(57)【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、
被加工物を保持し、かつ被加工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する複数のステージ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の各ステージに着脱可能に保持されて被加工物を保持する複数の保持テーブルと、
前記保持テーブルを上下方向に動かしかつ前記保持テーブルと前記トップリングとの間で被加工物を受け渡しするプッシャーとを備え、
前記ロータリトランスポータの各ステージには、前記保持テーブルを着脱可能に保持する複数のガイドブロックが円周方向に沿って所定間隔離間して設けられ、
前記ガイドブロックの内側面及び／又は外側面には、前記保持テーブルの調芯を行うための調芯作用を有するテーパ面が設けられ、
前記保持テーブルと前記ロータリトランスポータのステージのいずれか一方にピンを設けるとともに、他方に該ピンに嵌合するピン用穴を設け、前記保持テーブルが前記ロータリトランスポータに対して回転することを防止するようにしたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項２】
被加工物を反転する反転機と、前記保持テーブルを上下方向に動かし、かつ前記保持テーブルと前記反転機との間で被加工物を受け渡しするリフタとを備えた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】
前記複数の保持テーブルは、研磨前の被加工物を保持するロード用の保持テーブルと、研磨後の被加工物を保持するアンロード用の保持テーブルとを備えた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４】
前記トップリングは、前記研磨テーブル上の位置と前記ロータリトランスポータ上の１つのステージ上の位置との間を移動できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポリッシング装置。
【請求項５】
研磨面を有した複数の研磨テーブルと、
被加工物を保持し、かつ被加工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する複数のステージ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の各ステージに着脱可能に保持されて被加工物を保持する複数の保持テーブルと、
前記保持テーブルを上下方向に動かしかつ前記保持テーブルと前記複数のトップリングとの間で被加工物を受け渡しするプッシャーとを備え、
前記ロータリトランスポータの各ステージには、前記保持テーブルを着脱可能に保持する複数のガイドブロックが円周方向に沿って所定間隔離間して設けられ、
前記ガイドブロックの内側面及び／又は外側面には、前記保持テーブルの調芯を行うための調芯作用を有するテーパ面が設けられ、
前記保持テーブルと前記ロータリトランスポータのステージのいずれか一方にピンを設けるとともに、他方に該ピンに嵌合するピン用穴を設け、前記保持テーブルが前記ロータリトランスポータに対して回転することを防止するようにしたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項６】
被加工物を反転する反転機と、前記保持テーブルを上下方向に動かし、かつ前記保持テーブルと前記反転機との間で被加工物を受け渡しするリフタとを備えたことを特徴とする請求項５記載のポリッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウエハ等の被加工物の表面を平坦且つ鏡面に研磨するポリッシング装置に係り、特に被加工物を研磨位置に供給するロータリトランスポータを備えたポリッシング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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半導体ウエハの表面を平坦且つ鏡面にするためにポリッシングを行い、また半導体デバイス製造工程における半導体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半導体デバイスの製造工程におけるポリッシング工程は、化学的機械的ポリッシング装置と呼ばれる、ポリッシング装置によって行なわれている。
【０００３】
従来、ポリッシング装置は、半導体ウエハの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、ポリッシング装置によりポリッシングの完了した半導体ウエハは乾燥を防ぐため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、このポリッシングと洗浄とを個別の工程で行なう方法では、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オペレータ又は人手で操作される搬送手段に頼らざるを得ない。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装置の２種類の装置を必要とするため、広い設置スペースが必要である。
【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を縮小するため、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ている。
一方、半導体ウエハのポリッシングのみを行なう単一の機能を有したポリッシング装置は、クリーンルームのクリーン度を維持するために改良されてきている。そして、ポリッシング後の洗浄工程で用いられるポリッシング装置および洗浄装置の処理能力を増加させ、それによりポリッシング工程に使用されるポリッシング装置の数および洗浄装置の数を減らすようにしている。その結果、半導体ウエハのポリッシングのみを行なう従来の専用のポリッシング装置は、ドライイン／ドライアウト方式のポリッシング装置と同等か又はより小さい程度に設置スペースを減少することができる。
【０００５】
しかしながら、半導体ウエハのポリッシングのみを行なう単一の機能を有した専用のポリッシング装置においては、ポリッシング装置によりポリッシングされた半導体ウエハは、従来と同様に、オペレータ又は人手で操作される搬送手段によって搬送されている。搬送手段を自動化しようとすると、半導体ウエハを移動式の水槽に入れて保管するので取扱いが難しく、これ故、従来の専用のポリッシング装置においては、搬送手段に問題がある。
【０００６】
また、ドライイン／ドライアウト方式のポリッシング装置は、ポリッシングだけを行な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く、そのため、ポリッシング工程で用いられる装置の数が多く、広い設置空間を必要とし、しかも装置のランニングコストが高いという欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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として使用可能であり、半導体ウエハ等の被加工物の単位時間及び単位面積あたりの処理能力を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。
本発明は、半導体ウエハ等の被加工物が反転機からトップリングに搬送される間の被加工物の搬送の回数を減少させ、又は最小とすることができるポリッシング装置を提供することを他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、研磨面を有した研磨テーブルと、被加工物を保持し、かつ被加工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する複数のステージ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の各ステージに着脱可能に保持されて被加工物を保持する複数の保持テーブルと、前記保持テーブルを上下方向に動かしかつ前記保持テーブルと前記トップリングとの間で被加工物を受け渡しするプッシャーとを備え、前記ロータリトランスポータの各ステージには、前記保持テーブルを着脱可能に保持する複数のガイドブロックが円周方向に沿って所定間隔離間して設けられ、前記ガイドブロックの内側面及び／又は外側面には、前記保持テーブルの調芯を行うための調芯作用を有するテーパ面が設けられ、前記保持テーブルと前記ロータリトランスポータのステージのいずれか一方にピンを設けるとともに、他方に該ピンに嵌合するピン用穴を設け、前記保持テーブルが前記ロータリトランスポータに対して回転することを防止するようにしたことを特徴とするものである。
本発明によれば、半導体ウエハ等の研磨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、すなわちスループットを飛躍的に増加することができる。
【０００９】
好ましい態様においては、ポリッシング装置は、被加工物を反転する反転機と、保持テーブルを上下に動かし保持テーブルと反転機との間で被加工物を移送するリフタとを備えている。
これ故、反転機からトップリングへの研磨すべき被加工物としての半導体ウエハの移送がロータリトランスポータの各ステージに着脱可能に保持されたウエハ保持テーブルによってなされる。したがって、例えば、リフタとロータリトランスポータ間またはロータリトランスポータとプッシャー間の半導体ウエハの移送がなくなり、ダストの発生を防止することができ、かつ半導体ウエハの移送時のエラーまたはクランプエラーによる損傷を防止することができる。
【００１０】
好ましい態様においては、複数の保持テーブルは研磨すべき被加工物を保持するロード用の保持テーブルと、研磨された被加工物を保持するためのアンロード用の保持テーブルとを備えている。
上述の構成により、研磨前の半導体ウエハはプッシャーからでなくロード用の保持テーブルからトップリングへ受け渡され、又、研磨後の半導体ウエハはトップリングからプッシャーではなくアンロード用の保持テーブルに受け渡される。従って、トップリングへの半導体ウエハのロードとトップリングからの半導体ウエハのアンロードが、別の治具（又は部材）、即ち、保持テーブルで行われるため、研磨後の半導体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保持部材に付着し、固化した砥液等が研磨前の半導体ウエハに付着したり半導体ウエハを傷つけたりする問題点を解決できる。
【００１１】
ロータリトランスポータは各ステージに円周方向に沿って所定間隔離間して設けられ、保持テーブルを着脱可能に支持するための複数のガイドブロックを備えている。
ガイドブロックは調芯作用のためのテーパ面を有した内面と、調芯作用のためのテーパ面を有した外側面の少なくとも１つを備えている。
上述の構成によれば、ガイドブロックに対する保持テーブルの調芯がテーパ面によって行なわれる。
【００１２】
好ましい態様においては、複数のトップリングの各々は、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ロータリトランスポータのステージ上方との間を移動できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るポリッシング装置を図１乃至図１４を参照して説明する。
図１は、本発明に係るポリッシング装置の各部の配置構造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はウエハカセット１を昇降する機構を備えてもよい。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レール３に沿って移動可能に、レール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。
【００１４】
搬送ロボット４のレール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、搬送ロボット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。
【００１５】
前記洗浄機５，６と載置台７，８，９，１０を有したウエハステーション５０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が配置されている。隔壁１４は互いの領域の間で半導体ウエハを搬送するための開口部を有しており、こ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。
【００１６】
前記洗浄機５と隣接する位置でかつ搬送ロボット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と隣接する位置でかつ搬送ロボット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る。領域Ｂ内の圧力は領域Ａ内の圧力よりも低い圧力に調整されている。前記洗浄機２２，２３は、半導体ウエハの両面洗浄可能な洗浄機である。
【００１７】
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、このハウジング４６は取り囲む構造を構成している。そして、前記ハウジング４６の内部は隔壁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、この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。すなわち、研磨テーブル３４，３６が領域Ｃに設置され、研磨テーブル３５，３７が領域Ｄに設置されている。さらに、領域Ｃにトップリング３２が設置され、領域Ｄにトップリング３３が設置されている。
【００１８】
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とが領域Ｃ内に配置されている。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とが領域Ｄ内に配置されている。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が領域Ｃ内に配置され、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が領域Ｄ内に配置されている。
【００１９】
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の関係もトップリング３２と研磨テーブル３４，３６との関係と同様になっている。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。
【００２０】
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が配置されている。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２４には、半導体ウエハ搬送用の２つの開口部が設けられ、一方の開口部は反転機２８との間で半導体ウエハを受け渡すために使用され、他方の開口部は反転機２８’との間で半導体ウエハを受け渡すために使用される。シャッター２５，２６が隔壁の各開口部に設けられている。
【００２１】
前記反転機２８及び反転機２８’は、それぞれ、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。
【００２２】
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、同時に複数の半導体ウエハおよび複数の保持テーブルが搭載可能になっている。
【００２３】
図３はリング状のウエハ保持テーブル６００の構造を示す図である。図３において、図面の左半分はロータリトランスポータにより保持されたウエハ保持テーブルを示し、図面の右半分はプッシャーによって保持されたウエハ保持テーブルを示している。図３に示すように、このウエハ保持テーブル６００は、その上面に半導体ウエハ１０１を載置保持するためのウエハ保持面６０１を有し、また、その外側面にロータリトランスポータ２７の各ステージに設けられたガイドブロック６１０に対して自動調芯機能を持つテーパ面６０２を有している。さらに、ウエハ保持テーブル６００は、その内側面にリフタ及びプッシャーに対して自動調芯機能を持つ別のテーパ面６０３が設けられられている（図３はテーパ面と係合しているプッシャー３０を示す）。更に、ウエハ保持テーブル６００の下面には、ロータリトランスポータ２７に設けられたピン６２０に嵌合する穴６０４と、リフタ及びプッシャーに設けられたピン６２１と嵌合する穴６０５がそれぞれ設けられている（図３は穴６０５に嵌合されたピン６２１を備えたプッシャー３０を示す）。前記穴６０４，６０５およびピン６２０，６２１は、ウエハ保持テーブル６００がロータリトランスポータおよプッシャー（又はリフタ）に対して回転することを防止する機能を有している。
【００２４】
反転機２８又は２８’に搬送された半導体ウエハは、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又は２８’により保持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又は２９’が上昇することで、リフタ２９又は２９’上に戴置されたウエハ保持テーブル６００に受け渡される。リフタ２９又は２９’上のウエハ保持テーブル６００に移された半導体ウエハは、リフタ２９又は２９’の下降により、ウエハ保持テーブル６００と共に、ロータリトランスポータ２７に移送される。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保持テーブル６００と半導体ウエハは、ロータリトランスポータ２７を９０°回転することで、トップリング３２又は３３の下方へ搬送される。このとき、トップリング３２又は３３は予めロータリトランスポータ２７の上方に揺動している。
【００２５】
トップリング３２又は３３の中心が前記ロータリトランスポータ２７上のウエハ保持テーブル６００に載置されたウエハの中心と位相が合ったとき、ロータリトランスポータ２７の下方に配置されたプッシャー３０又は３０’が上昇することで、ウエハ保持テーブル６００と、その上に保持された半導体ウエハは、ロータリトランスポータ２７からプッシャー３０又は３０’上に移され、最終的に半導体ウエハのみがトップリング３２又は３３へ移送される（図３ではトップリング３２が示される）。
【００２６】
前記トップリング３２又は３３に移送された半導体ウエハは、トップリング３２又は３３の真空吸着機構により吸着され、半導体ウエハは研磨テーブル３４又は３５まで搬送される。そして、半導体ウエハは研磨テーブル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又は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および３７が配置されている。これにより、半導体ウエハは第１の研磨テーブル３４又は３５で１次研磨が終了した後、第２の研磨テーブル３６又は３７で２次研磨できるようになっている。また、半導体ウエハは第２の研磨テーブル３６又は３７で１次研磨された後、第１の研磨テーブル３４又は３５で２次研磨できるようになっている。この場合、第２の研磨テーブル３６又は３７の研磨面が第１の研磨テーブル３４又は３５の研磨面より小径であることから、第２の研磨テーブル３６又は３７に研磨パッドに比べて値段の高い砥石（固定砥粒）を張り付け、粗削り（１次研磨）をした後に、大径の第１の研磨テーブル３４又は３５に砥石（固定砥粒）に比べて寿命は短いが安価な研磨パッドを張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。
【００２７】
研磨が終了した半導体ウエハは、上述とは逆のルートで反転機２８又は２８’まで戻される。反転機２８又は２８’まで戻された半導体ウエハはリンスノズルから供給される純水もしくは洗浄用の薬液によりリンスされる。また、半導体ウエハを離脱したトップリング３２又は３３のウエハ吸着面は、トップリング洗浄ノズルから供給される純水もしくは薬液によって洗浄される。
【００２８】
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の下方にプッシャー３０又は３０’が配置されている。
【００２９】
（ウエハ保持テーブル及びロータリトランスポータ）
次に説明では、トップリング３２、反転機２８、リフタ２９およびプッシャー３０が移送動作の説明のために用いられる。
図４および図５はロータリトランスポータ２７とウエハ保持テーブル６００の関係を示す図であり、図４はロータリトランスポータ２７およびウエハ保持テーブルを示す平面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。図４および図５に示すように、ウエハ保持テーブル６００は、その上面に半導体ウエハ１０１を載置保持するためのウエハ保持面６０１を有し、その外側面にロータリトランスポータ２７のガイドブロック６１０のテーパ面６１１によって自動的に求芯されて、かつロータリトランスポータ２７によって支持されるためのテーパ面６０２を有している。ウエハ保持テーブル６００は、その内側面にリフタ２９あるいはプッシャー３０のテーパ面と係合することによって自動的に求芯されかつリフタ２９あるいはプッシャー３０に支持されるためのテーパ面６０３を有している。図４および図５に示すウエハ保持テーブル６００はウエハ保持面６０１の外周から上方に突出し、半導体ウエハ１０１が左右にずれるのを防ぐための段部が設けられている。なお、段部に代えて、図６（ｃ）に示すように、ウエハ保持面６０１の周囲に、ピン６２２をばね６２３を介して埋没自在に支持して配置するようにしても良い。この場合、トップリング３２が半導体ウエハ１０１を吸着保持する際に、ピン６２２はばね６２３の付勢力に抗してウエハ保持面６０１から引っ込み、ピン６２２が障害となることを防止することができる。
【００３０】
なお、この実施の形態においては、平坦な面でウエハ保持面６０１を構成した例を示しているが、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、内方に向けて徐々に下方に傾斜するテーパ面でウエハ保持面６０１を構成するようにしても良い。このように、ウエハ保持面６０１をテーパ面とした方が、半導体ウエハ１０１とウエハ保持面６０１との接触面を少なくし、かつ半導体ウエハ１０１についた砥液を下方にスムーズに流下させる上で好ましい。ウエハ保持面６０１は、ウエハ保持テーブル６００の全周にわたる必要はなく、少なくとも周上３カ所、好ましくは６カ所あればよい。
【００３１】
また、ウエハ保持テーブル６００にピン用穴６０４を設けて、このピン用穴６０４にロータリトランスポータ２７に設けたピン６２０を嵌合させるようにしているが、逆に、ウエハ保持テーブルにピンを、ロータリトランスポータにこのピンに嵌合するピン用穴を設けたり、互いに係合する切込みを設けるようにしても良い。
更に、図４および図５に示す実施の形態では、テーパ面６０２と独立してテーパ面６０３を設けたが、テーパ面６０３を設けることなく、テーパ面６０２をロータリトランスポータ２７との係合及びプッシャー３０あるいはリフタ２９との係合の両方に使ってもよい。その場合、ロータリトランスポータとの係合とプッシャーあるいはリフタとの係合面は周方向にずれている必要がある。
【００３２】
（ロータリトランスポータ）
図４および図５に示すように、ウエハ保持テーブル６００を搭載して搬送するロータリトランスポータ２７は４カ所のウエハ保持テーブル搭載ステージ（９０°等配）を有している。４カ所のウエハ保持テーブル搭載ステージの各々は、ウエハ保持テーブル６００のテーパ面６０２と係合して、ウエハ保持テーブル６００を支持するためのガイドブロック６１０を有している。ガイドブロック６１０は各ステージの周上３カ所に設けられている。この各ガイドブロック６１０の内周面には、テーパ面６１１が形成されており、ウエハ保持テーブル６００を搭載する時にウエハ保持テーブル６００を求芯することができるようになっている。テーパ面６１１のテーパ角は垂直に対して１５゜〜２５゜程度が好ましい。
【００３３】
図１４はロータリトランスポータとロータリトランスポータと関連する構成部品を示す概略立面図である。
図１４に示すように、ウエハ有無センサ２００がロータリトランスポータ２７から離れた場所に設置されている。センサ２００はフォトセンサーであり投光素子２００ａと受光素子２００ｂで構成され、センサ２００はステージと一緒に回転しないようになっている。搭載する半導体ウエハ１０１はロータリトランスポータ２７の各ステージで決まっている。即ち、図４に示すように、ロータリトランスポータ２７は、処理前のロード専用のウエハ保持テーブル６００（６００ａ，６００ｃ）を搭載する２つのロードステージと、処理後のアンロード専用のウエハ保持テーブル６００（６００ｂ、６００ｃ）を搭載する２つのアンロードステージとを備えている。各ステージに搭載されるウエハ保持テーブル６００は常に決まっており、ロータリトランスポータ２７は研磨テーブル３４で処理する前の半導体ウエハを保持するウエハ保持テーブル６００（６００ａ）を搭載するステージ２１０と、研磨テーブル３４で処理された半導体ウエハを保持するウエハ保持テーブル６００（６００ｂ）を搭載するステージ２１１と、研磨テーブル３５で処理する前の半導体ウエハを保持するウエハ保持テーブル６００（６００ｃ）を搭載するステージ２１２と、研磨テーブル３５で処理された半導体ウエハを保持するウエハ保持テーブル６００（６００ｄ）を搭載するステージ２１３を備えている。
【００３４】
半導体ウエハ及びウエハ保持テーブル６００に洗浄液を供給するためのリンスノズルがロータリトランスポータ２７の上下に、かつ該ロータリトランスポータ２７から離れた場所に設置されている。リンスノズルは固定して設置されており、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。図１４に示すように、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の回転によりロータリトランスポータ２７上のウエハ保持テーブルおよび半導体ウエハを搬送する。ロータリトランスポータ２７の下部には原点センサ２０６が設置されており、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。
【００３５】
（リフタ）
図７はリフタを示す縦断面図であり、図８はリフタとウエハ保持テーブルとの関係を示す縦断面図である。リフタ２９は、ウエハ保持テーブル６００を載置するステージ２６０と、該ステージ２６０の上昇下降動作を行うエアシリンダ２６１とを備えている。エアシリンダ２６１とステージ２６０とは上下方向にスライド可能なシャフト２６２で連結されている。
図８に示すように、ステージ２６０はその側面にウエハ保持テーブル６００のテーパ面６０３と係合するテーパ面２６０ａを有している。そして、リフタ２９のステージ２６０がロータリトランスポータ２７より上に上昇すると、ウエハ保持テーブル６００がステージ２６０にはまり合ってウエハ保持テーブル６００を求芯し、その後ウエハ保持テーブル６００が上昇する。
【００３６】
（プッシャー）
図９および図１０はプッシャーを示す図であり、図９はプッシャーの縦断面図、図１０はプッシャーとウエハ保持テーブルとの関係を示す縦断面図である。
図９に示すように、中空シャフト１４０の上方にトップリングガイド１４８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が通っている。スプラインシャフト１４２の上方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。
【００３７】
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が配置されている。ガイドステージ１４１はリニアウェイ１４９に固定されており、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。
【００３８】
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るようになっている。プッシュロッド１６０はスプラインシャフト１４２の上端に接している。プッシュステージ１４３はスプラインシャフト１４２を介してエアシリンダ１４５によって上下し、トップリング３２へ半導体ウエハ１０１をロードする。プッシュステージ１４３の端部には位置決めのための圧縮バネ１５９が配置されている。
【００３９】
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。各トップリングガイド１４８には、ガイドリング３０１の下面とのアクセス部である１段下がった段部７００が設けられている。更に、トップリングガイド１４８の上端部には、トップリング３２のガイドリング３０１を段部７００に案内するためのテーパ面２０８が形成されている。テーパ面２０８は垂直に対して２５゜〜３５゜の角度になっている。
【００４０】
プッシュステージ１４３の上側面はテーパ面１４３ａとなっており、図１０に示すように、このテーパ面１４３ａにより、ウエハ保持テーブル６００のテーパ面６０３と求芯しながらはまり合うことができる。プッシュステージ１４３の上昇により、ウエハ保持テーブル６００をロータリトランスポータ２７から分離して半導体ウエハと共にトップリング３２へ搬送することができる。
【００４１】
ガイドステージ１４１の中心部に水が入ることを防止するため、およびガイドステージが元の位置に復帰するように案内するためにガイドスリーブ１５３がガイドステージ１４１に固定されている。ガイドスリーブ１５３の内側のセンタスリーブ１５４はガイドステージ１４１をセンタリングするためにベアリングケース１５１に固定されている。プッシャー３０はベアリングケース１５１によって研磨部側のモータハウジング１０４に固定されている。
【００４２】
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。水が入り込むことを防ぐために、Ｖリング１５５の内側に穴を設け、圧力が下がることを防止している。
【００４３】
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が設置されている。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設けられている。即ち、エアシリンダ１４５にセンサ２０３，２０４が設けられ、エアシリンダ１４６にセンサ２０６，２０７が設けられている。プッシャーに付着したスラリーなどから半導体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ている。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１４５，１４６の制御はダブルソレノイドバルブで行う。プッシャー３０および３０’は各トップリング３２および３３の各々に１ユニットずつ設置される。
【００４４】
次に、上述のように構成されたロータリトランスポータ２７、リフタ２９、プッシャー３０の動作を説明する。
（ウエハ受け渡し時）
図１１（ａ）乃至図１１（ｆ）は半導体ウエハを移送する工程を示す。次の説明では、研磨前の半導体ウエハをロードするためのウエハ保持テーブルはロード用ウエハ保持テーブルと称し、研磨後の半導体ウエハをアンロードするためのウエハ保持テーブルはアンロード用ウエハ保持テーブルと称する。
ホームポジション（ＨＰ）では、ロータリトランスポータ２７が反時計廻りに９０゜回転し、ステージ２１０がリフタ２９の上方に位置している（図１１（ａ））。
【００４５】
リフタ２９は反転機２８とロータリトランスポータ２７の間で半導体ウエハを移送するウエハ搬送機構である。ポリッシング前の半導体ウエハ１０１は搬送ロボット２０から反転機２８へ搬送される。その後、半導体ウエハ１０１は反転機２８により反転され、パターン面（半導体デバイスが形成された面）が下を向く。リフタ２９は上昇し、リフタ２９のステージ２６０はロータリトランスポータ２７上のロード用のウエハ保持テーブル６００（６００ａ）と、その側面のテーパ面２６０ａを介して係合する（図１１（ｂ））。
【００４６】
次に、リフタ２９は、ウエハ保持テーブル６００を載置したままウエハ保持テーブル６００が反転機２８から半導体ウエハ１０１を受け取る位置まで上昇し停止する（図１１（ｃ））。
ステージ２６０が半導体ウエハ１０１の直下の位置でリフタ２９が停止したことを、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は半導体ウエハ１０１のクランプを開放し、半導体ウエハ１０１はリフタ２９のステージ２６０上のロード用のウエハ保持テーブル６００上に載る（図１１（ｄ））。その後、リフタ２９は半導体ウエハ１０１をロード用のウエハ保持テーブル６００上に載置したまま下降をする（図１１（ｅ））。すると、ロータリトランスポータ２７のステージ２１０上のガイドブロック６１０のテーパ面６１１により、リフタ２９上に載せられ半導体ウエハを保持したロード用のウエハ保持テーブル６００は求芯されつつリフタ２９からロータリトランスポータ２７へガイドブロック６１０を介して載せられる（図１１（ｅ））。ロード用のウエハ保持テーブル６００がロータリトランスポータ２７に載せられた後も、リフタ２９は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停止する（図１１（ｆ））。
【００４７】
（ウエハロード時）
図１２（ａ）乃至図１２（ｆ）は半導体ウエハをロードする工程を示す。
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°回転し、プッシャー３０の上方にロータリトランスポータ２７上のロード用のウエハ保持テーブル６００（６００ａ）を位置させる（図１２（ａ））。ロータリトランスポータ２７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く。プッシャー３０の上昇途中で、ガイドステージ１４１は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、通過と同時に半導体ウエハ１０１をその上面に載置したロード用のウエハ保持テーブル６００は、プッシュステージ１４３の上側部のテーパ面１４３ａによって求芯され、ロータリトランスポータ２７からプッシュステージ１４３に移送される（図１２（ｂ））。
【００４８】
プッシュステージ１４３がロード用のウエハ保持テーブル６００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ガイド１４８はトップリング３２に求芯し、トップリングガイド１４８の段部７００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（図１２（ｃ））。
【００４９】
トップリングガイド１４８の段部７００がガイドリング３０１の下面に接触し、ガイドステージ１４１は固定され、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、エアシリンダ１４６のロッドに固定されたストッパがショックキラー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。半導体ウエハ１０１がトップリング３２に接触した後に、エアシリンダ１４６が上昇するストロークはバネ１５９が吸収し、半導体ウエハ１０１を保護している。
【００５０】
次に、エアシリンダ１４５によりプッシュステージ１４３がウエハ保持テーブル６００を保持したまま更に上昇し、トップリング３２により半導体ウエハ１０１が吸着保持される（図１２（ｄ））。しかる後、エアシリンダ１４５が逆作動してウエハ保持テーブル６００がプッシュステージ１４３と共に下降する（図１２（ｅ））。
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、下降途中でウエハ保持テーブル６００をロータリトランスポータ２７に受け渡す。そして、プッシャー３０は更に下降して所定の位置で停止する（図１２（ｆ））。
【００５１】
（ウエハアンロード時）
プッシャー３０の上方のウエハアンロード位置にトップリング３２によって半導体ウエハ１０１が搬送され、ロータリトランスポータ２７の回転により、ロータリトランスポータ２７上のアンロード用のウエハ保持テーブル６００（６００ｂ）がプッシャー３０の上方に位置する（図１３（ａ））。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、ガイドステージ１４１は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、半導体ウエハを保持していない空のウエハ保持テーブル６００はプッシュステージ１４３の上側部のテーパ面１４３ａによって求芯され、ロータリトランスポータ２７からプッシャー３０に受け渡される（図１３（ｂ））。
【００５２】
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ガイド１４８はトップリング３２に求芯し、トップリングガイド１４８の段部７００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（図１３（ｃ））。
【００５３】
この時、エアシリンダ１４６は、エアシリンダ１４６のロッドに固定されたストッパーがショックキラー１５６に当たるまで動作しつづける。しかしながら、トップリングガイド１４８の段部７００がガイドリング３０１の下面に接触してガイドステージ１４１が固定されているため、エアシリンダ１４６は圧縮バネ１５２の付勢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。本実施例では、エアシリンダ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。
エアシリンダ１４６の上昇が終了すると、トップリング３２より半導体ウエハ１０１がリリースされ、半導体ウエハ１０１はアンロード用のウエハ保持テーブル６００の上に保持される（図１３（ｄ））。
【００５４】
半導体ウエハ１０１がアンロード用のウエハ保持テーブル６００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、アンロード用のウエハ保持テーブル６００は研磨済の半導体ウエハとともにロータリトランスポータ２７上に移り（図１３（ｅ））、プッシャー３０は引き続き下降し、下降終了でプッシャー３０の動作が完了する（図１３（ｆ））。
【００５５】
ロータリトランスポータ２７は回転し、研磨済の半導体ウエハが載置されたアンロード用のウエハ保持テーブル６００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は研磨済の半導体ウエハが載置されたアンロード用のウエハ保持テーブル６００をロータリトランスポータ２７から受け取る。その後、リフタ２９は更に上昇して、反転機２８へのウエハ受け渡し位置へ半導体ウエハを位置させる。
反転機２８のアームが半導体ウエハ１０１を保持した後、リフタ２９は下降して、アンロード用のウエハ保持テーブル６００はロータリトランスポータ２７に移送される。リフタ２９の下降が終了したとき、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。
【００５６】
上述した実施例においては、複数のウエハ保持テーブルが研磨前の半導体ウエハを保持するロード用ウエハ保持テーブルと研磨済の半導体ウエハを保持するアンロード用ウエハ保持テーブルに分けられている。それ故、研磨前の半導体ウエハはプッシャーからではなくロード用ウエハ保持テーブルからトップリングへ移送され、研磨後の半導体ウエハはトップリングからプッシャーではなくアンロード用ウエハ保持テーブルに移送される。これ故、半導体ウエハのトップリングへのロードおよび半導体ウエハのトップリングからのアンロードは各々のジグ（構成部品）または部材、即ち、ウエハ保持テーブルによって行なわれる。これ故、研磨後の半導体ウエハに付着した砥液等が半導体ウエハのロードおよびアンロードを行なう共通の支持部材に付着することが防止される。結果として、固化した砥液等が研磨前の半導体ウエハに付着することがなく、研磨前の半導体ウエハへの損傷を起こすことがない。
【００５７】
本実施例では、被加工物をロードするための保持テーブルと被加工物をアンロードするための保持テーブルが分けて使用されているが、被加工物をロードおよびアンロードするための単一の保持テーブルを使用してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体ウエハ等の被加工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、単位時間あたりの被加工物の処理枚数（スループット）を飛躍的に増加させることができる。
本発明によれば、被加工物がロータリトランスポータと反転機との間で移送されるとき、被加工物は保持テーブルと反転機との間で移送される。そして、被加工物がロータリトランスポータとトップリングとの間で移送されるときには、被加工物は保持テーブルとトップリングとの間で移送される。これ故、保持テーブルは移送時に発生する被加工物への衝撃を吸収することができ、被加工物の搬送速度を増加させることができ、スループットを増加することができる。
【００５９】
従来のポリッシング装置においては、トップリングの数を増加することにより複数の被加工物を同時に研磨し、これによりスループットを増加させていた。このため、トップリングの数を増加させることによるトップリングの個々の特質の違いによって被加工物が均一に研磨できなかった。これに対して、本発明によれば、被加工物の搬送速度を増加させることによりスループットを増加させることができる。
【００６０】
本発明によれば、反転機からトップリングへの半導体ウエハ等の被加工物の移送はロータリトランスポータの各ステージに着脱可能に保持されたウエハ保持テーブルによって行なわれる。これ故、例えば、リフタとロータリトランスポータ間の半導体ウエハの移送またはロータリトランスポータとプッシャー間の半導体ウエハの移送が省略され、ダストの発生を防ぐことができ、かつ搬送ミス又は把持ミスによる半導体ウエハの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】トップリングとターンテーブルとの関係を示す立面図である。
【図３】ウエハ保持テーブルの構造を示す縦断面図であり、図面の左半分はロータリトランスポータによって保持されたウエハ保持テーブルを示し、図面の右半分はプッシャーによって保持されたウエハ保持テーブルを示す。
【図４】ロータリトランスポータとウエハ保持テーブルを示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６（ａ）乃至図６（ｃ）は他のウエハ保持テーブルを示す縦断面図である。
【図７】リフタの縦断面図である。
【図８】リフタとウエハ保持テーブルとの関係を示す縦断面図である。
【図９】プッシャーの縦断面図である。
【図１０】プッシャーとウエハ保持テーブルの関係を示す縦断面図である。
【図１１】図１１（ａ）乃至図１１（ｆ）は反転機によって保持された研磨前の半導体ウエハがウエハ保持テーブルに受け渡され、その後ウエハ保持テーブルがロータリトランスポータに受け渡される工程を示す概略図である。
【図１２】図１２（ａ）乃至図１２（ｆ）はウエハ保持テーブルによって保持された研磨前の半導体ウエハがプッシャーに受け渡される工程を示す概略図である。
【図１３】図１３（ａ）乃至図１３（ｆ）はトップリングによって保持された研磨後の半導体ウエハがウエハ保持テーブルに受け渡され、その後ウエハ保持テーブルがロータリトランスポータに受け渡される工程を示す概略図である。
【図１４】ロータリトランスポータとロータリトランスポータに関連する構成部品を示す概略立面図である。
【符号の説明】
１    ウエハカセット
２    ロードアンロードステージ
３    レール
４，２０，２１    搬送ロボット
５，６，２２，２３    洗浄機
７，８，９，１０    載置台
１１，２５，２６    シャッター
１４，１５，１６，２４，４７    隔壁
２７    ロータリトランスポータ
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    研磨テーブル
３８，３９，４８，４９    ドレッサ
４０    砥液ノズル
４６    ハウジング
５０    ウエハステーション
９３，９６    ドレッサ駆動軸
９４，９７    ドレッサヘッド
９８    揺動軸
１０１    半導体ウエハ
１０４    モータハウジング
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    プッシュステージ
１４３ａ，２０８，６０２，６０３    テーパ面
１４４    フローティングジョイント
１４５，１４６，２６１    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    リニアウエイ
１５１    ベアリングケース
１５２，１５９    圧縮バネ
１５５    Ｖリング
１５６    ショックキラー
１６０    プッシュロッド
２００    ウエハ有無センサ
２００ａ    投光素子
２００ｂ    受光素子
２０３，２０４，２０５，２０６    センサ
２０５    サーボモータ
２０６    原点センサ
２１０，２１１，２１２，２１３，２６０    ステージ
２６２    シャフト
３０１    ガイドリング
６００，６００ａ，６００ｂ，６００ｃ    ウエハ保持テーブル
６０１    ウエハ保持面
６０４，６０５    穴
６１０    ガイドブロック
６２０，６２１，６２２    ピン
６２３    ばね
７００    段部
【図１】
0004183398.tif 000002
【図２】
0004183398.tif 000003
【図３】
0004183398.tif 000004
【図４】
0004183398.tif 000005
【図５】
0004183398.tif 000006
【図６】
0004183398.tif 000007
【図７】
0004183398.tif 000008
【図８】
0004183398.tif 000009
【図９】
0004183398.tif 000010
【図１０】
0004183398.tif 000011
【図１１】
0004183398.tif 000012
【図１２】
0004183398.tif 000013
【図１３】
0004183398.tif 000014
【図１４】
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