JP3373486B2 - 半導体ウェーハのノッチ研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円板状の砥石を用
いて半導体ウェーハのノッチ溝の研削及び面取り加工す
るウェーハのノッチ研削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイスの製造工程に
おいては、半導体ウェーハの結晶方位を合わせ易くする
ために、ウェーハ周縁の一部を略Ｖ字形或いは円弧状に
切欠して成るノッチ溝が形成されている。略Ｖ字形のノ
ッチ溝は、ウェーハの限られた面積を効率良く活用で
き、位置決め精度に優れる等の利点から広く採用されて
いる。

【０００３】一方、半導体デバイスの製造工程において
は、当該半導体ウェーハの周縁が、同製造工程に用いら
れる装置の一部と接触することが少なくない。このよう
な接触は、時にダストを発生させたりクラックを生じさ
せたりすることがある。そこで、半導体ウェーハの周縁
またはノッチ溝に対しては、面取り加工を施しており、
今日ではそれが一般化されている。

【０００４】また、ノッチ溝を正確な寸法に加工するこ
とは、次工程の微細加工時の位置合わせ時間を短縮する
ことができるため、高精度の研削加工が要求されてい
る。

【０００５】このようなノッチ研削装置の一例が、特許
第２６１１８２９号公報に記載されている。このノッチ
研削装置について図１７を用いて説明する。

【０００６】図１７は前記特許公報に記載されたノッチ
研削装置の概念図である。ノッチ研削装置１００は、半
導体ウェーハ１０１を回転可能に保持するワークホルダ
１０２と、そのワークホルダ１０２を回転砥石１０７に
接近又は離脱させるためのＹ軸方向移動装置１０３を有
する。また、ノッチ溝１０６の面取りを行なうための円
板状砥石１０７を回転させるモータ１０８、及び、砥石
１０７をその回転軸線方向に移動させるＸ軸方向移動装
置１０４と、砥石１０７をウェーハ１０１に対して上下
方向に移動させるＺ軸方向移動装置１０５よりなる。

【０００７】このノッチ研削装置１００によってウェー
ハ１０１の面取りを行うには、Ｘ軸方向移動装置１０４
及びＹ軸方向移動装置１０３を駆動させ、回転砥石１０
７をノッチ溝１０６のＶ斜面に沿って移動させる。ま
た、Ｚ軸方向移動装置１０５を駆動させることにより、
ウェーハ１０１の上面方向から下面方向に亘ってノッチ
溝１０６を研削することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のノッチ研削装置
１００によると、Ｘ軸方向移動装置１０４によって砥石
の回転軸線方向に砥石１０７を移動させ、更に、ウェー
ハ１０１をＹ軸方向移動装置１０３によって砥石１０７
と接近又は離脱させることにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向への送り移動を合成して、Ｖ字形ノッチ溝１０６のＶ
斜面方向への移動を実現させている。

【０００９】しかし、Ｖ字形ノッチ溝のＶ斜面に沿うよ
うにＸ軸方向及びＹ軸方向の送り移動量を制御するのは
複雑であり、また、Ｖ斜面方向への移動はＸ軸方向への
移動とＹ軸方向への移動を合成することによるものであ
るため、Ｖ斜面に沿って直線状に精度良く移動すること
が困難であるという問題がある。特にノッチ溝は、その
後の工程において、Ｖ斜面の直線部を位置合わせ用とし
て用いられるものであるため、高精度なノッチ溝加工が
要求される。具体的には、ノッチ溝のＶ斜面は、直径３
ｍｍ程度の位置決めピンが接触する部位であり、ノッチ
溝の面取り部分の面粗度を良くしてウェーハの円板形外
周の面取り部と同様に鏡面仕上げをすると、面粗度０．
１μｍ程度に研削しなければならない。しかし、上記の
ようなＸ軸方向移動装置１０４及びＹ軸方向移動装置１
０３によるノッチ研削装置１００では、Ｖ斜面の精度が
不充分となることが考えられる。

【００１０】本出願に係る発明は、上記のような問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、高精度なＶ斜面を得ることができるノッチ研
削装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第１の発明は、砥石台に回転自在に支
持された円板状の砥石と、半導体ウェーハを前記砥石の
板面に交叉する面内で保持するワーク支持台と、前記半
導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な平面上
において、前記砥石を前記半導体ウェーハに設けられた
ノッチ溝の一方の斜面方向に沿って相対移動させること
のできる第一の駆動装置と、前記半導体ウェーハの板面
と平行或いは近似的に平行な平面上において、前記砥石
を前記ノッチ溝の他方の斜面方向に沿って相対移動させ
ることのできる第二の駆動装置と、前記砥石を前記半導
体ウェーハの板面に対して交叉する方向に相対移動させ
ることのできる第三の駆動装置とを備え、これら第一、
第二、第三の駆動装置により前記砥石及び前記半導体ウ
ェーハを相対的に三軸方向に移動させて前記半導体ウェ
ーハのノッチ溝の面取り加工を行うように構成したこと
を特徴とする半導体ウェーハのノッチ研削装置である。

【００１２】また、本出願に係る第２の発明は、前記第
一の駆動装置の駆動方向と、前記第二の駆動装置の駆動
方向とが、半導体ウェーハのノッチ溝の斜面がなす角或
いはこれに近似した角をもって交叉していることを特徴
とする第１に記載のノッチ研削装置である。

【００１３】更に、本出願に係る第３の発明は、前記第
一の駆動装置の駆動方向と前記第二の駆動装置の駆動方
向のなす角を、半導体ウェーハのノッチ溝の斜面がなす
角或いは所望されるノッチ溝の斜面がなす角にあわせて
変化させることができることを特徴とする第１に記載の
ノッチ研削装置である。

【００１４】また、本出願に係る第４の発明は、前記ワ
ーク支持台が回転可能であることを特徴とする第１から
第３の発明のいずれか１つに記載のノッチ研削装置であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本出願に係る発明の一実施
の形態を図１〜図１６に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は、本実施の形態においてノッチ溝を
面取り加工しようとする前加工された半導体ウェーハ１
の平面図である。一般に半導体チップ等に用いられるウ
ェーハ１は、硬脆材料からなるインゴットをワイヤソー
により切断し、切断されたウェーハ１を研削盤やラップ
盤で所望の厚さに研削して製造される。

【００１７】ウェーハ１は略円板状の外観をなし、ウェ
ーハ１の外周は中心ＯＷを通る中心線を中心とする円形
の外周部２を有する。この外周部２の一部にＶ字形のノ
ッチ溝３が設けてある。

【００１８】本実施の形態では、前加工されたウェーハ
１の板面の仕上の有無、外周部２の面取りの有無は何れ
であってもよい。また、図１５に示すようにノッチ溝３
の縁のノッチ溝面３ｆは、前加工においてはウェーハ１
の板面に対してほぼ垂直をなしている。

【００１９】図２に示すようにノッチ溝３は、Ｖ字形に
切り込まれていて直線状に形成されたＶ斜面３ａＬ，３
ａＲと、この左右両側のＶ斜面３ａＬ，３ａＲをなめら
かにつないでいる溝底部３ｂと、ノッチ溝３が外周部２
になめらかに推移するための口部３ｃとを有する。上記
溝底部３ｂ及び口部３ｃは円弧形であるが、溝底部３ｂ
はウェーハ１から見て外方に対して凹な曲線、口部３ｃ
はウェーハ１から見て外方に対して凸な曲線であれば良
く、必ずしも円弧形である必要は無い。

【００２０】ウェーハ１は様々な大きさを取りうるが、
本実施の形態においては、直径約２００ｍｍ，厚さ約７
００〜９００μｍ程度の円板状であり、ノッチ溝３は両
側の口部３ｃ間の幅Ｆが３ｍｍ、ノッチ溝３の深さＨが
１〜１．５ｍｍのものを用いて説明する。また、ノッチ
溝３の溝底３ｂの半径Ｒ１は０．９ｍｍ以上を必要と
し、ノッチ溝３の左右のＶ斜面３ａＬ及び３ａＲによっ
て形成される広角θは、９０〜９２°程度である。但
し、本発明は前記の寸法範囲に限定されるものではな
い。

【００２１】次に、図１４を用いて本発明のノッチ研削
装置の概念を説明する。

【００２２】図１４において上方に描かれている円形状
の物が半導体ウェーハ１であり、結晶方向を示すための
ノッチ溝３が形成されている。

【００２３】本発明は、従来の装置のようにＸＹテーブ
ルによって回転砥石を移動させてノッチ溝３の面取りを
行うものではなく、ノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａＲ
の方向に沿って移動するＵＶテーブル７によって砥石を
移動させてノッチ溝３の面取りを行う装置である。

【００２４】図１４においてウェーハ１は、ノッチ溝３
の溝底と中心ＯＷを結んだ直線（α軸）が紙面縦方向を
向くように配置されている。また、砥石５は砥石回転駆
動用モータ１０によって回転が与えらえれ、その砥石回
転軸６の中心線（β軸）が前記直線（α軸）とほぼ直交
するように配置されている。砥石５は回転軸線方向に移
動するものではなく、ノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａ
Ｒの方向に沿って配置されたＵ軸，Ｖ軸を有するＵＶテ
ーブル７によって移動するものである。

【００２５】すなわち、ＵＶテーブル７のＵ軸及びＶ軸
は、それぞれＶ斜面３ａＲ及び３ａＬの方向と平行に配
置され、ノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ及び３ａＲがなす角
θの角度をもって交わっている。

【００２６】ウェーハ１の面取りを行う場合には、まず
ノッチ溝３の左側のＶ斜面３ａＬに沿ってＶ軸送り機構
２０の送りによって回転砥石５を移動させる。そして、
砥石５が溝底部３ｂの位置に到達したら、今度はＶ軸送
り機構２０を停止した状態で、ノッチ溝３の右側のＶ斜
面３ａＲに沿ってＵ軸送り機構３０の送りによって回転
砥石５を移動させる。このように、Ｖ斜面３ａＬ，３ａ
Ｒの方向に沿って砥石５の移動軸を設けることにより、
砥石５がＶ斜面３ａＬ及び３ａＲに沿って直線状にスム
ーズに移動し、ノッチ溝３において最も精度が要求され
るＶ斜面を高精度に研削することができる。

【００２７】また、溝底部３ｂにおいてはＵ軸方向及び
Ｖ軸方向の移動を合成して、回転砥石５が溝底部３ｂの
所望の曲率を描くように制御する。一般に溝底部３ｂは
その後の工程において、それほどの精度を要求される部
位ではないため、Ｕ軸方向及びＶ軸方向の合成によって
も十分な精度が得られる。

【００２８】次に、本発明のノッチ研削装置の具体的な
実施の形態について図５を用いて説明する。図５は、ノ
ッチ研削装置１１の外観を示す斜視図である。ベッド１
２には、Ｖ軸送り機構２０及びＵ軸送り機構３０よりな
るＵＶテーブル７が備えられており、ＵＶテーブル７の
上には砥石台４０が備えられている。

【００２９】Ｖ軸送り機構２０は、Ｖ軸スライドレール
２１とそのＶ軸スライドレール２１と嵌合するＶ軸ガイ
ド２２と、サドル２３と、Ｖ軸制御モータ２４及びＶ軸
送りねじ２５より構成される。Ｖ軸スライドレール２１
はベッド１２の上面に設けられており、Ｖ軸スライドレ
ール２１上にはサドル２３が載置されている。サドル２
３の底面にはＶ軸ガイド２２が固定されており、Ｖ軸ガ
イド２２はＶ軸スライドレール２１に沿って移動可能な
状態で嵌合している。

【００３０】ベッド１２にはＶ軸制御モータ２４が固定
され、そのＶ軸制御モータ２４の回転軸線上にはＶ軸送
りねじ２５が設けられており、Ｖ軸制御モータ２４の回
転によりＶ軸送りねじ２５が回転する。サドル２３に
は、Ｖ軸送りねじ２５が捩じ込まれた状態のナット（不
図示）が固定されており、Ｖ軸送りねじ２５が回転する
ことによってナットがＶ軸方向に送られて、サドル２３
がＶ軸方向への移動を行う。このときサドル２３は、Ｖ
軸ガイド２２によってＶ軸スライドレール２１に沿って
案内されて、Ｖ軸方向に移動する。

【００３１】また、サドル２３の上には、更にＵ軸送り
機構３０が備えられている。Ｕ軸送り機構３０は、Ｕ軸
スライドレール３１とそのＵ軸スライドレール３１と嵌
合するＵ軸ガイド３２と、砥石台４０を支持するスライ
ドテーブル３３と、Ｕ軸制御モータ３４及びＵ軸送りね
じ３５（不図示）より構成される。Ｕ軸スライドレール
３１はサドル２３の上面に設けられており、Ｕ軸スライ
ドレール３１上にはスライドテーブル３３が載置されて
いる。スライドテーブル３３の底面にはＵ軸ガイド３２
が固定されており、Ｕ軸ガイド３２はＵ軸スライドレー
ル３１に沿って移動可能な状態で嵌合している。

【００３２】サドル２３にはＵ軸制御モータ３４が固定
され、そのＵ軸制御モータ３４の回転軸線上にはＵ軸送
りねじ（不図示）が設けられており、Ｕ軸制御モータ３
４の回転によりＵ軸送りねじが回転する。スライドテー
ブル３３には、Ｕ軸送りねじに捩じ込まれた状態のナッ
ト（不図示）が固定されており、Ｕ軸送りねじが回転す
ることによってナットがＵ軸方向に送られて、スライド
テーブル３３がＵ軸方向への移動を行う。このときスラ
イドテーブル３３は、Ｕ軸ガイド３２によってＵ軸スラ
イドレール３１に沿って案内されて、Ｕ軸方向に移動す
る。

【００３３】Ｕ軸スライドレール３１とＶ軸スライドレ
ール２１とは角度θをなして交わっている。この角度θ
は、ノッチ溝３が予め正確な角度θで形成されている場
合はノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ及び３ａＲがなす角度θ
と等しいものであり、そうでない場合はそれに近似した
角、すなわち所望の仕上がり形状のＶ斜面３ａＬ及び３
ａＲがなす角度θとして設定されるものである。

【００３４】また、Ｕ軸スライドレール３１とＶ軸スラ
イドレール２１のなす角度は固定的なものでも良いが、
ノッチ溝３の形態に合わせて可変できる構造の方がより
好ましい。具体的には、例えば、サドル２３とスライド
テーブル３３との間にスイベルスライド構造を設けるこ
とにより、Ｕ軸スライドレール３１とＶ軸スライドレー
ル２１のなす角度を変化させることができる。このよう
にして、Ｕ軸スライドレール３１とＶ軸スライドレール
２１のなす角度を、ノッチ溝３のＶ斜面３ａの角度θに
あわせて適宜に変化させることにより、ノッチ溝３の形
態ごとに合わせて高精度なＶ斜面を得ることができる。

【００３５】砥石台４０は、砥石回転駆動用モータ１０
と砥石回転軸６、そして、研削用の砥石５からなる。砥
石回転駆動用モータ１０はスライドテーブル３３上に備
えられており、モータの砥石回転軸６線上には研削用の
砥石５が取り付けられている。砥石回転駆動用モータ１
０はその砥石回転軸６が、ＵＶ平面と平行な平面内にお
いて、Ｕ軸及びＶ軸によって形成される角θを二等分す
る直線α軸（二点鎖線で示す）と直交する直線β軸方向
（一点鎖線で示す）に配置されている。また、砥石５は
円板状をなし、砥石回転軸６を含む平面によって砥石５
の断面をとると、砥石５の研削作用面は少なくともノッ
チ溝３の溝底３ｂの曲率よりも小さな曲率を有する円弧
状をなしている。

【００３６】本実施の形態においては、砥石回転軸６に
二枚の砥石５，５′を備えており、砥石回転駆動用モー
タ１０に近い方に粗加工用砥石５を備え、砥石回転駆動
用モータ１０から離れた方に仕上げ加工用砥石５′を備
えている。両砥石５，５′は、一方の砥石がノッチ溝３
の研削を行っている間に、他方の砥石がウェーハ１に接
触しないだけの間隔をもって配置されている。

【００３７】また、ベッド１２には被研削物であるウェ
ーハ１を保持するワーク支持台５７が備えられ、ワーク
支持台５７はＺ軸方向に上下動させるための昇降機構５
０に設けられている。昇降機構５０は、昇降テーブル５
３と、昇降テーブル５３を案内するＺ軸スライドレール
５１及びそのＺ軸スライドレール５１に嵌合するＺ軸ガ
イド５２、そしてＺ軸制御モータ５４とＺ軸送りねじ５
５よりなる。Ｚ軸送りねじ５５は、Ｚ軸制御モータ５４
の回転軸線上に設けられており、Ｚ軸制御モータ５４の
回転によってＺ軸送りねじ５５が回転する。Ｚ軸制御モ
ータ５４はブラケット５８によってベッド１２に固定さ
れている。

【００３８】昇降テーブル５３には、Ｚ軸送りねじ５５
に捩じ込まれた状態のナット５６が固定されており、Ｚ
軸送りねじ５５が回転することによってナット５６が上
方又は下方に移動し、昇降テーブル５３が昇降動作を行
う。昇降テーブル５３には上下方向に亘ってＺ軸スライ
ドレール５１が設けられており、そのＺ軸スライドレー
ル５１に沿って移動可能に嵌合しているＺ軸ガイド５２
がベッド１２に固定されている。昇降テーブル５３が上
下動を行う際には、Ｚ軸スライドレール５１がＺ軸ガイ
ド５２に案内されてスライドするため、昇降テーブル５
３はＺ軸スライドレール５１に沿って昇降動作を行う。

【００３９】上記において、Ｖ軸制御モータ２４，Ｕ軸
制御モータ３４，Ｚ軸制御モータ５４はそれぞれサーボ
モータであって、ＣＮＣ制御装置８によって制御され
る。

【００４０】ワーク支持台５７は昇降テーブル５３の上
に設けられており、昇降テーブル５３の昇降動作に伴っ
て、Ｚ軸方向への移動を行う。ワーク支持台５７上面に
は複数の穴が形成されており、その穴から空気を吸引す
ることによって、ウェーハ１がワーク支持台５７上に真
空吸着されて固定される。

【００４１】ウェーハ１はその板面が、Ｕ軸及びＶ軸に
よって形成されるＵＶ平面に平行になるように配置さ
れ、また、Ｚ軸はウェーハ１の板面と直交する方向に配
置されている。ウェーハ１はそのノッチ溝３が、Ｕ軸及
びＶ軸によって形成される角θを二等分する直線α軸
（二点鎖線で示す）の方向を向くように、ワーク支持台
５７上に固定される。また、砥石５の回転中心線（一点
鎖線で示す）とウェーハ１の中心線（Ｚ軸）は、くい違
い交叉しており、本実施の形態では交叉角は９０度であ
る。

【００４２】図４はウェーハ１と砥石５との関係位置及
び砥石形状を示す。ウェーハ１の前加工品のノッチ溝３
の溝底部３ｂは、本例では半径Ｒ１の円弧である。砥石
５は円板状で、研削作用部の外周の母線は外周が円弧部
５ａをなし、その円弧部５ａに滑らかに連なって砥石回
転軸６方向へ向って次第に砥石幅を広げるように直線部
５ｂを有し、直線部５ｂから平行板面の腹部５ｃへ滑ら
かにつらなる。ここで円弧部５ａは研削作用面となるも
ので、その半径Ｒ２はノッチ溝３の溝底部３ｂの半径Ｒ
１と等しいか若しくはそれよりも小さい。また、両側の
直線部５ｂのなす角度θ２は、ノッチ溝３のＶ斜面３ａ
Ｌ，３ａＲのなす角θ１と等しいか若しくはそれよりも
小さい。

【００４３】次に上記ノッチ研削装置１１によって、ノ
ッチ溝３の面取りを行う作業について説明する。

【００４４】始めに、板面研削が終わったウェーハ１を
ワーク支持台５７の上に置き、ウェーハ１がα軸の方向
を向くように位置合わせを行う。位置合わせは、図３に
示すように、３本の位置決めピン４ａ，４ｂによって行
う。位置決めピン４ａ，４ｂを直線で結ぶと、ノッチ溝
３に嵌り込むピン４ａを頂点として、残り二本のピン４
ｂが二等辺三角形状に配置されている。位置決めピン４
ａ，４ｂは円柱形であって、ピン４ａはウェーハ１に対
して図３に示すようにＶ斜面３ａＬ，３ａＲの直線部で
接する。

【００４５】まず、ワーク支持台５７上に載置されたウ
ェーハ１は、その外周部２を二本のピン４ｂによって支
持される。このウェーハ１をワーク支持台５７に載置す
る作業は、ロボットアーム等によって行われ、このとき
ノッチ溝３の方向はほぼα軸の方向を向くように配置さ
れる。そして、ウェーハ１の半径方向に沿って、外周か
ら中心に向かって位置決めピン４ａを挿入して、ノッチ
溝３の方向を正確にα軸方向と一致させる。このα軸
は、砥石５の砥石回転軸６の軸線方向であるβ軸と直交
するものであり、すなわち、砥石５の平行板面である腹
部５ｃと平行をなしている。

【００４６】ワーク支持台５７上に設けられた吸引用の
穴から真空吸引することにより、ウェーハ１をワーク支
持台５７上に真空吸着する。ウェーハ１がワーク支持台
５７上に吸着されウェーハ１が保持されたら、位置決め
ピン４ａを退避させる。そして、砥石回転駆動用モータ
１０を起動させて、砥石回転軸６により砥石５，５′を
回転させる。本実施の形態におけるノッチ研削装置１１
は、先ず始めに粗加工用砥石５を用いて粗研削を行い、
その後、仕上げ加工用砥石５′を用いて仕上げ研削を行
うものである。

【００４７】次に、砥石５のウェーハ１に対する工具軌
跡について説明する。

【００４８】本発明のノッチ研削装置は、ウェーハ１の
板面と平行な複数の平面内において、ノッチ溝３の形状
に合わせて砥石５が工具軌跡を描くことにより、面取り
を行うものである。

【００４９】図６は、ウェーハ１と砥石５の位置関係を
示すために、ウェーハ１の一端の縦断面を示した図であ
る。図６に示すように、砥石５の回転軸中心ＯをＯ１〜
Ｏ５とすると、砥石５は各中心Ｏ１〜Ｏ５がウェーハ１
の板面と平行な複数の平面上で工具軌跡を描くように移
動する。これは、図５に示すノッチ研削装置１１におい
て、Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送り機構２０を制御する
と共に、ウェーハ１を非回転状態でワーク支持台５７上
に吸着固定して行うものである。

【００５０】工具経路（工具軌跡）は、図４に示すよう
に砥石５の先端円弧部５ａの円弧中心であってウェーハ
１に近い側の点Ｔで代表すると、図７に示す符号ＴＰ１
〜ＴＰ５のようになる。この工具経路はまた、砥石５の
中心（点Ｔを通り砥石回転中心線に垂直な平面と、砥石
回転中心線の交点）をとっても同一である。従って、以
下の説明では、砥石５の中心の工具経路を用いて説明す
る。何れの工具経路ＴＰ１〜ＴＰ５においても、図２に
示す左側の口部３ｃ，Ｖ斜面３ａＬ，溝底部３ｂを通っ
て、対称中心ＳＬに対して反対側に位置するＶ斜面３ａ
Ｒ，右側の口部３ｃを夫々連続して面取りすることがで
きる。また、面取りできる工具経路の両側には、エアカ
ットを行う工具経路部ＴＰＡを有する。

【００５１】また図７に示すように、このエアカット工
具経路部ＴＰＡの終端Ｏ１′〜Ｏ５′（工具経路ＴＰの
終端でもある）においては、図８の二点鎖線で示すよう
に、砥石５とウェーハ１は離れている。この工具経路部
ＴＰＡの終端Ｏ１′〜Ｏ５′は、砥石中心Ｏ１〜Ｏ５に
夫々対応している。

【００５２】図７を参照して、Ｕ軸送り機構３０及びＶ
軸送り機構２０の具体的な制御方法について説明する。

【００５３】まず、砥石回転駆動用モータ１０を回転さ
せ、その砥石回転軸６に取り付けられた砥石５，５′を
回転させる。ノッチ溝３の面取りは、粗加工及び仕上げ
加工によって鏡面仕上げを行うため、始めはモータ側に
位置する粗加工用砥石５を用いて研削を行う。

【００５４】そして、粗加工用砥石５の中心が左側のＯ
１′に配置されるように、Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送
り機構２０の制御を行う。砥石中心がＯ１′にある状態
では、未だ砥石５の研削作用面はウェーハ１には接触し
ていない状態である。

【００５５】次に、Ｖ軸送り機構２０のＶ軸制御モータ
２４を作動させ、砥石５の研削作用面がウェーハ１の左
側の口部３ｃに接触する位置まで移動させる。この状態
から砥石５によってウェーハが研削され始める。このと
き、粗加工用砥石５と仕上げ加工用砥石５′との間隔が
十分にとってあるため、仕上げ加工用砥石５′によって
ウェーハ１が研削されるという不都合は生じない。

【００５６】Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送り機構２０を
制御して、ノッチ溝３の口部３ｃがウェーハ１の外周部
２へと滑らかにつらなるように研削を行う。この口部３
ｃは、外周部２とノッチ溝３のＶ斜面３ａが連結する部
分であり、その後の半導体生産工程において製造装置と
の接触により粉塵が発生しやすい場所であるため、外周
部２と連続して極力滑らかに形成する必要がある。

【００５７】口部３ｃの面取りが終了すると今度は、Ｖ
斜面３ａＬの研削につながる。本ノッチ研削装置１１
は、Ｖ軸送り機構２０のＶ軸をＶ斜面３ａＬと同方向に
平行に備えているため、Ｕ軸送り機構３０の送りを止め
て、Ｖ軸送り機構２０の送りのみで研削を行うことがで
きる。このとき、Ｖ斜面３ａＬの直線部は高精度に加工
されることを求められるが、本発明ではＶ軸によって一
直線に加工することができるため、従来のＸＹ軸式の研
削装置に比べて、高精度に加工を行うことができる。

【００５８】そして、Ｖ斜面３ａＬの直線部の研削が終
了すると、今度は溝底部３ｂの研削につながる。この溝
底部３ｂはＲ１の曲率を持つ円弧状であるが、砥石５の
研削作用面５ａが半径Ｒ２の曲率を有し、Ｒ１＞Ｒ２で
ある場合には、砥石５をＵ軸及びＶ軸の送りの合成によ
ってＲ１の曲率を描くように送り移動を行う。このと
き、砥石５の研削作用面の曲率Ｒ２をＲ２＝Ｒ１とする
ことにより、Ｕ軸及びＶ軸の送りによる合成制御を行う
ことなく、Ｖ軸方向の切り込みのみで溝底部３ｂまで研
削することができる。

【００５９】溝底部３ｂの研削が終了すると、今度は右
側のＶ斜面３ａＲの直線部の研削につながる。右側のＶ
斜面３ａＲを研削するには、Ｖ軸方向の送りを止めて、
Ｕ軸送り機構２０の送りによって研削を行う。このとき
も、Ｕ軸方向に一直線に加工することができるため、従
来のＸＹ軸式の研削装置に比べて、高精度に加工を行う
ことができる。

【００６０】その後、Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送り機
構２０を制御することにより、外周部２との連結部であ
る口部３ｃを滑らかに研削し、口部３ｃの研削が終了し
たら、右側の終端部Ｏ１′へと砥石５を移動させ、ウェ
ーハ１から砥石５を離れさせる。

【００６１】以上の制御をＴＰ２〜ＴＰ５についても同
様に行うことにより、ウェーハ１の面取りを行うことが
できる。このとき、研削の作業時間を極力短くするため
に、図７に示すようにＴＰ２はＴＰ１とは反対の方向か
ら研削を行う。同様に、ＴＰ３はＴＰ２とは反対の方向
から、ＴＰ４はＴＰ３とは反対の方向から、ＴＰ５はＴ
Ｐ４とは反対の方向から研削を行う。このように制御す
ることにより、工具軌跡が短くなり、作業時間が短縮さ
れる。

【００６２】砥石５が研削作業を行っている場合と、ウ
ェーハ１から離れている場合の位置関係について図９を
用いて説明する。図９はウェーハ１の一端の縦断面を示
す図であり、砥石中心がＯ１にあるときがウェーハ１の
研削作業を行っている場合を示し、Ｏ１′にあるときが
ウェーハ１から離れている状態を示している。図７の矢
印のようにＵ軸送り機構３０，Ｖ軸送り機構２０を制御
して工具経路ＴＰ１に沿って砥石５を送る場合について
説明する。まず始めに左側のエアカット工具経路部ＴＰ
Ａを通り、砥石５の研削作用面がウェーハ１に接触する
と、図９に示すようにノッチ溝３の縁に沿って断面線を
施した部分のストックＳ１が除去され、面取りＣ１が形
成される。そして、右側のエアカット工具経路部ＴＰＡ
に入り、図７の右側の終端Ｏ１′に砥石中心が達する
と、砥石５は図９の二点鎖線で示すようにウェーハ１と
離れて位置することになる。

【００６３】ここで昇降機構５０のＺ軸制御モータ５４
を制御してウェーハ１を上昇させると共に、Ｕ軸送り機
構３０及びＶ軸送り機構２０を制御してスライドテーブ
ル３３をウェーハ１から離れる方向に後退させる。ウェ
ーハ１の上昇量は、図９に示すように砥石中心Ｏ１，Ｏ
２又はＯ１′，Ｏ２′のＺ方向差△Ｚ１であり、スライ
ドテーブル３３の後退量は、夫々平面図で示されている
図７の工具経路ＴＰ１，ＴＰ２のα方向差△α１であ
る。

【００６４】次にＵ軸送り機構３０及びＶ軸送り機構２
０を上記ＴＰ１の場合と反対方向に制御して、工具経路
ＴＰ２に沿って図７の矢印のように砥石５を左方へ送る
と、図１０に示すようにノッチ溝３の縁に沿って断面線
を施した部分のストックＳ２が除去され、面取りＣ２が
形成される。そして、図７において砥石中心が左側の終
端Ｏ２′に達すると、砥石５は図１０の二点鎖線で示す
ようにウェーハ１と離れて位置することになる。

【００６５】昇降機構５０のＺ軸制御モータ５４を制御
してウェーハ１を上昇させると共に、Ｕ軸送り機構３０
及びＶ軸送り機構２０を制御してスライドテーブル３３
を後退させる。ウェーハ１の上昇量は図１０に示すよう
に砥石中心Ｏ２，Ｏ３又はＯ２′，Ｏ３′のＺ方向差△
Ｚ２であり、スライドテーブル３３の後退量は夫々平面
図で示されている図７の工具経路ＴＰ２，ＴＰ３のα方
向差△α２である。

【００６６】ここでＵ軸送り機構３０，Ｖ軸送り機構２
０を制御して工具経路ＴＰ３に沿って図７の矢印のよう
に砥石５を右方へ送ると、ノッチ溝３の縁に沿って図１
１に示すように断面線を施した部分のストックＳ３が除
去され、面取りＣ３が形成される。そして、図７におい
て砥石中心が右側の終端Ｏ３′に達すると、砥石５は図
１１の二点鎖線で示すようにウェーハ１と離れ、中心が
Ｏ３′に位置することになる。

【００６７】そして、昇降機構５０のＺ軸制御モータ５
４を制御してウェーハ１を上昇させると共に、Ｕ軸送り
機構３０及びＶ軸送り機構２０を制御して、今度はスラ
イドテーブル３３を前進させる。ウェーハ１の上昇量は
図１１に示すように、砥石中心Ｏ３，Ｏ４又はＯ３′，
Ｏ４′のＺ方向差△Ｚ３であり、スライドテーブル３３
の前進量は、夫々平面図で示されている図７の工具経路
ＴＰ２，ＴＰ３のα方向差△α３である。

【００６８】今度は、Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送り機
構２０を制御して、工具経路ＴＰ４に沿って図７の矢印
のように左方へ送ると、ノッチ溝３の縁に沿って図１２
に示すように断面線を施した部分のストックＳ４が除去
され、面取りＣ４が形成される。そして、図７において
砥石中心が左側の終端Ｏ３′に達すると、砥石５は図１
２の二点鎖線で示すように中心がＯ４′に位置すること
になる。

【００６９】ここでＵ軸送り機構３０及びＶ軸送り機構
２０と昇降機構５０を制御してウェーハ１を上昇すると
共にスライドテーブル３３を前進させる。ウェーハ１の
上昇量は、図１２に示すように砥石中心Ｏ４，Ｏ５又は
Ｏ４′，Ｏ５′のＺ方向差△Ｚ４であり、スライドテー
ブル３３の前進量は、夫々平面図で示されている図７の
工具経路ＴＰ４，ＴＰ５のα方向差△α４である。

【００７０】Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送り機構２０を
制御して、図７に示す工具経路ＴＰ５に沿って矢印のよ
うに右方へ送ると、ノッチ溝３の縁に沿って図１３に示
すように断面線を施した部分のストックＳ５が除去さ
れ、面取りＣ５が形成される。そして、図７において砥
石中心が右側の終端Ｏ５′に達すると、砥石５は図１３
の二点鎖線で示すように、その中心がＯ５′に位置する
ことになる。Ｕ軸送り機構３０及びＶ軸送り機構２０を
制御してスライドテーブル３３を後退させる。

【００７１】上記のように粗加工用砥石５による面取り
が終わったら、スライドテーブル３３の基準位置をβ軸
方向に沿って砥石回転駆動用モータ１０の方へ移動さ
せ、今度は仕上げ加工用砥石５′によって同様に面取り
を行う。なお、仕上げ加工用砥石５′による面取りにつ
いては、粗加工用砥石５による面取りと同様であるた
め、説明を省略する。

【００７２】仕上げ加工が終了したら、Ｕ軸送り機構３
０及びＶ軸送り機構２０と昇降機構５０を制御してウェ
ーハ１を上昇させると共に、スライドテーブル３３を後
退させる。このときウェーハ１は、ウェーハ１の交換可
能な位置まで上昇する。

【００７３】上記工程によるノッチ溝３の研削による面
取り方法においては、面取りは多角形状であり、本例で
は５角形である。そして、ウェーハ１の上下面において
ほぼ対称な形状に面取りを施している。試算によれば、
ノッチ溝３の縁に垂直な法面で切った各面取りＣ１〜Ｃ
５の各辺に接する曲線と、面取りＣ１〜Ｃ５間の夫々の
角部との距離は最大１２μｍである。また、９角形にす
ると各面取りＣ１〜Ｃ９の辺に接する曲線と、面取りＣ
１〜Ｃ９間の夫々の角部との距離は最大２μｍである。
従って、ノッチ溝３の後工程として行われるバフ等によ
るポリッシングにより面取りで角部を丸める時間は、本
例で１ｍｉｎ程度であり、従来に比較して後工程時間が
極端に短縮された。

【００７４】この面取りは、５角形よりも７角形、７角
形よりも９角形というように、多角形になるほど面取り
の断面形状は滑らかになり円弧状に近くなる。ウェーハ
１のノッチ溝３の面取りにおいては、少なくとも５角形
以上であることが望ましい。

【００７５】本実施の形態においては、レジノイドボン
ドの砥石を用いて鏡面研削条件を得ることができるた
め、Ｒｍａｘ０．１μｍ程度の面粗度を得ることができ
る。これによってチッピングやクラッキング等の発生が
なくなる。また、大径砥石を用いることが可能なため、
鏡面仕上げに必要とされる軟かい砥石を用いた場合で
も、砥石研削作用面の形状の維持が比較的容易である。

【００７６】上記における工具経路は一例を示すもの
で、例えば、面取りＣ１→Ｃ５→Ｃ４→Ｃ２→Ｃ３のよ
うな順序を採用してもよい。また、切り込みは一回を示
したが複数回に分けて切り込んでもよい。また、各工具
経路ＴＰ１とＴＰ５、ＴＰ２とＴＰ４を同一としたが、
工具経路ＴＰ１とＴＰ５、ＴＰ２とＴＰ４は夫々異なっ
ていても良い。

【００７７】なお、本実施の形態においては、ウェーハ
１をワーク支持台５７上に吸着固定し、ワーク支持台５
７が回転しない構造を示しているが、本発明はこれらに
限られるものではなく、ワーク支持台５７は回転可能な
構造であっても良い。こうすることにより、例えば１枚
のウェーハ１に複数個のノッチ溝３が形成されているよ
うな場合には、ウェーハ１をワーク支持台５７に位置決
め吸着させた後、ワーク支持台５７の回転によって各ノ
ッチ溝３を順次加工位置に割出して、複数個のノッチ溝
３の面取り加工を順次行うことができるものである。更
に、ウェーハ１の外周部２のエッジに当接するように砥
石５を配置して、ウェーハ１を回転させることにより、
ノッチ溝３の面取り加工のみならず、ウェーハ１の外周
エッジの面取り加工も行えるものである。

【００７８】図１５は面取り加工前のウェーハ１の斜視
図、図１６は上述の面取り加工後におけるウェーハのノ
ッチ溝の斜視図である。図１５においては、ノッチ溝面
３ｆは板面にほぼ垂直であり、略直角の角部を有するの
に対して、図１６に示すウェーハ１においては、ノッチ
溝３には面取りが施されており、角部は緩やかな鈍角を
描く。そのため、接触によるウェーハ１の欠けを防ぐこ
とができ、粉塵の発生を防止することができる。

【００７９】実施の形態はウェーハ１の板面と砥石５の
板面を、直角にくい違い交叉するようにしたが、交叉角
は直角に限定されるものではない。この交叉角を直角よ
りわずかに傾斜をもたせることにより、砥石５の研削作
用面とウェーハ１との接触面が大きくなり研削効率が上
がるとともに、ノッチ溝３に形成される条痕が傾斜線と
なるので、ノッチ溝３の溝底部３ｂからの割れやクラッ
クの発生等を防止することができる。

【００８０】なお、本実施の形態においては、スライド
テーブル３３がＵ軸方向及びＶ軸方向に移動する構成に
しているが、スライドテーブル３３の代わりにワーク支
持台５７が移動する構成にしても良い。また、ワーク支
持台５７ではなく、スライドテーブル３３がＺ軸方向に
昇降する構成にしても良い。すなわち、砥石５とウェー
ハ１が相互に相対的にＵ軸方向、Ｖ軸方向、Ｚ軸方向に
移動可能な構成であれば良い。また、本実施の形態にお
いては、Ｚ軸の方向は、Ｕ軸及びＶ軸によって形成され
るＵＶ平面に垂直であるが、必ずしも垂直である必要は
なく、ＵＶ平面に交叉する方向（ＵＶ平面と平行でない
方向）であれば良い。

【００８１】以上の通り、本出願に係る発明は、砥石台
４０に回転自在に支持された円板状の砥石５と、半導体
ウェーハ１を砥石５の板面に交叉する面内で保持するワ
ーク支持台５７と、半導体ウェーハ１の板面と平行或い
は近似的に平行な平面上において、砥石５を半導体ウェ
ーハ１に設けられたノッチ溝３の一方のＶ斜面３ａＲ方
向（Ｕ軸方向）に沿って相対移動させることのできるＵ
軸送り機構３０と、半導体ウェーハ１の板面と平行或い
は近似的に平行な平面上において、砥石５をノッチ溝３
の他方のＶ斜面３ａＬ方向（Ｖ軸方向）に沿って相対移
動させることのできるＶ軸送り機構２０と、砥石５を半
導体ウェーハ１の板面に対して交叉する方向（Ｚ軸方
向）に相対移動させることのできる昇降機構５０とを備
え、これらＵ軸送り機構３０，Ｖ軸送り機構２０，昇降
機構５０により砥石５及び半導体ウェーハ１を相対的に
三軸方向（Ｕ軸，Ｖ軸，Ｚ軸方向）に移動させて半導体
ウェーハ１のノッチ溝３の面取り加工を行うように構成
した半導体ウェーハ１のノッチ研削装置１１である。

【００８２】また、上記ノッチ研削装置１１において、
Ｕ軸送り機構３０の駆動方向（Ｕ軸方向）と、Ｖ軸送り
機構２０の駆動方向（Ｖ軸方向）とが、半導体ウェーハ
１のノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａＲがなす角θ或い
はこれに近似した角をもって交叉しているノッチ研削装
置１１である。

【００８３】更に、上記ノッチ研削装置１１において、
Ｕ軸送り機構３０の駆動方向（Ｕ軸方向）とＶ軸送り機
構２０の駆動方向（Ｖ軸方向）のなす角を、半導体ウェ
ーハ１のノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａＲがなす角θ
或いは所望されるノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａＲが
なす角にあわせて変化させることができるノッチ研削装
置１１である。

【００８４】更にまた、上記ノッチ研削装置１１におい
て、ワーク支持台５７は回転可能であることを特徴とす
るノッチ研削装置１１である。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、ノッチ溝の面取りにお
いて、高精度なＶ斜面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】面取り加工を行う前のウェーハの平面図であ
る。

【図２】面取り加工を行う前のウェーハのノッチ溝の形
状を示す平面図である。

【図３】ウェーハを位置決めピンにより位置決めする様
子を示す平面図である。

【図４】ウェーハと砥石の関係を示す平面図である。

【図５】ウェーハのノッチ溝の面取り研削装置の外観斜
視図である。

【図６】ウェーハのノッチ溝の面取り形状を示し、ノッ
チ溝の縁に対して法面で切った断面図である。

【図７】工具軌跡を示す平面図である。

【図８】工具移動経路の垂直断面図である。

【図９】面取り工程を示す垂直断面図である。

【図１０】面取り工程を示す垂直断面図である。

【図１１】面取り工程を示す垂直断面図である。

【図１２】面取り工程を示す垂直断面図である。

【図１３】面取り工程を示す垂直断面図である。

【図１４】本発明のノッチ研削装置の概念を説明するた
めの平面図である。

【図１５】ノッチ溝の面取りを行っていないウェーハの
斜視図である。

【図１６】ノッチ溝の面取りを行ったウェーハの斜視図
である。

【図１７】従来のＸＹ軸制御によるノッチ溝研削装置を
示す概念図である。

【符号の説明】

ＯＷ…ウェーハの中心 Ｏ（Ｏ１〜Ｏ５）…砥石中心 Ｏ１′〜Ｏ５′…終端 θ１…ノッチ溝の直線部のなす角 θ２…砥石の直線部のなす角 ＴＰ１〜ＴＰ５…工具経路 ＴＰＡ…エアカット工具経路部 １…ウェーハ ２…外周部 ３…ノッチ溝 ３ａＬ，３ａＲ…Ｖ斜面 ３ｂ…溝底部
３ｃ…口部 ３ｆ…ノッチ溝面 ４ａ，４ｂ…ピン ５…砥石 ５ａ…円弧部 ５ｂ…直線部 ５ｃ…腹部 ６…砥石回転軸 ７…ＵＶテーブル ８…ＣＮＣ制御装置 １０…砥石回転駆動用モータ １１…ノッチ研削装置 １２…ベッド ２０…Ｖ軸送り機構 ２１…Ｖ軸スライドレール ２２…Ｖ軸ガイド ２３…サドル ２４…Ｖ軸制御モータ ２５…Ｖ軸送りねじ ３０…Ｕ軸送り機構 ３１…Ｕ軸スライドレール ３２…Ｕ軸ガイド ３３…スライドテーブル ３４…Ｕ軸制御モータ ４０…砥石台 ５０…昇降機構 ５１…Ｚ軸スライドレール ５２…Ｚ軸ガイド ５３…昇降テーブル ５４…Ｚ軸制御モータ ５５…Ｚ軸送りねじ ５６…ナット ５７…ワーク支持台 ５８…ブラケット Ｃ１〜Ｃ５…面取り △Ｚ１，△Ｚ２，△Ｚ３，△Ｚ４…Ｚ方向差 △α１，△α２，△α３，△α４…α方向差 １００…ノッチ研削装置 １０１…ウェーハ １０２…ワークホルダ １０３…Ｙ軸方向移動装置 １０４…Ｘ軸方向移動装置 １０５…Ｚ軸方向移動装置 １０６…ノッチ溝 １０７…砥石 １０８…モータ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石台に回転自在に支持された円板状の
   砥石と、 半導体ウェーハを前記砥石の板面に交叉する面内で保持
   するワーク支持台と、 前記半導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な
   平面上において、前記砥石を前記半導体ウェーハに設け
   られたノッチ溝の一方の斜面方向に沿って相対移動させ
   ることのできる第一の駆動装置と、 前記半導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な
   平面上において、前記砥石を前記ノッチ溝の他方の斜面
   方向に沿って相対移動させることのできる第二の駆動装
   置と、 前記砥石を前記半導体ウェーハの板面に対して交叉する
   方向に相対移動させることのできる第三の駆動装置とを
   備え、 これら第一、第二、第三の駆動装置により前記砥石及び
   前記半導体ウェーハを相対的に三軸方向に移動させて前
   記半導体ウェーハのノッチ溝の面取り加工を行うように
   構成したことを特徴とする半導体ウェーハのノッチ研削
   装置。
2. 【請求項２】 前記第一の駆動装置の駆動方向と、前記
   第二の駆動装置の駆動方向とが、半導体ウェーハのノッ
   チ溝の斜面がなす角或いはこれに近似した角をもって交
   叉していることを特徴とする請求項１に記載のノッチ研
   削装置。
3. 【請求項３】 前記第一の駆動装置の駆動方向と前記第
   二の駆動装置の駆動方向のなす角を、半導体ウェーハの
   ノッチ溝の斜面がなす角或いは所望されるノッチ溝の斜
   面がなす角にあわせて変化させることができることを特
   徴とする請求項１に記載のノッチ研削装置。
4. 【請求項４】 前記ワーク支持台は回転可能であること
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のノ
   ッチ研削装置。