JP2024074420A - 被加工物の研削方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】非円形の被加工物の厚さばらつきを容易に低減することが可能な被加工物の研削方法を提供する。【解決手段】研削砥石を備える研削ホイールで非円形の被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、チャックテーブルの保持面で被加工物を保持する保持ステップと、保持ステップの後に、研削砥石の回転軌跡が保持面の回転軸と重ならないように位置付けられたチャックテーブル及び研削ホイールを回転させて研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物の外周部を研削する外周部研削ステップと、外周部研削ステップの後に、研削砥石の回転軌跡が保持面の回転軸と重なるように位置付けられたチャックテーブル及び研削ホイールを回転させて研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物の中央部を研削する中央部研削ステップと、を含む。【選択図】図3
Description
本発明は、研削ホイールで非円形の被加工物を研削する被加工物の研削方法に関する。
複数のデバイスが形成されたウェーハを分割して個片化することにより、デバイスを備えるデバイスチップが製造される。また、複数のデバイスチップを所定の基板上に実装し、実装されたデバイスチップを樹脂層(モールド樹脂)で被覆して封止することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップを備えるパッケージデバイスが製造される。デバイスチップやパッケージデバイスは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。
近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップやパッケージデバイスの薄型化が求められている。そこで、研削装置を用いて分割前のウェーハやパッケージ基板を研削して薄化する処理が実施されることがある。研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に研削加工を施す研削ユニットとを備える。研削ユニットにはスピンドルが内蔵されており、スピンドルの先端部には複数の研削砥石を備える環状の研削ホイールが装着される。被加工物をチャックテーブルで保持し、チャックテーブル及び研削ホイールを回転させつつ研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物が研削、薄化される。
研削装置は汎用性が高く、シリコンウェーハのような円形の被加工物の研削だけでなくパッケージ基板のような非円形の被加工物の研削にも用いることができる。しかしながら、研削装置で非円形の被加工物を円形の被加工物と同様に研削すると、被加工物の厚さばらつきが生じやすい。例えば、矩形状の被加工物を研削装置で研削すると、被加工物の対角線に近い領域ほど研削が進行しにくく、他の領域よりも厚くなる傾向がある。研削後の被加工物の厚さにばらつきがあると、その後の被加工物を処理(搬送、加工等)に支障が出たり、被加工物の分割によって得られるチップの寸法に誤差が生じたりするおそれがある。
そこで、非円形の被加工物を均一に研削するための研削装置の制御方法が検討されている。例えば特許文献1には、正方形状のウェーハを研削する際、ウェーハと研削砥石との接触領域が大きくなるほどチャックテーブルの回転速度が減少するように、チャックテーブルの回転速度をサーボモータで調節する研削装置が開示されている。このように、チャックテーブルの回転速度をウェーハと研削砥石との接触面積に応じて逐次的に制御することにより、ウェーハ及び研削砥石にかかる負荷が均一化され、研削後のウェーハの厚さばらつきが低減される。
上記のように、被加工物と研削砥石との接触面積に応じてチャックテーブルの回転速度を調節することにより、非円形の被加工物を均一に研削でき、被加工物の厚さばらつきが低減される。しかしながら、この手法を用いる場合には、チャックテーブルが所望のタイミングに所望の回転速度で回転するように、サーボモータを高速かつ高精度で駆動させる必要がある。これにより、研削装置の制御が複雑になり、コストも増大する。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、非円形の被加工物の厚さばらつきを容易に低減することが可能な被加工物の研削方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、研削砥石を備える研削ホイールで非円形の被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、チャックテーブルの保持面で該被加工物を保持する保持ステップと、該保持ステップの後に、該研削砥石の回転軌跡が該保持面の回転軸と重ならないように位置付けられた該チャックテーブル及び該研削ホイールを回転させて該研削砥石を該被加工物に接触させることにより、該被加工物の外周部を研削する外周部研削ステップと、該外周部研削ステップの後に、該研削砥石の回転軌跡が該保持面の回転軸と重なるように位置付けられた該チャックテーブル及び該研削ホイールを回転させて該研削砥石を該被加工物に接触させることにより、該被加工物の中央部を研削する中央部研削ステップと、を含む被加工物の研削方法が提供される。
なお、好ましくは、該外周部研削ステップでは、該研削砥石を該被加工物の側面に接触させた状態から該チャックテーブルを回転させることにより、該被加工物の外周部を研削する。また、好ましくは、該被加工物の研削方法は、該保持ステップの後、且つ、該外周部研削ステップの前に、該研削砥石が該被加工物の側面から離隔し且つ該研削砥石の下面が該被加工物の上面よりも下方に位置付けられた状態から、該チャックテーブルと該研削ホイールとを接近させ、該研削砥石が該被加工物の側面に接触したことを検出する検出ステップを更に含む。
また、好ましくは、該外周部研削ステップでは、該研削砥石を該被加工物の側面から離隔させた状態から該チャックテーブルを回転させることにより、該被加工物の外周部を研削する。
本発明の一態様に係る被加工物の研削方法では、非円形の被加工物を研削するに際して、被加工物の外周部を研削した後に被加工物の中央部を研削する。これにより、被加工物と研削砥石との接触面積に応じてチャックテーブルの回転速度を逐次的に変動させるような複雑な制御を行うことなく、被加工物の中心から外周縁までの長さのばらつきに起因する研削後の被加工物の厚さばらつきを簡易に低減できる。
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る被加工物の研削方法の実施に用いることが可能な研削装置の構成例について説明する。図1は、研削装置2を示す一部断面側面図である。なお、図1において、X軸方向(第1水平方向、前後方向)とY軸方向(第2水平方向、左右方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(高さ方向、上下方向、鉛直方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。
研削装置2は、研削装置2を構成する各構成要素を支持又は収容する基台4を備える。基台4の上面側には、直方体状の開口4aが設けられている。開口4aの内側には、研削装置2による研削加工の対象物である被加工物を保持するチャックテーブル(保持テーブル)6が設けられている。チャックテーブル6の上面は、被加工物を保持する保持面6aを構成している。
図2は、チャックテーブル6を示す断面図である。チャックテーブル6は、SUS(ステンレス鋼)等の金属、ガラス、セラミックス、樹脂等でなる円柱状の枠体(本体部)8を備える。枠体8の上面8a側の中央部には、円柱状の凹部8bが上面8aと同心円状に設けられている。また、凹部8bには、ポーラスセラミックス等の多孔質材でなる円盤状の保持部材10が嵌め込まれている。保持部材10は、保持部材10の上面から下面まで連通する多数の気孔を含んでいる。保持部材10の上面は、チャックテーブル6で被加工物を保持する際に被加工物を吸引する円形の吸引面10aを構成している。
枠体8の上面8aと保持部材10の吸引面10aとによって、チャックテーブル6の保持面6aが構成される。保持面6aは、保持部材10に含まれる気孔、枠体8の内部に設けられた流路8c、バルブ(不図示)等を介して、エジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。
チャックテーブル6の保持面6aは、保持面6aの中心を頂点とする円錐状に形成されており、保持面6aの径方向に対して僅かに傾斜している。そして、チャックテーブル6は、保持面6aの一部に相当し保持面6aの中心から外周縁に至る保持領域6bが水平面(XY平面)と概ね平行になるように、僅かに傾いた状態で配置される。被加工物のうち保持領域6b又はその近傍によって保持された領域が、後述の研削ユニット44によって研削される。
なお、図2では説明の便宜上、保持面6aの傾斜を誇張して図示しているが、実際の保持面6aの傾斜は小さい。例えば、保持面6aの直径が290mm以上310mm以下程度である場合には、保持面6aの中心と外周縁との高さの差(円錐の高さに相当)は、20μm以上40μm以下程度に設定される。
チャックテーブル6には、チャックテーブル6を回転させるモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。回転駆動源は、チャックテーブル6の保持面6aを回転軸12の周りで回転させる。チャックテーブル6の回転軸12は、保持面6aの径方向と垂直な方向に沿って設定され、Z軸方向に対して僅かに傾斜している。また、回転軸12は、保持面6aの中心を通過するように保持面6aと交差している。
図1に示すように、チャックテーブル6には、チャックテーブル6の傾きを調節する傾き調節機構14が連結されている。例えば傾き調節機構14は、ベアリング(不図示)を介してチャックテーブル6を支持する円盤状のテーブルベース16と、テーブルベース16を支持する1個の固定支持部材18A及び2個の可動支持部材18Bとを備える。なお、図1には、一方の可動支持部材18Bのみを図示し、他方の可動支持部材18Bの図示を省略している。
1個の固定支持部材18A及び2個の可動支持部材18Bは、テーブルベース16の周方向に沿って概ね等間隔(120°間隔)で配置される。そして、固定支持部材18Aの上端及び可動支持部材18Bの上端がそれぞれ、テーブルベース16の外周部の下面側に固定される。
固定支持部材18Aは、上端が所定の高さ位置で固定されるように構成されている。一方、可動支持部材18Bは、上端をZ軸方向に沿って移動(昇降)可能に構成されている。後述のコントローラ62から可動支持部材18Bに制御信号を入力することにより、2個の可動支持部材18Bの上端のZ軸方向における位置(高さ位置)をそれぞれ変更できる。これにより、チャックテーブル6及び回転軸12の傾きが調節される。
基台4の内側には、移動機構(移動ユニット)20が設けられている。移動機構20は、チャックテーブル6に連結されており、チャックテーブル6をX軸方向に沿って移動させる。
具体的には、移動機構20は、X軸方向に沿って配置されたボールねじ22を備える。ボールねじ22の端部には、ボールねじ22を回転させるパルスモータ24が連結されている。また、チャックテーブル6及び傾き調節機構14は支持台26で支持されており、支持台26にはナット部28が連結されている。そして、ボールねじ22はナット部28に螺合されており、パルスモータ24でボールねじ22を回転させるとチャックテーブル6がX軸方向に沿って移動する。
チャックテーブル6及び移動機構20の後方(図1における右側)には、直方体状の支持構造(コラム)30が設けられている。支持構造30の表面側(前面側)には、移動機構(移動ユニット)32が設けられている。移動機構32は、支持構造30の表面側に固定された一対のガイドレール34を備える。一対のガイドレール34は、Z軸方向に沿って配置されており、Y軸方向において互いに離隔している。
一対のガイドレール34には、中空の円柱状に形成された保持部材36が、ガイドレール34に沿ってスライド可能に装着されている。保持部材36の背面側にはナット部38が連結されており、ナット部38には一対のガイドレール34の間にZ軸方向に沿って配置されたボールねじ40が螺合されている。また、ボールねじ40の端部には、ボールねじ40を回転させるパルスモータ42が連結されている。パルスモータ42でボールねじ40を回転させると、保持部材36がガイドレール34に沿ってZ軸方向に移動(昇降)する。
保持部材36は、被加工物に研削加工を施す研削ユニット44を保持している。研削ユニット44は、保持部材36に収容された円柱状のハウジング46を備える。ハウジング46の下面側は、ゴム等の弾性体でなる緩衝部材48を介して、保持部材36の底面によって支持されている。
ハウジング46には、Z軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル50が収容されている。スピンドル50の先端部(下端部)は、ハウジング46から露出しており、保持部材36の底部に設けられた開口を介して保持部材36の下面から下方に突出している。また、スピンドル50の基端部(上端部)には、スピンドル50を回転させるモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
スピンドル50の先端部には、金属等でなる円盤状のホイールマウント52が固定されている。ホイールマウント52の下面側には、被加工物を研削する環状の研削ホイール54が着脱可能に装着される。例えば研削ホイール54は、ボルト等の固定具によってホイールマウント52に固定される。
研削ホイール54は、アルミニウム、ステンレス等の金属でなりホイールマウント52と概ね同径に形成された環状のホイール基台56を備える。ホイール基台56の上面側がホイールマウント52の下面側に固定される。また、ホイール基台56の下面側には、複数の研削砥石58が固定されている。例えば研削砥石58は、直方体状に形成され、ホイール基台56の周方向に沿って概ね等間隔で環状に配列される。
研削砥石58は、ダイヤモンド、cBN(cubic Boron Nitride)等でなる砥粒と、砥粒を固定するメタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド等の結合材(ボンド材)とを含む。ただし、研削砥石58の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。また、研削砥石58の数も任意に設定できる。
研削ホイール54は、回転駆動源(不図示)からスピンドル50及びホイールマウント52を介して伝達される動力により、Z軸方向に沿って設定された回転軸60の周りを回転する。すなわち、回転軸60は、スピンドル50、ホイールマウント52及び研削ホイール54の回転軸に相当する。そして、研削ホイール54を回転させると、複数の研削砥石58がそれぞれ、回転軸60を中心として水平面(XY平面)と概ね平行な環状の回転軌跡(回転軌道、回転経路)に沿って旋回する。
研削ユニット44の内部又は近傍には、純水等の液体(研削液)を供給するための研削液供給路(不図示)が設けられている。例えば研削液供給路は、ホイールマウント52及び研削ホイール54の内部に形成された流路や、研削ユニットの近傍に設けられたノズルによって構成される。そして、研削ホイール54で被加工物を研削する際には、研削液が被加工物及び研削砥石58に供給される。これにより、被加工物及び研削砥石58が冷却されるとともに、研削加工によって発生した屑(研削屑)が洗い流される。
また、研削装置2は、研削装置2を制御するコントローラ(制御ユニット、制御部、制御装置)62を備える。コントローラ62は、研削装置2の構成要素(チャックテーブル6、傾き調節機構14、移動機構20、移動機構32、研削ユニット44等)に接続されており、各構成要素の動作を制御する制御信号を生成する。
例えばコントローラ62は、コンピュータによって構成され、研削装置2の稼働に必要な演算を行う演算部と、研削装置2の稼働に用いられる各種の情報(データ、プログラム等)を記憶する記憶部とを含む。演算部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含んで構成される。記憶部は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを含んで構成される。
次に、本実施形態に係る被加工物の研削方法の具体例について説明する。図3は、被加工物の研削方法を示すフローチャートである。本実施形態では、研削装置2で非円形の被加工物を研削する。
具体的には、まず、チャックテーブル6の保持面6aで被加工物を保持する(保持ステップS1)。図4は、保持ステップS1における研削装置2を示す斜視図である。保持ステップS1では、研削装置2による研削加工の対象物である被加工物11をチャックテーブル6で保持する。
例えば被加工物11は、半導体(Si、GaAs、InP、GaN、SiC等)、ガラス(石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等)、セラミックス、樹脂、金属等でなる板状の部材であり、互いに概ね平行な表面(第1面)11a及び裏面(第2面)11bを含む。なお、被加工物11は、中心から外周縁(側面)までの距離が一定でない非円形の部材である。以下では一例として、被加工物11が矩形状である場合について説明する。図4には、正方形状の表面11a及び裏面11bを備える被加工物11を図示している。
例えば被加工物11は、CSP(Chip Size Package)基板、QFN(Quad Flat Non-leaded package)基板等のパッケージ基板である。パッケージ基板は、所定の基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂層(モールド樹脂)で被覆して封止することによって形成される。例えばパッケージ基板は、一辺の長さが50mm以上550mm以下の矩形状に形成される。
パッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップを備えるパッケージデバイスが製造される。また、パッケージ基板の分割前に研削装置2で樹脂層を研削して薄化しておくことにより、薄型のパッケージデバイスを製造できる。
ただし、被加工物11の形状が非円形であれば、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物11は、3又は5以上の角及び側面を有する多角形状の部材であってもよいし、楕円形又は長円形の部材であってもよい。
被加工物11をチャックテーブル6で保持する際には、被加工物11が支持部材21によって支持される。例えば支持部材21は、円盤状に形成された高剛性の基板である。支持部材21の材質の具体例は、被加工物11と同様である。なお、支持部材21の直径は、チャックテーブル6の吸引面10aの直径以上に設定されている。
支持部材21は、被加工物11の研削ホイール54によって研削される面(被研削面)とは反対側の面を覆うように、接着剤等を介して被加工物11に固定される。例えば、被加工物11の表面11aが被研削面である場合には、図4に示すように被加工物11の裏面11b側に支持部材21が固定される。
ただし、支持部材21で被加工物11を支持可能であれば、支持部材21の材質、構造、寸法等に制限はない。例えば支持部材21として、円形のシートを用いることもできる。シートは、フィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層(糊剤)とを含む。基材はポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなり、粘着層はエポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化樹脂であってもよい。
被加工物11は、表面11a側(被研削面側)が上方に露出し、裏面11b側(支持部材21側)が保持面6aに対面するように、チャックテーブル6上に配置される。このとき被加工物11は、チャックテーブル6の回転軸12が被加工物11の中心を通過するように位置付けられる。また、支持部材21が吸引面10aの全体を覆うように配置される。この状態で、吸引面10aに吸引源の吸引力(負圧)を作用させると、被加工物11が支持部材21を介してチャックテーブル6の保持面6aで吸引保持される。
なお、前述の通り、チャックテーブル6の保持面6aは円錐状に形成されている(図2参照)。そして、吸引面10aで支持部材21を吸引すると、被加工物11及び支持部材21は、保持面6aに沿って僅かに撓んで変形した状態で保持される。その結果、被加工物11のうち保持領域6b(図2参照)又はその近傍で保持された領域の表面11aが、水平面(XY平面)と概ね平行に配置される。
上記のように、支持部材21を介して被加工物11をチャックテーブル6上に載置することにより、吸引面10aが円形の被加工物の吸引を想定して円形に形成されていても、非円形の被加工物11をチャックテーブル6で保持することができる。ただし、吸引面10aは被加工物11の形状に応じて適宜変更してもよい。例えば、矩形状の被加工物11に対応して、吸引面10aが矩形状に形成されてもよい。この場合には、支持部材21を省略して被加工物11を吸引面10aで直接吸引保持することができる。
次に、研削ホイール54の研削砥石58が被加工物11の側面に接触したことを検出する(検出ステップS2)。図5(A)は検出ステップS2における研削装置2を示す斜視図であり、図5(B)は検出ステップS2における被加工物11及び研削ホイール54を示す平面図である。
検出ステップS2では、まず、研削砥石58が被加工物11の側面から離隔し、且つ、研削砥石58の下面が被加工物11の上面よりも下方に位置付けられるように、チャックテーブル6と研削ホイール54との位置関係が調節される。
具体的には、チャックテーブル6が回転し、被加工物11の一辺がY軸方向に沿うように被加工物11の向き(角度)が調節される。また、被加工物11が研削ホイール54と重ならず研削ホイール54の前方(図5(A)における左下側、図5(B)における左側)に配置されるように、チャックテーブル6のX軸方向における位置が移動機構20(図1参照)によって調節される。
さらに、研削砥石58の下面が被加工物11の上面(表面11a、被研削面)よりも下方に位置付けられるように、研削ユニット44のZ軸方向における位置が移動機構32(図1参照)によって調節される。このときの被加工物11の上面と研削砥石58の下面との高さ位置の差が、後述の外周部研削ステップS3における被加工物11の研削量(研削前後の被加工物11の厚さの差)の目標値に相当する。
次に、被加工物11及び研削ホイール54が上記のように位置付けられた状態から、チャックテーブル6と研削ホイール54とを接近させ、研削砥石58を被加工物11の側面に接触させる。具体的には、研削ホイール54を回転軸60の周りで回転させつつ、チャックテーブル6を移動機構20(図1参照)によってX軸方向に沿って移動させ、研削ホイール54に接近させる。これにより、研削砥石58が被加工物11の側面に接触する。
そして、研削装置2は研削砥石58が被加工物11の側面に接触したことを検出する。例えば研削装置2は、研削砥石58が被加工物11の側面に接触したことを検出する検出器(センサ)として機能するモータ64及び荷重測定器66,68を備える。
モータ64は、スピンドル50に接続された回転駆動源である。コントローラ62(図1参照)からモータ64に制御信号が入力されると、モータ64が駆動し、スピンドル50、ホイールマウント52及び研削ホイール54を回転軸60の周りで回転させる。また、モータ64の電流値がコントローラ62に入力され、コントローラ62によって監視される。
荷重測定器66,68は、例えばロードセルによって構成される。荷重測定器66は、チャックテーブル6に接続されており、チャックテーブル6にかかる荷重を測定する。また、荷重測定器68は、スピンドル50に接続されており、スピンドル50、ホイールマウント52及び研削ホイール54にかかる荷重を測定する。荷重測定器66,68によって測定された荷重は、コントローラ62(図1参照)に入力される。
研削砥石58が被加工物11の側面に接触すると、研削砥石58に負荷がかかる。その結果、研削ホイール54の回転を維持するために必要なスピンドル50のトルクが増大し、モータ64の電流値も増大する。そのため、コントローラ62は、モータ64の電流値と予め設定された基準値(閾値)とを比較することにより、研削砥石58が被加工物11の側面に接触したことを検出できる。
また、研削砥石58が被加工物11の側面に接触すると、チャックテーブル6及びスピンドル50に負荷がかかり、荷重測定器66,68によって測定される荷重が増大する。そのため、コントローラ62は、荷重測定器66又は荷重測定器68によって測定された荷重値と予め設定された基準値(閾値)とを比較することにより、研削砥石58が被加工物11の側面に接触したことを検出できる。
ただし、被加工物11と研削砥石58との接触を検出する方法に制限はない。例えば、光センサ等を用いて研削砥石58が被加工物11の側面に接触したことを検出してもよい。また、オペレータが被加工物11及び研削ホイール54を直接視認して研削砥石58が被加工物11に接触しているか否かを確認してもよい。
研削砥石58が被加工物11に接触したことが検出されると、チャックテーブル6の移動が停止する。これにより、被加工物11の側面と研削砥石58の回転軌跡が接するように、チャックテーブル6と研削ホイール54とが位置付けられる。
次に、研削ホイール54の研削砥石58を被加工物11に接触させることにより、被加工物11の外周部を研削する(外周部研削ステップS3)。図6(A)は外周部研削ステップS3における研削装置2を示す斜視図であり、図6(B)は外周部研削ステップS3における被加工物11及び研削ホイール54を示す平面図である。
外周部研削ステップS3では、研削砥石58の回転軌跡が保持面6aの回転軸12と重ならないように位置付けられたチャックテーブル6及び研削ホイール54を回転させて、研削砥石58を被加工物11に接触させる。これにより、被加工物11の中央部13Aに円形の未研削領域(研削砥石58によって研削されない領域)を残存させつつ、被加工物11の外周部(角部)13Bを研削することができる。
具体的には、前述の検出ステップS2が完了すると、研削ホイール54が回転した状態で研削砥石58が被加工物11の側面に接触する。このとき、研削砥石58の回転軌跡は、チャックテーブル6の回転軸12とZ軸方向において重ならないように位置付けられる(図6(B)参照)。そして、研削ホイール54の回転を維持したままチャックテーブル6を回転させると、研削砥石58が被加工物11の中央部13Aには接触せずに外周部13B(四隅近傍)に接触する。これにより、被加工物11の外周部13Bのみが研削、薄化され、被加工物11の中央部13Aには研削の前後で厚さが変化しない円形の未研削領域が残存する。なお、未研削領域の半径は、チャックテーブル6の回転軸12から研削砥石58の回転軌跡までの距離に相当する。
外周部研削ステップS3において、チャックテーブル6の回転数は、例えば10rpm以上300rpm以下に設定される。また、研削ホイール54の回転数は、例えば1000rpm以上6000rpm以下に設定される。ただし、外周部研削ステップS3におけるチャックテーブル6の回転数n1は、後述の中央部研削ステップS4におけるチャックテーブル6の回転数n2よりも小さいことが好ましい。例えば回転数n1は、回転数n2の90%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下に設定される。これにより、被加工物11の外周部13Bが研削砥石58によって均一に研削されやすくなり、被加工物11の外周部13Bにおける厚さばらつきが生じにくくなる。
次に、研削ホイール54の研削砥石58を被加工物11に接触させることにより、被加工物11の中央部を研削する(中央部研削ステップS4)。図7(A)は中央部研削ステップS4における研削装置2を示す斜視図であり、図7(B)は中央部研削ステップS4における被加工物11及び研削ホイール54を示す平面図である。
中央部研削ステップS4では、研削砥石58の回転軌跡が保持面6aの回転軸12と重なるように位置付けられたチャックテーブル6及び研削ホイール54を回転させて、研削砥石58を被加工物11に接触させる。これにより、被加工物11の中央部13Aが研削、除去される。
具体的には、まず、研削ユニット44をチャックテーブル6の上方に配置した状態で、チャックテーブル6を移動機構20(図1参照)でX軸方向に沿って移動させ、研削砥石58の回転軌跡がチャックテーブル6の回転軸12とZ軸方向において重なるようにチャックテーブル6と研削ホイール54との位置関係を調節する(図7(B)参照)。
なお、研削砥石58の回転軌跡の直径は、被加工物11の未研削領域の半径よりも大きい。例えば、研削砥石58の回転軌跡の直径は未研削領域の直径以上(被加工物11の一辺の長さ以上)に設定される。そのため、複数の研削砥石58は、未研削領域の中心から外周縁(側面)に至る円弧状の領域と重なるように配置される。
次に、チャックテーブル6及び研削ホイール54を回転させた状態で、チャックテーブル6と研削ホイール54とを回転軸60と平行な方向(Z軸方向)に沿って相対的に移動させる。これにより、研削砥石58が被加工物11の中央部13A(未研削領域)に接触し、中央部13Aが研削、薄化される。
具体的には、まず、チャックテーブル6を回転軸12の周りで回転させるとともに、研削ホイール54を回転軸60の周りで回転させる。例えば、チャックテーブル6の回転数は100rpm以上900rpm以下に設定され、研削ホイール54の回転数(スピンドル50の回転数)は1000rpm以上6000rpm以下に設定される。
次に、研削ユニット44を移動機構32(図1参照)でZ軸方向に沿って下降させる。これにより、チャックテーブル6と研削ホイール54とが回転軸60と平行な方向(Z軸方向)に沿って相対的に移動し、被加工物11の中央部13Aと研削砥石58とが接近する。なお、チャックテーブル6と研削ホイール54とのZ軸方向における相対的な移動速度(加工送り速度)は、例えば1μm/s以上6μm/s以下に設定される。
研削砥石58が被加工物11の中央部13Aに接触すると、研削砥石58は回転軸12を通過するように旋回しつつ、被加工物11の中央部13Aの表面11a側を研削する。これにより、被加工物11の未研削領域が薄化される。
上記のように、中央部研削ステップS4では、外周部研削ステップS3の実施によって被加工物11の中央部13Aに残存した円盤状の未研削領域を研削する。これにより、被加工物11の中央部13Aを円盤状の被加工物(シリコンウェーハ等)と同様に研削、薄化することができる。
ここで、仮に外周部研削ステップS3を実施せずに矩形状の被加工物11の全体を研削すると、被加工物11に厚さばらつきが生じやすい。具体的には、被加工物11のうち表面11aの対角線と重なる領域(対角線領域)では、被加工物11の他の領域と比較して、被加工物11の中心から外周縁までの距離が長い。そして、被加工物11の対角線領域が研削される際は、被加工物11の他の領域が研削される際よりも、被加工物11と研削砥石58との接触面積が広くなる。これにより、研削砥石58にかかる負荷が増大し、被加工物11の対角線領域に近い領域ほど研削が進行しにくくなる。その結果、被加工物11の研削量にばらつきが生じ、研削後の被加工物11は表面11a側が湾曲した形状になりやすい。
一方、本実施形態では、外周部研削ステップS3において被加工物11の外周部13Bを研削した後、中央部研削ステップS4において被加工物11の中央部13Aに残存する円盤状の未研削領域を研削する。外周部研削ステップS3においては、被加工物11の外周部13Bのみを研削するため、研削面積が小さく、外周部13Bに厚さばらつきが生じにくい。また、中央部研削ステップS4においては、中心から外周縁までの長さが一定である未研削領域を研削するため、中央部13Aにも厚さばらつきが生じにくい。その結果、被加工物11の全体が概ね均一に研削される。
そして、中央部13Aの厚さと外周部13Bの厚さとが同じになるまで中央部13Aが研削されると、未研削領域が除去され、被加工物11の全体の厚さが均一になる。その後、研削ユニット44が上昇して研削砥石58が被加工物11から離隔し、研削ホイール54による被加工物11の研削が停止される。これにより、厚さが均一な薄化された被加工物11が得られる。
ただし、未研削領域が除去されて被加工物11の中央部13Aと外周部13Bとの厚さが揃った後、さらに研削ホイール54で被加工物11の全体(中央部13A及び外周部13B)を所定量研削してもよい(全面研削ステップ)。具体的には、被加工物11の未研削領域が除去された後も、チャックテーブル6及び研削ホイール54の回転を維持しつつ加工送りを続行する。なお、全面研削ステップにおけるチャックテーブル6及び研削ホイール54の回転数と加工送り速度とは、中央部研削ステップS4と同様に設定できる。
全面研削ステップを実施すると、外周部研削ステップS3において被加工物11の外周部13Bに形成された研削痕(ソーマーク)が除去される。これにより、被加工物11の表面11a側にランダムな研削痕が残存することを回避できる。
なお、全面研削ステップにおける被加工物11の研削量は、外周部研削ステップS3において被加工物11の外周部13Bに形成された研削痕が除去される範囲内で、小さい値に設定されることが好ましい。例えば、全面研削ステップにおける被加工物11の研削量は、10μm以下、好ましくは5μm以下に設定される。これにより、矩形状の被加工物11の全体を研削することによって生じる厚さばらつきを抑えることができる。
以上の通り、本実施形態に係る被加工物の研削方法では、非円形の被加工物11を研削するに際して、被加工物11の外周部13Bを研削した後に被加工物11の中央部13Aを研削する。これにより、被加工物11と研削砥石58との接触面積に応じてチャックテーブル6の回転速度を逐次的に変動させるような複雑な制御を行うことなく、被加工物11の中心から外周縁までの長さのばらつきに起因する研削後の被加工物11の厚さばらつきを簡易に低減できる。
なお、上記実施形態では、研削ホイール54の研削砥石58を被加工物11の側面に接触させた状態でチャックテーブル6を回転させることにより、被加工物11の外周部13Bを研削する例について説明した(検出ステップS2及び外周部研削ステップS3)。ただし、被加工物11の外周部の研削方法に制限はない。
図8は、外周部研削ステップS3´における被加工物11及び研削ホイール54を示す平面図である。外周部研削ステップS3´は、外周部研削ステップS3(図6(A)及び図6(B)参照)の変形例に相当する。
外周部研削ステップS3´では、まず、検出ステップS2(図5(A)及び図5(B)参照)と同様の手順でチャックテーブル6と研削ホイール54との位置関係を調節する。ただし、チャックテーブル6及び研削ホイール54は、研削砥石58が被加工物11の側面から離隔するように配置される。すなわち、被加工物11の側面と研削砥石58の回転軌跡との間には、距離dの隙間が確保される。また、研削砥石58の回転軌跡は、回転軸12と重ならないように位置付けられる。
そして、研削ホイール54を回転させた状態で、チャックテーブル6を回転させる。これにより、被加工物11の外周部13B(四隅近傍)が研削されるとともに、被加工物11の中央部13Aに未研削領域が残存する。
上記のように、研削砥石58を被加工物11の側面から離隔させた状態でチャックテーブル6を回転させると、研削砥石58によって研削される外周部13Bの面積が小さくなり、外周部13Bにおける厚さばらつきがさらに低減される。なお、図8に示すように、被加工物11の中央部13Aに残存する未研削領域は完全な円形にはならないが、未研削領域の中心から外周縁までの距離のばらつきは小さい。そのため、続く中央部研削ステップS4で被加工物11の未研削領域を研削、除去しても、被加工物11の中央部13Aにおける厚さばらつきは小さく抑えられる。
また、上記実施形態では、研削砥石58を被加工物11の側面に衝突させて被加工物11の外周部13Bを研削する方法について説明した(図6(A)、図6(B)、図8参照)。ただし、被加工物11の外周部13Bの研削方法に制限はない。例えば、外周部研削ステップS3では、研削ホイール54を被加工物11の表面11a側から外周部13Bに押し付けることにより、被加工物11の外周部13Bを研削してもよい。
具体的には、まず、中央部研削ステップS4と同様に、被加工物11を保持したチャックテーブル6を研削ホイール54の下方に位置付ける(図7(A)及び図7(B)参照)。ただし、チャックテーブル6と研削ホイール54との位置関係は、研削砥石58の回転軌跡が被加工物11の中央部13AとZ軸方向において重ならず、且つ、外周部13BとZ軸方向において重なるように調節される。
次に、チャックテーブル6及び研削ホイール54を回転させつつ、研削ユニット44をZ軸方向に沿って下降させることにより、旋回する研削砥石58を被加工物11の表面11a側に接触させる。これにより、被加工物11の中央部13Aに未研削領域を残存させつつ、外周部13Bを研削、薄化することができる。
また、上記実施形態では、4辺の長さが概ね同一の正方形状の被加工物11を研削する例について説明した。ただし、本発明に係る被加工物の研削方法は、他の形状の被加工物の研削にも用いることができる。
図9は、長方形状の被加工物15及び研削ホイール54を示す平面図である。被加工物15は、一対の長辺と一対の短辺とを含む長方形状の被加工物である。被加工物15を研削する場合、外周部研削ステップS3では、被加工物15の長辺に相当する側面に研削砥石58を接触させた状態でチャックテーブル6を回転させる。これにより、被加工物15の中央部17Aに円形の未研削領域を残存させつつ、被加工物15の外周部17B(四隅近傍)を研削、薄化することができる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
11 被加工物
11a 表面(第1面)
11b 裏面(第2面)
13A 中央部
13B 外周部(角部)
15 被加工物
17A 中央部
17B 外周部
21 支持部材
2 研削装置
4 基台
4a 開口
6 チャックテーブル(保持テーブル)
6a 保持面
6b 保持領域
8 枠体(本体部)
8a 上面
8b 凹部
8c 流路
10 保持部材
10a 吸引面
12 回転軸
14 傾き調節機構
16 テーブルベース
18A 固定支持部材
18B 可動支持部材
20 移動機構(移動ユニット)
22 ボールねじ
24 パルスモータ
26 支持台
28 ナット部
30 支持構造(コラム)
32 移動機構(移動ユニット)
34 ガイドレール
36 保持部材
38 ナット部
40 ボールねじ
42 パルスモータ
44 研削ユニット
46 ハウジング
48 緩衝部材
50 スピンドル
52 ホイールマウント
54 研削ホイール
56 ホイール基台
58 研削砥石
60 回転軸
62 コントローラ(制御ユニット、制御部、制御装置)
64 モータ
66,68 荷重測定器
11a 表面(第1面)
11b 裏面(第2面)
13A 中央部
13B 外周部(角部)
15 被加工物
17A 中央部
17B 外周部
21 支持部材
2 研削装置
4 基台
4a 開口
6 チャックテーブル(保持テーブル)
6a 保持面
6b 保持領域
8 枠体(本体部)
8a 上面
8b 凹部
8c 流路
10 保持部材
10a 吸引面
12 回転軸
14 傾き調節機構
16 テーブルベース
18A 固定支持部材
18B 可動支持部材
20 移動機構(移動ユニット)
22 ボールねじ
24 パルスモータ
26 支持台
28 ナット部
30 支持構造(コラム)
32 移動機構(移動ユニット)
34 ガイドレール
36 保持部材
38 ナット部
40 ボールねじ
42 パルスモータ
44 研削ユニット
46 ハウジング
48 緩衝部材
50 スピンドル
52 ホイールマウント
54 研削ホイール
56 ホイール基台
58 研削砥石
60 回転軸
62 コントローラ(制御ユニット、制御部、制御装置)
64 モータ
66,68 荷重測定器
Claims (4)
- 研削砥石を備える研削ホイールで非円形の被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、
チャックテーブルの保持面で該被加工物を保持する保持ステップと、
該保持ステップの後に、該研削砥石の回転軌跡が該保持面の回転軸と重ならないように位置付けられた該チャックテーブル及び該研削ホイールを回転させて該研削砥石を該被加工物に接触させることにより、該被加工物の外周部を研削する外周部研削ステップと、
該外周部研削ステップの後に、該研削砥石の回転軌跡が該保持面の回転軸と重なるように位置付けられた該チャックテーブル及び該研削ホイールを回転させて該研削砥石を該被加工物に接触させることにより、該被加工物の中央部を研削する中央部研削ステップと、を含むことを特徴とする被加工物の研削方法。 - 該外周部研削ステップでは、該研削砥石を該被加工物の側面に接触させた状態から該チャックテーブルを回転させることにより、該被加工物の外周部を研削することを特徴とする請求項1に記載の被加工物の研削方法。
- 該保持ステップの後、且つ、該外周部研削ステップの前に、該研削砥石が該被加工物の側面から離隔し且つ該研削砥石の下面が該被加工物の上面よりも下方に位置付けられた状態から、該チャックテーブルと該研削ホイールとを接近させ、該研削砥石が該被加工物の側面に接触したことを検出する検出ステップを更に含むことを特徴とする請求項2に記載の被加工物の研削方法。
- 該外周部研削ステップでは、該研削砥石を該被加工物の側面から離隔させた状態から該チャックテーブルを回転させることにより、該被加工物の外周部を研削することを特徴とする請求項1に記載の被加工物の研削方法。
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