(57)【要約】【課題】異常検出により研磨装置が停止しても、製品（ウェハ）や装置を保湿するように構成された研磨装置を提供する。【解決手段】研磨装置ＰＭを、ウェハＷを保持するウェハチャック２００と、ウェハＷを研磨する表面研磨機構２２と、表面研磨機構２２を制御してウェハＷを研磨するとともに、異常を検出したときに表面研磨機構２２を停止させる研磨コントローラ５２と、研磨コントローラ５２により表面研磨機構２２が停止されたときに、少なくともウェハチャック２００、表面研磨機構２２、および、表面研磨機構２２で研磨されているウェハＷのいずれかを保湿する保護装置５４とから構成する。【選択図】図３
2007301661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象物を保持する保持手段と、
前記研磨対象物を研磨する研磨手段と、
前記研磨手段の作動を制御して前記研磨対象物を研磨するとともに、異常を検出したきに前記研磨手段の作動を停止する制御手段と、
前記制御手段により前記研磨手段の作動が停止されたときに、少なくとも前記保持手段、前記研磨手段、および、前記研磨手段で研磨されている前記研磨対象物のいずれかを保湿する保湿手段と、を備える研磨装置。
【請求項２】
洗浄液を散布して前記保持手段を洗浄する保持洗浄手段を有し、
前記保湿手段が、前記保持洗浄手段により前記洗浄液を前記保持手段に散布して保湿するように構成された請求項１に記載の研磨装置。
【請求項３】
前記研磨手段が、前記研磨対象物に洗浄液を散布する洗浄液散布手段を有し、
前記保湿手段が、前記洗浄液散布手段により前記洗浄液を前記研磨対象物および前記研磨対象物を保持する前記保持手段に散布して保湿するように構成された請求項１または２に記載の研磨装置。
【請求項４】
前記研磨手段が、前記研磨対象物を研磨する研磨パッド、および、前記研磨パッドを目立てするとともに洗浄液を噴射して洗浄するドレッシング手段を有し、
前記保湿手段が、前記ドレッシング手段により前記研磨パッドに前記洗浄液を噴射して保湿するように構成された請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の表面を平坦化する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の研磨装置においては、研磨処理中に制御ソフトウェアが異常（例えば、洗浄液の漏洩等）を検出すると、研磨装置の作動を停止するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４４０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、異常検出により研磨装置の作動が停止すると、装置の制御が全くできなくなり、処理中のウェハや装置自体の保湿がされない状態になり、装置の故障や製品にダメージを与える可能性があるという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、異常検出により研磨装置が停止しても、製品（ウェハ）や装置を保湿するように構成された研磨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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る研磨装置は、研磨対象物（例えば、実施形態におけるウェハＷ）を保持する保持手段（例えば、実施形態におけるウェハチャック２００）と、研磨対象物を研磨する研磨手段（例えば、実施形態における表面研磨機構２２）と、研磨手段の作動を制御して研磨対象物を研磨するとともに、異常を検出したときに研磨手段の作動を停止する制御手段（例えば、実施形態における研磨コントローラ５２）と、制御手段により研磨手段の作動が停止されたときに、少なくとも保持手段、研磨手段、および、研磨手段で研磨されている研磨対象物のいずれかを保湿する保湿手段（例えば、実施形態における保護装置５４）と、から構成される。
【０００７】
このような本発明に係る研磨装置は、洗浄液を散布して保持手段を洗浄する保持洗浄手段（例えば、実施形態におけるチャック洗浄機構２７）を有し、保湿手段が、保持洗浄手段により洗浄液を保持手段に散布して保湿するように構成されることが好ましい。
【０００８】
また、研磨手段が、研磨対象物に洗浄液を散布する洗浄液散布手段（例えば、実施形態における洗浄液供給部２２ｂ）を有し、保湿手段が、洗浄液散布手段により洗浄液を研磨対象物およびこの研磨対象物を保持する保持手段に散布して保湿するように構成されることが好ましい。
【０００９】
さらに、研磨手段が、研磨対象物を研磨する研磨パッド、および、この研磨パッドを目立てするとともに洗浄液を噴射して洗浄するドレッシング手段（例えば、実施形態におけるドレッシング機構２３）を有し、保湿手段が、ドレッシング手段により研磨パッドに洗浄液を噴射して保湿するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る研磨装置を以上のように構成すると、研磨加工中にこの研磨装置が停止しても、保湿手段により研磨装置（研磨手段や保持手段）が保湿されるとともに、研磨加工中の研磨対象物も保湿されるので、製品や研磨装置が乾燥による損傷を受けることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて本発明に係る研磨装置の構成について説明する。研磨装置ＰＭは、大別的には、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と称する）の搬入・搬出を行うカセットインデックス部１、研磨加工を行う研磨加工部２、及び、研磨加工が終了したウェハの洗浄を行う基板洗浄部３からなり、各部はそれぞれ自動開閉式のシャッタで仕切られてクリーンチャンバで構成される。なお、この研磨装置ＰＭ内でのウェハの搬送は、研磨装置ＰＭ内に配置された搬送装置４（第１搬送ロボット４１、第２搬送ロボット４２）等により行われる。また、この研磨装置ＰＭの作動は、後述する制御装置５０により制御される。
【００１２】
カセットインデックス部１には、それぞれ複数枚のウェハＷを保持したカセット（「キャリア」とも称される）Ｃ1〜Ｃ4を載置するウェハ載置テーブル１２が設けられ、ウェハ載置テーブル１２の前方に第１搬送ロボット４１が配設されている。第１搬送ロボット４１は多関節アーム型のロボットであり、床面に設けられたリニアガイドに沿って移動自在な基台の上部に水平旋回及び昇降作動自在な旋回台が設けられ、この旋回台に取り付けられた多関節アームを伸縮させて、アーム先端部のウェハチャックでウェハＷの外周縁部を把持可能になっている。第１搬送ロボット４１によりセンドカセットＣ1，Ｃ2から取り出された研磨加工前の未加工ウェハは、基板洗浄部３内（第１洗浄室３１の下方）に設けられた未加工ウェハを搬送するための通路内で研磨加工部２の第２搬送ロボット４２に受け渡される。
【００１３】
研磨加工部２は、９０度ごとに回動送りされる円形のインデックステーブル２０を中心として４つのエリアに区分されており、このインデックステーブル２０に対して未加工ウェハの搬入及び加工ウェハの搬出を行う搬送ステージＳ0と、ウェハ表面の研磨加工を行う第１研磨ステージＳ1、第２研磨ステージＳ2、および、第３研磨ステージＳ3とから構成される。インデックステーブル２０は、これら４つのステージに対応して４分割されている。
【００１４】
搬送ステージＳ0には、第２搬送ロボット４２が設けられており、この第２搬送ロボット４２は、未加工ウェハを搬送するための通路内で受け渡されたウェハＷを研磨加工部２に搬入し、さらに搬送ステージＳ0に位置決めされたウェハチャック２００にこのウェハＷを載置する。なお、ウェハチャック２００は、ウェハＷを吸着保持するように構成されている。また、この搬送ステージＳ0には、インデックステーブル２０の側方に配置されウェハチャック２００を洗浄するためのチャック洗浄機構２７が配置されている。
【００１５】
チャック洗浄機構２７は、搬送ステージＳ0の床に対して旋回自在に設けられた洗浄アーム２７３と、研磨加工部２を４分割する壁際に設けられ、ウェハチャック２００上に洗浄液（純水）を散布するリンスノズル２７５とを有しており、また、洗浄アーム２７３の先端の下面には、回転可能に洗浄ブラシが設けられている。この洗浄アーム２７３は、通常は図１に示すように、洗浄ブラシがインデックステーブル２０上から待避されており、研磨加工済みのウェハＷを第２搬送ロボット４２により取り外した後、研磨未加工のウェハＷをウェハチャック２００に載置する前に、洗浄アーム２７３を旋回させて先端の洗浄ブラシをウェハチャック２００上に移動させ、リンスノズル２７５から洗浄液をウェハチャック２００上に散布しながら、回転する洗浄ブラシでこのウェハチャック２００を洗浄するように構成されている。
【００１６】
第１研磨ステージＳ1、第２研磨ステージＳ2、および、第３研磨ステージＳ3には、それぞれウェハチャック２００に吸着保持されたウェハＷの表面を研磨する表面研磨機構２２、および、表面研磨装置２２に設けられた研磨パッド２２０の研磨面２２０ｓをドレッシング（目立て）するドレッシング機構２３とが設けられている。また、この第１〜第３研磨ステージＳ1〜Ｓ3にはウェハチャック２００に吸着保持されたウェハＷに洗浄液を散布するリンスノズル２２５が設けられている。
【００１７】
表面研磨機構２２は、図２に概要構成を示すように、研磨パッド２２０と、研磨パッド２２０の研磨面２２０ｓを下向きの水平姿勢で保持回転させる研磨ヘッド２２２、研磨ヘッド２２２を水平揺動及び昇降作動させる研磨アーム２２３、および、ウェハＷの表面を上向きの水平姿勢で回転させる上記ウェハチャック２００等からなり、各ステージで行われるプロセス内容に応じた加工条件でウェハＷの表面がＣＭＰ加工される。表面研磨機構２２によるウェハ表面の研磨加工は、研磨アーム２２３を水平揺動させて研磨ヘッド２２２をウェハチャック２００の上方に位置させた状態で、研磨ヘッド２２２を回転させながら下降させ、ウェハチャック２００に吸着保持されて回転されるウェハＷの表面に研磨パッド２２０の研磨面２２０ｓを所定圧力で押圧させ、研磨ヘッド２２２の中心部からウェハＷ上にスラリーを供給しながら研磨アーム２２３を揺動させることで行われ、ウェハＷの表面全体が平坦にＣＭＰ加工される。この表面研磨機構２２によりウェハＷが研磨加工されているとき、および、研磨加工が終了した後には、リンスノズル２２５によりウェハＷ上に洗浄液が散布され、研磨加工に用いられたスラリー等が洗い流されるように構成されている。
【００１８】
なお、各表面研磨機構２２で用いられる研磨パッド２２０は、層間絶縁膜ＣＭＰ、メタルＣＭＰ等の加工プロセス、回路パターンの微細度、第１次研磨（粗研磨）〜第３次研磨（仕上げ研磨）等の加工段階などに応じて、適宜なパットが選択されて装着される。また、研磨ヘッド２２２には、中心を貫通して円環状の研磨パッド２２０の中心部にスラリーを供給するスラリー供給構造が設けられており、研磨加工時には、スラリー供給装置から加工目的に応じたスラリーが供給される。また、研磨アーム２２３の先端部には、研磨加工中のウェハＷの研磨状態を光学的に検出する終点検出器が取り付けられており、研磨加工中の膜厚減少等がリアルタイムで検出され研磨加工の終点をフィードバック制御可能になっている。
【００１９】
ドレッシング機構２３は、研磨パッド２２０を目立てするドレッシング工具２３０と、研磨パッド２２０に洗浄液を噴射するリンスノズル２３５とを有して構成され、ドレッシング工具２３０の上面に形成されたドレッシング面２３０ｓを上向きの水平状態で回転させるように構成されている。表面研磨機構２２の研磨面２２０ｓを目立てするときは、研磨アーム２２３を揺動させて研磨ヘッド２２２をドレッシング工具２３０上に移動させ、研磨パッド２２０を回転させながら下降させて研磨面２２０ｓを相対回転するドレッシング面２３０ｓに当接させるとともに、リンスノズル２３５により研磨面２２０ｓに洗浄液を噴射して研削屑等を洗い流し、研磨面２２０ｓの目立てをするように構成されている。
【００２０】
インデックステーブル２０は、第１〜第３研磨ステージＳ1、Ｓ2、Ｓ3における研磨加工が終了すると９０度回動送りされ、ウェハチャック２００に吸着保持されたウェハＷが、搬送ステージＳ0から順次第１研磨ステージＳ1→第２研磨ステージＳ2→第３研磨ステージＳ3に送られて各研磨ステージでＣＭＰ加工され、第３研磨ステージＳ3での研磨加工が終了したウェハＷが搬送ステージＳ0に送り出される。そして、搬送ステージＳ0に送り出されて、吸着保持が解除された加工済みウェハＷは、第２搬送ロボット４２によって研磨加工部２から基板洗浄部３の第１洗浄室３１に搬送される。
【００２１】
基板洗浄部３は、第１洗浄室３１、第２洗浄室３２、第３洗浄室３３、および、乾燥室３４の４室構成からなり、表裏両面の研磨加工が終了して第２搬送ロボット４２により搬入された加工済みウェハが、第１洗浄室３１→第２洗浄室３２→第３洗浄室３３→乾燥室３４に順次送られて研磨加工部２で付着したスラリーや研磨摩耗粉等の除去洗浄が行われる。各洗浄室における洗浄方法は、種々の構成例があるが、例えば、第１洗浄室３１では回転ブラシによる両面洗浄、第２洗浄室３２では超音波加振下での表面ペンシル洗浄、第３洗浄室３３では純水によるスピナー洗浄、乾燥室３４では窒素雰囲気下における乾燥処理が行われる。
【００２２】
基板洗浄部３で洗浄された加工済みウェハは、第１搬送ロボット４１により基板洗浄部３の乾燥室３４から取り出され、ウェハ載置テーブル１２上に載置されたレシーブカセットＣ3，Ｃ4の所定スロット、または、センドカセットＣ1，Ｃ2の空きスロットに収容される。
【００２３】
次に、以上にように構成された研磨装置ＰＭの作動を制御する制御装置５０について説明する。この制御装置５０は、主要な構成を挙げると、図３に示すように研磨装置ＰＭに対してパラメータを設定し、また、設定されたパラメータに応じて全体の動作を制御するユーザインタフェース装置５１と、研磨加工部２における作動を制御する研磨コントローラ５２と、基板洗浄部３における作動を制御する洗浄機コントローラ５３と、これらの装置５１〜５３が異常停止したときに、研磨装置ＰＭおよび研磨加工中のウェハＷを保護する保護装置５４とから構成される（もちろん、この他にも搬送装置４の制御のためのコントローラ等が存在するが、ここでは省略する）。
【００２４】
研磨コントローラ５２には、入出力装置５５を介して、ウェハチャック２００を回転させるチャック回転機構６１や、上述の表面研磨機構２２、ドレッシング機構２３、チャック洗浄機構２７等が接続されるとともに、これらの機構の異常を検知する異常検出機構６０が接続されている。具体的には、表面研磨機構２２の研磨アーム制御部２２ａにより研磨アーム２２３を作動させ、洗浄液供給部２２ｂを制御してリンスノズル２２５から洗浄液を散布する。また、ドレッシング機構２３のドレッシング部２３ａを制御してドレッシング工具２３０を回転させ、洗浄液供給部２３ｂを制御してリンスノズル２３５から洗浄液を噴射する。また、チャック洗浄機構２７のチャック洗浄部２７ａを制御して洗浄アーム２７３の旋回と洗浄ブラシの回転をさせ、洗浄液供給部２７ｂを制御して洗浄液をウェハチャック２００に散布する。そのため、研磨コントローラ５２は、ユーザインタフェース装置５１から入力されて渡された研磨条件に基づいて表面研磨機構２２等を制御してウェハＷの研磨加工、ウェハチャック２００の洗浄、および、研磨パッド２２０の目立て等を行うことができる。なお、異常検出機構６０で異常が検出されたときは、研磨コントローラ５２は、表面研磨機構２２によるウェハＷの研磨加工を停止するように構成されている。
【００２５】
保護装置５４は、ユーザインタフェース装置５１、研磨コントローラ５２、および、洗浄機コントローラ５３と接続されている。また、保護装置５４は、上述の入出力装置５５を介してチャック回転機構６１、表面研磨機構２２、ドレッシング機構２３、および、チャック洗浄機構２７と接続されている。そして、例えば、研磨コントローラ５２が異常を検出すると、この研磨コントローラ５２は保護装置５４に指令信号を送信し、保護装置５４は、研磨装置ＰＭおよび加工中のウェハＷの保湿動作を行うように構成されている。
【００２６】
それでは、保護装置５４により実行される保湿動作として、研磨加工部２に対する制御について説明する。研磨加工部２に対する保湿動作は、搬送ステージＳ0および第１〜第３研磨ステージＳ1，Ｓ2，Ｓ3に対して行われる。なお、保湿動作は、図４に示すように、所定の時間だけ洗浄液（純水）をウェハチャック２００、ウェハＷ、および、研磨パッド２２０に供給し（ステップＳ１００）、その後、所定のインターバル時間をおいて（ステップＳ１１０）、所定時間だけ洗浄液を供給するという動作を繰り返すように構成されている。
【００２７】
まず、搬送ステージＳ0においては、保護装置５４はチャック洗浄機構２７の洗浄液供給部２７ｂを制御し、リンスノズル２７５から洗浄液をウェハチャック２００（このウェハチャック２００上にウェハＷが吸着保持されている場合はウェハＷ）上に散布する。これにより、搬送ステージＳ0にあるウェハチャック２００およびウェハＷの保湿が行われる。
【００２８】
一方、第１〜第３研磨ステージＳ1，Ｓ2，Ｓ3においては、保護装置５４は表面研磨機構２２の洗浄液供給部２２ｂを制御し、リンスノズル２２５から洗浄液をウェハチャック２００に吸着保持されているウェハＷ上に散布する。また、保護装置５４は、表面研磨装置２２の研磨アーム制御部２２ａを制御し、研磨アーム２２３を旋回作動させて研磨ヘッド２２２（研磨パッド２２０）をドレッシング機構２３上に移動させ、研磨ヘッド２２２を回転させた状態で、ドレッシング機構２３の洗浄液供給部２３ｂを制御してリンスノズル２３５から研磨パッド２２０に洗浄液を散布する。このとき、研磨パッド２２０の研磨面２２０ｓはドレッシング工具２３０のドレッシング面２３０ｓと接触しない位置に保持される。これにより、第１〜第３研磨ステージＳ1，Ｓ2，Ｓ3にあるウェハチャック２００およびウェハＷの保湿を行うことができるとともに、研磨ヘッド２２２に取り付けられた研磨パッド２２０の保湿を行うことができる。
【００２９】
なお、本実施例に係る研磨装置ＰＭは、図３に示すように、ユーザインタフェース装置５１、研磨コントローラ５２、および、洗浄機コントローラ５３が、互いに異常停止していないかを監視しており、例えば、研磨コントローラ５２が異常停止したことをユーザインタフェース装置５１が検出したときも、インタフェース装置５１が保護装置５４に指令信号を送信して研磨装置ＰＭおよび研磨加工中のウェハＷの保湿動作を行うように構成されている。
【００３０】
また、以上の実施例においては研磨加工部２における保湿動作について説明したが、基板洗浄部３（第１〜第３洗浄室３１，３２，３３）においても洗浄中のウェハに洗浄液（純水）を散布することにより、同様に保湿動作を行うことができる。
【００３１】
このように、本実施例に係る研磨装置ＰＭによれば、研磨加工中にこの研磨装置ＰＭが停止しても、保護装置５４により研磨装置ＰＭ（表面研磨機構２２の研磨パッド２２０やウェハチャック２００）が保湿されるとともに、研磨加工中のウェハＷも保湿されるので、製品（ウェハＷ）や研磨装置ＰＭが乾燥による損傷を受けることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る研磨装置の構成を示す平面図である。
【図２】表面研磨機構およびドレッシング機構を模式的に示す概要構成図である。
【図３】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】保護装置における保湿動作の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
ＰＭ  研磨装置
Ｗ  ウェハ（研磨対象物）
２２  表面研磨機構（研磨手段）
２２ｂ  洗浄液供給部（洗浄液散布手段）
２３  ドレッシング機構（ドレッシング手段）
２７  チャック洗浄機構（保持洗浄手段）
５２  研磨コントローラ（制御手段）
５４  保護装置（保湿手段）
２００  ウェハチャック（保持手段）
２２０  研磨パッド
【図１】
2007301661.tif 000003
【図２】
2007301661.tif 000004
【図３】
2007301661.tif 000005
【図４】
2007301661.tif 000006