JP6976713B2 - Chamfer grinding method and chamfer grinding equipment - Google Patents

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本発明は、シリコン、サファイア、化合物、ガラス等の様々な素材、特に半導体ウエーハ、ガラスパネル等の板状被加工材の端面における高精度な面取り研削方法及び面取り研削装置に関する。 The present invention relates to a highly accurate chamfering grinding method and chamfering grinding apparatus on end faces of various materials such as silicon, sapphire, compounds, and glass, particularly plate-shaped workpieces such as semiconductor wafers and glass panels.

近年、ウエーハの品質向上の要求が強く、ウエーハ端面(エッジ部)の加工状態が重要視される。シリコンウエーハ等の半導体ウエーハは、半導体デバイス等の作製に使用されるが、ハンドリングによるチッピングを防止するため、縁部を研削することで面取り加工が行われる。また、その後工程として研磨による鏡面面取り加工が行われている。半導体製造工程において、ウエーハ製造からデバイス製造に至るまで、エッジ特性の品質改善は必要不可欠なプロセスとなっている。 In recent years, there has been a strong demand for improving the quality of wafers, and the processing state of the end face (edge portion) of the wafer is regarded as important. Semiconductor wafers such as silicon wafers are used for manufacturing semiconductor devices and the like, but chamfering is performed by grinding the edges in order to prevent chipping due to handling. Further, as a subsequent process, mirror chamfering by polishing is performed. In the semiconductor manufacturing process, quality improvement of edge characteristics is an indispensable process from wafer manufacturing to device manufacturing.

シリコン等は固くてもろく、ウエーハの端面がスライシング時の鋭利なままでは、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、断片がウエーハ表面を傷つけたり汚染したりする。これを防ぐため、切り出されたウエーハの端面をダイヤモンドでコートされた面取り砥石で面取りする。この時、ばらつきのある外周の直径を合わせ、オリエンテーションフラット(OF)の幅の長さを合わせることや、ノッチと呼ばれる微少な切り欠きの寸法を合わせることも必要とされる。 Silicone is hard and brittle, and if the end face of the wafer remains sharp during slicing, it will easily crack or chip during handling such as transportation and alignment in the subsequent processing process, and the fragments will damage or contaminate the wafer surface. Or something. To prevent this, the end face of the cut wafer is chamfered with a diamond-coated chamfering wheel. At this time, it is also necessary to match the diameters of the outer circumferences with variations, to match the width of the orientation flat (OF), and to match the dimensions of a minute notch called a notch.

また、スマートフォンやタブレットに用いられる、薄型化、軽量化が追求されたガラス基板には、マスキング印刷、センサー電極の形成、その後に切断することが行われ、面取りの加工品質、加工面粗さ、マイクロクラックの発生などがガラス基板の端面強度に直接影響する。 In addition, the glass substrate used for smartphones and tablets, which has been pursued to be thinner and lighter, is subjected to masking printing, sensor electrode formation, and then cutting. The generation of microcracks directly affects the end face strength of the glass substrate.

さらに、通常の研削ではレジン砥石の回転軸に対してウエーハWの主面が垂直となる状態で面取り部を研削するが、この場合、面取り部には円周方向の研削による条痕が発生し易い。そこで、ウエーハに対して例えばレジン砥石を傾けてウエーハの面取り部を研削する、いわゆるヘリカル研削を行うことが知られている。 Further, in normal grinding, the chamfered portion is ground in a state where the main surface of the wafer W is perpendicular to the rotation axis of the resin grindstone, but in this case, the chamfered portion has streaks due to grinding in the circumferential direction. easy. Therefore, it is known to perform so-called helical grinding in which, for example, a resin grindstone is tilted with respect to the wafer to grind the chamfered portion of the wafer.

ヘリカル研削を行うと、通常研削に比べ面取り部の加工歪みを低減させるだけでなく、ウエーハの面取り部と砥石との接触領域が増えて面取り部の表面粗さが改善される効果が得られる。 When helical grinding is performed, not only the processing distortion of the chamfered portion is reduced as compared with normal grinding, but also the contact region between the chamfered portion of the wafer and the grindstone is increased, and the surface roughness of the chamfered portion is improved.

特に、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウエーハの結晶方位を合わせ易くするために、ウエーハ周縁の一部を略V字形あるいは円弧状に切欠して成るノッチ溝の形成が必須とされている。略V字形のノッチ溝は、ウエ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。 In particular, in the process of manufacturing a semiconductor device, it is essential to form a notch groove formed by notching a part of the peripheral edge of the wafer in a substantially V-shape or an arc shape in order to facilitate the alignment of the crystal orientation of the semiconductor wafer. The substantially V-shaped notch groove is widely adopted because it can efficiently utilize the limited area of the wafer and has excellent positioning accuracy.

ノッチ溝は、ウエーハの周縁部分に設けられた小さい切り欠き部分であり、主な切り欠き形状はU字形状又はV字形状の2種類である。特に近年は製品の歩留まりを上げるために、ウエーハ表面積の損失がより少ないV字形状のノッチ溝が多用されている。ノッチ溝は、シリコン単結晶ブロックの外周表面を円筒研削機により所定の径まで削り、インゴット切断機を用い結晶方位を示すノッチ溝のV字形状を形成する。そして、研削加工して後工程として鏡面研磨される。 The notch groove is a small notch portion provided in the peripheral portion of the wafer, and there are two main notch shapes, a U-shape and a V-shape. Particularly in recent years, in order to increase the yield of products, V-shaped notch grooves with less loss of wafer surface area have been frequently used. The notch groove is formed by cutting the outer peripheral surface of the silicon single crystal block to a predetermined diameter with a cylindrical grinder and using an ingot cutting machine to form a V-shape of the notch groove indicating the crystal orientation. Then, it is ground and mirror-polished as a post-process.

通常、ノッチ溝の傾斜面及び端面は、ノッチ溝が外周と大きく異なった形状をしているため、ノッチ専用のノッチ研磨用装置を用いて鏡面研磨される。ノッチ溝の鏡面加工は、ノッチ溝の形状に合わせた周縁部分を有する円板形状又はリング形状の研磨布などで構成される研磨部材を回転させながらウエーハのノッチ溝に圧接させることで行われ、例えば特許文献1に記載されている。 Normally, the inclined surface and the end surface of the notch groove are mirror-polished using a notch polishing device dedicated to the notch because the notch groove has a shape significantly different from the outer circumference. The mirror surface processing of the notch groove is performed by pressing and contacting the notch groove of the wafer while rotating a polishing member composed of a disk-shaped or ring-shaped polishing cloth having a peripheral portion matching the shape of the notch groove. For example, it is described in Patent Document 1.

ノッチ溝を鏡面研磨する前には、ノッチ溝に対しては、面取りのための研削加工を施すことが一般化され、ノッチ溝を正確な寸法に加工することが要求されている。そこで、ノッチ溝の面取りにおいて、高精度なV斜面を得るため、砥石を半導体ウエーハに設けられたノッチ溝の一方のV斜面に沿って相対移動させる送り機構と、砥石をノッチ溝の他方のV斜面方向に沿って相対移動させる送り機構を設けることが知られ、特許文献2に記載されている。 Before mirror polishing the notch groove, it is common to grind the notch groove for chamfering, and it is required to process the notch groove to an accurate dimension. Therefore, in order to obtain a highly accurate V-slope in the chamfering of the notch groove, a feed mechanism for relatively moving the grindstone along one V-slope of the notch groove provided in the semiconductor wafer and a feed mechanism for moving the grindstone to the other V of the notch groove. It is known to provide a feed mechanism for relative movement along a slope direction, which is described in Patent Document 2.

特開2010−108968号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-108968 特開2002−28840号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-28840

上記従来技術において、鏡面研磨が必須となるが、研磨時には、研磨部材はノッチ研磨領域に押圧された状態で研磨が遂行される。特許文献1に示されるように研磨部材を回転させながらウエーハのノッチ溝に圧接させるので、研磨部材を頻繁に取り替えることが必要となり、作業効率が悪かった。 In the above-mentioned prior art, mirror polishing is indispensable, but at the time of polishing, the polishing member is polished while being pressed against the notch polishing region. As shown in Patent Document 1, since the polishing member is pressed into the notch groove of the wafer while rotating, it is necessary to frequently replace the polishing member, resulting in poor work efficiency.

また、特許文献2に示されるようにノッチ溝のV斜面に沿って研削砥石を移動させて高精度化を図ったとしても、研削後の粗さが粗いと、後工程である研磨にコストが掛かり形状も崩してしまうことになっていた。 Further, even if the grinding wheel is moved along the V slope of the notch groove to improve the accuracy as shown in Patent Document 2, if the roughness after grinding is rough, the polishing in the subsequent process is costly. The shape of the hook was supposed to collapse.

さらに、メタル砥石を単に回転させるノッチ面取り研削は、砥石に含有される砥粒の条痕が被研削面に転写され、表面の仕上がりが悪い。さらに、上記同様に、後工程のノッチ研磨にコストが掛かり、形状も不正確なものとなる。そこで、ノッチ溝に対してもヘリカル研削を行うことが望ましいが、他の外周部と異なりノッチの形状により極めて困難である。 Further, in the notch chamfering grinding in which the metal grindstone is simply rotated, the streaks of the abrasive grains contained in the grindstone are transferred to the surface to be ground, and the surface finish is poor. Further, similarly to the above, the notch polishing in the post-process is costly and the shape becomes inaccurate. Therefore, it is desirable to perform helical grinding on the notch groove as well, but unlike other outer peripheral portions, it is extremely difficult due to the shape of the notch.

さらに、メタル砥石に対して樹脂系レジンボンドを用いた砥石にて行うことも考えられるが、表面粗さの改善が実現されても溝形状の変形、切れ味の低下の発生により、実用的でない。 Further, it is conceivable to use a grindstone using a resin-based resin bond for the metal grindstone, but even if the surface roughness is improved, it is not practical due to the deformation of the groove shape and the deterioration of the sharpness.

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、特に、ノッチ溝の研削工程において、条痕の発生を抑制し、ヘリカル研削に劣らない良好な面粗さを実現する。そして、後工程である研磨の負担を軽減して、研磨後も研削時点の形状が維持され、正確な形状を形成することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, particularly to suppress the generation of streaks in the notch groove grinding process, and to realize a good surface roughness comparable to that of helical grinding. Then, the burden of polishing, which is a post-process, is reduced, the shape at the time of grinding is maintained even after polishing, and an accurate shape is formed.

上記目的を達成するため、本発明は、板状の被加工材の端面を、回転軸を中心に回転する研削砥石で研削する面取り研削方法であって、前記研削砥石は、前記回転軸の軸方向に平行な加工溝である溝部と、該溝部の上下に形成された斜面と、を有し、前記研削砥石を回転させると共に前記軸方向に超音波振動を与え、前記被加工材の端面に前記加工溝を垂直方向より押し付けて当接することで研削するものである。 In order to achieve the above object, the present invention is a chamfering grinding method in which an end surface of a plate-shaped workpiece is ground with a grinding wheel that rotates about a rotation axis, and the grinding wheel is a shaft of the rotation axis. It has a groove portion that is a machined groove parallel to the direction and slopes formed above and below the groove portion, and rotates the grinding wheel and applies ultrasonic vibration in the axial direction to the end face of the work material. Grinding is performed by pressing the machined groove from the vertical direction and contacting it.

また、上記において、前記被加工材の外周面に形成された、スライシングされたV字断面形状溝の端面に前記加工溝を垂直方向より押し付けて当接することで面取りされたノッチ溝を形成することが好ましい。 Further, in the above, the chamfered notch groove is formed by pressing the machined groove from the vertical direction and abutting against the end face of the sliced V-shaped cross-sectional groove formed on the outer peripheral surface of the material to be machined. Is preferable.

さらに、上記において、前記加工溝の幅は前記被加工材の厚さに対して前記超音波振動の振幅以上大きくされたことが好ましい。 Further, in the above, it is preferable that the width of the machined groove is made larger than the amplitude of the ultrasonic vibration with respect to the thickness of the work material.

さらに、上記において、前記加工溝の幅の寸法は、前記被加工材の厚さ寸法と前記超音波振動の振幅の幅寸法との和であるようにされたことが好ましい。 Further, in the above, it is preferable that the width dimension of the machined groove is the sum of the thickness dimension of the work material and the width dimension of the amplitude of the ultrasonic vibration.

さらに、上記において、前記研削砥石は、該研削砥石を回転させると共に、該研削砥石に前記超音波振動を与える振動部が設けられた研削スピンドルに交換可能として取り付けられ、前記研削砥石の直径は前記振動部の直径よりも小さくされたことが好ましい。 Further, in the above, the grinding wheel is replaceably attached to a grinding spindle provided with a vibrating portion that rotates the grinding wheel and applies the ultrasonic vibration to the grinding wheel, and the diameter of the grinding wheel is the same as described above. It is preferable that the diameter is smaller than the diameter of the vibrating portion.

また、本発明は、板状の被加工材の端面を、回転軸を中心に回転する研削砥石で研削する面取り研削装置において、前記研削砥石を回転させると共に、前記回転軸の軸方向に対して超音波振動を与える研削スピンドルを備え、前記研削砥石は、加工溝として前記軸方向に平行な溝部と、該溝部の上下に形成された斜面を有し、前記被加工材の端面に前記加工溝を垂直方向より押し付けて研削することを備えたものである。 Further, according to the present invention, in a chamfering grindstone that grinds the end face of a plate-shaped workpiece with a grindstone that rotates about a rotation axis, the grinding wheel is rotated and the grinding wheel is rotated with respect to the axial direction of the rotating shaft. The grinding wheel is provided with a grinding spindle that applies ultrasonic vibration, and the grinding wheel has a groove portion parallel to the axial direction as a machining groove and slopes formed above and below the groove portion, and the machining groove is formed on an end surface of the workpiece. Is provided for grinding by pressing from the vertical direction.

さらに、上記のものにおいて、前記研削装置は、前記被加工材の外周面に形成された、スライシングされたV字断面形状溝に前記加工溝を垂直方向より押し付けて面取りされたノッチ溝を形成することが好ましい。 Further, in the above, the grinding device forms a chamfered notch groove by pressing the machined groove from the vertical direction into the sliced V-shaped cross-sectional groove formed on the outer peripheral surface of the work material. Is preferable.

さらに、上記のものにおいて、前記加工溝の幅は前記被加工材の厚さに対して前記超音波振動の振幅以上大きくされたことが好ましい。 Further, in the above, it is preferable that the width of the machined groove is made larger than the amplitude of the ultrasonic vibration with respect to the thickness of the work material.

さらに、上記のものにおいて、前記被加工材の厚さ寸法と前記超音波振動の振幅の幅寸法との和であるようにされたことが好ましい。 Further, in the above, it is preferable that the sum of the thickness dimension of the work material and the width dimension of the amplitude of the ultrasonic vibration is set.

さらに、上記のものにおいて、前記研削砥石は前記超音波振動を与える振動部が設けられた前記研削スピンドルに交換可能として取り付けられ、前記研削砥石の直径は前記振動部の直径よりも小さくされたことが好ましい。 Further, in the above, the grinding wheel is interchangeably attached to the grinding spindle provided with a vibrating portion that gives ultrasonic vibration, and the diameter of the grinding wheel is made smaller than the diameter of the vibrating portion. Is preferable.

本発明によれば、加工溝として軸方向に平行な溝部と、該溝部の上下に形成された斜面と、を有する研削砥石を回転させると共に、軸方向に超音波振動を与え研削するので、特に、ノッチ溝の研削工程であっても、条痕の発生を抑制し、良好な面粗さを実現できる。したがって、後工程である研磨の負担を軽減して、最終的な面粗さと形状精度を向上できる。 According to the present invention, a grinding wheel having a groove portion parallel to the axial direction as a machined groove and slopes formed above and below the groove portion is rotated, and ultrasonic vibration is applied in the axial direction for grinding. Even in the notch groove grinding process, it is possible to suppress the generation of streaks and achieve good surface roughness. Therefore, the burden of polishing, which is a post-process, can be reduced, and the final surface roughness and shape accuracy can be improved.

本発明の一実施形態に係るノッチ研削装置の主要部を示す平面図Top view showing the main part of the notch grinding apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 一実施形態における加工部の構成を示す平面図Top view showing the structure of the machined part in one Embodiment 一実施形態におけるノッチ溝の形成工程を示す図The figure which shows the formation process of the notch groove in one Embodiment 一実施形態におけるノッチ溝の詳細な形成過程を示す図The figure which shows the detailed formation process of the notch groove in one Embodiment 一実施形態における研削スピンドルを示す斜視図A perspective view showing a grinding spindle in one embodiment. 一実施形態におけるツールホルダを示す斜視図A perspective view showing a tool holder in one embodiment. 一実施形態におけるノッチ研削砥石を示す外観図External view showing the notch grinding wheel in one embodiment. 他の実施形態におけるツールホルダを示す斜視図Perspective view showing the tool holder in another embodiment 一実施形態における加工とウエーハWの形状を示す断面図Cross-sectional view showing the processing and the shape of the wafer W in one embodiment. 一実施形態における加工溝の詳細を示す断面図Sectional drawing which shows the detail of the machined groove in one Embodiment 一実施形態における改善効果を示す図(斜面部分の表面粗さ)The figure which shows the improvement effect in one Embodiment (surface roughness of a slope part) 一実施形態における改善効果を示す図(端面部分の表面粗さ)The figure which shows the improvement effect in one Embodiment (surface roughness of an end face part)

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。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。この実施形態により発明が限定されるものでなく、実施形態における構成要素には当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。 Machining the notch groove to an accurate dimension can shorten the alignment time at the time of micromachining in the next process, so that high-precision grinding is required. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The invention is not limited to this embodiment, and the components in the embodiment include those easily conceivable by those skilled in the art or substantially the same.

図1は本発明の一実施形態に係るノッチ研削装置を有する面取り装置の主要部を示す平面図である。面取り装置は、主に供給回収部20、加工部10を有し、その他図示していないが、プリアライメント部、洗浄部、後測定部、搬送部等から構成される。 FIG. 1 is a plan view showing a main part of a chamfering device having a notch grinding device according to an embodiment of the present invention. The chamfering device mainly has a supply / recovery unit 20 and a processing unit 10, and is further composed of a pre-alignment unit, a cleaning unit, a post-measurement unit, a transport unit, and the like, although not shown.

ウエーハ加工工程は、スライス→面取り→ラップ→エッチング→ドナーキラー→精面取りの順で行われ、工程間には汚れを取り除くため、各種洗浄が用いられる。シリコン等は固くてもろく、ウエーハの端面がスライシング時の鋭利なままでは、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、断片がウエーハ表面を傷つけたり汚染したりする。これを防ぐため、面取り工程では切り出されたウエーハの端面をダイヤモンドでコートされた面取り砥石で面取りする。 The wafer processing process is performed in the order of slicing → chamfering → wrapping → etching → donor killer → fine chamfering, and various cleanings are used to remove stains between the processes. Silicone is hard and brittle, and if the end face of the wafer remains sharp during slicing, it will easily crack or chip during handling such as transportation and alignment in the subsequent processing process, and the fragments will damage or contaminate the wafer surface. Or something. In order to prevent this, in the chamfering process, the end face of the cut wafer is chamfered with a chamfering grindstone coated with diamond.

面取り工程は、ラッピング工程の後に行われることもある。この時、ばらつきのある外周の直径を合わせ、オリエンテーションフラット(OF)の幅の長さを合わせることや、ノッチと呼ばれる微少な切り欠きの寸法を合わせることも行われる。 The chamfering process may be performed after the wrapping process. At this time, the diameters of the outer circumferences having variations are matched, the width of the orientation flat (OF) is matched, and the dimensions of a minute notch called a notch are matched.

供給回収部20は、面取り加工するウエーハWをウエーハカセット30から加工部10に供給すると共に、面取り加工されたウエーハをウエーハカセット30に回収する。この動作は供給回収ロボット40で行われる。ウエーハカセット30は、カセットテーブル31にセットされ、面取り加工するウエーハWが多数枚収納されている。供給回収ロボット40はウエーハカセット30からウエーハWを1枚ずつ取り出したり、面取り加工されたウエーハをウエーハカセット30に収納したりする。 The supply / recovery unit 20 supplies the wafer W to be chamfered from the wafer cassette 30 to the processing unit 10, and collects the chamfered wafer to the wafer cassette 30. This operation is performed by the supply / recovery robot 40. The wafer cassette 30 is set on the cassette table 31 and contains a large number of wafers W to be chamfered. The supply / recovery robot 40 takes out wafers W one by one from the wafer cassette 30, and stores the chamfered wafers in the wafer cassette 30.

供給回収ロボット40は3軸回転型の搬送アーム50を備えており、搬送アーム50は、その上面部に図示しない吸着パッドを備えている。搬送アーム50は、吸着パッドでウエーハWの裏面を真空吸着してウエーハWを保持する。すなわち、この供給回収ロボット40の搬送アーム50は、ウエーハWを保持した状態で前後、昇降移動及び旋回することができ、この動作を組み合わせることによりウエーハWの搬送を行う。 The supply / recovery robot 40 is provided with a 3-axis rotary type transfer arm 50, and the transfer arm 50 is provided with a suction pad (not shown) on the upper surface thereof. The transfer arm 50 holds the wafer W by vacuum suctioning the back surface of the wafer W with a suction pad. That is, the transport arm 50 of the supply / recovery robot 40 can move back and forth, move up and down, and turn while holding the wafer W, and by combining these operations, the wafer W is transported.

加工部10はウエーハ面取り装置の正面部に配置されており、ウエーハWの外周面取りの全加工、すなわち、粗加工から仕上げ加工までを行う。この加工部10は、ウエーハ送り装置60、外周研削装置62、ウエーハWを搬送するトランスファーアーム63及びノッチ研削装置61から構成されている。ウエーハ送り装置60は、ウエーハWを吸着保持するチャックテーブル(ウエーハテーブル)66を有している。 The processing portion 10 is arranged on the front portion of the wafer chamfering device, and performs all processing of the outer peripheral chamfering of the wafer W, that is, from roughing to finishing. The processing section 10 includes a wafer feed device 60, an outer peripheral grinding device 62, a transfer arm 63 for transporting the wafer W, and a notch grinding device 61. The wafer feed device 60 has a chuck table (wafer table) 66 that attracts and holds the wafer W.

図2は、加工部10の詳細を示す平面図であり、チャックテーブル66は、図示しない駆動手段に駆動されることにより、前後方向(Y軸方向)、左右方向(X軸方向)、及び上下方向(Z軸方向)の各方向に移動すると共に、チャックテーブル駆動モータ(図示せず)に駆動されることにより中心軸(θ軸)回りに回転する。 FIG. 2 is a plan view showing the details of the machined portion 10, and the chuck table 66 is driven by a driving means (not shown) to be driven in the front-rear direction (Y-axis direction), the left-right direction (X-axis direction), and up and down. It moves in each direction (Z-axis direction) and rotates around the central axis (θ-axis) by being driven by a chuck table drive motor (not shown).

外周研削装置62は、チャックテーブル66に対してY軸方向に所定距離だけ離れた位置に配置される。この外周研削装置62は、外周粗研モータ(図示せず)に駆動されて回転する外周スピンドル68を有している。外周スピンドル68は、図示しない駆動手段に駆動されることにより前後方向(Y軸方向)及び上下方向(Z軸方向)の各方向に移動可能に構成される。 The peripheral grinding device 62 is arranged at a position separated from the chuck table 66 by a predetermined distance in the Y-axis direction. The outer peripheral grinding device 62 has an outer peripheral spindle 68 that is driven by an outer peripheral rough grinding motor (not shown) and rotates. The outer peripheral spindle 68 is configured to be movable in each of the front-rear direction (Y-axis direction) and the up-down direction (Z-axis direction) by being driven by a drive means (not shown).

外周スピンドル68には、ウエーハWの外周を研削する外周研削砥石69が装着され、その回転軸となる。外周研削砥石69は、その外周面に複数の外周研削溝が形成されており(総形砥石)、この溝にウエーハWの外周を押し当てることにより、ウエーハWの外周が研削される。 An outer peripheral grinding wheel 69 for grinding the outer periphery of the wafer W is mounted on the outer peripheral spindle 68 and serves as a rotation axis thereof. A plurality of outer peripheral grinding grooves are formed on the outer peripheral surface of the outer peripheral grinding wheel 69 (total shape grindstone), and the outer peripheral surface of the wafer W is ground by pressing the outer peripheral surface of the wafer W against the grooves.

ノッチ研削装置61は、チャックテーブル66に対してX軸方向に所定距離だけ離れた位置に配置される。ノッチ研削装置61は、ノッチ研削モータ(図示せず)に駆動されて回転する研削スピンドル71を有している。研削スピンドル71は、図示しない駆動手段に駆動されることにより左右方向(X軸方向)及び上下方向(Z軸方向)の各方向に移動可能に構成される。研削スピンドル71には、ウエーハWに形成されたV字形状のノッチ溝を面取り加工するノッチ研削砥石72が装着される。ここで、図2においては、分かりやすくするためにノッチ研削砥石72と、研削スピンドル71とを大きく描いているが、実際のサイズは、ノッチ溝1内を研削できるような小さいサイズである。 The notch grinding device 61 is arranged at a position separated from the chuck table 66 by a predetermined distance in the X-axis direction. The notch grinding device 61 has a grinding spindle 71 driven by a notch grinding motor (not shown) to rotate. The grinding spindle 71 is configured to be movable in each of the left-right direction (X-axis direction) and the up-down direction (Z-axis direction) by being driven by a driving means (not shown). A notch grinding wheel 72 for chamfering a V-shaped notch groove formed in the wafer W is mounted on the grinding spindle 71. Here, in FIG. 2, the notch grinding wheel 72 and the grinding spindle 71 are drawn large for the sake of clarity, but the actual size is small enough to grind the inside of the notch groove 1.

ノッチ研削砥石72は、その外周面にノッチ研削溝が形成されており(総形砥石)、切断されて形成されたノッチ溝を押し当てることにより、ノッチ溝の面取り及び研削加工される。このとき、ノッチ研削砥石72は、研削スピンドル71により回転すると共に、軸方向に超音波振動が与えられてV字形状のノッチ溝が所定形状となるように研削加工される。 The notch grinding wheel 72 has a notch grinding groove formed on its outer peripheral surface (total shape grindstone), and the notch groove is chamfered and ground by pressing the notch groove formed by cutting. At this time, the notch grinding wheel 72 is rotated by the grinding spindle 71, and ultrasonic vibration is applied in the axial direction to grind the V-shaped notch groove into a predetermined shape.

超音波振動を与えながら研削加工することにより、ヘリカル研削と同様に、砥粒の運動方向がウエーハWの外周の運動方向と交差する。これにより、接触面積が増大すること、作用する砥粒数が増加すること、研削によるキリコが加工面に落下することがないこと等より、砥石摩耗が抑制され、外周の形状崩れ等を低減できる。 By grinding while applying ultrasonic vibration, the moving direction of the abrasive grains intersects with the moving direction of the outer periphery of the wafer W, as in the helical grinding. As a result, the contact area is increased, the number of abrasive grains acting on the grindstone is increased, and the chirico due to grinding does not fall on the machined surface. ..

さらに、加工面にキリコによる傷、引っ掻きによる条痕を生じることもないため、通常の研削に比べて加工面(研削面)の粗さが良好となる。したがって、ノッチ溝の研削だけでなく、外周研削砥石69に対しても軸方向に超音波振動を与えて研削すれば、同様の効果が得られる。 Further, since no scratches or streaks due to scratches are generated on the machined surface, the roughness of the machined surface (ground surface) is better than that of normal grinding. Therefore, the same effect can be obtained by not only grinding the notch groove but also grinding the outer peripheral grinding wheel 69 by applying ultrasonic vibration in the axial direction.

次に、ノッチ溝の形成から仕上げ加工までの詳細について説明する。図3はノッチ溝1の形成工程を示す図である。単結晶ブロック11の外周表面を円筒研削機により所定の結晶径まで削り、結晶方位を示すノッチ溝1となるV字断面溝12あるいはオリエンテーションフラット14用の平坦面13を形成して単結晶塊とする。 Next, the details from the formation of the notch groove to the finishing process will be described. FIG. 3 is a diagram showing a process of forming the notch groove 1. The outer peripheral surface of the single crystal block 11 is ground to a predetermined crystal diameter by a cylindrical grinder to form a V-shaped cross-section groove 12 or a flat surface 13 for an orientation flat 14 which is a notch groove 1 indicating a crystal orientation to form a single crystal mass. do.

次に、単結晶塊はスライス工程で、厚さが約1mm前後の薄いウエーハ状にスライス加工される。その後、ウエーハ表面の凹凸を平滑にするためのラッピング工程に移され、割れや欠け防止あるいは大きさを整えるために、ウエーハ外周部の角や外周を削る面取り加工が施される。 Next, the single crystal mass is sliced into a thin wafer having a thickness of about 1 mm in the slicing step. After that, it is moved to a wrapping process for smoothing the unevenness of the surface of the wafer, and chamfering is performed to scrape the corners and the outer circumference of the outer peripheral portion of the wafer in order to prevent cracking and chipping or to adjust the size.

次に、スライスやラッピングでウエーハ表層に生じた加工歪みを取り除くために、ウエーハを薬品処理する化学エッチング(化学研磨)が行われる。化学エッチングの後は、ウエーハ抵抗値を安定させる等を目的に熱処理工程を経て、シリコン単結晶ウエーハの表面を機械的化学的研磨(ポリッシング)により鏡のように磨き、最終的なシリコン単結晶ウエーハとなる。 Next, in order to remove the processing strain generated on the surface layer of the wafer by slicing or wrapping, chemical etching (chemical polishing) for chemically treating the wafer is performed. After chemical etching, the surface of the silicon single crystal wafer is polished like a mirror by mechanical chemical polishing (polishing) through a heat treatment process for the purpose of stabilizing the wafer resistance value, and the final silicon single crystal wafer is obtained. It becomes.

以上のように、単結晶ブロック11の周方向における予め定められた結晶方位位置には、単結晶ブロック11をウエーハWに加工したときに、結晶方位を示すノッチ溝1を結晶主軸方向に形成することができる。また、ウエーハのWの規格が、オリエンテーションフラットの付与を要求するものであった場合は、単結晶ブロック11の外周面の、V字断面溝12を含む周方向の一部区間を、溝形状が消滅するまで平坦面とする加工を行い、その形成された平坦面をオリエンテーションフラット14として用いることができる。 As described above, at the predetermined crystal orientation position in the circumferential direction of the single crystal block 11, when the single crystal block 11 is processed into a wafer W, a notch groove 1 indicating the crystal orientation is formed in the crystal main axis direction. be able to. Further, when the W standard of the wafer requires the addition of an orientation flat, the groove shape is formed on a part of the peripheral surface of the single crystal block 11 in the circumferential direction including the V-shaped cross-sectional groove 12. A flat surface is processed until it disappears, and the formed flat surface can be used as the orientation flat 14.

図4は、ノッチ研削加工前からノッチ研磨加工後までのノッチ溝1の形成過程を詳細に示す図である。ノッチ研削加工前、V字断面溝12がスライシング、切断されたときのノッチ溝1の形状は、上左図に示すように端部がスライシング時の鋭利なままであり、続く処理工程での搬送や位置合わせなどの取り扱い時に容易に割れたり欠けたりして、断片がウエーハ表面を傷つけたり汚染したりする。 FIG. 4 is a diagram showing in detail the process of forming the notch groove 1 from before the notch grinding process to after the notch polishing process. The shape of the notch groove 1 when the V-shaped cross-section groove 12 is sliced and cut before the notch grinding process has the end portion remaining sharp at the time of slicing as shown in the upper left figure, and is conveyed in the subsequent processing process. It is easily cracked or chipped during handling such as alignment and alignment, and the fragments damage or contaminate the wafer surface.

上右図はノッチ溝1の端面を面取り加工した状態を示し、上下端部を面取りすると共に、V字部にはRが付くように研削加工を施した様子である。下図は、研削加工の後に研磨を行った状態を示す。研削加工された端部は、さらに鏡面研磨され、丸味を帯びた形状となっている。 The upper right figure shows a state in which the end surface of the notch groove 1 is chamfered, and the upper and lower end portions are chamfered and the V-shaped portion is ground so as to have an R. The figure below shows the state of polishing after grinding. The ground end is mirror-polished to give it a rounded shape.

ウエーハWの外周部と同様に、ノッチ溝1の縁部は、チッピングを防止するため鋭利でなく、滑らかで高品質である必要がある。同時に、半導体ウエーハの結晶方位を合わせる基準となるため、位置精度が得られるように正確な寸法で溝形状の変形がないことが求められる。これに対して、図4に示されるように研削加工ではノッチ溝1の形状を正確に、さらにはV斜面を高精度とすることができるが、表面の仕上がりを充分なものとすることは困難である。 Similar to the outer peripheral portion of the wafer W, the edge portion of the notch groove 1 needs to be smooth and of high quality without being sharp in order to prevent chipping. At the same time, since it serves as a reference for aligning the crystal orientation of the semiconductor wafer, it is required that the groove shape is not deformed with accurate dimensions so that position accuracy can be obtained. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the grinding process, the shape of the notch groove 1 can be made accurate and the V slope can be made highly accurate, but it is difficult to make the surface finish sufficiently. Is.

また、研磨加工では、表面粗さ等の表面の仕上がりは改善することができるが、加工量、加工負担が大きいと溝形状の変形が大きく、正確さが劣化する。さらに、研磨部材が痛むことで却って表面に傷を付けたり、研磨部材を頻繁に取り替えることが必要であった。そこで、ノッチ溝1は、研削加工で表面の仕上がりをより良好とすることが求められる。 Further, in the polishing process, the surface finish such as surface roughness can be improved, but if the processing amount and the processing load are large, the groove shape is greatly deformed and the accuracy is deteriorated. Furthermore, it was necessary to scratch the surface of the polishing member due to damage or to replace the polishing member frequently. Therefore, the notch groove 1 is required to have a better surface finish by grinding.

ダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石を用い、単に回転させてノッチ面取り研削を行っただけでは、砥石に含有される砥粒の条痕が被研削面に転写され、表面の仕上がりが悪く、後工程のノッチ研磨にコストが掛かり、結果的にノッチ溝1の形状も不正確なものとなる。そこで、ノッチ溝1の研削加工において、形状精度を向上させつつ条痕の発生をなくし面粗さを改善するため、回転だけでなく、ノッチ溝1におけるスラスト方向に振動を与えることでヘリカル研削と同様の効果を得ることとする。 If the notch chamfering is performed by simply rotating the metal bond grindstone of diamond abrasive grains, the traces of the abrasive grains contained in the grindstone are transferred to the surface to be ground, and the surface finish is poor. Notch polishing is costly, and as a result, the shape of the notch groove 1 becomes inaccurate. Therefore, in the grinding process of the notch groove 1, in order to improve the shape accuracy, eliminate the generation of streaks and improve the surface roughness, not only the rotation but also the vibration in the thrust direction in the notch groove 1 is applied to perform helical grinding. The same effect will be obtained.

図5ないし図7を参照して、ノッチ溝1に対してスラスト方向に振動を与えて研削する具体例を説明する。図5は、ノッチ研削砥石72が取り付けられた研削スピンドル71を示し、図6は、ツールホルダ73、図7はノッチ研削砥石72の外観を示す。ノッチ研削砥石72は、研削スピンドル71の先端にツールホルダ73を介して取り付けられる。 A specific example of grinding by applying vibration in the thrust direction to the notch groove 1 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. 5 shows the grinding spindle 71 to which the notch grinding wheel 72 is attached, FIG. 6 shows the tool holder 73, and FIG. 7 shows the appearance of the notch grinding wheel 72. The notch grinding wheel 72 is attached to the tip of the grinding spindle 71 via the tool holder 73.

研削スピンドル71は、軸受け部74、振動部75が設けられ、振動部75は軸受け部74に回転支持される。ツールホルダ73は振動部75の先に交換可能として取り付けられる。振動部75には超音波振動子(図示せず)が内蔵され軸方向に超音波振動する。したがって、ノッチ研削砥石72は、回転すると共に、軸方向に超音波振動が与えられる。軸方向はウエーハWの厚さ方向に相当する。 The grinding spindle 71 is provided with a bearing portion 74 and a vibrating portion 75, and the vibrating portion 75 is rotationally supported by the bearing portion 74. The tool holder 73 is replaceably attached to the tip of the vibrating portion 75. An ultrasonic vibrator (not shown) is built in the vibrating unit 75 and ultrasonically vibrates in the axial direction. Therefore, the notch grinding wheel 72 is rotated and ultrasonic vibration is applied in the axial direction. The axial direction corresponds to the thickness direction of the wafer W.

また、研削スピンドル71に振動部75が設けられるので、加工時に少ない電力で超音波振動を有効に与えることができる。特に、被加工材であるウエーハW側を超音波振動させるものと比べて超音波振動を効率良く加工に寄与させることができる。 Further, since the grinding spindle 71 is provided with the vibrating portion 75, ultrasonic vibration can be effectively applied with a small amount of electric power during processing. In particular, ultrasonic vibration can be efficiently contributed to processing as compared with a material that ultrasonically vibrates the wafer W side of the material to be processed.

さらに、ウエーハWの固定は従来と同様であるので、超音波振動が被加工材を弾性変形することがない。また、ウエーハW側を超音波振動させたとき、ウエーハW外周部の振れ等を小さくし、その衝撃を受けることがない。したがって、加工面に傷等のダメージを与えことがなく形状精度を向上できる。 Further, since the wafer W is fixed in the same manner as in the conventional case, the ultrasonic vibration does not elastically deform the workpiece. Further, when the wafer W side is ultrasonically vibrated, the vibration of the outer peripheral portion of the wafer W is reduced and the impact is not received. Therefore, the shape accuracy can be improved without damaging the machined surface such as scratches.

ノッチ研削砥石72の加工溝72-1は放電加工によって形成されている。また、加工溝72-1は、同形状のものが3段設けられており、溝部72-4は、ノッチ研削砥石72の回転軸の軸方向に平行に、かつ回転軸の回転方向に沿って形成され(図6、図7)、ウエーハWの厚さ方向に対する面取り用の斜面72-2、72-3が溝部72-4の上下それぞれに形成されている(図6、図7)。ノッチ研削砥石72は直径が4mm程度で、長さが12mm程度であり、振動部75の直径Dより小さくされている。
この溝部72-4は、被加工材の端面に垂直方向から押しつけられて当接することによりこの端面を研削する。
The machined grooves 72-1 of the notch grinding wheel 72 are formed by electric discharge machining. Further, the machined grooves 72-1 are provided in three stages having the same shape, and the groove portions 72-4 are parallel to the axial direction of the rotation axis of the notch grinding grind 72 and along the rotation direction of the rotation axis. It is formed (FIGS. 6 and 7), and chamfering slopes 72-2 and 72-3 with respect to the thickness direction of the wafer W are formed at the upper and lower portions of the groove portion 72-4 (FIGS. 6 and 7). The notch grinding wheel 72 has a diameter of about 4 mm and a length of about 12 mm, which is smaller than the diameter D of the vibrating portion 75.
The groove portion 72-4 is pressed against the end face of the work material from the vertical direction and comes into contact with the end face to grind the end face.

また、ノッチ研削砥石72としては、例えば、Fe、Cr、Cu等の金属粉等を主成分とし、ダイヤモンド砥粒を混ぜて成形したメタルボンド砥石が用いられる。メタルボンド砥石は、砥粒の保持力が強いため砥粒の突き出し量が大きく、砥粒当たりの切り込み量を大きくでき、後工程である研磨加工の負担を低減できる。 Further, as the notch grinding wheel 72, for example, a metal bond grindstone formed by mixing metal powders such as Fe, Cr, and Cu with diamond abrasive grains as a main component is used. Since the metal bond grindstone has a strong holding force of the abrasive grains, the amount of protrusion of the abrasive grains is large, the amount of cut per abrasive grain can be increased, and the burden of the polishing process in the subsequent process can be reduced.

ツールホルダ73の直径dは、振動部75の直径Dより小さくされ、段差の位置は振動部75の振動数で定常波の腹となる位置とされる。ノッチ研削砥石72の位置での振幅は、直径比D/dに応じて増大して、振動部75の振動エネルギが効率良く先端のノッチ研削砥石72へ伝達される。ツールホルダ73は、振動部75に内蔵された超音波振動子の縦方向の基本振動に共振し、振幅を拡大するステップホーン型の振動子用ホーンとなっている。 The diameter d of the tool holder 73 is made smaller than the diameter D of the vibrating portion 75, and the position of the step is set to a position that becomes an antinode of the standing wave at the frequency of the vibrating portion 75. The amplitude at the position of the notch grinding wheel 72 increases according to the diameter ratio D / d, and the vibration energy of the vibrating portion 75 is efficiently transmitted to the notch grinding wheel 72 at the tip. The tool holder 73 is a step horn type vibrator horn that resonates with the fundamental vibration in the vertical direction of the ultrasonic vibrator built in the vibration unit 75 and expands the amplitude.

図8は、ツールホルダ73の他の実施例を示し、上図がコニカル型ホ−ン、下図がエキスポネンシャル型ホ−ンである。振幅拡大率、応力集中係数、コストを考慮して、さらにはノッチ研削砥石72の材料、研削量、加工精度により適宜に選択して用いる。振幅拡大率は、図5のステップホーン型が最も高く、次いでエキスポネンシャル型ホ−ン、コニカル型ホ−ンの順となり、応力集中係数はその逆となる。 FIG. 8 shows another embodiment of the tool holder 73, in which the upper figure is a conical horn and the lower figure is an exponential horn. In consideration of the amplitude expansion rate, the stress concentration coefficient, and the cost, the notch grinding wheel 72 is appropriately selected and used according to the material, the grinding amount, and the processing accuracy. The amplitude expansion rate is highest in the step horn type in FIG. 5, followed by the exponential type horn and the conical type horn, and the stress concentration coefficient is vice versa.

図9は、ノッチ研削砥石72の加工溝72-1の形状と面取り加工されるウエーハWの断面を示している。加工溝72-1は中央部の溝部72-4と、その上下に形成された斜面72-2、72-3とで構成される。斜面72-2、72-3は、ウエーハWの端部を鋭利にならないように面取りする角度と同じになるように、溝部72-4は垂直に形成されている。 FIG. 9 shows the shape of the machined groove 72-1 of the notch grinding wheel 72 and the cross section of the wafer W to be chamfered. The machined groove 72-1 is composed of a groove portion 72-4 in the central portion and slopes 72-2 and 72-3 formed above and below the groove portion 72-4. The groove portions 72-4 are formed vertically so that the slopes 72-2 and 72-3 have the same angle as the chamfering angle of the end portion of the wafer W so as not to be sharp.

斜面72-2、72-3の角度は、3〜55°、望ましくは5〜45°であり、傾斜角度があまりに大きいと、研削抵抗の増大、端面における上下角部の欠け、傷などの点で好ましくない。また、加工溝72-1の幅TはウエーハWの厚さに対して超音波振動の振幅以上大きくなっている。図9で、矢印は、超音波振動を軸方向に与えたことを示し、超音波振動の振幅を±3μmとすると、加工溝72-1の幅TはウエーハWの厚さtよりも6μm大きくなっている。 The angles of the slopes 72-2 and 72-3 are 3 to 55 °, preferably 5 to 45 °, and if the inclination angle is too large, the grinding resistance increases, the vertical corners on the end face are chipped, and scratches occur. Is not preferable. Further, the width T of the machined groove 72-1 is larger than the amplitude of the ultrasonic vibration with respect to the thickness of the wafer W. In FIG. 9, the arrow indicates that the ultrasonic vibration was applied in the axial direction, and when the amplitude of the ultrasonic vibration is ± 3 μm, the width T of the machined groove 72-1 is 6 μm larger than the thickness t of the wafer W. It has become.

図10は加工溝72-1の詳細を示し、ノッチ研削砥石72は、矢印方向に30〜50kHzで超音波振動しながら3000〜30000rpm程度で回転する。したがって、ウエーハWの端面では垂直な溝部72-4がウエーハWに当接し、ノッチ研削砥石72の回転によるウエーハWに対する接線方向の力と矢印の振動方向の力が合成されて研削が進行する。これにより、超音波振動による微細な切り込みとなる。また、ヘリカル研削と同様な効果により作用砥粒数が増加し、回転だけによる研削では避けられない被研削面に生じる条痕を無くすことができる。 FIG. 10 shows the details of the machined groove 72-1, and the notch grinding wheel 72 rotates at about 3,000 to 30,000 rpm while ultrasonically vibrating at 30 to 50 kHz in the arrow direction. Therefore, at the end surface of the wafer W, the vertical groove portion 72-4 abuts on the wafer W, and the tangential force with respect to the wafer W due to the rotation of the notch grinding wheel 72 and the force in the vibration direction of the arrow are combined to proceed with grinding. This results in a fine cut due to ultrasonic vibration. In addition, the number of working abrasive grains is increased by the same effect as helical grinding, and it is possible to eliminate the streaks generated on the surface to be ground, which cannot be avoided by grinding only by rotation.

一方、ウエーハWの面取り部では斜面72-2、72-3が同様にウエーハWに当接するが、加工溝72-1の幅TはウエーハWの厚さに対して大きくなっているので、断続的な研削となる。そこで、斜面72-2、72-3の番手である粒度は#3000〜#6000とし、溝部72-4の粒度は#1500〜#3000としている。さらに、斜面72-2、72-3の粒度を溝部72-4の粒度よりも大きくし、砥粒が細かくなるようにしている。断続的な研削となる上下面の研削はノッチ研削砥石72の番手を中央面の研削の番手よりも高くして均一化を図っている。 On the other hand, in the chamfered portion of the wafer W, the slopes 72-2 and 72-3 similarly contact the wafer W, but the width T of the machined groove 72-1 is larger than the thickness of the wafer W, so that the slopes are intermittent. Grinding. Therefore, the particle size of the slopes 72-2 and 72-3 is # 3000 to # 6000, and the particle size of the groove 72-4 is # 1500 to # 3000. Further, the particle size of the slopes 72-2 and 72-3 is made larger than the particle size of the groove portion 72-4 so that the abrasive grains become finer. The upper and lower surface grinding, which is intermittent grinding, is made uniform by making the number of the notch grinding wheel 72 higher than the number of the central surface grinding.

また、ノッチ研削砥石72は、ポーラスな表面を有する面取り砥石素材に飽和脂肪酸溶液と共に潤滑剤を含ませ、表面を乾燥させて潤滑剤含浸砥石とし、この潤滑剤を含む砥石を研削時に水冷却して使用することが望ましい。これにより、砥石の切削点へ潤滑剤が確実に供給されて切削点温度を所定温度以下にすることができる。 Further, in the notch grinding wheel 72, a chamfering wheel material having a porous surface is impregnated with a lubricant together with a saturated fatty acid solution, and the surface is dried to obtain a lubricant-impregnated grindstone, and the grindstone containing this lubricant is water-cooled at the time of grinding. It is desirable to use it. As a result, the lubricant is reliably supplied to the cutting point of the grindstone, and the cutting point temperature can be set to a predetermined temperature or lower.

また、加工溝72−1の幅を広くするには、あらかじめ放電加工により広く加工しておく。 Further, in order to widen the width of the machined groove 72-1, it is machined widely by electric discharge machining in advance.

以上のように、ウエーハWに対してノッチ研削砥石72を回転と共に、超音波振動を加えることにより、砥粒の運動方向がウエーハWの運動方向と交差すること、かつ、加工溝72-1の幅を被加工材に対して幅広とすること、により、面取り加工にヘリカル研削を適用した同様な効果が得られる。これにより、端面の面粗さ、加工歪を小さくし、高番手の砥石でも長時間の使用が可能である。 As described above, by rotating the notch grinding wheel 72 with respect to the wafer W and applying ultrasonic vibration, the motion direction of the abrasive grains intersects with the motion direction of the wafer W, and the machined groove 72-1 is formed. By making the width wider than the material to be processed, the same effect of applying helical grinding to chamfering can be obtained. As a result, the surface roughness and processing distortion of the end face are reduced, and even a high-count grindstone can be used for a long time.

本実施の形態を適用した場合の改善効果の一例を図11、図12に示す。図11は、面取りされた斜面部分の表面粗さを示す顕微鏡写真、図12は端面部分の表面粗さを示す顕微鏡写真であり、それぞれで右図が従来技術であるノッチ研削砥石72を回転しただけによる研削加工、左図が超音波振動を加えた研削加工である。 11 and 12 show an example of the improvement effect when the present embodiment is applied. FIG. 11 is a photomicrograph showing the surface roughness of the chamfered slope portion, and FIG. 12 is a photomicrograph showing the surface roughness of the end face portion. The left figure is the grinding process with ultrasonic vibration added.

図11における斜面部分においては、超音波振動によって、ウエーハWの面取り部の加工面に対しては上下方向に断続的な研削となり、小刻みに切り屑を生成して行く。また、ノッチ研削砥石72とウエーハWとの接触している界面において潤滑状態が改善され、摩擦低減効果、研削面の洗浄、研削屑の排出が促進される。これにより、元々の切削能力と砥粒の振動加速運動が追加されて切削抵抗が減少し、研削性能が向上する。 In the slope portion in FIG. 11, ultrasonic vibration causes intermittent grinding in the vertical direction with respect to the machined surface of the chamfered portion of the wafer W, and chips are generated in small steps. Further, the lubrication state is improved at the interface where the notch grinding wheel 72 and the wafer W are in contact with each other, and the friction reducing effect, the cleaning of the grinding surface, and the discharge of grinding debris are promoted. As a result, the original cutting ability and the vibration acceleration motion of the abrasive grains are added, the cutting resistance is reduced, and the grinding performance is improved.

図11ではノッチ研削砥石72の番手を#3000とした場合であるが、回転しただけによる研削加工による表面粗さ1.1μmに対して超音波振動を加えた研削加工では表面粗さが0.5μmとなり、50%以上の改善効果が得られた。 In FIG. 11, the count of the notch grinding wheel 72 is set to # 3000, but the surface roughness is 0 in the grinding process in which ultrasonic vibration is applied to the surface roughness of 1.1 μm due to the grinding process just by rotating. The thickness was 5 μm, and an improvement effect of 50% or more was obtained.

図12における端面部分においては、超音波振動は、加工面に対して平行になる研削となり、砥粒の運動性が高まり平行面にキャビテーションを起こす低ダメージ加工となる。それにより、ノッチ研削砥石72を回転しただけによる研削加工である右図では、ノッチ研削砥石72に含有される砥粒による条痕が被研削面に認められるが、超音波振動を加えた研削加工である左図では、砥粒の運動がクロスハッチ軌跡となり、条痕が平坦化される。 At the end face portion in FIG. 12, the ultrasonic vibration results in grinding parallel to the machined surface, resulting in low damage processing in which the mobility of the abrasive grains is increased and cavitation is caused on the parallel surface. As a result, in the figure on the right, which is the grinding process only by rotating the notch grinding wheel 72, streaks due to the abrasive grains contained in the notch grinding wheel 72 are observed on the surface to be ground, but the grinding process with ultrasonic vibration is applied. In the figure on the left, the movement of the grindstone becomes a crosshatch locus, and the streaks are flattened.

図12ではノッチ研削砥石72の番手を#3000とした場合であるが、回転しただけによる研削加工による表面粗さ1.6μmに対して超音波振動を加えた研削加工では表面粗さが0.4μmとなり、70%以上の改善効果が得られた。 In FIG. 12, the count of the notch grinding wheel 72 is set to # 3000, but the surface roughness is 0 in the grinding process in which ultrasonic vibration is applied to the surface roughness of 1.6 μm due to the grinding process just by rotating. The thickness was 4 μm, and an improvement effect of 70% or more was obtained.

以上のように、超音波振動を加えたノッチ溝の研削工程において、ノッチ研削砥石72は、回転すると共に軸方向に超音波振動が与えられるので、条痕の発生を抑制し、良好な面粗さを実現できる。そして、後工程である研磨の負担を軽減して、研磨後も研削時点の形状が維持され、正確な形状を形成することができる。また、加工能率、目詰まり防止と加工性能が向上することで、形状精度と砥石ライフも向上できる。研削面の洗浄、研削屑の排出も促進し、研削性能維持、あるいは砥石形状の精度維持を図ることができる。 As described above, in the notch groove grinding process to which ultrasonic vibration is applied, the notch grinding wheel 72 is rotated and ultrasonic vibration is applied in the axial direction, so that the generation of streaks is suppressed and the surface roughness is good. Can be realized. Then, the burden of polishing, which is a post-process, can be reduced, the shape at the time of grinding can be maintained even after polishing, and an accurate shape can be formed. In addition, the shape accuracy and the life of the grindstone can be improved by improving the processing efficiency, clogging prevention and processing performance. Cleaning of the ground surface and discharge of grinding debris can be promoted, and grinding performance can be maintained or the accuracy of the grindstone shape can be maintained.

さらに、端面に化学強化されていない状態でも良好な加工面粗さが得られ、マイクロクラックの発生を抑えることができる。そして、その結果、生産効率が極めて向上し、実用上で十分な端面強度を得ることができる。 Further, good processed surface roughness can be obtained even when the end face is not chemically strengthened, and the occurrence of microcracks can be suppressed. As a result, the production efficiency is extremely improved, and a practically sufficient end face strength can be obtained.

さらに、面粗さのみならず、研削溝を1回修正(ツールイング)した後、研削能力の低下、所定の外周面幅、外周角度、外周形状を満たさなくなるまでに連続して加工できる枚数も増加できる。 Furthermore, not only the surface roughness, but also the number of sheets that can be continuously machined after the grinding groove is corrected (tooling) once, until the grinding ability is reduced, the predetermined outer peripheral surface width, outer peripheral angle, and outer peripheral shape are not satisfied. Can be increased.

以上、ノッチ研削砥石72を用いてノッチ溝の超音波振動を加えた研削加工として説明したが、オリエンテーションフラット、ウエーハの外周部における面取り加工、平面形状の端部に円形以外の直線部を有する被加工材の端面加工に適用しても良い。その他、半導体デバイス等の作製に使用されるシリコンウエーハ等の半導体ウエーハに限らず、シリコン、サファイア、化合物、ガラス等の様々な素材、ガラスパネル等の板状被加工材の端面における高精度な面取り加工に対しても有効である。 The above description describes the grinding process by applying ultrasonic vibration of the notch groove using the notch grinding wheel 72, but the orientation flat, the chamfering process on the outer peripheral portion of the wafer, and the cover having a straight portion other than a circle at the end of the planar shape. It may be applied to the end face processing of the processed material. In addition, not only semiconductor wafers such as silicon wafers used for manufacturing semiconductor devices, but also various materials such as silicon, sapphire, compounds, and glass, and high-precision chamfering on the end faces of plate-shaped workpieces such as glass panels. It is also effective for processing.

1…ノッチ溝、10…加工部、11…単結晶ブロック、12…V字断面溝、13…平坦面、14…オリエンテーションフラット、20…供給回収部、30…ウエーハカセット、31…カセットテーブル、40…供給回収ロボット、W…ウエーハ、50…搬送アーム、60…ウエーハ送り装置、61…ノッチ研削装置、62…外周研削装置、63…トランスファーアーム、66…チャックテーブル、68…外周スピンドル、69…外周研削砥石、71…研削スピンドル、72…ノッチ研削砥石、72-1…加工溝、72-2、72-3…斜面、72-4…溝部、73…ツールホルダ、74…軸受け部、75…振動部 1 ... Notch groove, 10 ... Machined part, 11 ... Single crystal block, 12 ... V-shaped cross section groove, 13 ... Flat surface, 14 ... Orientation flat, 20 ... Supply and recovery part, 30 ... Wafer cassette, 31 ... Cassette table, 40 ... Supply and recovery robot, W ... Wafer, 50 ... Transfer arm, 60 ... Wafer feed device, 61 ... Notch grinding device, 62 ... Outer peripheral grinding device, 63 ... Transfer arm, 66 ... Chuck table, 68 ... Outer peripheral spindle, 69 ... Outer circumference Grinding wheel, 71 ... Grinding spindle, 72 ... Notch grinding wheel, 72-1 ... Machined groove, 72-2, 72-3 ... Slope, 72-4 ... Groove, 73 ... Tool holder, 74 ... Bearing, 75 ... Vibration Department

Claims (8)

板状の被加工材の端面を、回転軸を中心に回転する研削砥石で研削する面取り研削方法であって、
前記研削砥石は、ダイヤモンド砥粒を混ぜて成形したメタルボンド砥石が用いられ、前記回転軸の軸方向に平行な加工溝である溝部と、該溝部の上下に形成された斜面と、を有し、
前記研削砥石を回転させると共に前記軸方向に超音波振動を与え、
前記被加工材の端面に前記加工溝を垂直方向より押し付けて当接することで研削し、
前記加工溝の幅は前記被加工材の厚さに対して前記超音波振動の振幅以上大きくされ、
前記研削砥石は、軸受け部と該軸受け部に回転支持され、前記超音波振動を与える振動部が設けられた研削スピンドルの先端にツールホルダを介して交換可能として取り付けられ、
前記ツールホルダは、前記振動部に内蔵された超音波振動子の振動に共振し、振幅を拡大するステップホーン型の振動子用ホーンとなっており、
前記斜面の番手である粒度は#3000〜#6000とし、前記溝部の粒度は#1500〜#3000とされたことを特徴とする面取り研削方法。
A chamfer grinding method in which the end face of a plate-shaped workpiece is ground with a grinding wheel that rotates around a rotation axis.
As the grinding wheel, a metal bond grindstone formed by mixing diamond abrasive grains is used, and the grinding wheel has a groove portion which is a machined groove parallel to the axial direction of the rotation axis and slopes formed above and below the groove portion. ,
The grinding wheel is rotated and ultrasonic vibration is applied in the axial direction.
Grinding is performed by pressing the machined groove from the vertical direction against the end face of the material to be machined and abutting the groove.
The width of the machined groove is increased by the amplitude of the ultrasonic vibration or more with respect to the thickness of the work material.
The grinding wheel is rotationally supported by a bearing portion and the bearing portion, and is attached to the tip of a grinding spindle provided with a vibrating portion that gives ultrasonic vibration so as to be replaceable via a tool holder.
The tool holder is a step horn type vibrator horn that resonates with the vibration of the ultrasonic vibrator built in the vibration unit and expands the amplitude .
A chamfering grinding method characterized in that the grain size of the slope is # 3000 to # 6000 and the grain size of the groove is # 1500 to # 3000.
請求項1に記載の面取り研削方法であって、
前記被加工材の外周面に形成された、スライシングされたV字断面形状溝の端面に前記加工溝を垂直方向より押し付けて当接することで面取りされたノッチ溝を形成することを特徴とする面取り研削方法。
The chamfer grinding method according to claim 1.
Chamfering is characterized in that a chamfered notch groove is formed by pressing the machined groove from the vertical direction into contact with the end surface of the sliced V-shaped cross-sectional groove formed on the outer peripheral surface of the material to be machined. Grinding method.
前記研削砥石及び前記ツールホルダの直径は、前記振動部の直径より小さくされたことを特徴とする請求項1または2に記載の面取り研削方法。 The chamfering grinding method according to claim 1 or 2, wherein the diameters of the grinding wheel and the tool holder are smaller than the diameter of the vibrating portion. 請求項1から3のいずれか1項に記載の面取り研削方法であって、前記ツールホルダは、前記研削砥石の材料、研削量、加工精度により、前記ステップホーン型、エキスポネンシャル型ホーン、コニカル型ホーンが選択されることを特徴とする面取り研削方法。 The chamfering grinding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the tool holder is a step horn type, an exponential type horn, or a conical depending on the material, grinding amount, and processing accuracy of the grinding wheel. A chamfer grinding method characterized in that a mold horn is selected. 板状の被加工材の端面を、回転軸を中心に回転する研削砥石で研削する面取り研削装置において、
前記研削砥石を回転させると共に、前記回転軸の軸方向に対して超音波振動を与える振動部が設けられた研削スピンドルを備え、
前記研削砥石は、ダイヤモンド砥粒を混ぜて成形したメタルボンド砥石が用いられ、加工溝として前記軸方向に平行な溝部と、該溝部の上下に形成された斜面を有し、
前記加工溝の幅は前記被加工材の厚さに対して前記超音波振動の振幅以上大きくされ、
前記研削砥石は、軸受け部と該軸受け部に回転支持され、前記超音波振動を与える振動部が設けられた前記研削スピンドルの先端にツールホルダを介して交換可能として取り付けられ、
前記ツールホルダは、前記振動部に内蔵された超音波振動子の振動に共振し、振幅を拡大するステップホーン型の振動子用ホーンとなっており、
前記斜面の番手である粒度は#3000〜#6000とし、前記溝部の粒度は#1500〜#3000とされ、
前記被加工材の端面に前記加工溝を垂直方向より押し付けて研削することを特徴とする面取り研削装置。
In a chamfer grinding device that grinds the end face of a plate-shaped workpiece with a grinding wheel that rotates around a rotation axis.
A grinding spindle provided with a vibrating portion that rotates the grinding wheel and applies ultrasonic vibration in the axial direction of the rotating shaft is provided.
As the grinding wheel, a metal bond grindstone formed by mixing diamond abrasive grains is used, and has a groove portion parallel to the axial direction as a processing groove and slopes formed above and below the groove portion.
The width of the machined groove is increased by the amplitude of the ultrasonic vibration or more with respect to the thickness of the work material.
The grinding wheel is rotationally supported by a bearing portion and the bearing portion, and is attached to the tip of the grinding spindle provided with a vibrating portion that gives ultrasonic vibration so as to be replaceable via a tool holder.
The tool holder is a step horn type vibrator horn that resonates with the vibration of the ultrasonic vibrator built in the vibration unit and expands the amplitude .
The grain size of the slope is # 3000 to # 6000, and the grain size of the groove is # 1500 to # 3000.
A chamfer grinding apparatus characterized in that the machined groove is pressed against the end surface of the material to be machined from a vertical direction to grind.
請求項5に記載の面取り研削装置において、
前記研削装置は、前記被加工材の外周面に形成された、スライシングされたV字断面形状溝に前記加工溝を垂直方向より押し付けて面取りされたノッチ溝を形成することを特徴とする面取り研削装置。
In the chamfer grinding apparatus according to claim 5,
The grinding device is chamfered to form a chamfered notch groove by pressing the machined groove from a vertical direction into a sliced V-shaped cross-sectional groove formed on the outer peripheral surface of the material to be machined. Device.
前記加工溝の幅の寸法は、前記被加工材の厚さ寸法と前記超音波振動の振幅の幅寸法との和であることを特徴とする請求項5または6に記載の面取り研削装置。 The chamfer grinding apparatus according to claim 5 or 6, wherein the width dimension of the machined groove is the sum of the thickness dimension of the work material and the width dimension of the amplitude of the ultrasonic vibration. 請求項5から7のいずれか1項に記載の面取り研削装置において、
前記研削砥石及び前記ツールホルダの直径は、前記振動部の直径より小さくされたことを特徴とする面取り研削装置。
In the chamfer grinding apparatus according to any one of claims 5 to 7.
A chamfer grinding apparatus characterized in that the diameters of the grinding wheel and the tool holder are smaller than the diameter of the vibrating portion.
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