JP2000124172A - ウェーハ加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウェーハを円滑に連続して研磨すること
ができるウェーハ加工方法及びその装置を提供する。 【解決手段】本発明のウェーハ加工装置１０は、ウェー
ハ２８を加工するために必要なカセット設置部１４、ア
ライナ１６、ロードステージ１８、ウェーハ研磨部２
０、アンロードステージ２２、洗浄乾燥部２４を設置
し、そして、これらを搬送用ロボット等によってインラ
インで接続し、このラインに沿ってウェーハ２８を無駄
なく効率良く流して加工する。また、ウェーハ研磨部２
０には、第１の研磨定盤１３６Ａと第２の研磨定盤１３
６Ｂとが並設され、酸化膜を研磨するウェーハ２８の場
合には第１の研磨定盤１３６Ａのみで研磨し、金属膜を
研磨するウェーハ２８の場合には、第１の研磨定盤１３
６Ａで１次研磨した後、第２の研磨定盤１３６Ｂで２次
研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ研磨装置に
係り、特に半導体ウェーハを化学的機械研磨法（ＣＭ
Ｐ：Chemical Mechanical Polishing ）によって加工す
るウェーハ加工方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−１６８９６８号公報に開示さ
れた半導体ウェーハ加工装置は、研磨定盤、チャック、
アンロードステージ、及び洗浄装置等から構成されてい
る。このウェーハ加工装置によれば、まず、加工前のウ
ェーハをチャックで保持する。次に、前記チャックを研
磨定盤の上方に位置させ、この研磨定盤にウェーハをチ
ャックで押し付けて研磨する。次いで、研磨終了したウ
ェーハを再びチャックで保持し、このチャックをアンロ
ードステージに向けて移動させる。次いで、チャックに
よるウェーハの保持を解除し、このウェーハをアンロー
ドステージに排出する。そして、排出されたウェーハ
を、アンロードステージから洗浄装置に搬送し、ここで
洗浄する。前記ウェーハ加工装置は、以上の工程で１枚
のウェーハを加工している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウェ
ーハを円滑に連続して研磨することができる加工装置を
提供するためには、以下の点が要求されている。即ち、
ウェーハ収納用カセットから取り出したウェーハを、中
心出しした状態で各工程に搬送すること、研磨終了した
ウェーハを洗浄／乾燥した後、ウェーハ収納用カセット
に順次収納すること、そして、ウェーハには１次研磨で
研磨が終了する酸化膜が形成されたものと、２次研磨を
必要とする金属膜が形成されたものがあるが、このよう
な種類の異なるウェーハでも対応して研磨加工できるこ
と等が要求される。

【０００４】しかしながら、特開平９−１６８９６８号
公報に開示された前記ウェーハ加工装置は、このような
要求を満足していないので、ウェーハを円滑に連続して
研磨することができないという欠点があった。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハ
を円滑に連続して研磨することができるウェーハ加工方
法及びその装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、加工前のウェーハが収納されたカセットが
設置されるカセット設置部と、加工前のウェーハを所定
の位置に位置決めする位置決め部と、加工前のウェーハ
を受け取り一時ストックするロードステージと、ウェー
ハに形成された酸化膜を研磨すると共に、ウェーハに形
成された金属膜を１次研磨する第１の研磨定盤と、ウェ
ーハに形成された金属膜を２次研磨する第２の研磨定盤
と、研磨後のウェーハを受け取り一時ストックするアン
ロードステージと、前記ロードステージにストックされ
た加工前のウェーハを保持し、該ウェーハを前記第１の
研磨定盤、第２の研磨定盤に押し付けて研磨すると共
に、研磨後のウェーハを前記アンロードステージに排出
するチャックと、研磨後のウェーハを洗浄し乾燥する洗
浄乾燥部とを備え、前記カセット設置部に設置された前
記カセットからウェーハを取り出して、該ウェーハを位
置決め部で位置決めし、該位置決めされたウェーハをロ
ードステージに受け渡して一時ストックし、該ストック
されたウェーハが酸化膜を研磨するウェーハの場合に
は、該ウェーハを前記チャックで保持し、前記第１の研
磨定盤に押し付けて酸化膜を研磨し、一方、ストックさ
れたウェーハが金属膜を研磨するウェーハの場合には、
該ウェーハを前記チャックで保持し、第１の研磨定盤に
押し付けて金属膜を１次研磨した後、該ウェーハを前記
第２の研磨定盤に押し付けて金属膜を２次研磨し、研磨
終了したウェーハを前記チャックから前記アンロードス
テージに排出してアンロードステージで一時ストック
し、該アンロードステージでストックされたウェーハを
前記洗浄乾燥部に搬送して洗浄／乾燥し、該洗浄／乾燥
終了したウェーハを前記カセットに搬送して収納するよ
うにしたことを特徴としている。

【０００６】本発明によれば、まず、カセット設置部に
設置されたカセットからウェーハを取り出し、このウェ
ーハを位置決め部で位置決めすることにより、ウェーハ
を中心出しする。これにより、本発明では、ウェーハを
中心出しした状態で各工程に搬送することが可能とな
る。そして、中心出しされたウェーハをロードステージ
に受け渡して一時ストックする。

【０００７】次に、ストックされた前記ウェーハが酸化
膜を研磨するウェーハの場合には、このウェーハをチャ
ックで保持し、第１の研磨定盤に押し付けて酸化膜を研
磨する。これにより、酸化膜の研磨が終了する。一方、
ストックされたウェーハが金属膜を研磨するウェーハの
場合には、このウェーハをチャックで保持し、第１の研
磨定盤に押し付けて金属膜を１次研磨した後、このウェ
ーハを第２の研磨定盤に押し付けて金属膜を２次研磨す
る。これにより、金属膜の研磨が終了する。したがっ
て、本発明では、酸化膜が形成されたウェーハと金属膜
が形成されたウェーハを支障なく研磨加工することがで
きる。

【０００８】次いで、研磨終了したウェーハを前記チャ
ックからアンロードステージに排出し、アンロードステ
ージで一時ストックする。そして、アンロードステージ
でストックされたウェーハを洗浄乾燥部に搬送して洗浄
／乾燥する。そして、洗浄／乾燥終了したウェーハを前
記カセットに搬送して収納する。したがって、本発明
は、以上の工程に従ってウェーハを加工するので、ウェ
ーハを円滑に連続研磨することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ加工方法及びその装置の好ましい実施の形態
について詳説する。図１は、本発明の実施の形態のウェ
ーハ加工装置１０の平面図である。同図に示すウェーハ
加工装置１０の装置本体１２には、カセット設置部１
４、アライナ１６、ロードステージ１８、ウェーハ研磨
部２０、アンロードステージ２２、及びウェーハ洗浄乾
燥部２４等が設置されている。

【００１０】前記カセット設置部１４には、４台のカセ
ット２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄが着脱自在にセッ
トされ、これらのカセット２６Ａ〜２６Ｄには図１上二
点鎖線で示す加工前のウェーハ２８が多数枚収納されて
いる。なお、本実施の形態では、カセット２６Ａに酸化
膜（ＳｉＯ₂ 膜）が形成されたダミーウェーハが収納さ
れ、カセット２６Ｂにはメタル膜（金属膜）が形成され
たダミーウェーハが収納され、カセット２６Ｃには酸化
膜（ＳｉＯ₂ 膜）が形成されたウェーハが収納され、カ
セット２６Ｄにはメタル膜（金属膜）が形成されたウェ
ーハがそれぞれ収納されている。前記カセット２６Ａに
収納されたダミーウェーハは、カセット２６Ｃに収納さ
れているウェーハの研磨量を予め確認するために研磨さ
れるダミーウェーハである。また、前記カセット２６Ｂ
に収納されたダミーウェーハは、カセット２６Ｄに収納
されているウェーハの研磨量を予め確認するために研磨
されるダミーウェーハである。

【００１１】これらのカセット２６Ａ〜２６Ｄに収納さ
れたウェーハ２８は、カセット２６Ａ〜２６Ｄの近傍に
設置された搬送用ロボット（第１の搬送手段に相当）３
０によって１枚ずつ取り出された後、仮置台３２上に載
置される。そして、前記仮置台３２上に載置されたウェ
ーハ２８は、搬送用ロボット（第１の搬送手段に相当）
３４によって前記アライナ１６に搬送され、ここでウェ
ーハ２８の中心出しが行われると共に、ウェーハ２８の
厚みが測定される。そして、アライナ部１６で中心出し
と厚み測定が終了したウェーハ２８は、搬送用ロボット
（第２の搬送手段に相当）３６に吸着保持されて前記ロ
ードステージ１８に１枚ずつ搬送される。

【００１２】前記カセット２６Ａ〜２６Ｄは、図示しな
いエレベータ装置の昇降台上に載置されている。このエ
レベータ装置を駆動してカセット２６Ａ〜２６Ｄの高さ
位置を調整することにより、搬送用ロボット３０を昇降
させることなく、カセット２６Ａ〜２６Ｄの所定の棚に
収納されたウェーハ２８を搬送用ロボット３０で取り出
すことができる。なお、搬送用ロボット３０側に昇降機
構をもたせれば、前記エレベータ装置が不要になる。

【００１３】ここで、前記搬送用ロボット３０について
説明すると、この搬送用ロボット３０はテーブル４０上
に設置されている。前記テーブル４０は、カセット２６
Ａ〜２６Ｄの設置方向（図１中上下方向）に対して平行
に敷設された一対のレール４２、４２上に移動自在に設
けられると共に、図示しない駆動部からの駆動力によっ
てレール４２、４２に沿って往復移動される。これによ
り、前記搬送用ロボット３０は、レール４２、４２に沿
って図１中上下方向に移動され、前記カセット２６Ａ〜
２６Ｄのうち選択された１つのカセットに収納されたウ
ェーハ２８を取り出すことができる位置に移動すること
ができる。そして、搬送用ロボット３０は、取り出した
ウェーハ２８を前記仮置台３２上に載置する。

【００１４】前記搬送用ロボット３０は、汎用のロボッ
トであり、ウェーハ２８を吸着保持する馬蹄形のアーム
４４、及び３本のリンク４６、４８、５０等から構成さ
れている。前記アーム４４は、リンク４６に回転自在に
支持され、図示しないモータからの駆動力で回転するこ
とができる。前記リンク４６は、リンク４８に軸５２を
介して回動自在に連結され、図示しないモータからの駆
動力で軸５２を中心に回転することができる。また、リ
ンク４８は、軸５４を介してリンク５０に回動自在に連
結され、図示しないモータからの駆動力で軸５４を中心
に回転することができる。さらに、リンク５０は、軸５
６を介してモータ５８の図示しない出力軸に連結されて
いるので、モータ５８を駆動することにより軸５６を中
心に回転することができる。したがって、前記ロボット
３０によれば、アーム４４及び３本のリンク４６、４
８、５０の各動作を各々のモータで制御することによ
り、前記カセット２６Ａ〜２６Ｄに収納されたウェーハ
２８を取り出して仮置台３２に搬送することができる。

【００１５】なお、前記搬送用ロボット３４、３６、そ
して、後述する２台の搬送用ロボット（第３の搬送手段
に相当）６０、及び搬送用ロボット（第４の搬送手段に
相当）６２は、前記搬送用ロボット３０と同一構成なの
で、ここではその説明を省略する。前記ロードステージ
１８は、アライナ１６で中心出しされた研磨直前のウェ
ーハ２８を中心出しした状態で一時ストックするステー
ジである。このロードステージ１８を構成するステージ
本体１９の上面には図２、図３に示すように、ウェーハ
２８が載置される円形状の凹部６４、６４が所定の間隔
をもって形成されている。この凹部６４、６４に、前記
搬送用ロボット３６で搬送されてきた円形のウェーハ２
８が載置される。前記凹部６４の径は、ウェーハ２８の
径よりも若干量大きめに形成され、また、凹部６４の深
さはウェーハ２８の厚みよりも若干量深く形成されてい
る。したがって、前記凹部６４に載置されたウェーハ
は、凹部６４に位置ズレすることなく、その全体が収納
されるので、ロードステージ１８において、中心出しさ
れた状態で保持される。このように、ウェーハ研磨部２
０の直前に設置されている前記ロードステージ１８によ
って、ウェーハ２８を中心出しした状態で保持すること
により、ウェーハ２８の研磨面がウェーハ研磨部２０で
均等に研磨される。

【００１６】ところで、前記凹部６４にウェーハ２８が
収納されたままの状態であると、このウェーハ２８をウ
ェーハ研磨部２０のチャックで吸着保持する際に、ウェ
ーハ２８を吸着保持することができなくなるという不具
合が生じる。即ち、チャックの吸着面（下面）がウェー
ハ２８に接触する前にステージ本体１９の上面に衝突す
るからである。したがって、前記ロードステージ１８に
よれば、ウェーハ２８を中心出しした状態で保持する観
点から見ると凹部６４をウェーハ２８の厚みよりも深く
形成するのが好ましく、一方、ウェーハ２８をチャック
で保持する観点から見ると凹部６４をウェーハ２８の厚
みよりも浅く形成するのが好ましいので、両者の利害が
相反している。

【００１７】そこで、本実施の形態のロードステージ１
８には、前記不具合を解消するために、ウェーハ２８を
フローティング支持するフローティング機構が設けられ
ている。このフローティング機構によって、ウェーハ２
８は、その上面がステージ本体１９の上面から若干量突
出するようにフローティングされる。これにより、本実
施の形態のロードステージ１８は、ウェーハ２８の位置
ズレを防止しつつウェーハ２８をチャックで保持させる
ことができる。

【００１８】前記フローティング機構として本実施の形
態では、凹部６４の底面から凹部６４に純水を噴射して
ウェーハ２８をフローティングさせる機構が採用されて
いる。即ち、前記凹部６４の底面には、その中央部に噴
射口６６が形成され、この噴射口６６は図３に示すよう
に、ステージ本体１９に形成された分岐水路６８、及び
主幹水路７０を介して図示しない給水ポンプにレギュレ
ータを介して接続されている。このレギュレータで給水
量を制御することにより、ウェーハ２８が好適にフロー
ティング支持される。また、前記主幹水路７０には、上
方に延出された水路８０、８０…が形成され、これらの
水路８０の噴射口８２は、ステージ本体１９の上面に開
口されている。また、前記噴射口８２の上方には整流板
８４が設けられている。これによって、噴射口８２から
噴射された純水は、整流板８４によって凹部６４に向け
て導かれる。したがって、噴射口８２から噴射された純
水は、フローティング支持されているウェーハ２８の上
面に沿って流れるので、ウェーハ２８の上面に埃等が付
着するのを防止することができる。よって、ウェーハ２
８はクリーンな状態でチャックに吸着保持される。

【００１９】前記噴射口６６から噴射された純水は図４
上矢印で示すように、排水溝７２を通過して排水口７４
に流れる。前記排水溝７２及び排水口７４は図２に示す
ように、凹部６４の周囲に９０度間隔で形成されてい
る。前記排水口７４に流れた純水は図３に示すように、
ステージ本体１９に形成された分岐水路７６、及び主幹
水路７８を介してロードステージ１８の外部に排水され
る。なお、前記噴射口８２から噴射された純水も、同様
の経路で排水される。以上がロードステージ１８の構成
である。

【００２０】図１に示すウェーハ研磨部２０は、４台の
チャック９０、９２、９４、９６と、２台の研磨ステー
ジ９８、１００から構成される。前記チャック９０、９
２は支持部材１０４に所定の間隔をもって並設され、ま
た、前記チャック９４、９６は支持部材１０６に所定の
間隔をもって並設されている。このチャック９４、９６
の支持構造は、前記チャック９０、９２の支持構造と同
一なので、ここでは、チャック９０、９２の支持構造を
説明し、チャック９４、９６の支持構造についてはその
説明を省略する。

【００２１】前記支持部材１０４は扇形状に形成され、
その基部１０４Ａが図５に示す軸受１０８を介して軸１
１０に回転自在に支持されている。また、図１に示すよ
うに前記軸１１０を中心とする円周上に、前記ロードス
テージ１８、研磨ステージ９８、１００、及びアンロー
ドステージ２２が所定の間隔で配置されている。したが
って、前記支持部材１０４を前記軸１１０周りに回転す
ることにより、前記チャック９０、９２をロードステー
ジ１８、研磨ステージ９８、１００、及びアンロードス
テージ２２に位置させることができる。

【００２２】前記軸１１０にはギア１１２が設けられ、
このギア１１２は軸１１０と同軸上に固定されている。
前記ギア１１２にはギア１１４が噛合されており、この
ギア１１４は支持部材１０４に固定されたモータ１１６
の出力軸に取り付けられている。したがって、前記モー
タ１１６でギヤ１１４を回転させると、ギア１１４がギ
ア１１２の周りを回転しながら公転するので、その公転
力が支持部材１０４に伝達し、前記支持部材１０４が軸
１１０を中心に水平面内で回動する。

【００２３】図５に示すように前記チャック９０は、モ
ータ１１８の出力軸に取り付けられ、モータ１１８から
の駆動力によって回転される。前記モータ１１８は、支
持部材１０４に設けられたケーシング１２０内に複数の
直動ガイド１２２、１２２…を介して上下移動自在に支
持されている。また、前記モータ１１８の上部には、ね
じ棒１２４が上下方向に取り付けられ、このねじ棒１２
４にはナット部材１２６が螺合されている。前記ナット
部材１２６は、ケーシング１２０の上部開口部に軸受１
２８を介して回転自在に設けられると共に、その外周面
に無端状ベルト１３０が巻き掛けられている。前記ベル
ト１３０は図示しないプーリに巻き掛けられ、このプー
リは、ケーシング１２０上に設置されたモータ１３２の
出力軸１３４に取り付けられている。したがって、モー
タ１３２からの駆動力をベルト１３０を介してナット部
材１２６に伝達し、ナット部材１２６を回転させると、
ナット部材１２６とねじ棒１２４とによる送り作用、及
び直動ガイド１２２による直動作用によって、チャック
９０がモータ１１８と一緒に上下移動する。これによ
り、チャック９０を下降移動すれば、チャック９０で保
持したウェーハ２８を研磨定盤（第１の研磨定盤に相
当）１３６Ａ、又は研磨定盤（第２の研磨定盤に相当）
１３６Ｂに押し付けて研磨することができる。

【００２４】前記研磨定盤１３６Ａは、回転板１３８
と、この回転板１３８上に設けられた研磨布１４０とか
ら構成される。また、回転板１３８の下面中央部には、
軸１４２が突設され、この軸１４２にモータ１４４の出
力軸１４６が連結されている。したがって、研磨定盤１
３６Ａは、前記モータ１４４の駆動力によって回転され
る。これにより、ウェーハ２８は、研磨定盤１３６Ａの
回転運動とチャック９０の回転運動とが合成された回転
運動によって研磨される。なお、ウェーハ２８の研磨中
には、図示しないノズルからスラリが研磨布１４０に供
給される。

【００２５】前記研磨定盤１３６Ａの研磨布１４０は、
酸化膜を研磨する研磨布であってメタル膜を１次研磨す
る研磨布である。また、研磨定盤１３６Ｂの研磨布１４
０は、メタル膜を２次研磨する研磨布である。したがっ
て、酸化膜を研磨するウェーハ２８は、研磨定盤１３６
Ａ側でのみ研磨される。また、メタル膜を研磨するウェ
ーハ２８は、研磨定盤１３６Ａ側で１次研磨された後、
研磨定盤１３６Ｂ側で２次研磨される。

【００２６】前記チャック９０の下面には、多孔質材で
形成されたウェーハ吸着部材９１が設けられており、ウ
ェーハ２８はこの吸着部材９１で吸着保持されてロード
ステージ１８から研磨ステージ９８、１００に搬送さ
れ、また、研磨ステージ９８、１００からアンロードス
テージ２２に搬送される。なお、前記ウェーハ２８の研
磨方法は、ウェーハ２８をチャック９０の吸着部材９１
で吸着した状態で研磨布１４０に押し付けて研磨する方
法でも良く、また、チャック９０の下面からウェーハ２
８に向けてエアを吹き出し、チャック９０とウェーハ２
８との間に圧力流体層を形成し、この圧力流体層を介し
てウェーハ２８を研磨布１４０に押し付けて研磨する方
法でも良い。後者の研磨方法による加工圧の設定は、圧
力流体層の圧力で設定するものではなく、前者の研磨方
法と同様にチャック９０の下降移動量で設定する。な
お、本実施の形態では、一つの支持部材１０４に２台の
チャック９０、９２を取り付けたが、３枚以上のウェー
ハ２８を同時に研磨することができれば、３台以上のチ
ャックを支持部材１０４に取り付けても良い。また、研
磨定盤１３６や支持部材１０４、１０６も３台以上設置
しても良い。

【００２７】一方、図１に示すウェーハ研磨部２０に
は、環状のガイドレール１４８が軸１１０を中心に水平
方向に配設されている。このガイドレール１４８は、各
ステージ１８、２２、９８、１００を囲むように各ステ
ージ１８、２２、９８、１００の外側に配設されてい
る。前記ガイドレール１４８には、支持部材１０４の先
端部に設けられた一対の摺動用ガイドブロック１５０、
１５０が摺動自在に係合されている。これにより、支持
部材１０４は、軸１１０とガイドレール１４８とによっ
て両持ち支持された状態で軸１１０を中心に回転するこ
とができる。

【００２８】また、図６に示すように、前記ガイドレー
ル１４８の両側面には凹条部１４９、１４９がガイドレ
ール１４８に沿って形成されており、この凹条部１４
９、１４９に前記ガイドブロック１５０の凸部１５１が
噛み合った状態で係合されている。この係合によって、
支持部材１０４の上下移動が規制され、支持部材１０４
の反りが防止されている。

【００２９】図７は、前記アンロードステージ２２の平
面図であり、図８はアンロードステージ２２の断面図で
ある。このアンロードステージ２２は、チャック９０〜
９６から排出された研磨後のウェーハ２８を一時受け取
り、そして、ウェーハ２８が洗浄乾燥部２４に搬送され
る前に、ウェーハ２８をタッチアップ研磨した後、再度
中心出しするステージである。

【００３０】アンロードステージ２２を構成するステー
ジ本体２３の上面には、タッチアップ研磨用の研磨布１
５８、１６０が着脱自在に設けられている。なお、タッ
チアップ研磨を必要とするウェーハ２８は、メタル膜が
形成されたウェーハ２８であり、酸化膜が形成されたウ
ェーハ２８はタッチアップ研磨を必要としない。このた
め、酸化膜が形成されたウェーハ２８を加工する場合に
は、前記研磨布１５８、１６０に代えてスポンジ（スク
ラブ洗浄装置で使用されるスポンジ等）が設けられる。

【００３１】ところで、前記研磨布１５８、１６０にウ
ェーハ２８を押し付けると、ウェーハ２８は研磨布１５
８、１６０に接着してしまうので、ウェーハ２８を研磨
布１５８、１６０から容易に取り外すことができなくな
るという不具合が生じる。そこで、本実施の形態のアン
ロードステージ２２には、前記不具合を解消するため
に、ウェーハ剥離機構が設けられている。この剥離機構
として本実施の形態では、研磨布１５８、１６０の裏面
から純水を供給し、この純水を研磨布１５８、１６０の
表面から滲み出させることにより、ウェーハ２８を研磨
布１５８、１６０から剥離させる機構が採用されてい
る。即ち、研磨布１５８、１６０が設けられるステージ
本体２３の表面には水噴射口１６２、１６２…が形成さ
れ、この水噴射口１６２、１６２…は図８に示すよう
に、ステージ本体２３に形成された分岐水路１６４、１
６４、及び主幹水路１６６を介して図示しない給水ポン
プに接続されている。

【００３２】また、研磨布１５８、１６０の側方には、
純水を噴射する複数本の噴射口１７４、１７４…が図７
の如く形成され、これらの噴射口１７４、１７４…は研
磨布１５８、１６０に向けて形成されている。これによ
って、噴射口１７４、１７４…から噴射された純水は、
研磨布１５８、１６０上に載置されているウェーハ２８
の上面に沿って流れるので、ウェーハ２８の上面に埃等
が付着するのを防止することができる。よって、ウェー
ハ２８はクリーンな状態で搬送用ロボット６０に吸着保
持される。

【００３３】前記研磨布１５８、１６０から滲み出た前
記純水、及び前記噴射口１７４、１７４…から噴射され
た純水は、ステージ本体２３に形成された排水口１６８
に流れる。前記排水口１６８に流れた純水は、ステージ
本体２３に形成された分岐水路１７０、１７０及び主幹
水路１７２を介してアンロードステージ２２の外部に排
水される。

【００３４】また、前記アンロードステージ２２には、
ウェーハ２８を中心出しするための位置決め機構が設け
られている。この位置決め機構は図７に示すように、研
磨布１５８、１６０の外周部に等間隔で配設された３本
の位置決め用ピン１７６、１７６、１７６等から構成さ
れている。この位置決め用ピン１７６、１７６、１７６
にウェーハ２８の外周縁が接触することにより、ウェー
ハ２８の位置が修正されてウェーハ２８の中心出しが行
われる。

【００３５】前記位置決め用ピン１７６、１７６、１７
６は図８に示すように、ステージ本体２３内に貫通配置
され、その下端部が支持板１７８に固定されている。前
記支持板１７８の下面中央部には、シリンダ装置１８０
のロッド１８２が固定されている。したがって、前記シ
リンダ装置１８０でロッド１８２を伸縮させると、前記
位置決め用ピン１７６、１７６、１７６がステージ本体
２３に没入した位置と図８上実線で示す突出した位置と
の範囲で上下移動される。

【００３６】前記シリンダ装置１８０は、チャック９
０、９２の上下移動の動作に連動して動作するように図
示しない制御装置によって制御されている。即ち、制御
装置は、チャック９０、９２が下降移動してウェーハ２
８を研磨布１５８、１６０に押し付ける時には、ロッド
１８２を収縮するようにシリンダ装置１８０を制御す
る。これにより、位置決め用ピン１７６、１７６、１７
６で邪魔されることなく、ウェーハ２８のタッチアップ
研磨が実施される。また、制御装置は、研磨が終了し
て、チャック９０、９２が上昇移動する時に、ロッド１
８２を伸長するようにシリンダ装置１８０を制御する。
これにより、研磨布１５８、１６０上のウェーハ２８が
位置決め用ピン１７６、１７６、１７６によって中心出
しされる。なお、ロッド１８２の伸長時に連動して、噴
射口１６２、１６２…及び噴射口１７４、１７４…から
純水を噴射するように制御することが好ましい。以上が
アンロードステージ２２の構造である。

【００３７】前記アンロードステージ２２で中心出しさ
れ、研磨布１５８、１６０から剥離されたウェーハ２８
は、搬送用ロボット６０によって１枚ずつ洗浄乾燥部２
４に搬送される。前記洗浄乾燥部２４は、スクラブ洗浄
装置１８４、スピン洗浄装置１８６、及びスピン乾燥装
置１８８から構成されている。前記搬送用ロボット６０
に吸着保持されたウェーハ２８は、まず、スクラブ洗浄
装置１８４に搬送され、ここで洗浄される。そして、ウ
ェーハ２８は、搬送用ロボット６２でスクラブ洗浄装置
１８４からスピン洗浄装置１８６に搬送されてスピン洗
浄された後、前記搬送用ロボット６２でスピン乾燥装置
１８８に搬送され、ここでスピン乾燥される。そして、
乾燥されたウェーハ２８は、搬送用ロボット６２でアラ
イナ１９０に搬送された後、このアライナ１９０で再度
の中心出しと厚み測定が実施される。そして、ウェーハ
２８は、搬送用ロボット３０で保持されて、アライナ１
９０から元のカセット２６Ａ〜２６Ｄの所定の棚に収納
される。なお、前記アライナ１９０で測定された厚み情
報は、ウェーハ研磨部２０をフィードバックするための
情報として利用される。例えば、前記厚み情報に基づい
て、研磨時間がフィードバック制御される。また、前記
厚み情報に基づいて、研磨布ドレッシング時期、研磨布
交換時期等も判断される。

【００３８】次に、前記の如く構成されたウェーハ加工
装置１０の作用について説明する。まず、メタル膜が形
成されているウェーハ２８の研磨工程について説明す
る。メタル膜が形成された前記ウェーハ２８は、搬送用
ロボット３０によってカセット２６Ｄから１枚ずつ取り
出され、仮置台３２上に載置される。そして、そのウェ
ーハ２８は、搬送用ロボット３４によって仮置台３２か
らアライナ１６に搬送され、このアライナ１６で厚み測
定と中心出しが実施される。

【００３９】次に、中心出しされたウェーハ２８は、搬
送用ロボット３６によってロードステージ１８の凹部６
４、６４に１枚ずつ搬送される。次いで、２枚のウェー
ハ２８、２８が前記凹部６４、６４に載置されると、ロ
ードステージ１８のフローティング機構が駆動される。
これによって、前記ウェーハ２８は凹部６４においてフ
ローティング支持される。そして、フローティング機構
の駆動に連動させてロードステージ１８の噴射口８２、
８２…から純水が噴射される。これによって、ウェーハ
２８の上面に埃等が付着するのが防止される。

【００４０】この状態を維持しつつ、モータ１１６が駆
動されて支持部材１０４がアンロードステージ２２の位
置から時計周り方向に回動され、ロードステージ１８の
上方に位置される。次に、チャック９０、９２が下降移
動されて、１枚目のウェーハ２８がチャック９０に吸着
保持され、２枚目のウェーハ２８がチャック９２で吸着
保持される。これにより、２枚のウェーハ２８がロード
ステージ１８によって中心出しされた状態で前記チャッ
ク９０、９２に保持される。

【００４１】チャック９０、９２で２枚のウェーハ２
８、２８が保持されると、モータ１１６が駆動されて支
持部材１０４がロードステージ１８の位置から時計周り
方向に回動され、研磨ステージ９８の上方に位置され
る。この研磨ステージ９８の研磨定盤１３６Ａで、前記
ウェーハ２８、２８の１次研磨が開始される。次に、前
記１次研磨が終了すると、モータ１１６が駆動されて支
持部材１０４が研磨ステージ９８の位置から時計周り方
向に回動され、研磨ステージ１００の上方に位置され
る。この研磨ステージ１００の研磨定盤１３６Ｂで、前
記ウェーハ２８、２８の２次研磨が開始される。また、
この時、３枚目及び４枚目のウェーハ２８、２８がチャ
ック９４、９６に保持され、研磨ステージ９８の研磨定
盤１３６Ａで１次研磨される。

【００４２】次いで、２次研磨が終了すると、モータ１
１６が駆動されて支持部材１０４が研磨ステージ１００
の位置から時計周り方向に回動され、アンロードステー
ジ２２の上方に位置される。そして、２次研磨終了した
ウェーハ２８、２８がアンロードステージ２２に受け渡
され、アンロードステージ２２の研磨布１５８、１６０
によってタッチアップ研磨される。また、この時、３枚
目及び４枚目のウェーハ２８、２８が研磨ステージ１０
０の研磨定盤１３６Ｂで２次研磨される。

【００４３】前記タッチアップ研磨が終了すると、チャ
ック９０、９２の吸着が解除される。そして、チャック
９０、９２が研磨布１５８、１６０から上昇移動される
と共に、位置決め用ピン１７６、１７６、１７６が突出
され、そして、噴射口１６２、１６２…から純水が研磨
布１５８、１６０に噴射される。これによって、研磨布
１５８、１６０上のウェーハ２８が、研磨布１５８、１
６０から剥離されながら中心出しされる。

【００４４】前記ウェーハ２８を離した前記チャック９
０、９２は、次の加工前のウェーハ（５枚目と６枚目の
ウェーハ）２８、２８を受け取るためにロードステージ
１８に向けて移動される。そして、前記ウェーハ２８、
２８がチャック９０、９２で保持されると、前述した動
作が繰り返し実施される。一方、アンロードステージ２
２で剥離され、中心出しされたウェーハ２８は、搬送用
ロボット６０によってスクラブ洗浄装置１８４に搬送さ
れる。ここでウェーハ２８は、スクラブ洗浄装置１８４
のスポンジで洗浄される。そして、洗浄されたウェーハ
２８は、搬送用ロボット６２でスクラブ洗浄装置１８４
からスピン洗浄装置１８６に搬送され、ここでスピン洗
浄される。これにより、研磨後のウェーハ２８が確実に
洗浄される。そして、スピン洗浄されたウェーハ２８
は、搬送用ロボット６２でスピン乾燥装置１８８に搬送
され、ここで乾燥される。そして、乾燥されたウェーハ
２８は、搬送用ロボット６２でアライナ１９０に搬送さ
れる。そして、アライナ１９０で再度の中心出しと厚み
測定が実施された後、搬送用ロボット３０で保持され、
元のカセット２６Ａ〜２６Ｄの所定の棚に収納される。
以上が、メタル膜が形成されたウェーハ２８の加工工程
である。

【００４５】次に、酸化膜が形成されているウェーハ２
８の研磨工程について説明する。酸化膜が形成されたウ
ェーハ２８は、搬送用ロボット３０によってカセット２
６Ｃから１枚ずつ取り出された後、仮置台３２上に載置
され、そして、搬送用ロボット３４によってアライナ１
６に搬送され、ここで厚み測定と中心出しが実施され
る。

【００４６】次に、中心出しされたウェーハ２８は、搬
送用ロボット３６によってロードステージ１８の凹部６
４、６４に１枚ずつ搬送され、この凹部６４、６４に載
置される。次いで、ロードステージ１８のフローティン
グ機構が駆動され、これによって、ウェーハ２８は凹部
６４においてフローティング支持される。そして、ロー
ドステージ１８の噴射口８２、８２…から純水が噴射さ
れ、これによって、ウェーハ２８の上面に埃等が付着す
るのが防止される。

【００４７】この状態を維持しつつ、モータ１１６が駆
動されて支持部材１０４がアンロードステージ２２の位
置から時計周り方向に回動され、ロードステージ１８の
上方に位置される。次に、チャック９０、９２が下降移
動されて、１枚目のウェーハ２８がチャック９０に吸着
保持され、２枚目のウェーハ２８がチャック９２で吸着
保持される。これにより、２枚のウェーハ２８がロード
ステージ１８によって中心出しされた状態で前記チャッ
ク９０、９２に保持される。

【００４８】チャック９０、９２で２枚のウェーハ２
８、２８が保持されると、モータ１１６が駆動されて支
持部材１０４がロードステージ１８の位置から時計周り
方向に回動され、研磨ステージ９８の上方に位置され
る。この研磨ステージ９８の研磨定盤１３６Ａで、前記
ウェーハ２８、２８の研磨が開始される。ここまでの加
工工程は、メタル膜が形成されたウェーハ２８と同様で
ある。

【００４９】ウェーハ２８の研磨が終了すると、このウ
ェーハ２８は、酸化膜が形成されたウェーハ２８であり
２次研磨をする必要がないため、研磨ステージ１００に
は移動されず、アンロードステージ２２に向けて移動さ
れる。即ち、駆動モータ１１６が駆動され、支持部材１
０４が研磨ステージ９８の位置から時計周り方向に回動
され、アンロードステージ２２の上方に位置される。ま
た、この時、３枚目及び４枚目のウェーハ２８、２８が
チャック９４、９６に保持され、研磨ステージ９８の研
磨定盤１３６Ａで研磨される。

【００５０】研磨終了したウェーハ２８、２８は、アン
ロードステージ２２に受け渡される。なお、前記ウェー
ハ２８は、酸化膜が形成されたウェーハ２８でありタッ
チアップ研磨をする必要がないため、アンロードステー
ジ２２では、研磨布１５８、１６０に代えて設けられた
スポンジで洗浄される。スポンジによる洗浄が終了する
と、チャック９０、９２の吸着が解除される。そして、
チャック９０、９２が研磨布１５８、１６０から上昇移
動されると共に、位置決め用ピン１７６、１７６、１７
６が突出される。これによって、ウェーハ２８がスポン
ジ上で中心出しされる。そして、このウェーハ２８は、
搬送用ロボット６０によってスクラブ洗浄装置１８４に
搬送される。これ以降の工程は、前記メタル膜が形成さ
れたウェーハ２８と同一の工程なので、ここではその説
明を省略する。以上が、酸化膜が形成されたウェーハ２
８の加工工程である。

【００５１】したがって、本実施の形態のウェーハ加工
装置１０によれば、ウェーハ２８の研磨加工に必要な各
装置、及び複数のステージを搬送用ロボット等によって
インラインで接続し、このラインに沿ってウェーハ２８
を無駄なく効率良く流して加工するようにしたので、多
数枚のウェーハ２８を円滑に連続して研磨することがで
きる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハ加工方法及びその装置によれば、カセット設置部に設
置されたカセットからウェーハを取り出し、このウェー
ハを位置決め部で中心出しし、中心出しされたウェーハ
をロードステージに受け渡して一時ストックし、ストッ
クされたウェーハが酸化膜を研磨するウェーハの場合に
は、このウェーハをチャックで保持し、第１の研磨定盤
に押し付けて酸化膜を研磨し、一方、ストックされたウ
ェーハが金属膜を研磨するウェーハの場合には、このウ
ェーハをチャックで保持し、第１の研磨定盤に押し付け
て金属膜を１次研磨した後、このウェーハを第２の研磨
定盤に押し付けて金属膜を２次研磨し、そして、研磨終
了したウェーハをチャックからアンロードステージに排
出してアンロードステージで一時ストックし、アンロー
ドステージでストックされたウェーハを洗浄乾燥部に搬
送して洗浄／乾燥し、洗浄／乾燥終了したウェーハを前
記カセットに搬送して収納するようにしたので、ウェー
ハを円滑に連続して研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態が適用されたウェーハ加工
装置の平面図

【図２】図１のウェーハ加工装置に適用されたロードス
テージの平面図

【図３】図２に示したロードステージの断面図

【図４】図２に示したロードステージの要部拡大断面図

【図５】図１に示したウェーハ加工装置のウェーハ研磨
部の要部断面図

【図６】図１のウェーハ加工装置に適用されたガイドレ
ールの拡大断面図

【図７】図１のウェーハ加工装置に適用されたアンロー
ドステージの平面図

【図８】図７に示したアンロードステージの断面図

【符号の説明】

１０…ウェーハ加工装置 １４…カセット設置部 １６、１９０…アライナ部 １８…ロードステージ ２０…ウェーハ研磨部 ２２…アンロードステージ ２４…洗浄乾燥部 ２８…ウェーハ ９０、９２、９４、９６…チャック ９８、１００…研磨ステージ １３６Ａ、１３６Ｂ…研磨定盤 １４８…ガイドレール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工前のウェーハが収納されたカセットが
   設置されるカセット設置部と、 加工前のウェーハを所定の位置に位置決めする位置決め
   部と、 加工前のウェーハを受け取り一時ストックするロードス
   テージと、 ウェーハに形成された酸化膜を研磨すると共に、ウェー
   ハに形成された金属膜を１次研磨する第１の研磨定盤
   と、 ウェーハに形成された金属膜を２次研磨する第２の研磨
   定盤と、 研磨後のウェーハを受け取り一時ストックするアンロー
   ドステージと、 前記ロードステージにストックされた加工前のウェーハ
   を保持し、該ウェーハを前記第１の研磨定盤、第２の研
   磨定盤に押し付けて研磨すると共に、研磨後のウェーハ
   を前記アンロードステージに排出するチャックと、 研磨後のウェーハを洗浄し乾燥する洗浄乾燥部とを備
   え、 前記カセット設置部に設置された前記カセットからウェ
   ーハを取り出して、該ウェーハを位置決め部で位置決め
   し、 該位置決めされたウェーハをロードステージに受け渡し
   て一時ストックし、 該ストックされたウェーハが酸化膜を研磨するウェーハ
   の場合には、該ウェーハを前記チャックで保持し、前記
   第１の研磨定盤に押し付けて酸化膜を研磨し、一方、ス
   トックされたウェーハが金属膜を研磨するウェーハの場
   合には、該ウェーハを前記チャックで保持し、第１の研
   磨定盤に押し付けて金属膜を１次研磨した後、該ウェー
   ハを前記第２の研磨定盤に押し付けて金属膜を２次研磨
   し、 研磨終了したウェーハを前記チャックから前記アンロー
   ドステージに排出してアンロードステージで一時ストッ
   クし、 該アンロードステージでストックされたウェーハを前記
   洗浄乾燥部に搬送して洗浄／乾燥し、 該洗浄／乾燥終了したウェーハを前記カセットに搬送し
   て収納するようにしたことを特徴とするウェーハ加工方
   法。
2. 【請求項２】加工前のウェーハが収納されたカセットが
   設置されるカセット設置部と、 加工前のウェーハを所定の位置に位置決めする位置決め
   部と、 前記カセット設置部に設置されたカセットから加工前の
   ウェーハを取り出し、該ウェーハを前記位置決め部に搬
   送する第１の搬送手段と、 加工前のウェーハを受け取り一時ストックするロードス
   テージと、 前記位置決め部で位置決めされた加工前のウェーハを前
   記ロードステージに搬送する第２の搬送手段と、 ウェーハに形成された酸化膜を研磨すると共に、ウェー
   ハに形成された金属膜を１次研磨する第１の研磨定盤
   と、 ウェーハに形成された金属膜を２次研磨する第２の研磨
   定盤と、 研磨後のウェーハを受け取り一時ストックするアンロー
   ドステージと、 前記ロードステージにストックされた加工前のウェーハ
   を保持し、該ウェーハを前記第１の研磨定盤、第２の研
   磨定盤に押し付けて研磨すると共に、研磨後のウェーハ
   を前記アンロードステージに排出するチャックと、 前記チャックを前記第１の研磨定盤及び第２の研磨定盤
   に向けて移動させると共に、前記アンロードステージに
   向けて移動させる駆動部と、 研磨後のウェーハを洗浄し乾燥する洗浄乾燥部と、 前記アンロードステージにストックされた研磨後のウェ
   ーハを前記洗浄乾燥部に搬送する第３の搬送手段と、 前記洗浄乾燥部で洗浄乾燥されたウェーハを前記カセッ
   トに向けて搬送し、該カセットに収納する第４の搬送手
   段と、 を備えたことを特徴とするウェーハ加工装置。