JP6475518B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物を研削する研削ホイールを備える研削装置及びウエーハの加工方法に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ及びＳＡＷデバイス等のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画され表面に形成されたウエーハは、研削ホイールを回転可能に備えた研削装置によってウエーハ裏面が研削され所定の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。
また、研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に装着した研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段と、研削手段をチャックテーブルに接近及び離反させる研削送り手段と、から概ね構成されており、ウエーハを高精度に所望の厚みに研削することができる（例えば、特許文献１参照）。
しかし、ウエーハが窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の難削材で形成されている場合には、研削ホイールの研削能力が低下し、生産性が低下するという問題がある。また、金属で形成されたウエーハまたは金属電極が部分的にウエーハの裏面に露出したウエーハを研削する場合は、金属の延性によって研削が困難となるという問題がある。
したがって、難削材で形成されたウエーハまたは金属を含むウエーハを研削する場合においては、円滑に研削できるようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、ウエーハの加工方法であって、ウエーハをチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、回転軸の先端に連結されたマウントに、砥粒と光触媒粒とを混在させバインダーで固定した研削砥石と該研削砥石を自由端部に環状に配設するホイール基台とから構成される研削ホイールを装着し、ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた該研削砥石に研削水を供給してウエーハを研削する研削工程と、から少なくとも構成され、該研削工程において、該研削ホイールの研削砥石に該研削砥石の内周側から光触媒粒を励起させる光を照射して、供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与えることを特徴とするウエーハの加工方法である。
さらに、上記課題を解決するための本発明は、研削装置であって、ウエーハを保持するチャックテーブルと、回転軸の先端に連結されたマウントに、砥粒と光触媒粒とを混在させバインダーで固定した研削砥石と該研削砥石を自由端部に環状に配設するホイール基台とから構成される研削ホイールを装着し該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削手段と、ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた該研削砥石に研削水を供給する研削水供給手段と、該研削ホイールの研削砥石に光触媒粒を励起させる光を光照射口から照射して供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与える光照射手段と、から少なくとも構成され、該光照射手段は、該研削砥石の内周側に位置し、該光照射口が該研削砥石の内周側に対面する研削装置である。
さらに、本発明に係るウエーハの加工方法は、前記研削ホイールを用いるウエーハの研削工程において、ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた前記研削砥石に研削水を供給すると共に、前記研削砥石に光触媒粒を励起させる光を照射させることで、研削砥石に供給した研削水と励起した光触媒粒とを接触させ、研削水にヒドロキシラジカルによる高い酸化力を与える。そして、例えば、被加工物がＧａＮ、またはＧａＡｓ等の難削材で形成されたウエーハであっても、ヒドロキシラジカルの強い酸化力によってウエーハの研削面を酸化させて脆弱化させながら研削を行うことができるため、ウエーハを円滑に研削することが可能となる。また、被加工物が金属で形成されたウエーハまたは金属電極が部分的にウエーハの裏面に露出したウエーハであっても、ヒドロキシラジカルによる強い酸化力によって金属を酸化させて脆弱化させながら研削を行うことができるため、ウエーハを円滑に研削することが可能となる。
また、本発明に係る研削装置では、前記研削ホイールを備える研削手段と、ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた前記研削ホイールの研削砥石に研削水を供給する研削水供給手段と、前記研削ホイールの研削砥石に光触媒粒を励起させる光を照射して供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与える光照射手段と、から少なくとも構成されるため、研削に際して研削砥石に光触媒粒を励起させる光を照射させることで、研削砥石に供給した研削水と励起した光触媒粒とを接触させ、供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与えることができる。そして、生成させたヒドロキシラジカルにより、例えば、被加工物がＧａＮ、またはＧａＡｓ等の難削材で形成されたウエーハであっても、ヒドロキシラジカルの強い酸化力によってウエーハの研削面を酸化させて脆弱化させながら研削を行うことができるため、ウエーハを円滑に研削することが可能となる。また、被加工物が金属で形成されたウエーハまたは金属電極が部分的にウエーハの裏面に露出したウエーハであっても、ヒドロキシラジカルによる強い酸化力によって金属を酸化させて脆弱化させながら研削を行うことができるため、ウエーハを円滑に研削することが可能となる。
図１に示す研削ホイール７４は、環状のホイール基台７４ｂと、ホイール基台７４ｂの底面（自由端部）に環状に配設された複数の略直方体形状の研削砥石７４ａとから構成される。また、ホイール基台７４ｂの上面にはネジ穴７４ｃが設けられている。研削砥石７４ａは、図２に示すように、ダイヤモンド砥粒Ｐ１と光触媒粒である酸化チタン粒Ｐ２とを混在させ、フェノール樹脂のレジンバインダーＢ１で成型・固定したものである。なお、研削砥石７４ａの形状は、一体の環状を形成しているものでもよい。
研削ホイール７４の製造方法は、例えば以下のとおりである。まず、レジンバインダーＢ１となるフェノール樹脂重量比１００に対して、粒径１０μｍ前後のダイヤモンド砥粒Ｐ１を重量比３０で混入し、さらに粒径１０μｍ前後の酸化チタン粒Ｐ２を重量比４０で混入し攪拌して混在させる。次いで、この混合物を約１６０℃の温度で加熱し、１０〜２０分程度プレスし所定の形状に成型する。その後、１８０℃から２００℃の温度で数時間焼結させることで、研削砥石７４ａを製造する。そして、製造した複数の研削砥石７４ａをホイール基台７４ｂの底面に環状に配設し固着することで、研削ホイール７４を製造する。なお、レジンバインダーＢ１、ダイヤモンド砥粒Ｐ１及び酸化チタン粒Ｐ２の重量比は、酸化チタンＰ２の種類等によって適宜変更可能である。
図３に示すウエーハＷは、例えば、ＳｉＣで形成される半導体ウエーハであり、ウエーハＷのウエーハ表面Ｗａ上は、図５に示すようにストリートＳによって区画された格子状の領域に多数のデバイスＤが形成されている。そして、例えば、ウエーハＷのウエーハ裏面Ｗｂが研削ホイール７４で研削される。なお、ウエーハＷの形状及び種類は特に限定されるものではなく、研削ホイール７４との関係で適宜変更可能であり、ＧａＡＳまたはＧａＮ等の難削材で形成されるウエーハや、金属で形成されたウエーハまたは金属電極が部分的にウエーハの裏面に露出したウエーハも含まれる。
図３に示す研削装置１は、ウエーハを保持するチャックテーブル３０と、回転軸７０の先端に連結されたマウント７３に図１に示した研削ホイール７４を装着しチャックテーブル３０に保持されたウエーハを研削する研削手段７と、ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた研削砥石７４ａに研削水を供給する研削水供給手段８と、研削ホイール７４の研削砥石７４ａに光触媒粒を励起させる光を照射して供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与える光照射手段９とから少なくとも構成されている。そして、研削装置１のベース１０上の前方は、チャックテーブル３０に対してウエーハＷの着脱が行われる領域である着脱領域Ａとなっており、ベース１０上の後方は、研削手段７によりウエーハＷの研削が行われる領域である研削領域Ｂとなっている。
チャックテーブル３０は、例えば、その外形が円形状であり、ウエーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸着部３００の露出面である保持面３００ａ上でウエーハＷを吸引保持する。チャックテーブル３０は、カバー３１によって周囲から囲まれ、図示しない回転手段により回転可能に支持されている。また、チャックテーブル３０は、カバー３１の下に配設された図示しないＹ軸方向送り手段によって、着脱領域Ａと研削領域Ｂとの間をＹ軸方向に往復移動可能となっている。
研削領域Ｂには、コラム１１が立設されており、コラム１１の側面には研削送り手段５が配設されている。研削送り手段５は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレールに摺接する昇降板５３と、昇降板５３に連結され研削手段７を保持するホルダ５４とから構成され、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ５４に保持された研削手段７がＺ軸方向に研削送りされる。
図３に示す研削手段７は、軸方向がＺ軸方向である回転軸７０と、回転軸７０を回転駆動するモータ７２と、回転軸７０の先端に連結されたマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール７４とを備える。研削ホイール７４は、ネジ７３ａをマウント７３に設けられた穴に通して研削ホイール７４の上面に設けられた図１に示すネジ穴７４ｃに螺合させることにより、マウント７３に対して装着される。また、図３に示すように回転軸７０の軸心には、研削水を流通させる流路７０ａが形成されており、流路７０ａは、マウント７３を通り研削ホイール７４において下方に開口しているとともに、研削水供給源８０に接続される配管８１に連通している。
図３に示す研削水供給手段８は、例えば、水源となる研削水供給源８０と、研削水供給源８０に接続され流路７０ａと連通する配管８１と、配管８１の任意の位置に配設され研削水の流量を調整する流量調整バルブ８２とを備える。
図３に示すように、例えば、光照射手段９は、研削ホイール７４とは分離した形で研削装置１に備えられる。光照射手段９は、例えば、波長が２８０ｎｍ〜３８０ｎｍ程度の紫外線を、光照射口９０から照射できる略円弧状の紫外線照射ランプであり、電源９１に接続されている。そして図９に示すように、光照射手段９は、研削ホイール７４によりウエーハＷを研削する研削工程において、ホイール基台７４ｂの底面（自由端部）に環状に配設された研削砥石７４ａの内周側に位置するように配設され、光照射口９０が研削砥石７４ａの内周側に対面し、研削砥石７４ａ中の酸化チタン粒Ｐ２を励起させる紫外線を光照射口９０から照射する。なお、光照射手段９は、酸化チタン粒Ｐ２の種類によっては、紫外線を照射する紫外線照射ランプに限定されるものではなく、例えば、酸化チタン粒Ｐ２が、可視光線の照射で光触媒活性を発現する窒素をドープした窒素ドープ型酸化チタン粒等であれば、波長４００ｎｍ〜７４０ｎｍ程度の可視光線を照射するキセノンランプや蛍光灯等でもよい。また、光照射手段９は、その形状が略円弧状に限定されず例えば環状であってもよく、研削ホイール７４によるウエーハＷの研削工程において、ホイール基台７４ｂの底面（自由端部）に環状に配設された研削砥石７４ａの外周側に位置するように配設されてもよく、光照射口９０から照射された紫外線が分散せずに研削砥石７４ａに対して直接入射する位置に配設されると好ましい。
また、例えば図４に示すように、光照射手段９は研削ホイール７４と一体となった形で研削装置１に備えられていてもよい。図４に示すように、研削ホイール７４と一体となった形で研削装置１に備えられる光照射手段９は、例えば、波長が２８０ｎｍ〜３８０ｎｍ程度の紫外線を、光照射口９０から照射できる環状の紫外線照射ランプであり、ホイール基台７４ｂの底面かつ環状に配設された研削砥石７４ａの内周側に配設され、光照射口９０が研削砥石７４ａの内周側に対面し、マウント７３上に配設された電源９１に接続されている。マウント７３には、回転軸７０に形成された流路７０ａに連通するマウント流路７３ｂを備え、また、研削ホイール７４を構成するホイール基台７４ｂには、マウント流路７３ｂに連通しホイール基台７４ｂの下部の開口部７４ｄにおいて開口するホイール流路７４ｃが形成されている。ホイール流路７４ｃの開口部７４ｄは、光照射手段９と研削砥石７４ａとの間に研削水を噴出できる位置に配設されている。
以下に、図２〜３及び図５〜９を用いて、図３に示すウエーハＷを研削装置１により研削する場合の研削装置１の動作、研削ホイール７４を備える研削手段７の動作及びウエーハＷの加工方法について説明する。
（１）ウエーハ保持工程
図５に示すように、まず、ウエーハ表面Ｗａの全面には、研削時にウエーハ表面Ｗａを保護する保護テープＴが貼着される。次いで、図６に示すように、保護テープＴが貼着されたウエーハＷの保護テープＴ側とチャックテーブル３０の保持面３００ａとを対向させて位置合わせを行った後、ウエーハＷを保持面３００ａに戴置する。そして、図示しない吸引源が生み出す吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、チャックテーブル３０が保持面３００ａ上でウエーハＷを吸引保持する。
図５に示すように、まず、ウエーハ表面Ｗａの全面には、研削時にウエーハ表面Ｗａを保護する保護テープＴが貼着される。次いで、図６に示すように、保護テープＴが貼着されたウエーハＷの保護テープＴ側とチャックテーブル３０の保持面３００ａとを対向させて位置合わせを行った後、ウエーハＷを保持面３００ａに戴置する。そして、図示しない吸引源が生み出す吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、チャックテーブル３０が保持面３００ａ上でウエーハＷを吸引保持する。
（２）研削工程
ウエーハ保持工程が終了した後、ウエーハ保持工程でチャックテーブル３０に保持されたウエーハＷを研削手段７で研削する研削工程を開始する。研削工程においては、まず、チャックテーブル３０が、図示しないＹ軸方向送り手段によって図３に示す着脱領域Ａから研削領域Ｂ内の研削手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動する。
ウエーハ保持工程が終了した後、ウエーハ保持工程でチャックテーブル３０に保持されたウエーハＷを研削手段７で研削する研削工程を開始する。研削工程においては、まず、チャックテーブル３０が、図示しないＹ軸方向送り手段によって図３に示す着脱領域Ａから研削領域Ｂ内の研削手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動する。
次いで、図７に示すように、回転軸７０が回転し研削ホイール７４を例えば回転数６０００ｒｐｍで回転させ、同時に研削手段７が−Ｚ方向へと送られ、研削手段７に備える研削ホイール７４が−Ｚ方向へと降下していく。また、光照射手段９が、研削中にホイール基台７４ｂの底面に環状に配設された研削砥石７４ａの内周側にあり、光照射口９０が研削砥石７４ａの内周側に対面するように位置づけられる。そして、図８に示すように、高速回転する研削ホイール７４の研削砥石７４ａがウエーハＷのウエーハ裏面Ｗｂに接することにより、ウエーハＷに対する研削が行われる。さらに、研削中は、図示しない回転手段がチャックテーブル３０を例えば回転数３００ｒｐｍで回転させるのに伴って、保持面３００ａに保持されたウエーハＷも回転するので、研削砥石７４ａがウエーハ裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。また、本研削工程中は、図９に示すように、研削砥石７４ａがウエーハ裏面Ｗｂに接触する際に、研削水供給手段８から供給された研削水がスピンドル７０中の流路７０ａ、マウント流路７３ｂ及びホイール流路７４ｃを通り、ホイール流路７４ｃの開口部７４ｄから噴出され、研削砥石７４ａに対して５Ｌ／分〜１０Ｌ／分の割合で供給される。
さらに、図９に示すように、本研削工程中は、高速回転する研削ホイール７４の研削砥石７４ａに対して、光照射手段９が、例えば波長３６５ｎｍ程度の紫外線を、少なくとも研削砥石７４ａがウエーハ裏面Ｗｂを研削する直前から研削砥石７４ａがウエーハＷから離間するまでの間は照射し、図２に示す研削砥石７４ａに混在する酸化チタン粒Ｐ２を励起させる。すなわち、研削砥石７４ａに混在する酸化チタン粒Ｐ２の表面に紫外線を照射し、酸化チタン粒Ｐ２の価電子帯の電子を励起させ電子と正孔の２つのキャリアを生じさせる。
研削砥石７４ａに混在する酸化チタン粒Ｐ２に生じた正孔は、酸化チタン粒Ｐ２の表面にある研削水に酸化力の高いヒドロキシラジカルを生成する。そのため、研削水供給手段８から供給され研削砥石７４ａと接触した研削水は、少なくともウエーハ裏面Ｗｂ上でヒドロキシラジカルによる酸化力を与えられる。そして、ＳｉＣで形成されたウエーハ裏面Ｗｂが、生成したヒドロキシラジカルにより酸化され脆弱化するので、ウエーハＷを研削ホイール７４で容易に研削することが可能となる。また、生じたヒドロキシラジカルの存在時間は非常に短いため、研削水によるウエーハ裏面Ｗｂ以外の酸化は生じない。また、噴射された研削水は、研削砥石７４ａとウエーハ裏面Ｗｂとの接触部位を冷却しかつウエーハ裏面Ｗｂに生じた研削屑を除去も行う。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ウエーハＷが金属で形成されたウエーハであり、光照射手段９が研削ホイール７４と一体となった形で研削装置１に備えられている場合にも、ヒドロキシラジカルによる強い酸化力によって金属を酸化させて脆弱化させながら研削を行うことができるため、ウエーハを円滑に研削することが可能となる。
１：研削装置 １０：ベース １１：コラム
３０：チャックテーブル ３００：吸着部 ３００ａ：保持面 ３０１：枠体
３１：カバー
５：研削送り手段 ５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：昇降板 ５４：ホルダ
７：研削手段 ７０：回転軸 ７０ａ：流路 ７２：モータ ７３：マウント ７３ａ：ネジ ７４：研削ホイール ７４ａ：研削砥石 ７４ｂ：ホイール基台 ７４ｃ：ネジ穴
８：研削水供給手段 ８０：研削水供給源 ８１：配管 ８２：流量調整バルブ
９：光照射手段 ９０：光照射口 ９１：電源
Ｐ１：ダイヤモンド砥粒 Ｐ２：酸化チタン粒 Ｂ１：レジンバインダー
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：ウエーハ表面 Ｗｂ：ウエーハ裏面 Ｔ：保護テープ Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス
Ａ：着脱領域 Ｂ：研削領域
３０：チャックテーブル ３００：吸着部 ３００ａ：保持面 ３０１：枠体
３１：カバー
５：研削送り手段 ５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：昇降板 ５４：ホルダ
７：研削手段 ７０：回転軸 ７０ａ：流路 ７２：モータ ７３：マウント ７３ａ：ネジ ７４：研削ホイール ７４ａ：研削砥石 ７４ｂ：ホイール基台 ７４ｃ：ネジ穴
８：研削水供給手段 ８０：研削水供給源 ８１：配管 ８２：流量調整バルブ
９：光照射手段 ９０：光照射口 ９１：電源
Ｐ１：ダイヤモンド砥粒 Ｐ２：酸化チタン粒 Ｂ１：レジンバインダー
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：ウエーハ表面 Ｗｂ：ウエーハ裏面 Ｔ：保護テープ Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス
Ａ：着脱領域 Ｂ：研削領域
Claims (2)
- ウエーハの加工方法であって、
ウエーハをチャックテーブルに保持するウエーハ保持工程と、
回転軸の先端に連結されたマウントに、砥粒と光触媒粒とを混在させバインダーで固定した研削砥石と該研削砥石を自由端部に環状に配設するホイール基台とから構成される研削ホイールを装着し、ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた該研削砥石に研削水を供給してウエーハを研削する研削工程と、から少なくとも構成され、
該研削工程において、該研削ホイールの研削砥石に該研削砥石の内周側から光触媒粒を励起させる光を照射して、供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与えることを特徴とするウエーハの加工方法。 - 研削装置であって、
ウエーハを保持するチャックテーブルと、
回転軸の先端に連結されたマウントに、砥粒と光触媒粒とを混在させバインダーで固定した研削砥石と該研削砥石を自由端部に環状に配設するホイール基台とから構成される研削ホイールを装着し該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削手段と、
ウエーハの研削すべき領域に位置づけられた該研削砥石に研削水を供給する研削水供給手段と、
該研削ホイールの研削砥石に光触媒粒を励起させる光を光照射口から照射して供給した研削水にヒドロキシラジカルによる酸化力を与える光照射手段と、
から少なくとも構成され、
該光照射手段は、該研削砥石の内周側に位置し、該光照射口が該研削砥石の内周側に対面する
研削装置。
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