JP2022092770A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を高効率かつ確実に研削する。【解決手段】被加工物を研削する研削方法であって、該被加工物の外周部が該被加工物の中央部よりも薄くなるように該被加工物を研削する第１の研削ステップと、該被加工物の該外周部における厚さ、または、該被加工物の上面の該外周部における高さを測定する測定ステップと、被加工物を研削する第２の研削ステップと、を備え、該第２の研削ステップでは、該被加工物の該中央部から研削が開始され、該測定ステップにて測定された該外周部における該被加工物の厚さ、または、該被加工物の上面の該外周部における高さに基づいて決定される仕上げ厚さに該被加工物が至った際に研削を終了する。【選択図】図４

Description

本発明は、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）等の硬質材料で形成された被加工物を研削して平坦化する被加工物の研削方法に関する。

高温動作が可能で高耐圧なパワーデバイスやＬＳＩ(Large Scale Integration)等のデバイスを搭載したデバイスチップを製造する際、例えば、円板状のＳｉＣウェーハが使用される。ＳｉＣウェーハの表面に複数のデバイスを設け、ＳｉＣウェーハをデバイス毎に分割すると、個々のデバイスチップが得られる。

円板状のＳｉＣウェーハは、円柱状のＳｉＣインゴットを切断する方法により製造される。例えば、製造しようとするウェーハの厚さに相当する深さにＳｉＣを透過できる波長のレーザビームの集光点を位置付け、ＳｉＣインゴットに該レーザビームを照射する。すると、剥離起点となる改質層がＳｉＣインゴットの内部に形成される（特許文献１参照）。

ＳｉＣインゴットから切り出されたＳｉＣウェーハの表面には、剥離や改質層の形成に伴う損傷が残る。そのため、ＳｉＣウェーハの表面を研削して損傷が生じた層を除去する。ＳｉＣウェーハ等の被加工物の研削は、研削装置で実施される。

研削装置では、被加工物の研削が複数の段階で実施される。まず、比較的速い速度で被加工物を大きく研削して損傷が生じた層を除去する粗研削と呼ばれる第１の研削ステップが実施される。被加工物の被研削面には粗研削により損傷が生じた層がさらに形成されるため、比較的遅い速度で被加工物を高品質に研削して損傷が生じた該層を除去する仕上げ研削と呼ばれる第２の研削ステップが実施される。

研削装置は、上面が被加工物を保持する保持面となる保持テーブルと、該保持テーブルの上方に配設された第１の研削ユニット及び第２の研削ユニットと、を備える。それぞれの研削ユニットは、円環状に並ぶ研削砥石が装着された研削ホイールを備える。そして、研削装置は、保持面の中心を通るテーブル回転軸の周りに保持テーブルを回転できるとともにそれぞれの研削ホイールを回転させて研削砥石を環状軌道上に回転できる。研削ユニットを下降させて回転する研削砥石を被加工物に接触させると、被加工物が研削される。

仕上げ研削における研削ユニットの下降速度は比較的低く、粗研削を実施した後に仕上げ研削を開始する際の研削砥石が被加工物の被研削面に接触する瞬間、接触面積の上昇が急峻過ぎると研削砥石が被加工物に食い込みにくくなる。そこで、粗研削が終了したときの被加工物の被研削面を被加工物の中央部から外周部にかけて緩やかに傾斜する円錐面とし、被加工物の中央部を外周部と比べて厚くする。

これは、保持テーブルの保持面を緩やかに傾斜する円錐面とした上で、該保持面を構成する母線のうち研削砥石の環状軌道を含む回転面に最も近い母線が該回転面とは非平行となるように保持テーブルを研削ホイールに対して相対的に傾けることで実現できる。その後、仕上げ研削を実施する際に、該保持面の該回転面に最も近い母線と、該回転面と、が平行になるように保持テーブルと研削ホイールとの相対的な傾きを調整し、中央部が外周部よりも厚い被加工物に環状軌道上を移動する研削砥石を接触させる。

この場合、仕上げ研削を開始する際に、まず、被加工物の相対的に高い中央部に研削砥石が接触する。このとき研削砥石の被加工物への接触面積は小さいため、研削砥石が被加工物に食い込み易い。そして、仕上げ研削が進み中央部の高さが小さくなるにつれて接触面積が徐々に大きくなり、最終的に被加工物の被研削面の全域に研削砥石が接触するようになる。

特開２０１６－１１１１４３号公報

ＳｉＣウェーハ等の硬質な被加工物を粗研削する際、研削砥石の状態が僅かに変化したときに研削荷重が大きく変動するため、研削結果のばらつきが大きくなる。例えば、被加工物の中央部と外周部の高低差が大きく変動する。この変動が大きい場合、被加工物を仕上げ研削したときに被加工物の外周部が十分に研削されない場合がある。

そこで、仕上げ研削における被加工物の除去厚さを大きく設定することが考えられるが、この場合、不必要に研削量が大きくなることもある。研削量が大きくなると加工時間が増大し、また、研削砥石の消耗が大きくなって頻繁な交換作業が必要となる等、加工効率を低下させる要因となる。

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、被加工物を高効率にかつ確実に研削できる被加工物の研削方法を提供することである。

本発明の一態様によると、被加工物を研削する研削方法であって、円錐面状の保持面を上面に有し、該保持面の中心を通るテーブル回転軸の周りに回転できる保持テーブルの該保持面上に該被加工物を載せ、該保持テーブルで該被加工物を保持する保持ステップと、底面に第１の研削砥石を有する第１の研削ホイールが下端に固定された第１のスピンドルを回転させて該第１の研削砥石を第１の環状軌道上に回転させ、円錐面状の該保持面の該第１の研削砥石に最も近い母線を該第１の環状軌道に対して非平行にした状態で該保持テーブル及び該第１の研削ホイールを近づけ該第１の研削砥石と該被加工物とを接触させることにより、該被加工物の外周部が該被加工物の中央部よりも薄くなるように該被加工物を研削する第１の研削ステップと、該第１の研削ステップ後、該被加工物の該外周部における厚さ、または、該被加工物の上面の該外周部における高さを測定する測定ステップと、底面に第２の研削砥石を有する第２の研削ホイールが下端に固定された第２のスピンドルを回転させて該第２の研削砥石を第２の環状軌道上に回転させ、円錐面状の該保持面の該第２の研削砥石に最も近い母線を該第２の環状軌道に対して平行にした状態で該保持テーブル及び該第２の研削ホイールを近づけ該第２の研削砥石と該被加工物とを接触させることにより該被加工物を研削する第２の研削ステップと、を備え、該第２の研削ステップでは、該被加工物の該中央部から研削が開始され、該測定ステップにて測定された該外周部における該被加工物の厚さ、または、該被加工物の上面の該外周部における高さに基づいて決定される仕上げ厚さに該被加工物が至った際に研削を終了することを特徴とする被加工物の研削方法が提供される。

好ましくは、該第２の研削砥石は、該第１の研削砥石が含む砥粒の粒径よりも小さい粒径の砥粒を含む。

本発明の一態様に係る被加工物の研削方法では、第１の研削ステップを実施した後、測定ステップを実施して被加工物の外周部における厚さ等を測定する。そして、第２の研削ステップでは、測定された外周部における被加工物の厚さ等から決定された仕上げ厚さに被加工物が至った際に研削を終了する。

すなわち、第１の研削ステップが終了した時点で中央部よりも薄くなった外周部の厚みに基づいて第２の研削ステップにおける研削を終了する際の被加工物の厚みを決定する。そのため、第１の研削ステップで損傷が生じた層が最も深くまで進行する被加工物の外周部において、該層を除去するのに必要かつ十分な研削量で被加工物を研削できる。

したがって、本発明により、被加工物を高効率にかつ確実に研削できる被加工物の研削方法が提供される。

研削装置及び被加工物を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、第１の研削ステップを模式的に示す断面図であり、図２（Ｂ）は、第１の研削ステップの終了時における被加工物を模式的に示す断面図である。 第２の研削ステップを模式的に示す断面図である。 図４（Ａ）は、第２の研削ステップの途上における被加工物を模式的に示す断面図であり、図４（Ｂ）は、第２の研削ステップで十分に研削された被加工物を模式的に示す断面図である。 被加工物の加工方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。

本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る被加工物の研削方法では、被加工物を研削装置で研削して薄化する。まず、被加工物について説明する。図１には、被加工物１を模式的に示す斜視図が含まれている。

被加工物１は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、若しくは、その他の半導体等の材料からなる略円板状のウェーハ等である。特に、本実施形態に係る被加工物の加工方法では、ＳｉＣやＧａＮ等の硬質の材料で形成されたウェーハ等の被加工物１を好適に研削できる。ただし、被加工物１は、これに限定されない。

円板状のウェーハ等の被加工物は、例えば、円柱状のインゴットを切断して形成される。円板状のウェーハを形成し、ウェーハの表面に複数のデバイスを行列状に配し、ウェーハをデバイス毎に分割すると、個々のデバイスチップが得られる。

近年、高温動作が可能で高耐圧なパワーデバイスやＬＳＩ等のデバイスを搭載したデバイスチップを製造する際に使用されるウェーハとして、ＳｉＣウェーハが着目されている。ＳｉＣウェーハは、ＳｉＣインゴット（例えば、六方晶単結晶インゴット）を切断することで形成される。

ＳｉＣインゴットを切断する際、例えば、ＳｉＣを透過する波長のレーザビームをＳｉＣインゴットに照射する。このとき、製造しようとするＳｉＣウェーハの厚さに相当する所定の深さ位置に該レーザビームの集光点を位置付け、該集光点を相対的に水平に移動させながら該レーザビームをＳｉＣインゴットに照射する。すると、ＳｉＣインゴットの内部に剥離起点となる改質層が形成される。そして、改質層を起点にＳｉＣインゴットを切断すると、ＳｉＣウェーハが得られる。

得られたＳｉＣウェーハの切断面には切断の過程で損傷が生じた層や微小な凹凸形状等が残るため、ＳｉＣウェーハには研削が実施される。ＳｉＣウェーハ等の被加工物１の研削には、研削装置２が使用される。以下、被加工物１としてＳｉＣウェーハを研削装置２で研削する場合について説明するが、本実施形態に係る被加工物の研削方法における被加工物１はこれに限定されない。研削装置２で研削される被加工物１の被研削面１ａとは反対側の裏面１ｂには、予めテープ状の保護部材３が貼着される。

次に、本実施形態に係る被加工物１の研削方法が実施される研削装置２について詳述する。研削装置２は、各構成要素を支持する基台４を備える。基台４の前端にはカセット載置台２６ａ，２６ｂが固定されている。例えば、カセット載置台２６ａ上には研削前の被加工物１を収容したカセット２８ａが載置され、カセット載置台２６ｂ上には研削の終了した被加工物１を収容するためのカセット２８ｂが載置される。

基台４上のカセット載置台２６ａ，２６ｂに隣接した位置には、ウェーハ搬送ロボット３０が据え付けられている。ウェーハ搬送ロボット３０は、カセット載置台２６ａに載せられたカセット２８ａから被加工物１を搬出し、基台４上の該ウェーハ搬送ロボット３０に隣接した位置に設けられた位置決めテーブル３２に被加工物１を搬送する。

該位置決めテーブル３２は、環状に並ぶ複数の位置決めピンを有する。位置決めテーブル３２は、中央の載置領域に被加工物１が載置された際、それぞれの位置決めピンを径方向内側に連動させて移動させることにより、被加工物１を予定された位置に位置付ける。

基台４の上面の該位置決めテーブル３２に隣接した位置には、ローディングアーム３４と、アンローディングアーム３６と、が設けられる。位置決めテーブル３２により予定された位置に位置付けられた被加工物１は、ローディングアーム３４により搬送される。

基台４の中央上面には、円板状のターンテーブル６が水平面内において回転可能に設けられている。ターンテーブル６の上面には、円周方向に互いに１２０度離間した３個の保持テーブル８が備えられている。ターンテーブル６を回転させると、各保持テーブル８を移動できる。

保持テーブル８は、一端が吸引源（不図示）と接続された吸引路（不図示）を内部に有し、該吸引路の他端が保持テーブル８上の保持面８ａに接続されている。図２（Ａ）等に示す通り、保持面８ａは多孔質部材８ｂによって構成されており、多孔質部材８ｂは上面に凹部を有する枠体８ｃに収容されている。保持テーブル８は、保持面８ａ上に載せ置かれた被加工物１に多孔質部材８ｂを通して該吸引源により生じた負圧を作用させることで被加工物１を吸引保持する。

また、保持テーブル８の底部にはモータ等の回転駆動源（不図示）が接続されており、保持テーブル８は保持面８ａの中心８ｆを貫くように設定されるテーブル回転軸８ｄの周りに回転できる。また、保持テーブル８の底部は、図示しない複数の支持軸により支持されており、一つ又は複数の該支持軸は伸縮可能である。そして、これらの支持軸の長さを調整すると、保持面８ａの傾き（テーブル回転軸８ｄの傾き）を変更できる。

図１に戻り説明を続ける。保持テーブル８への被加工物１の搬出入は、ターンテーブル６のウェーハ搬入・搬出領域で実施される。ウェーハ搬入・搬出領域では、ローディングアーム３４により被加工物１を保持テーブル８に搬入できるとともにアンローディングアーム３６により被加工物１を保持テーブル８から搬出できる。ウェーハ搬入・搬出領域に位置付けられた保持テーブル８にローディングアーム３４により被加工物１を搬入した後、ターンテーブル６を回転させて、保持テーブル８を次の粗研削領域に移動させる。

基台４の後方側上面のターンテーブル６の外側には、粗研削領域に位置付けられた保持テーブル８に保持された被加工物１の被研削面１ａを粗研削する第１の研削ユニット１０ａが配されている。第１の研削ユニット１０ａにより被加工物１の粗研削が実施された後、ターンテーブル６を回転させて、保持テーブル８を該粗研削領域に隣接する仕上げ研削領域に移動させる。

基台４の後方側上面のターンテーブル６の外側には、仕上げ研削領域に位置付けられた保持テーブル８に保持された被加工物１の被研削面１ａを仕上げ研削する第２の研削ユニット１０ｂが配されている。第２の研削ユニット１０ｂにより被加工物１の仕上げ研削が実施された後、ターンテーブル６を回転させて、保持テーブル８をウェーハ搬入・搬出領域に戻し、アンローディングアーム３６により被加工物１を保持テーブル８から搬出する。

基台４の上面のアンローディングアーム３６と、ウェーハ搬送ロボット３０と、の近傍には、研削された被加工物１を洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置３８が配設されている。そして、スピンナ洗浄装置３８により洗浄及び乾燥された被加工物１は、ウェーハ搬送ロボット３０によりスピンナ洗浄装置３８から搬送され、カセット載置台２６ｂに載置されたカセット２８ｂに収容される。

基台４の後部にはコラム２２ａ，２２ｂが立設されている。コラム２２ａの前面には、第１の研削ユニット１０ａを鉛直方向に沿って移動可能に支持する研削送りユニット２４ａが配設されている。コラム２２ｂの前面には、第２の研削ユニット１０ｂを鉛直方向に沿って移動可能に支持する研削送りユニット２４ｂが配設されている。

研削送りユニット２４ａに支持された第１の研削ユニット１０ａは、鉛直方向に沿って伸長する第１のスピンドル１４ａと、該第１のスピンドル１４ａの上端に接続されたスピンドルモータ１２ａと、を備える。また、研削送りユニット２４ｂに支持された第２の研削ユニット１０ｂは、鉛直方向に沿って伸長する第２のスピンドル１４ｂと、該第２のスピンドル１４ｂの上端に接続されたスピンドルモータ１２ｂと、を備える。なお、各スピンドル１４ａ,１４ｂの向きは調整可能でもよい。

第１のスピンドル１４ａの下端には、円板状のホイールマウント１６ａが配設され、該ホイールマウント１６ａ下面には第１の研削ホイール１８ａが固定されている。第１の研削ホイール１８ａの下面には、円環状に並ぶ複数の第１の研削砥石２０ａが装着されている。

第２のスピンドル１４ｂの下端には、円板状のホイールマウント１６ｂが配設され、該ホイールマウント１６ｂ下面には第２の研削ホイール１８ｂが固定されている。第２の研削ホイール１８ｂの下面には、円環状に並ぶ複数の第２の研削砥石２０ｂが装着されている。

スピンドルモータ１２ａを作動させ第１のスピンドル１４ａを回転させると、第１の研削ホイール１８ａが回転して第１の研削砥石２０ａが第１の環状軌道上を移動する。そして、研削送りユニット２４ａを作動させて第１の研削ユニット１０ａを下降させ、第１の研削砥石２０ａを保持テーブル８に保持された被加工物１の被研削面１ａに接触させると、該被加工物１が研削される。

また、スピンドルモータ１２ｂを作動させスピンドル１４ｂを回転させると、第２の研削ホイール１８ｂが回転して第２の研削砥石２０ｂが第２の環状軌道上を移動する。そして、研削送りユニット２４ｂを作動させて第２の研削ユニット１０ｂを下降させ、第２の研削砥石２０ｂを保持テーブル８に保持された被加工物１の被研削面１ａに接触させると、該被加工物１が研削される。

第１の研削ユニット１０ａを使用した被加工物１の研削では、研削送りユニット２４ａによる研削送りを比較的速い速度で実施して被加工物１を粗研削する。第１の研削ユニット１０ａによる粗研削では、主に被加工物１の被研削面１ａに形成された損傷が生じた層や微小な凹凸形状が除去される。例えば、被加工物１がＳｉＣインゴットから切断されたＳｉＣウェーハである場合、切断に伴って被研削面１ａに形成された損傷が生じた層が粗研削により除去される。

第２の研削ユニット１０ｂを使用した被加工物１の研削では、研削送りユニット２４ｂによる研削送りを比較的低い速度で実施して被加工物１を仕上げ研削する。第２の研削ユニット１０ｂによる仕上げ研削では、主に、粗研削により被研削面１ａに形成された損傷が生じた層が除去される。仕上げ研削された被研削面１ａは、損傷が生じた層や微小な凹凸形状が除去されており、デバイスを好適に形成できる。

第１の研削砥石２０ａ及び第２の研削砥石２０ｂは、ダイヤモンド等で形成された砥粒と、砥粒を分散固定する結合材と、を含む。仕上げ研削に使用される第２の研削砥石２０ｂは、粗研削に使用される第１の研削砥石２０ａが含む砥粒の粒径よりも小さい粒径の砥粒を含むことが好ましい。この場合、第１の研削砥石２０ａで被加工物１を早く粗研削できる一方で、第２の研削砥石２０ｂで被加工物１を高品質に仕上げ研削できる。

基台４の上面の第１の研削ユニット１０ａの近傍には、第１の研削ユニット１０ａにより粗研削される被加工物１の厚さを測定する第１の厚さ測定ユニット４０が配設されている。基台４の上面の第２の研削ユニット１０ｂの近傍には、第２の研削ユニット１０ｂにより仕上げ研削される被加工物１の厚さを測定する第２の厚さ測定ユニット４２が配設されている。

第１の厚さ測定ユニット４０及び第２の厚さ測定ユニット４２は、例えば、被加工物１の被研削面１ａに接触する接触式の厚さ測定ユニットである。接触式の厚さ測定ユニットは、例えば、保持テーブル８の上方に延びる２つのプローブと、を備える。

それぞれのプローブは、水平方向に延びた腕部の先端から下方に延びた接触部を備える。一方のプローブは、被加工物１の被研削面１ａに該接触部の下端を接触させることで被加工物１の被研削面１ａの高さを測定する。また、他方のプローブは、保持テーブル８の保持面８ａに該接触部の下端を接触させることで該保持面８ａの高さを測定する。

被加工物１は、保持テーブル８の保持面８ａ上に保護部材３を介して載せられ保持される。そのため、接触式の厚さ測定ユニットは、測定された被加工物１の被研削面１ａの高さと、保持テーブル８の保持面８ａの高さと、の差から被加工物１及び保護部材３の総厚さを算出できる。

または、第１の厚さ測定ユニット４０及び第２の厚さ測定ユニット４２は、被加工物１の被研削面１ａに物理的に接触しない非接触式の厚さ測定ユニットである。非接触式の厚さ測定ユニットは、例えば、被加工物１の被研削面１ａの直上に配設された測定部から被研削面１ａに超音波またはプローブ光を送り、反射された超音波等を該測定部で受け、該超音波等を解析することで被加工物１の被研削面１ａの高さを測定する。

ここで、図２（Ａ）等に示す通り、保持テーブル８の保持面８ａは、中心８ｆを頂点とする緩やかな円錐面により構成される。保持面８ａが円錐面であると、保持テーブル８で被加工物１を吸引保持したときに、被加工物１が保持面８ａに追従して僅かに変形する。なお、各図に記載の被加工物１や保持テーブル８等の形状は、説明の便宜のために特徴が誇張されている。

被加工物１を研削する際には、この状態で保持テーブル８をテーブル回転軸８ｄの周りに回転させ、スピンドル１４ａ，１４ｂを回転させつつ研削ユニット１０ａ，１０ｂを下降させ、研削砥石２０ａ，２０ｂを被加工物１の被研削面１ａに接触させる。すると、被加工物１の外周部１ｄから中央部１ｃにかけた円弧状の領域で研削加工が進行しつつ保持テーブル８に載る被加工物１が回転し、被加工物１の全域が研削される。

ここで、仕上げ研削における第２の研削ユニット１０ｂの下降速度は比較的低いため、第２の研削砥石２０ｂが被加工物１の被研削面１ａに接触する瞬間、接触面積の上昇が急峻過ぎると第２の研削砥石２０ｂが被加工物１に食い込みにくくなる。そこで、第１の研削ユニット１０ａにより被加工物１の被研削面１ａを被加工物１の中央部１ｃから外周部１ｄにかけて緩やかに傾斜する円錐面となるように粗研削を実施し、被加工物１の中央部１ｃを外周部１ｄと比べて厚くする。

これは、円錐面で構成される保持面８ａを構成する母線のうち第１の研削砥石２０ａの第１の環状軌道を含む回転面に最も近い母線が該回転面とは非平行となるように保持テーブル８を第１の研削ホイール１８ａに対して相対的に傾けることで実現できる。

その後、仕上げ研削を実施する際に、第２の研削砥石２０ｂの第２の環状軌道を含む回転面と、該回転面に最も近い保持面８ａの母線と、が平行になるように保持テーブル８と第２の研削ホイール１８ｂとの相対的な傾きを調整する。そして、中央部１ｃが外周部１ｄよりも厚い被加工物１に第２の環状軌道上を移動する第２の研削砥石２０ｂを接触させる。

この場合、仕上げ研削を開始する際に、まず、被加工物１の相対的に高い中央部１ｃに第２の研削砥石２０ｂが接触する。このとき第２の研削砥石２０ｂの被加工物１への接触面積は小さいため、第２の研削砥石２０ｂが被加工物１に食い込み易い。そして、仕上げ研削が進み中央部１ｃの高さが小さくなるにつれて接触面積が徐々に大きくなり、最終的に被加工物１の被研削面１ａの全域に第２の研削砥石２０ｂが接触するようになる。

例えば、被加工物１が４インチ径のＳｉＣウェーハである場合、被加工物１の中央部１ｃの高さが外周部１ｄの高さよりも５μｍ程度高くなるように第１の研削ユニット１０ａによる粗研削を実施するとよい。また、粗研削により損傷が生じた層は、被研削面１ａから５μｍ程度の深さまで被加工物１を仕上げ研削することで十分に除去できる。そのため、仕上げ研削では、粗研削後の被加工物１の被研削面１ａの外周部１ｄにおける高さ位置よりも５μｍ程度低い高さ位置で上面の全域が露出するように被加工物１を研削するとよい。

第２の研削ユニット１０ｂを利用した仕上げ研削を実施する際、従来、被加工物１の被研削面１ａの中央部１ｃ及び外周部１ｄの中間領域において第２の厚さ測定ユニット４２を利用して被研削面１ａの高さを監視していた。例えば、この例においては、粗研削が終了した時点で被研削面１ａのこの中間領域の高さ位置は、外周部１ｄよりも２．５μｍ程度高くなる。そこで、外周部１ｄを含む全域で損傷が生じた層を除去するために、中間領域で被研削面１ａが７．５μｍ程度低くなるように仕上げ研削することが考えられる。

しかしながら、ＳｉＣウェーハ等の硬質な被加工物１を粗研削する際、第１の研削砥石２０ａの些細な状態の変化により研削荷重が大きく変動する等の理由により研削結果のばらつきが大きくなる。例えば、被加工物１の中央部１ｃと外周部１ｄの高低差が大きく変動する。この高低差が想定よりも大きくなり被研削面１ａが想定よりも大きく傾斜する場合、仕上げ研削で所定の厚さで被加工物１を除去したときに被加工物１の外周部１ｄが十分に研削されない場合がある。

上述の例では、粗研削において、中央部１ｃの高さが外周部１ｄの高さよりも１０μｍ程度高くなる場合、被研削面１ａの中央部１ｃと外周部１ｄの中間領域の高さは、外周部１ｄの高さよりも５μｍ高くなる。この場合、この中間領域が１０μｍ程度低くなるように仕上げ研削を実施しなければ被研削面１ａの全域で損傷が生じた層を除去できない。そのため、当初の想定通りに該中間領域が７．５μｍ程度低くなるように仕上げ研削を実施すると、被加工物１の外周部１ｄが十分に研削されず、粗研削により損傷が生じた層が被加工物１に残ることとなる。

そこで、仕上げ研削における被加工物１の除去厚さを大きく設定することが考えられるが、この場合、研削量が大きくなる。研削量が大きくなると加工時間が増大し、また、第２の研削砥石２０ｂの消耗が大きくなって頻繁な交換作業が必要となる等、加工効率を低下させる要因となる。さらに、粗研削を実施したときに被研削面１ａの中央部１ｃと外周部１ｄの高低差が想定よりも小さくなる場合、仕上げ研削において被加工物１を過大に研削することになる。

そこで、以下に説明する本実施形態に係る被加工物の研削方法では、第１の研削ユニット１０ａによる粗研削が終了した後に被加工物１の外周部１ｄにおける厚さを測定し、測定値に基づいて被加工物１の仕上げ厚みを決定する。次に、本実施形態に係る被加工物の研削方法について説明する。図５は、本実施形態に係る被加工物の研削方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。以下、本実施形態に係る被加工物の研削方法の各ステップについて詳述する。

本実施形態に係る被加工物の研削方法では、まず、保持テーブル８の保持面８ａ上に被加工物１を載せ、保持テーブル８で被加工物１を保持する保持ステップＳ１０を実施する。図１を用いて保持ステップＳ１０を詳述する。

保持ステップＳ１０では、まず、カセット載置台２６ａ，２６ｂに載置されたカセット２８ａ，２８ｂからウェーハ搬送ロボット３０で被加工物１を位置決めテーブル３２に搬送し、被加工物１の位置を調整する。そして、ローディングアーム３４によりウェーハ搬入・搬出領域に位置付けられた保持テーブル８の保持面８ａ上に被加工物１を搬送する。このとき、被加工物１の被研削面１ａ側を上方に露出させ、裏面１ｂ側を保持面８ａに対面させる。そして、保持テーブル８で被加工物１を吸引保持する。

その後、次に説明する第１の研削ステップＳ２０を実施するためにターンテーブル６を回転させて、被加工物１を保持する保持テーブル８を第１の研削ユニット１０ａの下方の粗研削領域に移動させる。

次に、第１の研削ステップＳ２０を実施する。図２（Ａ）は、第１の研削ステップＳ２０を模式的に示す断面図である。図２（Ａ）には、第１の研削ユニット１０ａの一部の側面図と、被加工物１を吸引保持する保持テーブル８の断面図と、が含まれている。第１の研削ステップＳ２０では、第１の研削ユニット１０ａで被加工物１を粗研削する。

第１の研削ステップＳ２０では、まず、第１の研削ユニット１０ａと、保持テーブル８と、の相対的な向きを調整する。より詳細には、円錐面状の保持面８ａの第１の研削砥石２０ａに最も近い母線を第１の環状軌道に対して非平行にする。図２（Ａ）には、説明の便宜のために該母線の延長線８ｅと、該第１の環状軌道を含む面２０ｃと、を一点鎖線で示している。

この状態で、第１のスピンドル１４ａをスピンドル回転軸１４ｃの周りに回転させ第１の研削砥石２０ａを第１の環状軌道上に回転させるとともに、保持テーブル８をテーブル回転軸８ｄの周りに回転させる。そして、研削送りユニット２４ａを作動させて第１の研削ユニット１０ａを下降させる等して保持テーブル８及び第１の研削ホイール１８ａを近づける。すると、第１の研削砥石２０ａの底面と、被加工物１の被研削面１ａと、が接触し、被加工物１が研削される。

このときの第１の研削ユニット１０ａの下降速度は、後述の第２の研削ステップＳ４０における第２の研削ユニット１０ｂの下降速度よりも大きくする。第１の研削ステップＳ２０を実施すると被加工物１が粗研削される。このとき、第１の厚さ測定ユニット４０を使用して被加工物１の厚さを監視する。そして、被加工物１が所定の厚さとなるまで粗研削されたとき、第１の研削ユニット１０ａの下降を停止し、粗研削を終了する。

ここで、被加工物１がインゴットから切り出されたＳｉＣウェーハである場合、この所定の厚さは切断により被研削面１ａに形成された損傷層が除去されるように設定される。図２（Ｂ）は、第１の研削ステップＳ２０が終了し、粗研削された被加工物１を模式的に示す断面図である。図２（Ｂ）に示す通り、第１の研削ステップＳ２０を実施して被加工物１を粗研削すると、被加工物１の外周部１ｄが中央部１ｃよりも薄くなる。

粗研削された被加工物１の被研削面１ａには、粗研削により生じた微小な凹凸形状やクラックと呼ばれるひび割れ等の損傷が残る。そこで、次に被加工物１を仕上げ研削してこの損傷が生じた層を除去しつつ被加工物１の被研削面１ａを平坦化する。ここで、本実施形態に係る被加工物の研削方法では、第１の研削ステップＳ２０の後、第２の研削ステップＳ４０を実施する前に測定ステップＳ３０を実施する。

測定ステップＳ３０では、被加工物１の外周部１ｄにおける厚さ、または、被加工物１の上面（被研削面１ａ）の外周部１ｄにおける高さを測定する。この測定は、例えば、第１の研削ユニット１０ａの近傍に設けられた第１の厚さ測定ユニット４０により第１の研削ステップＳ２０が終了した直後に実施される。または、測定ステップＳ３０では、ターンテーブル６を回転させて保持テーブル８を第２の研削ユニット１０ｂの下方の仕上げ研削領域に送り、第２の厚さ測定ユニット４２により測定を実施する。

測定ステップＳ３０の次に、第２の研削ステップＳ４０を実施する。測定ステップＳ３０において被加工物１を吸引保持する保持テーブル８を移動させていない場合、まず、第２の研削ステップＳ４０ではターンテーブル６を回転させて保持テーブル８を仕上げ研削領域に送る。図３は、第２の研削ステップＳ４０を模式的に示す断面図である。図３には、第２の研削ステップＳ４０で被加工物１を研削する第２の研削ユニット１０ｂを模式的に示す側面図が含まれている。

ここで、第２の研削ユニット１０ｂと、保持テーブル８と、の相対的な向きを調整する。より詳細には、円錐面状の保持面８ａの第２の研削砥石２０ｂに最も近い母線を該第２の研削砥石２０ｂの第２の環状軌道に対して平行にする。図３には、説明の便宜のために該母線の延長線８ｅと、該第２の環状軌道を含む面２０ｄと、を一点鎖線で示している。

この状態で、第２のスピンドル１４ｂをスピンドル回転軸１４ｄの周りに回転させ第２の研削砥石２０ｂを第２の環状軌道上に回転させるとともに、保持テーブル８をテーブル回転軸８ｄの周りに回転させる。そして、研削送りユニット２４ｂを作動させて第２の研削ユニット１０ｂを下降させる等して保持テーブル８及び第２の研削ホイール１８ｂを近づける。すると、第２の研削砥石２０ｂの底面と、被加工物１の被研削面１ａと、が接触し、被加工物１が研削される。

ここで、第２の環状軌道上を移動する第２の研削砥石２０ｂは、まず、被加工物１の被研削面１ａの最も高い中央部１ｃに接触する。図４（Ａ）は、第２の研削ステップＳ４０の途上における被加工物１を模式的に示す断面図である。そして、中央部１ｃにおいて被加工物１の高さが低くなるにつれて第２の研削砥石２０ｂの被研削面１ａに対する接触面積が徐々に増大していく。そのため、第２の研削砥石２０ｂが被研削面１ａに適切に食い込み、被研削面１ａが適切に研削される。

第２の研削ステップＳ４０においては、測定ステップＳ３０にて測定された外周部１ｄにおける被加工物１の厚さ、または、被加工物１の上面（被研削面１ａ）の外周部１ｄにおける高さに基づいて決定される仕上げ厚さに被加工物１が至った際に研削を終了する。この仕上げ厚さは、例えば、測定ステップＳ３０にて測定された外周部１ｄにおける被加工物１の厚さ等から粗研削により被加工物１の被研削面１ａに形成される損傷が生じた層を十分に除去できる深さを減じることで導出できる。

例えば、この損傷が生じた層を十分に除去するために５μｍ以上の深さまで仕上げ研削することが求められる場合、仕上げ研削前の外周部１ｄにおける被研削面１ａの高さよりも５μｍ低い高さ位置を被加工物１の全域における仕上げ高さ位置とする。そして、被加工物１の被研削面１ａの全域がこの仕上げ高さに至るときの被加工物１の厚さを被加工物１の仕上げ厚さとする。

第２の研削ステップＳ４０では、例えば、第２の厚さ測定ユニット４２で被加工物１の厚さを監視しつつ被加工物１を仕上げ研削し、被加工物１の厚さがこの仕上げ厚さとなったときに第２の研削ユニット１０ｂの下降を停止する。図４（Ｂ）は、第２の研削ユニット１０ｂによる研削が完了した際の被加工物１を模式的に示す断面図である。図４（Ｂ）では、説明の便宜のために、第２の研削ユニット１０ｂ等を省略している。

本実施形態に係る被加工物の研削方法によると、第１の研削ステップＳ２０の粗研削において損傷が生じた層が最も深くまで進行する被加工物１の外周部１ｄにおいても、第２の研削ステップＳ４０で該層を除去するように被加工物１の仕上げ研削を実施できる。そのため、図４（Ａ）に示すように被加工物１の外周部１ｄの仕上げ研削が実施されていない状態で仕上げ研削が終了することはない。

すなわち、粗研削において被加工物１の外周部１ｄと中央部１ｃの高低差に大きなばらつきが生じた場合においても、被加工物１に必要な仕上げ研削が確実に実施できる。その一方で、粗研削において被加工物１の外周部１ｄと中央部１ｃの高低差が想定よりも小さくなる場合においても、被加工物１が過剰に仕上げ研削されることもない。

以上に説明する通り、本実施形態に係る被加工物の研削方法によると、研削対象となる被加工物１が硬質の部材であり粗研削の加工結果のばらつきが大きくなる場合においても被加工物１を効率的かつ確実に研削できる。ただし、被加工物１に制限はなく、被加工物１が硬質でない場合においても効率的かつ確実な研削を実施できる。

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、第１の研削ステップＳ２０で実施される粗研削において被加工物１の外周部１ｄが中央部１ｃよりも低くなるように被研削面１ａが傾斜する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。

第２の研削ステップＳ４０を開始する際に第２の研削砥石２０ｂが被加工物１の被研削面１ａに食い込み易くするために、第１の研削ステップＳ２０を実施して中央部１ｃが外周部１ｄよりも薄くなるように被加工物１を粗研削することも可能である。この場合、測定ステップＳ３０では、被加工物１の中央部１ｃにおける厚さ、または、被加工物１の上面（被研削面１ａ）の中央部１ｃにおける高さ位置を第１の厚さ測定ユニット４０または第２の厚さ測定ユニット４２で測定する。

そして、第２の研削ステップＳ４０では、測定ステップＳ３０で測定された中央部１ｃにおける被加工物１の厚さ、または、被加工物１の上面の中央部１ｃにおける高さ位置に基づいて決定される仕上げ厚さに被加工物１が至った際に研削を終了する。このように、粗研削において被加工物１の中央部１ｃが薄くなる場合においても、本発明の一態様に係る被加工物の研削方法によると被加工物を高効率かつ確実に研削できる。

なお、第１の研削ステップＳ２０で実施される粗研削の加工結果のばらつきが極めて大きい場合、被加工物１の中央部１ｃと外周部１ｄのどちらで被加工物１が薄くなるか定かでないことも考えられる。この場合、測定ステップＳ３０では、被加工物１の中央部１ｃと外周部１ｄのいずれにおいても厚さ等を測定するとよい。そして、第２の研削ステップＳ４０では、中央部１ｃと外周部１ｄのうち薄い方で測定された被加工物１の厚さに基づいて決定された仕上げ厚さに被加工物１が至るときに研削を終了するとよい。

上記実施形態に係る構造、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。

１ 被加工物
１ａ 被研削面
１ｂ 裏面
１ｃ 中央部
１ｄ 外周部
３ 保護部材
２ 研削装置
４ 基台
６ ターンテーブル
８ 保持テーブル
８ａ 保持面
８ｂ 多孔質部材
８ｃ 枠体
８ｄ テーブル回転軸
８ｅ 延長線
８ｆ 中心
１０ａ，１０ｂ 研削ユニット
１２ａ，１２ｂ スピンドルモータ
１４ａ，１４ｂ スピンドル
１４ｃ，１４ｄ スピンドル回転軸
１６ａ，１６ｂ ホイールマウント
１８ａ，１８ｂ 研削ホイール
２０ａ，２０ｂ 研削砥石
２０ｃ，２０ｄ 面
２２ａ，２２ｂ コラム
２４ａ，２４ｂ 研削送りユニット
２６ａ，２６ｂ カセット載置台
２８ａ，２８ｂ カセット
３０ ウェーハ搬送ロボット
３２ 位置決めテーブル
３４ ローディングアーム
３６ アンローディングアーム
３８ スピンナ洗浄装置
４０，４２ 厚さ測定ユニット

Claims (2)

1. 被加工物を研削する研削方法であって、
   円錐面状の保持面を上面に有し、該保持面の中心を通るテーブル回転軸の周りに回転できる保持テーブルの該保持面上に該被加工物を載せ、該保持テーブルで該被加工物を保持する保持ステップと、
   底面に第１の研削砥石を有する第１の研削ホイールが下端に固定された第１のスピンドルを回転させて該第１の研削砥石を第１の環状軌道上に回転させ、円錐面状の該保持面の該第１の研削砥石に最も近い母線を該第１の環状軌道に対して非平行にした状態で該保持テーブル及び該第１の研削ホイールを近づけ該第１の研削砥石と該被加工物とを接触させることにより、該被加工物の外周部が該被加工物の中央部よりも薄くなるように該被加工物を研削する第１の研削ステップと、
   該第１の研削ステップ後、該被加工物の該外周部における厚さ、または、該被加工物の上面の該外周部における高さを測定する測定ステップと、
   底面に第２の研削砥石を有する第２の研削ホイールが下端に固定された第２のスピンドルを回転させて該第２の研削砥石を第２の環状軌道上に回転させ、円錐面状の該保持面の該第２の研削砥石に最も近い母線を該第２の環状軌道に対して平行にした状態で該保持テーブル及び該第２の研削ホイールを近づけ該第２の研削砥石と該被加工物とを接触させることにより該被加工物を研削する第２の研削ステップと、を備え、
   該第２の研削ステップでは、該被加工物の該中央部から研削が開始され、該測定ステップにて測定された該外周部における該被加工物の厚さ、または、該被加工物の上面の該外周部における高さに基づいて決定される仕上げ厚さに該被加工物が至った際に研削を終了することを特徴とする被加工物の研削方法。
2. 該第２の研削砥石は、該第１の研削砥石が含む砥粒の粒径よりも小さい粒径の砥粒を含むことを特徴とする請求項１に記載の被加工物の研削方法。

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