(57)【要約】【課題】ターンテーブルに送風構造を持ったスピン乾燥機において、ウェハとターンテーブルとでなす空間が一種の密閉状態になることを防止し、必要な翼面積を得、充分な風量を得ることができるようにして乾燥速度の低下することを防止することを課題とする。【解決手段】スピン乾燥機用のターンテーブル７３には、スピン軸７２に取り付けるための取付部を有するハブ部７３２、ハブ部７３２から放射状に延びるように設けられた複数の棒状のスポーク部７３３、スポーク部７３３の先端部に設けられた環状のリム部７３４、及び、円板状のワークＷを支持するためリム部７３４に設けられた複数の支持片７３１が備えられており、このスポーク部７３３にはフィン７３６が設けられており、ターンテーブル７３、支持片７３１、及びウェハＷによって囲まれた空間内の気体を、各スポーク部７３３間に形成される開口を通して下方に排出する。【選択図】　　　　図１３
2004022660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピン軸に取り付けるための取付部を有するハブ部、
上記ハブ部から放射状に延びるように設けられた複数の棒状のスポーク部、
上記スポーク部の先端部に設けられた環状のリム部、及び、
円板状のワークを支持するため上記リム部に設けられた複数の支持片、
を有するスピン乾燥機用のターンテーブルにおいて、
上記スポーク部には、上記ハブ部、上記スポーク部、上記支持片、及び、この支持片上に支持されているワークによって囲まれた空間内の気体を、各スポーク部間に形成される開口を通して（下方に）排出するために、フィンが設けられていること
を特徴とするスピン乾燥機用のターンテーブル。
【請求項２】
スピン軸に取り付けるための取付部を有するハブ部、
上記ハブ部から放射状に延びるように設けられた複数の棒状のスポーク部、
上記スポーク部の先端部に設けられた環状のリム部、及び、
円板状のワークを支持するため上記リム部に設けられた複数の支持片、
を有するスピン乾燥機用のターンテーブルにおいて、
上記スポーク部は、上記ハブ部、上記スポーク部、上記支持片、及び、この支持片上に支持されているワークによって囲まれた空間内の気体を、各スポーク部間に形成される開口を通して（下方に）排出するために、それ自体が翼形の断面を有していること
を特徴とするスピン乾燥機用のターンテーブル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたターンテーブルにおいて、
上記ハブ部には、スピン軸内を通る供給路から供給された乾燥用の気体をワークに向けて吹き出すためのノズルが設けられていること
を特徴とするスピン乾燥機用のターンテーブル。
【請求項４】
回転駆動源、
上記回転駆動源によって実質的に垂直な軸心回りに回転するスピン軸、及び、
請求項１から請求項３までのいずれかに記載されたターンテーブル
を備えたスピン乾燥機であって、
上記ターンテーブルは、上記ハブ部によって上記スピン軸に取り付けられていること
を特徴とするスピン乾燥機。
【請求項５】
請求項４に記載されたスピン乾燥機において、
上記スピン軸は、その内部に乾燥用の気体を上記ノズルに供給するための供給路を備えていること
を特徴とするスピン乾燥機。
【請求項６】
回転駆動源、
上記回転駆動源によって実質的に垂直な軸心回りに回転するスピン軸、及び、
請求項１又は請求項２に記載されたターンテーブル
を備えたスピン乾燥機であって、
上記スピン軸は、その内部に乾燥用の気体を通すための供給路とこの気体をワークに向かって吹き付けるためのノズルとを備えており、上記ハブ部を貫通して上記ターンテーブルが取り付けられていること
を特徴とするスピン乾燥機。
【請求項７】
機枠によって実質的に全体が覆われたウェハ外周部研磨装置であって、上記機枠内には、
ウェハを納めたウェハカセットを受入れ及び排出するためのウェハ受入排出ユニット、
ウェハの位置とそのノッチの方向を決めるためのウェハポジションアライニングユニット、
ウェハのノッチを研磨するためのウェハノッチ研磨ユニット、
円周端面、ベベル面等を含むウェハの円周部を研磨するためのウェハ円周部研磨ユニット、
洗浄液によってウェハを洗浄するためのウェハ洗浄ユニット、及び、
スピン乾燥ユニットとして上記請求項４から請求項６までのいずれかに記載されたスピン乾燥機が設置されているとともに、
これらのユニット間でウェハを搬送するための内部搬送ユニットが設置されていること
を特徴とするウェハ外周部研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハを洗浄した後、ウェハを高速回転させ、付着した液滴を遠心力によって振り飛ばしながら乾燥させるタイプのスピン乾燥機、このためのターンテーブル、更には、このスピン乾燥機をスピン乾燥ユニットとして備えているウェハ外周部研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピン乾燥機では、半導体ウェハ等のワークは高速回転するターンテーブル上に保持される。ターンテーブルの回転によって、ワークに付着した液滴には遠心力が働き、遠心力によって液滴が振り飛ばされるだけでなく、表面に生じる気流によって付着した液滴の乾燥も行われる。ところが、ワークの下側面つまりターンテーブルと向かい合う側の面では開放された上側面と比べて気流の流れが悪い。このため、下側面の液滴の乾燥速度が遅いことから、下側面が完全に乾燥するまで充分に長い時間をかけてスピン乾燥が行われる。特開２０００−１０５０７６号公報には、このようなワーク下側面の乾燥速度が低く、その結果、長い乾燥時間が必要となるのを避けるため、ワークとターンテーブルとの間に複数枚の羽根を設け、そこの空気を周縁外側に向かって流し、もって乾燥時間を短縮する技術が開示されている。
【０００３】
ところが、このようなスピン乾燥機においても、なおまだ下側面の乾燥速度が遅く、上側面と同じような速度で乾燥させることができない。これは以下の理由に因ることが判った。図１は上記公報に開示のスピン乾燥機のターンテーブルの概要を示す説明図であり、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。このスピン乾燥機は、回転駆動源７１ａ、回転駆動源によって実質的に垂直な軸心回りに回転するスピン軸７２ａ、ワークＷを支持するためにスピン軸７２ａに設けられた平板状のターンテーブル７３ａ、及び、複数の支持片７３１ａを備えている。
【０００４】
ターンテーブル７３ａには扇状の導入孔１７ａが複数形成されているとともに、上面には回転方向に向って凸に湾曲した羽根１８ａが等間隔に複数枚設けられている。また、スピン軸７２ａには窒素ガスの供給路７２１ａが形成されており、ターンテーブル７３ａの中心から上に向かって開放している。ターンテーブル７３ａが回転すると、羽根１８ａによって中心から外側に向かう気流が発生し、導入孔１７ａから気体が矢印に沿って導入され、この気体とともに供給された窒素ガスが外側に排気される。また、ターンテーブル７３ａが回転するとき生じる遠心力によってワークＷの裏面に付着した液滴が振り飛ばされる。このとき、振り飛ばされた液滴及び付着した液滴から発生した蒸気は外側に向かう気流に乗って外側に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ターンテーブル７３ａ上には支持片７３１ａが充分に間を置いて設けられているものの、ターンテーブル７３ａが高速回転するとき、支持片７３１ａが風を切る。この風切りのため、内側から外に向かってきた気流が大きく乱される。つまり、ターンテーブル７３ａの高速回転によって、支持片７３１ａが描く軌跡があたかもそこに仮想的な壁７３１ｂがあるかのように働き、一種の密閉空間を作るため、気流が妨げられ、滞留が生じる。このため、乾燥速度を充分に大きくできない。
【０００６】
また、支持片７３１ａ間を通過して液滴を外側に排出する構成であるため、飛んできた液滴の一部が支持片７３１ａに衝突することもあり、これによって砕け、跳ね返された液滴がワーク裏面に再付着するため、乾燥時間が長くかかることになる。
【０００７】
上記従来技術には更に別な問題がある。通常、ウェハ外周部研磨装置には、搬送手段が備えられており、この装置内では、ウェハの搬送は全て搬送手段によって行われる。スピン乾燥は、このウェハ外周部研磨装置内において実質的に最終の段階で、ウェハのおもて面（パターン形成面）を上に向けて行われる。スピン乾燥機から乾燥ウェハを搬出するときには、パターン形成面の汚れが最も嫌われるため、ウェハ下側（パターン形成面の裏）にハンドを入れて、これを吸引支持する。
【０００８】
羽根によって起こすことができる全風量は、全翼面積に依存する。風量を増やすために、支持片７３１ａの高さを高くすると、ウェハを安定して支持、回転することができないため、また、増やすことが可能な羽根の枚数には限界があるため、従来技術によるときには、必要な翼面積とそれによる充分な風量を得ることが困難である。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み、上述の一種の密閉空間によって気流が妨げられ、滞留が生じることがないように、必要な翼面積とそれによる充分な風量を得ることができるようにし、水滴が残ることがない充分に速いウェハ裏面の乾燥速度をもったスピン乾燥機を提供すること、そのためのターンテーブル、及び、ウェハ乾燥ユニットとしてこのようなスピン乾燥機を備えたウェハ外周部研磨装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、
第１番目の発明の解決手段は、スピン軸に取り付けるための取付部を有するハブ部、上記ハブ部から放射状に延びるように設けられた複数の棒状のスポーク部、上記スポーク部の先端部に設けられた環状のリム部、及び、円板状のワークを支持するため上記リム部に設けられた複数の支持片、を有するスピン乾燥機用のターンテーブルにおいて、上記スポーク部には、上記ハブ部、上記スポーク部、上記支持片、及び、この支持片上に支持されているワークによって囲まれた空間内の気体を、各スポーク部間に形成される開口を通して（下方に）排出するために、フィンが設けられていることを特徴とするスピン乾燥機用のターンテーブルである。
【００１１】
第２番目の発明の解決手段は、スピン軸に取り付けるための取付部を有するハブ部、上記ハブ部から放射状に延びるように設けられた複数の棒状のスポーク部、上記スポーク部の先端部に設けられた環状のリム部、及び、円板状のワークを支持するため上記リム部に設けられた複数の支持片、を有するスピン乾燥機用のターンテーブルにおいて、上記スポーク部は、上記ハブ部、上記スポーク部、上記支持片、及び、この支持片上に支持されているワークによって囲まれた空間内の気体を、各スポーク部間に形成される開口を通して（下方に）排出するために、それ自体が翼形の断面を有していることを特徴とするスピン乾燥機用のターンテーブルである。
【００１２】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目又は第２番目の発明のターンテーブルにおいて、上記ハブ部には、スピン軸内を通る供給路から供給された乾燥用の気体をワークに向けて吹き出すためのノズルが設けられていることを特徴とするスピン乾燥機用のターンテーブルである。
【００１３】
第４番目の発明の解決手段は、回転駆動源、上記回転駆動源によって実質的に垂直な軸心回りに回転するスピン軸、及び、第１番目から第３番目までの発明のターンテーブルを備えたスピン乾燥機であって、上記ターンテーブルは、上記ハブ部によって上記スピン軸に取り付けられていることを特徴とするスピン乾燥機である。
【００１４】
第５番目の発明の解決手段は、第４番目の発明のスピン乾燥機において、上記スピン軸は、その内部に乾燥用の気体を上記ノズルに供給するための供給路を備えていることを特徴とするスピン乾燥機である。
【００１５】
第６番目の発明の解決手段は、回転駆動源、上記回転駆動源によって実質的に垂直な軸心回りに回転するスピン軸、及び、第１番目又は第２番目の発明のターンテーブルを備えたスピン乾燥機であって、上記スピン軸は、その内部に乾燥用の気体を通すための供給路とこの気体をワークに向かって吹き付けるためのノズルとを備えており、上記ハブ部を貫通して上記ターンテーブルが取り付けられていることを特徴とするスピン乾燥機である。
【００１６】
第７番目の発明の解決手段は、機枠によって実質的に全体が覆われたウェハ外周部研磨装置であって、上記機枠内には、ウェハを納めたウェハカセットを受入れ及び排出するためのウェハ受入排出ユニット、ウェハの位置とそのノッチの方向を決めるためのウェハポジションアライニングユニット、ウェハのノッチを研磨するためのウェハノッチ研磨ユニット、円周端面、ベベル面等を含むウェハの円周部を研磨するためのウェハ円周部研磨ユニット、洗浄液によってウェハを洗浄するためのウェハ洗浄ユニット、及び、スピン乾燥ユニットとして第４番目から第６番目までのスピン乾燥機が設置されているとともに、これらのユニット間でウェハを搬送するための内部搬送ユニットが設置されていることを特徴とするウェハ外周部研磨装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のスピン乾燥機をウェハ外周部研磨装置におけるウェハ乾燥ユニットとして組み込んだ例に基づいて実施形態を説明する。まず、ウェハＷの形状と部位について簡単に説明しておく。図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、半導体ウェハの平面図、半導体ウェハＷの部分断面図、拡大したノッチＮの周辺を示す斜視図である。半導体ウェハのパターン形成面Ｓｐ、円周ベベル面Ｓｂ及び円周端面（外周をなす筒面）Ｓｃは、そのままでは後の工程における塵埃発生の原因となるため、ノッチＮのノッチベベル面ノッチ端面を含めて、研磨によって鏡面加工される。
【００１８】
図３は、本発明が組み込まれたウェハ外周部研磨装置を示す外観図である。この図に示されるように、このウェハ外周部研磨装置１は、実質的に全体が機枠１０によって覆われており、その一箇所、ウェハカセット受入排出口ユニット２が一部を覗かせている。ウェハカセット受入排出口ユニット２において限られたわずかな部分だけが開口している。
【００１９】
ウェハ外周部研磨装置１は、他の装置を含めた全体を制御するための制御装置によって制御されるほかに、機枠１０の外面には適宜の高さ位置に操作盤１１及び表示装置１２が設けられており、オペレーターがこれを手動で操作することが可能になっている。複数の透明窓１３は、全体を覆う機能の外、このウェハ外周部研磨装置１の動作状況を適宜外部から観察するための窓であり、修理、調整等のため取り外し可能となっている。
【００２０】
ウェハカセット受入排出口ユニット２は棚状構造を有している。受入排出棚２１には加工前のウェハＷを装填したウェハカセット２１１がウェハＷを略水平状態にして置かれ、ここからウェハ外周部研磨装置１内に取り込まれて、鏡面研磨される。鏡面研磨が終了したウェハＷは、再び同一のウェハカセット２１１の同一のスロットに納められる。そして、ウェハカセット２１１ごとウェハＷが次工程に搬送される。つまり、受入排出棚２１は、ここにウェハカセット２１１が置かれることにより、ウェハＷが装置内を出入り可能となっている。
【００２１】
図４は、ウェハ外周部研磨装置１の概要を説明するための平面図である。機枠１０内には、ウェハカセット受入排出口ユニット２、ウェハポジションアライニングユニット３、ウェハノッチ研磨ユニット４、ウェハ円周部研磨ユニット５、ウェハ洗浄ユニット６、ウェハ乾燥ユニット７、内部搬送ユニット、２つのスラリー供給装置（第１スラリー供給装置４９、第２スラリー供給装置５９）が配置されており、各ユニットは、機枠１０の所定の位置に取り付けられている。なお、この例では、後述するように内部搬送ユニットが、３つの搬送ユニット、すなわち、第１搬送ユニット８１、第２搬送ユニット８２、及び、第３搬送ユニット８３から構成されている。
【００２２】
ウェハＷの移動（図４に矢印で示す。）の概略は以下のとおりである。最初ウェハＷは、ウェハカセット２１１に収納されてウェハカセット受入排出口ユニット２に置かれる。ウェハカセット２１１からウェハＷが取り出され、ウェハポジションアライニングユニット３に移される。ウェハポジションアライニングユニット３ではウェハＷの中心が予め定められた位置に来るように位置決めするとともに、そのノッチが予め定められた方向を向くように方向付けされる。
【００２３】
こうして位置と向きを整えられてから、ウェハノッチ研磨ユニット４に移され、ここでノッチの研磨が行われる。研磨されるウェハの部位は図２に示す上下のノッチベベル面Ｓｂｎ及びノッチ端面Ｓｃｎである。その後ウェハ円周部研磨ユニット５に移される。ここでは、円周部、つまり図２に示すように上下の円周ベベル面Ｓｂ及び円周端面Ｓｃの研磨が行われる。
【００２４】
ついで、ウェハ洗浄ユニット６に移され、ウェハノッチ研磨ユニット４とウェハ円周部研磨ユニット５とにおける研磨作業によってウェハＷに付着した汚れが洗浄液及びクリーニングローラによって洗浄される。更に、ウェハＷはウェハ乾燥ユニット７に移され、後述のウェハ洗浄ユニット６において洗浄液が付着したウェハを高速で回転させることによって、ウェハＷから洗浄液が除去される。
【００２５】
内部搬送ユニットは、すでに述べたように第１搬送ユニット８１、第２搬送ユニット８２、及び、第３搬送ユニット８３から構成されているが、場合により更に多くのユニット数あるいはより少ないユニット数、例えば一つの搬送ユニットによってこれらの機能を果たさせるようにすることも可能である。
【００２６】
なお、第１搬送ユニット８１は、２本の直線軌道８１１上を走行可能な走行台８１２、この上で旋回可能な胴部８１４、及びこの胴部８１４に設けられた多関節の２つのアームと２つの把持部を持つ搬送ロボットである。この搬送ロボットはあたかも人の胴と腕のように見えるので、図４の実線で示すような状態で、図面下方を前向きと考えると、右腕と左腕を備えているといえる。
【００２７】
以下、図により各ユニット毎の具体的な動作あるいは機能を説明する。図５にはウェハカセット受入排出口ユニット２と第１搬送ユニット８１の要部が示されている。第１搬送ユニット８１はウェハカセット２１１の正面に移動し、左腕を伸ばして左手吸着盤８１３Ｌによって受入排出棚２１上のウェハカセット２１１から略水平状態に置かれたウェハＷを引き出す。このとき右手吸着盤８１３Ｒは空である。
【００２８】
腕を縮めて第１搬送ユニット８１は左方向（図４）に移動し、ウェハポジションアライニングユニット３の前で停止する。ウェハポジションアライニングユニット３には、位置と方向が整えられたアライニング済みのウェハＷが装填された状態（テーブル３１に載っている状態）であり、右手吸着盤８１３Ｒには何も持っていないので、このウェハＷを右手吸着盤８１３Ｒを伸ばして取り上げる。こうして右手吸着盤８１３Ｒにはアライニングの済んだウェハＷが、また、左手吸着盤８１３Ｌには未済のウェハＷがあることになる。
【００２９】
次に左手吸着盤８１３Ｌを伸ばして、ウェハポジションアライニングユニット３のテーブル３１上にアライニング未済のウェハＷを載せる。このときの状態を図６に示す。ウェハＷを載せてしまうと、第１搬送ユニット８１は右手吸着盤８１３ＲにはウェハＷを持った状態、左手吸着盤８１３Ｌには何も持たない状態になる。
【００３０】
ウェハポジションアライニングユニット３は、テーブル３１、位置決め装置３２、方向付け装置３３を備えている。図７はウェハポジションアライニングユニット３の要部の上面図である。テーブル３１はウェハを吸引把持するための吸引機構を備えている。ウェハＷがテーブル３１上に置かれた時点では吸引機構は動作していないため、これを横方向に押すとテーブル３１上を軽い力で移動可能である。位置決め装置３２はこの状態のとき動作する。位置決め装置３２はウェハＷの外径輪郭に沿った輪郭を備えており、左右一対の位置決め装置３２を挟みつけるように押し付けて、ウェハＷの中心をテーブル３１の中心と一致させる。
【００３１】
ウェハＷの中心とテーブル３１の中心を一致させてから吸引機構が動作して、ウェハＷがテーブル３１に吸引把持される。位置決め装置３２が後退すると、テーブル３１は低速度で回転を始める。方向付け装置３３はノッチ検出器３３１とテーブル３１を駆動制御するための駆動機構を備えている。ノッチ検出器３３１は回転するウェハＷの周囲を監視しており、ノッチが所定の位置に来たことが検出されると方向付け装置３３はテーブル３１の回転を停止させる。
【００３２】
ノッチ検出器３３１には、発光部と受光部とからなるフォトセンサ、軽くピンを押し当ててノッチ部に嵌合したときに信号を出す機械式センサ等、ノッチが検出できるような任意の形式のものを使用することができる。
【００３３】
次に、こうして方向が決まったウェハＷは、先に説明したように、同じ第１搬送ユニット８１の右手吸着盤８１３Ｒによって吸引把持されてウェハポジションアライニングユニット３から取り外される。
【００３４】
次に、第１搬送ユニット８１は、ウェハポジションアライニングユニット３から取り外したウェハＷを右手吸着盤８１３Ｒに把持したまま、旋回してウェハノッチ研磨ユニット４の方を向き、ウェハノッチ研磨ユニット４のテーブル４４上に装填する。ウェハノッチ研磨ユニット４には、例えば、特開平８−１６８９４７号公報、あるいは特願２００１−１８６５２３号に開示されるような多くの形式の中から適宜の装置を選択することができる。
【００３５】
図８及び図９を用いてウェハノッチ研磨ユニット４の一例を簡単に説明する。図８はテーブル４４の３つの傾斜状態を示す斜視図であり、図９は主軸台４３と２つの研磨ディスクの部分拡大図である。ウェハノッチ研磨ユニット４は、上記テーブル４４と、主軸台４３を備えており、主軸台４３の回転スピンドルに取り付けられた研磨ディスク４１及び研磨ディスク４２によって研磨を行う。２つの研磨ディスクの先端は互いに異なる角度α及びβに成形されており、小さい角度αを備える研磨ディスク４１はノッチ端面Ｓｃｎを、また、大きい角度βを備える研磨ディスク４２はノッチベベル面Ｓｂｎを鏡面研磨するためのものである。各研磨ディスクは主軸台４３を主軸方向に移動させることにより研磨領域にもたらされる。
【００３６】
テーブル４４は図８の点線で示されるように３つの角度位置をとることができ、２つの傾斜位置で上下のノッチベベル面Ｓｂｎが、また水平位置でノッチ端面Ｓｃｎが鏡面研磨される。研磨作業時には、それまで退避位置（図４における実線）にあった第１スラリー供給装置４９が旋回して研磨部にスラリーを供給する。研磨が終了すると搬送動作の障害とならない最初の位置に旋回して退避する。
【００３７】
ノッチの鏡面研磨が終了したウェハＷは第２搬送ユニット８２によって搬送される。図１０は、第２搬送ユニット８２、ウェハノッチ研磨ユニット４、及び、ウェハ円周部研磨ユニット５の概要を示す説明図である。この例では第２搬送ユニット８２が直線走行形の搬送ユニットであり、機枠１０の天井に設けられた直線軌道８２１とこの下に懸垂して走行する走行体８２２を備えている。
【００３８】
走行体８２２は上下動可能な把持軸８２３と、その先端（下端）に設けられた３つの把持爪からなる把持部８２４を備えている。走行体８２２はウェハノッチ研磨ユニット４、ウェハ円周部研磨ユニット５、及び、後述のウェハ洗浄ユニット６の上方位置に移動することができる。走行体８２２はウェハノッチ研磨ユニット４上において把持軸８２３を降下させ、テーブル４４上にあるノッチの研磨が終了したウェハＷをその外周で把持し、再び把持軸８２３を上昇させ、直線軌道８２１に沿ってウェハ円周部研磨ユニット５上まで移動し、降下し、把持したウェハＷをウェハ円周部研磨ユニット５の回転テーブル５５上に載せる。
【００３９】
なお、このとき第２スラリー供給装置５９はウェハ搬送の障害とならない図４に実線で示す位置に退避しており、研磨時には、図４の点線の位置に旋回してスラリーを供給する。
【００４０】
回転テーブル５５は真空チャックを有しておりウェハＷはこれにより固定されて回転される。ウェハ円周部研磨ユニット５は、回転テーブル５５の周囲に３つあるいはそれ以上の半円筒形の第１の研磨工具５１、第２の研磨工具５２、第３の研磨工具５３を有している。第１の研磨工具５１は下側の円周ベベル面Ｓｂを、第２の研磨工具５２は円周端面Ｓｃを、また、第３の研磨工具５３は上側の円周ベベル面Ｓｂを押しつけて研磨するため、それぞれの被研磨面の曲率にほぼ沿った反りのある研磨面を持っている。ウェハ搬送時には干渉を避けるため各研磨工具は非研磨位置に退避している。
【００４１】
円周ベベル面Ｓｂと円周端面Ｓｃの鏡面研磨が終了すると、各研磨工具５１、５２、５３は図１０の点線の位置にまで退避し、再度、第２搬送ユニット８２によって回転テーブル５５からウェハＷが取り外される。第２搬送ユニット８２は、ウェハＷを把持すると、更にウェハ円周部研磨ユニット５の右にあるウェハ洗浄ユニット６の上方へと移動する。なお、ウェハノッチ研磨ユニット４、ウェハ円周部研磨ユニット５、及び、ウェハ洗浄ユニット６のウェハ装填の各中心位置は一直線上にあり、前２者の間隔と後２者の間隔とは等しくすることにより、ウェハ搬送のための制御が簡単化されている。
【００４２】
図１１は、ウェハ洗浄ユニット６の概略を示すための上面図である。図１２は、ウェハ洗浄ユニット６と、ウェハ乾燥ユニット７と第３搬送ユニット８３を説明するための部分側面図である。ウェハ洗浄ユニット６には、複数のウェハ支持ローラ６１が円形に配置されている。各ウェハ支持ローラ６１は、配置の中心に関する等価な関係を保ちながら前進後退可能となっている。各ウェハ支持ローラ６１は円筒部６１２とフランジ部６１１を備えており、全ての（あるいは一つ置きの）ウェハ支持ローラ６１は不図示の駆動源によって回転駆動可能である。
【００４３】
全てのウェハ支持ローラ６１が後退位置にあるとき、ウェハＷはフランジ部６１１上に置かれ、その後　全てのウェハ支持ローラ６１が上述の等価な関係を保ちながら前進する。ウェハＷのノッチが偶然にウェハ支持ローラ６１の一つと一致したときにも、そのローラがノッチに入り込むことはない。ウェハ支持ローラ６１が前進して、円筒部６１２がウェハＷの円周端面に接触することにより、ウェハＷはウェハ支持ローラ６１によって回転駆動することが可能となる。
【００４４】
ウェハＷを挟んでその上下に一対のクリーニングローラ６２が配置される。各クリーニングローラ６２は、一対のローラアーム６２１の先端側に回転可能に支持されており、ローラアーム６２１の他端は、アーム軸６２２に固定されている。アーム軸６２２はアーム駆動装置６２３によって、機枠１０に対して旋回可能である。クリーニングローラ６２はローラ駆動装置６２４は任意の伝導機構、例えば、プーリーとベルト、によって回転駆動される。
【００４５】
ウェハＷがウェハ支持ローラ６１によって回転駆動可能となった状態で、アーム駆動装置６２３を駆動して、ローラアーム６２１を旋回させ、２つのクリーニングローラ６２によってウェハＷをサンドイッチ状に挟みつける。なお、ウェハ支持ローラ６１はクリーニングローラ６２と干渉しない位置にある。
【００４６】
ついで、ローラ駆動装置６２４によってクリーニングローラ６２の回転駆動を、また、ウェハ支持ローラ６１によってウェハＷの回転駆動を開始するとともに、洗浄液ノズル６３から洗浄液をウェハＷに向かって注ぎかける。ウェハＷはそれ自身回転しながら、回転するクリーニングローラ６２と洗浄液によって洗浄され、その前の工程で付着したスラリーが除去される。
【００４７】
なお、クリーニングローラ６２は外面がスポンジあるいは不織布であり、適宜の弾力性を有しており、ローラアーム６２１の旋回によって内部搬送ユニット（第２搬送ユニット８２及び第３搬送ユニット８３）の搬送動作の障害とならない位置に退避可能である。
【００４８】
ウェハ洗浄ユニット６における洗浄が終了したウェハＷは、第３搬送ユニット８３によってウェハ洗浄ユニット６から取り出される。第３搬送ユニット８３は第２搬送ユニットと実質的に同じ直線走行形の搬送ユニットであり、機枠１０の天井に設けられた直線軌道８３１とこの下に懸垂して走行する走行体８３２を備えている。走行体８３２は上下動可能な把持軸８３３と、その先端（下端）に設けられた３つの把持爪からなる把持部８３４を備えている。走行体８３２はウェハ洗浄ユニット６とウェハ乾燥ユニット７との上方位置に移動することができる。
【００４９】
走行体８３２はウェハ洗浄ユニット６上において把持軸８３３を降下させ、ウェハ支持ローラ６１上にある洗浄が終了したウェハＷをその外周で把持し、再び把持軸８３３を上昇させ、直線軌道８３１に沿ってウェハ乾燥ユニット７上まで移動し、降下し、把持したウェハＷをウェハ乾燥ユニット７のターンテーブル７３上に載せる。
【００５０】
図１３は、ウェハ乾燥ユニット７をなすスピン乾燥機の断面を示す説明図である。図１４は図１３におけるＢ−Ｂ断面図である。図１５は、図１４におけるスポーク部７３３及びフィン７３６のＡ−Ａ断面図である。スピン乾燥機は、回転駆動源７１、スピン軸７２、ターンテーブル７３、支持片７３１、及び、飛散防止カバー７５を備えている。スピン軸７２は下方が回転駆動源７１に接続されており、これによって回転駆動可能になっている。スピン軸７２の他端にはターンテーブル７３が固定されており、ターンテーブル７３の最外部近傍（後述のリム部７３４）にはワークを支持する複数の支持片７３１が固定されている。ターンテーブル７３は不図示上下動装置によって上下動可能となっており、上の位置にあるとき支持片７３１上に上述のようにワークＷが搬入され、また、このロード／アンロード位置で、後述のようにワークＷが搬出される。
【００５１】
ターンテーブル７３がロード／アンロード位置にあるとき、ワークＷが載置されると、ターンテーブル７３が下降し、飛散防止カバー７５の上辺よりも下の位置（スピン位置）にまで移動する。ついで、回転駆動源７１が駆動されスピン軸７２に回転が伝えられると、これに固定されたターンテーブル７３が回転を始める。
【００５２】
ターンテーブル７３の回転は、ウェハ下面に向けて窒素ガスをノズルから吹き付けながら行われる。遠心力が弱いワークＷの中心部分に付着した液滴はこの気流によってわずかに移動し、後は他の部分に付着した液滴とともに遠心力によってウェハＷの表面を伝い周縁まで運ばれそこから振り落とされる。液滴の多くはこのようにウェハの表面を伝って周縁まで運ばれるが、途中でウェハ表面から離れた液滴の多くは後述のように気流に乗って下方に排出される。周縁から飛散した液滴は、装置全体に広がらないように円環状の飛散防止カバー７５によって受け止められ、場合によっては更に空気とともに吸引排出される。
【００５３】
ターンテーブル７３の構造を３つの例を挙げて説明する。ターンテーブル７３は、スピン軸７２に取り付けるための取付部を有するハブ部７３２を備えており、このハブ部７３２から放射状に延びるように棒状のスポーク部７３３が複数設けられている。このスポーク部７３３の先端部（外側）にはハブ部７３２と同心の環状のリム部７３４が設けられており、このリム部７３４に設けられた複数の支持片７３１によって円板状のワークが支持される。
【００５４】
スポーク部７３３の側部にはフィン７３６が取付けられており、このフィン７３６は、ハブ部７３２、スポーク部７３３、支持片７３１、及び、支持片７３１上に支持されているワークＷによって囲まれた空間内の気体を、スポーク部７３３間に形成される開口７３７を通して（下方に）排出する。ハブ部７３２の中央には、ノズル７３５が開口しており、スピン軸７２内を通る供給路７２１から供給された乾燥用の気体（窒素ガス）がワークＷに向けて噴出される。
【００５５】
開口７３７及びその下に広がる空間は、ターンテーブル７３とワークＷで挟まれた空間と比べるとはるかに大きいため、フィン７３６は、実質的な制限を受けることなく大きくすることができるので、大きな翼面積を得ることができ、充分な風量を生じさせることができる。大きな風量によってワーク下面の乾燥速度を速くすることができることから乾燥時間を短くすることができる。また、風は下方に向かって排出されるため、従来のもののように支持片の回転軌跡によって一種の密閉空間が作られるようなことは無く、気流の妨げや滞留が生じることもないため、乾燥速度を充分に速くすることができる。
【００５６】
更に、上述の理由から、ターンテーブル７３とワークＷで挟まれた空間内に向かってフィン７３６を伸ばす必要がほとんどないため、搬出用のハンド（第１搬送ユニット８１の右手吸着盤８１３Ｒあるいは左手吸着盤８１３Ｌ）と干渉することがなく、また、これにより支持の安定性を損なうような背の高い支持片を用いる必要がない。
【００５７】
上記のようにしてウェハの乾燥が済むと、ターンテーブル７３は回転を停止して、その後スピン位置から最初のロード／アンロード位置にまで上昇する。ここで乾燥済みのワークＷが搬出され、新しいワークＷが搬入される。
【００５８】
なお、第１搬送ユニット８１によってターンテーブル７３からウェハＷが取り外されるときまでに、第１搬送ユニット８１はウェハ乾燥ユニット７の横に移動しており、旋回することによってウェハ乾燥ユニット７の方向を向いている。第１搬送ユニット８１の右手吸着盤８１３Ｒと左手吸着盤８１３Ｌとはともに空いているため、ウェハＷの取り外しは、どちらの吸着盤８１３を使用してもよい。
【００５９】
ターンテーブル７３は、次のような構成にすることができる。図１６、図１７は他の実施例を説明するための説明図である。この実施例では、スポーク部７３３にフィン７３６が備えられていない。代わって、図１７によく示されているように、スポーク部７３３自体が翼形の断面を有している。他の構造は上記実施例と同様である。この構造によって、ハブ部７３２、スポーク部７３３、支持片７３１、及び、この支持片７３１上に支持されているワークＷによって囲まれた空間内の気体は、各スポーク部７３３間に形成される開口を通して（下方に）排出される。
【００６０】
開口７３７及びその下に広がる空間によって、フィン７３６は実質的な制限を受けることなく大きくすることができる点、大きな翼面積を得ることができる点、充分な風量を生じさせることができる点、大きな風量によって乾燥時間を短くすることができる点、支持片の回転軌跡によって一種の密閉空間が作られるようなことが無い点、気流の妨げや滞留が生じることもない点、乾燥速度を充分に大きくすることができる点、搬出用のハンドと干渉することがない点、及び、支持の安定性を損なうような背の高い支持片を用いる必要がない点、にかかる効果は先の実施例と同様である。加えて、翼形の断面をスポーク部自体が備えているため、部品点数を少なくすることができるだけでなく、気体の流れは、別途にフィンを付けた場合よりもはるかに乱れを少なくすることができ、より効率的な排気、ひいては効率的なウェハの乾燥を行うことができる。
【００６１】
図１８は、ターンテーブルにかかる更に別の実施例を説明するための説明図である。この実施例では、スピン軸７２がハブ部７３２を貫通しており、ノズル７３５がスピン軸７２上端に直接設けられている。この例では、スポーク部７３３にフィン７３６が取り付けられた図が示されているが、上記実施例のようにスポーク部７３３自体を翼形の断面とすることも可能である。ターンテーブルにかかる他の構成、動作、及び効果は上記２つの例と同様であるため重複する説明を省略する。
【００６２】
以上ターンテーブルとその変形例の説明をしたので、説明を続ける。ウェハＷを取り外した第１搬送ユニット８１は旋回し、更に、取り外したウェハＷを納めるべきウェハカセット２１１が置かれている受入排出棚２１上の位置に応じて直線軌道８１１上を移動する。ウェハＷは、最初にこのウェハＷが取り出された同じウェハカセット２１１の同じスロットに装填される。つまり、本ウェハ外周部研磨装置１にウェハカセット２１１ごと受け入れられたウェハＷは、ウェハ外周部の鏡面研磨を終えた後も、同一のウェハカセット２１１の同一のスロット内にある。これにより、１枚ごとに管理されるウェハＷは、ウェハカセット２１１、及びこれに納められる順番が変化することがないため、管理が簡単化され、管理負荷が軽減される。
【００６３】
なお、この例では２個のウェハカセット２１１が受入排出棚２１上に置かれる構造となっている。これは、全てのウェハＷの研磨を終了した一つのウェハカセット２１１が次工程に送られる場合でも、他方のウェハカセット２１１内のウェハＷに対しては鏡面研磨作業を行うことができるので、時間的ロスを発生せず、全体的に見たスループットを向上させることができる。
【００６４】
この研磨装置における第１搬送ユニット８１は、多関節の２つのアームと２つの把持部を持つ搬送ロボットであることから、アームを畳んだ状態で旋回でき、旋回半径を小さくできる。このため、ウェハノッチ研磨ユニット４、ウェハ円周部研磨ユニット５及びウェハ洗浄ユニット６からなる列と、ウェハカセット受入排出口ユニット２とウェハポジションアライニングユニット３からなる列との間にこの形式の搬送ユニットを置いたとしてもそれほど広い面積を必要としない。このため、ウェハ外周部研磨装置全体を小さくすることができ、設置面積を少なくすることができる。しかしながら、この第１搬送ユニット８１には、他の形式の搬送ユニットを使用することも当然に可能である。
【００６５】
この研磨装置では、ウェハノッチ研磨ユニット４とウェハ円周部研磨ユニット５とでは、この順でウェハの鏡面研磨が行われているが、この順番は逆であっても、あるいは交互に繰り返して行うようにしてもよい。ウェハ円周部の研磨の後でウェハノッチを鏡面研磨するためにはそのときノッチの向きが定まっていなければならないが、ウェハ円周部研磨ユニット５において鏡面研磨が行われる際にサーボモータによってウェハが回転駆動されるので、回転を停止するときの向きを定めることができる。このようなサーボは、後に述べるオリフラ付きのウェハを鏡面研磨する場合、ウェハ搬送用の外周把持爪がオリフラ部にかかると把持に失敗することを防ぐために通常採用されている。そのほか、ウェハの向きを定めるには搬送時にピンを利用することも可能である。
【００６６】
また、ウェハノッチ研磨ユニット４とウェハ円周部研磨ユニット５は、各ユニット単独で、それぞれノッチ部あるいは円周部の端面と斜面の両方の鏡面研磨を行っているが、端面と斜面をそれぞれ別のユニットで行わせるようにすることも可能である。更に、第１搬送ユニット８１のウェハの取り出しや装填は、２つの腕のどちらか一方が取り出し又は装填だけをするようにしてもよい。
【００６７】
これまで、半導体ウェハがウェハ円周部とノッチを備える場合について説明した。半導体ウェハには、このようなノッチではなく、オリエンテーションフラット（通称、オリフラ）と呼ばれる直線弧状の切り欠きを設けるものが知られている。このオリフラを備えるウェハを研磨する場合、円筒形の研磨工具の側面をオリフラに当接し、研磨部にスラリーを供給することにより鏡面研磨をおこなうオリフラ研磨装置が使用される。したがって、本発明に沿ったウェハ外周部研磨装置１においてこのようなオリフラ付きのウェハを研磨する場合、ウェハノッチ研磨ユニット４に代えてオリフラ研磨装置をオリフラ研磨ユニットとして使用することができる。
【００６８】
これまでに開示したスピン乾燥機では、飛散防止カバー７５が固定であり、ターンテーブル７３の方がロード／アンロード位置とスピン位置との間で移動可能とされているが、この関係は相対的であればよいので、逆にターンテーブル７３を上下方向に関して固定とし、代わって飛散防止カバー７５の方を不図示上下動装置によって上下動させるようにしてもよい。
【００６９】
飛散防止カバー７５は図１３に示すように断面形状が直線輪郭を有する必要はなく、適宜のカーブを与えること、あるいは、内側にフェルト層、起毛層などの緩衝層を形成することも可能であり、これにより、飛んできた液滴が跳ね返り、再度ウェハに付着させないようにすることができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明のターンテーブル、スピン乾燥機あるいはウェハ外周部研磨装置によれば、ターンテーブル、支持片、及びウェハによって囲まれた空間内の気体を、各スポーク部間に形成される開口を通して下方に排出するため、ここに形成される一種の密閉空間によって気流が妨げられて滞留が生じることがないという効果を奏する。また、必要な翼面積とそれによる充分な風量を得ることができるので、ウェハ裏面には水滴が残ることが無く、乾燥速度を充分に大きくできるという効果を奏する。翼形の断面をスポーク部自体に与えたものの場合、別途にフィンを付けた場合よりもはるかに気流の乱れを少なくすることができ、より効率的な排気、ひいては効率的なウェハの乾燥を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のスピン乾燥機のターンテーブルの概要を示す説明図であり、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、半導体ウェハの平面図、半導体ウェハＷの部分断面図、拡大したノッチＮの周辺を示す斜視図である。
【図３】本発明が組み込まれたウェハ外周部研磨装置を示す外観図である。
【図４】ウェハ外周部研磨装置の概要を説明するための平面図である。
【図５】ウェハカセット受入排出口ユニット２と第１搬送ユニット８１の要部を示す説明図である。
【図６】ウェハポジションアライニングユニット３のテーブル３１上にアライニング未済のウェハＷを載せたときの状態を示す説明図である。
【図７】ウェハポジションアライニングユニット３の要部の上面図である。
【図８】ウェハノッチ研磨ユニット４におけるテーブル４４の３つの傾斜状態を示す斜視図である。
【図９】ウェハノッチ研磨ユニット４における主軸台４３と２つの研磨ディスクの部分拡大図である。
【図１０】第２搬送ユニット８２、ウェハノッチ研磨ユニット４、及び、ウェハ円周部研磨ユニット５の概要を示す説明図である。
【図１１】ウェハ洗浄ユニット６の概略を示すための上面図である。
【図１２】ウェハ洗浄ユニット６と、ウェハ乾燥ユニット７と第３搬送ユニット８３を説明するための部分側面図である。
【図１３】本発明にかかるウェハ乾燥ユニット７をなすスピン乾燥機の断面を示す説明図である。
【図１４】図１３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】図１４におけるスポーク部７３３及びフィン７３６のＡ−Ａ断面図である。
【図１６】本発明にかかる他の実施例を説明するためにスピン乾燥機の断面を示す説明図である。
【図１７】図１６に示す実施例を説明するための説明図である。
【図１８】本発明のスピン乾燥機にかかる更に別の実施例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１　ウェハ外周部研磨装置
１０　機枠
１１　操作盤
１２　表示装置
１３　透明窓
１７ａ　導入孔
１８ａ　羽根
２　ウェハカセット受入排出口ユニット
２１　受入排出棚
２１１　ウェハカセット
３　ウェハポジションアライニングユニット
３１　テーブル
３２　位置決め装置
３３　方向付け装置
３３１　ノッチ検出器
４　ウェハノッチ研磨ユニット
４１、４２　研磨ディスク
４３　主軸台
４４　テーブル
４９　第１スラリー供給装置
５　ウェハ円周部研磨ユニット
５１　第１の研磨工具
５２　第２の研磨工具
５３　第３の研磨工具
５５　回転テーブル
５９　第２スラリー供給装置
６　ウェハ洗浄ユニット
６１　ウェハ支持ローラ
６１１　フランジ部
６１２　円筒部
６２　クリーニングローラ
６２１　ローラアーム
６２２　アーム軸
６２３　アーム駆動装置
６２４　ローラ駆動装置
６３　洗浄液ノズル
７　ウェハ乾燥ユニット
７１、７１ａ　回転駆動源
７２１、７２１ａ　供給路
７２、７２ａ　スピン軸
７３、７３ａ　ターンテーブル
７３１、７３１ａ　支持片
７３１ｂ　仮想的な壁
７３２　ハブ部
７３３　スポーク部
７３４　リム部
７３５　ノズル
７３６　フィン
７３７　開口
７５　飛散防止カバー
８１　第１搬送ユニット
８１１　直線軌道
８１２　走行台
８１３　吸着盤
８１３Ｌ　左手吸着盤
８１３Ｒ　右手吸着盤
８１４　胴部
８２　第２搬送ユニット
８２１　直線軌道
８２２　走行体
８２３　把持軸
８２４　把持部
８３　第３搬送ユニット
８３１　直線軌道
８３２　走行体
８３３　把持軸
８３４　把持部
Ｎ　ノッチ
Ｓｂ　円周ベベル面
Ｓｂｎ　ノッチベベル面
Ｓｃ　円周端面
Ｓｃｎ　ノッチ端面
Ｓｐ　パターン形成面
Ｗ　ウェハ（ワーク）
【図１】
2004022660.tif 000003
【図２】
2004022660.tif 000004
【図３】
2004022660.tif 000005
【図４】
2004022660.tif 000006
【図５】
2004022660.tif 000007
【図６】
2004022660.tif 000008
【図７】
2004022660.tif 000009
【図８】
2004022660.tif 000010
【図９】
2004022660.tif 000011
【図１０】
2004022660.tif 000012
【図１１】
2004022660.tif 000013
【図１２】
2004022660.tif 000014
【図１３】
2004022660.tif 000015
【図１４】
2004022660.tif 000016
【図１５】
2004022660.tif 000017
【図１６】
2004022660.tif 000018
【図１７】
2004022660.tif 000019
【図１８】
2004022660.tif 000020