JP2018093041A - ウエーハの研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハに研削加工を施す場合に、ウエーハのエッジ形状を加工前に確認し、それに応じた加工条件を設定することができるようにする【解決手段】ウエーハＷを保持するテーブル３０と、研削砥石３１３ａを備えた研削ホイール３１３を回転可能に支持する研削手段３１と、ウエーハＷを撮像する手段３９と、を備え、保持テーブル３０の吸着面３００ａは回転中心を頂点とする極めて小さな傾斜を備える円錐面である研削装置３によるウエーハＷの研削方法であって、撮像手段３９でウエーハＷのエッジＷｄの形状を撮像するステップと、撮像されたウエーハＷのエッジＷｄの形状を識別するステップと、識別ステップの結果に基づきウエーハＷの加工条件を設定するステップと、加工条件設定ステップで設定された加工条件でウエーハＷを研削するステップと、を備えることを特徴とする、ウエーハの研削方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、板状のウエーハの研削方法及びウエーハを砥石で研削する研削装置に関する。

シリコンウエーハ等の板状の被加工物は、研削装置（例えば、特許文献１参照）によってウエーハの裏面が研削されて所定の厚みに薄化された後に、切削装置等により分割されて個々のデバイスチップとなり、各種電子機器等に利用されている。

特開２０００−２８８８８１号公報

研削装置によって研削される前のシリコンウエーハ、すなわち、例えば、ウエーハメーカーから出荷された状態のシリコンウエーハは、予めウエーハメーカーによってウエーハの外周縁（エッジ）の面取りが施されていることで、エッジは丸みを帯びている、すなわち縦断面形状は略円弧状となっていることが多い。しかし、研削されるウエーハが、例えば光デバイスチップ製造用のＳｉＣウエーハである場合等においては、ウエーハメーカーによるウエーハのエッジの面取りが施されておらず、エッジは角張った状態になっていることが多い。

そして、このようなウエーハのエッジの形状の違いを確認せずに、ウエーハに対して研削加工を施してしまうと、薄化後のウエーハの加工品質が所望の品質に到っていなかったり、例えば砥石に偏磨耗が発生するなど研削砥石の摩耗量に影響が出たりするという問題が生じる。

また、上記特許文献１に記載されているように、通常、ウエーハを保持する保持テーブルの吸着面は、回転中心を頂点とする極めて小さな勾配の傾斜を備える円錐面となっている。これに合わせて、研削装置でウエーハに研削加工を施す際には、回転する研削砥石がウエーハの外周から入り中心に向かって研削していく加工方法（以下、外内研削加工とする。）が採用されている。一方、回転する研削砥石がウエーハの中心から入り外周に向かって当たりながら研削していく加工方法（以下、内外研削加工とする。）もある。研削時に外内研削加工が採用されている理由は、内外研削加工は、研削砥石がウエーハに当たる際の衝撃が小さく中心から外側へ研削していくときに砥石の摩耗が発生するのに対し、外内研削加工は、研削砥石がウエーハ外周からウエーハの被研削面に入る際に、ウエーハ外周部に接触して一定の衝撃が砥石に加わることで定量的な砥石の摩耗が得られ、砥石に含まれる砥粒が常に目立てされている状態となり、結果として、ウエーハの研削加工品質が良くなるからである。
しかし、ウエーハのエッジの形状が角張っている場合に外内研削加工を行うと、研削砥石がウエーハのエッジに当たる際の衝撃によって、ウエーハの外周部にひびが入る可能性が高い。

よって、ウエーハに研削加工を施す場合においては、ウエーハごとにエッジの形状の違いがある場合においても、それぞれのウエーハの加工品質を保ち、ひびが入らないように研削を行い、研削砥石の磨耗量への影響を低減するという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、ウエーハを吸引保持し回転可能な保持テーブルと、ウエーハを研削する研削砥石を備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、ウエーハを撮像する撮像手段と、を少なくとも備え、該保持テーブルの吸着面は回転中心を頂点とする極めて小さな勾配の傾斜を備える円錐面である研削装置によるウエーハの研削方法であって、該撮像手段でウエーハのエッジの形状を撮像する撮像ステップと、撮像されたウエーハのエッジの形状を識別する識別ステップと、該識別ステップの結果に基づいてウエーハの加工条件を設定する加工条件設定ステップと、該加工条件設定ステップで設定された加工条件でウエーハを研削する研削ステップと、を備えることを特徴とする、ウエーハの研削方法である。

前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて前記研削ホイールのウエーハ厚み方向への加工送り速度を小さくするように加工条件を設定すると好ましい。

前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて前記研削ホイールの回転速度を小さくするように加工条件を設定すると好ましい。

前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて前記保持テーブルの回転速度を大きくするように加工条件を設定すると好ましい。

前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、前記研削ホイールがウエーハの中心からウエーハの外周に向かって当たりながら研削するように該研削ホイールの回転方向を設定すると好ましい。

また、上記課題を解決するための本発明は、ウエーハを吸引保持し回転可能な保持テーブルと、ウエーハを研削する研削砥石を備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、を少なくとも備えた研削装置であって、ウエーハのエッジの形状を撮像する撮像手段と、撮像したエッジの形状を識別する識別手段と、を更に備えることを特徴とする研削装置である。

本発明に係るウエーハの研削方法は、撮像手段でウエーハのエッジの形状を撮像する撮像ステップと、撮像されたウエーハのエッジの形状を識別する識別ステップと、識別ステップの結果に基づいてウエーハの加工条件を設定する加工条件設定ステップと、加工条件設定ステップで設定された加工条件でウエーハを研削する研削ステップと、を備えているため、ウエーハのエッジの形状に応じた加工条件でウエーハを研削加工することができるため、研削後のウエーハの加工品質を高品質なものとすることが可能となる。

研削加工において、ウエーハのエッジの形状が丸みを帯びている場合に比べて、ウエーハのエッジの形状が角張っている場合の方が、回転する研削砥石がウエーハのエッジに当接する際に角状のエッジに対して集中的に撃力が加わりやすく、その結果、エッジを起点としたひびが発生しやすくなることを本出願に係る発明の発明者は発見した。そこで、本発明に係るウエーハの研削方法は、識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて研削ホイールのウエーハ厚み方向への加工送り速度を小さくするように加工条件を設定することで、研削時に外内研削加工を採用しつつも、研削ホイールの研削砥石がウエーハのエッジに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジを起点として伸長するウエーハのひびの発生を抑制することができる。

本発明に係るウエーハの研削方法は、識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて研削ホイールの回転速度を小さくするように加工条件を設定することで、研削時に外内研削加工を採用しつつも、研削ホイールの研削砥石がウエーハのエッジに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジを起点として伸長するウエーハのひびの発生を抑制することができる。

識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて保持テーブルの回転速度を大きくするように加工条件を設定することで、単位時間当たりの研削砥石によるウエーハの取り代を少なくすることで、研削時に外内研削加工を採用しつつも、研削ホイールの研削砥石がウエーハのエッジに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジを起点として伸長するウエーハのひびの発生を抑制することができる。

本発明に係るウエーハの研削方法は、識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、研削ホイールがウエーハの中心からウエーハの外周に向かって当たりながら研削するように研削ホイールの回転方向を設定する、すなわち、研削時に内外研削加工を採用することで、研削ホイールの研削砥石がウエーハのエッジに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジを起点として伸長するウエーハのひびの発生を抑制することができる。

本発明に係る研削装置は、ウエーハのエッジの形状を撮像する撮像手段と、撮像したエッジの形状を識別する識別手段と、を備えることで、本発明に係るウエーハの研削方法を実施するのに最適な構成となっており、ウエーハのエッジの形状に応じた加工条件でウエーハを研削加工することができるため、研削後のウエーハの加工品質を高品質なものとすることが可能となる。

研削装置の一例を示す斜視図である。 撮像手段により保持テーブル上のウエーハのエッジを水平方向から撮像している状態を示す斜視図である。 撮像手段により保持テーブル上のウエーハのエッジを鉛直方向から撮像している状態を示す斜視図である。 出力画面上に表示されている二値化処理された撮像画像の一例を示す説明図である。 出力画面上に表示されている二値化処理された撮像画像の一例を示す説明図である。 外内研削加工をウエーハに施している状態を示す断面図である。 内外研削加工をウエーハに施している状態を示す断面図である。

図１に示す研削装置３は、保持テーブル３０によって吸引保持されたウエーハＷに研削加工を施す装置である。研削加工が施され薄化される図１に示すウエーハＷは、例えば、ＳｉＣ等で構成され直径２００ｍｍで厚さが約７００μｍの円形状の光デバイスウエーハであり、ウエーハＷの表面Ｗａには、分割予定ラインによって区画された格子状の領域に多数の光デバイスが形成されている。ウエーハＷの裏面Ｗｂは、研削加工が施される被研削面となり、例えば、ウエーハＷと略同径の図示しない保護テープが貼着されており、保護テープによって保護されている。

研削装置３のベース３Ａ上の前方（−Ｙ方向側）は、ウエーハＷを搬送可能なロボット３３０によって保持テーブル３０に対してウエーハＷの着脱が行われる領域である着脱領域となっており、ベース３Ａ上の後方（＋Ｙ方向側）は、ウエーハＷに対して粗研削を施す粗研削手段３１又はウエーハＷに対して仕上げ研削を施す仕上げ研削手段３２によって保持テーブル３０上に保持されたウエーハＷの研削が行われる領域である研削領域となっている。

ベース３Ａの前方側には、研削前のウエーハＷを収容する第一のカセット３３１及び研削済みのウエーハＷを収容する第二のカセット３３２が配設されている。第一のカセット３３１及び第二のカセット３３２の近傍には、第一のカセット３３１から研削前のウエーハＷを搬出すると共に、研削済みのウエーハＷを第二のカセット３３２に搬入する機能を有するロボット３３０が配設されている。

ロボット３３０は、屈曲自在なアーム部３３０ａの先端にウエーハＷを保持する保持部３３０ｂが設けられた構成となっており、保持部３３０ｂの可動域には、加工前のウエーハＷを所定の位置に位置合わせする位置合わせ手段３３３及び研削済みのウエーハＷを洗浄する洗浄手段３３４が配設されている。洗浄手段３３４は、例えば、枚葉式のスピンナー洗浄装置であり、研削済みのウエーハＷを吸引保持する保持テーブル３３４ａを備えている。

位置合わせ手段３３３の近傍には第一の搬送手段３３５が配設され、洗浄手段３３４の近傍には第二の搬送手段３３６が配設されている。第一の搬送手段３３５は、位置合わせ手段３３３に載置された研削前のウエーハＷを図１に示すいずれかの保持テーブル３０に搬送する機能を有し、第二の搬送手段３３６は、いずれかの保持テーブル３０に保持された研削済みのウエーハＷを洗浄手段３３４に搬送する機能を有する。

ベース３Ａ上の第一の搬送手段３３５の後方側（＋Ｙ方向側）には、ターンテーブル３４が配設されており、ターンテーブル３４の上面には、例えば３つの保持テーブル３０が周方向に等間隔を空けて配設されている。ターンテーブル３４の中心には、ターンテーブル３４を自転させるための図示しない回転軸が配設されており、回転軸を中心としてターンテーブル３４をベース３Ａ上で自転させることができる。そして、ターンテーブル３４の回転によって、いずれかの保持テーブル３０が第一の搬送手段３３５及び第二の搬送手段３３６の近傍に位置付けされる構成となっている。

保持テーブル３０は、ターンテーブル３４によって公転可能に支持されていると共に、保持テーブル３０の底面側に配設され回転軸及びモータ等からなる図示しない回転手段により駆動されて、ターンテーブル３４上で回転可能となっている。保持テーブル３０は、例えば、その外形が円形状のチャックテーブルであり、ポーラス部材等からなりウエーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の露出面である吸着面３００ａに伝達されることで、保持テーブル３０は吸着面３００ａ上でウエーハＷを吸引保持する。例えば、吸着面３００ａは、吸着面３００ａの回転中心を頂点とする極めて小さな勾配の傾斜を備える円錐面になっている。

ベース３Ａ上の後方側（＋Ｙ方向側）には、コラム３Ｂ及びコラム３Ｃが並べて立設されており、コラム３Ｂの−Ｙ方向側の側面には、粗研削手段３１を保持テーブル３０によって保持されたウエーハＷに対して研削送りする第一の研削送り手段３５が配設されており、コラム３Ｃの−Ｙ方向側の側面には、仕上げ研削手段３２を保持テーブル３０によって保持されたウエーハＷに対して研削送りする第二の研削送り手段３６が配設されている。

第一の研削送り手段３５は、垂直方向の軸心を有するボールネジ３５０と、ボールネジ３５０と平行に配設された一対のガイドレール３５１と、ボールネジ３５０に連結されボールネジ３５０を回動させるモータ３５２と、内部のナットがボールネジ３５０に螺合すると共に側部がガイドレール３５１に摺接する昇降部３５３とから構成され、モータ３５２がボールネジ３５０を回転させることに伴い昇降部３５３がガイドレール３５１にガイドされて昇降する構成となっている。昇降部３５３は粗研削手段３１を支持しており、昇降部３５３の昇降によって粗研削手段３１も昇降する。

第二の研削送り手段３６は、垂直方向の軸心を有するボールネジ３６０と、ボールネジ３６０と平行に配設された一対のガイドレール３６１と、ボールネジ３６０に連結されボールネジ３６０を回動させるモータ３６２と、内部のナットがボールネジ３６０に螺合すると共に側部がガイドレール３６１に摺接する図示しない昇降部とから構成され、モータ３６２がボールネジ３６０を回転させることに伴い図示しない昇降部がガイドレール３６１にガイドされて昇降する構成となっている。図示しない昇降部は仕上げ研削手段３２を支持しており、昇降部の昇降によって仕上げ研削手段３２も昇降する。

粗研削手段３１は、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）である回転軸３１０と、回転軸３１０を回転可能に支持するスピンドルハウジング３１１と、回転軸３１０を回転駆動するモータ３１２と、回転軸３１０の下端に着脱可能に接続された研削ホイール３１３とを備える。

例えば、直径が２００ｍｍである研削ホイール３１３の底面には、略直方体形状の複数の粗研削砥石３１３ａが環状に配設されている。粗研削砥石３１３ａは、例えば、ビトリファイドボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。なお、粗研削砥石３１３ａの形状は、環状に一体に形成されているものでもよい。粗研削砥石３１３ａは、例えば、粗研削に用いられる砥石であり、砥石中に含まれる砥粒が比較的大きな砥石である。

例えば、回転軸３１０の内部には、研削水供給源に連通し研削水の通り道となる図示しない流路が、回転軸３１０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して形成されており、流路は研削ホイール３１３の底面において粗研削砥石３１３ａに向かって研削水を噴出できるように開口している。

仕上げ研削手段３２は、粗研削によって仕上げ厚み程度まで薄化されたウエーハＷに対して、ウエーハＷの被研削面である裏面Ｗｂの平坦性を高める仕上げ研削を行うことができる。すなわち、仕上げ研削手段３２は、仕上げ研削砥石３２３ａを備え回転可能に装着した研削ホイール３１３で、粗研削手段３１が研削したウエーハＷの裏面Ｗｂをさらに研削する。仕上げ研削砥石３２３ａ中に含まれる砥粒は、粗研削手段３１の粗研削砥石３１３ａに含まれる砥粒よりも粒径の小さい砥粒である。仕上げ研削手段３２の仕上げ研削砥石３２３ａ以外の構成については、粗研削手段３１の構成と同様となっている。

加工位置まで降下した状態の粗研削手段３１及び仕上げ研削手段３２にそれぞれ隣接する位置には、例えば、ウエーハＷの厚みを接触式にて測定する一対のハイトゲージ３８Ａと一対のハイトゲージ３８Ｂとがそれぞれ配設されている。一対のハイトゲージ３８Ａと一対のハイトゲージ３８Ｂとは、同一の構造を備えているため、以下に、一対のハイトゲージ３８Ａについてのみ説明する。一対のハイトゲージ３８Ａは、保持テーブル３０の吸着面３００ａの高さ位置測定用の第１のハイトゲージ３８１と、ウエーハＷの裏面Ｗｂの高さ位置測定用の第２のハイトゲージ３８２とを備えており、第１のハイトゲージ３８１及び第２のハイトゲージ３８２は、その先端に、上下方向に昇降し各測定面に接触するコンタクトを備えている。第１のハイトゲージ３８１により、基準面となる枠体３０１の上面の高さ位置が検出され、第２のハイトゲージ３８２により、研削されるウエーハＷの裏面Ｗｂの高さ位置が検出され、両者の検出値の差を算出することで、ウエーハＷの厚みを研削中に随時測定することができる。

例えば、ベース３Ａ上のターンテーブル３４の外側の位置には、ウエーハＷのエッジＷｄを撮影可能な撮像手段３９が配設されている。撮像手段３９は、例えば、ウエーハＷに光を照射する光照射部３９ａと、ウエーハＷからの反射光を捕らえる光学系および反射光に対応した電気信号を出力する撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されたカメラ３９ｂとを備えており、上下動可能となっている。なお、撮像手段３９の配設位置は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、位置合わせ手段３３３の近傍に撮像手段３９を配設し、位置合わせ手段３３３上に搬送されたウエーハＷのエッジＷｄを撮像手段３９が撮像できるようにしてもよい。例えば、光照射部３９ａの光軸は、水平面に対して平行になっている。

研削装置３は、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子で構成され装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。制御手段９は、図示しない配線によって、保持テーブル３０、第一の研削送り手段３５及び粗研削手段３１等に接続されており、制御手段９の制御の下で、保持テーブル３０の回転速度の設定及び回転方向の設定、第一の研削送り手段３５による粗研削手段３１の研削送り速度の設定、及び粗研削手段３１による研削ホイール３１３の回転速度の設定及び回転方向の設定等が行われる。

例えば、撮像手段３９には、撮像したウエーハＷのエッジＷｄの形状を識別する識別手段８が接続されており、識別手段８には撮像手段３９から撮像画像についての情報が送信されてくる。識別手段８は、例えば、撮像手段３９により形成された画像に対して適宜の画像処理を施す画像処理部８０と、画像処理部８０で処理された処理画像からウエーハＷの外周縁（エッジＷｄ）の形状を識別するエッジ識別部８１とを備えている。

以下に、本発明に係る研削装置３を用いて、ウエーハＷを研削する方法について説明する。

（１）撮像ステップ
まず、＋Ｚ軸方向から見て反時計回り方向にターンテーブル３４を自転させることで、ウエーハが載置されていない状態の保持テーブル３０が公転し、保持テーブル３０が第一の搬送手段３３５の近傍まで移動する。ロボット３３０が第一のカセット３３１から一枚のウエーハＷを引き出し、ウエーハＷを位置合わせ手段３３３に移動させる。次いで、位置合わせ手段３３３においてウエーハＷが所定の位置に位置決めされた後、第一の搬送手段３３５が、位置合わせ手段３３３上のウエーハＷを保持テーブル３０に移動させる。そして、保持テーブル３０の中心とウエーハＷの中心とが略合致するように、ウエーハＷが裏面Ｗｂを上側にして吸着面３００ａ上に載置され、図示しない吸引源が駆動されることで保持テーブル３０がウエーハＷを吸引保持する。

例えば、＋Ｚ軸方向から見て反時計回り方向にターンテーブル３４が自転することで、ウエーハＷを保持した保持テーブル３０が公転し、研削領域内の撮像手段３９の近傍まで移動して、撮像手段３９の撮像領域内にウエーハＷのエッジＷｄの一部が収まるようにウエーハＷが所定の位置付けられる。次いで、図２に示す撮像手段３９によりウエーハＷのエッジＷｄの形状を撮像する。例えば、撮像手段３９のカメラ３９ｂの撮像素子は、２次元的に配列された複数の画素（例えば、１６００×１２００）を有しており、保持テーブル３０の吸着面３００ａ上に保持されたウエーハＷのエッジＷｄに対して水平面方向から光照射部３９ａにより光を照射し、ウエーハＷのエッジＷｄからの反射光がカメラ３９ｂの撮像素子に結像することで、撮像手段３９によりウエーハＷのエッジＷｄが写った撮像画像が形成される。

なお、撮像ステップは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、ウエーハＷを保持テーブル３０上に垂直に立たせた状態で、撮像手段３９によってウエーハＷのエッジＷｄを撮像するものとしてもよい。この場合においては、まず、保持テーブル３０の吸着面３００ａ上に、図３に示すウエーハ固定用治具Ｂを載置する。ウエーハ固定用治具Ｂは、例えば、エンプラ樹脂等を矩形の平板状に形成したものであり、その上面Ｂａには、スリット状のウエーハ固定溝が形成されている。そして、ウエーハＷの外周部分の一部をこのウエーハ固定溝に差し込むことで、ウエーハＷを保持テーブル３０上に垂直に立たせた状態とする。次いで、光照射部３９ａの光軸が水平面に対して垂直になるように配設された撮像手段３９を、ウエーハＷのエッジＷｄの上方に位置付け、鉛直方向から光照射部３９ａによりウエーハＷのエッジＷｄに光を照射し、カメラ３９ｂにより撮像データを取得する。

（２）識別ステップ
撮像手段３９は、ウエーハＷのエッジＷｄの撮像画像データを識別手段８の画像処理部８０に対して転送する。画像処理部８０は、送られてきた撮像画像に対して、例えば、エッジＷｄを強調する鮮鋭化フィルタ（例えば、ラプラシアンフィルタ）を用いたフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の処理画像にさらに二値化処理を行う。二値化処理は、例えば、１画素の輝度が０〜２５５により表示されている撮像画像を、スライスレベルより輝度値の小さい画素を０とし、スライスレベルより輝度値の大きい画素を２５５として、図４に示す二値化画像Ｇ１に変換する。

二値化処理後の二値化画像Ｇ１についてのデータは、画像処理部８０からエッジ識別部８１へと送られ、エッジ識別部８１は、図４に示すように、例えば解像度１６００×１２００の仮想的な出力画面Ｂ上に、ウエーハＷのエッジＷｄの形状を示す二値化画像Ｇ１を表示する。出力画面Ｂ上に表示された二値化画像Ｇ１において、ウエーハＷは、スライスレベル未満の輝度値を有する画素の集合として黒色で表示される。次いで、エッジ識別部８１によって出力画面Ｂ上にＹ軸Ｚ軸直交座標系が表示され、エッジ識別部８１が、二値化画像Ｇ１中における白い画素と黒い画素との境界の各座標（ｙ，ｚ）を検出していく。そして、エッジ識別部８１は各座標（ｙ，ｚ）の変位を計測することで、ウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っているか丸みを帯びているかを識別する。すなわち、図４に示すように二値化画像Ｇ１において、ウエーハＷの裏面Ｗｂ及び表面Ｗａについては、各ｚ座標のＺ軸方向における位置が同一であるため、両面共に平面であると識別されるが、ウエーハＷのエッジＷｄ部分については、各ｙ座標のＹ軸方向における位置が変化しておりＺ軸方向に向かって直線状に並んでいないので、エッジ識別部８１はウエーハＷのエッジＷｄの形状が丸みを帯びていると識別する。

例えば、二値化処理後の二値化画像Ｇ２についてのデータが画像処理部８０からエッジ識別部８１へと送られ、エッジ識別部８１が、図５に示すように、解像度１６００×１２００の仮想的な出力画面Ｂ上に、ウエーハＷのエッジＷｄの形状を示す二値化画像Ｇ２を表示する場合、エッジ識別部８１は、各座標（ｙ，ｚ）の変位を計測することで、ウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っていると識別する。すなわち、図５に示すように二値化画像Ｇ２において、裏面Ｗｂ及び表面Ｗａについては、各ｚ座標のＺ軸方向における位置が同一であるため、両面共に平面であると識別される。また、エッジＷｄ部分については、各ｙ座標のＹ軸方向における位置が同一でありＺ軸方向に向かって直線状に並んでいるため、エッジ識別部８１はウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っていると識別する。

上記のように識別ステップが実施された後、例えば、＋Ｚ軸方向から見て反時計回り方向にターンテーブル３４が自転することで、ウエーハＷを保持した保持テーブル３０が公転し、研削領域内の粗研削手段３１の下まで移動して、粗研削手段３１に備える研削ホイール３１３と保持テーブル３０に保持されたウエーハＷとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、図６に示すように、研削ホイール３１３の回転中心が保持テーブル３０の回転中心に対して所定の距離だけ−Ｘ方向にずれ、粗研削砥石３１３ａの回転軌道が保持テーブル３０の回転中心を通るように行われる。

図６に示すように、保持テーブル３０の底面側とターンテーブル３４の上面側との間には、図示しないベアリング等を有し保持テーブル３０を回転可能に支持する支持ユニット３７が配設されている。例えば、支持ユニット３７は、１つの保持テーブル３０の底面における周方向に一定の間隔をおいて複数（例えば、周方向に１２０度間隔で３つ）配設されている。

支持ユニット３７は、保持テーブル３０の吸着面３００ａの傾きを調節する機能を備えている。支持ユニット３７は、例えば、上部に図示しないベアリングを備え内部に雌ねじが形成されている支持柱３７０と、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を備え支持柱３７０の雌ねじと螺合する雄ねじを上端側に備える回転軸３７１と、回転軸３７１の下端側に連結されたモータ３７２とを備え、モータ３７２が回転軸３７１を回動させることで、これに伴い回転軸３７１がＺ軸方向に所定距離だけ往復移動し、保持テーブル３０の吸着面３００ａの水平面に対する傾きを調節することができる。吸着面３００ａは、粗研削砥石３１３ａの下面である研削面に対して平行になるように調整される。
また、吸着面３００ａに吸引保持されるウエーハＷは、吸着面３００ａの形状に沿って緩傾斜の円錐状になっている。

（３−１）加工条件設定ステップの実施形態１
次いで、（２）識別ステップの結果に基づいてウエーハＷの加工条件を設定する加工条件設定ステップを実施する。エッジ識別部８１によりウエーハＷのエッジＷｄの形状が図５に示すように角張っていると判断され、エッジ識別部８１から研削加工を施すべきウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っている旨の情報が制御手段９に対して送信されると、制御手段９が、ウエーハＷの加工条件を設定する。本実施形態１においては、例えば、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて、研削ホイール３１３のウエーハ厚み方向（Ｚ軸方向）への加工送り速度を小さくするように加工条件を設定する。

すなわち、例えば加工条件は以下のように設定される。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって４．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工
なお、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハに対する加工条件は以下に示す通りである。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工

（４）研削ステップ
加工条件が設定された後、図６に示す回転軸３１０が回転駆動されるのに伴って研削ホイール３１３が回転する。また、粗研削手段３１が第一の研削送り手段３５により−Ｚ方向へと送られ、回転する研削ホイール３１３の粗研削砥石３１３ａがウエーハＷの裏面Ｗｂに当接することで上記加工条件による粗研削加工が行われる。また、粗研削砥石３１３ａが、ウエーハＷの外周縁であるエッジＷｄ側から切り込み、ウエーハＷの中心部でウエーハＷから離脱するように研削を行っていく。粗研削中は、保持テーブル３０が回転することに伴って吸着面３００ａ上に保持されたウエーハＷも回転するので、粗研削砥石３１３ａがウエーハＷの裏面Ｗｂの全面の粗研削加工を行う。また、研削水が回転軸３１０内部の流路を通して粗研削砥石３１３ａとウエーハＷとの接触部位に対して供給されて、粗研削砥石３１３ａとウエーハＷの裏面Ｗｂとの接触部位を冷却・洗浄する。

粗研削加工中において、ウエーハＷの厚さは図１に示す一対のハイトゲージ３８Ａにより随時測定されており、ウエーハＷが厚さ約７００μｍから例えば厚さ約１００μｍ付近まで研削されると、一枚のウエーハＷの粗研削が完了する。

本発明に係るウエーハの研削方法は、撮像手段３９でウエーハＷのエッジＷｄの形状を撮像する撮像ステップと、撮像されたウエーハＷのエッジＷｄの形状を識別する識別ステップと、識別ステップの結果に基づいてウエーハＷの加工条件を設定する加工条件設定ステップと、加工条件設定ステップで設定された加工条件でウエーハＷを研削する研削ステップと、を備えているため、ウエーハＷのエッジＷｄの形状に応じた加工条件でウエーハＷを研削加工することができるため、粗研削後のウエーハＷには、ウエーハＷのエッジＷｄを起点として伸長するひび等が発生しておらず、粗研削後のウエーハＷの加工品質を高品質なものとすることが可能となる。

また、本実施形態１では、識別ステップでウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて研削ホイール３１３のウエーハ厚み方向への加工送り速度を小さくするように加工条件を設定することで、研削時に外内研削加工を採用し外内研削加工の利点を得つつも、研削ホイール３１３の研削砥石３１３ａがウエーハＷのエッジＷｄに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジＷｄを起点として伸長するウエーハＷのひびの発生を抑制することができる。

本発明に係る研削装置３は、ウエーハＷのエッジＷｄの形状を撮像する撮像手段３９と、撮像したエッジＷｄの形状を識別する識別手段８と、を備えることで、本発明に係るウエーハの研削方法を実施するのに最適な構成となっており、ウエーハＷのエッジＷｄの形状に応じた加工条件でウエーハＷを研削加工することができるため、例えば、粗研削後のウエーハＷの加工品質を高品質なものとすることが可能となる。

粗研削により仕上げ厚さの手前まで研削されたウエーハＷは、仕上げ研削で仕上げ厚さまで研削される。図１に示すターンテーブル３４が＋Ｚ方向から見て反時計回り方向に自転することで、粗研削後のウエーハＷを保持する保持テーブル３０が公転し、保持テーブル３０が仕上げ研削手段３２の下方まで移動する。仕上げ研削手段３２に備える研削ホイール３１３とウエーハＷとの位置合わせが行われた後、仕上げ研削手段３２が第二の研削送り手段３６により−Ｚ方向へと送られ、回転する研削ホイール３１３の仕上げ研削砥石３２３ａがウエーハＷの裏面Ｗｂに当接することで仕上げ研削加工が行われる。仕上げ研削中は、保持テーブル３０が回転することに伴って吸着面３００ａ上に保持されたウエーハＷも回転するので、仕上げ研削砥石３２３ａがウエーハＷの裏面Ｗｂの全面の仕上げ研削加工を行う。なお、仕上げ研削加工も、ウエーハＷの裏面Ｗｂと仕上げ研削砥石３２３ａの研削面とが平行になるように調整された状態で行われる。また、研削水が回転軸３１０内部の流路を通して仕上げ研削砥石３２３ａとウエーハＷとの接触部位に対して供給して、仕上げ研削砥石３２３ａとウエーハＷの裏面Ｗｂとの接触部位を冷却・洗浄する。

仕上げ研削加工中において、ウエーハＷの厚さは一対のハイトゲージ３８Ｂにより随時測定されており、ウエーハＷの裏面Ｗｂの平坦性が高められつつウエーハＷが仕上げ厚さまで研削されると、仕上げ研削が完了する。

（３−２）加工条件設定ステップの実施形態２
（２）識別ステップの結果に基づいてウエーハＷの加工条件を設定する加工条件設定ステップは、例えば以下のように実施されてもよい。エッジ識別部８１から研削加工を施すべきウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っている旨の情報が制御手段９に対して送信されると、制御手段９が、ウエーハＷの加工条件を設定する。本実施形態２においては、例えば、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて、研削ホイール３１３の回転速度を小さくするように加工条件を設定する。

すなわち、例えば加工条件は以下のように設定される。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４０００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工
なお、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハに対する加工条件は以下に示す通りである。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工

次いで、実施形態１の加工条件設定ステップ後に実施した（４）研削ステップと同様に、本加工条件で研削ステップを実施し、ウエーハＷが厚さ約７００μｍから例えば厚さ約１００μｍ付近まで研削されると、一枚のウエーハＷの粗研削が完了する。

本実施形態２では、識別ステップでウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて、研削ホイール３１３の回転速度を小さくするように加工条件を設定することで、研削時に外内研削加工を採用し外内研削加工の利点を得つつも、研削ホイール３１３の研削砥石３１３ａがウエーハＷのエッジＷｄに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジＷｄを起点として伸長するウエーハＷのひびの発生を抑制することができる。

（３−３）加工条件設定ステップの実施形態３
（２）識別ステップの結果に基づいてウエーハＷの加工条件を設定する加工条件設定ステップは、例えば以下のように実施されてもよい。エッジ識別部８１から研削加工を施すべきウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っている旨の情報が制御手段９に対して送信されると、制御手段９が、ウエーハＷの加工条件を設定する。本実施形態３においては、例えば、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハに対する研削を行う場合に比べて保持テーブル３０の回転速度を大きくするように加工条件を設定する。

すなわち、例えば加工条件は以下のように設定される。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に３００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工
なお、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハに対する加工条件は以下に示す通りである。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工

次いで、実施形態１の加工条件設定ステップ後に実施した（４）研削ステップと同様に、本加工条件で研削ステップを実施し、ウエーハＷが厚さ約７００μｍから例えば厚さ約１００μｍ付近まで研削されると、一枚のウエーハＷの粗研削が完了する。

本実施形態３においては、識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて保持テーブルの回転速度を大きくするように加工条件を設定することで、単位時間当たりの研削砥石３１３ａによるウエーハＷの取り代を少なくすることで、研削時に外内研削加工を採用し外内研削加工の利点を得つつも、研削ホイール３１３の研削砥石３１３ａがウエーハＷのエッジＷｄに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジＷｄを起点として伸長するウエーハＷのひびの発生を抑制することができる。

（３−４）加工条件設定ステップの実施形態４
（２）識別ステップの結果に基づいてウエーハＷの加工条件を設定する加工条件設定ステップは、例えば以下のように実施されてもよい。エッジ識別部８１から研削加工を施すべきウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っている旨の情報が制御手段９に対して送信されると、制御手段９が、ウエーハＷの加工条件を設定する。本実施形態４においては、研削ホイール３１３がウエーハＷの中心からウエーハＷの外周に向かって当たりながら研削するように研削ホイール３１３の回転方向を設定する。

すなわち、上記研削加工は、例えば以下の加工条件で行われるように設定される。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：内外研削加工
なお、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハに対する加工条件は以下に示す通りである。
研削ホイール回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に４８００ｒｐｍ
研削送り速度 ：−Ｚ方向に向かって６．０μｍ／秒
保持テーブル回転速度 ：＋Ｚ方向から見て反時計周り方向に２００ｒｐｍ
加工方法 ：外内研削加工

次いで、実施形態１の加工条件設定ステップ後に実施した（４）研削ステップと同様に、本加工条件で研削ステップを実施し、図７に示すように、粗研削砥石３１３ａをウエーハＷの回転中心からウエーハＷに切り込ませ、粗研削砥石３１３ａがエッジＷｄでウエーハＷから離脱するようにウエーハＷの外周に向けて研削させていく。そして、ウエーハＷが厚さ約７００μｍから例えば厚さ約１００μｍ付近まで研削されると、一枚のウエーハＷの粗研削が完了する。

本実施形態４では、識別ステップでウエーハＷのエッジＷｄの形状が角張っていると判断された場合、加工条件設定ステップにおいて、研削ホイール３１３ａがウエーハＷの中心からウエーハＷの外周に向かって当たりながら研削するように研削ホイール３１３の回転方向を設定する、すなわち、研削時に内外研削加工を採用することで、研削ホイール３１３の粗研削砥石３１３ａがウエーハＷのエッジＷｄに当接する際の衝撃を和らげることができ、エッジＷｄを起点として伸長するウエーハＷのひびの発生を抑制することができる。

なお、本発明に係るウエーハの研削方法は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研削装置３の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

Ｗ：ウエーハ Ｗａ：ウエーハの表面 Ｗｂ：ウエーハの裏面
３：研削装置 ３Ａ：ベース ３Ｂ、３Ｃ：コラム
３０：保持テーブル ３００：吸着部 ３００ａ：吸着面 ３０１：枠体
３１：粗研削手段 ３１０：回転軸 ３１１：スピンドルハウジング ３１２：モータ
３１３：研削ホイール ３１３ａ：粗研削砥石
３２：仕上げ研削手段 ３２３ａ：仕上げ研削砥石
３３０：ロボット ３３０ａ：アーム部 ３３０ｂ：保持部
３３１：第一のカセット ３３２：第二のカセット ３３３：位置合わせ手段
３３４：洗浄手段 ３３４ａ：洗浄テーブル
３３５：第一の搬送手段 ３３６：第二の搬送手段 ３４：ターンテーブル
３５：第一の研削送り手段 ３５０：ボールネジ ３５１：ガイドレール ３５２：モータ ３５３：昇降部
３６：第二の研削送り手段 ３６０：ボールネジ ３６１：ガイドレール ３６２：モータ
３７：支持ユニット ３７０：支持柱 ３７１：回転軸 ３７２：モータ
３８Ａ、３８Ｂ：一対のハイトゲージ ３８１：第１のハイトゲージ ３８２：第２のハイトゲージ
３９：撮像手段 ３９ａ：光照射部 ３９ｂ：カメラ
８：識別手段 ８０：画像処理部 ８１：エッジ識別部
９：制御手段
Ｂ：ウエーハ固定用治具 Ｂａ：ウエーハ固定用治具の上面

Claims (6)

1. ウエーハを吸引保持し回転可能な保持テーブルと、ウエーハを研削する研削砥石を備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、ウエーハを撮像する撮像手段と、を少なくとも備え、該保持テーブルの吸着面は回転中心を頂点とする極めて小さな勾配の傾斜を備える円錐面である研削装置によるウエーハの研削方法であって、
   該撮像手段でウエーハのエッジの形状を撮像する撮像ステップと、
   撮像されたウエーハのエッジの形状を識別する識別ステップと、
   該識別ステップの結果に基づいてウエーハの加工条件を設定する加工条件設定ステップと、
   該加工条件設定ステップで設定された加工条件でウエーハを研削する研削ステップと、を備えることを特徴とする、ウエーハの研削方法。
2. 前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて前記研削ホイールのウエーハ厚み方向への加工送り速度を小さくするように加工条件を設定することを特徴とする、請求項１に記載のウエーハの研削方法。
3. 前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて前記研削ホイールの回転速度を小さくするように加工条件を設定することを特徴とする、請求項１に記載のウエーハの研削方法。
4. 前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、エッジの形状が丸みを帯びているウエーハを研削する場合に比べて前記保持テーブルの回転速度を大きくするように加工条件を設定することを特徴とする、請求項１に記載のウエーハの研削方法。
5. 前記識別ステップでウエーハのエッジの形状が角張っていると判断された場合、前記加工条件設定ステップにおいて、前記研削ホイールがウエーハの中心からウエーハの外周に向かって当たりながら研削するように該研削ホイールの回転方向を設定することを特徴とする、請求項１に記載のウエーハの研削方法。
6. ウエーハを吸引保持し回転可能な保持テーブルと、ウエーハを研削する研削砥石を備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、を少なくとも備えた研削装置であって、
   ウエーハのエッジの形状を撮像する撮像手段と、
   撮像したエッジの形状を識別する識別手段と、を更に備えることを特徴とする研削装置。

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