JPH11207577A - ウェ−ハ研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ表面の平坦度を高められるウェーハ
研削装置を提供する。 【解決手段】 研削ヘッド１３の下面の中心からａｒ０
の距離までの範囲の各々の半径ｒにおける砥石１９の設
置割合ｆ（ｒ）が、全周３６０゜を１としたときに次式
で表される。ｆ（ｒ）＝｛ｒ／√（ｒ０²−ｒ²）｝×
｛√（１−ａ）／√（１＋ａ）｝である。ただし、ｒ０
は研削ヘッド１３の下面の中心から外周までの半径、
０．５＜ａ＜１である。ｆ（ｒ）±０．３以内を誤差範
囲として含む。ａｒ０からｒ０まででは必ずしも全周範
囲に砥石１９が設置されていなくてもよい。ａｒ０≦ｒ
≦ｒ０における最適な砥石設置範囲ｆ（ｒ）は、０．９
≦ｆ（ｒ）≦１である。これにより、研削されたウェー
ハの表面の平坦度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウェーハ表面の
平坦度を高めることができるウェーハ研削装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、シリコンウェーハは、各種の方法
により製造されている。例えば、単結晶インゴットから
切り出されたウェーハをスライス・面取りした後、ラッ
プ工程を経て、ウェーハ表面を片面ずつ研削する方法
や、両面同時に研削する方法がある。従来、この片面研
削装置として、例えばウェーハを搭載・固定するチャッ
クテーブルと、チャックテーブルにより固定されたウェ
ーハの表面を砥石を用いて研削する研削ヘッドとを備え
たものが知られている。なお、ここでいう砥石とは、研
削ヘッドの下面外周部に多数個の部分砥石を環状配置し
たカップ型の砥石である。この従来の砥石は、各部分砥
石を底面視して、三角のおむすび形や楕円形に配置され
ていた。ウェーハ研削時は、ラップ工程後のウェーハを
チャックテーブルに搭載・固定し、回転する研削ヘッド
のカップ型砥石を下降・当接させて、まずウェーハの表
面を研削する。その後、ウェーハを裏返して再固定し、
それから研削ヘッドを下降して、ウェーハの裏面を研削
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のウェーハ研削装置においては、以下の課題が生じて
いた。すなわち、研削ヘッドの下面に設けられた砥石の
形状が、三角のおむすび形や楕円形であったので、研削
表面にウェーハ中心点を中心とした独特の放射状のうね
り、すなわち研削痕が発生し、この研削痕が集中するウ
ェーハ中心部にへそ状のくぼみができ、研削後のウェー
ハの表面の平坦度を低下させるという問題点があった
（図４参照）。なお、この研削表面の研削痕は、加工速
度を低く設定することで消失させることができる。しか
しながら、この場合でも、ウェーハ中心部には、このへ
そ状のくぼみができてしまう。

【０００４】

【発明の目的】そこで、この発明は、ウェーハ表面の平
坦度を高められるウェーハ研削装置を提供することを、
その目的としている。また、この発明は、研削時の加工
取り代がウェーハ表面の全域において、ほぼ等しくなる
ウェーハ研削装置を提供することを、その目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、単結
晶インゴットから切り出されたウェーハをチャックテー
ブルに搭載・固定し、回転する研削ヘッドを下降・当接
させて、この研削ヘッドの下面に設置された砥石によ
り、ウェーハ表面を研削するウェーハ研削装置におい
て、上記研削ヘッドの下面の中心からａｒ０の距離まで
の範囲の各々の半径ｒにおける上記砥石の設置割合ｆ
（ｒ）が、全周３６０゜を１としたときに次式で表され
るウェーハ研削装置。すなわち、 ただし、ｒ０は上記研削ヘッドの下面の中心から外周ま
での半径であり、ａは定数で０．５＜ａ＜１とする。そ
して、この砥石設置割合ｆ（ｒ）は、ｆ（ｒ）±０．３
以内を誤差範囲として含む。また、上記ａｒ０からｒ０
までの範囲は、全周（３６０°）範囲にわたって砥石が
設置されているが、必ずしも全周範囲に設置されていな
くてもよい。例えば、半径ｒがａｒ０≦ｒ≦ｒ０におけ
る最適な砥石設置範囲ｆ（ｒ）は、０．９≦ｆ（ｒ）≦
１である。

【０００６】研削されるウェーハは、例えばシリコンウ
ェーハ、表面にＳｉＯ₂膜が形成されたウェーハ、表面
にポリシリコン膜が形成されたウェーハなど、どのよう
な品種のウェーハでもよい。また、ウェーハは、片面だ
けを研削しても、両面を研削してもよい。さらに、支持
基板用ウェーハ上に活性層用ウェーハを張り合わせた張
り合わせ基板でもよい。ここでいう張り合わせ基板は、
ウェーハ同士を張り合わせる基板であればその品種に限
定されない。例えば、Ｓｉ／Ｓｉ基板、ＳＯＩ（Ｓｉｌ
ｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板やＳｉＯ₂
／ＳｉＯ₂基板などでもよい。なお、砥石の形状は、上
記数式に当てはまれば、どのような形状でもよい。ま
た、砥石中の砥粒の分布密度は従来と同様とする。さら
に、砥粒としては、ニッケルボンドやレジンボンドのダ
イヤモンド砥粒、Ａｌ₂Ｏ₃砥粒、ＳｉＯ₂砥粒、ＣＢＮ
（Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）砥粒など
を用いることができる。

【０００７】請求項２の発明は、上記砥石を、上記研削
ヘッドの下面に十字状に設置した請求項１に記載のウェ
ーハ研削装置である。シリコンウェーハを研削するため
の砥石の好ましい粗さは、粗削りでは＃５００〜＃８０
０、仕上げ削りでは＃１５００以上である。＃１５００
未満では研削による加工変質層が深くなる。

【０００８】

【作用】請求項１，請求項２に記載のウェーハ研削装置
によれば、ウェーハをチャックテーブルに搭載・固定
し、回転する研削ヘッドを下降・当接させて、この研削
ヘッドの下面に配置された砥石により、ウェーハ表面を
研削する。この際、研削ヘッドの下面における砥石の設
置割合ｆ（ｒ）を、全周３６０゜を１としたときに、ｆ
（ｒ）＝｛ｒ／√（ｒ０²−ｒ²）｝×｛√（１−ａ）／
√（１＋ａ）｝により表されるものとしたので、このウ
ェーハ研削装置によって研削されたウェーハの表面の平
坦度を高められる。これは、砥石が研削ヘッドの下面の
放射外周部分のみならず、放射内方側部分にも適切に分
布されているからである。

【０００９】特に、請求項２に記載のウェーハ研削装置
によれば、砥石を研削ヘッドの下面に十字状に設置した
ので、所定の回転数で砥石を回転させ、これを回転中の
ウェーハの表面に当接させて研削することで、ウェーハ
面内の任意の点で、ほぼ同じ加工速度でウェーハ表面を
研削することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１はこの発明の一実施例に係るウ
ェーハ研削装置の全体斜視図、図２は研削ヘッドの拡大
斜視図、図３は研削ヘッドの拡大底面図、図４はこの発
明の一実施例に係るウェーハ研削装置により研削された
ウェーハの表面の高さを示すグラフである。図１におい
て、１０はウェーハ研削装置であり、このウェーハ研削
装置１０は、ウェーハの一例である直径２００ｍｍ，厚
さ７８０μｍのラップ後のシリコンウェーハ１１が搭載
・固定されるチャックテーブル１２と、この固定された
シリコンウェーハ１１の表面を研削する研削ヘッド１３
とを備えている。

【００１１】チャックテーブル１２は、図外の駆動モー
タを内蔵する平面視して円形の回転テーブル１４を有し
ている。回転テーブル１４上には、ウェーハ吸着固定用
のリング状のチャック１５が設けられている。この回転
テーブル１４の回転方向は、図１において時計回りであ
り、回転速度は１０〜５０ｒｐｍである。図１，図２に
示すように、研削ヘッド１３は、図外の昇降モータおよ
び垂直方向へ延びるＬＭガイド１６ａを介して、横行基
台１６Ａに昇降可能に設けられている。この横行基台１
６Ａは、図外の横行モータおよび水平方向へ延びるＬＭ
ガイド１６ｂを介して、チャックテーブル１２に近接し
たり離反したりする。回転モータ１７の下向きの出力軸
には、肉厚円板の砥石固定部１８が固着されている。こ
の砥石固定部１８の下面に、直径１００ｍｍ，厚さ２０
ｍｍの十字状に配置された砥石１９が装着されている。

【００１２】図３に示すように、十字配置の砥石１９
は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）製の円板を略４つ葉
型に打ち抜いた形状であって、その表面にはダイヤモン
ド砥粒が厚さ２ｍｍだけ埋め込まれている。すなわち、
砥石１９には略４つ葉型の孔２０が形成されている。こ
れらの孔２０は、砥石１９の扇形をした外側部である４
個の扇部２１と、比較的幅が狭くてクロスした中央部で
ある十字部２２と、により構成されている。このよう
に、砥石１９を十字形状としたので、ウェーハ表面全域
をほぼ均一な加工速度で研削できる。なお、この砥石１
９は、このような構造のものに限定しなくても、例えば
複数個の部分砥石を十字状に組み合わせたものでもよ
い。例えば円板は、ＳＵＳ製に限られることはなく、例
えばセラミックス、硬質プラスチックで製造してもよ
い。

【００１３】研削ヘッド１３の下面（実際は砥石固定部
１８の下面）の曲率中心から所定距離（ａｒ０）までの
範囲には、この下面の全域に砥石１９が設置されている
のではなく、その一部に設置されている。すなわち、各
々の半径ｒにおける上記砥石１９の設置されている割合
ｆ（ｒ）が、その全周３６０゜を１としたときに次式で
表される。 ただし、ｒ０は研削ヘッド１３の下面の曲率中心から外
周縁までの半径であり、ａは定数で０．５＜ａ＜１とす
る。なお、このときの砥粒付着割合ｆ（ｒ）の誤差は±
０．３以内である。

【００１４】このような砥石１９を装着したウェーハ研
削装置１０によりシリコンウェーハ１１の表面を研削し
た結果、図４のグラフに示すように、研削後のウェーハ
表面が平坦になった。図４のグラフには、このシリコン
ウェーハ１１の表面の高さを縦軸に、横軸にシリコンウ
ェーハ１１の中心から外周縁までを示す。従来例による
平坦度も併せて示す。この測定は、以下のようにして行
った。すなわち、使用する砥石１９としては、図３の形
状で、半径１００ｍｍ，厚さ２０ｍｍ，材質がＳＵＳ
で、ニッケルボンドのダイヤモンド砥粒（＃５００）が
半径方向において上記式においてａ＝０．９にあたるｆ
（ｒ）の範囲で分布して固着されたものを用いた。

【００１５】図１に示すように、シリコンウェーハ１１
の研削時には、まずチャックテーブル１２のチャック１
５内に、シリコンウェーハ１１を搭載する。次いで、チ
ャック１５を作動し、シリコンウェーハ１１を真空吸着
で固定する。 さらに、ＬＭガイド１６ｂを介して、横
行基台１６Ａをチャックテーブル１２側へ移動し、研削
ヘッド１３をこのテーブル１２上に配置する。その後、
回転モータ１７により砥石固定部１８を回転しながら、
ＬＭガイド１６ａを介して、回転数４０００ｒｐｍ、切
り込み速度２μｍ／ｓｅｃの条件で下降し、砥石１９に
よりシリコンウェーハ１１のウェーハ表面を研削した。
一方、従来のウェーハ研削装置の砥石は楕円形状であ
り、これを用いて、同様の条件でもって、別のシリコン
ウェーハ１１の表面研削を行った。なお、ウェーハ表面
の高さの測定では、接触式表面形状測定器を用いて行っ
た。

【００１６】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１，請
求項２に記載のウェーハ研削装置によれば、研削ヘッド
の下面における砥石の設置割合ｆ（ｒ）を、全周３６０
゜を１としたときに、上記式により表されるものとした
ので、このウェーハ研削装置によって研削されたウェー
ハの表面の平坦度を高められる。特に、請求項２に記載
のウェーハ研削装置によれば、砥石を研削ヘッドの下面
に十字状に設置したので、研削時の加工取り代がウェー
ハ表面の全域において、ほぼ等しくなるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置の
全体斜視図である。

【図２】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置に
配備された研削ヘッドの拡大斜視図である。

【図３】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置に
配備された研削ヘッドの拡大底面図である。

【図４】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置に
より研削されたウェーハの表面の高さを示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ ウェーハ研削装置、 １１ シリコンウェーハ、 １２ チャックテーブル、 １３ 研削ヘッド、 １９ 砥石、 ２１ 扇部、 ２２ 十字部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶インゴットから切り出されたウェ
   ーハをチャックテーブルに搭載・固定し、回転する研削
   ヘッドを下降・当接させて、この研削ヘッドの下面に設
   置された砥石により、ウェーハ表面を研削するウェーハ
   研削装置において、 上記研削ヘッドの下面の中心からａｒ０の距離までの範
   囲の各々の半径ｒにおける上記砥石の設置割合ｆ（ｒ）
   が、全周３６０゜を１としたときに次式で表されるウェ
   ーハ研削装置。すなわち、 ただし、ｒ０は上記研削ヘッドの下面の中心から外周ま
   での半径であり、ａは定数で０．５＜ａ＜１とする。
2. 【請求項２】 上記砥石を、上記研削ヘッドの下面に十
   字状に設置した請求項１に記載のウェーハ研削装置。