JP4416958B2 - 半導体ウエハの外周研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

半導体ウエハの外周研磨装置及び研磨方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外周部にノッチを有する半導体ウエハの面取り加工された外周部と上記ノッチとを研磨するための技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9A,Bには半導体ウエハ1が示されている。このウエハ1は円板形をなしていて、その両面外周の面取り加工された傾斜面2a,2bと、これら両傾斜面間に位置する周側面3と、外周の一部に形成されたノッチ4とを有している。
【0003】
このようなウエハの外周部を研磨する場合、従来より、上記傾斜面2a,2b及び周側面3の研磨と、ノッチ4の研磨とをそれぞれ別々の加工ステージで行うようにしていた。ところが、このように傾斜面及び周側面とノッチとを複数の加工ステージで個別に研磨する方式は、複数の研磨装置とそれらの設置のための広いスペースとを必要として設備が大形化するだけでなく、各装置間のウエハの搬送に時間を要するとか、傾斜面及び周側面の研磨とノッチの研磨とで互いに研磨時間が異なる場合に、装置間のウエハの搬送やローディング、アンローディングなどの作業がどちらか遅い方の時間に拘束され、連続的に行えないといったような問題があり、作業効率が悪かった。しかも、ウエハをチャックする機会が増えるためにチャックによる傷が発生し易いという問題もあった。
【0004】
一方、特開2000−317790号公報には、1回のチャックにより同じ加工ステージでウエハ外周の傾斜面及び周側面とノッチとを研磨することができる研磨装置について記載されている。この研磨装置は、ウエハを保持するためのウエハ吸着盤と、傾斜面と周側面とを研磨するための研磨ドラムと、ノッチを研磨するための研磨ホイールとを有していて、これらの研磨ドラムと研磨ホイールとが、ウエハ吸着盤に保持されたウエハを挟んで互いに相対する位置に配設されている。
【0005】
そして先ず、上記ウエハのノッチに回転する研磨ホイールを当接させ、該ウエハを、研磨ドラムと接触する側を軸にしてノッチ側を上下に所要の角度だけ傾転させると共に、その傾転に合わせて研磨ホイールをウエハの半径方向に移動させることにより、上記ノッチの内面全体を研磨し、次に、上記ウエハを中心軸線の回りに回転させると共に、その外周に回転する上記研磨ドラムを当接させ、その状態で上記ウエハを研磨ドラムとの接点を軸にして上下に所要角度傾転させることにより、傾斜面と周側面とを研磨するものである。
【0006】
しかしながらこの研磨装置は、ウエハ吸着盤に保持されているウエハをその一端側を軸にして色々な角度に傾転させながら、ノッチと傾斜面及び周側面とを研磨する方式であるため、上記ウエハ即ちウエハ吸着盤を複数の角度に傾斜させるための機構を必要とし、構造や制御が複雑になるという欠点がある。また、ウエハ外周の傾斜面と周側面とを研磨ドラムの外周面に当接させて研磨するようにしているため、研磨ドラムとウエハとの接触が実質的に一点だけの点接触となり、研磨効率が悪く生産性が低いという欠点もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、半導体ウエハの外周の傾斜面と周側面とノッチとを、1回のチャックにより同一の加工ステージにおいて、該ウエハを傾斜させることなく短時間で効率良く研磨することができる、構造が簡単で生産性に勝れた研磨のための技術を提供することにある。
【0008】
上記課題を解決するため、本発明によれば、ウエハをノッチの研磨時には定位置において非回転状態に保持し、傾斜面及び周側面の研磨時には軸線の回りに回転させるチャック手段と、弧状の作業面がウエハの表面側の傾斜面に線接触するように配設された第1傾斜面用研磨部材、及び裏面側の傾斜面に線接触するように配設された第2傾斜面用研磨部材と、弧状の作業面がウエハの周側面に線接触するように配設された周側面用研磨部材と、ウエハの軸線と直交する軸線の回りに回転自在なるように配設され、外周部が上記ノッチに嵌合、当接するディスク形のノッチ用研磨部材と、このノッチ用研磨部材を駆動回転させるためのモーターと、上記ノッチ用研磨部材をウエハの半径方向に変移自在なるように支持する第1ガイド機構と、上記ノッチ用研磨部材をウエハの軸線に沿う方向に移動自在なるように支持する第2ガイド機構と、ノッチの研磨時に上記ノッチ用研磨部材をウエハに当接する方向に一定の力で常時付勢する荷重手段と、ノッチの研磨時に、ウエハの半径方向に変移自在なるように支持されかつ上記荷重手段で該ウエハに当接する方向に一定の力で付勢された状態の上記ノッチ用研磨部材を、該ウエハの軸線に沿う方向に移動させることにより、該ノッチ用研磨部材に上記ノッチとの接触点を支点とする揺動的な変移を生じさせる駆動手段とを有することを特徴とする研磨装置が提供される。
【0009】
上記構成を有する本発明の研磨装置によれば、チャック手段に保持されたウエハ外周の傾斜面と周側面とノッチとを、斜面用研磨部材と周側面用研磨部材とノッチ用研磨部材とでそれぞれ研磨するようにしたので、1回のチャックによってウエハの外周部を全て研磨することができ、チャックによる傷の発生を極力抑えることができる。また、上記研磨に際しては、ウエハを定位置において非回転のまま保持するか、あるいは回転させるだけで良く、色々な角度に傾ける必要がないため、該ウエハを上記チャック手段と一緒に傾斜させるための複雑な機構を設ける必要がなく、装置の構造や制御が簡単である。更に、上記斜面用研磨部材と周側面用研磨部材に弧状の作業面を形成し、これらの作業面をウエハの傾斜面と周側面とに線接触させて研磨するようにしているため、研磨効率が良く、短時間でそれらの研磨を行うことができる。
【0010】
本発明の一つの具体的な実施形態によれば、上記第1ガイド機構が、機体に設けられたレールと、このレール上を移動自在の支持テーブルと、この支持テーブルをウエハから離反する方向に移動させるための駆動手段とを有していて、上記支持テーブルに上記荷重手段が連結されており、また上記第2ガイド機構が、上記支持テーブルに設けられたレールと、このレール上を移動自在の支持フレームと、この支持フレームを移動させるための駆動手段とを有していて、この駆動手段が上記支持テーブル上に設置されると共に、上記支持フレームに上記ノッチ用研磨部材と該研磨部材を駆動するモーターとが支持されている。
【0011】
本発明の他の具体的な実施形態によれば、上記各傾斜面用研磨部材及び周側面用研磨部材がそれぞれ、送り機構によって自身の軸線と平行方向に移動可能なるように支持されると共に、ガイド機構によって自身の軸線と直角方向に移動自在なるように支持され、且つ、荷重手段によってウエハに当接する方向に一定の力で常時付勢されている。
【0012】
本発明によればさらに、ウエハをチャック手段により定位置に非回転状態に保持させる工程と、ディスク形をしたノッチ用研磨部材を、上記ウエハの半径方向に変移自在なるように支持させると共に荷重手段により該ウエハに当接する方向に一定の力で常時付勢させた状態で、上記ウエハの軸線と直交する軸線の回りに回転させながら該研磨部材の外周部を上記ノッチに嵌合、当接させ、その状態で該研磨部材を駆動手段でウエハの軸線方向に移動させることにより、上記荷重手段による付勢力の作用で該研磨部材をノッチとの接触点を支点として揺動的に変移させながら上記ノッチを研磨する工程と、上記ノッチ用研磨部材をウエハから離間させる工程と、上記ウエハをチャック手段により軸線の回りに回転させる工程と、第1傾斜面用研磨部材の弧状の作業面をウエハの表面側の傾斜面に線接触させると共に、第2傾斜面用研磨部材の弧状の作業面をウエハの裏面側の傾斜面に線接触させ、さらに、周側面用研磨部材の弧状の作業面をウエハの周側面に線接触させることにより、これらの各研磨部材によってウエハの両面の傾斜面と周側面とを研磨する工程とを有する研磨方法が提供される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る外周研磨装置の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図5は本発明の第1実施例を示すもので、この第1実施例の研磨装置10Aは、図9A,Bに示すような円板形をした半導体ウエハ1をチャックするための一つのチャック手段12と、上記ウエハ1の両面外周の面取り加工された傾斜面2a,2bを研磨するための一対の傾斜面用研磨部材13a,13bと、周側面3を研磨するための一つの周側面用研磨部材14と、ノッチ4を研磨するための一つのノッチ用研磨部材15とを備えている。
【0014】
なお、上記傾斜面2a,2b及び周側面3は、完全に平らでなくても良く、凸形に湾曲した曲面であっても良い。
【0015】
上記チャック手段12は、図2に示すように、ウエハ1よりやや小径の円盤形をなすチャックテーブル16を有し、このチャックテーブル16上に上記ウエハ1を、真空吸着によって外周が該チャックテーブル16から側方に突出した状態で水平に保持し得るようになっている。従って、上記チャックテーブル16の上面には複数の吸着孔が開口し、この吸着孔が主軸17内の流路から接続ポート18を経て図示しない真空ポンプに接続されている。また、上記主軸17は、機体11上に軸受部材19によって鉛直な軸線Lの回りに回転自在なるように支持され、モーター20により所要の速度で正逆所要の方向に駆動回転されるようになっており、ウエハ1の傾斜面2a,2b及び周側面3を研磨する時には、該ウエハ1が定位置において上記軸線Lの回りに回転させられ、ノッチ4を研磨する時には、該ウエハ1が定位置において非回転状態に保持されるものである。
【0016】
なお、上記チャックテーブル16上へウエハ1をチャックする手段は、上述したような真空吸着に限らず、静電気による付着力を利用する静電チャックや、その他の適宜方法を用いることができる。
【0017】
上記傾斜面用研磨部材13a,13bは、金属や合成樹脂又はセラミック等からなる硬質の基材に円弧状の窪みを形成し、この窪みの内面に柔軟性のある研磨パッド23を貼着することにより、ウエハ1の外周に線接触する凹形円弧状の作業面22を形成したもので、この作業面22の表面は、ウエハが嵌合する研磨用の凹溝が円弧に沿って設けられていない表面となっている。しかし、研磨材スラリーの流れを良くするための複数のスラリー溝を研磨部材の軸線と平行や斜めなどの方向に設けることができる。そして実質的に同じ構成を有する2つの傾斜面用研磨部材13a,13bが、図1からも分かるように、上記チャック手段12に保持されたウエハ1の直径方向両側の相対する位置に、それぞれの軸線をウエハ1の軸線Lに対して傾斜させることにより、第1の研磨部材13aの作業面22がウエハ1の表面側の傾斜面2aに全幅にわたり接触し、第2の研磨部材13bの作業面22がウエハ1の裏面側の傾斜面2bに全幅にわたり接触するように配設されている。このとき各研磨部材13a,13bの作業面22は、ウエハ1の外周傾斜面2a,2bにそれぞれ線接触して該傾斜面2a,2bを研磨することになる。
【0018】
上記研磨部材13a,13bにおける作業面22の円弧の長さは、図示の例ではウエハ1の円周の長さのほぼ1/4程度に形成されているが、ウエハ1との接触長を長くして研磨効率を高めるためには、できるだけ長く形成することが望ましい。例えば、ノッチ用研磨部材15の配置の邪魔にならない範囲内で可能な限り、これら傾斜面用研磨部材13a,13bと周側面用研磨部材14とにおける作業面の円弧の長さを、それぞれウエハ1の円周の長さの1/3に近づけることが望ましい。この場合には、上記3つの研磨部材13a,13b,14がほぼ120度に近い間隔で配置されることになる。
また、上記研磨部材13a,13bにおける作業面22の円弧の曲率は、ウエハ1の円周の曲率とほぼ同じであっても良いが、傾斜する作業面22をウエハ1の外周に確実に線接触させるためには、該ウエハの円周の曲率より小さく形成することが望ましい。
【0019】
上記研磨装置10Aはまた、上記傾斜面用研磨部材13a,13bをそれぞれの軸線と平行に、換言すればウエハ外周の傾斜面2a,2bの傾斜にほぼ沿った方向に移動させるための送り機構26,26と、上記軸線と直角方向、換言すれば上記傾斜面2a,2bに接離する方向に移動自在なるように支持するリニアガイド機構27,27と、各研磨部材13a,13bを上記傾斜面2a,2bに当接する方向に付勢することによって研磨荷重を加える荷重手段28,28とを有している。
【0020】
上記送り機構26は、研磨作業の開始時や終了時等に研磨部材13a,13bを移動させてウエハ1に当接又は離間させたり、研磨時のウエハ1に対する研磨部材の接触位置を変更したりするためのもので、機体11に設けられたブラケット30上に上記研磨部材13a,13bの軸線と平行に設けられたボールねじ31と、このボールねじ31をタイミングベルト32を介して回転させるモーター33と、上記ボールねじ31にねじ結合されて該ボールねじ31の回転により前後進するナット部材34と、このナット部材34にアーム35aで連結されて一緒に移動する可動テーブル35と、この可動テーブル35を移動自在に支持する摺動機構36とを有している。そして上記可動テーブル35上に上記研磨部材13a,13bが、上記リニアガイド機構27を介して支持されている。上記摺動機構36は、ブラケット30上に上記ボールねじ31と平行に設けられたレール36aと、上記可動テーブル35に取り付けられて該レール36a上を摺動するスライダー36bとで構成されている。
【0021】
また、上記リニアガイド機構27は、上記研磨部材13a,13bを保持するホルダー39に設けられて研磨部材13a,13bの軸線と直角方向に延びるレール27aと、上記可動テーブル35に取り付けられて上記レール27a上を移動自在のスライダー27bとを有している。しかしこれらのレール27a及びスライダー27bは、上述した場合とは逆に、レール27aを可動テーブル35に設け、スライダー27bをホルダー39に設けても良い。
【0022】
更に、上記荷重手段28は、エアシリンダー40により構成されていて、このエアシリンダー40が上記可動テーブル35に取り付けられ、ピストンロッド40aが上記研磨部材13a,13b側に連結されている。そして、このエアシリンダー40に圧力調整された圧縮空気を供給又は排出してピストンロッド40aを伸長又は短縮させ、研磨部材13a,13bをウエハ1に押し付けることにより、調圧された空気圧によって該研磨部材13a,13bとウエハ1との間に所要の研磨荷重を作用させるように構成されている。
【0023】
かくして上記傾斜面用研磨部材13a,13bは、図2において、送り機構26におけるボールねじ31を回転させて研磨部材13a,13bをそれぞれの軸線に沿って右方向又は左方向に移動させることにより、研磨中あるいは研磨開始時に、ウエハ1が接触する作業面22上の位置を適宜変更することができる。この場合、荷重手段28においては、上記研磨部材13a,13bの移動に応じてエアシリンダー40が制御され、所要の研磨荷重が得られるようにピストンロッド40aの伸縮長さが調整される。また、研磨作業の開始時や終了時等には、第1の研磨部材13aを右方向に、第2の研磨部材13bを左方向に移動させることにより、これらの研磨部材13a,13bをウエハ1から離間させてチャック手段12に対する該ウエハ1の供給及び取り出しを行うことができる。この場合、裏面(下面)側の傾斜面2bに当接する第2の研磨部材13bはそのままの位置に保持するか、あるいは荷重手段28のピストンロッド40aを短縮させて傾斜面2bから離間させた状態にし、表面(上面)側の傾斜面2aに当接する第1の研磨部材13aだけを上記送り機構26を動作させてウエハ1から離れる位置まで移動させても良い。
【0024】
一方、上記周側面用研磨部材14は、図3に示すように、上記傾斜面用研磨部材13a,13bと実質的に同じ構成の作業面42、すなわち、研磨用の凹溝が形成されていない表面を持った凹形円弧状の作業面42を有するもので、これらの周側面用研磨部材14が、上記2つの1傾斜面用研磨部材13a,13bの間の位置に、軸線をウエハ1の軸線Lと平行に向けて配設され、これらの作業面42をウエハ1に直角に当接させることによって周側面3(図8参照)に線接触させて研磨するものである。
【0025】
上記周側面用研磨部材14における作業面42の円弧の長さは、図示の例ではウエハ1の円周の長さの1/4程度に形成されているが、ウエハ1との接触長を長くして研磨効率を高めるためには、前述したようにできるだけ1/3に近づけることが望ましい。また、作業面42の円弧の曲率はウエハ1の円周の曲率と同じであることが望ましい。
【0026】
上記周側面用研磨部材14には、該研磨部材をその軸線と平行に移動させるための送り機構43と、上記軸線と直角方向に移動自在なるように支持するリニアガイド機構44と、各研磨部材をウエハ1に当接する方向に付勢することによって研磨荷重を加える荷重手段45とが付設されている。
【0027】
このうち上記送り機構43は、研磨部材14の軸線と平行に延びるボールねじ47と、このボールねじ47を回転させるモーター48と、これらのボールねじ47及びモーター48を支持する可動テーブル49と、上記ボールねじ47にねじ結合されて該ボールねじ47の回転により前後進するナット部材50と、このナット部材50に連結されて一緒に移動する支持部材51と、この支持部材51の移動を案内する摺動機構52とを有していて、上記支持部材51に上記研磨部材14がホルダー53を介して取り付けられている。そして、上記摺動機構52は、上記可動テーブル49上に上記ボールねじ47と平行に設けられたレール52aと、上記支持部材51に取り付けられて該レール52a上を摺動するスライダー52bとで構成されている。
【0028】
また上記リニアガイド機構44は、機体11上に設けられて上記研磨部材14の軸線と直角方向に延びるレール44aと、上記可動テーブル49に取り付けられて上記レール44a上を移動自在のスライダー44bとを有している。
【0029】
更に、上記荷重手段45は、エアシリンダー54により構成されていて、該エアシリンダー54が上記機体11に取り付けられると共に、ピストンロッド54aが上記可動テーブル49に連結され、空気圧によって研磨部材14とウエハ1との間に所要の研磨荷重を作用させるようになっている。
【0030】
かくして上記周側面用研磨部材14は、図3において、送り機構43を動作させて上下動させることにより、研磨中あるいは研磨開始時にウエハ1が接触する作業面42の位置を変更することができる。また、研磨作業の開始時や終了時等には、荷重手段45におけるエアシリンダー54のピストンロッド54aを短縮して研磨部材14をウエハ1から離間させることにより、チャック手段12に対する該ウエハ1の供給や取り出しを行うことができる。
【0031】
更に、上記ノッチ用研磨部材15は、図4及び図5から分かるようにディスク形をしていて、その外周部に研磨布15aを有し、この研磨布15aをノッチ4に嵌合、当接させて該ノッチ4の内面を研磨するもので、上記周側面用研磨部材14と反対側の位置に回転軸70をウエハ1の軸線と直交する方向に向けて配設され、この回転軸70が、支持フレーム71上の軸受部材72材に回転自在なるように支持されている。上記回転軸70の端部にはプーリー73が固定され、このプーリー73と、上記支持フレーム71上に載置された駆動用モーター74のプーリー75との間にタイミングベルト76が巻き掛けられ、このモーター74によって研磨部材15が正逆両方向に駆動回転できるようになっている。
【0032】
上記ノッチ用研磨部材15はさらに、該研磨部材15をウエハ1の半径方向に変移自在なるように支持する第1ガイド機構78と、研磨時に該研磨部材15をノッチ4に一定の力で押し付けるためのウエート式の荷重手段79と、該研磨部材15をウエハ1の軸線Lに沿う方向に移動させるための第2ガイド機構80とを備えている。
【0033】
上記第1ガイド機構78は、機体11に設けられたレール82と、このレール82上をウエハ1の半径方向に移動自在の支持テーブル83とを有している。そして上記支持テーブル83に、上記荷重手段79を構成するウエート79aがワイヤー79bにより連結され、このウエート79aで支持テーブル83が、ウエハ1に接近する方向に常時付勢されている。図中79cは上記ワイヤー79bを巻き掛けたプーリーである。この第1ガイド機構78にはまた、上記支持テーブル83から延びるアーム83aに当接することによって該支持テーブル83がウエハ側に向けて移動する際の限界点を規定するためのストッパー85と、ノッチ4の非研磨時に該支持テーブル83をウエハ1から離反する方向に移動させるための駆動手段86とが設けられ、この駆動手段86はエアシリンダーにより形成されている。
【0034】
また、上記第2ガイド機構80は、上記支持テーブル83に設けられたレール90と、このレール90に沿ってウエハ1の軸線Lに沿う方向に移動自在の上記支持フレーム71と、この支持フレーム71を移動させるためのモーター91とを有している。そしてこのモーター91は、上記支持テーブル83上に設置されていて、その回転軸にはボールねじ92が連結され、このボールねじ92が、上記支持フレーム71から延びる連結アーム71aの先端のナット部材94とねじ結合し、このボールねじ92の正逆回転によってナット部材94がこのボール92ねじに沿って前後進することにより、上記支持フレーム71即ちノッチ用研磨部材15がウエハ1の軸線Lに沿って移動するようになっている。
【0035】
上記構成を有する研磨装置10Aによるウエハ1の外周部の研磨は、次のようにして行われる。即ち、先ず、ウエハ1をチャック手段12に供給してチャックさせる。このときウエハ1は、ノッチ4がノッチ用研磨部材15と向かい合う位置に来るように正確に位置決めされている。
【0036】
次に、上記ウエハ1をチャック手段12で定位置において非回転状態に保持させたまま、駆動手段86のロッド86aを短縮することにより、回転するノッチ用研磨部材15を荷重手段79の付勢力で上記ノッチ4に嵌合、当接させ、その状態で該研磨部材15を、上記第2ガイド機構80でウエハ1の軸線Lに沿って上方と下方とにゆっくりと往復移動させる。これにより研磨部材15は、荷重手段79によって常時ウエハ1の半径方向に付勢されているため、図6に示すように、ノッチ4との接触点を支点としてウエハ1の軸線L方向と半径方向とに揺動的に変移し、その揺動によってノッチ4の内面全体が完全に研磨される。即ち、研磨部材15が、中間のA位置からウエハ1の上方側(表面側)に移動すると、荷重手段79の付勢力によってウエハ1の半径方向にストッパー85に当接するB位置まで自動的に変移し、そこからウエハ1の下方側(裏面側)に向けて移動すると、上記A位置を経由したあと同様にストッパー85に当接するC位置まで自動的に変移する。従って、単に研磨部材15をウエハ1の軸線L方向にゆっくり移動させるだけで、上述した揺動運動を自然に生じさせることができる。このとき、研磨部材15の回転方向は一定であっても良いが、それがウエハ1の表面側にある時と裏面側にある時とでその回転方向を逆転させることもできる。
なお、上記ウエハ1の移動は必ずしも上述したようにA−B−Cの順に行う必要はなく、B−A−Cの順に行っても、C−A−Bの順に行っても良い。
【0037】
上記ノッチ4の研磨が終わると、駆動手段86のロッド86aが伸長することによってノッチ用研磨部材15がウエハ1から離間されると共に、その回転も停止する。
【0038】
続いて、上記チャック手段12によってウエハ1が軸線Lの回りに所要の速度で回転させられ、このウエハ1の両面の傾斜面2a,2bに第1及び第2の傾斜面用研磨部材13,13bの弧状の作業面22,22がそれぞれ線接触させられると共に、周側面3に周側面用研磨部材14の弧状の作業面42が線接触させられ、これらの各研磨部材13a,13b,14で上記傾斜面2a,2bと周側面3とが同時に研磨される。
【0039】
かくして、チャック手段12に保持されたウエハ1の外周の傾斜面2a,2bと周側面3とノッチ4とを、斜面用研磨部材13a,13bと周側面用研磨部材14とノッチ用研磨部材15とを使用してそれぞれ研磨することにより、同一の加工ステージにおいて1回のチャックだけで全て研磨することができ、複数回チャックすることによる傷の発生を防止することができる。また、上記研磨に際しては、ウエハを定位置において非回転のまま保持するか、あるいは回転させるだけで良く、傾ける必要がないため、該ウエハ1を上記チャック手段12と一緒に傾斜させるための複雑な機構を設ける必要がなく、装置の構造が簡単である。更に、上記斜面用研磨部材13a,13bと周側面用研磨部材14にそれぞれ弧状の作業面22,42を形成し、これらの作業面をウエハ1の傾斜面2a,2bと周側面3とに線接触させて研磨するようにしているため、研磨効率が良く、短時間でそれらの研磨を行うことができる。
【0040】
図7及び図8は本発明に係る研磨装置の第2実施例を、傾斜面用研磨系と周側面用研磨系とに分けて示すもので、この研磨装置10Bが上記第1実施例の研磨装置10Aと異なる点は、それぞれの研磨系における荷重手段28,45がウエートで構成されている点である。
【0041】
即ち、図7に示す傾斜面用研磨系における荷重手段28の場合は、第1の研磨部材13aを支持するホルダー39に紐57の一端が連結され、この紐57の他端は、リニアガイド機構27のレール27aと平行に斜め下方に向けて延びたあと、ブラケット30に取り付けられたプーリー58に巻き掛けられて鉛直に向きを変え、その下端に重量調節自在なるようにウエート59が吊り下げられており、このウエート59の重力で上記第1の研磨部材13aが上記レール27aに沿って斜め下向きに付勢されることにより、この第1の研磨部材13aによる研磨荷重が設定されるようになっている。一方、第2の研磨部材13bにおいては、ホルダー39に一端を連結された紐57が、リニアガイド機構27のレール27aと平行に斜め上方に向けて導かれたあと、ブラケット61で機体11上に支持されたプーリー58に巻き掛けられて下方に向きを変え、その下端にウエート59が吊り下げられており、このウエート59の重力で上記第2の研磨部材13bが斜め上向きに付勢されることにより、所要の研磨荷重が付与されるようになっている。
【0042】
また、図5に示す周側面用研磨系の荷重手段45においては、可動テーブル49の端面に紐57の一旦が連結され、該紐57の他端は、一旦チャック手段12側に向けて水平に延びたあと機体11上のプーリー58に巻き掛けられて下向きに方向を変え、その下端にウエート59が吊り下げられており、このウエート59の重力で可動テーブル49がウエハ1側に向けて付勢されることにより、所要の研磨荷重が付与されるようになっている。
【0043】
なお、このように荷重手段28,45をウエート59で構成する場合、非研磨時に各研磨部材13a,13b及び14をウエハ1から離間した位置に保持できるように、上記ホルダー39及び可動テーブル49を一定距離後退させて停止させておくための機構を付設しておくことが望ましい。
【0044】
第2実施例の上記以外の構成及び作用については実質的に第1実施例と同じであるため、主要な同一構成部分に第1実施例と同じ符号を付してその説明は省略する。
【0045】
更に、図4及び図5の実施例では、上記ノッチ用研磨部材15をウエハ1に押し付けるための荷重手段79をウエート79aで形成しているが、このようなウエートの代わりに、図2の傾斜面用研磨部材13a,13bに用いられているようなエアシリンダーや、あるいはトルクモーターなどを用いることもできる。これらの場合には、上記エアシリンダーやトルクモーターを機体11に取り付け、それらのロッドや出力軸によりアーム83aを介して支持テーブル83に研磨荷重を加えるようにすれば良い。
【0046】
なお、各研磨部材の作業面に貼着する上記パッド23は、それを基材に直接貼着することにより1層構造としても良いが、合成ゴムやスポンジ等からなる弾性シートを介して基材に貼着することにより2層構造とすることもできる。
【0047】
また、上記各研磨部材13a,13b及び14の作業面の断面形状は円弧状に限定されるものではなく、例えば楕円の一部のような円弧以外の凹曲面形状を持つ弧状の断面形状であっても良い。
さらに、チャック手段12でウエハ1を水平にチャックして鉛直な軸線Lの回りで回転させるようにしているが、ウエハ1を支持する向きは水平でなくても良い。例えば、傾斜面用研磨部材13a,13bの軸線の向きを鉛直とし、これに合わせてウエハ1を傾斜させることもできる。
【0048】
【発明の効果】
このように本発明によれば、1回のチャックでウエハ外周の傾斜面及び周側面とノッチとを研磨することができるため、チャックによる傷の発生を極力抑えることができ、また、その研磨に際してウエハを傾斜させる必要がないため、装置の構造が簡単であり、さらに、ウエハの傾斜面と周側面とを研磨部材の作業面を線接触させて研磨するようにしているため、研磨効率が非常に良く、短時間でそれらの研磨を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の研磨装置におけるウエハと各研磨部材との位置関係を概略的に示す平面図である。
【図2】図1におけるA−A線に沿った断面図で、傾斜面用研磨系の構成を示すものである。
【図3】図1におけるB−B線に沿った断面図で、傾斜面用研磨系の構成を示すものである。
【図4】図1におけるC−C線に沿った断面図で、ノッチ用研磨系の構成を示すものである。
【図5】図4の側面図である。
【図6】ノッチの研磨時における研磨部材の動作を概略的に説明するための側面図である。
【図7】本発明の第2実施例における傾斜面用研磨系の断面図である。
【図8】本発明の第2実施例における周側面用研磨系の断面図である。
【図9】Aは研磨対象であるウエハの平面図、Bはその拡大側面図である。
【符号の説明】
1 ウエハ
2a,2b 傾斜面
3 周側面
4 ノッチ
L 軸線
10A,10B 研磨装置
12 チャック手段
13a,13b 傾斜面用研磨部材
14 周側面用研磨部材
15 ノッチ用研磨部材
22,42 作業面
26,43 送り機構
27,44 リニアガイド機構
28,45 荷重手段
74,91 モーター
78 第1ガイド機構
79 荷重手段
80 第2ガイド機構
82,90 レール
83 支持テーブル
86 駆動手段

Claims (4)

  1. 半導体ウエハの両面外周の面取り加工された傾斜面と、これら両傾斜面間に位置する周側面と、外周の一部に形成されたノッチとを研磨するための外周研磨装置であって、
    上記ウエハをチャックして、ノッチの研磨時には定位置において非回転状態に保持し、傾斜面及び周側面の研磨時には定位置において軸線の回りに回転させるチャック手段、
    弧状の作業面をそれぞれ有し、各々の軸線をウエハの軸線に対して傾斜させることにより、上記作業面がウエハの表面側の傾斜面に線接触するように配設された第1傾斜面用研磨部材と、裏面側の傾斜面に線接触するように配設された第2傾斜面用研磨部材、
    弧状の作業面を有し、軸線をウエハの軸線と平行に向けることにより、上記作業面がウエハの周側面に線接触するように配設された周側面用研磨部材、
    上記ウエハの軸線と直交する軸線の回りに回転自在なるように配設され、研磨時に外周部が上記ノッチに嵌合、当接するディスク形のノッチ用研磨部材、
    上記ノッチ用研磨部材を駆動回転させるためのモーター、
    上記ノッチ用研磨部材をウエハの半径方向に変移自在なるように支持する第1ガイド機構、
    上記ノッチ用研磨部材をウエハの軸線に沿う方向に移動自在なるように支持する第2ガイド機構、
    ノッチの研磨時に上記ノッチ用研磨部材をウエハに当接する方向に一定の力で常時付勢する荷重手段、
    ノッチの研磨時に、ウエハの半径方向に変移自在なるように支持されかつ上記荷重手段で該ウエハに当接する方向に一定の力で付勢された状態の上記ノッチ用研磨部材を、該ウエハの軸線に沿う方向に移動させることにより、該ノッチ用研磨部材に上記ノッチとの接触点を支点とする揺動的な変移を生じさせる駆動手段、
    を有することを特徴とする半導体ウエハの外周研磨装置。
  2. 請求項1に記載の研磨装置において、
    上記第1ガイド機構が、装置の機体に設けられたレールと、このレール上をウエハの半径方向に移動自在の支持テーブルと、この支持テーブルをウエハから離反する方向に移動させるための駆動手段とを有していて、上記支持テーブルに上記荷重手段が、該支持テーブルをウエハに接近する方向に付勢するように連結されており、
    上記第2ガイド機構が、上記支持テーブルに設けられたレールと、このレール上をウエハの軸線に沿う方向に移動自在の支持フレームと、この支持フレームを移動させるための上記駆動手段とを有していて、この駆動手段が上記支持テーブル上に設置されると共に、上記支持フレームに上記ノッチ用研磨部材と該研磨部材を駆動する上記モーターとが支持されている、
    ことを特徴とする研磨装置。
  3. 請求項1又は2に記載の研磨装置において、上記各傾斜面用研磨部材及び周側面用研磨部材がそれぞれ、送り機構によって自身の軸線と平行方向に移動可能なるように支持されると共に、ガイド機構によって自身の軸線と直角方向に移動自在なるように支持され、且つ、荷重手段によってウエハに当接する方向に一定の力で常時付勢されていることを特徴とする研磨装置。
  4. 半導体ウエハの両面外周の面取り加工された傾斜面と、これら両傾斜面間に位置する周側面と、外周の一部に形成されたノッチとを研磨するための外周研磨方法であって、
    上記ウエハをチャック手段にチャックさせ、定位置において非回転状態に保持させる工程、
    ディスク形をしたノッチ用研磨部材を、上記ウエハの半径方向に変移自在なるように支持させると共に荷重手段により該ウエハに当接する方向に一定の力で常時付勢させた状態で、上記ウエハの軸線と直交する軸線の回りに回転させながら該研磨部材の外周部を上記ノッチに嵌合、当接させ、その状態で該研磨部材を駆動手段でウエハの軸線方向に移動させることにより、上記荷重手段による付勢力の作用で該研磨部材をノッチとの接触点を支点として揺動的に変移させながら上記ノッチを研磨する工程、
    上記ノッチ用研磨部材をウエハから離間させる工程、
    上記ウエハをチャック手段で定位置において軸線の回りに回転させる工程、
    弧状の作業面を備えた第1及び第2の傾斜面用研磨部材をそれぞれウエハの軸線に対して傾斜させることにより、第1傾斜面用研磨部材の作業面をウエハの表面側の傾斜面に線接触させると共に、第2傾斜面用研磨部材の作業面をウエハの裏面側の傾斜面に線接触させ、さらに、弧状の作業面を備えた周側面用研磨部材をウエハの軸線と平行に向けることにより、上記作業面をウエハの周側面に線接触させ、これらの各研磨部材によってウエハの両面の傾斜面と周側面とを研磨する工程、
    を有することを特徴とする半導体ウエハの外周研磨方法。
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