JP2005186176A - ウエハ端面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 端面の形状が非対称となっているような場合であっても容易にウエハの端面の形状を整えることができ、装置の構成を簡易にした。
【解決手段】 略円板状に形成されたウエハ１２を支持し、ウエハを軸線廻りに回転させるウエハ回転機構１４と、ウエハ回転機構１４により支持されたウエハの回転面を挟む位置に設けられた一対のローラ５０１，５０２にガイドされて、ウエハの回転面を横切る方向に研磨テープ１６を移送させるテープ移送機構１８とを備え、回転するウエハの端面に研磨テープを摺接させてウエハの端面を研磨するウエハ端面研磨装置１０において、一対のローラ５０１，５０２の各々が、独立してウエハ端面１３に接離する方向に移動可能に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエハの端面に研磨テープを摺接させてウエハの端面を研磨するウエハ端面研磨装置に関する。

ウエハの端面を研磨する装置は従来から種々開発されている。図８に、従来のウエハ端面研磨装置の一例を示す。
図示するウエハ端面研磨装置１００は、ウエハ１０２を回転させ、ウエハ１０２の端面１０３を研磨テープ１０４に摺接させて研磨する装置である。この装置１００の研磨テープ１０４は、駆動ローラ１０６及びガイドローラ１０８によりウエハ１０２の回転面と直交する方向に案内され、矢印Ａ方向に一定速度で送られるように設けられている。ウエハ１０２は、この研磨テープ１０４に端面１０３を押し当てて研磨されるものであるが、押し当ての際、ウエハ１０２の端面１０３形状に倣って研磨テープ１０４がしなることから、ウエハ１０２の端面１０３がアール状に研磨されるものである。
特開平７−１９３０３０号公報

ところで、近年においては、半導体装置の小型化が要望されていることから、半導体ウエハの表面を加工をした後（図９(a)参照）、裏面側を研削してウエハを薄く形成する加工がなされる（図９(b)参照）。
しかし、ウエハを裏面研削すると、チッピングが生じやすいという問題が発生する。この問題は、ウエハを薄く形成したことによるものだけでなく、裏面研削された後のウエハ端面１０３が、ナイフエッジ状に形成されてしまうということが大きく影響していることが報告されている。
このため、図９(b)に示すようなナイフエッジ状に形成されたウエハ１０２の端面１０３を、図９(c)に示すような円弧状１０３ａ（ウエハの厚さ方向に対称となる円弧状に形成されていること）に研磨することが提案されている。

ある条件下で行った実験では、ナイフエッジ状の端面の場合にはウエハを破壊する衝撃破壊荷重が５．６Ｎであったのに対して、同じ厚さのウエハを円弧状に端面研磨した場合には衝撃破壊荷重が４３．８Ｎであり、円弧状に端面を研磨することの有益性が顕著であった。

しかしながら、上記の装置１００は、端面の形状が厚さ方向に対称となっているウエハの端面研磨に主として用いられるものであり、ナイフエッジ状の端面１０３を円弧状に研磨するのには不向きである。また、従来提供されているウエハの端面研磨装置は、効率的にウエハの端面を研削するため、大がかりな装置となっている。

そこで、本発明の目的は、端面の形状が非対称となっているような場合であっても容易にウエハの端面の形状を整えることができ、装置の構成も簡易となるウエハ端面研磨装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、略円板状に形成されたウエハを支持し、ウエハを軸線廻りに回転させるウエハ回転機構と、該ウエハ回転機構により支持されたウエハの回転面を挟む位置に設けられた一対のローラにガイドされて、ウエハの回転面を横切る方向に研磨テープを移送させるテープ移送機構とを備え、回転するウエハの端面に研磨テープを摺接させてウエハの端面を研磨するウエハ端面研磨装置において、前記一対のローラの各々が、独立してウエハ端面に接離する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。

また、前記テープ移送機構が、基台上でウエハ端面に接離する方向に移動可能な移動テーブルに支持され、前記基台上に固定された前記ウエハ回転機構に保持されたウエハの端面に、研磨テープを、研磨テープの傾斜を維持した状態で接離させることができるように設けられていることを特徴とする。これにより、移動テーブルによってウエハ端面と研磨テープとの押し当て度合いを調節したり、ウエハ端面と研磨テープとを接離させることができる。
また、前記テープ移送機構は、前記移動テーブルに固定された支持部材に、前記一対のローラの各々が前記支持部材から突出した状態で支持され、前記一対のローラの少なくともどちらか一方が、前記支持部材からの突出量を可変に設けられていることを特徴とする。

本発明は、一方及び他方の各々のローラが、独立してウエハ端面に接離する方向に移動可能に設けられていることにより、一方のローラと他方のローラによりガイドされた研磨テープの傾斜を自在に変更できる。このため、ウエハ端面に摺接させる研磨テープの傾斜を調節し、ウエハ端面の出っ張り部分を集中的に研磨することができることから、ウエハ端面の形状を円滑曲面に効率よく研磨することができる等の著効を奏する。

以下、本発明にかかるウエハ端面研磨装置の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかるウエハ端面研磨装置の一実施形態の構成を示す側面断面図である。本実施形態のウエハ端面研磨装置１０は、略円板状のウエハ１２を支持し、ウエハ１２の軸線廻りに回転させるウエハ回転機構１４と、ウエハ１２の端面１３と対向する位置に配置され、ウエハ１２の回転面を横切る方向に研磨テープを移送させるテープ移送機構１８とを備え、回転するウエハ１２の端面１３に研磨テープ１６を摺接させてウエハ１２の端面１３を研磨する装置である。
本実施形態においては、ウエハ回転機構１４が基台２０上に固定され、テープ移送機構１８が、基台２０上の移動テーブル２７に支持されて移動可能に設けられている。これにより、テープ移送機構１８を移動テーブル２７により移動させることによって、ウエハ回転機構１４に支持されたウエハ１２の端面１３に対して、研磨テープ１６を接離させることができる。

ウエハ回転機構１４には、鉛直方向に延出し、駆動モータ２２により回転する回転軸２４が設けられている。この回転軸２４の上端には、ウエハ１２を吸着して保持する吸着回転テーブル２６が設けられ、ウエハ１２を水平面内で回転させるように設けられている。

テープ移送機構１８は、装置の前後方向（図１では左右方向であり、本実施形態ではテープ移送機構１８がウエハ１２に近づく方向を前方とする）に移動可能なＸテーブル２８と、Ｘテーブル２８上において、Ｘテーブル２８の移動方向と直交する装置の左右方向（図１では手前奥方向）に移動可能なＹテーブル３０とからなる移動テーブル２７によって、基台２０上の任意の位置に移動させることができる。
本実施形態においてＸテーブル２８は、基台２０上に設けられたガイドレール３２によりガイドされて、駆動モータ３４とボールねじ３６によって移動可能に設けられており、ウエハ端面１３に研磨テープ１６を接離させる際に用いられるものである。また、Ｙテーブル３０は、Ｘテーブル２８上に設けられたガイドレール３８によりガイドされて、駆動モータ（図示しない）とボールねじ４０によって左右方向への移動ができるように設けられており、ウエハ端面１３に研磨テープ１６を摺接させる際の左右方向における位置合わせを行うために設けられている。

Ｙテーブル３０上には、ウエハ端面１３に未使用状態の研磨テープ１６を摺接させるためのテープ移送機構１８が設けられている。テープ移送機構１８は、Ｙテーブル３０上に固定された枠体状の支持部材５３に支持されており、テープロール４８から研磨テープ１６を送り出す送り出しローラ４２と、研磨テープ１６が所定の経路を通過するようにガイドする複数のガイドローラ５０・・と、研磨テープ１６を巻き取る巻き取りローラ４４とを具備する。
本実施形態においては、下側に送り出しローラ４２、上側に巻き取りローラ４４が配置され、ガイドローラ５０・・によりウエハ端面１３と対向する位置（以下、ヘッド部５２という）に研磨テープ１６がガイドされるように設けられている。

ヘッド部５２には、研磨テープ１６を、ウエハ端面１３と対向する位置に導きウエハ１２の回転面を横切る方向に移送させため、支持部材５３から突出した位置で支持された一対のローラ５０１，５０２が、ウエハの回転面を挟むようにして設けられている。
本実施形態においては、上記ローラの一方が、ウエハ１２の回転面の下方側に配置され、送り出しローラ４２からの研磨テープ１６を上方に向けてガイドする下可変ローラ５０１として設けられ、上記ローラの他方が、ウエハ１２の回転面の上方側に配置され、下可変ローラ５０１からの研磨テープ１６を巻き取りローラ４４側へガイドする上可変ローラ５０２として設けられている。
そして、本実施形態においては、この下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２とが、それぞれ独立して、ウエハ端面１３と接離する方向にウエハ１２の回転面と平行に移動させることができるように設けられている。

具体的には、下可変ローラ５０１は、下可変ローラ５０１の左右方向に水平に延びる軸５０１ａが、支持部材５３の側部から突出する支持アーム５４の先端に支持されて回動可能に設けられており、支持アーム５４が、駆動モータ５６及びＬＭ（Linear Motion）ガイドアクチュエータ５８によって直線状に移動可能に設けられていることにより、支持部材５３側部からの突出量を可変にして、下可変ローラ５０１の位置を前後方向に水平に移動させることができるように設けられている。また、上可変ローラ５０２も、下可変ローラ５０１と同様の構成に設けられており、装置１０の前後方向に水平に移動できるように設けられている。

上記の構成により、本実施形態のウエハ端面研磨装置１０は、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２の、支持部材５３からの突出量をそれぞれ調整して、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２との間の研磨テープ１６ａ（以下、ヘッド面１６ａという）の傾斜角度を自在に変更させることができることから、ウエハ端面１３に摺接させる研磨テープ１６の摺接角度を適宜調節してウエハ端面１３を研磨することができる。このため、ウエハ端面１３の出っ張り部分を集中して研磨することができ、ナイフエッジ状のウエハ端面１３を効率よく円弧状の円滑曲面に形成することが可能となる。

なお、本実施形態のウエハ端面研磨装置１０は、研磨テープ１６の送り方向を、下方から上方に向けた一方向だけではなく、上方から下方に向けても送ることもできるように、上側に配置されたローラ４４を送り出しローラとし、下側に設けられたローラ４２を巻き取りローラとして駆動させることもできるように設けられている。
また、本実施形態の装置１０には、ヘッド部５２の研磨テープ１６を常に所定のテンションで張られた状態に設けるために、送り出しローラ４２と下可変ローラ５０１との間、および上可変ローラ５０２と巻き取りローラ４４との間に、それぞれテンションローラ６０，６２が設けられている。これらのテンションローラ６０，６２の各々には、駆動ローラ６４と、駆動ローラ６４に従動する従動ローラ６６とが上下動可能に設けられ、駆動ローラ６４と従動ローラ６６との間に研磨テープ１６を挟んでガイドすることで、研磨テープ１６に常時所定のテンションがかかるように設けられている。なお、テンションローラ６０，６２の駆動ローラ６４は、巻き取りローラ４４に近い側の駆動ローラ６４のみが駆動するように設定されている。

次に、本実施形態の装置１０を用いてウエハ端面１３を研磨する際の加工の一例について図１〜図３を基に説明する。
先ず、裏面が研削され、端面１３がナイフエッジ状に設けられた半導体ウエハ１２（図９(b)参照）を、吸着回転テーブル２６に裏面を吸着させて取り付け、回転軸２４を駆動させてウエハ１２を回転させる（本実施形態におけるウエハの回転数は300〜600rpm）。そして、未使用のテープロール４８を送り出しローラ４２に取り付け、送り出しローラ４２、巻き取りローラ４４およびテンションローラ６２の駆動ローラ６４を駆動させ、研磨テープ１６（本実施形態における研磨テープは粒度が#1000のものを使用）を下方から上方へ向けて移送させる（本実施形態における移送速度は30〜70mm/分）。

ウエハ端面の研磨を始める際には、最初、図１に示すように、下可変ローラ５０１の突出量を大きく、上可変ローラ５０２の突出量を小さくして、研磨テープ１６のヘッド面１６ａが、前方が下降して傾いた状態に設けている。そして、この状態で、Ｘテーブル２８を前進させてウエハ端面１３に摺接させると、図３(a)に示すように、研磨テープ１６が、ナイフエッジ状のウエハ端面１３の裏面側に設けられたエッジ部１３ａに摺接して、端面１３のエッジ部１３ａを削る研磨がなされる。

図３(b)に示すように、エッジ部１３ａの角が研磨されると、図２および図３(c)に示すように、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２とを鉛直方向に対向させ、ウエハ１２の回転面に対してヘッド面１６ａが略垂直となるように設けてウエハ端面１３を研磨する。これにより、図３(b)，(d)に示すように、エッジ部１３ａの角取りにより形成された角部１３ｂを研磨して、端面１３を円弧に近い形状に設けることができる。
この後、図３(e)に示すように、下可変ローラ５０１および上可変ローラ５０２の突出量を連続的に変化させて、ヘッド面１６ａの傾斜角度を変更させてウエハ端面１３に摺接させる。これによって、図３(f)に示すように、ウエハ端面１３をアール状に研磨し、ウエハ端面１３を円弧状に形成することができる。

なお、研磨テープ１６をウエハ端面１３に摺接させる際の研磨テープ１６の押し当て度合いは、研磨するウエハ１２の厚さや端面１３の形状によって適宜調節すれば良い。押し当て度合いの調節は、下可変ローラ５０１及び上可変ローラ５０２をそれぞれウエハ端面の接離方向に移動させることで可能であるし、またＸテーブル２８を移動させて調節することでも可能である。

研磨テープ１６のヘッド面１６ａにウエハ端面１３を押し当てると、図４に示すように、ヘッド面１６ａが屈曲角度θで屈曲して研磨される。この際、本実施形態の研磨装置１０においては、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２との突出量をそれぞれ調節することができることから、上可変ローラ５０２からウエハ端面１３に向かって傾斜するヘッド面１６ａの傾斜角度（上傾斜角）θａと、ウエハ端面１３から下可変ローラ５０１に向かって傾斜するヘッド面１６ａの傾斜角度（下傾斜角）θｂとを、それぞれ独立して変更することができる。
すなわち、図５(a)に示すように、下可変ローラ５０１を固定し、上可変ローラ５０２の突出量を変化させると、下傾斜角θｂは一定角度のまま、上傾斜角θａをθa1，θa2，θa3と傾斜角度を調節することができる。また、図５(b)に示すように、上可変ローラ５０２を固定し、下可変ローラ５０１の突出量を変化させると、上傾斜角θａは一定角度のまま、下傾斜角θｂをθb1，θb2，θb3と傾斜角度を調節することができる。

また、図６に示すように、ヘッド面１６ａにウエハ端面１３が摺接した状態で、下可変ローラ５０１及び上可変ローラ５０２の突出量を制御する制御部によって、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２とをそれぞれ反対の方向に移動させると、ヘッド面１６ａの屈曲角度θを維持した状態で、ヘッド面１６ａを傾斜させることもできる。

このように、本実施形態の研磨装置１０は、ウエハ端面１３に摺接した状態のヘッド面１６ａの屈曲角度θを自在に変えれたり、屈曲角度θを維持したままヘッド面１６ａを傾斜させたりすることができる。このため、傾斜角度を変えるためにわざわざウエハ端面１３からヘッド面１６ａを離す動作をしなくても、ウエハ端面１３にヘッド面１６ａを摺接させたまま、ウエハ端面１３に摺接させるヘッド面１６ａの摺接角度を調節することができる。

なお、ウエハ１２には、通常、図７に示すように、ウエハを加工する際の位置基準となるようにオリフラ６８（オリエンテーションフラット）やノッチ７０が設けられている。このオリフラ６８やノッチ７０が設けられたウエハ１２の直線状の端面７２を研磨する場合には、吸着回転テーブル２６上に停止した状態で支持して、研磨テープ１６の移送による摩擦で研磨する。そして、オリフラ６８やノッチ７０以外の円弧状の端面１３を研磨する際に、上述したように、ウエハ１２を回転させて研磨を行うものである。

なお、本発明にかかるウエハ端面研磨装置は、本実施形態における装置の構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、ウエハ回転機構１４が基台２０上に固定され、テープ移送機構１８が基台２０上で移動可能に設けられているものであるが、これに限定されるものではなく、ウエハ回転機構１４が基台２０上に移動可能に設けられ、テープ移送機構１８が基台２０に固定されているものであっても良い。また、下可変ローラ５０１及び上可変ローラ５０２を移動させる移動機構も、駆動モータ５６とＬＭガイドアクチュエータ５８によるものに限定されるものでなく、下可変ローラ５０１および上可変ローラ５０２の位置を可変に設けられるものであればどのような構成のものであっても良い。

また、本実施形態においては、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２の突出量を共に調節することができるように設けられているものであるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２のどちらか一方のみの突出量を調節できるようにし、他方のローラを支持部材５３に固定してあることであっても、ヘッド面１６ａの傾斜を自在に変えることができる。なお、この場合においても、下可変ローラ５０１と上可変ローラ５０２とは、移動テーブル２７により移動可能に設けられていると共に、どちらか一方のローラの突出量を調節することができるように設けられていることから、各々のローラを独立して移動させることができる。

本発明にかかるウエハ端面研磨装置の一実施形態の構成を示す側面断面図である。 図１に示すウエハ端面研磨装置の状態の変化を示す側面断面図である。 図１に示すウエハ端面研磨装置の一部分を拡大し、研磨の状態を示す拡大概念図である。 図１に示すウエハ端面研磨装置の一部分を拡大し、研磨の状態を示す拡大概念図である。 図１に示すウエハ端面研磨装置の一部分を拡大し、研磨の状態を示す拡大概念図である。 図１に示すウエハ端面研磨装置の一部分を拡大し、研磨の状態を示す拡大概念図である。 ウエハの構成を示す平面図である。 従来のウエハ端面研磨装置の一部分を示す拡大断面図である。 研磨されるウエハ端面の状態を示す概念図である。

符号の説明

１０ ウエハ端面研磨装置
１２ ウエハ
１３ ウエハ端面
１４ ウエハ回転機構
１６ 研磨テープ
１８ テープ移送機構
２４ 回転軸
２６ 吸着回転テーブル
２７ 移動テーブル
５２ ヘッド部
５３ 支持部材
５４ 支持アーム
５６ 駆動モータ
５８ ＬＭガイドアクチュエータ
５０１ 下可変ローラ
５０２ 上可変ローラ

Claims (3)

1. 略円板状に形成されたウエハを支持し、ウエハを軸線廻りに回転させるウエハ回転機構と、該ウエハ回転機構により支持されたウエハの回転面を挟む位置に設けられた一対のローラにガイドされて、ウエハの回転面を横切る方向に研磨テープを移送させるテープ移送機構とを備え、回転するウエハの端面に研磨テープを摺接させてウエハの端面を研磨するウエハ端面研磨装置において、
   前記一対のローラの各々が、独立してウエハ端面に接離する方向に移動可能に設けられていることを特徴とするウエハ端面研磨装置。
2. 前記テープ移送機構が、基台上でウエハ端面に接離する方向に移動可能な移動テーブルに支持され、
   前記基台上に固定された前記ウエハ回転機構に保持されたウエハの端面に、研磨テープを、研磨テープの傾斜を維持した状態で接離させることができるように設けられていることを特徴とする請求項１記載のウエハ端面研磨装置。
3. 前記テープ移送機構は、前記移動テーブルに固定された支持部材に、前記一対のローラの各々が前記支持部材から突出した状態で支持され、
   前記一対のローラの少なくともどちらか一方が、前記支持部材からの突出量を可変に設けられていることを特徴とする請求項２記載のウエハ端面研磨装置。

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