JP2022047397A - 原始ウエーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原始ウエーハを効率よく加工することができる原始ウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】被加工物を保持する保持面６３を備えた回転可能なチャックテーブル６１に原始ウエーハ１０を保持し、保持面６３に対向して研削砥石４６を環状に配設した研削ホイール４５を回転可能に備えた研削手段４をチャックテーブル６１に接近させ、チャックテーブル６１に保持された原始ウエーハ１０の回転中心を研削砥石４６が通過するように研削ホイール４５を回転させて原始ウエーハ１０の一方の面１０ａを研削する第一の研削工程と、チャックテーブル６１と研削手段４とを保持面６３と平行な方向に相対的に移動させ研削砥石４６を一方の面１０ａの外周角部１０ｃに位置付け、研削砥石４６で原始ウエーハ１０の一方の面１０ａの外周に面取り加工を施す第一の面取り加工工程と、を含む原始ウエーハの加工方法。【選択図】図４

Description

本発明は、インゴットから生成された原始ウエーハを加工する原始ウエーハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されシリコン基板の上面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

また、デバイスが表面に形成される前のいわゆる原始ウエーハは、内周刃、ワイヤーソー等を備えた切断装置によってＳｉ等のインゴットが１ｍｍ程度の厚みにスライスされて生成される（例えば特許文献１を参照）。そして、インゴットから生成された原始ウエーハの両面を研削加工し、その後、専用の治具を使用して外周角部に面取り加工を施すことで、上面にデバイスを形成するのに好適な状態に加工される。

特開平０８－１５５９４８号公報

従来技術における原始ウエーハの加工方法では、その表面にデバイスが形成される状態となるまでに、研削加工を実施し、その後、専用の装置や治具を使用して面取り加工等の複数の工程を経る必要があるため、生産性が悪いという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、原始ウエーハを効率よく加工することができる原始ウエーハの加工方法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、インゴットから生成された原始ウエーハを加工する原始ウエーハの加工方法であって、被加工物を保持する保持面を備えた回転可能なチャックテーブルに原始ウエーハを保持する原始ウエーハ保持工程と、該保持面に対向して研削砥石を環状に配設した研削ホイールを回転可能に備えた研削手段を該チャックテーブルに接近させ、該チャックテーブルに保持された原始ウエーハの回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを回転させて原始ウエーハの一方の面を研削する第一の研削工程と、該チャックテーブルと該研削手段とを該保持面と平行な方向に相対的に移動させ該研削砥石を一方の面の外周角部の上方に位置付ける第一の外周位置付け工程と、該研削砥石で原始ウエーハの一方の面の外周に面取り加工を施す第一の面取り加工工程と、を含み構成され、該第一の面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に傾け、該原始ウエーハの一方の面の外周に該研削砥石を位置付けると共に、該チャックテーブルに接近させて研削して該一方の面に面取り部を形成する原始ウエーハの加工方法が提供される。

また、研削済みの一方の面を該チャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持された原始ウエーハの回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを回転させて原始ウエーハの他方の面を研削する第二の研削工程と、該チャックテーブルと該研削手段とを該保持面と平行な方向に相対的に移動させ該研削砥石を他方の面の外周角部の上方に位置付ける第二の外周位置付け工程と、該研削砥石で原始ウエーハの他方の面の外周に面取り加工を施す第二の面取り加工工程と、を含み構成され、該第二の面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に傾け、該原始ウエーハの他方の面の外周に該研削砥石を位置付けると共に、該チャックテーブルに接近させて研削して他方の面に面取り部を形成することもできる。

本発明の原始ウエーハの加工方法は、インゴットから生成された原始ウエーハを加工する原始ウエーハの加工方法であって、被加工物を保持する保持面を備えた回転可能なチャックテーブルに原始ウエーハを保持する原始ウエーハ保持工程と、該保持面に対向して研削砥石を環状に配設した研削ホイールを回転可能に備えた研削手段を該チャックテーブルに接近させ、該チャックテーブルに保持された原始ウエーハの回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを回転させて原始ウエーハの一方の面を研削する第一の研削工程と、該チャックテーブルと該研削手段とを該保持面と平行な方向に相対的に移動させ該研削砥石を一方の面の外周角部の上方に位置付ける第一の外周位置付け工程と、該研削砥石で原始ウエーハの一方の面の外周に面取り加工を施す第一の面取り加工工程と、を含み構成され、該第一の面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に傾け、該原始ウエーハの一方の面の外周に該研削砥石を位置付けると共に、該チャックテーブルに接近させて研削して該一方の面に面取り部を形成することから、原始ウエーハの一方の面を研削する第一の研削工程と一方の面の外周に面取り加工を実施する第一の面取り加工工程とを、加工装置や治具を変えることなく、連続した工程で実施することができ、生産性が向上する。

本実施形態の加工方法を実施可能な研削装置の全体斜視図である。 原始ウエーハ保持工程の実施態様を示す斜視図である。 第一の研削工程の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）第一の面取り加工工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す加工を実施する際の概略側面図である。 第二の研削工程の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）第二の面取り加工工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す加工を実施する際の概略側面図である。

以下、本発明に基づいて構成される原始ウエーハの加工方法に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態の原始ウエーハの加工方法を実施するのに好適な研削装置１の全体斜視図が示されている。図１に示す研削装置１は、略直方体形状の装置ハウジング２と、装置ハウジング２の後端部側に立設された直立壁３と、被加工物を研削する研削手段４と、被加工物を保持するチャックテーブル機構６と、を備えている。

チャックテーブル機構６は、図示されたように円板形状の吸着チャック６１ａ及び吸着チャック６１ａを囲繞する枠体６１ｂを備え図示しない回転駆動源によって回転可能に構成されたチャックテーブル６１と、チャックテーブル６１を上方に突出させると共にチャックテーブル６１の周囲をカバーする矩形状のカバー板６２と、カバー板６２の図中矢印Ｙ１で示す方向側に接続される第一蛇腹体６４ａと、カバー板６２の図中矢印Ｙ２で示す方向側に接続される第二蛇腹体６４ｂとを備えている。吸着チャック６１ａは通気性を有するポーラス部材で形成されており、図示しない吸引源に接続され、該吸引源を作動させることで、吸着チャック６１ａの保持面６３に負圧が供給されて、保持面６３上に載置される被加工物を吸引保持することができる。なお、図１に示すＹ軸方向は、Ｘ軸方向に直交する方向であり、平常時の保持面６３は、図１に示すＸ軸方向、及びＹ軸方向で規定される面であり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向により規定される平面は実質上水平である。

カバー板６２は、上板部６２ａと、下板部６２ｂと、図示を省略するリフト機構とを備え、該リフト機構を作動することにより、図中右下方側に示すように、上板部６２ａにおける図中Ｙ２側の辺が上昇して下板部６２ｂから離反し、図中Ｙ１側に向けて傾くようにすることができる。上板部６２ａと下板部６２ｂとの間には、第三蛇腹体６４ｃが配設されており、研削手段４によって加工が施される際の研削水が研削装置１の装置ハウジング２の内部に進入することを防止する。

装置ハウジング２の内部には、チャックテーブル機構６を、Ｙ軸方向に移動させる移動手段（図示は省略する）が収容されている。該移動手段を作動させることにより、チャックテーブル機構６を、未加工の被加工物をチャックテーブル６１上に載置する図中手前側（矢印Ｙ１で示す方向）の搬出入領域と、チャックテーブル６１に保持された被加工物に対して研削手段４により研削加工が施される図中奥側（矢印Ｙ２で示す方向）の加工領域との間で移動させることができる。

研削手段４は、直立壁３の前面に配設された移動基台４ａに装着されており、移動基台４ａは、後面側で装置ハウジング２の直立壁３に配設された一対の案内レール３１、３１と係合し、案内レール３１、３１に対して図中Ｚ軸方向（上下方向）に摺動可能に装着されている。

研削手段４は、移動基台４ａと一体に形成された支持部４ｂに支持されたスピンドルハウジング４２と、スピンドルハウジング４２に回転可能に保持された回転スピンドル４３と、回転スピンドル４３の回転駆動手段として配設された電動モータ４１と、を備えている。回転スピンドル４３の下端部は、スピンドルハウジング４２の下端側に突出しており、その下端部にはホイールマウント４４が配設されている。ホイールマウント４４の下面には研削ホイール４５が装着され、研削ホイール４５の下面には、研削ホイール４５の直下の加工領域にチャックテーブル６１が位置付けられた際に、チャックテーブル６１の保持面６３に対向するように複数の研削砥石４６が環状に配設されている。図示を省略する研削水供給手段から供給される研削水Ｌは、回転スピンドル４３の上端部４３ａから導入され、回転スピンドル４３内の通路を介して研削ホイール４５の下端面の中央から加工領域に供給される。

図１に示す研削装置１は、研削手段４を上記一対の案内レール３１、３１に沿ってＺ軸方向（チャックテーブル６１の保持面６３と垂直な方向）に移動させる研削送り手段７を備えている。この研削送り手段７は、直立壁３の前面側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド７１と、雄ねじロッド７１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ７２とを備えている。この雄ねじロッド７１は、その上端部及び下端部が直立壁３に回転自在に支持され、雄ねじロッド７１の上側端部にパルスモータ７２の出力軸が連結されている。移動基台４ａの後面には、ねじ連結部（図示は省略する）が形成されており、該連結部には上下方向に延びる雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド７１が螺合させられる。このようなねじ機構からなる研削送り手段７は、パルスモータ７２を正転させて移動基台４ａと共に研削手段４を下降させ、パルスモータ７２を逆転させて移動基台４ａと共に研削手段４を上昇させることができる。

研削装置１は、図示を省略する制御手段を備え、該制御手段には、研削手段４、研削送り手段７、該移動手段（図示は省略）等が接続され、任意の制御プログラムに基づいて各手段が精密に制御される。

図１に示す研削装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、以下に、研削装置１を使用して実施される本実施形態の原始ウエーハの加工方法について説明する。

図２には、本実施形態の被加工物である、シリコン（Ｓｉ）の原始ウエーハ１０が示されている。原始ウエーハ１０は、例えば、円柱状の単結晶インゴット（図示は省略する）をスライスすることにより約１ｍｍの厚みで切り出された直径が約１００ｍｍの円形板状のウエーハであって、表面、裏面いずれにもデバイス等が形成されていないウエーハである。

本実施形態の原始ウエーハの加工方法を実施するに際し、前記搬出入領域に位置付けられたチャックテーブル６１の保持面６３に対し、図２に示すように、原始ウエーハ１０の一方の面１０ａを上方に向け、他方の面１０ｂを下方に向けて載置して保持する（原始ウエーハ保持工程）。この際、原始ウエーハ１０は、原始ウエーハ１０の中心と、チャックテーブル６１の中心とが一致するように載置され、図示を省略する吸引源を作動して保持面６３に負圧を供給することでチャックテーブル６１の保持面６３に吸引保持される。なお、本実施形態の原始ウエーハ１０は、該インゴットから切り出された後、表面、裏面のいずれにも加工が施されておらず、表面、裏面の区別がない状態であるが、説明の都合上、最初に加工が施される面を「一方の面」と称し、その反対側の面を「他方の面」と称する。

上記した原始ウエーハ保持工程を実施したならば、該移動手段を作動して、図３に示すように、チャックテーブル６１を前記加工領域に移動する。次いで、研削送り手段７を作動して、研削手段４をチャックテーブル６１に接近させて、研削手段４の電動モータ４１を作動して研削ホイール４５を矢印Ｒ１で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、チャックテーブル６１を矢印Ｒ２で示す方向に例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転させる。さらに、チャックテーブル６１に保持された原始ウエーハ１０の回転中心Ｏを研削砥石４６が通過するように研削ホイール４５を位置付け、研削送り手段７を作動して研削手段４を矢印Ｒ３で示す方向に例えば１．０μｍ／秒の下降速度で原始ウエーハ１０の一方の面１０ａに当接させて原始ウエーハ１０の一方の面１０ａを所定の量だけ研削する（第一の研削工程）。なお、該第一の研削工程を実施する際には、図示を省略する厚み検出手段を用いて、研削する量を検出しながら実施することが好ましい。

上記した第一の研削工程を実施したならば、研削送り手段７を作動して研削手段４を一旦上昇させ、チャックテーブル６１に原始ウエーハ１０を吸引保持した状態で、チャックテーブル６１と研削手段４とをチャックテーブル６１の保持面６３と平行な方向に相対的に移動させ（本実施形態においては、チャックテーブル６１を図１に矢印Ｙ１で示す方向に移動させる）、研削砥石４６を一方の面１０ａの外周角部１０ｃの上方に位置付ける（第一の外周位置付け工程）。

該第一の外周位置付け工程を実施したならば、研削砥石４６で原始ウエーハ１０の一方の面１０ａの外周角部１０ｃに面取り加工を施す第一の面取り加工工程を実施する。該第一の面取り加工工程を実施するに際し、図４（ａ）に矢印Ｒ４で示すように、カバーテーブル６２を構成する該リフト機構（図示は省略されている）を作動してカバーテーブル６２の上板部６２ａの矢印Ｙ２側を上昇させて、矢印Ｙ１側に傾ける。その後、研削砥石４６をチャックテーブル６１に接近するように矢印Ｒ３で示す方向に下降させながら、図４（ｂ）に示すように、チャックテーブル６１に保持された原始ウエーハ１０の外周角部１０ｃに当接させて、外周角部１０ｃを研削する。これにより、一方の面１０ａの外周角部１０ｃに対し、チャックテーブル６１の傾きに対応する傾斜角度の面取り部１１を形成する（第一の面取り加工工程）。

本実施形態の第一の面取り加工工程は、前記した第一の研削工程に連続して実施され、研削手段４の研削ホイール４５、及びチャックテーブル６１は、前記した第一の研削工程時の回転が維持されたまま実施される。しかし、本発明はこれに限定されず、第一の研削工程から第一の面取り加工工程に移行する際に、研削ホイール４５とチャックテーブル６１の回転を一旦停止してもよい。また、本実施形態により形成される面取り部１１は、図４（ｂ）に示すように、断面が直線状となるテーパー面で形成されているが、第一の面取り加工工程を実施する際のカバーテーブル６２の上板部６２ａの傾斜角度を制御する該リフト機構、研削手段４の研削送り機構７、及びチャックテーブル６１をＹ軸方向で移動させる該移動手段とを調整することにより、断面が曲線となる面取り部１１を形成することも可能である。

上記した原始ウエーハの加工方法によれば、原始ウエーハ１０の一方の面１０ａを研削する第一の研削工程と一方の面１０ａの外周に面取り加工を実施する第一の面取り加工工程とを加工装置や治具を変えることなく、連続した工程で実施することができ、生産性が向上する。

本実施形態の原始ウエーハの加工方法によれば、上記した第一の研削工程、第一の面取り加工工程を実施した後、以下に説明する、第二の研削工程、及び第二の面取り加工工程を実施することもできる。

上記した、第一の研削工程、及び第一の面取り加工工程を実施したならば、該リフト機構を作動して、カバーテーブル６２の上板部６２ａの傾斜角度を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で規定される水平面と平行となる状態に戻し、チャックテーブル６１の該移動手段を作動して、チャックテーブル６１を搬出入領域に移動して、チャックテーブル６１に負圧を供給する該吸引源を停止する。次いで、原始ウエーハ１０をチャックテーブル６１から外して表裏を反転し、原始ウエーハ１０の他方の面１０ｂを上方に向け一方の面１０ａを下方に向けて、チャックテーブル６１の中心と原始ウエーハ１０の中心とが一致するようにチャックテーブル６１の保持面６３上に載置し、該吸引源を作動して原始ウエーハ１０をチャックテーブル６１に吸引保持する（表裏の違いを除き、図２を参照しながら説明した工程と同様の工程である）。

次いで、該移動手段を作動して、チャックテーブル６１を図１に矢印Ｙ２で示す方向の加工領域に移動し、研削送り手段７を作動して、研削手段４をチャックテーブル６１に接近させて、図５に示すように、チャックテーブル６１に保持された原始ウエーハ１０の中心Ｏを研削砥石４６が通過するように研削ホイール４５を位置付ける。そして、研削手段４の電動モータ４１を作動して研削ホイール４５を矢印Ｒ１で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、チャックテーブル６１を矢印Ｒ２で示す方向に例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転させ、さらに、前記した研削送り手段７を作動して、研削手段４を矢印Ｒ３で示す方向に例えば１．０μｍ／秒の下降速度で原始ウエーハ１０の他方の面１０ｂに当接させて原始ウエーハ１０の他方の面１０ｂを所定の量だけ研削する（第二の研削工程）。

上記した第二の研削工程を実施したならば、研削送り手段７を作動して研削手段４を一旦上昇させ、チャックテーブル６１によって原始ウエーハ１０を吸引保持した状態で、チャックテーブル６１と研削手段４とをチャックテーブル６１の保持面６３と平行な方向に相対的に移動させ（本実施形態においては、チャックテーブル６１を図１に矢印Ｙ１で示す方向に移動させている）、研削砥石４６を他方の面１０ｂの外周角部１０ｄの上方に位置付ける（第二の外周位置付け工程）。

該第二の外周位置付け工程を実施したならば、研削砥石４６で原始ウエーハ１０の他方の面１０ｂの外周角部１０ｄに面取り加工を施す第二の面取り加工工程を実施する。該第二の面取り加工工程を実施するに際しては、第一の面取り加工工程と同様に、図６（ａ）に示すように、カバーテーブル６２を構成する該リフト機構（図示は省略されている）を作動し、矢印Ｒ４で示すようにカバーテーブル６２の上板部６２ａの矢印Ｙ２側を上昇させて、チャックテーブル６１を矢印Ｙ１側に傾ける。その後、研削砥石４６をチャックテーブル６１に接近するように矢印Ｒ３で示す方向に下降させながらチャックテーブル６１に保持された原始ウエーハ１０の外周角部１０ｄに当接させて、図６（ｂ）に示すように外周角部１０ｄを研削して、他方の面１０ｂの外周角部１０ｄにチャックテーブル６１の傾きに対応する傾斜角度の面取り部１２を形成する（第二の面取り加工工程）。

本実施形態の第二の面取り加工工程は、前記した第二の研削工程に連続して実施され、研削手段４の研削ホイール４５と、チャックテーブル６１とは、前記した第二の研削工程時の回転が維持されたまま実施される。しかし、本発明はこれに限定されず、第二の研削工程から第二の面取り加工工程に移行する際に、研削ホイール４５とチャックテーブル６１の回転を一旦停止してもよい。また、本実施形態により形成される面取り部１２は、図６（ｂ）に示すように、断面が直線状となるテーパー面で形成されているが、上記した第一の面取り加工工程の欄で説明したように、断面が曲線状となるように形成することも可能である。

上記した原始ウエーハの加工方法によれば、原始ウエーハ１０の他方の面１０ｂを研削する第二の研削工程と他方の面１０ｂの外周に面取り加工を実施する第二の面取り加工工程とを加工装置や治具を変えることなく、連続した工程で実施することができ、生産性が向上する。

上記した実施形態では、チャックテーブル６１と研削手段４とを相対的に傾ける手段として、テーブル機構６側にカバーテーブル６２の上板部６２ａを傾斜させるリフト機構を配設し、該リフト機構を作動してチャックテーブル６１を傾けたが、本発明はこれに限定されず、例えば、研削手段４の移動基台４ａ側に該リフト機構を配設し、移動基台４ａの角度を変更して研削ホイール４５のチャックテーブル６１に対する角度を変更できるように構成して、チャックテーブル６１と研削手段４とを相対的に傾けるようにすることも可能である。

１：研削装置
２：装置ハウジング
３：直立壁
３１：案内レール
４：研削手段
４ａ：移動基台
４ｂ：支持部
４１：電動モータ
４２：スピンドルハウジング
４３：回転スピンドル
４４：ホイールマウント
４５：研削ホイール
４６：研削砥石
６：テーブル機構
６１：チャックテーブル
６１ａ：吸着チャック
６１ｂ：枠体
６２：カバーテーブル
６２ａ：上板部
６２ｂ：下板部
６３：保持面
６４ａ：第一蛇腹部
６４ｂ：第二蛇腹部
６４ｃ：第三蛇腹部
７：研削送り手段
７１：雄ねじロッド
７２：パルスモータ
１０：原始ウエーハ
１０ａ：一方の面
１０ｂ：他方の面
１０ｃ：外周角部
１０ｄ：外周角部
１１、１２：面取り部

Claims (2)

1. インゴットから生成された原始ウエーハを加工する原始ウエーハの加工方法であって、
   被加工物を保持する保持面を備えた回転可能なチャックテーブルに原始ウエーハを保持する原始ウエーハ保持工程と、
   該保持面に対向して研削砥石を環状に配設した研削ホイールを回転可能に備えた研削手段を該チャックテーブルに接近させ、該チャックテーブルに保持された原始ウエーハの回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを回転させて原始ウエーハの一方の面を研削する第一の研削工程と、
   該チャックテーブルと該研削手段とを該保持面と平行な方向に相対的に移動させ該研削砥石を一方の面の外周角部の上方に位置付ける第一の外周位置付け工程と、
   該研削砥石で原始ウエーハの一方の面の外周に面取り加工を施す第一の面取り加工工程と、を含み構成され、
   該第一の面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に傾け、該原始ウエーハの一方の面の外周に該研削砥石を位置付けると共に、該チャックテーブルに接近させて研削して該一方の面に面取り部を形成する原始ウエーハの加工方法。
2. 研削済みの一方の面を該チャックテーブルに保持し、該チャックテーブルに保持された原始ウエーハの回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを回転させて原始ウエーハの他方の面を研削する第二の研削工程と、
   該チャックテーブルと該研削手段とを該保持面と平行な方向に相対的に移動させ該研削砥石を他方の面の外周角部の上方に位置付ける第二の外周位置付け工程と、
   該研削砥石で原始ウエーハの他方の面の外周に面取り加工を施す第二の面取り加工工程と、を含み構成され、
   該第二の面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に傾け、該原始ウエーハの他方の面の外周に該研削砥石を位置付けると共に、該チャックテーブルに接近させて研削して他方の面に面取り部を形成する請求項１に記載の原始ウエーハの加工方法。

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