JP5362479B2 - ウエーハの研削装置 - Google Patents
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Description
本発明は、サファイアウエーハ、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハを研削するのに適したウエーハの研削装置に関する。
表面に窒化ガリウム等の窒化物半導体層が積層され、格子状に形成された分割予定ラインによって区画された各領域にそれぞれ光デバイスが形成されたサファイアウエーハは、分割予定ラインに沿ってレーザビームを照射することにより個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器に利用される（例えば、特開２００８−６４９２号公報参照）。
サファイアウエーハはエピタキシャル層の成長に適したサファイア基板上に窒化物半導体層を成長させて形成されるため、サファイア基板は光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、基板上に窒化物半導体層を積層した後は電子機器の軽量化、小型化、素子特性の向上のために、研削装置によってサファイア基板の裏面が研削されて薄く加工される（例えば、特開２００８−２３６９３号公報参照）。
しかし、サファイアウエーハの表面に粘着テープからなる保護テープを貼着し、サファイアウエーハの裏面を研削してその厚みを１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くすると、サファイア基板に割れが生じるという問題がある。かかる問題は、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）等の硬質脆性基板の研削においても同様に生じる。
この原因について考察すると、ウエーハの研削面に微小なクラックが多数生じて基板が凸状に反るのが一つの原因ではないかと推察される。基板に反りが発生すると、研削時にウエーハが横方向に引きずられ、基板に割れが発生し易い。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サファイア基板等の硬質脆性基板を研削して薄く加工しても基板に割れを生じさせることのないウエーハの研削装置を提供することである。
本発明によると、外周部が環状フレームに装着された粘着テープに貼着されたウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたウエーハの研削装置であって、該チャックテーブルは、該粘着テープ上のウエーハを吸引保持する平坦保持面と該平坦保持面に連続して該平坦保持面の外周側に形成された外周側が下方に傾斜する傾斜保持面とを有する吸引体と、該吸引体の該平坦保持面及び傾斜保持面を除いた外周を囲繞するとともに両保持面の反対面を支持する底部を有する枠体とを含み、該吸引体は該枠体に形成された該吸引路を介して吸引源に連通されており、該枠体は該環状フレームを固定するフレーム固定部を有し、該吸引体の該傾斜保持面には同心状の複数の円形溝が形成されていることを特徴とするウエーハの研削装置が提供される。
本発明の研削装置によると、チャックテーブルの吸引体が、ウエーハを吸引保持する平坦保持面と、平坦保持面の外周から枠体に向かって下方に傾斜する傾斜保持面を有し、傾斜保持面に複数の同心状の円形溝が形成されているので、ウエーハと環状フレームとの間にある粘着テープを傾斜保持面で強固に吸引保持することができ、研削中のウエーハの横滑りを防止してウエーハに割れを生じさせることなくウエーハを研削することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態の研削装置２の外観斜視図を示している。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。
この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。
研削ユニット１０はスピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動する電動モータ２４を含んでいる。
研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット移動機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。
ハウジング４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。３８，４０は蛇腹である。ハウジング４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。
図２を参照すると、所定の厚さに研削される前のサファイアウエーハ１１の斜視図が示されている。サファイアウエーハ１１はサファイア基板上に窒化ガリウム層（ＧａＮ層）を積層して構成されており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＬＥＤ等の光デバイス１５が形成されている。
このように構成されたサファイアウエーハ１１は、光デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、サファイアウエーハ１１の外周には、サファイア基板の結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
研削に先立ち、サファイアウエーハ１１は図３に示すように外周部が環状フレーム４４に装着された粘着テープ４６上にその表面１１ａ側が貼着される。従って、サファイアウエーハ１１の表面１１ａは粘着テープ４６によって保護され、裏面１１ｂが露出する形態となる。
図４を参照すると、チャックテーブル３６の分解斜視図が示されている。図５はチャックテーブル３６の斜視図である。チャックテーブル３６は凹部５４を有する枠体５０を含んでおり、枠体５０の外周部上面には環状の永久磁石５２が装着されている。
枠体５０の凹部５４内にはポーラスセラミックスから形成された吸引体５６が嵌合される。図６も同時に参照すると明らかなように、吸引体５６はウエーハ１１を吸引保持する平坦保持面５８ａと、平坦保持面５８ａの外周から枠体５０に向かって下方に傾斜する傾斜保持面５８ｂを有している。傾斜保持面５８ｂには同心状に形成された複数の円形溝６０が形成されている。
枠体５０は円筒状連結部６４を介してサーボモータ６２に連結されている。枠体５０の凹部５４内に嵌合された吸引体５６は、枠体５０に形成された吸引口５５、円筒状連結部６４に形成された吸引路、ロータリージョイント６６及び管路６８を介して吸引源７０に接続されている。
図６に示すように、環状フレーム４４で支持されたサファイアウエーハ１１をチャックテーブル３６の吸引体５６の平坦保持面５８ａ上に搭載して吸引源７０を作動すると、サファイアウエーハ１１は粘着テープ４６を介して平坦保持面５８ａに吸引保持され、環状フレーム４４は永久磁石５２に吸引されて下方に引き落とされて固定される。
その結果、サファイアウエーハ１１と環状フレーム４４との間にある粘着テープ４６は傾斜保持面５８ｂで吸引保持されるが、傾斜保持面５８ｂには複数の円形溝６０が形成されているので、サファイアウエーハ１１と環状フレーム４４との間にある粘着テープ４６を強固に吸引保持することができる。
以下、上述したように構成された研削装置２を使用したサファイアウエーハ１１の研削方法について図７を参照して説明する。図７において、スピンドル１８の先端にはホイールマウント２０が固定されており、ホイールマウント２０には研削ホイール２２が複数のねじ２５により着脱可能に装着されている。研削ホイール２２は、環状基台２４の自由端部に複数の研削砥石２６を固着して構成されている。
チャックテーブル３６に吸引保持されたサファイアウエーハ１１が、図７に示すように研削ホイール２２の研削砥石２６がチャックテーブル３６の回転軸心を通過する研削位置に位置づけられると、チャックテーブル３６を矢印ａ方向に例えば５００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２２をチャックテーブル３６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３２を作動して研削砥石２６をサファイアウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。
そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度（例えば０．１μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りして、サファイアウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式又は非接触式の厚みゲージによってサファイアウエーハ１１の厚みを測定しながらサファイアウエーハ１１を所望の厚み（例えば５０μｍ）に仕上げる。
上述したように、チャックテーブル３６を構成する吸引体５６の傾斜保持面５８ｂに同心状の複数の円形溝６０が形成されているので、研削中にサファイアウエーハ１１と環状フレーム４４との間にある粘着テープ４６を強固に吸引保持することができ、サファイアウエーハ１１の横滑りを防止してサファイアウエーハ１１に割れを生じさせることなくサファイアウエーハ１１を薄く研削することができる。
本発明実施形態の研削装置２は、サファイアウエーハ１１の研削に適するのみでなく、炭化珪素ウエーハ等のモース硬度９以上の硬質ウエーハの研削にも同様に適用することができる。
２ 研削装置
１０ 研削ユニット
１１ サファイアウエーハ
２２ 研削ホイール
２６ 研削砥石
３６ チャックテーブル
５６ 吸引体
５８ａ 平坦保持面
５８ｂ 傾斜保持面
６０ 円形溝
１０ 研削ユニット
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Claims (2)
- 外周部が環状フレームに装着された粘着テープに貼着されたウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたウエーハの研削装置であって、
該チャックテーブルは、該粘着テープ上のウエーハを吸引保持する平坦保持面と該平坦保持面に連続して該平坦保持面の外周側に形成された外周側が下方に傾斜する傾斜保持面とを有する吸引体と、該吸引体の該平坦保持面及び傾斜保持面を除いた外周を囲繞するとともに両保持面の反対面を支持する底部を有する枠体とを含み、
該吸引体は該枠体に形成された該吸引路を介して吸引源に連通されており、
該枠体は該環状フレームを固定するフレーム固定部を有し、
該吸引体の該傾斜保持面には同心状の複数の円形溝が形成されていることを特徴とするウエーハの研削装置。 - ウエーハはサファイアウエーハから構成される請求項１記載のウエーハの研削装置。
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