JP2023158692A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研削砥石の消耗量を低減することが可能な被加工物の研削方法を提供する。【解決手段】研削装置を用いて被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、研削装置は、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、研削砥石を有する研削ホイールが先端部に装着されるスピンドルを備える研削ユニットと、研削砥石の被加工物と接触する研削面側の状態を整える研削面調整ユニットと、を備え、被加工物を保持する保持ステップと、被加工物を研削する研削ステップと、を含み、研削ステップでは、研削負荷に対応する値が所定の基準値以上である場合には、研削面調整ユニットによる研削砥石の状態の調整を行いつつ被加工物を研削し、研削負荷に対応する値が所定の基準値未満である場合には、研削面調整ユニットによる研削砥石の状態の調整を行わずに被加工物を研削する。【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置を用いて被加工物を研削する被加工物の研削方法に関する。

複数のデバイスが形成されたウェーハを分割して個片化することにより、デバイスを備えるデバイスチップが製造される。また、所定の基板上に複数のデバイスチップを実装し、デバイスチップを樹脂層（モールド樹脂）で被覆して封止することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップを備えるパッケージデバイスが製造される。デバイスチップやパッケージデバイスは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップやパッケージデバイスに薄型化が求められている。そこで、研削装置を用いて分割前のウェーハやパッケージ基板を研削して薄化する処理が実施されることがある。研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に研削加工を施す研削ユニットとを備える。研削ユニットにはスピンドルが内蔵されており、スピンドルの先端部には複数の研削砥石を含む環状の研削ホイールが装着される。被加工物をチャックテーブルで保持し、チャックテーブル及び研削ホイールを回転させつつ研削を被加工物に接触させることにより、被加工物が研削、薄化される（特許文献１参照）。

研削ホイールの研削砥石は、砥粒を結合材（ボンド材）で固定することによって形成される。結合材から露出する砥粒が被加工物に衝突することにより、被加工物が研削される。なお、研削砥石による被加工物の研削を継続すると、結合材が消耗（摩耗）し、露出している砥粒が脱落するとともに結合材の内部に埋め込まれている砥粒が新たに露出する。この現象は自生発刃と呼ばれており、自生発刃によって研削砥石の研削能力が維持される。

特開２０１４－１２４６９０号公報

研削装置で被加工物を研削する際には、研削ホイールの研削砥石が被加工物に接触し、研削砥石に力（研削負荷）が作用する。研削負荷は研削の対象物の材質によって異なり、研削が進行しにくい材質（難削材）でなる被加工物を研削する際には研削負荷が大きくなる傾向がある。研削負荷が高い状態で被加工物の研削を継続すると、被加工物に欠け（チッピング）等の加工不良が発生しやすくなる。

そこで、難削材等でなる被加工物を研削する際には、被加工物に接触した際に消耗しやすい研削砥石が用いられる。これにより、被加工物の研削中における自生発刃が促進され、研削砥石の研削能力が高い状態を維持しつつ被加工物を研削できる。その結果、研削砥石に作用する研削負荷が低減され、加工不良の発生が抑制される。

しかしながら、研削装置は様々な種類の被加工物の研削に用いられる。そのため、消耗しやすい研削砥石を含む研削ホイールが研削ユニットに装着されると、難削材でなる被加工物（ＳｉＣウェーハ、サファイアウェーハ等）の研削だけでなく、研削しやすい材質でなる被加工物（シリコンウェーハ等）の研削にも消耗しやすい研削砥石が用いられることになる。この場合、研削しやすい被加工物の研削時において、頻繁な自生発刃が要求されないにも関わらず研削砥石が必要以上に消耗する。その結果、被加工物を所定の厚さまで薄化するために必要な研削時間が長くなり、加工効率が低下する。また、研削砥石の激しい消耗によって研削ホイールの交換頻度が高くなり、コストが増大する。

また、研削装置で同一の種類の被加工物が研削される場合であっても、被加工物の研削中に研削負荷が変動することがある。例えば、被加工物の研削中に研削砥石のコンディションが経時的に変化し、研削加工が進行するにつれて研削負荷が徐々に増加することがある。また、裏面側に酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成されたシリコンウェーハを研削する際には、研削しにくい酸化膜と、研削しやすい単結晶シリコンとが連続的に研削され、研削加工の途中で研削負荷が変動する。このような場合、研削負荷を低く抑えることを優先して消耗しやすい研削砥石を用いると、研削負荷が低い状態で被加工物が研削されている間も研削砥石が不必要に消耗し、加工効率の低下やコスト増大の原因となる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、研削砥石の消耗量を低減することが可能な被加工物の研削方法の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、研削装置を用いて被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、該研削装置は、該被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、研削砥石を有する研削ホイールが先端部に装着されるスピンドルを備える研削ユニットと、該研削砥石の該被加工物と接触する研削面側の状態を整える研削面調整ユニットと、を備え、該チャックテーブルで該被加工物を保持する保持ステップと、該研削ホイールを回転させつつ該研削砥石を該チャックテーブルで保持された該被加工物に接触させることにより、該被加工物を研削する研削ステップと、を含み、該研削ステップでは、研削負荷に対応する値が所定の基準値以上である場合には、該研削面調整ユニットによる該研削砥石の状態の調整を行いつつ該被加工物を研削し、研削負荷に対応する値が所定の基準値未満である場合には、該研削面調整ユニットによる該研削砥石の状態の調整を行わずに該被加工物を研削する被加工物の研削方法が提供される。

該研削面調整ユニットは、該研削砥石の該研削面側に流体を噴射し、又は、該研削砥石の該研削面側にレーザービーム若しくは超音波を照射してもよい。また、該研削面調整ユニットは、該研削砥石の該研削面側に接触するドレッシングボード又はブラシを備えていてもよい。

該研削負荷に対応する値は、該スピンドルを回転させるモータの電流値であってもよい。また、該研削負荷に対応する値は、該チャックテーブル又は該スピンドルにかかる荷重値であってもよい。

本発明の一態様に係る被加工物の研削方法では、研削負荷が高い場合には、研削砥石の状態の調整を行い研削砥石の研削能力を高く維持した状態で、被加工物を研削する。一方、研削負荷が低い場合には、研削砥石の状態の調整を行わずに研削砥石の消耗を抑制した状態で、被加工物を研削する。これにより、研削負荷の増大による加工不良の発生を防止しつつ、研削砥石の消耗量を低減することができる。

研削装置を示す斜視図である。 チャックテーブル及び研削ユニットを示す斜視図である。 チャックテーブルを示す断面図である。 被加工物の研削方法を示すフローチャートである。 チャックテーブルで被加工物を保持する研削装置を示す斜視図である。 図６（Ａ）は研削砥石の状態の調整を行いつつ被加工物を研削する研削装置を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は研削砥石の状態の調整を行わずに被加工物を研削する研削装置を示す斜視図である。 チャックテーブル及び研削ホイールを示す平面図である。 図８（Ａ）は研削砥石にレーザービームを照射する研削面調整を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は研削砥石に超音波を照射する研削面調整ユニットを示す斜視図である。 図９（Ａ）は研削砥石に接触するドレッシングボードを備える研削面調整ユニットを示す斜視図であり、図９（Ｂ）は研削砥石に接触するブラシを備える研削面調整ユニットを示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る被加工物の研削方法の実施に用いることが可能な研削装置の構成例について説明する。図１は、被加工物１１を研削する研削装置２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（加工送り方向、第１水平方向、前後方向）とＹ軸方向（第２水平方向、左右方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向、高さ方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

例えば被加工物１１は、単結晶シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面（第１面）１１ａ及び裏面（第２面）１１ｂを備える。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリートによって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイス（不図示）が形成されている。

被加工物１１をストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。被加工物１１の分割には、環状の切削ブレードで被加工物１１を切削する切削装置、レーザービームの照射によって被加工物１１を加工するレーザー加工等の各種の加工装置を用いることができる。また、被加工物１１の分割前に、研削装置２によって被加工物１１の裏面１１ｂ側を研削して被加工物１１を薄化しておくと、薄型化されたデバイスチップが得られる。

ただし、被加工物１１の種類、材質、大きさ、形状、構造等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる円盤状のウェーハ（基板）であってもよい。また、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイスが形成されていなくてもよい。

研削装置２は、研削装置２を構成する各構成要素を支持又は収容する基台４を備える。基台４の上面側には、長手方向がＸ軸方向に沿うように形成された矩形状の開口４ａが設けられている。また、基台４の後端部の上面側には、直方体状の支持構造６がＺ軸方向に沿って設けられている。

開口４ａの内側には、被加工物１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）８が設けられている。チャックテーブル８の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面８ａを構成している。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軸移動ユニット１０が連結されている。

Ｘ軸移動ユニット１０は、例えばボールねじ式の移動機構であり、開口４ａの内側に設けられている。具体的には、Ｘ軸移動ユニット１０は、Ｘ軸方向に沿って配置されたＸ軸ボールねじ（不図示）と、Ｘ軸ボールねじを回転させるＸ軸パルスモータ（不図示）とを備える。また、Ｘ軸移動ユニット１０は、チャックテーブル８を囲むように設けられた平板状のテーブルカバー１２を備える。テーブルカバー１２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１４が設けられている。テーブルカバー１２及び防塵防滴カバー１４は、開口４ａの内側に収容されているＸ軸移動ユニット１０の構成要素（Ｘ軸ボールねじ、Ｘ軸パルスモータ等）を覆うように設置される。

Ｘ軸移動ユニット１０を作動させると、チャックテーブル８がＸ軸方向に沿って移動し、開口４ａの前端部（搬送位置）又は後端部（研削位置）に位置付けられる。また、チャックテーブル８には、チャックテーブル８をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで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。

支持構造６の前面側には、Ｚ軸移動ユニット１６が設けられている。Ｚ軸移動ユニット１６は、Ｚ軸方向に沿って配置された一対のＺ軸ガイドレール１８を備える。また、一対のＺ軸ガイドレール１８には、平板状のＺ軸移動プレート２０がＺ軸ガイドレール１８に沿ってスライド可能に装着されている。

Ｚ軸移動プレート２０の裏面側（後面側）側には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のＺ軸ガイドレール１８の間にＺ軸方向に沿って配置されたＺ軸ボールねじ２２が螺合されている。また、Ｚ軸ボールねじ２２の端部には、Ｚ軸ボールねじ２２を回転させるＺ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｚ軸パルスモータ２４でＺ軸ボールねじ２２を回転させると、Ｚ軸移動プレート２０がＺ軸ガイドレール１８に沿ってＺ軸方向に移動（昇降）する。

Ｚ軸移動プレート２０の表面（前面）側には、支持部材２６が固定されている。支持部材２６は、被加工物１１に研削加工を施す研削ユニット２８を支持している。研削ユニット２８は、支持部材２６によって支持された円柱状のハウジング３０を備える。また、ハウジング３０には、Ｚ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル３２が収容されている。スピンドル３２の先端部（下端部）は、ハウジング３０の下面から下方に突出している。

スピンドル３２の先端部には、金属等でなる円盤状のマウント３４が固定されている。マウント３４の下面側には、被加工物１１を研削する環状の研削ホイール３６が着脱可能に装着される。例えば研削ホイール３６は、締結ボルト等の固定具（不図示）によってマウント３４に固定される。これにより、研削ホイール３６がマウント３４を介してスピンドル３２の先端部に装着される。

研削ホイール３６は、環状のホイール基台３８と、ホイール基台３８に固定された複数の研削砥石４０とを備える。ホイール基台３８は、アルミニウム合金等の金属でなり、マウント３４と概ね同径に形成される。また、ホイール基台３８の下面側には、複数の研削砥石４０がホイール基台３８の外周縁に沿って概ね等間隔で環状に配列されている。なお、研削砥石４０の下面はそれぞれ、被加工物１１に接触して被加工物１１を研削する研削面４０ａ（図２参照）を構成している。

研削砥石４０は、例えば直方体状に形成され、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic Boron Nitride）等でなる砥粒と、砥粒を固定する結合材（ボンド材）とを含む。結合材としては、メタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等を用いることができる。ただし、研削砥石４０の数、形状、材質、サイズ等に制限はない。

研削ユニット２８の内部又は近傍には、純水等の液体（研削液）を供給する研削液供給路（不図示）が設けられている。被加工物１１の研削中は、研削液供給路から被加工物１１及び研削砥石４０に研削液が供給される。これにより、被加工物１１及び研削砥石４０が冷却されるとともに、被加工物１１の研削によって発生した屑（研削屑）が洗い流される。

研削ユニット２８の下方には、研削砥石４０の研削面４０ａ（図２参照）側の状態を整える研削面調整ユニット４２が設けられている。研削面調整ユニット４２は、研削砥石４０の研削面４０ａ側を消耗させて研削砥石４０の自生発刃を促進させるとともに、研削砥石４０の研削面４０ａ側に付着している研削屑等の異物を除去することにより、研削砥石４０のコンディションを整える。なお、研削面調整ユニット４２の構成及び機能の詳細については後述する。

また、研削装置２は、研削装置２を制御する制御ユニット（制御部、制御装置）４４を備える。制御ユニット４４は、研削装置２の各構成要素（チャックテーブル８、Ｘ軸移動ユニット１０、Ｚ軸移動ユニット１６、研削ユニット２８、研削面調整ユニット４２等）に接続されている。制御ユニット４４は、研削装置２の各構成要素に制御信号を出力することにより、研削装置２の動作を制御する。

例えば制御ユニット４４は、コンピュータによって構成され、研削装置２を稼働するための演算を行う演算部と、研削装置２の稼働に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを備える。演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。

図２は、チャックテーブル８及び研削ユニット２８を示す斜視図である。チャックテーブル８は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属、ガラス、セラミックス、樹脂等でなる円柱状の枠体（本体部）５０を備える。枠体５０の上面５０ａ側の中央部には、円柱状の凹部５０ｂが設けられている。また、凹部５０ｂには、ポーラスセラミックス等の多孔質部材でなる円盤状の保持部材５２が嵌め込まれている。保持部材５２は、保持部材５２の上面から下面まで連通する複数の空孔によって構成される流路を含む。保持部材５２の上面は、チャックテーブル８で被加工物１１を保持する際に被加工物１１を吸引する円形の吸引面５２ａを構成している。

凹部５０ｂの深さと保持部材５２の厚さとは概ね同一であり、枠体５０の上面５０ａと保持部材５２の吸引面５２ａとによってチャックテーブル８の保持面８ａが構成される。保持面８ａ（吸引面５２ａ）は、保持部材５２に含まれる空孔、枠体５０の内部に形成された流路５０ｃ（図３参照）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続される。

図３は、チャックテーブル８を示す断面図である。チャックテーブル８の保持面８ａは、保持面８ａの中心を頂点とする円錐状に形成されており、保持面８ａの径方向に対して僅かに傾斜している。そして、チャックテーブル８は、保持面８ａの一部に相当し保持面８ａの中心から外周縁に至る保持領域８ｂが水平面と平行になるように、僅かに傾いた状態で配置される。また、チャックテーブル８の回転軸は、保持面８ａの径方向と垂直な方向に沿って設定されており、鉛直方向に対して僅かに傾斜している。

なお、図３では説明の便宜上、保持面８ａの傾斜を誇張して図示しているが、実際の保持面８ａの傾斜は小さい。例えば、保持面８ａの直径が２９０ｍｍ以上３１０ｍｍ以下程度である場合には、保持面８ａの中心と外周縁の高さの差（円錐の高さに相当）は、２０μｍ以上４０μｍ以下程度に設定される。

図２に示すように、チャックテーブル８には、チャックテーブル８にかかる荷重を測定する荷重測定ユニット５４が接続されている。例えば荷重測定ユニット５４は、チャックテーブル８に連結されたロードセルであり、チャックテーブル８にかかる荷重を電気信号に変換して出力する。そして、チャックテーブル８にかかる荷重値に対応する信号が、荷重測定ユニット５４から制御ユニット４４に入力される。

チャックテーブル８の上方には、研削ユニット２８が設けられている。研削ユニット２８には、スピンドル３２を所定の回転数で回転させるモータ５６が接続されている。制御ユニット４４からモータ５６に制御信号を出力してモータ５６を駆動させると、スピンドル３２、マウント３４及び研削ホイール３６がＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。また、モータ５６の駆動中は、モータ５６の電流値がモータ５６から制御ユニット４４に入力される。なお、モータ５６の電流値は、スピンドル３２、マウント３４及び研削ホイール３６の回転数を所定の値に維持するために必要なモータ５６のトルクに対応する。

さらに、研削ユニット２８には、スピンドル３２、マウント３４及び研削ホイール３６にかかる荷重を測定する荷重測定ユニット５８が接続されている。例えば荷重測定ユニット５８は、スピンドル３２に連結されたロードセルであり、スピンドル３２にかかる荷重を電気信号に変換して出力する。そして、スピンドル３２かかる荷重値に対応する信号が、荷重測定ユニット５８から制御ユニット４４に入力される。

モータ５６を駆動させると、モータ５６からスピンドル３２及びマウント３４を介して伝達される動力によって研削ホイール３６が回転する。これにより、複数の研削砥石４０がそれぞれ、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な環状の移動経路（回転軌道）に沿って移動する。被加工物１１をチャックテーブル８で保持し、チャックテーブル８及び研削ホイール３６を回転させつつ研削砥石４０を被加工物１１に接触させることにより、被加工物１１が研削される。

なお、研削砥石４０による被加工物１１の研削を継続すると、研削砥石４０の結合材から露出した砥粒が消耗により平滑化されて研削砥石４０の研削能力が低下する目つぶれと称される現象や、研削屑等の異物が研削砥石４０の研削面４０ａ側に付着して砥粒の一部又は全体が埋没する目詰まりと称される現象が発生することがある。目つぶれや目詰まりが生じると、研削砥石４０の研削能力が低下し、研削砥石４０に作用する力（研削負荷）が増大する。そして、研削負荷が高い状態で被加工物１１の研削を継続すると、被加工物１１に欠け（チッピング）等の加工不良が発生しやすくなる。

そこで、研削装置２には、研削砥石４０の研削面４０ａ側の状態を整える研削面調整ユニット４２が搭載される。研削面調整ユニット４２は、研削砥石４０の研削面４０ａ側を消耗させることにより、研削砥石４０の自生発刃を促進させる。また、研削面調整ユニット４２は、研削砥石４０の研削面４０ａ側を洗浄することにより、研削砥石４０に付着している研削屑等の異物を除去する。これにより、研削砥石４０のコンディションが整えられる。

研削面調整ユニット４２は、研削砥石４０の研削面４０ａ側に流体６２を噴射するノズル６０を備える。例えばノズル６０は、チャックテーブル８の側方に研削砥石４０と重なるように配置される。

流体６２としては、ポンプによって加圧された純水等の液体（高圧水）を用いることができる。例えばノズル６０は、流体６２を０．１ＭＰａ以上（好ましくは２ＭＰａ以上１３ＭＰａ以下）の圧力で研削砥石４０の研削面４０ａ側に噴射する。ただし、流体６２の種類に制限はない。例えば流体６２は、砥粒を含む純水等の液体（砥粒入り高圧水）であってもよい。また、流体６２は、混合された液体（純水等）及び気体（エアー等）を含む混合流体であってもよい。

ノズル６０から噴射された流体６２が研削砥石４０の研削面４０ａ側に衝突すると、研削砥石４０の結合材が部分的に破壊されて消耗し、露出している砥粒が脱落するとともに結合材の内部に埋め込まれている砥粒が新たに露出する。これにより、研削砥石４０の研削能力が回復する。また、研削砥石４０の研削面４０ａ側に付着している研削屑等の異物が、流体６２によって洗い流されて除去される。これにより、研削砥石４０の研削面４０ａ側で砥粒が適切に露出し、目詰まりが解消される。このようにして、研削砥石４０の状態が荷重測定ユニット５４によって調整される。

また、研削装置２は、被加工物１１の研削時に研削砥石４０にかかる力（研削負荷）に応じて、研削面調整ユニット４２による研削砥石４０の状態の調整を行うか否かを選択する。具体的には、制御ユニット４４は、研削砥石４０の調整を行うか否かを判定する判定部４４ａと、判定部４４ａによる判定に用いられる情報を記憶する記憶部４４ｂとを含む。

被加工物１１の研削中は、研削負荷に対応する値が判定部４４ａに逐次入力される。また、記憶部４４ｂには、研削負荷の基準値（閾値）が予め記憶されている。そして、判定部４４ａは、研削負荷に対応する値と基準値とを比較することにより、研削砥石４０の状態を整えるか否かを判定する。

具体的には、チャックテーブル８にかかる荷重が荷重測定ユニット５４によって測定され、チャックテーブル８にかかる荷重値に対応する信号が判定部４４ａに入力される。また、スピンドル３２を所定の回転数で回転させているモータ５６の電流値に対応する信号が判定部４４ａに入力される。さらに、スピンドル３２にかかる荷重が荷重測定ユニット５８によって測定され、スピンドル３２にかかる荷重値に対応する信号が判定部４４ａに入力される。

チャックテーブル８の荷重値、モータ５６の電流値、スピンドル３２の荷重値はそれぞれ、被加工物１１と接触した研削砥石４０に作用する力（研削負荷）に対応する。すなわち、研削負荷が増大すると、チャックテーブル８の荷重値、モータ５６の電流値、及びスピンドル３２の荷重値も増大する。そのため、被加工物１１の研削中にチャックテーブル８の荷重値、モータ５６の電流値、及びスピンドル３２の荷重値を測定することにより、研削負荷を監視することができる。

なお、研削負荷に対応する値は、少なくとも１種類取得されればよい。すなわち、チャックテーブル８の荷重値、モータ５６の電流値、スピンドル３２の荷重値から選択された１種類又は２種類の値が判定部４４ａに入力されてもよい。

研削負荷に対応する値が所定の基準値以上である場合には、判定部４４ａは、研削砥石４０の状態の調整が必要であると判定する。そして、制御ユニット４４は、研削面調整ユニット４２を作動させ、ノズル６０から流体６２を噴出させる。これにより、研削装置２は研削砥石４０の状態の調整を行いつつ被加工物１１を研削する。その結果、目潰れや目詰まりが解消されて研削能力が高い状態に維持された研削砥石４０によって被加工物１１が研削され、加工不良の発生が抑制される。

一方、研削負荷に対応する値が所定の基準値未満である場合には、判定部４４ａは、研削砥石４０の状態の調整が不要であると判定する。そして、制御ユニット４４は、研削面調整ユニット４２を作動させず、ノズル６０から流体６２を噴出させない。これにより、研削装置２は研削砥石４０の状態の調整を行わずに被加工物１１を研削する。その結果、研削砥石４０の消耗が抑制された状態で被加工物１１の研削が行われる。

次に、研削装置２を用いた被加工物１１の研削方法の具体例を説明する。以下では一例として、被加工物１１の裏面１１ｂ側を研削装置２で研削する場合について説明する。図４は、被加工物の研削方法を示すフローチャートである。

研削装置２で被加工物１１を研削する際には、まず、チャックテーブル８で被加工物１１を保持する（保持ステップ）。図５は、チャックテーブル８で被加工物１１を保持する研削装置２を示す斜視図である。

被加工物１１は、表面１１ａ側が保持面８ａに対面し、裏面１１ｂ側が上方に露出するように、チャックテーブル８上に配置される。このとき被加工物１１は、被加工物１１の中心位置と保持面８ａの中心位置とが重なり、且つ、吸引面５２ａ（図２参照）の全体が被加工物１１によって覆われるように配置される。この状態で、保持面８ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１がチャックテーブル８によって吸引保持される（ステップＳ１）。

なお、厳密には、前述の通りチャックテーブル８の保持面８ａは円錐状に形成されている（図３参照）。そのため、チャックテーブル８で被加工物１１を保持すると、被加工物１１は保持面８ａに沿って僅かに変形した状態で保持される。そして、被加工物１１のうち保持領域８ｂによって支持されている領域が、概ね水平に配置される。

被加工物１１の表面１１ａ側には、被加工物１１を保護する保護シートが固定されてもよい。これにより、被加工物１１の表面１１ａ側（デバイス等）が保護シートによって覆われて保護される。そして、被加工物１１は、保護シートを介してチャックテーブル８の保持面８ａで保持される。

例えば保護シートとして、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを含むテープが用いられる。基材は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる。また、粘着層は、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層は紫外線硬化性樹脂であってもよい。

次に、研削ホイール３６を回転させつつ研削砥石４０をチャックテーブル８で保持された被加工物１１に接触させることにより、被加工物１１を研削する（研削ステップ）。研削ステップにおける研削装置２を、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す。なお、図６（Ａ）は研削砥石４０の状態の調整を行いつつ被加工物１１を研削する研削装置２を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は研削砥石４０の状態の調整を行わずに被加工物１１を研削する研削装置２を示す斜視図である。

研削ステップでは、まず、チャックテーブル８と研削ホイール３６との位置関係が調節される。具体的には、被加工物１１の中心が研削砥石４０の移動経路と重なるように、チャックテーブル８を研削ユニット２８の下方に位置付ける。そして、チャックテーブル８と研削ホイール３６とをそれぞれ、所定の方向に所定の回転数で回転させる。例えば、チャックテーブル８の回転数は６０ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下に設定され、研削ホイール３６の回転数は３０００ｒｐｍ以上６０００ｒｐｍ以下に設定される。

図７は、チャックテーブル８及び研削ホイール３６を示す平面図である。なお、図７では、研削ホイール３６のホイール基台３８の図示を省略している。チャックテーブル８と研削ホイール３６との位置関係が調節されると、研削砥石４０の移動経路が、チャックテーブル８の側方に設置されている研削面調整ユニット４２のノズル６０とＺ軸方向において重なるように位置付けられる。なお、研削面調整ユニット４２は２組以上設置されてもよい。この場合には、研削砥石４０の移動経路が複数のノズル６０とＺ軸方向において重なるように配置される。

次に、チャックテーブル８及び研削ホイール３６を回転させた状態で、研削ユニット２８をＺ軸方向に沿って下降させ、被加工物１１と研削ホイール３６とを互いに接近させる。このときの研削ホイール３６の下降速度、すなわち、チャックテーブル８（被加工物１１）と研削ホイール３６とのＺ軸方向における相対的な移動速度が、加工送り速度（研削送り速度）に相当する。加工送り速度は、例えば０．１μｍ／ｓ以上１μｍ／ｓ以下に設定される。ただし、加工送り速度は、被加工物１１の材質、研削砥石４０の材質、被加工物１１の研削量（研削前後における被加工物１１の厚さの差）等に応じて適宜設定できる。

研削ホイール３６を下降させると、環状の移動経路に沿って回転する研削砥石４０がチャックテーブル８で保持されている被加工物１１の裏面１１ｂ側に接触する。これにより被加工物１１の研削が開始され、被加工物１１の裏面１１ｂ側が削り取られる（ステップＳ２）。

研削砥石４０は、被加工物１１のうちチャックテーブル８の保持領域８ｂ（図３参照）又はその近傍の領域によって支持されている部分に接触し、被加工物１１を被加工物１１の外周縁から中心に向かう方向に沿って円弧状に研削する。そして、チャックテーブル８の回転により、被加工物１１の裏面１１ｂ側の全体が研削砥石４０によって研削され、被加工物１１が薄化される。

なお、被加工物１１の研削中は、研削砥石４０にかかる力（研削負荷）に対応する値が測定される。例えば前述のように、チャックテーブル８にかかる荷重、モータ５６（図２参照）の電流値、又はスピンドル３２にかかる荷重が、研削負荷に対応する値として測定され、制御ユニット４４の判定部４４ａ（図２参照）に逐次入力される。そして、判定部４４ａは、研削負荷に対応する値と、記憶部４４ｂ（図２参照）に記憶されている基準値とを比較することにより、研削負荷に対応する値が基準値以上であるか基準値未満であるかを判定する。

研削負荷に対応する値が基準値以上である場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、図６（Ａ）に示すように、研削面調整ユニット４２が作動し、ノズル６０から研削砥石４０の研削面４０ａ側に流体６２が噴射される。これにより、研削面調整ユニット４２による研削砥石４０の状態の調整が行われつつ被加工物１１が研削される（ステップＳ４）。その結果、目潰れや目詰まりが解消されて研削能力が高い状態に維持された研削砥石４０によって被加工物１１が研削され、加工不良の発生が抑制される。

一方、研削負荷に対応する値が基準値未満である場合には（ステップＳ３でＮＯ）、図６（Ｂ）に示すように、研削面調整ユニット４２が作動せず、ノズル６０から流体６２が噴射されない。これにより、研削面調整ユニット４２による研削砥石４０の状態の調整が行われずに被加工物１１が研削される（ステップＳ５）。その結果、被加工物１１の研削中における研削砥石４０の消耗が抑制される。なお、研削負荷が低い場合には、研削砥石４０の状態を整えずに被加工物１１を研削しても加工不良は発生しにくい。

上記の被加工物１１の研削が、被加工物１１の厚さが仕上げ厚さになるまで継続される（ステップＳ６でＮＯ、ステップＳ３～Ｓ５）。そして、被加工物１１の厚さが仕上げ厚さになると（ステップＳ６でＹＥＳ）、研削ホイール３６が上昇して被加工物１１から離れ、被加工物１１の研削が停止される。これにより、被加工物１１の研削が完了する。

以上の通り、本実施形態に係る被加工物の研削方法では、研削負荷が高い場合には、研削砥石４０の状態の調整を行い研削砥石４０の研削能力を高く維持した状態で、被加工物１１を研削する。一方、研削負荷が低い場合には、研削砥石４０の状態の調整を行わずに研削砥石４０の消耗を抑制した状態で、被加工物１１を研削する。これにより、研削負荷の増大による加工不良の発生を防止しつつ、研削砥石４０の消耗量を低減することができる。

例えば、研削装置２は、研削しにくい材質でなる第１被加工物（ＳｉＣウェーハ、サファイアウェーハ等）と研削しやすい材質でなる第２被加工物（シリコンウェーハ等）の両方を研削することがある。この場合、第１被加工物の研削時には研削負荷が大きくなり、第２被加工物の研削時には研削負荷が小さくなる。そのため、研削装置２は、研削砥石４０の状態の調整を行いつつ第１被加工物を研削し、研削砥石４０の状態の調整を行わずに第２被加工物を研削する。これにより、第１被加工物の研削時における加工不良の発生が抑制される。また、第２被加工物の研削時における研削砥石４０の消耗が抑制される。

また、被加工物１１の研削中に、研削砥石４０のコンディションが経時的に変化し、研削加工が進行するにつれて研削負荷が徐々に増加することがある。この場合、研削装置２は、研削負荷が小さい研削加工の序盤では研削砥石４０の状態の調整を行わずに被加工物１１を研削し、研削負荷が大きい研削加工の終盤では研削砥石４０の状態の調整を行いつつ被加工物１１を研削する。これにより、加工不良の発生を抑制しつつ研削砥石４０の消耗量を低減できる。

また、被加工物１１が材質の異なる複数の層を含む場合にも、被加工物１１の研削中に研削負荷が変動する。例えば、被加工物１１がシリコンウェーハであり、被加工物１１の裏面１１ｂ側に酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成されている場合には、研削しにくい酸化膜と研削しやすい単結晶シリコンとが連続的に研削され、研削加工の途中で研削砥石４０に作用する研削負荷が変動する。この場合、研削装置２は、酸化膜の研削時には研削砥石４０の状態の調整を行いつつ被加工物１１を研削し、単結晶シリコンの研削時には研削砥石４０の状態の調整を行わずに被加工物１１を研削する。これにより、加工不良の発生を抑制しつつ研削砥石４０の消耗量を低減できる。

なお、上記実施形態では、流体６２を噴射するノズル６０を備える研削面調整ユニット４２について説明したが（図２参照）、研削砥石４０の状態を整えることが可能であれば、研削面調整ユニットの構成に制限はない。例えば研削装置２は、研削砥石４０の研削面４０ａ側にレーザービーム又は超音波を照射する研削面調整ユニットを備えていてもよい。研削面調整ユニットの変形例を、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す。

図８（Ａ）は、研削砥石４０にレーザービーム７４を照射する研削面調整ユニット４２Ａを示す斜視図である。研削面調整ユニット４２Ａは、研削砥石４０の研削面４０ａ側にレーザービーム７４を照射することにより、研削砥石４０の状態を調整する。

具体的には、研削面調整ユニット４２Ａは、レーザー照射ユニット６４を備える。例えばレーザー照射ユニット６４は、レーザー発振器６６と、レーザー発振器６６から出射したレーザービーム７４を反射させるミラー６８と、レーザービーム７４を集光させる集光器７０とを備える。集光器７０は、複数の光学素子によって構成され、レーザービーム７４を整形するシリンドリカルレンズ等のレンズ７２を含む。例えばレンズ７２は、レーザービーム７４を線状に整形する。

レーザー発振器６６から出射したレーザービーム７４は、ミラー６８で反射した後、集光器７０に入射する。そして、レンズ７２によって線状に整形されたレーザービーム７４が研削砥石４０の研削面４０ａ側で集光する。レーザービーム７４の照射条件は、例えば以下のように設定できる。
波長 ：１０３０ｎｍ
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ
パルス幅 ：８ｐｓ
平均出力 ：３０Ｗ

研削砥石４０の状態を整える際には、レーザー照射ユニット６４から研削砥石４０の研削面４０ａ側にレーザービーム７４が照射される。これにより、研削砥石４０の研削面４０ａ側において結合材が部分的に溶融して消耗し、自生発刃が促進される。また、研削砥石４０の研削面４０ａ側に付着している研削屑等の異物が溶融して除去される。

上記のように、研削面調整ユニット４２Ａは、レーザービーム７４の照射によって研削砥石４０のコンディションを整える。なお、研削面調整ユニット４２Ａは、２組以上設置されてもよい。この場合には、研削砥石４０の移動経路上の２箇所以上にレーザービーム７４が同時に照射される。

図８（Ｂ）は、研削砥石４０に超音波７８を照射する研削面調整ユニット４２Ｂを示す斜視図である。研削面調整ユニット４２Ｂは、研削砥石４０の研削面４０ａ側に超音波７８を照射することにより、研削砥石４０の状態を調整する。

具体的には、研削面調整ユニット４２Ｂは、超音波７８を発する超音波発信器７６を備える。そして、研削砥石４０の状態を整える際には、超音波発信器７６から研削砥石４０の研削面４０ａ側に超音波７８が照射される。これにより、ホイール基台３８及び研削砥石４０に対して超音波帯域に属する振動数の振動が付与され、研削砥石４０が被加工物１１に接触した際に研削砥石４０が消耗しやすくなる。その結果、研削砥石４０の目潰れや目詰まりが解消され、研削砥石４０の研削能力が高い状態に維持される。

上記のように、研削面調整ユニット４２Ｂは、超音波７８の照射によって研削砥石４０のコンディションを整える。なお、研削面調整ユニット４２Ｂは、２組以上設置されてもよい。この場合には、研削砥石４０の移動経路上の２箇所以上に超音波７８が同時に照射される。

また、研削装置２は、研削砥石４０の研削面４０ａ側に接触するドレッシングボード又はブラシを備えていてもよい。研削面調整ユニットの他の変形例を、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。

図９（Ａ）は、研削砥石４０に接触するドレッシングボード８６を備える研削面調整ユニット４２Ｃを示す斜視図である。研削面調整ユニット４２Ｃは、研削砥石４０の研削面４０ａ側にドレッシングボード８６を接触させることにより、研削砥石４０の状態を調整する。

研削面調整ユニット４２Ｃは、昇降機構８０を備える。例えば昇降機構８０は、エアシリンダによって構成され、Ｚ軸方向に沿って昇降するロッド８２を備える。ロッド８２の上端部には円盤状の支持基台８４が固定されており、支持基台８４上には円盤状のドレッシングボード８６が固定されている。

ドレッシングボード８６は、ホワイトアランダム（ＷＡ）、グリーンカーボランダム（ＧＣ）等でなる砥粒を、ビトリファイドボンド等の結合材で固定することによって形成される。なお、ドレッシングボード８６の直径は、研削砥石４０の長さ及び幅よりも大きい。

被加工物１１の研削中に、ドレッシングボード８６を昇降機構８０によって上昇させることにより、ドレッシングボード８６の上面が回転する研削砥石４０の研削面４０ａ側に押し当てられる。これにより、研削砥石４０の研削面４０ａ側が消耗して自生発刃が促進されるとともに、研削砥石４０の研削面４０ａに付着している異物が除去される。

上記のように、研削面調整ユニット４２Ｃは、ドレッシングボード８６を研削砥石４０に接触させることにより、研削砥石４０のコンディションを整える。なお、研削面調整ユニット４２Ｃは、２組以上設置されてもよい。この場合には、研削砥石４０の移動経路上の２以上の箇所において研削砥石４０とドレッシングボード８６とが接触する。

図９（Ｂ）は、研削砥石４０に接触するブラシ９２を備える研削面調整ユニット４２Ｄを示す斜視図である。研削面調整ユニット４２Ｄは、研削砥石４０の研削面４０ａ側にブラシ９２を接触させることにより、研削砥石４０の状態を調整する。

研削面調整ユニット４２Ｄは、昇降機構８８を備える。例えば昇降機構８８は、エアシリンダによって構成され、Ｚ軸方向に沿って昇降するロッド９０を備える。また、ロッド９０の上端部には、ブラシ９２が固定されている。

ブラシ９２としては、例えば筒型ブラシが用いられる。具体的には、ブラシ９２は、円柱状の筒部９４と、筒部９４によって支持された毛部９６とを備える。毛部９６は、ポリアミド、ポリエステル等の樹脂でなる毛材を束ねることによって構成され、毛材の基端部がそれぞれ筒部９４に固定される。ただし、ブラシ９２の種類、構造等に制限はない。

被加工物１１の研削中に、ブラシ９２を昇降機構８８によって上昇させることにより、ブラシ９２の毛部９６の上端部が回転する研削砥石４０の研削面４０ａ側に接触する。これにより、研削砥石４０の研削面４０ａ側が消耗して自生発刃が促進されるとともに、研削砥石４０の研削面４０ａに付着している異物が除去される。

上記のように、研削面調整ユニット４２Ｄは、ブラシ９２を研削砥石４０に接触させることにより、研削砥石４０のコンディションを整える。なお、研削面調整ユニット４２Ｄは、２組以上設置されてもよい。この場合には、研削砥石４０の移動経路上の２以上の箇所において研削砥石４０とブラシ９２とが接触する。

なお、研削装置２は、研削面調整ユニット４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄのうち２種類以上の研削面調整ユニットを備えていてもよい。この場合には、研削砥石４０の移動経路上において研削砥石４０のコンディションが２種類以上の方法で整えられる。

その他、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。

１１ 被加工物
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
２ 研削装置
４ 基台
４ａ 開口
６ 支持構造
８ チャックテーブル（保持テーブル）
８ａ 保持面
８ｂ 保持領域
１０ Ｘ軸移動ユニット
１２ テーブルカバー
１４ 防塵防滴カバー
１６ Ｚ軸移動ユニット
１８ Ｚ軸ガイドレール
２０ Ｚ軸移動プレート
２２ Ｚ軸ボールねじ
２４ Ｚ軸パルスモータ
２６ 支持部材
２８ 研削ユニット
３０ ハウジング
３２ スピンドル
３４ マウント
３６ 研削ホイール
３８ ホイール基台
４０ 研削砥石
４０ａ 研削面
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ 研削面調整ユニット
４４ 制御ユニット（制御部、制御装置）
４４ａ 判定部
４４ｂ 記憶部
５０ 枠体
５０ａ 上面
５０ｂ 凹部
５０ｃ 流路
５２ 保持部材
５２ａ 吸引面
５４ 荷重測定ユニット
５６ モータ
５８ 荷重測定ユニット
６０ ノズル
６２ 流体
６４ レーザー照射ユニット
６６ レーザー発振器
６８ ミラー
７０ 集光器
７２ レンズ
７４ レーザービーム
７６ 超音波発信器
７８ 超音波
８０ 昇降機構
８２ ロッド
８４ 支持基台
８６ ドレッシングボード
８８ 昇降機構
９０ ロッド
９２ ブラシ
９４ 筒部
９６ 毛部

Claims (5)

1. 研削装置を用いて被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、
   該研削装置は、
   該被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、
   研削砥石を有する研削ホイールが先端部に装着されるスピンドルを備える研削ユニットと、
   該研削砥石の該被加工物と接触する研削面側の状態を整える研削面調整ユニットと、を備え、
   該チャックテーブルで該被加工物を保持する保持ステップと、
   該研削ホイールを回転させつつ該研削砥石を該チャックテーブルで保持された該被加工物に接触させることにより、該被加工物を研削する研削ステップと、を含み、
   該研削ステップでは、
   研削負荷に対応する値が所定の基準値以上である場合には、該研削面調整ユニットによる該研削砥石の状態の調整を行いつつ該被加工物を研削し、
   研削負荷に対応する値が所定の基準値未満である場合には、該研削面調整ユニットによる該研削砥石の状態の調整を行わずに該被加工物を研削することを特徴とする被加工物の研削方法。
2. 該研削面調整ユニットは、該研削砥石の該研削面側に流体を噴射し、又は、該研削砥石の該研削面側にレーザービーム若しくは超音波を照射することを特徴とする請求項１記載の被加工物の研削方法。
3. 該研削面調整ユニットは、該研削砥石の該研削面側に接触するドレッシングボード又はブラシを備えることを特徴とする請求項１記載の被加工物の研削方法。
4. 該研削負荷に対応する値は、該スピンドルを回転させるモータの電流値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の被加工物の研削方法。
5. 該研削負荷に対応する値は、該チャックテーブル又は該スピンドルにかかる荷重値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の被加工物の研削方法。

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