JP3230854B2 - 研磨方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はたとえば、半導体ウェハ
などのワークを研磨する研磨方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハ加工のプロセスを例にと
ると、一般には、インゴット引上げ→円筒加工・オリフ
ィラ形成→スライス加工→面取り加工→ラッピング→エ
ッチング→ポリッシングという順番に行なわれている。

【０００３】この中でポリッシングは、大きく一次ポリ
ッシングと二次ポリッシングとに分けられ、それぞれ更
に幾つかの工程に分ける場合もある。

【０００４】一次ポリッシングでは、マウンティングプ
レートに保持されたウェハに加圧ヘッドで２００〜４０
０gf／cm² 程度の比較的大きな荷重を加えて加工し、二
次ポリッシングでは５０〜２００gf／cm² 程度の比較的
小さな荷重を加えて加工する。

【０００５】このポリッシング加工では重量の大きい複
数のマウンティングプレートを定盤上の定位置に設定し
なければならず、その作業が非常に面倒で多くの労力と
時間を要するとともに、マウンティングプレートの落下
事故やマウンティングプレートと加圧ヘッドとの間に指
を挟むなどの危険性があり、安全性の面でも問題があっ
た。

【０００６】そこで、特公昭６３−２０６７４号公報に
開示されているように、定盤の中央部にセンターローラ
を配設するとともに、定盤の周囲に複数のガイドローラ
を配設し、これらのセンターローラとガイドローラによ
って、マウンティングプレートを定盤上の定位置に一個
ずつ自動的に位置決めしながら供給できるようにしたも
のが提案された。

【０００７】しかしながら、この装置は、ワークを加工
する際に、マウンティングプレートをセンターローラと
ガイドローラとの摩擦力により強制的に回転駆動させる
ようにしているため、定盤の内外周の速度差に基づいて
マウンティングプレートに作用する回転力が大きくな
り、センターローラおよびガイドローラとの摩擦力だけ
では該マウンティングプレートの回転を正確にコントロ
ールすることができないという欠点があった。

【０００８】しかも、マウンティングプレートとの摩擦
力によりセンターローラに傷や変形等が生じ易く、一旦
変形するとマウンティングプレートの位置と加圧ヘッド
の位置との間にズレが生じ、その後のマウンティングプ
レートの位置決めに支承を来し、ワークの加工精度に影
響を与え、更にはワーク（ウェハ）に磨耗粉によるスク
ラッチやエッジ部の欠損等の不良が発生し、自動化を図
る上で大きな問題があった。

【０００９】上記問題を解決するために、特開平２−２
１２０７２号に開示されているように、マウンティング
プレートの位置決め機構は、マウンティングプレートに
保持されたワークを研磨する定盤の中央部の位置決め位
置と加工位置とにそれぞれ回転可能に配設され、その外
周面に、上記位置決め位置において、定盤上に供給され
るマウンティングプレートが当接する当接部と、加工位
置において該マウンティングプレートから離間する凹部
とを備えたセンターローラと、定盤の周囲に所定間隔で
配設され、定盤上のマウンティングプレートをセンター
ローラとの間で支持する支持位置と、該マウンティング
プレートを解放する待機位置とに回転可能なガイドロー
ラを備えたものが提案された。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置は、定盤の内外周の周速度の差によってマウンティン
グプレートを回転させながらワークの加工を行なうよう
にしているため、各マウンティングプレートの回転速度
にムラが生じ易く、各ワークを均一に加工することが難
しい。

【００１１】また、定盤に貼着した研磨布の交換時等に
はセンターローラを定盤から取り出して作業を行なわな
ければならず、多くの労力と時間を要するなどの難点が
ある。

【００１２】そこで、本発明は、各マウンティングプレ
ートを均一の回転速度で駆動でき、また、センターロー
ラを用いることなく研磨できるようした研磨方法および
その装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するためになされたもので、定盤の所定位置にワーク
を保持したマウンティングプレートを順次供給するワー
ク供給工程と、このワーク供給工程によりマウンティン
グプレートが供給される毎に前記定盤を所定角度ずつ回
転させてマウンティングプレートを搬送する搬送工程
と、前記定盤の上部側にその回転方向に沿って配設され
外周部にストッパを有した昇降自在な複数の加圧ヘッド
をその定盤回転方向の先端部に位置するものから順次、
所定の位置まで下降させることにより前記搬送工程によ
り搬送されてくるマウンティングプレートを前記ストッ
パに当接させて位置決めする位置決め工程と、この位置
決め工程により、全てのマウンティングプレートが位置
決めされたのち、加圧ヘッドをさらに下降させてワーク
を前記定盤上に圧接させ、この状態から前記定盤を回転
駆動するととともに各加圧ヘッドを同一速度で回転駆動
する回転駆動工程とを具備し、また、ワークを保持する
マウンティングプレートを複数載置する定盤と、この定
盤の所定位置に順次、前記マウンティングプレートを供
給するワーク供給手段と、このワーク供給手段によりマ
ウンテイングプレ−トが供給される度に定盤を所定角度
ずつ回転させ、所定枚数載置後、所定速度で連続回転さ
せる定盤駆動手段と、前記定盤の上部に前記マウンティ
ングプレートと同数個配設され前記マウンテイングプレ
−トのワ−クを前記定盤に圧接させる加圧ヘッドと、前
記加圧ヘッドを昇降させるとともに、各加圧ヘッドを同
一の速度で回転させる加圧ヘッド駆動手段と、前記加圧
ヘッドの外周部に設けられ前記定盤が所定角度ずつの回
転されることにより搬送される前記マウンティングプレ
ートを当接させて位置決めするストッパとを具備してな
る。

【００１４】

【作用】ワークを保持するマウンティングプレートの定
盤上への供給位置決めを、加圧ヘッドの外周部に設けた
ストッパと定盤の回転により行ない、供給位置決め終了
後、各加圧ヘッドを同一速度で回転させるとともに定盤
を回転させながら加工することにより、位置決め機構等
による摩耗の発生がなく、加工中の加圧ヘッドの回転速
度にムラがなく、ワークの研磨条件を同一にして均一な
加工を行なうことができる。

【００１５】また、センターローラを用いないため、定
盤に貼着した研磨布の交換時等には従来のようにセンタ
ーローラを定盤から取り出して作業を行なう必要がな
く、多くの労力と時間を要しない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を図１〜図５に示す一実施例を
参照して説明する。

【００１７】図１は本発明による研磨装置を一部破断し
て示す側面図、図２はその要部平面図、図３はワークの
供給手順を示す説明図。図４，図５はワークの搬出手順
を示す説明図である。

【００１８】図中１は研磨装置の機体で、この機体１に
は定盤２が回転自在に設けられている。この定盤２は定
盤駆動手段としての駆動モ−タ２１に図示しない動力伝
達機構を介して接続され回転駆動されるようになってい
る。

【００１９】上記定盤２の上部側には複数個（実施例で
は４個）の加圧ヘッド３ａ〜３ｄが配設され、これら加
圧ヘッド３ａ〜３ｄは加圧ヘッド駆動手段を構成するエ
アシリンダ４ａ〜４ｄにより昇降されるとともに、モー
タ５ａ〜５ｄによって回転駆動されるようになってい
る。

【００２０】また、上記定盤２上には図２にも示すよう
に、上記加圧ヘッド３ａ〜３ｄと同数のマウンティング
プレート６ａ〜６ｄが載置されようになっている。これ
らマウンティングプレート６ａ〜６ｄには複数個のワー
ク７…が保持されている。

【００２１】上記ワ−ク７…は加圧ヘッド３ａ〜３ｄに
より定盤２に圧接され、この状態から加圧ヘッド３ａ〜
３ｄおよび定盤２が回転して研磨加工される。

【００２２】ところで、上記加圧ヘッド３ａ〜３ｄの外
周部にはストッパ８ａ〜８ｄが配設されている。これら
ストッパ８ａ〜８ｄは上記加圧ヘッド３ａ〜３ｄが回転
を停止する時は、必ず定盤２の回転方向に対向し直交す
る状態で停止されるようになっている。この停止位置は
回転位置を検出する図示しないセンサによりコントロー
ルされるようになっている。

【００２３】また、上記加圧ヘッド３ａ〜３ｄは位置検
出器９ａ〜９ｄにより上下方向において所定の位置で中
間停止できるようになっている。

【００２４】一方、上記定盤２の近傍にはワ−クを供給
するためのワーク供給手段としてのワーク供給装置１０
が設けられている。

【００２５】このワーク供給装置１０はワーク７…を保
持したマウンティングプレート６ａ〜６ｄを所定位置に
搬送するためのベルトコンベア１１を備えている。さら
に、このベルトコンベア１１により搬送されたマウンテ
ィングプレート６を定盤２上に載置するためのアーム１
２を備えている。

【００２６】上記アーム１２は昇降、前進・後進および
旋回が自在で、その先端部分にはマウンティングプレー
ト６を吸引保持するための真空パッド１３が設けられて
いる。

【００２７】上記ベルトコンベア１１は上記アーム１２
の動作に連動してマウンティングプレート６を搬送する
ようになっている。

【００２８】次に、上記装置を用いてウエハ７を研磨加
工する場合について説明する。

【００２９】まず、図３（Ａ）に示すように、ワーク７
が保持されているマウンティングプレート６をベルトコ
ンベア１１上に４個載置する。

【００３０】しかるのち、加圧ヘッド３ａを下降させ、
そのストッパ８ａと定盤２との間の隙間寸法がマウンテ
ィンプレ−ト６の厚さ寸法より小さくなる位置で停止さ
せる。

【００３１】このとき、他の加圧ヘッド３ｂ〜３ｄはそ
のストッパ８ｂ〜８ｄと定盤２との間の隙間寸法がマウ
ンティンプレ−ト６の厚さ寸法より大きな位置で停止さ
れ、マウンティングプレート６が移動するのを妨げるこ
とのないようになっている。

【００３２】次に、ベルトコンベア１１上のマウンティ
ングプレート６ａを吸着できる位置までアーム１２を下
降させその真空パッド１３によりマウンティングプレー
ト６ａを吸引保持する。この状態より、アーム１２を上
昇させるとともに、アーム１２を前進、旋回動作させて
マウンティングプレート６ａを図３（Ｂ）に示すように
定盤２の上方に移動させる。

【００３３】続いて、アーム１２を下降させると共に、
真空パッド１３の吸引を解除してマウンティングプレー
ト６ａを定盤２上に載置する。

【００３４】このようにマウンティッグプレ−ト６ａを
載置したのち、ア−ム１２を上昇させるとともに後進、
旋回動作させてその真空パッド１３がベルトコンベア１
１の上方になるように移動させる。

【００３５】このとき、ベルトコンベア１１はアーム１
２の動作と連動して次のマウンティングプレート６ｂを
真空パッド１３の真下へと搬送する。

【００３６】次に、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように定
盤２を矢印の方向に回転させると、マウンティングプレ
ート６ａは定盤２の周辺部に沿って搬送され、定盤２の
最奥部の加圧ヘッド３ａのストッパ８ａに当接して停止
される。

【００３７】以後、同様にして、図３（Ｅ）〜（Ｊ）に
示すように、順次、加圧ヘッド３ｂ，３ｃを所定の位置
に下降させるとともに、ベルトコンベア１１により順次
搬送されるマウンティングプレート６ｂ，６ｃをアーム
１２により定盤２上に載置した後に、定盤２を矢印の方
向に回転させることによりマウンティングプレート６
ｂ，６ｃは各々対応する加圧ヘッド３ｂ，３ｃの真下に
位置決め停止される。

【００３８】最後に、図３（Ｋ），（Ｌ）に示すよう
に、ベルトコンベア１１により搬送されたマウンティン
グプレート６ｄをアーム１２により定盤２上に載置し、
加圧ヘッド３ｄを所定の位置に下降させた後に、定盤２
を矢印の方向に回転させることによりマウンティングプ
レート６ｄは加圧ヘッド３ｄの真下に位置決め停止され
る。

【００３９】かくして、４つのマウンティングプレート
６ａ〜６ｄの供給位置決めが終了すると、各加圧ヘッド
３ａ〜３ｄが下降され、マウンティングプレート６ａ〜
６ｄに保持されたワーク７を定盤２に圧接させると同時
に、各加圧ヘッド３ａ〜３ｄが同一速度で回転されると
ともに、定盤２が回転されて加工が行なわれる。

【００４０】なお、上記加工終了時には、加圧ヘッド３
ａ〜３ｄの外周部に設けられたストッパ８ａ〜８ｄが定
盤２の回転方向に位置するよう、回転位置を検出する図
示しないセンサによりコントロールされる。

【００４１】また、加工終了後、図４（Ａ）〜（Ｉ）お
よび図５（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、前記した供給手
順を逆行すれば各マウンティングプレート６ａ〜６ｄの
搬出を自動的に行なうことができる。

【００４２】なお、上記一実施例では、加圧ヘッド３の
外周部に設けられたストッパ８ａ〜８ｄは各加圧ヘッド
３ａ〜３ｄ毎に１個であるが、２個以上に分割してもか
まわない。

【００４３】さらに、図６及び図７に示すように、加圧
ヘッド３の外周部に複数のストッパ１４〜１７を段差を
有して、即ち、ストッパ１４の下方への突出量を他のス
トッパ１５〜１７の下方への突出量よりも大となるよう
に配設することにより、加工中にマウンテイングプレー
ト６ａ〜６ｄと加圧ヘッド３ａ〜３ｄとの間に芯ズレが
発生しないようにすることもできる。

【００４４】その他、本発明は上記実施例に限られるも
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変形実施可能な
ことは勿論である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークを保持するマウンティングプレートの定盤上への
供給位置決めを、加圧ヘッドの外周部に設けたストッパ
と定盤の回転により行ない、供給位置決め終了後、各加
圧ヘッドを同一速度で回転させるとともに定盤を回転さ
せて加工を行なうため、位置決め機構等による摩耗の発
生がなく、加工中の加圧ヘッドの回転速度にムラがな
い。したがって、ワークの研磨条件を同一にすることが
でき均一な加工を行なうことができる。

【００４６】また、センターローラを必要としないた
め、定盤に貼着した研磨布の交換時等にはセンターロー
ラを定盤から取り出す作業が不要になり、作業性が向上
する。

【００４７】さらに、ワークの供給・排出を人手を煩わ
すことなく自動的に行なうことができるため、研磨加工
の自動化・無人化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である研磨装置を一部破断し
て示す側面図。

【図２】図１の研磨装置の要部を示す平面図。

【図３】図１の研磨装置のワークの供給手順を示す説明
図。

【図４】図１の研磨装置のワークの搬出手順を示す説明
図。

【図５】図１の研磨装置のワークの搬出手順を示す説明
図。

【図６】本発明の他の実施例である加圧ヘッドを示す平
面図。

【図７】図６の加圧ヘッドを一部破断して示す側面図。

【符号の説明】

２…定盤、３ａ〜３ｄ…加圧ヘッド、４ａ〜４ｄ…エア
シリンダ（加圧ヘッド駆動手段）、５ａ〜５ｄ…モータ
（加圧ヘッド駆動手段）、６ａ〜６ｄ…マウンティング
プレート、７…ワーク、８ａ〜８ｄ…ストッパ、１０…
ワーク供給手段（ワーク供給装置）、１４〜１７…スト
ッパ、２１…駆動モ−タ。

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭57−75960（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 37/00 - 37/04 H01L 21/304 621 H01L 21/304 622

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定盤の所定位置にワークを保持したマウ
   ンティングプレートを順次供給するワーク供給工程と、 このワーク供給工程によりマウンティングプレートが供
   給される毎に前記定盤を所定角度ずつ回転させてマウン
   ティングプレートを搬送する搬送工程と、 前記定盤の上部側にその回転方向に沿って配設され外周
   部にストッパを有した昇降自在な複数の加圧ヘッドをそ
   の定盤回転方向の先端部に位置するものから順次、所定
   の位置まで下降させることにより前記搬送工程により搬
   送されてくるマウンティングプレートを前記ストッパに
   当接させて位置決めする位置決め工程と、 この位置決め工程により、全てのマウンティングプレー
   トが位置決されたのち、前記加圧ヘッドをさらに下降さ
   せてワークを前記定盤上に圧接させ、この状態から前記
   定盤を回転駆動するととともに各加圧ヘッドを同一速度
   で回転駆動する駆動工程と、を具備してなる研磨方法。
2. 【請求項２】 ワークを保持するマウンティングプレー
   トを複数載置する定盤と、 この定盤の所定位置に順次、前記マウンティングプレー
   トを供給するワーク供給手段と、 このワーク供給手段によりマウンテイングプレ−トが供
   給される度に定盤を所定角度ずつ回転させ、所定枚数載
   置後、所定速度で連続回転させる定盤駆動手段と、 前記定盤の上部に前記マウンティングプレートと同数個
   配設され前記マウンテイングプレ−トのワ−クを前記定
   盤に圧接させる加圧ヘッドと、 前記加圧ヘッドを昇降させるとともに、各加圧ヘッドを
   同一の速度で回転させる加圧ヘッド駆動手段と、 前記加圧ヘッドの外周部に設けられ前記定盤が所定角度
   ずつの回転されることにより搬送される前記マウンティ
   ングプレートを当接させて位置決めするストッパと、を
   具備したことを特徴とする研磨装置。