JP2007030119A - ウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
精度が高く良好な加工面を短時間で得ることが可能なウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法を提供する。
【解決手段】
回転するウェーハテーブル３４に載置されたウェーハＷの外周部を、回転する砥石により面取り加工する面取り装置１０において、
外周精研スピンドル５４Ａに取り付けられたウェーハＷの上側エッジ部を研削する外周精研削砥石５５Ａと、外周精研スピンドル５４Ｂに取り付けられたウェーハＷの下側エッジ部を研削する外周精研削砥石５５Ｂとを備えることにより、精度が高く良好な加工面を短時間で得ることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置や電子部品等の素材となるウェーハの外周部に面取り加工を行なうウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法に関するものである。

半導体装置や電子部品等の素材となるシリコン等のウェーハは、インゴットの状態から内周刃やワイヤーソー等のスライシング装置でスライスされた後、その周縁の割れや欠け等を防止するために外周部に面取り加工が施される。面取り加工に使用される面取り装置では、ウェーハの面取り形状に合わせて形成された溝を持つ各種の砥石が複数取り付けられている。

従来、面取り加工の仕上げ研削に使用される外周精研削砥石では、良好な加工面の面粗さを得るために、外周精研削砥石の回転軸をウェーハ外周の接線方向に所定角度傾斜させて面取り加工している。また、外周精研削砥石へはツルーイング砥石を用いて面取り加工用の溝を形成している（例えば、特許文献１、又は特許文献２参照。）。

この時、形成される溝の形状は、図９（ａ）に示されるウェーハＷの面取り形状と同等の形状である総形（Ｒ型と称することもある）形状、または図９（ｂ）に示されるウェーハＷ外周部の直線部分に当たる面を長くした台形（Ｔ型と称することもある）形状に仕上げられている。
特開平５−１５２２５９号公報 特開平１１−３４７９０１号公報

前記２種類の溝の形状において、総形の場合はウェーハ面取り形状と同等形状であるため、ウェーハを１度回転させれば、図９（ａ）に示すウェーハＷの上側エッジ部Ｅ１、下側エッジ部Ｅ２、及びエッジ側面Ｅ３を同時に加工可能である。それに対して、台形はウェーハＷの上側エッジ部と下側エッジ部を別々に研削する必要があり、加工時間が２倍必要であった。

しかし、総形の場合、図９（ｃ）に示す、面取り加工の面幅Ｂｕ、及び面幅Ｂｄが溝の形状で決まるため、溝の劣化や溝形成時の精度によりウェーハの加工形状に影響が出る。また、別の形状に対応する為には新たにツルーイングする必要がある。更に、面取り加工中は上下に砥石がかかるため切削水が加工面に入りにくく、溝のライフが短くなる問題があった。

台形の場合、面幅Ｂｕ、及び面幅Ｂｄはウェーハの移動量で調整可能である。また、上側エッジ部Ｅ１と下側エッジ部Ｅ２とを別々に加工するため切削水が入りやすく、溝のライフが長くなる。更に、エッジ側面Ｅ３は上側と下側で２度接触するため、仮に一方の溝形状が崩れていても他方の溝で研削可能であり、溝のライフが長くなりより高い加工精度が得られる。

近年、面幅などの加工精度の要求はさらに高くなっており、そのため、加工時間が長くなる欠点があるが、台形の砥石が多く使われる傾向にある。

本発明はこのような背景から、台形の外周精研削砥石を使用したウェーハの面取り加工において、精度が高く良好な加工面を短時間で得ることが可能なウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、ウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、前記ウェーハの上側エッジ部を面取りする砥石が取り付けられたスピンドルと、前記ウェーハの下側エッジ部を面取りする砥石が取り付けられたスピンドルとを含む複数のスピンドルと、前記ウェーハテーブルを前記複数のスピンドルに取り付けられた各砥石に対して相対的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、前記発明において、前記ウェーハの上側エッジ部を面取りする砥石及び下側エッジ部を面取りする砥石は、前記ウェーハに形成する面取り形状に応じて、前記ウェーハに対し、それぞれが前記ウェーハの厚さ方向に相対的に位置調整されること、前記複数のスピンドルに取り付けられた各砥石のうちの少なくとも２個は、前記ウェーハを同時に研削するように構成されたこと、及び、前記複数のスピンドルは、前記ウェーハの回転軸に対して傾斜した回転軸を有するスピンドルを少なくとも２個含み、前記少なくとも２個のスピンドルは互いに近接していることも特徴としている。

更に、傾斜した回転軸を有するスピンドルは、前記ウェーハの回転軸に対して、該ウェーハの外周接線方向に向かい互いに同じ方向に傾斜した回転軸を有する、または、前記ウェーハの回転軸に対して、該ウェーハの外周接線方向に向かい互いに逆の方向に傾斜した回転軸を有することも特徴としている。

本発明によれば、ウェーハの回転軸に対して互いに同じ方向、または互いに逆方向に傾斜した少なくとも２個のスピンドルに夫々取り付けられた砥石のうちの１個がウェーハの上側エッジ部、他の１個がウェーハの下側エッジ部を同時に研削する。研削の際、それぞれの砥石は目的とする面幅等に合わせてウェーハの厚さ方向の相対位置が調整される。

これにより、従来ウェーハの上側エッジ部と下側エッジ部とを別々に研削する為、ウェーハを最低２周以上回転させていたものが１周のみで加工可能となり、加工時間を半減させることができる。

また、面幅等の面取り形状を調整する際は、上側の砥石と下側の砥石とをそれぞれウェーハ厚さ方向へ、ウェーハに対して相対的に位置調整すれば可能である。更に、砥石が加工する面により分かれている為、切削水が研削点に十分回り、砥石のライフを向上させ安定した精度の高い加工が可能となる。

加えて、砥石の回転軸がウェーハの外周接線方向に向かい互いに逆方向に傾斜している場合は、研削面に形成される条痕が交差するため、より表面粗さを良好にする効果も有する。

以上説明したように、本発明のウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法によれば、砥石のライフが向上し、精度が高く良好な加工面を短時間で得ることが可能になる。

以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法の好ましい実施の形態について詳説する。

最初に、本発明に係るウェーハ面取り装置について説明する。図１は、面取り装置の主要部を示す正面図である。面取り装置１０は、ウェーハ送りユニット２０、砥石回転ユニット５０、図示しないウェーハ供給／収納部、ウェーハ洗浄／乾燥部、ウェーハ搬送手段、及び面取り装置各部の動作を制御するコントローラ等から構成されている。

ウェーハ送りユニット２０は、本体ベース１１上に載置されたＸ軸ベース２１、２本のＸ軸ガイドレール２２、２２、４個のＸ軸リニアガイド２３、２３、…、ボールスクリュー及びステッピングモータから成るＸ軸駆動手段２５によって図のＸ方向に移動されるＸテーブル２４を有している。

Ｘテーブル２４には、２本のＹ軸ガイドレール２６、２６、４個のＹ軸リニアガイド２７、２７、…、図示しないボールスクリュー及びステッピングモータから成るＹ軸駆動手段によって図のＹ方向に移動されるＹテーブル２８が組込まれている。

Ｙテーブル２８には、２本のＺ軸ガイドレール２９、２９と図示しない４個のＺ軸リニアガイドによって案内され、ボールスクリュー及びステッピングモータから成るＺ軸駆動手段３０によって図のＺ方向に移動されるＺテーブル３１が組込まれている。

Ｚテーブル３１には、θ軸モータ３２、θスピンドル３３が組込まれ、θスピンドル３３にはウェーハＷを吸着載置するウェーハテーブル（載置台）３４が取り付けられており、ウェーハテーブル３４はウェーハテーブル回転軸心ＣＷを中心として図のθ方向に回転される。

また、ウェーハテーブル３４の下部には、ウェーハＷの周縁を仕上げ面取りする砥石のツルーイングに用いるツルーイング砥石４１（以下ツルアー４１と称する）が、ウェーハテーブル回転軸心ＣＷと同心に取り付けられている。

このウェーハ送りユニット２０によって、ウェーハＷ及びツルアー４１は図のθ方向に回転されるとともに、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に移動される。

砥石回転ユニット５０は、外周加工砥石５２、図示しない外周砥石モータによって軸心ＣＨを中心に回転駆動される外周砥石スピンドル５１、外周加工砥石５２の上方に配置されたターンテーブル５３に取付けられた外周精研スピンドル５４Ａ、５４Ｂ、外周精研モータ５６Ａ、５６Ｂ、ノッチ粗研スピンドル６０、ノッチ粗研モータ６２、ノッチ精研スピンドル５７、及びノッチ精研モータ５９を有している。

外周精研スピンドル５４Ａ、５４Ｂは、回転軸がそれぞれ近接して配置され、ウェーハＷの接線方向（図１に示すＸ軸方向）に向かって同じ方向、又は異なる方向に傾斜（本実施例においては８度）している。

外周精研スピンドル５４Ａ、５４ＢにはウェーハＷの外周を仕上げ研削する面取り用砥石である外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂが取付けられている。外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂは、ツルアー４１により、Ｔ型の仕上げ研削用溝が形成されており、一方がウェーハＷの上側エッジ部、他方がウェーハＷの下側エッジ部を同時に仕上げ研削する。

外周精研スピンドル５４Ａ、５４Ｂはそれぞれ駆動装置６３Ａ、６３Ｂによりウェーハの厚さ方向（図１に示すＺ軸方向）に移動し、これにより外周精研削砥石５５Ａ、５５ＢのウェーハＷに対する相対位置がそれぞれ調整され、ウェーハＷの面取り幅が調整される。

ノッチ粗研スピンドル６０にはノッチ粗研削砥石６１が、またノッチ精研スピンドル５７には、ノッチ部を仕上げ研削する面取り砥石であるノッチ精研削砥石５８が取付けられている。ノッチ精研削砥石５８は、任意の方向に所定量傾斜させることができるように保持されている。

外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂ、ノッチ精研削砥石５８、及びノッチ粗研削砥石６１はターンテーブル５３の回転によって夫々加工位置に位置付けられる。

図２は、ウェーハテーブル３４に取付けられたツルアー４１を表わしている。ツルアー４１は、図２に示すように、ウェーハテーブル３４の下部にウェーハテーブル回転軸心ＣＷと同心で取付けられ、θ軸モータ３２によってθ回転される。また、ウェーハテーブル３４の上面は、図示しない真空源と連通する吸着面になっており、面取り加工されるウェーハＷが載置されて吸着固定される。

図３は、外周加工砥石５２の構成を表わしたものである。外周加工砥石５２は２段構成になっており、下段はツルアー４１の外周形状を形成するマスター溝５２ａを有するマスター砥石５２Ａで、上段はウェーハＷの外周粗研削用溝５２ｂが形成された外周粗研削砥石５２Ｂになっている。

なお、図３においては説明を簡略にするため、各砥石に夫々１個の溝が記載されているが、実際には摩耗による溝形状の変形に対処するため、各砥石には夫々複数個の溝が形成されている。

本実施の形態においては、ツルアー４１は、加工されるウェーハＷと同等以下の外径であり、同厚の円盤状ＧＣ（Ｇｒｅｅｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ）砥石、又はＷＡ（Ｗｈｉｔｅ ｆｕｓｅｄ ａｌｕｍｉｎａ）砥石が用いられ、砥石の粒度は＃３２０である。

また、マスター砥石５２Ａは直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石で、粒度＃６００とした。また外周粗研削砥石５２Ｂは、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石で、粒度＃８００である。

外周精研削砥石５５Ａ，５５Ｂは、直径５０ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石で、粒度＃３０００とした。また、ノッチ粗研削砥石６１は直径１．８ｍｍ〜２．４ｍｍの小径で、ダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石、粒度＃８００が用いられ、ノッチ精研削砥石５８は、直径１．８ｍｍ〜２．４ｍｍの小径で、ダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石、粒度＃４０００が用いられている。

外周砥石スピンドル５１は、ボールベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度８，０００ｒｐｍで回転される。また、外周精研スピンドル５４Ａ、５４Ｂはエアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度３５，０００ｒｐｍで回転される。

ノッチ粗研スピンドル６０は、エアーベアリングを用いたエアータービン駆動のスピンドルで、回転速度８０，０００ｒｐｍで回転され、ノッチ精研スピンドル５７はエアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度１５０，０００ｒｐｍで回転される。

面取り装置１０のその他の構成部分については、一般的によく知られた機構であるため、詳細な説明は省力する。

次に本発明に係わるウェーハ面取り装置の面取り方法について説明する。図５、及び図６は外周精研削砥石によりウェーハＷの外周精研削を行なっている状態を示した側面斜視図である。

面取り装置１０では、まず外周加工砥石５２のマスター砥石５２Ａにより、目的とする面取り形状に加工されたツルアー４１を使い、外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂ、ノッチ精研削砥石５８に対してツルーイングが行なわれる。このとき、図４に示すように外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂへのツルーイングは、ツルアー４１が外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂを同時に研削して行なわれる。これにより、外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂに形成される加工用溝の精度にバラつきが生じなくなり、高い精度での仕上げ研削を可能にし、ツルーイング時間も大幅に短縮される。

ツルーイングによって各砥石に面取り加工用の溝が形成された後、ウェーハテーブル３４へウェーハＷが載置されて面取り加工が開始される。

面取り加工では、まず外周加工砥石５２の外周粗研削砥石５２ＢによりウェーハＷの外周が粗研削される。ウェーハＷの外周粗研削が終了すると、Ｘテーブル２４、Ｙテーブル２８、及びＺテーブル３１の各テーブルが移動してウェーハＷが外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂの加工位置に合わせられ、ウェーハＷの外周精研削が開始される。

外周精研削砥石５５Ａ、５５Ｂは、取り付けられている外周精研スピンドル５４Ａ、５４Ｂが傾倒しているのにともない、図５に示すように回転軸がウェーハＷの接線方向に向かって同方向に傾倒（本実施の形態では８度）、又は図６に示すように回転軸がウェーハＷの接線方向に向かって逆方向に傾倒（本実施の形態ではそれぞれ８度）した状態で近接して設置されている。

外周精研削砥石５５Ａは、駆動装置６３Ａによりウェーハ厚さ方向（図５、又は図６に示す矢印Ａ方向）へ移動可能に設けられている。図７に示すように、外周精研削砥石５５Ａは、Ｔ型にツルーイングされた面取り加工用溝の上側加工面を使用してウェーハＷの上側エッジ部の研削を行なう。

外周精研削砥石５５Ｂは、駆動装置６３Ｂによりウェーハ厚さ方向（図５、又は図６に示す矢印Ａ方向）へ移動可能に設けられている。図８に示すように、外周精研削砥石５５Ｂは、Ｔ型にツルーイングされた面取り加工用の溝の下側加工面を使用してウェーハＷの下側エッジ部の研削を行なう。

これらにより、ウェーハＷの上側エッジ部と下側エッジ部が同時に研削され、研削にかかる時間が減少する。また、駆動装置６３Ａと駆動装置６３Ｂとにより外周精研削砥石５５Ａと外周精研削砥石５５ＢのウェーハＷに対する相対位置をそれぞれ調整することにより、面取り加工時の面幅を任意に変更することが可能である。

更に、一つの砥石では、ウェーハＷの上側エッジ部、又は下側エッジ部のどちらか一方しか研削を行なわないため砥石のライフが長くなる。エッジ側面は、上側と下側とで２度接触するため、仮に一方の溝形状が崩れていても他方の溝で研削可能であり、溝のライフが長くなる。これにより、砥石の精度が長く維持され、精度が高く良好な加工面を形成することが容易になる。

加えて、外周精研削砥石５５Ａと外周精研削砥石５５Ｂとの回転軸が互いに逆方向に傾斜している場合は、研削面に形成される条痕が交差するため、より表面粗さを良好にする。

以上説明したように、本発明に係るウェーハ面取り装置及びウェーハ面取り方法によれば、砥石のライフが向上し、精度が高く良好な加工面を短時間で得ることが出来る。

なお、本実施の形態の説明では砥石の回転数、砥石の個数、砥石の傾斜角度、加工手順等を特定した形で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ウェーハの形状や材質等、様々な加工条件に応じて変更が可能である。

本発明に係わる面取り装置の主要部を示す正面図。 ウェーハテーブル周りの拡大図。 外周加工砥石を示した側面図。 外周精研削砥石へのツルーイング方法を示した側面斜視図。 同方向に傾倒した外周精研削砥石による外周精研削を示した側面斜視図。 逆方向に傾倒した外周精研削砥石による外周精研削を示した側面斜視図。 ウェーハＷの上側エッジ部を研削する外周精研削砥石を示した側面図。 ウェーハＷの下側エッジ部を研削する外周精研削砥石を示した側面図。 面取り加工用の溝形状の違いを示した側面図。

符号の説明

１０…面取り装置，２４…Ｘテーブル（移動手段），２８…Ｙテーブル（移動手段），３３…θスピンドル，３４…ウェーハテーブル，５２…外周加工砥石，４１…ツルーイング砥石（ツルアー），５４Ａ、５４Ｂ…外周精研スピンドル，５５Ａ、５５Ｂ…外周精研削砥石（面取り用砥石），５８…ノッチ精研削砥石，６１…ノッチ粗研削砥石，６３Ａ、６３Ｂ…駆動装置，Ｗ…ウェーハ

Claims (9)

1. ウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、
   前記ウェーハの上側エッジ部を面取りする砥石が取り付けられたスピンドルと、前記ウェーハの下側エッジ部を面取りする砥石が取り付けられたスピンドルとを含む複数のスピンドルと、
   前記ウェーハテーブルを前記複数のスピンドルに取り付けられた各砥石に対して相対的に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするウェーハ面取り装置。
2. 前記ウェーハの上側エッジ部を面取りする砥石及び下側エッジ部を面取りする砥石には、夫々の面取り形状に応じた傾斜面を有する台形溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ面取り装置。
3. 前記ウェーハの上側エッジ部を面取りする砥石及び下側エッジ部を面取りする砥石は、前記ウェーハに形成する面取り形状に応じて、前記ウェーハに対し、それぞれが前記ウェーハの厚さ方向に相対的に位置調整されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ面取り装置。
4. 前記複数のスピンドルに取り付けられた各砥石のうちの少なくとも２個は、前記ウェーハを同時に研削するように構成されたことを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のウェーハ面取り装置。
5. 前記複数のスピンドルは、前記ウェーハの回転軸に対して傾斜した回転軸を有するスピンドルを少なくとも２個含み、前記少なくとも２個のスピンドルは互いに近接していることを特徴とする請求項１、２、３又は４のうちいずれか１項に記載のウェーハ面取り装置。
6. 前記少なくとも２個のスピンドルは、前記ウェーハの回転軸に対して、該ウェーハの外周接線方向に向かい互いに同じ方向に傾斜した回転軸を有することを特徴とする請求項５に記載のウェーハ面取り装置。
7. 前記少なくとも２個のスピンドルは、前記ウェーハの回転軸に対して、該ウェーハの外周接線方向に向かい互いに逆の方向に傾斜した回転軸を有することを特徴とする請求項５に記載のウェーハ面取り装置。
8. 前記ウェーハ面取り装置は、前記複数のスピンドルに取り付けられた砥石に対して前記ウェーハを加工するための溝の形成を行なうツルーイング砥石が備えられ、前記複数のスピンドルに取り付けられた各砥石のうちの少なくとも２個の砥石は、同一の前記ツルーイング砥石により、同時に前記ウェーハを加工するための溝が形成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７のうちいずれか１項に記載のウェーハ面取り装置。
9. ウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、
   前記ウェーハの外周部を研削することにより、前記ウェーハの外周エッジ部を面取りする砥石が取り付けられた複数のスピンドルと、
   前記ウェーハテーブルを前記複数のスピンドルに取り付けられた各砥石に対して相対的に移動させる移動手段とを備えたウェーハ面取り装置を用い、
   前記複数のスピンドルのうちの１個に取り付けられた砥石で前記ウェーハの上側エッジ部を面取りし、前記複数のスピンドルのうちの他の１個に取り付けられた砥石で該ウェーハの下側エッジ部を面取りし、該上側エッジ部と該下側エッジ部とを同時に面取りすることを特徴とするウェーハ面取り方法。

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