JP2024067452A - 保持用治具、保持用治具の製造方法、及び被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保持用治具で支持され研削された被加工物の被支持面に形成される凸形状を抑制する。【解決手段】該チャックテーブルと、円板状または円環状の研削ホイールを備えた研削ユニットと、該チャックテーブル及び該研削ユニットを相対的に接近及び離隔させる研削送りユニットと、を備えた研削装置において、円板状の被加工物を該チャックテーブルで保持する際に該被加工物と該チャックテーブルとの間に介在させる板状の保持用治具であって、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、該第１面と該第２面とを接続する外周面と、を有し、該第１面の中央領域から該第２面の中央領域に到達する変質層が形成されおり、該被加工物と主成分の材料が同じである。【選択図】図１

Description

本発明は、円板状の被加工物をチャックテーブルで保持する際に使用される保持用治具、該保持用治具の製造方法、及びこの保持用治具を使用して被加工物を研削す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、集積回路をはじめとする複数のデバイスが表面に設けられた円板状の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、研削ホイールと呼ばれる工具とチャックテーブルとをともに回転させ、純水等の液体を供給しながらウェーハの裏面に研削ホイール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、製品となる複数のデバイスチップの厚みを均一化するためには、研削後のウェーハの厚みがウェーハの全体で概ね一定になるように、ウェーハを十分に高い精度で研削する必要がある。この課題に対して、近年では、被加工物と同じ材質の保持用治具（基板）を介して被加工物をチャックテーブルで保持しながら研削する研削方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

被加工物と同じ材質の基板をチャックテーブルで保持して研削すると、研削後の基板の被研削面の形状は、被加工物を直にチャックテーブルで保持して同じ条件で研削する場合の研削後の被加工物の被研削面の形状に概ね等しくなる。よって、研削後の基板の被研削面に被加工物を密着させて、この基板を介して被加工物をチャックテーブルで保持しながら研削すれば、研削後の被加工物の被研削面の形状と、被研削面とは反対側の面（基板の被研削面に密着させた面）の形状と、を概ね等しくできる。

このように、上述の研削方法によれば、被加工物の被研削面と、被研削面とは反対側の面と、の距離を被加工物の全体で概ね一定にできる。つまり、被加工物の厚みを、被加工物の全体で概ね一定にできる。なお、保持用治具として使用される基板には、チャックテーブルの吸引力を被加工物に対して作用できるように、基板を厚みの方向に貫通する複数の孔が設けられている。

また、基板に簡易的に貫通孔を形成する方法として、基板の表面側及び裏面側にそれぞれ互いに交差する直線状の溝を形成し、両溝の深さの和を基板の厚み以上とすることで両溝が交差する位置に貫通孔を設けることが知られている（特許文献２参照）。この方法でも保持用治具を形成できる。

特開２０１９－１１１６３４号公報 特開２００４－３５６３５７号公報

チャックテーブル上で被加工物を支持する保持用治具の上面には、溝が露出する。そのため、溝の周囲では被加工物が保持用治具に支持される一方で、溝と重なる位置において被加工物は支持されず浮いた状態となる。

この状態で研削ホイールを下降させ、研削ホイールの下面側に設けられた研削砥石を被加工物の上面に押し当てて被加工物を研削すると、被加工物が部分的に溝に押し込まれて僅かに突出するようになる。この場合、被加工物の被研削面とは反対側の被支持面に、保持用治具の溝の痕跡である微小な凸部が残る。

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、被加工物に吸引力を伝えつつ、被加工物の被支持面に微小な凸部を生じさせない保持用治具、該保持用治具の製造方法、及びこの保持用治具を使用して被加工物を研削する被加工物の研削方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、被加工物をチャックテーブルで保持する際に該被加工物と該チャックテーブルとの間に介在させる板状の保持用治具であって、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、該第１面と該第２面とを接続する外周面と、を有し、該第１面の中央領域から該第２面の中央領域に到達する変質層が形成されていることを特徴とする保持用治具が提供される。

本発明の他の一態様によれば、チャックテーブルと、円板状または円環状の研削ホイールを備えた研削ユニットと、該チャックテーブル及び該研削ユニットを相対的に接近及び離隔させる研削送りユニットと、を備えた研削装置において、円板状の被加工物を該チャックテーブルで保持する際に該被加工物と該チャックテーブルとの間に介在させる板状の保持用治具であって、第１面と、該第１面とは反対側の第２面と、該第１面と該第２面とを接続する外周面と、を有し、該第１面の中央領域から該第２面の中央領域に到達する変質層が形成されおり、該被加工物と主成分の材料が同じであることを特徴とする保持用治具が提供される。

好ましくは、該変質層は、該第１面に沿った直線状に形成されている部分と、該第１面に沿った円形に形成されている部分と、の一方または両方を有する。

また、本発明の他の一態様によれば、上述の保持用治具の製造方法であって、基板を準備する準備ステップと、該基板を透過する波長成分を有するレーザービームを該基板に集光して該変質層を該基板に形成することで該保持用治具を製造するレーザー加工ステップと、を含むことを特徴とする保持用治具の製造方法が提供される。

また、本発明のさらに他の一態様によれば、上述の保持用治具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、該保持用治具の該第２面側を該チャックテーブルに接触させることにより、該保持用治具を該チャックテーブルで支持する治具支持ステップと、該被加工物を該保持用治具の該第１面に載せ、該保持用治具を介して該被加工物を該チャックテーブルで吸引することにより、該被加工物を該チャックテーブルで吸引保持する被加工物保持ステップと、該チャックテーブルのテーブル回転軸の周りの回転と、該研削ホイールのホイール回転軸の周りの回転と、を開始し、該研削送りユニットを作動させることで該チャックテーブル及び該研削ユニットが相対的に接近するように移動する研削送りを開始し、該保持用治具を介して該チャックテーブルで保持された該被加工物を該研削ホイールで研削する被加工物研削ステップと、を含むことを特徴とする被加工物の研削方法が提供される。

好ましくは、該治具支持ステップの後、且つ該被加工物保持ステップの前に、該保持用治具を該研削ホイールで研削する治具研削ステップを更に備える。

保持用治具には、第１面から第２面に到達する変質層が形成されている。この変質層は、僅かな隙間を有しており、第１面から第２面に負圧を伝える吸引路として機能できる。そして、第１面及び第２面に露出する変質層の幅は極めて小さいため、保持用治具を介して被加工物をチャックテーブルで吸引保持して被加工物を研削したとき、被加工物が変質層にほぼ落ち込まない。そのため、被加工物の被支持面には微小な凸部が生じにくい。

したがって、本発明の一態様により、被加工物に吸引力を伝えつつ、被加工物の被支持面に微小な凸部を生じさせない保持用治具、該保持用治具の製造方法、及びこの保持用治具を使用して被加工物を研削する被加工物の研削方法が提供される。

図１（Ａ）は、保持用治具の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、保持用治具の他の一例を模式的に示す斜視図である。 保持用治具のさらに他の一例を模式的に示す平面図である。 レーザー加工装置を模式的に示す斜視図である。 基板に変質層を形成して保持用治具を製造する様子を模式的に示す断面図である。 チャックテーブルに支持された保持用治具を模式的に示す断面図である。 保持用治具を研削する様子を模式的に示す斜視図である。 保持用治具を研削する様子を模式的に示す断面図である。 保持用治具を介してチャックテーブルで吸引保持された被加工物を模式的に示す斜視図である。 被加工物を研削する様子を模式的に示す斜視図である。 被加工物を研削する様子を模式的に示す断面図である。 図１１（Ａ）は、保持用治具の製造方法の各ステップの流れを示すフローチャートであり、図１１（Ｂ）は、保持用治具を利用した被加工物の研削方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。

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。本実施形態に係る保持用治具は、主に研削装置で使用される。図６には、保持用治具１１が使用される研削装置６０が模式的に示されている。

研削装置６０は、被加工物を吸引保持するチャックテーブル６２と、円板状または円環状の研削ホイール８０を備えた研削ユニット７０と、を備える。さらに、研削装置６０は、チャックテーブル６２及び研削ユニット７０を相対的に接近及び離隔させる研削送りユニット（不図示）を備える。本実施形態に係る保持用治具１１は、例えば、円板状の被加工物をチャックテーブル６２で保持する際に被加工物とチャックテーブル６２との間に介在させることで使用される。

図１（Ａ）は、一例に係る保持用治具１１，１１ａを模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、他の一例に係る保持用治具１１，１１ｂを模式的に示す斜視図であり、図２は、さらに他の一例に係る保持用治具１１，１１ｃを模式的に示す平面図である。

なお、図１（Ａ）、図１（Ｂ）、及び図２では、説明の便宜上、保持用治具１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃを構成する各要素が簡略化されている。つまり、各図に示される各要素の形状、大きさ、数量、配置等は、あくまでも説明を目的とした一例に過ぎず、本実施形態に係る保持用治具１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃを何ら限定しない。

本実施形態に係る保持用治具１１は、例えば、半導体ウェーハ等の被加工物を研削する研削装置６０において、研削装置６０が備えるチャックテーブル６２で被加工物を吸引保持する際に使用される。より具体的には、チャックテーブル６２の上に保持用治具１１を載せ、保持用治具１１の上に被加工物を載せる。保持用治具１１は上下方向に沿って負圧（吸引力）を伝達でき、チャックテーブル６２は保持用治具１１を介して被加工物を吸引保持できる。

後述の通り、保持用治具１１の上面は、研削装置６０において被加工物よりも先に研削される。保持用治具１１は、研削装置６０における研削のされやすさが被加工物と同等であることが好ましい。そこで、保持用治具１１は、研削装置６０で研削される被加工物と主成分となる材料が同じであることが好ましい。

例えば、研削装置６０において被加工物としてシリコンウエーハの研削が予定されている場合、保持用治具１１にはシリコンを主成分とする円板が使用されることが好ましく、シリコンウエーハが使用されることがより好ましい。ただし、保持用治具１１の材料には被加工物とは異なる材料が使用されてもよい。保持用治具１１には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）等の結晶性の半導体材料が使用されてもよく、ガラス等の非晶質材料が使用されてもよい。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、保持用治具１１は、円形状の第１面１３と、第１面１３とは反対側の円形状の第２面１５と、第１面１３の外縁と第２面１５の外縁とを接続する外周面２３と、を有する円板状に形成されている。この保持用治具１１は、半導体ウェーハに代表される円板状の被加工物をチャックテーブル６２で保持する際に使用されるため、対象の被加工物の直径と同等以上の直径に構成されるとよい。

ただし、対象の被加工物の直径に対して、保持用治具１１の直径が大きくなり過ぎると、対象の被加工物と同様に保持用治具１１を研削できなくなる。よって、保持用治具１１の直径が対象の被加工物の直径の１．００倍～１．１５倍となるように、保持用治具１１の直径を決定することが望ましい。保持用治具１１の厚み（第１面１３と第２面１５との距離）は、例えば、０．２ｍｍ～５．０ｍｍ、代表的には、０．７ｍｍである。

保持用治具１１には、第１面１３の中央領域から第２面１５の中央領域に到達する変質層１７が形成されている。ここで、各面の中央領域とは、外周面２３に接しない領域、または、外周面２３から離れた領域をいい、各面の中心を含む領域である。

各図では、表面に露出した変質層１７が破線により模式的に示されているが、変質層１７の形状はこれに限定されない。変質層１７の性質及び形成方法については後述する。図１（Ａ）、図１（Ｂ）、及び図２に示す各保持用治具１１では、主に変質層１７の形状や配置が互いに異なる。

図１（Ａ）に示す保持用治具１１ａにおいて、変質層１７ａは、第１面１３ａ及び第２面１５ａに平行な平面における形状が直線状となる複数の部分により構成される。すなわち、変質層１７ａは互いに交差する複数の直線状部分により構成される。ただし、変質層１７ａは外周面２３ａには到達しない。

また、図１（Ｂ）に示す保持用治具１１ｂにおいて、変質層１７ｂは、第１面１３ｂ及び第２面１５ｂに平行な平面における形状が円形となる複数の部分により構成される。すなわち、変質層１７ｂは互いに径の異なる複数の円状部分により構成される。そして、各円状部分の中心は、第１面１３ｂ（第２面１５ｂ）の中心に位置付けられている。また、変質層１７ｂは外周面２３ｂには到達しない。

さらに、図２に示す保持用治具１１ｃにおいて変質層１７は、第１面１３ｃ及び第２面に平行な平面において円状の変質層１７ｃと、同平面において直線状の変質層１７ｄと、の組み合わせにより構成される。そして、図２に示す保持用治具１１ｃにおいても、変質層１７ｃ，１７ｄは外周面２３ｃに到達しない。

このように、本実施形態に係る保持用治具１１において、変質層１７は、第１面１３に沿った直線状に形成されている部分と、第１面１３に沿った円形に形成されている部分と、の一方または両方を有する。

次に、本実施形態に係る保持用治具１１の製造方法について説明する。図１１（Ａ）は、本実施形態に係る保持用治具１１の製造方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。

本実施形態に係る保持用治具１１の製造方法では、まず、保持用治具１１の原料となる基板を準備する準備ステップＳ１０を実施する。準備ステップＳ１０では、例えば、製造された保持用治具１１を介してチャックテーブル６２（図６等参照）に保持される被加工物と主成分が同じ材料であるシリコンウエーハが基板として準備される。ただし、準備ステップＳ１０で準備される基板はこれに限定されない。

なお、準備ステップＳ１０では、例えば、デバイスチップの形成過程でいずれかの工程が適切に実施されず、デバイスチップの製造工程から排除された被加工物を再生することで基板が準備されてもよい。例えば、準備ステップＳ１０では、被加工物の表面にデバイス等が形成されていた場合、この表面を研削装置６０で研削してデバイスを除去することで基板が準備されてもよい。

本実施形態に係る保持用治具の製造方法では、次に、基板を透過する波長成分を有するレーザービームを該基板に集光して変質層１７を基板に形成することで保持用治具１１を製造するレーザー加工ステップＳ２０を実施する。基板のレーザー加工は、レーザー加工装置で実施される。次に、レーザー加工装置２について説明する。

図３は、基板のレーザー加工に使用されるレーザー加工装置２を模式的に示す斜視図である。なお、図３に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向は、水平面上において互いに直交する方向であり、また、Ｚ軸方向は、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。

レーザー加工装置２は、各構成要素を支持する基台４を有する。基台４の上面には、Ｘ軸Ｙ軸移動機構６が設けられている。Ｘ軸Ｙ軸移動機構６は、基台４の上面に固定され、且つ、Ｙ軸方向に沿って配置された一対のＹ軸ガイドレール８を有する。

一対のＹ軸ガイドレール８の上面側には、一対のＹ軸ガイドレール８に沿ってスライド可能な態様でＹ軸移動板１０が取り付けられている。Ｙ軸移動板１０の下面側には、ボールねじが設けられている。

ボールねじは、Ｙ軸移動板１０の下面に固定されたナット部（不図示）を有する。ナット部には、ねじ軸１２がボール（不図示）を利用して回転可能に連結されている。ねじ軸１２は、Ｙ軸方向に沿って、一対のＹ軸ガイドレール８の間に配置されている。

ねじ軸１２の一端部には、ねじ軸１２を回転させるためのモータ１４が連結されている。モータ１４を動作させると、Ｙ軸移動板１０は、Ｙ軸方向に沿って移動する。一対のＹ軸ガイドレール８、Ｙ軸移動板１０、ねじ軸１２、ナット部、モータ１４等は、Ｙ軸移動機構を構成する。

Ｙ軸移動板１０の上面には、一対のＸ軸ガイドレール１６が固定されている。一対のＸ軸ガイドレール１６は、Ｘ軸方向に沿って配置されている。一対のＸ軸ガイドレール１６の上面側には、一対のＸ軸ガイドレール１６に沿ってスライド可能な態様でＸ軸移動板１８が取り付けられている。

Ｘ軸移動板１８の下面側には、ボールねじが設けられている。ボールねじは、Ｘ軸移動板１８の下面に固定されたナット部（不図示）を有する。ナット部には、ねじ軸２０がボール（不図示）を利用して回転可能に連結されている。

ねじ軸２０は、Ｘ軸方向に沿って、一対のＸ軸ガイドレール１６の間に配置されている。ねじ軸２０の一端部には、ねじ軸２０を回転させるためのモータ２２が連結されている。モータ２２を動作させると、Ｘ軸移動板１８はＸ軸方向に沿って移動する。

一対のＸ軸ガイドレール１６、Ｘ軸移動板１８、ねじ軸２０、ナット部、モータ２２等は、Ｘ軸移動機構を構成する。Ｘ軸移動板１８の上面側には、円柱状のテーブル基台２４が設けられている。テーブル基台２４は、モータ等の回転駆動源（不図示）を有する。

テーブル基台２４の頂部には、円板状のチャックテーブル２６が配置されている。回転駆動源は、チャックテーブル２６を、その保持面２６ａの中心を通り、且つ、Ｚ軸方向に平行な直線を回転軸として所定の角度範囲で回転させることができる。チャックテーブル２６は、非多孔質の金属で形成された円板状の枠体を有する。

枠体の中央部には円板状の凹部（不図示）が形成されている。この凹部には、セラミックスで形成された円板状の多孔質板が固定されていている。枠体には、所定の流路（不図示）が形成されている。所定の流路を介してエジェクタ等の吸引源（不図示）から多孔質板の上面には、負圧が伝達される。

枠体の環状の上面と、多孔質板の円形の上面とは、略面一となっており、基板を吸引保持するための略平坦な保持面２６ａとして機能する。基板は、保持面２６ａで吸引保持された状態で、Ｘ軸Ｙ軸移動機構６によりＸ軸及びＹ軸方向のいずれに沿っても移動可能である。

チャックテーブル２６の外周部には、チャックテーブル２６の周方向に沿って略等間隔に複数（本実施形態では、４つ）のクランプユニット２６ｂが設けられている。各クランプユニット２６ｂは、後述するリングフレームを挟持する。

Ｘ軸Ｙ軸移動機構６の後方に位置する基台４の所定の領域上には、支持構造３０が設けられている。支持構造３０のＹ‐Ｚ平面に沿う一側面には、Ｚ軸移動機構３２が設けられている。Ｚ軸移動機構３２は、一対のＺ軸ガイドレール３４を有する。

一対のＺ軸ガイドレール３４は、支持構造３０の一側面に固定され、かつ、Ｚ軸方向に沿って配置されている。一対のＺ軸ガイドレール３４には、一対のＺ軸ガイドレール３４に沿ってスライド可能な態様でＺ軸移動板３６が取り付けられている。

Ｚ軸移動板３６の裏面側には、ボールねじ（不図示）が設けられている。ボールねじは、Ｚ軸移動板３６の裏面に固定されたナット部（不図示）を有する。ナット部には、ねじ軸（不図示）がボールを利用して回転可能に連結されている。

ねじ軸は、Ｚ軸方向に沿って、一対のＺ軸ガイドレール３４の間に配置されている。ねじ軸の上端部には、ねじ軸を回転させるためのモータ３８が連結されている。モータ３８を動作させると、Ｚ軸移動板３６は、Ｚ軸方向に沿って移動する。

Ｚ軸移動板３６の表面側には、支持具４０が固定されている。支持具４０は、レーザービーム照射ユニット４２の一部を支持する。レーザービーム照射ユニット４２は、基台４に対して固定されたレーザー発振器（不図示）を有する。レーザー発振器は、例えば、レーザー媒質としてＮｄ：ＹＶＯ_４またはＮｄ：ＹＡＧ等を有し、基板を透過する波長（例えば、１３４２ｎｍ、１０６４ｎｍ）を有するパルス状のレーザービームを出射する。

レーザー発振器を出発したレーザービームは、レーザービーム照射ユニット４２の内部の光路を進行し照射ヘッド５２へと導かれる。照射ヘッド５２には、レーザービームを集光する集光レンズ（不図示）等が収容されている。

照射ヘッド５２は、レーザー加工時に、保持面２６ａと対面する様に配置され、レーザービームは、保持面２６ａへ出射される。なお、照射ヘッド５２は、長手部がＹ軸方向に沿って配置された円柱状のハウジング５４の前端部に設けられている。

ハウジング５４は、その後端部側の一部が支持具４０で固定されている。更に、照射ヘッド５２近傍に位置するハウジング５４の側面には、保持面２６ａと対面可能な態様で撮像ユニット５６が固定されている。照射ヘッド５２、ハウジング５４、撮像ユニット５６等は、Ｚ軸移動機構３２により、一体的にＺ軸方向に沿って移動可能である。

撮像ユニット５６は、例えば、対物レンズと、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源と、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子と、を有する可視光カメラユニットである。可視光カメラユニットの場合、撮像素子として例えばＳｉ（シリコン）製のフォトダイオードが使用される。なお、撮像ユニット５６は、ＬＥＤ等の光源と撮像素子とを有する赤外線カメラユニットであってもよい。

図４は、レーザー加工ステップＳ２０を実施しているときの基板１９を模式的に示す断面図である。レーザー加工ステップＳ２０では、まず、基板１９をチャックテーブル２６に載置する。その後、チャックテーブル２６で基板１９を吸引保持する。

ここで、基板１９の向きに特に制限はない。図４には、表面１９ａが上方に向けられ、裏面１９ｂが下方に向けられた基板１９を模式的に示す断面図が示されている。そして、基板１９がレーザー加工されたとき、基板１９が保持用治具１１となり、表面１９ａが第１面１３ａとなり、裏面１９ｂが第２面１５ａとなる。ただし、基板１９の向きはこれに限定されない。そもそも、基板１９の表面１９ａ及び裏面１９ｂには構造的な差異がない場合があり、互いに区別されない場合がある。

なお、基板１９の裏面１９ｂ側には、基板１９を保護するための保護テープ等が予め貼着されてもよい。この保護テープは、基板１９の径よりも大きな径で基板１９に配設されてもよく、保護テープの外周部がリングフレームに貼られてもよい。この場合、リングフレームはチャックテーブル２６のクランプユニット２６ｂにより固定される。なお、図４に示す断面図では、裏面１９ｂに貼着された保護テープやリングフレーム等は省略されている。

レーザー加工ステップＳ２０では、次に、レーザービーム照射ユニット４２と、チャックテーブル２６と、をＺ軸方向に沿って相対的に昇降させる。これにより、照射ヘッド５２から基板１９に照射されるレーザービーム５２ａの集光点である集光点５２ｂの高さを調整する。この集光点５２ｂの高さについては、後述する。

次に、レーザービーム照射ユニット４２の照射ヘッド５２と、チャックテーブル２６と、をＸ軸方向及びＹ軸方向を含む水平面に沿って相対的に移動させることで、集光点５２ｂ及び基板１９を表面１９ａ（後の第１面１３ａ）に沿って相対的に移動させる。すなわち、加工送りを開始する。そして、集光点５２ｂ及び基板１９を相対的に移動させながらレーザービーム照射ユニット４２を作動させ、基板１９に表面１９ａ側から基板１９を透過する波長のレーザービーム５２ａを照射する。

ここで、レーザー加工ステップＳ２０におけるレーザービーム５２ａの照射条件の具体例は、下記の通りである。ただし、当該照射条件はこれに限定されない。
波長 ：１３４２ｎｍ
パルス幅 ：１５０ｎｍ
パルスピッチ ：５．２μｍ
繰り返し周波数：９０ｋＨｚ
出力 ：１．９Ｗと１．０Ｗの組み合わせ
送り速度 ：４６５ｍｍ／秒

基板１９を透過する波長のレーザービーム５２ａを基板１９の内部の集光点５２ｂに集光すると、レーザービーム５２ａが基板１９に吸収され、集光点５２ｂの近傍で基板１９が変質されて、変質層１７が形成される。

なお、レーザービーム５２ａは、集光点５２ｂの高さを変化させつつ複数回に分けて基板１９の各所に集光されてもよい。例えば、初回の走査では基板１９の内部のより裏面１９ｂに近い高さ位置に集光点５２ｂを位置付けてレーザービーム５２ａを基板１９に照射し、走査の回数を重ねる毎に集光点５２ｂを表面１９ａに近づけていく。これにより、基板１９の表面１９ａから裏面１９ｂに連続する変質層１７が基板１９に形成される。

または、レーザービーム５２ａが集光点５２ｂの高さを変化させつつ複数回に分けて基板１９の各所に集光されると、各集光点５２ｂの近傍にそれぞれ変質領域が形成される。すなわち、複数の変質領域が基板１９の厚さ方向に並ぶ。そして、基板１９がレーザー加工される間に、または、レーザー加工された後に、互いに上下に隣接する変質領域間にクラック（亀裂）が形成されて各変質領域が接続される。ここで、このクラックは、物理的な衝撃や圧力等が基板１９にかかることにより形成されてもよく、基板１９がレーザー加工されることで形成されてもよい。

なお、レーザービーム５２ａを集光点５２ｂの高さ位置を変えつつ基板１９に２回以上照射する場合、集光点５２ｂを段階的に表面１９ａ側から裏面１９ｂ側に近づけていこうとすると、所定の品質の変質層１７が基板１９に形成されない場合がある。これは、先行したレーザービーム５２ａにより変質した部分（変質領域）を通ってレーザービーム５２ａが集光点５２ｂに集光されるためである。この変質した部分は、レーザービーム５２ａを乱す。

ここで、基板１９の厚さやレーザービーム５２ａの照射条件次第では、一度の走査で基板１９の表面１９ａから裏面１９ｂに至る変質層１７を基板１９に形成することも可能である。この場合、集光点５２ｂは、基板１９の表面１９ａ及び裏面１９ｂとの距離が概略等しくなる高さ位置に位置付けられるとよい。また、集光点５２ｂは、基板１９の厚さ方向に伸長した線状領域でもよい。そして、照射ヘッド５２が備える集光レンズは、レーザービーム５２ａを線状領域に集光する機能を有するとよい。

図４では、基板１９に形成された変質層１７を柱状の領域として模式的に示しているが、変質層１７の形状は単純な柱状に限定されない。変質層１７は、高さにより太さが変化してもよく、表面１９ａから裏面１９ｂにかけて蛇行等した領域でもよい。

この変質層１７は、例えば、基板１９の材料がレーザービーム５２ａにより変質された部分（変質領域）である。変質領域は、レーザービーム５２ａにより熱的影響を受けて脆化した部分、周囲とは密度が異なる部分などを指す。また、例えば、基板１９が結晶性材料により構成されている場合、変質領域は、この結晶性が崩れて多結晶化した部分、または、アモルファス化した部分をいう。変質層１７は、この変質領域により構成されるが、これに限定されない。

要するに、変質層１７は基板１９のうち構造が変化した部分をいう。変質層１７は、この構造の変化に起因する極めて幅の小さい無数の亀裂（クラック）を含む。この亀裂により基板１９の表面１９ａから裏面１９ｂまでが接続されるため、変質層１７が基板１９を貫通する通気路として機能する。この亀裂の幅は、１～２μｍ程度である。ただし、亀裂の幅はこれに限定されない。上下に連続する通気路が基板１９に形成されると、保持用治具１１が製造される。

また、変質層１７は、表面１９ａから裏面１９ｂまでに連続した変質領域で構成されてもよいが、表面１９ａから裏面１９ｂまでに連続していない変質領域が変質層１７を構成してもよい。この場合、各変質領域の間が亀裂（クラック）で結ばれるとともに、並んだ複数の変質領域の両端に位置する変質領域と、基板１９の表面１９ａまたは裏面１９ｂと、が亀裂（クラック）により結ばれる。

すなわち、変質層１７とは、互いに連続していない変質領域と、互いを結ぶ亀裂（クラック）と、により構成されるものを含む。別の観点から説明すると、基板１９の表面１９ａから裏面１９ｂまでに連続する亀裂（クラック）と、この亀裂に沿って配された複数の変質領域と、により変質層１７が構成されてもよい。以下、各図では、単純な柱状の領域として変質層１７を示す。

ただし、変質層１７は、基板１９の外周面に接続されていないことが好ましい。基板１９の一端から他端まで連続する変質層１７が基板１９に形成されると、変質層１７を境界として基板１９が二つに分断されてしまう。また、基板１９の外周面に変質層１７が到達していると、基板１９から形成された保持用治具１１を研削装置のチャックテーブルに載置して保持用治具１１を介して被加工物を吸引保持したとき、保持用治具１１の外周面２３から負圧が漏れてしまう。

ここで、図１（Ａ）に示すような保持用治具１１ａを製造する場合、レーザービーム照射ユニット４２の照射ヘッド５２と、チャックテーブル２６と、を直線状に加工送りするとよい。一つの直線に沿って基板１９に変質層１７ａを形成した後、加工送り方向に垂直な方向に沿って照射ヘッド５２及びチャックテーブル２６を相対的に移動させて割り出し送りを行う。その後、再び加工送り方向に沿って照射ヘッド５２等を加工送りして、次の直線に沿って基板１９に変質層１７ａを形成する。

なお、複数の直線状部分で構成される変質層１７ａを基板１９に形成して図１（Ａ）に示す保持用治具１１ａを製造する場合、割り出し送り量は１０μｍ程度に設定されることが好ましい。すなわち、変質層１７ａの互いに隣接する直線状部分の距離が１０μｍ程度離れるように基板１９をレーザー加工するとよい。ただし、この距離は１０μｍに限定されない。

また、複数の円状部分で構成される変質層１７ｂを基板１９に形成して、図１（Ｂ）に示すような保持用治具１１ｂを製造する場合、それぞれの中心が基板１９の表面１９ａ及び裏面１９ｂの中心と重なるように、複数の円状部分を基板１９に形成するとよい。この場合、互いに内外に隣接する２つの円状部分の間隔を２０μｍ程度離すとよい。ただし、各円状部分の間隔は２０μｍに限定されない。

以上に説明する保持用治具の製造方法によると、通気路として機能する変質層１７が第１面１３から第２面１５にかけて形成された保持用治具１１が形成される。次に、本実施形態に係る保持用治具１１の使用方法について説明する。すなわち、保持用治具１１を使用して被加工物を研削する研削方法について説明する。

まず、保持用治具１１が使用されて被加工物の研削が実施される研削装置について説明する。図６等には、研削装置６０の一部の構成を模式的に示す斜視図が模式的に示されており、図７等には、研削装置６０の一部の構成を模式的に示す断面図が模式的に示されている。

研削装置６０は、円板状のチャックテーブル６２を有する。チャックテーブル６２は、非多孔質のセラミックスで形成された円板状の枠体６４を有する。枠体６４の中央部には円板状の凹部６４ａが形成されている。

この凹部６４ａには、セラミックスで形成された円板状の多孔質板６６が固定されていている。枠体６４には、吸引路６４ｂが形成されている。この吸引路６４ｂを介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）から多孔質板６６の上面には、負圧が伝達される。

多孔質板６６の上面は、外周部に比べて中央部が僅かに突出した円錐状である。図７等に示す断面図では、この形状を強調して記載している。多孔質板６６の形状は図７等に示す断面図に限定されない。多孔質板６６の円形の上面と、枠体６４の環状の上面とは、略面一となっており、被加工物２１を吸引保持するための略平坦な保持面６２ａとして機能する。

チャックテーブル６２の下部には、チャックテーブル６２を回転可能に支持する円環且つ平板状のテーブルベース（不図示）が設けられている。また、テーブルベースの下部には、チャックテーブル６２の傾きを調整する傾き調整機構（不図示）が設けられている。

更に、チャックテーブル６２の下部には、テーブル回転軸６８を構成するスピンドルが連結されている。スピンドルには、プーリ、ベルト等を介して、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。回転駆動源を動作させると、チャックテーブル６２はテーブル回転軸６８の周りに回転する。

チャックテーブル６２の上方には、研削ユニット７０が配置されている。研削ユニット７０は、長手部が鉛直方向に略平行に配置された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、所定方向（例えば、鉛直方向）に沿って研削ユニット７０を移動させるボールねじ式の加工送り機構（不図示）が連結されている。また、スピンドルハウジングには、円柱状のスピンドル７２の一部が回転可能に収容されている。

スピンドル７２の上端部には、モータ等の回転駆動源が設けられている。スピンドル７２の下端部には、ボルト等の固定具７８により円板状のマウント７６が固定されている。マウント７６の下面側には、円環状の研削ホイール８０が装着されている。

研削ホイール８０は、アルミニウム合金で形成された基台８２を有する。基台８２の上面側は、マウント７６に接するように配置される。基台８２の下面側には、複数の研削砥石８４が、基台８２の周方向に沿って略等間隔で配置されている。

各研削砥石８４は、例えば、金属、セラミックス、樹脂等の結合材と、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic Boron Nitride）等の砥粒と、を有する。平均粒径が比較的大きい砥粒は、粗研削砥石に使用され、平均粒径が比較的小さい砥粒は、仕上げ研削砥石に使用される。スピンドル７２を回転させると、複数の研削砥石８４の下面の軌跡により、円環状の研削面が形成される。研削面は、スピンドル７２の長手方向と直交する平面となる。

次に、本実施形態に係る被加工物の研削方法の各ステップについて詳述する。図１１（Ｂ）は、本実施形態に係る被加工物の研削方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。

まず、保持用治具１１をチャックテーブル６２で支持する治具支持ステップＳ３０を実施する。図５は、治具支持ステップＳ３０を模式的に示す断面図である。治具支持ステップＳ３０では、保持用治具１１をチャックテーブル６２の保持面６２ａ上に載せる。なお、このとき保持用治具１１のチャックテーブル６２に接触する面を第２面１５とする。そして、第２面１５とは反対側の面を第１面１３とする。

治具支持ステップＳ３０では、第２面１５側をチャックテーブル６２に接触させることにより、保持用治具１１をチャックテーブル６２で支持する。そして、チャックテーブル６２の吸引源を作動させて、多孔質板６６を介してチャックテーブル６２で保持用治具１１を吸引保持する。

その後、被加工物を保持用治具１１に載せる前に、保持用治具１１が第１面１３側から研削ホイール８０で研削する。すなわち、治具支持ステップＳ３０の後、且つ次に説明する被加工物保持ステップＳ５０の前に、保持用治具１１を研削ホイール８０で研削する治具研削ステップＳ４０が実施されるとよい。

治具研削ステップＳ４０では、まず、チャックテーブル６２の保持面６２ａの一部が研削ホイール８０の研削面（研削砥石８４の下面）と略平行になるようにテーブルベースを傾ける。

この状態で、テーブル回転軸６８を中心として所定の回転速度（例えば、２００ｒｐｍ）でチャックテーブル６２を回転させ、ホイール回転軸７４を中心として所定の回転速度（例えば、３０００ｒｐｍ）で研削ホイール８０を回転させる。

更に、研削装置６０の研削液供給ノズル（不図示）から純水等の研削液を、研削面と保持用治具１１の第１面１３との接触領域に供給しながら、研削ユニット７０を所定の加工送り速度（例えば、１．０μｍ／ｓ）で下方に移動（すなわち、加工送り）する。研削砥石８４の研削面が保持用治具１１の第１面１３に接触することで、保持用治具１１の第１面１３側が研削される。

被加工物を保持用治具１１に載せる前に保持用治具１１を研削すると、保持用治具１１の被研削面（第１面１３）の形状は、被加工物を直にチャックテーブル６２で保持して同じ条件で研削する場合の研削後の被加工物の被研削面の形状に概ね等しくなる。

研削後の保持用治具１１の被研削面（第１面１３）に被加工物を密着させて、この保持用治具１１を介して被加工物をチャックテーブル６２で保持しながら研削する。このとき、研削後の被加工物の被研削面の形状と、被研削面とは反対側の面（保持用治具１１の被研削面に密着させた面）の形状と、を概ね等しくできる。

このように、被加工物を載せる前に保持用治具１１の第１面１３を研削しておくと、被加工物の被研削面と、被研削面とは反対側の面と、の距離を被加工物の全体で概ね一定にできる。つまり、被加工物の厚みを、被加工物の全体で概ね一定にできる。

なお、変質層１７が保持用治具１１の厚さ方向に沿って並ぶ複数の変質領域により構成される場合、治具研削ステップＳ４０が開始される時点で、第１面１３、各変質領域、及び第２面１５を結ぶクラックが保持用治具１１に形成されていなくてもよい。この場合、治具研削ステップＳ４０で保持用治具１１が研削される際に研削ホイール８０から保持用治具１１に印加される力により第１面１３から第２面１５までを接続するクラックが保持用治具１１に形成され、変質層１７が完成してもよい。

次に、被加工物をチャックテーブル６２で吸引保持する被加工物保持ステップＳ５０を実施する。図８は、研削された保持用治具１１に被加工物２１を載せる様子を模式的に示す斜視図である。

被加工物２１の表面２１ａ側には、ＩＣやＬＳＩ等の複数のデバイスが配置される。そこで、被加工物２１は裏面２１ｂ側から研削されて薄化される。そのため、被加工物保持ステップＳ５０では、被加工物２１の被研削面となる裏面２１ｂを上方に露出させるために、被研削面とは反対側の面である表面２１ａを下方に向けた状態で被加工物２１を保持用治具１１に載せる。すなわち、このときに保持用治具１１の第１面１３と、被加工物２１の表面２１ａと、が対面する。

被加工物保持ステップＳ５０では、被加工物２１を保持用治具１１の第１面１３に載せた後、チャックテーブル６２の吸引源を作動させて、保持用治具１１を介して被加工物２１をチャックテーブル６２で吸引する。チャックテーブル６２の吸引源を作動させると、吸引路６４ｂと、多孔質板６６と、保持用治具１１の変質層１７と、を通じて負圧が被加工物２１に作用する。すなわち、被加工物２１が保持用治具１１を介してチャックテーブル６２に吸引保持される。

ここで、保持用治具１１に形成された変質層１７は外周面２３には達していないため、チャックテーブル６２の吸引源で生じる負圧が漏れにくい。そのため、チャックテーブル６２は、保持用治具１１を介した被加工物２１の吸引保持を適切に実施できる。

なお、被加工物２１の表面２１ａ側には、この表面２１ａに形成されたデバイス等を保護するための保護テープ等が配設されてもよい。この場合、被加工物２１は、保護テープを介して保持用治具１１に載置される。

次に、被加工物２１を研削装置６０の研削ホイール８０で研削する被加工物研削ステップＳ６０を実施する。図９は、研削される被加工物２１を模式的に示す斜視図であり、図１０は、研削される被加工物２１を模式的に示す断面図である。被加工物研削ステップＳ６０では、治具研削ステップＳ４０で保持用治具１１を研削するのと同様の手順で被加工物２１を研削する。

まず、チャックテーブル６２のテーブル回転軸６８の周りの回転と、研削ホイール８０のホイール回転軸７４の周りの回転と、を開始する。すなわち、テーブル回転軸６８を中心として所定の回転速度（例えば、２００ｒｐｍ）でチャックテーブル６２を回転させるとともに、ホイール回転軸７４を中心として所定の回転速度（例えば、３０００ｒｐｍ）で研削ホイール８０を回転させる。

更に、研削装置６０の研削液供給ノズルから純水等の研削液を、研削砥石８４の研削面と被加工物２１の裏面２１ｂとの接触領域に供給しながら、研削ユニット７０を所定の加工送り速度（例えば、１．０μｍ／ｓ）で下方への移動を開始する。すなわち、研削送りユニットを作動させることでチャックテーブル６２及び研削ユニット７０が相対的に接近するように移動する研削送りを開始する。

そして、保持用治具１１を介してチャックテーブル６２で保持された被加工物２１の裏面２１ｂに研削砥石８４の研削面を接触させることにより、被加工物２１を研削ホイール８０で研削する。なお、被加工物研削ステップＳ６０では、研削され薄化される被加工物２１の厚みを測定する厚み測定器（不図示）で被加工物２１の厚みを測定しつつ研削を進行させるとよい。そして、被加工物２１が目標とされる仕上げ厚みに至るとき、研削送りを終了して研削を停止させるとよい。

なお、被加工物研削ステップＳ６０は、粗研削及び仕上げ研削の２段階で実施されてもよい。すなわち、研削砥石８４として粗研削砥石を有する一の研削ユニット７０（即ち、粗研削ユニット）で被加工物２１の裏面２１ｂ側を粗研削した後、研削砥石８４として仕上げ研削砥石を有する他の研削ユニット７０（即ち、仕上げ研削ユニット）で裏面２１ｂ側を仕上げ研削する。

被加工物２１の研削が完了した後、研削ユニット７０をチャックテーブル６２から離し、チャックテーブル６２の吸引源を停止させてチャックテーブル６２による被加工物２１の吸引保持を解除する。その後、薄化された被加工物２１をデバイス毎に分割すると、個々のデバイスチップが得られる。

ここまで説明した被加工物の研削方法においては、保持用治具１１を介してチャックテーブル６２で被加工物２１を吸引保持し、被加工物２１を研削する。ここで、被加工物２１を研削すると、チャックテーブル６２の保持面６２ａに向けて研削ホイール８０により被加工物２１が押圧される。

従来使用されていたような第１面１３及び第２面１５に表出した溝が形成された保持用治具では、支持された被加工物２１が研削中にこの溝に押し込まれ、被加工物２１の表面２１ａに溝の形状に対応した凸形状が形成されていた。

これに対して、本実施形態に係る保持用治具１１には溝に代えて変質層１７が形成されている。そして、保持用治具１１の第１面１３及び第２面１５に表出する変質層１７に含まれる亀裂は極めて幅が小さい。そのため、保持用治具１１を介してチャックテーブル６２に保持された被加工物２１を研削したとき、被加工物２１の表面２１ａ側には、従来のような凸形状が残ることはない。

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、上記の実施形態では、チャックテーブル６２の多孔質板６６に保持用治具１１が載せられて使用される場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、本発明の一態様に係る保持用治具１１は、多孔質板６６に代えてチャックテーブル６２の枠体６４の凹部６４ａに収容されて使用されてもよい。

この場合、多孔質板６６の上面に形成されていたものと同様の円錐形状が保持用治具１１の上面に形成されるとよい。そして、この保持用治具１１に被加工物２１を載せてチャックテーブル６２で被加工物２１を吸引保持し被加工物２１を研削すると、厚みが全体で均一であり、被支持面である表面２１ａに微小な凸形状が残らない被加工物２１が得られる。

その他、上述の実施形態及び各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。

１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 保持用治具
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 第１面
１５，１５ａ，１５ｂ 第２面
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 変質層
１９ 基板
１９ａ，２１ａ 表面
１９ｂ，２１ｂ 裏面
２１ 被加工物
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 外周面
２ レーザー加工装置
４ 基台
６ Ｘ軸Ｙ軸移動機構
８ Ｙ軸ガイドレール
１０ Ｙ軸移動板
１２ ねじ軸
１４ モータ
１６ Ｘ軸ガイドレール
１８ Ｘ軸移動板
２０ ねじ軸
２２ モータ
２４ テーブル基台
２６ チャックテーブル
２６ａ 保持面
２６ｂ クランプユニット
３０ 支持構造
３２ Ｚ軸移動機構
３４ Ｚ軸ガイドレール
３６ Ｚ軸移動板
３８ モータ
４０ 支持具
４２ レーザービーム照射ユニット
５２ 照射ヘッド
５２ａ レーザービーム
５２ｂ 集光点
５４ ハウジング
５６ 撮像ユニット
６０ 研削装置
６２ チャックテーブル
６２ａ 保持面
６４ 枠体
６４ａ 凹部
６４ｂ 吸引路
６６ 多孔質板
６８ テーブル回転軸
７０ 研削ユニット
７２ スピンドル
７４ ホイール回転軸
７６ マウント
７８ 固定具
８０ 研削ホイール
８２ 基台
８４ 研削砥石

Claims (7)

1. 被加工物をチャックテーブルで保持する際に該被加工物と該チャックテーブルとの間に介在させる板状の保持用治具であって、
   第１面と、
   該第１面とは反対側の第２面と、
   該第１面と該第２面とを接続する外周面と、を有し、
   該第１面の中央領域から該第２面の中央領域に到達する変質層が形成されていることを特徴とする保持用治具。
2. チャックテーブルと、円板状または円環状の研削ホイールを備えた研削ユニットと、該チャックテーブル及び該研削ユニットを相対的に接近及び離隔させる研削送りユニットと、を備えた研削装置において、円板状の被加工物を該チャックテーブルで保持する際に該被加工物と該チャックテーブルとの間に介在させる板状の保持用治具であって、
   第１面と、
   該第１面とは反対側の第２面と、
   該第１面と該第２面とを接続する外周面と、を有し、
   該第１面の中央領域から該第２面の中央領域に到達する変質層が形成されおり、
   該被加工物と主成分の材料が同じであることを特徴とする保持用治具。
3. 該変質層は、該第１面に沿った直線状に形成されている部分と、該第１面に沿った円形に形成されている部分と、の一方または両方を有することを特徴とする請求項１に記載の保持用治具。
4. 該変質層は、該第１面に沿った直線状に形成されている部分と、該第１面に沿った円形に形成されている部分と、の一方または両方を有することを特徴とする請求項２に記載の保持用治具。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の保持用治具の製造方法であって、
   基板を準備する準備ステップと、
   該基板を透過する波長成分を有するレーザービームを該基板に集光して該変質層を該基板に形成することで該保持用治具を製造するレーザー加工ステップと、
   を含むことを特徴とする保持用治具の製造方法。
6. 請求項２または請求項４に記載の保持用治具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、
   該保持用治具の該第２面側を該チャックテーブルに接触させることにより、該保持用治具を該チャックテーブルで支持する治具支持ステップと、
   該被加工物を該保持用治具の該第１面に載せ、該保持用治具を介して該被加工物を該チャックテーブルで吸引することにより、該被加工物を該チャックテーブルで吸引保持する被加工物保持ステップと、
   該チャックテーブルのテーブル回転軸の周りの回転と、該研削ホイールのホイール回転軸の周りの回転と、を開始し、該研削送りユニットを作動させることで該チャックテーブル及び該研削ユニットが相対的に接近するように移動する研削送りを開始し、該保持用治具を介して該チャックテーブルで保持された該被加工物を該研削ホイールで研削する被加工物研削ステップと、を含むことを特徴とする被加工物の研削方法。
7. 該治具支持ステップの後、且つ該被加工物保持ステップの前に、該保持用治具を該研削ホイールで研削する治具研削ステップを更に備えることを特徴とする請求項６記載の被加工物の研削方法。

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