(57)【要約】【課題】スクラッチやダメージ変質層の発生を防止した研削用砥石を提供する。【解決手段】本発明に係る砥石６３は、ウェハ５の裏面側を研削するための研削用砥石であって、略平面状の表面を有するリングベース６４と、リングベース６４の表面に重なって設けられた弾性体からなるクッション層６５と、クッション層６５の表面に重なって設けられた金属薄板からなる薄板層６６と、電着もしくはメタルボンドにより薄板層６６の表面に重なって設けられた研削を行うためのダイヤモンド砥粒６８を含む砥粒層６７とを有して構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研削物を研削するための研削用砥石であって、
略平面状の表面を有する基材と、
前記基材の前記表面に重なって設けられた弾性体からなるクッション層と、
前記クッション層の表面に重なって設けられた金属薄板からなる薄板層と、
前記薄板層の表面に重なって設けられた前記研削を行うための砥粒を含む砥粒層とを有して構成されることを特徴とする研削用砥石。
【請求項２】
前記弾性体は、発泡ポリウレタンもしくは軟質ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の研削用砥石。
【請求項３】
前記砥粒層は、電着もしくはメタルボンドにより前記薄板層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の研削用砥石。
【請求項４】
前記砥粒は、粒度が１０００以上のダイヤモンド砥粒であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の研削用砥石。
【請求項５】
前記研削用砥石は、半導体ウェハの裏面側を研削するための研削用砥石であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の研削用砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の被研削物を研削するための研削用砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の微細化が困難になるのに伴って、チップの大容量化、高速化、および小型化を維持するために、いわゆる「３Ｄ  ＩＣ」や多層パッケージ技術が注目されている。多層パッケージ技術においては、積層されるチップを薄くしてパッケージの小型化を図るため、研削装置（例えば、特許文献１を参照）を用いてウェハの裏面側を研削し、ウェハの厚さを３０μｍ程度まで薄くする研削加工技術が重要となる。
【特許文献１】特開２００７−３３５４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような研削加工においては、研削加工後にスクラッチ等を消すために行われるラップ加工の加工量を減らすため、脱粒によるスクラッチの発生や、研削時の衝撃によるダメージ変質層の発生のない、いわゆる低ダメージ鏡面研削が要求されていた。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、スクラッチやダメージ変質層の発生を防止した研削用砥石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的達成のため、本発明に係る砥石は、被研削物を研削するための研削用砥石であって、略平面状の表面を有する基材と、前記基材の前記表面に重なって設けられた弾性体からなるクッション層と、前記クッション層の表面に重なって設けられた金属薄板からなる薄板層と、前記薄板層の表面に重なって設けられた前記研削を行うための砥粒を含む砥粒層とを有して構成される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、スクラッチやダメージ変質層の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る研削用砥石を備えた研削装置１の概略構成を図１に示す。研削装置１は、半導体ウェハ５を保持して回転可能な保持機構１０と、保持機構１０の上方に対向して設けられた研削ユニット２０と、ウェハ５に対して研削ユニット２０を昇降および相対揺動させる研削ユニット移動機構３０と、ウェハ５に研削水を供給する研削水供給機構４０と、保持機構１０、研削ユニット２０、研削ユニット移動機構３０、および研削水供給機構４０等の作動を制御する制御装置５０とを主体に構成される。
【０００８】
ウェハ５は、図４に示すように、加工前の厚さが８００μｍ程度の円盤状に形成されており、ウェハ５の裏面５ｂに対する研削加工によって、例えば、３０μｍ以下の所定の厚さまで薄くされる。ウェハ５の表面５ａには、複数のチップ領域（図示せず）が区画形成されており、各チップ領域に所定の電子回路が形成される。裏面研削が施されるウェハ５の表面５ａ側には、電子回路を保護する等の目的で保護テープ６が貼り付けられる。保護テープ６は、例えば、ポリエチレンやポリオレフィンシートの片面に粘着剤を塗布した構成のものが用いられる。
【０００９】
保持機構１０は、図１に示すように、円盤状のチャック１１と、このチャック１１の下部から鉛直下方に延びるスピンドル１２と、スピンドル１２に回転駆動力を伝達してチャック１１を水平面内で回転させるチャック駆動モータ１３等を有して構成される。チャック１１は、セラミック等の高剛性材料を用いて平面度の高い円盤状に形成され、上面側においてウェハ５の中心軸Ｏ１とチャック１１の回転軸とが一致するようにウェハ５を吸着保持する。チャック１１の内部には、保護テープ６が貼り付けられたウェハ５の表面５ａを真空吸着する真空チャック構造が設けられてウェハ５を着脱可能に構成されており、チャック１１に吸着保持されたウェハ５の裏面５ｂ（すなわち被研削面）が上向きの水平姿勢で保持される。
【００１０】
保持機構１０の近傍には、研削ユニット移動機構３０が設けられており、研削ユニット移動機構３０を構成するアーム部材３２の先端に研削ユニット２０が設けられる。研削ユニット２０は、砥石ユニット６０と、砥石ユニット６０が取り付けられるヘッド部材２５と、ヘッド部材２５の上部から鉛直上方に延びるスピンドル２６と、スピンドル２６に回転駆動力を伝達してヘッド部材２５および砥石ユニット６０を水平面内で回転させる砥石駆動モータ２７等を有して構成される。
【００１１】
砥石ユニット６０は、円盤状のベースプレート６１と、ベースプレート６１に結合されたリング状の砥石６３とから構成され、ヘッド部材２５の下面側に取り付けられて研削面が下向きの水平姿勢で保持される。ベースプレート６１は、ステンレス材等を用いて円盤状に形成され、ベースプレート６１の中心部には、研削水供給機構４０より供給される研削水を砥石６３の中心側に供給するための孔部６１ａが上下に貫通して形成されている。
【００１２】
ベースプレート６１と結合される砥石６３は、図２に示すように、基材であるリングベース６４と、リングベース６４の表面に重なって設けられたクッション層６５と、クッション層６５の表面に重なって設けられた薄板層６６と、薄板層６６の表面に重なって設けられた砥粒層６７とを有して構成される。リングベース６４は、ステンレス材等を用いてベースプレート６１と同等の外径を有するリング状に形成され、表面（下面）が略平坦に形成されている。リングベース６４の内部には、砥石６３（リングベース６４）の内周側に溜まった研削水を外部へ逃がす複数の水逃げ孔６４ａ（図１を参照）が径方向に貫通するように形成されている。
【００１３】
クッション層６５は、弾性体である発泡ポリウレタンを用いて、リングベース６４と同等の内外径を有する薄いリング状に形成され、接着剤や接着テープ等の接着手段を用いてリングベース６４の表面（下面）に接着される。薄板層６６は、ステンレスやチタン等を材料とした金属薄板を用いて、リングベース６４と同等の内外径を有する薄いリング状に形成され、接着剤や接着テープ等の接着手段を用いてクッション層６５の表面（下面）に接着される。
【００１４】
砥粒層６７は、ウェハ５の裏面５ｂを研削するための複数のダイヤモンド砥粒６８と、該各ダイヤモンド砥粒６８を保持する基部６９とを有する。基部６９は、無電解ニッケルメッキからなり、薄板層６６の表面（下面）に付着される。すなわち、薄板層６６への各ダイヤモンド砥粒６８の結合剤はニッケルである。均一で応力発生の少ない無電解ニッケルメッキを基部６９に用いることで、砥粒層６７の厚さを均一にすることができる。なお、鏡面研削を行うため、ダイヤモンド砥粒６８の粒度は、＃１０００以上（ダイヤモンド砥粒６８の平均粒径が１５μｍ以下）であることが好ましい。また、薄板層６６の表面（下面）に砥粒層６７を形成した後、砥粒層６７の表面にラップ加工を行って、該表面からの各ダイヤモンド砥粒６８の突き出し量を均一化することが好ましい。
【００１５】
図１に示すヘッド部材２５は、ステンレス材等を用いて、ベースプレート６１と同等の径を有する円盤状に形成され、ヘッド部材２５の下面側において砥石ユニット６０を保持する。そして、ベースプレート６１に取り付けられた砥石ユニット６０は、スピンドル２６および砥石駆動モータ２７を用いて、砥石ユニット６０（砥石６３）の中心軸Ｏ２を回転中心軸として回転可能に構成される。また、ヘッド部材２５の中心部には、研削水供給機構４０より供給される研削水を砥石６３の中心側に供給するための孔部２５ａが上下に貫通して形成されている。
【００１６】
研削ユニット移動機構３０は、図１に示すように、加工テーブル３９から上方に突出する基部３１と、この基部３１から水平に延びるアーム部材３２と、基部３１を通って上下に延びる揺動軸を中心としてアーム部材３２を水平揺動させるアーム揺動機構３５と、アーム部材３２全体を垂直昇降させるアーム昇降機構（図示せず）等を有して構成され、上述した研削ユニット２０がアーム部材３２の先端部に設けられている。研削ユニット移動機構３０は、アーム揺動機構３５によりアーム部材３２を水平揺動させたときの研削ユニット２０の揺動軌跡上に保持機構１０が位置するように構成されており、砥石ユニット６０をチャック１１に保持されたウェハ５と対向させた状態でアーム部材３２全体を昇降させ、砥石６３をウェハ５の裏面５ｂに当接させることができるようになっている。
【００１７】
なお、本実施形態の研削装置１においては、砥石６３の外径は、砥石６３の外径をＤとし、砥石６３の径方向の幅をＷ（図３を参照）とし、ウェハ５の半径をＲとしたとき、次の（１）式で表わされる条件を満足するように設計され、図３に示すように、砥石６３をウェハ５に当接させたとき、砥石６３がウェハ５の外周部および回転中心（中心軸Ｏ１）に接触するようになっている。
【００１８】
Ｒ＜Ｄ＜｛Ｒ＋（２×Ｗ）｝  …（１）
【００１９】
例えば、砥石６３の外径が（１）式で表わされる条件を満足する（２）式の条件で設計される場合、ウェハ５の中心軸Ｏ１と砥石６３の中心軸Ｏ２との間の距離Ｌが（３）式で表わされる条件を満足する場合に、砥石６３がウェハ５の外周部および回転中心（中心軸Ｏ１）に接触することになる。
【００２０】
Ｄ＝（Ｒ＋Ｗ）  …（２）
｛（Ｒ−Ｗ）／２｝＜Ｌ＜｛（Ｒ＋Ｗ）／２｝  …（３）
【００２１】
図１に示す研削水供給機構４０は、ウェハ５の冷却や潤滑、あるいは研削屑の排出のための研削水４１（図３を参照）を、ヘッド部材２５およびベースプレート６１に形成された各孔部２５ａ，６１ａを通じて、砥石ユニット６０（砥石６３）の中心軸Ｏ２の方からウェハ５上に供給する。また、制御装置５０は、研削装置１に予め設定記憶された制御プログラム、および研削対象物に応じて読み込まれた加工プログラムに基づいて、保持機構１０、研削ユニット２０、研削ユニット移動機構３０、および研削水供給機構４０等の作動を制御する。
【００２２】
以上のように構成された研磨装置１において、ウェハ５の研削加工を行うには、研削ユニット移動機構３０によりアーム部材３２を揺動させて研削ユニット２０を保持機構１０の上方に対向して位置させ、砥石ユニット６０およびチャック１１をともに回転させながら砥石ユニット６０を研削位置に下降させて、砥石６３の下面（研削面）をチャック１１に保持されて回転するウェハ５の裏面５ｂに当接させる。このとき、図３に示すように、砥石６３がウェハ５の外周部および回転中心（中心軸Ｏ１）の両方と接触するように当接させるとともに、研削水供給機構４０を用いて、研削水４１を砥石ユニット６０（砥石６３）の中心軸Ｏ２の方からウェハ５と砥石６３との当接部に供給する。またこのとき、ウェハ５および砥石６３をそれぞれ同一方向に回転させるとともに、ウェハ５の外周部の速度がウェハ５の外周部を通過する砥石６３の速度よりも低くなるようにする。これにより、砥石６３を揺動させることなく、ウェハ５の裏面５ｂを全面的に研削することができる。
【００２３】
ところで、メッキを利用してダイヤモンド砥粒を基材（リングベース）の表面に付着させる電着や、結合剤である金属粉とダイヤモンド砥粒と混ぜて焼結（結合）させるメタルボンドにより砥粒層を形成する場合、結合剤としてセラミックを用いたビトリファイドボンドや、結合剤として樹脂を用いたレジンボンドと比較して、ダイヤモンド砥粒は脱粒しにくいが、研削時の衝撃によるダメージ変質層が発生しやすいことが知られている。
【００２４】
これに対し、本実施形態における砥石６３は、薄板層６６とリングベース６４との間にクッション層６５が設けられるとともに、無電解ニッケルメッキからなる基部６９の電着により薄板層６６の表面に砥粒層６７が形成されている。そのため、ダイヤモンド砥粒６８が脱粒しにくく、さらに、クッション層６５により研削時の衝撃が吸収されるため、ウェハ５にダメージ変質層が発生しにくくなる。その結果、本実施形態によれば、脱粒によるスクラッチの発生や、研削時の衝撃によるダメージ変質層の発生を防止することが可能になる。特に、半導体ウェハ５の裏面５ｂ側を研削する場合に高い効果を得ることができる。また、クッション層６５により研削時の衝撃が吸収されるため、チッピングの発生を防止することも可能である。
【００２５】
またこのとき、クッション層６５に発泡ポリウレタンを用いることが好ましく、このようにすれば、発泡ポリウレタンは弾性が安定していることから、研削時の衝撃によるダメージ変質層の発生を確実に防止することができる。なお、発泡ポリウレタンに限らず、軟質ゴムを用いるようにしても、同様の効果を期待することができる。
【００２６】
またこのとき、ダイヤモンド砥粒６８の粒度は、１０００以上であることが好ましく、このようにすれば、砥粒が十分に細かくなることから、仕上げ面が鏡面に近い鏡面研削を行うことができる。
【００２７】
なお、上述の実施形態において、研削ユニット２０（砥石６３）が保持機構１０の上方に対向して設けられているが、これに限られるものではなく、研削ユニット（砥石）が保持機構の下方に対向して設けられてもよく、保持機構の左右方向に対向して設けられても構わない。また、砥石６３の外径はウェハ５の外径よりも小径であるが、ウェハ５の外径より大きくても構わない。
【００２８】
また、上述の実施形態において、研削される基板はウェハ５に限られるものではなく、例えばガラス基板等の場合であっても、本発明を適用可能である。
【００２９】
また、上述の実施形態では、基部６９が無電解ニッケルメッキからなる例を示したが、これに限られるものではなく、一般のニッケルメッキで基部６９を構成することができ、さらには、前述のメタルボンドで基部６９を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】研削装置の概略図である。
【図２】本発明に係る研削用砥石の断面図である。
【図３】ウェハおよび砥石（リングベース）の平面図である。
【図４】ウェハの斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  研削装置                          ５  ウェハ（５ａ  表面、５ｂ  裏面）
１０  保持機構                        １１  チャック
２０  研削ユニット
６０  砥石ユニット                    ６１  ベースプレート（６１ａ  孔部）
６３  砥石                            ６４  リングベース（基材）
６５  クッション層                    ６６  薄板層
６７  砥粒層                          ６８  ダイヤモンド砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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