JPH0417324Y2

JPH0417324Y2 -

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Publication number: JPH0417324Y2
Application number: JP1983199451U
Authority: JP
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1992-04-17
Also published as: JPS60109859U; US4693036A

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、研削装置、更に詳しくは半導体ウエ
ーハの表面を研削するための研削装置に関する。周知の如く、半導体デバイスの製造において
は、半導体ウエーハの表面を研削して半導体ウエ
ーハの厚さを所定値にせしめることが必要であ
る。そして、半導体ウエーハの表面を研削するた
めの研削装置としては、特開昭56−152562号公
報、、実開昭56−172941号公報、及び実開昭57−
170552号公報等に開示されている如く、支持基台
とこの支持基台に対向して配設された少なくとも
１個の研削ホイール組立体とを具備する研削装置
が提案され実用に供されている。支持基台は少な
くとも１個の保持テーブルを有し、この保持テー
ブルの表面は支持基台の表面を越えて突出せしめ
られている。研削ホイール組立体は回転自在に装
着された支持軸とこの支持軸に装着された研削ホ
イールとを含んでいる。上記の通りの研削装置においては、上記保持テ
ーブルの表面に半導体ウエーハを載置する。一般
に、保持テーブルは通気性を有しており、保持テ
ーブルを吸引源に接続することによつて、保持テ
ーブルの表面に載置された半導体ウエーハがそこ
に吸着保持される。そして、上記支持軸を回転駆
動せしめて上記研削ホイールを回転せしめると共
に、上記支持基台と上記研削ホイール組立体とを
相対的に移動せしめて研削ホイールを半導体ウエ
ーハの表面に作用せしめ、かくして半導体ウエー
ハの表面を研削する。而して、上記の通りの研削装置において、半導
体ウエーハの表面を研削して半導体ウエーハの厚
さをその全体に渡つて充分精密に所定値にせしめ
るためには、上記保持テーブルの表面が充分に平
坦であると共に、研削の際の上記支持基台と上記
研削ホイール組立体との相対的移動方向に対して
充分精密に平行であることが重要である。それ故
に、通常は、半導体ウエーハの表面の研削に先立
つて、上記保持テーブルの表面自体を研削し、か
くして保持テーブルの表面が上記要件を満たすよ
うにせしめている。かような次第であるので、上記研削装置におけ
る上記保持テーブルは、 (イ) 固定超砥粒製であるのが一般的である研削ブ
レードを有する研削ホイールによつて、充分良
好に研削され得ること、 (ロ) 研削の際には相当な熱が伝えられる故に、耐
熱性に優れ且つ熱膨張率が低いこと、及び (ハ) 研削の際には相当な力が加えられる故に、充
分な剛性及び強度を有すること、という要件を満足する材料から形成することが
重要である。そして、かような見地から、従来、
Al₂O₃系セラミツクス（アルミナ）又はMgO・
SiO₂系セラミツクス（ステアタイト）から上記
保持テーブルを形成していた。然るに、従来の研削装置においては、全体に渡
つて厚さが充分精密に所定値にせしめられた半導
体ウエーハを安定して得ることが不可能であつ
た。本考案は上記事実に鑑みてなされたものであ
り、その主目的は、全体に渡つて厚さが充分精密
に所定値にせしめられた半導体ウエーハを安定し
て得ることを可能にする、改良された研削装置を
提供することである。本考案者は、鋭意検討及び実験の結果、驚くべ
きことに、従来はAl₂O₃系セラミツクス又は
MgO・SiO₂系セラミツクスから形成していた保
持テーブルの少なくとも表面層を、2MgO・SiO₂
系セラミツクス（フオルステライト）から形成す
ると、その理由は必ずしも明確ではないが、研削
された半導体ウエーハの厚さ精度が著しく改良さ
れることを見出した。即ち、本考案によれば、支持基台と該支持基台
に対向して配設された少なくとも１個の研削ホイ
ール組立体とを具備し、該支持基台は少なくとも１個の保持テーブルを
含み、該保持テーブルは通気性を有し、該保持テ
ーブルの表面は該支持基台の表面を越えて突出せ
しめられており、該研削ホイール組立体は回転自在に装着された
支持軸と該支持軸に装着された研削ホイールとを
含み、該保持テーブルの表面に半導体ウエーハを載置
し、該保持テーブルを吸引源に接続することによ
つて、該保持テーブル上に該半導体ウエーハを吸
着保持し、該支持軸を回転駆動して該研削ホイー
ルを回転せしめると共に、該支持基台と該研削ホ
イール組立体とを相対的に移動せしめて該研削ホ
イールを該半導体ウエーハの表面に作用せしめ、
かくして半導体ウエーハの表面を研削する研削装
置において、該保持テーブルの少なくとも表面層は、
2MgO・SiO₂系セラミツクスから形成されてい
る、ことを特徴とする研削装置が提供される。以下、添付図面を参照して、本考案に従つて改
良された研削装置の一具体例について詳細に説明
する。第１図及び第２図に簡略化して図示している全
体を番号２で示す研削装置は、実質上鉛直に延び
る中心軸線を中心として回転自在に装着された略
円盤形状の支持基台４を具備する。そしてまた、
研削装置２は、上記支持基台４に対向してその上
方に配設された少なくとも１個、図示の場合は３
個の研削ホイール組立体６Ａ，６Ｂ及び６Ｃを具
備する。上記支持基台４には、少なくとも１個、図示の
場合には周方向に等間隔を置いて12個の保持テー
ブル８が配設されている。かかる保持テーブル８
の少なくとも表面は、支持基台４の表面を越えて
上方に突出している。支持基台４は、適宜の伝動
機構（図示していない）を介して電動モータの如
き駆動源１０に駆動連結されており、矢印１２で
示す方向に回転駆動せしめられる。上記研削ホイール組立体６Ａ，６Ｂ及び６Ｃの
各々は、上下方向の位置調整自在に且つ略鉛直に
延びる中心軸線を中心として回転自在に装着され
た支持軸１４Ａ，１４Ｂ及び１４Ｃと、かかる支
持軸１４Ａ，１４Ｂ及び１４Ｃの下端に着脱自在
に装着された研削ホイール１６Ａ，１６Ｂ及び１
６Ｃとを含んでいる。支持軸１４Ａ，１４Ｂ及び
１４Ｃは、適宜の伝動機構（図示していない）を
介して電動モータの如き駆動源１８に駆動連結さ
れており、矢印２０で示す方向に高速で回転駆動
される。研削ホイール１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃ
は、合成又は天然ダイヤモンド砥粒或いは立方晶
窒化硼素砥粒の如き超砥粒を電着又はその他の方
法によつて結合することによつて形成された環形
状であるのが好都合である研削ブレード２２Ａ，
２２Ｂ及び２２Ｃを有する。而して、図示の研削装置２の上述した通りの構
成は、本考案に従つて改良された研削装置２の新
規な特徴をなすものではなく、本考案が適用され
る研削装置の一例を示すにすぎず、それ故に、図
示の研削装置２の上述した通りの構成についての
詳細は、本明細書においては省略する。本考案に従つて改良された研削装置２において
は、支持基台４に配設された保持テーブル８の少
なくとも表面層は2MgO・SiO₂系セラミツクスか
ら形成されていることが重要である。第３図を参照して説明すると、図示の研削装置
２における保持テーブル８の各々は、全体として
円板形状である。保持テーブル８の各々は、全体
を一体に形成せしめることもできるが、図示の具
体例においては、略円板形状の表面層部材２４
と、この表面層部材２４の裏面に固定された裏面
層部材２６とから構成されている。保持テーブル
８の表面層を規定する表面層部材２４は、
2MgO・SiO₂系セラミツクスから形成されている
ことが重要である。他方、保持テーブル８の裏面
層を規定する裏面層部材２６は、2MgO・SiO₂系
セラミツクスから形成されているのが好ましい
が、所望ならば他の材料から形成することもでき
る。裏面層部材２６を2MgO・SiO₂系セラミツク
ス以外の材料から形成する場合には、熱膨張率が
2MgO・SiO₂系セラミツクスと略同一乃至近似し
た材料から形成することが望ましい。図示の具体例においては、表面層部材２４の裏
面外周縁には環状凸部２８が形成され、裏面層部
材２６の表面外周縁には対応した環状凹部３０が
形成されており、上記環状凸部２８と上記環状凹
部３０とを相互に係合せしめることによつて表面
層部材２４と裏面層部材２６とが相互に所定通り
に位置合せされる。そして、好ましくは、表面層
部材２４と裏面層部材２６の相互接触部を加熱し
て両者を焼成結合することによつて、表面層部材
２４と裏面層部材２６とが固定される。所望なら
ば、焼成結合に代えて、接着等の他の方式によつ
て表面層部材２４と裏面層部材２６とを固定する
こともできる。図示の具体例においては、保持テーブル８に通
気性を与え、保持テーブル８上に載置された半導
体ウエーハ（図示していない）を吸着保持せしめ
ることができるようになすために、表面層部材２
４と裏面層部材２６とに次の通りの加工が施され
ている。即ち、表面層部材２４には、その表面か
ら裏面まで実質上鉛直に貫通する複数個の通気孔
３２が形成されている。そして、裏面層部材施６
には、上記通気孔３施を真空ポンプ又はエゼクタ
でよい吸引源３４（第２図）に連通せしめるため
の連通手段が形成されている。第３図と共に第４
図を参照して説明すると、表面層部材２４には、
その中心に１個の通気孔３２が形成されていると
共に、同心状に配列された複数個（図示の場合は
７個）の円形列３６Ａ乃至３６Ｇの夫々に等間隔
を置いて複数個の通気孔３２が形成されている。
他方、第３図と共に第５図を参照して説明する
と、裏面層部材２６の表面には、表面層部材２４
における通気孔３２の上記円形列３６Ａ乃至３６
Ｇに対応せしめて同心状の複数個（図示の場合は
７個）の円形溝３８Ａ乃至３８Ｇが刻設されてい
る。また、裏面層部材２６の表面には、上記円形
溝３８Ａ乃至３８Ｇを相互に連通せしめる複数個
（図示の場合は４個）の放射溝４０も形成されて
いる。かかる放射溝４０の各々は、90度の角度間
隔を置いて配設され、相互に接続された内側端か
らも最も外側に位置する円形溝３８Ｇに接続さり
た外側端まで放射状に延びている。裏面層部材２
６には、更に、その表面からその裏面まで延びる
少なくとも１個、図示の場合は４個の連通孔４２
も形成されている。かかる連通孔４２の各々の一
端即ち上端は、上記円形溝３８Ａ乃至３８Ｇ及び
放射溝４０に連通せしめられていることが必要で
あり、図示の場合には、連通孔４２の各々の上端
は、円形溝３８Ｃと放射溝４０の各々との交差部
に開口せしめられている。上記の通りの保持テーブル８の各々は、支持基
台４の所要位置に、好ましくは研削すべは半導体
ウエーハ（図示していない）の大きさの変更に対
応して適切な大きさの他の同様な保持テーブルと
交換することができるように着脱自在に、適宜の
装着機構（図示していない）によつて装着され
る。第３図と共に第２図を参照して説明すると、
支持基台４に装着された保持テーブル８の各々の
連通孔４２の他端即ち下端は、支持基台４に規定
された適宜の通路手段（図示していない）を介し
て上記吸引源３４に接続されている。保持テーブ
ル８の各々の連通孔４２と吸引源３４との間に
は、適宜の制御弁（図示していない）を配設する
ことができる。図示の具体例においては、保持テ
ーブル８の各々の下端は、支持基台４に規定され
た適宜の通路手段（図示していない）を介して給
水源４４にも接続されている。保持テーブル８の
各々の連通孔４２と給水源４４との間にも、適宜
の制御弁（図示していない）を配設することがで
きる。次に、主として第１図及び第２図を参照して、
上記研削装置２の作用について簡単に説明する。研削装置２においては、半導体ウエーハの研削
に先立つて、保持テーブル８の各々の表面の研削
が遂行される。この際には、例えば、３個の研削
ホイール組立体６Ａ，６Ｂ及び６Ｃのいずれか１
個において、支持軸１４Ａ，１４Ｂ又は１４Ｃに
保持テーブル８の表面の研削、更に詳しくは
2MgO・SiO₂系セラミツクスから形成されている
表面層部材２４（第３図）の表面の研削に適した
研削ブレードを有する研削ホイールが装着され
る。そして、支持軸１４Ａ，１４Ｂ又は１４Ｃの
上下方向の位置を調整して、上記研削ホイールの
研削ブレードが保持テーブル８の各々の表面に所
定研削深さで干渉するように設定する。しかる後
に、支持軸１４Ａ，１４Ｂ又は１４Ｃを回転駆動
して上記研削ホイールを矢印２０で示す方向に高
速回転せしめると共に、支持基台４を矢印１２で
示す方向に回転せしめる。かくして、上記研削ホ
イールによつで保持テーブル８の各々の表面を順
次に研削する。上記の通りにして保持テーブル８の各々の表面
を研削して、保持テーブル８の各々の表面を充分
平坦にせしめると共に、支持基台４の移動方向に
対して充分精密に平行に、従つて充分精密に水平
にせしめた後に、半導体ウエーハ（図示していな
い）の表面の研削を開始する。半導体ウエーハの
表面を研削する際には、３個の研削ホイール組立
体６Ａ，６Ｂ及び６Ｃの各々の支持軸１４Ａ，１
４Ｂ又は１４Ｃに、半導体ウエーハの表面の研削
に適した研削ブレード２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃ
を有する研削ホイール１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃ
を装着する。研削ブレード２２Ｂの超砥粒の粒度
は研削ブレード２２Ａの超砥粒の粒度よりも小さ
く、研削ブレード２２Ｃの超砥粒の粒度は研削ブ
レード２２Ｂの超砥粒の粒度よりも小さく、従つ
て研削ブレード２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃによる
研削粗さが順次低減するのが好都合である。そし
て、支持軸１４Ａ，１４Ｂ及び１４Ｃの上下方向
の位置を夫々所要通りに設定する。しかる後に、支持軸１４Ａ，１４Ｂ及び１４Ｃ
を回転駆動して研削ホイール１６Ａ，１６Ｂ及び
１６Ｃを矢印２０で示す方向に高速回転せしめる
と共に、支持基台４を矢印１２で示す方向に回転
せしめる。第１図に番号46で示すウエーハ装填位
置においては、適宜の装填機構（図示していな
い）によつて保持テーブルの表面上に、研削すべ
き表面を上方にせしめて半導体ウエーハ（図示し
ていない）が載置される。そして、半導体ウエー
ハが載置された保持テーブル８は吸引源３４に接
続され、かくして保持テーブル８上に半導体ウエ
ーハが吸着保持される。保持テーブル８上に吸着
保持された半導体ウエーハは、矢印１２で示す方
向への支持基台４の回転に付随して移動され、そ
して最初に、研削ホイール１６Ａの研削ブレード
２２Ａの作用を受けてその表面が研削されて所要
残留厚さt₁にせしめられ、次いで研削ホイール１
６Ｂの研削ブレード２２Ｂの作用を受けてその表
面が更に研削されて所要残留厚さt₂（t₂＜t₁）にせ
しめられ、更に研削ホイール１６Ｃの研削ブレー
ド２２Ｃの作用を受けてその表面が更に研削され
て最終的な所要残留厚さｔ（ｔ＜t₂＜t₁）にせし
められる。しかる後に、保持テーブル８が給水源
４４に接続され、保持テーブル８の連通手段３６
から連通孔３２を通つて保持テーブル８の表面に
流出する水によつて、保持テーブル８上の半導体
ウエーハが浮上せしめられる（第３図も参照され
たい）。そして、第１図に番号48で示すウエーハ
取出位置においては、適宜の取出機構（図示して
いない）によつて保持テーブル８上から研削され
た半導体ウエーハが取出される。而して、３個の
研削ホイール１６Ａ，１６Ｂ及び１６Ｃの全てを
半導体ウエーハに作用せしめることに代えて、例
えば半導体ウエーハの必要研削深さが比較的小さ
い場合には、研削ホイール１６Ａ，１６Ｂ又は１
６Ｃのうちの１個又は２個のみを半導体ウエーハ
に作用せしめることもできる。而して、上述した具体例においては、半導体ウ
エーハの表面を研削する際に、支持基台４を移動
せしめることによつて研削ホイール１６Ａ，１６
Ｂ及び１６Ｃを半導体ウエーハに作用せしめてい
るが、支持基台４を移動せしめることに代えて或
いはこれに加えて研削ホイール組立体６Ａ，６Ｂ
及び６Ｃを移動せしめて、研削ホイール１６Ａ，
１６Ｂ及び１６Ｃを半導体ウエーハに作用せしめ
ることもできる。実施例１第３図乃至第５図に図示する通りの形態の保持
テーブル12個を、その全体を株式会社京セラから
商品名「Ｆ−1023」として販売されている
2MgO・SiO₂系セラミツクスから形成した。そし
て、かかる12個の保持テーブルを、第１図及び第
２図に図示する通りの形態の、株式会社デイスコ
から商品名「全自動ロータリー・サーフエース・
グラインダ・シリーズ650」として販売されてい
る研削装置の支持基台に装着した。そして、最初に、３個の研削ホイール組立体の
うちの、支持基台の回転方向に見て最も下流側に
位置する研削ホイール組立体の支持軸に、株式会
社デイスコから商品名「RS−02−１−SG−SS」
として販売されている研削ホイール（研削ブレー
ドは、U.S.メツシユ番号で150の粒度を有する合
成ダイヤモンド砥粒製である）を装着し、支持軸
を回転駆動して上記研削ホイールを高速回転せし
めると共に、支持基台を回転せしめ、上記保持テ
ーブルの各々の表面を研削深さ10μmで研削した。しかる後に、３個の研削ホイール組立体のうち
の、支持基台の回転方向に見て中間に位置する研
削ホイール組立体の支持軸に、株式会社デイスコ
から商品名「RS−02−１−20/30−Ｅ」として販
売されている研削ホイール（研削ブレードは、
U.S.メツシユ番号で600の粒度を有する合成ダイ
ヤモンド砥粒製である）を装着し、支持基台の回
転方向に見て最も下流側に位置する研削ホイール
組立体の支持軸に、株式会社デイスコから商品名
「RS−03−１−2/4−Ｐ」として販売されている
研削ホイール（研削ブレードは、U.S.メツシユ番
号で4000の粒度を有する合成ダイヤモンド砥粒製
である）を装着した。そして、36枚のシリコンウ
エーハ（従つて、12個の保持テーブルの各々に関
して３枚のシリコンウエーハ）を、順次に研削し
た。この際に、支持基台の回転方向に見て中間に
位置する研削ホイール組立体の研削ホイールでは
研削深さ83μmで研削し、支持基台の回転方向に
見て下流側に位置する研削ホイール組立体の研削
ホイールでは研削深さ7μmで研削した。そして、研削したシリコンウエーハの厚さを、
第６図に図示する５ケ所、即ち矢印50で示すとこ
ろの研削の際のシリコンウエーハＷの移動方向に
見て前端位置P₁、中間位置P₂、後端位置P₃、両
側位置P₄及びP₅、で測定した。そして、36枚の
シリコンウエーハの各々において、上記５ケ所の
測定値のうちの最大値と最少値との差、即ち厚さ
ばらつきTDを求めた（一例を挙げると、１枚目
のシリコンウエーハにおいては、P₁＝443μm，
P₂＝444μm，P₃＝443μm，P₄＝443μm，P₅＝
444μmであり、従つて厚さばらつきTD＝444μm
−443μm＝1μmであつた）。その結果、36枚のシ
リコンウエーハのうち、厚さばらつきTD＝0μm
のものが２枚、厚さばらつきTD＝1μmのものが
32枚、厚さばらつきTD＝2μmのものが２枚であ
つた。従つて、平均厚さばらつきATDは、下記
第１表に示す如く、
（２×０）＋（32×１）＋（２×２）／36＝1.0μmであ
つた。また、36枚のシリコンウエーハの５ケ所の測
定値（36×５＝180個）のうちの、最大値は
445μmで、最小値は442μmであり、従つて、最大
厚みばらつきMTDは、下記第１表に示す如く、
445μm−442μm＝3μmであつた。実施例２保持テーブルの全体を株式会社京セラから商品
名「Ｆ−1123」として販売されている2MgO・
SiO₂系セラミツクスから形成した以外は実施例
１と同様にして、上記平均厚さばらつきATDと
上記最大厚さばらつきMTDとを求めたところ、
下記第１表に示す通りであつた。比較例１比較のために、保持テーブルの全体を株式会社
京セラから商品名「Ａ−482R」として販売され
ているAl₂O₃系セラミツクスから形成した以外は
実施例１と同様にして、上記平均厚さばらつき
ATDと上記最大厚さばらつきMTDとを求めたと
ころ、下記第１表に示す通りであつた。比較例２更に、比較のために、保持テーブルの全体を株
式会社京セラから商品名「Ｓ−210」として販売
されているMgO・SiO₂系セラミツクスから形成
した以外は実施例１と同様にして、上記平均厚さ
ばらつきATDと上記最大厚さばらつきMTDとを
求めたところ、下記第１表に示す通りであつた。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に従つて改良された研削装置
の一例を簡略に示す平面図。第２図は、第１図の
研削装置を簡略に示す側面図。第３図は、第１図
の研削装置に使用されている保持テーブルを示す
断面図。第４図は、第３図の保持テーブルにおけ
る表面層部材の平面図。第５図は、第３図の保持
テーブルにおける裏面層部材の平面図。第６図
は、実施例１及び２並びに比較例１及び２におけ
るシリコンウエーハの厚さ測定位置を示す簡略
図。２……研削装置、４……支持基台、６Ａ，６Ｂ
及び６Ｃ……研削ホイール組立体、８……保持テ
ーブル、２４……保持テーブルの表面層部材、２
６……保持テーブルの裏面層部材。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１支持基台と該支持基台に対向して配設された
少なくとも１個の研削ホイール組立体とを具備
し、該支持基台は少なくとも１個の保持テーブル
を含み、該保持テーブルは通気性を有し、該保
持テーブルの表面は該支持基台の表面を越えて
突出せしめられており、該研削ホイール組立体は回転自在に装着され
た支持軸と該支持軸に装着された研削ホイール
とを含み、該保持テーブルの表面に半導体ウエーハを載
置し、該保持テーブルを吸引源に接続すること
によつて、該保持テーブル上に該半導体ウエー
ハを吸着保持し、該支持軸を回転駆動して該研
削ホイールを回転せしめると共に、該支持基台
と該研削ホイール組立体とを相対的に移動せし
めて該研削ホイールを該半導体ウエーハの表面
に作用せしめ、かくして半導体ウエーハの表面
を研削する研削装置において、該保持テーブルの少なくとも表面層は、
2MgO・SiO₂系セラミツクスから形成されてい
る、ことを特徴とする研削装置。２該保持テーブルは、2MgO・SiO₂系セラミツ
クスから形成された略円板形状の表面層部材
と、該表面層部材の裏面に固定された略円板形
状の裏面層部材とから成り、該表面層部材には、その表面から裏面まで貫
通する複数個の通気孔が間隔を置いて形成され
ており、該裏面層部材には、該吸引源を該表面層部材
の該通気孔に連通しめるための連通手段が形成
されている、実用新案登録請求の範囲第１項記
載の研削装置。３該裏面層部材も2MgO・SiO₂系セラミツクス
から形成されている、実用新案登録請求の範囲
第２項記載の研削装置。４該裏面層部材は焼成接合によつて該表面層部
材に固定されている、実用新案登録請求の範囲
第２項又は第３項記載の研削装置。５該表面層部材に形成されている該通気孔は、
同心状に配列された複数個の円形列に配置され
ている、実用新案登録請求の範囲第２項から第
４項までのいずれかに記載の研削装置。６該裏面層部材に形成されている該連通手段
は、該通気孔の該円形列に対応して該裏面層部
材の表面に刻設された円心状の複数個の円形溝
と、該裏面層部材の表面に刻設され該円形溝を
相互に連通せしめる複数個の放射状溝と、該円
形溝或いは該放射状溝に開口した一端から該裏
面層部材を貫通してその裏面まで延びる少なく
とも１個の連通孔とから構成されている、実用
新案登録請求の範囲第５項記載の研削装置。７該連通手段は、一端が該円形溝と該放射状溝
との交差部に開口した複数個の連通孔を含む、
実用新案登録請求の範囲第６項記載の研削装
置。