JPH0590234A - 半導体ウエーハの端面研摩方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウェーハの端面を液状の研摩剤を供給
しながら円形研摩板に接触させて表面粗さを均一に鏡面
研摩して該半導体ウェーハの端面への塵埃の付着を防止
し、半導体素子の製作時における塵埃の影響を低下させ
て半導体チップの歩留りを向上させる。 【構成】 コンピュータにより回転サーボ機構と直進サ
ーボ機構とを２軸制御して液状の研摩剤を滴下しながら
半導体ウェーハの端面を回転する円形研摩板の外周部に
形成された略Ｖ字型の溝部と常に所定の一定圧力で、か
つ接触時間を一定に制御して接触させて研摩する構成を
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハの端面
（本明細書では半導体ウェーハの外周部を端面と呼ぶ）
研摩方法及び装置に係り、特に半導体ウェーハの端面を
液状の研摩剤を供給しながら円形研摩板によって鏡面研
摩して該半導体ウェーハの端面への塵埃の付着を防止
し、ＩＣ等の電子部品製作時における塵埃の影響を低下
させて半導体チップの歩留りの向上と生産性の大幅な向
上を図った半導体ウェーハの端面研摩方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハは、薄い円板状の半導体
の総称であり、通常円柱状に精製された単体結晶母材か
ら円板状に切り出され、その一表面は鏡面研摩され、種
々の半導体素子がその表面上にエッチング法などにより
形成されるものである。半導体ウェーハでは、例えばそ
の寸法は、直径１０〜４００ｍｍΦ、厚さ２００μｍ〜
１０ｍｍの薄い円板状のものであり、円周方向の方位を
容易に合わせ易くするため、外周部、即ち端面の一部を
直線状に研削していわゆるオリエンテーションフラット
を形成する。

【０００３】一方、半導体ウェーハの表面上に微細な加
工を行う際に問題となるのは、半導体ウェーハの表面や
外周面より発生する塵埃であり、半導体ウェーハの外周
面がシャープであると塵埃が多くなる。そこで外周面に
形成されるオリエンテーションフラットの直線部と外周
面との接続面を円弧状に形成すること、及び外周面の表
面粗さを小さくすることは塵埃の発生を防止する上で有
効な手段となる。

【０００４】また半導体ウェーハの直径やオリエンテー
ションフラットを正確な寸法に加工することは、次工程
の微細加工時の位置合わせ時間を短縮することができる
結果となるので高精度の研削加工が要求される。

【０００５】従来半導体ウェーハの外周部及びオリエン
テーションフラットの加工は倣いマスタ方式又はＮＣ研
削機を用いて回転砥石により加工していたが，該従来の
加工方法によると図５に示すように半導体ウェーハ１の
端面１ａの粗さは回転砥石の粗さによって決まり、顕微
鏡的に見るとかなり多くの凹凸があり、該凹部に塵埃２
が付着してエッチング法などによりその表面上に半導体
素子を製作する際に表面部１ｂに付着して半導体素子の
性能を劣化させる欠点があった。この問題は、近年益々
集積度が上がりパターンの線幅が更に細くなる傾向にあ
るため歩留りを向上させて生産性を向上させる上で深刻
な問題となっている。

【０００６】回転砥石による加工でも、粒度を♯１５０
０〜３０００とすることにより、ある程度までは表面粗
さを小さくすることもできるが、すぐに回転砥石の表面
が目詰まりを起こし、その都度回転砥石をドレッシング
しなければならず、生産効率を向上させる上で大きな障
害となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、半導体ウェーハの端面を液状の研
摩剤を滴下しながら回転する円形研摩板の外周部に形成
された略Ｖ字型の溝部と接触させて研摩することによっ
て半導体ウェーハの端面を表面粗さの非常に小さな鏡面
状に仕上げることができるようにすることであり、また
これによって半導体ウェーハの端面への塵埃の付着を防
止し、ひいては半導体素子の製作歩留りを大幅に向上さ
せることである。

【０００８】また他の目的は、入力装置から入力した手
順に従って、コンピュータにより回転サーボ機構と直進
サーボ機構とを制御して半導体ウェーハの端面を円形研
摩板に接触させて研摩することによって、半導体ウェー
ハ取付け用の回転軸の２軸制御のみで、オリエンテーシ
ョンフラット等により半導体ウェーハの端面の形状が部
分的に変化しても、常に所定の一定圧力で半導体ウェー
ハの端面を研摩できるようにし、また半導体ウェーハの
全周にわたり半導体ウェーハの端面と円形研摩板との接
触時間を一定に制御して研摩できるようにすることであ
り、またこれによって半導体ウェーハの端面の表面粗さ
を均一に、かつ極めて滑らかな面に鏡面研摩することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】要するに本発明方法（請
求項１）は、駆動装置により回転駆動される円形研摩板
の外周部に形成された略Ｖ字型の溝部に半導体ウェーハ
の端面を回転させながら所定の圧力で接触させると共に
前記研摩板と前記半導体ウェーハとの接触部に液状の研
摩剤を滴下して前記半導体ウェーハの前記端面を鏡面研
摩することを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明装置（請求項２）は、外周部
に複数の略Ｖ字型の溝部が形成され回転駆動機構により
回転する円形研摩板と、ワーク取付け台に装着され回転
する半導体ウェーハの端面を前記円形研摩板に所定の圧
力で接触させて研摩するように前記半導体ウェーハの移
動を制御するサーボ機構と、前記円形研摩板と前記半導
体ウェーハの端面との接触する研摩加工部に望んで配設
され液状の研摩剤を滴下する研摩剤供給装置とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明装置（請求項３）は、外周部
に複数の略Ｖ字型の溝部が形成された円形研摩板と、該
円形研摩板の回転駆動機構と、ワーク取付け台と、該ワ
ーク取付け台を回転させる回転サーボ機構と、前記ワー
ク取付け台を前記円形研摩板に対して近づけ、又は遠ざ
ける直進サーボ機構と、少なくとも前記円形研摩板の半
径又は直径と前記ワークの半径又は直径、該ワークのオ
リエンテーションフラットの直線部の長さ及びその両側
の円弧部の曲率半径とを入力操作しうる入力装置と、前
記ワークに対して前記円形研摩板が接触しながら公転す
る場合の該円形研摩板の回転中心の描く軌跡と前記ワー
クの中心との距離を該ワークの回転角に対する関数とし
てその演算プログラムを記憶し前記回転サーボ機構と前
記直進サーボ機構と前記入力装置とに電気的に接続され
たコンピュータと、研摩加工部に望んで配設され液状の
研摩剤を滴下する研摩剤供給装置とを備え、該研摩剤供
給装置から前記液状の研摩剤を供給しながら前記コンピ
ュータにより前記回転サーボ機構及び前記直進サーボ機
構を制御して前記略Ｖ字型の溝部に前記ワークの前記端
面を接触させて該端面を鏡面研摩することを特徴とする
ものである。

【００１２】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。図１から図３を参照して、本発明に係る半導体ウ
ェーハの端面研摩装置１０は、円形研摩板１１と、回転
駆動機構１２と、ワーク取付け台１３と、回転サーボ機
構１４と、直進サーボ機構１５と、入力装置１６と、コ
ンピュータ１８と、研摩剤供給装置１９とを備えてい
る。

【００１３】円形研摩板１１は、例えばウレタン樹脂を
主成分として６５〜９０％含有し、これに硬化剤を１０
〜２０％及び発砲剤を２〜５％混合して円板状に成形し
たものであって、直径１６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ程度の
大きさで、その硬度はゴム硬度で９５°、回転アンバラ
ンス量は、０．３ｇｍｍ以下とされて高速回転に耐え得
るようになっている。また外周部１１ａには、幅略０．
８ｍｍのＶ字溝１１ｂが多数形成され、該円形研摩板１
１は回転軸２０にナツト２１により取り外し可能に固定
されている。

【００１４】回転駆動機構１２は、電動モータ２２と、
該電動モータ２２の回転軸２２ａに固定されたプーリ２
３と、該プーリ２３及び回転軸２０に固定されたプーリ
２５とに巻掛けられたベルト２６とからなり、電動モー
タ２２の回転により円形研摩板１１が例えば矢印Ａ方向
に回転するように構成されている。

【００１５】ワーク取付け台１３は、半導体ウェーハ２
８を取り付けて加工するためのものであって、上面に図
示しないエア吸引穴が形成されており、該エア吸引穴
は、真空ポンプ（図示せず）に連通接続され、該真空ポ
ンプの作用によりエアがエア吸引穴から吸引されて半導
体ウェーハ２８を吸着して固定するようになっている。
また、ワーク取付け台１３には、半導体ウェーハ２８の
回転中心とワーク取付け台１３の回転中心とを合わせる
ための図示しない芯出し機構が設けられている。

【００１６】またワーク取付け台１３は、Ｙ軸方向の移
動台２９に固定された支持円筒３０により回動自在に支
持されており、移動台２９と共にＹ軸方向に摺動自在に
構成されている。

【００１７】回転サーボ機構１４は、ワーク取付け台１
３を矢印Ｂ方向に回転させるためのものであって、例え
ばＤＣサーボモータ３１を用い、該ＤＣサーボモータ３
１の回転軸３１ａをワーク取付け台１３に直結して構成
され、コンピュータ１８に電線３２により電気的に接続
されている。

【００１８】直進サーボ機構１５は、ワーク取付け台１
３を円形研摩板１１に接近又は離脱させるように移動さ
せるためのものであって、例えばＤＣサーボモータ３３
の回転軸３３ａに固着した送りねじ３４と、これに螺着
された移動台２９に配設された送りナット３５とから構
成され、送りねじ３４をＤＣサーボモータ３３により正
逆回転させることにより、移動台２９をＹ軸方向に往復
させる（矢印Ｃ又はＤ方向）ように構成されている。ま
た、ＤＣサーボモータ３３もコンピュータ１８に電線３
６により電気的に接続されている。そして送りねじ３４
及び送りナット３５には、例えば精密ボールねじが採用
され、回転軸３１ａの回転方向と矢印Ｃ，Ｄ方向の２軸
制御を行うことができるようになっている。

【００１９】入力装置１６は、少なくとも円形研摩板１
１の直径と、半導体ウェーハ２８の直径又は半径と、オ
リエンテーションフラット２８ａの直線部の長さ及び円
弧部の曲率半径とを入力操作できるようにしたものであ
って、例えば制御箱３８にキーボード３９として取り付
けられ、コンピュータ１８に電線４０により電気的に接
続されている。

【００２０】コンピュータ１８は、回転サーボ機構１４
及び直進サーボ機構１５を制御して半導体ウェーハ２８
の端面２８ｂを研摩するためのものであって、中央演算
装置４１、外部記憶装置４２、入出力装置４３とからな
る公知のコンピュータである。

【００２１】研摩剤供給装置１９は、液状の研摩剤４４
を円形研摩板１１と半導体ウェーハ２８の接触する研摩
加工部に供給するためのものであって、該研摩加工部に
臨んで配設されており、図示しない供給ポンプにより圧
送される研摩剤４４をノズル４５から滴下して供給する
ように構成されている。

【００２２】そして本発明に係る方法（請求項１）は、
駆動装置１２により回転駆動される円形研摩板１１の外
周部１１ａに形成された略Ｖ字型の溝部１１ｂに半導体
ウェーハ２８の端面２８ｂを回転させながら所定の圧力
で接触させると共に円形研摩板１１と半導体ウェーハ２
８との接触部に液状の研摩剤４４を滴下して半導体ウェ
ーハ２８の端面２８ｂを鏡面研摩する方法である。

【００２３】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図１及び図２におい
て、半導体ウェーハ２８をワーク取付け台１３に載せ、
図示しない真空ポンプを作動させて図示しないエア吸引
穴から空気を吸引して半導体ウェーハ２８を吸着して取
付け台１３に固定する。

【００２４】そして、図示しない芯出し機構により半導
体ウェーハ２８の回転中心とワーク取付け台１３の回転
中心とを合わせて芯出しし、半導体ウェーハ２８の取付
けを完了する。

【００２５】作業の開始に当たっては、少なくとも円形
研摩板１１の直径と、半導体ウェーハ２８の直径又は半
径と、オリエンテーションフラット２８ａの直線部の長
さ及び円弧部の曲率半径とを入力装置１６から入力す
る。

【００２６】次いで電動モータ２２を回転させ、該回転
運動を回転軸２２ａに固定されたプーリ２３、ベルト２
６、プーリ２５を介して円形研摩板１１に伝達して該円
形研摩板１１を矢印Ａ方向に回転させる。

【００２７】コンピュータ１８からの制御信号によりＤ
Ｃサーボモータ３１が低速で回転を開始し、回転軸３１
ａを介してワーク取付け台１３及び半導体ウェーハ２８
を矢印Ｂ方向に回転させる。

【００２８】また図示しない供給ポンプを作動させて液
状の研摩剤４４を圧送し、ノズル４５から滴下させて円
形研摩板１１と半導体ウェーハ２８の接触する研摩加工
部に供給する。なお液状の研摩剤４４としては、例えば
クーラント剤に研摩粒を混合したものが用いられる。

【００２９】ＤＣサーボモータ３１による半導体ウェー
ハ２８の回転角は、コンピュータ１８にフィードバック
され、コンピュータ１８に予め記憶された所定の手順に
より半導体ウェーハ２８と円形研摩板１１との距離が演
算され、該演算結果を制御信号としてＤＣサーボモータ
３３に送出して駆動し、送りねじ３４を回転させて送り
ナット３５の作用により移動台２９を矢印Ｃ方向に移動
させて半導体ウェーハ２８の端面２８ｂと円形研摩板１
１のＶ字溝１１ｂとを接触させて研摩を開始する。

【００３０】そして半導体ウェーハ２８は、回転サーボ
機構１４によって少しずつ回転し、該回転はコンピュー
タ１８にフィードバックされて刻々半導体ウェーハ２８
と円形研摩板１１との距離が演算され、該演算結果の制
御信号が直進サーボ機構１５のＤＣサーボモータ３３に
送出され、送りねじ３４を正確に回転させて半導体ウェ
ーハ２８の外形形状に沿って矢印Ｃ又はＤ方向に移動さ
せ、常に適切な所定の一定圧力で半導体ウェーハ２８と
円形研摩板１１とを接触させながら研摩する。

【００３１】上記した如く、半導体ウェーハ２８を回転
サーボ機構１４により回転させながら直進サーボ機構１
５によって円形研摩板１１に接近又は離脱するように２
軸制御して適切な所定の一定圧力で半導体ウェーハ２８
の端面２８ｂに接触させると共に、半導体ウェーハ２８
の全周にわたって円形研摩板１１との接触時間も均一と
なるように制御して鏡面研摩するので、半導体ウェーハ
２８の端面２８ｂはその全周が０．１μｍｍ程度の極め
て細かい、均一な表面粗さに研摩することができる。

【００３２】また研摩剤として液状の研摩剤４４を用い
るので、固形研摩剤に見られるような不均一な研摩がな
されることはなく、更に研摩剤の粒度を小さくしても円
形研摩板１１の表面が目詰まりすることもないので、極
めて均一な鏡面研摩を効率よく行うことができる。

【００３３】図４を参照して、半導体ウェーハ２８の端
面２８ｂが均一に鏡面研摩されているので、塵埃４４
は、端面２８ｂに付着しにくく、また付着しても簡単な
洗浄などにより容易に矢印Ｅ方向に流すなどして除去す
ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、上記のように半導体ウェーハ
の端面を液状の研摩剤を滴下しながら回転する円形研摩
板の外周部に形成された略Ｖ字型の溝部と接触させて研
摩することによって半導体ウェーハの端面を表面粗さの
非常に小さな鏡面状に仕上げることができる効果があ
り、またこの結果半導体ウェーハの端面への塵埃の付着
を防止でき、ひいては半導体素子の製作歩留りを大幅に
向上させることができる効果がある。

【００３５】また入力装置から入力した手順に従って、
コンピュータにより回転サーボ機構と直進サーボ機構と
を制御して半導体ウェーハの端面を円形研摩板に接触さ
せて研摩するようにしたので、半導体ウェーハ取付け用
の回転軸の２軸制御のみで、オリエンテーションフラッ
ト等により半導体ウェーハの端面の形状が部分的に変化
しても、常に所定の一定圧力で半導体ウェーハの端面を
研摩でき、また半導体ウェーハの全周にわたり半導体ウ
ェーハの端面と円形研摩板との接触時間を一定に制御し
て研摩できる効果があり、またこの結果半導体ウェーハ
の端面の表面粗さを均一に、かつ極めて滑らかな面に鏡
面研摩することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図４は本発明の実施例に係り、図１は
半導体ウェーハの端面研摩装置の全体斜視図である。

【図２】半導体ウェーハの端面研摩装置の部分縦断面正
面図である。

【図３】半導体ウェーハの端面が研摩される状態を示す
要部拡大図である。

【図４】半導体ウェーハの端面への塵埃の付着が防止さ
れる状態を示す要部拡大図である。

【図５】従来例に係り、大きな表面粗さの半導体ウェー
ハの端面の凹凸部に塵埃が付着する状態を示す要部拡大
図である。

【符号の説明】

１０ 半導体ウェーハの端面研摩装置 １１ 円形研摩板 １１ａ 外周部 １１ｂ Ｖ字型の溝部 １２ 回転駆動機構 １３ ワーク取付け台 １４ 回転サーボ機構 １５ 直進サーボ機構 １６ 入力装置 １８ コンピュータ １９ 研摩剤供給装置 ２８ 半導体ウェーハ ２８ａ オリエンテーションフラット ２８ｂ 端面 ４４ 研摩剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置により回転駆動される円形研摩
   板の外周部に形成された略Ｖ字型の溝部に半導体ウェー
   ハの端面を回転させながら所定の圧力で接触させると共
   に前記円形研摩板と前記半導体ウェーハとの接触部に液
   状の研摩剤を滴下して前記半導体ウェーハの前記端面を
   鏡面研摩することを特徴とする半導体ウェーハの端面研
   摩方法。
2. 【請求項２】 外周部に複数の略Ｖ字型の溝部が形成さ
   れ回転駆動機構により回転する円形研摩板と、ワーク取
   付け台に装着され回転する半導体ウェーハの端面を前記
   円形研摩板に所定の圧力で接触させて研摩するように前
   記半導体ウェーハの移動を制御するサーボ機構と、前記
   円形研摩板と前記半導体ウェーハの端面との接触する研
   摩加工部に臨んで配設され液状の研摩剤を滴下する研摩
   剤供給装置とを備えたことを特徴とする半導体ウェーハ
   の端面研摩装置。
3. 【請求項３】 外周部に複数の略Ｖ字型の溝部が形成さ
   れた円形研摩板と、該円形研摩板の回転駆動機構と、ワ
   ーク取付け台と、該ワーク取付け台を回転させる回転サ
   ーボ機構と、前記ワーク取付け台を前記円形研摩板に対
   して近づけ、又は遠ざける直進サーボ機構と、少なくと
   も前記円形研摩板の半径又は直径と前記ワークの半径又
   は直径、該ワークのオリエンテーションフラットの直線
   部の長さ及びその両側の円弧部の曲率半径とを入力操作
   しうる入力装置と、前記ワークに対して前記円形研摩板
   が接触しながら公転する場合の該円形研摩板の回転中心
   の描く軌跡と前記ワークの中心との距離を該ワークの回
   転角に対する関数としてその演算プログラムを記憶し前
   記回転サーボ機構と前記直進サーボ機構と前記入力装置
   とに電気的に接続されたコンピュータと、研摩加工部に
   臨んで配設され液状の研摩剤を滴下する研摩剤供給装置
   とを備え、該研摩剤供給装置から前記液状の研摩剤を供
   給しながら前記コンピュータにより前記回転サーボ機構
   及び前記直進サーボ機構を制御して前記略Ｖ字型の溝部
   に前記ワークの前記端面を接触させて該端面を鏡面研摩
   することを特徴とする半導体ウェーハの端面研摩装置。
4. 【請求項４】 前記円形研摩板は、ウレタン樹脂６５乃
   至９０％、硬化剤１０乃至２０％及び発砲剤２乃至５％
   の成分から構成されたものであることを特徴とする請求
   項２又は３に記載の半導体ウェーハの端面研摩装置。