JP2000288881A

JP2000288881A - 研削装置及び研削方法

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Publication number: JP2000288881A
Application number: JP9898599A
Authority: JP
Inventors: Elmar Wittenzerner; ウィッテンツェルナー・エルマー; Toshiyuki Sakai; 敏行酒井
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: JP4154067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】板状物を研削する場合において、研削焼けや
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ等
の板状物を研削する研削方法、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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研削途
中において研削焼けや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４
０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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】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。

【００１４】

【発明の実施の形態】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１
７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２５
ａ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２
８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３
１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の回転方向は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層構造のＳＯＩ(Silicon o
n 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。

【００３４】

【発明の効果】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２０μ
ｍ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】

【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。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、該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、該第一の研削砥石は、該板状物の中心から外周に向かう
第一の円弧状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。