WO2003028079A1 - Tete de polissage et machine de polissage de face frontale de tranches de semi-conducteurs - Google Patents

Tete de polissage et machine de polissage de face frontale de tranches de semi-conducteurs Download PDF

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Kazunari Osawa
Izuru Morioka
Naotoshi Hosoya
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Nihon Micro Coating Co., Ltd.
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    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and polishing head for polishing an end face of a semiconductor wafer.
  • the semiconductor wafer is a semiconductor wafer on which a metal film to be an insulating film or a wiring is formed.
  • a sagging such as a metal film is formed at the time of film formation on the end face of the semiconductor wafer, and the sagging peels off and floats to adhere to the wiring structure on the semiconductor substrate. Since it is necessary to remove the sagging formed on the end face of the semiconductor wafer because the semiconductor chip cut out from the semiconductor wafer can not exhibit the performance as designed, it is necessary to carry out the important step of polishing the end face of the semiconductor wafer. It has become.
  • polishing of the end face of a semiconductor wafer is performed by rotating a cylindrical polishing drum having a polishing pad fixed around its periphery, and on a semiconductor wafer holder placed vertically or obliquely on the surface of the polishing pad around this polishing drum.
  • the semiconductor wafer is placed vertically or obliquely to the surface of the polishing pad around the polishing drum, so After finishing the polishing, the semiconductor wafer is inverted on the semiconductor wafer holding table and fixed again, and the same polishing must be performed on the other surface side, causing a problem that the polishing operation takes time and effort. .
  • a semiconductor wafer end face polishing apparatus and polishing apparatus and polishing method can easily carry out the polishing of the end face of the semiconductor wafer in a short time and easily replace the polishing tool in a short time.
  • the purpose is to provide a head.
  • the present invention for achieving the above object is a polishing head for polishing an end surface of a semiconductor wafer, comprising: a driving roller; driving means for rotating the driving opening;
  • the upper and lower rollers are arranged parallel to the drive roller, and the drive roller, the upper roller and the polishing endless belt wound around the lower roller rotate the drive roller.
  • the belt further comprises belt tensioning means for tensioning the polishing endless belt traveling between the upper and lower rollers.
  • the belt tensioning means comprises an upper tensioning roller for pressing down the polishing endless belt traveling between the drive roller and the upper roller, and an abrasive running between the drive roller and the lower roller.
  • an upper tensioning roller for pressing down the polishing endless belt traveling between the drive roller and the upper roller
  • an abrasive running between the drive roller and the lower roller For the purpose of facilitating belt replacement, at least one tension roller of these upper and lower tension rollers can be moved up and down. is there.
  • the polishing head according to the present invention is further comprised of a contact pad having a removable pressure sensor disposed on the back side of the polishing endless belt positioned between the upper and lower rollers.
  • a semiconductor wafer end face polishing apparatus comprises the polishing head according to the present invention, a semiconductor wafer holding means for holding and rotating a semiconductor wafer, and attaching a polishing head to the semiconductor wafer end face polishing apparatus. It is composed of a head mounting means.
  • the head mounting means preferably comprises a toroidal cylinder having a rotary shaft passing through the rotary shaft, and a connecting means for connecting the rotary shaft to the polishing head.
  • the polishing head has a rotating shaft, a polishing head There is a bearing for attaching the tip of this pivoting axis so that the upper and lower rollers of the spindle are parallel, and when the torque motor is driven, the polishing head pivots vertically with respect to the pivoting axis.
  • the head mounting means includes a torque motor having a rotating shaft passing through the rotating shaft, a crankshaft mechanism connected to the rotating shaft via a link, and connecting the rotating shaft of the motor and the polishing head. It has a head moving means composed of a connecting means, and the polishing head has a tip of this rotating shaft so that the rotating shaft and the upper and lower rollers of the polishing head are parallel. Have bearings for mounting. .
  • the connecting means includes: a pivoting arm fixed to the rotary shaft of the torque motor; a sliding arm fixed to the polishing head; and the sliding arm so as to be able to move parallel to the pivoting axis with respect to the pivoting arm.
  • the polishing head is composed of a sliding mechanism that connects the pivoting arm and the sliding arm, and the polishing head reciprocates in the axial direction of the pivoting shaft by driving the crankshaft mechanism.
  • the slide mechanism preferably has a rail with a concave cross section parallel to the rotation axis and a rail with a convex cross section parallel to the rotation shaft, and the rail with the convex cross section is a rail with a concave cross section. Be fitted.
  • the polishing head attached to the semiconductor wafer end face polishing apparatus is disposed on the back side of the polishing endless belt located between the upper and lower rollers.
  • the contact pad further has a removable pressure sensor, and the pivot shaft is aligned with a point on the surface on the polishing endless belt side of the contour pad having the removable pressure sensor. Since the present invention is configured as described above, it is not necessary to polish the semiconductor wafer on one side, the end face of the semiconductor wafer can be easily polished in a short time, and the polishing endless belt can be used as a polishing tool. It has the effect that replacement can be done easily in a short time.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of the semiconductor wafer end face polishing apparatus of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a front view thereof.
  • FIG. 2 is a plan view of the polishing head of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line (A)-(A) of FIG.
  • FIG. 4 is a side view of the polishing head of FIG. 2 as viewed from (B).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line (C)-(C) of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line (D) and (D) of FIG.
  • a semiconductor wafer end face polishing apparatus equipped with the polishing head of the present invention is illustrated.
  • the semiconductor wafer edge polishing device holds and rotates the semiconductor wafer W.
  • Semiconductor wafer holding means 10 a polishing head 30 for polishing the end face of the semiconductor wafer W, and a head mounting means 50 for mounting the polishing head 30 on the apparatus Be done.
  • the semiconductor wafer holding means 10 rotates the table 12 via the table 12 having a suction hole communicating with an external suction pump (not shown) and the belt 13. 14 and a collection container 15 for collecting polishing liquid, cooling liquid, cleaning liquid, etc. supplied to the semiconductor wafer W through a nozzle (not shown) during polishing, and draining it to the outside
  • These components are each mounted on a holder 1 1 which reciprocates horizontally on rails 2 3 mounted on a horizontal shelf 5 3 in a housing 5 2 Movably arranged.
  • the holder base 1 1 can horizontally reciprocate on the rail 2 3 by means of holder base moving means 20 consisting of a ball screw 21 and a motor 22 for driving the ball screw 21. It is getting worse.
  • the semiconductor wafer W held by the semiconductor wafer holding means 10 is moved to the polishing head 30 by the holding table moving means 20, and when polishing is finished, it is returned to the original position and the suction pump is stopped. And removed from Table 12
  • the semiconductor wafer end face polishing apparatus of the present invention in order to accurately position the semiconductor wafer W on the table 12, the same shape as the semiconductor wafer W is used.
  • a known semiconductor wafer positioning device (not shown) having a mold having an opening of the semiconductor wafer W, the semiconductor wafer W to be held on the table 12 when the semiconductor wafer W is held on the table 12
  • the mold of the semiconductor wafer positioning device is moved to the position of the semiconductor wafer, the semiconductor wafer is fitted in the mold, and the suction pump is driven to suck the semiconductor wafer W at a predetermined position on the table 12.
  • the formwork is moved out of the semiconductor wafer W, whereby the semiconductor wafer W is accurately held at a predetermined position on the table 12.
  • the head mounting means 50 for mounting the polishing head 30 may be any one capable of appropriately changing the posture of the polishing head 30 at a predetermined position.
  • a head mounting As means 50 for example, an axis may be attached to the illustrated partition 51 so that it can freely rotate, and rotation of this axis can be controlled by using a motor (not shown).
  • a motor not shown
  • the head mounting means 50 includes a head rotating means 60 for rotating the polishing head 30 vertically with respect to the rotary shaft 90, and a polishing head. It has a head moving means 70 for reciprocating the 30 in the axial direction of the pivot shaft 90.
  • the head rotation means 60 shown in the drawings is a torque motor 61 having a rotation shaft 62 passing through a rotation shaft 9 °, and a rotation shaft 62 and a grinding wheel.
  • the bearing 30 comprises a coupling means 80 for coupling with the bearing 30 and the bearing 30 is fixed to the plate 31 so that the bearing J can freely rotate in the vertical direction with respect to the pivot shaft 90.
  • the grinding head 30 is rotated by a fixed angle with respect to the rotary shaft 90, In addition, it is possible to continuously rotate in the vertical direction only by a predetermined angle range.
  • the pivoting angle is in the range of 80 ° downward to 80 ° upward ( ⁇ 80 ° to 100 °) with respect to the semiconductor wafer W.
  • the illustrated head moving means 70 is a known crank shaft mechanism in which the rear end of the pivot shaft 90 is connected to the motor 72 via a link 73 as shown in FIGS. 1 and a slide mechanism 76 provided on a connecting means 80 for connecting the rotary shaft 61 and the grinding head 30.
  • the slide mechanism 76 as shown in FIG. 6, includes a pivot arm 74 fixed to the rotary shaft 62 of the torque motor 61 and a sliding arm 75 fixed to the polishing head 30.
  • the sliding arm 75 is connected via a concave cross section rail 7 7 and a convex cross section rail 7 8 so that it can move in the axial direction of the rotary shaft 90 with respect to the rotary arm 7 4
  • the polishing head 30 is in the axial direction of the rotation shaft 90 Reciprocate.
  • the polishing head 30 can be rotated while rotating in the vertical direction with respect to the rotation axis 90. It can be reciprocated in the axial direction of 90.
  • the grinding head 30 rotates the driving roller 33, which is attached to the plate 31 so as to be freely rotatable, and this driving roller 33.
  • the upper and lower rollers 34, 35, and 35 are mounted on the plate 31 on the front side of the drive roller 33 and the upper and lower rollers in parallel with the drive roller 33, respectively.
  • These rollers 34, 35 are comprised of a ring-shaped polishing endless belt B wound around them, and when the motor 36 is driven, the drive roller 33 is rotated, these rollers 33, 3 Abrasive endless B, which is wound around 4 and 35, runs.
  • polishing the end face of the semiconductor wafer W the end face of the semiconductor wafer W held by the above-described wafer holding means is pressed against the polishing endless belt B traveling between the upper and lower rollers 34 and 35. It is done by.
  • polishing endless belt B a known endless polishing endless belt used for fixed abrasive polishing or loose abrasive polishing is used.
  • fixed abrasive polishing a plastic sheet, a woven sheet, a non-woven sheet , Foam With a single particle or a composite particle having a polishing layer formed by fixing one or two or more types of abrasive particles selected from fine particles of diamond, aluminum oxide, silicic acid, cerium oxide, etc. on the surface of a sheet or flocked sheet
  • loose abrasive polishing woven sheets, non-woven sheets, foam sheets and flocked sheets are used.
  • the driving roller 33 is connected to the roller 36 fixed to the plate 31 via the belt 37.
  • the driving roller 33 is connected via the gear wheel 36. May be connected to the drive roller 33 to transmit the power of the motor 36 to the drive roller 33.
  • the polishing belt 30 is provided with upper and lower tension rollers for tensioning the polishing endless belt B traveling between the upper and lower rollers 34 and 35. , 42 further composed.
  • the upper and lower tensioning rollers 41 and 42 be vertically movable or removable.
  • the upper tensioning roller 41 can be moved up and down. The movement of the upper tensioning roller 41 in the vertical direction moves the block 43 on which the upper tensioning roller 41 is rotatably mounted, and the probe 43 in the vertical direction, as shown in FIG.
  • the adjustment is performed by adjustment means 40 consisting of ball screw 44, and by rotating the ball screw on the tip of ball screw 44, the upper part together with the prong 43
  • the tensioning roller 41 on the side can be moved up and down as appropriate.
  • To replace the grinding endless belt B turn the ball screw 4 4 and move the upper tension roller 4 1 together with the block 4 3 to loosen the grinding endless belt B.
  • Remove the beltless belt B from the rollers 33, 34 and 35 wrap the new endless belt for polishing B around these rollers 33, 34 and 35, and rotate the ball screw 44, Move the upper tension roller 4 1 downward along with the professional gear 4 3 and do the simple work of tensioning the abrasive dressing belt B.
  • the polishing head according to the present invention as shown in FIG. 3, has a removable pressure sensor disposed on the back side of the polishing endless belt B located between the upper and lower rollers 34, 35. It further comprises contact pads 38.
  • the contact pad 38 having the detachable pressure sensor senses the pressing force of the polishing endless belt B pressed against the end face of the semiconductor wafer W during polishing, and this pressing force is the movement of the holding table described above. It can be controlled by means 20.
  • the bearing 32 for receiving the pivot shaft 90 is arranged so that the pivot shaft 90 is aligned with a point on the surface on the polishing end belt B side of the contact pad 38 having the removable pressure sensor.
  • the plate 31 is placed on the polishing head 30 is a contact with a removable pressure sensor
  • the polishing pad 90 is pivoted up and down with respect to a pivot shaft 90 aligned with a point on the surface on the polishing endless belt B side of the padd, that is, the end face of the semiconductor wafer W pressed.
  • Polishing of the facet of the semiconductor wafer according to the present invention can be performed using a known fixed abrasive polishing method or a free abrasive polishing method.
  • the end face of the semiconductor wafer W is polished by supplying a coolant to the semiconductor wafer W using a polishing endless belt B having a polishing layer on which the abrasive grains are fixed formed on the surface.
  • abrasive particles are suspended in water or a water-based dispersion using an abrasive belt B for polishing comprising a flocked sheet, a woven sheet, a non-woven sheet or a foam sheet.
  • the polishing is carried out while supplying the polishing solution to the semiconductor wafer W.
  • a polishing solution a polishing solution used in known chemical mechanical polishing methods can also be used.
  • the polishing endless belt B for polishing 30 is moved, and the end face of the semiconductor wafer W is pressed against the polishing endless belt B. This is performed by rotating the semiconductor wafer W while appropriately tilting the polishing head 30 with respect to the rotating shaft 90 and reciprocatingly moving in the axial direction of the rotating shaft 90.
  • the end face of the orientation flat of the semiconductor wafer W is polished by bringing the semiconductor wafer W close to the polishing head 30 and polishing the end face of the orientation flat. It is carried out by pressing on the entdress belt B.

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Description

明細書
研磨へッド及び半導体ゥェハ端面研磨装置
技術分野
本発明は、半導体ウェハの端面を研磨するための装置及び研磨へッ ドに関するものである。
発明の背景
半導体ウェハは、半導体 ¾反上に絶縁膜や配線となる金属膜を成膜 したものである。 この半導体ウェハの製造の際、 半導体纖反の端面に は、 成膜時に、 金属膜などのダレが形成され、 このダレが剥離し、 浮 遊して、 半導体基板上の配線構造に付着すると、半導体ウェハから切 り出される半導体チップが設計どおりの性能を発揮し得なくなるた め、 半導体ウェハの端面に形成されるダレを除去する必要があり、 半 導体ウェハの端面の研磨が重要な工程となっている。
従来、 半導体ウェハの端面の研磨は、研磨パッドを周囲に固定した 円柱状の研磨ドラムを回転させ、 この研磨ドラムの周囲の研磨パヅド の表面に、垂直に又は傾けて配置した半導体ウェハ保持台上の半導体 ウェハを押し付けて行われる（例えば、特開平 1—7 1 6 5 6号公報、 特開平 3— 2 0 8 5 5 0号公報を参照)。
しかし、 このような研磨では、 半導体ウェハが、 研磨ドラムの周囲 の研磨パッドの表面に垂直に又は傾けて配置されているので、片面側 の研磨を終えた後、 半導体ウェハを半導体ウェハ保持台に反転させ て固定しなおし、 同様の研磨を他方の面側でも行わなければならず、 研磨作業に手間と時間がかかる、 という問題がある。
また、 研磨パヅドの交換は、 研磨ドラムを装置から取り外した後、 研磨ドラムから研磨パヅドを剥がし、新しい研磨パヅドを研磨ドラム の周囲に固定して、再び装置に取り付けて行われ、 このような研磨パ ヅ ドの交換作業に、 手間と時間がかかる、 という問題がある。
本発明は、これら問題点に鑑みてなされたものであり、したがって、 半導体ウェハの端面の研磨を短時間で簡単に行え、研磨用具の交換も 短時間で容易に行える半導体ウェハ端面研磨装置及び研磨へッドを 提供することを目的とする。
発明の概要
上記目的を達成する本発明は、半導体ウェハの端面を研磨するため の研磨へヅドであって、 駆動ローラ、 この駆動口一ラを回転させるた めの駆動手段、 駆動ローラより前方側に、 それぞれ駆動ローラと平行 に上下に並べて配置した上側と下側のローラ、及びこれら駆動ローラ、 上側の口一ラ及び下側のローラに掛け回した研磨用エンドレスベル トから構成され、 駆動ローラを回転させると、 これら駆動ローラ、 上 側のローラ及び下側のローラに掛け回した研磨用ェンドレスベルト が走行する。半導体ウェハの端面の研磨は、 上側のローラと下側の口 —ラとの間を走行する研磨用ェンドレスベルトに半導体ウェハの 端面を押し付けることによって行われる。
上側と下側のローラの間を走行する前記研磨用エンドレスベルト を緊張させるためのベルト緊張手段からさらに構成される。
このベルト緊張手段は、駆動ローラと上側のローラとの間を走行す る研磨用ェンドレスベルトを下方向に押し下げる上側の緊張ローラ、 及び駆動ローラと下側のローラとの間を走行する研磨用エンドレス ベルトを上方向に押し上げる下側の緊張ローラから構成され、ベルト 交換を容易に行うため、 これら上側及び下側の緊張口ーラのうち少な くとも一方の緊張ローラが、 上下移動可能である。
本発明の研磨へッドは、上側と下側のローラの間に位置する研磨用 ェンドレスベルトの裏面側に配置した、着脱可能の圧力センサを有す るコンタクトパヅドからさらに構成される。
本発明に従つた半導体ウェハ端面研磨装置は、上記本発明の研磨へ ッド、半導体ウェハを保持し回転させるための半導体ウェハ保持手段、 及び当該半導体ウェハ端面研磨装置に研磨へッドを装着するための へヅ ド装着手段から構成される。
へッド装着手段は、 好適に、 回動軸を揷通した回転軸を有するトル クモ一夕、及びこの回転軸と研磨へッドとを連結する連結手段から構 成されるへヅド回動手段を有し、 研磨へッドは、 回動軸と、 研磨へヅ ドの上側及び下側ローラとが平行になるようにこの回動軸の先端 部を取り付けるための軸受けを有し、 トルクモ一夕を駆動すると、 研磨ヘッドが、 回動軸に関して上下方向に回動する。
また、 ヘッド装着手段は、 回動軸を揷通した回転軸を有するトルク モータ、 リンクを介して回動軸に連結したクランクシャフト機構、 及 びこのモー夕の回転軸と研磨ヘッドとを連結する連結手段から構成 されるへヅ ド移動手段を有し、 研磨へヅドは、 回動軸と、 研磨へヅ ド の上側及び下側ローラとが平行になるようにこの回動軸の先端部を 取り付けるための軸受けを有する。 .
連結手段は、 トルクモー夕の回転軸に固定した回動アーム、 研磨へ ッドに固定した滑動アーム、 及びこの滑動アームが、 回動アームに関 して回動軸と平行に移動できるように、 回動アームと、 滑動アームと の間を連結するスライド機構から構成され、 クランクシャフト機構を 駆動させることにより、 研磨ヘッドが、 回動軸の軸線方向に往復移動 "5る。
ここで、 スライド機構は、 好適に、 回動軸と平行な断面凹状のレー ル、 及び回動軸と平行な断面凸状のレールを有し、 断面凸状のレール が、 断面凹状のレールに嵌め込まれる。
当該半導体ウェハ端面研磨装置に装着される研磨へッドは、上側と 下側のローラの間に位置する研磨用ェンドレスベルトの裏面側に配 置した、着脱可能の圧力センサを有するコンタクトパヅドからさら に構成され、 回動軸が、 この着脱可能の圧力センサを有するコン夕 クトパッドの研磨用エンドレスベルト側の表面上の一点に整合する。 本発明が以上のように構成されるので、半導体ゥェハの研磨を片面 づっ行う必要がなく、半導体ウェハの端面の研磨を短時間で簡単に行 え、研磨用具としての研磨用ェンドレスベルトの交換も短時間で容易 に行える、 という効果を奏する。
図面の簡単な説明
図 1 (a)は、本発明の半導体ウェハ端面研磨装置の平面図であり、 図 1 (b)は、 その正面図である。
図 2は、 本発明の研磨ヘッドの平面図である。
図 3は、 図 2の （A) 一 (A)線断面図である。
図 4は、 図 2の研磨ヘッドを （B) から見た側面図である。
図 5は、 図 2の （C) ― (C)線断面図である。
図 6は、 図 2の （D) (D)線断面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の研磨へッドを装備する半導体ウェハ端面研磨装置につい て図説する。
く半導体ウェハ端面研磨装置〉 図 1 (a)及び（b)に示すように、 半導体ウェハ端面研磨装置は、半導体ウェハ Wを保持し回転させるた めの半導体ウェハ保持手段 1 0、 半導体ウェハ Wの端面を研磨する ための研磨へッド 3 0、 及び当該装置に研磨へッド 3 0を装着する ためのへヅド装着手段 5 0から構成される。
図示の例では、半導体ウェハ保持手段 1 0は、外部の吸引ポンプ（図 示せず） に連通する吸引孔を有するテ一ブル 1 2、 ベルト 1 3を介し てテ一ブル 1 2を回転させるためのモ一夕 1 4、及び研磨中にノズル (図示せず） を通じて半導体ウェハ Wに供給された研磨液、 冷却液、 洗浄液などを収液し、 外部へ排液する収液容器 1 5から構成され、 こ れら構成成分は、 それそれ、 保持台 1 1に取り付けられ、 この保持台 1 1は、ハウジング 5 2内の水平な棚 5 3上に取り付けたレール 2 3 上に水平方向に往復移動可能に配置される。
保持台 1 1は、 ボールネジ 2 1、及びボ一ルネジ 2 1を駆動するた めのモー夕 2 2から構成される保持台移動手段 2 0によりレール 2 3上を水平方向に往復移動できるようになつている。
半導体ウェハ保持手段 1 0に保持された半導体ウェハ Wは、保持台 移動手段 2 0により、研磨へッド 3 0へと移動され、研磨を終えると、 元の位置へ戻され、 吸引ポンプを停止し、 テーブル 1 2から取り外さ れる。
ここで、 本発明の半導体ウェハ端面研磨装置は、 半導体ウェハ Wを テーブル 1 2上へ正確に位置決めするために、半導体ウェハ Wと同形 の開口を有する型枠を有する既知の半導体ウェハ位置決め装置（図 示せず） を備えており、 半導体ウェハ Wをテーブル 1 2上に保持す る際、テーブル 1 2上に保持されるべき半導体ウェハ Wの位置に半導 体ウェハ位置決め装置の型枠が移動され、 この型枠内に半導体ウェハ を嵌め込み、 吸引ポンプを駆動して、 半導体ウェハ Wをテーブル 1 2 上の所定の位置に吸着した後、型枠を移動して半導体ウェハ Wから外 し、 これにより、 半導体ウェハ Wがテ一ブル 1 2上の所定の位置に正 確に保持される。
研磨へッド 3 0を装着するためのへヅド装着手段 5 0は、研磨へヅ ド 3 0を所定の位置で姿勢を適宜に変えることができるものであれ ばよく、 このようなヘッド装着手段 5 0として、例えば、 図示の衝立 5 1に、 自由に回転できるように軸を取り付け、 この軸の回転をモ一 夕などで制 ¾1できるようにしたもの（図示せず）を用いることができ、 この軸の先端部に研磨へヅド 3 0を装着することで、研磨べヅド 3 0 を、所定の位置で、 この軸に関して上下方向に回動させることができ る o
図示の例では、 へヅド装着手段 5 0は、研磨へヅド 3 0を回動軸 9 0に関して上下方向に回動させるためのへヅド回動手段 6 0、及び研 磨へッド 3 0を回動軸 9 0の軸線方向に往復移動させるためのへッ ド移動手段 7 0を有する。 図示のへヅド回動手段 6 0は、 図 1及び 2に示すように、 回動軸 9◦を揷通した回転軸 6 2を有するトルクモータ 6 1、 及び回転軸 6 2と研磨へヅド 3 0とを連結する連結手段 8 0から構成され、研磨 へ、 J、 ド 3 0は、回動軸 9 0に関して上下方向に自由に回動できるよう に、プレート 3 1に固定した軸受け 3 2を介して回動軸 9 0の先端部 に取り付けられ、 トルクモ一夕 6 1を駆動することにより、研磨へヅ ド 3 0を、 回動軸 9 0に関して、 一定の角度だけ回動させ、 また、 所 定の角度の範囲だけ、 上下方向に連続的に回動させることができる。 好適に、 この回動角は、半導体ウェハ Wを基準として、 下方に 8 0 ° から上方に 8 0 ° (—8 0 ° 〜十 8 0 ° ) の範囲にある。
図示のへヅ ド移動手段 7 0は、 図 1及び 2に示すように、 リンク 7 3を介してモー夕 7 2に回動軸 9 0の後端部を連結した既知のクラ ンクシャフト機構 7 1、及び回転軸 6 1と研磨へヅド 3 0とを連結す る連結手段 8 0に設けたスライド機構 7 6から構成される。スライド 機構 7 6は、 図 6に示すように、 トルクモ一夕 6 1の回転軸 6 2に固 定した回動アーム 7 4と、研磨へヅ ド 3 0に固定した滑動アーム 7 5 とを、 滑動アーム 7 5が、 回動アーム 7 4に関して回動軸 9 0の軸線 方向に移動できるように、断面凹状のレール 7 7と断面凸状のレール 7 8とを介して連結するものであり、クランクシャフト機構 7 1のモ —夕 7 2を駆動すると、研磨へッド 3 0が、 回動軸 9 0の軸線方向に 往復移動する。
ここで、 図示の例では、 これらトルクモー夕 6 1とモー夕 7 2を 同時に駆動することにより、 研磨へヅド 3 0を、 回動軸 9 0に関して 上下方向に回動させながら、回動軸 9 0の軸線方向に往復移動させる .ことができるようになっている。
<研磨へヅド > 図 2〜5に示すように、研磨へヅド 3 0は、 プレー ト 3 1に自由に回転できるように取り付けた駆動ローラ 3 3、 この駆 動ローラ 3 3を回転させるためのモ一夕 3 6、駆動ローラ 3 3より前 方側のプレート 3 1に、それそれ駆動ローラ 3 3と平行に上下に並べ て取り付けた上側と下側のローラ 3 4、 3 5、及びこれらローラ 3 4、 3 5に掛け回したリング状の研磨用ェンドレスベルト Bから構成さ れ、 モ一夕 3 6を駆動すると、 駆動ローラ 3 3が回転し、 これら口一 ラ 3 3、 3 4、 3 5に掛け回した研磨用エンドレスペルト Bが走行す る。 半導体ウェハ Wの端面の研磨は、 上側と下側のローラ 3 4、 3 5 の間を走行する研磨用ェンドレスベルト Bに、上記したウェハ保持手 段に保持した半導体ウェハ Wの端面を押し付けることによって行わ れ 。
研磨用ェンドレスベルト Bとして、 固定砥粒研磨又は遊離砥粒研磨 に用いられる既知の研磨用ェンドレスベルトが使用され、固定砥粒研 磨の場合、 プラスチックシート、 織布シート、 不織布シート、 発泡体 シート、 植毛シートの表面に、 ダイヤモンド、 酸化アルミニウム、 シリ力、 酸ィ匕セリゥムなどの微粒子から選択される一種又は二種以 上の砥粒を固定した研磨層を形成した単粒子又は複合粒子付きェン ドレスベルトが使用され、 遊離砥粒研磨の場合、 織布シート、 不織布 シート、 発泡体シート、 植毛シートが使用される。
図示の例では、 駆動ローラ 3 3は、 プレート 3 1に固定したモ一夕 3 6にベルト 3 7を介して連結されているが、 ベルト 3 7に代えて、 歯車を介してモー夕 3 6を駆動ローラ 3 3へ連結して、モ一夕 3 6の 動力を駆動ローラ 3 3へ伝えるような構成にしてもよい。
本発明の研磨へヅド 3 0は、 上側と下側のローラ 3 4、 3 5の間を 走行する研磨用ェンドレスベルト Bを緊張させるための上側及び下 側の緊張口一ラ 4 1、 4 2からさらに構成される。ベルト交換を容易 に行うため、 これら上側及び下側の緊張ローラ 4 1、 4 2のうち少な くとも一方の緊張ローラが上下方向に移動できるか又は取り外せる ことが望ましい。好適に、 上側の緊張ローラ 4 1は、 上下方向に移動 できるようになつている。この上側の緊張ローラ 4 1の上下方向の移 動は、 図 3に示すように、 上側の緊張ローラ 4 1を回転可能に取り付 けたブロック 4 3、及びこのプロヅク 4 3を上下方向に移動するボ一 ルネジ 4 4から構成される調節手段 4 0により行われ、ボールネジ 4 4の先端のヅマミを回転させることにより、 プロヅク 4 3とともに上 側の緊張ローラ 4 1を上下方向に適宜に移動させることができる。 研磨用ェンドレスベルト Bの交換は、 ボ一ルネジ 4 4を回転させ、 ブロック 4 3とともに上側の緊張ローラ 4 1を上方へ移動させ、研磨 用ェンドレスベルト Bを緩め、 この研磨用ェンドレスベルト Bをロー ラ 3 3、 3 4、 3 5から外し、 新しい研磨用エンドレスベルト Bをこ れらローラ 3 3、 3 4、 3 5に掛け回し、ボ一ルネジ 4 4を回転させ、 プロヅク 4 3とともに上側の緊張ローラ 4 1を下方へ移動させ、研磨 用ェンドレスベルト Bを緊張させるだけの簡単な作業で行える。 本発明の研磨ヘッドは、 図 3に示すように、 上側と下側のローラ 3 4、 3 5の間に位置する研磨用エンドレスベルト Bの裏面側に配置し た、着脱可能の圧力センサを有するコンタクトパッド 3 8からさらに 構成される。
この着脱可能の圧力センサを有するコンタクトパヅド 3 8は、研磨 中に、半導体ウェハ Wの端面に押し付けられる研磨用ェンドレスベル ト Bの押圧力を感知するものであり、 この押圧力は、 上記した保持台 移動手段 2 0により制御できる。
回動軸 9 0を受けるための軸受け 3 2は、 回動軸 9 0が、 この着脱 可能の圧力センサを有するコンタクトパッド 3 8の研磨用ェンドレ スベルト B側の表面上の一点に整合するように、 プレート 3 1上に設 けられ、 研磨へッド 3 0は、 着脱可能の圧力センサを有するコンタク トパッド 3 8の研磨用ェンドレスベルト B側の表面上の一点すな わち半導体ウェハ Wの端面が押し付けられる点に整合した回動軸 9 0に関して上下方向に回動する。
<半導体ウェハ端面研磨 > 本発明に従った半導体ウェハの端面の 研磨は、既知の固定砥粒研磨法又は遊離砥粒研磨法を利用して行える。
固定砥粒研磨法による場合は、 半導体ウェハ Wの端面の研磨は、 砥 粒を固定した研磨層を表面に形成した研磨用ェンドレスベルト Bを 用い、 半導体ウェハ Wに冷却液を供給しながら行われる。 また、 遊離 砥粒研磨法による場合は、 植毛シート、 織布シート、 不織布シート又 は発泡体シートからなる研磨用ェンドレスベルト Bを用い、水又は水 ベースの分散液に砥粒を懸濁した研磨液を半導体ウェハ Wに供給し ながら行われる。 また、 研磨液として、 既知の化学的機械的研磨法に 使用する研磨液を使用することもできる。
本発明に従った半導体ウェハ Wの端面の研磨は、研磨へヅド 3 0の 研磨用ェンドレスベルト Bを走行させ、 この研磨用ェンドレスベルト Bに、 半導体ウェハ Wの端面を押し付け、研磨へッド 3 0を回動軸 9 0に関して適宜傾け、 回動軸 9 0の軸線方向に往復移動させながら、 半導体ウェハ Wを回転させることによって行われる。半導体ウェハ W のオリエンテーションフラヅトの端面の研磨は、半導体ウェハ Wを研 磨へヅド 3 0へ近づけて、オリエンテーションフラヅトの端面を研磨 用ェンドレスベルト Bに押し付けて行われる。

Claims

請求の範囲
1 . 半導体ウェハの端面を研磨するために用いられる研磨へヅドで あって、
駆動ローラ、
前記駆動ローラを回転させるための馬区動手段、
前記駆動ローラより前方側に、それそれ前記馬区動ローラと平行に上 下に並べて配置した上側と下側のローラ、 及び
前記駆動ローラ、前記上側のローラ及び前記下側のローラに掛け回 した研磨用ェンドレスベルト、
から成り、
前記駆動ローラを回転させると、 前記駆動ローラ、 前記上側の口一 ラ及び前記下側のローラに掛け回した前記研磨用ェンドレスベルト が走行し、
前記上側のローラと前記下側のローラとの間を走行する前記研磨 用ェンドレスベルトに半導体ウェハの端面を押し付けて、半導体ゥェ ハの端面を研磨する、
ところの研磨へヅド。
2 .前記上側と下側のローラの間を走行する前記研磨用ェンドレスべ ルトを緊張させるためのベルト緊張手段からさらに成る請求項 1の 研磨へヅド。
3 . 前記ベルト緊張手段が、
前記駆動ローラと前記上側のローラとの間を走行する前記研磨 用ェンドレスベルトを下方向に押し下げる上側の緊張ローラ、 及び 前記駆動ローラと前記下側のローラとの間を走行する前記研磨用 エンドレスベルトを上方向に押し上げる下側の緊張ローラ、 から成る請求項 2の研磨へヅド。
4 .前記上側及び下側の緊張ローラのうち少なくとも一方が、上下移 動可能である、 請求項 3の研磨へヅ ド。
5 .前記上側と下側のローラの間に位置する前記研磨用ェンドレスべ ルトの裏面側に配置した、着脱可能の圧力センサを有するコンタクト パヅドからさらに成る請求項 1の研磨へヅド。
6 . 半導体ウェハ端面研磨装置であって、
請求項:！〜 4のいずれか 1に記載の研磨へッド、
半導体ウェハを保持し回転させるための半導体ウェハ保持手段、及 び
当該半導体ウェハ端面研磨装置に前記研磨へッドを装着するため のへツド装着手段、
から成る半導体ゥェハ端面研磨装置。
7 . 前記へッド装着手段が、
回動軸を揷通した回転軸を有するトルクモー夕、 及び 前記回転軸と前記研磨へッドとを連結する連結手段、 から成るへッド回動手段を有し、
前記研磨へッドが、前記回動軸と、 前記研磨へッドの上側及び下側 ローラとが平行になるように前記回動軸の先端部を取り付けるため の軸受けを有し、
前記トルクモー夕を駆動すると、前記研磨へッドが、前記回動軸に 関して上下方向に回動する、
ところの請求項 6の半導体ウェハ端面研磨装置。
8 . 前記へッド装着手段が、
回動軸を挿通した回転軸を有するトルクモ一夕、
リンクを介して前記回動軸に連結したクランクシャフト機構、及び 前記回転軸と前記研磨へッドとを連結する連結手段、
から成るへッド移動手段を有し、
前記研磨へッドが、前記回動軸と、 前記研磨へッドの上側及び下個 J ローラとが平行になるように前記回動軸の先端部を取り付けるため の軸受けを有し、
前記連結手段が、
前記トルクモー夕の前記回転軸に固定した回動アーム、
前記研磨ヘッドに固定した滑動アーム、 及び
前記滑動アームが、前記回動アームに関して前記回動軸と平行に移 動できるように、 前記回動アームと、 前記滑動アームとの間を連結 するスライ ド機構、
から成り、
前記クランクシャフト機構を駆動させると、 前記研磨へヅドが、 前 記回動軸の軸線方向に往復移動する、
ところの請求項 6の半導体ゥェハ端面研磨装置。
9 . 前記スライド機構が、
前記回動軸と平行な断面凹状のレール、 及び
前記回動軸と平行な断面凸状のレ一ル、
を有し、
前記断面凸状のレ一ルが、 前記断面凹状のレールに嵌め込まれる、 ところの請求項 8の半導体ウェハ端面研磨装置。
1 0 . 前記研磨へッドが、 前記上側と下側のローラの間に位置する前 記研磨用ェンドレスベルトの裏面側に配置した、着脱可能の圧力セン サを有するコンタクトパヅドからさらに成り、
前記回動軸が、前記着脱可能の圧力センサを有するコンタクトパッ ドの前記研磨用ェンドレスベルト側の表面上の一点に整合する、 ところの請求項 7〜 9のいずれか 1の半導体ウェハ端面研磨装置。
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