TW201703926A - 玻璃基板的磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為玻璃基板的磨削方法，在藉由使磨削工具(1)旋轉而將圓盤狀玻璃基板(2)的外周端部(2a)予以磨削時，使磨削工具(1)以沿著圓盤狀玻璃基板(2)之厚度方向延伸的軸線(5)作為旋轉中心進行旋轉。藉此，由磨削工具(1)所進行之對外周端部(2a)的磨削中，能夠迴避該外周端部(2a)沿著厚度方向搖動之事態的發生，而能夠防止圓盤狀玻璃基板(2)的破損。

Description

玻璃基板的磨削方法
本發明，是關於藉由使磨削工具旋轉來磨削圓盤狀玻璃基板的外周端部的方法。
近年，於半導體晶圓的背面磨削製程中，作為支撐半導體晶圓的支撐體，有採用圓盤狀玻璃基板之情形。在如此之圓盤狀玻璃基板的製造製程中，於其外周端部形成定向平面(Orientation flat)或者缺口。並且，對所形成的定向平面或者缺口，施以由R倒角或C倒角等所代表的倒角加工為一般通例。
在此，於專利文獻1，所揭示出的並不是以圓盤狀玻璃基板，而是以半導體晶圓作為加工的對象，藉由磨削工具將缺口形成於半導體晶圓的外周端部之手法、以及藉由磨削形成後的缺口來對該缺口施以倒角加工之手法的一例。在相同手法中，藉由使磨削工具以與半導體晶圓的主面(表背面)平行延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉，來執行缺口的磨削。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平2-180554號公報
然而，在要將原設定成韌性較高之半導體晶圓的上述手法，應用在作為脆性材料之圓盤狀玻璃基板的外周端部所形成之缺口的加工時，會發生如以下應要解決的問題。亦即，在應用相同手法之情形時，於圓盤狀玻璃基板所形成的缺口，是藉由磨削工具沿著圓盤狀玻璃基板的厚度方向所磨削。藉此，形成缺口的外周端部，是被置放在恆常作用有從磨削工具朝向厚度方向的力的狀態。其結果，受到從磨削工具所作用的力而使外周端部沿著厚度方向不當地搖動，起因於此產生破裂或缺損等，而使圓盤狀玻璃基板產生造成破損之缺失。
又，如此之問題，是並非僅發生在將上述的手法應用於缺口的倒角加工之情形時。例如，在以同一手法之相同態樣下使磨削工具旋轉，來對形成於圓盤狀玻璃基板之外周端部的定向平面進行磨削而施以如倒角加工之情形時，在隨著圓盤狀玻璃基板的外周端部的磨削時，在應用上述之手法的情形下，同樣地產生此等問題。
有鑑於上述情事之本發明的目的，是在於：藉由使磨削工具旋轉來磨削圓盤狀玻璃基板的外周端部之 情形時，防止該圓盤狀玻璃基板的破損。
為了解決上述的課題所研創之本發明的方法，是藉由使磨削工具旋轉來磨削圓盤狀玻璃基板的外周端部的方法，其特徵為：使磨削工具，以沿著圓盤狀玻璃基板的厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉。
依據如此的方法，由於使磨削工具，以朝向圓盤狀玻璃基板之厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉，故圓盤狀玻璃基板的外周端部，是藉由磨削工具沿著與圓盤狀玻璃基板的主面(表背面)平行的方向所磨削。因此，可以儘可能地防止來自磨削工具對外周端部所作用的力，作用在圓盤狀玻璃基板的厚度方向。藉此，在由磨削工具對外周端部的磨削中，可迴避該外周端部沿厚度方向搖動之事態的發生。其結果，能夠防止破裂或缺損發生等之圓盤狀玻璃基板的破損。
於上述的方法中，使圓盤狀玻璃基板，以在其中心沿著厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉，並且使磨削工具，相反於圓盤狀玻璃基板的旋轉方向地旋繞在圓盤狀玻璃基板的周圍為佳。
如此實施的話，由於磨削工具是以相逆於自轉狀態之圓盤狀玻璃基板的旋轉方向，旋繞在圓盤狀玻璃基板的周圍，故藉由磨削工具所進行之外周端部的磨削中，磨削工具的行進方向，與外周端部的行進方向成為相 互反向。藉此，可以縮短磨削工具磨削外周端部所須花費的時間。
於上述的方法中，亦可將外周端部磨削之後，使用上述磨削工具或是第二磨削工具，該第二磨削工具是以沿著圓盤狀玻璃基板的厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉並且與上述磨削工具不同；於外周端部形成定位部，該定位部用於執行圓盤狀玻璃基板的定位，並且該定位部是藉由將外周端部的一部分予以去除而成的。
定位部，由於是將圓盤狀玻璃基板之外周端部的一部分予以去除而成的，故在對外周端部形成定位部時，相較於在磨削外周端部時更容易使圓盤狀玻璃基板破損。然而，在對外周端部形成定位部時，若使用上述磨削工具、或是第二磨削工具，由於兩者皆是以延伸於圓盤狀玻璃基板之厚度方向的軸線作為旋轉中心進行旋轉，故即使於定位部形成時，也可迴避外周端部沿著厚度方向產生搖動之事態的發生。其結果，可以不使圓盤狀玻璃基板破損地，於外周端部形成定位部。又，由於在該外周端部形成定位部是在將外周端部磨削之後，所以會先藉由外周端部的磨削確定了圓盤狀玻璃基板的大概形狀之後，才形成定位部。因此，在將於外周端部具有定位部的圓盤狀玻璃基板進行量產之情形時，在所生產之圓盤狀玻璃基板的相互之間，可以防止在其形狀上產生不均一等之事態的發生。
於上述的方法中，使用直徑比上述磨削工具 更小的工具來作為第二磨削工具為佳。
如此實施的話，在對圓盤狀玻璃基板的外周端部磨削時，藉由使用直徑相對較大的上述磨削工具，便能夠高速地磨削外周端部。另一方面，在對圓盤狀玻璃基板容易產生破損的外周端部形成定位部時，藉由使用直徑相對較小的第二磨削工具，可以儘可能地防止圓盤狀玻璃基板的破損。又，藉由使用直徑相對較小的第二磨削工具，亦能夠高精度地形成定位部。
於上述的方法中，定位部是缺口，該缺口的寬度以從圓盤狀玻璃基板的中心側朝向外周側逐漸擴大的方式予以形成，在形成該缺口時，是使用直徑比所預定形成之缺口的最大寬度還小的第二磨削工具為佳。
如此實施的話，由於使用直徑比所預定形成之缺口的最大寬度還小的第二磨削工具來形成缺口，所以可以儘可能地防止在缺口形成時之圓盤狀玻璃基板的破損，並且能夠高精度地形成缺口。
於上述的方法中，使用直徑為2mm以下的工具來作為第二磨削工具為佳。
作為第二磨削工具，使用直徑愈小的工具，愈能夠提高：防止在定位部形成時之圓盤狀玻璃基板破損的效果、以及可以高精度地形成定位部的效果。並且，若使用直徑為2mm以下的工具來作為第二磨削工具的話，可以極佳適切地顯現上述兩種效果。
於上述的方法中，隨著外周端部的磨削並對 該外周端部實施倒角加工，並且在形成定位部時對該定位部實施倒角加工之時，使用如下工具來作為第二磨削工具，該工具其用於磨削而於該第二磨削工具的外周部所形成之磨削溝的形狀及尺寸，是與於上述磨削工具的外周部所形成的磨削溝的形狀及尺寸相同為佳。
如此實施的話，在除了藉由上述磨削工具進行磨削並施有倒角加工的定位部之部位，與藉由第二磨削工具進行磨削並施有倒角加工的定位部之間，倒角加工後的斷面形狀(將圓盤狀玻璃基板假設性地切斷於厚度方向時的斷面形狀)成為大致相同者。亦即，定位部、與接連於該定位部的部位之間，可以迴避斷面形狀劇烈地變化。在此，斷面形狀有劇烈地變化之情形時，當有某種外力作用在圓盤狀玻璃基板時容易產生應力集中，造成提高圓盤狀玻璃基板破損之虞。然而，依據本方法，由於定位部與接連該定位部的部位之間，可將斷面形狀實施成大致相同，所以能夠確實地排除如上述的擔心。又，在本方法中，由於是藉由磨削工具沿著與圓盤狀玻璃基板的主面平行的方向將圓盤狀玻璃基板的外周端部予以磨削，故亦能夠對圓盤狀玻璃基板的表面側和背面側之雙方同時實施倒角加工。藉此，可以大幅縮短倒角加工所須花費的時間。
於上述的方法中，上述磨削工具與第二磨削工具，是共有其旋轉軸為佳。
如此實施的話，就無須各別設置用以使上述磨削工具動作的驅動源、和用以使第二磨削工具動作的驅 動源。因此，能夠謀求低成本化及省空間化。
於上述的方法中，在形成定位部時，是使圓盤狀玻璃基板固定於靜止的狀態為佳。
如此實施的話，由於是使圓盤狀玻璃基板在靜止的狀態之下，來形成定位部，所以可以更加高精度地形成該定位部。
於上述的方法中，形成定位部之後，對外周端部實施蝕刻處理為佳。
於圓盤狀玻璃基板的外周端部形成有定位部的情形時，相較於沒有形成定位部之情形時，其外周端部的強度降低。然而，若是在形成定位部之後，於外周端部實施蝕刻處理的話，便能夠去除於該外周端部所含之微小龜裂等的缺陷。其結果，可以提昇圓盤狀玻璃基板之外周端部的強度。
於上述的方法中，亦可以將外周端部磨削之後，藉由劃割輪的滾動、或是雷射的照射，於外周端部形成劃割線，並且藉由沿著該劃割線進行切斷而形成定向平面。
如此實施的話，由於將外周端部磨削之後，才於該外周端部形成定向平面，所以是藉由外周端部的磨削確定了圓盤狀玻璃基板的大概形狀之後，才形成定向平面。因此，在將於外周端部具有定向平面的圓盤狀玻璃基板進行量產之情形時，在所生產之圓盤狀玻璃基板的相互之間，可以防止在其形狀上產生不均一等之事態的發生。
根據本發明之玻璃基板的磨削方法，在藉由使磨削工具旋轉來磨削圓盤狀玻璃基板的外周端部之情形時，能夠防止該圓盤狀玻璃基板的破損。
1‧‧‧磨削工具
1a‧‧‧外周部
1aa‧‧‧外周端面
2‧‧‧圓盤狀玻璃基板
2a‧‧‧外周端部
2aa‧‧‧外周端面
2b‧‧‧中心
2c‧‧‧上表面
2d‧‧‧下表面
3‧‧‧第二磨削工具
3a‧‧‧外周部
4‧‧‧缺口
5‧‧‧軸線
6‧‧‧軸線
7‧‧‧軸線
8‧‧‧工作台
8a‧‧‧支撐部
8aa‧‧‧孔
9‧‧‧磨削溝
9a‧‧‧底部
9b‧‧‧側壁部
10‧‧‧定向平面
A‧‧‧旋轉方向
B‧‧‧旋轉方向
C‧‧‧旋繞方向
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
F‧‧‧旋轉方向
S‧‧‧軌道
W‧‧‧最大寬度
第1圖是顯示本發明之實施形態中之玻璃基板的磨削方法的平面圖。
第2圖是顯示本發明之實施形態中之玻璃基板的磨削方法的縱向斷面的側面圖。
第3圖是將第2圖中之E部予以放大顯示的縱向斷面的側面圖。
第4圖是顯示藉由本發明之實施形態中之玻璃基板的磨削方法所磨削後之圓盤狀玻璃基板的縱向斷面的側面圖。
第5圖是顯示本發明的實施形態中之玻璃基板的磨削方法的平面圖。
第6圖是顯示本發明之其他實施形態中之玻璃基板的磨削方法的平面圖。
以下，關於本發明之實施形態中之玻璃基板 的磨削方法，參照附圖進行說明。
於本發明的實施形態中之玻璃基板的磨削方法，是首先，使用磨削工具1，執行：用以將圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a磨削並實施倒角加工的倒角製程(第1圖~第3圖)。其次，使用不同於磨削工具1的第二磨削工具3，執行：用以將已實施倒角加工的缺口4形成於圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a的缺口形成製程(第5圖)。於最後，對圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a實施蝕刻處理，執行：用以使該外周端部2a的強度提昇的處理製程。
在此玻璃基板的磨削方法中，是使磨削工具1及第二磨削工具3，分別以延伸於圓盤狀玻璃基板2的厚度方向(以下，僅簡稱「厚度方向」)的軸線5、6作為旋轉中心進行旋轉。在此，在本實施形態中成為磨削對象的圓盤狀玻璃基板2，是在半導體晶圓的背面磨削製程中成為支撐半導體晶圓之支撐體的玻璃基板。
首先，對於倒角製程進行說明。
如第1圖及第2圖所示，圓盤狀玻璃基板2，是以平放姿勢被載置在以沿著厚度方向延伸的軸線7作為旋轉中心而能夠朝A方向旋轉(自轉)的工作台8之上。又，圓盤狀玻璃基板2，在俯視觀察下，是以使該圓盤狀玻璃基板2的中心2b的位置，與軸線7的位置一致的方式被載置在工作台8上。
工作台8，係具有：從下方支撐圓盤狀玻璃基 板2的支撐部8a，該支撐部8a在俯視觀察下是形成為直徑比圓盤狀玻璃基板2小一圈的較小圓形。藉此，被載置於工作台8上之圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a，成為從支撐部8a的外周端露出的狀態。又，於支撐部8a形成有多數的孔8aa，多數的孔8aa的各個，是與圖示省略的負壓產生手段(例如，真空泵等)接連。藉此，藉由負壓產生手段透過多數的孔8aa對圓盤狀玻璃基板2產生負壓，支撐部8a成為能夠吸附圓盤狀玻璃基板2。
依據以上的說明，在使圓盤狀玻璃基板2被吸附於支撐部8a的狀態下，使工作台8朝A方向旋轉時，被載置於工作台8上的圓盤狀玻璃基板2，以軸線7作為旋轉中心沒有偏心地朝A方向進行旋轉(自轉)。
磨削工具1，是以軸線5作為旋轉中心朝B方向進行旋轉(自轉)，並且成為能夠相反於圓盤狀玻璃基板2的旋轉方向(A方向)地朝C方向旋繞在圓盤狀玻璃基板2的周圍。該磨削工具1，是藉由向下切削(down cut)方式旋轉(自轉)於將圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a予以磨削的方向。又，作為變形例者，亦可以使磨削工具1，以向上切削(up cut)方式旋轉(自轉)於將圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a予以磨削的方向。
如第3圖(將第2圖中由圓圈所圍的E部分予以放大顯示的圖)所示，磨削工具1的外周部1a，是由藉由接著劑(例如，金屬黏合劑等)所固定黏結之多數的砥粒所構成。於該外周部1a，跨及上下複數段地形成 有：用以磨削圓盤狀玻璃基板2之外周端部2a的磨削溝9。各磨削溝9，係具有：用以磨削圓盤狀玻璃基板之外周端面2aa的底部9a、和接連於該底部9a，且用以分別磨削圓盤狀玻璃基板2之上表面2c及下表面2d的一對側壁部9b。各磨削溝9，是以隨著往磨削工具1的外周側移動，該溝槽寬度逐漸擴大的方式所形成。底部9a與側壁部9b之兩者，是藉由以一定曲率彎曲的彎曲面而圓滑地接連著。同樣地，側壁部9b與磨削工具1的外周端面1aa之兩者，是藉由以一定曲率彎曲的彎曲面而圓滑地接連著。
依據以上的說明，藉由磨削工具1一面旋繞於圓盤狀玻璃基板2的周圍並一面磨削外周端部2a，如第4圖所示地，外周端部2a形成為：與磨削工具1的外周部1a所形成的磨削溝9相對應的斷面形狀，而結束倒角製程。
其次，對於缺口形成製程進行說明。
當倒角製程結束時，藉由使工作台8的旋轉停止，來使圓盤狀玻璃基板2的旋轉(往A方向的旋轉)停止，並固定在使圓盤狀玻璃基板2靜止的狀態。並且，持續進行由工作台8的支撐部8a所產生之對圓盤狀玻璃基板2的吸附。
然後，如第5圖所示，使第二磨削工具3朝F方向進行旋轉(自轉)，並且藉由使之沿著預先設定的軌道S移動，而於外周端部2a形成：從圓盤狀玻璃基板2 的中心2b側朝向外周側其形成寬度逐漸擴大的缺口4。該缺口4，是由去除圓盤狀玻璃基板2之外周端部2a的一部分所成，並且在俯視觀察圓盤狀玻璃基板2的情形下，是用以判別其方向並進行定位的定位部。
對於缺口4的形成，是使用直徑D2比所預定形成的缺口4的最大寬度W還小的工具來作為第二磨削工具3。又，該第二磨削工具3的直徑D2，是比倒角製程所使用之磨削工具1的直徑D1還小，使用其直徑D2為2mm以下的工具。又，較佳者為，使用其直徑D2為1.5mm以下的工具來作為第二磨削工具3。
第二磨削工具3的外周部3a，是實施成與倒角製程所使用的磨削工具1相同樣地，由藉由接著劑(例如，金屬黏合劑等)所固定黏結之多數的砥粒所構成。再者，於外周部3a，跨及上下複數段地形成有：用以形成磨削圓盤狀玻璃基板2之外周端部2a並施以倒角加工之缺口4的磨削溝。該磨削溝的形狀及尺寸，是形成為：與磨削工具1的外周部1a所形成的磨削溝9相同的形狀及尺寸。
依據以上的說明，藉由第二磨削工具3一面沿著軌道S移動並二面磨削圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a，而形成模仿軌道S之形狀的缺口4，並且對該缺口4實施倒角加工，而結束缺口形成製程。
於最後，對於處理製程進行說明。
當缺口形成製程結束時，就對圓盤狀玻璃基 板2之外周端部2a的全周實施蝕刻處理。該蝕刻處理，例如，是藉由將氟化氫(HF)噴塗於外周端部2a而進行。藉由該處理製程結束，而結束本實施形態之玻璃基板的磨削方法的全部製程。
以下，對於由上述之玻璃基板的磨削方法所產生的主要作用及效果進行說明。
依據上述之玻璃基板的磨削方法，由於是使磨削工具1及第二磨削工具3以朝向圓盤狀玻璃基板2之厚度方向延伸的軸線5、6作為旋轉中心進行旋轉，故圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a，是藉由磨削工具1、或是第二磨削工具3沿著與圓盤狀玻璃基板2的主面(上表面2c、下表面2d)平行的方向所磨削。因此，可以儘可能地防止來自磨削工具1、或是第二磨削工具3對外周端部2a所作用的力，作用在圓盤狀玻璃基板2的厚度方向。藉此，在由磨削工具1對外周端部的磨削中，以及由第二磨削工具3所進行的缺口4的形成中，可迴避外周端部2a沿厚度方向搖動之事態的發生。其結果，能夠防止破裂或缺損發生等之圓盤狀玻璃基板2的破損。
在此，本發明之玻璃基板的磨削方法，並不限於在上述之實施形態中所說明的態樣。在上述的實施形態中，雖是在倒角製程的執行中使用磨削工具，並在缺口形成製程的執行中使用與上述磨削工具不同的第二磨削工具，但也可以在倒角製程的執行中與缺口形成製程的執行中使用同一磨削工具。又，在上述的實施形態中，是在圓 盤狀玻璃基板的外周端部以形成缺口的形態，來作為定位部，不過如第6圖所示，亦可以在圓盤狀玻璃基板2的外周端部2a以形成定向平面10的態樣來實施作為定位部。
再者，在上述的實施形態中，將圓盤狀玻璃基板的外周端部予以磨削並執行施以倒角加工的倒角製程之後，雖是執行缺口形成製程，但並非限定於此。在執行倒角製程之後，亦可以藉由劃割輪的滾動、或是雷射的照射而在圓盤狀玻璃基板的外周端部形成劃割線，並且藉由沿著該劃割線進行切斷，來形成定向平面。此情形時，以藉由磨削工具磨削形成後的定向平面並實施倒角加工為佳。又，作為使用於該倒角加工之磨削工具者，可以使用上述磨削工具或者第二磨削工具、亦可以該等以外的磨削工具。並且，在執行該倒角加工時，是使磨削工具以延伸於圓盤狀玻璃基板之厚度方向的軸線作為旋轉中心進行旋轉為佳。
除此之外，上述磨削工具與第二磨削工具，亦可共有其旋轉軸，來作為上述之實施形態的變形例。亦即，兩磨削工具，例如，亦可以是在軸向相互分離的狀態下安裝在同一旋轉軸。
1‧‧‧磨削工具
1a‧‧‧外周部
2‧‧‧圓盤狀玻璃基板
2a‧‧‧外周端部
2b‧‧‧中心
2c‧‧‧上表面
5‧‧‧軸線
7‧‧‧軸線
A‧‧‧旋轉方向
B‧‧‧旋轉方向
C‧‧‧旋繞方向
D1‧‧‧直徑

Claims (11)

  1. 一種玻璃基板的磨削方法，是藉由使磨削工具旋轉來磨削圓盤狀玻璃基板的外周端部的方法，其特徵為：使上述磨削工具，以沿著上述圓盤狀玻璃基板的厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，使上述圓盤狀玻璃基板，以在其中心沿著厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉，並且使上述磨削工具，相反於上述圓盤狀玻璃基板的旋轉方向地旋繞在該圓盤狀玻璃基板的周圍。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，將上述外周端部磨削之後，使用上述磨削工具或是第二磨削工具，該第二磨削工具以沿著上述圓盤狀玻璃基板的厚度方向延伸的軸線作為旋轉中心進行旋轉並且與上述磨削工具不同，於上述外周端部形成定位部，該定位部用於執行上述圓盤狀玻璃基板的定位，並且該定位部是藉由將上述外周端部的一部分予以去除而成的。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，使用直徑比上述磨削工具更小的工具來作為上述第二磨削工具。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，上述定位部是缺口，該缺口的寬度以從上述圓盤狀玻璃基板的中心側朝向外周側逐漸擴大的方式予以形成，在形成該缺口時，是使用直徑比所預定形成之上述缺口的最大寬度還小的上述第二磨削工具。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，使用直徑為2mm以下的工具來作為上述第二磨削工具。
  7. 如申請專利範圍第3至6項中之任一項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，隨著上述外周端部的磨削並對該外周端部實施倒角加工，並且在形成上述定位部時對該定位部實施倒角加工之時，使用如下工具來作為上述第二磨削工具，該工具其用於磨削而於該第二磨削工具的外周部所形成之磨削溝的形狀及尺寸，是與於上述磨削工具的外周部所形成的磨削溝的形狀及尺寸相同。
  8. 如申請專利範圍第4至6項中之任一項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，上述磨削工具與上述第二磨削工具，是共有其旋轉軸。
  9. 如申請專利範圍第3至8項中之任一項所述之玻 璃基板的磨削方法，其中，在形成上述定位部時，是將上述圓盤狀玻璃基板固定於靜止的狀態。
  10. 如申請專利範圍第3至9項中之任一項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，形成上述定位部之後，對上述外周端部實施蝕刻處理。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之玻璃基板的磨削方法，其中，將上述外周端部磨削之後，藉由劃割輪的滾動、或是雷射的照射，於上述外周端部形成劃割線，並且藉由沿著該劃割線進行切斷而形成定向平面。
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