(57)【特許請求の範囲】
【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の研磨手段とを一方面と平行する他方面とヘ担持し且つ回転可能に配設された略正四角柱状の回転コラムと、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一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設し、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一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設したことを特徴とする４軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハの全自動研磨装置。
【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軸のスピンドル軸を備えた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の研磨手段とを一方面と平行する他方面とヘ担持し且つ回転可能に配設された略正四角柱状の回転コラムと、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一方面側と平行する他方面側とへ配設し、第１の研磨テーブルと研磨後仮置台とは回転コラムの一方面側と平行する他方面側と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、略正四角柱状の回転コラムの一方面と平行する他方面と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、回転コラムの一方面側と平行する他方面側と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１／４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を一対のスピンドル軸に夫々チャックすることができ、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４軸のスピンドル軸を備えた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軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハ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４軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハ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軸のスピンドル軸を備えた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．５ａ．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とを一方面と平行する他方面とヘ担持し且つ回転可能に配設された略正四角柱状の回転コラム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の一方面と平行する他方面とヘ夫々配設し、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の一方面と平行する他方面と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２ａ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．５ｂで成っており、夫々のスピンドル軸４ｂ．４ｂ．５ｂ．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４ｂ．４ｂ及び第２の研磨手段５のスピンドル軸５ｂ．５ｂ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１／４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．５ｂ．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軸のスピンドル軸を備えた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とは略正四角柱状の回転コラム６の一方面側と平行する他方面側とへ夫々配設し、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の一方面側と平行する他方面側と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、略正四角柱状の回転コラム６の一方面と平行する他方面とへ第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の一方面側と平行する他方面側とへ研磨前仮置台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１０ｂ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４軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハ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４軸のスピンドル軸を備えた半導体ウエハ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
【図１】
0004284707.tif 000002
【図２】
0004284707.tif 000003