JP2011044472A

JP2011044472A - ウエーハの研削装置

Info

Publication number: JP2011044472A
Application number: JP2009190076A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Suzuki; 将昭鈴木
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-03-03

Abstract

【課題】サファイアウエーハ等の硬質ウエーハを研削して薄く加工しても割れを生じさせることのないウエーハの研削装置を提供することである。
【解決手段】ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたウエーハの研削装置であって、該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞する枠体とを含み、該チャックテーブルは、該枠体に形成された吸引路を介して吸引源に連通され、該吸引板は、中央部の吸引力が外周部の吸引力よりも強くなるように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、サファイアウエーハ、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハを研削するのに適したウエーハの研削装置に関する。

表面に窒化ガリウム等の窒化物半導体層が積層され、格子状に形成された分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれ光デバイスが形成されたサファイアウエーハは、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することにより個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器に利用される（例えば、特開２００８−６４９２号公報参照）。

サファイアウエーハはエピタキシャル層の成長に適したサファイア基板上に窒化物半導体層を成長させて形成されるため、サファイア基板は光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、基板上に窒化物半導体層を積層した後は電子機器の軽量化、小型化、素子特性の向上のために、研削装置によってサファイア基板の裏面が研削されて薄く加工される（例えば、特開２００８−２３６９３号公報参照）。

特開２００８−６４９２号公報特開２００８−２３６９３号公報

しかし、サファイアウエーハの表面に粘着テープからなる保護テープを貼着し、サファイアウエーハの裏面を研削してその厚みを１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くすると、サファイア基板に割れが生じるという問題がある。かかる問題は、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）等の硬質脆性基板の研削においても同様に生じる。

この原因について考察すると、ウエーハの研削面に微小なクラックが多数生じて基板が凸状に反るのが一つの原因ではないかと推察される。基板に反りが発生すると、研削時にウエーハが横方向に引きずられ、基板に割れが発生し易い。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サファイア基板等の硬質脆性基板を研削して薄く加工しても基板の割れを起こすことのないウエーハの研削装置を提供することである。

本発明によると、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたウエーハの研削装置であって、該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞する枠体とを含み、該チャックテーブルは、該枠体に形成された吸引路を介して吸引源に連通され、該吸引板は、中央部の吸引力が外周部の吸引力よりも強くなるように形成されていることを特徴とするウエーハの研削装置が提供される。

好ましくは、吸引板の中央部の面積比は吸引板全体の１０〜３０％である。好ましくは、吸引板は、中央部の気孔率が５０〜７０％であり外周部の気孔率が３０〜４０％であるポーラスセラミックスから形成されている。

好ましくは、該吸引板の中央部は、粒径１００〜２００μｍのアルミナセラミックス粒子６０〜８０体積％と、ＳｉＯ_２を主成分とするフリット１０〜２０体積％、有機接着剤１０〜１５体積％とを混錬し、大気圧の下で１１００〜１２００℃で焼成して成形され、該吸引版の外周部は、粒径３０〜５０μｍのアルミナセラミックス粒子８０〜９０体積％と、ＳｉＯ_２を主成分とするフリット５〜８体積％と、有機接着剤２〜１２体積％とを混錬し、大気圧の下で１１００〜１２００℃で焼成して成形される。

本発明の研削装置によると、チャックテーブルを構成する吸引板の中央部の吸引力が外周部の吸引力よりも強くなるように形成されているので、中央部においてウエーハを保持する保持力が増大し、研削中のウエーハの反りが抑制されて、ウエーハの割れを防止できる。

本発明実施形態の研削装置の外観斜視図である。サファイアウエーハの表面側斜視図である。表面に保護テープが貼着された状態のサファイアウエーハの裏面側斜視図である。チャックテーブルの分解斜視図である。チャックテーブルの斜視図である。研削時におけるチャックテーブルと研削ホイールとの位置関係を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態の研削装置２の外観斜視図を示している。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

研削ユニット１０はスピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動する電動モータ２４を含んでいる。

研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット移動機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ハウジング４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。３８，４０は蛇腹である。ハウジング４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。

図２を参照すると、所定の厚さに研削される前のサファイアウエーハ１１の斜視図が示されている。サファイアウエーハ１１はサファイア基板上に窒化ガリウム層（ＧａＮ層）を積層して構成されており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＬＥＤ等の光デバイス１５が形成されている。

このように構成されたサファイアウエーハ１１は、光デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、サファイアウエーハ１１の外周には、サファイア基板の結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

研削に先立ち、サファイアウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、サファイアウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図３に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

図４を参照すると、チャックテーブル３６の分解斜視図が示されている。図５はチャックテーブル３６の斜視図である。チャックテーブル３６はＳＵＳ等の金属から形成された凹部４７を有する枠体４６と、枠体４６の凹部４７中に嵌合される吸引板４８とから構成される。

吸引板４８は、気孔率が５０〜７０％である中央部４８ａと、該中中央部４８ａを囲繞する気孔率が３０〜４０％である外周部４８ｂとから構成され、全体がポーラスセラミックスから形成されている。中央部４８ａの面積比は吸引板４８全体の１０〜３０％である。

吸引板４８の中央部の形成には、粒径１００〜２００μｍのアルミナセラミックス粒子６０〜８０体積％と、ＳｉＯ_２を主成分とするフリット１０〜２０体積％と、デキストリン等の有機接着剤１０〜１５体積％とを混錬して第１の混錬物を製造する。

一方、吸引板４８の外周部４８ｂの形成には、粒径３０〜５０μｍのアルミナセラミックス粒子８０〜９０体積％と、ＳｉＯ_２を主成分とするフリット５〜８体積％と、デキストリン等の有機接着剤２〜１２体積％とを混錬して第２の混錬物を製造する。

そして、第１の混錬物と第２の混錬物が混ざり合わないようにして第１及び第２の混錬物を吸引板４８の形状に成形し、大気圧の下で１１００〜１２００℃で焼成して吸引板４８を製造した。

このように中央部４８ａと外周部４８ｂとで気孔率の異なった吸引板４８をポーラスセラミックスから形成することにより、ウエーハ研削時に中央部の保持力を外周部に比較して増大することができる。

チャックテーブル３６の枠体４６は円筒状連結部５０を介してサーボモータ５２に連結されている。枠体４６の凹部４７中に嵌合された吸引板４８は、枠体４６の吸引口４９、円筒状連結部５０に形成された吸引路、ロータリージョイント５４及び管路５６を介して吸引部５８に接続される。

図６を参照すると、スピンドル１８の先端にはホイールマウント２０が固定されており、ホイールマウント２０には研削ホイール２２が複数のねじ２５により着脱可能に装着されている。研削ホイール２２は、環状基台２４の自由端部に複数の研削砥石２６を固着して構成されている。

チャックテーブル３６に吸引保持されたサファイアウエーハ１１が図６に示す研削位置に位置づけられると、チャックテーブル３６を矢印ａ方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２２をチャックテーブル３６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３２を作動して研削砥石２６をサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度（例えば０．１μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りして、サファイアウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってサファイアウエーハ１１の厚みを測定しながらサファイアウエーハ１１を所望の厚み（例えば５０μｍ）に仕上げる。

本実施形態の研削装置によると、チャックテーブル３６を構成する吸引板４８の中央部４８ａの気孔率が外周部４８ｂの気孔率より大きく形成されているので、中央部４８ａにおいてサファイアウエーハ１１を吸引保持する保持力が増大し、研削中のサファイアウエーハ１１の反りが抑制されてサファイアウエーハ１１の割れを防止することができる。

上述した実施形態の研削装置２は、サファイアウエーハ１１の研削に適するのみでなく、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハの研削にも同様に適用することができる。

２研削装置
１０研削ユニット
１１サファイアウエーハ
２２研削ホイール
２６研削砥石
３６チャックテーブル
４８吸引板
４８ａ中央部
４８ｂ外周部

Claims

ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたウエーハの研削装置であって、
該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞する枠体とを含み、
該チャックテーブルは、該枠体に形成された吸引路を介して吸引源に連通され、
該吸引板は、中央部の吸引力が外周部の吸引力よりも強くなるように形成されていることを特徴とするウエーハの研削装置。
該吸引板の中央部の面積比は吸引板全体の１０〜３０％である請求項１記載のウエーハの研削装置。
該吸引板は、中央部の気孔率が５０〜７０％であり外周部の気孔率が３０〜４０％であるポーラスセラミックスから形成されている請求項１又は２記載のウエーハの研削装置。
該吸引板の中央部は、粒径１００〜２００μｍのアルミナセラミックス粒子６０〜８０体積％と、ＳｉＯ_２を主成分とするフリット１０〜２０体積％、有機接着剤１０〜１５体積％とを混錬し、大気圧の下で１１００〜１２００℃で焼成して成形され、
該吸引版の外周部は、粒径３０〜５０μｍのアルミナセラミックス粒子８０〜９０体積％と、ＳｉＯ_２を主成分とするフリット５〜８体積％と、有機接着剤２〜１２体積％とを混錬し、大気圧の下で１１００〜１２００℃で焼成して成形される請求項３記載のウエーハの研削装置。
ウエーハはサファイアウエーハから構成される請求項１〜４の何れかに記載のウエーハの研削装置。