JP3790798B2

JP3790798B2 - 半導体ウェーハの面取り面研磨装置

Info

Publication number: JP3790798B2
Application number: JP21233597A
Authority: JP
Inventors: 章川口; 繁木村; 明仁矢野尾; 捷二鶴田; 重男熊部; 昌夫高田
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JPH10100054A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面を食刻加工（エッチング）する技術として、ＣＣＲ（ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｎｅｒＲｏｕｎｄｉｎｇ）加工が知られているが、このＣＣＲ加工を施した場合、面取り面と半導体ウェーハ表裏面との境界部分に突起が形成される。この突起は微小であるが、半導体ウェーハを樹脂製のカセットに収容したとき、これがカセットに接触してカセットを削り、微小な削り屑を生じてしまう。この削り屑が半導体ウェーハの性能を劣化させる原因となることはいうまでもない。
【０００３】
そこで、ＣＣＲ加工とは別に半導体ウェーハの面取り面にＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）加工を施すことが知られている。このＣＭＰ加工は、半導体ウェーハの面取り面に向けて研磨液を供給しながら研磨布によって研磨する技術であって、従来、このＣＭＰ加工を実施する面取り面研磨装置としては、研磨布が巻回された研磨ドラムを、その軸線が半導体ウェーハの回転軸に対して傾斜した状態で回転可能に支持し、この研磨ドラムを回転させながら半導体ウェーハの面取り面に押し付けることによって研磨を行なっていた。
なお、研磨時に半導体ウェーハを保持する手段として、半導体ウェーハの表裏面に外傷を与え難いことから、吸引手段に接続された吸着盤等で半導体ウェーハを吸着状態に保持する手段が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体ウェーハの面取り面研磨装置には、以下のような課題が残されている。すなわち、研磨ドラムを半導体ウェーハの半径方向外方の一方から面取り面に押し付けて研磨を行うので、吸着盤等で保持状態の半導体ウェーハに、面取り面に直交する方向、すなわち吸着面に対して斜めに押圧力が加わることにより、半導体ウェーハの吸着力が低下して研磨時に半導体ウェーハが位置ずれしたり、外れてしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、半導体ウェーハを確実に保持しながら良好な研磨加工を行うことができる半導体ウェーハの面取り面研磨装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面に研磨液を供給するとともに研磨布を押圧状態に摺動させて前記面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置であって、
前記半導体ウェーハの上面に吸着し該半導体ウェーハを円周方向に回転可能に支持するウェーハ吸着盤と、
前記研磨布を前記半導体ウェーハの下面側の面取り面に当接させるとともに摺動可能に支持する研磨布駆動機構とを備え、
前記研磨布駆動機構は、前記研磨布が外周面に設けられかつ回転可能に支持された複数の研磨ドラムと、
前記各研磨ドラムをそれぞれ回転させる複数のドラム駆動手段とを備え、
前記研磨ドラムは、その軸線が前記半導体ウェーハの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハの軸線に対してねじれの位置に配されるとともに、
該研磨布駆動機構は、複数の前記研磨布を前記半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配しているとともに、当接する面取り面の周方向と斜めに交差する方向に研磨布を回転させるように設定され、
少なくとも一つの研磨布は、一方の研磨ドラムの研磨布により、他方の研磨ドラムの研磨布によって生じた研磨すじと交差する方向に重ねて研磨すじが形成され、メッシュ状の研磨跡となるように、当接する面取り面に対する他の研磨布の回転方向と交差する方向に回転するように設定されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、
前記各研磨ドラムが、前記各研磨布から前記面取り面にそれぞれ加える押圧力の半径方向成分が互いに相殺され、半導体ウェーハに加わる押圧力が軸線方向上方へ向かう成分のみとなるように前記半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されていることができる。
また、本発明は、上記の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、
前記研磨ドラムの軸線と前記半導体ウェーハの表裏面との傾斜角θが５〜２０゜程度の範囲内に設定されていることができる。
【０００７】
本発明の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面に研磨液を供給するとともに研磨布を押圧状態に摺動させて前記面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置であって、前記半導体ウェーハの上面に吸着し該半導体ウェーハを円周方向に回転可能に支持するウェーハ吸着盤と、前記研磨布を前記半導体ウェーハの下面側の面取り面に当接させるとともに摺動可能に支持する研磨布駆動機構とを備え、該研磨布駆動機構は、複数の前記研磨布を前記半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配しているとともに、当接する面取り面の周方向と斜めに交差する方向に研磨布を移動させるように設定され、少なくとも一つの研磨布は、当接する面取り面に対する他の研磨布の移動方向と交差する方向に移動するように設定されている技術が採用される。
この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、半導体ウェーハを上方からウェーハ吸着盤で支持するとともに、研磨布駆動機構の複数の研磨布が半導体ウェーハの下面側の面取り面に当接状態とされかつ半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されているので、研磨時において半導体ウェーハは下面側の面取り面に当接された複数の研磨布によって支持される。すなわち、各研磨布は、面取り面にそれぞれ押圧力を加えるが半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されているので、バランスがとれることによって、前記押圧力の半径方向成分が互いに相殺され、半導体ウェーハに加わる押圧力が軸線方向上方へ向かう成分のみとなる。したがって、半導体ウェーハの吸着部分に加わる研磨時の押圧力は、半導体ウェーハの吸着面に垂直（すなわち、吸着方向）に加わることにより、ウェーハ吸着盤の吸着力が良好に維持されるとともに半導体ウェーハは吸着方向にさらに押圧されてより確実に保持される。また、各研磨布が半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されているので、一つの研磨布に当接した面取り面が回転して次の研磨布に当接するまで半導体ウェーハを回転させることにより、半導体ウェーハを一周させることなく、半導体ウェーハの面取り面が全周に亙って研磨される。さらに、研磨布駆動機構が、当接する面取り面の周方向と斜めに交差する方向に研磨布を移動させるように設定され、少なくとも一つの研磨布は、当接する面取り面に対する他の研磨布の移動方向と交差する方向に移動するように設定されているので、面取り面に研磨による跡、すなわち研磨すじが面取り面の周方向と斜めに交差する方向に生じるとともに、前記少なくとも一つの研磨布により、他の研磨布によって生じた研磨すじと交差する方向に重ねて研磨すじが形成され、メッシュ状の研磨跡となる。すなわち、相互に研磨すじを消す方向に研磨するため、研磨レートが高まるとともに良好な面粗度が得られる。
【０００８】
本発明の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、上記の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、前記研磨布駆動機構は、前記研磨布が外周面に設けられかつ回転可能に支持された複数の研磨ドラムと、前記各研磨ドラムをそれぞれ回転させる複数のドラム駆動手段とを備え、前記研磨ドラムは、その軸線が前記半導体ウェーハの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハの軸線に対してねじれの位置に配されている技術が採用される。
【０００９】
この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、研磨ドラムの軸線が半導体ウェーハの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハの軸線に対してねじれの位置に配されているので、半導体ウェーハの回転に伴って、半導体ウェーハの面取り面における研磨ドラムの当接する位置が上下方向に徐々にずれる。
したがって、半導体ウェーハの表裏面と平行な軸線を有する研磨ドラムを採用した場合に比べて、比較的少ない押圧力でも面取り面の上下方向における研磨領域が広くなる。
また、各研磨ドラムの軸線のねじれ位置を調整することにより、面取り面の周方向と斜めに交差する所定の方向に押圧状態の研磨布が移動するように容易に設定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態を図１から図１８を参照しながら説明する。
これらの図にあって、符号１はウェーハ取り出し機構、２はウェーハ位置決めユニット、３はウェーハ搬送機構、４は表面研磨室、５は表面研磨室移送機構、６は表面研磨機構、７は裏面研磨室、８は裏面研磨室移送機構、９は裏面研磨機構、１０はウェーハ収納機構を示している。
【００１１】
本形態の半導体ウェーハの面取り面研磨装置は、図２および図３に示すように、半導体ウェーハＷをカセットＣ１から取り出すウェーハ取り出し機構１と、該ウェーハ取り出し機構１から取り出された半導体ウェーハＷの位置決めを行うウェーハ位置決めユニット２と、該ウェーハ位置決めユニット２で位置決めされた半導体ウェーハＷを搬送して半導体ウェーハＷの表面側および裏面側の研磨工程に送るウェーハ搬送機構３と、該ウェーハ搬送機構３で搬送される半導体ウェーハＷをその表面側の研磨が行われる表面研磨室４へ移送し研磨後にウェーハ搬送機構３へと戻す表面研磨室移送機構５と、表面研磨室４において半導体ウェーハＷの表面側を研磨する表面研磨機構６と、表面側が研磨され再びウェーハ搬送機構３で搬送される半導体ウェーハＷをその裏面側の研磨が行われる裏面研磨室７へ移送し研磨後にウェーハ搬送機構３へと戻す裏面研磨室移送機構８と、裏面研磨室７において半導体ウェーハＷの裏面側を研磨する裏面研磨機構９と、裏面側が研磨され再びウェーハ搬送機構３で搬送される半導体ウェーハＷを収納用カセットＣ２へと移載するウェーハ収納機構１０と、前記各機構に電気的に接続されこれらを制御する操作制御部１２とを備えている。
【００１２】
前記ウェーハ取り出し機構１は、図２から図４に示すように、カセット載置用テーブル１３と、該カセット載置用テーブル１３の上面に中央部を囲むように載置された４つのカセットＣ１と、カセット載置用テーブル１３の中央部に設けられ所定のカセットＣ１から半導体ウェーハＷを取り出し用ハンド１４で吸着し一枚づつ取り出してウェーハ搬送機構３へと移載するローダーユニット１５とを備えている。
【００１３】
前記各カセットＣ１は、収納されている複数の半導体ウェーハＷが水平状態となるように載置され、各半導体ウェーハＷを取り出す方向がカセット載置用テーブル１３の中央部に向かうように設置される。
また、前記ローダーユニット１５は、水平方向に延在する取り出し用ハンド１４をカセット載置用テーブル１３の上面中央部に配した状態で該カセット載置用テーブル１３内に設置されている。前記取り出し用ハンド１４は、ローダーユニット１５の垂直軸線を中心に回転可能かつ延在方向に進退可能とされているとともに、上下動可能に支持されている。
【００１４】
前記ウェーハ位置決めユニット２は、前記カセット載置用テーブル１３に隣接状態に設置された基台１６上のカセット載置用テーブル１３側端部に設置され、カセットＣ１から取り出された半導体ウェーハＷを載置台２ａ上でセンタリング（芯出し）およびオリエンテーションフラット（オリフラ）の方向決めを行うものである。
【００１５】
前記ウェーハ搬送機構３は、図５および図６に示すように、ウェーハ位置決めユニット２によって位置決めされた半導体ウェーハＷを第１受け渡し部２０で表面研磨室移送機構５に受け渡す第１搬送部２１と、表面研磨機構６によって表面側が研磨された半導体ウェーハＷを表面研磨室移送機構５から第１受け渡し部２０で受け取って移送し第２受け渡し部２２で半導体ウェーハＷを反転させる第２搬送部２３と、該第２搬送部２３によって反転された半導体ウェーハＷを受け取って第３受け渡し部２４で裏面研磨室移送機構８に受け渡す第３搬送部２５と、裏面研磨機構９によって裏面側が研磨された半導体ウェーハＷを裏面研磨室移送機構８から受け取って第４受け渡し部２６でウェーハ収納機構１０に受け渡す第４搬送部２７とから構成されている。
【００１６】
前記第１〜第４受け渡し部２０、２２、２４、２６は、基台１６上部にカセット載置用テーブル１３側の端部から順に長手方向に配され、前記第１〜第４搬送部２１、２３、２５、２７は、前記第１〜第４受け渡し部２０、２２、２４、２６の一側面に沿ってカセット載置用テーブル１３側の端部から順に設けられている。
【００１７】
前記第１搬送部２１は、先端部に形成された円弧状の吸着溝２８ａで半導体ウェーハＷを吸着して支持する第１ハンド２８と、該第１ハンド２８をローダーユニット１５と第１受け渡し部２０との間で水平移動可能に支持する第１ロッドレスシリンダ２９と、第１ハンド２８を上下動可能に支持する第１上下動シリンダ３０と、前記第１ハンド２８の吸着溝２８ａ、第１ロッドレスシリンダ２９および第１上下動シリンダ３０にそれぞれ個別に接続された圧縮空気供給用の各配管を束ねた第１配管部３１とを備えている。
【００１８】
前記第１ロッドレスシリンダ２９は、その両端部が第１受け渡し部２０の一側面に水平状態に固定され、第１ロッドレスシリンダ２９の第１可動部３２には、第１ハンド２８の基端部が上下動可能に支持されるとともに前記第１上下動シリンダ３０が設置されている。また、第１可動部３２は、第１ロッドレスシリンダ２９と平行してその上方に配された第１ガイド部３３に水平移動可能に支持されている。
前記第１ハンド２８は、基台１６の長手方向に直交する方向に水平状態に延在するとともに、その基端部が、第１上下動シリンダ３０のピストン部３０ａ先端部と連結部材３４を介して接続されている。
【００１９】
前記第２搬送部２３は、先端部に形成された２つの吸着孔３５ａで半導体ウェーハＷを吸着して支持する第２ハンド３５と、該第２ハンド３５を第１受け渡し部２０と第２受け渡し部２２との間で水平移動可能に支持する第２ロッドレスシリンダ３６と、第２ハンド３５を上下動可能に支持する第２上下動シリンダ３７と、前記第２ハンド３５の吸着孔３５ａ、第２ロッドレスシリンダ３６および第２上下動シリンダ３７にそれぞれ個別に接続された圧縮空気供給用の各配管を束ねた第２配管部３８とを備えている。
【００２０】
前記第２ロッドレスシリンダ３６は、その両端部が第１受け渡し部２０および第２受け渡し部２２のそれぞれの一側面に水平状態に固定され、第２ロッドレスシリンダ３６の第２可動部３９には、第２ハンド３５の基端部が上下動かつ回転可能に支持されるとともに前記第２上下動シリンダ３７が設置されている。また、第２可動部３９は、第２ロッドレスシリンダ３６と平行してその上方に配された第２ガイド部４０に水平移動可能に支持されている。
【００２１】
前記第２ハンド３５は、基台１６の長手方向に直交する方向に水平状態に延在するとともに、その基端部が、第２上下動シリンダ３７のピストン部３７ａ先端部と連結部材４１を介して接続されている。また、第２ハンド３５の基端部には、第２ハンド３５の延在方向を軸線として第２ハンド３５を回転可能に支持する反転用アクチュエータ４２が設けられている。
【００２２】
前記第３搬送部２５は、先端部に形成された２つの吸着孔４３ａで半導体ウェーハＷを吸着して支持する第３ハンド４３と、該第３ハンド４３を第２受け渡し部２２と第３受け渡し部２４との間で水平移動可能に支持する第３ロッドレスシリンダ４４と、第３ハンド４３を上下動可能に支持する第３上下動シリンダ４５と、前記第３ハンド４３の吸着孔３５ａ、第３ロッドレスシリンダ４４および第３上下動シリンダ４５にそれぞれ個別に接続された圧縮空気供給用の各配管を束ねた第３配管部４６とを備えている。
【００２３】
前記第３ロッドレスシリンダ４４は、その両端部が第２受け渡し部２２および第３受け渡し部２４のそれぞれの一側面に水平状態に固定され、第３ロッドレスシリンダ４４の第３可動部４７には、第３ハンド４３の基端部が上下動可能に支持されるとともに前記第３上下動シリンダ４５が設置されている。また、第３可動部４７は、第３ロッドレスシリンダ４４と平行してその上方に配された第３ガイド部４８に水平移動可能に支持されている。
前記第３ハンド４３は、第２ハンド３５と同様に、基台１６の長手方向に直交する方向に水平状態に延在するとともに、その基端部が、連結部材４９を介して第３上下動シリンダ４５のピストン部４５ａ先端部と接続されている。
【００２４】
前記第４搬送部２７は、半導体ウェーハＷを載置する第４ハンド５０と、該第４ハンド５０を第３受け渡し部２４と第４受け渡し部２６との間で水平移動可能に支持する第４ロッドレスシリンダ５１とを備えている。
前記第４ロッドレスシリンダ５１は、その両端部が第３受け渡し部２４および第４受け渡し部２６のそれぞれの一側面に水平状態に固定され、第４ロッドレスシリンダ５１の第４可動部５２には、第４ハンド５０の基端部が上下動可能に支持されている。
【００２５】
前記第４ハンド５０は、基台１６の長手方向に直交する方向に向けて延在するとともに、その先端部が基端部より低い位置で水平状態に配されている。
第４ハンド５０の先端部は、載置される半導体ウェーハＷの直径と同幅に設定され、また該半導体ウェーハＷの外縁部に当接して位置決めする突起部５０ａが４つ設けられている。
【００２６】
また、第４受け渡し部２６には、基台１６の長手方向端部に第４受け渡し部２６に移動された第４ハンド５０を昇降可能に支持するハンド昇降用エアシリンダ５３が設けられている。該ハンド昇降用エアシリンダ５３は、上下方向に延在して配され、そのシリンダロッド５３ａの先端部には、第４ハンド５０の側部がはめ込まれる第４ハンド支持部材５３ｂが取り付けられている。
【００２７】
前記第１受け渡し部２０は、図７に示すように、ローダーユニット１５に隣接して設けられた矩形状の水槽であり、内部に洗浄水として純水が供給されて満たされている。また、前記第２受け渡し部２２は、第１受け渡し部２０に隣接し該第１受け渡し部２０より深く設定された矩形状の水槽であり、第１受け渡し部２０等から溢れた純水が流れ込むように設定され底部に該純水が排水される洗浄水排水孔５４が形成されている。
前記第３受け渡し部２４および前記第４受け渡し部２６は、前記第２受け渡し部２２に隣接し前記第１受け渡し部２０と同じ深さに設定された矩形状の水槽であり、互いに連通状態とされ内部に洗浄水として純水が供給されて満たされている。
【００２８】
前記表面研磨室移送機構５は、図８に示すように、第１受け渡し部２０および表面研磨室４において半導体ウェーハＷをそれぞれ上方から吸着状態に支持する一対のウェーハ吸着盤５４と、これらウェーハ吸着盤５４を上下動かつ回転可能にそれぞれ支持する一対の吸着盤支持部５５と、これら吸着盤支持部５５を第１受け渡し部２０と表面研磨室４との間に立設された回転可能な旋回軸部材５６で支持するとともに該旋回軸部材５６を中心に旋回させる旋回機構５７とを備えている。すなわち、一対のウェーハ吸着盤５４は、旋回軸部材５６を中心に対称な位置に配されている。
【００２９】
一方、前記裏面研磨室移送機構８は、第３受け渡し部２４および裏面研磨室７において半導体ウェーハＷをそれぞれ上方から吸着状態に支持する一対のウェーハ吸着盤５４と、これらウェーハ吸着盤５４を上下動かつ回転可能にそれぞれ支持する一対の吸着盤支持部５５と、これら吸着盤支持部５５を第３受け渡し部２４と裏面研磨室７との間に立設された回転可能な旋回軸部材５６を中心に旋回させる旋回機構５７とを備えている。
【００３０】
前記旋回機構５７は、前記旋回軸部材５６を回転させる旋回用ロータリーアクチュエータ５８と、旋回軸部材５６を挿通状態に回転可能に支持する筒状支持部材５９とを備えている。
前記旋回用ロータリーアクチュエータ５８は、表面研磨室４または裏面研磨室７の下方にそれぞれ設置されるとともに回転駆動軸６０に固定された連結ギヤ６１が旋回軸部材５６の下部に固定された下部ギヤ６２に噛み合わされている。
前記筒状支持部材５９は、基台１６の中央部を貫通状態とされ、下部の外周に設けられた下部フランジ部６３が基台１６上面に固定されて支持されている。
【００３１】
前記旋回軸部材５６の下端には、半径方向外方に延在する棒状の旋回ストッパ６４が固定されるとともに、基台１６の上部裏面には、旋回位置決め部６５が所定位置の２箇所（１箇所図示せず）に固定されている。該旋回位置決め部６５は、旋回ストッパ６４の先端部が所定量旋回して係止する位置、すなわちにウェーハ吸着盤５４が、第１受け渡し部２０の上部または表面研磨室４の上部まで旋回する場合および第３受け渡し部２４の上部または裏面研磨室７の上部まで旋回する場合にそれぞれ相当する位置に設けられている。
また、旋回位置決め部６５は、旋回ストッパ６４の先端部が当接する際の衝撃を吸収するショックアブソーバ６６と係止位置を微調整する位置決めボルト６７とを下部側面に備えている。
【００３２】
前記旋回軸部材５６の上端には、上部フランジ部６８が設けられ、該上部フランジ部６８の上部には、円筒部材６９が軸線を同じくして固定されている。該円筒部材６９の外周面には、上下方向に延在して配された一対の吸着盤昇降用エアシリンダ７０が互いに円筒部材６９の軸線に対して対称な位置に設けられている。これら吸着盤昇降用エアシリンダ７０は、上部に固定されたシリンダ部７０ａと該シリンダ部７０ａ内から上下方向に進退可能とされたシリンダロッド部７０ｂとを備えている。該シリンダロッド部７０ｂに先端部には、前記吸着盤支持部５５が固定されている。
【００３３】
該吸着盤支持部５５は、シリンダロッド部７０ｂの先端部に固定された枠部７１と、該枠部７１の上部に固定された回転モータ７２と、該回転モータ７２の回転駆動軸に接続されその回転数を減速する減速機７３ａと、該減速機７３ａによって減速されたウェーハ吸着盤５４の回転角を検出する回転角検出センサ７３ｂと、減速機７３ａの回転軸に接続され上下方向の軸線を中心として回転可能に枠部７１の下端に支持された支持ロッド７４とを備えている。該支持ロッド７４は、図示しない吸引手段に接続され上下に貫通する接続孔７４ａが内部に形成されている。
【００３４】
前記ウェーハ吸着盤５４は、前記支持ロッド７４の下端に上面が固定され、軸線を同じくして前記回転モータ７２の回転によって回転可能とされている。また、ウェーハ吸着盤５４は、図９に示すように、吸着する半導体ウェーハＷより所定量小さな径に設定されるとともにオリフラに対応して一部が切欠部５４ａとされた円盤状に形成され、水切り性を高めるために略円錐形状とされている。さらに、ウェーハ吸着盤５４の下面には、前記接続孔７４ａに接続された吸引孔（図示せず）が形成されている。
すなわち、ウェーハ吸着盤５４および吸着盤支持部５５は、半導体ウェーハＷを保持し、該半導体ウェーハＷをその円周方向に回転可能に支持するウェーハ回転機構として機能する。
【００３５】
前記表面研磨室４および前記裏面研磨室７は、図１および図８に示すように、旋回軸部材５６に対して第１受け渡し部２０および第３受け渡し部２４の反対側にそれぞれ配置され、研磨室側板７５、研磨室天板７６、研磨室シャッタ７７および研磨室底板７８とから構成されている。該研磨室底板７８は、中央部外方に向かって傾斜状態に設定され、その最下部には、研磨時に使用された研磨液を排水する研磨液排水孔７９が形成されている。該研磨液排水孔７９は、使用済み研磨液を再使用するための排液貯留部（図示せず）に接続されている。なお、研磨室側板７５の下部には、ミスト抜き用のミスト取り出し口７５ａが設けられている。
【００３６】
前記研磨室天板７６は、表面研磨室４および裏面研磨室７の上方をそれぞれ覆って配され、その中央部には、ウェーハ吸着盤５４に吸着された半導体ウェーハＷの外径より若干大きく設定された内径を有する円形の天板開口部７６ａが形成されている。
また、研磨室天板７６は、外側の研磨室側板７５の直上部分に基台１６の長手方向に伸縮可能に支持された一対のシャッタ用エアシリンダ８０を備え、これらシャッタ用エアシリンダ８０のシリンダロッド８０ａの先端部には連結部材８１を介して一対の板状の研磨室シャッタ７７がそれぞれ固定されている。
【００３７】
前記連結部材８１には、貫通孔８１ａが形成され、該貫通孔８１ａには研磨室天板７６上に設けられたガイド棒８２が挿通状態とされている。すなわち、連結部材８１、ガイド棒８２にガイドされて基台１６の長手方向に水平移動可能に支持されている。
これらの研磨室シャッタ７７は、研磨室天板７６に沿って表面研磨室４および裏面研磨室７をそれぞれ覆って配されるとともに、前記シャッタ用エアシリンダ８０の伸縮によって基台１６の長手方向に開閉可能に研磨室天板７６に支持されている。また、前記一対の研磨室シャッタ７７は、互いに対向する内縁部に半円状の切欠部７７ａが形成され、閉口時に前記支持ロッド７４の径より若干大きな内径を有する円形の開口部が中央部に形成される。
【００３８】
前記研磨室天板７６は、周縁部に上方に突出し研磨室天板７６上面を囲むように配された研磨室天板周壁部８３が設けられている。
また、表面研磨室４と第１受け渡し部２０との間および裏面研磨室７と第３受け渡し部２４との間には、中間部天板８４がそれぞれ設けられ、これら中間部天板８４には、周縁部に上方に突出し中間部天板８４上面を囲むように配された中間部天板周壁部８５が設けられている。
【００３９】
前記中間部天板８４は、第１受け渡し部２０および第３受け渡し部２４の旋回軸部材５６側の側板２０ａ，２４ａ上部に一側縁がそれぞれ配され、その他側縁は表面研磨室４および裏面研磨室７の研磨室側板７５外側面にそれぞれ配されている。すなわち、中間部天板８４は、研磨室天板７６より低い位置に配されかつ第１受け渡し部２０および第３受け渡し部２４より高い位置に配されている。
【００４０】
前記研磨室天板周壁部８３は、突出量が他の部分より小さくされた第１低壁部８３ａが中間部天板８４側に形成され、また前記中間部天板周壁部８５は、突出量が他の部分より小さくされた第２低壁部８５ａが第１受け渡し部２０側および第３受け渡し部２４側にそれぞれ形成されている。
また、研磨室天板７６および中間部天板８４上には、洗浄水が供給されるとともに研磨室天板周壁部８３および中間部天板周壁部８５によって浅く貯められている。
【００４１】
前記表面研磨機構６および前記裏面研磨機構９は、図１、図１０、図１１および図１５に示すように、表面研磨室４内および裏面研磨室７内でそれぞれウェーハ吸着盤５４によって保持状態の半導体ウェーハＷを中心に基台１６の長手方向両側に配されかつ軸線Ｇ１が半導体ウェーハＷの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハＷの軸線Ｇ０に対してねじれの位置に配されて回転可能に支持された一対の研磨ドラム９０と、これらの研磨ドラム９０をそれぞれ回転駆動するとともに移動させる一対のドラム駆動手段９１と、研磨時に研磨液を研磨ドラム９０上に供給するとともに半導体ウェーハＷの面取り面にも供給する研磨液供給手段９２とをそれぞれ備えている。
なお、前記一対の研磨ドラム９０は、互いの軸線Ｇ１が平行状態に設定されている。
【００４２】
前記ドラム駆動手段９１は、研磨ドラム９０を基台１６の長手方向に直交する方向に進退移動させるドラム直動ユニット部９３と、該ドラム直動ユニット部９３に揺動可能に支持され研磨ドラム９０を先端部に接続するとともに該研磨ドラム９０を半導体ウェーハＷの面取り面に押圧状態に当接させるとともに半導体ウェーハＷの軸線に向かう方向に摺動可能に支持するドラム支持部９４とを備えている。
【００４３】
前記ドラム直動ユニット部９３は、第１受け渡し部２０と表面研磨室４との間および第３受け渡し部２４と裏面研磨室７との間にそれぞれ配され、基台１６上に固定され図示しないボールネジおよび該ボールネジを回転駆動するモータ等を内蔵したユニット本体９４と、該ボールネジに螺着されボールネジに沿って移動可能な直動部９５とを備えている。
【００４４】
前記ドラム支持部９４は、前記直動部９５の上部に設けられたピボット軸受部９５ａに揺動可能に上端部が支持された揺動腕部９６と、該揺動腕部９６の下端部に固定され基台１６の長手方向に直交する方向に延在して配されるとともに先端部に研磨ドラム９０を回転可能に支持するドラム支持軸部９７とを備えている。
前記揺動腕部９６は、上端部に貫通孔９６ａが形成され、該貫通孔９６ａに挿通されるとともに前記ピボット軸受部９５ａに両端部が回転可能に支持される揺動用ロッド９６ｂを備えている。
【００４５】
前記ドラム支持軸部９７は、前記揺動腕部９６の下端部に固定され表面研磨室４内側の研磨室側板７５に貫通状態のドラム用筒状部材９８と、該ドラム用筒状部材９８内に軸線を同じくするとともに軸受部９８ａを介して回転可能に挿通されたドラム回転軸部材９９とを備えている。
該ドラム回転軸部材９９は、先端部に研磨ドラム９０が軸線を同じくして固定され、後端部に図示しない回転駆動源が接続されている。
【００４６】
前記揺動腕部９６の上端部および直動部９５の下部は、バランス用バネ１００で連結されているとともに、揺動腕部９６の下端部および直動部９５の下部は、押圧用エアシリンダ１０１で連結されている。
前記バランス用バネ１００は、揺動腕部９６によって支持されているドラム支持軸部９７を一定高さに保持して、該ドラム支持軸部９７に取り付けられている研磨ドラム９０の高さ位置を設定するものである。
【００４７】
また、前記押圧用エアシリンダ１０１は、研磨時に、バランス用バネ１００によって一定高さに保持されたドラム支持軸部９７をウェーハ吸着盤５４に吸着状態の半導体ウェーハＷへ向けた斜め上方に一定の押圧力で押し、ドラム支持軸部９７に取り付けられている回転状態の研磨ドラム９０外周面を表面研磨機構６においては半導体ウェーハＷの表面側の面取り面に、裏面研磨機構９においては半導体ウェーハＷの裏面側の面取り面に、それぞれ押圧させるものである。
【００４８】
前記ドラム用筒状部材９８の先端には、研磨ドラム９０の外周面半分を覆うドラム用カバー１０２が取り付けられている。
該ドラム用カバー１０２は、ドラム用筒状部材９８に固定され研磨ドラム９０の内側面に近接状態に配された円盤部１０２ａと、研磨ドラム９０の外周面のうち表面研磨室４内および裏面研磨室７内にそれぞれ配された半導体ウェーハＷに対して反対側の半分を近接状態で覆う円弧状板部１０２ｂとを備えている。
【００４９】
なお、前記円盤部１０２ａと表面研磨室４内側の研磨室側板９５との間および前記円盤部１０２ａと裏面研磨室７内側の研磨室側板９５との間には、表面研磨室４内および裏面研磨室７内のドラム用筒状部材９８を覆う蛇腹部材１０３がそれぞれ取り付けられている。これら蛇腹部材１０３は、研磨時に研磨液がドラム用筒状部材９８内等に入り込むことを防止するものである。
【００５０】
前記研磨液供給手段９２は、前記ドラム用カバー１０２の円弧状板部１０２ｂの上部に取り付けられた複数の供給ノズル１０４と、これら供給ノズル１０４に固定されウェーハ吸着盤５４に保持状態の半導体ウェーハＷ側に配された研磨液用ブラシ１０５と、前記供給ノズル１０４に接続され研磨液を供給する研磨液導入手段１０６とを備えている。
前記研磨液用ブラシ１０５は、ナイロン等の弾性体で形成され、その先端部が研磨ドラム９０の軸線方向に沿って外周面上に当接状態に配されている。
【００５１】
前記研磨液導入手段１０６は、図４に示すように、研磨液を貯留するスラリータンク１０７と、該スラリータンク１０７から研磨液を吸い上げて前記供給ノズル１０４へ導くスラリーポンプ１０８とを備えている。なお、符号１０９は、使用済み研磨液を再使用するために用いる排出ミスト除去用のサイクロンである。
【００５２】
前記研磨ドラム９０は、図１２に示すように、ドラム回転軸部材９９先端部に設けられた取付用フランジ９９ａに軸線を同じくしてボルト１０９で固定されるアルミニウム合金製のホイール本体１１０と、該ホイール本体１１０の外周面を覆って設けられた研磨布１１１とを備えている。
前記ホイール本体１１０の外周面には、軸線に平行に延在するとともに半径方向外方に突出する突条形状のキー１１０ａが設けられ、前記研磨布１１１に内側からくい込んで研磨布１１１の回り止めとされている。
【００５３】
前記研磨布１１１は、繊維の向きが一定でない不織布で円環状に形成された単位研磨布１１１ａを複数枚積層させ円筒状にしたものであり、ホイール本体１１０の外周面に軸線を同じくして外挿状態に取り付けられている。
研磨布１１１の両端面には、塩化ビニールで形成され研磨布１１１と同じ外径に設定された円環状の補強板１１２がそれぞれ配され、これら補強板１１２の外側面には、ステンレスで形成され研磨布１１１より小さな外径に設定された円環状の押え板１１３がそれぞれ配されている。
【００５４】
前記研磨布１１１は、圧縮率が６〜１０％に設定され、本実施形態では８％の圧縮率にセットされている。また、研磨布１１１の半径方向の厚さは、半導体ウェーハＷの４倍程度に設定され、例えば半導体ウェーハＷの厚さが０．７５ｍｍの場合には、３．０ｍｍの厚さとされる。
なお、前記圧縮率は、ＪＩＳＬ−１０９６に準拠するものであり、単位研磨布１１１ａに初荷重Ｗ₀を負荷した１分後の厚さＴ₁を読み、同時に荷重Ｗ₁に増し、１分後の厚さＴ₂を読むことによって次式で算出される。
圧縮率（％）＝（Ｔ₁−Ｔ₂）／Ｔ₁×１００
（但し、Ｗ₀＝３００ｇ／ｃｍ²、Ｗ₁＝１８００ｇ／ｃｍ²）
【００５５】
研磨ドラム９０基端側の押え板１１３は、ホイール本体１１０の基端部外周面に形成された拡径部１１０ｂに係止され、また研磨ドラム９０先端側の押え板１１３は、ホイール本体１１０先端面にボルト１１４で固定された円環状の研磨布押圧板１１５によって基端側へと押圧状態に支持されている。したがって、研磨布１１１は、補強板１１２および押え板１１３に挟持状態とされ一定の押圧力によって軸線方向に圧縮状態とされている。
【００５６】
前記ウェーハ収納機構１０は、図１３に示すように、第３受け渡し部２４の上方に配され第３受け渡し部２４に移送された半導体ウェーハＷを収納用ハンド１１６で取り出して移送するアンローダーユニット１５と、該アンローダーユニット１５によって移送される半導体ウェーハＷが収納される収納用カセットＣ２を所定位置に載置する収納用カセット載置部１１７とを備えている。
【００５７】
前記アンローダーユニット１５は、基台１６上に立設された２つの柱部材１１８の上部に架設された梁部材１１９に垂下状態に支持されており、該梁部材１１９に取り付けられた水平方向移動装置１２０によって梁部材１１９の延在方向、すなわち基台１６の長手方向に直交する方向に沿って移動可能とされている。
前記水平方向移動装置１２０の側面には、上下方向に伸縮可能な収納用エアシリンダ１２１がその上部を固定して垂下状態とされ、該収納用エアシリンダ１２１の下部には先端部に収納用ハンド１１６を備えるハンド揺動回転部１２２が支持されている。
【００５８】
該ハンド揺動回転部１２２は、基台１６の長手方向に直交する水平軸線を中心に収納用ハンド１１６を揺動させる揺動用ロータリーアクチュエータ１２３と、収納用ハンド１１６をその延在方向を軸線として回転させる回転用ロータリーアクチュエータ１２４とを備えている。
前記収納用ハンド１１６は、先端部に図示しない吸引手段に接続された複数の吸着孔（図示せず）が形成され、これら吸着孔によって第４受け渡し部２６に移送された半導体ウェーハＷを吸着して支持するものである。
【００５９】
前記収納用カセット載置部１１７は、基台１６の端部側の側面に設けられ、第４受け渡し部２６より低い位置に配されている。この収納用カセット載置部１１７は、基台１６の長手方向に直交する方向に４つの収納用カセットＣ２を並べることができ純水が供給され満たされている水槽部１２５と、該水槽部１２５内に配され前記収納用カセットＣ２が個別に載置されて位置決めされる４つのカセット用ハンド１２６と、水槽部１２５と基台１６との間に設置され各カセット用ハンド１２６を個別に昇降可能に支持する４つのカセット昇降用エアシリンダ１２７とを備えている。
【００６０】
前記収納用カセットＣ２は、半導体ウェーハＷの載置位置がその表裏面が基台１６の長手方向に平行にかつ半導体ウェーハＷの軸線が水平状態になるように設定されている。
また、前記カセット用ハンド１２６は、縦断面Ｌ字状に形成され、その上部が対応する前記カセット昇降用エアシリンダ１２７のシリンダロッド１２７ａ先端に固定されている。
【００６１】
次に、本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における半導体ウェーハの面取り面研磨方法について、〔ウェーハ取り出し工程〕、〔ウェーハ位置決め工程〕、〔表面研磨工程〕、〔ウェーハ反転工程〕、〔裏面研磨工程〕および〔ウェーハ収納工程〕とに分けて説明する。
【００６２】
〔ウェーハ取り出し工程〕
まず、研磨処理前の半導体ウェーハＷを入れたカセットＣ１を、半導体ウェーハＷの表面が下方に向くようにカセット載置用テーブル１３上の所定位置にセットする。
【００６３】
ローダーユニット１５を駆動して、取り出し用ハンド１４を上下動させるとともにカセット載置用テーブル１３の中央部から所定位置の半導体ウェーハＷの上部に移動させ、半導体ウェーハＷを吸着保持する。吸着後、取り出し用ハンド１４を再びカセット載置用テーブル１３の中央部に戻すとともに垂直軸線を中心に回転させ、半導体ウェーハＷを保持した先端部をウェーハ位置決めユニット２に向ける。
【００６４】
〔ウェーハ位置決め工程〕
ローダーユニット１５によって半導体ウェーハＷを保持した取り出し用ハンド１４を上方に移動させ、ウェーハ位置決めユニット２の載置台２ａに対応した高さに設定した後、取り出し用ハンド１４をウェーハ位置決めユニット２の載置台２ａ上へ水平移動させる。このとき、載置台２ａの下部には、予め第１ハンド２８を配しておく。
【００６５】
そして、半導体ウェーハＷを載置台２ａ上に配した状態で吸着を解除するとともに、半導体ウェーハＷを開放してウェーハ位置決めユニット２に移載する。
次に、ウェーハ位置決めユニット２を駆動して、載置台２ａ上の半導体ウェーハＷの芯出しおよびオリフラの方向決めを行い、半導体ウェーハＷを所定の向きに位置決めする。
【００６６】
〔表面研磨工程〕
次に、第１上下動シリンダ３０によって第１ハンド２８を上昇させるとともに位置決めされた半導体ウェーハＷを上面に載置し、吸着溝２８ａによって吸着保持する。
そして、第１ロッドレスシリンダ２９によって第１受け渡し部２０の上方へと第１ハンド２８を水平移動して半導体ウェーハＷを第１受け渡し部２０へ移送する。
【００６７】
この状態において、予め第１受け渡し部２０の上方に位置させたウェーハ吸着盤５４を、吸着盤昇降用エアシリンダ７０によって吸着盤支持部５５とともに下降させ、半導体ウェーハＷ上に当接させる。このとき、第１ハンド２８の吸着を解除し半導体ウェーハＷを解放するとともに、ウェーハ吸着盤５４によって半導体ウェーハＷを、軸線を同じくして吸着保持する。
【００６８】
ウェーハ吸着盤５４が半導体ウェーハＷを保持した状態で、旋回用ロータリーアクチュエータ５８を駆動させて旋回軸部材５６を１８０゜回転させるとともにウェーハ吸着盤５４を１８０゜旋回させ、表面研磨室４の上方に位置させる。
そして、表面研磨室４の研磨室シャッタ７７を、シャッタ用エアシリンダ８０の作動によってスライドさせ、研磨室天板７６の天板開口部７６ａを開口させる。
【００６９】
天板開口部７６ａが開いた状態で、吸着盤昇降用エアシリンダ７０によってウェーハ吸着盤５４を下降させ、表面研磨室４内の所定位置に配される。このとき、ウェーハ吸着盤５４に保持状態の半導体ウェーハＷの向きは、オリフラが基台１６の長手方向に直交する方向に沿って配されている。
さらに、この状態で、研磨室シャッタ７７を、再びシャッタ用エアシリンダ８０の作動によってスライドさせ、研磨室天板７６の天板開口部７６ａを閉じる。このとき、支持ロッド７４が、互いに当接した研磨室シャッタ７７の切欠部７７ａで形成された円形の開口部内に配される。
【００７０】
次に、表面研磨室４内の一対の研磨ドラム９０を、ドラム直動ユニット部９３を駆動することによって基台１６側から保持状態の半導体ウェーハＷの両側へと移動させる。
さらに、押圧用エアシリンダ１０１を作動させ、揺動腕部９６を押し上げることによって一対の研磨ドラム９０の研磨布１１１を、半導体ウェーハＷの両側から表面側の面取り面に所定の押圧力で押圧状態に当接させる。このとき、半導体ウェーハＷのオリフラは、一方の研磨ドラム９０の研磨布１１１において研磨液用ブラシ１０５の下方近傍に当接される。
【００７１】
この状態で、スラリーポンプ１０８を駆動させてスラリータンク１０７から吸い上げた研磨液を、一方の供給ノズル１０４から研磨布１１１上に供給する。そして、図示しない回転駆動源を駆動させて、オリフラの面取り面に当接する研磨ドラム９０を、研磨布１１１がオリフラの面取り面に沿って半導体ウェーハＷの軸線に向かう方向に摺動する方向に回転させることによって研磨を行う。
【００７２】
このとき、供給ノズル１０４から研磨布１１１上に供給される研磨液は、自重と研磨ドラム９０の回転とによって半導体ウェーハＷ側へと移動するとともに研磨液用ブラシ１０５の先端に当接して、研磨ドラム９０の軸線方向に広げられる。すなわち、研磨液を研磨ドラム９０の軸線方向に一様に供給するとともに、研磨布１１１に馴染ませるので、前記軸線方向のどの位置の研磨布１１１においても良好な研磨性能が得られる。
【００７３】
オリフラの面取り面の研磨を終了した後、他方の研磨ドラム９０も同様に回転させるとともに、他方の供給ノズル１０４から研磨布１１１に研磨液を供給する。同時に、回転モータ７２を駆動させ、ウェーハ吸着盤５４とともに半導体ウェーハＷを１８０゜（半周）回転させる。このとき、回転モータ７２の回転は減速機７３ａによって所定回転速度に減速されるとともに、ウェーハ吸着盤５４の回転角が回転角検出センサ７３ｂによって検出され、半導体ウェーハＷは正確に１８０゜回転される。
すなわち、回転状態の半導体ウェーハＷの両側に、一対の研磨ドラム９０が半導体ウェーハＷの軸線を中心に対称的に配置されているので、半導体ウェーハＷを半周させることにより、全周に亙って表面側の面取り面が研磨される。
【００７４】
このとき、研磨布１１１を面取り面に沿って半導体ウェーハＷの軸線に向かう方向に摺動させるので、図１４に示すように、研磨布１１１と半導体ウェーハＷの面取り面Ｍとの接触点において研磨布１１１が移動する方向（図中の矢印Ａ方向）と半導体ウェーハＷの面取り面Ｍの移動する方向とが直交するので、研磨による円周方向のすじの発生が防止される。
【００７５】
したがって、前記研磨ドラム９０、前記ドラム駆動手段９１および前記研磨液供給手段９２は、半導体ウェーハＷの面取り面Ｍに研磨液を供給しながら研磨布１１１を押圧状態に当接させて弾性変形させるとともに、該研磨布１１１を面取り面Ｍの傾斜に沿って半導体ウェーハＷの外縁から中心に向けて摺動可能に支持する研磨布駆動機構として機能する。
【００７６】
さらに、研磨布１１１を面取り面Ｍに押圧状態に当接させ弾性変形させるとともに摺動させるので、図１４に示すように、半導体ウェーハＷの外側面Ｓに当接する研磨布１１１の盛り上がり部１１１ｂが形成され、該盛り上がり部１１１ｂが前記外側面Ｓに押圧状態で当接するとともに外側面Ｓから面取り面Ｍに向かって摺動する。すなわち、研磨布１１１によって面取り面Ｍの研磨が行われるとともに、外側面Ｓについても円周方向にすじを発生させることなく同時に研磨が行われる。
【００７７】
また、上記研磨時において使用された研磨液は、研磨ドラム９０から直接研磨室底板７８上に流れ落ちるか、またはドラム用カバー１０２の円弧状板部１０２ｂによって下方に誘導されて研磨室底板７８上に流れ落ちる。なお、ドラム用カバー１０２の円盤部１０２ａは、ドラム用筒状部材９８の周囲へ研磨液が飛び散ることを防ぎ、円弧状板部１０２ｂは、研磨室側板７５へ研磨液が飛び散ることを防いでいる。
【００７８】
研磨室底板７８上に流れ落ちた研磨液は、傾斜に従って研磨液排水孔７９へ流れて、排液貯留部（図示せず）へと排出される。なお、該排液貯留部の使用済み研磨液は、再使用するためにサイクロン１０９によってミスト除去処理が施される。
また、前記研磨ドラム９０は、研磨する半導体ウェーハＷ毎にドラム直動ユニット部９３によって軸線方向に所定量移動され、研磨布１１１の外周面における広い範囲で研磨することによって、研磨ドラム９０の長寿命化が図られている。
【００７９】
表面側の面取り面Ｍを研磨した後、研磨室シャッタ７７をスライドさせて研磨室天板７６の天板開口部７６ａを開口させる。そして、半導体ウェーハＷを保持したウェーハ吸着盤５４を吸着盤昇降用エアシリンダ７０によって研磨室天板７６の上方まで上昇させる。
【００８０】
なお、表面研磨室４において一方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷの表面側の面取り面Ｍが研磨されている間に、他方のウェーハ吸着盤５４は、前記ウェーハ取り出し工程および前記ウェーハ位置決め工程を経て第１受け渡し部２０に搬送された別の半導体ウェーハＷを、一方のウェーハ吸着盤５４と同様にして吸着保持している。
【００８１】
この状態で、旋回用ロータリーアクチュエータ５８を駆動して旋回軸部材５６を回転させ、一方および他方のウェーハ吸着盤５４をそれぞれ１８０゜旋回させる。すなわち、一方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷは、再び第１受け渡し部２０の上方に移送されるとともに、他方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷは、表面研磨室４の上方に移送され一方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷと同様に表面側の面取り面Ｍの研磨が行われる。
【００８２】
旋回時において、旋回中の一方のウェーハ吸着盤５４および保持された半導体ウェーハＷから、研磨室天板７６および中間部天板８４上に研磨液が落ちる場合がある。しかしながら、研磨室天板７６および中間部天板８４には、研磨室天板周壁部８３および中間部天板周壁部８５によって周縁部が高くされ洗浄水が貯められているので、落ちた研磨液は、研磨室天板周壁部８３および中間部天板周壁部８５から他の部分に流れ落ちないとともに乾いて付着することがない。
【００８３】
また、中間部天板８４が研磨室天板７６より低く設定されるとともに第１受け渡し部２０および第３受け渡し部２４より高く設定され、研磨室天板周壁部８３および中間部天板周壁部８５には第１低壁部８３ａおよび第２低壁部８５ａがそれぞれ形成されているので、研磨室天板７６上に落ちた研磨液は、洗浄水とともに第１低壁部８３ａを介して研磨室天板７６から中間部天板８４へと流れ落ち、さらに第２低壁部８５ａを介して中間部天板８４から第１受け渡し部２０および第３受け渡し部２４へと流れ落ちる。
【００８４】
〔ウェーハ反転工程〕
表面研磨済みの半導体ウェーハＷを第１受け渡し部２０の上方に移送した後、保持しているウェーハ吸着盤５４を下降させて、第１受け渡し部２０の純水中に水没状態で位置させるとともに、ウェーハ吸着盤５４を所定量回転させる。このとき、半導体ウェーハＷおよびウェーハ吸着盤５４に付着している研磨液が、純水によって洗い落とされる。
【００８５】
研磨液を洗い落とした後、再びウェーハ吸着盤５４を上昇させ第１受け渡し部２０の上方に位置させ、さらに第２ハンド３５を第２上下動シリンダ３７でウェーハ吸着盤５４より低い位置に設定するとともに第１受け渡し部２０のウェーハ吸着盤５４の下方に第２ロッドレスシリンダ３６によって水平移動させる。
この状態で、ウェーハ吸着盤５４を下降させるとともに半導体ウェーハＷを第２ハンド３５上に載置する。このとき、ウェーハ吸着盤５４の吸着を解除して半導体ウェーハＷを開放するとともに、第２ハンド３５の吸着孔３５ａで半導体ウェーハＷの下面、すなわち表面側を吸着して半導体ウェーハＷを保持する。
【００８６】
次に、半導体ウェーハＷを保持した第２ハンド３５を、第２ロッドレスシリンダ３６によって第２受け渡し部２２へと水平移動する。なお、第２受け渡し部２２に移送された第２ハンド３５は、第２受け渡し部２２の底部に対して半導体ウェーハＷの半径より高い位置に設定される。
この状態で、反転用アクチュエータ４２を駆動して第２ハンド３５を延在方向を軸線として１８０゜回転させる。
そして、第３ハンド４３を、第３上下動シリンダ４５および第３ロッドレスシリンダ４４によって第２ハンド３５に保持された半導体ウェーハＷの下方に移動させる。
【００８７】
第３ハンド４３が第２ハンド３５の下方に位置した後、第２ハンド３５を下降させて半導体ウェーハＷを第３ハンド４３上に載置する。このとき、第２ハンド３５の吸着を解除して半導体ウェーハＷを開放するとともに、第３ハンド４３の吸着孔３５ａで半導体ウェーハＷの下面、すなわち裏面側を吸着して半導体ウェーハＷを保持する。
第３ハンド４３は、半導体ウェーハＷを吸着した後、第３受け渡し部２４へと第３ロッドレスシリンダ４４によって水平移動される。
【００８８】
〔裏面研磨工程〕
第３ハンド４３が第３受け渡し部２４に配された後、予め第３受け渡し部２４の上方に位置させた裏面研磨室移送機構８のウェーハ吸着盤５４を、下降させるとともに第３ハンド４３上の半導体ウェーハＷの上面に当接させる。このとき、第３ハンド４３の吸着を解除して半導体ウェーハＷを開放するとともに、裏面研磨室移送機構８のウェーハ吸着盤５４で半導体ウェーハＷの上面、すなわち表面側を吸着して半導体ウェーハＷを保持する。
【００８９】
この後、表面研磨工程と同様に、裏面研磨室移送機構８によって、裏面を下方に向けて保持した半導体ウェーハＷを裏面研磨室７内へと移送し、裏面側のオリフラおよび外縁部全周の面取り面の研磨を行う。このとき、表面側の研磨と同様に、裏面側においても外側面の研磨も同時に行われる。
そして、裏面側の面取り面の研磨が終了した後、表面研磨工程と同様に、裏面研磨室移送機構８のウェーハ吸着盤５４に保持状態の半導体ウェーハＷは、再び第３受け渡し部２４の上方に移送される。
【００９０】
なお、表面研磨工程と同様に、裏面研磨室７において一方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷの裏面側の面取り面Ｍが研磨されている間に、他方のウェーハ吸着盤５４は、前記表面研磨工程および前記ウェーハ反転工程を経て第３受け渡し部２４に搬送された別の半導体ウェーハＷを、一方のウェーハ吸着盤５４と同様にして吸着保持している。
【００９１】
この状態で、旋回用ロータリーアクチュエータ５８を駆動して旋回軸部材５６を回転させ、一方および他方のウェーハ吸着盤５４をそれぞれ１８０゜旋回させる。すなわち、一方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷは、再び第３受け渡し部２４の上方に移送されるとともに、他方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷは、裏面研磨室７の上方に移送され一方のウェーハ吸着盤５４に保持された半導体ウェーハＷと同様に裏面側の面取り面Ｍの研磨が行われる。
【００９２】
〔ウェーハ収納工程〕
裏面研磨済みの半導体ウェーハＷを第３受け渡し部２４の上方に移送した後、保持しているウェーハ吸着盤５４を下降させて、第３受け渡し部２４の純水中に水没状態で位置させるとともに、ウェーハ吸着盤５４を所定量回転させる。このとき、半導体ウェーハＷおよびウェーハ吸着盤５４に付着している研磨液が、純水によって洗い落とされる。
【００９３】
研磨液を洗い落とした後、ウェーハ吸着盤５４をさらに下降させ、予め第３受け渡し部２４の底部近傍に配した第４ハンド５０上に半導体ウェーハＷを載置する。このとき、ウェーハ吸着盤５４の吸着を解除して半導体ウェーハＷを開放するとともに、第４ハンド５０上で突起部５０ａによって半導体ウェーハＷを位置決め保持する。
【００９４】
次に、半導体ウェーハＷを保持した第４ハンド５０を、第４ロッドレスシリンダ５１によって水没状態で第４受け渡し部２６へと水平移動する。このとき、第４受け渡し部２６へ移動された第４ハンド５０の移動方向側部がハンド昇降用エアシリンダ５３の第４ハンド支持部材５３ｂにはめ込まれる。
この後、ハンド昇降用エアシリンダ５３によって、第４ハンド５０は半導体ウェーハＷを載置した状態で第４受け渡し部２６の上方へと上昇される。
【００９５】
このとき、予めアンローダーユニット１５を駆動させて収納用ハンド１１６の先端部を、吸着孔を下方に向けて第４受け渡し部２６の上方に配しておき、第４ハンド５０は、半導体ウェーハＷが収納用ハンド１１６に当接する位置で上昇が停止される。
この状態で、収納用ハンド１１６の吸着孔で半導体ウェーハＷの上面を吸着するとともに、半導体ウェーハＷを保持する。
この後、第４ハンド５０は、再びハンド昇降用エアシリンダ５３によって、第４受け渡し部２６の底部近傍へと下降退避される。
【００９６】
次に、半導体ウェーハＷを水平状態で保持した収納用ハンド１１６を、回転用ロータリーアクチュエータ１２４を作動させて延在方向を軸線として９０゜回転させ、半導体ウェーハＷを垂直状態とする。
そして、この状態で収納用ハンド１１６を、収納用エアシリンダ１２１を作動させてハンド揺動回転部１２２とともに上昇させた後、揺動用ロータリーアクチュエータ１２３を作動させて基台１６の長手方向に直交する水平軸線を中心に下方（図中の矢印方向）に１０５゜回転させて揺動し、収納用カセット載置部１１７の水槽部１２５上方に半導体ウェーハＷを位置させる。
【００９７】
さらに、水平方向移動装置１２０を駆動させ、収納用ハンド１１６を梁部材１１９の延在方向に移動させて所定の収納用カセットＣ２の収納位置の直上に半導体ウェーハＷを位置決めする。
この後、収納用エアシリンダ１２１を伸ばして、収納用ハンド１１６に保持状態の半導体ウェーハＷを収納用カセットＣ２の収納位置まで下降させる。そして、収納用ハンド１１６の吸着を解除し、半導体ウェーハＷを開放するとともに収納用カセットＣ２に収納する。
【００９８】
上記各工程によって所定枚数の半導体ウェーハＷが収納用カセットＣ２に収納された後、該収納用カセットＣ２が載置されたカセット用ハンド１２６をカセット昇降用エアシリンダ１２７によって上昇させ、収納用カセットＣ２の取手部分を水槽部１２５から上方に出した状態とする。この後、半導体ウェーハＷは収納用カセットＣ２ごと水槽部１２５から取り出されて次工程へと移送される。
【００９９】
この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、半導体ウェーハＷを上方からウェーハ吸着盤５４で支持するとともに、一対の研磨ドラム９０が半導体ウェーハＷの下面側の面取り面Ｍに当接状態とされかつ半導体ウェーハＷの軸線に対して対称な位置（すなわち、半導体ウェーハＷの円周方向に等間隔）に配されているので、研磨時において半導体ウェーハＷは下面側の面取り面Ｍに当接された一対の研磨ドラム９０の研磨布１１１によって支持される。
【０１００】
すなわち、各研磨布１１１は、面取り面Ｍにそれぞれ押圧力を加えるが半導体ウェーハＷの円周方向に等間隔にそれぞれ配されているので、バランスがとれることによって、前記押圧力の半径方向成分が互いに相殺され、半導体ウェーハＷに加わる押圧力が軸線方向上方へ向かう成分のみとなる。したがって、半導体ウェーハＷの吸着部分に加わる研磨時の押圧力は、半導体ウェーハＷの吸着面に垂直（すなわち、吸着方向）に加わることにより、ウェーハ吸着盤５４の吸着力が良好に維持されるとともに半導体ウェーハＷは吸着方向にさらに押圧されてより確実に保持される。
【０１０１】
さらに、一対の研磨ドラム９０が半導体ウェーハＷの円周方向に等間隔に配されているので、一方の研磨布１１１に当接した面取り面Ｍが回転して他方の研磨布１１１に当接するまで、半導体ウェーハＷを回転させることにより、半導体ウェーハＷの面取り面Ｍが全周に亙って研磨される。すなわち、半導体ウェーハＷを一周させる必要が無く、１８０゜回転させることによって全周の面取り面Ｍの研磨が終了する。
【０１０２】
また、半導体ウェーハの表裏面と平行な軸線を有する研磨ドラムを採用した場合では、面取り面における研磨ドラムの当接する位置が上下方向にずれないことから、面取り面における研磨領域を増やすためには、面取り面への押圧力を強くすることにより面取り面を研磨布に深くくい込ませる必要がある。しかしながら、この場合、研磨布と面取り面との接触面積が増えるが、半導体ウェーハに加わる負荷が増大してしまう問題がある。
【０１０３】
これに対して、本実施形態では、２つの研磨ドラム９０の軸線Ｇ１が半導体ウェーハＷの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハＷの軸線Ｇ０に対してねじれの位置に配されているので、半導体ウェーハＷの回転に伴って、半導体ウェーハＷの面取り面Ｍにおける研磨ドラム９０の当接する位置が上下方向に徐々にずれる。
【０１０４】
すなわち、面取り面Ｍに当接する研磨ドラム９０の表面が、図１７に示すように、表面Ｈ１からＨ４へと徐々に上方から下方に移動することにより、面取り面Ｍが、上方から下方に亙って研磨されることとなる。
したがって、本実施形態の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、比較的少ない押圧力でも面取り面Ｍの上下方向における研磨領域が広くなるとともに面取り面Ｍがより滑らかな曲面に研磨される。
なお、本実施形態では、図１６に示すように、研磨ドラム９０の軸線Ｇ１と半導体ウェーハＷの表裏面との傾斜角θが５〜２０゜位の範囲内に設定されている。
また、前記傾斜角θは、研磨ドラムおよび半導体ウェーハの回転速度や他の研磨条件等によって適宜設定される。すなわち、研磨布駆動機構には、傾斜角θの可変調整機構が設けられている。
【０１０５】
さらに、当接する面取り面Ｍの周方向と斜めに交差する方向に研磨布１１１を移動させるように設定され、一方の研磨ドラム９０の研磨布１１１は、当接する面取り面Ｍに対する他方の研磨ドラム９０の研磨布１１１の移動方向と交差する方向に移動するように設定されているので、図１８に示すように、面取り面Ｍに研磨による跡、すなわち研磨すじＺ１、Ｚ２が面取り面Ｍの周方向（図中の矢印方向）と斜めに交差する方向に生じるとともに、一方の研磨ドラム９０研磨布１１１により、他方の研磨ドラム９０の研磨布１１１によって生じた研磨すじＺ１と交差する方向に重ねて研磨すじＺ２が形成され、メッシュ状の研磨跡となる。
すなわち、相互に研磨すじを消す方向に研磨するため、研磨レートが高まるとともに良好な面粗度が得られる。
【０１０６】
また、各研磨ドラム９０の軸線Ｇ１のねじれ位置を調整することにより、面取り面Ｍの周方向と斜めに交差する所定の方向に押圧状態の研磨布１１１が移動するように容易に設定することができる。
【０１０７】
なお、本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
（１）オリフラが形成された半導体ウェーハＷを研磨したが、図９に示すように、ノッチ部分Ｎが形成された半導体ウェーハＷ１を研磨しても構わない。この場合、本実施形態におけるウェーハ吸着盤５４において吸着保持する際に、ノッチ部分Ｎが切欠部５４ａに対向するように半導体ウェーハＷ１を位置決めすることによって、ノッチ部分Ｎを含んだ全周に亙って面取り面の研磨が可能となる。すなわち、ウェーハ吸着盤５４は、オリフラが形成された半導体ウェーハＷとノッチ部分Ｎが形成された半導体ウェーハＷ１に兼用することができる。
【０１０８】
（２）ウェーハ吸着盤５４は、研磨液や洗浄水等の水切り性を向上させるために略円錐状に形成されているが、図１９に示すように、中心から外縁に向けて螺旋状溝１２０ａが複数本上面に形成されたウェーハ吸着盤１２０を用いることによって、さらに水切り性が向上する。すなわち、回転するウェーハ吸着盤１２０上の研磨液等が、遠心力によって螺旋状溝１２０ａに沿って中心から外縁に誘導されることによって、半径方向外方に流れ易くなる。
【０１０９】
（３）半導体ウェーハＷの軸線に対して対称に配された一対の研磨ドラム９０によって半導体ウェーハＷを研磨したが、半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されていれば３以上の複数の研磨ドラムを採用しても構わない。この場合、研磨ドラムの数が多いほど円周方向の各研磨ドラム、すなわち各研磨布の間隔が狭くなるので、半導体ウェーハの全周の面取り面を研磨するのに必要な半導体ウェーハの回転角度が小さくなり、加工時間をより短縮させることができる。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）本発明の半導体ウェーハの面取り面研磨装置によれば、半導体ウェーハを上方からウェーハ吸着盤で支持するとともに、研磨布駆動機構の複数の研磨布が半導体ウェーハの下面側の面取り面に当接状態とされかつ半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されているので、半導体ウェーハに加わる押圧力は半導体ウェーハの吸着面に垂直に加わる成分のみとなって、ウェーハ吸着盤の吸着力を良好に維持することができるとともに、吸着方向に押圧力が加わって半導体ウェーハをより確実に保持することができる。したがって、研磨時において半導体ウェーハの位置ずれ等が生じず高精度な研磨加工を行うことができる。また、各研磨布が半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されているので、半導体ウェーハを一周させる必要が無く、各研磨布間に相当する回転角度だけ半導体ウェーハを回転させることにより、半導体ウェーハの面取り面を全周に亙って研磨することができ、加工時間の短縮化を図ることができる。さらに、研磨布駆動機構が、当接する面取り面の周方向と斜めに交差する方向に研磨布を移動させるように設定され、少なくとも一つの研磨布は、当接する面取り面に対する他の研磨布の移動方向と交差する方向に移動するように設定されているので、相互に研磨すじを消す方向に研磨することにより、研磨レートが高まるとともに良好な面粗度が得られる。
【０１１１】
（２）本発明の半導体ウェーハの面取り面研磨装置によれば、研磨ドラムの軸線が半導体ウェーハの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハの軸線に対してねじれの位置に配されているので、半導体ウェーハの面取り面における研磨ドラムの当接する位置が上下方向に徐々にずれることにより、比較的少ない押圧力でも面取り面の上下方向における研磨領域を広くすることができるとともに、面取り面をより滑らかな曲面に研磨することができる。また、各研磨ドラムの軸線のねじれ位置を調整することにより、面取り面の周方向と斜めに交差する所定の方向に押圧状態の研磨布が移動するように容易に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における表面研磨室および表面研磨機構を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態を示す左側面図である。
【図５】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態におけるウェーハ搬送機構を示す平面図である。
【図６】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態におけるウェーハ搬送機構を示す正面図である。
【図７】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における第１〜第４搬送部を示す縦断面図である。
【図８】図３のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図９】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態におけるウェーハ吸着盤と吸着される半導体ウェーハとの位置関係を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における表面研磨室および表面研磨機構を示す一部を破断した平面図である。
【図１１】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における表面研磨機構の要部を示す縦断面図である。
【図１２】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における研磨ドラムを示す断面図である。
【図１３】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態におけるウェーハ収納機構を示す縦断面図である。
【図１４】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における面取り面の研磨を説明するための要部を拡大した縦断面図である。
【図１５】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における保持状態の半導体ウェーハと両研磨ドラムとの位置関係を示す概略正面図である。
【図１６】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における保持状態の半導体ウェーハと一方の研磨ドラムとの位置関係を示す概略側面図である。
【図１７】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における半導体ウェーハの面取り面と一方の研磨ドラムとの接触状態を示す要部を拡大した概略断面図である。
【図１８】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における半導体ウェーハの面取り面の研磨すじを示す拡大した概略側面図である。
【図１９】本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における螺旋状溝が形成されたウェーハ吸着盤を示す平面図である。
【符号の説明】
５４，１２０ウェーハ吸着盤
９０研磨ドラム
９１ドラム駆動手段
９２研磨液供給手段
１１１研磨布
Ｇ１研磨ドラムの軸線
Ｇ０半導体ウェーハの軸線
Ｍ面取り面
Ｗ，Ｗ１半導体ウェーハ
Ｚ１，Ｚ２研磨すじ

Claims

半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面に研磨液を供給するとともに研磨布を押圧状態に摺動させて前記面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置であって、
前記半導体ウェーハの上面に吸着し該半導体ウェーハを円周方向に回転可能に支持するウェーハ吸着盤と、
前記研磨布を前記半導体ウェーハの下面側の面取り面に当接させるとともに摺動可能に支持する研磨布駆動機構とを備え、
前記研磨布駆動機構は、前記研磨布が外周面に設けられかつ回転可能に支持された複数の研磨ドラムと、
前記各研磨ドラムをそれぞれ回転させる複数のドラム駆動手段とを備え、
前記研磨ドラムは、その軸線が前記半導体ウェーハの表裏面に対して傾斜しているとともに半導体ウェーハの軸線に対してねじれの位置に配されるとともに、
該研磨布駆動機構は、複数の前記研磨布を前記半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配しているとともに、当接する面取り面の周方向と斜めに交差する方向に研磨布を回転させるように設定され、
少なくとも一つの研磨布は、一方の研磨ドラムの研磨布により、他方の研磨ドラムの研磨布によって生じた研磨すじと交差する方向に重ねて研磨すじが形成され、メッシュ状の研磨跡となるように、当接する面取り面に対する他の研磨布の回転方向と交差する方向に回転するように設定されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。
請求項１記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、
前記各研磨ドラムが、前記各研磨布から前記面取り面にそれぞれ加える押圧力の半径方向成分が互いに相殺され、半導体ウェーハに加わる押圧力が軸線方向上方へ向かう成分のみとなるように前記半導体ウェーハの円周方向に等間隔に配されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。
請求項１記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、
前記研磨ドラムの軸線と前記半導体ウェーハの表裏面との傾斜角θが５〜２０゜程度の範囲内に設定されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。