JP2023139675A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェーハを、その上面に水層を形成した状態を維持したまま洗浄ユニットへと搬送すること。【解決手段】加工装置1は、チャックテーブル10と、加工ユニット20と、第1の搬送ユニット61及び第2の搬送ユニット62と、制御部90とを備え、第2の搬送ユニット62は、プレート66の下面に開口してウェーハ100の被加工面に均等に圧力を加えるように水を噴射する複数の水噴射口781を備え、制御部90は、保持面11から水とエアとの混合流体を噴出させて保持面11とウェーハ100の下面との間に混合液層92を形成するとともに、プレート66の水噴射口781から水を噴射してウェーハ100の被加工面とプレート66の下面との間に水層91を形成し、爪671を互いに接近する方向に移動させて爪671がウェーハ100の外周縁を支持することによって、ウェーハ100に形成した水層91を維持してウェーハ100を洗浄ユニット50に搬送する。【選択図】図7

Description

本発明は、ウェーハを加工する加工装置に関する。
チャックテーブルに保持されたウェーハにスラリーを供給して研磨パッドを用いてウェーハの上面を研磨する研磨装置は、研磨後のウェーハの上面を洗浄する洗浄ユニットと、チャックテーブルから洗浄ユニットにウェーハを搬送する搬送ユニットとを備えている。この搬送ユニットは、特許文献1―4に開示されているように、ウェーハの外周縁をエッジクランプによって保持し、上面に水層を形成して搬送している。ウェーハの上面に形成した水層によって上面を濡れた状態に維持することで、スラリーの固着を防止している。
チャックテーブルが保持しているウェーハを搬送ユニットのエッジクランプが保持する際は、チャックテーブルの保持面から水とエアとの混合液を噴出させ、混合液によって保持面から浮上したウェーハをエッジクランプで保持している。
特開2018-056488号公報 特開2009-252877号公報 特開2011-091246号公報 特開2014-004658号公報
保持面とウェーハとの間に介在する混合液の気泡は、ウェーハの外周縁に至り破裂する。その気泡の破裂によって、混合液によって浮いているウェーハはばたつく。そして、このばたつきによって、ウェーハが傾く。そのため、傾いた状態のウェーハをエッジクランプが保持することとなり、この傾きによって上面に供給した水が垂れ落ち、水層を形成することができないという問題がある。
したがって、ウェーハを洗浄ユニットに搬送するウェーハ搬送ユニットを備える加工装置は、ウェーハを水平な状態で保持して上面に水層を形成した状態を維持して、洗浄ユニットにウェーハを搬送するという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、保持面で保持したウェーハを加工する加工装置であって、該保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、該保持面に保持されたウェーハを加工する加工ユニットと、ウェーハの上面を洗浄する洗浄ユニットと、ウェーハを搬送する搬送ユニットと、制御部とを備え、該搬送ユニットは、ウェーハを保持する搬送パッドと、該搬送パッドを移動させる移動機構とを備え、該搬送パッドは、保持するウェーハの周方向に間隔をあけて少なくとも3つの爪を配置するプレートと、該爪を該プレートの下面に平行な方向に水平移動させる水平移動機構と、該プレートのうち該爪に囲まれた部分の下面に開口して該加工ユニットが加工したウェーハの被加工面に均等に圧力を加えるように水を噴射する複数の水噴射口と、を備え、該制御部は、該保持面が保持したウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に隙間が形成されるように該搬送パッドを移動させて該爪が該ウェーハの外周を囲むことと、該保持面から水とエアとの混合流体を噴出させて該保持面と該ウェーハの下面との間に混合液層を形成するとともに、該プレートの該水噴出口から水を噴出して該ウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に水層を形成することと、該ウェーハの外周を囲っている該爪を互いに接近する方向に移動させ、該爪が該ウェーハの外周縁と下面とを支持することと、該ウェーハの被加工面に形成した該水層を維持し、該爪が支持した該ウェーハを該洗浄ユニットに搬送することと、を制御することを特徴とする。
ウェーハの被加工面は、ウェーハの中央部に形成された円形の凹部の底面である場合がある。
また、該爪は、該保持面に垂直な方向に昇降自在に該プレートに配置されていることが望ましい。
本発明によれば、チャックテーブルの保持面とウェーハの下面との間の隙間に形成された混合液層に含まれる気泡がウェーハの外周端で破裂した場合であっても、プレートの下面に開口する複数の水噴射口から供給される水によってウェーハの被加工面(上面)の全面に亘って水層が供給され、この水層によって爪で下面を支持されているウェーハの被加工面には下向きの均等な圧力が加えられるため、ウェーハがバタつくことがなく、ウェーハは、傾くことなく水平状態を維持する。したがって、ウェーハを、その上面に水層を形成した状態を維持したまま洗浄ユニットへと搬送することができ、加工時にウェーハの被加工面に付着した研削屑やスラリーなどの異物がウェーハを洗浄ユニットへと搬送する間に乾燥することがなく、ウェーハの被加工面に付着した異物は、洗浄ユニットにおいて確実に除去される。
本発明に係る加工装置の一形態としての研磨装置の破断斜視図である。 研削加工されたウェーハの斜視図である。 第2の搬送ユニットの要部の斜視図である。 第2の搬送ユニットの搬送パッドの下降前の状態を示す破断側面図である。 図4のA部拡大詳細図である。 第2の搬送ユニットをプレートとウェーハとの間に隙間が形成されるまで下降させた状態を示す破断側面図である。 第2の搬送ユニットのプレートの下面とウェーハの被研磨面との間に水層を形成し、チャックテーブルの保持面とウェーハの下面との間に気液混合層を形成した状態を示す破断側面図である。 第2の搬送ユニットのエッジクランプ機構によってウェーハをクランプしてチャックテーブルの保持面から離脱させた状態を示す破断側面図である。
[研磨装置の構成]
図1に示す研磨装置1は、被研磨物である円板状のウェーハを研磨加工する装置であって、保持面11でウェーハを保持するチャックテーブル10と、チャックテーブル10の保持面11に保持された100を研磨加工する加工ユニット30と、ウェーハの上面(被研磨面)を洗浄する洗浄ユニット50と、ウェーハ100を搬送する第1の搬送ユニット61及び第2の搬送ユニット62と、制御部90とを備えている。
図2に示すウェーハ100は、単結晶のシリコン母材で構成されており、図2に示す状態において下方を向いている表面103には、複数の不図示のデバイスが形成されている。そして、ウェーハ100は、その表面103側がチャックテーブル10の保持面11に吸引保持され、裏面104が研磨加工の前工程である研削加工によって所定の厚みに研削されている。
具体的には、図2に示すように、ウェーハ100は、その裏面104のうち、デバイスが形成されていない領域に対応する外周部分が研削されず、デバイスが形成されている領域に対応する中央部のみが不図示の研削砥石によって研削される。この結果、研削後のウェーハ100の裏面104の中央部には円形の凹部101が形成され、この凹部101の外周側に当初の厚さが維持された円環状の凸部が補強部102として形成される。このように中央の円形の凹部101の周囲に円環状の補強部102が形成されたウェーハ100は、補強部102によって剛性が高められ、その後の取り扱いが容易になる。なお、研磨装置1による研磨の対象となるウェーハは、図2に示したウェーハ100に限られず、裏面が平坦なウェーハであってもよい。
チャックテーブル10は、円板状の部材であって、図1及び図4に示すように、その中央部に形成された円形の凹部12には、多孔質のセラミックなどで構成された円板状のポーラス部材13が組み込まれている。そして、ポーラス部材13は、その上面が円板状のウェーハ100を吸引保持する保持面11を構成している。
ここで、ポーラス部材13には、図4~図7に示すように、真空ポンプなどの吸引源14、エアコンプレッサなどのエア供給源15及びウォータポンプなどの水供給源16がそれぞれ接続されている。具体的には、ポーラス部材13には、配管17が接続されており、この配管17からは真空配管18とエア配管19と水配管20とが分岐している。そして、真空配管18には、可変オリフィス21と電磁開閉弁22とを介して吸引源14が接続され、エア配管19には、可変オリフィス23と電磁開閉弁24とを介してエア供給源15が接続され、水配管20には、可変オリフィス25と電磁開閉弁26とを介して水供給源16が接続されている。なお、3つの電磁開閉弁22,24,26は、図1に示す制御部90にそれぞれ電気的に接続されており、その開閉が制御部90によって制御される。
また、チャックテーブル10は、その下方に配置された不図示のモータを含む回転駆動機構によって、その垂直な中心軸回りに所定の速度で回転駆動される。なお、不図示のモータは、図1に示す制御部90に電気的に接続されており、その駆動が制御部90によって制御される。
研磨装置1は、図1に示すように、Y軸方向(前後方向)に長い矩形ボックス状のベース2を備えており、このベース2の内部には、矩形ブロック状の内部ベース3が収容されている。そして、この内部ベース3上には、チャックテーブル10をY軸方向(前後方向)に沿って移動させるための水平移動機構4が設けられている。この水平移動機構4は、ブロック状のスライダ5を備えており、このスライダ5は、Y軸方向(前後方向)に沿って互いに平行に配置された左右一対のガイドレール6に沿ってY軸方向に摺動可能である。したがって、このスライダ5に支持されたチャックテーブル10とこれを回転駆動する不図示の回転駆動機構は、スライダ5と共にY軸方向に沿って摺動可能である。
そして、内部ベース3上の左右一対のガイドレール6の間には、Y軸方向(前後方向)に延びる回転可能なボールネジ軸7が配設されており、このボールネジ軸7のY軸方向一端(図1の左端)は、駆動源である正逆転可能なモータ8に連結されている。また、ボールネジ軸7のY軸方向他端(図1の右端)は、内部ベース3上に立設された軸受9によって回転可能に支持されている。なお、ボールネジ軸7には、スライダ5から下方に向かって突設された不図示のナット部材が螺合挿通している。なお、モータ8は、制御部90に電気的に接続されており、その駆動が制御部90によって制御される。
したがって、モータ8によってボールネジ軸7を正逆転させると、このボールネジ軸7に螺合挿通する不図示のナット部材がスライダ5と共にボールネジ軸7に沿ってY軸方向(前後方向)に摺動するため、このスライダ5と共にチャックテーブル10もY軸方向に沿って一体的に移動する。この結果、チャックテーブル10の保持面11に吸引保持された被研磨物であるウェーハ100もY軸方向に沿って移動する。
また、図1に示すように、ベース2の上面には、Y軸方向に長い矩形の開口部27が形成されており、この開口部27にはチャックテーブル10がY軸方向に移動可能に配置されている。そして、ベース2の上面に開口する開口部27のチャックテーブル10の周囲は、矩形プレート状のカバー28によって覆われており、開口部27のカバー28の前後(-Y方向と+Y方向)の部分は、カバー28と共に移動して伸縮する蛇腹状の伸縮カバー29によってそれぞれ覆われている。したがって、チャックテーブル10がY軸方向のどの位置にあっても、開口部27が伸縮カバー29によって覆われており、開口部27からベース2の内部への異物の侵入が防がれる。
ウェーハ100の裏面104を研磨加工する加工ユニット(研磨機構)30は、Z軸方向の回転中心軸を有するスピンドル31と、スピンドル31を回転可能に支持するハウジング32と、スピンドル31を回転駆動するスピンドルモータ33と、スピンドル31の下端に接続されたマウント34と、マウント34の下面に着脱可能に装着された円板状の研磨パッド35とを備えている。なお、研磨パッド35は、円板状の基台351の下面に、不織布やウレタンなどの円板状のパッド材352を接着して構成されている。
なお、スピンドルモータ33は、制御部90に電気的に接続されており、その駆動が制御部90によって制御される。
また、図1に示すように、ベース2の上面の+Y軸方向端部(後端部)上には、コラム36が立設されており、このコラム36の-Y軸方向端面(前面)には昇降機構40が設けられている。この昇降機構40は、加工ユニット30をチャックテーブル10の保持面11に対して垂直な方向(Z軸方向)に沿って昇降動させるものであって、ハウジング32の背面に取り付けられた矩形プレート状の昇降板41及び昇降板41に取り付けられハウジング32を支持するホルダ45を、ハウジング32、ハウジング32に保持されたスピンドル31やスピンドルモータ33、研磨パッド35などと共に左右一対のガイドレール42に沿ってZ軸方向に昇降動させる。ここで、左右一対のガイドレール42は、コラム36の前面に垂直且つ互いに平行に配設されている。
そして、図1に示すように、左右一対のガイドレール42の間には、回転可能なボールネジ軸43がZ軸方向(上下方向)に沿って立設されており、ボールネジ軸43の上端は、駆動源である正逆転可能なモータ44に連結されている。また、ボールネジ軸43の下端は、不図示の軸受によってコラム36に回転可能に支持されており、このボールネジ軸43には、昇降板41の背面に後方(+Y軸方向)に向かって水平に突設された不図示のナット部材が螺合挿通している。なお、モータ44は、制御部90に電気的に接続されており、その駆動が制御部90によって制御される。
洗浄ユニット50は、加工ユニット30によって研磨されたウェーハ100を洗浄してその被研磨面に付着したスラリーや加工屑を除去するものであって、研磨加工後のウェーハ100を保持して回転するスピンナーテーブル51と、ウェーハ100の被研磨面に向けて洗浄水や高圧エアを噴射する噴射ノズル52を備えている。
図1に示すように、ベース2の前端側(-Y軸方向端部)には、研磨加工前の複数のウェーハ100を収納するカセット111と、研磨加工後のウェーハ100を収納するカセット112とが配置されている。カセット111及びカセット112の+Y方向側には、カセット111及びカセット112に対してウェーハ100を搬出入するための搬出入ユニット114が配設されている。この搬出入ユニット114は、ウェーハ100を保持する保持部115と、水平方向の軸を中心として保持部115を回転させて保持部115の表裏を反転させる反転駆動部116と、保持部115及び反転駆動部116を旋回させるアーム部117と、保持部115、反転駆動部116及びアーム部117を昇降させる昇降駆動部118とを備えている。
搬出入ユニット114の保持部115の可動範囲には、位置合わせユニット113が配設されている。位置合わせユニット113は、ウェーハ100が載置される位置合わせテーブル119と、位置合わせテーブル119の径方向に移動可能な複数の位置合わせピン120とを備えており、位置合わせテーブル119にウェーハ100が載置された状態で位置合わせピン120が互いに近づく方向に移動することにより、ウェーハ100が一定の位置に位置合わせされる。
位置合わせユニット113の近傍には、ウェーハ100を位置合わせユニット113からチャックテーブル10に搬送する第1の搬送ユニット61が配設されている。第1の搬送ユニット61は、ウェーハ100を吸引保持する保持部611と、保持部611を旋回させるアーム部612と、保持部611及びアーム部612を昇降させる昇降駆動部613とを備えている。
第1の搬送ユニット61の-X方向側には、研磨加工後のウェーハ100を洗浄ユニット50に搬送する第2の搬送ユニット62が配設されている。
以下、第2の搬送ユニット62の構成の詳細を図3~図5に基づいて説明する。
第2の搬送ユニット62は、昇降及び旋回可能なアーム63の水平部631の先端に取り付けられた搬送パッド64と、搬送パッド64をアーム63と共に上下方向(Z軸方向)に昇降動させる移動機構65(図4参照)を備えている。
上記搬送パッド64は、エッジクランプ機構によってウェーハ100を水平に支持する部材であって、図3に示すように、円板状のプレート66と、プレート66の外周部の周方向3箇所に等角度ピッチ(120°ピッチ)で垂直に挿通支持されたピン状の爪部材67(図3には、1つのみ図示)と、爪部材67をプレート66の径方向に沿って水平移動させる水平移動機構68を備えている。なお、プレート66は矩形状に形成されていてもよい。
また、爪部材67は、3つ以上で有れば3つに限定するものではない。また、等角度ピッチでなくてもよい。
また、図3に示すように、アーム63の水平部631の先端には円環状の取付部632が形成されており、この取付部632の周方向3箇所に等角度ピッチ(120°ピッチ)で上下方向に挿通するボルト69によってプレート66がアーム63の取付部632に水平に取り付けられている。そして、プレート66の上面側には、円板状の回動プレート70が配置されており、この回動プレート70の周方向3箇所には円弧状の長孔71が周方向に等角度ピッチ(120°ピッチ)で形成されている。また、この回動プレート70の中心部には、図4に示すように、円孔72が形成されている。
そして、上記回動プレート70に形成された3つの長孔71には、前記ボルト69が挿通している。したがって、回動プレート70は、各ボルト69が各長孔71内で相対的に摺動可能な角度範囲で軸中心回りに回動することができる。また、回動プレート70の外周の周方向3箇所からは、アーム部701(図3には、1つのみ図示)が周方向に等角度ピッチ(120°ピッチ)で径方向外方に向かって一体に突設されている。そして、回動プレート70の外周に突設された各アーム部701と、各爪部材67のプレート66の上方に突出する上端部とはリンク73によってそれぞれ互いに連結されており、各リンク73は、その一端がピン74によって各アーム部701に回動可能に枢着されている。ここで、プレート66の各爪部材67が設けられる周方向3箇所には、径方向に長い直線状の長孔75(図4参照)がそれぞれ形成されており、各長孔75に各爪部材67がそれぞれ挿通している。したがって、各爪部材67は、各長孔75内で摺動可能な範囲でプレート66の径方向(互いに接近及び離間する方向)に水平移動することができる。
また、図3に示すように、回動プレート70の外周の1箇所からは、連結アーム702が径方向外方に向かって一体に突設されており、この連結アーム702には、プレート66上に設置されたアクチュエータとしてのエアシリンダ76から延びるピストンロッド761の先端が連結されている。なお、エアシリンダ76は、これに圧縮エアが給排されることによって、ピストンロッド761が往復直線運動して回動プレート70を回動させる。なお、エアシリンダ76に対する圧縮エアの給排は、図1に示す制御部90によって制御される。
ここで、回動プレート70、エアシリンダ76及びリンク73は、各爪部材67をプレート66に形成された長孔75に沿ってプレート66の径方向に水平移動させる水平移動機構を構成しており、この水平移動機構と3つの爪部材67は、その先端(下端)の爪671でウェーハ100の外周縁と下面(エッジ部)とを把持してこれを保持するエッジクランプ機構を構成している。なお、爪部材67は、フッ素系樹脂などの摩擦係数の小さな樹脂で構成されており、プレート66は、酸化チタン、ガラス、アルミニウムなどの親水性の高い材料によって構成されている。
図4及び図5に示すように、プレート66のうち3つの爪部材67によって囲まれる部分の下部には凹状の水路77が形成されており、この水路77には垂直方向に延びる複数(多数)の水噴射通路78が整然と(同一円周上に等角度ピッチで)形成されている。そして、これらの水噴射通路78は、プレート66の下面に水噴射口781(図5参照)としてそれぞれ開口している。
また、図4に示すように、プレート66の下部に形成された水路77には、プレート66の中心部に上下方向に形成された水通路79が連通しており、この水通路79には、アーム63の先端部に形成された円環状の取付部632と回動プレート70の中心部に形成された円孔72とを貫通して上下に延びる水配管80の一端(下端)が連結されている。そして、水配管80の他端は、電磁開閉弁81を介して水供給源82に接続されている。なお、電磁開閉弁81は、図1に示す制御部90に電気的に接続されており、その開閉動作は、制御部90によって制御される。
以上のように構成された搬送パッド64は、図4に示す前記移動機構65によってアーム63と共に上下方向(Z軸方向)に沿って昇降可能であるが、この移動機構65は、次のように構成されている。
すなわち、移動機構65は、図1に示すベース2の内部に収容されており、起立するコラム83の垂直面に沿って配置されたガイドレール84とボールネジ軸85とを備えている。ここで、ボールネジ軸85の上端は、コラム83に固定された軸受86によって回転可能に支持されており、ボールネジ軸85の下端には、駆動源であるモータ87とエンコーダ88が取り付けられている。
また、ボールネジ軸85には、アーム63に取り付けられたナット部材89が螺合挿通している。したがって、モータ87が駆動されてボールネジ軸85が正逆転されると、このボールネジ軸85に螺合するナット部材89とアーム63とが搬送パッド64と共に上下方向(Z軸方向)に沿って昇降動する。なお、モータ87及びエンコーダ88は、図1に示す制御部90に電気的に接続されており、エンコーダ88によって検出されたモータ87の回転方向や回転速度、回転角度などは検出信号として制御部90へと送信され、この検出信号に基づいて制御部90がモータ87の駆動を制御する。
制御部90は、制御プログラムにしたがって演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリなどを備えている。
[研磨装置の作用及び効果]
次に、以上のように構成された研磨装置1によるウェーハ100の研磨加工について説明する。
ウェーハ100を研磨加工する際には、ウェーハ100をチャックテーブル10の保持面11上にその表面103を下にして載置する。そして、制御部90が図4に示す電磁開閉弁22を開いて吸引源14によってポーラス部材13を真空引きすると、ポーラス部材13に負圧が発生するため、図4に示すように、ポーラス部材13の上面(保持面11)上に載置されているウェーハ100が負圧によって保持面11上に吸引保持される。なお、このとき、他の電磁開閉弁24,26は共に閉じられている。
上記状態から、制御部90は、図1に示す水平移動機構4を駆動してチャックテーブル10を+Y軸方向(後方)に移動させ、チャックテーブル10に吸引保持されているウェーハ100を加工ユニット30の研磨パッド35の下方に位置決めする。すなわち、モータ8が起動されてボールネジ軸7が回転すると、このボールネジ軸7に螺合挿通する不図示のナット部材が取り付けられたスライダ5がチャックテーブル10などと共に左右一対のガイドレール6に沿って+Y軸方向に摺動するため、チャックテーブル10の保持面11に保持されているウェーハ100が加工ユニット30の研磨パッド35の下方に位置決めされる。
また、制御部90は、不図示の回転駆動機構を駆動してチャックテーブル10を所定の回転速度(例えば、300rpm)で回転させる。これと同時に、加工ユニット30のスピンドルモータ33を起動して研磨パッド35を所定の速度(例えば、1000rpm)で回転させる。
上述のように、ウェーハ100と研磨パッド35がそれぞれ回転している状態で、昇降機構40を駆動して研磨パッド35を-Z軸方向に下降させる。すなわち、モータ44が駆動されてボールネジ軸43が回転すると、このボールネジ軸43に螺合挿通する不図示のナット部材が設けられた昇降板41及びホルダ45がハウジング32や研磨パッド35などと共に-Z軸方向に下降する。すると、研磨パッド35の下面(研磨面)がウェーハ100の裏面104に接触する。このとき、不図示のスラリー供給源からスラリーが研磨パッド35とウェーハ100との接触面に供給される。すると、このスラリーによる化学的作用と研磨パッド35による機械的作用とが相俟って、ウェーハ100の凹部101の底面が研磨される。
加工ユニット30においてウェーハ100が研磨パッド35によって研磨されると、チャックテーブル10が-Y方向に移動した後、第2の搬送ユニット62によってウェーハ100がチャックテーブル10から洗浄ユニット50へと搬送されるが、その過程を図4~図8にしたがって以下に説明する。
制御部90は、第2の搬送ユニット62のアーム63を旋回させ、図4に示すように、アーム63の先端に支持された搬送パッド64をチャックテーブル10の保持面11に吸引保持されているウェーハ100の上方に位置決めした状態で配置する。そして、制御部90は、図4に示す状態から、移動機構65のモータ87を駆動してボールネジ軸85を回転させ、とアーム63と搬送パッド64とを下方(-Z軸方向)に向けて移動させる。このとき、プレート66の外周部の周方向3箇所に設けられた爪部材67の先端(下端)の爪671は、ウェーハ100の外周を外側から囲むように配置されている。
そして、図6に示すように、ウェーハ100の被研磨面と搬送パッド64のプレート66の下面との間に図6に示す隙間δ1が形成されると、制御部90は、電磁開閉弁81を開いて水供給源82から水配管80を経て搬送パッド64のプレート66の中心に形成された水通路79へと水を供給するとともに、電磁開閉弁24,26を開いてエア供給源15からエアを、水供給源16から水を、それぞれ配管17を経てポーラス部材13へと供給する。なお、このとき、電磁開閉弁22は閉じられている。
上述のように、エア供給源15と水供給源16からそれぞれエアと水がポーラス部材13へと供給されると、ポーラス部材13の保持面11からエアと水を混合した混合流体が保持面11から噴出され、保持面11とウェーハ100の表面103との間に隙間δ2が形成される。この隙間δ2に混合液層92が形成される。この混合液層92によってウェーハ100がチャックテーブル10の保持面11から浮上し、ウェーハ100が保持面11から離脱される。そして、爪部材67を互いに接近する方向に移動させウェーハ100の外周縁を支持し、ウェーハ100の下面に爪部材67の爪671を進入させウェーハ100の下面を支持可能にする。また、混合液層92に含まれるエアの気泡によって水の表面張力が弱められるため、ウェーハ100が混合液層92から離脱し易くなる。
なお、隙間δ2が形成されるとウェーハ100の被研磨面と搬送パッド64のプレート66の下面との間に隙間δ3が形成される。
そして、水供給源82からプレート66の中心部に形成された水通路79へと水が供給されると、この水は、プレート66の下部に形成された水路77を経て図5に示した複数の水噴射通路78を流れ、プレート66の下面に開口する各水噴射口781からウェーハ100の被研磨面の全体に亘って均等に圧力を加えるように、ウェーハ100の被研磨面とプレート66の下面との間の隙間δ3に水層91が形成される。
チャックテーブル10の保持面11とウェーハ100の表面103との間に形成された隙間δ2に形成された混合液層92に含まれる気泡がウェーハ100の外周端で破裂した場合であっても、プレート66の下面に開口する複数の水噴射口781(図5参照)から供給される水によってウェーハ100の被研磨面の全面に亘って水層が形成され、この水層によってウェーハ100の被研磨面には下向きの均等な圧力が加えられるため、混合液層92における気泡の破裂によってもウェーハ100がバタつくことがなく、ウェーハ100は、傾くことなく水平状態を維持する。また、爪部材67によって、ウェーハ100は、水平方向の移動が制限されている。この状態で、搬送パッド64を上昇させることで、ウェーハ100が混合液層92から離脱される。混合液層92からウェーハ100が離脱されたら、水噴射口781から供給する水を止めてもよい。なお、隙間δ3に水層91が形成されたら即時、水噴射口781から供給する水を止めてもよい。
次に、制御部90が図3に示すエアシリンダ76を駆動して、エアシリンダ76のピストンロッド761を伸長させると、このピストンロッド761の先端が連結された回動プレート70が図3の矢印700方向に回動するため、リンク73を介して各爪部材67が長孔75に沿って径方向内方(図3の矢印670方向)に移動し、図7に示すように、各爪部材67の先端(下端)の爪671がウェーハ100の外周縁と表面103とに係合し、ウェーハ100は、その外周縁(エッジ部)が3つの爪671によってクランプされて水平に保持される。
上記状態から、制御部90が移動機構65のモータ87を駆動してボールネジ軸85を図8に示すように逆転させると、アーム63とこれに支持された搬送パッド64がウェーハ100を水平に保持した状態で上昇するため、ウェーハ100がチャックテーブル10の保持面11から離脱し、アーム63が旋回することによって、ウェーハ100が図1に示す洗浄ユニット50へと搬送される。
そして、洗浄ユニット50へと搬送されたウェーハ100は、スピンナーテーブル51上に載置され、スピンナーテーブル51が所定の速度で回転し、回転するウェーハ100に向かって洗浄水が噴射ノズル52から噴射されるため、ウェーハ100の被研磨面が洗浄水によって洗浄される。第2の搬送ユニット62によって洗浄ユニット50へと搬送されるウェーハ100の被研磨面には水層91が形成されていることにより、ウェーハ100の被研磨面に付着したスラリーが乾燥しないため、洗浄ユニット50によって容易に除去することが可能となる。このようにして洗浄が終了したウェーハ100は、搬出入ユニット114によってスピンナーテーブル51からカセット112へと搬送されて収納され、ウェーハ100に対する一連の研磨加工が終了する。
以上のように、研磨装置1においては、チャックテーブル10の保持面11とウェーハ100の表面103との間の隙間δ2に形成された混合液層92に含まれる気泡がウェーハ100の外周端で破裂した場合であっても、プレート66の下面に開口する複数の水噴射口781から供給される水によってウェーハ100の被研磨面の全面に亘って水層91が形成され、この水層91によってウェーハ100の被研磨面には下向きの均等な圧力が加えられるため、混合液層92における気泡の破裂によってもウェーハ100がバタつくことがなく、ウェーハ100は、傾くことなく水平状態を維持する。したがって、ウェーハ100を、その上面に水層91を形成した状態を維持したまま洗浄ユニット50へと搬送することができ、研磨加工時にウェーハ100の被研磨面に付着したスラリーが洗浄ユニット50への搬送の間に乾燥することがなく、ウェーハ100の被研磨面に付着したスラリーは、洗浄ユニット50によって容易且つ確実に除去される。
なお、隙間δ2は、保持面11から水のみを噴出させて形成してもよい。その際は、隙間δ2が形成した後に、複数の水噴射口781から水を供給し水層を形成した後に、保持面11からエアのみを噴出させつつ搬送パッド64を上昇させ、エアによって水の表面張力を破壊して保持面11からウェーハ100を離間させてもよい。
また、ウェーハ100の外周縁と表面103のエッジ部とを3つの爪部材67の爪671によってクランプして保持した状態で洗浄ユニット50へと搬送するようにしたため、搬送中にウェーハ100の表面103に形成されたデバイスに爪671が接触することがなく、デバイスの損傷を招くことなくウェーハ100を洗浄ユニット50へと搬送することができる。
なお、ウェーハ100は、中央部に凹部を形成するものに限定しない。支持基板にデバイスを形成したウェーハを貼り付けた貼り合わせウェーハでもよい。
なお、以上は本発明を加工装置の一形態としての研磨装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、研磨装置以外の研削装置などの他の任意の加工装置に対しても同様に適用可能である。
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
1:研磨装置(加工装置)、2:ベース、3:内部ベース、4:水平移動機構、
5:スライダ、6:ガイドレール、7:ボールネジ軸、8:モータ、9:軸受、
10:チャックテーブル、11:保持面。12:凹部、13:ポーラス部材、
14:吸引源、15:エア供給源、16:水供給源、17;配管、18:真空配管、
19:エア配管、20:水配管、21:可変オリフィス、22:電磁開閉弁、
23:可変オリフィス、24:電磁開閉弁、25:可変オリフィス、26:電磁開閉弁、
27:開口部、28:カバー、29:伸縮カバー、30:加工ユニット、
31:スピンドル、32:ハウジング、33:スピンドルモータ、34:マウント、
35:研磨パッド、351:基台、352:パッド材、36:コラム、40:昇降機構、
41:昇降板、42:ガイドレール、43:ボールネジ軸、44:モータ、
50:洗浄ユニット、51:スピンナーテーブル、52:噴射ノズル、
60:搬送ユニット、61:第1の搬送ユニット、62:第2の搬送ユニット、
63:アーム、
631:アームの水平部、632:アームの取付部、64:搬送パッド、
65:移動機構、66:プレート、67:爪部材、671:爪、68:水平移動機構、
69:ボルト、70:回動プレート、701:回動プレートのアーム部、
702:回動プレートの連結アーム、71:長孔、72:円孔、73:リンク、
74:ピン、75:長孔、76:エアシリンダ、761:ピストンロッド、77:水路、
78:水噴射通路、781:水噴射口、79:水通路、80:水配管、
81:電磁開閉弁、82:水供給源、83:コラム、84:ガイドレール、
85:ボールネジ軸、86:軸受、87:モータ、89:ナット部材、
90:制御部、91:水層、92:混合液層、100:ウェーハ、
101:ウェーハの凹部、102:ウェーハの補強部、111,112:カセット、
113:位置合わせテーブル、114:搬出入ユニット、
δ1,δ2,δ3:隙間

Claims (3)

  1. 保持面で保持したウェーハを加工する加工装置であって、
    該保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、該保持面に保持されたウェーハを加工する加工ユニットと、ウェーハの上面を洗浄する洗浄ユニットと、ウェーハを搬送する搬送ユニットと、制御部とを備え、
    該搬送ユニットは、ウェーハを保持する搬送パッドと、該搬送パッドを移動させる移動機構とを備え、
    該搬送パッドは、保持するウェーハの周方向に間隔をあけて少なくとも3つの爪を配置するプレートと、該爪を該プレートの下面に平行な方向に水平移動させる水平移動機構と、該プレートのうち該爪に囲まれた部分の下面に開口して該加工ユニットが加工したウェーハの被加工面に均等に圧力を加えるように水を噴射する複数の水噴射口と、を備え、
    該制御部は、該保持面が保持したウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に隙間が形成されるように該搬送パッドを移動させて該爪が該ウェーハの外周を囲むことと、
    該保持面から水とエアとの混合流体を噴出させて該保持面と該ウェーハの下面との間に混合液層を形成するとともに、該プレートの該水噴出口から水を噴出して該ウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に水層を形成することと、
    該ウェーハの外周を囲っている該爪を互いに接近する方向に移動させ、該爪が該ウェーハの外周縁と下面とを支持することと、
    該ウェーハの被加工面に形成した該水層を維持し、該爪が支持した該ウェーハを該洗浄ユニットに搬送することと、を制御する、加工装置。
  2. ウェーハの被加工面は、ウェーハの中央部に形成された円形の凹部の底面である請求項1に記載の加工装置。
  3. 該爪は、該保持面に垂直な方向に昇降自在に該プレートに配置されている請求項1または2に記載の加工装置。
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