JP2001239445A

JP2001239445A - ウエハ加工機

Info

Publication number: JP2001239445A
Application number: JP2001018873A
Authority: JP
Inventors: Robert E Steere Iii; イー、スティアー、ザサードロバート; Lee Paulison; パウリサンリー
Original assignee: TSK America Inc
Current assignee: Accretech USA Inc
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2001-09-04
Also published as: EP1120191A2; US20010011002A1; EP1120191A3; US6629875B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】独立型のウエハ縁加工機、または既存の研削
機に搭載することができるウエハ縁加工機を提供する。【解決手段】加工機１０は、異なるグレードのグリッ
トでコーティングされた複数のテープ３４であって、回
転するウエハ１３の縁を順次研磨して、加工済みウエハ
または他の基板から縁ビードを除去する複数のテープを
使用する。テープ３４は裏当てブロック３１に装着さ
れ、このブロック３１は回転してテープ３４をウエハ１
３の上斜面との線接触状態からウエハ１３の下斜面との
線接触状態へと移動させる。テープ３４を装着したスプ
ール３２，３３を回転させることにより、テープ３４の
新しい表面を連続するウエハ１３に与える。ウエハ１３
は、研磨中にテープ３４に対してＹ軸および／またはＸ
軸に沿って小さい一定量ずつ移動し、それによって研磨
作業を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウエハ加工機に関す
るものである。特に、本発明は半導体産業に使用するウ
エハの周縁を加工する加工ユニットに関するものであ
る。特に、本発明はウエハの周縁を研磨すること、ある
いは基板の縁から加工済みウエハなどの縁ビード材料を
除去することに使用する加工ユニットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】公知のように、シリコン・ウエハなどの
様々なタイプのウエハが、半導体チップの製造に使用さ
れている。通常、ウエハは中実の円筒形インゴットを個
々のウエハにスライスすることによって得られる。切断
後、特に所定の輪郭の周縁を提供するためにウエハは様
々な方法で加工される。このために、様々なタイプの研
削機が使用されている。

【０００３】ウエハの周縁にある小さい表面下の亀裂ま
たは破損は、ウエハを半導体チップに加工する間に、ウ
エハの有意の部分が半導体チップの製造に使用不可能に
なるほど、ウエハ内に移動する傾向があることが判明し
た。したがって、ウエハの外周にある亀裂、特にその後
の加工中にウエハ内に移動する傾向がある亀裂の発生を
回避することが重要であった。

【０００４】旋回技術などによって上面に材料の膜が形
成された加工済みウエハは、通常、周縁に沿って形成さ
れた、同じ材料からなる縁ビードを有することも知られ
ている。米国特許第４，５１０，１７６号、第４，７３
２，７８５号、第５，４４４，９２１号および第５，６
１８，３８０号には、材料縁ビードを除去するための幾
つかの技術が記載されている。例えば米国特許第５，３
９８，３７２号および第５，７０２，５３７号には、材
料ストリップの側縁から縁ビードを除去するための他の
技術が記載されている。

【０００５】さらに、数層の材料をウエハに適用する場
合は、各層がウエハの周縁で薄くなり、その後に剥離問
題を引き起こす可能性があることも知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、研削済みウエハの周縁を高い研磨程度まで研磨
して、破損深さを最小限にする比較的単純な技術を提供
することにある。

【０００７】本発明の別の目的は、ウエハの周縁を研磨
する比較的単純な研磨ユニットを提供することである。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、加工済みウエ
ハまたは他の基板から縁ビードを除去するために用いる
ことのできる加工機を提供することである。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、既存のウエハ
加工機に組み込むことができる比較的単純なウエハ研磨
機ユニットを提供することである。

【００１０】本発明のさらに別の目的は、半導体産業用
にウエハを加工するための、コンパクトな研削／研磨機
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】簡潔に言えば、本発明に
よって、基板の縁を加工するための加工ユニットが提供
される。このユニットは、移動する基板の縁に対して加
工媒体を配置する第１手段と、基板の移動中に加工媒体
を基板に垂直な面内で動かせて、移動する基板の少なく
とも１つの側部に加工媒体を接触させる第２手段とを含
む。

【００１２】加工ユニットは、ウエハの周縁を研磨する
ための加工媒体を備えた研磨ユニットとして使用するこ
と、あるいは加工済みウエハまたは材料ストリップの周
縁の材料縁ビードを除去するために使用することができ
る。一方のケースでは、加工媒体が研磨媒体であり、他
方のケースでは、加工媒体は研削媒体または基板からの
材料除去に適した他の任意の材料である。

【００１３】１つの実施形態では、加工ユニットは、回
転チャック上に配置されるウエハの周縁を研磨するため
のウエハ縁研磨ユニットとして構築される。この研磨ユ
ニットは、チャック上のウエハの周縁に対して少なくと
も１つの研磨媒体を配置する第１手段、さらにチャック
上のウエハの少なくとも１つの側部に研磨媒体を接触さ
せるために、チャックの回転中に研磨媒体をチャックに
対して垂直の面内で移動させる第２手段とを含む。

【００１４】本発明によれば、研磨媒体を配置する手段
は、チャックに対面する細長い裏当てブロックと、１対
のスプールと、スプールに巻き付けられ且つスプール間
および裏当てブロック上に延びる、上面に研磨媒体を備
えた１本のテープとを含む。また、締付手段が設けられ
ており、これは、例えばテープをブロックの反対両側部
に解放可能に締め付けるための、ブロックの反対両側に
位置する１対のクランプの形態である。

【００１５】研磨媒体を配置する手段は、チャックがＹ
軸上でテープに近づき、あるいは離れることができるよ
うに、ウエハ装着チャックに対して静的に装着される。
しかし、研磨媒体を配置する手段を、チャックに対して
Ｙ軸に沿って移動するように装着してもよい。

【００１６】研磨するウエハの縁に対してテープを保持
する剛性表面を提供するために、細長い対向プレート
が、動作可能にブロックに装着されて、テープの背面に
接触するように配置される。また、テープとチャック上
のウエハとの接触に応答する対向プレートの動作を感知
して、テープとチャック上のウエハとの接触力の測度で
ある応答信号を発する感知手段を設ける。

【００１７】対向プレートは剛性材料で作成されるが、
この剛性対向プレートを上面に取り付けるエラストマ層
も設けられている。このエラストマ層は、剛性対向プレ
ートとウエハ間の接触力を緩衝する働きをする。

【００１８】ウエハに対する対向プレートの動作、すな
わちテープの動作を感知するために用いる感知手段は、
上面に対向プレートが装着されるビーム（梁）と、ビー
ムの２つの端部でこれを支持し、ビームの動作に反応し
て対応信号を発する１対のロード・セルと、ロード・セ
ルに接続されて信号の数値指示値を表示する読み出し装
置とを含む。

【００１９】チャックに対して垂直に研磨媒体を移動さ
せる手段は、ブロック面の長手方向に通り且つチャック
上のウエハ面内に配置された旋回軸を中心として、テー
プを装着したブロックを旋回させるように構築されてい
る。旋回動作は、チャックの一方の側にある第１位置と
チャックの反対側にある第２位置との間でテープを動か
せるような動作である。

【００２０】加工の際、研磨ユニットは通常は静止して
おり、一方、ウエハを保持するチャックは研磨ユニット
に対して移動可能である。そのため、ウエハをチャック
上で調心した後、ウエハの縁が研磨媒体に接触するま
で、チャックが研磨ユニットの方へ動かさる。この間、
研磨媒体を有するテープを装着したブロックは、旋回さ
れて、ウエハの縁の１側部まで、例えば頂部斜面に線接
触する位置まで運ばれる。接触後、テープ上の研磨媒体
がウエハの頂部斜面の全外周範囲を研磨できるように、
ウエハが回転する（あるいは回転し続ける）。

【００２１】テープがウエハの縁の輪郭を辿って、次に
ウエハの縁の反対側、例えば底部斜面と接触するよう
に、テープを装着したブロックを旋回させるか、あるい
はウエハに対して垂直の面内で移動させるように、研磨
ユニットがプログラムされる。

【００２２】通常、ウエハは周縁が台形（つまりＩタイ
プ）の輪郭を有するか、台形上に丸い頂点（つまりＲタ
イプ）を有するように研削される。研磨中、研磨媒体は
この輪郭を辿り、形成された縁の表面を高度の仕上げ状
態まで研磨する。

【００２３】好ましい実施形態では、研磨ユニットに複
数の研磨媒体を設け、それぞれが他とは異なる研磨グレ
ードを有する。例えば、第１研磨媒体は大きいダイアモ
ンド・グリットを有し、シリーズ（すなわち一連の研磨
媒体）の最後の研磨媒体は細かいダイアモンド・グリッ
トを有する。

【００２４】好ましい実施形態では、異なるグレードの
ダイアモンド・グリットを有する４本のテープを、平行
に並べて研磨ユニットに装着する。典型的には、ウエハ
が、その回転中に粗研磨作業を実行するためにシリーズ
の第１テープに接触する。その後、次のテープをウエハ
の周縁に接触させてさらに研磨サイクルを実行するため
に、ウエハを装着したチャックを研磨ユニットの横方向
に位置決めする。最終テープによる研磨が実行されるま
で、同様の方法でウエハは位置決めされる。

【００２５】研磨作業が終了すると、ウエハの周縁に
は、鏡状の高グレードの仕上げが提供される。

【００２６】研磨ユニットは、研削機に容易に搭載する
こと、あるいは既存の研削機に容易に組み込むことがで
きる。

【００２７】通常、研磨ユニットは、ウエハを所定の直
径まで研削するための研削台と、ウエハを研削ステーシ
ョンから研磨ステーションまで移動させるためのコンベ
ヤとを有する装置に配置される。ウエハを研磨ユニット
で研磨した後、研磨済みウエハは、同じコンベヤを使用
して、カセットに装着するための送出位置へ、あるいは
別の加工ユニットへ移送するための他のコンベヤへ移送
されてもよい。

【００２８】研磨ユニットは、回転／洗浄／乾燥ステー
ションに搭載してもよい。この実施形態では、ウエハを
研削した後、洗浄して乾燥する前に、後でウエハを洗浄
して回転乾燥させるのと同じステーションで、ウエハを
研磨することができる。これにより、研磨済みウエハを
洗浄ステーションに移送する必要がなくなる。

【００２９】代替方法として、装置内に第２コンベヤを
配置し、研削済みウエハを研磨ステーションに移送する
のに使用するコンベヤと干渉することなく、研磨済みウ
エハを送出位置へと移送してもよい。このようなコンベ
ヤは、コンベヤに必要なスペースを制限するために、平
行な配置構成で操作してもよい。

【００３０】他の実施形態では、加工ユニットを、研削
などによる材料縁ビードを除去するように加工済みウエ
ハの縁を処理し、あるいは移動するストリップから材料
縁ビードを除去するようにストリップの縁を処理すべ
く、適切に適応させることができる。

【００３１】本発明の、以上およびその他の目的および
利点は、以下の詳細な説明を添付図面と組み合わせて考
察することにより、さらに明白になる。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１から図３を参照すると、ウエ
ハ研削研磨機１０が独立ユニットとして構築されている
が、これは本発明による研磨ユニットとともに使用でき
る装置の一例である。

【００３３】図３を参照すると、装置１０は３つのカセ
ット受入ステーション１１を含み、例えばステーション
１１ごとに、垂直に積み重ねた２つのカセット１２（図
１参照）を受け入れる。各カセット１２は、研削および
研磨する複数のウエハ１３を含む。

【００３４】カセット受入ステーション１１は、研削お
よび研磨したウエハのカセットを装置から取り出すため
の送出ステーションとしても働く。図示されるように、
各ステーション１１は、ステーション１１を囲むハウジ
ング１５のドア１４を用いて、外部環境に対して閉じる
ことができる。

【００３５】図１および図３を参照すると、ウエハ１３
をステーション１１へ移動させるため、およびステーシ
ョン１１から移動させるため、装置１０にロボット１６
が設けられる。ロボット１６の操作は、米国特許第５，
６７９，０６０号に記載されたものと同様であり、詳し
い説明は必要とされない。

【００３６】図３を参照すると、装置１０は、ロボット
１６からウエハ１３を受ける予整合ステーション１７も
有する。この予整合ステーション１７は従来通りの方法
で作動するので、詳しい説明は必要ない。装置１０は、
従来通りの構造の研削ステーション１８も有する。研削
ステーション１８は、受けたウエハ１３の周縁を研削す
る回転式研削ホィール１９を含むと言うだけで十分であ
ろう。また、装置１０では、ウエハ１３を予整合ステー
ション１７と研削ステーションとの間でチャック・アセ
ンブリ２２を介して移送する横アーム２１を備えた精密
直動移送コンベヤ２０を使用している。

【００３７】装置１０は、精密直動移送コンベヤ２０の
第２横アーム２４を介してウエハ１３を受ける、従来の
構造の回転／洗浄／乾燥ステーション２３も有する。概
して、装置１０および様々なステーションの操作はよく
知られ、さらに説明する必要はない。

【００３８】図１および図２で示すように、装置１０は
予整合ステーション１７、研削ステーション１８および
回転／洗浄／乾燥ステーション２３を閉じるのに使用す
る引込み式カバー２５を有し、したがって様々な操作を
閉環境で実行することができる。

【００３９】図１で示すように、中央処理装置２６に様
々な制御装置および表示画面を設け、従来通りの方法で
装置の操作を自動化することができる。

【００４０】図３を参照すると、本発明によれば、上面
に送出された研削済みウエハ１３の周縁を研磨するため
に、研磨ユニットまたはステージ２７が回転／洗浄／乾
燥ステーション２３に装着されている。

【００４１】図６を参照すると、研磨ユニットまたはス
テージ２７は、チャック２８の回転中にウエハ１３の周
縁を研磨するために、垂直回転軸を中心に回転するよう
に上面にウエハ１３を受け入れる回転／洗浄／乾燥ステ
ーション２３の回転式真空チャック２８と協働する。こ
の研磨ユニット２７は、ウエハ１３の周縁に対して研磨
媒体を配置する手段２９と、研磨媒体をウエハ１３の一
方の側と線接触させる第１位置と、研磨媒体をチャック
２８上でウエハ１３の反対側と線接触させる第２位置と
の間で、研磨媒体をチャック２８に対して垂直な面内で
移動させる手段３０とを含む。

【００４２】図４、図５および図６を参照すると、同様
の参照番号は上記と同様の部品を示し、ウエハ１３に対
して研磨媒体を配置する手段２９は、チャック２８を向
いた細長い裏当てブロック３１と、１対のスプール３
２、３３と、複数（例えば４本）のテープ３４とを含
む。各テープはスプール３２、３３の間に巻き付けら
れ、スプール３２、３３の間およびブロック３１上に延
びる。各テープ３４は、その上に研磨媒体を有し、これ
は例えばシリーズの第１テープ３４ａから最終テープ３
４ｄまで粗い粒から細かい粒へとサイズが変化するダイ
アモンド・グリットの形態である。

【００４３】図５および図６で示すように、テープ３４
ａ〜ｄは、研磨ユニット２７の直立ハウジング４０上に
装着された案内ピンまたはローラ３５、３５’の上のス
プール３２、３３間に案内される。最後部の案内ピン３
５は、固定状態でハウジング４０に装着される。最前部
の案内ローラ３５’の対はそれぞれ、Ｌ字形レバー３
６、３６’の下脚部に装着され、これはローラ３５’の
軸線に平行な軸線を中心として旋回可能な状態でハウジ
ング４０に装着される垂直脚部を有する。各案内ローラ
３５’を旋回状態で装着することにより、これらの案内
ローラ３５’は、ウエハ１３の一方側からウエハ１３の
反対側まで、裏当てブロック３１およびテープ３４の動
作に反応し、それに従うことができる。

【００４４】図５を参照すると、ブロッキング機構３
６”を設けて、テープ３４が新しい表面へと一定量ずつ
進む間に案内ローラ３５’が旋回しないようロックす
る。ブロッキング機構３６”は、レバー３６、３６’の
旋回を防止するため、「Ｌ字」形レバー３６、３６’の
上脚部に対してブロック３６ｂを押下するエア・シリン
ダ３６ａを含む。

【００４５】図４で示すように、１つのスプール３２を
巻取スプールとして適切なトランスミッションを介して
駆動するためにモータ３７を研磨ユニット２７に設け
る。他方のスプール３３は引取スプールとして従う。モ
ータ３７を起動すると、スプール３２、３３は、テープ
３４ａ〜ｄの新しい表面がブロック３１の面上に移動す
るよう、一定量ずつ回転する。図示のように、モータ３
７はブラケット２９によって、スプール３２、３３のト
ランスミッション３８を収容するハウジング４０に、固
定状態で装着される。ハウジング４０は、適切な方法で
装着ブロック（図５参照）に固定される。

【００４６】図６、図１３および図１４を参照すると、
解放可能にテープ３４ａ〜ｄをブロック３１に締め付け
るための締付手段４２が設けられ、これはブロック３１
の反対両側に配置された１対のクランプ４３を含む。各
クランプ４３は、図１３に示すような閉位置と、ブロッ
ク３１に対して図１４で示すような開位置との間で動作
可能である。

【００４７】図１３を参照すると、図を見た状態で上テ
ープ・クランプ４３は、ピン４４または軸に装着され
る。ピン４４は、各端が回転可能にプレート４５に装着
されてレバー・アーム４６に固定されている。レバー・
アーム４６は、ピン４７によってエア・シリンダ４９の
往復ピストン４８に旋回可能に接続される。ピストン４
８が図１３の拡張位置から図１４の後退位置へと移動す
ると、上クランプ４３が固定軸４４を中心に回転し、図
１４の開位置になる。

【００４８】下テープ・クランプ４３も回転式ピンまた
は軸４４に装着されており、これは図１２に示すような
ピストンおよびシリンダ構成によってバー３１の反対側
端部で作動する。

【００４９】エア・シリンダ４９は旋回ピン５０を介し
てプレート４５に装着され、ピストン４８の後退および
放出動作に対応する。

【００５０】図１３を参照すると、各クランプ４３は、
テープ３４と係合する弾性パッド５２を担持する。ま
た、裏当てブロック３１は隅を丸めてテープ３４に損傷
を与えそうな鋭角を回避することができる。あるいは、
図１０、図１１および図１３で示すように、裏当てブロ
ック３１は、テープ３４に対して配置するために、上縁
に沿った窪みおよび下縁に沿った窪みで中空のステンレ
ス鋼管５２を担持する。図１１で示すように、各管５２
に複数の口５２ａを設けて、テープ３４が一定量ずつ前
進する時にテープ３４の背面へ空気ジェットを放出し、
裏当てブロック３１からのテープ３４の剥離を補助す
る。各管５２は一方の端に栓５３を有し、反対側の端で
空気圧源（図示せず）に接続される。管５２をブロック
の個々の端部に配置するために、ブロック３１に適切な
クランプ５４を設ける。管５２は丸まった表面を画定
し、したがってテープ３４は鋭角に曝されることなく、
裏当てブロック３１の面に通すことができる。クランプ
４３が閉位置にある場合、クランプ４３および管５２上
のパッド５１が、解放可能にテープ３４を裏当てブロッ
ク３１の側部に把持する手段として働く。

【００５１】図４および図５を参照すると、裏当てブロ
ック３１は２つの端ブラケット５５間に装着され、これ
は回転／洗浄／乾燥ステーション２３のハウジング５７
に固定装着された装着ブロック５６に固定される。図示
されたように、裏当てブロック３１は、以下で述べるよ
うな端ブラケット５５内の適切な軸受け５８を介して、
回転可能に装着される。

【００５２】図１０および図１１を参照すると、裏当て
ブロック３１は細長い剛性対向プレート５９を担持し、
これは移動可能にブロック３１の窪みに装着され、研磨
されるウエハ１３の縁に対してテープ３４を保持する剛
性背面を提供するため、テープ３４ａ〜ｄの背面に接触
した状態で配置される。剛性対向プレート５９は、例え
ばスポンジ・ゴムなどのエラストマ層６０に装着され、
これは対向プレート５９とウエハ１３間の接触力を緩衝
する働きをする。また、テープ３４とウエハ１３との接
触に応答した対向プレート５９の動作を感知し、テープ
３４とウエハ１３間の接触力の測度である応答信号を発
するための感知手段６１を設ける。図示のように、感知
手段６１は、エラストマ層６０を固定し、端部で１対の
ロード・セル６３に装着されたビーム６２を含む。各ロ
ード・セル６３はブラケット６４に装着され、これはボ
ルト６５の対によって裏当てブロック３１の背面に固定
される従来通りの構造であり、さらなる説明は必要な
い。さらに、各ロード・セル６３はビーム６２の端部の
動作を感知し、ビーム端部の動作に反応して、対応する
信号を発する。ロード・セル６３は、表示される信号を
数値で指示するため、ディスプレイ（図１参照）に装着
された表示器（図示せず）に電線路６６で接続される。

【００５３】感知手段６１によって、使用者は研磨され
るウエハ１３と研磨媒体を担持するテープ３４との間の
接触力を求めることができる。さらに、研磨ユニット２
７は、研磨媒体担持テープとウエハとの間で感知された
接触力の量が研磨ユニット２７の操作を制御するように
プログラムすることもできる。例えば、感知された接触
力がプログラムされた値より大きい場合、研磨動作を継
続する一方で力を減少させるために、研磨ユニット２７
からウエハを後退させることができる。

【００５４】図４および図６を参照すると、チャックに
対して垂直の面、つまり図を見た状態で垂直の面で研磨
媒体を動作させる手段３０はモータ６７を含み、これは
回転／洗浄／乾燥ステーション２３のハウジング５７上
に装着されて、ブロック３１をシャフト６８の軸線を中
心に回転させるために細長い裏当てブロック３１に固定
されたシャフト６８を駆動する。

【００５５】図４および図８で示すように、裏当てブロ
ック３１はその端部に、垂直方向に配置された１対の耳
６９を有する。一方の耳６９はモータ・シャフト６８の
端部に固定され、モータ・シャフト６８はブラケット５
５内の軸受け５８にジャーナル接続される。このように
して、ブロック３１の縦軸はモータ６７へのシャフト６
８の軸線からずれる。したがって、シャフト６８の回転
方向に応じて、ブロック３１は、図７で示すような上斜
面研磨位置へ、または図９で示すような下斜面研磨位置
へ移動することができる。

【００５６】図５を参照すると、これは同様の参照番号
が上記と同様の部品を指示し、チャック２８がＹ軸に沿
って研磨ユニット２７に対して移動するように親ねじ構
成７２を駆動するためのモータ７１を回転／洗浄／乾燥
ステーションのチャック２８の下に設ける。また、チャ
ック２８が研磨ユニット２７に対して横方向にＸ軸に沿
って移動するように、第２モータ７３に同様の親ねじ構
成（図示せず）を設ける。これらの制御装置はよく知ら
れているので、さらなる説明は必要ない。

【００５７】操作中、ウエハ１３を研磨／洗浄／乾燥ス
テーション２３のチャック２８に送出し、調心した後、
チャック２８を研磨ユニット７２に向けて、例えば図６
に示す位置に向けて移動させる。この時点で、チャック
２８はウエハ１３を回転するようプログラムされ、一
方、研磨ユニット２７はブロック３１を図７に示す上斜
面研磨位置へと回転するようプログラムされる。ウエハ
に既に台形の研削縁が設けられているとして、ウエハ１
３の周縁にある上斜面を、第１テープ３４ａ上の研磨媒
体と線接触させて、これで研磨し、その間、テープ３４
ａとウエハ１３との間で線接触を維持する。

【００５８】プログラムした時間が終了した後、研磨ユ
ニットのブロックを図８で示すような位置に向かって回
転させる。ウエハ１３がＲタイプの縁、つまり丸めた縁
を有する場合は、テープ３４ａとウエハ１３間の点接触
を維持しながら、ブロック３１が図９の位置に向かう旋
回を継続する。ウエハ１３がＴタイプの縁、つまり各斜
面から丸みによって分離された平坦な周縁を有する場
合、ブロック３１は最初に第１半径で点接触を維持する
よう旋回し、次に平坦な縁との線接触を維持するよう休
止し、次に第２半径で点接触を維持するよう旋回する。
ブロック３１は、プログラムされた時間で、線接触して
した斜面を研磨して、図９の下斜面研磨位置へとさらに
回転する。次に、ウエハ１３を配置したチャック２８を
Ｙ軸に沿ってテープ２４ａから離し、研磨ユニット２７
のブロック３１に平行なＸ軸に沿って割り送り、次に、
ウエハ１３の周縁が第２テープ３４ｂ上の第２研磨媒体
と接触するよう、Ｙ軸に沿って次のテープ２４ｂへ移動
させる。この場合も、この研磨操作が終了した後、チャ
ック２８を再度移動させて割り送り、ウエハをその後の
研磨媒体に接触させる。この方法で、ウエハは粗い粒か
ら細かい粒まで一連の研磨媒体に順次曝される。

【００５９】現実的な方法として、新しいウエハを研磨
ユニットに与える度に、テープを前方に割り出して、新
しい研磨表面を与える。そのため、クランプ４３を図１
３に示す位置から図１４に示す解放または開位置へと移
動させる。この時点で、スプール３２、３３を駆動する
モータ３７を起動し、テープ３４ａ〜ｄを前方に一定量
ずつ送り、新しい研磨表面をウエハに与える。次に、ク
ランプ４３を図１３に示す締付位置に復帰させる。その
後、以下で説明するように研磨作業を継続することがで
きる。

【００６０】研磨作業中、適切な切削液をウエハの周縁
に、その研磨のために供給することができる。

【００６１】研磨ユニットは、研磨作業を実行するた
め、様々な方法でプログラムすることができる。例え
ば、ウエハ１３がテープ３４に接触したら、チャック２
８を供給軸またはＹ軸に沿って前後に移動させることに
より、切削液がより効率的に研磨箇所に浸透し、シリコ
ンの砕片を運び出し、テープへの負担を防止することが
できることが判明した。この技術は、相対的動作も小さ
くし、これは表面平均化の改善につながる。

【００６２】第２技術は、より多くの研磨剤をウエハに
曝すよう、ウエハをＸ軸に沿って研磨テープに平行に移
動させる。研磨剤が多くなると、高い点をよりよく削除
するので、ウエハの外周に沿った溝が浅くなる。ウエハ
がテープを横断するにつれ、切削液も効率的に増加す
る。

【００６３】第３の技術は、上記の２つの技術の組合せ
であり、ウエハをＸ軸とＹ軸方向に同時に前後させる。
Ｙ軸方向の動作は、切削液の効率を向上させ、Ｘ軸方向
は表面の平均化を改善するため、ウエハの縁に曝される
摩耗剤を増加させる。

【００６４】研磨ユニットは、摩耗した研磨テープを新
しいテープと容易に交換できるよう構築される。例え
ば、クランプ４３が図４の開位置に移動した状態で、テ
ープの終端をクランプ４３を通して、テープを巻取スプ
ールに巻き付ける。次に巻取スプールを外し、次に空の
引取スプールを外して、テープの新しい引取スプールと
交換する。次に、これらのテープ３４を裏当てブロック
３１上に通し、新しい巻取スプールに取り付ける。これ
に関して、空の引取スプールは、この位置に装着するこ
とにより、巻取スプールとして働くことができる。ある
いは、別個のテープのロールを共通のシリンダまたはコ
アに装着してテープのスプールを形成してもよい。この
場合、使用時に個々のテープのロールを所定の位置に別
個に装着するか、外すことができる。

【００６５】クランプ４３の一方または両方にセンサ手
段（図示せず）を設けて、クランプ４３が図１３の閉位
置にある時に、それを表示することができる。例えば、
センサ手段は、バー（図示せず）などの形態のフラグを
含むことができ、これはクランプ４３とともに旋回する
ことができ、ブロック３１上の固定位置に装着されたセ
ンサ（図示せず）と協働して、１つまたは複数のクラン
プ４３が図１３の閉位置にある時に、それを表示する。
このようなセンサは、バーがクランプの閉位置に対応す
る位置にある時に信号を発するコンデンサ・タイプでよ
い。

【００６６】研磨ユニットは、新しい研磨表面をブロッ
ク３１上に与えるため、テープ３４が一定量ずつ移動す
る間に、最前案内ローラ３５’の可動レバーが旋回する
のを防止する阻止手段（図示せず）も使用することがで
きる。

【００６７】スプール・ユニットは、研磨されるウエハ
が研磨ユニットに対して動作している間は静止している
よう説明してきたが、次の研磨媒体が回転するウエハに
接触するように、研磨ユニットを回転するウエハに対し
て横方向に移動させることも可能である。同様に、回転
するウエハを固定回転軸の周囲に維持することも可能で
あり、この場合、研磨ユニットがウエハの縁に向かっ
て、あるいは離れる方向に移動する。

【００６８】さらに、研磨ユニットは、水平面に配置さ
れたウエハ上で作動するように図示されているが、ウエ
ハを垂直面に装着することができ、垂直に配置したウエ
ハに対応するように研磨ユニットを配向してもよい。

【００６９】研磨ユニットでは４本のテープを使用する
よう説明してきたが、１本または２本のテープを使用し
て研磨作業を実行することも可能である。

【００７０】通常、研磨作業中は研磨テープ３４がウエ
ハ頂部にある上斜面またはウエハの下斜面と線接触しな
がら、２つの斜面間でウエハの縁と点接触する。通常、
ウエハの縁は輪郭がわずかに丸くなっている。ウエハが
平坦な周縁を有する場合、研磨テープは、ウエハの平坦
な表面を研磨するため、例えば２秒から３秒間静止状態
で保持される。

【００７１】ウエハを研磨したら、ウエハを洗浄し、従
来通りの方法で回転乾燥することができる。その後、ウ
エハを従来通りの方法で外し、コンベヤ２０の横アーム
２４を介して送出ステーション１１（図３参照）の送出
カセットへ送る。この点で、図２で示すように、横アー
ム２４は横アーム２１の上にあり、したがって完成した
ウエハを、ロボット１６によって引き取るために予整合
ステーション１７上の位置まで直接送出することができ
る。

【００７２】あるいは、研磨後、ウエハ１３を適切な真
空アーム７４（図３参照）で持ち上げ、横アーム２４の
頂部に配置することができる。そのため、スケルトン・
ウエハ・ホルダ・アーム（図示せず）を横アーム２４の
頂部に装着して、例えば三角形の列になった３つの開口
を設け、それを通して真空を引き込み、軽い吸引力でウ
エハ１３をその上に保持することができる。この実施形
態では、横アーム２４が研磨済みウエハを隣接するロボ
ット１６に搬送する時、ロボット１６はＺ軸に沿って移
動し、ウエハをスケルトン・ウエハ・ホルダから持ち上
げてカセット１２内へ移送するように、ウエハの高さま
で上昇するようプログラムされる。

【００７３】細長いブロック３１の旋回軸は、ウエハ１
３の面内とすること、あるいはウエハ面より上または下
に配置することができるが、これらの後者の配置は、研
磨作業を実行するため、ブロック３１の動作をより複雑
にする必要がある。この点で、研磨のために与えられた
ウエハの厚さがカセットごとに異なることがあるので、
研磨ユニット２７は様々な厚さに対応するようプログラ
ムされる。

【００７４】研磨ユニット２７は、ウエハがテープ３４
と接触し、例えば４００グラムの接触力が感知手段６１
によって感知された後に研磨作業を開始するようプログ
ラムすることができる。その後、研磨作業は時間ベース
の作業として実行される。あるウエハの組が必要とする
研磨時間が短いこと、または長いことが判明したら、作
業時間を簡単に調節することができる。

【００７５】研磨作業は、任意のウエハに１本のテープ
のみ、または任意の数のテープを使用するようプログラ
ムすることもできる。

【００７６】したがって、本発明は、構造が比較的単純
な研磨ユニットを提供する。

【００７７】さらに、本発明は、研磨媒体の交換が必要
になる前に多数のウエハを研磨することができる研磨ユ
ニットを提供する。

【００７８】本発明は、さらに、研削済みウエハの縁を
研磨するため、既存の研削機に組み込むことができる研
磨ユニットを提供する。

【００７９】本発明は、研磨テープを使用ているので、
化学物質やラップ剤が必要なく、スラリーのない研磨ユ
ニットも提供する。さらに、研磨ユニットは、ウエハご
とに新しいテープ表面を使用すことができ、樹脂または
軟質接着剤ホイールの劣化がなく、工具摩耗のための調
整を必要としないので、ウエハの輪郭の完全性を維持す
ることができる。

【００８０】研磨ユニットは、研磨と研削プロセスを別
個のステーションで同時に実行できるので、研削機の処
理量に与える影響が小さい。さらに、時間を消費する研
削ホイール調整プロセスが不要である。

【００８１】研磨ユニットは、個々の要件に応じて研磨
プロセスを調整する機能も提供する。例えば、要件に応
じてテープ上のグリットのサイズを変更することができ
る。また、使用するテープ数も変更可能である。さら
に、研磨ユニットの輪郭作成動作は完全に制御される。

【００８２】テープを使用する利点の一つは、テープの
使用によって生じる金属汚染が全くないことである。さ
らに、テープは、それ以前に研削ホイールによって誘発
された金属汚染をウエハから除去する。

【００８３】研磨ユニットに制御装置（図示せず）を設
けて、チャック２８をＺ軸に沿って図５に見られるよう
に垂直方向上下に移動させることができる。この制御装
置はよく知られているので、さらに説明する必要はな
い。

【００８４】研磨ユニットを使用して、加工済みウエハ
から縁のビード材料を除去するため、または剥離を防止
するために加工済みウエハの縁を研磨する場合、ブロッ
ク３１を最初に研磨済みウエハの縁の上に配置すること
ができる。その後、ウエハの縁がブロック３１上の媒体
にちょうど接触するまで、ウエハをＺ軸に沿って上昇さ
せることができる。

【００８５】以上の説明は、特に加工済みウエハに関す
るものであるが、研磨ユニットは、材料ストリップなど
の移動する基板の長手方向の縁から材料を除去するのに
も使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研磨ユニットを用いたウエハ研削
および研磨機の前面図を示す。

【図２】図１の装置の側面図を示す。

【図３】図１の装置の上面図を示す。

【図４】図１の装置に使用する研磨ユニットの上面図を
示す。

【図５】図４の研磨ユニットの側面図を示す。

【図６】本発明による、ウエハと接触する前の研磨ユニ
ットの略図を示す。

【図７】ウエハの上縁表面を研磨中の研磨ユニットの図
を示す。

【図８】ウエハの縁を研磨中の研磨ユニットの図を示
す。

【図９】本発明による、ウエハの底部斜面を研磨中の研
磨ユニットの図を示す。

【図１０】研磨中のウエハに対するテープの動作を感知
するテープ裏当てブロックに搭載された感知手段の部分
上面図を示す。

【図１１】図１０のテープ裏当てブロックの前面図を示
す。

【図１２】図１０の線１２−１２で切り取った図を示
す。

【図１３】研磨作業中の、解放可能に研磨テープを締め
付ける締付手段の断面図を示す。

【図１４】解放状態にある締付手段の図を示す。

【符号の説明】

１０研磨機１１カセット受入ステーション１２カセット１３ウエハ１４ドア１５ハウジング１６ロボット１７予整合ステーション１８研削ステーション１９研削ホイール２０コンベヤ２１横アーム２２チャック・アセンブリ２３回転／洗浄／乾燥ステーション２４横アーム２５引込み式カバー２６ディスプレイ２７研磨ユニット２８チャック２９研磨手段３０移動手段３１裏当てブロック３２スプール３３スプール３４テープ３５ローラ３６レバー３７モータ３９ブラケット４０ハウジング４１装着ブロック４２締付手段４３クランプ４４ピン４５プレート４６レバー・アーム４７ピン４８往復ピストン４９エア・シリンダ５０旋回ピン５１弾性パッド５２管５３栓５４クランプ５５ブラケット５６装着ブロック５７ハウジング５８軸受け５９対向プレート６０エラストマ層６１感知手段６２ビーム６３ロード・セル６４ブラケット６５ボルト６６電線路６７モータ６８シャフト６９耳７０ピン７１モータ７２親ねじ構成７３第２モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の縁を加工するための加工ユニット
であって、移動する基板の縁に対して加工媒体を配置す
る第１手段（２９）と、基板の移動中に基板に垂直な面
内で加工媒体を移動させて、移動する基板の少なくとも
１つの側部に接触するように加工媒体を配置する第２手
段（３０）とを有することを特徴とする加工ユニット。
【請求項２】基板がウエハであり、前記加工ユニット
が、上面にウエハ（１３）を保持するためのチャック
（２８）であって該チャック（２８）を横断する回転軸
を中心に回転するチャック（２８）をさらに有し、前記
第１手段（２９）が、前記チャック（２８）上のウエハ
（１３）の周縁に対して加工媒体を配置し、前記第２手
段（３０）が、前記チャック（２８）の回転中に前記チ
ャック（２８）に対して垂直な面内で加工媒体を移動さ
せて、前記チャック（２８）上のウエハ（１３）の少な
くとも１つの側部に接触するように加工媒体を配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の加工ユニット。
【請求項３】前記第１手段（２９）が、前記チャック
（２８）の方を向いた細長い裏当てブロック（３１）
と、少なくとも１対のスプール（３２、３３）と、該ス
プール（３２、３３）上に巻き付けられ且つ該スプール
（３２、３３）の間および前記ブロック（３１）上に延
びるテープ（３４）であって、研磨媒体および研削媒体
のいずれか１つを上面に有するテープ（３４）と、該テ
ープ（３４）を前記ブロック（３１）の反対両側に解放
可能に締め付けるための、前記ブロック（３１）の反対
両側の１対のクランプ（４３）とを有することを特徴と
する請求項２に記載の加工ユニット。
【請求項４】前記第１手段（２９）が、前記ブロック
（３１）上に移動可能に装着され且つ前記テープ（３
４）の背面に接触するように配置された細長い対向プレ
ート（５９）と、前記テープ（３４）と前記チャック
（２８）上のウエハ（１３）との接触に応答して、前記
ブロック（３１）の方に向かう前記対向プレート（５
９）の動作を感知し、前記テープ（３４）と前記チャッ
ク（２８）上のウエハ（１３）との接触力の測度である
応答信号を発する感知手段（６１）とを含むことをさら
に特徴とする請求項３に記載の加工ユニット。
【請求項５】前記感知手段（６１）が、前記対向プレ
ート（５９）を装荷するビーム（６２）と、該ビーム
（６２）を支持し且つ該ビーム（６２）の動作に反応し
て対応信号を発する１対のロード・セル（６３）と、該
ロード・セル（６２）に接続されて前記信号の指示数値
を表示する読み出し装置とを含むことをさらに特徴とす
る請求項４に記載の加工ユニット。
【請求項６】前記第２手段（３０）が、前記ブロック
（３３１）の面の長手方向に通り且つ前記チャック（２
８）上のウエハ（１３）の面内に配置された旋回軸を中
心に前記ブロック（３１）を旋回させて、前記テープ
（３４）を、前記チャック（２８）の一方の側の第１位
置と前記チャック（２８）の他方の側の第２位置との間
で移動させることをさらに特徴とする請求項３から請求
項５までのいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項７】前記第１手段（２９）が、前記チャック
（２８）および前記加工ユニット（２７）のいずれか１
つを相互に対して横方向に移動させて、複数の前記加工
媒体のそれぞれを前記チャック（２８）上のウエハ（１
３）と接触するように順番に配置するためのモータ（７
３）を含むことをさらに特徴とする請求項２から請求項
６までのいずれか１項に記載の加工ユニット。
【請求項８】各加工媒体が、上面に他の前記加工媒体
と異なる研磨グレードの研磨表面を有することをさらに
特徴とする請求項７に記載の加工ユニット。
【請求項９】ウエハ（１３）の周縁を研削するための
研削ステーション（１８）と、該研削ステーション（１
８）で研削したウエハ（１３）の周縁を研磨するため
の、請求項２から請求項８までのいずれか１項に記載の
加工ユニット（２７）とを有するウエハ加工機。