JPH1133888A - ウェーハの鏡面面取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーハを反転させることなく、表裏両面側
から面取り部を鏡面仕上げする。 【構成】 ウェーハ支持体３０の真空チャック３１によ
り、面取り部が鏡面研磨されるウェーハＷを水平状態で
吸着する。ウェーハＷの面取り部を鏡面加工する研磨ド
ラム１０は、旋回軸Ｃを中心として傾斜角が変えられる
ドラム支持体２０で回転可能及び軸方向に移動可能に支
持される。ウェーハ支持体３０の一側にはウェイト３７
が連結されており、ウェイト３７により研磨ドラム１０
の周面にウェーハＷの面取り部を押し付ける研磨圧力が
発生する。ガイド部材３５に沿ってウェーハ支持体３０
を移動させることにより、鏡面加工中にウェーハＷの面
取り部に対する研磨ドラム１０の接触角θが連続的又は
段階的に変化し、面取り部が表裏両面側から鏡面加工さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハの面取り部を
均一に鏡面研磨する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉウェーハ等の半導体ウェーハは、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
ン防止等のため、ダイヤモンド砥石を用いた研削により
エッジ部が面取り加工されている。面取り加工されたエ
ッジ部は、結晶欠陥の原因となる加工歪み，衝撃による
破損，発塵等の問題を含んでいる。そこで、研削加工に
よるエッジ部を面取りした後、面取り部が鏡面研磨され
ている。面取り部の鏡面研磨として、研磨布を装着した
ドラムを回転させ、ウェーハの外周部をドラムに押し当
てる装置が特開平７−３１４３０４号公報で紹介されて
いる。この装置は、ウェーハの面取り部を表面側から研
磨する研磨ドラム，裏面側から研磨する研磨ドラム及び
周端面側から研磨する研磨ドラムの３種の研磨ドラムを
配置している。しかし、１枚のウェーハの面取り部を研
磨するために複数の研磨ドラムが必要とされるため、装
置全体が大型化する。また、ウェーハの面取り部に対す
る各研磨ドラムの角度が固定されているため、面取り部
を円弧状断面に研磨できない。

【０００３】そこで、研磨ドラムの研磨布が圧縮性であ
ることを利用し、一つの研磨ドラムでウェーハの面取り
部を表面側，裏面側から研磨する方法が実施されてい
る。この方法では、図１に示すようにチャック１で保持
されたウェーハ２を所定の角度で研磨ドラム３の周面に
当ててウェーハ２の面取り部を表面側から研磨した後、
ウェーハ２を反転させて別のチャック４に載せ替え、ウ
ェーハ２の面取り部を裏面側から研磨している。面取り
部が研磨加工されるウェーハ２は、図２に示すように研
磨ドラム３の周面に押し付けられる。ウェーハ２を押し
付ける力は、研磨圧力となって作用するが、圧縮性の研
磨布５を凹ませる原因ともなる。すなわち、ウェーハ２
の面取り部の輪郭に倣って研磨布５が凹むため、表面側
及び裏面側からの２回の研磨でウェーハ２の面取り部を
研磨加工できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式でウ
ェーハ２の面取り部を研磨するとき、研磨量が多くなる
に従って面取り部の形状が崩れ易くなる。たとえば、図
３に示すように端面厚みがｘの面取り部を鏡面研磨する
と、研磨量に応じて端面厚みｙが小さくなる。端面厚み
ｙが小さすぎると、僅かな外力によってウェーハ２の周
辺が欠けることがある。表面研磨等の際にも、キャリア
でウェーハ２を保持することが困難になり、キャリアか
らウェーハ２が飛び出して研磨不能な状態になることも
ある。また、ウェーハ２の面取り部を表面側及び裏面側
から２回研磨する作業であるため、断面円弧状等の種々
に面取り形状に対応できない。更には、研磨工程を表面
側から裏面側に切り替える際にウェーハ２の反転が必要
とされるが、そのために装置全体が複雑になる。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、ウェーハの面取り部と接触する研磨ドラムの角度を
簡単な設備構成で可変にすることにより、面取り部の形
状を崩すことなく研磨することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の鏡面面取り装置
は、その目的を達成するため、面取り部が鏡面研磨され
るウェーハを水平状態で吸着する真空チャックを備えた
ウェーハ支持体と、ウェーハの面取り部に接触するよう
に配置された研磨ドラムと、該研磨ドラムを回転可能及
び軸方向に移動可能に支持し、旋回軸を中心として傾斜
角が変えられるドラム支持体と、ウェーハ支持体の一側
に連結され、研磨ドラムの周面にウェーハの面取り部を
押し付けて研磨圧力を発生させるウェイトと、旋回する
研磨ドラムによってウェーハ支持体が水平移動するとき
の案内となる水平方向のガイド部材とを備え、ウェーハ
の面取り部に対する研磨ドラムの接触角が鏡面加工中に
連続的又は段階的に変化することを特徴とする。

【０００６】

【実施の形態】本発明の鏡面面取り装置は、図４に示す
ように研磨ドラム１０をドラム支持体２０に配置してい
る。ドラム支持体２０は、研磨ドラム１０を回転させる
回転駆動用モータ１１を備えており、傾斜角θが調節可
能なように旋回軸Ｃの回りに傾動自在に設けられてい
る。また、ドラム支持体２０には前後進用モータ２１に
よってピッチ送りされる送りネジ２２が設けられてお
り、送りネジ２２の回転によって研磨ドラム１０が軸方
向に前後進する。ドラム支持体２０は、旋回軸Ｃに動力
連結された出力軸をもつ電動モータ（図示せず）により
旋回され、研磨ドラム１０がウェーハＷに所定の角度で
押し付けられる。ドラム支持体２０の旋回は、連続的又
は断続的な旋回の何れであってもよく、連続旋回，断続
旋回の切り替えは電動モータによって随意制御される。

【０００７】鏡面面取り加工されるウェーハＷは、ウェ
ーハ支持体３０に回転可能に設けられた真空チャック３
１に裏面が固定されている。真空チャック３１は、ウェ
ーハ支持体３０に設けられている回転駆動用モータ３２
からの動力で回転する。ウェーハ支持体３０には、支持
ベース３３の起立支持部３４で両端が支持されたガイド
部材３５が嵌挿されている。ガイド部材３５としては、
たとえば摩擦が非常に小さいエアスライド等の機構が使
用される。ウェーハ支持体３０の一側には、リール３６
を介して吊り下げられたウェイト３７がワイヤ３８で接
続されている。ウェイト３７の荷重によって、図４で右
方向の力がウェーハ支持体３０に加えられる。ウェーハ
支持体３０は、ドラム支持体２０が時計方向に回転する
力とウェイト３７の荷重との関係に応じて右方向又は左
方向の何れかに移動する。

【０００８】鏡面面取り加工が施されるウェーハＷは、
図４において右方向又は左方向に移動しながら面取り部
が鏡面研磨される。ウェーハ支持体３０を右方向に移動
させながら鏡面面取りする場合、先ず真空チャック３１
を載せたウェーハ支持体３０をガイド部材３５の左端に
移動させ、真空チャック３１にウェーハＷを位置決めす
る（ａ）。ウェーハＷをセットした後、ウェーハ支持体
３０を左側に引っ張るモータ３９の力を除去すると、ウ
ェーハ支持体３０がフリーな状態になり、ウェイト３７
により引っ張られて右方向に移動する（ｂ）。右方向に
移動したウェーハ支持体３０は研磨ドラム１０に当り、
ウェーハ支持体３０を引っ張るウェイト３６の自重が研
磨圧力となる。研磨圧力は、ウェイト３６の量を変える
ことにより調整される。このとき、ウェーハＷの面取り
部の上面が研磨ドラム１０で最初に研磨されるように、
ドラム支持体２０の傾斜角θを調整する。

【０００９】研磨ドラム１０は、予め設定されているプ
ログラムに従って旋回軸Ｃの回りにドラム支持体２０を
回転させることにより、傾斜角θが変化される。傾斜角
θの変化は、図５に示すように連続的Ａ又は間歇的Ｂの
何れであってもよい。傾斜角θを変化させるプログラム
は、面取り形状に応じて適宜選択される。また、傾斜角
θによって研磨ドラム１０とウェーハＷとの接触面積が
異なる場合、研磨圧力が一定にならず、研磨速度に差が
生じることがある。このような場合には、研磨量を一定
にするため、曲線Ｃで示すように研磨ドラムの傾斜速度
又は滞在時間を制御することも可能である。逆に、研磨
量を多くするような傾斜角θの設定も可能である。

【００１０】面取り部上面の鏡面研磨（ａ）から面取り
部側面の研磨（ｂ）を経て面取り部下面の鏡面研磨
（ｃ）となるように傾斜角θを段階的に変化させる場
合、各段階の研磨ドラム１０_s ，１０_m ，１０_f とウェ
ーハＷの面取り部との接触状態に応じて面取り部が図６
に示す形状に鏡面研磨される。また、傾斜角θを連続的
に変化させながら鏡面加工すると、ウェーハＷの面取り
部は、丸みが付けられた形状に研磨仕上げされる。更
に、研磨加工中に前後進用モータ２１で研磨ドラム１０
を軸方向に移動させ、ウェーハＷとの接触位置を変化さ
せると、研磨布の偏摩耗が防止される。

【００１１】研磨加工は、ウェーハＷの面取り部裏面か
ら開始することもできる。この場合には、ウェーハ支持
体３０をガイド部材３５の左端に位置させ、真空チャッ
ク３１で吸着されているウェーハＷに研磨ドラム１０を
押し当て（図４ｄ）、ドラム支持体２０を反時計方向に
回転させながら（図４でｄ→ｃ→ｂ）、ウェーハＷの面
取り部を鏡面加工する。このようにドラム支持体２０の
傾斜角θを変化させながら面取り部を鏡面研磨するた
め、面取り部の上面（表面）から下面（裏面）までを連
続研磨できる。この研磨工程では、ウェーハＷは常にウ
ェーハ支持体３０の真空チャック３１に吸着された状態
で左右方向に移動し、反転を必要としない。そのため、
設備構成の大型化を招くことなく、特に大口径化が著し
いウェーハＷの鏡面面取り加工に適した装置となる。

【００１２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の鏡面面
取り装置は、ウェーハの面取り部に対する研磨ドラムの
接触角を変えながら面取り部を鏡面研磨するため、設備
構成の複雑化を招くウェーハ反転機構を必要とすること
なく、連続した作業で表裏両面から面取り部が鏡面仕上
げされる。しかも、鏡面面取りされるウェーハが常に水
平状態に保持されたまま加工されるため、撓み等の影響
が抑えられ、大口径のウェーハであっても均一な面取り
加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ウェーハの反転を伴った従来の面取り部の研
磨を説明する図

【図２】 研磨ドラムにウェーハを押し付けたとき研磨
布が凹むことを説明する図

【図３】 鏡面加工前後の面取り部

【図４】 本発明に従った鏡面面取り装置を使用してウ
ェーハの面取り部を鏡面加工する工程を順を追って説明
する図

【図５】 研磨加工中に変化させるドラム支持体の傾斜
角を示したグラフ

【図６】 表裏両面側から鏡面研磨されたウェーハの面
取り部と研磨ドラムとの位置関係を示す図

【符号の説明】

１０：研磨ドラム １１：研磨ドラムの回転駆動用モ
ータ ２０：ドラム支持体 ２１：前後進用モータ ２
２：送りネジ ３０：ウェーハ支持体 ３１：真空チャック ３
２：回転駆動用モータ ３３：支持ベース ３４：起立支持部 ３５：ガイ
ド部材 ３６：リール ３７：ウェイト ３８：ワイヤ ３９：モータ Ｗ：ウェーハ Ｃ：旋回軸 θ：ドラム支持体の傾
斜角 １０_s ：鏡面研磨開始時の研磨ドラム １０_m ：鏡面研磨途中の研磨ドラム １０_f ：鏡面研磨終了時の研磨ドラム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面取り部が鏡面研磨されるウェーハを水
   平状態で吸着する真空チャックを備えたウェーハ支持体
   と、ウェーハの面取り部に接触するように配置された研
   磨ドラムと、該研磨ドラムを回転可能及び軸方向に移動
   可能に支持し、旋回軸を中心として傾斜角が変えられる
   ドラム支持体と、ウェーハ支持体の一側に連結され、研
   磨ドラムの周面にウェーハの面取り部を押し付けて研磨
   圧力を発生させるウェイトと、旋回する研磨ドラムによ
   ってウェーハ支持体が水平移動するときの案内となる水
   平方向のガイド部材とを備え、ウェーハの面取り部に対
   する研磨ドラムの接触角が鏡面加工中に連続的又は段階
   的に変化することを特徴とするウェーハの鏡面面取り装
   置。