JP7204318B2

JP7204318B2 - 研削ホイール

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Publication number: JP7204318B2
Application number: JP2017213648A
Authority: JP
Inventors: 俊幸立石
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2023-01-16
Anticipated expiration: 2037-11-06
Also published as: US20190134782A1; JP2019084613A; CN109746842A; TWI793187B; DE102018218797A1; KR20190051815A; TW201918326A

Description

本発明は、板状のウェーハ等を研削する研削ホイールに関する。

板状のウェーハを研削する研削加工では、ウェーハを保持する保持テーブルと、保持テーブルの上方に配置され、セグメント砥石を環状に配設した研削ホイールが装着されたマウントを回転させるスピンドルを備える研削手段と、を備える研削装置（例えば、特許文献１参照）が使用される。そして、セグメント砥石に研削水を供給しつつ回転する研削ホイールを下降させて、保持テーブルが保持するウェーハの上面にセグメント砥石を接触させて研削を行っている。

特開２０００－２８８８８１号公報

研削加工中に研削ホイールに供給された研削水が遠心力でセグメント砥石の内周側から外周側に排出されるように、隣接するセグメント砥石どうしには所定の間隔（隙間）が空けられている。そして、該隙間が研削加工中における研削水のセグメント砥石外部への排水口として機能している。

しかし、研削によりセグメント砥石が根元に向かって消耗してくると、セグメント砥石が低くなるため隙間（排水口）が小さくなり排水効果が低下してくる。そのため、セグメント砥石の内周側に研削屑を含む研削水が滞留することとなり、研削屑がセグメント砥石の内側に堆積して付着したり、セグメント砥石の回転に巻き込まれセグメント砥石の下端の研削面に付着したりする場合がある。そして、セグメント砥石に付着した研削屑がウェーハ上に落下したり、研削面に研削屑が付着したセグメント砥石で研削が行われたりすると、ウェーハに深いキズ（スクラッチ）、又は方向が不規則なキズを形成させデバイスに影響を及ぼすという問題がある。

よって、板状のウェーハを研削する研削ホイールにおいては、セグメント砥石が消耗しても研削水を確実に砥石外に排水させて砥石の内側に研削屑を堆積させないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、スピンドルの先端に装着され保持テーブルが保持したウェーハを研削する研削ホイールであって、該スピンドルの先端に装着する装着面を有する基台と、該装着面の反対面に均等間隔で隙間を空けて環状に配設されたセグメント砥石と、隣接する該セグメント砥石どうしの間に形成された該隙間の幅で該隙間を該基台側に延長させて該基台に形成されたスリットと、を備え、該基台の内側面は傾斜面に形成され、該内側面には、該セグメント砥石に研削水を供給する研削水供給口が周方向に等間隔を空けて形成され、該スリットは、該基台の厚みの中位置まで延在し、該研削水供給口から噴出した研削水が該傾斜面を流れて該セグメント砥石に到達する、研削ホイールである。

本発明に係る研削ホイールは、スピンドルの先端に装着する装着面を有する基台と、装着面の反対面に均等間隔で隙間を空けて環状に配設されたセグメント砥石と、隣接するセグメント砥石どうしの間に形成された隙間の幅で隙間を基台側に延長させて基台に形成されたスリットと、を備え、基台の内側面は傾斜面に形成され、内側面には、セグメント砥石に研削水を供給する研削水供給口が周方向に等間隔を空けて形成され、スリットは、該内側面内の研削水供給口の近傍まで切り込まれているため、環状に配設したセグメント砥石が消耗して研削水の排出口となるセグメント砥石側の隙間が小さくなっても、基台側のスリットが排出口として機能して研削水を排出するため、セグメント砥石の内側に研削屑が堆積しなくなり、デバイスに影響を及ぼすキズがウェーハに形成されてしまうことを防ぐことができる。特に、基台の内側面が傾斜面であり、傾斜面内の研削水供給口の近傍までスリットが切り込まれて形成されていることで、研削水供給口から噴出した研削水が回転する研削ホイールの遠心力によりセグメント砥石とウェーハとの接触部位に適切に到達するとともに、セグメント砥石が消耗して研削水の排出口となるセグメント砥石側の隙間が小さくなっても、研削水供給口から噴出した研削水の一部が、セグメント砥石の内側に研削屑を堆積させないようにするためにスリットまで内側面内を伝うようにして水流を形成するため、セグメント砥石の内側に研削屑が堆積しなくなる。

本発明に係る研削ホイールの一例を示す斜視図である。従来の研削ホイールの一例を示す斜視図である。研削水を供給しつつ保持テーブルに保持されたウェーハを回転する研削ホイールで研削している状態を示す側面図である。研削加工中におけるセグメント砥石によるウェーハの加工領域を上方から見た場合の説明図である。

図１、３に示す本発明に係る研削ホイール１は、ＳＵＳ、アルミニウム等でなる円環状の基台１０を備えている。基台１０は、図３に示すスピンドル２０の先端側にマウント２を介して装着する平坦な装着面１００を備えており、装着面１００と反対側の面は、セグメント砥石が固定される平坦な砥石固定面１０１となる。装着面１００と砥石固定面１０１とは、互いに平行となっている。
図１に示すように、基台１０の中央には、基台１０を装着面１００から砥石固定面１０１まで貫通する円形状の開口１０２が形成されている。

基台１０の砥石固定面１０１には、周方向に均等間隔で所定幅の隙間１０４を空けて、環状に複数のセグメント砥石１１が適宜の接着剤によって固着されている。各セグメント砥石１１は、例えば、金属、セラミックス、樹脂等の結合材（ボンド材）に、ダイヤモンド、ＣＢＮ（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）等の砥粒を混合して略直方体状に形成されている。なお、結合材や砥粒に制限はなく、用途等に合わせて選択、変更できる。

基台１０の内側面は、例えば、所定の角度で傾斜する傾斜面となっており、該内側面には、純水等の研削水が噴出する複数の研削水供給口１０３が周方向に等間隔を空けて形成されている。研削水供給口１０３から供給される研削水は、傾斜面を流れることで基台１０を冷却し、さらに、セグメント砥石１１及びウェーハＷ（図３参照）の研削されている箇所を冷却し、発生した研削屑をウェーハＷの裏面Ｗｂ上から除去する。なお、基台１０に研削水供給口１０３が形成されていなくてもよい。

本発明に係る研削ホイール１の基台１０は、図２に示す従来の研削ホイール１Ａの基台１０と異なり、隣接するセグメント砥石１１どうしの間に形成された隙間１０４の幅で隙間１０４を基台１０側に延長させてスリット１０６が形成されている。図１に示す例においては、スリット１０６の長さは基台１０の厚みの凡そ中位置まで延在する程度の長さとなっているが、この長さに限定されるものではない。

図３に示すように研削ホイール１は、円形のマウント２１を介してスピンドル２０の先端に装着されて使用される。スピンドル２０は軸方向がＺ軸方向となっており、図示しないモータによってＺ軸方向の軸心周りに回転可能となっている。

図３に示すように、スピンドル２０の内部には、研削水の通り道となる流路２０ａが、スピンドル２０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して形成されており、流路２０ａは、さらにマウント２１内に形成された流路２１ｂに連通している。流路２０ａの上流には、研削水を供給する研削水供給源２５が連通している。流路２１ｂは、マウント２１の内部においてスピンドル２０の軸方向と直交する方向に、マウント２１内の周方向に一定の間隔をおいて配設されている。そして、流路２１ｂは研削ホイール１の基台１０の研削水供給口１０３に連通している。

ウェーハＷを保持する保持テーブル３０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなりウェーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸着部３００の露出面である保持面３００ａ上でウェーハＷを吸引保持する。保持面３００ａは、保持テーブル３０の回転中心を頂点とする極めて緩やか傾斜を備える円錐面に形成されている。保持テーブル３０の下面側には回転手段３１が接続されており、保持テーブル３０は回転手段３１によってＺ軸方向の軸心周りに回転可能となっている。また、保持テーブル３０は、図示しない移動手段によってＹ軸方向に往復移動可能となっている。

基台１０の内側面及びセグメント砥石１１の内側面に対向して、研削水噴射ノズル３８が配設されている。研削水噴射ノズル３８は、研削水供給源３９から供給された研削水を回転する研削ホイール１の内側面側からセグメント砥石１１とウェーハＷとの接触部位に向かって噴射し、接触部位を冷却しかつ研削により生じた研削屑を除去する。

以下に、研削ホイール１を用いて図３に示すウェーハＷを研削する場合について説明する。ウェーハＷは、例えば、シリコンを母材とする外形が円形板状の半導体ウェーハであり、図３において下側を向いている表面Ｗａは複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープで保護されている。ウェーハＷの裏面Ｗｂは、研削加工が施される被研削面となる。なお、ウェーハＷは樹脂基板やセラミックス基板等であってもよい。

まず、ウェーハＷを裏面Ｗｂを上側に露出させた状態で保持した保持テーブル３０が、図示しない移動手段によって研削ホイール１の下まで＋Ｙ方向へ移動して、研削ホイール１と保持テーブル３０に保持されたウェーハＷとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、研削ホイール１の回転中心がウェーハＷの回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｙ方向にずれ、セグメント砥石１１の回転軌跡がウェーハＷの回転中心を通るように行われる。また、緩やかな円錐面である保持面３００ａが、セグメント砥石１１の研削面（下面）に対して平行になるように保持テーブル３０の傾きが調整されることで、円錐面である保持面３００ａにならって吸引保持されているウェーハＷの裏面Ｗｂが、セグメント砥石１１の研削面に対して平行になる。

研削ホイール１とウェーハＷとの位置合わせが行われた後、図示しないモータによりスピンドル２０が回転駆動されるのに伴って、図３に示すように、研削ホイール１が＋Ｚ方向側からみて反時計周り方向に回転する。また、研削ホイール１が－Ｚ方向へと降下していき、セグメント砥石１１がウェーハＷの裏面Ｗｂに当接することで研削加工が行われる。研削中は、保持テーブル３０が＋Ｚ方向側からみて反時計周り方向に回転するのに伴ってウェーハＷも回転するので、セグメント砥石１１がウェーハＷの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。
なお、ウェーハＷは保持テーブル３０の緩やかな円錐面である保持面３００ａにならって吸引保持されているため、図４に示すように、セグメント砥石１１の回転軌跡中の矢印Ｒで示す範囲内において、セグメント砥石１１はウェーハＷに当接し研削を行う。

研削加工中においては、図３に示す研削水供給源２５が主に研削ホイール１を冷却するための研削水をスピンドル２０中の流路２０ａに対して供給する。流路２０ａに供給された研削水は、マウント２１の流路２１ｂを通り、研削水供給口１０３から噴出しセグメント砥石１１に到達する。また、研削水噴射ノズル３８から、研削水が研削ホイール１の内側面側からセグメント砥石１１とウェーハＷとの接触部位に向かって噴射される。

研削水供給口１０３から噴出した研削水及び研削水噴射ノズル３８から噴射された研削水は、保持テーブル３０の回転により発生する遠心力によって研削屑及び脱落砥粒等と共に、図１に示す各セグメント砥石１１の隙間１０４からセグメント砥石１１の外側へ排出され、ウェーハＷの裏面Ｗｂを流れて保持テーブル３０の保持面３００ａ上から流下する。

上記のように１枚又は複数枚のウェーハＷに対して研削ホイール１で研削加工を施していくことで、セグメント砥石１１はその根元に向かって消耗して短くなっていく。例えば、図２に示す従来の研削ホイール１Ａを用いてウェーハＷを研削している場合においては、セグメント砥石１１が低くなることで隙間１０４が小さくなり、研削水の排水効果が低下してくる。そのため、図４に示す矢印Ｒで示す範囲において研削水が滞留することとなり、研削屑がセグメント砥石１１の内側に堆積して付着したり、セグメント砥石１１の研削面（下端面）に付着したりする場合がある。そして、セグメント砥石１１に付着した研削屑がウェーハＷ上に落下したり、研削面に研削屑が付着したセグメント砥石１１で研削が続行されたりすると、ウェーハＷに深い、又は方向が不規則なキズが形成されることがある。

しかし、本発明に係る研削ホイール１においては、研削加工の実施によりセグメント砥石１１が消耗して隙間１０４が小さくなってしまっても、基台１０側のスリット１０６が排出口として機能して研削水をセグメント砥石１１外部に排出するため、図４に示す矢印Ｒで示す範囲においてセグメント砥石１１の内側に研削屑を含む研削水が滞留しなくなり、デバイスに影響を及ぼすキズがウェーハＷに形成されてしまうことを防ぐことができる。

本発明に係る研削ホイール１は、上記のような研削ホイール１と保持テーブル３０との回転方向を同一とし、回転するセグメント砥石１１がウェーハＷの外周から入り中心に向かって研削していく内刃研削加工に有用である。また、本発明に係る研削ホイールは、ＴＡＩＫＯ研削と呼ばれる研削方法においても有用である。ＴＡＩＫＯ研削とは、ウェーハＷを極薄に研削しつつハンドリング性を向上させるための研削方法であり、ウェーハＷよりも小径の研削ホイールを用いて、ウェーハＷの表面Ｗａのデバイスが形成されている領域に対応するウェーハＷの裏面Ｗｂの領域を研削して円形状の凹部を形成し、また、ウェーハＷの裏面Ｗｂの外周領域に補強用の環状の凸部を形成する研削方法である。ＴＡＩＫＯ研削では、研削加工時にウェーハＷにセグメント砥石が接触する接触面積の割合が、先に説明したような通常の研削加工よりも大きくなるため、通常の研削加工と比較すると研削水のセグメント砥石外部への排水効率が低くなる傾向がある。そして、セグメント砥石の消耗によってセグメント砥石間の隙間が小さくなることで、さらに研削水の排水効率が下がってしまう。しかし、ＴＡＩＫＯ研削に用いるウェーハＷよりも小径の研削ホイールの基台にセグメント砥石どうしの間に形成された隙間の幅で隙間を基台側に延長させてスリットを形成することで、ＴＡＩＫＯ研削時の研削水の排水をより確実に行うことが可能となる。

１：研削ホイール１０：基台１００：装着面１０１：砥石固定面
１０２：開口１０３：研削水供給口１０４：隙間１０６：スリット１１：セグメント砥石
２０：スピンドル２０ａ：流路２１：マウント２１ｂ：流路
３０：保持テーブル３００：吸着部３００ａ：保持面３１：回転手段
３８：研削水噴射ノズル
１Ａ：従来の研削ホイール
Ｗ：ウェーハ

Claims

スピンドルの先端に装着され保持テーブルが保持したウェーハを研削する研削ホイールであって、
該スピンドルの先端に装着する装着面を有する基台と、該装着面の反対面に均等間隔で隙間を空けて環状に配設されたセグメント砥石と、隣接する該セグメント砥石どうしの間に形成された該隙間の幅で該隙間を該基台側に延長させて該基台に形成されたスリットと、を備え、該基台の内側面は傾斜面に形成され、該内側面には、該セグメント砥石に研削水を供給する研削水供給口が周方向に等間隔を空けて形成され、該スリットは、該基台の厚みの中位置まで延在し、該研削水供給口から噴出した研削水が該傾斜面を流れて該セグメント砥石に到達する、
研削ホイール。