JPH0637025B2 - ウエハの鏡面加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ウエハの周縁部の面取部分を鏡面加工
するための鏡面加工装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、シリコンウエハなどの半導体ウエハは、エッジ
のチッピング防止やエピタキシャル成長時のクラウン防
止などのために、通常その周縁部が面取り加工される。

上記面取り加工は、ダイヤモンド砥石で研削することに
より行われるが、その研削後に加工歪層が残り易く、こ
のような加工歪層が残っていると、テバイスプロセスに
おいて熱処理を繰り返したときに結晶欠陥が発生するこ
とがある。

そこで、通常は、上記加工歪層をエッチングにより除去
するようにしているが、エッチング処理した表面は、波
状あるいはうろこ状の凹凸となっているため汚れが残り
易く、このような汚れが面取部に少しでも残っている
と、デバイスプロセスにおいてウエハ全体にその汚れが
拡散し、該ウエハの特性を劣化させることになる。

従って、ウエハの精度向上を図るためには、上記面取部
を汚れが付着しにくい鏡面とすることが重要であり、特
に、LSI の高集積化が進む現在では、上記面取部を鏡面
加工する必要性は非常に大きい。

而して従来、ウエハの面取部を鏡面加工する装置は知ら
れておらず、このような装置の出現が望まれていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の課題は、ウエハにおける面取部を容易に鏡面加
工することのできる簡単な構成の鏡面加工装置を提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の面取部用鏡面加工装
置は、外周部を面取り加工された円板形のウエハを保持
して軸線の回りに回転させるチャックテーブルと、短円
筒状をなすリング部材の外周面に研磨布を貼着すること
により構成され、軸線を上記チャックテーブルに保持さ
れたウエハの軸線と直交する方向に向けて配設され、そ
の軸線の回りに回転しながら上記チャックテーブルに保
持されたウエハの面取部を鏡面研磨する研磨リングと、
を備え、上記研磨リングが、その直径をウエハの面取幅
より十分大きく形成すると共に、リング幅をウエハの直
径より十分小さく形成することにより、リング幅全体に
おいてウエハの面取幅全体に当接可能に構成されている
ことを特徴とするものである。

［作 用］ ウエハがチャックテーブル上に供給されると、該ウエハ
はチャック手段によってテーブル上に吸着、保持され、
該チャックテーブルによって軸線の回りに回転せしめら
れる。

そして、研磨リングがウエハの軸線と直交する軸線の回
りに回転しながらその外周の研磨面がウエハ面取部に当
接し、該面取部の鏡面加工が行われる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示す鏡面加工装置は、ウエハ１の加工から供給
及び取り出しまでを自動化したものであって、表裏両面
共に周縁部を面取り加工された円板形ウエハ1 （第５図
参照）の外周部を鏡面加工する加工部2 と、該加工部2
に未加工ウエハを供給するローダー部3 と、加工部2 か
ら加工済ウエハ1 を取り出すアンローダー部4 と、これ
らの加工部2 とローダー部3 及びアンローダー部4 との
間を旋回してウエハ1 を搬送する搬送手段5 と、これら
各部2,3,4 及び搬送手段5 を所定のプログラムに従って
自動制御する制御手段（図示せず）とによって構成され
ている。

上記加工部2 は、第２図からも明らかなように、チャッ
クテーブル9 上に載置されたウエハ1 の面取部1a,1a
（第５図参照）を鏡面加工する面取部加工手段7 と、ウ
エハ1 の周側面1b（第５図参照）を鏡面加工する周側面
加工手段8 とを備えており、それらの具体的構成は次の
とおりである。

即ち、加工装置の機台10上には、テーブル支持部材11が
設けられ、このテーブル支持部材11上に上記チャックテ
ーブル9 が鉛直な軸線の回りに回転自在に支持されてお
り、該チャックテーブル9 の駆動軸9aは、プーリ12,13
及びベルト14を介してモータ等の駆動源15に連結され、
例えば1 〜10rpm 程度の低速度で駆動されるようになっ
ている。そして、該チャックテーブル9 の上面には、ウ
エハ１をバキュウムチャックするチャック手段が設けら
れ、このチャック手段が、駆動軸9a中を貫通する吸引管
16を通じて図示しない吸引ポンプに連結されている。

また、上記面取部加工手段7 は、機台10上のスライドレ
ール20に沿ってシリンダ22により摺動されるスライドテ
ーブル21を有しており、このスライドテーブル21には、
摺動部分にエアを介在させることによって摺動抵抗を小
さくしたエアスライド機構23を介して研磨リング取付部
材24がチャックテーブル9 の方向に移動自在に取り付け
られ、該研磨リング取付部材24の先端には、２つのモー
タ25,25 が上下異なる位置に相対向状態に取り付けら
れ、各モーター25,25 の回転軸にそれぞれ薄幅の研磨リ
ング26,26 が取り付けられている。これらの研磨リング
26,26 は、第４図に示すように、短円筒状をなすリング
部材26a の外周面に研磨布26b を貼着することにより構
成されたもので、上記チャックテーブル9 上に保持され
たウエハ1 の円周方向に若干の間隔をおいて、該ウエハ
1 の軸線と直交する軸線の回りに互いに逆回転するよう
に配設され、上記スライドテーブル21の摺動によって外
周の研磨面がウエハ1 の面取部1a,1a に対して接離する
ようになっている。このとき、上方の研磨リング26が上
方の面取部1aに、下方の研磨リング26が下方の面取部1a
にそれぞれ接離する。

上記研磨リング26は、第５図〜第７図に示すように、そ
の直径Ｄがウエハ1 の面取部1aの幅Ａより十分に大きく
形成されると共に、その幅Ｗがウエハ1 の直径ｄより十
分に小さく形成され、これによって、該研磨リング26
が、その全幅Ｗにおいて面取部1aの全幅Ａにわたり当接
し得るようになっている。また、これらの研磨リング2
6,26 の中心間距離（第８図参照）は、モータ25を取り
付けたブラケット27を上下動させることにより調整でき
るようになっている。

加工時に上記研磨リング26,26 をウエハ1 の面取部1a,1
a に一定の力で当接させるため、上記スライドテーブル
21には２つのプーリ35,36 が取り付けられ、これらのプ
ーリ35,36 に、一端を研磨リング取付部材24の突起24a
に係止されたロープ37が巻き掛けられると共に、該ロー
プ37の他端にウエイト38が吊設されており、これによっ
て、上記スライドテーブル21がシリンダ22の作動により
チャックテーブル9 の方へ前進したときに、それがスト
ロークエンドに到達する直前に研磨リング26,26 がウエ
ハ1 に当接して、研磨リング取付部材24がウエイト38を
引き上げながらスライドテーブル21に対して相対的に後
退するように構成され、このとき研磨リング取付部材24
に作用するウエイト38の重力によって上記当接力が発生
するようになっている。この当接力の大きさは、加工条
件によって相違するが、通常は、チャックテーブル9 に
よるウエハ1 の保持力とのバランスや研磨布の強度等を
考慮し、適当な力に設定される。

さらに、上記周側面加工手段8 は、スライドレール40に
沿ってシリンダ42により駆動されるスライドテーブル41
に、エアスライド機構43を介して研磨ドラム取付部材44
が移動自在に取り付けられている点については上記面取
部加工手段7 の場合と同様であるが、この研磨リング取
付部材44の先端には、螺子棒46を駆動することによって
該螺子棒46に螺合されたブラッケト47を案内杆48に沿っ
て昇降させる昇降用モーター49が取り付けられており、
該ブラケット47には、ウエハ1 の周側面1bを鏡面加工す
る研磨ドラム50が該ウエハ1 の軸線と平行な軸線の回り
に回転自在に支持されると共に、該研磨ドラム50を駆動
するためのドラム駆動用モーター51が取り付けられてい
る。

上記研磨ドラム50は、円筒形のドラム部材の外面に研磨
布を貼着したものである。

また、加工時に上記研磨ドラム50をウエハ1 の側面に一
定の力で当接させるための機構は、上記面取部加工手段
7 のものと同じであるから、同一部分に面取部加工手段
7 のものに20を加えて符合を付して、その説明は省略す
る。

さらに、図示はしていないが、上記研磨リング26,26 及
び研磨ドラム50がウエハ1 に接触する部分には、化学研
磨剤の供給ノズルが設けられ、加工時に該ノズルから化
学研磨剤が供給されるようになっている。

加工部2 に未加工ウエハ1 を供給する上記ローダー部3
は、第１図に示すように、シリンダ60により順次送られ
て来るキャリヤ61から、多段状に収納されたウエハ1 を
コンベヤ62により一枚ずつ取り出し、それを位置決めガ
イド63に当接する供給位置まで搬送するように構成され
ている。

また、アンローダー部4 は、第１図及び第３図に示すよ
うに、搬送手段5 からのウエハ1 を受け取る受け取りコ
ンベヤ65と、受け取りコンベヤ65からのウエハ1 を純水
等の洗浄液を噴射しながら洗浄ブラシ67によって洗浄す
る洗浄手段66と、洗浄されたウエハ1 を位置決めガイド
68に当接する取出位置まで搬送する搬出コンベヤ69と、
取出位置にあるウエハ1 をキャリヤ71に順次収納する取
出アーム70とで構成されており、上記キャリヤ71は、ウ
エハ1 を収納される毎に順次下降し、該ウエハ1 を水槽
74中に浸漬させて乾燥を防止するようになっている。

さらに、上記搬送手段5 は、90度の角度をおいて設けら
れた２つのアーム72,73 を備え、これらのアーム72,73
の先端に形成された吸着手段によってチャックテーブル
9 上にある加工済ウエハ1 とローダー部3 の供給位置に
ある未加工ウエハ1 とを同時に吸着したあと、90度旋回
することによって、加工済ウエハ1 をアンローダー部4
における受け取りコンベヤ65上に載置すると共に、未加
工ウエハ1 をチャックテーブル9 上に供給するものであ
る。なお、この搬送手段5 は、通常は第１図に示す中立
位置に待機している。

次に、上記構成を有する鏡面加工装置の作用について説
明する。

搬送手段5 によってローダー部3 からウエハ1 がチャッ
クテーブル9 上に供給されると、該ウエハ1 はチャック
手段によってテーブル上に吸着、保持され、該チャック
テーブル9 は回転を開始する。同時に、面取部加工手段
7 における研磨リング26,26 、及び周側面加工手段8 に
おける研磨ドラム50も回転を開始する。

続いて、上記両加工手段7,8 におけるシリンダ22,42 の
作動によりスライドテーブル21,41 が前進し、面取部加
工手段7 における２つの研磨リング26,26 がウエハ1 の
各面取部1a,1a にそれぞれ当接すると共に、周側面加工
手段8 における研磨ドラム50がウエハ1 の周側面1bに当
接する。このときの研磨リング26,26 及び研磨ドラム50
の当接力は、スライドテーブル21,41 がストロークエン
ドに到達する直前に研磨リング26,26 及び研磨ドラム50
がウエハ1 に当接することにより、取付部材24,44 がウ
エイト38,58 を引き上げながらエアスライド機構23,43
によりスライドテーブル21,41 に対して相対的に後退す
るから、このとき取付部材24,44 に作用するウエイト3
8,58 の重力によって生じる。

而して、このように、研磨リング26,26 及び研磨ドラム
50をウエハ1 に押し付けるに当り、取付部材24,44 をエ
アスライド機構23,43 によって支持させる方式は、ウエ
ハが円形でない場合、例えばその側面にオリエンテーシ
ョンフラットが１つまたは複数形成されている場合で
も、該ウエハに倣って研磨リング26,26 及び研磨ドラム
50を確実に当接されることができ、従って、ウエハの形
状に拘らずその鏡面加工を行うことができる。

また、上記研磨リング26,26 及び研磨ドラム50がウエハ
1 に当接する直前には、それらの当接部にノズルを通じ
て化学研磨剤が供給され、該化学研磨剤の供給下におい
てウエハ1 の面取部1a,1a 及び周側面1bがそれぞれ鏡面
加工される。

ここで、研磨リング26による面取部1aの加工において、
第５図に示すように、面取部1aはその傾斜方向に直線的
であるのに対し、研磨リング26の研磨面は曲面である
が、該研磨リング26の直径Ｄが面取部1aの幅Ａに比べて
十分大きく設定されている（例えばＤ＝110mm 、Ａ＝0.
3mm ）から、研磨リング26は直線で面取部1aに全幅にわ
たり接触しているものと見なすことができる。即ち、第
６図において、研磨リング26がｍ、ｎ間において面取部
1aと接触していると考えた場合、上記の如くＤ＝110mm
、Ａ＝0.3mm であり、且つ第５図における面取角がθ
＝22゜であるとき、計算によりφ＝0.156 ゜、直線ｍｎ
と円弧ｍｎとの中間位置での距離ｓは約0.2 μｍとな
り、このｓは直接ｍｎ（＝0.3mm ）に比べて非常に小さ
い値であるから、面取り精度に対して無視することがで
きる。しかも、第７図に示すように、研磨リング26の幅
Ｗがウエハ1 の直径に比べて十分に小さく設定されてい
るから、該研磨リング26はその全幅において面取部1aの
当接することになる。

また、第８図に示すように、２つの研磨リング26,26 の
中心間の距離ｌは、面取角θやウエハ1 の厚さｔ等に応
じて調整することができる。換言すれば、面取角θやウ
エハ1 の厚さｔ等に応じて中心間距離を調整することに
より、各種ウエハに対応することができる。例えばＤ＝
110mm 、θ＝22゜、ｔ＝0.6mm である場合には、第５図
において、研磨リング26の中心Ｏから面取部1aに引いた
垂線と２つの研磨リング26,26 の中心とを結ぶ線との間
の角度がθ（＝22゜）であり、且つ、ウエハ1 の厚さｔ
が研磨リング26の直径に比べて無視し得る程度に小さい
から、 ｌ＝２×55cos22≒ 102mm となる。従って、この場合には、研磨布26b の厚さやそ
れが弾性体である点等を考慮し、97≦ｌ≦107 の範囲内
で中心間距離が調節される。

また、周側面加工手段8 においては、研磨ドラム50によ
ってウエハ1 の側面が加工されるが、このとき、研磨ド
ラム50が偏摩耗するのを防止するため、モータ49によっ
て該研磨ドラム50を上下動させてもよく、あるいは、一
つのウエハ1 の加工中は該研磨ドラム50を上下方向には
停止させておき、ウエハ1 毎に少しづつ上昇または下降
させるようにしてもよい。

かくして鏡面加工が終了すると、面取部加工手段7 及び
周側面加工手段8 が後退し、化学研磨剤の供給が停止す
ると共に、研磨リング26,26 及び研磨ドラム50の回転が
停止し、チャックテーブル9 に吸着、保持されていたウ
エハ1 が解放される。

そして、中立位置に待機していた搬送手段5 が作動し、
２つのアーム72,73 によって、チャックテーブル9 上に
ある加工済ウエハ1 がアンローダー部4 における受け取
りコンベヤ65上に載置されると共に、ローダー部3 の供
給位置にある未加工ウエハ1 がチャックテーブル9 上に
供給される。

受け取りコンベヤ上65に載置されたウエハ1 は、その搬
送途中で純水等の洗浄液を噴射されながら洗浄ブラシ67
によって洗浄されたあと、搬出コンベヤ69に受け渡され
て位置決めガイド68に当接する取出位置まで送られる。
そして、取出アーム70により取り出されてキャリヤ71に
収納され、該キャリヤ71の下降によって水中に浸漬され
る。

［発明の効果］ このように、本発明によれば、外縁部を面取りしたウエ
ハをチャックテーブルによって軸線の回りに回転させな
がら、その面取部に、短円筒状をなすリング部材の外周
面に研磨布を貼着してなる研磨リングを当接させるよう
にしたので、上記面取部を確実に鏡面加工することがで
きる。

また、上記研磨リングの直径をウエハの面取幅より十分
大きく形成すると共に、リング幅をウエハの直径より十
分小さく形成したことにより、該研磨リングをリング幅
全体においてウエハの面取幅全体に当接させることがで
き、これにより、該研磨リングがそのリング幅の一部の
みで当接することによる偏摩耗を確実に防止することが
できると同時に、その偏摩耗に伴う加工精度の低下を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図はその
要部拡大正面図、第３図はアンローダー部の概略構成
図、第４図は研磨リングの斜視図、第５図〜第８図は研
磨原理の説明図である。 １……ウエハ、1a……面取部、 ９……チャックテーブル、 26……研磨リング、26a ……リング部材、 26b ……研磨布。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部を面取り加工された円板形のウエハ
   を保持して軸線の回りに回転させるチャックテーブル
   と、 短円筒状をなすリング部材の外周面に研磨布を貼着する
   ことにより構成され、軸線を上記チャックテーブルに保
   持されたウエハの軸線と直交する方向に向けて配設さ
   れ、その軸線の回りに回転しながら上記チャックテーブ
   ルに保持されたウエハの面取部を鏡面研磨する研磨リン
   グと、 を備え、 上記研磨リングが、その直径をウエハの面取幅より十分
   大きく形成すると共に、リング幅をウエハの直径より十
   分小さく形成することにより、リング幅全体においてウ
   エハの面取幅全体に当接可能に構成されている、 ことを特徴とするウエハの鏡面加工装置。