JPH09277165A - 半導体ウエハの４軸全自動研磨装置 - 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
全自動化を計り、二枚の半導体ウエハを同時に且つ連続
させて研磨加工をし能率化を図る。 【構成】基体と、半導体ウエハを送出移送する送出側移
送手段と、送出側移送手段で送出移送された二枚の半導
体ウエハを乗載させる研磨前仮置台と、研磨前仮置台へ
乗載させた二枚の半導体ウエハを貼着させるチャックを
備えて並設させた一対のスピンドル軸から成る第１の研
磨手段及び第２の研磨手段と、第１の研磨手段と第２の
研磨手段とを相対位置ヘ担持した回転コラムと、第１の
研磨手段及び第２の研磨手段との直下に位置するように
配設された第１の研磨テーブルと第２の研磨テーブル
と、第２の研磨テーブルで研磨加工をした二枚の半導体
ウエハを乗載させる研磨後仮置台と、研磨後仮置台から
半導体ウエハを収納移送する収納側移送手段とを備え、
研磨前仮置台と第２の研磨テーブルとは回転コラムの相
対位置へ配設し、第１の研磨テーブルと研磨後仮置台と
は回転コラムの相対位置へ配設した。

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効率良く施すためのポリッシン
グマシーン、ラッピングマシーンの４軸の全自動研磨装
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、研削加工後に更に
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】

【課題を解決する手段】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、これらの課題を解決す
るもので、基体と、半導体ウエハを送出移送する送出側
移送手段と、送出側移送手段で送出移送された二枚の半
導体ウエハを乗載させる研磨前仮置台と、研磨前仮置台
へ乗載させた二枚の半導体ウエハを貼着させるチャック
を備えて並設させた一対のスピンドル軸から成る第１の
研磨手段及び第２の研磨手段と、第１の研磨手段と第２
の研磨手段とを相対位置ヘ担持した回転コラムと、第１
の研磨手段及び第２の研磨手段との直下に位置するよう
に配設された第１の研磨テーブルと第２の研磨テーブル
と、第２の研磨テーブルで研磨加工をした二枚の半導体
ウエハを乗載させる研磨後仮置台と、研磨後仮置台から
半導体ウエハを収納移送する収納側移送手段とを備える
と共に、研磨前仮置台と第２の研磨テーブルとは回転コ
ラムの相対位置へ配設し、第１の研磨テーブルと研磨後
仮置台とは回転コラムの相対位置へ配設したものであ
る。

【０００７】従って、本発明の目的は、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り、二枚の
半導体ウエハを同時に且つ連続させて研磨加工をし能率
化を図り、昨今要求される超高精度、極薄化、拡径化さ
れた半導体ウエハに充分対処できる全自動研磨装置に創
達し、これを提供する目的である。

【０００８】

【作用】本発明の半導体ウエハの全自動研磨装置は、回
転コラムの相対位置に夫々一対のスピンドル軸から成る
第１の研磨手段と第２の研磨手段を担持させており、更
に、回転コラムの相対位置に研磨前仮置台と第２の研磨
テーブル、及び、第１の研磨テーブルと研磨後仮置台と
を夫々配設したため、研磨前仮置台へ乗載させた二枚の
半導体ウエハを同時に第１の研磨手段で貼着して、第１
の研磨テーブルで第１の研磨を加工することができ、続
いて、回転コラムを４／１回転回転させて第２の研磨テ
ーブルで第２の研磨を加工することができ、この時、第
１の研磨テーブルでは次の二枚の半導体ウエハが第１次
研磨加工ができ、二枚宛の半導体ウエハを同時に研磨加
工を施すことと、第１次研磨加工と第２次研磨加工とに
分けて研磨加工することによって研磨加工及び作業性の
効率化が図れ、又、夫々の半導体ウエハはチャックの下
面に貼着されているため極薄化、拡径化されていても破
壊することなく研磨加工できるものである。

【０００９】

【発明の実施例】斯る目的を達成した本発明の半導体ウ
エハ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４軸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４
軸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Ｗへ自動的に超高
精度の研磨加工を効率良く施すポリッシングマシーン、
ラッピングマシーンの４軸の全自動研磨装置に関するも
のであり、半導体ウエハＷに研磨加工を自動的に施すた
めの研磨装置であって、基体１と、該基体１に備えた半
導体ウエハＷを単品毎に送出移送する送出側移送手段２
と、該送出側移送手段２で送出移送された二枚の半導体
ウエハＷ．Ｗを同時に乗載させるスペースを有した研磨
前仮置台３と、該研磨前仮置台３へ乗載させた二枚の半
導体ウエハＷを夫々貼着させるチャック４ａ．４ａ．５
ａ．５ａを下端に備えて並設させた夫々一対のスピンド
ル軸４ｂ．４ｂ．５ｂ．５ｂから成る第１の研磨手段４
及び第２の研磨手段５と、該第１の研磨手段４と第２の
研磨手段５とを相対位置ヘ担持し且つ回転可能に配設さ
れた回転コラム６と、前記第１の研磨手段４及び第２の
研磨手段５との夫々の直下に位置するように配設された
第１次研磨加工をするための第１の研磨テーブル７と第
２次研磨加工をするための第２の研磨テーブル８と、該
第２の研磨テーブル８で研磨加工をした加工後の二枚の
半導体ウエハＷを同時に乗載させるスペースを有した研
磨後仮置台９と、該研磨後仮置台９から半導体ウエハＷ
を単品毎に収納移送する収納側移送手段１０とを備える
と共に、前記研磨前仮置台３と前記第２の研磨テーブル
８とは回転コラム６の相対位置へ夫々配設し、前記第１
の研磨テーブル７と前記研磨後仮置台９とは回転コラム
６の相対位置へ夫々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Ｗの極薄化、拡径化、超高精度の平坦精度、鏡面加
工に充分に対応できる４軸のスピンドル軸４ｂ．５ａ．
５ａ．５ｂを用いた全自動のポリシングマシーン、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。

【００１３】本発明の基体１は当該研磨装置の後述する
各機構を配設するためものであり、全体的には長方形状
を呈しており、高さは作業性を考慮した適宜に設定され
るものである。

【００１４】そして、送出側移送手段２は側方へ配設さ
れた駆動源のモーターと、該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昇降自
在の送出側エレベータ機構（図示しない）と、該送出側
エレベータ機構の上面に備えた送出側カセット載置台２
ａと、該送出側カセット載置台２ａに載置する研磨前の
多数枚の半導体ウエハＷを収納している函状の送出側カ
セット２ｂと、該送出側カセット２ｂ内の水平に設けた
複数の桟体で形成した棚へ単品毎に収納されている半導
体ウエハＷを単品毎に先端に吸着パットを備えたエア又
はオイル等で進退するシリンダを備えた棒状の送出側移
送アーム２ｃ等とを含むものである。

【００１５】つまり、前記送出側カセット２ｂに収納さ
れた半導体ウエハＷは、送出側エレベータ機構の昇降
と、移送アーム２ｃの進退、旋回、枢動と、吸着パット
のバキューム吸着とによって吸着され、単品毎に二枚宛
研磨前仮置台３に乗載されるものである。

【００１６】次に、研磨前仮置台３は送出側移送手段２
で送出移送された二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを同時に乗
載させるスペースを有し、常時、半導体ウエハＷ．Ｗが
流出しない程度に純水等の液体の水流を絶えず噴流さ
せ、液体の水流によって半導体ウエハＷ．Ｗを夫々リフ
トすると共に研磨加工面を洗浄させているものである。

【００１７】そして、第１の研磨手段４及び第２の研磨
手段５は夫々一対のスピンドル軸４ｂ．４ｂ．５ｂ．５
ｂで成っており、夫々のスピンドル軸４ｂ．４ｂ．５
ｂ．５ｂは下端へ半導体ウエハＷを液体、又は、バキュ
ームによって貼着するチャック４ａ．４ａ．５ａ．５ａ
を設けると共に、第１の研磨手段４のスピンドル軸４
ｂ．４ｂ及び第２の研磨手段５のスピンドル軸５ｂ．５
ｂは夫々回転自在且つ昇降自在に回転コラム６に平行し
て担持されるものである。

【００１８】更に、前記回転コラム６は第１の研磨手段
４と第２の研磨手段５とを相対位置へ担持しているもの
であり、該回転コラム６は略４／１回転づつ回転、停止
を繰り返すものである。

【００１９】次いで、前記回転コラム６の回転によって
旋回される第１の研磨手段４及び第２の研磨手段５との
夫々の直下に位置するように配設された粗研磨加工等の
第１次研磨加工をするための第１の研磨テーブル７と仕
上げ研磨加工等の第２次研磨加工をするための第２の研
磨テーブル８は上面へポリッシング用定盤、ラッピング
用定盤等の研磨用定盤を夫々設けており、夫々のスピン
ドル軸４ｂ．４ｂ．５ｂ．５ｂの下端に設けられたチャ
ック４ａ．４ａ．５ａ．５ａに貼着された夫々の半導体
ウエハＷ．Ｗ．Ｗ．Ｗをスピンドル軸４ｂ．４ｂ．５
ｂ．５ｂの降下によって、第１の研磨テーブル７及び第
２の研磨テーブル８との間に挟着して、ポリッシング、
又は、ラッピング等の研磨加工を施すものである。

【００２０】前記第１の研磨テーブル７及び第２の研磨
テーブル８は、駆動源のモーターにより回転可能に基体
１に立設しているものであり、夫々の研磨テーブル７．
８の軸心は夫々のスピンドル軸４ｂ．４ｂ．５ｂ．５ｂ
の軸心と若干ずらせており、夫々逆方向に回転させて第
１次研磨加工及び第次２研磨加工を施すものである。

【００２１】そして、研磨後仮置台９は第２の研磨手段
５によって第２次研磨加工、つまり、同時に仕上げ研磨
加工された二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを乗載させるスペ
ースを有しているものであり、常時、純水等の液体の水
流を絶えず噴流させ、液体の水流によって半導体ウエハ
Ｗ．Ｗをリフトすると共に洗浄させているものである。

【００２２】前記研磨後仮置台９から半導体ウエハＷを
単品毎に収納側カセットに収納移送する収納側移送手段
１０は研磨後仮置台９から純水等の液体の流路１０ａを
形成して、半導体ウエハＷを水流によって収納側カセッ
ト１０ｂに収納するものでも、前述の送出側移送手段２
を逆に配設し、収納側移送アーム（図示しない）の進退
と吸着パットの吸着とによって収納側カセット１０ｂに
収納するものでも、構わないものである。

【００２３】そして、収納側カセット１０ｂは収納側カ
セット載置台１０ｃに載置されており、該収納側カセッ
ト載置台１０ｃを上面に備えた収納側エレベータ機構
（図示しない）の昇降によって収納側カセット１０ｂの
中の棚に半導体ウエハＷを単品毎に収納するものであ
る。

【００２４】本発明の半導体ウエハＷの４軸全自動研磨
装置は研磨前仮置台３と第２の研磨テーブル８とは回転
コラム６の相対位置へ夫々配設し、第１の研磨テーブル
７と研磨後仮置台９とは回転コラム６の相対位置へ夫々
配設したものである。

【００２５】次いで、本発明の半導体ウエハＷの研磨加
工の行程を説明すると、先ず、半導体ウエハＷは送出側
カセット２ｂへ複数枚収納されており、該送出側カセッ
ト２ｂは送出側カセット載置台２ａに載置され、該送出
側カセット載置台２ａと機械的に接続された送出側エレ
ベータ機構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、一枚目の半導体ウエハＷは送出側
移送手段２の送出側移送アーム２ｃに備えた吸着パット
の吸着によって持ち上げられ、送出側移送アーム２ｃの
進退と昇降と旋回によって研磨前仮置台３の上面に移送
され、吸着パットのバキューム吸着を解除することによ
って研磨前仮置台３の上面に乗載させられるもので、続
いて、二枚目の半導体ウエハＷを同様に研磨前仮置台３
の上面に乗載させるものである。

【００２７】前記研磨前仮置台３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Ｗ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、回転コラム６に担持された一対のス
ピンドル軸４ｂ．４ｂから成る第１の研磨手段４が降下
して、下端の夫々のチャック４ａ．４ａへ研磨前仮置台
３でリフトされている二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを貼着
して、第１の研磨手段４は上昇し、回転コラム６が水平
方向に９０度回転して停止することによって、半導体ウ
エハＷ．Ｗは第１の研磨テーブル７の上方に移送される
ものである。

【００２９】そして、二枚の半導体ウエハＷ．Ｗは第１
の研磨手段４を降下させることによって、一対のスピン
ドル軸４ｂ．４ｂの夫々のチャック４ａ．４ａの下面と
第１の研磨テーブル７の上面との間に挟着されて第１次
研磨加工が施されるものである。

【００３０】次いで、第１次研磨加工後の二枚の半導体
ウエハＷ．Ｗは第１の研磨手段４の上昇と回転コラム６
の更に９０度の回転と停止とによって、第２の研磨テー
ブル８の上方に移送され、第１の研磨手段４を降下する
ことによって、第２の研磨テーブル８の上面で第２の研
磨加工が施されるものである。

【００３１】更に、第１の研磨手段４の上昇と回転コラ
ム６の更に９０度の回転と停止とによって、研磨後仮置
台９の上方に移送され、第１の研磨手段４を降下させ
て、チャック４ａ．４ａをエアを噴射させる等の手段に
より開放することによって、研磨後仮置台９へ二枚の半
導体ウエハＷ．Ｗは載置されるものである。

【００３２】そして、研磨後仮置台９では純水等の液体
が絶えず噴流しており、二枚の半導体ウエハＷ．Ｗは収
納側移送手段１０によって収納側カセット１０ｂの中に
内設された複数の桟体の間に収納側エレベータ機構の昇
降により順次収納されるものである。

【００３３】前述は最初の二枚の半導体ウエハＷ．Ｗに
よる説明であるが、これを連続して自動的に実施するも
ので、回転コラム６の相対位置へ第１の研磨手段４と第
２の研磨手段５を夫々担持させ、回転コラム６の相対位
置へ研磨前仮置台３と第２の研磨テーブル８及び第１の
研磨テーブル７と研磨後仮置台９とを夫々配設している
ので、研磨前仮置台３の二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを第
１の研磨手段４へ貼着するとき、第２の研磨手段５は第
２の研磨テーブル８の上方に位置しており、他の二枚の
半導体ウエハＷ．Ｗに第２次研磨加工を施しているもの
である。

【００３４】そして、回転コラム６が９０度回転して第
１の研磨手段４が第１の研磨テーブル７で二枚の半導体
ウエハＷ．Ｗの第１次研磨加工を施しているとき、第２
の研磨手段５は研磨後仮置台９の上方に位置しており、
研磨後の他の二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを研磨後仮置台
９にチャック５ａ．５ａを開放して載置しているもので
ある。

【００３５】更に、回転コラム６が９０度回転して第１
の研磨手段４が第２の研磨テーブル８で二枚の半導体ウ
エハＷ．Ｗの第２次研磨加工を施しているとき、第２の
研磨手段５は研磨前仮置台３の上方に位置しており、次
の他の二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを貼着させているもの
であり、更に、図１の仮想線で図示するように回転コラ
ム６が９０度回転して第１の研磨手段４が研磨後仮置台
９の上方に位置して二枚の半導体ウエハＷ．Ｗを載置し
ているとき、第２の研磨手段５は次の他の二枚の半導体
ウエハＷ．Ｗを第１の研磨テーブル７で第１次加工を施
しているものである。

【００３６】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２ｂに収納されてい
る全ての半導体ウエハＷを順次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２ｂ
は未加工の半導体ウエハＷが収納された次の送出側カセ
ット２ｂと取り替えるものであり、収納側カセット１０
ｂも一杯になると空の収納側カセット１０ｂと取り替え
るものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明は前述の構成により、二枚宛の半
導体ウエハを同時に４軸のスピンドル軸で研磨加工する
ことと、第１次研磨加工と第２次研磨加工とに分けて研
磨加工することによって研磨加工及び作業性の効率化が
図れ、又、夫々の半導体ウエハはチャックの下面に貼着
されているため極薄化、拡径化されていても破壊するこ
となく研磨加工できるものであり、更に、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、第１
次研磨加工、第２次研磨加工、洗浄、収納までを全自動
で行なえるものであり、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 基体 ２ 送出側移送手段 ２ａ 送出側カセット載置台 ２ｂ 送出側カセット ２ｃ 送出側移送アーム ３ 研磨前仮置台 ４ 第１の研磨手段 ４ａ チャック ４ｂ スピンドル軸 ５ 第２の研磨手段 ５ａ チャック ５ｂ スピンドル軸 ６ 回転コラム ７ 第１の研磨テーブル ８ 第２の研磨テーブル ９ 研磨後仮置台 １０ 収納側移送手段 １０ａ 水路 １０ｂ 収納側カセット １０ｃ 収納側カセット載置台

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハに研磨加工を自動的に施すた
   めの研磨装置であって、基体と、該基体に備えた半導体
   ウエハを単品毎に送出移送する送出側移送手段と、該送
   出側移送手段で送出移送された二枚の半導体ウエハを同
   時に乗載させるスペースを有した研磨前仮置台と、該研
   磨前仮置台へ乗載させた二枚の半導体ウエハを夫々貼着
   させるチャックを下端に備えて並設させた夫々一対のス
   ピンドル軸から成る第１の研磨手段及び第２の研磨手段
   と、該第１の研磨手段と第２の研磨手段とを相対位置ヘ
   担持し且つ回転可能に配設された回転コラムと、前記第
   １の研磨手段及び第２の研磨手段との夫々の直下に位置
   するように配設された第１次研磨加工をするための第１
   の研磨テーブルと第２次研磨加工をするための第２の研
   磨テーブルと、該第２の研磨テーブルで研磨加工をした
   加工後の二枚の半導体ウエハを同時に乗載させるスペー
   スを有した研磨後仮置台と、該研磨後仮置台から半導体
   ウエハを単品毎に収納移送する収納側移送手段とを備え
   ると共に、前記研磨前仮置台と前記第２の研磨テーブル
   とは回転コラムの相対位置へ夫々配設し、前記第１の研
   磨テーブルと前記研磨後仮置台とは回転コラムの相対位
   置へ夫々配設したことを特徴とする半導体ウエハの４軸
   全自動研磨装置。