JP2010280041A

JP2010280041A - 研削ホイール

Info

Publication number: JP2010280041A
Application number: JP2009135865A
Authority: JP
Inventors: Minosuke Sekiya; 臣之典関家; Setsuo Yamamoto; 節男山本
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-16

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

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。

特開２００６−１００７号公報

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。

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。

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。

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。本発明に従って構成された研削ホイールを示す斜視図。図２に示す研削ホイールを下面側から見た状態を示す斜視図。図１に示す研削装置によって被加工物を研削している状態を示す要部側面図。

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。

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。

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。

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

Claims

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。