JP2024059330A - 研削ホイール及び被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の砥石部材によって囲まれる空間から液体がより適切に排出され得る研削ホイールを提供する。【解決手段】表面と、表面とは反対側の裏面と、を有する板状の被加工物に液体を供給しながら、裏面の中央側の領域を研削して、被加工物の裏面側に凹部を形成する際に使用される研削ホイールであって、環状の第１面と、第１面とは反対側の環状の第２面と、を有し、所定の回転方向に回転するスピンドルに対して第１面側が装着されるホイール基台と、ホイール基台の第２面側に配置され、第２面の外縁側を向く液体作用面をそれぞれが有する複数の砥石部材と、を含み、回転方向における液体作用面の端部は、回転方向とは反対の方向における液体作用面の端部に比べて、第２面の中央側に位置している。【選択図】図３

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使用される研削ホイール、及びこの研削ホイールを使用した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、砥粒を含む複数の砥石部材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側に砥石部材を押し当てることで、このウェーハが研削され薄くなる。

ところで、上述のような方法でウェーハの全体が薄くなると、ウェーハの剛性も大幅に低下して、後の工程でのウェーハの取り扱いが難しくなる。そこで、ウェーハの半径と同程度の直径を持つ小さな研削ホイールを用いて、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高く保つ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７－１９４６１号公報

しかしながら、ウェーハの中央側の領域のみを薄くする上述の技術では、全ての砥石部材がウェーハの直上に配置されるので、研削ホイールの回転に伴い複数の砥石部材が高速で移動すると、この砥石部材によって囲まれるウェーハ上の空間が、実質的に閉じられてしまう。その結果、研削の際に発生した屑や砥石部材から脱落した砥粒等を含む液体が、この閉じられた空間に滞留し、ウェーハの研削にかかる精度を低下させることがあった。

よって、本発明の目的は、複数の砥石部材によって囲まれる空間から液体がより適切に排出され得る研削ホイール、及びこの研削ホイールを使用した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、表面と、該表面とは反対側の裏面と、を有する板状の被加工物に液体を供給しながら、該裏面の中央側の領域を研削して、該被加工物の該裏面側に凹部を形成する際に使用される研削ホイールであって、環状の第１面と、該第１面とは反対側の環状の第２面と、を有し、所定の回転方向に回転するスピンドルに対して該第１面側が装着されるホイール基台と、該ホイール基台の該第２面側に配置され、該第２面の外縁側を向く液体作用面をそれぞれが有する複数の砥石部材と、を含み、該回転方向における該液体作用面の端部は、該回転方向とは反対の方向における該液体作用面の端部に比べて、該第２面の中央側に位置している研削ホイールが提供される。

また、本発明の別の一側面によれば、上述した研削ホイールを使用して該被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、該被加工物の該表面側をチャックテーブルにより保持する保持ステップと、該被加工物の該裏面側に該液体を供給しながら、該裏面に対して交差する方向に該スピンドルと該チャックテーブルと相対的に移動させて該砥石部材を該裏面に接触させることにより、該裏面の中央側の領域を研削する研削ステップと、を含み、該研削ステップでは、該スピンドルを該回転方向に回転させて該砥石部材の該液体作用面を該液体に作用させることにより、該研削ホイールの外側への該液体の移動を促進させる被加工物の研削方法が提供される。

本発明の一側面にかかる研削ホイールは、環状の第１面と環状の第２面とを有し、所定の回転方向に回転するスピンドルに対して第１面側が装着されるホイール基台と、ホイール基台の第２面側に配置され、第２面の外縁側を向く液体作用面をそれぞれが有する複数の砥石部材と、を含み、スピンドルの回転方向における液体作用面の端部は、回転方向とは反対の方向における液体作用面の端部に比べて、第２面の中央側に位置している。

そのため、スピンドルを回転方向に回転させて、砥石部材の液体作用面を液体に作用させると、研削ホイールの外側へと向かう向きの力が液体に付与され、研削ホイールの外側への液体の移動が促進される。このように、本発明の一側面にかかる研削ホイールによれば、複数の砥石部材によって囲まれる空間から液体がより適切に排出され得る。

図１は、研削装置を模式的に示す断面図である。 図２は、板状の被加工物等を模式的に示す斜視図である。 図３は、研削ホイールを模式的に示す底面図である。 図４は、被加工物がチャックテーブルにより保持される様子を模式的に示す断面図である。 図５は、研削ホイールによる被加工物の研削が進行する様子を模式的に示す断面図である。 図６は、研削ホイールの回転方向と液体の動きとを模式的に示す底面図である。 図７は、変形例にかかる研削ホイールを模式的に示す底面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、板状の被加工物１１を研削する際に使用される研削装置２を模式的に示す断面図であり、図２は、板状の被加工物１１等を模式的に示す斜視図である。図１に示されるように、研削装置２は、板状の被加工物１１を保持できるように構成されたチャックテーブル４を備えている。

被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体で構成される円板状のウェーハである。つまり、被加工物１１は、円形状の表面１１ａと、表面１１ａとは反対側の円形状の裏面１１ｂと、を有している。被加工物１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数のストリート（分割予定ライン）１３で複数の小領域に区画されており、各小領域には、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体で構成される円板状のウェーハが被加工物１１として用いられるが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等は、この態様に制限されない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料で構成される基板等が被加工物１１として用いられ得る。同様に、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等も、上述の態様に制限されない。被加工物１１には、デバイス１５が形成されていなくてもよい。

図１に示されるように、本実施形態では、この被加工物１１の表面１１ａ側が、チャックテーブル４により保持され、被加工物１１の中央側の領域（デバイス領域）が、裏面１１ｂ側から研削される。そこで、被加工物１１の表面１１ａ側には、図１及び図２に示されるように、被加工物１１を裏面１１ｂ側から研削する際に表面１１ａに加わる衝撃等を緩和できる保護部材２１が貼付される。

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状のテープ（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。つまり、保護部材２１は、円形状の表面２１ａと、表面２１ａとは反対側の円形状の裏面２１ｂと、を有している。例えば、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。

よって、図２に示されるように、保護部材２１の表面２１ａ側を被加工物１１の表面１１ａに密着させると、保護部材２１は、被加工物１１の表面１１ａに貼付され、被加工物１１の表面１１ａ側に形成されているデバイス１５等が保護される。ただし、被加工物１１にデバイス１５が形成されていない場合等には、必ずしも被加工物１１に保護部材２１が貼付されなくてよい。

図１に示されるように、チャックテーブル４は、例えば、セラミックス等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、板状の被加工物１１等を保持する保持面として機能する。なお、円錐の頂点に相当する保持板８の上面８ａの中心８ｂと、保持板８の上面８ａの外周縁と、の高さの差（高低差）は、１０μｍ～３０μｍ程度である。

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、枠体６の外部に配置されたバルブ（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、例えば、保持板８の上面８ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させた状態で、バルブを開き、吸引源の負圧を作用させると、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。

すなわち、被加工物１１は、裏面１１ｂが上方に露出するように、保護部材２１を介してチャックテーブル４により保持される。なお、被加工物１１の表面１１ａに保護部材２１が貼付されていない場合には、保持板８の上面８ａに被加工物１１の表面１１ａを直に接触させて、バルブを開き、吸引源の負圧を作用させればよい。

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、上面８ａの中心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の所定の回転方向Ｒ１に回転する。また、枠体６は、例えば、ボールねじ式、又はターンテーブル回転式の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り、水平方向に移動する。

研削装置２のチャックテーブル４よりも上方の位置には、研削ユニット１０が配置されている。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）が連結されており、スピンドル１２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の所定の回転方向Ｒ２に回転する。

スピンドル１２の下端部には、例えば、被加工物１１の半径と同程度の直径を持つ円板状のマウント１４が設けられている。マウント１４の下面には、マウント１４の直径と同程度の直径を持つ円環状の研削ホイール１が、ボルト（不図示）等で固定されている。図３は、研削ホイール１を模式的に示す底面図である。

図１及び図３に示されるように、研削ホイール１は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属で形成された円環状のホイール基台３を備える。ホイール基台３は、マウント１４への装着の際にマウント１４の下面と接触する円環状の上面（第１面）３ａと、上面３ａとは反対側の円環状の下面（第２面）３ｂと、を有している。つまり、このホイール基台３の上面３ａ側が、マウント１４を介してスピンドル１２に装着される。

ホイール基台３の下面３ｂ側には、下面３ｂの周（ホイール基台３の周）に沿って複数の砥石部材５が配置されている。具体的には、複数の砥石部材５は、被加工物１１の半径と同程度の直径の環状の領域に配列されている。また、各砥石部材５は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒が樹脂等の結合剤中に分散された構造を有しており、直角三角形状の下面５ａを底面とする三角柱状に構成されている。

すなわち、各砥石部材５は、直角三角形状の下面５ａ及び上面（不図示）と、下面５ａと上面とを接続する３つの側面（液体作用面）５ｂ、側面５ｃ、及び側面５ｄと、を有している。ここで、側面５ｂと側面５ｃとのなす角度、及び側面５ｂと側面５ｄとのなす角度は、９０°よりも小さく（鋭角）、側面５ｃと側面５ｄとのなす角度は、例えば、概ね９０°（直角）である。

図３に示されるように、本実施形態では、各砥石部材５は、側面５ｂが下面３ｂの外縁３ｄ側を向くように、ホイール基台３に配置されている。より詳細には、下面３ｂの周に沿って一方側に位置する側面５ｂの端部５ｅが、側面５ｂの他方側の端部５ｆに比べて下面３ｂの内縁３ｃ側（中央側）に位置している。言い換えれば、下面３ｂの中心Ｏ１から一方側の端部５ｅまでの距離Ｄ１は、下面３ｂの中心Ｏ１から他方側の端部５ｆまでの距離Ｄ２に比べて小さい。

このように構成された研削ホイール１は、上述のようにマウント１４を介してスピンドル１２に装着され、図１及び図３に示される回転方向Ｒ２に回転させられる。つまり、端部５ｅは、回転方向Ｒ２における側面５ｂの端部であり、端部５ｆは、回転方向Ｒ２とは反対の方向における側面５ｂの端部である。

研削ホイール１が装着されるマウント１４の中央側の領域には、チャックテーブル４により保持された被加工物１１や砥石部材５等に対して研削用の液体２３（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。なお、このノズルは、研削ユニット１０の外部に配置されてもよい。スピンドルハウジングは、代表的には、ボールねじ式の研削ユニット移動機構（不図示）によって支持されており、研削ユニット１０は、この研削ユニット移動機構が生じる力により、鉛直方向に移動する。

次に、上述した研削ホイール１を使用して被加工物１１を研削する被加工物の研削方法について説明する。本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、まず、上述した被加工物１１の表面１１ａ側がチャックテーブル４により保持される（保持ステップ）。図４は、被加工物１１がチャックテーブル４により保持される様子を模式的に示す断面図である。

上述の通り、本実施形態では、被加工物１１の表面１１ａ側に保護部材２１が貼付されている。そのため、図４に示されるように、チャックテーブル４の保持板８の上面８ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させた上で、バルブを開き、吸引源の負圧を作用させると、この保護部材２１を介して被加工物１１の表面１１ａ側がチャックテーブル４により吸引される。すなわち、被加工物１１は、裏面１１ｂが上方に露出するようにチャックテーブル４により保持される。

被加工物１１の表面１１ａ側がチャックテーブル４により保持され、裏面１１ｂが上方に露出した後には、被加工物１１の裏面１１ｂの中央側の領域が研削される（研削ステップ）。まず、チャックテーブル移動機構が研削ユニット１０の直下にチャックテーブル４を移動させる。より具体的には、デバイス１５が形成された領域の直上に研削ホイール１の全ての砥石部材５が配置されるように、チャックテーブル移動機構がチャックテーブル４を水平方向に移動させる。

そして、図１に示されるように、枠体６に連結された回転駆動源とスピンドル１２に連結された回転駆動源とが、チャックテーブル４と研削ホイール１とをそれぞれ回転させながら、研削ユニット移動機構が、研削ユニット１０（研削ホイール１）を下降させる。すなわち、スピンドル１２とチャックテーブル４とが、被加工物１１の裏面１１ｂに対して交差する方向に相対的に移動する。

これにより、図１に示されるように、砥石部材５の主に下面５ａが裏面１１ｂ側から被加工物１１に接触し、被加工物１１の裏面１１ｂの中央側の領域の研削が開始される。なお、この時には、被加工物１１の裏面１１ｂ側や砥石部材５等に、ノズルから液体２３が供給される。

図５は、研削ホイール１による被加工物１１の研削が進行する様子を模式的に示す断面図である。上述した動作により被加工物１１の研削を進行させると、図５に示されるように、被加工物１１の砥石部材５が接触した部分が薄くなり、被加工物１１の残りの部分の厚みが維持される。

つまり、被加工物１１のデバイス１５が形成された領域に対応する部分が薄くなり、円板状の薄板部１１ｃとなる。また、被加工物１１のデバイス１５が形成された領域を囲む領域（外周領域）に対応する部分の厚みが維持され、薄板部１１ｃを囲む環状の厚板部１１ｄとなる。

図６は、研削ホイール１の回転方向Ｒ２と液体２３の動きとを模式的に示す底面図である。上述の通り、本実施形態の研削ホイール１が備える砥石部材５の外縁３ｄ側の側面５ｂは、回転方向Ｒ２における端部５ｅが、回転方向Ｒ２とは反対の方向における端部５ｆに比べて下面３ｂの内縁３ｃ側（中央側）に位置するように構成されている。

そのため、研削ホイール１（スピンドル１２）を回転方向Ｒ２に回転させて砥石部材５の側面５ｂを液体２３に作用させると、液体２３には、図６に示されるように、研削ホイール１の外側への液体２３の移動を促進させるような力が付与される。よって、研削の際に発生した屑や砥石部材５から脱落した砥粒等を含む液体２３は、複数の砥石部材５によって囲まれる空間に滞留し難くなり、被加工物１１の研削にかかる精度が高い状態で維持される。

以上のように、本実施形態にかかる研削ホイール１は、環状の上面（第１面）３ａと環状の下面（第２面）３ｂとを有し、所定の回転方向Ｒ２に回転するスピンドル１２に対して上面３ａ側が装着されるホイール基台３と、ホイール基台３の下面３ｂ側に配置され、下面３ｂの外縁３ｄ側を向く側面（液体作用面）５ｂをそれぞれが有する複数の砥石部材５と、を含み、スピンドル１２の回転方向Ｒ２における側面５ｂの端部５ｅは、回転方向Ｒ２とは反対の方向における側面５ｂの端部５ｆに比べて、下面３ｂの内縁３ｃ側（中央側）に位置している。

そのため、スピンドル１２を回転方向Ｒ２に回転させて、砥石部材５の側面５ｂを液体２３に作用させると、研削ホイール１の外側へと向かう向きの力が液体２３に付与され、研削ホイール１の外側への液体２３の移動が促進される。このように、本実施形態にかかる研削ホイール１によれば、複数の砥石部材５によって囲まれる空間から液体２３がより適切に排出され得る。

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され得る。例えば、上述した実施形態では、三角柱状の砥石部材５が使用されているが、本発明にかかる研削ホイールが備える砥石部材は、少なくとも、研削ホイールの外側への液体の移動を促進させる側面（液体作用面）を有していればよい。

図７は、変形例にかかる研削ホイール３１を模式的に示す底面図である。なお、この変形例にかかる研削ホイール３１の構成要素の多くは、上述した実施形態にかかる研削ホイール１の構成要素と共通している。よって、研削ホイール１の構成要素と共通する研削ホイール３１の構成要素には、研削ホイール１の構成要素と同じ符号を付し、その詳細な説明が省略される。

図７に示されるように、変形例にかかる研削ホイール３１は、円環状のホイール基台３を備える。ホイール基台３の下面３ｂ側には、下面３ｂの周（ホイール基台３の周）に沿って複数の砥石部材３５が配置されている。複数の砥石部材３５は、被加工物１１の半径と同程度の直径の環状の領域に配列されている。また、各砥石部材３５は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒が樹脂等の結合剤中に分散された構造を有しており、台形状の下面３５ａを底面とする四角柱状に構成されている。

すなわち、各砥石部材３５は、台形状の下面３５ａ及び上面（不図示）と、下面３５ａと上面とを接続する４つの側面（液体作用面）３５ｂ、側面３５ｃ、側面３５ｄ、及び側面３５ｅと、を有している。ここで、側面３５ｂと側面３５ｃとのなす角度は、９０°よりも大きく（鈍角）、側面３５ｂと側面３５ｄとのなす角度は、９０°よりも小さく（鋭角）、側面３５ｃと側面３５ｅとのなす角度及び側面３５ｄと側面３５ｅとのなす角度は、例えば、概ね９０°（直角）である。

図７に示されるように、この変形例では、各砥石部材３５は、側面３５ｂが下面３ｂの外縁３ｄ側を向くように、ホイール基台３に配置されている。より詳細には、下面３ｂの周に沿って一方側に位置する側面３５ｂの端部５ｆが、側面３５ｂの他方側の端部３５ｇに比べて下面３ｂの内縁３ｃ側（中央側）に位置している。言い換えれば、下面３ｂの中心Ｏ１から一方側の端部３５ｆまでの距離Ｄ３は、下面３ｂの中心Ｏ１から他方側の端部３５ｇまでの距離Ｄ４に比べて小さい。

このように構成された研削ホイール３１は、上述した実施形態と同様に、マウント１４を介してスピンドル１２に装着され、図７に示される回転方向Ｒ２に回転させられる。つまり、端部３５ｆは、回転方向Ｒ２における側面３５ｂの端部であり、端部３５ｇは、回転方向Ｒ２とは反対の方向における側面３５ｂの端部である。

変形例にかかる研削ホイール３１でも、スピンドル１２の回転方向Ｒ２における側面３５ｂの端部３５ｆは、回転方向Ｒ２とは反対の方向における側面３５ｂの端部３５ｇに比べて、下面３ｂの内縁３ｃ側（中央側）に位置している。そのため、スピンドル１２を回転方向Ｒ２に回転させて、砥石部材３５の側面３５ｂを液体に作用させると、研削ホイール３１の外側へと向かう向きの力が液体に付与され、研削ホイール１の外側への液体の移動が促進される。

その他、上述した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され得る。

１ ：研削ホイール
３ ：ホイール基台
３ａ ：上面（第１面）
３ｂ ：下面（第２面）
３ｃ ：内縁
３ｄ ：外縁
５ ：砥石部材
５ａ ：下面
５ｂ ：側面（液体作用面）
５ｃ ：側面
５ｄ ：側面
５ｅ ：端部
５ｆ ：端部
３１ ：研削ホイール
３５ ：砥石部材
３５ａ ：下面
３５ｂ ：側面（液体作用面）
３５ｃ ：側面
３５ｄ ：側面
３５ｅ ：側面
３５ｆ ：端部
３５ｇ ：端部
２ ：研削装置
４ ：チャックテーブル
６ ：枠体
６ａ ：凹部
６ｂ ：流路
８ ：保持板
８ａ ：上面
８ｂ ：中心
１０ ：研削ユニット
１２ ：スピンドル
１４ ：マウント
１１ ：被加工物
１１ａ ：表面
１１ｂ ：裏面
１１ｃ ：薄板部
１１ｄ ：厚板部
１３ ：ストリート（分割予定ライン）
１５ ：デバイス
２１ ：保護部材
２１ａ ：表面
２１ｂ ：裏面
２３ ：液体
Ｒ１ ：回転方向
Ｒ２ ：回転方向

Claims (2)

1. 表面と、該表面とは反対側の裏面と、を有する板状の被加工物に液体を供給しながら、該裏面の中央側の領域を研削して、該被加工物の該裏面側に凹部を形成する際に使用される研削ホイールであって、
   環状の第１面と、該第１面とは反対側の環状の第２面と、を有し、所定の回転方向に回転するスピンドルに対して該第１面側が装着されるホイール基台と、
   該ホイール基台の該第２面側に配置され、該第２面の外縁側を向く液体作用面をそれぞれが有する複数の砥石部材と、を含み、
   該回転方向における該液体作用面の端部は、該回転方向とは反対の方向における該液体作用面の端部に比べて、該第２面の中央側に位置している研削ホイール。
2. 請求項１に記載の研削ホイールを使用して該被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、
   該被加工物の該表面側をチャックテーブルにより保持する保持ステップと、
   該被加工物の該裏面側に該液体を供給しながら、該裏面に対して交差する方向に該スピンドルと該チャックテーブルと相対的に移動させて該砥石部材を該裏面に接触させることにより、該裏面の中央側の領域を研削する研削ステップと、を含み、
   該研削ステップでは、該スピンドルを該回転方向に回転させて該砥石部材の該液体作用面を該液体に作用させることにより、該研削ホイールの外側への該液体の移動を促進させる被加工物の研削方法。

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