JP3584058B2

JP3584058B2 - ウェーハノッチ部の鏡面研摩方法およびその装置

Info

Publication number: JP3584058B2
Application number: JP14591494A
Authority: JP
Inventors: 知橘田; 邦比古花園; 清和権田; 由夫中村; 康秀傳田
Original assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Current assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JPH0768461A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体ウェーハのノッチ部を鏡面研摩する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン等の半導体ウェーハでは半導体チップの加工上その結晶軸の方向を明確にしておく必要がある。
この結晶軸の方向を示すため、円形のウェーハの一部を結晶軸の方向に切り欠くオリエンテーションフラット（いわゆるオリフラ）を形成するか、単にウェーハの周縁を小さなＶ字状に切り欠くノッチ部を設けるかしている。
近年では、ウェーハが大径化し、直径８インチのウェーハが出現している。このような大径のウェーハでは、オリフラを設けたのでは廃棄される無駄な部分が多くなることから、前記ノッチ部を設ける傾向にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シリコンウェーハは、高精度の表面加工が必要であり、特にポリッシング加工等では微細なゴミの発生でも加工品質に大きく影響してくるため、装置自体が無塵室等の設備の中に設置されていたり、様々な防塵対策が施されている。
ウェーハ表面はポリッシング前にラップ加工を行っているが、ウェーハ外周部が研削された状態のままではゴミ等が付着しやすく、この状態で加工すると、付着しているゴミが落ちてしまったり、ウェーハの粗面が欠けてしまったりして、加工品質を落としてしまう。
そのためウェーハの外周部を鏡面研摩することが要求されている。
オリフラ部の鏡面研摩については、特開平５−１０２１１１号に示されている技術が知られている。
ノッチ部を設けた場合にあっては、ノッチ部は前記のごとく小さいことから発塵の影響もそれ程なく、研摩することなく使用していた。また小さいノッチ部を研摩することが困難であった事情にもよる。
しかしながら、半導体チップは益々高集積化していることから、小さな発塵であっても与える影響が大きくなり、ノッチ部も鏡面研摩することが要求されるようになった。
【０００４】
本発明は上記要望に応えるべくなされたものであり、その目的とするところは、ノッチ部を効果的に鏡面研摩できる方法および装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、内周面に突周部が周設された筒状バフを用い、周縁にノッチ部が形成された半導体ウェーハをノッチ部を前記突周部に向けてバフ内周面にほぼ直角に当てがい、ノッチ部内に前記突周部を進入、かつ当接させ、前記バフを軸線を中心として回転させてノッチ部内端面を鏡面に研摩することを特徴としている。ウェーハをバフの内周面の円弧に沿って平行移動させるか、あるいはウェーハを、ノッチ部を突周部に当接させたままノッチ部を中心にバフの回転面と平行な面内で回動させるようにすると好適である。
本発明装置では、内周面に突周部が周設され、軸線を中心に回転可能に設けられた筒状のバフと、該バフを軸線を中心として回転させる駆動部と、周縁にノッチ部が形成された半導体ウェーハを保持する保持部と、前記バフと前記保持部とを相対的に接離させ、ウェーハのノッチ部を前記突周部に向けてバフ内周面にほぼ直角に当てがい、ノッチ部内に前記突周部を進入、かつ当接させる移動装置とを具備することを特徴としている。
前記移動装置は、先端側に前記保持部が配設され、支持部に回動軸を中心に前記保持部がバフ内周面に向けて接離するよう回動自在に支持された回動アームと、該回動アームを回動させて前記保持部に保持されているウェーハを所定の押圧力でバフ内周面に押接するシリンダ装置とで構成すると好適である。
さらに、前記支持部を移動させて前記回動アームの先端側に配設された保持部に保持されているウェーハをバフの内周面の円弧に沿って平行移動させる平行動装置を設けると好適である。
あるいは、前記支持部を回動させて前記回動アームの先端側に配設された保持部に保持されているウェーハをノッチ部を突周部に当接させたままノッチ部を中心にバフの回転面と平行な面内で回動させる回動装置を設けると好適である。
また、前記保持部は保持するウェーハをほぼノッチ部の幅の範囲内で軸線を中心に回動させる回動機構を設けると好適である。
あるいは、前記バフをほぼウェーハのノッチ部の幅分軸線方向に移動可能に設けると好適である。
また、前記移動装置の他に、前記バフ内周面に対してほぼ直角方向に、前記バフと前記保持部とを相対的に接離させ、ウェーハのノッチ部内に前記突周部を近接または進入させる接離動装置を設けることで、磨耗等による突周部の内径の変化にも好適に対応できる。
【０００６】
【作用】
本発明方法および装置によれば、バフに筒状のものを用い、その内周面に周設した突周部をノッチ部内に進入させてノッチ部の研摩をするようにしたので、突周部の接触長が長くなり、効率よくノッチ部内端面を鏡面研摩できる。
またウェーハを平行移動させたり、ノッチ部を中心に回動させることで、ノッチ部内端面の面取部に突周部を効果的に当接させることができ、面取部をも効率よく鏡面研摩でき、全体の鏡面研摩が確実になされる。
さらにノッチ部の幅に応じてウェーハを微小角度回動させることにより、幅の広いノッチ部であっても内端面全面を鏡面研摩できる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明方法は本発明装置と軌を一にするので、装置発明の実施例と共に方法発明の実施例を説明する。
〔第１の実施例〕
図１、図２は第１の実施例を示す、正面図、側面図である。
１０は円筒状をなすバフであり、例えば、シリカ等の砥粒が混入された硬質発泡ウレタンにて形成されている。なお、研摩材を供給しつつ研摩する場合は、砥粒が混入されていない通常のバフを使用しても効果的に研摩できる。
バフ１０は回転板１２に固定されて軸線を中心に回転可能に設けられている。１３は回転軸、１４は軸受け、１５はカップリング、１６は駆動モータ（駆動部）である。
また軸受け１４、駆動モータ１６は図２に示されるように機台１８に適宜機構により上下動自在に支持された可動ブロック１９に取り付けられている。従って、可動ブロック１９が上下動することにより、バフ１０も所定のストロークで軸線方向に上下動されるようになっている。なお、可動ブロック１９を図１上で左右方向にも移動自在に設けることで、バフ１０の磨耗等による筒状バフの内径の変化に対して好適に対応できる。
バフ１０の内周面には、断面がほぼ３角形をなす突周部２０が設けられている。
【０００８】
２２は保持部であり、回動アーム２４の先端側に取り付けられている。
保持部２２はウェーハ２５を吸引してウェーハ２５の周縁部が露出するよう保持する。２６はウェーハ２５の周縁に形成されたノッチ部である。
ノッチ部２６は、図３に示すように両縁部に面取部２６ａが形成され、両面取部２６ａ間は中央平坦部２６ｂになっている。
２７は正逆モータであり、回動アーム２４上に配設され、保持部２２をウェーハ２５を吸引したまま正逆回転させるようになっている。
図４は保持部２２とその回転機構の具体例の一例を示す。
すなわち正逆モータ２７の出力軸２８にベルト２９を介して回転軸３０が連結され、回転軸３０先端に吸着板３１が固定されている。吸着板３１面にはリング状のシール３２が取付られている。また吸着板３１の中央には吸引孔３３が開口され、この吸引孔３３は、連通孔３４、継手３５、ホース３６を介して吸引装置（図示せず）に接続されている。
したがって、吸着板３１にてウェーハ２５を吸着保持することができ、またウェーハ２５を吸着保持したまま正逆モータ２７により吸着板３１を正逆回転、したがってウェーハ２５を微小角度範囲内（ほぼノッチ部２６の幅、図１の矢Ｚ方向）で正逆回転させることができる。
正逆モータ２７、回転軸３０等により回動装置の一例を構成する。
【０００９】
前記回動アーム２４は支持台（支持部）４０にその中途部にて、図１上左右方向に回動自在に設けられている。
４１はその回動軸で、支持台４０の軸受け４２に回転自在に軸承されている。４３は押圧手段の一例であるシリンダ装置であり、支持台４０に配設され、そのロッド端が回動アーム２４の上端側に連結され、回動アーム２４に配設されている保持部２２を図１上左右方向に回動させてウェーハ２５をバフ１０の内周面に接離させ、左方に回動した際に、保持部２２に保持されているウェーハ２５を所定の押圧力でバフ１０の内周面に押接可能になっている。押圧手段としてはシリンダ装置の他にスプリングあるいは錘等を採用できる。
回動アーム２４、シリンダ装置４３等により移動装置の一例を構成する。
支持台４０は機台１８に立設された４本のガイドポール４４にガイドされて、図１上紙面に垂直な方向、図２上では左右方向に移動可能になされている。４５はその移動用のモータであり、支持台に螺合されているネジ桿４６をベルト４７を介して回転させることにより支持台４０を移動させる。
支持台４０、ガイドポール４４、モータ４５、ネジ桿４６等により平行動装置の一例を構成する。
また、図示しないが、研摩材（スラリー等が混入された液状研摩材）をバフ１０の突周部２０付近に供給する公知の研摩材供給部が設けられている。この研摩材供給部からは、単なる水も供給できるのは勿論である。本実施例のような砥粒が混入されたバフによってウェーハが研摩されるときには、水を供給することで、バフとウェーハとの摩擦による発熱を冷却できる。
【００１０】
本実施例は上記のように構成されている。
図５は動作原理図を示す。
本実施例では、まず保持部２２により前記のごとくウェーハ２５をノッチ部２６が所定の方向を向くように位置決めして保持させる。
次いで図示しないモータ等により可動ブロック１９を上昇させてバフ１０内の所定位置に保持部２２およびウェーハ２５を位置させる。
ここでシリンダ装置４３を駆動して可動アーム２４を回動させ、ウェーハ２５をバフ１０の内周面にほぼ直角に所定の押圧力で押接せしめる。このときバフ１０内周面の突周部２０がノッチ部２６内に進入し、ノッチ部２６内端面に当接するように各部の位置設定がなされている。
次にバフ１０を軸線を中心として回転させ、また研摩材供給機構から研摩材を連続または間欠的に供給してノッチ部２６の内端面を鏡面に研摩できる。
本実施例ではバフ１０の内周面に設けた突周部２０によりノッチ部２６を研摩するようにしているので、ノッチ部２６内端面への突周部２０の接触長が長くなり、それだけ効率よく研摩が行える。
また、バフ１０の材料に硬質の発泡ウレタン等の所定の押圧力により弾性的に撓む材料を用いることにより、ノッチ部２６内端面の稜線を面取加工してある場合にも、該面取部２６ａにまで突周部２０を当接させることができ、ノッチ部２６内端面の全面を鏡面研摩できる。
ノッチ部２６の内端面全面をさらに均一に研摩するには、移動用のモータ４５を駆動し、支持台４０を所定距離往復移動させるようにする。これによりウェーハ２５は図５上Ｂ位置からその左右のＡ位置およびＣ位置間に亙って平行移動する。
Ａ、Ｃ位置ではウェーハ２５に突周部２０が斜めに当接し、したがってノッチ部２６の面取部２６ａに突周部２０が効果的に当接し、面取部２６ａを効率よく研摩できる。
この場合にバフ１０の回転方向は適宜に選択できるが、好適には、ウェーハ２５がＡ位置にいるとき、バフ１０を図５のＸ方向に、ウェーハ２５がＣ位置にいるときに図５のＹ方向に回転方向を変更すると好適である。このようにバフ１０の回転方向を設定することにより、バフ１０の突周部２０からウェーハ２５に加わる力が力の逃げる方向に作用し、ウェーハ２５に無理な力が加わらず、ウェーハ２５の損傷を防止できる。
またノッチ部２６の幅が広いときには、正逆モータ２７を駆動し、保持部２２の吸着板３１を矢Ｚ方向に微小角度範囲で回転させることにより、ノッチ部２６の幅が広くともノッチ部２６内端面全面を研摩できる。
あるいは、バフ１０をノッチ部２６の幅程度で微小上下動させるようにしてもよい。
【００１１】
〔第２の実施例〕
図６、図７は第２の実施例を示す、正面図と側面図である。第１の実施例と同一の部材は同一符号を付し、説明を省略する。
本実施例では、支持台４０を軸受け５１に軸承された回動軸５０を中心に回動させるようにしている。この場合の回動軸５０の回動中心は、保持部２２に保持されたウェーハ２５のノッチ部２６を通るようにする。これによりウェーハ２５はノッチ部２６を中心にバフ１０の回転面と平行な面内で回動される。
５２はカップリング、５３は支持台４０を回動させるモータである。軸受け５１およびモータ５３は機台１８に支持され、これにより支持台４０、回動アーム２４等の部材が機台１８に支持されることになる。
支持台４０、回動軸５０等により回動装置の一例を構成する。
【００１２】
図８は第２の実施例の動作原理図を示す。
本実施例ではノッチ部２６内端面の面取部２６ａまで均一に鏡面研摩するときは、モータ５３を駆動して支持台４０を往復回動させる。これにより図８に示されるようにウェーハ２５はノッチ部２６を中心に、バフ１０の回転面と平行な面内で、図８のＡ位置、Ｂ位置、Ｃ位置間に亙って回動される。
これにより、Ａ、Ｃ位置ではウェーハ２５に突周部２０が斜めに当接し、したがってノッチ部２６の面取部２６ａに突周部２０が効果的に当接し、面取部２６ａを効率よく研摩できる。
この場合にバフ１０の回転方向は適宜に選択できるが、好適には実施例１と同様に、ウェーハ２５がＡ位置にいるとき、バフ１０を図５のＸ方向に、ウェーハ２５がＣ位置にいるときに図５のＹ方向に回転方向を変更すると好適である。このようにバフ１０の回転方向を設定することにより、バフ１０の突周部２０からウェーハ２５に加わる力が力の逃げる方向に作用し、ウェーハ２５の損傷を防止できる。
また同じくノッチ部２６の幅が広いときには、正逆モータ２７を駆動し、保持部２２の吸着板３１を微小角度範囲で回転させ、これによりウェーハ２５を図１の矢Ｚ方向に回動させることにより、ノッチ部２６の幅が広くともノッチ部２６内端面全面を研摩できる。
【００１３】
次に図７に基づいて、バフ１０の移動装置である上下動装置および水平動装置について説明する。
５４は水平動ブロックであり、表面には軸受け１４および駆動モータ１６が固定され、裏面には水平移動体５５が固定されており、水平方向に配設されたリニアガイド５６によって図７の紙面に対して直交する方向（水平方向）に往復動自在に案内されている。すなわち、水平移動体５５が水平方向に配設されたリニアガイド５６に摺動自在に嵌まっており、この水平移動体５５を介して水平動ブロック５４がリニアガイド５６に沿って水平方向に往復動できる。
また、５８は上下動ブロックであり、表面にリニアガイド５６が固定され、裏面に上下移動体５９が固定されており、上下方向に配設されたリニアガイド６０によって上下方向に往復動自在に案内されている。
水平動ブロック５４および上下動ブロック５８の駆動装置は、いずれもボールネジ６２と駆動モータ６４を構成要素とするものである。上下動ブロック５８の駆動装置を例にとると、図７に示すように、機台１８にリニアガイド６０に沿ってボールネジ６２が回動可能に配設され、このボールネジ６２に螺合する螺合部６６が上下動ブロック５８に固定されている。６８はカップリングであり、駆動モータ６４の出力軸とボールネジ６２とを連結している。
【００１４】
このようにして、水平動ブロック５４を水平方向に移動自在に案内する構成と駆動装置によって水平動装置が構成されており、上下動ブロック５８を上下方向に移動自在に案内する構成と駆動装置によって上下動装置が構成されている。
そして、水平動装置は、バフ内周面に対してほぼ直角方向に、バフ１０を保持部２２に対して接離させ、ウェーハのノッチ部２６内に突周部２０を近接または進入させる接離動装置として作動する。このため、水平動装置によれば、突周部２０が磨耗してその内径が大きくなった場合などにおいて、ノッチ部２６に突周部２０を好適に近接できる。すなわち、水平動装置によれば、可動アーム２４を回動させてノッチ部２６を突周部２０に押圧させる直前の好適な状態に、ウェーハ１０を移動させることができる。なお、突周部２０の内径は、磨耗した突周部２０を再生するために、バイトで切削加工してその形状を整える際にも変化する。このような突周部２０の内径の変化にも、水平動装置によって対応できるのである。
以上に説明したバフ１０の移動装置である上下動装置および水平動装置は、図１の実施例にも適応できる。また、移動装置はバフ１０と保持部２２とを相対的に接離できればよいのであるから、上記実施例のようなバフ１０側を移動させるものに限定されることはなく、上記実施例とは反対に保持部２２側を移動させる移動装置としてもよい。
【００１５】
以上本発明の好適な実施例を説明したが上記実施例に限定されないことはもちろんであり、例えばバフ１０、回動アーム２４の上下の配置関係は上記に限られない。
また突周部はあらかじめバフ内周面に複数条設けておいて、１つの突周部が磨耗した別の突周部を利用して研摩するようにすると好適である。
また、図面上の筒状のバフ１０は、筒体の全体が硬質発砲ウレタン等のバフ材料で一体に形成されているが、バフ１０の形状はこれに限られることなく、少なくとも突周部２０の形成される部分を中心にバフ材料で筒状に形成されていればよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明方法および装置によれば、バフに筒状のものを用い、その内周面に周設した突周部をノッチ部内に進入させてノッチ部の研摩をするようにしたので、突周部の接触長が長くなり、効率よくノッチ部内端面を鏡面研摩できる。
またウェーハを平行移動させたり、ノッチ部を中心に回動させることで、ノッチ部内端面の面取部に突周部を効果的に当接させることができ、面取部をも効率よく鏡面研摩でき、全体の鏡面研摩が確実になされる。
さらにノッチ部の幅に応じてウェーハを微小角度回動させることにより、幅の広いノッチ部であっても内端面全面を鏡面研摩できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例を示した正面図である。
【図２】第１の実施例の側面図である。
【図３】ノッチ部の断面説明図である。
【図４】ウェーハの保持部の実施例を示す断面説明図である。
【図５】第１の実施例の動作原理を示す説明図である。
【図６】第２の実施例を示す正面図である。
【図７】第２の実施例の側面図である。
【図８】第２の実施例の動作原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１０バフ
１６駆動モータ（駆動部）
２０突周部
２２保持部
２４回動アーム
２５ウェーハ
２６ノッチ部
２７正逆モータ
４０支持台
４１回動軸
４３シリンダ装置
４５モータ
５０回動軸

Claims

内周面に突周部が周設された筒状バフを用い、周縁にノッチ部が形成された半導体ウェーハをノッチ部を前記突周部に向けてバフ内周面にほぼ直角に当てがい、ノッチ部内に前記突周部を進入、かつ当接させ、前記バフを軸線を中心として回転させてノッチ部内端面を鏡面に研摩することを特徴とするウェーハノッチ部の鏡面研摩方法。
ウェーハをバフの内周面の円弧に沿って平行移動させることを特徴とする請求項１記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩方法。
ウェーハを、ノッチ部を突周部に当接させたままノッチ部を中心にバフの回転面と平行な面内で回動させることを特徴とする請求項１記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩方法。
内周面に突周部が周設され、軸線を中心に回転可能に設けられた筒状のバフと、
該バフを軸線を中心として回転させる駆動部と、
周縁にノッチ部が形成された半導体ウェーハを保持する保持部と、
前記バフと前記保持部とを相対的に接離させ、ウェーハのノッチ部を前記突周部に向けてバフ内周面にほぼ直角に当てがい、ノッチ部内に前記突周部を進入、かつ当接させる移動装置とを具備することを特徴とするウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。
前記移動装置は、先端側に前記保持部が配設され、支持部に回動軸を中心に前記保持部がバフ内周面に向けて接離するよう回動自在に支持された回動アームと、該回動アームを回動させて前記保持部に保持されているウェーハを所定の押圧力でバフ内周面に押接する押圧手段とを具備することを特徴とする請求項４記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。
前記支持部を移動させて前記回動アームの先端側に配設された保持部に保持されているウェーハをバフの内周面の円弧に沿って平行移動させる平行動装置を具備することを特徴とする請求項５記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。
前記支持部を回動させて前記回動アームの先端側に配設された保持部に保持されているウェーハをノッチ部を突周部に当接させたままノッチ部を中心にバフの回転面と平行な面内で回動させる回動装置を具備することを特徴とする請求項５記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。
前記保持部は、保持するウェーハをほぼノッチ部の幅の範囲内で軸線を中心に回動させる回動機構を具備することを特徴とする請求項４、５、６または７記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。
前記バフをほぼウェーハのノッチ部の幅分軸線方向に移動可能に設けたことを特徴とする請求項４、５、６または７記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。
前記移動装置の他に、前記バフ内周面に対してほぼ直角方向に、前記バフと前記保持部とを相対的に接離させ、ウェーハのノッチ部内に前記突周部を近接または進入させる接離動装置を具備することを特徴とする請求項５、６、７、８または９記載のウェーハノッチ部の鏡面研摩装置。