JP4824883B2 - 基板の研磨装置および基板の研磨・洗浄・乾燥方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップの製造の際、基板（ウエハ）の裏面研削加工後、研削傷を消滅するためにポリッシャで研削面を研磨加工し、このウエハの研磨加工面を洗浄し、ウエハを乾燥させる研磨装置、および該研磨装置を用いて基板を研磨・洗浄・乾燥する方法に関する。
ウエハとしては、ベアウエハ、基板の表面にデバイスパタ−ンが施されているデバイスウエハ等が対象とされる。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカ−ド用のＩＣチップは、シリコン基板の表面にデバイスパタ−ンが施されている厚みが５００〜７５０μｍのデバイスウエハのデバイスパタ−ン面をＵＶ照射硬化性粘着樹脂保護テ−プで被覆し、この保護テ−プとは反対面のシリコン層を裏面研削し、研削面をスピン洗浄後、さらに裏面研削面をエッチング処理してデバイスウエハの厚みを２５０〜４５０μｍまで減少させる（特開２０００−２６９１７５号、同２０００−３４０６３８号）。
ついでＵＶ照射硬化した後、保護テ−プをデバイスウエハより引き剥がし、デバイスウエハのパタ−ン面とは逆の裏面にＵＶ照射硬化性粘着樹脂保護テ−プを貼り、ついでダイサ−でデバイスウエハのパタ−ンの格子線上に沿って切り込み、切断を行って製造している（特開２０００−６８２９３号）。
【０００３】
また、裏面研削後のエッチングに替えて研削面を研磨加工（ポリッシング）し、ウエハ表面に付着した加工屑や研磨剤砥粒を除去するためロ−ル状ブラシスクラブ洗浄することも提案されている(特開２０００−２２５５６１号、同２０００−２５４８５７号)。
【０００４】
しかし、ウエハ径が３００ｍｍ、４５０ｍｍと拡径し、５層以上の高集積、回線回路が１３ｎｍ以下デバイス、厚みが３０〜１５０μｍのウエハの研磨・洗浄・乾燥ウエハを搬送ロボットで搬送している際、ウエハが破損する機会が多いことが半導体製造メ−カ−より指摘されている。
また、ウエハ径が拡大するにつれ、洗浄、乾燥される面積も増大し、特に、乾燥を完全に行ない、次工程のカセット内への収納工程またはマウンタ工程へと搬送する際のウエハ破損を無くすことが要求されている。
【０００５】
ウエハの拡径により乾燥する面積が増え、ウエハに乾燥されていない部分が残ると、後工程のマウンタ、研磨加工・洗浄面テ−プ貼付工程、デバイス保護テ−プ剥離工程、ダイシング工程と続く次工程において、特に加工・洗浄面テ−プ貼付工程においてテ−プの密着力が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、径が３００ｍｍ以上のウエハ（基板）や厚みが３０〜１５０μｍの薄肉のウエハにおいても搬送ロボットによるウエハ搬送時にウエハが破損しない搬送ロボット、ポリッシャを備えた研磨装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は又、目視できない径の屑が付着している数が基準数値以内であり、スピン乾燥がスル−プット時間内の短時間で行なえるスピン洗浄・乾燥装置を備えた研磨装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、研磨装置（２０）の基台（１１）より立設された支柱（３１）の上部に支持プレ−ト（３２）を水平に設け、この支持プレ−ト（３２）上に第１回転軸（３３）を、この第１回転軸の上に、第１回転軸芯（３３ａ）を中心として回動自在に設けた回転移動ア−ム（３４）を配し、その回転移動ア−ム（３４）の端部下方に第２回転軸（３５）を設け、これを蛇腹（３５ｂ）で覆い、前記回転軸（３５）の下方にギアボックス（３６）を設け、一対のア−ム（３８，３８）を回動させる第３回転軸（３７，３７）を設け、前記ア−ム（３８，３８）下に段差を設けてア−ム（３９，３９）を第３回転軸（３７，３７）下部に前記第３回転軸心廻りに回動自在に取り付け、このア−ム（３９，３９）に備え付けた取付具（４０，４０）に把持具（４２ａ，４２ｂ）を備えるア−ム（４１，４１）を固定した前記把持具（４２ａ，４２ｂ）が最下位位置となり、前記支持プレート（３２）が上方位置となるように逆吊りに設けられたダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）、
基板を吸着する真空チャック（５２）を下方に、基板の径よりも径が小さい研磨プラテン（５１）を真空チャック（５２）の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設けたポリッシャ機構（５０）、
前記真空チャック（５２）のチャッククリ−ナ（６０）、
および
前記基台（１１）上に立設した上下方向に昇降可能および水平方向に回転可能な円板状ポーラスセラミック板（８５）、前記基台（１１）上に立設した支柱（９１）に固定したブラケット（９３）に前後方向に直線移動して前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上の位置に移動可能であって、かつ、水平方向に回動可能なブラシ洗浄機構（９４）、前記基台（１１）上に立設した支柱（９１）に固定したブラケット（９３）にロ−タリ−テ−ブル（１６２）を保持させ、該ロ−タリ−テ−ブルの回転軸に保持させた水平回動ア−ム（９５ｂ）に気体供給ノズル（９５ｃ）を固定した気体供給機構（９５）、および、気体供給ノズル（９５ｃ）の前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上の位置を検知し、気体供給ノズルが定位置に来たら前記ロ−タリ−テ−ブル（１６２）の回転軸の回動向きを逆方向に切り替える手段とを備えるスピン洗浄・乾燥装置（１）、
とを備える基板の研磨装置（２０）を提供するものである。
【０００９】
ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０を逆吊りに使用し、ポリッシャ機構５０の真空チャック５２面をスピン洗浄・乾燥装置１の真空チャック８５面と同様、研磨装置３０の基台１１に近い下方位置としたことにより、および基板の径よりも径が小さい研磨プラテン５１を真空チャック５２の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設け、研磨プラテン５１を揺動させながら基板をポリッシングするので、研磨面が均一となり、搬送ロボットによる基板搬送時の基板の破損する確率が皆無に近いほど減少した。
【００１１】
回転するブラシを用いてスピン回転しているウエハを面でスクラブ洗浄するので、目視できない径の屑も基板より擦り取られ、ウエハ表面に残存する屑の個数が基準数値より低くなった。
また、気体供給ノズルをウエハ上で揺動させながらスピン回転しているウエハ面に気体を吹き付けるのでウエハ径方向への気体の分散が均一化され、ウエハ表面の乾燥が均一に行なわれる。
【００１２】
本発明の請求項２は、把持具（４２ａ，４２ｂ）がダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の最下位位置となり、前記支持プレート（３２）が上方位置となるように基台（１１）上に逆吊り設けたダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ａ）で研削加工された基板を把持し、
真空チャック（５２）を下方に、基板の径よりも径が小さい研磨プラテン（５１）を真空チャック（５２）の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設けたポリッシャ機構（５０）の前記真空チャック（５２）上方に前記把持された基板を搬送し、ついで、基板を真空チャック（５２）上に載置し、前記真空チャック（５２）を減圧して基板を固定し、この真空チャック（５２）を回転させることにより基板を回転させ、
この回転している基板上に、回転している研磨プラテン（５１）を下降し、研磨プラテン（５１）を基板面上で円弧状に往復揺動させつつ基板表面上で摺動させて基板の研削加工面を研磨した後、
研磨加工した基板をダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ａ）で把持し、この研磨加工された基板をスピン洗浄・乾燥装置（１）の円板状ポーラスセラミック板（８５）上方に研磨加工された基板面が上向きとなるように搬送し、ついで、基板を前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上に載置し、円板状ポーラスセラミック板（８５）を減圧して基板を固定し、円板状ポーラスセラミック板（８５）を回転させることにより基板を回転させ、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を継続しながら洗浄液を研磨された基板の中心点に供給しつつ、加工面に回転ブラシ（９４ｍ）を下降させ、基板をブラシスクラブ洗浄した後、洗浄液の供給を停止するとともに回転ブラシを基板面より後退させ、ついで、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を継続しながら気体供給ノズル（９５ｃ）を基板の中心点と該中心点を通過する円弧状軌跡と基板外周端が交差する基板外周端間を円弧状に往復揺動させつつ該気体供給ノズル（９５ｃ）より基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させ、
次いで、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を止め、円板状ポーラスセラミック板（８５）をシリンダ（８１）で上昇させた後、スピン洗浄・乾燥装置（１）の円板状ポーラスセラミック板（８５）上の研磨・洗浄・乾燥された基板をダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ｂ）で把持し、次工程に搬送することを特徴とする、基板の研磨・洗浄・乾燥方法を提供するものである。
【００１３】
搬送ロボットによるウエハ搬送時のウエハの破損もなく、かつ、ウエハの乾燥が均一に行なわれ、目視できない屑の付着数が基準数値以内の洗浄がなされたウエハを提供するのに適した研磨・洗浄・乾燥方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の実施に用いる研磨装置の平面図、図２はスピン洗浄・乾燥装置の一部を切り欠いた正面図、図３はスピン洗浄・乾燥装置において、ブラシとロボット搬送装置のア−ムが真空チャック上の仮想位置に移動した状態を示す部分平面図、図４はスピン洗浄・乾燥装置において、原点位置にある気体供給ノズルが真空チャック上に載置されたウエハ上の仮想位置に回動した状態を示す部分平面図、図５は気体供給ノズルの取付位置を示す正面図、図６は気体供給ノズルの取付位置を示す側面図、図７はロ−タリ−テ−ブルの斜視図、図８はダブルア−ム型多関節型搬送ロボットの側面図である。図９はポリッシャ機構５０の正面図、図１０は公知の裏面研削装置の斜視図である。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例として、裏面研削装置の横にインライン化して並置される本発明の研磨磨装置を例として説明する。
【００１６】
先に、裏面研削装置１０１について簡単に説明する。
図１０に示す裏面研削装置１０１において、裏面研削装置１０１は左右にカセット１１７を対として前列に配置し、基台の上に左側のカセットの後部にウエハ仮置台１０６を、右側のカセットの後部にウエハ洗浄機構１１３を対として次列に配置し、ウエハ仮置台１０６と洗浄装置１１３後部の基台の中央部を刳り抜いた箇所にインデックスタ−ンテ−ブル１０８を設け、かつ、このインデックスタ−ンテ−ブルに該テ−ブルの軸心を中心に３基のウエハチャック機構１０７，１０７，１０７を等間隔に回転転自在に設けるとともにウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンｓ１、粗研削ゾ−ンｓ２および仕上研削ゾ−ンｓ３にテ−ブルを区分けし、インデックスタ−ンテ−ブル１０８の後列には基台より起立させた枠体１１１に各研削ゾ−ンに適した砥石１１１ｄをスピンドル軸１１１ｃに軸承させた研削機構を各研削ゾ−ンに位置するウエハチャック機構に対応して設けている。
【００１７】
前記１対のカセットの列と前記ウエハの仮置台と洗浄装置の列間の基台の略中央に昇降機構１０３、回転駆動機構、ウエハアライメント測定機構と各ア−ム１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ駆動の制御機構を備えた多関節型搬送ロボット１１５を立設し、前記仮置台上のデバイスウエハをインデックスタ−ンテ−ブルのウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンｓ１のチャック機構に移送可能としている。
インデックスタ−ンテ−ブルを設けた基台の略中央部の左右に設けた１対の軸に回転可能に取り付けられた柄１１２に設けられたデバイスウエハ径の２／３〜４／３倍の径を有する吸着パッド１１２ａ、１１２ａは、それぞれ仮置台のデバイスウエハをウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンのチャック機構上に、また、ウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンのチャック機構上の裏面研削されたデバイスウエハを洗浄装置の真空チャック上に搬送する。
【００１８】
インデックスタ−ンテ−ブルの各チャック機構は、基台より立設した枠体１１０に設けたネジ棒上を左右方向に移動可能な駆体に取り付けられたチャック洗浄機構１０９ｂとセラミック製チャッククリ−ナ１０９ａにより洗浄される。
【００１９】
この裏面研削装置１０１の横に図１で示す研磨装置２０が並置される。
図２に示す本発明の平面図おいて、１１３は、前記研削装置の洗浄機構装置３（特開平１１−３３００３６号）を示すものである。
本発明の研磨装置２０は、スピン洗浄・乾燥装置１、ウエハ収納カセット１０，１０、裏面研削装置１０１と研磨装置２０との仕切壁２１、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０、下面に研磨布を貼った研磨プラテン５１とこの研磨プラテン下方に設けた基板チャック機構５２、研磨プラテン５１を回転軸５３廻りに回動させてドレッサ７０上に移動させる回動機構５４（サ−ボモ−タ５４ａと減速機５４ｂ）、前記基板チャック機構を洗浄するチャック洗浄機器６０、前記研磨プラテン５１をドレッシングするドレッサ７０を備える。
【００２０】
前記ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０は、図１および図８に示すように、研磨装置の基台１１より立設された支柱３１の上部に支持プレ−ト３２を水平に設け、この支持プレ−ト３２上に第１回転軸３３を、この第１回転軸の上に、第１回転軸芯３３ａを中心として回動自在に設けた回転移動ア−ム３４を配し、その回転移動ア−ム３４の端部下方に第２回転軸３５を設け、これを蛇腹３５ｂで覆い、前記回転軸の下方にギアボックス３６を設け、一対のア−ム３８，３８を回動させる第３回転軸３７，３７を設ける。このア−ム３８，３８下にア−ム３９，３９間に段差を設けてア−ム３９，３９を第３回転軸３７，３７下部に前記第３回転軸心廻りに回動自在に取り付け、このア−ム３９，３９に備え付けた取付具４０，４０に把持具４２ａ，４２ｂを備えるア−ム４１，４１を固定する。なお、図１において、実線で左端に示されるダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０は、研磨装置２０における原点復帰位置を示し、裏面研削装置の洗浄装置１１３からウエハを受け取りに行く位置に存る。
【００２１】
また、図１において、仮想線で中央に示されるダブルア−ム搬送ロボット３０は、基板チャック機構（真空チャック）５２上に基板（裏面研削ウエハ）を載せる際、もしくは基板チャック機構５２上の基板（ウエハ）を把持・搬送し、スピン洗浄・乾燥装置１上へウエハを搬送する際、あるいは収納カセット１０内にウエハを収納する際の待機位置を示す。ダブルア−ム多関節搬送ロボットの把持具４２ｂは研磨されたウエハを搬送するのに、ダブルア−ム多関節搬送ロボットの把持具４２ａは洗浄・スピン乾燥されたウエハをスピン洗浄・乾燥装置の円盤状ポーラスセラミック板８５上から搬送するのに専ら使用するとカセット１０内に収納される研磨された基板に汚れが付着しない。
【００２２】
下面に研磨布５１ａを貼った研磨プラテン５１の径に対し、研磨プラテンの下方位置に設けられた基板チャック機構５２のセラミックチャック５２ａの径は１／２から２／３の大きさである。裏面研削されたデバイスウエハｗは、保護フィルムが貼付されたデバイス面を下面に加工されたシリコンウエハ面を上向きにして基板チャック機構５２に減圧固定される。裏面研削されたシリコンウエハ面の研削傷を消滅させるために水平方向に回転しているシリコンウエハ面に研磨液を供給しながら回転している研磨プラテン５１をシリンダ５８で下降させ、研磨プラテン５１をモ−タ５７の駆動力で駆動させて（図９参照）シリコンウエハ面上で摺動し、ウエハの研磨を行なう。
【００２３】
この際、回転軸５３を回動させることにより研磨プラテン５１をウエハの中心点ｏを通りウエハの外周点ｐを通る円弧状幅、往復揺動させながら研磨を行ない、より均一な研磨面が得られるように加工する。なお、図１中で示す符号５５は研磨液が基板チャック５２外側に散乱することを防ぐ外套（フ−ド）である。
【００２４】
前記基板チャック機構５２のセラミック製チャック５２ａを洗浄するチャッククリ−ナ６０は、図示されていないモ−タにより回転される軸に取り付けられたセラミック製ブラシ６２を備えており、サ−ボモ−タ６３によりセラミック製チャックの中心点方向に直線状に前後往復移動できるように基台より立設された支柱６１により支持されている。
チャック機構５２のセラミック製チャック５２ａのチャック洗浄は、基板が真空チャック５２より外された後に行なわれる。
【００２５】
ウエハの研磨が終了すると研磨プラテン５１がシリンダ５８の駆動により上昇し、基板チャック機構５２の減圧が停止された後、図１で仮想線で示す中央で待機していたダブルア−ム搬送ロボット３０のア−ムが回動、直線移動、上下移動等の動きをし、ダブルア−ム型多関節搬送ロボットの把持具４２ａにより研磨されたウエハの外端を把持し、再び上下移動、直線移動、回動等の動きをなし、研磨加工されたウエハｗをスピン洗浄・乾燥装置１上へと搬送する。
【００２６】
前記研磨プラテン５１をドレッシングするドレッサ７０は、研磨プラテン面に下側からドレッサ砥石７２を摺動させ、研磨布の目立てを修復するとともに、ノズル７３より高圧ジェット水を吹き付けて研磨プラテンに付着している研磨屑や研磨砥粒を洗い落すものである。
回転軸５３の回動により図１の仮想線で示す研磨プラテン５１がドレッサ７０上に回動され、排水管に連通している外筒７１内に設置した円盤状ドレッサ砥石７２を摺動させるとともに高圧ジェット水噴出ノズル７３より研磨プラテン５１の研磨布に高圧ジェット水を吹き付けて洗浄を行なう。７４は気体供給ノズルである。
【００２７】
ドレッサ７０上の研磨プラテン５１の位置は、基板チャック機構５２上にダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０が基板を載せる際の研磨プラテン待機位置である。
【００２８】
次に、スピン洗浄・乾燥装置１の構造について説明する。
スピン洗浄・乾燥装置１は主として基板搭載機構８０と基板洗浄・乾燥機構９０を備える。
図１および図２に示すように、基板搭載機構８０は、基台１１の空所にエアシリンダ８１を設け、このエアシリンダロッド８１ａの先端にＬ字型繋ぎ材８１ｂを固定し、該Ｌ字型繋ぎ材の上面にモ−タ８３を下面に固定する支持プレ−ト８１ｃを固定する。
支持プレ−ト８１ｃの中央は刳り貫かれていて中空スピンドル８２が鉛直方向に設けられている。中空スピンドル８２下部外周に取り付けられた滑車８３ｄは、前記モ−タ８３の回転力を回転軸８３ａ外周に取り付けられた滑車８３ｂ、プ−リ８３ｃから受けて水平方向に回転する。
【００２９】
中空スピンドル８２下端面には、中空スピンドル軸８２の中空部に設けられた管８２ａに空気を導入、または排出する口８４ａを有するロ−タリ−ジョイント８４が接続され、図示されていないコンプレッサおよび真空ポンプに分岐管を以って口８４ａに接続されており、その間に切替バルブ（図示されていない）が設けられる。
【００３０】
中空スピンドル８２上端面には、内周に段部を有し、底部に複数の円環状棚８５ｃを有する円盤状支持部材８５ａに載せた円盤状ポ−ラスセラミック板８５が軸承され、この円盤状ポ−ラスセラミック板８５上に基板ｗが載せられる。支持部材８５ａとポ−ラススセラミック板８５間には室８５ｄが設けられている。前記複数の円環状棚８５ｃは各々連絡孔または溝を有しており、これら円環状棚８５ｃと円盤状ポ−ラスセラミック板８５下面とで形成される複数の室８５は気体がお互いの室を流通する構造となっている。
【００３１】
室８５ｄを真空ポンプにより減圧することにより基板ｗは円盤状ポ−ラスセラミック板８５に固定（チャック）される。室８５ｄにコンプレッサにより供給される加圧空気を導くことにより基板ｗの円盤状ポ−ラスセラミック板８５上からの剥離を容易とする。
【００３２】
位置決め機構の受皿８６は中央が刳り貫かれ、前記中空スピンドル８２が貫通している。受皿８６の起立外周８６ａには、内側に円弧状に傾斜８６ｂした突起部８６ｃが複数設けられ、この突起部８６ｃの傾斜面を基板が滑ってセンタリング（芯出し）を可能としている。円盤状ポ−ラスセラミック板８５を昇降エアシリンダ８１により受皿８６の縁起立部８６ｃよりも高い位置に上昇させることによりダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の把持具４２ｂによる基板の把持を容易とする。
【００３３】
前記受皿８６、中空スピンドル８２は、基台１１上に設けた支持部材８８に固定された外筒８７により保護される。この外筒８７の外側には洗浄液供給ノズル８９が固定される。そのノズル先端角度は、円盤状ポ−ラスセラミック板８５上の基板の中心に洗浄液が届くように角度調整される。
【００３４】
基板洗浄・乾燥機構９０は、前記洗浄液供給機構８９とブラシスクラブ洗浄機構９４と気体供給機構９５とからなる。
基台１１上に中空支柱９１を立設し、この中空支柱上にブラケット９３を介して内側に複数のレ−ル９２ａ，９２ａを備える取付ケ−ス９２を固定する。
取付ケ−ス９２の前側にはブラシスクラブ洗浄機構９４を備えさせ、取付ケ−ス９２の下面には気体供給機構９５を設ける。
【００３５】
ブラシスクラブブ洗浄機構９４は、前記レ−ル９２ａ，９２ａ上を横水平方向に移動する可動体９４ａ、この可動体９４ａを直線状に横方向に往復移動させる駆動力を与えるサ−ボモ−タ９４ｂ、取付ケ−ス９２上に設けられたタイミングベルト９４ｃ，９４ｃ、可動体９４ａ前面に固定して設けられた昇降シリンダ９４ｄ、昇降シリンダ９４ｄに取付けられたレ−ル９４ｅ上を垂直方向に移動する可動体９４ｆ、可動体９４ｆに取付部材９４ｇを介してブラシハウジング９４ｈを固定する。
【００３６】
ブラシハウジング９４ｈ内にはスピンドル９４ｉが収納され、サ−ボモ−タ９４ｊにより回転駆動される。スピンドル９４ｉ先端にはブラシ固定プレ−ト９４ｋが固定され、該固定プレ−ト下面に一対のブラシ９４ｍ，９４ｍがスピンドル９４ｉ軸芯に対して対称位置に設けられる。
スピンドル９４ｉ下部外周に設けた軸受９４ｎのフランジ９４ｐ下部には、前記一対のブラシ９４ｍ，９４ｍを保護する透明樹脂フ−ド９４ｌが吊り下げられる。
【００３７】
取付ケ−ス９２下部には、ブラケット９３を介して気体供給機構９５を設ける。気体供給機構９５は主として気体供給ノズル９５ａこれに連通する気体供給管９５ｂ、気体供給ノズル取付ア−ム９５ｃ、この気体供給ノズル取付ア−ム９５ｃを回動させるロ−タリ−テ−ブル１６２、搭載ステ−ジの真空チャックに吸着された基板ｗに対する気体供給ノズル９５ａの位置を検知する検知手段のリミットスイッチＬ１，Ｌ２，Ｌ３、これらリミットスイッチのｏｎ−ｏｆｆ信号を受けてロ−タリ−テ−ブル１６２の回転軸の回動向きを逆方向に切り替える手段１６２ｃ，１６２ｄを有する。
【００３８】
気体供給ノズル９５ａに連通する気体供給管９５ｂは、図５で示すようにロ−タリ−テ−ブル１６２の揺動テ−ブル１６２ｅの中央部を経由して支柱９１内に収納され、その先をポンプ（図示されていない）に連結されている。気体供給ノズル９５ａはア−ム９５ｃに固定され、このア−ムの一方端はロ−タリ−テ−ブル１６２の揺動テ−ブル１６２ｅ下面にボルトで固定される。
ロ−タリ−テ−ブル１６２は、図７に示すように右角度調整ボルト１６２ａ、左角度調整ボルト１６２ｂ、揺動テ−ブル１６２ｅを備え、上下逆にしてブラケット９３に固定される。
【００３９】
リミットスイッチＬ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれのｏｎ信号は、図４で示すようにＬ１が基板ｗの右端外周位置または左端外周位置にノズル位置が存在することを、Ｌ２が基板ｗの中心点位置にノズル位置が存在することを、Ｌ３がノズルを実線で示す原点位置に存在することを報せる。
これら信号を受けて空気供給口１６２ｃへの空気供給、空気排気口１６２ｄからの空気排気の切り換え時期と空気量を変え、揺動テ−ブル１６２ｅを回動させる。
【００４０】
リミットスイッチＬ１，Ｌ２間のｏｎ−ｏｆｆ切替は、気体供給ノズル９５ａが基板中心点と基板の右端外周位置または左端外周位置間を円弧状に揺動する。Ｌ３は、図示されていない基板厚み測定機器で所望の厚みと検出された場合、または加工プログラムに設定された洗浄時間に達したときに洗浄・乾燥装置の制御装置より原点にノズルを戻す指令がロ−タリ−テ−ブル１６２に出力され、ノズルが原点位置に復帰したときにＬ３がｏｎとなり、基板のスピン洗浄・乾燥が終了する。
【００４１】
基板ｗの洗浄は、円盤状ポ−ラスセラミック板８５上に研磨加工された基板（ウエハ）を加工面が上向きとなるように載置し、円盤状ポ−ラスセラミック板８５の回転を継続しながらノズル８９より洗浄液を基板の中心点に供給しつつ、基板の加工面に回転するブラシ９４ｍ，９４ｍを下降し、基板面で摺動するスクラブ洗浄をなした後、ブラシを上昇させ、ついでブラシを左方向に後退させ、しばらく洗浄液を流したのち、洗浄液の供給を止め、次で、取付ア−ム９５ｃをロ−タリ−テ−ブル１６２で回動して気体供給ノズルを基板上に移動させる。
【００４２】
ついで、円盤状ポ−ラスセラミック板８５の回転を継続しながら気体供給ノズル９５ｃを基板の中心点と基板外周端が交差する基板外周端間を円弧状に往復揺動させつつ該気体供給ノズルより基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させる。または中心点を通過する円弧状軌跡と基板外周端が交差する右左両基板外周端間を往復揺動させつつ該気体供給ノズルより基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させる。
【００４３】
気体供給ノズル９５ｃの円弧状往復揺動速度は３０〜２００ｍ／分、円盤状ポ−ラスセラミック板８５の回転数は５０〜６，０００ｒｐｍで基板の乾燥を行なうのが好ましい。
【００４４】
基板のスピン乾燥を終えた後、気体供給ノズル９５ａの取付ア−ム９５ｂを回動して気体供給ノズル９５ａを原点位置に戻し、シリンダ８１により円盤状ポ−ラスセラミック板８５を上昇させ、ついでダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の把持具４２ｂにより円盤状ポ−ラスセラミック板８５上の基板を把持し、室８５ｄへの減圧を止め、圧空を室８５ｄへ瞬時供給して基板の離れを容易となしたのち、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０で基板をカセット１０内に搬送する。ついで、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の回転移動ア−ム３４を回動させ、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０を図１において実線で示す左端の待機位置に移動させ、裏面研削装置内の洗浄装置１１３上の基板を搬入する準備にはいる。
【００４５】
上記実施例では、裏面研削された基板の研削傷を無くす手段として研磨プラテンを用いる研磨加工を以って説明したが、研磨プラテンに代えて炭酸バリウム粒子を含有する２，４００〜４，０００番の固定砥石（裏面研削盤には６００〜８００番の第一研削砥石と１，２００〜１，８００番の第二研削砥石を使用）を用い、ドライポリッシングして研削傷を無くすようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の研磨装置２０は、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０を上下逆の逆さ吊りとし、基板把持具４２ａ，４２ｂを最下位置に持ってきたので、ポリッシャ機構５０の真空チャック５２およびスピン洗浄・乾燥装置１の円盤状ポ−ラスセラミック板８５を基台１１近くに設置でき、研磨、洗浄作業が容易となり、かつ、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０のア−ム、ギヤボックス等も基台１１上に存在するので、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の点検、補修作業が容易である。
【００４７】
また、スピン洗浄・乾燥装置１は、回転するブラシ９４ｍを用いてスピン回転しているウエハを面でスクラブ洗浄するので、目視できない径の屑も基板より擦り取られ、ウエハ表面に残存する屑の個数が基準数値より低くなった。
また、気体供給ノズル９５ａをウエハ上で円弧状軌跡で往復揺動させながらスピン回転しているウエハ面に気体を吹き付けるのでウエハ径方向への気体の分散が均一化され、ウエハ表面の乾燥が均一に行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨装置の平面図である。
【図２】スピン洗浄・乾燥装置の一部を切り欠いた正面図である。
【図３】スピン洗浄・乾燥装置において、ブラシとロボット搬送装置のア−ムが真空チャック上の仮想位置に移動した状態を示す部分平面図である。
【図４】スピン洗浄・乾燥装置において、原点位置にある気体供給ノズルが真空チャック上に載置されたウエハ上の仮想位置に回動した状態を示す部分平面図である。
【図５】気体供給ノズルの取付位置を示す正面図である。
【図６】気体供給ノズルの取付位置を示す側面図である。
【図７】ロ−タリ−テ−ブルの斜視図である。
【図８】ダブルア−ム型多関節搬送ロボットの側面図である。
【図９】ポリッシャ機構の正面図である。
【図１０】裏面研削装置の斜視図である。（公知）
【符号の説明】
１ スピン洗浄・乾燥装置
１０１ 裏面研削装置
１１３ 裏面研削装置の洗浄装置
２０ 研磨装置
３０ ダブルア−ム型多関節搬送ロボット
５０ ポリッシャ機構
５１ 研磨プラテン
５２ 真空チャック
６０ チャッククリ−ナ
７０ ドレッサ
ｗ デバイスウエハ
８０ 基板搭載ステ−ジ
８１ 昇降エヤシリンダ
８３ サ−ボモ−タ
８５ 円盤状ポ−ラスセラミック板
８６ 受皿
８９ 洗浄液供給ノズル
９０ 洗浄・乾燥機構
９４ ブラシスクラブ洗浄機構
９４ｍ ブラシ
９５ 気体供給機構
９５ａ 気体供給ノズル
１６２ ロ−タリ−テ−ブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップの製造の際、基板（ウエハ）の裏面研削加工後、研削傷を消滅するためにポリッシャで研削面を研磨加工し、このウエハの研磨加工面を洗浄し、ウエハを乾燥させる研磨装置、および該研磨装置を用いて基板を研磨・洗浄・乾燥する方法に関する。
ウエハとしては、ベアウエハ、基板の表面にデバイスパタ−ンが施されているデバイスウエハ等が対象とされる。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカ−ド用のＩＣチップは、シリコン基板の表面にデバイスパタ−ンが施されている厚みが５００〜７５０μｍのデバイスウエハのデバイスパタ−ン面をＵＶ照射硬化性粘着樹脂保護テ−プで被覆し、この保護テ−プとは反対面のシリコン層を裏面研削し、研削面をスピン洗浄後、さらに裏面研削面をエッチング処理してデバイスウエハの厚みを２５０〜４５０μｍまで減少させる（特開２０００−２６９１７５号、同２０００−３４０６３８号）。
ついでＵＶ照射硬化した後、保護テ−プをデバイスウエハより引き剥がし、デバイスウエハのパタ−ン面とは逆の裏面にＵＶ照射硬化性粘着樹脂保護テ−プを貼り、ついでダイサ−でデバイスウエハのパタ−ンの格子線上に沿って切り込み、切断を行って製造している（特開２０００−６８２９３号）。
【０００３】
また、裏面研削後のエッチングに替えて研削面を研磨加工（ポリッシング）し、ウエハ表面に付着した加工屑や研磨剤砥粒を除去するためロ−ル状ブラシスクラブ洗浄することも提案されている(特開２０００−２２５５６１号、同２０００−２５４８５７号)。
【０００４】
しかし、ウエハ径が３００ｍｍ、４５０ｍｍと拡径し、５層以上の高集積、回線回路が１３ｎｍ以下デバイス、厚みが３０〜１５０μｍのウエハの研磨・洗浄・乾燥ウエハを搬送ロボットで搬送している際、ウエハが破損する機会が多いことが半導体製造メ−カ−より指摘されている。
また、ウエハ径が拡大するにつれ、洗浄、乾燥される面積も増大し、特に、乾燥を完全に行ない、次工程のカセット内への収納工程またはマウンタ工程へと搬送する際のウエハ破損を無くすことが要求されている。
【０００５】
ウエハの拡径により乾燥する面積が増え、ウエハに乾燥されていない部分が残ると、後工程のマウンタ、研磨加工・洗浄面テ−プ貼付工程、デバイス保護テ−プ剥離工程、ダイシング工程と続く次工程において、特に加工・洗浄面テ−プ貼付工程においてテ−プの密着力が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、径が３００ｍｍ以上のウエハ（基板）や厚みが３０〜１５０μｍの薄肉のウエハにおいても搬送ロボットによるウエハ搬送時にウエハが破損しない搬送ロボット、ポリッシャを備えた研磨装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は又、目視できない径の屑が付着している数が基準数値以内であり、スピン乾燥がスル−プット時間内の短時間で行なえるスピン洗浄・乾燥装置を備えた研磨装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、研磨装置（２０）の基台（１１）より立設された支柱（３１）の上部に支持プレ−ト（３２）を水平に設け、この支持プレ−ト（３２）上に第１回転軸（３３）を、この第１回転軸の上に、第１回転軸芯（３３ａ）を中心として回動自在に設けた回転移動ア−ム（３４）を配し、その回転移動ア−ム（３４）の端部下方に第２回転軸（３５）を設け、これを蛇腹（３５ｂ）で覆い、前記回転軸（３５）の下方にギアボックス（３６）を設け、一対のア−ム（３８，３８）を回動させる第３回転軸（３７，３７）を設け、前記ア−ム（３８，３８）下に段差を設けてア−ム（３９，３９）を第３回転軸（３７，３７）下部に前記第３回転軸心廻りに回動自在に取り付け、このア−ム（３９，３９）に備え付けた取付具（４０，４０）に把持具（４２ａ，４２ｂ）を備えるア−ム（４１，４１）を固定した前記把持具（４２ａ，４２ｂ）が最下位位置となり、前記支持プレート（３２）が上方位置となるように逆吊りに設けられたダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）、
基板を吸着する真空チャック（５２）を下方に、基板の径よりも径が小さい研磨プラテン（５１）を真空チャック（５２）の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設けたポリッシャ機構（５０）、
前記真空チャック（５２）のチャッククリ−ナ（６０）、
および
前記基台（１１）上に立設した上下方向に昇降可能および水平方向に回転可能な円板状ポーラスセラミック板（８５）、前記基台（１１）上に立設した支柱（９１）に固定したブラケット（９３）に前後方向に直線移動して前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上の位置に移動可能であって、かつ、水平方向に回動可能なブラシ洗浄機構（９４）、前記基台（１１）上に立設した支柱（９１）に固定したブラケット（９３）にロ−タリ−テ−ブル（１６２）を保持させ、該ロ−タリ−テ−ブルの回転軸に保持させた水平回動ア−ム（９５ｂ）に気体供給ノズル（９５ｃ）を固定した気体供給機構（９５）、および、気体供給ノズル（９５ｃ）の前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上の位置を検知し、気体供給ノズルが定位置に来たら前記ロ−タリ−テ−ブル（１６２）の回転軸の回動向きを逆方向に切り替える手段とを備えるスピン洗浄・乾燥装置（１）、
とを備える基板の研磨装置（２０）を提供するものである。
【０００９】
ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０を逆吊りに使用し、ポリッシャ機構５０の真空チャック５２面をスピン洗浄・乾燥装置１の真空チャック８５面と同様、研磨装置３０の基台１１に近い下方位置としたことにより、および基板の径よりも径が小さい研磨プラテン５１を真空チャック５２の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設け、研磨プラテン５１を揺動させながら基板をポリッシングするので、研磨面が均一となり、搬送ロボットによる基板搬送時の基板の破損する確率が皆無に近いほど減少した。
【００１１】
回転するブラシを用いてスピン回転しているウエハを面でスクラブ洗浄するので、目視できない径の屑も基板より擦り取られ、ウエハ表面に残存する屑の個数が基準数値より低くなった。
また、気体供給ノズルをウエハ上で揺動させながらスピン回転しているウエハ面に気体を吹き付けるのでウエハ径方向への気体の分散が均一化され、ウエハ表面の乾燥が均一に行なわれる。
【００１２】
本発明の請求項２は、把持具（４２ａ，４２ｂ）がダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の最下位位置となり、前記支持プレート（３２）が上方位置となるように基台（１１）上に逆吊り設けたダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ａ）で研削加工された基板を把持し、
真空チャック（５２）を下方に、基板の径よりも径が小さい研磨プラテン（５１）を真空チャック（５２）の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設けたポリッシャ機構（５０）の前記真空チャック（５２）上方に前記把持された基板を搬送し、ついで、基板を真空チャック（５２）上に載置し、前記真空チャック（５２）を減圧して基板を固定し、この真空チャック（５２）を回転させることにより基板を回転させ、
この回転している基板上に、回転している研磨プラテン（５１）を下降し、研磨プラテン（５１）を基板面上で円弧状に往復揺動させつつ基板表面上で摺動させて基板の研削加工面を研磨した後、
研磨加工した基板をダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ａ）で把持し、この研磨加工された基板をスピン洗浄・乾燥装置（１）の円板状ポーラスセラミック板（８５）上方に研磨加工された基板面が上向きとなるように搬送し、ついで、基板を前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上に載置し、円板状ポーラスセラミック板（８５）を減圧して基板を固定し、円板状ポーラスセラミック板（８５）を回転させることにより基板を回転させ、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を継続しながら洗浄液を研磨された基板の中心点に供給しつつ、加工面に回転ブラシ（９４ｍ）を下降させ、基板をブラシスクラブ洗浄した後、洗浄液の供給を停止するとともに回転ブラシを基板面より後退させ、ついで、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を継続しながら気体供給ノズル（９５ｃ）を基板の中心点と該中心点を通過する円弧状軌跡と基板外周端が交差する基板外周端間を円弧状に往復揺動させつつ該気体供給ノズル（９５ｃ）より基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させ、
次いで、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を止め、円板状ポーラスセラミック板（８５）をシリンダ（８１）で上昇させた後、スピン洗浄・乾燥装置（１）の円板状ポーラスセラミック板（８５）上の研磨・洗浄・乾燥された基板をダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ｂ）で把持し、次工程に搬送することを特徴とする、基板の研磨・洗浄・乾燥方法を提供するものである。
【００１３】
搬送ロボットによるウエハ搬送時のウエハの破損もなく、かつ、ウエハの乾燥が均一に行なわれ、目視できない屑の付着数が基準数値以内の洗浄がなされたウエハを提供するのに適した研磨・洗浄・乾燥方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の実施に用いる研磨装置の平面図、図２はスピン洗浄・乾燥装置の一部を切り欠いた正面図、図３はスピン洗浄・乾燥装置において、ブラシとロボット搬送装置のア−ムが真空チャック上の仮想位置に移動した状態を示す部分平面図、図４はスピン洗浄・乾燥装置において、原点位置にある気体供給ノズルが真空チャック上に載置されたウエハ上の仮想位置に回動した状態を示す部分平面図、図５は気体供給ノズルの取付位置を示す正面図、図６は気体供給ノズルの取付位置を示す側面図、図７はロ−タリ−テ−ブルの斜視図、図８はダブルア−ム型多関節型搬送ロボットの側面図である。図９はポリッシャ機構５０の正面図、図１０は公知の裏面研削装置の斜視図である。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例として、裏面研削装置の横にインライン化して並置される本発明の研磨磨装置を例として説明する。
【００１６】
先に、裏面研削装置１０１について簡単に説明する。
図１０に示す裏面研削装置１０１において、裏面研削装置１０１は左右にカセット１１７を対として前列に配置し、基台の上に左側のカセットの後部にウエハ仮置台１０６を、右側のカセットの後部にウエハ洗浄機構１１３を対として次列に配置し、ウエハ仮置台１０６と洗浄装置１１３後部の基台の中央部を刳り抜いた箇所にインデックスタ−ンテ−ブル１０８を設け、かつ、このインデックスタ−ンテ−ブルに該テ−ブルの軸心を中心に３基のウエハチャック機構１０７，１０７，１０７を等間隔に回転転自在に設けるとともにウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンｓ１、粗研削ゾ−ンｓ２および仕上研削ゾ−ンｓ３にテ−ブルを区分けし、インデックスタ−ンテ−ブル１０８の後列には基台より起立させた枠体１１１に各研削ゾ−ンに適した砥石１１１ｄをスピンドル軸１１１ｃに軸承させた研削機構を各研削ゾ−ンに位置するウエハチャック機構に対応して設けている。
【００１７】
前記１対のカセットの列と前記ウエハの仮置台と洗浄装置の列間の基台の略中央に昇降機構１０３、回転駆動機構、ウエハアライメント測定機構と各ア−ム１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ駆動の制御機構を備えた多関節型搬送ロボット１１５を立設し、前記仮置台上のデバイスウエハをインデックスタ−ンテ−ブルのウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンｓ１のチャック機構に移送可能としている。
インデックスタ−ンテ−ブルを設けた基台の略中央部の左右に設けた１対の軸に回転可能に取り付けられた柄１１２に設けられたデバイスウエハ径の２／３〜４／３倍の径を有する吸着パッド１１２ａ、１１２ａは、それぞれ仮置台のデバイスウエハをウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンのチャック機構上に、また、ウエハロ−ディング／ウエハアンロ−ディングゾ−ンのチャック機構上の裏面研削されたデバイスウエハを洗浄装置の真空チャック上に搬送する。
【００１８】
インデックスタ−ンテ−ブルの各チャック機構は、基台より立設した枠体１１０に設けたネジ棒上を左右方向に移動可能な駆体に取り付けられたチャック洗浄機構１０９ｂとセラミック製チャッククリ−ナ１０９ａにより洗浄される。
【００１９】
この裏面研削装置１０１の横に図１で示す研磨装置２０が並置される。
図２に示す本発明の平面図おいて、１１３は、前記研削装置の洗浄機構装置３（特開平１１−３３００３６号）を示すものである。
本発明の研磨装置２０は、スピン洗浄・乾燥装置１、ウエハ収納カセット１０，１０、裏面研削装置１０１と研磨装置２０との仕切壁２１、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０、下面に研磨布を貼った研磨プラテン５１とこの研磨プラテン下方に設けた基板チャック機構５２、研磨プラテン５１を回転軸５３廻りに回動させてドレッサ７０上に移動させる回動機構５４（サ−ボモ−タ５４ａと減速機５４ｂ）、前記基板チャック機構を洗浄するチャック洗浄機器６０、前記研磨プラテン５１をドレッシングするドレッサ７０を備える。
【００２０】
前記ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０は、図１および図８に示すように、研磨装置の基台１１より立設された支柱３１の上部に支持プレ−ト３２を水平に設け、この支持プレ−ト３２上に第１回転軸３３を、この第１回転軸の上に、第１回転軸芯３３ａを中心として回動自在に設けた回転移動ア−ム３４を配し、その回転移動ア−ム３４の端部下方に第２回転軸３５を設け、これを蛇腹３５ｂで覆い、前記回転軸の下方にギアボックス３６を設け、一対のア−ム３８，３８を回動させる第３回転軸３７，３７を設ける。このア−ム３８，３８下にア−ム３９，３９間に段差を設けてア−ム３９，３９を第３回転軸３７，３７下部に前記第３回転軸心廻りに回動自在に取り付け、このア−ム３９，３９に備え付けた取付具４０，４０に把持具４２ａ，４２ｂを備えるア−ム４１，４１を固定する。なお、図１において、実線で左端に示されるダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０は、研磨装置２０における原点復帰位置を示し、裏面研削装置の洗浄装置１１３からウエハを受け取りに行く位置に存る。
【００２１】
また、図１において、仮想線で中央に示されるダブルア−ム搬送ロボット３０は、基板チャック機構（真空チャック）５２上に基板（裏面研削ウエハ）を載せる際、もしくは基板チャック機構５２上の基板（ウエハ）を把持・搬送し、スピン洗浄・乾燥装置１上へウエハを搬送する際、あるいは収納カセット１０内にウエハを収納する際の待機位置を示す。ダブルア−ム多関節搬送ロボットの把持具４２ｂは研磨されたウエハを搬送するのに、ダブルア−ム多関節搬送ロボットの把持具４２ａは洗浄・スピン乾燥されたウエハをスピン洗浄・乾燥装置の円盤状ポーラスセラミック板８５上から搬送するのに専ら使用するとカセット１０内に収納される研磨された基板に汚れが付着しない。
【００２２】
下面に研磨布５１ａを貼った研磨プラテン５１の径に対し、研磨プラテンの下方位置に設けられた基板チャック機構５２のセラミックチャック５２ａの径は１／２から２／３の大きさである。裏面研削されたデバイスウエハｗは、保護フィルムが貼付されたデバイス面を下面に加工されたシリコンウエハ面を上向きにして基板チャック機構５２に減圧固定される。裏面研削されたシリコンウエハ面の研削傷を消滅させるために水平方向に回転しているシリコンウエハ面に研磨液を供給しながら回転している研磨プラテン５１をシリンダ５８で下降させ、研磨プラテン５１をモ−タ５７の駆動力で駆動させて（図９参照）シリコンウエハ面上で摺動し、ウエハの研磨を行なう。
【００２３】
この際、回転軸５３を回動させることにより研磨プラテン５１をウエハの中心点ｏを通りウエハの外周点ｐを通る円弧状幅、往復揺動させながら研磨を行ない、より均一な研磨面が得られるように加工する。なお、図１中で示す符号５５は研磨液が基板チャック５２外側に散乱することを防ぐ外套（フ−ド）である。
【００２４】
前記基板チャック機構５２のセラミック製チャック５２ａを洗浄するチャッククリ−ナ６０は、図示されていないモ−タにより回転される軸に取り付けられたセラミック製ブラシ６２を備えており、サ−ボモ−タ６３によりセラミック製チャックの中心点方向に直線状に前後往復移動できるように基台より立設された支柱６１により支持されている。
チャック機構５２のセラミック製チャック５２ａのチャック洗浄は、基板が真空チャック５２より外された後に行なわれる。
【００２５】
ウエハの研磨が終了すると研磨プラテン５１がシリンダ５８の駆動により上昇し、基板チャック機構５２の減圧が停止された後、図１で仮想線で示す中央で待機していたダブルア−ム搬送ロボット３０のア−ムが回動、直線移動、上下移動等の動きをし、ダブルア−ム型多関節搬送ロボットの把持具４２ａにより研磨されたウエハの外端を把持し、再び上下移動、直線移動、回動等の動きをなし、研磨加工されたウエハｗをスピン洗浄・乾燥装置１上へと搬送する。
【００２６】
前記研磨プラテン５１をドレッシングするドレッサ７０は、研磨プラテン面に下側からドレッサ砥石７２を摺動させ、研磨布の目立てを修復するとともに、ノズル７３より高圧ジェット水を吹き付けて研磨プラテンに付着している研磨屑や研磨砥粒を洗い落すものである。
回転軸５３の回動により図１の仮想線で示す研磨プラテン５１がドレッサ７０上に回動され、排水管に連通している外筒７１内に設置した円盤状ドレッサ砥石７２を摺動させるとともに高圧ジェット水噴出ノズル７３より研磨プラテン５１の研磨布に高圧ジェット水を吹き付けて洗浄を行なう。７４は気体供給ノズルである。
【００２７】
ドレッサ７０上の研磨プラテン５１の位置は、基板チャック機構５２上にダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０が基板を載せる際の研磨プラテン待機位置である。
【００２８】
次に、スピン洗浄・乾燥装置１の構造について説明する。
スピン洗浄・乾燥装置１は主として基板搭載機構８０と基板洗浄・乾燥機構９０を備える。
図１および図２に示すように、基板搭載機構８０は、基台１１の空所にエアシリンダ８１を設け、このエアシリンダロッド８１ａの先端にＬ字型繋ぎ材８１ｂを固定し、該Ｌ字型繋ぎ材の上面にモ−タ８３を下面に固定する支持プレ−ト８１ｃを固定する。
支持プレ−ト８１ｃの中央は刳り貫かれていて中空スピンドル８２が鉛直方向に設けられている。中空スピンドル８２下部外周に取り付けられた滑車８３ｄは、前記モ−タ８３の回転力を回転軸８３ａ外周に取り付けられた滑車８３ｂ、プ−リ８３ｃから受けて水平方向に回転する。
【００２９】
中空スピンドル８２下端面には、中空スピンドル軸８２の中空部に設けられた管８２ａに空気を導入、または排出する口８４ａを有するロ−タリ−ジョイント８４が接続され、図示されていないコンプレッサおよび真空ポンプに分岐管を以って口８４ａに接続されており、その間に切替バルブ（図示されていない）が設けられる。
【００３０】
中空スピンドル８２上端面には、内周に段部を有し、底部に複数の円環状棚８５ｃを有する円盤状支持部材８５ａに載せた円盤状ポ−ラスセラミック板８５が軸承され、この円盤状ポ−ラスセラミック板８５上に基板ｗが載せられる。支持部材８５ａとポ−ラススセラミック板８５間には室８５ｄが設けられている。前記複数の円環状棚８５ｃは各々連絡孔または溝を有しており、これら円環状棚８５ｃと円盤状ポ−ラスセラミック板８５下面とで形成される複数の室８５は気体がお互いの室を流通する構造となっている。
【００３１】
室８５ｄを真空ポンプにより減圧することにより基板ｗは円盤状ポ−ラスセラミック板８５に固定（チャック）される。室８５ｄにコンプレッサにより供給される加圧空気を導くことにより基板ｗの円盤状ポ−ラスセラミック板８５上からの剥離を容易とする。
【００３２】
位置決め機構の受皿８６は中央が刳り貫かれ、前記中空スピンドル８２が貫通している。受皿８６の起立外周８６ａには、内側に円弧状に傾斜８６ｂした突起部８６ｃが複数設けられ、この突起部８６ｃの傾斜面を基板が滑ってセンタリング（芯出し）を可能としている。円盤状ポ−ラスセラミック板８５を昇降エアシリンダ８１により受皿８６の縁起立部８６ｃよりも高い位置に上昇させることによりダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の把持具４２ｂによる基板の把持を容易とする。
【００３３】
前記受皿８６、中空スピンドル８２は、基台１１上に設けた支持部材８８に固定された外筒８７により保護される。この外筒８７の外側には洗浄液供給ノズル８９が固定される。そのノズル先端角度は、円盤状ポ−ラスセラミック板８５上の基板の中心に洗浄液が届くように角度調整される。
【００３４】
基板洗浄・乾燥機構９０は、前記洗浄液供給機構８９とブラシスクラブ洗浄機構９４と気体供給機構９５とからなる。
基台１１上に中空支柱９１を立設し、この中空支柱上にブラケット９３を介して内側に複数のレ−ル９２ａ，９２ａを備える取付ケ−ス９２を固定する。
取付ケ−ス９２の前側にはブラシスクラブ洗浄機構９４を備えさせ、取付ケ−ス９２の下面には気体供給機構９５を設ける。
【００３５】
ブラシスクラブブ洗浄機構９４は、前記レ−ル９２ａ，９２ａ上を横水平方向に移動する可動体９４ａ、この可動体９４ａを直線状に横方向に往復移動させる駆動力を与えるサ−ボモ−タ９４ｂ、取付ケ−ス９２上に設けられたタイミングベルト９４ｃ，９４ｃ、可動体９４ａ前面に固定して設けられた昇降シリンダ９４ｄ、昇降シリンダ９４ｄに取付けられたレ−ル９４ｅ上を垂直方向に移動する可動体９４ｆ、可動体９４ｆに取付部材９４ｇを介してブラシハウジング９４ｈを固定する。
【００３６】
ブラシハウジング９４ｈ内にはスピンドル９４ｉが収納され、サ−ボモ−タ９４ｊにより回転駆動される。スピンドル９４ｉ先端にはブラシ固定プレ−ト９４ｋが固定され、該固定プレ−ト下面に一対のブラシ９４ｍ，９４ｍがスピンドル９４ｉ軸芯に対して対称位置に設けられる。
スピンドル９４ｉ下部外周に設けた軸受９４ｎのフランジ９４ｐ下部には、前記一対のブラシ９４ｍ，９４ｍを保護する透明樹脂フ−ド９４ｌが吊り下げられる。
【００３７】
取付ケ−ス９２下部には、ブラケット９３を介して気体供給機構９５を設ける。気体供給機構９５は主として気体供給ノズル９５ａこれに連通する気体供給管９５ｂ、気体供給ノズル取付ア−ム９５ｃ、この気体供給ノズル取付ア−ム９５ｃを回動させるロ−タリ−テ−ブル１６２、搭載ステ−ジの真空チャックに吸着された基板ｗに対する気体供給ノズル９５ａの位置を検知する検知手段のリミットスイッチＬ１，Ｌ２，Ｌ３、これらリミットスイッチのｏｎ−ｏｆｆ信号を受けてロ−タリ−テ−ブル１６２の回転軸の回動向きを逆方向に切り替える手段１６２ｃ，１６２ｄを有する。
【００３８】
気体供給ノズル９５ａに連通する気体供給管９５ｂは、図５で示すようにロ−タリ−テ−ブル１６２の揺動テ−ブル１６２ｅの中央部を経由して支柱９１内に収納され、その先をポンプ（図示されていない）に連結されている。気体供給ノズル９５ａはア−ム９５ｃに固定され、このア−ムの一方端はロ−タリ−テ−ブル１６２の揺動テ−ブル１６２ｅ下面にボルトで固定される。
ロ−タリ−テ−ブル１６２は、図７に示すように右角度調整ボルト１６２ａ、左角度調整ボルト１６２ｂ、揺動テ−ブル１６２ｅを備え、上下逆にしてブラケット９３に固定される。
【００３９】
リミットスイッチＬ１，Ｌ２，Ｌ３のそれぞれのｏｎ信号は、図４で示すようにＬ１が基板ｗの右端外周位置または左端外周位置にノズル位置が存在することを、Ｌ２が基板ｗの中心点位置にノズル位置が存在することを、Ｌ３がノズルを実線で示す原点位置に存在することを報せる。
これら信号を受けて空気供給口１６２ｃへの空気供給、空気排気口１６２ｄからの空気排気の切り換え時期と空気量を変え、揺動テ−ブル１６２ｅを回動させる。
【００４０】
リミットスイッチＬ１，Ｌ２間のｏｎ−ｏｆｆ切替は、気体供給ノズル９５ａが基板中心点と基板の右端外周位置または左端外周位置間を円弧状に揺動する。Ｌ３は、図示されていない基板厚み測定機器で所望の厚みと検出された場合、または加工プログラムに設定された洗浄時間に達したときに洗浄・乾燥装置の制御装置より原点にノズルを戻す指令がロ−タリ−テ−ブル１６２に出力され、ノズルが原点位置に復帰したときにＬ３がｏｎとなり、基板のスピン洗浄・乾燥が終了する。
【００４１】
基板ｗの洗浄は、円盤状ポ−ラスセラミック板８５上に研磨加工された基板（ウエハ）を加工面が上向きとなるように載置し、円盤状ポ−ラスセラミック板８５の回転を継続しながらノズル８９より洗浄液を基板の中心点に供給しつつ、基板の加工面に回転するブラシ９４ｍ，９４ｍを下降し、基板面で摺動するスクラブ洗浄をなした後、ブラシを上昇させ、ついでブラシを左方向に後退させ、しばらく洗浄液を流したのち、洗浄液の供給を止め、次で、取付ア−ム９５ｃをロ−タリ−テ−ブル１６２で回動して気体供給ノズルを基板上に移動させる。
【００４２】
ついで、円盤状ポ−ラスセラミック板８５の回転を継続しながら気体供給ノズル９５ｃを基板の中心点と基板外周端が交差する基板外周端間を円弧状に往復揺動させつつ該気体供給ノズルより基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させる。または中心点を通過する円弧状軌跡と基板外周端が交差する右左両基板外周端間を往復揺動させつつ該気体供給ノズルより基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させる。
【００４３】
気体供給ノズル９５ｃの円弧状往復揺動速度は３０〜２００ｍ／分、円盤状ポ−ラスセラミック板８５の回転数は５０〜６，０００ｒｐｍで基板の乾燥を行なうのが好ましい。
【００４４】
基板のスピン乾燥を終えた後、気体供給ノズル９５ａの取付ア−ム９５ｂを回動して気体供給ノズル９５ａを原点位置に戻し、シリンダ８１により円盤状ポ−ラスセラミック板８５を上昇させ、ついでダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の把持具４２ｂにより円盤状ポ−ラスセラミック板８５上の基板を把持し、室８５ｄへの減圧を止め、圧空を室８５ｄへ瞬時供給して基板の離れを容易となしたのち、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０で基板をカセット１０内に搬送する。ついで、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の回転移動ア−ム３４を回動させ、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０を図１において実線で示す左端の待機位置に移動させ、裏面研削装置内の洗浄装置１１３上の基板を搬入する準備にはいる。
【００４５】
上記実施例では、裏面研削された基板の研削傷を無くす手段として研磨プラテンを用いる研磨加工を以って説明したが、研磨プラテンに代えて炭酸バリウム粒子を含有する２，４００〜４，０００番の固定砥石（裏面研削盤には６００〜８００番の第一研削砥石と１，２００〜１，８００番の第二研削砥石を使用）を用い、ドライポリッシングして研削傷を無くすようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の研磨装置２０は、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０を上下逆の逆さ吊りとし、基板把持具４２ａ，４２ｂを最下位置に持ってきたので、ポリッシャ機構５０の真空チャック５２およびスピン洗浄・乾燥装置１の円盤状ポ−ラスセラミック板８５を基台１１近くに設置でき、研磨、洗浄作業が容易となり、かつ、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０のア−ム、ギヤボックス等も基台１１上に存在するので、ダブルア−ム型多関節搬送ロボット３０の点検、補修作業が容易である。
【００４７】
また、スピン洗浄・乾燥装置１は、回転するブラシ９４ｍを用いてスピン回転しているウエハを面でスクラブ洗浄するので、目視できない径の屑も基板より擦り取られ、ウエハ表面に残存する屑の個数が基準数値より低くなった。
また、気体供給ノズル９５ａをウエハ上で円弧状軌跡で往復揺動させながらスピン回転しているウエハ面に気体を吹き付けるのでウエハ径方向への気体の分散が均一化され、ウエハ表面の乾燥が均一に行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨装置の平面図である。
【図２】スピン洗浄・乾燥装置の一部を切り欠いた正面図である。
【図３】スピン洗浄・乾燥装置において、ブラシとロボット搬送装置のア−ムが真空チャック上の仮想位置に移動した状態を示す部分平面図である。
【図４】スピン洗浄・乾燥装置において、原点位置にある気体供給ノズルが真空チャック上に載置されたウエハ上の仮想位置に回動した状態を示す部分平面図である。
【図５】気体供給ノズルの取付位置を示す正面図である。
【図６】気体供給ノズルの取付位置を示す側面図である。
【図７】ロ−タリ−テ−ブルの斜視図である。
【図８】ダブルア−ム型多関節搬送ロボットの側面図である。
【図９】ポリッシャ機構の正面図である。
【図１０】裏面研削装置の斜視図である。（公知）
【符号の説明】
１ スピン洗浄・乾燥装置
１０１ 裏面研削装置
１１３ 裏面研削装置の洗浄装置
２０ 研磨装置
３０ ダブルア−ム型多関節搬送ロボット
５０ ポリッシャ機構
５１ 研磨プラテン
５２ 真空チャック
６０ チャッククリ−ナ
７０ ドレッサ
ｗ デバイスウエハ
８０ 基板搭載ステ−ジ
８１ 昇降エヤシリンダ
８３ サ−ボモ−タ
８５ 円盤状ポ−ラスセラミック板
８６ 受皿
８９ 洗浄液供給ノズル
９０ 洗浄・乾燥機構
９４ ブラシスクラブ洗浄機構
９４ｍ ブラシ
９５ 気体供給機構
９５ａ 気体供給ノズル
１６２ ロ−タリ−テ−ブル
Claims (2)
- 研磨装置（２０）の基台（１１）より立設された支柱（３１）の上部に支持プレ−ト（３２）を水平に設け、この支持プレ−ト（３２）上に第１回転軸（３３）を、この第１回転軸の上に、第１回転軸芯（３３ａ）を中心として回動自在に設けた回転移動ア−ム（３４）を配し、その回転移動ア−ム（３４）の端部下方に第２回転軸（３５）を設け、これを蛇腹（３５ｂ）で覆い、前記回転軸（３５）の下方にギアボックス（３６）を設け、一対のア−ム（３８，３８）を回動させる第３回転軸（３７，３７）を設け、前記ア−ム（３８，３８）下に段差を設けてア−ム（３９，３９）を第３回転軸（３７，３７）下部に前記第３回転軸心廻りに回動自在に取り付け、このア−ム（３９，３９）に備え付けた取付具（４０，４０）に把持具（４２ａ，４２ｂ）を備えるア−ム（４１，４１）を固定した前記把持具（４２ａ，４２ｂ）が最下位位置となり、前記支持プレート（３２）が上方位置となるように逆吊りに設けられたダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）、
基板を吸着する真空チャック（５２）を下方に、基板の径よりも径が小さい研磨プラテン（５１）を真空チャック（５２）の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設けたポリッシャ機構（５０）、
前記真空チャック（５２）のチャッククリ−ナ（６０）、
および
前記基台（１１）上に立設した上下方向に昇降可能および水平方向に回転可能な円板状ポーラスセラミック板（８５）、前記基台（１１）上に立設した支柱（９１）に固定したブラケット（９３）に前後方向に直線移動して前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上の位置に移動可能であって、かつ、水平方向に回動可能なブラシ洗浄機構（９４）、前記基台（１１）上に立設した支柱（９１）に固定したブラケット（９３）にロ−タリ−テ−ブル（１６２）を保持させ、該ロ−タリ−テ−ブルの回転軸に保持させた水平回動ア−ム（９５ｂ）に気体供給ノズル（９５ｃ）を固定した気体供給機構（９５）、および、気体供給ノズル（９５ｃ）の前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上の位置を検知し、気体供給ノズルが定位置に来たら前記ロ−タリ−テ−ブル（１６２）の回転軸の回動向きを逆方向に切り替える手段とを備えるスピン洗浄・乾燥装置（１）、
とを備える基板の研磨装置（２０）。 - 把持具（４２ａ，４２ｂ）がダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の最下位位置となり、前記支持プレート（３２）が上方位置となるように基台（１１）上に逆吊り設けたダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ａ）で研削加工された基板を把持し、
真空チャック（５２）を下方に、基板の径よりも径が小さい研磨プラテン（５１）を真空チャック（５２）の上方に基板の中心点を通る円弧状に往復揺動するように設けたポリッシャ機構（５０）の前記真空チャック（５２）上方に前記把持された基板を搬送し、ついで、基板を真空チャック（５２）上に載置し、前記真空チャック（５２）を減圧して基板を固定し、この真空チャック（５２）を回転させることにより基板を回転させ、
この回転している基板上に、回転している研磨プラテン（５１）を下降し、研磨プラテン（５１）を基板面上で円弧状に往復揺動させつつ基板表面上で摺動させて基板の研削加工面を研磨した後、
研磨加工した基板をダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ａ）で把持し、この研磨加工された基板をスピン洗浄・乾燥装置（１）の円板状ポーラスセラミック板（８５）上方に研磨加工された基板面が上向きとなるように搬送し、ついで、基板を前記円板状ポーラスセラミック板（８５）上に載置し、円板状ポーラスセラミック板（８５）を減圧して基板を固定し、円板状ポーラスセラミック板（８５）を回転させることにより基板を回転させ、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を継続しながら洗浄液を研磨された基板の中心点に供給しつつ、加工面に回転ブラシ（９４ｍ）を下降させ、基板をブラシスクラブ洗浄した後、洗浄液の供給を停止するとともに回転ブラシを基板面より後退させ、ついで、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を継続しながら気体供給ノズル（９５ｃ）を基板の中心点と該中心点を通過する円弧状軌跡と基板外周端が交差する基板外周端間を円弧状に往復揺動させつつ該気体供給ノズル（９５ｃ）より基板面に気体を吹き付けて基板表面を乾燥させ、
次いで、円板状ポーラスセラミック板（８５）の回転を止め、円板状ポーラスセラミック板（８５）をシリンダ（８１）で上昇させた後、スピン洗浄・乾燥装置（１）の円板状ポーラスセラミック板（８５）上の研磨・洗浄・乾燥された基板をダブルア−ム型多関節搬送ロボット（３０）の把持具（４２ｂ）で把持し、次工程に搬送することを特徴とする、基板の研磨・洗浄・乾燥方法。
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