(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄平板に複数の透孔が設けられて成るキャリヤと、
該キャリヤの透孔内に配された板状の各ワークを上下から挟むと共に、回転軸を中心に相対的に回転してワークを研磨する上定盤及び下定盤と、
前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透孔内で上定盤と下定盤との間に保持された前記ワークを旋回移動させるキャリヤ旋回運動機構とを備える両面研磨装置システムにおいて、
前記キャリヤ旋回運動機構に設けられ、前記キャリヤを所定の位置に停止させるキャリヤ停止手段と、
前記キャリヤ停止手段によって停止した前記キャリヤの透孔内に前記ワークを確実に供給すると共に前記キャリヤの透孔内から前記ワークを確実に排出するため、ワークの保持するワーク保持機構が先端部に設けられた、多関節ロボットからなるアームロボット、及びキャリヤの透孔及びワークにかかる形状及び位置を認識する画像処理装置を有するワーク給排手段と、
前記キャリヤ旋回運動機構と共に、前記キャリヤを前記下定盤の回転軸を中心に回転させるキャリヤ回転機構とを備え、
前記キャリヤ停止手段によって停止させられたキャリヤの、前記ワーク給排手段によってワークが供給もしくは排出される透孔の位置に、該キャリヤの他の透孔が、前記キャリヤ停止手段と前記キャリヤ回転機構とによって順次停止され、ワークの給排がなされることを特徴とする両面研磨装置システム。
【請求項２】
前記キャリヤ停止手段は、前記キャリヤを駆動させる駆動装置としてのサーボモータと、該サーボモータを制御する制御装置から成るサーボ機構であることを特徴とする請求項１記載の両面研磨装置システム。
【請求項３】
前記キャリヤ回転機構は、前記キャリヤ旋回運動機構を支持すると共に、前記下定盤の回転軸を中心に回転するベース部と、
該ベース部を回転駆動するキャリヤ回転用モータとを具備することを特徴とする請求項１又は２記載の両面研磨装置システム。
【請求項４】
前記アームロボットは水平多関節ロボットであり、前記ワーク保持機構及び前記画像処理装置のカメラが水平多関節ロボットの先端部に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の両面研磨装置システム。
【請求項５】
ワーク保持用のカセットに縦置きされた前記ワークを取り出し、ワーク保持用のカセットに縦置きにワークを収納することが可能に、前記アームロボットは垂直多関節ロボットであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の両面研磨装置システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両面研磨装置システムに関する。
【０００２】
本願出願人は、背景技術として、特開平１０−２０２５１１号に開示された次のような両面研磨装置を既に提案してある。
その両面研磨装置によれば、薄平板に透孔が設けられて成るキャリヤと、そのキャリヤの透孔内に配された板状のワークであるウェーハを、上下から挟むと共にそのウェーハに対して相対的に移動して研磨する上定盤及び下定盤と、前記キャリヤを、キャリヤホルダーを介してキャリヤの面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透孔内で上定盤と下定盤の間に保持されたウェーハを旋回移動させるキャリヤ旋回運動機構とを備える。なお、上定盤及び下定盤は、各々回転（自転）運動するように設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記背景技術の自転しない円運動をするキャリヤを備える両面研磨装置では、ワークであるウェーハの給排を自動的に行うことについて、検討がなされていないという課題がある。
すなわち、人手によって、ウェーハをキャリヤの透孔内に供給したり、ウェーハをキャリヤの透孔内から排出する場合は、ウェーハを汚染したり、破損してしまう危険が大きい。また、当然ながら人手の省力化ができない。このため、ウェーハの給排を自動的に行うことが要望されている。
これに対し、キャリヤの透孔内にウェーハが好適に配されて研磨されるように、例えば、キャリヤの透孔の内周縁とウェーハの外周縁との間隔は１ｍｍ以下程度の小さな隙間に設定されている。キャリヤは、薄平板によって形成されているため若干ではあるが波打ち易く、キャリヤホルダーと連繋する連繋手段に遊びがあるなど、キャリヤの透孔の位置を正確に定めることが難しい。このため、ウェーハのキャリヤの透孔にかかる給排を精度良く自動的に行うことが難しいという課題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、自転しない円運動をするキャリヤを備える両面研磨装置システムについて、ワークの給排を自動的且つ確実に効率良く行うことが可能になることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明にかかる両面研磨装置システムは、薄平板に複数の透孔が設けられて成るキャリヤと、該キャリヤの透孔内に配された板状の各ワークを上下から挟むと共に、回転軸を中心に相対的に回転してワークを研磨する上定盤及び下定盤と、前記キャリヤを、該キャリヤの面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、前記透孔内で上定盤と下定盤との間に保持された前記ワークを旋回移動させるキャリヤ旋回運動機構とを備える両面研磨装置システムにおいて、前記キャリヤ旋回運動機構に設けられ、前記キャリヤを所定の位置に停止させるキャリヤ停止手段と、前記キャリヤ停止手段によって停止した前記キャリヤの透孔内に前記ワークを確実に供給すると共に前記キャリヤの透孔内から前記ワークを確実に排出するため、ワークの保持するワーク保持機構が先端部に設けられた、多関節ロボットからなるアームロボット、及びキャリヤの透孔及びワークにかかる形状及び位置を認識する画像処理装置を有するワーク給排手段と、前記キャリヤ旋回運動機構と共に、前記キャリヤを前記下定盤の回転軸を中心に回転させるキャリヤ回転機構とを備え、前記キャリヤ停止手段によって停止させられたキャリヤの、前記ワーク給排手段によってワークが供給もしくは排出される透孔の位置に、該キャリヤの他の透孔が、前記キャリヤ停止手段と前記キャリヤ回転機構とによって順次停止され、ワークの給排がなされることを特徴とする。
【０００６】
また、前記キャリヤ停止手段は、前記キャリヤを駆動させる駆動装置としてのサーボモータと、該サーボモータを制御する制御装置から成るサーボ機構であることで、簡単な構成でキャリヤを所定の位置に好適に停止できる。
【０００７】
また、前記キャリヤ回転機構は、前記キャリヤ旋回運動機構を支持すると共に、前記下定盤の回転軸を中心に回転するベース部と、該ベース部を回転駆動するキャリヤ回転用モータとを具備することを特徴とする。
【０００８】
また、前記アームロボットは水平多関節ロボットであり、前記ワーク保持機構及び前記画像処理装置のカメラが水平多関節ロボットの先端部に設けられていることで、キャリヤの透孔及びワークにかかる形状及び位置を同時に好適に認識することができ、ワークのキャリヤの透孔にかかる給排を効率良く好適に行うことができる。
【０００９】
また、ワーク保持用のカセットに縦置きされた前記ワークを取り出し、ワーク保持用のカセットに縦置きにワークを収納することが可能に、前記アームロボットは垂直多関節ロボットであることで、ワークを前記カセットから引き出す装置や、ワークを案内して前記カセットへ収納するシュータ装置という付帯装置を要せず、システムを簡略化且つコンパクト化できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、従来技術の欄で記載した背景技術を基礎とする両面研磨装置について、図１〜３に基づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる両面研磨装置の基礎となる一実施例を模式的に示した斜視分解図であり、図２は図１の実施例が作動している際の各構成の位置関係を示す側断面図である。
本実施例は、板状のワークであるシリコンのウェーハ１０を研磨する両面研磨装置であり、薄平板に複数の透孔１２ａが設けられて成るキャリヤ１２と、そのキャリヤ１２の透孔内に配された各ウェーハ１０を、上下から挟むと共にウェーハ１０に対して相対的に移動して研磨する上定盤１４及び下定盤１６とを備える。上定盤１４及び下定盤１６のそれぞれの表面には、クロスと呼ばれる研磨布１４ａ、１６ａが付けられており、その研磨布１４ａ、１６ａによって研磨面が形成されている。また、本実施例の上定盤１４及び下定盤１６は、キャリヤ１２の面に直交する方向に平行な軸心を中心に自転駆動される。
ウェーハ１０は、円形であり円形の透孔１２ａ内に遊嵌されており、透孔１２ａの中ではフリーに自転可能なサイズになっている。
キャリヤ１２は、例えば、ガラスエポキシ板で形成され、厚さ０、８ｍｍのウェーハ１０に対して厚さ０、７ｍｍ程度に設定されたものが一般的である。
【００１１】
２０はキャリヤ旋回運動機構であり、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２の面と平行な面内で運動をさせ、透孔１２ａ内で上定盤１４と下定盤１６との間に保持されたウェーハ１０を運動させる運動機構の一例である。
本実施例におけるキャリヤ旋回運動機構２０は、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２の面と平行な面内で自転しない円運動をさせ、透孔１２ａ内で保持されて上定盤１４と下定盤１６とによって挟持されたウェーハ１０を旋回移動させる。すなわち、キャリヤ１２の厚さを考えない場合に、キャリヤ１２の面と同一の面内で、そのキャリヤ１２に自転しない円運動をさせることになる。
このキャリヤ旋回運動機構２０の具体的な構成について以下に説明する。
【００１２】
２２はキャリヤホルダーであり、リング状に形成されており、キャリヤ１２を保持している。
ここで、キャリヤ１２とキャリヤホルダー２２とを連繋する連繋手段について説明する。
本実施例の連繋手段では、キャリヤホルダー２２側に設けられたピン２３と、ピン２３に遊嵌すべくキャリヤ１２にそのキャリヤ１２の熱膨張による伸び方向（本実施例では円形のキャリヤ１２の径方向）へクリアランスが設けられて形成された穴１２ｂ（図２参照）とを備える。穴１２ｂのクリアランスは、少なくともキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収する方向に好適に設ければよく、例えば、長穴に形成されていればよい。これにより、キャリヤ１２を、そのキャリヤ１２が自転しないと共に、そのキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収するように、キャリヤホルダー２２へ連繋させ、そのキャリヤホルダー２２で保持できる。
【００１３】
また、本実施例において、キャリヤ１２は、その外周縁についても、熱膨張した際に好適にスライドできるように、キャリヤホルダー２２の内周面２２ａとの間にクリアランスが生じるように形成されている。すなわち、内周面２２ａの内径よりもキャリヤ１２の外径が、所定の寸法小径に形成されている。
そして、上述したようにキャリヤ１２の熱膨張を考慮してクリアランスを設けておいたキャリヤ１２の穴１２ｂを、キャリヤホルダー２２のピン２３に嵌めることで直接的にセットしてある。
このようにキャリヤ１２の熱膨張による伸びを吸収する連繋手段を備えることで、簡単な構成でキャリヤ１２をキャリヤホルダー２２に対して回り止めをした状態に好適に連繋させることができる。
これにより、キャリヤ１２の伸びを好適に逃がして吸収することができ、キャリヤ１２の変形を防止できる。また、キャリヤ１２は、キャリヤホルダー２２に嵌めることで装着する構成であるので、装着時における作業の簡素化がなされる。
【００１４】
次に、キャリヤ旋回運動機構２０にかかる実施例について説明する。
２４はクランク部材であり、上定盤１４及び下定盤１６の軸線Ｌに軸心が平行であってキャリヤホルダー２２に軸着されるホルダー側の軸２４ａ、及びそのホルダー側の軸２４ａに軸心が平行であると共に所定の距離をおいて基体３０（図２参照）に軸着される基体側の軸２４ｂを備える。すなわち、クランク機構のクランクアームと同様な機能を備えるように形成されている。
このクランク部材２４は、本実施例では基体３０とキャリヤホルダー２２との間の４ヶ所に配され、キャリヤホルダー２２を支持すると共に、基体側の軸２４ｂを中心にホルダー側の軸２４ａを旋回させることで、キャリヤホルダー２２を基体３０に対して自転しない円運動をさせる。ホルダー側の軸２４ａは、キャリヤホルダー２２の外周面に突起して設けられた軸受け部２２ｃに回転可能に挿入されて軸着されている。これにより、キャリヤ１２は上定盤１４及び下定盤１６の軸線Ｌから偏心Ｍして旋回（自転しない円運動）する。その旋回円運動の半径は、ホルダー側の軸２４ａと基体側の軸２４ｂとの間隔（偏心Ｍの距離）と同じであり、キャリヤ１２の全ての点が同一の小円の軌跡を描く運動となる。
【００１５】
また、２８はタイミングチェーンであり、各クランク部材２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定されたスプロケット２５（本実施例では４個）に掛け回されている。このタイミングチェーン２８と４個のスプロケット２５は、４個のクランク部材２４が同期して円運動するよう、４個の基体側の軸２４ｂ同士を連繋して同期させる同期手段を構成している。この同期手段は、簡単な構成であり、キャリヤ１２を好適且つ安定的に運動させることができる。これによって研磨精度を向上でき、ウェーハの平坦度を向上できる。なお、同期手段としては、本実施例に限られることはなく、タイミングベルト、またはギヤ等を用いてもよいのは勿論である。
３２はモータ（例えば、ギャードモータ）であり、３４は出力軸に固定された出力ギヤである。出力ギヤ３４はクランク部材２４の基体側の軸２４ｂに同軸に固定されたギヤ２６に噛合している。これにより、クランク部材２４を基体側の軸２４ｂを中心に回転させる回転駆動装置が構成されている。
【００１６】
なお、回転駆動装置としては、各クランク部材２４にそれぞれ対応して配された複数のモータ（例えば、電動モータ）を利用することもできる。電動モータであれば、電気的に同期を取ることで、複数のクランク部材２４を同期運動させ、キャリヤ１２をスムースに運動させることができる。
また、本実施例ではクランク部材２４を４個配設した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、クランク部材２４は最低３個あれば、キャリヤホルダー２２を好適に支持することができる。
さらに、直交する２軸の直線運動の合成によって２次元運動を得ることができるＸＹテーブルの移動体と、前記キャリヤホルダー２２とを一体化して運動できるようにすれば、１個のクランク部材２４の駆動によって、キャリヤホルダー２２を自転しない円運動させることができる。すなわち、ＸＹテーブルの直交する２軸に延びるガイドによって案内されることで、前記移動体は自転しない運動をするのであって、この移動体の運動をキャリヤホルダー２２の運動（自転しない円運動）に好適に利用できる。
また、クランク部材２４を全く用いず、ＸＹテーブル自体に駆動手段を設けるようにしてもよい。すなわち、Ｘ軸及びＹ軸の部材をそれぞれ直接的に駆動させるサーボモータとボールネジ、又はサーボモータとタイミングチェーン等の組み合わせから成るＸ軸及びＹ軸の駆動機構を使用することで、前記移動体と一体化したキャリヤホルダー２２を運動（自転しない円運動）させてもよい。この場合は、最低２個のモータを使用することになるが、モータを制御することで旋回円運動の他にも自転しない種々の２次元運動を得ることができ、その運動をウェーハ１０の研磨に利用できる。
【００１７】
３６は下定盤回転用モータであり、下定盤１６を自転させる動力装置である。例えば、本実施例のように、ギャードモータを用いることができ、その出力軸は下定盤１６の回転軸に直結させてもよい。
３８は上定盤回転用動力手段であり、上定盤１４を自転させる。
下定盤回転用モータ３６及び上定盤回転用動力手段３８は、回転方向及び回転速度を自由に変更できるものとすれば、種々の研磨仕様に柔軟に対応できる。
また、この両面研磨装置では、キャリヤ１２の透孔１２ａ内に配されたウェーハ１０を、図２に示すように上定盤１４と下定盤１６でサンドイッチにして、そのウェーハの研磨加工がなされる。この際、ウェーハ１０が挟圧される力は、主に上定盤１４側に設けられた加圧手段による。例えば、空気圧を利用し、最大加圧力が上定盤１４の自重であり、空気圧を上昇させることで加圧力を低減させるように作用させるエアバック方式で上定盤１４のウェーハ１０への押圧力を調整するようにしてもよい。このエアバック方式では、空気圧を制御することで好適かつ容易に加圧力を調整できる。なお、上定盤１４側には加圧手段の他に上定盤１４を昇降動させる昇降装置４０が設けられ、ウェーハ１０の給排のときなどに作動する。
【００１８】
次に、液状の研磨剤の供給手段について説明する。
上定盤１４には、その上定盤１４の研磨面１４ａとウェーハ１０が接触して該ウェーハ１０を研磨する研磨部へ、スラリー（液状の研磨剤）を供給する研磨剤供給用の孔１４ｂが設けられている。
この研磨剤供給用の孔１４ｂは、ウェーハ１０の研磨部へ液状の研磨剤を十分且つ均一に供給でき、その研磨に悪影響を与えない大きさ等に適宜に設けられればよく、その形態或いはその数は特に限定されるものではない。なお、本実施例の研磨剤供給用の孔１４ｂは、上定盤１４に等密度に分布するようにマトリクス状に位置され、各々が小径に開けられて設けられている。また、本実施例の研磨剤供給用の孔１４ｂは、上定盤１４に上下方向に貫通して設けられている。
また、図示しないが、研磨剤供給用の孔１４ｂの上端にはチューブ等が連結されており、ポンプ等によって汲み上げられた液状の研磨剤が、適宜分配されて供給されるように設けられている。
【００１９】
そして、キャリヤ１２には、研磨剤供給用の孔１４ｂより供給された液状の研磨剤を通過させて下の定盤（下定盤１６）の研磨面１６ａとウェーハ１０が接触して該ウェーハ１０を研磨する研磨部へ、液状の研磨液を供給する連通孔１５が設けられている。
この連通孔１５は、キャリヤ１２の強度に影響を与えない位置に、適当な形態に設けられればよく、そのサイズ、形状或いはその数は限定されるものではない。なお、図１に示した実施例では、キャリヤ１２の中央と、キャリヤ１２の円周方向に隣合う透孔１２ａ同士間とに、合計で６個の円形の連通孔１５が開けられている。
【００２０】
このキャリヤ１２によれば、液状の研磨液を、研磨されるウェーハ１０の両面に好適に供給することができ、好適に研磨することができる。すなわち、液状の研磨液が、キャリヤ１２に開けた孔である連通孔１５から流れ落ち、ウェーハ１０の裏面（研磨面１６ａと接触する面）にも十分に流れ込むことができる。このため、研磨条件を均一に好適に維持でき、ウェーハ１０の両面を精度よく研磨できる。
なお、研磨面１６ａ上に供給された液状の研磨液は、従来の両面研磨装置の場合と同様に、順次その研磨面１６ａから外周方向へ溢れ出て排出され、さらに回収されて適宜循環される。
【００２１】
また、図１に示すように、６２はローラであって、上定盤１４に当接し、その上定盤１４のキャリヤ１２の面に平行な方向への揺れを阻止する振動防止手段の一例である。このローラ６２は、適宜に上定盤１４の外周１４ｃに当接するよう、基体３０上の上定盤１４近傍に設けられたガイドローラ本体（図示せず）に回転自在に装着されている。この複数のローラ６２によって、研磨工程がなされる際に上定盤１４を挟むことで、上定盤１４のキャリヤ１２の面に平行な方向への移動を規制し、振動を防止できるのである。
【００２２】
次に、図３に基づいて、本発明にかかる両面研磨装置のキャリヤ停止手段の一実施例について説明する。なお、以上に説明した実施例と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
４３はキャリヤ停止手段であり、キャリヤ旋回運動機構２０に設けられ、キャリヤ１２を所定の位置に停止させる。ウェーハ１０を供給する際には、キャリヤ１２の透孔１２ａを所定の位置（定位置）に停止させ、ウェーハ１０を排出する際には、キャリヤ１２の透孔１２ａ内に保持されたウェーハ１０を所定の位置（定位置）に停止させる。
なお、その所定の位置とは、本実施例では所定の旋回角度位置である定位置のことで、常に同一の位置であってもよいし、場合によっては、所定の法則に従って、初期位置に対して移動するものであってもよい。すなわち、後述するウェーハ給排手段との関係で、所定の条件で特定される位置であればよい。
【００２３】
また、本実施例のキャリヤ停止手段４３は、キャリヤ１２を保持したキャリヤホルダー２２を駆動させる駆動装置としてのサーボモータ３２ａと、そのサーボモータ３２ａを制御する制御装置４４から成るサーボ機構である。このように、サーボモータ３２ａを備える構成によれば、極めて簡単に好適な位置決め（停止）のできるキャリヤ停止手段４３を得ることができる。装置が複雑化することなく、製造コストを低減できる。
なお、キャリヤ停止手段４３は、これに限らず、例えば、キャリヤホルダー２２の外周の所定の位置にマークを付け、そのマークを検出するセンサーを基体３０に設けて構成してもよい。センサーがマークを検出することで、その信号によってキャリヤホルダー２２の運動を停止させ、そのキャリヤホルダー２２を介してキャリヤ１２を所定の位置（旋回角度位置）に停止させることができる。
さらに、キャリヤ停止手段４３としては、図に示すように平面形状が円形に形成されたクランク部材２４の外周の所定の位置にマークを付け、そのマークを検出するセンサーを基体３０に設けて構成しても、同様の効果を得ることができる。
【００２４】
４６はワーク供給手段であり、キャリヤ停止手段４３によって停止したキャリヤ１２の透孔１２ａ内に、ウェーハ１０を供給する。
また、４８はワーク排出手段であり、キャリヤ停止手段４３によって停止したキャリヤ１２の透孔１２ａ内から、ウェーハ１０を排出する。
このワーク供給手段４６及びワーク排出手段４８は、キャリヤ１２が定位置に停止されることで、キャリヤ１２の透孔１２ａの位置を容易に特定でき、毎回同一の動作によってウェーハ１０の給排を容易に行うことができる。従って、ワーク供給手段４６及びワーク排出手段４８自体の構成を簡素化でき、また、その制御に関しても簡素化できる。
なお、４５はテンションローラであり、各クランク部材２４が好適に同期して作動するように、タイミングチェーン２８にテンションを与えている。
【００２５】
次に、図４〜８に基づいて、本発明の特徴的な構成であるワーク給排手段（ウェーハ給排手段）の実施例について詳細に説明する。
図４はウェーハ給排手段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる一実施例を説明する平面図である。また、図５はアームロボットの先端部を説明する側面図であり、図６はアームロボットの先端部を説明する底面図である。図７はキャリヤ自転機構を説明する断面図である。また、図８はウェーハ給排手段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる他の実施例を説明する平面図である。図１〜３の両面研磨装置と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
１１は両面研磨装置であり、上述したように、キャリヤ旋回運動機構２０によって自転しない円運動をするキャリヤ１２を備える。この両面研磨装置１１は、前述したキャリヤ停止手段４３（図３参照）を備えており、図７に示すようにサーボ機構を構成するサーボモータ３２ａが配設されている。なお、本実施例では、図１〜３のように１個のサーボモータ３２ａでチェーン２８及び４個のクランク部材２４を介してキャリヤホルダー２２を旋回させるのではなく、３個のサーボモータ３２ａを同期させてキャリヤホルダー２２を旋回させる構造としてある。このように３個のサーボモータ３２ａを同期させることで、よりバランスのとれたスムースな旋回運動を得ることができる。
５０はウェーハ給排手段であり、キャリヤ停止手段４３によって停止したキャリヤの透孔１２ａ内にウェーハ１０を確実に供給すると共にキャリヤの透孔１２ａ内からウェーハ１０を確実に排出するため、ウェーハ１０の保持するウェーハ保持機構５２が先端部５３に設けられたアームロボット（水平多関節ロボット５４）、及びキャリヤの透孔１２ａ及びウェーハ１０にかかる形状及び位置を認識する画像処理装置を有する。
【００２７】
図４に示す実施例では、アームロボットは水平多関節ロボット５４であり、ウェーハ保持機構５２及び画像処理装置の小型のカメラ５５が水平多関節ロボット５４のアームの先端部５３に設けられている。
本実施例のウェーハ保持機構５２は、図５及び図６に示すように、複数のツメ５６によってウェーハ１０を保持するように、同一円周上に等間隔に３個が配設されている。このツメ５６は、本実施例のように最低３個設けることによって、円形のウェーハ１０を好適に保持できる。３個のツメ５６は、根元部の開閉チャック５８によって、半径方向に同期して開閉可能に設けられている。
なお、キャリヤの透孔１２ａのツメ５６に対応する部位には、切り欠き（図示せず）を設けておけばよく、その切り欠きにツメ５６を入れる状態で、ウェーハ１０を供給したり、ウェーハ１０を下定盤１６の研磨面から剥がして掬い取るようにして排出する。また、キャリヤ１２は自転しない旋回運動をするが、自転しないため位置を合わせ易く、上記の切り欠きの位置とツメ５６の位置とを合わせることも容易に行うことができる。
なお、ウェーハ保持機構５２としては、上記のようなツメ５６によるものに限らず、吸着装置を利用してもよい。
【００２８】
また、本実施例のカメラ５５は、図６に示すように、円形のウェーハ１０及びキャリヤの透孔１２ａを認識するため、本実施例では同一円周上に等間隔に３台が配設されている。また、本実施例のカメラ５５の配列は、ウェーハ保持機構５２のツメ５６の配列と同心円になっている。
この画像処理装置によれば、ウェーハ１０のキャリヤの透孔１２ａに対する位置を、図示しない演算処理装置によって数値解析し、その結果に基づいて水平多関節ロボット５４を介してウェーハ１０を保持したウェーハ保持材５２の位置を微調整し、ウェーハ１０をキャリヤの透孔１２ａに供給する。すなわち、画像処理によれば、ウェーハ１０とキャリヤの透孔１２ａとの隙間を確認して、ウェーハ１０がキャリヤの透孔１２ａの中に完全に入ったことを確認できる。従って、ウェーハ１０のキャリヤの透孔１２ａへの給排を確実に行うことができる。
【００２９】
また、カメラ５５とウェーハ保持機構５２の両方がアームの先端部５３に設けられているから、キャリヤの透孔１２ａ及びウェーハ１０にかかる形状及び位置を同時に好適に認識することができ、ウェーハ１０のキャリヤの透孔１２ａにかかる給排を効率良く行うことができる。
また、画像処理によれば、ウェーハ１０の外周の一部に形成されるオリエンテーションフラット（オリフラ）やノッチの形状を認識することができ、そのオリフラやノッチを図示しない駆動手段で所望の位置に合わせることができる。従って、所定の同一条件でウェーハ１０を順次研磨することができ、ウェーハ１０の研磨加工にかかる管理を好適に行うことができる。
なお、カセット内に収納されているウェーハ１０について、そのオリフラやノッチの位置を、予め公知の技術で所望の位置に合わせておいてもよい。これによれば、画像処理を用いた位置合わせは、予め位置合わせされたオリフラやノッチの確認を行うか、その位置の微調整を行うことで容易になされ、工程の効率を向上できる。
【００３０】
本実施例によれば、キャリヤ停止手段４３によって、予め、キャリヤ１２が所定の位置に停止される。これにより、キャリヤの透孔１２ａを予め設定された位置へ、精度高く行うことはできないが、概略位置させることができる。なお、キャリヤ停止手段４３としては、単純なサーボ機構に限らず、前述したようにセンサーを用いてもよいのは勿論である。
このようにキャリヤ１２を概略所定の位置に停止した上で、アームロボット（水平多関節ロボット５４）を作動させる。すなわち、アームの先端部５３を、概略所定の位置に停止したキャリヤの透孔１２ａ上に移動させる。この移動の際には、画像処理を行うことを要しないから、素早くアームの先端部５３を移動できる。そして、画像処理装置による情報によって、水平多関節ロボット５４を制御駆動してアームの先端部５３の位置を微調整し、ウェーハ１０をキャリヤの透孔１２ａ内へ供給する。キャリヤの透孔１２ａは予め概略所定の位置に停止されているから、アームの先端部５３の位置の微調整は僅かでよく、作業効率を向上できる。
【００３１】
また、図４に示すように、７０はローダーカセット部であり、ウェーハ１０が収納されたカセットが載置される部分である。７２はセンターリング装置であり、ここで中心が出されたウェーハ１０が、ウェーハ保持機構５２によって保持され、前述したようにキャリヤの透孔１２ａ内へ供給される。７４はコンベアーであり、ローダーカセット部７２のカセットに収納されたウェーハ１０をセンターリング装置７２に供給する装置である。
また、７６はウォーターシューターであり、７８はアンローダーウォーターカセット部である。ウォーターシューター７６は公知のもので、水が噴出して流れる斜面を有し、その斜面に沿って、ウェーハ１０を所定の方向へ案内できるように設けられている。
水平多関節ロボット５４によってキャリヤの透孔１２ａ内から排出されたウェーハ１０が、ウォーターシューター７６に案内されて、アンローダーウォーターカセット部７８に水没されたカセット内へ収納される。すなわち、ウェーハ保持機構５２によるウェーハ１０の保持をウォーターシューター７６上で解除することで、ウェーハ１０がウォーターシューター７６の斜面に受けられて案内される。
【００３２】
次に、図７に示すように、８０はキャリヤ回転機構である。
８１はホルダーベース部（ベース部）であり、キャリヤホルダー２２を旋回させるキャリヤ旋回運動機構２０（サーボモータ３２ａ等）を支持し、下定盤１６を自転可能に保持する基体３０に、自転可能に装着されている。８２はベアリングであり、基体３０に、下定盤１６及び上定盤１４の回転（自転）軸心と同軸に設けられており、このベアリング８２を介してホルダーベース部８１が好適に自転できる。なお、８６は下定盤の駆動源であり、減速機とモータから構成されている。
８３は外周歯車であり、ホルダーベース部８１の下部に固設されている。８４はキャリヤ回転用モータであり、基体３０に固定されている。また、８５はピニオンギヤであり、キャリヤ回転用モータ８４の出力軸に固定され、外周歯車８３に噛合している。
【００３３】
従って、キャリヤ回転用モータ８４が駆動することで、ホルダーベース部８１を自転回動させることができ、キャリヤホルダー２２を含むキャリヤ旋回運動機構２０を介してキャリヤ１２を下定盤１６の回転軸を中心として回転（具体的には公転）させることができる。各キャリヤの透孔１２ａについては、公転させることができる。また、このキャリヤ回転用モータ８４に、サーボモータを用いることで、所定の位置にキャリヤ１２を停止させることができる。
このようにキャリヤ１２を回転させて所定の位置で停止させることで、複数のキャリヤの透孔１２ａを順に所定の角度位置に、移動（インデックス）させることができる。また、キャリヤ回転機構８０をキャリヤ停止手段４３と合わせて用いれば、複数のキャリヤの透孔１２ａを順次同一位置に停止させることができる。従って、水平方向のストロークが短いアームロボット（通常の垂直多関節ロボット）でも、ウェーハ１０をキャリヤの透孔１２ａ内に好適に給排できる。
【００３４】
なお、水平多関節ロボット５４のように、水平方向のストロークが長く、両面研磨装置１１の全面をカバーできるような場合には、キャリヤ回転機構８０を要しなくともよい。すなわち、アームの先端部５３を所定の位置に停止された複数のキャリヤの透孔１２ａへ順次移動するように制御すれば、ウェーハ１０を好適に複数のキャリヤの透孔１２ａに供給できる。
また、このキャリヤ回転機構８０は連続回転しない機構としてもよい。すなわち、所定の角度、例えば３６０度一方に回転したら、３６０度他方に戻るようにしてもよい。これにより、コードが捩じ切れることを防止できる。
【００３５】
次に、図８に基づいてウェーハ給排手段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる他の実施例を説明する。図４の実施例と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
９０は垂直多関節ロボットであり、ウェーハ保持用のカセットに縦置きされたウェーハ１０を取り出し、ウェーハ保持用のカセットに縦置きにウェーハ１０を収納することが可能に設けられている。
７０はローダーカセット部であり、ウェーハ１０が収納されたカセットが載置される部分である。７２はセンターリング装置であり、ここで中心が出されたウェーハ１０が、ウェーハ保持機構５２によって保持され、前述したようにキャリヤの透孔１２ａ内へ供給される。
また、７８はアンローダーウォーターカセット部であり、垂直多関節ロボット９０によってキャリヤの透孔１２ａ内から排出されたウェーハ１０が、アンローダーウォーターカセット部７８に水没されたカセット内へ収納される。９２は洗浄装置であり、ウェーハ保持機構５２を洗浄すると共に乾燥する。
【００３６】
以上の構成にかかる両面研磨装置システムによれば、次のように作動する。先ず、ウェーハ保持機構５２の３個のツメ５６で、ウェーハ１０をその外周に当接してチャックし、ローダーカセット部７０のカセットから直接取り出す。次にセンターリング装置７２でウェーハ１０のセンタリングを行う。
そして、ウェーハ１０をキャリヤの透孔１２ａ内に仕込む（供給する）。キャリヤの透孔１２ａはキャリヤ回転機構８０とキャリヤ停止手段４３とによって所定の位置に停止され、画像処理装置によってアームの先端部５３が微調整されて、ウェーハ１０がキャリヤの透孔１２ａ内へ供給される。
また、キャリヤの透孔１２ａ内からウェーハ１０を取り出す（排出する）には、ウェーハ保持機構５２の３個のツメ５６で、ウェーハ１０をその外周に当接してチャックする。そして、アームの先端部５３をアンローダーウォーターカセット部７８へ移動させ、ウェーハ１０を直接カセットに入れて、ウェーハ１０を水没させる。
次にウェーハ保持機構５２のツメ５６或いは吸着盤を、洗浄装置９２で洗浄する。
本実施例のようにアームロボットが垂直多関節ロボット９０であることで、ウェーハをカセットから引き出す装置や、ウェーハを案内してカセットへ収納するシュータ装置という付帯装置を要せず、システムを簡略化且つコンパクト化できる。
【００３７】
以上の実施例では、ワークの代表例であるシリコンのウェーハ１０について説明したが、本発明はこれに限らず、他の薄板状のワークの研磨についても好適に適用できるのは勿論である。他の薄板状のワークとしては、例えば、材質がガラスであるもの、ワークの外形が円形でないものが含まれる。
また、以上の実施例ではポリシング装置について説明したが、本発明はラッピング装置にも好適に適用できるのは勿論である。
以上、本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の両面研磨装置システムによれば、キャリヤ停止手段によって予め所定の位置に停止されたキャリヤの透孔に、ワークの位置を画像処理装置で微調整して合わせ、ワークをキャリヤの透孔内へ好適に供給でき、また、キャリヤの透孔内のワークにワーク保持機構の位置を画像処理装置で微調整して合わせ、ワークをキャリヤの透孔内から好適に排出できる。キャリヤの透孔は予め所定の位置に停止されているから、アームの先端部の位置の微調整は僅かでよい。
また、キャリヤ回転機構により、キャリヤを回転させて所定の位置で停止させることで、複数のキャリヤの透孔を順に所定の角度位置に、移動（インデックス）させることができる。また、キャリヤ回転機構をキャリヤ停止手段と合わせて用いれば、複数のキャリヤの透孔を順次同一位置に停止させることができる。従って、水平方向のストロークが短いアームロボットでも、ウェーハをキャリヤの透孔内に好適に給排できる。
従って、本発明によれば、自転しない円運動をするキャリヤを備える両面研磨装置について、ワークの給排を自動的且つ確実に、効率良く行うことが可能になるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる両面研磨装置の背景技術を説明する斜視分解図である。
【図２】  図１の背景技術の側断面図である。
【図３】  本発明にかかるワーク給排システムの背景技術を説明する平面図である。
【図４】  本発明にかかるウェーハ給排手段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる一実施例を説明する平面図である。
【図５】  本発明にかかるアームロボットの先端部を説明する側面図である。
【図６】  図６はアームロボットの先端部を説明する底面図である。
【図７】  本発明にかかるキャリヤ回転機構を説明する断面図である。
【図８】  本発明にかかるウェーハ給排手段を含む両面研磨装置システムの全体にかかる他の実施例を説明する平面図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ
１１  両面研磨装置
１２  キャリヤ
１２ａ  透孔
１２ｂ  穴
１４  上定盤
１４ａ  研磨面
１４ｂ  研磨剤供給用の孔
１５  連通孔
１６  下定盤
１６ａ  研磨面
２０  キャリヤ旋回運動機構
２２  キャリヤホルダー
２３  ピン
２４  クランク部材
２４ａ  ホルダー側の軸
２４ｂ  基体側の軸
２８  タイミングチェーン
３０  基体
３２  モータ
３２ａ  サーボモータ
４３  キャリヤ停止手段
４４  制御装置
４９  ワーク給排手段
５０  ウェーハ給排手段
５２  ウェーハ保持機構
５３  アームの先端部
５４  水平多関節ロボット
５５  カメラ
５６  ツメ
５８  開閉チャック
８０  キャリヤ回転機構
９０  垂直多関節ロボット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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