０の動作を説明する。
液体供給アーム３０５０は、液体供給位置Ｆにおいて、４つのチューブ３０６３が研磨テーブル３４の回転中心に一致するように位置決めされ、４つのチューブ３０６３のうち所定のチューブ３０６３から研磨液を吐出する。吐出された研磨液は、研磨テーブル３４の中央に落ち、研磨テーブル３４の全面に均一に広がり、その研磨面全体を覆う。また、チューブ３０６３は、中空の液体供給アーム３０５０の中に挿入されており、且つ、固定部材３０６２によって該液体供給アーム３０５０に対して固定されている。これにより、チューブ３０６３の先端が研磨テーブル３４に対して垂直になるように案内されている。
また、ドレッシング時には、チューブ３０６３からドレッシング液が吐出されるが、このドレッシング液も前記研磨液と同様に研磨テーブル３４の中央に垂直に落ちるようにされ、研磨テーブル３４全面に均一に広がる。
すなわち、本実施形態における液体供給アーム３０５０の場合、いずれのチューブ３０６３から吐出される液体も、研磨テーブル３４の中央に垂直に垂れるように供給され、従って、研磨テーブル３４の研磨面の所要の位置に正確に供給することができる。
【０１４０】
液体を垂直に供給するための方法としては、図示のごとく、チューブ３０６３の先端を垂直下向きにする方法の他に、液体を貯留するタンクＴ１，Ｔ２とチューブとの間に流量調整バルブＶ１，Ｖ２を設けてチューブに供給する流量を調整できるようにし、チューブ先端から吐出された液体が直ちに垂直に流下する程度の流量に調節することによって行うことも可能である。
研磨テーブル３４上に貼り付けた研磨パッドの張り替え等を行う場合は、前記２本のシリンダ駆動によるリンク機構により液体供給アーム３０５０を第一の待避位置Ｅまで揺動させる。これによって、研磨テーブル３４の真上には何も存在しないこととなり、研磨クロスの張り替え等の作業が容易に行える。また、この時、液体供給アーム３０５０の先端にあるチューブ３０６３の先端は、飛散防止カバー３０７０の切り欠き部３０７１の真上に位置する。これにより、チューブ３０６３から垂れる液体は該切り欠き部を通してその下に位置する桶内に落下し、漏出した液が研磨テーブル３４の周囲を汚すことはない。
また、このような構成となっているためチューブ３０６３を純水源にも接続しておき、純水を通水することにより、当該チューブの洗浄を周囲を汚すことなく行える。
【０１４１】
前記２つのポジションＥ，Ｆでは行えないメンテナンスの必要が発生した場合、たとえば液体の吐出流量計測、研磨テーブル周辺の点検等の場合は、前記２本のシリンダ駆動によるリンク機構により液体供給アーム３０５０を第２の待避位置Ｄまで揺動させる。これによって、研磨テーブル３４及び飛散防止カバー３０７０上に何物も存在しなくなり、上記メンテナンスが容易に行える。
また、上記実施形態では、シリンダ３０５３，３０５４を用いたリンク機構による液体供給アーム３０５０の停止位置を２箇所としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、液体供給位置及び待避位置がそれぞれ少なくとも一つずつあればよい。
【０１４２】
図４６乃至図４８は研磨砥液供給方式を示す模式図である。
本装置は複数の研磨面を有し、各研磨面に対してそれぞれ複数のスラリーを供給可能としている。供給方式には、装置外部より研磨に使用される必要分の砥液流量が安定して供給される場合と、圧力や流量が一定に制御されることなく供給される場合と、装置外に砥液を溜めたタンクを設置し、そこから砥液を吸い上げる場合とがある。砥液流量が安定して供給される場合は、図４６および図４７に示すように、必要に応じて供給ラインの１次繋ぎ込み口に３方弁を取りつけ、砥液が研磨面上に供給されていない時には、３方弁のうちバルブ４２０を閉じ、バルブ４２１を開くことで砥液を装置外へ戻して循環させる。そして、砥液を研磨面上に供給する時には、バルブ４２０を開き、バルブ４２１を閉じる。
【０１４３】
これらのバルブの他に、砥液の供給ライン上に圧力センサを設けて砥液の供給圧を監視し、供給圧が高すぎたり、供給されていなかったりした場合には、その圧力を検知することでインターロックをかけることもできる。そして、バルブの下流側に定流量弁を設けることで、研磨面上に供給する砥液の流量を研磨面に近いところで精密に制御することができる。この定流量弁は電気的な信号によって流量を可変できるようなシステムを組むことで、１枚のウエハの研磨ごとに流量を変えたり、１枚の研磨中に様々な回転数と流量を組合せて段階的に研磨することも可能である。
また、研磨終了後に、砥液の代わりに純水を用いてウエハの研磨、もしくは洗浄を行うことが有るが、これに対応すべく、純水のラインを研磨面上に供給できるように設けてあり、バルブ４２６の開閉で供給のタイミングを制御する。この純水ラインからは、ドレッシング時にも純水を研磨面上に供給しても良い。
【０１４４】
供給される砥液の流量が一定でない場合や、装置外に置かれたタンク内より砥液を吸い上げるような時には、図４８に示すように、砥液の供給ライン上にポンプ４３０，４３２を設ける。使用するポンプは、医療機器として使われることの多いチュービングポンプが小型で使い勝手が良い。ポンプ４３０，４３２を設けることで、流量を一定に、且つ１枚のウエハの研磨ごとに流量を変えたり、１枚の研磨中に様々な回転数と流量を組合せて段階的に研磨することも可能である。
この他に、研磨面に砥液を供給する直前で少なくとも２種類以上の砥液を混合したり、砥液を純水で希釈する場合に備え、図４６に示すように、バルブ４４０及びバルブ４４１が設置できるようになっている。これらのラインも定流量弁や圧力センサを組み込むことで、自由に濃度を変えて供給することが可能となる。
そして、全ての回路において、砥液供給ライン内に溜まった砥液を、乾燥して固まらないように純水で洗浄することを目的としたフラッシングラインとバルブ４２４，４２５を設ける。このバルブはウエハの研磨終了ごとに、一定時間だけ開いてライン内を洗浄することもでき、また、装置が次の処理を待っている時間内に一定間隔でライン内を洗浄することもできる。
【０１４５】
ウエハ洗浄
図３２は、ウエハの洗浄およびウエハを取扱う各機器の洗浄動作を示す模式図である。
ロータリトランスポータ２７とプッシャー３０，３０’とリフタ２９，２９’とトップリング３２，３３と反転機２８，２８’で搬送されるウエハはポリッシング後の搬送中に洗浄される。これはポリッシング中にウエハに付着した砥液や研磨カスを早い段階で洗浄し、砥液のケミカル成分による余分なエッチングや酸化を防ぐことを目的としている。また、砥液や研磨カスがウエハ上で乾燥するとウエハへの付着が強固になり、その後の洗浄機で洗浄しても落ちなくなることがある。そのため乾燥させずに洗浄機までの搬送を行うことも必要になる。また、そのウエハを搬送するこれら５つのユニットも、汚れたウエハに接触するのでそれぞれ洗浄する必要がある。
【０１４６】
プッシャー３０，３０’はトップリング３２，３３とロータリトランスポータ２７の間でウエハの搬送を行う。ポリッシング前のウエハはロータリトランスポータ２７に載ってプッシャー３０，３０’の上方へ搬送されてくる。プッシャー３０，３０’はこのウエハをトップリング３２，３３に搬送する。また、ポリッシング後のウエハはトップリング３２，３３からロータリトランスポータ２７へプッシャー３０，３０’を介して搬送される。ポリッシング後のウエハは砥液や研磨カスが付着しているので、このウエハを搬送するプッシャー３０，３０’にもその砥液や研磨カスが付着してしまう。プッシャー自身を洗浄しないと次に搬送するポリッシング前のウエハを汚してしまうことになる。また、洗浄をせずに長時間経過すると砥液や研磨カスが固まって乾燥し大きな粒となり、それがウエハに付着してウエハのポリッシングが行われるとウエハに大きなダメージ（スクラッチ）を与えてしまう。そのためプッシャー３０，３０’の、とくにウエハを載置するステージを洗浄することが必要であり、図３２に示すように、洗浄液（純水・薬液・イオン水やオゾン水等）をスプレーノズル５００を用いて吹き付けることで洗浄を行う。洗浄のタイミングは、研磨後のウエハ１０１をプッシャー３０，３０’が上昇し受け取り、下降途中にロータリートランスポータにウエハを渡し、更に下降し、下降終了の信号をセンサから発するのを受けて、ノズル５００から洗浄液を噴射することにより洗浄する。
【０１４７】
ロータリトランスポータ２７はウエハを上面に載置し、リフタ２９，２９’との受け渡し位置とプッシャー３０，３０’との受け渡し位置との間を回転してウエハを搬送する。ポリッシング終了後のウエハの搬送では砥液やポリッシングのカスが残ったウエハを搬送するので、ウエハ載置用ピン２０１やその周辺が砥液や研磨カスで汚れる。ポリッシングを完了したウエハはロータリトランスポータ２７上のウエハ載置用ピン２０１の上にプッシャー３０，３０’を経由して搬送される。ウエハがロータリトランスポータ２７に搬送されたらウエハの上面と下面に向けて洗浄液（純水・薬液・イオン水やオゾン水等）をかけて洗浄する。洗浄液をかけるためには、ポリッシャーパン８０，８０’（図１参照）や隔壁２４（図１参照）に固定されているスプレーノズル５０１，５０２，５０３，５０４を用い、所望の流量と圧力、角度、範囲でウエハを洗浄することが可能になっている。ウエハの上面と下面の洗浄は同時のタイミングで行い洗浄液の操作用エアオペレートバルブは共有してもよい。その場合、エアオペレートバルブの出口より下流で配管を分岐させ、上面と下面への供給を行えばよい。また、ここでのウエハはパターン面が下を向いているので、下からの洗浄を充実させた方がウエハの歩留まりが良くなるので、上面への洗浄用ノズルよりも大流量を流せるノズルを下からの洗浄に使ったり、配管を下面用だけ太くすることで下からの洗浄を上からの洗浄よりも充実させることが可能になる。もちろん操作用エアオペレートバルブをそれぞれ下面用と上面用とで分けても同様のことが可能である。また、ウエハを保持していない時にロータリトランスポータ２７のピンを洗浄するために、このノズルを用いウエハ載置ピン２０１の洗浄を行ってもよい。
【０１４８】
リフタ２９，２９’は反転機２８，２８’とロータリトランスポータ２７のウエハの搬送を行う。ポリッシング前のウエハはロボットにより反転機２８，２８’へ搬送されてくる。リフタ２９，２９’はこのウエハをロータリトランスポータ２７に搬送する。また、ポリッシング後のウエハはロータリトランスポータ２７に載ってリフタ上方に搬送されてくるので、このウエハを反転機２８，２８’へ搬送する。ポリッシング後のウエハは砥液や研磨カスがロータリトランスポータ２７上である程度洗浄されている。しかし、この洗浄が充分でない場合はこのウエハを搬送するリフタ２９，２９’も汚れてしまうことがある。そのためウエハの搬送の合間にリフタのとくにウエハを載置するステージ２６０（図３０参照）を洗浄することが必要である。ここでも洗浄液（純水・薬液）をスプレーノズル５０５を用いて吹き付けることで洗浄を行う。特に、研磨後のウエハ１０１を反転機２８，２８’へ搬送した後、リフター２９，２９’が下降し、下降端センサー２６７が下降終了の信号を発したのを受けて、洗浄を開始するのが効果的である。
【０１４９】
トップリング３２，３３はポリッシング毎に砥液や研磨カスで汚れる。ポリッシング終了後にウエハを離脱し、次のウエハを受取る前に前回のポリッシングの汚れを洗浄する必要がある。ウエハを離脱するとウエハ保持部分３２ａ，３３ａが開放される。次のウエハを保持してポリッシングを開始する前にこの開放したウエハ保持部分３２ａ，３３ａを洗浄することで砥液や研磨カスが次にポリッシングするウエハとウエハ保持部分との間に入ることを防げる。ここでも、図３２に示すように、洗浄液（純水・薬液・イオン水・オゾン水等）をスプレーノズル５０６で吹き付けて洗浄を行う。また、ポリッシング後のウエハをすぐにプッシャー３０，３０’へ離脱せず、このノズル５０６でウエハのパターン面を洗浄することも可能である。
【０１５０】
反転機２８，２８’はロボットとリフタ３０，３０’の搬送の間にウエハを反転させる。ポリッシング終了後のウエハは反転機２８，２８’に運ばれてくるまでに簡易的な洗浄をされただけなのでこの反転機でのウエハ滞留時間中もウエハの洗浄と乾燥防止を兼ねて、図３２に示すように、スプレーノズル５０７，５０８を用いてウエハに洗浄水（純水・薬液・イオン水・オゾン水等）をかける。ポリッシング後のウエハは反転機に搬送された後、反転されてパターン面が上を向いている。この後ロボットが受取に来るまでウエハは反転機上で待機することになる。ウエハのポリッシングや洗浄の処理時間の条件によってはウエハがこの反転機上で待機する時間が長くなることも考慮して、ここでは乾燥防止としての役目も強くなる。また、洗浄機５，６，２２，２３のうち、１，もしくはそれ以上の洗浄時間がポリッシング時間よりも極端に長い場合は反転機２８，２８’の他にロータリトランスポータ２７上のステージ２１１，２１３（図３１参照）でもウエハ１０１を待機させることができる。この場合も上述の反転機２８，２８’の時と同様に乾燥防止の目的で、該スプレーノズル５０３，５０４を用いて洗浄水を流してもよい。
【０１５１】
以上ロータリトランスポータの周辺でのウエハ洗浄とそれぞれのユニットの洗浄について述べたが、まとめるとポリッシング後、ウエハを洗浄する順番は、
１）トップリング３２，３３上での洗浄
２）ロータリトランスポータ２７上での洗浄
３）反転機２８，２８’での洗浄
となる。
砥液による必要以上のエッチングや酸化を防ぐために、薬液での洗浄はポリッシング完了後ただちに行なうことが望ましい。従ってトップリング上での洗浄やロータリトランスポータ上での洗浄は薬液で行う方が有効である。
反対に反転機での洗浄はウエハがその前段階である程度洗浄されていることを考慮すると、洗浄という目的よりも乾燥防止の目的を重視できる。
【０１５２】
したがって、例えばトップリングとロータリトランスポータでのウエハ洗浄は薬液で、反転機での洗浄は純水で、と分けることで最適でしかもコストを最小限にした洗浄を行うこともできる。
また、トップリングとロータリトランスポータでの洗浄では時間をかけるとその分ウエハの処理時間に直接影響を及ぼすが、反転機での待ち時間の洗浄は装置の処理時間に影響を与えない。したがって、トップリングやロータリトランスポータでの洗浄水の吹き付けは強く短時間で行い、反転機での洗浄は乾燥を防止する程度の流量でたとえば間欠的に洗浄するのが良い。
【０１５３】
図４９は、本発明の第２の実施形態に係るポリッシング装置の各部の配置構成を示す平面図である。また図５０は図４９に示すポリッシング装置の斜視図である。図４９および図５０においてはポリッシング装置全体を囲っているハウジングは図示を省略している。また図５０においては隔壁は図示を省略している。
第１の実施形態のポリッシング装置においては、領域Ｃ，Ｄ内に配置された２つの研磨部に共通の搬送機構として回転移動する４台のステージ（置き台）を備えた共通の１台のロータリトランスポータ２７を配置したが、第２の実施形態においては、２つの研磨部にそれぞれ専用の搬送機構として往復直線移動をする２台のステージを備えたリニアトランスポータを個別に配置していることが異なっている。
図４９および図５０に示すポリッシング装置は多数の半導体ウエハをストックするウエハカセット１を載置するロードアンロードステージ２を４つ備えている。ロードアンロードステージ２上の各ウエハカセット１に到達可能となるように、走行機構３の上に２つのハンドを有した搬送ロボット４が配置されている。走行機構３にはリニアモータからなる走行機構が採用されている。リニアモータからなる走行機構を採用することにより、ウエハが大口径化し重量が高速且つ安定した搬送ができる。
【０１５４】
図４９に示す実施形態は、ウエハカセット１を載置するロードアンロードステージ２としてＳＭＩＦ(Standard  Manufacturing  Interface）ポッド、もしくはＦＯＵＰ（Front  Opening  Unified  Pod）を用い、ロードアンロードステージが外付けされた例である。ＳＭＩＦ，ＦＯＵＰは、中にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。ＳＭＩＦもしくはＦＯＵＰを、ポリッシング装置のロードアンロードステージ２に設置した場合、ポリッシング装置側のハウジング４６に設けられたシャッター５２及びＳＭＩＦもしくはＦＯＵＰ側のシャッターが開くことにより、ポリッシング装置とウエハカセット１側が一体化する。ＳＭＩＦもしくはＦＯＵＰは、研磨工程が終わると、シャッターを閉じ、ポリッシング装置と分離し、別の処理工程へ自動もしくは手動で搬送されるため、その内部雰囲気を清浄に保っておく必要がある。
【０１５５】
そのため、ウエハがカセットに戻る直前に通る領域Ａの上部には、ケミカルフィルタを通して清浄な空気のダウンフローが形成されている。又、搬送ロボット４の移動にリニアモータを用いているため、発塵が抑えられ、領域Ａの雰囲気をより正常に保つことができる。
尚、ウエハカセット１内のウエハを清浄に保つために、ＳＭＩＦやＦＯＵＰの様な密閉容器にケミカルフィルタ、ファンを内蔵し、自らクリーン度を維持するクリーンボックスを用いるようにしてもよい。
【０１５６】
搬送ロボット４の走行機構３を対称軸に、ウエハカセット１とは反対側に２台の洗浄機５，６が配置されている。各洗浄機５，６は搬送ロボット４のハンドが到達可能な位置に配置されている。また２台の洗浄機５，６の間で、ロボット４が到達可能な位置に、４つの半導体ウエハの載置台７，８，９，１０を備えたウエハステーション５０が配置されている。
【０１５７】
前記洗浄機５，６と載置台７，８，９，１０が配置されている領域Ｂと前記ウエハカセット１と搬送ロボット４が配置されている領域Ａのクリーン度を分けるために隔壁１４が配置され、互いの領域の間で半導体ウエハを搬送するための隔壁の開口部にシャッター１１が設けられている。洗浄機５と３つの載置台７，９，１０に到達可能な位置に搬送ロボット２０が配置されており、洗浄機６と３つの載置台８，９，１０に到達可能な位置に搬送ロボット２１が配置されている。
【０１５８】
前記洗浄機５と隣接するように搬送ロボット２０のハンドが到達可能な位置に洗浄機２２が配置されている。また、洗浄機６と隣接するように搬送ロボット２１のハンドが到達可能な位置に洗浄機２３が配置されている。
前記洗浄機５，６，２２，２３とウエハステーション５０の載置台７，８，９，１０と搬送ロボット２０，２１は全て領域Ｂの中に配置されていて、領域Ａ内の気圧よりも低い気圧に調整されている。前記洗浄機２２，２３は、両面洗浄可能な洗浄機である。
【０１５９】
本ポリッシング装置は、各機器を囲むようにハウジング（図示せず）を有しており、前記ハウジング内は隔壁１４、隔壁２４Ａ，２４Ｂにより複数の部屋（領域Ａ、領域Ｂを含む）に区画されている。
隔壁２４Ａおよび２４Ｂによって、領域Ｂと区分された２つのポリッシング室が形成される２つの領域ＣとＤに区分されている。そして、２つの領域Ｃ，Ｄにはそれぞれ２つの研磨テーブルと、１枚の半導体ウエハを保持しかつ半導体ウエハを前記研磨テーブルに対して押し付けながら研磨するための１つのトップリングが配置されている。即ち、領域Ｃには研磨テーブル３４，３６、領域Ｄには研磨テーブル３５，３７がそれぞれ配置されており、また、領域Ｃにはトップリング３２、領域Ｄにはトップリング３３がそれぞれ配置されている。また領域Ｃ内の研磨テーブル３４に研磨砥液を供給するための砥液ノズル４０と、研磨テーブル３４のドレッシングを行うためのドレッサ３８とが配置されている。領域Ｄ内の研磨テーブル３５に研磨砥液を供給するための砥液ノズル４１と、研磨テーブル３５のドレッシングを行うためのドレッサ３９とが配置されている。さらに、領域Ｃ内の研磨テーブル３６のドレッシングを行うためのドレッサ４８と、領域Ｄ内の研磨テーブル３７のドレッシングを行うためのドレッサ４９とが配置されている。
【０１６０】
研磨テーブル３４，３５は、機械的ドレッサー３８，３９の他に、流体圧によるドレッサーとして、アトマイザー４４，４５を備えている。アトマイザーとは、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）の混合流体を霧状にして、複数のノズルから研磨面に噴射するものである。アトマイザーの主な目的は、研磨面上に堆積、目詰まりした研磨カス、スラリー粒子を洗い流すことである。アトマイザーの流体圧による研磨面の浄化と、機械的接触であるドレッサー３８，３９による研磨面の目立て作業により、より望ましいドレッシング、即ち研磨面の再生を達成することができる。
【０１６１】
図５１はトップリング３２と研磨テーブル３４，３６との関係を示す図である。なお、トップリング３３と研磨テーブル３５，３７の関係も同様になっている。図５１に示すように、トップリング３２は回転可能なトップリング駆動軸９１によってトップリングヘッド３１から吊下されている。トップリングヘッド３１は位置決め可能な揺動軸９２によって支持されており、トップリング３２は研磨テーブル３４，３６にアクセス可能になっている。また、ドレッサ３８は回転可能なドレッサ駆動軸９３によってドレッサヘッド９４から吊下されている。ドレッサヘッド９４は位置決め可能な揺動軸９５によって支持されており、ドレッサ３８は待機位置と研磨テーブル３４上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。ドレッサヘッド（揺動アーム）９７は位置決め可能な揺動軸９８によって支持されており、ドレッサ４８は待機位置と研磨テーブル３６上のドレッサ位置との間を移動可能になっている。ドレッサ４８はテーブル３６の直径よりも長い長尺状の形状を成しており、ドレッサヘッド９７が揺動軸９８を中心に揺動する。ドレッサヘッド９７の揺動軸９８と反対側のドレッサ固定機構９６とドレッサ４８がピボット運動することにより、ドレッサ４８は自転を伴わず車のワイパーの様な動きで、研磨テーブル３６上をドレッシングできるように、ドレッサ固定機構９６によってドレッサヘッド９７から吊り下げられている。ここで、研磨テーブル３６，３７としては、前述のスクロール型研磨テーブルを使用している。
【０１６２】
図４９に示すように、隔壁２４Ａによって領域Ｂとは仕切られた領域Ｃの中にあって、搬送ロボット２０のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機２８が配置されている。隔壁２４Ｂによって領域Ｂとは仕切られた領域Ｄの中にあって、搬送ロボット２１のハンドが到達可能な位置に半導体ウエハを反転させる反転機２８’が配置されている。また、領域Ｂと領域Ｃ，Ｄを仕切る隔壁２４Ａ，２４Ｂには、半導体ウエハ搬送用の開口部が設けられ、それぞれの反転機２８と反転機２８’専用のシャッター２５，２６が開口部に設けられている。
【０１６３】
前記反転機２８及び反転機２８’は、半導体ウエハをチャックするチャック機構と半導体ウエハの表面と裏面を反転させる反転機構と半導体ウエハを前記チャック機構によりチャックしているかどうかを確認するウエハ有無検知センサとを備えている。また、反転機２８には搬送ロボット２０によって半導体ウエハが搬送され、反転機２８’には搬送ロボット２１によって半導体ウエハが搬送される。
【０１６４】
一方のポリッシング室を構成する領域Ｃ内には、反転機２８とトップリング３２との間で半導体ウエハを移送するための搬送機構を構成するリニアトランスポータ２７Ａが配置されている。他方のポリッシング室を構成する領域Ｄ内には、反転機２８’とトップリング３３との間で半導体ウエハを移送するための搬送機構を構成するリニアトランスポータ２７Ｂが配置されている。本実施形態のリニアトランスポータ２７Ａ（又は２７Ｂ）が第１実施形態のロータリトランスポータ２７と異なる点は、リニアトランスポータ２７Ａが直線往復移動する２個のステージを備えていること、リニアトランスポータとトップリング又は反転機との間で半導体ウエハを受け渡しする場合にウエハトレイを介して行うことである。
【０１６５】
図５１の右側部分には、リニアトランスポータ２７Ａとリフタ２９とプッシャー３０との関係が示されている。リニアトランスポータ２７Ｂとリフタ２９’とプッシャー３０’との関係も図５１に示すものと同様であるため、以下の説明ではリニアトランスポータ２７Ａ、リフタ２９およびプッシャー３０のみを説明する。図５１に示すように、リニアトランスポータ２７Ａの下方にリフタ２９とプッシャー３０とが配置されている。またリニアトランスポータ２７Ａの上方に反転機２８が配置されている。そして、トップリング３２は揺動してプッシャー３０およびリニアトランスポータ２７Ａの上方に位置できるようになっている。
【０１６６】
図５２はリニアトランスポータ２７Ａとリフタ２９とプッシャー３０を示す斜視図である。図５２に示すように、リニアトランスポータ２７Ａは半導体ウエハを載せる置き台を構成する直線往復移動可能な２つのステージ９０１，９０２と、ステージ９０１，９０２を支持するサポート９０３，９０４と、サポート９０３，９０４を直線往復移動させるガイド付エアシリンダ９０６，９０５とを備えている。なおガイド付エアシリンダ９０５，９０６は、支持プレート９２１の上下面に対称的に固定されている（図５４参照）。ステージ９０１とステージ９０２とは高さ位置が異なっており、両ステージ９０１，９０２は互いに干渉することなく自由に移動可能になっている。したがって、ステージ９０１をリフタ２９の上方に、ステージ９０２をプッシャー３０の上方にそれぞれ位置させた後に、両ステージ９０１，９０２を同時に移動させ擦れ違わせた後に、ステージ９０１をプッシャー３０の上方に、ステージ９０２をリフタ２９の上方にそれぞれ位置させることができる。ステージ９０１，９０２には、それぞれ４本のピン９２０が固定されており、これらピン９２０によってリング状のウエハトレイ９２５が支持されている。
【０１６７】
図５３はガイド付エアシリンダ９０５（又は９０６）を示す図であり、図５３（ａ）は斜視図、図５３（ｂ）は図５３（ａ）の要部を示す部分断面を有した平面図である。図５３に示すように、ガイド付エアシリンダ９０５はサポート９０３を支持する移動可能なスライダ９０８と、スライダ９０８の摺動を案内するガイドレール９０９と、スライダ９０８に連結されスライダ９０８を直線往復移動させるマグネット型シリンダ９１０とから構成されている。マグネット型シリンダ９１０はガイドパイプ９１１と、ガイドパイプ９１１内に設けられエアを供給することによりガイドパイプ９１１内で移動可能なピストン９１２と、マグネット９１３により磁気カップリングしてピストン９１２とともに移動する移動体９１４とから構成されている。したがって、ガイドパイプ９１１内にエアを供給すると、ピストン９１２がガイドパイプ９１１内で移動し、ピストン９１２に磁気カップリングした移動体９１４がピストン９１２とともに移動する。これにより、スライダ９０８がガイドレール９０９に沿って摺動し、スライダ９０８に固定されたサポート９０３およびステージ９０１が直線往復移動する。
【０１６８】
図５４はリニアトランスポータ２７Ａの全体構成を示す図であり、図５４（ａ）は平面図、図５４（ｂ）は図５４（ａ）のＡ矢視図、図５４（ｃ）は図５４（ａ）のＢ矢視図である。なお、図５４（ａ）においては、ウエハトレイ９２５の図示を省略している。図５４（ｂ）および図５４（ｃ）に示すように、ステージ９０１とステージ９０２とは高さ位置が異なっており、両ステージ９０１，９０２は互いに干渉することなく自由に移動可能になっている。そして、ステージ９０１，９０２のピン９２０上には、それぞれウエハトレイ９２５が載せられている。ピン９２０とウエハトレイ９２５の外周面とにより、ウエハトレイ９２５は自動調芯がされるようになっている。ウエハトレイ９２５はその上面に半導体ウエハを載置保持するためのウエハ保持面９２６を有している。図５５に示すように、ウエハ保持面９２６は、全面に渡ってリングに凹凸が設けられており、凸部９２６ａには、外周に向けて高くなるようにテーパを設け、ウエハとの接触面積を減らすようになっている。なお、この実施例においては、ステージ９０１はロード用ステージを構成し、ステージ９０２はアンロード用ステージを構成している。
【０１６９】
図５６はリニアトランスポータと反転機およびリニアトランスポータとトップリングとの半導体ウエハの受け渡しを説明するための模式図である。
図５６に示すように、搬送ロボット２０により反転機２８に搬送された研磨前の半導体ウエハ１０１は、反転機２８により反転される。そして、リフタ２９が上昇することで、ロード用ステージ９０１上のウエハトレイ９２５はリフタ２９に移載される。リフタ２９は更に上昇し、半導体ウエハ１０１は反転機２８からリフタ２９上のウエハトレイ９２５に移載される。その後、リフタ２９が下降し、半導体ウエハ１０１はウエハトレイ９２５とともにロード用ステージ９０１に載置される。ウエハトレイ９２５と半導体ウエハ１０１はロード用ステージ９０１の直線移動によりプッシャー３０の上方へ搬送される。このとき、アンロード用ステージ９０２はウエハトレイ９２５を介して研磨済の半導体ウエハ１０１をトップリング３２から受け取り、リフタ２９に向かって移動する。ロード用ステージ９０１とアンロード用ステージ９０２は移動途中ですれ違うこととなる。ロード用ステージ９０１がプッシャー３０の上方へ到達したときには、トップリング３２は図５６に示す位置に予め揺動している。次に、プッシャー３０が上昇し、プッシャー３０はロード用ステージ９０１からウエハトレイ９２５および半導体ウエハ１０１を受け取った後にさらに上昇し、半導体ウエハ１０１のみをトップリング３２へ移送する。
【０１７０】
前記トップリング３２に移送されたウエハ１０１は、トップリング３２の真空吸着機構により吸着され、ウエハ１０１は研磨テーブル３４まで吸着されたまま搬送される。そして、ウエハ１０１は研磨テーブル３４上に取り付けられた研磨パッド又は砥石等からなる研磨面で研磨される。トップリング３２がそれぞれに到達可能な位置に、前述した第２の研磨テーブル３６が配置されている。これにより、ウエハは第１の研磨テーブル３４で研磨が終了した後、第２の研磨テーブル３６で研磨できるようになっている。しかしながら、半導体ウエハに形成された膜種によっては、第２の研磨テーブル３６で研磨された後、第１の研磨テーブル３４で処理されることもある。
【０１７１】
研磨が終了したウエハ１０１は、前述とは逆のルートで反転機２８まで戻される（後述する）。反転機２８まで戻されたウエハは、純水もしくは洗浄用の薬液によりリンスノズルによってリンスされる。また、ウエハを離脱したトップリング３２のウエハ吸着面は、トップリング洗浄ノズルから純水もしくは薬液によって洗浄される。
【０１７２】
次に、図４９乃至図５１に示すポリッシング装置の処理工程の概略を説明する。
２段洗浄の２カセットパラレル処理の場合には、一方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ１）→搬送ロボット４→ウエハステーション５０の置き台７→搬送ロボット２０→反転機２８→リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１→トップリング３２→研磨テーブル３４→研磨テーブル３６（必要に応じ）→リニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２→反転機２８→搬送ロボット２０→洗浄機２２→搬送ロボット２０→洗浄機５→搬送ロボット４→ウエハカセット（ＣＳ１）に至る経路を経る。
【０１７３】
また、他方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ２）→搬送ロボット４→ウエハステーション５０の置き台８→搬送ロボット２１→反転機２８’→リニアトランスポータ２７Ｂのロード用ステージ９０１→トップリング３３→研磨テーブル３５→トップリング３３→リニアトランスポータ２７Ｂのアンロード用ステージ９０２→反転機２８’→搬送ロボット２１→洗浄機２３→搬送ロボット２１→洗浄機６→搬送ロボット４→ウエハカセット（ＣＳ２）に至る経路を経る。
【０１７４】
また３段洗浄の２カセットパラレル処理の場合は、一方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ１）→搬送ロボット４→ウエハステーション５０の置き台７→搬送ロボット２０→反転機２８→リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１→トップリング３２→研磨テーブル３４→研磨テーブル３６（必要に応じ）→リニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２→反転機２８→搬送ロボット２０→洗浄機２２→搬送ロボット２０→ウエハステーション５０の置き台１０→搬送ロボット２１→洗浄機６→搬送ロボット２１→ウエハステーション５０の置き台９→搬送ロボット２０→洗浄機５→搬送ロボット４→ウエハカセット（ＣＳ１）に至る経路を経る。
【０１７５】
また、他方のウエハは、ウエハカセット（ＣＳ２）→搬送ロボット４→ウエハステーション５０の置き台８→搬送ロボット２１→反転機２８’→リニアトランスポータ２７Ｂのロード用ステージ９０１→トップリング３３→研磨テーブル３５→研磨テーブル３７（必要に応じ）→リニアトランスポータ２７Ｂのアンロード用ステージ９０２→反転機２８’→搬送ロボット２１→洗浄機２３→搬送ロボット２１→洗浄機６→搬送ロボット２１→ウエハステーション５０の置き台９→搬送ロボット２０→洗浄機５→搬送ロボット４→ウエハカセット（ＣＳ２）に至る経路を経る。
【０１７６】
さらに３段洗浄のシリーズ処理の場合には、ウエハは、ウエハカセット（ＣＳ１）→搬送ロボット４→ウエハステーション５０の置き台７→搬送ロボット２０→反転機２８→リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１→トップリング３２→研磨テーブル３４→研磨テーブル３６（必要に応じ）→リニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２→反転機２８→搬送ロボット２０→洗浄機２２→搬送ロボット２０→ウエハステーション５０の置き台１０→搬送ロボット２１→反転機２８’→リニアトランスポータ２７Ｂのロード用ステージ９０１→トップリング３３→研磨テーブル３５→研磨テーブル３７（必要に応じ）→リニアトランスポータ２７Ｂのアンロード用ステージ９０２→反転機２８’→搬送ロボット２１→洗浄機２３→搬送ロボット２１→洗浄機６→搬送ロボット２１→ウエハステーション５０の置き台９→搬送ロボット２０→洗浄機５→搬送ロボット４→ウエハカセット（ＣＳ１）に至る経路を経る。
【０１７７】
次に、図５２乃至図５４に示すリニアトランスポータ２７Ａ、リフタ２９、プッシャー３０の動作を詳述する。なお、リニアトランスポータ２７Ｂ、リフタ２９’、プッシャー３０’の動作は同様に行われるため説明を省略する。またリフタ２９およびプッシャー３０は第１の実施形態において用いたものと概略同一の構成を有しているため、それらの詳細構造の説明は省略する。第２の実施形態におけるプッシャー３０はプッシュステージ１４３’を有している。このプッシュステージ１４３’は第１の実施形態におけるプッシュステージ１４３とは異なっている。
ウエハ受け渡し時
リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１がリフタ２９の上方に位置している。研磨前のウエハ１０１は搬送ロボット２０から反転機２８へ搬送される。その後、ウエハ１０１は反転機２８により反転され、ウエハのパターン面が下を向く。リフタ２９（図３０に示す）は上昇し、リフタ２９の上部のステージ２６０はリニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１上のロード専用のウエハトレイ９２５と係合して結合する。
【０１７８】
次にリフタ２９は、その上部にウエハトレイ９２５を載置したまま反転機２８からウエハ１０１を受け取る位置まで上昇し停止する。
リフタ２９の上昇がウエハ１０１の直下で停止したのを、例えばリフタ２９の上昇用シリンダ２６１のセンサ２６６で確認すると、反転機２８はウエハ１０１のクランプを開放し、ウエハ１０１はリフタ２９上のウエハトレイ９２５の上に移載される。
【０１７９】
その後、リフタ２９はウエハ１０１をウエハトレイ９２５上に載置したまま下降をする。すると、リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１上のピン７２０により、リフタ２９上に載せられたウエハトレイ９２５は求芯されつつリフタ２９からリニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１へ移載される。リフタ２９は、ウエハトレイ９２５がリニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１に載せられた後も、リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１が移動しても干渉しない位置まで下降を続け所定位置で停止する。
【０１８０】
ウエハロード時
リフタ２９が下降を完了すると、リニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１は移動して、プッシャー３０（図３３参照）の上方に、半導体ウエハ１０１を保持したロード専用のウエハトレイ９２５を位置させる。ロード用ステージ９０１の位置決めが完了すると、エアシリンダ１４６によりプッシャー３０がガイドステージ１４１周りの構成品と共に上昇していき、上昇途中でリニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１のウエハ保持位置を通過する。このとき、通過と同時にウエハ１０１をその上面に載置したウエハトレイ９２５とプッシャー３０のプッシュステージ１４３’とが係合し、プッシャー３０はウエハトレイ９２５をリニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１から受け取る。
【０１８１】
プッシュステージ１４３’がウエハトレイ９２５を保持したままトップリングガイド１４８は停止することなく上昇していき、トップリングガイド１４８のテーパ２０８によってトップリング３２のガイドリング３０１を呼び込む。Ｘ，Ｙ方向に自在に移動可能なリニアウェイ１４９による位置合わせでトップリング３２に求芯し、トップリングガイド１４８の段部２００がガイドリング３０１下面と接触することでガイドステージ１４１の上昇は終了する。
【０１８２】
ガイドステージ１４１はトップリングガイド１４８の段部２００がガイドリング３０１下面に接触して固定され、それ以上上昇することはない。ところが、エアシリンダ１４６はショックキラー１５６に当たるまで上昇し続けるので、圧縮バネ１５２は収縮するためスプラインシャフト１４２のみが更に上昇し、プッシュステージ１４３’がさらに上昇する。ウエハ１０１がトップリング３２に接触した後にシリンダ１４６が上昇するストロークはバネ１５９が吸収し、ウエハ１０１を保護している。
【０１８３】
次に、エアシリンダ１４５によりプッシュステージ１４３’がウエハトレイ９２５を保持したまま更に上昇し、トップリング３２によりウエハ１０１が吸着保持される。しかる後、エアシリンダ１４５が逆作動してウエハトレイ９２５がプッシュステージ１４３’と共に下降する。そして、エアシリンダ１４６によりプッシャー３０がガイドステージ１４１周りの構成品と共に下降していき、下降途中でウエハトレイ９２５をリニアトランスポータ２７Ａのロード用ステージ９０１に受け渡し、更に下降して所定の位置で停止する。
【０１８４】
ウエハアンロード時
プッシャー３０上方のウエハアンロード位置にトップリング３２によってウエハ１０１が搬送され、リニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２の移動により、アンロード専用のウエハトレイ９２５がプッシャー３０の上方に位置する。すると、エアシリンダ１４６によりプッシャー３０がガイドステージ１４１周りの構成品と共に上昇していき、上昇途中でリニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２のウエハ保持位置を通過する。このとき、通過と同時に空のウエハトレイ９２５とプッシャー３０のプッシュステージ１４３’とが係合し、プッシャー３０はウエハトレイ９２５をリニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２から受け取る。
【０１８５】
そして、トップリングガイド１４８のテーパ面２０８によってトップリング３２のガイドリング３０１を呼び込み、リニアウェイ１４９による位置合わせでトップリング３２に求芯し、トップリングガイド１４８の段部２００がガイドリング３０１の下面と接触することでガイドステージ１４１の上昇は終了する。
【０１８６】
この時、エアシリンダ１４６はショックキラー１５６に当たるまで動作しつづけるが、ガイドステージ１４１はトップリングガイド１４８の段部２００がガイドリング３０１の下面に接触して固定されているため、エアシリンダ１４６は圧縮バネ１５２の反発力に打勝ってスプラインシャフト１４２をエアシリンダ１４５ごと押し上げ、プッシュステージ１４３’を上昇させる。この時、プッシュステージ１４３’はトップリングガイド１４８のウエハ保持部より高い位置になることはない。本実施例ではシリンダ１４６はトップリングガイド１４８がガイドリング３０１に接触した所から更にストロークするように設定されている。この時の衝撃はバネ１５２によって吸収される。
【０１８７】
エアシリンダ１４６の上昇が終了するとトップリング３２よりウエハ１０１がリリースされ、アンロード専用のウエハトレイ９２５の上に保持される。ウエハ１０１がアンロード専用のウエハトレイ９２５上に保持されると、プッシャー３０は下降を開始する。そして、アンロード専用のウエハトレイ９２５は研磨済ウエハとともにリニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２上に移載され、プッシャー３０は引き続き下降し、下降終了で動作が完了する。
【０１８８】
リニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２は移動して研磨済ウエハが載置されたアンロード専用のウエハトレイ９２５をリフタ２９の上方に位置させる。リフタ２９が上昇し、リフタ２９は研磨済ウエハが載置されたアンロード専用のウエハトレイ９２５をリニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２から受け取り、更に上昇して、反転機２８へのウエハ受け渡し位置へウエハを位置させる。
反転機２８のグリッパがウエハ１０１を受け取った後、リフタ２９は下降して、アンロード専用のウエハトレイ９２５がリニアトランスポータ２７Ａのアンロード用ステージ９０２に移載された後、更に下降後、停止して、トップリング３２から反転機２８へのウエハの移載動作が完了する。その後、ウエハ１０１は反転機２８により反転された後、搬送ロボット２０により受け取られる。
【０１８９】
本発明の第２の実施形態のポリッシング装置によれば、各研磨部に専用の搬送機構として、直線往復移動する少なくとも２台のステージ（置き台）を有したリニアトランスポータを備えたため、反転機とトップリングとの間でポリッシング対象物を移送するのに要する時間を短縮することができ、単位時間当たりのポリッシング対象物の処理枚数を増加させることができる。
また、ポリッシング対象物がリニアトランスポータのステージと反転機との間で移送されるとき、ポリッシング対象物はウエハトレイと反転機との間で移送される。そして、ポリッシング対象物がリニアトランスポータのステージとトップリングとの間で移送されるとき、ポリッシング対象物はウエハトレイとトップリングとの間で移送される。それゆえ、ウエハトレイは移送時の衝撃を吸収でき、ポリッシング対象物の移送速度を増加させることができ、ポリッシング対象物のスループットを上昇させることができる。
また、反転機からトップリングへのウエハの移載をリニアトランスポータの各ステージに着脱自在に保持したトレイを介して行うことで、例えば、リフタとリニアトランスポータとの間、リニアトランスポータとプッシャーとの間でのウエハの移し替えをなくして、発塵や把持ミスに伴う損傷を防止することができる。
【０１９０】
さらに、複数のトレイを研磨前のポリッシング対象物を保持するロード専用のトレイと、研磨後のポリッシング対象物を保持するアンロード専用のトレイに２分することで、研磨前のウエハはプッシャーからでなく、ロード専用のトレイからトップリングへ受け渡され、又、研磨後のウエハはトップリングからプッシャーにではなくアンロード専用のトレイに受け渡される。従って、トップリングへのウエハのロードとトップリングからのウエハのアンロードが、別の治具（又は部材）で行われるため、研磨後のウエハに付着した砥液等がロードとアンロード共通のウエハの支持部材に付着、固化して砥液等が研磨前のウエハに傷つけたり、又、付着するといった問題点を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るポリッシング装置の各部の配置構成を示す平面図である。
【図２】トップリングと研磨テーブルとの関係を示す図である。
【図３】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の一例を示す模式的工程図である。
【図４】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の一例を示す模式的工程図である。
【図５】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の一例を示す模式的工程図である。
【図６】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の一例を示す模式的工程図である。
【図７】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の一例を示す模式的工程図である。
【図８】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図９】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図１０】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図１１】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図１２】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図１３】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図１４】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の他の例を示す模式的工程図である。
【図１５】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図１６】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図１７】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図１８】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図１９】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図２０】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図２１】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図２２】図１に示すポリッシング装置によってウエハのポリッシングを行う場合の更に他の例を示す模式的工程図である。
【図２３】図２３（ａ）および図２３（ｂ）はロードアンロード部を示す図であり、図２３（ａ）は正面図、図２３（ｂ）は側面図である。
【図２４】ロードアンロード部の他の例を示す図である。
【図２５】洗浄室の気流構成を示す模式図である。
【図２６】搬送ロボットを示す側面図である。
【図２７】搬送ロボットを示す斜視図である。
【図２８】ウエハステーションを示す図であり、図２８（ａ）は正面図、図２８（ｂ）は側面図、図２８（ｃ）は図２８（ａ）のＩ矢視図、図２８（ｄ）は図２８（ａ）のII矢視図、図２８（ｅ）は図２８（ａ）のIII矢視図である。
【図２９】反転機を示す図であり、図２９（ａ）は平面図、図２９（ｂ）は一部断面された側面図である。
【図３０】リフタを示す縦断面図である。
【図３１】ロータリトランスポータを示す平面図である。
【図３２】ロータリトランスポータを示す縦断面図である。
【図３３】プッシャーの縦断面図である。
【図３４】プッシャーの動作説明図である。
【図３５】トップリングの構造を示す部分的に断面された側面図である。
【図３６】ドレッサを示す縦断面図であり、ダイヤモンドドレッサを示す。
【図３７】ドレッサを示す縦断面図であり、ブラシドレッサを示す。
【図３８】第２の研磨テーブルのドレッサの構造を示す縦断面図である。
【図３９】第２の研磨テーブルのドレッサの側面図を示す。
【図４０】回転型研磨テーブルを示す正面図である。
【図４１】スクロール型研磨テーブルを示す縦断面図である。
【図４２】図４２（ａ）は図４１のＰ−Ｐ線断面図であり、図４２（ｂ）は図４２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４３】オーバーハング型研磨テーブルを示す縦断面図である。
【図４４】砥液供給ノズルを示す図であり、図４４（ａ）は砥液供給ノズルの平面図であり、図４４（ｂ）は砥液供給ノズルの部分断面を有する側面図である。
【図４５】砥液供給ノズルを示す図であり、砥液供給ノズルの研磨テーブルに対する位置を示したものである。
【図４６】研磨砥液供給方式を示す模式図である。
【図４７】研磨砥液供給方式を示す模式図である。
【図４８】研磨砥液供給方式を示す模式図である。
【図４９】本発明の第２の実施形態に係るポリッシング装置の各部の配置構成を示す平面図である。
【図５０】図４９に示すポリッシング装置の斜視図である。
【図５１】トップリングと研磨テーブルとの関係を示す図である。
【図５２】リニアトランスポータとリフタとプッシャーを示す斜視図である。
【図５３】ガイド付エアシリンダを示す図であり、図５３（ａ）は斜視図、図５３（ｂ）は図５３（ａ）の要部を示す部分断面を有した平面図である。
【図５４】リニアトランスポータの全体構成を示す図であり、図５４（ａ）は平面図、図５４（ｂ）は図５４（ａ）のＡ矢視図、図５４（ｃ）は図５４（ａ）のＢ矢視図である。
【図５５】図５４に示すリニアトランスポータの斜視図である。
【図５６】リニアトランスポータと反転機およびリニアトランスポータとトップリングとの半導体ウエハの受け渡しを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１９２】
１    ウエハカセット
２    ロードアンロードステージ
３    走行機構
４，２０，２１    搬送ロボット
５，６，２２，２３    洗浄機
５ａ，６ａ，１１，２２ａ，２３ａ，２５，２６，５２，７７，３５７    シャッター
７，８    ドライステーション
９，１０    ウエットステーション
１４，１５，１６，２４，４７，３５８    隔壁
２７    ロータリトランスポータ
２７Ａ，２７Ｂ    リニアトランスポータ
２８，２８’    反転機
２９，２９’    リフタ
３０，３０’    プッシャー
３１    トップリングヘッド
３２，３３    トップリング
３４，３５，３６，３７，７５５    研磨テーブル
３８，３９，４８，４９，３０００    ドレッサ
４０，４１    砥液供給ノズル
４３，４３’，３０２０    水桶
４４，４５    アトマイザー
４６    ハウジング
５０    ウエハステーション
５１    揺動アーム
６０    トップリング洗浄ノズル
７１，７２，７３，７４，２３７，３５１，３５４    透過型光センサ
７５，７６，１００，１０１，２０３    リンスノズル
７８，７９    ガイドブロック
８０，８０’，３０６１    ポリッシャーパン
８１，２３２，２６１，３１３，３００８，３０１６，３０５３，３０５４    シリンダ
９１    トップリング駆動軸
９２，９５，９８，３０１３，３０５１    回転軸
９３    ドレッサ駆動軸
９６    ドレッサ固定機構
９４，９７    ドレッサヘッド
９８    揺動軸
１０１    ウエハ
１０３，３０１    ガイドリング
１０４，４０２，４０４    モータハウジング
１２０    θ軸
１２１    Ｒ１，Ｒ２軸
１２２    Ｚ軸
１２３    Ｘ軸
１２４    ロボットボディ
１２５    上ハンド
１２６    下ハンド
１４０    中空シャフト
１４１    ガイドステージ
１４２    スプラインシャフト
１４３，１４３’  プッシュステージ
１４４    フローティングジョイント
１４５，１４６    エアシリンダ
１４７，１５０    スライドブッシュ
１４８    トップリングガイド
１４９    リニアウェイ
１５１，３０５８    ベアリングケース
１５２，１５９，２３３    圧縮バネ
１５３    ガイドスリーブ
１５４    センタスリーブ
１５５    Ｖリング
１５６    ショックキラー
１６０    プッシュロッド
１８０    位置決め用テーパ
１９０    フィルタ
１９１    ファン
１９２    ダンパ
１９３    ダクト
１９４    フィルタファンユニット
１９５    吸入口（開口部）
１９７    個別排気
１９８    機構
２０１    ウエハ載置用ピン
２０２    テーパ
２０４    セパレータ
２０５    サーボモータ
２０６    原点センサ
２１０，２１１，２１２，２１３，２１６，２６０，３６６，９０１，９０２    ステージ
２３０    アーム
２３１    コマ
２３４，２６２，７５２    シャフト
２３５，２６４    ストッパ
２３６    エンドブロック
２３７    センサ
２３８，２４０，３００５，３０１１    プーリ
２３９    ステッピングモータ
２４１，３１２    ベルト
２５０    ウエハ有無センサ
２５０ａ    投光側
２５０ｂ    受光側
２６３    爪
２６５    ストッパベース
２６６，２６７，３０６４    センサ
３００    トップリング本体
３０２    バッキングフィルム
３０３    貫通穴
３０４    取付けフランジ
３０５    球
３０６    旋回アーム
３０９，４０１，６３３，７５０，３０１４    モータ
３１０    駆動プーリ
３１１    従動プーリ
３１４，３７１，３０１９    駆動フランジ
３１６    回転継手
３５２    サーチ機構
３５３    ダミーウエハステーション
３５５    駆動源（パルスモータ）
３５６    ウエハサーチセンサ
３６０    扉
３６１    開閉判別用センサ
３６２    昇降機構
３６３    底板
３６４    装置内部
３６５    装置外の雰囲気
３６７    箱
３７０    ドレッサプレート
３７３    ダイヤモンド粒
３７４    ブラシ
３７６    防水キャップ
３７７    Ｖリング
３７８，７０１，７１０    ラビリンス
４０３，７０６，７０９    ハウジング
４０５    ロータリージョイント
４２０，４２１，４２４，４２５，４２６，４４０，４４１    バルブ
４３０，４３２    ポンプ
５０１，５０２，５０３，５０４，５０５    スプレーノズル
６３４    ケーシング
６３５    支持板
６３６    支持部
６３７    定盤
６３８，６３９，６４８，７６０，７６１    凹所
６４０，６４１，７５３，７６２，７６３，３００６，３０５７    ベアリング
６４２，６４３，７６４，７６５    軸体
６４４    連結部材
６４５    主軸
６４６    駆動端
６４７，６５０，６５１，３０３２    軸受
６４９    モータ室
６５２ａ，６５２ｂ，７６７    バランサ
６５３，６５４    板状部材
６５５    研磨液空間
６５６    研磨液供給口
６５７，６５８    研磨液吐出孔
６５９    研磨パッド
６６１    回転槽
７００    定盤
７０２，７０３    Ｏリング
７０７    ドグ
７０８    近接スイッチ
７０９    ポート
７５１    上部フランジ
７５４    セットリング
７５７，７６８    貫通孔
７５８    支持部
７５９    テーブル
７６６    支持部材
７６９    フリンガー
７７０    樋
７９０    ボルト
７９１    継ぎ手
８１０，３０５０    液体供給アーム
８１２    スライド機構
８１３    ボックスカバー
８１４    ステー
８１５    ディテント機構
８１９    下面
８２１    開口
８２３    ノズル
８２４    コネクタ
８２５    供給チューブ
８４０    ノズルアセンブリ
８４０ａ    ノズル設定部材
８５０    揺動軸
９０３，９０４    サポート
９０５，９０６    ガイド付エアシリンダ
９０８    スライダ
９０９    ガイドレール
９１０    マグネット型シリンダ
９１１    ガイドパイプ
９１２    ピストン
９２０    ピン
９２１    支持プレート
９２５    ウエハトレイ
９２６    ウエハ保持面
３００２    ブラシ固定座
３００７    ブラケット
３０１０    ガイド
３０１２    タイミングベルト
３０１７    クランク
３０１８    スライダ
３０２１    上昇端センサ
３０２２    下降端センサ
３０２４    終端センサ
３０２６，３０２７    保護外装
３０２８    ロータリボールスプライン
３０２９    スプライン外輪
３０３０    フランジ外輪
３０３１    ドレッシング剤供給口
３０５２    揺動アーム
３０５５    ベース
３０５６    シリンダブラケット
３０５９    アーム本体
３０６０    フリンガー
３０６２    インシロック
３０６３    チューブ
３０６５    ドグ
３０６６，３０６７，３０６８，３０６９    位置センサ
３０７０    飛散防止カバー
【図１】
2008066755.tif 000003
【図２】
2008066755.tif 000004
【図３】
2008066755.tif 000005
【図４】
2008066755.tif 000006
【図５】
2008066755.tif 000007
【図６】
2008066755.tif 000008
【図７】
2008066755.tif 000009
【図８】
2008066755.tif 000010
【図９】
2008066755.tif 000011
【図１０】
2008066755.tif 000012
【図１１】
2008066755.tif 000013
【図１２】
2008066755.tif 000014
【図１３】
2008066755.tif 000015
【図１４】
2008066755.tif 000016
【図１５】
2008066755.tif 000017
【図１６】
2008066755.tif 000018
【図１７】
2008066755.tif 000019
【図１８】
2008066755.tif 000020
【図１９】
2008066755.tif 000021
【図２０】
2008066755.tif 000022
【図２１】
2008066755.tif 000023
【図２２】
2008066755.tif 000024
【図２３】
2008066755.tif 000025
【図２４】
2008066755.tif 000026
【図２５】
2008066755.tif 000027
【図２６】
2008066755.tif 000028
【図２７】
2008066755.tif 000029
【図２８】
2008066755.tif 000030
【図２９】
2008066755.tif 000031
【図３０】
2008066755.tif 000032
【図３１】
2008066755.tif 000033
【図３２】
2008066755.tif 000034
【図３３】
2008066755.tif 000035
【図３４】
2008066755.tif 000036
【図３５】
2008066755.tif 000037
【図３６】
2008066755.tif 000038
【図３７】
2008066755.tif 000039
【図３８】
2008066755.tif 000040
【図３９】
2008066755.tif 000041
【図４０】
2008066755.tif 000042
【図４１】
2008066755.tif 000043
【図４２】
2008066755.tif 000044
【図４３】
2008066755.tif 000045
【図４４】
2008066755.tif 000046
【図４５】
2008066755.tif 000047
【図４６】
2008066755.tif 000048
【図４７】
2008066755.tif 000049
【図４８】
2008066755.tif 000050
【図４９】
2008066755.tif 000051
【図５０】
2008066755.tif 000052
【図５１】
2008066755.tif 000053
【図５２】
2008066755.tif 000054
【図５３】
2008066755.tif 000055
【図５４】
2008066755.tif 000056
【図５５】
2008066755.tif 000057
【図５６】
2008066755.tif 000058