JP2000326213A - 両面研摩方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下の回転定盤間で複数のキャリアを自転さ
せて複数のワークを同時に両面研摩する場合の仕上がり
品質を高める。両面研摩後のワークの自動排出を可能に
する。 【解決手段】 上側の回転定盤１１２に、定盤表面に開
口する複数のノズル１１２ｂ，１１２ｂ・・を設ける。
複数のノズル１１２ｂ，１１２ｂ・・は、上下の回転定
盤間で両面研摩される複数のワークに対応して設けられ
ている。両面研摩終了後、上側の回転定盤１１２を上昇
させるときに、複数のノズル１１２ｂ，１１２ｂ・・か
ら水等の液体を噴射し、両面研摩後の複数のワークを下
側の回転定盤上に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコンウ
エーハの両面ポリシッング等に用いられる両面研摩方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの素材であるシリコンウ
エーハは、シリコン単結晶から切り出された後にラッピ
ングを受け、その後さらにポリシッングを受けることに
より、鏡面状態に仕上げられる。この鏡面仕上げは、こ
れまではデバイス形成面のみに実施されていたが、８イ
ンチを超える例えば１２インチの如き大径ウエーハにお
いては、デバイスが形成されない裏面も鏡面に匹敵する
仕上げが要求されるようになり、これに伴ってポリシッ
ングも両面に必要となった。

【０００３】シリコンウエーハの両面ポリッシングに
は、通常、遊星歯車方式の両面研摩装置が使用される。
この両面研摩装置の概略構造を図１２及び図１３により
説明する。なお、図１３は図１２のＡ−Ａ線矢示図であ
る。

【０００４】遊星歯車方式の両面研摩装置は、上下一対
の回転定盤１，２と、回転定盤１，２間の回転中心回り
に遊星歯車として配置された複数のキャリア３，３・・
と、回転定盤１，２間の回転中心部に配置された太陽ギ
ヤ４と、回転定盤１，２間の外周部に配置された環状の
インターナルギヤ５とを備えている。

【０００５】上側の回転定盤１は昇降可能であり、その
回転方向は下側の回転定盤２の回転方向と反対である。
回転定盤１，２の各対向面には研摩布（図示せず）が装
着されている。各キャリア３は、偏心した円形の収容孔
を有し、この収容孔内に、シリコンウエーハからなる円
形のワーク６を保持する。太陽ギヤ４及びインターナル
ギヤ５は、複数のキャリア３に内側及び外側から噛み合
い、通常は下側の回転定盤２と同方向に回転駆動され
る。

【０００６】ポリシッング作業では、上側の回転定盤１
を上昇させた状態で、下側の回転定盤２の上に複数のキ
ャリア３，３・・をセットした後、各キャリア３内にワ
ーク６を順番に搬送し、回転定盤２上に供給する。ワー
ク６，６・・の供給が終わると、上側の回転定盤１を降
下させ、回転定盤１，２間、より具体的には上下の研摩
布間にワーク６，６・・を挟む。この状態で、回転定盤
１，２間に砥液を供給しつつ回転定盤１，２、太陽ギヤ
４及びインターナルギヤ５を回転駆動する。

【０００７】この回転駆動により、複数のキャリア３，
３・・は、逆方向に回転する回転定盤１，２の間で自転
しつつ太陽ギヤ４の回りを公転する。これにより、複数
のワーク６，６・・が同時に両面研摩される。両面研摩
が終了すると、上側の回転定盤１を上昇させ、下側の回
転定盤２上からワーク６，６・・を排出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなシリコンウ
エーハの両面ポリッシング作業でも、その作業の自動化
は重要な技術課題である。この自動化のためには、例え
ば、下側の回転定盤２上に複数のワーク６，６・・を自
動的に供給することと合わせ、研摩終了後の複数のワー
ク６，６・・を下側の回転定盤２上から自動的に排出す
る操作が必要となる。そして、後者の自動排出は、従来
は下側の回転定盤２上のキャリア３，３・・内からワー
ク６，６・・を吸着式の移載ロボットにより順番に搬出
することで行われていた。

【０００９】ところが、両面ポリッシングの場合、ポリ
ッシング終了時のワーク６，６・・は上下の研摩布に比
較的強固に密着した状態となる。このため、ポリッシン
グ終了後に上側の回転定盤１を上昇させたときに、ワー
ク６，６・・の一部は、上側の回転定盤１の側に保持さ
れて上昇し、下側の回転定盤２の側に残るワーク６，６
・と離別してしまうおそれがある。このようなワーク離
別現象は、下側の回転定盤２上からのワークの自動排出
を行う場合に決定的な障害となることは言うまでもな
い。

【００１０】このワーク離別現象を防止するための対策
の一つとして、上側の回転定盤１に複数の突き棒を回転
定盤１，２間の複数のワーク６，６・・に対応して設
け、ポリッシング終了後の回転定盤１の上昇の際に、複
数の突き棒で複数のワーク６，６・・を下方へ機械的に
押圧することが考えられている。また、別の対策とし
て、上側の回転定盤１に複数の吸引ノズルを回転定盤
１，２間の複数のワーク６，６・・に対応して設け、ポ
リッシング終了後の回転定盤１の上昇の際に、回転定盤
１，２間のワーク６，６・・の全てを上側の回転定盤１
の側へ吸着保持する技術が、特開平９−８８９２０号公
報により提示されている。

【００１１】いずれの対策も、回転定盤１，２間の全て
のワーク６，６・・を回転定盤１，２のいずれか一方の
側に集中させることができる。しかし、前者の場合はポ
リッシング後のワーク６，６・・に機械的なダメージを
与えることになり、シリコンウエーハではこのダメージ
は重大な問題となる。後者の場合は、ポリッシング後の
ワーク６，６・・に機械的なストレスを与えることはな
いが、上側の回転定盤１の上昇に伴って下側の回転定盤
２から離反したワーク６，６・・の下面が乾燥する危険
のあることが本発明者らによる調査から判明した。そし
て、この乾燥はシリコンウエーハではやはり重大な問題
となる。

【００１２】本発明の目的は、上下の回転定盤間からの
ワークの自動排出を可能とし、合わせてワークの機械的
なダメージ及び乾燥を確実に防止することができる両面
研摩方法及び装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の両面研摩方法は、研摩すべきワークを保持
する複数のキャリアを、上下の回転定盤間で少なくとも
自転させることにより、複数のキャリアに保持された複
数のワークを同時に両面研摩する両面研摩方法におい
て、上側の回転定盤及び／又は下側の回転定盤に、定盤
表面に開口する複数の流体ノズルを回転定盤間の複数の
ワークに対向するように設け、上下の回転定盤間で両面
研摩を終えた後、上下の回転定盤を離反させる際に、上
側の流体ノズルからの液体噴射及び／又は下側の流体ノ
ズルによる吸引により、複数のワークを下側の回転定盤
上に保持するものである。

【００１４】また、本発明の両面研摩装置は、研摩すべ
きワークを保持する複数のキャリアを、上下の回転定盤
間で少なくとも自転させることにより、複数のキャリア
に保持された複数のワークを同時に両面研摩する両面研
摩装置において、上側の回転定盤及び／又は下側の回転
定盤に、定盤表面に開口する複数の流体ノズルを回転定
盤間の複数のワークに対向するように設け、上側の回転
定盤に設けられた複数の流体ノズルについては液体供給
機構と接続し、下側の回転定盤に設けられた複数の流体
ノズルについては吸引機構と接続したものである。

【００１５】本発明の両面研摩方法及び装置では、両面
研摩終了後の回転定盤の分離の際に、回転定盤間の全ワ
ークが、上側からの流体噴射及び／又は下側への吸引と
いう流体圧により、下側の回転定盤の側に確実に保持さ
れる。研摩終了時、下側の回転定盤上は砥液等の液体で
満たされており、この回転定盤上にワークが保持される
ことにより、そのワークの乾燥が防止される。しかも、
上側からの流体噴射は、ワークに機械的なダメージを与
えるおそれがない上、ワークを乾燥させない。むしろ、
ワークの上面に液体を供給し、そのワークの乾燥を積極
的に防止することができる。下側への吸引も、ワークに
機械的なダメージを与えるおそれがない上、ワークを乾
燥させるおそれが殆どない。

【００１６】上側からの流体噴射と下側への吸引は、一
方を使用してもよいし、両方を使用してもよい。ただ
し、下側への長時間の吸引は、下側の回転定盤上に溜ま
る液体を排除し、ワーク下面を乾燥させる原因になる危
険性がある。このため、上側からの流体噴射を必須と
し、下側への吸引を必要に応じて組み合わせる構成が好
ましい。下側への吸引を省略しても、上側からの液体噴
射が行われるならば、回転定盤間の全ワークを下側の回
転定盤の側に保持することが可能である。下側への吸引
を行う場合は長時間の吸引を避けるのがよい。

【００１７】複数の流体ノズルについては、回転定盤の
表面全体でなく、回転定盤間の複数のワークに対応する
位置にのみ限定的に設けるのが、流体圧を有効に活用で
きる点から好ましい。この場合、研摩終了後、複数の流
体ノズルが複数のワークの各表面に対向する位置に、回
転定盤を停止させる必要がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る両面
研摩設備の平面図、図２は同両面研摩設備に使用されて
いる両面研摩装置の平面図、図３は下側の回転定盤の平
面図、図４は下側の回転定盤の縦断面図、図５は上側の
回転定盤の縦断面図、図６はワークとキャリアの合体機
構の平面図、図７は合体機構の側面図、図８は合体機構
内のキャリア搬送機構の側面図、図９はワーク供給機構
の平面図及び側面図、図１０はブラシ収納部の平面図及
び側面図、図１１はドレッサ収納部の平面図及び側面図
である。

【００１９】図１に示された両面研摩設備は、シリコン
ウエーハの自動両面ポリッシングに使用される。この両
面研摩設備は、横方向に並列された複数の両面研摩装置
１００，１００・・と、その側方に配置されたローダ・
アンローダ装置２００と、これらを繋ぐバスケット搬送
装置３００とを備えている。

【００２０】ローダ・アンローダ装置２００は、吸着式
のワーク搬送ロボット２１０を備えている。ワーク搬送
ロボット２１０は、シリコンウエーハからなるポリッシ
ング前のワーク４００を搬入バスケット２２０内から取
り出して、バスケット搬送装置３００内の搬送バスケッ
ト３１０内に移載する。また、ポリッシング後のワーク
４００を搬送バスケット３１０内から取り出して、搬出
バスケット２３０内に移載する。

【００２１】搬送バスケット３１０は、複数枚のワーク
４００，４００・・を所定の間隔で上下方向に重ねて収
容する。

【００２２】バスケット搬送装置３００は、複数の両面
研摩装置１００，１００・・に対応する複数の昇降機構
３２０，３２０・・を備えており、ポリッシング前のワ
ーク４００が収容された搬送バスケット３１０を、ロー
ダ・アンローダ装置２００から複数の昇降機構３２０，
３２０・・に選択的に搬送する。また、ポリッシング後
のワーク４００が収容された搬送バスケット３１０を昇
降機構３２０，３２０・・からローダ・アンローダ装置
２００に搬送する。

【００２３】昇降機構３２０は、搬送バスケット３１０
内に収容された複数枚のワーク４００，４００・・を、
対応する両面研摩装置１００に授受するために、搬送バ
スケット３１０をワーク４００，４００・・の収容整列
ピッチに対応するピッチで昇降させる。

【００２４】両面研摩装置１００は、図２に示すよう
に、共通のベースフレーム上に研摩装置本体１１０、第
１ワーク搬送部１２０、ワーク位置合わせ部１３０、キ
ャリア収納部１４０、キャリア搬送部１５０、キャリア
位置合わせ部１６０、第２ワーク搬送部１７０、ブラシ
収納部１８０及びドレッサ収納部１９０を搭載した構造
になっている。

【００２５】研摩装置本体１１０は、下側の回転定盤１
１１と、その上に同心状に組み合わされた上側の回転定
盤１１２（図５参照）と、下側の回転定盤１１１の中心
部上に設けられたセンタギヤ１１３と、下側の回転定盤
１１１の周囲に設けられた複数の自転手段１１４，１１
４・・とを備えている。

【００２６】下側の回転定盤１１１は、センタギヤ１１
３の周囲に複数のキャリア５００，５００・・を支持す
る。キャリア５００は円形の外歯車であり、その中心に
対して偏心した位置に円形の収容孔５１０を有し、この
収容孔５１０内にワーク４００であるシリコンウエーハ
を収容する。

【００２７】この回転定盤１１１は、図３及び図４に示
すように、中心部に開口部を有する円盤であり、中心部
に空洞を有する回転支持部材１１１ａの円盤部上に取付
けられている。回転支持部材１１１ａは、図示されない
駆動機構により所定の方向に回転駆動され、これによ
り、回転定盤１１１を所定の方向に回転させると共に、
原点位置に停止させる。原点位置とは、ポリッシングの
前後、特にポリッシング後における回転定盤１１１の基
準停止位置である。

【００２８】回転定盤１１１には、回転定盤１１１を厚
み方向に貫通する複数のノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・
が設けられている。複数のノズル１１１ｂ，１１１ｂ・
・は、回転定盤１１１が原点位置に停止したときにキャ
リア５００内のワーク４００に対応するように設けられ
ている。これらのノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・は、回
転定盤１１１と回転支持部材１１１ａの円盤部間に設け
られた導管１１１ｃ，１１１ｃ・・、回転支持部材１１
１ａの軸部に設けられた縦孔１１１ｄ，１１１ｄ・・及
び該軸部に取付けられたロータリジョイント１１１ｅな
どを介して、図示されない吸引装置に接続されている。

【００２９】上側の回転定盤１１２は、図５に示すよう
に、環状の盤体であり、回転支持部材１１２ａの円盤部
下面に取付けられている。回転支持部材１１２ａは、図
示されない駆動機構により昇降駆動されると共に回転駆
動される。これにより、回転定盤１１２は下側の回転定
盤１１１上で昇降すると共に、回転定盤１１１と逆方向
に回転し、且つ原点位置に停止する。

【００３０】回転定盤１１２には、回転定盤１１１と同
様、回転定盤１１２を厚み方向に貫通する複数のノズル
１１２ｂ，１１２ｂ・・が設けられている。複数のノズ
ル１１２ｂ，１１２ｂ・・は、前記ノズル１１１ｂ，１
１１ｂ・・と同様、回転定盤１１２が原点位置に停止し
たときにキャリア５００内のワーク４００に対応するよ
うに設けられている。これらのノズル１１２ｂ，１１２
ｂ・・は、導管１１２ｃ，１１２ｃ・・、回転支持部材
１１２ａの円盤部に設けられた横孔及び縦孔等を介し
て、図示されない液体供給装置に接続されている。

【００３１】研摩装置本体１１０のセンタギヤ１１３
は、回転定盤１１１の中心部上面に設けられた円形の凹
部１１１ｆにより位置決めされ、回転定盤１１１上に配
置された複数のキャリア５００，５００・・に噛み合
う。センタギヤ１１３の駆動軸は、回転定盤１１１の中
心部に設けられた開口部１１１ｇ、回転支持部材１１１
ａの中心部に設けられた空洞１１１ｈを貫通して、回転
支持部材１１１ａの下方に突出し、図示されない駆動装
置と連結されている。これにより、センタギヤ１１３は
下側の回転定盤１１１に対して独立に回転駆動される。

【００３２】複数の自転手段１１４，１１４・・は、回
転定盤１１１上に配置された複数のキャリア５００，５
００・・の外側にあり、各自転手段は、対応するキャリ
ア５００に噛み合う垂直な２つの歯車１１４ａ，１１４
ａを有している。歯車１１４ａ，１１４ａは、図示され
ない駆動装置により同期して同方向に回転駆動され、こ
れにより、対応するキャリア５００をセンタギヤ１１３
と共同して定位置で自転させる。歯車１１４ａ，１１４
ａは又、キャリア５００に噛み合う動作位置と、その下
方の退避位置との間を昇降することにより、ポリッシン
グ前後にキャリア５００を解放する。

【００３３】以上が研摩装置本体１１０の構造である。
以下に、第１ワーク搬送部１２０、ワーク位置合わせ部
１３０、キャリア収納部１４０、キャリア搬送部１５
０、キャリア位置合わせ部１６０、第２ワーク搬送部１
７０、ブラシ収納部１８０及びドレッサ収納部１９０の
各構造を順番に説明する。

【００３４】第１ワーク搬送部１２０は、バスケット搬
送装置３００の昇降機構３２０に停止した搬送バスケッ
ト３１０からワーク４００を両面研摩装置１００に搬入
するワーク搬入機構と、ワーク位置合わせ部１３０から
キャリア位置合わせ部１６０へのワーク４００の搬送を
行うワーク搬送機構とを兼ねている。この第１ワーク搬
送部１２０は、図６及び図７に示すように、先端部下面
にてワーク４００を上方から水平に吸着する吸着アーム
１２１と、吸着アーム１２１を水平方向及び垂直方向に
駆動する多関節ロボットからなる駆動機構１２２とを備
えている。

【００３５】ワーク位置合わせ部１３０は、図６及び図
７に示すように、ワーク４００を両側からクランプする
一対の把持部材１３１，１３１と、把持部材１３１，１
３１を接離駆動する駆動機構１３２とを備えている。把
持部材１３１，１３１の各対向面は、ワーク４００の外
周面に対応した円弧面になっている。

【００３６】第１ワーク搬送部１２０は、バスケット搬
送装置３００の昇降機構３２０に停止した搬送バスケッ
ト３１０からワーク４００をワーク位置合わせ部１３０
の図示されない台上に載置する。台上に載置されたワー
ク４００は、両側に離反した把持部材１３１，１３１間
に位置する。この状態で、把持部材１３１，１３１は内
側へ接近し、ワーク４００を両側からクランプすること
により、ワーク４００を定位置に移動させる。これによ
り、ワーク４００は位置決めされる。

【００３７】位置決めされたワーク４００は、再び第１
ワーク搬送部１２０により吸着され、後述するキャリア
位置合わせ部１６０に搬送される。

【００３８】キャリア収納部１４０は、図６及び図７に
示すように、複数枚のキャリア５００，５００・・を所
定の間隔で上下方向に重ねて支持する複数段の支持板１
４１，１４１・・を備えている。支持板１４１，１４１
・・を支持する支持軸１４２は、垂直に固定されたガイ
ドスリーブ１４３により軸方向に移動自在に支持され、
ガイドスリーブ１４３に取付けられたボールネジ式の駆
動機構１４４により軸方向に駆動される。これにより、
支持板１４１，１４１・・は上限位置から所定ピッチで
間欠的に下降し、キャリア５００，５００・・を後述す
るキャリア搬送部１５０の支持台１５１上に順番に載置
する。この載置のために、各支持板１４１はキャリア５
００をその一部が両側へ張り出した状態で支持する。

【００３９】キャリア搬送部１５０は、キャリア収納部
１４０からキャリア位置合わせ部１６０へキャリア５０
０を搬送する。このキャリア搬送部１５０は、図６に示
すように、キャリア５００を水平に支持する支持台１５
１と、支持台１５１の両側に設けられた一対の搬送機構
１５２，１５２とを備えている。

【００４０】支持台１５１は、キャリア収納部１４０の
支持板１４１，１４１・・が通過する切り込み１５１ａ
を、キャリア収納部１４０側の端部に有している。支持
第１５１のキャリア位置合わせ部１６０側の端部には、
後述するキャリア位置合わせ部１６０の受け台１６２が
通過する円形の大径開口部１５１ｂと、複数の位置決め
ピン１６３，１６３・が挿入される複数の小径開口部１
５１ｃ，１５１ｃ・が設けられている。

【００４１】各側の搬送機構１５２は、図８に示すよう
に、支持台１５１の側面に取付けられた水平なガイドレ
ール１５２ａと、ガイドレール１５２ａに移動自在に支
持されたスライダ１５２ｂと、スライダ１５２ｂを駆動
する駆動機構１５２ｃとを備えている。駆動機構１５２
ｃは、モータでベルトを駆動することにより、ベルトに
連結されたスライダ１５２ｂをガイドレール１５２ａに
沿って直進駆動する。スライダ１５２ｂは、上方に突出
するピン状の係合部１５２ｄを有している。係合部１５
２ｄは、支持台１５１上に載置されたキャリア５００の
外周歯の側部に係合する。

【００４２】即ち、両側の搬送機構１５２，１５２のス
ライダ１５２ｂ，１５２ｂが支持台１５１の一端部両側
に位置する状態で、キャリア収納部１４０から支持台１
５１の一端部上にキャリア５００が載置されることによ
り、キャリア５００の外周歯の両側部には両側のスライ
ダ１５２ｂ，１５２ｂの係合部１５２ｄ，１５２ｂが係
合する。この状態で、スライダ１５２ｂ，１５２ｂが支
持台１５１の他端部両側へ同期して移動することによ
り、キャリア５００は支持台１５１の他端部上まで搬送
され、キャリア位置合わせ部１６０に送られる。

【００４３】キャリア位置合わせ部１６０は、支持台１
５１の他端部と組み合わされているこのキャリア位置合
わせ部１６０は、図６及び図７に示すように、キャリア
５００を位置決めするための昇降板１６１と、ワーク４
００を載置する円形の受け台１６２とを備えている。昇
降板１６１は、上方に突出した複数の位置決めピン１６
３，１６３・を有している。受け台１６２は、昇降板１
６１の上方に位置し、下方の駆動機構１６４により、昇
降板１６１と共に昇降駆動される。

【００４４】即ち、キャリア位置合わせ部１６０は、上
段の受け台１６２の上面が、キャリア搬送部１５０の支
持台１５１の上面とほぼ面一となる状態を初期位置とす
る。従って、この初期位置では、複数の位置決めピン１
６３，１６３・は、支持板１５１の下方に位置する。こ
の状態で、キャリア５００が支持台１５１の他端部上に
搬送されると、キャリア５００の収容孔５１０は、支持
台１５１の大径開口部１５１ｂと合致する。その搬送が
終わると、昇降板１６１及び受け台１６２が上昇する。
この上昇により、複数の位置決めピン１６３，１６３・
は、支持台１５１の他端部に設けられた小径開口部１５
１ｃ，１５１ｃ・を通って、他端部上のキャリア５００
に設けられた複数の位置決めのための小径孔５２０，５
２０・に下方から挿入される。これにより、キャリア５
００は、支持台１５１の他端部上で位置決めされる。

【００４５】このとき、受け台１６２は、支持台１５１
の大径開口部１５１ｂ及びキャリア５００の収容孔５１
０を通って、キャリア５００の上方まで上昇する。上昇
した受け台１６２の上には、ワーク位置合わせ部１３０
で位置合わせされたワーク４００が、第１ワーク搬送部
１２０により吸着搬送され、載置される。この載置が終
わると、昇降板１６１及び受け台１６２は初期位置まで
下降する。これにより、支持台１５１の他端部上で位置
決めされたキャリア５００の収容孔５１０に受け台１６
２上のワーク４００が挿入され、ワーク４００がキャリ
ア５００と分離自在な合体状態に組み合わされる。

【００４６】両面研摩装置１００の第２ワーク搬送部１
７０は、この合体したワーク４００及びキャリア５００
を研摩装置本体１１０へ搬送する。この第２ワーク搬送
部１７０は、図９に示すように、水平なアーム１７１の
先端部に取付けられた吸着ヘッド１７２と、アーム１７
１をその基部を中心として水平面内で回転させると共に
垂直方向に昇降駆動する駆動機構１７３とを備えてい
る。

【００４７】吸着ヘッド１７２は、その下方に合体した
ワーク４００及びキャリア５００を水平に保持するため
に、下面に複数の吸着パッド１７４，１７４・・を装備
しており、この吸着と、アーム１７１の回転及び昇降に
伴う吸着ヘッド１７２の旋回及び昇降との組み合わせに
より、キャリア位置合わせ部１６０で合体したワーク４
００及びキャリア５００が研摩装置本体１１０の下側の
回転定盤１１１上へ搬送される。吸着ヘッド１７２に
は、後述するドレッサ収納部１９０の複数の支持ピン１
９３、１９３・との干渉を回避するために、複数の逃げ
孔１７２ａ，１７２ａ・が設けられている。

【００４８】ブラシ収納部１８０は、図１０に示すよう
に、複数枚のブラシ６００，６００・・を厚み方向に重
ねて支持する支持台１８１と、支持台１８１上のブラシ
６００，６００・・を保持する複数の保持部材１８２，
１８２とを備えている。支持台１８１を支持する支持軸
１８３は、垂直に固定されたガイドスリーブ１８４によ
り軸方向に移動自在に支持され、ガイドスリーブ１８４
に取付けられたボールネジ式の駆動機構１８５より軸方
向に駆動される。

【００４９】各ブラシ６００は、キャリア５００に対応
する形状の外歯車であり、回転定盤１１１，１１２の対
向面に装着される研摩布の清掃に使用される。この清掃
のために、ブラシ６００の上下面には複数のブラシ部６
１０，６１０・・が設けられている。ブラシ部６１０，
６１０・・を分散配置したのは、その吸着搬送を可能に
するためである。上面側のブラシ部６１０，６１０・・
と下面側のブラシ部は、ブラシ６００，６００・・を積
み重ねたときに相互干渉しないように、周方向に変位し
ている。保持部材１８２，１８２は、支持台１８１上の
ブラシ６００，６００・・の外周歯部に係合することに
より、ブラシ６００，６００・・を保持する。

【００５０】ドレッサ収納部１９０は、図１１に示すよ
うに、複数枚のドレッサ７００，７００・・を厚み方向
に積層して支持する支持台１９１と、支持台１９１上の
ドレッサ７００，７００・・を保持する複数の保持部材
１９２，１９２とを備えている。支持台１９１は、ドレ
ッサ７００，７００・・を厚み方向に隙間をあけて支持
するために、外径が上から下へ段階的に増大する複数の
支持ピン１９３，１９３・によりドレッサ７００，７０
０・・を支持する。支持台１９１を支持する支持軸１９
４は、垂直に固定されたガイドスリーブ１９５により軸
方向に移動自在に支持され、ガイドスリーブ１９５に取
付けられたボールネジ式の駆動機構１９６より軸方向に
駆動される。

【００５１】各ドレッサ７００は、キャリア５００に対
応する形状の外歯車である。ドレッサ７００の外周部上
下面には、回転定盤１１１，１１２の対向面に装着され
る研摩布の面慣らしを行うために、多数のダイヤモンド
ペレット等からなる研削部７１０，７１０・・が取付け
られている。研削部７１０，７１０・・をドレッサ７０
０の外周部に限定的に設けため、このドレッサ７００も
吸着搬送が可能になる。

【００５２】キャリア位置合わせ部１６０で合体したワ
ーク４００及びキャリア５００を研摩装置本体１１０に
吸着搬送する第２ワーク搬送部１７０は、ブラシ６００
及びドレッサ７００を研摩装置本体１１０に吸着搬送す
る搬送部を兼ねている。このため、ブラシ収納部１８０
及びドレッサ収納部１９０は、第２ワーク搬送部１７０
の吸着ヘッド１７２の旋回円弧の真下に配置されてい
る。

【００５３】次に、上記両面研摩設備を用いたシリコン
ウエーハの自動両面ポリッシング操作について説明す
る。

【００５４】両面研摩装置１００は、バスケット搬送装
置３００の昇降機構３２０に停止した搬送バスケット３
１０から複数枚のワーク４００、４００・・を第１ワー
ク搬送部１２０により搬入する。具体的には、第１ワー
ク搬送部１２０の吸着アーム１２１により搬送バスケッ
ト３１０内のワーク４００，４００・・を上から順番に
吸着し、ワーク位置合わせ部１３０の図示されない台上
に載置する。ワーク４００，４００・・の取り出しに伴
い、搬送バスケット３１０は昇降機構３２０により１ピ
ッチずつ上方へ駆動される。

【００５５】ワーク位置合わせ部１３０の図示されない
台上にワーク４００が載置されると、把持部材１３１，
１３１が接近する。これにより、ワーク４００は所定位
置に位置決めされる。

【００５６】搬送バスケット３１０内のワーク４００，
４００・・の搬入と並行して、キャリア収納部１４０内
のキャリア５００，５００・・がキャリア搬送部１５０
により支持台１５１の一端部上から他端部上へ搬送さ
れ、キャリア位置合わせ部１６０に送られる。キャリア
位置合わせ部１６０に送られたキャリア５００は、昇降
板１６１及び受け台１６２が上昇し、複数の位置決めピ
ン１６３，１６３・が上昇することにより、所定位置に
位置決めされる。

【００５７】昇降板１６１及び受け台１６２が上昇する
と、第１ワーク搬送部１２０の吸着アーム１２１によ
り、ワーク位置合わせ部１３０からその受け台１６２上
にワーク４００が搬送される。ここで、第１ワーク搬送
部１２０の吸着アーム１２１は、ワーク位置合わせ部１
３０で位置合わせされたワーク４００を上方から吸着し
て受け台１６２上に搬送するだけであるので、ワーク位
置合わせ部１３０でワーク４００が所定位置にあれば、
受け台１６２上でもワーク４００は所定位置に位置決め
されることになり、これにより、ワーク４００はその下
の位置決めされたキャリア５００の収容孔５１０に対し
て正確に位置決めされることになる。

【００５８】そして、昇降板１６１及び受け台１６２が
初期位置に下降することにより、ワーク４００はキャリ
ア５００の収容孔５１０に確実に挿入される。

【００５９】このように、研摩装置本体１１０の外側で
位置決めされたワーク４００及びキャリア５００を、研
摩装置本体１１０の外側で分離自在な合体状態に組み合
わせることにより、その合体操作が確実に行われる。従
って、作業員による監視及び手直しが不要になる。しか
も、ワーク位置合わせ部１３０へのワーク４００の搬送
が、吸着式の簡単な第１ワーク搬送部１２０により行わ
れ、第１ワーク搬送部１２０に複雑な誘導機構等を設け
る必要がないので、装置構成も簡単になる。

【００６０】ワーク位置合わせ部１３０でワーク４００
とキャリア５００の合体が終わると、そのワーク４００
及びキャリア５００が、第２ワーク搬送部１７０により
合体状態のまま研摩装置本体１１０の下側の回転定盤１
１１上の定位置に搬送される。このとき、研摩装置本体
１１０では、上側の回転定盤１１２は上昇し、複数の自
転手段１１４，１１４・・は下降している。

【００６１】下側の回転定盤１１を所定角度ずつ回転さ
せる割り出し操作を行いながら、回転定盤１１１上の定
位置へのワーク４００及びキャリア５００の搬送を繰り
返すことにより、複数枚のワーク４００，４００・・が
下側の回転定盤１１１上に供給される。回転定盤１１１
上の定位置ヘワーク４００及びキャリヤ５００を順番に
搬送する第２ワーク搬送部１７０は、回転定盤１１１上
の複数位置へ振り分け搬送を行うものと比べて構造が簡
単であり、搬送精度も高い。このとき、複数の自転手段
１１４，１１４・・は下降しているため、回転定盤１１
１上のキャリヤ５００，５００・・と噛み合わない。一
方、センタギヤ１１３は回転定盤１１１上のキャリヤ５
００，５００・・に噛み合うが、回転定盤１１１上のキ
ャリヤ５００，５００・・が回転定盤１１１に対して相
対移動しないように、回転定盤１１１の回転に同期して
駆動される。これらのため、下側の回転定盤１１１上に
供給されたワーク４００，４００・・は、回転定盤１１
１の割り出し操作によっても、回転定盤１１１上での不
用意な移動を生じない。

【００６２】下側の回転定盤１１１上へのワーク４００
及びキャリア５００の搬送が終了すると、複数の自転手
段１１４，１１４・・が定位置まで上昇すると共に、上
側の回転定盤１１２が下降する。これにより、回転定盤
１１１上の複数のワーク４００，４００・・は研摩布に
より上下から挟まれる。この状態で、回転定盤１１１，
１１２間に砥液を供給しながら、回転定盤１１１，１１
２を逆方向に回転させる。また、キャリア５００，５０
０・・に噛み合うセンタギヤ１１３及び自転手段１１
４，１１４・・を同期して回転駆動する。これにより、
キャリア５００，５００・・は回転定盤１１１，１１２
間の定位置で自転を続け、キャリア５００，５００・・
に保持されたワーク４００，４００・・は偏心回転運動
を行う。これにより、各ワーク４００の両面がポリッシ
ングされる。

【００６３】回転定盤１１１，１１２間のキャリア５０
０，５００・・を定位置で自転させるこの研摩装置本体
１１０は、従来の公転を伴う遊星歯車方式のものと比べ
て、大型のインターナルギヤが不要となることにより、
高い研摩精度を維持しつつ装置価格の低減を図ることが
できる。また、自転手段１１４，１１４・・を昇降式と
することにより、ワーク４００，４００・・を供給する
ときの回転定盤１１１の割り出し操作も、回転定盤１１
１及びセンタギヤ１１３の回転だけで簡単に行われる。
センタギヤ１１３を自転手段１１４，１１４・・と同様
に昇降式とすれば、回転定盤１１１のみの回転で割り出
し操作が可能になる。

【００６４】ワーク４００，４００・・の両面ポリッシ
ングが終了すると、上下の回転定盤１１１，１１２は原
点位置に停止する。その停止後、上側の回転定盤１１２
に設けられた複数のノズル１１２ｂ，１１２ｂ・・から
水等の液体を噴射しつつ、その回転定盤１１２を上昇さ
せる。また、下側の回転定盤１１１に設けられた複数の
ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・から吸引を行う。

【００６５】このとき、上下の回転定盤１１１，１１２
は原点位置に停止しているので、ノズル１１２ｂ，１１
２ｂ・・はワーク４００，４００・・の上面に対向して
おり、ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・はワーク４００，
４００・・の下面に対向している。このため、ワーク４
００，４００・・は上方からの液体噴射による押圧と下
方への吸引を受け、上側の回転定盤１１２の上昇時に、
砥液等の液体の溜まった下側の回転定盤１１１の側に確
実に保持される。このため、ワーク４００，４００・・
の乾燥が防止される。しかも、ワーク保持力は、上方か
らの押圧力も下方への吸引力も共に流体圧であるため、
ワーク４００，４００・・にダメージを与える危険がな
い。更に、上方からの液体噴射は、ワーク４００，４０
０・・の乾燥を積極的に防止する。

【００６６】下側の回転定盤１１１に設けられた複数の
ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・による下方への吸引は、
回転定盤１１上に溜まった砥液等の液体を排出し、ワー
ク４００，４００・・の下面乾燥の原因になる危険性が
あるので、その吸引時間を短時間とし、吸引そのものの
省略も可能である。ノズル１１１ｂ，１１１ｂ・・によ
る下方への吸引を省略しても、ノズル１１２ｂ，１１２
ｂ・・からの液体による上方からの押圧が強力なため、
ワーク４００，４００・・が上側の回転定盤１１２の側
へ移行する危険は殆どない。

【００６７】上側の回転定盤１１２が定位置まで上昇す
ると、第２ワーク搬送部１７０により、下側の回転定盤
１１１上からワーク位置合わせ部１３０へワーク４０
０，４００・・をキャリア５００，５００・・と合体状
態のまま搬送する。この排出時にも、下側の回転定盤１
１を所定角度ずつ回転させる割り出し操作を行う。

【００６８】ワーク位置合わせ部１３０へ搬送されたワ
ーク４００及びキャリア５００は、ワーク位置合わせ部
１３０の合体時と逆の操作により分離される。キャリア
５００から分離されたワーク４００は、第１ワーク搬送
部１２０により搬送バスケット３１０に収容され、残っ
たキャリア５００はキャリア搬送部１５０によりキャリ
ア収納部１４０に収容される。

【００６９】このように、両面ポリッシング後のワーク
４００，４００・・は、ワーク供給に使用される第２ワ
ーク搬送部１７０、ワーク位置合わせ部１３０及び第１
ワーク搬送部１２０などを利用して、両面研摩装置１０
０の外に排出され、搬送バスケット３１０によりローダ
・アンローダ装置２００へ搬送される。

【００７０】１回の両面ポリッシング作業が終了する
と、次の両面ポリッシングを開始する前に、ブラシ収納
部１８０に収納されている複数のブラシ６００，６００
・・が、第２ワーク搬送部１７０により下側の回転定盤
１１１上へ順次搬送される。この搬送も、ワーク４００
及びキャリア５００の搬送と同様に行われ、回転定盤１
１１は割り出し操作を行う。また、ブラシ収納部１８０
ではブラシ６００の搬出ごとに支持台１８１が１ピッチ
ずつ上昇して、最上段のブラシ６００を搬出位置へ移動
させる。

【００７１】下側の回転定盤１１１上へのブラシ６０
０，６００・・の搬送が終わると、上側の回転定盤１１
２を下降させ、上下の研摩布間にブラシ６００，６００
・・を挟む。この状態で、回転定盤１１１，１１２を逆
方向に回転させつつ、ブラシ６００，６００・・に噛み
合うセンタギヤ１１３及び自転手段１１４，１１４・・
を同期して回転駆動する。これにより、上下の研摩布が
ブラシ６００，６００・・により清掃される。

【００７２】上下の研摩布の清掃が終わると、上側の回
転定盤１１２を上昇させ、第２ワーク搬送部１７０によ
り、下側の回転定盤１１１上からブラシ収納部１８０へ
ブラシ６００，６００・・を搬送する。このブラシ排出
時にも、下側の回転定盤１１を所定角度ずつ回転させる
割り出し操作を行う。

【００７３】ブラシ６００，６００・・の排出が終わる
と、次のワーク４００，４００・・の両面ポリッシング
を開始する。

【００７４】数回の両面ポリッシング作業が終了する
と、次の両面ポリッシングを開始する前に、ドレッサ収
納部１８０に収納されている複数のドレッサ７００，７
００・・が、第２ワーク搬送部１７０により、下側の回
転定盤１１１上へ順次搬送される。この搬送も、ブラシ
６００の搬送と同様に行われ、回転定盤１１１は割り出
し操作を行い、ドレッサ収納部１９０ではドレッサ７０
０の搬出ごとに支持台１９１が１ピッチずつ上昇して、
最上段のドレッサ７００を搬出位置へ移動させる。

【００７５】下側の回転定盤１１１上へのドレッサ７０
０，７００・・の搬送が終わると、上側の回転定盤１１
２を下降させ、上下の研摩布間にドレッサ７００，７０
０・・を挟む。この状態で、回転定盤１１１，１１２を
逆方向に回転させつつ、ドレッサ７００，７００・・に
噛み合うセンタギヤ１１３及び自転手段１１４，１１４
・・を同期して回転駆動する。これにより、上下の研摩
布がドレッサ７００，７００・・により面慣らしされ
る。

【００７６】ドレッサ７００，７００・・による上下の
研摩布の面慣らしが終わると、上側の回転定盤１１２を
上昇させ、第２ワーク搬送部１７０により、下側の回転
定盤１１１上からドレッサ収納部１８０へドレッサ７０
０，７００・・を搬送する。このドレッサ排出時にも、
下側の回転定盤１１を所定角度ずつ回転させる割り出し
操作を行う。

【００７７】ドレッサ７００，７００・・の排出が終わ
ると、ブラシ６００，６００・・による研摩布の清掃を
行ってから、次のワーク４００，４００・・の両面ポリ
ッシングを開始する。

【００７８】このように、両面研摩装置１００は、ブラ
シ６００，６００・・を収納するブラシ収納部１８０及
びそのブラシ６００，６００・・を下側の回転定盤１１
１上へ搬送する第２ワーク搬送部１７０を備え、研摩布
のブラシングを自動で行うことができるので、１回のポ
リッシングごとと言うような頻繁なブラシングが可能で
ある。従って、ポリッシングの品質を高めることができ
る。しかも、ブラシ６００，６００・・を下側の回転定
盤１１１上へ搬送する第２ワーク搬送部１７０は、ワー
ク４００，４００・・を回転定盤１１１上へ搬送するも
のであり、これらの搬送を兼用するので、装置構成が簡
単である。

【００７９】また、両面研摩装置１００は、ドレッサ７
００，７００・・を収納するドレッサ収納部１９０及び
そのドレッサ７００，７００・・を下側の回転定盤１１
１上へ搬送する第２ワーク搬送部１７０を備え、研摩布
のドレッシングを自動で行うことができるので、数回の
ポリッシングに１回と言うような頻繁なドレッシングが
可能であり、１回のポリッシングごとのドレッシングさ
えも可能である。従って、ポリッシングの品質をより一
層高めることができる。しかも、ドレッサ７００，７０
０・・の搬送を行う第２ワーク搬送部１７０は、ワーク
４００，４００・・を回転定盤１１１上へ搬送するもの
であり、これらの搬送を兼用するので、装置構成が簡単
である。

【００８０】なお、上記実施形態では、両面研摩装置１
００は、シリコンウエーハのポリッシングを行うもので
あるが、シリコンウエーハのラッピングにも適用可能で
あり、シリコンウエーハ以外のポリッシングやラッピン
グにも適用可能である。

【００８１】また、両面研摩装置１００の研摩装置本体
１１０は、回転定盤１１１，１１２間の定位置でキャリ
ア５００，５００・・の自転のみを行うものであるが、
自転と公転を組み合わせた遊星歯車方式であってもよ
い。

【００８２】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の両面研摩
方法及び装置は、両面研摩終了後の回転定盤の分離の際
に、回転定盤間のワークを、上側からの液体噴射及び／
又は下側への吸引という流体圧により、下側の回転定盤
の側に確実に保持する。これにより、そのワークの自動
排出を可能にする。しかも、ワークの機械的なダメージ
及び乾燥を防止し、両面研摩ワークの仕上がり品質を向
上させる。

【００８３】このように、本発明の両面研摩方法及び装
置は、高品質な両面研摩を低コストで実施できるので、
シリコンウエーハ、とりわけ高い仕上がり品質が要求さ
れる１２インチウエーハのポリッシングに特に適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る両面研摩設備の平面図
である。

【図２】同両面研摩設備に使用されている両面研摩装置
の平面図でる。

【図３】下側の回転定盤の平面図である。

【図４】下側の回転定盤の縦断面図である。

【図５】上側の回転定盤の縦断面図である。

【図６】ワークとキャリアを合体させる合体機構の平面
図である。

【図７】合体機構の側面図である。

【図８】合体機構内のキャリア搬送機構の側面図であ
る。

【図９】ワークを下定盤上へ供給する供給機構の平面図
及び側面図である。

【図１０】ブラシ収納部の平面図及び側面図である。

【図１１】ドレッサ収納部の平面図及び側面図である。

【図１２】両面研摩装置の概略構成図である。

【図１３】図１２のＡ−Ａ線矢示図である。

【符号の説明】

１００ 両面研摩装置 １１０ 研摩装置本体 １１１，１１２ 回転定盤 １１１ｂ，１１２ｂ 流体ノズル １１３ センタギヤ １１４ 自転手段 １２０ 第１ワーク搬送部 １３０ ワーク位置合わせ部 １４０ キャリア収納部 １５０ キャリア搬送部 １６０ キャリア位置合わせ部 １７０ 第２ワーク搬送部 １８０ ブラシ収納部 １９０ ドレッサ収納部 ２００ ローダ・アンローダ装置 ３００ バスケット搬送装置 ４００ ワーク ５００ キャリア ６００ ブラシ ７００ ドレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 健 大阪府柏原市河原町１番22号 株式会社柏 原機械製作所内 (72)発明者 田中 丙午 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA18 AB04 AB08 AC04 BA05 BB03 BB04 BC02 CB02 CB04 DA06 DA09 DA18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研摩すべきワークを保持する複数のキャ
   リアを、上下の回転定盤間で少なくとも自転させること
   により、複数のキャリアに保持された複数のワークを同
   時に両面研摩する両面研摩方法において、上側の回転定
   盤及び／又は下側の回転定盤に、定盤表面に開口する複
   数の流体ノズルを回転定盤間の複数のワークに対向する
   ように設け、上下の回転定盤間で両面研摩を終えた後、
   上下の回転定盤を離反させる際に、上側の流体ノズルか
   らの液体噴射及び／又は下側の流体ノズルによる吸引に
   より、複数のワークを下側の回転定盤上に保持すること
   を特徴とする両面研摩方法。
2. 【請求項２】 複数の流体ノズルを少なくとも上側の回
   転定盤に設け、上下の回転定盤を離反させる際に、上側
   の回転定盤に設けられた流体ノズルから液体を噴射する
   ことを特徴とする請求項１に記載の両面研摩方法。
3. 【請求項３】 研摩すべきワークを保持する複数のキャ
   リアを、上下の回転定盤間で少なくとも自転させること
   により、複数のキャリアに保持された複数のワークを同
   時に両面研摩する両面研摩装置において、上側の回転定
   盤及び／又は下側の回転定盤に、定盤表面に開口する複
   数の流体ノズルを回転定盤間の複数のワークに対向する
   ように設け、上側の回転定盤に設けられた複数の流体ノ
   ズルについては液体供給機構と接続し、下側の回転定盤
   に設けられた複数の流体ノズルについては吸引機構と接
   続したことを特徴とする両面研摩装置。
4. 【請求項４】 複数の流体ノズルを少なくとも上側の回
   転定盤に設け、その流体ノズルを液体供給機構と接続し
   たことを特徴とする請求項３に記載の両面研摩装置。