JP2004063848A - 半導体ウエハの研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昨今の極薄化、拡径化する半導体ウエハでは加工前後、加工中に破壊してしまうことが屡々あり、その為に、単品の半導体ウエハを単独のスピンドル軸に貼着させて研磨加工しているが、加工時間がかかっている。
【解決手段】本発明は、基体と、研磨用テーブルに備えた研磨プレートと、研磨用テーブルの片側に備えた複数の半導体ウエハを乗載させる貼付用テーブルと、研磨用テーブルの他側に備えた複数の半導体ウエハを乗載させる剥離用テーブルと、貼付用テーブルに半導体ウエハを送出移送する送出側移送手段と、剥離用テーブルから半導体ウエハを収納移送する収納側移送手段と、貼付用テーブルの半導体ウエハを夫々貼着させる複数のスピンドル軸と、複数のスピンドル軸を回転可能且つ昇降可能に担持させる回転コラムと、回転コラムをスライドさせるスライド手段とを備えた。
【選択図】
図１

Description

【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の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、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の電子関連機器、所謂モバイル機器、ＯＡ機器等の集積回路に使用されており、その開発は日々進歩しており機器そのものの小型化に伴う極薄化と、歩留まりの観点からのより超高精度の加工精度と、生産性の観点からより一層の拡径化、更には、加工時間の短縮化つまり量産化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】
又、従来の研磨装置は、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、その為に、単品の半導体ウエハを単独のスピンドル軸の下端に備えたチャックに貼着させて単品毎に研磨加工する方法が用いられているが、加工時間がかかり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、基体に配設した研磨用テーブルに備えた研磨プレートと、研磨用テーブルの片側に備えた複数の半導体ウエハを同時に乗載させる貼付用テーブルと、研磨用テーブルの他側に備えた複数の半導体ウエハを同時に乗載させる剥離用テーブルと、貼付用テーブルに半導体ウエハを送出側カセットから送出移送する送出側移送手段と、剥離用テーブルから半導体ウエハを収納側カセットに収納移送する収納側移送手段と、貼付用テーブルへ乗載させた複数の半導体ウエハを夫々貼着させるチャックを下端に備えて並設させた複数のスピンドル軸と、複数のスピンドル軸を夫々回転可能且つ夫々昇降可能に担持させる回転コラムと、回転コラムを貼付用テーブルと研磨用テーブルと剥離用テーブルとの位置にスライドさせるスライド手段とを備えたものである。
【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の全自動化を計り、複数枚の半導体ウエハを同時に且つ連続させて研磨加工を施し能率化を図り、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の量産化を図る研磨装置に創達し、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研磨装置は、他方方向に回転する回転コラムに複数のスピンドル軸を夫々回転可能且つ夫々昇降可能に担持させると共に、回転コラムを貼付用テーブルと研磨用テーブルと剥離用テーブルとの夫々の位置にスライドさせるスライド手段を備え、更に、複数の半導体ウエハを同時に乗載させるスペースを有した貼付用テーブルと剥離用テーブルとを備えており、研磨加工前又は研磨加工後の複数の半導体ウエハを同時に複数のスピンドル軸に貼着又は剥離させることができると共に、同時に研磨加工中の夫々の半導体ウエハを夫々のスピンドル軸で自在に加圧調整を可能とするものであり、夫々の半導体ウエハの研磨加工の条件を可変設定できるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
斯る目的を達成した本発明の半導体ウエハの研磨装置を以下実施の形態の図面によって説明する。
【００１０】
図１は本発明の半導体ウエハの研磨装置の実施の形態の説明のための概要平面図であり、図２は本発明の半導体ウエハの研磨装置の実施の形態の説明のための概要側面図である。
【００１１】
本発明は、半導体ウエハＷ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の研磨装置に関するものであり、半導体ウエハＷ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１と、該基体１に配設した研磨用テーブル２に備えた一方方向に回転する研磨プレート２ａと、前記研磨用テーブル２の片側に備えた複数の半導体ウエハＷを外周に沿って等間隔で同時に乗載させるスペースを有し等間隔で回動停止が可能な貼付用テーブル３と、前記研磨用テーブル２の他側に備えた複数の半導体ウエハＷを外周に沿って等間隔で同時に乗載させるスペースを有し等間隔で回動停止が可能な剥離用テーブル４と、前記貼付用テーブル４に研磨加工前の半導体ウエハＷを単品毎に送出側カセット５ａから送出移送する送出側移送手段５と、前記剥離用テーブル４から研磨加工後の半導体ウエハＷを単品毎に収納用カセット６ａに収納移送する収納側移送手段６と、前記貼付用テーブル３へ乗載させた複数の半導体ウエハＷを夫々貼着させるチャック７ａを下端に備えて並設させた複数のスピンドル軸７と、該複数のスピンドル軸７を夫々回転可能且つ夫々昇降可能に等間隔で担持させると共に他方方向に回転する回転コラム８と、該回転コラム８を前記貼付用テーブル３と前記研磨用テーブル２と前記剥離用テーブル４との夫々の位置にスライドさせるスライド手段９とを備えたものである。
【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、更には、量産化に充分に対応できる複数のスピンドル軸７を用いた全自動のポリシングマシーン、ラッピングマシーンの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内側に配設するクリーンルームのケーシングであり、全体的には略長立方形状を呈しており、高さは作業性を考慮した適宜に設定されるものである。
【００１４】
そして、研磨プレート２ａはラッピングプレート、又は、ポリシングプレートであり、基体１の下方に配設した研磨用テーブル２の上面に備えて半導体ウエハＷの研磨面に研磨加工を施すもので、駆動源のモーター（図示しない）により一方方向に回転可能に備えているものである。
【００１５】
次いで、貼付用テーブル３は研磨用テーブル２の片側に備えており、複数の半導体ウエハＷを外周に沿って等間隔で同時に乗載させるスペースを有しているもので、半導体ウエハＷの枚数は後述するスピンドル軸７と同数であり、図１に図示する如く、実施の形態では５枚であるが、３枚乃至８枚程度が良好なものであり、更に、貼付用テーブル３は等間隔で乗載させる複数の半導体ウエハＷが後述する送出側移送手段５によって一定位置に乗載されるように、等間隔で回転停止を可能としているものである。
【００１６】
次に、剥離用テーブル４は研磨用テーブル２の他側に備えており、つまり、研磨用テーブル２を中心にして両側に貼付用テーブル３と剥離用テーブル４とが配設されているもので、複数の半導体ウエハＷを外周に沿って等間隔で同時に乗載させるスペースを有しており、更に、剥離用テーブル４は後述する複数のスピンドル軸７で同時に剥離され、等間隔で乗載させる複数の半導体ウエハＷが後述する収納側移送手段６によって一定位置に移送されるように、等間隔で回転停止を可能としているものである。
【００１７】
更に、送出側移送手段５は貼付用テーブル３に研磨加工前の半導体ウエハＷを単品毎に送出側カセット５ａから送出移送するものであり、貼付用テーブル３の側方へ配設された送出側移送用ロボット５ｂと送出側カセット５ａを載置させる送出側カセット載置台５ｃとから成り、送出側カセット載置台５ｃは下方に駆動源の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）を備えており、送出側カセット５ａは函状のもので研磨加工前の多数枚の半導体ウエハＷを内部に水平に設けた複数の桟体の棚へ単品毎に収納しているもので、前記送出側カセット載置台５ｃの上面に載置されており、送出側移送用ロボット５ｂは前記送出側カセット５ａ内に収納されている複数の半導体ウエハＷを単品毎に先端に吸着パット等を備えたエア又はオイル等で進退するシリンダを備えた棒状の送出側移送アーム等を備え、前記貼付用テーブル３へ半導体ウエハＷを乗載させるものである。
【００１８】
つまり、前記送出側カセット５ａに収納された研磨加工前の半導体ウエハＷは、送出側エレベータ機構の昇降と、送出側移送用ロボット５ｂの移送アームの進退、旋回、枢動と、吸着パットのバキューム吸着とによって吸着され、単品毎に順次貼付用テーブル３に乗載されるものである。
【００１９】
更には、収納側移送手段６は剥離用テーブル４から研磨加工後の半導体ウエハＷを単品毎に収納側カセット６ａに収納移送するもので、送出側移送手段６と同様に収納側エレベータ機構（図示しない）を備えた収納側カセット載置台６ｃ、収納側カセット６ａ、収納側移送用ロボット６ｂとを備えており、収納側カセット６ａは収納側カセット載置台６ｃに載置されており、該収納側カセット載置台６ｃを上面に備えた収納側エレベータ機構の昇降と収納側移送用ロボット６ｂとによって収納側カセット６ａの中の棚に半導体ウエハＷを単品毎に収納するものである。
【００２０】
次に、複数のスピンドル軸７は後述する回転コラム８に担持させているもので、夫々のスピンドル軸７の下端に夫々半導体ウエハＷを貼着させるチャック７ａを備えており、貼付用テーブル３へ乗載させた複数の半導体ウエハＷと同数備えるもので、図１に図示する如く、実施の形態では５組が並設されているものである。
【００２１】
そして、回転コラム８は複数のスピンドル軸７を夫々回転可能且つ夫々昇降可能に等間隔で担持させているもので、つまり、下端に半導体ウエハＷを貼着させた夫々のスピンドル軸７は研磨加工のための任意方向に自転をすると共に、夫々のスピンドル軸７は夫々昇降可能に回転コラム８に担持されており、更に、回転コラム８が研磨プレート２ａと反対の方向の他方方向に回転することによって、研磨加工される半導体ウエハＷは自転と公転とをするものである。
【００２２】
次いで、スライド手段９は複数のスピンドル軸７を等間隔で担持させた回転コラム８を貼付用テーブル３と研磨用テーブル２と剥離用テーブル４との夫々の位置にスライドさせるものであり、基体１の上方に配設されたレールと、該レールをスライドするスライダのようなもので構わなく、その構造は特に問わないものである。
【００２３】
次いで、本発明の半導体ウエハＷの研磨装置の研磨加工の行程を説明すると、先ず、研磨加工前の半導体ウエハＷは送出側カセット５ａに収納されており、送出側移送手段５によって貼付用テーブル３に移送されるもので、図示する実施の形態では、半導体ウエハＷは２つの送出側カセット５ａへ夫々複数枚収納されており、夫々の送出側カセット５ａは夫々送出側カセット載置台５ｃに載置され、該送出側カセット載置台５ｃと機械的に接続された送出側エレベータ機構の昇降によって送出される位置を調整され、一枚目の半導体ウエハＷは送出側移送手段５の送出側移送ロボット５ｂに備えた送出側移送アームの吸着パットの吸着によって持ち上げられ、送出側移送アームの進退と昇降と旋回によって貼付用テーブル３の上面に移送され、吸着パットのバキューム吸着を解除することによって貼付用テーブル３の上面に乗載させられるものである。
【００２４】
続いて、二枚目の半導体ウエハＷを同様に貼付用テーブル３の上面に乗載させるものであるが、この時、貼付用テーブル３は等角度で回動しており、一枚目の半導体ウエハＷの隣に乗載されるもので、三枚目以後も同様に順次等間隔で乗載され、スピンドル軸７の数だけ等間隔で乗載されるものである。
【００２５】
そして、回転コラム８がスライド手段９によって貼付用テーブル３の真上に移動して、複数のスピンドル軸７を降下させることで同時に複数の半導体ウエハＷを吸着又は貼着させるものである。
【００２６】
次に、複数のスピンドル軸７を上昇させると共に、回転コラム８がスライド手段９によって研磨用テーブル２の真上に移動させ、回転コラム８を他方向に回転させると共に、研磨用テーブル２の研磨プレート２ａを一方方向に回転させて、複数のスピンドル軸７を降下させることで複数の半導体ウエハＷは研磨プレート２ａによって同時に研磨加工を施されるものである。
【００２７】
次には、複数のスピンドル軸７を上昇させると共に、回転コラム８がスライド手段９によって剥離テーブル４の真上に移動させ、複数のスピンドル軸８の下端に貼着させた夫々の半導体ウエハＷを同時に剥離させるものであり、剥離する手段は各種考慮され公知の手段で構わないものである。
【００２８】
更に、剥離用テーブル４の上面に剥離された複数の半導体ウエハＷは、剥離用テーブル４が等間隔に回動停止を繰り返すことから一定位置で単品毎に収納側移送手段６により、収納側カセット６ａに収納されるものであり、収納側移送手段６は前述の送出側移送手段５と同様な構造のものであり、その動作が逆になるものであり、詳述は省略するものである。
【００２９】
本発明は、上述の工程を全自動で且つ規則的に繰返し、送出側カセット５ａに収納されている全ての半導体ウエハＷを順次研磨加工を施し、次の研磨加工前の複数の半導体ウエハＷが収納されている送出側カセット５ａと交換し、更に、研磨加工後の複数の半導体ウエハＷの収納を終えた収納側カセット６ａは取り外され、空の収納側カセット６ａと取り替えられるものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は前述の構成により、貼付用テーブルに乗載された研磨加工前の複数の半導体ウエハを同時に複数のスピンドル軸の下端に貼着させることができ、更に、複数の半導体ウエハに同時に研磨加工を施すことができ、更には、夫々のスピンドル軸が昇降可能なことから夫々の半導体ウエハの研磨加工の条件を可変することができるもので、加えて、研磨加工後の複数の半導体ウエハを同時に複数のスピンドル軸の下端から剥離テーブルに剥離させることができ、又、送出側カセットからの複数の半導体ウエハの貼付用テーブルへの乗載、及び、剥離テーブルから収納側カセットへの収納は研磨加工中に実施されるもので、複数枚の半導体ウエハの研磨加工が同時に無駄な時間をかけることなく効率的に実施できるもので画期的な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の半導体ウエハの研磨装置の実施の形態の説明のための概要平面図である。
【図２】図２は本発明の半導体ウエハの研磨装置の実施の形態の説明のための概要側面図である。
【符号の説明】
Ｗ　　　半導体ウエハ
１　　　基体
２　　　研磨用テーブル
２ａ　　研磨プレート
３　　　貼付用テーブル
４　　　剥離用テーブル
５　　　送出側移送手段
５ａ　　送出側カセット
５ｂ　　　　送出側移送ロボット
５ｃ　　送出側カセット載置台
６　　　収納側移送手段
６ａ　　収納用カセット
６ｂ　　　　収納側移送ロボット
６ｃ　　収納側カセット載置台
７　　　スピンドル軸
７ａ　　チャック
８　　　回転コラム
９　　　スライド手段

Claims (1)

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、該基体に配設した研磨用テーブルに備えた一方方向に回転する研磨プレートと、前記研磨用テーブルの片側に備えた複数の半導体ウエハを外周に沿って等間隔で同時に乗載させるスペースを有し等間隔で回動停止が可能な貼付用テーブルと、前記研磨用テーブルの他側に備えた複数の半導体ウエハを外周に沿って等間隔で同時に乗載させるスペースを有し等間隔で回動停止が可能な剥離用テーブルと、前記貼付用テーブルに研磨加工前の半導体ウエハを単品毎に送出側カセットから送出移送する送出側移送手段と、前記剥離用テーブルから研磨加工後の半導体ウエハを単品毎に収納用カセットに収納移送する収納側移送手段と、前記貼付用テーブルへ乗載させた複数の半導体ウエハを夫々貼着させるチャックを下端に備えて並設させた複数のスピンドル軸と、該複数のスピンドル軸を夫々回転可能且つ夫々昇降可能に等間隔で担持させると共に他方方向に回転する回転コラムと、該回転コラムを前記貼付用テーブルと前記研磨用テーブルと前記剥離用テーブルとの夫々の位置にスライドさせるスライド手段とを備えたことを特徴とする半導体ウエハの研磨装置。

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