JP2022048759A - 原始ウエーハの加工方法、及び研削ホイール - 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。

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。

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。 （ａ）本実施形態のホイールマウント及び研削ホイールの分解斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 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。 第二の研削工程の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）面取り加工工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）の実施態様における面取り加工領域の一部拡大断面図である。

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、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

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。
2. 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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