JP3081140B2

JP3081140B2 - 研磨テープによる研磨装置

Info

Publication number: JP3081140B2
Application number: JP26610195A
Authority: JP
Inventors: 出森岡; 希悦油井
Original assignee: Nihon Micro Coating Co Ltd
Current assignee: Nihon Micro Coating Co Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: JPH0985599A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被研磨体の端面を
研磨テープにより研磨する装置に関し、特に研磨テープ
を有効かつ効率的に使用し、研磨面に対して任意の接触
角度で接触させる研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被研磨体、たとえば半導体ウェハーの端
面は、その表面、裏面の研磨と同様に、砥粒と溶剤とか
らなるスラリーをその上に塗り、研磨布などで擦って研
磨を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなス
ラリーを用いた研磨では、研磨後スラリーが残留しない
ように、ウェハーを洗浄しなければならない。もし、残
留スラリーがあると、そのウェハー上に形成されるデバ
イスに不良が生じる。

【０００４】また、このようなスラリーはアルカリ性で
あるため、研磨後、廃液を所定の化学処理を行わなけれ
ば廃棄できないものである。

【０００５】このように、従来のスラリーを用いた研磨
は、研磨処理後に洗浄が必要となり、また廃液の処理も
必要となり、研磨時間、コストがかかる。

【０００６】半導体ウェハーにはそれ自身の位置づけの
ためのノッチが設けられている。この部分も研磨しない
と、そこにあった削りくず等がデバイス形成時に浮遊し
て、歩留まりを悪くしている。

【０００７】この部分の研磨も必要であるが、ノッチは
小さくスラリーを用いた研磨布による研磨では所期の目
的を達成できない。

【０００８】そこで、発明の目的は、スラリーを用いる
ことなく被研磨体を研磨できる研磨装置を提供すること
である。

【０００９】本発明の他の目的は、被研磨体の端面の形
状にそって研磨を行うことができる研磨装置を提供する
ことである。

【００１０】さらに、本発明の目的は、研磨テープを有
効且つ効率的に使用して研磨を行う研磨装置を提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の研磨テープによる研磨装置は、 (a) 第1の回転手段の回転軸に、その軸線に対して垂直
に取り付けられた第1のプレートと、 (b) 第1のプレートに取り付けられた第2の回転手段
と、 (c) 第1のプレートに対して平行に対置され、かつ軸線
の方向に対して垂直方向に往復移動可能に第1のプレー
トに取り付けられた第2のプレートと、 (d) 該第2のプレートを含む面に対して平行で、一端が
第2のプレートに回動自在に連結され、他端が第2の回転
手段の回転軸に連結される連結棒であって、他端が、第
2の回転手段の回転軸の回転中心から離れた位置に回転
自在に連結される、ところの連結棒と、 (e) 第2のプレートに設けられ、研磨テープが掛けられ
る少なくとも二つのローラと、から成る。

【００１２】第1の回転手段が回転すると、第1および第
2のプレートが軸線を中心に回転し、第2の回転手段が回
転すると、連結棒を介して、第2のプレートが、第1のプ
レートに対して平行のまま、軸線方向に垂直な方向に往
復移動する。

【００１３】被研磨体がノッチを有する半導体ウェハー
であるときは、上記研磨装置は、さらに、半導体ウェハ
ーを支持し、ノッチを中心に半導体ウェハーを含む平面
内で回転する回転支持装置を有することが望ましい。回
転支持装置が駆動すると、研磨テープが、そのノッチ全
体と接して研磨を行う。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図を参照
して説明する。

【００１５】本発明の研磨装置の概要を図1ないし3に示
す。図1は研磨装置の正面図であり、図2は研磨装置の平
面図であり、図3は図2の線3-3に沿って一部切り欠きさ
れた研磨装置の側面図を示す。

【００１６】図1に示すように、本発明の研磨装置1は基
本的に被研磨体支持回転機構10、該支持回転機構10を移
動させる移動機構30、研磨ヘッド40、から構成される。

【００１７】台プレート2に対して垂直な正面プレート3
が取り付けられ、そこに以下で説明する被研磨体支持回
転機構10がその被研磨体機構を移動させる移動機構30を
介して取り付けられる。

【００１８】移動機構30は台プレート2に固定された2本
のレール31ａ、31ｂを有し（レール31ａの一部は、内側
が見えるように切り欠きされている）、その上にレール
上を往復移動できるように水平に設置された載置台32を
有している。台プレート2の端部には（図1において左
側）、支持台33が固定され、その支持台33に回転自在に
支持されたボールネジ34がレール31ａ、31ｂの間でレー
ルに平行に伸びている。

【００１９】ボールネジ34は、載置台32の下面に固定さ
れ、ボールネジ34のネジ部と螺合する、支持部35により
支持されている。したがって、ボールネジ34の一端に設
けられたハンドルでボールネジを回転させると、支持部
35を介して載置台32がレール上を移動できる。

【００２０】ボールネジは、載置台32の正確な移動に好
適であるが、空気式シリンダー、歯車ベルト等移動を正
確に行うことができる手段も利用できる。

【００２１】載置台32の一方側にはモータ11が回転軸1
1’を垂直にして固定され、他方側には軸支持器12が回
転軸12’を垂直に固定されている。載置台32の下側に伸
びた回転軸11’と回転軸12’とはベルト（図1では破線
により示されている）により連結され、モータ11の回転
が回転軸12’に伝えられる。

【００２２】回転軸12’の上端にはその軸線に垂直に固
定プレート13が水平に固定されその上で、かつ研磨ヘッ
ド40の下方に位置する囲い14（図1において、囲い14の
一部が切り欠きされている）が固定されている。囲い14
の底部には排水口14’が設けられている。この囲い14
は、研磨の際に生じる研磨くずや、水等の液体を使用し
て研磨する際の液体が飛び散らないようにするためのも
のである。

【００２３】固定プレート13のモータ11側には、垂直に
支柱15が固定され、その先端に、被研磨体Ｐを載置する
ための載置プレート16が水平に固定されている。図1お
よび図2によく示されているように、載置プレート16の
研磨ヘッド40側の先端は、軸支持器12の軸線の延長線付
近まで位置している。ただし、研磨の際に研磨テープ
が、載置プレートに接触しないように、その端付近に切
り込みが設けられている（図2において、破線で示され
ている）。さらに、載置プレート16の両側には、被研磨
体Ｐを固定する固定具16ａおよび16ｂが取り付けられて
いる。図に示された装置では、固定具はネジにより被研
磨体を固定するものでるが、被研磨体が脆弱なものであ
る場合は、載置プレート16に真空ポンプを連結し、吸引
により被研磨体を固定することが望ましい。

【００２４】モータ11が一定角度往復回転すると、軸支
持器12は、その上に固定された固定プレート13を回転軸
12’を中心に往復回転させるが（図10を参照）、その回
転が円滑に行われるように、固定プレート13の下面に、
下端が載置台32の上面と接する支持部13’が設けられて
いる。この支持部13’は必ずしも必要ではないが、大き
な被研磨体を載置するために載置プレート16が大きくな
ったとき、あるいは、固定プレート13を速く回転させる
ときには、支持部は円滑な回転に有効である。

【００２５】上述した装置は、被研磨体を回転させるも
のであるが、被研磨体を回転させる必要がないときは、
支柱、囲いを直接載置台32に固定しても良い。

【００２６】図4は研磨ヘッドの正面図を示し、図5は研
磨ヘッドを構成する台プレートの正面図を示し、図6は
研磨ヘッドの背面図を示し、図7は研磨ヘッドの平面図
を示し、図8は研磨ヘッドの側面図を示す。

【００２７】研磨ヘッド40はほぼ矩形の第1プレート4
1、および第1プレート41と平行に対置するほぼ矩形の第
2プレート42を有し、第1プレート41と第2プレート42と
は、4つの連結具43、44、45および46により互いに連結
されている（図5、図7、図8）。

【００２８】連結具43（他の連結具も同様に）は第1プ
レート41に固着される連結具片43ａと第2プレート42に
固着される結合具片43ｂとから成り、結合具片同士は一
つの方向にスライドできるように互いに連結される（図
7を参照）。したがって、第1プレート41と第2プレート4
2は平行に対置され、かつ一つの方向（図示のヘッドで
は上下方向）にスライドできる。

【００２９】図5において、第1プレート41の正面図が実
線で示され、第2プレート42の正面図が破線で示されて
いる。図5に示されているように、第1プレート41の表面
には、前述した連結具片43ａ、44ａ、45ａ、46ａが固着
され、上方および下方に以下で説明する第2プレート42
に取り付けられるモータ（図では破線で示す）が位置
し、且つ第2プレート42とともに上下動できるように、
矩形の第1開口47および第2開口48が第2プレートに形成
されている。

【００３０】第1プレート41の裏側にモータ49が取り付
けられ（図5、図6、図7、図8を参照）、その回転軸49’
が第1プレート41を貫いて表側に突き出ている。

【００３１】第1プレート41の下端には、裏側に垂直に
突き出でるように、以下で説明するバネを支持するため
のバネ支持片50が固定されている。

【００３２】さらに、第1プレート41の裏側のほぼ中央
に、フレーム部材55が溶接されている（図6において、
フレーム部材55の一部断面が示されている）。フレーム
部材55の連結片55’は図7によく示されているように第1
プレート41とほぼ並行に伸び、正面プレート3を貫通し
て伸びる回転軸56（図2、図3）に垂直に取り付けられて
いる。

【００３３】回転軸56の後端にはウォーム・ホイール
（図示せず）が固定され、その歯車と噛み合うウォーム
の軸57が正面プレート3と平行に伸び、そのウォームの
軸の端部のモータ58が連結されている（図2を参照）。
したがって、モータが回転すると、その回転はウォーム
の軸、ウォーム・ホイールを介して、回転軸56に伝えら
れる。そして、その回転軸56の回転により、第1プレー
ト41が回転する。前述したように、第2プレート42は、4
つの連結具43、44、45、46により第1プレート41に連結
されており、したがって、第プレート42も回転する。

【００３４】図示の装置は、ウォーム・ホイール、ウォ
ームを利用して、回転軸を回転させるが、直接回転軸に
モータを連結することもできる。

【００３５】第2プレート42はほぼ矩形であるが、図4に
示されているように、研磨テープが被研磨体と接する側
に張り出した二つの張出し部60ａおよび60ｂを有し、張
り出し部の先端にローラ61ａ、61ｂが回転自在に取り付
けらている。

【００３６】張出し部60ａ、60ｂの間には、凹所が形成
され、これにより研磨テープがローラ61ａおよびローラ
61ｂの間に掛けられた研磨テープを被研磨体に押し付け
るとき、その押しつけが妨げられない。

【００３７】第2プレート42の裏面にモータ63が固定さ
れ、そのモータの後部は第1プレート41の第1開口47を貫
通して後方に伸びている（図5、図6、図7を参照）。モ
ータ63の回転軸63’は第1プレートを貫通して表面に突
き出し、それに研磨テープを供給する供給ローラ62が取
り付けられている。モータ63は、研磨テープを供給する
回転方向とは逆の回転方向にローラ62を回転させ、テー
プにテンションをかけるためのものである。

【００３８】さらに、第2プレート42の裏面の下方に、
第2開口48を貫通して伸びる台部材64（図5、図8を参
照）が取り付けられている。その上にモータ65が載置さ
れ且つ第2プレートに取り付けられ、その回転軸65’は
第2プレート42を貫通して伸びている。研磨テープを引
き出す引出しローラ66が回転軸65’に取り付けられてい
る。

【００３９】図6および図8によく示されているように、
台部材64とバネ支持片50との間にバネ50’が配置されて
いる。したがってバネ50’は台部材64を介して第2プレ
ート42を常に上方へと押し上げる力を作用させる。この
ように、第2プレート42に上方へと力を作用させるの
は、以下で説明するように、第2プレート42を第1プレー
ト41に対して平行に往復スライドさせるために、すなわ
ち往復移動させるめに、第2プレート42に作用する重力
に抗して第2プレート42に上方に力を作用させ、円滑な
往復移動を可能にさせるためである。

【００４０】また、第2プレート42上のローラ66の近傍
に台部材67が固着され、その台部材67に、先端にローラ
66と接触するローラ67を回転自在に支持するテープ締め
付け部材68がスライド自在に取り付けられている（図
4）。

【００４１】供給ローラ62からの研磨テープＴはローラ
61ａおよび61ｂの上に掛けられ、さらに中間ローラ69を
介して、ローラ66とローラ67との間を通るように配置さ
れる。モータ65が駆動すると、研磨テープは順次供給ロ
ーラから供給される。このとき、モータ63も駆動する
と、テープの供給が制限され、そのためテープは弛むこ
となく、一定のテンションも持ち続けることができる。

【００４２】この装置に示されたローラ66および67で
は、使用済みテープが垂れ下がるが、これらローラの代
わりに研磨テープ巻取りローラを回転軸65’に取り付け
ることで、使用済みテープを巻取ることができる。

【００４３】図4、図5に示されているように、第2プレ
ート42の台部材67の近傍に張り出し部材70が固定されて
いる。その張り出し部材70の先端に、連結棒71の一端が
回転自在に連結され、連結棒71の他端が、モータ49の回
転軸49’にその中心からずれた所49”に回転自在に連結
されている。前述したように、第2プレート42は、連結
具43、44、45および46により第1プレート41に対して平
行で、往復スライドできることから、連結棒により回転
軸49’および第2プレート42は、いわゆるスライダー・
クランク機構を構成する。したがって、回転軸49’がモ
ータ49の駆動により回転すると、第2プレート42は往復
スライド、すなわち往復移動する。

【００４４】操作本発明の研磨装置の操作を、半導体ウェハーのノッチを
研磨する例をもって説明する。

【００４５】半導体ウェハーを、そのノッチがヘッド側
にくるように載置プレート16上に置き、固定具16ａ、16
ｂにより固定する。次に、ボールネジ34を回転せて載置
台32を移動させ、半導体ウェハーをヘッド40の研磨テー
プＴに押し付ける。

【００４６】モータ49を駆動すると、第2プレート42は
第1プレート41に対して往復移動し、研磨テープＴは半
導体ウェハーと接しながら、往復摺動する。このとき、
ノッチを研磨する研磨テープの幅は3.0〜4.0ｍｍが適し
ている。また往復移動、すなわちオシレーションは毎分
100〜800サイクルとなるように、モータ49を駆動するこ
とが望ましい。

【００４７】上記第2プレートを往復移動させながら、
モータ65および63を駆動すると、研磨テープはテンショ
ンを持ちなら、半導体ウェハーへ供給される。したがっ
て、研磨テープは第2プレートに往復移動により、半導
体ウェハーと往復摺動して、その研磨力は低下するが、
新しい研磨テープが供給されので、一定の研磨力を保つ
ことができる。かくして、研磨テープをローラにより供
給するだけでは、まだ研磨力を持つ研磨テープが無駄に
なるが、上記のように、第2プレートを往復移動させる
ことで、さらに研磨力のある研磨テープを研磨に寄与さ
せるこことができ、したがってテープを有効に利用する
ことができる。さらに、研磨テープを被研磨体に対して
往復摺動させると、研磨テープを過度に被研磨体に押し
付けることなく所望の研磨を行うことができる。

【００４８】さらに、モータ58を駆動し、ウォーム・ホ
イールの軸57を所定の角度（好適には+70 〜-70 ）だ
け往復回転させると、図9（ａ）〜（ｃ）に示されてい
るように、ヘッド40は回転軸56を中心に一定の角度往復
回転する。これにより、ノッチの上下の縁が研磨され
る。

【００４９】さらにまた、モータ11を駆動し、回転軸1
1’を所定の角度（好適には+60 〜-60 ）だけ往復回
転させると、図10（ａ）〜（ｃ）に示されているよう
に、軸支持器12に固定された固定プレート13が軸支持器
12の軸線を中心に回転する。載置プレート16上の半導体
ウェハーの略Ｖ字となるノッチはほぼ軸支持器12の軸線
上にあり、したがって、ノッチの形状にそって研磨が行
われる。

【００５０】上記研磨において水等の液体を使用するこ
とで生じた廃水は、囲い14に集められ、排出される。

【００５１】モータ58、モータ11により回転軸を所定の
角度往復回転させるほか、研磨テープが被研磨体に対し
て所望の角度になったとき、モータの駆動を停止させる
と、研磨テープは被研磨体に対して所望の角度で接触さ
せることができる。

【００５２】

【効果】本発明の研磨装置は研磨テープを用いて被研磨
体を研磨することから、砥粒と溶剤とからなるスラリー
を用いる必要がなくなり、したがって、研磨後の残留ス
ラリーの除去のための洗浄も不要となり、また研磨後の
廃液の処理も不要となる。このことは、研磨時間、研磨
コストの大幅な削減となる。

【００５３】さらに、本発明の研磨装置の研磨ヘッド
は、第2プレートを第1プレートに対して往復移動をさせ
ることができることから、新しい研磨テープが供給され
るだけでなく、被研磨体に対してテープの供給方向に往
復摺動もし、したがって、効果的に研磨を実行するとと
もに有効に研磨テープを使用できる。

【００５４】また、本発明の研磨装置の研磨ヘッドは、
研磨テープの被研磨体に対する角度を任意に設定できる
ことから、被研磨体に対して任意の角度で接触できる。

【００５５】さらにまた、本発明の研磨装置の研磨ヘッ
ドは、往復回転をさせることができることから、被研磨
体の形状、特にその縁にそって研磨することができる。

【００５６】さらに、本発明の研磨装置に、研磨体支持
回転機構を組み込むことにより、半導体ウェハーのノッ
チの形状にそって研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の正面図を示す。

【図２】本発明の研磨装置の一部切り欠きされた平面図
を示す。

【図３】本発明の研磨装置の一部切り欠きされた側面図
を示す。

【図４】本発明の研磨装置の研磨ヘッドの正面図を示
す。

【図５】本発明の研磨装置の研磨ヘッドを構成する第1
プレートの正面図を示す。

【図６】本発明の研磨装置の研磨ヘッドの背面図を示
す。

【図７】本発明の研磨装置の研磨ヘッドの平面図を示
す。

【図８】本発明の研磨装置の研磨ヘッドの側面図を示
す。

【図９】本発明の研磨装置の研磨ヘッドを所定の角度回
転させた状態を示す。

【図１０】本発明の研磨装置に組み入れられる回転支持
装置を所定の角度回転させた状態を示す。

【符号の説明】

40 研磨ヘッド 41 第1プレート 42 第2プレート 49’ 回転軸 62 供給ローラ 63’ 回転軸 66 ローラ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 9/00 B24B 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨テープによる研磨装置であって、 (a) 第1の回転手段の回転軸に、その軸線に対して垂直
に取り付けられた第1のプレートと、 (b) 該第1のプレートに取り付けられた第2の回転手段
と、 (c) 前記第1のプレートに対して平行に対置され、かつ
前記軸線の方向に対して垂直方向に往復移動可能に取り
付けられた第2のプレートと、 (d) 該第2のプレートを含む面に対して平行で、一端が
前記第2のプレートに回動自在に連結され、他端が前記
第2の回転手段の回転軸に連結される連結棒であって、
前記他端が、前記第2の回転手段の回転軸の回転中心か
ら離れた位置に回転自在に連結される、ところの連結棒
と、 (e) 前記第2のプレートに設けられ、研磨テープが掛け
られる少なくとも二つのローラと、から成り、前記第1の回転手段が回転すると、前記第1および第2の
プレートが前記軸線を中心に回転し、これにより前記研
磨テープと前記被研磨体との接触角度が変化し，前記第2の回転手段が回転すると、前記連結棒を介し
て、前記第2のプレートが前記垂直方向に往復移動す
る、ことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】請求項１に記載の研磨装置であって、前記研磨テープが前記軸線上で被研磨体と接する、こと
を特徴とする研磨装置。
【請求項３】請求項２に記載の研磨装置であって，前記第1の回転手段が，前記第1の回転手段の回転軸を所
定の角度まで回転させ，または所定の角度の間往復回転
させるところのモータである，ことを特徴とする研磨装
装置。
【請求項４】請求項２に記載の研磨装置であって、前記第2の回転手段がモータであり、該モータの駆動により、前記第2のプレートが前記連結
棒を介して、前記垂直方向に往復移動して、前記研磨テ
ープが、前記被研磨体に対して接触角度を一定のまま往
復摺動する、ことを特徴とする研磨装置。
【請求項５】請求項３に記載の研磨装置であって、前記ローラの一方が研磨テープ供給ローラである、こと
を特徴とする研磨装置。
【請求項６】請求項１に記載の研磨装置であって、さ
らに、被研磨体がノッチを有する半導体ウェハーであり、該半導体ウェハーを支持し、前記ノッチを中心に半導体
ウェハーを含む平面内で回転する回転支持装置を有す
る、研磨装置。