JP2585647B2 - 平面研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ウエハなどのワークの研磨加工を行
うための平面研磨装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ラッピング装置やポリッシング装置のように、
回転する内歯歯車と太陽歯車との間にキャリヤを噛合さ
せ、該キャリヤに保持させたワークを上下の定盤によっ
て研磨加工するようにした平面研磨装置において、未加
工ワークの供給（ローディング）及び加工済ワークの取
り出し（アンローディング）をロボットで自動的に行う
ようにしたものは既に提案されている（例えば、特開昭
59−156665号広報参照。）。

しかしながら、上記従来の平面研磨装置は、加工され
たワークをキャリヤと共に一旦回転テーブル上に取り出
し、該テーブルを一定角度づつ間欠的に回転させながら
その上のワークとキャリヤとを順次搬出するようにして
いたため、ワークの搬出に若干の時間がかかり、その間
ワークが空気に晒されることにより、該ワークが乾燥し
て研磨剤が研磨面に固着したり、エッチングが進行し易
い等の問題があった。特に、最近では、シリコンウエハ
のような半導体素子の研磨に高い精度が要求されるよう
になっており、このようなワークを研磨対象とする研磨
装置においては、その自動化を図る上で、研磨精度に影
響を及ぼすアンローディング時間、特に研磨後のワーク
が空気に直接晒される時間を短縮することが非常に重要
な課題になっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の課題は、加工の終了したワークが空気に晒さ
れる時間を短縮し、研磨剤の固着やエッチングの進行等
による研磨精度の低下を防止することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明は、キャリヤに保持
させたワークを上下の定盤間に挟持させて研磨するよう
にしたものにおいて、上定盤の下面に、研磨の終了した
ワークを吸着して該上定盤と共に上昇させるための吸着
孔を設け、該吸着孔を吸引源に接続し、機体の適宜位置
に、ワークを浸漬させるための液槽を有するバケット
を、上定盤に吸着されたワークを受け取る受け取り位置
と、受け取ったワークを取り出す取り出し位置とに回動
可能に配設したことを特徴とするものである。

［作 用］ キャリヤに保持されたワークは、上下の定盤により研
磨される。

上記研磨が終了すると、吸引源の動作によりワークは
上定盤に吸着され、該上定盤と一緒に上昇する。

上定盤が上限位置に到達し、バケットがワークの受け
取り位置に回動すると、ワークの吸着が解除されて該ワ
ークはバケットにおける液槽内に落下し、液中に浸漬さ
れる。

これにより、ワークが直接空気に晒される時間は著し
く短縮され、アンローディング中に研磨剤が固着したり
エッチングが進行して、該ワークの研磨精度が低下する
のが防止される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示す平面研磨装置は、回転自在に配設された
上下の定盤1,2、太陽歯車３、及び内歯歯車４と、これ
らの歯車3,4間に噛合せしめられた複数のキャリヤ５と
を備え、両歯車3,4で遊星歯車状に駆動される各キャリ
ヤ５に保持させたワーク６を、研磨剤供給チューブ７か
ら上定盤１の下面に開口する供給孔８（第３図参照）を
通じて研磨剤を供給しながら上下の定盤1,2によって研
磨するように構成されている。上記両定盤1,2及び両歯
車3,4は、同軸状に配設された駆動軸1a,2a,3a,4aを介し
てモータ等の駆動源M₁〜M₄に接続され、制御装置９によ
り駆動されるようになっており、また、上定盤１は、機
体10に取り付けられたシリンダ（図示せず）により昇降
自在に吊設され、下降位置においてフック11が上記駆動
軸1aの上端のドライバ1bに係合するようになっている。

上記キャリヤ５は、第２図に詳細に示すように、ワー
ク６を嵌合させるための複数のワーク保持穴14を円周方
向に一定間隔で有すると共に、その外側に各ワーク保持
穴14と対応する自転位置検出用の小孔15を有し、且つ外
周部にギヤ16を備えたもので、かかる構成をもつ複数
（図示したものは５枚）のキャリヤ５が、上記両歯車3,
4間に一定間隔でしかも両歯車3,4に対して同じ向きに噛
合せしめられている。

上定盤１の下面には、第３図に示すように、各キャリ
ヤ５に保持されたワーク６と同数の吸着孔18が各ワーク
６の配列と対応するように穿設され、各吸着孔18がチュ
ーブ18a（第１図参照）によって真空ポンプ等の吸引源1
9に接続されると共に、該吸引源19が上記制御装置９に
接続されており、これによって、研磨の終了したワーク
６を吸着孔18により吸着し、上定盤１と共に持ち上げる
ことができるようになっている。なお、吸着したワーク
６を後述するバケット21によって取り出すときに、該ワ
ーク６の解放を確実にするため、上記吸着孔18を、チッ
ソガスなどの不活性ガスや純水等の圧力流体源に電磁弁
で選択的に接続するように構成することもできる。

平面研磨装置の機体10側には、加工の終了時に上定盤
１及びキャリヤ５を吸着孔18とワーク６とが対応する位
置に停止させるため、第１図〜第３図から分るように、
上定盤１に一定間隔で取り付けられた被検出片24を検出
することによって該上定盤１の回転位置を検出する回転
位置センサ25と、キャリヤ５が所定の位置に公転してき
た時にそれを検出する公転位置センサ26と、キャリヤ５
に形成された上記小孔15を検出することによって該キャ
リヤ５の自転位置を検出する自転位置センサ27とがそれ
ぞれ取り付けられており、これらの各センサ25,26,27は
上記制御装置９に接続され、各センサ25,26,27から制御
装置９に出力される位置検出信号により、上定盤１およ
びキャリヤ５が所定の自転位置及び公転位置に停止され
るようになっている。上記各センサ25,26,27としては、
磁気や光などを用いた任意の検出方式のものを使用する
ことができる。

また、上記機体10には、各キャリヤ５と対応する位置
に、上定盤１で持ち上げられた加工済ワークの受け取り
と、キャリヤ５への未加工ワークの供給とをバケット21
がそれぞれ配設されている。該バケット21は、その上面
にエッチング防止用の液体（例えば水など）を充填する
ための複数の液槽29を上定盤１に吸着されたワーク６と
対応するように設けると共に、下面に、未加工ワークを
吸着する複数の吸着部材30をキャリヤ５のワーク保持穴
14と対応するように設けたもので、機体10に立設された
軸31に、図示しない駆動手段により、上定盤１に吸着さ
れたワーク６を受け取るための受け取り位置（第４図）
と受け取ったワークを取り出すための取り出し位置（第
１図）とに回動自在、且つ該軸31に沿って昇降自在に取
り付けられており、上記受け取り位置においては、加工
済ワークを受け取ったあと、吸着部材30に吸着されたワ
ークをキャリヤ５に供給し、取り出し位置においては、
図示しないローディングテーブル上の未加工ワークを各
吸着部材30で吸着するようになっている。

なお、図中32,33は、ワーク６の吸着時にキャリヤ５
が同時に持ち上げられるのを防止するためのストッパで
ある。

次に、上記実施例の作用について説明する。

内歯歯車４及び太陽歯車３間に一定間隔で且つ両歯車
に対して同じ向きに噛合された複数のキャリヤ５にワー
ク６が保持され、これらのワーク６が上下の定盤1,2に
より公知の両面研磨装置と同様にして研磨される。

上記研磨が終了すると、各歯車3,4及び定盤1,2は低速
で回転し、各ワーク６には、その乾燥防止のために上定
盤１の下面の供給孔８を通じて純水が供給される。そし
て、回転位置センサ25による被検出片24の検出によって
上定盤１が所定の回転位置で停止すると共に、公転位置
センサ26によるキャリヤ５の検出によって両歯車3,4即
ちキャリヤ５が所定の公転位置で停止し、更に、その状
態で内歯歯車４と太陽歯車３とが同一回転数で逆方向に
回転することによりキャリヤ５が定位置において自転
し、自転位置センサ27による小孔15の検出によって所定
の自転位置で停止する。これにより、上定盤１の吸着孔
18の各ワーク６との位置が互いに合致することになる。

続いて、供給孔８からの純水の供給が停止された後、
吸引源19の動作により各ワーク６が上定盤１に吸着さ
れ、該上定盤１と一緒に上昇する。

第４図に示すように、上定盤１が上限位置に到達し、
バケット21がワークの受け取り位置に回動すると、ワー
ク６の吸着が解除され、該ワーク６はバケット21におけ
る液槽29内に落下して液中に浸漬される。このとき、吸
着孔18から窒素等の不活性ガス又は純水等を噴射させる
ことにより、ワーク６を確実に解放させることができ
る。

一方、上記バケット21の下面の吸着部材30には未加工
ワーク６が吸着されており、上記加工済ワーク６の受け
取りが終ると、該バケット21が下降し、未加工ワーク６
がキャリヤ５におけるワーク保持穴14に供給される。

かくして加工済ワーク６の受け取りと未加工ワーク６
の供給とが終ったバケット21は、取り出し位置に回動
し、受け取ったワーク６の液槽29からの取り出しと、吸
着部材30による未加工ワーク６の吸着とが行われる。一
方、上定盤１は下降し、上述した場合と同様にしてワー
ク６の研磨が行われる。

上記動作を繰り返すことにより、自動的にワーク６の
研磨が行われることになる。

第５図〜第６図に示す第２実施例は、一枚の大径キャ
リヤ35を使用するものである。即ち、複数のワーク保持
穴36を備えたキャリヤ35を複数の従動歯車37及び駆動歯
車38により定位値において回転可能に支持させ、該キャ
リヤ35に保持させたワーク６を上下の定盤41,42により
研磨するようにしたもので、該定盤41,42の全面をワー
ク６に摺接させるため、これらの定盤は揺動しながら回
転する構成となっている。なお、図中39は駆動歯車38を
駆動するモータである。

上記キャリヤ35の周縁部には、ワーク６と同数の回転
位置検出用の小孔43が一定間隔で穿設され、これに対し
て機体40側には、上記小孔43を検出する回転位置センサ
44が取り付けられると共に、加工済ワーク６の受け取り
と取り出し及び未加工ワーク６の供給とを行う上記第１
実施例と同様の構成を有するバケット45が、各ワーク６
と対応する位置に取り付けられている。

また、上定盤41には、その下面に上記各ワーク６と対
応する複数の吸着孔46が設けられると共に、側面に回転
位置検出用の複数の被検出片47が一定間隔で取り付けら
れ、該被検出片47を検出する回転位置センサ48が機体40
側に取り付けられている。

この第２実施例の作用は、キャリヤ35が定位値におい
て自転のみを行い、且つ上下の定盤41,42が揺動を伴う
回転を行うようになっている点、及びキャリヤ35の公転
位置を検出する手段を備えていない点で上記第１実施例
と相違するのみで、その他の主要な作用は実質的に第１
実施例と同じであるから、重複を避ける意味でその説明
は省略する。

［発明の効果］ 上記構成を有する本発明によれば、研磨の終了したワ
ークを上定盤に吸着させてそのまま持ち上げ、バケット
における液槽内に浸漬するようにしたので、ワークが空
気に直接晒される時間を著しく短縮し、研磨剤の固着や
エッチングの進行等による研磨精度の低下を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す要部断面図、第２図
はその上定盤を除いた状態の平面図、第３図は上定盤の
下面図、第４図は異なる動作状態での要部断面図、第５
図は本発明の第２実施例を概略的に示す要部断面図、第
６図はこの第２実施例におけるキャリヤの平面図であ
る。 1,41……上定盤、2,42……下定盤、 5,35……キャリヤ、６……ワーク、 10,40……機体、18,46……吸着孔、 19……吸引源、21,45……バケット、 29……液槽。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャリヤに保持させたワークを上下の定盤
   間に挟持させて研磨するようにしたものにおいて、上定
   盤の下面に、研磨の終了したワークを吸着して該上定盤
   と共に上昇させるための吸着孔を設け、該吸着孔を吸引
   源に接続し、機体の適宜位置に、ワークを浸漬させるた
   めの液槽を有するバケットを、上定盤に吸着されたワー
   クを受け取る受け取り位置と、受け取ったワークを取り
   出す取り出し位置とに回動可能に配設したことを特徴と
   する平面研磨装置。