(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石回転軸を半導体ウェーハの板面に対して角度３°〜１２°傾けて砥石台に回転自在に支持された円板状の砥石と、
半導体ウェーハを前記砥石の板面に対して斜めに交叉する面内で不動に保持するワーク支持台と、
前記半導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な平面上において、前記砥石を前記半導体ウェーハに接近又は離脱させる第一の方向に相対移動させることのできる第一の駆動装置と、
前記半導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な平面上において、前記砥石を前記第一の方向と交叉する第二の方向に相対移動させることのできる第二の駆動装置と、  前記砥石を前記半導体ウェーハの板面に対して交叉する第三の方向に相対移動させることのできる第三の駆動装置とを備え、
これら第一、第二、第三の駆動装置により前記砥石及び前記半導体ウェーハを相対的に三方向に移動させて前記半導体ウェーハのノッチ溝の面取り加工を行うように構成し、前記半導体ウェーハのノッチ溝に半導体ウェーハの結晶方向と斜めに交叉する方向に条痕が形成されることを特徴とする半導体ウェーハのノッチ研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円板状の砥石を用いて半導体ウェーハのノッチ溝の研削及び面取り加工する半導体ウェーハのノッチ研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェーハの結晶方位を合わせ易くするために、ウェーハ周縁の一部を略Ｖ字形或いは円弧状に切欠して成るノッチ溝が形成されている。略Ｖ字形のノッチ溝は、ウェーハの限られた面積を効率良く活用でき、位置決め精度に優れる等の利点から広く採用されている。
【０００３】
一方、半導体デバイスの製造工程においては、当該半導体ウェーハの周縁が、同製造工程に用いられる装置の一部と接触することが少なくない。このような接触は、時にダストを発生させたりクラックを生じさせたりすることがある。そこで、半導体ウェーハの周縁またはノッチ溝に対しては、面取り加工を施しており、今日ではそれが一般化されている。
【０００４】
また、ノッチ溝を正確な寸法に加工することは、次工程の微細加工時の位置合わせ時間を短縮することができるため、高精度の研削加工が要求されている。
【０００５】
このようなノッチ研削装置の一例が、特許第２６１１８２９号公報に記載されている。このノッチ研削装置について図２０を用いて説明する。
【０００６】
図２０は前記特許公報に記載されたノッチ研削装置の概念図である。ノッチ研削装置１００は、半導体ウェーハ１０１を回転可能に保持するワークホルダ１０２と、そのワークホルダ１０２を回転砥石１０７に接近又は離脱させるためのＹ軸方向移動装置１０３を有する。また、ノッチ溝１０６の面取りを行なうための円板状砥石１０７を回転させるモータ１０８、及び、砥石１０７をその回転軸線方向に移動させるＸ軸方向移動装置１０４と、砥石１０７をウェーハ１０１に対して上下方向に移動させるＺ軸方向移動装置１０５よりなる。
【０００７】
このノッチ研削装置１００によってウェーハ１０１の面取りを行うには、Ｘ軸方向移動装置１０４及びＹ軸方向移動装置１０３を駆動させ、回転砥石１０７をノッチ溝１０６のＶ斜面に沿って移動させる。また、Ｚ軸方向移動装置１０５を駆動させることにより、ウェーハ１０１の上面方向から下面方向に亘ってノッチ溝１０６を研削することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のノッチ研削装置１００によると、円板状の回転砥石１０７とウェーハ１０１とを夫々の面が互いに直交する位置に配設している。
【０００９】
しかし、ノッチ溝１０６はウェーハ１０１の結晶方向を示すものであり、一般に結晶方向は、図１９の矢印で示すようにウェーハ１０１の中心ＯＷとノッチ溝１０６を結んだ直線と平行な方向を向いて形成されている。
【００１０】
この場合に、回転砥石１０７によりウェーハ１０１のノッチ溝１０６を研削すると、回転砥石１０７の研削によりノッチ溝１０６の被研削部分には、条痕１０９が形成される。この条痕１０９は、ウェーハ１０１の結晶の方向と同方向に形成されるため、研削抵抗が大きい場合等には条痕１０９に沿ってクラックが生じ、ウェーハ１０１が結晶方向に割れてしまうことが考えられる。
【００１１】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ウェーハの面取りを行う際に条痕によってウェーハが結晶方向に割れ難いノッチ研削装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、砥石回転軸を半導体ウェーハの板面に対して角度３°〜１２°傾けて砥石台に回転自在に支持された円板状の砥石と、半導体ウェーハを前記砥石の板面に対して斜めに交叉する面内で不動に保持するワーク支持台と、前記半導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な平面上において、前記砥石を前記半導体ウェーハに接近又は離脱させる第一の方向に相対移動させることのできる第一の駆動装置と、前記半導体ウェーハの板面と平行或いは近似的に平行な平面上において、前記砥石を前記第一の方向と交叉する第二の方向に相対移動させることのできる第二の駆動装置と、  前記砥石を前記半導体ウェーハの板面に対して交叉する第三の方向に相対移動させることのできる第三の駆動装置とを備え、これら第一、第二、第三の駆動装置により前記砥石及び前記半導体ウェーハを相対的に三方向に移動させて前記半導体ウェーハのノッチ溝の面取り加工を行うように構成し、前記半導体ウェーハのノッチ溝に半導体ウェーハの結晶方向と斜めに交互する方向に条痕が形成されることを特徴とする半導体ウェーハのノッチ研削装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本出願に係る発明の一実施の形態を図１〜図２０に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図５は、本実施の形態においてノッチ溝を面取り加工しようとする前加工された半導体ウェーハ１の平面図である。一般に半導体チップ等に用いられるウェーハ１は、硬脆材料からなるインゴットをワイヤソーにより切断し、切断されたウェーハ１を研削盤やラップ盤で所望の厚さに研削して製造される。
【００１９】
ウェーハ１は略円板状の外観をなし、ウェーハ１の外周は中心ＯＷを通り板厚方向に走る中心線を中心として描かれる円形の外周部２を有する。この外周部２の一部にＶ字形のノッチ溝３が設けてある。
【００２０】
本実施の形態では、前加工されたウェーハ１の板面の仕上げの有無、外周部２の面取りの有無は何れであってもよい。また、図１７に示すようにノッチ溝３の縁のノッチ溝面３ｆは、前加工においてはウェーハ１の板面に対してほぼ垂直をなしている。
【００２１】
図６に示すようにノッチ溝３は、Ｖ字形に切り込まれていて直線状に形成されたＶ斜面３ａＬ，３ａＲと、この左右両側のＶ斜面３ａＬ，３ａＲを滑らかにつないでいる溝底部３ｂと、ノッチ溝３が外周部２に滑らかに推移するための左右の口部３ｃとを有する。上記溝底部３ｂ及び口部３ｃは円弧形であるが、溝底部３ｂはウェーハ１から見て外方に対して凹な曲線、口部３ｃはウェーハ１から見て外方に対して凸な曲線であれば良く、必ずしも円弧形である必要は無い。
【００２２】
ウェーハ１は様々な大きさを取りうるが、本実施の形態においては、直径約２００ｍｍ，厚さ約７００〜９００μｍ程度の円板状であり、ノッチ溝３は左右両側の口部３ｃ間の幅Ｆが３ｍｍ、ノッチ溝３の深さＨが１〜１．５ｍｍのものを用いて説明する。また、ノッチ溝３の溝底３ｂの半径Ｒ１は０．９ｍｍ以上を必要とし、ノッチ溝３の左右のＶ斜面３ａＬ及び３ａＲによって形成される角θは、９０〜９２°程度である。但し、本発明は前記の寸法範囲に限定されるものではない。
【００２３】
次に、図７を用いてウェーハ１を研削する砥石５について説明する。図７は砥石及び砥石回転軸６を、砥石５の板面に平行な方向から見た図である。砥石５は円板状で、研削作用部の外周の母線は円弧部５ａをなし、その円弧部５ａに滑らかに連なって砥石回転軸６方向へ向かって次第に砥石幅を広げるように直線部５ｂを有し、直線部５ｂから平行板面の腹部５ｃへと滑らかにつらなる。ここで円弧部５ａは研削作用面となるもので、その半径Ｒ２はノッチ溝３の溝底部３ｂの半径Ｒ１よりも小さい。また、両側の直線部５ｂのなす角度θ２は、ノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａＲのなす角θ１よりも小さい。
【００２４】
次に、図３を用いて砥石５とウェーハ１の位置関係について説明する。図３は、ウェーハ１を砥石５によって研削している状態を、ウェーハ１の板面に平行な方向で且つノッチ溝３を正面から見たものである。
【００２５】
砥石５の砥石回転軸６は、ウェーハ１の板面に対して角度αだけ傾いている。すなわち、砥石５の平行板面である腹部５ｃとウェーハ１の板面とは、角度αをもって交叉している。本実施の形態では、角度αは５°である。砥石５の砥石回転軸６を傾ける角度αが小さすぎる場合は、従来のノッチ研削装置と同様に、結晶方向と平行に条痕が形成されるためクラックを生じる可能性がある。逆に、砥石５の砥石回転軸６を傾ける角度αが大きすぎる場合は、ノッチ溝３の一方のＶ斜面３ａＬを研削しているときに、砥石５が他方のＶ斜面３ａＲに接触して研削してしまうことになる。これらを考慮すると、砥石回転軸６とウェーハ１の板面がなす角度αは、３°〜１２°程度の範囲内であることが望ましい。
【００２６】
上記のようにウェーハ１の板面に対して砥石回転軸６を傾けることにより、ウェーハ１のノッチ溝３の面取り部にはウェーハ１の結晶方向と３°〜１２°程度の角度をもって斜めに交叉する条痕が形成される。また、この条痕の傾斜角度は、ノッチ溝３における割れやクラックの発生を防止するためには十分な角度である。
【００２７】
次に、本発明のノッチ研削装置の具体的な実施の形態について図１，図２を用いて説明する。図１はノッチ研削装置１１の側面図、図２はノッチ研削装置１１の平面図である。図１に示すように、ベッド１２には、Ｙ軸送り機構２０及びＸ軸送り機構３０よりなるＸＹテーブルが備えられており、ＸＹテーブルの上には砥石台４０が備えられている。
【００２８】
Ｙ軸送り機構２０は、Ｙ軸スライドレール２１とそのＹ軸スライドレール２１と嵌合するＹ軸ガイド２２と、サドル２３と、Ｙ軸制御モータ２４及びＹ軸送りねじ２５より構成される。Ｙ軸スライドレール２１はベッド１２の上面に設けられており、Ｙ軸スライドレール２１上にはサドル２３が載置されている。サドル２３の底面にはＹ軸ガイド２２が固定されており、Ｙ軸ガイド２２はＹ軸スライドレール２１に沿って移動可能な状態で嵌合している。
【００２９】
図２に示すように、Ｙ軸制御モータ２４は、ブラケット２８によってベッド１２に固定されている。そのＹ軸制御モータ２４の回転軸線上にはＹ軸送りねじ２５が設けられており、Ｙ軸制御モータ２４の回転によりＹ軸送りねじ２５が回転する。サドル２３には、Ｙ軸送りねじ２５が捩じ込まれた状態のナット２６（図１参照）が固定されており、Ｙ軸送りねじ２５が回転することによってナット２６がＹ軸方向に送られて、サドル２３がＹ軸方向への移動を行う。このときサドル２３は、図１に示すようにＹ軸ガイド２２によってＹ軸スライドレール２１に沿って案内されて、Ｙ軸方向に移動する。
【００３０】
また、図１に示すようにサドル２３の上には、更にＸ軸送り機構３０が備えられている。Ｘ軸送り機構３０は、Ｘ軸スライドレール３１とそのＸ軸スライドレール３１と嵌合するＸ軸ガイド３２と、砥石台４０を支持するスライドテーブル３３と、Ｘ軸制御モータ３４及びＸ軸送りねじ３５より構成される。Ｘ軸スライドレール３１はサドル２３の上面に設けられており、Ｘ軸スライドレール３１上にはスライドテーブル３３が載置されている。スライドテーブル３３の底面にはＸ軸ガイド３２が固定されており、Ｘ軸ガイド３２はＸ軸スライドレール３１に沿って移動可能な状態で嵌合している。
【００３１】
Ｘ軸制御モータ３４は、ブラケット３８によってサドル２３に固定されている。そのＸ軸制御モータ３４の回転軸線上にはＸ軸送りねじ３５が設けられており、Ｘ軸制御モータ３４の回転によりＸ軸送りねじ３５が回転する。スライドテーブル３３には、Ｘ軸送りねじ３５に捩じ込まれた状態のナット（不図示）が固定されており、Ｘ軸送りねじ３５が回転することによってナットがＸ軸方向に送られて、スライドテーブル３３がＸ軸方向への移動を行う。このときスライドテーブル３３は、Ｘ軸ガイド３２によってＸ軸スライドレール３１に沿って案内されて、Ｘ軸方向に移動する。
【００３２】
図２に示すように、Ｘ軸スライドレール３１とＹ軸スライドレール２１とは直交している。従って、ノッチ溝３のＶ斜面３ａＬ，３ａＲ等の斜め方向の研削を行う場合には、Ｘ軸方向の送りとＹ軸方向の送りを合成して斜め方向の研削を行う。
【００３３】
また、図１に示すように砥石台４０は、砥石回転駆動用モータ１０と砥石回転軸６、そして、研削用の砥石５からなる。砥石回転駆動用モータ１０はスライドテーブル３３上に備えられており、モータの砥石回転軸６線上には研削用の砥石５が取り付けられている。砥石回転駆動用モータ１０は、その砥石回転軸６が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向によって形成されるＸＹ平面と角度αをもって交わっている。また図２に示すように、本ノッチ研削装置１１を上方から見た場合には、砥石回転軸６はＸ軸方向と平行に配置されている。
【００３４】
砥石５は円板状をなし、砥石回転軸６を含む平面によって砥石５の断面をとると、砥石５の研削作用面は少なくともノッチ溝３の溝底３ｂの曲率よりも小さな曲率を有する円弧状をなしている。
【００３５】
図１に示すように、ベッド１２には被研削物であるウェーハ１を保持するワーク支持台５７が備えられ、ワーク支持台５７はＺ軸方向に上下動させるための昇降機構５０に設けられている。昇降機構５０は、昇降テーブル５３と、昇降テーブル５３を案内するＺ軸スライドレール５１及びそのＺ軸スライドレール５１に嵌合するＺ軸ガイド５２、そしてＺ軸制御モータ５４とＺ軸送りねじ５５よりなる。Ｚ軸送りねじ５５は、Ｚ軸制御モータ５４の回転軸線上に設けられており、Ｚ軸制御モータ５４の回転によってＺ軸送りねじ５５が回転する。Ｚ軸制御モータ５４はブラケット５８によってベッド１２に固定されている。
【００３６】
昇降テーブル５３には、Ｚ軸送りねじ５５に捩じ込まれた状態のナット５６が固定されており、Ｚ軸送りねじ５５が回転することによってナット５６が上方又は下方に移動し、昇降テーブル５３が昇降動作を行う。昇降テーブル５３には上下方向に亘ってＺ軸スライドレール５１が設けられており、そのＺ軸スライドレール５１に沿って移動可能に嵌合しているＺ軸ガイド５２がベッド１２に固定されている。昇降テーブル５３が上下動を行う際には、Ｚ軸スライドレール５１がＺ軸ガイド５２に案内されてスライドするため、昇降テーブル５３はＺ軸スライドレール５１に沿って昇降動作を行う。
【００３７】
上記において、Ｙ軸制御モータ２４，Ｘ軸制御モータ３４，Ｚ軸制御モータ５４はそれぞれサーボモータであって、ＣＮＣ制御装置８によって制御される。
【００３８】
ワーク支持台５７は昇降テーブル５３の上に設けられており、昇降テーブル５３の昇降動作に伴って、Ｚ軸方向への移動を行う。ワーク支持台５７上面には複数の穴が形成されており、その穴から空気を吸引することによって、ウェーハ１がワーク支持台５７上に真空吸着されて固定される。
【００３９】
ウェーハ１はその板面が、Ｘ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に平行になるように配置され、また、Ｚ軸はウェーハ１の板面と直交する方向に配置されている。ウェーハ１は、そのノッチ溝３とウェーハ１の中心を結ぶ直線が、Ｙ軸と平行になる方向に配置されて、ワーク支持台５７上に保持される。また、砥石５の回転中心線（一点鎖線で示す）とウェーハ１の中心線（Ｚ軸）は、くい違い交叉しており、本実施の形態では交叉角は９５°である。
【００４０】
次に上記ノッチ研削装置１１によって、ノッチ溝３の面取りを行う作業について説明する。
【００４１】
始めに、板面研削が終わったウェーハ１をワーク支持台５７の上に置き、ウェーハ１のノッチ溝３がＹ軸の方向を向くように位置合わせを行う。位置合わせは、図８に示すように、３本の位置決めピン４ａ，４ｂによって行う。位置決めピン４ａ，４ｂを直線で結ぶと、ノッチ溝３に嵌り込むピン４ａを頂点として、残り二本のピン４ｂが二等辺三角形の底辺の角に配置されている。位置決めピン４ａ，４ｂは円柱形であって、ピン４ａはウェーハ１に対してＶ斜面３ａＬ，３ａＲの直線部で接する。
【００４２】
まず、ワーク支持台５７上に載置されたウェーハ１は、その外周部２を二本のピン４ｂによって支持される。このウェーハ１をワーク支持台５７に載置する作業は、ロボットアーム等によって行われ、このときノッチ溝３の方向はほぼＹ軸の方向を向くように配置される。そして、ウェーハ１の半径方向に沿って、外周から中心に向かって位置決めピン４ａを挿入して、ノッチ溝３の方向を正確にＹ軸方向と一致させる。
【００４３】
ワーク支持台５７上に設けられた吸引用の穴から真空吸引することにより、ウェーハ１をワーク支持台５７上に真空吸着する。ウェーハ１がワーク支持台５７上に吸着されウェーハ１が保持されたら、位置決めピン４ａを退避させる。
【００４４】
そして、砥石回転駆動用モータ１０を起動させて、砥石回転軸６に固定した砥石５を回転させる。本実施の形態におけるノッチ研削装置１１は、先ず始めに粗加工用砥石を用いて粗研削を行い、その後、仕上げ加工用砥石を用いて仕上げ研削を行うものである。
【００４５】
次に、砥石５のウェーハ１に対する工具軌跡について説明する。
【００４６】
本発明のノッチ研削装置１１は、ウェーハ１の板面と平行な複数の平面内において、ノッチ溝３の形状に合わせて砥石５が工具軌跡を描くことにより、面取りを行うものである。
【００４７】
図９は、ウェーハ１と砥石５の位置関係を示すために、ウェーハ１の一端の縦断面を示した図である。図９に示すように、砥石５の回転軸中心ＯをＯ１〜Ｏ５とすると、砥石５は各中心Ｏ１〜Ｏ５がウェーハ１の板面と平行な複数の平面上で工具軌跡を描くように移動する。これは、図１に示すノッチ研削装置１１において、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０を制御すると共に、ウェーハ１を非回転状態でワーク支持台５７上に吸着固定して行うものである。
【００４８】
工具経路（工具軌跡）は、図７に示すように砥石５の研削作用面である先端円弧部５ａの先端部（点Ｔ）で代表すると、図１０に示す符号ＴＰ１〜ＴＰ５のようになる。この工具経路を砥石５の中心（点Ｔを通り砥石回転中心線に垂直な平面と、砥石回転中心線の交点）で表す場合には、砥石５の砥石回転軸６がウェーハ１に対して５°傾いている分だけ、工具軌跡を補正する必要がある。以下の説明では、便宜上、砥石５の先端部（点Ｔ）の工具経路を用いて説明する。
【００４９】
何れの工具経路ＴＰ１〜ＴＰ５においても、図６に示す左側の口部３ｃ，Ｖ斜面３ａＬ，溝底部３ｂを通って、対称中心ＳＬに対して反対側に位置するＶ斜面３ａＲ，右側の口部３ｃを夫々連続して面取りすることができる。また、面取りできる工具経路の両側には、エアカットを行う工具経路部ＴＰＡを有する。
【００５０】
また図１０に示すように、このエアカット工具経路部ＴＰＡの終端Ｏ１′〜Ｏ５′（工具経路ＴＰの終端でもある）においては、図１１の二点鎖線で示すように、砥石５とウェーハ１は離れている。この工具経路部ＴＰＡの終端Ｏ１′〜Ｏ５′は、砥石中心Ｏ１〜Ｏ５に夫々対応している。
【００５１】
図６及び図１０を参照して、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０の具体的な制御方法について説明する。
【００５２】
まず、砥石回転駆動用モータ１０を回転させ、その砥石回転軸６に取り付けられた砥石５を回転させる。ノッチ溝３の面取りは、粗加工及び仕上げ加工によって鏡面仕上げを行うため、始めは粗加工用砥石を用いて研削を行う。
【００５３】
そして、粗加工用砥石５の中心が左側のＯ１′に配置されるように、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０の制御を行う。砥石中心がＯ１′にある状態では、未だ砥石５の研削作用面はウェーハ１には接触していない状態である。
【００５４】
次に、Ｙ軸送り機構２０のＹ軸制御モータ２４を作動させ、砥石５の研削作用面がウェーハ１の左側の口部３ｃに接触する位置まで移動させる。この状態から砥石５によってウェーハが研削され始める。
【００５５】
Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０を制御して、ノッチ溝３の口部３ｃがウェーハ１の外周部２へと滑らかにつらなるように研削を行う。この口部３ｃは、外周部２とノッチ溝３のＶ斜面３ａが連結する部分であり、その後の半導体生産工程において製造装置との接触により粉塵が発生しやすい場所であるため、外周部２と連続して極力滑らかに形成する必要がある。
【００５６】
口部３ｃの面取りが終了すると今度は、Ｖ斜面３ａＬの研削につながる。本ノッチ研削装置１１は、Ｙ軸送り機構２０及びＸ軸送り機構３０による送りを合成することにより、Ｖ斜面３ａＬと同方向に平行に砥石５を送ることができる。このときは、Ｙ軸制御モータ２４とＸ軸制御モータ３４の回転速度比は一定である。
【００５７】
そして、Ｖ斜面３ａＬの直線部の研削が終了すると、今度は溝底部３ｂの研削につながる。この溝底部３ｂはＲ１の曲率を持つ円弧状であるため、砥石５をＸ軸及びＹ軸の送りの合成によってＲ１の曲率を描くように送り移動を行う。
【００５８】
溝底部３ｂの研削が終了すると、今度は右側のＶ斜面３ａＲの直線部の研削につながる。右側のＶ斜面３ａＲの研削は、Ｙ軸送り機構２０及びＸ軸送り機構３０による送りを合成することによって行う。
【００５９】
その後、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０を制御することにより、外周部２との連結部である口部３ｃを滑らかに研削し、口部３ｃの研削が終了したら、右側の終端部Ｏ１′へと砥石５を移動させ、ウェーハ１から砥石５を離れさせる。
【００６０】
以上の制御をＴＰ２〜ＴＰ５についても同様に行うことにより、ウェーハ１の面取りを行うことができる。このとき、研削作業時間を極力短くするために、図１０に示すようにＴＰ２はＴＰ１とは反対の方向から研削を行う。同様に、ＴＰ３はＴＰ２とは反対の方向から、ＴＰ４はＴＰ３とは反対の方向から、ＴＰ５はＴＰ４とは反対の方向から研削を行う。このように制御することにより、工具軌跡が短くなり、作業時間が短縮される。
【００６１】
次に、砥石５が研削作業を行っている場合と、ウェーハ１から離れている場合の位置関係について図１２を用いて説明する。図１２はウェーハ１の一端の縦断面を示す図であり、砥石中心がＯ１にあるときがウェーハ１の研削作業を行っている場合を示し、Ｏ１′にあるときがウェーハ１から離れている状態を示している。図１０の矢印のようにＸ軸送り機構３０，Ｙ軸送り機構２０を制御して工具経路ＴＰ１に沿って砥石５を送る場合について説明する。まず始めに左側のエアカット工具経路部ＴＰＡを通り、砥石５の研削作用面がウェーハ１に接触すると、図１２に示すようにノッチ溝３の縁に沿って断面線を施した部分のストックＳ１が除去され、面取りＣ１が形成される。そして、右側のエアカット工具経路部ＴＰＡに入り、図１０に示す右側の終端Ｏ１′に砥石中心が達すると、砥石５は図１２の二点鎖線で示すようにウェーハ１と離れて位置することになる。
【００６２】
ここで昇降機構５０のＺ軸制御モータ５４を制御してウェーハ１を上昇させると共に、Ｙ軸送り機構２０を制御してスライドテーブル３３をウェーハ１から離れる方向に後退させる。ウェーハ１の上昇量は、図１２に示すように砥石中心Ｏ１，Ｏ２又はＯ１′，Ｏ２′のＺ方向差△Ｚ１であり、スライドテーブル３３の後退量は、夫々平面図で示されている図１０の工具経路ＴＰ１，ＴＰ２のＹ方向差△Ｙ１である。
【００６３】
次に、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０を上記ＴＰ１の場合と反対方向に制御して、工具経路ＴＰ２に沿って図１０の矢印のように砥石５を左方へ送ると、図１３に示すようにノッチ溝３の縁に沿って断面線を施した部分のストックＳ２が除去され、面取りＣ２が形成される。そして、図１０において砥石中心が左側の終端Ｏ２′に達すると、砥石５は図１３の二点鎖線で示すようにウェーハ１と離れて位置することになる。
【００６４】
昇降機構５０のＺ軸制御モータ５４を制御してウェーハ１を上昇させると共に、Ｙ軸送り機構２０を制御してスライドテーブル３３を後退させる。ウェーハ１の上昇量は図１３に示すように砥石中心Ｏ２，Ｏ３又はＯ２′，Ｏ３′のＺ方向差△Ｚ２であり、スライドテーブル３３の後退量は夫々平面図で示されている図１０の工具経路ＴＰ２，ＴＰ３のＹ方向差△Ｙ２である。
【００６５】
ここでＸ軸送り機構３０，Ｙ軸送り機構２０を制御して工具経路ＴＰ３に沿って図１０の矢印のように砥石５を右方へ送ると、ノッチ溝３の縁に沿って図１４に示すように断面線を施した部分のストックＳ３が除去され、面取りＣ３が形成される。そして、図１０において砥石中心が右側の終端Ｏ３′に達すると、砥石５は図１４の二点鎖線で示すようにウェーハ１と離れ、中心がＯ３′に位置することになる。
【００６６】
そして、昇降機構５０のＺ軸制御モータ５４を制御してウェーハ１を上昇させると共に、Ｙ軸送り機構２０を制御して、今度はスライドテーブル３３を前進させる。ウェーハ１の上昇量は図１４に示すように、砥石中心Ｏ３，Ｏ４又はＯ３′，Ｏ４′のＺ方向差△Ｚ３であり、スライドテーブル３３の前進量は、夫々平面図で示されている図１０の工具経路ＴＰ２，ＴＰ３のＹ方向差△Ｙ３である。
【００６７】
今度は、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０を制御して、工具経路ＴＰ４に沿って図１０の矢印のように左方へ送ると、ノッチ溝３の縁に沿って図１５に示すように断面線を施した部分のストックＳ４が除去され、面取りＣ４が形成される。そして、図１０において砥石中心が左側の終端Ｏ３′に達すると、砥石５は図１５の二点鎖線で示すように中心がＯ４′に位置することになる。
【００６８】
ここで、Ｙ軸送り機構２０と昇降機構５０を制御してウェーハ１を上昇すると共にスライドテーブル３３を前進させる。ウェーハ１の上昇量は、図１５に示すように砥石中心Ｏ４，Ｏ５又はＯ４′，Ｏ５′のＺ方向差△Ｚ４であり、スライドテーブル３３の前進量は、夫々平面図で示されている図１０の工具経路ＴＰ４，ＴＰ５のＹ方向差△Ｙ４である。
【００６９】
Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０を制御して、図１０に示す工具経路ＴＰ５に沿って矢印のように右方へ送ると、ノッチ溝３の縁に沿って図１６に示すように断面線を施した部分のストックＳ５が除去され、面取りＣ５が形成される。そして、図１０において砥石中心が右側の終端Ｏ５′に達すると、砥石５は図１６の二点鎖線で示すように、その中心がＯ５′に位置することになる。Ｙ軸送り機構２０を制御してスライドテーブル３３を後退させる。
【００７０】
上記のように粗加工用砥石による面取りが終わったら、今度は仕上げ加工用砥石によって同様に面取りを行う。なお、仕上げ加工用砥石による面取りについては、粗加工用砥石による面取りと同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
仕上げ加工が終了したら、Ｘ軸送り機構３０及びＹ軸送り機構２０と昇降機構５０を制御してウェーハ１を上昇させると共に、スライドテーブル３３を後退させる。このときウェーハ１は、ウェーハ１の交換可能な位置まで上昇する。
【００７２】
上記研削が終了したウェーハ１のノッチ溝３には、図４に示すような条痕７が形成される。本ノッチ研削装置は、砥石回転軸６をウェーハ１の板面に対して５°傾けているため、砥石５の研削により形成される条痕７が、図４に示すようにウェーハ１の結晶方向に対して５°傾いた状態となる。このように、条痕７の方向を傾けることにより、ウェーハ１にクラックが入りやすい結晶方向に条痕７が入るのを避け、ウェーハ１の割れを防止することができる。
【００７３】
上記工程によるノッチ溝３の研削による面取り方法においては、面取りは多角形状であり、本例では５角形である。そして、ウェーハ１の上下面においてほぼ対称な形状に面取りを施している。試算によれば、ノッチ溝３の縁に垂直な法面で切った各面取りＣ１〜Ｃ５の各辺に接する曲線と、面取りＣ１〜Ｃ５間の夫々の角部との距離は最大１２μｍである。また、９角形にすると各面取りＣ１〜Ｃ９の辺に接する曲線と、面取りＣ１〜Ｃ９間の夫々の角部との距離は最大２μｍである。従って、ノッチ溝３の後工程として行われるバフ等によるポリッシングにより面取りで角部を丸める時間は、本例で１ｍｉｎ程度であり、従来に比較して後工程時間が極端に短縮された。
【００７４】
この面取りは、５角形よりも７角形、７角形よりも９角形というように、多角形になるほど面取りの断面形状は滑らかになり円弧状に近くなる。ウェーハ１のノッチ溝３の面取りにおいては、少なくとも５角形以上であることが望ましい。
【００７５】
また、本実施の形態においては、レジノイドボンドの砥石を用いて鏡面研削条件を得ることができるため、Ｒｍａｘ０．１μｍ程度の面粗度を得ることができる。これによってチッピングやクラッキング等の発生がなくなる。また、大径砥石を用いることが可能なため、鏡面仕上げに必要とされる軟かい砥石を用いた場合でも、砥石研削作用面の形状の維持が比較的容易である。
【００７６】
上記における工具経路は一例を示すもので、例えば、面取りＣ１→Ｃ５→Ｃ４→Ｃ２→Ｃ３のような順序を採用してもよい。また、切り込みは一回を示したが複数回に分けて切り込んでもよい。また、各工具経路ＴＰ１とＴＰ５、ＴＰ２とＴＰ４を同一としたが、工具経路ＴＰ１とＴＰ５、ＴＰ２とＴＰ４は夫々異なっていても良い。
【００７７】
なお、本実施の形態においては、ウェーハ１をワーク支持台５７上に吸着固定し、ワーク支持台５７が回転しない構造を示しているが、本発明はこれらに限られるものではなく、ワーク支持台５７は回転可能な構造であっても良い。こうすることにより、例えば１枚のウェーハ１に複数個のノッチ溝３が形成されているような場合には、ウェーハ１をワーク支持台５７に位置決め吸着させた後、ワーク支持台５７の回転によって各ノッチ溝３を順次加工位置に割出して、複数個のノッチ溝３の面取り加工を順次行うことができるものである。更に、ウェーハ１の外周部２のエッジに当接するように砥石５を配置して、ウェーハ１を回転させることにより、ノッチ溝３の面取り加工のみならず、ウェーハ１の外周エッジの面取り加工も行えるものである。
【００７８】
図１７は面取り加工前のウェーハ１の斜視図、図１８は上述の面取り加工後におけるウェーハのノッチ溝の斜視図である。図１７においては、ノッチ溝面３ｆは板面にほぼ垂直であり、略直角の角部を有するのに対して、図１８に示すウェーハ１においては、ノッチ溝３には面取りが施されており、角部は緩やかな鈍角を描く。そのため、接触によるウェーハ１の欠けを防ぐことができ、粉塵の発生を防止することができる。
【００７９】
また、ウェーハ１に対して研削作用により生じた条痕７の方向が結晶方向に対して斜め方向、即ち、ウェーハ１の板面に対して斜め方向であるため、ウェーハ１にはクラックが発生し難くなる。
【００８０】
なお、本実施の形態においては、ウェーハ１の板面と砥石５の板面の交叉角αを５°として、くい違い交叉するようにしたが、交叉角αは５°に限定されるものではない。また、スライドテーブル３３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する構成にしているが、スライドテーブル３３の代わりにワーク支持台５７が移動する構成にしても良い。更に、ワーク支持台５７ではなく、スライドテーブル３３がＺ軸方向に昇降する構成にしても良い。すなわち、砥石５とウェーハ１が相互に相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能な構成であれば良い。
【００８１】
また、本実施の形態においては、Ｚ軸の方向は、Ｘ軸及びＹ軸によって形成されるＸＹ平面に垂直であるが、必ずしも垂直である必要はなく、ＸＹ平面に交叉する方向（ＸＹ平面と平行でない方向）であれば良い。
【００８２】
以上の通り、本出願に係る発明は、砥石台４０に回転自在に支持された円板状の砥石５と、半導体ウェーハ１を砥石５の板面に対して斜めに交叉する面内で保持するワーク支持台５７と、半導体ウェーハ１の板面と平行或いは近似的に平行な平面上において砥石５を半導体ウェーハ１に接近又は離脱させるＹ軸方向に相対移動させることのできるＹ軸送り機構２０と、半導体ウェーハ１の板面と平行或いは近似的に平行な平面上において砥石５をＹ軸方向と交叉するＸ軸方向に相対移動させることのできるＸ軸送り機構３０と、砥石５を半導体ウェーハ１の板面に対して交叉するＺ軸方向に相対移動させることのできる昇降機構５０とを備えた半導体ウェーハのノッチ研削装置１１である。そして、これらＸ軸送り機構３０，Ｙ軸送り機構２０，昇降機構５０により砥石５及び半導体ウェーハ１を相対的に三軸方向に移動させて半導体ウェーハ１のノッチ溝３の面取り加工を行うように構成している。
【００８３】
この発明は、砥石回転軸６に固定された円板状の砥石５を回転させ、砥石５を半導体ウェーハ１のノッチ溝３に当接させることにより、ノッチ溝３の面取りを行うノッチ研削装置において、半導体ウェーハ１の板面と砥石回転軸６のなす角度が、３°〜１２°であることを特徴とする半導体ウェーハのノッチ研削装置１１である。
【００８４】
この発明は、半導体ウェーハ１のノッチ溝３には、面取り加工により半導体ウェーハ１の結晶方向と斜めに交叉する方向に条痕７が形成される。
【００８６】
【発明の効果】
本ノッチ研削装置は、砥石回転軸をウェーハの板面に対して傾けているため、砥石の研削により形成される条痕が、ウェーハの結晶方向に対して傾いた状態となる。このように、条痕の方向を傾けることにより、ウェーハにクラックが入りやすい結晶方向に条痕が入るのを避け、ウェーハの割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノッチ研削装置の側面図である。
【図２】本発明のノッチ研削装置を上方から見た平面図である。
【図３】砥石回転軸とウェーハ板面との傾きの関係を示す側面図である。
【図４】結晶方向と条痕の方向の関係を示すウェーハの斜視図である。
【図５】面取り加工を行う前のウェーハの平面図である。
【図６】面取り加工を行う前のウェーハのノッチ溝の形状を示す平面図である。
【図７】ウェーハと砥石の関係を示す平面図である。
【図８】ウェーハを位置決めピンにより位置決めする様子を示す平面図である。
【図９】ウェーハのノッチ溝の面取り形状を示し、ノッチ溝の縁に対して法面で切った断面図である。
【図１０】砥石の工具軌跡を示す平面図である。
【図１１】工具移動経路の垂直断面図である。
【図１２】面取り工程を示す垂直断面図である。
【図１３】面取り工程を示す垂直断面図である。
【図１４】面取り工程を示す垂直断面図である。
【図１５】面取り工程を示す垂直断面図である。
【図１６】面取り工程を示す垂直断面図である。
【図１７】面取り加工を施す前のノッチ溝の斜視図である。
【図１８】面取り加工を施した後のノッチ溝の斜視図である。
【図１９】結晶方向と条痕の方向の関係を示す従来のウェーハの斜視図である。
【図２０】従来のノッチ溝研削装置を示す概念図である。
【符号の説明】
ＯＷ…ウェーハの中心
Ｏ（Ｏ１〜Ｏ５）…砥石中心
Ｏ１′〜Ｏ５′…終端
θ１…ノッチ溝の直線部のなす角
θ２…砥石の直線部のなす角
ＴＰ１〜ＴＰ５…工具経路
ＴＰＡ…エアカット工具経路部
１…ウェーハ
２…外周部
３…ノッチ溝  ３ａＬ，３ａＲ…Ｖ斜面  ３ｂ…溝底部  ３ｃ…口部  ３ｆ…ノッチ溝面
４ａ，４ｂ…ピン
５…砥石  ５ａ…円弧部  ５ｂ…直線部  ５ｃ…腹部
６…砥石回転軸
７…条痕
８…ＣＮＣ制御装置
１０…砥石回転駆動用モータ
１１…ノッチ研削装置
１２…ベッド
２０…Ｙ軸送り機構
２１…Ｙ軸スライドレール
２２…Ｙ軸ガイド
２３…サドル
２４…Ｙ軸制御モータ
２５…Ｙ軸送りねじ
２６…ナット
２８…ブラケット
３０…Ｘ軸送り機構
３１…Ｘ軸スライドレール
３２…Ｘ軸ガイド
３３…スライドテーブル
３４…Ｘ軸制御モータ
３５…Ｘ軸送りねじ
３８…ブラケット
４０…砥石台
５０…昇降機構
５１…Ｚ軸スライドレール
５２…Ｚ軸ガイド
５３…昇降テーブル
５４…Ｚ軸制御モータ
５５…Ｚ軸送りねじ
５６…ナット
５７…ワーク支持台
５８…ブラケット
Ｃ１〜Ｃ５…面取り
△Ｚ１，△Ｚ２，△Ｚ３，△Ｚ４…Ｚ方向差
△Ｙ１，△Ｙ２，△Ｙ３，△Ｙ４…Ｙ方向差
１００…ノッチ研削装置
１０１…ウェーハ
１０２…ワークホルダ
１０３…Ｙ軸方向移動装置
１０４…Ｘ軸方向移動装置
１０５…Ｚ軸方向移動装置
１０６…ノッチ溝
１０７…砥石
１０８…モータ
１０９…条痕。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004144834.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0004144834.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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