JP7812705B2

JP7812705B2 - 加工装置

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Publication number: JP7812705B2
Application number: JP2022045330A
Authority: JP
Inventors: 大齋藤; 晋也山田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2026-02-10
Anticipated expiration: 2042-03-22
Also published as: JP2023139675A

Description

本発明は、ウェーハを加工する加工装置に関する。

チャックテーブルに保持されたウェーハにスラリーを供給して研磨パッドを用いてウェーハの上面を研磨する研磨装置は、研磨後のウェーハの上面を洗浄する洗浄ユニットと、チャックテーブルから洗浄ユニットにウェーハを搬送する搬送ユニットとを備えている。この搬送ユニットは、特許文献１―４に開示されているように、ウェーハの外周縁をエッジクランプによって保持し、上面に水層を形成して搬送している。ウェーハの上面に形成した水層によって上面を濡れた状態に維持することで、スラリーの固着を防止している。

チャックテーブルが保持しているウェーハを搬送ユニットのエッジクランプが保持する際は、チャックテーブルの保持面から水とエアとの混合液を噴出させ、混合液によって保持面から浮上したウェーハをエッジクランプで保持している。

特開２０１８－０５６４８８号公報特開２００９－２５２８７７号公報特開２０１１－０９１２４６号公報特開２０１４－００４６５８号公報

保持面とウェーハとの間に介在する混合液の気泡は、ウェーハの外周縁に至り破裂する。その気泡の破裂によって、混合液によって浮いているウェーハはばたつく。そして、このばたつきによって、ウェーハが傾く。そのため、傾いた状態のウェーハをエッジクランプが保持することとなり、この傾きによって上面に供給した水が垂れ落ち、水層を形成することができないという問題がある。

したがって、ウェーハを洗浄ユニットに搬送するウェーハ搬送ユニットを備える加工装置は、ウェーハを水平な状態で保持して上面に水層を形成した状態を維持して、洗浄ユニットにウェーハを搬送するという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、保持面で保持したウェーハを加工する加工装置であって、該保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、該保持面に保持されたウェーハを加工する加工ユニットと、ウェーハの上面を洗浄する洗浄ユニットと、ウェーハを搬送する搬送ユニットと、制御部とを備え、該搬送ユニットは、ウェーハを保持する搬送パッドと、該搬送パッドを移動させる移動機構とを備え、該搬送パッドは、保持するウェーハの周方向に間隔をあけて少なくとも３つの爪を配置するプレートと、該爪を該プレートの下面に平行な方向に水平移動させる水平移動機構と、該プレートのうち該爪に囲まれた部分の下面に開口して該加工ユニットが加工したウェーハの被加工面に均等に圧力を加えるように水を噴射する複数の水噴射口と、を備え、該制御部は、該保持面が保持したウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に隙間が形成されるように該搬送パッドを移動させて該爪が該ウェーハの外周を囲むことと、該保持面から水とエアとの混合流体を噴出させて該保持面と該ウェーハの下面との間に混合液層を形成するとともに、該プレートの該水噴射口から水を噴射して該ウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に水層を形成することと、該ウェーハの外周を囲っている該爪を互いに接近する方向に移動させ、該爪が該ウェーハの外周縁と下面とを支持することと、該ウェーハの被加工面に形成した該水層を維持し、該爪が支持した該ウェーハを該洗浄ユニットに搬送することと、を制御することを特徴とする。
ウェーハの被加工面は、ウェーハの中央部に形成された円形の凹部の底面である場合がある。
また、該爪は、該保持面に垂直な方向に昇降自在に該プレートに配置されていることが望ましい。

本発明によれば、チャックテーブルの保持面とウェーハの下面との間の隙間に形成された混合液層に含まれる気泡がウェーハの外周端で破裂した場合であっても、プレートの下面に開口する複数の水噴射口から供給される水によってウェーハの被加工面（上面）の全面に亘って水層が供給され、この水層によって爪で下面を支持されているウェーハの被加工面には下向きの均等な圧力が加えられるため、ウェーハがバタつくことがなく、ウェーハは、傾くことなく水平状態を維持する。したがって、ウェーハを、その上面に水層を形成した状態を維持したまま洗浄ユニットへと搬送することができ、加工時にウェーハの被加工面に付着した研削屑やスラリーなどの異物がウェーハを洗浄ユニットへと搬送する間に乾燥することがなく、ウェーハの被加工面に付着した異物は、洗浄ユニットにおいて確実に除去される。

本発明に係る加工装置の一形態としての研磨装置の破断斜視図である。研削加工されたウェーハの斜視図である。第２の搬送ユニットの要部の斜視図である。第２の搬送ユニットの搬送パッドの下降前の状態を示す破断側面図である。図４のＡ部拡大詳細図である。第２の搬送ユニットをプレートとウェーハとの間に隙間が形成されるまで下降させた状態を示す破断側面図である。第２の搬送ユニットのプレートの下面とウェーハの被研磨面との間に水層を形成し、チャックテーブルの保持面とウェーハの下面との間に気液混合層を形成した状態を示す破断側面図である。第２の搬送ユニットのエッジクランプ機構によってウェーハをクランプしてチャックテーブルの保持面から離脱させた状態を示す破断側面図である。

［研磨装置の構成］
図１に示す研磨装置１は、被研磨物である円板状のウェーハを研磨加工する装置であって、保持面１１でウェーハを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された１００を研磨加工する加工ユニット３０と、ウェーハの上面（被研磨面）を洗浄する洗浄ユニット５０と、ウェーハ１００を搬送する第１の搬送ユニット６１及び第２の搬送ユニット６２と、制御部９０とを備えている。

図２に示すウェーハ１００は、単結晶のシリコン母材で構成されており、図２に示す状態において下方を向いている表面１０３には、複数の不図示のデバイスが形成されている。そして、ウェーハ１００は、その表面１０３側がチャックテーブル１０の保持面１１に吸引保持され、裏面１０４が研磨加工の前工程である研削加工によって所定の厚みに研削されている。

具体的には、図２に示すように、ウェーハ１００は、その裏面１０４のうち、デバイスが形成されていない領域に対応する外周部分が研削されず、デバイスが形成されている領域に対応する中央部のみが不図示の研削砥石によって研削される。この結果、研削後のウェーハ１００の裏面１０４の中央部には円形の凹部１０１が形成され、この凹部１０１の外周側に当初の厚さが維持された円環状の凸部が補強部１０２として形成される。このように中央の円形の凹部１０１の周囲に円環状の補強部１０２が形成されたウェーハ１００は、補強部１０２によって剛性が高められ、その後の取り扱いが容易になる。なお、研磨装置１による研磨の対象となるウェーハは、図２に示したウェーハ１００に限られず、裏面が平坦なウェーハであってもよい。

チャックテーブル１０は、円板状の部材であって、図１及び図４に示すように、その中央部に形成された円形の凹部１２には、多孔質のセラミックなどで構成された円板状のポーラス部材１３が組み込まれている。そして、ポーラス部材１３は、その上面が円板状のウェーハ１００を吸引保持する保持面１１を構成している。

ここで、ポーラス部材１３には、図４～図７に示すように、真空ポンプなどの吸引源１４、エアコンプレッサなどのエア供給源１５及びウォータポンプなどの水供給源１６がそれぞれ接続されている。具体的には、ポーラス部材１３には、配管１７が接続されており、この配管１７からは真空配管１８とエア配管１９と水配管２０とが分岐している。そして、真空配管１８には、可変オリフィス２１と電磁開閉弁２２とを介して吸引源１４が接続され、エア配管１９には、可変オリフィス２３と電磁開閉弁２４とを介してエア供給源１５が接続され、水配管２０には、可変オリフィス２５と電磁開閉弁２６とを介して水供給源１６が接続されている。なお、３つの電磁開閉弁２２，２４，２６は、図１に示す制御部９０にそれぞれ電気的に接続されており、その開閉が制御部９０によって制御される。

また、チャックテーブル１０は、その下方に配置された不図示のモータを含む回転駆動機構によって、その垂直な中心軸回りに所定の速度で回転駆動される。なお、不図示のモータは、図１に示す制御部９０に電気的に接続されており、その駆動が制御部９０によって制御される。

研磨装置１は、図１に示すように、Ｙ軸方向（前後方向）に長い矩形ボックス状のベース２を備えており、このベース２の内部には、矩形ブロック状の内部ベース３が収容されている。そして、この内部ベース３上には、チャックテーブル１０をＹ軸方向（前後方向）に沿って移動させるための水平移動機構４が設けられている。この水平移動機構４は、ブロック状のスライダ５を備えており、このスライダ５は、Ｙ軸方向（前後方向）に沿って互いに平行に配置された左右一対のガイドレール６に沿ってＹ軸方向に摺動可能である。したがって、このスライダ５に支持されたチャックテーブル１０とこれを回転駆動する不図示の回転駆動機構は、スライダ５と共にＹ軸方向に沿って摺動可能である。

そして、内部ベース３上の左右一対のガイドレール６の間には、Ｙ軸方向（前後方向）に延びる回転可能なボールネジ軸７が配設されており、このボールネジ軸７のＹ軸方向一端（図１の左端）は、駆動源である正逆転可能なモータ８に連結されている。また、ボールネジ軸７のＹ軸方向他端（図１の右端）は、内部ベース３上に立設された軸受９によって回転可能に支持されている。なお、ボールネジ軸７には、スライダ５から下方に向かって突設された不図示のナット部材が螺合挿通している。なお、モータ８は、制御部９０に電気的に接続されており、その駆動が制御部９０によって制御される。

したがって、モータ８によってボールネジ軸７を正逆転させると、このボールネジ軸７に螺合挿通する不図示のナット部材がスライダ５と共にボールネジ軸７に沿ってＹ軸方向（前後方向）に摺動するため、このスライダ５と共にチャックテーブル１０もＹ軸方向に沿って一体的に移動する。この結果、チャックテーブル１０の保持面１１に吸引保持された被研磨物であるウェーハ１００もＹ軸方向に沿って移動する。

また、図１に示すように、ベース２の上面には、Ｙ軸方向に長い矩形の開口部２７が形成されており、この開口部２７にはチャックテーブル１０がＹ軸方向に移動可能に配置されている。そして、ベース２の上面に開口する開口部２７のチャックテーブル１０の周囲は、矩形プレート状のカバー２８によって覆われており、開口部２７のカバー２８の前後（－Ｙ方向と＋Ｙ方向）の部分は、カバー２８と共に移動して伸縮する蛇腹状の伸縮カバー２９によってそれぞれ覆われている。したがって、チャックテーブル１０がＹ軸方向のどの位置にあっても、開口部２７が伸縮カバー２９によって覆われており、開口部２７からベース２の内部への異物の侵入が防がれる。

ウェーハ１００の裏面１０４を研磨加工する加工ユニット（研磨機構）３０は、Ｚ軸方向の回転中心軸を有するスピンドル３１と、スピンドル３１を回転可能に支持するハウジング３２と、スピンドル３１を回転駆動するスピンドルモータ３３と、スピンドル３１の下端に接続されたマウント３４と、マウント３４の下面に着脱可能に装着された円板状の研磨パッド３５とを備えている。なお、研磨パッド３５は、円板状の基台３５１の下面に、不織布やウレタンなどの円板状のパッド材３５２を接着して構成されている。
なお、スピンドルモータ３３は、制御部９０に電気的に接続されており、その駆動が制御部９０によって制御される。

また、図１に示すように、ベース２の上面の＋Ｙ軸方向端部（後端部）上には、コラム３６が立設されており、このコラム３６の－Ｙ軸方向端面（前面）には昇降機構４０が設けられている。この昇降機構４０は、加工ユニット３０をチャックテーブル１０の保持面１１に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降動させるものであって、ハウジング３２の背面に取り付けられた矩形プレート状の昇降板４１及び昇降板４１に取り付けられハウジング３２を支持するホルダ４５を、ハウジング３２、ハウジング３２に保持されたスピンドル３１やスピンドルモータ３３、研磨パッド３５などと共に左右一対のガイドレール４２に沿ってＺ軸方向に昇降動させる。ここで、左右一対のガイドレール４２は、コラム３６の前面に垂直且つ互いに平行に配設されている。

そして、図１に示すように、左右一対のガイドレール４２の間には、回転可能なボールネジ軸４３がＺ軸方向（上下方向）に沿って立設されており、ボールネジ軸４３の上端は、駆動源である正逆転可能なモータ４４に連結されている。また、ボールネジ軸４３の下端は、不図示の軸受によってコラム３６に回転可能に支持されており、このボールネジ軸４３には、昇降板４１の背面に後方（＋Ｙ軸方向）に向かって水平に突設された不図示のナット部材が螺合挿通している。なお、モータ４４は、制御部９０に電気的に接続されており、その駆動が制御部９０によって制御される。

洗浄ユニット５０は、加工ユニット３０によって研磨されたウェーハ１００を洗浄してその被研磨面に付着したスラリーや加工屑を除去するものであって、研磨加工後のウェーハ１００を保持して回転するスピンナーテーブル５１と、ウェーハ１００の被研磨面に向けて洗浄水や高圧エアを噴射する噴射ノズル５２を備えている。

図１に示すように、ベース２の前端側（－Ｙ軸方向端部）には、研磨加工前の複数のウェーハ１００を収納するカセット１１１と、研磨加工後のウェーハ１００を収納するカセット１１２とが配置されている。カセット１１１及びカセット１１２の＋Ｙ方向側には、カセット１１１及びカセット１１２に対してウェーハ１００を搬出入するための搬出入ユニット１１４が配設されている。この搬出入ユニット１１４は、ウェーハ１００を保持する保持部１１５と、水平方向の軸を中心として保持部１１５を回転させて保持部１１５の表裏を反転させる反転駆動部１１６と、保持部１１５及び反転駆動部１１６を旋回させるアーム部１１７と、保持部１１５、反転駆動部１１６及びアーム部１１７を昇降させる昇降駆動部１１８とを備えている。

搬出入ユニット１１４の保持部１１５の可動範囲には、位置合わせユニット１１３が配設されている。位置合わせユニット１１３は、ウェーハ１００が載置される位置合わせテーブル１１９と、位置合わせテーブル１１９の径方向に移動可能な複数の位置合わせピン１２０とを備えており、位置合わせテーブル１１９にウェーハ１００が載置された状態で位置合わせピン１２０が互いに近づく方向に移動することにより、ウェーハ１００が一定の位置に位置合わせされる。

位置合わせユニット１１３の近傍には、ウェーハ１００を位置合わせユニット１１３からチャックテーブル１０に搬送する第１の搬送ユニット６１が配設されている。第１の搬送ユニット６１は、ウェーハ１００を吸引保持する保持部６１１と、保持部６１１を旋回させるアーム部６１２と、保持部６１１及びアーム部６１２を昇降させる昇降駆動部６１３とを備えている。

第１の搬送ユニット６１の－Ｘ方向側には、研磨加工後のウェーハ１００を洗浄ユニット５０に搬送する第２の搬送ユニット６２が配設されている。
以下、第２の搬送ユニット６２の構成の詳細を図３～図５に基づいて説明する。

第２の搬送ユニット６２は、昇降及び旋回可能なアーム６３の水平部６３１の先端に取り付けられた搬送パッド６４と、搬送パッド６４をアーム６３と共に上下方向（Ｚ軸方向）に昇降動させる移動機構６５（図４参照）を備えている。

上記搬送パッド６４は、エッジクランプ機構によってウェーハ１００を水平に支持する部材であって、図３に示すように、円板状のプレート６６と、プレート６６の外周部の周方向３箇所に等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で垂直に挿通支持されたピン状の爪部材６７（図３には、１つのみ図示）と、爪部材６７をプレート６６の径方向に沿って水平移動させる水平移動機構６８を備えている。なお、プレート６６は矩形状に形成されていてもよい。
また、爪部材６７は、３つ以上で有れば３つに限定するものではない。また、等角度ピッチでなくてもよい。

また、図３に示すように、アーム６３の水平部６３１の先端には円環状の取付部６３２が形成されており、この取付部６３２の周方向３箇所に等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で上下方向に挿通するボルト６９によってプレート６６がアーム６３の取付部６３２に水平に取り付けられている。そして、プレート６６の上面側には、円板状の回動プレート７０が配置されており、この回動プレート７０の周方向３箇所には円弧状の長孔７１が周方向に等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で形成されている。また、この回動プレート７０の中心部には、図４に示すように、円孔７２が形成されている。

そして、上記回動プレート７０に形成された３つの長孔７１には、前記ボルト６９が挿通している。したがって、回動プレート７０は、各ボルト６９が各長孔７１内で相対的に摺動可能な角度範囲で軸中心回りに回動することができる。また、回動プレート７０の外周の周方向３箇所からは、アーム部７０１（図３には、１つのみ図示）が周方向に等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で径方向外方に向かって一体に突設されている。そして、回動プレート７０の外周に突設された各アーム部７０１と、各爪部材６７のプレート６６の上方に突出する上端部とはリンク７３によってそれぞれ互いに連結されており、各リンク７３は、その一端がピン７４によって各アーム部７０１に回動可能に枢着されている。ここで、プレート６６の各爪部材６７が設けられる周方向３箇所には、径方向に長い直線状の長孔７５（図４参照）がそれぞれ形成されており、各長孔７５に各爪部材６７がそれぞれ挿通している。したがって、各爪部材６７は、各長孔７５内で摺動可能な範囲でプレート６６の径方向（互いに接近及び離間する方向）に水平移動することができる。

また、図３に示すように、回動プレート７０の外周の１箇所からは、連結アーム７０２が径方向外方に向かって一体に突設されており、この連結アーム７０２には、プレート６６上に設置されたアクチュエータとしてのエアシリンダ７６から延びるピストンロッド７６１の先端が連結されている。なお、エアシリンダ７６は、これに圧縮エアが給排されることによって、ピストンロッド７６１が往復直線運動して回動プレート７０を回動させる。なお、エアシリンダ７６に対する圧縮エアの給排は、図１に示す制御部９０によって制御される。

ここで、回動プレート７０、エアシリンダ７６及びリンク７３は、各爪部材６７をプレート６６に形成された長孔７５に沿ってプレート６６の径方向に水平移動させる水平移動機構を構成しており、この水平移動機構と３つの爪部材６７は、その先端（下端）の爪６７１でウェーハ１００の外周縁と下面（エッジ部）とを把持してこれを保持するエッジクランプ機構を構成している。なお、爪部材６７は、フッ素系樹脂などの摩擦係数の小さな樹脂で構成されており、プレート６６は、酸化チタン、ガラス、アルミニウムなどの親水性の高い材料によって構成されている。

図４及び図５に示すように、プレート６６のうち３つの爪部材６７によって囲まれる部分の下部には凹状の水路７７が形成されており、この水路７７には垂直方向に延びる複数（多数）の水噴射通路７８が整然と（同一円周上に等角度ピッチで）形成されている。そして、これらの水噴射通路７８は、プレート６６の下面に水噴射口７８１（図５参照）としてそれぞれ開口している。

また、図４に示すように、プレート６６の下部に形成された水路７７には、プレート６６の中心部に上下方向に形成された水通路７９が連通しており、この水通路７９には、アーム６３の先端部に形成された円環状の取付部６３２と回動プレート７０の中心部に形成された円孔７２とを貫通して上下に延びる水配管８０の一端（下端）が連結されている。そして、水配管８０の他端は、電磁開閉弁８１を介して水供給源８２に接続されている。なお、電磁開閉弁８１は、図１に示す制御部９０に電気的に接続されており、その開閉動作は、制御部９０によって制御される。

以上のように構成された搬送パッド６４は、図４に示す前記移動機構６５によってアーム６３と共に上下方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降可能であるが、この移動機構６５は、次のように構成されている。

すなわち、移動機構６５は、図１に示すベース２の内部に収容されており、起立するコラム８３の垂直面に沿って配置されたガイドレール８４とボールネジ軸８５とを備えている。ここで、ボールネジ軸８５の上端は、コラム８３に固定された軸受８６によって回転可能に支持されており、ボールネジ軸８５の下端には、駆動源であるモータ８７とエンコーダ８８が取り付けられている。

また、ボールネジ軸８５には、アーム６３に取り付けられたナット部材８９が螺合挿通している。したがって、モータ８７が駆動されてボールネジ軸８５が正逆転されると、このボールネジ軸８５に螺合するナット部材８９とアーム６３とが搬送パッド６４と共に上下方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降動する。なお、モータ８７及びエンコーダ８８は、図１に示す制御部９０に電気的に接続されており、エンコーダ８８によって検出されたモータ８７の回転方向や回転速度、回転角度などは検出信号として制御部９０へと送信され、この検出信号に基づいて制御部９０がモータ８７の駆動を制御する。

制御部９０は、制御プログラムにしたがって演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリなどを備えている。

［研磨装置の作用及び効果］
次に、以上のように構成された研磨装置１によるウェーハ１００の研磨加工について説明する。

ウェーハ１００を研磨加工する際には、ウェーハ１００をチャックテーブル１０の保持面１１上にその表面１０３を下にして載置する。そして、制御部９０が図４に示す電磁開閉弁２２を開いて吸引源１４によってポーラス部材１３を真空引きすると、ポーラス部材１３に負圧が発生するため、図４に示すように、ポーラス部材１３の上面（保持面１１）上に載置されているウェーハ１００が負圧によって保持面１１上に吸引保持される。なお、このとき、他の電磁開閉弁２４，２６は共に閉じられている。

上記状態から、制御部９０は、図１に示す水平移動機構４を駆動してチャックテーブル１０を＋Ｙ軸方向（後方）に移動させ、チャックテーブル１０に吸引保持されているウェーハ１００を加工ユニット３０の研磨パッド３５の下方に位置決めする。すなわち、モータ８が起動されてボールネジ軸７が回転すると、このボールネジ軸７に螺合挿通する不図示のナット部材が取り付けられたスライダ５がチャックテーブル１０などと共に左右一対のガイドレール６に沿って＋Ｙ軸方向に摺動するため、チャックテーブル１０の保持面１１に保持されているウェーハ１００が加工ユニット３０の研磨パッド３５の下方に位置決めされる。

また、制御部９０は、不図示の回転駆動機構を駆動してチャックテーブル１０を所定の回転速度（例えば、３００ｒｐｍ）で回転させる。これと同時に、加工ユニット３０のスピンドルモータ３３を起動して研磨パッド３５を所定の速度（例えば、１０００ｒｐｍ）で回転させる。

上述のように、ウェーハ１００と研磨パッド３５がそれぞれ回転している状態で、昇降機構４０を駆動して研磨パッド３５を－Ｚ軸方向に下降させる。すなわち、モータ４４が駆動されてボールネジ軸４３が回転すると、このボールネジ軸４３に螺合挿通する不図示のナット部材が設けられた昇降板４１及びホルダ４５がハウジング３２や研磨パッド３５などと共に－Ｚ軸方向に下降する。すると、研磨パッド３５の下面（研磨面）がウェーハ１００の裏面１０４に接触する。このとき、不図示のスラリー供給源からスラリーが研磨パッド３５とウェーハ１００との接触面に供給される。すると、このスラリーによる化学的作用と研磨パッド３５による機械的作用とが相俟って、ウェーハ１００の凹部１０１の底面が研磨される。

加工ユニット３０においてウェーハ１００が研磨パッド３５によって研磨されると、チャックテーブル１０が－Ｙ方向に移動した後、第２の搬送ユニット６２によってウェーハ１００がチャックテーブル１０から洗浄ユニット５０へと搬送されるが、その過程を図４～図８にしたがって以下に説明する。

制御部９０は、第２の搬送ユニット６２のアーム６３を旋回させ、図４に示すように、アーム６３の先端に支持された搬送パッド６４をチャックテーブル１０の保持面１１に吸引保持されているウェーハ１００の上方に位置決めした状態で配置する。そして、制御部９０は、図４に示す状態から、移動機構６５のモータ８７を駆動してボールネジ軸８５を回転させ、とアーム６３と搬送パッド６４とを下方（－Ｚ軸方向）に向けて移動させる。このとき、プレート６６の外周部の周方向３箇所に設けられた爪部材６７の先端（下端）の爪６７１は、ウェーハ１００の外周を外側から囲むように配置されている。

そして、図６に示すように、ウェーハ１００の被研磨面と搬送パッド６４のプレート６６の下面との間に図６に示す隙間δ１が形成されると、制御部９０は、電磁開閉弁８１を開いて水供給源８２から水配管８０を経て搬送パッド６４のプレート６６の中心に形成された水通路７９へと水を供給するとともに、電磁開閉弁２４，２６を開いてエア供給源１５からエアを、水供給源１６から水を、それぞれ配管１７を経てポーラス部材１３へと供給する。なお、このとき、電磁開閉弁２２は閉じられている。

上述のように、エア供給源１５と水供給源１６からそれぞれエアと水がポーラス部材１３へと供給されると、ポーラス部材１３の保持面１１からエアと水を混合した混合流体が保持面１１から噴出され、保持面１１とウェーハ１００の表面１０３との間に隙間δ２が形成される。この隙間δ２に混合液層９２が形成される。この混合液層９２によってウェーハ１００がチャックテーブル１０の保持面１１から浮上し、ウェーハ１００が保持面１１から離脱される。そして、爪部材６７を互いに接近する方向に移動させウェーハ１００の外周縁を支持し、ウェーハ１００の下面に爪部材６７の爪６７１を進入させウェーハ１００の下面を支持可能にする。また、混合液層９２に含まれるエアの気泡によって水の表面張力が弱められるため、ウェーハ１００が混合液層９２から離脱し易くなる。
なお、隙間δ２が形成されるとウェーハ１００の被研磨面と搬送パッド６４のプレート６６の下面との間に隙間δ３が形成される。

そして、水供給源８２からプレート６６の中心部に形成された水通路７９へと水が供給されると、この水は、プレート６６の下部に形成された水路７７を経て図５に示した複数の水噴射通路７８を流れ、プレート６６の下面に開口する各水噴射口７８１からウェーハ１００の被研磨面の全体に亘って均等に圧力を加えるように、ウェーハ１００の被研磨面とプレート６６の下面との間の隙間δ３に水層９１が形成される。

チャックテーブル１０の保持面１１とウェーハ１００の表面１０３との間に形成された隙間δ２に形成された混合液層９２に含まれる気泡がウェーハ１００の外周端で破裂した場合であっても、プレート６６の下面に開口する複数の水噴射口７８１（図５参照）から供給される水によってウェーハ１００の被研磨面の全面に亘って水層が形成され、この水層によってウェーハ１００の被研磨面には下向きの均等な圧力が加えられるため、混合液層９２における気泡の破裂によってもウェーハ１００がバタつくことがなく、ウェーハ１００は、傾くことなく水平状態を維持する。また、爪部材６７によって、ウェーハ１００は、水平方向の移動が制限されている。この状態で、搬送パッド６４を上昇させることで、ウェーハ１００が混合液層９２から離脱される。混合液層９２からウェーハ１００が離脱されたら、水噴射口７８１から供給する水を止めてもよい。なお、隙間δ３に水層９１が形成されたら即時、水噴射口７８１から供給する水を止めてもよい。

次に、制御部９０が図３に示すエアシリンダ７６を駆動して、エアシリンダ７６のピストンロッド７６１を伸長させると、このピストンロッド７６１の先端が連結された回動プレート７０が図３の矢印７００方向に回動するため、リンク７３を介して各爪部材６７が長孔７５に沿って径方向内方（図３の矢印６７０方向）に移動し、図７に示すように、各爪部材６７の先端（下端）の爪６７１がウェーハ１００の外周縁と表面１０３とに係合し、ウェーハ１００は、その外周縁（エッジ部）が３つの爪６７１によってクランプされて水平に保持される。

上記状態から、制御部９０が移動機構６５のモータ８７を駆動してボールネジ軸８５を図８に示すように逆転させると、アーム６３とこれに支持された搬送パッド６４がウェーハ１００を水平に保持した状態で上昇するため、ウェーハ１００がチャックテーブル１０の保持面１１から離脱し、アーム６３が旋回することによって、ウェーハ１００が図１に示す洗浄ユニット５０へと搬送される。

そして、洗浄ユニット５０へと搬送されたウェーハ１００は、スピンナーテーブル５１上に載置され、スピンナーテーブル５１が所定の速度で回転し、回転するウェーハ１００に向かって洗浄水が噴射ノズル５２から噴射されるため、ウェーハ１００の被研磨面が洗浄水によって洗浄される。第２の搬送ユニット６２によって洗浄ユニット５０へと搬送されるウェーハ１００の被研磨面には水層９１が形成されていることにより、ウェーハ１００の被研磨面に付着したスラリーが乾燥しないため、洗浄ユニット５０によって容易に除去することが可能となる。このようにして洗浄が終了したウェーハ１００は、搬出入ユニット１１４によってスピンナーテーブル５１からカセット１１２へと搬送されて収納され、ウェーハ１００に対する一連の研磨加工が終了する。

以上のように、研磨装置１においては、チャックテーブル１０の保持面１１とウェーハ１００の表面１０３との間の隙間δ２に形成された混合液層９２に含まれる気泡がウェーハ１００の外周端で破裂した場合であっても、プレート６６の下面に開口する複数の水噴射口７８１から供給される水によってウェーハ１００の被研磨面の全面に亘って水層９１が形成され、この水層９１によってウェーハ１００の被研磨面には下向きの均等な圧力が加えられるため、混合液層９２における気泡の破裂によってもウェーハ１００がバタつくことがなく、ウェーハ１００は、傾くことなく水平状態を維持する。したがって、ウェーハ１００を、その上面に水層９１を形成した状態を維持したまま洗浄ユニット５０へと搬送することができ、研磨加工時にウェーハ１００の被研磨面に付着したスラリーが洗浄ユニット５０への搬送の間に乾燥することがなく、ウェーハ１００の被研磨面に付着したスラリーは、洗浄ユニット５０によって容易且つ確実に除去される。
なお、隙間δ２は、保持面１１から水のみを噴出させて形成してもよい。その際は、隙間δ２が形成した後に、複数の水噴射口７８１から水を供給し水層を形成した後に、保持面１１からエアのみを噴出させつつ搬送パッド６４を上昇させ、エアによって水の表面張力を破壊して保持面１１からウェーハ１００を離間させてもよい。

また、ウェーハ１００の外周縁と表面１０３のエッジ部とを３つの爪部材６７の爪６７１によってクランプして保持した状態で洗浄ユニット５０へと搬送するようにしたため、搬送中にウェーハ１００の表面１０３に形成されたデバイスに爪６７１が接触することがなく、デバイスの損傷を招くことなくウェーハ１００を洗浄ユニット５０へと搬送することができる。
なお、ウェーハ１００は、中央部に凹部を形成するものに限定しない。支持基板にデバイスを形成したウェーハを貼り付けた貼り合わせウェーハでもよい。

なお、以上は本発明を加工装置の一形態としての研磨装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、研磨装置以外の研削装置などの他の任意の加工装置に対しても同様に適用可能である。

その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１：研磨装置（加工装置）、２：ベース、３：内部ベース、４：水平移動機構、
５：スライダ、６：ガイドレール、７：ボールネジ軸、８：モータ、９：軸受、
１０：チャックテーブル、１１：保持面。１２：凹部、１３：ポーラス部材、
１４：吸引源、１５：エア供給源、１６：水供給源、１７；配管、１８：真空配管、
１９：エア配管、２０：水配管、２１：可変オリフィス、２２：電磁開閉弁、
２３：可変オリフィス、２４：電磁開閉弁、２５：可変オリフィス、２６：電磁開閉弁、
２７：開口部、２８：カバー、２９：伸縮カバー、３０：加工ユニット、
３１：スピンドル、３２：ハウジング、３３：スピンドルモータ、３４：マウント、
３５：研磨パッド、３５１：基台、３５２：パッド材、３６：コラム、４０：昇降機構、
４１：昇降板、４２：ガイドレール、４３：ボールネジ軸、４４：モータ、
５０：洗浄ユニット、５１：スピンナーテーブル、５２：噴射ノズル、
６０：搬送ユニット、６１：第１の搬送ユニット、６２：第２の搬送ユニット、
６３：アーム、
６３１：アームの水平部、６３２：アームの取付部、６４：搬送パッド、
６５：移動機構、６６：プレート、６７：爪部材、６７１：爪、６８：水平移動機構、
６９：ボルト、７０：回動プレート、７０１：回動プレートのアーム部、
７０２：回動プレートの連結アーム、７１：長孔、７２：円孔、７３：リンク、
７４：ピン、７５：長孔、７６：エアシリンダ、７６１：ピストンロッド、７７：水路、
７８：水噴射通路、７８１：水噴射口、７９：水通路、８０：水配管、
８１：電磁開閉弁、８２：水供給源、８３：コラム、８４：ガイドレール、
８５：ボールネジ軸、８６：軸受、８７：モータ、８９：ナット部材、
９０：制御部、９１：水層、９２：混合液層、１００：ウェーハ、
１０１：ウェーハの凹部、１０２：ウェーハの補強部、１１１，１１２：カセット、
１１３：位置合わせテーブル、１１４：搬出入ユニット、
δ１，δ２，δ３：隙間

Claims

保持面で保持したウェーハを加工する加工装置であって、
該保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、該保持面に保持されたウェーハを加工する加工ユニットと、ウェーハの上面を洗浄する洗浄ユニットと、ウェーハを搬送する搬送ユニットと、制御部とを備え、
該搬送ユニットは、ウェーハを保持する搬送パッドと、該搬送パッドを移動させる移動機構とを備え、
該搬送パッドは、保持するウェーハの周方向に間隔をあけて少なくとも３つの爪を配置するプレートと、該爪を該プレートの下面に平行な方向に水平移動させる水平移動機構と、該プレートのうち該爪に囲まれた部分の下面に開口して該加工ユニットが加工したウェーハの被加工面に均等に圧力を加えるように水を噴射する複数の水噴射口と、を備え、
該制御部は、該保持面が保持したウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に隙間が形成されるように該搬送パッドを移動させて該爪が該ウェーハの外周を囲むことと、
該保持面から水とエアとの混合流体を噴出させて該保持面と該ウェーハの下面との間に混合液層を形成するとともに、該プレートの該水噴射口から水を噴射して該ウェーハの被加工面と該プレートの下面との間に水層を形成することと、
該ウェーハの外周を囲っている該爪を互いに接近する方向に移動させ、該爪が該ウェーハの外周縁と下面とを支持することと、
該ウェーハの被加工面に形成した該水層を維持し、該爪が支持した該ウェーハを該洗浄ユニットに搬送することと、を制御する、加工装置。
ウェーハの被加工面は、ウェーハの中央部に形成された円形の凹部の底面である請求項１に記載の加工装置。
該爪は、該保持面に垂直な方向に昇降自在に該プレートに配置されている請求項１または２に記載の加工装置