JP7049848B2 - 保持面の研削方法 - Google Patents

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Description

本発明は、保持テーブルの保持面を研削する研削方法に関する。
ウェーハを研削する研削装置は、ウェーハを保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持されたウェーハに研削を施す研削砥石が固着された研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備え、ウェーハを所定の厚みに研削することができる。研削装置において、研削ホイールや保持テーブルを交換等した後は、保持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、研削砥石で保持面を研削するセルフグラインドを実施している（例えば、下記の特許文献１を参照）。
特開２０１４－２３７２１０号公報
上記のセルフグラインドでは、保持テーブルの半径範囲に研削砥石の研削面を接触させて研削を行っていることから、保持テーブルの保持面が円錐形状に形成される。保持テーブルによって保持されるウェーハが厚い場合、ウェーハが保持面の形状にならわずに保持面の円錐面の頂点付近で保持面とウェーハの中央下面とに隙間が生じ、ウェーハの中央が研削され過ぎて薄くなるという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、研削後のウェーハの中央が薄くなりすぎないように保持テーブルを保持できるようにすることを目的としている
本発明は、環状に研削砥石を配設した研削ホイールの中心を軸に回転させる研削手段と、ウェーハを保持する保持面の中心を軸に保持テーブルを回転させる保持手段とを備えた研削装置を用いて、該保持面の中心を通過する該研削砥石で該保持面を研削する保持面の研削方法であって、該研削砥石は、ビトリファイドボンドとダイヤモンド砥粒とを混合させ焼結させて固形化し研削面に気孔を有するビトリファイド砥石であり、該研削面に隙間を備えず環状に形成され、該保持テーブルを回転させ、該保持面の半径領域に該研削面を接触させ、該半径領域の外周から中心に向かって該研削砥石を移動させているときに該気孔に該ダイヤモンド砥粒を進入させ、該保持面の中心を通過した該研削面の該気孔から該ダイヤモンド砥粒を押し出し該保持面の中央部分を研削して平坦な凹み部を形成し該保持面を研削する。
上記ダイヤモンド砥粒は、粒度６００を用いることが好ましい。
本発明に係る保持面の研削方法では、使用される研削砥石が、ビトリファイドボンドとダイヤモンド砥粒とを混合させ焼結させて固形化し研削面に気孔を有するビトリファイド砥石であり、研削面に隙間を備えず環状に形成され、保持テーブルを回転させ、保持面の半径領域に研削面を接触させ保持面を研削するように構成したため、半径領域では、研削面の複数の気孔内にダイヤモンド砥粒を埋め込ませながら保持面を研削できるとともに、保持面の中心を通過して研削面と保持面との間に隙間が生じると、研削面の気孔から押し出されたダイヤモンド砥粒で保持面の中央に平坦な凹み部を形成することができる。これにより、例えば厚みのあるウェーハを保持テーブルで保持する場合、中央に凹み部が形成された保持面でウェーハを隙間無く保持できるため、ウェーハの中央が過度に研削されるのを防ぐことができ、ウェーハを均等の厚さに研削することが可能となる。
上記ダイヤモンド砥粒として、粒度６００を用いることにより、保持面の表面粗さを良好に仕上げることができる。
研削装置の一例の構成を部分的に示す断面図である。 研削砥石で保持面を研削する状態を示す断面図である。 研削砥石の回転軌跡を示すとともに、研削砥石で保持面を研削する半径領域を説明する説明図である。 保持面の半径領域を研削砥石で研削している状態を示す部分拡大図である。 保持面の中心を通過した研削面の気孔から押し出されたダイヤモンド砥粒が保持面の中心から径方向外側の領域を研削している状態を示す部分拡大図である。 研削された後の保持テーブルの状態を示す断面図である。
図１は、本発明に係る保持面の研削方法に用いられる研削装置１の一例である。研削装置１は、研削ホイール１３の中心を通る回転軸１００を軸に回転させる研削手段１０と、ウェーハを保持する保持面２４ａの中心を通る回転軸２００を軸に保持テーブル２１を回転させる保持手段２０とを少なくとも備えている。
研削手段１０は、鉛直方向の軸心を有するスピンドル１１と、マウント１２を介してスピンドル１１の下端に装着された研削ホイール１３と、研削ホイール１３の下部に環状の研削砥石１４とを備えている。研削手段２０には、研削手段２０を鉛直方向に昇降させる昇降手段１８と、スピンドル１１を回転させるモータ（図示せず）とが接続されている。
研削砥石１４は、ビトリファイドボンド１５とダイヤモンド砥粒１６とを混合して焼結させて固形化したビトリファイド砥石である。研削砥石１４の下面は、被研削物と接触する研削面１４ａとなっている。また、研削砥石１４は、研削面１４ａに複数の気孔１７を有し、かつ、研削面１４ａに隙間を備えず環状に形成されている。複数の気孔１７は、研削砥石１４の研削面１４ａと保持面２４ａとが実際に接触する研削領域においてダイヤモンド砥粒１６を逃がすためのチップポケットとして機能する。本実施形態に示す研削砥石１４は、環状に一体的に形成されているため、該研削領域で研削面１４ａと保持面２４ａとの間に隙間ができず、通常であれば、研削面１４ａから自生発刃して表出したダイヤモンド砥粒１６の逃げ場がなくなるが、本発明によれば、研削面１４ａの複数の気孔１７にダイヤモンド砥粒１６が埋まり込むため、保持面２４ａの面粗さを良好に形成することが可能となる。研削砥石１４は、例えば、ビトリファイドボンド１５にダイヤモンド砥粒１６を混入し、所定の型枠において混入したダイヤモンド砥粒１６にプレス加工を施し、その後、所定の温度で所定時間焼結することにより直方体形状に固形化されて製造される。
本実施形態に示す研削砥石１４では、ダイヤモンド砥粒１６を固めるボンド材としてビトリファイドボンド１５を利用していることから、他のボンド材（例えばレジンボンドやメタルボンド）と比べて比較的硬く、研削砥石１４で保持面２４ａを研削すると、保持面２４ａの面状態を良好に仕上げることが可能となる。また、ボンド材としてビトリファイドボンド１５を用いることでダイヤモンド砥粒１６を強固に保持でき、研削効率が向上して研削砥石１４の寿命も長くなる。したがって、研削砥石１４の交換頻度が少なくて済むため、有用である。
ダイヤモンド砥粒１６の粒度は、例えば粒度６００（平均粒径２０μｍ）を用いることが好ましい。ダイヤモンド砥粒１６の粒径が小さすぎると、研削砥石１４で保持面２４ａを研削する際にダイヤモンド砥粒１６が研削面１４ａから表出されず、保持面２４ａを所望の面状態に仕上げることができないし、ダイヤモンド砥粒１６の粒径が大きすぎると、研削面１４ａからのダイヤモンド砥粒１６の突き出し量が大きくなって保持面２４ａの表面粗さが悪化する。したがって、ダイヤモンド砥粒１６の粒度としては、上記した粒度６００が最も好適であり、かかるダイヤモンド砥粒１６によれば、保持面２４ａの表面粗さを良好に仕上げることができる。
保持手段２０は、ウェーハを吸引保持する保持テーブル２１と、保持テーブル２１の回転軸２００を回転させるモータ２２とを少なくとも備えている。保持テーブル２１は、中央に凹状の嵌合溝２３０を有する枠体２３と、枠体２３に収容されるポーラス部材２４とを備えている。枠体２３は、例えばセラミックス等によって構成されている。ポーラス部材２４が枠体２３の嵌合溝２３０に嵌め込まれることにより、保持テーブル２１として構成される。
ポーラス部材２４は、円盤状に形成されており、ポーラスセラミックス等の多孔質部材によって構成されている。ポーラス部材２４の上面がウェーハを保持する保持面２４ａである。保持面２４ａは、例えば直径３００ｍｍに形成されている。また、ポーラス部材２４の保持面２４ａは、保持面２４ａの中心Ｃから保持面２４ａの外周Ｅにかけて傾斜した略円錐面となっており、図示に示す中心Ｃは略円錐面の頂点となっている。保持面２４ａの中心Ｃと外周Ｅの高さ差は、例えば３０μｍ程度に形成されている。なお、図示していないが、保持手段２０には、保持テーブル２１の傾きを調整するための傾き調整手段が配設されている。
次に、研削装置１を用いて、保持テーブル２１の保持面２４ａを研削する保持面の研削方法について詳述する。本実施形態では、厚みのあるウェーハを保持テーブル２１の保持面２４ａで保持するために、予め保持面２４ａを研削するものとする。
研削を開始する際には、傾き調整手段によって、図２に示すように、例えば保持テーブル２１の外周右側を上げることにより、研削砥石１４の中心の回転軸１００と保持テーブル２１の中心の回転軸２００とを相対的に所定角度だけ傾けて、研削砥石１４の研削面１４ａを保持面２４ａの円錐面の頂点（中心Ｃ）から外周Ｅに至る面に対して平行となるように調整する。
次いで、モータ２２によって保持テーブル２１を例えば矢印Ａ方向に回転させる。昇降手段１８により研削手段１０を下降させつつ、研削手段１０は、スピンドル１１を回転させることにより、研削ホイール１３を例えば矢印Ａ方向に回転させ、研削砥石１４で保持面２４ａを押圧しながら研削する。
ここで、図３に示すように、矢印Ａ方向に回転する研削砥石１４の回転軌跡のうち、研削砥石１４が実際に保持面２４ａに接触して研削を行う円弧状の半径領域（点線で図示）が研削領域Ｐ１となっている。保持面２４ａの研削中、研削砥石１４は常に保持面２４ａの中心Ｃを通過しながら、研削領域Ｐ１において研削砥石１４の研削面１４ａが保持面２４ａに接触して保持面２４ａを研削する。
図４に示すように、研削砥石１４の研削面１４ａが保持面２４ａに接触しているときは、研削面１４ａから表出したダイヤモンド砥粒１６に研削荷重をかけつつ保持面２４ａの外周Ｅから保持面２４ａの中心Ｃに向かって研削を行うことができる。すなわち、研削荷重がダイヤモンド砥粒１６に作用すると、研削砥石１４の研削面１４ａから表出しているダイヤモンド砥粒１６が複数の気孔１７内に埋まり込み、ダイヤモンド砥粒１６の突き出し量を小さくして保持面２４ａを研削できるため、表面粗さを良好に仕上げることができる。研削砥石１４は、環状に形成され研削面１４ａに隙間がないことから、図３に示した研削領域Ｐ１では、研削面１４ａと保持面２４ａとの間に隙間が生じず、複数の気孔１７内にダイヤモンド砥粒１６が埋まった状態が維持される。
一方、図３に示した研削砥石１４が保持面２４ａの中心Ｃを通過すると、中心Ｃを通過した研削砥石１４の研削面１４ａと保持面２４ａとが非接触の状態となる。すなわち、研削砥石１４の研削面１４ａが保持面２４ａに接触していないときは、図５に示すように、研削面１４ａと保持面２４ａとの間に隙間が生じるため、保持面２４ａの中心Ｃを通過した研削面１４ａの研削荷重を受けていないダイヤモンド砥粒１６が複数の気孔１７から外側へ押し出された状態となる。複数の気孔１７から押し出されたダイヤモンド砥粒１６によって保持面２４ａの中心Ｃから径方向外側のわずかな領域（例えば図３に示す中央研削領域Ｐ２）を研削することで、図６に示すように、保持面２４ａの中央に平坦な凹み部２５を形成する。このように、研削砥石１４と保持テーブル２１との傾き関係を調整することなく、厚みのあるウェーハに対応可能な保持面２４ａを形成することが可能となる。凹み部２５の矢印で示す径は、例えば直径３０ｍｍである。保持面２４ａの研削が完了したら、ウェーハを保持テーブル２１で保持し、ウェーハに対して研削を施す。
以上のとおり、本発明に係る保持面の研削方法では、使用される研削砥石１４が、ビトリファイドボンド１５とダイヤモンド砥粒１６とを混合させ焼結させて固形化し研削面１４ａに気孔１７を有するビトリファイド砥石であり、研削面１４ａに隙間を備えず環状に形成され、保持テーブル２１を回転させ、保持面２４ａの半径領域である研削領域Ｐ１に研削面１４ａを接触させ保持面２４ａを研削するように構成したため、研削領域Ｐ１では、研削面１４ａの複数の気孔１７内にダイヤモンド砥粒１６を埋め込ませながら保持面２４ａを研削できるとともに、保持面２４ａの中心Ｃを通過して研削面１４ａと保持面２４ａとの間に隙間が生じると、研削面１４ａの気孔１７から押し出されたダイヤモンド砥粒１６で保持面２４ａの中央に平坦な凹み部２５を形成することができる。
保持面２４ａの中央に凹み部２５が形成された保持テーブル２１では、例えば厚みのあるウェーハを吸引保持する際、凹み部２５にならってウェーハの中央部分も吸引保持できるため、保持面２４ａの中央とウェーハの中央部分との間に隙間が生じることはなくなる。したがって、保持面２４ａでウェーハを隙間無く保持できるため、ウェーハの中央が過度に研削されるのを防ぐことができ、ウェーハを均等の厚さに研削することが可能となる。
１：研削装置
１０：研削手段 １１：スピンドル １２：マウント １３：研削ホイール
１４：研削砥石 １５：ビトリファイドボンド １６：ダイヤモンド砥粒
１７：気孔 １８：昇降手段
２０：保持手段 ２１：保持テーブル ２２：モータ ２３：枠体
２４：ポーラス部材 ２５：凹み部

Claims (2)

  1. 環状に研削砥石を配設した研削ホイールの中心を軸に回転させる研削手段と、ウェーハを保持する保持面の中心を軸に保持テーブルを回転させる保持手段とを備えた研削装置を用いて、該保持面の中心を通過する該研削砥石で該保持面を研削する保持面の研削方法であって、
    該研削砥石は、ビトリファイドボンドとダイヤモンド砥粒とを混合させ焼結させて固形化し研削面に気孔を有するビトリファイド砥石であり、該研削面に隙間を備えず環状に形成され、
    該保持テーブルを回転させ、該保持面の半径領域に該研削面を接触させ、該半径領域の外周から中心に向かって該研削砥石を移動させているときに該気孔に該ダイヤモンド砥粒を進入させ、該保持面の中心を通過した該研削面の該気孔から該ダイヤモンド砥粒を押し出し該保持面の中央部分を研削して平坦な凹み部を形成し該保持面を研削する保持面の研削方法。
  2. 該ダイヤモンド砥粒は、粒度６００を用いた請求項１記載の保持面の研削方法。
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