(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
保持面を備える回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの外周縁以外の領域を研削砥石で研削し、ウエーハの裏面に円形凹部を形成する研削ユニットと、該研削ユニットと該チャックテーブルとを該保持面と直交する研削送り方向に相対移動させる研削送りユニットと、該研削ユニットと該チャックテーブルとを該保持面と平行な径方向に相対移動させる径方向移動ユニットと、を備える研削装置の該チャックテーブルの整形方法であって、
ウエーハを研削するための該研削砥石が環状に配置された研削ホイールと、研削砥石の外径が等しい整形用研削ホイールを該研削ユニットに装着するホイール準備ステップと、
該ウエーハを研削して該円形凹部を形成する際と同じ位置に、該整形用研削ホイールと該チャックテーブルとを該径方向移動ユニットで位置付け、回転する該チャックテーブルの該保持面を研削し、該保持面に円形の凹部を形成する凹部研削ステップと、
該凹部研削ステップの前又は後に、該整形用研削ホイールを該径方向に移動させつつ研削送りして回転する保持面の該凹部の周囲を研削し、該円形の凹部を囲繞し該円形の凹部に向かって傾斜する、該円形の凹部に倣う環状のスロープ面を該保持面に形成する環状傾斜面研削ステップと、
を含み、
該凹部研削ステップで研削する該円形の凹部は、ウエーハに形成される円形凹部に対応する領域に形成されることを特徴とするチャックテーブルの整形方法。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【0012】
図1Aは、実施形態に係るチャックテーブルの整形方法で使用する研削装置の構成例を示す側面視断面図である。
図1Bは、実施形態に係るチャックテーブルの整形方法で使用する研削装置の構成例を示す側面図である。
図1Cは、実施形態に係るチャックテーブルの整形方法で使用する研削装置の構成例を示す平面図である。
図2Aは、ウエーハの表面を示す斜視図である。
図2Bは、ウエーハの裏面を示す斜視図である。
図3Aは、実施形態に係るチャックテーブルの整形方法の凹部研削ステップを示す側面視断面図であり、研削前の状態を示す図である。
図3Bは、実施形態に係るチャックテーブルの整形方法の凹部研削ステップを示す側面視断面図であり、研削時の状態を示す図である。
図4は、実施形態に係るチャックテーブルの整形方法の環状傾斜面研削ステップを示す側面視断面図であり、研削時の状態を示す図である。
図5は、ウエーハの研削時の側面視断面図である。
【0013】
図1A、
図1B、
図1Cに示すように、本実施形態に係るチャックテーブルの整形方法は、研削装置1の研削ユニット20でチャックテーブル10の保持面11を整形する。研削装置1は、ウエーハWをTAIKO研削する。
【0014】
図2A、
図2Bを用いて、ウエーハWについて説明する。ウエーハWは、例えば、シリコン、サファイア、窒化ガリウム(GaN)などを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハWは、例えば、表面Waに格子状に形成されたストリートと呼ばれる分割予定ラインLによって複数の領域が区画されている。これらの区画された領域に、デバイスDが形成されている。ウエーハWは、表面WaにデバイスDが形成されたデバイス領域W1と、デバイス領域W1を囲繞する外周余剰領域W2とを備える。ウエーハWは、デバイスDが形成された表面Waに保護テープが貼着されて、表面Waの裏側の裏面Wbが研削される。本実施形態において、ウエーハWは、裏面Wbの、デバイス領域W1に相当する、厚み方向に重なる領域が研削される。ウエーハWは、裏面Wbの外周余剰領域W2に相当する領域が研削されずに環状に残る。
【0015】
図1Aに戻って、研削装置1は、保持面11を備える回転可能なチャックテーブル10と、研削ユニット20と、研削ユニット20とチャックテーブル10とを保持面11と直交する研削送り方向に相対移動させる研削送りユニット30と、研削ユニット20とチャックテーブル10とを保持面11と平行な径方向に相対移動させる径方向移動ユニット40と、高さ測定ユニット50と、位置付けユニット60とを備える。
【0016】
チャックテーブル10は、ウエーハWを保持する。チャックテーブル10は、Z方向視で円形の保持面11を有する。保持面11は、XY平面に平行に配置されている。保持面11は、多数の細かな吸引孔を有する多孔質の材料で形成されている。チャックテーブル10は、保持面11を介して真空チャック方式でウエーハWを吸着保持する。チャックテーブル10は、回転駆動機構によって、一方向又は両方向に独自に回転軸AX10を中心として回転可能である。
【0017】
研削ユニット20は、チャックテーブル10に保持されたウエーハWの外周縁以外の領域、言い換えると、デバイス領域W1に対応する領域を研削し、ウエーハWの裏面Wbに円形凹部W3を形成する。研削ユニット20は、チャックテーブル10の保持面11の外周縁以外の領域、言い換えると、ウエーハWの円形凹部W3に対応する領域を研削し、保持面11に円形凹部12を形成する。
【0018】
研削ユニット20は、チャックテーブル10に対向している。研削ユニット20は、研削送りユニット30によって上下方向に昇降自在に取り付けられている。言い換えると、研削ユニット20は、研削送りユニット30によって昇降されることで研削送り可能とされている。
【0019】
研削ユニット20は、スピンドル21と、スピンドル21の先端に配置されたホイールマウント22とを有する。ホイールマウント22には、ウエーハWを研削するための研削ホイール26(
図5参照)、又は、チャックテーブル10の保持面11を研削するための整形用研削ホイール23が取り付けられる。研削ホイール26又は整形用研削ホイール23は、回転駆動機構によって、回転軸AX20を中心として回転可能である。
【0020】
図1Bに示すように、回転軸AX20は、XZ平面内で、Z軸に対して角度θ傾いている。言い換えると、回転軸AX20は、チャックテーブル10の回転軸AX10に対して僅かに傾いている。回転軸AX20がZ軸に対して僅かに傾けるのは、ウエーハWの研削時、ウエーハWに面焼けやあやめ形状の条痕が発生することを抑制するためである。
【0021】
図1Aに戻って、研削送りユニット30は、研削ユニット20とチャックテーブル10とを保持面11と直交する研削送り方向に相対移動させる。研削送りユニット30は、研削ユニット20とチャックテーブル10との相対的な位置関係を変化させる。研削送りユニット30は、例えば、ボールネジ、ボールナットおよびモータ等を含んで構成される。研削送りユニット30は、研削ユニット20を−Z方向に移動させて、整形用研削ホイール23をチャックテーブル10の保持面11に接近させる。研削送りユニット30は、研削ユニット20を+Z方向に移動させて、整形用研削ホイール23をチャックテーブル10の保持面11から離間させる。
【0022】
径方向移動ユニット40は、研削ユニット20とチャックテーブル10とを保持面11と平行な径方向に相対移動させる。径方向移動ユニット40は、研削ユニット20とチャックテーブル10との相対的な位置関係を変化させる。径方向移動ユニット40は、例えば、ボールネジ、ボールナットおよびモータ等を含んで構成される。径方向移動ユニット40は、研削ユニット20を+Y方向に移動させて、回転軸AX20を回転軸AX10に接近させる。径方向移動ユニット40は、研削ユニット20を−Y方向に移動させて、回転軸AX20を回転軸AX10から離間させる。
【0023】
高さ測定ユニット50は、チャックテーブル10の保持面11の高さを検出する。
【0024】
位置付けユニット60は、高さ測定ユニット50をチャックテーブル10の保持面11と平行な径方向に移動させる。言い換えると、位置付けユニット60は、高さ測定ユニット50を研削ユニット20の回転軸AX20に対して離接させる。位置付けユニット60は、高さ測定ユニット50を−Y方向に移動させて、高さ測定ユニット50を回転軸AX20に接近させる。位置付けユニット60は、高さ測定ユニット50を+Y方向に移動させて、高さ測定ユニット50を回転軸AX20から離間させる。
【0025】
チャックテーブルの整形方法は、ホイール準備ステップ、凹部研削ステップ、環状傾斜面研削ステップの処理を実行する。凹部研削ステップ、環状傾斜面研削ステップの処理を実行する順番は限定されない。本実施形態では、ホイール準備ステップ、凹部研削ステップ、環状傾斜面研削ステップの順番で処理を実行するものとする。
【0026】
まず、ホイール準備ステップを実行する。ホイール準備ステップは、整形用研削ホイール23を研削ユニット20に装着するステップである。
【0027】
図1A、
図1Bに示すように、ホイール準備ステップでは、研削ユニット20のスピンドル21の先端にホイールマウント22を介して、整形用研削ホイール23を取り付ける。整形用研削ホイール23は、リング状のホイール基台24と、ホイール基台24の自由端部に環状に固定された複数のチップ状の研削砥石25とを有する。整形用研削ホイール23は、ホイール基台24を介してホイールマウント22に取り付けられる。
【0028】
研削砥石25の外径R20は、研削ホイール26の研削砥石28の外径と等しい。研削砥石25は、保持面11の、デバイス領域W1に対応する領域を全面に亘って研削する。
図1Cに示すように、研削砥石25の外径R20は、保持面11の内径をR10として、R10/2より小さい。研削砥石25は、ホイール基台24を介してホイールマウント22の下面に固着される。研削砥石25は、回転軸AX20と平行な断面形状が矩形形状のセグメント砥石である。
【0029】
ホイール準備ステップを実行した後、凹部研削ステップを実行する。
【0030】
図3A、
図3Bを用いて、凹部研削ステップについて説明する。凹部研削ステップは、整形用研削ホイール23とチャックテーブル10とを、ウエーハWを研削して円形凹部W3を形成する際と同じ位置に位置付け、回転するチャックテーブル10の保持面11を研削し、保持面11に円形凹部12を形成するステップである。円形凹部12は、保持面11の、ウエーハWに形成される円形凹部W3に対応する領域に形成される。
【0031】
凹部研削ステップでは、まず、
図3Aに示すように、研削砥石25を、ウエーハWのデバイス領域W1に対応するチャックテーブル10の保持面11(以下、「保持面11の凹部形成領域」という)の上方に位置付ける。このとき、最もホイール基台24の半径方向外側に配置された研削砥石25は、保持面11の凹部形成領域の外周縁より半径方向内側に位置付ける。
【0032】
そして、
図3Bに示すように、整形用研削ホイール23を回転させながら研削送りユニット30によって下方へ研削送りして、研削砥石25を保持面11の凹部形成領域に押圧する。チャックテーブル10が回転駆動され、保持面11も回転する。このとき、高さ測定ユニット50は、位置付けユニット60で保持面11の凹部形成領域に位置付けられている。高さ測定ユニット50は、保持面11の凹部形成領域の高さを検出する。高さ測定ユニット50の検出結果に基づいて、保持面11の凹部形成領域の厚みが所定の研削量になったと判定されるまで、研削ユニット20を下方へ研削送りして、保持面11の凹部形成領域を研削する。保持面11の凹部形成領域の厚みが所定の研削量になったと判定されると、研削ユニット20の下方への研削送りを停止する。このようにして、凹部研削ステップでは、保持面11の凹部形成領域が研削され、保持面11に円形凹部12が形成される。凹部研削ステップの終了時、境界部15の幅はL1である。境界部15は、円形凹部12と環状凸部14との間、言い換えると、円形凹部12の半径方向外側を囲繞する環状に形成されている。境界部15は、研削砥石25で研削されない部分である。境界部15は、環状凸部14と同じ厚みを有する。
【0033】
回転軸AX20がZ軸に対して僅かに傾いていることで、回転軸AX20を中心として回転する整形用研削ホイール23に配置された研削砥石25は、XY平面に対して傾いた平面内で回転する。このため、回転軸AX20からの距離によって、保持面11が研削される深さが異なる。このようにして、ウエーハWの研削時、ウエーハWの円形凹部W3における厚さが均一に研削されるように、ウエーハWが深く研削される位置では、チャックテーブル10の保持面11を−Z方向に低くし、ウエーハWが浅く研削される位置では、チャックテーブル10の保持面11を+Z方向に高く整形する。言い換えると、保持面11は、研削中のウエーハWの円形凹部W3の表面と平行な形状に整形する。
【0034】
凹部研削ステップを実行した後、環状傾斜面研削ステップを実行する。環状傾斜面研削ステップでは、凹部研削ステップと同様に整形用研削ホイール23を使用する。
【0035】
図4を用いて、環状傾斜面研削ステップについて説明する。環状傾斜面研削ステップは、整形用研削ホイール23を径方向に移動させつつ研削送りして回転する保持面11の円形凹部12の周囲の境界部15を研削し、円形凹部12を囲繞し円形凹部12に向かって傾斜する円形凹部12に倣う環状のスロープ面である環状傾斜面13を保持面11に形成するステップである。
【0036】
凹部研削ステップの終了時、研削ユニット20の下方への研削送りを停止した位置から、研削砥石25をウエーハWの外周余剰領域W2に対応するチャックテーブル10の保持面11(以下、「保持面11の凸部形成領域」)に押圧しながら、保持面11の凸部形成領域を研削する。より詳しくは、整形用研削ホイール23を回転させながら、整形用研削ホイール23を保持面11の径方向の外側、言い換えると、回転軸AX20を回転軸AX10から離間させる方向へ移動させるとともに、研削送りユニット30によって上方へ研削送りする。
【0037】
そして、円形凹部12を囲繞した、境界部15を研削し、円形凹部12に向かって傾斜し、円形凹部12に倣う環状のスロープ面となるように、保持面11の凸部形成領域を研削する。研削砥石25の下端が保持面11の上方へ抜けると、研削ユニット20の上方への研削送り速度を上昇させ、チャックテーブル10から研削送り方向へ退避させる。
【0038】
このようにして、環状傾斜面研削ステップでは、境界部15が、円形凹部12に向かって傾斜し、円形凹部12に倣うスロープ面となるように、研削される。環状傾斜面研削ステップによって、チャックテーブル10の保持面11には、円形凹部12を囲繞した、円形凹部12の傾斜と連続するスロープ面の環状傾斜面13が形成される。環状傾斜面13により、円形凹部12と環状傾斜面13との段差がなくなり、滑らかに連続する。環状傾斜面研削ステップの終了時、境界部15の幅はL2(<L1)である。
【0039】
このようなホイール準備ステップ、凹部研削ステップ、環状傾斜面研削ステップを実行することにより、TAIKOウエーハを製造する際に使用される、チャックテーブル10の保持面11が整形される。保持面11は、研削後のウエーハWの円形凹部W3の表面と平行な形状に形成されている。
【0040】
次に、このようなホイール準備ステップ、凹部研削ステップ、環状傾斜面研削ステップに続いて実行される、ウエーハ研削ステップについて説明する。
【0041】
まず、ウエーハ研削ステップに先立って、ホイール交換ステップ、ウエーハ準備ステップを実行する。
【0042】
ホイール交換ステップでは、研削ユニット20のスピンドル21に、研削ホイール26を取り付ける。より詳しくは、まず、スピンドル21の先端にホイールマウント22を介して取り付けられている整形用研削ホイール23を取り外す。そして、スピンドル21の先端にホイールマウント22を介して、研削ホイール26を取り付ける。
【0043】
研削砥石28は、ホイール基台24を介してホイールマウント22の下面に固着される。研削砥石28は、回転軸AX20と平行な断面形状が矩形形状のセグメント砥石である。研削砥石28は、デバイス領域W1に対応するウエーハWの裏面Wbを全面に亘って研削する。研削砥石28の外径は、ウエーハWの直径のほぼ半分とされている。
【0044】
ウエーハ準備ステップは、ウエーハWをチャックテーブル10の保持面11上に載置するステップである。半導体デバイスが形成されたウエーハWの表面Waに保護テープT(
図5参照)を貼る。保護テープTは、粘着層側の面とウエーハWの表面Waとが相対するように貼着する。保護テープTは、後工程によっては耐熱性のものとしてもよい。そして、保護テープTを貼ったウエーハWを、図示しない供給・回収カセットに収納する。そして、図示しない移送機構によって、ウエーハWを、裏面Wb側を上に向けた状態で研削装置1のチャックテーブル10上に載置する。そして、ウエーハWが載置されたチャックテーブル10の図示しない真空装置を作動させることで、裏面Wb側を上向きとしてウエーハWの表面Waをチャックテーブル10の保持面11上に吸着保持する。
【0045】
保持面11上に吸着保持されたウエーハWは、保持面11の形状に沿って湾曲する。環状傾斜面13が形成され、円形凹部12と段差がなくなることで、ウエーハWが保持面11上で確実に保持される。
【0046】
ホイール交換ステップとウエーハ準備ステップとを実行した後、ウエーハ研削ステップを実行する。
【0047】
図5に示すように、ウエーハ研削ステップは、ウエーハWの表面Wa側をチャックテーブル10に保持し、デバイス領域W1に対応するウエーハWの裏面Wbを、研削ホイール26を用いて環状凸部W4を残して凹状に研削するステップである。より詳しくは、研削砥石28を、デバイス領域W1に対応するウエーハWの裏面Wbに位置付ける。このとき、最もホイール基台27の半径方向外側に配置された研削砥石28は、ウエーハWの外周縁より半径方向内側に位置付ける。そして、研削ホイール26を回転させながら研削送りユニット30によって下方へ研削送りして、研削砥石28をウエーハWの裏面Wbに押圧する。チャックテーブル10が回転駆動されることで、吸着保持されたウエーハWも回転する。そして、デバイス領域W1に対応するウエーハWの厚みが所定の厚さ量となるまで、研削ユニット20を下方へ研削送りして、デバイス領域W1に対応するウエーハWの裏面Wbを研削する。高さ測定ユニット50の検出結果に基づいて、デバイス領域W1に対応するウエーハWの厚みが所定の厚さ量になったと判定されると、研削ユニット20の下方への研削送りを停止する。このようにして、研削ステップでは、ウエーハWは、中央部分が研削されて、ウエーハWの外径より小さい内径を有する円形凹部W3が形成される。ウエーハWは、研削されず残った外周部分に環状凸部W4が形成される。
【0048】
回転軸AX20がZ軸に対して僅かに傾いていることで、回転軸AX20を中心として回転する研削ホイール26に配置された研削砥石28は、XY平面に対して傾いた平面内で回転する。このため、回転軸AX20からの距離によって、ウエーハWが研削される深さが異なる。ウエーハ研削ステップにおいて、ウエーハWは、研削後のウエーハWの円形凹部W3の表面と平行な形状に形成された保持面11に沿って湾曲した状態で研削される。これにより、研削後のウエーハWの円形凹部W3は、均一の厚さになる。
【0049】
以上のように、本実施形態に係るチャックテーブルの整形方法によれば、ウエーハWの円形凹部形成用の研削ホイール26と研削砥石25の外径が等しい整形用研削ホイール23でチャックテーブル10の保持面11を研削する。これにより、本実施形態は、保持面11を、研削後のウエーハWの円形凹部W3の表面と平行な形状に形成することができる。このようにして、本実施形態は、ウエーハWの円形凹部W3の厚さを均一にできるように、チャックテーブル10の保持面11の形状を高精度に整形することができる。
【0050】
本実施形態によれば、凹部研削ステップと同じ整形用研削ホイール23を使用し、整形用研削ホイール23を軸線方向に対して斜めに動かし研削することで、環状傾斜面13が整形される。このように、本実施形態は、凹部研削ステップと環状傾斜面研削ステップとで整形用研削ホイール23を交換する必要がない。このため、本実施形態は、チャックテーブル10の保持面11の整形にかかる研削時間を削減することができる。
【0051】
本実施形態によれば、円形凹部12を囲繞し、円形凹部12に倣うスロープ面である環状傾斜面13が形成されている。これにより、本実施形態によれば、ウエーハWの全面を、円形凹部12と環状凸部14とに段差のない保持面11で無理なく保持することができる。より詳しくは、環状傾斜面13により円形凹部12と環状凸部14との段差がなくなることで、例えば、円形凹部12と環状凸部14との段差がウエーハWの外周部に接触し、ウエーハWの外周部に、過大な応力が作用することが抑制される。
【0052】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、環状傾斜面研削ステップでは、境界部15の少なくとも一部を研削して環状の円形凹部12に倣うスロープ面である環状傾斜面13が形成されればよく、境界部15の外周部分に研削されずに残る部分があってもよい。
【0053】
上記実施形態では、ホイール準備ステップ、凹部研削ステップ、環状傾斜面研削ステップの順番で処理を実行するものとして説明したが、凹部研削ステップの前に環状傾斜面研削ステップを実行してもよい。