JP2000326222A - 両面研摩方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下の回転定盤間で複数のキャリアを自転さ
せて複数のワークを同時に両面研摩する際に、下側の回
転定盤上へワークを自動供給するときの障害を取り除い
て、その完全自動供給を可能にする。 【解決手段】 研摩装置本体１１０の外側でワーク４０
０をキャリア５００と合体させる。そのワーク４００を
キャリア５００と合体状態のまま研摩装置本体１１０の
下側の回転定盤１１１上へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンウ
エーハの両面ポリシッング等に用いられる両面研摩方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの素材であるシリコンウ
エーハは、シリコン単結晶から切り出された後にラッピ
ングを受け、その後さらにポリシッングを受けることに
より、鏡面状態に仕上げられる。この鏡面仕上げは、こ
れまではデバイス形成面のみに実施されていたが、８イ
ンチを超える例えば１２インチの如き大径ウエーハにお
いては、デバイスが形成されない裏面も鏡面に匹敵する
仕上げが要求されるようになり、これに伴ってポリシッ
ングも両面に必要となった。

【０００３】シリコンウエーハの両面ポリッシングに
は、通常、遊星歯車方式の両面研摩装置が使用される。
この両面研摩装置の概略構造を図１２及び図１３により
説明する。なお、図１３は図１２のＡ−Ａ線矢示図であ
る。

【０００４】遊星歯車方式の両面研摩装置は、上下一対
の回転定盤１，２と、回転定盤１，２間の回転中心回り
に遊星歯車として配置された複数のキャリア３，３・・
と、回転定盤１，２間の回転中心部に配置された太陽ギ
ヤ４と、回転定盤１，２間の外周部に配置された環状の
インターナルギヤ５とを備えている。

【０００５】上側の回転定盤１は昇降可能であり、その
回転方向は下側の回転定盤２の回転方向と反対である。
回転定盤１，２の各対向面には研摩布（図示せず）が装
着されている。各キャリア３は、偏心した円形の収容孔
を有し、この収容孔内に、シリコンウエーハからなる円
形のワーク６を保持する。太陽ギヤ４及びインターナル
ギヤ５は、複数のキャリア３に内側及び外側から噛み合
い、通常は下側の回転定盤２と同方向に回転駆動され
る。

【０００６】ポリシッング作業では、上側の回転定盤１
を上昇させた状態で、下側の回転定盤２の上に複数のキ
ャリア３，３・・をセットした後、各キャリア３内にワ
ーク６を搬送し、回転定盤２上に供給する。ワーク６，
６・・の供給が終わると、上側の回転定盤１を降下さ
せ、回転定盤１，２間、より具体的には上下の研摩布間
にワーク６，６・・を挟む。この状態で、回転定盤１，
２間に砥液を供給しつつ回転定盤１，２、太陽ギヤ４及
びインターナルギヤ５を回転駆動する。

【０００７】この回転駆動により、複数のキャリア３，
３・・は、逆方向に回転する回転定盤１，２の間で自転
しつつ太陽ギヤ４の回りを公転する。これにより、複数
のワーク６，６・・が同時に両面研摩される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなシリコンウ
エーハの両面ポリッシング作業でも、その作業の自動化
は重要な技術課題である。この自動化のためには、例え
ば、下側の回転定盤２上に複数のワーク６，６・・を自
動的に供給することが必要となる。この自動供給につい
ては、従来は下側の回転定盤２を固定しておき、その上
にセットされた複数のキャリア３，３・・内にワーク
６，６・・を吸着式の移載ロボットにより同時に或いは
順番に搬送することが考えられている。

【０００９】しかしながら、ワーク６が１２インチのシ
リコンウエーハの場合、ワーク６の大型化に伴って回転
定盤１，２及び周囲のインターナルギヤ５等が大型化
し、これによる公差の増大の結果として、下側の回転定
盤２上に載置されたキャリア３，３・・の位置が不正確
になる。その一方では、キャリア３の内径とワーク６の
外径との間の公差がより厳しく制限される。これらのた
め、回転定盤２上のキャリア３，３・・内にワーク６，
６・・を機械的に搬送する方法では、キャリア３内にワ
ーク６が完全に嵌合しない危険性があり、このため、作
業員による監視及び手直しが必要となり、このことが完
全な自動化を阻害する大きな要因になっていることが判
明した。

【００１０】本発明の目的は、１２インチのシリコンウ
エーハの如き大径ワークの場合も、下側の回転定盤上へ
の完全自動供給を可能とする両面研摩方法及び装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の両面研摩方法は、研摩すべきワークを保持
する複数のキャリアを、上下の回転定盤間で少なくとも
自転させることにより、複数のキャリアに保持された複
数のワークを同時に両面研摩する両面研摩方法におい
て、下定盤上へワークを供給する前に該ワークをキャリ
アと合体させる工程と、キャリアと合体されたワークを
合体状態のまま下定盤上へ供給する工程とを包含してい
る。

【００１２】また、本発明の両面研摩装置は、研摩すべ
きワークを保持する複数のキャリアを、上下の回転定盤
間で少なくとも自転させることにより、複数のキャリア
に保持された複数のワークを同時に両面研摩する研摩装
置本体と、研摩装置本体の外側でワークをキャリアに合
体させる合体機構と、研摩装置本体の外側でキャリアと
合体されたワークを合体状態のまま下定盤上に供給する
供給機構とを具備している。

【００１３】従来は、複数のキャリアを下定盤上に予め
載せておくことによるキャリアの位置精度低下が問題で
あった。本発明の両面研摩方法及び装置では、下定盤上
へワークを供給する際に下定盤上へキャリアを予め載せ
ることをせず、そのワークの供給前、即ち研摩装置本体
の外側でウエーハとキャリアの合体操作を行うことによ
り、１２インチのシリコンウエーハの場合も、その合体
操作が確実に行われ、作業員による監視及び手直しが不
要となることにより、下定盤上へのワークの完全自動供
給が可能となる。

【００１４】本発明の両面研摩方法及び装置では、研摩
後のワークはキャリアと別に下定盤上から排出してもよ
いし、キャリアと合体状態のまま下定盤上から排出して
もよいが、後者の方が装置構造簡略化の点から好まし
い。即ち、研摩後のワークをキャリアと合体状態のまま
下定盤上から排出することにより、ワーク及びキャリア
を下定盤上に供給する供給機構が、そのワーク及びキャ
リアの排出機構に利用可能となる。

【００１５】合体機構については、キャリアを位置合わ
せする第１の位置合わせ機構と、ワークをキャリアと合
体させる前に位置合わせする第２の位置合わせ機構と、
位置合わせされたウエーハを位置合わせされたキャリア
内に搬送する搬送機構とを有するものが、簡単な装置構
成で確実な合体操作を可能にする点から好ましい。

【００１６】下定盤上へのワーク供給については、従来
は下定盤を固定しておいて、その定盤上の複数位置へワ
ークを搬送していたが、この供給形態ではワーク搬送機
構が複雑になり、搬送精度も低下するので、下定盤を所
定角度ずつ回転させる割り出し操作を行うことにより、
ワークを定位置へ順番に搬送することが好ましい。

【００１７】この場合、既に下定盤上に載置されている
キャリアの下定盤に対する相対運動が生じないように、
下定盤の割り出し操作を行うことが望まれる。既に下定
盤上に載置されているキャリアは下定盤上で浮いた状態
にあって非常に動きやすく、これが動いた場合はワーク
位置が狂うと共にその下面が不用意に研磨される。割り
出し操作時にキャリアの相対移動を阻止することによ
り、この問題が解決される。

【００１８】研磨装置本体が後述する複数のキャリアを
定位置で自転させる形式の場合は、複数のキャリアに外
側から噛み合う一体形式のインターナルギヤが存在しな
いので、キャリアの相対移動を伴わない割り出し操作が
容易である。

【００１９】割り出し操作との組み合わせによる定位置
へのワーク供給は、ワークをキャリアと合体させて研磨
装置本体に供給する場合だけでなく、研磨装置本体に予
めセットされている複数のキャリアにワークを組み合わ
せる場合にも適用可能であり、その適用により同様の効
果を得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る両面
研摩設備の平面図、図２は同両面研摩設備に使用されて
いる両面研摩装置の平面図、図３は下側の回転定盤の平
面図、図４は下側の回転定盤の縦断面図、図５は上側の
回転定盤の縦断面図、図６は合体機構の平面図、図７は
合体機構の側面図、図８は合体機構内のキャリア搬送機
構の側面図、図９は供給機構の平面図及び側面図、図１
０はブラシ収納部の平面図及び側面図、図１１はドレッ
サ収納部の平面図及び側面図である。

【００２１】図１に示された両面研摩設備は、シリコン
ウエーハの自動両面ポリッシングに使用される。この両
面研摩設備は、横方向に並列された複数の両面研摩装置
１００，１００・・と、その側方に配置されたローダ・
アンローダ装置２００と、これらを繋ぐバスケット搬送
装置３００とを備えている。

【００２２】ローダ・アンローダ装置２００は、吸着式
のワーク搬送ロボット２１０を備えている。ワーク搬送
ロボット２１０は、シリコンウエーハからなるポリッシ
ング前のワーク４００を搬入バスケット２２０内から取
り出して、バスケット搬送装置３００内の搬送バスケッ
ト３１０内に移載する。また、ポリッシング後のワーク
４００を搬送バスケット３１０内から取り出して、搬出
バスケット２３０内に移載する。

【００２３】搬送バスケット３１０は、複数枚のワーク
４００，４００・・を所定の間隔で上下方向に重ねて収
容する。

【００２４】バスケット搬送装置３００は、複数の両面
研摩装置１００，１００・・に対応する複数の昇降機構
３２０，３２０・・を備えており、ポリッシング前のワ
ーク４００が収容された搬送バスケット３１０を、ロー
ダ・アンローダ装置２００から複数の昇降機構３２０，
３２０・・に選択的に搬送する。また、ポリッシング後
のワーク４００が収容された搬送バスケット３１０を昇
降機構３２０，３２０・・からローダ・アンローダ装置
２００に搬送する。

【００２５】昇降機構３２０は、搬送バスケット３１０
内に収容された複数枚のワーク４００，４００・・を、
対応する両面研摩装置１００に授受するために、搬送バ
スケット３１０をワーク４００，４００・・の収容整列
ピッチに対応するピッチで昇降させる。

【００２６】両面研摩装置１００は、図２に示すよう
に、共通のベースフレーム上に研摩装置本体１１０、第
１ワーク搬送部１２０、ワーク位置合わせ部１３０、キ
ャリア収納部１４０、キャリア搬送部１５０、キャリア
位置合わせ部１６０、第２ワーク搬送部１７０、ブラシ
収納部１８０及びドレッサ収納部１９０を搭載した構造
になっている。

【００２７】研摩装置本体１１０は、下側の回転定盤１
１１と、その上に同心状に組み合わされた上側の回転定
盤１１２（図５参照）と、下側の回転定盤１１１の中心
部上に設けられたセンタギヤ１１３と、下側の回転定盤
１１１の周囲に設けられた複数の自転手段１１４，１１
４・・とを備えている。

【００２８】下側の回転定盤１１１は、センタギヤ１１
３の周囲に複数のキャリア５００，５００・・を支持す
る。キャリア５００は円形の外歯車であり、その中心に
対して偏心した位置に円形の収容孔５１０を有し、この
収容孔５１０内にワーク４００であるシリコンウエーハ
を収容する。

【００２９】この回転定盤１１１は、図３及び図４に示
すように、中心部に開口部を有する円盤であり、中心部
に空洞を有する回転支持部材１１１ａの円盤部上に取付
けられている。回転支持部材１１１ａは、図示されない
駆動機構により所定の方向に回転駆動され、これによ
り、回転定盤１１１を所定の方向に回転させると共に、
原点位置に停止させる。原点位置とは、ポリッシングの
前後、特にポリッシング後における回転定盤１１１の基
準停止位置である。

【００３０】回転定盤１１１には、回転定盤１１１を厚
み方向に貫通する複数のノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・
が設けられている。複数のノズル１１１ｂ，１１１ｂ・
・は、回転定盤１１１が原点位置に停止したときにキャ
リア５００内のワーク４００に対応するように設けられ
ている。これらのノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・は、回
転定盤１１１と回転支持部材１１１ａの円盤部間に設け
られた導管１１１ｃ，１１１ｃ・・、回転支持部材１１
１ａの軸部に設けられた縦孔１１１ｄ，１１１ｄ・・及
び該軸部に取付けられたロータリジョイント１１１ｅな
どを介して、図示されない吸引装置に接続されている。

【００３１】上側の回転定盤１１２は、図５に示すよう
に、環状の盤体であり、回転支持部材１１２ａの円盤部
下面に取付けられている。回転支持部材１１２ａは、図
示されない駆動機構により昇降駆動されると共に回転駆
動される。これにより、回転定盤１１２は下側の回転定
盤１１１上で昇降すると共に、回転定盤１１１と逆方向
に回転し、且つ原点位置に停止する。

【００３２】回転定盤１１２には、回転定盤１１１と同
様、回転定盤１１２を厚み方向に貫通する複数のノズル
１１２ｂ，１１２ｂ・・が設けられている。複数のノズ
ル１１２ｂ，１１２ｂ・・は、前記ノズル１１１ｂ，１
１１ｂ・・と同様、回転定盤１１２が原点位置に停止し
たときにキャリア５００内のワーク４００に対応するよ
うに設けられている。これらのノズル１１２ｂ，１１２
ｂ・・は、導管１１２ｃ，１１２ｃ・・、回転支持部材
１１２ａの円盤部に設けられた横孔及び縦孔等を介し
て、図示されない流体供給装置に接続されている。

【００３３】研摩装置本体１１０のセンタギヤ１１３
は、回転定盤１１１の中心部上面に設けられた円形の凹
部１１１ｆにより位置決めされ、回転定盤１１１上に配
置された複数のキャリア５００，５００・・に噛み合
う。センタギヤ１１３の駆動軸は、回転定盤１１１の中
心部に設けられた開口部１１１ｇ、回転支持部材１１１
ａの中心部に設けられた空洞１１１ｈを貫通して、回転
支持部材１１１ａの下方に突出し、図示されない駆動装
置と連結されている。これにより、センタギヤ１１３は
下側の回転定盤１１１に対して独立に回転駆動される。

【００３４】複数の自転手段１１４，１１４・・は、回
転定盤１１１上に配置された複数のキャリア５００，５
００・・の外側にあり、各自転手段１１４は、対応する
キャリア５００に噛み合う垂直な２つの歯車１１４ａ，
１１４ａを有している。歯車１１４ａ，１１４ａは、図
示されない駆動装置により同期して同方向に回転駆動さ
れ、これにより、対応するキャリア５００をセンタギヤ
１１３と共同して定位置で自転させる。歯車１１４ａ，
１１４ａは又、キャリア５００に噛み合う動作位置と、
その下方の退避位置との間を昇降することにより、ポリ
ッシング前後にキャリア５００を解放する。

【００３５】以上が研摩装置本体１１０の構造である。
以下に、第１ワーク搬送部１２０、ワーク位置合わせ部
１３０、キャリア収納部１４０、キャリア搬送部１５
０、キャリア位置合わせ部１６０、第２ワーク搬送部１
７０、ブラシ収納部１８０及びドレッサ収納部１９０の
各構造を順番に説明する。

【００３６】なお、研摩装置本体１１０の外側でワーク
４００をキャリア５００に合体させる合体機構は、第１
ワーク搬送部１２０、ワーク位置合わせ部１３０、キャ
リア搬送部１５０及びキャリア位置合わせ部１６０によ
り構成されており、第１ワーク搬送部１２０は、ワーク
４００を両面研摩装置１００に搬入する搬入機構を兼ね
ている。また、研摩装置本体１１０の外側で合体された
ワーク４００及びキャリア５００を研摩装置本体１１０
の下側の回転定盤１１１上に供給する供給機構は、第２
ワーク搬送部１７０により構成されており、この第２ワ
ーク搬送部１７０は、下側の回転定盤１１１上で研摩を
終えたワーク４００をキャリア５００と合体状態のまま
研摩装置本体１１０の外側に排出する排出機構を兼ねて
いる。

【００３７】第１ワーク搬送部１２０は、バスケット搬
送装置３００の昇降機構３２０に停止した搬送バスケッ
ト３１０からワーク４００を両面研摩装置１００に搬入
するワーク搬入機構と、ワーク位置合わせ部１３０から
キャリア位置合わせ部１６０へのワーク４００の搬送を
行うワーク搬送機構とを兼ねている。この第１ワーク搬
送部１２０は、図６及び図７に示すように、先端部下面
にてワーク４００を上方から水平に吸着する吸着アーム
１２１と、吸着アーム１２１を水平方向及び垂直方向に
駆動する多関節ロボットからなる駆動機構１２２とを備
えている。

【００３８】ワーク位置合わせ部１３０は、図６及び図
７に示すように、ワーク４００を両側からクランプする
一対の把持部材１３１，１３１と、把持部材１３１，１
３１を接離駆動する駆動機構１３２とを備えている。把
持部材１３１，１３１の各対向面は、ワーク４００の外
周面に対応した円弧面になっている。

【００３９】第１ワーク搬送部１２０は、バスケット搬
送装置３００の昇降機構３２０に停止した搬送バスケッ
ト３１０からワーク４００をワーク位置合わせ部１３０
の図示されない台上に載置する。台上に載置されたワー
ク４００は、両側に離反した把持部材１３１，１３１間
に位置する。この状態で、把持部材１３１，１３１は内
側へ接近し、ワーク４００を両側からクランプすること
により、ワーク４００を定位置に移動させる。これによ
り、ワーク４００は位置決めされる。

【００４０】位置決めされたワーク４００は、再び第１
ワーク搬送部１２０により吸着され、後述するキャリア
位置合わせ部１６０に搬送される。

【００４１】キャリア収納部１４０は、図６及び図７に
示すように、複数枚のキャリア５００，５００・・を所
定の間隔で上下方向に重ねて支持する複数段の支持板１
４１，１４１・・を備えている。支持板１４１，１４１
・・を支持する支持軸１４２は、垂直に固定されたガイ
ドスリーブ１４３により軸方向に移動自在に支持され、
ガイドスリーブ１４３に取付けられたボールネジ式の駆
動機構１４４により軸方向に駆動される。これにより、
支持板１４１，１４１・・は上限位置から所定ピッチで
間欠的に下降し、キャリア５００，５００・・を後述す
るキャリア搬送部１５０の支持台１５１上に順番に載置
する。この載置のために、各支持板１４１はキャリア５
００をその一部が両側へ張り出した状態で支持する。

【００４２】キャリア搬送部１５０は、キャリア収納部
１４０からキャリア位置合わせ部１６０へキャリア５０
０を搬送する。このキャリア搬送部１５０は、図６に示
すように、キャリア５００を水平に支持する支持台１５
１と、支持台１５１の両側に設けられた一対の搬送機構
１５２，１５２とを備えている。

【００４３】支持台１５１は、キャリア収納部１４０の
支持板１４１，１４１・・が通過する切り込み１５１ａ
を、キャリア収納部１４０側の端部に有している。支持
第１５１のキャリア位置合わせ部１６０側の端部には、
後述するキャリア位置合わせ部１６０の受け台１６２が
通過する円形の大径開口部１５１ｂと、複数の位置決め
ピン１６３，１６３・が挿入される複数の小径開口部１
５１ｃ，１５１ｃ・が設けられている。

【００４４】各側の搬送機構１５２は、図８に示すよう
に、支持台１５１の側面に取付けられた水平なガイドレ
ール１５２ａと、ガイドレール１５２ａに移動自在に支
持されたスライダ１５２ｂと、スライダ１５２ｂを駆動
する駆動機構１５２ｃとを備えている。駆動機構１５２
ｃは、モータでベルトを駆動することにより、ベルトに
連結されたスライダ１５２ｂをガイドレール１５２ａに
沿って直進駆動する。スライダ１５２ｂは、上方に突出
するピン状の係合部１５２ｄを有している。係合部１５
２ｄは、支持台１５１上に載置されたキャリア５００の
外周歯の側部に係合する。

【００４５】即ち、両側の搬送機構１５２，１５２のス
ライダ１５２ｂ，１５２ｂが支持台１５１の一端部両側
に位置する状態で、キャリア収納部１４０から支持台１
５１の一端部上にキャリア５００が載置されることによ
り、キャリア５００の外周歯の両側部には両側のスライ
ダ１５２ｂ，１５２ｂの係合部１５２ｄ，１５２ｂが係
合する。この状態で、スライダ１５２ｂ，１５２ｂが支
持台１５１の他端部両側へ同期して移動することによ
り、キャリア５００は支持台１５１の他端部上まで搬送
され、キャリア位置合わせ部１６０に送られる。

【００４６】キャリア位置合わせ部１６０は、支持台１
５１の他端部と組み合わされているこのキャリア位置合
わせ部１６０は、図６及び図７に示すように、キャリア
５００を位置決めするための昇降板１６１と、ワーク４
００を載置する円形の受け台１６２とを備えている。昇
降板１６１は、上方に突出した複数の位置決めピン１６
３，１６３・を有している。受け台１６２は、昇降板１
６１の上方に位置し、下方の駆動機構１６４により、昇
降板１６１と共に昇降駆動される。

【００４７】即ち、キャリア位置合わせ部１６０は、上
段の受け台１６２の上面が、キャリア搬送部１５０の支
持台１５１の上面とほぼ面一となる状態を初期位置とす
る。従って、この初期位置では、複数の位置決めピン１
６３，１６３・は、支持板１５１の下方に位置する。こ
の状態で、キャリア５００が支持台１５１の他端部上に
搬送されると、キャリア５００の収容孔５１０は、支持
台１５１の大径開口部１５１ｂと合致する。その搬送が
終わると、昇降板１６１及び受け台１６２が上昇する。
この上昇により、複数の位置決めピン１６３，１６３・
は、支持台１５１の他端部に設けられた小径開口部１５
１ｃ，１５１ｃ・を通って、他端部上のキャリア５００
に設けられた複数の位置決めのための小径孔５２０，５
２０・に下方から挿入される。これにより、キャリア５
００は、支持台１５１の他端部上で位置決めされる。

【００４８】このとき、受け台１６２は、支持台１５１
の大径開口部１５１ｂ及びキャリア５００の収容孔５１
０を通って、キャリア５００の上方まで上昇する。上昇
した受け台１６２の上には、ワーク位置合わせ部１３０
で位置合わせされたワーク４００が、第１ワーク搬送部
１２０により吸着搬送され、載置される。この載置が終
わると、昇降板１６１及び受け台１６２は初期位置まで
下降する。これにより、支持台１５１の他端部上で位置
決めされたキャリア５００の収容孔５１０に受け台１６
２上のワーク４００が挿入され、ワーク４００がキャリ
ア５００と分離自在な合体状態に組み合わされる。

【００４９】両面研摩装置１００の第２ワーク搬送部１
７０は、この合体したワーク４００及びキャリア５００
を研摩装置本体１１０へ搬送する。この第２ワーク搬送
部１７０は、図９に示すように、水平なアーム１７１の
先端部に取付けられた吸着ヘッド１７２と、アーム１７
１をその基部を中心として水平面内で回転させると共に
垂直方向に昇降駆動する駆動機構１７３とを備えてい
る。

【００５０】吸着ヘッド１７２は、その下方に合体した
ワーク４００及びキャリア５００を水平に保持するため
に、下面に複数の吸着パッド１７４，１７４・・を装備
しており、この吸着と、アーム１７１の回転及び昇降に
伴う吸着ヘッド１７２の旋回及び昇降との組み合わせに
より、キャリア位置合わせ部１６０で合体したワーク４
００及びキャリア５００が研摩装置本体１１０の下側の
回転定盤１１１上へ搬送される。吸着ヘッド１７２に
は、後述するドレッサ収納部１９０の複数の支持ピン１
９３、１９３・との干渉を回避するために、複数の逃げ
孔１７２ａ，１７２ａ・が設けられている。

【００５１】ブラシ収納部１８０は、図１０に示すよう
に、複数枚のブラシ６００，６００・・を厚み方向に重
ねて支持する支持台１８１と、支持台１８１上のブラシ
６００，６００・・を保持する複数の保持部材１８２，
１８２とを備えている。支持台１８１を支持する支持軸
１８３は、垂直に固定されたガイドスリーブ１８４によ
り軸方向に移動自在に支持され、ガイドスリーブ１８４
に取付けられたボールネジ式の駆動機構１８５より軸方
向に駆動される。

【００５２】各ブラシ６００は、キャリア５００に対応
する形状の外歯車であり、回転定盤１１１，１１２の対
向面に装着される研摩布の清掃に使用される。この清掃
のために、ブラシ６００の上下面には複数のブラシ部６
１０，６１０・・が設けられている。ブラシ部６１０，
６１０・・を分散配置したのは、その吸着搬送を可能に
するためである。上面側のブラシ部６１０，６１０・・
と下面側のブラシ部は、ブラシ６００，６００・・を積
み重ねたときに相互干渉しないように、周方向に変位し
ている。保持部材１８２，１８２は、支持台１８１上の
ブラシ６００，６００・・の外周歯部に係合することに
より、ブラシ６００，６００・・を保持する。

【００５３】ドレッサ収納部１９０は、図１１に示すよ
うに、複数枚のドレッサ７００，７００・・を厚み方向
に積層して支持する支持台１９１と、支持台１９１上の
ドレッサ７００，７００・・を保持する複数の保持部材
１９２，１９２とを備えている。支持台１９１は、ドレ
ッサ７００，７００・・を厚み方向に隙間をあけて支持
するために、外径が上から下へ段階的に増大する複数の
支持ピン１９３，１９３・によりドレッサ７００，７０
０・・を支持する。支持台１９１を支持する支持軸１９
４は、垂直に固定されたガイドスリーブ１９５により軸
方向に移動自在に支持され、ガイドスリーブ１９５に取
付けられたボールネジ式の駆動機構１９６より軸方向に
駆動される。

【００５４】各ドレッサ７００は、キャリア５００に対
応する形状の外歯車である。ドレッサ７００の外周部上
下面には、回転定盤１１１，１１２の対向面に装着され
る研摩布の面慣らしを行うために、多数のダイヤモンド
ペレット等からなる研削部７１０，７１０・・が取付け
られている。研削部７１０，７１０・・をドレッサ７０
０の外周部に限定的に設けため、このドレッサ７００も
吸着搬送が可能になる。

【００５５】キャリア位置合わせ部１６０で合体したワ
ーク４００及びキャリア５００を研摩装置本体１１０に
吸着搬送する第２ワーク搬送部１７０は、ブラシ６００
及びドレッサ７００を研摩装置本体１１０に吸着搬送す
る搬送部を兼ねている。このため、ブラシ収納部１８０
及びドレッサ収納部１９０は、第２ワーク搬送部１７０
の吸着ヘッド１７２の旋回円弧の真下に配置されてい
る。

【００５６】次に、上記両面研摩設備を用いたシリコン
ウエーハの自動両面ポリッシング操作について説明す
る。

【００５７】両面研摩装置１００は、バスケット搬送装
置３００の昇降機構３２０に停止した搬送バスケット３
１０から複数枚のワーク４００、４００・・を第１ワー
ク搬送部１２０により搬入する。具体的には、第１ワー
ク搬送部１２０の吸着アーム１２１により搬送バスケッ
ト３１０内のワーク４００，４００・・を上から順番に
吸着し、ワーク位置合わせ部１３０の図示されない台上
に載置する。ワーク４００，４００・・の取り出しに伴
い、搬送バスケット３１０は昇降機構３２０により１ピ
ッチずつ上方へ駆動される。

【００５８】ワーク位置合わせ部１３０の図示されない
台上にワーク４００が載置されると、把持部材１３１，
１３１が接近する。これにより、ワーク４００は所定位
置に位置決めされる。

【００５９】搬送バスケット３１０内のワーク４００，
４００・・の搬入と並行して、キャリア収納部１４０内
のキャリア５００，５００・・がキャリア搬送部１５０
により支持台１５１の一端部上から他端部上へ搬送さ
れ、キャリア位置合わせ部１６０に送られる。キャリア
位置合わせ部１６０に送られたキャリア５００は、昇降
板１６１及び受け台１６２が上昇し、複数の位置決めピ
ン１６３，１６３・が上昇することにより、所定位置に
位置決めされる。

【００６０】昇降板１６１及び受け台１６２が上昇する
と、第１ワーク搬送部１２０の吸着アーム１２１によ
り、ワーク位置合わせ部１３０からその受け台１６２上
にワーク４００が搬送される。ここで、第１ワーク搬送
部１２０の吸着アーム１２１は、ワーク位置合わせ部１
３０で位置合わせされたワーク４００を上方から吸着し
て受け台１６２上に搬送するだけであるので、ワーク位
置合わせ部１３０でワーク４００が所定位置にあれば、
受け台１６２上でもワーク４００は所定位置に位置決め
されることになり、これにより、ワーク４００はその下
の位置決めされたキャリア５００の収容孔５１０に対し
て正確に位置決めされることになる。

【００６１】そして、昇降板１６１及び受け台１６２が
初期位置に下降することにより、ワーク４００はキャリ
ア５００の収容孔５１０に確実に挿入される。

【００６２】このように、研摩装置本体１１０の外側で
位置決めされたワーク４００及びキャリア５００を、研
摩装置本体１１０の外側で分離自在な合体状態に組み合
わせることにより、その合体操作が確実に行われる。従
って、作業員による監視及び手直しが不要になる。しか
も、ワーク位置合わせ部１３０へのワーク４００の搬送
が、吸着式の簡単な第１ワーク搬送部１２０により行わ
れ、第１ワーク搬送部１２０に複雑な誘導機構等を設け
る必要がないので、装置構成も簡単になる。

【００６３】ワーク位置合わせ部１３０でワーク４００
とキャリア５００の合体が終わると、そのワーク４００
及びキャリア５００が、第２ワーク搬送部１７０により
合体状態のまま研摩装置本体１１０の下側の回転定盤１
１１上の定位置に搬送される。このとき、研摩装置本体
１１０では、上側の回転定盤１１２は上昇し、複数の自
転手段１１４，１１４・・は下降している。

【００６４】下側の回転定盤１１を所定角度ずつ回転さ
せる割り出し操作を行いながら、回転定盤１１１上の定
位置へのワーク４００及びキャリア５００の搬送を繰り
返すことにより、複数枚のワーク４００，４００・・が
下側の回転定盤１１１上に供給される。回転定盤１１１
上の定位置へワーク４００及びキャリア５００を順番に
搬送する第２ワーク搬送部１７０は、回転定盤１１１上
の複数位置へ振り分け搬送を行うものと比べて構造が簡
単であり、搬送精度も高い。このとき、複数の自転手段
１１４，１１４・・は下降しているため、回転定盤１１
１上のキャリア５００，５００・・と噛み合わない。一
方、センタギヤ１１３は回転定盤１１１上のキャリア５
００，５００・・に噛み合うが、回転定盤１１１上のキ
ャリア５００，５００・・が回転定盤１１１に対して相
対移動しないように、回転定盤１１１の回転に同期して
駆動される。これらのため、下側の回転定盤１１１上に
供給されたワーク４００，４００・・は、回転定盤１１
１の割り出し操作によっても、回転定盤１１１上での不
用意な移動を生じない。

【００６５】下側の回転定盤１１１上へのワーク４００
及びキャリア５００の搬送が終了すると、複数の自転手
段１１４，１１４・・が定位置まで上昇すると共に、上
側の回転定盤１１２が下降する。これにより、回転定盤
１１１上の複数のワーク４００，４００・・は研摩布に
より上下から挟まれる。この状態で、回転定盤１１１，
１１２間に砥液を供給しながら、回転定盤１１１，１１
２を逆方向に回転させる。また、キャリア５００，５０
０・・に噛み合うセンタギヤ１１３及び自転手段１１
４，１１４・・を同期して回転駆動する。これにより、
キャリア５００，５００・・は回転定盤１１１，１１２
間の定位置で自転を続け、キャリア５００，５００・・
に保持されたワーク４００，４００・・は偏心回転運動
を行う。これにより、各ワーク４００の両面がポリッシ
ングされる。

【００６６】回転定盤１１１，１１２間のキャリア５０
０，５００・・を定位置で自転させるこの研摩装置本体
１１０は、従来の公転を伴う遊星歯車方式のものと比べ
て、大型のインターナルギヤが不要となることにより、
高い研摩精度を維持しつつ装置価格の低減を図ることが
できる。また、自転手段１１４，１１４・・を昇降式と
することにより、ワーク４００，４００・・を供給する
ときの回転定盤１１１の割り出し操作も、回転定盤１１
１及びセンタギヤ１１３の回転だけで簡単に行われる。
センタギヤ１１３を自転手段１１４，１１４・・と同様
に昇降式とすれば、回転定盤１１１のみの回転で割り出
し操作が可能になる。

【００６７】ワーク４００，４００・・の両面ポリッシ
ングが終了すると、上下の回転定盤１１１，１１２は原
点位置に停止する。その停止後、上側の回転定盤１１２
に設けられた複数のノズル１１２ｂ，１１２ｂ・・から
水等の流体を噴射しつつ、その回転定盤１１２を上昇さ
せる。また、下側の回転定盤１１１に設けられた複数の
ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・を吸引する。

【００６８】このとき、上下の回転定盤１１１，１１２
は原点位置に停止しているので、ノズル１１２ｂ，１１
２ｂ・・はワーク４００，４００・・の上面に対向して
おり、ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・はワーク４００，
４００・・の上面に対向している。このため、ワーク４
００，４００・・は上方からの流体噴射による押圧と下
方への吸引を受け、上側の回転定盤１１２の上昇時に、
液体の溜まった下側の回転定盤１１１の側に確実に保持
される。このため、ワーク４００，４００・・の乾燥が
防止される。しかも、ワーク保持力は、上方からの押圧
力も下方への吸引力も共に流体圧であるため、ワーク４
００，４００・・にダメージを与える危険がない。

【００６９】下側の回転定盤１１１に設けられた複数の
ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・による下方への吸引は、
ワーク４００，４００・・の乾燥を防止するために短時
間とし、その吸引の省略も可能である。ノズル１１１
ｂ，１１１ｂ・・による下方への吸引を省略しても、ノ
ズル１１２ｂ，１１２ｂ・・からの流体による上方から
の押圧が強力なため、ワーク４００，４００・・が上側
の回転定盤１１２の側へ移行する危険は殆どない。

【００７０】上側の回転定盤１１２が定位置まで上昇す
ると、第２ワーク搬送部１７０により、下側の回転定盤
１１１上からワーク位置合わせ部１３０へワーク４０
０，４００・・をキャリア５００，５００・・と合体状
態のまま搬送する。この排出時にも、下側の回転定盤１
１を所定角度ずつ回転させる割り出し操作を行う。

【００７１】ワーク位置合わせ部１３０へ搬送されたワ
ーク４００及びキャリア５００は、ワーク位置合わせ部
１３０の合体時と逆の操作により分離される。キャリア
５００から分離されたワーク４００は、第１ワーク搬送
部１２０により搬送バスケット３１０に収容され、残っ
たキャリア５００はキャリア搬送部１５０によりキャリ
ア収納部１４０に収容される。

【００７２】このように、両面ポリッシング後のワーク
４００，４００・・は、ワーク供給に使用される第２ワ
ーク搬送部１７０、ワーク位置合わせ部１３０及び第１
ワーク搬送部１２０などを利用して、両面研摩装置１０
０の外に排出され、搬送バスケット３１０によりローダ
・アンローダ装置２００へ搬送される。

【００７３】１回の両面ポリッシング作業が終了する
と、次の両面ポリッシングを開始する前に、ブラシ収納
部１８０に収納されている複数のブラシ６００，６００
・・が、第２ワーク搬送部１７０により下側の回転定盤
１１１上へ順次搬送される。この搬送も、ワーク４００
及びキャリア５００の搬送と同様に行われ、回転定盤１
１１は割り出し操作を行う。また、ブラシ収納部１８０
ではブラシ６００の搬出ごとに支持台１８１が１ピッチ
ずつ上昇して、最上段のブラシ６００を搬出位置へ移動
させる。

【００７４】下側の回転定盤１１１上へのブラシ６０
０，６００・・の搬送が終わると、上側の回転定盤１１
２を下降させ、上下の研摩布間にブラシ６００，６００
・・を挟む。この状態で、回転定盤１１１，１１２を逆
方向に回転させつつ、ブラシ６００，６００・・に噛み
合うセンタギヤ１１３及び自転手段１１４，１１４・・
を同期して回転駆動する。これにより、上下の研摩布が
ブラシ６００，６００・・により清掃される。

【００７５】上下の研摩布の清掃が終わると、上側の回
転定盤１１２を上昇させ、第２ワーク搬送部１７０によ
り、下側の回転定盤１１１上からブラシ収納部１８０へ
ブラシ６００，６００・・を搬送する。このブラシ排出
時にも、下側の回転定盤１１を所定角度ずつ回転させる
割り出し操作を行う。

【００７６】ブラシ６００，６００・・の排出が終わる
と、次のワーク４００，４００・・の両面ポリッシング
を開始する。

【００７７】数回の両面ポリッシング作業が終了する
と、次の両面ポリッシングを開始する前に、ドレッサ収
納部１８０に収納されている複数のドレッサ７００，７
００・・が、第２ワーク搬送部１７０により、下側の回
転定盤１１１上へ順次搬送される。この搬送も、ブラシ
６００の搬送と同様に行われ、回転定盤１１１は割り出
し操作を行い、ドレッサ収納部１９０ではドレッサ７０
０の搬出ごとに支持台１９１が１ピッチずつ上昇して、
最上段のドレッサ７００を搬出位置へ移動させる。

【００７８】下側の回転定盤１１１上へのドレッサ７０
０，７００・・の搬送が終わると、上側の回転定盤１１
２を下降させ、上下の研摩布間にドレッサ７００，７０
０・・を挟む。この状態で、回転定盤１１１，１１２を
逆方向に回転させつつ、ドレッサ７００，７００・・に
噛み合うセンタギヤ１１３及び自転手段１１４，１１４
・・を同期して回転駆動する。これにより、上下の研摩
布がドレッサ７００，７００・・により面慣らしされ
る。

【００７９】ドレッサ７００，７００・・による上下の
研摩布の面慣らしが終わると、上側の回転定盤１１２を
上昇させ、第２ワーク搬送部１７０により、下側の回転
定盤１１１上からドレッサ収納部１８０へドレッサ７０
０，７００・・を搬送する。このドレッサ排出時にも、
下側の回転定盤１１を所定角度ずつ回転させる割り出し
操作を行う。

【００８０】ドレッサ７００，７００・・の排出が終わ
ると、ブラシ６００，６００・・による研摩布の清掃を
行ってから、次のワーク４００，４００・・の両面ポリ
ッシングを開始する。

【００８１】このように、両面研摩装置１００は、ブラ
シ６００，６００・・を収納するブラシ収納部１８０及
びそのブラシ６００，６００・・を下側の回転定盤１１
１上へ搬送する第２ワーク搬送部１７０を備え、研摩布
のブラシングを自動で行うことができるので、１回のポ
リッシングごとと言うような頻繁なブラシングが可能で
ある。従って、ポリッシングの品質を高めることができ
る。しかも、ブラシ６００，６００・・を下側の回転定
盤１１１上へ搬送する第２ワーク搬送部１７０は、ワー
ク４００，４００・・を回転定盤１１１上へ搬送するも
のであり、これらの搬送を兼用するので、装置構成が簡
単である。

【００８２】また、両面研摩装置１００は、ドレッサ７
００，７００・・を収納するドレッサ収納部１９０及び
そのドレッサ７００，７００・・を下側の回転定盤１１
１上へ搬送する第２ワーク搬送部１７０を備え、研摩布
のドレッシングを自動で行うことができるので、数回の
ポリッシングに１回と言うような頻繁なドレッシングが
可能であり、１回のポリッシングごとのドレッシングさ
えも可能である。従って、ポリッシングの品質をより一
層高めることができる。しかも、ドレッサ７００，７０
０・・の搬送を行う第２ワーク搬送部１７０は、ワーク
４００，４００・・を回転定盤１１１上へ搬送するもの
であり、これらの搬送を兼用するので、装置構成が簡単
である。

【００８３】なお、上記実施形態では、両面研摩装置１
００は、シリコンウエーハのポリッシングを行うもので
あるが、シリコンウエーハのラッピングにも適用可能で
あり、シリコンウエーハ以外のポリッシングやラッピン
グにも適用可能である。

【００８４】また、両面研摩装置１００の研摩装置本体
１１０は、回転定盤１１１，１１２間の定位置でキャリ
ア５００，５００・・の自転のみを行うものであるが、
自転と公転を組み合わせた遊星歯車方式であってもよ
い。

【００８５】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の両面研摩
方法及び装置は、下定盤上へワークを供給する前に、該
ワークをキャリアと分離自在な合体状態に組み合わせて
から、該ワークをキャリアと合体状態のまま下定盤上に
供給することにより、１２インチのシリコンウエーハの
場合も、その合体操作を確実に行うことかできる。従っ
て、作業員による監視及び手直しが不要になり、下定盤
上へのワークの完全自動供給が可能になることにより、
１２インチのシリコンウエーハの場合も、完全自動の両
面研摩が可能になり、その研摩コストが大きく低減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る両面研摩設備の平面図
である。

【図２】同両面研摩設備に使用されている両面研摩装置
の平面図でる。

【図３】下側の回転定盤の平面図である。

【図４】下側の回転定盤の縦断面図である。

【図５】上側の回転定盤の縦断面図である。

【図６】ワークとキャリアを合体させる合体機構の平面
図である。

【図７】合体機構の側面図である。

【図８】合体機構内のキャリア搬送機構の側面図であ
る。

【図９】ワークを下定盤上へ供給する供給機構の平面図
及び側面図である。

【図１０】ブラシ収納部の平面図及び側面図である。

【図１１】ドレッサ収納部の平面図及び側面図である。

【図１２】両面研摩装置の概略構成図である。

【図１３】図１２のＡ−Ａ線矢示図である。

【符号の説明】

１００ 両面研摩装置 １１０ 研摩装置本体 １１１，１１２ 回転定盤 １１３ センタギヤ １１４ 自転手段 １２０ 第１ワーク搬送部 １３０ ワーク位置合わせ部 １４０ キャリア収納部 １５０ キャリア搬送部 １６０ キャリア位置合わせ部 １７０ 第２ワーク搬送部 １８０ ブラシ収納部 １９０ ドレッサ収納部 ２００ ローダ・アンローダ装置 ３００ バスケット搬送装置 ４００ ワーク ５００ キャリア ６００ ブラシ ７００ ドレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 健 大阪府柏原市河原町１番22号 株式会社柏 原機械製作所内 (72)発明者 田中 丙午 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA18 AB03 AB04 AB08 AB09 CB03 DA06 DA18

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研摩すべきワークを保持する複数のキャ
   リアを、上下の回転定盤間で少なくとも自転させること
   により、複数のキャリアに保持された複数のワークを同
   時に両面研摩する両面研摩方法において、下定盤上にワ
   ークを供給する前に該ワークをキャリアと合体させる工
   程と、キャリアと合体されたワークを合体状態のまま下
   定盤上に供給する工程とを含むことを特徴とする両面研
   摩方法。
2. 【請求項２】 研摩後のワークをキャリアと合体状態の
   まま下定盤上から排出することを特徴とする請求項１に
   記載の両面研摩方法。
3. 【請求項３】 キャリアと合体されたワークを下定盤上
   に供給する際に、その供給を定位置に行うべく、下定盤
   を所定角度ずつ回転させる割り出し操作を行うことを特
   徴とする請求項１又は２に記載の両面研磨方法。
4. 【請求項４】 下定盤の割り出し操作を行う際に、既に
   下定盤上に載置されているキャリアの下定盤に対する相
   対運動が生じないように、その割り出し操作を行うこと
   を特徴とする請求項３に記載の両面研磨方法。
5. 【請求項５】 研摩すべきワークを保持する複数のキャ
   リアを、上下の回転定盤間で少なくとも自転させること
   により、複数のキャリアに保持された複数のワークを同
   時に両面研摩する研摩装置本体と、研摩装置本体の外側
   でワークをキャリアに合体させる合体機構と、研摩装置
   本体の外側でキャリアと合体されたワークを合体状態の
   まま下定盤上に供給する供給機構とを具備することを特
   徴とする両面研摩装置。
6. 【請求項６】 前記供給機構は、下定盤上で研摩を終え
   たワークをキャリアと合体状態のまま研摩装置本体の外
   側に排出する排出機構を兼ねることを特徴とする請求項
   ５に記載の両面研摩装置。
7. 【請求項７】 前記合体機構は、キャリアを位置合わせ
   する第１の位置合わせ機構と、ワークをキャリアと合体
   させる前に位置合わせする第２の位置合わせ機構と、位
   置合わせされたワークを位置合わせされたキャリア内に
   搬送する搬送機構とを有することを特徴とする請求項５
   又は６に記載の両面研摩装置。