JPH09136249A - ウェーハ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外径の異なるウェーハや非円形のウェーハを１
台の装置で効率よく一定径の円形に整形することができ
るウェーハ加工装置の提供。 【解決手段】くり抜き加工部１６Ｃ、面取り加工部１６
Ｂが一体に形成された砥石ブロック１６をターンテーブ
ル２６上にスライド移動自在に支持する。ウェーハ１８
をターンテーブル２６と同軸上に設置されたウェーハテ
ーブル２０上に固定する。ターンテーブル２６を回転さ
せるとともに、ウェーハ１８に向かって下降させ、砥石
ブロック１６のくり抜き加工部１６Ｃをウェーハ１８の
表面に当接させる。これにより、ウェーハ１８は、円形
にくり抜かれる。円形にくり抜いたウェーハ１８の周縁
の上部を面取り加工部１６Ｂの下部傾斜面１６ｂ₁ に当
接させて、ウェーハの周縁の上部の面取り加工を行う。
ウェーハ１８の周縁の下部を面取り加工部１６Ｂの上部
傾斜面１６ｂ₂ に当接させて、ウェーハの周縁の下部の
面取り加工を行う。これにより、外径の異なるウェーハ
１８及び非円形のウェーハ１８であっても、一定径の円
形ウェーハ１８に整形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ加工装置に
係り、特に非円形等の異形ウェーハを一定径の円形のウ
ェーハに整形するウェーハ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を水平ブリッ
ジマン法（ＨＢ法）により結晶成長させた場合、生成さ
れるインゴット１Ｈは、図６に示すように、断面Ｄ字状
のものが得られる。また、ＧａＡｓをチョクラルスキー
法（ＣＺ法）により結晶成長させた場合、生成されるイ
ンゴット１Ｃは、図７に示すように、周面が波形、すな
わち径が軸線に沿って周期的に変化した形状のものが得
られる。

【０００３】ウェーハは、前記インゴットを薄く切断し
たものであり、ＨＢ法で結晶成長させたインゴット１Ｈ
から得られるウェーハ２Ｈは、図６に示すように、丸み
を帯びた三角形状となる。一方、ＣＺ法で結晶成長させ
たインゴット１Ｃから切り出したウェーハ２Ｃは、各々
径が異なる円形状となる。

【０００４】ところで、ウェーハの製造工程において、
ウェーハの形状は一定径の円形に統一されており、さら
に、規格により厚さと直径が定められている。したがっ
て、前記ＨＢ法、ＣＺ法で生成されたインゴットから切
り出したウェーハは、規格にあった一定径の円形状に整
形する必要がある（図８参照）。また、シリコン（Ｓ
ｉ）の場合、生成されるインゴットが円柱であるため、
得られる各ウェーハの形状は同一径の円形となる。した
がって、前記ＧａＡｓのウェーハのように円形に整形す
る必要はないが、切断ミスで厚さが薄いウェーハが切断
された場合や、エッジに欠損が生じた場合には、規格の
サイズを下げてダミーウェーハや太陽電池として利用す
ることがある。この場合、前記ＧａＡｓのウェーハと同
様に、所定の径の円形に整形する必要がある（図９参
照）。

【０００５】従来、前記ウェーハの整形加工は、外径研
削加工機と面取機を使用して行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法では、２台の加工機を使用するため、設備費が
増加するとともに、保守管理に手間がかかるという欠点
があった。また、各々の加工機を単独で使用する場合に
は、加工ウェーハの保管、管理が不便であり、自動化を
図る場合には、搬送装置を必要とするため装置が大型化
するという欠点があった。

【０００７】また、外径研削加工機の場合は、ウェーハ
の外径を円形砥石で研削しながら円形に整形するため、
加工効率が悪いという問題があった。更に、図８、図９
に示すように、ＨＢ法で生成したインゴットから切断し
たウェーハ２Ｈやオリフラが形成されたウェーハ２Ｓの
ように非円形ウェーハを円形ウェーハ２Ｈ´、２Ｓ´に
整形する場合、円形になるまでウェーハ２Ｈ、２Ｓが断
続研削されるため、破損が発生し易く、また、砥石３へ
の負担も増加するという欠点があった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、外径の異なるウェーハや非円形のウェーハを１
台の装置で効率よく一定径の円形に整形することができ
るウェーハ加工装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
るために、ウェーハを保持するウェーハ保持部と、くり
抜き加工部、第１の面取り加工部及び第２の面取り加工
部が一体に形成された砥石ブロックと、前記砥石ブロッ
クが、同一円周上に複数配設されるとともに、半径方向
にスライド移動自在に支持された砥石ブロック保持部
と、から構成され、前記ウェーハ保持部と前記砥石ブロ
ック保持部とを同軸上で相対的に回転させるとともに、
前記ウェーハ保持部と前記砥石ブロック保持部とを相対
的に近づけ、前記砥石ブロックのくり抜き加工部を前記
ウェーハの表面に当接させて該ウェーハを円形にくり抜
き、該円形にくり抜いたウェーハの周縁の一方側を前記
第１の面取り加工部に当接させて該ウェーハの周縁の一
方側の面取り加工を行うとともに、前記ウェーハの周縁
の他方側を前記第２の面取り加工部に当接させて該ウェ
ーハの周縁の他方側の面取り加工を行うことを特徴とす
る。

【００１０】本発明によれば、まず、ウェーハ保持部と
砥石ブロック保持部とを同軸上で相対的に回転させると
ともに、そのウェーハ保持部と砥石ブロック保持部とを
相対的に近づけ、砥石ブロックのくり抜き加工部をウェ
ーハの表面に当接させる。これにより、ウェーハは砥石
ブロックのくり抜き加工部に研削されて円形にくり抜か
れる。次に、その円形にくり抜かれたウェーハの周縁の
一方側を、第１の面取り加工部に当接させる。これによ
り、ウェーハの周縁の一方側は、その第１の面取り加工
部に研削されて面取り加工される。次に、砥石ブロック
をスライド移動させるとともに、ウェーハ保持部と砥石
ブロック保持部とを相対的に移動させて、ウェーハの周
縁の他方側を第２の面取り加工部側に位置させる。そし
て、ウェーハの周縁の他方側を第２の面取り加工部に当
接させる。これにより、ウェーハの周縁の他方側は、第
２の面取り加工部に研削されて面取りされる。前記一連
の操作により、非円形又は外径の異なるウェーハは、一
定径の円形のウェーハに整形される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハ加工装置の好ましい実施の形態について詳説
する。図１は、本発明に係るウェーハ加工装置の第１の
実施の形態の断面図である。同図に示すように、前記ウ
ェーハ加工装置１０は、ウェーハ保持部１２、砥石ブロ
ック保持部１４及び砥石ブロック１６、１６、…を主要
部として構成される。

【００１２】前記ウェーハ保持部１２は、ウェーハ１８
を真空吸着して保持するウェーハテーブル２０を有し、
ウェーハテーブル２０は、図示しないベース上に設置さ
れている。前記砥石ブロック保持部１４は、砥石ブロッ
ク１６、１６、…を保持するターンテーブル２６を有し
ている。このターンテーブル２６は、前記ウェーハテー
ブル２０と対向して同軸上に設けられ、図示しないモー
タに駆動されて回転するとともに、図示しない昇降装置
に駆動されて図中上下方向に移動する。

【００１３】図２に示すように、前記ターンテーブル２
６の下面２６Ａには、ターンテーブル２６の半径方向に
沿ってガイド溝２８、２８、…が９０°間隔で穿設され
ている。各ガイド溝２８内には、ガイド溝２８に沿って
ネジ棒３０が配設されており、ネジ棒３０は両端近傍を
ガイド溝２８の両端部に回動自在に支持されている。こ
のネジ棒３０の一方端には、図１に示すように、従動ウ
ォームギア３２が固着されており、従動ウォームギア３
２は、ターンテーブル２６の内部中央に設けられた駆動
ウォームギア３４に螺合されている。駆動ウォームギア
３４には、ターンテーブル２６に対して垂直配設された
スピンドル３６が連結され、スピンドル３６は図示しな
い正逆回転可能なモータに連結されている。

【００１４】一方、前記各ガイド溝２８には、ガイド溝
２８に沿ってスライド移動するスライダ３８が同一円周
上に嵌合されている。このスライダ３８には、ナット部
３８Ａが形成されており、ナット部３８Ａは前記ガイド
溝２８内に配設されたネジ棒３０に連結されている。し
たがって、前記各スライダ３８は、前記モータを駆動し
て駆動ウォームギア３４及び従動ウォームギア３２を回
動操作することにより、ガイド溝２８内を同一の移動量
でスライド移動する。これにより、４つのスライダ３８
は、常に同一円周上に位置するように維持される。

【００１５】前記砥石ブロック１６は、前記各スライダ
３８に着脱自在に設けられ、スライダ３８にボルト４０
で固定されている。この砥石ブロック１６は、ベース部
１６Ａ、面取り加工部１６Ｂ及びくり抜き加工部１６Ｃ
が一体形成されて構成されている。前記ベース部１６Ａ
は矩形状に形成され、前記ボルト４０が貫通する貫通穴
１６ａを有している。このベース部１６Ａは、前記スラ
イダ３８の下面に形成された取付け溝３８Ｂにベース部
１６Ａを嵌合し、その取付け溝３８Ｂに形成されたボル
ト穴３８Ｃに前記貫通穴１６ａを通したボルトを螺合さ
せることにより、位置決め固定される。

【００１６】前記面取り加工部１６Ｂは、前記ベース部
１６Ａの下部に一体的に形成されている。この面取り加
工部１６Ｂは、内周側に断面台形状の突起部１６ｂを有
し、砥石ブロック１６が回転した状態で、この突起部１
６ｂの下部傾斜面１６ｂ₁ （第１の面取り加工部）をウ
ェーハ１８の周縁の上側に当接させることにより、ウェ
ーハ１８の周縁の上側は面取り加工される。また、砥石
ブロック１６を回転させた状態で、突起部１６ｂの上部
傾斜面１６ｂ₂ （第２の面取り加工部）をウェーハ１８
の周縁の下側に当接させることにより、ウェーハ１８の
周縁の下側の面取りを加工される。

【００１７】前記くり抜き加工部１６Ｃは、前記面取り
加工部１６Ｂの下部に一体的に形成されている。このく
り抜き加工部１６Ｃは、円弧状の楔形に形成されてお
り、砥石ブロック１６が回転した状態でこのくり抜き加
工部１６Ｃをウェーハ１８の表面に当接させることによ
り、ウェーハ１８は円形にくり抜かれる。尚、前記ウェ
ーハ１８のくり抜き加工は粗研削で行い、面取り加工及
び外径加工は仕上げ加工で行うので、例えば、くり抜き
加工部１６Ｃの先端１６ｃの粒度は♯３００程度、面取
り加工部１６Ｂの粒度は♯８００程度のものを利用す
る。

【００１８】前記の如く構成された本発明に係るウェー
ハ加工装置の第１の実施の形態の作用は次の通りであ
る。まず、ウェーハ１８をウェーハテーブル２０上に載
置し、真空吸着して固定する。ウェーハ１８は、規格に
より厚さと外径が定められているので、その規格に適合
した外径でウェーハ１８がくり抜かれるように、砥石ブ
ロック１６、１６、…をスライド移動させて、くり抜き
加工部１６Ｃ、１６Ｃ、…の成す径Ｄを設定する。

【００１９】次に、ターンテーブル２６のモータ（図示
せず）を駆動して、ターンテーブル２６を回転させると
ともに、ターンテーブル２６の昇降装置（図示せず）を
駆動してターンテーブル２６をウェーハテーブル２０に
向けて下降させる。これにより、４つの砥石ブロックが
同一円周上を回転しながら下降する。ターンテーブル２
６がウェーハテーブル２０に向かって下降することによ
り、砥石ブロック１６のくり抜き加工部１６Ｃの先端１
６ｃがウェーハ１８の表面に当接する。これにより、ウ
ェーハ１８の表面は円形に研削される。そして、さらに
ターンテーブル２６を下降させると、くり抜き加工部１
６Ｃの先端１６ｃがウェーハ１８の裏面まで貫通し、ウ
ェーハ１８が円形にくり抜かれる（図３（ａ）参照、図
３（ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図）。一方、くり抜かれた
ウェーハ１８の外枠部分１８´は、ウェーハテーブル２
０の下方に落下する。

【００２０】ウェーハ１８が円形にくり抜かれた後、さ
らにターンテーブル２６を下降させると、ウェーハ１８
の周縁の上部は、砥石ブロック１６の突起部１６ｂの下
部傾斜面１６ｂ₁ （第１の面取り加工部）に当接する。
そして、さらにターンテーブル２６を所定量下降させる
と、前記下部傾斜面１６ｂ₁ に研削されて、ウェーハ１
８の周縁の上部は面取り加工される（図３（ｂ）参
照）。

【００２１】前記ウェーハ１８の周縁の上部の面取り加
工後、駆動ウォームギア３４の駆動モータ（図示せず）
を駆動し、砥石ブロック１６の径を広げる。そして、タ
ーンテーブル２６を所定量下降させて、ウェーハ１８を
砥石ブロック１６の突起部１６ｂの上部傾斜面１６ｂ₂
（第２の面取り加工部）の上方に位置させ、その後、再
び駆動ウォームギア３４の駆動モータを駆動して、砥石
ブロック１６の径を初期設定値Ｄに戻す。

【００２２】前記状態でターンテーブル２６を上昇させ
ると、ウェーハ１８の周縁の下部が、砥石ブロック１６
の突起部１６ｂの上部傾斜面１６ｂ₂ （第２の面取り加
工部）に当接する。そして、さらにターンテーブル２６
を所定量上昇させることにより、前記上部傾斜面１６ｂ
₂ に研削されて、ウェーハ１８の周縁の下部は面取り加
工される（図３（ｃ）参照）。

【００２３】前記ウェーハ１８の周縁の下部の面取り加
工を行うことにより、一連のウェーハ整形加工作業は終
了し、駆動ウォームギア３４の駆動モータ（図示せず）
を駆動して、砥石ブロック１６の径を広げ、ターンテー
ブル２６を上昇させて、ウェーハ１８をウェーハテーブ
ル２０から取り外す。このように、第１の実施の形態の
ウェーハ加工装置１０によれば、従来、外径研削加工機
と面取機の２台の加工機を使用して行っていたウェーハ
１８の整形加工を１台の装置で行うことができる。これ
により、設備費の削減を図ることができるとともに、保
守管理を簡便に行うことができる。また、装置をコンパ
クト化することができる。

【００２４】また、一連の整形加工作業を一台の装置で
連続的に処理することができるので、従来に比べて作業
工程が短縮し、生産性が向上する。更に、本実施の形態
のウェーハ加工装置１０では、非円形のウェーハを円形
に整形する場合であっても、連続的に研削して円形に整
形するので、断続研削を行う従来の外径研削加工機に比
べ、ウェーハの破損が発生しにくく、また、砥石への負
担も軽減される。

【００２５】図４は、本発明に係るウェーハ加工装置の
第２の実施の形態の断面図である。なお、前記第１の実
施の形態と同一部材、同一装置については同一符号を付
してその説明を省略する。前記第１の実施の形態では、
砥石ブロック１６の面取り加工部１６Ｂに断面台形状の
突起部１６ｂを形成し、その下部傾斜面１６ｂ₁ 、上部
傾斜面１６ｂ₂ をそれぞれ第１の面取り加工部、第２の
面取り加工部として使用した。第２の実施の形態では、
砥石ブロック１６の面取り加工部１６Ｂに断面台形状の
凹部１６ｂ´を形成し、その下部傾斜面１６ｂ₁ ´を第
１の面取り加工部、上部傾斜面１６ｂ₂ ´を第２の面取
り加工部として使用する。

【００２６】前記の如く構成される第２の実施の形態の
ウェーハ加工装置によれば、まず、前記第１の実施の形
態と同様にして、砥石ブロック１６のくり抜き加工部１
６Ｃでくり抜き加工を行う。次に、ターンテーブル２６
を下降させて、ウェーハ１８を面取り加工部１６Ｂの下
部傾斜面ｂ₁ ´と上部傾斜面ｂ₂ ´との中間に位置させ
る。そして、駆動ウォームギア３４の駆動モータ（図示
せず）を駆動して、砥石ブロック１６の径を所定量縮径
する。

【００２７】ウェーハ１８を面取り加工部１６Ｂの下部
傾斜面ｂ₁ ´と上部傾斜面ｂ₂ ´との中間に位置させた
後、ターンテーブル２６を所定量上昇させると、ウェー
ハ１８の周縁の下部は、砥石ブロック１６の突起部１６
ｂの下部傾斜面１６ｂ₁ （第１の面取り加工部）に当接
する。そして、さらにターンテーブル２６を所定量上昇
させると、前記下部傾斜面１６ｂ₁ に研削されて、ウェ
ーハ１８の周縁の下部は面取り加工される。

【００２８】前記ウェーハ１８の周縁の下部の面取り加
工後、ターンテーブル２６を所定量加工させると、ウェ
ーハ１８の周縁の上部が、砥石ブロック１６の突起部１
６ｂの上部傾斜面１６ｂ₂ （第２の面取り加工部）に当
接する。そして、さらにターンテーブル２６を所定量下
降させると、前記上部傾斜面１６ｂ₂ に研削されて、ウ
ェーハ１８の周縁の上部は面取り加工される。

【００２９】このように、第２の実施の形態のウェーハ
加工装置は、前記第１の実施の形態のウェーハ加工装置
と同様に、一連の整形加工作業を一台の装置で連続的に
処理することができるので、前記第１の実施の形態と同
様の効果を奏することができる。なお、本実施の形態で
は、砥石ブロック１６側を回転させていたが、ウェーハ
１８側を回転させてもよく、また、両方ともに回転させ
てもよい。同様に昇降機構もウェーハ１８側に設けても
よい。

【００３０】また、第１の実施の形態では、砥石ブロッ
ク１６の突起部１６ｂの形状を断面台形状としたが、断
面三角形状としてもよい。また、面取り加工部１６Ｂの
形状を、ウェーハ１８の面取り形状に対応させて（たと
えば、面取り加工部１６Ｂの内周側に断面半円上の凹部
を形成する）、総形削りにより、面取り加工を行うよう
にしてもよい。この際、横方向の送り量の制御は、駆動
ウォームギア３４を駆動するモータを制御して行う。

【００３１】さらに、図５に示すように、整形加工と同
時にノッチ加工も行うことができるように、ノッチ加工
部４２を付加してもよい。すなわち、ノッチ加工用砥石
４４をアーム４６の先端に回転駆動自在に設けるととも
に、アーム４６をウェーハテーブル２０に対して進退移
動自在に支持する。そして、前記ノッチ加工用砥石４４
を回転させながら、アーム４６をウェーハテーブル２０
に向けて進出させることにより、ノッチ加工用砥石４４
をウェーハ１８の縁部に当接させてウェーハ１８のノッ
チ１８Ｎの加工を行う。

【００３２】ノッチ加工の代わりにオリフラ加工を行う
ことができるように構成してもよい。このように、ノッ
チ加工部４２又はオリフラ加工部を付加することによ
り、ウェーハ１８の生産効率がさらに向上する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウェーハの整形加工を１台の装置で行うことができるの
で、設備費の削減を図ることができるとともに、保守管
理を簡便に行うことができる。また、装置をコンパクト
化することができる。また、一連の整形加工作業を一台
の装置で連続的に処理することができるので、従来に比
べて作業工程が短縮し、生産性が向上する。

【００３４】更に、ウェーハを連続的に研削して円形に
整形するので、断続研削を行う従来の加工機にくらべ、
ウェーハの破損が発生しにくく、また、砥石への負担も
低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェーハ加工装置の第１の実施の
形態の断面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るウェーハ加工
装置の第１の実施の形態の作用を説明する説明図

【図４】本発明に係るウェーハ加工装置の第２の実施の
形態の断面図

【図５】本発明に係るウェーハ加工装置の他の実施の形
態の説明図

【図６】ＧａＡｓをＨＢ法により結晶成長させた場合に
生成されるインゴット形状の斜視図

【図７】ＧａＡｓをＣＺ法により結晶成長させた場合に
生成されるインゴット形状の斜視図

【図８】従来の整形加工方法を説明する説明図（ＧａＡ
ｓウェーハ（ＨＢ法）を整形加工する場合）

【図９】従来の整形加工方法を説明する説明図（切断ミ
スしたＳｉウェーハを整形加工する場合）

【符号の説明】

１０…ウェーハ加工装置 １２…ウェーハ保持部 １４…砥石ブロック保持部 １６…砥石ブロック １６Ａ…ベース部 １６Ｂ…面取り加工部 １６Ｃ…くり抜き加工部 １６ｂ₁ …下部傾斜面（第１の面取り加工部） １６ｂ₂ …上部傾斜面（第２の面取り加工部） １６ｂ₁ ´…下部傾斜面（第１の面取り加工部） １６ｂ₂ ´…上部傾斜面（第２の面取り加工部） １８…ウェーハ ２０…ウェーハテーブル ２６…ターンテーブル ３８…スライダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを保持するウェーハ保持部と、 くり抜き加工部、第１の面取り加工部及び第２の面取り
   加工部が一体に形成された砥石ブロックと、 前記砥石ブロックが、同一円周上に複数配設されるとと
   もに、半径方向にスライド移動自在に支持された砥石ブ
   ロック保持部と、 から構成され、前記ウェーハ保持部と前記砥石ブロック
   保持部とを同軸上で相対的に回転させるとともに、前記
   ウェーハ保持部と前記砥石ブロック保持部とを相対的に
   近づけ、前記砥石ブロックのくり抜き加工部を前記ウェ
   ーハの表面に当接させて該ウェーハを円形にくり抜き、
   該円形にくり抜いたウェーハの周縁の一方側を前記第１
   の面取り加工部に当接させて該ウェーハの周縁の一方側
   の面取り加工を行うとともに、前記ウェーハの周縁の他
   方側を前記第２の面取り加工部に当接させて該ウェーハ
   の周縁の他方側の面取り加工を行うことを特徴とするウ
   ェーハ加工装置。