JP2002518195A - ウェハエッジ研磨方法および装置 - Google Patents

ウェハエッジ研磨方法および装置

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JP2002518195A JP2000555724A JP2000555724A JP2002518195A JP 2002518195 A JP2002518195 A JP 2002518195A JP 2000555724 A JP2000555724 A JP 2000555724A JP 2000555724 A JP2000555724 A JP 2000555724A JP 2002518195 A JP2002518195 A JP 2002518195A
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Abstract

(57)【要約】 半導体ウェハ（１２）の傾斜したエッジフランクは、合成プラスチック材料でできた溝付きホイール（１６）によって研磨され、その間、コロイドシリカを含んでいてもよい研磨スラリーのジェット（２０）がホイールとウェハとの間の接触ゾーンへ下方向に供給される。ホイール（１６）は好ましくは揺り動かされまたは横方向に揺動し、ウェハ（１２）の各フランクに一定の研磨力が交互に加えられるようにする。ホイールはバッファストアに装着されてもよく、このバッファストアへ、エッジフランクを研削する研削ステーションからウェハが運搬される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、シリコンウェハなどの半導体ウェハのエッジの研磨とそのための
装置とに関する。
【０００２】
【発明の背景】
シリコンが、その長さの大部分にわたってほぼ円筒形である大きなブール（bo
ule）に結晶化されると、その結晶質はシリコンウェハとして知られる薄い円板
に薄切りにされ、その各々の直径は２５〜３００ｍｍの範囲内であればどんなも
のでもよい。エッジ研削盤内の真空チャックに装着した後、円板の周囲エッジは
正確に研削され、これによって、円板の中心に中心付けられる正確な円形および
正確に形成されたエッジ輪郭をもたらすようにし、多くの場合、円形の周囲に沿
ったある位置にノッチがつくられる。
【０００３】 円板の面積の大部分にわたって厚さが均一であり２つの面が平行である一方で
、このような円板の周囲は三角形の断面に研削され、その三角形の頂点はウェハ
の最も外側の直径を規定しており、通常、円板の２つの平行する面の中間に位置
する。
【０００４】 このような円板を用いた半導体装置の製造を最適化するため、フォトリソグラ
フィにさらすことになる表面に損傷が全くないことが重要であり、ウェハ上に形
成される超小型回路の顕微鏡的な大きさを考えると、平坦な円形表面が頂点へと
つながる傾斜表面と合併する間の円周線の付近での損傷により、ウェハから作る
ことのできる装置の数が大幅に減少し得る。
【０００５】 頂点へつながる三角形断面の傾斜表面に良質の研削仕上げをもたらさない機械
では、ウェハが半導体装置の構成に用いることができるようになる前に、ウェハ
のエッジをエッチングし、次に研磨する必要がある。頂点へつながる傾斜表面に
良質な研削仕上げがもたらされる場合は、損傷のないエッジを得るためには少な
い量の材料をエッチングし研磨するだけでよい。
【０００６】 この発明の目的は、微細に研削されたウェハエッジを研磨するための改善され
た方法および装置を提供することである。
【０００７】
【発明の概要】
この発明の一局面によれば、円形ワークピースをエッジ研削および研磨する方
法が提供され、円形ワークピースは次に研削ステーションに運搬され、そこでワ
ークピースのエッジが研削され、研削の後、ワークピースは、次のワークピース
が研削ステーションに研削のため搬送され位置付けられる間に、バッファストア
に移送され、上記方法はさらに、ワークピースをバッファストア内で回転させ、
そのエッジを研磨ホイールに係合させてその周囲を、次のワークピースが研削さ
れている間に研磨するステップとを含み、研磨の後に、研磨されたワークピース
は取除かれ、上記次のウェハが研削ステーションからバッファストアへと研磨の
ために移送され、さらなるワークピースを研削ステーションに位置付けることを
可能にする。
【０００８】 研削を待つワークピースを第１のストアに収容してもよく、研削され研磨され
たワークピースを第２のストアに収容されてもよい。第１のストアおよび第２の
ストアは単一の貯蔵装置の異なるセクションであってもよい。
【０００９】 この発明は、円形の半導体ウェハに特に適用可能である。 バッファストアは好適には洗浄ステーションを含み、この発明の好ましい局面
によれば、前述のようにウェハをエッジ研削および研磨する方法は、研磨ステッ
プの前に研削したウェハを洗浄するステップを含む。
【００１０】 この発明は、また、ウェハが研磨された後に洗浄される方法にある。 この発明は、また、ウェハが研磨ステップの前および後の両方で洗浄される方
法にある。
【００１１】 この発明の好ましい特徴によれば、方法は、１回以上の研磨ステップが行なわ
れた後に研磨ホイールにおいて溝を形成および再形成するステップを含む。
【００１２】 ホイールにおける溝の形成および再形成は、頂点において収束する２つの傾斜
する円錐台形エッジを断面において規定する、三角断面周辺リムを有する溝形成
ホイールによって行なわれてもよく、１つ以上のウェハを研磨した後、溝形成ホ
イールと研磨ホイールとの双方がそのそれぞれの軸について回転する間、溝形成
ホイールと研磨ホイールとの間で相対的な動きがもたらされ、これによって研磨
ホイールの溝の断面形状を形成または再形成して研磨ホイールがさらなるウェハ
のエッジを研磨する準備が整うようにする。
【００１３】 この発明の別の局面によれば、半導体材料の円形ウェハのエッジを研削するた
めの装置は、中に半導体材料の円板状ウェハを貯蔵することができるストアと、
研削ステーションと、ウェハのエッジ研削を行なうためにウェハを１つずつ研削
ステーションに搬送し、研削の後に各ウェハを今度はバッファストアへ搬送して
その中の貯蔵チャック上にウェハを位置付けするための手段とを含み、上記搬送
手段はストアから次のウェハを選択してこれをそのエッジ研削を行なうために研
削ステーションに搬送し、上記装置はさらに、バッファストア内の研磨ホイール
と、これおよびその中のウェハを回転させるための手段と、ウェハと研磨ホイー
ルとの間の相対的な動きをもたらしそのウェハのエッジを、次のウェハが研削さ
れている間に研磨するための手段とを含み、上記搬送手段は、研磨されたウェハ
をバッファストアから取除く役割を果たし、バッファストアへ移動してその中か
ら研磨されたウェハを回収する前に、さらなるウェハをストアから選択してこれ
をそのエッジ研削のために研削ステーションへ搬送する。
【００１４】 好ましくは、この発明を具体化する方法および装置において、スラリーがウェ
ハと研磨ホイールとの間の接触点に搬送され、研磨作用を助けるようにする。
【００１５】 典型的に、研磨ホイールはコンプライアント（compliant）な、または柔軟性
を有するものであり、ウレタンまたは酸化セリウムなどの材料から形成される。
【００１６】 典型的に、スラリーは好ましくはｐＨ１１のアルカリ溶液を含む。 この発明の方法は、好ましくはさらに、ウェハと研磨ホイールとの間の接触点
を交差する接線に一致または平行して、ホイールまたはウェハのいずれかをある
軸について揺動させることによって研磨ホイールとウェハエッジとの間で揺動運
動をもたらすステップを含んでいてもよい。
【００１７】 好ましい構成では、ウェハおよび溝付き研磨ホイールは、水平方向に間隔をあ
けた平行軸について回転するよう装着され、ウェハは真空チャック上に支持され
、駆動モータによって回転され、研磨ホイールは第２の駆動手段によって回転す
るよう駆動され、線形駆動手段が研磨ホイールをウェハに対して前へ出したり引
込めたりするために設けられ、揺動駆動手段は、研磨ホイールおよび関連付けら
れたドライブのアセンブリに作用してホイールを縦軸について揺動させるように
し、これにより研磨ホイールの溝の２つの側面（side cheeks）がウェハのエッ
ジ領域の傾斜したエッジに交互に係合するようにする。
【００１８】 代替の構成では、ホイールおよびその回転ドライブは、ホイールのその軸につ
いての回転を除いて静止した状態のままであり、ウェハおよび関連付けられたド
ライブと支持手段とを溝付き研磨ホイールに向かって前へ出したりこれから離し
たりしてウェハのエッジを溝に係合させるために線形平行移動手段が設けられ、
揺動駆動手段は、ウェハ支持体および、よってその上のウェハを縦軸について揺
動させる役割を果たし、これによってウェハおよび研磨ホイールが回転するにつ
れ、ウェハの外周と溝の側面との交互の係合をもたらすようにする。
【００１９】 揺動駆動手段には、揺動ドライブと、単一の軸についてまず一方向に回転し、
次に他方向に回転するドライブとが含まれる。
【００２０】 この発明のさらなる局面によれば、ウェハまたはホイールを回転させながら揺
動させ、ウェハの周囲の２つの傾斜した面をホイールの溝の対応する面と交互に
係合させるようにする手法が、エッジ研削盤上のまたはこれに関連付けられたバ
ッファストアにウェハが装着される構成に結び付けられるものではないことを理
解すべきである。この発明のこのさらなる局面は、ウェハまたはホイールのいず
れかが、適当な軸について一方向および次に他方向に交互に揺動されるよう適合
できるいずれかのウェハエッジ研磨盤に組込むことができる。
【００２１】 このため、この発明はまた、ウェハを回転させるための手段と、ウェハの周辺
リムを収容するための溝を中に有する研磨ホイールと、ホイールを回転させるた
めの手段と、ホイールとウェハとの間に相対的な動きをもたらし溝内のウェハの
係合をもたらすようにするための駆動手段と、研磨プロセスの間、ウェハの周辺
リムの対向する面がホイールの溝の表面の対向する領域と交互に係合する態様で
ウェハとホイールとの間の相対的な揺動運動をもたらすさらなる駆動手段とが設
けられる、ウェハエッジ研磨のための装置にある。
【００２２】 前述の装置のいずれかにおいて、ウェハとホイールとの係合領域の近くに、少
なくとも研磨プロセスの間、液状スラリーを係合領域に向けるためのジェットオ
リフィスが位置付けられる。
【００２３】 この発明の別の特徴によれば、前述の装置のいずれかにおいて、溝形成ホイー
ル（溝削り工具）が、溝削り工具のホイールへ向かう動きまたはホイールの工具
へ向かう動きのいずれかによって研磨ホイールの溝と係合するように、かつ、ホ
イールおよび工具の双方を相互に回転させてこれによってホイールの表面におい
て溝を形成または再形成するように装着される。
【００２４】 溝削り工具が円板である場合、後者はウェハ支持体の後部に装着されこれとと
もに回転するようにしてもよく、形成ステップは、溝付きホイールを溝削り工具
と係合するように移動させ、双方を回転させることによってホイールにおいて溝
を形成または再形成することによって行なわれる。
【００２５】 この発明はまた、溝付き研磨ホイールとウェハの周囲との間の係合点に向かっ
て、少なくともそれらの間で研磨係合する間、液状スラリーを発射するステップ
をさらに含む前述の方法のいずれかにある。
【００２６】 この発明はまた、溝削り工具（溝形成ホイール）が溝付き研磨ホイールに近接
して位置付けられこれと係合し、必要に応じてホイールにおいて溝を形成および
再形成する、前述の方法のいずれかにある。
【００２７】 この発明のさらなる局面によれば、研磨ホイールはかなりの軸方向深さを有し
、２つ以上の平行する溝がそのまわりに形成され、このため、一方の溝が磨耗し
て再形成する必要があれば、ホイールを割送りすることによってウェハのエッジ
を研磨するために別の溝を用いるようにすることができ、ある溝から別の溝へと
移動するプロセスは、すべての溝が利用され、再形成が必要となるまで続けるこ
とができ、その後プロセスを止めて、再形成プロセスを研磨ホイール溝に対して
行なう。
【００２８】 この発明の別の局面によれば、円板状ワークピースのエッジを研磨する方法に
おいて、円板状ワークピースはその中心について回転するよう真空チャック上に
定位置に固定され、合成プラスチック材料の研磨ホイールが、その研磨表面のま
わりに溝が前もって形成されたワークピースの回転エッジと接触させられ、この
溝の断面は円板のエッジ輪郭を補完するものであり、研磨スラリーが研磨ホイー
ルとワークピースのエッジとの間の接触ゾーンに供給され、研磨ホイールが回転
されるため、研磨ホイールと円板エッジとの間に相対的な動きが存在する。
【００２９】 典型的に、研磨ホイールは、接触ゾーンにおいてワークピースの回転の方向と
反対に回転される。
【００３０】 典型的に、合成プラスチック材料はポリウレタンである。 典型的に、研磨スラリーはコロイドシリカである。
【００３１】 エッジ研削では、溝付き研削ホイールを研削プロセスにおいて制御された送り
量で前へ出すのだが、合成プラスチック研磨ホイールは、いわゆるプランジモー
ド（plunge mode）において一定の力の下でワークピースのエッジに係合する態
様で前へ出すのがより好ましいことがわかった。
【００３２】 研磨表面はおよそ数分程度で得られ、典型的には２分から４分のオーダであっ
た。
【００３３】 方法は、変更されたエッジ研削盤として行ない、それによって円板をエッジ研
削し次に円板を同じチャック上に装着されたままで研磨することを可能にしても
よく、これは研削ホイールを引込め、研磨ホイールを前へ出し、その後、前述の
方法を行なうことによってなされる。洗浄ステップを研削ステップと研磨ステッ
プとの間に含めてもよい。
【００３４】 好ましくは、方法は、プロセスの異なるステップを引起すようプログラムされ
たコンピュータの制御の下にある。
【００３５】 この発明の別の局面によれば、前述の方法を行なうための装置は、円形の板状
ワークピースを収容し支持するための真空チャックと、チャック、すなわちワー
クピースをその中心について回転させるための駆動手段と、溝付き研磨ホイール
を装着するための手段および溝付き研磨ホイールをその中心軸について回転させ
、その回転の方向がワークピースの回転の方向とはそれらが接触する領域におい
て反対であるようにする手段と、研磨ホイール装着手段を前へ出したり引込めた
りして研磨ホイールを研磨の目的でワークピースのエッジと接触させることを可
能にするための駆動手段と、研磨ホイールを装着手段に対して調整するか、また
は装着手段を装置の残りの部分に対して調整するか、またはその双方を行なって
研磨ホイールの表面の溝がワークピースのエッジに正確に整列することを確実に
するための手段とを含み、上記装置はさらに、ワークピースと研磨ホイールとの
間の接触ゾーンに研磨スラリーを供給するための手段を含む。
【００３６】 好ましくは、装置はさらに、両者が接触するところで研磨ホイールの回転に対
して典型的に反対に、その中心軸について回転するように装着される形成ホイー
ルを含み、研磨ホイールと形成ホイールとの間で相対的な動きをもたらし形成ホ
イールのエッジを研磨ホイールの表面と係合させその中に溝を形成するための手
段が設けられ、形成ホイールの外周はワークピースの外側エッジ輪郭に対応して
おり、このため研磨ホイールの溝がワークピースのエッジ輪郭に対応する。
【００３７】 前述のような装置において、研磨ホイールは円筒の形においてかなりの軸方向
の広がりを有していてもよく、これによって研磨活動の結果その１つの溝付き領
域が磨耗すると、形成ホイールまたは研磨ホイールのいずれかまたはその双方の
適当な割送りによってその部分に沿って軸方向に間隔をあけた位置で１つ以上の
さらなる溝を形成することができ、装置はさらに、形成ホイールと研磨ホイール
との間および後者とワークピースとの間に相対的な割送りを導入するようプログ
ラムされ、これによって研磨ホイールの表面の適当な溝がワークピースのエッジ
を研磨するのに用いられるようにする。
【００３８】 研磨スラリーを研磨ゾーンに供給するための手段は好ましくは、スラリーをワ
ークピースのエッジへ向けるための少なくとも１つのノズルを含む。
【００３９】 典型的に、ノズルは、研磨ホイールとワークピースとの間に存在する小さい接
触領域へスラリーを向ける。
【００４０】 研磨ホイールがワークピースよりもかなり速く回転している場合、接触点にお
いて研磨ホイールの周囲と同じ方向に動くようにスラリーを接触領域へ向けるこ
とは助けになるかもしれない。研磨ホイール内の溝はワークピースのエッジと、
この２つが係合している際に小さい貯蔵部を形成するため、ワークピースおよび
研磨ホイールの回転は、研磨ホイールの周辺が接触点において下方向へ移動する
ように選択してもよく、このためスラリーを研磨ホイールとワークピースのエッ
ジとの間の接合部に上から下方へ発射でき、これによってスラリーの溜りが研磨
の間、前述のように小さい貯蔵部において維持されるようにする。
【００４１】 好ましくは、研磨作用はほぼ閉鎖された環境の中で起こるため、回転部品から
飛び散ったスラリーが囲い容器またはエンクロージャ（enclosure）の壁に集め
られ、ここから回収だめの中へ排出することができる。
【００４２】 好ましくは、回収だめから貯蔵部の中へスラリーを排出するための手段が設け
られ、貯蔵部からスラリーを廃棄するため排出する、もしくはポンプで汲み上げ
るか、または再利用するため回収することができる。
【００４３】 回収されたスラリーを再利用する場合、濾過手段が好ましくは設けられ、スラ
リーから所与の大きさより大きい粒子を取除くようにする。
【００４４】 好ましくは、ノズルを通るスラリーの流れを感知するための手段が設けられ、
これはスラリーの流れが止まるかまたは予め定められた流量よりも低下した場合
に研磨ホイールを引込めてこれをワークピースから係合解除するためのインター
ロックを含む。
【００４５】 前述のような装置において、研磨ホイールがポリウレタンである場合、好まし
いスラリーはコロイドシリカである。
【００４６】 研磨ホイールのための好ましい材料はポリウレタンである。 前述のような装置は、１つ以上の研削ホイールがコンピュータ制御の下でワー
クピースと係合するよう前へ出され、エッジの初期（または仕上げ）研削を行な
うウェハ研削盤を含んでいてもよく、この研削盤に研磨ホイールもまた装着され
ており、またコンピュータの制御の下にある研磨ホイールは研削プロセスが完了
した後にワークピースのエッジと接触するよう前へ出され、研磨ステージを行な
う。
【００４７】 研磨ホイールが研削盤に位置付けられる場合、研削ホイールおよび研磨ホイー
ルは、電気モータ、油圧モータまたは空気圧モータなどの共通の駆動手段によっ
て回転させるための同じホイールヘッドアセンブリに装着されてもよい。
【００４８】 同じドライブが用いられる場合、回転の速度は研削と研磨との間で適当に変え
てもよい。
【００４９】 さらに、研削ホイールおよび研磨ホイールを前へ出したり引込めたりするのに
同じ前出しおよび引込め機構が用いられる場合、コンピュータはさらに、研削ホ
イールが前へ出される場合から研磨ホイールが用いられる場合のための一定の力
のプランジモードへと送り特性を変えるようプログラムされる。
【００５０】 研削プロセスにより研削プロセスにおいてかなりの量の切り屑およびスパッタ
が生じるため、研削プロセスは好ましくは、研磨ステップに対する好ましい構成
と同様の囲い容器内で実行され、同じ囲い容器が用いられる場合には、好ましく
は研削ステップと研磨ステップとの間に洗浄ステップが含められ、これによって
囲い容器の内部を洗浄し、より特定的には少なくとも研磨ホイールの表面を洗浄
して研磨ステップが行なわれる前に研削切り屑のいかなる痕跡をも取除くように
する。
【００５１】 付加的に、または代わりに、研磨ホイールが研磨のために利用可能にされる時
を除いて研磨ホイールを覆うために保護スリーブまたはハウジングを設けてもよ
く、このため研削切り屑が少しでも研磨ホイールの表面に付く可能性は少ないか
または全くない。
【００５２】 スリーブまたはハウジングが研削ステップの間研磨ホイールを囲う場合、囲う
ための囲い容器は好ましくは、研削プロセスが終わり何らかの洗浄ステップが行
なわれた後にコンピュータの制御の下で開放可能かつ可動であり、研磨ホイール
をあらわにして後者をその研磨位置へ移動することが可能である。
【００５３】 この発明を以下に例によって添付の図面に関連して説明する。
【００５４】
【詳細な説明】
この発明は、英国特許明細書第２３１７５８５号に記載されるようなエッジグ
ラインダによってエッジ研削された半導体ウェハの研磨に適用可能である。
【００５５】 図１に概略的に例示される装置はハウジング１０を含み、その中にはウェハ１
２が位置付けられ、ウェハ１２は軸１４について回転のため適合される真空チャ
ック上に装着され、装置はさらに、平行な軸１８について回転するよう装着され
るウレタン研磨ホイール１６を含む。
【００５６】 浅いＶ字形溝３３が研磨ホイール１６の周囲に沿って形成される。このホイー
ルおよびウェハは、相対的な動きがこの両者を係合させるにつれ回転し、このた
めウェハの三角形断面である周囲がホイールのまわりの溝３３に入る。ホイール
およびウェハの双方は矢印で示されるように時計回りに回転し、このため係合点
において反対の運動が生じる。
【００５７】 ジェット２０は、ウェハ１２に係合するホイール１６の周囲領域の運動の方向
において下方向に液状研磨スラリーを発射する。このスラリーは典型的には、３
０〜５０ｎｍの平均粒度を有するコロイドシリカを有するｐＨ１１のアルカリ溶
液であってもよく、たとえばクラリアント（Clariant）社が製造するKlubesol
５０Ｒ５０として知られるスラリーを水で１０：１に希釈したものなどであって
もよい。
【００５８】 ウェハから離れたところに、軸２４について回転可能である溝形成ホイール２
２が位置付けられる。形成ホイール２２と研磨ホイール１６との間の相対的な動
きにより、ホイール２２のエッジがホイール１６と接触させられ、ホイールのま
わりの溝３３の中へもたらされる。形成ホイール２２の周囲形状は、研磨ホイー
ル１６の溝によって研磨されることになる１２などのウェハの周囲の断面形状に
類似しており、ホイール２２を硬質材料で形成し研磨ホイール１６をウレタンな
どのコンプライアント材料で形成することによって、ホイールのまわりの溝３３
は形成ホイールと研磨ホイールの溝との係合により形成または再形成されること
になる。
【００５９】 形成ホイール２２の代替のものとして、動作中に矢印２５の方向に滑動可能で
ありホイール１６と係合して溝３３を形成または再形成する、回転可能ではない
型彫りされた（profiled）旋削工具２３（破線の輪郭で示される）を設けてもよ
い。
【００６０】 図２は、図１の装置をより詳細に上部から示す。 ウェハ１２は、モータ３０によって回転するよう駆動されるスピンドル２８に
より担持される真空チャック２６上に装着されるのが示される。任意に（ホイー
ル２２の代わりに）軸２８上に装着されるのは、研磨ホイール１６の円筒面にＶ
字形溝３３を形成するよう適合される型彫りされた周囲を有する溝形成ホイール
３２である。
【００６１】 研磨ホイール１６はモータ３６によって回転するよう駆動される軸３４によっ
て担持される。
【００６２】 モータ３６は案内面に載置され、空気シリンダ３８の作用の下でこれに沿って
横方向に滑動可能であり、これによってウェハ１２と溝３３との係合をもたらす
ようにするか、または別のドライブ４０による矢印４２の方向における適当な軸
方向の動きにより、溝３３と溝形成ホイール３２との係合をもたらすようにする
。
【００６３】 モータ３６は、その案内面に対してほぼ縦軸について旋回運動をするよう装着
され、レバー４４は、２つのピストンおよびシリンダ駆動構成４６および４８に
よって作用されるモータハウジングの一方の側から延在しているのが示され、２
つのピストンおよびシリンダ駆動構成４６および４８には空気などの流体がエア
ライン５２からバルブ５０を介して選択的に供給される。
【００６４】 ドライブ４６、４８のまず一方、そして次に他方に流体を交互に供給すること
によって、ピストンはまず一方向へそして次に他方向へ駆動される。このことに
よりレバー４４が揺動することになり、よってそれに取付けられるモータが揺動
し、これによって旋回軸について揺動運動が生じる。
【００６５】 理想的には、研磨ホイールおよび駆動アセンブリは上部および下部旋回アーム
によって担持され、上部および下部旋回アームは旋回運動をほぼ垂直に研磨ホイ
ールのほぼ中心を通って延在する軸に伝達する。この目的のため、モータハウジ
ングは上部および下部アームの間に装着されてもよく、上部および下部アームは
そこから前方へ研磨ホイール１６の上および下に突出し、垂直方向に整列したピ
ボット軸受が、アームが取付けられたホイールの上および下に設けられ、これに
ついてアームアセンブリが旋回して縦軸についてウェハ１２に対するホイール１
６の揺動運動をもたらすことができる。
【００６６】 この揺動運動により、ウェハ１２の三角形断面エッジ領域のフランクが研磨さ
れる。
【００６７】 図３には、研磨ホイール１６がウェハ（図示せず）に対して揺動運動を実行す
るようにさせるための変更された構成の立面図が示される。ホイールには２つの
溝３３ａおよび３３ｂが設けられ、このため、一方が磨耗すると他方を利用する
ことができる。
【００６８】 ここで、ホイール１６は軸３４に装着され、ウェハの回転軸に水平に平行して
装着される案内面６４上のトラニオン６０、６２によって支持される。軸３４は
ここでもモータ（図示せず）によって回転するよう駆動される。
【００６９】 案内面６４から下方向に突出しているのはスピゴット６６であり、スピゴット
６６の反対の側面はそれぞれ対応の空気シリンダ７２、７４のプッシュロッド６
８、７０によって交互に係合され、空気シリンダ７２、７４は支持体７３を介し
て滑動可能なプレート７６上に装着される。プレートの、よってシリンダの水平
方向の動きは、偏心などのモータ駆動カム７８によって制御され、これは回転可
能なカム従動子８０、８２と係合可能であり、そのスピンドル８４、８６はプレ
ート７６に接続される。
【００７０】 動作において、カム７８の回転により、スピゴット６６が２つのロッド６８、
７０と交互に係合させられる。シリンダ内の空気圧Ｐは、シリンダロッドの実際
の変位にかかわらず、ウェハフランクに発揮される横方向の力が一定であるよう
な態様で調節される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ウェハエッジ研削装置と組合せて用いるための研磨洗浄ステージ
の概略立面図である。
【図２】 図１に示されるような装置の概略平面図である。
【図３】 研磨ホイールが揺動運動を行なうようにさせるための変更された
機構を示す概略立面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月２１日（２０００．９．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 53/00 Ｂ２４Ｂ 53/00 Ａ 55/04 55/04 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２１ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２１Ｅ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＳＧ，ＵＳ Ｆターム(参考） 3C034 AA01 BB25 BB73 CB01 DD09 3C043 BA09 CC03 3C047 AA01 FF08 FF19 GG14 GG17 GG20 3C049 AA03 AA09 AA11 AA16 AC01 AC05 BA09 BB06 BC02 CA01 CB01 CB10 3C058 AA07 AA11 CB03 DA17

Claims (56)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円板状ワークピースのエッジを研磨する方法であって、円板
    状ワークピースはその中心について回転するように真空チャック上に定位置に固
    定され、合成プラスチック材料の研磨ホイールがワークピースの回転エッジに接
    触させられ、前記ホイールはその研磨表面のまわりに溝が前もって形成されてお
    り、溝の断面はワークピースのエッジ輪郭を補完するものであり、研磨スラリー
    がホイールとワークピースのエッジとの間の接触ゾーンに供給され、ホイールが
    回転されることによって研磨ホイールと前記エッジとの間に相対的な動きが存在
    する、方法。
  2. 【請求項２】 研磨ホイールは接触ゾーンにおいてワークピースの回転の方
    向に反対に回転される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 合成プラスチック材料はポリウレタンである、請求項１また
    は２のいずれかに記載の方法。
  4. 【請求項４】 研磨スラリーはコロイドシリカである、請求項１または２の
    いずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 研磨ホイールは、いわゆるプランジモードにおいて一定の力
    の下でワークピースのエッジに係合する、請求項１から４のいずれかに記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 研削ホイールを引込め、研磨ホイールを前へ出すことによっ
    て、ワークピースはまずチャック上でエッジ研削され、次に同じチャック上に装
    着されたままで研磨される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 異なる方法ステップは、プロセスのステップを引起すように
    プログラムされるコンピュータの制御の下にある、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 半導体材料のウェハなどの円板状ワークピースのエッジを研
    磨するための装置であって、ワークピースを収容し支持するための真空チャック
    と、チャック、すなわちワークピースをその中心について回転させるための駆動
    手段と、溝付き研磨ホイールをその中心軸について回転させるために装着し、こ
    れによってその回転の方向がワークピースの回転の方向とはこれらが接触するこ
    とになる領域において反対であるようにする手段と、研磨ホイール装着手段を前
    へ出したり引込めたりして研磨ホイールを研磨の目的でワークピースのエッジと
    接触させることを可能にする駆動手段と、研磨ホイールと装着手段との間で相対
    的な調整を行ない研磨ホイールの表面の溝がワークピースのエッジと正確に整列
    することを確実にするための手段とを含み、前記装置はさらに、ワークピースと
    研磨ホイールとの間の接触ゾーンに研磨スラリーを供給するための手段を含む、
    装置。
  9. 【請求項９】 形成ホイールをさらに含み、形成ホイールはその中心軸につ
    いて研磨ホイールの回転に対して、両者が接触するところで反対に回転するよう
    装着され、研磨ホイールと形成ホイールとの間の相対的な動きをもたらし形成ホ
    イールのエッジを研磨ホイールの表面と係合させその中に溝を形成するための手
    段が設けられ、形成ホイールの外周はワークピースの外側エッジ輪郭に対応して
    おり、このため研磨ホイールの溝がワークピースのエッジ輪郭に対応する、請求
    項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 研磨ホイールは円筒の形においてかなりの軸方向の広がり
    を有し、これによって研磨活動の結果その１つの溝付き領域が摩耗すると、形成
    ホイールまたは研磨ホイールのいずれかまたはその双方の適当な割送りによって
    その部分に沿って軸方向に間隔をあけた位置において１つ以上のさらなる溝を形
    成することができ、前記装置はさらに、形成ホイールと研磨ホイールとの間およ
    び後者とワークピースとの間に相対的な割送りを導入するようプログラムされこ
    れによって研磨ホイールの表面の適当な溝がワークピースのエッジを研磨するの
    に用いられる、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 研磨スラリーを研磨ゾーンに供給するための手段は、スラ
    リーをワークピースのエッジへ向けるための少なくとも１つのノズルを含む、請
    求項８から１０のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 ノズルは、研磨ホイールとワークピースとの間に存在する
    小さい接触領域へスラリーを向ける、請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 スラリーは、接触点において研磨ホイールの周囲と同じ方
    向に動くように接触領域に向けられる、請求項８から１２のいずれかに記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】 研磨ホイール内の溝はワークピースのエッジと、双方が係
    合している際に小さい貯蔵部を形成し、ワークピースおよび研磨ホイールの回転
    は、研磨ホイールの周辺が接触点において下方向に移動するように選択され、こ
    れによってスラリーを研磨ホイールとワークピースのエッジとの間の接合部に上
    から下方向へ発射することができ、これによってスラリーの溜りが研磨の間、前
    述のように小さい貯蔵部において維持される、請求項８から１３のいずれかに記
    載の装置。
  15. 【請求項１５】 研磨作用は囲い容器内で生じ、このため、回転部品から飛
    び散ったスラリーは囲い容器の壁に集められ、ここからスラリーを集め回収だめ
    の中へ排出することができる、請求項８から１４のいずれかに記載の装置。
  16. 【請求項１６】 スラリーを回収だめから貯蔵部の中へ排出しそこからスラ
    リーを廃棄するために排出するかもしくはポンプで汲み上げるか、または再利用
    のため回収することができるようにする手段が設けられる、請求項１５に記載の
    装置。
  17. 【請求項１７】 回収されたスラリーを再利用する場合に、スラリーから所
    与の大きさより大きい粒子を取除くために濾過手段が設けられる、請求項８から
    １６のいずれかに記載の装置。
  18. 【請求項１８】 ノズルを通るスラリーの流れを感知するための手段が設け
    られ、これはスラリーの流れが止まるかまたは予め定められた流量よりも低下し
    た場合に研磨ホイールを引込めてこれをワークピースから係合解除するためのイ
    ンターロックを含む、請求項８から１７のいずれかに記載の装置。
  19. 【請求項１９】 研磨ホイールはポリウレタンでできている、請求項８から
    １８のいずれかに記載の装置。
  20. 【請求項２０】 １つ以上の研削ホイールがコンピュータ制御の下でワーク
    ピースと係合するよう前へ出され、エッジの初期（または仕上げ）研削を行なう
    ウェハワークピース研削盤をさらに含み、前記研削盤にはまた研磨ホイールが装
    着され、研磨ホイールはコンピュータ制御の下で、研削プロセスが完了した後に
    ワークピースのエッジと接触するよう前へ出され研磨ステージを行なう、請求項
    ８から１９のいずれかに記載の装置。
  21. 【請求項２１】 研磨ホイールは研削盤上に位置付けられ、研削ホイールお
    よび研磨ホイールは、電気モータ、油圧モータまたは空気モータなどの共通の駆
    動手段によって回転させるための同じホイールヘッドアセンブリに装着される、
    請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 駆動手段の回転速度は研削と研磨との間で適当に変えられ
    る、請求項２１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 研削ホイールが前へ出される際の送りモードから研磨ホイ
    ールが用いられる際の一定の力のプランジモードへと変えるようにプログラムさ
    れる、コンピュータの制御の下で、研削ホイールおよび研磨ホイールを前へ出し
    たり引込めたりするのに同じ前出しおよび引込め機構が用いられる、請求項２０
    から２２のいずれかに記載の装置。
  24. 【請求項２４】 研削プロセスが研磨ステージに対するものと同じ囲い容器
    内で実行され、囲い容器の内部および少なくとも研磨ホイールの表面を洗浄して
    研磨の前に研削切り屑のいかなる痕跡をも取除くための手段をさらに含む、請求
    項１５に従属する請求項２０から２３のいずれかに記載の装置。
  25. 【請求項２５】 研磨ホイールが研磨のために利用可能にされる時を除いて
    研磨ホイールを覆うために保護シュラウドが設けられ、これにより研削切り屑が
    少しでも研磨ホイールの表面に付く可能性が少なくなるかまたは全くなくなるよ
    うにする、請求項１５に従属する請求項２０から２４のいずれかに記載の装置。
  26. 【請求項２６】 シュラウドは、研削プロセスが終わり何らかの洗浄ステッ
    プが行なわれた後に研磨ホイールをあらわにし後者をその研磨位置に移動させる
    ことを可能にするようにコンピュータの制御の下で開放可能かつ可動である、請
    求項２５に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 エッジが研削ステーションにおいて研削された後、ワーク
    ピースは次のワークピースが研削のために研削ステーションへ搬送され位置付け
    られる間バッファストアに移送され、さらに、ワークピースをバッファストア内
    で回転させ、そのエッジを研磨ホイールと係合させてその周囲を次のワークピー
    スが研削されている間に研磨するステップを含み、研磨の後に、研磨されたワー
    クピースは取除かれ、前記次のウェハが研削ステーションからバッファストアへ
    研磨のために移送され、さらなるワークピースを研削ステーションに位置付ける
    ことを可能にする、請求項１に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 装置であって、中に複数個のワークピースを貯蔵すること
    ができる第１のストアと、研削ステーションと、ウェハのエッジ研削を行なうた
    めにウェハを１つずつ研削ステーションに搬送し、研削の後に各ウェハを今度は
    バッファストアへ搬送してウェハをその中の貯蔵チャック上に位置付けるための
    手段とをさらに含み、前記搬送手段は次のウェハをストアから選択しこれを研削
    ステーションへ搬送してそのエッジ研削をもたらし、前記装置はさらに、バッフ
    ァストア内の研磨ホイールと、これおよびその中のウェハを回転させるための手
    段と、ウェハと研磨ホイールとの間の相対的な動きをもたらしてウェハのエッジ
    を次のウェハが研削されている間に研磨するための手段とを含み、前記搬送手段
    はバッファストアから研磨されたウェハを取除く役割を果たし、バッファストア
    へ移動してその中から研磨されたウェハを回収する前に、第１のストアからさら
    なるウェハを選択し、これをそのエッジ研削のために研削ステーションへ搬送す
    る、請求項８に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 研磨ホイールはその中に、ウェハの周辺リムを収容するた
    めの溝を有し、ホイールを回転させるための手段と、ホイールとウェハとの間の
    相対的な動きをもたらし溝内でのウェハの係合をもたらすための駆動手段と、ウ
    ェハの周辺リムの対向する面が研磨プロセスにおいてホイールの溝の表面の対向
    する領域と交互に係合する態様でウェハとホイールとの間に相対的な揺動運動を
    もたらすさらなる駆動手段とが設けられる、請求項８または請求項２８のいずれ
    かに記載の装置。
  30. 【請求項３０】 円形ワークピースをエッジ研削および研磨する方法であっ
    て、円形ワークピースは次に研削ステーションに運搬され、そこでワークピース
    のエッジが研削され、研削の後、ワークピースは、次のワークピースが研削のた
    めに研削ステーションに搬送され位置付けられる間にバッファストアに移送され
    、前記方法はさらに、ワークピースをバッファストア内で回転させ、そのエッジ
    を研磨ホイールと係合させてその周囲を、次のワークピースが研削されている間
    に研磨するステップを含み、研磨の後に、研磨されたワークピースは取除かれ、
    前記次のウェハが研削ステーションからバッファストアへと研磨のために移送さ
    れ、さらなるワークピースを研削ステーションに位置付けることを可能にする、
    方法。
  31. 【請求項３１】 研削を待つワークピースは第１のストアに収容され、研削
    され研磨されたワークピースは第２のストアに収容される、請求項３０に記載の
    方法。
  32. 【請求項３２】 第１のストアおよび第２のストアは単一の貯蔵装置の異な
    るセクションであってもよい、請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 バッファストアは洗浄ステーションを含み、研削したワー
    クピースを研磨ステップの前に洗浄するステップをさらに含む、請求項３０から
    ３２のいずれかに記載の方法。
  34. 【請求項３４】 ワークピースはこれが研磨された後に洗浄される、請求項
    ３０から３３のいずれかに記載の方法。
  35. 【請求項３５】 １回以上の研磨ステップが行なわれた後に研磨ホイールに
    おいて溝を形成および再形成するステップをさらに含む、請求項３０から３４の
    いずれかに記載の方法。
  36. 【請求項３６】 研磨ホイールにおいて溝を形成および再形成するステップ
    は、頂点において収束する２つの傾斜する円錐台形エッジを断面において規定す
    る、三角断面周辺リムを有する溝形成ホイールによって行なわれ、１つ以上のウ
    ェハを研磨した後、溝形成ホイールと研磨ホイールとの双方がそのそれぞれの軸
    について回転する間、溝形成ホイールと研磨ホイールとの間で相対的な動きをも
    たらし、これによって研磨ホイールの溝の断面形状を形成または再形成して研磨
    ホイールがさらなるワークピースのエッジを研磨する準備が整うようにする、請
    求項３５に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 円形ワークピースは半導体ウェハである、請求項３０から
    ３６のいずれかに記載の方法。
  38. 【請求項３８】 半導体材料の円形ウェハなどの円板状ワークピースのエッ
    ジを研削し研磨するための装置であって、中に半導体材料の円板状ウェハを貯蔵
    することができる第１のストアと、研削ステーションと、ウェハのエッジ研削を
    行なうためにウェハを１つずつ研削ステーションに搬送し、研削の後に各ウェハ
    を今度はバッファストアへ搬送してその中の貯蔵チャック上にウェハを位置付け
    するための手段とを含み、前記搬送手段はストアから次のウェハを選択してこれ
    をそのエッジ研削を行なうために研削ステーションに搬送し、前記装置はさらに
    、バッファストア内の研磨ホイールと、これおよびその中のウェハを回転させる
    ための手段と、ウェハと研磨ホイールとの間の相対的な動きをもたらしウェハの
    エッジを、次のウェハが研削されている間に研磨するための手段とを含み、前記
    搬送手段は、研磨されたウェハをバッファストアから取除く役割を果たし、バッ
    ファストアへ移動してその中から研磨されたウェハを回収する前に、さらなるウ
    ェハを第１のストアから選択し、これをそのエッジ研削のために研削ステーショ
    ンへ搬送する、装置。
  39. 【請求項３９】 スラリーがウェハと研磨ホイールとの間の接触点に搬送さ
    れ研磨作用を助けるようにする、請求項３８に記載の装置。
  40. 【請求項４０】 研磨ホイールはコンプライアントなものであり、ウレタン
    または酸化セリウムなどの材料から形成される、請求項３９に記載の装置。
  41. 【請求項４１】 スラリーは、好ましくはｐＨ１１のアルカリ溶液を含む、
    請求項３９または請求項４０のいずれかに記載の装置。
  42. 【請求項４２】 ウェハと研磨ホイールとの間の接触点を交差する接線に一
    致または平行して、ホイールまたはウェハのいずれかをある軸について揺動させ
    ることによって研磨ホイールとウェハエッジとの間で揺動運動をもたらすステッ
    プをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 研磨ホイールには溝が形成される、請求項３８に記載の装
    置。
  44. 【請求項４４】 ウェハおよび溝付き研磨ホイールは、水平方向に間隔をあ
    けて平行軸について回転するよう装着され、ウェハは真空チャック上に支持され
    、駆動モータによって回転され、研磨ホイールは第２の駆動手段によって回転す
    るよう駆動され、線形駆動手段が研磨ホイールをウェハに対して前へ出したり引
    込めたりするために設けられ、揺動駆動手段は、研磨ホイールおよび関連付けら
    れたドライブのアセンブリに作用してホイールを縦軸について揺動させるように
    し、これによって研磨ホイールの溝の２つの側面がウェハのエッジ領域の傾斜し
    たエッジに交互に係合する、請求項４３に記載の装置。
  45. 【請求項４５】 研磨ホイールおよびその回転ドライブは、ホイールのその
    軸についての回転を除いて静止した状態のままであり、ウェハおよび関連付けら
    れたドライブと支持手段とを溝付き研磨ホイールに向かって前へ出したりこれか
    ら離したりしてウェハのエッジを溝に係合させるための線形平行移動手段が設け
    られ、揺動駆動手段はウェハ支持体および、よってその上のウェハを縦軸につい
    て揺動させる役割を果たし、これによってウェハおよび研磨ホイールが回転する
    につれ、ウェハの外周と溝の側面との交互の係合をもたらすようにする、請求項
    ４３に記載の装置。
  46. 【請求項４６】 前記揺動駆動手段は、揺動ドライブまたは、単一の軸につ
    いてまず一方向に回転し、次に他方向に回転するドライブを含む、請求項４５に
    記載の装置。
  47. 【請求項４７】 ウェハエッジ研磨のための装置であって、ウェハを回転さ
    せるための手段と、ウェハの周辺リムを収容するための溝を中に有する研磨ホイ
    ールと、ホイールを回転させるための手段と、ホイールとウェハとの間の相対的
    な動きをもたらし溝内のウェハの係合をもたらすようにするための駆動手段と、
    研磨プロセスの間、ウェハの周辺リムの対向する面がホイールの溝の表面の対向
    する領域と交互に係合する態様でウェハとホイールとの間の相対的な揺動運動を
    もたらすさらなる駆動手段とが設けられる、装置。
  48. 【請求項４８】 ウェハとホイールとの係合領域の近くに、少なくとも研磨
    プロセスの間、液状スラリーを係合領域に向けるためのジェットオリフィスが位
    置付けられる、請求項３８から４７のいずれかに記載の装置。
  49. 【請求項４９】 溝形成ホイール（溝削り工具）が、溝削り工具のホイール
    に向かう動きまたはホイールの工具へ向かう動きのいずれかによって研磨ホイー
    ルの溝と係合するよう装着され、ホイールおよび工具の双方を相互に回転させて
    これによってホイールの表面において溝を形成または再形成するための手段が設
    けられる、請求項３８から４８のいずれかに記載の装置。
  50. 【請求項５０】 溝削り工具が円板であり、ウェハ支持体の後部に装着され
    これとともに回転し、形成するステップは、溝付きホイールを溝削り工具と係合
    するよう移動させ、双方を回転させることによってホイールにおいて溝を形成ま
    たは再形成することによって行なわれる、請求項４９に記載の装置。
  51. 【請求項５１】 溝付き研磨ホイールとウェハの周囲との間の係合点に向か
    って、少なくともそれらの間で研磨係合する間、液状スラリーを発射するステッ
    プをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
  52. 【請求項５２】 溝削り工具（溝形成ホイール）が溝付き研磨ホイールに近
    接して位置付けられこれと係合し、必要に応じてホイールにおいて溝を形成およ
    び再形成する、請求項３０から３７または５０のいずれかに記載の方法。
  53. 【請求項５３】 研磨ホイールはかなりの軸方向深さを有し、２つ以上の平
    行する溝がそのまわりに形成され、このため、一方の溝が摩耗して再形成する必
    要があれば、ホイールを割送りすることによってウェハのエッジを研磨するため
    に別の溝を用いるようにすることができ、ある溝から別の溝へと移動するプロセ
    スは、すべての溝が利用され、再形成が必要となるまで続けることができ、その
    後プロセスを止めて、再形成プロセスを研磨ホイール溝に対して行なう、請求項
    ３８から５０のいずれかに記載の装置。
  54. 【請求項５４】 研磨ホイールは合成プラスチック材料でできており、ワー
    クピースの回転エッジと接触させられ、前記ホイールはその研磨表面のまわりに
    溝が前もって形成されており、溝の断面はワークピースのエッジ輪郭を補完する
    ものであり、研磨スラリーが研磨ホイールとワークピースのエッジとの間の接触
    ゾーンに供給され、研磨ホイールが回転されるため、研磨ホイールと前記エッジ
    との間に相対的な動きが存在する、請求項３０に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 ワークピースを収容し支持するための真空チャックと、チ
    ャック、すなわちワークピースをその中心について回転させるための駆動手段と
    、溝付き研磨ホイールをその中心軸について回転させるよう装着し、これによっ
    てその回転の方向がワークピースの回転の方向とはこれらが接触する領域におい
    て反対であるようにする手段と、研磨ホイール装着手段を前へ出したり引込めた
    りして研磨ホイールが研磨の目的でワークピースのエッジと接触することを可能
    にするための駆動手段と、研磨ホイールと装着手段との間で相対的な調整を行な
    い研磨ホイールの表面の溝がワークピースのエッジに正確に整列することを確実
    にするための手段とを含み、前記装置はさらに、ワークピースと研磨ホイールと
    の間の接触ゾーンに研磨スラリーを供給するための手段を含む、請求項３８また
    は請求項４７のいずれかに記載の装置。
  56. 【請求項５６】 前記さらなる駆動手段は、少なくとも１つの空気シリンダ
    によって作られ、空気シリンダへの圧力は、ウェハの対向する面に対する力がシ
    リンダの変位にかかわらず一定であるように調節される、請求項４７に記載の装
    置。
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