JP2645659B2 - 平面研磨方法及び装置 - 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片面を研磨加
工するための平面研磨方法及び装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ この種の平面研磨方法及び装置として、従来、特公昭
63−20674号公報に記載のものが公知である。これは、
複数の未加工ワークを定盤上におけるセンターローラと
ガイドローラとに当接する位置に次々に供給し、その研
磨を行ったあと、各加工済ワークを供給の場合とは逆の
操作によって一枚ずつ取り出し、全てのワークを取り出
したあとに再び未加工ワークを供給して加工するように
したものである。

しかしながら、上記従来の方法は、一回の加工毎に全
ての加工済ワークと未加工ワークとを交換するようにし
ているため、その交換時における装置の停止時間が長
く、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
進行し易い等の欠点があり、特に化学研磨剤を使用する
ポリッシングにおいては、エッチングの進行により不良
品を生じ易かった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、加工済ワークと未加工ワークとの交
換時間を短くし、研磨剤の固着やエッチングの進行等を
防止して高品質の製品を得られるようにすることにあ
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、本発明の平面研磨方法は、
ワークを貼着した複数のブロックを定盤上に一定間隔を
おいて配置し、各ブロックをそれぞれに対応する複数の
加圧ヘッドにより加圧してワークを定盤に圧接させなが
ら、該定盤を回転させてワークを研磨する方法におい
て、 いずれか一つの加圧ヘッドの配設位置をワークの交換
位置として、該交換位置に臨ませて未加工ワーク貼着ブ
ロックと加工済ワーク貼着ブロックとを交換する交換ア
ームを設け、定盤上のブロックを加圧ヘッドにより加圧
しながらワークを一定時間研磨する研磨工程と、加圧ヘ
ッドを上昇させて各ブロックを定盤の円周方向に１間隔
分だけ搬送する搬送工程とを交互に行いながら、これら
２つの工程を行う毎に、上記交換位置において加工済ワ
ーク貼着ブロックと未加工ワーク貼着ブロックとを交換
アームにより一枚づつ交換することを特徴とするもので
ある。

また、平面研磨装置は、ワークを研磨するための回転
自在の定盤と、該定盤上に配置される複数のワーク貼着
ブロックを一定間隔で回転自在に保持すると共に、各ブ
ロックを定盤の円周方向に１間隔分ずつ間欠的に搬送可
能なブロック保持手段と、上記ブロックに対応する数だ
け昇降自在に設けられ、いずれか一つに該ブロックを持
ち上げるためのチャック手段が付設された加圧ヘッド
と、加工済ワーク貼着ブロックを浸漬させる水槽と未加
工ワーク貼着ブロックをチャックするチャック手段とを
有し、定盤上における上記チャック手段付き加圧ヘッド
との対応位置であるワーク交換位置と、定盤外における
加工済ワーク貼着ブロックの取り出し及び未加工ワーク
貼着ブロックのチャックを行う場所との間で旋回自在且
つ昇降自在の交換アームと、を備えたものとして構成し
たことを特徴とするものである。

［作 用］ 定盤上に配置したブロックを加圧ヘッドにより加圧し
ながら該ブロックに貼着されたワークを一定時間研磨す
る研磨工程と、各ブロックを定盤の円周方向に１間隔分
だけ搬送する搬送工程とを交互に行いながら、これら２
つの工程を行う毎に、いずれかの加圧ヘッドとの対応位
置に定められたワーク交換位置において、加工済ワーク
貼着ブロックと未加工ワーク貼着ブロックとを交換アー
ムにより一枚づつ交換するようにしたから、ワークの交
換時間が非常に短くて済み、ワークに対する研磨剤の固
着やエッチング等が生じにくい。

［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図及ひ第２図において、１は駆動軸1aにより図示
しない駆動源に連結された回転自在の定盤、２は該定盤
１の上面に貼着された研磨用パッドであって、該定盤１
の中央部にはセンターローラ３が回転自在に配設され、
定盤１の周囲には、該定盤１上に配置される複数のワー
ク貼着用ブロック４を上記センターローラ３との間に一
定間隔で保持するブロック保持手段としてのリング５が
回転自在に配設されている。このリング５は、ブロック
４と対応する数のガイドローラ６を備え、該ガイドロー
ラ６と上記センターローラ３との間にブロック４を回転
自在に保持するもので、該リング５の回転により、保持
したブロック４を定盤１の円周方向に各ブロックの１間
隔分ずつ間欠的に搬送し得るようになっている。

なお、上記ブロック４は、第５図に示すように、その
下面に複数のワーク4aを貼着するものである。

また、上記定盤１の上方には、ブロック４を加圧する
ことによりその下面に貼着されたワーク4aを定盤１に圧
接する加圧ヘッド7a,7b,7c,7dが、上記ブロック４に対
応する数だけ配設されている。各加圧ヘッド7a,7b,7c,7
dは、機体に固定されたシリンダ（図示せず）のロッド
８にそれぞれ回転自在に取り付けられ、該シリンダによ
って昇降自在となっており、いずれか１つの加圧ヘッド
7aには、ブロック４を持ち上げるためのチャック手段９
が付設されている。該チャック手段９は、加圧ヘッド7a
の下面に開口する孔11によってブロック４を吸着する方
式のもので、該孔11がロッドの内部に穿設された通孔を
通じて真空源に接続されている。

上記チャック手段９付きの加圧ヘッド7aがある位置
は、未加工ワークの搬入と加工済ワークの搬出とを行う
ためのワーク交換位置12として定められ、該交換位置12
の近傍には、ワーク4aが貼着されたブロック４を自動的
に搬入及び搬出する交換アーム13が配設されている。該
交換アーム13は、加工済ワークが貼着されたブロックを
浸漬させるための水槽14と、未加工ワークが貼着された
ブロックをチャックするチャック手段15とを先端部上下
に備えると共に、後端部にバランスウエイト16を備えた
もので、機体に上下動自在に立設された支柱17上に回転
自在に取り付けられ、水槽14及びチャック手段15が、定
盤１上における上記交換位置12と定盤１外におけるチャ
ックテーブル18との間を旋回し得るようになっている。

上記交換アーム13に設けられたチャック手段15は、チ
ャック部材15aの下面に開口する孔15bによってブロック
４を吸着する方式のもので、該孔15bが交換アーム13の
内部に穿設された通孔を通じて真空源に接続されてお
り、構成的には上記加圧ヘッド7aのチャック手段９と同
様のものである。

次に、上記構成を有する平面研磨装置を使用してワー
クを研磨する方法について、第６図のタイムチャートを
参照しながら説明する。

研磨を始める前には、全ての加圧ヘッド7a,7b,7c,7d
が交換アーム13よりも高い上限位置（第４図の加圧ヘッ
ド7aの位置）に上昇している。

いま、第１図におけるチャックテーブル18上に未加工
ウエハを貼着したブロック４がコンベヤ等により搬送さ
れて来ると、待機していた交換アーム13がチャック手段
15により該ブロック４を吸着して持ち上げ、交換位置12
に旋回する（第３図参照）。そして、この位置で該交換
アーム13が後述する加工済ワーク貼着ブロックの受け取
りのために一旦上昇した後下降し、定盤１上に上記ブロ
ック４を供給、設置する。定盤１上へのブロック４の供
給が終ると、該交換アーム13は再び上昇してチャックテ
ーブル18の位置に復帰し、この位置に待機するが、この
とき、該チャックテーブル18上に送られてきた次の未加
工ワーク貼着ブロック４をチャック手段15によりチャッ
クする。

一方、定盤１上においては、リング５が矢印方向に90
度（載置されるブロック4,4,・・の１間隔分）回転し、
交換位置12に供給されたブロック４を隣接する加圧ヘッ
ド7bの位置に搬送する。そして、それに続いて該加圧ヘ
ッド7bが下降し、上記ブロック４を加圧してその下面の
ワーク4aを回転する定盤１に圧接し、その状態で該ワー
ク4aの研磨が一定時間行われる。このとき、ブロック４
及び加圧ヘッド7bは、定盤１の内外周の回転速度差によ
り自動的に自転するが、センターローラ３を駆動源に連
結し、このセンターローラ３によりブロック４及び加工
ヘッド7bを強制的に所定の回転速度で回転させるように
することもできる。

上記加圧ヘッド7bの位置でのワーク4aの研磨時間は、
該ワーク4aの総研磨時間を定盤１上に設置される総ブロ
ック数で割ったものとして設定され、実施例の場合は、
総ブロック数が４であるから、ワークの総研磨時間を40
分とすれば、一つの加圧ヘッドの位置における上記研磨
時間は10分となる。

上記研磨が終ると、定盤１は回転したまま加圧ヘッド
7bがセンターローラ３及びガイドローラ６から離れる位
置（第４図の加圧ヘッド7cの位置）まで中間上昇し、同
時に、交換アーム13が交換位置12に旋回し、チャックし
ている未加工ワーク貼着ブロック４を定盤１上に供給す
る。その供給が終ると、該交換アーム13がチャックテー
ブル18の位置に復帰し、この位置に待機すると共に、チ
ャックテーブル18上にある未加工ワーク貼着ブロックを
チャックすることは上述した通りである。

また、定盤１側においては、リング５が矢印方向に90
度回転し、保持した各ブロック4,4をそれぞれ１間隔分
だけ搬送する。そして、２つの加圧ヘッド7b,7cが下降
し、各ブロック4,4に貼着されたワーク4aを定盤１に圧
接することにより、各ワークの研磨が一定時間行われ
る。

同様にして４枚のブロック４が定盤１上に供給され、
リング５による搬送工程が行われると、最初に供給され
たブロック４は定盤１上を一周して交換位置12に回帰す
る。そして、この位置での研磨工程が終了すると、該ブ
ロック４に貼着された各ワーク4aついては所定の研磨が
全て終了したことになる。そこで、この加工済ワーク貼
着ブロック４が、上記交換アーム13により未加工ワーク
貼着ブロックと交換される。即ち、上記研磨工程が終る
と、第４図に示すように、３つの加圧ヘッド7b,7c,7dは
それぞれブロック４を残したまま中間上昇するが、交換
位置12にある加圧ヘッド7aは、チャック手段９により加
工済ワーク貼着ブロック４を吸着したまま上限位置まで
上昇する。そして、待機位置にあった交換アーム13が交
換位置12に旋回し、水槽14が上記加圧ヘッド7aの下に来
ると、該交換アーム13が上昇し、加圧ヘッド7aから加工
済ワーク貼着ブロック４が解放されて水槽14中に浸漬さ
れ、その後に交換アーム13が下降して保持している未加
工ワーク貼着ブロック４を定盤１上に供給する。そし
て、交換アーム13による上記加工済ワーク貼着ブロック
４の受け取りと未加工ワーク貼着ブロック４の供給とが
終ると、該交換アーム13はチャックテーブル18の位置に
復帰し、この位置において該チャックテーブル18上にあ
る次の未加工ワーク貼着ブロックをチャックすると共
に、水槽14内の加工済ワーク貼着ブロック４が取り出さ
れる。

一方、定盤１側においては、リング５が90度回転する
ことにより保持した各ブロック４をそれぞれ１間隔分だ
け搬送したあと、各加工ヘッド7a,7b,7c.7dが下降して
一定時間各ブロック４に貼着されたワーク4aの研磨が行
われる。

かくして、同様の作業が繰り返されることにより、各
ブロック４に貼着されたワーク4aの研磨と、未加工ワー
ク貼着ブロックと加工済ワーク貼着ブロックの自動変換
とが交互に行われる。このとき、ブロック４を１間隔分
ずつ順送りしながらワーク4aを研磨すると共に、交換位
置12において該ブロック４を一枚づつ交換するようにし
ているため、その交換時間が非常に短くて済み、しかも
定盤１を回転させたまま交換するようにしているから、
ワーク4aへの研磨剤の固着やエッチング等が生じにく
い。更に、加圧ヘッド7a及び交換アーム13によりブロッ
ク４を持ち上げて交換することにより、ワーク4aを定盤
１上で引きずることがないので、傷の発生を防止するこ
とができる。

なお、上記センターローラ３を強制駆動タイプとする
場合には、摩擦力または歯車による方式を採用すること
ができる。

また、上記実施例では、ワーク交換位置12においてブ
ロック４を定盤１上に供給したあと、まずリング５を回
転させてブロック４を１間隔だけ搬送し、そのあと加工
ヘッド7a,7b,7c,7dを下降させてワーク4aを研磨するよ
うにしているが、それらの工程を逆にし、ブロック４を
供給した後まず加工ヘッド7a,7b,7c,7dを下降させてワ
ーク4aを研磨し、そのあとでリング５を回転させて各ブ
ロック４を１間隔だけ搬送するようにしてもよい。

なお、上記実施例では、定盤１上に４枚のブロックを
載置するものについて説明したが、該ブロックの数がそ
れ以外の複数枚であっても同様に構成し得ることはもち
ろんであり、また、リング５は逆方向に回転させること
もできる。

［発明の効果］ 上記構成を有する本発明によれば、定盤上に配置され
たブロックの下面のワークを加圧ヘッドにより定盤に圧
接させながら一定時間研磨する研磨工程と、各ブロック
を定盤の円周方向に１間隔分だけ搬送する搬送工程とを
交互に行いながら、両工程を一回行う毎に、いずれかの
加圧ヘッドの位置に定められたワーク交換位置におい
て、該交換位置に回帰してきた加工済ワーク貼着ブロッ
クを未加工ワーク貼着ブロックと一枚づつ交換するよう
にしたから、その交換時間が非常に短くて済み、しかも
定盤を回転させたまま交換するようにしているので、研
磨剤の固着やエッチング等が生じにくい。

更に、加圧ヘッド及び交換アームによりブロックを持
ち上げて交換することにより、ワークを定盤上で引きず
ることがないので、傷の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る平面研磨装置の一実施例を示す要
部平面図、第２図はその縦断面図、第３図は研磨開始時
におけるワーク供給時の状態を示す要部平面図、第４図
はワーク交換時の状態を示す縦断面図、第５図はブロッ
クの下面図、第６図は平面研磨装置の動作説明のための
タイムチャートである。 １……定盤、４……ブロック、 4a……ワーク、５……リング、 7a,7b,7c,7d……加圧ヘッド、 12……交換位置、13……交換アーム、 14,24,34……水槽、 15……チャック手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを貼着した複数のブロックを定盤上
   に一定間隔をおいて配置し、各ブロックをそれぞれに対
   応する複数の加圧ヘッドにより加圧してワークを定盤に
   圧接させながら、該定盤を回転させてワークを研磨する
   方法において、 いずれか一つの加圧ヘッドの配設位置をワークの交換位
   置として、該交換位置に臨ませて未加工ワーク貼着ブロ
   ックと加工済ワーク貼着ブロックとを交換する交換アー
   ムを設け、定盤上のブロックを加圧ヘッドにより加圧し
   ながらワークを一定時間研磨する研磨工程と、加圧ヘッ
   ドを上昇させて各ブロックを定盤の円周方向に１間隔分
   だけ搬送する搬送工程とを交互に行いながら、これら２
   つの工程を行う毎に、上記交換位置において加工済ワー
   ク貼着ブロックと未加工ワーク貼着ブロックとを交換ア
   ームにより一枚づつ交換することを特徴とする平面研磨
   方法。
2. 【請求項２】ワークを研磨するための回転自在の定盤
   と、 該定盤上に配置される複数のワーク貼着ブロックを一定
   間隔で回転自在に保持すると共に、各ブロックを定盤の
   円周方向に１間隔分ずつ間欠的に搬送可能なブロック保
   持手段と、 上記ブロックに対応する数だけ昇降自在に設けられ、い
   ずれか一つに該ブロックを持ち上げるためのチャック手
   段が付設された加圧ヘッドと、 加工済ワーク貼着ブロックを浸漬させる水槽と未加工ワ
   ーク貼着ブロックをチャックするチャック手段とを有
   し、定盤上における上記チャック手段付き加圧ヘッドと
   の対応位置であるワーク交換位置と、定盤外における加
   工済ワーク貼着ブロックの取り出し及び未加工ワーク貼
   着ブロックのチャックを行う場所との間で旋回自在且つ
   昇降自在の交換アームと、 を備えていることを特徴とする平面研磨装置。