JP2007331043A

JP2007331043A - ウェハ研削方法及びウェハ研削装置

Info

Publication number: JP2007331043A
Application number: JP2006163396A
Authority: JP
Inventors: Nobufumi Watanabe; 宣文渡辺; Shoji Masuyama; 尚司増山
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】ウェハの不良が出ず、砥石の寿命が短くならないウェハ研削方法及びウェハ研削装置を提供する。
【解決手段】研削対象であるウェハ２に押し付けられる砥石３と、砥石３をウェハ２に対して相対的に回転させるモータ４と、モータ４が消費する電気量を検出する電気量検出器５と、その電気量が基準値を超えたとき砥石３に対するドレッシングの実行を指示する指示手段６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハの不良が出ず、砥石の寿命が短くならないウェハ研削方法及びウェハ研削装置に関する。

ガリウム砒素、シリコンなどを主成分とする半導体結晶を有するウェハを所定の厚さにしたり、表面状態を整えるために、ウェハの表面を研削加工する必要がある。研削加工には砥石が用いられる。例えば、表面に直交する軸の周りを回転するウェハに対してそれより高速回転する砥石をウェハの表面に押し付けることにより、研削加工が行われる。

加工熱の抑制及び加工屑の除去のために、接触しながら互いに相対回転している砥石とウェハとの接触部にクーラント水をかけながら研削加工が行われる。

同じ砥石で研削加工を行ったウェハの枚数が多くなると、砥石が摩耗したり、加工屑等のカスによって砥石が目詰まりを起こしたりする。摩耗や目詰まりした砥石で研削加工を行うと、ウェハが割れたり、ウェハ表面にキズが生じたり等の不良が発生する。

そこで、従来は、ウェハの不良が発生した後に、ドレッシングボードを使用し、砥石から摩耗した部分を取り除いたり、砥石に詰まったカスを取り除くドレッシングを行っている。この後は、砥石から摩耗や目詰まりがなくなるので、ウェハの不良がなくなる。

また、摩耗や目詰まりの有無にかかわらず、所定の枚数のウェハを研削加工した後に、ドレッシングを行うこともある。これにより、ウェハの不良を出すことなく、研削加工が続けられる。

特開２００３−２２９３９６号公報

従来のウェハ研削方法では、ウェハの不良が発生してからドレッシングを行うので、ウェハの不良が避けられない。

また、所定枚数のウェハ研削加工ごとにドレッシングを行う方法では、摩耗や目詰まりのない未だ使用できる状態の砥石をドレッシングすることになるので、砥石の寿命が短くなる。しかし、枚数の基準を高くすれば、砥石の寿命は長くなるが、ウェハの不良が発生することが有り得る。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ウェハの不良が出ず、砥石の寿命が短くならないウェハ研削方法及びウェハ研削装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の方法は、回転する砥石によりウェハを研削するウェハ研削方法において、上記砥石の摩耗・目詰まりの発生を上記砥石を回転させているモータが消費する電気量の上昇から推定し、この電気量が基準値を超えたとき上記砥石に対してドレッシングを行うものである。

また、本発明の装置は、研削対象であるウェハに押し付けられる砥石と、該砥石を上記ウェハに対して相対的に回転させるモータと、該モータが消費する電気量を検出する電気量検出器と、その電気量が基準値を超えたとき上記砥石に対するドレッシングの実行を指示する指示手段とを備えたものである。

上記モータとして、上記砥石を回転させる砥石モータと、上記ウェハを回転させるウェハモータとを備え、上記電気量検出器は上記砥石モータと上記ウェハモータのいずれか一方又は両方の電気量を検出してもよい。

上記ウェハを載置し上記ウェハモータにより回転されるターンテーブルと、該ターンテーブル上に上記ウェハに代えて載置されてドレッシングに用いられるドレッシングボードとを備えてもよい。

上記ウェハと上記ドレッシングボードを収納するキャリアと、該キャリアに収容されたウェハを上記ターンテーブル上に載せ移しすると共に、上記ドレッシングの実行指示に応じて上記キャリアに収容されたドレッシングボードを上記ターンテーブル上に載せ移しする載せ移し機構とを備えてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）ウェハの不良が出ない。

（２）砥石の寿命が短くならない。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係るウェハ研削装置１は、研削対象であるウェハ２に押し付けられる砥石３と、砥石３をウェハ２に対して相対的に回転させるモータ４と、モータ４が消費する電気量を検出する電気量検出器５と、その電気量が基準値を超えたとき砥石３に対するドレッシングの実行を指示する指示手段６とを備えたものである。

この実施形態では、上記モータ４として、砥石３を回転させる砥石モータ４ａと、ウェハ２を回転させるウェハモータ４ｂとを備える。電気量検出器５は砥石モータ４ａとウェハモータ４ｂのいずれか一方又は両方の電気量（電圧、電流、電力量など）を検出するが、ここでは砥石モータ４ａの電気量を検出する構成がとられている。また、この実施形態では、電気量検出器５は、電力量を検出する。

指示手段６は、ＣＰＵで構成するとよい。ＣＰＵは、後述する載せ移し機構の制御も行うことができる。

ウェハ研削装置１は、さらに、ウェハ２を載置しウェハモータ４ｂにより回転されるターンテーブル７と、ターンテーブル７上にウェハ２に代えて載置されてドレッシングに用いられるドレッシングボード８とを備える。ドレッシングボード８は、ウェハ２と互換載置可能なように、形状も寸法もウェハ２と同じに形成されるとよい。このドレッシングボード８をターンテーブル７上にウェハ２と同じように載置し、ドレッシングボード８に砥石３を押し付けて相対的に回転させることにより、ドレッシングを行うことができる。なお、図示しないがターンテーブル７を軸方向に移動させてウェハ２に砥石３を押し付けると共に研削量の調整をする押し付け機構が設けられており、ドレッシングボード８に対しても同様に砥石３を押し付けることができる。

ウェハ研削装置１は、さらに、図２に示されるように、ウェハ２とドレッシングボード８を収納するキャリア２１と、該キャリア２１に収容されたウェハ２をターンテーブル７上に載せ移しすると共に、上記ドレッシングの実行指示に応じて上記キャリア２１に収容されたドレッシングボード８をターンテーブル７上に載せ移しする載せ移し機構２２とを備えている。

キャリア２１は、図３に示されるように、多段に形成されたスロット３１を有し、１つのスロット３１に１枚のウェハ２又はドレッシングボード８を収納することができる。このキャリア２１に、例えば、ウェハ２を２４枚とドレッシングボード８を１枚収納する。

ドレッシングボード８は、図４に示されるように、ボードベース４１にドレッシングストーン４２を重ねたものである。

図２のウェハ研削装置１の載せ移し機構２２は、キャリア２１の任意のスロット３１からウェハ２又はドレッシングボード８をフォーク２３に載せて取り出し、ポジションテーブル２４まで搬送して載せるロボット２５と、ポジションテーブル２４上のウェハ２又はドレッシングボード８をターンテーブル７まで搬送するＴアーム２６とを備える。

図２のウェハ研削装置１において、ウェハ２はロボット２５によりポジションテーブル２４に運ばれ、Ｔアーム２６によりターンテーブル７にセットされ、それから加工される。加工後は、逆の順序でキャリア２１に戻される。また、図示のようにキャリアを複数使用し、加工前のウェハ２をキャリア２１ａより取り出し、加工後のウェハ２をキャリア２１ｂに収納するようにしてもよい。

ドレッシング時には、キャリア２１ａよりドレッシングボード８が取り出されてウェハ２と同じ経路でターンテーブル７にセットされ、ドレッシング終了後、そのドレッシングボード８がキャリア２１ａに戻される。

本発明によれば、研削加工中にウェハ２と砥石３間に生じている研削抵抗が変化すると、モータ４ａ，４ｂの負荷が変化する。モータ４ａ，４ｂの負荷の変化は、これらのモータ４ａ，４ｂが消費する電気量の変化として現れる。

一方、砥石３に摩耗や目詰まりが発生すると研削抵抗が大きくなる。従って、砥石３の摩耗・目詰まりの発生を、その砥石３を回転させているモータ４が消費する電気量の上昇から推定することができる。指示手段６は、この電気量が基準値を超えたとき、摩耗・目詰まりがドレッシングを必要とする程度になったと判断し、砥石３に対するドレッシングの実行を指示する。

この指示は、図示しない載せ移し機構に伝達される。

ここで、通常の研削加工に説明を戻すと、ウェハ２は、キャリアに収納された状態で準備されている。ウェハ２をウェハ研削装置１に提供するときには、載せ移し機構がキャリアからウェハ２を取り出し、ターンテーブル７上に載せ移しする。その状態で、モータ４ａ，４ｂが回転され、図示しない押し付け機構によりターンテーブル７上のウェハ２に砥石３が押し付けられる。

研削終了後は、載せ移し機構がターンテーブル７から研削加工済みのウェハ２を取り上げ、元のキャリア又は別に用意したキャリアに収納する。

ドレッシングを行う際には、載せ移し機構がキャリアからドレッシングボード８を取り出し、ターンテーブル７上に載せ移しする。その状態で、モータ４ａ，４ｂが回転され、図示しない押し付け機構によりターンテーブル７上のドレッシングボード８に砥石３が押し付けられる。

ドレッシング終了後は、載せ移し機構がターンテーブル７からドレッシングボード８を取り上げ、元のキャリア又は別に用意したキャリアに収納する。

以上の動作から分かるように、本発明では、摩耗・目詰まりの発生による研削抵抗の増大をモータ４が消費する電気量の上昇から推定するので、その電気量に基準値を設定しておき、ドレッシングの時期を判断することができる。これにより、従来のようにウェハの不良が出てからドレッシングを行うのではなく、ウェハの不良が出る以前の電気量を基準値を設定しておけば、ウェハの不良が出る以前にドレッシングを行うことができる。また、摩耗・目詰まりが発生していないときの電気量よりも高く基準値を設定しておけば、従来のように摩耗・目詰まりのない未だ使用できる状態の砥石をドレッシングすることもなくなるので、砥石の寿命が短くならない。

そして、砥石３が適切な時期にドレッシングされるようになるので、ウェハ２の割れ発生率、キズ発生率を低下させることができる。

また、本発明では、ターンテーブル７上にウェハ２に代えて載置するドレッシングボード８を用いるので、特許文献１のドレスボード保持テーブルのような特別なドレッシング機構を必要としなくなり、ウェハ研削装置１がコンパクトかつ安価に構成できる。

また、本発明では、キャリアに収容されたドレッシングボード８をウェハ２と同じようにターンテーブル７上に載せ移しする載せ移し機構を備えたので、研削加工からドレッシング実行までの動作が一貫して自動化される。

従来技術によるウェハ研削装置（従来例）と本発明のウェハ研削装置１（実施例）とを表１の条件にて稼働させた。

表１に示されるように、ウェハ材質、切削加工枚数、ウェハサイズ、ウェハ研削量、ウェハ回転数、クーラント水量、砥石回転数は、従来例と実施例で全て同じである。従来例では、８０００枚を切削加工したとき及び１２０００枚を切削加工したときにドレッシングを行うものとした。一方、実施例では、切削加工中におけるモータ４の１分間毎の積算電力量が３０Ｗｈを超えたときに、ドレッシングを行うものとした。

上記の条件で従来例と実施例による切削加工を施した１５０００枚のウェハについて、割れ発生率とキズ発生率を調べた。

表２に示されるように、実施例は、従来例よりも割れ発生率及びキズ発生率が低下していることが分かる。すなわち、本発明は、割れ発生率及びキズ発生率の低下に寄与する。

また、従来例は、８０００枚を切削加工したとき及び１２０００枚を切削加工したときの計２回ドレッシングを行ったが、実施例では１５０００枚を切削加工する間に１回しかドレッシングを行わなかった。よって、本発明は、砥石の寿命を長くすることが証明された。

本発明の一実施形態を示すウェハ研削装置の構成図である。図１のウェハ研削装置に付随する載せ移し機構の構成図である。キャリアの正面図である。ドレッシングボードの側断面図である。

符号の説明

１ウェハ研削装置
２ウェハ
３砥石
４モータ
４ａ砥石モータ
４ｂウェハモータ
５電気量検出器
６指示手段
７ターンテーブル
８ドレッシングボード

Claims

回転する砥石によりウェハを研削するウェハ研削方法において、上記砥石の摩耗・目詰まりの発生を上記砥石を回転させているモータが消費する電気量の上昇から推定し、この電気量が基準値を超えたとき上記砥石に対してドレッシングを行うことを特徴とするウェハ研削方法。
研削対象であるウェハに押し付けられる砥石と、該砥石を上記ウェハに対して相対的に回転させるモータと、該モータが消費する電気量を検出する電気量検出器と、その電気量が基準値を超えたとき上記砥石に対するドレッシングの実行を指示する指示手段とを備えたことを特徴とするウェハ研削装置。
上記モータとして、上記砥石を回転させる砥石モータと、上記ウェハを回転させるウェハモータとを備え、上記電気量検出器は上記砥石モータと上記ウェハモータのいずれか一方又は両方の電気量を検出することを特徴とする請求項２記載のウェハ研削装置。
上記ウェハを載置し上記ウェハモータにより回転されるターンテーブルと、該ターンテーブル上に上記ウェハに代えて載置されてドレッシングに用いられるドレッシングボードとを備えたことを特徴とする請求項３記載のウェハ研削装置。
上記ウェハと上記ドレッシングボードを収納するキャリアと、該キャリアに収容されたウェハを上記ターンテーブル上に載せ移しすると共に、上記ドレッシングの実行指示に応じて上記キャリアに収容されたドレッシングボードを上記ターンテーブル上に載せ移しする載せ移し機構とを備えたことを特徴とする請求項４記載のウェハ研削装置。