JP2001205548A

JP2001205548A - 片面研削装置および片面研削方法

Info

Publication number: JP2001205548A
Application number: JP2000019774A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okuyama; 哲雄奥山; Shiro Murai; 史朗村井
Original assignee: Nippei Toyama Corp
Current assignee: Nippei Toyama Corp
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】カップ型砥石で被加工物を研削する際に、カ
ップ型砥石がウェーハに接触することによってウェーハ
に与えるダメージを極力少なくする。【解決手段】カップ型砥石３における砥石部３Ａの幅
中心がウェーハＳの回転中心に位置するようにカップ型
砥石３およびウェーハＳが配置されている。カップ型砥
石３およびウェーハＳを回転させてウェーハの片面研削
を行う。このとき、カップ型砥石３における砥石部３Ａ
の周縁部とウェーハＳの周縁部が、それらの接触点でな
す角が浅くなるようにカップ型砥石３とウェーハＳが配
置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ（集積回路）
付ウェーハの裏面加工などに用いられる片面研削装置お
よび片面研削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ＩＣチップを作成する場合、
鏡面シリコンウェーハ（以下、「ウェーハ」という）の
片面にＩＣ（集積回路）を作製した後に、その裏面加工
としてウェーハの片面研削が行われる。この場合、まず
ウェーハの片面を荒砥石を備えたカップ型砥石などを用
いて荒削りする。荒削りが済んだら、その面をさらに仕
上砥石を備えたカップ型砥石によって研削して仕上処理
を行うというものである。

【０００３】このようなウェーハの片面を研削する片面
研削装置として、従来においては図５に示すものがあっ
た。この片面研削装置５１は、スピンドル５２を有して
おり、スピンドル５２にはカップ型砥石５３が取り付け
られている。このカップ型砥石５３は、ウェーハＳを研
削する砥石部５３Ａおよびこの砥石部５３Ａを保持する
砥石保持部５３Ｂを有している。この砥石保持部５３Ｂ
がスピンドル５２に固定されており、カップ型砥石５３
は、スピンドル５２とともに鉛直軸Ｚ１周りに回転する
ようになっている。また、スピンドル５２は、軸方向
（上下方向）送り移動可能であるとともに、水平方向に
送り移動可能となるようになっている。

【０００４】一方、スピンドル５２の下方には、被加工
物となるウェーハＳを真空吸着する真空チャック５４が
配設されている。真空チャック５４は、回転テーブル５
５上に設けられており、回転テーブル５５は、スピンド
ル５２に対して相対移動可能な支持テーブル５６に回転
自在に取り付けられている。この回転テーブル５５は、
図示しないモータによって鉛直軸Ｚ２回転駆動されるよ
うになっている。

【０００５】また、この片面研削装置５１においては、
回転速度に対して角速度が大きくなりすぎないように、
カップ型砥石５３の砥石部５３Ａとしては、外側の径が
大径のものを使用されていた。そして、通常、この種の
カップ型砥石５３の砥石部５３Ａの径は、ウェーハＳの
径よりも相当大きなものとされていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カップ型砥
石によってウェーハの片面研削を行う際、カップ型砥石
と接触するウェーハには、少なくないダメージを与え、
そのダメージが著しいときにはウェーハが割れるなど、
ウェーハを破損することもあった。ここで、従来の片面
研削装置では、カップ型砥石の径が大きくされている。
このため、カップ型砥石とウェーハが接触することによ
ってウェーハに与えるダメージがいきおい大きくなるも
のであった。

【０００７】また、カップ型砥石でウェーハを研削する
際、ウェーハがカップ型砥石と接触する部分において、
ウェーハとカップ型砥石が相対的に移動する軌跡に沿っ
て、条痕と呼ばれる細かな傷がついてしまう。ここで、
前記従来のカップ型砥石においては、ウェーハよりも大
きい径のカップ型砥石を用いていたため、片面研削を行
った際にウェーハの研削面につく細かな傷が、ウェーハ
の半径方向に近い方向を向いてしまうようになる。この
ように、ウェーハの片面につく細かな傷がウェーハの半
径方向に近い方向を向いてついてしまうと、この条痕に
沿ってウェーハが割れやすくなるという問題もあった。

【０００８】そこで、本発明の課題は、カップ型砥石で
被加工物を研削する際に、カップ型砥石がウェーハに接
触することによってウェーハに与えるダメージを極力少
なくすることにある。また、ウェーハの表面につく条痕
が、ウェーハの半径方向から遠い方向を向いて、言い換
えれば周縁に沿う方向に近い方向を向いてつくようにす
ることにより、研削加工後のウェーハが条痕に沿って割
れるなどの事態を回避できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明は、カップ型砥石における砥石部が被加工物の回転中
心を通るように前記カップ型砥石および前記被加工物が
配置され、前記カップ型砥石を回転させるとともに、前
記被加工物を回転させて前記被加工物の片面研削を行う
片面研削装置において、前記被加工物を研削加工する際
における前記カップ型砥石の周縁部と前記被加工物の周
縁部が、それらの接触点でなす角が浅くなるように前記
カップ型砥石と前記被加工物が配置されていることを特
徴とするものである。

【００１０】請求項１に係る発明においては、被加工物
を研削加工する際におけるカップ型砥石の周縁部と被加
工物の周縁部が、それらの接触点でなす角が浅くなるよ
うに、カップ型砥石と被加工物が配置されている。この
ため、被加工物の周縁部がカップ型砥石の周縁部と接触
する瞬間におけるダメージを少なくすることができる。
したがって、被加工物の研削を行っている際に被加工物
が割れるなどの被加工物の損傷を効果的に防止すること
ができる。

【００１１】また、被加工物の被研削面に条痕が残って
おり、この条痕に沿って被加工物に損傷が生じることも
考えられる。仮にそのような事態が生じたとしても、被
加工物の表面につく条痕は被加工物の半径方向から遠
く、被加工物の周縁に沿う方向に近くなるようにできる
ようになる。このため、被加工物に生じる損傷は被加工
物の周縁の部分が欠ける程度で済むので、被加工物が中
央部分から割れるなど、大きな損傷となるのを防止する
ことができる。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、前記被加工
物を研削加工する際における前記カップ型砥石の周縁部
と前記被加工物の周縁部が、それらの接触点でなす角が
４５度以下であることを特徴とする請求項１に記載の片
面研削装置である。

【００１３】請求項２に係る発明においては、カップ型
砥石の周縁部と被加工物の周縁部が、それらの接触点で
なす角度が浅くなる際の具体的な角度を規定している。
ここで、４５度以下と規定したのは、４５度を超える
と、カップ型砥石の周縁部と被加工物の周縁部とが、そ
れらの接触点でなす角度が深くなりすぎる。その結果、
被加工物が損傷したり、被加工物の表面につく条痕が半
径方向に近くなりすぎて、条痕に沿って被加工物が割れ
てしまうなどの事態が生じることがあると考えられるか
らである。さらに、請求項３に係る発明のように、前記
被加工物を研削加工する際における前記カップ型砥石の
周縁部と前記被加工物の周縁部が、それらの接触点でな
す角が３５度以下であることが望ましい。

【００１４】さらに、請求項４に係る発明は、前記カッ
プ型砥石における研削面および前記被加工物における被
加工面がいずれも円形であり、前記カップ型砥石におけ
る研削面の径が、前記被加工物における被加工面の径の
１／２以上、前記被加工物における被加工面の径の７／
１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の片面
研削装置である。

【００１５】カップ型砥石の研削面および被加工物の被
加工面は通常円形である。したがって、請求項４では、
カップ型砥石の研削面と被加工物の被加工面がいずれも
円形である場合に、カップ型砥石の研削面の径と被加工
物の被加工面の径から本発明を特定したものである。こ
のときにカップ型砥石の研削面の径が被加工物の被加工
面の径の１／２の場合には、カップ型砥石の周縁部と被
加工物の周縁部とがなす角が０度となる。また、カップ
型砥石の研削面の径が被加工物の被加工面の径の７／１
０である場合には、カップ型砥石の周縁部と被加工物の
周縁部とがなす角が約４５度となる。さらに、請求項５
に係る発明のように、前記カップ型砥石における研削面
の径が、前記被加工物における被加工面の径の６／１０
以下であることが望ましい。この場合、カップ型砥石の
周縁部と被加工物の周縁部とがなす角が約３５度とな
る。

【００１６】他方、請求項６に係る発明は、カップ型砥
石における砥石部が被加工物の回転中心を通るように前
記カップ型砥石および前記被加工物を配置し、前記カッ
プ型砥石を回転させるとともに、前記被加工物を回転さ
せて前記被加工物の片面研削を行う片面研削方法におい
て、

【００１７】前記カップ型砥石の周縁部と前記被加工物
の周縁部がなす角が、それらの接触点で浅くなるように
前記カップ型砥石と前記被加工物が配置して、前記被加
工物の片面研削を行うことを特徴とする片面研削方法で
ある。

【００１８】請求項６に係る発明によれば、被加工物を
研削加工する際におけるカップ型砥石の周縁部と被加工
物の周縁部が、それらの接触点でなす角が浅くなるよう
に、カップ型砥石と被加工物が配置する。そして、カッ
プ型砥石と被加工物を回転させて片面研削を行う。この
ため、被加工物の周縁部がカップ型砥石の周縁部と接触
する瞬間におけるダメージを少なくすることができる。
したがって、被加工物の研削を行っている際に被加工物
が割れるなどの被加工物の損傷を効果的に防止すること
ができる。

【００１９】また、被加工物の被研削面に条痕が残って
おり、この条痕に沿って被加工物に損傷が生じることも
考えられる。仮にそのような事態が生じたとしても、被
加工物の表面につく条痕は被加工物の半径方向から遠
く、被加工物の周縁に沿う方向に近くなるようにできる
ようになる。このため、被加工物に生じる損傷は被加工
物の周縁の部分が欠ける程度で済むので、被加工物が中
央部分から割れるなど、大きな損傷となるのを防止する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら、具体的に説明する。図１は、本発明に
係る片面研削装置の全体を示す正面図である。図１に示
すように、本発明に係る片面研削装置１は、スピンドル
２を有しており、スピンドル２にはカップ型砥石３が取
り付けられている。このカップ型砥石３は、砥石部３Ａ
および砥石保持部３Ｂから構成されている。砥石部３Ａ
は、たとえば２〜３ｃｍの幅を有するリング状に形成さ
れており、砥石保持部３Ｂに固定されている。砥石保持
部３Ｂを固定する際には、図示しないボルトが用いられ
ている。

【００２１】また、砥石保持部３Ｂは、スピンドル２に
固定されており、スピンドル２とともに、砥石保持部３
Ｂが回転して砥石部３Ａが鉛直軸Ｚ１周りに回転するよ
うになっている。さらに、スピンドル２は、図示しない
スピンドル上下動モータおよびスピンドル上下動機構に
よって、軸方向（上下方向）に送り移動可能とされてい
る。さらに、スピンドル２は、図示しない水平移動機構
によって、水平方向に移動可能とされている。

【００２２】一方、スピンドル２の下方にはウェーハＳ
を真空吸着する多孔質材で構成される真空チャック４が
配設されている。真空チャック４の下方には図示しない
吸引管が配設されており、この吸引管から真空チャック
４を介してウェーハＳを吸引することによって、ウェー
ハＳが真空吸着される。また、この真空チャック４は、
回転テーブル５上に配設されており、回転テーブル５
は、スピンドル２に対して相対移動可能な支持テーブル
６に回転自在に取り付けられている。この回転テーブル
５は、図示しない回転テーブル駆動モータによって鉛直
軸Ｚ２周りに回転駆動されるようになっている。

【００２３】また、研削加工が行われる際には、カップ
型砥石３は、砥石部３ＡウェーハＳの回転中心を通るよ
うに、さらにいえば、砥石部３Ａの幅中心がウェーハＳ
の回転中心に位置するように配置される。このとき、カ
ップ型砥石３の砥石部３Ａにおける研削面の外側の径
は、ウェーハＳの径の１／２以上、７／１０以下（本実
施形態では７／１０）とされている。このように、砥石
部３Ａにおける研削面の外側の径が、ウェーハＳの径の
およそ７／１０とされていると、図３に実線で示すよう
に、カップ型砥石の砥石部３Ａにおける研削面の周縁部
とウェーハＳの周縁部が、それらの接触点でなす角θ１
が浅く、具体的にθ１はおよそ４５度以下となる。ちな
みに、図３に２点鎖線で示す砥石部３Ａ′のように、そ
の研削面における外側の径がウェーハＳの径と同じであ
れば、カップ型砥石における砥石部３Ａ′の周縁部とウ
ェーハＳの周縁部がなす角θ２は６０度と大きくなる。

【００２４】また、参考として、図３に、従来用いられ
ていたカップ型砥石における砥石部５３Ａの例を一点鎖
線で示す。従来のカップ型砥石における砥石部５３Ａの
外側の径は、ウェーハＳの径のおよそ２倍である。この
ときカップ型砥石の砥石部５３Ａにおける研削面の周縁
部とウェーハＳの周縁部が、それらの接触点でなす角θ
３は、６５．５度とさらに大きなものとなっている。

【００２５】次に、本実施形態に係る片面研削装置の作
用を説明する。本実施形態に係る片面研削装置１におい
て、ウェーハＳの片面の研削を行う際には、まず荒研削
を行う。荒研削の際には、砥石部３Ａとして荒砥石が用
いられたカップ型砥石３がスピンドル２に固定される。
一方、回転テーブル５上の真空チャック４には、加工対
象となるウェーハＳを真空吸着させる。こうしてカップ
型砥石３およびウェーハＳをセットしたら、図示しない
水平移動機構によって、スピンドル２およびカップ型砥
石３を真空チャック４に真空吸着されたウェーハＳの上
方に移動させる。

【００２６】続いて、スピンドル２およびカップ型砥石
３を図１に示す鉛直軸Ｚ１周りに回転させるとともに、
回転テーブル５および真空チャック４に真空吸着された
ウェーハＳを鉛直軸Ｚ２周りに回転させる。それと同時
に、スピンドル２およびカップ型砥石３を下降させ、カ
ップ型砥石３における砥石部３Ａの研削面を接触させ
て、ウェーハＳの片面研削を開始する。なお、片面研削
を行っている間、図示しないノズルから加工液がウェー
ハＳの被研削面に噴射されている。

【００２７】このとき、砥石部３Ａの研削面周縁部とウ
ェーハＳの周縁部が、それらの接触点でなす角度が浅く
設定されているので、ウェーハＳの周縁部がカップ型砥
石の周縁部と接触する瞬間におけるダメージを少なくす
ることができる。したがって、ウェーハＳの研削を行っ
ている際にウェーハＳが割れるなどの被加工物の損傷を
効果的に防止することができる。

【００２８】また、ウェーハＳの片面研削が行われてい
る間、ウェーハＳの被加工面は研削されるとともに、ウ
ェーハＳの被加工面の周縁部近傍には、細かな条痕Ｊが
残る。ここで、本実施形態において、ウェーハＳの被加
工面に残る条痕Ｊの向きは、図４に示すように、ウェー
ハＳの半径方向の向きから遠く、周縁に沿う方向に近い
方向を向くようになる。したがって、ウェーハＳの研削
が終了した後に条痕Ｊが残っており、仮にその条痕Ｊに
沿ってウェーハＳが損傷するとしても、その条痕Ｊに沿
ってウェーハＳの周縁部が欠ける程度で済み、ウェーハ
Ｓが割れるなどの事態を防止することができる。

【００２９】こうして、荒研削が終了したら、荒研削用
のカップ型砥石３から、仕上研削用のカップ型砥石に交
換する。その後、同様の手順によって仕上研削を行うも
のである。なお、たとえば荒研削用の砥石としてメッシ
ュサイズが♯６００程度の荒いものを用い、仕上研削用
の砥石としてメッシュサイズが♯２００００程度のもの
を用いることができる。また、荒研削と仕上研削の間に
♯１２００程度の中ほどの荒さの砥石によって荒研削を
行うようにしてもよい。

【００３０】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるもの
ではない。たとえば、スピンドルに砥石を取り付けてい
るが、これを自動工具交換装置によって交換可能とする
ことができる。この態様では、荒研削から仕上研削まで
連続して行うことができる点において好適である。

【００３１】また、前記実施形態では、ウェーハを下側
から真空吸着して、上側にカップ型砥石を配設している
が、これを逆転させた態様とすることもできる。また、
カップ型砥石における砥石部の径は、ウェーハの径の７
／１０以下としているが、６／１０以下とするのがさら
に好適である。

【００３２】あるいは、カップ型砥石は通常その研削面
の外周は円形とされているが、たとえば楕円形などの態
様とすることを妨げるものではない。また、被加工物に
ついても、円形に限定されるわけではない。これらのと
き、カップ型砥石を回転させて被加工物の片面研削を行
う際、カップ型砥石の周縁部と被加工物の周縁部が、そ
れらの接触点でなす角は変化することになる。本発明で
は、このときに一番浅くなる角度が、本発明にいう「浅
く」、具体的にたとえば４５度以下となるようにされて
いればよい。さらに、望ましくは３５度以下とすればよ
い。

【００３３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明のうちの請求項１
に係る発明によれば、被加工物の周縁部がカップ型砥石
の周縁部と接触する瞬間におけるダメージを少なくする
ことができる。したがって、被加工物の研削を行ってい
る際に被加工物が割れるなどの被加工物の損傷を効果的
に防止することができる。

【００３４】また、請求項２および請求項３に係る発明
によれば、より好適に被加工物の周縁部がカップ型砥石
の周縁部と接触する瞬間におけるダメージを少なくする
ことができる。被加工物の研削を行っている際に被加工
物が割れるなどの被加工物の損傷をより効果的に防止す
ることができる。

【００３５】さらに、請求項４および請求項５に係る発
明によれば、カップ型砥石の研削面と被加工物の被加工
面がいずれも円形である場合に、より好適に被加工物の
周縁部がカップ型砥石の周縁部と接触する瞬間における
ダメージを少なくすることができる。被加工物の研削を
行っている際に被加工物が割れるなどの被加工物の損傷
をより効果的に防止することができる。

【００３６】また、請求項６に係る発明によれば、被加
工物の周縁部がカップ型砥石の周縁部と接触する瞬間に
おけるダメージを少なくすることができる。したがっ
て、被加工物の研削を行っている際に被加工物が割れる
などの被加工物の損傷を効果的に防止することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る片面研削装置の要部正面断面図で
ある。

【図２】本発明に係る片面研削装置の研削部分の平面図
である。

【図３】カップ型砥石周縁部とウェーハの周縁部とがな
す角の関係を説明するための説明図である。

【図４】研削後のウェーハの被加工面における条痕を模
式的に示す図である。

【図５】従来の片面研削装置の要部正面断面図である。

【符号の説明】

１片面研削装置２スピンドル３カップ型砥石３Ａ砥石部３Ｂ砥石保持部４真空チャック５回転テーブル６支持テーブルＳウェーハＪ条痕

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カップ型砥石における砥石部が被加工物
の回転中心を通るように前記カップ型砥石および前記被
加工物が配置され、前記カップ型砥石を回転させるとと
もに、前記被加工物を回転させて前記被加工物の片面研
削を行う片面研削装置において、前記被加工物を研削加工する際における前記カップ型砥
石の周縁部と前記被加工物の周縁部が、それらの接触点
でなす角が浅くなるように前記カップ型砥石と前記被加
工物が配置されていることを特徴とする片面研削装置。
【請求項２】前記被加工物を研削加工する際における
前記カップ型砥石の周縁部と前記被加工物の周縁部が、
それらの接触点でなす角が４５度以下であることを特徴
とする請求項１に記載の片面研削装置。
【請求項３】前記被加工物を研削加工する際における
前記カップ型砥石の周縁部と前記被加工物の周縁部が、
それらの接触点でなす角が３５度以下であることを特徴
とする請求項１に記載の片面研削装置。
【請求項４】前記カップ型砥石における研削面および
前記被加工物における被加工面がいずれも円形であり、
前記カップ型砥石における研削面の径が、前記被加工物
における被加工面の径の１／２以上、前記被加工物にお
ける被加工面の径の７／１０以下であることを特徴とす
る請求項１に記載の片面研削装置。
【請求項５】前記カップ型砥石における研削面の径
が、前記被加工物における被加工面の径の６／１０以下
であることを特徴とする請求項４に記載の片面研削装置
【請求項６】カップ型砥石における砥石部が被加工物
の回転中心を通るように前記カップ型砥石および前記被
加工物を配置し、前記カップ型砥石を回転させるととも
に、前記被加工物を回転させて前記被加工物の片面研削
を行う片面研削方法において、前記カップ型砥石の周縁部と前記被加工物の周縁部が、
それらの接触点でなす角が浅くなるように前記カップ型
砥石と前記被加工物を配置して、前記被加工物の片面研
削を行うことを特徴とする片面研削方法。