(57)【要約】      （修正有）【課題】研削砥石を目詰まりさせることなく、仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削を行うことができる板状被研磨物の研削方法及び研削装置を提供する。【解決手段】研削砥石が所定の研削圧力を受けて自生発刃を行いながらウェーハを安定して研削し始めるときの砥石回転用モータの消費電力である仕上げ電力Ｗ３を予め計測してティーチングしておく。チャックテーブルを回転させると共に、砥石回転用モータによって研削ホイールを回転させ、研削砥石をウェーハに近付けて当接させ、押し付けながら切り込んで研削する。砥石回転用モータの消費電力が仕上げ電力Ｗ３と等しくなったときに、研削砥石の切り込みを停止して、研削ホイールとチャックテーブルとに溜まった撓みを開放する。所定の研削量が削られた段階で研削砥石をウェーハから退避させる。【選択図】図３
2007125654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状被研削物を研削する方法において、
第１のエアーベアリングに回転可能に支持されたチャックテーブルに上記板状被研削物を吸引保持すると共に、該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールを、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように配置する準備工程と、
上記チャックテーブルを回転させると共に、砥石回転用モータによって上記研削ホイールを回転させ、上記研削砥石を上記板状被研削物に近付けて当接させ、押し付けながら切り込んで研削する研削工程と、
上記研削砥石の切り込みを停止して、上記研削ホイールとチャックテーブルとに溜まった撓みを開放する最終仕上げ工程と、
上記最終仕上げ工程において所定の研削量が削られた段階で、上記研削砥石を板状被研削物から退避させる退避工程とを含み、
上記研削砥石が所定の研削圧力を受けて自生発刃を行いながら上記板状被研削物を安定して研削し始めるときの上記砥石回転用モータの消費電力である仕上げ電力を予め計測してティーチングしておき、
上記砥石回転用モータの消費電力が上記仕上げ電力と等しくなったときに、上記研削工程から上記最終仕上げ工程に移ることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項２】
請求項１に記載の板状被研削物の研削方法において、
上記板状被研削物は、半導体ウェーハであることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項３】
第１のエアーベアリングに回転可能に支持され、板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、
該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールと、該研削ホイールを回転させる砥石回転用モータとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置であって、
上記砥石回転用モータの消費電力を計測する消費電力計測手段と、
上記研削砥石が所定の研削圧力を受けて自生発刃を行いながら上記板状被研削物を安定して研削し始めるときの上記消費電力計測手段で得られた仕上げ電力を予めティーチングしておき、研削中の上記砥石回転用モータの消費電力が上記仕上げ電力と等しくなったときに、上記研削ホイールとチャックテーブルとに溜まった撓みを開放し、所定の研削量が削られた段階で上記研削砥石を板状被研削物から退避させる制御手段とを備えていることを特徴とする研削装置。
【請求項４】
請求項３に記載の研削装置において、
上記板状被研削物は、半導体ウェーハであることを特徴とする研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハなどの板状被研削物の研削方法及び研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェーハをチャックテーブルに吸引保持した状態で回転させると共に、回転する研削ホイールの下面に配置した研削砥石で半導体ウェーハを研削する研削装置は知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、研削ホイールやチャックテーブルをエアーベアリングで支持することで、クッション性を持たせ、脆性材料であるシリコンが破損しないように研削するエアーベアリングを備えた半導体ウェーハの研削装置が開示されている。この研削装置では、砥石を取り付けるホイールマウンタと所定の間隔を空けてスラストプレートを配置し、研削ホイールが撓まないようにしている。
【０００４】
上記研削装置では、ウェーハ及び研削砥石は、それぞれエアーベアリングに隙間を空けて支持された状態にあるので、実際に研削砥石がウェーハに当接してから、さらに切り込んである程度研削圧力が加わって研削が開始される。さらに切り込むことで研削砥石自身も削られながら研削を行う自生発刃が開始される。この自生発刃が開始された後は、研削速度が安定し、所定の肉厚（例えば、２０μｍ）分だけウェーハが研削される。
【特許文献１】特開平１１−１３８４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、ウェーハの表面の研削を行った後、その表面を仕上げるため、定盤上に複数枚載置してポリッシュを行うような場合、１枚でも規定の厚さよりも厚いウェーハがあると、この厚いウェーハが他のウェーハと同じ厚さになるまで薄くならないと、他のウェーハは表面が磨かれないので、極めて研磨効率が悪いという問題があった。このため、ウェーハなどの板状被研削物を微少量のみ研削したいというニーズがある。
【０００６】
一方、上記自生発刃が開始されない状態で微少量（例えば、５μｍ）のみ研削しようとすると、研削砥石が目詰まりして研削効率が低下し、場合によっては研削砥石が破損するという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研削砥石を目詰まりさせることなく、板状被研削物の仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、研削砥石が自生発刃を行うときの砥石回転用モータの消費電力を計測し、その消費電力に達したときに最終仕上げ工程を行うようにした。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、板状被研削物を研削する方法を前提とし、
第１のエアーベアリングに回転可能に支持されたチャックテーブルに上記板状被研削物を吸引保持すると共に、該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールを、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように配置する準備工程と、
上記チャックテーブルを回転させると共に、砥石回転用モータによって上記研削ホイールを回転させ、上記研削砥石を上記板状被研削物に近付けて当接させ、押し付けながら切り込んで研削する研削工程と、
上記研削砥石の切り込みを停止して、上記研削ホイールとチャックテーブルとに溜まった撓みを開放する最終仕上げ工程と、
上記最終仕上げ工程において所定の研削量が削られた段階で、上記研削砥石を板状被研削物から退避させる退避工程とを含み、
上記研削砥石が所定の研削圧力を受けて自生発刃を行いながら上記板状被研削物を安定して研削し始めるときの上記砥石回転用モータの消費電力である仕上げ電力を予め計測してティーチングしておき、
上記砥石回転用モータの消費電力が上記仕上げ電力と等しくなったときに、上記研削工程から上記最終仕上げ工程に移る構成とする。
【００１０】
上記の構成によると、予めティーチングされた自生発刃が開始される段階で研削砥石の切り込みを停止するが、その状態でも研削は若干行われる。そして、所定の研削量が削られた段階で研削砥石を板状被研削物から退避させて微少量のみ研削しているので、研削砥石が目詰まりして研削効率が低下することはない。このため、板状被研削物の仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削が行われる。
【００１１】
第２の発明では、上記板状被研削物は、半導体ウェーハとする。
【００１２】
上記の構成によると、脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハが仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削される。
【００１３】
第３の発明では、第１のエアーベアリングに回転可能に支持され、板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、
該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールと、該研削ホイールを回転させる砥石回転用モータとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置を対象とする。
【００１４】
そして、上記砥石回転用モータの消費電力を計測する消費電力計測手段と、
上記研削砥石が所定の研削圧力を受けて自生発刃を行いながら上記板状被研削物を安定して研削し始めるときの上記消費電力計測手段で得られた仕上げ電力を予めティーチングしておき、研削中の上記砥石回転用モータの消費電力が上記仕上げ電力と等しくなったときに、上記研削ホイールとチャックテーブルとに溜まった撓みを開放し、所定の研削量が削られた段階で上記研削砥石を板状被研削物から退避させる制御手段とを備える構成とする。
【００１５】
上記の構成によると、制御手段が、予めティーチングされた自生発刃が開始される段階で研削砥石の切り込みを停止するが、その状態でも研削は若干行われる。そして、所定の研削量が削られた段階で研削砥石を板状被研削物から退避させて微少量のみ研削しているので、研削砥石が目詰まりして研削効率が低下することはない。このため、板状被研削物の仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削が行われる。
【００１６】
第４の発明では、上記板状被研削物は、半導体ウェーハとする。
【００１７】
上記の構成によると、脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハが仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、自生発刃が開始された段階で研削砥石の切り込みを停止し、所定の研削量が削られた段階で研削砥石を板状被研削物から退避させて微少量のみ研削している。このため、研削砥石が目詰まりして研削効率が低下するのを防ぎながら、板状被研削物の仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に本発明の実施形態にかかる研削装置１を示し、この研削装置１は、基台２と、この基台２から略垂直に立設された縦壁部３とを備えている。この縦壁部３の正面側には、１対のレール４が基台２に対して略垂直に配設されている。このレール４には、スライド板５が上下方向にスライド移動可能に取り付けられている。このスライド板５から略垂直に縦壁部３に向かって推進部６が設けられている。この推進部６には、雌ネジが設けられている。
【００２１】
すなわち、上記縦壁部３の上端には、推進モータ７が設けられ、その駆動軸である推進軸８には、推進ねじ（ボールねじ）が設けられている。この推進ねじに上記推進部６の雌ネジが嵌合し、推進モータ７を駆動することで、上記スライド板５が上下にスライド移動可能となっている。
【００２２】
上記基台２には、板状被研削物としての半導体ウェーハ９を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。すなわち、基台２の上面には、中央に貫通孔１１ａが設けられたベース１１が配置されている。このベース１１の貫通孔１１ａにベアリングハウジング１２が配置されている。ベアリングハウジング１２内には、第１のエアーベアリング１３が配置され、この第１のエアーベアリング１３にチャックテーブル１０が回転可能に支持されている。
【００２３】
図２に示すように、上記チャックテーブル１０は、回転中心Ｘを頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる多孔質材料で形成された円錐面１０ａを有している。チャックテーブル１０は、下方に向かって伸びる中心軸１０ｂを有し、その中心には、空気孔１０ｃが設けられている。この空気孔１０ｃから空気を吸引することで、円錐面１０ａの多数の孔から空気を吸引して半導体ウェーハ９が吸引保持されるようになっている。円錐面１０ａの反対側には、平坦な表面を有する円板状の底部１０ｄが形成されている。
【００２４】
上記第１のエアーベアリング１３は、表面がカーボンなどの多孔質材料で構成され、図示しない圧力源から供給される加圧気体を小さな孔からチャックテーブル１０の中心軸１０ｂ及び底部１０ｄに吹き付けて発生した静圧によって、チャックテーブル１０を回転可能に支持するようになっている。
【００２５】
図１に示すように、チャックテーブル１０の中心軸１０ｂの下端部は、カップリング１４で第２回転軸としてのチャック回転軸１５に傾斜可能に連結されている。このチャック回転軸１５は、その下端側にチャック側プーリー１６が設けられている。このチャック側プーリー１６に嵌められたベルト１７がチャック回転用モータ１８に駆動されるようになっている。チャック回転用モータ１８は、サーボモータ又はステッピングモータよりなる。
【００２６】
一方、上記スライド板５には、砥石回転用モータ２０が設けられている。この砥石回転用モータ２０の第１回転軸としての砥石軸２１は、ステータ２２に対して回転可能となっている。図２に示すように、この砥石軸２１には、研削ホイール２５の中心軸２５ａが連結されている。この研削ホイール２５の中心軸２５ａは下端部に円板状に広がった表面が平坦な円板部２５ｂを有し、その下側に砥石取付部２５ｃが設けられている。この砥石取付部２５ｃの下端にウェーハ９を研削する円環状の研削砥石２７が着脱可能に取り付けられている。例えば、この研削砥石２７は、円環状のアルミフレームにダイヤモンド砥石が取り付けられた構造となっている。
【００２７】
上記砥石回転用モータ２０の下端側内面には、第２のエアーベアリング２６が設けられている。この第２のエアーベアリング２６も、上記第１のエアーベアリング１３と同様に構成され、加圧気体を小さな孔から研削ホイール２５の中心軸２５ａ及び円板部２５ｂに吹き付けて発生した静圧によって、研削ホイール２５を回転可能に支持するようになっている。
【００２８】
上記研削砥石２７が上記チャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るように、このチャックテーブル１０の回転中心Ｘと上記研削ホイール２５の回転中心Ｙとがオフセットして配置されている。
【００２９】
そして、研削装置１は、上記砥石回転用モータ２０の消費電力を計測する消費電力計測手段３０を備えている。また、研削装置１は、推進モータ７、チャック回転用モータ１８、砥石回転用モータ２０等の制御を行う制御手段（コントローラ３１）を備えている。このコントローラ３１に上記研削砥石２７が所定の研削圧力を受けて自生発刃を行いながらウェーハ９を安定して研削し始めるときの消費電力計測手段３０で得られた仕上げ電力Ｗ３が予めティーチングされる。そして、研削中の砥石回転用モータ２０の消費電力が仕上げ電力Ｗ３と等しくなったときに、コントローラ３１が推進モータ７に信号を送って切り込みを停止し、研削ホイール２５とチャックテーブル１０とに溜まった撓みを開放した後、所定の研削量が削られた段階で研削砥石２７をウェーハ９から退避させるように構成されている。
【００３０】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削装置１の運転動作について説明する。
【００３１】
（通常の研削作業及びティーチング作業）
図４に示す通常の研削作業（２０μｍ研削）と仕上げ電圧のティーチング作業について説明する。
【００３２】
まず、チャックテーブル１０にウェーハ９を吸引保持し、チャック回転用モータ１８を駆動してチャックテーブル１０を回転させる。
【００３３】
次いで、移動工程において、砥石回転用モータ２０を駆動して研削ホイール２５を回転させる。これ以降、消費電力計測手段３０によって、砥石回転用モータ２０における消費電力が測定され、その測定結果がコントローラ３１に送られる。
【００３４】
次いで、研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るまで、推進モータ７を駆動して研削ホイール２５を下降させる。すると、チャックテーブル１０は、第１のエアーベアリング１３に、研削ホイール２５は、第２のエアーベアリング２６に、それぞれ隙間を空けて載置されているので、チャックテーブル１０又は研削ホイール２５は、傾斜して滑るのみで、すぐに研削は始まらない（ラビング）。
【００３５】
そして、さらに研削砥石２７を切り込むと、消費電力がＷ１となった時点でウェーハ９の表面で塑性流動が発生する（プラウィング）。
【００３６】
次いで、さらに研削砥石２７を切り込むと、消費電力がＷ２となった時点で研削が開始される（カッティング１）。
【００３７】
次に、さらに研削砥石２７を切り込むと、消費電力がＷ３となった時点で、研削砥石２７自身が削られながら、すなわち、自生発刃をしながらウェーハ９を研削する（カッティング２）。この状態では、消費電力が安定すると共に、除去速度も安定し（除去速度１）、ウェーハ９が荒削りされる（荒削り工程）。これらカッティング１とカッティング２において、例えば、略１５μｍだけ研削される。このときの自生発刃を開始するときの消費電力Ｗ３を仕上げ電力としてコントローラ３１にティーチングする。
【００３８】
次いで、所定量研削されたときの消費電力Ｗ４は仕上げ電力Ｗ３と同程度となっている。ここで、研削ホイール２５の下降を止め、最終仕上げ工程（スパークアウト工程）に移る。ここでは、切り込みを停止させ、研削砥石２７とウェーハ９との間に溜まった撓みを開放する。この最終仕上げ工程では、形状変化速度が小さくなり（除去速度２）、消費電力もＷ４から低下する。
【００３９】
最後に退避工程において、例えば、残り１μｍ研削すればよい段階で研削砥石２７をウェーハ９から退避させる。このとき、除去速度が最小となり（除去速度３）、また、消費電力もＷ５まで低下し、ウェーハ９の最終形状が決まる。これらスパークアウト工程と退避工程において、略５μｍ研削される。
【００４０】
（微小取り代研削作業）
図３に示すように、本実施形態の微小研削作業は、上記通常の研削作業におけるカッティング２の荒削り工程を削除したものとなる。
【００４１】
すなわち、通常の研削作業と同様にカッティング１を行っているときに、消費電力が仕上げ電力Ｗ３と等しくなった段階で荒削り工程に移るのではなく、スパークアウト工程に移る。
【００４２】
このことで、カッティング１及びスパークアウト工程等において、全体として略５μｍという微少量の研削が可能となる。
【００４３】
−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削装置１及び研削方法によると、自生発刃が開始された段階で研削砥石２７の切り込みを停止し、所定の研削量が削られた段階で研削砥石２７をウェーハ９から退避させて微少量のみ研削している。このため、研削砥石２７が目詰まりして研削効率が低下するのを防ぎながら、ウェーハ９の仕上がり面精度を悪化させないで微少量のみ研削を行うことができる。
【００４４】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本発明は、半導体ウェーハなどの板状被研削物の研削方法及び研削装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態にかかる研削装置を示す側面図である。
【図２】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺を拡大して示す側方断面図である。
【図３】微小取り代研削におけるゲージ出力、消費電力及び切込座標を示すグラフである。
【図４】通常の研削作業及びティーチング作業におけるゲージ出力、消費電力及び切込座標を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
９      ウェーハ（板状被研削物）
１０      チャックテーブル
１３      第１のエアーベアリング
２０      砥石回転用モータ
２５      研削ホイール
２６      第２のエアーベアリング
２７      研削砥石
３０      消費電力計測手段
３１      コントローラ（制御手段）
Ｗ３      仕上げ電力
【図１】
2007125654.tif 000003
【図２】
2007125654.tif 000004
【図３】
2007125654.tif 000005
【図４】
2007125654.tif 000006