JP2022072047A - ウェーハの研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェーハを研削する場合に、研削時間を短くし、かつ研削後のウェーハのダメージ層を小さくする。【解決手段】保持手段３０と研削手段１６とを保持面３０２に垂直な方向に相対的に研削送りする手段１７と、保持面３０２に保持されたウェーハに研削砥石１６４４を押し付けた際に保持手段３０が受けた荷重を測定する手段３６と、荷重測定手段３６が測定した荷重を基に研削送り手段１７を制御する制御手段９と、を備える研削装置１を用い、保持面３０２にウェーハを保持させる工程と、荷重測定手段３６が測定した荷重値に強弱を付けるように研削送り手段１７を制御手段９により制御しウェーハの所定の仕上げ厚みに達しない厚みにウェーハを研削する第１研削工程と、第１研削工程の後、予め設定した設定荷重値を付与してウェーハを所定の仕上げ厚みになるまで研削砥石１６４４で研削する第２研削工程と、を備えるウェーハの研削方法。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を研削するウェーハの研削方法に関する。
例えば、下記特許文献１に開示されているようなチャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削砥石で研削する研削装置は、研削砥石をウェーハに押し当てて研削している。そして、研削砥石をウェーハに接近させる速度を大きくすると、ウェーハに研削砥石を押し当てる力が大きくなるため研削時間を短くすることができる。
しかし、研削砥石をウェーハに押し当てる力が大きいことによって、ウェーハの被研削面から深さ方向にクラックが層状に形成されたダメージ層を形成することとなる。また、例えば、サファイア等の硬い材質のウェーハを研削するときは、特許文献１に開示されているように研削砥石を上下に往復移動させ、ウェーハの被研削面にダメージ層を形成しながら研削を行うことで研削時間の短縮を図ることがある。
特開２０１３－２２６６２５号公報
しかし、ダメージ層は、ウェーハの被研削面の反対面に形成されたデバイスに悪影響を及ぼすため研削後のウェーハはダメージ層を小さくしたい。
したがって、ウェーハを研削する場合には、研削時間を短くし、かつ研削後のウェーハのダメージ層を小さくするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、保持面でウェーハを保持する保持手段と、研削砥石で該保持面に保持されたウェーハを研削する研削手段と、該保持手段と該研削手段とを該保持面に垂直な方向に相対的に研削送りする研削送り手段と、該保持面に保持されたウェーハに該研削砥石を押し付けた際に該保持手段、又は該研削手段が受けた荷重を測定する荷重測定手段と、該荷重測定手段が測定した荷重を基に該研削送り手段を制御する制御手段と、を備える研削装置を用いたウェーハの研削方法であって、該保持面にウェーハを保持させる保持工程と、該荷重測定手段が測定した荷重値に強弱を付けるように該研削送り手段を該制御手段により制御しウェーハの所定の仕上げ厚みに達しない厚みにウェーハを研削する第１研削工程と、該第１研削工程の後、予め設定した設定荷重値を付与してウェーハを所定の該仕上げ厚みになるまで該研削砥石で研削する第２研削工程と、を備えるウェーハの研削方法である。
本発明に係るウェーハの研削方法においては、前記第１研削工程は、ウェーハの厚みが薄くなるにつれて、測定した前記荷重値の強弱の差を小さくすると好ましい。
本発明に係るウェーハの研削方法は、保持手段の保持面にウェーハを保持させる保持工程と、荷重測定手段が測定した荷重値に強弱を付けるように研削送り手段を制御手段により制御しウェーハの所定の仕上げ厚みに達しない厚みにウェーハにダメージ層を形成しつつウェーハを研削する第１研削工程とを実施し、仕上げ厚みに達しない厚みになるまでは研削時間を短くでき、さらに、第１研削工程の後、予め設定した設定荷重値、即ち、一定の荷重値を付与してウェーハを所定の仕上げ厚みになるまで研削砥石で研削する第２研削工程を実施してダメージ層を新たに作らずに除去するように研削することによって、ウェーハを所定の仕上げ厚みに早く到達させることが可能になるとともに、研削後のウェーハのダメージ層を小さくすることができる。
また、本発明に係るウェーハ研削方法では、第１研削工程は、ウェーハの厚みが薄くなるにつれて、測定した荷重値の強弱の差を小さくすることで、ウェーハを所定の仕上げ厚みにより早く到達させることが可能になるとともに、研削後のウェーハのダメージ層をより小さくすることができる。
研削装置の一例を示す斜視図である。 本発明に係るウェーハの研削方法における研削時間と研削手段の高さと研削送り速度との関係を示すグラフである。 第１研削工程において、ウェーハの厚みを薄くするにつれて単位時間毎にウェーハに加える荷重値の強弱の差が小さくなっていく状態を説明するグラフと、ウェーハの厚みが薄くなっていっても単位時間毎にウェーハに加える荷重値の強弱の差が同じ状態を説明するグラフである。
図１に示す研削装置１は、保持手段３０の保持面３０２に吸引保持されたウェーハ８０を研削手段１６によって研削加工する装置であり、研削装置１の装置ベース１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３０に対してウェーハ８０の着脱が行われる着脱領域であり、装置ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、研削手段１６によって保持手段３０上に保持されたウェーハ８０の研削加工が行われる加工領域である。
なお、本発明に係るウェーハ８０の研削方法において用いられる研削装置は、研削装置１のような研削手段１６が１軸の研削装置に限定されるものではなく、粗研削手段と仕上げ研削手段とを備え、回転するターンテーブルでウェーハ８０を粗研削手段又は仕上げ研削手段の下方に位置づけ可能な２軸の研削装置等であってもよい。
図１に示すウェーハ８０は、例えば、難削材であるサファイア等を母材とする円形の半導体ウェーハであり、ウェーハ８０の下側に向けられた表面８０１には複数の図示しない分割予定ラインがそれぞれ直交するように設定されている。そして、図示しない分割予定ラインによって区画された格子状の領域には、図示しないデバイスがそれぞれ形成されている。なお、ウェーハ８０の構成は、本実施形態に示す例に限定されるものではない。例えば、ウェーハ８０はガラス、ガリウムヒ素、シリコン、セラミックス、樹脂、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。
チャックテーブルであり外形が平面視円形状の保持手段３０は、例えば、ポーラス部材等からなりウェーハ８０を吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は、エジェクター機構又は真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、図示しない吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の露出面と枠体３０１の上面とで構成される保持面３０２に伝達されることで、保持手段３０は保持面３０２上でウェーハ８０を吸引保持することができる。
保持面３０２は、保持手段３０の回転中心を頂点とし肉眼では判断できない程度の極めてなだらかな円錐斜面となっている。
図１に示すように、保持手段３０は、カバー３９によって周囲から囲まれつつ、軸方向がＺ軸方向（鉛直方向）であり保持面３０２の中心を通る回転軸３３を軸に回転可能であり、カバー３９及びカバー３９に連結されＹ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９０の下方に配設された水平移動手段１３によって、装置ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能である。
研削手段１６の研削砥石１６４４の下面に平行な水平方向（Ｙ軸方向）に保持手段３０を移動させる水平移動手段１３は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１３０と、ボールネジ１３０と平行に配設された一対のガイドレール１３１と、ボールネジ１３０の一端に連結しボールネジ１３０を回動させるモータ１３２と、内部のナットがボールネジ１３０に螺合し底部がガイドレール１３１に摺接する可動板１３３とを備えており、モータ１３２がボールネジ１３０を回動させると、これに伴い可動板１３３がガイドレール１３１にガイドされてＹ軸方向に直動し、可動板１３３上にテーブルベース３５を介して配設された保持手段３０をＹ軸方向に移動させることができる。
なお、水平移動手段１３は、保持手段３０が上面に複数配設されたターンテーブルであってもよい。
保持手段３０は、平面視円形のテーブルベース３５を介して可動板１３３上に配設されている。また、テーブルベース３５は、保持手段３０の周方向に等間隔を空けて複数配設された傾き調整手段３４によって傾きが調整可能となっており、テーブルベース３５の傾きが調整されることで、テーブルベース３５と一体となっている保持手段３０の保持面３０２の研削手段１６の研削砥石１６４４の下面に対する傾きを調整できる。
傾き調整手段３４は、本実施形態においては、例えば保持手段３０の周方向に１２０度間隔空けて配設された２つの昇降部３４０と、昇降部３４０から周方向に１２０度空けて配設された１つの図示しない固定柱部とを備えている。２つの昇降部３４０は、例えば、Ｚ軸方向にテーブルベース３５の一部を上下動可能な電動アクチュエータ等である。
研削装置１は、保持手段３０の保持面３０２に保持されたウェーハ８０に研削砥石１６４４を押し付けた際に例えば保持手段３０が受けた荷重を測定する荷重センサ等で構成される荷重測定手段３６を備えている。本実施形態において、３つの荷重測定手段３６は、それぞれ、２つの昇降部３４０及び１つの図示しない固定柱部と可動板１３３とにより上下から挟まれた状態で配設されており、保持手段３０の周方向に１２０度間隔空けて、即ち、水平面内における仮想的な正三角形の頂点にそれぞれ位置している。そして、荷重測定手段３６は、昇降部３４０又は図示しない固定柱部、及びテーブルベース３５を介して保持手段３０を支持しており、ウェーハ８０を吸引保持した保持手段３０に対して＋Ｚ方向から掛かる荷重、即ち、ウェーハ８０に掛かる荷重を受けて検出する。荷重測定手段３６は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電素子を用いたキスラー社製の薄型力センサ等で構成されている。
なお、荷重測定手段３６は、保持手段３０側ではなく、研削手段１６側に配設されており、保持手段３０の保持面３０２に保持されたウェーハ８０に研削砥石１６４４を押し付けた際に研削手段１６が受けた荷重を測定するものであってもよい。この場合において、３つの荷重測定手段３６は、例えば、研削手段１６のホルダ１６５とホルダ１６５によって支持されるハウジング１６１との間に研削砥石１６４４の周方向に１２０度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置するようにしてＺ軸方向両側から挟まれるように配設されている。
加工領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の－Ｙ方向側の前面には保持手段３０と研削手段１６とを保持面３０２に垂直な方向（Ｚ軸方向）に相対的に研削送りさせる研削送り手段１７が配設されている。研削送り手段１７は、軸方向がＺ軸方向であるボールネジ１７０と、ボールネジ１７０と平行に配設された一対のガイドレール１７１と、ボールネジ１７０の上端に連結しボールネジ１７０を回動させる昇降モータ１７２と、内部のナットがボールネジ１７０に螺合し側部がガイドレール１７１に摺接する昇降板１７３とを備えており、昇降モータ１７２がボールネジ１７０を回動させると、これに伴い昇降板１７３がガイドレール１７１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板１７３に固定された研削手段１６がＺ軸方向に研削送りされる。
例えば、研削装置１は、研削送り手段１７によりＺ軸方向に上下動する研削手段１６の高さ位置を検出する高さ位置検出手段１２を備えている。高さ位置検出手段１２は、一対のガイドレール１７１に沿ってＺ軸方向に延在するスケール１２０と、昇降板１７３に固定されスケール１２０に沿って昇降板１７３と共に移動しスケール１２０の目盛りを光学式にて読み取る読み取り部１２３とを備える。
保持手段３０の保持面３０２に保持されたウェーハ８０を研削加工する研削手段１６は、例えば、軸方向がＺ軸方向であり研削砥石１６４４の中心を軸とする回転軸１６０と、回転軸１６０を回転可能に支持するハウジング１６１と、回転軸１６０を回転駆動するモータ１６２と、回転軸１６０の下端に接続された円環状のマウント１６３と、マウント１６３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール１６４と、ハウジング１６１を支持し研削送り手段１７の昇降板１７３に固定されたホルダ１６５と、を備える。
研削ホイール１６４は、ホイール基台１６４３と、ホイール基台１６４３の底面に環状に配置された研削砥石１６４４とを備える。本実施形態において、研削砥石１６４４は、所定のボンドでダイヤモンド砥粒等が固着されて形成されており、ホイール基台１６４３の下面に、略直方体形状の複数の研削砥石チップを研削砥石チップ間に所定の間隔を空けて環状に配列したセグメント砥石である。なお、研削砥石１６４４は、研削砥石チップ間に間隔を空けないコンテニュアス配列であってもよい。
回転軸１６０の内部には、研削水供給源に連通し研削水の通り道となる図示しない流路が、回転軸１６０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、図示しない該流路は、さらにマウント１６３を通り、ホイール基台１６４３の底面において研削砥石１６４４とウェーハ８０との接触部位に向かって研削水を噴出できるように開口している。
研削位置まで降下した状態の研削手段１６に隣接する位置には、例えば、ウェーハ８０の厚みを接触式にて測定する厚み測定手段３８が配設されている。厚み測定手段３８は、第１リニアゲージにより、基準面となる保持面３０２の高さ位置を測定し、第２リニアゲージにより、研削されるウェーハ８０の裏面８０２の高さ位置を測定し、両リニアゲージの測定値の差を算出することで、ウェーハ８０の厚みを研削中に逐次測定することができる。
なお、厚み測定手段３８は、非接触式のタイプであってもよい。
研削装置１は、上記のように説明した研削装置１の各構成要素を制御可能な制御手段９を備えている。ＣＰＵ及びメモリ等の記憶部９０等で構成される制御手段９は、例えば、研削送り手段１７、研削手段１６、及び水平移動手段１３等に電気的に接続されており、制御手段９の制御の下で、研削送り手段１７による研削手段１６の研削送り動作、研削手段１６における研削ホイール１６４の回転動作、及び水平移動手段１３によるウェーハ８０を保持した保持手段３０の研削ホイール１６４に対する位置付け動作等が制御される。
サーボアンプとしても機能する制御手段９の出力インターフェイスから昇降モータ１７２に対して所定量の動作信号を供給することでボールネジ１７０が所定量回転し、制御手段９は、研削送り手段１７により研削送りされる研削手段１６の高さを遂次認識できるとともに、研削手段１６の研削送り速度を制御できる。
なお、制御手段９は、高さ位置検出手段１２が検出した研削手段１６の高さ位置情報を受け取り、該情報を基に研削手段１６の高さを遂次認識可能であってもよい。
また、制御手段９には、研削加工を実施中において３つの荷重測定手段３６が測定した荷重についての情報が送られてきて、該３つの測定値の合計値をウェーハ８０に加えられている荷重として認識する。
以下に、図１に示す研削装置１を用いて、本発明に係るウェーハ８０の研削方法を実施した場合の各工程について説明する。
（１）保持工程
まず、着脱領域に位置づけられた保持手段３０の保持面３０２の中心とウェーハ８０の中心とが合致するように、ウェーハ８０をデバイス面である表面８０１の反対面である裏面８０２を上に向けた状態で保持面３０２上に載置する。そして、図示しない吸引源が作動して生み出された吸引力が、保持面３０２に伝達されることで、保持手段３０によりウェーハ８０が保持される。また、緩やかな円錐斜面である保持面３０２が図１に示す研削手段１６の研削砥石１６４４の研削面（下面）に対して平行になるように、図１に示す傾き調整手段３４によってテーブルベース３５及び保持手段３０の傾きが調整されることで、円錐斜面である保持面３０２にならって吸引保持されているウェーハ８０の裏面８０２を、研削砥石１６４４の下面に対して略平行にする。
（２）第１研削工程
次に、荷重測定手段３６が測定した荷重値に強弱を付けるように研削送り手段１７を制御手段９により制御しウェーハ８０の所定の仕上げ厚みに達しない厚みになるまでウェーハ８０を研削する第１研削工程を実施する。そして本実施形態における第１研削工程においては、ウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、荷重測定手段３６によって測定された荷重値の強弱の差を小さくしていき、第１研削工程終了時に最終的に加える所定の荷重値まで収束させる。なお、第１研削工程において、研削によりウェーハ８０の厚みを薄くしていっても、ウェーハ８０に加える荷重の値の強弱の差を小さくしなくてもよい。
具体的には、ウェーハ８０を吸引保持した保持手段３０が、水平移動手段１３によって＋Ｙ方向に送られて、研削砥石１６４４の回転中心が保持手段３０の保持面３０２の中心（即ち、ウェーハ８０の裏面８０２の中心）に対して所定の距離だけ水平方向にずれ、研削砥石１６４４の回転軌跡がウェーハ８０の回転中心を通るように位置合わせが行われる。
次いで、制御手段９による図１に示す研削送り手段１７の制御の下で、研削砥石１６４４が保持面３０２に接近する－Ｚ方向に所定の研削送り速度で研削手段１６が研削送りされていく。具体的には、図２のグラフＧに示すように、例えば原点高さ位置Ｚ０に位置している研削手段１６が高速で下降していく。また、原点高さ位置Ｚ０から下降し始めた研削手段１６の高さ位置は、図１に示す制御手段９によって常に把握されている。
そして、図２のグラフＧに示すように、研削手段１６の研削砥石１６４４の下面（研削面）がエアカット開始位置Ｚ１に到達する。なお、図２のグラフＧにおいて、横軸は研削時間Ｔを示し、縦軸は研削手段１６の研削砥石１６４４の下面の高さ位置Ｈを示している。
研削砥石１６４４の研削面がエアカット開始位置Ｚ１に到達すると、研削送り手段１７が、エアカット開始位置Ｚ１から研削砥石１６４４の研削面がウェーハ８０の裏面８０２に接触するまでのエアカット（図２のグラフＧに示す時間Ｔ１から時間Ｔ２までのエアカット）におけるエアカット送り速度を、エアカット開始位置Ｚ１に到達する前の下降速度よりも低速で、例えば研削加工開始時の初期研削送り速度と同程度の速度とする制御が制御手段９の下で行われる。エアカットを行うことで、ウェーハ８０に対して研削砥石１６４４がウェーハ８０を破損させる速度で突っ込むことが無いようになる。
その後、研削砥石１６４４の研削面がグラフＧに示す高さ位置Ｚ２まで下降すると、例えば＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に回転される図１の研削砥石１６４４の研削面がウェーハ８０の裏面８０２に接触して、裏面８０２の研削が開始される。また、保持手段３０が所定の回転速度で例えば＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に回転するのに伴い保持面３０２上に保持されたウェーハ８０も回転するので、研削砥石１６４４がウェーハ８０の裏面８０２全面の研削加工を行う。ウェーハ８０は保持手段３０の緩やかな円錐斜面である保持面３０２にならって吸引保持されているため、研削砥石１６４４の下面と平行な保持面３０２の半径領域内において、研削砥石１６４４はウェーハ８０に当接し、所定の押し付け荷重をウェーハ８０に加えつつ研削を行う。研削加工中には、研削水が研削砥石１６４４とウェーハ８０の裏面８０２との接触部位に供給されて、接触部位が冷却・洗浄される。
図２のグラフＧに示す時間Ｔ２から時間Ｔ３までの第１研削において、図１に示す荷重測定手段３６が測定した荷重値に強弱を付けるように研削送り手段１７による研削手段１６の研削送り速度を制御手段９が制御する。具体的には、図１に示す３つの荷重測定手段３６は、研削実施時に研削手段１６側から保持手段３０側に加わる－Ｚ方向の荷重の作用点部となっており、各荷重測定手段３６は、圧電素子に所定の圧縮圧力（与圧）が付与されてある程度圧縮された状態で、保持手段３０側に配設されている。そして、荷重測定手段３６は、荷重を受けることで例えばプラスの電圧を発生する。この電圧信号は荷重を示し制御手段９に送信され、制御手段９はウェーハ８０にかけられている荷重（３つの荷重測定手段３６の検出値の合計値）を認識することができる。
制御手段９の記憶部９０には、研削送り手段１７による研削手段１６の研削送り速度を制御するプログラムが記憶されており、該プログラムを制御手段９の研削送り速度制御部９２が実行する。例えば、第１研削工程で研削送り手段１７を制御して研削手段１６からウェーハ８０に加える荷重値に強弱を付け、かつ、ウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、測定した荷重値の強弱を小さくしていき第１研削工程終了時に最終的に加える所定の荷重値を、本実施形態においては後述する第２研削工程でウェーハ８０に加える予め設定した設定荷重値Ｆｂ（Ｎ）とする。なお、第１研削工程終了時にウェーハ８０に最終的に加える強弱を収束させた所定の荷重値と、第２研削工程においてウェーハ８０に加える予め設定した設定荷重値とは同一でなくてもよく、少なくとも、第１研削工程において平均してウェーハ８０に加えられる荷重値よりも第２研削工程においてウェーハ８０に加える予め設定した設定荷重値は小さい値となる。
研削砥石１６４４の研削面が図２のグラフＧに示す高さ位置Ｚ２まで下降しウェーハ８０の裏面８０２を研削し始めた際の研削手段１６の研削送り速度を、初期研削送り速度Ｖ０（μｍ／ｓ）とする。さらに、第１研削工程において、研削手段１６の研削送り速度を増速させた際の研削送り速度の許容される上限値を、最大研削送り速度Ｖｍａｘ（μｍ／ｓ）とする。
第１研削工程中に荷重測定手段３６が測定した荷重値が制御手段９に送信され、研削送り速度制御部９２が認識するウェーハ８０にかけられている荷重（３つの荷重測定手段３６の測定値の合計値）を、現在測定荷重値Ｆｋ（Ｎ）＝測定荷重値（合算値）とする。ｋ＝０、１、２、３、・・・である。なお、３つの荷重測定手段３６の測定値の合計値＝０Ｎの場合には、後述する式（１）における計算をさせない。現在測定荷重値Ｆｋは、単位時間毎に測定される測定値である。
また、制御手段９が研削送り手段１７の昇降モータ１７２の制御で認識している研削手段１６の現在の研削送り速度を、現在研削送り速度Ｖｋ（μｍ／ｓ）とする。また、現在研削送り速度Ｖｋの次に研削手段１６の研削送り速度としたい所望の研削送り速度を、次回研削送り速度Ｖｋ＋１（μｍ／ｓ）とする。
また、後述する式（１）において用いられ、研削送り速度の増減速、又は増減速の無しを調整可能とする指数を指数ｎとする。例えば、指数ｎは、０≦ｎ≦５であり、その値を適宜な値（ｎ＝１．８）に設定することによって、本実施形態においては、第１研削工程で研削送り手段１７を制御して研削手段１６からウェーハ８０に加える荷重値に強弱を付けつつ、かつ、ウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、ウェーハ８０に加える荷重値の強弱の差を小さくし、第１研削工程終了時にウェーハ８０に最終的に加える所定の荷重値（本実施形態では、第２研削工程で予め設定された設定荷重値Ｆｂと同値）に収束させることを可能にする。
なお、設定荷重値Ｆｂ、初期研削送り速度Ｖ０、最大研削送り速度Ｖｍａｘ、及び指数ｎは、ウェーハ８０の種類、投入厚み、及び研削除去量等によって定まるプロセス毎に研削送り速度制御部９２にセットで設定される値である。
本実施形態においては、例えば、
設定荷重値Ｆｂ（Ｎ） ：１００Ｎ
初期研削送り速度Ｖ０（μｍ／ｓ） ：１５μｍ／ｓ
最大研削送り速度Ｖｍａｘ（μｍ／ｓ） ：２０μｍ／ｓ
指数ｎ ：１．８
とする。
研削送り速度制御部９２は、以下の式（１）を実行する。

算出値Ｖｓ＝Ｖｋ×（｜Ｆｂ／Ｆｋ｜）ｎ・・・・式（１）
そして、研削送り速度制御部９２は、算出した算出値Ｖｓが、
Ｖｓ≧Ｖｍａｘの場合には、Ｖｋ＋１＝Ｖｍａｘと決定し、
Ｖｓ≦Ｖｍａｘの場合には、Ｖｋ＋１＝Ｖｓと決定する。
例えば、第１研削工程でウェーハ８０の裏面８０２の研削が開始され、最初に３つの荷重測定手段３６により測定された合計の荷重値Ｆｋ＝現在測定荷重値Ｆ１が１５０Ｎであったとする。現在研削送り速度Ｖｋ＝現在研削送り速度Ｖ１＝初期研削送り速度Ｖ０＝１５μｍ／ｓであり、設定荷重値Ｆｂ＝１００Ｎであるため、したがって、研削送り速度制御部９２によって、算出値Ｖｓ＝（１５μｍ／ｓ）×（｜１００Ｎ／１５０Ｎ｜）１．８＝７．２３μｍ／ｓが算出される。算出値Ｖｓ＝７．２３μｍ／ｓ≦Ｖｍａｘ＝２０μｍ／ｓであるため、研削送り速度制御部９２によって、次回研削送り速度Ｖｋ＋１＝次回研削送り速度Ｖ２＝算出値Ｖｓ＝７．２３μｍ／ｓであると決定される。
図１に示す制御手段９による昇降モータ１７２の制御によって、研削手段１６の研削送り速度が、現在研削送り速度Ｖ１（μｍ／ｓ）＝初期研削送り速度Ｖ０（μｍ／ｓ）＝１５μｍ／ｓから次回研削送り速度Ｖ２＝７．２３μｍ／ｓまで減速され、これに伴ってウェーハ８０に加えられる荷重値が弱められる。なお、弱められた後の荷重値は、例えば、７２．３Ｎとなる。
ウェーハ８０に加えられる荷重値が上記のように、現在測定荷重値Ｆ１＝１５０Ｎから７２．３Ｎまで弱められてから単位時間経過後、３つの荷重測定手段３６により測定された現在測定荷重値Ｆ２（２回目の測定荷重値）が７２．３Ｎとなり測定情報が制御手段９に送られる。そして、現在研削送り速度Ｖ２＝７．２３μｍ／ｓであり、設定荷重値Ｆｂ＝１００Ｎであるため、研削送り速度制御部９２によって、算出値Ｖｓ＝（７．２３μｍ／ｓ）×（｜１００Ｎ／７２．３Ｎ｜）１．８＝１２．９６μｍ／ｓが算出される。算出値Ｖｓ＝１２．９６μｍ／ｓ≦Ｖｍａｘ＝２０μｍ／ｓであるため、研削送り速度制御部９２によって、次回研削送り速度Ｖｋ＋１＝次回研削送り速度Ｖ３＝算出値Ｖｓ＝１２．９６μｍ／ｓであると決定される。
制御手段９による昇降モータ１７２の制御によって、研削手段１６の研削送り速度が現在研削送り速度Ｖ２＝７．２３μｍ／ｓから次回研削送り速度Ｖ３＝１２．９６μｍ／ｓまで増速され、これに伴ってウェーハ８０に加えられる荷重値が強められる。なお、強められた荷重値は、例えば１２９．６Ｎとなる。
このように、図１に示す荷重測定手段３６が測定した荷重値に強弱を付けるように研削送り手段１７を制御手段９により制御し、かつ、研削されるウェーハ８０の厚みの測定が厚み測定手段３８により単位時間ごとに逐次行われ、測定情報が制御手段９に送られつつ、ウェーハ８０が所定の仕上げ厚みに達しない厚みまで研削されていく。
図３は、指数ｎ＝１．８とした場合の測定荷重値を一点鎖線のグラフＧ３とし、指数ｎ＝２とした場合の測定荷重値を実線のグラフＧ４として示している。指数ｎを適切な値（本実施形態ではｎ＝１．８）に設定することで、第１研削工程においてウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、グラフＧ３に示すようにウェーハ８０に加える荷重値に強弱を付け、かつ、ウェーハ８０を薄くするにつれて加える荷重値の強弱の差（一つ前の時点で加えていた強荷重値と現在の時点で加えている弱荷重値との差）を小さくする制御を制御手段９は実施できる。なお、本実施形態では、第１研削工程においてウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、測定した荷重値の強弱の差を小さくするものとしているが、式（１）における指数ｎ＝２として、図３のグラフＧ４に示すように、一定幅、即ち、例えば、ウェーハ８０に１５０Ｎの強荷重を加えた後、６６．７Ｎの弱荷重を交互にウェーハ８０に加えられるように第１研削工程を実施してもよい。指数ｎ＝１．８とした場合、又は指数ｎ＝２とした場合のいずれの場合においても、ウェーハ８０は、第１研削工程において研削しやすいダメージ層が形成されるように研削されていき、一定の研削送り速度で送られる研削手段１６で研削される場合に比べて短時間で研削されていく。
また、本実施形態においては、指数ｎ＝１．８とすることで、ウェーハ８０に加える荷重値に強弱をつけつつ、かつ、ウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、測定した荷重値の強弱の差を小さくするものとして第１研削工程終了時にウェーハ８０に最終的に加える所定の荷重値を、後述する第２研削工程でウェーハ８０に加える予め設定した設定荷重値Ｆｂ＝１００Ｎに近づけている。
なお、第１研削工程において強弱を付けつつ収束させてウェーハ８０に最終的に加える所定の荷重値は、第２研削工程でウェーハ８０に加える予め設定した設定荷重値と同一でもよいし、異なっていてもよい。
研削されるウェーハ８０の厚みの測定が図１に示す厚み測定手段３８により単位時間ごとに逐次行われ、測定情報が制御手段９に送られ、制御手段９がウェーハ８０の厚みが所定の仕上げ厚みに達しない厚みに到達しているかの監視を行いつつ、かつ、制御手段９が研削送り手段１７による研削手段１６の研削送り速度を上記のように制御しながら研削手段１６を図２のグラフＧに示す高さ位置Ｚ３まで降下させることで、制御手段９に予め設定された仕上げ厚みよりも例えば数μｍだけ厚い厚みまで、従来よりも短時間でウェーハ８０が研削（図２のグラフＧに示す時間Ｔ２から時間Ｔ３までの第１研削）された状態になる。この状態においては、ダメージ層がウェーハ８０にまだ残存している。
（３）第２研削工程
第１研削工程の後、予め設定した設定荷重値を付与してウェーハ８０を所定の仕上げ厚みになるまで研削砥石１６４４で研削する第２研削工程を実施する。
本実施形態において、予め設定した設定荷重値は、第１研削工程終了時にウェーハ８０に最終的に加える所定の荷重値と同じ１００Ｎとしている。そして、図２のグラフＧに示す時間Ｔ３から時間Ｔ４において、制御手段９に予め設定された仕上げ厚みまで、一定の設定荷重１００Ｎがウェーハ８０に加えられつつウェーハ８０が第２研削されて、第２研削工程が完了する。
なお、設定荷重値は、第１研削工程で設定した値と異なっていてもよい。
その後、研削送り手段１７による研削手段１６の下降が停止して回転する研削砥石１６４４を所定の時間ウェーハ８０に接触させウェーハ８０を研削するスパークアウトと呼ばれる加工が実施される。図２のグラフＧに示す時間Ｔ４から時間Ｔ５までのスパークアウトでは、研削手段１６の高さ位置が、ウェーハ８０を第２研削し終えた際の高さ位置Ｚ４で停止された状態で、回転する研削砥石１６４４により、回転するウェーハ８０の裏面８０２の削り残しが除去されて、裏面８０２が整えられる。
スパークアウト実施後に、研削送り手段１７により研削手段１６がエスケープカット（図２のグラフＧに示す時間Ｔ５から時間Ｔ６までのエスケープカット）される。エスケープカットにおいては、研削手段１６がいわゆるスプリングバック現象等が発生した場合のウェーハ８０の裏面８０２への悪影響を抑えるためにゆっくりと上昇する。その後、研削手段１６が例えば原点高さ位置Ｚ０まで高速で上昇する。
上記のように本発明に係るウェーハの研削方法は、保持手段３０の保持面３０２にウェーハ８０を保持させる保持工程と、荷重測定手段３６が測定した荷重値に強弱を付けるように研削送り手段１７を制御手段９により制御しウェーハ８０の所定の仕上げ厚みに達しない厚みにウェーハ８０にダメージ層を形成しつつウェーハ８０を研削する第１研削工程とを実施し、ウェーハ８０にダメージ層を形成することで短時間で仕上げ厚みに達しない厚みになるまで研削を行い、さらに、第１研削工程の後、予め設定した設定荷重値、即ち、一定の荷重値を付与して新たにダメージ層を形成しないようにしつつウェーハ８０を所定の仕上げ厚みになるまで研削砥石１６４４で研削する第２研削工程を実施して、第１研削工程で形成したダメージ層を除去するように研削することによって、ウェーハ８０を所定の仕上げ厚みに短時間で到達させることが可能になるとともに、研削後のウェーハ８０のダメージ層を小さくすることができる。
また、本発明に係るウェーハ研削方法では、第１研削工程は、ウェーハ８０の厚みが薄くなるにつれて、測定した荷重値の強弱の差を小さくすることで、ウェーハ８０を所定の仕上げ厚みにより早く到達させることが可能になるとともに、研削後のウェーハ８０のダメージ層をより小さくすることができる。
本発明に係るウェーハの研削方法は上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている研削装置１の各構成の形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
８０：ウェーハ ８０２：裏面 ８０１：表面
１：研削装置 １０：装置ベース
３０：保持手段 ３００：吸着部 ３０１：枠体 ３０２：保持面
３５：テーブルベース ３４：傾き調整手段 ３４０：昇降部
３６：荷重測定手段 ３８：厚み測定手段 ３９：カバー
１３：水平移動手段 １３０：ボールネジ １３２：モータ １３３：可動板
１１：コラム １７：研削送り手段 １７０：ボールネジ １７２：昇降モータ
１６：研削手段 １６０：回転軸 １６２：モータ １６４：研削ホイール
１６４３：ホイール基台 １６４４：研削砥石
９：制御手段 ９０：記憶部 ９２：研削送り速度制御部

Claims (2)

  1. 保持面でウェーハを保持する保持手段と、研削砥石で該保持面に保持されたウェーハを研削する研削手段と、該保持手段と該研削手段とを該保持面に垂直な方向に相対的に研削送りする研削送り手段と、該保持面に保持されたウェーハに該研削砥石を押し付けた際に該保持手段、又は該研削手段が受けた荷重を測定する荷重測定手段と、該荷重測定手段が測定した荷重を基に該研削送り手段を制御する制御手段と、を備える研削装置を用いたウェーハの研削方法であって、
    該保持面にウェーハを保持させる保持工程と、
    該荷重測定手段が測定した荷重値に強弱を付けるように該研削送り手段を該制御手段により制御しウェーハの所定の仕上げ厚みに達しない厚みにウェーハを研削する第１研削工程と、
    該第１研削工程の後、予め設定した設定荷重値を付与してウェーハを所定の該仕上げ厚みになるまで該研削砥石で研削する第２研削工程と、を備えるウェーハの研削方法。
  2. 前記第１研削工程は、ウェーハの厚みが薄くなるにつれて、測定した前記荷重値の強弱の差を小さくする請求項１記載のウェーハの研削方法。
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