半導体ウエハの平面研削システム及びその加工方法
【課題】 半導体ウエハの低ダメージで高平坦度な研削加工ができ、ディンプルやシミの無いウエハが得られ、かつコンパクトでメンテナンス性の良く生産性の高い平面研削システムの構築を可能とする。
【解決手段】 半導体のウエハ(2)の平面研削システム(1)において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)を略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハ(2)の表面を研削加工する砥石ユニット(11)と、該砥石ユニット(11)に対向して設けられ研削時にウエハ(2)を吸着保持するチャックユニット(12)とを具備し、かつそれぞれの回転軸を互いに平行で略水平に設けた横型とした平面研削盤(10)と、搬出入時にウエハ(2)を収納するカセットユニット(30)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)、または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とを配置した。
【解決手段】 半導体のウエハ(2)の平面研削システム(1)において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)を略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハ(2)の表面を研削加工する砥石ユニット(11)と、該砥石ユニット(11)に対向して設けられ研削時にウエハ(2)を吸着保持するチャックユニット(12)とを具備し、かつそれぞれの回転軸を互いに平行で略水平に設けた横型とした平面研削盤(10)と、搬出入時にウエハ(2)を収納するカセットユニット(30)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)、または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とを配置した。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの平面研削に関し、さらに詳しくは半導体ウエハの平面研削盤、洗浄装置、乾燥装置、自動搬送装置で構成される平面研削システム及びその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体デバイスは高集積化・微細化が進められてきており、これに伴いシリコン単結晶を薄くスライスして半導体集積回路等に使用するシリコンウエハにおいては、高平坦度で、かつ低ダメージ（表面のホール等）深さが要求されている。そして、この要求を満足させるための製造工程が広く研究され、最近これを達成するための有効な手段として、仕上げ研磨工程の前に高精度な平坦度を確保しておくとの思想から研削工程の導入が有効であることが明白になってきた。さらに近年は、集積回路の高集積化・生産コスト向上のためにシリコンウエハの大径化が求められてきており、このため高平坦度で、かつ低ダメージ深さを有するシリコンウエハのニーズに対する達成がますます困難になり、前記仕上げ研磨工程の前段階での研削工程の導入技術の実用化がさらに重要視されてきている。
【０００３】このような背景のもと、仕上げ研磨工程前の研削装置としては、例えば実開平６−２３２４１号公報に開示された研削装置が知られており、以下図１５に示す同公報記載の研削装置斜視図に基づき従来技術を説明する。図１５において、基台７１の上部にウエハＷの着脱を行うウエハ着脱領域Ｐと、所望の研削を遂行するウエハ研削領域Ｑとを有する研削加工部７２が設けられ、この研削加工部７２内に１つのチャックテーブル７３がテーブル保持部７４を介して図示のＹ軸方向に移動自在に設けられている。すなわち、テーブル保持部７４のＹ軸方向移動に伴ってチャックテーブル７３がウエハ着脱領域Ｐとウエハ研削領域Ｑとの間を行き来できるようにしてある。また、ユニット保持部７９を介して図示のＺ軸方向に移動自在に設けられた１つのスピンドルユニット７６の下端部に、ホイールマウンター７７により研削ホイール７８（研削具）を着脱可能に装着している。
【０００４】また、従来の一般的な立型研削装置では、複数個のチャックテーブルとそのチャックテーブルを取付ける円形のインデックステーブルおよび複数個の研削具を必要としていた。また、複数の搬送ロボットを配置したラインを構成する必要もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実開平６−２３２４１号公報に開示されたものは以下のような問題がある。
（１）前述した仕上げ研磨工程の前に高精度な平坦度を確保しておくための研削工程の導入として本公報開示の研削装置を採用するとしても、本機内外へのウエハの搬出入やウエハ洗浄等を含めた自動化システムの技術思想は無く、生産効率，生産コストを考慮した場合、研磨前工程におけるウエハの高精度な平坦度を確保するための設備には供し得ない。
（２）また、半導体ウエハは恒温機能付クリーンルーム（以後、単にクリーンルームと記す）内で加工されるのが常であり、その加工設備機械を設置するに際し、クリーンルームそのものが高価である以上、単位面積あたりのフロアー設置費用は当然ながら高価となる。従って、加工設備機械の占有設置面積は小さいほどウエハ生産コストに有利となる。この観点から考慮してみるに、同公報には平面研削盤、洗浄、乾燥、自動搬送を行う装置、またはその装置による加工方法に関する所謂半導体ウエハの加工システムとしての技術開示はなく、これらを従来の設計思想である、各装置を直列に配置するマシンレイアウトでシステムアップをした場合、システム全体は大掛かりなものとなり、当然ながらそのフロアー占有設置面積は大きくなる。また、システムがコンパクトにできない以上、システム自体の設備コストは高価とならざるを得ない。
【０００６】また、従来よりの半導体ウエハを加工し自動搬送する研削盤のシステムとしては、ウエハの搬送の容易さから、ウエハを水平な状態で保持できるチャックユニット（例えば図１５のチャックテーブル７３）、および水平保持したウエハの表面を加工するため立軸回りに高速回転させる砥石（例えば図１５の研削ホイール７８）を装備した砥石ユニットを備えた立型の研削盤（例えば図１５を参照）と、その周りに配置した複数の搬送ロボットとを配設し、ウエハを水平状態で研削し搬送する平面研削加工システムがある。しかし、このような平面研削加工システムは、立型の研削盤の周りにそれぞれ複数の搬送ロボットを配置した構成であるため、この平面研削加工システムのフロアースペースが大きくなり、高価とされるクリーンルームの設置費用が嵩み、結果としてウエハの研削加工コストが高くなる。また、立型の研削盤を採用している関係上全高が高くなるため、機械剛性が確保できない。このため研削加工時の機械系の振動を小さくできず、振動を極力嫌う高い精度の加工は期待できない。あわせて立型のため、砥石ユニットとチャックユニットとの間の機械系の熱変位が大きくなり、研削加工精度が悪化する。以上の理由より、従来の立型の研削盤では低ダメージで高平坦度なウエハの高精度研削加工は非常に困難である。
【０００７】本発明は、上記の問題点に着目してなされ、ウエハの低ダメージで高平坦度な研削加工ができ、清浄な洗浄、乾燥も含めた自動化システムによりディンプル（小さい窪み等）やシミの無いウエハが得られ、かつシンプルな搬送装置との併用により、平面研削装置全体をコンパクトでメンテナンス性よく構築した半導体ウエハの平面研削システム及びその加工方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目的を達成するために、第１発明は、半導体のウエハの平面研削システムにおいて、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置、または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置した構成としている。
【０００９】第１発明によると、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、ウエハの研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／およびウエハの研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、従来のように各装置の間にそれぞれ搬送ロボットを配置した構成に比べてこれら平面研削加工システムのフロアースペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。さらに、ウエハの研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置とウエハの研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、加工前、加工後においてウエハの徹底した洗浄がなされることによりディンプルやシミの無いウエハが得られる。またこの平面研削加工システム自体がコンパクトにできることからこの設備費用は少なくて済み、ウエハの研削加工コスト低減が期待できる。
【００１０】第２発明は、半導体のウエハの平面研削システムにおいて、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットを略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する砥石ユニットと該砥石ユニットに対向して設けられ研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとを備えた平面研削盤と、搬出入時にウエハを収納するカセットユニットと、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置、または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置した構成としている。
【００１１】第２発明によると、前述した第１発明の効果に加えて、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤を、砥石ユニットと、該砥石ユニットに対向して設けられ研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとで構成したので、従来の一般的な研削装置が複数個のチャックテーブルとそのチャックテーブルを取付ける円形のインデックステーブルおよび複数個の研削具を必要としたため装置全体が大型化して設置スペースを多く必要としてのに対し、本願発明の前記構成によりウエハの表面の片面加工を行う平面研削盤をコンパクトにでき、設置フロアースペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コストが低減できる。また搬出入時にウエハを収納するカセットユニットをシステム構成に加えたことからウエハの搬入から研削加工乃至は搬出に至る一連の加工工程を集約でき、ウエハ研削加工の生産性向上が可能となる。
【００１２】第３発明は、第１又は第２発明に基づき、平面研削盤は、ウエハの表面を研削加工する砥石ユニットと、研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとが、それぞれの回転軸を互いに平行で略水平に設けた横型であることを特徴としている。
【００１３】第３発明によると、砥石ユニットとチャックユニットとを有する平面研削盤はこれを横型にしたことで全高を低く抑えることができるため機械剛性が上がり、このため研削加工時の機械系の振動を極力少なくでき、高い精度の加工が可能となる。合わせて、横型にしたことにより、砥石ユニットとチャックユニットとの間の機械系の熱変位が少なくなり、研削加工精度が向上する。以上の理由による平面研削盤の加工精度の向上により、低ダメージで高平坦度なウエハ研削加工が可能となる。
【００１４】第４発明は、第２発明に基づき、カセットユニット、前洗浄装置および後洗浄装置の少なくとも何れか１つには、該装置をシステム外部へ移動退避させて、システム内部への人の出入りを可能とするスペースを確保する移動退避手段を有する構成としている。
【００１５】第４発明によると、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットを略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、搬出入時にウエハを収納するカセットユニットと、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置した場合、これらのシステムはコンパクトかつ省スペースとなり前述の本発明特有の効果が得られるが、コンパクトなるが故に、真中に位置する搬送ロボットの周りに人が入れるスペースを確保できず、このメンテナンスを阻害してしまうのは否めない。そこで本第４発明においては、搬送ロボットの周りに配置されたカセットユニット、前洗浄装置および後洗浄装置の少なくとも何れか１つに、該装置をシステム外部へ移動退避させて、メンテナンスの際に人が中に入れるようなスペースを確保する移動退避手段を設けた。この構成によりメンテナンスを優先させると機械装置の設置スペースが大きくなってしまうといった従来の問題点を解決し、平面研削加工システム全体のフロアスペースを可能な限り小さくでき、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減し、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。尚、移動退避手段による移動は、該装置全体であっても、又はその一部であっても良い。
【００１６】第５発明は、第２又は第４発明に基づき、前記カセットユニットは前記搬送ロボットの搬送範囲にカセットを多段または／および横置きに複数並べた構成としている。
【００１７】第５発明によると、カセットユニットには研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハを収納するカセットを前記搬送ロボットの搬送範囲に多段または／および横置きに複数並べたことにより、研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハの作業者のシステムへの搬入、搬出頻度を削減することができ、作業効率が向上するばかりでなく、研削加工前のウエハ待ち又は研削加工後のウエハのフルワークなどによるシステム停止の懸念が無くなり、システム稼動率が向上する。
【００１８】第６発明は、半導体のウエハの平面研削加工方法において、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットで、その搬送範囲に配置した、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とへの全てのウエハの搬出入を加工手順に従って行う方法としている。
【００１９】第６発明によると、第１発明による効果と同じく、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、これら平面研削加工システムのフロアスペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。さらに、前洗浄装置と後洗浄装置とを共に配置した場合には、研削加工前及び加工後においてウエハの徹底した洗浄がなされることによりディンプルやシミの無い高品質なウエハが得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の半導体ウエハの平面研削システム及びその加工方法を詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の実施形態に係る半導体ウエハの平面研削システムの平面図であり、図２はその本実施形態に係る搬送ロボット、洗浄ユニット、カセットユニットの側面図を示し、図１のＡ−Ａ矢視図である。また図３は、本実施形態に係る平面研削盤の側面図であり、図１のＢ−Ｂ矢視一部断面図である。まず、図１、図２により平面研削システムの概要構成を説明する。平面研削システム１の主要構成として、システムの略中央のロボット室Ｔに１台の搬送ロボット２０を配置し、この搬送ロボット２０の長手方向一側（図示の右側）には、研削加工前のウエハ２を収納し搬入位置に待機させて置くカセット３１と、研削加工後洗浄を完了したウエハ２を収納し搬出位置に待機させて置くカセット３２とをそれぞれ設置し、また搬送ロボット２０を挟んで幅方向左右（図１で上下位置）に設けた加工室Ｍには、２基の平面研削盤１０，１０を設置し、さらに搬送ロボット２０の長手方向他側（図示の左側）には、研削加工前のウエハ２を洗浄する前洗浄装置４１と、研削加工後のウエハ２を洗浄する後洗浄装置４２とを有する洗浄ユニット４０を設置した構成となっている。
【００２２】平面研削盤１０は図１、図３に示すように、水平に横臥されたベッド１３上にそれぞれ長手方向に並べて載置された、ウエハ２の片側表面を研削加工する砥石ユニット１１と、該砥石ユニット１１に対向して設けられ研削時にウエハ２を吸着保持するチャックユニット１２とを備えている。平面研削盤１０は、砥石ユニット１１の長手方向中央側の先端部に設けた砥石１１ａおよびチャックユニット１２の長手方向中央側の先端部に設けたチャック１２ａをそれぞれ回転自在とし、それぞれの回転軸を水平方向に互いに平行となした横型としている。そして、一方の砥石ユニット１１は、砥石１１ａと、該砥石１１ａを回転支持しモータ１１ｃにより回転駆動する砥石ヘッド１１ｂと、これらを砥石１１ａの回転軸方向に送るための駆動モータ１１ｆおよび送りねじ機構１１ｅを有する砥石送りスライド１１ｄとを備えている。また、他方のチャックユニット１２は、砥石１１ａに対向し、かつウエハ２を垂直状態に真空吸着保持するチャック１２ａと、該チャック１２ａを回転支持するチャックヘッド１２ｂと、チャック１２ａを回転駆動するモータ１２ｃとを備えている。
【００２３】平面研削システム１の略中央に設けられたロボット室Ｔには図１、図２に示すように、ウエハ２を搬送する一台の搬送ロボット２０がベッド１３の上に載置されて設けられている。そして、搬送ロボット２０の略鉛直方向の旋回軸Ｒ周りの搬送範囲には、前述の２基の平面研削盤１０，１０を始め、後述のカセットユニット３０及び洗浄ユニット４０を配備している。この搬送ロボット２０は多関節型のアーム部２２の先端部に、ウエハ２を真空吸着保持するロボットハンド２１を装備しており、このロボットハンド２１は垂直姿勢および水平姿勢でのウエハ搬送を可能とするため多関節構造となっている。
【００２４】図４は図１のＣ−Ｃ矢視一部断面図であり、平面研削盤１０及び搬送ロボット２０の部分正面図を示している。図４に示すように、２基の平面研削盤１０，１０をそれぞれ設置している２つの加工室Ｍ，Ｍと、搬送ロボット２０を設置しているロボット室Ｔとの間をそれぞれ仕切る内壁の上部には、前後方向にスライド自在にシャッター２４，２４が設けられている。このシャッター２４は図示しない制御装置にストアされている加工プログラムに基づく制御信号により開閉されるようになっており、搬送ロボット２０による加工室Ｍへのウエハ２の搬入出を可能としている。
【００２５】ここで図１、図２、図５に基づき、カセットユニット３０について説明する。図５は平面研削システムの正面図であり、図１のＤ矢視図である。カセットユニット３０は、平面研削システム１のウエハ２の搬入口または搬出口に位置し、図１，２で示す搬送ロボット２０の右側（平面研削システムの長手方向の一側）に設けられている。このカセットユニット３０は、搬入用のカセット３１と、搬出用のカセット３２と、これらカセット３１，３２を所定台数（本実施例では２台ずつ）載置し収納するカセット収納部３４を有するカセット載置台３３とを備えている。搬入用のカセット３１は、研削加工前のウエハ２を収納し、カセット収納部３４の所定の搬入位置に待機させて置く。また搬出用のカセット３２は、平面研削盤１０で研削加工された後に洗浄ユニット４０で洗浄されたウエハ２を収納し、カセット収納部３４の所定の搬出位置に待機させて置く。また、カセット載置台３３のカセット収納部３４は、これらのカセット３１，３２を人が搬出入し易い高さ位置に設けられており、それぞれ２台ずつのカセット３１，３２を載せた引き出し式となっており、その外側（作業者側）には開閉する上扉３５、下扉３６を備えている。さらにカセット収納部３４は、カセット３１，３２を多数載置させるため上下２段構成としており、上段側引出しに搬入用のカセット３１を、下段側引出しに搬出用のカセット３２をそれぞれ載置している。尚、このカセット３１，３２の上下関係は本構成と逆となっても当然ながら何ら不都合はない。また、元のカセットの収納溝に加工済みのウエハ２を戻すこともできる。
【００２６】また、上扉３５及び下扉３６の幅方向左右いずれか一側方の外壁には、加工条件の設定やシステム起動／停止を行うためのモニタ表示器３８及び操作盤３９が設けられている。モニタ表示器３８は、例えば液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器、ＬＥＤ表示器及びランプ表示器等の組み合せで構成され、また操作盤３９は、前記液晶表示器等の画面に装着されたタッチパネルキー、スイッチ及びテンキー等の組み合せで構成されている。
【００２７】次に、洗浄ユニット４０は図１、図２に示すように、平面研削システム１において、略中央の搬送ロボット２０を挟んでカセットユニット３０と反対側で、かつこの搬送ロボット２０の旋回軸Ｒ周りの搬送範囲に、平面研削盤１０によるウエハ２の研削加工前にウエハ２のコンタミ（目に見えない位の小さなゴミ）を除去するために洗浄（前洗浄）する前洗浄装置４１と、研削加工後にウエハ２及びロボットハンド２１を洗浄（後洗浄）する後洗浄装置４２とを装備している。前洗浄装置４１と後洗浄装置４２とは装置のコンパクト化の意味から上下２段に重ねて配備されており、本実施例では前洗浄装置４１を上段に、後洗浄装置４２を下段にそれぞれ配した２段置きとしている。また、後洗浄装置４２には、ウエハ２のディンプルやシミを極力排除するため、後洗浄後すぐに乾燥を行う乾燥装置（図示せず）も設けており、乾燥装置としてエアブロー式などが採用されている。
【００２８】ところで、図１に見られるように、本発明の平面研削システム１においてはこれをコンパクトにまとめるため、また一台の搬送ロボット２０でのハンドリングを可能としてその生産効率を上げるため、搬送ロボット２０の周りを平面研削盤１０、カセットユニット３０および洗浄ユニット４０で隙間なく取り囲んでいる。従って通常、外部から平面研削システム１内部に人が入れるスペースは無く、搬送ロボット２０自身またはその他の上記周辺装置をシステム内部からメンテナンスできない状態にある。そこでこの問題を解決するため、上記カセットユニット３０及び洗浄ユニット４０には、以下に説明するように、メンテナンスのためシステム内部への人の出入りを可能とする移動退避手段５０及び移動退避手段６０をそれぞれ具備している。
【００２９】図６〜図９により、このカセットユニット３０の移動退避手段５０を詳細に説明する。図６は移動退避手段５０の正面図（図１のＬ−Ｌ矢視図）、図７は移動退避手段５０の側面図（図７の右側面図）、図８は移動退避手段５０の平面図（図６のＥ−Ｅ矢視図）、また図９は図８のＦ−Ｆ矢視図（移動退避手段５０の位置決め装置５３の詳細図）である。移動退避手段５０は、カセットユニット３０を載せ平面研削システム１の内外へ移動させるための移動台車５１と、カセットユニット３０をベッド１３の上面に固定するための第１固定装置５４と、カセットユニット３０をベッド１３の正面に固定するための第２固定装置５５と、カセットユニット３０をベッド１３に位置決めするための位置決め装置５３と、カセットユニット３０を移動台車５１へ載せる際にカセットユニット３０をジャッキアップするためのジャッキアップ装置５２とを備えている。
【００３０】移動台車５１は、カセットユニット３０を載せる台５１ａと、台５１ａの下部に所定個数（本例では前後左右に４個）設けられたキャスタ５１ｂ、５１ｃとを備えている。前部に設けたキャスタ５１ｂは、方向転換可能に旋回自在となっている。台５１ａの上面の高さｈは、カセットユニット３０をベッド１３に装着した時の下方の隙間高さＨよりも低くなっている。第１固定装置５４は、カセット載置台３３の上部左右にそれぞれ後方（すなわちベッド１３の方）に向けて突設されたＬアングル状の支持部材５４ａ，５４ａと、この左右の支持部材５４ａ，５４ａをそれぞれベッド１３とベッド１３上面に取着されたベッド上面ブロック１３ａとの上面に固定するためのボルト（本例では４本）等からなる取付手段５４ｂとを備えている。また第２固定装置５５は、カセット載置台３３の下部後方端部の左右にそれぞれ取り付けた支持ブロック５５ａ，５５ａと、この支持ブロック５５ａ，５５ａをベッド１３の正面に固定するためのボルト（本例では４本）等からなる取付手段５５ｂとを備えている。
【００３１】さらに位置決め装置５３は、前記左右の支持部材５４ａ，５４ａのいずれか一方（本実施例では右側）に穿孔された孔５４ｃ部に固着され、かつ該孔５４ｃと略同軸心の貫通孔５３ｃを有するブロック５３ｂと、このブロック５３ｂの前記貫通孔５３ｃに嵌挿され、前記ベッド上面ブロック１３ａに設けたねじ孔１３ｂと螺合してカセットユニット３０をベッド１３に位置決めする位置決めボルト５３ａとを備えている。ジャッキアップ装置５２は、カセット載置台３３の下部の前後左右に取り付けられ、かつねじ孔を有する４つのブロック５２ａと、それぞれのブロック５２ａに螺合するジャッキボルト５２ｂとを備えている。
【００３２】以下、カセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させることにより、その平面研削システム１の内部をメンテナンスする際に必然的に必要となるメンテナンススペースを平面研削システム１内に確保する方法を、図６〜図９を用いて説明する。移動台車５１をカセットユニット３０の下方隙間（高さＨ）に挿入する。ジャッキアップ装置５２のジャッキボルト５２ｂ（４本）を各々ねじ込み、これらのジャッキボルト５２ｂの先端が移動台車５１の台５１ａの上面に均等に付加重されるようにジャッキボルト５２ｂのねじ回し量を調節する。カセットユニット３０の脚端部３７が床面ＦＬから浮いていることを確認する。位置決め装置５３の位置決めボルト５３ａとベッド上面ブロック１３ａとの螺合をはずす。カセットユニット３０をベッド１３の上面へ締結している第１固定装置５４の取付手段５４ｂを外す。カセットユニット３０をベッド１３の正面へ締結している第２固定装置５５の取付手段５５ｂを外す。移動台車５１に載置した状態でカセットユニット３０を平面研削システム１内から移動台車５１により抜き出す。
【００３３】以上の作業により、カセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させることができ、カセットユニット３０の常設空間が空スペースとなるので、前記のように搬送ロボット２０自身または平面研削盤１０を平面研削システム１の内側から容易にメンテナンス可能となる。このため、メンテナンス時間を短縮化できる。なお、脚端部３７はカセットユニット３０をベッド１３に装着する場合の位置決めの微調整に使用するものである。
【００３４】次に、カセットユニット３０を平面研削システム１内の常設位置（図１におけるカセットユニット３０の位置）へ挿入し、位置決めし、取り付ける方法は、上記カセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させる手順の逆の手順で行えばよい。
【００３５】尚、ここで述べたカセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させる移動退避手段５０の構成は本発明の１例であり、例えば上記実施形態のような移動台車５１を用いることなく上下自在なキャスター（図示せず）をカセットユニット３０の脚端部３７の代わりに設けた構成としても良く、移動退避手段５０の構成が本実施形態に限定されないのは言うまでもない。
【００３６】次に図１０〜図１４により、洗浄ユニット４０の移動退避手段６０を詳細に説明する。図１０は移動退避手段６０の側面図であり、図１１は図１０のＧ矢視図で、移動退避手段６０における移動台車の背面図を示し、図１２は図１０のＨ部詳細図であり、また図１３は図１２のＫ矢視図で、移動退避手段６０の後面図の一部（洗浄ユニット４０の基台下部の正面図）を示し、図１４１４は図１３の底面図である。移動退避手段６０は、洗浄ユニット４０を載せ平面研削システム１の内外へ移動させるための移動台車６１と、移動台車６１に設けられ、洗浄ユニット４０を移動台車６１に載置させるためのジャッキアップ装置６２と、洗浄ユニット４０のフレーム４３をベッド１３側から設けられたブラケット６５に固定している固定装置６４と、洗浄ユニット４０のフレーム４３の正面下部の奥行き方向を位置決めする第１位置決め装置６３と、洗浄ユニット４０の左右方向を位置決めする第２位置決め装置６６とを備えている。
【００３７】移動台車６１は、洗浄ユニット４０のフレーム４３を載せる台６１ａと、この台６１ａの下部に所定個数（本例では前後左右に計４個）設けられた全方向に転動自在なローラ６１ｂとを備えている。また、図１０R>０に示すように前記ブラケット６５は側面視で略Ｌ字形状をなし、その一方の縦部材６５ａはベッド１３の長手方向他側の端部に取り付けられ、その他方の横部材は図１３１３および図１４に示すように左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂで構成され、かつ洗浄ユニット４０のフレーム４３の下方に位置して洗浄ユニット４０を載置するように設けられている。そして、前記移動台車６１の台６１ａは図１１に示すように、上記ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂの間に挿入可能な形状をなしている。
【００３８】ジャッキアップ装置６２は、上記移動台車６１の台６１ａに所定個数（本例では前後左右に計４個）固設され、かつそれぞれジャッキアップ用のねじ孔を有するブロック６２ｂと、それぞれのブロック６２ｂのねじ孔に螺合するジャッキボルト６２ａとを備えている。固定装置６４は、前記ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂに穿設した所定個数（本例では前後左右に計４個）の孔にそれぞれ挿入された締結ボルト６４ａと、それぞれの締結ボルト６４ａに螺合され、かつ前記横部材６５ｂ，６５ｂを上下から挟んで設けた各上下１対のナット６４ｂ，６４ｂとを備えている。平面研削システム１での洗浄ユニット４０の常設位置においては、洗浄ユニット４０のフレーム４３の脚を、上記締結ボルト６４ａに螺合させた各上下１対のナット６４ｂ，６４ｂによりブラケット６５の横部材６５ｂ，６５ｂを挟んで締結し固定している。
【００３９】第１位置決め装置６３は、洗浄ユニット４０のフレーム４３の正面下部の奥行き方向（すなわち、ベッド１３へ向かう方向）を位置決めするためのプレート６３ａと、このプレート６３ａを前記フレーム４３の正面下部に締結するためのボルト６３ｂ（左右１個ずつ、計２個）と、前記プレート６３ａを前記ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂの正面側端部に締結するためのボルト６３ｃ（左右２個ずつ、計４個）とを備えている。また第２位置決め装置６６は、前記左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂのうちいずれか一方の部材の左右方向外側端面（本実施例では、左側横部材６５ｂの左端面）に固設された左右方向位置決め用のプレート６６ａと、このプレート６６ａを洗浄ユニット４０のフレーム４３の左側の端面に押し当てて締結するためのする引き込みボルト６６ｂとを備えている。
【００４０】以下、洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させることで、前記平面研削システム１の内部をメンテナンスする際に必然的に必要となるメンテナンススペースを平面研削システム１内に確保する方法を、図１０〜図１４を参照して説明する。移動台車６１を洗浄ユニット４０の下方で、ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂ間に挿入する。移動台車６１に設けたジャッキアップ装置６２のジャッキボルト６２ａ（４本）をそれぞれ上方にねじ込み、これらのジャッキボルト６２ａの先端が洗浄ユニット４０のフレーム４３の下面に均等に付加重されるように、ジャッキボルト６２ａのねじ込み量を調節する。第１位置決め装置６３のボルト６３ｂ（２本×２箇所）、６３ｃ（１本×２箇所）を外して、奥行き方向位置決め用のプレート６３ａを取り除く。第２位置決め装置６６の引き込みボルト６６ｂを外して、フレーム４３を左右方向位置決め用のプレート６６ａから引き離す。固定装置６４のそれぞれの締結ボルト６４ａ（４箇所）に螺合した各上下１対のナット６４ｂ，６４ｂのうち上側のナットを緩めて上に上げ、洗浄ユニット４０のフレーム４３の脚を移動台車６１のジャッキアップ装置６２に着地させ、ブラケット６５から離脱させる。移動台車６１に載置した状態で、洗浄ユニット４０を平面研削システム１内から移動台車６１により抜き出す。
【００４１】以上の作業により、洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させることができ、洗浄ユニット４０の常設空間が空スペースとなるので、前記のように搬送ロボット２０自身または平面研削盤１０を平面研削システム１の内側から容易にメンテナンス可能となる。このため、メンテナンス時間を短縮化できる。
【００４２】次に、洗浄ユニット４０を平面研削システム１内の常設位置（図１における洗浄ユニット４０の位置）へ挿入し、位置決めし、取り付ける方法は、上記洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させる手順の逆の手順で行えばよい。
【００４３】尚、ここで述べた洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させる移動退避手段６０の構成は本発明の１例であり、例えば上記実施形態のような移動台車６１を用いずとも、上下自在なキャスター（図示せず）を洗浄ユニット４０のフレーム４３の脚端部に設けても良く、退避手段６０の構成が本実施形態に限定されないのは言うまでもない。
【００４４】次に、図１〜図３により作動を説明する。本発明の平面研削システム１の主な加工工程は、順を追ってその概要を述べると、加工対象のウエハ２の各工程間の搬送を１台の搬送ロボット２０で行うことによる、１）カセット３１から加工対象のウエハ２を前洗浄装置４１へ搬入する工程と、２）未加工のウエハ２を前洗浄装置４１で前洗浄を行う工程と、３）未加工のウエハ２を平面研削盤１０で平面研削加工を行う工程と、４）加工済のウエハ２を後洗浄装置４２で後洗浄、乾燥を行う工程と、５）加工、洗浄及び乾燥の完了したウエハ２をカセット３２へ挿入し、搬出する工程とで構成されている。
【００４５】以下、本発明の平面研削システム１における作動の詳細を説明する。先ず、作業者は、スライスされた研削加工前の複数のウエハ２を上下方向に複数段かつ略水平姿勢で収納可能枚数分カセット３１に挿入し、プリセットしておく。そしてこのプリセット済みのカセット３１を、平面研削システム１の正面の上扉３５側の入口からカセットユニット３０のカセット収納部３４の上段へ収納しておく。本実施例の場合、カセット３１は横並びに２個載置することにより、片方をスペアとして準備しておくことができる。また、カセット収納部３４の下段には、加工、洗浄及び乾燥の完了したウエハ２を上下方向に複数段かつ略水平姿勢で挿入するためのカセット３２を配置しておく。
【００４６】本発明では、ウエハ２の加工面の前洗浄による研削加工精度の向上と、ウエハ２の平面研削盤１０のチャック１２ａへの取付け面の洗浄により塵埃などの噛み込みによる悪影響を排除することによる、チャック１２ａへの取付け精度の向上、ひいては研削加工精度の向上とを意図して、前洗浄装置４１を配備している。そこで、次に、搬送ロボット２０は、ウエハ２をカセット３１から抜き取り、前洗浄装置４１へ搬入する。
【００４７】その詳細を説明すると、平面研削システム１の中央に設けられた搬送ロボット２０はそのロボットハンド２１を前記プリセットされたカセット３１の所定のウエハ２（通常上下の何れかから順を追って）の下面側に差込み、ロボットハンド２１の上面側で吸着保持し、ウエハ２をカセット３１から取り出す。そして搬送ロボット２０は、ウエハ２を洗浄ユニット４０の最上段に設けた前洗浄装置４１のチャック（図示せず）上の水平取付け面へ搬入し、そのウエハ２の加工面および取付け面の両面を洗浄液のシャワリングで研削加工前に前洗浄する。
【００４８】次に、ウエハ２の前洗浄が完了したら、搬送ロボット２０は前洗浄済みのウエハ２をロボットハンド２１で吸着保持し、これを前洗浄装置４１から取り出す。そして、加工室Ｍのシャッター２４を開け、このウエハ２を平面研削盤１０へ搬入し装着するが、搬送ロボット２０は、平面研削盤１０が横型つまりウエハ２を取付けるチャック１２ａの取付け面が垂直であることから、ウエハ２の姿勢を前洗浄装置での略水平姿勢から垂直姿勢に変換して、平面研削盤１０のチャック１２ａの吸着面位置へ搬入する。このように搬送途中でウエハ２の搬送姿勢を適宜変更する必要があるので、本発明では搬送ロボット２０のロボットハンド２１は多関節型を採用している。また、平面研削盤１０が２台あるので、搬送ロボット２０はこれらの平面研削盤１０の稼動率が低下しないよう、加工が完了して次の未加工のウエハ２待ちとなっている平面研削盤１０側へ直ちにウエハ２を搬入する適応制御を行っているのは言うまでもない。尚、搬送ロボット２０はロボット室Ｔ内に戻ったら、加工室Ｍのシャッター２４を閉じる。
【００４９】搬送ロボット２０からそのチャック１２ａの吸着面位置へ未加工のウエハ２の供給を受けた平面研削盤１０は、すぐさまウエハ２をチャック１２ａで吸着保持し、加工を開始する。先ず、砥石１１ａをモータ１１ｃで高速回転させ、駆動モータ１１ｆの回転による砥石送りスライド１１ｄの砥石回転軸方向送りと、モータ１２ｃによるウエハ２（チャック１２ａ）の回転送りとにより、ウエハ２の片面を砥石１１ａで研削加工を行う。この際、前述したように、平面研削盤１０は横型を採用しているので全高が低くて機械剛性が高く機械系の熱変位が少ないため、低ダメージで、極めて精度の良いウエハ平面研削加工ができる。
【００５０】平面研削盤１０での加工が完了したら、搬送ロボット２０は再び当該加工室Ｍのシャッター２４を開けてロボットハンド２１で研削加工済みのウエハ２の面を吸着保持し、これを平面研削盤１０から取り出し、該加工室Ｍのシャッター２４を閉じる。次に、この加工済みウエハ２を後洗浄装置４２へ搬入装着するが、搬送ロボット２０は、後洗浄装置４２の取付け面が略水平であることから、ウエハ２の姿勢を平面研削盤１０での垂直姿勢から水平姿勢に再び変換し、これを洗浄ユニット４０の後洗浄装置４２のチャック（図示せず）上の水平取付け面に搬入装着し、研削加工後のウエハ２の研削加工時の汚れを洗浄液のシャワリングで充分に洗浄する。このとき、ロボットハンド２１の汚れも同時に洗浄する。さらに、ウエハ２のシミを極力排除するため、後洗浄位置に設けた乾燥装置（図示せず）によりエアを吹き付けて、上記後洗浄の後すぐに乾燥処理を行っている。
【００５１】洗浄、乾燥が完了したら、次に、搬送ロボット２０はロボットハンド２１で乾燥済みのウエハ２を吸着保持し、これを後洗浄装置４２から取り出す。そして、このウエハ２を、予めカセットユニット３０のカセット収納部３４に準備しておいた搬出用のカセット３２に挿入する。なお、元のカセットの同じ段（収納溝）にウエハ２を戻すことも可能である。カセット３２は、研削加工済みウエハ２を多数収納できる。そしてカセット３２が研削加工済みウエハ２で満杯になった時点で、作業者が平面研削システム１の正面の下扉３６側の出口からカセット３２を搬出する。なお本実施例の場合、搬出用のカセット３２は横並びに２個を載置し、片方をスペアとして準備しておくことができる。
【００５２】本発明により、以下のような効果を奏する。
（１）ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、従来のように各装置の間にそれぞれ搬送ロボットを配置した構成に比べてこれら平面研削加工システムのフロアスペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。さらに、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置と研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを共に配置することにより、加工前及び加工後においてウエハの徹底した洗浄がなされるので、ディンプルやシミの無いウエハが得られる。また、この平面研削加工システム自体がコンパクトに構成できることから、この設備費用は少なくて済み、ウエハの研削加工コスト低減が期待できる。
【００５３】（２）ウエハの表面を研削加工する平面研削盤は、砥石ユニットと、該砥石ユニットに対向して設けられ、研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとを備えているので、従来の一般的な研削装置が複数個のチャックテーブルとそのチャックテーブルを取付ける円形のインデックステーブルと複数個の研削具とを必要としたため装置全体が大型化して設置スペースを多く必要としたのに対し、本発明の前記構成によりウエハの表面の片面加工を行う平面研削盤をコンパクトにでき、設置フロアスペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コストが低減できる。また、搬入出時にウエハを収納するカセットユニットをシステム構成に加えたことから、ウエハの搬入から研削加工乃至は搬出に至る一連の加工工程を集約でき、ウエハ研削加工の生産性を向上できる。
【００５４】（３）平面研削盤はこれを横型にしたことで、全高を低く抑えることができるため機械剛性が上がり、このため研削加工時の機械系の振動を極力少なくでき、高い精度の加工が可能となる。併せて、横型にしたことにより砥石ユニットとチャックユニットとの間の機械系の熱変位が少なくなり、研削加工精度が向上する。以上の理由による平面研削盤の加工精度の向上により、低ダメージで高平坦度なウエハ研削加工が可能となる。
【００５５】（４）ウエハを搬送する一台の搬送ロボットを略中央にしてその周囲の搬送範囲に、平面研削盤と、カセットユニットと、前洗浄装置または／および後洗浄装置とを配置した場合、これらのシステムはコンパクトで省スペースとなり、前述の本発明特有の効果が得られるが、コンパクトなるが故に真中に位置する搬送ロボットの周りに人が入れるスペースが確保できず、このメンテナンスを阻害してしまうのは否めない。そこで本発明においては、搬送ロボットの周りに配置されたカセットユニットおよび洗浄ユニットの少なくとも何れか１つに、メンテナンスの際に人が中に入れるようなメンテナンススペースを確保できる移動退避手段を設けた。この構成により、メンテナンスを優先させると各機械装置の設置スペースが大きくなってしまうといった従来の問題点を解決して、メンテナンススペースを確保でき、しかも平面研削加工システム全体のフロアスペースを可能な限り小さくでき、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減し、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。また、カセットユニットおよび洗浄ユニットの少なくとも何れか１つに設けた移動退避手段により、メンテナンス終了後にカセットユニットおよび洗浄ユニットを平面研削加工システム内の常設位置に挿入し設置する際に、その位置決め装置で精度良く位置決めできるので、その後のシステム自動運転も問題なくできる。
【００５６】（５）カセットユニットには研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハを収納するカセットを前記搬送ロボットの搬送範囲に多段または／および横置きに複数並べたことにより、設置スペースを小さくできると共に、研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハの作業者によるシステムへの搬入、搬出頻度を削減することができ、作業効率を向上できるばかりでなく、研削加工前のウエハ待ち又は研削加工後のウエハのフルワークなどによるシステム停止の懸念が無くなり、システム稼動率を向上できる。
（６）搬送ロボットを設置したロボット室と平面研削盤を設置した加工室との仕切り壁にシャッターを設け、研削加工の際に発生する研削塵埃が平面研削加工システム内の他の装置に侵入したり、カセット、ウエハ等に付着するのを防止できる。これにより、本平面研削加工システムでのウエハの研削加工精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウエハの平面研削システムの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視一部断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視一部断面図である。
【図５】図１のＤ矢視図である。
【図６】図１のＬ−Ｌ矢視図である。
【図７】実施形態に係るカセットユニットの移動退避手段の右側面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ矢視図である。
【図９】図８のＦ−Ｆ矢視図である。
【図１０】実施形態に係る洗浄ユニットの移動退避手段の側面図である。
【図１１】図１０のＧ矢視図である。
【図１２】図１０のＨ部詳細図である。
【図１３】図１２のＫ矢視図である。
【図１４】図１３の底面図である。
【図１５】従来の平面研削盤の外観図である。
【符号の説明】
１…平面研削システム、２…ウエハ、１０…平面研削盤、１１…砥石ユニット、１１ａ…砥石、１１ｂ…砥石ヘッド、１１ｃ…モータ、１１ｄ…砥石送りスライド、１１ｅ…送りねじ機構、１１ｆ…駆動モータ、１２…チャックユニット、１２ａ…チャック、１２ｂ…チャックヘッド、１２ｃ…モータ、１３…ベッド、２０…搬送ロボット、２１…ロボットハンド、２４…シャッター、３０…カセットユニット、３１，３２…カセット、３３…カセット載置台、３４…カセット収納部、３５…上扉、３６…下扉、３７…脚端部、４０…洗浄ユニット、４１…前洗浄装置、４２…後洗浄装置、４３…フレーム、５０…移動退避手段、５１…移動台車、５２…ジャッキアップ装置、５３…位置決め装置、５４…第１固定装置、５５…第２固定装置、６０…移動退避手段、６１…移動台車、６２…ジャッキアップ装置、６３…第１位置決め装置、６４…固定装置、６５…ブラケット、６６…第２位置決め装置。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの平面研削に関し、さらに詳しくは半導体ウエハの平面研削盤、洗浄装置、乾燥装置、自動搬送装置で構成される平面研削システム及びその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体デバイスは高集積化・微細化が進められてきており、これに伴いシリコン単結晶を薄くスライスして半導体集積回路等に使用するシリコンウエハにおいては、高平坦度で、かつ低ダメージ（表面のホール等）深さが要求されている。そして、この要求を満足させるための製造工程が広く研究され、最近これを達成するための有効な手段として、仕上げ研磨工程の前に高精度な平坦度を確保しておくとの思想から研削工程の導入が有効であることが明白になってきた。さらに近年は、集積回路の高集積化・生産コスト向上のためにシリコンウエハの大径化が求められてきており、このため高平坦度で、かつ低ダメージ深さを有するシリコンウエハのニーズに対する達成がますます困難になり、前記仕上げ研磨工程の前段階での研削工程の導入技術の実用化がさらに重要視されてきている。
【０００３】このような背景のもと、仕上げ研磨工程前の研削装置としては、例えば実開平６−２３２４１号公報に開示された研削装置が知られており、以下図１５に示す同公報記載の研削装置斜視図に基づき従来技術を説明する。図１５において、基台７１の上部にウエハＷの着脱を行うウエハ着脱領域Ｐと、所望の研削を遂行するウエハ研削領域Ｑとを有する研削加工部７２が設けられ、この研削加工部７２内に１つのチャックテーブル７３がテーブル保持部７４を介して図示のＹ軸方向に移動自在に設けられている。すなわち、テーブル保持部７４のＹ軸方向移動に伴ってチャックテーブル７３がウエハ着脱領域Ｐとウエハ研削領域Ｑとの間を行き来できるようにしてある。また、ユニット保持部７９を介して図示のＺ軸方向に移動自在に設けられた１つのスピンドルユニット７６の下端部に、ホイールマウンター７７により研削ホイール７８（研削具）を着脱可能に装着している。
【０００４】また、従来の一般的な立型研削装置では、複数個のチャックテーブルとそのチャックテーブルを取付ける円形のインデックステーブルおよび複数個の研削具を必要としていた。また、複数の搬送ロボットを配置したラインを構成する必要もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記実開平６−２３２４１号公報に開示されたものは以下のような問題がある。
（１）前述した仕上げ研磨工程の前に高精度な平坦度を確保しておくための研削工程の導入として本公報開示の研削装置を採用するとしても、本機内外へのウエハの搬出入やウエハ洗浄等を含めた自動化システムの技術思想は無く、生産効率，生産コストを考慮した場合、研磨前工程におけるウエハの高精度な平坦度を確保するための設備には供し得ない。
（２）また、半導体ウエハは恒温機能付クリーンルーム（以後、単にクリーンルームと記す）内で加工されるのが常であり、その加工設備機械を設置するに際し、クリーンルームそのものが高価である以上、単位面積あたりのフロアー設置費用は当然ながら高価となる。従って、加工設備機械の占有設置面積は小さいほどウエハ生産コストに有利となる。この観点から考慮してみるに、同公報には平面研削盤、洗浄、乾燥、自動搬送を行う装置、またはその装置による加工方法に関する所謂半導体ウエハの加工システムとしての技術開示はなく、これらを従来の設計思想である、各装置を直列に配置するマシンレイアウトでシステムアップをした場合、システム全体は大掛かりなものとなり、当然ながらそのフロアー占有設置面積は大きくなる。また、システムがコンパクトにできない以上、システム自体の設備コストは高価とならざるを得ない。
【０００６】また、従来よりの半導体ウエハを加工し自動搬送する研削盤のシステムとしては、ウエハの搬送の容易さから、ウエハを水平な状態で保持できるチャックユニット（例えば図１５のチャックテーブル７３）、および水平保持したウエハの表面を加工するため立軸回りに高速回転させる砥石（例えば図１５の研削ホイール７８）を装備した砥石ユニットを備えた立型の研削盤（例えば図１５を参照）と、その周りに配置した複数の搬送ロボットとを配設し、ウエハを水平状態で研削し搬送する平面研削加工システムがある。しかし、このような平面研削加工システムは、立型の研削盤の周りにそれぞれ複数の搬送ロボットを配置した構成であるため、この平面研削加工システムのフロアースペースが大きくなり、高価とされるクリーンルームの設置費用が嵩み、結果としてウエハの研削加工コストが高くなる。また、立型の研削盤を採用している関係上全高が高くなるため、機械剛性が確保できない。このため研削加工時の機械系の振動を小さくできず、振動を極力嫌う高い精度の加工は期待できない。あわせて立型のため、砥石ユニットとチャックユニットとの間の機械系の熱変位が大きくなり、研削加工精度が悪化する。以上の理由より、従来の立型の研削盤では低ダメージで高平坦度なウエハの高精度研削加工は非常に困難である。
【０００７】本発明は、上記の問題点に着目してなされ、ウエハの低ダメージで高平坦度な研削加工ができ、清浄な洗浄、乾燥も含めた自動化システムによりディンプル（小さい窪み等）やシミの無いウエハが得られ、かつシンプルな搬送装置との併用により、平面研削装置全体をコンパクトでメンテナンス性よく構築した半導体ウエハの平面研削システム及びその加工方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目的を達成するために、第１発明は、半導体のウエハの平面研削システムにおいて、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置、または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置した構成としている。
【０００９】第１発明によると、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、ウエハの研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／およびウエハの研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、従来のように各装置の間にそれぞれ搬送ロボットを配置した構成に比べてこれら平面研削加工システムのフロアースペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。さらに、ウエハの研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置とウエハの研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、加工前、加工後においてウエハの徹底した洗浄がなされることによりディンプルやシミの無いウエハが得られる。またこの平面研削加工システム自体がコンパクトにできることからこの設備費用は少なくて済み、ウエハの研削加工コスト低減が期待できる。
【００１０】第２発明は、半導体のウエハの平面研削システムにおいて、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットを略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する砥石ユニットと該砥石ユニットに対向して設けられ研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとを備えた平面研削盤と、搬出入時にウエハを収納するカセットユニットと、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置、または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置した構成としている。
【００１１】第２発明によると、前述した第１発明の効果に加えて、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤を、砥石ユニットと、該砥石ユニットに対向して設けられ研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとで構成したので、従来の一般的な研削装置が複数個のチャックテーブルとそのチャックテーブルを取付ける円形のインデックステーブルおよび複数個の研削具を必要としたため装置全体が大型化して設置スペースを多く必要としてのに対し、本願発明の前記構成によりウエハの表面の片面加工を行う平面研削盤をコンパクトにでき、設置フロアースペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コストが低減できる。また搬出入時にウエハを収納するカセットユニットをシステム構成に加えたことからウエハの搬入から研削加工乃至は搬出に至る一連の加工工程を集約でき、ウエハ研削加工の生産性向上が可能となる。
【００１２】第３発明は、第１又は第２発明に基づき、平面研削盤は、ウエハの表面を研削加工する砥石ユニットと、研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとが、それぞれの回転軸を互いに平行で略水平に設けた横型であることを特徴としている。
【００１３】第３発明によると、砥石ユニットとチャックユニットとを有する平面研削盤はこれを横型にしたことで全高を低く抑えることができるため機械剛性が上がり、このため研削加工時の機械系の振動を極力少なくでき、高い精度の加工が可能となる。合わせて、横型にしたことにより、砥石ユニットとチャックユニットとの間の機械系の熱変位が少なくなり、研削加工精度が向上する。以上の理由による平面研削盤の加工精度の向上により、低ダメージで高平坦度なウエハ研削加工が可能となる。
【００１４】第４発明は、第２発明に基づき、カセットユニット、前洗浄装置および後洗浄装置の少なくとも何れか１つには、該装置をシステム外部へ移動退避させて、システム内部への人の出入りを可能とするスペースを確保する移動退避手段を有する構成としている。
【００１５】第４発明によると、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットを略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、搬出入時にウエハを収納するカセットユニットと、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置した場合、これらのシステムはコンパクトかつ省スペースとなり前述の本発明特有の効果が得られるが、コンパクトなるが故に、真中に位置する搬送ロボットの周りに人が入れるスペースを確保できず、このメンテナンスを阻害してしまうのは否めない。そこで本第４発明においては、搬送ロボットの周りに配置されたカセットユニット、前洗浄装置および後洗浄装置の少なくとも何れか１つに、該装置をシステム外部へ移動退避させて、メンテナンスの際に人が中に入れるようなスペースを確保する移動退避手段を設けた。この構成によりメンテナンスを優先させると機械装置の設置スペースが大きくなってしまうといった従来の問題点を解決し、平面研削加工システム全体のフロアスペースを可能な限り小さくでき、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減し、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。尚、移動退避手段による移動は、該装置全体であっても、又はその一部であっても良い。
【００１６】第５発明は、第２又は第４発明に基づき、前記カセットユニットは前記搬送ロボットの搬送範囲にカセットを多段または／および横置きに複数並べた構成としている。
【００１７】第５発明によると、カセットユニットには研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハを収納するカセットを前記搬送ロボットの搬送範囲に多段または／および横置きに複数並べたことにより、研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハの作業者のシステムへの搬入、搬出頻度を削減することができ、作業効率が向上するばかりでなく、研削加工前のウエハ待ち又は研削加工後のウエハのフルワークなどによるシステム停止の懸念が無くなり、システム稼動率が向上する。
【００１８】第６発明は、半導体のウエハの平面研削加工方法において、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットで、その搬送範囲に配置した、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とへの全てのウエハの搬出入を加工手順に従って行う方法としている。
【００１９】第６発明によると、第１発明による効果と同じく、ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、これら平面研削加工システムのフロアスペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。さらに、前洗浄装置と後洗浄装置とを共に配置した場合には、研削加工前及び加工後においてウエハの徹底した洗浄がなされることによりディンプルやシミの無い高品質なウエハが得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の半導体ウエハの平面研削システム及びその加工方法を詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の実施形態に係る半導体ウエハの平面研削システムの平面図であり、図２はその本実施形態に係る搬送ロボット、洗浄ユニット、カセットユニットの側面図を示し、図１のＡ−Ａ矢視図である。また図３は、本実施形態に係る平面研削盤の側面図であり、図１のＢ−Ｂ矢視一部断面図である。まず、図１、図２により平面研削システムの概要構成を説明する。平面研削システム１の主要構成として、システムの略中央のロボット室Ｔに１台の搬送ロボット２０を配置し、この搬送ロボット２０の長手方向一側（図示の右側）には、研削加工前のウエハ２を収納し搬入位置に待機させて置くカセット３１と、研削加工後洗浄を完了したウエハ２を収納し搬出位置に待機させて置くカセット３２とをそれぞれ設置し、また搬送ロボット２０を挟んで幅方向左右（図１で上下位置）に設けた加工室Ｍには、２基の平面研削盤１０，１０を設置し、さらに搬送ロボット２０の長手方向他側（図示の左側）には、研削加工前のウエハ２を洗浄する前洗浄装置４１と、研削加工後のウエハ２を洗浄する後洗浄装置４２とを有する洗浄ユニット４０を設置した構成となっている。
【００２２】平面研削盤１０は図１、図３に示すように、水平に横臥されたベッド１３上にそれぞれ長手方向に並べて載置された、ウエハ２の片側表面を研削加工する砥石ユニット１１と、該砥石ユニット１１に対向して設けられ研削時にウエハ２を吸着保持するチャックユニット１２とを備えている。平面研削盤１０は、砥石ユニット１１の長手方向中央側の先端部に設けた砥石１１ａおよびチャックユニット１２の長手方向中央側の先端部に設けたチャック１２ａをそれぞれ回転自在とし、それぞれの回転軸を水平方向に互いに平行となした横型としている。そして、一方の砥石ユニット１１は、砥石１１ａと、該砥石１１ａを回転支持しモータ１１ｃにより回転駆動する砥石ヘッド１１ｂと、これらを砥石１１ａの回転軸方向に送るための駆動モータ１１ｆおよび送りねじ機構１１ｅを有する砥石送りスライド１１ｄとを備えている。また、他方のチャックユニット１２は、砥石１１ａに対向し、かつウエハ２を垂直状態に真空吸着保持するチャック１２ａと、該チャック１２ａを回転支持するチャックヘッド１２ｂと、チャック１２ａを回転駆動するモータ１２ｃとを備えている。
【００２３】平面研削システム１の略中央に設けられたロボット室Ｔには図１、図２に示すように、ウエハ２を搬送する一台の搬送ロボット２０がベッド１３の上に載置されて設けられている。そして、搬送ロボット２０の略鉛直方向の旋回軸Ｒ周りの搬送範囲には、前述の２基の平面研削盤１０，１０を始め、後述のカセットユニット３０及び洗浄ユニット４０を配備している。この搬送ロボット２０は多関節型のアーム部２２の先端部に、ウエハ２を真空吸着保持するロボットハンド２１を装備しており、このロボットハンド２１は垂直姿勢および水平姿勢でのウエハ搬送を可能とするため多関節構造となっている。
【００２４】図４は図１のＣ−Ｃ矢視一部断面図であり、平面研削盤１０及び搬送ロボット２０の部分正面図を示している。図４に示すように、２基の平面研削盤１０，１０をそれぞれ設置している２つの加工室Ｍ，Ｍと、搬送ロボット２０を設置しているロボット室Ｔとの間をそれぞれ仕切る内壁の上部には、前後方向にスライド自在にシャッター２４，２４が設けられている。このシャッター２４は図示しない制御装置にストアされている加工プログラムに基づく制御信号により開閉されるようになっており、搬送ロボット２０による加工室Ｍへのウエハ２の搬入出を可能としている。
【００２５】ここで図１、図２、図５に基づき、カセットユニット３０について説明する。図５は平面研削システムの正面図であり、図１のＤ矢視図である。カセットユニット３０は、平面研削システム１のウエハ２の搬入口または搬出口に位置し、図１，２で示す搬送ロボット２０の右側（平面研削システムの長手方向の一側）に設けられている。このカセットユニット３０は、搬入用のカセット３１と、搬出用のカセット３２と、これらカセット３１，３２を所定台数（本実施例では２台ずつ）載置し収納するカセット収納部３４を有するカセット載置台３３とを備えている。搬入用のカセット３１は、研削加工前のウエハ２を収納し、カセット収納部３４の所定の搬入位置に待機させて置く。また搬出用のカセット３２は、平面研削盤１０で研削加工された後に洗浄ユニット４０で洗浄されたウエハ２を収納し、カセット収納部３４の所定の搬出位置に待機させて置く。また、カセット載置台３３のカセット収納部３４は、これらのカセット３１，３２を人が搬出入し易い高さ位置に設けられており、それぞれ２台ずつのカセット３１，３２を載せた引き出し式となっており、その外側（作業者側）には開閉する上扉３５、下扉３６を備えている。さらにカセット収納部３４は、カセット３１，３２を多数載置させるため上下２段構成としており、上段側引出しに搬入用のカセット３１を、下段側引出しに搬出用のカセット３２をそれぞれ載置している。尚、このカセット３１，３２の上下関係は本構成と逆となっても当然ながら何ら不都合はない。また、元のカセットの収納溝に加工済みのウエハ２を戻すこともできる。
【００２６】また、上扉３５及び下扉３６の幅方向左右いずれか一側方の外壁には、加工条件の設定やシステム起動／停止を行うためのモニタ表示器３８及び操作盤３９が設けられている。モニタ表示器３８は、例えば液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器、ＬＥＤ表示器及びランプ表示器等の組み合せで構成され、また操作盤３９は、前記液晶表示器等の画面に装着されたタッチパネルキー、スイッチ及びテンキー等の組み合せで構成されている。
【００２７】次に、洗浄ユニット４０は図１、図２に示すように、平面研削システム１において、略中央の搬送ロボット２０を挟んでカセットユニット３０と反対側で、かつこの搬送ロボット２０の旋回軸Ｒ周りの搬送範囲に、平面研削盤１０によるウエハ２の研削加工前にウエハ２のコンタミ（目に見えない位の小さなゴミ）を除去するために洗浄（前洗浄）する前洗浄装置４１と、研削加工後にウエハ２及びロボットハンド２１を洗浄（後洗浄）する後洗浄装置４２とを装備している。前洗浄装置４１と後洗浄装置４２とは装置のコンパクト化の意味から上下２段に重ねて配備されており、本実施例では前洗浄装置４１を上段に、後洗浄装置４２を下段にそれぞれ配した２段置きとしている。また、後洗浄装置４２には、ウエハ２のディンプルやシミを極力排除するため、後洗浄後すぐに乾燥を行う乾燥装置（図示せず）も設けており、乾燥装置としてエアブロー式などが採用されている。
【００２８】ところで、図１に見られるように、本発明の平面研削システム１においてはこれをコンパクトにまとめるため、また一台の搬送ロボット２０でのハンドリングを可能としてその生産効率を上げるため、搬送ロボット２０の周りを平面研削盤１０、カセットユニット３０および洗浄ユニット４０で隙間なく取り囲んでいる。従って通常、外部から平面研削システム１内部に人が入れるスペースは無く、搬送ロボット２０自身またはその他の上記周辺装置をシステム内部からメンテナンスできない状態にある。そこでこの問題を解決するため、上記カセットユニット３０及び洗浄ユニット４０には、以下に説明するように、メンテナンスのためシステム内部への人の出入りを可能とする移動退避手段５０及び移動退避手段６０をそれぞれ具備している。
【００２９】図６〜図９により、このカセットユニット３０の移動退避手段５０を詳細に説明する。図６は移動退避手段５０の正面図（図１のＬ−Ｌ矢視図）、図７は移動退避手段５０の側面図（図７の右側面図）、図８は移動退避手段５０の平面図（図６のＥ−Ｅ矢視図）、また図９は図８のＦ−Ｆ矢視図（移動退避手段５０の位置決め装置５３の詳細図）である。移動退避手段５０は、カセットユニット３０を載せ平面研削システム１の内外へ移動させるための移動台車５１と、カセットユニット３０をベッド１３の上面に固定するための第１固定装置５４と、カセットユニット３０をベッド１３の正面に固定するための第２固定装置５５と、カセットユニット３０をベッド１３に位置決めするための位置決め装置５３と、カセットユニット３０を移動台車５１へ載せる際にカセットユニット３０をジャッキアップするためのジャッキアップ装置５２とを備えている。
【００３０】移動台車５１は、カセットユニット３０を載せる台５１ａと、台５１ａの下部に所定個数（本例では前後左右に４個）設けられたキャスタ５１ｂ、５１ｃとを備えている。前部に設けたキャスタ５１ｂは、方向転換可能に旋回自在となっている。台５１ａの上面の高さｈは、カセットユニット３０をベッド１３に装着した時の下方の隙間高さＨよりも低くなっている。第１固定装置５４は、カセット載置台３３の上部左右にそれぞれ後方（すなわちベッド１３の方）に向けて突設されたＬアングル状の支持部材５４ａ，５４ａと、この左右の支持部材５４ａ，５４ａをそれぞれベッド１３とベッド１３上面に取着されたベッド上面ブロック１３ａとの上面に固定するためのボルト（本例では４本）等からなる取付手段５４ｂとを備えている。また第２固定装置５５は、カセット載置台３３の下部後方端部の左右にそれぞれ取り付けた支持ブロック５５ａ，５５ａと、この支持ブロック５５ａ，５５ａをベッド１３の正面に固定するためのボルト（本例では４本）等からなる取付手段５５ｂとを備えている。
【００３１】さらに位置決め装置５３は、前記左右の支持部材５４ａ，５４ａのいずれか一方（本実施例では右側）に穿孔された孔５４ｃ部に固着され、かつ該孔５４ｃと略同軸心の貫通孔５３ｃを有するブロック５３ｂと、このブロック５３ｂの前記貫通孔５３ｃに嵌挿され、前記ベッド上面ブロック１３ａに設けたねじ孔１３ｂと螺合してカセットユニット３０をベッド１３に位置決めする位置決めボルト５３ａとを備えている。ジャッキアップ装置５２は、カセット載置台３３の下部の前後左右に取り付けられ、かつねじ孔を有する４つのブロック５２ａと、それぞれのブロック５２ａに螺合するジャッキボルト５２ｂとを備えている。
【００３２】以下、カセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させることにより、その平面研削システム１の内部をメンテナンスする際に必然的に必要となるメンテナンススペースを平面研削システム１内に確保する方法を、図６〜図９を用いて説明する。移動台車５１をカセットユニット３０の下方隙間（高さＨ）に挿入する。ジャッキアップ装置５２のジャッキボルト５２ｂ（４本）を各々ねじ込み、これらのジャッキボルト５２ｂの先端が移動台車５１の台５１ａの上面に均等に付加重されるようにジャッキボルト５２ｂのねじ回し量を調節する。カセットユニット３０の脚端部３７が床面ＦＬから浮いていることを確認する。位置決め装置５３の位置決めボルト５３ａとベッド上面ブロック１３ａとの螺合をはずす。カセットユニット３０をベッド１３の上面へ締結している第１固定装置５４の取付手段５４ｂを外す。カセットユニット３０をベッド１３の正面へ締結している第２固定装置５５の取付手段５５ｂを外す。移動台車５１に載置した状態でカセットユニット３０を平面研削システム１内から移動台車５１により抜き出す。
【００３３】以上の作業により、カセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させることができ、カセットユニット３０の常設空間が空スペースとなるので、前記のように搬送ロボット２０自身または平面研削盤１０を平面研削システム１の内側から容易にメンテナンス可能となる。このため、メンテナンス時間を短縮化できる。なお、脚端部３７はカセットユニット３０をベッド１３に装着する場合の位置決めの微調整に使用するものである。
【００３４】次に、カセットユニット３０を平面研削システム１内の常設位置（図１におけるカセットユニット３０の位置）へ挿入し、位置決めし、取り付ける方法は、上記カセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させる手順の逆の手順で行えばよい。
【００３５】尚、ここで述べたカセットユニット３０を平面研削システム１外へ移動退避させる移動退避手段５０の構成は本発明の１例であり、例えば上記実施形態のような移動台車５１を用いることなく上下自在なキャスター（図示せず）をカセットユニット３０の脚端部３７の代わりに設けた構成としても良く、移動退避手段５０の構成が本実施形態に限定されないのは言うまでもない。
【００３６】次に図１０〜図１４により、洗浄ユニット４０の移動退避手段６０を詳細に説明する。図１０は移動退避手段６０の側面図であり、図１１は図１０のＧ矢視図で、移動退避手段６０における移動台車の背面図を示し、図１２は図１０のＨ部詳細図であり、また図１３は図１２のＫ矢視図で、移動退避手段６０の後面図の一部（洗浄ユニット４０の基台下部の正面図）を示し、図１４１４は図１３の底面図である。移動退避手段６０は、洗浄ユニット４０を載せ平面研削システム１の内外へ移動させるための移動台車６１と、移動台車６１に設けられ、洗浄ユニット４０を移動台車６１に載置させるためのジャッキアップ装置６２と、洗浄ユニット４０のフレーム４３をベッド１３側から設けられたブラケット６５に固定している固定装置６４と、洗浄ユニット４０のフレーム４３の正面下部の奥行き方向を位置決めする第１位置決め装置６３と、洗浄ユニット４０の左右方向を位置決めする第２位置決め装置６６とを備えている。
【００３７】移動台車６１は、洗浄ユニット４０のフレーム４３を載せる台６１ａと、この台６１ａの下部に所定個数（本例では前後左右に計４個）設けられた全方向に転動自在なローラ６１ｂとを備えている。また、図１０R>０に示すように前記ブラケット６５は側面視で略Ｌ字形状をなし、その一方の縦部材６５ａはベッド１３の長手方向他側の端部に取り付けられ、その他方の横部材は図１３１３および図１４に示すように左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂで構成され、かつ洗浄ユニット４０のフレーム４３の下方に位置して洗浄ユニット４０を載置するように設けられている。そして、前記移動台車６１の台６１ａは図１１に示すように、上記ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂの間に挿入可能な形状をなしている。
【００３８】ジャッキアップ装置６２は、上記移動台車６１の台６１ａに所定個数（本例では前後左右に計４個）固設され、かつそれぞれジャッキアップ用のねじ孔を有するブロック６２ｂと、それぞれのブロック６２ｂのねじ孔に螺合するジャッキボルト６２ａとを備えている。固定装置６４は、前記ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂに穿設した所定個数（本例では前後左右に計４個）の孔にそれぞれ挿入された締結ボルト６４ａと、それぞれの締結ボルト６４ａに螺合され、かつ前記横部材６５ｂ，６５ｂを上下から挟んで設けた各上下１対のナット６４ｂ，６４ｂとを備えている。平面研削システム１での洗浄ユニット４０の常設位置においては、洗浄ユニット４０のフレーム４３の脚を、上記締結ボルト６４ａに螺合させた各上下１対のナット６４ｂ，６４ｂによりブラケット６５の横部材６５ｂ，６５ｂを挟んで締結し固定している。
【００３９】第１位置決め装置６３は、洗浄ユニット４０のフレーム４３の正面下部の奥行き方向（すなわち、ベッド１３へ向かう方向）を位置決めするためのプレート６３ａと、このプレート６３ａを前記フレーム４３の正面下部に締結するためのボルト６３ｂ（左右１個ずつ、計２個）と、前記プレート６３ａを前記ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂの正面側端部に締結するためのボルト６３ｃ（左右２個ずつ、計４個）とを備えている。また第２位置決め装置６６は、前記左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂのうちいずれか一方の部材の左右方向外側端面（本実施例では、左側横部材６５ｂの左端面）に固設された左右方向位置決め用のプレート６６ａと、このプレート６６ａを洗浄ユニット４０のフレーム４３の左側の端面に押し当てて締結するためのする引き込みボルト６６ｂとを備えている。
【００４０】以下、洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させることで、前記平面研削システム１の内部をメンテナンスする際に必然的に必要となるメンテナンススペースを平面研削システム１内に確保する方法を、図１０〜図１４を参照して説明する。移動台車６１を洗浄ユニット４０の下方で、ブラケット６５の左右１対の横部材６５ｂ，６５ｂ間に挿入する。移動台車６１に設けたジャッキアップ装置６２のジャッキボルト６２ａ（４本）をそれぞれ上方にねじ込み、これらのジャッキボルト６２ａの先端が洗浄ユニット４０のフレーム４３の下面に均等に付加重されるように、ジャッキボルト６２ａのねじ込み量を調節する。第１位置決め装置６３のボルト６３ｂ（２本×２箇所）、６３ｃ（１本×２箇所）を外して、奥行き方向位置決め用のプレート６３ａを取り除く。第２位置決め装置６６の引き込みボルト６６ｂを外して、フレーム４３を左右方向位置決め用のプレート６６ａから引き離す。固定装置６４のそれぞれの締結ボルト６４ａ（４箇所）に螺合した各上下１対のナット６４ｂ，６４ｂのうち上側のナットを緩めて上に上げ、洗浄ユニット４０のフレーム４３の脚を移動台車６１のジャッキアップ装置６２に着地させ、ブラケット６５から離脱させる。移動台車６１に載置した状態で、洗浄ユニット４０を平面研削システム１内から移動台車６１により抜き出す。
【００４１】以上の作業により、洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させることができ、洗浄ユニット４０の常設空間が空スペースとなるので、前記のように搬送ロボット２０自身または平面研削盤１０を平面研削システム１の内側から容易にメンテナンス可能となる。このため、メンテナンス時間を短縮化できる。
【００４２】次に、洗浄ユニット４０を平面研削システム１内の常設位置（図１における洗浄ユニット４０の位置）へ挿入し、位置決めし、取り付ける方法は、上記洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させる手順の逆の手順で行えばよい。
【００４３】尚、ここで述べた洗浄ユニット４０を平面研削システム１外へ移動退避させる移動退避手段６０の構成は本発明の１例であり、例えば上記実施形態のような移動台車６１を用いずとも、上下自在なキャスター（図示せず）を洗浄ユニット４０のフレーム４３の脚端部に設けても良く、退避手段６０の構成が本実施形態に限定されないのは言うまでもない。
【００４４】次に、図１〜図３により作動を説明する。本発明の平面研削システム１の主な加工工程は、順を追ってその概要を述べると、加工対象のウエハ２の各工程間の搬送を１台の搬送ロボット２０で行うことによる、１）カセット３１から加工対象のウエハ２を前洗浄装置４１へ搬入する工程と、２）未加工のウエハ２を前洗浄装置４１で前洗浄を行う工程と、３）未加工のウエハ２を平面研削盤１０で平面研削加工を行う工程と、４）加工済のウエハ２を後洗浄装置４２で後洗浄、乾燥を行う工程と、５）加工、洗浄及び乾燥の完了したウエハ２をカセット３２へ挿入し、搬出する工程とで構成されている。
【００４５】以下、本発明の平面研削システム１における作動の詳細を説明する。先ず、作業者は、スライスされた研削加工前の複数のウエハ２を上下方向に複数段かつ略水平姿勢で収納可能枚数分カセット３１に挿入し、プリセットしておく。そしてこのプリセット済みのカセット３１を、平面研削システム１の正面の上扉３５側の入口からカセットユニット３０のカセット収納部３４の上段へ収納しておく。本実施例の場合、カセット３１は横並びに２個載置することにより、片方をスペアとして準備しておくことができる。また、カセット収納部３４の下段には、加工、洗浄及び乾燥の完了したウエハ２を上下方向に複数段かつ略水平姿勢で挿入するためのカセット３２を配置しておく。
【００４６】本発明では、ウエハ２の加工面の前洗浄による研削加工精度の向上と、ウエハ２の平面研削盤１０のチャック１２ａへの取付け面の洗浄により塵埃などの噛み込みによる悪影響を排除することによる、チャック１２ａへの取付け精度の向上、ひいては研削加工精度の向上とを意図して、前洗浄装置４１を配備している。そこで、次に、搬送ロボット２０は、ウエハ２をカセット３１から抜き取り、前洗浄装置４１へ搬入する。
【００４７】その詳細を説明すると、平面研削システム１の中央に設けられた搬送ロボット２０はそのロボットハンド２１を前記プリセットされたカセット３１の所定のウエハ２（通常上下の何れかから順を追って）の下面側に差込み、ロボットハンド２１の上面側で吸着保持し、ウエハ２をカセット３１から取り出す。そして搬送ロボット２０は、ウエハ２を洗浄ユニット４０の最上段に設けた前洗浄装置４１のチャック（図示せず）上の水平取付け面へ搬入し、そのウエハ２の加工面および取付け面の両面を洗浄液のシャワリングで研削加工前に前洗浄する。
【００４８】次に、ウエハ２の前洗浄が完了したら、搬送ロボット２０は前洗浄済みのウエハ２をロボットハンド２１で吸着保持し、これを前洗浄装置４１から取り出す。そして、加工室Ｍのシャッター２４を開け、このウエハ２を平面研削盤１０へ搬入し装着するが、搬送ロボット２０は、平面研削盤１０が横型つまりウエハ２を取付けるチャック１２ａの取付け面が垂直であることから、ウエハ２の姿勢を前洗浄装置での略水平姿勢から垂直姿勢に変換して、平面研削盤１０のチャック１２ａの吸着面位置へ搬入する。このように搬送途中でウエハ２の搬送姿勢を適宜変更する必要があるので、本発明では搬送ロボット２０のロボットハンド２１は多関節型を採用している。また、平面研削盤１０が２台あるので、搬送ロボット２０はこれらの平面研削盤１０の稼動率が低下しないよう、加工が完了して次の未加工のウエハ２待ちとなっている平面研削盤１０側へ直ちにウエハ２を搬入する適応制御を行っているのは言うまでもない。尚、搬送ロボット２０はロボット室Ｔ内に戻ったら、加工室Ｍのシャッター２４を閉じる。
【００４９】搬送ロボット２０からそのチャック１２ａの吸着面位置へ未加工のウエハ２の供給を受けた平面研削盤１０は、すぐさまウエハ２をチャック１２ａで吸着保持し、加工を開始する。先ず、砥石１１ａをモータ１１ｃで高速回転させ、駆動モータ１１ｆの回転による砥石送りスライド１１ｄの砥石回転軸方向送りと、モータ１２ｃによるウエハ２（チャック１２ａ）の回転送りとにより、ウエハ２の片面を砥石１１ａで研削加工を行う。この際、前述したように、平面研削盤１０は横型を採用しているので全高が低くて機械剛性が高く機械系の熱変位が少ないため、低ダメージで、極めて精度の良いウエハ平面研削加工ができる。
【００５０】平面研削盤１０での加工が完了したら、搬送ロボット２０は再び当該加工室Ｍのシャッター２４を開けてロボットハンド２１で研削加工済みのウエハ２の面を吸着保持し、これを平面研削盤１０から取り出し、該加工室Ｍのシャッター２４を閉じる。次に、この加工済みウエハ２を後洗浄装置４２へ搬入装着するが、搬送ロボット２０は、後洗浄装置４２の取付け面が略水平であることから、ウエハ２の姿勢を平面研削盤１０での垂直姿勢から水平姿勢に再び変換し、これを洗浄ユニット４０の後洗浄装置４２のチャック（図示せず）上の水平取付け面に搬入装着し、研削加工後のウエハ２の研削加工時の汚れを洗浄液のシャワリングで充分に洗浄する。このとき、ロボットハンド２１の汚れも同時に洗浄する。さらに、ウエハ２のシミを極力排除するため、後洗浄位置に設けた乾燥装置（図示せず）によりエアを吹き付けて、上記後洗浄の後すぐに乾燥処理を行っている。
【００５１】洗浄、乾燥が完了したら、次に、搬送ロボット２０はロボットハンド２１で乾燥済みのウエハ２を吸着保持し、これを後洗浄装置４２から取り出す。そして、このウエハ２を、予めカセットユニット３０のカセット収納部３４に準備しておいた搬出用のカセット３２に挿入する。なお、元のカセットの同じ段（収納溝）にウエハ２を戻すことも可能である。カセット３２は、研削加工済みウエハ２を多数収納できる。そしてカセット３２が研削加工済みウエハ２で満杯になった時点で、作業者が平面研削システム１の正面の下扉３６側の出口からカセット３２を搬出する。なお本実施例の場合、搬出用のカセット３２は横並びに２個を載置し、片方をスペアとして準備しておくことができる。
【００５２】本発明により、以下のような効果を奏する。
（１）ウエハを搬送する一台の搬送ロボットの搬送範囲に、ウエハの表面を研削加工する平面研削盤と、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置または／および研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを配置したことにより、従来のように各装置の間にそれぞれ搬送ロボットを配置した構成に比べてこれら平面研削加工システムのフロアスペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。さらに、研削加工前にウエハを洗浄する前洗浄装置と研削加工後にウエハを洗浄する後洗浄装置とを共に配置することにより、加工前及び加工後においてウエハの徹底した洗浄がなされるので、ディンプルやシミの無いウエハが得られる。また、この平面研削加工システム自体がコンパクトに構成できることから、この設備費用は少なくて済み、ウエハの研削加工コスト低減が期待できる。
【００５３】（２）ウエハの表面を研削加工する平面研削盤は、砥石ユニットと、該砥石ユニットに対向して設けられ、研削時にウエハを吸着保持するチャックユニットとを備えているので、従来の一般的な研削装置が複数個のチャックテーブルとそのチャックテーブルを取付ける円形のインデックステーブルと複数個の研削具とを必要としたため装置全体が大型化して設置スペースを多く必要としたのに対し、本発明の前記構成によりウエハの表面の片面加工を行う平面研削盤をコンパクトにでき、設置フロアスペースが少なくて済み、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減でき、結果としてウエハの研削加工コストが低減できる。また、搬入出時にウエハを収納するカセットユニットをシステム構成に加えたことから、ウエハの搬入から研削加工乃至は搬出に至る一連の加工工程を集約でき、ウエハ研削加工の生産性を向上できる。
【００５４】（３）平面研削盤はこれを横型にしたことで、全高を低く抑えることができるため機械剛性が上がり、このため研削加工時の機械系の振動を極力少なくでき、高い精度の加工が可能となる。併せて、横型にしたことにより砥石ユニットとチャックユニットとの間の機械系の熱変位が少なくなり、研削加工精度が向上する。以上の理由による平面研削盤の加工精度の向上により、低ダメージで高平坦度なウエハ研削加工が可能となる。
【００５５】（４）ウエハを搬送する一台の搬送ロボットを略中央にしてその周囲の搬送範囲に、平面研削盤と、カセットユニットと、前洗浄装置または／および後洗浄装置とを配置した場合、これらのシステムはコンパクトで省スペースとなり、前述の本発明特有の効果が得られるが、コンパクトなるが故に真中に位置する搬送ロボットの周りに人が入れるスペースが確保できず、このメンテナンスを阻害してしまうのは否めない。そこで本発明においては、搬送ロボットの周りに配置されたカセットユニットおよび洗浄ユニットの少なくとも何れか１つに、メンテナンスの際に人が中に入れるようなメンテナンススペースを確保できる移動退避手段を設けた。この構成により、メンテナンスを優先させると各機械装置の設置スペースが大きくなってしまうといった従来の問題点を解決して、メンテナンススペースを確保でき、しかも平面研削加工システム全体のフロアスペースを可能な限り小さくでき、高価とされるクリーンルームの設置費用を軽減し、結果としてウエハの研削加工コスト低減に寄与できる。また、カセットユニットおよび洗浄ユニットの少なくとも何れか１つに設けた移動退避手段により、メンテナンス終了後にカセットユニットおよび洗浄ユニットを平面研削加工システム内の常設位置に挿入し設置する際に、その位置決め装置で精度良く位置決めできるので、その後のシステム自動運転も問題なくできる。
【００５６】（５）カセットユニットには研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハを収納するカセットを前記搬送ロボットの搬送範囲に多段または／および横置きに複数並べたことにより、設置スペースを小さくできると共に、研削加工前のウエハまたは研削加工後のウエハの作業者によるシステムへの搬入、搬出頻度を削減することができ、作業効率を向上できるばかりでなく、研削加工前のウエハ待ち又は研削加工後のウエハのフルワークなどによるシステム停止の懸念が無くなり、システム稼動率を向上できる。
（６）搬送ロボットを設置したロボット室と平面研削盤を設置した加工室との仕切り壁にシャッターを設け、研削加工の際に発生する研削塵埃が平面研削加工システム内の他の装置に侵入したり、カセット、ウエハ等に付着するのを防止できる。これにより、本平面研削加工システムでのウエハの研削加工精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウエハの平面研削システムの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視一部断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視一部断面図である。
【図５】図１のＤ矢視図である。
【図６】図１のＬ−Ｌ矢視図である。
【図７】実施形態に係るカセットユニットの移動退避手段の右側面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ矢視図である。
【図９】図８のＦ−Ｆ矢視図である。
【図１０】実施形態に係る洗浄ユニットの移動退避手段の側面図である。
【図１１】図１０のＧ矢視図である。
【図１２】図１０のＨ部詳細図である。
【図１３】図１２のＫ矢視図である。
【図１４】図１３の底面図である。
【図１５】従来の平面研削盤の外観図である。
【符号の説明】
１…平面研削システム、２…ウエハ、１０…平面研削盤、１１…砥石ユニット、１１ａ…砥石、１１ｂ…砥石ヘッド、１１ｃ…モータ、１１ｄ…砥石送りスライド、１１ｅ…送りねじ機構、１１ｆ…駆動モータ、１２…チャックユニット、１２ａ…チャック、１２ｂ…チャックヘッド、１２ｃ…モータ、１３…ベッド、２０…搬送ロボット、２１…ロボットハンド、２４…シャッター、３０…カセットユニット、３１，３２…カセット、３３…カセット載置台、３４…カセット収納部、３５…上扉、３６…下扉、３７…脚端部、４０…洗浄ユニット、４１…前洗浄装置、４２…後洗浄装置、４３…フレーム、５０…移動退避手段、５１…移動台車、５２…ジャッキアップ装置、５３…位置決め装置、５４…第１固定装置、５５…第２固定装置、６０…移動退避手段、６１…移動台車、６２…ジャッキアップ装置、６３…第１位置決め装置、６４…固定装置、６５…ブラケット、６６…第２位置決め装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半導体のウエハ(2)の平面研削システム(1)において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)の搬送範囲に、ウエハ(2)の表面を研削加工する平面研削盤(10)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)、または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とを配置したことを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項２】 半導体のウエハ(2)の平面研削システム(1)において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)を略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハ(2)の表面を研削加工する砥石ユニット(11)と該砥石ユニット(11)に対向して設けられ研削時にウエハ(2)を吸着保持するチャックユニット(12)とを備えた平面研削盤(10)と、搬出入時にウエハ(2)を収納するカセットユニット(30)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)、または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とを配置したことを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体ウエハの平面研削システムにおいて、平面研削盤(10)は、ウエハ(2)の表面を研削加工する砥石ユニット(11)と、研削時にウエハ(2)を吸着保持するチャックユニット(12)とが、それぞれの回転軸を互いに平行で略水平に設けた横型であることを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項４】 請求項２記載の半導体ウエハの平面研削システムにおいて、カセットユニット(30)、前洗浄装置(41)および後洗浄装置(42)の少なくとも何れか１つには、該装置をシステム外部へ移動退避させて、システム内部への人の出入りを可能とするスペースを確保する移動退避手段(50,60)を有することを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項５】 請求項２又は４記載の半導体ウエハの平面研削システムにおいて、前記カセットユニット(30)は前記搬送ロボット(20)の搬送範囲にカセット(31,32)を多段または／および横置きに複数並べたことを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項６】 半導体のウエハ(2)の平面研削加工方法において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)で、その搬送範囲に配置した、ウエハ(2)の表面を研削加工する平面研削盤(10)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とへの全てのウエハ(2)の搬出入を加工手順に従って行うことを特徴とする半導体ウエハの平面研削加工方法。
【請求項１】 半導体のウエハ(2)の平面研削システム(1)において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)の搬送範囲に、ウエハ(2)の表面を研削加工する平面研削盤(10)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)、または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とを配置したことを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項２】 半導体のウエハ(2)の平面研削システム(1)において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)を略中央にしてその周囲の搬送範囲に、ウエハ(2)の表面を研削加工する砥石ユニット(11)と該砥石ユニット(11)に対向して設けられ研削時にウエハ(2)を吸着保持するチャックユニット(12)とを備えた平面研削盤(10)と、搬出入時にウエハ(2)を収納するカセットユニット(30)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)、または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とを配置したことを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体ウエハの平面研削システムにおいて、平面研削盤(10)は、ウエハ(2)の表面を研削加工する砥石ユニット(11)と、研削時にウエハ(2)を吸着保持するチャックユニット(12)とが、それぞれの回転軸を互いに平行で略水平に設けた横型であることを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項４】 請求項２記載の半導体ウエハの平面研削システムにおいて、カセットユニット(30)、前洗浄装置(41)および後洗浄装置(42)の少なくとも何れか１つには、該装置をシステム外部へ移動退避させて、システム内部への人の出入りを可能とするスペースを確保する移動退避手段(50,60)を有することを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項５】 請求項２又は４記載の半導体ウエハの平面研削システムにおいて、前記カセットユニット(30)は前記搬送ロボット(20)の搬送範囲にカセット(31,32)を多段または／および横置きに複数並べたことを特徴とする半導体ウエハの平面研削システム。
【請求項６】 半導体のウエハ(2)の平面研削加工方法において、ウエハ(2)を搬送する一台の搬送ロボット(20)で、その搬送範囲に配置した、ウエハ(2)の表面を研削加工する平面研削盤(10)と、研削加工前にウエハ(2)を洗浄する前洗浄装置(41)または／および研削加工後にウエハ(2)を洗浄する後洗浄装置(42)とへの全てのウエハ(2)の搬出入を加工手順に従って行うことを特徴とする半導体ウエハの平面研削加工方法。
【図１】 
【図６】
【図２】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図２】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００３−７７８７１（Ｐ２００３−７７８７１Ａ）
【公開日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−２６７９８４（Ｐ２００１−２６７９８４）
【出願日】平成１３年９月４日（２００１．９．４）
【出願人】（３９４０１８５２４）コマツ工機株式会社 (27)
【出願人】（５９０００６３４３）株式会社和井田製作所 (20)
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年３月１４日（２００３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年９月４日（２００１．９．４）
【出願人】（３９４０１８５２４）コマツ工機株式会社 (27)
【出願人】（５９０００６３４３）株式会社和井田製作所 (20)
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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