JP2002079446A

JP2002079446A - 薄板の周縁研磨装置

Info

Publication number: JP2002079446A
Application number: JP2000248818A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Honda; 勝男本田
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】周縁に凹部又は凸部をもつ薄板の周縁研磨加
工を精度良く行えるようにする。【解決手段】本発明の薄板の周縁研磨装置は、砥石３
の回転軸が薄板２の回転軸に対して傾き角度を変えるこ
とができると共に、その傾きの方向をも変えることがで
きる砥石軸傾斜機構１を備えている。従って周縁の凹
部、凸部においては、傾き角度を維持しながら傾きの方
向を変えることで、薄板の外周部と変わらずに精度良く
面取り加工（研磨加工）を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転する薄板の周
縁に回転する砥石を当接して、薄板の周縁を研磨する薄
板の周縁研磨装置に関し、特に半導体ウェハのように周
縁にノッチ又はオリフラが設けられている薄板の周縁研
磨に適している薄板の周縁研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライシングによって切断された半導体
ウェハはその表面は研磨加工されると共に、半導体ウェ
ハの周縁もクラック防止及び塵埃の付着並びに発生を防
ぐために研磨加工が施されている。この場合、回転して
いる半導体ウェハに、回転する溝付砥石の傾斜面を、ウ
ェハの回転軸と砥石の回転軸とが平行になるようにして
押し当て、半導体ウェハの周縁を研磨している。しかし
ながら、この従来の半導体ウェハの周縁研磨は、砥粒の
運動方向がウェハの周方向のみであるため、砥石の部分
的切刃により周縁の研磨面に筋が付き、研磨面の粗さ精
度が充分に行われない。このように周縁研磨面の粗さ精
度が不充分であると、周縁表面の部分的な割れによるチ
ップが発生し、周縁表面に塵埃が付着したり、クラック
の間に微粉がかみ込む等の塵埃の発生要因や、クラック
間に溜った洗浄水等が後の処理工程で蒸気化したりする
ため、ウェハの後処理工程に悪影響を及ぼしていた。こ
の欠点を解消するために砥石の番手を上げたり、切り込
み量を小さくしたり、ドレッシング回数を上げたり、砥
石を数個（２段、３段等）取り換えて研磨面の粗さ精度
を高めようとしているが、このような対策では限界があ
り且つ研削効率が低下するという問題があった。

【０００３】そこで本出願人は、先に特許公報第２８７
６５７２号において示されているように、砥石の回転軸
を半導体ウェハ外周の接線方向に傾けて半導体ウェハの
周縁を研磨することで、砥石の砥粒の運動方向を半導体
ウェハの研磨面に対して傾斜させることにより、研磨面
に砥石の部分的切刃による筋が付くのを防止し、精度の
良い研磨を行うことを提案している。しかしながら、上
記した研磨方法では、一方向にしか砥石の回転軸を傾け
ることができないために、半導体ウェハがノッチ部又は
オリフラ部をもつものにおいては、このノッチ部又はオ
リフラ部の周縁をうまく研磨することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上記の問題に鑑み、半導体ウェハのような薄板がノ
ッチ部又はオリフラ部のような凹部もしくは凸部をその
周縁にもつ場合においても、該凹部及び該凸部を含めて
薄板の周縁を精度良く研磨することができる薄板の周縁
研磨装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の薄板の周縁研磨装置を提供する。請求項１に記載
の薄板の周縁研磨装置は、砥石の回転軸が薄板周縁の接
線方向に傾き角度を変えられると共にその傾き方向をも
変えることができる砥石軸傾斜機構を備えたものであ
り、これにより薄板周縁の凹部又は凸部を精度良く研磨
することを可能としたものである。

【０００６】請求項２の該周縁研磨装置は、薄板の面取
り角度に合わせて砥石の傾き角度を調整することで、効
率良くかつ精度の良い周縁研磨加工が行える。請求項３
の該周縁研磨装置は、薄板周縁の凹部又は凸部を加工す
るときに、薄板の回転角度に合わせて砥石の回転軸の傾
き方向を調整することを規定したものであり、凹部及び
凸部での周縁加工が精度良く行える。請求項４の該周縁
研磨装置は、薄板周縁の凹部の底部においては砥石の傾
斜角度を０°にして研磨加工することを規定したもので
ある。

【０００７】請求項５の該周縁研磨装置は、砥石の研磨
面が、溝付砥石の傾き角度に応じて自成される砥石溝の
傾斜面と同じ角度の面であることを規定したもので、砥
石の傾き角度に応じて砥石溝の傾斜面と同じ角度の面が
自成されることにより、作用砥粒数が増大し、作用砥粒
の平均化効果により、研磨面の面精度が向上する。請求
項６の該周縁研磨装置は、砥石の結合度がメタルボルド
より低い砥石を使用することで、砥粒が過負荷に対して
脱落し易く、研磨面への傷の発生を防止できる。請求項
７の該周縁研磨装置は、薄板が半導体ウェハであり、凹
部がノッチ部又はオリフラ部であることを限定したもの
である。

【０００８】以下図面を参照して本発明の実施の形態の
薄板の周縁研磨装置について説明する。図１は、本発明
の薄板の周縁研磨装置における砥石軸傾斜機構１の側面
図であり、図２は、その平面図である。薄板である半導
体ウェハ２を研磨する砥石部３は、螺合等によりスピン
ドル４に固着されている。スピンドル４は、図示されな
い回転駆動機構により回転する。スピンドル４は、砥石
部３から例えば、Ｌだけ離れた部分でスライダ５に回動
可能に支持されている。さらにスピンドル４は、砥石部
３から例えば、２Ｌだけ離れた部分でアーム６に回動可
能に支持されている。

【０００９】スライダ５には、直線方向に間隔をあけ
て、２ヶ所に第１のリニア軸受５１，５２が設けられ、
これらのリニア軸受が台７上の案内レール７１上に載置
されることで、スライダ５が台７に対して直線的に摺動
可能になっている。台７上にはまたモータ９が設置さ
れ、このモータ９によって回転駆動されるネジ部材８に
スライダ５及びアーム６が係合されるようになってい
る。即ちネジ部材８は、ピッチ１．０のネジ部分８ａと
ピッチ２．０のネジ部分８ｂとよりなり、このネジ部分
８ａにネジ部材８の回転により前、後進する第１のナッ
ト部材５３を噛合し、このナット部材５３がスライダ５
に結合されており、別のネジ部分８ｂにネジ部材８の回
転により前、後進する第２のナット部材６１を噛合し、
この第２のナット部材６１にアーム６が回動可能に結合
されている。第２のナット部材６１は第２のリニア軸受
６２を有しており、このリニア軸受６２が台７上の案内
レール７１上に直線的に摺動可能に載置している。した
がって、モータ９を駆動することで第１のリニア軸受５
１，５２及び第２のリニア軸受６２が案内レール７１上
を直線的に摺動してスピンドル４の軸方向の傾きを変え
ることができる。

【００１０】なお、ネジ部材８の２つのネジ部分８ａと
８ｂのピッチ比を１：２としたのは、スライダ５及びア
ーム６のスピンドル４の支持点が、砥石部３からそれぞ
れＬ及び２Ｌの１：２の比率になっており、これに合わ
せる必要があるためである。これらの支持点の距離の比
率によって、このピッチ比も変える必要がある。また、
上記実施例では１つのモータを使用してスライダ５とア
ーム６を動かしているが、それぞれ独立した異なるピッ
チのネジ部材を別個のモータを使用して駆動してもよ
い。

【００１１】更に本発明の砥石軸傾斜機構１では、砥石
軸の傾きの方向を変えられるようになっている。即ち、
台７の下部に円弧状の曲率型軸受７２が設けられ、これ
がベース上に設けられた円弧状案内レール１０の上に載
置されることで、台６が円弧状に移動できるようになっ
ている。この台６の円弧状の移動は、図示されていない
適宜のリンク機構又はネジ機構を使用することによって
行われる。このように本発明の砥石軸傾斜機構は、傾き
角度と共に傾きの方向をも変えることができる。

【００１２】図３は、スピンドル４に螺合等により取り
付けた砥石部３の部分拡大図を示している。砥石部３
は、粗目砥石３ａと細目砥石３ｂ及び取付部３ｃとより
なり、砥石は周囲にリング状の溝３１が形成され、更に
拡大して示すように溝３１の傾斜部３１ａと溝の底部３
１ｂとを砥石の研磨面として使用し、この傾斜部３１ａ
で半導体ウェハ２の周縁の面取り面２ａを、溝３１の底
部３１ｂでウェハ２の外周面２ｂを研磨する。この研磨
においては、砥石の傾き角度に応じて砥石溝の傾斜面と
同じ角度の面が自成され、傾斜面の一部だけでなく全体
を研磨に有効に利用することになり、作用砥粒数が増大
し、作用砥粒の平均化効果により研磨面の面精度が向上
する。なお、本実施例では、砥石部３の砥石として粗目
と細目の２種類の砥石を配置しているが、１種類の砥石
としてもよい。更に、本実施例では、砥石の結合度が鋳
鉄ボンド、Ｎｉボンド、Ｃｕボンドのようなメタルボン
ド（Ｍ）よりも低いビトリファイドボンド（Ｖ）、レジ
ノイドホンド（Ｂ）等を使用した砥石を用いている。こ
れは、砥粒が過負荷に対して脱落し易く、研磨表面に傷
を付けるのを防止するためである。

【００１３】次に本発明の砥石軸傾斜機構を備えた薄板
の周縁研磨装置を用いた半導体ウェハ２のノッチ部２１
の研磨加工について、図４（ａ）〜（ｅ）を用いて説明
する。半導体ウェハ２は、図示しない公知のチャック機
構により保持され、例えば１〜２rpm で回転されてい
る。一方、スピンドル４に取り付けられた砥石部３は、
半導体ウェハ２と同方向又は逆方向に高速、例えば２５
００rpm 、で回転される。図４（ａ）は、砥石部３が半
導体ウェハ２のノッチ部２１にさしかかる手前における
研磨加工状態を示している。砥石部３の回転軸であるス
ピンドル４の軸は、半導体ウェハ２の回転軸に対してθ
だけ傾いている。即ち砥石部３は半導体ウェハ２の接線
方向にθだけ傾いている。この傾き角度θは、面取り角
度やウェハの大きさ等により、所定の角度に設定され
る。この場合、半導体ウェハ２の回転軸心Ａと砥石部３
の回転軸心Ｂとを半導体ウェハ２の平面に平行な平面上
で結ぶ中心線Ｄに対して砥石部３は直交する方向に傾斜
している。点Ｃは、砥石部３の溝底部３１ｂが研磨して
いる部分と反対側の半導体ウェハ２の外周線と接触する
点を砥石部３の回転軸心Ｂ上に投影した点である。

【００１４】この研磨加工状態で半導体ウェハ２の径外
周部からノッチ部２１に移行するウェハの曲率部Ｒに砥
石部３がさしかかると、接線方向に対し直角方向への前
記傾き角度θを維持しつつ、砥石部３は傾きの方向を変
えながら曲率部Ｒの研磨加工（面取り加工）を行い、次
のノッチ部２１の往路側の加工へと移る（図４（ｂ）参
照）。この場合、砥石部３がノッチ部２１の直線状の傾
斜部に沿って移動するように、砥石部３はＸ，Ｙ方向に
図示しない移動機構により動かされ、あるいは、半導体
ウェハ２が回転及びＹ方向に動かされる。図４（ｂ）に
示すように、この半導体ウェハ２のノッチ部２１の往路
側の研磨加工においては、ノッチ部２１の加工角度に合
わせ、砥石部３の傾きは、前記傾き角度θを維持しなが
ら、傾きの方向が前記中心線Ｄに対して直角方向から、
研磨加工面（面取り面）に対して平行に傾くように変え
られている。

【００１５】図４（ｃ）に示すように、半導体ウェハ２
のノッチ部２１の底部周辺の研磨加工では、面取り面の
方向の変化に従って砥石部３の傾斜方向が前記傾き角度
θを維持しながら逆の方向へと変えられて行く。図４
（ｄ）は、ノッチ部２１の復路側の研磨加工状態を示し
ている。これは図４（ｂ）と同様であり、砥石部３の傾
きは、前記傾き角度θは維持され、傾きの方向がウェハ
の研磨加工面に対して平行に傾いている。図４（ｅ）
は、ノッチ部２１の研磨加工を終了して再び半導体ウェ
ハ２の径外周部に砥石部３が達している状態を示してい
る。往路側での曲率部Ｒの研磨加工と同様に、砥石部３
は、前記傾き角度θを維持しつつ、傾きの方向を変えな
がら、ノッチ部２１から径外周部へと移行する曲率部Ｒ
の研磨加工を行い、径外周部への加工に移る。ここで
は、また傾きの方向が前記した中心線Ｄに対して直角方
向になる。このようにして、半導体ウェハ２のノッチ部
２１の研磨加工が行われる。半導体ウェハ２の裏側の面
取り加工を行うには、砥石部３の溝３１の対向した位置
にある傾斜面を使用するように、半導体ウェハ２又は砥
石部３の高さ位置を調節すればよい。

【００１６】半導体ウェハ２がオリフラ部（図示せず）
をもつものにあっては、前記したような加工が可能であ
るが、別の実施例として研磨加工がオリフラ部に至った
ときに、砥石部３の前記した傾き角度θ及び傾き方向を
維持した状態で、半導体ウェハ２又は砥石部３を直線的
に移動させるようにして、オリフラ部の研磨加工を行っ
てもよい。なお、この場合、半導体ウェハ２の回転は停
止し、砥石部３は回転したままの状態である。また、オ
リフラ部の加工の別の実施例として、砥石部３の前記傾
き角度θを維持した状態で、傾き方向をオリフラ部の中
心で方向を逆の方向に変えるようにして、オリフラ部の
研磨加工を行ってもよい。

【００１７】なお、上記した本発明の実施の形態の薄板
の周縁研磨装置に用いられる砥石軸傾斜機構では、砥石
軸であるスピンドル４の傾き角度を変える手段（リニア
軸受等）と、傾きの方向を変える手段（曲率型軸受等）
が別の軸受を使用して構成されているが、図５に示すよ
うに、１つの軸受を使用して、傾き角度と傾きの方向と
を変えることも可能である。これは、半球状の球面リニ
アモータ軸受１１を使用することで可能となる。この球
面リニアモータ軸受１１は、砥石部３を保持しているス
ピンドル４が貫通して、傾けられるように両側がカット
された逆錘体状の開口１３が設けられた半球状のマグネ
ット１２と、スピンドル４を回転可能に支持して、マグ
ネット１２の球面上を回動及び摺動できる、下面が球面
形状の磁性体１４とより構成され、図示しない電気的な
駆動手段により駆動される。なお、同形状の球面軸受を
使用して機械的な駆動手段により駆動することも可能で
ある。

【００１８】以上説明したように、本発明の薄板の周縁
研磨装置では、砥石軸傾斜機構が、半導体ウェハの回転
軸に対して砥石軸を傾斜させる傾き角度のみならず、そ
の傾きの方向をも変えることができるので、周縁に凹部
又は凸部を有する薄板であっても、精度良く面取り研磨
加工を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の薄板の周縁研磨装置に使
用する砥石軸傾斜機構の概略側面図である。

【図２】図１の砥石軸傾斜機構の概略平面図である。

【図３】スピンドルに固定される砥石部の拡大断面図で
ある。

【図４】本発明の薄板の周縁研磨装置によるノッチ部の
研磨行程（ａ）〜（ｅ）を説明する図である。

【図５】砥石軸傾斜機構に使用する別の実施例である球
面リニアモータ軸受の（ａ）概略側面図、（ｂ）概略平
面図である。

【符号の説明】

１…砥石軸傾斜機構２…半導体ウェハ（薄板）２ａ…面取り面２ｂ…外周面２１…ノッチ部３…砥石部４…スピンドル５…スライダ５１，５２…第１のリニア軸受５３…第１のナット部材６…アーム６１…第２のリニア軸受６２…第２のナット部材７…台７１…案内レール７２…曲率型軸受８…ネジ部材９…モータ１０…円弧状案内レール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周縁に凹部又は凸部のある薄板を回転さ
せ、回転する砥石を該薄板周縁に当接して該凹部又は凸
部を研磨する薄板の周縁研磨装置において、該砥石の回転軸が該薄板周縁の接線方向に傾き角度を変
えることができると共に、その傾きの方向をも変えるこ
とができる砥石軸傾斜機構を備えていることを特徴とす
る薄板の周縁研磨装置。
【請求項２】前記薄板の必要な面取り角度に合わせ
て、前記砥石軸傾斜機構によって砥石の傾き角度を調整
することを特徴とする請求項１に記載の薄板の周縁研磨
装置。
【請求項３】前記薄板周縁の凹部又は凸部を加工する
ときは、前記薄板の回転角度に合わせて前記砥石の回転
軸の傾き方向を調整して加工することを特徴とする請求
項１又は２に記載の薄板の周縁研磨装置。
【請求項４】前記薄板の前記凹部の底部の研磨におい
ては、前記砥石軸傾斜機構による砥石の傾き角度を０°
にして研磨加工することを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の薄板の周縁研磨装置。
【請求項５】前記砥石の研磨面が、溝付砥石の前記傾
き角度に応じて自成される砥石溝の傾斜面と同じ角度の
面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
に記載の薄板の周縁研磨装置。
【請求項６】前記砥石の結合度がメタルボンドより低
いものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
一項に記載の薄板の周縁研磨装置。
【請求項７】前記薄板が半導体ウェハであり、前記凹
部がノッチ部又はオリフラ部であることを特徴とする請
求項１〜６のいずれか一項に記載の薄板の周縁研磨装
置。