JPS6325910B2

JPS6325910B2 -

Info

Publication number: JPS6325910B2
Application number: JP58208334A
Authority: JP
Inventors: Shoji Tsuruta; Sadanobu Yamada; Shigeru Kimura
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1983-11-08
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1988-05-27
Also published as: JPS60104644A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、シリコン，ガリウム，ヒ素などの
半導体の薄板であるウエハーの外周を研削して所
要の寸法にし、さらにその上下の面取りを行うウ
エハーの外周研削・面取装置に関するものであ
る。

従来、ウエハーに対して、外周研削及び面取り
加工を行うには、ウエハーの外周部に沿つて、所
定の断面形状を有する総形砥石を軽く押し付け、
ウエハーの外径を基準にして一定の量を研削し
て、主に面取りを行う方法と、ウエハーの回転軸
の一部に、ウエハーの仕上り寸法、形状と全く同
じ倣しい母型のマスターを設け、砥石をそのマス
ターに倣つて押し付けて外径研削及び面取りを行
う方法との２つが知られている。しかしながら、
次のような欠点がある。

ウエハーには結晶方位に合せ、円周の一部を
直線状に切り欠いたＯ・Ｆ（オリエンテーシヨ
ンフラツト）があるが、この部分では砥石の送
り速度量が一定せず、面取幅が変動したり、
Ｏ・Ｆ部の直線性が悪い。

一般にウエハーは円柱状のインゴツトからス
ライシングマシンにかけてウエハー状にスライ
スされるが、この際、結晶の方位の関係で、イ
ンゴツトの軸心と直交せず、傾いてスライスさ
れることが多く、従つてウエハーは楕円形にな
つていることが多いなど、本方法による面取
り、外周研削では、この楕円を真円に矯正する
ことができず、ウエハーの仕上り寸法精度が悪
い。

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
キシヤル成長の関係等から、ウエハーの外径の
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り、上記前者の方法
では到底達成不可能であつて、倣い方式の面取
りを行う必要がある。ところが、この倣い面取
りでは、楕円状のウエハーを真円に削るために
0.5〜1.0mm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つた。

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つて、複数個の砥
石により、一枚のウエハーをほとんど同時に研削
することによつて研削能率を向上させるととも
に、砥石の荒研削、仕上研削等の使い分けを行い
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
位置を微調整するが、これに二重偏心機構を採用
して理想的な方向に倣いローラを偏心させること
ができ、仕上精度、涜にＯ・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ハーの外周研
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図は本発明による一つの砥石軸ユニツトの
構成を示す平面図であり、砥石軸１とその駆動モ
ータ２は１つのフレーム３に取り付けられ、ベル
ト４により駆動されるように連結されている。上
記フレーム３の一部には揺動及び上下のための軸
１０が設けられ、他に切り込み及び倣い追従用の
シリンダ６が設置されて砥石ユニツトを構成して
いる。また、ウエハー７の軸心とＯと、砥石軸１
の軸芯Ａと、揺動軸５の軸心Ｂのなす角度＜
OABはほぼ90゜になつており、シリンダ６の押
し、引き作動により砥石軸１は揺動軸５を支点に
してウエハー７に近付いたり、離れたりすること
によつて研削を行うようになつている。

第２図は第１図における揺動及び上下動のため
の軸１０付近の部分説明図であり、架台８，９に
固定された軸１０の外側に、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。

上記フレーム３の上方には、フレーム３とは回
転自在な部材１３が取り付けられ、この部材１３
の端部にはネジが形成され、スクリユー１４が螺
合している。ここで、上記スクリユー１４は架台
８の上方に設置されたモータ１５により正・逆回
転が可能であり、スクリユー１４を正・逆回転さ
せてフレーム３の上下動を調整することができる
ようになつている。

ここで、外径研削を行う砥石では、上記スクリ
ユー１４をモータ１５で駆動して、研削中に砥石
を上下動させており、また、面取りを行う砥石で
は、スクリユー１４を手動又はモータ１５で動か
して面取量を調整するが、研削中は固定してあ
る。

第３図は本発明装置の研削装置を示し、第１図
の砥石軸１を側面からみた説明図であり、砥石軸
１には、砥石１６が固定され、又、倣いローラ１
７が回転自在に取り付けられている。前記砥石軸
１はケーシング１ａに回転自在に挿通され、ベル
ト４にて回転させられる。

上記砥石軸１６と倣いローラは原則として同径
に成形されるが、No.１砥石によるウエハースの仕
上寸法は、No.２砥石以下の砥石による研削代だけ
所定寸法より大きいため、その分だけ方いローラ
を砥石よりも大きくすることができる。

なお、No.２砥石についても同様である。

第４図は切り込み量の微調整を有する二重偏心
機構を有する倣いローラの説明図であり、砥石軸
１はケーシング１ａに回転自在に挿通され、該ケ
ーシング１ａの外側には第１の偏心輪ａが回動可
能に取り付けられ、その外径は内径に対し偏心し
ており、その外径の心はＣで、前記砥石軸の軸心
はＡである。また、第１の偏心輪ａの外側には第
２の偏心輪ｂが回動可能に取り付けられ、その内
径と外径は偏心しており、その外径の心はA′で
ある。前記偏心輪ａ及びｂは図示しない固定手段
により前記ケーシング１ａにそれぞれの所定の偏
心位置で固定できるようになつている。

ここで上記第２の偏心輪ｂの偏心量A′Cを第１
の偏心輪ａにおける偏心量ACと同じに設定して
おくことにより、それぞれの偏心方向を調節する
ことによつて心ＡとA′とを完全に一致させるこ
とができる。

また、ウエハーの円周部を研削しているとき
は、直線OAと、砥石外周との交点Ｐが研削点と
なり、ウエハーの直線部分Ｏ・Ｆ（オリエンテー
シヨン・フラツト）を研削するときは、研削点が
OA上からずれて点Ｑに移り、Ｑ点の位置は刻々
変化する。

従つて、ウエハーを倣いて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
で同心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
小さくしたり、ウエハーの仕上り寸法を変えたい
ときに倣いマスターを取り換えたりしていたので
は煩雑であるばかりでなく、現実的でない。

実際には、切り込み量の微調整は砥石軸芯Ａと
倣いローラの回転軸芯A′とをずらせることによ
つて行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
エハー軸心Ｏと、砥石軸心Ａとを結んだOAの方
向に点A′を移動させるべきであつて、OA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。このため偏心輪ａ，ｂを使つた二重偏心機構
とし、偏心輪ａとｂを反対方向に同じ角度、即ち
第４図でα，βで示す角度だけ回すことにより
OA線上に沿つて点A′を移動させることができ
る。

さらに第１の偏心輪ａは固定し、第２の偏心輪
ｂを回転させることによつて点A′をずらせるだ
けでもよい。OAの方向の移動に比較してOAと
直角の方向への移動は僅少であり、ウエハーの仕
上り精度にあまり影響はない。

現在公知の技術では、二重偏心は使わず、偏心
輪ａの外径に倣いローラをつける方法であつて、
砥石の軸心Ａ、倣いローラの回転軸心Ｃになつて
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OAだけずれことになり、このずれた分が
ウエハーの仕上り精度に重大な影響を及ぼしてい
る。

第５図はウエハーを保持するウエハー回転装置
の構造を示す縦断面図であり、架台８に垂直に固
定されたケーシング１８に軸受を介して回転自在
に取り付けられた上軸１９の下端にはウエハー押
え上盤２０が、その上部の倣いマスター（母型）
２１を介して一体に取り付けられている。

上記上軸１９の上部にはプーリが固定され、モ
ータ２２によりベルト等を介して駆動され、この
回転角度はエンコーダ２３等の回転角検出器によ
つて検出されて、その信号により各砥石の切り込
み量、切り上げが指示されるようになつている。

一方、上記上軸１９に対して同一軸心上にあ
り、エアシリンダ２４によつて上下動し、ウエハ
ー７の受け渡しを行いながら、受け取つたウエハ
ー７を上方に持ち上げ、ウエハー押え上盤２０に
ウエハー７を押し付けるウエハー押え下盤２５を
有する下部軸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とは回転自在であり、ウエハー押え下盤２
５、下部側２６、ケーシング２７がエアシリンダ
２４によつて上下に移動するようになつている。
ここで、上記下部軸２６には回転駆動機構はな
く、ウエハー７が上軸１９によつて押し付けられ
たとき、ウエハー上軸１９の回転に伴つて一体に
回転するようになつている。

第６図はこの発明による砥石ユニツトの配置を
示す説明図であり、４個の砥石ユニツトNo.１、No.
２、No.３、No.４をウエハー７の外側に90゜ずつ等
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゜ずらせて行うものとす
る。

すなわち、ウエハー７の回転と同時にNo.１砥石
を切り込み、ウエハー７が90゜〜110゜回転したと
ころでNo.２砥石を、同じくウエハー７が180゜〜
220゜回転したところでNo.３砥石を、さらに、ウエ
ハー７が270゜〜330゜回転したところでNo.４砥石を
切り込み、各々の砥石はウエハー外周を１周した
ところで砥石を切り上げ、No.４砥石の切り上げは
630゜〜690゜以降となり、従つてウエハー２回転４
760゜）で研削が終了することになる。

そこで、各砥石No.１〜No.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。

No.１砥石：外周荒研削とし、砥粒を粗くし、重研
削を行う。

No.２砥石：外周精研削とし、砥粒を中程度とし、
ダメージを少なくしながら能率を上げ
る。ここでNo.１、No.２砥石は外周平砥
石として、研削中上下に移動させる。

No.３砥石：下側面取りとする。

No.４砥石：上側面取りとする。

No.３、No.４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
エハーの外周研削・面取装置によれば、外周研削
用砥石と、面取り用砥石との併用が可能となり、
２つの加工を同時に行うことが可能であり、下記
のような効果を有する。

砥石をそれぞれの機能に分割し、それに合つ
た砥粒及び砥石形状を選定することができるの
で、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No.１の砥石は、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
によつ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、No.２〜No.４砥石では
仕上精度の関係から、細かい砥粒を使用する
が、No.１で外径を寸法の限界近くまで研削して
おくと、他の砥石により切り込み量が少なくな
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する
ことができるので、No.１砥石による外径荒研削
の研削能力は大きく、かつNo.２〜No.４砥石の切
り込み量は少ないので、ウエハーの回転速度を
上げることができる。

ウエハーの回転中、No.１〜No.４砥石が順次研
削に入り、同時に複数の砥石で研削しており、
ウエハー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、No.３、No.４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つて、
上下面の面取り幅の違いや、ウエハーのサイズ
チエンジに伴う厚さの違いに迅速に容易に対応
することができる。

二重偏心機構を採用することによつて、倣い
ローラの偏心方向を任意に選定することがで
き、実際にはウエハーの仕上り精度が最もよく
なる方向に偏心させることによつて、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一つの砥石ユニツトの
構成を示す平面図、第２図は第１図における揺動
及び上下動のための軸付近の部分説明図、第３図
は本発明装置の研削装置を示し、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
切り込み量の微調整を行う二重偏心機構を有する
倣いローラの説明図、第５図はウエハーを保持す
るウエハー回転装置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ツトの配置を示す平
面図、第７図はこの発明の砥石によるウエハーの
面取り状態を示す要部の断面図である。１…砥石軸、１ａ…ケーシング、２…駆動モー
タ、３…フレーム、６…シリンダー、７…ウエハ
ー、８，９…架台、１０…軸、１１，１２…軸
受、１３…部材、１４…スクリユー、１５…モー
タ、１６…砥石、１７…倣いローラ、１８…ケー
シング、１９…上軸、２０…ウエハー押え上盤、
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…ウエハー押
え下盤、２６…下部軸、２７…ケーシング、ａ，
ｂ…偏心輪。

Claims

【特許請求の範囲】１ウエハーを軸方向に上・下より着脱可能に挾
持し、ウエハー近傍の同軸上に倣いマスターを設
け、前記ウエハー及び倣いマスターの回転角を回
転角検出器で検出し、所定の角度回転せしめるウ
エハー回転装置と、前記ウエハー外周を研削する砥石と、前記倣い
マスター外周に当接して回転する倣いローラを装
着し、前記砥石を駆動モータにて回転せしめる研
削装置を有し、該研削装置の砥石及び倣いローラ
をそれぞれ前記ウエハー回転装置のウエハー及び
倣いマスターに接触・離間せしめる砥石ユニツト
より成り、外周粗研、外周精研、上側面取及び下部面取の
ための前記砥石ユニツトをそれぞれ前記ウエハー
回転装置の外周に等間隔に配設し、前記研削装置
は駆動モータで回転する砥石軸の軸心に対し偏心
した軸心を有する第１の偏心輪と、該第１の偏心
輪に対し偏心した軸心を有する第２の偏心輪と、
該第２の偏心輪の外周に回転自在に装着された倣
いローラとを具備し、前記第１・第２の偏心輪を
それぞれ所定の偏心位置で、前記砥石軸を回転自
在に挿通したケーシングに固定する手段を設けた
ことを特徴とするウエハーの外周研削・面取装
置。