JP2009088067A

JP2009088067A - 半導体基板ホルダー機構およびそれを用いて基板を研削する方法

Info

Publication number: JP2009088067A
Application number: JP2007253226A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Yamamoto; 栄一山本; Hirotaka Okonogi; 弘孝小此木; Tomio Kubo; 富美夫久保
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: JP5221092B2

Abstract

【課題】２０〜５０μｍの極薄半導体基板をチッピングやクラッキングを生じさせることなく平面研削加工できる基板ホルダー機構の提供。
【解決手段】ドレッサ付基盤ホルダー機構の円盤状半導体基板ホルダーテーブル４上面の外周縁部に環状堤４０を設けた円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面に半導体基板３を載置し、回転している前記半導体基板３面に回転しているカップホイール型砥石５０を下降させながら切り込み研削をかける。環状堤４０が半導体基板エッジ部下面を支持するので、研削時、砥石軸が半導体基板エッジ部で傾斜しても、半導体基板エッジ部にチッピングを生じさせない。また、高さ調整機構のバネ８２の付勢力が環状ドレッサ砥石６底面に対し上向きに作用するので、半導体基板研削時の半導体基板研削面位置と環状ドレッサ砥石上面位置との面一が保たてる。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板ホルダー機構の円盤状基板ホルダーテーブル表面に載置された円盤状の半導体基板の裏面をカップホイール型砥石でインフィード平面研削加工する、または、研磨パッドで平面研磨加工するに用いる半導体基板ホルダー機構に関する。本発明の半導体基板ホルダー機構を用いて平面加工された基板は、良好な平坦度（ＴＴＶ）を有するとともに、平面加工時に半導体基板のエッジ部でのチッピングやクラッキングが生じない利点を有する。

基板ホルダー機構の円盤状基板ホルダーテーブル表面に載置された円盤状半導体基板裏面をカップホイール型砥石でインフィード平面研削加工することは知られている。円盤状半導体基板とカップホイール型砥石の刃先が摺擦する加工点には、研削液が供給され、半導体基板の平面加工面の熱焼けを防止する（例えば、特許文献１参照。）。

半導体基板の径が３００ｍｍ、４５０ｍｍと拡径するとともに、厚みが５０〜８０μｍと極薄の半導体基板が望まれている。配線プリント面が保護テープで被覆されている半導体基板のシリコン基板面を研削砥石で研削加工し、ついで、研削加工シリコン面を研磨加工または／およびエッチング加工して基板の厚みを５０〜８０μｍと薄肉化および鏡面化する平坦化装置として、基板を真空吸着保持できる基板ホルダーテーブルの複数を下方に配置し、それぞれの基板ホルダーテーブルの上方に粗研削砥石を備える回転スピンドル、仕上研削砥石を備える回転スピンドル、および研磨工具を備える回転スピンドルを配置し、基板収納カセット内に保管されている基板を位置合わせ用の仮置台へ搬送する多関節型搬送ロボット、基板ホルダーテーブル上の基板を次ぎの加工ステージへと搬送する搬送パッドを備えた搬送器具および基板洗浄機器を備える平坦化装置が使用されている。

例えば、ローディング／アンローディングステージ、第１粗研削ステージ、第２仕上研削ステージおよび研磨ステージに区画した一台のインデックス型回転テーブルに半導体基板を真空チャックできる基板ホルダーテーブル４組みを前記インデックス回転テ−ブルの軸心に対し同一円周上に等間隔で配設した平面研削・研磨装置を用い、各基板ホルダーテーブルに対してインデックス型回転テ−ブルの９０度の回転に伴うそれぞれのステージで多関節型搬送ロボットによる半導体基板のローディング、粗研削平砥石による基板裏面の粗研削加工、仕上研削平砥石による基板裏面の仕上研削加工、研磨パッドによる鏡面研磨加工および搬送機器によるアンローディングの処理を順次行うことは知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、基板収納ステージを室外に、多関節型搬送ロボット、位置合わせ用仮置台、研削加工ステージ、移動型搬送パッド、研磨加工ステージ、および洗浄ステージを室内に備える平坦化装置において、該平坦化装置の正面側から背面側に向かって、室外の右側に基板収納ステージを設け、室内においては、室内の前列目に前記基板収納ステージ近傍位置に多関節型搬送ロボットを、その多関節型搬送ロボットの後列の右側に、位置合わせ用仮置台および後列中央側に移動型搬送パッドを設置し、それらの最後列に、時計廻り方向に基板ローディング／アンローディングステージ、粗研削ステージ、および仕上研削ステージの３つのステ−ジを構成する基板ホルダーテーブルを第１インデックス型回転テーブルに同心円上に配置した研削加工ステージを設け、前記基板ローディングテーブル上面を洗浄する回転式チャッククリーナおよび研削加工された基板面を洗浄する回転式洗浄ブラシ一対を備える洗浄機器を基板ホルダーテーブル上面に対し垂直方向および平行方向に移動可能に設け、前記粗研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、前記仕上研削ステージを構成する基板ホルダーテーブル上方に、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石を備えるスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能に設け、前記クリーナおよび回転式洗浄ブラシを備える洗浄機器とで基板ローディング／アンローディングステージを構成し、基板ホルダーテーブルと粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で粗研削ステージを構成し、基板ホルダーテーブルと仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石で仕上研削ステージを構成させ、前記多関節型搬送ロボットの左側に、基板ローディング／アンローディング／仕上研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブルと、粗研磨ステージを構成する基板ホルダーテーブルを別の１台の第２インデックス型回転テーブルに同心円上に配置した研磨加工ステ−ジを設け、前記仕上研磨ステ−ジを構成する基板ホルダーテーブル上方に、洗浄液供給機構および研磨パッドを回転可能に軸承するスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能および平行に揺動可能に設け、この基板ホルダーテーブルと研磨パッドと洗浄液供給機構と前記移動型搬送パッドと多関節型搬送ロボットまたは別の搬送パッドまたは多関節型搬送ロボットとで基板ローディング／アンローディングテーブル上方に、研磨剤スラリー液供給機構および研磨パッドを回転可能に軸承するスピンドルを基板ホルダーテーブル上面に対し昇降可能および平行に揺動可能に設け、この基板ホルダーテーブルと研磨パッドと研磨剤スラリー液供給機構とで基板粗研磨ステージを構成した半導体基板の平坦化装置も知られている（例えば、特許文献３参照。）。

半導体基板の厚みが１２０〜２２０μｍのときの平面研削加工時、平面研磨加工時、もしくは、平面加工された半導体基板の搬送時に平面加工半導体基板のエッジ部にチッピングやクラッキングが見受けられ、ダイシング工程で得られる半導体チップのロス率が増加する傾向があったので、研削加工前、または研削加工後の半導体基板のエッジ部をエッジ加工することが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献４参照。）

また、基板のチャックホルダーの外周縁に環状リングを設け、半導体基板のエッジ部の研磨加工時にパッドを軸承するツール軸が傾斜するのを防止する研磨装置も提案されている（例えば、特許文献５参照。）。

一方、これら半導体基板の平面加工の途中、もしくは平面加工後に、カップホイール型砥石の砥石刃より突出する研削砥粒高さを均一とするため、および、基板研削屑の除去のためにドレッシング砥石によるドレッシング（目立ておよび目詰り除去）を行なったり、ドレッシング砥石による研磨パッドの目立て（コンディショニング）を行なっている（例えば、特許文献６、特許文献７参照。）。

平面加工される半導体基板の半導体チップが形成されない余白部の外周縁には、パルルレーザをシリコンウエハに照射してＳＥＭＩ準拠のＯＣＲ文字、バーコード、二次元コードなどがドット配列で表示されたウエハＩＤマークが付されている（例えば、非特許文献１参照。）。

次々世代の厚み２０〜５０μｍの半導体基板の平面加工（研削加工や研磨加工）試作をＤＲＡＭ製造メーカーが行ったところ、半導体基板のこれらウエハＩＤマークが付されている外周縁部でチッピングやクラッキングが発生する現象が見出された。

特開２００３−２１８０７９号公報特開２００１−２５２８５３号公報米国特許第７，２３８，０８７号明細書特開２００３−２７３０５３号公報特開２００１−３５１８８４号公報特開２００３−１７０３３８号公報特開２００７−１７５８２５号公報 "ウエハマーキングについて"、｛online｝、｛平成１９年９月１８日検索｝、インターネット＜URL:http://www.gsig.co.jp/application/wafermark.html＞

本発明は、目的とする半導体基板の径が３００ｍｍ、あるいは次々世代の４５０ｍｍであり、その半導体基板の厚みが２０〜５０μｍの極薄であっても、基板の平面研削加工時、平面研磨加工時、あるいは基板の搬送時に平面加工された半導体基板にチッピングやクラッキングを生じさせない、半導体基板ホルダー機構を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、半導体基板をシリコン基板面を上向きにして半導体基板機構の円盤状基板ホルダーテーブル上に載置し、カップホイール型砥石による基板の平面研削加工と同時に砥石刃のドレッシング加工を行うことができ、または研磨パッドによる基板の平面研磨加工と同時に研磨パッドの目立てを行うことができるドレッサ付基板ホルダー機構の提供にある。

請求項１の発明は、円盤状半導体基板ホルダーテーブルと、この円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレームと、このフレームを軸承するスピンドルと、このスピンドルの回転機構と、前記円盤状基板ホルダーテーブル底部を減圧する減圧機構を備える半導体基板ホルダー機構において、前記円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の外周縁部に幅０．５〜１ｍｍ、高さ５〜１０μｍの環状堤を設けたことを特徴とする、半導体基板ホルダー機構を提供するものである。

請求項２の発明は、円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の外周縁部に幅０．５〜１ｍｍ、高さ５〜１０μｍの環状堤を設けた円盤状半導体基板ホルダーテーブルと、この円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレームと、このフレームを軸承するスピンドルと、このスピンドルの回転機構と、前記フレームの上方部に固定した環状ドレッサ砥石の高さ調整機構と、前記フレームの環状上面に前記環状ドレッサ砥石を前記高さ調整機構の上下可動リング板を介して円盤状半導体基板ホルダーテーブルの中心点と環状ドレッサ砥石の中心点が同一軸線上となるように円盤状半導体基板ホルダーテーブルの外周に配置した環状ドレッサ砥石とを備えるドレッサ付半導体基板ホルダー機構であって、前記高さ調整機構のバネの付勢力が前記上下可動リング板底面に対し上向きであることを特徴とする、ドレッサ付半導体基板ホルダー機構を提供するものである。

請求項３の発明は、請求項２記載のドレッサ付半導体基板ホルダー機構の円盤状半導体基板ホルダーテーブル上に半導体基板をシリコン基板面が上向きとなるよう、かつ、半導体基板の配線がプリントされていない外周縁部が円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の環状堤上部に位置するよう載置し、スピンドルの回転機構により円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレームを回転させた後、カップホイール型砥石を軸承するスピンドルを回転させつつ下降させて前記基板表面に対し前記カップホイール型砥石の砥石刃による基板面の切り込みを開始するとともにこの基板表面と前記カップホイール型砥石の砥石刃とを摺擦させて基板の平面研削加工を行うと同時に環状ドレッサ砥石によりカップホイール型砥石の砥石刃をドレッシング加工することを特徴とする、半導体基板の平面研削方法を提供するものである。

半導体基板は、半導体基板ホルダー機構の円盤状半導体基板ホルダーテーブル上に半導体基板をシリコン基板面が上向きとなるよう、かつ、半導体基板の配線がプリントされていない外周縁部が円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の環状堤上部に位置するよう載置され、平面研削加工または、平面研磨加工されるので、平面加工時にツール軸（研削頭、または研磨頭）が傾いても、円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面に設けた堤部が半導体基板エッジ外周部を支持するので、半導体基板エッジ外周部のツールによる下向きの傾斜程度は小さく、半導体基板にチッピングやクラッキングが生じるおそれはない。

ドレッサ付半導体基板ホルダー機構の円盤状半導体基板ホルダーテーブル上に固定された半導体基板をカップホイール型砥石で平面研削加工している際、カップホイール型砥石の砥石刃は、半導体基板の中心点位置に懸かる回転軌跡を描く。よって、回転している環状ドレッサ砥石の上面の二場所においてはカップホイール型砥石の砥石刃により下向きの応力が働いている一方、高さ調整機構のバネの付勢力が環状ドレッサ砥石底面に作用するので、環状ドレッサ砥石上面と研削加工されている半導体基板面は常に面一に保たてられる。回転している環状ドレッサ砥石は、カップホイール型砥石の下降インフィードにより押し下げられ、半導体基板面にかかるカップホイール型砥石荷重と環状ドレッサ砥石にかかるカップホイール型砥石荷重はほぼ等しい。円盤状半導体基板ホルダーテーブル上の研削加工基板が除去されると、環状ドレッサ砥石は高さ調整機構のバネの付勢力により元の高さ位置に戻される。

同様に、ドレッサ付半導体基板ホルダー機構の円盤状基板ホルダーテーブル上に固定された半導体基板のシリコン基板面に研磨パッドを回転および揺動させて平面研磨加工している際、環状ドレッサ砥石の直径より大きい直径を有する研磨パッドは、回転している環状ドレッサ砥石により目立てされるとともに、高さ調整機構のバネの付勢力が環状ドレッサ砥石底面に作用するので、環状ドレッサ砥石上面と研磨パッド下面と半導体基板面は常に面一に保たてられる。

特許文献６や特許文献７に記載の平面研削装置または平面研磨装置では、半導体基板の平面加工（研削加工もしくは研磨加工）時、ドレッサ砥石は、カップホイール型砥石の砥石刃と、もしくは、研磨パッドと一場所で接触するのみで、カップホイール型砥石の砥石刃先は他の砥石刃先と平行を保ってドレッシングされず、傾斜してドレッシングされ易い。よって、かかるドレッシング加工されたカップホイール型砥石で研削加工された半導体基板、もしくは、研磨パッドで研磨加工された半導体基板は、平坦度（ＴＴＶ）の大きい表面形状を示す。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。図１は基板の平面研削装置の一部を切り欠いた正面図、図２は半導体基板ホルダー機構の円盤状半導体基板ホルダーテーブルの部分断面図、図３はドレッサ付半導体基板ホルダー機構の一部を示す部分斜視図、図４はドレッサ付半導体基板ホルダー機構の平面図、図５はドレッサ付半導体基板ホルダー機構の環状ドレッサ砥石の高さ調整機構の環状部分断面図、および、図６はカップホイール型砥石の砥石刃がドレッサ付半導体基板ホルダー機構の上面で描く回転軌跡を示す。

図１に示す基板の平面研削装置１は、研削ヘッド構造Ｈとドレッサ付基板ホルダー機構ＶＣを有する。研削ヘッド構造Ｈにおいて、８はスピンドル、９は軸受、１１はカップホイール型砥石の取付板、１２はスピンドルケーシング取付部材、１３は傾斜調整ボルト駆動用モータ、１４はスピンドル８を回転駆動させるビルド・イン・モータ、２２は空気軸受、２３は空気供給管、２４は取付板１１とスピンドルを軸承する固定板２５との連結軸、２６はスピンドルケーシング１０冷却液供給管、２７は空気軸受２２と該空気軸受の周壁下に設けた囲板（砥石カバー）２８とからなるヘッドＨ内に設けられた空間部、５０はカップホイール型砥石、５１は周壁部、５２は底壁、５３はカップ状基体（台金）、５５は砥石刃、５６は環状溝、５７は研削液導入孔、５９は研削液供給ノズル、６０は研削液供給管、６１は研削液取入口であり、この研削液供給管は図示されていないが、昇降機構の取付部材に固定されており、研削液タンクと可撓性ホースで接続されている。

カップホイール型砥石５０は、ビルド・イン・モータ１４の回転駆動をスピンドル８、固定板２５、連結軸２４、取付板１１を経て伝達し、回転させる。ヘッドは取付部材１２に固定されているのでカップホイール型砥石５０が回転しても、ヘッド自身は回転駆動しない。従って、研削液供給ノズル５９と研削液供給タンクを連結する可撓性ホースが捻れて破損することはない。研削液供給ノズル５９より砥石５０の環状溝５６に供給された研削液は、導入孔５７，５７を経て砥石周壁内５６面に導かれ、さらにスリット５０ｆを通過してカップホイール型砥石の周壁外側へ排出される。研削液の供給量は、基板の直径により異なるが０．５〜１０リットル／分が好ましい。

カップホイール型砥石５０の砥石刃５５群の直径は、環状ドレッサ砥石の直径の０．９〜１．５倍である。半導体基板直径と比較すると、カップホイール型砥石５０の砥石刃５５群の直径は、研削される基板３の直径の１．０５〜１．６倍が好ましい。カップホイール型砥石５０は、図６に示すようにカップホイール型砥石の砥石刃５５が研削加工される基板の略中心点Ｏを通過する回転軌跡を描くようにドレッサ付基板ホルダー機構ＶＣに対して配置される。

砥石刃５５，５５間のスリットは斜めであっても、平行であってもよい。台金に研削液供給ようの環状溝とこの環状溝の上部より砥石刃に向けて斜め孔を穿ったカップホイール型砥石も使用できる（特開平６−２３６７４号公報）。

粗研削カップホイール型ダイヤモンド砥石５０としては、砥番（ＪＩＳ一般砥粒粒度）８００〜１，８００のレジンボンドダイヤモンド砥石が、仕上研削カップホイール型ダイヤモンド砥石としては、砥番２，０００〜８，０００のメタルボンドダイヤモンド砥石またはビトリファイドボンドダイヤモンド砥石が好ましい。これらカップホイール型ダイヤモンド砥石には、特開２００４−１６７６１７号公報の図１に開示されるように研削液給水ガイドが設けられている。

カップホイール型砥石５０を備える研削ヘッドＨの取り付け部１２下部には半球状凹部１９が設けられ、下部には前記半球状凹部に嵌合する半球状凸部１８が設けられ、半球状凹部１９と半球状凸部１８間には０．０５〜０．１ｍｍの隙間が形成されている。傾斜調整ボルト１５をモ−タ１３の駆動力で締めたり緩めたりすることにより昇降機構の下部の半球状凸部１８を中心に取り付け部下部の半球状凹部１９前に設けた前記隙間を利用してスピンドル８が傾斜する。

図１に示されるドレッサ付基板ホルダー機構ＶＣは、円盤状半導体基板ホルダーテーブル４と、この円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレーム５と、このフレームを軸承する中空スピンドル２と、このスピンドルの回転機構（図示されていない）と、前記フレームの上方部に固定した環状ドレッサ砥石６の高さ調整機構７を有する。中空スピンドル２は、図示されていない純水供給機構と減圧機構に接続されている。図中、９０は環状ドレッサ砥石６とカップホイール型ダイヤモンド砥石の砥石刃５５が接触する研削作用点に研削液を噴射する冷却水供給ノズルである。

図２に示すように、円盤状半導体基板ホルダーテーブル４は、円盤状半導体基板ホルダーテーブル４上面の外周縁部に幅０．５〜１ｍｍ、高さ５〜１０μｍの環状堤４０を設けた構造となっている。環状堤４０の高さ５〜１０μｍは、シリコン基板面表面に形成された配線プリント層Ｐｒの厚みとほぼ等しいか、それより１〜３μｍ若干高い数値である。環状堤４０の幅０．５〜１ｍｍは、半導体基板のシリコン基板面の配線プリントがなされていない外周幅０．５〜２．０ｍｍに略等しい値である。

円盤状半導体基板ホルダーテーブル４は、中央部４１が円盤状ポーラスアルミナセラミック製で、環状堤４０を形成している部分およびその１〜１０ｍｍ幅部分が非通気性のアルミナセラミック製４３と成っている。円盤状半導体基板ホルダーテーブル４は、上記円盤状ポーラスアルミナセラミック製材料の途中部分であって、非通気性アルミナセラミック製部分に連続する間に非通気性の環状アルミナセラミック製仕切壁４２を設け、中央部円盤状ポーラスアルミナセラミック製部分の減圧度を、外側環状ポーラスアルミナセラミック製部分の減圧度より高く真空引きできる構造としてもよい。円盤状半導体基板ホルダーテーブル４底部の真空引きは、２つの真空ポンプ、減圧管よりなる減圧機構を以て実施される。円盤状半導体基板ホルダーテーブル４の外側環状ポーラスアルミナセラミック製部分の減圧度は、−５５０〜−８５０ｍｍＨｇで、中央部円盤状ポーラスアルミナセラミック製部分の減圧度−４５０〜８３０ｍｍＨｇより−２０ｍｍＨｇから−１００ｍｍＨｇより低い水銀圧力が好ましい。外側の減圧度を低くすることにより、半導体基板のエッジ部（縁部）の下方向傾斜がより小さくなり半導体基板３の縁部におけるチッピング、クラッキングが生じにくくなる。

円盤状半導体基板ホルダーテーブル４は、成形セラミック砥石か、チャックテーブルクリーナ砥石で焼成成形された円盤状半導体基板ホルダーテーブルの中央部を５〜１０μｍ研削し、外周縁部に堤４０を残す研削加工を行うことにより得られる。

図２の円盤状半導体基板ホルダーテーブル４の円内拡大部分において、３は半導体基板、Ｔは保護テープ、Ｐｒはプリント基板層、ｗはシリコン基板層、５５は砥石刃、６は環状ドレッサ砥石である。

図１に戻って、前記環状ドレッサ砥石６は、前記フレーム５の環状上面および側壁面に前記高さ調整機構７の上下可動リング板７ｃを介して円盤状半導体基板ホルダーテーブルの中心点Ｏと環状ドレッサ砥石の中心点が同一軸線上となるように円盤状半導体基板ホルダーテーブル４の外周に配置される。環状ドレッサ砥石６を固定する上下可動リング板７ｃ底面には、前記高さ調整機構のバネの付勢力が上向きに作用する。前記環状ドレッサ砥石の内周面と円盤状基板ホルダーテーブル４上面とで仮想線で示されている半導体基板３を収納する空間が設けられる。前記環状ドレッサ砥石の内周面と円盤状半導体基板ホルダーテーブル４上面に載置された半導体基板３の外周面の隙間は、０．５〜２ｍｍで十分である。

環状ドレッサ砥石は、その環状幅が２５〜４０ｍｍであり、厚みは２〜４０ｍｍで十分である。研削加工される基板３の取り代（厚み）が０．０１〜１ｍｍであり、半導体基板研削に２０００回以上使用されるので、ドレッシングされる量を考慮すると前記厚みで十分である。環状ドレッサ砥石の素材は、研削される基板がシリコンウエハやセラミックウエハ、サファイヤ基板であるときは、砥番が＃２４０〜＃６００のＧＣ炭化シリコンが使用される。

図３、図４および図５に示すように、前記高さ調整機構７は、可動リングスライド部Ｃと支持リング位置固定部Ｂと付勢部Ｄを少なくとも有する。可動リングスライド部Ｃは、円盤状半導体基板ホルダーテーブル４を収納するフレーム５の上方部ベースリング７ａ上面よりフランジ付リニアブッシュ７１を起立して設け、このフランジ付リニアブッシュ上端を支持リング７ｂの穿孔部に嵌挿させ、環状ドレッサ砥石６底面を固定する可動リング７ｃに設けられた穿孔部に前記フランジ付リニアブッシュ中央空洞内に内挿したシャフト７２を固定する六角ボルト７３を内挿した構造を採る。リニアブッシュ７１を支持リング７ｂに固定する固定ボルト７５の間にはスペーサ７４が咬まされている。

支持リング位置固定部Ｂは、フレーム５の上方部ベースリング７ａの外周壁より外周に向かってブラケット７６を張り出して設け、支持リング７ｂの穿孔部よりこのブラケット７６に垂下させて支持リング７ｂを固定する六角ボルト７７および可動リング７ｃならびに環状ドレッサ砥石６の回転遠心力方向の飛び出しを防止する六角ボルト７８を備える。

付勢部Ｄは、フレームの上方部ベースリング７ａ上面より外周に張り出して設けたカラー７９の略中央部に設けられた穿孔にヒンジピン８０の頭部を下方にして起立させ、このヒンジピンを支持リング７ｂの穿孔内に内挿させてヒンジピン先端を可動リング７ｃ底部に当接させ、可動リングの穿孔に六角ボルト８１を挿入し、六角ボルト８１の先端部を前記ヒンジピン８０の中央空洞部に内挿させ、更に、カラー７９と支持リング７ｂ間に位置する六角ボルト８１外周にコイルバネ８２を嵌挿した構造となっている。コイルバネ８２の可動リング７ｃ底面への付勢力は、研削ヘッドのカップホイール型砥石５０の砥石刃５５，５５が基板面をインフィード（切り込み）研削加工する際に基板面かかる研削圧力よりも小さく設定する。コイルバネ８２に代えて、皿バネを使用してもよい。

図４に示されるドレッサ付基板ホルダー機構ＶＣは、上述の可動リングスライド部Ｃ、支持リング位置固定部Ｂおよび付勢部Ｄをそれぞれ６個所の位置に円周上に等間隔に備えている。

ドレッサ付半導体基板ホルダー機構ＶＣの円盤状基板ホルダーテーブル４上に半導体基板３をシリコン基板ｗ面が上向きとなるよう、かつ、半導体基板の配線がプリントされていない外周縁部が円盤状基板ホルダーテーブル上面の環状堤上部に位置するよう載置され固定された半導体基板３をカップホイール型砥石５０で平面研削加工している際、カップホイール型砥石の砥石刃５５は、図６に示すように基板の中心点Ｏ位置に懸かる回転軌跡を描く。よって、回転している環状ドレッサ砥石６の上面の二場所６ａ，６ａにおいてはカップホイール型砥石の砥石刃５５により下向きの応力が働いている一方、高さ調整機構７のコイルバネ８２の付勢力が環状ドレッサ砥石６底面に作用するので、環状ドレッサ砥石上面と研削加工されている基板表面が常に面一に保たてられる。回転している環状ドレッサ砥石６は、カップホイール型砥石５０の下降により押し下げられ、半導体基板のシリコン基板面にかかるカップホイール型砥石荷重と環状ドレッサ砥石にかかるカップホイール型砥石荷重はほぼ等しく保たてられる。

半導体基板の平面研削加工は、ドレッサ付基板ホルダー機構ＶＣの円盤状基板ホルダーテーブル４上に半導体基板３をシリコン基板ｗ面が上向きとなるよう、かつ、半導体基板の配線がプリントされていない外周縁部が円盤状基板ホルダーテーブル上面の環状堤上部に位置するよう載置し、中空スピンドル２内を真空ポンプ（図示されていない）で減圧して半導体基板３を円盤状半導体基板ホルダーテーブル４に固定保持し、中空スピンドル２をモータ（図示されていない）で水平方向に回転させることにより前記円盤状半導体基板ホルダーテーブル４に保持された基板３および環状ドレッサ砥石６を水平方向に回転させつつ、カップホイール型砥石５０を軸承するスピンドル８をモータ１４で回転させつつ下降させて前記半導体基板３のシリコン基板面に当接させて前記カップホイール型砥石の砥石刃５５による基板面の切り込みを開始するとともにこのシリコン基板面と前記カップホイール型砥石の砥石刃５５とを摺擦させて半導体基板３のシリコン基板の平面研削加工を行う。この平面研削加工と同時に環状ドレッサ砥石６によりカップホイール型砥石の砥石刃５５をドレッシング加工する。

半導体基板のシリコン基板面の平面研削加工時、研削液を研削液供給管５９および供給ノズル９０よりシリコン基板表面に供給しつつカップホイ−ル型砥石５０の砥石刃先５５が前記シリコン基板の略中心点Ｏを通過するようにスピンドル８を回転させてカップホイ−ル型砥石５０を基板面上で摺動させて基板表面を研削する。中空スピンドル２の回転数は、３０〜３００ｒｐｍ、スピンドル８の回転数は１，０００〜４，０００ｒｐｍが好ましい。

半導体基板の平面研削加工後、真空ポンプの稼動を止めた後、切換バルブを純水供給側へ切り換え、加圧純水を中空スピンドル２の中空部を経由してポーラスセラミック製基板ホルダーテーブル４底面に導くことにより研削加工された半導体基板３の円盤状半導体基板ホルダーテーブル４からの剥離を容易とする。

本発明の請求項１に記載の半導体基板ホルダー機構ＶＣは、円盤状半導体基板ホルダーテーブル４上に半導体基板をシリコン基板面が上向きとなるよう、かつ、半導体基板の配線がプリントされていない外周縁部が円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の環状堤上部に位置するよう載置され、平面研削加工または、平面研磨加工されるので、平面加工時にツール軸（研削頭、または研磨頭）が傾いても、円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面に設けた堤部が半導体基板エッジ外周部を支持するので、半導体基板エッジ外周部のツールによる下向きの傾斜程度は小さく、半導体基板にチッピングやクラッキングが生じるおそれはない。

本発明の本発明の請求項２に記載のドレッサ付半導体基板ホルダー機構ＶＣは、カップホイ−ル型砥石５０により基板を平面研削するとき、回転している環状ドレッサ砥石６の上面の二場所６ａ，６ａにおいてカップホイール型砥石の砥石刃５５により下向きの応力が働いている一方、高さ調整機構７のコイルバネ８２の付勢力が環状ドレッサ砥石６底面に作用するので、環状ドレッサ砥石６の上面と研削加工されている半導体基板３のシリコン基板面は常に面一に保たてられる。このシリコン基板の平面研削加工時、回転しているカップホイール型砥石の砥石刃５５により回転している環状ドレッサ砥石６の上面もドレッシング加工されるので、半導体基板３とカップホイール型砥石の砥石刃５５と環状ドレッサ砥石６の平行度が保たてられるので、２０００枚の半導体基板の連続平面研削加工においても得られる各々の平面研削加工基板の平坦度（ＴＴＶ）の振れは極めて小さい。

基板の平面研削装置の一部を切り欠いた正面図である。円盤状半導体基板ホルダーテーブルの部分断面図である。ドレッサ付基板ホルダー機構の一部を示す部分斜視図である。ドレッサ付基板ホルダー機構の平面図である。ドレッサ付基板ホルダー機構の環状ドレッサ砥石の高さ調整機構の環状部分断面図である。カップホイール型砥石の砥石刃がドレッサ付半導体基板ホルダー機構の上面で描く回転軌跡を示す。

符号の説明

１基板表面研削装置
Ｈ研削ヘッド
２中空スピンドル
ＶＣ半導体基板ホルダー機構
３半導体基板
ｗシリコン基板
Ｏ半導体基板の中心点
４円盤状半導体基板ホルダーテーブル
４０環状堤
５フレーム
６環状ドレッサ砥石
７高さ位置調整装置
８スピンドル
５０カップホイール型砥石
５５砥石刃
５９研削液供給ノズル
８２コイルバネ
９０冷却水供給ノズル

Claims

円盤状半導体基板ホルダーテーブルと、この円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレームと、このフレームを軸承するスピンドルと、このスピンドルの回転機構と、前記円盤状基板ホルダーテーブル底部を減圧する減圧機構を備える半導体基板ホルダー機構において、前記円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の外周縁部に幅０．５〜１ｍｍ、高さ５〜１０μｍの環状堤を設けたことを特徴とする、半導体基板ホルダー機構。
円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の外周縁部に幅０．５〜１ｍｍ、高さ５〜１０μｍの環状堤を設けた円盤状半導体基板ホルダーテーブルと、この円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレームと、このフレームを軸承するスピンドルと、このスピンドルの回転機構と、前記フレームの上方部に固定した環状ドレッサ砥石の高さ調整機構と、前記フレームの環状上面に前記環状ドレッサ砥石を前記高さ調整機構の上下可動リング板を介して円盤状半導体基板ホルダーテーブルの中心点と環状ドレッサ砥石の中心点が同一軸線上となるように円盤状半導体基板ホルダーテーブルの外周に配置した環状ドレッサ砥石とを備えるドレッサ付半導体基板ホルダー機構であって、前記高さ調整機構のバネの付勢力が前記上下可動リング板底面に対し上向きであることを特徴とする、ドレッサ付半導体基板ホルダー機構。
請求項２記載のドレッサ付半導体基板ホルダー機構の円盤状半導体基板ホルダーテーブル上に半導体基板をシリコン基板面が上向きとなるよう、かつ、半導体基板の配線がプリントされていない外周縁部が円盤状半導体基板ホルダーテーブル上面の環状堤上部に位置するよう載置し、スピンドルの回転機構により円盤状半導体基板ホルダーテーブルを収納するフレームを回転させた後、カップホイール型砥石を軸承するスピンドルを回転させつつ下降させて前記基板表面に対し前記カップホイール型砥石の砥石刃による基板面の切り込みを開始するとともにこの基板表面と前記カップホイール型砥石の砥石刃とを摺擦させて基板の平面研削加工を行うと同時に環状ドレッサ砥石によりカップホイール型砥石の砥石刃をドレッシング加工することを特徴とする、半導体基板の平面研削方法。