JP7219358B2

JP7219358B2 - ウェーハの面取り装置

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Publication number: JP7219358B2
Application number: JP2022007615A
Authority: JP
Inventors: 真一岸下
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP2022048232A

Description

本発明は、半導体ウェーハの加工方法及びウェーハに係り、特に、劈開性がある半導体ウェーハの面取りに好適な、ウェーハの面取り装置に関する。

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、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を施される。面取り加工に使用する面取り装置には、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る。そして、取り付けられた砥石をスピンドルにより高速に回転させて、面取り加工を実行する。加工の際には、回転するウェーハテーブル上にウェーハを吸着載置し、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。

このような、ウェーハの加工方法の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のウェーハの加工方法においては、オリエンテーション・フラットまたはインデックス・フラットが形成されたウェーハにおいて、面取り加工以降の工程での加工歩留りを従来よりも良好とするため、化合物半導体の単結晶体を切断して得られるウェーハを構成する結晶固有の劈開面の位置に、オリエンテーション・フラットまたはインデックス・フラットを形成している。そして、これらフラットを含むウェーハの外周面、表面、裏面、周縁部を面取り部に形成している。

従来の半導体ウェーハの他の加工例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載のウェーハの加工方法においては、両面ラップ作業において、オリエンテーション・フラットの劈開面が、ウェーハの表裏面と直角を成す角部に発生するチッピング不良を防止するため、両面ラップ工程、劈開面を形成するスクライブ工程、劈開面の部分を除いたウェーハ外周部の面取り工程の順に、半導体ウェーハを加工している。

本発明者らによる先行技術が、特許文献３及び特許文献４に記載されている。これらの公報では、ウェーハの外周面取りに要する加工時間を減らすため、またはウェーハのばらつきによらず高精度に面取り加工するために、粗研削用の砥石と精研削用の砥石を設けたり、ウェーハ砥石の加工点における相対位置に基づき、砥石とウェーハの位置を調整している。

特開２００３－８６４７６号公報特開２００５－３２８０４号公報特開２０１４－２２６７６７号公報特開２０１０－１６２６６１号公報

一般的な半導体ウェーハの加工においては、結晶方向の判別や位置合わせ、レーザ用途の場合には焦点合わせの要求をも含めて、オリエンテーション・フラット（オリフラとも称す）を加工の途中において、形成する。すなわち、半導体の単結晶または多結晶のインゴットから多数のウェーハを作製する場合には、多くの場合、初めにインゴットを軸に直角な方向でスライスし、電子顕微鏡等の手段を用いて判明した劈開面にオリフラを形成するため、ダイヤモンドペンを用いて、ウェーハに傷をつけスクライブする。これにより円形の一部を直線で切断したウェーハ形状が得られる。得られた一部切断した円板は平板であり、側面部と上下面部とのなす角部は直角である。半導体ウェーハの素材自体がシリコン等の硬度の高い素材であるから、スライスされたウェーハも硬度が高く、もろい。しかも上下面と側面との角部は鋭い稜線を形成し、以下の加工等において、この角部に起因する割れや欠けを発生しやすい。そこで、オリフラまたはインデックス・フラットを形成したウェーハでは、ウェーハの角部と上下面との間の稜線部分に、４５°以下の面取り加工を施している。

上記特許文献１では、さらに、オリフラまたはインデックス・フラットの両端部の角部を起点とする割れや破損を防止するために、オリフラ位置と９０°または２７０°の位置にインデックス・フラットを設けた後ウェーハの全周を面取りし、両フラットの角部がラップ機の定盤や研磨機の研磨布に直接当たるのを防止している。しかしながら、この特許文献１では、面取り加工時のウェーハの加工不良、具体的には面取り加工時に、面取り用の研削用砥石がウェーハに当接した際に生じる恐れのあるチッピング（欠け）等の加工不良の発生については、考慮されていない。すなわち、研削加工のために砥石をウェーハに近づける際に、砥石の近づけ方によっては、加工具である砥石からウェーハに加わる力により、劈開面またはその近傍から割れや損傷が生じる恐れがある。また、オリフラが劈開面と異なる面である場合についても、考慮されていない。

特許文献２では、従来の加工手順でウェーハを加工すると、７％の割合で劈開面からチッピングが生じるとの経験に基づいて、両面ラップ工程を先にして、スクライブ工程及び面取り工程を後にすることが開示されている。しかしながらこの特許文献２でも、面取り加工時の加工不良の発生については、考慮されていない。また、オリフラが劈開面と異なる面である場合についても、考慮されていない。

特許文献３、４は、本発明者らによる先行技術であり、それぞれ面取りにおける加工時間の短縮及びウェーハの厚みにばらつきやそりに影響されずに、高精度の面取り加工を実施するという、当初の目的を達成している。しかしながら、その後の開発的研究において、面取り加工における歩留まり向上という新たな課題が発見されたものであり、この特許文献３、４ではそれらについては十分には、考慮されていない。

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、劈開面を有する半導体用ウェーハの面取り加工において、面取り加工に起因するウェーハ不良の発生を低減し、該加工における歩留まりを向上させることにある。本発明の他の目的は、上記目的に加え、面取り加工以後の加工においても、ウェーハの加工不良を低減してそれら加工における歩留まりを向上させることにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、以下のとおりである。

［１］半導体ウェーハの外周部を面取りする面取り装置であって、上記外周部を面取りするために回転駆動する砥石を含む外周研削装置と、上記ウェーハを保持して上記ウェーハを回転、及び、移動させるウェーハ送り装置と、少なくとも上記ウェーハの劈開面に関するデータを記憶する記憶手段と、上記ウェーハ送り装置を制御する制御装置と、を備え、上記制御装置は、上記砥石が上記ウェーハに初めて当接する際、上記記憶手段に記憶された上記データに基づいて、上記ウェーハの回転中心と上記砥石の回転中心とを結ぶ線上に上記ウェーハの上記劈開面が位置するまで上記ウェーハを回転させるように上記ウェーハ送り装置を制御することにより、上記ウェーハの上記劈開面は上記砥石に最初に当接するときに、上記砥石の接線方向に直角な方向に位置づけられ、上記制御装置は、上記ウェーハ送り装置を制御して、回転する上記砥石の接線方向から、上記ウェーハを上記砥石へ接近させて当接させることを特徴とするウェーハの面取り装置。
［２］上記ウェーハ送り装置は、上記ウェーハを上記砥石の接線方向に直交する方向に駆動するＸ軸駆動手段と、上記ウェーハを上記砥石の接線方向に駆動するＹ軸駆動手段とを備える、［１］に記載のウェーハの面取り装置。
［３］上記制御装置は、上記ウェーハを上記砥石に接近させて当接させる前に、上記ウェーハ送り装置を制御して、上記ウェーハを、上記接線方向に直交する方向に移動させ、上記ウェーハを上記砥石に接線方向から接近させる［１］又は［２］に記載のウェーハの面取り装置。
［４］上記記憶手段は、更に、上記ウェーハの直径、及び、厚さに関するデータを記憶する、［１］～［３］のいずれかに記載のウェーハの面取り装置。

また、本発明の他の形態の特徴は、インゴットからスライスして形成された半導体ウェーハの外周部を面取りする面取り装置であって、前記ウェーハの外周部を面取りするための砥石と、前記砥石を回転駆動するためのモータ及びスピンドルと、前記ウェーハを保持して前記ウェーハを回転、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に移動させるウェーハ送り装置と、前記ウェーハの直径、厚さ及び劈開面に関するデータを記憶する記憶手段と、前記ウェーハ送り装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記砥石が前記ウェーハに初めて当接する際、前記記憶手段に記憶された前記データに基づいて、前記ウェーハの回転中心と前記砥石の回転中心とを結ぶ線上に前記砥石の前記劈開面が位置するまで前記ウェーハを回転させるように前記ウェーハ送り装置を制御することにより、前記ウェーハの前記劈開面は前記砥石に最初に当接するときに、前記砥石の接線方向に直角な方向に位置づけられることを備えることにある。

そしてこの特徴において、前記ウェーハ送り装置は、前記ウェーハを前記砥石の接線方向に直交する方向に駆動するＸ軸駆動手段と、前記ウェーハを前記砥石の接線方向に駆動するＹ軸駆動手段とを備え、前記制御装置は、前記Ｙ軸駆動手段により前記砥石の接線方向から前記砥石へ前記ウェーハを接近させて当接させることを可能にするのが望ましい。また、前記ウェーハのＸ軸方向の移動とθ軸の回転とを、Ｙ軸方向の移動が完了する前に完了するのがよい。

また本発明において、前記制御装置は、前記ウェーハを前記砥石に接近させて当接させる制御の前に、前記ウェーハを、前記Ｘ軸駆動手段を用いて前記接線方向に直交する方向に移動させる制御を行うことにより、前記ウェーハが前記砥石に接線方向から接近することを可能にすることが望ましい。

本発明によれば、劈開面を有する半導体用ウェーハの面取り加工において、面取りに着手する際に、砥石がウェーハに当接する方向を、劈開面に垂直な方向に近づけて、砥石からウェーハに加わる力の成分のうち、劈開面に垂直な方向の成分を極力低減したので、劈開面を起点とする欠けや割れ等の、面取り加工に起因するウェーハの加工不良の発生を低減できる。したがって、ウェーハの全周を歩留り高く面取り加工でき、面取り加工以後の加工においても、ウェーハの加工不良を低減でき、あらゆるウェーハの加工における歩留まりを向上できる。

本発明に係るウェーハ面取り装置の一実施例の概略上面図である。図１に示したウェーハ面取り装置が備える加工装置の正面図である。面取り加工開始時のウェーハの動きを説明するための概略上面図である。本発明によるウェーハの面取り加工開始時の状態を示す概略上面図である。比較例のウェーハの面取り加工開始時の状態を示す概略上面図である。ウェーハ径の誤差と面取り加工の関係を説明する図である。本発明によるウェーハの面取り加工手順を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係るウェーハ面取り装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、ウェーハ面取り装置１０の一実施例の概略上面図であり、図２は、図１に示すウェーハ面取り装置１０の主要部である加工部１６Ａ（１６Ｂ）の正面図である。

ウェーハ面取り装置１０は、供給回収部１２、プリアライメント部１４、２つの加工部１６Ａ、１６Ｂ、オリエンテーション・フラット（以下、オリフラと称す）研磨部１８、洗浄部２０、後測定部２２、及び搬送部２４、操作パネル１７および制御装置１５を有している。供給回収部１２は、面取り加工するウェーハＷをウェーハカセット３０から加工側１９へ供給するとともに、面取り加工されたウェーハＷを加工側１９からウェーハカセット３０に回収する。本実施例の供給回収部１２は、４台のカセットテーブル３２と、１台の供給回収ロボット３４を備える。

供給回収ロボット３４は、カセットテーブル３２にセットされた各ウェーハカセット３０からウェーハＷを１枚ずつ取り出してプリアライメント部１４に供給する。それとともに、面取り加工されたウェーハＷを後測定部２２からウェーハカセット３０に収納する。供給回収ロボット３４は３軸回転型の搬送アーム３６を備えており、吸着パッドでウェーハＷの裏面を真空吸着してウェーハＷを保持する。供給回収ロボット３４の搬送アーム３６は、ガイドレール３８に沿って移動可能なスライドブロック４０上に設けられている。スライドブロック４０が前後方向（Ｙ軸方向）に移動することにより、搬送アーム３６が移動する。

プリアライメント部１４は、面取り加工するウェーハＷの厚さ測定とプリアライメントを実行する。プリアライメント部１４は、測定テーブル５０、厚さセンサ５２、及びオリフラ検出センサ５４を備える。測定テーブル５０は、その中心軸回りにウェーハＷを回転させる。厚さセンサ５２は、静電容量センサであり、ウェーハＷの表面から裏面までの距離を測定する。静電容量センサの測定結果は、図示しない演算装置に出力され、ウェーハＷの厚さが求められる。オリフラ検出センサ５４は、レーザセンサであり、ウェーハＷのオリフラの位置を検出する。

２つの加工部１６Ａ、１６Ｂは、ウェーハ面取り装置１０の正面部に並列して配置されており、それぞれ、ウェーハＷの外周面取りの全加工、すなわち、粗加工から仕上げ加工までを実行する。加工部１６Ａ、１６Ｂは互いに同一の構成であり、ウェーハ送り装置６０、外周研削装置６２を備える。

オリフラ研磨部１８は、ウェーハＷのオリフラ部を仕上げ加工する。オリフラ研磨部１８は、ウェーハ送り装置７０及びオリフラ研磨ユニット７２を有する。ウェーハ送り装置７０は、ウェーハＷを吸着保持し、前後方向（Ｙ軸方向）、左右方向（Ｘ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）と、中心軸（θ軸）回りの回転方向に移動可能なチャックテーブル７４を有する。オリフラ研磨ユニット７２は、オリフラ部の仕上げ加工（仕上げ研磨）するオリフラ研磨ヘッド７６を備える。

洗浄部２０は、面取り加工後のウェーハＷを洗浄するものであり、洗浄テーブル８２で保持したウェーハＷを回転させながら、ウェーハＷの表面に洗浄液を噴射して、ウェーハＷの表面に付着した汚れを剥離除去する、スピン洗浄装置８０を備える。後測定部２２は、面取り加工したウェーハＷの直径を測定するものであり、ウェーハＷの直径を測定する直径測定器８４、ウェーハＷを保持して回転及び上下動させる測定テーブル８６を有する。

搬送部２４は、ウェーハ面取り装置１０の各部にウェーハＷを搬送するものであり、研削トランスファ部１００、オリフラ精研トランスファ部１０２、洗浄トランスファ部１０４、及び収納トランスファ部１０６を備える。研削トランスファ部１００は、水平ガイド１１０、１１０に沿ってスライド移動するスライドブロック１１２、１１２上に設けたトランスファアーム１１４を備える。トランスファアーム１１４の先端には吸着パッド１１６が取り付けられている。トランスファアーム１１４は、ウェーハＷを保持した状態で、水平移動及び上下移動することができる。

オリフラ精研トランスファ部１０２、および洗浄トランスファ部１０４、収納トランスファ部１０６は、研削トランスファ部１００と同様の構成で、それぞれ、水平ガイド１１０、スライドブロック１１２、トランスファアーム１１４、吸着パッド１１６を有する。

次に、本発明の特徴的部分である加工部１６Ａ、１６Ｂの構成について、図２を用いて説明する。加工部１６Ａ、１６Ｂの構成は同じであるから、加工部１６Ａについてのみ、説明するが、加工部１６Ｂも同様である。

加工部１６Ａは、上述したように、ウェーハ送り装置６０と外周研削装置６２とを備える。ウェーハ送り装置６０は、本体ベース１４１上に載置されたＸ軸ベース１２１、２本のＸ軸ガイドレール１２２、４個のＸ軸リニアガイド１２３、ボールスクリューとサーボモータで構成されたＸ軸駆動手段１２５により、図２のＸ方向に移動されるＸテーブル１２４を有する。Ｘテーブル１２４には、２本のＹ軸ガイドレール１２６、４個のＹ軸リニアガイド１２７、図示しないボールスクリューとサーボモータから構成されるＹ軸駆動手段により、図２のＹ方向に移動されるＹテーブル１２８が組込まれている。

Ｙテーブル１２８の上部には、２本のＺ軸ガイドレール１２９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を備えるＺ軸駆動手段１３０によって図のＺ方向に移動されるＺテーブル１３１が組込まれている。Ｚテーブル１３１には、θ軸モータ１３２、θスピンドル１３３が組込まれている。θスピンドル１３３には、ウェーハＷを吸着載置するウェーハテーブル１３４が取り付けられている。

ウェーハテーブル１３４はウェーハテーブルの回転軸心ＣＷを中心として図２のθ方向に回転する。ウェーハテーブル１３４の上面は、図１に示したトランスファアーム１１４が配設されており、トランスファアームの先端には、下向きに吸着パッド１１６が取り付けられている。吸着パッド１１６は真空源と連通し、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。ウェーハ送り装置６０が、ウェーハＷ及びツルアーを図２のθ方向に回転するとともに、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向に移動する。

外周研削装置６２は、複数の外周粗研削用溝が形成された外周加工砥石１５２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１５１、外周加工砥石１５２の上方に取付けられた外周精研スピンドル１５４及び外周精研モータ１５６を有している。外周精研スピンドル１５４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１５５が取付けられている。外周精研削砥石１５５は、ロータリ１６３が回転することにより、加工位置へ移動する。外周精研削砥石１５５は、ウェーハテーブル１３４上面に載置された図示しないツルアー、またはウェーハテーブル下部に取り付けられた図示しないツルアーによりツルーイングされ、外周精研削用溝が形成される。

本実施例で使用するウェーハＷは、タンタル酸リチウム（以下ＬＴと称す）やニオブ酸リチウム（以下ＬＮと称す）のインゴットからスライスされた化合物半導体ウェーハで、直径φ５０～３００ｍｍ程度の薄い円板状をしている。そして、Ｘ線回折や光像法を用いて、劈開面２１１が予め検出されている。検出された劈開面２１１に対して、角度を有して、ウェーハＷの位置決め基準となるオリフラ２１０が円の一部を切り欠くように、形成されている。また、図１に示した直径測定器８４または他の方法で、ウェーハＷの直径Ｄは正確に求められている。さらに、ウェーハＷの厚さｔも、プリアライメント部１４の厚さセンサ５２で、予め正確に求められている。ウェーハＷの直径Ｄ及び厚さｔ、オリフラ２１０と劈開面２１１との関係、等の計測および検出データは、各ウェーハＷについて制御装置１５が備える図示しない記憶手段に、ウェーハＷの面取り加工開始までに記憶されている。

次に、図２及び図３以下を用いて、本発明の一実施例によるウェーハＷの面取り加工開始まで及び面取り加工開始直後の状態について、説明する。図３は、研削トランスファ部１００を用いて、ウェーハＷをウェーハ送り装置６０に移載した後のウェーハＷの動きを説明する図である。初めに図３（ａ）に示すように、吸着パッド１１６に吸着された状態を保持して、ウェーハＷはウェーハ送り装置６０のウェーハテーブル１３４に載置されている（図２参照）。

制御装置１５は、制御装置１５に記憶されたウェーハＷの直径Ｄ、ウェーハＷの劈開面２１１及びオリフラ２１０の位置、ウェーハＷの厚さｔ、に基づいて、ウェーハ送り装置６０のＺ軸を駆動するＺ軸駆動手段を駆動する。そして、外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５の加工高さ位置に、ウェーハＷの研削位置である周囲部を合わせ、ウェーハＷの高さ位置をロックする。ウェーハＷの加工位置高さが合ったので、ウェーハＷの劈開面２１１が外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５に初めて当接するときに、その相対位置関係が、後述する図３（ｄ）の状態、すなわち、ウェーハＷの回転中心ＣＷと外周加工砥石１５２の回転中心（ＣＨ）または外周精研削砥石１５５の回転中心を結ぶ線上に、劈開面が位置するまで、ウェーハＷをθ軸モータ１３２を用いて回転させる（Ｏｐ_１）。言い換えれば、ウェーハＷの劈開面２１１は、外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５に最初に当接するときに、これら砥石１５２、１５５の接線方向に直角な方向に位置するよう、位置づけされる〔図３（ｂ）〕。

このようにウェーハＷの周方向位置を定めたら、θ軸モータ１３２の回動をロックし、Ｘ軸駆動手段１２５を用いて、ウェーハＷをＸ軸方向に移動させる（Ｏｐ_２）。その際、ウェーハＷの直径Ｄと外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５の外径ｄを用いて、ウェーハＷのＸ方向移動距離を正確に制御装置１５が制御する。そのため、外周加工砥石１５２および外周精研削砥石１５５には、常時それらの外径ｄを検出できる検出装置を設けることが望ましい。もしくは、定期的にそれら砥石１５２、１５５の外径ｄを検出するようにする。上記Ｘ方向の移動が所定距離に達したら、Ｘ軸駆動手段１２５をロックし、それ以上のウェーハＷのＸ方向の移動を防止する〔図３（ｃ）〕。

ウェーハＷの加工位置への接近を、外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５の接線方向にすることができたので、図示しないＹ軸駆動手段を用いて制御装置１５が、ウェーハＷを外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５に接近させる（Ｏｐ_３）。この時、制御装置１５に記憶されたウェーハＷの直径Ｄおよびそれら砥石の外径ｄを用いて、制御装置１５は、ウェーハＷが砥石１５２、１５５に最初に当接する位置が、ウェーハＷの劈開面２１１であって、砥石１５２、１５５の接線方向に直交する方向であることを確認する。砥石１５２、１５５は高速で回転Ｒしているので、ウェーハＷが砥石１５２、１５５に当接する直前はその接近速度を低下させて、当接の衝撃を緩和する。

ウェーハＷが外周加工砥石１５２または外周精研削砥石１５５に当接した〔図３（ｄ）〕ら、Ｘ軸駆動手段１２５のロックを解除し、以後はウェーハＷの外周形状に沿った面取り加工を実施できるようにする。また、ロックしていたθ軸モータ１３２の回転を再開する。なお、θ軸モータ１３２の回転のロックや再開は、モータを直接オン／オフしてもよいし、クラッチ等を介して実行してもよい。θ軸モータ１３２の回転は減速されており、ウェーハＷの回転は砥石１５２、１５５の回転に比べて桁違いに遅く、ウェーハＷが劈開面２１１を起点として破損するのを防止する。ウェーハＷが砥石１５２、１５５に当接したら、所定の研削諸元で外周面取り加工が開始される。

図４に、ウェーハＷが砥石１５２（１５５）に当接した時の研削抵抗の発生状態を模式的に示す。砥石１５２（１５５）は右回りに高速回転Ｒしているものとする。ウェーハＷは、砥石１５２（１５５）の回転方向と同じ右方向に低速回転（Ｒ_０）している。劈開面２１１上の点を含む、当接点でもあり加工点でもあるウェーハＷの点では、摩擦力または研削抵抗Ｆが発生する。ここで重要なことは、この研削抵抗Ｆは、劈開面２１１に直角な方向の力であり、劈開面２１１に平行な成分を有していないことである。このことについては、図５を用いてより詳しく説明する。

図５は、比較例として、ウェーハＷの劈開面２１１が砥石１５２（１５５）に接近する方向に対して斜めの状態で、ウェーハＷが砥石１５２（１５５）に当接する場合を示す、図３または図４に対応する図である。ウェーハＷと砥石１５２（１５５）の当接位置では、図４の例と同様に研削抵抗Ｆが砥石１５２（１５５）の接線方向に発生する。その結果、当接部では研削抵抗Ｆにより、劈開面２１１方向の分力Ｆ_Ｐと劈開面２１１に垂直な分力Ｆ_Ｔが発生する。

ところで、単結晶では顕著になるが多結晶であっても、劈開面はその面に沿って結晶が裂けやすい面であり、劈開面方向に力が加わると、結晶は容易に破壊する。つまり、劈開面２１１方向の分力Ｆ_Ｔの存在は、単結晶であればその面方向からウェーハＷの全面にほぼ真っ直ぐに延びる劈開が始まることを意味する。これは、図５で模式的に示すような破損領域２１５の形成を引き起こし、ウェーハＷの面取り加工における歩留まりを低下させる。

以上のように、ウェーハＷの劈開面２１１の位置と砥石１５２（１５５）との関係がウェーハＷの面取り加工における歩留まり向上において重要であることが知られるが、ウェーハＷの直径Ｄの変動や厚さｔの変動が、劈開面２１１の影響よりも大きな影響を面取り加工に及ぼすことも危惧される。そこで、図６を用いて、ウェーハＷの直径が面取り加工に及ぼす影響について、以下に説明する。

図６（ａ）は、ウェーハＷの直径Ｄが規定の大きさの場合であり、図６（ｂ）は、ウェーハＷの径が（Ｄ＋δ）まで大きくなった場合である。各図の左側は、ウェーハＷと砥石１５２（１５５）の当接部の上面断面図であり、右側はその横断面図である。ウェーハＷの大きさが規定の大きさであれば、砥石１５２（１５５）の面取り面２３１、２３２によりウェーハＷは上側および下側が、ほぼ同じ量、同じ形状で面取り２２１、２２２され、厚さ方向中間部がｒ加工される。

これに対して、ウェーハＷの径がδだけ大きくなった場合には、ウェーハＷと砥石１５２（１５５）の相対高さ位置を変えることで、ウェーハＷの周方向当接関係を維持しながら、面取り加工ができる。具体的には、同じ砥石１５２（１５５）の面取り面２３１、２３２およびｒ加工面形状を用いて増大した径のウェーハＷを加工すれば、上側面取り量２３３と下側面取り量２３４とそれらの形状はほぼ同一ではなくなるものの、劈開面２１１を砥石回転の接線方向に対して、直角方向を維持できる。なお、直径変化量を考慮せずに規定ウェーハを加工するのと同一の状態で加工すると、例えば、Ｄ＝５０ｍｍのウェーハでδ＝０．１ｍｍの直径誤差があれば、劈開面方向の研削抵抗の分力Ｆ_Ｐは研削抵抗Ｆの３％程度生じる。この程度でも、面取り加工により劈開面２１１からの破損が生じて面取り加工の歩留まりを低下させる恐れがある。さらに、厚さｔが変化しても、同様に対処できる。

上記本実施例の面取り加工方法を、まとめて図７に処理のフローチャートで示す。インゴットからウェーハをスライスして作製した後に、面取り加工を開始する。初めに、ＬＴ、ＬＮの各ウェーハＷについて、Ｘ線回折や光像法を用いて、劈開面２１１を検出し記憶する。また、各ウェーハＷの厚さｔおよび直径Ｄを計測する（ステップＳ７１０）。なお、ウェーハＷの厚さｔ及び直径Ｄは、外周研削装置６２とともに厚さセンサ５２を備えるプリアライメント部１４や直径測定器８４を備えた後測定部２２を有するウェーハ面取り装置１０で別途実行してもよい。

検出した劈開面２１１に基づいて、図示しないオリフラ加工機でウェーハＷにオリフラ２１０を加工する（ステップＳ７２０）。その際、上記理由からオリフラ２１０は、好ましくは、劈開面２１１に平行な面と異ならせる。さらに好ましくは、図４に示したように劈開面２１１がウェーハＷの半径方向と一致する位置の近傍から、オリフラ２１０の加工を始める。なお、オリフラ位置と劈開面との関係を記憶させれば、劈開面２１１は見えないけれども、以後の加工を目視的に確認できる。

ウェーハ面取り装置１０のウェーハカセット３０に各ウェーハＷを収納したのち、ウェーハ面取り装置１０に取り付ける。その後、ウェーハ面取り装置内で事前処理をしたのち、研削トランスファ部１００を用いて、面取り用加工部１６Ａ（１６Ｂ）にウェーハＷを移載する（ステップＳ７３０）。

ウェーハ送り装置６０と外周研削装置６２の各部を操作して、ウェーハＷを砥石１５２（１５５）に当接させる操作Ｏｐ_１～Ｏｐ_３を実行する（ステップＳ７４０～Ｓ７６０）。すなわち、加工位置であるウェーハＷと砥石１５２（１５５）の当接位置において、ウェーハが砥石１５２に接するよう、ウェーハＷをθ軸回りに回動させる（ステップＳ７４０）。その際、当接時に劈開面２１１がウェーハＷと砥石１５２（１５５）の中心を結ぶ線に一致する位置まで、ウェーハＷを回転させる（Ｏｐ_１）。

次に、ウェーハ送り装置６０のＸ軸駆動手段１２５を用いて、Ｘ方向にウェーハＷを移動させる（ステップＳ７５０）。その際、加工位置であるウェーハＷと砥石１５２（１５５）の当接位置までの、Ｘ方向距離分だけ移動させる（Ｏｐ_２）。なお、ステップＳ７４０およびステップＳ７５０の操作Ｏｐ_１、Ｏｐ_２の順序は、逆であっても、同時であってもよいが、次の操作Ｏｐ_３よりは前に完了しておく必要がある。

ウェーハ送り装置６０のＹ軸駆動手段を用いて、Ｙ方向にウェーハＷを移動させる（ステップＳ７６０）。すなわち、ウェーハＷが砥石１５２（１５５）に当接する位置に接線方向から接近するように、ウェーハを移動させる（Ｏｐ_３）。なお、この操作Ｏｐ_３の際には、既にウェーハＷと砥石１５２（１５５）の位置は、ウェーハＷの直径Ｄ、厚さｔ、砥石１５２（１５５）の直径ｄの測定値に基づいて、制御措置１５が制御しているので、ウェーハＷの外周面の面取り量が過大になることは防止されている。

ウェーハＷの面取り開始位置が定まったので、面取りを開始する。面取りの際は、ウェーハＷも回転させる（ステップＳ７７０）。ウェーハＷの面取りを継続し、オリフラ２１０位置に達したら、検出したウェーハＷの砥石１５２（１５５）への当接力に基づいて、ウェーハＷをＸ方向に移動させる（ステップＳ７８０）。なお、当接力を検出する代わりに、予め制御手段１５に記憶させたウェーハＷの形状を使用して、Ｘ方向移動量を決定するようにしてもよい。ウェーハＷが一周したら、研削は終了する。

以上説明したように本発明によれば、半導体ウェーハの面取り加工時に、回転する砥石の接線方向からウェーハを接近させ、その際、ウェーハの劈開面が接近方向に直角方向となるようにウェーハの周方向位置を固定したので、劈開面に対して傾斜した方向からウェーハが砥石に接近することが回避され、劈開面に垂直方向の研削抵抗成分に起因するウェーハの破損を防止できる。これにより、研削加工時のウェーハの歩留まりを向上できる。また、ウェーハの径や厚さにばらつきがあっても、予め計測した量に応じてウェーハと砥石の加工位置高さを調整するだけでよく、難削材であるＬＴ、ＬＮ製ウェーハの面取り加工においても、劈開面からのウェーハの破損を防止できる。

１０…ウェーハ面取り装置、１２…供給回収部、１４…プリアライメント部、１５…制御装置、１６Ａ、１６Ｂ…加工部、１７…操作パネル、１９…加工側、１８…オリフラ研磨部、２０…洗浄部、２２…後測定部、２４…搬送部、３０…ウェーハカセット、３２…カセットテーブル、３４…供給回収ロボット、３６…搬送アーム、３８…ガイドレール、４０…スライドブロック、５０…測定テーブル、５２…厚さセンサ、５４…オリフラ検出センサ、６０…ウェーハ送り装置、６２…外周研削装置、７０…ウェーハ送り装置、７２…オリフラ研磨ユニット、７４…チャックテーブル、７６…オリフラ研磨ヘッド、８０…スピン洗浄装置、８２…洗浄テーブル、８４…直径測定器、８６…測定テーブル、１００…研削トランスファ部、１０２…オリフラ精研トランスファ部、１０４…洗浄トランスファ部、１０６…収納トランスファ部、１１０…水平ガイド、１１２…スライドブロック、１１４…トランスファアーム、１１６…吸着パッド、１２１…Ｘ軸ベース、１２２…Ｘ軸ガイドレール、１２３…Ｘ軸リニアガイド、１２４…Ｘテーブル、１２５…Ｘ軸駆動手段、１２６…Ｙ軸ガイドレール、１２７…Ｙ軸リニアガイド、１２８…Ｙテーブル、１２９…Ｚ軸ガイドレール、１３０…Ｚ軸駆動手段、１３１…Ｚテーブル、１３２…θ軸モータ、１３３…θスピンドル、１３４…ウェーハテーブル、１４１…本体ベース、１５１…外周砥石スピンドル、１５２…外周加工砥石、１５４…外周精研スピンドル、１５５…外周精研削砥石、１５６…外周精研モータ、１６３…ロータリ、２１０…オリフラ、２１１…劈開面、２１５…破損領域、２２１…上側面取り部（量）、２２２…下側面取り部（量）、、２３１…上側面取り面、２３２…下側面取り面、２３３…上側面取り量、２３４…下側面取り量、ＣＨ…軸心、ＣＷ…ウェーハテーブル回転軸心、Ｄ…ウェーハ直径、ｄ…砥石直径、Ｆ…力、Ｆ_Ｔ…接線方向分力、Ｆ_Ｐ…劈開面に平行な分力、Ｏｐ_１～Ｏｐ_３…操作、ｒ…面取り部、Ｒ…回転、ｔ…ウェーハ厚さ、Ｗ…ウェーハ、δ…直径誤差

Claims

半導体ウェーハの外周部を面取りする面取り装置であって、
前記外周部を面取りするために回転駆動する砥石を含む外周研削装置と、
前記ウェーハを保持して前記ウェーハを回転、及び、移動させるウェーハ送り装置と、
少なくとも前記ウェーハの劈開面に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記ウェーハ送り装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記砥石が前記ウェーハに初めて当接する際、前記記憶手段に記憶された前記データに基づいて、前記ウェーハの回転中心と前記砥石の回転中心とを結ぶ線上に前記ウェーハの前記劈開面が位置するまで前記ウェーハを回転させるように前記ウェーハ送り装置を制御することにより、前記ウェーハの前記劈開面は前記砥石に最初に当接するときに、前記砥石の接線方向に直角な方向に位置づけられ、
前記制御装置は、前記ウェーハ送り装置を制御して、回転する前記砥石の接線方向から、前記ウェーハを前記砥石へ接近させて当接させることを特徴とするウェーハの面取り装置。
前記ウェーハ送り装置は、前記ウェーハを前記砥石の接線方向に直交する方向に駆動するＸ軸駆動手段と、前記ウェーハを前記砥石の接線方向に駆動するＹ軸駆動手段とを備える、請求項１に記載のウェーハの面取り装置。
前記制御装置は、前記ウェーハを前記砥石に接近させて当接させる前に、前記ウェーハ送り装置を制御して、前記ウェーハを、前記接線方向に直交する方向に移動させ、前記ウェーハを前記砥石に接線方向から接近させる請求項１又は２に記載のウェーハの面取り装置。
前記記憶手段は、更に、前記ウェーハの直径、及び、厚さに関するデータを記憶する、請求項１～３のいずれか１項に記載のウェーハの面取り装置。