JP2010162661A

JP2010162661A - 面取り加工方法及び面取り加工装置

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Publication number: JP2010162661A
Application number: JP2009008051A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shibaoka; 伸治芝岡; Shinichi Kishishita; 真一岸下
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: JP5387887B2

Abstract

【課題】
ウェーハの厚みのばらつきや反りに影響されず、精度の高いウェーハ面取り幅を実現する面取り加工方法及び面取り加工装置を提供すること。
【解決手段】
ウェーハＷ端部の各回転角度における厚さと厚み方向位置に基づき砥石とウェーハＷの各回転角度における相対的位置を算出し、加工点における相対的位置に基づき砥石とウェーハＷとの位置を調整しながら面取り加工を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体インゴットから切断された半導体装置や電子部品等の材料となるウェーハの面取りを行なう面取り加工方法及び面取り加工装置に関するものである。

半導体装置や電子部品等の素材となるシリコン等のウェーハは、インゴットの状態から内周刃やワイヤーソー等のスライシング装置でスライスされた後、その周縁の割れや欠け等を防止するために外周部に面取り加工が施される。面取り加工に使用される面取り装置は、ウェーハ外周部を研削する外周部用砥石や、方位の基準位置となるＶ字状のノッチ部を研削するノッチ部用砥石等の各種砥石が複数取り付けられ、これらの砥石をスピンドルにより高速に回転させて加工を行なう。加工の際には、ウェーハを回転するウェーハテーブル上に吸着載置し、Ｘガイド、Ｙガイド、及びＺガイドの各ガイド軸によりウェーハと砥石とを相対的に移動させ、砥石に形成された面取り用の溝へウェーハ外周部を当てることにより面取り加工を行う。

図１に面取り装置の従来例を示す。図１は従来の面取り装置の正面図である。面取り装置１０は、ウェーハ送りユニット２０、砥石回転ユニット５０、図示しないウェーハ供給／収納部、ウェーハ洗浄／乾燥部、ウェーハ搬送手段、及び面取り装置各部の動作を制御するコントローラ等から構成されている。

ウェーハ送りユニット２０は、本体ベース１１上に載置されたＸ軸ベース２１、２本のＸ軸ガイドレール２２、２２、４個のＸ軸リニアガイド２３、２３、…、ボールスクリュー及びサーボモータから成るＸ軸駆動手段２５によって図のＸ方向に移動されるＸテーブル２４を有している。

Ｘテーブル２４には、２本のＹ軸ガイドレール２６、２６、４個のＹ軸リニアガイド２７、２７、…、図示しないボールスクリュー及びサーボモータから成るＹ軸駆動手段によって図のＹ方向に移動されるＹテーブル２８が組込まれている。

Ｙテーブル２８には、２本のＺ軸ガイドレール２９、２９と図示しない４個のＺ軸リニアガイドによって案内され、ボールスクリュー及びステッピングモータから成るＺ軸駆動手段３０によって図のＺ方向に移動されるＺテーブル３１が組込まれている。

Ｚテーブル３１には、θ軸モータ３２、θスピンドル３３が組込まれ、θスピンドル３３にはウェーハＷを吸着載置するウェーハテーブル３４が取り付けられており、ウェーハテーブル３４はウェーハテーブル回転軸心ＣＷを中心として図のθ方向に回転される。ウェーハテーブル３４の上面は、図示しない真空源と連通する吸着面になっており、面取り加工されるウェーハＷ、または面取り加工を行う砥石をツルーイングするツルーイング砥石（以下、ツルアーと称する）が載置されて吸着固定される。

このウェーハ送りユニット２０によって、ウェーハＷ及びツルアーは図のθ方向に回転されるとともに、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に移動される。

砥石回転ユニット５０は、複数の外周粗研削用溝が形成された外周加工砥石５２が取り付けられ、図示しない外周砥石モータによって軸心ＣＨを中心に回転駆動される外周砥石スピンドル５１、外周加工砥石５２の上方に取付けられた外周精研スピンドル５４及び外周精研モータ５６、ノッチ粗研スピンドル６０及びノッチ粗研モータ６２、ノッチ精研スピンドル５７及びノッチ精研モータ５９を有している。

外周精研スピンドル５４にはウェーハＷの外周を仕上げ研削する面取り用砥石である外周精研削砥石５５が取付けられている。ノッチ粗研スピンドル６０にはノッチ粗研削砥石６１が、またノッチ精研スピンドル５７には、ノッチ部を仕上げ研削する面取り砥石であるノッチ精研削砥石５８が取付けられている。

外周精研削砥石５５、ノッチ粗研削砥石６１、及びノッチ精研削砥石５８は、ロータリー６３が回転することにより、それぞれ加工位置へ移動する。

外周精研削砥石５５とノッチ精研削砥石５８とは、ウェーハテーブル３４上面に載置されたツルアーＴ、またはウェーハテーブル下部に取り付けられたツルアーＴによりツルーイングされ外周精研削用溝が形成される。このような面取り装置としては例えば、特許文献１に記載されるウェーハ面取り装置が提案されている。

説明した通り、半導体装置や電子部品等の素材となるウェーハは、インゴットの状態から内周刃やワイヤーソー等のスライシング装置でスライスされ、各種砥石により外周部が面取り加工されて製造される。このとき、研削用溝により形成された上下の面取り幅が均等に若しくは所定の面取り幅になるように加工が行われており、近年半導体デバイスの性能が向上するに従いデザインルールが微細化され、面取り加工による面取り幅のばらつきも非常に小さく押さえることが要求されている。面取り幅がばらつく要因としては、ウェーハを吸着固定するウェーハテーブルの平面度、ウェーハ厚さのばらつき、ウェーハの反りなどが挙げられる。
特開２００５−１５３０８５号

しかし、インゴット切断終了時にワイヤーがインゴットから抜ける際にはワイヤーのテンションが不安定となりワイヤーがウェーハの厚さ方向に変動しやすく、ウェーハへ厚みのばらつきや反りが発生する。また、発生する厚みのばらつきや反りは同一ロット内でも傾向が異なる。このような要因から面取り加工後の面取り幅が一定にならず、ばらつきが生じる問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、ウェーハの厚みのばらつきや反りに影響されず、精度の高いウェーハ面取り幅を実現する面取り加工方法及び面取り加工装置を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、円柱状の半導体インゴットから切断されたウェーハをウェーハテーブル上に載置して回転させ、所望の形状に溝が形成された回転する砥石に接触させることにより前記ウェーハの端部を面取り加工する面取り加工方法において、前記ウェーハの端部の厚みを測定部において測定し、得られた厚みに関するデータを制御部へ送信および記録する厚み測定工程と、前記ウェーハを前記ウェーハテーブル上に吸着載置した状態で前記ウェーハテーブル近傍に設けられた位置センサにより前記ウェーハ端部の前記ウェーハの厚み方向の位置を測定し、得られた厚み方向の位置に関するデータを前記制御部へ送信および記録する反り測定工程と、前記厚み測定工程と前記反り測定工程とにより得られた前記ウェーハ端部の厚さと厚み方向位置に関するデータより、前記砥石と前記ウェーハの各回転角度における相対的位置を前記制御部により算出し記録する位置算出工程と、加工点における前記相対的位置に基づき前記砥石と前記ウェーハとの位置を調整しながら加工を行う加工工程と、により前記ウェーハの端部の面取り加工を行うことを特徴としている。

また、本発明は、前記発明において、前記位置センサはレーザーセンサー、静電容量センサ、空気マイクロセンサのいずれかであることを特徴としている。

本発明によれば、円柱状の半導体インゴットから切断されたウェーハの端部を面取りする面取り加工装置には、ウェーハを載置するウェーハテーブルと、端部を研削する１つ以上の砥石と、ウェーハテーブルを砥石に対して相対的に移動させる移動手段と、ウェーハ端部の厚みを測定し測定されたデータを送信する測定部と、ウェーハテーブル上に載置されたウェーハ端部のウェーハの厚み方向の位置を測定し測定されたデータを送信するウェーハテーブル近傍に設けられた位置センサと、測定部と位置センサとにより測定および送信されたウェーハ端部の厚さと厚み方向位置に関するデータを記録し、記録されたデータより砥石とウェーハの各回転角度における相対的位置を算出し記録するとともに、加工点における相対的位置に基づき砥石とウェーハとの位置を調整する制御部と、を備えている。

このような面取り加工装置により、まず測定部においてウェーハの端部全周の厚みを測定する厚み測定工程が行われる。測定された厚みに関するデータは制御部へ送られ記録される。続いてウェーハが測定部からウェーハテーブル上に搬送されて吸着載置され、位置センサによりウェーハ端部全周のウェーハの厚み方向の位置が測定される反り測定工程が行われる。測定された厚み方向の位置に関するデータは制御部へ送られ記録される。続いて厚み測定工程と反り測定工程とにより得られたウェーハ端部全周の厚さと厚み方向位置に関するデータより各回転角度におけるデータを抽出し、抽出したデータより砥石とウェーハの各回転角度における相対的位置を制御部により算出し記録する位置算出工程が行われる。続いて位置算出工程で得られた相対的位置に基づき加工点における砥石とウェーハとの位置を調整しながら面取り加工が行われる。

これにより、ウェーハの端部は砥石の加工溝に対して常に均一に接触してウェーハ全周で均一に面取り加工され、ウェーハの厚みのばらつきや反りに影響されることなく面取り幅のばらつきがない精度の高い面取り加工を実現する。

以上説明したように、本発明の面取り加工方法及び面取り加工装置によれば、加工前に計測されたウェーハ端部の各回転角度における厚さと厚み方向位置によりウェーハの厚みのばらつきや反りに影響されず、精度の高いウェーハ面取り加工が可能となる。

以下添付図面に従って本発明に係る面取り加工方法及び面取り加工装置の好ましい実施の形態について詳説する。

はじめに、本発明に係るウェーハ面取り装置について説明する。図２は、面取り装置の主要部を示す正面図、図３は面取り装置の構成を示した上面図である。面取り装置１は、図２に示すようにウェーハ送りユニット２、砥石回転ユニット５０を備え、更に図３に示すように、測定部３、ウェーハ搬送手段４を備えている。また、面取り装置２にはこの他に図示しないウェーハ供給／収納部、ウェーハ洗浄／乾燥部、及び面取り装置各部の動作を制御する制御部等を備えている。

ウェーハ送りユニット２は、本体ベース１１上に載置されたＸ軸ベース２１、２本のＸ軸ガイドレール２２、２２、４個のＸ軸リニアガイド２３、２３、…、ボールスクリュー及びステッピングモータから成るＸ軸駆動手段２５によって図のＸ方向に移動されるＸテーブル２４を有している。

Ｘテーブル２４には、２本のＹ軸ガイドレール２６、２６、４個のＹ軸リニアガイド２７、２７、…、図示しないボールスクリュー及びステッピングモータから成るＹ軸駆動手段によって図のＹ方向に移動されるＹテーブル２８が組込まれている。

Ｚテーブル３１には、θ軸モータ３２、θスピンドル３３が組込まれ、θスピンドル３３にはウェーハＷを吸着載置するウェーハテーブル（載置台）３４が取り付けられており、ウェーハテーブル３４はウェーハテーブル回転軸心ＣＷを中心として図のθ方向に回転される。

ウェーハテーブル３４の上面は、図示しない真空源と連通する吸着面になっており、面取り加工されるウェーハＷまたはウェーハＷの周縁を仕上げ面取りする砥石のツルーイングに用いるツルーイング砥石が載置されて吸着固定される。

ウェーハテーブル３４の上部近傍には、ウェーハテーブル３４に吸着載置されたウェーハＷ端部全周のウェーハＷの厚み方向の位置（図２に示すＺ方向の位置）を測定する位置センサ５が設けられている。位置センサ５はレーザーセンサー、静電容量センサ、空気マイクロセンサ等の位置変動を検知するセンサであって、ウェーハテーブル３４を回転させながら測定することによりウェーハＷ端部全周のＺ方向の位置が計測される。計測されたＺ方向の位置に関するデータは制御部へ送信される。

また、位置センサ５は周囲をカバー６により覆われ面取り加工時に飛散する研削水等から保護される。更に、カバー６の近傍であって位置センサ５のウェーハＷ回転方向上流側にはエアノズル７が設けられている。エアノズル７はウェーハＷ表面に向ってエアーを噴射することによりウェーハＷ表面の研削水等を除去し、位置センサ５による計測を容易にする。なお、位置センサ５はウェーハテーブル３４上に１つ設けられているが、ウェーハＷを挟むように上下に設けられていてもよい。

このウェーハ送りユニット２によって、ウェーハＷ及びツルアーは図のθ方向に回転されるとともに、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に移動される。また、位置センサ５によりウェーハテーブル３４に吸着載置された状態でウェーハＷ端部のＺ方向の位置を測定することが可能となる。

外周加工砥石５２は、ダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石で、粒度＃８００である。外周精研削砥石５５は、直径５０ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石で、粒度＃３０００が用いられている。また、ノッチ粗研削砥石６１は直径１．８ｍｍ〜２．４ｍｍの小径で、ダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石、粒度＃８００が用いられ、ノッチ精研削砥石５８は、直径１．８ｍｍ〜２．４ｍｍの小径で、ダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石、粒度＃４０００が用いられている。

外周砥石スピンドル５１は、ボールベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度８，０００ｒｐｍで回転される。また、外周精研スピンドル５４はエアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度３５，０００ｒｐｍで回転される。

ノッチ粗研スピンドル６０は、エアーベアリングを用いたエアータービン駆動のスピンドルで、回転速度８０，０００ｒｐｍで回転され、ノッチ精研スピンドル５７はエアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルで、回転速度１５０，０００ｒｐｍで回転される。

測定部３は図３に示すように、ウェーハ供給／収納部よりウェーハ搬送手段４のアーム８で吸着搬送されたウェーハＷを載置及び回転させるテーブル９を備え、厚みセンサ１２によりウェーハＷ端部全周の厚みを測定する。厚みセンサ１２はレーザーセンサー、静電容量センサ、空気マイクロセンサ等の位置変動を検知するセンサであって、ウェーハＷ端部を挟み込むように２個配置されることによりウェーハＷ端部の厚みを測定する。計測された厚みに関するデータは制御部へ送信される。

面取り装置１のその他の構成部分については、一般的によく知られた機構であるため、詳細な説明は省力する。

次に、本発明に係る面取り加工方法について説明する。図４は面取り加工方法が行われるシステム構成図、図５は面取り加工方法の手順を示したフロー図である。

面取り加工方法では、まず図３に示すウェーハ搬送手段４によりウェーハ供給／収納部から搬送されたウェーハＷがテーブル９まで搬送されて吸着載置される。吸着載置後、ウェーハＷ端部全周の厚みが厚みセンサ１２により測定される（図５に示す厚み測定工程Ｓ１。）。

厚みセンサ１２により測定されたウェーハＷ端部の厚みに関するデータは、図４に示す制御部１３に備えられたセンサコントローラ１４を介して演算記録手段１５へ送られ記録される。

続いて、ウェーハＷはテーブル９よりウェーハテーブル３４へ搬送されて吸着載置される。ウェーハテーブル３４に吸着載置されたウェーハは位置センサ５により端部全周のＺ方向位置を計測される（図５に示す反り測定工程Ｓ２。）。

位置センサ５により測定されたウェーハＷ端部のＺ方向の位置に関するデータは、制御部１３に備えられたセンサコントローラ１４を介して演算記録手段１５へ送られ記録される。

続いて、演算記録手段１５に記録されたウェーハＷ端部全周の厚みと、ウェーハテーブル３４に吸着載置された状態のウェーハＷ端部の各回転角度におけるＺ方向の位置とに関するデータより、面取り加工装置１に設けられた各砥石とウェーハＷの各回転角度における相対的位置を演算記録手段１５により算出し記録する（図５に示す位置算出工程Ｓ３。）。

位置算出工程Ｓ３では、まずウェーハＷ端部全周の厚みとＺ方向の位置とに関するデータがフィルタリング処理される。フィルタリング処理後、そのデータよりウェーハＷ端部の面取り加工後の面幅測定位置と合致する各回転角度におけるデータを抽出する。抽出されたデータを演算記録手段１５により処理することで各砥石とウェーハＷの各回転角度における相対的位置が算出される。各回転角度におけるデータの抽出は、各回転角度位置での所定の角度範囲において、最大値となるデータを抽出する。

続いて、算出し記録された相対的位置に基づき面取り機コントローラ１６を介してウェーハ送りユニット２を制御することにより、ウェーハＷのＸ、Ｙ、及びＺ方向の位置を加工点における相対位置に調整しながらウェーハＷ端部の面取り加工が行われる（図５に示す加工工程Ｓ４）。

このように相対的位置に基づき位置を調整されて加工したウェーハＷは、制御を行わず面取り加工を行った図６（ａ）の各回転角度における面幅のばらつきに比べ、図６（ｂ）のようにばらつきの非常に少ない面取り加工が可能となる。

以上、説明したように、本発明に係わる面取り加工方法及び面取り加工装置によれば、加工前に計測されたウェーハ端部の各回転角度における厚さと厚み方向位置とに基づき各砥石とウェーハの各回転角度における相対的位置が算出される。算出された相対的位置に基づきウェーハの位置を調整しながら面取り加工を行うことにより、ウェーハの厚みのばらつきや反りに影響されず、精度の高いウェーハ面取り加工が可能となる。

従来のウェーハ面取り加工装置の主要部を示す正面図。本発明に係わる面取り加工装置の主要部を示す正面図。本発明に係わる面取り加工装置の構成を示した上面図。面取り加工方法が行われるシステム構成図。面取り加工方法の手順を示したフロー図。従来の面取り加工方法による加工結果と本発明の面取り加工方法による加工結果を比較した図表。

１、１０…面取り装置，２、２０…ウェーハ送りユニット，３…測定部，４…ウェーハ搬送手段，５…位置センサ，６…カバー，７…エアノズル，８…アーム，９…テーブル，１２…厚みセンサ，１３…制御部，１４…センサコントローラ，１５…演算記録手段，１６…面取り機コントローラ，２４…Ｘテーブル，２８…Ｙテーブル，３３…θスピンドル，３４…ウェーハテーブル，５２…外周加工砥石，５４…外周精研スピンドル，５５…外周精研削砥石（面取り用砥石），５５ａ…外周部用溝，５５ｂ…オリフラ部用溝，５８…ノッチ精研削砥石，６１…ノッチ粗研削砥石，Ｗ…ウェーハ

Claims

円柱状の半導体インゴットから切断されたウェーハをウェーハテーブル上に載置して回転させ、所望の形状に溝が形成された回転する砥石に接触させることにより前記ウェーハの端部を面取り加工する面取り加工方法において、
前記ウェーハの端部の厚みを測定部において測定し、得られた厚みに関するデータを制御部へ送信および記録する厚み測定工程と、
前記ウェーハを前記ウェーハテーブル上に吸着載置した状態で前記ウェーハテーブル近傍に設けられた位置センサにより前記ウェーハ端部の前記ウェーハの厚み方向の位置を測定し、得られた厚み方向の位置に関するデータを前記制御部へ送信および記録する反り測定工程と、
前記厚み測定工程と前記反り測定工程とにより得られた前記ウェーハ端部の厚さと厚み方向位置に関するデータより、前記砥石と前記ウェーハの各回転角度における相対的位置を前記制御部により算出し記録する位置算出工程と、
加工点における前記相対的位置に基づき前記砥石と前記ウェーハとの位置を調整しながら加工を行う加工工程と、により前記ウェーハの端部の面取り加工を行うことを特徴とする面取り加工方法。
前記位置センサはレーザーセンサー、静電容量センサ、空気マイクロセンサのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の面取り加工方法。
円柱状の半導体インゴットから切断されたウェーハを載置するウェーハテーブルと、
前記ウェーハの端部を研削する１つ以上の砥石と、
前記ウェーハテーブルを前記砥石に対して相対的に移動させる移動手段と、
前記ウェーハ端部の厚みを測定し測定されたデータを送信する測定部と、
前記ウェーハテーブル上に載置された前記ウェーハ端部の前記ウェーハの厚み方向の位置を測定し測定されたデータを送信する前記ウェーハテーブル近傍に設けられた位置センサと、
前記測定部と前記位置センサとにより測定および送信された前記ウェーハ端部の厚さと厚み方向位置に関するデータを記録し、前記データより前記砥石と前記ウェーハの各回転角度における相対的位置を算出し記録するとともに、加工点における前記相対的位置に基づき前記砥石と前記ウェーハとの位置を調整する制御部と、を備えたことを特徴とする面取り加工装置。