【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