JP2559650B2 - ウエーハ面取部研磨装置 - Google Patents

ウエーハ面取部研磨装置

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JP2559650B2
JP2559650B2 JP3335955A JP33595591A JP2559650B2 JP 2559650 B2 JP2559650 B2 JP 2559650B2 JP 3335955 A JP3335955 A JP 3335955A JP 33595591 A JP33595591 A JP 33595591A JP 2559650 B2 JP2559650 B2 JP 2559650B2
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    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B9/02—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground
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    • B24B9/065—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain of thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バフの外周に形成され
た溝にウエーハ面取部を圧接し、回転速度を調節してバ
フとウエーハとの接触部に相対運動を与えることによっ
てウエーハ面取部を研磨するウエーハ面取部研磨装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの基板として用いられる
半導体ウエーハは、例えばシリコン等の単結晶インゴッ
トをその棒軸に対して直角方向にスライスし、スライス
して得られたものに、面取り、ラッピング、エッチン
グ、アニーリング、ポリッシング等の処理を施すことに
よって得られる。
【０００３】ところで、上述のようにして得られる半導
体ウエーハは、エッジのチッピング防止等のためにその
外周が面取りされるが、最近ではパーティクルの発生防
止、熱処理時のスリップの発生防止等を目的として面取
部が鏡面研磨される傾向にある。
【０００４】而して、ウエーハの面取部の研磨は、例え
ば図６に示すような総形バフ方式を採用する研磨装置に
よってなされていた。この研磨装置では、硬質ウレタン
樹脂等によって成形されたバフ１０４の外周に、ウエー
ハＷの面取部Ｗａに見合う形状を有する溝１０５が全周
に亘って形成されており、このバフ１０５は軸１２１を
中心に所定の速度で図示矢印方向に回転駆動される。そ
して、真空チャック１２２上にウエーハＷを吸着して保
持し、該ウエーハＷを軸１２３を中心として図示矢印方
向に所定の速度で回転させ、ノズル１１７からスラリー
（研磨液）１１８を供給しながら、ウエーハＷの面取部
Ｗａをバフ１０４の溝１０５に図示矢印方向に所定の力
ｆで押圧すれば、バフ１０４とウエーハＷとの接触部に
相対運動が生じ、ウエーハＷの面取部Ｗａが鏡面研磨さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
はウエーハＷの面取部Ｗａの形状にはバラツキがあり、
前記従来の研磨装置のようにウエーハＷの面取部Ｗａを
バフ１０４の溝１０５に一度に押圧して面取部Ｗａの全
体を同時に研磨する方式によれば、ウエーハ面取部Ｗａ
の形状がバフ１０４の溝１０５の形状に合致しないこと
があり、斯かる場合にはウエーハ面取部Ｗａがその全て
に亘って均一に研磨されず、面取部Ｗａに研磨されない
不研磨部が残ってしまうという問題があった。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、ウエーハ面取部を不研磨部を
残すことなく常に均一に、且つ効率良く研磨することが
できるウエーハ面取部研磨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】上記目的を達成すべく本
発明は、バフの外周に形成された溝にウエーハ面取部を
圧接し、回転速度を調節してバフとウエーハとの接触部
に相対運動を与えることによってウエーハ面取部を研磨
するウエーハ面取部研磨装置において、前記バフを回転
軸方向に移動自在に支持するとともに、同バフに形成さ
れた前記溝をウエーハの厚さに対して幅広とし、バフに
一定の軸方向力を与える軸方向力発生機構を設けたこと
を特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、バフを軸方向に移動自在と
し、これの外周に幅広の溝を形成したため、ウエーハの
面取部の研磨を外周部、上部及び下部の研磨加工と３段
階に分けて行なうことができる。そして、ウエーハ面取
部の特に上部及び下部の研磨においては、軸方向力発生
機構によってバフには所定の軸方向力が与えられるた
め、ウエーハにうねりや反りが存在しても、バフの溝は
ウエーハのうねりや反りに追従してウエーハ面取部に密
着する。この結果、ウエーハ面取部はその全てが均一に
研磨され、これに不研磨部が残ることがなく、ウエーハ
の品質の向上が図られる。
【０００９】又、本発明装置においても、総形バフ方式
を採用する従来の研磨装置と同様に、効率的な研磨加工
が可能となり、高い生産性を確保することができる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００１１】図１は本発明の第１実施例に係るウエーハ
面取部研磨装置の側断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面
図、図３は同ウエーハ面取部研磨装置の作用を示す側断
面図である。
【００１２】図１において、１はハウジング２の上部に
固設されたバフ回転用モータであって、該バフ回転用モ
ータ１から鉛直下方に延出する出力軸３にはバフ４がス
プライン嵌合されている。従って、バフ４は軸方向（上
下方向）に移動自在であって、周方向には出力軸３と共
に回転可能である。
【００１３】上記バフ４は硬質ウレタン樹脂で円筒状に
成形され、これの外周にはウエーハＷの厚さに対して幅
広の溝５が全周に亘って形成されている。そして、この
バフ４の中央部分には、その内周部にスプライン歯を刻
設して成るスリーブ６が嵌着されており、バフ４はスリ
ーブ６及び上下のベアリング７を介してバフケース８に
自由回転自在に支承されている。尚、ウエーハＷは不図
示の真空チャックの上部に吸着されて水平に保持され、
これは不図示のモータによって所定の速度で水平に回転
駆動される。
【００１４】一方、ハウジング２には２本（図２参照）
のガイド軸９が鉛直に架設されており、これらのガイド
軸９には前記バフケース８が上下動自在に挿通支持され
ている。そして、このバフケース８内には略三角状（図
２参照）のばね受け１０が前記ガイド軸９に上下動自在
に挿通して収納されており、該ばね受け１０の上下とバ
フケース８間にはばね１１，１２がそれぞれ縮装されて
いる。
【００１５】又、ハウジング２の上部には軸方向力発生
用のモータ１３が固設されており、該モータ１３の出力
軸１４は鉛直下方に延出してバフケース８内に臨んでい
る。そして、この出力軸１４のバフケース８内に臨む下
端部はボールネジ１４ａを構成しており、該ボールネジ
１４ａは図示のように前記ばね受け１０に螺合挿通して
いる。
【００１６】而して、前記バフケース８、バネ受け１
０、ばね１１，１２、モータ１３等が軸方向力発生機構
を構成しており、後述のように、この軸方向力発生機構
によってバフ４には常に一定の軸方向力が付与される。
又、ばね受け１０に螺合するボールネジ１４ａと、該ボ
ールネジ１４ａを回転駆動するモータ１３はボールネジ
機構を構成するが、このボールネジ機構はばね受け１０
をガイド軸９に沿って上下動せしめる移動手段を構成し
ている。
【００１７】ところで、図１に示すように、前記バフケ
ース８には、バネ受け１０の上下方向の変位を検出する
非接触変位計１５が取り付けられており、該非接触変位
計１５によって検出されたばね受け１０の変位は制御手
段であるコントローラ１６に入力され、このコントロー
ラ１６によって軸方向力発生用の前記モータ１３の回転
（つまりは、軸方向力の大きさ）が制御される。
【００１８】尚、図１に示すように、研磨加工中はバフ
４とウエーハＷとの当接部にはノズル１７からスラリー
１８が供給される。
【００１９】次に、本発明に係るウエーハ面取部研磨装
置の作用を説明する。
【００２０】本実施例では、ウエーハＷの面取部Ｗａ
は、外周部、上部、下部の順に３段階に分けて研磨され
る。
【００２１】即ち、先ずウエーハ面取部Ｗａの外周部の
研磨においては、図１に示すように、バネ受け１０をバ
フケース８内で中立位置に保てば、バフ４には軸方向力
が作用せず、このときウエーハ面取部Ｗａの外周部はバ
フ４の溝５の平坦部に当接する。そして、この状態でウ
エーハＷを所定の速度で回転駆動するとともに、バフ回
転用モータ１によってバフ４を所定の速度で回転駆動す
れば、ノズル１７からスラリー１８の供給を受けなが
ら、溝５の平坦部とウエーハ面取部Ｗａの外周部との間
に相対運動が生じ、これによってウエーハ面取部Ｗａの
外周部が鏡面研磨される。
【００２２】次に、ウエーハ面取部Ｗａの上部の研磨に
際しては、軸方向力発生用のモータ１３によってボール
ネジ１４ａが回転駆動される。すると、ボールネジ１４
ａに螺合するばね受け１０が図３に実線にて示すように
ガイド軸９に沿って下動し、これと共にバフケース８及
びバフ４も下動し、バフ４の外周に形成された溝５の上
端曲面部分がウエーハ面取部Ｗａの上部に当接する。そ
して、溝５がウエーハ面取部Ｗａの上部に当接した後も
ばね受け１０を更にΔｘだけ下動させれば、バフ４及び
これを支持するバフケース８は不動であるため、下側の
ばね１２が同量Δｘだけ圧縮変形し、ばね１２にはｋ・
Δｘ（ｋは、ばね１２のばね定数）の弾発力Ｆが発生
し、バフケース８の重量や摩擦を無視すれば、バフケー
ス８には大きさＦの下向きの反力Ｒが作用する。そし
て、この反力Ｒはバフ４に下方に向かう軸方向力として
付与され、この軸方向力によってウエーハ面取部Ｗａの
上部には大きさＦの上向きの押圧力（研磨力）Ｐが作用
する。
【００２３】上記状態で前記と同様にバフ４とウエーハ
Ｗを所定の速度で回転駆動すれば、ノズル１７からスラ
リー１８の供給を受けながら、ウエーハ面取部Ｗａの上
部は前記押圧力Ｐでバフ４の溝５の上端曲面部に押圧さ
れ、ウエーハＷとバフ４間の相対運動によって鏡面研磨
される。このとき、軸方向力発生機構によってバフ４に
は一定の軸方向力が与えられるため、ウエーハＷにうね
りや反りが存在しても、バフ４の溝５の上端曲面部はウ
エーハＷのうねりや反りに追従してウエーハ面取部Ｗａ
の上部に密着する。この結果、ウエーハ面取部Ｗａの上
部は全周に亘って均一に研磨され、これに不研磨部が残
ることがない。
【００２４】尚、前述のように、ばね受け１０の変位は
非接触変位計１５によって検出され、検出された変位は
コントローラ１６に入力され、コントローラ１６では入
力された変位からバフ４に作用する軸方向力が算出され
る。そして、算出された軸方向力が規定値から外れてい
る場合には、コントローラ１６によって軸方向力発生用
モータ１３の回転が制御され、軸方向力が規定値になる
ようバネ受け１０の位置が調整される。
【００２５】最後に、ウエーハ面取部Ｗａの下部の研磨
に際しては、モータ１３を逆転させて図３に鎖線にて示
すようにバネ受け１０がガイド軸９に沿って上動せしめ
られる。すると、バフケース８及びバフ４も一体的に上
動せしめられ、バフ４の溝５の下端曲面部分がウエーハ
面取部Ｗａの下部に当接する。そして、溝５がウエーハ
面取部Ｗａの下部に当接した後もばね受け１０を更にΔ
ｘ’だけ上動させれば、バフ４及びこれを支持するバフ
ケース８は不動であるため、上側のばね１１が同量Δ
ｘ’だけ圧縮変形し、ばね１１にはｋ’・Δｘ’（ｋ’
は、ばね１１のばね定数）の弾発力Ｆ’が発生し、前記
と同様にバフ４に上方に向かう軸方向力が付与され、こ
の軸方向力によってウエーハ面取部Ｗａの下部には大き
さＦ’の下向きの押圧力（研磨力）Ｐ’が作用する。
【００２６】上記状態で前記と同様にバフ４とウエーハ
Ｗを所定の速度で回転駆動すれば、ノズル１７からスラ
リー１８の供給を受けながら、ウエーハ面取部Ｗａの下
部は前記押圧力Ｐ’でバフ４の溝５の下端曲面部に押圧
され、ウエーハＷとバフ４間の相対運動によって鏡面研
磨される。そして、このときも前記と同様に軸方向力発
生機構によってバフ４には一定の軸方向力が与えられる
ため、ウエーハＷにうねりや反りが存在しても、バフ４
の溝５の下端曲面部はウエーハＷのうねりや反りに追従
してウエーハ面取部Ｗａの下部に密着する。この結果、
ウエーハ面取部Ｗａの下部は全周に亘って均一に研磨さ
れ、これに不研磨部が残ることがない。尚、この場合
も、ばね受け１０の変位は非接触変位計１５によって検
出され、前記と同様にコントローラ１６によって軸方向
力発生用モータ１３の回転が制御され、軸方向力が規定
値になるようバネ受け１０の位置が調整される。
【００２７】以上のように、本実施例では、ウエーハＷ
の面取部Ｗａは、外周部、上部、下部の順に３段階に分
けて研磨され、ウエーハ面取部Ｗａの特に上部及び下部
の研磨においては、軸方向力発生機構によってバフ４に
は一定の軸方向力が与えられるため、ウエーハＷにうね
りや反りが存在しても、バフ４の溝５はウエーハＷのう
ねりや反りに追従してウエーハ面取部Ｗａに密着する。
この結果、ウエーハ面取部Ｗａはその全てが均一に研磨
され、これに不研磨部が残ることがなく、ウエーハＷの
品質の向上が図られる。
【００２８】又、本発明装置においても、総形バフ方式
を採用する従来の研磨装置と同様に、効率的な研磨加工
が可能となり、高い生産性を確保することができる。
【００２９】ところで、以上の実施例では、ばね受け１
０の移動手段としてボールネジ１４ａとモータ１３で構
成されるボールネジ機構を採用したが、移動手段として
図４に示すようなエアシリンダ１９を用い、このエアシ
リンダ１９のロッド１９ａをばね受け１０に直結するよ
うにしても良い。尚、図４においては、図１に示された
と同一要素には同一符号が付されている。
【００３０】又、軸方向力発生機構としては、図５に示
すようなエアシリンダ２０のロッド２０ａをバフケース
８に直結して構成されるものを採用しても良い。この構
成では、前記第１実施例におけるばね１１，１２（図１
参照）の役割はエアシリンダ内の空気のばね作用によっ
て果たされる。尚、図５においても、図１に示されたと
同一要素には同一符号が付されている。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、バフの外周に形成された溝にウエーハ面取部を圧
接し、回転速度を調節してバフとウエーハとの接触部に
相対運動を与えることによってウエーハ面取部を研磨す
るウエーハ面取部研磨装置において、前記バフを回転軸
方向に移動自在に支持するとともに、同バフに形成され
た前記溝をウエーハの厚さに対して幅広とし、バフに一
定の軸方向力を与える軸方向力発生機構を設けたため、
ウエーハ面取部を不研磨部を残すことなく常に均一に、
且つ効率良く研磨することができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るウエーハ面取部研磨
装置の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るウエーハ面取部研磨
装置の作用を示す側断面図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るウエーハ面取部研磨
装置の側断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係るウエーハ面取部研磨
装置の側断面図である。
【図６】従来のウエーハ面取部研磨装置の構成図であ
る。
【符号の説明】
１ バフ回転用モータ ３ バフ回転用モータの出力軸 ４ バフ ５ 溝 ８ バフケース（バフ支持部材） １０ ばね受け １１，１２ ばね １３ 軸方向力発生用モータ（移動手段） １４ａ ボールネジ（移動手段） １５ 非接触変位計（変位計） １６ コントローラ １９ エアシリンダ（移動手段） ２０ エアシリンダ（軸方向力発生機構）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 浩 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地信越半導体株式会社 半導体白 河研究所内 (72)発明者 大谷 辰夫 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地信越半導体株式会社 半導体白 河研究所内

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バフの外周に形成された溝にウエーハ面
    取部を圧接し、回転速度を調節してバフとウエーハとの
    接触部に相対運動を与えることによってウエーハ面取部
    を研磨するウエーハ面取部研磨装置において、前記バフ
    を回転軸方向に移動自在に支持するとともに、同バフに
    形成された前記溝をウエーハの厚さに対して幅広とし、
    バフに一定の軸方向力を与える軸方向力発生機構を設け
    たことを特徴とするウエーハ面取部研磨装置。
  2. 【請求項２】 前記軸方向力発生機構は、前記バフをバ
    フ回転用モータの出力軸にスプライン嵌合させてこれを
    軸方向に移動自在に支持するバフ支持部材と、該バフ支
    持部材に対して軸方向に相対移動自在に支持されたばね
    受けと、該ばね受けの上下とバフ支持部材間に縮装され
    たばねと、同ばね受けを軸方向に移動せしめる移動手段
    を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載のウ
    エーハ面取部研磨装置。
  3. 【請求項３】 前記移動手段は、前記ばね受けに螺合す
    るボールネジと、該ボールネジを回転駆動するモータで
    構成されるボールネジ機構であることを特徴とする請求
    項２記載のウエーハ面取部研磨装置。
  4. 【請求項４】 前記移動手段は、エアシリンダであるこ
    とを特徴とする請求項２記載のウエーハ面取部研磨装
    置。
  5. 【請求項５】 前記バフ支持部材に、前記ばね受けの変
    位を検出する変位計を設け、該変位計の検出値によって
    前記軸方向力の大きさを制御することを特徴とする請求
    項２，３又は４記載のウエーハ面取部研磨装置。
  6. 【請求項６】 前記軸方向力発生機構は、前記バフをバ
    フ回転用モータの出力軸にスプライン嵌合させてこれを
    軸方向に移動自在に支持するバフ支持部材と、該バフ支
    持部材を軸方向に移動せしめるエアシリンダを含んで構
    成されることを特徴とする請求項１記載のウエーハ面取
    部研磨装置。
JP3335955A 1991-11-27 1991-11-27 ウエーハ面取部研磨装置 Expired - Lifetime JP2559650B2 (ja)

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EP92310840A EP0549143B1 (en) 1991-11-27 1992-11-26 An apparatus for polishing chamfers of a wafer

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EP (1) EP0549143B1 (ja)
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