JP2016002598A - 研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の平坦性を確保可能な研削方法を提供する。【解決手段】研削工程において、研削砥石（４０ｂ）によって研削された後の被加工物（１１）の上面（１１ａ）の高さ位置（Ｈ１）とチャックテーブル（１６）の保持面（１６ａ）の高さ位置（Ｈ０）との差（Δ１，Ｈ１−Ｈ０）から、研削後の被加工物の実際の厚さ（Ｔ１）を求める厚さ検出工程と、厚さ検出工程で検出された研削後の被加工物の実際の厚さと所望の厚さ（Ｔ０）との差（Δ２，Ｔ１−Ｔ０）から、研削後の被加工物の厚さの変移を示す変移量（Ｔ２）を求める変移量算出工程と、変移量算出工程によって求められた変移量がゼロになる様に、保持面に対して垂直な方向において研削砥石の研削面の位置を調整する砥石位置調整工程と、を繰り返し実施する構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の板状物を研削する研削方法に関する。

携帯電話に代表される小型軽量な電子機器では、ＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路を備えた半導体チップが必須の構成となっている。半導体チップは、例えば、シリコン等の材料でなる半導体ウェーハの表面をストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインで区画し、各領域に電子回路を形成した後、このストリートに沿って半導体ウェーハを切断することで製造できる。

近年では、半導体チップの小型化、軽量化等を目的として、研削等の方法で半導体ウェーハを薄く加工する機会が増えている。半導体ウェーハの研削は、例えば、半導体ウェーハを保持するための保持面を備えたチャックテーブルを、この保持面と略平行に移動させるクリープフィードと呼ばれる方法（例えば、特許文献１参照）で実施されることがある。

クリープフィードでは、まず、半導体ウェーハを保持した状態のチャックテーブルを、複数の研削砥石が環状に固定された研削ホイールに対して平面視で重ならない位置に移動させる。その後、研削砥石の下面を、半導体ウェーハの上面より僅かに低い位置に位置付け、研削ホイールを回転させつつチャックテーブルを保持面と平行に移動させることで、上面側に研削砥石を作用させて半導体ウェーハを研削できる。

特開２００５−２８５５０号公報

ところで、上述のクリープフィードでは、研削砥石を所定の高さに位置付けた状態で半導体ウェーハ等の被加工物を移動させるので、研削の進行に伴い研削砥石が摩耗すると被加工物を平坦に研削できなくなる。具体的には、研削の開始側より研削の終了側において被加工物が厚くなるという問題が発生していた。

本発明はかかる問題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、被加工物の平坦性を確保可能な研削方法を提供することである。

本発明によれば、板状の被加工物をチャックテーブルの保持面に保持し、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物の上面側に回転する研削砥石の研削面を作用させるとともに該チャックテーブルと該研削砥石とを該保持面に対して平行な方向に相対的に移動させて被加工物を所望の厚さ（Ｔ０）に研削する研削方法であって、該チャックテーブルで被加工物を保持する保持工程と、該研削砥石を該チャックテーブルの該保持面に対して垂直な方向に移動させて研削後の被加工物が所望の厚さ（Ｔ０）となる位置に該研削面を位置付ける位置付け工程と、回転させた該研削砥石と該チャックテーブルの該保持面に保持された被加工物とを該保持面に対して平行な方向に相対的に移動させて被加工物の一端側から他端側に向けて被加工物を研削する研削工程と、を含み、該研削工程では、該研削砥石によって研削された後の被加工物の該上面の高さ位置（Ｈ１）と該チャックテーブルの該保持面の高さ位置（Ｈ０）との差（Ｈ１−Ｈ０）から、研削後の被加工物の実際の厚さ（Ｔ１）を求める厚さ検出工程と、該厚さ検出工程で検出された研削後の被加工物の実際の厚さ（Ｔ１）と所望の厚さ（Ｔ０）との差（Ｔ１−Ｔ０）から、研削後の被加工物の厚さの変移を示す変移量（Ｔ２）を求める変移量算出工程と、該変移量算出工程によって求められた該変移量（Ｔ２）がゼロになる様に、該保持面に対して垂直な方向において該研削砥石の該研削面の位置を調整する砥石位置調整工程と、を繰り返し実施することを特徴とする研削方法が提供される。

本発明の研削方法では、研削工程において、研削後の被加工物の実際の厚さ（Ｔ１）を求める厚さ検出工程と、厚さ検出工程で求めた厚さ（Ｔ１）に基づいて、研削後の被加工物の厚さの変移を示す変移量（Ｔ２）を求める変移量算出工程と、変移量算出工程で求めた変移量（Ｔ２）がゼロになる様に、保持面に対して垂直な方向において研削砥石の研削面の位置を調整する砥石位置調整工程と、を繰り返し実施する。

これにより、研削砥石の摩耗による影響を生じさせることなく被加工物を研削できる。すなわち、本発明の研削方法によれば、被加工物の平坦性を確保できる。

研削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 研削装置の構成例、及び研削工程を模式的に示す図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る研削方法は、保持工程、位置付け工程、及び研削工程（図２参照）を含む。保持工程では、被加工物をチャックテーブルで保持する。

位置付け工程では、研削砥石をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動させて、チャックテーブルに保持された被加工物を研削できる位置に研削砥石の研削面を位置付ける。

研削工程では、回転する研削砥石とチャックテーブルとを保持面に対して平行な方向に相対的に移動させ、被加工物を一端側から他端側に向けて研削する。なお、この研削工程では、研削砥石の摩耗による影響を打ち消すように研削砥石の位置を調整しながら研削を遂行する。以下、本実施形態に係る研削方法について詳述する。

まず、本実施形態に係る研削方法で使用される研削装置の構成例について説明する。図１は、研削装置の構成例を模式的に示す斜視図であり、図２は、研削装置の構成例を模式的に示す図である。

図１に示すように、研削装置２は水平移動機構４を含んでいる。水平移動機構４は、略水平な方向（図１では、Ｘ軸方向）に伸びる２本の水平ガイドレール６を備えており、この水平ガイドレール６には、水平移動テーブル８がスライド可能に設置されている。

水平移動テーブル８の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、水平ガイドレール６と平行な水平ボールネジ１０が螺合されている。水平ボールネジ１０の一端部には、水平パルスモータ１２が連結されている。水平パルスモータ１２で水平ボールネジ１０を回転させれば、水平移動テーブル８は、水平ガイドレール６に沿って略水平に移動する。

水平移動テーブル８の表面側（上面側）には、支持台１４が設けられている。支持台１４の上部には、平面視で矩形状のチャックテーブル１６が配置されている。図２に示すように、チャックテーブル１６の表面は、矩形状の被加工物１１を吸引保持する保持面１６ａとなっている。

保持面１６ａには、チャックテーブル１６の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、被加工物１１を吸引する吸引力が発生する。被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料で形成された板状物（ウェーハ）であり、矩形状の上面１１ａ（図２参照）及び下面１１ｂを有している。

図１に示すように、水平移動機構４と隣接する位置には、柱状の支持構造１８が立設されている。支持構造１８の前面には、昇降機構２０が設けられている。昇降機構２０は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に伸びる２本の昇降ガイドレール２２を備えており、この昇降ガイドレール２２には、昇降テーブル２４がスライド可能に設置されている。

昇降テーブル２４の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、昇降ガイドレール２２と平行な昇降ボールネジ２６が螺合されている。昇降ボールネジ２６の一端部には、昇降パルスモータ２８が連結されている。昇降パルスモータ２８で昇降ボールネジ２６を回転させることにより、昇降テーブル２４は昇降ガイドレール２２に沿って上下に移動する。

昇降テーブル２４の前面（表面）には、所定の固定具３０が設けられている。この固定具３０には、被加工物１１を研削する研削機構３２が取り付けられている。研削機構３２は、固定具３０に固定されたスピンドルハウジング３４を備えている。

スピンドルハウジング３４には、回転軸を構成するスピンドル３６が支持されている。なお、スピンドルハウジング３４は、図２に示すように、鉛直方向に対してスピンドル３６が僅かに傾斜するように固定具３０に固定されている。スピンドルハウジング３４の傾斜角度は、固定具３０によって調節可能である。

スピンドル３６の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント３８が固定されており、ホイールマウント３８の下面には、ホイールマウント３８と略同径の研削ホイール４０が装着されている。図２に示すように、研削ホイール４０は、ステンレス等の金属材料で形成された円環状のホイール基台４０ａを含む。

ホイール基台４０ａの下面には、全周にわたって複数の研削砥石４０ｂが固定されている。なお、本実施形態の研削方法に用いられるクリープフィードでは、研削砥石４０ｂの下面の一部（側面の一部を含む場合もある）が被加工物１１に接触する研削面となる。

スピンドル３６の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４０は、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。研削機構３２には、各種の制御を行う制御ユニット４２が接続されている。

制御ユニット４２は、研削ホイール４０（研削砥石４０ｂ）の高さ位置等を制御する制御部４２ａと、研削の目標値として設定される被加工物１１の厚さ（所望の厚さ）Ｔ０等の情報を記憶する記憶部４２ｂとを含む。制御部４２ａは、記憶部４２ｂに記憶された厚さＴ０を実現するように、研削ホイール４０（研削砥石４０ｂ）の高さ位置を調整する。

この制御ユニット４２には、被加工物１１の厚さの変移を測定するための接触式の変移測定ユニット４４が接続されている。変移測定ユニット４４は、被加工物１１の上面１１ａの高さ位置を測定する第１の計測器４４ａと、チャックテーブル１６の保持面１６ａの高さ位置を測定する第２の計測器４４ｂと、を含む。

第１の計測器４４ａ及び第２の計測器４４ｂは、研削砥石４０ｂの研削面と被加工物１１とが接触する作用位置の近傍に固定されており、研削直後の上面１１ａの高さ位置Ｈ１、及び対応する保持面１６ａの高さ位置Ｈ０を測定する。

測定データは、制御ユニット４２が備える変移検出部４２ｃへと送られる。変移検出部４２ｃは、例えば、上面１１ａの高さ位置Ｈ１と保持面１６ａの高さ位置Ｈ０との差Δ１（＝Ｈ１−Ｈ０）から、研削後の被加工物１１の実際の厚さＴ１を求める。なお、上述の差Δ１をそのまま厚さＴ１としても良いが、差Δ１に対して何らかの演算処理を行って厚さＴ１の精度を高めても良い。

また、変移検出部４２ｃは、上述した厚さＴ１と、記憶部４２ｂに記憶されている厚さＴ０との差Δ２（＝Ｔ１−Ｔ０）から、研削後の被加工物１１の厚さの変移を示す変移量Ｔ２を求める。この場合にも、差Δ２に対して何らかの演算処理を行って変移量Ｔ２の精度を高めることができる。求めた変移量Ｔ２は、例えば、記憶部４２ｂに記憶され、制御部４２ａで研削ホイール４０（研削砥石４０ｂ）の高さ位置制御に利用される。

次に、この研削装置２を用いる研削方法について説明する。本実施形態の研削方法では、まず、被加工物１１をチャックテーブル１６で保持する保持工程を実施する。具体的には、チャックテーブル１６の保持面１６ａに被加工物１１の下面１１ｂ側を重ねて吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は上面１１ａ側を上方に露出した状態でチャックテーブル１６に吸着保持される。

保持工程の後には、研削ホイール４０（研削砥石４０ｂ）をチャックテーブル１６の保持面１６ａに対して垂直な方向に移動させて、被加工物１１を研削できる位置に研削砥石４０ｂの研削面を位置付ける位置付け工程を実施する。

この位置付け工程では、まず、水平移動機構４によって、研削砥石４０ｂの研削面と被加工物１１とが平面視で重ならない位置にチャックテーブル１６を移動させる。次に、昇降機構２０によって、研削砥石４０ｂの下面を、被加工物１１の上面１１ａより低い位置に位置付ける。

なお、制御ユニット４２の制御部４２ａは、記憶部４２ｂに記憶されている厚さＴ０に基づいて、昇降機構２０の動作を制御する。具体的には、チャックテーブル１６に保持された被加工物１１を研削して厚さＴ０に加工できる高さ位置に研削砥石４０ｂの研削面を位置付ける。

位置付け工程の後には、回転する研削砥石４０ｂとチャックテーブル１６とを保持面１６ａに対して平行な方向に相対的に移動させ、被加工物１１を一端側から他端側に向けて研削する研削工程を実施する。

研削工程では、研削ホイール４０（研削砥石４０ｂ）を回転させながら、チャックテーブル１６を水平方向（保持面１６ａと平行な方向）に移動させる。研削砥石４０ｂの研削面と被加工物１１とを平面視で重ねるようにチャックテーブル１６を移動させることで、研削砥石４０ｂの研削面を被加工物１１の上面１１ａ側に接触させて、被加工物１１を研削できる。

この研削工程内では、研削の開始とともに、厚さ検出工程、変移量算出工程、及び砥石位置調整工程を、連続的に繰り返し行う。厚さ検出工程では、まず、変移測定ユニット４４で、研削直後の被加工物１１の上面１１ａの高さ位置Ｈ１とチャックテーブル１６の保持面１６ａの高さ位置Ｈ０とを測定する。

次に、制御ユニット４２の変移検出部４２ｃにおいて、上面１１ａの高さ位置Ｈ１と保持面１６ａの高さ位置Ｈ０との差Δ１（＝Ｈ１−Ｈ０）から、研削後の被加工物１１の実際の厚さＴ１を求める。

厚さ検出工程の後には、変移量算出工程を実施する。変移量算出工程では、制御ユニット４２の変移検出部４２ｃにおいて、上述した厚さＴ１と、記憶部４２ｂに記憶されている厚さＴ０との差Δ２（＝Ｔ１−Ｔ０）から、研削後の被加工物１１の厚さの変移を示す変移量Ｔ２を求める。求めた変移量Ｔ２は、記憶部４２ｂに記憶される。

変移量算出工程の後には、砥石位置調整工程を実施する。砥石位置調整工程では、制御部４２ａが研削砥石４０ｂの摩耗による影響を打ち消す制御を行う。具体的には、記憶部４２ｂに記憶されている変移量Ｔ２をゼロにするように、昇降機構２０で研削砥石４０ｂの研削面の高さ位置を調整する。

例えば、研削砥石４０ｂの摩耗が進行すると、研削直後の被加工物１１の上面１１ａの高さ位置Ｈ１が高くなって、実際の厚さＴ１は増大する。その結果、厚さＴ１と厚さＴ０との差Δ２が大きくなって、変移量Ｔ２が大きくなる。

そこで、本実施形態の砥石位置調整工程では、変移量Ｔ２をゼロにするように、研削砥石４０ｂを下降させて研削面の高さ位置を低くする。これにより、研削砥石４０ｂの摩耗による影響を打ち消すことができる。上述した一連の工程（厚さ検出工程、変移量算出工程、及び砥石位置調整工程）を連続的に繰り返し行うことで、被加工物１１の表面１１ａ側全体を平坦に研削できる。

なお、本実施の形態において「連続的に繰り返し行う」とは、要求される被加工物１１の平坦性を確保できる程度の頻度で繰り返し実施することのみを意味するものとする。すなわち、必ずしも制御ユニット４２等の能力を最大限に発揮して研削工程内の各工程を連続させる必要はない。

以上のように、本実施形態の研削方法では、研削工程において、研削後の被加工物１１の実際の厚さＴ１を求める厚さ検出工程と、厚さ検出工程で求めた厚さＴ１に基づいて、研削後の被加工物１１の厚さの変移を示す変移量Ｔ２を求める変移量算出工程と、変移量算出工程で求めた変移量Ｔ２がゼロになる様に、保持面１６ａに対して垂直な方向において研削砥石４０ｂの研削面の位置を調整する砥石位置調整工程と、を繰り返し実施するので、研削砥石４０ｂの摩耗による影響を生じさせることなく被加工物１１を研削できる。すなわち、本実施形態の研削方法によれば、被加工物１１の平坦性を確保できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、チャックテーブル１６を保持面１６ａと平行な方向に移動させて被加工物１１を研削しているが、少なくとも、チャックテーブル１６と研削砥石４０ｂとを保持面１６ａと平行な方向に相対的に移動させて被加工物１１を研削できれば良い。

また、上記実施形態では、接触式の変移測定ユニット４４を用いて研削直後の上面１１ａの高さ位置Ｈ１、及び対応する保持面１６ａの高さ位置Ｈ０を測定しているが、非接触式（例えば、光学式）の変移測定ユニットで高さ位置Ｈ１，Ｈ０を測定しても良い。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ 被加工物
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
２ 研削装置
４ 水平移動機構
６ 水平ガイドレール
８ 水平移動テーブル
１０ 水平ボールネジ
１２ 水平パルスモータ
１４ 支持台
１６ チャックテーブル
１６ａ 保持面
１８ 支持構造
２０ 昇降機構
２２ 昇降ガイドレール
２４ 昇降テーブル
２６ 昇降ボールネジ
２８ 昇降パルスモータ
３０ 固定具
３２ 研削機構
３４ スピンドルハウジング
３６ スピンドル
３８ ホイールマウント
４０ 研削ホイール
４０ａ ホイール基台
４０ｂ 研削砥石
４２ 制御ユニット
４２ａ 制御部
４２ｂ 記憶部
４２ｃ 変移検出部
４４ 変移測定ユニット
４４ａ 第１の計測器
４４ｂ 第２の計測器

Claims (1)

1. 板状の被加工物をチャックテーブルの保持面に保持し、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物の上面側に回転する研削砥石の研削面を作用させるとともに該チャックテーブルと該研削砥石とを該保持面に対して平行な方向に相対的に移動させて被加工物を所望の厚さ（Ｔ０）に研削する研削方法であって、
   該チャックテーブルで被加工物を保持する保持工程と、
   該研削砥石を該チャックテーブルの該保持面に対して垂直な方向に移動させて研削後の被加工物が所望の厚さ（Ｔ０）となる位置に該研削面を位置付ける位置付け工程と、
   回転させた該研削砥石と該チャックテーブルの該保持面に保持された被加工物とを該保持面に対して平行な方向に相対的に移動させて被加工物の一端側から他端側に向けて被加工物を研削する研削工程と、を含み、
   該研削工程では、
   該研削砥石によって研削された後の被加工物の該上面の高さ位置（Ｈ１）と該チャックテーブルの該保持面の高さ位置（Ｈ０）との差（Ｈ１−Ｈ０）から、研削後の被加工物の実際の厚さ（Ｔ１）を求める厚さ検出工程と、
   該厚さ検出工程で検出された研削後の被加工物の実際の厚さ（Ｔ１）と所望の厚さ（Ｔ０）との差（Ｔ１−Ｔ０）から、研削後の被加工物の厚さの変移を示す変移量（Ｔ２）を求める変移量算出工程と、
   該変移量算出工程によって求められた該変移量（Ｔ２）がゼロになる様に、該保持面に対して垂直な方向において該研削砥石の該研削面の位置を調整する砥石位置調整工程と、
   を繰り返し実施することを特徴とする研削方法。