JP2022066282A - 面取り装置及び面取り方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上面層側にテラス形状を形成する加工においても、基板表層部の割れや酸化被膜層及び接着層の剥離等を無くし、低ダメージ加工を実現する。【解決手段】被加工材Ｗの端面を研削する面取り装置において、研削ユニット５０Ｂのスピンドル１０６に嵌合して固定された振動フランジ２２と、外周の下面に砥石２４が設けられ、振動フランジ２２へ嵌合された砥石ホイール１０８と、振動フランジ２２の外周側で砥石２４の上面より下側となる砥石ホイール１０８の底面側に設置され、半径方向に超音波振動する圧電素子２１と、を備え、砥石２４に圧電素子２１による超音波振動を与えながら半径方向に切り込んで被加工材Ｗの端面にテラスを形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体基板として、貼り合わせウェーハや成膜層付ウェーハの上面層側の外周部に不可避に残存する未接着部を除去する処理、すなわちテラス形状を形成する加工を行うのに好適な面取り装置及び面取り方法に関する。

素子の高速化や低消費電力等の利点を有することから、貼り合わせウェーハとして、酸化膜（絶縁膜）が形成された一枚のシリコンウェーハに、もう一枚のシリコンウェーハを貼り合わせ、この貼り合わせたシリコンウェーハの一方を研削・研磨してＳＯＩ層を形成したもの、シリコンウェーハの内部に酸素イオンを打ち込んだのち、高温アニールを行うことによって、シリコンウェーハの内部に埋め込み酸化膜を形成し、該酸化膜の上部をＳＯＩ層としたもの、ＳＯＩ層側となるシリコンウェーハ（活性層側ウェーハ）の表層部に、水素イオン等を打ち込んでイオン注入層を形成したのち、支持基板用のシリコンウェーハと貼り合わせたもの、などが知られている。

また、ウェーハ上に回路の素材となる酸化シリコンやアルミニウムなどの薄膜を形成する方法としては、イオンをアルミニウムなどの金属にぶつけて分子や原子をはがし、ウェーハ上に堆積させるスパッタ法、銅配線を成膜する電気メッキ法、ウェーハの表面に特殊なガスを供給して化学反応を起こし、そこで生成された分子の層を膜とするＣＶＤ法、ウェーハを加熱することで表面に酸化シリコンの膜を形成する熱酸化、などが知られている。

貼り合わせウェーハや成膜層付ウェーハを製造する場合、剥離・離脱によるパーティクルの発生を防ぐため、貼り合わせウェーハの外周部に不可避に残存する未接着部を除去する処理、すなわちテラス部形成処理が必要とされている。つまり、２種以上の異なる材料特性を有する一体物ウェーハ（物理的に貼り合わせや結晶成長品）のエッジ近辺の結晶不安定領域、または形状ダレ等デバイス特性を低下させる要因となる部分を面取り機にて除去加工が行われている。

そこで、面取り部におけるキズの発生や面取り形状の崩れなしに、活性層側ウェーハのテラス部品質を改善した貼り合わせウェーハを安価に得るため、貼り合わせ強化熱処理後、平面研磨またはエッチングにより活性層側ウェーハを薄膜化し、支持基板ウェーハに対し、鏡面面取り加工とテラス加工を行うことが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。

また、半導体装置や電子部品等の素材となるウェーハや、様々な形状の脆性材料の板状体、例えば、サファイヤ、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＬＴ（タンタル酸リチウム）、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）等の化合物半導体、酸化物の板状体でのウェーハは、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行われる。

さらに、脆性材料の板状体（ワーク）に対しても、割れや欠けを生じさせることなく、高精度の面取り加工を可能にし、高精度の仕上げ加工を可能にするため、板状体に超音波振動を与えて面取り加工を行うことが知られ、例えば、特許文献２に記載されている。

特開２０１０－１３５６６２号公報 特開２０１５－１７４１８０号公報

上記従来技術において、特許文献１に記載のものでは、活性層側ウェーハを薄膜化した支持基板ウェーハには良いが、２種以上の異なる材料特性を有する一体物ウェーハ（物理的に貼り合わせや結晶成長品）のエッジ近辺の結晶不安定領域、または形状ダレ等でデバイス特性を低下させる要因となる部分には適用が困難である。

そこで、ウェーハに超音波振動を与えて加工を行うことが良いが、単に、特許文献２に記載のように行っただけでは、十分ではない。

ウェーハの水平方向、いわゆるＹ切り込み（半径方向送り）では、ワークを砥石回転状態でインフィードさせると割れる恐れがあった。特に、ＬＴ＋Ｓｉの貼り合わせの場合、ＬＴが透明のため、それぞれのウェーハ直径が同じでも貼り合わせがずれ、アライメントのためにＬＴとＳｉの外周部を研削すると、形状が維持できず、研削中にウェーハが割れることが多かった。また、一方の研削抵抗が大きく、砥石接触範囲が少ないので砥石先端に応力集中しやすく、形状が崩れ易く、接線抵抗によって貼り合わせが剥がれ易かった。

さらに、連続的に研削を行う、例えばスルーフフィード研削するには加工能率が低く、先端部における垂直方向のクーラントが流入及び流出しなく、スラッジがたまり易いため、先端に異常摩耗を生じ、砥石寿命が低下するものであった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、特に、Ｙ切り込みによるテラス形状を形成する加工においても、加工能率が良く、そのうえ基板表層部の割れや接合バッファー層の剥離等を無くし、低ダメージ加工とすることにある。また、低ダメージ加工によって砥石切れ味を要因とする研削性能の維持、あるいは砥石形状の精度維持を図ることにある。

上記目的を達するため、本発明は、以下の構成を有する。

［１］ 脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り装置において、圧電素子を内蔵した振動フランジの外周に嵌合された砥石ホイールと、上記砥石ホイールの外周側に設けられた砥石と、を備え、上記砥石は上記外周部において、一方から他方へと向かう厚み方向に沿って径が大きくなるテーパ部が形成され、上記圧電素子は、その少なくとも一部が、上記砥石と上記板状体との接触位置（加工点）より、上記一方の側となるように配置され、上記砥石に上記一方の側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、上記テーパ部において、上記加工点が上記他方の側に近付く程、上記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、上記板状体の端面にテラスを形成することを特徴とする面取り装置。
［２］ 脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り方法であって、砥石には上記外周部において、一方から他方へと向かう厚み方向に沿って径が大きくなるテーパ部が形成され、上記砥石と被加工材との接触位置（加工点）より少なくとも一部が上記一方の側となるように配置された圧電素子により、上記一方の側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、上記テーパ部において、上記加工点が上記他方の側に近付く程、上記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、上記板状体の端面にテラスを形成することを特徴とする面取り方法。
［３］ 上層と中間層と下基板とで構成されたウェーハに、外周部において、一方から他方へと向かう厚み方向に沿って径が大きくなるテーパ部が形成された砥石によって、テラス形状を形成する面取り方法であって、上記砥石と上記ウェーハとの接触位置（加工点）より少なくとも一部が上記一方の側となるように配置され、Ｙ方向に超音波振動する圧電素子により、上記砥石に上記一方の側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、上記テーパ部において、上記加工点が上記他方の側に近付く程、上記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、上記上層と上記中間層と上記下基板とを共に除去加工して上記ウェーハの端面にテラスを形成することを特徴とする面取り方法。

本発明の他の構成は以下のとおりである。

［１］ 脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り装置において、圧電素子を内蔵した振動フランジの外周に嵌合された砥石ホイールと、上記砥石ホイールの外周側に設けられた砥石と、を備え、上記砥石は上記外周部において、上側の径が下側よりも大きくなったテーパ部が形成され、上記圧電素子が、上記砥石と上記板状体との接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置され、上記砥石に下側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、上記テーパ部において、上記加工点が上記板状体の上面に近付く程、上記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、上記板状体の端面にテラスを形成することを特徴とする面取り装置。
［２］ 上記テーパ部は水平平面から９０°以上１５０°以内のテーパとされたことを特徴とする［１］に記載の面取り装置。
［３］ 上記砥石は上記砥石ホイールの円周方向に複数に分割されて配置され、分割された個々の間に研削屑を排出する排出孔が設けられたことを特徴とする［１］又は［２］に記載の面取り装置。
［４］ 脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り方法であって、砥石と被加工材との接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置された圧電素子により、上記外周部において、上側の径が下側よりも大きくなったテーパ部が形成された上記砥石に下側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、上記テーパ部において、上記加工点が上記板状体の上面に近付く程、上記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、上記板状体の端面にテラスを形成することを特徴とする面取り方法。
［５］ 上層と中間層と下基板とで構成されたウェーハに砥石によってテラス形状を形成する面取り方法であって、上記砥石と上記ウェーハとの接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置され、Ｙ方向に超音波振動する圧電素子により、外周部において、上側の径が下側よりも大きくなったテーパ部が形成された上記砥石に下側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、上記テーパ部において、上記加工点が上記ウェーハの上面に近付く程、上記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、上記上層と上記中間層と上記下基板とを共に除去加工して上記ウェーハの端面にテラスを形成することを特徴とする面取り方法。

また、本発明の他の構成は、脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り装置において、圧電素子を内蔵した振動フランジの外周に嵌合された砥石ホイールと、前記砥石ホイールの外周側に設けられた砥石と、を備え、前記圧電素子は、前記砥石と前記板状体との接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置され、前記砥石に下側からＹ方向に超音波振動を伝搬させ、前記加工点が前記板状体の上面に近付く程、前記超音波振動による振幅が大きくなるように前記外周部を加工するものである。

さらに、上記において、前記砥石は前記外周部において、上側の径が下側よりも大きくなったテーパ部が形成されたことが望ましい。

さらに、上記において、前記テーパ部は水平平面から９０°以上１５０°以内のテーパとされたことが望ましい。

さらに、上記において、前記砥石は前記砥石ホイールの円周方向に複数に分割されて配置され、分割された個々の間に研削屑を排出する排出孔が設けられたことが望ましい。

さらに、上記において、前記砥石ホイールは前記振動フランジへテーパ嵌合されたものであってもよい。

さらに、上記において、前記圧電素子はスピンドルに設けられたスリップリングを介して駆動するための電源と接続されてもよい。

また、本発明は、脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り方法であって、砥石と被加工材との接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置された圧電素子により、前記砥石に下側からＹ方向に超音波振動を伝搬させ、前記加工点が前記板状体の上面に近付く程、前記超音波振動による振幅が大きくなるように前記外周部を加工するものである。

また、本発明は、上層と中間層と下基板とで構成されたウェーハに砥石によってテラス形状を形成する面取り方法であって、前記砥石と前記ウェーハとの接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置され、Ｙ方向に超音波振動する圧電素子を用い、前記加工点が前記ウェーハの上面に近付く程、前記超音波振動による振幅が大きくなるようにし、前記上層と前記中間層と前記下基板とを共に除去加工して前記ウェーハの端面にテラスを形成するものである。

また、上記の方法において、外周部に上側が大きく下側が小さくなったテーパ部が形成された砥石に超音波振動を与えながら前記テラス形状を形成してもよい。

さらに、上記の方法において、前記テラス形状を形成する前に前記上層を薄膜化してもよい。

本発明によれば、研削ユニットのスピンドルに振動フランジを固定し、砥石の上面より下側からＹ方向に超音波振動を与えながら被加工材（一体物ウェーハ）の端面にテラスを形成するので、被加工材（一体物ウェーハ）の上面側では超音波振動による振幅が大きくなり、それによりクーラントの流入及び流出が促進され、研削面の洗浄、研削屑の排出を促進し、加工品質が向上する。したがって、加工能率が良く、そのうえ表層部の割れや接着層の剥離等を無くし、低ダメージ加工を実現できる。

本発明の一実施形態に係る主要部を示す正面図 図１における要部の拡大図（一部断面図） 本発明の一実施形態に係る主要部を上側から見た平面図 本発明の一実施形態に係る砥石ホイールの垂直断面図及び砥石ホイールを下面側から見た平面図 本発明の一実施形態に係るＹ切り込みの手順を示す説明図 本発明の一実施形態に係るＹ切り込みの手順を示す説明図 本発明の一実施形態に係るＹ切り込みの手順を示す説明図 本発明の一実施形態に係るＹ切り込みの手順を示す説明図 本発明の一実施形態に係るＹ切り込みの手順を示す説明図

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る面取り装置の主要部を示す正面図、図２は、図１における要部の拡大図（一部断面図）、図３は主要部を上側から見た平面図であり、図４は、砥石ホイール１０８の垂直断面図及び砥石ホイールを下面側から見た平面図である。

面取り装置５０は、超音波振動を利用して、ウェーハや様々な形状の脆性材料の板状体（ワーク）、例えば、サファイヤ、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＬＴ（タンタル酸リチウム）等の化合物半導体、酸化物のワークの外周部の面取り加工を行う装置である。ただし、必ずしも脆性材料の板状体に限らず、任意材料の板状体の外周部の面取り加工を行うことも可能である。以下において、面取り加工を行うワークをウェーハであるものとして説明する。

図に示すように面取り装置５０は、ウェーハ送りユニット５０Ａと研削ユニット５０Ｂとから構成される。ウェーハ送りユニット５０Ａに水平に配設されたベースプレート５１上には、一対のＹ軸ガイドレール５２、５２が所定の間隔をもって敷設される。この一対のＹ軸ガイドレール５２、５２上にはＹ軸リニアガイド５４、５４、…を介してＹ軸テーブル５６がスライド自在に支持される。

Ｙ軸テーブル５６の下面にはナット部材５８が固着されており、ナット部材５８にはＹ軸ボールネジ６０が螺合される。Ｙ軸ボールネジ６０は、一対のＹ軸ガイドレール５２、５２の間において、その両端部がベースプレート５１上に配設された軸受部材６２、６２に回動自在に支持されており、その一端にＹ軸モータ６４が連結される。

Ｙ軸モータ６４を駆動することによりＹ軸ボールネジ６０が回動し、ナット部材５８を介してＹ軸テーブル５６がＹ軸ガイドレール５２、５２に沿って水平方向（Ｙ軸方向）にスライド移動する。

Ｙ軸テーブル５６上には、一対のＹ軸ガイドレール５２、５２と直交するように一対のＸ軸ガイドレール６６、６６が敷設される。この一対のＸ軸ガイドレール６６、６６上にはＸ軸リニアガイド６８、６８、…を介してＸ軸テーブル７０がスライド自在に支持される。

Ｘ軸テーブル７０の下面にはナット部材７２が固着されており、ナット部材７２にＸ軸ボールネジ７４が螺合される。Ｘ軸ボールネジ７４は、一対のＸ軸ガイドレール６６、６６の間において、その両端部がＸ軸テーブル７０上に配設された軸受部材７６、７６に回動自在に支持されており、その一方端に不図示のＸ軸モータの出力軸が連結される。したがって、Ｘ軸モータを駆動することによりＸ軸ボールネジ７４が回動し、ナット部材７２を介してＸ軸テーブル７０がＸ軸ガイドレール６６、６６に沿って水平方向（Ｘ軸方向）にスライド移動する。

Ｘ軸テーブル７０上には、垂直にＺ軸ベース８０が立設されており、Ｚ軸ベース８０に
は一対のＺ軸ガイドレール８２、８２が所定の間隔をもって敷設される。この一対のＺ軸
ガイドレール８２、８２にはＺ軸リニアガイド８４、８４を介してＺ軸テーブル８６がス
ライド自在に支持される。

Ｚ軸テーブル８６の側面にはナット部材８８が固着されており、ナット部材８８にＺ軸
ボールネジ９０が螺合される。Ｚ軸ボールネジ９０は、一対のＺ軸ガイドレール８２、８２の間において、その両端部がＺ軸ベース８０に配設された軸受部材９２、９２に回動自在に支持されており、その下端部にＺ軸モータ９４の出力軸が連結される。

Ｚ軸モータ９４を駆動することによりＺ軸ボールネジ９０が回動し、ナット部材８８を介してＺ軸テーブル８６がＺ軸ガイドレール８２、８２に沿って鉛直方向（Ｚ軸方向）にスライド移動する。Ｚ軸テーブル８６上にはθ軸モータ９６が設置される。

θ軸モータ９６の出力軸にはＺ軸に平行なθ軸（回転軸θ）を軸心とするθ軸シャフト９８が連結されており、このθ軸シャフト９８の上端部に吸着テーブル（保持台）１０が水平に連結される。テラス面取りされるウェーハＷは、吸着テーブル１０上に載置されて、真空吸着によって保持される。

ウェーハ送りユニット５０Ａにおいて、吸着テーブル１０は、Ｙ軸モータ６４を駆動することにより図中Ｙ軸方向に水平移動し、Ｘ軸モータを駆動することにより図中Ｘ軸方向に水平移動する。そして、Ｚ軸モータ９４を駆動することにより図中Ｚ軸方向に垂直移動し、θ軸モータ９６を駆動することによりθ軸回りに回転する。

研削ユニット５０Ｂのベースプレート５１上には架台１０２が設置される。架台１０２上には外周モータ１０４が設置されており、この外周モータ１０４の出力軸にはＺ軸に平行な回転軸ＣＨを軸心とするスピンドル１０６が連結される。ウェーハＷの外周部を面取り加工する砥石ホイール１０８は、スピンドル１０６に着脱可能に装着され、外周モータ１０４を駆動することにより回転する。砥石ホイール１０８にウェーハＷが接触する加工点に向けてクーラント（研削液）を吐出するノズル１２１（図３）が設けられる。

以上のごとく構成された面取り装置５０において、ウェーハＷは次のように面取り加工される。面取り加工の実施前の準備工程として、面取り加工するウェーハＷを吸着テーブル１０上に載置して吸着保持する。そして、外周モータ１０４とθ軸モータ９６とを駆動して、研削ホイール１０８と吸着テーブル１０とを共に同方向に高速回転させる。例えば、砥石ホイール１０８の回転速度を３０００ｒｐｍとし、吸着テーブル１０の回転速度を、ウェーハＷの外周速度が５ｍｍ／ｓｅｃとなる速さとする。

また、Ｚ軸モータ９４を駆動して吸着テーブル１０の高さを調整してウェーハＷの高さを砥石ホイール１０８の研削溝１１０の高さに対応させる。更に、Ｘ軸モータを駆動して、ウェーハＷの回転軸となるθ軸（回転軸θ）と、砥石ホイール１０８の回転軸ＣＨとのＸ軸方向の位置を一致させる。

次に、面取り加工の実施工程として、Ｙ軸モータ６４を駆動して、ウェーハＷを砥石ホイール１０８に向けて送る。そして、ウェーハＷの外周部が砥石ホイール１０８に当接する直前で減速し、その後、低速でウェーハＷを砥石ホイール１０８に向けて送る。

これにより、ウェーハＷの外周部が砥石ホイール１０８に摺接し、次に説明するように、微小量ずつ研削されて面取り加工される。また、ノズル１２１から加工点に向けてクーラントを吐出し、加工点の冷却と共に、研削屑や砥石の磨耗粉（破砕・脱落した砥粒）の排出が行われる。

そして、ウェーハＷの外周部が研削溝１１０の最深部に到達して所定時間が経過すると面取り加工を終了し、ウェーハＷを砥石ホイール１０８から離間する方向に移動させてウェーハＷを回収する位置に移動させる。

図２は、図１における要部の拡大図であり、２２は振動フランジであり、円環形状でリング型の圧電素子２１を内蔵し、スピンドル１０６に嵌合して固定される。砥石ホイール１０８は、振動フランジ２２へ振動ロスが生じないようにテーパ嵌合されている。

また、リング型の圧電素子２１は、振動フランジ２２の外周側で、砥石ホイール１０８に近く、砥石２４の上面より下側、砥石ホイール１０８の底面側に設置される。圧電素子２１は、砥石２４とウェーハＷとの接触位置（加工点）より少なくとも一部が下側となるように配置される。ここで、図２においては、圧電素子２１は、その一部が前記加工点よりも下側に配置されているように示されている。このように圧電素子２１の一部が前記加工点よりも下側に配置されていても良いが、圧電素子２１のすべてが前記加工点よりも下側に配置されていることがより好ましい。

さらに、リング型の圧電素子２１は、スピンドル１０６に設けられた高回転に耐えるスリップリング２３を介して駆動する電源が供給され、図で左右方向、つまり半径方向であるＹ方向に超音波振動する。したがって、圧電素子２１の超音波振動は、砥石２４の下面側ではウェーハＷに対して平行に当たり、砥石２４のテーパ部２６では、加工点がテーパ部２６の上側に行くほど、圧電素子２１からのモーメントが大きくなることにより振動方向が垂直方向に傾いて行く。テーパ部２６は、水平面に対して角度を有しているので、テーパ部２６に接しているウェーハＷに対して付加される振動は、加工される面（テーパ部２６との接触面）に対して垂直に近くなる。

なお、超音波とは、例えば、２０ｋＨｚ以上の周波数の音波であり、リング型圧電素子２１は、２０ｋＨｚの周波数の超音波によりＹ方向に振動する。ただし、２０ｋＨｚ以上の周波数の超音波で振動させてもよい。また、加工条件等によっては２０ｋＨｚよりも低い周波数の音波であってもよい。

図４は、砥石ホイール１０８を示し、その外周側の下面に砥石２４が設けられている。砥石２４は、その外周部に上側の径が下側よりも大きくなった水平平面から９０°以上１５０°以内のテーパとされたテーパ部２６が形成されている。また、砥石２４は、砥石ホイール１０８の円周方向にセグメント化、つまり複数に分割されており、分割された個々の間には研削屑等を排出する排出孔２５が設けられている。

図５から図９は、Ｙ切り込み（半径方向送り）の手順を示す説明図であり、貼り合わせデバイス側である上層３０と中間層３１である接着層と下基板３２を同時に除去加工する場合を示している。中間層３１が酸化膜等（絶縁層）で形成され比較的に接合強度が低く、デバイス側の上層３０は比較的材料強度が低い材質、上層３０側の仕上げ厚みが薄い物（Ｓｉ薄膜化加工、ＧａＡＳ成膜薄膜）、下基板３２がＰ相で中間層３１が絶縁層、上層３０がＮ相（例：Ｓｉ－ｏｎ―Ｓｉ）等で２相もしくは３相でデバイス特性を有する製品、上層３０を薄膜化したときに中間層３１と上層に割れかけが生じる高脆性材料、のような場合に適している。

まず、図６に示すように、ラップ、グラインダーで上層３０を薄膜化、または成膜後平坦化し、砥粒による機械的な除去作用と研磨液（スラリー）による金属膜表面の化学的作用を併用した研磨加工、つまり、ＣＭＰにて応力除去と平滑化を行う。

次に、図７に示すように、面取り装置によりＹ方向（図面の左方向）に切り込んで行く。このとき、砥石２４には、Ｙ方向に超音波振動が伝搬される。砥石２４には、テーパ部２６が形成され、超音波振動は、砥石２４の下側から与えられるので、テーパ部２６では超音波振動が（加工面）に垂直に近くなり加工能率が優先される。それに対して、砥石２４の下面と下基板３２側との加工面は、超音波振動が平行方向なので磨き上げられて鏡面加工される。

砥石２４の上面側、特に、テーパ部２６では加工点がウェーハＷの上面に近付く程、超音波振動による振幅が大きくなり、砥石２４とウェーハＷとの隙間も同様にウェーハＷの上面に近付く程、大きくなるので、クーラントも入り込み易くなり、キャビテーションが発生する。キャビテーションは、砥石２４の上先端で大きくなり、スラッジは、砥石２４とウェーハＷとの接触面積が少ない上部に排出される。

砥石２４は、メッシュサイズが＃４００～#８００程度のメタルボンドであり、砥石２４の寿命や加工品質を考慮して調整する。砥石側のスピンドル回転数は、１０００～４０００ｒｐｍ、ワーク側の回転数は、５０～２００ｒｐｍ、切り込み速度は、０.１～５ｍｍ／ｓｅｃが望ましいが、材料により適切に選択する。

次に、図８に示すように、上層３０にテラスを形成し、中間層３１、下基板３２を同時に除去する。そして、図９のように、ラップ又はグラインダーで下基板３２を薄膜化、または成膜してその後、平坦化する。次に、ＣＭＰにて応力除去と平滑化を行い、ダイシングしてチップ化する。

以上のように、加工砥石に下側より超音波振動を伝搬させることにより、キャビテーション効果によって、クーラントが入りにくい、スラッジが排出され難い、ことによる加工点への目詰まりを防止できる。特に、Ｙ方向への切り込みにおいて、（１）超音波振動をＹ方向に与えること、（２）砥石２４は、その外周部に上側が大きく下側が小さくなったテーパ部２６を有すること、（３）圧電素子２１は砥石２４の上面より下側、ウェーハＷとの加工点より下側となるように配置されること、により加工点がウェーハＷの上面に近付く程、つまり、先端に行くに連れてキャビテーションが大きくなり、スラッジは上部に排出される。

また、ウェーハＷの上面側では超音波振動による振幅が大きくなり、それによりクーラントの流入及び流出が促進される。したがって、研削面の洗浄、研削屑の排出を促進し、研削砥粒の突出し量が安定的に確保されて加工品質が向上する。

また、送り方向（除去方向）であるＹ方向への砥粒を振動させるので、元々の切削能力と砥粒の振動加速運動が追加され、研削性能が向上する。これにより、Ｙ方向への低ダメージ加工とすることができ、上層３０あるいは下基板３２の一方の研削抵抗が大きく、形状が崩れ易く、貼り合わせが剥がれ易い高脆性材料、のような場合であっても、貼り合わせデバイス側である上層３０と下基板３２を同時に除去加工することが可能となる。

また、切り込み方向と超音波振動方向を合わせることで、超音波振動方向及び切り込み方向に対して平行面となる側にキャビテーションを起こし、切り込み方向と超音波振動方向を適宜、使い分ければ粗加工、精加工などの用途別に使い分けすることができる。これにより、砥粒への潤滑不良と加工負荷が分散されることにより、砥石の形状維持性能が向上し、ワーク品質の安定化、砥石ライフの向上を図ることができる。

さらに、砥粒の運動性が高まることにより加工能率向上し、通常加工速度よりもより速い加工スピードが実現する。また目詰まり防止と加工性能が向上することで、接触面積の広い砥石が採用できるので、形状精度と砥石ライフを向上できる。また、加工時間の経過と共にスピンドル電流が増加することは認められず安定し、除去も良好に進行する。

Ｗ ウェーハ（被加工材）
１０ 吸着テーブル
２１ 圧電素子
２２ 振動フランジ
２３ スリップリング
２４ 砥石
２５ 排出孔
２６ テーパ部
３０ 上層
３１ 中間層
３２ 下基板
５０ 面取り装置
５０Ａ ウェーハ送りユニット
５０Ｂ 研削ユニット
１０６ スピンドル
１０８ 砥石ホイール

Claims (3)

1. 脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り装置において、
   圧電素子を内蔵した振動フランジの外周に嵌合された砥石ホイールと、
   前記砥石ホイールの外周側に設けられた砥石と、
   を備え、
   前記砥石は前記外周部において、一方から他方へと向かう厚み方向に沿って径が大きくなるテーパ部が形成され、
   前記圧電素子は、その少なくとも一部が、前記砥石と前記板状体との接触位置（加工点）より、前記一方の側となるように配置され、前記砥石に前記一方の側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、前記テーパ部において、前記加工点が前記他方の側に近付く程、前記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、
   前記板状体の端面にテラスを形成することを特徴とする面取り装置。
2. 脆性材料による板状体の外周部を加工する面取り方法であって、
   砥石には前記外周部において、一方から他方へと向かう厚み方向に沿って径が大きくなるテーパ部が形成され、
   前記砥石と被加工材との接触位置（加工点）より少なくとも一部が前記一方の側となるように配置された圧電素子により、前記一方の側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、前記テーパ部において、前記加工点が前記他方の側に近付く程、前記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、
   前記板状体の端面にテラスを形成することを特徴とする面取り方法。
3. 上層と中間層と下基板とで構成されたウェーハに、
   外周部において、一方から他方へと向かう厚み方向に沿って径が大きくなるテーパ部が形成された砥石によって、テラス形状を形成する面取り方法であって、前記砥石と前記ウェーハとの接触位置（加工点）より少なくとも一部が前記一方の側となるように配置され、Ｙ方向に超音波振動する圧電素子により、
   前記砥石に前記一方の側からＹ方向に超音波振動を伝搬させることで、前記テーパ部において、前記加工点が前記他方の側に近付く程、前記超音波振動による振幅が大きくなるようにして、
   前記上層と前記中間層と前記下基板とを共に除去加工して前記ウェーハの端面にテラスを形成することを特徴とする面取り方法。

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