(57)【要約】【課題】アライニング機能を有するウェハ周辺部研磨装置であって、研磨対象となるウェハが大口径ウェハであっても、装置を小型化できるとともに、製造コストの上昇を抑制することが可能な周辺部研磨装置を提供する。【解決手段】ノッチ位置検出センサ７３の光学式センサ７３１がワークＷのノッチｄを検出すると、チャック手段２１の回転が減速される。ノッチ位置決めピン７４をワークＷの半径方向内側に移動し、ばね７４６の付勢力によって、スライダー７４３を、ワークＷの半径方向内側に移動する。ピン部７４１の先端がワークＷの円筒面ｂに当接し、ピン部７４１の先端がワークＷの円筒面ｂに押し付けられる。この状態で、さらにワークＷを回転すると、ピン部７４１の先端がワークＷのノッチｄに侵入して係合する。その結果、ノッチｄは、ノッチ用研磨ユニット６と対向する角度位置に位置決めされる。【選択図】図９
2010137328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周縁部にノッチを有する円板形のウェハをチャックして軸線の回りに回転させるチャック手段、
上記ウェハを上記チャック手段に搬入搬出するウェハ搬送装置、
上記ウェハ搬送装置に設けられ、上記ウェハをその中心が予め定められた位置にくるように把持する把持部材、
上記ウェハ搬送装置に設けられ、上記チャック手段を回転させてチャック手段にチャックされたウェハのノッチを検出するノッチ位置検出センサ、
上記ウェハ搬送装置に設けられ、上記チャック手段にチャックされたウェハのノッチに係合して、ノッチを予め定められた角度位置に位置決めするノッチ位置決めピン、
上記チャック手段にチャックされ、予め定められた角度位置に位置決めされたウェハのノッチを研磨するノッチ用研磨ユニット、
上記チャック手段を回転させてウェハの円筒面を研磨する円筒面用研磨ユニット、
上記チャック手段を回転させてウェハの傾斜した上側エッジを研磨する上側エッジ用研磨ユニット、
上記チャック手段を回転させてウェハの傾斜した下側エッジを研磨する下側エッジ用研磨ユニットを備えたこと
を特徴とするウェハ周辺部研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたウェハ周辺部研磨装置において、
上記ウェハ搬送装置によって上記ウェハを上記チャック手段に搬入して、チャック手段がウェハをチャックし、上記把持部材がウェハの把持を解除した後、チャック手段を回転させて、チャック手段にチャックされたウェハのノッチを上記ノッチ位置検出センサが検出し、上記ノッチ位置検出センサがノッチを検出して上記チャック手段の回転が減速されると、上記ノッチ位置決めピンがノッチと係合可能な位置に付勢され、上記ノッチ位置決めピンがノッチに係合し、ノッチが予め定められた角度位置に位置決めされると、上記チャック手段の回転を停止すること
を特徴とするウェハ周辺部研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周縁部にノッチを有する半導体ウェハ等の円板形ワークの外周を研磨するためのウェハ周辺部研磨装置に関し、特にノッチが予め定められた方向を向くように方向付けするためのアライニング機能を有するウェハ周辺部研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハは、円柱状のシリコンインゴットをスライスしたものであって、パターンが形成される表側の平坦部、その裏側の平坦部、外周縁部の表裏に形成されたベベル面、このベベル面間にある円筒面を有している。この外周縁部の一個所には切り欠き、いわゆる、ノッチが形成され、このノッチを形成している面（ノッチ面）も、他の面と同様に鏡面研磨処理が施される。
【０００３】
半導体ウェハは実質的に円板状であって、上記各面はウェハの中心線に関して基本的に同等である。このため、特に半導体ウェハの向きを考慮しないでも研磨することが可能である。しかしながら、ノッチ及びノッチ面だけは上のような同等性がないため、ここを研磨するにあたっては、半導体ウェハのノッチ及びノッチ面が、研磨工具に対峙するように方向付けしなければならない。
【０００４】
この方向付けのために、半導体ウェハ周辺部研磨装置には、ウェハのアライニング装置が設けられ、半導体ウェハを搬送装置によってノッチ研磨ユニットに搬入するに先立って、ノッチを所定の方向に向けるアライニング作業が行われる。このアライニング装置は、特許文献１に見ることができるように、ノッチ研磨ユニット、ベベル面研磨ユニット、円筒面研磨ユニット等とは別のユニットとしてウェハ周辺部研磨装置に設置される。
【０００５】
近年、大口径ウェハ（４５０ミリ）に対応した周辺部研磨装置が要望されている。しかし、大口径ウェハに対応した周辺部研磨装置において、アライニング装置を研磨ユニット等とは別のユニットとして設置すると、設置面積が大きくなるため装置が大型化するとともに、製造コストが上昇する等の問題が生じる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−７７８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、アライニング機能を有するウェハ周辺部研磨装置であって、研磨対象となるウェハが大口径ウェハであっても、装置を小型化できるとともに、製造コストの上昇を抑制することが可能な周辺部研磨装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、外周縁部にノッチを有する円板形のウェハをチャックして軸線の回りに回転させるチャック手段、上記ウェハを上記チャック手段に搬入搬出するウェハ搬送装置、上記ウェハ搬送装置に設けられ、上記ウェハをその中心が予め定められた位置にくるように把持する把持部材、上記ウェハ搬送装置に設けられ、上記チャック手段を回転させてチャック手段にチャックされたウェハのノッチを検出するノッチ位置検出センサ、上記ウェハ搬送装置に設けられ、上記チャック手段にチャックされたウェハのノッチに係合して、ノッチを予め定められた角度位置に位置決めするノッチ位置決めピン、上記チャック手段にチャックされ、予め定められた角度位置に位置決めされたウェハのノッチを研磨するノッチ用研磨ユニット、上記チャック手段を回転させてウェハの円筒面を研磨する円筒面用研磨ユニット、上記チャック手段を回転させてウェハの傾斜した上側エッジを研磨する上側エッジ用研磨ユニット、上記チャック手段を回転させてウェハの傾斜した下側エッジを研磨する下側エッジ用研磨ユニットを備えたことを特徴とするウェハ周辺部研磨装置である。
【０００９】
第２番目の発明は、第１番目の発明のウェハ周辺部研磨装置において、上記ウェハ搬送装置によって上記ウェハを上記チャック手段に搬入して、チャック手段がウェハをチャックし、上記把持部材がウェハの把持を解除した後、チャック手段を回転させて、チャック手段にチャックされたウェハのノッチを上記ノッチ位置検出センサが検出し、上記ノッチ位置検出センサがノッチを検出して上記チャック手段の回転が減速されると、上記ノッチ位置決めピンがノッチと係合可能な位置に付勢され、上記ノッチ位置決めピンがノッチに係合し、ノッチが予め定められた角度位置に位置決めされると、上記チャック手段の回転を停止することを特徴とするウェハ周辺部研磨装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のウェハ周辺部研磨装置は、ウェハをチャックして軸線の回りに回転させるチャック手段と、ウェハをチャック手段に搬入搬出するウェハ搬送装置と、ウェハ搬送装置に設けられ、ウェハをその中心が予め定められた位置にくるように把持する把持部材と、ウェハ搬送装置に設けられ、チャック手段を回転させてチャック手段にチャックされたウェハのノッチを検出するノッチ位置検出センサと、ウェハ搬送装置に設けられ、チャック手段にチャックされたウェハのノッチに係合して、ノッチを予め定められた角度位置に位置決めするノッチ位置決めピンとを備えている。
【００１１】
従って、ウェハ搬送装置とチャック手段を使用してウェハのアライニング作業が行われるため、アライニング装置を設置するための特別なスペースが不要となり、研磨対象となるウェハが大口径ウェハであっても、装置を小型化できるとともに、製造コストの上昇を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置のチャック手段と４種類の研磨ユニットとの関係を示す平面図である。図２は本発明の実施例のウェハ搬送装置、チャック手段、円筒面用研磨ユニット、ノッチ用研磨ユニットの構造を説明するための縦断面図である。
【００１３】
図３（１）は本発明の実施例のウェハ搬送装置、チャック手段、上側エッジ用研磨ユニット、下側エッジ用研磨ユニットの構造を説明するための縦断面図、図３（２）は湾曲面内側に不織布等の研磨布を貼り付けた円筒面用研磨部材、上側エッジ用研磨部材、及び、下側エッジ用研磨部材を示す斜視図である。
【００１４】
図４は図２のＡ−Ａ断面図であって、本発明の実施例のノッチ用研磨ユニットの構造を説明するための縦断面図である。図５（１）は本発明の実施例のウェハ搬送装置の平面図であって、図５（２）のＣ−Ｃ断面図、図５（２）は図５（１）のＢ−Ｂ断面図である。図６（１）は半導体ウェハの全体平面図、図６（２）は図６（１）の一部を断面した側面図である。
【００１５】
図１から図５に示すように、周辺部研磨装置１のフレーム１１には、中央にワークスピンドルユニット２と、このワークスピンドルユニット２を取り囲むように、円筒面用研磨ユニット３、上側エッジ用研磨ユニット４、下側エッジ用研磨ユニット５、及び、ノッチ用研磨ユニット６が備えられている。
【００１６】
また、フレーム１１は、全体として箱状の外形をなしており、その略中央部から上記各ユニットの上部が突き出している。フレーム１１の上部空間には、ウェハ搬送装置７が移動可能に配置され、円板形のワークＷを上記ワークスピンドルユニット２に搬入搬出する。
【００１７】
ワークスピンドルユニット２には、ワークＷをチャックして、垂直な中心軸線の回りに回転させるためのチャック手段２１が設けられている。円筒面用研磨ユニット３には、ワークＷの外周の円筒面ｂ（図６参照）を研磨するために、この円筒面ｂに接触する弧状の作業面を有する円筒面用研磨部材３１が備えられている。
【００１８】
上側エッジ用研磨ユニット４及び下側エッジ用研磨ユニット５には、上側エッジ用研磨部材４１及び下側エッジ用研磨部材５１が各々備えられている。上側エッジ用研磨部材４１及び下側エッジ用研磨部材５１は、各々、ワークＷの傾斜した上側エッジａ（図６参照）及び下側エッジｃ（図６参照）を研磨するために、これらの各エッジに接触する弧状の作業面を有している。
【００１９】
更に、ノッチ用研磨ユニット６には、ワークＷの外周縁部のノッチｄ（図６参照）を研磨するため、環状（ドーナツ状）のノッチ用研磨部材６１が備えられている。ノッチ用研磨部材６１は、ノッチｄの略Ｖ字状の凹部とほぼ一致する略Ｖ字状の外周縁部が形成された作業面を有している。
【００２０】
後述するように、それぞれの研磨部材３１、４１、５１、６１には、ワークＷの各被研磨面に向けてこれらの作業面を押圧するため、それぞれの研磨部材に荷重を付与するための荷重手段が設けられている。
【００２１】
更に、ワークスピンドルユニット２を除く各ユニットには、それぞれ円筒面用往復動機構、上側エッジ用往復動機構、下側エッジ用往復動機構、ノッチ用往復動機構が設けられている。これらの各往復動機構は、後述するように各研磨部材の作業面を、それぞれの受け持つ研磨面に沿って、往復動をさせることができるようになっている。
【００２２】
チャック手段２１を回転させながら、研磨部材を各被研磨面に押圧することにより各研磨が行われることになる。なお、研磨箇所には不図示のノズル研磨液供給手段から研磨液（スラリー）がかけられる。以下、図２から図５までの図面を用いて各ユニット、及び、ウェハ搬送装置７の構造について説明する。
【００２３】
＊  ワークスピンドルユニット及び円筒面用研磨ユニット
図２は、ワークスピンドルユニット２及び円筒面用研磨ユニット３の構造を説明するための縦断面図である。図２の下方の左右の中央に示すように、ワークスピンドルユニット２は、垂直な中心軸線の回りに回転可能に支持されるワークスピンドル２２と、このワークスピンドル２２の一端に固定されたチャック手段２１を有している。チャック手段２１はフレーム上面から飛び出している。チャック手段２１は、真空吸着によって、チャック手段２１の上面にワークＷを吸着して固定する。
【００２４】
更に、ワークスピンドルユニット２にはワークスピンドル２２を回転駆動するための駆動モータ２３が備えられている。駆動モータ２３の出力軸とワークスピンドル２２の他端が、任意の伝動機構、例えばプーリーとベルトからなる巻掛け伝動機構２４によって、動力的に結合されている。
【００２５】
図２の下方の右半分に示すように、円筒面用研磨ユニット３には、往復送り装置３２、押圧送り装置３３が備えられており、円筒面用研磨部材３１に往復送りと押圧送りをさせることができる。
【００２６】
押圧送り装置３３は、上記ワークスピンドル２２の在る方向に向かって、フレーム１１に固定された水平なガイドウェイ３３１、及び、このガイドウェイ３３１によってガイドされるスライダー３３２を備え、スライダー３３２は荷重手段３３３によってワークスピンドル２２に向かう前進方向に押圧可能になっている。この荷重手段３３３は、また、スライダー３３２を退避位置に後退させることもできる。
【００２７】
この例では、荷重手段３３３には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。荷重手段３３３に供給する流体の圧力を所定の圧力に設定することにより、円筒面用研磨部材３１が所定の研磨圧で、安定してワークＷに接触するようにしている。
【００２８】
円筒面用往復動機構をなす往復送り装置３２は、上記スライダー３３２に設けられ、ワークスピンドル２２と平行な方向に向かうガイドウェイ３２１、及び、このガイドウェイ３２１によってガイドされるスライダー３２２を備えている。スライダー３２２は送りナット３２５を有し、これと螺合する送りねじ３２４、この送りねじ３２４を回転駆動する送りモータ３２３によって、スライダー３２２がワークスピンドル２２と平行な方向に往復動できるようになっている。
【００２９】
この往復動のストロークの長さ、位置及び速度は送りモータ３２３を制御することにより制御される。送りモータ３２３をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御するようにすることができる。
【００３０】
円筒面用研磨部材３１はスライダー３２２に固定されているので、荷重手段３３３によって、必要な研磨圧でワークＷの外周の円筒面ｂに接触するとともに、往復送り装置３２によって円筒面用研磨部材３１がワークＷと接触する位置を絶えず、あるいは定期的に、変化させることができる。これによって、ワークＷの外周の円筒面ｂを良好に研磨することができる。図３（２）に示すように、円筒面用研磨部材３１の研磨面は、ワークＷの外周の円筒面ｂに沿った湾曲面を有しており、湾曲面内側に不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【００３１】
＊  ウェハ搬送装置
図２、図３はウェハ搬送装置７の構造を説明するための縦断面図、図５（１）はウェハ搬送装置７の平面図であって、図５（２）のＣ−Ｃ断面図、図５（２）は図５（１）のＢ−Ｂ断面図である。ウェハ搬送装置７は、図２の左右方向及び上下方向に移動し、不図示のカセットからワークＷを取り出してチャック手段２１に搬入し、周辺部研磨装置１で周辺部の研磨が完了したワークＷを、チャック手段２１から搬出して、次工程に搬送する。
【００３２】
図２、図３、図５に示すように、ウェハ搬送装置７のアーム７１には、ワークＷを把持する把持部材７２、ワークＷのノッチｄを検出するノッチ位置検出センサ７３、ワークＷのノッチｄに係合して、ノッチｄを予め定められた角度位置に位置決めするノッチ位置決めピン７４が備えられている。
【００３３】
図５に示すように、把持部材７２は、アーム７１の下面に取り付けられており、エアチャック７２１と、エアチャック７２１に連結された３つのフィンガー部材７２２と、フィンガー部材７２２の先端部にそれぞれ取り付けられた３つの把持爪７２３とで構成されている。エアチャック７２１は、いわゆるロータリ駆動形エアチャックであり、空気圧を利用して、フィンガー部材７２２および把持爪７２３をワークＷに対して開閉移動させるようになっている。
【００３４】
なお、このロータリ駆動形のエアチャック７２１は、１つのロータリアクチュエータ（図示せず）を用いて、３つのフィンガー部材７２２および把持爪７２３を、半径方向に同期して開閉移動させる。従って、把持爪７２３に把持されたワークＷのセンタリング（芯出し）が可能で、ワークＷをその中心が予め定められた位置にくるように把持する構成となっている。このとき、把持爪７２３に把持されたワークＷはセンタリング（芯出し）されるため、ワークＷの中心をチャック手段２１の中心軸線に一致するように搬入することが容易となる。
【００３５】
図５に示すように、ワークＷのノッチｄ（図５、図６に示す）を検出するノッチ位置検出センサ７３は、透過型、回帰反射型などの光学式センサ７３１を用いることができる。ここでは、発光器と受光器で構成される透過型光学式センサにて説明する。図５に示すように、光学式センサ７３１は、常時はワークＷの外周の円筒面ｂから半径方向外側に離間した退避位置に配置されている。
【００３６】
ノッチ位置検出センサ７３は、ワークＷの半径方向に往復送りさせることができる。ノッチ位置検出センサ７３の往復送り装置は、ワークＷの半径方向に、ワークＷの中心に向かって、アーム７１に固定された水平なガイドウェイ７３２、及び、このガイドウェイ７３２によってガイドされるスライダー７３３を備えている。流体シリンダや電動シリンダなどのアクチュエータによって、スライダー７３３が、ワークＷの半径方向に往復移動できる。ここでは、流体シリンダ７３４を用いて説明する。
【００３７】
光学式センサ７３１がワークＷの外周の円筒面ｂに近接した検出位置に移動すると、光学式センサ７３１でワークＷのノッチｄを検出することが可能となる。近接センサ７３５は、光学式センサ７３１がノッチｄの検出位置に移動したこと（あるいは退避位置に移動したこと）を検出する。
【００３８】
図２、図５に示すように、ワークＷのノッチｄを予め定められた角度位置に位置決めするノッチ位置決めピン７４は、常時はワークＷの外周の円筒面ｂから半径方向外側に離間した退避位置に配置されている。ワークＷの回転方向（図５（１）の矢印８１）で見て、ノッチ位置検出センサ７３の下流側にノッチ位置決めピン７４が設けられている。ノッチ位置決めピン７４には、ノッチｄの略Ｖ字状の凹部とほぼ一致する略Ｖ字状のピン部７４１が形成されている。
【００３９】
ノッチ位置決めピン７４は、ワークＷの半径方向に往復送りさせることができる。ノッチ位置決めピン７４の往復送り装置は、ワークＷの半径方向に、ワークＷの中心に向かって、アーム７１に固定された水平なガイドウェイ７４２、及び、このガイドウェイ７４２によってガイドされるスライダー７４３を備えている。流体シリンダ７４４によって、スライダー７４３が、ワークＷの半径方向外側に移動し、退避位置に移動できる。
【００４０】
ウェハ搬送装置７を移動し、ウェハ搬送装置７の把持爪７２３で把持したワークＷを、チャック手段２１の中心に搬入した後、チャック手段２１の上面にワークＷを吸着して固定する。チャック手段２１を回転し、光学式センサ７３１でワークＷのノッチｄを検出すると、流体シリンダ７４４のピストンロッドをワークＷの半径方向内側に移動し、ばね７４６の付勢力によって、スライダー７４３を、ワークＷの半径方向内側に移動する。
【００４１】
ピン部７４１の先端がワークＷの円筒面ｂに当接し、ピン部７４１の先端がワークＷの円筒面ｂに押し付けられた状態で、さらにワークＷを回転すると、ピン部７４１の先端がワークＷのノッチｄに侵入して係合する。その結果、ノッチｄは、予め定められた角度位置（ノッチｄがノッチ用研磨ユニット６と対向する角度位置）に位置決めされる。ピン部７４１の先端がワークＷのノッチｄに係合すると、近接センサ７４５は、ピン部７４１がノッチｄに係合したこと（あるいは退避位置に移動したこと）を検出する。
【００４２】
＊  上側エッジ用研磨ユニット
図３は、上側エッジ用研磨ユニット４の構造を説明するための縦断面図である。図３の下方の左側に配置された上側エッジ用研磨ユニット４には、往復送り装置４２、押圧送り装置４３が備えられており、上側エッジ用研磨部材４１に、往復送りと押圧送りをさせることができる。
【００４３】
上側エッジ用往復動機構をなす往復送り装置４２は、ワークスピンドル２２の中心軸に向かって上昇方向に傾斜したガイド方向を有し、フレーム１１に固定されたガイドウェイ４２１、及び、このガイドウェイ４２１によってガイドされるスライダー４２２を備えている。なお、上記傾斜は、ワークＷの上側エッジａに沿うような傾斜である。
【００４４】
スライダー４２２は送りナット４２５を有し、これと螺合する送りねじ４２４、この送りねじ４２４を回転駆動する送りモータ４２３によって、スライダー４２２がワークスピンドル２２に向かう方向（及び、その反対方向）に傾斜して往復動できる。この往復動のストロークの長さ、位置、及び速度は送りモータ４２３を制御することにより制御される。送りモータ４２３をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御することができる。
【００４５】
押圧送り装置４３は、上記スライダー４２２上にあり、上記ガイドウェイ４２１と直交する上下方向に向かうガイドウェイ４３１、及び、このガイドウェイ４３１によってガイドされるスライダー４３２を備えている。スライダー４３２は、ワークスピンドル２２の中心軸線に対して僅かに傾斜した下方向に向かって、荷重手段４３３及びスライダー４３２等の自重によって押圧力を付与することが可能になっている。この荷重手段４３３は、また、スライダー４３２を上方の退避位置に後退させることもできる。
【００４６】
この例では、荷重手段４３３には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。荷重手段４３３に供給する流体の圧力を所定の圧力に設定することにより、上側エッジ用研磨部材４１が所定の研磨圧で、安定してワークＷに接触するようにしている。
【００４７】
上側エッジ用研磨部材４１はスライダー４３２に固定されているので、荷重手段４３３と自重によって、必要な研磨圧でワークＷの上側エッジａに接触するとともに、往復送り装置４２によって上側エッジ用研磨部材４１がワークＷと接触する位置を絶えずあるいは定期的に変化させることができる。
【００４８】
これによって、ワークＷの上側エッジａを良好に研磨することができる。図３（２）に示すように、上側エッジ用研磨部材４１の研磨面は、ワークＷの上側エッジａに沿った湾曲面を有しており、湾曲面内側に不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【００４９】
＊  下側エッジ用研磨ユニット
図３は、下側エッジ用研磨ユニット５の構造を説明するための縦断面図である。下側エッジ用研磨ユニット５は、ワークスピンドル２２を挟んで、上側エッジ用研磨ユニット４と対向した位置に配置されている。下側エッジ用研磨ユニット５には、往復送り装置５２、押圧送り装置５３が備えられており、下側エッジ用研磨部材５１に往復送りと押圧送りをさせることができる。
【００５０】
下側エッジ用往復動機構をなす往復送り装置５２は、ワークスピンドル２２の中心軸に向かって下降方向に傾斜したガイド方向を有し、フレーム１１に固定されたガイドウェイ５２１、及び、このガイドウェイ５２１によってガイドされるスライダー５２２を備えている。なお、上記傾斜はワークＷの下側エッジｃに沿うような傾斜である。
【００５１】
スライダー５２２は送りナット５２５を有し、これと螺合する送りねじ５２４、この送りねじ５２４を回転駆動する送りモータ５２３によって、スライダー５２２がワークスピンドル２２に向かう方向（及び、その反対方向）に、傾斜して往復動できる。
【００５２】
この往復動のストロークの長さ、位置、及び速度は、送りモータ５２３を制御することにより制御される。送りモータ５２３をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御することができる。
【００５３】
押圧送り装置５３は、上記スライダー５２２上にあり、上記ガイドウェイ５２１と直交する上下方向に向かうガイドウェイ５３１、及び、このガイドウェイ５３１によってガイドされるスライダー５３２を備えている。スライダー５３２は、ワークスピンドル２２の中心軸線に対して僅かに傾斜した下方向に向かって、荷重手段５３３及びスライダー５３２等の自重によって、押圧力を付与することが可能になっている。この荷重手段５３３は、また、スライダー５３２を上方の退避位置に後退させることもできる。
【００５４】
この例では、荷重手段５３３には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。荷重手段５３３に供給する流体の圧力を所定の圧力に設定することにより、下側エッジ用研磨部材５１が所定の研磨圧で、安定してワークＷに接触するようにしている。
【００５５】
下側エッジ用研磨部材５１はスライダー５３２に固定されているので、荷重手段５３３と自重によって、必要な研磨圧でワークＷに接触するとともに、往復送り装置５２によって、下側エッジ用研磨部材５１がワークＷと接触する位置を、絶えずあるいは定期的に変化させることができる。これによって、ワークＷの下側エッジｃを良好に研磨することができる。図３（２）に示すように、下側エッジ用研磨部材５１の研磨面は、ワークＷの下側エッジｃに沿った湾曲面を有しており、湾曲面内側に不織布等の研磨布が貼り付けられたものである。
【００５６】
＊  ノッチ用研磨ユニット
図２の下方左半分及び図４は、ノッチ用研磨ユニット６の構造を説明するための縦断面図である。ノッチ用研磨ユニット６には、往復送り装置６２、押圧送り装置６３が備えられており、ノッチ用研磨部材６１に往復送りと押圧送りをさせることができる。
【００５７】
押圧送り装置６３は、上記ワークスピンドル２２の在る方向に向かって、フレーム１１に固定された水平なガイドウェイ６３１、及び、このガイドウェイ６３１によってガイドされるスライダー６３２を備え、スライダー６３２は荷重手段６３３によってワークスピンドル２２に向かう前進方向に押圧可能になっている。この荷重手段６３３は、また、スライダー６３２を退避位置に後退させることもできる。
【００５８】
この例では、荷重手段６３３には、ピストン、ピストンロッドとシリンダーとからなる流体送りが採用されている。荷重手段６３３に供給する流体の圧力を所定の圧力に設定することにより、ノッチ用研磨部材６１が、所定の研磨圧で、安定してワークＷに接触する。
【００５９】
ノッチ用往復動機構をなす往復送り装置６２は、上記スライダー６３２に設けられ、ワークスピンドル２２と平行な方向に向かうガイドウェイ６２１、及び、このガイドウェイ６２１によってガイドされるスライダー６２２を備えている。スライダー６２２は送りナット６２５を有し、これと螺合する送りねじ６２４、この送りねじ６２４を回転駆動する送りモータ６２３によって、スライダー６２２がワークスピンドル２２と平行な方向に往復動できる。
【００６０】
この往復動のストロークの長さ、位置及び速度は、送りモータ６２３を制御することにより制御される。送りモータ６２３をステッピングモータとし、数値制御装置によってこれを制御するようにすることができる。
【００６１】
スライダー６２２の上面に固定された工具スピンドルユニット６４は、水平な中心軸線の回りに回転可能に支持される工具スピンドル６４１と、この工具スピンドル６４１の一端に固定されたノッチ用研磨部材６１を有している。
【００６２】
更に、スライダー６２２の下面には、工具スピンドル６４１を回転駆動するための駆動モータ６４２が備えられている。駆動モータ６４２の出力軸と工具スピンドル６４１の他端が、任意の伝動機構、例えばプーリーとベルトからなる巻掛け伝動機構６４３によって、動力的に結合されている。
【００６３】
ノッチ用研磨部材６１は、不織布等の研磨布で形成され、その研磨面は、ワークＷの外周のノッチｄの略Ｖ字状の凹部とほぼ一致する略Ｖ字状の外周縁部を有している。
【００６４】
ノッチ用研磨部材６１とワークＷのノッチｄが対向する角度位置で、チャック手段２１を非回転状態に保持し、荷重手段６３３を作動し、回転するノッチ用研磨部材６１を荷重手段６３３の付勢力でノッチに嵌合、当接させる。その状態で、往復送り装置６２によってノッチ用研磨部材６１を、ガイドウェイ６２１に沿って、ワークスピンドル２２の中心軸線に沿って上方と下方とにゆっくりと往復移動させる。
【００６５】
ノッチ用研磨部材６１は、荷重手段６３３によって常時ワークＷの半径方向に付勢されているため、ノッチｄとの接触点を支点として、ワークスピンドル２２の中心軸線方向と半径方向とに、ノッチ用研磨部材６１は揺動的に変移し、その揺動によってノッチｄの内面全体が完全に研磨される。
【００６６】
＊  作用、動作の第１の工程
図７は本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置１でワークＷを研磨する第１の工程を示す説明図である。まず、ウェハ搬送装置７は、不図示のカセットのワークＷを把持爪７２３でセンタリングして把持し、カセットからワークＷを取り出す。続いて、図７の矢印８２に示すように下降して、ワークＷの中心をチャック手段２１の中心軸線に一致するように搬入する。チャック手段２１は、真空吸着によって、チャック手段２１の上面にワークＷを吸着して固定する。このとき全ての研磨ユニットは、ウェハ搬送装置７によるワークＷの搬入の障害とならないように、退避位置に後退している。
【００６７】
＊  作用、動作の第２の工程
図８は本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置１でワークＷを研磨する第２の工程を示す説明図であり、（２）は（１）のＤ−Ｄ断面図である。フィンガー部材７２２および把持爪７２３を開き、ワークＷの把持を解除する。続いて、ノッチ位置検出センサ７３の流体シリンダ７３４によって、スライダー７３３をワークＷの半径方向内側に移動する。光学式センサ７３１は、ワークＷの外周の円筒面ｂに近接した検出位置に移動する。
【００６８】
＊  作用、動作の第３の工程
図９は本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置１でワークＷを研磨する第３の工程を示す説明図であり、（２）は（１）のＥ−Ｅ断面図である。駆動モータ２３を駆動し、ワークスピンドル２２、チャック手段２１を介してワークＷを回転させる。
【００６９】
ノッチ位置検出センサ７３の光学式センサ７３１がワークＷのノッチｄを検出すると、その検出信号によって制御手段（図示せず）がチャック手段２１の回転を減速させる。ノッチ位置決めピン７４の流体シリンダ７４４のピストンロッドをワークＷの半径方向内側に移動し、ばね７４６の付勢力によって、スライダー７４３を、ワークＷの半径方向内側に移動する。
【００７０】
ピン部７４１の先端がワークＷの円筒面ｂに当接し、ピン部７４１の先端がワークＷの円筒面ｂに押し付けられる。この状態で、さらにワークＷを回転すると、ピン部７４１の先端がワークＷのノッチｄに侵入して係合する。その結果、ノッチｄがノッチ用研磨ユニット６と対向する角度位置に位置決めされ、ノッチｄを所定の方向に向けるアライニング作業が完了する。
【００７１】
ピン部７４１の先端がワークＷのノッチｄに係合すると、近接センサ７４５が、ピン部７４１がノッチｄに係合したことを検出する。この検出信号によって、制御手段（図示せず）が駆動モータ２３を停止させ、チャック手段２１（ワークＷ）の回転を停止させる。
【００７２】
本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置１では、ウェハ搬送装置７とチャック手段２１を使用してウェハのアライニング作業が行われる。従って、アライニング作業を行わせるための特別な設置スペースが不要となるため、研磨対象となるウェハが大口径ウェハであっても、装置を小型化できるとともに、製造コストの上昇を抑制することが可能となる。
【００７３】
＊  作用、動作の第４の工程
図１０は本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置１でワークＷを研磨する第４の工程を示す説明図である。ノッチ位置決めピン７４の流体シリンダ７４４のピストンロッドをワークＷの半径方向外側に移動し、スライダー７４３を、ワークＷの半径方向外側に移動して、ピン部７４１の先端をワークＷのノッチｄから離間させる。続いて、ウェハ搬送装置７を、図１０の矢印８３に示すように上昇させて、ワークＷの研磨加工の邪魔にならないように退避させる。
【００７４】
ノッチ用研磨ユニット６の荷重手段６３３を作動し、回転するノッチ用研磨部材６１を荷重手段６３３の付勢力でノッチｄに嵌合、当接させる。その状態で、往復送り装置６２によってノッチ用研磨部材６１を、ワークスピンドル２２の中心軸線に沿って上方と下方とにゆっくりと往復移動させる。
【００７５】
これによりノッチ用研磨部材６１は、荷重手段６３３によって常時ワークＷの半径方向に付勢されているため、ノッチｄとの接触点を支点として、ワークスピンドル２２の中心軸線方向と半径方向とに揺動的に変移し、その揺動によってノッチｄの内面全体が研磨される。この研磨動作時に、スラリー供給用の研磨液供給手段からスラリーを吐出する。
【００７６】
＊  作用、動作の第５の工程
図１１は本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置１でワークＷを研磨する第５の工程を示し、ノッチ用研磨ユニット６と円筒面用研磨ユニット３を示す説明図である。図１２は図１１と同じ第５の工程を示し、上側エッジ用研磨ユニット４と下側エッジ用研磨ユニット５を示す説明図である。図１１に示すように、ノッチｄの研磨加工が終了すると、ノッチ用研磨ユニット６の荷重手段６３３を作動し、ノッチ用研磨ユニット６を矢印８４の方向に移動し、退避位置に後退させる。
【００７７】
続いて、ワークスピンドルユニット２の駆動モータ２３を駆動し、ワークスピンドル２２、チャック手段２１を介してワークＷを回転させる。次に、円筒面用研磨ユニット３、上側エッジ用研磨ユニット４、下側エッジ用研磨ユニット５の送りモータ３２３、４２３、５２３を駆動することにより、各研磨部材３１、４１、５１を作業面に沿う方向にゆっくりと往復動させる。同時に、荷重手段３３３、４３３、５３３を駆動することにより、各研磨部材３１、４１、５１を退避位置からワークＷに向かって前進させる。
【００７８】
各研磨部材３１、４１、５１が作業位置まで進み、ワークＷに接触してそれ以上の前進を停止するが、このとき既にスラリー供給用の研磨液供給手段からスラリーが吐出している。この後も引き続き各荷重手段３３３、４３３、５３３には押圧力が付与され続け、研磨部材３１、４１、５１の往復動、チャック手段２１の回転も継続させる。
【００７９】
各研磨部材３１、４１、５１がゆっくりと往復動する間、ワークＷは回転を続けるので、供給されたスラリーと各研磨部材３１、４１、５１の作用によってそれぞれの接触部で研磨が同時に進行する。充分な時間だけ研磨を行った後、各研磨部材３１、４１、５１が退避位置に後退し、スラリーの供給、研磨部材３１、４１、５１の往復動、チャック手段２１の回転が停止する。
【００８０】
研磨が終了すると、ウェハ搬送装置７は下降し、ワークＷを把持爪７２３でセンタリングして把持する。ウェハ搬送装置７は上昇し、チャック手段２１からワークＷを搬出して、次工程に搬送し、新たなワークＷがチャック手段２１上に搬入されて、上記動作を繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置のチャック手段と４種類の研磨ユニットとの関係を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例のウェハ搬送装置、チャック手段、円筒面用研磨ユニット、ノッチ用研磨ユニットの構造を説明するための縦断面図である。
【図３】（１）は本発明の実施例のウェハ搬送装置、チャック手段、上側エッジ用研磨ユニット、下側エッジ用研磨ユニットの構造を説明するための縦断面図、（２）は湾曲面内側に不織布等の研磨布を貼り付けた円筒面用研磨部材、上側エッジ用研磨部材、及び、下側エッジ用研磨部材を示す斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図であって、本発明の実施例のノッチ用研磨ユニットの構造を説明するための縦断面図である。
【図５】（１）は本発明の実施例のウェハ搬送装置の平面図であって、（２）のＣ−Ｃ断面図、（２）は（１）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】（１）は半導体ウェハの全体平面図、（２）は（１）の一部を断面した側面図である。
【図７】本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置でワークＷを研磨する第１の工程を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置でワークＷを研磨する第２の工程を示す説明図であり、（２）は（１）のＤ−Ｄ断面図である。
【図９】本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置でワークＷを研磨する第３の工程を示す説明図であり、（２）は（１）のＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置でワークＷを研磨する第４の工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例のウェハ周辺部研磨装置でワークＷを研磨する第５の工程を示し、ノッチ用研磨ユニットと円筒面用研磨ユニットを示す説明図である。
【図１２】図１１と同じ第５の工程を示し、上側エッジ用研磨ユニットと下側エッジ用研磨ユニットを示す説明図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  周辺部研磨装置
１１  フレーム
２  ワークスピンドルユニット
２１  チャック手段
２２  ワークスピンドル
２３  駆動モータ
２４  巻掛け伝動機構
３  円筒面用研磨ユニット
３１  円筒面用研磨部材
４  上側エッジ用研磨ユニット
４１  上側エッジ用研磨部材
５  下側エッジ用研磨ユニット
５１  下側エッジ用研磨部材
６  ノッチ用研磨ユニット
６１  ノッチ用研磨部材
７  ウェハ搬送装置
７１  アーム
７２  把持部材
７２１  エアチャック
７２２  フィンガー部材
７２３  把持爪
７３  ノッチ位置検出センサ
７３１  光学式センサ
７３２  ガイドウェイ
７３３  スライダー
７３４  流体シリンダ
７３５  近接センサ
７４  ノッチ位置決めピン
７４１  ピン部
７４２  ガイドウェイ
７４３  スライダー
７４４  流体シリンダ
７４５  近接センサ
７４６  ばね
６４  工具スピンドルユニット
６４１  工具スピンドル
６４２  駆動モータ
６４３  巻掛け伝動機構
８１、８２、８３、８４，８５  矢印
３２、４２、５２、６２  往復送り装置
３３、４３、５３、６３  押圧送り装置
３２３、４２３、５２３、６２３  送りモータ
３２４、４２４、５２４、６２４  送りねじ
３２５、４２５、５２５、６２５  送りナット
３２１、３３１、４２１、４３１、５２１、５３１、６２１、６３１  ガイドウェイ
３２２、３３２、４２２、４３２、５２２、５３２、６２２、６３２  スライダー
３３３、４３３、５３３、６３３  荷重手段
Ｗ  ワーク
ａ  上側エッジ
ｂ  円筒面
ｃ  下側エッジ
ｄ  ノッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010137328.tif 000009
【図８】
2010137328.tif 000010
【図９】
2010137328.tif 000011
【図１０】
2010137328.tif 000012
【図１１】
2010137328.tif 000013
【図１２】
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