JPH0639707A - ポリッシング装置とその加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 半導体ウエハ等のワークに超平坦精度の加工
を施す。 【構成】 基台１と、バキュームチャック２と、左右摺
動機構を介設した担持台４と、前後摺動機構を介設した
保持体６と、主ポリッシングヘッド７と、補ポリッシン
グヘッド８と、非接触計測部９と、表示部１０とを具備
する。主加工部でワークの全面ポリッシング加工を施
し、ワーク加工面を非接触計測部９で計測すると共に表
示部１０へ表示させ、補加工部で部分的に修正ポリッシ
ング加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等のワー
クを超平坦精度の加工を施すポリッシング装置に関する
ものであり、詳しくは、主ポリッシングヘッドと主加工
部と補ポリッシングヘッドと補加工部と非接触計測装置
と表示部とから成り、主加工部でワーク全面のポリッシ
ング加工を施し、その後、補加工部でワーク加工面を部
分的に修正ポリッシング加工を施せるものである。

【０００２】

【発明の背景】本発明に係るこの種の半導体ウエハ等の
ワークは、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、作業性の観
点からより一層の拡径化が要求されてきている。

【０００３】

【従来技術とその問題点】一般にこの種のワークである
半導体ウエハは、先ず、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日求められる超平坦精度に仕上
げるのは不可能と成ってきている。

【０００５】又、従来のポリッシング装置は、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等の
ワークを挟圧させて同時にポリッシング加工を施してい
るが、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、加工後の平坦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】

【発明の目的】本発明は上記の問題点に鑑みて成された
もので、鋭意研鑚の結果、これらの問題点を一挙に解決
するもので、複数枚のワークをワンチャックでポリッシ
ング加工をするために品質の均一化が計れ、更に、主ポ
リッシングヘッドの主加工部でワークの全面ポリッシン
グ加工を施し、その後、非接触計測部で計測すると共に
表示部で画像として表示させ、補ポリッシングヘッドの
補加工部でワーク加工面を部分的に修正ポリッシング加
工を施し、超平坦精度の加工を施すポリッシング装置と
その加工方法に創達し、これを提供する目的である。

【０００７】

【発明の構成】本発明は、基台と、バキュームチャック
と、基台へ左右摺動機構を介設した担持台と、担持台へ
前後摺動機構を介設した保持体と、保持体へ配設された
主ポリッシングヘッドと、主加工部と、保持体へ配設さ
れた補ポリッシングヘッドと、補加工部と、保持体へ配
設した非接触計測部と、非接触計測部と電気的に接続し
た表示部とを具備した構成のものである。

【０００８】

【発明の作用】本発明の作用は、バキュームチャックの
上面へワークを載置させると共にバキューム吸着させ、
ワークの上面を左右摺動機構及び前後摺動機構によって
位置を合わせ主ポリッシングヘッドを降下させて主加工
部でワークの全面ポリッシング加工を施し、全面ポリッ
シング加工後にワーク加工面を左右摺動機構及び前後摺
動機構によって位置を合わせて非接触計測部で計測する
と共に表示部へ画像として表示させ、表示部の画像を基
に左右摺動機構及び前後摺動機構によって位置を合わせ
補ポリッシングヘッドを降下させて補加工部でワーク加
工面を部分的に修正ポリッシング加工させる作用を有す
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を実施例の
図面によって説明する。

【００１０】図１は本発明を実施するための全自動ポリ
ッシング装置であり、図２は本発明のポリッシング装置
の要部の概要正面図であり、図３は本発明のポリッシン
グ装置の要部の概要側面図である。

【００１１】本発明は、半導体ウエハ等のワークＷを超
平坦精度の加工を施すポリッシング装置に関するもので
あり、特許請求項１は、基台１と、該基台１へ突出させ
て配設した回転自在なバキュームチャック２と、前記基
台１へ左右方向の摺動を可能とさせる左右摺動機構３．
３を介設した担持台４と、該担持台４へ前後方向の摺動
を可能とさせる前後摺動機構５を介設した保持体６と、
該保持体６へ昇降自在に且つ回転自在に配設された主ポ
リッシングヘッド７と、該主ポリッシングヘッド７の下
端へ設けた主加工部７ａと、前記保持体６へ昇降自在に
且つ回転自在に配設された補ポリッシングヘッド８と、
該補ポリッシングヘッド８の下端へ設けた補加工部８ａ
と、前記保持体６へ配設した非接触計測部９と、該非接
触計測部９と電気的に接続した表示部１０とを具備した
ものである。

【００１２】そして、特許請求項２は主ポリッシングヘ
ッド７と補ポリッシングヘッド８と非接触計測装置９と
表示部１０とから成り、補ポリッシングヘッド８の補加
工部８ａで部分的に修正ポリッシング加工を施せるもの
で、特許請求項１のポリッシング装置を用いて、バキュ
ームチャック２の上面へワークＷを載置させると共にバ
キューム吸着させ、該ワークＷの上面を左右摺動機構
３．３及び前後摺動機構５によって位置を合わせ主ポリ
ッシングヘッド７を降下させて主加工部７ａでワークＷ
の全面ポリッシング加工を施し、全面ポリッシング加工
後のワーク加工面を左右摺動機構３．３及び前後摺動機
構５によって位置を合わせて非接触計測部９で計測する
と共に表示部１０へ画像として表示させ、該表示部１０
の画像を基に左右摺動機構３．３及び前後摺動機構５に
よって位置を合わせ補ポリッシングヘッド８を降下させ
て補加工部８ａでワーク加工面を部分的に修正ポリッシ
ング加工する加工方法である。

【００１３】即ち、本発明は、昨今要求される半導体ウ
エハ等のワークＷの極薄化、拡径化、超高精度の平坦面
加工に充分に対応できる全自動のポリッシング装置とそ
の加工方法に関するものである。

【００１４】本発明の基台１は当該ポリッシング装置の
後述する各機構を組設するためものであり、全体的には
矩形状を呈しており、高さは作業性を考慮し適宜に設定
されるものである。

【００１５】前記基台１へ上面を突出させて配設したバ
キュームチャック２は後述するハンドリングロボット１
７よって移送させた半導体ウエハ等のワークＷを上面に
載置させ、上面を通気性部材で形成すると共に下方を真
空ポンプ等の吸引機構（図示せず）と連繋させてバキュ
ーム吸着すると共に、モーター等（図示せず）の駆動源
を得て機械的接続によって加工の際に後述する夫々のポ
リッシングヘッド７．８の回転と逆方向に回転するもの
である。

【００１６】そして、担持台４は前記基台１と左右方向
に摺動自在とする入子式の左右摺動機構３．３を夫々両
側へ介設したものである。

【００１７】加えて、担持台４と保持体６とへは前後方
向にも摺動自在とする入子式の前後摺動機構５を介設し
たものである。

【００１８】前記保持体６へは昇降自在に、且つ、回転
自在に主ポリッシングヘッド７と補ポリッシングヘッド
８を配設したものであり、主ポリッシングヘッド７及び
補ポリッシングヘッド８の夫々の下端へはクロス等を張
設した主加工部７ａ及び補加工部８ａを設け、上方を夫
々のスピンドルに固定し夫々のモーター等の駆動力を機
械的に接続させて回転をさせるものである。

【００１９】更に、前記保持体６へはレーザー、マイク
ロ波、超音波、静電容量、磁気等を用いた非接触計測部
９と、該非接触計測部９と電気的に接続した表示部１０
とを具備したものであり、非接触計測部９で平坦精度、
面粗さ等の加工精度を計測すると共に表示部１０へ画像
として表示し、該画像によって加工精度を把握するもの
である。

【００２０】そして、特許請求項２へ記載の加工方法
は、前述のポリッシング装置を用いて、先ず、ワークＷ
をバキュームチャック２の上面へ載置し、バキューム吸
着等の手段によって、確りとバキュームチャック２の上
面へ固着させるものであり、バキュームチャック２はモ
ーター等の駆動源から動力を得て機械的に接続されて回
転させるものである。

【００２１】次いで、基台１と担持台４との両側へ介設
した左右摺動機構３．３と、担持台４と保持体６とへ介
設した前後摺動機構５とを夫々エア又はオイル等の流体
圧或いはモーターと機械的接続等によって作動させると
共に、バキュームチャック２の上方に位置合わせし、保
持体６から主ポリッシングヘッド７を降下させ主加工部
７ａをワークＷの上面に若干押圧させながらポリッシン
グ加工を開始するものである。

【００２２】この時、バキュームチャック２の軸心と主
ポリッシングヘッド７の軸心とはずらせており、ポリッ
シング加工の際の夫々の回転の周速の変化を抑え、加え
て、ワークＷの中心辺に残留しがちな小突起状物を無く
するものである。

【００２３】前記ワークＷの全面を主ポリッシングヘッ
ド７の主加工部７ａでの加工後は、主ポリッシングヘッ
ド７を主加工部７ａと共にワークＷの上面より上昇させ
て、基台１と担持台４とへ介設した左右摺動機構３．３
と、担持台４と保持体６とへ介設した前後摺動機構５と
を夫々作動させ非接触計測部９をワークＷの直上へ移動
させてレーザー光線等を照射して非接触測定し、該レー
ザー光線の反射光を利して表示部１０へ画像として表示
し、平坦精度、面粗さ等の加工精度を確認するものであ
る。

【００２４】そして、前記表示部１０の画像にずれが生
じていれば、つまり、精度の悪いところがあれば、主加
工部７ａでのポリッシング加工と同様に補ポリッシング
ヘッド８の補加工部８ａを基台１と担持台４とへ介設し
た左右摺動機構３．３と、担持台４と保持体６とへ介設
した前後摺動機構５とを夫々作動させると共に、保持体
６から補ポリッシングヘッド８を降下させ補加工部８ａ
でワーク加工面を部分的に修正ポリッシング加工を施す
ものであり、非接触計測装置９による計測及び補加工部
８ａによる修正ポリッシング加工は一度で終えても、数
回繰り返しても構わないものである。

【００２５】即ち、本発明はワークＷの全面ポリッシン
グ加工から、計測及び加工後の部分的な修正ポリッシン
グ加工まで一つのバキュームチャック２から一度も取り
外すこと無く加工できるものであり、多数枚のワークＷ
を加工しても均一的な加工精度を維持できるものであ
る。

【００２６】次に、本発明を実施するためのポリッシン
グ装置は、図１に図示の如く、カセットエレベータ機構
１１は側方へ配設された駆動源の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後
述するカセット１２をカセット載置台１３に載置し搬出
及び搬入する際に、上下位置を調整可能に昇降自在とし
て組設されているものであり、図１ではモーターの駆動
力を棒螺子の伝導機構に伝え、該伝導機構の回転によっ
て昇降する昇降部材（図示せず）を基台１内に組設し、
該昇降部材と共に昇降するカセット載置台１３を基台１
の上面に出没自在に配設したものである。

【００２７】前記カセット１２は複数枚のワークＷを水
平に設けた複数の桟体で仕切った棚へ外周縁部を支持さ
れて単品毎に収納する函状のものであり、該カセット１
２は前記カセット載置台１３へ載置され、該カセット載
置台１３の昇降によって後述するワーク搬出機構１４又
はワーク搬入機構１５によって出入れされるものであ
る。

【００２８】ワーク搬出機構１４はエア又はオイルで進
退するシリンダの先端にワークＷである半導体ウエハの
外径と略同径の円弧状のワーク押圧部を備えたものであ
り、前記カセット１２に収納されているワークＷをカセ
ット載置台１３の昇降と、前記シリンダを伸延させるこ
とによってワーク押圧部で押圧され単品毎にワークスラ
イドプレート１６に搬出するものである。

【００２９】ワークスライドプレート１６は両側へ一対
のガイドプーレトを平行に設け、前記ワーク搬出機構１
４で搬出されたワークＷを該ガイドプーレトの間へ乗載
すると共に、後述するハンドリングロボット１７によっ
てワークＷを移送するための着脱位置となるものであ
り、下方よりエア又は水を噴流させることによってワー
クＷを浮上状態とさせるエア又は水リフトによってワー
クＷを遊動自在としているものである。

【００３０】そして、前記ワークスライドプレート１６
へはポリッシング加工された後のワークＷもハンドリン
グロボット１７によって移送され乗載されるものであ
り、該乗載されたワークＷをワーク搬入機構１５でカセ
ット１２へ搬入するものであって、前記ワーク搬出機構
１４とワークスライドプレート１６を介して相対位置へ
配設され、進退自在なエア又はオイルで駆動するシリン
ダの先端にワークＷである半導体ウエハの外径と略同径
の円弧状のワーク押圧部を備え、カセットエレベータ機
構１３の昇降によってカセット１２の枠体へ単品毎に収
納されるものである。

【００３１】ハンドリングロボット１７は前記ワークス
ライドプレート１６の上面へ乗載されたワークＷの外周
縁を一対の挟持扞で挟持し、マニピュレーター機構によ
って前記バキュームチャック２の上面に移送するもので
あり、又、該バキュームチャック２でポリッシング加工
を施された後のワークＷを前述のハンドリングロボット
１７と逆の動作によってワークスライドプレート１６の
上面へ乗載させるものである。

【００３２】ワーク位置合わせ機構１８．１８は前記バ
キュームチャック２の上面にハンドリングロボット１７
によって移送され載置されたワークＷの位置を正確に合
わせるものであり、前記バキュームチャック２の両側へ
配設され夫々エア又はオイルで進退自在とするシリンダ
の先端にワークＷの外径と略同径の円弧状のワーク位置
調整部を備えたものであり、両側から伸延するシリンダ
とワーク位置調整部によってバキュームチャック２の中
心位置へ移動させ位置合わせするものである。

【００３３】次いで、チャック洗浄機構１９はワークＷ
を載置する前、つまり、ワークＷを除いた後に前記バキ
ュームチャック２の上面を噴射する洗浄液と共に先端に
ブラシを付設した伸延可能な回転軸によってブラシを回
転させて洗浄するものである。

【００３４】ワーク洗浄機構２０は伸延可能な回転軸の
先端にブラシを付設し、バキュームチャック２の上面に
吸着させたワークＷを後述する夫々のポリッシングヘッ
ド７．８の夫々の加工部７ａ．８ａによってポリッシン
グ加工された後に該加工面を洗浄するものであり、洗浄
後のワークＷは前記ハンドリングロボット１７によって
ワークスライドプレート１６に移送するものである。

【００３５】本発明のポリッシング盤を用いてポリッシ
ング加工を施すには、先ず、複数枚のワークＷを収納し
たカセット１２をカセット載置台１３へ載置するもので
あり、載置されたカセット１２はカセットエレベータ機
構１１によってカセット載置台１３と共に下方を基台１
の内部へ没入され、最上段のワークＷがワーク搬出機構
１４のシリンダとワーク押圧部によって押圧されてワー
クスライドプレート１６に搬出されるものである。

【００３６】前記ワークスライドプレート１６へ搬出さ
れたワークＷはエア又は水リフトによって揺動自在に載
置されるものであり、該ワークＷは上方に配設されたハ
ンドリングロボット１７の先端の一対の挟持扞によって
外周縁を挟着され、マニピュレーター機構の作動によっ
て、予め、チャック洗浄機構１９によって洗浄されたバ
キュームチャック２の上面へ移送されるものである。

【００３７】前記バキュームチャック２では両側に配設
されたワーク位置合わせ機構１８．１８のエア又はオイ
ルによって伸延するシリンダの夫々のワーク位置調整の
間に挟さまれて正確にバキュームチャック２の中心位置
へ位置合わせされ、下方からバキューム吸着されて確り
と固着させると共に、該バキュームチャック２はポリッ
シング加工のために回転を開始するものである。

【００３８】そして、ワークＷの全面ポリッシング加工
及びワーク加工面の部分的な修正ポリッシング加工を施
した後は、主加工部７ａ及び補加工部８ａを上昇させる
と共に、基台１と担持台４との両側へ夫々介設した左右
摺動機構３．３、及び、担持台４と保持体６とへ介設し
た前後摺動機構５を夫々作動させてバキュームチャック
２の上方から移動させ、一方、バキュームチャック２へ
はワーク洗浄機構２０の回転軸を伸延させ乍ブラシを回
転させてワークＷの加工面を洗浄するものである。

【００３９】そして、バキュームチャック２は回転を停
止させると共にバキュームを開放し、ハンドリングロボ
ット１７のマニピュレーター機構の作動により、一対の
挟持扞でワークＷの外周縁を挟持してワークスライドプ
レート１６へ乗載されるものである。

【００４０】ワークスライドプレート１６に乗載された
ワークＷはワーク搬入機構１５のシリンダを延伸させて
ワーク押圧部によって押圧すると共に、カセットエレベ
ータ機構１１に昇降によってカセット１２の棚にワーク
Ｗを収納するものである。

【００４１】本発明は、上述の工程を全自動で且つ規則
的に繰返し、一つのカセット１２に収納されている全て
のワークＷのポリッシング加工を同一条件かでワンチャ
ックで行なうものである。

【００４２】

【発明の効果】本発明の前述ように、主ポリッシングヘ
ッドの主加工部でワークの全面ポリッシング加工を施
し、非接触計測部で計測しながら補ポリッシングヘッド
の補加工部でワーク加工面へ部分的な修正ポリッシング
加工を施せる上、複数枚のワークをワンチャックでポリ
ッシング加工を施せるために、ポリッシング加工後の平
坦精度にむらがなく、高精度の加工精度を安定して維持
できる画期的なものである。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を実施するための全自動ポリッシ
ング装置である。

【図２】図２は本発明のポリッシング装置の要部の概要
正面図である。

【図３】図３は本発明のポリッシング装置の要部の概要
側面図である。

【００４４】

【符号の説明】

Ｗ ワーク １ 基台 ２ バキュームチャック ３ 左右摺動機構 ４ 担持台４ ５ 前後摺動機構 ６ 保持体 ７ 主ポリッシングヘッド ７ａ 主加工部 ８ 補ポリッシングヘッド ８ａ 補加工部 ９ 非接触計測部 １０ 表示部 １１ カセットエレベータ機構 １２ カセット １３ カセット載置台 １４ ワーク搬出機構 １５ ワーク搬入機構 １６ ワークスライドプレート １７ ハンドリングロボット １８ ワーク位置合わせ機構 １９ チャック洗浄機構 ２０ ワーク洗浄機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台と、該基台へ突出させて配設した回転
   自在なバキュームチャックと、前記基台へ左右方向の摺
   動を可能とさせる左右摺動機構を介設した担持台と、該
   担持台へ前後方向の摺動を可能とさせる前後摺動機構を
   介設した保持体と、該保持体へ昇降自在に且つ回転自在
   に配設された主ポリッシングヘッドと、該主ポリッシン
   グヘッドの下端へ設けた主加工部と、前記保持体へ昇降
   自在に且つ回転自在に配設された補ポリッシングヘッド
   と、該補ポリッシングヘッドの下端へ設けた補加工部
   と、前記保持体へ配設した非接触計測部と、該非接触計
   測部と電気的に接続した表示部とを具備したことを特徴
   とするポリッシング装置。
2. 【請求項２】基台と、該基台へ突出させて配設した回転
   自在なバキュームチャックと、前記基台へ左右方向の摺
   動を可能とさせる左右摺動機構を介設した担持台と、該
   担持台へ前後方向の摺動を可能とさせる前後摺動機構を
   介設した保持体と、該保持体へ昇降自在に且つ回転自在
   に配設された主ポリッシングヘッドと、該主ポリッシン
   グヘッドの下端へ設けた主加工部と、前記保持体へ昇降
   自在に且つ回転自在に配設された補ポリッシングヘッド
   と、該補ポリッシングヘッドの下端へ設けた補加工部
   と、前記保持体へ配設した非接触計測部と、該非接触計
   測部と電気的に接続した表示部とを具備したポリッシン
   グ装置を用いて、バキュームチャックの上面へワークを
   載置させると共にバキューム吸着させ、該ワークの上面
   を左右摺動機構及び前後摺動機構によって位置を合わせ
   主ポリッシングヘッドを降下させて主加工部でワークの
   全面ポリッシング加工を施し、全面ポリッシング加工後
   のワーク加工面を左右摺動機構及び前後摺動機構によっ
   て位置を合わせて非接触計測部で計測すると共に表示部
   へ画像として表示させ、該表示部の画像を基に左右摺動
   機構及び前後摺動機構によって位置を合わせ補ポリッシ
   ングヘッドを降下させて補加工部でワーク加工面を部分
   的に修正ポリッシング加工することを特徴とする加工方
   法。