JPH0761601B2 - ウエハの鏡面加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ウエハの周縁部の面取部分を鏡面加工
するための鏡面加工方法に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、シリコンウエハなどの半導体ウエハは、エッジ
のチッピング防止やエピタキシャル成長時のクラウン防
止などのために、通常その周縁部が面取り加工される。

上記面取り加工は、ダイヤモンド砥石で研削することに
より行われるが、その研削後に加工歪層が残り易く、こ
のような加工歪層が残っていると、デバイスプロセスに
おいて熱処理を繰り返したときに結晶欠陥が発生するこ
とがある。

そこで、通常は、上記加工歪層をエッチングにより除去
するようにしてしているが、エッチング処理した表面
は、波状あるいはうろこ状の凹凸となって汚れが残り易
く、このような汚れが面取部に少しでも残っていると、
デバイスプロセスにおいてウエハ全体にその汚れが拡散
し、該ウエハの特性を劣化させることになる。

従って、ウエハの精度向上を図るためには、上記面取部
の汚れを除去することが非常に重要であり、特に、LSI
の高集積化が進む現在では、上記汚れを除去する必要性
は大きい。

而して、このようなウエハにおける面取部の汚れは、該
面取部を鏡面加工することによって除去することができ
るが、従来、ウエハの面取部を確実且つ均一に鏡面加工
する方法は知られておらず、このような方法の出現が望
まれていた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、ウエハの面取部を確実且つ均一に鏡面
加工することのできる簡単な構成の鏡面加工方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の鏡面加工方法は、外
周部を面取り加工された円板形のウエハをチャックテー
ブルに保持させる工程、上記ウエハを該ウエハの軸線の
回りに回転させる工程、直線的な移動により接離自在な
るように支持された研磨ドラムとウエハとを、鉛直に吊
り下げられたウエイトの付勢力で当接させ、回転する研
磨ドラムでウエハの面取部を研磨する工程、上記研磨ド
ラムを該研磨ドラムの軸線方向に移動させることにより
ウエハとの当接位置を変える工程、を有することを特徴
とするものである。

［作用］ ウエハがチャックテーブル上に供給されると、該ウエハ
はチャック手段によってテーブル上に保持され、軸線の
回りに回転せしめられる。

そして、回転する研磨ドラムが上記ウエハの面取部に当
接し、該研磨ドラムにより面取部の鏡面加工が行われ
る。このとき、研磨ドラムを軸線方向に移動させてウエ
ハとの当接位置を変えることにより、該研磨ドラムの偏
摩耗が防止される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示す鏡面加工装置は、ウエハ１の加工から供給
及び取り出しまでを自動化したものであって、表裏両面
共に周縁部を面取り加工されたウエハ１（第４図参照）
の外周部を鏡面加工する加工部２と、該加工部２に未加
工ウエハを供給するローダー部３と、加工部２から加工
済ウエハ１を取り出すアンローダー部４と、これら各部
2,3,4を所定のプログラムに従って自動制御する制御手
段（図示せず）とによって構成されている。

上記加工部２は、ウエハ１の表面及び裏面の面取部1a,1
b（第４図参照）を鏡面加工する第１及び第２の２つの
面取部加工機構6,7と、ウエハ１の周側面1c（第４図参
照）を鏡面加工する周側面加工機構８と、上記第１及び
第２の面取部加工機構6,7間にあって第１の面取部加工
機構６で加工されたウエハ１を表裏反転させて第２の面
取部加工機構７に供給するウエハ反転機構９と、第２の
面取部加工機構７と周側面加工機構８と間にあって第２
の面取部加工機構７からウエハ１を周側面加工機構８に
供給する搬送アーム10とで構成されており、それらの具
体的構成は次の通りである。

まず、互いに同一構成を有する第１及び第２の面取部加
工機構6,7について説明すると、第２図において、機台1
3上に設けられた軸受部材14には、ヒンジ15によってテ
ーブル支持部材16が傾斜角度を調節自在に支持され、こ
のテーブル支持部材16上に、ウエハ１を保持するチャッ
クテーブル17が傾斜する軸線の回りに回転自在に支持さ
れており、該チャックテーブル17の駆動軸17aは、タイ
ミングプーリ18及びタイミングベルトを介してモータ等
の駆動源20に連結され、例えば１〜10rpm程度の低速度
で駆動されるようになっている。そして、該チャックテ
ーブル17の上面には、ウエハ１をバキュウムチャックす
るチャック手段が設けられ、このチャック手段が、駆動
軸17a中を貫通する吸引管21を通じて図示しない吸引ポ
ンプに連結されている。

また、上記機台13上にはスライドレール23に沿ってシリ
ンダ24により摺動されるスライドテーブル25を有してお
り、このスライドテーブル25には、摺動部分にエアを介
在させることによって摺動抵抗を小さくしたエアスライ
ド機構26を介して研磨ドラム取付部材27がチャックテー
ブル17の方向に移動自在に取り付けられ、該研磨ドラム
取付部材27の先端には、螺子棒28を駆動することによっ
て該螺子棒28に螺合されたブラケット29を案内杆30に沿
って昇降させる昇降用モーター31が取り付けられてお
り、該ブラケット29には、ウエハ１の面取部1a,1bを鏡
面加工する研磨ドラム32が鉛直な軸線の回りに回転自在
に支持されると共に、該研磨ドラム32を駆動するための
ドラム駆動用モーター33が取り付けられている。

上記研磨ドラム32は、円筒形のドラム部材の外面に研磨
布を貼着したものである。

そして、加工時に上記研磨ドラム32をウエハ１の面取部
1a,1bに一定の力で当接させるため、上記スライドテー
ブル25には２つのプーリ35,36が取り付けられ、これら
のプーリ35,36に、一端を研磨ドラム取付部材27の突起2
7aに係止されたロープ37が巻き掛けられると共に、該ロ
ープ37の他端にウエイト38が吊設されており、これによ
って、上記スライドテーブル25がシリンダ24の作動によ
りチャックテーブル17の方へ前進したときに、それがス
トロークエンドに到達する直前に研磨ドラム32がウエハ
１に当接して、研磨ドラム取付部材27がウエイト38を引
き上げながらスライドテーブル25に対して相対的に後退
するように構成され、このとき研磨ドラム取付部材27に
作用するウエイト38の重力によって上記当接力が発生す
るようになっている。この当接力の大きさは、加工条件
によって相違するが、通常は、チャックテーブル17によ
るウエハ１の保持力とのバランスや研磨布の強度等を考
慮し、適当な力に設定される。

また、図示はしていないが、上記研磨ドラム32がウエハ
１に接触する部分には、化学研磨剤の供給ノズルが設け
られ、加工時に該ノズルから化学研磨剤が供給されるよ
うになっている。

次に、上記周側面加工機構８は、第３図に示すように、
チャックテーブル47が機台13に固定のテーブル支持部材
46によって鉛直な軸線の回りに回転するように支持され
ており、従ってその駆動源50が機台13に固定され、タイ
ミングプーリ48a,48b及びタイミングベルト49によって
該駆動源50とチャックテーブル47の駆動軸47aとが連結
されている以外は、上記面取部加工機構6,7のものと実
質的に同一であるから、同一部分に面取部加工機構6,7
のものに30を加えた符号を付してその説明は省略する。

ウエハ反転機構９は、第１図に示すように、チャックテ
ーブル17上にあるウエハ１の両側面を旋回アーム70の先
端の爪の間に挟持させ、その状態で該旋回アーム70をモ
ータ72で軸線の回りに180度回転させることによって該
ウエハ１を反転させ、次のチャックテーブル17に供給す
るようになっている。

また、搬送アーム10は、その先端に吸着手段75を備え、
この吸着手段75でウエハ１を吸着保持して搬送するもの
である。

さらに、加工部２に未加工ウエハ１を供給する上記ロー
ダー部３は、シリンダ80により順次送られて来るキャリ
ヤ81から、多段状に収納されたウエハ１を一枚ずつ取り
出し、それを位置決めガイド83に当接する供給位置まで
搬送するコンベヤ82と、先端に吸着手段を備え、上記供
給位置にあるウエハ１を吸着して第１の面取部加工機構
６のチャックテーブル17に供給する搬送アーム84とで構
成されている。

一方、アンローダー部４は、第１図及び第５図に示すよ
うに、先端に設けられた吸着手段89によって周側面加工
機構８のチャックテーブル47上にあるウエハを取り出す
搬送アーム88と、該搬送アーム88からのウエハ１を受け
取る受け取りコンベヤ90と、該受け取りコンベヤ90から
のウエハ１を純水等の洗浄液を噴射しながら洗浄ブラシ
92によって洗浄する洗浄手段91と、洗浄されたウエハ１
を位置決めガイド94に当接する取出位置まで搬送する搬
出コンベヤ93と、取出位置にあるウエハ１をキャリヤ96
に順次収納する取出アーム95とで構成されており、上記
キャリヤ96は、ウエハ１を収納される毎に順次下降し、
該ウエハ１を水槽97中に浸漬させて乾燥を防止するよう
になっている。

次に、上記構成を有する鏡面加工装置の作用について説
明する。

搬送アーム84によってローダー部３からウエハ１が第１
の面取部加工機構６のチャックテーブル17上に供給され
ると、該ウエハ１はチャック手段によって該チャックテ
ーブル17上に吸着、保持され、該チャックテーブル17は
傾斜する軸線の回りで回転を開始する。同時に、研磨ド
ラム32も回転を開始する。このとき、チャックテーブル
17の傾斜角度は、ウエハ１の面取り角θ（第４図参照）
に合わせて調整されていることは言うまでもない。

続いて、シリンダ24の作動によりスライドテーブル25が
前進し、第２図に鎖線で示すように研磨ドラム32がウエ
ハ１の面取部1aに当接し、該面取部1aの鏡面加工が行わ
れる。このとき研磨ドラム32を面取部1aに押し付ける力
は、ウエイト38によって生じる。即ち、スライドテーブ
ル25が前進してストロークエンドに到達する直前に上記
研磨ドラム32がウエハ１に当接し、取付部材27がウエイ
ト38を引き上げながらエアスライド機構26によりスライ
ドテーブル25に対して相対的に後退するため、このとき
取付部材27に作用するウエイト38の重力に応じた作用力
によって研磨ドラム32が面取部1aに押し付けられること
になる。

而してこのように、研磨ドラム32をウエハに押し付ける
に当り、取付部材27をエアスライド機構26によって支持
させる方式は、ウエハが円形でない場合、例えばその側
面にオリエンテーションフラットが１つまたは複数形成
されている場合でも、該ウエハに倣って研磨ドラム32を
確実に当接させることができ、従って、ウエハの形状に
拘らずその鏡面加工を可能にする。

また、上記研磨ドラム32がウエハ１に当接する直前に
は、それらの当接部にノズルを通じて化学研磨剤が供給
され、該化学研磨剤の供給下において上記鏡面加工が行
われる。

上記鏡面加工中に、研磨ドラム32が一部分でウエハと当
接することによって偏摩耗するのを防止するため、モー
タ49によって該研磨ドラム32をゆっくりと上下動させて
もよく、あるいは、一つのウエハ１の加工中は該研磨ド
ラム32を上下方向には停止させておき、ウエハ１を交換
する毎に少しづつ上昇または下降させてウエハとの当接
位置を変えるようにしてもよい。

かくして第１の面取部加工機構６による一方の面取部1a
の鏡面加工が終ると、ウエハ１は、ウエハ反転機構９に
より表裏反転されて第２の面取部加工機構７のチャック
テーブル17上に供給され、この第２の面取部加工機構７
によって上記第１の面取部加工機構６の場合と同様にし
て面取部1bが鏡面加工される。

次に、２つの面取部1a,1bが鏡面加工されたウヘハ１
は、搬送アーム10によって周側面加工機構８におけるチ
ャックテーブル47上に供給され、上記面取部加工機構6,
7の場合と同様にしてその周側面1cが鏡面加工される。

そして、２つの面取部1a,1b及び周側面1cの鏡面加工が
終了したウエハ１は、アンローダー部４における搬送ア
ーム88によって受け取りコンベヤ90上に載置され、その
搬送途中で純水等の洗浄液を噴射されながら洗浄ブラシ
92によって洗浄されたあと、搬送コンベヤ93に受け渡さ
れて位置決めガイド94に当接する取出位置まで送られ、
取出アーム95により取り出されてキャリヤ96に収納さ
れ、該キャリヤ96の下降によって水槽97中に浸漬される なお、上記説明では、１枚のウエハの鏡面加工が終了す
るまでの工程を述べたが、各加工部には次々に新しいウ
エハが供給され、それらが各加工部において一斉に所定
の鏡面加工を施されるものであることは言うまでもな
い。

［発明の効果］ このように、本発明によれば、ウエハの面取部を研磨ド
ラムで簡単且つ確実に鏡面研磨することができ、しか
も、研磨ドラムをウエハの面取部に直線的な移動によっ
て当接させるようにしたので、上記研磨ドラムとウエハ
の面取部とを、それらの相対角度を変えることなく常に
一定の当接力で平行に当接させることができ、このた
め、面取部全面を確実且つ均一に鏡面研磨することが可
能となり、ウエハとの相対角度や当接力が変化すること
による研磨むらを確実に防止して、高精度の研磨を行う
ことができる。従って、例えば、径の異なるウエハを鏡
面研磨する場合や、ウエハが位置ずれした状態でチャッ
クテーブルに保持されている場合、外周の一部に直線部
（オリエンテーションフラット）を有するウエハを研磨
する場合等において、ウエハと研磨ドラムとの相対的な
位置関係が変化した場合であっても、研磨ドラムを一定
の当接力で面取部に平行に当接させることが可能となっ
て、むらのない研磨を行うことができる。

しかも、上記研磨ドラムとウエハとをウエイトの重力に
よる付勢力で当接させるようにしたことにより、その当
接力をウエイトの増減によって簡単に調節することがで
きるばかりでなく、付勢手段としてばねを使用する場合
のような、ばね力の劣化に伴う付勢力の低下や、伸縮長
さの変化による当接力の変化、シリンダを使用する場合
のような過加圧によるウエハの破損、といった不都合を
確実になくすことができる。

また、研磨加工時に、研磨ドラムを軸線方向に移動させ
てウエハとの当接位置を変えるようにしたことにより、
研磨ドラムの偏摩耗を防止して均質な加工を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図及び第
３図それぞれ第１図における要部拡大正面図、第４図は
ウエハの側面図、第５図はアンローダー部の構成を概略
的に示す正面図である。 １……ウエハ、1a,1b……面取部 17……チャックテーブル、32……研磨ドラム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部を面取り加工された円板形のウエハ
   をチャックテーブルに保持させる工程、 上記ウエハを該ウエハの軸線の回りに回転させる工程、 直線的な移動により接離自在なるように支持された研磨
   ドラムとウエハとを、鉛直に吊り下げられたウエイトの
   付勢力で当接させ、回転する研磨ドラムでウエハの面取
   部を研磨する工程、 上記研磨ドラムを該研磨ドラムの軸線方向に移動させる
   ことによりウエハとの当接位置を変える工程、 を有することを特徴とするウエハの鏡面加工方法。