JP2023038068A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる被加工物の研削方法を提供する。【解決手段】それぞれの一端とスピンドルの回転軸との間隔が、この一端からみて研削ホイールが回転する方向側にある他端とスピンドルの回転軸との間隔よりも短い複数の研削砥石を有する研削ホイールの外側から複数の研削砥石と被加工物との接触界面に向けて研削液が供給された状態で、被加工物に対するクリープフィード研削を行う。この場合、複数の研削砥石の外側面に研削液が衝突することなく、隣接する一対の研削砥石の間に研削液が供給されやすくなる。そして、一対の研削砥石の間に供給された研削液は、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に巻き込まれやすい。その結果、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる。【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物を研削する被加工物の研削方法に関する。

ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及びＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等のデバイスのチップは、携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の各種電子機器において不可欠の構成要素である。このようなチップは、例えば、表面に多数のデバイスが形成されたウェーハ等の被加工物を個々のデバイスを含む領域毎に分割することで製造される。

さらに、この被加工物は、チップの小型化及び軽量化等を目的として、その分割前に薄化されることが多い。被加工物を薄化する方法としては、研削装置による研削が挙げられる。この研削装置は、例えば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルの上方に設けられ、かつ、研削ホイールを下端部に着脱可能なスピンドルを有する研削ユニットとを備える。そして、この研削ホイールは、環状に離散して配置され、かつ、それぞれが直方体状の形状を有する複数の研削砥石を含む。

このような研削装置においては、クリープフィード研削とも呼ばれる研削方法によって被加工物を薄化することがある（例えば、特許文献１参照）。この研削方法においては、まず、チャックテーブルの保持面に被加工物の表面側を保持させる。次いで、研削ユニットを水平方向においてチャックテーブルから離隔して位置付けた状態で、複数の研削砥石のそれぞれの下面を被加工物の裏面（上面）及び表面（下面）の間の高さに位置付ける。

そして、研削ホイールを回転させながら、チャックテーブルと研削ユニットとを水平方向に沿って相対的に移動させることによって、複数の研削砥石で被加工物の水平方向における一端側から他端側までを研削する。これにより、被加工物の裏面（上面）側の所定の厚さを有する部分が除去されて被加工物が薄化される。

特開２００５－２８５５０号公報

被加工物を研削すると、研削屑が生じ、また、被加工物及び複数の研削砥石が加熱される。そのため、被加工物の研削は、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に純水等の液体（研削液）を供給することによって、研削屑を洗い流し、また、被加工物及び複数の研削砥石を冷却しながら行われる。

また、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる場合には、主として、複数の研削砥石のそれぞれの外側面の下端部及び下面の外端部によって被加工物の研削が行われる。すなわち、この場合には、これらの部分の近傍に研削屑が生じやすく、また、これらの部分の近傍が加熱されやすい。

ここで、研削ホイールの内側（研削ホイールに囲まれた領域）から研削ホイールに研削液を供給すると、複数の研削砥石のそれぞれの外側面の下端部及び下面の外端部の近傍まで研削液が到達しない蓋然性が高い。そのため、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる場合には、これらの部分の近傍に研削液が供給されるように、研削ホイールの外側から研削ホイールに向かって研削液が供給される。

しかしながら、被加工物を研削するためには複数の研削砥石を高速で回転させる必要がある。そのため、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる場合には、複数の研削砥石の外側面との衝突に起因して研削液の大半が飛散して、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液が減少するおそれがある。

この点に鑑み、本発明の目的は、被加工物に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる被加工物の研削方法を提供することである。

本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、第１方向に沿って延在し、かつ、複数の研削砥石を含む研削ホイールが先端部に装着されるスピンドルを有し、該第１方向に沿った直線を回転軸として回転する該スピンドルを介して該研削ホイールを回転させる研削ユニットと、該第１方向と直交する第２方向に沿って該チャックテーブルと該研削ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、該研削ホイールの外側から該研削ホイール側に研削液を供給する研削液供給ユニットと、を備え、該複数の研削砥石は、該研削ホイールの周方向に沿って離散して配置されており、該複数の研削砥石のそれぞれの一端と該回転軸との間隔は、該一端からみて該研削ホイールが回転する方向側に存在する他端と該回転軸との間隔よりも短い研削装置において、該被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、該チャックテーブルが該被加工物を該保持面で保持する保持ステップと、該研削液供給ユニットから該複数の研削砥石と該被加工物との接触界面に向けて該研削液を供給しながら、該移動機構が該チャックテーブルと該研削ユニットとを相対的に移動させ、かつ、該研削ユニットが該研削ホイールを回転させることによって、該被加工物の該第２方向における一端側から他端側までを研削する研削ステップと、を備える被加工物の研削方法が提供される。

本発明においては、それぞれの一端とスピンドルの回転軸との間隔が、この一端からみて研削ホイールが回転する方向側にある他端とスピンドルの回転軸との間隔よりも短い複数の研削砥石を有する研削ホイールの外側から複数の研削砥石と被加工物との接触界面に向けて研削液が供給された状態で、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる。

この場合、複数の研削砥石の外側面に研削液が衝突することなく、隣接する一対の研削砥石の間に研削液が供給されやすくなる。そして、一対の研削砥石の間に供給された研削液は、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に巻き込まれやすい。その結果、本発明においては、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる。

図１は、研削装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、研削装置の構成要素の一部を模式的に示す一部断面側面図である。 図３は、研削ホイールの一例を模式的に示す下面図である。 図４は、被加工物の研削方法の一例を模式的に示すフローチャートである。 図５は、保持ステップの様子を模式的に示す側面図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のそれぞれは、研削ステップの様子を模式的に示す側面図である。

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。図１は、研削装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図１に示されるＸ軸方向（前後方向）及びＹ軸方向（左右方向）は、水平面上において互いに直交する方向であり、Ｚ軸方向（上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（鉛直方向）である。また、図１においては、便宜上、研削装置の構成要素の一部がブロックで示されている。

図１に示される研削装置２は、各構成要素を支持又は収容する基台４を有する。この基台４の上面側には、Ｘ軸方向に沿って延在する直方体状の溝４ａが形成されている。また、基台４の上面側の後端部には、Ｚ軸方向に沿って延在する直方体状の支持構造６が設けられている。

この研削装置２においては、被加工物を保持するチャックテーブル８が基台４の溝４ａにおいて露出するように設けられている。このチャックテーブル８は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に双方に平行な円状の上面（保持面）を有し、この保持面においては円盤状のポーラス板８ａが露出している。

さらに、ポーラス板８ａは、チャックテーブル８の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源（不図示）と連通している。そして、この吸引源が動作すると、チャックテーブル８の保持面近傍の空間に負圧が生じる。

また、チャックテーブル８には、チャックテーブル８をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸方向移動機構１０が連結されている。このＸ軸方向移動機構１０は、基台４の溝４ａの内側に設けられている。図２は、研削装置２の構成要素の一部（Ｘ軸方向移動機構１０等）を模式的に示す一部断面側面図である。

このＸ軸方向移動機構１０は、溝４ａの底面に固定され、かつ、Ｘ軸方向に沿って延在する一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を有する。そして、一対のＸ軸ガイドレールの上面側には、一対のＸ軸ガイドレールに沿ってスライド可能な態様でＸ軸移動プレート１２が連結されている。

また、一対のＸ軸ガイドレールの間には、Ｘ軸方向に沿って延在するねじ軸１４が配置されている。このねじ軸１４の後端部には、ねじ軸１４を回転させるためのモータ１６が連結されている。また、ねじ軸１４の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸１４の表面を転がるボールを収容するナット部１８が設けられ、ボールねじが構成されている。

すなわち、ねじ軸１４が回転するとボールがナット部１８内を循環してナット部１８がＸ軸方向に沿って移動する。さらに、このナット部１８は、Ｘ軸移動プレート１２の下面側に固定されている。そのため、モータ１６でねじ軸１４を回転させれば、ナット部１８とともにＸ軸移動プレート１２及びＸ軸移動プレート１２に連結されているチャックテーブル８がＸ軸方向（第２方向）に沿って移動する。

図１に示されるように、チャックテーブル８の周囲には、チャックテーブル８を囲むテーブルカバー２０が設けられている。また、テーブルカバー２０の前方及び後方には、Ｘ軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー２２が設けられている。テーブルカバー２０及び防塵防滴カバー２２は、溝４ａの内側に設けられたＸ軸方向移動機構１０の構成要素を覆っている。

また、支持構造６の前面側には、Ｚ軸方向移動機構２４が設けられている。このＺ軸方向移動機構２４は、支持構造６の前面に固定され、かつ、Ｚ軸方向に沿って延在する一対のＺ軸ガイドレール２６を有する。そして、一対のＺ軸ガイドレール２６の前面側（表面側）には、一対のＺ軸ガイドレール２６に沿ってスライド可能な態様でＺ軸移動プレート２８が連結されている。

また、一対のＺ軸ガイドレール２６の間には、Ｚ軸方向に沿って延在するねじ軸３０が配置されている。このねじ軸３０の上端部には、ねじ軸３０を回転させるためのモータ３２が連結されている。また、ねじ軸３０の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸３０の表面を転がるボールを収容するナット部（不図示）が設けられ、ボールねじが構成されている。

すなわち、ねじ軸３０が回転するとボールがナット部内を循環してナット部がＺ軸方向に沿って移動する。さらに、このナット部は、Ｚ軸移動プレート２８の後面側（裏面側）に固定されている。そのため、モータ３２でねじ軸３０を回転させれば、ナット部とともにＺ軸移動プレート２８がＺ軸方向に沿って移動する。

また、Ｚ軸移動プレート２８の前面（表面）には、支持部材３４が設けられている。この支持部材３４は、研削ユニット３６の円柱状のハウジング３８を支持している。そして、ハウジング３８には、Ｚ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル４０が収容されている。

このスピンドル４０の先端部（下端部）は、ハウジング３８の下面から下方に突出している。そして、スピンドル４０の先端部には、金属等からなる円盤状のマウント４２が固定されている。また、スピンドル４０の基端部（上端部）には、スピンドル４０を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

そして、スピンドル４０の基端部に連結されている回転駆動源が動作すると、Ｚ軸方向（第１方向）に沿った直線を回転軸としてスピンドル４０が回転する。さらに、マウント４２の下面側には、円環状の研削ホイール４４が装着されている。この研削ホイール４４は、例えば、ボルト等の固定具（不図示）を用いてマウント４２に固定される。

これにより、研削ホイール４４がマウント４２を介してスピンドル４０の先端部に装着される。そして、スピンドル４０が回転すると、その先端部に装着されている研削ホイール４４もＺ軸方向（第１方向）に沿った直線を回転軸として回転する。

図３は、研削ホイール４４を模式的に示す下面図である。この研削ホイール４４は、ホイール基台４６と、このホイール基台４６の下面に固定されている複数の研削砥石４８とを有する。このホイール基台４６は、その外径がマウント４２の直径と概ね等しい円環状の形状を有し、例えば、ステンレス若しくはアルミニウム等の金属又は樹脂等からなる。

また、複数の研削砥石４８は、研削ホイール４４（ホイール基台４６）の周方向に沿って離散して配置されている。そして、複数の研削砥石４８のそれぞれは、被加工物に対してクリープフィード研削を行う際に複数の研削砥石４８と被加工物との接触界面に研削液を巻き込みやすくするために、直方体を僅かに湾曲させたような形状を有する。

具体的には、複数の研削砥石４８のそれぞれは、それぞれが内側面４８ａから外側面４８ｂに向かう方向に膨らむように僅かに湾曲した内側面４８ａ及び外側面４８ｂと、内側面４８ａの内端と外側面４８ｂの内端との間に存在する概ね平坦な内端面４８ｃと、内側面４８ａの外端と外側面４８ｂの外端との間に存在する概ね平坦な外端面４８ｄとを含む。

そして、内端面４８ｃは、外端面４８ｄよりも研削ホイール４４の中心に近接する。すなわち、複数の研削砥石４８のそれぞれの一端（内端面４８ｃ）とスピンドル４０の回転軸Ａとの間隔Ｉ１は、その他端（外端面４８ｄ）とスピンドル４０の回転軸Ａとの間隔Ｉ２よりも短い。

なお、回転軸Ａを中心としてスピンドル４０が回転すると、研削ホイール４４は、例えば、図３に示される矢印Ｂに沿って（下からみて反時計回りに）回転する。そのため、複数の研削砥石４８のそれぞれの他端（外端面４８ｄ）は、その一端（内端面４８ｃ）からみて研削ホイール４４が回転する方向側に存在する。

このような形状を有する複数の研削砥石４８のそれぞれは、例えば、ダイヤモンド又はｃＢＮ（ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）等からなる砥粒と、この砥粒を固定する結合材（ボンド材）とを含む。なお、この結合材としては、例えば、メタルボンド、レジンボンド又はビトリファイドボンド等を用いることができる。

図１に示されるように、研削ユニット３６の前方には、研削ユニット３６に純水等の液体（研削液）を供給する柱状の研削液供給ユニット５０が設けられている。この研削液供給ユニット５０は、基台４の溝４ａの上方に設けられている。すなわち、この研削液供給ユニット５０は、Ｘ軸方向移動機構１０によってチャックテーブル８を移動させた時のチャックテーブル８の移動経路と重なるように設けられている。

この研削液供給ユニット５０は、例えば、溝４ａの幅方向（Ｙ軸方向）に沿って延在し、その長さがチャックテーブル８の保持面の直径以上である正四角柱状のパイプである。また、このパイプは、それぞれのサイズが概ね等しい長方形状の４つの側面を有し、各側面がチャックテーブル８の保持面に対して傾くように設けられている。

そして、このパイプの４つの側面のうち下方後側を向くように設けられている側面５０ａ（図２参照）には、溝４ａの幅方向（Ｙ軸方向）に沿って概ね等間隔に複数の研削液供給ノズル（不図示）が設けられている。あるいは、この側面５０ａには、研削液供給ノズルに代えて、複数の開口が形成されていてもよい。

なお、研削液供給ユニット５０の設置方法に制限はない。例えば、この研削液供給ユニット５０は、所定の接続部材（不図示）を介して基台４の上面又は研削ユニット３６に固定される。また、被加工物１１に対するクリープフィード研削を行う際に研削液等が研削装置２外に飛散するのを防止するためのカバー（不図示）が研削装置２に設けられる場合には、このカバーに研削液供給ユニット５０が固定されていてもよい。

また、研削液供給ユニット５０は、バルブ５２を介して液体供給源５４に接続されている。このバルブ５２としては、例えば、電磁バルブが用いられる。また、液体供給源５４は、例えば、研削装置２が設置される工場に備え付けられた工場設備（液体供給設備）であり、研削液として用いられる純水等の液体を供給する。

そして、このバルブ５２の開度を調整することによって、研削液供給ユニット５０に供給される研削液の流量が設定される。また、研削液供給ユニット５０に供給される研削液は、研削液供給ユニット５０の側面５０ａに設けられた研削液供給ノズル又は開口を介して研削ホイール４４側に供給される。

図４は、研削装置２において被加工物に対するクリープフィード研削を行う被加工物の研削方法の一例を模式的に示すフローチャートである。この方法においては、まず、チャックテーブル８が被加工物を保持面で保持する（保持ステップ：Ｓ１）。図５は、保持ステップ（Ｓ１）の様子を模式的に示す側面図である。

この方法において研削される被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料からなり、かつ、互いに概ね平行な表面１１ａ及び裏面１１ｂを有する円盤状のウェーハである。この被加工物１１は、格子状に設定された分割予定ラインによって複数の領域に区画されており、各領域の表面１１ａ側には、ＩＣ又はＬＳＩ等のデバイスが形成されている。

なお、被加工物１１の種類、材質、大きさ、形状及び構造等に制限はない。被加工物１１は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等のシリコン以外の半導体材料からなっていてもよい。あるいは、被加工物１１は、ガラス、セラミックス、樹脂又は金属等からなる円盤状又は矩形状の基板であってもよいが、この場合には、チャックテーブル８のポーラス板８ａの形状も矩形状に変更する必要がある。

さらに、分割予定ラインによって区画された複数の領域のそれぞれに形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ及び配置等にも制限はない。また、被加工物１１には、このようなデバイスが形成されていなくてもよい。

保持ステップ（Ｓ１）においては、まず、チャックテーブル８の保持面の中心と被加工物１１の裏面１１ｂの中心とを一致させるように被加工物１１をチャックテーブル８に載置する。次いで、被加工物１１がチャックテーブル８によって保持されるように、チャックテーブル８のポーラス板８ａと連通する吸引源を動作させる。

次いで、研削ホイール４４の複数の研削砥石４８と被加工物１１との接触界面に向けて研削液を供給しながら、被加工物１１に対するクリープフィード研削を行う（研削ステップ：Ｓ２）。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のそれぞれは、研削ステップ（Ｓ２）の様子を模式的に示す側面図である。

研削ステップ（Ｓ２）においては、まず、複数の研削砥石４８の下面が被加工物１１の上面（裏面１１ｂ）よりも低く、その下面（表面１１ａ）よりも高くなるように、Ｚ軸方向移動機構２４が研削ユニット３６をＺ軸方向に沿って移動させる（図６（Ａ）参照）。次いで、スピンドル４０の基端部に連結されている回転駆動源がスピンドル４０を介して研削ホイール４４を回転させる。

次いで、研削ホイール４４を回転させたまま、複数の研削砥石４８と被加工物１１とを接触させるように、Ｘ軸方向移動機構１０がチャックテーブル８をＸ軸方向に沿って移動させる。この時、バルブ５２の開度は、研削ホイール４４の外側に位置する研削液供給ユニット５０から複数の研削砥石４８と被加工物１１との接触界面に向けて研削液５６を供給するように制御されている（図６（Ｂ）参照）。

これにより、主として、複数の研削砥石４８のそれぞれの外側面の下端部及び下面の外端部によって、被加工物１１の上面（裏面１１ｂ）側の所定の厚さを有する部分が研削されるとともに、研削液によって、この研削によって生じた研削屑が洗い流され、また、被加工物１１及び複数の研削砥石４８の加熱が抑制される。

このように被加工物１１の上面（裏面１１ｂ）側の全域が研削されて、被加工物１１が薄化されれば、研削ホイール４４の回転を停止させ、かつ、複数の研削砥石４８の下面と被加工物１１の上面とを離隔させるように、Ｚ軸方向移動機構２４が研削ユニット３６をＺ軸方向に沿って移動させる。以上によって、研削ステップ（Ｓ２）が完了する。

図４に示される方法においては、それぞれの一端（内端面４８ｃ）とスピンドル４０の回転軸Ａとの間隔Ｉ１が、この一端（内端面４８ｃ）からみて研削ホイール４４が回転する方向側にある他端（外端面４８ｄ）とスピンドル４０の回転軸Ａとの間隔Ｉ２よりも短い複数の研削砥石４８を有する研削ホイール４４の外側から複数の研削砥石４８と被加工物１１との接触界面に向けて研削液５６が供給された状態で、被加工物１１に対するクリープフィード研削が行われる。

この場合、複数の研削砥石４８の外側面に研削液５６が衝突することなく、隣接する一対の研削砥石４８の間に研削液５８が供給されやすくなる。そして、一対の研削砥石４８の間に供給された研削液５６は、複数の研削砥石４８と被加工物１１との接触界面に巻き込まれやすい。その結果、図４に示される方法においては、複数の研削砥石４８と被加工物１１との接触界面に供給される研削液５６の減少を抑制できる。

なお、上述した方法は本発明の一態様であって、本発明は上述した方法に限定されない。例えば、本発明においては、チャックテーブル８がＹ軸方向及び／又はＺ軸方向に移動可能なように構成されていてもよく、また、研削ユニット３６がＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動可能なように構成されていてもよい。

その他、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、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。

２ ：研削装置
４ ：基台（４ａ：溝）
６ ：支持構造
８ ：チャックテーブル（８ａ：ポーラス板）
１０ ：Ｘ軸方向移動機構
１１ ：被加工物（１１ａ：表面、１１ｂ：裏面）
１２ ：Ｘ軸方向移動プレート
１４ ：ねじ軸
１６ ：モータ
１８ ：ナット部
２０ ：テーブルカバー
２２ ：防塵防滴カバー
２４ ：Ｚ軸方向移動機構
２６ ：ガイドレール
２８ ：Ｚ軸方向移動プレート
３０ ：ねじ軸
３２ ：モータ
３４ ：支持部材
３６ ：研削ユニット
３８ ：ハウジング
４０ ：スピンドル
４２ ：マウント
４４ ：研削ホイール
４６ ：ホイール基台
４８ ：研削砥石
５０ ：研削液供給ユニット（５０ａ：側面）
５２ ：バルブ
５４ ：液体供給源
５６ ：研削液

Claims (1)

1. 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
   第１方向に沿って延在し、かつ、複数の研削砥石を含む研削ホイールが先端部に装着されるスピンドルを有し、該第１方向に沿った直線を回転軸として回転する該スピンドルを介して該研削ホイールを回転させる研削ユニットと、
   該第１方向と直交する第２方向に沿って該チャックテーブルと該研削ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
   該研削ホイールの外側から該研削ホイール側に研削液を供給する研削液供給ユニットと、を備え、
   該複数の研削砥石は、該研削ホイールの周方向に沿って離散して配置されており、
   該複数の研削砥石のそれぞれの一端と該回転軸との間隔は、該一端からみて該研削ホイールが回転する方向側に存在する他端と該回転軸との間隔よりも短い研削装置において、該被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、
   該チャックテーブルが該被加工物を該保持面で保持する保持ステップと、
   該研削液供給ユニットから該複数の研削砥石と該被加工物との接触界面に向けて該研削液を供給しながら、該移動機構が該チャックテーブルと該研削ユニットとを相対的に移動させ、かつ、該研削ユニットが該研削ホイールを回転させることによって、該被加工物の該第２方向における一端側から他端側までを研削する研削ステップと、を備えることを特徴とする被加工物の研削方法。
   

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