JP5415181B2 - 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、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の回転軸心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールが位置づけられ、該チャックテーブルを回転するとともに該研削ホイールを回転させて該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する際に、該研削ホイールの外周に現れるウエーハの研削面に作用してウエーハを押圧するように配設された押圧手段、を具備したことを特徴とするウエーハの研削装置が提供される。
好ましくは、押圧手段は、ウエーハを押圧する押圧部と、押圧部を支持しチャックテーブルの外側に延在するアーム部と、アーム部を回転可能に支持する支持部とを含んでおり、アーム部の回転軸周りにはロータリーエンコーダが配設されている。
本発明の研削装置によると、研削中のウエーハの研削面を押圧手段によって押圧しながら研削を遂行できるので、研削中のウエーハに反りが生じても押圧手段によってウエーハが押圧されて反りが抑制され、その結果ウエーハの割れを防止できる。
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の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、サファイアウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図３に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。
図４を参照すると、本発明の要部斜視図が示されている。本発明の研削装置では、チャックテーブル３６に隣接してサファイアウエーハ１１の研削面に作用してサファイアウエーハ１１を押圧する押圧手段４６が配設されている。
押圧手段４６は、ウエーハを押圧する押圧部４８と、押圧部４８を支持しチャックテーブル３６の外側に延在するアーム部５０と、アーム部５０を回転軸５４周りに回転可能に支持する一対の支持部材５２とから構成される。
図５に示すように、押圧部４８のウエーハ接触面４８ａから両側部にかけて一対の傾斜面４８ｂが形成されている。このように押圧部４８の両側部に一対の傾斜面４８ｂを設けたことにより、押圧手段４６が１０〜２０ニュートン（Ｎ）の力でサファイアウエーハ１１を押圧しながらサファイアウエーハを研削する場合にも、押圧手段４６が研削の障害となることはない。
図６に示すように、アーム部５０の回転軸５４周りにはロータリーエンコーダ５６が配設されている。よって、サファイアウエーハ１１研削時に、ロータリーエンコーダ５６でアーム部５０の回転角度を読み取ることにより、研削中のサファイアウエーハ１１の厚みを計測しながら研削を遂行することができる。
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。
これと同時に、押圧手段４６のアーム部５０を回動させて押圧部４８で研削ホイール２２の外周に現れるサファイアウエーハ１１の研削面を押圧しながら、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。
この研削時にロータリーエンコーダ５６でアーム部５０の回転角を読み取ることにより、サファイアウエーハ１１の厚みを測定することができ、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。
本実施形態の研削装置２を使用したサファイアウエーハ１１の研削方法によると、研削中のサファイアウエーハ１１の研削面を押圧手段４６で押圧しながら研削を遂行するので、サファイアウエーハ１１に反りが生じても押圧手段４６によってウエーハが押圧されて反りが抑制され、サファイアウエーハ１１の割れを防止することができる。
上述した本発明実施形態の研削装置は、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
４６ 押圧手段
４８ 押圧部
５０ アーム部
５６ ロータリーエンコーダ
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Claims (1)
- 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の回転軸心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールが位置づけられ、該チャックテーブルを回転するとともに該研削ホイールを回転させて該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する際に、該研削ホイールの外周に現れるウエーハの研削面に作用してウエーハを押圧するように配設された押圧手段、
を具備したことを特徴とするウエーハの研削装置。
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