JP7140544B2

JP7140544B2 - 保持テーブルの形成方法

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Publication number: JP7140544B2
Application number: JP2018095279A
Authority: JP
Inventors: 二郎現王園; 豪大波
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: JP2019198931A

Description

本発明は、保持テーブルの保持面を研削することにより所望の保持面を形成する保持テーブルの形成方法に関する。

ウェーハを研削する研削装置は、ウェーハを保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持されたウェーハに研削を施す研削砥石が固着された研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備え、ウェーハを所定の厚みに研削することができる。研削装置において、研削ホイールや保持テーブルを交換等した後は、保持テーブルの保持面と研削砥石の研削面とを平行にするため、研削砥石で保持面を研削するセルフグラインドを実施している（例えば、下記の特許文献１を参照）。

保持テーブルは、ポーラス板と、ポーラス板を囲む枠体とにより構成され、セルフグラインドでポーラス板の上面と枠体の上面とを面一にしている。ポーラス板の上面がウェーハを保持する保持面となっており、枠体の上面は、例えば接触式の高さ測定器を接触させて、保持面の高さを測定する測定面となっている。研削加工では、保持面が保持したウェーハの上面高さを測定するとともに枠体の上面高さを測定し、その高さ差からウェーハの厚さを算出して所望の厚さにウェーハを研削している。

特開２０１４－２３７２１０号公報

ウェーハを研削する際は、研削砥石とウェーハとが接触する加工点に研削水を供給しながら、研削ホイールを回転させ研削砥石をウェーハの外周から中央に向かって進入させウェーハの上面を研削している。そのため、研削水が研削砥石の遠心力を受けウェーハの外周から中央に向かって噴き付けられ、ウェーハの下面と保持面との僅かな隙間に研削屑を含んだ研削水が進入する。これにより、ウェーハの外周部分に対応した保持面に研削屑が付着したり、ウェーハの外周部分の下面が汚れたりするという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの研削時に保持テーブルの保持面とウェーハの下面とに研削屑が付着しない保持テーブルを形成できるようにすることを目的としている。

本発明は、円板状のウェーハを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルの該保持面の中心を軸に回転させる回転手段と、環状に研削砥石を配設した研削ホイールの中心軸に回転させ該保持テーブルが保持したウェーハを該研削砥石で研削する研削手段と、該研削砥石に研削水を供給する研削水供給手段と、該保持面で保持したウェーハの上面高さと該保持面の外側における該保持テーブルの上面高さとを測定してウェーハの厚みを認識する厚み測定手段とを備え所望の厚みにウェーハを研削する研削装置に用いる保持テーブルの形成方法であって、該保持テーブルは、上面を保持面とする円板状のポーラス板と、該ポーラス板の上面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を有する枠体とを備え、該研削ホイールを回転させ該研削砥石で回転する該保持面を研削して、該保持面の中心を頂点とし該保持面の外周に向かって傾斜する円錐面形状に該保持面を形成する保持面形成工程と、該保持面に対して平行に該保持テーブルと該研削手段とを相対的に移動させ該枠体に該研削砥石を位置づけ、該ポーラス板の側面を露出させないように該凹部の上面のみを円環状に研削して該保持面より低く該厚み測定手段によって高さを測定される段差面を形成する段差面形成工程とを備える。

本発明に係る保持テーブルの形成方法では、保持テーブルが、上面を保持面とする円板状のポーラス板と、ポーラス板の上面を露出させポーラス板を収容する凹部を有する枠体とを備え、研削ホイールを回転させ研削砥石で回転する保持面を研削して、保持面の中心を頂点とし外周に向かって傾斜する円錐面形状に保持面を形成する保持面形成工程と、保持面に対して平行に保持テーブルと研削手段とを相対的に移動させ枠体に研削砥石を位置づけ、ポーラス板の側面を露出させないように枠体の凹部の上面を円環状に研削して保持面より低い段差面を形成する段差面形成工程とを備えたため、段差面が形成された保持テーブルで保持したウェーハを研削する際には、回転する研削砥石の遠心力の作用を受けた研削屑を含む研削水が保持面から低くなった段差面に流れ落ち、ウェーハの下面と保持面との僅かな隙間に汚れた研削水が進入するおそれがない。したがって、ウェーハの外周部分に対応した保持面に研削屑が付着することはないし、ウェーハの外周部分における下面が汚れることもない。

研削装置の構成を示す斜視図である。保持テーブルの構成を示す断面図である。保持面形成工程を示す平面図及び断面図である。段差面形成工程を示す平面図及び断面図である。枠体に段差面が形成された保持テーブルに保持されたウェーハを研削する状態を示す平面図及び断面図である。

［研削装置］
図１に示す研削装置１は、本発明に係る保持テーブルの形成方法が用いられる研削装置の一例である。研削装置１は、Ｙ軸方向に延在する装置ベース２と、装置ベース２のＹ軸方向後部側に立設されたコラム３とを有している。装置ベース２には、円板状のウェーハを保持する保持面１１ａを有する保持テーブル１０と、保持テーブル１０の保持面１１ａの中心を軸に回転させる回転手段２０とを備えている。保持テーブル１０の周囲は、Ｙ軸方向に移動可能なカバー４によって覆われている。保持テーブル１０の下方には、蛇腹５に覆われたＹ方向移動手段３０が配設されており、Ｙ方向移動手段３０によりカバー４とともに保持テーブル１０をＹ軸方向に移動させることができる。

コラム３の前方には、環状に研削砥石４７を配設した研削ホイール４６の中心軸に回転させ保持テーブル１０が保持したウェーハを研削砥石４７で研削する研削手段４０と、研削手段４０を保持テーブル１０に対して接近及び離反する方向（Ｚ軸方向）に研削送りする研削送り手段５０と、研削砥石４７とウェーハとに研削水を供給する研削水供給手段６０とを備えている。

研削手段４０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル４１と、スピンドル４１の一端に接続されたモータ４２と、スピンドル４１が回転可能に囲繞して支持されたスピンドルハウジング４３と、スピンドルハウジング４３を保持するホルダ４４と、スピンドル４１の下端においてマウント４５を介して着脱自在に装着された研削ホイール４６と、研削ホイール４６の下部に環状に配設された研削砥石４７とを備えている。そして、モータ４２が駆動されてスピンドル４１が回転することにより、研削ホイール４６を所定の回転速度で回転させることができる。

研削送り手段５０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ５１と、ボールネジ５１の一端に接続されたモータ５２と、ボールネジ５１と平行に延在しコラム３に配設された一対のガイドレール５３と、一方の面がホルダ４４に連結された昇降板５４とを備えている。昇降板５４の他方の面に一対のガイドレール５３が摺接し、昇降板５４の中央部に形成されたナットにはボールネジ５１が螺合している。モータ５２がボールネジ５１を駆動することにより、昇降板５４とともに研削手段４０をＺ軸方向に昇降させることができる。

研削水供給手段６０は、スピンドル４１、マウント４５及び研削ホイール４６の内部を貫通して形成された流路６１と、流路６１に連通して研削水をウェーハと研削砥石４７とが接触する加工面に供給する研削水ノズル（図示せず）とを備えている。流路６１の上端には、研削水供給源６２が接続されている。

図２に示すように、保持テーブル１０は、上面を保持面１１ａとする円板状のポーラス板１１と、ポーラス板１１の上面を露出させポーラス板１１を収容する凹部１３を有する枠体１２とを備えている。ポーラス板１１は、ポーラスセラミックス等の多孔質部材によって構成されている。図示の例に示す凹部１３には、周縁側の環状凸部１３０と環状凸部１３０の内側に形成された収容溝１３１とが含まれる。環状凸部１３０の上面が凹部１３の上面１３ａとなっており、この上面１３ａは保持面１１ａと面一である。収容溝１３１の内径は、ポーラス板１１の外径よりも僅かに大きく形成されている。収容溝１３１にポーラス板１１を嵌め込むことで保持テーブル１０として構成される。保持テーブル１０の保持面１１ａは、その中心部分を頂点として外周方向を下方に傾斜させた傾斜面となっている。なお、保持テーブル１０には、図示していないが、保持テーブル１０の傾きを調整するための傾き調整手段が配設されている。

図１に示す保持テーブル１０の近傍には、研削手段４０により研削されるウェーハの厚みを測定する厚み測定手段７０を備えている。厚み測定手段７０は、接触式のハイトゲージであり、被測定物の表面に接触させる測定子を有する第１のゲージ７１と第２のゲージ７２とを備えている。第１のゲージ７１及び第２のゲージ７２は、装置ベース２の上面に立設されたブラケット６の端部に接続されている。

第１のゲージ７１の測定子は、保持テーブル１０の保持面１１ａの位置に対応している。第１のゲージ７１では、例えば、測定子が保持テーブル１０に保持されたウェーハの上面に接触したときの高さをウェーハの上面高さとして測定することができる。第２のゲージ７２の測定子は、凹部１３の上面１３ａの位置に対応している。第２のゲージ７２では、例えば、測定子が上面１３ａに接触したときの高さを保持面１１ａで保持したウェーハの上面より低い段差面高さとして測定することができる。そして、厚み測定手段７０では、第１のゲージ７１の測定値と第２のゲージ７２の測定値との差からウェーハの厚みを認識することができる。

［保持テーブルの形成方法］
次に、上記した研削装置１に用いる保持テーブルの形成方法について詳述する。セルフグラインドを開始する際には、傾き調整手段によって保持テーブル１０と研削手段４０とを相対的に所定角度だけ傾けて、保持テーブル１０の保持面１１ａと研削砥石４７の研削面４７ａとが平行となるように調整しておく。

（１）保持面形成工程
図１に示す回転手段２０によって保持テーブル１０を回転させつつ、Ｙ方向移動手段３０により保持テーブル１０を研削手段４０の下方側に移動させる。また、研削送り手段５０によって研削手段４０を保持面１１ａに接近するＺ軸方向に下降させる。研削手段４０は、研削ホイール４６を回転させることにより、図３（ａ）に示すように、研削砥石４７を例えば矢印Ａ方向に回転させ、研削面４７ａを例えば矢印Ａ方向に回転する保持テーブル１０の保持面１１ａの外周Ｅから保持面１１ａの中心Ｃに至るまで接触させて研削する。図３（ｂ）に示すように、保持面１１ａの研削中は、研削砥石４７が常に保持面１１ａの中心Ｃを通過する。このようにして、研削砥石４７で保持面１１ａを研削して保持面の中心Ｃを頂点とし外周Ｅに向かって傾斜する円錐面形状の保持面１１ａを形成する。

（２）段差面形成工程
保持面形成工程を実施した後、枠体１２の凹部１３の上面１３ａを研削する。具体的には、図１に示したＹ方向移動手段３０によって、図４（ａ）に示すように、保持面１１ａに対して平行に保持テーブル１０と研削手段４０とを相対的にＹ軸方向に移動させ、凹部１３の上面１３ａの真上に研削砥石４７を位置づける。このとき、研削砥石４７で凹部１３の上面１３ａの幅方向全面を覆わないように位置づける。すなわち、段差面形成工程では、凹部１３の上面１３ａを研削した際に研削砥石４７でポーラス板１１の側面を削らない程度の位置に研削砥石４７を位置づける。
また、Ｙ方向移動手段３０の代わりにターンテーブルを備える研削装置で段差面を形成してもよい。ターンテーブルを回転させ保持テーブル１０を凹部１３の上面１３ａの真上に研削砥石４７を位置づけ、凹部１３の上面１３ａを研削砥石４７で研削して段差面を形成する。

図１に示す回転手段２０によって保持テーブル１０を例えば矢印Ａ方向に回転させつつ研削送り手段５０が研削手段４０を保持面１１ａに接近するＺ軸方向に下降させる。研削手段４０は、研削ホイール４６を回転させることにより、研削砥石４７を例えば矢印Ａ方向に回転させ、研削面４７ａでポーラス板１１の側面を露出させないように枠体１２の凹部１３の上面１３ａを円環状に研削することにより、図４（ｂ）に示すように、保持面１１ａより低い段差面１４を形成する。

段差面１４を形成したら、厚み測定手段７０によって段差面１４の段差面高さｂを測定する。例えば、第１のゲージ７１を保持面１１ａに接触させることにより、保持面高さ位置を測定するとともに、第２のゲージ７２を段差面１４に接触させることにより、段差面高さ位置を測定する。そして、第１のゲージ７１の測定値と第２のゲージ７２の測定値との差から段差面高さｂを算出する。段差面高さｂは、後述するウェーハの研削中におけるウェーハの厚みを求める際に用いられる。

段差面研削工程を実施した後、図５（ａ）に示すように、保持テーブル１０でウェーハＷを保持し、研削手段４０によってウェーハＷを所望の厚みに研削する。保持テーブル１０は、図示しない吸引源の作動により吸引力を作用させた保持面１１ａでウェーハＷを吸引保持してから、図１に示す回転手段２０によって保持テーブル１０を例えば矢印Ａ方向に回転させつつ、Ｙ方向移動手段３０により保持テーブル１０を研削手段４０の下方側に移動させる。また、研削送り手段５０が研削手段４０を保持面１１ａに接近するＺ軸方向に下降させる。

研削手段４０は、研削ホイール４６を回転させることにより、研削砥石４７を例えば矢印Ａ方向に回転させ、ウェーハＷの外周Ｗｃから中心Ｗｏに向けて回転する研削砥石４７でウェーハＷの上面Ｗａを押圧しながら研削する。ウェーハＷの研削中は、図５（ｂ）に示すように、研削水供給源６２が作動し流路６１を通じて研削水ノズルから研削砥石４７とウェーハＷとが接触する加工点に研削水６３を供給する。ここで、部分拡大図に示すように、研削水６３は、研削屑を含みながら、回転する研削砥石４７の遠心力の影響を受けてウェーハＷの外周Ｗｃから中心Ｗｏに向かって飛散するが、飛散した研削水６３は保持面１１ａ及び上面１３ａより高さが低くなった段差面１４に向けて流れ落ちていく。つまり、図示の例では、凹部１３の上面１３ａの上にウェーハＷの外周Ｗｃが載っており、かつ、遠心力によって飛散した研削水６３が滑走しうる面積を有する上面１３ａがないため、ウェーハＷの下面Ｗｂと保持面１１ａとの僅かな隙間に汚れた研削水６３が入り込むことがない。その結果、ウェーハＷを良好に研削することができる。

ウェーハＷの研削中は、厚み測定手段７０によって常にウェーハＷの厚みを監視する。具体的には、第１のゲージ７１を保持面１１ａで保持したウェーハＷの上面Ｗａに接触させることにより、ウェーハの上面高さ位置を測定するとともに、第２のゲージ７２を段差面１４に接触させることにより、段差面高さ位置を測定する。第１のゲージ７１の測定値と第２のゲージ７２の測定値との差からウェーハＷの厚みを含む高さａを算出し、高さａから予めに算出した段差面高さｂを除算してウェーハＷの厚みＨを認識することができる（Ｈ＝ａ－ｂ）。そして、ウェーハＷの厚みＨが所望の厚みとなった時点でウェーハＷの研削を終了する。

以上のとおり、本発明に係る保持テーブルの形成方法では、保持テーブル１０が、上面を保持面１１ａとする円板状のポーラス板１１と、ポーラス板１１の上面を露出させポーラス板１１を収容する凹部１３を有する枠体１２とを備え、研削ホイール４６を回転させ研削砥石４７で回転する保持面１１ａを研削して、保持面の中心Ｃを頂点とし外周Ｅに向かって傾斜する円錐面形状に保持面１１ａを形成する保持面形成工程と、保持面１１ａに対して平行に保持テーブル１０と研削手段４０とを相対的に移動させ枠体１２に研削砥石４７を位置づけ、ポーラス板１１の側面を露出させないように枠体１２の凹部１３の上面１３ａを円環状に研削して保持面１１ａより低い段差面１４を形成する段差面形成工程とを備えたため、段差面１４が形成された保持テーブル１０で保持したウェーハＷを研削する際には、回転する研削砥石４７の遠心力の作用を受けた研削屑を含む研削水６３が保持面１１ａから低くなった段差面１４に流れ落ち、ウェーハＷの下面Ｗｂと保持面１１ａとの僅かな隙間に汚れた研削水６３が進入するおそれがない。したがって、ウェーハＷの外周部分に対応した保持面１１ａに研削屑が付着することはないし、ウェーハＷの外周部分における下面Ｗｂが汚れることもない。

１：研削装置２：装置ベース３：コラム４：カバー５：蛇腹６：ブラケット
１０：保持テーブル１１：ポーラス板１２：枠体
１３：凹部１３ａ：上面１３０：環状凸部１３１：収容溝１４：段差面
２０：回転手段３０：Ｙ方向移動手段
４０：研削手段４１：スピンドル４２：スピンドルハウジング４３：モータ
４４：ホルダ４５：マウント４６：研削ホイール４７：研削砥石
５０：研削送り手段５１：ボールネジ５２：モータ５３：ガイドレール
５４：昇降板
６０：研削水供給手段６１：流路６２：研削水供給源６３：研削水
７０：厚み測定手段７１：第１のゲージ７２：第２のゲージ

Claims

円板状のウェーハを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルの該保持面の中心を軸に回転させる回転手段と、環状に研削砥石を配設した研削ホイールの中心軸に回転させ該保持テーブルが保持したウェーハを該研削砥石で研削する研削手段と、該研削砥石に研削水を供給する研削水供給手段と、該保持面で保持したウェーハの上面高さと該保持面の外側における該保持テーブルの上面高さとを測定してウェーハの厚みを認識する厚み測定手段とを備え所望の厚みにウェーハを研削する研削装置に用いる保持テーブルの形成方法であって、
該保持テーブルは、上面を該保持面とする円板状のポーラス板と、該ポーラス板の上面を露出させ該ポーラス板を収容する凹部を有する枠体とを備え、
該研削ホイールを回転させ該研削砥石で回転する該保持面を研削して、該保持面の中心を頂点とし該保持面の外周に向かって傾斜する円錐面形状に該保持面を形成する保持面形成工程と、
該保持面に対して平行に該保持テーブルと該研削手段とを相対的に移動させ該枠体に該研削砥石を位置づけ、該ポーラス板の側面を露出させないように該凹部の上面のみを円環状に研削して該保持面より低く該厚み測定手段によって高さを測定される段差面を形成する段差面形成工程とを備える、保持テーブルの形成方法。