JP5700264B2 - ウエハエッジ加工装置及びそのエッジ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体素子の素材となるシリコン等のウエハのエッジを加工するウエハエッジ加工装置に係り、特にウエハのエッジの面取り加工を行うウエハエッジ加工装置に関する。

半導体素子の素材となるシリコン等のインゴットは、スライシングマシンにより薄板状のウエハに切断される。切断されたウエハは、ウエハ外周がエッジ状（ウエハの外周と端面が略直角な状態）になっているため、ウエハ外周部分への僅かな衝撃によりチッピング（微小な欠け）や割れが発生しやすくなる。このことから、スライシングマシンにより切断されたウエハ端面をラッピング装置でラッピングする前に、面取り砥石等を用いてウエハエッジの面取りを行う。

また、従来のウエハエッジ加工装置では、面取り砥石の代わりに、例えば研磨テープを繰り出してウエハエッジの面取りを行うもの（特許文献１、２）がある。

特開２００９−１８３６３号公報 特開２００６−３０３１１２号公報

しかしながら、図９に示すように、従来の研磨テープ１００を用いたウエハエッジ加工装置の研磨ユニット１０１においては、エッジ部に研磨テープ１００を押し当てて、その研磨テープ１００を繰り出しながらプレート１０２にてバックアップして、単に研磨テープ１００の押し当て角度とワーク（ウエハ）１０３の出し入れでウエハエッジ形状を加工するために、精密なウエハエッジの加工制御が困難である。つまり、この種のウエハエッジ加工装置１０１では、加工するウエハ１０３と研磨テープ１００との接触が略線接触のみとなり、精密なエッジのＲ形状（面取り）が作れない、また研磨テープ１００に「しわ」及び「より」が発生するといった問題があり、精密な加工ができないといった問題がある。

また、砥石を利用したコンタリング加工では、固定砥粒の砥石を使用するためにライフ（砥石寿命）による直径変動等で砥石の形状が変化する、また同じく、固定砥粒のために砥石の切れ味がおちて、粗さの品質が変化してしまう。すなわち、砥石を用いたウエハエッジ加工装置は、使用すると砥粒が落ち使用回数により加工面粗さが変化してしまう、同じく使用回数により砥流が着脱し形状が変化してしまう、また砥石はライフ（砥石寿命）を延長させるために、ツルーイングやドレッシングをおこなうが、これらを行うと砥石の径が変化し、マシンの位置調整が必要になるといった課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研磨テープを使用したウエハエッジ加工において、高精度なエッジ形状加工を行うことのできるウエハエッジ加工装置及びそのエッジ加工方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の第１態様に係るウエハエッジ加工装置は、ウエハを載置して回転可能な載置台と、研磨テープを接触させることによってウエハの端部を研磨する研磨部と、研磨部を載置台に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えるウエハエッジ加工装置であって、研磨部は、軸方向の中央部で径が最大となり軸方向の両端部に向かうにつれて径が次第に小さくなる樽形状のローラを用いてウエハの端部に研磨テープを略点接触にて当接させる点接触当接手段を備える。

本態様によれば、研磨テープを接触させることによってウエハの端部を研磨する研磨部は、軸方向の中央部で径が最大となり軸方向の両端部に向かうにつれて径が次第に小さくなる樽形状のローラを用いてウエハの端部に研磨テープを略点接触にて当接させる点接触当接手段を備える。これにより、研磨テープを使用したウエハエッジ加工において、高精度なエッジ形状加工を行うことができる。

本発明の第２態様に係るウエハエッジ加工装置は、第１態様において、研磨部は、ウエハの端部に研磨テープを略線接触にて当接させる線接触当接手段を更に備える。

本発明の第３態様に係るウエハエッジ加工装置は、第１態様又は第２態様において、研磨部は、載置台の回転軸を含む平面内において、ウエハの端部に沿って研磨テープが接触する位置を変更させる接触位置変更手段を備える。

本発明の第４態様に係るウエハエッジ加工方法は、ウエハを載置して回転可能な載置台と、研磨テープを接触させることによってウエハの端部を研磨する研磨部と、研磨部を載置台に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えるウエハエッジ加工装置のウエハ加工方法であって、軸方向の中央部で径が最大となり軸方向の両端部に向かうにつれて径が次第に小さくなる樽形状のローラを用いてウエハの端部に研磨テープを略点接触にて当接させることにより、ウエハの端部を研磨する点接触当接ステップを備える。

本発明の第５態様に係るウエハエッジ加工方法は、第４態様において、ウエハの端部に研磨テープを略線接触にて当接させることにより、ウエハの端部を研磨する線接触当接ステップを更に備える。

本発明の第６態様に係るウエハエッジ加工方法は、第４態様又は第５態様において、載置台の回転軸を含む平面内において、ウエハの端部に沿って研磨テープが接触する位置を変更させる接触位置変更ステップを更に備える。

本発明によれば、研磨テープを使用したウエハエッジ加工において、高精度なエッジ形状加工を行うことができる。

本発明の実施形態に係る研磨装置の構成を示す図 図１の研磨ヘッド部の要部を示す第１の拡大図 図１の研磨ヘッド部の要部を示す第２の拡大図 ３図の可動ローラを示す拡大図 図４のＡ−Ａ線断面を示す断面図 図２の状態の研磨ヘッド部による線接触エッジ加工を行う線接触当接工程を説明する図 図３の状態の研磨ヘッド部による点接触エッジ加工を行う点接触当接工程を説明する図 図３の状態の研磨ヘッド部による点接触エッジ加工の変形例を示す図 従来の研磨ユニットを示す図

以下、添付図面を参照して、本発明に係るウエハエッジ加工装置及びそのエッジ加工方法について詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態係る研磨装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るウエハエッジ加工装置としての研磨装置１は、ウエハ２を保持するためのウエハテーブル部としてのウエハステージ３と、該ウエハステージ３の上面（ウエハ保持面）と平行な方向に移動させるためのウエハステージ移動機構４と、前記ウエハステージ３に保持されたウエハ２のエッジ部を研磨する研磨テープ部としてのエッジ研磨ユニット５と、該エッジ研磨ユニット５を前記ウエハステージ３に保持されたウエハ２のエッジ部に対して移動させる研磨移動機構６と、備えている。

ウエハステージ移動機構４は、円筒部材１０を回転自在に支持する軸台１１と、軸台１１と一体に移動可能な可動部１２と、可動部１２をウエハステージ３の上面と平行な上面を有する基台１３にて移動可能に支持する支持第１４と、を備えている。

なお、可動部１２は、基台１３の上面にてウエハステージ３の上面と平行な矢印Ｙで示す方向に移動可能となっている。また、軸台１１の円筒部材１０は、ウエハステージ３の上面と直交するβ軸を回転軸として回転可能に構成される。

エッジ研磨ユニット５は、研磨テープ（帯状研磨部材）５１をウエハ２のエッジ部に当接させ押圧するエッジ当接部としての研磨ヘッド部５２と、研磨テープ５１を研磨ヘッド部５２に送る研磨テープ送り機構５３とを備えている。研磨テープ送り機構５３は、研磨テープ５１を研磨ヘッド部５２に送るテープ送り出し部としての送りボビン５４と、研磨ヘッド部５２に繰り出された研磨テープ５１を巻き取るテープ巻き取り部としての巻き取りボビン５５と、巻き取りボビン５５を回転させる回転機構（不図示）と、を備えている。なお、研磨テープ５１としては、研磨面となるその片面に研磨粒子の砥粒をベースフィルムに塗布した研磨テープを用いることができる。

研磨移動機構６は、研磨ヘッド部５２及び研磨テープ送り機構５３からなるエッジ研磨ユニット５を保持する円筒部材６０を有する軸台６１と、軸台６１と一体に移動可能な可動部６２と、可動部６２を支持する軸台６３と、軸台６３と一体に移動可能な可動部６４と、を備えている。

なお、可動部６４は、基台１３の上面にてウエハステージ３の上面と平行なＹ方向と直交する矢印Ｘで示す方向に移動可能となっている。また、可動部６２はＸＹ平面と直交する前記β軸の長手軸方向の矢印Ｚで示す方向に移動可能となっている。また、研磨ヘッド部５２は、前記Ｘ方向に長手軸を有するα軸を中心に回動可能となっている。

図２は図１の研磨ヘッド部の要部を示す第１の拡大図である。図２に示すように、研磨ヘッド部５２は、巻き取りボビン５５が研磨テープ５１を巻き取ることにより、略四角形の頂点位置に配置された４つの搬送ローラ７１，７２，７３，７４を介して送りボビン５４から送り出され、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１がウエハ２のエッジ部に略線接触にて当接するように構成されている。また、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１は、ガイドローラ７５，７６にて、ガイドローラ７５と搬送ローラ７２、及びガイドローラ７６と搬送ローラ７３によりそれぞれ移動可能に把持されている。これにより研磨テープ５１に「しわ」及び「より」等が発生することを防止している。

なお、線接触当接手段は、ガイドローラ７５、搬送ローラ７２、ガイドローラ７６、搬送ローラ７３及び研磨テープ５１により構成される。

前記研磨ヘッド部５２は、４つの搬送ローラ７１，７２，７３，７４を頂点とする略四角形の内側に、ガイドローラ７５と搬送ローラ７２、及びガイドローラ７６と搬送ローラ７３によりそれぞれ移動可能に把持されている研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部に向けて突出させ、研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部に略点接触にて当接させる可動ローラ７８を先端に有するシリンダ７７が設けられている。

なお、点接触当接手段は、ガイドローラ７５、搬送ローラ７２、ガイドローラ７６、搬送ローラ７３、可動ローラ７８、シリンダ７７及び研磨テープ５１により構成される。

図３は図１の研磨ヘッド部の要部を示す第２の拡大図である。図３に示すように、前記研磨ヘッド部５２においては、研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部に略点接触にて当接させる際に、シリンダ７７がウエハ２のエッジ部に向けて移動し、先端に設けた可動ローラ７８を研磨テープ５１の内側面（研磨粒子のない面）から押圧する。この結果、ガイドローラ７５と搬送ローラ７２、及びガイドローラ７６と搬送ローラ７３によりそれぞれ移動可能に把持されている研磨テープ５１がウエハ２のエッジ部に向けて突出した状態となり、研磨テープ５１がウエハ２のエッジ部に略点接触にて当接させられる。

図４は図３の可動ローラを示す拡大図、図５は図４のＡ−Ａ線断面を示す断面図である。図４及び図５に示すように、可動ローラ７８は、研磨テープ５１の繰り出す回動軸８０を中心軸とし、軸方向で中央が最大径で、該中央から軸方向で両端に向かって縮径した樽形状をなし、軸方向で最大径となる中央部８１がウエハ２のエッジ部に略点接触にて当接するようになっている。

このように構成された本実施形態の研磨装置１での研磨ヘッド部５２によるウエハ２のエッジ部の面取り加工を図６及び図７を用いて説明する。図６は図２の状態の研磨ヘッド部による線接触エッジ加工を行う線接触当接工程を説明する図、図７は図３の状態の研磨ヘッド部による点接触エッジ加工を行う点接触当接工程を説明する図である。

（１）線接触当接工程：
本実施形態の研磨装置１による線接触当接ステップでは、まず、研磨ヘッド部５２のシリンダ７７を図２に示した状態とする。そして、図６に示すように、研磨ヘッド部５２は、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部にウエハ２の径方向に位置するポジションＰ0より略線接触にて当接させる。続いて、研磨ヘッド部５２をα軸を中心に回動させて搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部にポジションＰ1、Ｐ2より略線接触にて当接させる。これにより研磨ヘッド部５２がウエハ２のエッジ部の面取りを粗加工することとなり、面取り加工機能が実現できる。

（２）点接触当接工程：
本実施形態の研磨装置１による点接触当接ステップでは、まず、研磨ヘッド部５２のシリンダ７７を図３に示した状態（ガイドローラ７５と搬送ローラ７２、及びガイドローラ７６と搬送ローラ７３によりそれぞれ移動可能に把持されている研磨テープ５１がウエハ２のエッジ部に向けて突出した状態）とする。そして、図７に示すように、研磨ヘッド部５２は、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部にウエハ２の径方向に位置するポジションＰ0より略点接触にて当接させる。続いて、研磨ヘッド部５２をα軸を中心にポジションＰ0からポジションＰ1に回動させて、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部を連続的に略点接触にて当接させる。同様に、研磨ヘッド部５２をα軸を中心にポジションＰ0からポジションＰ2に回動させて、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部を連続的に略点接触にて当接させる。これにより研磨ヘッド部５２がウエハ２のエッジ部の面取りを細加工することとなり、面取り研磨機能が実現できる。

なお、本実施形態では、研磨装置１は、研磨時にただ研磨テープ５１を押し当てるのではなく、位置決め軸（α軸）を高速で微少に動かし振動させて砥粒のながれを一方向だけでなく当てる効果をさせて粗さを向上させている。

以上説明したように、本実施形態の研磨装置１では、以下のような効果をえることができる。

（効果１）研磨テープ５１を使用したウエハ２のエッジ加工において、高精度なエッジ形状加工を行うことができる。

（効果２）研磨テープ５１によりウエハ２のエッジ部の面取り加工を行っているので、砥石を用いた場合のような形状変化、粗さ変化が無く、またツルーイングやドレッシングの必要がない。

（効果３）面取り研磨機能に使用した研磨テープ５１はテープの中心部のみの使用となり、その結果研磨テープ５１を巻き戻して研磨テープ５１をずらすことでテープに無駄がでない。

（効果４）１つの研磨ヘッド部５２にて加工機能と研磨機能を併せ持つことができる。

（効果５）可動ローラ７８を樽形状にすることで、搬送ローラ７２，７３に位置する研磨テープ５１をウエハ２のエッジ部に略点接触にて当接させることができるので、研磨テープ５１のしわ、よりの影響もなくなり高精度な加工ができる。

なお、本実施形態では、点接触当接工程においても研磨ヘッド部５２をα軸を中心に回動させるとしたが、図８に示すように研磨ヘッド部５２を回動させることなく、Ｙ−Ｚ方向（図１参照）に研磨ヘッド部５２を移動させて点接触当接工程を行うようにしてもよい。

以上、本発明のウエハエッジ加工装置及びそのエッジ加工方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１…研磨装置、２…ウエハ、３…ウエハステージ、４…ウエハステージ移動機構、５…研磨ユニット、６…研磨移動機構、５１…研磨テープ、５２…研磨ヘッド部、７１，７２，７３，７４…搬送ローラ、７５，７６…ガイドローラ、７７…シリンダ、７８…可動ローラ

Claims (6)

1. ウエハを載置して回転可能な載置台と、
   研磨テープを接触させることによって前記ウエハの端部を研磨する研磨部と、
   前記研磨部を前記載置台に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えるウエハエッジ加工装置であって、
   前記研磨部は、軸方向の中央部で径が最大となり前記軸方向の両端部に向かうにつれて径が次第に小さくなる樽形状のローラを用いて前記ウエハの端部に前記研磨テープを略点接触にて当接させる点接触当接手段を備えるウエハエッジ加工装置。
2. 前記研磨部は、前記ウエハの端部に前記研磨テープを略線接触にて当接させる線接触当接手段を更に備える請求項１に記載のウエハエッジ加工装置。
3. 前記研磨部は、前記載置台の回転軸を含む平面内において、前記ウエハの端部に沿って前記研磨テープが接触する位置を変更させる接触位置変更手段を備える請求項１又は２に記載のウエハエッジ加工装置。
4. ウエハを載置して回転可能な載置台と、研磨テープを接触させることによって前記ウエハの端部を研磨する研磨部と、前記研磨部を前記載置台に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えるウエハエッジ加工装置のウエハ加工方法であって、
   軸方向の中央部で径が最大となり前記軸方向の両端部に向かうにつれて径が次第に小さくなる樽形状のローラを用いて前記ウエハの端部に前記研磨テープを略点接触にて当接させることにより、前記ウエハの端部を研磨する点接触当接ステップを備えるウエハエッジ加工方法。
5. 前記ウエハの端部に前記研磨テープを略線接触にて当接させることにより、前記ウエハの端部を研磨する線接触当接ステップを更に備える請求項４に記載のウエハエッジ加工方法。
6. 前記載置台の回転軸を含む平面内において、前記ウエハの端部に沿って前記研磨テープが接触する位置を変更させる接触位置変更ステップを更に備える請求項４又は５に記載のウエハエッジ加工方法。

Images