(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハの外周部を面取りする方法において、まず研削加工を行うための砥石でバイトの先端部を研削し、次に該研削されたバイトを用いてバフの表面に研磨加工のための溝加工を行い、しかる後にウエーハの外周部に前記砥石を用いて研削加工を行い、これに引き続いて前記バイトで溝加工されたバフを用いてウエーハの外周部に研磨加工を行うことを特徴とするウエーハの外周部を面取りする方法。
【請求項２】
前記研削加工と、これに引き続いて行われる研磨加工は、ウエーハを保持したまま連続して行われることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの外周部を面取りする方法。
【請求項３】
前記研削加工を行うための砥石でバイトの先端部を研削する場合において、バイト先端部の形状をウエーハの面取り形状と同一の形状に研削することを特徴とする請求項１または請求項２に記載したウエーハの外周部を面取りする方法。
【請求項４】
前記研削されたバイトを用いてバフの表面に研磨加工のための溝加工を行う場合において、バフの溝形状を砥石の形状と同一の形状に加工することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載したウエーハの外周部を面取りする方法。
【請求項５】
前記研削加工のための砥石と前記研磨加工のためのバフとを一体型のものとしたものを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載したウエーハの外周部を面取りする方法。
【請求項６】
前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法で半導体シリコンウエーハの外周部を面取りする方法。
【請求項７】
少なくとも、前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の面取り方法を１工程とすることを特徴とするウエーハの製造方法。
【請求項８】
少なくとも、前記請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の面取り方法を１工程とすることを特徴とする半導体シリコンウエーハの製造方法。
【請求項９】
少なくとも、ウエーハの外周部を研削加工するための砥石またはこれに引き続いてウエーハの外周部を研磨加工するためのバフを保持するとともにこれを回転させる主軸と、ウエーハを保持するとともにこれを回転させる保持盤と、Ｘ−Ｙテーブル上に配置されたバイトを具備し、前記主軸に保持された砥石によりバイトを研削し、該研削されたバイトで主軸に保持されたバフを加工できるように構成されたことを特徴とするウエーハ外周部の面取り装置。
【請求項１０】
前記主軸に保持される砥石またはバフを自動的に脱着して交換できる自動工具交換手段を具備することを特徴とする請求項９に記載のウエーハ外周部の面取り装置。
【請求項１１】
前記主軸に保持される砥石とバフを一体型のものとすることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のウエーハ外周部の面取り装置。
【請求項１２】
前記主軸はＺテーブル上に配置され、前記保持盤は前記Ｘ−Ｙテーブル上に配置され、該Ｚテーブル、保持盤、Ｘ−Ｙテーブルは、数値制御されることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載のウエーハ外周部の面取り装置。
【請求項１３】
前記保持盤は、Ｘ−Ｙテーブル上で摺動可能に構成され、保持盤に保持されたウエーハの外周部の研磨加工時に接触荷重が一定となるようにされることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載のウエーハ外周部の面取り装置。
【請求項１４】
面取り加工するウエーハが、半導体シリコンウエーハであることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載のウエーハ外周部の面取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエーハの外周部を面取りする方法およびウエーハ外周部の面取り装置に関し、特に半導体シリコンウエーハの外周部を鏡面状に仕上げる面取りをする場合に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体シリコン鏡面ウエーハの製造方法は、図７に工程の流れ図を示したように、単結晶製造装置によって製造された単結晶棒をスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程Ａと、該スライス工程Ａで得られたウエーハの外周エッジ部を研削して面取りする粗面取り工程Ｂと、粗面取りされたウエーハをラッピングしてこれを平坦化するラッピング工程Ｃと、粗面取りおよびラッピングされたウエーハ表面に残留する加工歪を除去するエッチング工程Ｄと、エッチングされたウエーハの外周部を研磨して鏡面化する鏡面面取り工程Ｅと、鏡面面取りしたウエーハの主表面を研磨して鏡面に仕上げる鏡面研磨工程Ｆと、鏡面研磨されたウエーハを洗浄してこれに付着した研磨剤や異物を除去する最終洗浄工程Ｇ、から成る。
【０００３】
このように、ウエーハの製造工程においては、面取りする工程が含まれる。この面取りのうち、粗面取りは、ウエーハの外縁の稜を研削により削り落し、ウエーハの外周部を所定の形状と寸法にするものである。粗面取りの主な目的は、ウエーハ外周部にチップやカケが発生するのを防止することにあり、これによってウエーハ製造工程あるいはデバイス作製工程での歩留りの低下を防止することができる。また、ウエーハにエピタキシャル膜を成長する場合には、外周部での異常成長により、いわゆるクラウンが発生することを抑止することができる。
【０００４】
一方、鏡面面取りは、粗面取りされたウエーハ外周部を鏡面状に平滑化するものである。この主な目的は、デバイス作製工程において、ウエーハ外周部と接する部材、例えばウエーハバスケット、ボート等が摩耗され難くなり、パーティクルの発生量を減少させ（発塵性の改善）、またウエーハの外周部に付着するパーティクルを洗浄工程で除去し易くする（洗浄性の改善）ことにあり、これによってデバイス作製工程での歩留りの向上を図ることができる。
【０００５】
このような粗面取り、鏡面面取り等の面取り方法として採用されている代表的な技術は次の通りである。
まず、粗面取りは、砥石を工具として用いた研削により加工が行われる。この研削加工の方式としては、主に二つの方式がある。一つは総型方式で、図５（Ａ）に示すように、所望のウエーハ面取り形状と同じ形状を有する砥石２０の溝にウエーハ外周部を押しつけ、保持盤４に保持されたウエーハ２の上面側と下面側の稜等を一度に面取り加工を行う方法である。
【０００６】
一方、ＮＣ方式（数値制御方式）は、図５（Ｂ）に示すように、ウエーハ２と砥石の相対位置を数値制御し、逆台形形状の溝を有する砥石２０を用いて、溝の底面で面取り形状の先端部（ウエーハの最外周部）を研削し、溝の上面側でウエーハの上面側を、溝の下面側でウエーハの下面側を面取り加工をする方法である。
【０００７】
鏡面面取りは、図６に示すように、工具として発泡ポリウレタン製バフ２１を用い、加工液としてコロイダルシリカを含有する研磨剤を供給し、バフに形成された溝に、保持盤４に保持されたウエーハの外周部を挿入し押しつけることにより、研削により粗面取りされた面を一度に研磨する。
バフの溝形状は総型形状であり、鏡面化が効果的に行えるように、ウエーハ２を押しつけた時に研磨圧力が、ウエーハ外周部全面で均一となるような形状が採用されている。
【０００８】
また、バフに溝を形成するには一般に二つの方法がある。一つは機台外で溝を形成したバフを装置に取りつける方法であり、他の一つは別の機械で刃先をバフ溝と同じ形状に加工したバイトを機台に取り付け、このバイトを工具として用い、機台内でバフに溝を形成する方法である。
【０００９】
なお、ウエーハ製造工程においては、ウエーハの外周部は、上記粗面取り工程および鏡面面取り工程のみの工程で加工されているわけではなく、前記図７のラッピング工程Ｃやエッチング工程Ｄにおいても加工されている。
すなわち、通常ラッピングは鋼製のキャリアの孔内にウエーハを保持し、これを上下定盤間に挟持させ、遊離砥粒を供給しながら、定盤を相互に逆回転させることでウエーハの主面をラッピング加工する。この際、ウエーハの外周部も遊離砥粒の存在下でキャリアの孔の内壁と接するため、主面と同様に加工される。
また、通常エッチング工程Ｄも、ウエーハ全体をエッチング液に浸漬することによって行われるため、ウエーハ外周部もエッチングされることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術によるウエーハの面取り方法においては、面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が発生し易い。部分的に鏡面化されないということは、部分的に研磨されないということであり、バフとウエーハ外周部の接触が部分的に不十分になるということである。この原因は、ウエーハの面取り部の形状とバフの溝の形状が部分的に一致していないことにある。
【００１１】
このような、ウエーハの面取り部の形状とバフの溝の形状が部分的に不一致となる原因としては、主に三つ挙げられる。
一つは、ウエーハ製造プロセスにある。前述のようにウエーハ外周部は、粗面取りの後、ラッピング工程、エッチング工程を経て、鏡面面取り工程が行われる。ラッピング工程、エッチング工程ではウエーハの外周部も加工されるが、主面と異なり外周部の除去量や形状の制御は行われていないか、行っても正確に制御するのは難しい。したがって、粗面取り工程で創成されたウエーハ外周部の面取り形状がラッピング工程、エッチング工程で悪化し、鏡面面取り工程におけるバフの溝形状と一致しなくなるのである。
【００１２】
二つ目の原因としては、ウエーハの保持にある。すなわち、粗面取り工程と鏡面面取り工程は、別個独立の機械で加工が行われるため、ウエーハの保持も別個の保持盤に保持されることになる。そのため、ウエーハの保持盤上でのセンタリング位置、保持盤表面の平坦性、保持面の高さ等には差異がある。したがって、粗面取り加工後には、砥石溝形状がウエーハ外周部に転写され所望形状となっているが、ウエーハを粗面取り機の保持盤から脱離し、鏡面面取り機の保持盤に保持させると、二つの保持盤間に存在する前記保持状況に差異があるため、バフの溝形状とウエーハの面取り形状が一致しなくなる。
【００１３】
三つ目の原因は、砥石とバフの溝形状の整合性である。すなわち、ウエーハの面取り部の形状は、まず粗面取りで砥石の溝形状が転写された後、バフの溝により研磨されるため、砥石の溝形状とバフの溝形状が正確に整合することが要求される。
しかるに、前記機台外で溝を形成したバフを装置に取りつける方法や、別の機械で刃先をバフ溝と同じ形状に加工したバイトを機台に取り付け、このバイトを工具として用い、機台内でバフに溝を形成する方法では、正確に砥石とバフの溝形状を一致させることはできない。
また、両者とも使用により徐々に摩耗するが、摩耗の度合いが異なるため、その形状の整合性がさらに悪化することとなる。
【００１４】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ウエーハの面取り部の形状とバフの溝の形状が部分的に一致していないことに基づく、面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が発生しない面取り方法、面取り装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ウエーハの外周部を面取りする方法において、まずウエーハの外周部に砥石を用いて研削加工を行い、これに引き続いてバフを用いて研磨加工を行うことを特徴とするウエーハの外周部を面取りする方法である。
【００１６】
このように、ウエーハの外周部を砥石を用いて研削加工を行い、これに引き続いてバフを用いて研磨加工を行うようにすれば、粗面取り工程と、鏡面面取り工程との間において、例えばラッピング工程やエッチング工程で面取り形状が悪化し、鏡面面取り工程におけるバフの溝形状とウエーハの面取り形状が一致しなくなるようなことがなくなる。
【００１７】
また、本発明は、前記研削加工と、これに引き続いて行われる研磨加工は、ウエーハを保持したまま連続して行われることを特徴とするウエーハの外周部を面取りする方法である。
【００１８】
このように、研削加工と、これに引き続いて研磨加工を、ウエーハを保持したまま連続して行うようにすれば、粗面取り工程と鏡面面取り工程を、別個独立の機械で加工する場合のように、ウエーハの保持状況の差異に基づく、バフの溝形状とウエーハの面取り形状が一致しなくなるような問題を完全に解決することができる。
【００１９】
さらに、本発明は、前記のウエーハの外周部を面取りする方法において、まず研削加工を行うための砥石でバイトの先端部を研削し、次に該研削されたバイトを用いてバフの表面に研磨加工のための溝加工を行い、しかる後にウエーハの外周部に前記砥石を用いて研削加工を行い、これに引き続いて前記バイトで溝加工されたバフを用いてウエーハの外周部に研磨加工を行うことを特徴とするウエーハの外周部を面取りする方法である。
【００２０】
このように、ウエーハ外周部を研削する砥石でバイトを研削し、該バイトを用いてバフの溝加工をすれば、バイトを介して正確に砥石の形状がバフに転写されるので、砥石の溝形状とバフの溝形状の整合性が正確に保たれる。しかも、摩耗により不整合が生じた場合であっても、同様の操作をすることによって簡単に修復することができる。
【００２１】
この場合、前記研削加工を行うための砥石でバイトの先端部を研削する場合において、バイト先端部の形状をウエーハの面取り形状と同一の形状に研削するのが好ましい。
また、前記研削されたバイトを用いてバフの表面に研磨加工のための溝加工を行う場合において、バフの溝形状を砥石の形状と同一の形状に加工することができる。
【００２２】
このようにすれば、ウエーハ外周部の面取り形状とバフの溝形状は正確に一致するし、あるいは砥石の溝形状とバフの溝形状が一致するので、面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が生じるようなことがなくなる。
【００２３】
また、本発明では、前記研削加工のための砥石と前記研磨加工のためのバフとを一体型のものとしたものを用いるようにしてもよい。
このようにすれば、被加工物であるウエーハが保持されたままであるばかりでなく、工具である砥石およびバフも同軸に保持されたままであるから、単に工具の相対位置、高さ等を変更するのみで加工を行うことができる。したがって、きわめて高精度にウエーハ面取り形状とバフの溝形状を一致させることができるとともに、加工時間も短縮することができる。
【００２４】
そして、本発明の面取りする方法は、ますます高品質が要求される半導体シリコンウエーハの外周部を面取りする方法としてきわめて有用である。
【００２５】
したがって、ウエーハの製造方法、特には半導体シリコンウエーハの製造方法において、本発明の面取り方法を１工程として採用すれば、確実にウエーハ外周部が鏡面化された高品質のウエーハを得ることができる。
【００２６】
一方、本発明は、少なくとも、ウエーハの外周部を研削加工するための砥石またはこれに引き続いてウエーハの外周部を研磨加工するためのバフを保持するとともにこれを回転させる主軸と、ウエーハを保持するとともにこれを回転させる保持盤とを具備することを特徴とするウエーハ外周部の面取り装置である。
このような装置であれば、一台の装置で粗面取りと鏡面面取りを行うことができるので、ウエーハを保持したまま研削加工と研磨加工を引き続いて行うことができる。
【００２７】
この場合、前記主軸に保持される砥石またはバフを自動的に脱着して交換できる自動工具交換手段を具備するのが好ましい。
このように、自動工具交換手段を具備すれば、工具の交換時間がきわめて短縮されるとともに、主軸に正確にセットできる。
【００２８】
また、前記主軸に保持される砥石とバフを一体型のものとすることができる。
このように、砥石とバフを一体型のものとすれば、研削加工と研磨加工で工具を交換することなく、ウエーハ外周部の面取りを行うことができるので、一層時間の短縮と、工具のセッティングに基づく誤差をなくすことができる。
【００２９】
また、前記主軸はＺテーブル上に配置され、前記保持盤はＸ−Ｙテーブル上に配置され、該Ｚテーブル、保持盤、Ｘ−Ｙテーブルは、数値制御されるようにすることができる。
これによって、きわめて正確にウエーハ外周部の面取り加工をすることができる。
【００３０】
また、本発明では、前記Ｘ−Ｙテーブル上にバイトが配置され、前記主軸に保持された砥石によりバイトを研削し、該研削されたバイトで主軸に保持されたバフを加工できるように構成した。
このように構成することによって、砥石の溝形状がバイトを介して正確にバフに転写することが出来、砥石の溝形状とバフの溝形状とが不整合となることはない。
【００３１】
この場合、前記保持盤は、Ｘ−Ｙテーブル上で摺動可能に構成され、保持盤に保持されたウエーハの外周部の研磨加工時に接触荷重が一定となるようにすることができる。
このように構成することによって、ウエーハ外周部が部分的に研磨されないと言う問題を完全に解決することができる。
【００３２】
したがって、本発明にかかるウエーハ外周部の面取り装置は、半導体シリコンウエーハの面取り加工をする場合に特に有益である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、シリコンウエーハの外周部を面取りする場合を中心に、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者は、ウエーハの外周部を面取りする場合において、面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合を解決すべく鋭意検討した結果、ウエーハの面取り部の形状とバフの溝の形状が部分的に一致しなくなることに着目して本発明を完成させたものである。
【００３４】
すなわち、本発明では、まずウエーハの外周部に砥石を用いて行う研削加工と、バフを用いて行う研磨加工を引き続いて連続して行うようにした。
この方法では粗面取り加工後、直ちに鏡面面取り加工が行われるため、粗面取り工程で創成した面取り形状のまま、ウエーハを鏡面面取り工程に供することができる。したがって、従来の粗面取り工程後、例えばラッピング工程やエッチング工程を行う場合のように、粗面取りで形成された面取り形状が悪化し、鏡面面取り工程におけるバフの溝形状とウエーハの面取り形状が一致しなくなるようなことがない。
【００３５】
また、本発明では、研削加工と、これに引き続いて行われる研磨加工とを、ウエーハを保持したまま連続して行うのが好ましい。
このように、研削加工と、これに引き続く研磨加工を、同一の保持盤にウエーハを保持したまま連続して行うようにすれば、ウエーハの保持状況は完全に一致しているので、別個独立の機械で加工する場合に問題となる、ウエーハの保持盤上でのセンタリング位置、保持盤表面の平坦性、保持面の高さ等の差異のような、ウエーハの保持状況の差異に基づく、バフの溝形状とウエーハの面取り形状が一致しなくなるようなことがなくなる。
【００３６】
さらに、本発明では、まず研削加工を行うための砥石でバイトの先端部を研削し、次に研削されたバイトを用いてバフの表面に研磨加工のための溝加工を行い、しかる後にウエーハの外周部に砥石を用いて研削加工を行い、これに引き続いてバイトで溝加工されたバフを用いてウエーハの外周部に研磨加工を行うようにするのが好ましい。
すなわち、ウエーハの粗面取り加工に用いる砥石を用いて、例えば機台に固定されているバイトの切刃の形状を創成し、このバイトを工具としてバフの溝を加工するのである。
【００３７】
この場合、例えば砥石の材質としてはメタルボンドダイヤモンドが一般的に用いられ、またバフの材質としては発泡ポリウレタン樹脂が一般的に用いられているので、バイトの材質としては通常の工具鋼を採用すればよい。これにより、バイトは砥石による研削加工を受けることができるとともに、バフに切削加工を加えることができる。
【００３８】
このように、ウエーハ外周部を研削する砥石でバイトを研削し、該バイトを用いてバフの溝加工をすれば、バイトを介して正確に砥石の形状あるいは所望面取り形状がバフに形成されるので、砥石の溝形状とバフの溝形状が不整合となることはない。
【００３９】
また、鏡面面取り加工においては、バフ溝とウエーハの外周部の面取り部の相対的高さが一致していることが必要であるが、従来のように予め溝を加工したバフを機台に取りつける方式では、溝加工の誤差や取り付け誤差が生じ、バフの溝とウエーハ外周部の相対的な高さが必ずしも一致しなくなる。また、機台外で刃先形状を加工したバイトを機台に取り付け、このバイトでバフの溝加工を行う方式では、バイトの加工誤差、バイトの取り付け誤差が生じ、上記と同様な問題が発生する。
【００４０】
一方、本発明のようにバフの溝加工用のバイトの刃先の加工を機台内で行うようにすれば、前記バフの溝加工誤差、バフの取り付け誤差、バイトの加工誤差、バイトの取り付け誤差等を皆無にすることができ、バフ溝とウエーハ面取り部との相対的高さを一致させることができる。なお、バイトを機台に取りつける際に、取り付け誤差が存在するはずであるが、本発明では機台内でバイトの刃先を加工するため、バイトの刃先を加工する際に、あるべき位置に加工されるため、結局バイトの取り付け誤差は実質的にないのと同じにすることができる。
【００４１】
さらに、砥石およびバフは使用により摩耗し、溝形状が徐々に悪化する。また、この摩耗の仕方が砥石とバフとでは相違するため、使用しているうちに徐々に溝形状が一致しなくなる。このような場合、従来は新品と交換するしかなかった。一方、本発明では、摩耗により不整合が生じた場合であっても、砥石の溝形状をバイトを介してバフに転写することができるので、摩耗による形状の変化の影響を実質的になくし、ウエーハの外周部を確実に鏡面化することができる。
【００４２】
したがって、摩耗による砥石の溝形状の変化が許容範囲内であるうちは、砥石を新品に交換する必要はない。また、バイトの刃先が摩耗した場合には、砥石で研削することによって再生することができるので、これも新品への交換頻度を著しく減少させることができる。
【００４３】
この場合、本発明では、研削加工を行うための砥石でバイトの先端部を研削する場合に、バイト先端部の形状をウエーハの面取り形状と同一の形状に研削するのが望ましい。そして、この研削されたバイトを用いて、バフの表面に研磨加工のための溝加工を行い、バフの溝形状を砥石の形状と同一の形状あるいは所望のウエーハ面取り形状と同一の形状に加工するようにする。
【００４４】
このようにすれば、ウエーハ外周部の面取り形状とバフの溝形状は正確に一致するし、あるいは砥石の溝形状とバフの溝形状が一致するので、面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が生じるようなことがなくなる。
【００４５】
ただし、本発明の実施において、砥石、バフ、バイト、ウエーハの位置を自由かつ精密に制御できる数値制御で行うと、砥石の溝形状、バフの溝形状、バイトの刃先形状は自由に選択することが可能であり、上記のように形状を限定する必要は必ずしもない。しかし、数値制御のプログラムの容易性、加工時間等の実用上の観点からは、上記のように各形状を限定するほうがより好ましい。
【００４６】
図１に、本発明の砥石の溝、バイトの刃先、バフの溝、ウエーハ外周部の形状の関係を示す。
図１（Ａ）の場合は、総型方式により粗面取りをする場合であり、まず砥石でバイトの刃先を加工し、砥石の溝形状をバイトの刃先に転写する。次に、このバイトでバフの溝を加工し、バイトの刃先形状をバフ溝に転写する。このように総型方式では、砥石の溝、バイトの刃先、バフの溝、ウエーハ外周部の形状は同一形状となり、鏡面面取り時に、ウエーハの面取り部の形状とバフの溝形状が完全に一致するため、部分的に鏡面化されないという不具合が発生することはない。
【００４７】
また、図１（Ｂ）の場合は、ＮＣ方式により粗面取りをする場合であり、まず砥石でバイトの刃先を加工し、バイトの刃先をウエーハの面取り形状にする。次に、このバイトでバフの溝を加工し、砥石の溝形状をバフ溝に転写する。このようにＮＣ方式では、砥石の溝とバフの溝、バイトの刃先とウエーハ外周部の面取り形状は同一形状となり、鏡面面取り時に、ウエーハの面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が発生することはない。
【００４８】
また、図１（Ｃ）の場合は、ＮＣ方式により粗面取りをする場合であり、まず砥石でバイトの刃先を加工し、バイトの刃先をウエーハの面取り形状にする。次に、このバイトでバフの溝を加工し、バフの溝形状をウエーハの面取り形状にする。この場合は、バイトの刃先とウエーハ外周部の面取り形状およびバフの溝形状は同一形状となり、鏡面面取り時に、ウエーハの面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が発生することはない。
【００４９】
なお、本発明はこのような場合に限られるものではなく、砥石の溝、バイトの刃先、バフの溝、ウエーハの面取り部の形状をそれぞれ相互に異なるものとしても実施可能であるし、効果を奏するものである。
【００５０】
以上のように、本発明では砥石の溝形状とバフの溝形状とが完全に整合するものとすることができるので、ウエーハ面取り部の全域でバフと接触するようになる。しかし、接するのみではウエーハとバフ間に接触圧力は生じないので研磨は進行しない。そこで、ウエーハとバフを相対的に動かして接触圧力を生じさせ、研磨を進行させる必要があるが、これには均一な研磨圧力が確保できる数値制御を用いるのがよい。
【００５１】
また、本発明を実施するに当っては、研削加工のための砥石と研磨加工のためのバフとを一体型のものとしたものを用いるようにすると、被加工物であるウエーハが保持されたまま加工されるのみならず、工具である砥石およびバフも同軸に保持されたままであるから、単に工具の相対位置、高さ等を変更するのみで面取り加工を行うことができる。したがって、きわめて高精度にウエーハ面取り形状とバフの溝形状を一致させて、高度に鏡面化したウエーハを得ることができるとともに、加工時間も短縮することができる。
【００５２】
そして、本発明のウエーハの面取り方法を、ウエーハの製造方法、特には半導体シリコンウエーハの製造方法における１工程として採用すれば、確実にウエーハ外周部が鏡面化された高品質のウエーハを得ることができる。
この場合、本発明の面取り工程を、ウエーハ製造工程の前半で行うと、鏡面化された面取り部が後工程で荒らされてしまう可能性がある。したがって、本発明の面取り工程は、ウエーハ製造工程のできるだけ後半で行う方がよい。例えば、スライス工程の後、両面研削工程、本発明による面取り工程、両面研磨工程の順でウエーハを製造することができる。
【００５３】
次に、本発明の面取り装置につき説明するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
図２は、本発明の面取り装置の概略構成例図である。
本発明の面取り装置１は、少なくとも、ウエーハ２の外周部を研削加工するための砥石または研磨加工するためのバフを保持するとともにこれを回転させる主軸３と、ウエーハ２を保持するとともにこれを回転させる保持盤４とを備えている。保持盤４には真空ライン５が接続されており、ウエーハ２を吸着保持できるようになっている。この保持盤４は回転テーブル６を介してＸ−Ｙテーブル７上に設置されている。また、保持盤４の周辺には、不図示のウエーハのセンタリング装置が配置されている。バフ溝加工に用いるバイト１０は、Ｘ−Ｙテーブル７上に固定されている。
【００５４】
主軸３に保持される砥石またはバフ等の工具は、収納マガジン８内に収納できるようになっており、必要に応じ主軸に呼び出し、自動的に脱着して工具を交換できる自動工具交換手段を備えている。
そして、主軸３はＺテーブル９上に配置され、保持盤４はＸ−Ｙテーブル７上に配置され、該Ｚテーブル９、保持盤４、Ｘ−Ｙテーブル７は、数値制御により精密かつ自由にその位置の制御ができるようになっている。
主軸３に保持される砥石あるいはバフ等の工具の近辺には、研削液と研磨液の供給ライン１１が接続されている。
【００５５】
以上のような装置構成で、本発明の面取りはまず、収納マガジン８から砥石を自動工具交換手段によって呼び出し、主軸３に取り付ける。次に、Ｘ−Ｙテーブル７上に固定されたバイト１０の刃先を、主軸で回転保持された砥石の溝で研削する。次に、自動工具交換手段によって主軸３の工具を砥石からバフに取り換える。バフが主軸３にセットされたなら、前記刃先を研削したバイト１０で、切削することによりバフの溝加工を行う。次に、再び自動工具交換手段によって、主軸３のバフをマガジン８に収納された砥石と交換する。そして、該砥石を用いて、保持盤４に吸着保持された例えばシリコンウエーハ２の外周部を研削し、粗面取りをする。粗面取りが終了したなら、砥石を自動工具交換手段によってバフに取り換える。バフが主軸にセットされたなら、該バフを用いてシリコンウエーハの外周部を研磨加工する。
【００５６】
このように、本発明の装置では、一台の装置で粗面取りと鏡面面取りを行うことができるので、ウエーハを保持したまま研削加工と研磨加工を引き続いて行うことができる。また、自動工具交換手段を具備するので、工具の交換時間がきわめて短縮されるとともに、主軸に正確にセットすることができる。さらに、砥石の溝形状がバイトを介して正確にバフに転写することが出来るので、砥石の溝形状とバフの溝形状とが不整合となることはない。
したがって、本発明の装置によって、きわめて正確にウエーハ外周部の面取り加工をすることができる。
【００５７】
この場合、本発明では、図３に示したように主軸３に保持される砥石２０とバフ２１を一体型のものとすることができる。
このように、砥石２０とバフ２１を一体型のものとすれば、予め行うバイトの研削、バイトによるバフの切削、ウエーハ外周部の研削、ウエーハ外周部の研磨等の加工を、前記自動工具交換手段で一々工具を交換することなく、単にＺ軸に保持された主軸を昇降するのみで加工することができる。したがって、加工時間の一層の短縮を図ることができる。
また、被加工物であるウエーハ２が保持されたままであるばかりでなく、工具である砥石２０およびバフ２１も同軸に保持されたままであるから、工具のセッティングに基づく誤差を皆無にすることができ、きわめて高精度にウエーハ面取り部を鏡面加工することができる。
【００５８】
また、本発明では、図４に示したように、保持盤４を、Ｘ−Ｙテーブル７上で例えばガイド１２、１３を用いて摺動可能に構成し、該ガイドの一端におもり１４等を用いてガイドを主軸側に引っ張ることによって、保持盤４に保持されたウエーハ２の外周部の研磨加工時に接触荷重が一定となるようにしてもよい。このガイドは、上ガイド１２と下ガイド１３から成り、Ｘ軸方向に摺動できるようになっており、ストッパ１５により固定することもできるようになっている。
【００５９】
これは、Ｘ−Ｙテーブルで位置を制御し、ウエーハをバフに押しつけるようにすれば、押しつけ量は正しく制御することができるが、バフの有する粘弾性的性質のため、バフとウエーハとの接触する荷重は一定となるとは限らない。研磨においては、押しつけ量よりもむしろ接触荷重を一定とする方が重要であるので、上記ように構成するのが一層望ましい。
【００６０】
この場合、ウエーハの面取りは、次のように行われる。ストッパ１５によりガイド１２、１３を固定し、粗面取り加工を行う。次に、上下ガイドの固定を解除し、鏡面面取りを行う。この時おもり１４によりバフ２１とウエーハ２は、一定荷重で接触することになり、ウエーハ外周部は均一に研磨されることになる。
【００６１】
【実施例】
本発明のウエーハ外周部を面取りする方法により、直径８インチのシリコン単結晶ウエーハの面取りを行った。
使用したウエーハは、チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶棒をワイヤソーで切断して、直径２０１ｍｍのスライスウエーハとし、これの両主面に研削加工を施したものを用いた。このウエーハに本発明により粗面取りと鏡面面取りを施して直径２００ｍｍのシリコン単結晶ウエーハを得ることにした。
【００６２】
面取り装置としては、図２に示したような装置を用いた。粗面取り用の砥石としては、逆台形形状の溝を有する粒度８００番のメタルボンドダイヤモンド砥石を用い、加工液としては工業用水を使用した。鏡面面取り用のバフとしては、酸化ジルコニウム砥粒を分散させた発泡ポリウレタン製の円筒状バフを使用し、加工液としてはコロイダルシリカを含有した研磨剤を用いた。バイトとしては、ハイスピードスチール（高速度工具鋼）製の厚さ１．２ｍｍの板体を使用した。
【００６３】
加工手順としては、まず、砥石を工具として、バイトの切れ刃となる先端部の形状を、ウエーハの面取り部の形状と同一となるように研削加工した。次に、このバイトを用いて、バフの溝形状が砥石の溝形状と同一となるように切削加工した。次に、上記面取りする直径２０１ｍｍのシリコンウエーハを保持盤上でセンタリングした後、真空吸着により保持した。これに、上記砥石とバフを用いて、粗面取り加工、鏡面面取り加工を、ウエーハを保持盤に保持したまま、連続的に行った。
なお、鏡面面取り加工時は、ウエーハとバフの間に研磨を行うための接触圧力を発生させるため、バフの溝の底面ならびに側面の垂直方向に、バフとウエーハの干渉量が５０μｍとなるように、バフとウエーハの相対位置を数値制御した。
【００６４】
面取り後のウエーハ外周部をビデオマイクロスコープで観察した。比較のため従来の面取り方法で面取りされたもので、面取り部が部分的に鏡面化されていないものも同様にして観察した。
その結果、従来のウエーハでは、粗面取りによる研削加工特有の直線状の条痕が一部分で観察されたが、本発明にかかる面取りが行われたウエーハでは、条痕が全て消滅し、外周部全域が鏡面化されていた。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６６】
例えば、上記実施形態においては、平坦化するウエーハにつき半導体シリコンの場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、他の半導体材料、例えはゲルマニウム、あるいはＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＰ等の化合物半導体単結晶や酸化物単結晶等のウエーハであっても、本発明は同様に適用することができる。
【００６７】
また、上記実施形態においては、直径２００ｍｍのシリコン半導体単結晶ウエーハを製造する場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、同様の作用効果は、直径３００ｍｍ以上あるいは４００ｍｍ以上といった大直径のシリコンウエーハに面取りを施す場合にも当然に適用できるし、逆に１５０ｍｍ以下といったウエーハに適用しても効果があることは言うまでもない。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ウエーハを保持したまま、研削加工と研磨加工を引き続いて行うようにしたので、ウエーハの面取り部の形状とバフの溝の形状が正確に一致する。したがって、従来問題となっていた、ウエーハの面取り部が部分的に鏡面化されないという不具合が発生することがない。しかも、加工時間の短縮、砥石やバフ等のライフの改善等もできるので、ウエーハ製造コスト、生産性の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面取り方法における、砥石の溝、バイトの刃先、バフの溝、ウエーハ外周部の形状の関係を示した図である。
（Ａ）全形状を同一とする場合、
（Ｂ）バイトとウエーハ、砥石とバフが同一形状の場合、
（Ｃ）バイトとバフとウエーハ形状が同一の場合。
【図２】本発明の面取り装置の概略構成例図である。
【図３】本発明において、砥石とバフを一体型とした場合の説明図である。
【図４】本発明において、保持盤を摺動可能に構成した場合の構成例図である。
【図５】従来の粗面取り方法の説明図である。
（Ａ）総型方式、
（Ｂ）ＮＣ方式。
【図６】従来の鏡面面取り方法の説明図である。
【図７】従来のシリコン鏡面ウエーハ製造工程を示した流れ図である。
【符号の説明】
１…面取り装置、  ２…ウエーハ、  ３…主軸、  ４…保持盤、
５…真空ライン、  ６…回転テーブル、  ７…Ｘ−Ｙテーブル、
８…収納マガジン、  ９…Ｚテーブル、  １０…バイト、
１１…供給ライン、  １２…上ガイド、  １３…下ガイド、
１４…おもり、  １５…ストッパ、  ２０…砥石、  ２１…バフ。
Ａ  …スライス工程、  Ｂ  …粗面取り工程、  Ｃ  …ラッピング工程、
Ｄ  …エッチング工程、  Ｅ  …鏡面面取り工程、  Ｆ  …鏡面研磨工程、
Ｇ  …最終洗浄工程。
【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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