JP2024034111A - 保持面の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェーハを均一な厚みに研削することができる保持面の形成方法を提供すること。【解決手段】環状の保持面研削砥石60bを装着するスピンドル24を回転させ、ポーラス部材11と該ポーラス部材11の外周を囲む環状の緻密体の枠体10Aとで構成されたチャックテーブル10の上面を、回転する保持面研削砥石60bで研削してウェーハWを吸引保持する保持面11aを形成する保持面形成方法は、スピンドル24の軸心CL2に対し、チャックテーブル10の軸心CL1を所定の第1角度αに相対的に傾け、保持面研削砥石60bでチャックテーブル10の上面全面を研削する第1研削工程と、スピンドルの軸心CL2に対し、チャックテーブル10の軸心CL1を第1角度αよりも小さい第2角度βに相対的に傾け、保持面研削砥石60bでチャックテーブル10のポーラス部材11の上面のみを研削する第2研削工程と、を経て保持面11aを形成する。【選択図】図5
Description
本発明は、保持面研削砥石によってチャックテーブルの上面を研削してウェーハを保持する保持面を形成する方法に関する。
各種電子機器に用いられるICやLSIなどの半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイスの小型化と軽量化のために、ウェーハの裏面が研削されて該ウェーハが所定の厚さまで薄肉化されている。例えば、特許文献1に開示されている研削装置を用いて、チャックテーブルに保持されたウェーハの半径部分を環状砥石の下面で研削すると、特許文献2に記載されているように、研削されたウェーハの中心部に僅かな凹みが形成される。この凹みは、ウェーハを保持するチャックテーブルの保持面が円錐状に形成されているため、保持面の中央部分でウェーハの中心部が凸状になり、この凸状になった中心部が多く削られるためであると考えられている。
そこで、特許文献3には、チャックテーブルの保持面の中心、つまり、円錐の頂点を除去する保持面形成方法が提案されており、これによればウェーハの中心部が削れ過ぎることによる凹みの形成が防がれる。
ところで、ウェーハの研削装置においては、チャックテーブルを交換した後などでは、チャックテーブルの保持面と研削砥石の研削面とを平行にするために保持面を保持面研削砥石で研削するセルフグラインドが実施されている。
研削装置のチャックテーブルは、一般的には、多孔質のセラミックなどで構成されたポーラス部材と該ポーラス部材の外周を囲む環状の緻密体である枠体を備えており、ポーラス部材の上面が保持面を構成し、この保持面にウェーハが保持されている。そして、チャックテーブルの保持面を研削するセルフグラインドにおいては、例えば、チャックテーブルの軸心をスピンドルの軸心に対して所定角度だけ傾けた状態で、チャックテーブルと保持面研削砥石を所定の速度で回転させながら、保持面の半径部分に保持面研削砥石の下面を当てて該保持面を研削することが行われている。なお、保持面研削砥石を備える研削ホイールは、スピンドルによって支持されており、スピンドルモータによってスピンドルとこれに支持された研削ホイールが回転駆動される。
しかしながら、チャックテーブルのポーラス部材と枠体とは硬度が互いに異なり、枠体の方がポーラス部材よりも硬いため、これらのポーラス部材と枠体に対する保持面研削砥石の回転負荷も互いに異なり、硬度の高い枠体に対する回転負荷の方が硬度の低いポーラス部材に対する回転負荷よりも大きくなる。また、枠体に対する垂直荷重の方がポーラス部材に対する垂直荷重よりも大きくなる。このため、チャックテーブルの軸心をスピンドルの軸心に対して傾けた所定の角度が変化し、チャックテーブルの保持面に高精度の円錐面を形成することができず、研削工程において保持面上に保持されるウェーハを均一な厚みに研削することができないという問題が発生する。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ウェーハを均一な厚みに研削することができる保持面の形成方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明は、環状の保持面研削砥石を装着するスピンドルを回転させ、ポーラス部材と該ポーラス部材の外周を囲む環状の緻密体の枠体とで構成されたチャックテーブルの上面を、回転する該保持面研削砥石で研削してウェーハを吸引保持する保持面を形成する保持面形成方法であって、該スピンドルの軸心に対し、該チャックテーブルの軸心を所定の第1角度に相対的に傾け、該保持面研削砥石で該チャックテーブルの上面全面を研削する第1研削工程と、該スピンドルの軸心に対し、該チャックテーブルの軸心を該第1角度よりも小さい第2角度に相対的に傾け、該保持面研削砥石で該チャックテーブルの該ポーラス部材の上面のみを研削する第2研削工程と、を経て該保持面を形成することを特徴とする。
本発明によれば、第1研削工程において、チャックテーブルの軸心をスピンドルの軸心に対して第1角度だけ相対的に傾けた状態で、枠体を含むチャックテーブルの上面全面を保持面研削砥石で研削し、第2研削工程において、チャックテーブルの軸心をスピンドルの軸心に対して第1角度よりも小さい第2角度だけ相対的に傾けた状態で、ポーラス部材の上面のみを保持面研削砥石で研削するようにしたため、第2研削工程においては、第1研削工程において上面が研削された枠体に保持面研削砥石が接触することがない。このため、第2研削工程においては、ポーラス部材の上面のみが保持面研削砥石によって研削され、一定の回転負荷によってポーラス部材の上面が第2角度で高精度に研削される。
したがって、研削工程において、チャックテーブルの保持面(ポーラス部材の上面)が研削砥石の研削面と平行になるように該チャックテーブルの軸心をスピンドルの軸心に対して第2角度だけ相対的に傾けた状態で、該チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削砥石によって均一な厚みに研削することができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
まず、本発明方法を実施するためのウェーハの研削装置の構成を図1~図3に基づいて以下に説明する。なお、以下の説明においては、図1に示す矢印方向をそれぞれX軸方向(左右方向)、Y軸方向(前後方向)、Z軸方向(上下方向)とする。
[研削装置]
図1に示す研削装置1は、被加工物である円板状のウェーハWを研削加工するものであって、次の構成要素を備えている。
図1に示す研削装置1は、被加工物である円板状のウェーハWを研削加工するものであって、次の構成要素を備えている。
すなわち、研削装置1は、ウェーハWを保持して該ウェーハWの軸心CL1(図3参照)回りに回転するチャックテーブル10と、該チャックテーブル10に吸引保持されたウェーハWを研削加工する研削ユニット20と、研削加工中のウェーハWの厚みを測定する厚み測定器30と、研削ユニット20をチャックテーブル10の保持面11aに対して垂直方向(Z軸方向)に昇降させる研削送り手段40と、研削ユニット20の研削砥石26bとウェーハWとの接触領域(加工領域)に研削水を供給するノズル50と、チャックテーブル10の傾きを調整する傾き調整機構70と、チャックテーブル10を保持面11aに対して水平方向(Y軸方向)に移動させる水平移動機構80を主要な構成要素として備えている。
ここで、ウェーハWは、単結晶のシリコン母材で構成されており、図1に示す状態において下方を向いている表面には、複数の不図示のデバイスが形成されており、これらのデバイスは、ウェーハWの表面に貼着された保護テープTによって保護されている。そして、ウェーハWは、その表面(図1においては下面)が保護テープTを介してチャックテーブル10の保持面11aに吸引保持され、裏面(図1においては上面)がノズル50から研削水の供給を受けながら研削ユニット20の研削砥石26bによって研削される。
次に、研削装置1の主要な構成要素であるチャックテーブル10、研削ユニット20、厚み測定器30、研削送り手段40、ノズル50、傾き調整機構70及び水平移動機構80の構成についてそれぞれ説明する。
(チャックテーブル)
チャックテーブル10は、円板状の部材であって、図3に示すように、緻密なセラミックなどで構成された円板状の枠体10Aと、該枠体10Aの中央部に形成された円形の凹部10aに組み込まれたポーラス部材11によって構成されている。ここで、ポーラス部材11は、多孔質のセラミックなどで構成されており、その上面が円板状のウェーハWを吸引保持する保持面11aを構成している。
チャックテーブル10は、円板状の部材であって、図3に示すように、緻密なセラミックなどで構成された円板状の枠体10Aと、該枠体10Aの中央部に形成された円形の凹部10aに組み込まれたポーラス部材11によって構成されている。ここで、ポーラス部材11は、多孔質のセラミックなどで構成されており、その上面が円板状のウェーハWを吸引保持する保持面11aを構成している。
そして、チャックテーブル10は、不図示の回転駆動機構によって軸心CL1回りに図4及び図5の矢印方向(反時計方向)に回転駆動される。すなわち、チャックテーブル10は、その中心から下方に向かって垂直に一体に延びる回転軸12を備えており、この回転軸12が不図示の回転駆動機構によって所定の速度で回転駆動される。なお、図示しないが、チャックテーブル10のポーラス部材11は、真空ポンプなどの不図示の吸引源に選択的に接続される。
また、本実施形態に係る研削装置1は、Y軸方向(前後方向)に長い矩形ボックス状のベース100を備えており、このベース100に開口するY軸方向に長い矩形の開口部100aにはチャックテーブル10が臨んでいる。そして、開口部100aのチャックテーブル10の周囲は、矩形プレート状のカバー101によって覆われており、開口部100aのカバー101の前後(-Y方向と+Y方向)の部分は、カバー101と共に移動して伸縮する蛇腹状の伸縮カバー102,103によってそれぞれ覆われている。したがって、チャックテーブル10がY軸上のどの位置にあっても、開口部100aは、カバー101と伸縮カバー102,103によって常に閉じられており、開口部100aからベース100内への異物の侵入が防がれる。
(研削ユニット)
研削ユニット20は、ホルダ21に固定されたスピンドルハウジング22と、該スピンドルハウジング22に収容されたスピンドルモータ23と、該スピンドルモータ23によって回転駆動される垂直なスピンドル24と、該スピンドル24の下端に取り付けられた円板状のマウント25と、該マウント25の下面に着脱可能に装着された研削ホイール26とを備えている。ここで、研削ホイール26は、円板状の基台26aと、該基台26aの下面に円環状に取り付けられた加工具である複数の研削砥石26bによって構成されている。なお、研削砥石26bは、ウェーハWを研削するための矩形ブロック状の加工具であって、その下面は、ウェーハWの上面(被研削面)に接触する研削面を構成している。
研削ユニット20は、ホルダ21に固定されたスピンドルハウジング22と、該スピンドルハウジング22に収容されたスピンドルモータ23と、該スピンドルモータ23によって回転駆動される垂直なスピンドル24と、該スピンドル24の下端に取り付けられた円板状のマウント25と、該マウント25の下面に着脱可能に装着された研削ホイール26とを備えている。ここで、研削ホイール26は、円板状の基台26aと、該基台26aの下面に円環状に取り付けられた加工具である複数の研削砥石26bによって構成されている。なお、研削砥石26bは、ウェーハWを研削するための矩形ブロック状の加工具であって、その下面は、ウェーハWの上面(被研削面)に接触する研削面を構成している。
(厚み測定器)
厚み測定器30は、チャックテーブル10に保持された研削加工中のウェーハWの厚みを測定するハイトゲージであって、ウェーハWの上面に接触する第1の接触子31とチャックテーブル10の枠体10Aの上面に接触する第2の接触子32を備えている。ここで、ウェーハ上面高さ測定器の第1の接触子31によって研削加工中のウェーハWの上面高さが測定されるが、この第1の接触子31によって測定されるウェーハWの上面高さと第2の接触子32によって測定される保持面11aと同一高さである枠体10Aの上面の高さとの差によってウェーハWの厚みが求められる。ここで、第2の接触子32は、枠体10Aの上面の高さを測定する枠体上面高さ測定器を構成している。なお、ウェーハ上面高さ測定器は、第1の接触子31を備えず非接触でウェーハWの上面高さを測定するものでもよい。また、枠体上面高さ測定器は、第2の接触子32を備えず非接触で枠体10Aの上面高さを測定するものでもよい。
厚み測定器30は、チャックテーブル10に保持された研削加工中のウェーハWの厚みを測定するハイトゲージであって、ウェーハWの上面に接触する第1の接触子31とチャックテーブル10の枠体10Aの上面に接触する第2の接触子32を備えている。ここで、ウェーハ上面高さ測定器の第1の接触子31によって研削加工中のウェーハWの上面高さが測定されるが、この第1の接触子31によって測定されるウェーハWの上面高さと第2の接触子32によって測定される保持面11aと同一高さである枠体10Aの上面の高さとの差によってウェーハWの厚みが求められる。ここで、第2の接触子32は、枠体10Aの上面の高さを測定する枠体上面高さ測定器を構成している。なお、ウェーハ上面高さ測定器は、第1の接触子31を備えず非接触でウェーハWの上面高さを測定するものでもよい。また、枠体上面高さ測定器は、第2の接触子32を備えず非接触で枠体10Aの上面高さを測定するものでもよい。
(研削送り手段)
研削送り手段40は、研削ユニット20をチャックテーブル10の保持面11aに対して垂直な方向(Z軸方向)に沿って昇降させるものであって、ベース100の上面の+Y軸方向端部(後端部)上に垂直に立設された矩形ボックス状のコラム41の-Y軸方向端面(前面)に配置されている。この研削送り手段40は、ホルダ21の背面に取り付けられた矩形プレート状の昇降板42を、ホルダ21及び該ホルダ21に保持されたスピンドル24と研削ホイール26と共に左右一対のガイドレール43に沿ってZ軸方向に昇降させるものである。ここで、左右一対のガイドレール43は、コラム41の前面に垂直且つ互いに平行に配設されている。
研削送り手段40は、研削ユニット20をチャックテーブル10の保持面11aに対して垂直な方向(Z軸方向)に沿って昇降させるものであって、ベース100の上面の+Y軸方向端部(後端部)上に垂直に立設された矩形ボックス状のコラム41の-Y軸方向端面(前面)に配置されている。この研削送り手段40は、ホルダ21の背面に取り付けられた矩形プレート状の昇降板42を、ホルダ21及び該ホルダ21に保持されたスピンドル24と研削ホイール26と共に左右一対のガイドレール43に沿ってZ軸方向に昇降させるものである。ここで、左右一対のガイドレール43は、コラム41の前面に垂直且つ互いに平行に配設されている。
また、左右一対のガイドレール43の間には、回転可能なボールネジ44がZ軸方向(上下方向)に沿って垂直に立設されており、該ボールネジ44の上端は、駆動源である正逆転可能な電動モータ45に連結されている。ここで、電動モータ45は、コラム41の上面に取り付けられた矩形プレート状のブラケット46を介してコラム41に縦置き状態で取り付けられている。また、ボールネジ44の下端は、コラム41に回転可能に支持されており、このボールネジ44には、昇降板42の背面に後方(+Y軸方向)に向かって水平に突設された不図示のナット部材が螺合している。
したがって、電動モータ45を駆動してボールネジ44を正逆転させれば、このボールネジ44に螺合する不図示のナット部材が取り付けられた昇降板42が一対のガイドレール43に沿って研削ユニット20と共に上下動するため、研削ユニット20が昇降して研削砥石26bのウェーハWに対する研削量(研削代)が設定される。
(ノズル)
ノズル50は、研削加工中の研削砥石26bとウェーハWとの接触部である加工領域に向けて純水などの研削水を供給するものであって、研削加工中にウェーハWを覆って回転する研削砥石26bの内側から研削水を噴出するものである。より詳細には、このノズル50は、研削水をウェーハWの外周から中心に向かう径方向に直線状に噴出する逆L字状に屈曲する部材である。なお、保持面11aを研削する際には、ノズル50からの研削水は、保持面研削砥石60bと保持面11aとの接触部である加工領域に向けて供給される。また、保持面11aを研削する際の研削水は、スピンドル24の中心を貫通している不図示の連通路を通って保持面研削砥石60bに供給されてもよい。
ノズル50は、研削加工中の研削砥石26bとウェーハWとの接触部である加工領域に向けて純水などの研削水を供給するものであって、研削加工中にウェーハWを覆って回転する研削砥石26bの内側から研削水を噴出するものである。より詳細には、このノズル50は、研削水をウェーハWの外周から中心に向かう径方向に直線状に噴出する逆L字状に屈曲する部材である。なお、保持面11aを研削する際には、ノズル50からの研削水は、保持面研削砥石60bと保持面11aとの接触部である加工領域に向けて供給される。また、保持面11aを研削する際の研削水は、スピンドル24の中心を貫通している不図示の連通路を通って保持面研削砥石60bに供給されてもよい。
(傾き調整機構)
傾き調整機構70は、チャックテーブル10の傾きを調整する機構であって、図1に示すように、チャックテーブル10のフランジ13と後述のスライダ82との間に設けられている。具体的には、この傾き調整機構70は、2つのアクチュエータ71と1つのピボット72(図2参照)によって構成されており、これらのアクチュエータ71とピボット72は、周方向に等角度ピッチ(120°ピッチ)で配置されている(図2参照)。
傾き調整機構70は、チャックテーブル10の傾きを調整する機構であって、図1に示すように、チャックテーブル10のフランジ13と後述のスライダ82との間に設けられている。具体的には、この傾き調整機構70は、2つのアクチュエータ71と1つのピボット72(図2参照)によって構成されており、これらのアクチュエータ71とピボット72は、周方向に等角度ピッチ(120°ピッチ)で配置されている(図2参照)。
ここで、各アクチュエータ71は、不図示のロッドを上下動させることによって、チャックテーブル10を、ピボット72を中心として傾動させてその保持面11aの水平面に対する傾きを調整する。なお、各アクチエータ71には、研削砥石26bからウェーハWに対して垂直方向に作用する垂直荷重を測定するためのロードセルなどの垂直荷重測定器が設けられていても良い。
(水平移動機構)
水平移動機構80は、チャックテーブル10を保持面11aに対して水平方向(Y軸方向)に移動させる機構であって、図1に示すように、ベース100の内部に収容された矩形ブロック状の内部ベース81の上に配設されている。この水平移動機構80は、ブロック状のスライダ82を備えており、このスライダ82は、Y軸方向(前後方向)に沿って互いに平行に配設された左右一対のガイドレール83に沿ってY軸方向に摺動可能である。したがって、このスライダ82に支持されたチャックテーブル10と不図示の回転駆動機構は、スライダ82と共にY軸方向に沿って摺動可能である。
水平移動機構80は、チャックテーブル10を保持面11aに対して水平方向(Y軸方向)に移動させる機構であって、図1に示すように、ベース100の内部に収容された矩形ブロック状の内部ベース81の上に配設されている。この水平移動機構80は、ブロック状のスライダ82を備えており、このスライダ82は、Y軸方向(前後方向)に沿って互いに平行に配設された左右一対のガイドレール83に沿ってY軸方向に摺動可能である。したがって、このスライダ82に支持されたチャックテーブル10と不図示の回転駆動機構は、スライダ82と共にY軸方向に沿って摺動可能である。
そして、内部ベース81上の左右一対のガイドレール83の間には、Y軸方向(前後方向)に延びる回転可能なボールネジ84が配設されており、該ボールネジ84のY軸方向一端(図1の左端)は、駆動源である正逆転可能な電動モータ85に連結されている。また、ボールネジ84のY軸方向他端(図1の右端)は、内部ベース81上に立設された軸受86によって内部ベース81に回転可能に支持されている。そして、このボールネジ84には、スライダ82から下方に向かって突設された不図示のナット部材が螺合している。
したがって、電動モータ85を起動してボールネジ84を正逆転させると、このボールネジ84に螺合する不図示のナット部材がスライダ82と共にボールネジ84に沿ってY軸方向(前後方向)に摺動するため、このスライダ82と共にチャックテーブル10もY軸方向に沿って一体的に移動する。この結果、チャックテーブル10の保持面11aに吸引保持されたウェーハWもY軸方向に沿って移動する。
次に、本発明に係るチャックテーブル10の保持面11aの形成方法を図4~図7に基づいて以下に説明する。
[保持面の形成方法]
本発明方法は、研削装置1によるウェーハWの研削加工に先立って行われるものであって、1)第1切削工程と、2)第2切削工程を経てチャックテーブル10の保持面11aを研削(セルフグラインド)して該保持面11aを所定の円錐形状に形成する方法である。以下、第1研削工程と第2研削工程についてそれぞれ説明する。
本発明方法は、研削装置1によるウェーハWの研削加工に先立って行われるものであって、1)第1切削工程と、2)第2切削工程を経てチャックテーブル10の保持面11aを研削(セルフグラインド)して該保持面11aを所定の円錐形状に形成する方法である。以下、第1研削工程と第2研削工程についてそれぞれ説明する。
1) 第1切削工程:
本発明方法における第1切削工程においては、図1に示す研削ホイール26に代えて図4及び図5に示すセルフグラインド用の研削ホイール60が使用される。この研削ホイール60は、マウント25に着脱可能に装着されおり、円板状の基台60aの下面に複数の保持面研削砥石60bを円環状に取り付けて構成されている。
本発明方法における第1切削工程においては、図1に示す研削ホイール26に代えて図4及び図5に示すセルフグラインド用の研削ホイール60が使用される。この研削ホイール60は、マウント25に着脱可能に装着されおり、円板状の基台60aの下面に複数の保持面研削砥石60bを円環状に取り付けて構成されている。
そして、この第1研削工程においては、図4に示すように、スピンドル24の垂直な軸心CL2に対し、チャックテーブル10の軸心CL1を所定の第1角度αに相対的に傾けた状態で、不図示の回転駆動機構によってチャックテーブル10を図示矢印方向(反時計方向)に30~300rpmのうちの所定の速度で回転させるとともに、図1に示すスピンドルモータ23を起動してスピンドル24と研削ホイール60を図4に示す矢印方向(反時計方向)に1500~3000rpmのうちの所定の速度で回転させつつ、研削送り手段40によって研削ホイール60を-Z軸方向に下降させる。なお、このとき、図1に示す水平移動機構80によってチャックテーブル10が+Y軸方向に移動し、該チャックテーブル10の中心が保持面研削砥石60bの外接円上に位置するように当該チャックテーブル10が位置決めされる。
すると、図4に示すように、保持面研削砥石60bの下面がチャックテーブル10の半径部分に接触し、チャックテーブル10の枠体10Aを含む上面全面が保持面研削砥石60bによって研削され、該チャックテーブル10の枠体10Aを含む上面全面が中心を頂点とする傾斜角αの円錐面として形成される。なお、この保持面研削砥石60bによるチャックテーブル10の上面全面の研削加工中においては、保持面研削砥石60bとチャックテーブル10との加工領域R1(図2参照)には、図1に示すノズル50から研削水が供給される。また、この第1研削工程においては、硬度が異なるポーラス部材11と枠体10Aの上面が同時に研削される。
2)第2切削工程:
第2研削工程は、第1実施工程に続いて実施される工程であって、図5に示すように、チャックテーブル10の軸心CL1をスピンドル24の軸心CL2に対して第1角度αよりも小さい第2角度β(<α)に傾けた状態で、不図示の回転駆動機構によってチャックテーブル10を図示矢印方向(反時計方向)に30~300rpmのうちの所定の速度で回転させるとともに、研削ホイール60を図示矢印方向(反時計方向)に1500~3000rpmのうちの所定の速度で回転させつつ、研削送り手段40によって研削ホイール60を-Z軸方向に下降させる。
第2研削工程は、第1実施工程に続いて実施される工程であって、図5に示すように、チャックテーブル10の軸心CL1をスピンドル24の軸心CL2に対して第1角度αよりも小さい第2角度β(<α)に傾けた状態で、不図示の回転駆動機構によってチャックテーブル10を図示矢印方向(反時計方向)に30~300rpmのうちの所定の速度で回転させるとともに、研削ホイール60を図示矢印方向(反時計方向)に1500~3000rpmのうちの所定の速度で回転させつつ、研削送り手段40によって研削ホイール60を-Z軸方向に下降させる。
すると、図5に示すように、保持面研削砥石60bの下面がチャックテーブル10の中央から研削し、保持面研削砥石60bの下降に伴って円形の被研削面の面積が広がり、チャックテーブル10のポーラス部材11の半径部分に接触し、チャックテーブル10のポーラス部材11の上面である保持面11aのみが保持面研削砥石60bによって研削され、該チャックテーブル10の保持面11aが中心を頂点とする傾斜角βの円錐面として形成される。なお、図5に破線にて示す保持面11aは、第1研削工程において形成されたものであって、その傾斜角は、図示のようにαである。また、この保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の保持面11aの研削加工中においては、保持面研削砥石60bとチャックテーブル11(ポーラス部材11)との加工領域R2(図2参照)には図1に示すノズル50から研削水が供給される。
ここで、チャックテーブル10の枠体10Aは、第1研削工程における研削によってポーラス部材11の保持面11aと共に第2角度βよりも大きな第1角度αの斜面として形成されるため(図5及び図7参照)、第2研削工程においてチャックテーブル10の軸心CL1をスピンドル24の軸心CL2に対して第1角度α(例えば、5°)よりも小さな第2角度β(例えば、3°)だけ傾斜させた状態で、保持面研削砥石60bによってチャックテーブル10のポーラス部材11を研削する場合、保持面研削砥石60bがチャックテーブル10のポーラス部材11の保持面11aのみを研削することができる。
本実施形態では、第2研削工程において厚み測定器30(図1参照)の第2の接触子32によって枠体10Aの上面高さを測定し、この第2の接触子32によって測定される枠体10Aの上面高さの値に変化が生じると、つまり、保持面研削砥石60bによる研削が枠体10Aに及ぶ直前に、この保持面研削砥石60bによる研削を終了する。したがって、この第2研削工程においては、保持面研削砥石60bによってポーラス部材11の保持面11aのみが研削される。
したがって、この第2研削工程においては、第1研削工程において上面が研削された枠体10Aに保持面研削砥石60bが接触することがない。このため、第2研削工程においては、前述のように、ポーラス部材11の保持面11aのみが保持面研削砥石60bによって研削され、一定の回転負荷によってポーラス部材11の保持面11aが第2角度βで高精度に研削され、保持面11aが第2角度βの円錐面として高精度に形成される(図5及び図7参照)。
以上の第1研削工程と第2研削工程を実施することによって、図6及び図7に示すように、チャックテーブル10のポーラス部材11の上面には、水平面に対する傾斜角が第2角度βの円錐状の保持面11aが形成され、枠体10Aの上面には、水平面に対する傾斜角が第1角度αの斜面が形成される。
なお、本実施形態では、第1研削工程と第2研削工程において、チャックテーブル10の軸心CL1をスピンドル24の軸心CL2に対して第1角度αと第2角度βにそれぞれ傾けた状態で、保持面研削砥石60bによってチャックテーブル10の上面全面とポーラス部材11の保持面11aをそれぞれ研削するようにしたが、逆にスピンドル24の軸心CL2をチャックテーブル10の軸心CL1に対して第1角度αと第2角度βにそれぞれ傾けた状態で、保持面研削砥石60によってチャックテーブル10の上面全面とポーラス部材11の保持面11aをそれぞれ研削するようにしてもよい。
また、第1研削工程に使用するチャックテーブル10の回転速度及びスピンドル24の回転速度と、第2研削工程に使用するチャックテーブル10の回転速度及びスピンドル24の回転速度とが、同一でも良いし、異なっていても良い。例えば、第2研削工程においては、チャックテーブル10の回転速度を第1研削工程における回転速度よりも大きくしても良い。
ところで、本実施形態では、第2研削工程における保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の保持面11aの研削を終了するタイミングを、厚み測定器30の第2の接触子32によって測定される枠体10Aの上面高さの値に変化が生じるタイミングに設定しにたが、スピンドル24を回転させるモータであるスピンドルモータ23の負荷電流値Iの研削時間tに対する変化量(dI/dt)が所定の変化量以上の変化量で増えるタイミングに設定しても良い。
ここで、スピンドルモータ23の負荷電流値Iの経時変化を図8に示すが、保持面研削砥石60bによる研削が硬度の高い枠体10Aに及ぶ時間t1において、スピンドルモータ23の負荷電流値Iの研削時間tに対する変化量(dI/dt)が急増するため、この時間t1において保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の研削を終了するようにしても、該保持面研削砥石60bによる枠体10Aの研削が防がれる。なお、第2研削工程における研削の終了タイミングを設定するパラメータとしては、スピンドルモータ23の負荷電流値Iの他、研削送り手段40の回転駆動源である電動モータ(研削送りモータ)45の負荷電流値を用い、この負荷電流値の研削時間に対する変化量が所定の変化量を超えて急増するタイミングでポーラス部材11の研削を終了するようにしても良い。
また、第2研削工程における研削の終了タイミングを設定するパラメータとして、保持面研削砥石60bの下面および保持面11aに相対的に垂直方向に掛かる荷重の研削時間に対する変化量を用い、この変化量が所定の値を超えて急増するタイミングで保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の研削を終了するようにしても良い。
さらに、第2研削工程における研削の終了タイミングを設定するパラメータとしては、保持面研削砥石60bの下面およびチャックテーブル10の保持面11aに相対的に垂直方向に掛かる荷重(以下、「垂直荷重」と称する)の重心位置の研削時間に対する変化量を用い、この変化量が所定の値を超えて急増するタイミングで保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の研削を終了するようにしても良い。ここで、垂直荷重の重心位置は、第1研削工程においては、図2に示すO1となり、第2研削工程においては、図2に示すO2となる。そして、重心位置O2は、研削時間に対しチャックテーブル10の外周に向かって移動する。また、垂直荷重の重心位置の研削時間tの経過に対する変化を図9に示す。
図9に示すように、保持面研削砥石60bによる研削が硬度の高い枠体10Aに及ぶ時間t1において、垂直荷重の重心位置の研削時間tに対する変化量が急増するため、この時間t1において保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の研削を終了するようにしても、該保持面研削砥石60bによる枠体10Aの研削が防がれる。なお、上記のように保持面研削砥石60bの下面およびチャックテーブル10の保持面11aに垂直方向に掛かる荷重は、例えば、アクチュエータ71とピボット72に各々配置した不図示の垂直荷重測定器によって測定され、その3つの垂直荷重測定器が測定した測定値の合計により総荷重を検知している。また、各々の測定値から荷重重心を検知している。
その他、第2研削工程における研削の終了タイミングを設定するパラメータとして、ポーラス部材11の上面の高さ(保持面11aの高さ)を測定するポーラス上面高さ測定器の測定値を用い、ポーラス上面高さ測定器によって測定されるポーラス部材11の上面高さに変化が生じ、この上面高さの変化が生じてから所定時間が経過したタイミングで保持面研削砥石60bによるポーラス部材11の研削を終了するようにしても、該保持面研削砥石60bによる枠体10Aの研削が防がれる。
[ウェーハ研削方法]
次に、図1に示す研削装置1によるウェーハWの研削方法について説明する。
次に、図1に示す研削装置1によるウェーハWの研削方法について説明する。
ウェーハWを研削加工する際には、該ウェーハWをチャックテーブル10の保持面11a上に保護テープTを下にして載置する。そして、チャックテーブル10のポーラス部材11に接続されている不図示の吸引源を駆動してポーラス部材11を真空引きする。すると、ポーラス部材11に負圧が発生し、ポーラス部材11の保持面11a上に保護テープT(図1参照)を介して載置されているウェーハWが負圧によって保持面11a上に吸引保持される。
ここで、チャックテーブル10の保持面11a(ポーラス部材11の上面)は、前述のように、中心を頂点とする円錐面、すなわち、中心から径方向外方に向かって下方に傾斜する斜面に形成されている。したがって、チャックテーブル10の保持面11aに吸引保持されたウェーハWも保持面11aと同様に中心を頂点とする円錐面を形成している。なお、実際には、この円錐面の傾斜は、肉眼では視認できない程度の微小なものである。
そして、本実施形態では、垂直な軸心CL2回りに水平状態で回転する研削砥石26bの水平な下面(研削面)とチャックテーブル10の保持面11a及びウェーハWの上面(被研削面)とが平行になるように、傾き調整機構70によってチャックテーブル10の保持面11aが水平面に対して所定の第2角度βだけ(チャックテーブル10の軸心CL1が垂直に対して第2角度βだけ)傾斜するように傾きが調整される(図4と同じ状態)。
上記状態から図1に示す水平移動機構80を駆動してチャックテーブル10を+Y軸方向(後方)に移動させ、該チャックテーブル10に吸引保持されているウェーハWを研削ユニット20の研削ホイール26の下方に位置決めする。すなわち、電動モータ85が起動されてボールネジ軸84が回転すると、このボールネジ軸84に螺合する不図示のナット部材が取り付けられたスライダ82がチャックテーブル10などと共に左右一対のガイドレール83に沿って+Y軸方向に摺動するため、チャックテーブル10の保持面11aに保持されているウェーハWが研削ユニット20の研削ホイール26の下方に位置決めされる。なお、このとき、研削砥石26bの下面(加工面)がウェーハWの中心を通るように両者の水平位置関係が調整される。
また、不図示の回転駆動機構2を駆動してチャックテーブル10を回転させ、該チャックテーブル10の保持面11aに保持されているウェーハWを所定の回転速度(例えば、300rpm)で回転させるとともに、スピンドルモータ23を駆動して研削ホイール26を所定の回転速度(2000rpm)で回転させておく。
上述のように、ウェーハWと研削ホイール26が回転している状態で、研削送り手段40を駆動して研削ホイール26を-Z軸方向に下降させる。すなわち、電動モータ45が駆動されてボールネジ44が回転すると、このボールネジ44に螺合する不図示のナット部材が設けられた昇降板42が研削ホイール26などと共に-Z軸方向に下降する。すると、研削ホイール26の砥石26bの下面(加工面)がウェーハWの上面(裏面)に接触する。このように、研削砥石26bの下面がウェーハWの上面に接触している状態から、研削ホイール26をさらに-Z軸方向に所定量だけ下降させると、ウェーハWの上面が砥石26bによって所定量だけ研削される。なお、上述のようにウェーハWが研削されている間、ノズル50からは研削水がウェーハWの外周から中心に向かう径方向に直線状に噴射される。
以上のウェーハの研削加工においては、セルフグラインドによってチャックテーブル10の保持面11aが前述のように第2角度βの傾斜角の円錐面として高精度に形成されているため、チャックテーブル10の保持面(ポーラス部材11の上面)11aが研削砥石26bの研削面と平行になるように該チャックテーブル10の軸心CL1をスピンドル24の軸心CL2に対して第2角度βだけ相対的に傾けた状態で、該チャックテーブル10の保持面11aに保持されたウェーハWを研削砥石26bによって均一な厚みに研削することができる。
なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
1:研削装置、10:チャックテーブル、10A:枠体、10a:枠体の凹部、
11:ポーラス部材、11a:保持面、12:回転軸、13:フランジ、
20:研削ユニット、21:ホルダ、22:スピンドルハウジング、
23:スピンドルモータ、24:スピンドル、25:マウント、26:研削ホイール、
26a:基台、26b:研削砥石、30:厚み測定器、31:第1の接触子、
32:第2の接触子(枠体上面高さ測定器)、40:研削送り手段、41:コラム、
42:昇降板、43:ガイドレール、44:ボールネジ、
45:電動モータ(研削送りモータ)、46:ブラケット、50:ノズル、
60:研削ホイール、60a:基台、60b:保持面研削砥石、70:傾き調整機構、
71:アクチュエータ、72:ピボット、80:水平移動機構、81:内部ベース、
82:スライダ、83:ガイドレール、84:ボールネジ、85:電動モータ、
86:軸受、100:ベース、100a:ベースの開口部、101:カバー、
102,103:伸縮カバー、O1,O2:荷重重心位置、R1,R2:加工領域、
CL1:チャックテーブルの軸心、CL2:スピンドルの軸心、T:保護テープ、
W:ウェーハ
11:ポーラス部材、11a:保持面、12:回転軸、13:フランジ、
20:研削ユニット、21:ホルダ、22:スピンドルハウジング、
23:スピンドルモータ、24:スピンドル、25:マウント、26:研削ホイール、
26a:基台、26b:研削砥石、30:厚み測定器、31:第1の接触子、
32:第2の接触子(枠体上面高さ測定器)、40:研削送り手段、41:コラム、
42:昇降板、43:ガイドレール、44:ボールネジ、
45:電動モータ(研削送りモータ)、46:ブラケット、50:ノズル、
60:研削ホイール、60a:基台、60b:保持面研削砥石、70:傾き調整機構、
71:アクチュエータ、72:ピボット、80:水平移動機構、81:内部ベース、
82:スライダ、83:ガイドレール、84:ボールネジ、85:電動モータ、
86:軸受、100:ベース、100a:ベースの開口部、101:カバー、
102,103:伸縮カバー、O1,O2:荷重重心位置、R1,R2:加工領域、
CL1:チャックテーブルの軸心、CL2:スピンドルの軸心、T:保護テープ、
W:ウェーハ
Claims (7)
- 環状の保持面研削砥石を装着するスピンドルを回転させ、ポーラス部材と該ポーラス部材の外周を囲む環状の緻密体の枠体とで構成されたチャックテーブルの上面を、回転する該保持面研削砥石で研削してウェーハを吸引保持する保持面を形成する保持面の形成方法であって、
該スピンドルの軸心に対し、該チャックテーブルの軸心を所定の第1角度に相対的に傾け、該保持面研削砥石で該チャックテーブルの上面全面を研削する第1研削工程と、
該スピンドルの軸心に対し、該チャックテーブルの軸心を該第1角度よりも小さい第2角度に相対的に傾け、該保持面研削砥石で該チャックテーブルの該ポーラス部材の上面のみを研削する第2研削工程と、
からなる保持面の形成方法。 - 該第2研削工程において、該ポーラス部材の上面の高さを測定するポーラス上面高さ測定器で、該ポーラス部材の上面高さを測定しつつ、該ポーラス部材上面高さ測定器の測定値に変化が生じ所定時間が経過すると該ポーラス部材の上面の研削を終了する、請求項1記載の保持面の形成方法。
- 該第2研削工程において、該枠体の上面の高さを測定する枠体上面高さ測定器で、該枠体の上面高さを測定しつつ、該枠体上面高さ測定器の測定値に変化が生じると該ポーラス部材の上面の研削を終了する、請求項1記載の保持面の形成方法。
- 該第2研削工程において、該スピンドルを回転させるモータの負荷電流値が研削時間経過に対し所定の変化量以上の変化量で増えると該ポーラス部材の上面の研削を終了する、請求項1記載の保持面の形成方法。
- 該第2研削工程において、該スピンドルを該チャックテーブルの上面に垂直方向に接近する方向に移動させる研削送りモータの負荷電流値が研削時間経過に対し所定の変化量以上の変化量で増えると、該ポーラス部材の上面の研削を終了する、請求項1記載の保持面の形成方法。
- 該第2研削工程において、該保持面研削砥石の下面に垂直方向に掛かる荷重が研削時間経過に対し所定の変化量以上の変化量で増えると、該ポーラス部材の上面の研削を終了する、請求項1記載の保持面の形成方法。
- 該第2研削工程において、該保持面研削砥石の下面または該保持面に垂直方向に掛かる荷重の重心位置が研削時間経過に対し所定の変化量以上の変化量で増えると、該ポーラス部材上面の研削を終了する、請求項1記載の保持面の形成方法。
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