JPH10308369A - ノッチ部ポリッシング装置およびその装置に用いる研磨材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置機構が単純で尚且つ加工精度が高く、加
工サイクルの早いノッチ部ポリッシング装置並びにその
装置に用いられる研磨性能に優れ、寿命の長い研磨材を
提供する。 【解決手段】 高速回転する２つの研磨材を平板状の被
研磨物面に対して垂直な同一面上の表裏両面に配置し
て、被研磨物前記と前記研磨材相対移動させながら前記
ノッチ部に当接させて研磨を実施するノッチ部ポリッシ
ング装置および、前記研磨材が複数の硬度の異なる研磨
材を互い違いに積層または放射状に配置した円盤状で、
該円周縁部が外方に向けてテ−パ−状とされ、該円盤状
の研磨材の円周縁部に凸部を設けた形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ−や
液晶硝子等の平板状の硬脆材における位置決め用ノッチ
部を鏡面加工するポリッシング装置およびその装置に用
いる研磨材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の高集積化、大型化および
低コスト化の要求に伴い、使用されるシリコンウェハ等
の大径化が急速に進んでおり、これによって製品の歩留
まりがシリコンウェハ等のパ−ティクルにより左右され
る状況になってきている。

【０００３】このため、これら半導体用シリコンウェハ
等においては、その表面以外の端面外周やそのエッジ部
においてもチッピング防止やエピタキシャル成長時のク
ラウン防止等の目的から、面取り加工および鏡面加工さ
れているが、同様にシリコンウェハ等の位置決め用ノッ
チ部に関しても、上記と同様の理由から鏡面加工するこ
とが必要になってきている。

【０００４】従来、このシリコンウェハ０１のノッチ部
０３に鏡面加工する装置としては、図８（ａ）に示され
るように、シリコンウェハ０１面と垂直面に配置された
円盤状の研磨材（バフ）を高速回転させて前記ノッチ部
０３に当接させ、該ノッチ部０３に沿って該円盤状の研
磨材（バフ）０２をシリコンウェハ０１面と垂直な面上
を上下させることにより実施したり、図８（ｂ）に示さ
れるように、複数の円盤状の研磨材（バフ）０２を研磨
されるシリコンウェハ面に対し複数の異なる垂直面上
に、シリコンウェハ０１面の上方向、横方向、下方向に
配置して、被研磨物であるシリコンウェハ０１のノッチ
部０３を研磨材（バフ）０２の各位置に移動させて、漸
次研磨する装置が使用されている。

【０００５】また、これら研磨装置に使用される円盤状
の研磨材（バフ）０２としては、一般的にクロスや硬質
ウ−ルフェルトなどの軟質研磨材（バフ）および多孔質
プラスチックや繊維質不織布に合成樹脂等を含浸させた
複合シ−トなどの硬質研磨材（バフ）が使用されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来におけるノッチ部の鏡面加工（ポリッシング）装置
では、まず図８（ａ）に示された装置においては、円盤
状の研磨材（バフ）を高速回転させながらシリコンウェ
ハ面と垂直な面上を上下させる必要があることから、上
下の移動距離が大きく、よって移動の精度に加工精度が
依存するため、加工精度を高く保つことが難しいととも
に、移動する軌跡等を研磨材（バフ）の損耗に伴い微妙
に調整する必要があり、これらの制御が非常に難しいと
共に、これら移動手段や調整手段を設ける必要があるた
め、装置自体が複雑な構成となってしまい、よって装置
自体が高価となってしまう。

【０００７】また、図８（ｂ）に示された装置において
は、円盤状の研磨材（バフ）を３個必要とすると共に、
複数回の位置決め動作が必要となるため、加工時間サイ
クルが長くなってしまうし、円盤状の研磨材（バフ）と
の位置合わせ等の調整が、複数の円盤状の研磨材（バ
フ）があるため非常に煩雑であるし、更にはシリコンウ
ェハと各円盤状の研磨材（バフ）の位置合わせを実施す
る高精度の移動、位置合わせ手段が必要になるととも
に、上記図８（ａ）の装置と同様に装置自体が複雑な構
成となり、結果的に装置自体が高価となってしまうとい
う問題点を有していた。

【０００８】また、これら鏡面加工（ポリッシング）装
置に用いられる研磨材（バフ）は上記したように被研磨
物の材質や仕上げ精度により適宜選択されて使用される
が、一般的に軟質研磨材（バフ）は損耗が少ないが、形
状安定性が悪いとともに研磨能力が低く、また硬質研磨
材（バフ）は研磨材（バフ）の損耗が大きいが、形状安
定性が良いとともに研磨能力も高いという特徴を有して
おり、研磨能力と研磨材（バフ）の損耗あるいは形状安
定性を同時に満足できるものは存在しなかった。

【０００９】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、半導体シリコンウエハ−等の位置決め用ノッチ
部を単純な装置構成にて、高精度、高速にて加工するこ
とができるポリッシング装置および研磨能力と研磨材
（バフ）の損耗あるいは形状安定性を同時に高めた該装
置に用いる研磨材（バフ）を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明のノッチ部ポリッシング装置は、ノッチ部を
有する平板状の被研磨物に対して、その平板の平面に垂
直な同一面上に、前記被研磨物の表裏両面側から前記ノ
ッチ部に当接するように２つの回転する研磨材を配置す
るとともに、前記被研磨物と前記研磨材とを被研磨物の
少なくとも厚み方向に相対移動させながら前記被研磨物
と前記研磨材とを当接させることによって前記ノッチ部
を研磨することを特徴としている。この特徴によれば、
被研磨物のノッチ部を表裏から２つの研磨材により同時
に研磨を実施できるためノッチ部の研磨加工を高速にて
実施できるようになる。また両者の相対移動が非常に短
い距離であるため、無駄な移動がなく加工精度を向上す
ることができると共に、装置構成を単純化することがで
きる。

【００１１】本発明のノッチ部ポリッシング装置は、ノ
ッチ部を有する平板状の被研磨物に対して、その平板の
平面に垂直な同一面上に、２つの回転する研磨材を配置
するとともに、前記研磨材の少なくとも１の研磨材の円
周縁部には凸部が形成されており、前記２つの研磨材の
うち少なくとも１つの研磨材の凸部が前記被研磨物の厚
み中心を越えて延びるように研磨材と被研磨物とが配置
されていることを特徴としている。この特徴によれば、
該被研磨物のノッチ部厚み中央部まで研磨材の凸部が到
達することとなり、被研磨物と研磨材を移動することな
く研磨することが可能となる。さらに、ノッチ部の研磨
加工を高速にて実施できるようになるとともに、加工に
伴う移動手段が不要になることから装置をさらに単純化
することが可能となる。

【００１２】本発明のノッチ部ポリッシング研磨材（バ
フ）は、ノッチ部を有する平板状の被研磨物の前記ノッ
チ部を研磨するための回転を与えられる研磨材であり、
前記研磨材は、複数の硬度の異なる研磨材部が互い違い
に積層された円盤状で、前記研磨材の円周縁部が外方に
向かってテ−パ−状とされていることを特徴としてい
る。この特徴によれば、該円盤状の研磨材の円周縁部に
複数の硬度の異なる研磨材部、例えば硬質研磨材部と軟
質研磨材部等が露出することにより、硬軟双方の長所を
生かすことが可能となり、研磨能力と研磨材（バフ）の
損耗を遅らせるばかりか形状安定性が同時に高められ、
研磨材（バフ）の寿命が長く、かつ加工速度も速めるこ
とができる。

【００１３】本発明のノッチ部ポリッシング研磨材（バ
フ）は、前記研磨材が、研磨材中心より放射状に複数の
硬度の異なる研磨材部が配置された円盤状であることが
好ましい。このようにすれば、研磨材がどの円周方向に
対しても同様の硬度を有するようになることから、研磨
材（バフ）の損耗状態が均一化し、結果的に研磨材（バ
フ）の長寿命化が図れる。

【００１４】本発明のノッチ部ポリッシング研磨材（バ
フ）は、前記研磨材の円周縁部に複数の凸部が形成され
ていることが好ましい。このようにすれば、被研磨物の
厚み方向の中心部を、被研磨物と研磨材（バフ）を相対
移動させることなしに加工することが可能となり、よっ
てこれら相対移動手段を省略することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１６】（実施形態１）図１は本実施形態１の上面
外観図を示したものであり、図２は本実施形態１の縁部
外観図を示したものであり、図３は本実施形態１の研磨
部の拡大図を示したものであり、図５（ａ）、図６
（ａ）および図６（ｂ）は本実施形態１に用いた研磨材
（バフ）の形状および構成例を示したものである。

【００１７】まず、本実施形態１のポリッシング装置
は、図１、図２に示されるように、シリコンウェハ１を
搭載し吸着固定するワ−クステ−ジ２は、該ワ−クステ
−ジ２を水平移動させるスライドベ−ス３上に固定され
ており、該ワ−クステ−ジ２の移動終端側には該ワ−ク
ステ−ジ２の終端位置固定の調整を行うストッパ−６が
設けられている。

【００１８】また、前記ワ−クステ−ジ２上面には、研
磨時のシリコンウェハ１の表面を保護するために該シリ
コンウェハ１のノッチ部４（後述する）以外のシリコン
ウェハ１表面を適宜な大きさにて覆うジャマ板５が、シ
リコンウェハ１の表面から離接できる開閉機構並びに位
置合わせ機構を有して設けられており、前記ワ−クステ
−ジ２は上下駆動装置７により上下移動ができるような
垂直移動機構が設けられている。

【００１９】前記スライドベ−ス３の移動終端側には研
磨駆動部８が設けられており、該研磨駆動部８は二つの
研磨材（バフ）１０に回転駆動力を与えるバフ軸駆動モ
−タ−９と円盤上の研磨材（バフ）１０を取付けるバフ
軸１１、および二つの研磨材（バフ）１０とスラリ−を
吐出させるスラリ−ノズル１２から構成されており、該
研磨駆動部８は基台１３に前記二つの研磨材（バフ）１
０が前記ワ−クステ−ジ２上のシリコンウェハ１と垂直
をなす平面上に位置するように固定されている。

【００２０】さらに前記ワ−クステ−ジ２および研磨駆
動部８は図１に示すようにオイルパン１４により囲まれ
た構造となっており、前記スラリ−等を回収、循環でき
るようにスラリ−タンク１５およびスラリ−ポンプ１６
に接続され、前記ワ−クステ−ジ２はシリコンウェハ１
を吸着するための真空ポンプ１７に接続されている。

【００２１】また、前記ワ−クステ−ジ２と研磨駆動部
８の間には、図１および図３に示すように、シリコンウ
ェハ１のノッチ部４の位置を合わせるためのノッチ位置
決めピン１８が所定の位置に設けられており、このノッ
チ位置決めピン１８はノッチ部と嵌合するような形状に
なっているとともに、その下方に位置決めピン上下機構
が設けられている。

【００２２】以下本実施形態１の研磨動作について図３
を用いて説明すると、まず被研磨物であるシリコンウェ
ハ１がワ−クステ−ジ２上にある程度の位置精度をもっ
て配置される。

【００２３】その後、ジャマ板５をシリコンウェハ１に
図３（ａ）に示すようにノッチ部４を露出した状態にな
るように位置合わせを実施して当接させる。

【００２４】その後、前記のようにシリコンウェハ１お
よびジャマ板５が配置されたワ−クステ−ジ２は、スラ
イドベ−ス３により所定の位置に移動されて、前記ノッ
チ部４と前記ノッチ位置決めピン１８を当接させて、正
確なノッチ部４の位置合わせを実施する。

【００２５】位置合わせを実施した後、ノッチ位置決め
ピン１８は前記位置決めピン上下機構により下方に移動
して格納されるとともに、図３（ｂ）に示すように、該
ワ−クステ−ジ２は再度スライドベ−ス３により前記ス
トッパ−６で停止されるまで移動し、ノッチ部４に対し
て高速で回転されている二つの研磨材（バフ）１０が当
接して研磨に適する所定の位置に移動され、スラリ−ノ
ズル１２からスラリ−を吐出させて研磨が開始される。

【００２６】次いで、ワ−クステ−ジ２は上下駆動装置
７により垂直方向に上下されることにより、該ノッチ部
４の厚み中央部に関しても研磨が実施される。

【００２７】本実施形態１に用いた研磨材（バフ）１０
は、図５（ａ）に示されるように、硬質の研磨材２１と
軟質の研磨材２２が交互に積層された構造になってお
り、これら研磨材（バフ）１０は硬質の研磨材２１シ−
トと軟質の研磨材２２シ−トとを接着剤を介して多層に
積層または、前記の硬質または軟質の研磨材自体が接着
剤の役割果たして積層し、該積層されたブロックを積層
方向と垂直な面方向に所定の厚みにスライスしてゼブラ
シ−トを作成し、該ゼブラシ−トを所定の円盤状の大き
さに打ち抜き加工するとともに、その周端部を被研磨物
のノッチ部形状に合わせて、適宜面取り加工されて、テ
−パ−状にされて製作される。

【００２８】このような構成とすることで、実際の研磨
を行う研磨材（バフ）１０の円周縁部には、該研磨材
（バフ）１０が高速にて回転することにより硬質の研磨
材２１と軟質の研磨材２２が現れることになり、よって
硬質および軟質の双方の特性である研磨能力が高くて研
磨の仕上がり精度の高い加工を同時に実現できるととも
に、研磨材（バフ）１０の損耗も硬質と軟質のどちらか
一方が極端に損耗することはないので、損耗の激しい硬
質の研磨材２１のみを用いた場合より大幅に損耗を抑え
ることができ、よって形状安定性に優れた、寿命の長い
研磨材（バフ）１０とすることが可能である。

【００２９】これら上記した硬質の研磨材２１と軟質の
研磨材２２の配置間隔や幅等に関しては本実施形態に限
定されるものではなく、使用する研磨材の硬度や材質等
の特性に応じて適宜に選択されれば良く、さらには本実
施形態においては２種の研磨材を用いたが、硬度や材質
の異なる２種以上の複数の研磨材を用いても同様の効果
を得ることができる。

【００３０】また、これら硬質の研磨材２１と軟質の研
磨材２２の配置構成に関して、図３（ａ）に示された研
磨材（バフ）１０の構成では、研磨材（バフ）１０の中
心からの各方向で研磨材（バフ）１０の硬度に違いが生
じ、形状の安定性に差を生じる可能性があることから、
これら硬度の違いをなくすために、研磨材２１と軟質の
研磨材２２の配置構成を図６（ａ）に示すように研磨材
（バフ）１０の中心から放射状に配置したり図６（ｂ）
に示すように市松状に配置しても良い。

【００３１】（実施形態２）本実施形態２においては、
上記実施形態１におけるワ−クステ−ジ２の上下駆動装
置７およびワ−クステ−ジ２内の上下移動ができるよう
な垂直移動機構が取り外されているとともに、研磨材
（バフ）１０として図５（ｂ）に示すような円周縁部に
凸部を有する研磨材（バフ）１０’としており、これら
２つの研磨材（バフ）１０’は図４に示されるように、
該円周縁部に凸部が互いに嵌合して、シリコンウェハ１
の厚み方向の中心を越えてノッチ部４に当接するように
配置され、その他は実施形態１と同様としている。

【００３２】図４に基づいて本実施形態２の研磨動作を
説明すると、実施形態１においては、前記ノッチ部４の
厚み中央部を研磨するためには、ワ−クステ−ジ２を上
下させて前記研磨材（バフ）１０にノッチ部４の厚み中
央部を当接させることにより研磨していたが、本実施形
態２では該歯車形状の研磨材（バフ）１０’の凸部が該
ノッチ部４の厚み中央部にワ−クステ−ジ２を上下させ
ることなしに当接させることができるため、ワ−クステ
−ジ２および研磨材（バフ）１０’の位置を固定した状
態にて該ノッチ部の全ての研磨を実施することができ
る。

【００３３】また、これら研磨材（バフ）１０’の構成
は実施形態１に記載したように、硬質の研磨材２１と軟
質の研磨材２２の配置間隔や幅および配置形状等は、使
用する研磨材の硬度や材質等の特性に応じて適宜に選択
されれば良く、さらに該研磨材（バフ）１０’の歯車形
状としては、本実施形態２に限定されるものではなく、
図７に示されるように被研磨物の厚みや加工条件等に応
じて適宜選択されることが好ましい。

【００３４】また、本実施形態においては図３および図
４に示すように、２つの研磨材を被研磨物であるシリコ
ンウェハ１平面と垂直な面上の同一垂直線上に配置した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば２
つの研磨材に異なる径の研磨材（バフ）１０等を用いた
場合等においては上記同一垂直線上に配置する必要等は
ないが、本実施形態のように２つの研磨材を配置するこ
とは、従来の研磨装置が単独の研磨材を用いて研磨を実
施しているために、研磨材（バフ）１０を被研磨物に当
接させる圧力に限界があるのに対し、前記２つの研磨材
による圧力が相殺されることから、より大きな圧力によ
り研磨材（バフ）１０を当接させることが可能となり、
結果的に加工速度を向上することができることから好ま
しい。

【００３５】また、本実施形態においてはシリコンウェ
ハ１を中心に説明したが、本発明のノッチ部ポリッシン
グ装置はＬＣＤ用のガラス基板などの薄型の硬脆材に設
けられたノッチ部のポリッシング等にも使用することが
でききるとともに、本発明のノッチ部ポリッシング装置
用研磨材は、本発明のノッチ部ポリッシング装置のみで
なく、従来のポリッシング装置においてもその効果を発
揮することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は以下の効果を奏する。

【００３７】（ａ）請求項１項の発明によれば、被研磨
物のノッチ部を表裏から２つの研磨材により同時に研磨
を実施できるためノッチ部の研磨加工を高速にて実施で
きるようになる。また両者の相対移動が非常に短い距離
であるため、無駄な移動がなく加工精度を向上すること
ができると共に、装置構成を単純化することができる。

【００３８】（ｂ）請求項２項の発明によれば、該被研
磨物のノッチ部厚み中央部まで研磨材の凸部が到達する
こととなり、被研磨物と研磨材を移動することなく研磨
することが可能となる。さらに、ノッチ部の研磨加工を
高速にて実施できるようになるとともに、加工に伴う移
動手段が不要になることから装置をさらに単純化するこ
とが可能となる。

【００３９】（ｃ）請求項３項の発明によれば、該円盤
状の研磨材の円周縁部に複数の硬度の異なる研磨材部、
例えば硬質研磨材部と軟質研磨材部等が露出することに
より、硬軟双方の長所を生かすことが可能となり、研磨
能力と研磨材（バフ）の損耗を遅らせるばかりか形状安
定性が同時に高められ、研磨材（バフ）の寿命が長く、
かつ加工速度も速めることができる。

【００４０】（ｄ）請求項４項の発明によれば、研磨材
がどの円周方向に対しても同様の硬度を有するようにな
ることから、研磨材（バフ）の損耗状態が均一化し、結
果的に研磨材（バフ）の長寿命化が図れる。

【００４１】（ｅ）請求項５項の発明によれば、被研磨
物の厚み方向の中心部を、被研磨物と研磨材（バフ）を
相対移動させることなしに加工することが可能となり、
よってこれら相対移動手段を省略することができる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示すポリッシング装置の
上面外観図である。

【図２】本発明の実施形態１を示すポリッシング装置の
縁部外観図である。

【図３】本発明の実施形態１における研磨部の拡大図で
ある。

【図４】本発明の実施形態２における研磨部の拡大図で
ある。

【図５】（ａ）本発明の実施形態１に使用される研磨材
の一例を示す図である。 （ｂ）本発明の実施形態２に使用される研磨材の一例を
示す図である。

【図６】（ａ）本発明に使用される研磨材の構成の一例
を示す図である。 （ｂ）本発明に使用される研磨材の構成の一例を示す図
である。

【図７】本発明に使用される研磨材の形状例を示す図で
ある。

【図８】（ａ）従来の研磨装置における研磨部の拡大図
である。 （ｂ）従来の研磨装置における研磨部の拡大図である。

【符号の説明】

１ シリコンウェハ ２ ワ−クステ−ジ ３ スライドベ−ス ４ ノッチ部 ５ ジャマ板 ６ ストッパ− ７ 上下駆動装置 ８ 研磨駆動部 ９ バフ軸駆動モ−タ− １０、１０’ 研磨材（バフ） １１ バフ軸 １２ スラリ−ノズル １３ 基台 １４ オイルパン １５ スラリ−タンク １６ スラリ−ポンプ １７ 真空ポンプ １８ ノッチ位置決めピン ２１ 硬質の研磨材 ２２ 軟質の研磨材

フロントページの続き (72)発明者 平林 安雄 東京都東久留米市八幡町３丁目６番22号 旭栄研磨加工株式会社内 (72)発明者 本多 恵治 東京都東久留米市八幡町３丁目６番22号 旭栄研磨加工株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノッチ部を有する平板状の被研磨物に対
   して、その平板の平面に垂直な同一面上に、前記被研磨
   物の表裏両面側から前記ノッチ部に当接するように２つ
   の回転する研磨材を配置するとともに、前記被研磨物と
   前記研磨材とを被研磨物の少なくとも厚み方向に相対移
   動させながら前記被研磨物と前記研磨材とを当接させる
   ことによって前記ノッチ部を研磨することを特徴とする
   ノッチ部ポリッシング装置。
2. 【請求項２】 ノッチ部を有する平板状の被研磨物に対
   して、その平板の平面に垂直な同一面上に、２つの回転
   する研磨材を配置するとともに、前記研磨材の少なくと
   も１の研磨材の円周縁部には凸部が形成されており、前
   記２つの研磨材のうち少なくとも１つの研磨材の凸部が
   前記被研磨物の厚み中心を越えて延びるように研磨材と
   被研磨物とが配置されていることを特徴とするノッチ部
   ポリッシング装置。
3. 【請求項３】 ノッチ部を有する平板状の被研磨物の前
   記ノッチ部を研磨するための回転を与えられる研磨材で
   あり、前記研磨材は、複数の硬度の異なる研磨材部が互
   い違いに積層された円盤状で、前記研磨材の円周縁部が
   外方に向かってテ−パ−状とされていることを特徴とす
   るノッチ部ポリッシング研磨材。
4. 【請求項４】 前記研磨材が、研磨材中心より放射状に
   複数の硬度の異なる研磨材部が配置された円盤状である
   請求項３項に記載のノッチ部ポリッシング研磨材。
5. 【請求項５】 前記研磨材の円周縁部に複数の凸部が形
   成されている請求項３または４項に記載のノッチ部ポリ
   ッシング装置用研磨材。