(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物を吸引保持し回転可能なチャックテーブルと、該板状物を粗研削する第一の研削砥石を備えた第一の研削ホイールを回転可能に支持する第一の研削手段と、該板状物を仕上げ研削する第二の研削砥石を備えた第二の研削ホイールを回転可能に支持する第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、
該チャックテーブルは、ターンテーブルに配設され、該ターンテーブルの回転により該第一の研削手段及び該第二の研削手段に対峙するよう構成され、該チャックテーブルの吸着面は、回転中心を頂点として極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面に形成されており、該第一の研削砥石は、該板状物の中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークを形成するよう、該チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられ、該第二の研削砥石は、該板状物に形成された第一の円弧状ソーマークに対して逆形状の第二の円弧状ソーマークが形成されるよう、該チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられる研削装置。
【請求項２】
板状物は半導体ウェーハである請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
第一の研削ホイールを構成する第一の研削砥石は、粒度＃６００の粒径より大きい粒径の砥粒から構成され、第二の研削ホイールを構成する第二の研削砥石は、粒度＃１０００の粒径より小さい粒径の砥粒から構成される請求項１または２に記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状物を研削する研削方法、及び、その方法の実施に使用することができる研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハやガラス等のような板状物を研削して所望の厚さにする場合は、図７に示すように、研削装置に配設されたチャックテーブル１７の吸着面３３に板状物４０を吸引保持し、研削ホイール４２の下部に配設された研削砥石４１と板状物４０の表面とが平行な状態を維持すると共にチャックテーブル１７の回転中心を通るように研削ホイール４２を回転させながら下降させ、粗研削用、仕上げ研削用の研削砥石４１を板状物４０に接触させることにより研削を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、研削途中において研削焼けや割れが生じることがあり、この場合は所望の厚さにすることができないという問題がある。特に、スマートカード、携帯電話等の小型化、薄型化の要請が強い製品に搭載される半導体ウェーハにおいてはこの問題が生じやすい。
【０００４】
そこで、かかる問題の原因について研究した結果、粗研削と仕上げ研削とでは同方向にソーマーク（研削痕）が形成され、粗研削で形成されたソーマークに倣って仕上げ研削が遂行されることとなり、その結果、研削砥石４１と板状物４０との接触面積が大きくなって、研削焼けや割れが生じるという知見を得た。
【０００５】
チャックテーブル１７は、図８に示す如く構成されるが、図９において拡大して示すように、チャックテーブル１７の吸着面３３は、回転中心を頂点として傾斜角度の極めて小さな（例えば０．０１度程度）勾配の傾斜面を有する円錐面に形成されていて、粗研削及び仕上げ研削のいずれの場合も、研削砥石４１は吸着面３３の傾斜に平行になるように位置付けられ、板状物４０の表面には、一定方向にソーマークが形成される。
【０００６】
即ち、粗研削で生じたソーマークに倣って仕上げ研削が遂行されることになり、その結果、研削ホイールと板状物との接触面積が大きくなって研削焼け、割れ等が生じやすい。
【０００７】
このように、板状物を研削する場合においては、研削焼けや割れがおこらないように研削することにより、所望の厚さでかつ高品質な板状物に仕上げることに解決すべき課題を有している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、板状物を吸引保持し回転可能なチャックテーブルと、該板状物を粗研削する第一の研削砥石を備えた第一の研削ホイールを回転可能に支持する第一の研削手段と、該板状物を仕上げ研削する第二の研削砥石を備えた第二の研削ホイールを回転可能に支持する第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、チャックテーブルは、ターンテーブルに配設され、該ターンテーブルの回転により第一の研削手段及び第二の研削手段に対峙するよう構成され、チャックテーブルの吸着面は、回転中心を頂点として極めて小さい勾配の傾斜面からなる円錐面に形成されており、第一の研削砥石は、板状物の中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークを形成するよう、チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられ、第二の研削砥石は、板状物に形成された第一の円弧状ソーマークに対して逆形状の第二の円弧状ソーマークが形成されるよう、チャックテーブルの回転中心から外周に向かう傾斜面に平行になるよう位置付けられる研削装置を提供する。
【０００９】
そしてこの研削装置は、板状物は半導体ウェーハであること、第一の研削ホイールを構成する第一の研削砥石は、粒度＃６００の粒径より大きい粒径の砥粒から構成され、第二の研削ホイールを構成する第二の研削砥石は、粒度＃１０００の粒径より小さい粒径の砥粒から構成されることを付加的要件とする。
【００１０】
このように構成される研削装置によれば、第一の研削砥石によって板状物に形成されたソーマークと第二の研削砥石によってその板状物に形成されたソーマークとがクロスするため、最初に形成されたソーマークがあたかも山脈の頂上からふもとにかけて削り取られる如く研削され、厚さバラツキの小さい高品質な板状物に仕上げることができる。
【００１１】
また、ソーマークがクロスすることで、仕上げ研削用の研削ホイールには研削時に適度な衝撃力が働き、自生発刃作用が生じて研削能力が維持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示す研削装置１０及びこの研削装置１０を用いた研削方法について説明する。
【００１３】
研削装置１０は、板状物を収容するカセット１１、１２と、カセット１１からの板状物の搬出またはカセット１２への板状物の搬入を行う搬出入手段１３と、被加工物の位置合わせを行うセンター合わせテーブル１４と、被加工物を搬送する第一の搬送手段１５及び第二の搬送手段１６と、上部に板状物を吸引保持するチャック面を有する４つのチャックテーブル１７と、チャックテーブル１７を支持して回転可能なターンテーブル１８と、チャックテーブル１７に保持された板状物を研削する第一の研削手段１９及び第二の研削手段２０からなる研削手段２１と、板状物の洗浄を行う洗浄手段２２とを有している。
【００１４】
カセット１１には研削前の板状物、例えば半導体ウェーハが複数段に重ねて収納されており、搬出入手段１３によって１枚ずつピックアップされてセンター合わせテーブル１４に載置される。そしてここで半導体ウェーハの位置合わせが行われた後、第一の搬送手段１５に吸着されると共に第一の搬送手段１５が旋回動することによって、チャックテーブル１７に半導体ウェーハが載置され、吸引保持される（板状物保持工程）。
【００１５】
次に、ターンテーブル１８が所要角度回転して半導体ウェーハＷが載置されたチャックテーブル１７が第一の研削手段１９の直下に位置付けられる。そして、第一の研削手段１９の直下に位置付けられた半導体ウェーハＷは、第一の研削手段１９の作用を受けて上面が研削される。
【００１６】
ここで、第一の研削手段１９においては、回転可能に支持されたスピンドル２３ａの先端に設けたマウンタ２４ａの下部に第一の研削ホイール２５が固定され、図２に示すように、第一の研削ホイール２５の下部には、粗研削用の砥石、例えば粒度＃６００の粒径より大きい粒径の砥粒から構成される第一の研削砥石２５ａが環状に配設されており、ここでは粗研削が行われる。
【００１７】
そして、粗研削が行われた後は、ターンテーブル１８が所要角度回転し、チャックテーブル１７が第二の研削手段２０の直下に位置付けられ、第二の研削手段２０の作用を受けて上面を研削される。
【００１８】
ここで、第二の研削手段２０においては、回転可能に支持されたスピンドル２３ｂの先端に設けたマウンタ２４ｂの下部に第二の研削ホイール２６が固定され、図３に示すように、第二の研削ホイール２６の下部には仕上げ研削用の砥石、例えば粒度＃１０００の粒径より小さい粒径の砥粒から構成される第二の研削砥石２６ａが環状に配設されており、ここでは仕上げ研削が行われる。
【００１９】
なお、研削手段２１を構成する第一の研削手段１９及び第二の研削手段２０は、起立して設けられた壁体２７に対して上下動可能となっている。ここで、第一の研削手段１９と第二の研削手段２０とはほぼ同様に構成されるため、共通する部位には同一の符号を付して説明すると、壁体２７の内側の面には一対のレール２８が垂直方向に併設され、駆動源２９に駆動されてレール２８に沿ってスライド板３０が上下動するのに伴い、ボルト３１、３２によってスライド板３０に固定された第一の研削手段１９、第二の研削手段２０がそれぞれ上下動するようになっている。
【００２０】
チャックテーブル１７の吸着面３３は、図９に示したように、従来と同様に回転中心を頂点とする勾配がθ度（例えば０．０１度程度）の円錐面に形成されている。
【００２１】
また、第一の研削手段は、例えばボルト３１を緩めることにより、チャックテーブル１７の吸着面３３の勾配に対応させて若干傾斜させる。即ち、第一の研削砥石２５ａの下面とチャックテーブル１７の傾斜面とが平行になるように、チャックテーブル１７と第一の研削手段１９とが相対的に調整される。
【００２２】
具体的には、第一の研削手段１９は、図２に示すように、垂直方向から左方向にθ度傾けると共に、チャックテーブル１７の回転中心を第一の研削砥石２５ａが通るようにし、例えば図４に示す中心から外周に向かう第一の円弧状ソーマークが半導体ウェーハＷに形成されるように位置付ける。なお、実際にはθは極めて微小な角であるが、理解を容易とするために誇張して図示している。
【００２３】
一方、第二の研削手段２０は、ボルト３２を緩めることにより、図３に示すように、第一の研削手段１９とは逆に垂直方向から右方向にθ度傾けると共に、チャックテーブル１７の回転中心を研削砥石２５ｂが通るようにし、例えば図５に示す第一の円弧状ソーマークに対して逆形状のソーマークが半導体ウェーハＷに形成されるよう位置付ける。
【００２４】
この状態で、まず、第一の研削手段１９を構成するスピンドル２３ａ及びチャックテーブル１７を回転させながら第一の研削砥石２５ａを半導体ウェーハＷの上面に接触させて研削を行うと、図４に示すような一定方向の第一の円弧状ソーマークが半導体ウェーハＷの表面に形成される（第一の研削工程）。このとき、チャックテーブル１７の回転方向は時計回りでも反時計回りでもよく、また、研削砥石２５ａの回転方向も、チャックテーブル１７の回転中心から外周にするか、または外周から回転中心に向かうようにするかはどちらでも構わない。
【００２５】
そして次に、ターンテーブル１８を所要角度回転させることにより半導体ウェーハＷを保持したチャックテーブル１７を第二の研削手段２０の直下に位置付け、スピンドル２３ｂ及びチャックテーブル１７を回転させながら研削を行うと、ここでは図５に示すようなソーマークが形成される。従って、第一の研削工程において形成されたソーマークにクロスするように新たな第二の円弧状ソーマークが形成され、結果的に図６に示すようなソーマークとなる（第二の研削工程）。
【００２６】
なお、このときのチャックテーブル１７の回転方向は、第一の研削工程の場合と同様に時計回りでも反時計回りでもよく、また、第二の研削ホイール２６の回転方向もどちらでも構わないが、半導体ウェーハのように脆性材料を研削する場合は、第二の研削ホイール２６の回転方向はチャックテーブル１７の円錐面の頂点（回転中心）から外周に向かう方向とすることが好ましい。この点は、第一の研削工程における第一の研削ホイール２５も同様である。
【００２７】
このようにして第一の研削工程により形成されたソーマークが第二の研削工程により形成されたソーマークにクロスするように研削すると、第一の工程により形成されたソーマークがあたかも山脈の頂上からふもとにかけて削り取られる如く研削される。従って、厚さバラツキの小さい高品質な半導体ウェーハに仕上げることができるため、その厚さを５０μｍ前後にまで薄くすることができ、スマートカード、携帯電話等の薄型化、軽量化、小型化を更に促進することができる。
【００２８】
更に、例えば２層構造のＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウェーハの場合においては、基盤上にボンディングされた半導体ウェーハをわずか数μｍまで薄く研削することができる。また、半導体ウェーハの裏面を研削する前にダイシングを行い、その後裏面を研削する場合においても、例えば厚さが２０μｍ以下になるまで研削することができる。
【００２９】
また、ソーマークがクロスすることで、仕上げ研削用の研削ホイールには研削時に適度な衝撃力が働き、自生発刃作用が生じて研削能力が維持され、研削ホイールの寿命が２０％以上長くなることが確認された。従って、従来は使用が困難であった粒度＃４０００よりも小さい粒径の砥粒から構成される研削ホイールの使用が可能となり、面粗度、反り量、破砕層の小さい研削が可能となって、薄いながらも抗折強度の高い高品質な板状物を提供することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、第一の研削手段１９を構成する第一の研削ホイール２５を第二の研削手段２０を構成する第二の研削ホイール２６とは逆方向に同じだけ傾斜させることによりソーマークがクロスするようにしたが、例えば、チャックテーブルと研削手段とが１対１で対応している研削装置においては、チャックテーブルを傾斜させてもよく、要するに、ソーマークがクロスするように構成すれば、その具体的構造はどのようなものであってもよい。
【００３１】
また、研削手段は必ずしも２つ備えている必要はなく、ひとつの研削手段に２つの機能を持たせてもよい。従って,ターンテーブルも必須の要素ではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研削装置によれば、第一の研削砥石によって板状物に形成されたソーマークと第二の研削砥石によってその板状物に形成されたソーマークとがクロスするため、最初に形成されたソーマークがあたかも山脈の頂上からふもとにかけて削り取られる如く研削される。従って、厚さバラツキの小さい高品質な板状物に仕上げることができるため、例えば半導体ウェーハの場合はその厚さを５０μｍ前後にまで薄くすることができ、スマートカード、携帯電話等の薄型化、軽量化、小型化を更に促進することができる。また、例えば２層構造のＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウェーハにおいては、基盤上にボンディングされた半導体ウェーハをわずか数μｍまで薄く研削することができると共に、半導体ウェーハの裏面を研削する前にダイシングを行い、その後裏面を研削する場合においても厚さが２０μｍ以下になるまで研削することができる。
【００３３】
更に、ソーマークがクロスすることで、仕上げ研削用の研削ホイールには研削時に適度な衝撃力が働き、自生発刃作用が生じて研削能力が維持されるため、研削ホイールの寿命が２０％以上長くなると共に、従来は使用が困難であった粒度＃４０００よりも小さい粒径の砥粒から構成される研削ホイールの使用が可能となり、面粗度、反り量、破砕層の小さい研削が可能となって、薄いながらも抗折強度の高い高品質な板状物を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る研削方法の第一の研削工程が遂行される様子の一例を示す説明図である。
【図３】同研削方法の第二の研削工程が遂行される様子の一例を示す説明図である。
【図４】第一の研削工程によってのみ半導体ウェーハの表面に形成されたソーマークを示す説明図である。
【図５】第二の研削工程によってのみ半導体ウェーハの表面に形成されるソーマークを示す説明図である。
【図６】第一の研削工程及び第二の研削工程によって半導体ウェーハの表面にクロスして形成されたソーマークを示す説明図である。
【図７】従来の研削方法を示す斜視図である。
【図８】研削装置のチャックテーブルを示す斜視図である。
【図９】同チャックテーブルの吸着面を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
１０…研削装置  １１、１２…カセット
１３…搬出入手段  １４…センター合わせテーブル
１５…第一の搬送手段  １６…第二の搬送手段
１７…チャックテーブル  １８…ターンテーブル
１９…第一の研削手段  ２０…第二の研削手段
２１…研削手段  ２２…洗浄手段
２３ａ、２３ｂ…スピンドル
２４ａ、２４ｂ…マウンタ  ２５…第一の研削ホイール
２５ａ…第一の研削砥石  ２６…第二の研削ホイール
２６ａ…第二の研削砥石  ２７…壁体  ２８…レール
２９…駆動源  ３０…スライド板  ３１、３２…ボルト
３３…吸着面
４０…板状物  ４１…研削砥石  ４２…研削ホイール
【図１】
0004154067.tif 000002
【図２】
0004154067.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004154067.tif 000005
【図５】
0004154067.tif 000006
【図６】
0004154067.tif 000007
【図７】
0004154067.tif 000008
【図８】
0004154067.tif 000009
【図９】
0004154067.tif 000010