ウェーハ収納装置、ウェーハ収納方法、及びウェーハ研磨装置
【課題】研磨後にウェーハを水没させて搬送する工程において、ウェーハの表面にウォータマークが形成されたり傷がついたりすることのないようなウェーハ収納装置を提供する。
【解決手段】先ず、水槽５の水面より上部に置かれたカセット４を水平にして、研磨後のウェーハ３を一枚ずつカセット４に収納する。次に、全てのウェーハ３がカセット４に収納されたら、傾斜手段８によってカセット４を１°〜２０°の範囲で傾斜させながら、カセット昇降機構７によって、カセット４を水槽５の内部の水中へウェーハ１枚分の間隔で沈める。セット４を水槽５から引き上げるときも、傾斜手段８によってカセット４を傾斜させながら引き上げる。これによって、ウェーハ３が浮き上がることなく、且つ上部のウェーハ３の水滴が下部のウェーハ３にたれることがなくなるので、ウェーハ３が傷ついたりウォータマークが形成されたりするおそれはない。
【解決手段】先ず、水槽５の水面より上部に置かれたカセット４を水平にして、研磨後のウェーハ３を一枚ずつカセット４に収納する。次に、全てのウェーハ３がカセット４に収納されたら、傾斜手段８によってカセット４を１°〜２０°の範囲で傾斜させながら、カセット昇降機構７によって、カセット４を水槽５の内部の水中へウェーハ１枚分の間隔で沈める。セット４を水槽５から引き上げるときも、傾斜手段８によってカセット４を傾斜させながら引き上げる。これによって、ウェーハ３が浮き上がることなく、且つ上部のウェーハ３の水滴が下部のウェーハ３にたれることがなくなるので、ウェーハ３が傷ついたりウォータマークが形成されたりするおそれはない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程で用いられるウェーハ収納装置等に関し、特に、研磨後の半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）を一枚ずつ収納するためのウェーハ収納装置、ウェーハ収納方法、及びそのウェーハ収納装置を備えたウェーハ研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造工程において、ウェーハをカセットに収納して水没させながら搬送又は洗浄する技術が広く知られている。例えば、ウェーハの洗浄から乾燥までを行う自動洗浄装置において、デバイス形成面を所定の角度だけ傾斜させて洗浄乾燥を行い、所定の角度だけ傾斜させた状態で処理槽間を搬送する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、ウェーハのパターン面を水平方向に対して所定の角度だけ保持した状態で処理槽から引き上げる搬送装置も開示されている（特許文献２参照）。さらに、洗浄時においてウェーハとカセットが接触するのを防止するために、ウェーハを傾けて浸漬させる技術も開示されている（特許文献３参照）。また、ウェーハを傾斜させながらエッチングや純水洗浄やＩＰＡ乾燥などを行う技術も開示されている。このようにしてウェーハを傾斜させることにより、ウェーハの裏面からのダストの回り込みやウォータマークの発生を抑止することができる（特許文献４参照）。また、ウェーハの洗浄・乾燥時において、ウェーハを垂直姿勢から水平姿勢に変換する機構に関する技術も開示されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特許第３１６７７６５号公報
【特許文献２】特開平６−３１４６７７号公報
【特許文献３】特開平８−６４５７０号公報
【特許文献４】特開平１０−１７７９８８号公報
【特許文献５】特許第３０６６９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された自動洗浄装置は、ウェーハのデバイス形成面がウェーハ収納治具と接触するのを防ぐためになされたものであり、一枚ごとに研磨したウェーハを順次カセット内に収納して、それらを水没させるようなカセット機構に使用することはできない。さらに、一枚一枚研磨されてきたウェーハをカセット内に収納する場合を想定できたとしても、毎回カセットを全て水中に浸漬したり、水から持ち上げたりとする必要があり、カセットを動作する工程も一つ一つのウェーハ収納に対して、無駄に動作することが多くなる。その結果、余分なパーティクルなどを水中に持ち込むことが多くなり、水槽内が汚れるほか、スループットも非常に悪くなる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された搬送装置は、ウェーハのパターン面を所定の角度だけ傾けて処理槽から引き上げるため、ウォータマークの発生を抑止することはできるが、一枚ずつ処理されたウェーハをロボット搬送して収納することはできない。さらにウェーハを傾斜させて引き上げたとしても、ウェーハをほぼ鉛直に立てた状態で水没させるため、水の力によってウェーハのパターン形成面がスロットに当たりウェーハ収納治具と接触するおそれがある。また、複雑な内部機構を有するため、研磨したウェーハをカセット内に収納するときウェーハがウェーハ収納治具の部品に接触するおそれがある。
【０００５】
また、特許文献３に開示された技術は、ウェーハを傾斜させることでカセット内のウェーハの姿勢を安定化させることはできるが、研磨後のウェーハを簡単に収納できるカセットの機構とはなっていない。さらに、特許文献４の技術においては、ウォータマークの発生を抑止することはできるが、研磨後のウェーハを簡単に省スペースで収納したり、スラリーを完全に洗い流したり、別に設けられた搬送機構からウェーハを取り出して簡単にカセットに収納するなどにおいて、構造上の難点がある。また、特許文献５の技術においては、ウェーハを垂直姿勢から水平姿勢に変換する機構が複雑になったり、ウェーハを姿勢変換させるためのスペースが多くなってスペース利用率が悪くなったり、ウェーハの姿勢変換において大きく稼動する部分が多いために槽内が汚れやすくなるなどの問題がある。また、一枚ずつ処理されて搬送されるウェーハに対して、少ない移動量で安全かつ効率的に水没させる構造になっていない。さらに、ウェーハ上に存在する水がどのような状態で後退していくかについての考慮もなされていない。
【０００６】
すなわち、従来のウェーハ収納装置は、研磨後のウェーハを湿潤状態で保管する場合の機構において、以下に述べるようなさまざまな問題がある。すなわち、カセットを垂直に立てて水槽から持ち上げる場合、ウェーハがスロット内でそれぞれ前後に傾いたり、隣り合うウェーハ同士の傾きが逆になったりして、水の張力によって隣り合うウェーハがこすれ合うことがある。また、カセットを水槽から持ち上げる際に、水がウェーハから流れ落ちるときにライン状の縞をつくって流れ落ちるため、ウェーハに縞状のラインができる。ウェーハを少し傾けて略垂直にした場合でも、同様に、水が流れ落ちるラインが縞状にでき、それがウォータマークとして残るために、後工程の洗浄でも取り除くことができず、ウェーハの表面に汚れが残る場合がある。
【０００７】
また、カセットを垂直に立てた状態でロボットによってウェーハをカセット内に収納する場合はウェーハが様々な方向に傾いてしまい、カセット内に収納されたウェーハの間隔を十分にとることができない。そのため、ウェーハを挿入する際にロボットのアームが隣のウェーハに当たってしまうおそれがある。また、カセットを略垂直に立てた場合は、一枚のウェーハを挿入してから次のウェーハを挿入するまでの間、ウェーハを水槽内に水没させなければならないが、ウェーハの径が３００ｍｍ程度ある場合、ウェーハを水没させるために毎回ウェーハを３００ｍｍ近く昇降させる必要がある。このときのウェーハの昇降距離が長いために作業時間のロスとなる。また、全てのウェーハが繰り返し水槽から上げ下げされるため、そのたびにウェーハ上に水の流れ落ちるラインが形成され、結果的に、非常に多くのウォータマークが形成されるおそれがある。
【０００８】
また、ウェーハの収納されたカセットを水平にして持ち上げる場合、水の表面張力によってウェーハがスロット内を泳いでしまい、ウェーハ表面がカセットの案内溝に擦れてウェーハに傷がつくおそれがある。さらに、カセットを水平にして、ウェーハを水槽の中にそのまま沈める場合、ウェーハ上に水が浸入する方向がウェーハごとに様々な方向となるためにウェーハがカセットの案内溝で泳ぐおそれがある。また、ウェーハ表面がカセットと擦れて粉末が蔓延して水槽の水が汚れるおそれがある。さらに、ウェーハ上に存在する水の切れ方が、どの部分から水が流れ落ちるか定まらないため、ウェーハによってウォータマークが様々な状態となる。特にカセットの案内溝とウェーハとの間に水が溜まる部分ができ、そこにウォータマークが形成されることがある。また、ウェーハを引き上げた際に、ウェーハの裏面に付着した水が下側に存在するウェーハ上に流れ落ちて、その水が下側に存在するウェーハにウォータマークを形成するおそれがある。
【０００９】
従って、研磨後にウェーハを水没させて搬送する工程において、ウェーハの表面にウォータマークが形成されたり傷がついたりすることのないようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決するウェーハ収納装置、ウェーハ収納方法、及びそのウェーハ収納装置を備えたウェーハ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】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納装置において、ウェーハを収納するための収納治具と、ウェーハを一枚ずつ前記収納治具に挿入する搬送機構と、ウェーハが挿入された収納治具を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段と、収納治具に収納されたウェーハを水没させるための水槽と、傾斜手段によって傾斜された収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる昇降手段とを備える構成を採っている。
【００１１】
このような構成によれば、搬送収納時においては、一枚一枚搬送されてくる研磨後のウェーハをコンパクトかつ省スペースで収納することが可能となる。また、収納の際のウェーハの搬送機構が、簡単な水平搬送機構でウェーハを搬送し、効率よくウェーハを収納することができる。収納したウェーハを随時水中に浸漬して保管できるとともに、先のウェーハを水中に保管した状態で、次のウェーハの収納を準備することが可能となる。
【００１２】
次に、ウェーハ浸漬保管時においては、収納治具を微小に傾斜させることで、ウェーハ上に水を緩やかに侵入させることが可能となる。水平に浸漬する場合、浸漬時に水の表面張力によって、初期に浸漬せず、急に水がウェーハ表面に浸入することによって、ウェーハが浮き上がり、ウェーハ表面が収納治具の縁と衝突する。こうした事態はなくなる。ウェーハを浸漬する場合においても、収納治具全体を浸漬することなく、ウェーハが収納された部分を部分的に浸漬することで、無駄な収納治具の昇降動作を必要最小限に削減でき、効率的にウェーハを浸漬することができる。ウェーハ浸漬保管中は、ウェーハ表面に固着していた研磨剤などが傾斜したウェーハ表面に沿って滑り落ち、ウェーハが多少清浄になる。
【００１３】
ウェーハを浸漬状態から上昇する際には、ウェーハ表面から水が緩やかに後退する。これにより、ウェーハとウェーハの間に水が残ることはなく、水切れよくウェーハを取り出すことができる。また、収納治具上昇時、ウェーハが開口部の方へ泳ぎ出し、収納治具からウェーハがこぼれて落ち出すこともない。
【００１４】
また、たとえウェーハ表面が揮発性であっても、収納治具を微小に傾斜させたまま持ち上げることで、ウェーハ上を後退していく水際が緩やかに一団となって後退する。そのため、水滴がウェーハ表面を滑り落ちて、滑り落ちた部分に対応してストリークラインが形成されるといったことは起こらない。ウェーハと収納治具の間に存在する水滴も、同様に緩やかな傾斜により、後退する水槽の水の表面に引きずられて後退する。その結果、ウェーハと収納治具の間に過剰な水は残らない。その結果、ウェーハと収納治具の間に水が残り、その水の表面張力によって、ウェーハが収納治具に密着することはない。
【００１５】
ウェーハを上昇したカセットから取り出す際には水中保管後、水が切られたウェーハを一枚一枚収納治具にアクセス可能な搬送機構によってウェーハを取り出すことが可能となる。また、ウェーハを取り出す際も、収納治具に収められた全てのウェーハを水中から引上げることなく、一枚一枚次に取り出す必要のあるウェーハだけを水中から持ち上げて、ウェーハを取り出すことが可能となる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、搬送機構がウェーハを搬送して収納治具内の所定部分に水平に収納した後、傾斜手段が収納治具の前部のウェーハ収納開口部を高い位置にして収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、昇降手段が収納治具を水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、収納治具のウェーハ収納開口部を高くして、収納治具を所定の角度だけ傾斜させて水槽内に水没させている。従って、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、搬送機構がウェーハを搬送して収納治具内の所定部分に水平に収納した後、傾斜手段が収納治具の任意の位置を高くして収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、昇降手段が収納治具を水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、収納治具の任意の位置を高くして、収納治具を所定の角度だけ傾斜させて水槽内に水没させている。従って、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００２０】
また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、所定量はウェーハのほぼ一枚分の間隔であることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、昇降手段が収納治具を水槽内の水に対して相対的に下降させてウェーハのほぼ一枚分の間隔だけ浸漬させている。従って、ウェーハが浮き上がることがないのでウェーハの表面が傷つくおそれもなくなる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の発明において、傾斜手段が収納治具を傾斜させる所定の角度は、１°から２０°の範囲であることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、ウェーハを水没させるときの傾斜角は水平面に対して１°から２０°の範囲である。従って、上側のウェーハから下側のウェーハへ水滴をたらすこともないので、ウォータマークが発生するおそれはなくなる。
【００２４】
また、請求項６記載の発明は、請求項２，３，４又は５記載の発明において、搬送機構が収納治具内の上記ウェーハを取り出すときは、収納治具を傾斜させた状態で水槽から上昇させてウェーハの表面の水を流した後、収納治具を水平にして該ウェーハを取り出すことを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、ウェーハを水槽から取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で水槽から上昇させるので、ウェーハ表面に水滴が付着するおそれがない。
【００２６】
また、請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６記載のウェーハ収納装置を備えることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
【００２７】
このような構成によれば、ウェーハを収納する収納治具に所定の傾斜角を持たせて水槽に水没させるウェーハ収納装置を備えたウェーハ研磨装置を実現しているので、ウェーハの研磨から水没搬送までを一貫した工程で行うことができる。
【００２８】
また、請求項８記載の発明は、研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納方法において、搬送機構が、ウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入する第１の工程と、傾斜手段が、ウェーハの収納された収納治具を所定の角度だけ傾斜させる第２の工程と、昇降手段が、傾斜された収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる第３の工程と、昇降手段が、収納治具に収納されたウェーハを水槽に水没させる第４の工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
このようなウェーハ収納方法によれば、搬送機構がウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入すると、傾斜手段がウェーハの収納された収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、昇降手段が傾斜した収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる。これによって、収納治具に収納されたウェーハを傷つけることなく効果的に水槽に水没させることができる。
【００３０】
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、さらに、収納治具内のウェーハを取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で上昇させてウェーハの表面の水を流す第５の工程と、収納治具を水平にして搬送機構によってウェーハを取り出す第６の工程とを含むことを特徴とする。
【００３１】
このようなウェーハ収納方法によれば、水槽からウェーハを取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で上昇させてウェーハの表面の水を流すことができるので、ウェーハの表面に水滴が溜まるおそれがなくなる。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１記載の発明によれば、研磨されて一定間隔で搬送されるウェーハを効率よく収納することができる。また、ウェーハを収納した後に大きく稼動することなく効率的にウェーハを水没させることができ、ウェーハの姿勢が安定しているので水槽内でウェーハがカセットと擦れるおそれはない。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、収納治具のウェーハ収納開口部を高くするように収納治具を傾斜させて水槽内に水没させているので、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、収納治具の任意の位置を高くするように収納治具を傾斜させて水槽内に水没させているので、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、収納治具を傾斜させて水槽内に水没させるとき、ウェーハのほぼ一枚分の間隔だけ浸漬させているので、ウェーハが浮き上がることがないためウェーハの表面が傷つくおそれもなくなる。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、上部のウェーハが下部のウェーハへ液滴をたらすことがないので、ウェーハの表面にウォータマークが形成されるおそれはない。
【００３７】
請求項６記載の発明によれば、ウェーハを水槽から取り出すときに収納治具を傾斜させた状態で水槽から上昇させるので、ウェーハ表面に水滴が付着するおそれがない。
【００３８】
請求項７記載の発明によれば、傾斜角を持たせて水槽に水没させるウェーハ収納装置を備えたウェーハ研磨装置を実現しているので、ウェーハの研磨から水没搬送までを一貫した工程で行うことができる。
【００３９】
請求項８記載の発明によれば、ウェーハを効率よく収納して浸漬及び洗浄を行うことができ、その後、順に搬送機構にウェーハを送り出すことができるので、搬送の際にウェーハを水槽から頻繁に出し入れすることがなくなり、安定した状態で浸漬及び洗浄を行うことができる。
【００４０】
請求項９記載の発明によれば、水槽からウェーハを取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で上昇させてウェーハの表面の水を流すことができるので、ウェーハの表面に水滴が溜まるおそれがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、ウェーハの研磨後に該ウェーハを水没させて搬送する工程において、ウェーハの表面にウォータマークや傷がつかないようにすると云う目的を達成するために、研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納装置において、ウェーハを収納するための収納治具と、ウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入する搬送機構と、ウェーハが挿入された収納治具を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段と、収納治具に収納されたウェーハを水没させるための水槽と、傾斜手段によって傾斜された収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる昇降手段とを備えたウェーハ収納装置を提供することによって実現した。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図７に従って詳述する。図１に於いて、符号１はウェットカセットステーションを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。
【００４３】
図１に於いて、ウェットカセットステーション１は２組のウェーハ収納装置２が備え付けられており、何れのウェーハ収納装置２も同じ構成である。ウェーハ収納装置２は、研磨後のウェーハ３を収納するためのカセット（ウェーハ収納治具）４と、カセット４に収納されたウェーハ３を水没させるための水槽５と、ウェーハ３を一枚ずつカセット４に収納するための搬送機構６と、カセット４を水槽５の水に対して昇降させるカセット昇降機構（昇降手段）７と、カセット４を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段８とを有する。
【００４４】
こうしたカセット４は、水に浸漬しても浮くことがない安定したカセット４が使用され、例えば、ＰＴＦＥやＰＦＡ等でできたテフロン（登録商標）製のカセット４などが望ましい。
【００４５】
尚、カセット昇降機構７は、サーボモータとボールネジの機構によってカセット４の昇降を行うが、このときの昇降スピードは５〜３０ｍｍ／ｓｅｃの速さで可変することができる。また、傾斜手段８は、エアシリンダの機構によってカセット４を所定の角度だけ傾斜させることができるが、サーボモータによってカセット４を傾斜させることもできる。
【００４６】
また、図１には図示されてないが、ウェーハ収納装置２は、水槽５の水を排水するためのドレイルバルブや、該ドレイルバルブの飛び出し防止手段に取り付けられたパブリング機能や、密閉容器にして不活性ガスやＩＰＡガスを充満させる機能などを備えている。さらに、ウェーハ収納装置２は、ノズルバー（図示せず）を備えてウェーハ３が前方へ泳ぎ出すのを防止したり、ノズルバーから水を流してウェーハ３の表面のスラリーを洗い流したりする機能を備えている。また、ウェーハ収納装置２は、ノズルバーのストッパー機能を果たしたり、水槽５の水位を流水洗浄部分よりウェーハ３の一枚分だけ下に設定したりするように構成されている。
【００４７】
次に、ウェーハ収納装置２を傾けながら水槽５に水没させる仕組みについて説明する。図２は、図１に示すウェーハ収納装置２において研磨後のウェーハ３をウェーハ収納装置２のカセット４に収納する状態を示す解説図である。また、図３は、ウェーハ３が収納されたウェーハ収納装置２を傾斜させて水槽５内に水没させる状態を示す解説図である。尚、図２及び図３において、図の左方がウェーハ３の出し入れを行うカセット４のウェーハ収納開口部である。
【００４８】
図２に示すように、カセット台４ａの内部にはカセット４が収納されているが、研磨後のウェーハ３をカセット４に収納するときはカセット台４ａ及びカセット４は水平状態に置かれている。このときは、カセット台４ａ及びカセット４は水槽５の内部にある水５ａの水面より上部に置かれている。このような状態において、搬送機構６によって研磨後のウェーハ３をカセット４の内部に一枚ずつ収納する。
【００４９】
そして、全てのウェーハ３がカセット４へ収納されたら、図３に示すように、傾斜手段８（図１参照）によってカセット台４ａ及びカセット４を傾斜させてからカセット昇降機構７（図１参照）によってカセット台４ａ及びカセット４を水槽５の内部の水５ａの中へ沈める。尚、カセット台４ａ及びカセット４を水槽５に沈めた状態でウェーハ３の洗浄を行ってもよい。また、カセット台４ａ及びカセット４を水槽５から引き上げるときも、傾斜手段８によってカセット台４ａ及びカセット４を傾斜させた状態で引き上げる。
【００５０】
このとき、傾斜手段８がカセット台４ａ及びカセット４を傾斜させる傾斜角度は、水槽５内にある水５ａの水面の垂直軸に対して１°〜２０°の傾斜範囲であることが望ましい。
【００５１】
すなわち、図２に示すように、研磨後のウェーハ３が搬送機構６によってカセット４内の所定の部分に水平な状態で収納され、ウェーハ３の収納後、カセット４のウェーハ収納開口部を前面とし、傾斜手段８によって、その前面を高くして所定の角度（１°〜２０°）カセット台４ａ及びカセット４を傾斜させる。そして、カセット昇降機構７（図１参照）によって、カセット台４ａ及びカセット４を水槽５内の水５ａの内部に下降させて所定量（例えば、ウェーハ３の１枚分の間隔）だけ浸漬させてウェーハ３の洗浄を行う。
【００５２】
次に、研磨後のウェーハ３をロボット搬送してからウェーハ収納装置の水槽に水没させるまでの処理の流れを図４のフローチャート及び図５の（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図４は本発明のウェーハ収納装置において、ウェーハのロボット搬送から水没までの処理の流れを示すフローチャート、図５の（ａ）〜（ｄ）は水没の際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図である。
【００５３】
先ず、カセット４が水槽５の上で水平に待機する（ステップＳ１）。次に、ロボット（搬送機構６）によって、ウェーハ３をカセット４のスロットに挿入する（ステップＳ２）。さらに、カセット４の前面開口部（ウェーハ収納開口部）をやや高くして後へ傾斜させる（ステップＳ３）。そして、カセット４内のウェーハ３をゆっくりと水槽５に浸漬させる（ステップＳ４）。このようにして１スロット分ずつカセット４を水槽５内に降下させていく。
【００５４】
すなわち、ウェーハ３を水平状態で水中に浸漬させると（図５（ａ））、水の浮力によってウェーハ３が浮き上がり、ウェーハ３の表面がカセット４の周囲に接触してウェーハ３を傷つけるおそれがある。また、水の表面張力によってウェーハ３の外周部で水が盛り上がり、その水がいっきにウェーハ３の表面へランダムな方向から浸入するおそれがある（図５（ｂ））。
【００５５】
そこで、このような不具合を無くすため、ウェーハ３を傾斜させながら水槽５に水没させることにより（図５（ｃ））、水がウェーハ３へ浸入する方向が、カセット４の前面開口部側から後面への一定方向となる。さらに、ウェーハ３の傾斜角度が１°〜２０°と緩やかであるため、水がウェーハ３の表面部分に緩やかに浸入するため、ウェーハ３が浮き上がるおそれはない（図５（ｄ））。また、カセット４の溝に沿って水位が上昇するため、ウェーハ３上へ滑らかに水が上がってくる。これによって、ウェーハ３を傷つけることなく表面をきれいに洗浄することができる。
【００５６】
次いで、ウェーハ３を水中に保管している状態から引き上げて該ウェーハ３を取り出す際の処理の流れを図６のフローチャート及び図７の（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。図６は本発明のウェーハ収納装置において、水没状態からウェーハを引き上げて取り出すまでの処理の流れを示すフローチャート、図７の（ａ）〜（ｄ）は水没状態から引き上げる際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図である。
【００５７】
図６のフローチャートにおいて、ウェーハ３は水中で傾斜状態で洗浄され保管されている（ステップＳ１１）。カセット昇降機構７によりカセット４を傾斜状態でゆっくり上昇させる（ステップＳ１２）。上昇過程においてウェーハ３の表面上の水はカセット４の前側から後側に緩やかに滑り落ちる（ステップＳ１３）。ウェーハ３が水から上がると傾斜手段８によりカセット４を水平にする。このとき、取り出す予定のウェーハ３のみを水より高い位置として次のウェーハ３は水中に保管されたままとする（ステップＳ１４）。水の上に出されたウェーハ３をロボット（搬送機構６）でつかむ（ステップＳ１５）。ロボットでつかんだウェーハ３をそのまま次工程へ搬送する（ステップＳ１６）。
【００５８】
上記のように、ウェーハ３を水没状態から引き上げる際は、該ウェーハ３を緩やかな傾斜状態とすることで（図７（ａ））、ウェーハ３表面上の水は、後退する水槽５の水の表面に引きずられるように緩やかに一団となって滑り落ちる（図７（ｂ））。これにより、ウェーハ３表面にウォータマークが形成されない。また、ウェーハ３の引き上げに大きな力が必要とされない。そして、水の上に引き上げ後に、ウェーハ３を水平状態にすることで、ロボットが取り出しやすく次の工程への搬送も容易になる。
【００５９】
これに対し、ウェーハ３を水没状態から引き上げる際に該ウェーハ３を水平状態にすると（図７（ｃ））、ウェーハ３上にのった水の流れ落ちる方向が定まらないため、ウェーハ３表面にウォータマークが様々な状態で形成されるおそれがある。また、ウェーハ３上に水がのるとともに上下のウェーハ３の間に水が溜まるので（図７（ｄ））、ウェーハ３の引き上げに大きな力が必要となる。
【００６０】
また、図７（ｅ）に示すように、ウェーハ３を水没状態から引き上げる際に該ウェーハ３を急傾斜させると、ウェーハ３表面上を水が一団となって後退する力が働きにくくなる。そして、水が流れ落ちたウェーハ３の表面部にストリークラインが形成されるおそれがある。さらに、ウェーハ３の引き上げに非常に長い稼動範囲が必要となることからも、ウェーハ３を一枚一枚引き上げるには、不向きな態様である。
【００６１】
なお、ウェーハ３が収納されたカセット４を水から相対的に持ち上げる方法は、カセット昇降機構７による場合に限らず、水槽５内の水をドレインする等の方法でもよい。
【００６２】
以上述べたように、本発明のウェーハ収納装置は、研磨されて一定間隔で搬送されるウェーハを効率よく収納することができる。また、本発明のウェーハ収納装置は複雑な機構を使用していないので他の搬送機構とアクセスしやすい。さらに、本発明のウェーハ収納装置によれば、ウェーハを収納した後に大きく稼動することなく効率的にウェーハを水没させることができる。このとき、ウェーハの姿勢が安定しているのでウェーハがカセットと擦れるおそれがない。
【００６３】
また、ウェーハ収納装置によれば、省スペースでウェーハを順次ストックすることができ、上部のウェーハが下部のウェーハへ液滴をもたらすことがないので、ウェーハの表面にウォータマークが形成されるおそれはない。さらに、ウェーハを効率よく収納して浸漬及び洗浄を行うことができ、その後、順に搬送機構にウェーハを送り出すことができるので、搬送の際にウェーハを水槽から頻繁に出し入れすることがなくなり、安定した状態で浸漬及び洗浄を行うことができる。
【００６４】
また、カセット内に略鉛直にウェーハを格納する際、水切りのときに撥水面である場合に、水が流れ落ちることによって顕著にできるストリークラインやウォータマークをなくすことができる。さらに、カセット内にウェーハを格納するとき、それぞれのウェーハの間隔がばらついたりウェーハ同士が擦れたりすることを防止することができる。また、繰り返しウェーハを水槽から出し入れすることなく、順にウェーハをカセットに格納して水没させることができる。このとき、ウェーハを浸漬する際にウェーハ表面がカセットに当たることなく、静かに浸漬を行うことができる。また、浸漬状態からウェーハを取り出す際に、水がウェーハ表面を緩やかに後退するのでウォータマークが形成されるおそれはない。
【００６５】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ウェットカセットステーションに構成された本発明の実施例に係るウェーハ収納装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図２】図１に示すウェーハ収納装置において研磨後のウェーハをウェーハ収納装置のカセットに収納する状態を示す解説図。
【図３】ウェーハが収納されたウェーハ収納装置を傾斜させて水槽内に水没させる状態を示す解説図。
【図４】本発明のウェーハ収納装置において、ウェーハのロボット搬送から水没までの処理の流れを示すフローチャート。
【図５】水没の際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図であり、（ａ）はウェーハを水平状態で水中に浸漬させる態様を示す図、（ｂ）はウェーハを（ａ）の状態で水中に浸漬させたとき水の表面張力によってウェーハの外周部で水が盛り上がる状態を示す図、（ｃ）はウェーハを傾斜させながら水没させる状態を示す図、（ｄ）はウェーハを（ｃ）の状態で水中に浸漬させたとき水がウェーハの表面部分に緩やかに浸入することを示す図。
【図６】本発明のウェーハ収納装置において、水没状態からウェーハを引き上げて取り出すまでの処理の流れを示すフローチャート。
【図７】水没状態から引き上げる際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図であり、（ａ）はウェーハを傾斜状態で引き上げる態様を示す図、（ｂ）はウェーハを（ａ）の状態で引き上げるとき水がウェーハ表面上を緩やかに滑り落ちることを示す図、（ｃ）はウェーハを水平状態で引き上げる態様を示す図、（ｄ）はウェーハを（ｃ）の状態で引き上げたときウェーハ上に水がのるとともに上下のウェーハ間に水が溜まることを示す図、（ｅ）はウェーハを急傾斜状態で引き上げる態様を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１ ウェットカセットステーション
２ ウェーハ収納装置
３ ウェーハ
４ カセット（収納治具）
４ａ カセット台
５ 水槽
６ 搬送機構
７ カセット昇降機構（昇降手段）
８ 傾斜手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程で用いられるウェーハ収納装置等に関し、特に、研磨後の半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）を一枚ずつ収納するためのウェーハ収納装置、ウェーハ収納方法、及びそのウェーハ収納装置を備えたウェーハ研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造工程において、ウェーハをカセットに収納して水没させながら搬送又は洗浄する技術が広く知られている。例えば、ウェーハの洗浄から乾燥までを行う自動洗浄装置において、デバイス形成面を所定の角度だけ傾斜させて洗浄乾燥を行い、所定の角度だけ傾斜させた状態で処理槽間を搬送する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、ウェーハのパターン面を水平方向に対して所定の角度だけ保持した状態で処理槽から引き上げる搬送装置も開示されている（特許文献２参照）。さらに、洗浄時においてウェーハとカセットが接触するのを防止するために、ウェーハを傾けて浸漬させる技術も開示されている（特許文献３参照）。また、ウェーハを傾斜させながらエッチングや純水洗浄やＩＰＡ乾燥などを行う技術も開示されている。このようにしてウェーハを傾斜させることにより、ウェーハの裏面からのダストの回り込みやウォータマークの発生を抑止することができる（特許文献４参照）。また、ウェーハの洗浄・乾燥時において、ウェーハを垂直姿勢から水平姿勢に変換する機構に関する技術も開示されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特許第３１６７７６５号公報
【特許文献２】特開平６−３１４６７７号公報
【特許文献３】特開平８−６４５７０号公報
【特許文献４】特開平１０−１７７９８８号公報
【特許文献５】特許第３０６６９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された自動洗浄装置は、ウェーハのデバイス形成面がウェーハ収納治具と接触するのを防ぐためになされたものであり、一枚ごとに研磨したウェーハを順次カセット内に収納して、それらを水没させるようなカセット機構に使用することはできない。さらに、一枚一枚研磨されてきたウェーハをカセット内に収納する場合を想定できたとしても、毎回カセットを全て水中に浸漬したり、水から持ち上げたりとする必要があり、カセットを動作する工程も一つ一つのウェーハ収納に対して、無駄に動作することが多くなる。その結果、余分なパーティクルなどを水中に持ち込むことが多くなり、水槽内が汚れるほか、スループットも非常に悪くなる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された搬送装置は、ウェーハのパターン面を所定の角度だけ傾けて処理槽から引き上げるため、ウォータマークの発生を抑止することはできるが、一枚ずつ処理されたウェーハをロボット搬送して収納することはできない。さらにウェーハを傾斜させて引き上げたとしても、ウェーハをほぼ鉛直に立てた状態で水没させるため、水の力によってウェーハのパターン形成面がスロットに当たりウェーハ収納治具と接触するおそれがある。また、複雑な内部機構を有するため、研磨したウェーハをカセット内に収納するときウェーハがウェーハ収納治具の部品に接触するおそれがある。
【０００５】
また、特許文献３に開示された技術は、ウェーハを傾斜させることでカセット内のウェーハの姿勢を安定化させることはできるが、研磨後のウェーハを簡単に収納できるカセットの機構とはなっていない。さらに、特許文献４の技術においては、ウォータマークの発生を抑止することはできるが、研磨後のウェーハを簡単に省スペースで収納したり、スラリーを完全に洗い流したり、別に設けられた搬送機構からウェーハを取り出して簡単にカセットに収納するなどにおいて、構造上の難点がある。また、特許文献５の技術においては、ウェーハを垂直姿勢から水平姿勢に変換する機構が複雑になったり、ウェーハを姿勢変換させるためのスペースが多くなってスペース利用率が悪くなったり、ウェーハの姿勢変換において大きく稼動する部分が多いために槽内が汚れやすくなるなどの問題がある。また、一枚ずつ処理されて搬送されるウェーハに対して、少ない移動量で安全かつ効率的に水没させる構造になっていない。さらに、ウェーハ上に存在する水がどのような状態で後退していくかについての考慮もなされていない。
【０００６】
すなわち、従来のウェーハ収納装置は、研磨後のウェーハを湿潤状態で保管する場合の機構において、以下に述べるようなさまざまな問題がある。すなわち、カセットを垂直に立てて水槽から持ち上げる場合、ウェーハがスロット内でそれぞれ前後に傾いたり、隣り合うウェーハ同士の傾きが逆になったりして、水の張力によって隣り合うウェーハがこすれ合うことがある。また、カセットを水槽から持ち上げる際に、水がウェーハから流れ落ちるときにライン状の縞をつくって流れ落ちるため、ウェーハに縞状のラインができる。ウェーハを少し傾けて略垂直にした場合でも、同様に、水が流れ落ちるラインが縞状にでき、それがウォータマークとして残るために、後工程の洗浄でも取り除くことができず、ウェーハの表面に汚れが残る場合がある。
【０００７】
また、カセットを垂直に立てた状態でロボットによってウェーハをカセット内に収納する場合はウェーハが様々な方向に傾いてしまい、カセット内に収納されたウェーハの間隔を十分にとることができない。そのため、ウェーハを挿入する際にロボットのアームが隣のウェーハに当たってしまうおそれがある。また、カセットを略垂直に立てた場合は、一枚のウェーハを挿入してから次のウェーハを挿入するまでの間、ウェーハを水槽内に水没させなければならないが、ウェーハの径が３００ｍｍ程度ある場合、ウェーハを水没させるために毎回ウェーハを３００ｍｍ近く昇降させる必要がある。このときのウェーハの昇降距離が長いために作業時間のロスとなる。また、全てのウェーハが繰り返し水槽から上げ下げされるため、そのたびにウェーハ上に水の流れ落ちるラインが形成され、結果的に、非常に多くのウォータマークが形成されるおそれがある。
【０００８】
また、ウェーハの収納されたカセットを水平にして持ち上げる場合、水の表面張力によってウェーハがスロット内を泳いでしまい、ウェーハ表面がカセットの案内溝に擦れてウェーハに傷がつくおそれがある。さらに、カセットを水平にして、ウェーハを水槽の中にそのまま沈める場合、ウェーハ上に水が浸入する方向がウェーハごとに様々な方向となるためにウェーハがカセットの案内溝で泳ぐおそれがある。また、ウェーハ表面がカセットと擦れて粉末が蔓延して水槽の水が汚れるおそれがある。さらに、ウェーハ上に存在する水の切れ方が、どの部分から水が流れ落ちるか定まらないため、ウェーハによってウォータマークが様々な状態となる。特にカセットの案内溝とウェーハとの間に水が溜まる部分ができ、そこにウォータマークが形成されることがある。また、ウェーハを引き上げた際に、ウェーハの裏面に付着した水が下側に存在するウェーハ上に流れ落ちて、その水が下側に存在するウェーハにウォータマークを形成するおそれがある。
【０００９】
従って、研磨後にウェーハを水没させて搬送する工程において、ウェーハの表面にウォータマークが形成されたり傷がついたりすることのないようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決するウェーハ収納装置、ウェーハ収納方法、及びそのウェーハ収納装置を備えたウェーハ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】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納装置において、ウェーハを収納するための収納治具と、ウェーハを一枚ずつ前記収納治具に挿入する搬送機構と、ウェーハが挿入された収納治具を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段と、収納治具に収納されたウェーハを水没させるための水槽と、傾斜手段によって傾斜された収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる昇降手段とを備える構成を採っている。
【００１１】
このような構成によれば、搬送収納時においては、一枚一枚搬送されてくる研磨後のウェーハをコンパクトかつ省スペースで収納することが可能となる。また、収納の際のウェーハの搬送機構が、簡単な水平搬送機構でウェーハを搬送し、効率よくウェーハを収納することができる。収納したウェーハを随時水中に浸漬して保管できるとともに、先のウェーハを水中に保管した状態で、次のウェーハの収納を準備することが可能となる。
【００１２】
次に、ウェーハ浸漬保管時においては、収納治具を微小に傾斜させることで、ウェーハ上に水を緩やかに侵入させることが可能となる。水平に浸漬する場合、浸漬時に水の表面張力によって、初期に浸漬せず、急に水がウェーハ表面に浸入することによって、ウェーハが浮き上がり、ウェーハ表面が収納治具の縁と衝突する。こうした事態はなくなる。ウェーハを浸漬する場合においても、収納治具全体を浸漬することなく、ウェーハが収納された部分を部分的に浸漬することで、無駄な収納治具の昇降動作を必要最小限に削減でき、効率的にウェーハを浸漬することができる。ウェーハ浸漬保管中は、ウェーハ表面に固着していた研磨剤などが傾斜したウェーハ表面に沿って滑り落ち、ウェーハが多少清浄になる。
【００１３】
ウェーハを浸漬状態から上昇する際には、ウェーハ表面から水が緩やかに後退する。これにより、ウェーハとウェーハの間に水が残ることはなく、水切れよくウェーハを取り出すことができる。また、収納治具上昇時、ウェーハが開口部の方へ泳ぎ出し、収納治具からウェーハがこぼれて落ち出すこともない。
【００１４】
また、たとえウェーハ表面が揮発性であっても、収納治具を微小に傾斜させたまま持ち上げることで、ウェーハ上を後退していく水際が緩やかに一団となって後退する。そのため、水滴がウェーハ表面を滑り落ちて、滑り落ちた部分に対応してストリークラインが形成されるといったことは起こらない。ウェーハと収納治具の間に存在する水滴も、同様に緩やかな傾斜により、後退する水槽の水の表面に引きずられて後退する。その結果、ウェーハと収納治具の間に過剰な水は残らない。その結果、ウェーハと収納治具の間に水が残り、その水の表面張力によって、ウェーハが収納治具に密着することはない。
【００１５】
ウェーハを上昇したカセットから取り出す際には水中保管後、水が切られたウェーハを一枚一枚収納治具にアクセス可能な搬送機構によってウェーハを取り出すことが可能となる。また、ウェーハを取り出す際も、収納治具に収められた全てのウェーハを水中から引上げることなく、一枚一枚次に取り出す必要のあるウェーハだけを水中から持ち上げて、ウェーハを取り出すことが可能となる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、搬送機構がウェーハを搬送して収納治具内の所定部分に水平に収納した後、傾斜手段が収納治具の前部のウェーハ収納開口部を高い位置にして収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、昇降手段が収納治具を水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、収納治具のウェーハ収納開口部を高くして、収納治具を所定の角度だけ傾斜させて水槽内に水没させている。従って、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、搬送機構がウェーハを搬送して収納治具内の所定部分に水平に収納した後、傾斜手段が収納治具の任意の位置を高くして収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、昇降手段が収納治具を水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、収納治具の任意の位置を高くして、収納治具を所定の角度だけ傾斜させて水槽内に水没させている。従って、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００２０】
また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、所定量はウェーハのほぼ一枚分の間隔であることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、昇降手段が収納治具を水槽内の水に対して相対的に下降させてウェーハのほぼ一枚分の間隔だけ浸漬させている。従って、ウェーハが浮き上がることがないのでウェーハの表面が傷つくおそれもなくなる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の発明において、傾斜手段が収納治具を傾斜させる所定の角度は、１°から２０°の範囲であることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、ウェーハを水没させるときの傾斜角は水平面に対して１°から２０°の範囲である。従って、上側のウェーハから下側のウェーハへ水滴をたらすこともないので、ウォータマークが発生するおそれはなくなる。
【００２４】
また、請求項６記載の発明は、請求項２，３，４又は５記載の発明において、搬送機構が収納治具内の上記ウェーハを取り出すときは、収納治具を傾斜させた状態で水槽から上昇させてウェーハの表面の水を流した後、収納治具を水平にして該ウェーハを取り出すことを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、ウェーハを水槽から取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で水槽から上昇させるので、ウェーハ表面に水滴が付着するおそれがない。
【００２６】
また、請求項７記載の発明は、請求項１，２，３，４，５又は６記載のウェーハ収納装置を備えることを特徴とするウェーハ研磨装置である。
【００２７】
このような構成によれば、ウェーハを収納する収納治具に所定の傾斜角を持たせて水槽に水没させるウェーハ収納装置を備えたウェーハ研磨装置を実現しているので、ウェーハの研磨から水没搬送までを一貫した工程で行うことができる。
【００２８】
また、請求項８記載の発明は、研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納方法において、搬送機構が、ウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入する第１の工程と、傾斜手段が、ウェーハの収納された収納治具を所定の角度だけ傾斜させる第２の工程と、昇降手段が、傾斜された収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる第３の工程と、昇降手段が、収納治具に収納されたウェーハを水槽に水没させる第４の工程とを含むことを特徴とする。
【００２９】
このようなウェーハ収納方法によれば、搬送機構がウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入すると、傾斜手段がウェーハの収納された収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、昇降手段が傾斜した収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる。これによって、収納治具に収納されたウェーハを傷つけることなく効果的に水槽に水没させることができる。
【００３０】
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、さらに、収納治具内のウェーハを取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で上昇させてウェーハの表面の水を流す第５の工程と、収納治具を水平にして搬送機構によってウェーハを取り出す第６の工程とを含むことを特徴とする。
【００３１】
このようなウェーハ収納方法によれば、水槽からウェーハを取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で上昇させてウェーハの表面の水を流すことができるので、ウェーハの表面に水滴が溜まるおそれがなくなる。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１記載の発明によれば、研磨されて一定間隔で搬送されるウェーハを効率よく収納することができる。また、ウェーハを収納した後に大きく稼動することなく効率的にウェーハを水没させることができ、ウェーハの姿勢が安定しているので水槽内でウェーハがカセットと擦れるおそれはない。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、収納治具のウェーハ収納開口部を高くするように収納治具を傾斜させて水槽内に水没させているので、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、収納治具の任意の位置を高くするように収納治具を傾斜させて水槽内に水没させているので、ウェーハを効率的に水没させることができ、ウェーハ表面を傷つけるおそれもない。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、収納治具を傾斜させて水槽内に水没させるとき、ウェーハのほぼ一枚分の間隔だけ浸漬させているので、ウェーハが浮き上がることがないためウェーハの表面が傷つくおそれもなくなる。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、上部のウェーハが下部のウェーハへ液滴をたらすことがないので、ウェーハの表面にウォータマークが形成されるおそれはない。
【００３７】
請求項６記載の発明によれば、ウェーハを水槽から取り出すときに収納治具を傾斜させた状態で水槽から上昇させるので、ウェーハ表面に水滴が付着するおそれがない。
【００３８】
請求項７記載の発明によれば、傾斜角を持たせて水槽に水没させるウェーハ収納装置を備えたウェーハ研磨装置を実現しているので、ウェーハの研磨から水没搬送までを一貫した工程で行うことができる。
【００３９】
請求項８記載の発明によれば、ウェーハを効率よく収納して浸漬及び洗浄を行うことができ、その後、順に搬送機構にウェーハを送り出すことができるので、搬送の際にウェーハを水槽から頻繁に出し入れすることがなくなり、安定した状態で浸漬及び洗浄を行うことができる。
【００４０】
請求項９記載の発明によれば、水槽からウェーハを取り出すときに、収納治具を傾斜させた状態で上昇させてウェーハの表面の水を流すことができるので、ウェーハの表面に水滴が溜まるおそれがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明は、ウェーハの研磨後に該ウェーハを水没させて搬送する工程において、ウェーハの表面にウォータマークや傷がつかないようにすると云う目的を達成するために、研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納装置において、ウェーハを収納するための収納治具と、ウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入する搬送機構と、ウェーハが挿入された収納治具を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段と、収納治具に収納されたウェーハを水没させるための水槽と、傾斜手段によって傾斜された収納治具を水槽内の水に対して相対的に昇降させる昇降手段とを備えたウェーハ収納装置を提供することによって実現した。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図７に従って詳述する。図１に於いて、符号１はウェットカセットステーションを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。
【００４３】
図１に於いて、ウェットカセットステーション１は２組のウェーハ収納装置２が備え付けられており、何れのウェーハ収納装置２も同じ構成である。ウェーハ収納装置２は、研磨後のウェーハ３を収納するためのカセット（ウェーハ収納治具）４と、カセット４に収納されたウェーハ３を水没させるための水槽５と、ウェーハ３を一枚ずつカセット４に収納するための搬送機構６と、カセット４を水槽５の水に対して昇降させるカセット昇降機構（昇降手段）７と、カセット４を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段８とを有する。
【００４４】
こうしたカセット４は、水に浸漬しても浮くことがない安定したカセット４が使用され、例えば、ＰＴＦＥやＰＦＡ等でできたテフロン（登録商標）製のカセット４などが望ましい。
【００４５】
尚、カセット昇降機構７は、サーボモータとボールネジの機構によってカセット４の昇降を行うが、このときの昇降スピードは５〜３０ｍｍ／ｓｅｃの速さで可変することができる。また、傾斜手段８は、エアシリンダの機構によってカセット４を所定の角度だけ傾斜させることができるが、サーボモータによってカセット４を傾斜させることもできる。
【００４６】
また、図１には図示されてないが、ウェーハ収納装置２は、水槽５の水を排水するためのドレイルバルブや、該ドレイルバルブの飛び出し防止手段に取り付けられたパブリング機能や、密閉容器にして不活性ガスやＩＰＡガスを充満させる機能などを備えている。さらに、ウェーハ収納装置２は、ノズルバー（図示せず）を備えてウェーハ３が前方へ泳ぎ出すのを防止したり、ノズルバーから水を流してウェーハ３の表面のスラリーを洗い流したりする機能を備えている。また、ウェーハ収納装置２は、ノズルバーのストッパー機能を果たしたり、水槽５の水位を流水洗浄部分よりウェーハ３の一枚分だけ下に設定したりするように構成されている。
【００４７】
次に、ウェーハ収納装置２を傾けながら水槽５に水没させる仕組みについて説明する。図２は、図１に示すウェーハ収納装置２において研磨後のウェーハ３をウェーハ収納装置２のカセット４に収納する状態を示す解説図である。また、図３は、ウェーハ３が収納されたウェーハ収納装置２を傾斜させて水槽５内に水没させる状態を示す解説図である。尚、図２及び図３において、図の左方がウェーハ３の出し入れを行うカセット４のウェーハ収納開口部である。
【００４８】
図２に示すように、カセット台４ａの内部にはカセット４が収納されているが、研磨後のウェーハ３をカセット４に収納するときはカセット台４ａ及びカセット４は水平状態に置かれている。このときは、カセット台４ａ及びカセット４は水槽５の内部にある水５ａの水面より上部に置かれている。このような状態において、搬送機構６によって研磨後のウェーハ３をカセット４の内部に一枚ずつ収納する。
【００４９】
そして、全てのウェーハ３がカセット４へ収納されたら、図３に示すように、傾斜手段８（図１参照）によってカセット台４ａ及びカセット４を傾斜させてからカセット昇降機構７（図１参照）によってカセット台４ａ及びカセット４を水槽５の内部の水５ａの中へ沈める。尚、カセット台４ａ及びカセット４を水槽５に沈めた状態でウェーハ３の洗浄を行ってもよい。また、カセット台４ａ及びカセット４を水槽５から引き上げるときも、傾斜手段８によってカセット台４ａ及びカセット４を傾斜させた状態で引き上げる。
【００５０】
このとき、傾斜手段８がカセット台４ａ及びカセット４を傾斜させる傾斜角度は、水槽５内にある水５ａの水面の垂直軸に対して１°〜２０°の傾斜範囲であることが望ましい。
【００５１】
すなわち、図２に示すように、研磨後のウェーハ３が搬送機構６によってカセット４内の所定の部分に水平な状態で収納され、ウェーハ３の収納後、カセット４のウェーハ収納開口部を前面とし、傾斜手段８によって、その前面を高くして所定の角度（１°〜２０°）カセット台４ａ及びカセット４を傾斜させる。そして、カセット昇降機構７（図１参照）によって、カセット台４ａ及びカセット４を水槽５内の水５ａの内部に下降させて所定量（例えば、ウェーハ３の１枚分の間隔）だけ浸漬させてウェーハ３の洗浄を行う。
【００５２】
次に、研磨後のウェーハ３をロボット搬送してからウェーハ収納装置の水槽に水没させるまでの処理の流れを図４のフローチャート及び図５の（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図４は本発明のウェーハ収納装置において、ウェーハのロボット搬送から水没までの処理の流れを示すフローチャート、図５の（ａ）〜（ｄ）は水没の際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図である。
【００５３】
先ず、カセット４が水槽５の上で水平に待機する（ステップＳ１）。次に、ロボット（搬送機構６）によって、ウェーハ３をカセット４のスロットに挿入する（ステップＳ２）。さらに、カセット４の前面開口部（ウェーハ収納開口部）をやや高くして後へ傾斜させる（ステップＳ３）。そして、カセット４内のウェーハ３をゆっくりと水槽５に浸漬させる（ステップＳ４）。このようにして１スロット分ずつカセット４を水槽５内に降下させていく。
【００５４】
すなわち、ウェーハ３を水平状態で水中に浸漬させると（図５（ａ））、水の浮力によってウェーハ３が浮き上がり、ウェーハ３の表面がカセット４の周囲に接触してウェーハ３を傷つけるおそれがある。また、水の表面張力によってウェーハ３の外周部で水が盛り上がり、その水がいっきにウェーハ３の表面へランダムな方向から浸入するおそれがある（図５（ｂ））。
【００５５】
そこで、このような不具合を無くすため、ウェーハ３を傾斜させながら水槽５に水没させることにより（図５（ｃ））、水がウェーハ３へ浸入する方向が、カセット４の前面開口部側から後面への一定方向となる。さらに、ウェーハ３の傾斜角度が１°〜２０°と緩やかであるため、水がウェーハ３の表面部分に緩やかに浸入するため、ウェーハ３が浮き上がるおそれはない（図５（ｄ））。また、カセット４の溝に沿って水位が上昇するため、ウェーハ３上へ滑らかに水が上がってくる。これによって、ウェーハ３を傷つけることなく表面をきれいに洗浄することができる。
【００５６】
次いで、ウェーハ３を水中に保管している状態から引き上げて該ウェーハ３を取り出す際の処理の流れを図６のフローチャート及び図７の（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。図６は本発明のウェーハ収納装置において、水没状態からウェーハを引き上げて取り出すまでの処理の流れを示すフローチャート、図７の（ａ）〜（ｄ）は水没状態から引き上げる際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図である。
【００５７】
図６のフローチャートにおいて、ウェーハ３は水中で傾斜状態で洗浄され保管されている（ステップＳ１１）。カセット昇降機構７によりカセット４を傾斜状態でゆっくり上昇させる（ステップＳ１２）。上昇過程においてウェーハ３の表面上の水はカセット４の前側から後側に緩やかに滑り落ちる（ステップＳ１３）。ウェーハ３が水から上がると傾斜手段８によりカセット４を水平にする。このとき、取り出す予定のウェーハ３のみを水より高い位置として次のウェーハ３は水中に保管されたままとする（ステップＳ１４）。水の上に出されたウェーハ３をロボット（搬送機構６）でつかむ（ステップＳ１５）。ロボットでつかんだウェーハ３をそのまま次工程へ搬送する（ステップＳ１６）。
【００５８】
上記のように、ウェーハ３を水没状態から引き上げる際は、該ウェーハ３を緩やかな傾斜状態とすることで（図７（ａ））、ウェーハ３表面上の水は、後退する水槽５の水の表面に引きずられるように緩やかに一団となって滑り落ちる（図７（ｂ））。これにより、ウェーハ３表面にウォータマークが形成されない。また、ウェーハ３の引き上げに大きな力が必要とされない。そして、水の上に引き上げ後に、ウェーハ３を水平状態にすることで、ロボットが取り出しやすく次の工程への搬送も容易になる。
【００５９】
これに対し、ウェーハ３を水没状態から引き上げる際に該ウェーハ３を水平状態にすると（図７（ｃ））、ウェーハ３上にのった水の流れ落ちる方向が定まらないため、ウェーハ３表面にウォータマークが様々な状態で形成されるおそれがある。また、ウェーハ３上に水がのるとともに上下のウェーハ３の間に水が溜まるので（図７（ｄ））、ウェーハ３の引き上げに大きな力が必要となる。
【００６０】
また、図７（ｅ）に示すように、ウェーハ３を水没状態から引き上げる際に該ウェーハ３を急傾斜させると、ウェーハ３表面上を水が一団となって後退する力が働きにくくなる。そして、水が流れ落ちたウェーハ３の表面部にストリークラインが形成されるおそれがある。さらに、ウェーハ３の引き上げに非常に長い稼動範囲が必要となることからも、ウェーハ３を一枚一枚引き上げるには、不向きな態様である。
【００６１】
なお、ウェーハ３が収納されたカセット４を水から相対的に持ち上げる方法は、カセット昇降機構７による場合に限らず、水槽５内の水をドレインする等の方法でもよい。
【００６２】
以上述べたように、本発明のウェーハ収納装置は、研磨されて一定間隔で搬送されるウェーハを効率よく収納することができる。また、本発明のウェーハ収納装置は複雑な機構を使用していないので他の搬送機構とアクセスしやすい。さらに、本発明のウェーハ収納装置によれば、ウェーハを収納した後に大きく稼動することなく効率的にウェーハを水没させることができる。このとき、ウェーハの姿勢が安定しているのでウェーハがカセットと擦れるおそれがない。
【００６３】
また、ウェーハ収納装置によれば、省スペースでウェーハを順次ストックすることができ、上部のウェーハが下部のウェーハへ液滴をもたらすことがないので、ウェーハの表面にウォータマークが形成されるおそれはない。さらに、ウェーハを効率よく収納して浸漬及び洗浄を行うことができ、その後、順に搬送機構にウェーハを送り出すことができるので、搬送の際にウェーハを水槽から頻繁に出し入れすることがなくなり、安定した状態で浸漬及び洗浄を行うことができる。
【００６４】
また、カセット内に略鉛直にウェーハを格納する際、水切りのときに撥水面である場合に、水が流れ落ちることによって顕著にできるストリークラインやウォータマークをなくすことができる。さらに、カセット内にウェーハを格納するとき、それぞれのウェーハの間隔がばらついたりウェーハ同士が擦れたりすることを防止することができる。また、繰り返しウェーハを水槽から出し入れすることなく、順にウェーハをカセットに格納して水没させることができる。このとき、ウェーハを浸漬する際にウェーハ表面がカセットに当たることなく、静かに浸漬を行うことができる。また、浸漬状態からウェーハを取り出す際に、水がウェーハ表面を緩やかに後退するのでウォータマークが形成されるおそれはない。
【００６５】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ウェットカセットステーションに構成された本発明の実施例に係るウェーハ収納装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図２】図１に示すウェーハ収納装置において研磨後のウェーハをウェーハ収納装置のカセットに収納する状態を示す解説図。
【図３】ウェーハが収納されたウェーハ収納装置を傾斜させて水槽内に水没させる状態を示す解説図。
【図４】本発明のウェーハ収納装置において、ウェーハのロボット搬送から水没までの処理の流れを示すフローチャート。
【図５】水没の際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図であり、（ａ）はウェーハを水平状態で水中に浸漬させる態様を示す図、（ｂ）はウェーハを（ａ）の状態で水中に浸漬させたとき水の表面張力によってウェーハの外周部で水が盛り上がる状態を示す図、（ｃ）はウェーハを傾斜させながら水没させる状態を示す図、（ｄ）はウェーハを（ｃ）の状態で水中に浸漬させたとき水がウェーハの表面部分に緩やかに浸入することを示す図。
【図６】本発明のウェーハ収納装置において、水没状態からウェーハを引き上げて取り出すまでの処理の流れを示すフローチャート。
【図７】水没状態から引き上げる際のウェーハに対する水等の挙動を説明するための図であり、（ａ）はウェーハを傾斜状態で引き上げる態様を示す図、（ｂ）はウェーハを（ａ）の状態で引き上げるとき水がウェーハ表面上を緩やかに滑り落ちることを示す図、（ｃ）はウェーハを水平状態で引き上げる態様を示す図、（ｄ）はウェーハを（ｃ）の状態で引き上げたときウェーハ上に水がのるとともに上下のウェーハ間に水が溜まることを示す図、（ｅ）はウェーハを急傾斜状態で引き上げる態様を示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１ ウェットカセットステーション
２ ウェーハ収納装置
３ ウェーハ
４ カセット（収納治具）
４ａ カセット台
５ 水槽
６ 搬送機構
７ カセット昇降機構（昇降手段）
８ 傾斜手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納装置において、
前記ウェーハを収納するための収納治具と、
前記ウェーハを一枚ずつ前記収納治具に挿入する搬送機構と、
前記ウェーハが挿入された前記収納治具を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段と、
前記収納治具に収納された前記ウェーハを水没させるための水槽と、
前記傾斜手段によって傾斜された前記収納治具を前記水槽内の水に対して相対的に昇降させる昇降手段と、
を備えることを特徴とするウェーハ収納装置。
【請求項２】
上記搬送機構が、上記ウェーハを搬送して上記収納治具内の所定部分に水平に収納した後、上記傾斜手段が、上記収納治具の前部のウェーハ収納開口部を高い位置にして該収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、上記昇降手段が、上記収納治具を上記水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする請求項１記載のウェーハ収納装置。
【請求項３】
上記搬送機構が、上記ウェーハを搬送して上記収納治具内の所定部分に水平に収納した後、上記傾斜手段が、上記収納治具の任意の位置を高くして該収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、上記昇降手段が、上記収納治具を上記水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする請求項１記載のウェーハ収納装置。
【請求項４】
上記所定量は上記ウェーハのほぼ一枚分の間隔であることを特徴とする請求項２又は３記載のウェーハ収納装置。
【請求項５】
上記傾斜手段が上記収納治具を傾斜させる所定の角度は、１°から２０°の範囲であることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のウェーハ収納装置。
【請求項６】
上記搬送機構が上記収納治具内の上記ウェーハを取り出すときは、該収納治具を傾斜させた状態で上記水槽から上昇させて該ウェーハの表面の水を流した後、該収納治具を水平にして該ウェーハを取り出すことを特徴とする請求項２，３，４又は５記載のウェーハ収納装置。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６記載のウェーハ収納装置を備えることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項８】
研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納方法において、
搬送機構が、前記ウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入する第１の工程と、
傾斜手段が、前記ウェーハの収納された前記収納治具を所定の角度だけ傾斜させる第２の工程と、
昇降手段が、傾斜された前記収納治具を前記水槽内の水に対して相対的に昇降させる第３の工程と、
前記昇降手段が、前記収納治具に収納された前記ウェーハを前記水槽に水没させる第４の工程と
を含むことを特徴とするウェーハ収納方法。
【請求項９】
さらに、上記収納治具内の上記ウェーハを取り出すときに、該収納治具を傾斜させた状態で上昇させて該ウェーハの表面の水を流す第５の工程と、
上記収納治具を水平にして上記搬送機構によって該ウェーハを取り出す第６の工程と
を含むことを特徴とする請求項８記載のウェーハ収納方法。
【請求項１】
研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納装置において、
前記ウェーハを収納するための収納治具と、
前記ウェーハを一枚ずつ前記収納治具に挿入する搬送機構と、
前記ウェーハが挿入された前記収納治具を所定の角度だけ傾斜させる傾斜手段と、
前記収納治具に収納された前記ウェーハを水没させるための水槽と、
前記傾斜手段によって傾斜された前記収納治具を前記水槽内の水に対して相対的に昇降させる昇降手段と、
を備えることを特徴とするウェーハ収納装置。
【請求項２】
上記搬送機構が、上記ウェーハを搬送して上記収納治具内の所定部分に水平に収納した後、上記傾斜手段が、上記収納治具の前部のウェーハ収納開口部を高い位置にして該収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、上記昇降手段が、上記収納治具を上記水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする請求項１記載のウェーハ収納装置。
【請求項３】
上記搬送機構が、上記ウェーハを搬送して上記収納治具内の所定部分に水平に収納した後、上記傾斜手段が、上記収納治具の任意の位置を高くして該収納治具を所定の角度だけ傾斜させ、上記昇降手段が、上記収納治具を上記水槽内の水に対して相対的に下降させて所定量だけ浸漬させることを特徴とする請求項１記載のウェーハ収納装置。
【請求項４】
上記所定量は上記ウェーハのほぼ一枚分の間隔であることを特徴とする請求項２又は３記載のウェーハ収納装置。
【請求項５】
上記傾斜手段が上記収納治具を傾斜させる所定の角度は、１°から２０°の範囲であることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載のウェーハ収納装置。
【請求項６】
上記搬送機構が上記収納治具内の上記ウェーハを取り出すときは、該収納治具を傾斜させた状態で上記水槽から上昇させて該ウェーハの表面の水を流した後、該収納治具を水平にして該ウェーハを取り出すことを特徴とする請求項２，３，４又は５記載のウェーハ収納装置。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６記載のウェーハ収納装置を備えることを特徴とするウェーハ研磨装置。
【請求項８】
研磨後のウェーハを収納するウェーハ収納方法において、
搬送機構が、前記ウェーハを一枚ずつ収納治具に挿入する第１の工程と、
傾斜手段が、前記ウェーハの収納された前記収納治具を所定の角度だけ傾斜させる第２の工程と、
昇降手段が、傾斜された前記収納治具を前記水槽内の水に対して相対的に昇降させる第３の工程と、
前記昇降手段が、前記収納治具に収納された前記ウェーハを前記水槽に水没させる第４の工程と
を含むことを特徴とするウェーハ収納方法。
【請求項９】
さらに、上記収納治具内の上記ウェーハを取り出すときに、該収納治具を傾斜させた状態で上昇させて該ウェーハの表面の水を流す第５の工程と、
上記収納治具を水平にして上記搬送機構によって該ウェーハを取り出す第６の工程と
を含むことを特徴とする請求項８記載のウェーハ収納方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８３８６９（Ｐ２００９−２８３８６９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７１１９（Ｐ２００８−１３７１１９）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
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