JPH10309658A - ウェーハ面取り部の加工装置 - Google Patents

ウェーハ面取り部の加工装置

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JPH10309658A
JPH10309658A JP9121134A JP12113497A JPH10309658A JP H10309658 A JPH10309658 A JP H10309658A JP 9121134 A JP9121134 A JP 9121134A JP 12113497 A JP12113497 A JP 12113497A JP H10309658 A JPH10309658 A JP H10309658A
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JP
Japan
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wafer
workpiece
machining
orientation flat
chamfer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9121134A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumihiko Hasegawa
文彦 長谷川
Yasuyoshi Kuroda
泰嘉 黒田
Masayuki Yamada
正幸 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面取り部を均一に加工することができる、ウ
ェーハの面取り部の加工装置を提供する。 【解決手段】 ウェーハのオリフラ部、外周部及び角部
の面取り部に押接させる回転砥石あるいは回転バフから
構成される加工体と、この加工体が付設され前記ウェー
ハに対して接離する方向に移動可能な支承体と、この支
承体を前記ウェーハに対して接離させる方向に送る螺進
式移動手段と、この支承体に取り付けられ前記加工体を
駆動させる駆動モータとを備え、前記加工体は、前記ウ
ェーハに対して接離する方向に移動可能となるように前
記支承体に付設されると共に、前記支承体とはシリンダ
装置を介して連結されていて該シリンダ装置の作動流体
圧によって前記ウェーハの面取り部に押接されるように
なっていることを特徴とする。

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
削したり研磨したりするための、ウェーハ面取り部の加
工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ウェーハには、半導体製造の後工程で、
その位置合わせや方位合わせをするために、オリエンテ
ーションフラット(オリフラ)部やノッチ部を設けるこ
とが行われているが、特に、オリフラ部を有するウェー
ハ(オリフラ付きウェーハ)の場合、その面取り部を研
磨するには特別の配慮が必要である。なぜなら、オリフ
ラ付きウェーハを研磨する場合、曲率の異なるオリフラ
部、外周部、角部で研磨能力が変わるからである。
【0003】そこで、従来、オリフラ付きウェーハを研
磨する場合、オリフラ部、外周部、角部での研磨能力を
均一化するため、オリフラ部、外周部、角部に応じて、
回転バフとウェーハとの押付力を制御する方法、ウ
ェーハの回転速度を制御する方法、回転バフの回転を
制御する方法の3つが考えられている。の方法は、研
磨能力が回転バフとウェーハとの押付力に比例すること
を利用し、エアシリンダ装置のエア圧力をオリフラ部、
外周部、角部で変えるようにしたものである。の方法
は、研磨能力がウェーハの回転速度に反比例することを
利用したものであり、ウェーハの回転速度をオリフラ
部、外周部、角部で変えるようにしたものである。の
方法は、研磨能力がウェーハに対する回転バフのすべり
速度に比例することを利用したもので、回転バフの回転
速度をオリフラ部、外周部、角部で変えるようにしたも
のである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法は、確か
に、オリフラ部、外周部、角部での研磨能力を均一化す
るのに一定の役割を果たしてきたが、今後、益々、半導
体集積回路の高集積化が進んでくると、これらの方法で
は十分に対処できないことが予想される。すなわち、
の方法では、回転バフとウェーハとの押付力を制御する
のに圧縮流体であるエアを用いているため、制御追従性
が悪いという問題がある。特に、加工体である回転バフ
と、この回転バフを回転駆動するための駆動モータとを
エアシリンダ装置によって一緒に動作させるようにして
いるため、その動作重量が大容量となり、その制御追従
性が悪い。また、の方法では、2台の回転バフの間で
ウェーハを挟持して研磨する方式には適用できない。つ
まり、2台の回転バフによってウェーハを両側から研磨
するものでは、それぞれの回転バフはウェーハの異なる
場所を研磨することになる。この場合、例えば、一方の
回転バフがオリフラ部、他方の回転バフが外周部に当接
していることを考えると、ウェーハが一の回転速度で回
転しているため、オリフラ部と外周部との研磨能力に差
がでてしまう。また、の方法では、回転バフと、この
回転バフを回転駆動するための駆動モータとの慣性モー
メントが大きいため、制御指令に対する動作の遅れが生
じてしまうという問題があった。
【0005】本発明は、かかる点に鑑みなされたもので
あり、面取り部を均一に加工することができる、ウェー
ハの面取り部の加工装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】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=a1pVbT の関係式で表せる。 ここで、a1 :定数(以下a2、・・・an同じ) p :接触圧力 Vb :相対速度∞Nb(Nb:加工体回転速度) T :接触時間∞1/Ns(Ns=ウェーハ回転速度) ∴C=a2pNb/Ns 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=a4b{F(1/R1+1/R2)}1/2/Ns1 :ウェーハ径 R2 :加工体径 という関係式が成立する。したがって、押付力Fが一定
であるとすると、図1に示すオリフラ付きウェーハWで
は、オリフラ部W1、外周部W2、角部W3で(1/R1
が変化するので、オリフラ部W1、外周部W2、角部W3
における加工能力は一律とはならない。加工能力を均一
化するためには、押付力Fを、オリフラ部W1、外周部
2、角部W3に応じて変える必要がある。つまり、オリ
フラ部W1、外周部W2、角部W3での押付力Fをそれぞ
れF1、F2、F3とした場合、F1>F2>F3の関係が成
立するように押付力Fを制御する必要がある。
【0007】一方で、エアシリンダ装置を用いて加工体
(砥石あるいはバフ)をウェーハWに押し付ける場合、
ウェーハ中心から当接部までの径Rの変化により、押付
力Fは次のような影響を受ける。すなわち、図2(a)
に示すようにウェーハのオリフラ部に加工体が当接して
いる間は、ウェーハの回転に伴って、ウェーハ中心から
当接部までの径Rが変化するので、その当接位置によっ
て、押付力Fはエア圧力をFx、加工体を含む浮動体
(エアシリンダ装置によって動作される部分)の質量を
M、とした場合、F1=Fx+M×(d/dt2)Rとな
る。したがって、エア圧力Fxを一定にし、M×(d/
dt2)Rの項を解消することができるように、すなわ
ち、オリフラ部に対して加工体を接離させる方向に、加
工体を動作させれば、オリフラ部全域において加工体を
安定的な押付力(エア圧力Fx)でウェーハWに押し付
けることができる。また、図2(b)に示すようにウェ
ーハの外周部(ウェーハの外縁のうち前述のオリフラ部
および後述の角部を除いた部分)に加工体が当接してい
る間は、エア圧力Fxがそのまま押付力F2となる。つま
り、Fx=F2である。その結果、エア圧力Fxを一定に
することにより、ウェーハの外周部において加工体を安
定的な押付力(エア圧力Fx)でウェーハWに押し付け
ることができる。またさらに、図2(c)に示すように
ウェーハの角部に加工体が当接している間は、ウェーハ
中心から当接部までの径Rの変化が小さいので、エアシ
リンダ装置は一種のエアばねと考えられるので、押付力
3は、エア圧力をFx、ばね定数をk、ウェーハ中心か
ら当接部までの径Rの変化量をxとすれば、押付力F3
=Fx−kxとなる。したがって、ウェーハ中心から当
接部までの径Rの変化量分だけ、螺進式送り手段によっ
て加工体を移動させるようにすれば、kxの項は無視す
ることができる。その結果、エア圧力Fxを一定にする
ことにより、角部全域において加工体を安定的な押付力
でウェーハに押し付けることができるので、角部の加工
が均一化されることになる。
【0008】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
もので、請求項1記載の加工装置は、ウェーハのオリフ
ラ部、外周部及び角部の面取り部に押接させる回転砥石
あるいは回転バフから構成される加工体と、この加工体
が付設され前記ウェーハに対して接離する方向に移動可
能な支承体と、この支承体を前記ウェーハに対して接離
させる方向に送る螺進式移動手段と、この支承体に取り
付けられ前記加工体を駆動させる駆動モータとを備え、
前記加工体は、前記ウェーハに対して接離する方向に移
動可能となるように前記支承体に付設されると共に、前
記支承体とはシリンダ装置を介して連結されていて該シ
リンダ装置の作動流体圧によって前記ウェーハの面取り
部に押接させるようになっていることを特徴とするもの
である。この請求項1記載の加工装置によれば、オリフ
ラ部、外周部、角部での押付力FをそれぞれF1、F2
3とした場合、F1>F2>F3の関係が成立するように
押付力Fを制御する一方で、オリフラ部、外周部、角部
かに応じて、螺進式送り手段が支承体ひいては加工体を
適宜に移動させることができるので、ウェーハの面取り
部全域において加工体を安定的で適切な押付力でウェー
ハに押し付けることができる。またF1>F2>F3の関
係が成立するように押付力Fを制御する場合、支承体と
は独立して加工体を動作できるようにされているので、
エアシリンダ装置の制御追従性に優れるものとなる。
【0009】また、請求項2記載の加工装置は、請求項
1記載の加工装置において、前記駆動モータから前記加
工体へ動力を伝達する軸の一部を可撓性継手で構成した
ことを特徴とするものである。この請求項2記載の加工
装置によれば、駆動モータから加工体へ動力を伝達する
軸の一部を可撓性継手で構成しているので、加工体と駆
動モータとの相対位置がずれる状況下でも、加工体への
動力伝達に支障がでることはない。
【0010】
【発明の実施の形態】図3には本発明に係る加工装置が
示されている。また、この加工装置1にて加工するウェ
ーハWが示されている。この加工装置1は、ベース2を
有している。また、ベース2上には支承体3が設けられ
ている。この支承体3は、ウェーハWに対して接離する
方向に移動可能となっている。つまり、支承体3は、ウ
ェーハWに対して接離する方向に直線的に延びるリニア
ガイド20(図4参照)を介して、ベース2に支持され
ている。
【0011】この支承体3は、螺進式送り手段30によ
って、ウェーハWに対して接離する方向に移動すること
ができるようになっている。すなわち、ベース2には起
立部21が設けられており、この起立部21には支承体
駆動モータM1が取り付けられている。この支承体駆動
モータM1の軸はスクリュねじ4となっており、このス
クリュねじ4は支承体3の起立部31に付設したナット
5に噛み合っている。
【0012】また、支承体3の下側にはバフ駆動モータ
M2が取り付けられている。このバフ駆動モータM2
は、ベース2に前記リニアガイド20に沿って設けた溝
22内に位置している。
【0013】さらに、支承体3上には加工体6が設けら
れている。この実施形態では、加工体6として回転バフ
を用いている。この加工体6には、図示はしないが、ウ
ェーハWの外周の面取り部と相補的形状である総形溝を
周面に有している。この加工体6は、支承体3上でウェ
ーハWに対して接離する方向に移動可能となっている。
つまり、加工体6は、ウェーハWに対して接離する方向
に直線的に延びるリニアガイド30(図4参照)を介し
て、支承体3に支持されている。
【0014】この加工体6は、エアシリンダ装置60に
よって、ウェーハWに対して接離する方向に移動するこ
とができるようになっている。すなわち、支承体6の起
立部31にはシリンダ61が取り付けられている。エア
シリンダ装置60のビストンロッド62の先端は加工体
6の基部に連結されている。
【0015】なお、バフ駆動モータM2から加工体6へ
動力を伝達する軸の一部は可撓性継手70で構成されて
いる。その結果、バフ駆動モータM2が取り付けられた
支承体3に対して加工体6が相対的に移動しても、確実
に、バフ駆動モータM2からの動力が加工体6へ伝達さ
れる。また、図3および図4において符号71は軸受を
示している。
【0016】また、この加工装置1はウェーハ駆動機構
8を有している。このウェーハ駆動機構8は、ウェーハ
Wを保持するための吸着盤80を備えている。この吸着
盤80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、この吸引ポンプ
による吸引力で、ウェーハWを吸着盤80上に保持でき
るようになっている。また、このウェーハ駆動機構8は
ウェーハWを吸着盤80ごと回転駆動させるためのウェ
ーハ駆動モータM3を備えている。また、この加工装置
1は図示はしないがスラリー供給装置を備えている。そ
して、このスラリー供給装置からは、研磨の際に、研磨
部に向けてスラリーが適宜に供給される。
【0017】次に、この加工装置1によるウェーハWの
加工方法を図5に基づいて説明する。なお、ウェーハW
の回転速度は例えば10〜30mm/sec、加工体6
の回転速度は例えば200〜800m/minに設定し
ておく。
【0018】まず、ウェーハWのオリフラ部を研磨する
場合には、エアシリンダ装置60によるエア圧力を例え
ば600gfに設定し、押付力を例えば600gfに維
持する。すなわち、このオリフラ部の研磨では、ウェー
ハWの回転に伴って、ウェーハWの中心から加工体6と
当接する点までの径Rが変わるので、押付力が600g
fに維持されるように、螺進式送り手段30によって、
その径Rが減少する場合には支承体3をウェーハWに近
づける方向に、反対に、その径Rが増加する場合には支
承体3をウェーハWから遠ざける方向に移動させる。
【0019】また、ウェーハWの角部を研磨する場合、
エアシリンダ装置60によるエア圧力を例えば200g
fに設定し、押付力が例えば200gfになるように維
持する。この場合、エアシリンダ装置60の設定エア圧
力の制御だけでは制御追従性が悪いので、早くエア圧力
ひいては押付力が200gfになるように、支承体3を
ウェーハWから遠ざける方向に移動させる。また、角部
の研磨中は、押付力が200gfに維持されるように、
螺進式送り手段30により支承体3を移動させる。つま
り、ウェーハWの回転に伴う、ウェーハ中心から当接部
までの径Rの変化量に応じて、螺進式送り手段30によ
って加工体2をウェーハWから遠ざけたり、ウェーハW
に近づけたりする。なお、この角部においては、ウェー
ハWの回転に伴う、ウェーハ中心から当接部までの径R
の変化量はオリフラ部に比べて小さいので、角部の研磨
中、螺進式送り手段30によって加工体2をウェーハW
から遠ざけたり、ウェーハWに近づけたりしなくてもそ
れ程の影響はない。
【0020】また、ウェーハWの外周部を研磨する場
合、エアシリンダ装置60による設定エア圧力を例えば
500gfにし、押付力が例えば500gfになるよう
に維持する。この場合、エアシリンダ装置60のエア圧
力の制御だけでは制御追従性が悪いので、早くエア圧力
ひいては押付力が500gfになるように、支承体3を
ウェーハWに近づける方向に移動させる。そして、押付
力が500gfになったら、加工体2の位置を固定して
おく。
【0021】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能で
ある。
【0022】例えば、前記実施形態では、研磨の場合に
ついて説明したが、砥石を所定圧力でウェーハWに当接
させて研削する軟研削の場合にも適用できる。この場合
には、軟研削部への切削液の供給が行われる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、面取り部を均一に加工
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ウェーハの平面図である。
【図2】ウェーハの径変化に伴う押付力変化を説明する
ための図である。
【図3】本発明の加工装置の一部を切り欠いて示す正面
図である。
【図4】本発明の加工装置の一部を切り欠いて示す左側
面図である。
【図5】本発明の加工装置の制御方法を説明するための
図である。
【符号の説明】
1 加工装置 3 支承部 4 螺進式送り手段 6 加工体
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハのオリフラ部、外周部及び角部
    の面取り部に押接させる回転砥石あるいは回転バフから
    構成される加工体と、この加工体が付設され前記ウェー
    ハに対して接離する方向に移動可能な支承体と、この支
    承体を前記ウェーハに対して接離させる方向に送る螺進
    式移動手段と、この支承体に取り付けられ前記加工体を
    駆動させる駆動モータとを備え、前記加工体は、前記ウ
    ェーハに対して接離する方向に移動可能となるように前
    記支承体に付設されると共に、前記支承体とはシリンダ
    装置を介して連結されていて該シリンダ装置の作動流体
    圧によって前記ウェーハの面取り部に押接されるように
    なっていることを特徴とする、ウェーハ面取り部の加工
    装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動モータから前記加工体へ動力を
    伝達する軸の一部を可撓性継手で構成したことを特徴と
    する請求項1記載の、ウェーハ面取り部の加工装置。
JP9121134A 1997-05-12 1997-05-12 ウェーハ面取り部の加工装置 Pending JPH10309658A (ja)

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JP9121134A JPH10309658A (ja) 1997-05-12 1997-05-12 ウェーハ面取り部の加工装置

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155263A (ja) * 1992-11-26 1994-06-03 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハ面取部研磨装置
JPH06226625A (ja) * 1991-12-24 1994-08-16 Sanritsu Seiki Kk 曲面研削加工機

Patent Citations (2)

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