JP3411202B2 - 円盤状ワーク外周部の研磨方法 - Google Patents

円盤状ワーク外周部の研磨方法

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JP3411202B2
JP3411202B2 JP35243197A JP35243197A JP3411202B2 JP 3411202 B2 JP3411202 B2 JP 3411202B2 JP 35243197 A JP35243197 A JP 35243197A JP 35243197 A JP35243197 A JP 35243197A JP 3411202 B2 JP3411202 B2 JP 3411202B2
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば円盤状の半
導体ウェーハの外周面やその面取部を鏡面状に研磨する
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】円盤状をなす比較的大径の半導体シリコ
ンウェーハ（以下、半導体ウェーハと略称する）は、そ
の製造工程において、表面はもとより、外周面やその部
分に形成された面取部にも鏡面研磨加工が施され、粉塵
の付着による歩留まりの低下を防止している。
【０００３】従来、ウェーハ外周面の鏡面研磨は、例え
ば特開昭６４ー７１６５６号公報又は特開昭６４ー７１
６５７号公報に開示されている方法によりおこなわれて
いる。
【０００４】すなわち、表面に研磨布を巻回した研磨ド
ラムを所定速度で回転させつつ、吸着チャック等により
保持した半導体ウェーハの外周面の面取部を研磨ドラム
の外周面に押し付けて鏡面研磨している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の鏡面研
磨方法では、研磨ドラムに巻回した研磨布に対し、半導
体ウェーハの外周面の面取部は線接触し、接触領域が極
めて小さい状態で研磨されるため、鏡面研磨に要する時
間が長く、作業能率が低いという問題がある。
【０００６】また、外周面の両側に面取部を有する場
合、双方の面取部を１度に研磨することが不可能である
ため、一方の面取部を研磨したのち、半導体ウェーハを
吸着チャックより取外し、裏返しにして再度チャッキン
グしてから他方の面取部を研磨する必要があり、その作
業が煩雑で、生産性の低下要因となっている。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、研磨布に対しワーク外周部の接触領域を
増大させるとともに、両側に面取部を有していても、こ
の部分を容易かつ連続的に研磨することにより、研磨能
率を高め、生産性を大幅に向上させうるようにした円盤
状ワーク外周面の研磨方法及び装置を提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の研磨方法は、内周面に研磨用部材として研
磨布が設けられた円筒形をなす研磨ドラム内に、支持軸
により保持された円盤状のワークを収容し、ワーク外周
部の少なくとも一部を前記研磨用部材に接触させなが
ら、前記研磨ドラムとワークとを相対回転させて外周部
を研磨する研磨方法であり、研磨ドラムの軸線とワーク
支持軸とのいずれか一方を、他方のものに対し所要角度
傾斜させて、ワークの外周部を研磨用部材のほぼ１８０
度対向する両内面に交互に接触させることを特徴として
いる。上記目的を達成するために、本発明の研磨方法
は、内周面に研磨用部材として研磨布が設けられた円筒
形をなす研磨ドラム内に、支持軸により保持された円盤
状のワークを収容し、ワーク外周部の少なくとも一部を
前記研磨用部材に接触させながら、前記研磨ドラムとワ
ークとを相対回転させて外周部を研磨する研磨方法であ
り、研磨ドラムの軸線方向を左右方向とし、前記左右方
向と直角の向きを前後方向とし、さらに前記前後方向と
左右方向とで規定される処の面と直行する方向を上下方
向と定めた場合、ワーク支持軸を、研磨ドラムの軸線に
対し斜前後方向へ傾斜させた状態から、さらに斜上下方
向に所定角度傾斜させるようにし、研磨用部材に対して
ワーク外周部の一部が面接触するように傾斜させて研磨
することを特徴としている。上記目的を達成するため
に、本発明の研磨方法は、内周面に研磨用部材として研
磨布が設けられた円筒形をなす研磨ドラム内に、支持軸
により保持された円盤状のワークを収容し、ワーク外周
部の少なくとも一部を前記研磨用部材に接触させなが
ら、前記研磨ドラムとワークとを相対回転させて外周部
を研磨する研磨方法であり、研磨ドラムの内周面に設け
た研磨用部材の内面形状を、両端部側が小径で中央部が
大径をなす凹面状とし、研磨ドラムの軸線とワーク支持
軸とが平行となるようにして、研磨ドラムの軸線方向に
研磨ドラムまたはワークを往復移動させることにより、
ワークである半導体ウェーハの両側の面取部を同時に研
磨することを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
【００２１】図１及び図２は、本発明の研磨装置を示す
もので、ベース１の中央部上面には、左右移動台（以下
方向は図面についていう）２が、ベース１の上面に形成
した凹溝３に移動台２の下面の突条４を嵌合することに
より、摺動可能として載置されている。
【００２２】左右移動台１の右方のベース１上には、第
１ステップモータ５が設けられ、その回転軸に連結した
ねじ杵６は、左右移動台２の右端部中央のめねじ孔７に
螺合している。これにより左右移動台２は、第１ステッ
プモータ５の正逆回転により、ベース１上を左右方向に
往復移動させることができる。
【００２３】左右移動台２の上面には、前後移動台８
が、その下面両側部の１対の突条９を、左右移動台２上
面の凹溝１０に嵌合することにより、前後方向（図２の
上下方向）に摺動可能として載置されている。
【００２４】前後移動台８の後方のベース１上に立設さ
れた支持台１１上には、第２ステップモータ１２が設け
られ、その回転軸に連結したねじ杵１３は、前後移動台
８の後端部中央のめねじ孔１４に螺合している。これに
より前後移動台８は、第２ステップモータ１２の正逆回
転により、左右移動台２上を前後方向に往復移動するこ
とができる。
【００２５】前後移動台８の上面中央に形成された有底
の支持孔１５内には、旋回テーブル１６の下面中央の支
持軸１７が、スラストベアリング１８を介して回転自在
に嵌合されている。
【００２６】旋回テーブル１６の右方の前後移動台８上
には、テーブル回転モータ１９が設けられ、その回転軸
に連結したウォーム２０は、旋回テーブル１６の外周面
に固着されたリングギヤ２１と噛合している。これによ
り旋回テーブル１６は、モータ１９の正逆回転により平
面視時計回り及び反時計回りに回動することができる。
【００２７】旋回テーブル１６の上面中央に固着された
中空状の支持ブロック２２の中空孔２２ａ内には、左右
端が開口する円筒形の研磨ドラム２３が、支持ブロック
２２に設けた左右１対のベアリング２４を介して回転自
在に嵌合されている。なお、研磨ドラム２３の内径は、
研磨しようとする半導体ウェーハ４２の外径よりも大と
なっている。
【００２８】旋回テーブル１６上には、研磨ドラム駆動
用のモータ２５が設けられ、その駆動プーリに一端が掛
け回された駆動ベルト２６の他端は、研磨ドラム２３の
左端部外周面に固着した従動プーリ２７に巻回されてい
る。
【００２９】研磨ドラム２３は、モータ２５の作動によ
り、水平軸線回りに正逆回転させることができる。
【００３０】研磨ドラム２３の内周面には、不織布等の
研磨布２８が貼着されている。
【００３１】左右作動台２の左方のベース１に立設され
た軸受台２９の上端部には、軸線を研磨ドラム２３の軸
線に対して斜前後方向に所定角度傾斜させたウェーハ回
転軸３０の基端部が回転自在に支承され、その研磨ドラ
ム２３内に挿入可能な先端には、ウェーハ固定用の吸盤
状のチャック３１が取付けられている。
【００３２】軸受台２９の左方のベース１上に立設され
た支持台３２の上面には、ウェーハ回転軸駆動用のモー
タ３３が載設され、その駆動プーリ３４に一端が掛け回
された駆動ベルト３５の他端は、ウェーハ回転軸３０の
基端に嵌着した従動プーリ３６に巻回されている。
【００３３】左右移動台２の右方のベース１上に立設さ
れた軸受台３７の上端部には、ウェーハ支持軸３８の基
端部が、上記ウェーハ回転軸３０と同軸をなして、回転
自在かつ軸方向に摺動可能に支承されている。
【００３４】ウェーハ支持軸３８の研磨ドラム２３内に
挿脱可能な先端には、上記と同様の吸盤状のチャック３
１が取付けられている。
【００３５】軸受台３７の右方のベース１上に立設され
た支持台３９上には、エアシリンダ４０が載設され、そ
のウェーハ支持軸３８と同軸をなすピストンロッド４０
ａの先端に取付けられた回転自在なローダヘッド４１
は、ウェーハ支持軸３８の基端と当接してこれを押圧す
るようになっている。
【００３６】次に、上記研磨装置を用いて、ワークであ
る半導体ウェーハ外周面の研磨要領について説明する。
なお、半導体ウェーハ４２は、図３に拡大して示すよう
に、その外周面の両端に所定角度の面取部４２ａを有
し、両面取部４２ａを研磨するものとする。
【００３７】図１及び図２に示すように、まず半導体ウ
ェーハ４２をウェーハ回転軸３０とウェーハ支持軸３８
の両チャック３１により保持固定する。この際、第１ス
テップモータ５を作動させて、左右移動台２と共に研磨
ドラム２３を左方に移動するとともに、エアシリンダ４
０のピストンロッド４０ａを縮退させて、ウェーハ支持
軸３８を右方に摺動可能としておけば、チャック３１が
研磨ドラム２３の外にでるので、半導体ウェーハ４２の
着脱を容易に行うことができる。
【００３８】半導体ウェーハ４２をチャッキングしたの
ち、第２ステップモータ１２により前後移動台８を前後
方向に移動させ、図３及び図４に示すように、半導体ウ
ェーハ４２の外周面を、研磨ドラム２３の内周面におけ
る前側、すなわち研磨ドラム２３の内面に貼着した研磨
布２８の前側の内面に接触させる。
【００３９】ついで、モータ１９の作動により、旋回テ
ーブル１６をいずれかの方向に若干回動させ、半導体ウ
ェーハ４２の片側の面取部４２ａ全体を研磨布２８に確
実に摺接させる。
【００４０】この状態で左右移動台２を左方に移動さ
せ、半導体ウェーハ４２の外周面を、研磨剤を染み込ま
せた研磨布２８の右端寄りに位置させて待機する（図３
の状態）。
【００４１】ついで、モータ３３を作動させて、ウェー
ハ回転軸３０及び支持軸３８を回転させ、半導体ウェー
ハ４２を回転すると同時に、モータ２５を作動させて、
研磨ドラム２３をウェーハ４２と逆方向に相対回転させ
る。その後、左右移動台２及びこの上方に載置されてい
る研磨ドラム２３を右方に移動させて、半導体ウェーハ
４２の外周面を研磨布２８の左端寄りまで摺動させる。
これにより、半導体ウェーハ４２の片側の面取部４２ａ
の鏡面研磨が終了する。
【００４２】ついで、図６に示すように、前後移動台８
の前方への移動により、研磨ドラム２３を前方に移動さ
せる。すると、ウェーハ回転軸３０及びウェーハ支持軸
３８の軸線を、研磨ドラム２３の軸線に対して傾斜させ
てあるため、半導体ウェーハ４２の反対側の面取部４２
ａが研磨布２８の１８０度対向する後側の内面に接触す
るようになる。
【００４３】この状態で左右移動台２を左方に移動さ
せ、図７に示すように研磨ドラム２３を左方に移動させ
れば、反対側の面取部４２ａも鏡面研磨することができ
る。
【００４４】上述のように、左右及び前後移動台２、８
を移動させて、研磨ドラム２３を図５ないし図７に示す
矢印方向に移動させるだけで、半導体ウェーハ４２の両
側の面取部４２ａを連続的に鏡面研磨することができ
る。
【００４５】図８は、本発明の第２実施例を示すもの
で、研磨ドラム２３の内周面及びそれに貼着された研磨
布２８の形状を、両端部側が小径で中央部が大径をなす
凹面状としてある。
【００４６】このような形状とすると、旋回テーブル１
６を回動させて、研磨ドラム２３の軸線とウェーハ回転
軸３０の軸線とが平行となるようにし、左右移動台２と
共に研磨ドラム２３を左右方向に往復移動させるだけ
で、半導体ウェーハ４２の両側の面取部４２ａが同時に
研磨される。
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】図９は、本発明の第３実施例の研磨方法を
示すもので、この方法においては、ウェーハ回転軸３０
及び支持軸３８を、図３に示す状態、すなわち、研磨ド
ラム２３の軸線に対し斜前後方向へ傾斜させた状態か
ら、さらに斜上下方向に所定角度傾斜させてある。
【００５１】このようにして研磨すると、半導体ウェー
ハ４２の外周面は研磨布２８に対し線接触ではなく、あ
る幅（面積）をもって面接触することとなり、研磨布２
８とウェーハ４２との相対回転時において、研磨布２８
の接触力が大きくなって、面取部４２ａの研磨効率が向
上する。
【００５２】以上説明したように、本発明の方法におい
ては、半導体ウェーハ４２の面取部４２ａの鏡面研磨
を、研磨ドラム２３内において、その内周面貼着された
研磨布２８により行うようにしているため、研磨布２８
に対する面取部４２ａの円周方向の接触領域が、従来よ
りも大幅に増大し、研磨効率が向上して、研磨時間の短
縮化が図れる。
【００５３】また、外周面の両側に面取部４２ａを有す
る半導体ウェーハ４２においても、上述したように、研
磨ドラム２３を前後左右に移動させたり、研磨ドラム２
３の内周面の形状を変えたり、研磨ドラム２３を水平に
回動させるなどして、両面取部４２ａを連続的に研磨す
ることができるので、ウェーハ４２をチャッキングし直
す必要はなく、作業能率が向上して、生産性は著しく高
まる。
【００５４】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。
【００５５】
【００５６】
【００５７】実施例においては、半導体ウェーハ４２側
の支持体を不動として、研磨ドラム２３側を前後左右に
移動かつ回動可能としているが、半導体ウェーハ４２と
研磨ドラム２３とは相対的な動きであるため、それらを
逆としてもよい。
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【発明の効果】本発明の方法及び装置によれば、次のよ
うな効果が得られる。
【００６２】（ａ）請求項１の特徴によると、ワークの
外周部を、円筒状の研磨ドラム内において研磨用部材に
接触させて研磨することにより、従来に比して研磨用部
材に対するワーク外周部の接触領域が増大し、研磨効率
を高めることができるばかりか、ワークをチャッキング
し直すことなく、ワーク外周部両側の面取部を連続的に
研磨することができ、作業能率及び生産性が向上する。 （ｂ）請求項２の特徴によると、ワークの外周部を、円
筒状の研磨ドラム内において研磨用部材に傾斜させて接
触させて研磨することにより、従来に比して研磨用部材
に対するワーク外周部の接触領域が増大し、研磨効率を
高めることができるばかりか、更なる傾斜により、ある
幅（面積）をもって面接触することとなり、研磨用部材
のワーク外周部への接触力が大きくなるため、研磨効率
はより向上する。 （ｃ）請求項３の特徴によると、ワークの外周部を、円
筒状の研磨ドラム内において研磨用部材に接触させて研
磨することにより、従来に比して研磨用部材に対するワ
ーク外周部の接触領域が増大し、研磨効率を高めること
ができるばかりか、研磨ドラムとワークとのいずれか一
方を単に軸方向に相対的に移動させるだけで、ワーク外
周部両側の面取部を同時に研磨しうる。
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置を示す一部切欠正面図である。
【図２】同じく、平面図である。
【図３】同じく、研磨ドラムとワークとの要部との拡大
横断平面図である。
【図４】同じく、図３のＩＶ−ＩＶ線矢視図である。
【図５】本発明の方法における片側の両取部の研磨要領
を示す平面図である。
【図６】同じく、反対側の両取部を研磨すべく、研磨ド
ラムを前方に移動した状態を示す平面図である。
【図７】同じく、反対側の面取部の研磨要領を示す平面
図である。
【図８】研磨ドラムの第２実施例とそれによる研磨要領
を示す平面図である。
【図９】同じく、研磨ドラムの第３実施例とそれによる
研磨要領を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ベース ２ 左右移動台 ３ 凹溝 ４ 突条 ５ 第１ステップモータ ６ ねじ杆 ７ めねじ孔 ８ 前後移動台 ９ 突条 １０ 凹溝 １１ 支持台 １２ 第２ステップモータ １３ ねじ杆 １４ めねじ孔 １５ 支持孔 １６ 旋回テーブル １７ 支持軸 １８ スラストベアリング １９ テーブル回動モータ ２０ ウォーム ２１ リングギヤ ２２ 支持ブロック ２２ａ 中空孔 ２３ 研磨ドラム ２４ ベアリング ２５ モータ ２６ 駆動ベルト ２７ 従動プーリ ２８ 研磨布 ２９ 軸受台 ３０ ウェーハ回転軸 ３１ チャック ３２ 支持台 ３３ モータ ３４ 駆動プーリ ３５ 駆動ベルト ３６ 従動プーリ ３７ 軸受台 ３８ ウェーハ支持軸 ３９ 支持台 ４０ エアシリンダ ４０ａ ピストンロッド ４１ ローダヘッド ４２ 半導体ウェーハ ４２ａ 面取部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−23959（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−162054（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−237100（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−276204（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−274958（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 9/00 601 H01L 21/304 621

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内周面に研磨用部材として研磨布が設け
    られた円筒形をなす研磨ドラム内に、支持軸により保持
    された円盤状のワークを収容し、ワーク外周部の少なく
    とも一部を前記研磨用部材に接触させながら、前記研磨
    ドラムとワークとを相対回転させて外周部を研磨する研
    磨方法であり、研磨ドラムの軸線とワーク支持軸とのい
    ずれか一方を、他方のものに対し所要角度傾斜させて、
    ワークの外周部を研磨用部材のほぼ１８０度対向する両
    内面に交互に接触させることを特徴とする円盤状ワーク
    外周部の研磨方法。
  2. 【請求項２】 内周面に研磨用部材として研磨布が設け
    られた円筒形をなす研磨ドラム内に、支持軸により保持
    された円盤状のワークを収容し、ワーク外周部の少なく
    とも一部を前記研磨用部材に接触させながら、前記研磨
    ドラムとワークとを相対回転させて外周部を研磨する研
    磨方法であり、研磨ドラムの軸線方向を左右方向とし、
    前記左右方向と直角の向きを前後方向とし、さらに前記
    前後方向と左右方向とで規定される処の面と直行する方
    向を上下方向と定めた場合、ワーク支持軸を、研磨ドラ
    ムの軸線に対し斜前後方向へ傾斜させた状態から、さら
    に斜上下方向に所定角度傾斜させるようにし、研磨用部
    材に対してワーク外周部の一部が面接触するように傾斜
    させて研磨することを特徴とする円盤状ワーク外周部の
    研磨方法。
  3. 【請求項３】 内周面に研磨用部材として研磨布が設け
    られた円筒形をなす研磨ドラム内に、支持軸により保持
    された円盤状のワークを収容し、ワーク外周部の少なく
    とも一部を前記研磨用部材に接触させながら、前記研磨
    ドラムとワークとを相対回転させて外周部を研磨する研
    磨方法であり、研磨ドラムの内周面に設けた研磨用部材
    の内面形状を、両端部側が小径で中央部が大径をなす凹
    面状とし、研磨ドラムの軸線とワーク支持軸とが平行と
    なるようにして、研磨ドラムの軸線方向に研磨ドラムま
    たはワークを往復移動させることにより、ワークである
    半導体ウェーハの両側の面取部を同時に研磨することを
    特徴とする円盤状ワーク外周部の研磨方法。
JP35243197A 1997-12-05 1997-12-05 円盤状ワーク外周部の研磨方法 Expired - Lifetime JP3411202B2 (ja)

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