JP2015006709A - ウエーハの研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハの周縁部に対してエッジトリミングを行う際に、研削砥石にかかる負荷を低減するとともに研削砥石の異常磨耗を防ぎ、研削不良を低減することができる研削方法及び研削装置を提供する。【解決手段】研削装置１ａは、ウエーハＷを保持し回転可能なチャックテーブル３とこれを連続回転させる回転手段５とを備えており、回転手段５によってチャックテーブル３を連続回転させながら、研削送り手段２０によって砥石部１４を連続的に研削送りし、ウエーハＷの周縁部に対して研削を行うことができるため、研削時においてウエーハＷの周縁部に接触する砥石部１４にかかる負荷を低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、チャックテーブルに保持されたウエーハの研削方法及びウエーハを研削する研削装置に関する。

ウエーハを研削する研削装置において、周縁部が面取りされたウエーハなどのウエーハの裏面を研削加工して薄くすると、ウエーハの周縁部（エッジ部分）が鋭角となり、研削後のウエーハが欠けたり、破損したりすることがある。そのため、ウエーハを薄化する前において、あらかじめウエーハの周縁部を研削するエッジトリミングを施している。

エッジトリミングを行う際には、スピンドルを回転させることにより研削砥石を回転させながら、ウエーハの周縁部において研削砥石を所定の深さまで切り込ませた後、研削砥石の高さ位置を固定した状態で、チャックテーブルをゆっくりと１回転させつつ、ウエーハの周縁部に研削砥石の外周側面を押圧しながらウエーハの周縁部を研削している（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２０１２−２３１０５８号公報

しかしながら、上記したようなエッジトリミングの際には、ウエーハの周縁部において所定の深さまで研削砥石を切り込ませた後、研削送りを停止して研削砥石を回転させるため、ウエーハの外周側に接触する部分よりもウエーハの中心側に接触する部分の方が、研削砥石の磨耗量が多くなり研削不良を発生させやすいという問題がある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、ウエーハの周縁部に対してエッジトリミングを行う際に、研削砥石にかかる負荷を低減するとともに研削砥石の異常磨耗を防ぐことができるようにすることに発明の解決すべき課題がある。

本発明は、チャックテーブルに保持された板状のウエーハの周縁部を研削手段によって研削する研削方法であって、ウエーハを保持した該チャックテーブルを連続的に回転させつつウエーハの厚さ方向に該研削手段を連続的に移動させて周縁部を押圧し、ウエーハの周縁部の厚みが所定の厚みに到達するまで研削する。

また、本発明にかかる研削装置は、板状のウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを連続回転させる回転手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの周縁部を研削する砥石部を備えた研削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの該周縁部に対し該研削手段を接近及び離反させる研削送り手段と、該研削手段によって研削されるウエーハの該周縁部の厚みを測定する測定手段と、を少なくとも備える。

上記研削手段は、上記チャックテーブルの上面と平行に配設され軸となるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着される円盤状の砥石部と、該砥石部の中心を軸として該スピンドルを回転させるスピンドルモータとにより少なくとも構成され、該砥石部の外周側面をウエーハの周縁部に接触させ研削する。

もしくは、上記研削手段は、矩形に形成された砥石からなる砥石部と、該砥石部を掴持する掴持部と、により少なくとも構成されていても良い。

本発明にかかる研削方法では、回転手段によってチャックテーブルを連続回転させつつ、研削送り手段によって砥石部を連続的に研削送りし、ウエーハの周縁部に対して研削を行うため、研削時においてウエーハの周縁部に接触する砥石部にかかる負荷を低減することができる。これにより、砥石部の異常磨耗を防止し、研削不良を低減することができる。

本発明にかかる研削装置は、チャックテーブルを連続回転させる回転手段を備えているため、ウエーハの周縁部を研削する際には、回転手段がチャックテーブルを連続回転させながら、回転するウエーハの周縁部に対して研削を行うことができる。

上記研削手段は、矩形に形成された砥石部と、砥石部を掴持する掴持部とにより少なくとも構成されているため、砥石部の下部における少なくとも４辺のそれぞれでウエーハの周縁部を研削することができる。したがって、該砥石部の方が円盤状の砥石よりも砥石の寿命を長くすることができる。

研削装置の第１例を示す斜視図である。 ウエーハの周縁部に接近する方向に砥石部を下降させ、ウエーハの周縁部に砥石部を接触させる状態を示す断面図である。 （ａ）はチャックテーブルを連続回転させつつウエーハの周縁部を砥石部により研削する状態を示す平面図であり、（ｂ）はウエーハの周縁部に対し砥石部を連続的に研削送りする状態を正面側から示す断面図である。 ウエーハの周縁部に溝が形成された状態を示す断面図である。 研削装置の第２例を示す斜視図である。 研削装置の第２例に備える研削手段の構成を示す斜視図である。

図１に示す研削装置１ａは、ウエーハの周縁部に対して研削（エッジトリミング）を行う研削装置の第１例である。研削装置１ａは、円板状のウエーハを保持するチャックテーブル３と、チャックテーブル３を連続回転させる回転手段５とを備えている。チャックテーブル３は、その上面がウエーハを吸引保持する保持面４となっており、図示しない吸引源に連通している。チャックテーブル３の下方には、回転手段５が接続されている。回転手段５が作動することにより、所定の回転速度でチャックテーブル３を連続回転させることができる。

研削装置１ａは、Ｚ軸方向に立設されたコラム２を有しており、コラム２の前方においてウエーハの周縁部を研削する研削手段１０と、チャックテーブル３に保持されたウエーハの周縁部に対して研削手段１０を接近及び離反させる研削送り手段２０と、研削手段１０をＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段３０とを備えている。

研削手段１０は、チャックテーブル３の保持面４に対して平行に配設されＹ軸方向の軸心を有するスピンドル１１と、スピンドル１１を囲繞するスピンドルハウジング１２と、スピンドル１１に接続され所定の回転速度でスピンドル１１を回転させるスピンドルモータ１３と、スピンドル１１の先端に装着された円盤状の砥石部１４とを少なくとも備えている。研削手段１０は、支持部１５を介して研削送り手段２０に接続されている。そして、研削手段１０は、スピンドルモータ１３が駆動されてスピンドル１１が回転することにより、砥石部１４を回転させることができる。砥石部１４は、Ｙ軸方向に数ミリ程度の厚みを有している。

研削送り手段２０は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ２１と、ボールネジ２１の一端に接続されたモータ２２と、ボールネジ２１と平行にのびるガイドレール２３と、Ｚ軸方向に可動するガイド板２４とを備えている。ガイド板２４の一方の面には、支持部１５が連結されており、他方の面にガイドレール２３が摺接するとともに中央部に形成されたナットにボールネジ２１が螺合している。そして、モータ２２がボールネジ２１を回動させると、ガイド板２４とともに研削手段１０をＺ軸方向に昇降させることができる。

割り出し送り手段３０は、Ｙ軸方向に軸心を有するボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されたモータ３２と、ボールネジ３１と平行にのびるガイドレール３３と、研削送り手段２０に接続されたガイド板３４とを備えている。ガイド板３４の一方の面には、ガイドレール３３が摺接するとともに中央部に形成されたナットにボールネジ３１が螺合している。そして、モータ３２がボールネジ３１を回動させると、ガイド板３４とともに研削手段１０をＹ軸方向に割り出し送りすることができる。

研削装置１ａは、研削手段１０によって研削されるウエーハの周縁部の厚みを測定することができる測定手段４０と、研削装置１ａの動作を制御する制御手段４１とを備えている。測定手段４０は、例えば光センサを備えており、ウエーハの周縁部の厚みを測定した測定値を制御手段４１に送ることができる。制御手段４１は、少なくともＣＰＵ及びメモリを備えており、研削手段１０、研削送り手段２０、割り出し送り手段３０及び測定手段４０のそれぞれに接続されている。

次に、研削装置１ａの動作例について説明する。図２に示す円板状のウエーハＷは、ウエーハの一例であって、特に材質等が限定されるものではない。ウエーハＷの外周側は、エッジトリミングが施される周縁部Ｗｃとなっている。周縁部Ｗｃは、甲丸面に面取りされている。また、エッジトリミング後に研削ホイールなどによって研削される面が上面Ｗａとなっており、上面Ｗａと反対側にある面がチャックテーブル３の保持面４に保持される下面Ｗｂとなっている。

図１に示したチャックテーブル３の保持面４にウエーハＷを載置し、図示しない吸引源の作動により、保持面４でウエーハＷの下面Ｗｂを吸引保持する。その後、チャックテーブル３を研削手段１０の下方に移動させる。

チャックテーブル３を研削手段１０の下方に移動させた後、図２（ａ）に示すように、回転手段５が、ウエーハＷを保持したチャックテーブル３を例えば矢印Ａ方向に回転させる。一方、研削手段１０においては、図１に示したスピンドルモータ１３が、スピンドル１１とともに砥石部１４を例えば矢印Ｂ方向に回転させる。そして、研削送り手段２０が砥石部１４をＺ軸方向に研削送りすることにより、図２（ｂ）に示すように、回転する砥石部１４を、チャックテーブル３に保持され回転するウエーハＷの周縁部Ｗｃの上面Ｗａ側から接触させ、徐々に下降させていく。

図３（ａ）に示すように、矢印Ｂ方向に回転する砥石部１４の外周側面がウエーハＷの周縁部Ｗｃに接触し徐々に下降していくとともに、チャックテーブル３が矢印Ａ方向に連続回転することにより、周縁部Ｗｃの上面Ｗａ側が徐々に削られていき、ウエーハＷの周縁部Ｗｃの全てにエッジトリミングが行われる。エッジトリミング中は、図３（ｂ）に示すように、ウエーハＷを押圧する方向に砥石部１４の研削送りを連続的に行いつつ、ウエーハＷの上面高さＨ１から所定の切り込み深さＨ２に達するまで砥石部１４を下降させる。

このようにして、ウエーハＷの周縁部Ｗｃにエッジトリミングを施し、図４に示すように、ウエーハＷの周縁部Ｗｃに溝６を形成する。その後、測定手段４０は、ウエーハＷの溝６が形成される周縁部Ｗｃの厚みを測定する。溝６の深さは、図４の部分拡大図に示すように、ウエーハＷの上面高さＨ１と周縁部Ｗｃの上面Ｗａの高さＨ２との差から求めることができる。溝６の深さは、特に限定されるものではないが、例えば５０μｍに形成される。

測定手段４０によって測定された周縁部Ｗｃの上面Ｗａの高さ、つまり、周縁部Ｗｃの下面Ｗｂから上面Ｗａまでの厚みが所望の厚みに達しているときには、図１に示した制御手段４１によって研削送り手段２０を制御することにより、研削手段１０を上昇させ、エッジトリミングを終了する。

図５に示す研削装置１ｂは、ウエーハの周縁部に対して研削（エッジトリミング）を行う研削装置の第２例である。図５に示すように、研削装置１ｂでは、コラム２の前方においてウエーハの周縁部を研削する研削手段５０を備えており、制御手段４１が研削手段５０に接続されている。研削装置１ｂにおいては、研削手段５０以外の構成は研削装置１ａと同様であるため、研削装置１ａと同様に構成される部位については同一の符号を付し、その説明は省略することとする。

研削手段５０は、矩形に形成された砥石からなる砥石部５１と、砥石部５１を掴持する掴持部５３とにより少なくとも構成されている。研削手段５０は、支持部５５を介して研削送り手段２０に接続されている。砥石部５１の下部における少なくとも４辺のそれぞれが、ウエーハの周縁部を研削する研削部５１ａとなっている。砥石部５１の内部には、砥粒５２が含まれている。

掴持部５３の上端には、砥石部５１を掴持する掴持部５３を回転させるモータ５４が接続されている。モータ５４は、掴持部５３を回転させることにより砥石部５１の向きを９０度回転させ、４辺のうちいずれか１辺の研削部５１ａをＸ軸方向に向け、ウエーハの周縁部側に位置する研削位置Ｐに位置づけることができる。

次に、研削装置１ｂの動作例について説明する。チャックテーブル３の保持面４にウエーハＷを載置し、図示しない吸引源の作動により、保持面４でウエーハＷを吸引保持する。その後、チャックテーブル３を研削手段５０の下方に移動させる。

図５に示すように、回転手段５がチャックテーブル３を例えば矢印Ａ方向に連続回転させつつ、砥石部５１ａをＸ軸方向に向けた状態で、モータ２０がボールネジ２１を回動させ、ガイド板２４とともに研削手段５０をＺ軸方向に連続的に研削送りする。

研削手段５０を研削送りすることにより、回転するウエーハＷの周縁部Ｗｃに砥石部５０の研削部５１ａを接触させ、さらに研削手段５０を徐々に下降させていく。このように、ウエーハＷが回転しながら研削手段５０が下降していくことにより、溝６が形成される。溝６が形成された後、測定手段４０によってウエーハＷの溝６が形成される周縁部Ｗｃの厚みを測定する。そして、周縁部Ｗｃの厚みが所望の厚みに達しているときには、図５に示す制御手段４１によって研削送り手段２０を制御することにより、研削手段５０を上昇させ、エッジトリミングを終了する。

研削装置１ｂでは、回転するウエーハＷに対して下降する研削手段５０によって連続してエッジトリミングすることにより砥石部５１の研削部５１ａが磨耗したら、制御手段４１の制御によりモータ５４を駆動し、磨耗した研削部５１ａから磨耗していない研削部５１ａに切り換えることができる。具体的には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、モータ５４が掴持部５３とともに砥石部５１を右方向もしくは左方向に回転させ、磨耗していない研削部５１ａをＸ軸方向に向けて図５に示した研削位置Ｐに位置づける。これにより、エッジトリミングを継続して実施することができる。

以上のとおり、本実施形態に示す研削装置１ａでは、回転手段５によってチャックテーブル３を連続回転させながら、研削送り手段２０によって砥石部１４を連続的に研削送りし、ウエーハＷの周縁部Ｗｃに対して回転する砥石部１４を徐々に下降させていくことでエッジトリミングを行うことができるため、研削時においてウエーハＷの周縁部Ｗｃに接触する砥石部１４にかかる負荷を低減することができる。これにより、砥石部１４の異常磨耗を防止し、研削不良を低減することができる。また、ウエーハＷの研削時間を短縮することができる。

研削装置１ｂに備える研削手段５０は、矩形に形成された砥石部５１と、砥石部５１を掴持する掴持部５３とにより少なくとも構成されているため、砥石部５１の下部における少なくとも４辺の研削部５１ａのそれぞれでウエーハＷの周縁部Ｗｃに対してエッジトリミングを行うことができる。したがって、砥石部５１の寿命が長くなる。

本願の発明者は、従来の加工条件と本発明の加工条件とで、ウエーハの周縁部に対するエッジトリミングの加工時間にどの程度の差が生じるかをそれぞれの加工条件の下で実験して求めた。なお、本発明の加工には、図１に示した研削装置１ａを使用した。

[従来の加工条件]
砥石の切り込み深さ：５０μｍ
チャックテーブル回転速度：５ｄｅｇ／ｓｅｃ
砥石の回転速度：２００００ｒｐｍ

[本発明の加工条件]
砥石の切り込み深さ：５０μｍ
Ｚ軸送り速度：１．０μｍ／ｓｅｃ
チャックテーブル回転速度：３００ｒｐｍ
砥石の回転速度：２００００ｒｐｍ

従来の加工条件では、ウエーハの周縁部において砥石を５０μｍに至るまで切り込ませた後、砥石のＺ軸方向の研削送りを停止し、チャックテーブルを５ｄｅｇ／ｓｅｃで一回転させる。この回転中に砥石を２００００ｒｐｍで回転させながら、ウエーハの周縁部に対しエッジトリミングを行った。その結果、エッジトリミングが完了するまでの加工時間は、７２秒（１．２分）かかることがわかった。

一方で、本発明の加工条件に基づく場合では、チャックテーブルを３００ｒｐｍで連続回転させつつ、砥石を１．０μｍ／ｓｅｃでＺ軸方向に研削送りをしながら、ウエーハの周縁部において砥石をウエーハの上面を基準として５０μｍの深さに至るまで切り込ませる。このとき、砥石を２００００ｒｐｍで回転させながら、ウエーハの周縁部に対しエッジトリミングを行った。その結果、エッジトリミングが完了するまでの加工時間は、５０秒（０．８３分）であり、従来の加工条件の場合と比較して２２秒も加工時間が短縮するという結果が得られた。

１ａ，１ｂ：研削装置 ２：コラム ３：チャックテーブル ４：保持面 ５：回転手段
６：溝 １０：研削手段 １１：スピンドル １２：スピンドルハウジング
１３：スピンドルモータ １４：砥石部 １５：支持部 ２０：研削送り手段
２１：ボールネジ ２２：モータ ２３：ガイドレール ２４：ガイド板
３０：割り出し送り手段 ３１：ボールネジ ３２：モータ ３３：ガイドレール
３４：ガイド板 ４０：測定手段 ４１：制御手段
５０：研削手段 ５１：砥石部 ５１ａ：研削部 ５２：砥粒 ５３：掴持部
５４：モータ ５５：支持部
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：上面 Ｗｂ：下面 Ｗｃ：周縁部

Claims (4)

1. チャックテーブルに保持された板状のウエーハの周縁部を研削手段によって研削する研削方法であって、
   ウエーハを保持した該チャックテーブルを連続的に回転させつつウエーハの厚さ方向に該研削手段を連続的に移動させて該周縁部を押圧し、ウエーハの周縁部の厚みが所定の厚みに到達するまで研削する研削方法。
2. 板状のウエーハを保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルを連続回転させる回転手段と、
   該チャックテーブルに保持されたウエーハの周縁部を研削する砥石部を備えた研削手段と、
   該チャックテーブルに保持されたウエーハの該周縁部に対し該研削手段を接近及び離反させる研削送り手段と、
   該研削手段によって研削されるウエーハの該周縁部の厚みを測定する測定手段と、を少なくとも備える研削装置。
3. 前記研削手段は、前記チャックテーブルの上面と平行に配設され軸となるスピンドルと、
   該スピンドルの先端に装着される円盤状の砥石部と、
   該砥石部の中心を軸として該スピンドルを回転させるスピンドルモータとにより少なくとも構成され、
   該砥石部の外周側面をウエーハの周縁部に接触させ研削する請求項２記載の研削装置。
4. 前記研削手段は、矩形に形成された砥石からなる砥石部と、該砥石部を掴持する掴持部と、により少なくとも構成される請求項２記載の研削装置。

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