JP4062552B2 - 半導体ウエハの位置合わせ及び水張り方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高品質の均一化を要求される半導体ウエハと研磨加工するためのラップ盤、ポリッシング盤の全自動研削盤に組設される乗載台での位置合わせ方法及びラバー層への水張り方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
本発明に係るこの種の半導体ウエハは、コンピュータ等の電子関連機器、所謂ＯＡ機器等の集積回路に使用されており、その開発は日々進歩しており機器そのものの小型化に伴う極薄化と、作業性の観点からより一層の拡径化と、歩留まりの観点からのより高精度の加工精度と高品質の均一化が要求されてきている。
【０００３】
【従来技術】
通常、これ等の半導体ウエハには、シリコン結晶の成長方向を示すために「オリフラ」と称される外周の一部を直線状にカットした欠落部分が形成されており、このため半導体ウエハの外周部を利して機械的に位置合わせするには、この「オリフラ」が障害となっていた。
【０００４】
又、従来の研磨盤は、生産性の観点から研磨定盤と研磨プレートとの間に挟着して同時に複数枚の半導体ウエハを加工する装置が主流と成っていたが、この場合、従来レベルの品質の半導体ウエハなら充分対応でるものであるが、昨今要求される高品質に均一化されたレベルの半導体ウエハではバラツキがあり、課題を有しており、その為に、一組のスピンドル軸の下端に一枚の半導体ウエハを取着して研磨加工を行うようになっているが、スピンドル軸の回転軸の中心点と半導体ウエハの中心点とが移送中に若干ずれて課題を有していた。
【０００５】
【解決しようとする課題】
昨今要求される半導体ウエハは、歩留まりの観点から高品質の均一化であり、従って、複数枚の半導体ウエハの均一化を計るためには、加工前の位置合わせは夫々の半導体ウエハの中心点と回転して加工を施すスピンドルの中心点とを完全に合致させた正確な同心状の位置合わせが必要と成っており、同一の位置で同一の条件で研磨加工することが高品質の均一化には最も望ましいものである。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は上記の課題に鑑みて成されたもので、鋭意研鑚の結果、課題を解決するものであり、スピンドル軸の下端に張設したラバー層の中心点と半導体ウエハの中心点を完全に一致させると共に、ラバー層の下面に水張りを行い、半導体ウエハの高品質の均一化に対応できる位置合わせ方法及び水張り方法に創達し、これを提供する目的である。
【０００７】
【発明の構成】
本発明の構成は、研磨定盤の近傍へ乗載台を配設させ、乗載台へは液体貯溜部を備えて液体噴流口を設け、乗載台の頂面へは流出防止環を固定し、流出防止環の内側の頂面へ液体排水部を設けると共に、乗載台の上方へスピンドル軸を配設し、スピンドル軸にチャックを設け、チャックにラバー層を張設し、ラバー層の外周辺へコントロールリングを固定した構成である。
【０００８】
【発明の作用】
液体貯溜部へ液体噴流口より半導体ウエハが流出防止環の上方から流出しない程度に液体を噴流させ、液体の上面に半導体ウエハを乗載させて浮かべると共に、半導体ウエハの上面に液体を流出させて全面に液体層を形成し、スピンドル軸を降下させてラバー層の下面と液体層とを接触させて半導体ウエハをセンターリングさせて位置合わせすると共に、液体噴流口から噴流する液体の水量を増加させて下方からの水圧で前記液体層を破壊させてラバー層に半導体ウエハを水張りするものである。
【０００９】
【発明の実施例】
斯る目的を達成した本発明の位置合わせ方法と水張り方法とを以下の実施例の図面によって説明する。
【００１０】
図１は本発明を実施する前のスピンドル軸と乗載台の概要説明図であり、図２は本発明の乗載台に液体を噴流させている概要説明図であり、図３は半導体ウエハを乗載させて液体層を形成した状態の概要説明図であり、図４はスピンドル軸を降下させてラバー層に液体層を接触させた状態の概要説明図であり、図５は液体の水量を増加させて水張りさせている状態の概要説明図であり、図６はスピンドル軸の下端のラバー層に半導体ウエハを水張りさせた状態の概要説明図である。
【００１１】
本発明は、高品質の均一化を要求される半導体ウエハＷを研磨させるためのラップ盤、ポリッシング盤の全自動研削盤に組設される位置合わせ方法及び水張り方法に関するものであり、研磨定盤の近傍へ円筒状の乗載台１を配設させ、該乗載台１の内部へは上方に液体貯溜部２を備えて複数の液体噴流口３を設け、該乗載台１の頂面１ａへは内径が半導体ウエハＷの外径よりも大径に形成された流出防止環４を固定し、該流出防止環４の内側の前記頂面１ａへ液体排水部５を設けると共に、前記乗載台１の上方へ昇降自在なスピンドル軸６を配設し、該スピンドル軸６の下端にチャック７を設け、該チャック７の下面にラバー層８を張設し、該ラバー層８の下面の外周辺へコントロールリング９を固定した研磨盤を用いて、前記液体貯溜部２へ液体噴流口３より半導体ウエハＷが流出防止環４の上方から流出しない程度に液体Ａを噴流させ、該液体Ａの上面に半導体ウエハＷを乗載させて浮かべると共に、前記半導体ウエハＷの上面に液体Ａを流出させて全面に液体層Ｂを形成し、スピンドル軸６を降下させてラバー層８の下面と前記液体層Ｂとを接触させて半導体ウエハＷをセンターリングさせて位置合わせすると共に、前記液体噴流口３から噴流する液体Ａの水量を増加させて下方からの水圧で前記液体層Ｂを破壊させてラバー層８に半導体ウエハＷを水張りするものである。
【００１２】
即ち、本発明は、半導体ウエハＷの研磨加工において昨今要求される高品質の均一化に充分に対応できるラッピングマシーン、ポリシングマシーンの研磨盤に実施するものであって、研磨加工される加工前の半導体ウエハＷを単品毎に桟体で仕切って複数枚が格納されているカセットから移送アームのバキュームパットで吸着して移送し、研磨プレートの上面とスピンドル軸６の下端のラバー層８の下面との間に挟着し、高品質に均一化させた研磨加工を施すために、ラバー層８の中心位置に正確に位置合わせをすると共に水張りをさせるための方法に関するものである。
【００１３】
本発明を実施する乗載台１は基台に立設させた研磨プレートの近傍に配設されている円筒状のもので、図１に図示の如く、該乗載台１の内部の上方は純水等の液体Ａを一時的に貯溜させるための空間とした液体貯溜部２を備えているもので、該液体貯溜部２の下方へは液体Ａを噴流させるための複数の液体噴流口３を設けているものである。
【００１４】
更に、乗載台１の若干巾の頂面１ａへは内径が半導体ウエハＷの外径よりも大径に形成された流出防止環４を貼着等に手段によって固定すると共に、流出防止環４の内側の前記頂面１ａへ液体Ａを乗載台１の外方に排水させるための液体排水部５を設けたものであり、該液体排水部５は実施例では頂面１ａを垂直方向に貫いて長孔を穿設しているものであるが、水平方向に凹溝を刻設して水平方向に液体排水部５を設け排水するようにしても構わないものである。
【００１５】
そして、図１に図示の如く、乗載台１の上方へ研磨盤のコラム（図示しない）に昇降自在に且つ回転自在に担持されたスピンドル軸６を配設しているものであり、スピンドル軸６の下端にチャック７を設け、チャック７の下面に柔軟性を有し半導体ウエハＷを水張りするラバー層８を張設し、ラバー層８の下面の外周辺へは研磨加工中に半導体ウエハＷの外周の縁べりを防止するためのコントロールリング９を固定しているものである。
【００１６】
本発明の半導体ウエハＷの位置合わせ及び水張り方法は前記構成を用いて実施するものであり、先ず、図２に図示の如く、純水等の液体Ａを液体噴流口３より液体貯溜部２へ噴流させるものであるが、該液体Ａは半導体ウエハＷが流出防止環４の上方から流出しない程度に、つまり、液体排水部５から排水されると略同量の液体Ａを噴流させているものである。
【００１７】
そして、加工前の半導体ウエハＷが複数枚格納されているカセットから反転移送アーム等によって液体貯溜部２へ貯溜した液体Ａの上面に半導体ウエハＷを乗載させるものであり、半導体ウエハＷは板状のものであり、更に、液体Ａを下方から上方に噴流させているため沈むことなく液面に浮かんでいるものである。
【００１８】
次いで、図３に図示の如く、前記半導体ウエハＷの上面に上方から液体Ａを流出させて全面に表面張力による液体層Ｂを形成するもので、該液体Ａは液体貯溜部２に噴流される液体Ａと同様な純水等であり、水量は表面張力を維持できる程度のものであり、半導体ウエハＷの外周縁から滴下状にこぼれる程度でも表面張力による液体層Ｂが形成されれば構わないものである。
【００１９】
その後、図４に図示の如く、スピンドル軸６を降下させるとラバー層８の下面と半導体ウエハＷの上面の液体層Ｂとが接触するものであるが、接触と同時に液体層Ｂは界面張力によってラバー層８の下面に接着すると同時に、液面に浮かんでいる半導体ウエハＷは何の抵抗に妨げられることもなく、液体層Ｂの表面張力によってセンターリングしてラバー層８の中心へ移動することによって位置合わせするものである。
【００２０】
更に、図５に図示の如く、センターリングの位置合わせと略同時に乗載台１の内部の液体貯溜部２の下方の液体噴流口３から噴流する純水等の液体Ａの水量を増加させるものであり、液体Ａの水量を増加させたことによって、下方からの水圧が上昇し、該水圧によってラバー層８の下面と半導体ウエハＷの上面とに挟着された状態の液体層Ｂは破壊されてしまい、ラバー層８の下面に半導体ウエハＷが確りと水張りされるものである。
【００２１】
次いで、スピンドル軸６を上昇させて研磨定盤の上方に旋回させると共に、スピンドル軸６は降下しながら回転を開始して、半導体ウエハＷはラバー層８の下面と研磨定盤の上面とに挟着されて研磨されるものである。
【００２２】
尚、液体貯溜部２の水面に半導体ウエハＷを浮かべることにより、研磨面である下面は液体Ａによって洗浄されるものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の前述ように、半導体ウエハを液体貯溜部に浮かべて位置合わせするためにスピンドル軸の下端のラバー層の中心位置に正確にセンタリングされると共に、水流によって半導体ウエハをラバー層の下面に水張りするために、半導体ウエハに傷つけることなく、同一位置で、同一条件で研磨加工することができ、品質にバラツキがなく、高品質の均一化された半導体ウエハを提供できる画期的なものである。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を実施する前のワークヘッドと乗載台の概要説明である。
【図２】図２は本発明の乗載台に液体を噴流させている概要説明図である。
【図３】図３は半導体ウエハを乗載させて液体層を形成した状態の概要説明図である。
【図４】図４はスピンドル軸を降下させてラバー層に液体層を接触させた状態の概要説明図である。
【図５】図５は液体の水量を増加させて水張りさせている状態の概要説明図である。
【図６】図６はスピンドル軸の下端のラバー層に半導体ウエハを水張りさせた状態の概要説明図である。
【００２３】
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
Ａ 液体
Ｂ 液体層
１ 乗載台
１ａ 頂面
２ 液体貯溜部
３ 液体噴流口
４ 流出防止環
５ 液体排水部
６ スピンドル軸
７ チャック
８ ラバー層
９ コントロールリング

Claims (1)

1. 全自動研磨盤における半導体ウエハの位置合わせ及び水張り方法であって、研磨定盤の近傍へ円筒状の乗載台を配設させ、該乗載台の内部へは上方に液体貯溜部を備えて複数の液体噴流口を設け、該乗載台の頂面へは内径が半導体ウエハの外径よりも大径に形成された流出防止環を固定し、該流出防止環の内側の前記頂面へ液体排水部を設けると共に、前記乗載台の上方へ昇降自在なスピンドル軸を配設し、該スピンドル軸の下端にチャックを設け、該チャックの下面にラバー層を張設し、該ラバー層の下面の外周辺へコントロールリングを固定した研磨盤を用いて、前記液体貯溜部へ液体噴流口より半導体ウエハが流出防止環の上方から流出しない程度に液体を噴流させ、該液体の上面に半導体ウエハを乗載させて浮かべると共に、前記半導体ウエハの上面に液体を流出させて全面に液体層を形成し、スピンドル軸を降下させてラバー層の下面と前記液体層とを接触させて半導体ウエハをセンターリングさせて位置合わせすると共に、前記液体噴流口から噴流する液体の水量を増加させて下方からの水圧で前記液体層を破壊させてラバー層に半導体ウエハを水張りすることを特徴とする半導体ウエハの位置合わせ及び水張り方法。

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