(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶方位表示部を有するウェハの外周端面を研磨するウェハエッジ研磨装置において、
上記ウェハを結晶方位表示部を一致させた状態で積層して水平にセッティングしかつその積層したウェハを軸回りに回転可能とするワークセッティング部と、
上記ワークセッティング部に積層したウェハの積層方向とは軸が平行で、かつ上記積層ウェハの外周面に２方向から臨むように水平に配置した円柱状もしくは円筒状の２つの研磨ブラシと、
上記研磨ブラシを軸回りに回転させるブラシ回転駆動部と、
上記研磨ブラシを軸方向に往復動させるブラシ往復駆動部と、
上記研磨ブラシを積層ウェハの外周形状に追随させつつ積層ウェハの外周面に押し当てるブラシ追随駆動部と、
を有し、
上記ブラシ回転駆動部、ブラシ往復駆動部およびブラシ追随駆動部は、２つの研磨ブラシの各々に対応して設けられるとともに、積層ウェハの軸に対して直角方向に移動可能な各移動テーブル上に構成され、
上記ブラシ追随駆動部は、ウェハと相似形で積層ウェハの軸と同心状に設けられた倣いカムと、その倣いカムの外周に２方向から当接し倣いカムの変位を各移動テーブルに伝達する２つの腕部とを有し、
２つの研磨ブラシの各々は、移動テーブルの移動によって積層ウェハの軸側に押されるとともに、積層ウェハの回転が、倣いカムおよび腕部を介して移動テーブルに伝達されて移動テーブルが積層ウェハの軸に対して直角方向に変位することにより、積層ウェハの外周形状に追随して移動し、
上記積層ウェハを回転させるとともに、上記研磨ブラシを往復動させつつ回転させ、積層ウェハの外周形状に追随させて研磨ブラシで積層ウェハの外周面を２方向から研磨するようにした、
ことを特徴とするウェハエッジ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、結晶方位表示部を有するウェハの外周端面を研磨するウェハエッジ研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、酸化物ウェハや水晶ウェハは、携帯電話等の各種電子機器の部品素子として需要が高まりつつあり、その加工精度にも高度なものが要求されている。また、用途によってウェハをより薄く（例えば１２０〜３８０μｍ）加工することが要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ウェハを薄くすると、加工工程、例えば研磨工程や洗浄工程で割れや欠けが発生し、歩留まりを悪化させる要因となっていた。
【０００４】
一方、このような割れや欠けの発生は、ウェハの外周端面の面粗度を上げることである程度防止できることがわかっており、このため、ウェハの外周端面にダイヤ研削を施すことも行われているが、このダイヤ研削では、かえって外周端面のエッジにマイクロクラックが発生し、割れや欠けの発生防止に対してそれ程有効な手段となっていないのが現状である。
【０００５】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、ウェハの外周端面の面粗度をマイクロクラックの発生を伴わずに上げることができ、その面粗度向上によりウェハの割れや欠けの発生を防止して歩留まりを向上させることができるウェハエッジ研磨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】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、結晶方位表示部を有するウェハの外周端面を研磨するウェハエッジ研磨装置において、上記ウェハを結晶方位表示部を一致させた状態で積層して水平にセッティングしかつその積層したウェハを軸回りに回転可能とするワークセッティング部と、上記ワークセッティング部に積層したウェハの積層方向とは軸が平行で、かつ上記積層ウェハの外周面に２方向から臨むように水平に配置した円柱状もしくは円筒状の２つの研磨ブラシと、上記研磨ブラシを軸回りに回転させるブラシ回転駆動部と、上記研磨ブラシを軸方向に往復動させるブラシ往復駆動部と、上記研磨ブラシを積層ウェハの外周形状に追随させつつ積層ウェハの外周面に押し当てるブラシ追随駆動部と、を有し、上記ブラシ回転駆動部、ブラシ往復駆動部およびブラシ追随駆動部は、２つの研磨ブラシの各々に対応して設けられるとともに、積層ウェハの軸に対して直角方向に移動可能な各移動テーブル上に構成され、上記ブラシ追随駆動部は、ウェハと相似形で積層ウェハの軸と同心状に設けられた倣いカムと、その倣いカムの外周に２方向から当接し倣いカムの変位を各移動テーブルに伝達する２つの腕部とを有し、２つの研磨ブラシの各々は、移動テーブルの移動によって積層ウェハの軸側に押されるとともに、積層ウェハの回転が、倣いカムおよび腕部を介して移動テーブルに伝達されて移動テーブルが積層ウェハの軸に対して直角方向に変位することにより、積層ウェハの外周形状に追随して移動し、上記積層ウェハを回転させるとともに、上記研磨ブラシを往復動させつつ回転させ、積層ウェハの外周形状に追随させて研磨ブラシで積層ウェハの外周面を２方向から研磨するようにした、ことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１はこの発明のウェハエッジ研磨装置の全体構成を概略的に示す斜視図、図２はこの発明のウェハエッジ研磨装置の平面図、図３は図２のＩ−Ｉ線縦断面図、図４は図２のＩＩ−ＩＩ線縦断面図、図５はこの発明のウェハエッジ研磨装置の正面図、図６はウェハおよび積層ウェハの説明図である。
【０００９】
これらの図において、この発明のウェハエッジ研磨装置１は、ウェハ２の外周端面２ａを研磨する装置であり、ワークセッティング部３と、２つの研磨ブラシ４，４と、ブラシ回転駆動部５、５と、ブラシ往復駆動部６，６と、ブラシ追随駆動部７，７とを備えている。なお、ウェハエッジ研磨装置１は、平面視および正面視（背面視）でほぼ軸対称に構成されており、したがって、ここでは一側の構成について説明し、他側の構成については同じ構成要素に同一の符号を付すこととしてその説明を省略する。
【００１０】
このウェハエッジ研磨装置１は、基台１０や機枠１１に構築され、基台１０にはレール８ａ，８ｂ上を移動するＸ方向移動テーブル８が設けられ、またこのＸ方向移動テーブル８にはレール９ａ，９ｂ上を移動するＹ方向移動テーブル９が設けられている。そして、上記のブラシ回転駆動部５およびブラシ追随駆動部７は、Ｘ方向移動テーブル８およびＹ方向移動テーブル９上に構成されている。
【００１１】
ワークとしてのウェハ２には、図６に示すように、その外周端面２ａを部分的に切り欠いて結晶方位を表示する結晶方位表示部（以下「オリフラ（オリエンテーショナル  フラット）」という）２ｂが形成されており、積層はこのオリフラ２ｂを一致させて行い、積層されたウェハ２は、積層ウェハ２０としてワークセッティング部３にセットされる。このウェハ２は、例えば酸化物ウェハや水晶ウェハである。
【００１２】
ワークセッティング部３は、ウェハ２をオリフラ２ｂを一致させた状態で積層してセッティングしかつその積層したウェハ２０を軸回りに回転可能とするものであり、図３に示すように、基台１０、機枠１１等を介して設けられ、基台１０上の後壁１２に取り付けたモータ３０の回転駆動がベルトを介して回転軸３１に伝達されるようになっている。この回転軸３１の前端にはワーク把持部３２が設けられている。ワーク把持部３２に上記した積層ウェハ２０をセッティングする場合は、先ずワーク把持部３２先端のネジ３２ａを緩めて挟着用アーム３３，３３の間隔を拡げておき、次にそのスペースに積層ウェハ２０を移載用治具（図示省略）を用いて搬入し、その後ネジ３２ａを締め付けて挟着用アーム３３，３３の間隔を狭め、それによって積層ウェハ２０を挟着用アーム３３，３３で直接挟み込み固定する。このようにして、積層ウェハ２０がワーク把持部３２にセッティングされ、この積層ウェハ２０は、モータ３０の回転駆動を受け、ベアリング機構によって回転軸３１と一体に回転する。
【００１３】
上記の研磨ブラシ４は、例えば円柱状もしくは円筒状のＳＵＳ製のドラムの外周面にブラシ材を放射状にして複数本を平行に配設した構成を有し、このブラシ材は無数本のブラシ毛を密に集合させて成るものである。したがって、この研磨ブラシ４を使用すると、ブラシ材が複数の向きからワークの表面に常時接触するので、ワークの表面にブラシ毛による微細な縦目が発生することがなく、むらがなく精密な仕上げ研磨が可能となる。
【００１４】
ブラシ回転駆動部５は、研磨ブラシ４を軸回りに回転させるものであり、駆動軸５１を水平に支持する軸支持部５２をＹ方向移動テーブル９上に備え、この軸支持部５２の一側壁５３に取り付けたモータ５４の回転駆動がベルト５５を介して駆動軸５１に伝達されるようになっている。研磨ブラシ４は、駆動軸５１の先端寄りにカバー５６で覆われた状態で水平に装着される。そして、カバー５６はその一部が除去されて、研磨ブラシ４がワークセッティング部３にセットした積層ウェハ２０に臨み直接接触できるようになっている。
【００１５】
ブラシ往復駆動部６は、研磨ブラシ４を軸方向に往復動させるものであり、Ｙ方向移動テーブル９の後端寄りに別設して配置したモータ６１を備え、このモータ６１の偏心軸６１ａには連接アーム６２の後端部分が回転自在に連結され、また連接アーム６２の前端部分はＹ方向移動テーブル９に回転自在に連結されている。したがって、モータ６１の回転駆動は、連接アーム６２で直進運動に変換され、その直進運動によって、Ｙ方向移動テーブル９はＹ軸に沿って往復運動し、それに応じて研磨ブラシ４も軸支持部５２を介してＹ軸に沿って往復運動する。
【００１６】
ブラシ追随駆動部７は、研磨ブラシ４を積層ウェハ２０の外周形状に追随させつつ積層ウェハ２０の外周面に押し当てるものであり、Ｘ方向移動テーブル８の下方にエアシリンダ７１を備えている。このエアシリンダ７１は、図５に示すように、そのピストン７１ａが連結片７１ｂを介してＸ方向移動テーブル８に接続されており、Ｘ方向移動テーブル８は、そのピストン動作に応じてＸ軸に沿った往復移動を行う。また、ワークセッティング部３の回転軸３１には、その後端に、ウェハ２と相似形の倣いカム３４が同心状に設けられ、この倣いカム３４には、一端がＸ方向移動テーブル８に揺動自在に接続されている腕部７２の他端側が当接している。この構成の下で、エアシリンダ７１のピストン７１ａが伸長し、Ｘ方向移動テーブル８が回転軸３１の方向に移動すると、その移動と一体にＹ方向移動テーブル９および軸支持部５２が移動し、駆動軸５１と共に研磨ブラシ４が回転軸３１の方向に移動して積層ウェハ２０に接触するようになる。一方、回転軸３１が回転すると、倣いカム機構によって腕部７２が倣いカム３４の外周形状に応じて変位し、その変位をＸ方向移動テーブル８に伝達する。したがって、研磨ブラシ４は、ピストン伸長時には常時エアシリンダ７１の押進力によって弾力的に回転軸３１側に押されるとともに、腕部７２の変位の影響を受け、その結果、積層ウェハ２０の外周形状（倣いカム３４の外周形状）に倣いつつ、Ｘ軸に沿って変位する。すなわち、研磨ブラシ４は、ウェハ２のオリフラ２ｂの部分とそれ以外の部分とに対して略同一の押圧力で接触しつつ、研磨を行う。
【００１７】
上記した構成のウェハエッジ研磨装置１において、ワークセッティング部３にセットした積層ウェハ２０の外周面研磨は、エアシリンダ７１のピストン７１ａを押進させて研磨ブラシ４を積層ウェハ２０に接近させ接触させるとともに、モータ３０，５４および６１をそれぞれ駆動させて行う。このとき、積層ウェハ２０は回転し、研磨ブラシ４は往復動しつつまた積層ウェハ２０の外周形状に追随しつつ回転する。したがって、研磨ブラシ４は積層ウェハ２０との間で常時最適な接触状態を保持し、研磨が進行する。なお、この研磨加工時には、ここでは図示されていない液供給機構によって研磨液と洗浄水とが適宜切り換えられて加工領域に供給される。
【００１８】
以上述べたように、この発明の実施形態では、研磨ブラシ４を往復動させるとともに、積層ウェハ２０の外周形状に追随させつつ回転させ、その状態で研磨を行うようにしたので、各ウェハ２の外周端面２ａの面粗度を向上させて鏡面仕上げとすることができ、また従来のダイヤ研削時に発生していたウェハエッジでのマイクロクラックも発生させないで研磨することができる。したがって、ウェハ２の強度を著しく改善することができ、従来研磨工程や洗浄工程等での取り扱いで発生していた割れや欠けの発生を大幅に低減することができ、歩留まりも改善することができる。
【００１９】
また、研磨ブラシ４が積層ウェハ２０に２方向から臨むようにしたので、所定の面粗度まで研磨するのに要する時間を半減することができ、加工時間を短縮させることができる。
【００２０】
また、積層ウェハ２０と研磨ブラシ４とを水平状態にセットして研磨を行うようにしたので、研磨液や洗浄液が供給されても速やかに落下して回収される。したがって、研磨液や洗浄液の供給を速やかにかつ均等に行うことができ、研磨粉等の残存による加工精度の悪化を防止することができる。
【００２１】
なお、上記の説明では、研磨ブラシ４をＳＵＳ製のドラムの外周面にブラシ材を放射状にして複数本を平行に配設した構成のものとしたが、その他の各種のブラシを使用するようにしてもよい。
【００２２】
また、ウェハ２は酸化物ウェハや水晶ウェハであるとしたが、その他種々の材質からなるウェハであっても同様に適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００２４】
この発明では、研磨ブラシを往復動させるとともに、積層ウェハの外周形状に追随させつつ回転させ、その状態で研磨を行うようにしたので、各ウェハの外周端面の面粗度を向上させて鏡面仕上げとすることができ、また従来のダイヤ研削時に発生していたウェハエッジでのマイクロクラックも発生させないで研磨することができる。したがって、ウェハの強度を著しく改善することができ、従来研磨工程や洗浄工程等での取り扱いで発生していた割れや欠けの発生を大幅に低減することができ、歩留まりも改善することができる。
【００２５】
また、この発明では、研磨ブラシが積層ウェハに２方向から臨むようにしたので、所定の面粗度まで研磨するのに要する時間を半減することができ、加工時間を短縮させることができる。
【００２６】
さらに、この発明では、積層ウェハと研磨ブラシとを水平状態にセットして研磨を行うようにしたので、研磨液や洗浄液が供給されても速やかに落下して回収されるようになり、したがって、研磨液や洗浄液の供給を速やかにかつ均等に行うことができ、研磨粉等の残存による加工精度の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のウェハエッジ研磨装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】この発明のウェハエッジ研磨装置の平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線縦断面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線縦断面図である。
【図５】この発明のウェハエッジ研磨装置の正面図である。
【図６】ウェハおよび積層ウェハの説明図で、（ａ）ウェハの平面図、（ｂ）は積層ウェハの斜視図である。
【符号の説明】
１    ウェハエッジ研磨装置
２    ウェハ
２ａ  外周端面
２ｂ  オリフラ
２０    積層ウェハ
３    ワークセッティング部
３０    モータ
３１    回転軸
３２    ワーク把持部
３２ａ    ネジ
３３    挟着用アーム
３４    倣いカム
４    研磨ブラシ
５    ブラシ回転駆動部
５１    駆動軸
５２    軸支持部
５３    一側壁
５４    モータ
５５    ベルト
５６    カバー
６    ブラシ往復駆動部
６１    モータ
６１ａ    偏心軸
６２    連接アーム
７    ブラシ追随駆動部
７１    エアシリンダ
７１ａ  ピストン
７１ｂ  連結片
７２    腕部
８    方向移動テーブル
８ａ  レール
８ｂ  レール
９    方向移動テーブル
９ａ  レール
９ｂ  レール
１０    基台
１１    機枠
１２    後壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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