JP2020175454A - 片面研磨装置へのウェーハ装填装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、水の表面張力によりウェーハを保持する研磨ヘッドを備え、研磨ヘッドに孔部を形成して、真空吸引を利用して研磨ヘッドの保持面にウェーハを貼り付ける技術が開示されている。
また、特許文献2には、研磨ヘッドの下面に両面粘着シートを貼り付け、水の表面張力および吸着シートの粘着性により、基板を吸着シートに密着させて保持する技術が開示されている。
また、前記特許文献2に記載の技術では、治具等を用いて研磨ヘッドの下面にウェーハを押さえつけなければならず、押さえつけの際、ウェーハの表面に接触痕が残ることや、パッド上の異物などでウェーハの表面が傷つけられることがある。
この場合、その後の研磨処理により接触痕、傷を除去することも考えられるが、研磨取代が少ない場合は、接触痕、傷を除去することができないという課題がある。
また、ウェーハと水吐出槽との距離を監視することにより、ウェーハと水吐出槽とが接触した際にウェーハの装填を停止することができる。これにより、接触の再発防止の対策を行い、ウェーハと水吐出槽との接触による接触痕が生じたウェーハの製造数を最小限とすることができる。
この発明によれば、透明度が高い石英ガラスを用いることにより、センサーによる測定精度を高めることができる。
この発明によれば、共焦点同軸方式は三角測距方式とは異なり、発光部と受光部の光軸が交わる検出角度がゼロであり、測定対象物に対して発光部と受光部ともに光軸が垂直であるため、ウェーハと水吐出槽の突起部間に介在する水流による光の乱反射の影響を防ぎ、信頼性良く両者間の距離を監視することができる。
この発明によれば、変位センサーに水吐出槽から漏れ出た水がかかるのを防止することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態のウェーハ装填装置2は、片面研磨装置1にウェーハWを装填するための装置である。まず、ウェーハ装填装置2によるウェーハWの装填対象である片面研磨装置1について説明する。
図1に示すように、片面研磨装置1は、軸回りに回転可能なヘッド回転軸11と、ヘッド回転軸11の下端部に接続された研磨ヘッド12と、研磨ヘッド12の下方に設けられたバックパッド13と、バックパッド13の下面の外周側に設けられ、ウェーハWの外周端部に接触するリテーナー14と、図示しない定盤と、を備える。
研磨ヘッド12は、ヘッド回転軸11の回転中心を中心とする円形の厚肉板状体から構成される。この研磨ヘッド12は、水の表面張力によりウェーハWを保持する。
リテーナー14は、バックパッド13の下面に設けられるリング状部材から形成され、ウェーハWがバックパッド13と研磨パッドの隙間から外れないように保持している。また、リテーナー14の内径は、ウェーハWの外径よりも若干大きい。
定盤は、回転自在に支持され、研磨ヘッド12の回転方向と同方向または逆方向に回転する。定盤上には、研磨パッドが貼り付けられ、ウェーハWの下面が所定の力で押圧されることにより、ウェーハWの研磨が行われる。
次に、ウェーハWを片面研磨装置1に装填するウェーハ装填装置2の詳細について説明する。
ウェーハ装填装置2は、図示しないロボットハンドなどによって搬送されたウェーハWを片面研磨装置1の研磨ヘッド12の下面に装填する装置である。図1および図2に示すように、ウェーハ装填装置2は、基台2A上に設けられる仮受台21と、仮受台21の板状部21A上に配置された水吐出槽22と、仮受台21を昇降させる第1昇降装置23と、水吐出槽22を昇降させる第2昇降装置24と、制御装置3(図2参照)と、ブラケット5を介して水吐出槽22に取り付けられた変位センサー4とを備える。
板状部21Aは、所定厚さの円形板状体である。板状部21A上であって第2昇降装置24と起立部21Bとの間には、複数のエアブロー211が配置されている。エアブロー211は、板状部21Aの中心周りに複数箇所(本実施形態では4箇所)に設けられている。エアブロー211は、ウェーハWを装填する前に、バックパッド13の下面である保持面13Aの余分な水分を飛ばす機能を有する。
仮受部213の上面は、板状部21Aの中心に向かうにしたがって低くなるように傾斜したテーパ面とされている。ウェーハWを受ける際には、仮受部213のテーパ面が、ウェーハWの外周縁のR面取り部と当接し、ウェーハWの外周縁を支持する。
凹部22Aは、上方から見て水吐出槽22の外周よりも小径の円形状に形成されている。凹部22Aの中心は、水吐出槽22の中心と同じとされ、漏斗状または球面状の傾斜面を有している。凹部22Aは、ウェーハWが仮受台21に支持された際、ウェーハWの中央下方に位置する。
吐出部22Bは、凹部22Aの底部に形成される複数箇所の孔221を備え、これらの孔221からウェーハWと凹部22A内の空間に水を吐出する。孔221は、水吐出槽22の内部に形成される十字状の配管222に連通し、配管222には、水吐出槽22の外周に接続される水供給管223から水が供給される。
昇降装置本体23Aは、仮受台21を上下に昇降させる本体部分であり、軸受部231および軸部232を備える。
軸受部231は、ボールスプライン軸受から構成され、基台2A上に固定される。
軸部232は、外周面にスプライン溝が形成された軸状部材から構成され、軸受部231内に挿入される。軸部232の上端は、仮受台21の下面中心に取り付けられている。軸部232の下端は、第1昇降装置23の下方に設けられるエアシリンダ2Bに接続されている。
エアシリンダ2Bが伸縮すると、軸部232は上下に昇降し、これに伴い、仮受台21も上下に昇降する。
固定筒部233は、円形状の筒状体から構成され、軸受部231を囲むように設けられ、下端が基台2Aに固定されている。
移動筒部234は、固定筒部233よりも径の小さな円筒状体から構成され、下部は固定筒部233の内部に収容される。移動筒部234は、軸部232の上下動に伴い、上下に昇降し、軸部232が外部に露出することを防止する。
昇降装置本体24Aは、水吐出槽22を昇降させる本体部分であり、シリンダ本体241および昇降部242を備える。
シリンダ本体241は、水平方向(本実施形態では、Y方向)にオフセットして設けられ、ボルト等により板状部21Aに固定されている。
昇降部242は、上端が後述するベース部243を介して水吐出槽22の下面に取り付けられている。昇降部242は、図示しないエアの供給源からシリンダ本体241にエアが供給され、昇降部242の上部が上下方向に伸縮し、昇降部242の伸縮に伴い、水吐出槽22が上下に昇降する。
第1移動筒部244は、昇降装置本体24Aを囲む筒状体であり、上端がベース部243に固定されている。
固定筒部245は、第1移動筒部244の内側に配置され、昇降装置本体24Aを囲む円筒状体から構成されている。固定筒部245の下端は、仮受台21の板状部21Aに固定されている。
上記したカバー部24Bは、シリンダ本体241と同様に、Y方向にオフセットして設けられている。
変位センサー4は、水吐出槽22を上昇させる際に、ウェーハWと水吐出槽22との距離を測定することによって、ウェーハWと水吐出槽22(突起部22C)との接触を検知する。変位センサー4は、ベース部243およびブラケット5を介して水吐出槽22の下面に固定されている。
変位センサー4は、共焦点同軸方式であり、従来の三角測距センサーとは異なり、発光部と受光部の光軸が交わる検出角度がゼロであり、測定対象物に対して発光部と受光部ともに光軸が垂直である。
スカート部52は、センサー本体部41の両側に沿うように形成されている。
ブラケット5は、変位センサー4と水吐出槽22との間に配置され、変位センサー4を上方から覆うことによって、変位センサー4のカバーとしての機能を有する。
第1貫通孔22Dに対応して、カバー部24Bのベース部243には第2貫通孔247が形成され、ブラケット5には第3貫通孔53が形成されている。
第1貫通孔22Dの軸線と第2貫通孔247の軸線と第3貫通孔53の軸線とは、同一直線上に配置されている。第1貫通孔22Dの内径と第2貫通孔247の内径と第3貫通孔53の内径とは、略同一である。
透明部材6は、円柱形状をなしている。透明部材6の外径は、貫通孔22D,247,53の内径と略同一か、やや小さい。透明部材6は、透明部材6の上端が突起部22Cの上端と一致するように、貫通孔22D,247,53に嵌め込まれている。
透明部材6を形成する材料は、石英ガラスに限ることはなく、例えば、ポリカーボネートなどの樹脂材料を採用してもよい。透明部材6を形成する材料として、石英ガラスは、透明度が高いため好適である。
図5に示すように、ウェーハ装填装置2の制御方法は、ウェーハ設置工程S1と、仮受台上昇工程S2と、水吐出工程S3と、水吐出槽上昇工程S4と、接触判定工程S5と、ウェーハ装填工程S6と、装置停止工程S7と、を有する。
次に、仮受台上昇工程S2では、第1昇降装置23の昇降装置本体23Aにより、仮受台21を上昇させ、ウェーハWをバックパッド13の保持面13Aに接近させる。
また、ウェーハWと水吐出槽22との距離を監視することにより、ウェーハWと水吐出槽22とが接触した際にウェーハWの装填を停止することができる。これにより、接触の再発防止の対策を行い、ウェーハWと水吐出槽22との接触による接触痕が生じたウェーハWの製造数を最小限とすることができる。
また、透明部材6で貫通孔22Dを塞ぐことによって、貫通孔22Dを介して水が水吐出槽22の下方に漏れて変位センサー4が濡れるのを防止することができる。
また、共焦点同軸方式の変位センサー4は三角測距方式のセンサーとは異なり、発光部と受光部の光軸が交わる検出角度がゼロであり、測定対象物に対して発光部と受光部ともに光軸が垂直であるため、ウェーハWと水吐出槽22の突起部22C間に介在する水流による光の乱反射の影響を防ぎ、信頼性良く両者間の距離を監視することができる。
例えば、上記実施形態では、水吐出槽22は、水を吐出するものとしたがこれに限ることはなく、水吐出槽22から他の液体や、空気などの気体を吐出してウェーハWを上昇させてもよい。
また、上記実施形態では、ウェーハWと突起部22Cが接触したときに停止するように設定されているが、ウェーハWと水吐出槽22との距離が所定値より小さくなった場合にアラームを発報しても良い。
Claims (7)
- 片面研磨装置にウェーハを装填する片面研磨装置へのウェーハ装填装置であって、
前記ウェーハの外周縁で当接し、前記ウェーハを支持する仮受台と、
前記仮受台に支持された前記ウェーハに対して下方から吐出する水によって前記ウェーハを上昇させる水吐出槽と、
前記水吐出槽を、前記仮受台に支持された前記ウェーハに接近、離間させる昇降装置と、
前記ウェーハと前記水吐出槽との距離を測定する変位センサーと、を有することを特徴とする片面研磨装置へのウェーハ装填装置。 - 前記水吐出槽は、
前記仮受台に支持された前記ウェーハの中央下方に配置された凹部と、
前記凹部の底部に形成され、前記凹部内に水を吐出する吐出部と、
前記凹部の周囲から突出する環状の突起部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の片面研磨装置へのウェーハ装填装置。 - 前記水吐出槽には、前記突起部の位置で上下に貫通する貫通孔が設けられ、
前記変位センサーは、前記貫通孔の下方から前記ウェーハと前記突起部との距離を測定する請求項2に記載の片面研磨装置へのウェーハ装填装置。 - 前記水吐出槽は、前記貫通孔を塞ぐ透明部材を有し、
前記変位センサーは、前記透明部材を介して前記ウェーハと前記突起部との距離を測定する請求項3に記載の片面研磨装置へのウェーハ装填装置。 - 前記透明部材は石英ガラスである請求項4に記載の片面研磨装置へのウェーハ装填装置。
- 前記変位センサーは、共焦点同軸方式である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の片面研磨装置へのウェーハ装填装置。
- 前記変位センサーと前記水吐出槽との間に配置され、前記変位センサーの上方を覆うカバーを有する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の片面研磨装置へのウェーハ装填装置。
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