JP5048997B2

JP5048997B2 - ウエーハの研削装置および研削方法

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Publication number: JP5048997B2
Application number: JP2006305805A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: JP2008119785A

Description

本発明は、ウエーハの研削装置および研削方法に関するものである。

ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが形成されるウエーハは、例えばシリコンインゴットをスライスしたウエーハの表裏面を研磨して形成される。

シリコンインゴット等を内周刃、ワイヤーソーでスライスしてウエーハを形成すると、ウエーハの切断面である表裏面にウネリが生じることから、一方の面にワックス等の流動性部材を敷設してガラス等の支持基台に固定し、露出している他方の面を研削砥石によって研削し、その後、研削された他方の面を支持基台に固定し露出した一方の面を研削砥石によって研削することで、スライスされたウエーハの表裏面からウネリを除去するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−５９８２号公報

しかしながら、特許文献１に示される方式によると、研削前にウエーハに対する流動性部材の塗布工程、プレートに対する押圧工程、冷却による流動性部材の固化工程等の前処理といった余分な工程を必要とし、また、流動性部材が塗布された面側の研削に際しても固化された流動性部材の除去工程等を必要とし、スライスされたウエーハをそのまま用いることができず、作業効率が悪いという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウネリのあるウエーハをそのまま用いてウエーハの面から効率よくウネリを取り除くことができるウエーハの研削装置および研削方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るウエーハの研削装置は、ウエーハの面を研削するウエーハの研削装置であって、ウエーハの第１の面を水で支持する第１の支持部と、ウエーハの前記第１の面に対して背面となる第２の面を水で支持する第２の支持部と、前記第１の支持部と前記第２の支持部とで挟持されたウエーハの側部を囲繞して水で支持し前記第１の支持部と前記第２の支持部とで筐体を形成する環状支持部とで構成されたウエーハ支持筐体と、該ウエーハ支持筐体の前記第１の支持部および前記第２の支持部に水を供給する水供給手段と、環状の基台に研削砥石が環状に配設された研削ホイールを有し、該研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハに対して接近および離反する方向に移動する移動手段と、を備え、前記ウエーハ支持筐体の前記第２の支持部には前記研削ホイールの前記研削砥石を挿入させて前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハの中心から外周に向けてウエーハの前記第２の面を研削させる研削砥石挿入溝が形成され、かつ、前記第１の支持部が前記第１の面の全面を前記水で支持し、前記第２の支持部が前記第２の面における前記研削砥石挿入溝に対向する面以外の面を前記水で支持して、前記ウエーハ全体を前記ウエーハ支持筐体内で前記水中に浮く状態で支持することを特徴とする。

また、本発明に係るウエーハの研削装置は、上記発明において、ウエーハの前記第１の面および前記第２の面に対する吐出方向が斜めに設定された前記水供給手段から前記第１の支持部および前記第２の支持部に供給される水によって水流が形成されウエーハが回転することを特徴とする。

また、本発明に係るウエーハの研削方法は、ウエーハの第１の面を水で支持する第１の支持部と、ウエーハの前記第１の面に対して背面となる第２の面を水で支持する第２の支持部と、前記第１の支持部と前記第２の支持部とで挟持されたウエーハの側部を囲繞して水で支持し前記第１の支持部と前記第２の支持部とで筐体を形成する環状支持部とで構成されたウエーハ支持筐体と、該ウエーハ支持筐体の前記第１の支持部および前記第２の支持部に水を供給する水供給手段と、環状の基台に研削砥石が環状に配設された研削ホイールを有し、該研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハに対して接近および離反する方向に移動する移動手段と、を備え、前記ウエーハ支持筐体の前記第２の支持部には前記研削ホイールの前記研削砥石を挿入させる研削砥石挿入溝が形成された研削装置を用いて、ウエーハの面を研削するウエーハの研削方法であって、前記第１の支持部が前記第１の面の全面を前記水で支持し、前記第２の支持部が前記第２の面における前記研削砥石挿入溝に対向する面以外の面を前記水で支持して、前記ウエーハ全体を前記ウエーハ支持筐体内で前記水中に浮く状態で支持するとともに、前記第２の支持部に形成された前記研削砥石挿入溝に前記研削ホイールの前記研削砥石を挿入して回転させて前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハの中心から外周に向けてウエーハの前記第２の面を研削することを特徴とする。

本発明に係るウエーハの研削装置および研削方法によれば、ウエーハ支持筐体内においてウエーハを実質的に水で支持しながら第２の支持部に形成された研削砥石挿入溝から研削砥石をウエーハの第２の面に作用させて研削を行うようにしたので、ウエーハにウネリを矯正するような不要な力が作用することなく第２の支持部側に配置させた第２の面を研削してウネリを除去することができ、ウネリのあるウエーハをそのまま用いてウエーハの面から効率よくウネリを取り除くことができるという効果を奏する。特に、ウエーハ支持筐体内においてウエーハを水で支持しながら供給される水によって形成される水流でウエーハを回転させながら研削砥石で研削することで、ウエーハの第２の面のウネリをより一層効率よく除去することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるウエーハの研削装置および研削方法について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の研削装置の構成例を示す概略斜視図である。本実施の形態の研削装置１０は、ウエーハＷを支持するウエーハ支持筐体２０と、ウエーハ支持筐体２０に支持されたウエーハＷを研削する研削ホイール３１を回転可能に支持した研削手段３０と、研削手段３０をウエーハ支持筐体２０に支持されたウエーハＷに対して接近および離反する上下方向に移動する移動手段４０とを備える。

まず、研削手段３０は、研削ホイール３１と、ハウジング３２と、ハウジング３２の下端にボルト３３によって装着されて反時計方向に回転自在な研削ホイール３１を支持するマウント３４と、マウント３４を支持し回転するスピンドル３５と、スピンドル３５を回転駆動するモータ３６と、ハウジング３２を装着した移動基台３７と、を備える。移動基台３７は、被案内レール３７ａを有し、この被案内レール３７ａをハウジング１１の支持板１２に設けられた案内レール１３に移動可能に嵌合することにより研削手段３０が上下方向に移動可能に支持される。また、研削ホイール３１は、図４に示すように、下向きカップ形状に形成された環状の基台３１ａと、この基台３１ａの下面に等間隔で環状に配設されてウエーハＷの面に対して切削作用を示す複数個の研削砥石３１ｂとを備える。

また、移動手段４０は、研削手段３０の移動基台３７を案内レール１３に沿って移動させることで研削ホイール３１をウエーハ支持筐体２０に支持されたウエーハＷに対して接近および離反する上下方向（Ｚ軸方向）に研削送りするよう移動するためのものである。移動手段４０は、支持板１２に案内レール１３と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４１と、雄ねじロッド４１を回転駆動するためのパルスモータ４２と、移動基台３７に装着され雄ねじロッド４１と螺合する雌ねじブロック（図示せず）と、を備える。

一方、ウエーハ支持筐体２０は、図２〜図５に示すように、第１の支持部２１と第２の支持部２２と環状支持部２３とで構成されてウエーハＷを内部で支持する筐体である。図２は、ウエーハ支持筐体を示す分解斜視図であり、図３は、ウエーハ支持筐体を示す斜視図であり、図４は、研削箇所付近を示す概略断面図であり、図５は、ウエーハ支持筐体と研削ホイールとの配置関係等を平面図的に示す模式図である。

第１の支持部２１は、ウエーハＷよりも一回り大きく形成されてウエーハＷの下面側となる第１の面Ｗａを水で支持するもので、研削手段３０の直下位置と図１に示す待機位置との間でＸ軸方向に移動自在な移動基台１４上に固定配置されている。第２の支持部２２は、第１の支持部２１と対をなして、ウエーハＷの第１の面Ｗａに対して背面（上面）となり研削砥石３１ｂによる研削作用を受ける第２の面Ｗｂを水で支持するものである。環状支持部２３は、第１の支持部２１と第２の支持部２２とで挟持されたウエーハＷの側部Ｗｃを囲繞して水で支持するように第１の支持部２１の外周部に壁状に形成されたものである。すなわち、第１の支持部２１と環状支持部２３とがウエーハＷを収容し得る凹部を有する環状体として形成され、この環状体と環状体上面を着脱自在に覆う第２の支持部２２とによりウエーハＷを凹部内に水で支持し得る筐体を構成する。ここで、環状支持部２３上には、ウエーハＷの支持時に第１の支持部２１に対して第２の支持部２２を水圧に抗して密着状態に維持するために図示しない吸引源に連結される吸引溝２４が形成されている。また、環状支持部２３上には、第１の支持部２１に対して第２の支持部２２の位置決めを行う位置決めピン２５が形成され、第２の支持部２２側には位置決めピン２５が嵌合する図示しない位置決め穴が形成されている。

また、本実施の形態の研削装置１０は、このようなウエーハ支持筐体２０の第１の支持部２１および第２の支持部２２に水５１を供給する水供給手段５０を備える。水供給手段５０は、第１の支持部２１に表裏面方向に貫通するように形成された複数個の水供給ノズル５２と、第２の支持部２２に表裏面方向に貫通するように形成された複数個の水供給ノズル５３と、これら水供給ノズル５２，５３と水供給源とを連結するように形成された配管経路等からなる。

ここで、複数個の水供給ノズル５２のうちの一つは、第１の支持部２１の中央に垂直に形成されているが、残りの複数個は、第１の支持部２１において同一円周上に等間隔で離間させて配設され、かつ、ウエーハＷの第１の面Ｗａに対する水５１の吐出方向が、図４および図２中に矢印で示すように、反時計回りの円周方向に沿って斜め上向きとなるように設定されている。また、複数個の水供給ノズル５３は、第２の支持部２２において同一円周上に等間隔で離間させて配設され、かつ、ウエーハＷの第２の面Ｗｂに対する水５１の吐出方向が、図４および図２中に示すように、反時計回りの円周方向に沿って斜め下向きとなるように設定されている。このような吐出方向の設定により第１の支持部２１および第２の支持部２２に供給される水５１によって反時計方向の水流が形成され、ウエーハ支持筐体２０内に水５１で支持されるウエーハＷは、この水流によって反時計方向に回転することとなる。

さらに、前述のウエーハ支持筐体２０を構成する第２の支持部２２には、ウエーハ支持筐体２０内に水５１で支持されたウエーハＷの第２の面Ｗｂの一部を露出させる研削砥石挿入溝２６が形成されている。この研削砥石挿入溝２６は、研削ホイール３１の一部の研削砥石３１ｂがウエーハ支持筐体２０中のウエーハＷの第２の面Ｗｂにオーバーラップするように研削砥石３１ｂを回転自在に挿入させるためのものであり、研削ホイール３１の半径に対応させた大きさの円弧状に形成されている。また、研削砥石挿入溝２６は、挿入された研削ホイール３１の一部の研削砥石３１ｂがウエーハＷの第２の面Ｗｂの中心Ｏ（図５参照）を通って回転し得る位置に形成されている。ここで、第１の支持部２１および第２の支持部２２には、研削砥石挿入溝２６のＸ軸方向の位置が所定位置となるように位置決めして両者を着脱自在に嵌合させる嵌合段部２７，２８が形成されている。なお、嵌合段部２８は、第１の支持部２１と第２の支持部２２とを嵌合させた状態で、吸引溝２４の端部を閉塞するように設定されている。

また、各水供給ノズル５２，５３から供給される水５１の供給量は個別に制御可能に構成され、研削砥石挿入溝２６との位置関係に応じて水流の強弱が設定されている。図５を参照して説明する。図５中、実線太矢印は第２の支持部２２の水供給ノズル５３側の供給量を示し、破線太矢印は第１の支持部２１の水供給ノズル５２側の供給量を示し、矢印の長さが水流の強弱を示している。研削ホイール３１の回転方向上流側部分となる研削砥石挿入溝２６よりも反時計方向上流側（図５中、右側）においては水供給ノズル５２からの水流が弱く水供給ノズル５３からの水流が強くなるように設定されているとともに、研削ホイール３１の回転方向下流側部分となる研削砥石挿入溝２６よりも反時計方向上流側（図５中、左側）においては水供給ノズル５２からの水流が強く水供給ノズル５３からの水流が弱くなるように設定され、それ以外の部分の水供給ノズル５２，５３からの水流の強さは中間程度に設定されている。このような水流の強弱関係の設定により、ウエーハ支持筐体２０内に水５１で支持されるウエーハＷは、水平状態ではなく、円弧状の研削砥石挿入溝２６部分において研削ホイール３１の回転方向上流側部分が低く研削ホイール３１の回転方向下流側部分が高くなるように斜め状態で支持されながら反時計方向に回転する。

次に、本実施の形態の研削装置１０によるウエーハＷの研削方法について説明する。例えば、シリコンインゴット等から切り出されて研削対象となるウエーハＷを、待機位置に位置付けられた第１の支持部２１上に載置し、嵌合段部２７，２８同士を嵌合させる。この際、位置決めピン２５と図示しない位置決め穴とを嵌合させて位置決めする。そして、図示しない吸引源を作動させて吸引溝２４を介して第２の支持体２２を第１の支持体２１に密着状態で一体化させる。この状態で、各水供給ノズル５２，５３から第１の支持部２１および第２の支持部２２に水５１を供給することで、ウエーハＷをウエーハ支持筐体２０内で水５１中に浮く状態で支持させる。この状態では、ウエーハＷの第１の面Ｗａ、第２の面Ｗｂおよび側部Ｗｃの周囲には水５１が介在されており、ウエーハＷが第１の支持部２１や第２の支持部２２や環状支持部２３に直接接触することはない。また、水供給部５２，５３からウエーハＷに対して斜め方向に供給される水５１の水流によって、ウエーハＷはウエーハ支持筐体２０内で水５１に浮きながら反時計方向に回転することとなる。この際、場所毎の水流の強弱関係の設定により、ウエーハＷは、研削砥石挿入溝２６部分において研削ホイール３１の回転方向上流側部分が低く研削ホイール３１の回転方向下流側部分が高くなるように斜め状態で支持される。

そして、移動基台１４をＸ軸方向に移動させることで、ウエーハＷを支持したウエーハ支持筐体２０を研削手段３０の下部側に移動させ、研削砥石挿入溝２６が研削ホイール３１の真下となるようにウエーハ支持筐体２０を位置付ける。そこで、モータ３６によって研削ホイール３１を反時計方向に回転しながら移動手段４０によって研削手段３０をウエーハＷに接近する方向に下降させ、回転する研削ホイール３１の一部の研削砥石３１ｂを研削砥石挿入溝２６内に挿入させて研削砥石挿入溝２６部分によって露出しているウエーハＷの第２の面Ｗｂに接触させ、研削砥石３１ｂで第２の面Ｗｂを研削する。

この際、ウエーハＷおよび研削ホイール３１（研削砥石３１ｂ）は、図５中に矢印で示すように反時計方向に回転するが、水流の強弱関係の設定により、ウエーハＷが研削砥石挿入溝２６部分において研削ホイール３１の回転方向上流側部分が低く研削ホイール３１の回転方向下流側部分が高くなるように斜め状態で支持されているので、図５中に斜線を施して示す部分のみが研削砥石３１ｂがウエーハＷの第２の面Ｗｂに接触する実際の研削領域Ａとなり、ウエーハＷの中心Ｏから研削ホイール３１の回転方向下流側となる外周に向かって略半径分ずつ第２の面Ｗｂが研削される。ウエーハＷの中心Ｏを通るこのような研削動作を続けることにより、ウエーハＷの第２の面Ｗｂが全面に亘って平坦に研削され、ウネリが除去される。

ウエーハＷの第２の面Ｗｂの研削が終了した後は、研削手段３０を移動手段４０によってウエーハＷから離反する方向に上昇させた後、ウエーハ支持筐体２０を待機位置に戻し、吸引源による吸引状態を解除して第２の支持部２２を第１の支持部２１から取り外してウエーハＷの表裏面を入れ替えて再度第１の支持部２２内にウエーハＷをセットし、第２の支持部２２を嵌合させた後、上述の場合と同様に、第１の支持部２１および第２の支持部２２に水供給手段５０によって水５１を供給しながら、研削砥石挿入溝２６に研削砥石３１ｂを挿入させてウエーハＷの未研削の新たな第２の面Ｗｂの研削動作を実行させることにより、ウエーハＷの両面の研削が完了する。

このような研削動作では、ウエーハ支持筐体２０内においてウエーハＷを実質的に水５１で支持しながら第２の支持部２２に形成された研削砥石挿入溝２６から研削砥石３１ｂをウエーハＷの第２の面Ｗｂに作用させて研削を行うので、ウエーハＷにウネリを矯正するような不要な力が作用することなく第２の支持部２２側に配置させた第２の面Ｗｂを研削してウネリを除去することができ、ウネリのあるウエーハＷをそのまま用いてウエーハＷの面から効率よくウネリを取り除くことができる。特に、ウエーハ支持筐体２０内においてウエーハＷを水５１で支持しながら供給される水５１によって形成される水流でウエーハＷを反時計方向に回転させながら研削砥石３１ｂを反時計方向に回転させて研削することで、ウエーハＷの第２の面Ｗｂのウネリをより一層効率よく除去することができる。さらには、第１の支持部２１および第２の支持部２２に水供給手段５０によって水５１を供給しながら研削砥石３１ｂで研削を行わせるので、研削水を用いて研削動作を行わせる場合と同様に、研削砥石挿入溝２６部分で研削砥石３１ｂの冷却と研削屑の排出とを行わせることもできる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、シリコンインゴットから切り出されたウエーハＷの両面を研削する例で説明したが、本発明においては、ウエーハを実質的に水で支持しながら研削するので、例えば表面にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが形成されているウエーハの裏面を第２の面として研削する場合にも適用することができ、この際、ウエーハの表面（第１の面）に保護テープを貼着する必要がなくテープレスで研削することができる。

また、本実施の形態では、研削砥石３１ｂを反時計方向に回転させて中心Ｏから外周に向けて外向き方向にウエーハＷの第２の面Ｗｂの研削領域Ａを研削するようにしたが、研削砥石３１ｂを時計方向に回転させて外周側から中心Ｏ側に向かう方向となるように中心Ｏから外周に向けて内向き方向にウエーハＷの第２の面Ｗｂの研削領域Ａを研削するようにしてもよい。ウエーハＷを回転させる水流の向きも逆とし、ウエーハＷを時計方向に回転させるようにしてもよい。

本発明の実施の形態の研削装置の構成例を示す概略斜視図である。ウエーハ支持筐体を示す分解斜視図である。ウエーハ支持筐体を示す斜視図である。研削箇所付近を示す概略断面図である。ウエーハ支持筐体と研削ホイールとの配置関係等を平面図的に示す模式図である。

符号の説明

２０ウエーハ支持筐体
２１第１の支持部
２２第２の支持部
２３環状支持部
３０研削手段
３１研削ホイール
３１ａ基台
３１ｂ研削砥石
４０移動手段
５０水供給手段
５１水
Ｗウエーハ
Ｗａ第１の面
Ｗｂ第２の面
Ｗｃ側部

Claims

ウエーハの面を研削するウエーハの研削装置であって、
ウエーハの第１の面を水で支持する第１の支持部と、ウエーハの前記第１の面に対して背面となる第２の面を水で支持する第２の支持部と、前記第１の支持部と前記第２の支持部とで挟持されたウエーハの側部を囲繞して水で支持し前記第１の支持部と前記第２の支持部とで筐体を形成する環状支持部とで構成されたウエーハ支持筐体と、
該ウエーハ支持筐体の前記第１の支持部および前記第２の支持部に水を供給する水供給手段と、
環状の基台に研削砥石が環状に配設された研削ホイールを有し、該研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、
該研削手段を前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハに対して接近および離反する方向に移動する移動手段と、
を備え、
前記ウエーハ支持筐体の前記第２の支持部には前記研削ホイールの前記研削砥石を挿入させて前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハの中心から外周に向けてウエーハの前記第２の面を研削させる研削砥石挿入溝が形成され、かつ、
前記第１の支持部が前記第１の面の全面を前記水で支持し、前記第２の支持部が前記第２の面における前記研削砥石挿入溝に対向する面以外の面を前記水で支持して、前記ウエーハ全体を前記ウエーハ支持筐体内で前記水中に浮く状態で支持することを特徴とするウエーハの研削装置。
ウエーハの前記第１の面および前記第２の面に対する吐出方向が斜めに設定された前記水供給手段から前記第１の支持部および前記第２の支持部に供給される水によって水流が形成されウエーハが回転することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの研削装置。
ウエーハの第１の面を水で支持する第１の支持部と、ウエーハの前記第１の面に対して背面となる第２の面を水で支持する第２の支持部と、前記第１の支持部と前記第２の支持部とで挟持されたウエーハの側部を囲繞して水で支持し前記第１の支持部と前記第２の支持部とで筐体を形成する環状支持部とで構成されたウエーハ支持筐体と、該ウエーハ支持筐体の前記第１の支持部および前記第２の支持部に水を供給する水供給手段と、環状の基台に研削砥石が環状に配設された研削ホイールを有し、該研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハに対して接近および離反する方向に移動する移動手段と、を備え、前記ウエーハ支持筐体の前記第２の支持部には前記研削ホイールの前記研削砥石を挿入させる研削砥石挿入溝が形成された研削装置を用いて、ウエーハの面を研削するウエーハの研削方法であって、
前記第１の支持部が前記第１の面の全面を前記水で支持し、前記第２の支持部が前記第２の面における前記研削砥石挿入溝に対向する面以外の面を前記水で支持して、前記ウエーハ全体を前記ウエーハ支持筐体内で前記水中に浮く状態で支持するとともに、
前記第２の支持部に形成された前記研削砥石挿入溝に前記研削ホイールの前記研削砥石を挿入して回転させて前記ウエーハ支持筐体に支持されたウエーハの中心から外周に向けてウエーハの前記第２の面を研削することを特徴とするウエーハの研削方法。