JPH029535A - 薄基板製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水晶、シリコン、ヒ化ガリウム等の薄基板を
製造するための方法および複合加工機に関し、特に、単
一の工程で薄基板の両面を研削するようにした薄基板製
造方法およびその装置に関する。

〔従来の技術Ｊ 従来、水墨やシリコン等の結品のインゴットを、薄く切
断して薄基板、例えば、ウェーハを製造する方法として
は１通常、第７図に示すような工程（主要工程）からな
る方法が採用されている。

すなわち、インゴットを、ウェーハ切断Ｔ程７０１にお
いて薄く切断し、この切断したウェハの周縁を、ラッピ
ングの際にチッピング、スクラッチ、割れなどが生じな
いようにベベリング工程７０２で面取り加工している０
次いで、両面ラッピング工程７０３において、ウェー／
％の両面をラッピングし、＋ＪＪ断時に発生したそりの
除去と、ウェーハ表面におけるクラック層、ソーマーク
の除去を行なうとともに、ウェーｌ＼が所定の厚みす法
となるように加工している。

その後、ポリシング丁程７０４において、ウェーハのそ
りを除去して平滑度を向上させるため、ウェーハ両面の
ポリシング加工を行ない、さらに、エツチング工程７０
５で、ａｍ械加工によって生じたウェーハ表面の変質層
を除去するための工・チング加工を行なっている。そし
て最後に、鏡面ボリシング加エフ０６において、ウェー
ハの表面伝再度ポリシングして仕上加工を行ない、最終
的なウェーハとしている。

このようなウェーハの製造においては、ウェハの加工時
、特に、ウェーハの切断時に発生するそりの除去が大き
な３題となっている。そこで、ウェーハ！ｉ’Ｊ断方法
が種々提案されているが、いずれの方法も、そりの発生
を大幅に減少させた状恩で切断を行なうことは困難であ
った。このため。

ウェーハ切断後の加工工程でそりを確実に除く必要があ
るが、従来のウェーハ製造方法ではそりを十分に除去で
きなかった。

従来のウェーハ製造方法において、ウェーハ切断時に発
生したそりを、十分に除去できない原因は次の点にある
と考えられる。

すなわち、ウェーハ切断工程でウェーハを切断すると、
切断中の切り込みによる切断抵抗の変化および発熱等に
よって生じるブレードの変形（座Ｍ、）等により、ウェ
ーハ８１にそりが発生する（′５８図（ａ））、そこで
、ラッピング工程およびポリシング工程において、ウェ
ーハ８１を上下の定ｆｉ８５．８６により圧力をかけつ
つ加工を行ないそりを除去する（第８図（ｂ））。

しかしこの場合、ウェーハ８１は、薄片であるとともに
、一般に、−面が凹状で他面が凸状となっていて、全体
が弓なりにそっているため、定１８５．８６により上下
方向から圧力を加えるとウェーハ８１の有する弾力性に
よってウェーハ８１は撓んで平坦形状となる。

このため、定ｆｉ８５．８６による加圧時にも撓んで平
坦状とならないような大さなそりは、ラッピング加工お
よびポリシング加工によって除去できるものの、加圧時
に弾性変形によって撓んでモ坦となるようなそりは除去
できなかった。したがって、定ｇ１８５．８６による上
下方向の圧力を取り除くと、ウェーハはそりを有する形
状に戻ってしまい（第８図（Ｃ）　）、所定量以上のそ
りはどうしても除去することがでさなかった。

そこで、上記の問題点を解消したｉＩｊ基板の製造方法
として、特開昭６１−１０６２０７号、特開昭６２−２
２４５３７号等に開示されているように、第６図に主要
な製造１程が示されている装造工程が開発された。

すなわち、この製造方法は、端面研削工程６０１におい
てインゴットの端面を研削して平坦な基準面とし、その
後、ウェーハ切断工程６０２においてインゴットを所定
厚さの端面側を薄片に切断してウェー／＼を作成し１次
いで、ベベリング工程６０３で周縁の面取りを行なった
後１片面ラッピング工程６０４．ポリシング工程６０５
゜６０８に４を介してウェーハを製造するものである。

なお、ここで、ラッピング工程６０４およびポリシング
工程６０５．１３０８は、従来の製造方法と同様にウェ
ーハのそりとソーマークの除去を目的とするものである
。

［解決すべき１題］ しかしながら、ウェーへの一方の端面を端面研削、他方
の表面を片面ラッピングにて加工した場合、両表面に対
する加工内容が相違するため。

これらの機械加工によって生じた変質層は両表面で異な
った様相をｔする。このように不均一な状態の変質層は
、そのままエツチングを行なっても完全に除去すること
が困難である。

したがって、端面研削における加工歪と片面ラッピング
における加工歪との間に大きな差がある場合、両面ポリ
シング工程や両面ラッピング工程を経ても、なおウェー
ハにそりが残存するおそれがあった。そのために、第６
図に示した従来の製造方法においては、エツチング工程
の前段に両面ポリシング工程あるいは両面ラフピング工
程を挿入して、ウェーハの両表面に生じた変質層を均一
にすることが通常必要となり、作業時間を多く費やすと
いう問題があった。

本発明はＪ：述した問題点を解決するためになされたも
ので、製造工程の簡略化と製造時間の短縮を図るととも
に、より一層高精度、高品質な薄基板（ウェーハ）の製
造を可能とした薄基板製造方法およびその装置の提供を
目的とする。

［課題の解決手段］ −ｈ記１］的を達成するために１本発明の薄基板製造方
法は、インゴットの端面および薄片の切断面の研削を、
インゴットの端面を平坦に研削し、次いでインゴットの
端面側を所定厚さの薄片に切断し、さらに、切断された
薄片を反転して切断面と平行なチャックに取付けて、薄
片のνＪ断面を研削ならしめている。

また、薄基板製造装置の発明にあっては１回転自在な筒
状のブレード取付枠と、このブレード取付枠に固定され
たブレードとを備えた薄基板切断手段と、インゴットを
固定して少なくとも上記ブレードの半径方向に移動可能
なインゴット支持手段と、上記薄基板切断手段によりイ
ンゴットから切り出された薄基板を反転して切断面を表
面にした状態で固定するとともに、少なくとも上記イン
ゴット支持手段と同一の経路上を移動可能な薄基板支持
手段と、上記薄基板切断手段によりインゴットから切り
出された薄基板を上記薄基板支持手段まで反転して移送
する薄基板移送手段と、上記インゴット支持手段および
上記薄基板支持手段の移動経路に対向して設けられ、Ｊ
：記インゴット支持手段に固定されたインゴットの先端
面および上記薄基板支持手段に固定された薄基板の表面
を研削する研削手段とで構成しである。

［実施例］ 以下１本発明の実施例について図面を参照してａ明する
。

まず、第１図ないし第３図によって本発明の薄基板製造
装置の第一実施例を説明する。第１図は薄基板製造装置
の平面図、第２図は同じく正面図、第３図は第１図にお
ける矢視Ａ−Ａ線拡大図である。

：５１図、第２図において、１は基台、１０は薄基板切
断手段、２０はインゴット支持手段、３０は薄基板支持
手段、４０は研削手段、５０は薄基板移送手段を示す。

ｔＪｉ店板切断手段ｌＯは、基台１に軸受リング１１を
（ｌＩｉ１着し、この軸受リング１１の内面および両端
面に設けられた静圧軸受によってブレード取付枠１２を
回転自在に支承している。ブレード取付枠１２は、円筒
状に形成してあり、その前部（インゴット支持手段２０
に対向する側）に、インゴットから薄基板を切断するた
めのダイヤモンド切断砥石を有する円盤状のブレード１
３を設けるとともに、後部は開放状懲としである。また
ブレード取付枠１２の後部外周には、タイミングプーリ
１４が設けてあり、ベルト１６等の伝達部材を介してモ
ータ１５の回転力が伝達されるようにしである。

基台ｌの後部（第１図における上部）には、案内レール
２を横方向に延設してあり、この案内レール２上を送り
台３が移動できるようになっている。すなわち、基台ｌ
の一端にはモータ４に固定された駆動プーリ９、他端に
はテンションプーリ５が、それぞれ案内レール２に添っ
て設けてあり、駆動プーリ９とテンションプーリ５との
間に巻掛けたタイミングベルト６を介してモータ４の駆
動力を送り台３に伝達して横方向に移動する。

ここで、送り台３は、案内レール２に静圧軸受によって
支持されている。さらに、送り台３Ｌには、移動テーブ
ル７が設けである。この移動テーブル７は、モータ８の
駆動力により、送り台３にを基台ｌの前後方向に移動す
る。

インゴット支持手段２０および薄基板支持手段３０は、
それぞれ移動テープ１し７上の一方および他方の端部に
設けてあり、移動テーブル７の前後方向への移動ならび
に送り台３の横方向への移動にともなって、ともに移動
するようにしである。

インゴット支持手段２０は、割出しスライド佐ｎ部２１
を有している。この割出しスライドａＸ部２１は、上面
にインゴット２２をａとし、モータ２３からの駆動力に
より、インゴット２２を前後方向、すなわち、ブレード
取付枠１２の軸線方向に移動させて、インゴット２２か
ら所定厚さの薄基板を切断するための割出し送りをする
ようになっている。ここで、インゴット２２は、その軸
線がブレード１３の中心とほぼ同じ高さとなる位ｌにＪ
１２１され、クランプ部材２４により固定されている。

薄基板支持手段３０は、移動テーブル７トでインゴット
支持手段２０に平行して設けてあり、第３図に示すよう
に、固定台３１を移動テーブル７上に固着しており、こ
の固定台３１に対し、支軸３２を介して支持部材３３を
回動自在に取り付けた構造となっている。また、固定台
３１と支持部材３３の対向する面の一部には、圧電素子
等からなる傾き３Ｉ整器３４が設けてあり、これにより
支持部材３３を微小礒回動させて支持部材３３の取付角
度を調整し得るようになっている。さらに。

Ｅ記の支持部材３３の前端面には、薄基板吸着用の真空
チャック３５が形成しである。

研削手段４０は、薄基板切断手段１０の何方で、インゴ
ット支持手段２０および薄基板支持手段３０の移動経路
と対向する位置に設けである。

この研削手段４０は、モータ４１により回転駆動される
工具取付！！１４２を備え、この工具取付盤４２の端面
に砥石４３を装着している。

薄基板移送手段５０は、第一移送手段５１と第二移送手
段５２で構成しである。第一移送手段５１は１．ｌ！台
１の前部で薄基板支持手段３０の移動経路と平行に移動
レール５３を延設し、この移動レール５３上を摺動部材
５４が移動するようになっている。摺動部材５４は、ブ
レード取付枠１２の軸方向、すなわち基台１の前後方向
に往復移動するアーム５５を備えており、ざらに、アー
ム５５の先端には、薄基板吸着用の真空チャック５６が
形成しである。

上記第一移送手段５１は、ブレード取付枠１２内で切断
されたインゴット２２の薄片、すなわち薄基板２５を吸
着し、横方向に移動して次の第二移送手段５２まで移送
する。

第二移送手段５２は、ブレード取付枠１２の外部で、薄
基板支持手段３０の支持部材３３が移動する経路とｍ動
部材５４の横方向の移動端との間に、；ツけである。第
二移送ｆ段５２は１回転盤５７ｔ−ｉえ、この回転ｔＥ
ｔ５７を回転軸５８ａのまわりに１８０°回転して薄基
板を反転できるようになっている０回転盤５７の端面に
は真空チャック５９が形成してあり、この真空チャック
５９により薄基板を吸着して、第一移送手段５１から薄
基板支持手段３０の支持部材３３へと移送する。また１
回転Ｉ！１５７は、回転軸５８ｂを中心としてほぼ９０
″回動するようにしである。

図面において、６０は薄基板の搬出用カセット、６１は
研削の終了した薄基板の搬出用アームである。Ｗ出用ア
ーム６１は１回転軸６２を中心にほぼ１８０°回転する
とともに、先端に設けた真空チャック６３により薄基板
を吸着するようになっている。この搬出用アーム６１の
一方の回転端は、第二移送手段５２の回転１１１５７が
回転軸５８ｂを中心に回動してきた位置と対向している
。また、他方の回転端は、薄基板搬出用カセット６０の
真上に位置するようにしである。

６４は変位センサであり、研削手段４０の側壁に１．’
ｉ１着した支持レール６５に沿って、プローブ６６がＬ
下動するようになっている。支持レール６５は、砥石４
３の研削面と平行に延在している。そして、プローブ６
６は、薄基板支持手段３０の真空チャック３５の薄基板
吸着面または／およびこの真空チャック３５に吸着した
研削後の薄基板の面における少なくとも上下二点の位置
を測定し、その検出信号を測定処理装Ｍ（図示せず）に
出力する。０定処理装置は、上記少なくとも二箇所の検
出位置における相対変位がゼロ（すなわち、研削後の薄
基板の厚さの差がゼロ）となるように、支持部材３３の
傾きＷＪ整器３４を調整する。これにより、砥石４３に
対し支持部材３３の真空チャック３５而が常に平行に移
動することとなる。

６７はロータリードレッサで、支持部材３３の側壁に設
けた回転軸６８を中心に高速回転するようになっている
。このロータリードレッサ６７には砥石を使用し、定期
的または薄基板の研削方向の厚さとの差が設定イ１より
大きくなったとき、あるいは必要に応じて研削手段４０
の砥石４３をドレッシングする。

次に、上述した装置を用いて行なう本発明の薄基板製造
方法の一実施例について説明する。

まず、送り台３を図示矢印ａの方向に移動させるととも
に、移動テーブル７を前後方向に移ｆｉ８せて、砥石４
３の側方にインゴット２２の端面を配置する。さらに、
移動テーブル７の前後方向の微調整移動により所定の研
削量を設定した状態で、砥石４３を回転させるとともに
、送り台３を図示矢印ａの方向に徐々に移動し、インゴ
ー２ト２２の端面を研削する。

次いで、送り台３を逆方向に移動させて、インゴット２
２の軸線をブレード１３の中心とほぼ一致させる。この
位置において、移動テーブル７を薄基板切断手段１０の
方向に移動させ、インゴット２２の端面がブレード１３
の中央孔とほぼ同−而となるようにする。さらに、割出
しスライド戎置部２１を同方向に−ステップ移動させ、
インゴット２２の端面がブレード１３の中央孔より僅か
にブレード取付枠１２内へ入り込むように位数状めする
。

続いて、ブレード取付枠１２を回転させつつ。

送り台３を図示矢印ａの方向に徐々に移動させ、ブレー
ド１３の内刃にてインゴット２２を切断する。なお、イ
ンゴット２２の最後に切削される側面には、カーボン等
の保持材２２ａが接着してあり、これによりインゴット
２２の上記側面にチッピングの生ずることを防止してい
る。

このとき、第一移送手段５１の摺動部材５４は、ブレー
ド１３の内面と対向する位置にきており、かつ、アーム
５５は、ブレード１３の方向へ伸び、インゴット２２の
切断終了と同時に、切り出された薄基板２５を真空チャ
ック５６で吸着する。その後、アーム５５は後退して摺
動部材５４へ収納され、この状態で摺動部材５４が図示
矢印す方向に移動する。その移動端では、回転盤５７が
、アーム５５の先端（真空チャック５６）に保持された
薄基板２５と近接して対向する位置にあり１回転盤５７
の真空チャック５９による吸引と同時にアーム５５の真
空チャック５６が吸引を解除し、回転盤５７へと薄基板
を引き渡す。

％）　）Ｓ板を吸着保持した回転Ｎ１５７は、回転軸５
８ａを中心に１８０’回転して薄基板２５を反転する。

１８０’回転した回転Ｉ！１５７と近接して対向する位
置には、送り台３の横移動および移動テーブル７の前後
方向への移動により、支持部材３３のＩｔｊ端面（真空
チャック３５）をあらかじめ配置しておく、そして、真
空チャック３５による吸引と同時に回転盤５７の真空チ
ャック５９が吸引を解除し、支持部材３３へと薄基板を
引き渡す、このように引き渡された薄基板は、切断面を
表面にして支持部材３３に吸引保持されることとなる。

なお、薄基板引き渡し前に、先に述べた変位センサ６４
による。支持部材３３の真空チャック３５の面の相対位
置の測定および傾きｙ４整器３４による調整を行ない、
支持部材３３の真空チャック３５の而と砥石４３との平
行性を保持しである。

次いで、移動テーブル７を前後方向に移動させて、支持
部材３３上の１８１基板の研削量を調整し、この状１５
で送り台３を図示矢印ａ方向へ徐々に移動させるととも
に、砥石４３を回転させて薄基板の切断面を研削する。

この研削に際しての送りは、インゴット２２の端面を研
削したときと同様、送り台３の移動によって同一方向に
なされるため、薄基板の両表面に対する研削方向は同一
となる。

研削終了後、支持部材３３は再び回転盤５７とｌ　ｔＢ
して対向する位ａに移動して、薄基板を回転繋５７へと
引き渡す、薄基板を受は取った回転霊５７は、回転＠５
８ａおよび５８ｂを中心に回動する。それと同時に、搬
出用アーム６１が回動し、！ｉいに対向する位置で薄基
板を搬出用アーム６１の先端真空チャック６３に引き渡
す、その後、搬出用アーム６１が回転して、薄基板を搬
出用カセット６０の真上にまで移送し、真空チャック６
３の吸引解除により静かに搬出用カセット６０内に薄基
板を収納する。

このようにして両面を同一の砥石で研削された薄基板（
ウェーハ）は、順次次工程に搬送され、：ｊＳ４図に示
すように、ベベリング４０１．エツチング４０２．鏡面
ポリシング４０３′：Ｊの加工が行なわれる。

このような薄基板の製造方法によれば、同一の砥石によ
り、連続的に薄基板の両面を加工するため、砥石の粒度
会ポンドによる差違がないばかりでなく、はぼ等しい切
刃状態で両面を加工することができる。しかも研削方向
、研削速度等を同一の条件に設定して薄基板の両面を研
削するのでｆｋ基板の両面に機械加工によって生じる変
質層を均一のものとでき、両面ポリシング工程等４変質
層を均一にするための製造工程を省略することができる
ため、製造工程の簡略化、製造工程の短縮を図ることが
できる。また、このようにして製造された薄基板は、モ
リがなく高精度、高品質なものであることは勿論である
。

第５図は１本発明の薄基板製造装置に係る第二実施例を
示すモ面図である。なお、先に示した第１図と同一部分
または相当する部分には同一符号を付し、その部分の詳
細な説明は省略する。

本実施例は、研削手段４０をブレード取付枠１２に一体
化して、送り台３の移動酸を短縮、ひいては装置の小形
化を実現したものである。すなわち、砥石４３をブレー
ド取付枠工２の前端部外周に設け、ブレード取付枠１２
の回転により砥石４３を回転させて研削加工を行なうよ
うにしである。

この薄基板製造装置によれば、まず、インゴット２２の
端部を砥石４３で研削し、次いで、プレート１３によっ
てインゴット２２から薄基板を切り出す、統いて、第一
、第二の移送手段５１゜５２により支持部材３３の前端
部（真空チャック３５）へと薄基板を移送する。そして
、支持部材３３をブレード取付枠１２の方向へ移動して
、薄基板の切断端面を砥石４３により研削する。その庚
、先に示した第一実施例と同様の搬出動作を行ケい、所
要の後工程を経ることにより、本発明のｆｂ　）Ａ　Ｍ
製造工程を実現することができる。

未発１月は上述した実施例に限定されるものでは？＜、
ｙ旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できるものである
。

例えば、Ｐｊ）＆板切断手段と第二の研削手段とを１１
合せて一体とし、端面の研削と同時に切断を行なうとと
もに、既に切断されて薄板支持手段に切断面を表にして
取付けられた薄基板を研削手段で研削する工程も、送り
台の横方向の移動によって同時に行なうことも可能であ
る。この場合には、インゴットの端部の研削のための砥
石と薄板支持手段に取付けられた薄基板の研削のための
砥石を同じ材質として同じ回転数で研削し、同時にドレ
ッシングするようにすれば４その他の研削条件は同一な
のでほぼ均一な加工となり、同程度に高精度で高品質の
ものが得られる上に１両面の加工を同時に行なうので約
半分の加工時間とすることも可能である。

また、上述の説明で用いた研削と切断の語は、通常の乾
式または湿式のダイヤモンド砥石による研削または切断
に限定されるものではなく、その他の硬質砥粒による研
削や電解研削、ａ音波研削、振動研削等の研削法を採用
することが町？１であることは明らかである。

さらに、薄基板切断手段としてワイヤ放電加工を採用す
ることも口■能である。この場合には、第１図の実施例
における薄基板！／Ｊ断手段をワイヤ放′准加丁のため
の装δおよび液槽とし、インゴットが研削手段の位置に
移動する際には、送り台は液槽の線を越えるためのに下
方向の移動も必要となる。

本発明が製造対象とする薄基板は、微小回路あるいはＩ
Ｃの基板として用いるウェー／＼だけでなく、これに類
する種々のｇ基板を含むものである。

さらに、薄基板の材質としては、水晶、シリコン、ヒ化
ガリウ、ムは勿論のこと、タンタル酸リチウム等を材質
とする薄基板にも適用できる。

［発明の効果］ 以北説明したように、本発明の薄基板製造方法によれば
、薄基板の両面を同じ研削手段で加工するので、加工に
よって生ずる変質層が両面で均一となり、両面ポリシン
グ工程等、変質層を均一にするための製造工程を省略す
ることができる。その結果、製造工程の簡略化、製造時
間の短縮を実現できるとともに、そりのない高精度、高
品質な薄基板の製造が可能となる効果を有する。

また、本発明の薄基板製造装置によれば、上記の方法を
一台のｍａｔで実現でき、製造工程の簡略化、型造時間
の短縮を図るとともに、より一層高精度、高品質な薄基
板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は未発ＩＩ薄基板製造装置の第一実施例を示す平
面図、第２図は同じく正面図、第３図は第１図における
矢視Ａ−Ａｔ！ｌ拡大図、第４図は本発明薄基板製造方
法の一実施例を示す工程図、第５図は本発明薄基板製造
？ｔ１の第二実施例を示す平面図、第６図および第７図
はそれぞれ従来の薄基板製造方法の工程図、第８図（ａ
）、（ｂ）、（ｃ）は従来方法におけるそり発生説明図
である。 ＝２＆台　　　　　　　　２：送り台 ：移動テーブル　　　ｌＯ：薄基板切断手段ニブレード
取付枠　　１３ニブレード ：インゴット支持手段 二側出しスライド藏置部 ：インゴット ：薄基板支持手段　　３３：支持部材 ：研削手段　　　　　４３：砥石 ：ｆ４基板移送手段 ５１：第一移送手段　　　５２：第二移送手段６０：搬
出用カセット　　６１：搬出用アーム６４：変位センサ ６７：ロータリードレッサ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インゴットの端面を平坦に研削し、次いでインゴ
   ットの端面側を所定厚さの薄片に切断し、さらに、切断
   された薄片を反転して切断面と平行なチャックに取付け
   て、薄片の切断面を研削することを特徴とした薄基板製
   造方法。
2. （２）インゴットを固定して保持するインゴット支持手
   段と、端面が平坦に研削されたインゴットの端面側を所
   定の厚さに切断する薄基板切断手段と、上記薄基板切断
   手段によりインゴットから切り出された薄基板を反転し
   て切断面を表面にした状態で固定するとともに、少なく
   とも上記インゴット支持手段と同一の経路上を移動可能
   な薄基板支持手段と、上記薄基板切断手段によりインゴ
   ットから切り出された薄基板を、上記薄基板支持手段ま
   で反転して移送する薄基板移送手段と、上記インゴット
   支持手段および上記薄基板支持手段の移動経路に対向し
   て設けられ、上記インゴット支持手段に固定されたイン
   ゴットの端面および／または上記薄基板支持手段に固定
   された薄基板の表面を研削する研削手段とを具備したこ
   とを特徴とする薄基板製造装置。