JP4416958B2

JP4416958B2 - 半導体ウエハの外周研磨装置及び研磨方法

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Publication number: JP4416958B2
Application number: JP2001108642A
Authority: JP
Inventors: 守駿二箱; 大志西; 野憲明水
Original assignee: SpeedFam Co Ltd
Current assignee: SpeedFam Co Ltd
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP2002307276A

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

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。
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。
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。
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。