JP2000296463A - 両面研磨装置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自転しない円運動をするキャリヤを備える両
面研磨装置システムについて、ワークの給排を自動的且
つ確実に効率良く行うこと。 【解決手段】 キャリヤの透孔内に配されたウェーハ１
０を、上下から挟むと共にウェーハ１０に対して相対的
に移動して研磨する上定盤及び下定盤と、キャリヤを自
転しない円運動をさせてウェーハ１０を旋回移動させる
キャリヤ旋回運動機構とを備える両面研磨装置１１のシ
ステムにおいて、キャリヤ旋回運動機構に設けられ、キ
ャリヤを所定の位置に停止させるキャリヤ停止手段と、
キャリヤの透孔にウェーハ１０を確実に供給すると共に
キャリヤの透孔内からウェーハ１０を確実に排出するた
め、ウェーハの保持機構５２が先端部に設けられたアー
ムロボット５４、及びキャリヤの透孔及びウェーハ１０
にかかる形状及び位置を認識する画像処理装置を有する
ワーク給排手段５０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は両面研磨装置システ
ムに関する。

【０００２】本願出願人は、背景技術として、特開平１
０−２０２５１１号に開示された次のような両面研磨装
置を既に提案してある。その両面研磨装置によれば、薄
平板に透孔が設けられて成るキャリヤと、そのキャリヤ
の透孔内に配された板状のワークであるウェーハを、上
下から挟むと共にそのウェーハに対して相対的に移動し
て研磨する上定盤及び下定盤と、前記キャリヤを、キャ
リヤホルダーを介してキャリヤの面と平行な面内で自転
しない円運動をさせ、前記透孔内で上定盤と下定盤の間
に保持されたウェーハを旋回移動させるキャリヤ旋回運
動機構とを備える。なお、上定盤及び下定盤は、各々回
転（自転）運動するように設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記背
景技術の自転しない円運動をするキャリヤを備える両面
研磨装置では、ワークであるウェーハの給排を自動的に
行うことについて、検討がなされていないという課題が
ある。すなわち、人手によって、ウェーハをキャリヤの
透孔内に供給したり、ウェーハをキャリヤの透孔内から
排出する場合は、ウェーハを汚染したり、破損してしま
う危険が大きい。また、当然ながら人手の省力化ができ
ない。このため、ウェーハの給排を自動的に行うことが
要望されている。これに対し、キャリヤの透孔内にウェ
ーハが好適に配されて研磨されるように、例えば、キャ
リヤの透孔の内周縁とウェーハの外周縁との間隔は１ｍ
ｍ以下程度の小さな隙間に設定されている。キャリヤ
は、薄平板によって形成されているため若干ではあるが
波打ち易く、キャリヤホルダーと連繋する連繋手段に遊
びがあるなど、キャリヤの透孔の位置を正確に定めるこ
とが難しい。このため、ウェーハのキャリヤの透孔にか
かる給排を精度良く自動的に行うことが難しいという課
題がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、自転しない円運
動をするキャリヤを備える両面研磨装置システムについ
て、ワークの給排を自動的且つ確実に効率良く行うこと
が可能になることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明にか
かる両面研磨装置システムは、薄平板に複数の透孔が設
けられて成るキャリヤと、該キャリヤの透孔内に配され
た板状の各ワークを、上下から挟むと共に該ワークに対
して相対的に移動して研磨する上定盤及び下定盤と、前
記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で自転しな
い円運動をさせ、前記透孔内で上定盤と下定盤との間に
保持された前記ワークを旋回移動させるキャリヤ旋回運
動機構とを備える両面研磨装置システムにおいて、前記
キャリヤ旋回運動機構に設けられ、前記キャリヤを所定
の位置に停止させるキャリヤ停止手段と、前記キャリヤ
停止手段によって停止した前記キャリヤの透孔内に前記
ワークを確実に供給すると共に前記キャリヤの透孔内か
ら前記ワークを確実に排出するため、ワークの保持する
ワーク保持機構が先端部に設けられたアームロボット、
及びキャリヤの透孔及びワークにかかる形状及び位置を
認識する画像処理装置を有するワーク給排手段とを具備
する。

【０００６】また、前記キャリヤ停止手段は、前記キャ
リヤを駆動させる駆動装置としてのサーボモータと、該
サーボモータを制御する制御装置から成るサーボ機構で
あることで、簡単な構成でキャリヤを所定の位置に好適
に停止できる。

【０００７】また、前記キャリヤ旋回運動機構について
自転する円運動をさせて、前記キャリヤを所定の回転角
度位置に停止させるキャリヤ自転機構を備えることで、
複数のワークを順に所定の位置に移動させることがで
き、ストロークの短いアームロボットでも、ワークをキ
ャリヤの透孔内に給排できる。

【０００８】また、前記アームロボットは水平多関節ロ
ボットであり、前記ワーク保持機構及び前記画像処理装
置のカメラが水平多関節ロボットの先端部に設けられて
いることで、キャリヤの透孔及びワークにかかる形状及
び位置を同時に好適に認識することができ、ワークのキ
ャリヤの透孔にかかる給排を効率良く好適に行うことが
できる。

【０００９】また、ワーク保持用のカセットに縦置きさ
れた前記ワークを取り出し、ワーク保持用のカセットに
縦置きにワークを収納することが可能に、前記アームロ
ボットは垂直多関節ロボットであることで、ワークを前
記カセットから引き出す装置や、ワークを案内して前記
カセットへ収納するシュータ装置という付帯装置を要せ
ず、システムを簡略化且つコンパクト化できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付図面に基づいて詳細に説明する。先ず、従来技術の欄
で記載した背景技術を基礎とする両面研磨装置につい
て、図１〜３に基づいて詳細に説明する。図１は本発明
にかかる両面研磨装置の基礎となる一実施例を模式的に
示した斜視分解図であり、図２は図１の実施例が作動し
ている際の各構成の位置関係を示す側断面図である。本
実施例は、板状のワークであるシリコンのウェーハ１０
を研磨する両面研磨装置であり、薄平板に複数の透孔１
２ａが設けられて成るキャリヤ１２と、そのキャリヤ１
２の透孔内に配された各ウェーハ１０を、上下から挟む
と共にウェーハ１０に対して相対的に移動して研磨する
上定盤１４及び下定盤１６とを備える。上定盤１４及び
下定盤１６のそれぞれの表面には、クロスと呼ばれる研
磨布１４ａ、１６ａが付けられており、その研磨布１４
ａ、１６ａによって研磨面が形成されている。また、本
実施例の上定盤１４及び下定盤１６は、キャリヤ１２の
面に直交する方向に平行な軸心を中心に自転駆動され
る。ウェーハ１０は、円形であり円形の透孔１２ａ内に
遊嵌されており、透孔１２ａの中ではフリーに自転可能
なサイズになっている。キャリヤ１２は、例えば、ガラ
スエポキシ板で形成され、厚さ０、８ｍｍのウェーハ１
０に対して厚さ０、７ｍｍ程度に設定されたものが一般
的である。

【００１１】２０はキャリヤ旋回運動機構であり、キャ
リヤ１２を、そのキャリヤ１２の面と平行な面内で運動
をさせ、透孔１２ａ内で上定盤１４と下定盤１６との間
に保持されたウェーハ１０を運動させる運動機構の一例
である。本実施例におけるキャリヤ旋回運動機構２０
は、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２の面と平行な面
内で自転しない円運動をさせ、透孔１２ａ内で保持され
て上定盤１４と下定盤１６とによって挟持されたウェー
ハ１０を旋回移動させる。すなわち、キャリヤ１２の厚
さを考えない場合に、キャリヤ１２の面と同一の面内
で、そのキャリヤ１２に自転しない円運動をさせること
になる。このキャリヤ旋回運動機構２０の具体的な構成
について以下に説明する。

【００１２】２２はキャリヤホルダーであり、リング状
に形成されており、キャリヤ１２を保持している。ここ
で、キャリヤ１２とキャリヤホルダー２２とを連繋する
連繋手段について説明する。本実施例の連繋手段では、
キャリヤホルダー２２側に設けられたピン２３と、ピン
２３に遊嵌すべくキャリヤ１２にそのキャリヤ１２の熱
膨張による伸び方向（本実施例では円形のキャリヤ１２
の径方向）へクリアランスが設けられて形成された穴１
２ｂ（図２参照）とを備える。穴１２ｂのクリアランス
は、少なくともキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収
する方向に好適に設ければよく、例えば、長穴に形成さ
れていればよい。これにより、キャリヤ１２を、そのキ
ャリヤ１２が自転しないと共に、そのキャリヤ１２の熱
膨張による伸びを吸収するように、キャリヤホルダー２
２へ連繋させ、そのキャリヤホルダー２２で保持でき
る。

【００１３】また、本実施例において、キャリヤ１２
は、その外周縁についても、熱膨張した際に好適にスラ
イドできるように、キャリヤホルダー２２の内周面２２
ａとの間にクリアランスが生じるように形成されてい
る。すなわち、内周面２２ａの内径よりもキャリヤ１２
の外径が、所定の寸法小径に形成されている。そして、
上述したようにキャリヤ１２の熱膨張を考慮してクリア
ランスを設けておいたキャリヤ１２の穴１２ｂを、キャ
リヤホルダー２２のピン２３に嵌めることで直接的にセ
ットしてある。このようにキャリヤ１２の熱膨張による
伸びを吸収する連繋手段を備えることで、簡単な構成で
キャリヤ１２をキャリヤホルダー２２に対して回り止め
をした状態に好適に連繋させることができる。これによ
り、キャリヤ１２の伸びを好適に逃がして吸収すること
ができ、キャリヤ１２の変形を防止できる。また、キャ
リヤ１２は、キャリヤホルダー２２に嵌めることで装着
する構成であるので、装着時における作業の簡素化がな
される。

【００１４】次に、キャリヤ旋回運動機構２０にかかる
実施例について説明する。２４はクランク部材であり、
上定盤１４及び下定盤１６の軸線Ｌに軸心が平行であっ
てキャリヤホルダー２２に軸着されるホルダー側の軸２
４ａ、及びそのホルダー側の軸２４ａに軸心が平行であ
ると共に所定の距離をおいて基体３０（図２参照）に軸
着される基体側の軸２４ｂを備える。すなわち、クラン
ク機構のクランクアームと同様な機能を備えるように形
成されている。このクランク部材２４は、本実施例では
基体３０とキャリヤホルダー２２との間の４ヶ所に配さ
れ、キャリヤホルダー２２を支持すると共に、基体側の
軸２４ｂを中心にホルダー側の軸２４ａを旋回させるこ
とで、キャリヤホルダー２２を基体３０に対して自転し
ない円運動をさせる。ホルダー側の軸２４ａは、キャリ
ヤホルダー２２の外周面に突起して設けられた軸受け部
２２ｃに回転可能に挿入されて軸着されている。これに
より、キャリヤ１２は上定盤１４及び下定盤１６の軸線
Ｌから偏心Ｍして旋回（自転しない円運動）する。その
旋回円運動の半径は、ホルダー側の軸２４ａと基体側の
軸２４ｂとの間隔（偏心Ｍの距離）と同じであり、キャ
リヤ１２の全ての点が同一の小円の軌跡を描く運動とな
る。

【００１５】また、２８はタイミングチェーンであり、
各クランク部材２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定さ
れたスプロケット２５（本実施例では４個）に掛け回さ
れている。このタイミングチェーン２８と４個のスプロ
ケット２５は、４個のクランク部材２４が同期して円運
動するよう、４個の基体側の軸２４ｂ同士を連繋して同
期させる同期手段を構成している。この同期手段は、簡
単な構成であり、キャリヤ１２を好適且つ安定的に運動
させることができる。これによって研磨精度を向上で
き、ウェーハの平坦度を向上できる。なお、同期手段と
しては、本実施例に限られることはなく、タイミングベ
ルト、またはギヤ等を用いてもよいのは勿論である。３
２はモータ（例えば、ギャードモータ）であり、３４は
出力軸に固定された出力ギヤである。出力ギヤ３４はク
ランク部材２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定された
ギヤ２６に噛合している。これにより、クランク部材２
４を基体側の軸２４ｂを中心に回転させる回転駆動装置
が構成されている。

【００１６】なお、回転駆動装置としては、各クランク
部材２４にそれぞれ対応して配された複数のモータ（例
えば、電動モータ）を利用することもできる。電動モー
タであれば、電気的に同期を取ることで、複数のクラン
ク部材２４を同期運動させ、キャリヤ１２をスムースに
運動させることができる。また、本実施例ではクランク
部材２４を４個配設した場合について説明したが、本発
明はこれに限らず、クランク部材２４は最低３個あれ
ば、キャリヤホルダー２２を好適に支持することができ
る。さらに、直交する２軸の直線運動の合成によって２
次元運動を得ることができるＸＹテーブルの移動体と、
前記キャリヤホルダー２２とを一体化して運動できるよ
うにすれば、１個のクランク部材２４の駆動によって、
キャリヤホルダー２２を自転しない円運動させることが
できる。すなわち、ＸＹテーブルの直交する２軸に延び
るガイドによって案内されることで、前記移動体は自転
しない運動をするのであって、この移動体の運動をキャ
リヤホルダー２２の運動（自転しない円運動）に好適に
利用できる。また、クランク部材２４を全く用いず、Ｘ
Ｙテーブル自体に駆動手段を設けるようにしてもよい。
すなわち、Ｘ軸及びＹ軸の部材をそれぞれ直接的に駆動
させるサーボモータとボールネジ、又はサーボモータと
タイミングチェーン等の組み合わせから成るＸ軸及びＹ
軸の駆動機構を使用することで、前記移動体と一体化し
たキャリヤホルダー２２を運動（自転しない円運動）さ
せてもよい。この場合は、最低２個のモータを使用する
ことになるが、モータを制御することで旋回円運動の他
にも自転しない種々の２次元運動を得ることができ、そ
の運動をウェーハ１０の研磨に利用できる。

【００１７】３６は下定盤回転用モータであり、下定盤
１６を自転させる動力装置である。例えば、本実施例の
ように、ギャードモータを用いることができ、その出力
軸は下定盤１６の回転軸に直結させてもよい。３８は上
定盤回転用動力手段であり、上定盤１４を自転させる。
下定盤回転用モータ３６及び上定盤回転用動力手段３８
は、回転方向及び回転速度を自由に変更できるものとす
れば、種々の研磨仕様に柔軟に対応できる。また、この
両面研磨装置では、キャリヤ１２の透孔１２ａ内に配さ
れたウェーハ１０を、図２に示すように上定盤１４と下
定盤１６でサンドイッチにして、そのウェーハの研磨加
工がなされる。この際、ウェーハ１０が挟圧される力
は、主に上定盤１４側に設けられた加圧手段による。例
えば、空気圧を利用し、最大加圧力が上定盤１４の自重
であり、空気圧を上昇させることで加圧力を低減させる
ように作用させるエアバック方式で上定盤１４のウェー
ハ１０への押圧力を調整するようにしてもよい。このエ
アバック方式では、空気圧を制御することで好適かつ容
易に加圧力を調整できる。なお、上定盤１４側には加圧
手段の他に上定盤１４を昇降動させる昇降装置４０が設
けられ、ウェーハ１０の給排のときなどに作動する。

【００１８】次に、液状の研磨剤の供給手段について説
明する。上定盤１４には、その上定盤１４の研磨面１４
ａとウェーハ１０が接触して該ウェーハ１０を研磨する
研磨部へ、スラリー（液状の研磨剤）を供給する研磨剤
供給用の孔１４ｂが設けられている。この研磨剤供給用
の孔１４ｂは、ウェーハ１０の研磨部へ液状の研磨剤を
十分且つ均一に供給でき、その研磨に悪影響を与えない
大きさ等に適宜に設けられればよく、その形態或いはそ
の数は特に限定されるものではない。なお、本実施例の
研磨剤供給用の孔１４ｂは、上定盤１４に等密度に分布
するようにマトリクス状に位置され、各々が小径に開け
られて設けられている。また、本実施例の研磨剤供給用
の孔１４ｂは、上定盤１４に上下方向に貫通して設けら
れている。また、図示しないが、研磨剤供給用の孔１４
ｂの上端にはチューブ等が連結されており、ポンプ等に
よって汲み上げられた液状の研磨剤が、適宜分配されて
供給されるように設けられている。

【００１９】そして、キャリヤ１２には、研磨剤供給用
の孔１４ｂより供給された液状の研磨剤を通過させて下
の定盤（下定盤１６）の研磨面１６ａとウェーハ１０が
接触して該ウェーハ１０を研磨する研磨部へ、液状の研
磨液を供給する連通孔１５が設けられている。この連通
孔１５は、キャリヤ１２の強度に影響を与えない位置
に、適当な形態に設けられればよく、そのサイズ、形状
或いはその数は限定されるものではない。なお、図１に
示した実施例では、キャリヤ１２の中央と、キャリヤ１
２の円周方向に隣合う透孔１２ａ同士間とに、合計で６
個の円形の連通孔１５が開けられている。

【００２０】このキャリヤ１２によれば、液状の研磨液
を、研磨されるウェーハ１０の両面に好適に供給するこ
とができ、好適に研磨することができる。すなわち、液
状の研磨液が、キャリヤ１２に開けた孔である連通孔１
５から流れ落ち、ウェーハ１０の裏面（研磨面１６ａと
接触する面）にも十分に流れ込むことができる。このた
め、研磨条件を均一に好適に維持でき、ウェーハ１０の
両面を精度よく研磨できる。なお、研磨面１６ａ上に供
給された液状の研磨液は、従来の両面研磨装置の場合と
同様に、順次その研磨面１６ａから外周方向へ溢れ出て
排出され、さらに回収されて適宜循環される。

【００２１】また、図１に示すように、６２はローラで
あって、上定盤１４に当接し、その上定盤１４のキャリ
ヤ１２の面に平行な方向への揺れを阻止する振動防止手
段の一例である。このローラ６２は、適宜に上定盤１４
の外周１４ｃに当接するよう、基体３０上の上定盤１４
近傍に設けられたガイドローラ本体（図示せず）に回転
自在に装着されている。この複数のローラ６２によっ
て、研磨工程がなされる際に上定盤１４を挟むことで、
上定盤１４のキャリヤ１２の面に平行な方向への移動を
規制し、振動を防止できるのである。

【００２２】次に、図３に基づいて、本発明にかかる両
面研磨装置のキャリヤ停止手段の一実施例について説明
する。なお、以上に説明した実施例と同一の構成につい
ては、同一の符号を付して説明を省略する。４３はキャ
リヤ停止手段であり、キャリヤ旋回運動機構２０に設け
られ、キャリヤ１２を所定の位置に停止させる。ウェー
ハ１０を供給する際には、キャリヤ１２の透孔１２ａを
所定の位置（定位置）に停止させ、ウェーハ１０を排出
する際には、キャリヤ１２の透孔１２ａ内に保持された
ウェーハ１０を所定の位置（定位置）に停止させる。な
お、その所定の位置とは、本実施例では所定の旋回角度
位置である定位置のことで、常に同一の位置であっても
よいし、場合によっては、所定の法則に従って、初期位
置に対して移動するものであってもよい。すなわち、後
述するウェーハ給排手段との関係で、所定の条件で特定
される位置であればよい。

【００２３】また、本実施例のキャリヤ停止手段４３
は、キャリヤ１２を保持したキャリヤホルダー２２を駆
動させる駆動装置としてのサーボモータ３２ａと、その
サーボモータ３２ａを制御する制御装置４４から成るサ
ーボ機構である。このように、サーボモータ３２ａを備
える構成によれば、極めて簡単に好適な位置決め（停
止）のできるキャリヤ停止手段４３を得ることができ
る。装置が複雑化することなく、製造コストを低減でき
る。なお、キャリヤ停止手段４３は、これに限らず、例
えば、キャリヤホルダー２２の外周の所定の位置にマー
クを付け、そのマークを検出するセンサーを基体３０に
設けて構成してもよい。センサーがマークを検出するこ
とで、その信号によってキャリヤホルダー２２の運動を
停止させ、そのキャリヤホルダー２２を介してキャリヤ
１２を所定の位置（旋回角度位置）に停止させることが
できる。さらに、キャリヤ停止手段４３としては、図に
示すように平面形状が円形に形成されたクランク部材２
４の外周の所定の位置にマークを付け、そのマークを検
出するセンサーを基体３０に設けて構成しても、同様の
効果を得ることができる。

【００２４】４６はワーク供給手段であり、キャリヤ停
止手段４３によって停止したキャリヤ１２の透孔１２ａ
内に、ウェーハ１０を供給する。また、４８はワーク排
出手段であり、キャリヤ停止手段４３によって停止した
キャリヤ１２の透孔１２ａ内から、ウェーハ１０を排出
する。このワーク供給手段４６及びワーク排出手段４８
は、キャリヤ１２が定位置に停止されることで、キャリ
ヤ１２の透孔１２ａの位置を容易に特定でき、毎回同一
の動作によってウェーハ１０の給排を容易に行うことが
できる。従って、ワーク供給手段４６及びワーク排出手
段４８自体の構成を簡素化でき、また、その制御に関し
ても簡素化できる。なお、４５はテンションローラであ
り、各クランク部材２４が好適に同期して作動するよう
に、タイミングチェーン２８にテンションを与えてい
る。

【００２５】次に、図４〜８に基づいて、本発明の特徴
的な構成であるワーク給排手段（ウェーハ給排手段）の
実施例について詳細に説明する。図４はウェーハ給排手
段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる一実施例
を説明する平面図である。また、図５はアームロボット
の先端部を説明する側面図であり、図６はアームロボッ
トの先端部を説明する底面図である。図７はキャリヤ自
転機構を説明する断面図である。また、図８はウェーハ
給排手段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる他
の実施例を説明する平面図である。図１〜３の両面研磨
装置と同一の構成については、同一の符号を付して説明
を省略する。

【００２６】１１は両面研磨装置であり、上述したよう
に、キャリヤ旋回運動機構２０によって自転しない円運
動をするキャリヤ１２を備える。この両面研磨装置１１
は、前述したキャリヤ停止手段４３（図３参照）を備え
ており、図７に示すようにサーボ機構を構成するサーボ
モータ３２ａが配設されている。なお、本実施例では、
図１〜３のように１個のサーボモータ３２ａでチェーン
２８及び４個のクランク部材２４を介してキャリヤホル
ダー２２を旋回させるのではなく、３個のサーボモータ
３２ａを同期させてキャリヤホルダー２２を旋回させる
構造としてある。このように３個のサーボモータ３２ａ
を同期させることで、よりバランスのとれたスムースな
旋回運動を得ることができる。５０はウェーハ給排手段
であり、キャリヤ停止手段４３によって停止したキャリ
ヤの透孔１２ａ内にウェーハ１０を確実に供給すると共
にキャリヤの透孔１２ａ内からウェーハ１０を確実に排
出するため、ウェーハ１０の保持するウェーハ保持機構
５２が先端部５３に設けられたアームロボット（水平多
関節ロボット５４）、及びキャリヤの透孔１２ａ及びウ
ェーハ１０にかかる形状及び位置を認識する画像処理装
置を有する。

【００２７】図４に示す実施例では、アームロボットは
水平多関節ロボット５４であり、ウェーハ保持機構５２
及び画像処理装置の小型のカメラ５５が水平多関節ロボ
ット５４のアームの先端部５３に設けられている。本実
施例のウェーハ保持機構５２は、図５及び図６に示すよ
うに、複数のツメ５６によってウェーハ１０を保持する
ように、同一円周上に等間隔に３個が配設されている。
このツメ５６は、本実施例のように最低３個設けること
によって、円形のウェーハ１０を好適に保持できる。３
個のツメ５６は、根元部の開閉チャック５８によって、
半径方向に同期して開閉可能に設けられている。なお、
キャリヤの透孔１２ａのツメ５６に対応する部位には、
切り欠き（図示せず）を設けておけばよく、その切り欠
きにツメ５６を入れる状態で、ウェーハ１０を供給した
り、ウェーハ１０を下定盤１６の研磨面から剥がして掬
い取るようにして排出する。また、キャリヤ１２は自転
しない旋回運動をするが、自転しないため位置を合わせ
易く、上記の切り欠きの位置とツメ５６の位置とを合わ
せることも容易に行うことができる。なお、ウェーハ保
持機構５２としては、上記のようなツメ５６によるもの
に限らず、吸着装置を利用してもよい。

【００２８】また、本実施例のカメラ５５は、図６に示
すように、円形のウェーハ１０及びキャリヤの透孔１２
ａを認識するため、本実施例では同一円周上に等間隔に
３台が配設されている。また、本実施例のカメラ５５の
配列は、ウェーハ保持機構５２のツメ５６の配列と同心
円になっている。この画像処理装置によれば、ウェーハ
１０のキャリヤの透孔１２ａに対する位置を、図示しな
い演算処理装置によって数値解析し、その結果に基づい
て水平多関節ロボット５４を介してウェーハ１０を保持
したウェーハ保持材５２の位置を微調整し、ウェーハ１
０をキャリヤの透孔１２ａに供給する。すなわち、画像
処理によれば、ウェーハ１０とキャリヤの透孔１２ａと
の隙間を確認して、ウェーハ１０がキャリヤの透孔１２
ａの中に完全に入ったことを確認できる。従って、ウェ
ーハ１０のキャリヤの透孔１２ａへの給排を確実に行う
ことができる。

【００２９】また、カメラ５５とウェーハ保持機構５２
の両方がアームの先端部５３に設けられているから、キ
ャリヤの透孔１２ａ及びウェーハ１０にかかる形状及び
位置を同時に好適に認識することができ、ウェーハ１０
のキャリヤの透孔１２ａにかかる給排を効率良く行うこ
とができる。また、画像処理によれば、ウェーハ１０の
外周の一部に形成されるオリエンテーションフラット
（オリフラ）やノッチの形状を認識することができ、そ
のオリフラやノッチを図示しない駆動手段で所望の位置
に合わせることができる。従って、所定の同一条件でウ
ェーハ１０を順次研磨することができ、ウェーハ１０の
研磨加工にかかる管理を好適に行うことができる。な
お、カセット内に収納されているウェーハ１０につい
て、そのオリフラやノッチの位置を、予め公知の技術で
所望の位置に合わせておいてもよい。これによれば、画
像処理を用いた位置合わせは、予め位置合わせされたオ
リフラやノッチの確認を行うか、その位置の微調整を行
うことで容易になされ、工程の効率を向上できる。

【００３０】本実施例によれば、キャリヤ停止手段４３
によって、予め、キャリヤ１２が所定の位置に停止され
る。これにより、キャリヤの透孔１２ａを予め設定され
た位置へ、精度高く行うことはできないが、概略位置さ
せることができる。なお、キャリヤ停止手段４３として
は、単純なサーボ機構に限らず、前述したようにセンサ
ーを用いてもよいのは勿論である。このようにキャリヤ
１２を概略所定の位置に停止した上で、アームロボット
（水平多関節ロボット５４）を作動させる。すなわち、
アームの先端部５３を、概略所定の位置に停止したキャ
リヤの透孔１２ａ上に移動させる。この移動の際には、
画像処理を行うことを要しないから、素早くアームの先
端部５３を移動できる。そして、画像処理装置による情
報によって、水平多関節ロボット５４を制御駆動してア
ームの先端部５３の位置を微調整し、ウェーハ１０をキ
ャリヤの透孔１２ａ内へ供給する。キャリヤの透孔１２
ａは予め概略所定の位置に停止されているから、アーム
の先端部５３の位置の微調整は僅かでよく、作業効率を
向上できる。

【００３１】また、図４に示すように、７０はローダー
カセット部であり、ウェーハ１０が収納されたカセット
が載置される部分である。７２はセンターリング装置で
あり、ここで中心が出されたウェーハ１０が、ウェーハ
保持機構５２によって保持され、前述したようにキャリ
ヤの透孔１２ａ内へ供給される。７４はコンベアーであ
り、ローダーカセット部７２のカセットに収納されたウ
ェーハ１０をセンターリング装置７２に供給する装置で
ある。また、７６はウォーターシューターであり、７８
はアンローダーウォーターカセット部である。ウォータ
ーシューター７６は公知のもので、水が噴出して流れる
斜面を有し、その斜面に沿って、ウェーハ１０を所定の
方向へ案内できるように設けられている。水平多関節ロ
ボット５４によってキャリヤの透孔１２ａ内から排出さ
れたウェーハ１０が、ウォーターシューター７６に案内
されて、アンローダーウォーターカセット部７８に水没
されたカセット内へ収納される。すなわち、ウェーハ保
持機構５２によるウェーハ１０の保持をウォーターシュ
ーター７６上で解除することで、ウェーハ１０がウォー
ターシューター７６の斜面に受けられて案内される。

【００３２】また、図７に示すように、８０はキャリヤ
自転機構であり、キャリヤ旋回運動機構２０について自
転する円運動をさせて、キャリヤ１２を所定の回転角度
位置に停止する。８１はホルダーベース部であり、キャ
リヤホルダー２２を旋回させるキャリヤ旋回運動機構２
０（サーボモータ３２ａ等）を支持し、下定盤１６を自
転可能に保持する基体３０に、自転可能に装着されてい
る。８２はベアリングであり、基体３０に、下定盤１６
及び上定盤１４の回転（自転）軸心と同軸に設けられて
おり、このベアリング８２を介してホルダーベース部８
１が好適に自転できる。なお、８６は下定盤の駆動源で
あり、減速機とモータから構成されている。８３は外周
歯車であり、ホルダーベース部８１の下部に固設されて
いる。８４はキャリヤ自転用モータであり、基体３０に
固定されている。また、８５はピニオンギヤであり、キ
ャリヤ自転用モータ８４の出力軸に固定され、外周歯車
８３に噛合している。

【００３３】従って、キャリヤ自転用モータ８４が駆動
することで、ホルダーベース部８１を自転回動させるこ
とができ、キャリヤホルダー２２を含むキャリヤ旋回運
動機構２０を介してキャリヤ１２を自転することができ
る。各キャリヤの透孔１２ａについては、公転させるこ
とができる。また、このキャリヤ自転用モータ８４に、
サーボモータを用いることで、所定の位置にキャリヤ１
２を停止させることができる。このようにキャリヤ１２
を自転させて所定の位置で停止させることで、複数のキ
ャリヤの透孔１２ａを順に所定の角度位置に、移動（イ
ンデックス）させることができる。また、キャリヤ自転
機構８０をキャリヤ停止手段４３と合わせて用いれば、
複数のキャリヤの透孔１２ａを順次同一位置に停止させ
ることができる。従って、水平方向のストロークが短い
アームロボット（通常の垂直多関節ロボット）でも、ウ
ェーハ１０をキャリヤの透孔１２ａ内に好適に給排でき
る。

【００３４】なお、水平多関節ロボット５４のように、
水平方向のストロークが長く、両面研磨装置１１の全面
をカバーできるような場合には、キャリヤ自転機構８０
を要しなくともよい。すなわち、アームの先端部５３を
所定の位置に停止された複数のキャリヤの透孔１２ａへ
順次移動するように制御すれば、ウェーハ１０を好適に
複数のキャリヤの透孔１２ａに供給できる。また、この
キャリヤ自転機構８０は連続回転しない機構としてもよ
い。すなわち、所定の角度、例えば３６０度一方に回転
したら、３６０度他方に戻るようにしてもよい。これに
より、コードが捩じ切れることを防止できる。

【００３５】次に、図８に基づいてウェーハ給排手段を
含む両面研磨装置システムの全体にかかる他の実施例を
説明する。図４の実施例と同一の構成については、同一
の符号を付して説明を省略する。９０は垂直多関節ロボ
ットであり、ウェーハ保持用のカセットに縦置きされた
ウェーハ１０を取り出し、ウェーハ保持用のカセットに
縦置きにウェーハ１０を収納することが可能に設けられ
ている。７０はローダーカセット部であり、ウェーハ１
０が収納されたカセットが載置される部分である。７２
はセンターリング装置であり、ここで中心が出されたウ
ェーハ１０が、ウェーハ保持機構５２によって保持さ
れ、前述したようにキャリヤの透孔１２ａ内へ供給され
る。また、７８はアンローダーウォーターカセット部で
あり、垂直多関節ロボット９０によってキャリヤの透孔
１２ａ内から排出されたウェーハ１０が、アンローダー
ウォーターカセット部７８に水没されたカセット内へ収
納される。９２は洗浄装置であり、ウェーハ保持機構５
２を洗浄すると共に乾燥する。

【００３６】以上の構成にかかる両面研磨装置システム
によれば、次のように作動する。先ず、ウェーハ保持機
構５２の３個のツメ５６で、ウェーハ１０をその外周に
当接してチャックし、ローダーカセット部７０のカセッ
トから直接取り出す。次にセンターリング装置７２でウ
ェーハ１０のセンタリングを行う。そして、ウェーハ１
０をキャリヤの透孔１２ａ内に仕込む（供給する）。キ
ャリヤの透孔１２ａはキャリヤ自転機構８０とキャリヤ
停止手段４３とによって所定の位置に停止され、画像処
理装置によってアームの先端部５３が微調整されて、ウ
ェーハ１０がキャリヤの透孔１２ａ内へ供給される。ま
た、キャリヤの透孔１２ａ内からウェーハ１０を取り出
す（排出する）には、ウェーハ保持機構５２の３個のツ
メ５６で、ウェーハ１０をその外周に当接してチャック
する。そして、アームの先端部５３をアンローダーウォ
ーターカセット部７８へ移動させ、ウェーハ１０を直接
カセットに入れて、ウェーハ１０を水没させる。次にウ
ェーハ保持機構５２のツメ５６或いは吸着盤を、洗浄装
置９２で洗浄する。本実施例のようにアームロボットが
垂直多関節ロボット９０であることで、ウェーハをカセ
ットから引き出す装置や、ウェーハを案内してカセット
へ収納するシュータ装置という付帯装置を要せず、シス
テムを簡略化且つコンパクト化できる。

【００３７】以上の実施例では、ワークの代表例である
シリコンのウェーハ１０について説明したが、本発明は
これに限らず、他の薄板状のワークの研磨についても好
適に適用できるのは勿論である。他の薄板状のワークと
しては、例えば、材質がガラスであるもの、ワークの外
形が円形でないものが含まれる。また、以上の実施例で
はポリシング装置について説明したが、本発明はラッピ
ング装置にも好適に適用できるのは勿論である。以上、
本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきた
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発
明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るの
は勿論のことである。

【００３８】

【発明の効果】本発明の両面研磨装置システムによれ
ば、キャリヤ停止手段と、そのキャリヤ停止手段によっ
て停止したキャリヤの透孔内にワークを確実に供給する
と共にキャリヤの透孔内からワークを確実に排出するた
め、ワークの保持するワーク保持機構が先端部に設けら
れたアームロボット、及びキャリヤの透孔及びワークに
かかる形状及び位置を認識する画像処理装置を有するワ
ーク給排手段とを具備する。このため、キャリヤ停止手
段によって予め所定の位置に停止されたキャリヤの透孔
に、ワークの位置を画像処理装置で微調整して合わせ、
ワークをキャリヤの透孔内へ好適に供給でき、また、キ
ャリヤの透孔内のワークにワーク保持機構の位置を画像
処理装置で微調整して合わせ、ワークをキャリヤの透孔
内から好適に排出できる。キャリヤの透孔は予め所定の
位置に停止されているから、アームの先端部の位置の微
調整は僅かでよい。従って、本発明によれば、自転しな
い円運動をするキャリヤを備える両面研磨装置につい
て、ワークの給排を自動的且つ確実に、効率良く行うこ
とが可能になるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる両面研磨装置の背景技術を説明
する斜視分解図である。

【図２】図１の背景技術の側断面図である。

【図３】本発明にかかるワーク給排システムの背景技術
を説明する平面図である。

【図４】本発明にかかるウェーハ給排手段を含む両面研
磨装置システムの全体にかかる一実施例を説明する平面
図である。

【図５】本発明にかかるアームロボットの先端部を説明
する側面図である。

【図６】図６はアームロボットの先端部を説明する底面
図である。

【図７】本発明にかかるキャリヤ自転機構を説明する断
面図である。

【図８】本発明にかかるウェーハ給排手段を含む両面研
磨装置システムの全体にかかる他の実施例を説明する平
面図である。

【符号の説明】

１０ ウェーハ １１ 両面研磨装置 １２ キャリヤ １２ａ 透孔 １２ｂ 穴 １４ 上定盤 １４ａ 研磨面 １４ｂ 研磨剤供給用の孔 １５ 連通孔 １６ 下定盤 １６ａ 研磨面 ２０ キャリヤ旋回運動機構 ２２ キャリヤホルダー ２３ ピン ２４ クランク部材 ２４ａ ホルダー側の軸 ２４ｂ 基体側の軸 ２８ タイミングチェーン ３０ 基体 ３２ モータ ３２ａ サーボモータ ４３ キャリヤ停止手段 ４４ 制御装置 ４９ ワーク給排手段 ５０ ウェーハ給排手段 ５２ ウェーハ保持機構 ５３ アームの先端部 ５４ 水平多関節ロボット ５５ カメラ ５６ ツメ ５８ 開閉チャック ８０ キャリヤ自転機構 ９０ 垂直多関節ロボット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄平板に複数の透孔が設けられて成るキ
   ャリヤと、 該キャリヤの透孔内に配された板状の各ワークを、上下
   から挟むと共に該ワークに対して相対的に移動して研磨
   する上定盤及び下定盤と、 前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で自転し
   ない円運動をさせ、前記透孔内で上定盤と下定盤との間
   に保持された前記ワークを旋回移動させるキャリヤ旋回
   運動機構とを備える両面研磨装置システムにおいて、 前記キャリヤ旋回運動機構に設けられ、前記キャリヤを
   所定の位置に停止させるキャリヤ停止手段と、 前記キャリヤ停止手段によって停止した前記キャリヤの
   透孔内に前記ワークを確実に供給すると共に前記キャリ
   ヤの透孔内から前記ワークを確実に排出するため、ワー
   クの保持するワーク保持機構が先端部に設けられたアー
   ムロボット、及びキャリヤの透孔及びワークにかかる形
   状及び位置を認識する画像処理装置を有するワーク給排
   手段とを具備することを特徴とする両面研磨装置システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記キャリヤ停止手段は、前記キャリヤ
   を駆動させる駆動装置としてのサーボモータと、該サー
   ボモータを制御する制御装置から成るサーボ機構である
   ことを特徴とする請求項１記載の両面研磨装置システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記キャリヤ旋回運動機構について自転
   する円運動をさせて、前記キャリヤを所定の回転角度位
   置に停止させるキャリヤ自転機構を備えることを特徴と
   する請求項１又は２記載の両面研磨装置システム。
4. 【請求項４】 前記アームロボットは水平多関節ロボッ
   トであり、前記ワーク保持機構及び前記画像処理装置の
   カメラが水平多関節ロボットの先端部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の両面研磨装
   置システム。
5. 【請求項５】 ワーク保持用のカセットに縦置きされた
   前記ワークを取り出し、ワーク保持用のカセットに縦置
   きにワークを収納することが可能に、前記アームロボッ
   トは垂直多関節ロボットであることを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の両面研磨装置システム。