JP2024074420A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

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。

特開２０１５－２０５３５８号公報

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。

研削装置を示す一部断面側面図である。 チャックテーブルを示す断面図である。 被加工物の研削方法を示すフローチャートである。 保持ステップにおける研削装置を示す斜視図である。 図５（Ａ）は検出ステップにおける研削装置を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は検出ステップにおける被加工物及び研削ホイールを示す平面図である。 図６（Ａ）は外周部研削ステップにおける研削装置を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は外周部研削ステップにおける被加工物及び研削ホイールを示す平面図である。 図７（Ａ）は中央部研削ステップにおける研削装置を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は中央部研削ステップにおける被加工物及び研削ホイールを示す平面図である。 変形例に係る外周部研削ステップにおける被加工物及び研削ホイールを示す平面図である。 長方形状の被加工物及び研削ホイールを示す平面図である。

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ｎ_１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ｎ_２よりも小さいことが好ましい。例えば回転数ｎ_１は、回転数ｎ_２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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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