JP3651820B2 - ワークの両面研磨処理方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ、ガラス基板、その他のセラミック基板などのワークの両面を自動的に研磨加工するためのワークの両面研磨処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体ウェーハの両面を研磨加工するための両面研磨処理装置は、上研磨プレートと下研磨プレートおよび半導体ウェーハを前記上下両研磨プレート間に保持させるための薄板状のキャリアとによって構成された研磨装置本体と、この研磨装置本体の近傍に配置されるウェーハ収納カセットに収納されたウェーハを研磨装置本体に対して搬送するローディング部と、研磨済みのウェーハを研磨装置本体よりウェーハ収納カセットに搬送するアンローディング部とにより構成されている。
【０００３】
このような両面研磨処理装置における前記ローディング部およびアンローディング部には、例えば特開平６−１５５６５号公報に開示されているように、エアーバキューム方式による吸着装置が備えられている。
即ちローディング部およびアンローディング部には、それぞれロボットにより駆動されるローディングアームおよびアンローディングアームが具備され、ローディングアームおよびアンローディングアームの自由端側には、エアーバキューム方式によるによる吸着装置が設けられている。
【０００４】
そして、研磨装置本体の近傍に配置されたウェーハ収納カセット側にローディングアームの自由端が移動し、前記吸着装置によってウェーハの上面を吸着しつつ、下研磨プレート上に配置された薄板状キャリアにウェーハを搬送し、キャリアに設けられたウェーハ挿入孔に、研磨しようとするウェーハが収納される。
また、研磨処理が成されたウェーハは、アンローディングアームの自由端に設けられた吸着装置によって、その上面が吸着され、ウェーハ収納カセットに対して搬送される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来の研磨処理装置においては、両面研磨されたウェーハは、アンローディングアームに設けられた吸着装置により、研磨装置本体からその上面が吸着された状態でウェーハ収納カセットに対して搬送されるため、吸着作用によって研磨済みのウェーハの上面に傷を付けるという技術的課題があった。
【０００６】
一般に、この種の研磨装置においては、上下両研磨プレートを互いに逆方向に回転させてウェーハの両面を研磨する際に、水溶性の研磨材を流すようにされており、その研磨材を含むスラリー等の残留物がアンローディングアームのウェーハ吸着部に侵入し、この残留物が災いしてウェーハ上面の吸着された部分に傷を残すという不都合が生じ、半導体の生産性を悪くしていた。
【０００７】
そこで、前記特開平６−１５５６５号公報に開示されているがごとく、特別にウェーハ吸着部を洗浄するための散水装置を備えるようにしているが、スラリー等の残留物を洗浄により完全に流し去ることは困難であり、また装置が大掛かりになることは免れないものであった。
【０００８】
本発明は、このような従来のものの技術的課題を解決するために成されたものであり、研磨済みのウェーハ（ワーク）の表面をアンローディング部により傷を付けることなく、ウェーハ（ワーク）の不良率を低く押さえることができる両面研磨処理方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために成された本発明にかかるワークの両面研磨処理方法は、上研磨プレートと下研磨プレートとによってキャリアに挿入したワークを挟圧し、前記上下両研磨プレートを回転させてワークの上下両面を同時に研磨する工程と、前記上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させる工程と、前記キャリアを上研磨プレート側に移動させて、下研磨プレート上にワークを載置状態に残す工程と、下研磨プレート上に載置状態に残された前記ワークを、ワークの周側縁端面に接するアンローディングアームによって、ワーク収納カセット内に収納させる工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるワークの両面研磨処理装置は、駆動用アクチェータによって回転駆動される上研磨プレートと、駆動用アクチェータによって回転駆動される下研磨プレートと、前記上研磨プレートと下研磨プレートとの間に配置され、ワークが挿入されるキャリアと、前記上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させる研磨プレート移動機構と、前記研磨プレート移動機構によって上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させた状態において、前記キャリアを上研磨プレート側に移動させるキャリア移動機構と、下研磨プレート上に載置状態に残されたワークを、ワークの周側縁端面に接してワーク収納カセット内に収納させるアンローディングアームとを具備したことを特徴とする。
【００１１】
この場合、前記アンローディングアームは、研磨処理されるワークの周側縁端面に対応した形状に成されていることが好ましい。
【００１２】
また望ましくは、前記キャリアは、その周側部をテンションプレートによって保持され、前記テンションプレートが駆動用アクチェータによって回転駆動されると共に、前記ワークが挿入される挿入孔の中心位置が、前記上研磨プレートおよび下研磨プレートの回転軸心に対して偏心されるように構成される。
そして本発明においては、前記ワークの一態様として、具体的には半導体ウェーハが採用される。
【００１３】
本発明による前記した方法および装置によると、両面研磨終了後において下研磨プレート上に載置状態に残されたワークは、ワークの周側縁端面に接するアンローディングアームによってワーク収納カセット内に収納させるように成されるので、研磨済みのワークの上下両面に対して傷を残すといった技術的課題が解消され、半導体フェーハの歩留まりを上げることが可能となり、半導体の生産性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるワークの両面研磨処理方法および装置について、ワークとして半導体ウェーハを用いた図に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は研磨装置に対して半導体ウェーハをローディングする状態を示した断面図であり、図２は研磨装置によって半導体ウェーハに両面研磨を施す状態を示した断面図であり、また図３は研磨装置から研磨済みの半導体ウェーハをアンローディングする状態を示した断面図であって、それぞれ同一部分は同一符号で示している。
【００１５】
まず図１において、円盤状の上研磨プレート１は、その中心部において支軸２に取り付けられ、支軸２は回転可能となるように図示せぬ軸受けによって保持されている。そして上研磨プレート１の下側面には、研磨布３が平面状に取り付けられている。
前記支軸２は中空状に成され、研磨材がその中心孔２ａの上部より導入されるように成され、上研磨プレート１および研磨布３の適所に、研磨材の供給孔１ａが形成されている。
【００１６】
そして、前記支軸２にはプーリ４が取り付けられ、このプーリ４と、駆動用アクチェータとしてのモータ５の回転軸に取り付けられたプーリ６との間には、ベルト７が掛け渡されている。
したがって、前記モータ５を駆動することにより、前記上研磨プレート１は支軸２によって回転運動されるように構成されている。
【００１７】
尚、前記した上研磨プレート１、支軸２、モータ５等から成るアッセンブリは、一体となって図中上下方向に移動できるように構成され、研磨プレート移動機構８を構成している。
【００１８】
また前記支軸２には、この支軸２に沿って上下動されるように、キャリア移動機構９を構成するキャリア保持盤１０が取り付けられている。このキャリア保持盤１０には、その上部にフランジ１１が嵌め込まれ、このフランジ１１の一部にはロッド１２が鉛直状態に取り付けられており、ロッド１２に対する上下方向の駆動作用により、キャリア保持盤１０は支軸２に沿って上下動されるように構成されている。
【００１９】
そして、キャリア保持盤１０の外周縁は下方向に折り曲げ形成されて円筒部１０ａに成され、この円筒部１０ａの下側端には、周方向に沿って複数の係合子１３が取り付けられている。
これらの係合子１３には、例えば電磁プランジャーが具備されており、この係合子１３の作動により、後述するキャリアを張架する円環状のテンションプレートを、その外周面で保持することができるように構成されている。
【００２０】
一方、円盤状の下研磨プレート１４は、その中心部において支軸１５に取り付けられ、支軸１５は回転可能となるように図示せぬ軸受けによって保持されている。そして下研磨プレート１４の上側面には、研磨布１６が平面状に取り付けられている。
また、前記支軸１５にはプーリ１７が取り付けられ、このプーリ１７と、駆動用アクチェータとしてのモータ１８の回転軸に取り付けられたプーリ１９との間には、ベルト２０が掛け渡されている。
したがって、前記モータ１８を駆動することにより、前記下研磨プレート１４は支軸１５によって回転運動されるように構成されている。
【００２１】
前記支軸１５には、この支軸１５を軸として回転可能となるようにキャリア駆動盤２１が取り付けられている。このキャリア駆動盤２１の、前記支軸１５を囲む筒体部２１ａには平歯車２２が取り付けられており、この平歯車２２には、駆動用アクチェータとしてのモータ２３の回転軸に取り付けられた平歯車２４が噛み合うように配置されている。
したがって、前記モータ２３を駆動することで、キャリア駆動盤２１は回転駆動される。
【００２２】
また、前記キャリア駆動盤２１の外周縁は上方向に折り曲げ形成されて円筒部２１ｂに成され、この円筒部２１ｂの上側端内周部には、薄板状キャリア２５を張架する円環状のテンションプレート２６が収納されるように構成されており、テンションプレート２６をキャリア駆動盤２１と一体に回転駆動できるように成されている。
【００２３】
前記薄板状キャリア２５およびテンションプレート２６は、図４にも示すとおり、キャリア２５は例えばステンレスなどの薄板により構成されており、半導体ウェーハ２７を挿入するための円形状の挿入孔２５ａが設けられている。
尚、前記キャリア２５に設けられた挿入孔２５ａは、その中心の位置が前記上研磨プレート１および下研磨プレート１４の回転軸心に対して偏心された状態に成されている。
【００２４】
以上の構成よりなる研磨装置本体の両側部には、ローディング部およびアンローディング部が配置されている。
まずローディング部２８は、ローディングアーム２９と、これを上下方向および周方向に駆動するアクチェータ３０とによりロボットを構成している。
そして、ローディングアーム２９は、例えばエアーバキューム方式などの吸着手段によりワーク収納カセット３１に収納されている半導体ウェーハを吸着し、図１に示すようにキャリア駆動盤２１に取り付けられている薄板状キャリア２５の挿入孔２５ａに対し、搬送した半導体ウェーハ２７を挿入することができるように構成されている。
【００２５】
またアンローディング部３２は、その詳細は後述するが、研磨された半導体ウェーハ２７をワーク収納カセットに搬送するためのアンローディングアーム３３と、これを周方向に駆動するアクチェータ３４とによりロボットを構成している。
【００２６】
以上の構成において、研磨プレート移動機構８によって上研磨プレート１を上方に引き上げ、上研磨プレート１と下研磨プレート１４とを離間させた図１の状態において、ローディング部２８におけるローディングアーム２９は、前記したとおりワーク収納カセット３１に収納されている半導体ウェーハ２７を吸着する。
そして、アクチェータ３０の駆動により半導体ウェーハ２７を、キャリア２５に設けられた前記挿入孔２５ａに対して搬送する。
【００２７】
図２は、キャリア２５に設けられた挿入孔２５ａに対して半導体ウェーハ２７を挿入した状態において、研磨プレート移動機構８よって上研磨プレート１を下方に降ろし、半導体ウェーハ２７の両面を研磨する状態を示している。
この図２においては、上研磨プレート１および下研磨プレート１４は、互いに逆方向に回転し、また半導体ウェーハ２７を保持するキャリア２５も、キャリア駆動盤２１の回転運動に伴って一体に回転される。
このような回転運動によって、半導体ウェーハ２７は、その両面が研磨される。
【００２８】
そして、この研磨工程の後に、図２の状態において前記キャリア保持盤１０がキャリア移動機構９によって降下され、キャリア保持盤１０に備えられた電磁プランジャーより成る係合子１３が作動してキャリア２５を張架する円環状のテンションプレート２６を、その外周面で保持する。
【００２９】
この状態で研磨プレート移動機構８を作動させて上研磨プレート１を引き上げることにより、図３に示すように、上研磨プレート１と下研磨プレート１４とは離間された状態となり、またキャリア２５もキャリア保持盤１０によって上方に引き上げられる。
したがって、研磨された半導体ウェーハ２７は、下研磨プレート１４上に載置された状態で残される。
【００３０】
図３は半導体ウェーハ２７をアンローディングする工程を示したものである。アンローディングにあたっては、アンローディング部３２が働いて、研磨された半導体ウェーハ２７は、アンローディングアーム３３によって搬送される。 図５は、その状態を上面から見た状況を示している。アンローディングアーム３３は前記したとおり、アクチェータ３４によって水平方向に回転されるように駆動される。
【００３１】
そして、アンローディングアーム３３の自由端３３ａは、図５に示すように研磨処理された半導体ウェーハ２７の周側縁端面に対応した形状、即ち円弧状に成されている。
したがって、図５において、アンローディングアーム３３の反時計方向の回動により、下研磨プレート１４上に載置状態に残された半導体ウェーハ２７は、ウェーハ２７の端面に接する前記アンローディングアーム３３によって押し出され、下研磨プレート１４の上面を滑りながらワーク収納カセット３５内に収納される。
【００３２】
以上の工程の後に、再び研磨プレート移動機構８およびキャリア移動機構９を動作させて、上研磨プレート１およびキャリア保持盤１０を下降せしめ、続いて係合子１３によるテンションプレート２６の係合を解き、再び上研磨プレート１およびキャリア保持盤１０を上昇させることで、図１に示した初期のローディング工程に復帰させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明に係るワークの両面研磨処理方法および装置によれば、上研磨プレートと下研磨プレートとによって薄板状キャリアに挿入したワークを挟圧し、両研磨プレートを回転させてワークの上下両面を同時に研磨するようにされる。
【００３４】
そして、研磨終了後に上研磨プレートとキャリアとを引き上げて下研磨プレート上にワークを載置状態に残し、載置状態に残されたワークを、その端面に接するアンローディングアームによって、ワーク収納カセット内に収納させるようにされる。
【００３５】
したがって、アンローディング工程において、ワークの研磨面にアンローディングアームが触れることがなく、ワークの研磨面に対して搬送による傷を残すという技術的課題を解消することができる。
よって、ワークの不良率を低く押さえることができ、半導体の生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる両面研磨処理装置において、半導体ウェーハをローディングする状態を示した断面図である。
【図２】図１に示す装置によって半導体ウェーハを両面研磨する状態を示した断面図である。
【図３】図１に示す装置において、半導体ウェーハをアンローディングする状態を示した断面図である。
【図４】図１に示す装置において用いられる薄板状キャリアの形態を示した斜視図である。
【図５】図３における半導体ウェーハのアンローディング状態を説明する上面図である。
【符号の説明】
１ 上研磨プレート
２ 支軸
３ 研磨布
５ 駆動用アクチェータ（モータ）
８ 研磨プレート移動機構
９ キャリア移動機構
１０ キャリア保持盤
１３ 係合子
１４ 下研磨プレート
１５ 支軸
１６ 研磨布
１８ 駆動用アクチェータ（モータ）
２１ キャリア駆動盤
２３ 駆動用アクチェータ（モータ）
２５ キャリア
２５ａ 挿入孔
２６ テンションプレート
２７ ワーク（半導体ウェーハ）
２８ ローディング部
２９ ローディングアーム
３１ ワーク収納カセット
３２ アンローディング部
３３ アンローディングアーム
３５ ワーク収納カセット

Claims (5)

1. 上研磨プレートと下研磨プレートとによって、キャリアに挿入したワークを挟圧し、前記上下両研磨プレートを回転させてワークの上下両面を同時に研磨する工程と、前記上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させる工程と、前記キャリアを上研磨プレート側に移動させて、下研磨プレート上にワークを載置状態に残す工程と、下研磨プレート上に載置状態に残された前記ワークを、ワークの周側縁端面に接するアンローディングアームによって、ワーク収納カセット内に収納させる工程とを有することを特徴とするワークの両面研磨処理方法。
2. 駆動用アクチェータによって回転駆動される上研磨プレートと、駆動用アクチェータによって回転駆動される下研磨プレートと、前記上研磨プレートと下研磨プレートとの間に配置され、ワークが挿入されるキャリアと、前記上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させる研磨プレート移動機構と、前記研磨プレート移動機構によって上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させた状態において、前記キャリアを上研磨プレート側に移動させるキャリア移動機構と、前記下研磨プレート上に載置状態に残されたワークを、ワークのワークの周側縁端面に接してワーク収納カセット内に収納させるアンローディングアームとを具備したことを特徴とするワークの両面研磨処理装置。
3. 前記アンローディングアームは、研磨処理されるワークの周側縁端面に対応した形状に成されていることを特徴とする請求項２に記載されたワークの両面研磨処理装置。
4. 前記キャリアは、その周側部をテンションプレートによって保持され、前記テンションプレートが駆動用アクチェータによって回転駆動されると共に、前記ワークが挿入される挿入孔の中心位置が、前記上研磨プレートおよび下研磨プレートの回転軸心に対して偏心されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載されたワークの両面研磨処理装置。
5. 前記ワークは、半導体ウェーハであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載されたワークの両面研磨処理装置。

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