JP3651820B2 - Method and apparatus for double-side polishing of workpiece - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ、ガラス基板、その他のセラミック基板などのワークの両面を自動的に研磨加工するためのワークの両面研磨処理方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体ウェーハの両面を研磨加工するための両面研磨処理装置は、上研磨プレートと下研磨プレートおよび半導体ウェーハを前記上下両研磨プレート間に保持させるための薄板状のキャリアとによって構成された研磨装置本体と、この研磨装置本体の近傍に配置されるウェーハ収納カセットに収納されたウェーハを研磨装置本体に対して搬送するローディング部と、研磨済みのウェーハを研磨装置本体よりウェーハ収納カセットに搬送するアンローディング部とにより構成されている。
【0003】
このような両面研磨処理装置における前記ローディング部およびアンローディング部には、例えば特開平6−15565号公報に開示されているように、エアーバキューム方式による吸着装置が備えられている。
即ちローディング部およびアンローディング部には、それぞれロボットにより駆動されるローディングアームおよびアンローディングアームが具備され、ローディングアームおよびアンローディングアームの自由端側には、エアーバキューム方式によるによる吸着装置が設けられている。
【0004】
そして、研磨装置本体の近傍に配置されたウェーハ収納カセット側にローディングアームの自由端が移動し、前記吸着装置によってウェーハの上面を吸着しつつ、下研磨プレート上に配置された薄板状キャリアにウェーハを搬送し、キャリアに設けられたウェーハ挿入孔に、研磨しようとするウェーハが収納される。
また、研磨処理が成されたウェーハは、アンローディングアームの自由端に設けられた吸着装置によって、その上面が吸着され、ウェーハ収納カセットに対して搬送される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来の研磨処理装置においては、両面研磨されたウェーハは、アンローディングアームに設けられた吸着装置により、研磨装置本体からその上面が吸着された状態でウェーハ収納カセットに対して搬送されるため、吸着作用によって研磨済みのウェーハの上面に傷を付けるという技術的課題があった。
【0006】
一般に、この種の研磨装置においては、上下両研磨プレートを互いに逆方向に回転させてウェーハの両面を研磨する際に、水溶性の研磨材を流すようにされており、その研磨材を含むスラリー等の残留物がアンローディングアームのウェーハ吸着部に侵入し、この残留物が災いしてウェーハ上面の吸着された部分に傷を残すという不都合が生じ、半導体の生産性を悪くしていた。
【0007】
そこで、前記特開平6−15565号公報に開示されているがごとく、特別にウェーハ吸着部を洗浄するための散水装置を備えるようにしているが、スラリー等の残留物を洗浄により完全に流し去ることは困難であり、また装置が大掛かりになることは免れないものであった。
【0008】
本発明は、このような従来のものの技術的課題を解決するために成されたものであり、研磨済みのウェーハ(ワーク)の表面をアンローディング部により傷を付けることなく、ウェーハ(ワーク)の不良率を低く押さえることができる両面研磨処理方法および装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために成された本発明にかかるワークの両面研磨処理方法は、上研磨プレートと下研磨プレートとによってキャリアに挿入したワークを挟圧し、前記上下両研磨プレートを回転させてワークの上下両面を同時に研磨する工程と、前記上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させる工程と、前記キャリアを上研磨プレート側に移動させて、下研磨プレート上にワークを載置状態に残す工程と、下研磨プレート上に載置状態に残された前記ワークを、ワークの周側縁端面に接するアンローディングアームによって、ワーク収納カセット内に収納させる工程とを有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明にかかるワークの両面研磨処理装置は、駆動用アクチェータによって回転駆動される上研磨プレートと、駆動用アクチェータによって回転駆動される下研磨プレートと、前記上研磨プレートと下研磨プレートとの間に配置され、ワークが挿入されるキャリアと、前記上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させる研磨プレート移動機構と、前記研磨プレート移動機構によって上研磨プレートと下研磨プレートとを離間させた状態において、前記キャリアを上研磨プレート側に移動させるキャリア移動機構と、下研磨プレート上に載置状態に残されたワークを、ワークの周側縁端面に接してワーク収納カセット内に収納させるアンローディングアームとを具備したことを特徴とする。
【0011】
この場合、前記アンローディングアームは、研磨処理されるワークの周側縁端面に対応した形状に成されていることが好ましい。
【0012】
また望ましくは、前記キャリアは、その周側部をテンションプレートによって保持され、前記テンションプレートが駆動用アクチェータによって回転駆動されると共に、前記ワークが挿入される挿入孔の中心位置が、前記上研磨プレートおよび下研磨プレートの回転軸心に対して偏心されるように構成される。
そして本発明においては、前記ワークの一態様として、具体的には半導体ウェーハが採用される。
【0013】
本発明による前記した方法および装置によると、両面研磨終了後において下研磨プレート上に載置状態に残されたワークは、ワークの周側縁端面に接するアンローディングアームによってワーク収納カセット内に収納させるように成されるので、研磨済みのワークの上下両面に対して傷を残すといった技術的課題が解消され、半導体フェーハの歩留まりを上げることが可能となり、半導体の生産性を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるワークの両面研磨処理方法および装置について、ワークとして半導体ウェーハを用いた図に示す実施の形態に基づいて説明する。
図1は研磨装置に対して半導体ウェーハをローディングする状態を示した断面図であり、図2は研磨装置によって半導体ウェーハに両面研磨を施す状態を示した断面図であり、また図3は研磨装置から研磨済みの半導体ウェーハをアンローディングする状態を示した断面図であって、それぞれ同一部分は同一符号で示している。
【0015】
まず図1において、円盤状の上研磨プレート1は、その中心部において支軸2に取り付けられ、支軸2は回転可能となるように図示せぬ軸受けによって保持されている。そして上研磨プレート1の下側面には、研磨布3が平面状に取り付けられている。
前記支軸2は中空状に成され、研磨材がその中心孔2aの上部より導入されるように成され、上研磨プレート1および研磨布3の適所に、研磨材の供給孔1aが形成されている。
【0016】
そして、前記支軸2にはプーリ4が取り付けられ、このプーリ4と、駆動用アクチェータとしてのモータ5の回転軸に取り付けられたプーリ6との間には、ベルト7が掛け渡されている。
したがって、前記モータ5を駆動することにより、前記上研磨プレート1は支軸2によって回転運動されるように構成されている。
【0017】
尚、前記した上研磨プレート1、支軸2、モータ5等から成るアッセンブリは、一体となって図中上下方向に移動できるように構成され、研磨プレート移動機構8を構成している。
【0018】
また前記支軸2には、この支軸2に沿って上下動されるように、キャリア移動機構9を構成するキャリア保持盤10が取り付けられている。このキャリア保持盤10には、その上部にフランジ11が嵌め込まれ、このフランジ11の一部にはロッド12が鉛直状態に取り付けられており、ロッド12に対する上下方向の駆動作用により、キャリア保持盤10は支軸2に沿って上下動されるように構成されている。
【0019】
そして、キャリア保持盤10の外周縁は下方向に折り曲げ形成されて円筒部10aに成され、この円筒部10aの下側端には、周方向に沿って複数の係合子13が取り付けられている。
これらの係合子13には、例えば電磁プランジャーが具備されており、この係合子13の作動により、後述するキャリアを張架する円環状のテンションプレートを、その外周面で保持することができるように構成されている。
【0020】
一方、円盤状の下研磨プレート14は、その中心部において支軸15に取り付けられ、支軸15は回転可能となるように図示せぬ軸受けによって保持されている。そして下研磨プレート14の上側面には、研磨布16が平面状に取り付けられている。
また、前記支軸15にはプーリ17が取り付けられ、このプーリ17と、駆動用アクチェータとしてのモータ18の回転軸に取り付けられたプーリ19との間には、ベルト20が掛け渡されている。
したがって、前記モータ18を駆動することにより、前記下研磨プレート14は支軸15によって回転運動されるように構成されている。
【0021】
前記支軸15には、この支軸15を軸として回転可能となるようにキャリア駆動盤21が取り付けられている。このキャリア駆動盤21の、前記支軸15を囲む筒体部21aには平歯車22が取り付けられており、この平歯車22には、駆動用アクチェータとしてのモータ23の回転軸に取り付けられた平歯車24が噛み合うように配置されている。
したがって、前記モータ23を駆動することで、キャリア駆動盤21は回転駆動される。
【0022】
また、前記キャリア駆動盤21の外周縁は上方向に折り曲げ形成されて円筒部21bに成され、この円筒部21bの上側端内周部には、薄板状キャリア25を張架する円環状のテンションプレート26が収納されるように構成されており、テンションプレート26をキャリア駆動盤21と一体に回転駆動できるように成されている。
【0023】
前記薄板状キャリア25およびテンションプレート26は、図4にも示すとおり、キャリア25は例えばステンレスなどの薄板により構成されており、半導体ウェーハ27を挿入するための円形状の挿入孔25aが設けられている。
尚、前記キャリア25に設けられた挿入孔25aは、その中心の位置が前記上研磨プレート1および下研磨プレート14の回転軸心に対して偏心された状態に成されている。
【0024】
以上の構成よりなる研磨装置本体の両側部には、ローディング部およびアンローディング部が配置されている。
まずローディング部28は、ローディングアーム29と、これを上下方向および周方向に駆動するアクチェータ30とによりロボットを構成している。
そして、ローディングアーム29は、例えばエアーバキューム方式などの吸着手段によりワーク収納カセット31に収納されている半導体ウェーハを吸着し、図1に示すようにキャリア駆動盤21に取り付けられている薄板状キャリア25の挿入孔25aに対し、搬送した半導体ウェーハ27を挿入することができるように構成されている。
【0025】
またアンローディング部32は、その詳細は後述するが、研磨された半導体ウェーハ27をワーク収納カセットに搬送するためのアンローディングアーム33と、これを周方向に駆動するアクチェータ34とによりロボットを構成している。
【0026】
以上の構成において、研磨プレート移動機構8によって上研磨プレート1を上方に引き上げ、上研磨プレート1と下研磨プレート14とを離間させた図1の状態において、ローディング部28におけるローディングアーム29は、前記したとおりワーク収納カセット31に収納されている半導体ウェーハ27を吸着する。
そして、アクチェータ30の駆動により半導体ウェーハ27を、キャリア25に設けられた前記挿入孔25aに対して搬送する。
【0027】
図2は、キャリア25に設けられた挿入孔25aに対して半導体ウェーハ27を挿入した状態において、研磨プレート移動機構8よって上研磨プレート1を下方に降ろし、半導体ウェーハ27の両面を研磨する状態を示している。
この図2においては、上研磨プレート1および下研磨プレート14は、互いに逆方向に回転し、また半導体ウェーハ27を保持するキャリア25も、キャリア駆動盤21の回転運動に伴って一体に回転される。
このような回転運動によって、半導体ウェーハ27は、その両面が研磨される。
【0028】
そして、この研磨工程の後に、図2の状態において前記キャリア保持盤10がキャリア移動機構9によって降下され、キャリア保持盤10に備えられた電磁プランジャーより成る係合子13が作動してキャリア25を張架する円環状のテンションプレート26を、その外周面で保持する。
【0029】
この状態で研磨プレート移動機構8を作動させて上研磨プレート1を引き上げることにより、図3に示すように、上研磨プレート1と下研磨プレート14とは離間された状態となり、またキャリア25もキャリア保持盤10によって上方に引き上げられる。
したがって、研磨された半導体ウェーハ27は、下研磨プレート14上に載置された状態で残される。
【0030】
図3は半導体ウェーハ27をアンローディングする工程を示したものである。アンローディングにあたっては、アンローディング部32が働いて、研磨された半導体ウェーハ27は、アンローディングアーム33によって搬送される。 図5は、その状態を上面から見た状況を示している。アンローディングアーム33は前記したとおり、アクチェータ34によって水平方向に回転されるように駆動される。
【0031】
そして、アンローディングアーム33の自由端33aは、図5に示すように研磨処理された半導体ウェーハ27の周側縁端面に対応した形状、即ち円弧状に成されている。
したがって、図5において、アンローディングアーム33の反時計方向の回動により、下研磨プレート14上に載置状態に残された半導体ウェーハ27は、ウェーハ27の端面に接する前記アンローディングアーム33によって押し出され、下研磨プレート14の上面を滑りながらワーク収納カセット35内に収納される。
【0032】
以上の工程の後に、再び研磨プレート移動機構8およびキャリア移動機構9を動作させて、上研磨プレート1およびキャリア保持盤10を下降せしめ、続いて係合子13によるテンションプレート26の係合を解き、再び上研磨プレート1およびキャリア保持盤10を上昇させることで、図1に示した初期のローディング工程に復帰させることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明に係るワークの両面研磨処理方法および装置によれば、上研磨プレートと下研磨プレートとによって薄板状キャリアに挿入したワークを挟圧し、両研磨プレートを回転させてワークの上下両面を同時に研磨するようにされる。
【0034】
そして、研磨終了後に上研磨プレートとキャリアとを引き上げて下研磨プレート上にワークを載置状態に残し、載置状態に残されたワークを、その端面に接するアンローディングアームによって、ワーク収納カセット内に収納させるようにされる。
【0035】
したがって、アンローディング工程において、ワークの研磨面にアンローディングアームが触れることがなく、ワークの研磨面に対して搬送による傷を残すという技術的課題を解消することができる。
よって、ワークの不良率を低く押さえることができ、半導体の生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる両面研磨処理装置において、半導体ウェーハをローディングする状態を示した断面図である。
【図2】図1に示す装置によって半導体ウェーハを両面研磨する状態を示した断面図である。
【図3】図1に示す装置において、半導体ウェーハをアンローディングする状態を示した断面図である。
【図4】図1に示す装置において用いられる薄板状キャリアの形態を示した斜視図である。
【図5】図3における半導体ウェーハのアンローディング状態を説明する上面図である。
【符号の説明】
1 上研磨プレート
2 支軸
3 研磨布
5 駆動用アクチェータ(モータ)
8 研磨プレート移動機構
9 キャリア移動機構
10 キャリア保持盤
13 係合子
14 下研磨プレート
15 支軸
16 研磨布
18 駆動用アクチェータ(モータ)
21 キャリア駆動盤
23 駆動用アクチェータ(モータ)
25 キャリア
25a 挿入孔
26 テンションプレート
27 ワーク(半導体ウェーハ)
28 ローディング部
29 ローディングアーム
31 ワーク収納カセット
32 アンローディング部
33 アンローディングアーム
35 ワーク収納カセット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a workpiece double-side polishing method and apparatus for automatically polishing both surfaces of a workpiece such as a semiconductor wafer, a glass substrate, and other ceramic substrates.
[0002]
[Prior art]
For example, a double-side polishing apparatus for polishing both surfaces of a semiconductor wafer is a polishing constituted by an upper polishing plate, a lower polishing plate, and a thin plate-like carrier for holding the semiconductor wafer between the upper and lower polishing plates. An apparatus main body, a loading unit for transferring a wafer stored in a wafer storage cassette disposed in the vicinity of the polishing apparatus main body to the polishing apparatus main body, and a polished wafer from the polishing apparatus main body to the wafer storage cassette And an unloading section.
[0003]
The loading unit and the unloading unit in such a double-side polishing apparatus are provided with an air vacuum type adsorption device as disclosed in, for example, JP-A-6-15565.
That is, the loading unit and the unloading unit are respectively provided with a loading arm and an unloading arm driven by a robot, and an adsorption device using an air vacuum system is provided on the free end side of the loading arm and the unloading arm. Yes.
[0004]
Then, the free end of the loading arm moves to the wafer storage cassette side arranged near the polishing apparatus main body, and the wafer is attracted to the thin plate carrier arranged on the lower polishing plate while adsorbing the upper surface of the wafer by the adsorption device. The wafer to be polished is stored in a wafer insertion hole provided in the carrier.
Further, the upper surface of the polished wafer is sucked by a suction device provided at the free end of the unloading arm and is transported to the wafer storage cassette.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional polishing processing apparatus, the double-side polished wafer is transported to the wafer storage cassette in a state in which the upper surface is adsorbed from the main body of the polishing apparatus by the suction device provided on the unloading arm. Therefore, there has been a technical problem of scratching the upper surface of the polished wafer by the adsorption action.
[0006]
Generally, in this type of polishing apparatus, when polishing both surfaces of a wafer by rotating both upper and lower polishing plates in opposite directions, a water-soluble abrasive is flowed, and a slurry containing the abrasive Such a residue enters the wafer suction portion of the unloading arm, and this residue is damaged, leaving a defect on the suctioned portion of the upper surface of the wafer, resulting in poor semiconductor productivity.
[0007]
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-15565, a special watering device for cleaning the wafer adsorbing portion is provided. However, residues such as slurry are completely washed away. This is difficult, and the apparatus is inevitable.
[0008]
The present invention has been made to solve the technical problem of such a conventional one, and the surface of the polished wafer (work) is not damaged by the unloading portion. An object of the present invention is to provide a double-side polishing method and apparatus capable of keeping the defect rate low.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the method for double-side polishing a workpiece according to the present invention, which is achieved to achieve the above object, the workpiece inserted into the carrier is sandwiched between the upper polishing plate and the lower polishing plate, and the upper and lower polishing plates are rotated to rotate the workpiece. A step of simultaneously polishing both the upper and lower surfaces, a step of separating the upper polishing plate and the lower polishing plate, and a step of moving the carrier to the upper polishing plate side to leave the workpiece placed on the lower polishing plate And a step of storing the workpiece left on the lower polishing plate in a workpiece storage cassette by an unloading arm in contact with the peripheral edge surface of the workpiece.
[0010]
The workpiece double-side polishing apparatus according to the present invention includes an upper polishing plate that is rotationally driven by a driving actuator, a lower polishing plate that is rotationally driven by a driving actuator, and the upper polishing plate and the lower polishing plate. A carrier disposed between the polishing plate moving mechanism for separating the upper polishing plate and the lower polishing plate, and a state in which the upper polishing plate and the lower polishing plate are separated by the polishing plate moving mechanism. And a carrier moving mechanism for moving the carrier to the upper polishing plate side, and an unloading unit for storing the workpiece left on the lower polishing plate in a workpiece storage cassette in contact with the peripheral edge surface of the workpiece And an arm.
[0011]
In this case, it is preferable that the unloading arm has a shape corresponding to the peripheral edge surface of the workpiece to be polished.
[0012]
Preferably, the carrier is held at its peripheral side by a tension plate, the tension plate is rotationally driven by a drive actuator, and the center position of the insertion hole into which the workpiece is inserted is defined by the upper polishing plate. And configured to be eccentric with respect to the rotational axis of the lower polishing plate.
In the present invention, specifically, a semiconductor wafer is employed as one aspect of the workpiece.
[0013]
According to the above-described method and apparatus according to the present invention, the workpiece left on the lower polishing plate after completion of double-side polishing is stored in the workpiece storage cassette by the unloading arm in contact with the peripheral edge surface of the workpiece. Thus, the technical problem of leaving scratches on both the upper and lower surfaces of the polished workpiece can be solved, the yield of the semiconductor wafer can be increased, and the productivity of the semiconductor can be improved.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a double-side polishing method and apparatus for a workpiece according to the present invention will be described based on an embodiment shown in a drawing using a semiconductor wafer as a workpiece.
1 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor wafer is loaded onto a polishing apparatus, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the semiconductor wafer is subjected to double-side polishing by the polishing apparatus, and FIG. 3 is a polishing apparatus. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a polished semiconductor wafer is unloaded from the same, and the same portions are denoted by the same reference numerals.
[0015]
First, in FIG. 1, a disc-shaped upper polishing plate 1 is attached to a support shaft 2 at the center thereof, and the support shaft 2 is held by a bearing (not shown) so as to be rotatable. A
The support shaft 2 is formed in a hollow shape so that the abrasive is introduced from the upper part of the center hole 2a, and an abrasive supply hole 1a is formed at an appropriate position of the upper polishing plate 1 and the
[0016]
A pulley 4 is attached to the support shaft 2, and a belt 7 is stretched between the pulley 4 and a
Therefore, the upper polishing plate 1 is configured to be rotated by the support shaft 2 by driving the
[0017]
The assembly including the upper polishing plate 1, the support shaft 2, the
[0018]
A
[0019]
The outer peripheral edge of the
These
[0020]
On the other hand, the disc-shaped
A
Therefore, the
[0021]
A
Therefore, by driving the
[0022]
Further, the outer peripheral edge of the
[0023]
As shown in FIG. 4, the
Incidentally, the insertion hole 25a provided in the
[0024]
A loading unit and an unloading unit are disposed on both sides of the polishing apparatus main body having the above-described configuration.
First, the
The
[0025]
Although the details of the
[0026]
In the above configuration, in the state of FIG. 1 in which the upper polishing plate 1 is pulled upward by the polishing
Then, the
[0027]
FIG. 2 shows a state in which the upper polishing plate 1 is lowered by the polishing
In FIG. 2, the upper polishing plate 1 and the
By such rotational movement, both surfaces of the
[0028]
After the polishing step, the
[0029]
In this state, the upper polishing plate 1 is pulled up by operating the polishing
Therefore, the
[0030]
FIG. 3 shows a process of unloading the
[0031]
The free end 33a of the unloading
Accordingly, in FIG. 5, the
[0032]
After the above steps, the polishing
[0033]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the double-side polishing method and apparatus for a workpiece according to the present invention, the workpiece inserted in the thin plate carrier is sandwiched between the upper polishing plate and the lower polishing plate, and both polishing plates are rotated. The upper and lower surfaces of the workpiece are polished simultaneously.
[0034]
Then, after polishing is completed, the upper polishing plate and the carrier are pulled up to leave the workpiece on the lower polishing plate, and the workpiece left in the mounting state is moved into the workpiece storage cassette by the unloading arm in contact with the end surface. To be stored.
[0035]
Therefore, in the unloading step, the technical problem that the unloading arm does not touch the polished surface of the workpiece and leaves scratches due to the conveyance on the polished surface of the workpiece can be solved.
Therefore, the defect rate of the workpiece can be kept low, and the productivity of the semiconductor can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor wafer is loaded in a double-side polishing apparatus according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor wafer is double-side polished by the apparatus shown in FIG.
3 is a cross-sectional view showing a state in which a semiconductor wafer is unloaded in the apparatus shown in FIG.
4 is a perspective view showing a form of a thin plate carrier used in the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
5 is a top view for explaining an unloading state of the semiconductor wafer in FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Upper polishing plate 2
8 Polishing
21
25 Carrier
28
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