(57)【要約】【課題】本発明は、半導体ウエハーのエッジ研磨装置であって、特にその表裏エッジを同時に研磨することができる研磨装置及び研磨方法を提供することを課題とする。【解決手段】半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置では、半導体ウエハーの中心に関して互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨するための弧状の研磨プレートからなる研磨面２１１、３１１を有するとともに、略長方形の２つの研磨プレート２１、３１が使用され、これらを、十字状に互いに向き合わせ、回転可能に支持された半導体ウエハーＷを包み込むようにし、それぞれの研磨プレート２１、３１に、研磨圧と上記球面に沿った揺動運動を与え、研磨部にスラリーを供給するとともに半導体ウエハーを回転させる。【選択図】        図３
2007313618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機台、
上記機台に設けられ、半導体ウエハーを吸着するための回転駆動可能なウエハーテーブル、
上記ウエハーテーブルの回転軸線と直交する方向の軸線であって、かつ、ウエハーテーブルの上側に位置する軸線の一点を中心として揺動可能であり、ウエハーテーブルの下側に配置された下側揺動研磨プレート、
上記ウエハーテーブルの回転軸線と上記ウエハーテーブルの回転軸線との両方に直交する方向の軸線であって、かつ、ウエハーテーブルの下側に位置する軸線の一点を中心として揺動可能であり、ウエハーテーブルの上側に配置された上側揺動研磨プレート、
上記ウエハーテーブルを回転駆動するためのテーブル駆動源、
上記下側揺動研磨プレート、及び、上記上側揺動研磨プレートを揺動駆動するための研磨プレート駆動源、
上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートとの間で上記ウエハーテーブルに吸着された半導体ウエハーが研磨されるとき、研磨圧を付与するための加圧装置、及び、
半導体ウエハーが研磨されるとき、研磨領域にスラリーを供給するためのスラリー供給装置
を備えており、
上記下側揺動研磨プレート、及び、上記上側揺動研磨プレートは、弧状の研磨面を有する研磨プレートであること
を特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置において、
上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートは、半導体ウエハーの中心に関して互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨するための、半導体ウエハーの直径方向に長い弧状の研磨面を有すること
を特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置において、
上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートは、これら研磨プレートの弧に沿ったレールとこのレール上をスライドするスライダとによって、揺動するものであること
を特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置。
【請求項４】
請求項３に記載された半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置において、
上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートは、それぞれ突出部を備えており、この突出部が揺動リンク機構によって駆動されること
を特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハーのエッジ研磨装置であって、特にその表裏エッジを同時に研磨することができる研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハーは円板状をなし、パターン形成面、その裏面、側面、エッジ、及び、ノッチ又はオリフラ（オリエンテーションフラット）を備えており、これらの箇所は普通、それぞれ異なる専用の研磨装置によって研磨される。
【０００３】
上記エッジは、半導体ウエハー周囲の表裏に形成された傾斜面であり、これを研磨するためにいくつかの研磨方法あるいは装置が開発されている。これらの研磨方法あるいは装置の内、球面内側に研磨パッドが貼り付けられた研磨工具に半導体ウエハーを押しつけてエッジを研磨するものが知られている。特許文献１乃至特許文献９にはこのような技術が開示されている。
【０００４】
また、樋状の研磨工具を半導体ウエハーのエッジ面に押しつけ、往復運動させながらエッジ研磨する技術も知られている。このような例は、特許文献１０に開示されている。特許文献１０の図６には、エッジ上面を研磨する２つの研磨工具がウエハーの中心を挟んで向き合わされており、これら研磨工具に往復運動が与えられる。このとき、研磨工具同士が衝突しないように、往復運動の位相が１８０度づらされている。これにより２つの研磨工具が交互に中心方向に運動することにより、研磨工具同士の干渉が防止され、もって設置面積を少なくする技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１０に開示のものは、それぞれの研磨工具に往復運動を与えるための送り装置が個別に備えられており、さらに、位相のずれた往復運動を交互に与えるための制御が必要になるため、どうしてもコスト高になることは否めない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−０２９１４２号公報
【特許文献２】特開平１１−０１０５００号公報
【特許文献３】特開平１１−０７０４５０号公報
【特許文献４】特開２０００−３１７７８８号公報
【特許文献５】特開２００２−０３６０７９号公報
【特許文献６】特開２００２−１３７１５５号公報
【特許文献７】特開２００３−１４５３９８号公報
【特許文献８】特開２００３−１４５３９９号公報
【特許文献９】特開２００３−１７５４４６号公報
【特許文献１０】特開２００３−２５７９０１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、半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置においては、上下の研磨工具に往復運動を与えるための送り装置をそれぞれ一つだけとし、さらに、同じ面を研磨する研磨工具同士が衝突しないようにするため、位相のずれた往復運動を交互に与えるような制御を必要としないように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番目の発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置は、機台、上記機台に設けられ、半導体ウエハーを吸着するための回転駆動可能なウエハーテーブル、上記ウエハーテーブルの回転軸線と直交する方向の軸線であって、かつ、ウエハーテーブルの上側に位置する軸線の一点を中心として揺動可能であり、ウエハーテーブルの下側に配置された下側揺動研磨プレート、上記ウエハーテーブルの回転軸線と上記ウエハーテーブルの回転軸線との両方に直交する方向の軸線であって、かつ、ウエハーテーブルの下側に位置する軸線の一点を中心として揺動可能であり、ウエハーテーブルの上側に配置された上側揺動研磨プレート、上記ウエハーテーブルを回転駆動するためのテーブル駆動源、上記下側揺動研磨プレート、及び、上記上側揺動研磨プレートを揺動駆動するための研磨プレート駆動源、上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートとの間で上記ウエハーテーブルに吸着された半導体ウエハーが研磨されるとき、研磨圧を付与するための加圧装置、及び、半導体ウエハーが研磨されるとき、研磨領域にスラリーを供給するためのスラリー供給装置を備えており、上記下側揺動研磨プレート、及び、上記上側揺動研磨プレートは、略長方形をなしていると共に、それぞれの研磨プレートは、半導体ウエハーの中心に関して互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨するための弧状の研磨プレートからなる研磨面を有していることを特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置である。
【０００９】
第２番目の発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置は、第１番目の発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置において、上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートが、半導体ウエハーの中心に関して互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨するための、半導体ウエハーの直径方向に長い弧状の研磨面を有することを特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置である。
【００１０】
第３番目の発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置は、第１番目又は第２番目のいずれかの発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置において、上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートが、これら研磨プレートの弧に沿ったレールとこのレール上をスライドするスライダとによって、揺動するものであることを特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置である。
【００１１】
第４番目の発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置は、第３番目の発明の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置において、上記下側揺動研磨プレート及び上記上側揺動研磨プレートが、それぞれ突出部を備えており、この突出部が揺動リンク機構によって駆動されることを特徴とする半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例の半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置１（以下、単に研磨装置１という。）は、下側研磨部ユニット２、上側研磨部ユニット３、ワーク部ユニット４、及び、これらを支持する機台５からなる。図１には下側研磨部ユニット２、及び、ワーク部ユニット４が、図２には上側研磨部ユニット３が主として示されている。これらの図はそれぞれ異なる方向から異なる部分を見た部分立面図である。
【００１３】
更に、図３は、下側研磨部ユニット２の下側揺動研磨プレート２１、上側研磨部ユニット３の上側揺動研磨プレート３１、および、ウエハーテーブル４２に支持された半導体ウエハーＷの３者の動き、および、各ユニットの位置関係を間接的に説明するための説明図である。以下、これらの図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１４】
＊  下側研磨部ユニット２
下側研磨部ユニット２は、略長方形をなしていると共に弧状の研磨プレートからなる研磨面２１１を持つ下側揺動研磨プレート２１を有している。この研磨プレート２１は比較的長い長方形であるためこれにより半導体ウエハーＷの中心線Ｃ１を挟んで互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨することができる。
【００１５】
下側揺動研磨プレート２１は、それ自体上に反った弧状をなしており、この弧に沿った弧状のレール２１２を有している。レール２１２は機台５に固定されたスライダ２２上をガイドされる。これにより下側揺動研磨プレート２１は、図１の中心軸線Ｃ２を中心とする揺動運動をすることが可能になっている。
【００１６】
下側揺動研磨プレート２１の中央部から下側に向かって突出部２３が突出しており、これに揺動リンク機構２４の一端が固定されている。揺動リンク機構２４は、モータＭ１、モータＭ１の出力軸に固定された円板２４１、この円板の偏心位置に固定されたリンク棒２４２、このリンク棒２４２と球面軸受Ｓで結合された中間リンク棒２４３、中間リンク棒２４３と球面軸受Ｓで結合され、上記突出部２３に固定されているたリンク棒２４４からなる。
【００１７】
中間リンク棒２４３は、両端が球面軸受Ｓでリンク棒２４２、２４４に支持されているため、３次元的な運動が可能となっている。レール２１２とスライダ２２によって下側揺動研磨プレート２１がガイドされているため、モータＭ１が回転すると、中間リンク棒２４３の３次元的な動きによって運動が突出部２３に伝達される。これにより、下側揺動研磨プレート２１はＣ２を中心とする揺動運動を行う。
【００１８】
＊  上側研磨部ユニット３
上側研磨部ユニット３は、略長方形をなしていると共に弧状の研磨プレートからなる研磨面３１１を持つ上側揺動研磨プレート３１を有している。この研磨プレート３１は比較的長い長方形であるためこれにより半導体ウエハーＷの中心Ｃ１を挟んで互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨することができる。
【００１９】
上側揺動研磨プレート３１は、それ自体下に反った弧状をなしており、この弧に沿った弧状のレール３１２を有している。レール３１２は上下動ユニット５１に固定されたガイド３２上をガイドされる。これにより上側揺動研磨プレート３１は、図２の中心軸線Ｃ３を中心とする揺動運動をすることが可能になっている。
【００２０】
上側揺動研磨プレート３１の中央部から上側に向かって突出部３３が突出しており、これに揺動リンク機構３４の一端が固定されている。揺動リンク機構３４は、モータＭ２、モータＭ２の出力軸に固定された円板３４１、この円板の偏心位置に固定されたリンク棒３４２、このリンク棒３４２と球面軸受Ｓで結合された中間リンク棒３４３、中間リンク棒３４３と球面軸受Ｓで結合され、上記突出部３３に固定されているたリンク棒３４４からなる。
【００２１】
中間リンク棒３４３は、両端が球面軸受Ｓでリンク棒３４２、３４４に支持されているため、３次元的な運動が可能となっている。レール３１２とガイド３２によって上側揺動研磨プレート３１がガイドされているため、モータＭ２が回転すると、中間リンク棒３４３の３次元的な動きによって運動が突出部３３に伝達される。これにより、上側揺動研磨プレート３１はＣ３を中心とする揺動運動を行う。
【００２２】
上下動ユニット５１は、機台５に軸支されたアーム５２に、そこから下方に向かって懸垂されるように設けられている。横梁５２３はアーム５２に固定された２本のガイド棒５２１によって案内されており、エアシリンダ５２２によって上下動可能となっている。横梁５２３とエアシリンダ５２２の間には圧力センサ５２４が設けられている。この圧力センサ５２４は、上側揺動研磨プレート３１による研磨の研磨圧を測定する。横梁５２３から更に支持棒５２５が垂下しており、この支持棒５２５に固定された水平梁５２６に上述の揺動リンク機構３４のモータＭ２が固定されている。
【００２３】
アーム５２を旋回させることにより、上側揺動研磨プレート３１は、中心軸Ｃ１の上方位置と、それから外れた退避位置の両方の位置をとることができ、また、上記エアシリンダ５２２によって、上側揺動研磨プレート３１は上下動でき、且つエアシリンダ５２２と圧力センサ５２４とにより適度な研磨圧を得ることができる。
【００２４】
＊  ワーク部ユニット４
水平梁５３２は、２本の垂直を向いたガイド棒５３１によって上下動可能にガイドされている。エアシリンダー５３３は一端が機台５上に設けられており、他端が圧力センサ５３４を介して水平梁５３２に固定されている。エアシリンダー５３３によって水平梁５３２を上下動させることができ、更に後述のようにワークに研磨圧を発生させることができる。圧力センサ５３４はこのときの研磨圧を監視するためのものである。
【００２５】
ワーク部ユニット４は、ワーク軸４１、ウエハーテーブル４２、モータＭ３他からなる。ワーク軸４１は、水平梁５３２上に垂直に軸支持されており、モータＭ３によってプーリ４１１を介して回転駆動される。ワーク軸４１の上端にはウエハーテーブル４２が水平に固定されており、このウエハーテーブル４２上にワーク（半導体ウエハー）が吸着支持される。ウエハーテーブル４２の上面には真空吸引孔が開口しており、この孔の反対側はワーク軸４１の内部を通ってその下端に開口し、ロータリージョイント４３を介して不図示の真空源に接続されている。
【００２６】
＊  スラリー供給装置
スラリー供給装置６は、下側供給部６１及び上側供給部６５からなる。下側供給部６１は、下側揺動研磨プレート２１の下部から、突出部２３の円筒状空洞部を通ってその上に開口するノズル部６２を有する流体通路であって、ノズル部６２からこの研磨プレート２１の左右（図１における左右）にある研磨部へ向けてスラリーが噴出される。
【００２７】
上側供給部６５は、水平梁５２６に設けられた穴を通ってその下部に開口するノズル部６６を有する流体通路であって、ノズル部６２からこの研磨プレート３１の左右（図２における左右）にある研磨部へ向けてスラリーが噴出される。
【００２８】
＊  研磨動作
以下、半導体ウエハーの表裏エッジ同時研磨装置における研磨作業の手順、あわせて動作について説明する。最初、横梁５２３は、エアシリンダ５２２によって上昇しており、かつ、アーム５２は退避位置に回動している。ウエハーテーブル４２上にワークＷは無く、また、その上方は遮るものがない状態になっている。さらに、このとき、ウエハーテーブル４２自体もエアシリンダー５３３によって上昇しているものとする。
【００２９】
不図示のロボット搬送装置等によりワークＷが搬送され、ウエハーテーブル４２上に載置される。ウエハーテーブル４２の真空吸引口は、ロータリージョイント４３を介して不図示の真空源に接続されているので、このワークＷはウエハーテーブル４２に吸着把持される。
【００３０】
エアシリンダ５３３により、水平梁５３２を降下させるとこれに支持されているウエハーテーブル４２も降下する。この降下により、半導体ウエハーＷの下側のエッジは、下側揺動研磨プレート２１の研磨面２１１と接触するようになる。接触圧つまり研磨圧は、圧力センサ５３４の検出値を用いて計算することができる。研磨開始前は軽く接触する程度にしておく。
【００３１】
次に、アーム５２を旋回させ、上側揺動研磨プレート３１を中心軸Ｃ１の上方位置にもたらし、更に、エアシリンダ５２２によって、上側揺動研磨プレート３１を下降させる。これにより、上側揺動研磨プレート３１は半導体ウエハーＷの上側のエッジに接触するようになる。このときの接触圧つまり研磨圧は、圧力センサ５３４の検出値を用いて計算することができる。研磨開始前は軽く接触する程度にしておく。
【００３２】
結局このとき、下側揺動研磨プレート２１の上側の研磨面２１１と半導体ウエハーＷの下側エッジ、及び、上側揺動研磨プレート３１の下側の研磨面３１１と半導体ウエハーＷの上側エッジが共に軽く接触する程度になっている。そして、２つの研磨プレートが十字状にクロスして互いに向き合っており、半導体ウエハーを包み込むようにしている。
【００３３】
ついで、モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３をそれぞれ駆動開始させ、スラリー供給装置６を動作させスラリーの供給が開始する。モータＭ１及びＭ２の駆動によって下側揺動研磨プレート２１及び上側揺動研磨プレート３１は、揺動リンク機構２４、３４、レール２１２とスライダ２２によるガイド作用、及び、レール３１２とガイド３２によるガイド作用によってそれぞれＣ２、Ｃ３を中心とする揺動運動を行う。
【００３４】
エアシリンダー５２２、５３３と圧力センサ５２４、５３４によって研磨部にかかる研磨圧を調整しながら、研磨作業を続ける。なお、圧力センサ５２４、５３４は、検出値が直ちに研磨圧を示しているものではないので、各部材の自重等を考慮して研磨部に実質的にかかっている研磨圧を計算する。
【００３５】
必要な時間研磨を続けたのち、上側揺動研磨プレート３１、ついで、ウエハーテーブル４２を上昇させるとともに、各研磨プレートの揺動、及びウエハーテーブル４２の回転を停止させ、研磨済みのワークを外し、ウエハーテーブル４２には新しいワークを装填して次の研磨作業を開始させる。
【００３６】
このように本発明では、半導体ウエハーの中心に関して互いに反対側にあるエッジ部分を同時に研磨するための弧状の研磨プレートからなる研磨面を有するとともに、略長方形の２つの研磨プレートが使用され、これらを、十字状に互いに向き合わせ、回転可能に支持された半導体ウエハーを包み込むようにし、それぞれの研磨プレートに、研磨圧と上記球面に沿った揺動運動を与え、研磨部にスラリーを供給するとともに半導体ウエハーを回転させるものである。これにより半導体ウエハーの表裏エッジが同時に研磨される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の研磨装置における、下側研磨部ユニット２、及び、ワーク部ユニット４を主として示すための部分立面図である。
【図２】本発明の研磨装置における上側研磨部ユニット３を主として示すための部分立面図である。
【図３】下側研磨部ユニット２の下側揺動研磨プレート２１、上側研磨部ユニット３の上側揺動研磨プレート３１、および、ウエハーテーブル４２に支持された半導体ウエハーＷの３者の動き、および、各ユニットの位置関係を間接的に説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  研磨装置
２  下側研磨部ユニット
２１  下側揺動研磨プレート
２１１  研磨面
２１２  レール
２２  ガイド
２３  突出部
２４  揺動リンク機構
３４１  円板
２４２、２４４  リンク棒
２４３  中間リンク棒
３  上側研磨部ユニット
３１  上側揺動研磨プレート
３１１  研磨面
３１２  ガイドウエイ
３２  ガイド
３３  突出部
３４  揺動リンク機構
３４１  円板
３４２、３４４  リンク棒
３４３  中間リンク棒
４  ワーク部ユニット
４１  ワーク軸
４１１  プーリ
４２  ウエハーテーブル
４３  ロータリージョイント
５  機台
５１  上下動ユニット
５２１  ガイド棒
５２２  エアシリンダ
５２３  横梁
５２４  圧力センサ
５２５  支持棒
５２６  水平梁
５２  アーム
５３１  ガイド棒
５３２  水平梁
５３３  エアシリンダー
５３４  圧力センサ
６  スラリー供給装置
６１  下側供給部
６２  ノズル部
６５  上側供給部
６６  ノズル部
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  モータ
Ｓ  球面軸受
Ｗ  半導体ウエハー（ワーク）
【図１】
2007313618.tif 000003
【図２】
2007313618.tif 000004
【図３】
2007313618.tif 000005