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発明の名称 半導体ウェーハの面取り面研磨装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−100053
公開日 平成10年(1998)4月21日
出願番号 特願平9−212334
出願日 平成9年(1997)8月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 (外12名)
発明者 川口 章 / 木村 繁 / 矢野尾 明仁 / 鶴田 捷二 / 熊部 重男 / 高田 昌夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面に研磨液を供給するとともに研磨布を押圧状態に摺動させて前記面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置であって、回転可能に支持される本体ホイールの外周面に前記研磨布が設けられ回転状態で該研磨布を前記面取り面に当接させて該面取り面を研磨する研磨ドラムと、該研磨ドラムを回転させるドラム駆動手段とを備え、前記研磨布は、円環状の単位研磨布が前記本体ホイールに外挿状態に複数枚積層されて円筒状に形成され、前記複数枚の単位研磨布は、それぞれの表裏面が前記本体ホイールの軸線に対して傾いているとともに互いに平行に設定されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。
【請求項2】 請求項1記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、 前記単位研磨布は、繊維の向きが一定でない不織布で形成されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、前記研磨布の軸線方向両端側には、該研磨布を軸線方向に押圧状態に挟持する一対の円環状の押え板が設けられ、これら押え板は、互いの対向面が前記単位研磨布と平行に設定されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、前記研磨ドラムは、積層された前記単位研磨布から軸線方向に離間した位置に円環状のノッチ用研磨布を備え、該ノッチ用研磨布は、前記本体ホイールに軸線を同じくして配されていることを特徴とする半導体ウェーハの面取り面研磨装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウェーハ等の半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面を食刻加工(エッチング)する技術として、CCR(Chemical Corner Rounding)加工が知られているが、このCCR加工を施した場合、面取り面と半導体ウェーハ表裏面との境界部分に突起が形成される。この突起は微小であるが、半導体ウェーハを樹脂製のカセットに収容したとき、これがカセットに接触してカセットを削り、微小な削り屑を生じてしまう。この削り屑が半導体ウェーハの性能を劣化させる原因となることはいうまでもない。
【0003】そこで、CCR加工とは別に半導体ウェーハの面取り面にCMP(Chemical Mechanical Polishing)加工を施すことが知られている。このCMP加工は、半導体ウェーハの面取り面に向けて研磨液を供給しながら研磨布によって研磨する技術であって、従来、このCMP加工を実施する装置としては、研磨布が巻回された研磨ドラムを、その軸線が半導体ウェーハの回転軸に対して傾斜した状態で回転可能に支持し、この研磨ドラムを回転させながら半導体ウェーハの面取り面に押し付けることによって研磨を行なっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の半導体ウェーハの面取り面研磨装置には、以下のような課題が残されている。すなわち、上記研磨ドラムは、一枚布の研磨布を巻回させるとともに斜めにカットされた継ぎ目を合わせて接着剤で貼設することにより作製されるので、研磨布の貼り付け作業に多大な時間と手間がかかるとともに、剥がれやすいという不都合がある。また、貼設された研磨布は継ぎ目を有するので、該継ぎ目に少なからず段差等が生じ、研磨する半導体ウェーハにダメージを与えるおそれもある。
【0005】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、研磨ドラムに研磨布を容易かつ確実に取り付けることができるとともに、半導体ウェーハにダメージが少ない良好な研磨加工を施すことができる半導体ウェーハの面取り面研磨装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、請求項1記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、半導体ウェーハの周縁に形成された面取り面に研磨液を供給するとともに研磨布を押圧状態に摺動させて前記面取り面を研磨する半導体ウェーハの面取り面研磨装置であって、回転可能に支持される本体ホイールの外周面に前記研磨布が設けられ回転状態で該研磨布を前記面取り面に当接させて該面取り面を研磨する研磨ドラムと、該研磨ドラムを回転させるドラム駆動手段とを備え、前記研磨布は、円環状の単位研磨布が前記本体ホイールに外挿状態に複数枚積層されて円筒状に形成され、前記複数枚の単位研磨布は、それぞれの表裏面が前記本体ホイールの軸線に対して傾いているとともに互いに平行に設定されている技術が採用される。
【0007】この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、研磨布が前記本体ホイールに外挿かつ積層状態の複数の円環状の単位研磨布によって形成されているので、研磨布を取り付ける際には、本体ホイールに単位研磨布を複数枚外挿させて積層するだけで容易に円筒状の研磨布が研磨ドラムに形成される。また、円環状の単位研磨布で形成される研磨布の円周方向は継ぎ目の無い無端状であるため、剥がれ等が生じないとともに半導体ウェーハにダメージを与え難い。そして、研磨布の厚みは単位研磨布の内径および外径で設定され、該設定を変えることによって所定の弾性が得られる。また、研磨布表面が摩耗によって品質が低下しても、該表面を削り落とすことによって新たな研磨布表面が得られるので、さらに長期に亙って研磨が可能である。さらに、前記複数枚の単位研磨布が、それぞれの表裏面が本体ホイールの軸線に対して傾いているとともに互いに平行に設定されているので、当接する面取り面に対して単位研磨布が傾斜状態にあるため、研磨ドラムが回転すると面取り面に当接する単位研磨布の外周縁が面取り面の周方向に往復移動することとなる。すなわち、単位研磨布の外周縁において比較的硬い角部等が面取り面の特定部分に留まって研磨することがなく、常に周方向に移動しながら研磨するので、研磨ムラが生じ難く、良好な面粗度が得られるとともに、研磨レートも向上する。
【0008】請求項2記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、請求項2記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、前記単位研磨布は、繊維の向きが一定でない不織布で形成されている技術が採用される。
【0009】この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、単位研磨布が不織布で形成され、単位研磨布の繊維がばらばらな向きで配されているので、単位研磨布の外周縁および外周縁近傍の表裏面のいずれの部分が面取り面に当接しても良好な研磨特性が得られる。
【0010】請求項3記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、請求項1または2記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、前記研磨布の軸線方向両端側には、該研磨布を軸線方向に押圧状態に挟持する一対の円環状の押え板が設けられ、これら押え板は、互いの対向面が前記単位研磨布と平行に設定されている技術が採用される。
【0011】この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、研磨布の軸線方向両端側に該研磨布を軸線方向に押圧状態に挟持する一対の円環状の押え板が設けられているので、弾性体である各単位研磨布を軸線方向に所定の押圧力で挟持することによって、研磨布が軸線方向に所定量圧縮されて弾性調整が可能となる。また、一対の押え板の互いの対向面が単位研磨布と平行に設定されているので、本体ホイールの軸線に対して単位研磨布が所定の傾斜角度に揃えられて支持される。
【0012】請求項4記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、請求項1から3のいずれかに記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置において、前記研磨ドラムは、積層された前記単位研磨布から軸線方向に離間した位置に円環状のノッチ用研磨布を備え、該ノッチ用研磨布は、前記本体ホイールに軸線を同じくして配されている技術が採用される。
【0013】この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、研磨ドラムが、積層された単位研磨布から軸線方向に離間した位置に円環状のノッチ用研磨布を備え、該ノッチ用研磨布が、本体ホイールに軸線を同じくして配されているので、半導体ウェーハがノッチ部分を有している場合に、ノッチ用研磨布の外周縁をノッチ部分の面取り面に当接させ研磨ドラムを回転させることによって、ノッチ用研磨布の外周縁がノッチ部分から移動せずにノッチ部分の面取り面のみを研磨する。このとき、ノッチ用研磨布が、積層された単位研磨布とは離間して配されているので、ノッチ部分を研磨する際に単位研磨布が半導体ウェーハの他の部分に当接・干渉することを防ぐことができる。したがって、ノッチ部分以外の面取り面を、積層された単位研磨布で研磨し、ノッチ部分をノッチ用研磨布で研磨することによって、ノッチ部分を含んだ半導体ウェーハの全周の面取り面が一種類の研磨ドラムで研磨可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態を図1から図13を参照しながら説明する。これらの図にあって、符号1はウェーハ取り出し機構、2はウェーハ位置決めユニット、3はウェーハ搬送機構、4は表面研磨室、5は表面研磨室移送機構、6は表面研磨機構、7は裏面研磨室、8は裏面研磨室移送機構、9は裏面研磨機構、10はウェーハ収納機構を示している。
【0015】本形態の半導体ウェーハの面取り面研磨装置は、図2および図3に示すように、半導体ウェーハWをカセットC1から取り出すウェーハ取り出し機構1と、該ウェーハ取り出し機構1から取り出された半導体ウェーハWの位置決めを行うウェーハ位置決めユニット2と、該ウェーハ位置決めユニット2で位置決めされた半導体ウェーハWを搬送して半導体ウェーハWの表面側および裏面側の研磨工程に送るウェーハ搬送機構3と、該ウェーハ搬送機構3で搬送される半導体ウェーハWをその表面側の研磨が行われる表面研磨室4へ移送し研磨後にウェーハ搬送機構3へと戻す表面研磨室移送機構5と、表面研磨室4において半導体ウェーハWの表面側を研磨する表面研磨機構6と、表面側が研磨され再びウェーハ搬送機構3で搬送される半導体ウェーハWをその裏面側の研磨が行われる裏面研磨室7へ移送し研磨後にウェーハ搬送機構3へと戻す裏面研磨室移送機構8と、裏面研磨室7において半導体ウェーハWの裏面側を研磨する裏面研磨機構9と、裏面側が研磨され再びウェーハ搬送機構3で搬送される半導体ウェーハWを収納用カセットC2へと移載するウェーハ収納機構10と、前記各機構に電気的に接続されこれらを制御する操作制御部12とを備えている。
【0016】前記ウェーハ取り出し機構1は、図2から図4に示すように、カセット載置用テーブル13と、該カセット載置用テーブル13の上面に中央部を囲むように載置された4つのカセットC1と、カセット載置用テーブル13の中央部に設けられ所定のカセットC1から半導体ウェーハWを取り出し用ハンド14で吸着し一枚づつ取り出してウェーハ搬送機構3へと移載するローダーユニット15とを備えている。
【0017】前記各カセットC1は、収納されている複数の半導体ウェーハWが水平状態となるように載置され、各半導体ウェーハWを取り出す方向がカセット載置用テーブル13の中央部に向かうように設置される。また、前記ローダーユニット15は、水平方向に延在する取り出し用ハンド14をカセット載置用テーブル13の上面中央部に配した状態で該カセット載置用テーブル13内に設置されている。前記取り出し用ハンド14は、ローダーユニット15の垂直軸線を中心に回転可能かつ延在方向に進退可能とされているとともに、上下動可能に支持されている。
【0018】前記ウェーハ位置決めユニット2は、前記カセット載置用テーブル13に隣接状態に設置された基台16上のカセット載置用テーブル13側端部に設置され、カセットC1から取り出された半導体ウェーハWを載置台2a上でセンタリング(芯出し)およびオリエンテーションフラット(オリフラ)の方向決めを行うものである。
【0019】前記ウェーハ搬送機構3は、図5および図6に示すように、ウェーハ位置決めユニット2によって位置決めされた半導体ウェーハWを第1受け渡し部20で表面研磨室移送機構5に受け渡す第1搬送部21と、表面研磨機構6によって表面側が研磨された半導体ウェーハWを表面研磨室移送機構5から第1受け渡し部20で受け取って移送し第2受け渡し部22で半導体ウェーハWを反転させる第2搬送部23と、該第2搬送部23によって反転された半導体ウェーハWを受け取って第3受け渡し部24で裏面研磨室移送機構8に受け渡す第3搬送部25と、裏面研磨機構9によって裏面側が研磨された半導体ウェーハWを裏面研磨室移送機構8から受け取って第4受け渡し部26でウェーハ収納機構10に受け渡す第4搬送部27とから構成されている。
【0020】前記第1〜第4受け渡し部20、22、24、26は、基台16上部にカセット載置用テーブル13側の端部から順に長手方向に配され、前記第1〜第4搬送部21、23、25、27は、前記第1〜第4受け渡し部20、22、24、26の一側面に沿ってカセット載置用テーブル13側の端部から順に設けられている。
【0021】前記第1搬送部21は、先端部に形成された円弧状の吸着溝28aで半導体ウェーハWを吸着して支持する第1ハンド28と、該第1ハンド28をローダーユニット15と第1受け渡し部20との間で水平移動可能に支持する第1ロッドレスシリンダ29と、第1ハンド28を上下動可能に支持する第1上下動シリンダ30と、前記第1ハンド28の吸着溝28a、第1ロッドレスシリンダ29および第1上下動シリンダ30にそれぞれ個別に接続された圧縮空気供給用の各配管を束ねた第1配管部31とを備えている。
【0022】前記第1ロッドレスシリンダ29は、その両端部が第1受け渡し部20の一側面に水平状態に固定され、第1ロッドレスシリンダ29の第1可動部32には、第1ハンド28の基端部が上下動可能に支持されるとともに前記第1上下動シリンダ30が設置されている。また、第1可動部32は、第1ロッドレスシリンダ29と平行してその上方に配された第1ガイド部33に水平移動可能に支持されている。前記第1ハンド28は、基台16の長手方向に直交する方向に水平状態に延在するとともに、その基端部が、第1上下動シリンダ30のピストン部30a先端部と連結部材34を介して接続されている。
【0023】前記第2搬送部23は、先端部に形成された2つの吸着孔35aで半導体ウェーハWを吸着して支持する第2ハンド35と、該第2ハンド35を第1受け渡し部20と第2受け渡し部22との間で水平移動可能に支持する第2ロッドレスシリンダ36と、第2ハンド35を上下動可能に支持する第2上下動シリンダ37と、前記第2ハンド35の吸着孔35a、第2ロッドレスシリンダ36および第2上下動シリンダ37にそれぞれ個別に接続された圧縮空気供給用の各配管を束ねた第2配管部38とを備えている。
【0024】前記第2ロッドレスシリンダ36は、その両端部が第1受け渡し部20および第2受け渡し部22のそれぞれの一側面に水平状態に固定され、第2ロッドレスシリンダ36の第2可動部39には、第2ハンド35の基端部が上下動かつ回転可能に支持されるとともに前記第2上下動シリンダ37が設置されている。また、第2可動部39は、第2ロッドレスシリンダ36と平行してその上方に配された第2ガイド部40に水平移動可能に支持されている。
【0025】前記第2ハンド35は、基台16の長手方向に直交する方向に水平状態に延在するとともに、その基端部が、第2上下動シリンダ37のピストン部37a先端部と連結部材41を介して接続されている。また、第2ハンド35の基端部には、第2ハンド35の延在方向を軸線として第2ハンド35を回転可能に支持する反転用アクチュエータ42が設けられている。
【0026】前記第3搬送部25は、先端部に形成された2つの吸着孔43aで半導体ウェーハWを吸着して支持する第3ハンド43と、該第3ハンド43を第2受け渡し部22と第3受け渡し部24との間で水平移動可能に支持する第3ロッドレスシリンダ44と、第3ハンド43を上下動可能に支持する第3上下動シリンダ45と、前記第3ハンド43の吸着孔35a、第3ロッドレスシリンダ44および第3上下動シリンダ45にそれぞれ個別に接続された圧縮空気供給用の各配管を束ねた第3配管部46とを備えている。
【0027】前記第3ロッドレスシリンダ44は、その両端部が第2受け渡し部22および第3受け渡し部24のそれぞれの一側面に水平状態に固定され、第3ロッドレスシリンダ44の第3可動部47には、第3ハンド43の基端部が上下動可能に支持されるとともに前記第3上下動シリンダ45が設置されている。また、第3可動部47は、第3ロッドレスシリンダ44と平行してその上方に配された第3ガイド部48に水平移動可能に支持されている。前記第3ハンド43は、第2ハンド35と同様に、基台16の長手方向に直交する方向に水平状態に延在するとともに、その基端部が、連結部材49を介して第3上下動シリンダ45のピストン部45a先端部と接続されている。
【0028】前記第4搬送部27は、半導体ウェーハWを載置する第4ハンド50と、該第4ハンド50を第3受け渡し部24と第4受け渡し部26との間で水平移動可能に支持する第4ロッドレスシリンダ51とを備えている。前記第4ロッドレスシリンダ51は、その両端部が第3受け渡し部24および第4受け渡し部26のそれぞれの一側面に水平状態に固定され、第4ロッドレスシリンダ51の第4可動部52には、第4ハンド50の基端部が上下動可能に支持されている。
【0029】前記第4ハンド50は、基台16の長手方向に直交する方向に向けて延在するとともに、その先端部が基端部より低い位置で水平状態に配されている。第4ハンド50の先端部は、載置される半導体ウェーハWの直径と同幅に設定され、また該半導体ウェーハWの外縁部に当接して位置決めする突起部50aが4つ設けられている。
【0030】また、第4受け渡し部26には、基台16の長手方向端部に第4受け渡し部26に移動された第4ハンド50を昇降可能に支持するハンド昇降用エアシリンダ53が設けられている。該ハンド昇降用エアシリンダ53は、上下方向に延在して配され、そのシリンダロッド53aの先端部には、第4ハンド50の側部がはめ込まれる第4ハンド支持部材53bが取り付けられている。
【0031】前記第1受け渡し部20は、図7に示すように、ローダーユニット15に隣接して設けられた矩形状の水槽であり、内部に洗浄用の純水が供給されて満たされている。また、前記第2受け渡し部22は、第1受け渡し部20に隣接し該第1受け渡し部20より深く設定された矩形状の水槽であり、第1受け渡し部20等から溢れた純水が流れ込むように設定され底部に該純水が排水される洗浄水排水孔54が形成されている。前記第3受け渡し部24および前記第4受け渡し部26は、前記第2受け渡し部22に隣接し前記第1受け渡し部20と同じ深さに設定された矩形状の水槽であり、互いに連通状態とされ内部に洗浄用の純水が供給されて満たされている。
【0032】前記表面研磨室移送機構5は、図8に示すように、第1受け渡し部20および表面研磨室4において半導体ウェーハWをそれぞれ上方から吸着状態に支持する一対のウェーハ吸着盤54と、これらウェーハ吸着盤54を上下動かつ回転可能にそれぞれ支持する一対の吸着盤支持部55と、これら吸着盤支持部55を第1受け渡し部20と表面研磨室4との間に立設された回転可能な旋回軸部材56で支持するとともに該旋回軸部材56を中心に旋回させる旋回機構57とを備えている。すなわち、一対のウェーハ吸着盤54は、旋回軸部材56を中心に対称な位置に配されている。
【0033】一方、前記裏面研磨室移送機構8は、第3受け渡し部24および裏面研磨室7において半導体ウェーハWをそれぞれ上方から吸着状態に支持する一対のウェーハ吸着盤54と、これらウェーハ吸着盤54を上下動かつ回転可能にそれぞれ支持する一対の吸着盤支持部55と、これら吸着盤支持部55を第3受け渡し部24と裏面研磨室7との間に立設された回転可能な旋回軸部材56を中心に旋回させる旋回機構57とを備えている。
【0034】前記旋回機構57は、前記旋回軸部材56を回転させる旋回用ロータリーアクチュエータ58と、旋回軸部材56を挿通状態に回転可能に支持する筒状支持部材59とを備えている。前記旋回用ロータリーアクチュエータ58は、表面研磨室4または裏面研磨室7の下方にそれぞれ設置されるとともに回転駆動軸60に固定された連結ギヤ61が旋回軸部材56の下部に固定された下部ギヤ62に噛み合わされている。前記筒状支持部材59は、基台16の中央部を貫通状態とされ、下部の外周に設けられた下部フランジ部63が基台16上面に固定されて支持されている。
【0035】前記旋回軸部材56の下端には、半径方向外方に延在する棒状の旋回ストッパ64が固定されるとともに、基台16の上部裏面には、旋回位置決め部65が所定位置の2箇所(1箇所図示せず)に固定されている。該旋回位置決め部65は、旋回ストッパ64の先端部が所定量旋回して係止する位置、すなわちにウェーハ吸着盤54が、第1受け渡し部20の上部または表面研磨室4の上部まで旋回する場合および第3受け渡し部24の上部または裏面研磨室7の上部まで旋回する場合にそれぞれ相当する位置に設けられている。また、旋回位置決め部65は、旋回ストッパ64の先端部が当接する際の衝撃を吸収するショックアブソーバ66と係止位置を微調整する位置決めボルト67とを下部側面に備えている。
【0036】前記旋回軸部材56の上端には、上部フランジ部68が設けられ、該上部フランジ部68の上部には、円筒部材69が軸線を同じくして固定されている。該円筒部材69の外周面には、上下方向に延在して配された一対の吸着盤昇降用エアシリンダ70が互いに円筒部材69の軸線に対して対称な位置に設けられている。これら吸着盤昇降用エアシリンダ70は、上部に固定されたシリンダ部70aと該シリンダ部70a内から上下方向に進退可能とされたシリンダロッド部70bとを備えている。該シリンダロッド部70bに先端部には、前記吸着盤支持部55が固定されている。
【0037】該吸着盤支持部55は、シリンダロッド部70bの先端部に固定された枠部71と、該枠部71の上部に固定された回転モータ72と、該回転モータ72の回転駆動軸に接続されその回転数を減速する減速機73aと、該減速機73aによって減速されたウェーハ吸着盤54の回転角を検出する回転角検出センサ73bと、減速機73aの回転軸に接続され上下方向の軸線を中心として回転可能に枠部71の下端に支持された支持ロッド74とを備えている。該支持ロッド74は、図示しない吸引手段に接続され上下に貫通する接続孔74aが内部に形成されている。
【0038】前記ウェーハ吸着盤54は、前記支持ロッド74の下端に上面が固定され、軸線を同じくして前記回転モータ72の回転によって回転可能とされている。また、ウェーハ吸着盤54は、吸着する半導体ウェーハWより所定量小さな径に設定されるとともにオリフラに対応して一部が切欠部とされた円盤状に形成され、水切り性を高めるために略円錐形状とされている。さらに、ウェーハ吸着盤54の下面には、前記接続孔74aに接続された吸引孔(図示せず)が形成されている。すなわち、ウェーハ吸着盤54および吸着盤支持部55は、半導体ウェーハWを保持し、該半導体ウェーハWをその円周方向に回転可能に支持するウェーハ回転機構として機能する。
【0039】前記表面研磨室4および前記裏面研磨室7は、図8および図9に示すように、旋回軸部材56に対して第1受け渡し部20および第3受け渡し部24の反対側にそれぞれ配置され、研磨室側板75、研磨室天板76、研磨室シャッタ77および研磨室底板78とから構成されている。該研磨室底板78は、中央部外方に向かって傾斜状態に設定され、その最下部には、研磨時に使用された研磨液を排水する研磨液排水孔79が形成されている。該研磨液排水孔79は、使用済み研磨液を再使用するための排液貯留部(図示せず)に接続されている。なお、研磨室側板75の下部には、ミスト抜き用のミスト取り出し口75aが設けられている。
【0040】前記研磨室天板76は、表面研磨室4および裏面研磨室7の上方をそれぞれ覆って配され、その中央部には、ウェーハ吸着盤54に吸着された半導体ウェーハWの外径より若干大きく設定された内径を有する円形の天板開口部76aが形成されている。また、研磨室天板76は、外側の研磨室側板75の直上部分に基台16の長手方向に伸縮可能に支持された一対のシャッタ用エアシリンダ80を備え、これらシャッタ用エアシリンダ80のシリンダロッド80aの先端部には連結部材81を介して一対の板状の研磨室シャッタ77がそれぞれ固定されている。
【0041】前記連結部材81には、貫通孔81aが形成され、該貫通孔81aには研磨室天板76上に設けられたガイド棒82が挿通状態とされている。すなわち、連結部材81、ガイド棒82にガイドされて基台16の長手方向に水平移動可能に支持されている。これらの研磨室シャッタ77は、研磨室天板76に沿って表面研磨室4および裏面研磨室7をそれぞれ覆って配されるとともに、前記シャッタ用エアシリンダ80の伸縮によって基台16の長手方向に開閉可能に研磨室天板76に支持されている。また、前記一対の研磨室シャッタ77は、互いに対向する内縁部に半円状の切欠部77aが形成され、閉口時に前記支持ロッド74の径より若干大きな内径を有する円形の開口部が中央部に形成される。
【0042】前記研磨室天板76は、周縁部に上方に突出し研磨室天板76上面を囲むように配された研磨室天板周壁部83が設けられている。また、表面研磨室4と第1受け渡し部20との間および裏面研磨室7と第3受け渡し部24との間には、中間部天板84がそれぞれ設けられ、これら中間部天板84には、周縁部に上方に突出し中間部天板84上面を囲むように配された中間部天板周壁部85が設けられている。
【0043】前記中間部天板84は、第1受け渡し部20および第3受け渡し部24の旋回軸部材56側の側板20a,24a上部に一側縁がそれぞれ配され、その他側縁は表面研磨室4および裏面研磨室7の研磨室側板75外側面にそれぞれ配されている。すなわち、中間部天板84は、研磨室天板76より低い位置に配されかつ第1受け渡し部20および第3受け渡し部24より高い位置に配されている。
【0044】前記研磨室天板周壁部83は、突出量が他の部分より小さくされた第1低壁部83aが中間部天板84側に形成され、また前記中間部天板周壁部85は、突出量が他の部分より小さくされた第2低壁部85aが第1受け渡し部20側および第3受け渡し部24側にそれぞれ形成されている。また、研磨室天板76および中間部天板84上には、洗浄水が供給されるとともに研磨室天板周壁部83および中間部天板周壁部85によって浅く貯められている。
【0045】前記表面研磨機構6および前記裏面研磨機構9は、図9から図11に示すように、表面研磨室4内および裏面研磨室7内でそれぞれウェーハ吸着盤54によって保持状態の半導体ウェーハWを中心に基台16の長手方向両側に配されかつ半導体ウェーハWの表裏面と平行な軸線、すなわち前記長手方向に直交する方向の軸線を有して回転可能に支持された一対の研磨ドラム90と、これらの研磨ドラム90をそれぞれ回転駆動するとともに移動させる一対のドラム駆動手段91と、研磨時に研磨液を研磨ドラム90上に供給するとともに半導体ウェーハWの面取り面にも供給する研磨液供給手段92とをそれぞれ備えている。
【0046】前記ドラム駆動手段91は、研磨ドラム90を基台16の長手方向に直交する方向に進退移動させるドラム直動ユニット部93と、該ドラム直動ユニット部93に揺動可能に支持され研磨ドラム90を先端部に接続するとともに該研磨ドラム90を半導体ウェーハWの面取り面に押圧状態に当接させるとともに半導体ウェーハWの軸線に向かう方向に摺動可能に支持するドラム支持部94とを備えている。
【0047】前記ドラム直動ユニット部93は、第1受け渡し部20と表面研磨室4との間および第3受け渡し部24と裏面研磨室7との間にそれぞれ配され、基台16上に固定され図示しないボールネジおよび該ボールネジを回転駆動するモータ等を内蔵したユニット本体94と、該ボールネジに螺着されボールネジに沿って移動可能な直動部95とを備えている。
【0048】前記ドラム支持部94は、前記直動部95の上部に設けられたピボット軸受部95aに揺動可能に上端部が支持された揺動腕部96と、該揺動腕部96の下端部に固定され基台16の長手方向に直交する方向に延在して配されるとともに先端部に研磨ドラム90を回転可能に支持するドラム支持軸部97とを備えている。前記揺動腕部96は、上端部に貫通孔96aが形成され、該貫通孔96aに挿通されるとともに前記ピボット軸受部95aに両端部が回転可能に支持される揺動用ロッド96bを備えている。
【0049】前記ドラム支持軸部97は、前記揺動腕部96の下端部に固定され表面研磨室4内側の研磨室側板75に貫通状態のドラム用筒状部材98と、該ドラム用筒状部材98内に軸線を同じくするとともに軸受部98aを介して回転可能に挿通されたドラム回転軸部材99とを備えている。該ドラム回転軸部材99は、先端部に研磨ドラム90が軸線を同じくして固定され、後端部に図示しない回転駆動源が接続されている。
【0050】前記揺動腕部96の上端部および直動部95の下部は、バランス用バネ100で連結されているとともに、揺動腕部96の下端部および直動部95の下部は、押圧用エアシリンダ101で連結されている。前記バランス用バネ100は、揺動腕部96によって支持されているドラム支持軸部97を一定高さに保持して、該ドラム支持軸部97に取り付けられている研磨ドラム90の高さ位置を設定するものである。
【0051】また、前記押圧用エアシリンダ101は、研磨時に、バランス用バネ100によって一定高さに保持されたドラム支持軸部97をウェーハ吸着盤54に吸着状態の半導体ウェーハWへ向けた斜め上方に一定の押圧力で押し、ドラム支持軸部97に取り付けられている回転状態の研磨ドラム90外周面を表面研磨機構6においては半導体ウェーハWの表面側の面取り面に、裏面研磨機構9においては半導体ウェーハWの裏面側の面取り面に、それぞれ押圧させるものである。
【0052】前記ドラム用筒状部材98の先端には、研磨ドラム90の外周面半分を覆うドラム用カバー102が取り付けられている。該ドラム用カバー102は、ドラム用筒状部材98に固定され研磨ドラム90の内側面に近接状態に配された円盤部102aと、研磨ドラム90の外周面のうち表面研磨室4内および裏面研磨室7内にそれぞれ配された半導体ウェーハWに対して反対側の半分を近接状態で覆う円弧状板部102bとを備えている。
【0053】なお、前記円盤部102aと表面研磨室4内側の研磨室側板95との間および前記円盤部102aと裏面研磨室7内側の研磨室側板95との間には、表面研磨室4内および裏面研磨室7内のドラム用筒状部材98を覆う蛇腹部材103がそれぞれ取り付けられている。これら蛇腹部材103は、研磨時に研磨液がドラム用筒状部材98内等に入り込むことを防止するものである。
【0054】前記研磨液供給手段92は、前記ドラム用カバー102の円弧状板部102bの上部に取り付けられた複数の供給ノズル104と、これら供給ノズル104に固定されウェーハ吸着盤54に保持状態の半導体ウェーハW側に配された研磨液用ブラシ105と、前記供給ノズル104に接続され研磨液を供給する研磨液導入手段106とを備えている。前記研磨液用ブラシ105は、ナイロン等の弾性体で形成され、その先端部が研磨ドラム90の軸線方向に沿って外周面上に当接状態に配されている。
【0055】前記研磨液導入手段106は、図4に示すように、研磨液を貯留するスラリータンク107と、該スラリータンク107から研磨液を吸い上げて前記供給ノズル104へ導くスラリーポンプ108とを備えている。なお、符号109は、使用済み研磨液を再使用するために用いる排出ミスト除去用のサイクロンである。
【0056】前記研磨ドラム90は、図1に示すように、ドラム回転軸部材99の中間部に設けられたホイール取付用フランジ99aに軸線を同じくしてボルト109で固定されるアルミニウム合金製のホイール本体110と、該ホイール本体110の外周面を覆って設けられた研磨布111と、ドラム回転軸部材99の先端部に設けられたノッチ用研磨部材取付用フランジ99bに軸線を同じくしてボルト200で固定される円環状のノッチ用研磨部材201とを備えている。前記ホイール本体110の外周面には、軸線に平行に延在するとともに半径方向外方に突出する突条形状のキー110aが設けられ、前記研磨布111に内側からくい込んで研磨布111の回り止めとされている。
【0057】前記研磨布111は、繊維の向きが一定でない不織布で円環状に形成された単位研磨布111aを複数枚積層させ円筒状にしたものであり、ホイール本体110の外周面に外挿状態に取り付けられている。また、各単位研磨布111aは、それぞれの表裏面が本体ホイール110の軸線に対して傾いているとともに互いに平行に設定されている。研磨布111の両端面には、該研磨布111を軸線方向に押圧状態に挟持する一対の円環状のテーパリング(押え板)113が設けられ、これらテーパリング113は、互いの対向面113aがホイール本体110の軸線に対して単位研磨布111aと同様に傾斜した傾斜面とされている。すなわち、互いの対向面113aが単位研磨布111aと平行に設定されている。
【0058】前記研磨布111は、圧縮率が6〜10%に設定され、本実施形態では8%の圧縮率にセットされている。また、研磨布111の半径方向の厚さは、半導体ウェーハWの4倍程度に設定され、例えば半導体ウェーハWの厚さが0.75mmの場合には、3.0mmの厚さとされる。なお、前記圧縮率は、JIS L−1096に準拠するものであり、単位研磨布111aに初荷重W0を負荷した1分後の厚さT1を読み、同時に荷重W1に増し、1分後の厚さT2を読むことによって次式で算出される。
圧縮率(%)=(T1−T2)/T1×100(但し、W0=300g/cm2、W1=1800g/cm2
【0059】研磨ドラム90基端側のテーパリング113は、ホイール本体110の基端部外周面に形成された拡径部110bに係止され、また研磨ドラム90先端側のテーパリング113は、ホイール本体110先端面にボルト114で固定された円環状の研磨布押圧板115によって基端側へと押圧状態に支持されている。したがって、研磨布111は、テーパリング113に挟持状態とされ一定の押圧力によって軸線方向に圧縮状態とされている。
【0060】前記ノッチ用研磨部材201は、外周縁に形成された段部201aに円環状のノッチ用研磨布202がはめ込まれ、該ノッチ用研磨布202は、ノッチ用研磨部材201にボルト204で固定された取付リング203と段部201aによって挟持状態に支持されている。ノッチ用研磨布202は、単位研磨布111aから軸線方向に離間した位置に本体ホイール110に軸線を同じくして配されている。また、ノッチ用研磨布202は、単位研磨布111aより外径が大径に形成されている。
【0061】前記ウェーハ収納機構10は、図12に示すように、第3受け渡し部24の上方に配され第3受け渡し部24に移送された半導体ウェーハWを収納用ハンド116で取り出して移送するアンローダーユニット15と、該アンローダーユニット15によって移送される半導体ウェーハWが収納される収納用カセットC2を所定位置に載置する収納用カセット載置部117とを備えている。
【0062】前記アンローダーユニット15は、基台16上に立設された2つの柱部材118の上部に架設された梁部材119に垂下状態に支持されており、該梁部材119に取り付けられた水平方向移動装置120によって梁部材119の延在方向、すなわち基台16の長手方向に直交する方向に沿って移動可能とされている。前記水平方向移動装置120の側面には、上下方向に伸縮可能な収納用エアシリンダ121がその上部を固定して垂下状態とされ、該収納用エアシリンダ121の下部には先端部に収納用ハンド116を備えるハンド揺動回転部122が支持されている。
【0063】該ハンド揺動回転部122は、基台16の長手方向に直交する水平軸線を中心に収納用ハンド116を揺動させる揺動用ロータリーアクチュエータ123と、収納用ハンド116をその延在方向を軸線として回転させる回転用ロータリーアクチュエータ124とを備えている。前記収納用ハンド116は、先端部に図示しない吸引手段に接続された複数の吸着孔(図示せず)が形成され、これら吸着孔によって第4受け渡し部26に移送された半導体ウェーハWを吸着して支持するものである。
【0064】前記収納用カセット載置部117は、基台16の端部側の側面に設けられ、第4受け渡し部26より低い位置に配されている。この収納用カセット載置部117は、基台16の長手方向に直交する方向に4つの収納用カセットC2を並べることができ純水が供給され満たされている水槽部125と、該水槽部125内に配され前記収納用カセットC2が個別に載置されて位置決めされる4つのカセット用ハンド126と、水槽部125と基台16との間に設置され各カセット用ハンド126を個別に昇降可能に支持する4つのカセット昇降用エアシリンダ127とを備えている。
【0065】前記収納用カセットC2は、半導体ウェーハWの載置位置がその表裏面が基台16の長手方向に平行にかつ半導体ウェーハWの軸線が水平状態になるように設定されている。また、前記カセット用ハンド126は、縦断面L字状に形成され、その上部が対応する前記カセット昇降用エアシリンダ127のシリンダロッド127a先端に固定されている。
【0066】次に、本発明に係る半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態における半導体ウェーハの面取り面研磨方法について、〔ウェーハ取り出し工程〕、〔ウェーハ位置決め工程〕、〔表面研磨工程〕、〔ウェーハ反転工程〕、〔裏面研磨工程〕および〔ウェーハ収納工程〕とに分けて説明する。
【0067】〔ウェーハ取り出し工程〕まず、研磨処理前の半導体ウェーハWを入れたカセットC1を、半導体ウェーハWの表面が下方に向くようにカセット載置用テーブル13上の所定位置にセットする。
【0068】ローダーユニット15を駆動して、取り出し用ハンド14を上下動させるとともにカセット載置用テーブル13の中央部から所定位置の半導体ウェーハWの上部に移動させ、半導体ウェーハWを吸着保持する。吸着後、取り出し用ハンド14を再びカセット載置用テーブル13の中央部に戻すとともに垂直軸線を中心に回転させ、半導体ウェーハWを保持した先端部をウェーハ位置決めユニット2に向ける。
【0069】〔ウェーハ位置決め工程〕ローダーユニット15によって半導体ウェーハWを保持した取り出し用ハンド14を上方に移動させ、ウェーハ位置決めユニット2の載置台2aに対応した高さに設定した後、取り出し用ハンド14をウェーハ位置決めユニット2の載置台2a上へ水平移動させる。このとき、載置台2aの下部には、予め第1ハンド28を配しておく。
【0070】そして、半導体ウェーハWを載置台2a上に配した状態で吸着を解除するとともに、半導体ウェーハWを開放してウェーハ位置決めユニット2に移載する。次に、ウェーハ位置決めユニット2を駆動して、載置台2a上の半導体ウェーハWの芯出しおよびオリフラの方向決めを行い、半導体ウェーハWを所定の向きに位置決めする。
【0071】〔表面研磨工程〕次に、第1上下動シリンダ30によって第1ハンド28を上昇させるとともに位置決めされた半導体ウェーハWを上面に載置し、吸着溝28aによって吸着保持する。そして、第1ロッドレスシリンダ29によって第1受け渡し部20の上方へと第1ハンド28を水平移動して半導体ウェーハWを第1受け渡し部20へ移送する。
【0072】この状態において、予め第1受け渡し部20の上方に位置させたウェーハ吸着盤54を、吸着盤昇降用エアシリンダ70によって吸着盤支持部55とともに下降させ、半導体ウェーハW上に当接させる。このとき、第1ハンド28の吸着を解除し半導体ウェーハWを解放するとともに、ウェーハ吸着盤54によって半導体ウェーハWを、軸線を同じくして吸着保持する。
【0073】ウェーハ吸着盤54が半導体ウェーハWを保持した状態で、旋回用ロータリーアクチュエータ58を駆動させて旋回軸部材56を180゜回転させるとともにウェーハ吸着盤54を180゜旋回させ、表面研磨室4の上方に位置させる。そして、表面研磨室4の研磨室シャッタ77を、シャッタ用エアシリンダ80の作動によってスライドさせ、研磨室天板76の天板開口部76aを開口させる。
【0074】天板開口部76aが開いた状態で、吸着盤昇降用エアシリンダ70によってウェーハ吸着盤54を下降させ、表面研磨室4内の所定位置に配される。このとき、ウェーハ吸着盤54に保持状態の半導体ウェーハWの向きは、オリフラが基台16の長手方向に直交する方向に沿って配されている。さらに、この状態で、研磨室シャッタ77を、再びシャッタ用エアシリンダ80の作動によってスライドさせ、研磨室天板76の天板開口部76aを閉じる。このとき、支持ロッド74が、互いに当接した研磨室シャッタ77の切欠部77aで形成された円形の開口部内に配される。
【0075】次に、表面研磨室4内の一対の研磨ドラム90を、ドラム直動ユニット部93を駆動することによって基台16側から保持状態の半導体ウェーハWの両側へと移動させる。さらに、押圧用エアシリンダ101を作動させ、揺動腕部96を押し上げることによって一対の研磨ドラム90の研磨布111を、半導体ウェーハWの両側から表面側の面取り面に所定の押圧力で押圧状態に当接させる。このとき、半導体ウェーハWのオリフラは、一方の研磨ドラム90の研磨布111において研磨液用ブラシ105の下方近傍に当接される。
【0076】この状態で、スラリーポンプ108を駆動させてスラリータンク107から吸い上げた研磨液を、一方の供給ノズル104から研磨布111上に供給する。そして、図示しない回転駆動源を駆動させて、オリフラの面取り面に当接する研磨ドラム90を、研磨布111がオリフラの面取り面に沿って半導体ウェーハWの軸線に向かう方向に摺動する方向に回転させることによって研磨を行う。
【0077】このとき、供給ノズル104から研磨布111上に供給される研磨液は、自重と研磨ドラム90の回転とによって半導体ウェーハW側へと移動するとともに研磨液用ブラシ105の先端に当接して、研磨ドラム90の軸線方向に広げられる。すなわち、研磨液を研磨ドラム90の軸線方向に一様に供給するとともに、研磨布111に馴染ませるので、前記軸線方向のどの位置の研磨布111においても良好な研磨性能が得られる。
【0078】オリフラの面取り面の研磨を終了した後、他方の研磨ドラム90も同様に回転させるとともに、他方の供給ノズル104から研磨布111に研磨液を供給する。同時に、回転モータ72を駆動させ、ウェーハ吸着盤54とともに半導体ウェーハWを180゜(半周)回転させる。このとき、回転モータ72の回転は減速機73aによって所定回転速度に減速されるとともに、ウェーハ吸着盤54の回転角が回転角検出センサ73bによって検出され、半導体ウェーハWは正確に180゜回転される。すなわち、回転状態の半導体ウェーハWの両側に、一対の研磨ドラム90が半導体ウェーハWの軸線を中心に対称的に配置されているので、半導体ウェーハWを半周させることにより、全周に亙って表面側の面取り面が研磨される。
【0079】このとき、研磨布111を面取り面に沿って半導体ウェーハWの軸線に向かう方向に摺動させるので、図13に示すように、研磨布111と半導体ウェーハWの面取り面Mとの接触点において研磨布111が移動する方向(図中の矢印A方向)と半導体ウェーハWの面取り面Mの移動する方向とが直交するので、研磨による円周方向のすじの発生が防止される。
【0080】さらに、研磨布111を面取り面Mに押圧状態に当接させ弾性変形させるとともに摺動させるので、半導体ウェーハWの外側面Sに当接する研磨布111の盛り上がり部111bが形成され、該盛り上がり部111bが前記外側面Sに押圧状態で当接するとともに外側面Sから面取り面Mに向かって摺動する。すなわち、研磨布111によって面取り面Mの研磨が行われるとともに、外側面Sについても円周方向にすじを発生させることなく同時に研磨が行われる。
【0081】また、単位研磨布111aが不織布で形成され、単位研磨布111aの繊維がばらばらな向きで配されているので、単位研磨布111aの外周縁および外周縁近傍の表裏面のいずれの部分が面取り面Mに当接しても良好な研磨特性が得られる。
【0082】そして、各単位研磨布111aは、それぞれの表裏面が本体ホイール110の軸線に対して傾いているとともに互いに平行に設定されているので、当接する面取り面Mに対して単位研磨布111aが傾斜状態にあるため、研磨ドラム90が回転すると面取り面Mに当接する単位研磨布111aの外周縁が面取り面Mの周方向に往復移動することとなる。すなわち、単位研磨布111aの外周縁において比較的硬い角部等が面取り面Mの特定部分に留まって研磨することがなく、常に周方向に移動しながら研磨するので、研磨ムラが生じ難く、良好な面粗度が得られるとともに、研磨レートも向上する。
【0083】また、上記研磨時において使用された研磨液は、研磨ドラム90から直接研磨室底板78上に流れ落ちるか、またはドラム用カバー102の円弧状板部102bによって下方に誘導されて研磨室底板78上に流れ落ちる。なお、ドラム用カバー102の円盤部102aは、ドラム用筒状部材98の周囲へ研磨液が飛び散ることを防ぎ、円弧状板部102bは、研磨室側板75へ研磨液が飛び散ることを防いでいる。
【0084】研磨室底板78上に流れ落ちた研磨液は、傾斜に従って研磨液排水孔79へ流れて、排液貯留部(図示せず)へと排出される。なお、該排液貯留部の使用済み研磨液は、再使用するためにサイクロン109によってミスト除去処理が施される。また、前記研磨ドラム90は、研磨する半導体ウェーハW毎にドラム直動ユニット部93によって軸線方向に所定量移動され、研磨布111の外周面における広い範囲で研磨することによって、研磨ドラム90の長寿命化が図られている。
【0085】表面側の面取り面Mを研磨した後、研磨室シャッタ77をスライドさせて研磨室天板76の天板開口部76aを開口させる。そして、半導体ウェーハWを保持したウェーハ吸着盤54を吸着盤昇降用エアシリンダ70によって研磨室天板76の上方まで上昇させる。
【0086】なお、表面研磨室4において一方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWの表面側の面取り面Mが研磨されている間に、他方のウェーハ吸着盤54は、前記ウェーハ取り出し工程および前記ウェーハ位置決め工程を経て第1受け渡し部20に搬送された別の半導体ウェーハWを、一方のウェーハ吸着盤54と同様にして吸着保持している。
【0087】この状態で、旋回用ロータリーアクチュエータ58を駆動して旋回軸部材56を回転させ、一方および他方のウェーハ吸着盤54をそれぞれ180゜旋回させる。すなわち、一方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWは、再び第1受け渡し部20の上方に移送されるとともに、他方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWは、表面研磨室4の上方に移送され一方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWと同様に表面側の面取り面Mの研磨が行われる。
【0088】旋回時において、旋回中の一方のウェーハ吸着盤54および保持された半導体ウェーハWから、研磨室天板76および中間部天板84上に研磨液が落ちる場合がある。しかしながら、研磨室天板76および中間部天板84には、研磨室天板周壁部83および中間部天板周壁部85によって周縁部が高くされ洗浄水が貯められているので、落ちた研磨液は、研磨室天板周壁部83および中間部天板周壁部85から他の部分に流れ落ちないとともに乾いて付着することがない。
【0089】また、中間部天板84が研磨室天板76より低く設定されるとともに第1受け渡し部20および第3受け渡し部24より高く設定され、研磨室天板周壁部83および中間部天板周壁部85には第1低壁部83aおよび第2低壁部85aがそれぞれ形成されているので、研磨室天板76上に落ちた研磨液は、洗浄水とともに第1低壁部83aを介して研磨室天板76から中間部天板84へと流れ落ち、さらに第2低壁部85aを介して中間部天板84から第1受け渡し部20および第3受け渡し部24へと流れ落ちる。
【0090】〔ウェーハ反転工程〕表面研磨済みの半導体ウェーハWを第1受け渡し部20の上方に移送した後、保持しているウェーハ吸着盤54を下降させて、第1受け渡し部20の純水中に水没状態で位置させるとともに、ウェーハ吸着盤54を所定量回転させる。このとき、半導体ウェーハWおよびウェーハ吸着盤54に付着している研磨液が、純水によって洗い落とされる。
【0091】研磨液を洗い落とした後、再びウェーハ吸着盤54を上昇させ第1受け渡し部20の上方に位置させ、さらに第2ハンド35を第2上下動シリンダ37でウェーハ吸着盤54より低い位置に設定するとともに第1受け渡し部20のウェーハ吸着盤54の下方に第2ロッドレスシリンダ36によって水平移動させる。この状態で、ウェーハ吸着盤54を下降させるとともに半導体ウェーハWを第2ハンド35上に載置する。このとき、ウェーハ吸着盤54の吸着を解除して半導体ウェーハWを開放するとともに、第2ハンド35の吸着孔35aで半導体ウェーハWの下面、すなわち表面側を吸着して半導体ウェーハWを保持する。
【0092】次に、半導体ウェーハWを保持した第2ハンド35を、第2ロッドレスシリンダ36によって第2受け渡し部22へと水平移動する。なお、第2受け渡し部22に移送された第2ハンド35は、第2受け渡し部22の底部に対して半導体ウェーハWの半径より高い位置に設定される。この状態で、反転用アクチュエータ42を駆動して第2ハンド35を延在方向を軸線として180゜回転させる。そして、第3ハンド43を、第3上下動シリンダ45および第3ロッドレスシリンダ44によって第2ハンド35に保持された半導体ウェーハWの下方に移動させる。
【0093】第3ハンド43が第2ハンド35の下方に位置した後、第2ハンド35を下降させて半導体ウェーハWを第3ハンド43上に載置する。このとき、第2ハンド35の吸着を解除して半導体ウェーハWを開放するとともに、第3ハンド43の吸着孔35aで半導体ウェーハWの下面、すなわち裏面側を吸着して半導体ウェーハWを保持する。第3ハンド43は、半導体ウェーハWを吸着した後、第3受け渡し部24へと第3ロッドレスシリンダ44によって水平移動される。
【0094】〔裏面研磨工程〕第3ハンド43が第3受け渡し部24に配された後、予め第3受け渡し部24の上方に位置させた裏面研磨室移送機構8のウェーハ吸着盤54を、下降させるとともに第3ハンド43上の半導体ウェーハWの上面に当接させる。このとき、第3ハンド43の吸着を解除して半導体ウェーハWを開放するとともに、裏面研磨室移送機構8のウェーハ吸着盤54で半導体ウェーハWの上面、すなわち表面側を吸着して半導体ウェーハWを保持する。
【0095】この後、表面研磨工程と同様に、裏面研磨室移送機構8によって、裏面を下方に向けて保持した半導体ウェーハWを裏面研磨室7内へと移送し、裏面側のオリフラおよび外縁部全周の面取り面の研磨を行う。このとき、表面側の研磨と同様に、裏面側においても外側面の研磨も同時に行われる。そして、裏面側の面取り面の研磨が終了した後、表面研磨工程と同様に、裏面研磨室移送機構8のウェーハ吸着盤54に保持状態の半導体ウェーハWは、再び第3受け渡し部24の上方に移送される。
【0096】なお、表面研磨工程と同様に、裏面研磨室7において一方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWの裏面側の面取り面Mが研磨されている間に、他方のウェーハ吸着盤54は、前記表面研磨工程および前記ウェーハ反転工程を経て第3受け渡し部24に搬送された別の半導体ウェーハWを、一方のウェーハ吸着盤54と同様にして吸着保持している。
【0097】この状態で、旋回用ロータリーアクチュエータ58を駆動して旋回軸部材56を回転させ、一方および他方のウェーハ吸着盤54をそれぞれ180゜旋回させる。すなわち、一方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWは、再び第3受け渡し部24の上方に移送されるとともに、他方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWは、裏面研磨室7の上方に移送され一方のウェーハ吸着盤54に保持された半導体ウェーハWと同様に裏面側の面取り面Mの研磨が行われる。
【0098】〔ウェーハ収納工程〕裏面研磨済みの半導体ウェーハWを第3受け渡し部24の上方に移送した後、保持しているウェーハ吸着盤54を下降させて、第3受け渡し部24の純水中に水没状態で位置させるとともに、ウェーハ吸着盤54を所定量回転させる。このとき、半導体ウェーハWおよびウェーハ吸着盤54に付着している研磨液が、純水によって洗い落とされる。
【0099】研磨液を洗い落とした後、ウェーハ吸着盤54をさらに下降させ、予め第3受け渡し部24の底部近傍に配した第4ハンド50上に半導体ウェーハWを載置する。このとき、ウェーハ吸着盤54の吸着を解除して半導体ウェーハWを開放するとともに、第4ハンド50上で突起部50aによって半導体ウェーハWを位置決め保持する。
【0100】次に、半導体ウェーハWを保持した第4ハンド50を、第4ロッドレスシリンダ51によって水没状態で第4受け渡し部26へと水平移動する。このとき、第4受け渡し部26へ移動された第4ハンド50の移動方向側部がハンド昇降用エアシリンダ53の第4ハンド支持部材53bにはめ込まれる。この後、ハンド昇降用エアシリンダ53によって、第4ハンド50は半導体ウェーハWを載置した状態で第4受け渡し部26の上方へと上昇される。
【0101】このとき、予めアンローダーユニット15を駆動させて収納用ハンド116の先端部を、吸着孔を下方に向けて第4受け渡し部26の上方に配しておき、第4ハンド50は、半導体ウェーハWが収納用ハンド116に当接する位置で上昇が停止される。この状態で、収納用ハンド116の吸着孔で半導体ウェーハWの上面を吸着するとともに、半導体ウェーハWを保持する。この後、第4ハンド50は、再びハンド昇降用エアシリンダ53によって、第4受け渡し部26の底部近傍へと下降退避される。
【0102】次に、半導体ウェーハWを水平状態で保持した収納用ハンド116を、回転用ロータリーアクチュエータ124を作動させて延在方向を軸線として90゜回転させ、半導体ウェーハWを垂直状態とする。そして、この状態で収納用ハンド116を、収納用エアシリンダ121を作動させてハンド揺動回転部122とともに上昇させた後、揺動用ロータリーアクチュエータ123を作動させて基台16の長手方向に直交する水平軸線を中心に下方(図中の矢印方向)に105゜回転させて揺動し、収納用カセット載置部117の水槽部125上方に半導体ウェーハWを位置させる。
【0103】さらに、水平方向移動装置120を駆動させ、収納用ハンド116を梁部材119の延在方向に移動させて所定の収納用カセットC2の収納位置の直上に半導体ウェーハWを位置決めする。この後、収納用エアシリンダ121を伸ばして、収納用ハンド116に保持状態の半導体ウェーハWを収納用カセットC2の収納位置まで下降させる。そして、収納用ハンド116の吸着を解除し、半導体ウェーハWを開放するとともに収納用カセットC2に収納する。
【0104】上記各工程によって所定枚数の半導体ウェーハWが収納用カセットC2に収納された後、該収納用カセットC2が載置されたカセット用ハンド126をカセット昇降用エアシリンダ127によって上昇させ、収納用カセットC2の取手部分を水槽部125から上方に出した状態とする。この後、半導体ウェーハWは収納用カセットC2ごと水槽部125から取り出されて次工程へと移送される。
【0105】この半導体ウェーハの面取り面研磨装置では、研磨布111が本体ホイール110に外挿かつ積層状態の複数の円環状の単位研磨布111aによって形成されているので、研磨布111を取り付ける際には、本体ホイール110に単位研磨布111aを複数枚外挿させて積層するだけで容易に円筒状の研磨布111が研磨ドラム90に形成される。また、円環状の単位研磨布111aで形成される研磨布111の円周方向は継ぎ目の無い無端状であるため、剥がれ等が生じないとともに半導体ウェーハWにダメージを与え難い。
【0106】さらに、研磨布111の厚みは単位研磨布111aの内径および外径で設定され、該設定を変えることによって所定の弾性が得られる。また、研磨布111表面が摩耗によって品質が低下しても、該表面を削り落とすことによって新たな研磨布111表面が得られ、該研磨布111を交換することなく長期に亙って使用が可能である。
【0107】そして、研磨布111の軸線方向両端側に該研磨布111を軸線方向に押圧状態に挟持するテーパリング113が設けられているので、弾性体である各単位研磨布111aを軸線方向に所定の押圧力で挟持することによって、研磨布111が軸線方向に所定量圧縮されて弾性の調整が可能となる。また、一対のテーパリング113の互いの対向面が単位研磨布111aと平行に設定されているので、本体ホイール110の軸線に対して単位研磨布111aを所定の傾斜角度に揃えて支持することができる。
【0108】次に、上記半導体ウェーハの面取り面研磨装置の一実施形態を、ノッチ部分を有する半導体ウェーハに適用する場合を、図14を参照しながら説明する。
【0109】ノッチ部分を有する半導体ウェーハにおける面取り面を研磨する場合、上記各工程において、オリフラにおける面取り面を研磨する工程に代えて、ノッチ部分における面取り面を研磨する工程が行われる。
【0110】ノッチ部分Nにおける面取り面を研磨する場合には、保持状態の半導体ウェーハW1の両側に配された一対の研磨ドラム90のうち、ノッチ部分N側の研磨ドラム90を、ドラム直動ユニット部93を駆動することによってノッチ用研磨布202がノッチ部分Nに対向状態となる位置に移動させる。さらに、押圧用エアシリンダ101を作動させ、揺動腕部96を押し上げることによって研磨ドラム90のノッチ用研磨布202を、半導体ウェーハW1の両側からノッチ部分Nの面取り面に所定の押圧力で押圧状態に当接させる。
【0111】この状態で、研磨液をノッチ用研磨布202に供給し、研磨ドラム90を回転させることによって、ノッチ用研磨布202がノッチ部分Nの面取り面に沿って半導体ウェーハW1の外縁から中心に向かって摺動する方向に回転させることによって研磨を行う。したがって、ノッチ用研磨布202の外周縁をノッチ部分Nの面取り面に当接させることによって、ノッチ部分Nの奥まで面取り面の研磨が可能となる。また、ノッチ部分N以外の面取り面を、積層された単位研磨布111aで研磨し、ノッチ部分Nをノッチ用研磨布202で研磨することによって、ノッチ部分Nを含んだ半導体ウェーハW1の全周の面取り面が一種類の研磨ドラム90で研磨可能である。
【0112】なお、本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
(1)一対の研磨ドラム90によって半導体ウェーハWの面取り面Mの研磨を行ったが、研磨ドラムは一つまたは複数でも構わない。なお、設置するスペースが許す限り研磨ドラム90を複数設置することによって、半導体ウェーハの回転量を少なくでき、研磨処理時間を短縮することができる。
【0113】(2)半導体ウェーハの表面側および裏面側を別々に研磨処理したが、同時に両面の面取り面を研磨するようにしても構わない。この場合、半導体ウェーハの表面側および裏面側の両方に研磨布を配する必要がある。
(3)ノッチ部分Nを研磨する際に用いた研磨ドラム90Aにおいて、一枚のノッチ用研磨布202を採用したが、ノッチ部分Nの形状および大きさに対応して複数枚のノッチ用研磨布202をノッチ用研磨部材201に取り付けても構わない。
【0114】(4)研磨液を研磨ドラム90の上方から研磨布111上に供給したが、他の手段によって供給しても構わない。例えば、本体ホイールの内部から外周面に研磨液を供給する貫通孔を設け、研磨布には内周面から半径方向外方に延びる誘導孔を複数形成することによって、本体ホイールの内部から貫通孔を介して誘導孔に研磨液を注入し、研磨ドラムの回転による遠心力で各単位研磨布の間から研磨布の表面に研磨液をしみ出させて供給する手段でもよい。
【0115】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。
(1)請求項1記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置によれば、研磨布が前記本体ホイールに外挿かつ積層状態の複数の円環状の単位研磨布によって形成されているので、本体ホイールに単位研磨布を複数枚外挿させて積層するだけで円筒状の研磨布を研磨ドラムに容易にかつ確実に形成することができるとともに、取り付け時間の短縮化を図ることができる。また、円環状の単位研磨布で形成される研磨布には継ぎ目が無いため、剥がれ等が生じないとともに半導体ウェーハにダメージを与え難く、良好な研磨特性が得られ、半導体ウェーハの特性の劣化を抑制することができる。さらに、研磨布の厚みを単位研磨布の内径および外径で設定することができるとともに、この設定によって所定の弾性が得られるので、半導体ウェーハのサイズや材質等に対応して研磨布の弾性を変えることができる。また、研磨布表面が摩耗によって品質が低下しても、該表面を削り落とすことによって新たな研磨布表面が得られるので、該研磨布を交換することなく長期に亙って使用することができ、交換頻度の低減および研磨布の高寿命化を図ることができる。さらに、前記複数枚の単位研磨布が、それぞれの表裏面が本体ホイールの軸線に対して傾いているとともに互いに平行に設定されているので、単位研磨布の外周縁において比較的硬い角部等が面取り面の特定部分に留まって研磨することがなく、常に周方向に移動しながら研磨することにより、研磨ムラが生じ難く、良好な面粗度を得ることができるとともに、研磨レートを向上させることができる。
【0116】(2)請求項2記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置によれば、単位研磨布が不織布で形成され、単位研磨布の繊維がばらばらな向きで配されているので、単位研磨布の外周縁および外周縁近傍の表裏面のいずれの部分が面取り面に当接しても良好な研磨特性を得ることができる。
【0117】(3)請求項3記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置によれば、研磨布の軸線方向両端側に該研磨布を軸線方向に押圧状態に挟持する一対の円環状の押え板が設けられているので、半導体ウェーハのサイズや材質等に対応して弾性体である研磨布を軸線方向に所定量圧縮して弾性調整をすることができる。また、一対の押え板の互いの対向面が単位研磨布と平行に設定されているので、本体ホイールの軸線に対して単位研磨布を所定の傾斜角度に揃えて支持することができる。したがって、対向面の傾斜角度の異なる押え板に交換することにより、単位研磨布の傾斜角度を容易に調整することができる。
【0118】(4)請求項4記載の半導体ウェーハの面取り面研磨装置によれば、研磨ドラムが、積層された単位研磨布から軸線方向に離間した位置に円環状のノッチ用研磨布を備え、該ノッチ用研磨布が、本体ホイールに軸線を同じくして配されているので、ノッチ用研磨布の外周縁をノッチ部分の面取り面に当接させることによって、ノッチ部分の奥まで面取り面の研磨を容易に行うことができる。このとき、ノッチ用研磨布が、積層された単位研磨布とは離間して配されているので、ノッチ部分を研磨する際に単位研磨布が半導体ウェーハの他の部分に当接・干渉することを防ぐことができる。したがって、ノッチ部分以外の面取り面を、積層された単位研磨布で研磨し、ノッチ部分をノッチ用研磨布で研磨することによって、ノッチ部分を含んだ半導体ウェーハの全周の面取り面が一種類の研磨ドラムで研磨することができ、部材点数の削減を図ることができる。




 

 


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