JPH10100050A

JPH10100050A - ウェーハ面取り部の加工方法及び加工装置

Info

Publication number: JPH10100050A
Application number: JP25685896A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Hasegawa; 文彦長谷川; Yasuyoshi Kuroda; 泰嘉黒田; Masayuki Yamada; 正幸山田
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-21
Also published as: TW391910B; EP0832717A3; EP0832717A2

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨時間の短縮が図れると共に、半導体集積
回路の高集積化に適したウェーハ面取り部の加工方法お
よび加工装置を提供する。【解決手段】円筒状あるいは円柱状の砥石と、面取り
部がオリフラ部、外周部及び角部で構成されたウェーハ
とを互いに回転させながら所定の押付カで押接させ、軟
研削位置がオリフラ部、外周部、角部かに応じて前記ウ
ェーハの回転速度を変えつつ、前記ウェーハのオリフラ
部、外周部及び角部をそれぞれ軟研削するようにした後
に、前記ウェーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれ
ぞれ研磨するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ
（以下、単に「ウェーハ」という。）の面取り部を軟研
削するための軟研削工程や軟研削装置を備えるウェーハ
面取り部の加工方法および加工装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウェーハの加工方法として、ウェ
ーハの外周の欠けを防止するための面取り工程、ウェー
ハの厚さバラツキをなくすためのラツピング工程、破砕
層および汚染した部分をなくすためのエッチング工程、
ウェーハの面取り部および主面の研磨工程を順次に行う
ものが知られている。また、１９９４年２月２８日に日
刊工業新聞社から発行された「半導体材料基礎工学」に
記載の方法のように、前記方法において、ラッピング工
程と面取り工程とを逆にしたものも知られている。しか
し、後者の方法では、ラッピング時のウェーハの外周は
角のままとなっているため、ラッピング時にウェーハの
外周の欠けが生じ、Ｓｉ屑によリウェーハの主面が傷付
いてしまう危険性があった。そのため、現在では、前者
の方法のように、面取り工程の後にラッピング工程を行
うのが主流になっている。なお、前者の方法の変形とし
て、前記面取り工程において、粒度の大きな砥石（例え
ば８００番）で研削をしてウェーハの外周を丸めて面取
りした直後に、粒度の小さな砥石（例えば１５００番）
でもってその面取り部を研削するものもあり、この方法
では、後のエッチング工程で面取り部の平滑度が多少劣
化はするものの、粒度の大きな砥石だけの場合に比べ
て、エッチング工程後の平滑度が高いため、後に行われ
る面取り部の研磨工程での作業が容易となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコン単
結晶からなるウェーハの場合、ラツピング工程の直後に
行われるエッチング工程では、従来、フッ酸、硝酸およ
び酢酸の混合液にウェーハを浸す、いわゆる酸エッチン
グが行われていたが、この酸エッチングでは、ラッピン
グ後のウェーハの平坦度保持が困難であること、使用後
のエッチング液の廃液処理にコストがかかることから、
最近では、酸エッチングに代わり、水酸化ナトリウムあ
るいは水酸化カリウムの液にウェーハを浸す、いわゆる
アルカリエッチングが主流になってきている。しかし、
アルカリエッチングは異方性エッチングであり、等方性
エッチングである酸エッチングとは異なるので、ウェー
ハの裏面や面取り部が荒れてその平滑度が劣化し、裏面
や面取り部の処理が必要となり、特に後者の面取り部処
理では、面の粗さを所定の粗さ以下にして目標の平滑度
とするための研磨時間が酸エッチングに比べて数倍大き
くなってしまうという問題があった。また、アルカリエ
ッチングの場合、ウェーハの裏面の平滑度を向上するた
め、面研磨工程において、ウェーハをキャリアにセット
し、上下に配された定盤に張られたバフによってウェー
ハの表裏面を同時に研磨することも行われているが、こ
のようにしてウェーハの表裏面を研磨すると、キャリア
の内壁によってウェーハの面取り部が削られ、面取り部
の断面形状の崩れが発生し、後のデバイス製造における
フォトリソグラフィ工程でのレジストの切れが悪くなっ
たりし、高集積化の阻害原因となっていた。

【０００４】本発明の主たる目的は、かかる点に鑑みな
されたものであり、研磨時間の短縮が図れると共に、半
導体集積回路の高集積化に適したウェーハ面取り部の加
工方法および加工装置を提供することにある。また、他
の目的は、面取り部を均一に軟研削することができるウ
ェーハ面取り部の加工方法および加工装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の方法は、
円筒状あるいは円柱状の砥石と、面取り部がオリフラ
部、外周部及び角部で構成されたウェーハとを互いに回
転させながら所定の押付カで押接させ、軟研削位置がオ
リフラ部、外周部、角部かに応じて前記ウェーハの回転
速度を変えつつ、前記ウェーハのオリフラ部、外周部及
び角部をそれぞれ軟研削するようにした後に、前記ウェ
ーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ研磨する
ようにしたことを特徴とする。

【０００６】この方法によれば、ウェーハ面取り部の軟
研削によって、面取り部の平滑度のある程度の向上と、
面取り部断面形状のある程度の回復とを迅速に図ること
ができるので、その後に行われる研磨工程への負担が軽
減され、全体的な加工時間が短くて済むことになる。

【０００７】また、軟研削位置がオリフラ部、外周部、
角部かに応じて前記ウェーハの回転速度を変えているの
で、面取り部全体に亘って均一な軟研削が可能となる。
この場合、オリフラ部、外周部、角部を軟研削するとき
のウェーハ回転速度をそれぞれＮ_S1、Ｎ_S2、Ｎ_S3とした
場合、このＮ_S1、Ｎ_S2、Ｎ_S3との間に、Ｎ_S3＞Ｎ_S2＞Ｎ
_S1の関係が成立するようにウェーハ回転速度を制御する
ことが好ましい。この点について次に説明する。

【０００８】ウェーハ面取り部の加工（研磨や軟研削
等）能力Ｃは、一般に、近似式として、Ｃ=ａ₁ｐＶ_bＴの関係式で表せる。ここで、ａ₁：定数（以下ａ₂、・・・ａ_n同じ）ｐ：接触圧力Ｖ_b：相対速度∞Ｎ_b（Ｎ_b：バフ回転速度）Ｔ：接触時間∞１／Ｎ_s（Ｎ_s＝ウェーハ回転速度） ∴Ｃ=ａ₂ｐＮ_b／Ｎ_s また、ウェーハ円と砥石円の２円接触で近似すれば、ｐ=ａ₃｛Ｆ（１／Ｒ₁＋１／Ｒ₂）｝^1/2（Ｆ：押付力）・・・（１） ∴Ｃ=ａ₄Ｎ_b｛Ｆ（１／Ｒ₁＋１／Ｒ₂）｝^1/2／Ｎ_s ここでａ₄、Ｎ_b、Ｆが一定であるとすると、Ｃ=ａ₅（１／Ｒ₁＋１／Ｒ₂）^1/2／Ｎ_s という関係式が成立する。この場合、Ｒ₁（砥石径）は
一定であり、Ｒ₂（ウェーハ径）は変化するものとすれ
ば、一定の軟研削能力Ｃを得るには、Ｒ₂が小であるな
ら、ウェーハ回転速度を遅く、また、Ｒ₂が大であるな
ら、ウェーハ回転速度を速くしなければならないことに
なる。つまり、図１に示すように面取り部がオリフラ
部、外周部及び角部で構成されたウェーハＷの面取り部
全体に亘って均一な軟研削を行うには、オリフラ部、外
周部及び角部で表１のようにウェーハ回転速度を変えれ
ば良いことが分かる。

【０００９】

【表１】

【００１０】また、請求項２記載の方法は、円筒状ある
いは円柱状の砥石と、面取り部がオリフラ部、外周部及
び角部で構成されたウェーハとを互いに回転させながら
所定の押付力で押接させ、軟研削位置がオリフラ部、外
周部、角部かに応じて該押付力を変えつつ、前記ウェー
ハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ軟研削する
ようにした後に、前記ウェーハのオリフラ部、外周部及
び角部をそれぞれ研磨するようにしたことを特徴とす
る。

【００１１】この方法によれば、ウェーハ面取り部の軟
研削によって、面取り部の平滑度のある程度の向上と、
面取り部断面形状のある程度の回復とを迅速に図ること
ができるので、その後の研磨工程への負担が軽減され、
全体的な加工時間が短くてすむことになる。

【００１２】また、軟研削位置がオリフラ部、外周部、
角部かに応じて押付力を変えているので、面取り部全体
に亘って均一な軟研削が可能となる。この場合、前記ウ
ェーハのオリフラ部、外周部、角部を軟研削するときの
押付カをそれぞれＦ₁、Ｆ₂、Ｆ₃とした場合、このＦ₁、
Ｆ₂、Ｆ₃との間に、Ｆ₁＞Ｆ₂＞Ｆ₃の関係が成立するよ
うに押付力を制御することが好ましい。この点について
次に説明する。

【００１３】前記式（１）において、砥石径Ｒ₁が一定
で、ウェーハ径Ｒ₂は変化するものとすれば、同じ接触
圧力ｐひいては面取り部全体に亘って均一な軟研削を得
るには、１／Ｒ₂が小であるなら、押付力を大きく、ま
た、１／Ｒ₂が大であるなら、押付カを小さくしなけれ
ばならないことになる。つまり、図１に示すように面取
り部がオリフラ部、外周部及び角部で構成されたウェー
ハＷの面取り部全体に亘って均一な軟研削を行うには、
オリフラ部、外周部及び角部の押付カをそれぞれＦ₁、
Ｆ₂、Ｆ₃とした場合、このＦ₁、Ｆ₂、Ｆ₃との問に、Ｆ₁
＞Ｆ₂＞Ｆ₃の関係が成立するようにすれば良いことが分
かる。

【００１４】また、請求項３記載の方法は、請求項１ま
たは請求項２記載の方法において、前記ウェーハのオリ
フラ部、外周部及び角部をそれぞれ研磨するにあたり、
円筒状あるいは円柱状のバフと、前記ウェーハとを互い
に回転させながら所定の押付カで押接させ、研磨位置が
オリフラ部、外周部、角部かに応じて前記ウェーハの回
転速度を変えるようにしたことを特徴とする。

【００１５】この方法によれば、研磨位置がオリフラ
部、外周部、角部かに応じて前記ウェーハの回転速度を
変えているので、面取り部全体に亘って均一な研磨が可
能となる。この場合、オリフラ部、外周部、角部を研磨
するときのウェーハ回転速度をそれぞれＮ_s1、Ｎ_s2、Ｎ
_s3とした場合、このＮ_s1、Ｎ_s2、Ｎ_s3との間に、Ｎ_s3＞
Ｎ_s2＞Ｎ_s1の関係が成立するようにウェーハ回転速度を
制御することが好ましい。その理由は、請求項１で、軟
研削時にウェーハ回転速度を変えた理由と同じである。

【００１６】また、請求項４記載の方法は、請求項１ま
たは請求項２記載の方法において、前記ウェーハのオリ
フラ部、外周部及び角部をそれぞれ研磨するにあたり、
円筒状あるいは円柱状のバフと、前記ウェーハとを互い
に回転させながら所定の押付カで押接させ、研磨位置が
オリフラ部、外周部、角部かに応じて該押付カを変える
ようにしたことを特徴とする。

【００１７】この方法によれば、研磨位置がオリフラ
部、外周部、角部かに応じて押付カを変えているので、
面取り部全体に亘って均一な研磨が可能となる。この場
合、前記ウェーハのオリフラ部、外周部、角部を研磨す
るときの前記押付カをそれぞれＦ₁、Ｆ₂、Ｆ₃とした場
合、このＦ₁、Ｆ₂、Ｆ₃との間に、Ｆ₁＞Ｆ₂＞Ｆ₃の関係
が成立するように押付力を制御することが好ましい。そ
の理由は、請求項２で、軟研削時に押付カを変えた理由
と同じである。

【００１８】また、請求項５記載の装置は、回転駆動さ
れる円筒状あるいは円柱状の砥石と、面取り部がオリフ
ラ部、外周部及び角部で構成されたウェーハを支持して
これを回転駆動するウェーハ回転駆動手段と、このウェ
ーハ回転駆動手段に支持された前記ウェーハと前記砥石
とを所定の押付カで互いに押接させる抑圧手段とを備
え、前記砥石によって前記ウェーハのオリフラ部、外周
部及び角部をそれぞれ軟研削するように構成された軟研
削装置を有するウェーハ面取り部の加工装置において、
前記ウェーハの軟研削位置を検知するための軟研削位置
検知手段と、この軟研削位置検知手段による検知結果に
基づいて前記ウェーハ回転駆動手段による前記ウエーハ
の回転速度を変化させる回転速度制御手段とが設けられ
ていることを特徴とする。

【００１９】この装置によれば、研磨時間の短縮が図れ
ると共に、半導体集積回路の高集積化に適したウェーハ
面取り部の加工ができる。

【００２０】また、請求項６記載の装置は、回転駆動さ
れる円筒状あるいは円柱状の砥石と、面取り部がオリフ
ラ部、外周部及び角部で構成されたウェーハを支持して
これを回転駆動するウェーハ回転駆動手段と、このウェ
ーハ回転駆動手段に支持された前記ウェーハと前記砥石
とを所定の押付カで互いに押接させる押圧手段とを備
え、前記砥石によって前記ウェーハのオリフラ部、外周
部及び角部をそれぞれ軟研削するように構成された軟研
削装置を有するウェーハ面取り部の加工装置において、
前記ウェーハの軟研削位置を検知するための軟研削位置
検知手段と、この軟研削位置検知手段による検知結果に
基づいて前記押圧手段による押付カを変化させる押付力
制御手段とが設けられていることを特徴とする。

【００２１】この装置によっても、研磨時間の短縮が図
れると共に、半導体集積回路の高集積化に適したウェー
ハ面取り部の加工ができる。

【００２２】また、請求項７記載の装置は、請求項５ま
たは請求項６記載の装置において、前記軟研削された前
記ウェーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ研
磨する研磨装置を備え、この研磨装置は、回転駆動され
る円筒状あるいは円柱状のバフと、前記ウェーハを支持
してこれを回転駆動する他のウェーハ回転駆動手段と、
このウェーハ回転駆動手段に支持された前記ウェーハと
前記バフとを所定の押付カで互いに押接させる他の押圧
手段と、前記ウェーハの研磨位置を検知するための他の
研磨位置検知手段と、この研磨位置検知手段による検知
結果に基づいて前記他のウェーハ回転駆動手段による前
記ウェーハの回転速度を変化させる他の回転速度制御手
段とを有することを特徴とする。

【００２３】この装置によれば、請求項５または請求項
６記載の装置による効果に加えて、面取り部全体に亘っ
て均一な研磨が可能となる。

【００２４】また、請求項８記載の装置は、請求項５ま
たは請求項６記載の装置において、前記軟研削された前
記ウェーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ研
磨する研磨装置を備え、この研磨装置は、回転駆動され
る円筒状あるいは円柱状のバフと、前記ウェーハを支持
してこれを回転駆動する他のウェーハ回転駆動手段と、
このウェーハ回転駆動手段に支持された前記ウェーハと
前記バフとを所定の押付カで互いに押接させる他の押圧
手段と、前記ウェーハの研磨位置を検知するための他の
研磨位置検知手段と、この研磨位置検知手段による検知
結果に基づいて前記他の押圧手段による押付カを変化さ
せる他の押付力制御手段とを有することを特徴とする。

【００２５】この装置によれば、請求項５または請求項
６記載の装置による効果に加えて、面取り部全体に亘っ
て均一な研磨が可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】Ａ．実施形態のウェーハの加工方法は、図２に示すよう
に、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、両
面研磨工程、面取り部軟研削・研磨工程および表面研磨
工程とを順に行うものである。

【００２７】（１）面取り工程インゴットを内周刃あるいはワイヤソーでスライスして
得られたウェーハの外周を研削液を供給しつつ砥石によ
って丸く削り取る。ウェーハの外周が角のままだと工程
途中で欠けたりＳｉ屑が発生し、集積回路の不良の原因
となるからである。この面取りに使用される砥石の粒度
は特に制限はされないが３００〜８００番程度である。
また、この場合の砥石の結合剤としては特に制限はされ
ないがメタル・ボンドが用いられる。

【００２８】（２）ラッピング工程面取り工程の終了したウェーハに圧力を加え、シリカ
（ＳｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）やアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）等の砥粒と脂肪酸塩等を添加物として加えたスラ
リーを用い、ウェーハの片面あるいは両面をラップす
る。内周刃あるいはワイヤソーでのインゴットの切断に
よって、ウェーハの厚さと平行度が決まるが、必ずばら
つきがあるので、それを補正するためである。

【００２９】（３）エッチング工程水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムの液にウェー
ハを浸すことによリウェーハの表面のエッチングを行
う。ラッピング工程等を経て得られたウェーハの表面に
は、破砕層（砕けて荒れた部分）や汚染した部分（砥粒
が食い込んだ部分）が存在するので、これらを除去する
ためである。

【００３０】（４）両面研磨工程ウェーハをキャリアにセットし、上下に配された定盤に
張られたバフによって研磨液を供給しつつウェーハの表
裏面を同時に研磨する。この両面研磨を行うのは、ウェ
ーハの平坦度を大幅に向上させたり、裏面の平滑度を向
上させてＳｉ屑の発生を防止したりするためである。

【００３１】（５）面取り部軟研削・研磨工程ウェーハの面取り部の全体を研削液を供給しつつ砥石に
所定荷重を加えて加工する軟研削（ホーニング）を施
す。ラッピング、エッチング工程および両面研磨工程に
よって面取り部の平滑度および断面形状が損なわれるの
で、面取り部の平滑度および断面形状をある程度向上さ
せるためである。この場合の砥石の結合剤としては、特
に制限はされないが、窯業原料系のビトリファイド等の
結合剤や、メタル結合剤、レジン結合剤、メタル−レジ
ン混合結合剤又はゴムを用いる。この場合は、表面平滑
度向上に加えて、ラッピングおよびエッチングで崩れた
面取り部断面形状の修正の能力が向上する。その後、ウ
ェーハの面取り部の全体を研磨液を供給しつつバフ等に
よって研磨する。軟研削による極く表層の残留歪除去
と、平滑化によリデバイス工程途中のＳｉ屑やＳｉ微粉
の発生を防止し、かつ、レジストの切れ具合を向上する
ためである。

【００３２】（６）表面研磨工程ウェーハの表面を研磨液を供給しつつバフによって研磨
する。

【００３３】Ｂ．面取り部加工装置図３には面取り部の軟研削と研磨とを行う加工装置の一
例が示されている。この加工装置１は面取り部軟研削装
置２と面取り部研磨装置３とを備え、オリエンテーショ
ンフラット（以下「オリフラ」乃至「ＯＦ」という）が
形成されたウェーハＷ（図１参照）の面取り部の軟研削
と研磨とを連続的に行えるようになっている。

【００３４】このうち面取り部軟研削装置２は、ウェー
ハＷを収納したカセット４を取り付けるためのカセット
取付け部（イ）と、カセット４から取り出されたウェー
ハＷのセンタリングやオリフラ位置出しを行う位置決め
部（ロ）と、ウェーハＷの面取り部を軟研削するための
面取り部軟研削部（ハ）とを有している。また、面取り
部研磨装置３は、ウェーハＷの面取り部を研磨するため
の面取り部研磨部（ニ）と、ウェーハＷの洗浄部（ホ）
と、ウェーハＷを収納するためのカセット４を取り付け
るためのカセット取付け部（へ）とを有している。そし
て、この加工装置１においては、カセット取付け部
（イ）にローダ２０が、位置決め部（ロ）には図示しな
い位置決め装置が、面取り部軟研削部（ハ）には面取り
部軟研削機２１が、面取り部研磨部（ニ）には面取り部
研磨機３１が、洗浄部（ホ）には図示しない洗浄装置
が、カセット取付け部（へ）にはアンローダ３０がそれ
ぞれ設けられている。また、この加工装置１には搬送装
置４０（図５参照）が設けられている。この搬送装置４
０は、ローダ２０によって位置決め部（ロ）に送られて
位置決めされたウェーハＷを、面取り部軟研削部
（ハ）、面取り部研磨部（ニ）、および洗浄部（ホ）に
搬送するためのものである。

【００３５】（１）ローダ２０ローダ２０は、図４に示すように、多数のウェーハＷを
積層状態に保持可能なカセット４を昇降させる昇降装置
（図示せず）と、このカセット４からウェーハＷを１枚
ずつ取り出すベルトコンペア２０ａとを備え、カセット
４の下側に保持されているウェーハＷから順にベルトコ
ンベア２０ａによって１枚ずつウェーハＷを取り出し、
位置決め部（ロ）に送れるようになっている。

【００３６】（２）搬送装置４０搬送装置４０は、図５に示すように、アーム４０ａを備
えており、このアーム４０ａは位置決め部（ロ）、面取
り部軟研削部（ハ）、面取り部研磨部（ニ）、および洗
浄部（ホ）の配列方向に往復移動可能となっている。ま
た、アーム４０ａの先端部下側には吸着盤４０ｂが設け
られている。この吸着部４０ｂは、図示しない空気管
（図示せず）を通じて、同じく図示しない吸引ポンプに
連結されている。また、このアーム４０ａは図示しない
昇降装置によって上下動可能となっている。

【００３７】（３）面取り部軟研削機２１面取り部軟研削機２１は、図３、図６及び図７に示すよ
うに、総形溝を有する円柱状の砥石２１ａを備えてい
る。この面取り部軟研削機２１では、砥石２１ａはモー
タ２１ｂによって回転駆動されるようになっており、砥
石２１ａの総形溝にウェーハＷの面取り部が押し当てら
れ、ウェーハＷをゆっくり回転させることによって、ウ
ェーハＷの面取り部が軟研削される。この軟研削を行う
ため、この面取り部軟研削機２１では、砥石２１ａに対
してウェーハＷが接近離反できるようにされ、軟研削
中、砥石２１ａに対して所定の荷重でウェーハＷの面取
り部が押し付けられている。すなわち、この軟研削機２
１は空気圧シリンダ２１ｄを備えており、この空気圧シ
リンダ２１ｄは、切換弁２１ｅからの作動空気により作
動せしめられ、これのピストンロッド２１ｆの一端が、
支軸２１ｇを中心に回動するアーム２１ｈの端面に当接
せしめられている。この結果、アーム２１ｈは支軸２１
ｇを中心として図７のＹ方向に回転せしめられ、砥石２
１ａとウェーハＷとの間にＦなる押付力が発生する。

【００３８】また、図６及び図７において符号２１ｉは
吸着盤であってウェーハ回転軸２１ｊに固着されてい
る。この吸着盤２１ｉにはウェーハＷが吸着支持され
る。さらに、ウェーハ回転軸２１ｊの近傍にはウェーハ
回転速度検出器２１ｋが設けられている。このウェーハ
回転速度検出器２１ｋはウェーハ回転軸２１ｊの回転速
度Ｎ_s（ステッピングモータ２１ｃの回転速度）を検出
するためのものである。一方、砥石２１ａの砥石回転軸
２１ｌの近傍には砥石回転速度検出器２１ｍが設けられ
ている。この砥石回転速度検出器２１ｍは砥石回転軸２
１ｌの回転速度を検出するためのものである。

【００３９】さらに、符号２３はウェーハ軟研削位置検
出器であり、このウェーハ軟研削位置検出器２３はフォ
トセンサで構成されている。このフォトセンサはウェー
ハＷのＯＦ部、外周部、角部を検出するためのものであ
る。このフォトセンサにおいては、例えば該フォトセン
サを外周部Ｗ₂が通過しているときには発光部２３ａか
らの光は外周部Ｗ₂により遮られて受光部２３ｂに到達
しないが、ウェーハ１のＯＦ部Ｗ₁が通過するときに
は、発光部２３ａからの光は受光部２３ｂに到達するた
めウェーハ軟研削位置検出器２３のフォトセンサは発光
部２３ｂの受光によってＯＦ部Ｗ₁を検知する。また、
角部Ｗ₃は上記遮光から受光に切り換わる部位として検
知する。

【００４０】また、符号２１ｏは押付力検出器であっ
て、この押付力検出器２１ｏは空気圧シリンダ２１ｄ内
の作動空気圧即ち砥石２１ａとウェーハＷとの間の押付
カを検出するためのものである。またさらに、符号２２
は制御装置であって、この制御装置２２には、前記押付
力検出器２１ｏからの空気圧シリンダ２１ｄの作動空気
圧（即ちウェーハＷと砥石２１ａとの間の押付力Ｆ）、
砥石回転速度検出器２１ｍからの砥石回転速度Ｎ_b、ウ
ェーハ回転速度検出器２１ｋからのステッピングモータ
２１ｃの回転速度（即ちウェーハ回転速度Ｎ_s）、ウェ
ーハ軟研削位置検出器２３からの軟研削中のウェーハＷ
の位置がそれぞれ入力され、ステッピングモータ２１ｃ
の適切な回転速度を演算し、該ステッピングモータ２１
ｃに出力する。

【００４１】次に本発明に係るウェーハ回転速度制御手
段について説明する。図８は前記制御装置２２の制御ブ
ロック図であり、該制御装置２２は軟研削位置判別器２
２ａ、ウェーハ回転速度設定器２２ｂ、回転速度比較器
２２ｃ及びウェーハ回転速度演算器２２ｄを備えてい
る。

【００４２】ここで、ウェーハ回転速度設定器２２ｂ
は、押付力検出器２１ｏにて検出されたウェーハＷと砥
石２１ａとの間の押付カＦと砥石回転速度検出器２１ｍ
にて検出された砥石回転速度Ｎ_bからウェーハ基準回転
速度（ウェーハ外周の回転速度）Ｎ_oを設定するもので
ある。また、回転速度比較器２２ｃは、前記ウェーハ基
準回転速度Ｎ_oとウェーハＷの検出回転速度Ｎ_wとの偏差
△Ｎを算出するものであり、ウェーハ軟研削位置判別器
２２ａは、前記ウェーハ軟研削位置検出器２３から入力
される検出信号Ｘ_wにより軟研削位置を算出し、軟研削
位置がＯＦ部、外周部、角部であるかを判別し、該軟研
削位置に基づく対応する判別信号（ＯＦ部と外周部、角
部）をウェーハ回転速度演算器２２ｄに送出するもので
ある。さらに、ウェーハ回転速度演算器２２ｄは、予め
定められた補正値が格納されたメモリ２２ｅが内蔵され
ており、前記判別信号（ＯＦ部Ｓ_w1、外周部Ｓ_w2、角部
Ｓ_w3）に基づいてメモリより補正値Ｓ_wを取り出し、例
えば下記式に基づいて、その補正回転速度Ｎ_sを演算
し、ステッピングモータ２１ｃに出力するものである。Ｎ_s=Ｎ_o（１＋Ｓ_w）・・・（２）Ｓ_w：Ｓ_w1=−０．３、Ｓ_w2=０、Ｓ_w3=＋０．７

【００４３】次に、前記のように構成されたウェーハ面
取り部の軟研削装置２の動作につき説明する。押付力検
出器２１ｏにおいては、空気圧シリンダ２１ｄ内の作動
空気圧ｐ₃を検出して、アーム２１ｈのアーム比、空気
圧シリンダ２１ｄの断面積等からウェーハＷと砥石２１
ａとの間の押付力Ｆに換算し、ウェーハ回転速度設定器
２２ｂに入力する。

【００４４】前記（２）式における基準となるウェーハ
基準回転速度Ｎ_oは、Ｎ_o=ａ₆Ｎ_bＦ^1/2／Ｃ・・・（３）したがって、ウェーハ回転速度設定器２２ｂにおいて
は、これに入力される押付カＦ及び砥石回転速度Ｎ_bに
対応するウェーハ基準回転速度Ｎ_oを算出して回転速度
比較器２２ｃに入力する。

【００４５】回転速度比較器２２ｃにおいては、前記所
要のウェーハ基準回転速度Ｎ_oとウェーハ回転速度検出
器２１ｋから入力されるウェーハ回転速度Ｎ_wとの偏差
△Ｎ：（Ｎ_o−Ｎ_w）を算出しウェーハ回転速度演算器２
２ｄに入力する。また、ウェーハ位置データＸ_wは、ウ
ェーハ軟研削位置判別器２２ａを介してウェーハ回転速
度演算器２２ｄに入力する。

【００４６】ウェーハ回転速度演算器２２ｄにおいて
は、ＯＦ部Ｓ_w1、外周部Ｓ_w2、角部Ｓ_w3の判別信号に基
づいてメモリ２２ｅより補正値を取リ出し、該補正値に
基づいてウェーハ回転速度Ｎ_sが前記の式（２）のＮ_s=
Ｎ_o（１＋Ｓ_w）に基づいて演算される。この場合、Ｓ_w
を例えばＳ_w1=−０．３、Ｓ_w2=０、Ｓ_w3=＋０．７と設
定することにより、このウェーハ位置の検出信号（軟研
削位置）がＯＦ部Ｗ₁のときにはウェーハ回転速度Ｎ_s1
が０．７Ｎ_oとなり、外周部Ｗ₂のときにはウェーハ回転
速度Ｎ_s2がＮ_o、角部Ｗ₃のときにはウェーハ回転速度Ｎ
_s3が１．７Ｎ_oと最も大きくなるように補正される。こ
のように補正することにより、図９（Ａ）に対応するウ
ェーハ回転速度信号が出力され、ステッピングモータ２
１ｃはこの回転速度Ｎ_sにより運転せしめられる。

【００４７】図１０には軟研削装置１の他の実施形態が
示されている。同図において符号２４ａはアームであっ
て、このアーム２４ａはその中間部を支軸２４ｂで回転
自在に枢着されている。このアーム２４ａの一端には円
柱状の砥石２４ｃが回転軸２４ｄによって軸支されてい
る。なお、砥石２４ｃの外周には総形溝が全周に亘って
形成されている。

【００４８】また、図１１及び図１２に示すように、前
記回転軸２４ｄのアーム２４ａの上方に突出する上端部
にはプーリ２４ｅが結着されている。他方、前記アーム
２４ａの他端上には、モータ２４ｆが固設されており、
該モータ２４ｆの出力軸に結着されたプーリ２４ｇと前
記プーリ２４ｅの間にはベルト２４ｈが巻装されてい
る。

【００４９】さらに、アーム２４ａの他端の側方には押
圧手段である空気圧シリンダ２４ｉが設置されており、
該空気圧シリンダ２４ｉのシリンダ２４ｊ内はピストン
２４ｋにて室Ｓ1とＳ2とに区画されており、ピストン２
４ｋに連結されたロツド２４ｌの先部は図示のようにア
ーム２４ａの側部に当接している。

【００５０】また、砥石２４ｃの近傍には吸着盤２４ｍ
が水平回転自在に設置されており、該吸着盤２４ｍの上
面にはウェーハＷが真空吸着されてセットされている。
なお、吸着盤２４ｍは図示しない駆動手段によって回転
駆動される。

【００５１】さらに、吸着盤２４ｍの近傍には、ウェー
ハＷのＯＦ部Ｗ₂を検知するためのウェーハ軟研削位置
検出器２５が設けられている。このウェーハ軟研削位置
検出器２５はフォトセンサで構成され、このフォトセン
サは、図１１に示すように、ウェーハＷの上下に配され
る一対の発光部２５ａと受光部２５ｂとで構成されてお
り、発光部２５ａからの光が受光部２５ｂで受けられる
と、この光はその強度に比例する値の電圧に変換され
る。すなわち、フォトセンサでは、ウェーハＷの外周部
Ｗ₂が通過しているときには、発光部２５ａからの光は
ウェーハＷの外周部Ｗ₂によって遮られて受光部２５ｂ
に到達しないが、ウェーハＷのＯＦ部Ｗ₁が通過すると
きには、発光部２５ａからの光は発光部２５ｂに到達す
るため、フォトセンサは発光部２５ｂの受光によってウ
ェーハＷのＯＦ部Ｗ₁を検知することができる。そし
て、このフォトセンサからの検知信号はコントローラ
（ＣＰＵ）２６に入力され、コントローラ２６では、フ
ォトセンサから入力される電圧値のピーク点からウェー
ハＷのＯＦ部Ｗ₁の中心位置が求められる。そして、こ
のＯＦ部Ｗ₁の中心位置が求められると、ＯＦ部Ｗ₁のデ
ィメンジョンは既知であるため、ＯＦ部Ｗ₁の他、外周
部Ｗ₂と角部Ｗ₃の位置を求めることができる。

【００５２】また、この軟研削装置２には、フォトセン
サの検知結果に基づいて、空気圧シリンダ２４ｉへの供
給圧力をＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃（Ｐ₂＞Ｐ₁＞Ｐ₃）の３段階に切
り換えるための制御手段が設けられている。この制御手
段は図１０に示す空気圧制御回路２７及びコントローラ
２６を含んで構成される。

【００５３】このうち空気圧制御回路２７の構成を図１
０に基づいて説明する。図示の空気圧制御回路２７にお
いて、Ｌ_oは図示しないエアコンプレッサ等の高圧供給
源に接続された元圧ラインであって、該元圧ラインＬ_o
には圧力制御弁Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃と電磁弁ＭＶ₁、ＭＶ₂、Ｍ
Ｖ₃がそれぞれ並列に接続されている。なお、圧力制御
弁Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃は元圧ラインＬ_oから供給される元圧Ｐ
_oをそれぞれＰ₁、Ｐ₂、Ｐ₃（Ｐ₁＞Ｐ₂＞Ｐ₃）に減圧す
る弁である。又、電磁弁ＭＶ₁、ＭＶ₂、ＭＶ₃は前記コ
ントローラ２６によってその位置が図示のａ、ｂ、ｃ位
置にそれぞれ切り換えられる弁であって、これらがａ位
置に切り換えられると、圧力Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃に減圧され
た圧縮空気が減圧ラインＬ₁、Ｌ₂、Ｌ₃を経て空気圧シ
リンダ２４ｉの室Ｓ２内に供給され、ｂ位置（中立位
置）に切り換えられると、空気圧シリンダ２４ｉの室Ｓ
２内の空気が大気中に排出される。一方、空気圧シリン
ダ２４ｉの室Ｓ１には圧力ラインＬ₄が接続されてお
り、該圧力ラインＬ₄の途中には電磁弁ＭＶ₄が接続され
ている。なお、この電磁弁ＭＶ₄もコントローラ２６に
よってその位置が図示のａ、ｂ位置に切り換え制御さ
れ、これがａ位置に切り換えられると、元圧ラインＬ_o
からの圧力Ｐ_oが空気圧シリンダ２４ｉの室Ｓ１に供給
され、ｂ位置に切り換えられると、室Ｓ１内の空気が大
気中に排出される。

【００５４】この軟研削装置１によれば、ウェーハＷの
ＯＦ部Ｗ₁、外周部Ｗ₂、角部Ｗ₃の軟研削においてアー
ム１を押圧する力Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃の大きさが、図１３に
示すように、オリフラ部Ｗ₁、外周部Ｗ₂、角部Ｗ₃の曲
率半径Ｒ１（＝∞）、Ｒ２、Ｒ３に応じて、Ｆ₁＞Ｆ₂＞
Ｆ₃に設定され、接触圧力σ₁、σ₂、σ₃の値を略等しく
（σ₁≒σ₂≒σ₃）することができ、この結果、特に角
部Ｗ₃での過大な接触圧力の発生が防がれ、ウェーハＷ
のバフ３への食い込みが効果的に防がれる。ちなみに、
半径１５０ｍｍの砥石２４ｃを用いて直径８″のウェー
ハＷの面取り部を軟研削する場合、ウェーハＷのオリフ
ラ部Ｗ₁、外周部Ｗ₂、角部Ｗ₃の曲率半径Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃
をそれぞれＲ₁＝∞、Ｒ₂＝１００ｍｍ、Ｒ₃＝５ｍｍと
するとき、オリフラ部Ｗ₁、外周部Ｗ₂、角部Ｗ₃の軟研
削においてアーム２４ａを押圧する力Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₃の
大きさの比を、Ｆ₁：Ｆ₂：Ｆ₃＝３０：１３：１に設定
することによって、前述のように接触圧力σ₁、σ₂、σ
₃の値を略等しく（σ₁≒σ₂≒σ₃）することができる。

【００５５】（４）面取り部研磨機３１面取り部研磨機３１としては、前記軟研削機２１におけ
る砥石２１ａまたは２４ａをバフに置き換えたものが使
用される。その作用・効果は軟研削機２１におけると同
様である。（５）アンローダ３０アンローダ３０は、図１４に示すように、多数のウェー
ハＷを積層状態に保持可能なカセット４を昇降させる昇
降装置（図示せず）と、このカセット４にウェーハＷを
１枚ずつ収納するベルトコンペア３１ａとを備え、カセ
ット４の上側から順にウェーハＷをベルトコンペア３１
ａによって１枚ずつ収納することができるようになって
いる。

【００５６】以上に説明したウェーハの加工方法および
加工装置によれば、面取り部の研磨前に面取り部を軟研
削するようにしているため、面取り部の研磨工程におい
て所望の粗さ以下の平滑度にするまでの時間が著しく短
縮化されることになり、かつ、前工程で崩れた断面形状
を修正できることになる。ちなみに、Ｐ−Ｖ値で５０ｎ
ｍ程度の粗さにするのに、軟研削を行わないものに比べ
て、２０％程度の時間で済むことになった。また、ＯＦ
部Ｗ₁、外周部Ｗ₂、及び角部Ｗ₃を含むウェーハＷの全
周に亘って均一な研磨が可能となり、最適な研磨精度を
ウェーハＷの全周に亘って確保することができ、これに
よって生産性向上を図ることができた。

【００５７】なお、以上の実施形態に係るウェーハ面取
り部加工装置では、砥石あるいはバフをウェーハＷに押
圧する構成としたが、逆にウェーハＷを砥石あるいはバ
フに押圧する構成を採用しても良いことは勿論である。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、面取り部の研磨工程に
おいて所望の粗さ以下の平滑度にするまでの時間が著し
く短縮化されることになり、かつ、前工程で崩れた断面
形状を修正できることになる。また、ＯＦ部、外周部、
及び角部を含むウェーハＷの全周に亘って均一な研磨が
可能となり、最適な研磨精度をウェーハＷの全周に亘っ
て確保することができ、これによって生産性向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェーハの平面図である。

【図２】本発明に係る加工方法の工程図である。

【図３】加工装置の平面図である。

【図４】ローダの側面図である。

【図５】搬送装置の斜視図である。

【図６】面取り部軟研削装置の全体構成図である。

【図７】図６のＺ線矢視図である。

【図８】ステッピングモータの制御ブロック図である。

【図９】ウェーハの軟研削状態の経時変化を示す図であ
る。

【図１０】他の面取り部軟研削装置の全体構成図であ
る。

【図１１】図１０の面取り部軟研削装置の一部を示す図
である。

【図１２】図１０の面取り部軟研削装置の一部を示す図
である。

【図１３】図１０の軟研削装置の制御方法を示す図であ
る。

【図１４】アンローダの側面図である。

【符号の説明】

１加工装置２面取り部軟研削装置３面取り部研磨装置２１面取り部軟研削機３１面取り部研磨機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田正幸福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地信越半導体株式会社半導体白河研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状あるいは円柱状の砥石と、面取り
部がオリフラ部、外周部及び角部で構成されたウェーハ
とを互いに回転させながら所定の押付カで押接させ、軟
研削位置がオリフラ部、外周部、角部かに応じて前記ウ
ェーハの回転速度を変えつつ、前記ウェーハのオリフラ
部、外周部及び角部をそれぞれ軟研削するようにした後
に、前記ウェーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれ
ぞれ研磨するようにしたことを特徴とするウェーハ面取
り部の加工方法。
【請求項２】円筒状あるいは円柱状の砥石と、面取り
部がオリフラ部、外周部及び角部で構成されたウェーハ
とを互いに回転させながら所定の押付力で押接させ、軟
研削位置がオリフラ部、外周部、角部かに応じて該押付
カを変えつつ、前記ウェーハのオリフラ部、外周部及び
角部をそれぞれ軟研削するようにした後に、前記ウェー
ハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ研磨するよ
うにしたことを特徴とするウェーハ面取り部の加工方
法。
【請求項３】前記ウェーハのオリフラ部、外周部及び
角部をそれぞれ研磨するにあたり、円筒状あるいは円柱
状のバフと、前記ウェーハとを互いに回転させながら所
定の押付カで押接させ、研磨位置がオリフラ部、外周
部、角部かに応じて前記ウェーハの回転速度を変えるよ
うにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
のウェーハ面取り部の加工方法。
【請求項４】前記ウェーハのオリフラ部、外周部及び
角部をそれぞれ研磨するにあたり、円筒状あるいは円柱
状のバフと、前記ウェーハとを互いに回転させながら所
定の押付力で押接させ、研磨位置がオリフラ部、外周
部、角部かに応じて該押付カを変えるようにしたことを
特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハ面取
り部の加工方法。
【請求項５】回転駆動される円筒状あるいは円柱状の
砥石と、面取り部がオリフラ部、外周部及び角部で構成
されたウェーハを支持してこれを回転駆動するウェーハ
回転駆動手段と、このウェーハ回転駆動手段に支持され
た前記ウェーハと前記砥石とを所定の押付カで互いに押
接させる押圧手段とを備え、前記砥石によって前記ウェ
ーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ軟研削す
るように構成された軟研削装置を有するウェーハ面取り
部の加工装置において、前記ウェーハの軟研削位置を検
知するための軟研削位置検知手段と、この軟研削位置検
知手段による検知結果に基づいて前記ウェーハ回転駆動
手段による前記ウェーハの回転速度を変化させる回転速
度制御手段とが設けられていることを特徴とするウェー
ハ面取り部の加工装置。
【請求項６】回転駆動される円筒状あるいは円柱状の
砥石と、面取り部がオリフラ部、外周部及び角部で構成
されたウェーハを支持してこれを回転駆動するウェーハ
回転駆動手段と、このウェーハ回転駆動手段に支持され
た前記ウェーハと前記砥石とを所定の押付力で互いに押
接させる押圧手段とを備え、前記砥石によって前記ウェ
ーハのオリフラ部、外周部及び角部をそれぞれ軟研削す
るように構成された軟研削装置を有するウェーハ面取り
部の加工装置において、前記ウェーハの軟研削位置を検
知するための軟研削位置検知手段と、この軟研削位置検
知手段による検知結果に基づいて前記押圧手段による押
付カを変化させる押付力制御手段とが設けられているこ
とを特徴とするウェーハ面取り部の加工装置。
【請求項７】前記軟研削された前記ウェーハのオリフ
ラ部、外周部及び角部をそれぞれ研磨する研磨装置を備
え、この研磨装置は、回転駆動される円筒状あるいは円
柱状のバフと、前記ウェーハを支持してこれを回転駆動
する他のウェーハ回転駆動手段と、このウェーハ回転駆
動手段に支持された前記ウェーハと前記バフとを所定の
押付力で互いに押接させる他の押圧手段と、前記ウェー
ハの研磨位置を検知するための他の研磨位置検知手段
と、この研磨位置検知手段による検知結果に基づいて前
記他のウェーハ回転駆動手段による前記ウェーハの回転
速度を変化させる他の回転速度制御手段とを有すること
を特徴とする請求項５または請求項６記載のウェーハ面
取り部の加工装置。
【請求項８】前記軟研削された前記ウェーハのオリフ
ラ部、外周部及び角部をそれぞれ研磨する研磨装置を備
え、この研磨装置は、回転駆動される円筒状あるいは円
柱状のバフと、前記ウェーハを支持してこれを回転駆動
する他のウェーハ回転駆動手段と、このウェーハ回転駆
動手段に支持された前記ウェーハと前記バフとを所定の
押付カで互いに押接させる他の押圧手段と、前記ウェー
ハの研磨位置を検知するための他の研磨位置検知手段
と、この研磨位置検知手段による検知結果に基づいて前
記他の押圧手段による押付カを変化させる他の押付力制
御手段とを有することを特徴とする請求項５または請求
項６記載のウェーハ面取り部の加工装置。