JP2013180353A - 研削方法、及び、ウエハホルダの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 研削砥石を用いて研削した場合に形成される研削痕を残さずに研削できる研削方法、及びその研削方法を用いたウエハホルダの製造方法を提供する。
【解決手段】
研削砥石１００を用いて基材５の主面１０を研削し、第１表面２０ａを形成する砥石研削工程Ｓ２２と、粒子状の研削材を衝突させることにより第１表面２０ａを研削し、第２表面２０ｂを形成するブラスト研削工程Ｓ２４と、を備え、ブラスト研削工程Ｓ２４において、第１表面２０ａの全面に研削材を衝突させ、第２表面２０ｂの表面粗さは、第１表面２０ａの研削痕１５０を含まない表面粗さよりも大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、研削方法及びその研削方法を用いたウエハホルダの製造方法に関する。

加工性の悪い被加工物の表面を研削する方法として、研削砥石を用いて研削する方法が知られている。被加工物の表面に対して垂直な軸を中心軸として、研削砥石を回転させることによって、研削砥石に含まれる砥粒が被加工物の表面を削り取り、被加工物の表面を研削する。研削砥石の大きさと動きにより、被加工物の研削された面である研削面の形状が決まるため、研削面の形状を制御しやすい。

例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおいてウエハを収容するウエハホルダの凹部は、研削砥石を用いて形成される（例えば、特許文献１参照）。研削砥石を用いることにより、ウエハの大きさに合わせた凹部を形成することができる。

特開２００２―３１３８８８号公報

研削砥石を用いて被加工物の表面を研削した場合、研削面において、周囲よりも深く研削された部分である研削痕が形成されることがあった。研削痕は、見た目が悪いため、研削痕が形成された被加工物は、品質が良好でないものとして扱われる。また、研削痕が形成されたウエハホルダを用いてウエハを加熱した場合、研削痕に起因してウエハが均一に加熱されないという問題があった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、研削砥石を用いて研削した場合に形成される研削痕を残さずに研削できる研削方法、及びその研削方法を用いたウエハホルダの製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の特徴は、研削砥石（研削砥石１００）を用いて被加工物（基材５）の表面（主面１０）を研削し、第１表面（第１表面２０ａ）を形成する砥石研削工程（砥石研削工程Ｓ２２）と、粒子状の研削材を衝突させることにより前記第１表面を研削し、第２表面（第２表面２０ｂ）を形成するブラスト研削工程（ブラスト研削工程Ｓ２４）と、を備え、前記ブラスト研削工程において、前記第１表面の全面に前記研削材を衝突させ、前記第２表面の表面粗さは、前記第１表面の前記研削痕を含まない表面粗さよりも大きいことを要旨とする。

上記特徴によれば、第２表面の表面粗さが、第１表面の研削痕を含まない表面粗さ（すなわち、実質的な第１表面の表面粗さ）よりも大きくなるように、粒子状の研削材を衝突させて第１表面の全面を研削する。これにより、研削痕を構成する段差が小さくなるとともに、第２表面の表面粗さを構成する凹凸の高さの差と段状の研削痕を構成する段差との差が小さくなるため、研削痕が視認されなくなる。すなわち、研削痕を残さずに研削することができる。

研削痕を残さずに研削されているため、本発明に係る製造方法により製造されたウエハホルダを用いれば、ウエハを均一に加熱することができる。

また、前記第１表面の前記研削痕を含まない表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ未満であってもよい。

また、前記第２表面の表面粗さは、Ｒａ１．２μｍ未満であってもよい。

また、前記研削工程において、前記主面に対して垂直な方向に凹み、底面が前記第１表面である凹部を形成し、前記凹部は、ウエハが収容可能であってもよい。

また、前記被加工物は、炭化珪素を成分として含んでもよい。

本発明の他の特徴は、主面を有する基材を準備する工程と、研削砥石を用いて前記主面を研削し、前記主面に対して垂直な方向に凹み、底面が第１表面である凹部を形成する砥石研削工程と、粒子状の研削材を衝突させることにより前記第１表面を研削し、第２表面を形成するブラスト研削工程と、を備え、前記ブラスト研削工程において、前記第１表面の全面に前記研削材を衝突させ、前記第２表面の表面粗さは、前記第１表面の前記研削痕を含まない表面粗さよりも大きい、ことを要旨とする。

なお、第１表面の全面とは、実質的に全面であればよい。例えば、第１表面の微細な範囲に研削材が衝突していなくても、研削痕が残さずに研削されていれば、第１表面の全面に研削材が衝突したものとする。

本発明によれば、研削砥石を用いて研削した場合に形成される研削痕を残さずに研削できる研削方法、及びその研削方法を用いたウエハホルダの製造方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るウエハホルダ１の斜視図である。 図２は、ウエハホルダの製造方法を説明するためのフローチャート図である。 図３（ａ）から図３（ｃ）は、研削過程を説明するための概略断面図である。

本発明に係る研削方法及びウエハホルダの製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）ウエハホルダの概略構成、（２）研削方法及びウエハホルダの製造方法、（３）作用・効果、（４）実施例、（５）その他実施形態、について説明する。

以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

（１）ウエハホルダの概略構成
ウエハホルダ１の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、ウエハホルダ１の斜視図である。

図１に示されるように、ウエハホルダ１は、円板形状であり、主面１０を有する。ウエハホルダ１の主面１０には、主面１０に対して垂直な方向に凹む凹部５０が形成される。凹部５０は、底面２０を有する。凹部５０は、主面１０に対して垂直な垂直方向ｚから見て、円形状である。凹部５０は、ウエハが収容可能である。凹部５０は、垂直方向ｚから見て、円形状であるが、ウエハの形状に応じて適宜変更可能である。

ウエハホルダ１の底面２０の表面粗さは、Ｒａ１．０μｍ未満であることが好ましい。底面２０の表面粗さが、Ｒａ１．０μｍ未満であれば、凹部５０に収容されたウエハを均一に加熱することができる。底面２０の表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ以下であることがより好ましい。なお、表面粗さは、通常知られた測定方法により、測定する。

（２）研削方法及びウエハホルダの製造方法
本実施形態に係る研削方法及びウエハホルダの製造方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、研削方法は、ウエハホルダの製造方法に含まれているため、ウエハホルダの製造方法を中心に説明する。

図２は、ウエハホルダの製造方法を説明するためのフローチャート図である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、研削過程を説明するための概略断面図である。図２に示されるように、本実施形態に係るウエハホルダの製造方法は、準備工程Ｓ１と研削工程Ｓ２とを有する。

（２．１）準備工程Ｓ１
準備工程Ｓ１は、主面１０を有する基材５を準備する工程である。基材５は、被加工物である。基材５は、炭化珪素を成分として含む。具体的には、基材５は、炭化珪素材料からなる。炭化珪素材料として、例えば、炭化珪素焼結体が挙げられる。本実施形態において、基材５は、上述したウエハホルダ１と同一の形状である。炭化珪素材料は、一般的に硬度が高く、加工性が悪い。

（２．２）研削工程Ｓ２
研削工程Ｓ２は、基材５を研削する工程である。研削工程Ｓ２は、砥石研削工程Ｓ２２と、ブラスト研削工程Ｓ２４とを含む。

本実施形態に係る研削方法は、研削工程Ｓ２を備える研削方法である。

（２．２．１）砥石研削工程Ｓ２２
砥石研削工程Ｓ２２では、研削砥石１００を用いて基材５の表面を研削する。図３（ａ）に示されるように、研削砥石１００は、垂直方向ｚと平行な軸を中心軸として回転する。研削砥石１００には、砥粒が含まれている。砥粒が含まれた研削砥石１００を基材５の表面に接触させることにより、基材５の表面が削り取られる。これにより、基材５の表面を研削する。なお、加工性の悪い基材５を用いる場合は、ダイヤモンド砥石を用いることが好ましい。

研削砥石１００を適宜制御して、研削しながら移動させることにより、図３（ｂ）に示されるように、底面を有する凹部５０が形成される。底面は、第１表面２０ａである。研削砥石１００を用いて研削することにより、第１表面２０ａが形成される。凹部５０は、主面１０に対して垂直な方向（垂直方向ｚ）に凹む。本実施形態において、凹部５０の第１表面２０ａには、段状の研削痕１５０が形成される。

第１表面２０ａの表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ未満であることが好ましい。具体的には、第１表面２０ａの表面粗さは、Ｒａ０．１μｍ以上、かつ、Ｒａ０．２μｍ以下であることが好ましい。表面粗さが小さいほど、ブラスト研削工程Ｓ２４において、研削痕１５０が除去しやすくなるためである。

垂直方向ｚにおける第１表面２０ａの深さは、垂直方向ｚにおける第２表面２０ｂの深さを考慮して形成することが好ましい。すなわち、求める凹部の深さと、ブラスト研削工程Ｓ２４において、研削する深さとを考慮して、求める第１表面２０ａの深さとなるように、研削砥石１００を用いて基材５の表面を研削する。

なお、第１表面２０ａにダメージが残っていた場合、ブラスト研削工程Ｓ２４において、第２表面２０ｂを構成する粉体が抜け落ちる脱粒が発生する可能性がある。脱粒が発生すると、第２表面２０ｂの表面粗さが一部だけ悪化してしまう。このため、砥石管理（ドレスの回数の調整）を行ったり、や砥石の動作制御を適宜調整したりすることが好ましい。

（２．２．２）ブラスト研削工程Ｓ２４
ブラスト研削工程Ｓ２４では、粒子状の研削材を衝突させることにより第１表面２０ａを研削する。図３（ｃ）に示されるように、ノズル２００から研削材を噴射する。研削材が衝突した第１表面２０ａ部分は、微細に破壊され、削られる。

本実施形態において、第１表面２０ａの全面に研削材を衝突させる。これにより、第１表面２０ａの全面が研削され、第２表面２０ｂが形成される。第２表面２０ｂは、上述したウエハホルダ１に形成された凹部５０の底面２０と一致する。

第１表面２０ａの全面に研削材を衝突させるため、第１表面２０ａに形成された研削痕１５０にも研削材が衝突する。これにより、研削痕１５０が除去される。

第２表面２０ｂの表面粗さは、第１表面２０ａの研削痕１５０を含まない表面粗さよりも大きい。例えば、第１表面２０ａの表面粗さがＲａ０．４未満であった場合、第２表面２０ｂの表面粗さは、Ｒａ１．０μｍ未満であることが好ましい。

第２表面２０ｂの表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ以上にすることが好ましい。加工性の悪い基材５の場合、研削材を噴射する噴出圧力を高くしたり、硬度の高い研削材を用いたりする必要があるため、加工状態を制御しながら、表面粗さをＲａ０．４μｍ未満にすることは難しい。第２表面２０ｂの表面粗さをＲａ０．４μｍ以上にするのであれば、加工性の悪い基材５であっても、比較的容易に加工状態を制御可能である。なお、例えば、カーボン材料のような加工性の良好な基材５であれば、噴出圧力の範囲や研削材の種類の選択肢が増えるため、表面粗さをＲａ０．４μｍ未満にしながら、加工状態を制御可能である。

ブラスト研削工程Ｓ２４では、研削痕１５０を構成する段差以上に、研削することが好ましい。例えば、第２表面２０ｂの表面粗さをＲａ０．８μｍにする場合、研削痕１５０を構成する段差は、数μｍであるため、垂直方向における第１表面２０ａと第２表面２０ｂとの高さの差が１０μｍ以上になるように、第１表面２０ａを研削することが好ましい。

なお、第１表面２０ａの研削痕１５０を含まない表面粗さとは、研削痕１５０が形成されていない第１表面２０ａの一部の表面粗さである。研削痕１５０の段差を表面粗さに含めると、第１表面２０ａの見かけ上の表面粗さが大きくなる。第１表面２０ａの研削痕１５０を含まない表面粗さとは、実質的な第１表面２０ａの表面粗さを表すことを意味している。

研削材としては、基材５の純度を損なわない材料を用いることが好ましい。基材５が炭化珪素材料である場合、研削材としては、ダイヤモンドや炭化珪素を用いることが好ましい。研削材の大きさや噴出圧力を制御することによって、加工性の悪い炭化珪素材料の基材５であっても、表面粗さを大きくしながら、充分に研削することができる。

なお、脱粒の発生を抑制するため、ノズル２００から研削材を噴射する噴射力（吐出圧力）を適宜調整することが好ましい。

（３）作用効果
本実施形態に係るウエハホルダ１の製造方法によれば、ブラスト研削工程Ｓ２４において、第１表面２０ａの全面に研削材を衝突させる。また、第２表面２０ｂの表面粗さは、第１表面２０ａの表面粗さよりも大きい。

第２表面２０ｂの表面粗さが、第１表面２０ａの表面粗さよりも大きくなるように、粒子状の研削材を衝突させて第１表面２０ａの全面を研削する。これにより、研削痕１５０を構成する段差が小さくなるとともに、第２表面２０ｂの表面粗さを構成する凹凸の高さの差と研削痕１５０を構成する段差との差が小さくなるため、研削痕１５０が視認されない。すなわち、研削痕１５０を残さずに研削することができる。

ブラスト研削工程Ｓ２４において、第１表面２０ａの全面に研削材が衝突するため、ウエハホルダ１の凹部５０の底面２０である第２表面２０ｂの表面粗さを均一にすることができる。また、第２表面２０ｂには、研削痕１５０も残っていない。このため、ウエハホルダ１を用いて成膜処理を行った場合、ウエハが均一に加熱され、品質の良好な膜が形成されたウエハが得られる。品質の悪い膜が形成されたウエハは、製造されなくなり、歩留まりが向上する。

なお、ブラスト研削工程Ｓ２４において、第１表面２０ａの表面粗さよりも表面粗さを小さくしながら第１表面２０ａの全面を研削した場合、第２表面２０ｂの表面粗さを構成する凹凸の高さの差と研削痕１５０を構成する段差との差を小さくすることができないため、研削痕１５０を除去することができない。さらに、表面粗さを小さくする場合、小さい研削材を用いるため、研削量が少なくなり、長時間の加工が必要となる。このため、製造コストが増大するとともに、長時間の加工により、凹部５０の底面２０に脱粒が発生してしまう。

本実施形態に係るウエハホルダ１の製造方法によれば、第２表面２０ｂの表面粗さが、第１表面２０ａの表面粗さよりも大きくなるように研削するため、ブラスト研削工程Ｓ２４に掛かる時間を抑えることができる。その結果、製造時間を短縮できる。

第１表面２０ａの表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ未満であることが好ましい。第１表面２０ａの表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ未満であることにより、表面粗さが小さいほど、ブラスト研削工程Ｓ２４において、研削痕１５０が除去しやすくなるためである。また、第１表面２０ａの表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ未満であることにより、第２表面２０ｂの表面粗さを、凹部５０に収容されたウエハを均一に加熱することができるＲａ１．０μｍ未満にしやすくなる。

第２表面２０ｂの表面粗さは、Ｒａ１．０μｍ未満であることが好ましい。第２表面２０ｂの表面粗さがＲａ１．０μｍ未満であれば、凹部５０に収容されたウエハを均一に加熱することができる。

なお、第２表面２０ｂの表面粗さは、Ｒａ０．１μｍ以上であることが好ましい。第２表面２０ｂの表面粗さがＲａ０．１μｍ以上であることにより、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、ウエハホルダ１を加熱した場合に、ウエハホルダ１とウエハとの貼り付きが発生しなくなる。また、ウエハホルダ１における赤外線の反射率が抑えられるため、加熱性能が向上する。

本実施形態において、基材５は、炭化珪素材料からなる。基材５が加工性の悪い炭化珪素材料であっても、研削工程Ｓ２により、研削痕１５０を除去することができる。

（４）実施例
炭化珪素からなる基材を準備し、研削砥石を用いて、基材を研削した。研削砥石には、粒度番号が♯１４０〜３００番の砥粒、及び、砥粒を結合する結合剤として樹脂ボンドが用いられている。

研削砥石を用いて表面粗さがＲａ０．１〜０．２μｍとなるように制御し、基材の表面を研削した。

研削した表面に研削痕が形成されたため、研削した表面全面に、研削材を衝突させ、研削した。研削剤を用いた研削により研削痕を除去した。研削材を用いて研削した表面の表面粗さは、Ｒａ０．４〜１．０μｍであった。

本実施例に係る研削方法により、研削痕が除去できることが確認できた。

（５）その他実施形態
本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。

具体的には、上述した実施形態では、基材５は、炭化珪素材料からなっていたが、これに限られない。基材５は、研削砥石を用いて研削可能な材料であればよい。例えば、基材５は、カーボン材料であってもよい。

また、上述した実施形態では、基板５を研削していたが、これに限られない。研削砥石を用いて加工できる被加工物であれば、本発明に係る研削方法を用いることができる。

上述の通り、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…ウエハホルダ、 ５…基材、 １０…主面、 ２０…底面、 ２０ａ…第１表面、 ２０ｂ…第２表面、 ５０…凹部、 １００…研削砥石、 １５０…研削痕、 ２００…ノズル

Claims (6)

1. 研削砥石を用いて被加工物の表面を研削し、第１表面を形成する砥石研削工程と、
   粒子状の研削材を衝突させることにより前記第１表面を研削し、第２表面を形成するブラスト研削工程と、を備え、
   前記ブラスト研削工程において、前記第１表面の全面に前記研削材を衝突させ、
   前記第２表面の表面粗さは、前記第１表面の前記研削痕を含まない表面粗さよりも大きい、ことを特徴とする研削方法。
2. 前記第１表面の前記研削痕を含まない表面粗さは、Ｒａ０．４μｍ未満である請求項１に記載の研削方法。
3. 前記第２表面の表面粗さは、Ｒａ１．０μｍ未満である請求項１又は２に記載の研削方法。
4. 前記研削工程において、前記主面に対して垂直な方向に凹み、底面が前記第１表面である凹部を形成し、
   前記凹部は、ウエハが収容可能である請求項１から３の何れか１項に記載の研削方法。
5. 前記被加工物は、炭化珪素を成分として含む請求項１から４の何れか１項に記載の研削方法。
6. 主面を有する基材を準備する工程と、
   研削砥石を用いて前記主面を研削し、前記主面に対して垂直な方向に凹み、底面が第１表面である凹部を形成する砥石研削工程と、
   粒子状の研削材を衝突させることにより前記第１表面を研削し、第２表面を形成するブラスト研削工程と、を備え、
   前記ブラスト研削工程において、前記第１表面の全面に前記研削材を衝突させ、
   前記第２表面の表面粗さは、前記第１表面の前記研削痕を含まない表面粗さよりも大きい、ことを特徴とするウエハホルダの製造方法。

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