JP2004063900A - 研磨ドラム - Google Patents
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Abstract
【課題】対向線を傾斜させて研磨パッドに貼り付けた研磨ドラムにおいて、尖端部から剥離が生じることを防止することを課題とするものである。
【解決手段】中心軸の周りで回転可能なドラム本体３０と、ドラム本体３０の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッド３１とを備えた研磨ドラム３であって、研磨パッド３１の端縁同士の対向線をドラム本体３０の回転方向に対して傾斜（θ）させた研磨ドラム３において、対向線３２の両端部近傍の尖端部３９を表面外側から覆うように剥離防止に接着テープ５１を巻回した。また、対向線３２において、研磨パッド３１の端縁間には間隙が設けられており、研磨パッド３１の伸びを吸収する。
【選択図】 図５
【解決手段】中心軸の周りで回転可能なドラム本体３０と、ドラム本体３０の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッド３１とを備えた研磨ドラム３であって、研磨パッド３１の端縁同士の対向線をドラム本体３０の回転方向に対して傾斜（θ）させた研磨ドラム３において、対向線３２の両端部近傍の尖端部３９を表面外側から覆うように剥離防止に接着テープ５１を巻回した。また、対向線３２において、研磨パッド３１の端縁間には間隙が設けられており、研磨パッド３１の伸びを吸収する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨ドラム、特に半導体ウェハの周囲に形成されているベベル面及び円周端面を研磨するための研磨ドラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハは、図１に示すように、パターン形成面、円周ベベル面、円周端面及びパターン形成面の裏側の平面を備えており、さらに、その外周にはノッチが形成されている円形状の板である。ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、半導体ウェハの平面図、半導体ウェハＷの部分断面図である。図２は拡大したノッチＮの周辺を示す斜視図である。半導体ウェハのパターン形成面Ｓｐ、円周ベベル面Ｓｂ及び円周端面（外周をなす筒面）Ｓｃは、そのままでは後の工程における塵埃発生の原因となるため、パターン形成面だけでなく、ノッチＮのノッチベベル面Ｓｂｎ、ノッチ端面Ｓｃｎを含めて、全ベベル面及び端面が鏡面加工される。このベベル面及び端面からなるエッジを鏡面研磨するために研磨ドラム、研磨ディスク、あるいは研磨ベルト等様々な工具が使用される。
【０００３】
この内の研磨ドラムはノッチ部以外のベベル面及び端面を研磨するために使用され、図３に示すように、円筒状のドラム本体３０の円筒面に研磨パッド３１を貼り付けて形成されている。研磨パッド３１の貼付には、通常、研磨パッド３１の裏面とドラム本体３０の外面との間に両面接着テープあるいは接着剤を介在させて接着し、研磨パッド３１が摩耗あるいは劣化したときに研磨パッド３１だけを新しいものと交換できるようになっている。
【０００４】
研磨パッド３１は研磨布原反を裁断して使用する。このために、貼り付けた研磨ドラム３には研磨パッド３１の端縁同士が対向する対向線３２が必ず現れる。研磨時には研磨ドラム３が回転駆動されるため、この対向線３２が研磨部に周期的に巡ってくる。このとき対向線３２近傍では衝撃的な研磨負荷が発生する。また、研磨時には半導体ウェハの方も回転駆動される。このため上記ノッチＮ部が周期的に研磨部にもたらされるので、このときにも衝撃的な負荷が生じる。ノッチＮ部と対向線３２とが重なったときには、この衝撃は更に大きくなる。
【０００５】
このように繰り返してかかる負荷によって対向線３２近傍の貼り付け力は低下し、やがてそこから剥離が生じる。このため研磨パッド３１の他の研磨面が劣化していない場合でも剥離によってこれを使用を続けることができなくなる。特開平１０−２９６６４１号公報には、研磨パッドを貼り付けるに際し、対向線３２を傾斜させ上記衝撃を緩和することによって、この問題に対処するようにした研磨ドラムが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記発明の傾斜角θ（図３）は小さいほど上記衝撃力を緩和できるため、研磨部の剥離防止には効果的であるが、今度は対向線３２の端部に次のような問題が生じがちである。すなわち、研磨パッド３１は一定程度の柔軟性を有してはいるものの、一方では一定の剛性（ある程度の腰の強さ）を有している。両面接着テープあるいは接着剤で貼り付けたとしても、この剛性は粘着力あるいは接着力で無理矢理押さえ込まれているだけであって、絶えず元の形に戻ろうとする復元力が働いている。
【０００７】
対向線３２の上下端近傍、つまり、傾斜角θによって作られる研磨パッドの尖端部３９では、上記押さえ込む力が相対的に小さくなるため、復元力が勝るようになり尖端部３９から剥離が生じやすい。図３には、このようにして生じた尖端部３９の剥離の状況が点線で示されている。剥離した部分にはどうしてもスラリーが入り込むためここの接着力あるいは粘着力を失わせる。これに助長されて一旦生じた剥離は急速に広がる。このため、研磨作業を続けることができなくなる。
【０００８】
更に、設置面積を少なくするために装置全体を小型化する必要が迫られるなか、研磨ドラムにも小型化が迫られている。ところが、上記剥離傾向は、研磨ドラム３が小径になるほど、つまり曲率大きくなるほど顕著になるため、この点からも上記問題が更に重要になってきた。
【０００９】
半導体ウェハはもろく非常に破損しやすい。研磨パッド３１の剥離が研磨部にまで及ぶと、その衝撃によって半導体ウェハは容易に破損する。また、衝撃によって半導体ウェハの把持が外れた場合、これが装置内構造に当たってやはり破損する。どちらにしても、破損した場合には、その半導体ウェハを失うだけでなく、その欠片が研磨装置内に飛び散り、これを清掃するため研磨作業を中断しなければならない。この点からも上記剥離の問題は解決されなければならない。
【００１０】
本発明は、対向線３２を傾斜させて研磨パッドに貼り付けた研磨ドラムにおいて、以上に説明したように尖端部から剥離が生じることを防止することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムにおいて、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１２】
第２番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムであって、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラムにおいて、上記対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１３】
第３番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムであって、上記研磨パッドの端縁同士が間隙を置いて対向する対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラムにおいて、上記対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１４】
第４番目の発明は、第１番目から第３番目までの研磨ドラムにおいて、上記剥離防止テープが接着テープであることを特徴とする研磨ドラムである。第５番目の発明は、第４番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記接着テープは研磨ドラムに巻回されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１５】
第６番目の発明は、第１番目から第３番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記剥離防止テープが、熱収縮性の環状テープ、弾性伸縮性の環状ゴムバンド、弾性伸縮性を有する面ファスナーテープ、及び、逆止爪を有する頭部とこの逆止爪に係合可能な複数の歯列を有する合成樹脂製の結束バンドのうちのいずれかであることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１６】
第７番目の発明は、第１番目から第６番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記研磨パッドは、基材層と樹脂加工した不織布からなる表面層を含む多層構造を有することを特徴とする研磨ドラムである。第８番目の発明は、第１番目から第６番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記研磨パッドは、樹脂加工した不織布であることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１７】
第９番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムのための研磨パッドの剥離防止方法であって、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍を剥離防止テープで表面外側から覆うことによって上記研磨パッドの剥離を防止することを特徴とする研磨ドラムの剥離防止方法である。
【００１８】
第１０番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムによって、研磨部にスラリーを供給しながら鏡面研磨を行う研磨方法において、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍を剥離防止テープで表面外側から覆うことによって上記研磨パッドの剥離を防止しながら鏡面研磨を行うことを特徴とする鏡面研磨方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る研磨ドラムの実施の形態について説明する前に、この研磨ドラムを用いたエッジポリッシング装置について簡単に説明する。図４は、このエッジポリッシング装置を示す正面図である。図４に示すように、このエッジポリッシング装置は機台４上に取り付けられたポリッシング部１とウエハ吸着部２とから成っている。
【００２０】
ポリッシング部１は、昇降機１１によって上下に移動するモータ１０を有し、このモータ１０の回転軸である中心軸１０ａに研磨ドラム３が取り付けられている。これにより、モータ１０を駆動することで、研磨ドラム３が中心軸１０ａと一体に回転し、また、昇降機１１を駆動させることで、研磨ドラム３が上、下動するようになっている。
【００２１】
一方、ウエハ吸着部２は、ヒンジ２０の周りで傾斜角を調整可能なブラケット２１を有し、チャック２２のホルダ２３がブラケット２１の前面板２１ａに回転自在に取り付けられている。このホルダ２３の後部には、真空ポンプ２５に連結した吸引管２６が取り付けられている。また、ホルダ２３は、後部のギアを介してモータ２７の回転軸に連結されている。ブラケット２１の下部には、レール２８ａに沿って左右にスライド可能なスライダ２８が取り付けられており、このスライダ２８がシリンダ２９によって動かされるようになっている。
【００２２】
研磨時には、真空ポンプ２５を動作させて、半導体ウエハＷをチャック２２に吸着させた後、モータ２７を駆動させて、ホルダ２３を回転させることにより、チャック２２に吸着された半導体ウエハＷを中心軸の周りで回転させる。同時に、シリンダ２９によってスライダ２８を左方向に送るとともにモータ１０によって研磨ドラム３を回転駆動する。半導体ウエハＷのベベル面または端面が回転する研磨ドラム３に一定の力で押し付けられ、これよって研磨加工が行われる。このとき研磨部にはノズル２４からスラリーが供給される。また、ブラケット２１の傾斜は研磨する部位が端面かベベル面かに応じて、あるいは、ベベル面の傾きに応じて予め調整される。
【００２３】
以下、本発明の研磨ドラムにかかる実施形態について説明する。図中の符号は上に説明した従来技術にかかるものと同じ符号を用いる。
【００２４】
第１の実施形態
図５、図６、及び、図７は、研磨ドラムの説明図であって第１の実施形態にかかるものであり、図５は研磨ドラムの斜視図、図６は、研磨ドラムの要部拡大断面図、及び図７は、研磨布を裁断した研磨パッドの平面図である。
【００２５】
研磨ドラム３は、中心軸１０ａを備えたドラム本体３０とその円筒面に貼り付けられた研磨パッド３１を有している。研磨パッド３１の貼付は、円筒面と研磨パッド３１の裏面の間に両面接着テープあるいは接着剤を介在させることにより行われる。研磨パッド３１が貼り付けられる前、すなわち研磨布原反から裁断した状態では図７に示されるように両端縁が傾斜角θの角度を持ち、ドラム本体３０の長さと実質的に等しい高さｈの平行四辺形に裁断される。また、研磨布原反は、基材層と不織布に樹脂加工した表層から成る構造を有し、ドラム本体３０に取り付けられたときには、基材層がドラム本体３０側、不織布層が外側となる。この研磨パッド３１は、樹脂加工した不織布単体とすることも可能であり、また、上記層構造が２以上の層構造であってもよい。上記表層あるいは単体の不織布には、例えば、ロデールニッタ社のＳｕｂａ４００、Ｓｕｂａ４００Ｈ、Ｓｕｂａ６００などの製品を使用することができる。
【００２６】
研磨パッドの長さａｐ（下辺あるいは上辺で測った長さ）は、基本的にドラム本体３０の周長ａｄと等しいが、この周長よりもわずかな長さΔａ（＝ａｄ−ａｐ）分だけ短く裁断される。これによって、研磨パッド３１をドラム本体３０に巻き付けたとき、研磨パッド３１はドラム本体３０をほぼ一周し、向かい合う両端に幅を持った対向線３２が現れる。上記寸法関係からこの対向線３２の幅（円周方向に沿った幅）は実質的に上記長さΔａであり、両端がこの長さに対応する間隙をもって向き合うことになる。
【００２７】
上記研磨パッド３１をドラム本体３０に取り付けるには、両面接着テープを巻き付けたドラム本体３０に裁断した研磨パッド３１を巻回し、その後研磨ドラム３の上下端部近傍を接着テープ５１を巻回して固定する。この実施形態では剥離防止テープとして片面接着テープが使用されている。接着テープ５１を巻回する回数は、尖端部からの剥離を防止できれば任意である。研磨パッド３１と研磨ドラム本体３０の貼付に使用する両面接着テープに代えて接着剤を用いることも可能である。この場合、適宜の接着剤を塗布したドラム本体３０に裁断した研磨パッド（あるいは接着剤を塗布した研磨パッド）を巻回し、その後研磨ドラム３の上下端部近傍を上と同様に剥離防止テープとして接着テープ５１を巻回して固定するようにする。接着テープの巻数は上と同様に任意である。
【００２８】
上記対向線３２に長さΔａに対応する幅（間隙）を持たせた理由は、以下のとおりである。すなわち、研磨時には研磨パッド３１に局部的な研磨圧が加わる。研磨ドラム３の回転につれて研磨パッド３１には研磨圧が繰り返し加えられるため、研磨パッド３１がわずかながら伸びてゆく。研磨パッド３１が伸びたとき、上記対向線３２の幅（間隙）が徐々に狭まることにより伸びの影響が吸収される。もし、この対向線３２が幅（間隙）を持たない場合、伸びによって押し寄せる端縁部が互いにぶつかり合い、その部分に研磨パッド３１の盛り上がりが生じる、あるいは、この部分から研磨パッド３１の剥離が生じるおそれがある。このため、研磨性能を落とすだけでなく、上述のような半導体ウェハを破損させる原因となる。
【００２９】
傾斜角θの大きさを４５度より大きくすると、傾斜角θを付けたことによる衝撃緩和の能力が落ちるため、研磨ドラムの中央領域において対向線３２近傍に剥離が発生しやすくなる。また、３０度以下にすると、研磨パッドを巻き付けにくくなる。このため、傾斜角θは４５度以下、３０度以上とする方が好ましいが、傾斜角θをこれらの範囲を超えた値、たとえば、９０度とすることを排除するものではない。なお、研磨ドラムの上下端近傍は研磨部として使用されない領域であるから、巻回した剥離防止テープ（この実施形態の場合には接着テープ、他の実施形態でも同様）は、幅が適宜の狭さのものを使用することにより、研磨作業の障害にならないようにすることができる。
【００３０】
第２の実施形態
図８にはこの実施形態の研磨ドラムの斜視図を示す。この実施形態は、上記剥離防止テープとして熱収縮性の環状テープを使用したものである。熱収縮性環状テープ５２は、加熱すると収縮する性質を持つ合成樹脂からできており、常温に戻してもこの収縮は元に戻らない。
【００３１】
第１実施形態と同様にして、研磨パッドを巻回し両面接着テープあるいは接着剤によって仮止めしたドラム本体３０の両端に、熱収縮性環状テープ５２を嵌め、ヘアードライヤー等の加熱手段によってこのテープを加熱する。テープは熱収縮し尖端部３９をドラム本体３０に強固に押し付けるので、尖端部３９からの剥離は発生しない。対向線３２に幅（間隙）を持たせること、及び、その効果は第１実施形態と同様である。重複する説明を省略する。
【００３２】
第３の実施形態
この実施形態は、図８と同じ斜視図によって示すことが可能であり（同じ図を用いて説明する）、上記剥離防止テープとして弾性伸縮性の環状ゴムバンドを使用したものである。第１実施形態と同様にして、研磨パッドを巻回し両面接着テープあるいは接着剤によって仮止めしたドラム本体３０の両端に、この環状ゴムバンドを強い力で引き伸ばした状態で嵌める。力を取り去るとゴムバンドが収縮し、尖端部３９をドラム本体３０に強固に押し付けるので、尖端部３９からの剥離は発生しない。対向線３２に幅（間隙）を持たせること、及び、その効果は第１、第２実施形態と同様である。重複する説明を省略する。
【００３３】
第４の実施形態
この実施形態は、図５と同じ斜視図によって示すことができ（接着テープ５１を面ファスナーテープ５３と読み替えることにより同じ図を用いて説明する）、上記剥離防止テープとして弾性伸縮性を有する面ファスナーテープを使用したものである。
【００３４】
第１実施形態と同様にして、研磨パッドを巻回し両面接着テープあるいは接着剤によって仮止めしたドラム本体３０の両端に、面ファスナーテープ５３を巻き付ける。適宜の力で引き伸ばした状態で巻き付けると、その弾性伸縮性によって面ファスナーテープ５３が尖端部３９をドラム本体３０に強固に押し付けるので、尖端部３９からの剥離は発生しない。対向線３２に幅（間隙）を持たせること、及び、その効果は第１乃至第３実施形態と同様である。重複する説明を省略する。
【００３５】
以上いくつかの実施形態を用いて本発明を説明したが、これらの他に剥離防止テープとして、梱包用あるいは電気配線を結束するために広く用いられている逆止爪を有する頭部とこの逆止爪に係合可能な複数の歯列を有する合成樹脂製の結束バンドなどを用いることが可能である。あるいは第１実施形態における接着テープ５１は、巻回する量を少なくし、図９に示すように、尖端部３９とその近くを覆うだけとすることも可能である。また、接着テープ５１は特に接着表面が片面だけに限られるものではなく、片面に接着能力があればよいので、あえて両面接着型のテープを使用することも可能である。
【００３６】
このように、中心軸の周りで回転可能なドラム本体３０と、このドラム本体３０の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッド３１とを備えた研磨ドラム３において、研磨パッド３１の端縁同士が対向する対向線３２の両端部近傍は表面外側から剥離防止テープによって覆われれているため、研磨パッド３１の剥離が防止される。更に、研磨パッド３１の端縁同士の対向線３２をドラム本体３０の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラム３の場合、非常に剥離しやすいため、剥離防止テープで尖端部３９を覆うことによって剥離防止することは非常に効果的である。更に、尖端部３９からの剥離が広がることに因ってウェハを破損するような事態は防止される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の研磨ドラムは、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、このドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムにおいて、研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍は表面外側から剥離防止テープによって覆われれているため、本発明では、研磨パッドの剥離が防止される。更に、研磨パッドの端縁同士の対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラム３の場合、非常に剥離しやすいため、剥離防止テープで尖端部を覆うことによって剥離防止することは非常に効果的である。この結果尖端部からの剥離が広がることに因ってウェハを破損するような事態の発生は効果的に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、半導体ウェハの平面図、半導体ウェハＷの部分断面図である。
【図２】拡大したノッチＮの周辺を示す斜視図である。
【図３】従来技術の研磨ドラムの斜視図である。
【図４】エッジポリッシング装置の主要部を示す正面図である。
【図５】本発明の第１（または、第４）実施形態の研磨ドラムの斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態の研磨ドラムの要部拡大断面図である。
【図７】研磨布を裁断した研磨パッドの平面図である。
【図８】第２（または、第３）実施形態の研磨ドラムの斜視図である。
【図９】第１実施形態の変形例の研磨ドラムの斜視図である。
【符号の説明】
１ ポリッシング部
１０ モータ
１０ａ 中心軸
１１ 昇降機
２ ウエハ吸着部
２０ ヒンジ
２１ ブラケット
２１ａ 前面板
２２ チャック
２３ ホルダ
２４ ノズル
２５ 真空ポンプ
２６ 吸引管
２７ モータ
２８ スライダ
２８ａ レール
２９ シリンダ
３ 研磨ドラム
３０ ドラム本体
３１ 研磨パッド
３２ 対向線
３９ 尖端部
４ 機台
５１ 接着テープ
５２ 熱収縮性環状テープ
５３ 面ファスナーテープ
Ｎ ノッチ
Ｓｂ 円周ベベル面
Ｓｂｎ ノッチベベル面
Ｓｃｎ ノッチ端面
Ｓｐ パターン形成面
Ｗ 半導体ウェハ
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨ドラム、特に半導体ウェハの周囲に形成されているベベル面及び円周端面を研磨するための研磨ドラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハは、図１に示すように、パターン形成面、円周ベベル面、円周端面及びパターン形成面の裏側の平面を備えており、さらに、その外周にはノッチが形成されている円形状の板である。ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、半導体ウェハの平面図、半導体ウェハＷの部分断面図である。図２は拡大したノッチＮの周辺を示す斜視図である。半導体ウェハのパターン形成面Ｓｐ、円周ベベル面Ｓｂ及び円周端面（外周をなす筒面）Ｓｃは、そのままでは後の工程における塵埃発生の原因となるため、パターン形成面だけでなく、ノッチＮのノッチベベル面Ｓｂｎ、ノッチ端面Ｓｃｎを含めて、全ベベル面及び端面が鏡面加工される。このベベル面及び端面からなるエッジを鏡面研磨するために研磨ドラム、研磨ディスク、あるいは研磨ベルト等様々な工具が使用される。
【０００３】
この内の研磨ドラムはノッチ部以外のベベル面及び端面を研磨するために使用され、図３に示すように、円筒状のドラム本体３０の円筒面に研磨パッド３１を貼り付けて形成されている。研磨パッド３１の貼付には、通常、研磨パッド３１の裏面とドラム本体３０の外面との間に両面接着テープあるいは接着剤を介在させて接着し、研磨パッド３１が摩耗あるいは劣化したときに研磨パッド３１だけを新しいものと交換できるようになっている。
【０００４】
研磨パッド３１は研磨布原反を裁断して使用する。このために、貼り付けた研磨ドラム３には研磨パッド３１の端縁同士が対向する対向線３２が必ず現れる。研磨時には研磨ドラム３が回転駆動されるため、この対向線３２が研磨部に周期的に巡ってくる。このとき対向線３２近傍では衝撃的な研磨負荷が発生する。また、研磨時には半導体ウェハの方も回転駆動される。このため上記ノッチＮ部が周期的に研磨部にもたらされるので、このときにも衝撃的な負荷が生じる。ノッチＮ部と対向線３２とが重なったときには、この衝撃は更に大きくなる。
【０００５】
このように繰り返してかかる負荷によって対向線３２近傍の貼り付け力は低下し、やがてそこから剥離が生じる。このため研磨パッド３１の他の研磨面が劣化していない場合でも剥離によってこれを使用を続けることができなくなる。特開平１０−２９６６４１号公報には、研磨パッドを貼り付けるに際し、対向線３２を傾斜させ上記衝撃を緩和することによって、この問題に対処するようにした研磨ドラムが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記発明の傾斜角θ（図３）は小さいほど上記衝撃力を緩和できるため、研磨部の剥離防止には効果的であるが、今度は対向線３２の端部に次のような問題が生じがちである。すなわち、研磨パッド３１は一定程度の柔軟性を有してはいるものの、一方では一定の剛性（ある程度の腰の強さ）を有している。両面接着テープあるいは接着剤で貼り付けたとしても、この剛性は粘着力あるいは接着力で無理矢理押さえ込まれているだけであって、絶えず元の形に戻ろうとする復元力が働いている。
【０００７】
対向線３２の上下端近傍、つまり、傾斜角θによって作られる研磨パッドの尖端部３９では、上記押さえ込む力が相対的に小さくなるため、復元力が勝るようになり尖端部３９から剥離が生じやすい。図３には、このようにして生じた尖端部３９の剥離の状況が点線で示されている。剥離した部分にはどうしてもスラリーが入り込むためここの接着力あるいは粘着力を失わせる。これに助長されて一旦生じた剥離は急速に広がる。このため、研磨作業を続けることができなくなる。
【０００８】
更に、設置面積を少なくするために装置全体を小型化する必要が迫られるなか、研磨ドラムにも小型化が迫られている。ところが、上記剥離傾向は、研磨ドラム３が小径になるほど、つまり曲率大きくなるほど顕著になるため、この点からも上記問題が更に重要になってきた。
【０００９】
半導体ウェハはもろく非常に破損しやすい。研磨パッド３１の剥離が研磨部にまで及ぶと、その衝撃によって半導体ウェハは容易に破損する。また、衝撃によって半導体ウェハの把持が外れた場合、これが装置内構造に当たってやはり破損する。どちらにしても、破損した場合には、その半導体ウェハを失うだけでなく、その欠片が研磨装置内に飛び散り、これを清掃するため研磨作業を中断しなければならない。この点からも上記剥離の問題は解決されなければならない。
【００１０】
本発明は、対向線３２を傾斜させて研磨パッドに貼り付けた研磨ドラムにおいて、以上に説明したように尖端部から剥離が生じることを防止することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムにおいて、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１２】
第２番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムであって、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラムにおいて、上記対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１３】
第３番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムであって、上記研磨パッドの端縁同士が間隙を置いて対向する対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラムにおいて、上記対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１４】
第４番目の発明は、第１番目から第３番目までの研磨ドラムにおいて、上記剥離防止テープが接着テープであることを特徴とする研磨ドラムである。第５番目の発明は、第４番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記接着テープは研磨ドラムに巻回されていることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１５】
第６番目の発明は、第１番目から第３番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記剥離防止テープが、熱収縮性の環状テープ、弾性伸縮性の環状ゴムバンド、弾性伸縮性を有する面ファスナーテープ、及び、逆止爪を有する頭部とこの逆止爪に係合可能な複数の歯列を有する合成樹脂製の結束バンドのうちのいずれかであることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１６】
第７番目の発明は、第１番目から第６番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記研磨パッドは、基材層と樹脂加工した不織布からなる表面層を含む多層構造を有することを特徴とする研磨ドラムである。第８番目の発明は、第１番目から第６番目の発明の研磨ドラムにおいて、上記研磨パッドは、樹脂加工した不織布であることを特徴とする研磨ドラムである。
【００１７】
第９番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムのための研磨パッドの剥離防止方法であって、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍を剥離防止テープで表面外側から覆うことによって上記研磨パッドの剥離を防止することを特徴とする研磨ドラムの剥離防止方法である。
【００１８】
第１０番目の発明は、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムによって、研磨部にスラリーを供給しながら鏡面研磨を行う研磨方法において、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍を剥離防止テープで表面外側から覆うことによって上記研磨パッドの剥離を防止しながら鏡面研磨を行うことを特徴とする鏡面研磨方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る研磨ドラムの実施の形態について説明する前に、この研磨ドラムを用いたエッジポリッシング装置について簡単に説明する。図４は、このエッジポリッシング装置を示す正面図である。図４に示すように、このエッジポリッシング装置は機台４上に取り付けられたポリッシング部１とウエハ吸着部２とから成っている。
【００２０】
ポリッシング部１は、昇降機１１によって上下に移動するモータ１０を有し、このモータ１０の回転軸である中心軸１０ａに研磨ドラム３が取り付けられている。これにより、モータ１０を駆動することで、研磨ドラム３が中心軸１０ａと一体に回転し、また、昇降機１１を駆動させることで、研磨ドラム３が上、下動するようになっている。
【００２１】
一方、ウエハ吸着部２は、ヒンジ２０の周りで傾斜角を調整可能なブラケット２１を有し、チャック２２のホルダ２３がブラケット２１の前面板２１ａに回転自在に取り付けられている。このホルダ２３の後部には、真空ポンプ２５に連結した吸引管２６が取り付けられている。また、ホルダ２３は、後部のギアを介してモータ２７の回転軸に連結されている。ブラケット２１の下部には、レール２８ａに沿って左右にスライド可能なスライダ２８が取り付けられており、このスライダ２８がシリンダ２９によって動かされるようになっている。
【００２２】
研磨時には、真空ポンプ２５を動作させて、半導体ウエハＷをチャック２２に吸着させた後、モータ２７を駆動させて、ホルダ２３を回転させることにより、チャック２２に吸着された半導体ウエハＷを中心軸の周りで回転させる。同時に、シリンダ２９によってスライダ２８を左方向に送るとともにモータ１０によって研磨ドラム３を回転駆動する。半導体ウエハＷのベベル面または端面が回転する研磨ドラム３に一定の力で押し付けられ、これよって研磨加工が行われる。このとき研磨部にはノズル２４からスラリーが供給される。また、ブラケット２１の傾斜は研磨する部位が端面かベベル面かに応じて、あるいは、ベベル面の傾きに応じて予め調整される。
【００２３】
以下、本発明の研磨ドラムにかかる実施形態について説明する。図中の符号は上に説明した従来技術にかかるものと同じ符号を用いる。
【００２４】
第１の実施形態
図５、図６、及び、図７は、研磨ドラムの説明図であって第１の実施形態にかかるものであり、図５は研磨ドラムの斜視図、図６は、研磨ドラムの要部拡大断面図、及び図７は、研磨布を裁断した研磨パッドの平面図である。
【００２５】
研磨ドラム３は、中心軸１０ａを備えたドラム本体３０とその円筒面に貼り付けられた研磨パッド３１を有している。研磨パッド３１の貼付は、円筒面と研磨パッド３１の裏面の間に両面接着テープあるいは接着剤を介在させることにより行われる。研磨パッド３１が貼り付けられる前、すなわち研磨布原反から裁断した状態では図７に示されるように両端縁が傾斜角θの角度を持ち、ドラム本体３０の長さと実質的に等しい高さｈの平行四辺形に裁断される。また、研磨布原反は、基材層と不織布に樹脂加工した表層から成る構造を有し、ドラム本体３０に取り付けられたときには、基材層がドラム本体３０側、不織布層が外側となる。この研磨パッド３１は、樹脂加工した不織布単体とすることも可能であり、また、上記層構造が２以上の層構造であってもよい。上記表層あるいは単体の不織布には、例えば、ロデールニッタ社のＳｕｂａ４００、Ｓｕｂａ４００Ｈ、Ｓｕｂａ６００などの製品を使用することができる。
【００２６】
研磨パッドの長さａｐ（下辺あるいは上辺で測った長さ）は、基本的にドラム本体３０の周長ａｄと等しいが、この周長よりもわずかな長さΔａ（＝ａｄ−ａｐ）分だけ短く裁断される。これによって、研磨パッド３１をドラム本体３０に巻き付けたとき、研磨パッド３１はドラム本体３０をほぼ一周し、向かい合う両端に幅を持った対向線３２が現れる。上記寸法関係からこの対向線３２の幅（円周方向に沿った幅）は実質的に上記長さΔａであり、両端がこの長さに対応する間隙をもって向き合うことになる。
【００２７】
上記研磨パッド３１をドラム本体３０に取り付けるには、両面接着テープを巻き付けたドラム本体３０に裁断した研磨パッド３１を巻回し、その後研磨ドラム３の上下端部近傍を接着テープ５１を巻回して固定する。この実施形態では剥離防止テープとして片面接着テープが使用されている。接着テープ５１を巻回する回数は、尖端部からの剥離を防止できれば任意である。研磨パッド３１と研磨ドラム本体３０の貼付に使用する両面接着テープに代えて接着剤を用いることも可能である。この場合、適宜の接着剤を塗布したドラム本体３０に裁断した研磨パッド（あるいは接着剤を塗布した研磨パッド）を巻回し、その後研磨ドラム３の上下端部近傍を上と同様に剥離防止テープとして接着テープ５１を巻回して固定するようにする。接着テープの巻数は上と同様に任意である。
【００２８】
上記対向線３２に長さΔａに対応する幅（間隙）を持たせた理由は、以下のとおりである。すなわち、研磨時には研磨パッド３１に局部的な研磨圧が加わる。研磨ドラム３の回転につれて研磨パッド３１には研磨圧が繰り返し加えられるため、研磨パッド３１がわずかながら伸びてゆく。研磨パッド３１が伸びたとき、上記対向線３２の幅（間隙）が徐々に狭まることにより伸びの影響が吸収される。もし、この対向線３２が幅（間隙）を持たない場合、伸びによって押し寄せる端縁部が互いにぶつかり合い、その部分に研磨パッド３１の盛り上がりが生じる、あるいは、この部分から研磨パッド３１の剥離が生じるおそれがある。このため、研磨性能を落とすだけでなく、上述のような半導体ウェハを破損させる原因となる。
【００２９】
傾斜角θの大きさを４５度より大きくすると、傾斜角θを付けたことによる衝撃緩和の能力が落ちるため、研磨ドラムの中央領域において対向線３２近傍に剥離が発生しやすくなる。また、３０度以下にすると、研磨パッドを巻き付けにくくなる。このため、傾斜角θは４５度以下、３０度以上とする方が好ましいが、傾斜角θをこれらの範囲を超えた値、たとえば、９０度とすることを排除するものではない。なお、研磨ドラムの上下端近傍は研磨部として使用されない領域であるから、巻回した剥離防止テープ（この実施形態の場合には接着テープ、他の実施形態でも同様）は、幅が適宜の狭さのものを使用することにより、研磨作業の障害にならないようにすることができる。
【００３０】
第２の実施形態
図８にはこの実施形態の研磨ドラムの斜視図を示す。この実施形態は、上記剥離防止テープとして熱収縮性の環状テープを使用したものである。熱収縮性環状テープ５２は、加熱すると収縮する性質を持つ合成樹脂からできており、常温に戻してもこの収縮は元に戻らない。
【００３１】
第１実施形態と同様にして、研磨パッドを巻回し両面接着テープあるいは接着剤によって仮止めしたドラム本体３０の両端に、熱収縮性環状テープ５２を嵌め、ヘアードライヤー等の加熱手段によってこのテープを加熱する。テープは熱収縮し尖端部３９をドラム本体３０に強固に押し付けるので、尖端部３９からの剥離は発生しない。対向線３２に幅（間隙）を持たせること、及び、その効果は第１実施形態と同様である。重複する説明を省略する。
【００３２】
第３の実施形態
この実施形態は、図８と同じ斜視図によって示すことが可能であり（同じ図を用いて説明する）、上記剥離防止テープとして弾性伸縮性の環状ゴムバンドを使用したものである。第１実施形態と同様にして、研磨パッドを巻回し両面接着テープあるいは接着剤によって仮止めしたドラム本体３０の両端に、この環状ゴムバンドを強い力で引き伸ばした状態で嵌める。力を取り去るとゴムバンドが収縮し、尖端部３９をドラム本体３０に強固に押し付けるので、尖端部３９からの剥離は発生しない。対向線３２に幅（間隙）を持たせること、及び、その効果は第１、第２実施形態と同様である。重複する説明を省略する。
【００３３】
第４の実施形態
この実施形態は、図５と同じ斜視図によって示すことができ（接着テープ５１を面ファスナーテープ５３と読み替えることにより同じ図を用いて説明する）、上記剥離防止テープとして弾性伸縮性を有する面ファスナーテープを使用したものである。
【００３４】
第１実施形態と同様にして、研磨パッドを巻回し両面接着テープあるいは接着剤によって仮止めしたドラム本体３０の両端に、面ファスナーテープ５３を巻き付ける。適宜の力で引き伸ばした状態で巻き付けると、その弾性伸縮性によって面ファスナーテープ５３が尖端部３９をドラム本体３０に強固に押し付けるので、尖端部３９からの剥離は発生しない。対向線３２に幅（間隙）を持たせること、及び、その効果は第１乃至第３実施形態と同様である。重複する説明を省略する。
【００３５】
以上いくつかの実施形態を用いて本発明を説明したが、これらの他に剥離防止テープとして、梱包用あるいは電気配線を結束するために広く用いられている逆止爪を有する頭部とこの逆止爪に係合可能な複数の歯列を有する合成樹脂製の結束バンドなどを用いることが可能である。あるいは第１実施形態における接着テープ５１は、巻回する量を少なくし、図９に示すように、尖端部３９とその近くを覆うだけとすることも可能である。また、接着テープ５１は特に接着表面が片面だけに限られるものではなく、片面に接着能力があればよいので、あえて両面接着型のテープを使用することも可能である。
【００３６】
このように、中心軸の周りで回転可能なドラム本体３０と、このドラム本体３０の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッド３１とを備えた研磨ドラム３において、研磨パッド３１の端縁同士が対向する対向線３２の両端部近傍は表面外側から剥離防止テープによって覆われれているため、研磨パッド３１の剥離が防止される。更に、研磨パッド３１の端縁同士の対向線３２をドラム本体３０の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラム３の場合、非常に剥離しやすいため、剥離防止テープで尖端部３９を覆うことによって剥離防止することは非常に効果的である。更に、尖端部３９からの剥離が広がることに因ってウェハを破損するような事態は防止される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の研磨ドラムは、中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、このドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムにおいて、研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍は表面外側から剥離防止テープによって覆われれているため、本発明では、研磨パッドの剥離が防止される。更に、研磨パッドの端縁同士の対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラム３の場合、非常に剥離しやすいため、剥離防止テープで尖端部を覆うことによって剥離防止することは非常に効果的である。この結果尖端部からの剥離が広がることに因ってウェハを破損するような事態の発生は効果的に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、半導体ウェハの平面図、半導体ウェハＷの部分断面図である。
【図２】拡大したノッチＮの周辺を示す斜視図である。
【図３】従来技術の研磨ドラムの斜視図である。
【図４】エッジポリッシング装置の主要部を示す正面図である。
【図５】本発明の第１（または、第４）実施形態の研磨ドラムの斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態の研磨ドラムの要部拡大断面図である。
【図７】研磨布を裁断した研磨パッドの平面図である。
【図８】第２（または、第３）実施形態の研磨ドラムの斜視図である。
【図９】第１実施形態の変形例の研磨ドラムの斜視図である。
【符号の説明】
１ ポリッシング部
１０ モータ
１０ａ 中心軸
１１ 昇降機
２ ウエハ吸着部
２０ ヒンジ
２１ ブラケット
２１ａ 前面板
２２ チャック
２３ ホルダ
２４ ノズル
２５ 真空ポンプ
２６ 吸引管
２７ モータ
２８ スライダ
２８ａ レール
２９ シリンダ
３ 研磨ドラム
３０ ドラム本体
３１ 研磨パッド
３２ 対向線
３９ 尖端部
４ 機台
５１ 接着テープ
５２ 熱収縮性環状テープ
５３ 面ファスナーテープ
Ｎ ノッチ
Ｓｂ 円周ベベル面
Ｓｂｎ ノッチベベル面
Ｓｃｎ ノッチ端面
Ｓｐ パターン形成面
Ｗ 半導体ウェハ
Claims (10)
- 中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムにおいて、
上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていること
を特徴とする研磨ドラム。 - 中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムであって、上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラムにおいて、
上記対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていること
を特徴とする研磨ドラム。 - 中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムであって、上記研磨パッドの端縁同士が間隙を置いて対向する対向線をドラム本体の回転方向に対して傾斜させた研磨ドラムにおいて、
上記対向線の両端部近傍が表面外側から剥離防止テープによって覆われれていることによって、上記研磨パッドの剥離が防止されていること
を特徴とする研磨ドラム。 - 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された研磨ドラムにおいて、
上記剥離防止テープが接着テープであること
を特徴とする研磨ドラム。 - 請求項４に記載された研磨ドラムにおいて、
上記接着テープは研磨ドラムに巻回されていること
を特徴とする研磨ドラム。 - 請求項１から請求項３までのいずれかに記載された研磨ドラムにおいて、
上記剥離防止テープが、熱収縮性の環状テープ、弾性伸縮性の環状ゴムバンド、弾性伸縮性を有する面ファスナーテープ、及び、逆止爪を有する頭部とこの逆止爪に係合可能な複数の歯列を有する合成樹脂製の結束バンドのうちのいずれかであること
を特徴とする研磨ドラム。 - 請求項１から請求項６までのいずれかに記載された研磨ドラムにおいて、
上記研磨パッドは、基材層と樹脂加工した不織布からなる表面層を含む多層構造を有すること
を特徴とする研磨ドラム。 - 請求項１から請求項６までのいずれかに記載された研磨ドラムにおいて、
上記研磨パッドは、樹脂加工した不織布であること
を特徴とする研磨ドラム。 - 中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムのための研磨パッドの剥離防止方法であって、
上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍を剥離防止テープで表面外側から覆うことによって上記研磨パッドの剥離を防止すること
を特徴とする研磨ドラムの剥離防止方法。 - 中心軸の周りで回転可能なドラム本体と、上記ドラム本体の周面に貼り付けられ、半導体ウェハのエッジを鏡面加工するための研磨パッドとを備えた研磨ドラムによって、研磨部にスラリーを供給しながら鏡面研磨を行う研磨方法において、
上記研磨パッドの端縁同士が対向する対向線の両端部近傍を剥離防止テープで表面外側から覆うことによって上記研磨パッドの剥離を防止しながら鏡面研磨を行うこと
を特徴とする鏡面研磨方法。
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| JP2002221890A JP2004063900A (ja) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | 研磨ドラム |
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| JP2002221890A JP2004063900A (ja) | 2002-07-30 | 2002-07-30 | 研磨ドラム |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100858848B1 (ko) * | 2006-05-23 | 2008-09-17 | 한올제약주식회사 | 메트포르민 서방정 |
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-
2002
- 2002-07-30 JP JP2002221890A patent/JP2004063900A/ja not_active Withdrawn
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