JPS60104644A - ウエハ−の外周研削・面取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリコン、カリウム・ヒ累などの半導体の
薄板であるウエノ・−の外周全研削して所要の寸法にし
、さらＫその上下の面取りを行なうウェハーの外周研削
・面取装置に関するものである。

従来、ウエニ・−に対して、外周研削及び面取り加工を
行なうには、ウエノ・−の外周部に宿って、所定の断面
形状を有する総形砥石會軽く押し付け、ウェハーの外径
を基準にして一定の量を研削して、主に面取りを行なう
方法と、ウエノ・−の回転軸の一部に、ウエノ・−の仕
上り寸法、形状と全く同じ倣い母型のマスターを設け、
砥石をそのマスターに倣って押し付けて外径研削及び面
取りケ行なう方法との二つが知られている。

しかしながら、次のような欠点がある。

■、ウエノ・−には結晶方位に合せ、円周の一部を直線
状に切り欠いた０・Ｆ（オリエンテーション番フラット
）があるが、この部分では砥石の送り速度量が一定せず
、寧取幅が変動したり、０・Ｆ部の直線性が悪い。

＠　一般にウェハーは円柱−状のインゴットからスライ
シングマシンにかけてウェハー状にスライスされるが、
この際結晶の方位の関係で、インゴットθ軸芯と直交せ
ず、傾いてスライスされることが多く、従ってウェハー
は楕円形になっていることが多いなど、本方法による面
取、外周研削では、この楕円を真円に矯正することがで
きず、ウェハーの仕上９寸法精度が悪い〇 また、後工程のハンドリングや、位置合せには、非常な
高精度が必要であり、また、エピタキシャル成長の関係
等から、ウェハーの外径の寸法精度や面取部の形状精度
に関して、ますます厳しい値が要求されておシ、上記前
者の方法では到底達成不可能であって、倣い方式０面取
りｅ行なう必要がある。ところが、この倣い面取りでは
、楕円状のウェハーを真円に削るために０，５〜１．９
１１１１という大量の研削代を持たせている等、研削量
が多く、研削所要時間が極めて長くなるという欠点があ
った。

この発明は、上述した従来方法による欠点を解決する′
ためになされたものであって、複数個の砥石により、一
枚のウェハーを殆んど同時に研削することによって研削
能率を向上させるとともに、砥石の荒研削、仕上研削な
どの使い分けを行ない重研削を可能にして、さらに能率
を向上させながら、仕上精度も同時に満足できる面取機
を得、合せて研削量の微調整に倣いローラの砥石に対す
る位＠を微調整するが、これに二重偏芯機構を採用して
理想的な方向に倣いローラを偏芯させることができ、仕
上精度、特に０・Ｆ部の直線性を大幅に向上させること
を目的としたウエノ・−の外周研削・面取装置を提供す
るものである。

以下、この発明による実施例を添付した図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図は本発明による砥石軸ユニットの構成を示す上面
図であり、砥石軸１とその駆動モータ２は１つのフレー
ム３に取付けられ、ベルト４によシ駆動されるように連
絡されている。上記フレーム３の一部には揺動及び上下
軸５が設けられ、他に切シ込み及び倣い追従用のシリン
ダ６が設置されている。

また、ウェハー７の軸芯Ｏと、砥石軸１の軸芯Ａと、揺
動軸５の軸芯Ｂのなす角度ｊＯＡＢは、はぼ９０ＣＶＣ
なっておシ、シリンダ６の押し、引き作動によシ砥石軸
１は揺動軸５を支点にしてウェハー７に近づいたり、離
れたシすることによって研削を行なうようになっている
。

第２図は第１図における揺動及び上下軸５の部分説明図
でアシ、架台８．９に固定された軸１０の外側に１回転
及びスライドが可能な軸受１１，１２を介して、上記フ
レーム３が装着されている。

上記７レーム３の上方には、フレーム３とは回転自在な
部材１３が取付けられ、この部材１３１Ｚ）端部にはネ
ジが形成され、スクリュー１４が螺合している。？−仁
で、上記スクリュー１４は、架台８の上方に設置された
モータ１５により正・逆回転が可能であシ、スクリュー
１４を正・逆回転させてフレーム３ｇ）上下動を調整す
ることができるようＫなっている。

ここで、外径研削を行なう砥石では、上記スクリュー１
４ｔ−モータ１５で駆動して、研削中に砥石を上下動さ
せておシ、また、面取りｔ行なう砥石では、スクリュー
１４を手動又はモータ１５で動かして面取量を調整する
が、研削中は固定しである。

第３図は第１図の砥石軸１を側面からみた説明図であシ
、砥石軸１には、砥石１６が固定され、又倣いローラ１
７が回転自在に取付けされている。

上記砥石１６と倣いローラは原則として同径に成形され
るが、Ａ１砥石によるウェハースの仕上げ寸法は、煮２
砥石以下の砥石による研削代だけ所定寸法より太きいた
め、その分だけ、倣いロー第４図は切９込み量の微調整
をする二重偏芯機構を有する倣いローラの説明図でアシ
、砥石軸１の外側に偏芯輪ａが回転自在にと９つけられ
、その外径は内径に対し偏芯しておシ、その外径の芯は
Ｃである。また、偏芯軸ａの外側には偏芯軸すが回転自
在にと９つけられ、その内径と外径は偏芯しておシ、そ
の外径の芯はＡ′である。

ここで上記偏芯軸すの偏芯量Ｘでを偏芯軸ａにおける偏
芯量にでと同じに設定しておくことによシ、それぞれの
偏芯方向を調節することによって芯Ａとλとを完全に一
致させることができる。

また、ウェハーの円周部を研削しているときは、直線Ｏ
Ａと、砥石外周との交点Ｐが研削点となり、つｘ−バー
４）直線Ｍ分０・Ｆ（オリエンテーション・フラット）
全研削するときは、研削点がＯＡ上からずれて点Ｑに移
ル、Ｑ点の位置は刻々変化する。

従って、ウェハーを倣いマスターと全く同じに仕上げる
ためには、砥石と倣いローラは同じ径で同各であること
を理想とする。しかしながら実際には、砥石の摩耗につ
れて、倣いローラの径を小さくしたシ、ウェハーの仕上
シ寸法を変えたいときに倣いマスターを取換えたシして
いたのでは煩雑であるばかシでなく、現実的でない。

実際には、切シ込み量の微調整は砥石軸芯Ａと倣いロー
ラの回転軸芯Ｎとをずらせることによって行なうのが一
般的であり、この場合、砥石と倣いローラの外周部のず
れは、ＱＰＱ間ではできるだけ同じであることが望まし
く、そのためにはウェハー軸芯０と、砥石軸芯Ａとを結
んだσｌの方向に点λを移動させるべきであって、σｌ
と直角の方向にはできるだけずれないようにするのが良
い。このために偏芯輪ａ、ｂｉ使った二重偏芯機構とし
、偏芯軸ａとｂ１反対方向に同じ角度だけ回すことによ
りσＡｉ上に漕って点Ｘ＋移動させることができる。

さらに偏芯軸ａは固定し、偏芯軸すを回転させることに
よって点Ｋをずらせるだけでもよい。猟の方向の移動に
比較してσｌと直角の方向への移動は僅少であり、ウエ
ノ・−の仕上り精度にあまり影響はない。

現在公知の技術では、二重偏芯は使わず、偏芯軸ａの外
径に倣いローラをつける方法であって、砥石の軸芯Ａ１
倣いローラの回転軸芯Ｃになっているため、ＡとＣを一
致させることは原理的にできない。また砥石径と倣いロ
ーラ径が同じ場合には、第４図の点Ｃのように、Ｃ点を
ＯＡと直角の方向にＫでだけずれることになり、このず
れた分がウェハーの仕上シ精度に重大な影響を及ぼして
いる。

第５図はウェハーを保持する上下軸部分の構造を示す縦
断面図であシ、架台８に垂直に固定されたケーシング１
８に軸受を介して回転自在に取付けられた上軸１９の下
端にはウェハー押え上盤２゜が、その上部の倣いマスタ
ー（母型）２１を介して一体に取付けられている。

上記上軸１９の上部にはプーリが固定され、モその信号
によシ各砥石の切り込み量、切シ上げが指示されるよう
になっている。

一方、上記上軸１９に対して同一軸芯上にあり、エアシ
リンダ２４によって上下動し、ウェハー７の受け渡しを
行ないながら、受は取ったウェハ一部軸２６がある。

上記下部軸２６は、軸受を介してそのケーシング２７と
は回転自在であシ、ウエノ・−押え下盤２５、下部軸２
６、ケーシング２７がエアシリンダ２４によって上下に
移動するようＫなっている。ここで、上記下部軸２′６
には回転駆動機構はなく、ウェハー７が上軸１９によっ
て押し付けられたとき、上軸１９の回転に伴なって一体
に回転するようになっている。

第６図はこの発明による砥石ユニットの配置を示す説明
図であり、４個の砥石ユニツ）　Ａ　Ｉ、Ａ　２゜Ａ　
３．　Ａ　４　ｆｔウエノ・−７の外側に９０Ｑｔ１つ
等分に配置され、四方から研削をし、その切り込みのタ
イミングは９０°〜１１０°ずらせて行なうものとする
。

すなわち、ウエノ・−７の回転と同時にＡ１砥石を切り
込み、ウエノＳ−７が９０°〜１１０°回転したところ
でＡ２砥石を、同じくウニ／％−７が１８０’〜２２０
°回転したところで轟３砥石を、さらに、ウェハー７が
２７Ｃ〜３３０°回転したところでＡ４砥石を切り込み
、各々の砥石がウェハー外周を１周したところで砥石を
切シ上げ、Ａ４砥石の切り上げは６３０°〜６９０°以
降となシ、従ってウェハー２回転（７６”０’）で研削
が終了することになる。

そこで、各砥石Ａ１−ム４の機能を下記のように設定し
ておけば、良好な研削が可能となる。

ム１砥石：外周荒研削とし、砥粒を粗くし、重研削を行
なう。

Ａ２砥石：外周精研削とし、砥粒を中程匿とし、ダメー
ジを少なくしながら能率を上 げる。ここでＡ１．Ａ２砥石は外周平 砥石として、研削中上下に移動させ る。

Ａ３砥石・：、下側面取りとする。

Ａ４砥石二上側面取りとする。

Ａ３．Ａ４砥石は第７図に示すように、断面形状と同じ
総形砥石とし、面取 りだけでなく、わずかな外径研削も 行なう。砥粒はできるだけ小さくし、 仕上面精度を上げるものとする。

以上詳細に説明したように、この発明によるウェハーの
外周研削・面取シ装置によれば、外周研ＭＩＪ用砥石と
、面取シ用砥石との併用により、二つの加工を同時に行
なうことが可能であシ、下記のような効果を有する。

■、砥石を夫々の機能に分割し、それに合った砥粒及び
砥石形状を選定することによって、砥石に無理がかから
ず、その寿命の延長を図ることができる。

すなわち、外径研削用のＡ１砥石は、重研削であるため
、砥粒を粗くするとともに、簡単な平砥石でよく、研削
中上下に移動させることによって全面を利用できるので
、その寿命を伸ばすことができる。また、Ａ２〜Ａ４砥
石では仕上精度の関係から、細かい砥粒を使用するが、
Ａ１で外径を寸法の限界近くまで研削しておくと、他の
砥石による切シ込み量が少なくなるので無理がかからず
、その寿命を伸ばすことができるものである。

■、上記したように、各機能別に砥石を分割したので、
Ａｌ砥石による外径荒研削の研削能力は大きく、かつＡ
２〜Ａ４砥石の切夛込み量は少ないので、ウェハーの回
転速度を上げることができる。

■、ウェハーの回転中、Ａ１〜Ａ４砥石が順次研削に入
り、同時に複数の砥石で研削しておシ、ウェハー２回転
で研削を終ることができ、能率を非常に高めることがで
きる。

■、上述のように、ＪＰ６３．Ａ４砥石は第７図の如き
総形砥石を上下別々に分けることによって、上下面の面
取り幅の違いや、ウェハーのサイズチェンジに伴なう厚
さの違いに迅速に容易に対応することができる。すなわ
ち、砥石の交換の必要がなく、上下方向の砥石の調節の
みで対応可能である。

■、二重偏芯機構を採用することによって、倣いローラ
の偏芯方向を任意に選定することができ、実際にはウェ
ハーの仕上り精度が最もよくなる方向に偏芯させること
によって、従来以上に仕上り精度を上げることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による砥石ユニットの構成を示す上面
図、第２図は第１図の揺動及び上下軸の部分説明図、第
３図は第１図の砥石軸を側面から見た説明図、第４図は
この発明による切シ込み量の微調整を行なう二重偏芯機
構を有する倣いローラの説明図、第５図はウェハーを保
持する上下軸部分の構造を示す縦断面図、第６図はこの
発明による砥石ユニットの配置を示す上面図、第７図は
この発明の砥石によるウェハーの面取り状態を示す要部
の断面図である。 １・・・砥石軸、２・・・駆動モータ、３・・・フレー
ム、５・・・揺動及び上下軸、６・・・シリンダー、７
・・・ウェハー、８．９・・・架台、１０・・・軸、１
１．１２・・・軸受、１３・・・部材、１４・・・スク
リュー、１５・・・モータ、１６・・・砥石、１７・・
・倣イローラ、１８・・・ケーシング、１９・・・上軸
、　２０・・・上盤、２１・・−倣いマスター、２２・
−・モータ、２３・・・エンコーダ、２４・−エアシリ
ンダ、２５・・・ウェハー押工下盤、２６・・・下部軸
、２７・−・ケーシングづｆ４ｅＩ −牙６回 一才乙（堝 う“７齢

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハーの外周研削と面取りを行なう倣い
   面取機において、外周粗研、外周精研、上側面取、下側
   面取などの各種機能別に分割した複数個の砥石ユニット
   をウエノ・−の外周に等間隔に配置し、上記砥石のうち
   、最初の砥石が研削を開始して、第２砥石の切９込み位
   置を通過すると、はとんど同時に第２砥石が研削を開始
   し、以下同じように第３、第４砥石が切り込まれ、最後
   の砥石がウェハーを一周したところで、全ての研削が終
   了するようにしてなるウェハーの外周研削・面取装置。
2. （２）上記複数個の砥石ユニットにおいて、外周研削用
   の砥石は研削中軸方向に揺動し、面取用砥石は面取量調
   節のため軸方向に微調整可能にし、上記各砥石における
   切り込み量を調節するため、倣いローラの位ｔｉｉｒ調
   節する二重偏芯機構を具備したことを特徴とする特許請
   ８の範囲第１項記載のウェハーの外周研削・面取装置。