JP2023077743A - 研削ホイール及び被加工物の研削方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1つのスピンドルに1つの研削ホイールを装着して、互いに異なる研削特性を有する2つの研削ホイールを用いた研削と同様の研削を被加工物に施す。【解決手段】スピンドルの先端部に装着され、スピンドルを回転させることによって被加工物を研削するための研削ホイールであって、円環状の基台と、基台の一面側において、基台の周方向に沿って環状に配置された複数の研削砥石セットと、を備え、複数の研削砥石セットの各々には、第1の研削砥石と、第1の研削砥石に比べて自生発刃能力が低い第2の研削砥石と、が基台の周方向において所定の向きで隣接するように設けられ、各研削砥石セットの間には、基台の周方向における第1の研削砥石及び第2の研削砥石の間隔よりも大きな所定の間隔が設けられている研削ホイールを提供する。【選択図】図1
Description
本発明は、被加工物を研削するための研削ホイール、及び、研削ホイールで被加工物を研削する研削方法に関する。
半導体デバイスチップを薄化するためには、通常、シリコン等の半導体で形成されたウェーハの表面側にIC(Integrated Circuit)等のデバイスを形成した後、ウェーハの裏面側を研削装置で研削する。
研削装置は、所定の回転軸の周りに回転可能な円板状のチャックテーブルを備える。チャックテーブルの上方には、研削ユニットが配置されている。研削ユニットは、長手部がZ軸方向(例えば、鉛直方向)に沿って配置されたスピンドルを有する。
スピンドルの下端部には、円板状のマウントを介して円環状の研削ホイールが装着されている。研削ホイールは、金属で形成された円環状の基台を有する。基台の一面(下面)側には、砥粒及びボンド材をそれぞれ有する複数の研削砥石が、基台の周方向に沿って略等間隔に配置されている。
インフィード研削によりウェーハの裏面側を研削するときには、ウェーハの表面側を吸引保持したチャックテーブルを所定の回転軸の周りに回転させる。更に、ウェーハの裏面側に純水等の研削水を供給すると共に、スピンドルで研削ホイールを回転させながら研削ユニットを所定の速度で加工送りする(例えば、特許文献1参照)。
ところで、ウェーハの被研削面には、ウェーハを構成する素材とは異なる材料や性質の層又は膜が形成されている場合がある。例えば、炭化珪素(SiC)ウェーハの被研削面には、シリコン(Si)とカーボン(C)とが分離した改質層が形成されている場合があり、シリコンウェーハの被研削面には、酸化シリコン膜が形成されている場合がある。
この様に、ウェーハ本体を構成する素材とは異なる材料や性質の層又は膜が被研削面に形成されている場合には、通常、当該層又は膜を研削するために第1の研削ホイールを使用し、当該層又は膜の除去後に、ウェーハ本体を研削するために、第1の研削ホイールとは異なる特性の第2の研削ホイールを使用する。
しかし、通常、1つの研削ユニット(即ち、1つのスピンドル)には、1つの研削ホイールが装着されるので、互いに異なる研削特性を有する第1の研削ホイール及び第2の研削ホイールを用いてウェーハを研削するためには、2つの研削ユニットが必要となる。
しかし、1つの研削ユニットを各々有する研削装置を2台使用してウェーハを研削する場合には、研削装置間でウェーハを搬送するという工程が追加的に必要になり、その分だけ、工数がかかる。また、この様に研削装置を2台使用すれば、クリーンルーム等の室内における装置のフットプリントが増加する。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、1つのスピンドルに1つの研削ホイールを装着して、互いに異なる研削特性を有する2つの研削ホイールを用いた研削と同様の研削を被加工物に施すことを目的とする。
本発明の一態様によれば、スピンドルの先端部に装着され、該スピンドルを回転させることによって被加工物を研削するための研削ホイールであって、円環状の基台と、該基台の一面側において、該基台の周方向に沿って環状に配置された複数の研削砥石セットと、を備え、該複数の研削砥石セットの各々には、第1の研削砥石と、該第1の研削砥石に比べて自生発刃能力が低い第2の研削砥石と、が該基台の周方向において所定の向きで隣接するように設けられ、各研削砥石セットの間には、該基台の周方向における該第1の研削砥石及び該第2の研削砥石の間隔よりも大きな所定の間隔が設けられている研削ホイールが提供される。
本発明の他の態様によれば、上記の研削ホイールで、表面に非単結晶層が形成された単結晶の基板を有する該被加工物を研削する研削方法であって、該基板の該表面とは反対側に位置する裏面側をチャックテーブルで吸引保持する保持ステップと、該保持ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第2の研削砥石が該第1の研削砥石よりも先頭となる様に、所定方向に該スピンドルを回転させ、該表面側を研削して該非単結晶層を除去する第1研削ステップと、該第1研削ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第1の研削砥石が該第2の研削砥石よりも先頭となる様に、該所定方向とは反対向きに該スピンドルを回転させ、該基板を研削する第2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。
また、本発明の更なる他の態様によれば、上記の研削ホイールで、表面に膜が形成された基板を有する該被加工物を研削する研削方法であって、該基板の該表面とは反対側に位置する裏面側をチャックテーブルで吸引保持する保持ステップと、該保持ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第1の研削砥石が該第2の研削砥石よりも先頭となる様に、所定方向に該スピンドルを回転させ、該膜を研削して該膜を除去する第1研削ステップと、該第1研削ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第2の研削砥石が該第1の研削砥石よりも先頭となる様に、該所定方向とは反対向きに該スピンドルを回転させ、該基板を研削する第2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。
本発明の一態様に係る研削ホイールを用いれば、研削砥石セットにおいて第2の研削砥石が第1の研削砥石よりも先頭となる様に所定方向にスピンドルを回転させた研削と、研削砥石セットにおいて第1の研削砥石が第2の研削砥石よりも先頭となる様に、所定方向とは反対向きにスピンドルを回転させた研削とで、研削の特性を変えることができる。
つまり、1つのスピンドルの回転方向を変えることにより、異なる研削特性で被加工物を研削できる。それゆえ、1つのスピンドルに1つの研削ホイールを装着した状態で、互いに異なる研削特性を有する2つの研削ホイールを用いた研削と同様の研削を被加工物に施すことができる。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図1(A)は研削ホイール2の上面図であり、図1(B)は研削ホイール2の断面図であり、図1(C)は研削ホイール2の下面図である。
研削ホイール2は、アルミニウム合金等の金属で形成された円環状の基台4を有する。例えば、基台4の外径は200mmであるが、基台4の外径は、研削の目的等に応じて適宜選択される。
基台4は、それぞれ略平坦であり円環状の上面(他面)4a及び下面(一面)4bを有する。上面4aには、図2に示すマウント28に研削ホイール2を装着する際に利用されるねじ穴4cが、基台4の周方向に沿って略等間隔に形成されている。
なお、下面4bよりも内周側に位置する基台4の円錐台状の内周側面には、純水等の研削水をそれぞれ供給するための複数の開口(不図示)が、基台4の周方向に沿って略等間隔に設けられてもよい。
図1(C)に示す様に、基台4の下面4b側には、複数の研削砥石セット6が、基台4の周方向に沿って略等間隔で環状に配置されている。図1(C)では、24個の研削砥石セット6が配置されているが、研削砥石セット6の数は24個に限定されない。
図1(B)に示す様に、1つの研削砥石セット6は、各々セグメント状の第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10を有する。第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の上端部は、基台4の下面4b側に形成された溝部に配置され、接着剤(不図示)により基台4に固定されている。
また、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は、所定の突き出し量(セグメント高さとも称される)となる様に、各下端部が下面4bから突出している。第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の突き出し量は、略同じである。
第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は、例えば、同じ材質で形成され、且つ、同じ粒度の砥粒(例えば、ダイヤモンド砥粒)を有し、両者において砥粒の集中度は、略同じであるが、ボンド材の材質と、気孔率と、は異なる。
本明細書において、第1の研削砥石8は比較的柔らかい砥石であり、第2の研削砥石10は第1の研削砥石8に比べて硬い砥石である。研削砥石の硬度は、例えば、三点曲げ試験で評価できる。第2の研削砥石10の曲げ強さは、第1の研削砥石8の曲げ強さの2倍以上である。
砥石の硬度は、例えば、ボンド材の材料に起因する。第1の研削砥石8のボンド材がレジンボンドであり、第2の研削砥石10のボンド材がビトリファイドボンドである場合、第2の研削砥石10の硬度は、第1の研削砥石8の硬度よりも高い。
また、例えば、砥石の硬度は、気孔率に起因する。第1の研削砥石8のボンド材と、第2の研削砥石10のボンド材とが、共に略同成分のビトリファイドボンドであるが、第1の研削砥石8の気孔率が第2の研削砥石10の気孔率よりも高い場合、第2の研削砥石10の硬度は、第1の研削砥石8の硬度よりも高い。
同様に、第1の研削砥石8のボンド材と、第2の研削砥石10のボンド材とが、共に略同成分のレジンボンドであるが、第1の研削砥石8の気孔率が第2の研削砥石10の気孔率よりも高い場合、同様に、第2の研削砥石10の硬度は、第1の研削砥石8の硬度よりも高い。
この様に、第2の研削砥石10の硬度が、第1の研削砥石8の硬度よりも高い場合、第2の研削砥石10のボンド材等による砥粒を固定する力(即ち、結合力)は、第1の研削砥石8のボンド材の結合力に比べて強い。
この結合力の差異に起因して、比較的柔らかい第1の研削砥石8の自生発刃能力は比較的高く、比較的硬い第2の研削砥石10の自生発刃能力は第1の研削砥石8に比べて低い。
1つの研削砥石セット6において、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は、基台4の周方向において所定の向きとなる様に配置されている。図1(C)に示す下面図では、1つの研削砥石セット6において第2の研削砥石10から第1の研削砥石8へ進む向きが時計回りとなる様に、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10が配置されている。
但し、研削ホイール2を同様に下面視した場合に、1つの研削砥石セット6において第1の研削砥石8から第2の研削砥石10へ進む向きが時計回りとなる様に、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10を配置してもよい。
図1(C)に示す様に、1つの研削砥石セット6において第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は、互いに隣接する様に設けられている。本実施形態の第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は、略接触しているが、基台4の周方向において僅かに間隔ができる程度に隣接していてもよい。
第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10間における基台4の周方向の僅かな間隔は、例えば、基台4の周方向において隣接する2つの研削砥石セット6間の所定の間隔6aよりも十分に小さい。
第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10間の基台4の周方向の間隔は、所定の間隔6aの1/3以下、好ましくは1/4以下である。例えば、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10間の基台4の周方向の間隔は、1mm以下である。
また、例えば、第2の研削砥石10に隣接する第1の研削砥石8の側面から突出している砥粒が、第2の研削砥石10に接している、又は、第1の研削砥石8に隣接する第2の研削砥石10の側面から突出している砥粒が、第1の研削砥石8に接している程度に、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は近接している。
上述の様に、各研削砥石セット6の間には、所定の間隔6aが設けられており、所定の間隔6aは、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10間の基台4の周方向の僅かな間隔よりも大きい。
基台4の周方向に沿う所定の間隔6aは、例えば3.0mm以上4.0mm以下の所定値であるが、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の個数、サイズ等により、この所定の間隔6aは適宜調整される。
第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10は、例えば、ボンド材、砥粒、フィラー等を混合した後、圧縮成型、焼成及び整形を経て、個別に形成される。砥粒としては、ダイヤモンド、cBN(cubic boron nitride)等のいわゆる超砥粒が用いられる。
整形後、図1(A)から図1(C)に示す配置となる様に、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10を接着剤で基台4に固定する。この様にして製造された研削ホイール2は、被加工物11(図5等参照)を研削する研削装置12で使用される。
図2は、研削装置12の斜視図である。なお、図2では、研削装置12の要部を示し、便宜上、他の構成要素を省略している。また、図2に示すZ軸方向は、例えば、鉛直方向と平行である。
研削装置12は、円板状のチャックテーブル14を有する。チャックテーブル14は、非多孔質セラミックスで形成された円板状の枠体16(図5参照)を有する。枠体16の上部には、円板状の凹部が形成されており、この凹部には、多孔質セラミックスで形成された円板状の多孔質板18(図5参照)が固定されている。
枠体16には、気体流路16a(図5参照)が形成されており、この気体流路16aの一端部には、エジェクタ等の吸引源(不図示)が連結されている。吸引源からの負圧は、気体流路16aを介して多孔質板18に伝達する。
枠体16の上面と、多孔質板18の上面とは、略面一となっており、被加工物11を吸引保持する保持面14aとして機能する。多孔質板18の中央部は、外周部に比べて突出しており、保持面14aは、円錐形状になっている。
但し、中央部の突出量は、保持面14aの径に比べて非常に小さい。例えば、中央部の突出量が20μmであるのに対して、保持面14aの径は200mmである。それゆえ、図5では、便宜上、保持面14aを略平坦に示している。
チャックテーブル14の下部には、円柱状の回転軸20(図5参照)が設けられている。この回転軸20は、プーリー、ベルト等の駆動機構(不図示)により、所定の方向に回転する。図2では、回転軸20の回転中心20aを一点鎖線で示す。
チャックテーブル14は、テーブルベース22により回転可能に支持されている。テーブルベース22の下部には、テーブルベース22の傾きを調整するための傾き調整機構(不図示)が設けられている。
傾き調整機構は、Z軸方向の長さが固定された第1支持部と、Z軸方向の長さをそれぞれ独立に変えることができる第2支持部及び第3支持部と、を有する。第1から第3支持部は、テーブルベース22の周方向において略等間隔に配置されており、テーブルベース22を三点で支持している。
チャックテーブル14の近傍には、研削ホイール2と被加工物との接触領域(加工領域)に研削水を供給するための内部ノズル(不図示)が設けられている。本実施形態では、研削砥石の内周側で被加工物を研削する内刃研削を行うので、研削砥石の内周側に研削水を供給する内部ノズルを用いる。
また、基台4に設けられた開口から研削水を供給してもよい。なお、研削砥石の外周側で被加工物を研削する外刃研削を行う場合には、研削砥石の外周側に研削水を供給する外部ノズル(不図示)を用いてもよい。
チャックテーブル14の上方には研削ユニット24が設けられている。研削ユニット24は、円筒状のスピンドルハウジング(不図示)を有する。スピンドルハウジングには、ボールねじ式のZ軸方向移動ユニット(不図示)が取り付けられている。
Z軸方向移動ユニットは、スピンドルハウジングをZ軸方向に沿って上下移動させることができる。例えば、研削時には、所定の加工送り速度で研削ユニット24を下方に移動させる(即ち、加工送りする)。
スピンドルハウジングには、円柱状のスピンドル26の一部が回転可能に収容されている。スピンドルハウジングの上端部には、スピンドル26を回転させるためのモータ等の駆動源(不図示)が設けられている。駆動源に供給される電流の向きにより、スピンドル26は、右回り及び左回りのいずれの方向にも回転可能である。
スピンドル26の下端部(先端部)26aは、スピンドルハウジングから突出している。下端部26aには、円板状のマウント28の上面側が固定されている。マウント28の下面側には、ボルト30により上述の研削ホイール2が装着されている。
この様に、下端部26aにはマウント28を介して研削ホイール2が装着されている。スピンドル26の回転により研削ホイール2が回転すると、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の下面の軌跡により円環状の研削面が形成される。
チャックテーブル14の回転軸20は、保持面14aの一部の領域14b(図3参照)が研削面と略平行になる様に傾けられている。領域14bは、保持面14aの中心を通る円弧状の領域である。
領域14bは、複数の研削砥石セット6の直下に位置しており、図3では、領域14bの範囲が両矢印で示されている。研削時には、保持面14aで吸引保持された被加工物11のうち、この領域14bに対応する領域が研削される(即ち、加工領域となる)。
図3は、チャックテーブル14等の上面図である。なお、図3では、チャックテーブル14に加えて、保持面14a上に位置する研削ユニット24のうち複数の研削砥石セット6のみを合せて示す。
次に、図4から図7(B)を参照し、第1の実施形態の研削方法を説明する。図4は、第1の実施形態における研削方法のフロー図である。第1の実施形態では、保持ステップS10、第1研削ステップS20及び第2研削ステップS30の順で、被加工物11に対してインフィード研削を施す。
被加工物11は、円板形状であり、主に炭化珪素(SiC)で形成された単結晶の基板(ウェーハ)13を有する。被加工物11を形成する際には、まず、SiCインゴットの所定深さにレーザービームを集光させて非晶質領域(改質領域、分離領域などとも呼ばれる)を形成する。
非晶質(アモルファス)領域では、アモルファスカーボン(C)と、アモルファスシリコン(Si)とが形成されていると考えられている。非晶質領域を形成後、非晶質領域を境に基板13をインゴットから分離する。
それゆえ、インゴットから分離された基板13の表面13aには、非晶質層(非単結晶層)15が形成されている。なお、分離後の表面13aは、例えば、80μmから100μm程度の算術平均粗さRaを有する。
被加工物11を研削する際には、まず、表面13aとは反対側に位置する基板13の裏面13b側を保持面14aで吸引保持する(保持ステップS10)。図5は、保持ステップS10を示す図である。
保持ステップS10の後、第1研削ステップS20を行う。図6(A)は、第1研削ステップS20を示す図である。第1研削ステップS20では、非晶質層15を除去するために、比較的硬く自生発刃能力が低い第2の研削砥石10を主に使用して表面13a側を研削する。
第1研削ステップS20では、チャックテーブル14を所定方向に100rpm以上300rpm以下の所定値で回転させ、スピンドル26を所定方向に1000rpm以上4000rpm以下の所定値で回転させる。これと共に、加工点に研削水を供給しながら、0.1μm/s以上2.0μm/s以下の所定値の加工送り速度で研削ユニット24を研削送りする。
特に、第1研削ステップS20では、研削砥石セット6において第2の研削砥石10が第1の研削砥石8よりも先頭となる様に、所定方向にスピンドル26及び研削ホイール2を回転させる。図6(B)は、第1研削ステップS20を示す一部拡大断面図である。
図6(B)に示す様に、第1研削ステップS20では、各研削砥石セット6の第2の研削砥石10を主に使用して表面13a側を研削する。それゆえ、第2の研削砥石10の研削特性を反映した研削を行うことができる。具体的には、砥石の消耗量を低減しつつ表面13a側を研削できる。
なお、第1研削ステップS20において、比較的柔らかく自生発刃能力が高い第1の研削砥石8は、第2の研削砥石10が研削した表面13aをなぞるだけなので、第1の研削砥石8の消耗量は、第2の研削砥石10の消耗量と略同じになる。
この様に、第1研削ステップS20では、研削砥石の消耗量を比較的低減しながら被加工物11を研削できる。第1研削ステップS20では、非晶質層15を除去し、基板13本体を露出させるまで、表面13a側を研削する。
第1研削ステップS20の後、第2研削ステップS30を行う。単結晶の基板13本体は、非晶質層15の領域に比べて硬い。この硬い基板13本体を研削する際には、砥石の目つぶれや目こぼれが生じやすい。
そこで、基板13本体を安定的に研削するためには、砥石の自生発刃を促しながら研削を進める必要がある。第2研削ステップS30では、比較的柔らかく自生発刃能力が高い第1の研削砥石8を効果的に利用して基板13を研削する。
第2研削ステップS30では、まず、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10が被加工物11に接しない程度に、研削ユニット24を上昇させる。なお、チャックテーブル14の回転方向及び回転速度は、第1研削ステップS20と同じに維持する。
そして、研削砥石セット6において第1の研削砥石8が第2の研削砥石10よりも先頭となる様に、第1研削ステップS20の所定方向とは反対向きにスピンドル26及び研削ホイール2を1000rpm以上4000rpm以下の所定値で回転させる。
その後、スピンドル26を回転させると共に、加工点に研削水を供給しながら0.1μm/s以上2.0μm/s以下の所定値の加工送り速度で研削ユニット24を研削送りする。図7(A)は、第2研削ステップS30を示す図である。
第2研削ステップS30では、第1の研削砥石8の研削特性を反映した研削を行うことができる。具体的には、高い自生発刃能力を反映した研削を行うことができる。
更に、第1の研削砥石8のボンド材8aから脱落した砥粒8bが、第2の研削砥石10の下面(研削面)に進入することで、比較的硬く自生発刃能力が低い第2の研削砥石10の自生発刃が促される。
図7(B)は、第2研削ステップS30を示す一部拡大断面図である。図7(B)に示す様に、第2研削ステップS30では、脱落した砥粒8bにより第2の研削砥石10の自生発刃を促すことができる。その結果、第1の研削砥石8と第2の研削砥石10との消耗量は、略同じになる。
この様に、第2研削ステップS30では、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の消耗量を第1研削ステップS20に比べて増加させながら被加工物11を研削し、所定の仕上げ厚さとなるまで基板13を研削する。
第1の実施形態では、1つのスピンドル26に装着された1つの研削ホイール2を用いて、スピンドル26の回転方向に応じて、第1研削ステップS20では砥石の消耗量を低減した研削ができ、更に、第2研削ステップS30では高い自生発刃能力を発揮できる。この様に、スピンドル26の回転方向に応じて研削の特性を変えることができる。
つまり、スピンドル26の回転方向に応じて、互いに異なる研削特性を有する2つの研削ホイールを用いた研削と同様の研削を被加工物11に施すことができる。それゆえ、研削装置間での搬送工程の追加や、研削装置のフットプリントの増加を抑制できる。
なお、複数の研削砥石セット6が基台4の周方向に沿って環状に配置されているので、スピンドル26の回転方向がどちらであっても、研削ホイール2の研削面の内径及び外径を略同じにできるという特徴もある。
ところで、出願人が行った実験によると、第1研削ステップS20における第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の消耗量を1とした場合に、第2研削ステップS30における第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の消耗量は、1.5となった。
(比較実験)これに対して、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10が基台4の周方向に沿って交互に3.0mm以上4.0mm以下の所定の間隔で環状に配置された研削ホイールを使用して、被加工物の一面をそれぞれ研削する比較実験を行った。
比較実験では、所定方向に研削ホイールを回転させて被加工物を研削する第1工程と、所定方向とは反対向きに研削ホイールを回転させて被加工物を研削する第2工程とでは、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の消耗量は、略同じとなった。
それゆえ、回転方向に応じて研削特性を変えるためには、1つの研削砥石セット6を構成する第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10の基台4の周方向の間隔を、基台4の周方向における研削砥石セット6同士の間隔よりも狭くする必要があると言える。
次に、第2の実施形態を説明する。第2の実施形態では、上述の研削ホイール2が装着された研削装置12を用いて、図4に示すフロー図に示す研削方法に従って被加工物21(図8参照)を研削する。
図8に示す様に、被加工物21は、主にシリコンで形成された単結晶の基板(ウェーハ)23を有する。基板23は、円板形状を有し、基板23の表面23aには、酸化シリコン(例えばSiO2)膜、窒化シリコン(例えばSi3N4)膜、金属膜等の、基板23本体とは異なる材料で形成された膜25が形成されている。
被加工物21を研削する際には、まず、表面23aとは反対側に位置する基板23の裏面23b側を保持面14aで吸引保持する(保持ステップS10)。図8は、第2の実施形態の保持ステップS10を示す図である。
保持ステップS10の後、第1研削ステップS20を行う。図9は、第2の実施形態の第1研削ステップS20を示す図である。
第1研削ステップS20では、チャックテーブル14を所定方向に100rpm以上300rpm以下の所定値で回転させ、スピンドル26を所定方向に3000rpm以上4000rpm以下の所定値で回転させる。これと共に、加工点に研削水を供給しながら、0.1μm/s以上2.0μm/s以下の所定値の加工送り速度で研削ユニット24を研削送りする。
第1研削ステップS20では、研削砥石セット6において第1の研削砥石8が第2の研削砥石10よりも先頭となる様に、所定方向にスピンドル26及び研削ホイール2を回転させる。
第1研削ステップS20では、比較的柔らかく研削時に砥石の目詰まりを生じさせやすい金属膜や、比較的硬く研削時に砥石の目つぶれ及び目こぼれを生じさせやすい酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を研削するために、比較的柔らかく自生発刃能力が高い第1の研削砥石8を効果的に利用して膜25を研削する。
それゆえ、第1の研削砥石8の研削特性を反映した研削を行うことができる。具体的には、第1の研削砥石8の高い自生発刃能力を反映した研削を行うことができる。
また、第1研削ステップS20では、自生発刃能力が高い第1の研削砥石8を使用して膜25を研削すると共に、脱落した砥粒8bで第2の研削砥石10の自生発刃を促しながら第2の研削砥石10を使用して膜25を研削することもできる。
なお、第1研削ステップS20において、第1の研削砥石8と第2の研削砥石10との消耗量は、略同じになる。第1研削ステップS20では、膜25を除去するまで、表面23a側を研削し、基板23本体を露出させる。第1研削ステップS20の後、第2研削ステップS30を行う。
第2研削ステップS30では、まず、第1の研削砥石8及び第2の研削砥石10が被加工物11に接しない程度に、研削ユニット24を上昇させる。チャックテーブル14の回転方向及び回転速度は、第1研削ステップS20と同じに維持する。
そして、研削砥石セット6において第2の研削砥石10が第1の研削砥石8よりも先頭となる様に、第1研削ステップS20の所定方向とは反対向きにスピンドル26及び研削ホイール2を3000rpm以上4000rpm以下の所定値で回転させる。
その後、スピンドル26を回転させると共に、加工点に研削水を供給しながら0.5μm/s以上2.0μm/s以下の所定値の加工送り速度で研削ユニット24を研削送りする。図10は、第2の実施形態の第2研削ステップS30を示す図である。
第2研削ステップS30では、加工送りを所定時間行い、所定の仕上げ厚さとなるまで基板23を研削する。第2研削ステップS30では、各研削砥石セット6の第2の研削砥石10で表面23a側を主に研削する。
それゆえ、第2研削ステップS30では、第2の研削砥石10の研削特性を反映した研削を行うことができる。具体的には、砥石の消耗量の低減しつつ表面23a側を研削できる。
なお、第2研削ステップS30において、第1の研削砥石8は、第2の研削砥石10が研削した表面13aをなぞるので、第1の研削砥石8の消耗量は、第2の研削砥石10の消耗量と略同じになる。
第2の実施形態では、研削ホイール2を用いて、スピンドル26の回転方向を変えることで、第1研削ステップS20では高い自生発刃能力を発揮でき、第2研削ステップS30では砥石の消耗量を低減した研削ができる。
この様に、1つのスピンドル26に装着された1つの研削ホイール2を用いて、互いに異なる研削特性を有する2つの研削ホイールを用いた研削と同様の研削を被加工物21に施すことができる。それゆえ、研削装置間での搬送工程の追加や、研削装置のフットプリントの増加を抑制できる。
次に、図11(A)及び図11(B)を参照し、第1及び第2の実施形態の変形例について説明する。上述の第1及び第2の実施形態では、チャックテーブル14の回転方向を同じに維持する。
しかし、当該変形例では、研削の態様が外内研削、且つ、内刃研削となる様に、スピンドル26の回転方向に応じて、チャックテーブル14の回転方向と、テーブルベース22の傾きと、を変更する。
外内研削とは、被加工物の外周部から中心に向けて研削砥石を進めながら被加工物を研削することを指す。なお、チャックテーブル14の回転方向は、上述の駆動機構により変更でき、テーブルベース22の傾きは、上述の傾き調整機構により調整できる。
図11(A)は、研削砥石セット6の第2の研削砥石10を先頭とする場合のチャックテーブル14の回転方向と、研削面と略平行になる加工領域(領域14b)と、の対応関係を示す図である。但し、図11(A)では、保持面14a上の被加工物を省略している。
図11(A)に示す上面視では、チャックテーブル14及び研削ホイール2の回転方向が略同じ時計回り方向であり、保持面14aの右半分に領域14bが存在する。
図11(B)は、研削砥石セット6の第1の研削砥石8を先頭とする場合のチャックテーブル14の回転方向と、研削面と略平行になる加工領域(領域14b)と、の対応関係を示す図である。但し、図11(B)では、保持面14a上の被加工物を省略している。
図11(B)に示す上面視では、チャックテーブル14及び研削ホイール2の回転方向が略同じ反時計回り方向である。また、テーブルベース22の傾きは、図11(A)における傾きとは異なり、保持面14aの左半分に領域14bが存在する。
当該変形例では、スピンドル26の回転方向に応じて、チャックテーブル14の回転方向と、テーブルベース22の傾きと、を変更するので、研削の態様を、外内研削、且つ、内刃研削に維持できる。
その他、上述の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。
2:研削ホイール、4:基台、4a:上面(他面)、4b:下面(一面)、4c:ねじ穴
6:研削砥石セット、6a:間隔
8:第1の研削砥石、8a:ボンド材、8b:砥粒、10:第2の研削砥石
11:被加工物、13:基板、13a:表面、13b:裏面
15:非晶質層(非単結晶層)
12:研削装置、14:チャックテーブル、14a:保持面、14b:領域
16:枠体、16a:気体流路、18:多孔質板
20:回転軸、20a:回転中心、22:テーブルベース
21:被加工物、23:基板、23a:表面、23b:裏面、25:膜
24:研削ユニット、26:スピンドル、26a:下端部(先端部)
28:マウント、30:ボルト
S10:保持ステップ、S20:第1研削ステップ、S30:第2研削ステップ
6:研削砥石セット、6a:間隔
8:第1の研削砥石、8a:ボンド材、8b:砥粒、10:第2の研削砥石
11:被加工物、13:基板、13a:表面、13b:裏面
15:非晶質層(非単結晶層)
12:研削装置、14:チャックテーブル、14a:保持面、14b:領域
16:枠体、16a:気体流路、18:多孔質板
20:回転軸、20a:回転中心、22:テーブルベース
21:被加工物、23:基板、23a:表面、23b:裏面、25:膜
24:研削ユニット、26:スピンドル、26a:下端部(先端部)
28:マウント、30:ボルト
S10:保持ステップ、S20:第1研削ステップ、S30:第2研削ステップ
Claims (3)
- スピンドルの先端部に装着され、該スピンドルを回転させることによって被加工物を研削するための研削ホイールであって、
円環状の基台と、
該基台の一面側において、該基台の周方向に沿って環状に配置された複数の研削砥石セットと、を備え、
該複数の研削砥石セットの各々には、第1の研削砥石と、該第1の研削砥石に比べて自生発刃能力が低い第2の研削砥石と、が該基台の周方向において所定の向きで隣接するように設けられ、
各研削砥石セットの間には、該基台の周方向における該第1の研削砥石及び該第2の研削砥石の間隔よりも大きな所定の間隔が設けられていることを特徴とする研削ホイール。 - 請求項1に記載の該研削ホイールで、表面に非単結晶層が形成された単結晶の基板を有する該被加工物を研削する研削方法であって、
該基板の該表面とは反対側に位置する裏面側をチャックテーブルで吸引保持する保持ステップと、
該保持ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第2の研削砥石が該第1の研削砥石よりも先頭となる様に、所定方向に該スピンドルを回転させ、該表面側を研削して該非単結晶層を除去する第1研削ステップと、
該第1研削ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第1の研削砥石が該第2の研削砥石よりも先頭となる様に、該所定方向とは反対向きに該スピンドルを回転させ、該基板を研削する第2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。 - 請求項1に記載の該研削ホイールで、表面に膜が形成された基板を有する該被加工物を研削する研削方法であって、
該基板の該表面とは反対側に位置する裏面側をチャックテーブルで吸引保持する保持ステップと、
該保持ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第1の研削砥石が該第2の研削砥石よりも先頭となる様に、所定方向に該スピンドルを回転させ、該膜を研削して該膜を除去する第1研削ステップと、
該第1研削ステップの後、該研削砥石セットにおいて該第2の研削砥石が該第1の研削砥石よりも先頭となる様に、該所定方向とは反対向きに該スピンドルを回転させ、該基板を研削する第2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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