JP2001217214A - 全自動２プラテン研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、比較的大径とした下方定盤と略同径の上
部定盤との間にキャリア等を介して複数枚の半導体ウエ
ハを挟圧させて同時に研磨加工を施しているが、極薄
化、拡径化する半導体ウエハでは加工前後の定盤への着
脱の際、或いは、加工中に破壊してしまうことが屡々あ
り、又、加工後の加工精度にバラツキが有り品質の均一
化が計れない。 【解決手段】送出側移送手段で移送させた半導体ウエハ
を取着するヘッドの位置のコラムの回動方向の直角位置
のヘッドの位置へ第１の研磨手段を配設し、第１の研磨
手段の上方に位置するヘッドの位置のコラムの回動方向
の直角位置のヘッドの位置の下方へ第２の研磨手段を配
設し、第２の研磨手段の上方に位置するヘッドの位置の
コラムの回動方向の直角位置のヘッドの位置の近傍に洗
浄用移送手段を配設し研磨加工後の半導体ウエハを取外
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハへ自動的
に超高精度の研磨加工を効率良く施すためのポリッシン
グマシーン、ラッピングマシーン等の全自動２プラテン
研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】本発明に係るこの種の半導体ウエハは、コ
ンピュータ等の電子関連機器、所謂ＯＡ機器、モバイル
機器等の集積回路に多用されており、その開発は日々進
歩しており、最終製品の小型化に伴うより一層の極薄化
と、生産性の観点からより一層の拡径化と、歩留まりの
観点からのより一層の超高精度の平坦及び鏡面の加工精
度が要求されてきている。

【０００３】一般的に半導体ウエハは、円柱状のシリコ
ン結晶体を一定の厚さにスライシングし、そのスライシ
ングした半導体ウエハを更に所望の厚さにするために研
削加工を行っている。

【０００４】通常、研削加工は研削盤のスピンドル軸の
下端に取着されたカップホイールダイヤモンド砥石によ
って粗研削、仕上研削等に分けて行われているが、昨今
要求される半導体ウエハは超高精度の平坦精度と鏡面加
工であり、従来のようなカップホイールダイヤモンド砥
石で研削するだけでは、半導体ウエハに研削によるダメ
ージが残り今求められる超高精度の平坦精度、鏡面加工
を施すのは不可能と成ってきており、研削加工後に更に
研磨加工を必要としている。

【０００５】

【解決しようとする課題】然し乍ら、昨今要求される半
導体ウエハは従来２ｍｍ程度の肉厚であったものが１ｍ
ｍ程度への極薄化、又、従来６インチ乃至８インチの直
径であったものが１２インチ乃至１６インチへの拡径
化、更には、品質の均一化と超高精度の平坦加工、鏡面
加工の仕上であり、従来の全自動研磨装置のように、生
産性の観点から比較的大径とした下方定盤と略同径の上
部定盤との間にキャリァ等を介して複数枚の半導体ウエ
ハを挟圧させて同時にラッピング加工、或いは、ポリッ
シング加工の研磨加工を施しているが、昨今の極薄化、
拡径化する半導体ウエハでは加工前後の定盤への着脱の
際、或いは、加工中に破壊してしまうことが屡々あり、
又、加工後の加工精度にバラツキが有り品質の均一化が
計れない等に苦慮している実情である。

【０００６】

【課題を解決する手段】本発明は上述の課題に鑑みて成
されたもので、鋭意研鑚の結果、これらの課題を解決す
るもので、半導体ウエハに研磨加工を自動的に施すため
の研磨装置であって、基体と、基台に配設した半導体ウ
エハを送出移送する送出側移送手段と、送出側移送手段
で移送させた半導体ウエハを下面に取着するヘッドと、
ヘッドを下端に備えた４組のスピンドル軸と、４組のス
ピンドル軸を４方向に担持させた回動及び停止可能なコ
ラムと、基台に立設させた第１の研磨手段と第２の研磨
手段と、研磨加工後の半導体ウエハを洗浄するための洗
浄ユニットと、洗浄後の半導体ウエハを仮置きする仮置
台と、研磨加工後の半導体ウエハをヘッドから取外し前
記洗浄ユニット又は前記仮置台に移送させる洗浄用移送
手段と、研磨加工後の半導体ウエハをヘッドから取外し
洗浄ユニット又は仮置台に移送させる洗浄用移送手段
と、仮置台から半導体ウエハを収納移送する収納側移送
手段とを備え、送出側移送手段で移送させた半導体ウエ
ハを下面に取着するヘッドの位置のコラムの回動方向の
直角位置のヘッドの位置の下方へ第１の研磨手段を配設
し、第１の研磨手段の上方に位置するヘッドの位置のコ
ラムの回動方向の直角位置のヘッドの位置の下方へ第２
の研磨手段を配設し、第２の研磨手段の上方に位置する
ヘッドの位置のコラムの回動方向の直角位置のヘッドの
位置の近傍に洗浄用移送手段を配設し研磨加工後の半導
体ウエハを取外すものである。

【０００７】従って、本発明の目的は、ポリッシングマ
シーン、ラッピングマシーン等の研磨装置の全自動化を
計り、コラムの４方向のヘッド位置で夫々半導体ウエハ
を取着、第１研磨、第２研磨、取外しを同時に且つ連続
させて行い研磨加工の能率化を図り、昨今要求される超
高精度、極薄化、拡径化された半導体ウエハに充分対処
できる全自動２プラテン研磨装置に創達し、これを提供
する目的である。

【０００８】

【作用】本発明の半導体ウエハの全自動２プラテン研磨
装置は、コラムの回動方向の夫々の直角位置に送出側移
送手段による半導体ウエハのヘッドへの取着、第１の研
磨手段による粗研磨加工、第２の研磨手段による仕上研
磨加工、洗浄用移送手段による半導体ウエハのヘッドか
らの取外しを順次自動的に且つ連続して行うものであ
り、研磨加工及び作業性の効率化が図れるものであり、
又、ヘッドに半導体ウエハを一枚宛取り付けて研磨する
ため極薄化、拡径化されていても破壊することなく研磨
加工できるものである。

【０００９】

【発明の実施例】斯る目的を達成した本発明の半導体ウ
エハの全自動２プラテン研磨装置を以下実施例の図面に
よって説明する。

【００１０】図１は本発明の全自動２プラテン研磨装置
の実施例の説明のための概要平面図である。

【００１１】本発明は、半導体ウエハＷに自動的に超高
精度の研磨加工を効率良く施すためのポリッシングマシ
ーン、ラッピングマシーン等の全自動２プラテン研磨装
置に関するものであり、基体１と、該基台１に配設した
半導体ウエハＷを単品毎に送出移送する送出側移送手段
２と、該送出側移送手段２で移送させた半導体ウエハＷ
を下面に取着するヘッド３と、該ヘッド３を下端に夫々
備えた４組のスピンドル軸４と、該４組のスピンドル軸
４を４方向に等間隔で回転及び昇降自在に担持させた前
記基台１に立設させた回動及び停止可能なコラム５と、
前記基台１に立設させた第１の研磨手段６と第２の研磨
手段７と、第１の研磨手段６と第２の研磨手段７とで研
磨加工後の半導体ウエハＷを洗浄するための洗浄ユニッ
ト８と、該洗浄ユニット８で洗浄後の半導体ウエハＷを
仮置きする仮置台９と、研磨加工後の半導体ウエハＷを
ヘッド３から取外し前記洗浄ユニット８又は前記仮置台
９に移送させる洗浄用移送手段１０と、前記仮置台９か
ら半導体ウエハＷを単品毎に収納移送する収納側移送手
段１１とを備え、前記送出側移送手段２で移送させた半
導体ウエハＷを下面に取着するヘッド３の位置Ａと、該
ヘッド３の位置Ａのコラム５の回動方向の直角位置のヘ
ッド３の位置Ｂの下方へ第１の研磨手段６を配設し、該
第１の研磨手段６の上方に位置するヘッド３の位置Ｂの
コラム５の回動方向の直角位置のヘッド３の位置Ｃの下
方へ第２の研磨手段７を配設し、該第２の研磨手段７の
上方に位置するヘッド３の位置Ｃのコラム５の回動方向
の直角位置のヘッド３の位置Ｄの近傍に洗浄用移送手段
１０を配設し研磨加工後の半導体ウエハＷを取外すもの
である。

【００１２】即ち、本発明は、昨今要求される半導体ウ
エハＷの極薄化、拡径化、超高精度の平坦精度、鏡面加
工に充分に対応できる４軸のスピンドル軸４を用いた第
１の研磨手段６と第２の研磨手段７とを用いた２プラテ
ンのポリシングマシーン、ラッピングマシーン等の全自
動研磨装置に関するものである。

【００１３】本発明の基体１は当該研磨装置の後述する
各機構を配設するためものであり、全体的には長方形状
を呈しており、基台１の外周辺から立設させた側壁及び
屋根等のケーシングに内包されているものであり、ケー
シングの内部はクリーンルームとしているものである。

【００１４】そして、送出側移送手段２は側方へ配設さ
れた駆動源のモーターと、該モーターと機械的に接続さ
れた棒螺子、歯車、ベルト等の伝導機構によって昇降自
在の送出側エレベータ機構（図示しない）と、該送出側
エレベータ機構の上面に備えた送出側カセット載置台
と、該送出側カセット載置台に載置する研磨前の多数枚
の半導体ウエハＷを収納している函状の送出側カセット
２ａと、該送出側カセット２ａ内の水平に設けた複数の
桟体で形成した棚へ単品毎に収納されている半導体ウエ
ハＷを単品毎に先端に把持機構を備えたエア又はオイル
等で進退するシリンダ等を備えた送出側移送ロボット２
ｂ等を含むものである。

【００１５】つまり、送出側カセット２ａに収納された
半導体ウエハＷは、送出側エレベータ機構の昇降と、送
出側移送ロボット２ｂの進退、旋回、枢動、反転と、バ
キューム吸着、吸盤、挾持手段等の把持機構とによって
把持され、単品毎に後述するスピンドル軸４の下端に備
えたヘッド３に取着されるものである。

【００１６】次に、コラム５は基台１に回動及び停止可
能に立設されており、実施例では、１／４回転づつ回動
及び停止を繰り返すものであり、４方向には等間隔で夫
々スピンドル軸４を回転自在に且つ昇降自在に担持させ
ているものであり、４組のスピンドル軸４の下端には夫
々半導体ウエハＷをバキューム吸着又は水貼り等で取着
するヘッド３を備えているものである。

【００１７】そして、２プラテン、つまり、第１の研磨
手段６と第２の研磨手段７とは夫々基台１に立設された
研磨テーブル（図示しない）の上面に備えた回転可能な
研磨プレートであり、夫々の駆動用モータと機械的に接
続され回転するもので、第１の研磨手段６では粗研磨加
工を施し、第２の研磨手段７では仕上研磨加工を施すも
のである。

【００１８】次に、洗浄用移送手段１０は前述の送出側
移送手段２の送出側移送ロボット２ｂと同様な洗浄用移
送ロボット１０ａであり、先端の把持機構でヘッド３か
ら半導体ウエハＷを取外し、後述する洗浄ユニット８に
移送して洗浄すると共に、洗浄後には仮置台９まで移送
するものである。

【００１９】次いで、洗浄ユニット８は第１の研磨手段
６及び第２の研磨手段７で研磨加工後の半導体ウエハＷ
を純水等を噴出させた水流により研磨面を洗浄するもの
であり、更に、仮置台９は洗浄ユニット８で洗浄された
半導体ウエハＷを仮置きして後述する収納側移送手段１
１に把持させるものである。

【００２０】更に、収納側移送手段１１は前述の送出側
移送手段２と同様な収納側移送ロボット１１ａ、収納側
カセット１１ｂ等を備えているものであり、洗浄用移送
ロボット１０ａで仮置台９に載置された研磨加工後及び
洗浄後の半導体ウエハＷを把持機構で把持して単品毎に
収納側カセット１１ｂに収納するものである。

【００２１】先ず、コラム５の４方向に担持されたスピ
ンドル軸４の下端のヘッド３の内の一つは送出側移送手
段２の近傍にヘット３の位置Ａで送出側移送手段２の送
出側カセット２ａに収納されている半導体ウエハＷを送
出側移送ロボット２ｂによりヘッド３に取着するもので
ある。

【００２２】次いで、ヘッド３に取着された半導体ウエ
ハＷはコラム５の回動によって、コラム５の回動方向の
直角位置、つまり、９０度回動して停止するものである
が、このヘッド３の位置Ｂの下方には第１の研磨手段６
が配設されており、ここでは半導体ウエハＷはスピンド
ル軸４の回転及び降下、第１の研磨手段６の研磨プレー
トの回転により挾持されて第１の研磨加工が施されるも
のである。

【００２３】更に、第１の研磨手段６が配設された上方
のヘッド３の位置Ｂのコラム５の回動方向の直角位置の
ヘッド３の位置Ｃの下方には第２の研磨手段７が配設さ
れているものであり、つまり、第１の研磨手段６で粗研
磨加工を施された後に、コラム５の９０度の回動により
このヘット３の位置Ｃで半導体ウエハＷに第２の研磨手
段７で仕上研磨が施されるものである

【００２４】更には、第２の研磨手段７の上方のヘッド
３の位置Ｃのコラム５の回動方向の直角位置のヘッド３
の位置Ｄでは半導体ウエハＥを取外すものであり、つま
り、コラムが更に９０度回動することによりヘッド３の
位置Ｄの近傍に配設された洗浄用移送手段１０の洗浄用
移送ロボット１０ａにより半導体ウエハＷはヘッド３か
ら取外され洗浄ユニット８に移送されるものである。

【００２５】本発明の全自動２プラテン研磨装置の半導
体ウエハＷの研磨加工は、先ず、送出側移送手段２の送
出側カセット２ａに収納されている半導体ウエハＷは送
出側移送ロボット２ｂにより把持され、近傍に停止しい
てるヘット３の位置Ａでコラム５に担持されたスピンド
ル軸４の下端のヘッド３に取着されるものであり、次い
で、コラム５の９０度の回動により第１の研磨手段６の
上方のヘッドの位置Ｂまで移送され、第１の研磨手段６
で粗研磨加工が施され、更に、粗研磨加工後にコラム５
の更に９０度の回動により第２の研磨手段７の上方のヘ
ッド３の位置Ｃまで移送され、第２の研磨手段７で仕上
研磨加工が施されるものであり、更には、仕上研磨加工
後にコラム５の更に９０度の回動により取外しのヘッド
の位置Ｄまで移送され、洗浄用移送手段１０の洗浄用移
送ロボット１０ａで洗浄ユニット８に移送され洗浄され
るもので、更には、洗浄用移送ロボット１０ａは洗浄後
の半導体ウエハＷを洗浄ユニット８から仮置台９に移送
するものであり、仮置台９に仮置きされた半導体ウエハ
Ｗは収納側移送手段１１の収納側移送ロボット１１ａに
より把持され収納側カセット１１ｂに収納されるもので
ある。

【００２６】前述の説明は半導体ウエハＷが一枚での説
明であるが、コラム５が９０度回動する度に次の半導体
ウエハＷが送出側移送手段２により供給されると共に、
半導体ウエハＥの取外しヘッドの位置Ｄでは洗浄用移送
手段１０により洗浄ユニット８に又は仮置台９に移送さ
れて、全自動で次々と研磨加工されるものである。

【００２７】そして、送出側カセット２ａと収納側カセ
ット１１ｂは実施例の図面では夫々２組づつ備えている
ものであるが、夫々のカセット２ａ．１１ｂの近傍のケ
ーシングには夫々取替用開閉窓（図示しない）を設けて
おり、順次、空に成った送出側カセット２ａ及び満杯に
成った収納用カセット１１ｂは取替用開閉窓より人力に
よって取り替えるものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明は前述の構成により、半導体ウエ
ハを自動的に４軸のスピンドル軸で順次第１の研磨手段
と第２の研磨手段で研磨加工することを可能とし、研磨
加工及び作業性の効率化が図れ、又、半導体ウエハはヘ
ッドに一枚宛取着されているため極薄化、拡径化されて
いても破壊することなく研磨加工できるものであり、更
に、複数枚収納された送出側カセットの半導体ウエハを
送出、第１の研磨加工、第２の研磨加工、洗浄、収納ま
でを自動的に行なえるものであり、研磨加工面に他部材
の接触や埃等の付着が防止でき超高精度に維持できる画
期的な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の全自動２プラテン研磨装置の実
施例の説明のための概要平面図である。

【符号の説明】

Ｗ 半導体ウエハ １ 基体 ２ 送出側移送手段 ２ａ 送出側カセット ２ｂ 送出側移送ロボット ３ ヘッド ４ スピンドル軸段 ５ コラム ６ 第１の研磨手段 ７ 第２の研磨手段 ８ 洗浄ユニット ９ 仮置台 １０ 洗浄用移送手段 １１ 収納用移送手段 １１ａ 収納側移送ロボット １１ｂ 収納側カセット Ａ ヘッドの位置 Ｂ ヘッドの位置 Ｃ ヘッドの位置 Ｄ ヘッドの位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハに研磨加工を自動的に施すた
   めの研磨装置であって、基体と、該基台に配設した半導
   体ウエハを単品毎に送出移送する送出側移送手段と、該
   送出側移送手段で移送させた半導体ウエハを下面に取着
   するヘッドと、該ヘッドを下端に夫々備えた４組のスピ
   ンドル軸と、該４組のスピンドル軸を４方向に等間隔で
   回転及び昇降自在に担持させた前記基台に立設させた回
   動及び停止可能なコラムと、前記基台に立設させた第１
   の研磨手段と第２の研磨手段と、第１の研磨手段と第２
   の研磨手段とで研磨加工後の半導体ウエハを洗浄するた
   めの洗浄ユニットと、該洗浄ユニットで洗浄後の半導体
   ウエハを仮置きする仮置台と、研磨加工後の半導体ウエ
   ハをヘッドから取外し前記洗浄ユニット又は前記仮置台
   に移送させる洗浄用移送手段と、前記仮置台から半導体
   ウエハを単品毎に収納移送する収納側移送手段とを備
   え、前記送出側移送手段で移送させた半導体ウエハを下
   面に取着するヘッドの位置のコラムの回動方向の直角位
   置のヘッドの位置の下方へ第１の研磨手段を配設し、該
   第１の研磨手段の上方に位置するヘッドの位置のコラム
   の回動方向の直角位置のヘッドの位置の下方へ第２の研
   磨手段を配設し、該第２の研磨手段の上方に位置するヘ
   ッドの位置のコラムの回動方向の直角位置のヘッドの位
   置の近傍に洗浄用移送手段を配設し研磨加工後の半導体
   ウエハを取外すことを特徴とする全自動２プラテン研磨
   装置。