JP4284707B2 - 4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置 - Google Patents

4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置 Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハへ自動的に超高精度の研磨加工を効率良く施すためのポリッシングマシーン、ラッピングマシーンの4軸のスピンドル軸を備えた全自動研磨装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】
本発明に係るこの種の半導体ウエハは、コンピュータ等の電子関連機器、所謂OA機器等の集積回路に使用されており、その開発は日々進歩しており機器そのものの小型化に伴う極薄化と、歩留まりの観点からのより超高精度の加工精度と、生産性の観点からより一層の拡径化が要求されてきている。
【0003】
一般的に半導体ウエハは、円柱状のシリコン結晶体を一定の厚さにスライシングし、そのスライシングした半導体ウエハを更に所望の厚さにするために研削加工を行っている。
【0004】
通常、研削加工は研削盤のスピンドル軸の下端に取着されたカップホイールダイヤモンド砥石によって粗研削、仕上研削等に分けて行われているが、昨今要求される半導体ウエハは超高精度の平坦精度と鏡面加工であり、従来のようなカップホイールダイヤモンド砥石で研削するだけでは、半導体ウエハに研削によるダメージが残り今求められる超高精度の平坦精度、鏡面加工を施すのは不可能と成ってきており、研削加工後に更に研磨加工を必要としている。
【0005】
【解決しようとする課題】
又、従来の全自動研磨装置は、生産性の観点から比較的大径とした下方定盤と略同径の上部定盤との間にキャリァ等を介して複数枚の半導体ウエハを挟圧させて同時にラッピング加工、或いは、ポリッシング加工の研磨加工を施しているが、昨今の極薄化、拡径化する半導体ウエハでは加工前後の定盤への着脱の際、或いは、加工中に破壊してしまうことが屡々あり、又、加工後の加工精度にバラツキが有り品質の均一化が計れない等に苦慮している実情である。
【0006】
【課題を解決する手段】
本発明は上述の課題に鑑みて成されたもので、鋭意研鑚の結果、これらの課題を解決するもので、基体と、半導体ウエハを送出移送する送出側移送手段と、送出側移送手段で送出移送された二枚の半導体ウエハを乗載させる研磨前仮置台と、研磨前仮置台へ乗載させた二枚の半導体ウエハを貼着させるチャックを備えて並設させた一対のスピンドル軸から成る第1の研磨手段及び第2の研磨手段と、第1の研磨手段と第2の研磨手段とを一方面と平行する他方面とヘ担持し且つ回転可能に配設された略正四角柱状の回転コラムと、第1の研磨手段及び第2の研磨手段との直下に位置するように配設された第1の研磨テーブルと第2の研磨テーブルと、第2の研磨テーブルで研磨加工をした二枚の半導体ウエハを乗載させる研磨後仮置台と、研磨後仮置台から半導体ウエハを収納移送する収納側移送手段とを備えると共に、研磨前仮置台と第2の研磨テーブルとは回転コラムの一方面側と平行する他方面側とへ配設し、第1の研磨テーブルと研磨後仮置台とは回転コラムの一方面側と平行する他方面側とへ配設したものである。
【0007】
従って、本発明の目的は、ポリッシングマシーン、ラッピングマシーンの全自動化を計り、二枚の半導体ウエハを同時に且つ連続させて研磨加工をし能率化を図り、昨今要求される超高精度、極薄化、拡径化された半導体ウエハに充分対処できる全自動研磨装置に創達し、これを提供する目的である。
【0008】
【作用】
本発明の半導体ウエハの全自動研磨装置は、略正四角柱状の回転コラムの一方面と平行する他方面とに夫々一対のスピンドル軸から成る第1の研磨手段と第2の研磨手段を担持させており、更に、回転コラムの一方面側と平行する他方面側とに研磨前仮置台と第2の研磨テーブル、及び、第1の研磨テーブルと研磨後仮置台とを夫々配設したため、研磨前仮置台へ乗載させた二枚の半導体ウエハを同時に第1の研磨手段で貼着して、第1の研磨テーブルで第1の研磨を加工することができ、続いて、回転コラムを1/4回転回転させて第2の研磨テーブルで第2の研磨を加工することができ、この時、第1の研磨テーブルでは次の二枚の半導体ウエハを一対のスピンドル軸に夫々チャックすることができ、二枚宛の半導体ウエハを同時に研磨加工を施すことと、第1次研磨加工と第2次研磨加工とに分けて研磨加工することによって研磨加工及び作業性の効率化が図れ、又、夫々の半導体ウエハはチャックの下面に貼着されているため極薄化、拡径化されていても破壊することなく研磨加工できるものである。
【0009】
【発明の実施例】
斯る目的を達成した本発明の4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置を以下実施例の図面によって説明する。
【0010】
図1は本発明の4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置の実施例の説明のための概要平面図であり、図2は本発明の4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置の実施例の説明のための概要側面図である。
【0011】
本発明は、半導体ウエハWへ自動的に超高精度の研磨加工を効率良く施すポリッシングマシーン、ラッピングマシーンの4軸のスピンドル軸を備えた全自動研磨装置に関するものであり、半導体ウエハWに研磨加工を自動的に施すための研磨装置であって、基体1と、該基体1に備えた半導体ウエハWを単品毎に送出移送する送出側移送手段2と、該送出側移送手段2で送出移送された二枚の半導体ウエハW.Wを同時に乗載させるスペースを有した研磨前仮置台3と、該研磨前仮置台3へ乗載させた二枚の半導体ウエハWを夫々貼着させるチャック4a.4a.5a.5aを下端に備えて並設させた夫々一対のスピンドル軸4b.4b.5b.5bから成る第1の研磨手段4及び第2の研磨手段5と、該第1の研磨手段4と第2の研磨手段5とを一方面と平行する他方面とヘ担持し且つ回転可能に配設された略正四角柱状の回転コラム6と、前記第1の研磨手段4及び第2の研磨手段5との夫々の直下に位置するように配設された第1次研磨加工をするための第1の研磨テーブル7と第2次研磨加工をするための第2の研磨テーブル8と、該第2の研磨テーブル8で研磨加工をした加工後の二枚の半導体ウエハWを同時に乗載させるスペースを有した研磨後仮置台9と、該研磨後仮置台9から半導体ウエハWを単品毎に収納移送する収納側移送手段10とを備えると共に、前記研磨前仮置台3と前記第2の研磨テーブル8とは回転コラム6の一方面と平行する他方面とヘ夫々配設し、前記第1の研磨テーブル7と前記研磨後仮置台9とは回転コラム6の一方面と平行する他方面とへ夫々配設したものである。
【0012】
即ち、本発明は、昨今要求される半導体ウエハWの極薄化、拡径化、超高精度の平坦精度、鏡面加工に充分に対応できる4軸のスピンドル軸4b.5a.5a.5bを用いた全自動のポリシングマシーン、ラッピングマシーンの全自動研磨装置に関するものである。
【0013】
本発明の基体1は当該研磨装置の後述する各機構を配設するためものであり、全体的には長方形状を呈しており、高さは作業性を考慮した適宜に設定されるものである。
【0014】
そして、送出側移送手段2は側方へ配設された駆動源のモーターと、該モーターと機械的に接続された棒螺子、歯車、ベルト等の伝導機構によって昇降自在の送出側エレベータ機構(図示しない)と、該送出側エレベータ機構の上面に備えた送出側カセット載置台2aと、該送出側カセット載置台2aに載置する研磨前の多数枚の半導体ウエハWを収納している函状の送出側カセット2bと、該送出側カセット2b内の水平に設けた複数の桟体で形成した棚へ単品毎に収納されている半導体ウエハWを単品毎に先端に吸着パットを備えたエア又はオイル等で進退するシリンダを備えた棒状の送出側移送アーム2c等とを含むものである。
【0015】
つまり、前記送出側カセット2bに収納された半導体ウエハWは、送出側エレベータ機構の昇降と、移送アーム2cの進退、旋回、枢動と、吸着パットのバキューム吸着とによって吸着され、単品毎に二枚宛研磨前仮置台3に乗載されるものである。
【0016】
次に、研磨前仮置台3は送出側移送手段2で送出移送された二枚の半導体ウエハW.Wを同時に乗載させるスペースを有し、常時、半導体ウエハW.Wが流出しない程度に純水等の液体の水流を絶えず噴流させ、液体の水流によって半導体ウエハW.Wを夫々リフトすると共に研磨加工面を洗浄させているものである。
【0017】
そして、第1の研磨手段4及び第2の研磨手段5は夫々一対のスピンドル軸4b.4b.5b.5bで成っており、夫々のスピンドル軸4b.4b.5b.5bは下端へ半導体ウエハWを液体、又は、バキュームによって貼着するチャック4a.4a.5a.5aを設けると共に、第1の研磨手段4のスピンドル軸4b.4b及び第2の研磨手段5のスピンドル軸5b.5bは夫々回転自在且つ昇降自在に回転コラム6に平行して担持されるものである。
【0018】
更に、前記回転コラム6は第1の研磨手段4と第2の研磨手段5とを相対位置へ担持しているものであり、該回転コラム6は1/4回転づつ回転、停止を繰り返すものである。
【0019】
次いで、前記回転コラム6の回転によって旋回される第1の研磨手段4及び第2の研磨手段5との夫々の直下に位置するように配設された粗研磨加工等の第1次研磨加工をするための第1の研磨テーブル7と仕上げ研磨加工等の第2次研磨加工をするための第2の研磨テーブル8は上面へポリッシング用定盤、ラッピング用定盤等の研磨用定盤を夫々設けており、夫々のスピンドル軸4b.4b.5b.5bの下端に設けられたチャック4a.4a.5a.5aに貼着された夫々の半導体ウエハW.W.W.Wをスピンドル軸4b.4b.5b.5bの降下によって、第1の研磨テーブル7及び第2の研磨テーブル8との間に挟着して、ポリッシング、又は、ラッピング等の研磨加工を施すものである。
【0020】
前記第1の研磨テーブル7及び第2の研磨テーブル8は、駆動源のモーターにより回転可能に基体1に立設しているものであり、夫々の研磨テーブル7.8の軸心は夫々のスピンドル軸4b.4b.5b.5bの軸心と若干ずらせており、夫々逆方向に回転させて第1次研磨加工及び第次2研磨加工を施すものである。
【0021】
そして、研磨後仮置台9は第2の研磨手段5によって第2次研磨加工、つまり、同時に仕上げ研磨加工された二枚の半導体ウエハW.Wを乗載させるスペースを有しているものであり、常時、純水等の液体の水流を絶えず噴流させ、液体の水流によって半導体ウエハW.Wをリフトすると共に洗浄させているものである。
【0022】
前記研磨後仮置台9から半導体ウエハWを単品毎に収納側カセットに収納移送する収納側移送手段10は研磨後仮置台9から純水等の液体の流路10aを形成して、半導体ウエハWを水流によって収納側カセット10bに収納するものでも、前述の送出側移送手段2を逆に配設し、収納側移送アーム(図示しない)の進退と吸着パットの吸着とによって収納側カセット10bに収納するものでも、構わないものである。
【0023】
そして、収納側カセット10bは収納側カセット載置台10cに載置されており、該収納側カセット載置台10cを上面に備えた収納側エレベータ機構(図示しない)の昇降によって収納側カセット10bの中の棚に半導体ウエハWを単品毎に収納するものである。
【0024】
本発明の半導体ウエハWの4軸のスピンドル軸を備えた全自動研磨装置は研磨前仮置台3と第2の研磨テーブル8とは略正四角柱状の回転コラム6の一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設し、第1の研磨テーブル7と研磨後仮置台9とは回転コラム6の一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設したものである。
【0025】
次いで、本発明の半導体ウエハWの研磨加工の行程を説明すると、先ず、半導体ウエハWは送出側カセット2bへ複数枚収納されており、該送出側カセット2bは送出側カセット載置台2aに載置され、該送出側カセット載置台2aと機械的に接続された送出側エレベータ機構の昇降によって送出される位置を調整するものである。
【0026】
そして、一枚目の半導体ウエハWは送出側移送手段2の送出側移送アーム2cに備えた吸着パットの吸着によって持ち上げられ、送出側移送アーム2cの進退と昇降と旋回によって研磨前仮置台3の上面に移送され、吸着パットのバキューム吸着を解除することによって研磨前仮置台3の上面に乗載させられるもので、続いて、二枚目の半導体ウエハWを同様に研磨前仮置台3の上面に乗載させるものである。
【0027】
前記研磨前仮置台3は底面より純水等の液体を絶えず噴流させており、半導体ウエハWは水流によってリフトされると共に洗浄されるものである。
【0028】
次に、回転コラム6に担持された一対のスピンドル軸4b.4bから成る第1の研磨手段4が降下して、下端の夫々のチャック4a.4aへ研磨前仮置台3でリフトされている二枚の半導体ウエハW.Wを貼着して、第1の研磨手段4は上昇し、回転コラム6が水平方向に90度回転して停止することによって、半導体ウエハW.Wは第1の研磨テーブル7の上方に移送されるものである。
【0029】
そして、二枚の半導体ウエハW.Wは第1の研磨手段4を降下させることによって、一対のスピンドル軸4b.4bの夫々のチャック4a.4aの下面と第1の研磨テーブル7の上面との間に挟着されて第1次研磨加工が施されるものである。
【0030】
次いで、第1次研磨加工後の二枚の半導体ウエハW.Wは第1の研磨手段4の上昇と回転コラム6の更に90度の回転と停止とによって、第2の研磨テーブル8の上方に移送され、第1の研磨手段4を降下することによって、第2の研磨テーブル8の上面で第2の研磨加工が施されるものである。
【0031】
更に、第1の研磨手段4の上昇と回転コラム6の更に90度の回転と停止とによって、研磨後仮置台9の上方に移送され、第1の研磨手段4を降下させて、チャック4a.4aをエアを噴射させる等の手段により開放することによって、研磨後仮置台9へ二枚の半導体ウエハW.Wは載置されるものである。
【0032】
そして、研磨後仮置台9では純水等の液体が絶えず噴流しており、二枚の半導体ウエハW.Wは収納側移送手段10によって収納側カセット10bの中に内設された複数の桟体の間に収納側エレベータ機構の昇降により順次収納されるものである。
【0033】
前述は最初の二枚の半導体ウエハW.Wによる説明であるが、これを連続して自動的に実施するもので、略正四角柱状の回転コラム6の一方面と平行する他方面とへ第1の研磨手段4と第2の研磨手段5を夫々担持させ、回転コラム6の一方面側と平行する他方面側とへ研磨前仮置台3と第2の研磨テーブル8及び第1の研磨テーブル7と研磨後仮置台9とを夫々配設しているので、研磨前仮置台3の二枚の半導体ウエハW.Wを第1の研磨手段4へ貼着するとき、第2の研磨手段5は第2の研磨テーブル8の上方に位置しており、他の二枚の半導体ウエハW.Wに第2次研磨加工を施しているものである。
【0034】
そして、回転コラム6が90度回転して第1の研磨手段4が第1の研磨テーブル7で二枚の半導体ウエハW.Wの第1次研磨加工を施しているとき、第2の研磨手段5は研磨後仮置台9の上方に位置しており、研磨後の他の二枚の半導体ウエハW.Wを研磨後仮置台9にチャック5a.5aを開放して載置しているものである。
【0035】
更に、回転コラム6が90度回転して第1の研磨手段4が第2の研磨テーブル8で二枚の半導体ウエハW.Wの第2次研磨加工を施しているとき、第2の研磨手段5は研磨前仮置台3の上方に位置しており、次の他の二枚の半導体ウエハW.Wを貼着させているものであり、更に、図1の仮想線で図示するように回転コラム6が90度回転して第1の研磨手段4が研磨後仮置台9の上方に位置して二枚の半導体ウエハW.Wを載置しているとき、第2の研磨手段5は次の他の二枚の半導体ウエハW.Wを第1の研磨テーブル7で第1次加工を施しているものである。
【0036】
本発明は、上述の工程を全自動で且つ規則的に繰返し、一つの送出側カセット2bに収納されている全ての半導体ウエハWを順次研磨加工を施すことを可能としたものであり、送出を終えた送出側カセット2bは未加工の半導体ウエハWが収納された次の送出側カセット2bと取り替えるものであり、収納側カセット10bも一杯になると空の収納側カセット10bと取り替えるものである。
【0037】
【発明の効果】
本発明は前述の構成により、二枚宛の半導体ウエハを同時に4軸のスピンドル軸で研磨加工することと、第1次研磨加工と第2次研磨加工とに分けて研磨加工することによって研磨加工及び作業性の効率化が図れ、又、夫々の半導体ウエハはチャックの下面に貼着されているため極薄化、拡径化されていても破壊することなく研磨加工できるものであり、更に、複数枚収納された送出側カセットの半導体ウエハを送出、洗浄、第1次研磨加工、第2次研磨加工、洗浄、収納までを全自動で行なえるものであり、研磨加工面を超高精度に維持できる画期的な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置の実施例の説明のための概要平面図である。
【図2】 図2は本発明の4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置の実施例の説明のための概要側面図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ
1 基体
2 送出側移送手段
2a 送出側カセット載置台
2b 送出側カセット
2c 送出側移送アーム
3 研磨前仮置台
4 第1の研磨手段
4a チャック
4b スピンドル軸
5 第2の研磨手段
5a チャック
5b スピンドル軸
6 回転コラム
7 第1の研磨テーブル
8 第2の研磨テーブル
9 研磨後仮置台
10 収納側移送手段
10a 水路
10b 収納側カセット
10c 収納側カセット載置台

Claims (1)

  1. 半導体ウエハに研磨加工を自動的に施すための研磨装置であって、基体と、該基体に備えた半導体ウエハを単品毎に送出移送する送出側移送手段と、該送出側移送手段で送出移送された二枚の半導体ウエハを同時に乗載させるスペースを有した研磨前仮置台と、該研磨前仮置台へ乗載させた二枚の半導体ウエハを夫々貼着させるチャックを下端に備えて並設させた夫々一対のスピンドル軸から成る第1の研磨手段及び第2の研磨手段と、該第1の研磨手段と第2の研磨手段とを一方面と平行する他方面とヘ担持し且つ回転可能に配設された略正四角柱状の回転コラムと、前記第1の研磨手段及び第2の研磨手段との夫々の直下に位置するように配設された第1次研磨加工をするための第1の研磨テーブルと第2次研磨加工をするための第2の研磨テーブルと、該第2の研磨テーブルで研磨加工をした加工後の二枚の半導体ウエハを同時に乗載させるスペースを有した研磨後仮置台と、該研磨後仮置台から半導体ウエハを単品毎に収納移送する収納側移送手段とを備えると共に、前記研磨前仮置台と前記第2の研磨テーブルとは回転コラムの一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設し、前記第1の研磨テーブルと前記研磨後仮置台とは回転コラムの一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設したことを特徴とする4軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置
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