JP2006319292A - 貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法及び装置 - Google Patents

貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】貼合せワークの上側のワークの薄膜加工、ひいてはSOI基板の生産能率を飛躍的に高めることができる画期的な貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法及び装置を提供する。
【解決手段】貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置において、ワーク取付け台4及びその駆動装置と、該貼合せワークの回転面2aに対して回転面15aが略直角になるように研削する砥石15ならびにその駆動装置とを備え、貼合せワーク2を低速回転させながら、砥石15を高速回転させて貼合せワーク2に接触させ、砥石15又は貼合せワーク2のいずれかを接近させて砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワークの外周エッジ部1aを基本的にその半径方向の研削により段差加工するようにした。
【選択図】図8

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハをシリコン酸化膜等で電気的に絶縁分離させて少なくとも2枚貼り合わせた高耐圧IC用の貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法及び装置に係り、特に貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面を略直角にして基本的に貼合せワークの半径方向に研削することにより、砥石による貼合せワークの加工位置が常に変わる(トラバースする)ようにし、切屑が貼合せワークの外側へ逃げ易くすると共に、研削抵抗を小さくすることによって切屑による研削面の損傷で生ずる条痕や亀裂を防止し、また砥石による研削をダウンカットとすることにより貼合せワークを加工中に下方向へ押さえる力を働かせることにより貼合せが剥がれ難いようにし、これらの総合的な効果として、従来100μmが限度であった加工後の段差残し量を、その1/2の50μmまで薄くすることができるようにし、この加工後の段差部分を更に薄く加工するためのエッチング処理の時間従来の1/2に短縮し、貼合せワークの上側のワークの薄膜加工、ひいてはSOI基板の生産能率を飛躍的に高めることができる画期的な貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法及び装置に関する。
現在においては、図1から図4に示すように、シリコンウェーハ1(1A,1B)の基板(本願の貼合せワーク2)は、少なくとも2枚のシリコンウェーハ1A,1Bをシリコン酸化膜3で電気的に絶縁分離させて貼り合わせた高耐圧用IC用の基板、即ちSOI基板と呼ばれる貼合せワーク2が主流となっており、この貼合せワーク2では、上側の1枚のワークの一例たるシリコンウェーハ1Aのみを1μm程度まで最終的に薄膜加工するが、この薄膜加工に先立って、その外周エッジ部1aを幅数mmにわたってリング状に段差加工して、なるべく薄くしておくことが必須の条件となっている。
即ち、図5に示すように、貼合せワーク2の最上部、即ち上側の1枚のシリコンウェーハ1Aのみの外周エッジ部1aを幅数mmのリング状に段差加工し、更にこの外周エッジ部1aにエッチング処理を施して、1μm程度まで薄くしてから、その他の部分(中央部分)を研削加工して上側の1枚のシリコンウェーハ1Aのみを最終的に1μm程度まで薄膜加工してSOI基板が完成する。
図18から図22により従来の貼合せワーク2の外周エッジ部の段差加工方法及び装置について説明すると、図20に示すように、貼合せワーク2を吸着テーブル等のワーク取付け台4に固定し、矢印A方向に低速回転させておき、ダイヤモンド砥粒を含むカップ砥石等の砥石5(特許文献1参照)を貼合せワーク2の回転面と平行に砥石駆動装置(図示せず)により矢印B方向に高速回転させて貼合せワーク2の上側のシリコンウェーハ1Aの外周エッジ部1aに接触させ、砥石5又は貼合せワーク2のいずれかを、砥石駆動装置又はワーク取付け台駆動装置(図示せず)により接近させて砥石5による切込みを増して外周エッジ部1aを研削して該外周エッジ部1aのみが他の部分よりもリング状に薄くなるような段差加工を行っていた。
しかし、この方法では、砥石5の回転面5aが貼合せワーク2の回転面2aと平行であるため、研削が行われている外周エッジ部1aにおいては、図21に示すように、貼合せワーク2は矢印A方向に回転し、これに対して砥石5は矢印B方向に回転するため、両者の動きは逆方向となり、砥石5と貼合せワーク2との間に生ずる研削による切屑6は、矢印Aのように貼合せワーク2との摩擦により図中上から下に向かって押されて移動しようとするが、これを砥石5による上向きの摩擦力が矢印Bの如く上に押し上げようとする。この結果切屑6は上下いずれの方向にも動くことができずにこの部分に閉じ込められてしまい、研削の行われている外周エッジ部1a、即ち研削面8に常に相当量残留することとなり、研削が完了した貼合せワーク2の外周エッジ部1aには非常に好ましくない状痕1bや亀裂1cが発生し、チップや欠けが発生するのが避けられないという欠点があった。
またこのことは、砥石5の回転方向を逆方向(図21中反時計方向)としても、研削が行われている砥石5と貼合せワーク2の外周エッジ部1aとの間の研削面8は相当広いので、この研削面8に切屑6が相当量常に閉じ込められる点は同様であるので、大差ないものであった。
またこの従来の方法では、貼合せワーク2の回転面2aと砥石5の回転面5aとが平行であり、貼合せワーク2の基本的に円周方向の研削が行われるため、上側の1枚のシリコンウェーハ1Aのみにその回転を阻止しようとするトルクが砥石5から働くから、シリコンウェーハ1Aが下側のワークの一例たるシリコンウェーハ1Bから剥離しようとする力が常に働く。このためシリコンウェーハ1Aの外周エッジ部1aにおける剥離が発生し易いという欠点があった。
以上の結果、上記従来の段差加工方法及び装置では、加工後の外周エッジ部1aの段差残し量tは、100μmが限度であり、それ以上薄くすることは不可能であった。このため、この段差加工後、この部分をエッチング処理により1μm程度まで薄くするのであるが、これに要する時間が非常に長くかかり、またチップや欠けによる不良率も高いため、SOI基板の生産能率が非常に悪く、このことが、主流となって来たSOI基板の生産のネックとなっていた。
なお、砥石と通常の1枚のシリコンウェーハ等のワークの外周エッジ部の研削についての方法及び装置は、特許文献1その他本願出願人の出願において種々提案されているが、これらの構成は、その目的の対象となるワークが全く異なるので、別異の発明であって、参考までに公知特許文献として特許文献1を開示しておく。
特開2004−136416
本発明は、上記した従来技術の欠点をなくすためになされたものであって、その目的とするところは、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行うワークの外周エッジ部の段差加工装置において、貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台と、該ワーク取付け台の駆動装置と、該貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する砥石と、該砥石の駆動装置とを備え、ワークをワーク取付け台及びその駆動装置により低速回転させながら、砥石を砥石駆動装置により高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により段差加工するように構成することによって、研削面が常に変化する(トラバースする)ようにして砥石と貼合せワークのとの間の研削面に生ずる切屑が研削面に閉じ込められることなく、常に順調にその半径方向に逃げるようにすることであり、またこれによって研削後の外周エッジ部に条痕や亀裂及びこれらに起因するチップや欠けが全く発生せず、非常にきれいな研削面が得られるようにすると共に、従来100μmが限度とされていた貼合せワークの外周エッジ部の段差残し量を一挙にその1/2の50μmまで可能とすることであり、またこれによってSOI基板のその後の薄膜加工であるエッチング処理に要する時間を従来の1/2に短縮することを可能とし、SOI基板の品質、歩留り及び生産能率の飛躍的な向上を図ることである。
また他の目的は、上記構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設された砥石を高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により段差加工することによって、研削面における切屑の逃げの効率の最もよい方向の研削を可能とし、またこれによって研削による切屑の排出効率を高め、より平滑な研削面を得ると共に、条痕や亀裂の発生を極力防止し、貼合せワークの外周エッジ部の段差残し量50μmを達成することである。
また他の目的は、上記段落0008の構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該砥石による研削がダウンカットとなるように砥石を該貼合せワークに対して下向きに高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向のダウンカット研削により段差加工することによって、研削中に砥石から貼合せワークに対して下向きの押さえる力を作用させることであり、またこれによって研削される上側のワークが下側のワークから剥がれるのを防止し、SOI基板の不良率を低下させ、製品の歩留りを向上させることである。
また他の目的は、上記段落0008の構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する複数の砥石と、該複数の砥石を同時に駆動する複数の砥石の駆動装置とを備え、貼合せワークをワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、複数の砥石を複数の砥石の駆動装置により高速回転させながら貼合せワークに接触させて該砥石又は貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により複数箇所同時に段差加工するように構成することによって、貼合せワークが、例えば1/2、1/3又は1/4回転するだけで貼合せワーク1枚の外周エッジ部の段差加工が完了するようにすることであり、またこれによって砥石の数に反比例して1枚当たりの加工時間が短縮されるようにし、SOI基板の生産能率を従来例に比べ大幅に向上させることである。
また他の目的は、上記段落0009の構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設され同一の研削加工ができる複数の砥石を同時に高速回転させながら該貼合せワークに複数箇所で接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により複数箇所を同時に段差加工することによって、貼合せワークの外周エッジ部の段差加工の能率を大幅に向上させながら、更に研削面における研削中の切屑の排出を最も効率よくすることであり、またこれによって研削面の非常にきれいなしかも従来例に比べて非常に小さい段差残し量を可能にし、SOI基板の品質と生産能率の向上を図ることである。
要するに本発明方法(請求項1)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるように砥石を高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により段差加工することを特徴とするものである。
また本発明方法(請求項2)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設された砥石を高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により段差加工することを特徴とするものである。
また本発明方法(請求項3)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該砥石による研削がダウンカットとなるように砥石を該貼合せワークに対して下向きに高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚の貼合せワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向のダウンカット研削により段差加工することを特徴とするものである。
また本発明方法(請求項4)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるように同一の研削加工ができる複数の砥石を同時に高速回転させながら該貼合せワークに複数箇所で接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により複数箇所を同時に段差加工することを特徴とするものである。
また本発明方法(請求項5)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設され同一の研削加工ができる複数の砥石を同時に高速回転させながら該貼合せワークに複数箇所で接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により複数箇所を同時に段差加工することを特徴とするものである。
また本発明装置(請求項6)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台と、該ワーク取付け台の駆動装置と、該貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する砥石と、該砥石の駆動装置とを備え、前記貼合せワークを前記ワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、前記砥石を前記砥石の駆動装置により高速回転させながら前記貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により段差加工するように構成したことを特徴とするものである。
また本発明装置(請求項7)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台と、該ワーク取付け台の駆動装置と、該貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する複数の砥石と、該複数の砥石を同時に駆動する複数の砥石の駆動装置とを備え、前記貼合せワークを前記ワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、前記複数の砥石を前記複数の砥石の駆動装置により高速回転させながら前記貼合せワークに接触させて該砥石又は前記貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により複数箇所同時に段差加工するように構成したことを特徴とするものである。
本発明は、上記のように、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行うワークの外周エッジ部の段差加工装置において、貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台と、該ワーク取付け台の駆動装置と、該貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する砥石と、該砥石の駆動装置とを備え、ワークをワーク取付け台及びその駆動装置により低速回転させながら、砥石を砥石駆動装置により高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により段差加工するように構成したので、研削面が常に変化する(トラバースする)こととなるため砥石と貼合せワークのとの間の研削面に生ずる切屑が研削面に閉じ込められることなく、常に順調にその半径方向に逃げるようにすることができる効果があり、またこの結果研削後の外周エッジ部に条痕や亀裂及びこれらに起因するチップや欠けが全く発生せず、非常にきれいな研削面が得られると共に、従来100μmが限度とされていた貼合せワークの外周エッジ部の段差残し量を一挙にその1/2の50μmまで可能とすることができる効果があり、またこの結果SOI基板のその後の薄膜加工であるエッチング処理に要する時間を従来の1/2に短縮することが可能となり、SOI基板の品質、歩留り及び生産能率の飛躍的な向上を図ることができる効果がある。
また上記構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設された砥石を高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により段差加工するようにしたので、研削面における切屑の逃げの効率の最もよい方向の研削を可能となり、またこの結果研削による切屑の排出効率を高め、より平滑な研削面を得ることができると共に、条痕や亀裂の発生を極力防止し得、貼合せワークの外周エッジ部の段差残し量50μmを達成することができる効果がある。
また上記段落0020の構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該砥石による研削がダウンカットとなるように砥石を該貼合せワークに対して下向きに高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向のダウンカット研削により段差加工するようにしたので、研削中に砥石から貼合せワークに対して下向きの押さえる力を作用させることができ、またこの結果研削される上側のワークが下側のワークから剥がれるのを防止することができ、SOI基板の不良率を低下させ、製品の歩留りを向上させることができる効果がある。
また上記段落0020の構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する複数の砥石と、該複数の砥石を同時に駆動する複数の駆動装置とを備え、貼合せワークをワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、複数の砥石を複数の砥石の駆動装置により高速回転させながら貼合せワークに接触させて該砥石又は貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により複数箇所同時に段差加工するように構成したので、貼合せワークが例えば1/2、1/8又は1/4回転するだけで貼合せワーク1枚の外周エッジ部の段差加工が完了するようにすることができ、またこの結果砥石の数に反比例して1枚当たりの加工時間が短縮されることになり、SOI基板の生産能率を従来例に比べ大幅に向上させることができる効果がある。
また上記段落0021の構成に加えて、貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設され同一の研削加工ができる複数の砥石を同時に高速回転させながら該貼合せワークに複数箇所で接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により複数箇所を同時に段差加工するようにしたので、貼合せワークの外周エッジ部の段差加工の能率を大幅に向上させながら、更に研削面における研削中の切屑の排出を最も効率よくすることができ、またこの結果研削面の非常にきれいなしかも従来例に比べて非常に小さい段差残し量が可能となり、SOI基板の品質と生産能率の大幅な向上を図ることができる効果が得られる。
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図6において、本発明に係る貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置10は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜の一例たるシリコン酸化膜3等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行うワークの外周エッジ部の段差加工装置であって、ワーク取付け台4と、該ワーク取付け台の駆動装置(図示せず)と、砥石15と、砥石の駆動装置11とを備えている。なお、貼合せワーク2については、すでに背景技術の欄で詳細に説明したので、ここではその説明を省略する。
ワーク取付け台4は、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されており、通常は真空により貼合せワーク2を吸着する図示のような公知の吸着テーブルが使用されるが、ワーク取付け台4は、吸着テーブルに限定されるものではなく、例えば貼合せワーク2の外周を複数のローラ等で摩擦駆動する装置であってもよい。
また図示の実施例では、ワーク取付け台4は、水平配置の横型であるが、これに限定されるものではなく、垂直配置等の縦型であってもよい。
ワーク取付け台の駆動装置(図示せず)は、公知のサーボ機構を使用しており、ワーク取付け台4を矢印Aの如く数値制御して低速で一方向に回転させると共に、該ワーク取付け台を砥石15に対して接近又は離脱させるため、矢印C,D方向(Y軸方向制御)に水平移動させると共に、矢印E,F方向(Z軸方向制御)に上下動させることができるように構成されている。
砥石15は、貼合せワーク2の回転面2aに対して回転面15aが略直角になるように、即ち砥石15の回転軸となるスピンドル22が貼合せワーク2の回転面2aに略平行になるように配設されており、可動台18に取り付けられたモータ19の回転軸(図示せず)に固定されたプーリ20に巻き掛けられたベルト21により回転駆動されるスピンドル22により矢印G方向に、即ち貼合せワーク2に対してダウンカットが行われるべく高速回転するように構成されており、適宜な手段でスピンドル22に交換可能に固定されている。砥石15は、ダイヤモンド砥粒を含んでおり、通常粗研削に使用されるメタルボンド砥石が使用され、その外周角部15bには、1mm程度の半径の面取り(1R)が施されている。
なお、砥石15は、図6及び図7に示す実施例では、貼合せワーク2の完全な半径方向を向けて配設されているが、これはこの方向に限定されるものではなく、図6の位置から時計方向、即ち切削面8における砥石15の動きが貼合せワーク2の回転方向と逆方向とならないような45度の範囲で半径方向に対して傾斜して配設してもよい(図12参照)。
この傾斜角度の範囲を45度に限定したのは、45度を超えてあまり傾斜角度を大きくすると、研削面8の長さが長くなり、それだけ切屑6が研削面8内に止まる時間が長くなり、その結果切屑6の排出効率が低下するためである。
またこの傾斜角度が45度の範囲内であれば、研削面8に切屑6が止まる時間が短く、切屑6の排出効率を高く保つことができ、また砥石15の周速度と、貼合せワーク2の研削面8における周速度との相対運動により決まる相対的な研削方向を、貼合せワーク2の完全な半径方向とすることもでき、研削により研削面8に形成される研削線(砥石15により削られてできる線の集合体の意。以下本明細書において同じ。)が貼合せワーク2の完全な半径方向とすることができるためである。
またこの研削線を貼合せワーク2の半径方向に対して45度傾斜させることも可能となり、従来の経験からこのように各種のワークの半径方向に対して研削線が同一方向又はこれから45度の範囲で傾斜するような研削方法が非常によい結果を得ているからである。
砥石の駆動装置11は、例えば上記可動台18、モータ19、プーリ20、ベルト21及びスピンドル22等で構成され、砥石15を、矢印I,Jの如く貼合せワーク2に接近又は離脱する方向(Y軸方向制御)に移動させると共に、矢印K,Lの如く上下方向(Z軸方向制御)にも移動させることができるように構成されている。
また貼合せワーク2の上方には、砥石15と貼合せワーク2との間の研削面8に対して冷却水(クーラント)23を噴射するための冷却水噴射ノズル24が取り付けられている。
次に、図11及び図12に示す本発明の第2実施例について説明する。貼合せワークの段差加工装置10は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜の一例たるシリコン酸化膜3等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置であって、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されたワーク取付け台4(第2実施例では図示を省略、第1実施例参照)と、該ワーク取付け台の駆動装置(図示せず)と、該貼合せワーク2の回転面2aに対して回転面15aが略直角になるように研削する複数(図示の実施例では4個)の砥石15と、該複数の砥石15を同時に駆動する複数(図示の実施例では4台)の駆動装置の一例たるスピンドル22とを備えており、貼合せワーク2をワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、複数の砥石15を複数のスピンドル22により高速回転させながら貼合せワーク2に接触させて該砥石15又は貼合せワーク2のいずれかを接近させて該砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aを基本的にその半径方向の研削により複数箇所同時に段差加工するように構成されている。
次に、図12により図11の第2実施例の変形について説明すると、貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置10は、貼合せワーク2の回転面2aに対して砥石15の回転面15aが略直角になるようにかつ回転面15aを貼合せワーク2の半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設され同一の研削加工ができる複数(図示の実施例では4個)の砥石15を同時に高速回転させながら貼合せワーク2に複数箇所で接触させて該砥石15又は該貼合せワーク2のいずれかを接近させて砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部2aをその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により複数箇所を同時に段差加工するように構成されている。
砥石15の45度以内の傾斜は、図11の状態から砥石15を時計方向に45度以内傾斜させるのであって、反時計方向への傾斜ではない。これは砥石15の研削面8における移動方向が貼合せワーク2の移動方向に逆らわない方向とするためである。
そして本発明方法(請求項1)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されたワーク取付け台4に貼合せワーク2を取り付けて低速回転させながら、該貼合せワーク2の回転面2aに対して砥石15の回転面15aが略直角になるように砥石15を高速回転させながら該貼合せワーク2に接触させて該砥石15又は該貼合せワーク2のいずれかを接近させて該砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aを基本的にその半径方向の研削により段差加工する方法である。
また本発明方法(請求項2)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されたワーク取付け台4に貼合せワーク2を取り付けて低速回転させながら、該貼合せワーク2の回転面2aに対して砥石15の回転面15aが略直角になるようにかつ該回転面15aを該貼合せワーク2の半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設された砥石15を高速回転させながら該貼合せワーク2に接触させて該砥石15又は該貼合せワーク2のいずれかを接近させて該砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aをその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により段差加工する方法てある。
また本発明方法(請求項3)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されたワーク取付け台4に貼合せワーク2を取り付けて低速回転させながら、該貼合せワーク2の回転面2aに対して砥石15の回転面15aが略直角になるようにかつ該砥石15による研削がダウンカットとなるように砥石15を該貼合せワーク2に対して下向きに高速回転させながら該貼合せワーク2に接触させて該砥石15又は該貼合せワーク2のいずれかを接近させて該砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚の貼合せワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aを基本的にその半径方向のダウンカット研削により段差加工する方法である。
また本発明方法(請求項4)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されたワーク取付け台4に貼合せワーク2を取り付けて低速回転させながら、該貼合せワーク2の回転面2aに対して砥石15の回転面15aが略直角になるように同一の研削加工ができる複数の砥石15を同時に高速回転させながら該貼合せワーク2に複数箇所で接触させて該砥石15又は該貼合せワーク2のいずれかを接近させて該砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aを基本的にその半径方向の研削により複数箇所を同時に段差加工する方法である。
また本発明方法(請求項5)は、少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワーク2の最上部の1枚(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aの板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、貼合せワーク2をチャッキング可能に構成されたワーク取付け台4に貼合せワーク2を取り付けて低速回転させながら、該貼合せワーク2の回転面2aに対して砥石15の回転面15aが略直角になるようにかつ回転面15aを該貼合せワーク2の半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設され同一の研削加工ができる複数の砥石15を同時に高速回転させながら該貼合せワーク2に複数箇所で接触させて該砥石15又は該貼合せワーク2のいずれかを接近させて該砥石15による切込みを次第に増大させ、貼合せワーク2の最上部の1枚のワーク(シリコンウェーハ1A)の外周エッジ部1aをその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により複数箇所を同時に段差加工する方法である。
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。まず本発明の作用の概略を説明すると、図1に示すように、シリコンウェーハ1Aは、シリコン酸化膜3により電気的に絶縁されてシリコンウェーハ1Bと貼り合わされ、図2から図4に示すような貼合せワーク2が完成する。この際、図3及び図4に示すように、シリコンウェーハ1Aと、シリコンウェーハ1Bの外周は、かなり大きい円弧状の面取りが施され、かなり丸みを帯びた形状となっている。
そして段差加工が完了すると、図5に示すように、シリコンウェーハ1Aの外周エッジ部1aのみがリング状に薄くなった貼合せワーク2が完成する。本発明では、この外周エッジ部1aの段差残し量t(図16参照)を従来の1/2の50μmまで薄くすることが可能である。なお、シリコンウェーハ1Bには何らの加工も施されない。
次に、本発明の第1実施例の作用について、図6から図8及び図13から図17により詳細に説明する。図6において、貼合せワーク2は、ワーク取付け台4に真空吸引により吸着されて芯出しされて固定される。この状態では未だ砥石15は貼合せワーク2には接触しておらず、貼合せワーク2はワーク取付け台4と共に、低速(例えば1rpm程度)で矢印A方向に回転を開始する。
そこで、モータ19が回転し、プーリ20によりスピンドル22が回転し、これによって砥石15が矢印G方向に、即ち砥石15による研削がダウンカットとなるように、高速(例えば3000rpm程度)で回転を開始する。このとき冷却水噴射ノズル24から冷却水23が砥石15と貼合せワーク2との研削面8に噴射される。
砥石15の位置を固定した場合には、ワーク取付け台4が矢印Cの方向に移動して図6に示すように、外周エッジ部1aが砥石15の真下に来るように接近させ、更に矢印Eの如く上昇して、外周エッジ部1aが砥石15に接触すると同時に段差加工の研削が開始される。そして図8に示すように、砥石15の切込みを次第に増して、シリコンウェーハ1Aの外周エッジ部1aのみを砥石15の外周の形状に合わせて円弧状に薄く段差加工して行く。またワーク取付け台4の回転を除く動作を固定した場合には、砥石15の方が矢印Jの如く移動すると共に、矢印Kの如く下降して砥石15が貼合せワーク2に接触する。
このとき、図7に示すように、砥石15の回転面15aは、貼合せワーク2の回転面2aと略直角に配設されており、また砥石15の回転面15aは貼合せワーク2の半径方向に略一致させてあるため、砥石16の研削面8側の外周は貼合せワーク2の半径方向外側に向かっ常に高速で移動しており、また研削面8は貼合せワーク2の回転により刻々変化、即ちトラバースし、研削面8における切屑6の排出が、これらの作用があいまって極めて順調に行われる。この作用が図13から図15に詳細に図示されている。
切屑6は、砥石15の外周の研削面8における移動が、常にこれを貼合せワーク2の半径方向外側へ向かわせるものであるため、極めて順調に矢印Mの如く外部へ排出され、その排出効率が非常に高く、ほとんど研削面8に残留することがない。
このため、図17に示すように、貼合せワーク2のリング状の段差加工部、即ちシリコンウェーハ1Aの外周エッジ部1aの表面は非常にきれいに仕上がり、従来例に見られた条痕1bや亀裂1cは全く発生せず、またチップや欠けの発生も皆無である。
しかも図16に示す段差残し量tは、従来の限度であった100μmを一挙に1/2にする50μmまで薄くすることが可能である。
また砥石15を矢印Gの如く下向きに回転させ、貼合せワーク2に対してダウンカットを行っているため、研削中常に砥石15からシリコンウェーハ1Aの外周エッジ部1aに対して押圧する力が作用するため、たとえ加工により薄くなっても、シリコンウェーハ1Aはシリコンウェーハ1Bから剥がれ難く、剥離するおそれがない。
次に、図11及び図12に示す本発明の第2実施例の作用について説明する。まず図11の貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置10においては、砥石15が4個、90度間隔で配設されており、砥石15の回転面15aは貼合せワーク2の回転面2aに対して略直角、かつ貼合せワーク2の半径方向に略一致させてあるので、個々の砥石の作用は第1実施例と変わらないが、この第2実施例では、4個の砥石15が同時に貼合せワーク2の4箇所を研削することができるため、貼合せワーク2は90度回転したところで加工が完了となるから、加工時間は単一の砥石15の場合に比べて1/4に短縮され、加工能率が4倍となる。
図12の外周エッジ部の段差加工装置10においては、砥石15が4個配設されていることは図11と同一であるが、各砥石15は、その回転面15aが貼合せワーク2の半径方向から45度の範囲内で傾斜しているため、外周エッジ1aの研削線が傾斜角度ごとに異なることとなり、この研削線の向きを45度の範囲内で自由に設定することができる。
即ち、段差加工部の表面のきれいさ及び切屑6の排出効率が最も高い傾斜角度を選定することができ、最良の段差加工を行うことが可能となる。
図1から図10及び図13から図17はは本発明の第1実施例に係り、図1は貼合せ前の2枚のシリコンウェーハとシリコン酸化膜を示す斜視図である。 貼り合わされて完成した貼合せワークの斜視図である。 貼合せワークの拡大正面図である。 図8の貼合せワークの部分拡大正面図である。 段差加工が完了した貼合せワークの斜視図である。 貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の加工状態を示す斜視図である。 貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の加工状態を示す概略平面図である。 貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の加工状態を示す概略正面図である。 砥石の側面図である。 砥石の正面図である。 図11及び図12は本発明の第2実施例に係り、図11は砥石の回転面を貼合せワークの半径方向に略一致させた貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の概略平面図である。 図11は砥石の回転面を貼合せワークの半径方向に対して略45度傾斜させて配設した貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の概略平面図である。 段差加工が開始された状態の要部拡大側面図である。 段差加工がほぼ完了した状態の要部拡大側面図である。 研削面における切屑の排出状態を示す要部縦断面図である。 段差加工が完了した貼合せワークの段差残し量を示す部分拡大縦断面図である。 段差加工が完了した貼合せワークの斜視図である。 図18から図22は従来例に係り、図18は段差加工が完了した貼合せワークの斜視図である。 砥石の回転面を貼合せワークの回転面と平行にした貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の加工状態を示す概略平面図である。 貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置の加工状態を示す概略正面図である。 切屑が研削面に閉じ込められる状態を示す概略部分平面図である。 研削面に条痕や亀裂が生じ、残渣残し量が100μmと大きい加工完了後の貼合せワークの部分拡大縦断面図である。
符号の説明
1 シリコンウェーハ
1A 上側の1枚のシリコンウェーハ
1B 下側の1枚のシリコンウェーハ
1a 外周エッジ部
2 貼合せワーク
2a 回転面
3 半導体酸化膜の一例たるシリコン酸化膜
4 ワーク取付け台
10 貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置
11 砥石の駆動装置
15 砥石
15a 回転面

Claims (7)

  1. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるように砥石を高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により段差加工することを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法。
  2. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設された砥石を高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により段差加工することを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法。
  3. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ該砥石による研削がダウンカットとなるように砥石を該貼合せワークに対して下向きに高速回転させながら該貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚の貼合せワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向のダウンカット研削により段差加工することを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法。
  4. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるように同一の研削加工ができる複数の砥石を同時に高速回転させながら該貼合せワークに複数箇所で接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により複数箇所を同時に段差加工することを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法。
  5. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台に前記貼合せワークを取り付けて低速回転させながら、該貼合せワークの回転面に対して砥石の回転面が略直角になるようにかつ回転面を該貼合せワークの半径方向から45度以内の角度傾斜させて配設され同一の研削加工ができる複数の砥石を同時に高速回転させながら該貼合せワークに複数箇所で接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部をその半径方向から45度以内の角度傾斜した方向の研削により複数箇所を同時に段差加工することを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工方法。
  6. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台と、該ワーク取付け台の駆動装置と、該貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する砥石と、該砥石の駆動装置とを備え、前記貼合せワークを前記ワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、前記砥石を前記砥石の駆動装置により高速回転させながら前記貼合せワークに接触させて該砥石又は該貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により段差加工するように構成したことを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置。
  7. 少なくとも2枚貼り合わされ、貼合せ面に半導体酸化膜等で電気的絶縁分離が施された貼合せワークの最上部の1枚の外周エッジ部の板厚のみを薄くする段差加工を行う貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置において、前記貼合せワークをチャッキング可能に構成されたワーク取付け台と、該ワーク取付け台の駆動装置と、該貼合せワークの回転面に対して回転面が略直角になるように研削する複数の砥石と、該複数の砥石を同時に駆動する複数の砥石の駆動装置とを備え、前記貼合せワークを前記ワーク取付け台及びワーク取付け台の駆動装置により低速回転させながら、前記複数の砥石を前記複数の砥石の駆動装置により高速回転させながら前記貼合せワークに接触させて該砥石又は前記貼合せワークのいずれかを接近させて該砥石による切込みを次第に増大させ、前記貼合せワークの最上部の1枚のワークの外周エッジ部を基本的にその半径方向の研削により複数箇所同時に段差加工するように構成したことを特徴とする貼合せワークの外周エッジ部の段差加工装置。
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