JP2024077677A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥粒を保持する結合材の保持力を弱くすることなく、複数の研削砥石のそれぞれの自生発刃を促進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】被加工物の中央領域の一面側を研削して円形の底面を有する凹部を形成する被加工物の研削方法であって、切削ブレードを使用して中央領域の一面側を切削することによって凹部の深さに至らない深さの溝を形成する溝形成ステップと、溝形成ステップの後に、円環状に配列されている複数の研削砥石を有する研削ホイールを使用して中央領域の一面側を研削することによって溝を画定する部分を除去するとともに凹部を形成する研削ステップと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物の中央領域の一面側を研削して円形の底面を有する凹部を形成する被加工物の研削方法に関する。

ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）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、表面側に複数のデバイスが形成されている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。

この被加工物は、製造されるチップの小型化を目的として、その分割に先立って薄化されることがある。被加工物の薄化は、例えば、保持テーブルと、保持テーブルの上方に設けられ、かつ、その下端部に研削ホイールが装着されているスピンドルとを備える研削装置において行われる。

なお、研削ホイールは、一般的に、円環状に配列されている複数の研削砥石を有する。また、複数の研削砥石のそれぞれは、結合材と、結合材の内部に分散され、かつ、結合材によって保持される砥粒とを含む。

そして、この研削装置においては、例えば、以下の順序で被加工物が薄化される。まず、保持テーブルによって被加工物の表面側（下面側）を保持する。次いで、スピンドルを回転させた時の複数の研削砥石の軌跡の直下に被加工物の中心が位置付けられるように保持テーブル及びスピンドルの位置を調整する。

次いで、スピンドルと保持テーブルとの双方を回転させながら、複数の研削砥石の研削面（下面）と被加工物の裏面（上面）とを接触させる。なお、この研削ホイールとしては、スピンドルを回転させた時の複数の研削砥石の軌跡の外径が被加工物の半径よりも大きい研削ホイールが利用される。

さらに、被加工物の厚さが所望の厚さになるまで、スピンドルと保持テーブルとの双方を回転させたまま両者を接近させる。これにより、被加工物の裏面側の全域が研削されて薄化される。

ここで、被加工物を薄くすると被加工物の剛性が低くなり、その後の工程における被加工物の取り扱いが困難になるおそれがある。そこで、ＴＡＩＫＯ研削とも呼ばれる方法によって被加工物の裏面側を研削する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この方法においては、スピンドルを回転させた時の複数の研削砥石の軌跡の外径が被加工物の半径よりも小さい研削ホイールを利用して、上述のように被加工物の裏面側を研削する。

この場合、被加工物の中央領域の裏面側（上面側）が研削され、かつ、この中央領域を囲む領域（外周余剰領域）が残存する。これにより、被加工物の裏面側に円形の底面を有する凹部が形成される。

特開２００７－１９４６１号公報

炭化シリコン（ＳｉＣ）又はサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるウェーハ等の硬い構造物が被加工物の裏面側に露出している場合、この被加工物の研削に伴って、複数の研削砥石のそれぞれの研削面に露出した砥粒の摩耗（目潰れ）が激しくなる。

この場合、先端部に研削ホイールが装着されているスピンドルを回転させるモータの駆動電流が上昇するといった不具合が生じるおそれがある。そのため、このような場合には、被加工物の研削に伴う複数の研削砥石のそれぞれの自生発刃（研削面側の結合材が削られて、研削面に新しい砥粒が露出すること）を促進することが必要になる。

自生発刃を促進するためには、例えば、複数の研削砥石のそれぞれに含まれる結合材として脆い材料を適用すればよい。ただし、この場合には、砥粒を保持する結合材の保持力が弱くなり、被加工物の研削が困難になるおそれがある。

この点に鑑み、本発明の目的は、砥粒を保持する結合材の保持力を弱くすることなく、複数の研削砥石のそれぞれの自生発刃を促進することが可能な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、被加工物の中央領域の一面側を研削して円形の底面を有する凹部を形成する被加工物の研削方法であって、切削ブレードを使用して該中央領域の該一面側を切削することによって該凹部の深さに至らない深さの溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップの後に、円環状に配列されている複数の研削砥石を有する研削ホイールを使用して該中央領域の該一面側を研削することによって該溝を画定する部分を除去するとともに該凹部を形成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、切削ブレードを使用して被加工物の中央領域の一面側を切削することによって凹部の深さに至らない深さの溝を形成してから、円環状に配列されている複数の研削砥石を有する研削ホイールを使用して中央領域の上面側を研削することによって溝を画定する部分を除去するとともに凹部を形成する。

この場合、被加工物の中央領域の一面側の研削が開始されてから溝を画定する部分が除去されるまでの間、複数の研削砥石のそれぞれの研削面近傍の部分が溝の側面に衝突し続ける。

そして、このような衝突が起きると、複数の研削砥石のそれぞれに含まれる結合材が削られやすくなる。その結果、本発明においては、砥粒を保持する結合材の保持力を弱くすることなく、複数の研削砥石のそれぞれの自生発刃を促進することができる。

図１は、被加工物の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、被加工物の中央領域の一面側を研削して円形の底面を有する凹部を形成する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３（Ａ）は、溝形成ステップの一例を模式的に示す一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示される溝形成ステップ後の被加工物を模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、研削ステップの一例を模式的に示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示される研削ステップ後の被加工物を模式的に示す斜視図である。 図５（Ａ）は、溝形成ステップの別の例を模式的に示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示される溝形成ステップ後の被加工物を模式的に示す斜視図である。

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、研削に供される被加工物の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示される被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等の単結晶半導体材料からなる。

そして、被加工物１１は、複数のデバイス１３が形成されている中央領域と、この中央領域を囲繞する外周余剰領域とを有する。なお、複数のデバイス１３は、マトリックス状に配列されている。すなわち、複数のデバイス１３の境界は、格子状に延在する。

また、被加工物１１の表面１１ａは、複数のデバイス１３の存在に起因して凹凸形状となっている。他方、被加工物１１の裏面１１ｂは、概ね平坦である。さらに、被加工物１１の側面には、被加工物１１を構成する材料の特定の結晶方位を示すためのノッチ１１ｃが形成されている。

図２は、被加工物１１の中央領域の一面側を研削して円形の底面を有する凹部を形成する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。なお、被加工物１１の中央領域の一面側は、複数のデバイス１３が設けられていない側であり、被加工物１１の裏面１１ｂ側の一部に対応する。

図２に示される被加工物の研削方法においては、まず、切削ブレードを使用して被加工物の中央領域の一面側を切削することによって凹部の深さに至らない深さの溝を形成する（溝形成ステップＳ１）。

図３（Ａ）は、溝形成ステップＳ１の一例を模式的に示す一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示される溝形成ステップＳ１後の被加工物１１を模式的に示す斜視図である。この溝形成ステップＳ１は、図３（Ａ）に示される切削装置２において実施される。

なお、図３（Ａ）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、Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（鉛直方向）である。

切削装置２は、保持テーブル４を含む。この保持テーブル４は、被加工物１１よりも直径が大きい円盤状の枠体を有する。この枠体は、例えば、ステンレス等の金属材料又はセラミックスからなる。

また、枠体は、円盤状の底壁と、この底壁の外周領域から立設する円筒状の側壁とを有する。すなわち、枠体の上面側には、底壁及び側壁によって画定される円盤状の凹部が形成されている。

そして、枠体の上面側に形成されている凹部には、この凹部の直径と概ね等しい直径を有する円盤状のポーラス板（不図示）が固定されている。このポーラス板は、例えば、多孔質セラミックスからなる。また、保持テーブル４の上面（枠体の上面及びポーラス板の上面）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に概ね平行である。

また、ポーラス板は、枠体の底壁に形成されている貫通孔を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）と連通する。そして、この吸引源を動作させると、ポーラス板の上面近傍の空間に吸引力が作用する。

さらに、保持テーブル４は、Ｘ軸方向移動機構（不図示）と連結されている。このＸ軸方向移動機構は、例えば、ボールねじとモータとを含む。そして、このＸ軸方向移動機構を動作させると、保持テーブル４がＸ軸方向に沿って移動する。

また、保持テーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されている。そして、この回転駆動源を動作させると、保持テーブル４の上面の中心を通り、かつ、Ｚ軸方向に沿った直線を回転軸として保持テーブル４が回転する。

保持テーブル４の上方には、切削ユニット６が設けられている。この切削ユニット６は、Ｙ軸方向に沿って延在するスピンドル８を含む。そして、スピンドル８の先端部には、円環状の切削ブレード１０が装着されている。

また、スピンドル８の基端部は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されている。そして、この回転駆動源を動作させると、Ｙ軸方向に沿った直線を回転軸としてスピンドル８とともに切削ブレード１０が回転する。

また、切削ユニット６は、Ｙ軸方向移動機構（不図示）及びＺ軸方向移動機構（不図示）と連結されている。Ｙ軸方向移動機構及びＺ軸方向移動機構のそれぞれは、例えば、ボールねじとモータとを含む。そして、Ｙ軸方向移動機構及び／又はＺ軸方向移動機構を動作させると、切削ユニット６がＹ軸方向及び／又はＺ軸方向に沿って移動する。

切削装置２において溝形成ステップＳ１を実施する際には、まず、複数のデバイス１３を保護し、かつ、その表面１１ａ側を平坦化するための保護テープ１５を被加工物１１の表面１１ａに貼着する。

次いで、保護テープ１５を介して被加工物１１を保持テーブル４の上に置く。次いで、保持テーブル４のポーラス板と連通する吸引源を動作させる。これにより、被加工物１１が保持テーブル４によって保持される。

次いで、被加工物１１の中央領域と外周余剰領域との境界に含まれる点（第１点）が切削ブレード１０の下端の直下に位置付けられるように、Ｘ軸方向移動機構が保持テーブル４の位置を調整し、かつ／又は、Ｙ軸方向移動機構が切削ユニット６の位置を調整する。

次いで、切削ブレード１０を回転させるように、スピンドル８の基端部に連結されている回転駆動源がスピンドル８を回転させる。次いで、切削ブレード１０を回転させたまま、被加工物１１の裏面１１ｂから所定の深さに切削ブレード１０の下端が位置付けられるようにＺ軸方向移動機構が切削ユニット６を下降させる。

これにより、被加工物１１の裏面１１ｂ側に切削ブレード１０の下端が切り込む。なお、この所定の深さは、後述する研削ステップＳ２において形成される凹部の深さよりも浅い。

次いで、切削ブレード１０を回転させたまま、上記の境界のうち上記の第１点とは異なる点（第２点）に切削ブレード１０の下端が至るまで保持テーブル４をＸ軸方向に沿って移動させる。

その結果、被加工物１１の裏面１１ｂ側、より具体的には、その中央領域の一面側に直線状の溝１７が形成される。さらに、被加工物１１の中央領域の一面側に格子状の溝１７が形成されるように上述した動作を繰り返す。以上によって、溝形成ステップＳ１が完了する。

溝形成ステップＳ１の後には、円環状に配列されている複数の研削砥石を有する研削ホイールを使用して被加工物１１の中央領域の一面側を研削することによって溝１７を画定する部分を除去するとともに凹部を形成する（研削ステップＳ２）。

図４（Ａ）は、研削ステップＳ２の一例を模式的に示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示される研削ステップＳ２後の被加工物を模式的に示す斜視図である。この研削ステップＳ２は、図４（Ａ）に示される研削装置１２において実施される。

研削装置１２は、保持テーブル１４を含む。この保持テーブル１４は、被加工物１１よりも直径が大きい円盤状の枠体を有する。この枠体は、例えば、ステンレス等の金属材料又はセラミックスからなる。

また、枠体は、円盤状の底壁と、この底壁の外周領域から立設する円筒状の側壁とを有する。すなわち、枠体の上面側には、底壁及び側壁によって画定される円盤状の凹部が形成されている。

そして、枠体の上面側に形成されている凹部には、この凹部の直径と概ね等しい直径を有する円盤状のポーラス板（不図示）が固定されている。このポーラス板は、例えば、多孔質セラミックスからなる。また、保持テーブル１４の上面（枠体の上面及びポーラス板の上面）は、円錐の側面に対応する形状を有する。

また、ポーラス板は、枠体の底壁に形成されている貫通孔を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）と連通する。そして、この吸引源を動作させると、ポーラス板の上面近傍の空間に吸引力が作用する。

さらに、保持テーブル１４は、水平方向移動機構（不図示）と連結されている。この水平方向移動機構は、例えば、ボールねじとモータとを含む。そして、この水平方向移動機構を動作させると、保持テーブル１４が水平方向に沿って移動する。

また、保持テーブル１４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されている。そして、この回転駆動源を動作させると、保持テーブル４の上面の中心を通る直線を回転軸として保持テーブル１４が回転する。

保持テーブル１４の上方には、研削ユニット１６が設けられている。この研削ユニット１６は、鉛直方向に沿って延在するスピンドル１８を含む。このスピンドル１８の下端部には、その直径が被加工物１１の中央領域の半径と概ね等しい円盤状のマウント２０が固定されている。

そして、マウント２０の下面側には、ボルト等の固定部材（不図示）を用いて、マウント２０の直径と概ね等しい外径を有する円環状の研削ホイール２２が装着されている。この研削ホイール２２は、ステンレス鋼又はアルミニウム等の金属からなる環状のホイール基台２４を含む。

また、ホイール基台２４の下面には円環状の凹部が形成されており、この凹部にはホイール基台２４の周方向に沿って概ね等しい角度の間隔で複数の研削砥石２６が固定されている。そして、複数の研削砥石２６の下面（研削面）は、概ね同一平面上に位置付けられている。

また、スピンドル１８の上端部は、モータ等のスピンドル用回転駆動源が連結されている。そして、このスピンドル用回転駆動源を動作させると、鉛直方向に沿った直線を回転軸としてスピンドル１８及びマウント２０とともに研削ホイール２２が回転する。

さらに、研削ユニット１６は、鉛直方向移動機構（不図示）に連結されている。この鉛直方向移動機構は、例えば、ボールねじ及びモータ等を含む。そして、この鉛直方向移動機構を動作させると、研削ユニット１６が鉛直方向に沿って移動する。

研削装置１２において研削ステップＳ２を実施する際には、まず、保護テープ１５を介して被加工物１１を保持テーブル１４の上に置く。次いで、保持テーブル１４のポーラス板と連通する吸引源を動作させる。これにより、被加工物１１が保持テーブル１４によって保持される。

次いで、スピンドル１８及びマウント２０とともに研削ホイール２２を回転させた時の複数の研削砥石２６の軌跡の直下に被加工物１１の裏面１１ｂの中心が位置付けられるように水平方向移動機構が保持テーブル１４の位置を調整する。なお、この軌跡の外径は、被加工物１１の中央領域の直径と概ね等しい。

次いで、保持テーブル１４及び研削ホイール２２を回転させるように保持テーブル用回転駆動源及びスピンドル用回転駆動源を動作させながら、鉛直方向移動機構が研削ユニット１６を下降させる。そして、複数の研削砥石２６の研削面（下面）が被加工物１１の裏面１１ｂに接触すると、被加工物１１の中央領域の一面側が研削される。

さらに、この研削は、被加工物１１の裏面１１ｂ側のうち格子状の溝１７を画定する部分が除去されるとともに所望の深さを有する凹部１９が被加工物１１の裏面１１ｂ側に形成されるまで継続される。以上によって、研削ステップＳ２が完了する。

図２に示される被加工物の研削方法においては、切削ブレード１０を使用して被加工物１１の中央領域の一面側を切削することによって凹部１９の深さに至らない深さの溝１７を形成してから、研削ホイール２２を使用して被加工物１１の中央領域の一面側を研削することによって溝１７を画定する部分を除去するとともに凹部１９を形成する。

この場合、被加工物１１の中央領域の一面側の研削が開始されてから溝１７を画定する部分が除去されるまでの間、複数の研削砥石２６のそれぞれの研削面近傍の部分が溝１７の側面に衝突し続ける。

そして、このような衝突が起きると、複数の研削砥石２６のそれぞれに含まれる結合材が削られやすくなる。その結果、この方法においては、砥粒を保持する結合材の保持力を弱くすることなく、複数の研削砥石２６のそれぞれの自生発刃を促進することができる。

なお、上述した内容は本発明の一態様であって、本発明の内容は上述した内容に限定されない。例えば、本発明の溝形成ステップＳ１においては、格子状の溝１７に換えて、一又は複数の円環状の溝が被加工物１１の中央領域の一面側に形成されてもよい。

図５（Ａ）は、被加工物１１の中央領域の一面側に一又は複数の円環状の溝を形成するための溝形成ステップＳ１の一例を模式的に示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示される溝形成ステップＳ１後の被加工物１１を模式的に示す斜視図である。

この溝形成ステップＳ１は、例えば、上述した切削装置２において実施される。具体的には、まず、複数のデバイス１３を保護し、かつ、その表面１１ａ側を平坦化するための保護テープ１５を被加工物１１の表面１１ａに貼着する。

次いで、保護テープ１５を介して被加工物１１を保持テーブル４の上に置く。次いで、保持テーブル４のポーラス板と連通する吸引源を動作させる。これにより、被加工物１１が保持テーブル４によって保持される。

次いで、被加工物１１の中央領域が切削ブレード１０の下端の直下に位置付けられるように、Ｘ軸方向移動機構が保持テーブル４の位置を調整し、かつ／又は、Ｙ軸方向移動機構が切削ユニット６の位置を調整する。

次いで、切削ブレード１０を回転させるように、スピンドル８の基端部に連結されている回転駆動源がスピンドル８を回転させる。次いで、切削ブレード１０を回転させたまま、被加工物１１の裏面１１ｂから所定の深さに切削ブレード１０の下端が位置付けられるようにＺ軸方向移動機構が切削ユニット６を下降させる。

これにより、被加工物１１の裏面１１ｂ側に切削ブレード１０の下端が切り込む。なお、この所定の深さは、上記の凹部１９の深さよりも浅い。次いで、切削ブレード１０を回転させたまま、保持テーブル４に連結されている回転駆動源が保持テーブル４を少なくとも一回転させる。

その結果、被加工物１１の裏面１１ｂ側、より具体的には、その中央領域の一面側に円環状の溝２１が形成される。さらに、被加工物１１の中央領域の一面側に複数の溝２１を形成する場合には、平面視における被加工物１１の裏面１１ｂの中心からの距離を変更したうえで上述した動作を繰り返す。以上によって、溝形成ステップＳ１が完了する。

そして、被加工物１１の中央領域の一面側に一又は複数の円環状の溝２１が形成されている場合、上述した研削ステップＳ２において、複数の研削砥石２６のそれぞれが溝２１の側面に正面から衝突しやすくなる。

すなわち、この場合、スピンドル１８を回転させた時の複数の研削砥石２６の軌跡と溝２１とが重なる箇所における当該軌跡の接線と溝の法線とがなす角が小さくなりやすい。そのため、この場合には、複数の研削砥石２６のそれぞれの自生発刃をさらに促進することができる。

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 ：切削装置
４ ：保持テーブル
６ ：切削ユニット
８ ：スピンドル
１０：切削ブレード
１１：被加工物（１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、１１ｃ：ノッチ）
１２：研削装置
１３：デバイス
１４：保持テーブル
１５：保護テープ
１６：研削ユニット
１７：溝
１８：スピンドル
１９：凹部
２０：マウント
２１：溝
２２：研削ホイール
２４：ホイール基台
２６：研削砥石

Claims (1)

1. 被加工物の中央領域の一面側を研削して円形の底面を有する凹部を形成する被加工物の研削方法であって、
   切削ブレードを使用して該中央領域の該一面側を切削することによって該凹部の深さに至らない深さの溝を形成する溝形成ステップと、
   該溝形成ステップの後に、円環状に配列されている複数の研削砥石を有する研削ホイールを使用して該中央領域の該一面側を研削することによって該溝を画定する部分を除去するとともに該凹部を形成する研削ステップと、
   を備える被加工物の研削方法。
   

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