JPH04334025A - 自動研磨機 - Google Patents
自動研磨機Info
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- JPH04334025A JPH04334025A JP13586791A JP13586791A JPH04334025A JP H04334025 A JPH04334025 A JP H04334025A JP 13586791 A JP13586791 A JP 13586791A JP 13586791 A JP13586791 A JP 13586791A JP H04334025 A JPH04334025 A JP H04334025A
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- polishing
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- polishing plate
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Landscapes
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化合物半導体ウエハ
の一次研磨、厚み測定、二次研磨、水洗、乾燥など一連
の工程を自動的に行うことのできるウエハの自動研磨機
に関する。
の一次研磨、厚み測定、二次研磨、水洗、乾燥など一連
の工程を自動的に行うことのできるウエハの自動研磨機
に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体のミラ−ウエハを得るには
大略、次のような工程を経なければならない。液体カプ
セル引き上げ法（ＬＥＣ）又は水平ブリッジマン法（Ｈ
Ｂ）で半導体の単結晶を成長させる。これを内周刃ブレ
ードなどによって薄片に切り分ける。これをアズカット
ウエハという。これをラッピングして厚みを所定の値に
する。エッチングによって加工歪みや変質層を除く。ベ
ベリングしてウエハの周辺をカケにくくする。この後、
ウエハを研磨プレートに複数枚貼り付けて研磨を行う。
大略、次のような工程を経なければならない。液体カプ
セル引き上げ法（ＬＥＣ）又は水平ブリッジマン法（Ｈ
Ｂ）で半導体の単結晶を成長させる。これを内周刃ブレ
ードなどによって薄片に切り分ける。これをアズカット
ウエハという。これをラッピングして厚みを所定の値に
する。エッチングによって加工歪みや変質層を除く。ベ
ベリングしてウエハの周辺をカケにくくする。この後、
ウエハを研磨プレートに複数枚貼り付けて研磨を行う。
【０００３】研磨は２回行われる。一次研磨、二次研磨
と呼んでいる。一次研磨した後水洗、乾燥してウエハの
厚み測定をする。この後二次研磨する。二次研磨の後、
水洗し乾燥する。この後研磨プレートからウエハを剥離
して、ウエハカセットへ入れてゆく。このような手順を
踏まなければならない。研磨の工程では、ウエハは研磨
プレートに貼り付けられたままであるから、研磨プレー
トを機器に着脱したり運搬したりするということになる
。
と呼んでいる。一次研磨した後水洗、乾燥してウエハの
厚み測定をする。この後二次研磨する。二次研磨の後、
水洗し乾燥する。この後研磨プレートからウエハを剥離
して、ウエハカセットへ入れてゆく。このような手順を
踏まなければならない。研磨の工程では、ウエハは研磨
プレートに貼り付けられたままであるから、研磨プレー
トを機器に着脱したり運搬したりするということになる
。
【０００４】研磨装置自体は自動的に動作するのである
が、厚み測定装置や、水洗、乾燥装置との間の運搬や装
置への装着離脱は手作業で行われている。研磨装置につ
いてまず説明する。これは広く大きい回転定盤が回転し
ているところへ、研磨プレートを下向きにして押し付け
、研磨プレートに適当な圧力を加えながら回転させ、研
磨液を供給しながら、自転と公転の作用によってウエハ
を研磨するものである。研磨プレートは上方の回転ヘッ
ドによって加圧回転する。これが自転運動である。下方
の回転定盤も大きく回転している。これが公転運動であ
る。回転定盤の上面には研磨布が貼ってある。研磨は物
理的作用と化学的作用の両方の作用によってウエハ表面
の原子を少しずつ除去してゆくものである。研磨液には
化学的研磨をするための反応性のある薬剤と物理的研磨
をするための酸化物などの砥粒が含まれる。砥粒の大き
さ、分量により物理的研磨作用が大きく左右される。 研磨の目的によって砥粒の大きさ、濃度、薬剤の濃度が
決められる。全く砥粒を使わないこと（化学作用だけ）
もあるし反応性薬剤を使わないこと（物理作用だけ）も
ある。
が、厚み測定装置や、水洗、乾燥装置との間の運搬や装
置への装着離脱は手作業で行われている。研磨装置につ
いてまず説明する。これは広く大きい回転定盤が回転し
ているところへ、研磨プレートを下向きにして押し付け
、研磨プレートに適当な圧力を加えながら回転させ、研
磨液を供給しながら、自転と公転の作用によってウエハ
を研磨するものである。研磨プレートは上方の回転ヘッ
ドによって加圧回転する。これが自転運動である。下方
の回転定盤も大きく回転している。これが公転運動であ
る。回転定盤の上面には研磨布が貼ってある。研磨は物
理的作用と化学的作用の両方の作用によってウエハ表面
の原子を少しずつ除去してゆくものである。研磨液には
化学的研磨をするための反応性のある薬剤と物理的研磨
をするための酸化物などの砥粒が含まれる。砥粒の大き
さ、分量により物理的研磨作用が大きく左右される。 研磨の目的によって砥粒の大きさ、濃度、薬剤の濃度が
決められる。全く砥粒を使わないこと（化学作用だけ）
もあるし反応性薬剤を使わないこと（物理作用だけ）も
ある。
【０００５】厚み測定は、一次研磨水洗乾燥後に行わな
くてはならない。これは所定の厚みのウエハを得るため
である。厚み測定は光学的な非接触厚み計を用いる事が
多い。もちろん研磨プレートに貼り付けたままの状態で
ウエハの厚みを測定できる。
くてはならない。これは所定の厚みのウエハを得るため
である。厚み測定は光学的な非接触厚み計を用いる事が
多い。もちろん研磨プレートに貼り付けたままの状態で
ウエハの厚みを測定できる。
【０００６】従来は、研磨、厚み測定、水洗などがバラ
バラの作業として行われており、作業者がこれら装置の
間を何回も往復し着装離脱しなければならなかった。ま
ず一次研磨機の加圧ヘッドに研磨プレートを取り付けな
ければならない。この後一次研磨は所定の時間自動的に
行われる。ついで作業者は加圧ヘッドから研磨プレート
を外して水洗し、厚み測定機に運びこれに取り付けて、
ウエハの厚みを測定しなければならない。厚み測定自体
は非接触で自動的に行われる。測定が終わると、研磨プ
レートを取り外し、二次研磨機の加圧ヘッドに取付け、
二次研磨を行う。二次研磨はは自動的に行われる。
バラの作業として行われており、作業者がこれら装置の
間を何回も往復し着装離脱しなければならなかった。ま
ず一次研磨機の加圧ヘッドに研磨プレートを取り付けな
ければならない。この後一次研磨は所定の時間自動的に
行われる。ついで作業者は加圧ヘッドから研磨プレート
を外して水洗し、厚み測定機に運びこれに取り付けて、
ウエハの厚みを測定しなければならない。厚み測定自体
は非接触で自動的に行われる。測定が終わると、研磨プ
レートを取り外し、二次研磨機の加圧ヘッドに取付け、
二次研磨を行う。二次研磨はは自動的に行われる。
【０００７】所定の時間研磨が行われた後これを停止し
、加圧ヘッドから研磨プレートを手で取り外す。これを
水洗乾燥する。以上が従来法に係る研磨工程である。 人間が手作業で行う部分が未だに多く、例えば一次研磨
あるいは二次研磨後の水洗乾燥までに要する時間が一定
せず、ウエハ表面状態の再現性にも問題があった。また
これは人手によるので人件費がかりすぎるという欠点が
ある。さらに研磨液には有毒な塩素系の薬剤を使うこと
もあるから、作業者の健康にとって有毒である。もちろ
ん研磨機自体は覆いがしてあるのであるが、研磨プレー
トの着脱の際は覆いを外さなくてはならない。
、加圧ヘッドから研磨プレートを手で取り外す。これを
水洗乾燥する。以上が従来法に係る研磨工程である。 人間が手作業で行う部分が未だに多く、例えば一次研磨
あるいは二次研磨後の水洗乾燥までに要する時間が一定
せず、ウエハ表面状態の再現性にも問題があった。また
これは人手によるので人件費がかりすぎるという欠点が
ある。さらに研磨液には有毒な塩素系の薬剤を使うこと
もあるから、作業者の健康にとって有毒である。もちろ
ん研磨機自体は覆いがしてあるのであるが、研磨プレー
トの着脱の際は覆いを外さなくてはならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一次研磨、二次研磨、
厚み測定などの作業を全て自動的に行うことが望まれる
。そうするにはウエハを貼り付けた研磨プレートの各装
置への着装離脱が自動的に行われなければならない。 しかしこれは容易なことではない。
厚み測定などの作業を全て自動的に行うことが望まれる
。そうするにはウエハを貼り付けた研磨プレートの各装
置への着装離脱が自動的に行われなければならない。 しかしこれは容易なことではない。
【０００９】研磨プレートは円形の板でこれの表面に複
数枚のウエハをワックスで貼り付けてある。これを研磨
装置の加圧ヘッドに取り付けようとすると、研磨プレー
トの中心と加圧ヘッドの中心とを合わせ、加圧ヘッドを
下降させて研磨プレートを下向きに保持する。
数枚のウエハをワックスで貼り付けてある。これを研磨
装置の加圧ヘッドに取り付けようとすると、研磨プレー
トの中心と加圧ヘッドの中心とを合わせ、加圧ヘッドを
下降させて研磨プレートを下向きに保持する。
【００１０】厚み測定はウエハを上向きに置かなくては
ならない。つまり研磨装置から外した研磨プレートを裏
返して厚み測定機にかけなければいけない。また厚み測
定の後は裏返して二次研磨装置に取り付ける必要がある
。反転、定置、取付け、取り外しなどの複雑な動作を機
械で行うのは困難である。視覚センサ、力覚センサなど
センサが充実したものでなければならないであろう。 これらにより研磨機のヘッドの軸筒と、研磨プレートと
の距離、方位などを検出し、位置を微調整しながら、軸
を取り付ける必要があろう。
ならない。つまり研磨装置から外した研磨プレートを裏
返して厚み測定機にかけなければいけない。また厚み測
定の後は裏返して二次研磨装置に取り付ける必要がある
。反転、定置、取付け、取り外しなどの複雑な動作を機
械で行うのは困難である。視覚センサ、力覚センサなど
センサが充実したものでなければならないであろう。 これらにより研磨機のヘッドの軸筒と、研磨プレートと
の距離、方位などを検出し、位置を微調整しながら、軸
を取り付ける必要があろう。
【００１１】本発明はこのような難点を克服して一次、
二次研磨、厚み測定などを全て自動的に行う自動研磨機
を提供する。これは研磨プレートの各装置への着脱とい
う中間的動作を不要とすることにより一連の研磨作業を
自動的に行うようにしたものである。
二次研磨、厚み測定などを全て自動的に行う自動研磨機
を提供する。これは研磨プレートの各装置への着脱とい
う中間的動作を不要とすることにより一連の研磨作業を
自動的に行うようにしたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の自動研磨機は複
数の化合物半導体ウエハをワックスで貼り付けた円板状
の研磨プレートをウエハが下向きになるように回転可能
に保持する強制回転ヘッドと、上方空間に設けられたヘ
ッドガイドと、強制回転ヘッドを懸架してヘッドガイド
に沿って走行停止できる懸架走行装置と、懸架走行装置
の中に設けられて強制回転ヘッドを昇降し加圧する昇降
加圧部と、ヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られ研磨プレートを定置すれば下降してきた強制回転ヘ
ッドによって研磨プレートが保持されるようにしたロー
ド部と、回転定盤と研磨液供給装置とよりなりヘッドガ
イドのいずれかの部位の直下に設けられウエハ下面を一
次研磨する一次研磨装置と、回転定盤と研磨液供給装置
とよりなりヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られウエハ下面を二次研磨する二次研磨装置と、上方に
向けた発光素子と受光素子とよりなりウエハ面、研磨プ
レート面へ下方から光を当て下方に反射された光を受光
素子によって検出する事により研磨プレートの下面に貼
り付けられたウエハの厚みを測定する装置であってヘッ
ドガイドのいずれかの部位の直下に設けられた厚み測定
装置と、ヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設けら
れ下降してきた強制回転ヘッドが研磨プレートを離し研
磨プレートが強制回転ヘッドから離脱するようにしたア
ンロード部と、ヘッドガイドのいずれかの部位の直下に
設けられ研磨プレート下面のウエハに純水を吹き付けて
水洗する水洗装置とヘッドガイドのいずれかの部位の直
下に設けられ研磨プレート下面のウエハに空気または不
活性ガスを吹き付けて乾燥させる乾燥装置とを含むこと
を特徴とする。
数の化合物半導体ウエハをワックスで貼り付けた円板状
の研磨プレートをウエハが下向きになるように回転可能
に保持する強制回転ヘッドと、上方空間に設けられたヘ
ッドガイドと、強制回転ヘッドを懸架してヘッドガイド
に沿って走行停止できる懸架走行装置と、懸架走行装置
の中に設けられて強制回転ヘッドを昇降し加圧する昇降
加圧部と、ヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られ研磨プレートを定置すれば下降してきた強制回転ヘ
ッドによって研磨プレートが保持されるようにしたロー
ド部と、回転定盤と研磨液供給装置とよりなりヘッドガ
イドのいずれかの部位の直下に設けられウエハ下面を一
次研磨する一次研磨装置と、回転定盤と研磨液供給装置
とよりなりヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られウエハ下面を二次研磨する二次研磨装置と、上方に
向けた発光素子と受光素子とよりなりウエハ面、研磨プ
レート面へ下方から光を当て下方に反射された光を受光
素子によって検出する事により研磨プレートの下面に貼
り付けられたウエハの厚みを測定する装置であってヘッ
ドガイドのいずれかの部位の直下に設けられた厚み測定
装置と、ヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設けら
れ下降してきた強制回転ヘッドが研磨プレートを離し研
磨プレートが強制回転ヘッドから離脱するようにしたア
ンロード部と、ヘッドガイドのいずれかの部位の直下に
設けられ研磨プレート下面のウエハに純水を吹き付けて
水洗する水洗装置とヘッドガイドのいずれかの部位の直
下に設けられ研磨プレート下面のウエハに空気または不
活性ガスを吹き付けて乾燥させる乾燥装置とを含むこと
を特徴とする。
【００１３】また、これらの一次、二次研磨装置、厚み
測定装置は密封された部屋の中に全てを収容し、さらに
上方から下方にかけて清浄な空気を流すようにするのが
望ましい。さらに、研磨終了後の研磨プレートを反転し
て取り出し外部で水洗し遠心乾燥するようにするのが望
まれる。
測定装置は密封された部屋の中に全てを収容し、さらに
上方から下方にかけて清浄な空気を流すようにするのが
望ましい。さらに、研磨終了後の研磨プレートを反転し
て取り出し外部で水洗し遠心乾燥するようにするのが望
まれる。
【００１４】
【作用】研磨プレートはヘッドガイドに懸架された強制
回転ヘッドに取り付けられた状態で搬送され、研磨され
、厚み測定される。研磨プレートを研磨ごとに或は厚み
測定ごとに着脱する必要はない。このために自動化が可
能になった。ロード部で強制回転ヘッドに研磨プレート
が取り付けられる。強制回転ヘッドは、懸架走行装置に
よって懸架されており、ヘッドガイドに沿って平行移動
し任意の地点で停止することができる。強制回転ヘッド
は昇降加圧部によって昇降できるし、また加圧すること
もできる。
回転ヘッドに取り付けられた状態で搬送され、研磨され
、厚み測定される。研磨プレートを研磨ごとに或は厚み
測定ごとに着脱する必要はない。このために自動化が可
能になった。ロード部で強制回転ヘッドに研磨プレート
が取り付けられる。強制回転ヘッドは、懸架走行装置に
よって懸架されており、ヘッドガイドに沿って平行移動
し任意の地点で停止することができる。強制回転ヘッド
は昇降加圧部によって昇降できるし、また加圧すること
もできる。
【００１５】研磨装置は従来のものと違って回転定盤の
上に固有の回転ヘッドを持たない。上方が開いている。 しかもヘッドガイドの直下に位置するように一次、二次
研磨装置が設置される。研磨装置はそれゆえ、固有の機
構として、研磨布を上面に貼った回転定盤と、回転定盤
を鉛直軸のまわりに回転するモータ、減速機などの回転
装置、及び回転定盤の上へ研磨液を供給する機構などを
持つ。
上に固有の回転ヘッドを持たない。上方が開いている。 しかもヘッドガイドの直下に位置するように一次、二次
研磨装置が設置される。研磨装置はそれゆえ、固有の機
構として、研磨布を上面に貼った回転定盤と、回転定盤
を鉛直軸のまわりに回転するモータ、減速機などの回転
装置、及び回転定盤の上へ研磨液を供給する機構などを
持つ。
【００１６】厚み計もヘッドガイドの直下に設けられる
。これは下向きウエハに対して下方から光学的に厚み測
定するものである。従来は研磨プレートをひっくり返し
てウエハを上に向け、上から光学的手段によって厚み測
定していたが、本発明では上下関係が反対になる。アン
ロード部は強制回転ヘッドから研磨プレートを離脱する
ためのものである。動作は例えば次のようになる。ウエ
ハを貼り付けた研磨プレートをウエハが下に向くように
ロード部に定置する。以下の動作は自動的に行われる。 強制回転ヘッドが下降し研磨プレートを把持する。 研磨プレートを保持したまま強制回転ヘッドが上昇する
。ヘッドガイドに沿って強制回転ヘッドが平行移動し一
次研磨装置の回転定盤の上へゆく。ここで強制回転ヘッ
ドが下降しウエハが回転定盤の研磨布に接触する。研磨
液を供給しながら回転定盤を公転させ、強制回転ヘッド
を自転させる。これによって一次研磨がなされる。
。これは下向きウエハに対して下方から光学的に厚み測
定するものである。従来は研磨プレートをひっくり返し
てウエハを上に向け、上から光学的手段によって厚み測
定していたが、本発明では上下関係が反対になる。アン
ロード部は強制回転ヘッドから研磨プレートを離脱する
ためのものである。動作は例えば次のようになる。ウエ
ハを貼り付けた研磨プレートをウエハが下に向くように
ロード部に定置する。以下の動作は自動的に行われる。 強制回転ヘッドが下降し研磨プレートを把持する。 研磨プレートを保持したまま強制回転ヘッドが上昇する
。ヘッドガイドに沿って強制回転ヘッドが平行移動し一
次研磨装置の回転定盤の上へゆく。ここで強制回転ヘッ
ドが下降しウエハが回転定盤の研磨布に接触する。研磨
液を供給しながら回転定盤を公転させ、強制回転ヘッド
を自転させる。これによって一次研磨がなされる。
【００１７】一次研磨は一定時間行われる。これが終了
すると強制回転ヘッドが上昇し平行移動し一定時間内に
水洗装置に至る。ここで純水が下方からウエハに噴射さ
れる。続いて乾燥装置へ移り（移動しないこともある）
強制回転ヘッドが自転し、ウエハは空気および遠心乾燥
効果によって乾燥させられる。厚み測定装置へ強制回転
ヘッドが移動する。ここでは発光素子と受光素子が設け
られる反射光が戻ってくるまでの時間が、ウエハ面での
反射と、研磨プレート面での反射によって異なるからウ
エハの厚みが分かる。ここでは研磨プレートをゆっくり
と回転させ、全てのウエハについて厚み測定を順に行う
。
すると強制回転ヘッドが上昇し平行移動し一定時間内に
水洗装置に至る。ここで純水が下方からウエハに噴射さ
れる。続いて乾燥装置へ移り（移動しないこともある）
強制回転ヘッドが自転し、ウエハは空気および遠心乾燥
効果によって乾燥させられる。厚み測定装置へ強制回転
ヘッドが移動する。ここでは発光素子と受光素子が設け
られる反射光が戻ってくるまでの時間が、ウエハ面での
反射と、研磨プレート面での反射によって異なるからウ
エハの厚みが分かる。ここでは研磨プレートをゆっくり
と回転させ、全てのウエハについて厚み測定を順に行う
。
【００１８】厚み測定の後、ヘッドガイドに沿って強制
回転ヘッド及び研磨プレートは、二次研磨装置の真上へ
移動する。ここで強制回転ヘッドは下降し、ウエハが回
転定盤の上に貼られた研磨布に接触する。研磨液を供給
しながら、回転定盤を回転させ、強制回転ヘッドによっ
て研磨プレートも回転させる。これは従来の研磨と同じ
で公転自転の組み合わせによってウエハを研磨できる。
回転ヘッド及び研磨プレートは、二次研磨装置の真上へ
移動する。ここで強制回転ヘッドは下降し、ウエハが回
転定盤の上に貼られた研磨布に接触する。研磨液を供給
しながら、回転定盤を回転させ、強制回転ヘッドによっ
て研磨プレートも回転させる。これは従来の研磨と同じ
で公転自転の組み合わせによってウエハを研磨できる。
【００１９】二次研磨が終わると、アンロード部へ研磨
プレート強制回転ヘッドが一定時間内に移動する。アン
ロード部で研磨プレートが強制回転ヘッドから離れる。 このようにして、一次研磨、二次研磨、厚み測定が自動
的に行われてゆく。このようなことが可能なのは、研磨
プレートが終始強制回転ヘッドによって保持されこれと
ともに移動し、回転するようになっているからである。
プレート強制回転ヘッドが一定時間内に移動する。アン
ロード部で研磨プレートが強制回転ヘッドから離れる。 このようにして、一次研磨、二次研磨、厚み測定が自動
的に行われてゆく。このようなことが可能なのは、研磨
プレートが終始強制回転ヘッドによって保持されこれと
ともに移動し、回転するようになっているからである。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の実施例に係る自動研磨機の概
略正面図、図２は平面図である。これらによって実施例
を説明する。
略正面図、図２は平面図である。これらによって実施例
を説明する。
【００２１】密封できる研磨室１の上方空間に水平方向
に伸びるヘッドガイド２が設けられる。これには懸架走
行装置３が懸架されている。これはヘッドガイド２の任
意の位置へ走行し、停止できる。ヘッドガイド２はこの
例では２本あって、２つの懸架走行装置３が自在に走行
し停止できるようになっている。懸架走行装置３の下端
には強制回転ヘッド４が設けられる。中間には昇降加圧
部５があって強制回転ヘッド４を昇降させ、研磨の際は
適当な圧力を加えることができるようになっている。強
制回転ヘッド４は、従来の研磨機の定盤の上に設けた加
圧ヘッドに当たるものである。これがあるので個々の研
磨装置は加圧ヘッドを持たないようになっている。
に伸びるヘッドガイド２が設けられる。これには懸架走
行装置３が懸架されている。これはヘッドガイド２の任
意の位置へ走行し、停止できる。ヘッドガイド２はこの
例では２本あって、２つの懸架走行装置３が自在に走行
し停止できるようになっている。懸架走行装置３の下端
には強制回転ヘッド４が設けられる。中間には昇降加圧
部５があって強制回転ヘッド４を昇降させ、研磨の際は
適当な圧力を加えることができるようになっている。強
制回転ヘッド４は、従来の研磨機の定盤の上に設けた加
圧ヘッドに当たるものである。これがあるので個々の研
磨装置は加圧ヘッドを持たないようになっている。
【００２２】強制回転ヘッド４は、ウエハ６を下面に貼
り付けた研磨プレート７を、保持部８により把持してこ
れを回転させるものである。このためモータ９、減速器
１０、軸受１１、研磨プレート７を保持し回転するため
の回転軸部１２などを備える。ヘッドガイド２の直下に
は、ロード部１３、一次研磨装置１４、非接触式厚み測
定装置１５、二次研磨装置１６、アンロード部１７など
が設置されている。これらの上面はほぼ同一水平面上に
並ぶような高さになっている。強制回転ヘッド４が下降
すると、研磨プレート７がこれらの装置の上面に接触し
、強制回転ヘッド４が上昇していると、研磨プレート７
はこれら装置から離れるので、自由に搬送することがで
きる。一次研磨装置１４は、広い円形の回転定盤１８と
、これを支える回転主軸１９を有する。モータ２０の回
転力を、減速器２１で減速して回転主軸１９を回転させ
るようにしている。回転定盤１８の上面には研磨布２２
が貼ってある。研磨液供給装置２３が回転定盤１８の上
へ研磨液を供給する。
り付けた研磨プレート７を、保持部８により把持してこ
れを回転させるものである。このためモータ９、減速器
１０、軸受１１、研磨プレート７を保持し回転するため
の回転軸部１２などを備える。ヘッドガイド２の直下に
は、ロード部１３、一次研磨装置１４、非接触式厚み測
定装置１５、二次研磨装置１６、アンロード部１７など
が設置されている。これらの上面はほぼ同一水平面上に
並ぶような高さになっている。強制回転ヘッド４が下降
すると、研磨プレート７がこれらの装置の上面に接触し
、強制回転ヘッド４が上昇していると、研磨プレート７
はこれら装置から離れるので、自由に搬送することがで
きる。一次研磨装置１４は、広い円形の回転定盤１８と
、これを支える回転主軸１９を有する。モータ２０の回
転力を、減速器２１で減速して回転主軸１９を回転させ
るようにしている。回転定盤１８の上面には研磨布２２
が貼ってある。研磨液供給装置２３が回転定盤１８の上
へ研磨液を供給する。
【００２３】二次研磨装置１６も同様の構造を持ってい
る。広い円形の回転定盤２４が回転主軸２５によって支
持されている。モータ２６の回転を減速器２７で減速し
て回転主軸２５を回転させる。研磨布２８の上に研磨液
供給装置２９から研磨液が供給される。もちろん回転主
軸には軸受などがあるがここでは図示を略した。
る。広い円形の回転定盤２４が回転主軸２５によって支
持されている。モータ２６の回転を減速器２７で減速し
て回転主軸２５を回転させる。研磨布２８の上に研磨液
供給装置２９から研磨液が供給される。もちろん回転主
軸には軸受などがあるがここでは図示を略した。
【００２４】化合物半導体ウエハはシリコンのように硬
くないので、シリコンの研磨とはかなり違った方法で行
わなければならない。シリコンの場合は研磨プレートを
強制的に自転させるという事はない。回転定盤の上へ研
磨プレートを回転可能に垂下し加圧するだけである。そ
うしたところで中心近くと円周近くで回転速度の差があ
るので研磨プレートは回転定盤の公転と同じ方向に自転
する。シリコンの場合は主に物理的作用で研磨を行う。 アルミナなどの砥粒に依存した研磨である。殆ど化学的
な作用を用いない。
くないので、シリコンの研磨とはかなり違った方法で行
わなければならない。シリコンの場合は研磨プレートを
強制的に自転させるという事はない。回転定盤の上へ研
磨プレートを回転可能に垂下し加圧するだけである。そ
うしたところで中心近くと円周近くで回転速度の差があ
るので研磨プレートは回転定盤の公転と同じ方向に自転
する。シリコンの場合は主に物理的作用で研磨を行う。 アルミナなどの砥粒に依存した研磨である。殆ど化学的
な作用を用いない。
【００２５】化合物半導体ウエハ（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、
ＧａＰ・・・）の場合は硬度、剛性ともにシリコンより
低いので、研磨は化学的作用が主となる。例えば次亜塩
素酸ナトリウムなどの薬品を研磨液として使用する。一
次研磨、二次研磨というのは研磨液の差に由来する。一
次研磨は物理研磨も加味されたもので、前記薬品に、例
えば０．１μｍ〜０．２μｍφ径の砥粒を加えたものが
研磨液となる。研磨の速度が速い。二次研磨は砥粒を用
いない。薬品による化学的エッチングが主になる。研磨
の速度は遅い。従来厚み測定は一次研磨の後に１回だけ
行っていたが、二次研磨による厚み減少は少ないからこ
れで十分であった。
ＧａＰ・・・）の場合は硬度、剛性ともにシリコンより
低いので、研磨は化学的作用が主となる。例えば次亜塩
素酸ナトリウムなどの薬品を研磨液として使用する。一
次研磨、二次研磨というのは研磨液の差に由来する。一
次研磨は物理研磨も加味されたもので、前記薬品に、例
えば０．１μｍ〜０．２μｍφ径の砥粒を加えたものが
研磨液となる。研磨の速度が速い。二次研磨は砥粒を用
いない。薬品による化学的エッチングが主になる。研磨
の速度は遅い。従来厚み測定は一次研磨の後に１回だけ
行っていたが、二次研磨による厚み減少は少ないからこ
れで十分であった。
【００２６】またシリコンは強制回転しなくても研磨プ
レートが自転するのであるが、化合物半導体の場合は加
圧力を強くできないこともあり、そのままでは自転しに
くいので回転加圧ヘッドを用いて研磨プレートを強制的
に自転させていた。本発明でも強制回転ヘッドを用いる
。
レートが自転するのであるが、化合物半導体の場合は加
圧力を強くできないこともあり、そのままでは自転しに
くいので回転加圧ヘッドを用いて研磨プレートを強制的
に自転させていた。本発明でも強制回転ヘッドを用いる
。
【００２７】ロード部１３はここに研磨プレート７を下
向きに定置した時、強制回転ヘッド４にこれを自動的に
保持させるようにした部分である。ロード部１３は、こ
の例では水洗乾燥装置３０を備えている。下方からウエ
ハに向けて水を噴射して水洗する。また清浄空気を吹き
付けてウエハを乾燥する。
向きに定置した時、強制回転ヘッド４にこれを自動的に
保持させるようにした部分である。ロード部１３は、こ
の例では水洗乾燥装置３０を備えている。下方からウエ
ハに向けて水を噴射して水洗する。また清浄空気を吹き
付けてウエハを乾燥する。
【００２８】アンロード部１７はここで強制回転ヘッド
４が研磨プレート７を取り外す部分である。これは台に
なっている。また下方に水洗装置３１があってウエハ６
に水を噴射するようになっている。
４が研磨プレート７を取り外す部分である。これは台に
なっている。また下方に水洗装置３１があってウエハ６
に水を噴射するようになっている。
【００２９】先述のように、化合物半導体ウエハの研磨
は化学薬品による化学エッチングが主体であるので、研
磨終了後は速やかに薬品を洗い落とさないといけない。 このために水洗装置がある。もしも薬品が残ったままに
なるとＧａ、Ｉｎの酸化物が表面に発生しこれが取れな
いようになる。最初に研磨プレートを導入したときに一
度水洗する。これから一次研磨し、その後一定時間内に
水洗し、乾燥し、厚み測定する。このような水洗、乾燥
はロード部１３の水洗乾燥装置３０によって行う。二次
研磨の後も一定時間内に水洗するがこれはアンロード部
１７水洗装置３１によって行う。もちろん、ロード部１
３、アンロード部１７とは別の箇所に独立して水洗装置
、乾燥装置を設置してもよい。
は化学薬品による化学エッチングが主体であるので、研
磨終了後は速やかに薬品を洗い落とさないといけない。 このために水洗装置がある。もしも薬品が残ったままに
なるとＧａ、Ｉｎの酸化物が表面に発生しこれが取れな
いようになる。最初に研磨プレートを導入したときに一
度水洗する。これから一次研磨し、その後一定時間内に
水洗し、乾燥し、厚み測定する。このような水洗、乾燥
はロード部１３の水洗乾燥装置３０によって行う。二次
研磨の後も一定時間内に水洗するがこれはアンロード部
１７水洗装置３１によって行う。もちろん、ロード部１
３、アンロード部１７とは別の箇所に独立して水洗装置
、乾燥装置を設置してもよい。
【００３０】厚み測定装置１５は光学的にウエハの厚み
を測定するものである。従来は研磨プレートを上向きに
して光を上から下に当てて厚み測定していた。これは人
手でするから可能だったのである。本発明の場合、研磨
プレートは強制回転ヘッド４に付けたままであるから下
向きである。そこで厚み測定装置１５も上下が逆になる
。発光素子３２が上向きに光を生じ、ウエハ、研磨プレ
ートからの反射光が上から下へと戻るのでこれを上向き
の受光素子３３で検出する。研磨プレート７はゆっくり
と回転させる。光の往復時間の差によって各ウエハ厚み
を測定することができる。
を測定するものである。従来は研磨プレートを上向きに
して光を上から下に当てて厚み測定していた。これは人
手でするから可能だったのである。本発明の場合、研磨
プレートは強制回転ヘッド４に付けたままであるから下
向きである。そこで厚み測定装置１５も上下が逆になる
。発光素子３２が上向きに光を生じ、ウエハ、研磨プレ
ートからの反射光が上から下へと戻るのでこれを上向き
の受光素子３３で検出する。研磨プレート７はゆっくり
と回転させる。光の往復時間の差によって各ウエハ厚み
を測定することができる。
【００３１】研磨室１の外には、研磨プレート７を反転
して取り出すための反転アーム３４が進退、反転自在に
設けられる。反転アーム３４を進退させるためにアーム
ガイド３５がある。アーム支持部３１がア−ムガイド３
５の上を進退する。ピン３７を支点として反転ア−ムは
１８０度回転できるようになっている。反転ア−ム３４
が前進するとアンロード部１７に置かれた研磨プレート
７を保持できる。反転アーム３４の後方には水洗遠心乾
燥機３８が設置されている。これは回転板３９、主軸４
０、モータ４１、減速器４２、水洗装置４３よりなる。 反転アーム３４は下向きの研磨プレート７を保持して１
８０度回転し、回転板３９の上へ載く。研磨プレート７
ではウエハが上向きになる。ここで水洗装置４３が水を
噴射する。回転板３９が高速で回転するので遠心力によ
って水滴が飛散しウエハは乾燥する。この後、剥離装置
に送られて研磨プレートからウエハが剥離する。
して取り出すための反転アーム３４が進退、反転自在に
設けられる。反転アーム３４を進退させるためにアーム
ガイド３５がある。アーム支持部３１がア−ムガイド３
５の上を進退する。ピン３７を支点として反転ア−ムは
１８０度回転できるようになっている。反転ア−ム３４
が前進するとアンロード部１７に置かれた研磨プレート
７を保持できる。反転アーム３４の後方には水洗遠心乾
燥機３８が設置されている。これは回転板３９、主軸４
０、モータ４１、減速器４２、水洗装置４３よりなる。 反転アーム３４は下向きの研磨プレート７を保持して１
８０度回転し、回転板３９の上へ載く。研磨プレート７
ではウエハが上向きになる。ここで水洗装置４３が水を
噴射する。回転板３９が高速で回転するので遠心力によ
って水滴が飛散しウエハは乾燥する。この後、剥離装置
に送られて研磨プレートからウエハが剥離する。
【００３２】研磨室１の上方には清浄空気または不活性
ガスを供給すべきクリーンエア供給部４４がある。フィ
ルタ４５を通って空気が下方に向けて供給される。研磨
室１の下方には排気装置（図示せず）がある。反転アー
ムは研磨プレートを反転して水洗遠心乾燥機３８に置く
ためのものであるので、アームガイド３５などの進退機
構は必須ではない。これを省いて反転だけの動作にして
も同じような動作を行うことができる。
ガスを供給すべきクリーンエア供給部４４がある。フィ
ルタ４５を通って空気が下方に向けて供給される。研磨
室１の下方には排気装置（図示せず）がある。反転アー
ムは研磨プレートを反転して水洗遠心乾燥機３８に置く
ためのものであるので、アームガイド３５などの進退機
構は必須ではない。これを省いて反転だけの動作にして
も同じような動作を行うことができる。
【００３３】以上の構成に於いて、研磨の手順を再び簡
単に述べる。研磨プレート７がロード部１３で強制回転
ヘッド４に保持される。ここで水洗される。一次研磨す
る。ロード部に戻り、水洗乾燥する。厚み測定を行う。 二次研磨する。アンロード部１７で水洗され強制回転ヘ
ッド４から離脱する。反転アームによって取り出されて
水洗され、遠心乾燥される。また、二次研磨の後、水洗
乾燥して再び厚み測定をするようにすることもできる。
単に述べる。研磨プレート７がロード部１３で強制回転
ヘッド４に保持される。ここで水洗される。一次研磨す
る。ロード部に戻り、水洗乾燥する。厚み測定を行う。 二次研磨する。アンロード部１７で水洗され強制回転ヘ
ッド４から離脱する。反転アームによって取り出されて
水洗され、遠心乾燥される。また、二次研磨の後、水洗
乾燥して再び厚み測定をするようにすることもできる。
【００３４】
【発明の効果】従来は一次研磨、水洗、乾燥と厚み測定
、二次研磨などを全て手作業で行っていた。研磨プレー
トの、研磨装置の回転ヘッドへの着装脱離が手作業であ
る。これを厚み測定する時もこれを反転して測定装置に
置く。この後再び二次研磨装置に着装する。このような
手作業で行うべき動作が本発明によって全く無くなって
しまった。作業者の負担を軽減する。また時間的に正確
な動作が行われるのでウエハ表面状態の再現性が良好で
あり、歩留りが向上する。作業者が次亜塩素酸ナトリウ
ムなどの被害を受ける事が無く健康にも良い。 これ
は研磨プレートを強制回転ヘッドにいったん着装すると
、一次研磨、水洗、乾燥、厚み測定、二次研磨、水洗と
いう工程を経るまで、強制回転ヘッドから外さないよう
にしているからである。強制回転ヘッドで自動搬送して
いるので着脱の必要がない。これによって研磨工程の処
理能力が著しく高まる。
、二次研磨などを全て手作業で行っていた。研磨プレー
トの、研磨装置の回転ヘッドへの着装脱離が手作業であ
る。これを厚み測定する時もこれを反転して測定装置に
置く。この後再び二次研磨装置に着装する。このような
手作業で行うべき動作が本発明によって全く無くなって
しまった。作業者の負担を軽減する。また時間的に正確
な動作が行われるのでウエハ表面状態の再現性が良好で
あり、歩留りが向上する。作業者が次亜塩素酸ナトリウ
ムなどの被害を受ける事が無く健康にも良い。 これ
は研磨プレートを強制回転ヘッドにいったん着装すると
、一次研磨、水洗、乾燥、厚み測定、二次研磨、水洗と
いう工程を経るまで、強制回転ヘッドから外さないよう
にしているからである。強制回転ヘッドで自動搬送して
いるので着脱の必要がない。これによって研磨工程の処
理能力が著しく高まる。
【図１】本発明の実施例に係る自動研磨機の概略正面図
。
。
【図２】同じ自動研磨機の概略平面図。
【符号の説明】
１ 研磨室
２ ヘッドガイド
３ 懸架走行装置
４ 強制回転ヘッド
５ 昇降加圧部
６ ウエハ
７ 研磨プレート
８ 保持部
９ モータ
１０ 減速器
１１ 軸受
１２ 把持部
１３ ロード部
１４ 一次研磨装置
１５ 厚み測定装置
１６ 二次研磨装置
１７ アンロード部
１８ 回転定盤
１９ 回転主軸
２０ モータ
２１ 減速器
２２ 研磨布
２３ 研磨液供給装置
２４ 回転定盤
２５ 回転主軸
２６ モータ
２７ 減速器
２８ 研磨布
２９ 研磨液供給装置
３０ 水洗乾燥装置
３１ 水洗装置
３２ 発光素子
３３ 受光素子
３４ 反転アーム
３５ アームガイド
３６ アーム支持部
３７ ビン
３８ 水洗遠心乾燥機
３９ 回転板
４０ 主軸
４１ モータ
４２ 減速器
４３ 水洗装置
４４ クリーンエア供給部
４５ フィルタ
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の化合物半導体ウエハをワックス
で貼り付けた円板状の研磨プレートをウエハが下向きに
なるように回転可能に保持する強制回転ヘッドと、上方
空間に設けられたヘッドガイドと、強制回転ヘッドを懸
架してヘッドガイドに沿って走行停止できる懸架走行装
置と、懸架走行装置の中に設けられて強制回転ヘッドを
昇降し加圧する昇降加圧部と、ヘッドガイドのいずれか
の部位の直下に設けられ研磨プレートを定置すれば下降
してきた強制回転ヘッドによって研磨プレートが保持さ
れるようにしたロード部と、回転定盤と研磨液供給装置
とよりなりヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られウエハ下面を一次研磨する一次研磨装置と、回転定
盤と研磨液供給装置とよりなりヘッドガイドのいずれか
の部位の直下に設けられウエハ下面を二次研磨する二次
研磨装置と、上方に向けた発光素子と受光素子とよりな
りウエハ面、研磨プレート面へ下方から光を当て下方に
反射された光を受光素子によって検出する事により研磨
プレートの下面に貼り付けられたウエハの厚みを測定す
る装置であってヘッドガイドのいずれかの部位の直下に
設けられた厚み測定装置と、ヘッドガイドのいずれかの
部位の直下に設けられ下降してきた強制回転ヘッドが研
磨プレートを離し研磨プレートが強制回転ヘッドから離
脱するようにしたアンロード部と、ヘッドガイドのいず
れかの部位の直下に設けられ研磨プレート下面のウエハ
に純水を吹き付けて水洗する水洗装置とヘッドガイドの
いずれかの部位の直下に設けられ研磨プレート下面のウ
エハに空気または不活性ガスを吹き付けて乾燥させる乾
燥装置とを含むことを特徴とする自動研磨機。 - 【請求項２】 ヘッドガイド、強制回転ヘッド、ロー
ド部、一次研磨装置、厚み測定装置、二次研磨装置、ア
ンロード部が密封された空間の中に設置されておりこの
空間の上方から清浄な空気が吹き込まれていることを特
徴とする請求項１に記載の自動研磨機。 - 【請求項３】 複数の化合物半導体ウエハをワックス
で貼り付けた円板状の研磨プレートをウエハが下向きに
なるように回転可能に保持する強制回転ヘッドと、上方
空間に設けられたヘッドガイドと、強制回転ヘッドを懸
架してヘッドガイドに沿って走行停止できる懸架走行装
置と、懸架走行装置の中に設けられて強制回転ヘッドを
昇降し加圧する昇降加圧部と、ヘッドガイドのいずれか
の部位の直下に設けられ研磨プレートを定置すれば下降
してきた強制回転ヘッドによって研磨プレートが保持さ
れるようにしたロード部と、回転定盤と研磨液供給装置
とよりなりヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られウエハ下面を一次研磨する一次研磨装置と、回転定
盤と研磨液供給装置とよりなりヘッドガイドのいずれか
の部位の直下に設けられウエハ下面を二次研磨する二次
研磨装置と、上方に向けた発光素子と受光素子とよりな
りウエハ面、研磨プレート面へ下方から光を当て下方に
反射された光を受光素子によって検出する事により研磨
プレートの下面に貼り付けられたウエハの厚みを測定す
る装置であってヘッドガイドのいずれかの部位の直下に
設けられた厚み測定装置と、ヘッドガイドのいずれかの
部位の直下に設けられ下降してきた強制回転ヘッドが研
磨プレートを離し研磨プレートが強制回転ヘッドから離
脱するようにしたアンロード部とを含み、ロード部には
研磨プレート下面に貼り付けたウエハに純水を噴射して
水洗し空気または不活性ガスを吹き付けて乾燥する水洗
乾燥装置を付設し、アンロ−ド部には研磨プレ−ト下面
に取り付けたウエハに純水を噴射して水洗する水洗装置
を付設してある事を特徴とする自動研磨機。 - 【請求項４】 複数の化合物半導体ウエハをワックス
で貼り付けた円板状の研磨プレートをウエハが下向きに
なるように回転可能に保持する強制回転ヘッドと、上方
空間に設けられたヘッドガイドと、強制回転ヘッドを懸
架してヘッドガイドに沿って走行停止できる懸架走行装
置と、懸架走行装置の中に設けられて強制回転ヘッドを
昇降し加圧する昇降加圧部と、ヘッドガイドのいずれか
の部位の直下に設けられ研磨プレートを定置すれば下降
してきた強制回転ヘッドによって研磨プレートが保持さ
れるようにしたロード部と、回転定盤と研磨液供給装置
とよりなりヘッドガイドのいずれかの部位の直下に設け
られウエハ下面を一次研磨する一次研磨装置と、回転定
盤と研磨液供給装置とよりなりヘッドガイドのいずれか
の部位の直下に設けられウエハ下面を二次研磨する二次
研磨装置と、上方に向けた発光素子と受光素子とよりな
りウエハ面、研磨プレート面へ下方から光を当て下方に
反射された光を受光素子によって検出する事により研磨
プレートの下面に貼り付けられたウエハの厚みを測定す
る装置であってヘッドガイドのいずれかの部位の直下に
設けられた厚み測定装置と、ヘッドガイドのいずれかの
部位の直下に設けられ下降してきた強制回転ヘッドが研
磨プレートを離し研磨プレートが強制回転ヘッドから離
脱するようにしたアンロード部と、ヘッドガイドのいず
れかの部位の直下に設けられ研磨プレート下面のウエハ
に純水を吹き付けて水洗する水洗装置とヘッドガイドの
いずれかの部位の直下に設けられ研磨プレート下面のウ
エハに空気または不活性ガスを吹き付けて乾燥させる乾
燥装置と、下方空間に設けられたアームガイドと、アー
ムガイドに沿って進退できるアーム支持部と、アーム支
持部に一端を枢支され１８０度回転することができアン
ロード部に下向きに置かれた研磨プレートを把持して１
８０度回転しこれを裏返すことのできる反転アームと、
反転アームによって裏返されウエハが上面にある状態の
研磨プレートを保持しこれを高速回転する遠心乾燥機と
遠心乾燥機によって保持されている研磨プレートに純水
を吹き付ける水洗装置とを含む事を特徴とする自動研磨
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13586791A JP3200869B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 自動研磨機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13586791A JP3200869B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 自動研磨機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04334025A true JPH04334025A (ja) | 1992-11-20 |
| JP3200869B2 JP3200869B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=15161625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13586791A Expired - Lifetime JP3200869B2 (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | 自動研磨機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200869B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2548668B2 (ja) * | 1993-02-26 | 1996-10-30 | エヌティティエレクトロニクステクノロジー株式会社 | 半導体デバイス製造装置 |
| US5830045A (en) * | 1995-08-21 | 1998-11-03 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US6050884A (en) * | 1996-02-28 | 2000-04-18 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US6425806B2 (en) | 1993-09-21 | 2002-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for dry-in, dry-out polishing and washing of a semiconductor device |
| JP2002359215A (ja) * | 1993-09-21 | 2002-12-13 | Toshiba Corp | ポリッシング装置及び方法 |
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| JP2004312036A (ja) * | 1993-09-21 | 2004-11-04 | Toshiba Corp | ポリッシング装置及び方法 |
| JP2009272655A (ja) * | 1994-12-06 | 2009-11-19 | Ebara Corp | ポリッシング装置 |
| JP2012096319A (ja) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Bbs Kinmei Co Ltd | 研磨装置 |
-
1991
- 1991-05-09 JP JP13586791A patent/JP3200869B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2004312036A (ja) * | 1993-09-21 | 2004-11-04 | Toshiba Corp | ポリッシング装置及び方法 |
| US6547638B2 (en) | 1993-09-21 | 2003-04-15 | Ebara Corporation | Method and apparatus for dry-in, dry-out polishing and washing of a semiconductor device |
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