JP2022048759A - 原始ウエーハの加工方法、及び研削ホイール - Google Patents
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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を備え回転可能で原始ウエーハ10の直径より小さい直径のチャックテーブル61の外周から原始ウエーハの外周がはみ出るように原始ウエーハを保持し、保持面に対向して研削砥石452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、原始ウエーハの一方の面10aを研削する第一の研削工程と、研削済みの一方の面をチャックテーブルに保持し、原始ウエーハの他方の面10bを研削する第二の研削工程と、研削ホイール45で原始ウエーハの外周10cに面取り加工を施す面取り加工工程と、を含み、該面取り加工工程は、研削ホイールの外周45cに配設されリング状の溝46が形成された面取り砥石453により、原始ウエーハの外周を研削して面取り部11を形成する。【選択図】図6
Description
本発明は、インゴットから生成された原始ウエーハの加工方法、及び研削ホイールに関する。
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シリコン(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、専用の装置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。
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、研削加工を実施した後、専用の装置や、別途用意された治具を使用して面取り加工等の複数の工程を実施する必要があるため、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回転可能で原始ウエーハの直径より小さい直径のチャックテーブルの外周から原始ウエーハの外周がはみ出るように原始ウエーハの一方の面を上方に向けて該チャックテーブルに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、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、該研削ホイールで原始ウエーハの外周に面取り加工を施す面取り加工工程と、を含み、該面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に移動させて、該研削ホイールの外周に配設されリング状の溝が形成された面取り砥石を、原始ウエーハの外周に位置付け、該チャックテーブルの中心と、該研削ホイールの中心とを接近させて該原始ウエーハの外周を研削して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、本発明によれば、研削装置に装着される研削ホイールであって、環状基台と、該環状基台の自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、該環状基台の外周に配設されリング状の溝が形成された面取り砥石と、を備えた研削ホイールが提供される。
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回転可能で原始ウエーハの直径より小さい直径のチャックテーブルの外周から原始ウエーハの外周がはみ出るように原始ウエーハの一方の面を上方に向けて該チャックテーブルに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、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、該研削ホイールで原始ウエーハの外周に面取り加工を施す面取り加工工程と、を含み、該面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に移動させて、該研削ホイールの外周に配設されリング状の溝が形成された面取り砥石を、原始ウエーハの外周に位置付け、該チャックテーブルの中心と、該研削ホイールの中心とを接近させて該原始ウエーハの外周を研削して面取り部を形成することから、加工装置を変えたり、加工治具の交換等をしたりすることなく研削加工工程と面取り加工工程とを、連続して実施することができ、生産性が向上する。
また、本発明の研削ホイールは、環状基台と、該環状基台の自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、該環状基台の外周に配設されリング状の溝が形成された面取り砥石と、を備えていることから、加工治具の交換等をしたりすることなく研削加工工程と面取り加工工程とを、連続して実施することができ、生産性が向上する。
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、及び研削ホイール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カバー板62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。
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、図中Y軸方向で示す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の前面に配設されている。研削手段4は、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排出されて、該加工領域に供給される。
図2を参照しながら、本実施形態の研削ホイール45についてさらに詳細に説明する。図2(a)は、ホイールマウント44と研削ホイール45とを分解した分解斜視図である。図2(a)に示すように、研削ホイール45は、ホイールマウント44の下面側に装着される環状基台451と、環状基台451の自由端部を構成する下面45bに環状に配設され研削手段4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に対向するように環状に配設された複数の研削砥石452と、環状基台451の外周45cに全周に渡って環状に配設された面取り砥石453と、を備えている。図2(a)のA-A断面を示す図2(b)から理解されるように、面取り砥石453には、研削ホイール45の外周45cの全周にわたり面取り砥石453に沿って形成されたリング状の溝46が形成されている。また、研削ホイール45を構成する環状基台451の内部には研削ホイール45の外周45cに向けて上記した研削水Lを導くための研削水連通路45eが形成されている。研削水連通路45eは、環状基台451の内部に放射状に複数形成され、回転スピンドル43の下端部から放射状に供給される研削水Lを、面取り砥石453に沿って形成されたリング状の溝46に導くために形成されたものである(追って説明する)。研削ホイール45をホイールマウント44に装着する際には、研削ホイール45の上面45aをホイールマウント44の下面側に当接させ、環状基台451の上面45aに形成されたねじ孔45dに対してボルト5を締結し両者を固定する。なお、本実施形態の面取り砥石453は、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されたものであり、前記した研削砥石452と同様の素材で形成されているが、別の素材を使用することもできる。
図1に戻り説明を続けると、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3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、及びチャックテーブル61の斜視図が示されている。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、図3に示すように、前記搬出入領域に位置付けられたチャックテーブル61の外周から原始ウエーハ10のウエーハ外周10cがはみ出る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Oと、チャックテーブル61の中心O1とが一致するように載置され、図示を省略する吸引源が作動されて保持面63に負圧が供給され、でチャックテーブル61の保持面63に吸引保持される。ここで、本実施形態のチャックテーブル61を構成する枠体61bの外径は、原始ウエーハ10の直径(100mm)よりも小さく、例えば90mmに設定されている。これにより、原始ウエーハ10がチャックテーブル61に載置され吸引保持された際に、ウエーハ外周10cがチャックテーブル61の外周より外側にはみ出るようになっている。ウエーハ外周10cがチャックテーブル61からはみ出る量は任意に設定されるが、少なくとも後述する面取り加工工程において面取り部が形成される領域が、確実にチャックテーブル61の外側にはみ出るように設定される。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、最初に上方に向けられて載置される面を「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に接近させる。次いで、図4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の回転中心Oを研削砥石452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、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該吸引源を停止し、原始ウエーハ10をチャックテーブル61の保持面63から取り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、研削済みの一方の面10aを下方に向けて、図3に基づき説明した原始ウエーハ保持工程と同様に、チャックテーブル61の中心O1と原始ウエーハ10の中心O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。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452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)。
上記したように、第一の研削工程、第二の研削工程を実施したならば、研削ホイール45を使用して、原始ウエーハ10の外周10cに面取り加工を施す面取り加工工程を実施する。より具体的には、まず、上記した第二の研削工程を実施した後、チャックテーブル61と、研削手段4とを、第二の研削工程時の回転を維持したまま、チャックテーブル61の保持面63と平行な方向において相対的に移動させる。本実施形態において相対的に移動させる手段は、チャックテーブル61を移動させる該移動手段(図示していない)であり、該移動手段を作動することにより、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、平面視で見たとき、研削ホイール45が原始ウエーハ10の外周10cよりも外側になるように位置付ける。
次いで、チャックテーブル61と研削手段4とが垂直な方向で相対的に移動するように、すなわち、研削送り手段7を作動して、研削手段4を図6(a)において矢印R3で示す方向に下降させる。これにより、研削ホイール45の外周に配設されリング状の溝46が形成された面取り砥石453を、原始ウエーハ10のウエーハ外周10cと水平方向において対向する位置に位置付ける。このとき、図6(b)に示すように、原始ウエーハ10の厚み方向の中心P(一点鎖線で示す)が、面取り砥石453の溝46の溝幅方向(上下方向)における中心と一致するように位置付ける。そして、チャックテーブル61の中心と、研削ホイール45の中心、すなわち、回転スピンドル43の中心とを接近させる。より具体的には、該移動手段を作動させて、チャックテーブル61を図6(a)、図6(b)に矢印Y2で示す方向に移動させて、原始ウエーハ10のウエーハ外周10cを溝46に進入させる。
面取り砥石453の溝46の上下方向の溝幅は、進入させる原始ウエーハ10の厚みよりも大きい寸法に設定されており、原始ウエーハ10のウエーハ外周10cを溝46に進入させることにより、原始ウエーハ10のウエーハ外周10cの角部が面取り砥石453の溝部46の内壁に当接する。回転スピンドル43の内部に形成された研削水通路43bには、上記したように回転スピンドル43の上端部43aから研削水Lが供給されており、回転スピンドル43に導入された研削水Lは、回転スピンドル43の下端部43cに側方に向けて放射状に形成された複数の噴射孔43dから、外方に向けて噴射される。噴射孔43dから噴射された研削水Lは、研削ホイール45の環状基台451に形成された研削水連通路45eを介して面取り砥石453の溝46に供給され、面取り加工工程が実施される際に使用される。ウエーハ外周10cを面取り砥石453の内壁に当接させて研削する際の該移動手段の移動速度は、例えば、5~10μm/秒である。上記したように、研削ホイール45は6000rpmで、チャックテーブル61は300rpmで回転しており、ウエーハ外周10cにおける一方の面10a及び他方の面10bの角部が研削されて、面取り砥石453の溝部46の内壁の形状に沿った面取り部11がウエーハ外周10cの端部から2~3mmの範囲で形成される。
本実施形態によれば、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原始ウエーハ10の外周10cに面取り加工を実施する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。特に、本実施形態の研削ホイール45には、チャックテーブル61の保持面63に対向するように環状基台451の下面45bに環状に配設された複数の研削砥石452と共に、環状基台451の外周45cにリング状の溝が形成された面取り砥石453が配設されていることから、本実施形態の原始ウエーハの加工方法が良好に実施される。
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
43a:上端部
43b:研削水通路
43c:下端部
43d:噴射孔
44:ホイールマウント
45:研削ホイール
45a:上面
45b:下面(自由端部)
45c:外周
45e:研削水連通路
451:環状基台
452:研削砥石
453:面取り砥石
46:溝
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
63:保持面
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:ウエーハ外周
11:面取り部
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
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43:回転スピンドル
43a:上端部
43b:研削水通路
43c:下端部
43d:噴射孔
44:ホイールマウント
45:研削ホイール
45a:上面
45b:下面(自由端部)
45c:外周
45e:研削水連通路
451:環状基台
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453:面取り砥石
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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
63:保持面
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:ウエーハ外周
11:面取り部
Claims (2)
- 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回転可能で原始ウエーハの直径より小さい直径のチャックテーブルの外周から原始ウエーハの外周がはみ出るように原始ウエーハの一方の面を上方に向けて該チャックテーブルに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、
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、
該研削ホイールで原始ウエーハの外周に面取り加工を施す面取り加工工程と、を含み、
該面取り加工工程は、該チャックテーブルと該研削手段とを相対的に移動させて、該研削ホイールの外周に配設されリング状の溝が形成された面取り砥石を、原始ウエーハの外周に位置付け、該チャックテーブルの中心と、該研削ホイールの中心とを接近させて該原始ウエーハの外周を研削して面取り部を形成する原始ウエーハの加工方法。 - 研削装置に装着される研削ホイールであって、
環状基台と、該環状基台の自由端部に環状に配設された複数の研削砥石と、該環状基台の外周に配設されリング状の溝が形成された面取り砥石と、を備えた研削ホイール。
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JP2020154760A Pending JP2022048759A (ja) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 原始ウエーハの加工方法、及び研削ホイール |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2022048759A (ja) |
-
2020
- 2020-09-15 JP JP2020154760A patent/JP2022048759A/ja active Pending
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