JP2022082623A - 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】テラス形状を形成する加工、端面加工において、異常摩耗、形状変動を防いで形状精度を良くすると共に、目詰まり、砥石の寿命の低下、砥石交換を防いで加工能率を向上する。【解決手段】ウェーハＷが載置されたウェーハ送りユニット５０Ａと、メタルボンドとされたトリミング砥石１０８を回転する研削ユニット５０Ｂと、ウェーハ送りユニット５０Ａの吸着テーブル１０上に設けられ、トリミング砥石１０８の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石２０３が設けられたドレス装置５０Ｃと、を備え、ドレス装置５０Ｃはトリミング砥石１０８の回転円周状に配置され、ウェーハＷの外周部をトリミング砥石１０８で加工しながらドレス砥石２０３でドレッシングする。【選択図】図１

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、あるいはウェーハの外周（端面エッジ）部分の加工を行うのに好適なウェーハ面取り装置及びウェーハ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、成膜層付ウェーハとして、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し、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、あるいは貼り合わせの誤差により楕円化、いびつになった外周部分を加工して直径をそろえて真円に仕上げる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装置にて除去加工が行われている。

テラス加工を行う面取り装置としては、ウェーハの裏面をチャックテーブルで保持して、ウェーハ表面に対して垂直に回転する切削ブレードを所定の厚さの深さでウェーハの外周縁に切り込ませつつ、チャックテーブルを回転させて面取り部の一部を残存させることが知られ、特許文献１に記載されている。

テラス形状は、ウェーハ上層部における直径の除去量を多く必要とし、砥石接触面積、及び加工抵抗が大きく掛かる。そして、その負荷による異常摩耗、形状変動や、砥石目詰まりが発生し易い。さらに、テラス形状を精度良く維持するため、砥石は形状維持性を優先することが必要とされる。しかし、形状維持性を確保するには、目詰まりを少なくして切れ味を維持し、砥石に対する面圧の上昇を防いで砥石崩れの発生を無くすことが必要となる。

そのため、目詰まりが多くなる前に手動でドレッシングを実施するか、放電加工により使用済みダイヤ層の除去が必要であった。例えば、サファイヤおよび炭化ケイ素などの難削材からなる基板の表面を仕上研削する際に、被加工物である基板を研削砥石で研削しながら、研削砥石のドレッシング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２０１６－１２７０９８号公報 特開２０１５－１７１７６０号公報

上記従来技術において、特許文献１に記載のものは、ウェーハ表面に対して垂直に回転する切削ブレードをウェーハの外周縁に切り込ませるので、特に、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、研削抵抗が大きく、砥石接触範囲が少ないので先端の応力集中により形状精度が得られなかった。また、接線抵抗によって貼り合わせが剥がれ易く、薄片化される部分の割れを生じる恐れがあった。それらを防止するためには自生作用を有し研削能力を維持する砥石、例えばビトリファイ砥石が必要とされるが、ビトリファイ砥石はボンド崩れによる目変わりでテラス加工としての形状精度を維持することが困難であった。さらに、連続的に研削を行うには加工能率が低く、スラッジが溜り易いため、先端に異常摩耗を生じ、砥石寿命が低下せざるを得なかった。

特許文献２に記載のものは、基板の平面研削を行うものであり、単に、押付機構部によってドレス部材を研削砥石に押付けることにより、砥粒が研削砥石から離脱して、自生作用を促進して自生発刃を生じさせるものである。したがって、特許文献２の記載のものをテラス形状の加工に適用することができるものでは無かった。つまり、テラス形状を精度良く維持するため、単に被加工物である基板を研削砥石で研削しながら、研削砥石のドレッシングを行うのでは到底達成できるものでは無かった。

さらに、成膜層付ウェーハの場合は、成膜部分がウェーハ表面だけでなく外周にも成膜成分が付着、回り込む事があり、そのままの状態で後工程での搬送、外周部分の接触があると成膜層の剥がれる要因となる。そのため、外周部分の成膜成分の除去が必要であった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、テラス形状を形成する加工、端面加工において、異常摩耗、形状変動を防いで形状精度を良くすると共に、目詰まり、砥石の寿命の低下、砥石交換を防いで加工能率を向上することにある。また、他の目的として、貼り合わせウェーハの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。

上記目的を達成するため、本発明は、以下の構成を有する。

［１］ ウェーハの外周部を研削するウェーハ面取り装置において、上記ウェーハを載置してＸＹＺ方向に移動及び回転させるウェーハ送りユニットと、回転して上記ウェーハの外周部を加工するトリミング砥石と、上記トリミング砥石の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石と、を備え、上記ドレス砥石は上記トリミング砥石の回転円周状に配置され、上記ウェーハの外周部を上記トリミング砥石で加工しながら上記ドレス砥石でドレッシングを可能としたことを特徴とするウェーハ面取り装置。
［２］ 上記トリミング砥石と上記ウェーハとの回転方向が同方向であることを特徴とする［１］に記載のウェーハ面取り装置。
［３］ 上記トリミング砥石が、メタルボンドとされたことを特徴とする、［１］又は［２］に記載のウェーハ面取り装置。
［４］ ウェーハを載置してＸＹＺ方向に移動及び回転させるウェーハ送りユニットと、回転して上記ウェーハの外周部を加工するトリミング砥石と、によってウェーハの外周部を研削するウェーハ面取り方法であって、上記トリミング砥石の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石を上記トリミング砥石の回転円周状に配置し、上記ウェーハの外周部を上記トリミング砥石で加工しながら上記ドレス砥石でドレッシングすることを特徴とするウェーハ面取り方法。
［５］ 上記トリミング砥石と上記ウェーハとの回転方向が同方向であることを特徴とする［４］に記載のウェーハ面取り方法。
［６］ 上記トリミング砥石が、メタルボンドとされたことを特徴とする、［４］又は［５］に記載のウェーハ面取り方法。

また、本発明の他の形態は、ウェーハの外周部を研削するウェーハ面取り装置において、前記ウェーハを載置して水平回転する吸着テーブルをＸＹＺ方向に移動するテーブルを設けたウェーハ送りユニットと、前記ウェーハの外周部を加工するメタルボンドとされたトリミング砥石が装着され、該トリミング砥石を前記ウェーハの回転と同様に回転する研削ユニットと、前記ウェーハ送りユニットの前記テーブル上に設けられ、前記トリミング砥石の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石が設けられたドレス装置と、を備え、前記ドレス装置は前記トリミング砥石の回転円周状に配置され、前記ウェーハの外周部を前記トリミング砥石で加工しながら前記ドレス砥石でドレッシングを可能としたものである。

また、上記において、前記ドレス砥石の回転軸方向に積層されたマスタ砥石を設け、該マスタ砥石で前記トリミング砥石のツルーイングを可能としたことが望ましい。

さらに、上記において、前記トリミング砥石の回転方向の上流側にクーラントを吐出するノズルを配置し、前記ウェーハの加工に際して、前記ノズル、ウェーハ加工点、ドレス加工点の順となるようにしたことが望ましい。

さらに、上記において、前記トリミング砥石をメッシュサイズが＃８００～#１５００のメタルボンドとし、前記ドレス砥石のメッシュサイズは、#１０００～#２０００としたことが望ましい。

さらに、上記において、前記トリミング砥石の前記ドレス砥石によるドレッシングは、スパークアウト状態となるように前記ドレス砥石の保持及びＺ方向の送り量を定めたことが望ましい。

さらに、上記において、前記ドレス砥石のＺ方向の送り量を０．１～１μｍとしたことが望ましい。

さらに、上記において、前記ドレス砥石のＺ軸方向の位置を検出する変位センサを設けたことが望ましい。

さらに、上記において、前記ドレス砥石の上下送り指令値と前記変位センサによる前記ドレス砥石の検出位置の差から、前記ドレス砥石の前記トリミング砥石への押し付け量を判定することが望ましい。

また、本発明は、ウェーハを載置して水平回転する吸着テーブルをＸＹＺ方向に移動するテーブルを設けたウェーハ送りユニットと、前記ウェーハの外周部を加工するトリミング砥石が装着され、該トリミング砥石を前記ウェーハの回転と同様に回転する研削ユニットと、によってウェーハの外周部を研削するウェーハ面取り方法であって、前記トリミング砥石の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石が設けられたドレス装置を前記ウェーハ送りユニットの前記テーブル上に設け、前記トリミング砥石の回転円周状に配置し、前記ウェーハの外周部を前記トリミング砥石で加工しながら前記ドレス砥石でドレッシングすることにある。

また、上記の方法において、前記ドレス砥石の回転軸方向に積層されたマスタ砥石で前記トリミング砥石のツルーイングを可能としたことが望ましい。

さらに、上記の方法において、前記トリミング砥石の回転方向の上流側にクーラントを吐出するノズルを配置し、前記ウェーハの加工に際して、前記ノズル、ウェーハ加工点、ドレス加工点の順となるようにしたことが望ましい。

さらに、上記の方法において、前記トリミング砥石の前記ドレス砥石によるドレッシングは、スパークアウト状態となるように前記ドレス砥石の保持及びＺ方向の送り量を定めたことが望ましい。

さらに、上記の方法において、前記トリミング砥石を回転する外周モータの電流値と、前記ドレス砥石のＺ軸方向の位置と、を検出してドレッシングを行うことが望ましい。

本発明によれば、ウェーハが載置されたウェーハ送りユニットと、トリミング砥石を回転する研削ユニットと、によってウェーハの外周部を面取りする際に、ドレス装置をウェーハ送りユニットに設けてトリミング砥石の回転円周状に配置する。そして、面取り加工しながらドレス砥石でトリミング砥石をドレッシングするので、トリミング砥石の形状維持性能が向上し、目詰まりによるドレッシングインターバルや、機外での形状修正等のダウンタイムを減らし生産性が向上する。さらに、貼り合わせウェーハの基板表層部の割れや接合バッファー層の剥離、表層に発生するスクラッチ等を無くし、低ダメージ加工とすることができる。

本発明の一実施形態に係わるウェーハ面取り装置の主要部を示す平面図 図１における側面図 本発明の一実施形態に係わるトリミング砥石を示す側面図 本発明の一実施形態に係わるトリミング砥石とドレスユニットとの関係を示す側面図 本発明の一実施形態に係わるクーラント（研削液）を吐出するノズルの配置を示す詳細図 テラス加工の詳細を示す部分断面図 ウェーハＷの端面加工を示す部分断面図 貼り合わせ誤差の修正を示す平面図 成膜層付ウェーハの外周加工を示す部分断面図

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わるウェーハ面取り装置の主要部を示す平面図、図２は側面図、図３は、トリミング砥石１０８を示す側面図、図４は、トリミング砥石１０８とドレスユニット２００との関係を示す側面図である。

貼り合わせウェーハの上面表層側にテラス形状を形成するウェーハ面取り装置のトリミング砥石は、マスタ砥石の形状を転写する形態で実施される。その際、テラス形状は、除去量を多く必要とし、砥石接触面積、及び加工抵抗が大きく掛かる。そして、その負荷による異常摩耗、形状変動や、砥石の目詰まりが発生し易い。

テラス形状を精度良く維持するため、砥石は形状維持性を優先した高硬度砥石、例えばメタルボンド系の砥石が必要とされる。しかし、メタルボンド系の砥石は、ビトリファイド砥石のように自生作用が小さいので、目詰まりを起こし易く、切れ味が低下し易い。

また、研削性（除去能力）よりもウェーハ送り量（ウェーハに対してＺ方向切込み）が勝るとウェーハを押し付ける力が働くので、狙い通りのテラス形状を得ることが困難となる。そして、砥石側も負荷により変形するので、ウェーハ、工具（砥石）両方の弾性変形がテラス形状の誤差要因となる。また、ウェーハを押し付けることになり、ウェーハの変形、歪による内部ダメージが入る恐れがある。さらに、砥石は、面圧上昇によりテラス形状部分の砥石崩れが発生し易くなり、形状の維持ができない。

ウェーハ面取り装置５０は、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。

図に示すようにウェーハ面取り装置５０は、ウェーハ送りユニット５０Ａと研削ユニット５０Ｂと、ドレス装置５０Ｃとから構成される。ウェーハ送りユニット５０Ａの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上には一対の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Ｘ軸モータ（図示せず）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。なお、Ｙ軸テーブル５６の上にＸ軸テーブル７０を配置する構成としたが、逆に、Ｘ軸テーブル７０の上にＹ軸テーブル５６を配置する構成としても良い。

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に螺合される。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。以上、ウェーハ送りユニット５０Ａは、ウェーハＷの位置を移動する際の数値制御軸ＸＹＺθのベースとなる各テーブル上に設置される。

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。吸着テーブル１０の外径は、ウェーハＷの外径よりも小さくされて、ウェーハＷが吸着テーブル１０に対して突き出してオーバハングするように設定される。

ドレス装置５０Ｃは、ウェーハ送りユニット５０Ａ側に、つまり、ウェーハ加工時の制御軸と同様にＸ軸テーブル７０、あるいはＹ軸テーブル５６上に配置する。また、図に示すように、トリミング砥石１０８の回転円周状に配置する。これにより、スラッジポケットとなるクレータとトレンチの形成方向がウェーハ研削ポイントのスラッジ発生方向及びスラッジ排出方向と同方向に形成され、スラッジの最適な排出経路が形成できる。

ドレス装置５０Ｃの二つのドレス案内ガイド２０１は、Ｘ軸テーブル７０上で垂直に立設されている。ドレス案内ガイド２０１には、ドレス砥石２０３及びマスタ砥石２０４が同軸に設けられたドレスユニット２００がドレスアーム２０２を介してＺ軸方向にスライド自在に支持される。

ドレスアーム２０２は、ボールネジ機構２０５に片持ち構造で支持され、ボールネジ機構２０５はドレスモータ２０６によって、駆動される。したがって、ドレスユニット２００は、ドレスモータ２０６によってドレス案内ガイド２０１に沿ってＺ軸方向の移動が可能となっている。なお、Ｘ軸テーブル７０の上にＹ軸テーブル５６を配置する場合は、ドレス案内ガイド２０１をＹ軸テーブル５６上に立設すれば良い。

ドレス装置５０Ｃは、ウェーハ送りユニット５０Ａ側に配置したことにより、研削ユニット５０Ｂ側に設けた場合に比べ、トリミング砥石１０８が高速回転することによる熱的・振動的な変位要素の影響を避けることができ、加工精度の安定性を図ることができる。特に、Ｘ軸テーブル７０、あるいはＹ軸テーブル５６を移動して数値制御する際の外乱の影響を回避できる。また、ウェーハ送りユニット５０Ａ側に配置したことにより、ドレスユニット２００は、ウェーハＷと同期・連動して移動するので、ドレスユニット２００の位置制御用の案内機構も不要となる。

また、ウェーハ加工点（トリミング砥石１０８の使用領域）とドレス加工点（ドレス領域）の運動方向は、接線方向となって一致させることができる。これにより、また、ドレッシングによるトリミング砥石１０８の表層に形成される研削スラッジを溜めるクレータ、切粉を排出するトレンチの方向もウェーハ加工点とドレス加工点で一致して最適なドレス位置となる。そして、ウェーハ面取り装置内でトリミング砥石１０８によるウェーハＷのテラス形状を加工しながらインプロセスでドレッシングが実施可能となる。

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、略水平回転、つまりθ軸周りに回転する。

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トリミング砥石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、ウェーハＷの回転軸であるθ軸と平行な軸周りに水平回転する。

トリミング砥石１０８にウェーハＷが接触する加工点に対して回転方向の上流側の位置に向けてクーラント（研削液）を吐出するノズル１２１が設けられる。テラス加工に際して、ノズル１２１、ウェーハ加工点、ドレス加工点の順に配置したので、ウェーハ加工点では湿式として冷却機能とスラッジである研削屑や砥石の磨耗粉の排出が十分に行われ、ドレス加工点では乾式に近い状態となり残留応力が少なく、トリミング砥石１０８の形状維持精度を高くすることができる。

図３は、テラス形状加工用のトリミング砥石１０８を示し、その外周の下面に砥石２４が設けられている。砥石２４は、その外周部に上側が大きく下側が小さくなったテーパとされたテーパ部２６が形成されている。図中の寸法のものは、ウェーハＷのテラス形状幅を４ｍｍに加工する例であり、４mm±１０μmの仕上げ精度が得られる。

図中の右端面のフラット部２７で外周（端面エッジ）部分の加工に用いる。なお、砥石２４は、トリミング砥石１０８の円周方向にセグメント化、つまり複数に分割し、分割された個々の間には研削屑等を排出する排出孔を設けることでも良い。

トリミング砥石１０８は、メッシュサイズが＃８００～#１５００程度のメタルボンドであり、寿命や加工品質を考慮して調整する。スピンドル１０６の回転数は、１０００～４０００ｒｐｍ、ワーク側であるウェーハＷ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。また、メタルボンドとしたことにより、砥粒の保持力（砥粒をつかむ力）が強く、砥石そのものの形状の保持力（形状の維持性）が高いので、テラス加工の精度向上に寄与する。

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、トリミング砥石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、トリミング砥石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の高さをトリミング砥石１０８の研削溝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、トリミング砥石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の位置をトリミング砥石１０８に向けて送る。そして、ウェーハＷの外周部がトリミング砥石１０８に当接する直前で減速し、その後、低速でウェーハＷをトリミング砥石１０８に向けて送る。

これにより、ウェーハＷの外周部がトリミング砥石１０８に摺接し、次に説明するように、微小量ずつ研削されてテラス加工される。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。同時に、トリミング砥石１０８でウェーハＷのテラス形状を加工しながらトリミング砥石１０８のドレッシングが行われる。なお、ドレス砥石２０３のメッシュサイズは、#１０００～#２０００を選択する。

ドレス案内ガイド２０１には、上下案内軸には変位センサ（図示せず）が設けられ、加工中に常時、ドレス砥石２０３のＺ軸方向の位置検出が可能とされる。ドレス砥石２０３の上下送り指令値と変位センサによるドレス砥石２０３の検出位置の差から、トリミング砥石１０８への押し付け量と使用量が判定できる。この押し付け量によって、スパークアウト状態の監視を行うこともできる。

また、ドレス砥石２０３の残量を演算した結果をフィードバックする。これにより、次のウェーハＷを加工するときにおいても、ドレス砥石２０３の移動量の誤差を生じないように修正することができる。さらに、トリミング砥石１０８を回転するスピンドル１０６の動力変動、外周モータ１０４の負荷変動（電流値）を監視し、その値と、変位センサによるドレス砥石２０３の検出位置との値からインプロセスでドレッシングを行うこと、簡潔的にドレッシングを行うこと、の両制御モードの切り替えを行う。

トリミング砥石１０８は、形状の保持力（形状の維持性）が高いメタルボンドとしている。メタルボンド系の砥石は、自生発刃しないため、目詰まりモードになると切れ味が低下し、研削性（除去能力）よりもウェーハ送り量（ウェーハ上下－Ｚ方向切込み）が勝ると、ウェーハを押し付ける力が働き、狙い通りのテラス形状を得られない。または砥石側も負荷により変形するので、ウェーハ、工具（砥石）両方の弾性変形が形状精度の劣化する要因となる。

さらに、ウェーハを押し付ける事でウェーハの変形、歪による内部ダメージが入る可能性もあり、面圧上昇によりテラス形状部分の砥石崩れが発生し形状を維持することが困難となる。

そのため、ドレスユニット２００は、ドレスアーム２０２を介してＺ軸方向に片持ち構造で支持して保持したこと、ドレス砥石２０３のＺ方向の送り量を０．１μｍ～１μｍとしたこと、により、ドレス砥石２０３の押し付けによる砥石の弾性変形を防止し、砥石同士が剛性的に接触してトリミング砥石１０８の形状を崩さない、いわゆるスパークアウト状態となるようにドレッシングする。

これは、トリミング砥石１０８の初期でのドレッシング、ウェーハＷの研削中、トリミング砥石１０８のツルーイング中も同様である。なお、トリミング砥石１０８によるワーク切込み・送りは、ウェーハ送りユニット５０Ａで、ドレス砥石２０３はドレス装置５０Ｃのドレスモータ２０６で上下に移動させることで行われる。

面取り加工は、ウェーハＷの外周部が研削溝の最深部に到達して所定時間が経過し、ウェーハＷをトリミング砥石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ことで終了する。

図４において、２０４はドレス砥石２０３と同軸に設けられたマスタ砥石であり、図は多数枚のウェーハＷの加工を連続して行う場合、適宜に行うトリミング砥石１０８のツルーイング中の状態を示している。ツルーイング中において、ドレスユニット２００は、図中で右方向に移動され、その後、ウェーハＷの外周部の研削中よりも下に移動され、左方向に移動される。

これにより、マスタ砥石２０４のマスタ溝がトリミング砥石１０８に当接して研削される。ドレス砥石２０３の回転軸にマスタ溝を有する形状のマスタ砥石２０４を積層していることで、ウェーハ面取り装置内にインプロセスでドレッシングを実施する機構と同じ機構を用いてトリミング砥石１０８の形状の修正、すなわち、ツルーイングを行うので、正確にマスタ溝の形状がトリミング砥石１０８へ転写される。マスタ砥石２０４は、ウェーハＷを加工するトリミング砥石１０８よりも硬い、低番手のものが選択される。

図５は、クーラント（研削液）を吐出するノズル１２１の配置を示す詳細図であり、クーラントはダイヤモンド砥石であるトリミング砥石１０８とウェーハ加工点に潤滑用途で供給する。クーラントを吐出するノズル１２１の配置は、トリミング砥石１０８の回転方向の上流側に設置する。

これにより、研削ポイントのクーラントは、研削ポイント通過後もトリミング砥石１０８のボンド及びダイヤ砥粒表層に水が付着した状態を保つ。そして、ドレス砥石２０３との接触面では濡れ性を維持するので、焼き付きや熱によるダイヤモンドの劣化を防止できる。また、ドレス砥石２０３の配置は、研削ポイントから最大４５°の位置に配置するので、トリミング砥石１０８の回転による遠心力により法線方向に飛散するクーラントを受けやすい配置となる。

ドレッシングを行うドレス砥石２０３用のクーラント、ドレス加工点に吐出するノズルは設置しない。これにより、トリミング砥石１０８で削られたドレス砥石２０３を遊離砥粒の形態でダイヤモンド砥石のメタルボンドであるトリミング砥石１０８に作用させ、遊離砥粒状態のドレス砥石を洗い流さないようにしている。そして、ドレス加工点では乾式に近い状態となり残留応力が少なく、トリミング砥石１０８の形状維持精度を高くすることができる。

図６は、テラス加工の詳細を示す部分断面図であり、貼り合わせデバイス側である上層３０をトリミング形状付けする状態を示している。３１は中間層である接着層、３２は下基盤であり、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である。

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）、下基盤３２がＰ相で中間層３１が絶縁層、であり、テラス幅を３～５ｍｍとすることが行われている。このウェーハＷに対して、切込み上下、Ｚ方向で行われる場合、図中の丸印部分に変形を生じやすい。

図７は、ウェーハＷの端面加工を示す部分断面図であり、トリミング砥石１０８の上部に形成されたフラット面を使用して外周加工を行う。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盤３２を同時に除去加工する場合を示している。ウェーハＷの吸着テーブル１０に対する突き出し量は、端面をフラット加工する場合１ｍｍ、ベベル加工する場合が３ｍｍ程度である。

図８は、貼り合わせ誤差の修正を示す平面図であり、上下基板が破線に示すように同一直径になるように外周部分を端面研削する例である。貼り合わせの誤差により楕円化、いびつになった外周部分を加工して直径をそろえて真円に仕上げる処理である。

図９は、成膜層付ウェーハの外周加工を示す部分断面図である。成膜部分がウェーハ表面だけでなく外周にも成膜成分が付着、回り込む事があり、外周部分の成膜成分の除去が必要であった。つまり、後工程のウェーハ外周搬送や、位置決め、ウェーハ収納用カセットに収納時に、エッジ部分からの剥がれ、クラックが表層までおよび成膜層を破損する恐れがあり、外周部分の加工、図中点線部分までの加工が必要である。

以上のように、トリミング砥石１０８の初期でのドレッシング、ウェーハＷの研削中、トリミング砥石１０８のツルーイング中においても、ドレス砥石２０３の押し付けによる砥石の弾性変形を防止して、トリミング砥石１０８の形状を崩さない、いわゆるスパークアウト状態とすること、により、低ダメージ加工とすることができる。

したがって、上層３０あるいは下基盤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と下基盤３２を同時に除去加工することが可能となる。また、特に、ドレッサー回転軸にマスタ溝を有する形状の砥石を積層することで、マスタ溝形状を転写し、ターゲット形状の砥石とする修正が可能なので、常に加工精度の向上を図ることができる。

Ｗ ウェーハ（被加工材）、１０ 吸着テーブル、２４ 砥石、２６ テーパ部、２７ フラット部、３０ 上層、３１ 中間層、３２ 下基盤、５０ ウェーハ面取り装置、５０Ａ ウェーハ送りユニット、５０Ｂ 研削ユニット、５０Ｃ ドレス装置、５１ ベースプレート、５２ Ｙ軸ガイドレール、５４ Ｙ軸リニアガイド、５６ Ｙ軸テーブル、５８ ナット部材、６０ Ｙ軸ボールネジ、６２ 軸受部材、６４ Ｙ軸モータ、６６ Ｘ軸ガイドレール、６８ Ｘ軸リニアガイド、７０ Ｘ軸テーブル、７２ ナット部材、７４ Ｘ軸ボールネジ、８０ Ｚ軸ベース、８２ Ｚ軸ガイドレール、８４ Ｚ軸リニアガイド、８６ Ｚ軸テーブル、８８ ナット部材、９０ Ｚ軸ボールネジ、９２ 軸受部材、９４ Ｚ軸モータ、９６ θ軸モータ、９８ θ軸シャフト、１０２ 架台、１０４ 外周モータ、１０６ スピンドル、１０８ トリミング砥石、１２１ ノズル、
２００ ドレスユニット、２０１ ドレス案内ガイド、２０２ ドレスアーム、２０３ ドレス砥石、２０４ マスタ砥石、２０５ ボールネジ機構、２０６ ドレスモータ

Claims (6)

1. ウェーハの外周部を研削するウェーハ面取り装置において、
   前記ウェーハを載置してＸＹＺ方向に移動及び回転させるウェーハ送りユニットと、
   回転して前記ウェーハの外周部を加工するトリミング砥石と、
   前記トリミング砥石の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石と、
   を備え、前記ドレス砥石は前記トリミング砥石の回転円周状に配置され、前記ウェーハの外周部を前記トリミング砥石で加工しながら前記ドレス砥石でドレッシングを可能としたことを特徴とするウェーハ面取り装置。
2. 前記トリミング砥石と前記ウェーハとの回転方向が同方向であ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. 前記トリミング砥石が、メタルボンドとされたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のウェーハ面取り装置。
4. ウェーハを載置してＸＹＺ方向に移動及び回転させるウェーハ送りユニットと、回転して前記ウェーハの外周部を加工するトリミング砥石と、によってウェーハの外周部を研削するウェーハ面取り方法であって、
   前記トリミング砥石の回転軸と平行な軸周りに回転するドレス砥石を前記トリミング砥石の回転円周状に配置し、前記ウェーハの外周部を前記トリミング砥石で加工しながら前記ドレス砥石でドレッシングすることを特徴とするウェーハ面取り方法。
5. 前記トリミング砥石と前記ウェーハとの回転方向が同方向であることを特徴とする請求項４に記載のウェーハ面取り方法。
6. 前記トリミング砥石が、メタルボンドとされたことを特徴とする、請求項４又は５に記載のウェーハ面取り方法。

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