JPH0825122B2 - 薄円板状被加工物の加圧盤に対する位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体材料として使用されるシリコンウエ
ーハ等の薄円板状被加工物を研磨加工する際に、高精度
な位置決めを可能とする被加工物の位置決め装置に関
し、更に詳しくは、平面研磨を行う際に枚葉式の加圧盤
に対して被加工物を高精度且つ安定に位置決めを行う装
置に関する。

（従来の技術） 枚葉式の加圧盤を用いて薄円板状被加工物を高精度に
平面研磨する場合、加圧盤と被加工物の相対的ずれによ
って被加工物に悪影響を与え高精度な研磨が出来なくな
ることから、加圧盤に対する被加工物の位置ずれを極力
小さくする必要がある。

従来、薄円板状の被加工物を加圧盤に貼付ける場合、
搬送されている被加工物を一旦位置決めし、続いてハン
ドラー機構で被加工物を上昇、反転、旋回させ、加圧盤
に受渡して貼付けている。

具体的に図面に基づいて説明すると、第７図は被加工
物の従来の受渡し手順を示す斜視図であって、加工前の
被加工物２が搬送ベルト19によってセンタリング機構20
の存在する位置まで運ばれ、シリンダ（図示せず）によ
って作動される上記センタリング機構20で被加工物２の
位置決めが行われる。かくして被加工物２が位置決めさ
れると、続いて上記センタリング機構20の近傍に存在す
るハンドラー機構４のシリンダ（図示せず）の作動で該
ハンドラー機構４のヘッド4aが降下し、該ヘッド4aが上
記センタリング機構20に存在する被加工物２を受取って
再び上昇し、反転、旋回動作を行って被加工物２を加圧
機構18の加圧盤３に受渡し、被加工物２を加圧盤３に貼
付ける。なお、第８図は被加工物２をヘッド4aから加圧
盤３に受渡す直前の状態を示す正面図である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように、従来の位置決め動作は、被加工物２
が加圧盤３に貼付けられるまでに、３つの機構部を使っ
て複数動作でなされていたので、被加工物２の従来の位
置決め精度は、３つの機構部の精度及び複数の動作精度
の累積となるゆえに、誤差を生じ易かった。

また、位置決め精度は、動作部品に摩耗を生じたとき
或いは構成各部品の固定金具に緩みが生じたときに経時
的変動を生じる。すなわち第６図は従来装置における加
圧盤３と被加工物２とのずれの経時的変化を示すグラフ
で、同図に示すように、ずれ量は時間の経過と共に大き
くなり、高精度の平面研磨が不可能となる状態を示す。
それゆえに従来装置を使って高精度の位置決めを行う場
合には、３つの機構部及び複数の動作について保守管理
をする必要があり、そのための手間が非常に大きかっ
た。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であって、薄円板状被加工物の平面研磨における被加工
物と加圧盤との位置ずれをほとんど発生せずに高精度に
且つ長時間安定に行える薄円板状被加工物の加圧盤に対
する位置決め装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明に係る位置決め装置は、加圧盤に対
し進退移動するブラケットに、被加工物把持用の円弧状
把持面を有する一対の把持腕を回動可能に取付け、前記
一対の把持腕の隣接する両基端部間に、両把持腕の各先
端部を拡開方向に付勢する弾性体を張設し、更に前記各
基端部と各先端部に、前記ブラケットの突出時に前記加
圧盤の外周面に当接する位置決めローラーを設けて構成
されるものであって、前記位置決めローラーが前記加圧
盤に当接する前においては、前記各基端部に設けられた
位置決めローラーの間隔が前記加圧盤の横幅よりも小さ
く設定されるとともに、前記各先端部に設けられた位置
決めローラーの間隔が前記加圧盤の横幅よりも大きく設
定され、また、前記位置決めローラーが前記加圧盤に当
接した際に、前記一対の把持腕が前記弾性体に抗して回
動し、前記各先端部に設けられた位置決めローラーが前
記加圧盤の外周面に当接する薄円板状被加工物の加圧盤
に対する位置決め装置である。

（作用） 本発明装置は、上記ハンドラー機構４と加圧機構18と
の間に用いられる。

順を追って説明して行くと、被加工物２は搬送ベルト
19でセンタリング機構20の存在する位置に送られ、続い
てハンドラー機構４のヘッド4aに吸着されて加圧盤３の
直前に送り込まれ、ここで本発明装置によって被加工物
２は位置決めがなされる。

すなわち、加圧盤３の直前に位置せしめられた被加工
物２は、該位置においてヘッド4aの吸着を解かれて単に
ヘッド4aに載置された状態となされ、ここに本発明装置
が加圧盤３に向って突き出される。この突出時において
は、把持腕が弾性体の付勢力で拡開状態となっている。
そして、更に突出されて基端部の位置決めローラーが加
圧盤３の外周面に当接し、更に本発明装置が突出せしめ
られると、上記弾性体の付勢力に抗して両把持腕が双方
の先端部を閉じるような動きをなし、両者が加圧盤３の
外周面に沿った同一の円弧を形成する状態を採る。そし
てこの際、上記把持腕に付設されているセンタリング爪
の円弧状把持面も両把持腕に一体として動き、被加工物
２の外周に当接し被加工物２の位置決めを行う。

（実施例） まず第１図〜第４図に例示する本発明装置の構造につ
いて説明する。

本発明装置１は、上述したように、加圧盤３に対して
進退動作させて使用するものであり、そのためにシリン
ダ５及びシリンダロッド６を備えており、該シリンダロ
ッド６の先端にはコ字形のブラケット７が固着され、該
ブラケット７の先端側の両端部それぞれには把持腕９が
相互に平面視対称に枢着（該枢着部を符号８で示す）さ
れている。なお、上記ブラケット７の形状としては種々
のものが採用可能である。

把持腕９の各基端部と各先端部には、位置決めに基準
となる位置決めローラー10,11が計４個回転可能な状態
で左右対称に取付けられている。この位置決めローラー
10,11はすべて、本発明装置１が動作して被加工物２を
位置決めする際に加圧盤３の外周面に確実に当接する役
割を担うものである。更に把持腕９の下部には、内側が
被加工物２の弧よりも若干大きい弧のセンタリング爪12
が取付けられている。図中、符号12aはセンタリング爪1
2の円弧状把持面を示す。

ここで、上記円弧状把持面12aの弧を被加工物２の弧
よりも若干大きいものにした理由は、仮に同じ大きさと
した場合、加圧盤３や被加工物２の直径のバラツキや位
置決め装置１の製作精度のバラツキで位置決めローラー
10,11が加圧盤３に当らない場合が発生し、確実な位置
決めが出来ないという事態を生じるからである。

また、このセンタリング爪12は被加工物２に接触する
ことから、センタリング爪12の材質に樹脂を使い被加工
物２にダメージを与えない様にしている。更に、把持腕
９の基端部には、弾性体13が取付けられていて枢着部８
を支点としてセンタリング爪12の各先端部を拡開する方
向に弾性付勢している。この構成により、本発明装置１
の位置決め動作の開始時に、把持腕９、位置決めローラ
ー11、及びセンタリング爪12が加圧盤３や被加工物２に
当らない。また、弾性体13の弾性力はシリンダー５の押
付け圧力よりも弱いものとする。なお、実施例では弾性
体13に引張コイルバネを図示しているが、該弾性体13は
コイルバネに限るものではない。

次に本発明装置１の使用動作について説明する。

まず、従来と同じく第７図の搬送ベルト19、センタリ
ング機構20、ハンドラー機構４を使って、被加工物２を
加圧盤３に貼付ける直前まで搬送する。第１図（ａ），
（ｂ）は上記直前にまで被加工物２が搬送された状態で
あり、ここで、ハンドラー機構４に吸着されていた被加
工物２がその吸着を解除され、被加工物２が自由に動け
る状態となる。

このとき本発明装置１は加圧盤３から離れた、いわゆ
る退避状態にある。

そして、次にシリンダーロッド６が延び、第２図
（ａ），（ｂ）に示すように位置決めローラー10が加圧
盤３の外周面に当接する。

さらにシリンダーロッド６が延びると、枢着部８を支
点として、位置決めローラー10が加圧盤３に押しつけら
れる圧力によって、位置決めローラー11が左右同時に閉
まってきて、最終的に第３図（ａ），（ｂ）に示すよう
に、位置決めローラー11も、加圧盤３の外周面に当接す
る。そしてこの状態となったとき加圧盤３がストッパー
となって、これ以上シリンダーロッド６は延びることが
出来ない。

この状態になった時に、加圧盤中心14を中心とした被
加工物２の弧より若干大きいセンタリング爪12の円弧状
把持面12aで、被加工物２の位置決めが同時に行われ
る。

位置決めが行われた後、被加工物２は再度ハンドラー
機構４に吸着され加圧盤３に貼付けられる。また、本発
明装置１は、シリンダーロッド６が縮むと、把持腕９の
基端部に付いている弾性体13の収縮でセンタリング爪12
が開いて第１図（ａ），（ｂ）の状態に戻る。

以上の説明は、加圧盤３の中心と被加工物２の中心を
同じ位置にする位置決めであるが、センタリング爪12を
変えることで強制的に加圧盤３と被加工物２の相対位置
を任意に設定することも出来る。第４図は、その実施例
を示す平面図である。

通常被加工物２であるウエーハにはOF（オリエンテー
ションフラット）16があるが、被加工物中心15を通る中
心線17のOF16側とその反対側の面積を比較した場合、OF
16側の面積がOF16の切欠分だけ少ない。よって被加工物
中心15と加圧盤中心14を同じ位置に位置決めして荷重を
加えると、被加工物２のOF側にかかる単位面積当りの荷
重が、反対側にかかる単位面積当りの荷重より大きくな
り、被加工物２への荷重が不均一になり、これでは高精
度な研磨は出来ない。そこで、被加工物２の中心線17に
対してOF16側の面積と反対側の面積が同じになる位置に
被加工物中心15をOF16方向にずらし、このずらした位置
における被加工物中心15を中心とした弧にセンタリング
爪12の円弧状把持面12aの弧を加工する。このように、
加工した爪を交換使用するだけで、加圧盤３と被加工物
２の相対位置が被加工物２に均一荷重される位置に変わ
り、高精度な研磨が出来る。つまり被加工物２であるウ
エーハの直径やOF16の長さ、方向は品種によってさまざ
まであるが、センタリング爪12を交換するだけで高精度
な研磨が可能となる。

なお、上記実施例は、直進式シリンダー１本を駆動機
器としてセンタリング爪12、換言すれば把持腕９の開閉
を行っているが、回転式シリンダー（ロータリーアクチ
ュエータ）を駆動機器としてラックピニオンによりセン
タリング爪12を開閉させる方法としてでもよい。また、
センタリング爪12の左右を別々の駆動機器（直進式シリ
ンダー又は回転式シリンダー）で個々に開閉させてもよ
い。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように、被加工物を加圧盤に
貼付ける直前に位置決め装置を用いて位置決めするの
で、位置決め精度は位置決め装置のみで決定される。

さらに、位置決め装置の位置決め基準を被加工物を貼
付ける加圧盤の外周面にしているので、受渡し精度の安
定化が図れ、精度が向上する。第５図は、本発明装置で
の加圧盤と被加工物のずれ量を測定した一例を示した表
であり、この表からずれ量は、時間が経っても初期値の
ままであり、本発明の位置決め装置を使うことで、ずれ
量が従来の1/5となっているのが分る。従って本発明装
置を用いると、メンテナンスフリーで安定した受渡し精
度が得られ、保守、管理も行う必要がなく、センタリン
グ爪を交換するだけで、加圧盤と被加工物の相対位置を
任意に且つ単時間に設定することが可能となる等の効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例を示す位置決め装置の平
面図、（ｂ）は同正面図で、第２図（ａ）は位置決め装
置の動作途中を示した平面図、（ｂ）は同正面図、第３
図（ａ）は位置決め装置の位置決め動作完了状態を示し
た平面図、（ｂ）は同正面図、第４図は被加工物を強制
的にずらした場合の実施例を示す平面図、第５図は本発
明装置によるズレ量の経時的変化を示すグラフ、第６図
は従来装置によるズレ量の経時的変化を示すグラフ、第
７図は従来の受渡し手順を示す斜視図、第８図は同受渡
し直前の正面図である。 １…本発明装置、２…被加工物 ３…加圧盤、７…ブラケット ９…把持腕 10,11…位置決めローラー 12a…円弧状把持面、13…弾性体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧盤に対し進退移動するブラケットに、
   被加工物把持用の円弧状把持面を有する一対の把持腕を
   回動可能に取付け、前記一対の把持腕の隣接する両基端
   部間に、両把持腕の各先端部を拡開方向に付勢する弾性
   体を張設し、更に前記各基端部と各先端部に、前記ブラ
   ケットの突出時に前記加圧盤の外周面に当接する位置決
   めローラーを設けて構成され、 前記位置決めローラーが前記加圧盤に当接する前におい
   ては、前記各基端部に設けられた位置決めローラーの間
   隔が前記加圧盤の横幅よりも小さく設定されるととも
   に、前記各先端部に設けられた位置決めローラーの間隔
   が前記加圧盤の横幅よりも大きく設定され、また、前記
   位置決めローラーが前記加圧盤に当接した際に、前記一
   対の把持腕が前記弾性体に抗して回動し、前記各先端部
   に設けられた位置決めローラーが前記加圧盤の外周面に
   当接することを特徴とする薄円板状被加工物の加圧盤に
   対する位置決め装置。