JPH09109022A - 半導体ウエハの全自動研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ポリッシングマシーン、ラッピングマシーンの
全自動化を計ると共に、複数枚の半導体ウエハを連続し
て研磨加工をするために能率化が図れるものであり、更
に、研磨加工面に吸着パットによる吸着痕を残留させな
い全自動研磨装置を提供する。 【構成】基台と、送出側エレベータ機構と、送出側カセ
ット載置台と、送出側カセットと、ウエハ移送機構と、
研磨前仮置台と、半導体ウエハを貼着させるチャックを
下端に備えた二組のスピンドル軸と、二組のスピンドル
軸を回転自在且つ相対位置に担持して回動停止自在なタ
ーンコラムと、研磨テーブルと、研磨後仮置台と、ウエ
ハ流出口を開口させたウエハ流通部と、収納側カセット
と、収納側カセット載置台と、収納側エレベータ機構と
を備え、ウエハ移送機構と研磨前仮置台と研磨後仮置台
とを搭載させると共にウエハ流通部を形設したスライド
装置は送出側カセットと収納側カセットとの間をスライ
ド可能に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハへ自動的
に超高精度の研磨加工を施すポリッシングマシーン、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。

【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】更に、研磨加工後の半導体ウエハを吸着パ
ットを用いて収納側カセットへ収納するタイプの研磨装
置では、半導体ウエハの吸着パットの吸着面に吸着痕が
残留し、超高精度の加工精度に課題を有するものであっ
た。

【０００７】

【発明の目的】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、これらの問題点を一挙に解決す
るもので、ポリッシングマシーン、ラッピングマシーン
の全自動化を計ると共に、複数枚の半導体ウエハを連続
して研磨加工をするために能率化が図れるものであり、
更に、研磨加工面に吸着パットによる吸着痕を残留させ
ない全自動研磨装置に創達し、これを提供する目的であ
る。

【０００８】

【発明の構成】本発明の構成は、基台と、送出側エレベ
ータ機構と、送出側カセット載置台と、送出側カセット
と、ウエハ移送機構と、研磨前仮置台と、半導体ウエハ
を貼着させるチャックを下端に備えた二組のスピンドル
軸と、二組のスピンドル軸を回転自在且つ相対位置に担
持して回動停止自在なターンコラムと、研磨テーブル
と、研磨後仮置台と、ウエハ流出口を開口させたウエハ
流通部と、収納側カセットと、収納側カセット載置台
と、収納側エレベータ機構とを備え、ウエハ移送機構と
研磨前仮置台と研磨後仮置台とを搭載させると共にウエ
ハ流通部を形設したスライド装置は送出側カセットと収
納側カセットとの間をスライド可能に配設した構成であ
る。

【０００９】

【発明の実施例】斯る目的を達成した本発明の全自動研
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、半導体ウエハへ自動的に超高精
度の研磨加工を施すポリッシングマシーン、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って、基台
１と、該基台１に設けた送出側エレベータ機構２と、該
送出側エレベータ機構２と機械的に接続された昇降可能
な送出側カセット載置台３と、該送出側カセット載置台
３へ載置され複数枚の半導体ウエハが収納された送出側
カセット４と、該送出側カセット４の半導体ウエハを単
品毎に移送させるウエハ移送機構５と、該ウエハ移送機
構５で移送された半導体ウエハを乗載させる研磨前仮置
台６と、該研磨前仮置台６へ乗載させた半導体ウエハを
貼着させるチャック７ａを下端に備えた回転自在な二組
のスピンドル軸７と、該二組のスピンドル軸７を昇降自
在に且つ相対位置に担持して回動停止自在なターンコラ
ム８と、該ターンコラム８の近傍に配設した研磨テーブ
ル９と、該研磨テーブル９の上面で研磨された加工後の
半導体ウエハを乗載させる研磨後仮置台１０と、該研磨
後仮置台１０から液体によって流出する半導体ウエハの
流路と成りウエハ流出口１１ａを開口させたウエハ流通
部１１と、該ウエハ流出口１１ａから流出する半導体ウ
エハを複数枚収納する収納側カセット１２と、該収納側
カセット１２を載置する収納側カセット載置台１３と、
該収納側カセット載置台１３と機械的に接続された昇降
可能な収納側エレベータ機構１４とを備え、前記ウエハ
移送機構５と前記研磨前仮置台６と前記研磨後仮置台１
０とを搭載させると共にウエハ流通部１１を形設したス
ライド装置１５は少なくとも前記送出側カセット４と前
記収納側カセット１２との間をスライド可能に配設した
ものである。

【００１２】即ち、本発明は、昨今要求される半導体ウ
エハの極薄化、拡径化、超高精度の平坦面、鏡面加工に
充分に対応できる全自動のポリシングマシーン、ラッピ
ングマシーンの研磨装置に関するものである。

【００１３】本発明の基台１は当該研磨装置の後述する
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。

【００１４】そして、送出側エレベータ機構２は側方へ
配設された駆動源のモーター（図示しない）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
後述する送出側カセット４を送出側カセット載置台３に
載置し半導体ウエハを送出させる際に、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、モーター
の駆動力を棒螺子等の伝導機構に伝え、伝導機構の回転
によって昇降する昇降部材を基台１内に組設し、該昇降
部材と共に昇降する送出側カセット載置台３を上下動自
在に配設したものである。

【００１５】前記送出側カセット４は水平に設けた複数
の桟体で仕切った棚へ複数枚の半導体ウエハの外周縁部
を支持して単品毎に収納している函状のものであり、該
送出側カセット４は前記送出側カセット載置台３へ着脱
自在に載置され、該送出側カセット載置台３の昇降によ
って高さを調整し後述するウエハ移送機構５によって移
送されるものである。

【００１６】本発明の前記ウエハ移送機構５は棒状の移
送アームへエア又はオイルで進退するシリンダを配し、
該移送アームの先端には半導体ウエハをバキューム吸着
させる吸着パットを備えたものであり、前記送出側カセ
ット４に収納されている半導体ウエハを送出側カセット
載置台３の昇降と、前記ウエハ移送機構５の移送アーム
を伸縮させることによって、送出側カセット４に収納さ
れている半導体ウエハを吸着パットで吸着させて移送ア
ームの反転によって半導体ウエハを単品毎に研削前仮置
台に移送されるものである。

【００１７】前記研磨前仮置台６は円板状の底面へ純水
等の液体の水流を絶えず噴流させるための複数の噴流孔
を設けているもので、液体の水流によって半導体ウエハ
をリフトすると共に洗浄させているものであり、周縁は
立壁によって囲まれて半導体ウエハが研磨前仮置台６か
ら流出することを防止しているものである。

【００１８】そして、二組のスピンドル軸７は後述する
ターンコラム８の相対する位置へ夫々回転自在且つ昇降
自在に担持されており、下端へは半導体ウエハを液体に
よって貼着するチャック７ａを夫々設けているものであ
る。

【００１９】前記基台１に立設させたターンコラム８は
前記二組のスピンドル軸７を回転自在に且つ相対する位
置に夫々担持させたものであり、該ターンコラム８は後
述するスライド装置１５と研磨テーブル９との間に立設
させ、水平方向に１８０°回動して停止することによっ
て、前記二組のスピンドル軸７の下端に貼着された半導
体ウエハをスライド装置１５と研磨テーブル９との間を
移送させるものである。

【００２０】前記研磨テーブル９の上面へは研磨定盤を
設けており、前記スピンドル軸７の下端に設けられたチ
ャック７ａに貼着された半導体ウエハをスピンドル軸７
の降下によって挟着して、ポリシング、又は、ラッピン
グするものであり、モーターの駆動源により回転自在に
基台１上に立設しているものであり、研磨テーブル９の
軸心は前記スピンドル軸７の軸心とはずらせており、夫
々逆方向に回転させて研磨加工を施すものである。

【００２１】前記研磨テーブル９とスピンドル軸７のチ
ャック７ａに挟着されて研磨された加工後の半導体ウエ
ハはスピンドル軸７の上昇及びターンコラム８の回動に
よって研磨後仮置台１０へ移送されると共に、該研磨後
仮置台１０は円板状の底面へ純水等の液体の水流を絶え
ず噴流させるための複数の噴流孔を設けているもので、
純水等の水流によって研磨加工後の半導体ウエハをリフ
トすると共に、半導体ウエハは後述するスライド装置１
５に備えたウエハ流通部１１を水流によって流出させる
ものである。

【００２２】次いで、スライド装置１５は基台１の上に
配設された前記送出側カセット４と後述する収納側カセ
ット１２の間をスライドするもので、異型状の水層と成
っており、基台１の上方にレールを敷設し、該レールと
合着するレール受けを設けてスライドするものであり、
又、スライドはモーター、流体圧を用いてスライド機構
を構成しており、スライド装置１５へはウエハ移送機構
５と研磨前仮置台６と研磨後仮置台１０とを夫々組込み
スライド装置１５のスライドに伴って移動するものであ
り、前記ウエハ流通部１１は前記研磨後仮置台１０の液
体の水流によって流れて来る半導体ウエハを収納側カセ
ット１２に移送するために水路となるもので、スライド
装置１５の周縁へ液体が半導体ウエハと共に流出するウ
エハ流出口１１ａを開口させているものである。

【００２３】そして、スライド装置１５のウエハ流通部
１１から流出する半導体ウエハを複数枚収納する収納側
カセット１２、及び、収納側カセット１２を載置する収
納側カセット載置台１３、収納側カセット載置台１３と
機械的に接続された昇降可能な収納側エレベータ機構１
４は前述の送出側カセット４、及び、送出側カセット載
置台３、送出側エレベータ機構２と同構成であり、送出
側と逆に作動するだけであり、ここでは省略する。

【００２４】次いで、本発明の半導体ウエハの移送工程
を説明すると、送出側カセット４に収納されている複数
枚の半導体ウエハは順次規則的に且つ自動的に送出され
るものであるが、一枚の半導体ウエハについて説明す
る。

【００２５】先ず、半導体ウエハは送出側カセット４へ
複数枚収納されており、該送出側カセット４は送出側カ
セット載置台３に載置され、該送出側カセット載置台３
と機械的に接続された送出側エレベータ機構２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、半導体ウエハはウエハ移送機構５
の移送アームに備えた吸着パットのバキューム吸着によ
って持ち上げられ、移送アームの進退と反転とによって
研削前仮置台の上方に移送され、バキューム吸着を解除
することによって研削前仮置台の上に乗載させられるも
のである。

【００２７】前記研削前仮置台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、ターンコラム８に担持された一組の
スピンドル軸７が降下して、下端のチャック７ａへ研削
前仮置台でリフトされている半導体ウエハを貼着し、ス
ピンドル軸７は上昇するものであり、ターンコラム８が
水平方向に１８０°回動して停止することによって、半
導体ウエハは研磨テーブル９の上方に移送されるもので
ある。

【００２９】そして、半導体ウエハはスピンドル軸７が
降下することによって、研磨テーブル９の研磨定盤との
間に挟着されて研磨加工が施されるものである。

【００３０】研磨加工後の半導体ウエハはスピンドル軸
７の上昇とターンコラム８の回動によってスライド装置
１５に搭載された研磨後仮置台１０の上方に移送され、
スピンドル軸７のチャック７ａからエア圧等の手段によ
って研磨後仮置台１０の上面に乗載されるものである。

【００３１】前記研磨後仮置台１０では純水等の液体が
絶えず噴流しており、半導体ウエハをリフトすると共
に、スライド装置１５に備えたウエハ流通部１１を水流
によってウエハ流出口１１ａまで移送されるものであ
り、半導体ウエハはウエハ流出口１１ａから収納側カセ
ット１２の桟体の間に水流によって収納されるものであ
り、収納側カセット載置台１３に載置された収納側カセ
ット１２は収納側エレベータ機構１４の昇降によって内
設された複数の桟体の間に半導体ウエハを順次収納する
ものである。

【００３２】この時、スライド装置１５は収納側カセッ
ト１２の近傍にスライドしているものであり、つまり、
半導体ウエハの一連の移送の中でスライド装置１５が送
出側カセット４と収納側カセット１２の間をスライドす
ることと、ターンコラム８の回動停止によって自動的に
順次複数枚の半導体ウエハに研磨加工を施すことを可能
としたものである。

【００３３】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４に収納されている
全ての半導体ウエハの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４は未加工の
半導体ウエハが収納された次の送出側カセット４と取り
替えるものであり、加えて、研磨加工後の移送は総て液
体の水流によって行なうものである。

【００３４】

【発明の効果】本発明は前述の構成により、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、研
磨加工、洗浄、収納までを全自動で行なえ、且つ、研磨
加工後の半導体ウエハの収納は液体の水流によって行な
うものであり、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 基台 ２ 送出側エレベータ機構 ３ 送出側カセット載置台 ４ 送出側カセット ５ ウエハ移送機構 ６ 研磨前仮置台 ７ スピンドル軸 ７ａ チャック ８ ターンコラム ９ 研磨テーブル １０ 研磨後仮置台 １１ａ ウエハ流出口 １１ ウエハ流通部 １２ 収納側カセット １３ 収納側カセット載置台 １４ 収納側エレベータ機構 １５ スライド装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハへ研磨加工を自動的に施すた
   めの研磨装置であって、基台と、該基台に設けた送出側
   エレベータ機構と、該送出側エレベータ機構と機械的に
   接続された昇降可能な送出側カセット載置台と、該送出
   側カセット載置台へ載置され複数枚の半導体ウエハが収
   納された送出側カセットと、該送出側カセットの半導体
   ウエハを単品毎に移送させるウエハ移送機構と、該ウエ
   ハ移送機構で移送された半導体ウエハを乗載させる研磨
   前仮置台と、該研磨前仮置台へ乗載させた半導体ウエハ
   を貼着させるチャックを下端に備えた回転自在な二組の
   スピンドル軸と、該二組のスピンドル軸を昇降自在に且
   つ相対位置に担持して回動停止自在なターンコラムと、
   該ターンコラムの近傍に配設した研磨テーブルと、該研
   磨テーブルの上面で研磨された加工後の半導体ウエハを
   乗載させる研磨後仮置台と、該研磨後仮置台から液体に
   よって流出する半導体ウエハの流路と成りウエハ流出口
   を開口させたウエハ流通部と、該ウエハ流出口から流出
   する半導体ウエハを複数枚収納する収納側カセットと、
   該収納側カセットを載置する収納側カセット載置台と、
   該収納側カセット載置台と機械的に接続された昇降可能
   な収納側エレベータ機構とを備え、前記ウエハ移送機構
   と前記研磨前仮置台と前記研磨後仮置台とを搭載させる
   と共にウエハ流通部を形設したスライド装置は少なくと
   も前記送出側カセットと前記収納側カセットとの間をス
   ライド可能に配設したことを特徴とする半導体ウエハの
   全自動研磨装置。