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技術 研削装置及び研削方法

出願人 株式会社ディスコ
発明者 ウィッテンツェルナー・エルマー酒井敏行
出願日 1999年4月6日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 1999-098985
公開日 2000年10月17日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2000-288881
状態 特許登録済
技術分野 円筒・平面研削
主要キーワード センター合わせ 研削痕 旋回動 自生発刃作用 研削能力 ソーマーク 破砕層 チャック面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年10月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

板状物研削する場合において、研削焼け割れがおこらないようにして所望の厚さでかつ高品質な板状物に仕上げる。

解決手段

第一の研削手段によって板状物を研削する第一の研削工程と、該第一の研削工程によって該板状物に形成されたソーマークに対してクロスするようにソーマークが形成されるよう該板状物を研削する第二の研削工程とから構成される研削方法、及び、このような研削方法を可能とする研削装置を提供する。

概要

背景

半導体ウェーハガラス等のような板状物研削して所望の厚さにする場合は、図7に示すように、研削装置に配設されたチャックテーブル17の吸着面33にに板状物40を吸引保持し、研削ホイール42の下部に配設された研削砥石41と板状物40の表面とが平行な状態を維持すると共にチャックテーブル17の回転中心を通るように研削ホイール42を回転させながら下降させ、粗研削用仕上げ研削用の研削砥石41を板状物40に接触させることにより研削を行う。

概要

板状物を研削する場合において、研削焼け割れがおこらないようにして所望の厚さでかつ高品質な板状物に仕上げる。

第一の研削手段によって板状物を研削する第一の研削工程と、該第一の研削工程によって該板状物に形成されたソーマークに対してクロスするようにソーマークが形成されるよう該板状物を研削する第二の研削工程とから構成される研削方法、及び、このような研削方法を可能とする研削装置を提供する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
7件

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請求項1

板状物吸引保持し回転可能なチャックテーブルと、該板状物を研削する第一の研削砥石を備えた第一の研削ホイールを回転可能に支持する第一の研削手段と、該板状物を研削する第二の研削砥石を備えた第二の研削ホイールを回転可能に支持する第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、該チャックテーブルの吸着面は、回転中心頂点として極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面に形成されており、該第一の研削砥石は、該板状物の中心から外周に向かう第一の円弧ソーマークを形成するよう、該チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられ、該第二の研削砥石は、該板状物に形成された第一の円弧状ソーマークに対して逆形状の第二の円弧状ソーマークが形成されるよう、該チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられる研削装置。

請求項2

板状物は半導体ウェーハである請求項1に記載の研削装置。

請求項3

チャックテーブルは、ターンテーブルに配設され、該ターンテーブルの回転により第一の研削手段及び第二の研削手段に対峙するよう位置付けられる請求項1または2に記載の研削装置。

請求項4

第一の研削手段に装着される第一の研削ホイールは粗研削用であり、第二の研削手段に装着される第二の研削ホイールは仕上げ研削用である請求項1乃至3に記載の研削装置。

請求項5

第一の研削ホイールを構成する第一の研削砥石は、粒度#600の粒径より大きい粒径の砥粒から構成され、第二の研削ホイールを構成する第二の研削砥石は、粒度#1000の粒径より小さい粒径の砥粒から構成される請求項4に記載の研削装置。

請求項6

吸着面が極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面に形成された回転可能なチャックテーブルと、該板状物を研削する第一の研削砥石を備えた第一の研削ホイールを回転可能に支持する第一の研削手段と、該板状物を研削する第二の研削砥石を備えた第二の研削ホイールを回転可能に支持する第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置を用いて板状物を研削する研削方法であって、該チャックテーブルの吸着面に板状物を吸引保持する板状物保持工程と、該第一の研削砥石を該チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるように位置付け、該板状物の中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークが形成されるように該板状物を研削する第一の研削工程と、該第一の研削工程が終了した後、該第二の研削砥石を、該板状物に形成された該第一の円弧状ソーマークと逆形状の第二の円弧状ソーマークが形成されるように該チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付け、該板状物を研削する第二の研削工程とから構成され、該板状物の研削面には、回転中心から外周に向かう第一のソーマークと第二のソーマークとがクロスして形成される研削方法。

請求項7

第一の研削手段と第二の研削手段とは独立しているか、または、共通である請求項6に記載の研削方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェーハ等の板状物研削する研削方法、及び、その方法の実施に使用することができる研削装置に関する。

背景技術

0002

半導体ウェーハやガラス等のような板状物を研削して所望の厚さにする場合は、図7に示すように、研削装置に配設されたチャックテーブル17の吸着面33にに板状物40を吸引保持し、研削ホイール42の下部に配設された研削砥石41と板状物40の表面とが平行な状態を維持すると共にチャックテーブル17の回転中心を通るように研削ホイール42を回転させながら下降させ、粗研削用仕上げ研削用の研削砥石41を板状物40に接触させることにより研削を行う。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、研削途中において研削焼け割れが生じることがあり、この場合は所望の厚さにすることができないという問題がある。特に、スマートカード携帯電話等の小型化、薄型化の要請が強い製品に搭載される半導体ウェーハにおいてはこの問題が生じやすい。

0004

そこで、かかる問題の原因について研究した結果、粗研削と仕上げ研削とでは同方向にソーマーク研削痕)が形成され、粗研削で形成されたソーマークに倣って仕上げ研削が遂行されることとなり、その結果、研削砥石41と板状物40との接触面積が大きくなって、研削焼けや割れが生じるという知見を得た。

0005

チャックテーブル17は、図8に示す如く構成されるが、図9において拡大して示すように、チャックテーブル17の吸着面33は、回転中心を頂点として傾斜角度の極めて小さな(例えば0.01度程度)勾配の傾斜面を有する円錐面に形成されていて、粗研削及び仕上げ研削のいずれの場合も、研削砥石41は吸着面33の傾斜に平行になるように位置付けられ、板状物40の表面には、一定方向にソーマークが形成される。

0006

即ち、粗研削で生じたソーマークに倣って仕上げ研削が遂行されることになり、その結果、研削ホイールと板状物との接触面積が大きくなって研削焼け、割れ等が生じやすい。

0007

このように、板状物を研削する場合においては、研削焼けや割れがおこらないように研削することにより、所望の厚さでかつ高品質な板状物に仕上げることに解決すべき課題を有している。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、板状物を吸引保持し回転可能なチャックテーブルと、該板状物を研削する第一の研削砥石を備えた第一の研削ホイールを回転可能に支持する第一の研削手段と、該板状物を研削する第二の研削砥石を備えた第二の研削ホイールを回転可能に支持する第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、チャックテーブルの吸着面は、回転中心を頂点として極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面に形成されており、第一の研削砥石は、板状物の中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークを形成するよう、チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられ、第二の研削砥石は、板状物に形成された第一の円弧状ソーマークに対して逆形状の第二の円弧状ソーマークが形成されるよう、チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられる研削装置を提供する。

0009

そしてこの研削装置は、板状物は半導体ウェーハであること、チャックテーブルは、ターンテーブルに配設され、該ターンテーブルの回転により第一の研削手段及び第二の研削手段に対峙するよう位置付けられること、第一の研削手段に装着される第一の研削ホイールは粗研削用であり、第二の研削手段に装着される第二の研削ホイールは仕上げ研削用であること、第一の研削ホイールを構成する第一の研削砥石は、粒度#600の粒径より大きい粒径の砥粒から構成され、第二の研削ホイールを構成する第二の研削砥石は、粒度#1000の粒径より小さい粒径の砥粒から構成されることを付加的要件とする。

0010

また本発明は、吸着面が極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面に形成された回転可能なチャックテーブルと、該板状物を研削する第一の研削砥石を備えた第一の研削ホイールを回転可能に支持する第一の研削手段と、該板状物を研削する第二の研削砥石を備えた第二の研削ホイールを回転可能に支持する第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置を用いて板状物を研削する研削方法であって、チャックテーブルの吸着面に板状物を吸引保持する板状物保持工程と、第一の研削砥石をチャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるように位置付け、板状物の中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークが形成されるように板状物を研削する第一の研削工程と、第一の研削工程が終了した後、第二の研削砥石を、板状物に形成された第一の円弧状ソーマークと逆形状の第二の円弧状ソーマークが形成されるようにチャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付け、板状物を研削する第二の研削工程とから構成され、板状物の研削面には、回転中心から外周に向かう第一のソーマークと第二のソーマークとがクロスして形成される研削方法を提供する。

0011

そしてこの研削方法は、第一の研削手段と第二の研削手段とは独立しているか、または、共通であることを付加的要件とする。

0012

このように構成される研削装置及び研削方法によれば、板状物にはソーマークがクロスして形成されるため、最初に形成されたソーマークがあたかも山脈の頂上からふもとにかけて削り取られる如く研削され、厚さバラツキの小さい高品質な板状物に仕上げることができる。

0013

また、ソーマークがクロスすることで、仕上げ研削用の研削ホイールには研削時に適度な衝撃力が働き、自生発刃作用が生じて研削能力が維持される。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の実施の形態の一例として、図1に示す研削装置10及びこの研削装置10を用いた研削方法について説明する。

0015

研削装置10は、板状物を収容するカセット11、12と、カセット11からの板状物の搬出またはカセット12への板状物の搬入を行う搬出入手段13と、被加工物の位置合わせを行うセンター合わせテーブル14と、被加工物を搬送する第一の搬送手段15及び第二の搬送手段16と、上部に板状物を吸引保持するチャック面を有する4つのチャックテーブル17と、チャックテーブル17を支持して回転可能なターンテーブル18と、チャックテーブル17に保持された板状物を研削する第一の研削手段19及び第二の研削手段20からなる研削手段21と、板状物の洗浄を行う洗浄手段22とを有している。

0016

カセット11には研削前の板状物、例えば半導体ウェーハが複数段に重ねて収納されており、搬出入手段13によって1枚ずつピックアップされてセンター合わせテーブル14に載置される。そしてここで半導体ウェーハの位置合わせが行われた後、第一の搬送手段15に吸着されると共に第一の搬送手段15が旋回動することによって、チャックテーブル17に半導体ウェーハが載置され、吸引保持される(板状物保持工程)。

0017

次に、ターンテーブル18が所要角度回転して半導体ウェーハWが載置されたチャックテーブル17が第一の研削手段19の直下に位置付けられる。そして、第一の研削手段19の直下に位置付けられた半導体ウェーハWは、第一の研削手段19の作用を受けて上面が研削される。

0018

ここで、第一の研削手段19においては、回転可能に支持されたスピンドル23aの先端に設けたマウンタ24aの下部に第一の研削ホイール25が固定され、図2に示すように、第一の研削ホイール25の下部には、粗研削用の砥石、例えば粒度#600の粒径より大きい粒径の砥粒から構成される第一の研削砥石25aが環状に配設されており、ここでは粗研削が行われる。

0019

そして、粗研削が行われた後は、ターンテーブル18が所要角度回転し、チャックテーブル17が第二の研削手段20の直下に位置付けられ、第二の研削手段20の作用を受けて上面を研削される。

0020

ここで、第二の研削手段20においては、回転可能に支持されたスピンドル23bの先端に設けたマウンタ24bの下部に第二の研削ホイール26が固定され、図3に示すように、第二の研削ホイール26の下部には仕上げ研削用の砥石、例えば粒度#1000の粒径より小さい粒径の砥粒から構成される第二の研削砥石26aが環状に配設されており、ここでは仕上げ研削が行われる。

0021

なお、研削手段21を構成する第一の研削手段19及び第二の研削手段20は、起立して設けられた壁体27に対して上下動可能となっている。ここで、第一の研削手段19と第二の研削手段20とはほぼ同様に構成されるため、共通する部位には同一の符号を付して説明すると、壁体27の内側の面には一対のレール28が垂直方向に併設され、駆動源29に駆動されてレール28に沿ってスライド板30が上下動するのに伴い、ボルト31、32によってスライド板30に固定された第一の研削手段19、第二の研削手段20がそれぞれ上下動するようになっている。

0022

チャックテーブル17の吸着面33は、図9に示したように、従来と同様に回転中心を頂点とする勾配がθ度(例えば0.01度程度)の円錐面に形成されている。

0023

また、第一の研削手段は、例えばボルト31を緩めることにより、チャックテーブル17の吸着面33の勾配に対応させて若干傾斜させる。即ち、第一の研削砥石25aの下面とチャックテーブル17の傾斜面とが平行になるように、チャックテーブル17と第一の研削手段19とが相対的に調整される。

0024

具体的には、第一の研削手段19は、図2に示すように、垂直方向から左方向にθ度傾けると共に、チャックテーブル17の回転中心を第一の研削砥石25aが通るようにし、例えば図4に示す中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークが半導体ウェーハWに形成されるように位置付ける。なお、実際にはθは極めて微小な角であるが、理解を容易とするために誇張して図示している。

0025

一方、第二の研削手段20は、ボルト32を緩めることにより、図3に示すように、第一の研削手段19とは逆に垂直方向から右方向にθ度傾けると共に、チャックテーブル17の回転中心を研削砥石25bが通るようにし、例えば図5に示す第一の円弧状ソーマークに対して逆形状のソーマークが半導体ウェーハWに形成されるよう位置付ける。

0026

この状態で、まず、第一の研削手段19を構成するスピンドル23a及びチャックテーブル17を回転させながら第一の研削砥石25aを半導体ウェーハWの上面に接触させて研削を行うと、図4に示すような一定方向の第一の円弧状ソーマークが半導体ウェーハWの表面に形成される(第一の研削工程)。このとき、チャックテーブル17の回転方向時計回りでも反時計回りでもよく、また、研削砥石25aの回転方向も、チャックテーブル17の回転中心から外周にするか、または外周から回転中心に向かうようにするかはどちらでも構わない。

0027

そして次に、ターンテーブル18を所要角度回転させることにより半導体ウェーハWを保持したチャックテーブル17を第二の研削手段20の直下に位置付け、スピンドル23b及びチャックテーブル17を回転させながら研削を行うと、ここでは図5に示すようなソーマークが形成される。従って、第一の研削工程において形成されたソーマークにクロスするように新たな第二の円弧状ソーマークが形成され、結果的に図6に示すようなソーマークとなる(第二の研削工程)。

0028

なお、このときのチャックテーブル17の回転方向は、第一の研削工程の場合と同様に時計回りでも反時計回りでもよく、また、第二の研削ホイール26の回転方向もどちらでも構わないが、半導体ウェーハのように脆性材料を研削する場合は、第二の研削ホイール26の回転方向はチャックテーブル17の円錐面の頂点(回転中心)から外周に向かう方向とすることが好ましい。この点は、第一の研削工程における第一の研削ホイール25も同様である。

0029

このようにして第一の研削工程により形成されたソーマークが第二の研削工程により形成されたソーマークにクロスするように研削すると、第一の工程により形成されたソーマークがあたかも山脈の頂上からふもとにかけて削り取られる如く研削される。従って、厚さバラツキの小さい高品質な半導体ウェーハに仕上げることができるため、その厚さを50μm前後にまで薄くすることができ、スマートカード、携帯電話等の薄型化、軽量化、小型化を更に促進することができる。

0030

更に、例えば2層構造SOI(Silicon on Insulator)ウェーハの場合においては、基盤上にボンディングされた半導体ウェーハをわずか数μmまで薄く研削することができる。また、半導体ウェーハの裏面を研削する前にダイシングを行い、その後裏面を研削する場合においても、例えば厚さが20μm以下になるまで研削することができる。

0031

また、ソーマークがクロスすることで、仕上げ研削用の研削ホイールには研削時に適度な衝撃力が働き、自生発刃作用が生じて研削能力が維持され、研削ホイールの寿命が20%以上長くなることが確認された。従って、従来は使用が困難であった粒度#4000よりも小さい粒径の砥粒から構成される研削ホイールの使用が可能となり、面粗度、反り量、破砕層の小さい研削が可能となって、薄いながらも抗折強度の高い高品質な板状物を提供することが可能となる。

0032

なお、本実施の形態においては、第一の研削手段19を構成する第一の研削ホイール25を第二の研削手段20を構成する第二の研削ホイール26とは逆方向に同じだけ傾斜させることによりソーマークがクロスするようにしたが、例えば、チャックテーブルと研削手段とが1対1で対応している研削装置においては、チャックテーブルを傾斜させてもよく、要するに、ソーマークがクロスするように構成すれば、その具体的構造はどのようなものであってもよい。

0033

また、研削手段は必ずしも2つ備えている必要はなく、ひとつの研削手段に2つの機能を持たせてもよい。従って,ターンテーブルも必須の要素ではない。

発明の効果

0034

以上説明したように、本発明に係る研削装置及び研削方法によれば、板状物にはソーマークがクロスして形成されるため、最初に形成されたソーマークがあたかも山脈の頂上からふもとにかけて削り取られる如く研削される。従って、厚さバラツキの小さい高品質な板状物に仕上げることができるため、例えば半導体ウェーハの場合はその厚さを50μm前後にまで薄くすることができ、スマートカード、携帯電話等の薄型化、軽量化、小型化を更に促進することができる。また、例えば2層構造のSOI(Silicon on Insulator)ウェーハにおいては、基盤上にボンディングされた半導体ウェーハをわずか数μmまで薄く研削することができると共に、半導体ウェーハの裏面を研削する前にダイシングを行い、その後裏面を研削する場合においても厚さが20μm以下になるまで研削することができる。

0035

更に、ソーマークがクロスすることで、仕上げ研削用の研削ホイールには研削時に適度な衝撃力が働き、自生発刃作用が生じて研削能力が維持されるため、研削ホイールの寿命が20%以上長くなると共に、従来は使用が困難であった粒度#4000よりも小さい粒径の砥粒から構成される研削ホイールの使用が可能となり、面粗度、反り量、破砕層の小さい研削が可能となって、薄いながらも抗折強度の高い高品質な板状物を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0036

図1本発明に係る研削装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
図2本発明に係る研削方法の第一の研削工程が遂行される様子の一例を示す説明図である。
図3同研削方法の第二の研削工程が遂行される様子の一例を示す説明図である。
図4第一の研削工程によってのみ半導体ウェーハの表面に形成されたソーマークを示す説明図である。
図5第二の研削工程によってのみ半導体ウェーハの表面に形成されるソーマークを示す説明図である。
図6第一の研削工程及び第二の研削工程によって半導体ウェーハの表面にクロスして形成されたソーマークを示す説明図である。
図7従来の研削方法を示す斜視図である。
図8研削装置のチャックテーブルを示す斜視図である。
図9同チャックテーブルの吸着面を拡大して示す説明図である。

--

0037

10…研削装置11、12…カセット
13…搬出入手段 14…センター合わせテーブル
15…第一の搬送手段 16…第二の搬送手段
17…チャックテーブル18…ターンテーブル
19…第一の研削手段 20…第二の研削手段
21…研削手段 22…洗浄手段
23a、23b…スピンドル
24a、24b…マウンタ25…第一の研削ホイール
25a…第一の研削砥石26…第二の研削ホイール
26a…第二の研削砥石 27…壁体28…レール
29…駆動源30…スライド板31、32…ボルト
33…吸着面
40…板状物41…研削砥石 42…研削ホイール

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