JP4176562B2 - ウエハエッジ研磨装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する分野】
本発明は、半導体ウエハや半導体デバイスウエハ(以下、ウエハ)のエッジを研磨する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ウエハは、SiやGaPなどの単結晶からなるインゴットをスライシングした後に、研磨を施した、半導体素子の基板となる薄板であり、その周縁(これを“エッジ”という)には、結晶方向の判別及び整列を容易にするためのノッチと称するV字形又はU字形の切り欠きが形成されている。また、チッピング(スライシング時にウエハの切断ラインの縁部に生じた不定形破断)をなくすため、ウエハのエッジにわたってR面取り加工が施されている。
【0003】
このウエハの表面上に半導体素子を形成するため、ウエハの表面に、スパッタリング、CVD、エッチングなどの成膜/エッチング技術を利用して、絶縁膜、電極配線膜、半導体膜を積層し、多層配線構造物を製作する。
【0004】
このような多層配線構造物では、下地となる膜の平面性と平行性が低いと、その上に積層される膜の平面性と平行性が低下し、段差が生じ、これが配線の短絡の原因となるので、成膜やエッチングの都度に、膜の表面の研磨が行われている。
【0005】
また、ウエハのエッジ(ウエハの周縁の上面部、端面部及び下面部)には、ダレと称される余分な膜部分が成膜時に形成されており、このダレが残っていると、このダレが、ウエハの搬送中に装置設備の構成物などに衝突し、パーティクルと称される塵となり、浮遊し、この浮遊塵が膜の表面に付着し、ウエハを汚染し、上記したような配線の短絡の原因となるので、成膜の都度に、ウエハのエッジの研磨が行われている。
【0006】
従来、周縁にオリエンテーションフラット部を有するウエハのエッジの研磨は、ウエハのエッジ付近に研磨液を供給しながら、ウエハと直行する方向に走行する研磨テープをウエハのエッジに押し付けて行われ、ウエハを回転させることで、ウエハの周縁部とオリエンテーションフラット部の上面、端面及び下面が研磨される(例えば、特許文献1を参照)。
【0007】
また、ノッチ部を有するウエハのエッジの研磨は、ウエハの周縁部の断面に整合する周囲溝を有する円筒状の回転砥石を使用して行われ、ウエハを回転させながら、回転砥石の周囲溝内にウエハのエッジを押し付けることによって、ウエハの周縁部とノッチ部の上面、端面及び下面が研磨される(例えば、特許文献2を参照)。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−186234号公報(段落0026〜0031、図5)
【特許文献2】
特開平6−104228号公報(段落0029、図1〜4)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハに直行する方向に走行する研磨テープを使用する上記のような従来の研磨装置では、オリエンテーションフラット部のエッジの研磨を短時間で行うため、幅のある研磨テープ(通常、約7.62cm(約3インチ)幅)が使用される。しかし、この幅の研磨テープでウエハの周縁部を研磨する際、研磨テープの両側の部分を使用することがなく(研磨テープの中央の約5.08cm(約2インチ)幅の部分しか使用されず、両側合わせて約2.54cm(約1インチ)の部分が未使用)、未使用の部分を残したまま廃棄され、この研磨テープの未使用の部分にコストがかかる。
【0010】
また、円筒状の回転砥石を使用する上記の従来の研磨装置では、研磨時間の経過とともに回転砥石が摩耗するので、長時間安定して研磨できない。
【0011】
さらに、オリエンテーションフラット部を有するウエハと、ノッチ部を有するウエハのエッジの研磨に、それぞれ別々の専用装置が必要であり、一台の研磨装置で、オリエンテーションフラット部を有するウエハと、ノッチ部を有するウエハのエッジの研磨ができない。
【0012】
したがって、本発明の目的は、比較的幅の狭い研磨テープを使用して、一台の研磨装置で、オリエンテーションフラット部を有するウエハと、ノッチ部を有するウエハのエッジの研磨を行え、ウエハのエッジの研磨を長時間安定して行える新規なウエハエッジ研磨装置を提供することである。
【0013】
【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ウエハエッジ研磨装置は、研磨テープを送り出し、この研磨テープを巻き取る間に、研磨テープをウエハのエッジに押し付けて、ウエハのエッジを研磨する研磨ヘッド、この研磨ヘッドを横方向に往復移動させる手段、研磨ヘッドを縦方向に往復移動させる手段、及び研磨ヘッドを前記ウエハのエッジに関して縦方向に回動させる手段から構成される。
【0014】
研磨ヘッドは、研磨テープを横方向に送り出し、この研磨テープを巻き取るテープ駆動手段、及び研磨テープをウエハのエッジに押し付けるためのテープ押付手段から構成され、このテープ押付手段が、研磨テープを前記ウエハのエッジに押付けるパッドと、該パッドを着脱可能に取り付けるパッド取付部を先端に有する、前進後退可能なシリンダとから構成される。
【0015】
前記パッド取付部には、前記ウエハがオリエンテーションフラット部を有するとき、その表面が平坦であるパッドが装着され、前記ウエハがノッチ部を有するとき、その表面が前記ノッチ部の形状に一致する形状の凸部を有するパッドが装着される。
【0016】
すなわち、ウエハがオリエンテーションフラット部を有する場合、パッドとして、その表面が平坦なものを使用し、ウエハがノッチ部を有する場合、パッドとして、その表面にノッチ部の形状に一致する形状の凸部を有するものを使用する。
【0017】
【発明の実施の形態】
<ウエハエッジ研磨装置> 図1〜3に示すように、本発明のウエハエッジ研磨装置10は、研磨テープ22を矢印Tの方向に送り出し、この研磨テープ22を巻き取る間に、研磨テープ22をウエハ36のエッジに押し付けて、ウエハ36のエッジを研磨する研磨ヘッド11、この研磨ヘッド11を横方向(矢印Hで示す方向)に往復移動させる手段(符号27、28、29、30)、研磨ヘッド11を縦方向(矢印Vで示す方向)に往復移動させる手段(符号23、24、25、26)、及び研磨ヘッド11をウエハ36のエッジに関して縦方向(矢印Rで示す方向)に回動させる手段(符号31、32、33)から構成される。
【0018】
研磨ヘッド11は、研磨テープ22を横方向(矢印Tで示す方向)に送り出し、この研磨テープ22を巻き取るテープ駆動手段(符号13、14、15、16、19)、及び研磨テープ22をウエハ36のエッジに押し付けるためのテープ押付手段から構成され、このテープ押付手段が、パッド20、及びこのパッド20をウエハ36のエッジに向けて前進(矢印Fの方向)させ、パッド20で研磨テープ22をウエハ36のエッジに押し付ける手段(符号17、17´、18)から構成される。
【0019】
図示のように、テープ駆動手段は、側面L字形の台12の低部の表面に、未使用の研磨テープを巻き付けたテープロール13を着脱可能に取り付けるための取付軸(図示せず)と、テープロール13から送り出された研磨テープ22を巻き取るための巻取りローラ14を着脱可能に取り付けるための取付軸(図示せず)とを有する。そして、これら取付軸は、台12の低部の裏面に固定したモータ15、16にそれぞれ連結され、モータ16を駆動すると、研磨テープ22が、テープロール13から矢印Tの方向に送り出され、この研磨テープ22が巻取りローラ14に巻き取られる。このようにテープロール13から送り出される研磨テープ22は、研磨テープ22を送り出しているとき、テープロール13に連結したモータ15により、適度に緊張される。
【0020】
テープ押付手段は、図1及び3によく示されるように、台12の低部の表面に取り付けたシリンダ17、及びシリンダ17のシリンダシャフト17´の先端部分に取り付けたパッド20から構成される。
【0021】
パッド20は、後述するように、シリンダシャフト17´の先端部分のパッド取付部18(図4を参照)に着脱可能に取り付けられる。
【0022】
シリンダ17として、空気圧式又は油圧式のシリンダが使用され、シリンダ17の先端部分に取り付けたパッド20を、適宜、ウエハ36のエッジに対して矢印F、Bで示す方向に前進後退させることができ、これにより、パッド20の表面上の研磨テープ22が、ウエハ36のエッジに所望の圧力で押し付けられる。
【0023】
テープロール13から送り出された研磨テープ22は、テープロール13の側に配置した補助ローラ19を介してパッド20の表面上を通過し、巻取り側の補助ローラ19を介して巻取りローラ14に巻き取られる。
【0024】
研磨テープ22は、巻取りローラ14のモータ16を制御することにより、テープロール13から矢印Tの方向に連続的又は間欠的に送り出され、この送り出しの速度も巻取りローラ14のモータ16を制御することにより適宜に変えることができる。なお、台12の低部の表面には補助ローラ19が配置されており、また上述したように、テープロール13のモータ15により、送り出されている研磨テープ22が適度に緊張されているので、本発明のウエハエッジ研磨装置10の作動中に、パッド20の表面上の研磨テープ22が横ずれするような不具合は生じない。
【0025】
パッド20は、シリンダ17の先端部分の、図4に示すようなパッド取付部18に装着される。このパッド取付部18は、図示のように、シリンダシャフト17´の先端に設けられ、略C字形の断面にある。そして、パッド20は、図5A及び5Bに示すように、このパッド取付部18に横滑りさせて装着できるように、断面略凸字形に形成される。ウエハ36がオリエンテーションフラット部を有する場合、図5Aに示すような表面が平坦なパッド20が使用され、ウエハ36がノッチ部を有する場合、表面にノッチ部の形状に一致する形状の凸部を有する図5Bに示すようなパッド20が使用される。
【0026】
研磨ヘッド11の台12の側部が第一の平板23の表面に固定される。ここで、研磨ヘッド11は、この第一の平板23に着脱可能に固定され得る。
【0027】
第一の平板23の裏面には、第二の平板27の表面に設けた上下に真直ぐ伸びるレール25に滑動可能に係合するスライダ24が固定され(図1及び3を参照)、また第一の平板23の下辺が、第二の平板27に固定した第一のクランクシャフト機構26に連結され(図2及び3を参照)、この第一のクランクシャフト機構26を駆動すると、研磨ヘッド11が、第一の平板23と一緒に、第二の平板27に関して縦方向(矢印Vで示す方向)に往復移動する。
【0028】
第二の平板27の裏面には、第三の平板31の表面に設けた左右に真直ぐ伸びるレール29に滑動可能に係合するスライダ28が固定され(図1及び3を参照)、また第二の平板27の左辺が、第三の平板31に固定した第二のクランクシャフト機構30に連結され(図1及び2を参照)、この第二のクランクシャフト機構30を駆動すると、第一の平板23と研磨ヘッド11が、第二の平板27と一緒に、第三の平板31に関して横方向(矢印Hで示す方向)に往復移動する。
【0029】
第三の平板31の左辺は、モータ33によって縦方向(矢印Rで示す方向)に回動する支持板32に固定される。支持板32の回動軸34は、第三の平板31の表面に設けたレール29に平行で、ウエハ36のエッジのややウエハ36の中心側に位置し、モータ33を駆動すると、研磨ヘッド11は、第一の平板23、第二の平板27及び第三の平板31と一緒に、この回動軸34に関して縦方向(矢印Rで示す方向)に回動する。
【0030】
また、本発明のウエハエッジ装置10は、図示のように、研磨中に、冷却液(潤滑液)や、砥粒を分散させた研磨スラリーをウエハ36のエッジ付近に供給するためのノズル35を有する。このノズル35は、支持板32に取り付けられ、支持板32から回動軸34と平行に真直ぐに伸び、ノズル35の先端部分は、ウエハ36のエッジに向けて曲げられており、モータ33を駆動して研磨ヘッド11を矢印Rで示す方向に回動させても、ノズル35が研磨ヘッド11とともに矢印Rで示す方向に回動するので、研磨ヘッド11がノズル35の先端部分に接触することなく、冷却液などをウエハ36のエッジ付近に安定して供給できる。
【0031】
<研磨方法> ウエハ36のエッジの研磨は、まず、支持板32の回動軸34がウエハ36のエッジ付近のウエハ36の中心側に位置するように、ウエハ36を位置決めする。
【0032】
図5Aに示す表面平坦なパッド20を、シリンダ17の先端部分のパッド取付部18に装着し、研磨テープ22がウエハ36の端面部に真直ぐに当るように、研磨ヘッド11を位置決めする。
【0033】
次に、研磨ヘッド11のモータ15、16を駆動して、研磨テープ22を連続的又は間欠的に矢印Tの方向に送り出しながら、シリンダ17を駆動してパッド20を矢印Fの方向に前進させ、研磨テープ22をウエハ36のエッジの端面部に押し付け、第一のクランクシャフト機構26を停止した状態で、第二のクランクシャフト機構30を駆動し、研磨ヘッド11を横方向(矢印Hで示す方向)に往復移動させて、ウエハ36のエッジの端面部を研磨する。
【0034】
そして、第二のクランクシャフト機構30を駆動しながら、モータ33を駆動して、研磨ヘッド11を回動軸34に関して矢印Rの方向に回動させて、ウエハ36のエッジの上面部と下面部を研磨する。
【0035】
次に、ウエハ36を矢印rの方向に回転させて、ウエハ36のエッジの端面部、上面部及び下面部を上記のようにして研磨する。
【0036】
ウエハ36がオリエンテーションフラット部を有する場合、このオリエンテーションフラット部のエッジの端面部に、上記と同様に、研磨テープ22を押し付け、第一のクランクシャフト機構26を停止した状態で、第二のクランクシャフト機構30を駆動しながら、モータ33を駆動して、研磨ヘッド11を縦方向(矢印Rで示す方向)に回動させて、オリエンテーションフラット部のエッジの端面部、上面部及び下面部を研磨する。
【0037】
ウエハ36がノッチ部を有する場合、図5Bに示すパッド20をシリンダ17の先端部分のパッド取付部18に装着し、研磨ヘッド11のモータ15、16を駆動して、研磨テープ22を連続的又は間欠的に送り出しながら、シリンダ17を駆動してパッド20を矢印Fの方向に前進させ、研磨テープ22をウエハ36のノッチ部の端面部に押し付け、第二のクランクシャフト機構30を停止した状態で、第一のクランクシャフト機構26を駆動して、研磨ヘッド11を縦方向(矢印Vの方向)に往復移動させ、ノッチ部のエッジの端面部を研磨する。
【0038】
そして、第二のクランクシャフト機構30を駆動しながら、モータ33を駆動して、研磨ヘッド11を回動軸34に関して矢印Rの方向に回動させて、ノッチ部のエッジの上面部と下面部を研磨する。
【0039】
【発明の効果】
本発明が以上のように構成されるので、以下のような効果を奏する。
【0040】
横方向に送り出される研磨テープをウエハのエッジに押し付けるので、比較的幅の狭い研磨テープ(約1インチ幅)を使用できる。
【0041】
パッドの着脱が可能なので、ノッチ部のエッジを研磨するときに、ノッチ部の形状に一致する形状の凸部を有するパッドに交換するだけで、一台の研磨装置で、オリエンテーションフラット部を有するウエハと、ノッチ部を有するウエハのエッジの研磨ができる。
【0042】
研磨テープを送り出し、新しい研磨テープをウエハのエッジに押し付けることができるので、ウエハのエッジの研磨を長時間安定して行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の半導体ウエハエッジ研磨装置の平面図である。
【図2】図2は、図1の半導体ウエハエッジ研磨装置の正面図である。
【図3】図3は、図1の半導体ウエハエッジ研磨装置の側面図である。
【図4】図4は、図1の半導体ウエハエッジ研磨装置に使用するシリンダの先端部分の一部破断側面図である。
【図5】図5A及び5Bは、それぞれ、図4のシリンダの先端部分に装着されるパッドの斜視図である。
【符号の説明】
10・・・ウエハエッジ研磨装置
11・・・研磨ヘッド
12・・・台
13・・・テープロール
14・・・巻取りローラ
15、16・・・モータ
17・・・シリンダ
17´・・・シリンダシャフト
18・・・パッド取付部
19・・・補助ローラ
20・・・パッド
21・・・突起部
22・・・研磨テープ
23・・・第一の平板
24・・・スライダ
25・・・レール
26・・・第一のクランクシャフト機構
27・・・第二の平板
28・・・スライダ
29・・・レール
30・・・第二のクランクシャフト機構
31・・・第三の平板
32・・・支持板
33・・・モータ
34・・・回動軸
35・・・ノズル
36・・・ウエハ
H・・・横方向
V・・・縦方向
R・・・回動方向
F・・・前進方向
B・・・後退方向
T・・・研磨テープ送出方向
r・・・ウエハ回転方向
Claims (1)
- ウエハのエッジを研磨する研磨装置であって、
研磨テープを送り出し、この研磨テープを巻き取る間に、前記研磨テープを前記ウエハのエッジに押し付けて、前記ウエハのエッジを研磨する研磨ヘッド、
前記研磨ヘッドを横方向に往復移動させる手段、
前記研磨ヘッドを縦方向に往復移動させる手段、及び
前記研磨ヘッドを前記ウエハのエッジに関して縦方向に回動させる手段、
から成り、
前記研磨ヘッドが、
研磨テープを横方向に送り出し、この研磨テープを巻き取るテープ駆動手段、及び
前記研磨テープを前記ウエハのエッジに押し付けるためのテープ押付手段、
から成り、
前記テープ押付手段が、
研磨テープを前記ウエハのエッジに押付けるパッドと、該パッドを着脱可能に取り付けるパッド取付部を先端に有する、前進後退可能なシリンダとを有し、
前記パッド取付部には、前記ウエハがオリエンテーションフラット部を有するとき、その表面が平坦であるパッドが装着され、前記ウエハがノッチ部を有するとき、その表面が前記ノッチ部の形状に一致する形状の凸部を有するパッドが装着される、ことを特徴とする研磨装置。
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