JP2018020398A - 研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削対象の板状物が硬質材からなる場合であっても、研削負荷を低減し、所望の厚みに薄化できるようにする。【解決手段】研削砥石３２１を備えた研削ホイール３２を用いて板状物Ｗを研削する研削方法を、円錐面状の保持面２００を有したチャックテーブル２において板状物Ｗを保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、回転する研削砥石３２１の研削面３２２を回転するチャックテーブル２の保持面２００に対して所定の傾斜角θをもって位置づけるとともに研削砥石３２１の研削面３２２をチャックテーブル２に保持された板状物Ｗに接触させて板状物Ｗを研削する傾斜研削ステップと、傾斜研削ステップを実施した後、回転する研削砥石３２１の研削面３２２を回転するチャックテーブル２の保持面２００に対して平行に位置づけるとともに研削砥石３２１の研削面３２２を板状物Ｗに接触させて板状物Ｗを研削する平行研削ステップと、で構成する。【選択図】図４

Description

本発明は、研削ホイールを用いて板状物を研削する研削方法に関する。

半導体ウェーハ等の板状物は、研削砥石を用いた研削によって所望の厚さに形成される。例えば、下記特許文献１に記載された研削加工装置は、板状物を保持して回転可能な保持手段と、複数の研削砥石を備え回転可能な研削ホイールを有する研削手段とを備えており、保持手段によって保持され回転する板状物に対して回転する研削砥石を接触させて押圧することにより、板状物を研削して所望の厚さに形成することとしている。

特開２００８−２６４９１３号

しかし、板状物が、例えばサファイアやＳｉＣ等の硬質材からなる場合は、研削負荷が大きいため、所望の厚みへと薄化することが難しいという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、研削対象の板状物が硬質材からなる場合であっても、研削負荷を低減し、所望の厚みに薄化できるようにすることを目的とする。

本発明は、研削砥石を備えた研削ホイールを用いて板状物を研削する研削方法であって、円錐面状の保持面を有したチャックテーブルにおいて板状物を保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、回転する該研削砥石の研削面を回転する該チャックテーブルの該保持面に対して所定の傾斜角をもって位置づけるとともに該研削砥石の該研削面を該チャックテーブルに保持された板状物に接触させて板状物を研削する傾斜研削ステップと、該傾斜研削ステップを実施した後、回転する該研削砥石の該研削面を回転する該チャックテーブルの該保持面に対して平行に位置づけるとともに該研削砥石の該研削面を板状物に接触させて板状物を研削する平行研削ステップと、を備える。

上記研削方法において、前記チャックテーブルは、前記円錐面状の保持面の頂点を通る回転軸を有しており、前記傾斜研削ステップは、該チャックテーブルの該保持面と前記研削砥石の前記研削面とが平行である時の該回転軸に対して第一の方向に該回転軸を所定角度傾斜させた状態で板状物を研削する第一研削ステップと、該チャックテーブルの該保持面と該研削砥石の該研削面とが平行である時の該回転軸に対して該第一の方向と反対の第二の方向に該回転軸を所定角度傾斜させた状態で板状物を研削する第二研削ステップと、を含むことが好ましい。
また、前記所定の傾斜角は、０度よりも大きく４５度以下であることが好ましい。

本発明の研削方法は、傾斜研削ステップでは、回転するチャックテーブルの保持面に対して研削砥石の研削面を所定の傾斜角だけ傾斜させて板状物を研削することにより、保持面と研削面とが平行な状態で研削する従来の研削方法に比べて研削量が減り、研削負荷も低減されるため、硬質材からなる板状物でも容易に研削することができる。そして、その後に行われる平行研削ステップでは、回転する研削砥石の研削面と回転するチャックテーブルの保持面とが平行な状態で研削を行うため、板状物を均一な厚さに仕上げることができる。あらかじめ傾斜研削ステップを実施することにより、研削負荷の大きい平行研削ステップに要する時間を従来よりも短縮することができるため、研削効率を高めることができる。

板状物の例を示す斜視図である。 保持ステップを示す断面図である。 研削装置の例を示す断面図である。 傾斜研削ステップにおける第一研削ステップを示す断面図である。 第一研削ステップ実施後の板状物を示す正面図である。 傾斜研削ステップにおける第二研削ステップを示す断面図である。 第二研削ステップ実施後の板状物を示す正面図である。 平行研削ステップを示す断面図である。 平行研削ステップ実施後の板状物を示す正面図である。

１ 保持ステップ
図１に示すウェーハＷは、研削対象となる板状物の一例であり、例えば、サファイア基板上にＧａＮからなる発光層が形成された光デバイスウェーハである。表面Ｗａには、縦横に形成された分割予定ラインＬによって区画された領域にデバイスＤが形成されている。このウェーハＷは、裏面Ｗｂが研削されることにより、所定の厚さに形成される。なお、研削対象のウェーハＷとしては、光デバイスウェーハのほかに、ＳｉＣウェーハなどの硬質材からなるウェーハがある。

ウェーハＷの表面Ｗａには、図２に示すように、デバイスＤを保護するための保護テープＴが貼着される。そして、保護テープＴ側が、研削装置１を構成するチャックテーブル２に保持される。このチャックテーブル２は、ポーラスセラミックス等の多孔質部材によって形成される吸引部２０と、吸引部２０を支持する枠体２１とから構成され、枠体２１には、一端が吸引部２０に連通する吸引路２２が形成されている。一方、吸引路２２の他端は、図示しない吸引源に連通している。チャックテーブル２は、図示しないモータによって駆動されて回転可能となっている。

吸引部２０の表面は、保護テープＴを保持する保持面２００となっており、この保持面２００は、保持面２００の中心２０１を頂点とする円錐面に形成されている。保持面２００の中心２０１は、チャックテーブル２の回転軸２３を通っている。保護テープＴは、保持面２００の円錐面にならって吸引保持される。したがって、保護テープＴが貼着されたウェーハＷの裏面Ｗｂも円錐面となっている。

チャックテーブル２は、回転軸２３の角度を調整可能となっている。例えば、通常は回転軸２３が鉛直方向から若干傾いているが、その状態から第一の方向２４と第二の方向２５とに傾斜させることが可能となっている。第一の方向２４及び第二の方向２５に傾斜可能な角度は、例えば０度より大きく４５度以下となっている。

２ 傾斜研削ステップ
次に、研削装置１を用いて、チャックテーブル２に保持されたウェーハＷの裏面Ｗｂを研削する。図３に示すように、研削装置１には、研削手段３を備えている。この研削手段３は、回転可能なスピンドル３０と、スピンドル３０の下端に連結されたマウント３１と、マウント３１に装着された研削ホイール３２とから構成されている。研削ホイール３２は、基台３２０と、基台３２０の下面に固着された複数の研削砥石３２１とから構成され、研削砥石３２１の下面は、ウェーハＷと接触して研削を行う研削面３２２となっている。図３に示す状態においては、チャックテーブル２の保持面２００と研削砥石３２１の研削面３２２とが平行となっている。

本実施形態における傾斜研削ステップにおいては、第一研削ステップと第二研削ステップとからなる２段階の研削を行う。

（２−１）第一研削ステップ
第一研削ステップでは、図４に示すように、チャックテーブル２の保持面２００と研削砥石３２１の研削面３２２とが平行である状態から、回転軸２３を第一の方向２４に所定角度θだけ傾斜させる。θは、例えば、０度よりも大きく４５度以下である。

そして、傾斜させた回転軸２３ａを中心としてチャックテーブル２を矢印２６の方向に回転させるとともに、研削手段３を矢印２７の方向に回転させ、研削手段３を降下させて回転する研削砥石３２１をウェーハＷの裏面Ｗｂに接触させる。このとき、研削砥石３２１の回転軌道がウェーハＷの中心を通るようにする。

チャックテーブル２の保持面２００と研削砥石３２１の研削面３２２とが平行である時の回転軸２３に対して回転軸２３ａが第一の方向２４に所定角度θだけ傾斜しているため、研削面３２２とウェーハＷの裏面Ｗｂとは平行にならず、ウェーハＷの裏面Ｗｂの外周側にだけ研削砥石３２１が接触し、裏面Ｗｂの中心側には研削砥石３２１が接触しない。すなわち、第一の方向２４とは、ウェーハＷの裏面Ｗｂの外周側がより深く研削されるような方向である。

このようにして研削が行われると、図５に示すように、研削砥石３２１が接触する位置と接触しない位置との境界である第一境界位置Ｗｅを境目として、それよりも中心側が研削されず当初の厚さが維持された状態であり、第一境界位置Ｗｅよりも外周側のみが、外周に近づくほど薄くなるように研削され、傾斜面Ｗｃが形成される。

（２−２）第二研削ステップ
次に、図６に示すように、チャックテーブル２の保持面２００と研削砥石３２１の研削面３２２とが平行である状態を基準として、前記第一の方向２４とは反対の第二の方向２５に回転軸２３を所定角度傾斜させる。なお、ここにいう所定角度は、第一研削ステップにおける所定角度とは向きが反対方向となっており、その角度の大きさは、第一研削ステップにおける所定角度と同じ大きさでなくてもよい。

次に、チャックテーブル２を矢印２６の方向に回転させるとともに、研削手段３を矢印２７の方向に回転させ、研削手段３を降下させて回転する研削砥石３２１をウェーハＷの裏面Ｗｂに接触させる。このとき、研削砥石３２１の回転軌道がウェーハＷの中心を通るようにする。

チャックテーブル２の保持面２００と研削砥石３２１の研削面３２２とが平行である時の回転軸２３に対して第二の方向２５に回転軸２３が所定角度θだけ傾斜しているため、研削面３２２とウェーハＷの裏面Ｗｂとは平行にならず、ウェーハＷの裏面Ｗｂの中心側にだけ研削砥石３２１が接触し、裏面Ｗｂの外周側には研削砥石３２１が接触しない。すなわち、第二の方向２５とは、ウェーハＷの裏面Ｗｂの中心側がより深く研削されるような方向である。

このようにして研削が行われると、図７に示すように、第二研削ステップにおいて研削砥石３２１が接触する位置と接触しない位置との境界である第二境界位置Ｗｆを境目として、それよりも外周側は、研削されずに第二研削ステップの実施前の厚さが維持された状態となっており、第二境界位置Ｗｆよりも中心側のみが、中心に近づくほど薄くなるように研削され、傾斜面Ｗｄが形成される。傾斜面Ｗｄは、ウェーハＷの中心から径方向外周側に向けて上昇する形状となっている。

なお、図７に示した例では、第一境界位置Ｗｅと第二境界位置Ｗｆとの間は、裏面Ｗｂが研削されないままとなっており、その部分の厚さは傾斜研削ステップの実施前から変わっていないが、前記所定角度の値によっては、第一境界位置Ｗｅよりも第二境界位置Ｗｆの方が外周側に位置することもあり、この場合は、研削されない部分が残らない。したがって、この場合は、第二の研削ステップによって第一境界位置Ｗｅも研削されて残存しなくなる。

このように、傾斜研削ステップでは、回転するチャックテーブル２の保持面２００に対して研削砥石３２１の研削面３２２を所定の傾斜角だけ傾斜させてウェーハＷの裏面Ｗｂを研削することにより、保持面２００と研削面３２２とが平行な状態で研削する場合に比べて研削量が減り、研削負荷も低減されるため、ウェーハＷが硬質材からなる場合でも容易に研削することができる。

３ 平行研削ステップ
次に、図８に示すように、回転する研削砥石３２１の研削面３２２を、回転するチャックテーブル２の保持面２００に対して平行に位置づける。そして、チャックテーブル２を矢印２６の方向に回転させるとともに、研削手段３を矢印２７の方向に回転させ、研削手段３を降下させて回転する研削砥石３２１の研削面３２２をウェーハＷの裏面Ｗｂに接触させる。このとき、研削砥石３２１の回転軌道がウェーハＷの中心を通るようにする。このような研削を、ウェーハＷが所定の厚さに形成されるまで行う。そして、チャックテーブル２による吸引を解除してウェーハＷを取り出すと、図９に示すようにウェーハＷは、傾斜面Ｗｃ及びＷｄが除去され、裏面側の被研削面Ｗｂｂが平坦になった状態となり、均一な厚さに形成される。

あらかじめ傾斜研削ステップが実施されていることにより、研削負荷の大きい平行研削ステップに要する時間を従来よりも短縮することができるため、全体として研削効率を高めることができる。

なお、上記実施形態では、傾斜研削ステップを第一研削ステップと第二研削ステップとの２段階のステップで構成したが、傾斜研削ステップは、１段階のみで構成されていてもよいし、３段階以上に分けてもよい。いずれにしても、傾斜研削ステップでは、回転する研削砥石３２１の研削面３２２を回転するチャックテーブル２の保持面２００に対して所定の傾斜角をもって位置づけて研削砥石３２１の研削面３２２をチャックテーブル２に保持された板状物に接触させることにより、研削負荷を低減できればよい。

上記実施形態では、傾斜研削ステップを構成する第一研削ステップと第二研削ステップとで、保持面２００に対する研削面３２２の傾斜の向きを逆方向としたが、同じ方向に異なる角度傾斜させてもよい。

上記実施形態では、チャックテーブル２の回転軸２３を傾斜させることによってチャックテーブル２の保持面２００に対して研削砥石３２１の研削面３２２を傾斜させることとしたが、研削手段３を構成するスピンドル３０を傾斜させることにより、保持面２００に対して研削面３２２を傾斜させてもよい。この場合は、２つの研削手段を有する研削装置を用いてもよく、第一の研削手段と第二の研削手段とでスピンドルの傾斜角度をあらかじめ異なるものとして設定しておくことにより、効率よく研削することができる。さらに、３つの研削手段を有する研削装置を用いれば、第一の研削手段と第二の研削手段とでスピンドルの傾斜角度を異なるものとし、第三の研削手段を構成する研削砥石の研削面をチャックテーブルの保持面と平行にすることにより、保持ステップ、傾斜研削ステップ（第一研削ステップ及び第二研削ステップ）及び平行研削ステップを１つの装置で実施することができる。

Ｗ：ウェーハ（板状物）
Ｗａ：表面 Ｄ：デバイス Ｌ：分割予定ライン
Ｗｂ：裏面
Ｔ：保護テープ
１：研削装置
２：チャックテーブル ２０：吸引部 ２００：保持面 ２０１：中心
２１：枠体 ２２：吸引路 ２３，２３ａ、２３ｂ:回転軸
２４：第一の方向 ２５：第二の方向
３：研削手段
３０：スピンドル ３１：マウント
３２：研削ホイール ３２０：基台 ３２１：研削砥石 ３２２：研削面

Claims (3)

1. 研削砥石を備えた研削ホイールを用いて板状物を研削する研削方法であって、
   円錐面状の保持面を有したチャックテーブルにおいて板状物を保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、回転する該研削砥石の研削面を回転する該チャックテーブルの該保持面に対して所定の傾斜角をもって位置づけるとともに該研削砥石の該研削面を該チャックテーブルに保持された板状物に接触させて板状物を研削する傾斜研削ステップと、
   該傾斜研削ステップを実施した後、回転する該研削砥石の該研削面を回転する該チャックテーブルの該保持面に対して平行に位置づけるとともに該研削砥石の該研削面を板状物に接触させて板状物を研削する平行研削ステップと、
   を備えた研削方法。
2. 前記チャックテーブルは、前記円錐面状の保持面の頂点を通る回転軸を有しており、
   前記傾斜研削ステップは、該チャックテーブルの該保持面と前記研削砥石の前記研削面とが平行である時の該回転軸に対して第一の方向に該回転軸を所定角度傾斜させた状態で板状物を研削する第一研削ステップと、
   該チャックテーブルの該保持面と該研削砥石の該研削面とが平行である時の該回転軸に対して該第一の方向と反対の第二の方向に該回転軸を所定角度傾斜させた状態で板状物を研削する第二研削ステップと、
   を含む請求項１に記載の研削方法。
3. 前記所定の傾斜角は、０度よりも大きく４５度以下である、
   請求項１または２に記載の研削方法。

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