JP2014117782A - ウェーハの面取り加工方法およびウェーハの面取り装置 - Google Patents

ウェーハの面取り加工方法およびウェーハの面取り装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ウェーハ形状のくせに合わせて砥石の加工位置を補正し、ウェーハの加工の精度を向上させる。
【解決手段】回転テーブル2上で回転させられるウェーハ1の周端部1aに砥石を接触させてウェーハを面取り加工する方法において、複数枚のウェーハからなるロットの加工に際し、ロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用する第1のステップと、サンプルウェーハを目標とする直径よりも所定の寸法だけ大きいサンプル用直径かつ目標とする周端部形状E1に試し加工する第2のステップと、試し加工されたサンプルウェーハの直径または周端部形状を測定する第3のステップと、サンプルウェーハの測定結果に基づいて砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第4のステップと、位置補正された砥石によって、サンプルウェーハを含むロット内のウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状E2にロット加工する第5のステップとを有する。
【選択図】図19

Description

本発明は、半導体素子の素材となるウェーハの周端部を加工するウェーハの面取り加工方法、およびウェーハの面取り装置に関する。
各種結晶ウェーハその他の半導体デバイスウェーハ等の集積回路用基板として用いられる円盤状薄板材、その他金属材料を含む硬い材料からなる円盤状薄板材、例えばシリコン(Si)単結晶、ガリュウム砒素(GaAs)、水晶、石英、サファイヤ、フェライト、炭化珪素(SiC)等からなるもの(これらを総称して単にウェーハという)は、単結晶インゴットの状態からスライシングマシンにて薄く切り出され、1つのインゴットから切り出された多数枚のウェーハをまとめて1つのロットに保管される。
これらのウェーハは、面取り加工装置の回転テーブル上に載置されて回転させられながら、エッジ(周縁部)を砥石で研削され、所定の形状と所定の表面粗さに面取り加工される(特許文献1、2、3)。
このような面取り加工がなされるウェーハ1には、周方向の基準位置を示すためのV字形又はU字形のノッチ1nが刻設されたものや、オリエンテーションフラットが形成されたものがあり、これも面取り加工される。
ウェーハ1のエッジ(周端部)1aについては、図13に示すように、上平面に対して角度α1(約22°)だけ傾斜した上斜面1auと、下平面に対し角度α1(約22°)だけ傾斜した下斜面1adと、これらの間を滑らかに接続する半径R1の円弧1cとからなる断面形状(全体としてほぼ三角形状)に加工する場合がある。
この場合、上斜面1auの水平長さを「面取り幅X1」と呼び、下斜面1adの水平長さを「面取り幅X2」と呼ぶ。
また、図14に示すように、ウェーハ1のエッジ1aを、上平面に対して角度α2だけ傾斜した上斜面1auと、下平面に対して角度α2だけ傾斜した下斜面1adと、エッジ1aの端面を形成する垂直な周端面1bと、同じ半径R2を有する2つの円弧であって上斜面1auと周端面1bとの間および下斜面1adと周端面1bとの間を滑らかに接続する円弧1c,1cとからなる断面形状(ほぼ台形形状)に加工する場合がある。
この場合も、上斜面1auの水平長さを「面取り幅X1」、下斜面1adの水平長さを「面取り幅X2」、周端1bの面幅の長さを「面取り幅X3」とそれぞれ呼ぶ。
ウェーハの面取り加工装置には、複数の回転テーブルを有するとともに複数種類の砥石や測定装置を有し、それぞれの回転テーブルにウェーハを載置し、それぞれの砥石または測定装置が各回転テーブルでウェーハを加工、測定し、回転テーブル間を順次移動することにより、複数のウェーハを同時並行して面取り加工できるものがあった(特許文献4)。
特開平1−51912号公報 特開平6−104228号公報 特開2008−177348号公報 特開2011−235406号公報
しかしながら、インゴットの状態からスライシングマシンにて薄く切り出された面取り加工前のウェーハの形状は、もととなったインゴットやスライシングマシンの特性などによって、ロットごとに差異がある。
そこで、ウェーハの面取り加工においては、まず、加工前にウェーハの厚さや回転テーブル上のウェーハの高さを測定し、加工されるべきウェーハと砥石との相対的位置を調整する。その後、ロットの始端のウェーハを加工位置が調整された砥石によって所定の目標直径、目標周端部形状になるように面取り加工する。複数の回転テーブルを有する面取り加工装置においては、それぞれの回転テーブルで分担させてウェーハを目標寸法・形状に面取り加工する。
次いで、加工したウェーハの寸法や形状などを測定装置で測定し、測定結果と目標寸法との差から、2枚目以降のウェーハを精密な目標寸法・形状に加工することができるように砥石の加工位置を補正して、2枚目以降のウェーハの加工を開始していた。
しかし、特にスライシングマシンのワイヤーソーによって切り出されたウェーハは、図16に示すように、結晶方位合わせによるワイヤーの向きやワイヤーの状態やスライシングマシンの状態によって、ウェーハ表面に形成されるワイヤーソーの切断条痕(以下、ワイヤーマークMという)の山谷高さやピッチ、ウェーハの反りなどがロットごとにくせがある。また、ウェーハごとのワイヤーマークMの位置の違いによって、ウェーハごとに周端部の厚さにも差が出る。
そのため、ウェーハの厚さや回転テーブル上のウェーハの高さを測定しても、非接触型の測定装置ではワイヤーマークMの山を正確に測定することができず、その付近の平均厚さを測定することになっていた。さらに、これらの測定は加工前に行われるため、加工中にウェーハの上下位置が加工前からわずかにずれることもあった。
また、加工後にウェーハの断面形状を測定するには図15のような投影画像による方法が一般的だが、この方法では投影する位置から見て最も厚い部分が投影されて測定されていた。
このように、加工前の測定結果から加工後の測定結果を予想することが難しく、砥石の加工位置を効果的に補正することができず、ウェーハの加工精度が課題となっていた。
また、ロット(インゴット)の切り始めの始端付近や切り終わりの終端付近のウェーハは、他の部分とくせが大きく異なることも多いため、ロットの始端のウェーハを加工、測定して測定結果により砥石の加工位置を補正しても、同じロットの他のウェーハを目標周端部形状に加工できないことがあった。
さらに、所定のロットのウェーハの加工を終えて次のロットのウェーハの加工を開始するときの最初のウェーハは、直前に加工していたロットのウェーハと傾向やくせが異なる。このため、ロット始端、ロット終端のウェーハ以外に同じロットの他のウェーハも数枚は目標とする直径や周端部形状に加工できないことが多く、廃棄することになるため無駄が生じていた。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、ロットごとのウェーハ形状のくせに合わせて砥石の加工位置を正確に補正し、ウェーハの面取り加工の精度を向上させることを課題とする。
本発明において、上記課題が解決される手段は以下の通りである。
第1の発明は、回転テーブル上に芯だしして載置されて回転させられるウェーハの周端部に、砥石を接触させて上記ウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状に面取り加工するウェーハの面取り加工方法において、複数枚のウェーハからなる1つのロットの面取り加工開始に際し、このロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用する第1のステップと、このサンプルウェーハを目標とする直径よりも所定の寸法だけ大きいサンプル用直径かつ目標とする周端部形状に加工するように上記砥石の位置を設定して、上記サンプルウェーハを試し加工する第2のステップと、試し加工された上記サンプルウェーハの直径または周端部形状を測定する第3のステップと、上記サンプルウェーハの測定結果に基づいて上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第4のステップと、補正された位置にある上記砥石によって、試し加工後の上記サンプルウェーハを含む上記ロット内のウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状に順次ロット加工する第5のステップと、を有することを特徴とする。
第2の発明は、上記第3のステップにおいて上記サンプルウェーハについて測定された直径または周端部形状と、上記第2のステップにおいて設定されたサンプル用直径または目標とする周端部形状とを比較して、上記サンプルウェーハについて測定された直径または周端部形状と上記サンプル用直径または上記目標とする周端部形状との差が所定の値より小さくなるまで、上記第4のステップ後かつ上記第5のステップの前に、同一ロット内の上記サンプルウェーハとは別のウェーハをサンプルウェーハとして第1のステップから第4までのステップを繰り返すことを特徴とする。
第3の発明は、ロット加工されるウェーハの1枚以上において、ロット加工後に、ロット加工されたウェーハの直径または周端部形状を測定する第6のステップと、その測定結果に基づいて上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第7のステップと、を行うことを特徴とする。
第4の発明は、上記第6のステップから上記第7のステップまでを、ロット加工されるウェーハの所定枚数おきに一枚の間隔で順次行うことを特徴とする。
第5の発明は、複数の回転テーブルを用いてウェーハの面取り加工を行う方法においては、上記回転テーブルごとに同一ロット内の異なるウェーハをサンプルウェーハとして採用して第2から第4までのステップを行うことを特徴とする。
第6の発明は、上記第1のステップにおいて、上記ロットの始端から所定枚数後ろのウェーハを上記サンプルウェーハとして採用することを特徴とする。
第7の発明は、上記第3のステップにおいては上記サンプルウェーハの周上の所定回転角度ごとの複数箇所においてウェーハ周縁部形状を測定するとともに、上記第4のステップにおいてはその複数箇所ごとに上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正することを特徴とする。
第8の発明は、芯だしして載置されたウェーハを回転させる回転テーブルと、この回転テーブルに載置されて回転させられるウェーハの周縁部に接触してウェーハを面取り加工する砥石と、を有するウェーハの面取り加工装置であって、この砥石と回転テーブルに載置されたウェーハとの相対位置を調整する加工位置調整装置と、上記ウェーハの直径および周端部形状を測定する測定装置と、新しいロットのウェーハの加工開始に際し、このロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用して回転テーブル上に載置し、上記砥石によって目標とする直径よりも所定寸法だけ大きなサンプル用直径設定かつ目標とする周端部形状と同じ周端部形状設定に試し加工し、試し加工された上記サンプルウェーハの直径または周端部形状を上記測定装置によって測定し、この測定結果に基づいて上記加工位置調整装置により上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正し、補正された位置にある上記砥石によって、試し加工後の上記サンプルウェーハを含む上記ロット内のウェーハを目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に順次ロット加工するように、上記回転テーブル、上記砥石、上記加工位置調整装置および上記測定装置を制御する加工制御部と、を有することを特徴とする。
第9の発明は、試し加工されたサンプルウェーハを、回転テーブルから取り出して、そのロット加工まで保管する仮保管装置を有することを特徴とする。
第10の発明は、上記砥石は、回転テーブルに載置されて回転させられるウェーハの周端部の同一箇所に近接した位置に同時に接触してウェーハを面取り加工する2個の溝なし砥石であることを特徴とする。
第11の発明は、ウェーハを粗く面取り加工する粗研用砥石と、上記粗研用砥石により面取り加工されたウェーハを精密に面取り加工する精研用砥石とを有し、上記加工制御部が、上記測定結果に基づいて精研用砥石の加工位置を補正することを特徴とする。
第12の発明は、上記加工制御部が、上記測定結果に基づいて粗研用砥石の加工位置をも補正することを特徴とする。
第1の発明によれば、回転テーブル上に芯だしして載置されて回転させられるウェーハの周端部に、砥石を接触させて上記ウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状に面取り加工するウェーハの面取り加工方法において、複数枚のウェーハからなる1つのロットの面取り加工開始に際し、このロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用する第1のステップと、このサンプルウェーハを目標とする直径よりも所定の寸法だけ大きいサンプル用直径かつ目標とする周端部形状に加工するように上記砥石の位置を設定して、上記サンプルウェーハを試し加工する第2のステップと、試し加工された上記サンプルウェーハの直径または周端部形状を測定する第3のステップと、上記サンプルウェーハの測定結果に基づいて上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第4のステップと、補正された位置にある上記砥石によって、試し加工後の上記サンプルウェーハを含む上記ロット内のウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状に順次ロット加工する第5のステップと、を有することにより、最初に加工するサンプルウェーハを含むロット内のウェーハを、精度良く目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
第2の発明によれば、上記第3のステップにおいて上記サンプルウェーハについて測定された直径または周端部形状と、上記第2のステップにおいて設定されたサンプル用直径または目標とする周端部形状とを比較して、上記サンプルウェーハについて測定された直径または周端部形状と上記サンプル用直径または上記目標とする周端部形状との差が所定の値より小さくなるまで、上記第4のステップ後かつ上記第5のステップの前に、同一ロット内の上記サンプルウェーハとは別のウェーハをサンプルウェーハとして第1のステップから第4までのステップを繰り返すことにより、ウェーハの加工精度をさらに向上させることができる。
第3の発明によれば、ロット加工されるウェーハの1枚以上において、ロット加工後に、ロット加工されたウェーハの直径または周端部形状を測定する第6のステップと、その測定結果に基づいて上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第7のステップと、を行うことにより、ウェーハの加工精度をさらに向上させることができる。
第4の発明によれば、上記第6のステップから上記第7のステップまでを、ロット加工されるウェーハの所定枚数おきに一枚の間隔で順次行うことにより、ウェーハの加工精度をさらに向上させることができる。
第5の発明によれば、複数の回転テーブルを用いてウェーハの面取り加工を行う方法においては、上記回転テーブルごとに同一ロット内の異なるウェーハをサンプルウェーハとして採用して第2から第4までのステップを行うことにより、複数の回転テーブルにおいて、ウェーハをさらに精度良く目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
第6の発明によれば、上記第1のステップにおいて、上記ロットの始端から所定枚数後ろのウェーハを上記サンプルウェーハとして採用することにより、上記ロット内の多くのウェーハと形状のくせが近い平均的な形状のウェーハをサンプルウェーハとすることができ、残りのウェーハをさらに精度良く目標寸法に加工することができる。
第7の発明によれば、上記第3のステップにおいては上記サンプルウェーハの周上の所定回転角度ごとの複数箇所においてウェーハ周縁部形状を測定するとともに、上記第4のステップにおいてはその複数箇所ごとに上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正することにより、ウェーハの所定回転角度ごとの複数箇所で正確に砥石の加工位置を補正することができて、ウェーハの周端部形状をさらに精度良く加工することができる。
第8の発明によれば、芯だしして載置されたウェーハを回転させる回転テーブルと、この回転テーブルに載置されて回転させられるウェーハの周縁部に接触してウェーハを面取り加工する砥石と、を有するウェーハの面取り加工装置であって、この砥石と回転テーブルに載置されたウェーハとの相対位置を調整する加工位置調整装置と、上記ウェーハの直径および周端部形状を測定する測定装置と、新しいロットのウェーハの加工開始に際し、このロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用して回転テーブル上に載置し、上記砥石によって目標とする直径よりも所定寸法だけ大きなサンプル用直径設定かつ目標とする周端部形状と同じ周端部形状設定に試し加工し、試し加工された上記サンプルウェーハの直径または周端部形状を上記測定装置によって測定し、この測定結果に基づいて上記加工位置調整装置により上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正し、補正された位置にある上記砥石によって、試し加工後の上記サンプルウェーハを含む上記ロット内のウェーハを目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に順次ロット加工するように、上記回転テーブル、上記砥石、上記加工位置調整装置および上記測定装置を制御する加工制御部と、を有することにより、最初に加工するサンプルウェーハを含むロット内のウェーハを、精度良く目標とする直径かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
第9の発明によれば、試し加工されたサンプルウェーハを、回転テーブルから取り出して、そのロット加工まで保管する仮保管装置を有することにより、サンプルウェーハを測定した後ロット加工するまでの間に、未加工のウェーハまたはロット加工済みウェーハと区別して保管することができるので、未加工のウェーハまたはロット加工済みウェーハと混入することなく安全に保管することができる。
第10の発明によれば、上記砥石は、回転テーブルに載置されて回転させられるウェーハの周端部の同一箇所に近接した位置に同時に接触してウェーハを面取り加工する2個の溝なし砥石であることにより、加工位置を補正された2個の溝なし砥石によってウェーハを精度良く加工することができる。
第11の発明によれば、ウェーハを粗く研削する粗研用砥石と、上記粗研用砥石により加工したウェーハを精密に研削する精研用砥石とを有し、上記加工制御部が、上記測定結果に基づいて精研用砥石の加工位置を補正することにより、より加工精度が求められる精研用砥石の加工位置が補正され、ウェーハを精度良く加工することができる。
第12の発明によれば、上記加工制御部が、上記測定結果に基づいて粗研用砥石の加工位置をも補正することにより、粗研用砥石と精研用砥石との両方の加工位置が補正され、ウェーハをさらに精度良く加工することができる。
本発明の実施形態に係るウェーハの面取り装置を示す平面説明図である。 同面取り装置を示す正面説明図である。 搬入アームを示す図であり、(a)は平面説明図、(b)は正面説明図である。 エッジ粗研砥石を用いた面取り加工を示す側方説明図である。 エッジ粗研砥石およびノッチ用砥石の粗研砥石支持装置を示す斜視説明図である。 エッジ精研砥石を用いた面取り加工を示す斜視拡大図であり、(a)はノッチを有するウェーハの面取り加工、(b)はオリエンテーションフラットを有するウェーハの面取り加工を示す。 エッジ精研砥石の砥石支持装置を示す正面図である。 エッジ精研砥石の砥石支持装置を示す側方図である。 エッジ精研砥石を用いた他の面取り加工を示す正面説明図である。 搬出アームを示す図であり、(a)は平面説明図、(b)は正面説明図である。 面取り装置でウェーハを面取りする際のタイミングチャートである。 ウェーハの平面形状を示す図であり、(a)はノッチを有するウェーハ、(b)はオリエンテーションフラットを有するウェーハである。 面取り加工によるウェーハの断面形状を示す図である。 面取り加工による他のウェーハの断面形状を示す図である。 ウェーハ周端部の投影画像を撮影して周端部形状を測定するセンサーを示す斜視図である。 (a)はウェーハのワイヤーマークを示す平面説明図、(b)は(a)中のS−S方向から見た矢視拡大図である。 ノッチを有するウェーハにおける第3のステップの測定項目を示す平面説明図である。 オリエンテーションフラットを有するウェーハにおける第3のステップの測定項目を示す平面説明図である。 本発明の実施形態に係るウェーハの面取り方法を示す側方図であり、(a)はウェーハ周端部に反りがない場合を示し、(b)はウェーハ周端部に反りがある場合を示している。 本発明の実施形態に係るウェーハの面取り方法を示す平面図であり、(a)はノッチを有するウェーハの場合を示し、(b)はオリエンテーションフラットを有するウェーハの場合を示している。
以下、本発明の実施形態に係るウェーハの面取り装置について説明する。
図1に示すように、この面取り装置は、ウェーハ1を載置する複数の回転テーブル2を有し、また、複数の面取り工程にそれぞれ対応した異なる加工特性(粗さやウェーハの加工箇所など)を有する複数の砥石3、4、5を有するものであって、各砥石3、4、5が各回転テーブル2A、2B、2C、2Dの間で移動可能である。
また同様に、面取り加工の前後にウェーハ1の測定、洗浄および乾燥を行うセンサー7、8、9、照明器50、CCDカメラ51、洗浄機構10、乾燥機構11が、各回転テーブル2A、2B、2C、2Dの間で移動可能である。
この面取り装置は、図1に示すように、未加工のウェーハ1を格納しておく2つのカセット12、12と、ウェーハ1を載置して面取り加工する4台の回転テーブル2(2A〜2D)と、加工済み(後述するロット加工済み)のウェーハ1を格納しておく2つのカセット13、13と、後述する試し加工後にサンプルウェーハを一時的に仮置きしておく仮置きカセット40とを有する。
また、面取り装置には、各カセット12、13、40へのウェーハ1の搬入・搬出を行うカセットアーム14と、このカセットアーム14からウェーハ1を受け取って各回転テーブル2A、2B、2C、2Dに載置する搬入アーム15と、各回転テーブル2A、2B、2C、2Dに載置されているウェーハ1をカセットアーム14に受け渡す搬出アーム16とが設けられている。
更に、ウェーハ1の面取り加工のために、この面取り装置は、ウェーハ1のエッジ1aの粗研用の総形砥石からなるエッジ粗研砥石3と、ウェーハ1のエッジ1aのコンタリング加工(精研)用の一対の円盤溝なし砥石4a、4aからなるエッジ精研砥石4と、ノッチ1nの加工用の総形砥石からなるノッチ用砥石5とを有している。
なお、オリエンテーションフラット1fを有するウェーハの場合には、オリエンテーションフラット1fはエッジ粗研砥石3およびエッジ精研砥石4で加工される。また、本実施形態ではノッチ用砥石5によってノッチ1nの粗研のみが行われ、ノッチ1nの精研は、本実施形態の面取り装置による加工を終了した後で、別の装置にて行われる。
図1に示すように、4台の回転テーブル2A、2B、2C、2Dは、略一直線上に直列に配置されている。以下、この並びの方向をX軸方向という。また、X軸方向と直交する水平な方向をY軸方向といい、高さ方向のことをZ軸方向という
図2に示すように、回転テーブル2(各回転テーブル2A、2B、2C、2Dをまとめて「回転テーブル2」という)の上部には、ウェーハ1が芯だしして載置されるステージ17が設けられている。このステージ17はウェーハ1よりも小径に形成され、載置されたウェーハ1を負圧によって固定する吸着チャックを有している。
また、図2、図7に示すように、回転テーブル2には、モータを用いてステージ17を回転させる回転テーブル回転機構18が設けられ、ウェーハ1の面取り加工の際にステージ17を回転させて、ステージ17上に載置されたウェーハ1のエッジ1aを全周に亘って面取り加工できるようになっている。さらに、回転テーブル2は、レールまたはボールねじ等で構成される回転テーブル接近離間機構19によって、Y軸方向に移動が可能であり、ステージ17上に載置されたウェーハ1を上記各砥石3、4、5と接近離間させて面取り加工することができる。
図1に示すように、未加工のウェーハ1を格納しておくカセット12、加工済みのウェーハ1を格納しておくカセット13、および仮置きカセット40も、X軸方向に沿って配置されている。
4つのカセット12、13及び仮置きカセット40からなる列と4つの回転テーブル2A、2B、2C、2Dからなる列との間には、カセットアーム14が設けられている。このカセットアーム14は、ウェーハ1を乗せて搬送する略Y字状のアーム部14aを有している。さらに、カセットアーム14には、図2に示すように、支柱37にガイドされてX軸方向に移動するためのカセットアームX軸移動機構20が設けられるとともに、アーム部14aをY軸方向に移動するためのカセットアームY軸移動機構21、アーム部14aを昇降させるカセットアーム昇降機構22および水平に旋回させるカセットアーム旋回機構23が設けられている。
搬入アーム15は、図2、図3に示すように、回転テーブル2近傍の天井側から吊るされて、水平方向に延びるアーム部15aを有している。このアーム部15aの先端には、負圧によって上方からウェーハ1を吸着する吸着チャック15bが設けられ、吸着チャック15bによってウェーハ1を保持することができる。図3(b)に示すように吸着チャック15bの直上にはダイレクトドライブモータ15cが設けられ、保持したウェーハ1を円周方向に回転させて、後述のように測定および載置することができる。
搬入アーム15には、X軸方向に移動するための搬入アーム移動機構24(図2)およびアーム部15aを昇降させる搬入アーム昇降機構(図示せず)が設けられており、カセットアーム14から各回転テーブル2へのウェーハ1の受け渡しを行うことができる。
また、搬入アーム15には、図3に示すように、アーム部15aと略同じ高さに、上下一対でウェーハ1の直径(図12中のD)または半径(同R)、中心、ノッチ1nまたはオリエンテーションフラット1fの位置を測定するアライメントセンサー7が設けられている(図2ではアライメントセンサー7を省略している)。
図3(a)に示すように、アライメントセンサー7は搬入アーム15に対し旋回可能に取り付けられるため、吸着チャック15bによってウェーハ1を吸着する際及び吸着チャック15bからウェーハ1を受け渡す際にはアライメントセンサー7がウェーハ1に接触しないように逃がすことができ、かつ、搬入アーム15がウェーハ1を保持した状態でアライメントセンサー7をウェーハ1の上下に旋回させてウェーハ1を測定できる。また、搬入アーム15に対してアライメントセンサー7を昇降させるアライメントセンサー昇降機構(図示せず)が設けられ、ウェーハ1の測定に際してアライメントセンサー7の高さを調整することができる。
搬入アーム15は、アライメントセンサー7の測定結果から設定したウェーハ1の円周方向の角度に基づいて、ウェーハ1を回転させて所望の載置角度で回転テーブル2に載置する。このとき、ウェーハ1の中心と回転テーブル2のステージ17の中心が一致するように芯だしする。
さらに搬入アーム15には、アーム部15aよりも下方に、上下一対の厚さセンサー8を設けており、ウェーハ1を回転テーブル2に載置した後にウェーハ1の上面および下面の高さを測定し、その差からウェーハ1の厚さを検出する。
なお、厚さセンサー8は、搬入アーム15がウェーハ1を保持した状態でウェーハ1の厚さを測定するように構成してもよい。
エッジ粗研砥石3は、図4、図5に示すように、ウェーハ1の要求される断面形状と一致する形状の溝を周端面に刻設してある水平な総形砥石であって、回転テーブル2と互いに逆向きに異なる回転速度で回転させたまま、回転テーブル接近離間機構19によって回転テーブル2をY軸方向に移動させて、ウェーハ1のエッジ1aを砥石3の溝に押し付けて、ウェーハ1のエッジ1aの粗研を行う。
ノッチ用砥石5は、図5に示すように、エッジ粗研砥石3と同様にウェーハ1に要求されるノッチ形状と一致する形状の溝を周端面に刻設してある総形砥石であって、エッジ粗研砥石3と同じ向きに回転させたまま、回転テーブル接近離間機構19による回転テーブル2のY軸方向移動と、後述の粗研砥石移動機構27によるノッチ用砥石5のX軸方向移動とを用いて、ノッチ1nの要求される形状に沿わせて研削を行う。
図2、図5に示すように、エッジ粗研砥石3およびノッチ用砥石5は、一つの砥石支持装置26に取り付けられて、ウェーハ1を面取り加工する。また、図1に示すように、砥石支持装置26は面取り装置の側壁29の上部に取り付けられ、X軸方向に移動するための粗研砥石移動機構27および昇降するための粗研砥石昇降機構28を有している。一例として、粗研砥石移動機構27は、側壁29に取り付けられるX軸方向のねじ軸と砥石支持装置26に取り付けられるナットとからなるボールねじを用いて、サーボモータを駆動力として構成することができる。同様に、粗研砥石昇降機構28も、ボールねじを用いて構成することができる。
エッジ精研砥石4は、図6に示すように、近傍で盤面を対向させた一対の垂直な円盤状の溝なし砥石4a、4aからなり、それぞれを互いに逆向きに回転させて、水平に回転するウェーハ1に押し付けることで、エッジ1aの精密な面取り加工を行う。
このため、図2、図7、図8に示すように、エッジ精研砥石4は砥石支持装置30に支持され、各砥石4a、4aは砥石を回転させるスピンドルモータを介して砥石支持装置30に取り付けられている。また、砥石支持装置30全体を昇降させる支持装置昇降機構31を設けるとともに、各砥石4a、4aを各別に昇降させる一対のエッジ精研砥石昇降機構32、32を設けており、各砥石4a、4aを同じ高さに維持してウェーハ1のエッジ1aを面取り加工する(図6)こともできるが、各砥石4a、4aの高さを異ならせて、ウェーハ1を上下から挟むようにして上斜面1auおよび下斜面1adの面取り加工をすることもできる(図9)。
また、図2に示すように、エッジ精研砥石4を取り付ける砥石支持装置30は面取り装置の側壁29下部に組み付けられ、X軸方向に移動するためのエッジ精研砥石移動機構33を有している。一例として、エッジ精研砥石移動機構33は、側壁29に取り付けられるX軸方向のねじ軸と砥石支持装置30に取り付けられるナットとからなるボールねじを用いて、サーボモータを駆動力として構成することができる。
図2、図10に示すように、搬出アーム16は、回転テーブル2近傍で側壁29側の天井側から吊るされて、水平方向にアーム部16aを突設しており、このアーム部16aの先端には、負圧によって上方からウェーハを吸着する吸着チャック16bが設けられ、ウェーハ1を保持することができる。吸着チャック16bの直上にはダイレクトドライブモータ16cが設けられ、保持したウェーハ1を円周方向に回転させて、後述のように洗浄、乾燥および測定することができる。
搬出アーム16には、X軸方向に移動するための搬出アーム移動機構38、アーム部16aを昇降させる搬出アーム昇降機構(図示せず)およびアーム部16aを旋回させる搬出アーム旋回機構(図示せず)が設けられており、各回転テーブル2からカセットアーム14への加工済みあるいは後述する試し加工後のウェーハ1の受け渡しを行うことができる。
また、図10に示すように、搬出アーム16は、上下3つの水ノズル10a、10b、10cからなる洗浄機構10と、上下3つのエアーノズル11a、11b、11cからなる乾燥機構11とを備えている。搬出アーム16のアーム部16aでウェーハ1を保持した場合、上段の水ノズル10aおよびエアーノズル11aはウェーハ1より上位で下方に傾斜して設置され、ウェーハ1の上面を洗浄し、乾燥させる。中段の水ノズル10bおよびエアーノズル11bはウェーハ1より下位で上方に傾斜して設置され、ウェーハ1の下面を洗浄し、乾燥させる。下段の水ノズル10cおよびエアーノズル11cは下方に傾斜して設置され、回転テーブル2のステージ17を洗浄し、乾燥させる。
本実施例では、ウェーハ1を回転テーブル2の上方に保持して、ウェーハ1の洗浄および乾燥を行いながら、回転テーブル2のステージ17の洗浄および乾燥を行えるように洗浄機構10と乾燥機構11とを構成したが、ウェーハ1を回転テーブル2に載置した状態でウェーハ1の洗浄および乾燥を行うように構成してもよい。
さらに、搬出アーム16には、上下一対の部材からなりウェーハ1の半径、ノッチ1nまたはオリエンテーションフラット1fの形状を測定する加工後センサー9が設けられている。加工後センサー9は上側からレーザー光を照射しこれがステージ17に載置されたウェーハ1に遮られることを下側で検知して、ウェーハ1の周端面1bおよびノッチ1nまたはオリエンテーションフラット1fの形状を測定して、ウェーハ1の中心との距離からウェーハ1の半径を検出する。
加工後センサー9は搬出アーム16に対し旋回可能に取り付けられるため、ウェーハ1の形状を測定するには、まず、搬出アーム16がウェーハ1を保持した状態で加工後センサー9をウェーハ1の真上から逃がす。次いで、アーム部16aの高さを加工後センサー9の高さに上昇させ、加工後センサー9を旋回させてウェーハ1の上下に配置し、ウェーハ1の形状を測定できる。また、加工後センサー9は、洗浄機構10または乾燥機構11の上方に設けてあり、ウェーハ1の洗浄または乾燥の際に汚れないようになっている。このほかに、ウェーハ1を回転テーブル2に載置した状態で、加工後センサー9がウェーハ1の形状を測定するように構成してもよい。
また、図10、図15に示すように搬出アームに16には、照明器50からの平行光をウェーハ1のエッジ1a付近に照射してCCDカメラ51で受光するセンサーも取り付けられており、ウェーハを所定位置に回転させてからこのセンサーを用いて測定することにより、ウェーハ1の全周上の任意位置におけるエッジ1aの断面形状を測定することができる。
次に、この面取り装置におけるウェーハ1の面取り加工方法および各部の制御について説明する。
このウェーハ1の面取り加工装置は、新しいロット内のウェーハの加工を開始する際に、1枚のウェーハ1をサンプルウェーハとして試し加工を行い、この試し加工の結果に基づいて砥石の加工位置を補正して、サンプルウェーハおよびロット内の残りのウェーハ1のロット加工を順次行うことを特徴とする。
新しいロットのウェーハ1の面取り加工を開始するには、まず、多数のウェーハからなる1つのロットの一部であってロット始端からロット終端までの順序を維持しつつ複数のウェーハが格納されたカセット12の中から、1枚のウェーハ1をサンプルウェーハとして採用する(第1のステップ)。
サンプルウェーハを選出する基準は面取り装置の加工制御部に予め記録しておき、使用者がロット内のウェーハ1の枚数等の情報を入力することによって、入力された情報と上記基準とから、ロットの始端から何枚目のウェーハ1をサンプルウェーハとするかを算出するようにしてもよい。
サンプルウェーハは、砥石の加工位置を補正するための基準となるものであるから、ロット内のウェーハ1の平均的な形状に近いことが好ましい。そこで、ロットの始端から所定枚数後ろのウェーハ1をサンプルウェーハとして採用するように加工制御部で設定しておくことが好ましく、たとえば、ロットの中央に位置するウェーハ1を用いることができる。
また、使用者による情報の入力を必要とせず、ロットの始端からn枚目のウェーハ1をサンプルウェーハとすることを加工制御部に予め記録しておいてもよい。
サンプルウェーハが決定されると、サンプルウェーハはカセットアーム14によってロットの一部のウェーハ1が納められたカセット12から取り出され、カセットアーム14から搬入アーム15に受け渡される。
サンプルウェーハを受け取った搬入アーム15では、図3に示すように、アライメントセンサー7の測定に基づいた正しい載置位置で回転テーブル2A、2B、2C、2Dのいずれかのステージ17に載置し、厚さセンサー8でサンプルウェーハ(ウェーハ1)の厚さを測定する。
次いで、回転テーブル2上のサンプルウェーハを元の形状E0(図19、図20参照)から試し加工する(第2のステップ)。
第2のステップでは、サンプルウェーハを、目標とする直径より所定の寸法だけ大きいサンプル用直径で、かつ、α1、α2、R1、R2、X1、X2、X3からなるウェーハ1の周端部(エッジ1a)断面形状や、ノッチ1nの深さや形成角度、断面形状を含むノッチ形状またはオリエンテーションフラット1fの形状(これらを総称して周端部形状という)を最終的に目標とする周端部形状に加工する(図19、図20のE1)。
サンプル用設定直径は、仮に試し加工において研削過剰が発生しても、ロット加工において目標とする直径かつ目標とする周端部形状に加工できるような寸法に設定する。
この試し加工では、サンプルウェーハをエッジ粗研砥石3、エッジ精研砥石4、ノッチ用砥石5で加工する。
試し加工が完了したら、図10に示すように、サンプルウェーハを搬出アーム16に保持させ、加工後センサー9、照明器50、CCDカメラ51によって直径および周端部形状を測定する第3のステップを行う。
測定項目の第一の例では、試し加工されたサンプルウェーハの直径D(図12)、周端部(エッジ1a)のα1、α2、R1、R2、X1、X2、X3(図13、図14)を測定する。
また、第二の例として、オリエンテーションフラット1fを有するサンプルウェーハの場合、図18、図13、図14に示すように、試し加工されたサンプルウェーハの直径D、オリエンテーションフラット1fの長さW2、オリエンテーションフラット1fと他の周端部(エッジ1a)とを接続する円弧形状の半径LR、RR、オリエンテーションフラット1fの断面形状のX1,X2,X3を測定するようにしてもよい。図18において、Wはオリエンテーションフラット1fの直線部延長線と他の周端部(エッジ1a)から求められる仮想円との交点間距離を示し、測定した値から計算によって求めることができる。
また、第三の例として、ノッチ1nを有するサンプルウェーハの場合、図17に示すように、試し加工されたサンプルウェーハの直径D(図12)、ノッチ1nの深さNd、ノッチ1nの形成角度Nθ、ノッチ1nの最深部の円弧形状の半径BR、ノッチ1nと他の周端部1aとを接続する円弧形状の半径LR、RR、ノッチ1nの断面形状のX1,X2,X3(図13、図14参照)を測定するようにしてもよい。なお、図17において、Wはノッチ1nの直線部延長線と他の周端部1aから求められる仮想円との交点間距離を示し、測定した値から計算によって求めることができる。さらに、P1は他の周縁部1aから求められる仮想円とそのノッチ1nの所定半径を有する内接円との距離を示し、P2はノッチ1nの最深部からその内接円までの最大距離を示し、いずれも測定した値から計算によって求めることができる。
第3のステップでは、試し加工されたサンプルウェーハの周上の所定回転角度ごとの複数箇所においてウェーハ周端部形状を測定することが好ましい。たとえば、図16(a)に示すように、本実施形態ではノッチを基準にAからHまで周上45度ごとの8箇所でウェーハ周端部形状を測定する。
次いで、測定結果に基づいてエッジ粗研砥石3、エッジ精研砥石4及びノッチ用砥石5の回転テーブルに対する相対位置を補正する第4のステップを行う。
第4のステップでは、試し加工されたサンプルウェーハの直径とサンプル用設定直径との差、及び試し加工されたサンプルウェーハの周端部形状と目標とする周端部形状との差から、砥石3、4、5の砥石形状寸法またはX軸、Y軸、Z軸、θ軸の座標位置を補正する。砥石3、4、5で加工するときの座標は、下記関数で表わされる。
X=FnX(Xn,Rn,D,・・・)
Y=FnY(Yn,Rn,D,・・・)
Z=FnZ(Zn,Rn,Hn,t,h,D,・・・)
θ=Fnθ(θn,Rn,D,・・・)
ただし、ここで、
Xn、Yn、Zn、θnは砥石nの各座標毎のティーチング座標、
Rnは砥石nの半径、
Hnは砥石nの溝位置(総形砥石の場合)、
tは加工前ウェーハ厚さ測定値、
hは加工前ウェーハ高さ測定値、
D,・・・はサンプル用の目標直径や周端部形状の各種目標寸法
である。
ここで、試し加工されたサンプルウェーハの各種測定値をD',・・・とすれば、各補正値ΔXn、ΔYn、ΔZn、Δθn、ΔRn、ΔHnは、
ΔXn=FnXD(D'−D)
ΔYn=FnYD(D'−D)
ΔZn=FnZD(D'−D,t,h)
Δθn=FnθD(D'−D)
ΔRn=FnRD(D'−D)
ΔHn=FnHD(D'−D,t,h)
によって求めることができ、このように補正値ごとに求める式が異なる。また補正値の種類によっては必ず0になる関数もある。
砥石3、4、5の補正に際しては、第3のステップで周上45度ごとに測定した8箇所ごとで、測定結果に基づいて砥石3、4、5の位置を補正して、加工制御部の記録部にこの補正位置情報を記録しておく。このように構成することによって、ウェーハ全周にわたって測定し補正位置情報を記録する場合に比べて、ウェーハの面取り加工精度を悪化させることなく、測定結果や記録される補正位置情報のデータ量を削減することができる。
他の実施例として、エッジ粗研砥石3の位置を補正せず、エッジ精研砥石4の位置だけを補正するようにしてもよい。このようにウェーハの精密研削時にのみ位置補正を行うことによって、加工制御部による制御工数を減少させつつウェーハの面取り加工精度を維持することができる。
面取り装置は複数の回転テーブル2A〜2Dを有するため、回転テーブル2ごとにロット内の各別のウェーハ1をサンプルウェーハとして採用し(第1のステップ)、第2のステップから第4のステップを行う。
このため、エッジ粗研砥石3、エッジ精研砥石4及びノッチ用砥石5は回転テーブル2A〜2Dの間を移動することになるが、特定の回転テーブル2において第4のステップで補正した砥石3、4、5の位置情報は、加工制御部に設けられた回転テーブル2A〜2Dごとの記録部に記録され、当該回転テーブル2A〜2Dで後述するロット加工(第5のステップ)を行う際にその都度上記の位置情報が読み出され、砥石3、4、5が位置情報通りにセットされる。
第4のステップにおいて砥石の位置を「補正する」とは、現実に砥石3、4、5を補正した位置まで移動させることのほかに、第3のステップの測定結果に基づいて砥石3、4、5の補正位置を算出し、その位置情報を加工制御部に記録することも含む。
また、各回転テーブル2において、第3のステップで試し加工後に測定されたサンプルウェーハの直径とサンプル用設定直径との差、または試し加工されたサンプルウェーハの周端部形状と目標とする周端部形状との差が所定の値より大きい場合には、第4のステップを終了した後に同一のロット内の別のウェーハ1を新たにサンプルウェーハとして、再度第1のステップから第4のステップまでを行うようにしてもよい。
最初に試し加工された第1のサンプルウェーハは、新たに採用された第2のサンプルウェーハを回転テーブル2に載置する前に、搬出アーム16およびカセットアーム14によって仮置きカセット40に一時的に収納される。
再度の第3のステップにおいて、試し加工後に測定されたサンプルウェーハの直径とサンプル用設定直径との差、または試し加工後に測定されたサンプルウェーハの周端部形状と目標とする周端部形状との差が所定の値以上になる場合には、さらに同一のロット内の更に別のウェーハ1を新たにサンプルウェーハとして、第1のステップから第4のステップまでを繰り返す。
第3のステップにおいて、第3のステップで測定されたサンプルウェーハの直径とサンプル用設定直径との差、およびサンプルウェーハの周端部形状と目標とする周端部形状との差が所定の値より小さくなった場合には、直後の第4のステップを終了した後、後述する第5のステップに移行する。
回転テーブル2ごとに最初のサンプルウェーハを採用する場合や、2枚目以降のサンプルウェーハを採用する場合にも、ロットの始端のウェーハ1を避け、ロット内のウェーハの平均形状に近いウェーハ1を優先的に採用していくことが好ましい。
この場合には、ロット内からサンプルウェーハとして採用する優先順またはその決定方法をあらかじめ加工制御部に記録しておく。
その後、第4のステップで補正した位置にあるエッジ粗研砥石3、エッジ精研砥石4及びノッチ用砥石5を用いて、サンプルウェーハを含むロット内のウェーハ1を、目標とする直径かつ目標とする周端部形状E2(図19、図20参照)に順次ロット加工する(第5のステップ)。
ウェーハ1をロット加工する際には、ウェーハ1の周上45度ごとの8箇所A〜Hで、第4のステップにおいて記録した補正位置情報の位置に砥石を配置するようにし、8箇所A〜Hの中間の位置では徐々に砥石の位置が変化するようにする。
各回転テーブル2でのロット加工の順番は、サンプルウェーハとして採用されたか否かにかかわらず、ロットの始端側から終端側への順番にしたがう。ここで、多数のウェーハ1のうち、サンプルウェーハとして採用されて試し加工されたウェーハ1は仮置きカセット40に収納されており、サンプルウェーハとして採用されずに試し加工されていないウェーハは2つのカセット12のいずれかに収納されている。したがって、カセットアーム14は、ロットの始端側から終端側への順番にしたがって2つのカセット12及び仮置きカセット40のいずれかからウェーハ1を順次取り出して搬入アーム15に受け渡し、この順番でロット加工がおこなわれる。
このロット加工では、1台の回転テーブル2につき後述する第一面取り工程、第二面取り工程、第三面取り工程、第四面取り工程を順に繰り返すことにより、4台の回転テーブル2で効率的にウェーハ1を面取り加工することができる。
第一面取り工程では、カセットアーム14によりカセット12から未加工のウェーハ1を取り出し、搬入アーム15がこれを受け取り(図2参照)、アライメントセンサー7の測定に基づいた正しい戴置位置で回転テーブル2に戴置し、厚さセンサー8でウェーハ1の厚さを測定する(図3参照)。
第二面取り工程では、粗研砥石移動機構27により砥石支持装置26をX軸方向に回転テーブル2の位置まで移動させ、回転テーブル接近離間機構19により回転テーブル2を砥石支持装置26に接近させ、エッジ粗研砥石3でウェーハ1のエッジ1aを面取り加工し、次いでノッチ用砥石5でノッチ1nを面取り加工する(図5参照)。
ここで、ウェーハ1に対するエッジ粗研砥石3またはノッチ用砥石5の位置をX軸方向に移動させながら精密加工するときには、粗研砥石移動機構27によって精密に移動させることができる。
第三面取り工程では、エッジ精研砥石移動機構33により砥石支持装置30をX軸方向に回転テーブル2の位置まで移動させ、回転テーブル接近離間機構19により回転テーブル2を砥石支持装置30に接近させ、エッジ精研砥石4でウェーハ1のエッジ1aを面取り加工する(図6、図7参照)。
ここで、ウェーハ1に対するエッジ精研砥石4の位置をX軸方向に移動させながら精密加工するときには、エッジ精研砥石移動機構33によって精密に移動させることができる。
第四面取り工程では、搬出アーム16が回転テーブル2上の加工済みのウェーハ1を吸着して回転テーブル2上方で回転させながらウェーハ1および回転テーブル2を洗浄し、乾燥させ、加工後センサー9、照明器50、CCDカメラ51によってウェーハ1の形状を測定し(図10参照)、搬出アーム16からカセットアーム14へウェーハ1を受け渡し、カセット13に格納する(図2参照)。
この面取り装置においては、第一面取り工程、第二面取り工程、第三面取り工程、第四面取り工程の施工時間がいずれも80〜120秒程となり、施工時間のばらつきが少なくなる。
図11は、面取り装置でウェーハ1の面取り加工を行うタイミングチャートである。図11中、縦方向は各回転テーブル2を、横方向は経過時間を表している。
以下では、4台の回転テーブル2を、回転テーブル2A、2B、2C、2Dとして区別する。
この面取り装置で、全ての回転テーブル2でウェーハ1が戴置されていない状態から面取り加工を開始すると、まず、回転テーブル2Aにおいて、カセット12またはカセット40に格納されている最もロット始端側のウェーハ1に対する第一面取り工程が行われる(t1)。
それが完了すると、次に、回転テーブル2Aでウェーハ1に対する第二面取り工程が行われると同時に、回転テーブル2Bでロット始端側から2枚目のウェーハ1に対する第一面取り工程が行われる(t2)。
回転テーブル2A、2Bのこの動作がともに完了すると、次に、回転テーブル2Aでウェーハ1に対する第三面取り工程が行われると同時に、回転テーブル2Bでウェーハ1に対する第二面取り工程が行われ、さらに回転テーブル2Cでロット始端側から3枚目のウェーハ1に対する第一面取り工程が行われる(t3)。
回転テーブル2A〜2Cのこの動作が全て完了すると、次に、回転テーブル2Aでウェーハ1に対する第四面取り工程が行われると同時に、回転テーブル2Bでウェーハ1に対する第三面取り工程が行われ、回転テーブル2Cでウェーハ1に対する第二面取り工程が行われ、回転テーブル2Dでロット始端側から4枚目のウェーハ1に対する第一面取り工程が行われる(t4)。
全ての回転テーブル2A〜2Dでこの動作が完了すると、次に、回転テーブル2Aではロット始端側から5枚目のウェーハ1に対する第一面取り工程が行われて、新たなウェーハ1の面取り加工を開始する。同時に、回転テーブル2Bでウェーハ1に対する第四面取り工程が行われ、回転テーブル2Cでウェーハ1に対する第三面取り工程が行われ、回転テーブル2Dでウェーハ1に対する第二面取り工程が行われる(t5)。
その後も各回転テーブル2で第一面取り工程から第四面取り工程までが順に繰り返され、各回転テーブル2では、砥石等によって異なる工程が同時並行して行われる。
各砥石3、4、5、搬入アーム15および搬出アーム16は、それぞれ一つの回転テーブル2に接近してウェーハ1を加工または処理し、次いで他の回転テーブル2に順次移動して加工または処理することを繰り返すことになる。その回転テーブル2間の移動においては、砥石支持装置26と砥石支持装置30、ならびに搬入アーム15と搬出アーム16とがすれ違うことがあるが、その際にはそれぞれの昇降機構によって高さを異ならせ、これらが接触することなくすれ違えるようにする(図2)。
また、第5のステップのロット加工時に、サンプルウェーハであるか否かにかかわらずロット加工されるウェーハについて、搬出アーム16で行われる第四面取り工程(図11)において、第3のステップと同様に搬出アーム16の加工後センサー9、50、51によってロット加工されたウェーハの直径または周端部形状を測定し(第6のステップ)、第4ステップと同様にこの測定結果と目標とする直径または周端部形状との差から、エッジ粗研砥石3、エッジ精研砥石4及びノッチ用砥石5の回転テーブル2に対する相対位置を補正し(第7のステップ)、以後、当該回転テーブル2ではこの補正された位置に基づいて以降のウェーハ1をロット加工する。サンプルウェーハの使用によってウェーハと砥石との位置関係は補正されているが、ロット加工時には、サンプルウェーハとその他のウェーハとの加工前の直径や形状(E0)の差や砥石の磨耗、温度変化などのために、サンプルウェーハに対して調整された位置関係のままではロット内の全ウェーハを目標とする直径及び周端部形状に面取り加工できないことが考えられる。そこで、これらのステップを設けることによって、サンプルウェーハとその他のウェーハとの直径や形状の差や砥石の磨耗、温度変化などがあったとしても、ロット内の全ウェーハを目標とする直径及び周端部形状に面取り加工することができる。 これにより、ワイヤーマークM(図16(a)参照)等によるウェーハ1ごとの加工前の形状の差に応じて砥石の位置を補正し、ウェーハ1の加工精度を向上させることができる。
また、ロット加工時に第6のステップから第7のステップを行うウェーハ1は、ロット内の全ウェーハについてではなく所定枚数おきに1枚の一定間隔で選出することがより好ましい。1つのロット内の全ウェーハをロット内の始端から終端への順番で順次面取り加工する場合、ある1枚のウェーハとその次に面取り加工されるウェーハとの面取り加工前(未加工)の形状(図19、図20のE0)差は少ないので、ロット内の全ウェーハについて全て第6のステップから第7のステップまでを実施することは効率的ではなく、所定枚数おきに1枚ずつ第6のステップから第7のステップまでを実施することによって、より効率的にウェーハ1の面取り加工精度を向上させることができる。
なお、第6のステップから第7のステップを行わないウェーハのロット加工において、第四面取り工程の加工後測定を省略することによって、ロット内の全ウェーハの面取り加工の精度を損なうことなく測定時間を短縮することができる。これは、主に第四工程の処理時間が他の第一、第二、第三工程より長い場合、生産効率を上げるために有効である。
本実施形態の面取り装置では、サンプルウェーハを目標とする直径よりも大きいサンプル用直径かつ目標とする周端部形状に試し加工し、試し加工後のサンプルウェーハの直径や周端部形状を測定して、測定結果に基づいて砥石3、4、5の回転テーブル2に対する相対位置を補正することにより、ロット加工においてウェーハ1を精度良く目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
このため、ウェーハ1の板面に反りがない場合に加工の精度を向上させることができる(図19(a)E0〜E2)だけでなく、ウェーハ1の板面に反りがあることにより試し加工で目標とする周端部形状を形成できなかった場合(図19(b)中E1)にも、この誤差に基づいて砥石の位置を補正することにより、ウェーハ1を精度良く目標とする周端部形状に加工することができる(図19(b)中E2)。なお、図19において、E0は面取り加工前のウェーハ1の直径及びエッジ1aの周端部形状を示し、E1は試し加工されたウェーハの直径及びエッジ1aの周端部形状を示し、E2は目標とする直径および周端部形状を示す。
このため、試し加工に用いたサンプルウェーハも、廃棄されることなく砥石3、4、5の位置を補正した後でロット加工されて、目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に精度良く加工することができる。
また、複数の回転テーブル2において、回転テーブル2ごとにサンプルウェーハの試し加工を行い、砥石3,4の位置を補正したことにより、複数の回転テーブル2を用いて大量のウェーハ1を面取り加工する場合にも、それぞれの回転テーブル2でウェーハ1を精度良く目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
また、第2のステップの試し加工の設定寸法と、第3のステップで測定した試し加工後のウェーハ1の寸法との差が所定の値より小さくなるまで第1のステップから第4のステップまでを繰り返すことにより、砥石3、4、5の加工位置をより望ましい位置に微調整し、ウェーハ1をより精度良く目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
さらに、第3のステップにおいてサンプルウェーハの周上の所定回転角度ごとの複数箇所においてウェーハ周端部形状を測定するとともに、第4のステップにおいてその複数箇所ごとに砥石3,4の加工位置を補正することにより、1枚のウェーハの全周にわたる測定結果及び砥石の加工位置補正を行わなくとも効率的に、ウェーハの全周にわたって精度良く目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に加工することができる。
また、面取り装置に、サンプルウェーハを試し加工後まで保管する仮保管装置としての仮置きカセット40を設けたことにより、第1のステップから第4のステップを数回繰り返す場合にも、サンプルウェーハを未加工のウェーハまたはロット加工済みのウェーハに混入することなく、ロット加工までの間安全に保管することができる。
1 ウェーハ
1a エッジ
1b 周端面
1n ノッチ
1f オリエンテーションフラット
2A,2B,2C,2D 回転テーブル
3 (エッジ粗研)砥石
4 (エッジ精研)砥石
4a (円盤型溝なし)砥石
5 (ノッチ用)砥石
7 (アライメント)センサー
8 (厚さ)センサー
9 (加工後)センサー
10 洗浄機構
10a〜c 水ノズル
11 乾燥機構
11a〜c エアーノズル
12 カセット
13 カセット
14 カセットアーム
14a アーム部
15 搬入アーム
15a アーム部
15b 吸着チャック
15c ダイレクトドライブモータ
16 搬出アーム
16a アーム部
16b 吸着チャック
16c ダイレクトドライブモータ
17 ステージ
18 回転テーブル回転機構
19 回転テーブル接近離間機構
20 カセットアームX軸移動機構
21 カセットアームY軸移動機構
22 カセットアーム昇降機構
23 カセットアーム旋回機構
24 搬入アーム移動機構
26 砥石支持装置
27 粗研砥石移動機構
28 粗研砥石昇降機構
30 砥石支持装置
31 支持装置昇降機構
32 エッジ精研砥石昇降機構
33 エッジ精研砥石移動機構
34 砥石支持装置
37 支柱
38 搬出アーム移動機構
40 仮置きカセット
50 照明器
51 CCDカメラ
X、Y 水平方向
Z 高さ方向

Claims (12)

  1. 回転テーブル上に芯だしして載置されて回転させられるウェーハの周端部に、砥石を接触させて上記ウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状に面取り加工するウェーハの面取り加工方法において、
    複数枚のウェーハからなる1つのロットの面取り加工開始に際し、このロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用する第1のステップと、
    このサンプルウェーハを目標とする直径よりも所定の寸法だけ大きいサンプル用直径かつ目標とする周端部形状に加工するように上記砥石の位置を設定して、上記サンプルウェーハを試し加工する第2のステップと、
    試し加工された上記サンプルウェーハの直径または周端部形状を測定する第3のステップと、
    上記サンプルウェーハの測定結果に基づいて上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第4のステップと、
    補正された位置にある上記砥石によって、試し加工後の上記サンプルウェーハを含む上記ロット内のウェーハを目標とする直径かつ目標とする周端部形状に順次ロット加工する第5のステップと、
    を有することを特徴とするウェーハの面取り加工方法。
  2. 上記第3のステップにおいて上記サンプルウェーハについて測定された直径または周端部形状と、上記第2のステップにおいて設定されたサンプル用直径または目標とする周端部形状とを比較して、上記サンプルウェーハについて測定された直径または周端部形状と上記サンプル用直径または上記目標とする周端部形状との差が所定の値より小さくなるまで、上記第4のステップ後かつ上記第5のステップの前に、同一ロット内の上記サンプルウェーハとは別のウェーハをサンプルウェーハとして第1のステップから第4までのステップを繰り返すことを特徴とする請求項1記載のウェーハの面取り加工方法。
  3. ロット加工されるウェーハの1枚以上において、ロット加工後に、ロット加工されたウェーハの直径または周端部形状を測定する第6のステップと、その測定結果に基づいて上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正する第7のステップと、
    を行うことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか一項に記載のウェーハの面取り加工方法。
  4. 上記第6のステップから上記第7のステップまでを、ロット加工されるウェーハの所定枚数おきに一枚の間隔で行うことを特徴とする請求項3に記載のウェーハの面取り加工方法。
  5. 複数の回転テーブルを用いてウェーハの面取り加工を行う方法においては、上記回転テーブルごとに同一ロット内の異なるウェーハをサンプルウェーハとして採用して第2から第4までのステップを行うことを特徴とする請求項1から4までのいずれか一項に記載のウェーハの面取り加工方法。
  6. 上記第1のステップにおいて、上記ロットの始端から所定枚数後ろのウェーハを上記サンプルウェーハとして採用することを特徴とする請求項1から4までのいずれか一項に記載のウェーハの面取り加工方法。
  7. 上記第3のステップにおいては上記サンプルウェーハの周上の所定回転角度ごとの複数箇所においてウェーハ周縁部形状を測定するとともに、
    上記第4のステップにおいてはその複数箇所ごとに上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正することを特徴とする請求項1から6までのいずれか一項に記載のウェーハの面取り加工方法。
  8. 芯だしして載置されたウェーハを回転させる回転テーブルと、
    この回転テーブルに載置されて回転させられるウェーハの周縁部に接触してウェーハを面取り加工する砥石と、
    を有するウェーハの面取り加工装置であって、
    この砥石と回転テーブルに載置されたウェーハとの相対位置を調整する加工位置調整装置と、
    上記ウェーハの直径および周端部形状を測定する測定装置と、
    新しいロットのウェーハの加工開始に際し、このロット内の1枚のウェーハをサンプルウェーハとして採用して回転テーブル上に載置し、上記砥石によって目標とする直径よりも所定寸法だけ大きなサンプル用直径設定かつ目標とする周端部形状と同じ周端部形状設定に試し加工し、試し加工された上記サンプルウェーハの直径または周端部形状を上記測定装置によって測定し、この測定結果に基づいて上記加工位置調整装置により上記砥石の回転テーブルに対する相対位置を補正し、補正された位置にある上記砥石によって、試し加工後の上記サンプルウェーハを含む上記ロット内のウェーハを目標とする直径設定かつ目標とする周端部形状設定に順次ロット加工するように、上記回転テーブル、上記砥石、上記加工位置調整装置および上記測定装置を制御する加工制御部と、
    を有することを特徴とするウェーハの面取り装置。
  9. 試し加工されたサンプルウェーハを、回転テーブルから取り出して、そのロット加工まで保管する仮保管装置を有することを特徴とする請求項8記載のウェーハの面取り装置。
  10. 上記砥石は、回転テーブルに載置されて回転させられるウェーハの周端部の同一箇所に近接した位置に同時に接触してウェーハを面取り加工する2個の溝なし砥石であることを特徴とする請求項8記載のウェーハの面取り装置。
  11. ウェーハを粗く面取り加工する粗研用砥石と、上記粗研用砥石により面取り加工されたウェーハを精密に面取り加工する精研用砥石とを有し、
    上記加工制御部が、上記測定結果に基づいて精研用砥石の加工位置を補正することを特徴とする請求項8記載のウェーハの面取り装置。
  12. 上記加工制御部が、上記測定結果に基づいて粗研用砥石の加工位置をも補正することを特徴とする請求項11記載のウェーハの面取り装置。
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