(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するウェーハの外周を面取り用の溝を有した回転する砥石で研削し、該ウェーハの外周エッジ部を面取りするウェーハ面取り装置において、
前記砥石に対して相対的に固定して設置され、前記ウェーハの一方の面位置を検出する第１のセンサと、
前記砥石に対して相対的に固定して設置され、前記ウェーハの他方の面位置を検出する第２のセンサと、を有し、
前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間隔の中心位置が前記砥石の前記面取り用の溝の中心位置と合致するように位置調整され、
前記砥石に対して前記ウェーハをその回転軸方向に相対移動させる回転軸方向移動手段と、
前記第１のセンサによる前記ウェーハの一方の面の検出値と前記第２のセンサによる前記ウェーハの他方の面の検出値とが等しくなるように、前記回転軸方向移動手段を制御して、前記ウェーハを前記砥石に対して相対的に移動させることによって、前記ウェーハを前記砥石の溝の中心に位置付ける制御部と、を備え、
前記制御部による前記回転軸方向移動手段の前記制御は、前記ウェーハの外周エッジ部の面取り加工中常時行われることを特徴とするウェーハ面取り装置。
【請求項２】
前記第１のセンサと前記第２のセンサとが対向して設けられたことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ面取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェーハ面取り装置に関するもので、特に面取り用の溝が形成された砥石を用い、ウェーハ外周の上下両面エッジを面取りするウェーハ面取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス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スライシングマシンやワイヤーソー等で薄くスライスされたのち、周縁エッジ部の割れや欠けを防止するために周縁が面取り加工される。ウェーハの面取り加工は、高速回転させた砥石にウェーハを回転させながら近づけ、ウェーハの周縁を砥石で研削することにより行われる。
【０００３】
この面取り加工には、ウェーハを吸着して回転する吸着テーブルと、回転する砥石とを有し、吸着テーブルと砥石とを相対的に接近させてウェーハ周縁を面取りする面取り装置が用いられる。また、面取り用の砥石として、面取り形状に対応した面取り用の溝が形成された総形砥石を用い、ウェーハの上下両面エッジを同時に面取りする方式が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ところが、このような総形砥石を用いた装置では、ウェーハにそりがある場合や、吸着テーブルとウェーハとの間に異物があった場合、あるいは吸着テーブルの平坦度が悪い場合等には、ウェーハの周縁が総形砥石に形成された面取り用の溝の中心から外れた位置に当接してしまう。
【０００５】
このような場合には、ウェーハの片面側のみが大きく面取りされ、反対側の面取り寸法が小さくなってしまうため、ウェーハの両面を均等に面取りすることができないという問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、面取り加工を行う前に、吸着テーブルに吸着した
ウェーハの周縁部の高さを検出し、その検出値に基づいてウェーハの周縁部が砥石の溝の中央部で当接するようにウェーハと砥石との相対高さを調節した後に、面取り加工を行うようにした面取り装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平０７−１５６０５０号公報
【特許文献２】特開平０９−０１７７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述した特許文献１や特許文献２に示すような面取り装置は、面取り加工が研削加工であるため、研削抵抗によって砥石とウェーハとの関係位置は撓みによりズレが発生する。撓みは、回転する砥石の支持系統の撓み、ウェーハを吸着して回転する吸着テーブル系統の撓み、及びウェーハ自身の撓み等の総計として発生するもので、通常１０μｍ前後の値で変位する。
【０００８】
また、この研削抵抗は砥石の切れ味によって変動するため、砥石の目詰まり状況により研削加工中にズレ量が変動する。このため、固定値による補正でズレ量を補正することができない。
【０００９】
ところで、図４に示すように、面取り角度θのときの面取り幅をＬとすると（ウェーハＷの正規の位置を２点鎖線で示してある）、ウェーハ周縁が厚さ方向にΔｘだけ変位した場合、面取り幅Ｌの変動値ΔＬは、ΔＬ＝Δｘ／ｔａｎθで表される。従って、例えば面取り角度θが一般的に用いられる２２°の場合、面取り幅Ｌの変動値はΔＬ≒２．５Δｘとなり、前述のように撓みによるウェーハ周縁の厚さ方向の変位Δｘが１０μｍとしたとき、面取り幅Ｌの変動値はΔＬ≒２５μｍとなる。
【００１０】
また、図４において、上面の面取り幅Ｌ１と下面の面取り幅Ｌ２との差は２×ΔＬとなるので、上下の面取り幅の差は５×Δｘとなり、Δｘが１０μｍのときには５０μｍになる。最近は面取り幅の精度が±２０μｍ以内を要求されており、片側の面取り幅の精度を上げても上下の面取り幅の差が５０μｍもあってはとても要求を満たすことができなかった。
【００１１】
このように、前述した特許文献２に示すような面取り装置では、ウェーハにそりがある場合や、吸着テーブルとウェーハとの間に異物があった場合、あるいは吸着テーブルの平坦度が悪い場合等の対策には好適であるが、研削抵抗による撓みによって生ずる上下の面取り幅の差を低減することはできず、改善が望まれていた。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、研削抵抗によって発生する砥石とウェーハとの関係位置の撓みによるズレを補正して、ウェーハの両面を均等に面取りすることができるウェーハ面取り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記目的を達成するために、回転するウェーハの外周を面取り用の溝を有した回転する砥石で研削し、該ウェーハの外周エッジ部を面取りするウェーハ面取り装置において、前記砥石に対して相対的に固定して設置され、前記ウェーハの一方の面位置を検出する第１のセンサと、前記砥石に対して相対的に固定して設置され、前記ウェーハの他方の面位置を検出する第２のセンサと、を有し、前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間隔の中心位置が前記砥石の前記面取り用の溝の中心位置と合致するように位置調整され、前記砥石に対して前記ウェーハをその回転軸方向に相対移動させる回転軸方向移動手段と、前記第１のセンサによる前記ウェーハの一方の面の検出値と前記第２のセンサによる前記ウェーハの他方の面の検出値とが等しくなるように、前記回転軸方向移動手段を制御して、前記ウェーハを前記砥石に対して相対的に移動させることによって、前記ウェーハを前記砥石の溝の中心に位置付ける制御部と、を備え、前記制御部による前記回転軸方向移動手段の前記制御は、前記ウェーハの外周エッジ部の面取り加工中常時行われることを特徴とするウェーハ面取り装置を提供する。
【００１４】
本発明によれば、ウェーハの一方の面位置を検出する第１のセンサと、ウェーハの他方の面位置を検出する第２のセンサとを設け、第１のセンサによるウェーハの一方の面の検出値と第２のセンサによるウェーハの他方の面の検出値とが等しくなるように、回転軸方向移動手段を制御してウェーハを砥石の溝の中心に位置付けるので、外周厚さ変動のあるウェーハでも、ウェーハの両面を均等に面取りすることができる。この場合、前記第１のセンサと前記第２のセンサとが対向して設けられるのが好ましい。
【００１７】
また、前記制御部による前記回転軸方向移動手段の前記制御は、前記ウェーハの外周エッジ部の面取り加工中常時行われることにより、研削加工中の研削抵抗の変動に対応してウェーハの両面を均等に面取りすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明のウェーハ面取り装置によれば、研削加工中の研削抵抗の変動によりウェーハと砥石との間に撓みによる位置ズレが生じても、ウェーハの両面を均等に面取りすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハ面取り装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００２０】
図１は、ウェーハ面取り装置の主要部を示す正面図である。ウェーハ面取り装置１０は、
ウェーハ送りユニット１０Ａ、砥石回転ユニット１０Ｂ、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制御部であるコントローラ３０等から構成されている。
【００２１】
ウェーハ送りユニット１０Ａは、本体ベース１１上に載置された図示しないＸ軸ベース、Ｘ軸ガイドレール、Ｘ軸リニアガイド、ボールスクリュー及びサーボモータから成るＸ軸駆動手段によって図のＸ方向に移動されるＸテーブル１２を有している。
【００２２】
Ｘテーブル１２には、図示しないＹ軸ガイドレール、Ｙ軸リニアガイド、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１３が組込まれている。
【００２３】
Ｙテーブル１３には、図示しないＺ軸ガイドレール及び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サーボモータから成るＺ軸駆動手段によって図のＺ方向に移動されるＺテーブル（回転軸方向移動手段）１４が組込まれている。
【００２４】
Ｚテーブル１４には、図示しないθ軸モータ及びθスピンドル１５が組込まれ、θスピンドル１５にはウェーハテーブル１６が取り付けられており、ウェーハテーブル１６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１６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が載置されて吸着固定される。
【００２５】
このウェーハ送りユニット１０Ａによって、ウェーハＷ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。
【００２６】
砥石回転ユニット１０Ｂは、面取り用の砥石である外周精研削砥石１９が取り付けられ、図示しない外周精研モータによって軸心ＣＨを中心に回転駆動される外周精研スピンドル１８の他に、図示しない外周粗研スピンドル及び外周粗研モータ、ノッチ粗研スピンドル及びノッチ粗研モータ、ノッチ精研スピンドル及びノッチ精研モータを有している。
【００２７】
外周粗研スピンドルにはウェーハＷの外周を粗研削する外周粗研削砥石が取付けられ、ノッチ粗研スピンドルにはノッチ粗研削砥石が、またノッチ精研スピンドル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が取付けられている。
【００２８】
外周精研削砥石１９には、ウェーハＷの最終面取り形状に適応した面取り用の溝１９ａが形成された総形砥石が用いられる。なお、図において説明を簡略にするため、外周精研削砥石１９に１個の溝１９ａが記載されているが、実際には摩耗による溝形状の変形に対処するため、複数個の溝１９ａが形成されている。
【００２９】
本実施の形態においては、外周粗研削砥石は、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石で、粒度＃８００である。また、オリフラ及びオリフラコーナー精研削砥石は、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石で、粒度＃３０００である。
【００３０】
外周精研削砥石１９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とした。また、ノッチ粗研削砥石は直径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＃８００が用いられ、ノッチ精研削砥石は、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。
【００３１】
外周粗研スピンドルは、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１８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。
【００３２】
ノッチ粗研スピンドルは、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。
【００３３】
本発明のウェーハ面取り装置１０は、ウェーハＷ周縁部の上面の位置を検出する第１のセンサ２１と、ウェーハＷ周縁部の下面の位置を検出する第２のセンサ２２とが設けられている。図２は、この第１のセンサ２１と第２のセンサ２２とを説明する概念図である。
【００３４】
図２に示すように、ウェーハＷの上面の位置を検出する第１のセンサ２１は、ウェーハＷの上面に向けて高圧エアを噴射するエアーマイクロジェット２１ａと、エアーマイクロジェット２１ａに高圧エアを供給するとともに供給したエアの背圧を検出して電気信号に変換する空電変換器（Ａ／Ｅ変換器）２１ｂとで構成されている。
【００３５】
また、ウェーハＷの下面の位置を検出する第２のセンサ２２も、ウェーハＷの下面に向けて高圧エアを噴射するエアーマイクロジェット２２ａと、エアーマイクロジェット２２ａに高圧エアを供給するとともに供給したエアの背圧を検出して電気信号に変換する空電変換器（Ａ／Ｅ変換器）２２ｂとで構成されている。
【００３６】
エアーマイクロジェット２１ａから噴射したエアの背圧は、エアーマイクロジェット２１ａとウェーハＷの表面とのギャップＧ１に比例し、エアーマイクロジェット２２ａから噴射したエアの背圧は、エアーマイクロジェット２２ａとウェーハＷの裏面とのギャップＧ２に比例し、空電変換器２１ｂ及び空電変換器２２ｂから出力された電気信号は夫々コントローラ３０に送信される。
【００３７】
エアーマイクロジェット２１ａとエアーマイクロジェット２２ａとは、夫々のエア噴出口が対向するように配置され、ウェーハＷの周縁部を挟み込むように構成されている。なお、エアーマイクロジェット２１ａとエアーマイクロジェット２２ａとは夫々別の部材で構成したが、１個の部材に独立したエア噴出口を対向させて形成してもよい。
【００３８】
また、エアーマイクロジェット２１ａとエアーマイクロジェット２２ａは、外周精研削砥石１９の加工点の近傍に設けられるとともに、外周精研スピンドル１８側に取り付けられており、外周精研削砥石１９の支持系の撓みによる外周精研削砥石１９の変位と近似した変位をするようになっている。
【００３９】
また、対向して配置されたエアーマイクロジェット２１ａのエア噴出口とエアーマイクロジェット２２ａのエア噴出口との間隔の中心位置が、外周精研削砥石１９に形成された
面取り用の溝１９ａの中心位置と合致するように、予め位置調整がなされている。
【００４０】
ウェーハＷの面取り加工を行う時は、Ｙテーブル１３を移動させ、回転するウェーハＷの周縁を回転する外周精研削砥石１９の溝１９ａに当接させる。同時に、空電変換器２１ｂ、２２ｂを経由して圧力エアをエアーマイクロジェット２１ａのエア噴出口とエアーマイクロジェット２２ａのエア噴出口とからウェーハＷの表裏両面に吹き付ける。空電変換器２１ｂ、２２ｂは供給した高圧エアの背圧を検出し、電気信号に変換してコントローラ３０に送信する。
【００４１】
研削が始まると研削抵抗によって砥石支持系、ウェーハ支持系、及びウェーハ自身に撓みが生じ、ウェーハＷの周縁位置と砥石の溝位置との間に位置ズレが発生する。位置ズレが発生すると、ウェーハＷ周縁部の上面の位置を検出する第１のセンサ２１と、ウェーハＷ周縁部の下面の位置を検出する第２のセンサ２２との検出値に差が生ずる。コントローラ３０では、この差がゼロになるように、即ち第１のセンサ２１の検出値と第２のセンサ２２の検出値とが等しくなるように、Ｚテーブル１４を駆動制御してウェーハＷのＺ方向の位置を修整する。
【００４２】
このように、面取り加工中常時ウェーハＷのＺ方向位置を検出し、ウェーハＷのＺ方向の位置を修整して砥石の溝の中心位置に合わせる。これにより、ウェーハＷの表裏両面の面取り幅Ｌを極めて正確に一致させることができる。
【００４３】
また、本発明におけるコントローラ３０は、Ｚテーブル１４の駆動制御を以下のように行ってウェーハＷのＺ方向の位置を修整してもよい。即ち、面取り加工前に加工部以外の位置に設けられた測定ステーションで、図３に示すような、ウェーハＷのノッチ又はオリエンテーションフラットの位置を基準とした位相角度αに対応した外周厚さｔを予め測定し、記憶しておく。なお、図３（ａ）はノッチ付の場合のウェーハＷの平面図を表し、図３（ｂ）は正面図を表している。この測定には光学式センサや静電容量式センサ等が用いられる。
【００４４】
面取り加工では、コントローラ３０は、この予め取得しておいたウェーハＷのノッチ又はオリエンテーションフラットの位置を基準とした位相角度αに対応した外周厚さｔの測定データと、その位相角度αに対応した位置における第１のセンサ２１によるウェーハＷ周縁部の上面の位置検出値（例えば、ギャップＧ１）又は第２のセンサ２２によるウェーハＷ周縁部の下面の位置検出値（例えば、ギャップＧ２）とによってウェーハＷを厚さ中心振り分けにて面取り加工するように、ウェーハＷのＺ方向の位置を修整する。
【００４５】
このウェーハＷ周縁部の上面又は下面の位置検出は面取り加工中常時行われ、ウェーハＷのＺ方向の位置が常時修整される。これにより、ウェーハＷの表裏両面の面取り幅Ｌを極めて正確に一致させることができる。
【００４６】
なお、前述の実施の形態では、第１のセンサ２１及び第２のセンサ２２としてエアーマイクロメータのエアーマイクロジェット２１ａ、２２ａ、及び空電変換器２１ｂ、２２ｂを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の既知のセンサを用いることができる。しかし、面取り装置１０のような研削液や研削屑が充満する環境下では、エアージェットは測定点におけるこれらの測定の障害物を吹き飛ばし、良好な測定が行えるため最適なセンサである。
【００４７】
また、第１のセンサ２１又は第２のセンサ２２のどちらか一方を用い、ウェーハＷの吸着状態を把握し、ウェーハＷのＺ方向の初期位置調整に用いてもよい。あるいは、第１のセンサ２１及び第２のセンサ２２とは別の第３のセンサを設け、ウェーハＷの吸着状態を把握するようにしてもよい。
【００４８】
また、前述の実施の形態では、外周精研削砥石１９による外周精研削加工の場合で説明したが、ノッチ精研削、あるいは外周粗研削やノッチ粗研削に適用させても、十分効果が期待できる。
【００４９】
以上説明したように、本発明のウェーハ面取り装置１０では、ウェーハの一方の面位置を検出する第１のセンサと、ウェーハの他方の面位置を検出する第２のセンサとを設け、第１のセンサによるウェーハの一方の面の検出値と第２のセンサによるウェーハの他方の面の検出値とが等しくなるように、回転軸方向移動手段を制御してウェーハを砥石の溝の中心に位置付けるので、ウェーハの両面を均等に面取りすることができる。
【００５０】
また、ｉｎ−ｓｉｔｕで位置検出と位置制御を行うことができるので、研削抵抗の変動による撓みの変動の影響を排除し、高精度な面取り加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係るウェーハ面取り装置を表す正面図
【図２】第１のセンサ及び第２のセンサの構成を表わす概念図
【図３】ウェーハの位相角度毎の外周厚さを説明する平面図と正面図
【図４】面取り幅の変動を説明する断面図
【符号の説明】
【００５２】
１０…ウェーハ面取り装置、１４…Ｚテーブル（回転軸方向移動手段）、１９…外周精研削砥石（砥石）、１９ａ…溝、２１…第１のセンサ、２２…第２のセンサ、３０…コントローラ（制御部）、ＣＷ…回転軸心（回転軸）、Ｗ…ウェーハ
【図１】
0004591830.tif 000002
【図２】
0004591830.tif 000003
【図３】
0004591830.tif 000004
【図４】
0004591830.tif 000005