JP2022133007A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面側にデバイスが設けられた板状の被加工物を裏面側から研削する際に、研削が完了するまでの時間を大幅に長くすることなくデバイスが破損する確率を低く抑えられる被加工物の研削方法を提供する。【解決手段】被加工物の研削方法であって、被加工物を裏面側から研削し、円板状の第１薄板部と第１薄板部を囲む環状の第１厚板部とを被加工物に形成する第１研削ステップと、第１研削ステップの後に、第１薄板部を裏面側から研削し、第１薄板部よりも直径が小さく薄い円板状の第２薄板部と第２薄板部を囲む環状の第２厚板部とを第１薄板部に形成する第２研削ステップと、第１研削砥石に比べて小さな砥粒を含む第２研削砥石を用いて第２厚板部と第２薄板部とを裏面側から研削し、第２薄板部よりも直径が大きく薄い円板状の第３薄板部を形成する第３研削ステップと、を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、ウェーハのような板状の被加工物を研削する際に適用される被加工物の研削方法に関する。
小型で軽量なデバイスチップを実現するために、集積回路等のデバイスが表面側に設けられたウェーハを薄く加工する機会が増えている。例えば、ウェーハの表面側をチャックテーブルで保持し、砥粒を含む砥石（研削砥石）が固定された研削ホイールと、チャックテーブルと、を互いに回転させて、純水等の液体を供給しながらウェーハの裏面に砥石を押し当てることで、このウェーハを研削して薄くできる。
ところで、上述の方法によりウェーハの全体を薄くすると、ウェーハの剛性が大幅に低下して、後工程でのウェーハの取り扱いが難しくなる。そこで、デバイスが設けられたウェーハの中央側（内側）の領域を研削し、外縁側（外側）の領域を研削せずにそのまま残すことで、研削後のウェーハの剛性を十分な高さに保つ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この技術では、まず、ある程度の大きさの砥粒を含む砥石が固定された研削ホイールを用いて、ウェーハの中央側の領域を粗く研削し、円板状の薄板部と、薄板部を囲む環状の厚板部と、をウェーハに形成する。このように、大きな砥粒を含む砥石が固定された研削ホイールを用いれば、相対的に小さな砥粒を含む砥石が固定された研削ホイールを用いる場合に比べて、ウェーハの研削に要する時間を短くできる。
一方で、大きな砥粒を含む砥石が固定された研削ホイールを用いてウェーハを研削すると、この研削に起因する傷や歪を含むダメージ層が被研削面側に生成されて、薄板部の力学的な強度（抗折強度）が不足し易い。そこで、ウェーハを粗く研削した後には、相対的に小さな砥粒を含む砥石が固定された研削ホイールを用いて薄板部を更に研削し、ダメージ層を除去している。
特開２００９－１７６８９６号公報
ところで、薄板部を研削してダメージ層を除去する際に研削ホイールが厚板部の側面等に接触すると、この厚板部が欠けてしまうことがある。よって、ダメージ層を除去する際には、研削ホイールを厚板部に接触させないように、薄板部の中央側の領域だけを研削している。しかしながら、この方法では、薄板部の外縁側の領域（厚板部との境界に近い領域）にダメージ層が残ってしまう。そして、その結果、後の搬送等の際に、残ったダメージ層からウェーハの表面側にクラックが伸長し、デバイスが破損し易かった。
薄板部を厚くして表面側のデバイスからダメージ層までの距離を十分に大きくすれば、ダメージ層から伸長するクラックに起因するデバイスの破損を防ぐことはできる。ところが、この場合には、薄板部を最終的な厚さまで薄くするために、相対的に小さな砥粒を含み単位時間当たりに除去できる量が少ない砥石が固定された研削ホイールを用いてウェーハの多くの部分を除去しなくてはならない。つまり、研削の完了までに要する時間が大幅に長くなってしまう。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面側にデバイスが設けられた板状の被加工物を裏面側から研削する際に、研削が完了するまでの時間を大幅に長くすることなくデバイスが破損する確率を低く抑えられる被加工物の研削方法を提供することである。
本発明の一側面によれば、回転するスピンドルに装着された研削ホイールを用いて、複数のデバイスが表面側に設けられた板状の被加工物を該表面とは反対の裏面側から研削する被加工物の研削方法であって、該被加工物の該表面に保護部材を貼付する貼付ステップと、該保護部材を介して該被加工物が第１チャックテーブルの第１保持面に保持された状態で、砥粒を含む第１研削砥石を備える第１研削ホイールと該第１チャックテーブルとを該第１保持面と交差する方向に相対的に移動させて該被加工物を該裏面側から研削し、円板状の第１薄板部と該第１薄板部を囲む環状の第１厚板部とを該被加工物に形成する第１研削ステップと、該第１研削ステップの後に、該第１研削ホイールと該第１チャックテーブルとを該第１保持面と交差する方向に相対的に移動させて該第１薄板部を該裏面側から研削し、該第１薄板部よりも直径が小さく薄い円板状の第２薄板部と該第２薄板部を囲む環状の第２厚板部とを該第１薄板部に形成する第２研削ステップと、該第２研削ステップの後に、該保護部材を介して該被加工物が第２チャックテーブルの第２保持面に保持された状態で、該第１研削砥石に比べて小さな砥粒を含む第２研削砥石を備える第２研削ホイールと該第２チャックテーブルとを該第２保持面と交差する方向に相対的に移動させて該第２厚板部と該第２薄板部とを該裏面側から研削し、該第２薄板部よりも直径が大きく薄い円板状の第３薄板部を形成する第３研削ステップと、を備える被加工物の研削方法が提供される。
好ましくは、該第１チャックテーブルが、該第２チャックテーブルとして用いられる。また、好ましくは、該第３研削ステップでは、該第２薄板部を含む領域を研削する際に該第２研削ホイールと該第２チャックテーブルとを相対的に移動させる速さよりも、該第２厚板部のみを研削する際に該第２研削ホイールと該第２チャックテーブルとを相対的に移動させる速さを大きくする。
また、好ましくは、該第１研削ステップでは、該第１研削ステップにおいて該被加工物に生成される傷又は歪を含む第１ダメージ層から伸長するクラックが該デバイスに達しない厚さの第１薄板部を形成し、該第２研削ステップでは、該第２研削ステップにおいて該被加工物に生成される傷又は歪を含む第２ダメージ層が該第３薄板部となる領域に達しない厚さの第２薄板部を形成する。
本発明の一側面にかかる被加工物の研削方法では、相対的に大きな砥粒を含む第１研削砥石を備える第１研削ホイールを用いて被加工物を研削し、円板状の第１薄板部と第１薄板部を囲む第１厚板部とを被加工物に形成する第１研削ステップと、同じ第１研削ホイールを用いて第１薄板部を研削し、第１薄板部よりも直径が小さく薄い円板状の第２薄板部と第２薄板部を囲む環状の第２厚板部とを第１薄板部に形成する第２研削ステップと、の後に、相対的に小さな砥粒を含む第２研削砥石を備える第２研削ホイールを用いて第２厚板部と第２薄板部とを研削し、第２薄板部よりも直径が大きく薄い円板状の第３薄板部を形成する第３研削ステップを行う。
よって、第１研削ステップの後に第２研削ステップを行うことなく第３研削ステップを行う場合に比べて、第３研削ステップで除去されるべき部分の量（体積）は、第２研削ステップで除去された部分の量だけ少なくなる。つまり、単位時間当たりに除去できる量が多い第１研削ホイールを用いて短い時間で完了する第２研削ステップの付加と引き換えに、第３研削ステップに要する時間を短くできるので、第１研削ステップの後に第２研削ステップを行うことなく第３研削ステップを行う場合に比べて、研削の完了までに要する時間を短くできる。
したがって、第１研削ステップで生成される傷又は歪を含むダメージ層から伸長するクラックによるデバイスの破損を防ぐために、第１薄板部を厚くして、デバイスからダメージ層までの距離を十分に大きくしたとしても、研削が完了するまでの時間が大幅に長くならずに済む。このように、本発明の一側面にかかる被加工物の研削方法によれば、研削が完了するまでの時間を大幅に長くすることなくデバイスが破損する確率を低く抑えられる。
図１は、板状の被加工物に保護部材が貼付される様子を模式的に示す斜視図である。 図２は、保護部材を介して被加工物がチャックテーブルに保持される様子を模式的に示す断面図である。 図３は、第１研削ホイールにより被加工物が研削される様子を模式的に示す断面図である。 図４は、第１研削ホイールにより研削された後の被加工物の一部を模式的に示す断面図である。 図５は、チャックテーブルと第１研削ホイールとをチャックテーブルの上面に沿う方向に相対的に移動させる様子を模式的に示す断面図である。 図６は、第１研削ホイールにより被加工物の第１薄板部が研削される様子を模式的に示す断面図である。 図７は、第１研削ホイールにより第１薄板部が研削された後の被加工物の一部を模式的に示す断面図である。 図８は、第２研削ホイールにより被加工物の第２厚板部と第２薄板部とが研削される様子を模式的に示す断面図である。 図９は、第２研削ホイールにより第２厚板部と第２薄板部とが研削された後の被加工物の一部を模式的に示す断面図である。
以下、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。本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、まず、研削の対象となる板状の被加工物に保護部材を貼付する（貼付ステップ）。図１は、板状の被加工物１１に保護部材２１が貼付される様子を模式的に示す斜視図である。
被加工物１１は、代表的には、シリコン（Ｓｉ）等の半導体でなる円板状のウェーハである。この被加工物１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１３で複数の小領域に区画されており、各小領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。本実施形態では、この被加工物１１のデバイス１５が形成された領域（デバイス領域）に対応する部分を、表面１１ａとは反対の裏面１１ｂ側から研削して被加工物１１の一部を薄くする。
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体でなる円板状のウェーハを被加工物１１としているが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物１１として用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
被加工物１１に貼付される保護部材２１は、代表的には、被加工物１１と概ね同等の直径を持つ円形のテープ（フィルム）、樹脂基板、被加工物１１と同種又は異種のウェーハ等である。この保護部材２１の表面２１ａ側には、被加工物１１に対する接着力を示す接着層が設けられている。
そのため、保護部材２１の表面２１ａ側を被加工物１１に密着させることで、保護部材２１を被加工物１１に貼付できる。本実施形態では、図１に示すように、保護部材２１の表面２１ａ側を被加工物１１の表面１１ａに密着させて、被加工物１１の表面１１ａに保護部材２１を貼付する。これにより、被加工物１１を裏面１１ｂ側から研削する際に表面１１ａに加わる衝撃を緩和して、デバイス１５等を保護できる。
被加工物１１の表面１１ａに保護部材２１を貼付した後には、保護部材２１を介して被加工物１１をチャックテーブルの保持面で保持する（保持ステップ）。つまり、被加工物１１に貼付されている保護部材２１の裏面２１ｂ側をチャックテーブルで保持する。図２は、保護部材２１を介して被加工物１１がチャックテーブル４に保持される様子を模式的に示す断面図である。なお、以下の各工程では、図２等に示す研削装置２が使用される。
研削装置２は、被加工物１１を保持できるように構成されたチャックテーブル（第１チャックテーブル、第２チャックテーブル）４を備えている。チャックテーブル４は、例えば、ステンレス鋼に代表される金属を用いて形成された円板状の枠体６を含む。枠体６の上面側には、円形状の開口を上端に持つ凹部６ａが形成されている。この凹部６ａには、セラミックス等を用いて多孔質の円板状に形成された保持板８が固定されている。
保持板８の上面８ａは、例えば、円錐の側面に相当する形状に構成されており、保護部材２１を保持する保持面として機能する。本実施形態では、この上面（第１保持面、第２保持面）８ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させる。保持板８の下面側は、枠体６の内部に設けられた流路６ｂや、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。
そのため、保持板８の上面８ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させて、バルブを開き、吸引源の負圧を作用させることにより、この保護部材２１の裏面２１ｂがチャックテーブル４により吸引される。つまり、被加工物１１に貼付されている保護部材２１を介して、被加工物１１がチャックテーブル４により保持される。
そして、図２に示すように、被加工物１１の裏面１１ｂ側が上方に露出する。なお、図２等では、保持板８の上面８ａの形状が誇張されているが、実際には、円錐の頂点に相当する上面８ａの頂点８ｂと、上面８ａの外周縁と、の高さの差（高低差）が１０μｍ～３０μｍ程度である。
枠体６の下部には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。チャックテーブル４は、この回転駆動源が生じる力によって、頂点８ｂが回転の中心となるように、鉛直方向に沿う軸、又は鉛直方向に対して僅かに傾いた軸の周りに回転する。また、枠体６は、チャックテーブル移動機構（不図示）によって支持されており、チャックテーブル４は、このチャックテーブル移動機構が生じる力によって、水平方向に移動する。
保護部材２１を介して被加工物１１をチャックテーブル４で保持した後には、例えば、被加工物１１のデバイス１５が形成された領域（デバイス領域）に対応する領域を、裏面１１ｂ側から粗く研削する（第１研削ステップ）。図３は、被加工物１１が粗く研削される様子を示す断面図である。なお、図３では、説明の便宜上、一部の要素が側面により示されている。
図３等に示すように、研削装置２のチャックテーブル４の上方には、第１研削ユニット（粗研削ユニット）１０が配置されている。第１研削ユニット１０は、例えば、筒状のスピンドルハウジング（不図示）を含む。スピンドルハウジングの内側の空間には、柱状のスピンドル１２が収容されている。
スピンドル１２の下端部には、例えば、被加工物１１や保護部材２１よりも直径の小さな円板状のマウント１４が設けられている。マウント１４の外周部には、このマウント１４を厚さの方向に貫通する複数の穴（不図示）が形成されており、各穴には、ボルト１６等が挿入される。マウント１４の下面には、マウント１４と概ね直径が等しい円板状の第１研削ホイール（粗研削ホイール）１８が、ボルト１６等によって固定されている。
第１研削ホイール１８は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属を用いて形成された円板状のホイール基台２０を含む。ホイール基台２０の下面には、このホイール基台２０の周方向に沿って複数の第１研削砥石（粗研削砥石）２２が固定されている。第１研削砥石２２は、例えば、ダイヤモンド等でなる大きめの砥粒が樹脂等でなる結合剤中に分散された構造を有している。
この第１研削砥石２２を含む第１研削ホイール１８を用いると、単位時間当たりに被加工物１１を除去できる量が多くなる一方で、被加工物１１の被研削面側に傷又は歪を含むダメージ層が形成され易くなる。スピンドル１２の上端側には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第１研削ホイール１８は、この回転駆動源が生じる力によって、鉛直方向に沿う軸、又は鉛直方向に対して僅かに傾いた軸の周りに回転する。
第１研削ホイール１８の傍、又は第１研削ホイール１８の内部には、第１研削砥石２２等に対して研削用の液体（代表的には、水）を供給できるように構成されたノズル（不図示）が設けられている。スピンドルハウジングは、例えば、第１研削ユニット移動機構（不図示）によって支持されており、第１研削ユニット１０は、この第１研削ユニット移動機構が生じる力によって、鉛直方向に移動する。
第１研削ユニット１０（第１研削ホイール１８）で被加工物１１を研削する際には、まず、第１研削ユニット１０の直下にチャックテーブル４を移動させる。具体的には、デバイス１５が形成された領域の直上に第１研削ホイール１８（全ての第１研削砥石２２）が配置されるように、チャックテーブル移動機構でチャックテーブル４を水平方向に移動させる。
そして、図３に示すように、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とをそれぞれ回転させて、ノズルから液体を供給しながら第１研削ユニット１０（第１研削ホイール１８）を下降させる。つまり、第１研削ホイール１８とチャックテーブル４とを上面８ａと交差する方向に相対的に移動させて、第１研削ホイール１８により被加工物１１を研削する。第１研削ユニット１０を下降させる速さ（研削送り速度）は、被加工物１１に対して第１研削砥石２２が適切な圧力で押し当てられる範囲に調整される。
図４は、第１研削ホイール１８により研削された後の被加工物１１の一部を模式的に示す断面図である。上述のように、被加工物１１のデバイス１５が形成された領域に対応する領域を裏面１１ｂ側から研削することで、図４に示すように、デバイス１５が形成された領域に対応する円板状の第１薄板部１１ｃと、第１薄板部１１ｃを囲む環状の第１厚板部１１ｄと、を被加工物１１に形成することができる。
なお、第１薄板部１１ｃの裏面１１ｂ側の部分（被研削面）には、傷又は歪を含むダメージ層（第１ダメージ層）１１ｅが形成される。よって、第１薄板部１１ｃは、後の搬送等の際にダメージ層１１ｅからクラックが伸長したとしても、表面１１ａ側のデバイス１５にクラックが達しない程度の厚さに形成されることが望ましい。
具体的な研削の条件に大きな制限はない。効率の良い被加工物１１の研削を実現するためには、チャックテーブル４の回転数を、１００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ、代表的には、３００ｒｐｍに設定し、第１研削ホイール１８の回転数を、１０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍ、代表的には、４５００ｒｐｍに設定すると良い。また、第１研削ユニット１０の下降の速さを、０．８μｍ／ｓ～１０μｍ／ｓ、代表的には、６．０μｍ／ｓに設定すると良い。
被加工物１１を裏面１１ｂ側から研削し、円板状の第１薄板部１１ｃと、第１薄板部１１ｃを囲む環状の第１厚板部１１ｄと、を形成した後には、同じ第１研削ホイール１８で第１薄板部１１ｃを裏面１１ｂ側から粗く研削する（第２研削ステップ）。本実施形態では、まず、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とを相対的に移動させて、第１厚板部１１ｄの内側の側面から第１研削ホイール１８を離す。
より具体的には、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とをチャックテーブル４の上面８ａに沿う方向に相対的に移動させて、第１研削ホイール１８と第１厚板部１１ｄとの間に隙間を形成する。図５は、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とを上面８ａに沿う方向に相対的に移動させる様子を模式的に示す断面図である。
なお、図５では、説明の便宜上、一部の要素が側面により示されている。また、図５では、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とをそれぞれ回転させたまま、上面８ａに沿う方向に相対的に移動させているが、これらの回転を止めた上で、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とを上面８ａに沿う方向に相対的に移動させても良い。移動の速さや移動の距離に大きな制限はないが、ここでは、移動の速さを１．０ｍｍ／ｓ～２．０ｍｍ／ｓに設定し、移動の距離を３．０ｍｍ～６．０ｍｍに設定する。
チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とを相対的に移動させて、第１研削ホイール１８と第１厚板部１１ｄとの間に隙間を形成した後には、ノズルから液体を供給しながら第１研削ユニット１０（第１研削ホイール１８）を下降させる。つまり、第１研削ホイール１８とチャックテーブル４とを上面８ａと交差する方向に相対的に移動させて、第１研削ホイール１８により第１薄板部１１ｃを研削する。
図６は、第１研削ホイール１８により被加工物１１の第１薄板部１１ｃが研削される様子を模式的に示す断面図である。なお、図６では、説明の便宜上、一部の要素が側面により示されている。第１研削ユニット１０を下降させる速さ（研削送り速度）は、第１薄板部１１ｃに対して第１研削砥石２２が適切な圧力で押し当てられる範囲に調整される。
図７は、第１研削ホイール１８により第１薄板部１１ｃが研削された後の被加工物１１の一部を模式的に示す断面図である。上述のように、第１薄板部１１ｃを裏面１１ｂ側から研削することで、図７に示すように、円板状の第２薄板部１１ｆと、第２薄板部１１ｆを囲む環状の第２厚板部１１ｇと、を被加工物１１の第１薄板部１１ｃに形成することができる。第２薄板部１１ｆと第２厚板部１１ｇが形成された後には、第１研削ユニット１０を上昇させて、第１研削ホイール１８による研削を終了させる。
なお、第２薄板部１１ｆの裏面１１ｂ側の部分（被研削面側）には、傷又は歪を含むダメージ層（第２ダメージ層）１１ｈが形成される。よって、第２薄板部１１ｆは、後の研削で第２薄板部１１ｆを所望の厚さまで薄くすることによってダメージ層１１ｈを十分に除去できるような厚さに形成されることが望ましい。
具体的な研削の条件に大きな制限はない。効率の良い被加工物１１の研削を実現するためには、チャックテーブル４の回転数を、１００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ、代表的には、３００ｒｐｍに設定し、第１研削ホイール１８の回転数を、１０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍ、代表的には、４５００ｒｐｍに設定すると良い。
また、第１研削ユニット１０の下降の速さを、０．８μｍ／ｓ～１０μｍ／ｓに設定すると良い。更に、研削の進行に合わせて、第１研削ユニット１０の下降の速さを変更しても良い。代表的には、研削の進行に合わせて、６．０μｍ／ｓ、３．０μｍ／ｓ、及び１．０μｍ／ｓの３段階の速さを順に設定する。
第１研削ホイール１８による研削の後には、第２厚板部１１ｇと第２薄板部１１ｆとを裏面１１ｂ側からより高い精度で研削する（第３研削ステップ）。図８は、被加工物１１が高い精度で研削される様子を示す断面図である。なお、図８では、説明の便宜上、一部の要素が側面により示されている。
図８に示すように、研削装置２のチャックテーブル４の上方には、第１研削ユニット１０とは別の第２研削ユニット（仕上げ研削ユニット）２４が配置されている。第２研削ユニット２４は、例えば、筒状のスピンドルハウジング（不図示）を含む。スピンドルハウジングの内側の空間には、柱状のスピンドル２６が収容されている。
スピンドル２６の下端部には、例えば、被加工物１１や保護部材２１よりも直径の小さな円板状のマウント２８が設けられている。マウント２８の外周部には、このマウント２８を厚さの方向に貫通する複数の穴（不図示）が形成されており、各穴には、ボルト３０等が挿入される。マウント２８の下面には、マウント２８と概ね直径が等しい円板状の第２研削ホイール（仕上げ研削ホイール）３２が、ボルト３０等によって固定されている。
第２研削ホイール３２は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属を用いて形成された円板状のホイール基台３４を含む。ホイール基台３４の下面には、このホイール基台３４の周方向に沿って複数の第２研削砥石（仕上げ研削砥石）３６が固定されている。第２研削砥石３６は、例えば、ダイヤモンド等でなる小さめの砥粒が樹脂等でなる結合剤中に分散された構造を有している。具体的には、第２研削砥石３６に含まれる砥粒の大きさ（代表的には、平均粒径）は、第１研削砥石２２に含まれる砥粒の大きさに比べて小さい。
この第２研削砥石３６を含む第２研削ホイール３２を用いると、単位時間当たりに被加工物１１を除去できる量が少なくなる一方で、被加工物１１の被研削面側に傷又は歪を含むダメージ層が形成され難くなる。スピンドル２６の上端側には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第２研削ホイール３２は、この回転駆動源が生じる力によって、鉛直方向に沿う軸、又は鉛直方向に対して僅かに傾いた軸の周りに回転する。
第２研削ホイール３２の傍、又は第２研削ホイール３２の内部には、第２研削砥石３６等に対して研削用の液体（代表的には、水）を供給できるように構成されたノズル（不図示）が設けられている。スピンドルハウジングは、例えば、第２研削ユニット移動機構（不図示）によって支持されており、第２研削ユニット２４は、この第２研削ユニット移動機構が生じる力によって、鉛直方向に移動する。
第２研削ユニット２４（第２研削ホイール３２）で第２厚板部１１ｇと第２薄板部１１ｆとを研削する際には、まず、第２研削ユニット２４の直下にチャックテーブル４を移動させる。具体的には、第２厚板部１１ｇと、第２薄板部１１ｆと、の直上に第２研削ホイール３２（全ての第２研削砥石３６）が配置されるように、チャックテーブル移動機構でチャックテーブル４を水平方向に移動させる。
そして、図８に示すように、チャックテーブル４と第２研削ホイール３２とをそれぞれ回転させて、ノズルから液体を供給しながら第２研削ユニット２４（第２研削ホイール３２）を下降させる。つまり、第２研削ホイール３２とチャックテーブル４とを上面８ａと交差する方向に相対的に移動させる。第２研削ユニット２４を下降させる速さ（研削送り速度）は、被加工物１１に対して第２研削砥石３６が適切な圧力で押し当てられる範囲に調整される。
図９は、第２研削ホイール３２により第２厚板部１１ｇと第２薄板部１１ｆとが研削された後の被加工物１１の一部を模式的に示す断面図である。上述のように、第２厚板部１１ｇと第２薄板部１１ｆとを裏面１１ｂ側から研削することで、図９に示すように、第２薄板部１１ｆよりも直径が大きく薄い円板状の第３薄板部１１ｉを被加工物１１に形成することができる。また、この第２研削ホイール３２を用いる研削により、第２薄板部１１ｆのダメージ層１１ｈが除去される。
具体的な研削の条件に大きな制限はない。効率が良く精度の高い被加工物１１の研削を実現するためには、チャックテーブル４の回転数を、１００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ、代表的には、３００ｒｐｍに設定し、第２研削ホイール３２の回転数を、１０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍ、代表的には、４０００ｒｐｍに設定すると良い。
なお、この第２研削ホイール３２による研削では、第２厚板部１１ｇのみが研削された後に、第２薄板部１１ｆ（及び第２厚板部１１ｇ）を含む領域が研削されることになる。ここで、第２厚板部１１ｇのみを研削する際の被研削面の面積は小さいので、第２厚板部１１ｇのみを研削する段階では、第２薄板部１１ｆを含む領域を研削する段階に比べて、第２研削ユニット２４の下降の速さを高めることが可能である。
そこで、本実施形態では、第２厚板部１１ｇのみを研削する段階の第２研削ユニット２４の下降の速さを、０．８μｍ／ｓ～５．０μｍ／ｓに設定し、第２薄板部１１ｆを含む領域を研削する段階の第２研削ユニット２４の下降の速さを、０．１μｍ／ｓ～０．８μｍ／ｓに設定する。
すなわち、第２薄板部１１ｆを含む領域を研削する際に第２研削ホイール３２とチャックテーブル４とを相対的に移動させる速さよりも、第２厚板部１１ｇのみを研削する際に第２研削ホイール３２とチャックテーブル４とを相対的に移動させる速さを大きくする。代表的には、第２厚板部１１ｇのみの研削では、１．６μｍ／ｓの速さに設定し、第２薄板部１１ｆを含む領域の研削では、研削の進行に合わせて、０．６μｍ／ｓ及び０．３μｍ／ｓの２段階の速さを順に設定する。
これにより、研削に要する時間を短くして効率を高めながら、第３薄板部１１ｉに形成される傷や歪の量を十分に少なくできる。つまり、研削の完了までに要する時間を大幅に長くすることなく、表面１１ａ側のデバイス１５までの距離が近く後の搬送等の際にデバイス１５まで伸長するクラックが発生し易いダメージ層１１ｈを除去できる。特に、ダメージ層１１ｈが第３薄板部１１ｉとなる領域に達しない程度の厚さの第２薄板部１１ｆを形成している場合には、第３薄板部１１ｉの形成に伴いダメージ層１１ｈが十分に除去される。
なお、第２研削ホイール３２により研削されない第２厚板部１１ｇの外周側の部分（第１厚板部１１ｄに接する部分）には、ダメージ層１１ｅが残留することになるものの、このダメージ層１１ｅから表面１１ａ側のデバイス１５までの距離は、ダメージ層１１ｈからデバイス１５までの距離に比べて大きい。よって、残留したダメージ層１１ｅから表面１１ａ側のデバイス１５に達するクラックが伸長する確率は低く、大きな問題にはならない。特に、ダメージ層１１ｅから伸長するクラックがデバイス１５に達しない厚さの第１薄板部を形成している場合には、このクラックによる問題がより適切に解消される。
次に、本実施形態にかかる被加工物の研削方法の効果を確認するために行った実施例及び比較例について説明する。実施例及び比較例では、２００μｍの厚さの第１薄板部１１ｃを研削して１００μｍの厚さの第３薄板部１１ｉを形成するために要する時間をそれぞれ確認した。実施例では、まず、第１研削ホイール１８を用いて第１薄板部１１ｃを研削し、１３０μｍの厚さの第２薄板部１１ｆと、２００μｍの厚さの第２厚板部１１ｇと、を形成した。
第１薄板部１１ｃを研削する際に第１研削ホイール１８を下降させる速さ（研削送り速度）は、６．０μｍ／ｓ、３．０μｍ／ｓ、及び１．０μｍ／ｓに設定された。各速さで第１研削ホイール１８を下降させた距離（つまり、研削で除去される厚さ）は、６．０μｍ／ｓの速さで１０μｍ、３．０μｍ／ｓの速さで３０μｍ、１．０μｍ／ｓの速さで３０μｍであった。
その後、第２研削ホイール３２を用いて第２厚板部１１ｇと第２薄板部１１ｆとを研削し、１００μｍの厚さの第３薄板部１１ｉを形成した。具体的には、第２厚板部１１ｇのみを研削した後に、第２薄板部１１ｆ（及び第２厚板部１１ｇ）を含む領域を研削した。第２厚板部１１ｇのみを研削する際に第２研削ホイール３２を下降させる速さ（研削送り速度）は、１．６μｍ／ｓに設定された。第２研削ホイール１８を下降させた距離は、７０μｍであった。
一方で、第２薄板部１１ｆを含む領域を研削する際に第２研削ホイール３２を下降させる速さは、０．６μｍ／ｓ及び０．３μｍ／ｓに設定された。各速さで第２研削ホイール３２を下降させた距離は、０．６μｍ／ｓの速さで２０μｍ、０．３μｍ／ｓの速さで１０μｍであった。つまり、実施例では、研削の終了までに約１５２ｓの時間を要した。
比較例では、第２研削ホイール３２を用いて２００μｍの厚さの第１薄板部１１ｃを研削し、１００μｍの厚さ（第３薄板部１１ｉに対応する厚さ）まで薄くした。第１薄板部１１ｃを研削する際に第２研削ホイール３２を下降させる速さは、０．６μｍ／ｓ及び０．３μｍ／ｓに設定された。各速さで第２研削ホイール３２を下降させた距離は、０．６μｍ／ｓの速さで９０μｍ、０．３μｍ／ｓの速さで１０μｍであった。つまり、比較例では、研削の終了までに約１８３ｓの時間を要した。
このように、実施例では、研削の終了までの時間が比較例より３１ｓほど短い。本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、第１薄板部１１ｃを研削する前に、更に、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とを上面８ａに沿う方向に相対的に移動させる時間（１．５ｓ～６．０ｓ）が付加されることになるが、これを考慮しても、本実施形態にかかる被加工物の研削方法は十分に有効と言える。
以上のように、本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、相対的に大きな砥粒を含む第１研削砥石２２を備える第１研削ホイール１８を用いて被加工物１１を研削することにより、円板状の第１薄板部１１ｃと第１薄板部１１ｃを囲む第１厚板部１１ｄとを被加工物１１に形成し（第１研削ステップと）、同じ第１研削ホイール１８を用いて第１薄板部１１ｃを研削することにより、第１薄板部１１ｃよりも直径が小さく薄い円板状の第２薄板部１１ｆと第２薄板部１１ｆを囲む環状の第２厚板部１１ｇとを第１薄板部１１ｃに形成し（第２研削ステップ）、その後に、相対的に小さな砥粒を含む第２研削砥石３６を備える第２研削ホイール３２を用いて第２厚板部１１ｇと第２薄板部１１ｆとを研削することにより、第２薄板部１１ｆよりも直径が大きく薄い円板状の第３薄板部１１ｉを形成する（第３研削ステップ）。
よって、第２薄板部１１ｆと第２厚板部１１ｇとを形成しない従来の被加工物の研削方法に比べて、第２研削ホイール３２を用いて除去されるべき部分の量（体積）は、第２薄板部１１ｆと第２厚板部１１ｇとを形成する際に第１研削ホイール１８を用いて除去された部分の量だけ少なくなる。つまり、単位時間当たりに除去できる量が多い第１研削ホイール１８を用いる研削の時間が僅かに長くなるのと引き換えに、第２研削ホイール３２を用いる研削の時間を大幅に短くできるので、全体で見ると、研削の完了までに要する時間を短くできる。
したがって、第１薄板部１１ｃに形成されるダメージ層（第１ダメージ層）１１ｅから伸長するクラックによるデバイス１５の破損を防ぐために、第１薄板部１１ｃを厚くしてデバイス１５からダメージ層１１ｅまでの距離を十分に大きくしたとしても、研削が完了するまでの時間が大幅に長くならずに済む。このように、本実施形態にかかる被加工物の研削方法によれば、研削が完了するまでの時間を大幅に長くすることなくデバイス１５が破損する確率を低く抑えられる。
なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、チャックテーブル４で保持した被加工物１１を第１研削ホイール１８で研削した後に、チャックテーブル４で保持した被加工物１１を第２研削ホイール３２で研削している。つまり、第１研削ホイール１８で被加工物１１を研削する際の第１チャックテーブルを、そのまま、第２研削ホイール３２で被加工物１１を研削する際の第２チャックテーブルとして用いている。
これに対して、チャックテーブル４で保持した被加工物１１を第１研削ホイール１８で研削した後に、チャックテーブル４とは別のチャックテーブルで保持した被加工物１１を第２研削ホイール３２で研削することもできる。つまり、第１研削ホイール１８で被加工物１１を研削する際の第１チャックテーブルと、第２研削ホイール３２で被加工物１１を研削する際の第２チャックテーブルと、は別のものでも良い。同様に、本発明にかかる被加工物の研削方法は、複数の研削装置を用いて行われても良い。
また、上述した実施形態では、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とをチャックテーブル４の上面８ａに沿う方向に相対的に移動させた上で、第１薄板部１１ｃを研削しているが、他の方法で第１薄板部１１ｃを研削することもできる。例えば、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とをチャックテーブル４の上面８ａに沿う方向に相対的に移動させながら、第１薄板部１１ｃを研削しても良い。なお、この場合には、第２厚板部１１ｇの内側の側面が表面１１ａ等に対して傾斜することになる。
また、上述した実施形態では、チャックテーブル４と第１研削ホイール１８とをチャックテーブル４の上面８ａに沿う方向に相対的に移動させた上で、第１薄板部１１ｃを研削するので、第１薄板部１１ｃの中央の領域が研削されずに残ることがある。そのような場合には、例えば、第２研削ホイール３２で第２厚板部１１ｇを研削する際に、第１薄板部１１ｃの残留した部分を併せて除去すると良い。
その他、上述の実施形態及び変形例にかかる構造、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。
１１ ：被加工物
１１ａ ：表面
１１ｂ ：裏面
１１ｃ ：第１薄板部
１１ｄ ：第１厚板部
１１ｅ ：ダメージ層（第１ダメージ層）
１１ｆ ：第２薄板部
１１ｇ ：第２厚板部
１１ｈ ：ダメージ層（第２ダメージ層）
１１ｉ ：第３薄板部
１３ ：分割予定ライン（ストリート）
１５ ：デバイス
２１ ：保護部材
２１ａ ：表面
２１ｂ ：裏面
２ ：研削装置
４ ：チャックテーブル（第１チャックテーブル、第２チャックテーブル）
６ ：枠体
６ａ ：凹部
６ｂ ：流路
８ ：保持板
８ａ ：上面（第１保持面、第２保持面）
８ｂ ：頂点
１０ ：第１研削ユニット（粗研削ユニット）
１２ ：スピンドル
１４ ：マウント
１６ ：ボルト
１８ ：第１研削ホイール（粗研削ホイール）
２０ ：ホイール基台
２２ ：第１研削砥石（粗研削砥石）
２４ ：第２研削ユニット（仕上げ研削ユニット）
２６ ：スピンドル
２８ ：マウント
３０ ：ボルト
３２ ：第２研削ホイール（仕上げ研削ホイール）
３４ ：ホイール基台
３６ ：第２研削砥石（仕上げ研削砥石）

Claims (4)

  1. 回転するスピンドルに装着された研削ホイールを用いて、複数のデバイスが表面側に設けられた板状の被加工物を該表面とは反対の裏面側から研削する被加工物の研削方法であって、
    該被加工物の該表面に保護部材を貼付する貼付ステップと、
    該保護部材を介して該被加工物が第１チャックテーブルの第１保持面に保持された状態で、砥粒を含む第１研削砥石を備える第１研削ホイールと該第１チャックテーブルとを該第１保持面と交差する方向に相対的に移動させて該被加工物を該裏面側から研削し、円板状の第１薄板部と該第１薄板部を囲む環状の第１厚板部とを該被加工物に形成する第１研削ステップと、
    該第１研削ステップの後に、該第１研削ホイールと該第１チャックテーブルとを該第１保持面と交差する方向に相対的に移動させて該第１薄板部を該裏面側から研削し、該第１薄板部よりも直径が小さく薄い円板状の第２薄板部と該第２薄板部を囲む環状の第２厚板部とを該第１薄板部に形成する第２研削ステップと、
    該第２研削ステップの後に、該保護部材を介して該被加工物が第２チャックテーブルの第２保持面に保持された状態で、該第１研削砥石に比べて小さな砥粒を含む第２研削砥石を備える第２研削ホイールと該第２チャックテーブルとを該第２保持面と交差する方向に相対的に移動させて該第２厚板部と該第２薄板部とを該裏面側から研削し、該第２薄板部よりも直径が大きく薄い円板状の第３薄板部を形成する第３研削ステップと、を備える被加工物の研削方法。
  2. 該第１チャックテーブルは、該第２チャックテーブルとして用いられる請求項１に記載の被加工物の研削方法。
  3. 該第３研削ステップでは、該第２薄板部を含む領域を研削する際に該第２研削ホイールと該第２チャックテーブルとを相対的に移動させる速さよりも、該第２厚板部のみを研削する際に該第２研削ホイールと該第２チャックテーブルとを相対的に移動させる速さを大きくする請求項１又は請求項２に記載の被加工物の研削方法。
  4. 該第１研削ステップでは、該第１研削ステップにおいて該被加工物に発生する傷又は歪を含む第１ダメージ層から伸長するクラックが該デバイスに達しない厚さの第１薄板部を形成し、
    該第２研削ステップでは、該第２研削ステップにおいて該被加工物に発生する傷又は歪を含む第２ダメージ層が該第３薄板部となる領域に達しない厚さの第２薄板部を形成する請求項１から請求項３のいずれかに記載の被加工物の研削方法。
JP2021031795A 2021-03-01 2021-03-01 被加工物の研削方法 Pending JP2022133007A (ja)

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