JP2008010734A - ウェーハ面取り装置、ウェーハ面取り方法、及びツルーイング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ウェーハのダメージを無くし、高い面幅精度の面取り加工を可能にするウェーハ面取り装置、ウェーハ面取り方法、及びツルーイング方法を提供すること。
【解決手段】
ウェーハＷ、またはツルアーＴを保持して回転するウェーハテーブル３４と、ウェーハテーブル３４と対向し、ウェーハテーブル３４に保持されたウェーハＷ、またはツルアーＴを、ウェーハテーブル３４に保持されている面とは逆側の面から保持して回転する固定テーブル３とによりウェーハＷ、またはツルアーＴを両面から保持して面取り加工、またはツルーイングを行う。
【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とウェーハ面取り方法、及びウェーハの面取り加工を行う砥石のツルーイング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は、ウェーハ外周部を研削する外周部用砥石や、方位の基準位置となるＶ字状のノッチ部を研削するノッチ部用砥石等の各種砥石が複数取り付けられ、これらの砥石をスピンドルにより高速に回転させて加工を行なう。加工の際には、ウェーハを回転するウェーハテーブル上に吸着載置し、Ｘガイド、Ｙガイド、及びＺガイドの各ガイド軸によりウェーハと砥石とを相対的に移動させ、砥石に形成された面取り用の溝へウェーハ外周部を当てることにより面取り加工を行う。

図７に面取り装置の従来例を示す。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サーボモータから成る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サーボモータから成る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サーボモータから成る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。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、または面取り加工を行う砥石をツルーイングするツルーイング砥石Ｔ（以下、ツルアーと称する）が載置されて吸着固定される。

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、複数の外周粗研削用溝が形成された外周加工砥石５２が取り付けられ、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の上方に取付けられた外周精研スピンドル５４及び外周精研モータ５６、ノッチ粗研スピンドル６０及びノッチ粗研モータ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５４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５５が取付けられている。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。

外周精研削砥石５５とノッチ精研削砥石５８とは、ウェーハテーブル３４上面に載置されたツルアーＴ、またはウェーハテーブル下部に取り付けられたツルアーＴによりツルーイングされ外周精研削用溝が形成される。

このような面取り装置としては例えば、特許文献１に記載されるウェーハ面取り装置が提案されている。
特開２００５−１５３０８５号公報

先に説明した通り、半導体装置や電子部品等の素材となるウェーハは、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て製造される。このように製造された面取り加工前のウェーハには、加工に伴う残留応力等により反りが生じている場合がある。このようなウェーハを従来のような面取り装置で加工する際には、ウェーハテーブルでの吸着力だけでは十分に反りを除去することが出来ず、ウェーハが反ったままの状態で面取り加工を行っていた。

ウェーハが反ったままで面取り加工が行われた場合、ウェーハ加工時にウェーハと砥石とが接触する際に発生する負荷応力によりウェーハが変形し、チッピング、ウェーハ全体のダメージ、面幅精度の悪化等の問題が生じていた。

また、ツルーイングにおいては、ツルーイング砥石がグリーンカーバイト砥粒（ＧＣ砥粒）、またはホワイトアルミナ砥粒（ＷＡ砥粒）を焼結することにより形成されるため、反りやうねりが生じている。ツルーイング砥石の反りやうねりは、形成される溝の精度、ツルーイング時間等に影響を与え、ツルーイング効率の著しい低下の原因となる。

本発明は、このような問題に対して成されたものであり、面取り加工を行う際のウェーハの反りを無くすことにより、ウェーハのダメージを無くし、高い面幅精度の面取り加工を可能にする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、前記ウェーハテーブルと対向し、前記ウェーハテーブルに保持された前記ウェーハを、該ウェーハテーブルに保持されている面とは逆側の面から保持して回転する固定テーブルと、前記ウェーハの外周部を研削する１つ以上の砥石と、前記ウェーハテーブルを前記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、前記固定テーブルは、前記ウェーハの外周部近傍のみを保持する、または前記ウェーハの全面を保持することも特徴としている。

本発明によれば、面取り装置にはウェーハの一方の面を吸着保持するウェーハテーブルと、ウェーハの他方の面の外周部近傍のみ、または全面を保持してウェーハを押圧する固定テーブルとが備わり、ウェーハを両面で保持する。両面で保持され回転するウェーハは、高速に回転する外周用、及びノッチ用の各砥石により面取り加工されていく。

これにより、ウェーハテーブルの吸着保持力のみでは修正出来ないウェーハの反りやうねりが修正され、ウェーハ外周部を各砥石に形成された面取り加工用の溝形状へ無理な負荷をかけることなく接触させることが出来るのでウェーハへのダメージが発生しない。また、ウェーハを固定する力が強くなるため、加工中のウェーハ外周部の揺れなどがなくなり、高い面幅精度の面取り加工を可能にする。

また、本発明はウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、前記ウェーハテーブルと対向し、前記ウェーハテーブルに保持された前記ウェーハを、該ウェーハテーブルに保持されている面とは逆側の面から保持して回転する固定テーブルとを備えたウェーハ面取り装置において、前記ウェーハの面取り加工を行う砥石のツルーイングを行うツルーイング砥石を、前記ウェーハテーブルと前記固定テーブルとにより両面から保持して回転させ、前記ウェーハの面取り加工を行う砥石のツルーイングを行うことも特徴としている。

本発明によれば、ウェーハの面取り加工を行う砥石に対し、所望のウェーハの面取り形状に対応した溝を形成するツルーイング砥石がウェーハテーブル上に吸着載置される。ウェーハテーブルに吸着載置されたツルーイング砥石は、ウェーハテーブルに吸着載置されている面とは反対側の面より固定テーブルで押圧されて回転し、面取り加工を行う砥石のツルーイングを行う。

これにより、ツルーイング砥石に生じている反りやうねりが修正され、無理な負荷やツルーイング砥石の外周部の揺れなどがなくなり、ツルーイング効率を向上させる。

以上説明したように、本発明のウェーハ面取り装置、ウェーハ面取り方法、及びツルーイング方法によれば、ウェーハ、またはツルーイング砥石を両面から保持した状態で面取り加工、またはツルーイングを行うことが可能となり、加工を行う際のウェーハの反りを無くし、ウェーハにダメージを発生させず、高い面幅精度の面取り加工を可能にするとともに、ツルーイングの際にはツルーイング砥石の反りを無くしツルーイング効率を向上させる。

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。

まず初めに、本発明に係わる面取り装置の構成について説明する。図１は、面取り装置の全体正面図である。

面取り装置１は、ウェーハ固定部２、移動手段としての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サーボモータから成る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サーボモータから成る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サーボモータから成る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は回転軸心ＣＷを中心として図のθ方向に回転される。

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、または面取り加工を行う砥石をツルーイングするツルーイング砥石Ｔ（以下、ツルアーと称する）が載置されて吸着固定される。

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Ｔ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。

ウェーハテーブル３４の上部には、ウェーハ送りユニットとともに移動するウェーハ固定部２が備えられ、ウェーハ固定部２には、ウェーハテーブル３４と対向してウェーハテーブル３４と同程度の外径サイズの固定テーブル３が設けられている。

固定テーブル３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上下軸４により、回転軸５に接続され、Ｚ方向へ移動するとともに、回転軸心ＣＷを中心としてθ方向に回転する。

これにより、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ウェーハテーブル３４に吸着載置されたウェーハＷ、またはツルアーＴを、ウェーハテーブル３４に吸着されている面とは逆の面よりウェーハテーブル３４へ向かって押圧する。

固定テーブル３とウェーハＷ、またがツルアーＴとが接触する接触面Ｓは、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、金属等の同一の素材により形成されたテーブル本体３Ａの片面全面、テーブル本体３Ｂに形成された孔のあるセラミック素材のポーラス面３Ｃ、またはテーブル本体３Ｄの外周部にリング状に形成された突出部のいずれかの形状を成す。これにより、ウェーハＷ表面に既に半導体装置が形成されているなど、ウェーハＷ表面を全面に亘って押圧出来ない場合にウェーハＷ外周部近傍のみを押圧することが可能であり、より確実に押圧したい場合はウェーハＷ全面に亘って押圧することが可能となる。

砥石回転ユニット５０は、複数の外周粗研削用溝が形成された外周加工砥石５２が取り付けられ、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の上方に取付けられた外周精研スピンドル５４及び外周精研モータ５６、ノッチ粗研スピンドル６０及びノッチ粗研モータ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５４は、回転軸がウェーハＷの接線方向（図１に示すＸ軸方向）に向かって傾斜、または接線方向に向かって垂直方向に位置している。外周精研スピンドル５４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５５が取付けられている。

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。

外周加工砥石５２は、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５５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が用いられている。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５４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３６，０００ｒｐｍ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１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、本発明に係るツルーイング方法について説明する。図６は外周精研削砥石５５、およびノッチ精研削砥石５８のツルーイング時の状態を示した側面図である。

図１に示すように、面取り装置１は、ウェーハ固定部２、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。

面取り装置１では、最初に外周精研削砥石５５やノッチ精研削砥石５８に対して、ウェーハＷの加工を行なう為の溝を形成するツルーイングが行なわれる。ツルーイングではまず、ウェーハテーブル３４へ外周部に所望の面取り形状が形成されたツルアーＴを吸着載置する。吸着載置されたツルアーＴは、ウェーハ送りユニット２０により外周精研削砥石５５、ノッチ精研削砥石５８のいずれかの砥石の加工用溝形成位置へ合わせられる。

このとき、図５（ａ）に示すように、ツルアーＴに反りＲがある場合、ツルアーＴの外周部はウェーハテーブル３４に密着せず、加工用溝形成位置に正しく接触させることが出来ない。本発明の面取り装置１では、図５（ｂ）に示すように、ウェーハテーブル３４と対向して設けられた固定テーブル３により、ツルアーＴをウェーハテーブル３４に吸着保持された面とは逆の面より押圧する。これにより、ツルアーＴの反りが無くなり、ツルアーＴは両面より確実に吸着保持されて回転する。

両面より吸着保持されて回転するツルアーＴは、回転する外周精研削砥石５５、またはノッチ精研削砥石５８の加工用溝Ｌ形成位置に接近し、外周精研削砥石５５、またはノッチ精研削砥石５８へ加工用溝Ｌを形成する。

次に、本発明に係るウェーハ面取り方法ついて説明する。図６はウェーハの面取り加工時の状態を示した側面図である。

面取り装置１では、先に述べた通り、ツルアーＴにより外周精研削砥石５５、およびノッチ精研削砥石５８に対して、加工用溝Ｌを形成するツルーイングが行なわれる。ツルーイングが終了すると、ウェーハテーブル３４へウェーハＷを載置して面取り加工が開始される。

面取り加工では、ウェーハ送りユニット２０によりウェーハＷの高さが外周加工砥石５２、外周精研削砥石５５、ノッチ精研削砥石５８、及びノッチ粗研削砥石６１のいずれかの砥石に形成された加工用の溝形状に合わせられる。

このとき、図６（ａ）に示すように、ウェーハＷに反りＳがある場合、ウェーハＷの外周部はウェーハテーブル３４に密着せず、加工用溝Ｌに正しく接触させることが出来ない。本発明の面取り装置１では、図６（ｂ）に示すように、固定テーブル３により、ウェーハＷをウェーハテーブル３４に吸着保持された面とは逆の面より押圧する。これにより、ウェーハＷの反りが無くなり、ウェーハＷは両面より確実に吸着保持される。

また、ウェーハテーブル３４と固定テーブルとより突出したウェーハＷの外周部の長さｌは１０ｍｍ程度であって、面取り加工時のウェーハＷ外周部の揺れやうねりを抑えることが可能となる。

このように両面を保持されたウェーハＷは、この状態のまま回転し、外周部、ノッチ部、オリフラ部等が各砥石により加工されていく。

以上、説明したように、本発明に係わるウェーハ面取り装置、ウェーハ面取り方法、およびツルーイング方法によれば、ウェーハまたはツルーイング砥石を両面から保持した状態で面取り加工、およびツルーイングを行うことが可能となり、加工を行う際のウェーハ、およびツルーイング砥石の反りを無くし、加工中のウェーハ、およびツルーイング砥石の揺れやうねりを解消できる。これにより、ウェーハにチッピングやダメージを発生させず、高い面幅精度の面取り加工が可能となるとともに、ツルーイング効率を向上させる。

なお、本実施の形態では、ウェーハが水平に置かれた面取り装置により面取り加工が行われているが、本発明はそれに限らず、ウェーハを両面から保持するのであれば、ウェーハが垂直方向や傾斜された状態で載置されている面取り装置であっても好適に利用可能である。

また、各砥石の材質、寸法、粒度、及び回転数など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、種々の材質、寸法、粒度、及び回転数等で加工を行う面取り装置に適応させることが可能である。

本発明に係わる面取り装置の全体正面図。 ウェーハ、及びツルアー保持前のウェーハ固定部を示した斜視図。 ウェーハ、及びツルアー保持後のウェーハ固定部を示した斜視図。 固定テーブルの形状を示した横断面図。 ツルアー保持を行う状態を示した側面図。 ウェーハ保持を行う状態を示した側面図。 従来の面取り装置の全体正面図。

符号の説明

１、１０…面取り装置，２…ウェーハ固定部，３…固定テーブル，４…上下軸，５…回転軸，２４…Ｘテーブル，２８…Ｙテーブル，３３…θスピンドル，３４…ウェーハテーブル，４１…ツルアー，５２…外周加工砥石，５４…外周精研スピンドル，５５…外周精研削砥石，５８…ノッチ精研削砥石，６１…ノッチ粗研削砥石，Ｔ…ツルアー（ツルーイング砥石），Ｗ…ウェーハ

Claims (5)

1. ウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、
   前記ウェーハテーブルと対向し、前記ウェーハテーブルに保持された前記ウェーハを、該ウェーハテーブルに保持されている面とは逆側の面から保持して回転する固定テーブルと、
   前記ウェーハの外周部を研削する１つ以上の砥石と、
   前記ウェーハテーブルを前記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. 前記固定テーブルは、前記ウェーハの外周部近傍のみを保持す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. 前記固定テーブルは、前記ウェーハの全面を保持することを特徴とする請求項１、または請求項２に記載のウェーハ面取り装置。
4. ウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、前記ウェーハテーブルと対向し、前記ウェーハテーブルに保持された前記ウェーハを、該ウェーハテーブルに保持されている面とは逆側の面から保持して回転する固定テーブルとにより、前記ウェーハを両面から保持して回転させ、該ウェーハを移動手段により砥石と相対的に移動させることにより該ウェーハの面取り加工を行うことを特徴とするウェーハ面取り方法。
5. ウェーハを保持して回転するウェーハテーブルと、前記ウェーハテーブルと対向し、前記ウェーハテーブルに保持された前記ウェーハを、該ウェーハテーブルに保持されている面とは逆側の面から保持して回転する固定テーブルとを備えたウェーハ面取り装置において、前記ウェーハの面取り加工を行う砥石のツルーイングを行うツルーイング砥石を、前記ウェーハテーブルと前記固定テーブルとにより両面から保持して回転させ、前記ウェーハの面取り加工を行う砥石のツルーイングを行うことを特徴とするツルーイング方法。

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