特許 6255303 研磨テーブル交換装置および研磨テーブルの取り出し方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6255303

(24)【登録日】2017年12月8日

(45)【発行日】2017年12月27日

(54)【発明の名称】研磨テーブル交換装置および研磨テーブルの取り出し方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/34 20120101AFI20171218BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20171218BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20171218BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/34

   B24B37/12 D

   H01L21/304 621D

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-100384(P2014-100384)

(22)【出願日】2014年5月14日

(65)【公開番号】特開2015-217446(P2015-217446A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2016年10月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】末政 秀一

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 弘行

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１４１２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−０７６６８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−３４１０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４９７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１１４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１４１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４９２８４３５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／００ − ３７／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ６６Ｃ ２３／００

Ｂ６６Ｆ １１／００

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨テーブルを研磨装置から取り出すための研磨テーブル交換装置であって、
前記研磨テーブルを鉛直方向および水平方向に移動させるクレーンと、
前記研磨テーブルが載置されるテーブル台と、
前記テーブル台を傾けるテーブル台傾動機構とを備えたことを特徴とする研磨テーブル交換装置。

【請求項2】

前記研磨テーブル交換装置全体を移動可能とする移動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の研磨テーブル交換装置。

【請求項3】

前記研磨装置に連結される連結部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の研磨テーブル交換装置。

【請求項4】

前記クレーンは、水平方向に伸縮自在なリフトアームと、前記リフトアームの先端に取付けられた、前記研磨テーブルを支持するテーブル支持具と、前記リフトアームを上下動させる上下動装置とを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨テーブル交換装置。

【請求項5】

研磨テーブルを上昇させ、
前記上昇された研磨テーブルを水平方向に移動させて前記研磨テーブルを研磨装置から取り出し、
前記研磨テーブルをテーブル台に置き、
前記テーブル台を前記研磨テーブルとともに傾斜させることを特徴とする研磨テーブルの取り出し方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハなどの基板を研磨する研磨装置に使用される研磨テーブルを交換するための装置および方法に関する。特に、ウェーハサイズアップに伴う研磨テーブルの大型化とフットプリントあたりの生産性向上の観点から、メンテナンススペースを制限しつつ簡易なメンテナンスを実現するための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＭＰ装置は、ウェーハを化学機械的に研磨する研磨装置である。ＣＭＰ装置で最も大きな部品の一つに研磨テーブルがある。この研磨テーブルは、テーブル軸に水平に装着され、表面に研磨パットが貼り付けられる定盤状の回転体である。この研磨テーブルは大きく、重量のある部品であり、人力では交換することができない。そのため、専用のリフターを用意しＣＭＰ装置内で研磨テーブルを持ち上げ、水平移動させ、ＣＭＰ装置外に引き出し、そして受け取り台上に乗せる、という一連の作業を実施している。

【0003】

従来の方法では、研磨テーブルを水平に引き出して受け取り台に乗せるため、研磨テーブルの直径以上のメンテナンススペースが必要であった。例えば、ウェーハサイズ３００ｍｍのＣＭＰ装置では、研磨テーブルの交換に必要なメンテナンススペースは９００ｍｍとされる。しかしながら、ウェーハサイズ４５０ｍｍのＣＭＰ装置では、研磨テーブル直径が１０００ｍｍを超えるため、従来のメンテナンススペース９００ｍｍでは研磨テーブルを交換することは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−３４１０６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、本発明は、小さなメンテナンススペースで大きな研磨テーブルを交換することができる研磨テーブル交換装置および研磨テーブルの取り出し方法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】

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、研磨テーブルを研磨装置から取り出すための研磨テーブル交換装置であって、前記研磨テーブルを鉛直方向および水平方向に移動させるクレーンと、前記研磨テーブルが載置されるテーブル台と、前記テーブル台を傾けるテーブル台傾動機構とを備えたことを特徴とする研磨テーブル交換装置である。

【0007】

好ましい態様は、前記研磨テーブル交換装置全体を移動可能とする移動機構をさらに備えたことを特徴とする。
好ましい態様は、前記研磨装置に連結される連結部をさらに備えたことを特徴とする。
好ましい態様は、前記クレーンは、水平方向に伸縮自在なリフトアームと、前記リフトアームの先端に取付けられた、前記研磨テーブルを支持するテーブル支持具と、前記リフトアームを上下動させる上下動装置とを備えていることを特徴とする。

【0008】

本発明の他の態様は、研磨テーブルを上昇させ、前記上昇された研磨テーブルを水平方向に移動させて前記研磨テーブルを研磨装置から取り出し、前記研磨テーブルをテーブル台に置き、前記テーブル台を前記研磨テーブルとともに傾斜させることを特徴とする研磨テーブルの取り出し方法である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、テーブル台とともに研磨テーブルを傾けることによって、大きな部品である研磨テーブルの垂直投影面積を小さくすることができる。従って、より小さなメンテナンススペースで大きな研磨テーブルの交換を実施できる。結果として、フットプリントあたりに設置できる研磨装置の台数も増やすことができる。本発明の装置および方法は、ウェーハサイズアップによる生産性向上に加えて、研磨装置台数増加による生産性向上を同時に実現するために必要不可欠なものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】研磨装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】研磨テーブルを交換するための治具である研磨テーブル交換装置を示す側面図である。

【図3】リフトアームおよびアームロック機構を示す底面図である。

【図4】テーブル支持具としてのチェーンが連結された研磨テーブルを示す平面図である。

【図5】テーブル台を示す斜視図である。

【図6】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図7】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図8】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図9】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図10】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図11】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図12】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【図13】研磨テーブルを交換するときの研磨テーブル交換装置の動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、研磨装置を模式的に示す斜視図である。研磨装置（ＣＭＰ装置ともいう）１は、研磨パッド２を支持するための研磨テーブル３と、研磨テーブル３上の研磨パッド２にウェーハＷを押し付けてウェーハＷを研磨する研磨ヘッド４と、研磨パッド２上に研磨液（通常はスラリー）を供給する研磨液供給ノズル５とを備えている。

【0012】

研磨テーブル３は、テーブル軸３ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ６に連結されており、このテーブルモータ６により研磨テーブル３が矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル３の上面には研磨パッド２が貼付されており、研磨パッド２の上面がウェーハＷを研磨する研磨面２ａを構成している。研磨ヘッド４はヘッドシャフト７の下端に連結されている。研磨ヘッド４は、真空吸引によりその下面にウェーハＷを保持できるように構成されている。ヘッドシャフト７は、上下動機構（図示せず）により上下動するようになっている。

【0013】

ウェーハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド４および研磨テーブル３をそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル５から研磨パッド２上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、研磨ヘッド４は、ウェーハＷを研磨パッド２の研磨面２ａに押し付ける。ウェーハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学的作用により研磨される。

【0014】

図２は、研磨テーブル３を交換するための治具である研磨テーブル交換装置１０を示す側面図である。この研磨テーブル交換装置１０は、研磨テーブル３を支持し、研磨テーブル３を鉛直方向および水平方向に移動させるクレーン１２と、研磨テーブル３が載置されるテーブル台１４と、前記テーブル台１４を傾けるテーブル台傾動機構としてのパワージャッキ１５とを備えている。

【0015】

クレーン１２は、水平方向に伸縮自在なリフトアーム２１と、リフトアーム２１を水平方向に伸縮させるときに手で掴むための取っ手２２と、リフトアーム２１の先端位置を固定するためのアームロック機構２３と、リフトアーム２１の先端に取付けられた、研磨テーブル３を支持するための複数のチェーン（テーブル支持具）２４と、リフトアーム２１を保持するアームホルダー２６と、アームホルダー２６およびリフトアーム２１を一体に上下動させる上下動装置としてのウインチ３０とを備えている。本実施形態のリフトアーム２１は、テレスコープ型アームである。

【0016】

アームホルダー２６は、鉛直方向に延びる複数の鉛直フレーム１６に取り付けられた複数のリニアガイド３３によって鉛直方向に移動可能に支持されている。ウインチ３０は、鉛直フレーム１６に固定された水平フレーム１７に取り付けられている。鉛直フレーム１６および水平フレーム１７は、研磨テーブル交換装置１０の筐体１８を構成する。クレーン１２、テーブル台１４、およびパワージャッキ１５は、筐体１８に取り付けられている。

【0017】

ウインチ３０とアームホルダー２６は、ワイヤーロープ（図示せず）によって繋がれている。ウインチ３０がワイヤーロープを巻き上げると、アームホルダー２６およびこれに保持されたリフトアーム２１が一体に上昇する。ウインチ３０がワイヤーロープを繰り出すと、アームホルダー２６およびリフトアーム２１はその自重により下降する。アームホルダー２６およびリフトアーム２１の上下動は、リニアガイド３３によって鉛直方向にガイドされる。

【0018】

図３は、リフトアーム２１およびアームロック機構２３を示す底面図である。図３に示すように、アームロック機構２３はパンタグラフ機構から構成されている。アームロック機構２３はリフトアーム２１に沿って配置されており、アームロック機構２３はブラケット２７により支えられている。アームロック機構２３の一端は、リフトアーム２１の先端に連結され、アームロック機構２３の他端は、アームホルダー２６に連結されている。取っ手２２は、リフトアーム２１の先端に固定されている。

【0019】

取っ手２２を手で掴み、リフトアーム２１を手動で伸縮させると、アームロック機構２３も同じように伸縮する。アームロック機構２３は、その長さを固定するロックレバー２３ａを備えており、ロックレバー２３ａを手動で操作することにより、アームロック機構２３の全体の長さが固定される。したがって、アームロック機構２３に連結されたリフトアーム２１の水平方向の長さが固定され、リフトアーム２１の先端の位置が固定される。取っ手２２およびアームロック機構２３に代えて、リフトアーム２１を水平方向に伸縮させるアクチュエータ（例えば、モータおよびボールねじとの組み合わせ）を設けてもよい。

【0020】

図４は、テーブル支持具としてのチェーン２４が連結された研磨テーブル３を示す平面図である。本実施形態では３本のチェーン２４が使用され、研磨テーブル３はこれら３本のチェーン２４によってリフトアーム２１から吊り下げられる。研磨テーブル３の周縁部には第１吊りブラケット４１および第２吊りブラケット４２が取り付けられる。第１吊りブラケット４１および第２吊りブラケット４２は、研磨テーブル３の中心に関して対称に配置される。第１吊りブラケット４１は１つの連結リング（アイボルト）４４を備えており、第２吊りブラケット４２は２つの連結リング（アイボルト）４５，４６を備えている。３本のチェーン２４のうちの１本は、第１吊りブラケット４１の連結リング４４に取り付けられ、他の２本は第２吊りブラケット４２の連結リング４５，４６に取り付けられる。３本のチェーン２４の他方の端部はリフトアーム２１の先端に固定された取付部４８に連結されている。

【0021】

図５は、テーブル台１４を示す斜視図である。図５に示すように、テーブル台１４は、互いに平行な２本のサポートアーム５１と、これら２本のサポートアーム５１間を連結する連結アーム５２と、２本のサポートアーム５１に固定されたアーム軸５４とを備えている。これらのサポートアーム５１は、水平なテーブル載置面５１ａを有している。さらに、これらサポートアーム５１は、その先端に鉛直に延びる２本の爪５１ｂをそれぞれ有している。鉛直に延びる２本のサポートフレーム５７には図示しない軸受がそれぞれ固定されており、水平に延びるアーム軸５４はこれら軸受により回転可能に支持されている。したがって、テーブル台１４はアーム軸５４の軸心を中心として回転することができるように構成されている。サポートフレーム５７は、鉛直フレーム１６および水平フレーム１７などとともに筐体１８を構成する。

【0022】

アーム軸５４の端部には係止部材６１が固定されており、係止部材６１はアーム軸５４と一体に回転するようになっている。係止部材６１の上方には、サポートフレーム５７に固定されたアームストッパ（上側アームストッパ）６４が配置されている。テーブル台１４がそのテーブル載置面５１ａが水平になるまで回転したときに、係止部材６１がアームストッパ６４に接触し、それ以上テーブル台１４が回転しないようになっている。従って、テーブル台１４は、水平方向に対して下方にのみ傾くことが許容されている。

【0023】

図２に示すように、テーブル台１４の下方には、アームストッパ（下側アームストッパ）６５が配置されている。テーブル台１４が水平方向に対して下方に傾くと、テーブル台１４の下面がアームストッパ６５に接触し、それ以上テーブル台１４が下方に傾かないようになっている。従って、テーブル台１４の傾きの範囲は、上側アームストッパ６４と下側アームストッパ６５によって制限される。テーブル台１４の連結アーム５２（図５参照）にはパワージャッキ（テーブル台傾動機構）１５が連結されている。パワージャッキ１５にはハンドル１５ａが設けられており、このハンドル１５ａを回すと、テーブル台１４がアーム軸５４を中心に下方に回転し、これによってテーブル台１４が下方に傾斜する。

【0024】

研磨テーブル交換装置１０の筐体１８の一部を構成する基部フレーム６７には、移動機構としての複数のローラー６９が固定されている。これらのローラー６９により、研磨テーブル交換装置１０自体が、研磨テーブル３とともに移動して、研磨テーブル３を所望の場所にまで運搬することが可能となる。

【0025】

次に、研磨テーブル交換装置１０を用いた研磨テーブル３の交換方法について説明する。まず、図６に示すように、研磨テーブル交換装置１０を移動させて研磨装置１のフレーム１ａ，１ｂに接触させる。研磨テーブル交換装置１０は、研磨装置１のフレーム１ａ，１ｂに着脱可能に連結される複数の連結部７１，７２を有している。本実施形態では、２つの連結部７１，７２が筐体１８の上部および下部に設けられている。これらの連結部７１，７２は研磨装置１のフレーム１ａ，１ｂにボルト（図示せず）によりそれぞれ連結され、これにより研磨テーブル交換装置１０の全体が研磨装置１に固定される。

【0026】

次に、図７に示すように、研磨テーブル３とリフトアーム２１とをチェーン２４で連結する。研磨テーブル３には、上述したように、第１吊りブラケット４１および第２吊りブラケット４２が取り付けられ、チェーン２４はこれらの吊りブラケット４１，４２を介して研磨テーブル３に連結される。この状態で、図８に示すように、ウインチ３０によりリフトアーム２１を上昇させ、研磨テーブル３を引き上げる。次いで、図９に示すように、リフトアーム２１の先端に取り付けられた取っ手２２を掴み、手前に引くことでリフトアーム２１を収縮させ、研磨テーブル３をテーブル台１４に向かって水平方向に移動させる。研磨テーブル３の水平方向への移動は、図１０に示すように、研磨テーブル３の全体が研磨装置１から取り出され、かつ研磨テーブル３の周縁部がテーブル台１４の爪５１ｂに接触するまで行われる。

【0027】

図１１に示すように、チェーン２４が研磨テーブル３およびリフトアーム２１から外され、これにより研磨テーブル３がテーブル台１４のテーブル載置面５１ａ（図５参照）上に載せられる。研磨テーブル３をテーブル台１４に固定するために、ベルト７５で研磨テーブル３をテーブル台１４に縛り付ける。そして、図１２に示すように、パワージャッキ１５のハンドル１５ａを回し、テーブル台１４の下面が下側アームストッパ６５に当接するまで、テーブル台１４を研磨テーブル３とともに傾ける。傾いた研磨テーブル３は爪５１ｂによって支持され、研磨テーブル３がテーブル台１４から滑り落ちないようになっている。

【0028】

図１３に示すように、ボルト（図示せず）を除去して連結部７１，７２を研磨装置１のフレーム１ａ，１ｂから解放し、これにより研磨テーブル３を搭載した研磨テーブル交換装置１０を研磨装置１から切り離す。移動機構としてのローラー６９を備えた研磨テーブル交換装置１０は、所望の場所に移動させることが可能である。図１３から分かるように、傾いた研磨テーブル３は研磨テーブル交換装置１０の筐体１８内に収まっている。したがって、研磨テーブル交換装置１０を用いれば、狭いメンテナンススペース内で研磨テーブル３を交換することができ、かつ狭いメンテナンススペース内で研磨テーブル３を運搬することができる。新たな研磨テーブル３を研磨装置１に搬入するときは、図６から図１３に示す一連の工程を逆の流れで実施すればよい。

【0029】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0030】

１ 研磨装置（ＣＭＰ装置）
２ 研磨パッド
３ 研磨テーブル
４ 研磨ヘッド
５ 研磨液供給ノズル
６ テーブルモータ
７ ヘッドシャフト
１０ 研磨テーブル交換装置
１２ クレーン
１４ テーブル台
１５ パワージャッキ（テーブル台傾動機構）
１６ 鉛直フレーム
１７ 水平フレーム
１８ 筐体
２１ リフトアーム
２２ 取っ手
２３ アームロック機構
２４ チェーン（テーブル支持具）
２６ アームホルダー
２７ ブラケット
３０ ウインチ（上下動装置）
３３ リニアガイド
４１ 第１吊りブラケット
４２ 第２吊りブラケット
４４，４５，４６ 連結リング（アイボルト）
４８ 取付部
５１ サポートアーム
５１ａ テーブル載置面
５１ｂ 爪
５２ 連結アーム
５４ アーム軸
５７ サポートフレーム
６１ 係止部材
６４ アームストッパ（上側アームストッパ）
６５ アームストッパ（下側アームストッパ）
６７ 基部フレーム
６９ ローラー
７１，７２ 連結部
７５ ベルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】