JPH06246609A - ウエハ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着テ−ブルの下面にウエハを吸着し回転さ
せながら、回転砥石に接触させ、ウエハの上下の周縁部
を削る装置において、剛体である吸着テ−ブルとウエハ
の間に異物を挟み込むと異物によりウエハが傷つくこと
がある。これを防止すること。 【構成】 吸着テ−ブルの下面に弾性体を取り付ける。
異物を挟み込んだとき弾性体に異物が吸収されるのでウ
エハが傷つかない。弾性体の歪みにより位置が決まらな
くなるのでセンサでウエハの軸方向位置を監視し位置制
御をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハの面取
り加工装置の改良に関する。半導体ウエハは円形の薄い
板である。インゴットを内周刃ブレ−ドなどにより薄層
に切断する。これをアズカットウエハという。これをエ
ッチングしたりラッピングして厚さを整える。アズカッ
トウエハはそのままではへりが鋭く尖っているので欠け
たりする惧れがある。

【０００２】そこでウエハの外周部のへりを丸く削ると
いう作業を行う。これを面取り（ベベリングということ
もある）という。凹曲面を有する円形の回転砥石を用い
て面取りを行う。凹曲面の形状曲率は所望の面取りの曲
線に合致するように決定する。ウエハは円形の吸着テ−
ブルによって吸着することによって支持する。吸着テ−
ブルも回転させ砥石も回転させる。

【０００３】吸着テ−ブルを支持するパイプには真空排
気装置が接続される。吸着テ−ブルの接触面にはパイプ
に連通する幾つかの穴を持っている。空気がもれないよ
うに吸着テ−ブルとウエハは密着させる。真空排気装置
を作動させ、吸着テ−ブルとウエハの間の空隙の空気を
吸い出す。ウエハと吸着テ−ブルの間が真空状態にな
る。真空力により吸着テ−ブルがウエハを吸着し固定す
る。

【０００４】凹曲面を有する回転砥石により薄いウエハ
の周辺部に面取り部を形成するのであるから、砥石に対
してウエハの軸方向の高さが一定していなければならな
い。ウエハと砥石の位置（高さ）が食い違うと、所望の
曲面をウエハの周縁に設けることができない。

【０００５】

【従来の技術】吸着テ−ブルは下向きの面を持ち、この
面がウエハを吸着する。ウエハと吸着テ−ブルの吸着面
との間にごみなどが存在すると、これが柔らかいウエハ
面を傷つける惧れがある。シリコンウエハの場合は、硬
い材料であるのでごみなどにより傷つく可能性は少な
い。しかし化合物半導体ウエハの場合は、柔らかいので
ちょっとしたごみのために面が傷つくということがあ
る。吸着テ−ブルが柔らかければこれが歪んで切り屑な
どによりウエハが傷つかないようにすることもできるで
あろう。しかし吸着テ−ブルは、セラミックかステンレ
スなどの金属であるから切り屑を挟み込むと傷つくのは
ウエハである。

【０００６】吸着テ−ブルによって吸着したウエハのへ
りを回転砥石で削るので吸着テ−ブルには切り屑が飛来
し付着する。吸着テ−ブルは何回も繰り返し使用される
ので切り屑などの汚れが付き易い。切り屑を付けたまま
ウエハを吸着すると屑のためにウエハが傷ついてしま
う。これを防ぐために、従来は吸着テ−ブルの下面に洗
浄水を吹き付けて洗浄しゴム製のワイパ−で拭き取りを
行っていた。これにより吸着テ−ブルに付着した屑など
を除去できる。この洗浄は毎回行う。これにより常に吸
着テ−ブルの下面を清浄に保つことができる。

【０００７】これに反しウエハの表面は洗浄されない。
ウエハは多数枚がウエハカセットに収容され、これを１
枚ずつ搬送装置によって取り出して、吸着テ−ブルまで
運びこれに取り付ける。ウエハの表面は前工程により清
浄になっている物とされているのか、ウエハ表面の清浄
化はなされていなかった。ウエハの上に屑がたとえ乗っ
ていたとしてもこれを除去するということはない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、半導体ウエハの
面取り加工装置において、吸着テ−ブルのみ簡易洗浄が
なされていた。しかし、ウエハはたとえ前工程において
清浄表面を持つとしてもこれがウエハカセットに収容さ
れ搬送する間に異物が落下するということもありうる。
また吸着テ−ブルの清浄化作業も十分とは言えないと思
う。

【０００９】削り屑などの異物をウエハと吸着テ−ブル
の間に挟み込んだまま真空チャックすると、柔らかいウ
エハが異物のために傷ついてしまう。図５にこの状態を
示す。このあとエッチングしたり研磨したりしても深い
傷の場合はこれを除去することができない。

【００１０】本発明はウエハと吸着テ−ブルの間に切り
屑などの異物を挟み込んでも、半導体ウエハが傷つくこ
とのないようにしたウエハの面取り加工装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ加工装置
は、吸着テ−ブルの接触面に弾性体を取り付けてウエハ
との接触を柔らかくし、さらにウエハ面の軸方向位置を
センサによって検出し、回転砥石に対して適正な軸方向
位置にウエハが来るように吸着テ−ブルの軸方向位置を
調整するものである。ウエハの軸方向位置を検出するセ
ンサはウエハの吸着テ−ブル側の面を検出しても良い
し、吸着テ−ブルとは反対側の面を検出してもよい。セ
ンサは接触式でも非接触式でも良い。弾性体としては薄
いプラスチックの円形板が適当である。アクリル、ポリ
エステル、ポリカ−ボネ−トなどである。ゴムも弾性に
富んでいるがこれはウエハの割れを招き易く適当でな
い。

【００１２】

【作用】吸着テ−ブルは従来ステンレスやセラミックな
どの硬質の材料を用いていた。この硬い面が直接にウエ
ハに接触していたのである。ところが本発明では吸着テ
−ブルの接触面に弾性体を貼り付けておき、弾性体とウ
エハとが接触するようにしている。たとえ切り屑などの
異物をウエハと弾性体の間に挟み込んだとしても弾性体
のほうが異物の存在する部位において異物の高さ分だけ
を歪むのでウエハに傷が付かない。これが重要な点であ
る。

【００１３】しかし弾性体を介しているのでウエハの軸
方向の位置が定まり難い。吸着テ−ブルの軸の位置を監
視し適当な高さに設定するという従来の設定法では薄い
ウエハのへりを適正な幅で面取りすることができない。
ウエハの厚みは数百μｍであるが、面取りの高さの精度
は数十μｍの程度のものが要求される。弾性体を従来使
用していなかったのはここに問題があったからである。

【００１４】弾性体を吸着テ−ブルに貼り付けウエハを
吸着すると、圧力によって弾性体が歪むので、吸着テ−
ブルの軸の軸方向の位置に対して、ウエハの軸方向の位
置の関係が一義的に決まらなくなる。歪み量が一定して
いればよいのであるが、弾性体であるので歪み量がばら
つく。たとえ百μｍの誤差でもウエハの面取り加工の位
置が違ってきて、うまくゆかない。そこで本発明では別
にウエハの軸方向の位置を正確に検出するためのセンサ
を設ける。これによりウエハの軸方向の位置を適正にし
てから面取り加工をする。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の実施例に係るウエハ加工装置
の概略図である。図２は吸着テ−ブル１はウエハ６を吸
い付けている状態を示す断面図、図３は吸着テ−ブル１
の底面図である。ウエハ加工装置は、円盤状の吸着テ−
ブル１と、これを支持するテ−ブル軸２と、テ−ブル軸
２を回転するモ−タ３とを含む。吸着テ−ブル１の垂直
方向や水平方向の位置は自在に設定できる。吸着テ−ブ
ル１の下面には、弾性体４が貼り付けられている。

【００１６】弾性体４と吸着テ−ブル１の内部には空気
を抜くための溝５が形成されている。溝５は中央部で縦
方向の空気抜き通路１１につながる。空気抜き通路はテ
−ブル軸２を貫いて延びており上方で真空排気装置に接
続されている。溝５を通して空気が吸い込まれるので、
ウエハ６が吸着テ−ブル１の下面に密着するのである。
これは真空チャックとして通常の構造である。

【００１７】図６にウエハ６を吸着テ−ブル１が吸着し
た状態を示す。たとえ異物Ｓが吸着テ−ブル１とウエハ
６の間に挟み込まれていたとしても弾性体４の方が歪
む。異物Ｓは弾性体４の中にめり込む。ウエハ６は傷つ
かない。弾性体４によってウエハ６が保護される。これ
が重要である。

【００１８】吸着テ−ブル１の側方には回転砥石７があ
る。これはある鉛直軸の周りに回転する砥石である。円
周面が砥面である。円周面の中間部は平坦であるが、上
下の縁部は凹彎曲砥面８となっている。凹彎曲砥面８は
ウエハの周縁部の上と下の部分を丸く削るためのもので
ある。これが面取り加工である。面取りのための砥面の
彎曲の曲率はウエハの厚み材質などにより適宜決定す
る。

【００１９】加工時のウエハ６の軸方向の位置つまり上
下方向の位置の決定は極めて重要である。ウエハ６のへ
りが正しく凹彎曲砥面８に接触しなければならないから
である。ところが弾性体４に於いて縮みがあるので、テ
−ブル軸２の高さを一定位置に予め決めておくというわ
けにはゆかない。弾性体４の縮みが一定でないからであ
る。

【００２０】ところがここでは非接触センサ９があっ
て、光学的手段によりセンサ９からウエハ６の上面まで
の距離を精密に測定しており、センサから一定の距離に
ウエハが位置するように制御装置１０に指示するのであ
る。

【００２１】センサ９の高さと回転砥石の高さは決まっ
ている。従ってウエハの上面をセンサ９から一定の距離
に持ってゆくことにより、弾性体の歪みとは無関係に面
取り加工位置に設定できるのである。たとえ弾性体の歪
み量のばらつきが数百μｍであったとしても、センサ９
の作用でウエハ面の高さを直接に知ることができるの
で、常に最適高さにウエハを位置決めできる。ウエハの
外縁の面取りを常に最適の条件で行うことができる。

【００２２】図４は本発明の他の実施例に係るウエハ加
工装置の概略図である。これは非接触センサ９を接触式
センサ−１２に変えたものである。それ以外の構造は図
１のものと同様である。吸着テ−ブル１は底面に円形板
部を持つがここには溝５が形成されている。溝５が中央
の空気抜き通路１１に終結している。吸着テ−ブル１の
下面には弾性体４が固着される。この例では弾性体４が
ビス１３によって取り付けられる。この他に接着剤によ
り接着しても良い。接触式センサ−１２がウエハ６の下
面の近傍に設けられる。接触式センサ−１２の先端のピ
ンがウエハ６の下面に接触しておりウエハ６の高さを計
測している。側方には回転砥石７があるが図示を略して
いる。

【００２３】この例でも図５に示すように異物Ｓを挟ん
でも弾性体４の方にめり込むので吸着テ−ブル１にウエ
ハ６を密着させても、ウエハ６は傷つかない。この状態
で吸着テ−ブル１を回転し回転砥石にへりをあてて面取
りを行うことができる。接触式センサ−１２で高さを数
μｍ〜数十μｍの精度でウエハの高さを制御できるか
ら、面取りの位置が狂わない。

【００２４】本発明の効果を確かめるために、次のよう
な実験を行った。厚さ７００μｍのＧａＡｓの４インチ
ウエハを９０φの吸着テ−ブルによって吸着し回転砥石
で面取り加工した。サンプル数はすべて２５枚である。
弾性体としてなにを用いるかということが重要である。
ゴム、アクリル、ポリエステル、ポリカ−ボネ−トを弾
性体として試みた。さらに比較のために弾性体を取り付
けず、セラミックの吸着テ−ブルと、ＳＵＳの吸着テ−
ブルをそのまま用いて同じ条件でウエハを取り付け回転
砥石でウエハの面取りをしてこれらの結果を比較した。

【００２５】 ［加工条件］ ウエハ ４インチφＧａＡｓウエハ 厚さ７００μｍｔ ケミカル研磨量 ２０μｍ 吸着面直径 ９０ｍｍφ 吸着圧力 ３ｋｇ／ｃｍ² サンプル数 各２５枚 位置センサ−サンプリング時間 １ｓｅｃ

【００２６】この実験で用いたゴムの厚みは１００μ
ｍ、アクリルの厚みは１ｍｍ、ポリエステルの厚みは１
００μｍである。また接触式、非接触式のセンサ−を用
いたときと用いないときの比較も行った。表１はこの結
果を示すものである。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１において、１はセラミック吸着テ−ブ
ルをそのまま用いて面取り加工したものである。これは
従来法に対応する。剛体にウエハを吸い付けているので
歪みの問題がない。センサを使わなくても位置精度は±
２μｍと極めて良い。しかし異物の挟み込みがあり、２
５枚のサンプルのうち２０枚が不良となった。傷の最大
深さは８０μｍであった。

【００２９】２はステンレスＳＵＳの吸着テ−ブルをそ
のまま用いて（弾性体をつけず）ウエハを加工したもの
である。これも従来法である。剛体にウエハを付けてい
るので歪みがなく、センサを使わないが位置精度は±２
μｍで極めて良い。しかし異物の挟み込みのために２５
枚のサンプルのうち１８枚が不良となった。最大傷深さ
は６０μｍであった。

【００３０】３は厚さが１００μｍのゴムを弾性体とし
てセラミックまたはステンレスの下面に貼り付けた吸着
テ−ブルを用いてウエハを面取り加工したものである。
非接触式センサを用いて位置制御すると、位置精度は±
２０μｍになった。センサを使わないと位置精度は±７
０μｍで極めて悪い。ゴムは極めて弾性に富むので歪み
も大きく位置精度が悪いのである。キズが入るという意
味での不良は０であって弾性の効果が高いことが分か
る。しかし残念なことに２５枚のサンプルの内、１０
枚、あるいは８枚が加工中に割れてしまった。これはゴ
ムの弾性が大きいので砥石からの応力が剛体部に伝わら
ずウエハにのみかかるので割れやすくなるのである。弾
性が過大なのである。

【００３１】４は１ｍｍ厚みのアクリルを弾性体として
セラミックまたはステンレスの下に貼り付けた吸着テ−
ブルを用いてウエハを加工したものである。非接触式セ
ンサを用いて位置制御すると、位置精度は±２μｍの程
度に収まった。面取り加工後ウエハを調べると２５枚中
５枚のウエハはキズにより不良であった。キズの最大深
さは２５μｍであった。しかしセンサを使わないと、位
置精度が±１０μｍとなり不十分であった。これは４枚
が不良であった。最大キズ深さは２５μｍであった。弾
性体を使わない場合よりは改善されているが尚弾性が不
足していると思われる。

【００３２】５は厚さ１００μｍのポリエステルを弾性
体として剛体の下にはりつけた吸着テ−ブルを用いた場
合である。接触式センサを使って位置制御をすると、位
置精度は±２μｍで、剛体吸着テ−ブルを使う従来法と
位置精度について同程度になる。不良数は２枚で少ない
数であった。キズの最大深さは５μｍである。浅いキズ
である。このようなキズであれば後工程のラッピングや
エッチングにより除くことができる。

【００３３】非接触式センサを用いて位置制御をする
と、位置精度が±４μｍとなった。この場合の加工後の
不良数は２枚でキズの最大深さは５μｍであって浅いも
のである。センサを使わないでウエハを吸着支持すると
位置精度が±１５μｍであった。面取り加工後の不良数
は２５枚中２枚である。キズの最大深さが５μｍであっ
た。キズが浅いのはより弾性に富み異物をオリエステル
の方に吸収するからである。ゴムよりも位置精度が良い
のはゴムよりも歪みが小さいからである。

【００３４】６はポリカ−ボネ−トの弾性体を付けた吸
着テ−ブルによるものである。非接触式センサを用いて
位置制御をすると、位置精度が±３μｍになる。不良枚
数が２５枚中４枚であった。キズの最大深さが１０μｍ
であった。センサを使わず位置制御をしない時は位置精
度が±１０μｍになった。不良数は２５枚中４枚であっ
た。キズの最大深さは１０μｍである。

【００３５】これらの結果から弾性体を付けた吸着テ−
ブルを用いたほうが、剛体の吸着テ−ブルを用いるより
もウエハにキズがはいらず不良数が少なくなるというこ
とが分かる。ゴムのように弾性の高すぎる（弾性係数の
小さすぎる）ものはウエハの割れを引き起こし易い。よ
り硬いポリエステルやポリカ−ボネ−トが弾性体として
好適である。

【００３６】

【発明の効果】本発明のウエハの加工装置は弾性体を貼
り付けた吸着テ−ブルにウエハを吸着して面取り加工を
する。異物がウエハと吸着テ−ブルの間に挟まれても異
物を弾性体の方に吸収できるのでウエハが傷つくのを防
ぐことができる。弾性体の歪みのために位置が決まらな
くなるが、センサを用いてウエハの位置制御をするので
面取り加工の位置がずれるということもない。優れた発
明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】非接触センサを用いてウエハの位置制御をする
ようにした本発明の実施例に係るウエハ加工装置の概略
図。

【図２】図１の装置において吸着テ−ブルとウエハのみ
の断面図。

【図３】図１の装置の吸着テ−ブルの底面図。

【図４】接触センサを用いてウエハの位置制御をするよ
うにした本発明の他の実施例に係るウエハ加工装置の概
略図。

【図５】剛体の吸着テ−ブルを用いる従来法において異
物の挟み込みによりウエハが傷つくことを説明する断面
図。

【図６】弾性体を取り付けた吸着テ−ブルを用いる本発
明において異物を挟み込んでも弾性体に異物が吸収され
ウエハが傷つかないことを示す断面図。

【符号の説明】

１ 吸着テ−ブル ２ テ−ブル軸 ３ モ−タ ４ 弾性体 ５ 溝 ６ ウエハ ７ 回転砥石 ８ 凹彎曲面 ９ 非接触センサ １０ 制御装置 １１ 空気抜き通路 １２ 非接触センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転しうる軸と円盤状の部分を有する吸
   着テ−ブルの下面にウエハを吸着し、凹彎曲面を有する
   回転砥石に接触させ、軸周りに吸着テ−ブルを回転させ
   ながらウエハの上下周縁部の面取り加工を行う装置にお
   いて、吸着テ−ブルの下面に弾性体を固着し、弾性体を
   介してウエハを吸着テ−ブルに吸着し、ウエハの軸方向
   の位置はセンサで監視して位置制御することを特徴とす
   るウエハ加工装置。
2. 【請求項２】 回転しうる軸と円盤状の部分を有する吸
   着テ−ブルの下面にウエハを吸着し、凹彎曲面を有する
   回転砥石に接触させ、軸周りに吸着テ−ブルを回転させ
   ながらウエハの上下周縁部の面取り加工を行う装置にお
   いて、吸着テ−ブルの下面に樹脂よりなる弾性体を固着
   し、樹脂よりなる弾性体を介してウエハを吸着テ−ブル
   に吸着し、ウエハの軸方向の位置はセンサで監視して位
   置制御することを特徴とするウエハ加工装置。