JPH11320364A - ウエーハの面取り部の軟研削加工管理方法及び面取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟研削用の砥石の個体差による寿命を定量的
に検出して高精度の軟研削加工を可能にしたウエーハの
面取り部軟研削加工管理方法及び面取り装置を提供する
こと。 【解決手段】 研削ステージ６に保持されたウエーハ５
を低速回転させながら砥石回転用モータ１により高速回
転する砥石４に押し当てることにより面取り部の軟研削
を行なうウエーハの面取り部軟研削加工管理方法及び面
取り装置において、軟研削加工時に前記砥石５とウエー
ハ４との間の研削抵抗をモニタし、砥石回転用モータ１
の回転数またはエアシリンダの荷重等の加工条件にフィ
ードバックすることにより研削量を制御するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエーハの面取り
部の軟研削加工管理方法及び面取り装置に関し、バフ等
でウエーハの外周部を鏡面化する前に砥石により面取り
する際の軟研削加工管理方法及び面取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にウエーハは、スライス工程を経た
ウエーハの外周部の欠けを防止するための面取り工程、
ウエーハの厚さのバラツキをなくするためのラッピング
工程、破砕層および汚染した部分（砥粒が食い込んだ部
分）をなくするためのエッチング工程、ウエーハの外周
面取り部および主面の研磨工程を順次行なって鏡面ウエ
ーハが得られる。なお、前記ラッピング工程と面取り工
程を逆にする方法もあるが、この方法は、ラッピング時
のウエーハの外周は角のままとなっているため、ラッピ
ング時にウエーハ外周の欠けが生じやすく、また、シリ
コン屑によりウエーハの主面が傷つくおそれがあるた
め、現在では前者のように面取り工程後にラッピング工
程を行なうのが一般的である。

【０００３】また、ウエーハの外径が必ずしも真円でな
いために、研削ステージ（真空チャック）に保持された
ウエーハを低速回転させながら高速回転する砥石に所定
荷重で押し当てることにより、砥石の溝形状に追随して
ウエーハを研削し、該ウエーハの面取りとウエーハ外径
形状の一定化を図る面取りが一般に軟研削加工により行
なわれている。この他にもバフ等を用い、面取り部を鏡
面化する面取り加工等、多くの面取り加工がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる軟研削加工方法
においては、砥石の研削能力をオンライン（研削工程
中）で計測する方法がないため、砥石寿命が尽きている
のを使用（ウエーハの面取り部にチッピングやカケが起
こる）したり、あるいは、まだ使用可能であるのにドレ
ッシングしたりすることがあった。

【０００５】又軟研削における砥石の研削制御は、位置
制御方式ではなくウエーハに付勢する荷重制御方式であ
るため、軟研削に用いる砥石の寿命若しくは砥石個体差
が原因で研削量（取り代）がウエーハによって異なり、
その結果ウエーハの直径が異なることがあり、軟研削後
のウエーハの直径管理が困難であるという問題があっ
た。また、砥石の切れ具合によって、この後の工程であ
る面取り部の研磨において必要な加工時間も変化する。
すなわち、面取り部の軟研削加工次第で後工程の鏡面面
取り部研磨時間も変化するという問題もあった。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、砥石の研削
能力を研削工程中にオンラインで計測することを可能に
し、これを加工条件に逐次フィードバックすることによ
り軟研削後のウエーハの直径制御若しくは砥石寿命検知
を容易に行なえるようにしたウエーハの面取り部軟研削
加工管理方法および面取り装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するべ
く、請求項１記載の発明は、研削ステージに保持された
ウエーハを低速回転させながら砥石回転用モータにより
高速回転する砥石に所定荷重でウエーハを押し当てなが
ら該面取り部の軟研削を行なうウエーハの面取り部の軟
研削加工管理方法において、前記軟研削加工時に前記砥
石とウエーハとの間の研削抵抗をモニタし、該モニタに
より検出された研削抵抗相関信号を加工条件にフィード
バックすることにより、軟研削後のウエーハの直径制御
若しくは砥石寿命検知を行なうことを特徴とする。

【０００８】尚、前記研削抵抗相関信号は、例えば請求
項２記載のように、前記砥石回転用モータに流れる電流
若しくは電圧変化として検出される。又、前記研削抵抗
相関信号に基づいてフィードバックされる加工条件制御
は、請求項３記載のように、前記砥石に加わる荷重制
御、前記砥石回転用モータの回転数制御、若しくはこれ
らの組合せであるのがよい。

【０００９】従ってかかる発明によれば、請求項４記載
のように、前記研削抵抗相関信号に基づいて、前記砥石
回転用モータの回転数、前記砥石に加わる荷重の少なく
とも一つを制御し、軟研削後のウエーハ加工面の性状の
一定化を図ることを特徴とするウエーハの面取り部の軟
研削加工管理方法にある。

【００１０】本発明方法をより具体的に説明するに、研
削能力（取り代）の関係式で予め調査しておいた所定の
研削抵抗範囲外の研削抵抗に対応する相関信号が検出さ
れた場合、その研削抵抗の変化に応じて、次ウエーハ加
工の際、砥石の回転数を上げる。このようにして研削抵
抗を一定の範囲に保つことにより、研削量（取り代）を
一定範囲に保つことができる。また、前記研削抵抗値に
より加工条件を変更したにもかかわらず、所定の研削抵
抗以上（但し、砥石の寿命が完全に無くなった場合、研
削抵抗が無くなる場合もある。）の値を示した場合は砥
石の寿命が尽きたと判断する。この結果を応用すること
により、自動的に警告を出し、ドレッシングを行なう。
また、砥石の溝を変更するといった手段が考えられ、自
動化が可能となる。

【００１１】従って本発明方法によれば、軟研削加工時
に前記砥石とウエーハとの間の研削抵抗を砥石回転用モ
ータに流れる電流等により間接的にモニタし、加工条件
にフィードバックして常に正常な研削量が得られると共
に、砥石の個体差による寿命を定量的に得ることができ
るため、軟研削加工後のウエーハの直径管理を正確かつ
簡便に行ない、後工程の鏡面面取り部研磨に必要な時間
を安定化することが可能となる。

【００１２】また、請求項５記載の発明は、上記本発明
方法を効果的に実施するためのウエーハ面取り装置に関
する発明であって、研削ステージ上に支持され回転する
ウエーハに、該ウエーハの外周部を回転する砥石溝に所
定荷重で押し当てながら、軟研削を行なうウエーハの面
取り装置において、砥石の研削抵抗をモニタし、該モニ
タにより検出された研削抵抗相関信号を出力するモニタ
手段と、研削条件が複数設定され、前記研削抵抗相関信
号が入力される設定器と、該設定器の設定値に基づき、
モータの回転数を制御するモ−タ制御手段及び／又は砥
石・研削ステージの相対位置を調節する調節手段を有す
ることを特徴とする。

【００１３】本発明装置では、複数の研削条件を設定す
る設定値に基づいて、砥石の摩耗等の研削状態の変化に
追随した最適なウエーハ加工ができ、ウエーハの面取り
部の性状を一定化することができ、また砥石の寿命等も
管理できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態
に記載されている構造部品の寸法、材質、形状、相対位
置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範
囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に
過ぎない。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態に係るウエー
ハの面取り部軟研削加工装置の概略構成を示す図であ
る。砥石回転用モータ１の回転軸２に、外周に研削溝３
が形成された砥石４が取り付けられている。ウエーハ５
は真空チャック等の研削ステージ６に吸着保持されてい
る。研削ステージ６は、研削ステージ用モータ１２上に
取り付けられ、この研削ステージ用モータ１２は基台７
上に移動可能に設けられたスライド板８に取り付けられ
ている。このスライド板８には荷重付加用のエアシリン
ダ９が連結されている。

【００１６】砥石４は砥石回転用モータ１により高速
（周速約９００ｍ／ｍｉｎ）で回転され、ウエーハ５は
研削ステージ用モータ１２により研削ステージ６ととも
に低速（周速約１．２ｍ／ｍｉｎ）で回転されている。
エアシリンダ９によりウエーハ５を砥石４の研削溝３に
所定荷重で押し当てて軟研削加工が行なわれる。ウエー
ハ５が１回転若しくは複数回転によりウエーハの面取り
加工若しくはウエーハ外径の修正が行なわれる。

【００１７】図３（ａ）に、後述する制御動作を行なわ
ない場合の砥石４によるウエーハ５の研削量（取り代）
とウエーハ加工枚数の関係を示している。加工条件を変
えない場合は、ウエーハ加工枚数が増えるに従って砥石
４は磨耗するため研削量が少なくなる。図３（ｂ）に、
前記加工状態における砥石回転用モータ１のモータ電流
値と加工枚数の関係を示している。ウエーハ加工枚数が
増えるに従って砥石４のウエーハ５に対する切削抵抗が
大きくなるため一定回転数を保つように、モータ（サー
ボ）電流値が増加する。

【００１８】上記の結果から、砥石回転用モータ１のモ
ータ電流値をモニタすることにより、ウエーハ５の研削
量（取り代）、すなわち、砥石４の研削能力の推定がで
きる。本発明はこの原理を応用して砥石４の寿命を定量
的に検出できるようにしたものである。一般に、正常な
研削による研削量ηは次式で表される。 η＝ｋ・ｖ・ｐ・ｔ・ｗ 但し、 ｋ：定数 ｖ：砥石とウエーハの相対速度 ｐ：エアシリンダ荷重（エア圧力） ｔ：１回の研削時間 ｗ：砥石の研削能力（時間の関数、時間の経過とともに
減少）

【００１９】ウエーハのスループットが一定で１回の研
削時間ｔが一定であるとすると、上式より、砥石の研削
能力ｗが下がっていくとき研削量ηを一定に保つには、
速度ｖを上げるか、エアシリンダ荷重ｐを上げるか、ま
たは両者を上げればよいことが分かる。砥石４の研削能
力ｗは、砥石の使用時間Ｔとすると、ｗ＝−ｆ（Ｔ）で
表される時間の関数であると共に、研削抵抗（ウエーハ
との間の抵抗）と反比例する関係にある。すなわち、研
削抵抗が増加すると研削能力は減少する関係にある。

【００２０】以下に、図２の制御フローおよび図４の線
図に基づいて本発明の実施の形態の制御動作を説明す
る。ステップＳ１で軟研削を開始し、ステップＳ２で砥
石回転用モータ１から取り出されたモータ電流値をモー
タ制御回路１０等を通してモニタする。すなわち、モー
タ制御回路１０の出力を設定器１１に入力して設定器１
１の設定値と比較する。該設定器１１には、第１段階の
設定値Ｑ１と第２段階の設定値Ｑ２が設定されている。
第１段階の設定値Ｑ１は加工条件を変更すれば研削可能
のモータ電流値であり、第２段階の設定値Ｑ２は加工条
件を変更しても研削不能のモータ電流値である。

【００２１】ウエーハ５の加工枚数が増えていくに従っ
て砥石４は磨耗するため、研削抵抗が大きくなり、これ
によりモータ１の回転数を一定に保とうとするためモー
タ電流値は増加していく。このモータ電流値が設定値Ｑ
１に達しない間は、ステップＳ４に進み、ステップＳ４
からステップＳ１に戻り、次のウエーハ５の軟研削加工
動作を繰り返す。

【００２２】モータ電流値が設定値Ｑ１に達すると、設
定器１１よりＮＧの信号がモータ制御回路１０およびエ
アシリンダ９の制御回路１３に送られ（ステップＳ
５）、モータ１の回転数（ｖ）を上昇させるか、あるい
はエアシリンダ１１による押し当て荷重（ｐ）を増加さ
せる（ｖ，ｐの両者を増加させてもよい）。

【００２３】これにより、図４（ａ）に示すように、ウ
エーハ５の研削量（研削代）が再び増加に転じ、ステッ
プＳ６で次の新しいウエーハ５の研削を行ない、ステッ
プＳ７で同様にモニタする。モータ電流値が設定値Ｑ１
を越えて設定値Ｑ２に達する（砥石４とウエーハ５間で
正常に研削が行なわれていない状態）と、設定器１１よ
りＮＧの信号がモータ制御回路１０およびエアシリンダ
制御回路１３に送られ（ステップＳ８）、その砥石４の
研削溝３は切れ味に限界がきていると判断し、ステップ
Ｓ９で研削溝３の交換（研削溝３が複数ある場合）する
か、ドレッシングされた新しい砥石４と交換する。

【００２４】上記実施の形態では、設定器１１は２段階
の設定値Ｑ１、Ｑ２が設定されている例を示している
が、もっと細かい設定値（切削条件）を設定することも
可能である。図５の例では、設定値をＱ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４の４段階に設定している。そして、設定値Ｑ１
は好ましい研削量のときのモータ電流値、設定値Ｑ２は
許容される研削量のときのモータ電流値、設定値Ｑ３は
砥石回転用モータ１の回転数アップでは研削能力が回復
しないがエアシリンダ９の荷重アップで研削可能となる
ときのモータ電流値、設定値Ｑ４はモータ電流値と荷重
アップの両者の変更で研削可能となるときのモータ電流
値が各々設定されている。

【００２５】モータ電流値が設定値Ｑ１に達したときに
モータ回転数をアップし、設定値Ｑ２に達したときにも
モータ回転数をさらにアップし、設定値Ｑ３に達したと
きにはエアシリンダ９の荷重をアップし、設定値Ｑ４に
達したときにはモータ回転数およびエアシリンダ９の荷
重の両者をアップするようにしている。モータ電流値が
設定値Ｑ４を越えたとき砥石寿命が尽きたと判断する。
設定値はさらに細かくしてもよく、上記の例に限定され
ない。

【００２６】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、軟研削加工時に砥石とウエーハとの間の研削抵抗を
モニタし、該研削抵抗相関信号を加工条件にフィードバ
ックすることにより、砥石の研削溝の寿命が定量的に計
測でき、砥石の研削溝の交換時期や砥石のドレッシング
時期が明確になると共に、研削抵抗が安定化し、研削後
のウエーハの面取り部の性状の安定化をもたらし、その
結果、後工程の鏡面面取り部研磨に必要な時間を安定さ
せることができる。

【００２７】また、本発明装置によれば、複数の研削条
件を設定する設定器を設けその設定値に基づいて、モー
タの回転数の制御や砥石・研削ステージの相対位置を調
節するようにしたので、砥石の摩耗等の研削状態の変化
に追随した最適なウエーハ加工ができ、ウエーハの面取
り部の性状を一定化することができ、また砥石の寿命等
も管理できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るウエーハの面取り
部軟研削加工装置の概略構成を示す模式的構成図であ
る。

【図２】 本発明方法の制御フローチャート図である。

【図３】 一般的な面取軟研削加工機の動作であって、
（ａ）は研削量とウエーハ加工枚数の関係、（ｂ）はモ
ータ電流値とウエーハ加工枚数の関係を各々示すグラフ
である。

【図４】 本発明の軟研削加工管理方法の制御動作を示
すもので、（ａ）は研削量とウエーハ加工枚数の関係、
（ｂ）はモータ電流値とウエーハ加工枚数の関係を各々
示すグラフである。

【図５】 本発明の他の実施の形態による加工制御動作
を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 砥石回転用モータ ３ 研削溝 ４ 砥石 ５ ウエーハ ６ 研削ステージ ９ エアシリンダ １１ 電流値の設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋野 晋也 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研削ステージに保持されたウエーハを低
   速回転させながら砥石回転用モータにより高速回転する
   砥石に所定荷重でウエーハを押し当てながら該面取り部
   の軟研削を行なうウエーハの面取り部の軟研削加工管理
   方法において、 前記軟研削加工時に前記砥石とウエーハとの間の研削抵
   抗をモニタし、該モニタにより検出された研削抵抗相関
   信号を加工条件にフィードバックすることにより、軟研
   削後のウエーハの直径制御若しくは砥石寿命検知を行な
   うことを特徴とするウエーハの面取り部の軟研削加工管
   理方法。
2. 【請求項２】 前記研削抵抗相関信号が、前記砥石回転
   用モータに流れる電流若しくは電圧変化であることを特
   徴とする請求項１記載の軟研削加工管理方法。
3. 【請求項３】 前記フィードバックされる加工条件制御
   が、前記砥石に加わる荷重制御、前記砥石回転用モータ
   の回転数制御、若しくはこれらの組合せであることを特
   徴とする請求項１記載の軟研削加工管理方法。
4. 【請求項４】 前記研削抵抗相関信号に基づいて、前記
   砥石回転用モータの回転数、前記砥石に加わる荷重の少
   なくとも一つを制御し、軟研削後のウエーハ加工面の性
   状の一定化を図ることを特徴とする請求項１項記載の軟
   研削加工管理方法。
5. 【請求項５】 研削ステージ上に支持され回転するウエ
   ーハに、該ウエーハの外周部を回転する砥石溝に所定荷
   重で押し当てながら、軟研削を行なうウエーハの面取り
   装置において、 砥石の研削抵抗をモニタし、該モニタにより検出された
   研削抵抗相関信号を出力するモニタ手段と、 研削条件が複数設定され、前記研削抵抗相関信号が入力
   される設定器と、 該設定器の設定値に基づき、モータの回転数を制御する
   モ−タ制御手段及び／又は砥石・研削ステージの相対位
   置を調節する調節手段を有することを特徴とするウエー
   ハ面取り装置。