JP2004241658A - 半導体デバイスのエッジ部の研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体デバイスの外周エッジ部を研削した後の洗浄工程を不要にすることができる半導体デバイスのエッジ部の研削装置を提供する。
【解決手段】円盤状の回転砥石２７を回転させながら、回転中の半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａに沿って表裏両面間を送り移動させる。半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａを回転砥石２７の外周面にて研削する。前記半導体デバイス２３の基板６１ａの下面に形成された積層膜６１ｂと対応するように噴射流路形成板６７を配置する。純水供給源７１から供給パイプ７０を通して、純水を噴射流路６８に供給し回転砥石２７による外周エッジ部２３ａの研削部に純水を供給する。これによって、研削工程において研削屑が積層膜６１ｂの表面に付着するのが防止され、後工程で洗浄工程が不要となる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばシリコン単結晶ウエーハ等の半導体基板の裏面に例えば多結晶シリコン層等の積層膜を形成した半導体デバイスの外周エッジ部を研削する半導体デバイスのエッジ部の研削方法及び研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述のように半導体基板の裏面に積層膜を形成した半導体デバイスのエッジ部を研磨して、積層膜の外周側の不要部分を除去する装置として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この装置は所定位置において垂直軸線の中心として回転される保持板の上面に前記積層膜が上側になるように半導体基板を載置保持する。そして、前記保持板の側方の所定位置において同じく垂直軸線を中心として回転される研磨体の研磨パッドの研磨部位を、前記半導体デバイスのエッジ部に接触させて半導体基板の外周エッジ部を研磨するとともに、エッジ部の積層膜を除去研磨するようになっている。
【０００３】
なお、半導体基板のエッジ部に積層膜が残存していると、この残存部の多結晶シリコン層はデバイス製造工程中の熱処理により粒成長し、熱処理時に石英ボードと接触したり、基板搬送中等にエッジ部が他の部位に接触したときにパーティクルを発生させる。これを防ぐために、前述した積層膜の除去研磨が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３０８０３９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の半導体デバイスのエッジ部の研磨方法においては、研磨作業中に砥粒を含んだスラリーを用いるので、高価で、スラリに含まれる砥粒や半導体デバイス自体から生じる研磨粉がエッジ部に付着し、二次汚染が生じる。このため研磨工程の後に、砥粒等の付着物を洗浄するための工程が必要になるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、半導体デバイスの外周エッジ部を研削した後の洗浄工程を不要にすることができる半導体デバイスのエッジ部の研削方法及び研削装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、円形基板の表面に積層膜を形成した半導体デバイスのエッジ部をその中心を軸線として回転させるとともに、回転砥石により半導体デバイスのエッジ部を研削するに際し、前記半導体デバイスの中心側から外周側の研削部に向かって流体を噴射するようにしたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記流体は半導体デバイスの中心側から前記円形基板の外周面全体に向かって噴射されるようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、円形基板の表面に積層膜を形成した半導体デバイスを保持するとともに、半導体デバイスを自身の軸線を中心に回転させる半導体デバイス保持手段と、半導体デバイスのエッジ部を研削する研削手段と、前記半導体デバイスの中心側から外周側の研削部に向かって流体を噴射する流体噴射手段とを備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記流体噴射手段は、前記積層膜の表面に対し所定の隙間を以て対向され、かつ該積層膜との間に流体の噴射流路を形成する噴射流路形成板と、該噴射流路形成板の内側に形成された開口に接続された流体供給パイプとを含むものであることを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４において、前記流体噴射手段は、半導体デバイスに接近した作動位置と、退避位置との間で位置切換機構により位置の切り換え可能に構成されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項において、流体は純水又は清浄エアであることを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の半導体デバイスのエッジ部の研削装置を具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図２〜図４に示すように、研削装置のベッド２１上にはコラム２２が立設され、そのコラム２２には半導体ウエハ等の円形薄板よりなる半導体デバイス２３を保持するための半導体デバイス保持手段としての半導体デバイス保持機構２４が配設されている。半導体デバイス保持機構２４に対応して、ベッド２１上には研削手段としての研削機構２５が配設されている。この研削機構２５には、半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａを研削するための２個の円盤状の研削用回転砥石２７，２８が装備されている。
【００１５】
なお、この実施形態では、前記研削用回転砥石２７として、例えば＃２０００以上のレジノイドボンドのダイヤモンド砥石が使用され、前記研削用回転砥石２８として、例えば二酸化珪素（Ｓｉ Ｏ_２）の粒子をボンドで固めて、その二酸化珪素を固定砥粒化した仕上げ研削用の砥石が使用されている。
【００１６】
前記研削機構２５の左側において、ベッド２１上には搬入ステーション２９が配設され、複数枚の未加工の半導体デバイス２３を収納したカセット３０が、この搬入ステーション２９に搬入される。搬入ステーション２９の後部には第１作業ロボット３１が装設され、この第１作業ロボット３１により、カセット３０から未加工の半導体デバイス２３が１枚ずつ取り出されて、半導体デバイス保持機構２４に受け渡される。
【００１７】
前記研削機構２５の右側において、ベッド２１上には搬出ステーション３２が配設されている。搬出ステーション３２の後部には第２作業ロボット３４が装設され、この第２作業ロボット３４により、加工済みの半導体デバイス２３が半導体デバイス保持機構２４から受け取られて、搬出ステーション３２上のカセット３０内に収納される。
【００１８】
次に、前記半導体デバイス保持機構２４の構成について詳細に説明する。図３に示すように、コラム２２の側面には半導体デバイスヘッド３７がガイドレール３８を介してＺ軸方向（上下方向）へ移動可能に支持されている。半導体デバイスヘッド３７には回転軸３９がＺ軸方向に延びる軸線Ｌ１を中心に回転可能に支持され、その下端には半導体デバイス２３を吸着保持するための吸盤４０が設けられている。
【００１９】
前記半導体デバイスヘッド３７上には半導体デバイス回転用モータ４１が配設され、このモータ４１により回転軸３９が回転されて、吸盤４０に吸着保持された半導体デバイス２３がその中心を軸線Ｌ１として回転される。コラム２２上にはＺ軸移動用モータ４２が配設され、このモータ４２によりボールネジ４３が回転されて、ナット４４を介して半導体デバイスヘッド３７がＺ軸方向に移動される。
【００２０】
続いて、前記研削機構２５の構成について詳細に説明する。図３及び図４に示すように、ベッド２１上には、支持テーブル４７が一対のガイドレール４８を介してＸ軸方向（左右方向）へ移動可能に配設されている。支持テーブル４７上には、サドル４９が一対のガイドロッド５０を介してＹ軸方向（前後方向）へ移動可能に支持されている。
【００２１】
前記ベッド２１上にはＸ軸移動用モータ５１が配設され、このモータ５１によりボールネジ５２が回転されて、ナット５３を介して支持テーブル４７がＸ軸方向に移動される。支持テーブル４７の後部にはＹ軸移動用モータ５４が配設され、このモータ５４によりボールネジ５５が回転されて、ナット５６を介してサドル４９がＹ軸方向に移動される。前記Ｘ軸移動用モータ５１，Ｙ軸移動用モータ５４，及びＺ軸移動用モータ４２は、ＮＣ制御され、ＮＣプログラムに基づいて自動制御を可能としている。
【００２２】
前記サドル４９上には砥石回転用モータ５９が配設され、左側面に突出したモータ軸６０には前記２個の円盤状の研削用回転砥石２７，２８が所定の間隔をおいて取り付けられている。そして、この研削用回転砥石２７，２８が砥石回転用モータ５９により、半導体デバイス２３の平面と平行な軸線Ｌ３を中心に回転されるようになっている。
【００２３】
次に、本発明の特徴的構成について、図１及び図３を中心に説明する。
図１に示すように、前記半導体デバイス２３は、例えばシリコン単結晶ウエハ等の円形基板６１ａと、その円形基板６１ａの表面（下面）に積層された例えば多結晶シリコン層等の積層膜６１ｂとにより形成されている。円形基板６１ａは、その外周エッジ部２３ａがデバイス形成前において、例えば先端円弧状の先細り形状に加工されており、前記積層膜６１ｂは形成時、円形基板６１ａの表面から外周エッジ部２３ａにかけて付着され、そして、この外周エッジ部２３ａにかかった部分は不要なため、除去する必要がある。
【００２４】
図３に示すように、前記半導体デバイスヘッド３７の側面には前記半導体デバイス２３の中心側から外周側の研削部に向かって流体を噴射する流体噴射手段としての純水噴射機構６２が装着されている。この純水噴射機構６２について説明すると、半導体デバイスヘッド３７の側面に固定されたブラケット６３に対し垂直支持アーム６４が連結ピン６５を介して垂直面内で傾動可能に連結されている。この垂直支持アーム６４の下端部には水平支持アーム６６が垂直支持アーム６４と直交するように連結され、この水平支持アーム６６の上面には平面円形状の噴射流路形成板６７が例えば溶接等によって取り付けられている。
【００２５】
図１に示すように、前記噴射流路形成板６７の上面と、前記半導体デバイス２３の表面に積層された積層膜６１ｂの下面との間には純水の噴射流路６８が形成されるようになっている。前記水平支持アーム６６の先端部には純水の通路６６ａが上下方向に貫通形成され、噴射流路６８の中央部には前記通路６６ａと対応して穴６７ａが形成されている。前記通路６６ａには継手６９を介して純水の供給パイプ７０が接続され、この供給パイプ７０の基端は純水供給源７１に接続されている。
【００２６】
図３に示すように前記半導体デバイスヘッド３７と垂直支持アーム６４との間には垂直支持アーム６４及び水平支持アーム６６を前記連結ピン６５を中心に傾動動作して、噴射流路形成板６７を作動位置から退避位置に切り換えるための位置切換機構７２が装着されている。前記半導体デバイスヘッド３７の側面にはブラケット７３が溶接等により取り付けられ、このブラケット７３には傾動用シリンダ７４の上端部が連結ピン７５によって垂直面内で傾動可能に連結されている。この傾動用シリンダ７４のピストンロッド７６の先端部には、前記垂直支持アーム６４の基端部寄りに取り付けられたブラケット７７に連結ピン７８を介して連結されている。
【００２７】
従って、前記位置切換機構７２の傾動用シリンダ７４が作動されると、ピストンロッド７６によって純水噴射機構６２の垂直支持アーム６４、水平支持アーム６６及び噴射流路形成板６７が連結ピン６５を中心に図３において時計回り方向又はその反対方向に回動される。（矢印参照）そして、吸盤４０に対する半導体デバイス２３の脱着作業の際に、位置切換機構７２が作動されて、噴射流路形成板６７の位置切換えが行われる。
【００２８】
次に、前記のように構成された研削装置を使用して、半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａを研削する場合の研削方法について説明する。
さて、この半導体デバイスのエッジ部の研削方法においては、図３に示すように半導体デバイス保持機構２４の吸盤４０に半導体デバイス２３が吸着保持されるとともに、純水噴射機構６２の噴射流路形成板６７が半導体デバイス２３と対応する作動位置に保持される。この状態で、Ｚ軸移動用モータ４２により、半導体デバイス２３が研削用回転砥石２７と対応する高さ位置に移動配置される。そして、この状態で、半導体デバイス２３が半導体デバイス回転用モータ４１により軸線Ｌ１を中心に回転されるとともに、研削用回転砥石２７が半導体デバイス２３の軸線Ｌ１と対応する接線位置に移動配置される。〔図５（ａ）の正面及び図５（ｂ）の平面参照〕。この状態で、半導体デバイス２３が半導体デバイス回転用モータ４１により回転されるとともに、研削用回転砥石２７が砥石回転用モータ５９により、半導体デバイス２３の平面と平行でかつ半導体デバイス２３の半径方向と直交する方向に延びる軸線Ｌ３を中心に回転される。さらに、純水供給源７１から供給パイプ７０を通して純水が噴射流路６８に供給され、噴射流路６８の外周側開口から回転砥石２７の研削部に向かって純水が供給される。
【００２９】
これと同時に、予め設定されたＮＣプログラムに基づいて半導体デバイス２３がＺ軸移動用モータ４２によりＺ軸方向に移動されるとともに、研削用回転砥石２７がＹ軸移動用モータ５４によりＹ軸方向に移動される。そして、同時２軸制御によって、図１に示すように、その回転砥石２７が半導体デバイス２３に対し半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａに沿って表裏両面間を所定の移動軌跡を描くように送り移動される。これにより、図６に示すように、半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａが回転砥石２７の外周砥石面にて予め円形基板６１ａに形成されたエッジ形状と同様の、例えば先端円弧状の先細り形状となるように研削され、外周エッジ部２３ａに付着した積層膜６１ｂの不要部分が除去される。さらに、続いて仕上げ研削工程が行われる。図示しないが半導体デバイス２３が吸盤４０に吸着保持されたままの状態で、Ｘ軸移動用モータ５１により、研削用回転砥石２８が半導体デバイス２３の軸線Ｌ１と対応する接線位置に移動配置される。この状態で、半導体デバイス２３が半導体デバイス回転用モータ４１により回転されるとともに、仕上げ研削用の回転砥石２８が砥石回転用モータ５９により、前記軸線Ｌ３を中心に回転される。又、純水供給源７１から供給パイプ７０を通して純水が噴射流路６８に供給され、噴射流路６８の外周側開口から回転砥石２７の研削部に向かって純水が供給される。
【００３０】
これと同時に、予め設定されたＮＣプログラムに基づいて半導体デバイス２３がＺ軸移動用モータ４２によりＺ軸方向に移動されるとともに、仕上げ研削用の回転砥石２８がＹ軸移動用モータ５４によりＹ軸方向に移動される。そして、同時２軸制御によって、その回転砥石２８が半導体デバイス２３に対し半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａに沿って表裏両面間を所定の移動軌跡を描くように送り移動される。これにより、半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａ表面が、回転砥石２８の外周砥石面にて仕上げ研削される。
【００３１】
さらに、前記のように半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａが仕上げ研削された後、半導体デバイス２３はカセット３０に収納された状態で、研削装置から別のステーションに搬送される。
【００３２】
前記の実施形態によって期待できる効果について、以下に記載する。
（１）この実施形態では、前記回転砥石２７，２８による半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａの研削時において、純水供給源７１から供給パイプ７０を介して純水を噴射流路形成板６７から研削部に噴射するようにした。このため、研削部において排出される砥粒や研削屑が積層膜６１ｂの表面に付着するのを防止して、研削工程の後の洗浄工程を省略することができ、作業能率を向上することができる。
【００３３】
（２）この実施形態においては、垂直支持アーム６４、水平支持アーム６６及び噴射流路形成板６７を連結ピン６５を中心に作動位置と退避位置との間で位置の切り換え可能に構成したので、吸盤４０に対する半導体デバイス２３の脱着作業において噴射流路形成板６７の位置を切り換えることができる。
【００３４】
（３）この実施形態では、噴射流路６８から研削部に向かって純水を供給するようにしたので、研削部を冷却して研削を適正に行うことができる。
（４）この実施形態では、純水噴射機構６２を基本的に噴射流路形成板６７、供給パイプ７０、純水供給源７１及び位置切換機構７２により構成したので、構造を簡素化して製造及び組み付けを容易に行うことができる。
【００３５】
（５）この実施形態では、研削用回転砥石２８として、二酸化珪素を固定砥粒化した仕上げ研削用の砥石を用いている。このため、二酸化珪素の還元作用による化学作用により、半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａを高い仕上げ研削面粗度で研削することができる。
【００３６】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態では吸盤４０によって半導体デバイス２３を吸着するとともに半導体デバイス２３の下方に噴射流路形成板６７を配設したが、この吸盤４０と噴射流路形成板６７の位置関係を上下逆にしてもよい。
【００３７】
・ 前記実施形態では積層膜６１ｂ全体を覆うように噴射流路形成板６７を平面から見て円板状に形成したが、これを前記回転砥石２７，２８と対応するように部分的に設けてもよい。この場合には例えば偏平状の純水噴射ノズルを用いるのが望ましい。
【００３８】
・ 純粋に代えて、清浄エア又はその他の清浄な流体を用いてもよい。
・ 前記実施形態では、位置切換機構７２によって噴射流路形成板６７を傾動するようにしたが、これに代えて水平方向に往復運動して位置の切り換え可能に構成してもよい。
【００３９】
・ 研削用回転砥石２８の固定砥粒として、通常使用される炭化珪素等を用いてもよい。
・ 回転砥石２７，２８側にＺ軸方向の移動機構を設け、半導体デバイス２３を移動させずに回転砥石２７，２８側のＺ軸方向とＹ軸方向の送り移動によって半導体デバイス２３の外周エッジ部２３ａを研削するようにしてもよい。或いは、半導体デバイス２３側をＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動可能にするとともに、回転砥石２７，２８側をＺ軸方向に移動可能にしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１又は２に記載の半導体デバイスのエッジ部の研削方法の発明は、半導体デバイスの外周エッジ部を研削した後の洗浄工程を不要にして、研削コストを低減することができる。
【００４１】
請求項２記載の発明は、流体が半導体デバイスの中心側から円形基板の外周面全体に向かって噴射されるので、デバイスへの研削屑の付着を確実に防止することができる。
【００４２】
請求項３〜６のいずれか一項に記載の半導体デバイスのエッジ部の研削装置の発明は、半導体デバイスの外周エッジ部を研削した後の洗浄工程を不要にして、研削コストを低減することができる。
【００４３】
請求項４に記載の半導体デバイスのエッジ部の研削装置の発明は、流体噴射手段の構成を簡素化して、製造及び組み付け作業を容易に行いコストを低減することができる。
【００４４】
請求項５に記載の半導体デバイスのエッジ部の研削装置の発明は、前記流体噴射手段が位置切換機構により位置の切り換え可能に構成されているので、半導体デバイスの脱着作業を容易に行うことができる。
【００４５】
請求項６に記載の半導体デバイスのエッジ部の研削装置の発明は、流体が純水又は清浄エアであるので、流体のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の研削装置の一実施形態を示す要部拡大断面図。
【図２】研削装置全体の平面図。
【図３】研削装置の要部拡大断面図。
【図４】研削装置の要部拡大平面図。
【図５】（ａ）は研削工程を示す正面図、（ｂ）は平面図。
【図６】半導体デバイスの外周エッジ部の研削後の形状を示す部分断面図。
【符号の説明】Ｌ１，Ｌ３…軸線、２３…半導体デバイス、４０…吸盤、２７，２８…研削用回転砥石、６１ａ…円形基板、６１ｂ…積層膜、６２…純水噴射機構、６４…垂直支持アーム、６６…水平支持アーム、６７…噴射流路形成板、６８…噴射流路、７０…供給パイプ、７１…純水供給源、７２…位置切換機構、７４…傾動用シリンダ。

Claims (6)

1. 円形基板の表面に積層膜を形成した半導体デバイスのエッジ部をその中心を軸線として回転させるとともに、回転砥石により半導体デバイスのエッジ部を研削するに際し、前記半導体デバイスの中心側から外周側の研削部に向かって流体を噴射するようにしたことを特徴とした半導体デバイスのエッジ部の研削方法。
2. 請求項１において、前記流体は半導体デバイスの中心側から前記円形基板の外周面全体に向かって噴射されるようにした半導体デバイスのエッジ部の研削方法。
3. 円形基板の表面に積層膜を形成した半導体デバイスを保持するとともに、半導体デバイスを自身の軸線を中心に回転させる半導体デバイス保持手段と、
   半導体デバイスのエッジ部を研削する研削手段と、
   前記半導体デバイスの中心側から外周側の研削部に向かって流体を噴射する流体噴射手段と
   を備えたことを特徴とする半導体デバイスのエッジ部の研削装置。
4. 請求項３において、前記流体噴射手段は、前記積層膜の表面に対し所定の隙間を以て対向され、かつ該積層膜との間に流体の噴射流路を形成する噴射流路形成板と、該噴射流路形成板の内側に形成された開口に接続された流体供給パイプとを含むものである半導体デバイスのエッジ部の研削装置。
5. 請求項３又は４において、前記流体噴射手段は、半導体デバイスに接近した作動位置と、退避位置との間で位置切換機構により位置の切り換え可能に構成されている半導体デバイスのエッジ部の研削装置。
6. 請求項３〜５のいずれか一項において、流体は純水又は清浄エアである半導体デバイスのエッジ部の研削装置。

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