JP3542815B2

JP3542815B2 - ウェハーノッチ部の鏡面研磨装置およびその鏡面研磨方法

Info

Publication number: JP3542815B2
Application number: JP19945593A
Authority: JP
Inventors: 知橘田; 邦比古花園; 清和権田; 由夫中村; 康秀傳田
Original assignee: FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
Current assignee: FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JPH0752014A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体ウェハーのノッチ部を鏡面研磨する装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン等の半導体ウェハーでは半導体チップの加工上その結晶軸の方向を明確にしておく必要がある。
この結晶軸の方向を示すため、円形のウェハーの一部を結晶軸の方向に切り欠くオリエンテーションフラット（いわゆるオリフラ）を形成するか、単にウェハーの周縁を小さなＶ字状に切り欠くノッチ部を設けるかしている。
近年では、ウェハーが大径化し、直径８インチのウェハーが出現している。このような大径のウェハーでは、オリフラを設けたのでは廃棄される無駄な部分が多くなることから、前記ノッチ部を設ける傾向にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シリコンウェハーは、高精度の表面加工が必要であり、特にポリッシング加工等では微細なゴミの発生でも加工品質に大きく影響してくるため、装置自体が無塵室等の設備の中に設置されていたり、様々な防塵対策が施されている。
ウェハー表面はポリッシング前にラップ加工を行っているが、ウェハー外周部が研削された状態のままではゴミ等が付着しやすく、この状態で加工すると、付着しているゴミが落ちてしまったり、ウェハーの粗面が欠けてしまったりして、加工品質を落としてしまう。
そのためウェハーの外周部を鏡面研磨することが要求されている。
オリフラ部の鏡面研磨については、特開昭５−１０２１１１号に示されている技術が知られている。
ノッチ部を設けた場合にあっては、ノッチ部は前記のごとく小さいことから発塵の影響もそれ程なく、研磨することなく使用していた。また小さいノッチ部を研磨することが困難であった事情にもよる。
しかしながら、半導体チップは益々高集積化していることから、小さな発塵であっても与える影響が大きくなり、ノッチ部も鏡面研磨することが要求されるようになった。
【０００４】
本発明は上記要望に応えるべくなされたものであり、その目的とするところは、ノッチ部を効果的に鏡面研磨できる装置および方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、本発明装置は、駆動プーリを含む複数のプーリ間に掛け渡されたヒモ状研磨部材を有し、駆動モータにより前記駆動プーリを駆動することによりヒモ状研磨部材を走行させるヒモ状研磨部材の走行装置と、前記ヒモ状研磨部材に当接し、ヒモ状研磨部材を所定の張力に調整する張力調整手段と、ウェハーを保持する保持部と、前記走行装置と前記保持部に保持されているウェハーとを相対的に接離させ、ヒモ状研磨部材をウェハーの周縁に設けられているノッチ部内に当接させると共に、ノッチ部内端面にヒモ状研磨部材を押接する押動装置とを具備し、かつ前記ウェハーのノッチ部と当接する当接部位を挟み、該ウェハーのノッチ部との当接面に対して反対側からヒモ状研磨部材に当接すると共に、両者間の距離を自在に調節可能な一対の規制ローラを設けたことを特徴としている。
かかる装置において、ウェハーを保持する保持部が先端側に設けられている回動アームと、該回動アームの先端側に保持されているウェハーをヒモ状研磨部材方向に移動して、ヒモ状研磨部材をウェハーの周縁に設けられているノッチ部内に当接し、ノッチ部の内端面にヒモ状研磨部材を押接する付勢手段とが配設され、該回動アームと付勢手段により前記押動装置を構成することによって、ヒモ状研磨部材をウェハーの周縁に設けられているノッチ部内に容易に押接できる。
この場合、回動アームの側端側に、回動アームのヒモ状研磨部材側への回動範囲を規制するストッパーを設けると好適である。
かかる保持部を、ウェハーを保持したままウェハーのノッチ部の幅の範囲内で移動させる移動装置を具備することによって、ヒモ状研磨部材がノッチ部内端面の幅方向全面に当接しないときにでも、ヒモ状研磨部材をノッチ部の幅内全面に当接させることができ、ノッチ部内端面全面の均一鏡面研磨を行うことができる。
また、本発明方法では、面取り加工が施されたウェハーの周縁に設けられているノッチ部に、前述した鏡面研磨装置を用いて鏡面研磨を施すことを特徴とする。
この際に、ノッチ部の鏡面研磨に用いるヒモ状研磨部材を正逆方向に走行させるようにすると好適である。
なお、本発明で用いるヒモ状研磨部材としては、ワイヤの周面に研磨剤入りの発泡ウレタンで被覆されたヒモ状研磨部材を好適に用いることができる。
【０００６】
【作用】
面取り加工が施された半導体ウェハーの周縁に設けられているノッチ部にヒモ状研磨部材を当接させ、ウェハーとヒモ状研磨部材とを相対的に押圧することにより、ヒモ状研磨部材はほぼＶ字状になるまで押動され、ヒモ状研磨部材はノッチ部内端面の中央平坦部のみならず面取部に同時に当接し、この状態でヒモ状研磨部材を走行させることによりノッチ部内端面全体を均一に研磨できる。
ここで、ヒモ状研磨部材の太さ、ノッチ部の大きさ等によりヒモ状研磨部材がノッチ部内端面の幅方向全面に当接しないときは、ウェハーをそのノッチ部の幅の範囲内で移動することによりヒモ状研磨部材をノッチ部の幅内全面に当接させることができ、ノッチ部内端面全面の均一鏡面研磨が行える。
また、一対の規制ローラ間の距離を変えたり、回動アームのヒモ状研磨部材側への回動範囲を調整することによっても、ヒモ状研磨部材のノッチ部への当接角度具合が調整できる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明方法は本発明装置と軌を一にするので、装置発明の実施例と共に方法発明の実施例を説明する。
図１は概略的な正面図、図２は平面図、図３は側面図である。
１０は走行装置で、エンドレスのヒモ状研磨部材１２が４個の溝付きプーリ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに掛け渡され、鉛直面内で回転可能になっている。プーリ１４ａが駆動プーリになっており、正逆モータ１６によって駆動される。プーリ１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは遊転プーリになっている。
ヒモ状研磨部材１２は図４に例示するように、ワイヤ１２ａの周面に研磨剤入りの発泡ウレタンが被覆されたものが好適である。
１８は張力調整手段の一例を示すシリンダ装置であり、そのロッド端に押圧ローラ１８ａが設けられ、この押圧ローラ１８ａがヒモ状研磨部材１２に当接し、シリンダ装置１８により付勢されてヒモ状研磨部材１２に所定の張力を付与するようになっている。
シリンダ装置１８は例えばエアシリンダで構成され、エア圧をレギュレータ（図示せず）にて調整することによりヒモ状研磨部材１２の張力を可変できるようになっている。
なお、シリンダ装置でなく、スプリングで付勢されたテンションローラを用いてヒモ状研磨部材１２に所定の張力を付与するようにしてもよい。
２０、２０は一対の規制ローラであり、前記保持部２８に対応して配置され、一定の間隔をおいてヒモ状研磨部材１２に当接するよう配設されている。
両規制ローラ２０、２０間の間隔は図示しない調節装置により調整可能になされている。調節装置は例えば両規制ローラ２０、２０の回転軸を長孔内にガイドし、長孔の適宜位置で締めつけて固定するようにするなどで構成できる。
【０００８】
２２は回動アームで、回動軸２３が機台２４に設けた軸受け２５に軸承されることで水平面内で回動自在に設けられている。
２６は付勢手段の一例を示すシリンダ装置であり、ロッド端が回動アーム２２の一端側に連結されて回動アーム２２を図示の例では水平面内で回動可能になっている。シリンダ装置２６の代わりにスプリング、錘等を採用してもよい。
２７はストッパーボルトであって、図２に示すように、回動アーム２２の側端側に設けられており、回動アーム２２の回動範囲を調整しうるようになっている。
回動アーム２２、付勢手段等によって押動装置を構成する。
回動アーム２２の先端側には保持部２８が設けられている。
保持部２８はその下面側でウェハー３０を吸引してウェハー３０の周縁部が露出するよう保持する。３２はウェハー３０の周縁に形成されたノッチ部である。
ノッチ部３２は、図５に示すように両縁部に面取部３２ａが形成され、両面取部３２ａ間は中央平坦部３２ｂになっている。
３４は正逆モータであり、その回転軸が保持部２８に連結されることによって、保持部２８をウェハー３０を吸引したまま正逆回転させるようになっている。
図６は保持部２８とその回転機構の具体例の一例を示す。
すなわち、正逆モータ３４の出力軸３５に適宜減速機構（図示せず）を介して回転軸３６が連結され、回転軸３６下端に吸着板３７が固定されている。吸着板３７下面にはリング状のシール３８が取付られている。また吸着板３７の中央には吸引孔３９が開口され、この吸引孔３９は、回転軸３６内に設けられた連通孔４０、回転軸３６が回転自在に挿通する継手４１、ホース４２を介して吸引装置（図示せず）に接続されている。
したがって、吸着板３７にてウェハー３０を吸着保持することができ、またウェハー３０を吸着保持したまま正逆モータ３４により吸着板３７を正逆回転、したがってウェハー３０を正逆回転させることができる。
正逆モータ３４により保持部２８の回動装置を構成する。
【０００９】
本実施例は上記のように構成されている。
続いて動作を説明する。
まず前記のごとくウェハー３０をノッチ部３２がヒモ状研磨部材１２に正対するように保持部２８にて吸引保持する。正逆モータ１６を駆動し、ヒモ状研磨部材１２を走行させる。その際シリンダ装置１８によりヒモ状研磨部材１２に所定のテンションを付与しておくことはもちろんである。
次いでシリンダ装置２６を駆動し、ロッドを突出させることにより回動アーム２２を矢Ｘ方向に回動させ、保持部２８に保持されているウェハー３０のノッチ部３２をヒモ状研磨部材１２に当接させる。回動アーム２２はストッパーボルト２７に当接するまで決められた回動角度で回動され、ウェハー３０は図１、図７に示すように、規制ローラ２０、２０間のヒモ状研磨部材１２をシリンダ装置１８の押圧力に抗して所定距離押動し、ヒモ状研磨部材１２をほぼＶ字状になるまで押動する。
これにより、図７に明確なように、ヒモ状研磨部材１２はノッチ部３２内端面の中央平坦部３２ｂのみならず面取部３２ａに同時に当接し、ノッチ部３２内端面全体を均一に研磨する。
図７に示すように、ヒモ状研磨部材１２の太さ、ノッチ部３２の大きさ等によりヒモ状研磨部材１２がノッチ部３２内端面の幅方向全面に当接しないときは、正逆モータ３４を駆動して、ウェハー３０をそのノッチ部３２の幅の範囲内で回動することによりヒモ状研磨部材１２をノッチ部３２の幅内全面に当接させることができ、ノッチ部３２内端面全面の均一鏡面研磨が行える。
ヒモ状研磨部材１２をノッチ部３２内端面の面取部３２ａにまで効果的に当接させるには、回動アーム２２の回動範囲と規制ローラ２０、２０間の距離が関係する。したがってストッパーボルト２７により回動アーム２２の回動範囲を調整し、また規制ローラ２０、２０間の距離を適宜調整するようにする。ヒモ状研磨部材１２のＶ字角度が浅ければ面取部３２ａまでヒモ状研磨部材１２が当接せず、均一な研磨が行えず、また深すぎればヒモ状研磨部材１２がウェハー３０の表面側に当接してオーバー研磨してしまうからである。
シリンダ装置１８の押圧力の調整も重要である。この押圧力によりヒモ状研磨部材１２のノッチ部３２内端面への押圧力が決定されるからである。
【００１０】
なお、ヒモ状研磨部材１２が面取部３２ａにまで十分当接しないときは、保持部２８側の回動機構を設けて、ウェハー３０をノッチ部３２を中心に図７のＵＶ方向に回動させるようにしてもよい。
また上記では正逆モータ３４により、ウェハー３０をそのノッチ部３２の幅の範囲内で回動させるようにしたが、適宜機構によりウェハー３０をノッチ部３２の幅の範囲内で直線移動させるようにしてもよい。請求項５の移動装置の概念は回動、直線移動を含む概念である。
上記ではヒモ状研磨部材１２を往復走行させるようにしたが、一方向への走行だけでもよい。
またヒモ状研磨部材１２はエンドレスでなく、巻取方式にして往復走行させるようにしてもよい。
上記実施例ではウェハー２２を水平面内に位置させ、ヒモ状研磨部材１２を鉛直面内で回転するよう構成したが、この配置方向は限定されるものではなく、例えば、ウェハー３０を鉛直面内に保持し、走行装置側をその周辺部に配置するよう構成できる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明装置および方法によれば、ウェハーとヒモ状研磨部材とを相対的に押圧してヒモ状研磨部材をノッチ部内端面に押接しつつヒモ状研磨部材を走行させるようにしたから、ヒモ状研磨部材をノッチ部内端面の面取部まで均一に当接させることができ、小さなノッチ部の内端面を均一にかつ効率よく鏡面研磨できる。
このウェハーをノッチ部の幅の範囲内で移動させることにより、ノッチ部の幅内全体の鏡面研磨が行える。
さらに、張力調整手段によりヒモ状研磨部材の張力を調整することにより、最適な研磨力を設定できる。
また、一対の規制ローラ間の距離を変えたり、回動アームのヒモ状研磨部材側への回動範囲を調整することにより、ヒモ状研磨部材のノッチ部への当接角度具合が調整でき、きめ細かな研磨処理が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェハー研磨装置の一例を示した正面図である。
【図２】図１に示した研磨装置の平面図である。
【図３】図１に示した研磨装置の側面図である。
【図４】ヒモ状研磨部材の断面説明図である。
【図５】ウェハーノッチ部の断面図である。
【図６】ウェハーの保持部の部分断面図である。
【図７】研磨原理図を示す。
【符号の説明】
１０走行装置
１２ヒモ状研磨部材
１４プーリ
１６正逆モータ
１８シリンダ装置
２０規制ローラ
２２回動アーム
２６シリンダ装置
２７ストッパーボルト
２８保持部
３０ウェハー
３２ノッチ部
３４正逆モータ

Claims

駆動プーリを含む複数のプーリ間に掛け渡されたヒモ状研磨部材を有し、駆動モータにより前記駆動プーリを駆動することによりヒモ状研磨部材を走行させるヒモ状研磨部材の走行装置と、
前記ヒモ状研磨部材に当接し、ヒモ状研磨部材を所定の張力に調整する張力調整手段と、
ウェハーを保持する保持部と、
前記走行装置と前記保持部に保持されているウェハーとを相対的に接離させ、ヒモ状研磨部材をウェハーの周縁に設けられているノッチ部内に当接させると共に、ノッチ部内端面にヒモ状研磨部材を押接する押動装置とを具備し、
かつ前記ウェハーのノッチ部と当接する当接部位を挟み、該ウェハーのノッチ部との当接面に対して反対側からヒモ状研磨部材に当接すると共に、両者間の距離を自在に調節可能な一対の規制ローラを設けたことを特徴とするウェハーノッチ部の鏡面研磨装置。
前記ウェハーを保持する保持部が先端側に設けられている回動アームと、該回動アームの先端側に保持されているウェハーをヒモ状研磨部材方向に移動して、ヒモ状研磨部材をウェハーの周縁に設けられているノッチ部内に当接し、ノッチ部の内端面にヒモ状研磨部材を押接する付勢手段とが配設され、該回動アームと付勢手段により前記押動装置を構成することを特徴とする請求項１記載のウェハーノッチ部の鏡面研磨装置。
前記回動アームの側端側に、回動アームのヒモ状研磨部材側への回動範囲を規制するストッパーを設けたことを特徴とする請求項２記載のウェハーノッチ部鏡面研磨装置。
前記保持部を、ウェハーを保持したままウェハーのノッチ部の幅の範囲内で移動させる移動装置を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のウェハーノッチ部の鏡面研磨装置。
ヒモ状研磨部材として、ワイヤの周面に研磨剤入りの発泡ウレタンで被覆されたヒモ状研磨部材を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のウェハーノッチ部の鏡面研磨装置。
面取り加工が施されたウェハーの周縁に設けられているノッチ部に、請求項１記載の鏡面研磨装置を用いて鏡面研磨を施すことを特徴とするウェハーノッチ部の鏡面研磨方法。
ノッチ部の鏡面研磨に用いるヒモ状研磨部材を正逆方向に走行させることを特徴とする請求項６記載のウェハーノッチ部の鏡面研磨方法。