JP2010280041A - 研削ホイール - Google Patents
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Abstract
【課題】デバイスの抗折強度を低下させることなく、ゲッタリング効果を維持することができるとともに、ウエーハの厚みが薄くなっても破損させることなく研削することができる研削ホイールを提供する。
【解決手段】回転可能なチャックテーブルに保持された被加工物の被研削面を研削する研削ホイール5であって、中心部に研削水供給穴440を備えた円形状のホイール基台51と、ホイール基台の下面に装着され中心部に該研削水供給穴と連通する連通穴521を備えた円形状の研削砥石52とからなり、研削砥石は粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成し円形状に形成され、連通穴の内周から外周までの径方向長さがチャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されている。
【選択図】図4
【解決手段】回転可能なチャックテーブルに保持された被加工物の被研削面を研削する研削ホイール5であって、中心部に研削水供給穴440を備えた円形状のホイール基台51と、ホイール基台の下面に装着され中心部に該研削水供給穴と連通する連通穴521を備えた円形状の研削砥石52とからなり、研削砥石は粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成し円形状に形成され、連通穴の内周から外周までの径方向長さがチャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削するための研削ホイールに関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる切断ラインによって多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々にIC,LSI等のデバイスを形成する。このように多数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々のデバイスを形成する。デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々のデバイスに分割する前に、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した環状の研削砥石を備えた研削ホイールを、回転しつつ半導体ウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このように環状の研削砥石を備えた研削ホイールによって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に中心から外周に向かって放射状のソーマークが形成され、このソーマークに起因して個々に分割されたデバイスの抗折強度が低下するという問題がある。
上記問題を解消するために、研削された半導体ウエーハの裏面をポリッシング加工やエッチング加工を施し、研削によって生成されたソーマークを除去することにより、個々に分割されたデバイスの抗折強度の低下を防いでいる。しかるに、半導体ウエーハの裏面に生成されたソーマーク等の研削歪みを除去すると銅等の金属原子をデバイスの裏面に留めておくゲッタリング効果が消失し、デバイスのメモリー機能が損なわれるという問題がある。このような問題を解消し、デバイスの抗折強度を低下させることなく、ゲッタリング効果を維持することができるビトリファイドボンド砥石が下記特許文献1に開示されている。
而して、ビトリファイドボンド砥石を用いても、複数の砥石セグメントを環状に配設した研削ホイールによってウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面に中心から外周に向かって放射状のソーマークが僅かに残存し、ウエーハの結晶方位との関係によって抗折強度が低いデバイスが定量的に形成されるという問題がある。
また、ストリートによって区画された複数の領域にCCD、CMOS等の複数の撮像素子が形成されたウエーハの表面における格子状のストリートに間隙形成用の枠体を配設し、この枠体の上面にガラスカバーを積層した積層ウエーハが実用化されている。このような積層ウエーハの裏面をビトリファイドボンド砥石を環状に配設した研削ホイールによって研削すると、環状の研削ホイールは接触面積が小さく面圧が高いため、ウエーハの厚みが100μm以下と薄くなるに従って破損するという問題がある。
また、ストリートによって区画された複数の領域にCCD、CMOS等の複数の撮像素子が形成されたウエーハの表面における格子状のストリートに間隙形成用の枠体を配設し、この枠体の上面にガラスカバーを積層した積層ウエーハが実用化されている。このような積層ウエーハの裏面をビトリファイドボンド砥石を環状に配設した研削ホイールによって研削すると、環状の研削ホイールは接触面積が小さく面圧が高いため、ウエーハの厚みが100μm以下と薄くなるに従って破損するという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、デバイスの抗折強度を低下させることなく、ゲッタリング効果を維持することができるとともに、ウエーハの厚みが薄くなっても破損させることなく研削することができる研削ホイールを提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、回転可能なチャックテーブルに保持された被加工物の被研削面を研削する研削ホイールであって、
中心部に研削水供給穴を備えた円形状のホイール基台と、該ホイール基台の下面に装着され中心部に該研削水供給穴と連通する連通穴を備えた円形状の研削砥石とからなり、
該研削砥石は、粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成し円形状に形成され、該連通穴の内周から外周までの径方向長さが該チャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されている、
ことを特徴とする研削ホイールが提供される。
中心部に研削水供給穴を備えた円形状のホイール基台と、該ホイール基台の下面に装着され中心部に該研削水供給穴と連通する連通穴を備えた円形状の研削砥石とからなり、
該研削砥石は、粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成し円形状に形成され、該連通穴の内周から外周までの径方向長さが該チャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されている、
ことを特徴とする研削ホイールが提供される。
上記研削砥石は、気孔率が75〜95容量%に設定されていることが望ましい。
本発明による研削ホイールを構成する円形状の研削砥石は、粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成して円形状に形成され、研削水が供給される連通穴の内周から外周までの径方向長さがチャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されているので、研削砥石の研削面が被加工物の被研削面に面接触するため、被加工物の被研削面には深さの浅いソーマークがランダムに形成される。従って、抗折強度を低下させることなくゲッタリング効果が維持されるデバイスを得ることができる。また、研削ホイールを構成する円形状の研削砥石は、上述したように研削面が被加工物の被研削面に面接触するので、被加工物が積層ウエーハであっても間隙形成用の枠体に応力が集中することがないため、破損することなく研削することができる。
以下、本発明に従って構成された研削ホイールの好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図1には、本発明に従って構成された研削ホイールが装着された研削装置の斜視図が示されている。図1に示す研削装置は、全体を番号2で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング2は、細長く延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ上方に延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221、221が設けられている。この一対の案内レール221、221に研削手段としての研削ユニット3が上下方向に移動可能に装着されている。
図1には、本発明に従って構成された研削ホイールが装着された研削装置の斜視図が示されている。図1に示す研削装置は、全体を番号2で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング2は、細長く延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ上方に延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221、221が設けられている。この一対の案内レール221、221に研削手段としての研削ユニット3が上下方向に移動可能に装着されている。
研削ユニット3は、移動基台31と該移動基台31に装着されたスピンドルユニット4を具備している。移動基台31は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部311、311が設けられており、この一対の脚部311、311に上記一対の案内レール221、221と摺動可能に係合する被案内溝312、312が形成されている。このように直立壁22に設けられた一対の案内レール221、221に摺動可能に装着された移動基台31の前面には前方に突出した支持部313が設けられている。この支持部313にスピンドルユニット4が取り付けられる。
スピンドルユニット4は、支持部313に装着されたスピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41に回転自在に配設された回転スピンドル42と、該回転スピンドル42を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ43とを具備している。回転スピンドル42の下端部はスピンドルハウジング41の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状の工具装着部材44が設けられている。なお、工具装着部材44には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔(図示していない)が形成されている。この工具装着部材44の下面に研削ホイール5が装着される。
研削ホイール5は、図2および図3に示すように円形状のホイール基台51と、該円形状のホイール基台51の下面に装着された円形状の研削砥石52とからなっている。円形状のホイール基台51は、アルミ合金によって形成されており、中心部には研削水供給穴511が形成されている。また、円形状のホイール基台51には、周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ネジ穴512が形成されている。
上記円形状の研削砥石52は、上記ホイール基台51に形成された研削水供給穴511と連通する連通穴521を備えており、ホイール基台51の下面に適宜のボンド剤によって装着される。この研削砥石52は、粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成したビトリファイドボンド砥石からなっており、独立気孔による気孔率が75〜95容量%に設定されている。このようなビトリファイドボンド砥石の製造方法については、上記特許文献1を参照されたい。このように円形状に形成された研削砥石52は、連通穴521の内周から外周までの径方向長さLが後述するチャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されている。なお、円形状の研削砥石52は、一体型で成形してもよいし、砥石片を蜜に並べて円形状にしてもよい。
このように構成された研削ホイール5は、上記回転スピンドル42の下端に固定されている工具装着部材44の下面にホイール基台51を位置付け、工具装着部材44に形成されている貫通孔を通して研削ホイール5のホイール基台51に形成されている盲ネジ孔512に締結ボルト53(図1参照)を螺着することによって、工具装着部材44に装着される。なお、このようにして工具装着部材44に装着された研削ホイール5の研削砥石52に設けられた連通穴521は、ホイール基台51に設けられた研削水供給穴511を介して図1に示すように工具装着部材44および回転スピンドル42に形成された研削水供給通路440に連通されている。従って、図示しない研削水供給手段が作動すると、研削水供給通路440およびホイール基台51に設けられた研削水供給穴511を介して研削砥石52に設けられた連通穴521に研削水が供給される。
図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット4を上記一対の案内レール221、221に沿って上下方向(後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向)に移動せしめる研削ユニット送り機構6を備えている。この研削ユニット送り機構6は、直立壁22の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ネジロッド61を具備している。この雄ネジロッド61は、その上端部および下端部が直立壁22に取り付けられた軸受部材62および63によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材62には雄ネジロッド61を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ64が配設されており、このパルスモータ64の出力軸が雄ネジロッド61に伝動連結されている。移動基台31の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部(図示していない)も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ネジ穴(図示していない)が形成されており、この雌ネジ穴に上記雄ネジロッド61が螺合せしめられている。従って、パルスモータ64が正転すると移動基台31即ち研削ユニット3が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ64が逆転すると移動基台31即ち研削ユニット3が上昇即ち後退せしめられる。
図1を参照して説明を続けると、ハウジング2の主部21にはチャックテーブル機構7が配設されている。チャックテーブル機構7は、チャックテーブル71と、該チャックテーブル71の周囲を覆うカバー部材72と、該カバー部材72の前後に配設された蛇腹手段73および74を具備している。チャックテーブル71は、チャックテーブル本体711と、該チャックテーブル本体711の上面に配設された吸着保持チャック712とからなっている。吸着保持チャック712はポーラスなセラミックス等からなる多孔性部材によって形成されており、図示しない吸引手段に連通されている。従って、吸着保持チャック712の上面である保持面に被加工物としてのウエーハを載置し、図示しない吸引手段を作動することによりウエーハは、吸着保持チャック712の保持面に吸引保持される。このように構成されたチャックテーブル71は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっている。また、チャックテーブル71は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図1に示す被加工物載置域24と上記スピンドルユニット4を構成する研削ホイール5と対向する研削域25との間で移動せしめられる。蛇腹手段73および74はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段73の前端は主部21の前面壁に固定され、後端はカバー部材72の前端面に固定されている。蛇腹手段74の前端はカバー部材72の後端面に固定され、後端は装置ハウジング2の直立壁22の前面に固定されている。チャックテーブル71が矢印23aで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段73が伸張されて蛇腹手段74が収縮され、チャックテーブル71が矢印23bで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段73が収縮されて蛇腹手段74が伸張せしめられる。
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図1に示すように研削装置の被加工物載置域24に位置付けられているチャックテーブル71の吸着保持チャック712の上面である保持面に被加工物としての半導体ウエーハWを載置する。なお、半導体ウエーハWのデバイスが形成された表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル71の吸着保持チャック712上に載置する。このようにしてチャックテーブル71の吸着保持チャック712上に載置された半導体ウエーハWは、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル71の吸着保持チャック712上に吸引保持される。チャックテーブル71の吸着保持チャック712上に半導体ウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル71を矢印23aで示す方向に移動し研削域25に位置付ける。
図1に示すように研削装置の被加工物載置域24に位置付けられているチャックテーブル71の吸着保持チャック712の上面である保持面に被加工物としての半導体ウエーハWを載置する。なお、半導体ウエーハWのデバイスが形成された表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル71の吸着保持チャック712上に載置する。このようにしてチャックテーブル71の吸着保持チャック712上に載置された半導体ウエーハWは、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル71の吸着保持チャック712上に吸引保持される。チャックテーブル71の吸着保持チャック712上に半導体ウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル71を矢印23aで示す方向に移動し研削域25に位置付ける。
このようにしてチャックテーブル71が研削域25に位置付けられると、図4に示すようにチャックテーブル71を矢印710で示す方向に例えば300rpmの回転速度で回転するとともに、研削ホイール5を矢印50で示す方向に例えば6000rpmの回転速度で回転する。そして、研削ホイール5を下降して研削砥石52の下面である研削面を半導体ウエーハWの上面である裏面(被研削面)に所定の圧力で押圧する。このとき、研削ホイール5は、円形状の研削砥石52に設けられた連通穴521がチャックテーブル71に保持された半導体ウエーハWの中心P(チャックテーブル71の回転中心)から変位した位置(図4に示す実施形態においては左側に変位した位置)に位置付けられる。従って、研削砥石52は、連通穴521の内周から外周までの径方向長さLが上述したように被加工物である半導体ウエーハWの半径より長い値に設定されているので、研削砥石52の図4において連通穴521の内周から右側の領域は下面である研削面が半導体ウエーハWの中心Pから右側の全ての領域に接触することになる。そして、研削ホイール5を下降して研削砥石52の下面である研削面を半導体ウエーハWの上面である裏面(被研削面)に所定の圧力で押圧する。このとき、図示しない研削水供給手段を作動し、研削水供給通路440およびホイール基台51に設けられた研削水供給穴511を介して研削砥石52に設けられた連通穴521から研削水を半導体ウエーハWの上面である裏面(被研削面)に供給する。この結果、半導体ウエーハWの被研削面と研削砥石52の研削面との間に研削水が供給され、半導体ウエーハWの被研削面は全面に渡って研削される(研削工程)。
上述したように研削ホイール5を構成する円形状の研削砥石52は、粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成し円形状に形成され、研削水が供給される連通穴521の内周から外周までの径方向長さLがチャックテーブル711に保持される半導体ウエーハWの半径より長い値に設定されているので、研削砥石52の下面である研削面が半導体ウエーハWの上面である裏面(被研削面)に面接触するため、半導体ウエーハWの上面である裏面(被研削面)には深さの浅いソーマークがランダムに形成される。従って、抗折強度を低下させることなくゲッタリング効果が維持されるデバイスを得ることができる。本発明者の実験によれば、上述したように研削して製造されたデバイスの抗折強度は900MPa程度で、従来の環状の研削砥石によって研削して製造されたデバイスより度抗折強度が200MPa程度向上した。また、研削ホイール5を構成する円形状の研削砥石52は、上述したように下面である研削面が被加工物の被研削面に面接触するので、被加工物が積層ウエーハであっても間隙形成用の枠体に応力が集中することがないため、破損することなく研削することができる。
なお、図示の実施形態における円形状の研削砥石52は、ビトリファイドボンド砥石からなり、独立気孔からなる気孔率が75〜95容量%と高いので自生発刃作用が良好となり、研削性能を維持することができる。
なお、図示の実施形態における円形状の研削砥石52は、ビトリファイドボンド砥石からなり、独立気孔からなる気孔率が75〜95容量%と高いので自生発刃作用が良好となり、研削性能を維持することができる。
2:装置ハウジング
3:研削ユニット
31:移動基台
4:スピンドルユニット
41:スピンドルハウジング
42:回転スピンドル
43:サーボモータ
44:工具装着部材
5:研削ホイール
51:円形状のホイール基台
511:研削水供給穴
52:円形状の研削砥
521:連通穴
6:研削ユニット送り機構
7:チャックテーブル機構
71:チャックテーブル
3:研削ユニット
31:移動基台
4:スピンドルユニット
41:スピンドルハウジング
42:回転スピンドル
43:サーボモータ
44:工具装着部材
5:研削ホイール
51:円形状のホイール基台
511:研削水供給穴
52:円形状の研削砥
521:連通穴
6:研削ユニット送り機構
7:チャックテーブル機構
71:チャックテーブル
Claims (2)
- 回転可能なチャックテーブルに保持された被加工物の被研削面を研削する研削ホイールであって、
中心部に研削水供給穴を備えた円形状のホイール基台と、該ホイール基台の下面に装着され中心部に該研削水供給穴と連通する連通穴を備えた円形状の研削砥石とからなり、
該研削砥石は、粒径が5μm以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して焼成し円形状に形成され、該連通穴の内周から外周までの径方向長さが該チャックテーブルに保持される被加工物の半径より長い値に設定されている、
ことを特徴とする研削ホイール。 - 該研削砥石は、気孔率が75〜95容量%に設定されている、請求項1記載の研削ホイール。
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