(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に保持されて回転させられるウェーハの外周に対向して配設されたエッジ研磨ドラムと、このエッジ研磨ドラムを回転駆動させる回転駆動手段と、前記エッジ研磨ドラムの傾斜角度を変える旋回駆動手段と、前記エッジ研磨ドラムを上下動させる上下駆動手段と、エッジ研磨ドラムを水平方向に移動させると共にウェーハに圧力を付与する水平駆動手段とを備えたウェーハエッジ研磨ユニットと、ウェーハの外周に対応して上下に配設された平面研磨ドラム及びノッチ研磨ドラムと、平面研磨ドラム及びノッチ研磨ドラムを回転駆動させる回転駆動手段と、平面研磨ドラム及びノッチ研磨ドラムを共に上下動及び水平移動させる上下駆動手段及び水平駆動手段とを備えたノッチ・平面エッジ研磨ユニットとを有し、前記ウェーハエッジ研磨ユニットは、ウェーハの周囲に複数配設され、かつ各エッジ研磨ドラムの前記水平移動方向は、それぞれウェーハの中心方向に向いていることを特徴とするウェーハエッジ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハエッジ研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェーハのエッジ研磨は、図１１及び図１２に示すように、図示しないスピンドルにチャックされて回転させられるウェーハ１のエッジ１ａ、１ｂ、１ｃに、回転駆動されるエッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃの外周に貼り付けられた圧縮性のある柔軟な研磨パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃを押し付けて研磨している。エッジ研磨ドラム２Ａは、ウェーハ１と角度θ１（４５°）で接触して上面エッジ１ａを研磨し、エッジ研磨ドラム２Ｂは、ウェーハ１と角度θ２（９０°）で接触して側面エッジ１ｂを研磨し、エッジ研磨ドラム２Ｃは、ウェーハ１と角度θ３（１３５°）で接触して下面エッジ１ｃを研磨する。なお、この種のウェーハエッジ研磨方法及び装置として、例えば特開平１０−３２８９８９号公報、特開平１１−３３８８８号公報、特開平１１−１０４９４２号公報等が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に示す公知例は、いずれもウェーハ１を研磨パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃに押し付けて研磨している。このため、図１１に示すように、複数の研磨パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃでウェーハ１の全周を一度に研磨する場合には、次のような問題があった。ウェーハ１が矢印Ｌ方向に付勢されている場合には、研磨パッド３Ｂは付勢方向Ｌと対向しているので、一定の接触圧が得られる。しかし、研磨パッド３Ａ、３Ｃは付勢方向Ｌに対してある角度を持って配設されているので、接触圧が変化し、良好な研磨状態が得られない。またウェーハ１の付勢方向Ｌと反対側、即ち図１１のウェーハ１の左側には研磨パッドを配設することができなく、研磨パッドの配設が制限される。
【０００４】
本発明の課題は、複数のエッジ研磨ドラムをいずれも常に一定の接触圧でウェーハに接触させることができ、安定したエッジ研磨を行なうことができると共に、複数のエッジ研磨ドラムの配設が限定されないウェーハエッジ研磨装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、水平に保持されて回転させられるウェーハの外周に対向して配設されたエッジ研磨ドラムと、このエッジ研磨ドラムを回転駆動させる回転駆動手段と、前記エッジ研磨ドラムの傾斜角度を変える旋回駆動手段と、前記エッジ研磨ドラムを上下動させる上下駆動手段と、エッジ研磨ドラムを水平方向に移動させると共にウェーハに圧力を付与する水平駆動手段とを備えたウェーハエッジ研磨ユニットと、ウェーハの外周に対応して上下に配設された平面研磨ドラム及びノッチ研磨ドラムと、平面研磨ドラム及びノッチ研磨ドラムを回転駆動させる回転駆動手段と、平面研磨ドラム及びノッチ研磨ドラムを共に上下動及び水平移動させる上下駆動手段及び水平駆動手段とを備えたノッチ・平面エッジ研磨ユニットとを有し、前記ウェーハエッジ研磨ユニットは、ウェーハの周囲に複数配設され、かつ各エッジ研磨ドラムの前記水平移動方向は、それぞれウェーハの中心方向に向いていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１乃至図４により説明する。図１乃至図４は図１１及び図１２に示すエッジ１ａ、１ｂ、１ｃを研磨するエッジ研磨ユニットを示す。図１に示すように、上下方向（矢印Ａ、Ａ’方向）及び水平方向（矢印Ｂ、Ｂ’方向）に移動可能で水平に配設された可動板１０には、ウェーハ１側に垂直に配設された回転用モータ１１が固定されており、回転用モータ１１の出力軸にはエッジ研磨ドラム２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）が固定され、エッジ研磨ドラム２の外周には圧縮性のある柔軟な研磨パッド３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）が貼り付けられている。従って、回転用モータ１１が回転すると、研磨パッド３が回転する。
【００１２】
図１及び図３に示すように、可動板１０には、研磨パッド３のウェーハ１側を除いた側面を覆うようにカバー１２が固定されている。カバー１２には、研磨パッド３の研磨面に向けてノズル１３が形成されており、ノズル１３には図示しない研磨液供給手段より研磨液が供給される。
【００１３】
図１及び図４に示すように、可動板１０の下方には、ウェーハ１の半径方向に伸びた水平ガイド１４が配設されており、水平ガイド１４には可動板１０の下面に固定された水平スライダ１５が摺動自在に嵌挿されている。水平ガイド１４は支持板１６に固定されており、支持板１６の上面にはモータブラケット１７が固定されている。モータブラケット１７には圧力制御手段を備えた水平駆動用シリンダ１８が固定されている。水平駆動用シリンダ１８の作動ロッドは、可動板１０の立ち上がり部１０ａに連結されている。従って、水平駆動用シリンダ１８が作動すると、水平スライダ１５が水平ガイド１４に沿って摺動し、可動板１０と共に研磨パッド３がウェーハ１に当接又は離反する矢印Ｂ又はＢ’方向に移動する。
【００１４】
図１乃至図４に示すように、可動板１０の下方には垂直に垂直ガイド２０が配設されており、垂直ガイド２０には垂直スライダ２１が摺動自在に嵌挿されている。垂直スライダ２１は前記支持板１６の前面部に固定されている。垂直ガイド２０は前方側支持板２２に固定されており、前方側支持板２２には、可動板１０が上下動及び旋回可能に開口部２２ａが設けられている。垂直支持板２２には上下動用モータ２３が固定されており、上下動用モータ２３の出力軸にはピニオン２４が固定されている。ピニオン２４は垂直に配設されたラック２５に噛合しており、ラック２５は前方側支持板２２に固定されている。従って、上下動用モータ２３が回転すると、ピニオン２４が回転しながらラック２５によって上下動する。即ち、垂直ガイド２０に沿って垂直スライダ２１が上下動し、垂直スライダ２１と共に支持板１６を介して可動板１０及び研磨パッド３が矢印Ａ又はＡ’方向に上下動する。
【００１５】
前方側支持板２２には、垂直に配設された側方支持板３０が固定されており、側方支持板３０には円弧状の歯車３１が固定されている。歯車３１の中心は、研磨パッド３がウェーハ１と側面エッジ１ｂに当接した状態において、ウェーハ１のエッジ円弧中心１ｄ（図１２（ａ）参照）とした円弧となっている。側方支持板３０には旋回用スライダ３２が固定されており、旋回用スライダ３２は歯車３１と同芯円弧状に形成された旋回ガイド３３に摺動自在に嵌挿されている。旋回ガイド３３はベース板３４に固定されており、ベース板３４には旋回用モータ３５が固定されている。旋回用モータ３５の出力じくには歯車３１に噛合する歯車３６が固定されている。従って、旋回用モータ３５が回転すると、歯車３６によって歯車３１と共に側方支持板３０及び旋回用スライダ３２が旋回ガイド３３に沿って旋回する。これにより、装置全体がエッジ円弧中心１ｄを中心として旋回、即ち研磨パッド３がエッジ円弧中心１ｄ（図１２参照）を中心として旋回する。
【００１６】
そこで、図示しないスピンドルにチャックされたウェーハ１の周囲に本装置を３台設置する。この場合、各装置のそれぞれのエッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃがウェーハ１の中心方向に向けて移動するように配設する。即ち、各エッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃの水平移動方向Ｂ、Ｂ’は、ウェーハ１の中心方向となっている。そして、３台の装置のエッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃの角度θ１、θ２、θ３をそれぞれ図１２のように設定する。即ち、１台目のエッジ研磨ドラム２Ａは、図１２（ａ）に示すようにウェーハ１に対して角度θ１（４５°）に設定する。２台目のエッジ研磨ドラム２Ｂは、図１２（ｂ）に示すようにウェーハ１に対して角度θ２（９０°）に設定する。３台目のエッジ研磨ドラム２Ｃは、図１２（ｃ）に示すようにウェーハ１に対して角度θ３（１３５°）に設定する。
【００１７】
前記したエッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃの角度θ１、θ２、θ３の設定は、前記したように、旋回用モータ３５を回転させて行なう。旋回用モータ３５が回転すると、歯車３６によって歯車３１と共に側方支持板３０及び旋回用スライダ３２が旋回ガイド３３に沿って旋回する。これにより、装置全体がエッジ円弧中心１ｄを中心として旋回、即ち研磨パッド３がエッジ円弧中心１ｄを中心として旋回する。即ち、図１２（ｂ）のエッジ研磨ドラム２Ｂは図１の状態にある。図１２（ａ）のエッジ研磨ドラム２Ａは、図１の状態より歯車３６が矢印Ｃ方向に回転して歯車３１が矢印Ｄ方向に回転することにより設定できる。図１２（ｃ）のエッジ研磨ドラム２Ｃは、図１の状態より歯車３６が矢印Ｃ’方向に回転して歯車３１が矢印Ｄ’方向に回転することにより設定できる。
【００１８】
次に作用について説明する。図示しないスピンドルにウェーハ１がチャックされる前は、研磨パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃはウェーハ１に干渉しないように後退した位置にある。ウェーハ１がスピンドルにチャックされて回転駆動されると、回転用モータ１１が回転して研磨パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃが回転する。この状態で水平駆動用シリンダ１８が駆動し、前記したように研磨パッド３Ａ、３Ｂ、３Ｃが前進してウェーハ１のエッジ１ａ、１ｂ、１ｃに水平駆動用シリンダ１８の圧力制御手段によって圧接する。一定時間後に水平駆動用シリンダ１８が前記と逆方向に作動し、研磨パッド３はウェーハ１のエッジ１ａ、１ｂ、１ｃより離れ、回転用モータ１１及び旋回用モータ３５の回転は停止する。これにより、ウェーハ１のエッジ１ａ、１ｂ、１ｃの全周が一度に研磨される。
【００１９】
このように、ウェーハエッジ研磨装置は、水平に保持されたウェーハ１の周囲に複数配設され、かつ各エッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃの水平移動方向は、それぞれウェーハ１の中心方向に向き、各エッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃによってウェーハ１を該ウェーハ中心方向に押し付けて研磨するので、複数のエッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃをいずれも常に一定の接触圧でウェーハ１に接触させることができ、安定したエッジ研磨を行なうことができると共に、複数のエッジ研磨ドラム２Ａ、２Ｂ、２Ｃの配設が限定されない。
【００２０】
図５乃至図１０は本発明の他の実施の形態を示す。本実施の形態は、図１１及び図１２（ｄ１）（ｄ２）に示すように、ウェーハ１のノッチ１ｅと上面エッジ１ａ周辺の平面１ｆを研磨するノッチ・平面研磨ユニットを示す。図６、図８及び図１０（特に図１０参照）に示すように、水平移動板５０はドラム支持ブロック５１が固定され、ドラム支持ブロック５１の上下には、平面研磨ドラム５２の軸部５２ａとノッチ研磨ドラム５３の軸部５３ａがそれぞれ回転自在に支承されており、平面研磨ドラム５２及びノッチ研磨ドラム５３にはそれぞれ研磨パッド５４、５５が貼り付けられている。平面研磨ドラム５２の軸部５２ａ及びノッチ研磨ドラム５３の軸部５３ａにはそれぞれタイミングプーリ５６、５７が固定されており、タイミングプーリ５６、５７にはタイミングベルト５８が掛け渡されている。軸部５２ａにはドラム回転用モータ５９の出力軸が連結され、ドラム回転用モータ５９はモータブラッケト６０を介して水平移動板５０に固定されている。
【００２１】
図５及び図６に示すように、水平移動板５０にはコ字状の支持板６５が固定されており、支持板６５にはスライダ６６が固定されている。スライダ６６は垂直に配設されたガイド６７に摺動自在に嵌挿されており、ガイド６７は垂直板６８に固定されている。垂直板６８の下方には、平面研磨ドラム５２とノッチ研磨ドラム５３とを切り換えるための上下駆動用エアシリンダ６９が固定されており、上下駆動用エアシリンダ６９の作動ロッドにはウェーハ１に平面研磨ドラム５２又はノッチ研磨ドラム５３を押し付けるためのエアシリンダ７０が固定されている。エアシリンダ７０の作動ロッドは、支持板６５に固定された連結板７１に固定されている。
【００２２】
図７乃至図８に示すように、水平移動板５０の下方にはＬ字状の支持板７５が固定されており、支持板７５には連結板７６を介してスライダ７７が固定されている。スライダ７７は、平面研磨ドラム５２の軸部５２ａの中心軸に直角に配設されたガイド７８に摺動自在に嵌挿されており、ガイド７８は枠体７９の垂直板７９ａに固定されている。枠体７９には、ガイド７８と平行に配設されたねじ軸８０が回転自在に支承されており、ねじ軸８０には連結板７６に固定された雌ねじブロック８１が螺合している。枠体７９にはモータブラッケト８２を介して水平駆動用モータ８３が固定されており、水平駆動用モータ８３の出力軸に固定されたタイミングプーリ８４と、ねじ軸８０に固定されたタイミングプーリ８５にはタイミングベルト８６が掛け渡されている。なお、図５、図８及び図９において、５はウェーハ１を真空吸着するスピンドル５を示す。
【００２３】
このような構成よりなるノッチ・平面研磨ユニットは、前記エッジ研磨ユニットと同様にウェーハ１の外周に配設する。この場合、水平駆動用モータ８３の回転により平面研磨ドラム５２及びノッチ研磨ドラム５３がウェーハ１の中心方向に移動するように配設する。ノッチ１ｅの研磨と平面１ｆの研磨は、いずれを先に行なってもよいが、ここではノッチ１ｅの研磨後に平面１ｆの研磨を行なう場合について説明する。
【００２４】
図８はノッチ研磨前の状態を示す。ノッチ１ｅ（図１１０及び図１２（ｄ１）参照）の研磨時には、ウェーハ１は、ノッチ１ｅがノッチ研磨ドラム５３に対応した状態で停止している。ドラム回転用モータ５９が回転すると、平面研磨ドラム５２が回転し、またタイミングプーリ５６、タイミングベルト５８、タイミングプーリ５７を介してノッチ研磨ドラム５３が回転する。次に図８の状態よりエアシリンダ７０の作動ロッドが引っ込むと、回転している研磨パッド５４がノッチ１ｅに圧接し、該ノッチ１ｅを研磨する。一定時間後、エアシリンダ７０の作動ロッドが突出し、研磨パッド５４はウェーハ１より離れ、またドラム回転用モータ５９の回転は停止する。
【００２５】
次に水平駆動用モータ８３が回転する。これにより、タイミングプーリ８４、タイミングベルト８６、タイミングプーリ８５を介してねじ軸８０が回転し、雌ねじブロック８１、連結板７６及びスライダ７７がガイド７８に沿って図７及び図８において矢印Ｅ方向に移動する。これにより、支持板７５、垂直板６８、ガイド６７、スライダ６６、支持板６５、水平移動板５０が共に矢印Ｅ方向に移動し、平面研磨ドラム５２及びノッチ研磨ドラム５３はウェーハ１より離れる方向に移動してウェーハ１の外側に位置する。次に上下駆動用エアシリンダ６９の作動ロッドが引っ込む。これにより、ノッチ研磨ドラム５３及び平面研磨ドラム５２が下降し、ノッチ研磨ドラム５３はウェーハ１の下方側に位置し、平面研磨ドラム５２のみがウェーハ１の上方側に位置する。
【００２６】
次に水平駆動用モータ８３が前記と逆方向に移動し、雌ねじブロック８１が矢印Ｅ’方向に移動し、図９に示すように平面研磨ドラム５２がウェーハ１の平面１ｆに対応し、またドラム回転用モータ５９が回転して研磨パッド５４、５５が回転する。またスピンドル５が回転してウェーハ１が回転する。次にエアシリンダ７０の作動ロッドが引っ込み、研磨パッド５４がウェーハ１の平面１ｆに圧接し、研磨パッド５４によって平面１ｆを研磨する。この平面１ｆの研磨はエッジ１ａ、１ｂ、１ｃの研磨と同時に行なう。一定時間後、エアシリンダ７０の作動ロッドが突出し、研磨パッド５４はウェーハ１より離れ、またドラム回転用モータ５９の回転が停止する。その後、水平駆動用モータ８３が回転して平面研磨ドラム５２及びノッチ研磨ドラム５３はウェーハ１より離れる方向に移動してウェーハ１の外側に位置する。続いて上下駆動用エアシリンダ６９の作動ロッドが突出して平面研磨ドラム５２及びノッチ研磨ドラム５３が上昇し、ノッチ研磨ドラム５３がウェーハ１の上方側に移動して元の初期位置となる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、水平に保持されたウェーハの周囲に複数のエッジ研磨ドラムを配設し、ウェーハを回転させながら、各エッジ研磨ドラムによってウェーハを該ウェーハ中心方向に押し付けて研磨するので、複数のエッジ研磨ドラムをいずれも常に一定の接触圧でウェーハに接触させることができ、安定したエッジ研磨を行なうことができると共に、複数のエッジ研磨ドラムの配設が限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェーハエッジ研磨ユニットの一実施の形態を示す一部断面正面図である。
【図２】平面図である。
【図３】底面図である。
【図４】背面図である。
【図５】本発明のノッジ・平面研磨ユニットの一実施の形態を示す正面図である。
【図６】平面図である。
【図７】図５のＦ−Ｆ線断面図である。
【図８】ノッジ研磨前の状態を示す右側面図である。
【図９】平面研磨前の状態を示す右側面図である。
【図１０】図８のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１１】ウェーハエッジ部の研磨説明図である。
【図１２】（ａ）は図１１のＨ−Ｈ線断面図、（ｂ）は図１１のＩ−Ｉ線断面図、（ｃ）は図１１のＪ−Ｊ線断面図、（ｄ１）及び（ｄ２）は図１１のＫ−Ｋ線断面図である。
【符号の説明】
１    ウェーハ
１ａ    上面エッジ
１ｂ    側面エッジ
１ｃ    下面エッジ
１ｄ    エッジ円弧中心
１ｅ    ノッジ
１ｆ    平面
２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）    エッジ研磨ドラム
３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）    研磨パッド
１０    可動板
１１    回転用モータ
１４    水平ガイド
１５    水平スライダ
１６    支持板
１７    モータブラケット
１８    水平駆動用シリンダ
２０    垂直ガイド
２１    垂直スライダ
２２    前方側支持板
２３    上下動用モータ
２４    ピニオン
２５    ラック
３０    側方支持板
３１    歯車
３２    旋回用スライダ
３３    旋回ガイド
３４    ベース板
３５    旋回用モータ
３６    歯車
５０    水平移動板
５１    ドラム支持ブロック
５２    平面研磨ドラム
５３    ノッチ研磨ドラム
５４、５５    研磨パッド
５６、５７    タイミングプーリ
５８    タイミングベルト
５９    ドラム回転用モータ
６５    支持板
６６    スライダ
６７    ガイド
６８    垂直板
６９    上下駆動用エアシリンダ
７０    エアシリンダ
７５    支持板
７７    スライダ
７８    ガイド
７９    枠体
８０    ねじ軸
８１    雌ねじブロック
８３    水平駆動用モータ
８４、８５    タイミングプーリ
８６    タイミングベルト
【図１】
0003854844.tif 000002
【図２】
0003854844.tif 000003
【図３】
0003854844.tif 000004
【図４】
0003854844.tif 000005
【図５】
0003854844.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003854844.tif 000008
【図８】
0003854844.tif 000009
【図９】
0003854844.tif 000010
【図１０】
0003854844.tif 000011
【図１１】
0003854844.tif 000012
【図１２】
0003854844.tif 000013