KR20120025448A - 웨이퍼의 면취 가공방법 - Google Patents

Abstract

종래의 웨이퍼의 면취 가공에서는, 웨이퍼 일주(一周)의 면취 형상(단면 형상)이 균일하지만, 웨이퍼 제조의 면취 공정 처리에서는 균일한 면취 형상이 원주 위치마다 변화해 버리기 때문에, 웨이퍼 제조의 면취 공정 처리에서의 변형을 고려한 웨이퍼 면취 가공방법을 제공함을 과제로 한다. 홈 없는 지석을 웨이퍼의 엣지(주단부(周端部))에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 면취 가공방법으로서, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 이동시켜 웨이퍼 전체둘레에서 동일한 단면 형상을 형성하는 이동 궤적을 기준으로 하여, 웨이퍼 회전각도위치에 따라 Z축 또는 Y축 중 적어도 1축 방향으로 웨이퍼와 지석의 상대적 위치를 상기 기준 궤적 위치로부터 변동시켜 가공하는 동작을 위해, 압전 액츄에이터를 사용하여, 웨이퍼의 회전각도위치에 따라 상이한 단면 형상을 형성함을 특징으로 하는 것이다.

Description

웨이퍼의 면취 가공방법{METHOD FOR CHAMFERING WAFER}

본 발명은 홈 없는 회전 지석에 의한 웨이퍼의 면취(面取) 공정에서, 웨이퍼 원주 방향 및 두께 방향으로 면취 형상을 변화시키는 가공방법에 관한 것이다.

각종 결정 웨이퍼, 기타 반도체 디바이스 웨이퍼 등의 집적회로용 기판으로서 사용되는 원반 형상 박판재, 기타 금속재료를 포함하는 단단한 재료로 이루어지는 원반 형상 박판재, 예를 들면 실리콘(Si) 단결정, 갈륨 비소(GaAs), 수정, 석영, 사파이어, 페라이트, 탄화규소(SiC) 등으로 이루어지는 것(이들을 총칭하여 간단히 웨이퍼라고 한다)의 면취 가공에서는, 수지계 바인더에 의해 지립(砥粒)으로서 혼입시킨 공업용 다이아몬드를 굳힌 초벌 절삭용 지석을 사용하여 연삭하고, 그 후의 마무리용으로 콜로이달실리카(Colloidal Silica) 등을 사용하여 연마하여, 소정의 형상과 소정의 표면 거칠기를 갖는 주연부(周緣部)를 형성한다.

이들 면취 가공에 사용되는 웨이퍼(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 둘레방향의 기준 위치를 나타내기 위한 V자형 또는 U자형의 노치(1n)를 각설(刻設)하고 있다.

그리고, 웨이퍼(1)의 엣지(주단부(周端部))(1a)에 대해서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 엣지(1a)를, 상평면(上平面,1su)에 대하여 각도 α1(약 22°)만큼 경사진 상사면(上斜面,1au)과, 하평면(下平面,1sd)에 대하여 각도 α1(약 22°)만큼 경사진 하사면(下斜面,1ad)과, 이들 사이를 단일의 반경 R1의 원호(1c)에 의해 원활하게 연결된 단면 형상(전체적으로 거의 삼각형상)으로 가공하는 경우가 있다.

이 경우, 상사면(1au)의 수평 길이를 「면취폭 X1」이라 하고, 하사면(1ad)의 수평 길이를 「면취폭 X2」라 한다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 엣지(1a)를, 상평면(1su)에 대하여 각도 α2만큼 경사진 상사면(1au)과, 하평면(1sd)에 대하여 각도 α2만큼 경사진 하사면(1ad)과, 엣지(1a)의 단면(端面)을 형성하는 주단(周端,1b)과의 사이에 2개의 원호 즉 동일한 반경 R2를 갖는 원호(1c,1c)에 의해 원활하게 연결되는 단면 형상(사다리꼴 형상)으로 가공하는 경우가 있다.

이 경우도, 상사면(1au)의 수평 길이를 「면취폭 X1」, 하사면(1ad)의 수평 길이를 「면취폭 X2」, 주단(1b)의 면폭의 길이를 「면취폭 X3」이라 각각 한다.

이러한 웨이퍼의 면취 가공에는, 단면 형상이나 단면 형상 정밀도를 얻기 위해서, 가공하고자 하는 웨이퍼 주단부(周端部)의 바깥 형상을 형성한 홈을 갖는 홈형성 총형(總形) 지석을 사용하여 가공하는 것이 있다(특허문헌 1, 2).

그러나, 총형 지석을 사용한 경우에는, 지석의 홈의 최심부(最深部)에는 냉각제가 들어가기 어렵기 때문에, 지석이 손상되기 쉽고, 또한 엣지의 원주 방향으로 조흔(條痕)이 남아, 면 조도(粗度)가 커지기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.

그래서, 웨이퍼의 면취에 연마재를 포함한 고무 휠을 지석으로서 사용한 연마 방법 및 장치를 제안하였고, 특히 큰 직경의 고무 휠을 사용함으로써, 가일층의 조흔의 미세화를 행할 수 있게 되었다(특허문헌 3).

그러나, 고무 휠이 고정된 회전축의 축심(軸心)이 웨이퍼의 회전 방향과 평행이 되도록 하여 연마를 행하여도, 엣지의 전체 둘레에는 2 내지 3개 정도의 피트가 잔존해 버려, 전체둘레에서 0개로 되기까지에는 이르지 않았다.

이 때문에, 엣지에서의 연마 방향이 면방향에서 대략 45°방향으로 되도록 고무 휠의 둘레속도와 웨이퍼의 둘레속도로부터 고무 휠의 회전축의 필요 경사각도 α를 산출하고, 회전축을 그 필요 경사각도로 기울여 연마하도록 한 가공방법이 있다(특허문헌 4).

또한, 회전하는 웨이퍼를 2개의 원판 형상의 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부의 동일 개소에 근접시키고, 서로 대치시켜 배치하여, 회전하는 양(兩) 홈 없는 지석의 가공면에 의해 웨이퍼 주단부의 동일 개소에 근접시킨 위치를 동시에 가공하여 성형하는 가공방법이 있다(특허문헌 5).

일본 공개특허 평06-262505호 공보 일본 공개특허 평11-207584호 공보 일본 공개특허 2000-052210호 공보 일본 공개특허 2005-040877호 공보 일본 공개특허 2008-177348호 공보 [종래기술의 문제점] 이들 종래의 웨이퍼의 면취 가공을 행하는 방법으로는, 웨이퍼 일주의 면취 형상(단면 형상)이 균일하지만, 웨이퍼 제조의 후공정처리에서는 균일한 면취 형상이 원주 위치별로 변화해 버림이 명백해졌다. 또한, 반도체 칩의 집적도가 높아짐에 따라, 웨이퍼(1)에 형성되는 집적회로의 밀도도 높아지고, 또한 웨이퍼(1) 내의 회로 부분도 주연부로 확대되며, 엣지(1a)에서의 회로 무(無)형성부분이 감소하고 주단연(周端緣)에 회로 형성 부분이 육박하게 되어, 웨이퍼(1)의 효율적 사용이 진행되고, 단연부(端緣部)의 폐기 부분의 극소화 및 단연부의 폐기율의 최소화가 요구되게 됨으로써, 단연(端緣) 형상의 축소화 및 두께 방향의 대칭 형상에 대한 가공 정밀도의 고도화가 필요하게 되었으며, 그를 위한 가공방법의 새로운 개발이 요망되게 되었다.

본 발명은, 종래 기술에서의 상기 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 이를 해결하기 위한 기술적 과제는, 웨이퍼의 면취 가공에서의 단면 형상 정밀도를 높여 필요한 단면 형상을 정확하게 형성하고, 웨이퍼 제조의 후공정처리에 따른 웨이퍼 면취 가공방법을 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 웨이퍼 면취 가공방법에서의 과제해결수단은 다음과 같다.

웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제1의 과제해결수단은, 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치(載置)하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부(엣지)에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 면취 가공방법으로서,

상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 이동시켜 웨이퍼 전체둘레에서 동일한 단면 형상을 형성하는 이동 궤적을 기준으로 하고,

웨이퍼 회전각도위치에 따라 Z축 또는 Y축 중 적어도 1축 방향으로 웨이퍼와 지석의 상대적 위치를 상기 기준 궤적 위치로부터 변동시켜 가공하는 동작을 위해서, 압전 액츄에이터를 사용하여, 상기 웨이퍼의 회전각도위치에 따라 상이한 단면 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제2의 과제해결수단은, 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여, 상이한 2종류의 단면 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제3의 과제해결수단은, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다의 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼의 단면 형상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제4의 과제해결수단은, 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여, 상이한 2종류의 웨이퍼 반경을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제5의 과제해결수단은, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다의 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼 반경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제6의 과제해결수단은, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면(斜面)의 면취 폭을 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 원호의 크기가 다르도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제7의 과제해결수단은, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭과 웨이퍼 선단부의 직선 길이를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 곡선을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제8의 과제해결수단은, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭을 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단 사면의 각도의 크기가 다르도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제9의 과제해결수단은, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 형성하도록 지석을 웨이퍼에 접촉시키는 궤적에 대해서,

웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시키고,

웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제10의 과제해결수단은, 상기 웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치의 오프셋 양을, 웨이퍼 회전각에서 상이한 오프셋 양으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제11의 과제해결수단은, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 가공한 후,

웨이퍼 선단 직선부에 지석을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜서 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제12의 과제해결수단은, 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 가공방법으로서,

상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 형성하도록 지석을 웨이퍼에 접촉시키는 궤적에 대해서,

웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시키고,

웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제13의 과제해결수단은, 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 가공방법으로서,

상기 웨이퍼와 지석이 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 가공한 후,

웨이퍼 선단 직선부에 지석을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜서 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공하는 것을 특징으로 하는 것이다.

웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제14의 과제해결수단은, 상기 웨이퍼의 단면(斷面)을 투영 화상으로 측정하여, 웨이퍼 선단이 소망의 단면 형상으로 되도록, 지석과 웨이퍼의 Z축 및 Y축 방향의 동작량을 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.

웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제1의 과제해결수단에서는, 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 면취 가공방법에 있어서,

상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 이동시켜 웨이퍼 전체둘레에서 동일한 단면 형상을 형성하는 이동 궤적을 기준으로 하고,

웨이퍼 회전각도위치에 따라 Z축 또는 Y축 중 적어도 1축 방향으로 웨이퍼와 지석의 상대적 위치를 상기 기준 궤적 위치로부터 변동시켜 가공하는 동작을 위해서, 압전 액츄에이터를 사용하여, 웨이퍼의 회전각도위치에 따라 다른 단면 형상을 형성하는 것으로 함으로써,

웨이퍼 제조 공정 및 웨이퍼 표면상에 반도체 디바이스를 제조하는 공정에서, 면취 공정 이후의 후처리(화학적 처리, 기계적 처리) 공정에서 발생하는 면취 단면 형상 및 웨이퍼의 변화를 미리 보정한 웨이퍼에 면취함으로써, 최종 웨이퍼 선단 단면(斷面) 및 반경 형상을 정밀하게 소망의 형상으로 제작하여 후공정 종료후의 표면의 평탄도나 반도체 디바이스의 수율 등을 좋게 할 수 있는 동시에, 상기 기준 궤적 위치에 기초하여, 웨이퍼와 지석의 상대적 변동의 위치, 양 등을 결정함을 용이하게 하고, 그 결과, 웨이퍼의 회전각도위치에 따라 상이한 단면 형상을 형성함을 용이하게 할 수 있다.

또한 압전 액츄에이터를 상기 기준 궤적 위치로부터 지석을 이탈시켜 가공하는 동작을 위해서 사용함으로써, 특히 고속으로 회전하는 웨이퍼(1)의 회전각도위치에 따라 단면 형상을 변화시키는 본 발명의 웨이퍼의 면취 가공에서, 그 가공을 정확하게 추종시킬 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제2의 과제해결수단에서는, 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여, 상이한 2종류의 단면 형상을 형성하는 것으로 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 8방향의 불균등성에 대응할 수 있다.

즉, 실리콘 단결정이나 화합물 반도체 결정은 다이아몬드 구조 결정의 컷팅면에 의해, 웨이퍼 중심 주위에 45도마다의 방위로 화학적?기계적 성질이 상이한 2종류의 결정면으로 되고, 그 사이는 연속적으로 변화하고 있는 성질이 있는데, 그것을 보정하는 방법을 얻을 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제3의 과제해결수단에서는, 웨이퍼의 회전각 45도마다의 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼 형상을 변화시키는 것으로 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 8방향의 형상적 불균등성에 대응함에 있어, 그 변경 위치에서의 형상의 변화를 원활하게 할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제4의 과제해결수단에서는, 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여, 상이한 2종류의 웨이퍼 반경을 형성하기 때문에, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 8방향의 반경 방향의 불균등성에 대응할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제5의 과제해결수단에서는, 웨이퍼의 회전각 45도마다의 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼 반경을 변화시키는 것으로 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 8방향의 형상적 불균등성에 대응함에 있어, 그 변경 위치에서의 반경의 변화를 원활하게 할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제6의 과제해결수단에서는, 상기 2종류의 단면 형상을, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭을 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 원호의 크기가 상이한 것으로 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 선단 형상의 불균등성에 대응할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제7의 과제해결수단에서는, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭과 웨이퍼 선단부의 직선 길이를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 곡선을 다르게 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 선단 형상의 불균등성에 대응할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제8의 과제해결수단에서는, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭을 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단 사면의 각도의 크기가 다르도록 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 선단 형상의 불균등성에 대응할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제9의 과제해결수단에서는, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 형성하도록 지석을 웨이퍼에 접촉시키는 궤적에 대해서,

웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시키고,

웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 것으로 함으로써, 웨이퍼의 면취 공정에서 장치 또는 웨이퍼에 발생하는 기계적인 일그러짐이나 변형, 특히 웨이퍼 두께 방향으로 비대칭인 형상 등, 웨이퍼 단면 형상을 소망의 형상으로 가공할 수 없는 경우의 대응으로서, 미리 그 변형을 고려한 형상으로 해둠으로써, 후공정의 결과, 소망의 단면 형상(예를 들면 웨이퍼 두께 방향으로 대칭인 형상)으로 할 수 있고, 후공정의 정밀도나 수율(예를 들면 표면의 평탄도나 반도체 디바이스의 수율 등)을 좋게 함이 가능하게 된다.

또한, 상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제10의 과제해결수단에서는, 상기 웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치의 오프셋 양은, 웨이퍼 회전각으로 상이한 오프셋 양으로 하는 것으로 함으로써, 웨이퍼의 결정 구조로부터 발생하는 회전각에 의한 선단 형상의 불균등성에 대응할 수 있다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제11의 과제해결수단에서는, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 가공한 후,

웨이퍼 선단 직선부에 지석을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대하여 소정의 각도로 기울여 가공하는 것으로 함으로써, 웨이퍼 선단부에 발생하는 기계적인 일그러짐이나 변형, 특히 웨이퍼 두께 방향으로 비대칭인 형상 등, 웨이퍼 선단의 단면 형상을 소망의 형상으로 가공할 수 없는 경우의 대응으로서 미리 그 변형을 고려한 형상으로 해둠으로써, 후공정의 결과, 소망의 단면 형상(예를 들면 웨이퍼 두께 방향으로 대칭인 형상)으로 할 수 있고, 후공정의 정밀도나 수율(예를 들면 표면의 평탄도나 반도체 디바이스의 수율 등)을 좋게 함이 가능하게 된다.

상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제12의 과제해결수단에서는, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 형성하도록 지석을 웨이퍼에 접촉시키는 궤적에 대해서,

웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋하고,

웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 것으로 함으로써,

웨이퍼의 면취 공정에서 장치 또는 웨이퍼에 발생하는 기계적인 일그러짐이나 변형, 특히 웨이퍼 두께 방향으로 비대칭인 형상 등, 웨이퍼 단면 형상을 소망의 형상으로 가공할 수 없는 경우의 대응으로서 미리 그 변형을 고려한 형상으로 해둠으로써, 후공정의 결과, 소망의 단면 형상(예를 들면 웨이퍼 두께 방향으로 대칭인 형상)으로 할 수 있고, 후공정의 정밀도나 수율(예를 들면 표면의 평탄도나 반도체 디바이스의 수율 등)을 좋게 하는 것이 가능하다.

또한, 상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제13의 과제해결수단에서는, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 가공한 후, 웨이퍼 선단 직선부에 지석을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜서 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공하는 것으로 함으로써,

웨이퍼 선단부에 발생하는 기계적인 일그러짐이나 변형, 특히 웨이퍼 두께 방향으로 비대칭인 형상 등, 웨이퍼 선단의 단면 형상을 소망의 형상으로 가공할 수 없는 경우의 대응으로서, 미리 그 변형을 고려한 형상으로 해둠으로써, 후공정의 결과, 소망의 단면 형상(예를 들면 웨이퍼 두께 방향으로 대칭인 형상)으로 할 수 있고, 후공정의 정밀도나 수율(예를 들면 표면의 평탄도나 반도체 디바이스의 수율 등)을 좋게 하는 것이 가능하다.

또한, 상동의 웨이퍼 면취 가공방법에 관한 제14의 과제해결수단에서는, 상기 웨이퍼의 단면을 투영 화상으로 측정하여, 웨이퍼 선단이 소망의 단면 형상으로 되도록 지석과 웨이퍼의 Z축 및 Y축 방향의 동작량을 결정하는 것으로 함으로써, 웨이퍼를 파괴하여 측정하지 않아도 단면 형상을 측정할 수 있는 이점이 있다. 또한 투영 화상은 비접촉이기 때문에, 측정 시간이 짧고, 웨이퍼에 손상을 입히지 않고 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 가공방법에 관한 제1 실시 형태에서의 웨이퍼 주단의 가공 상태를 나타내는 사시 설명도이다.
도 2는 도 1의 제1 실시 형태에서의 웨이퍼 주단과 원반형 홈 없는 지석과의 접촉 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 3은 도 1의 제1 실시 형태에서의 도 2와 형상이 다른 웨이퍼 주단과 원반형 홈 없는 지석과의 접촉 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 4는 도 1의 제1 실시 형태에서의 컨투어링(contouring) 가공시의 원반형 홈 없는 지석의 접촉 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 5는 도 1의 제1 실시 형태에서의 컨투어링 가공시의 웨이퍼 위치 어긋남에 따라서 위치를 변화시키는 원반형 홈 없는 지석의 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 6은 도 1의 제1 실시 형태에서의 원반형 홈 없는 지석이 형성하는 경사진 조흔을 나타내는 가공 설명도이다.
도 7은 본 발명에 사용하는 가공장치를 나타내는 정면도이다.
도 8은 도 7의 본 발명에 사용하는 가공장치를 나타내는 측면도이다.
도 9는 도 7의 본 발명에 사용하는 가공장치를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 7의 본 발명에 사용하는 가공장치의 제어 계통도이다.
도 11은 도 7의 본 발명에 사용하는 가공장치의 제어계의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 12는 웨이퍼 주단의 상면측을 가공할 때의 지석의 궤적을 나타내는 가공 설명도이다.
도 13은 웨이퍼 주단의 하면측을 가공할 때의 지석의 궤적을 나타내는 가공 설명도이다.
도 14는 종래로부터 사용되고 있는 노치 형성 웨이퍼를 나타내는 평면 설명도이다.
도 15는 제1 실시 형태에서의 제1 단면 형상을 형성한 노치 형성 웨이퍼를 나타내는 평면 설명도이다.
도 16는 선단이 각부(角部)에 2개의 원호를 갖는 수직주면(垂直周面)에 형성되는 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부(端部)를 나타내는 부분 단면도이다.
도 17은 도 16보다 각부의 원호를 크게 가공한 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 18은 도 16보다 각부의 원호를 작게 가공한 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 19는 도 16보다 각부의 곡선을 완만하게 가공한 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 20은 도 16보다 각부의 곡선을 급하게 가공한 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 21은 도 16보다 웨이퍼 선단 사면의 각도를 완만하게 가공한 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 22는 도 16보다 웨이퍼 선단 사면의 각도를 급하게 가공한 엣지 형상을 갖는 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 23은 웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시켜 형성한 웨이퍼 단부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 24는 면취 공정 중에 웨이퍼의 변형이 없을 때의 웨이퍼를 나타내는 부분 단면도이다.
도 25는 면취 공정 중의 웨이퍼의 변형을 나타내는 부분 단면도이다.
도 26은 면취 공정 종료후에 웨이퍼의 변형이 되돌아온 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 27은 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공한 웨이퍼를 나타내는 부분 단면도이다.
도 28은 제4 실시 형태에 의한 투영 화상을 측정하여 사용하는 웨이퍼의 면취 가공방법을 나타내는 사시도이다.

원반형 홈 없는 지석을 사용하는 웨이퍼의 면취 가공의 일반적 방법에 대하여 설명한다.

웨이퍼의 면취 가공방법은, 일례로서 도 1?6에 나타내는 바와 같이, 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 외주면을 웨이퍼(1)와 접촉시키고, 1개의 웨이퍼(1)에는 동시에 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)이 접촉하여 면취 가공한다.

워크 부착대(2)에 마련된 회전 테이블(2a)(도 4 참조)에 웨이퍼(1)를 동심(同心)적으로 재치(載置)하고, 회전 테이블(2a)과 함께 회전하는 웨이퍼(1)를 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)에 의해 동시에 면취 가공한다.

2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)은, 주단(周端,1b)의 동일 개소에 근접시키며, 서로의 대향하는 측면을 근접시켜 서로 대치시키도록 배치하고, 회전하는 양 홈 없는 지석(3,3)의 둘레면을 가공면으로서 웨이퍼(1)에 동시에 맞닿게 하여, 엣지(웨이퍼(1)의 주단부(周端部))(1a)의 근접한 위치를 동시에 가공하여 성형한다(도 1, 도 2 및 도 4 참조).

여기서, 2개의 홈 없는 지석(3,3)은, 웨이퍼(1)와의 접촉점에서의 가공 방향이 서로 반대 방향으로 되도록, 각 홈 없는 지석(3,3)의 회전 방향을 정하여 가공한다.

또한, 각 지석(3,3)은, 가공의 종류에 따라서, 또한, 가공하는 웨이퍼(1)의 단부(端部)의 형상에 따라서도, 동시에 동일한 방향으로 이동하는 경우와, 각자 따로 상이한 방향으로 이동하는 경우가 있다.

노치(1n)를 갖는 웨이퍼(1)를 가공할 경우(도 1 참조), 웨이퍼(1)의 외경을 연삭하여 축경(縮徑)하는 주단축경가공(周端縮徑加工)에서는, 2개의 홈 없는 지석(3,3)을 각각 일정한 높이로 유지한 채로 웨이퍼(1)에 접촉시켜 가공한다(도 2 및 도 3 참조).

이 경우에, 엣지(1a)의 단면 형상이 상하의 사면(1au,1ad)과, 주단(1b)에 단일의 반경 R1의 원호(1c)에 의해 형성되는 웨이퍼(1)(단면 삼각 형상)를 가공할 때에는, 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)을 동일한 높이로 유지하여 가공한다(도 2 참조).

또한, 엣지(1a)의 단면 형상이 상하의 사면(1au,1ad)과, 수직면으로 되는 주단(1b)과, 이들 사이에 같은 반경 R2를 갖는 상하 각 각부(角部)에 각각 접속하여 이루어진 원호(1c,1c)에 의해 형성되는 웨이퍼(1)(단면 사다리꼴 형상)를 가공할 때에는, 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 각각의 높이를 다르게 하고, 주단(1b)이 대략 수직인 면으로서 가공되는 위치에 배치하여, 각각 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 위치를 유지한 채로 웨이퍼(1)를 회전시켜 주단을 가공한다(도 3 참조).

엣지(1a)의 단면을 소망의 형상으로 형성하는 컨투어링 가공에서는, 엣지(1a)의 각 면에 2개의 홈 없는 지석(3,3)의 각각을 따로 이동시켜, 엣지(1a)의 직경방향의 동일 개소를 각 홈 없는 지석(3,3)에 의해 상하로부터 끼워 넣고, 각각의 면을 동시에 가공한다(도 4 및 도 5 참조).

컨투어링 가공의 경우에, 엣지(1a)의 단면 형상이 상하 대칭형의 경우에는, 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)을 각각 따로 동작시켜, 일방이 웨이퍼(1)의 상측을 가공할 때에는 타방은 웨이퍼(1)의 하측을 가공하여, 웨이퍼(1)의 플래핑 혹은 상하동을 억제하면서 엣지(1a)의 단면 형상을 가공한다(도 4, 도 5 참조).

또한, 웨이퍼(1)와의 접촉점에서 동시에 맞닿는 2개의 홈 없는 지석(3,3)의 회전 방향을 서로 반대로 함으로써, 웨이퍼(1)의 플래핑을 억제할 수 있고, 또한 가공의, 비스듬한 조흔(1d,1e)이 서로 교차하여 가공면의 표면 거칠기를 작게 하여 정세(精細)한 것으로 할 수 있어, 단면 형상의 가공 정밀도를 높게 할 수 있다(도 6).

다음으로, 본 발명의 면취 가공방법에서 사용할 수 있는 면취 가공장치의 일례로서 도 7 내지 도 11에 나타내는 원반형 홈 없는 지석(3,3)을 사용한 면취 가공장치(10)를 설명한다.

이 면취 가공장치(10)는, 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)을, 서로 대향하는 측면을 근접시켜 배치하는 동시에 둘레면을 가공면으로서 사용하여, 각각과 웨이퍼(1)와의 접촉점의 중간 위치에 웨이퍼(1)의 중심을 지나는 직선과 양 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 배치상의 중심이 일치하도록 형성하여 연삭, 연마를 좌우 균등하게 가공할 수 있다.

각 원반형 홈 없는 지석(3,3)은, 지석 구동장치(11a,11a)를 구비한 지석 지지장치(11,11)에 의해 지지되고, 이 지석 지지장치(11,11)가 각각 따로 상하(Z) 방향으로 승강 가능하게(정밀 연삭용 Z축 모터 장착) 지석 승강장치(12,12)에 의해 지지되며, 또한, 각 지석 승강장치(12,12)는, 고정측 부재를 기대(基臺,13)에, 기준이 흔들리지 않도록 확실하게 고정하는 동시에 이동측 부재를 상하(Z) 방향으로 승강 가능하게 지지한다(도 7, 도 10).

워크 지지 장치(15)는, 웨이퍼(1)를 재치하는 회전 테이블(2a)과 그 회전 테이블(2a)을 회전시키는 (θ축 모터 장착) 워크 재치 테이블 회전 장치(2b)를 내장한 워크 부착대(2)를 설치하는 대좌(16)와, 그 대좌(16)를 지지하는 가대(架臺,17)와, 그 가대(17)를 깊이(Y) 방향으로 직선 이동하기 위해서 연설(延設)된 레일(17a,17a)에 재치되어 깊이방향으로 직선 이동시키는 깊이방향 이동체(17b,17b) 및 그 구동장치로서의 (Y축 모터 장착) 깊이방향 이동장치(17c)와, 이 레일(17a,17a), 깊이방향 이동체(17b,17b) 및 깊이방향 이동장치(17c)별로 재치하여 좌우(X)방향으로 직선 이동시키기 위해서 연설된 레일(17d,17d)에 재치되어 좌우 방향으로 직선 이동시키는 좌우방향 이동체(17e,17e) 및 그 구동장치로서의 (X축 모터 장착) 좌우방향 이동장치(17f)를 구비하고, 웨이퍼(1)를 회전시켜, 2개의 원반형 홈 없는 지석(3,3)이 설치되어 있는 위치까지 이동시켜 면취 가공할 수 있다(도 9, 도 10).

이 면취 가공장치(10)에 의한 면취 가공시에, 웨이퍼(1)에 상하 방향의 변형, 진동, 플래핑 등에 의한 변위를 일으킨다고 해도, 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 움직임과 함께 상대적으로 위치 어긋남이 생기지 않도록 가공하기 위해, 각 레일(17a,17a)과 각 레일(17d,17d)의 중간 위치로부터 대좌(臺座,16)의 하단면과 웨이퍼측 승강장치 지지부재(33) 사이에 복수개의(웨이퍼측 승강용 Z축) 압전 액츄에이터(34a,…,34a)로 이루어지는 웨이퍼측 승강장치 지지부재(33)를 기준으로 하여 대좌(16)별로 상하 방향으로 이동시키는 웨이퍼측 승강장치(34)를 개장(介裝)한다.

이들 각 지석(3,3), 각 지석 구동장치(11a,11a), 각 승강장치(12,12,34), 각 이동 장치(17c,17f) 등의 가공시에서의 동작을 제어하기 위한 제어장치는, 도 10의 제어 계통도에 나타내는 바와 같이, 컨트롤 박스(19)에 설치되어 있는 조작 패널(19a)로부터 초기치 설정 등의 입력을 하고, 그 설정에 의거하여 면취 가공의 동작의 제어가 행해지도록 마이크로 컴퓨터나 퍼스널 컴퓨터 등의 제어기기를 이용한 제어부(19b)로부터 제어신호 출력부(19c)를 통하여 가공장치 본체측에 설치된 각 제어부를 각각 내장한 지석 승강장치(12,12), 웨이퍼측 승강장치(34), 회전 테이블(2a)을 회전시키는 워크 재치 테이블 회전 장치(2b)를 내장한 워크 부착대(2), 및 깊이방향 이동장치(17c)나 좌우방향 이동장치(17f)를 설치한 가대(17) 등에 대해서, 동작 지시가 되는 제어신호를 송출한다.

컨트롤 박스(19)는, 액정 모니터, 키보드, PBS 등을 구비하며, 입력부로부터 각 제어장치의 동작에 필요한 초기조건의 설정을 행하고, 필요한 제어 순서에 따라서 행하는 가공 동작의 지시를 출력하는 동시에, 그 설정 조건, 가공 조건, 초기 상태나 동작 상황 등의 면취 가공에 필요한 조건이나 각 장치 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 조작 패널(19a)과, 지정된 설정 조건에 따라서 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)을 회전시키는 지석 구동장치(11a,11a) 및 지석 승강장치(12,12), 웨이퍼측 승강장치(34), 워크재치 테이블회전장치(2b)를 내장한 워크 부착대(2), 깊이방향 이동장치(17c)나 좌우방향 이동장치(17f)를 설치한 가대(17) 등의 동작 조건을 설정하여 송출해야 하는 제어신호를 정하는 제어부(19b)와, 이 제어부(19b)로부터 출력된 신호를 받아 지시된 동작을 행하게 하기 위해서 필요한 제어신호를 송출하는 제어신호 출력부(19c)를 구비한다.

각 제어장치에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 로봇 Z축 모터, 흡착 아암 R축 모터 또는 로더용 액츄에이터를 기동하여 웨이퍼(1)를 대기 장소로부터 회전 테이블(2a)까지 이송하며, 얼라이먼트(θ축, Y축) 모터를 작동하여 편심도를 명확하게 하고, 그 편심도를 수정함으로써 축심을 맞추며, 웨이퍼(1)를 회전 테이블(2a)째로 가공 위치로 이동시켜 위치맞춤하고, 노치(1n)의 위치로부터 가공 초기의 위치를 정하여, 필요에 따라서 외주단의 마무리 가공용으로 고속 회전하는 동시에, 가공 후에 표면을 세정하고 나서, 마무리된 웨이퍼(1)를 가공 완료 웨이퍼(1)의 집적 위치로 바꾸어 옮기는 웨이퍼 셋팅용 제어장치(9a)와, 웨이퍼 회전 방향, 좌우방향(X축 방향), 깊이방향(Y축 방향), 마무리용 상하방향(Z축 방향) 등의 동작 방향을 개개로 제어하는 제어장치를 합친 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)와, 웨이퍼(1)의 정밀 가공 전에 행하는 초벌 가공용으로 추가된(초벌 연삭용 Z축 모터 장착) 지석 상하방향 이동장치(8)에 배치된 제어 대상의 장치(총형 지석 초벌 연삭용 모터(6a), 봉형상 지석 초벌 연삭용 모터(7a) 등)를 합친 웨이퍼 초벌 가공용 제어장치(9c)와, 웨이퍼(1)의 둘레상의 기준 위치를 결정하는 노치(1n)를 정밀 가공하기 위한 각 구동장치의 제어장치를 합친 노치 정밀가공용 제어장치(9d)를 구비한다.

이들 각 제어장치(9a?9d)를 제어신호 출력부(19c)로부터 출력된 제어신호에 의거해서 제어하고, 필요한 구동장치(W)를 기동하여, 각각이 다른 구동장치와 조화(調和)해서 동작하도록 제어된다.

이 면취 가공장치(10)를 사용하여 웨이퍼(1)를 면취 가공할 경우에는, 우선, 제어부(19b)로부터 제어신호 출력부(19c)를 통하여 웨이퍼 셋팅용 제어장치(9a)를 구동하여, 개개로 적층된 웨이퍼(1) 또는 카세트에 수납된 웨이퍼(1,…,1)로부터 1매의 웨이퍼(1)를 꺼내어 회전 테이블(2a) 상으로 옮기고, 또한 제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어신호에 의해 깊이방향 이동장치(Y축 모터)(17c)를 구동하여, 웨이퍼(1)를 실은 회전 테이블(2a)을 도 8, 도 9에 나타내는 웨이퍼 준비위치로부터 도 7 및 도 10에 나타내는 웨이퍼 가공위치까지 이동시키고, 이동 후에 주단의 축경가공을 행한다.

주단 축경가공시에는, 제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어신호에 의해, 2개의 (정밀연삭용 Z축 모터 장착) 지석 승강장치(12,12)를 구동하여, 목표로 하는 주단의 형상에 의해 도 2 또는 도 3에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(1)에 대한 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 위치를 정하여 배치하고, 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)의 (θ축 모터 장착) 워크 재치 테이블회전장치(2b) 및 각 원반형 홈 없는 지석(3)의 (정밀연삭용 스핀들모터 장착) 지석 구동장치(11a,11a)를 함께 기동하며, 그리고 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 회전을 주단 축경가공시의 회전수로 조절하고, 웨이퍼(1)의 회전과 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 회전을 적절히 제어하여, 정밀도 좋게 연삭해서, 필요한 직경에 근접한 뒤에 정밀한 연마 작업(스파크 아웃)으로 전환하여 웨이퍼(1)의 엣지(1a)에서의 웨이퍼 직경을 목표로 하는 형상에 맞도록 가공한다.

이어서, 컨투어링 가공을 행한다.

컨투어링 가공시에는, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 상하 각 면을 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)에 의해 각각 끼우는 동시에, 상하에 위치한 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)을 각각 독립적으로 상대위치를 조절하면서 가공한다.

상대적인 위치 조절에는, 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 정밀 가공용 상측 지석의 Z축 제어신호에 의해 정밀 가공용 상측 지석의 지석 승강장치(정밀 연삭용 상측 지석 Z축 모터)(12)의 동작을 조절하고, 동시에, 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 정밀가공용 하측 지석의 Z축 제어신호에 의해 정밀가공용 하측 지석의 지석 승강장치(정밀연삭용 하측 지석 Z축 모터)(12)의 동작을 조절하여, 웨이퍼(1)의 변형, 진동, 플래핑 등에 의한 위치 어긋남을 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)에 의해 억제하는 동시에 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 Z축 방향의 위치 조절에 의해, 상하 양면을 각각 따로 위치보정하면서 컨투어링 가공을 진행하며, 또한 동시에, 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 웨이퍼측 승강용 Z축의 제어신호에 의해 웨이퍼측 승강장치(34)에 의한 승강 동작을 조절하여, 상하 양 원반형 홈 없는 지석(3,3)과 웨이퍼(1)와의 상하방향의 상대적인 위치를 일정하게 유지하며, 또한, 가공시에서의 각 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 회전을 컨투어링 가공시의 회전수로 조절하여, 웨이퍼(1)의 회전과 원반형 홈 없는 지석(3,3)의 회전을 적절히 제어하여, 엣지 형상을 정밀도 좋게 연삭해서, 필요한 형상에 근접시키고 나서 정밀한 연마작업(스파크 아웃)으로 전환하여, 웨이퍼(1)의 엣지(1a)의 형상을 목적으로 하는 형상의 치수에 맞도록 연마해서, 가공 형상의 정밀도를 향상한다.

<제1 형태>

본 발명의 웨이퍼의 면취 가공방법에서는, 일례로서 나타내는 상기와 같은 가공장치(10)에 의해서, 회전 테이블(2a) 상에 웨이퍼(1)를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼(1)를 가공하는 홈 없는 지석(3)을 웨이퍼 주단부(1a)에 접촉시켜 웨이퍼(1)를 면취하는 면취 가공을 행하는데, 그때 본 발명에서는, 특히 웨이퍼 전체둘레에 동일한 단면(斷面) 형상을 형성할 때(도 14, 도 16)의 웨이퍼(1)와 지석(3)의 이동 궤적을 기준으로 하여, 웨이퍼 회전각도위치에 따라 Z축 또는 Y축 중 적어도 1축 방향으로 웨이퍼(1)와 지석(3)의 상대적 위치를 상기 기준 궤적위치로부터 변동시켜, 가공하는 동작을 위해서 압전 액츄에이터(34a)를 사용하여, 웨이퍼(1)의 회전각도위치에 따라 상이한 단면 형상을 형성한다.

여기서 상기 기준은, 웨이퍼 전체둘레에서 동일한 단면 형상을 형성하는 경우의, 웨이퍼(1)와 지석(3)을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 궤적에 대한 데이터를 사용하게 된다.

도 12는 웨이퍼 단면의 상면측을 가공할 때의 지석(3)의 상대적인 기준 궤적을 나타내고, 도 13은 웨이퍼 단면의 하면측을 가공할 때의 지석(3)의 상대적인 기준 궤적을 나타내고 있다.

상면측의 가공에서는 주단(1b)의 곡면 개시위치(U1)로부터, 먼저 O1를 중심으로 R3+r1의 반경으로 지석(3)을 원호 형상으로 동작시킨다. 상사면(上斜面)의 개시위치 U1'까지 도달하면, 다음으로 비스듬하게 U1''까지 평행이동시켜 상사면(1au)을 형성한다.

하면측도 마찬가지로, 주단(1b)의 곡면 개시위치(L1)로부터, 먼저 O2를 중심으로 R4+r2의 반경으로 지석(3)을 원호 형상으로 동작시킨다. 상사면의 개시위치 L1'까지 도달하면, 다음으로 비스듬하게 L1''까지 평행이동시켜 하사면(下斜面,1ad)을 형성한다.

도 10은 압전 액츄에이터(34a)를 웨이퍼측 승강용 Z축에 설치한 예로서, 특히 고속으로 회전하는 웨이퍼(1)의 회전각도위치에 따라 단면 형상을 변화시키는 본 발명의 웨이퍼의 면취 가공에서, 그 가공을 정확하게 추종시킬 수 있다.

또한, 두께 방향의 단면 형상의 대칭성을 유지하기 위해, 웨이퍼측 승강용 Z축에 압전 액츄에이터(34a)를 설치한 경우는, 상면측의 단면 형상과 하면측의 단면 형상은 개별적으로 가공을 행한다. 웨이퍼측 수평 Y축이나 지석측 승강 Z축에 압전 액츄에이터를 설치한 경우에는, 상면측의 단면 형상과 하면측의 단면 형상을 동시에 가공함이 가능하다.

그리고, 도 12와 같이 웨이퍼(1)의 회전각도위치로서 웨이퍼(1)의 중심으로부터의 각도로 8등분하여, 상기 지석(3)과 웨이퍼(1)의 상대적 위치관계를 웨이퍼(1)의 회전각 45도마다 교대로 변경함으로써, 상이한 2종류의 단면 형상을 형성할 수 있다.

또한, 상기 웨이퍼(1)의 회전각 45도마다의 상기 지석(3)과 웨이퍼(1)의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼 형상을 변화시킴으로써, 원활한 변경이 반복된다. 이와 같이 연속적인 형상은, 스플라인 곡선, 쌍곡선, 정현곡선, 타원호 등의 곡선에 의해서 형성되며, 또한, 일부에 직선을 포함한 형상이어도 좋다.

본 실시 형태에서 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여 얻어지는 단면 형상으로서는, 다음의 각종 형상으로 할 수 있다.

제1의 단면 형상은, 웨이퍼의 회전각도위치에 따라 상이한 2종류의 웨이퍼 반경을 형성한다.

이 경우에, 웨이퍼 회전 각도 45도마다에 따라서 Y축(필요에 따라 Z축을 함께) 방향으로 웨이퍼(1)와 지석(3)의 상대적 위치를 상기 기준 궤적위치로부터 변동시켜, 웨이퍼의 회전각도위치에 따른 상이한 단면 형상(A,B)를 형성한다.

그 결과, 웨이퍼(1)는 회전 각도 45도마다 반경을 변화시킨 상태로서, 예를 들면 도 15와 같은 평면 형상의 상태로 된다. 또한, 도 15에서는, 이러한 반경의 변화가 없는 도 14의 상태와 비교하여 웨이퍼의 반경의 대소의 차이를 과장하여 나타내고 있으며, 실제로는 그 차이는 5마이크론에서 50마이크론 정도이다.

이 경우에도, 상기 웨이퍼(1)의 회전각 45도마다의 상기 지석(3)과 웨이퍼(1)의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼 반경을 변화시킴이 바람직하다. 이와 같이 연속적인 형상은, 스플라인 곡선, 쌍곡선, 정현곡선, 타원호 등의 곡선에 의해서 형성되고, 또한, 일부에 직선을 포함한 형상이어도 좋다.

제2 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취폭 X1,X2를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 원호의 반경 크기가 다르도록 한다.

즉, 도 16에 나타내는 기준의 단면 형상에 대해서, 도 17, 도 18에서는, 실선으로 그려진 웨이퍼 선단의 원호의 반경 크기가 다르다.

제3 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취폭 X1, X2와 웨이퍼 선단부의 직선 길이 X3를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 곡선을 다르게 한다.

도 16에 대해서 도 19, 도 20은, 이와 같이 면취폭 X1, X2와 웨이퍼 선단부의 직선 길이 X3를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 곡선을 다르게 변화시킨 상태를 나타내고 있다. 곡선으로서는, 스플라인 곡선, 쌍곡선, 정현곡선, 타원호 등으로 형성한다.

제4 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취폭 X1, X2를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단 사면의 각도의 크기가 다르도록 한다.

웨이퍼 선단 사면의 각도의 크기에 변화가 없는 도 16에 대해서 도 21, 도 22에서는, 웨이퍼 선단 사면의 각도의 크기에 변화가 부여되고, 이에 따라서 주단(1b)의 면폭 X3도 상이하게 된다.

또한 본 발명에서는, 웨이퍼(1)의 회전각도위치에 따라 상기의 각종의 상이한 단면 형상을 형성하는 면취 가공방법의 실시에 즈음해서는, 상기 웨이퍼(1)와 지석(3)을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 각각 소망의 단면 형상을 형성하도록 지석(3)을 웨이퍼(1)에 접촉시키는 궤적에 대해서, 웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시켜, 웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 웨이퍼의 면취 가공을 실시할 수 있다.

또한 본 발명에서는, 웨이퍼(1)의 회전각도위치에 따라 상기의 각종의 상이한 단면 형상을 형성하는 면취 가공방법의 실시에 즈음해서는, 먼저 상기 웨이퍼(1)와 지석(3)을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 가공하고, 그 후공정에서 웨이퍼 선단 직선부에 지석(3)을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜서 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공하는 웨이퍼의 면취 가공을 실시할 수 있다.

<제2의 형태>

도 23에 나타내는 본 발명의 웨이퍼의 면취 가공방법에서는, 제2 실시 형태로서, 상기와 같은 가공장치(10)에 의해서, 회전 테이블(2a) 상에 웨이퍼(1)를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 홈 없는 지석(3)을 웨이퍼 주단부(1a)에 접촉시켜 웨이퍼(1)를 면취할 때, 상기 웨이퍼(1)와 지석(3)이 Z축 및 Y축을 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 형성하도록 지석(3)을 웨이퍼(1)에 접촉시키는 궤적(이점쇄선 부분)에 대해서, 웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시켜, 웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공함(실선 부분)으로써, 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 형성한다.

이와 같이 면취 공정의 변형을 고려한 상하 비대칭(X3U<X3L)의 단면 형상으로 형성함으로써, 면취 공정의 종료후에 상하 대칭(X3'U=X3'L)인 단면 형상(이점쇄선 부분)으로 되도록 할 수 있다.

<제3의 형태>

또한, 도 24의 정상적인 단면 형상을 형성하고자 해도 면취 공정 중에 지석(3)으로부터의 압력에 의해서 웨이퍼(1)가 도 25와 같이 변형하기 때문에, 이 상태에서 웨이퍼 선단 직선부(주단(1b))를 수직으로 가공하면, 상기 면취 공정후에 웨이퍼 선단 직선부가 원래대로 되돌아갔을 때 도 26과 같이 비대칭인 형상으로 되어 정상적인 단면 형상은 되지 않았다.

그래서 제3의 실시 형태로서, 상기와 같은 가공장치(10)에 의해서, 회전 테이블(2a) 상에 웨이퍼(1)를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 홈 없는 지석(3)을 웨이퍼 주단부(1a)에 접촉시켜 웨이퍼(1)를 면취할 때, 상기 웨이퍼(1)와 지석(3)을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 가공하고, 그 후 면취 공정으로, 도 27과 같이, 웨이퍼 선단 직선부에 지석(3)을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜서 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공한다.

이와 같이 면취 공정의 변형을 고려하여 웨이퍼 선단 직선부(주단(1b))를 원래의 (수직인) 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공함으로써, 면취 공정의 종료후에 상하 대칭인 단면 형상(도 24)으로 되도록 할 수 있다.

<제4의 형태>

본 발명의 웨이퍼의 면취 가공방법에서는, 제4 실시 형태로서, 상기의 각 실시 형태에서, 웨이퍼의 각종 단면을 투영 화상으로 측정하여, 웨이퍼 선단이 소망의 단면 형상으로 되도록, 지석과 웨이퍼의 Z축 및 Y축의 동작량을 결정한다.

그 투영 화상을 얻는 수단으로서는, 도 28에 나타내는 바와 같이, 조명기(50)로부터의 평행광을, 회전하는 웨이퍼(1)의 엣지(1a) 부근에 조사하고, CCD 카메라(51)로 수광하여, 웨이퍼(1)의 전체둘레에 대해서, 소망의 단면 형상을 형성하기 위한 정보를 얻어, 지석(3)과 웨이퍼(1)의 Z축 및 Y축의 동작량을 결정한다.

1 웨이퍼
1a 엣지(주단부)
1au 상사면
1ad 하사면
1b 주단
1c 원호
1d 비스듬한 조흔
1e (역방향의) 비스듬한 조흔
1n 노치
2 워크 부착대
2a 회전 테이블
2b (θ축 모터 장착) 워크 재치 테이블회전장치
3 원반형 홈 없는 지석
8 (초벌 연삭용 Z축 모터 장착) 지석 상하방향 이동장치
9a 웨이퍼 셋팅용 제어장치
9b 웨이퍼 가공용 제어장치
9c 웨이퍼 초벌 가공용 제어장치
9d 노치 정밀 가공용 제어장치
10 면취 가공장치
11 지석 지지장치
11a (정밀연삭용 스핀들모터 장착) 지석 구동장치
12 (정밀연삭용 Z축 모터 장착) 지석 승강장치
13 기대
15 워크 지지장치
16 대좌
17 가대
17a, 17d 레일
17b 깊이(Y)방향 이동체
17c (Y축 모터 장착) 깊이방향 이동장치
17e 좌우(X)방향 이동체
17f (X축 모터 장착) 좌우방향 이동장치
19 컨트롤 박스
19a 조작 패널
19b 제어부
19c 제어신호 출력부
33 웨이퍼측 승강장치 지지부재
34 웨이퍼측 승강장치
34a (웨이퍼측 승강용 Z축) 압전 액츄에이터
50 조명기
51 CCD카메라
R1, R2, R3, R4, r1, r2 반경
W 구동장치
X1, X2, X3 면취폭
X, Y, Z, θ 이동 방향을 나타내는) 화살표
α1, α2 각도
O1, O2 중심
U1, L1 궤적

Claims (14)

1. 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치(載置)하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석(砥石)을 웨이퍼 주단부(周端部)에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 면취 가공방법으로서,
   상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 이동시켜 웨이퍼 전체둘레에서 동일한 단면(斷面) 형상을 형성하는 이동 궤적을 기준으로 하고,
   웨이퍼 회전각도위치에 따라 Z축 또는 Y축 중 적어도 1축 방향으로 웨이퍼와 지석의 상대적 위치를 상기 기준 궤적위치로부터 변동시켜 가공하는 동작을 위해서, 압전 액츄에이터를 사용하여, 웨이퍼의 회전각도위치에 따라 상이한 단면 형상을 형성하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여, 상이한 2종류의 단면 형상을 형성하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다의 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼의 단면 형상을 변화시키는 웨이퍼의 면취 가공방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계를, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다 교대로 변경하여, 상이한 2종류의 웨이퍼 반경을 형성하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 회전각 45도마다의 상기 지석과 웨이퍼의 상대적 위치관계의 변경 도중의 회전각도위치에서는, 연속적으로 웨이퍼 반경을 변화시키는 웨이퍼의 면취 가공방법.
6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단(先端) 사면(斜面)의 면취 폭을 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 원호의 크기가 다르도록 하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭과 웨이퍼 선단부의 직선 길이를 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단의 곡선을 다르게 하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 2종류의 단면 형상은, 웨이퍼 선단 사면의 면취 폭을 일정하게 한 채로, 웨이퍼 선단 사면의 각도의 크기가 다르도록 하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 형성하도록 지석을 웨이퍼에 접촉시키는 궤적에 대해서,
   웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 어프셋시키고,
   웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치의 오프셋 양은, 웨이퍼 회전각에 따라 상이한 오프셋 양으로 하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단에 소망의 단면 형상을 가공한 후,
    웨이퍼 선단 직선부에 지석을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
12. 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부(周端部)에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 가공방법으로서,
    상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 형성하도록 지석을 웨이퍼에 접촉시키는 궤적에 대해서,
    웨이퍼 선단 직선부로부터의 원호 또는 곡선 개시위치를 소정의 양만큼 오프셋시키고,
    웨이퍼 선단으로부터 멀어짐에 따라 원래의 원호 또는 곡선의 궤적으로 서서히 되돌리면서 가공하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
13. 회전 테이블 상에 웨이퍼를 센터링하여 재치하고, 회전시켜, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 홈 없는 지석을 웨이퍼 주단부에 접촉시켜 웨이퍼를 면취하는 가공방법으로서,
    상기 웨이퍼와 지석을 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜 웨이퍼 전체둘레의 선단에 동일한 단면 형상을 가공한 후,
    웨이퍼 선단 직선부에 지석을 재차 접촉시켜 Z축 및 Y축 방향으로 상대적으로 동작시켜서 웨이퍼 선단 직선부를 원래의 직선에 대해서 소정의 각도로 기울여 가공하는 웨이퍼의 면취 가공방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 단면(斷面)을 투영 화상으로 측정하여, 웨이퍼 선단이 소망의 단면 형상으로 되도록, 지석과 웨이퍼의 Z축 및 Y축 방향의 동작량을 결정하는 웨이퍼의 면취 가공방법.

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