特許 7621755 研削ホイール、及びウエーハの研削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-17

(45)【発行日】2025-01-27

(54)【発明の名称】研削ホイール、及びウエーハの研削方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20250120BHJP

   B24D 5/06 20060101ALI20250120BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20250120BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 631

B24D5/06

B24B7/04 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020141563

(22)【出願日】2020-08-25

(65)【公開番号】P2022037430

(43)【公開日】2022-03-09

【審査請求日】2023-06-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110003524

【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100202496

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿角 剛二

(74)【代理人】

【識別番号】100202692

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 吉文

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 良信

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９３３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１８６０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４７５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０１５４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９６４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００１－５２４３９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｄ ５／０６

Ｂ２４Ｂ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状基台と、該環状基台の自由端部に配設された複数のセグメント砥石とから構成されたウエーハを研削する研削ホイールであって、
該複数のセグメント砥石が、自由端部の円周方向においてインペラー状に順次配列された砥石群を形成して該環状基台の自由端部に複数配設されており、
該砥石群を形成する該セグメント砥石は、研削面において短辺と長辺とを備え、
該セグメント砥石は、該環状基台の自由端部の外周から内周に向かって該セグメント砥石の長辺が円周方向から直径方向に傾きを変えながら順次配設されることにより、研削時にウエーハの中心を通過するセグメント砥石が制限され、
該砥石群において、最も直径方向に傾くセグメント砥石が、該研削ホイールの回転方向側に配設されると共に、該砥石群において、該研削ホイールの回転方向側に配設されるセグメント砥石の数と、該回転方向に対し反対方向側に配設されるセグメント砥石の数とを、該砥石群を形成する該複数のセグメント砥石が配設された周方向範囲を中央で区分した前後の周方向範囲で比較した場合、該研削ホイールの回転方向側に配設されるセグメント砥石が、該回転方向とは反対方向側に配設されるセグメント砥石よりも多くなるように配設されている研削ホイール。

【請求項2】

請求項１に記載の研削ホイールを用いたウエーハの研削方法であって、
回転可能なチャックテーブルの回転中心にウエーハの中心を位置付けてウエーハを該チャックテーブルに保持する保持工程と、同一の砥石群における該長辺が円周方向に配設されたセグメント砥石側から該長辺が直径方向に配設されたセグメント砥石側に研削ホイールを回転させると共に外周側に配設されたセグメント砥石がウエーハの中心を通過するように研削ホイールを位置付ける位置付け工程と、
回転するチャックテーブルに保持されたウエーハに回転する研削ホイールの該砥石群を接触させ研削ホイールの中央部から研削水を供給しながらウエーハを研削する研削工程と、
を含み構成されるウエーハの研削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、環状基台と、該環状基台の自由端部に配設された複数のセグメント砥石とから構成されウエーハを研削する研削ホイール、及び該研削ホイールを用いてウエーハを研削する研削方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され所望の厚みに形成された後、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

【0003】

研削装置は、ウエーハを吸引保持する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を研削する研削手段と、該研削手段を構成する研削ホイールに研削水を供給する研削水供給手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを所望の厚みに形成することができる（例えば特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２４６０９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、図７（ａ）、（ｂ）に示す如く、従来、一般的に知られている研削ホイール１０４は、回転軸１０２の下端に形成されたホイールマウント１０３に装着され、環状基台１０５の自由端部（下端面）１０５ａに、複数のセグメント砥石１０６が同心円状に配設された構造を備えており、矢印Ｒ１で示す方向に回転するチャックテーブル１１０に保護テープ１２２を介して保持されたウエーハ１２０の中心Ｏを、矢印Ｒ２で示す方向に回転する研削ホイールのセグメント砥石１０６が通過するように位置付けて研削して、ウエーハ１２０を所望の厚みに形成している。しかし、従来の構成においては、すべてのセグメント砥石１０６が常にウエーハ１２０の中心Ｏを通ることから、図７（ｃ）に示すように、例えば直径が１００ｍｍのウエーハ１２０の中心領域１２４（直径約３０ｍｍの領域）が、外周領域１２６と比較して若干多く研削されてしまい（１～２μｍ程度）、中心領域１２４が外周領域１２６に対して薄く加工される傾向にある。特に、ウエーハ１２０の仕上がり厚みが５０μｍ以下となる場合には、このような厚みばらつきも無視できなくなるという問題が発生する。なお、図７（ｂ）は、環状基台１０４を自由端部１０５ａ側、すなわち下端面側から見た図であり、研削されるウエーハ１２０の位置も２点鎖線を用いて併せて表示している。

【0006】

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、厚みばらつきを低減することができる研削ホイール、及びウエーハの研削方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、環状基台と、該環状基台の自由端部に配設された複数のセグメント砥石とから構成されたウエーハを研削する研削ホイールであって、該複数のセグメント砥石が自由端部の円周方向においてインペラー状に順次配列された砥石群を形成して該環状基台の自由端部に複数配設されており、該砥石群を形成する該セグメント砥石は、研削面において短辺と長辺とを備え、該セグメント砥石は、該環状基台の自由端部の外周から内周に向かって該セグメント砥石の長辺が円周方向から直径方向に傾きを変えながら順次配設されることにより、研削時にウエーハの中心を通過するセグメント砥石が制限され、該砥石群において、最も直径方向に傾くセグメント砥石が、該研削ホイールの回転方向側に配設されると共に、該砥石群において、該研削ホイールの回転方向側に配設されるセグメント砥石の数と、該回転方向に対し反対方向側に配設されるセグメント砥石の数とを、該砥石群を形成する該複数のセグメント砥石が配設された周方向範囲を中央で区分した前後の周方向範囲で比較した場合、該研削ホイールの回転方向側に配設されるセグメント砥石が、該回転方向とは反対方向側に配設されるセグメント砥石よりも多くなるように配設されている研削ホイールが提供される。

【0008】

また、本発明によれば、上記研削ホイールを用いたウエーハの研削方法であって、回転可能なチャックテーブルの回転中心にウエーハの中心を位置付けてウエーハを該チャックテーブルに保持する保持工程と、同一の砥石群における該長辺が円周方向に配設されたセグメント砥石側から該長辺が直径方向に配設されたセグメント砥石側に研削ホイールを回転させると共に外周側に配設されたセグメント砥石がウエーハの中心を通過するように研削ホイールを位置付ける位置付け工程と、回転するチャックテーブルに保持されたウエーハに回転する研削ホイールの該砥石群を接触させ研削ホイールの中央部から研削水を供給しながらウエーハを研削する研削工程と、を含み構成されるウエーハの研削方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明の研削ホイールは、環状基台と、該環状基台の自由端部に配設された複数のセグメント砥石とから構成されたウエーハを研削する研削ホイールであって、該複数のセグメント砥石が自由端部の円周方向においてインペラー状に順次配列された砥石群を形成して該環状基台の自由端部に複数配設されており、該砥石群を形成する該セグメント砥石は、研削面において短辺と長辺とを備え、該セグメント砥石は、該環状基台の自由端部の外周から内周に向かって該セグメント砥石の長辺が円周方向から直径方向に傾きを変えながら順次配設されることにより、研削時にウエーハの中心を通過するセグメント砥石が制限され、該砥石群において、最も直径方向に傾くセグメント砥石が、該研削ホイールの回転方向側に配設されると共に、該砥石群において、該研削ホイールの回転方向側に配設されるセグメント砥石の数と、該回転方向に対し反対方向側に配設されるセグメント砥石の数とを、該砥石群を形成する該複数のセグメント砥石が配設された周方向範囲を中央で区分した前後の周方向範囲で比較した場合、該研削ホイールの回転方向側に配設されるセグメント砥石が、該回転方向とは反対方向側に配設されるセグメント砥石よりも多くなるように配設されて、ウエーハの中心領域が外周領域に比べて薄く加工される傾向が抑制され、ウエーハの仕上がり厚さ５０μｍ以下と薄くなるにつれて厚さばらつきが無視できなくなるという問題が解消する。

【0010】

また、本発明のウエーハの研削方法は、上記研削ホイールを用いたウエーハの研削方法であって、回転可能なチャックテーブルの回転中心にウエーハの中心を位置付けてウエーハを該チャックテーブルに保持する保持工程と、同一の砥石群における該長辺が円周方向に配設されたセグメント砥石側から該長辺が直径方向に配設されたセグメント砥石側に研削ホイールを回転させると共に外周側に配設されたセグメント砥石がウエーハの中心を通過するように研削ホイールを位置付ける位置付け工程と、回転するチャックテーブルに保持されたウエーハに回転する研削ホイールの該砥石群を接触させ研削ホイールの中央部から研削水を供給しながらウエーハを研削する研削工程と、を含み構成されるので、ウエーハの中心領域が外周領域に比べて薄く加工される傾向が抑制され、ウエーハの仕上がり厚さ５０μｍ以下と薄くなるにつれて厚さばらつきが無視できなくなるという問題が解消する。また、該砥石群はインペラー状に配列された構成とされるので、研削ホイールの中央部から研削水を供給すると、該砥石群が遠心ポンプの如く機能して、研削水を効率よく外側に向けて排出し、研削効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態の研削装置の全体斜視図である。

【図2】（ａ）本実施形態の研削ホイールの斜視図、（ｂ）（ａ）に示す研削ホイールの下面からみた平面図、（ｃ）（ｂ）に示す領域Ａの拡大図である。

【図3】被加工物であるウエーハ、保護テープ、及び貼着態様を示す斜視図である。

【図4】本実施形態の保持工程の実施態様を示す斜視図である。

【図5】本実施形態の位置付け工程の実施態様を示す斜視図である。

【図6】（ａ）本実施形態の研削工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）研削工程時の研削ホイールを下面側から見た平面図である。

【図7】（ａ）従来の研削ホイールにより実行される研削工程の実施態様を示す斜視図、（ｂ）従来における研削工程時の研削ホイールを下面からみた平面図、（ｃ）従来の研削工程が実施されたウエーハの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に基づいて構成される研削ホイールに係る実施形態、及び該研削ホイールを用いて実施されるウエーハの研削方法について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

【0013】

図１には、本実施形態の研削ホイールを採用した研削装置１の全体斜視図が示されている。研削装置１は、装置ハウジング２と、装置ハウジング２に立設される壁部３と、被加工物に研削加工を施す研削手段４と、壁部３の前面に配設され研削手段４を昇降させる昇降手段５と、被加工物を保持するチャックテーブル６１を有するテーブルユニット６とを備えている。

【0014】

研削手段４は、電動モータ４１によって回転駆動される回転軸４２と、回転軸４２の下端に配設されるホイールマウント４３と、ホイールマウント４３の下面に装着される研削ホイール４４と、を備えている。図示を省略する研削水供給手段から供給される研削水Ｌは、回転軸４２の上端部４２ａから導入され、回転軸４２を介して研削ホイール４４の自由端部側の中央部に供給される。

【0015】

テーブルユニット６は、図示されたように円板形状の吸着チャック６１ａ及び吸着チャック６１ａを囲繞する枠体６１ｂを備え、図示しない回転駆動源によって回転可能に構成されたチャックテーブル６１と、チャックテーブル６１を上方に突出させると共にチャックテーブル６１の周囲をカバーするカバー板６２とを備えている。テーブルユニット６は、装置ハウジング２内に収容された図示しない移動基台に保持され、チャックテーブル６１を矢印Ｙで示す方向に移動させて、被加工物を搬入、搬出する搬出入領域（図１においてチャックテーブル６１が位置付けられている領域）と、研削手段４の下方の研削加工領域に位置付ける移動手段（図示は省略する）とを備えている。

【0016】

図２に、上記した研削手段４のホイールマウント４３から取り外した本実施形態の研削ホイール４４を示す。図２（ａ）に示すように、研削ホイール４４は、環状基台４５と、複数のセグメント砥石４６とを備えている。環状基台４５の上面４５ａには、ホイールマウント４３に装着される際に使用されるねじ穴４５ｂが形成され、環状基台４５の下端面である自由端部４５ｃには複数のセグメント砥石４６が配設されている。図２（ｂ）には、環状基台４５の自由端部４５ｃ側から見た状態の平面図を示し、図２（ｃ）には、図２（ｂ）に示す一部の領域Ａの拡大図を示している。

【0017】

本実施形態では、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、自由端部４５ｃの円周方向（矢印Ｄ１で示す）において、８つのセグメント砥石４６ａ～４６ｈがインペラー状に順次配列された砥石群５０を形成し、これと同様の砥石群５０が環状基台４５の自由端部４５ｃに円周方向に沿って複数配設されている。

【0018】

図２（ｃ）に示すように、セグメント砥石４６ａ～４６ｈは、研削面において短辺４６１と長辺４６２とを備えた矩形形状をなしており、研削時に研削ホイール４４が回転させられる方向（図示の円周方向Ｄ１で示す方向と同一方向）に向かうに従い、環状基台４５の自由端部４５ｃの外周から内周に向かって位置が変化するように配設され、且つ、各セグメント砥石の長辺４６２の向きが、円周方向Ｄ１に沿う方向から、該円周方向Ｄ１と直交する直径方向Ｄ２に沿う方向に徐々に傾きを変えながら順次配設されている。これにより、セグメント砥石４６ａ～４６ｈによって構成された砥石群５０を一体として見たとき、１点鎖線で示すように、所謂インペラー状をなしている。

【0019】

本実施形態の研削装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、上記した研削ホイール４４の作用効果、及び研削ホイール４４を用いたウエーハの研削方法について、以下に説明する。

【0020】

まず、本実施形態のウエーハの研削方法を実施するに際し、図３に示すように、被加工物となるウエーハ１０を用意する。ウエーハ１０は、例えば直径が１００ｍｍのシリコンウエーハであり、複数のデバイス１２が、分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されている。このようなウエーハ１０を用意したならば、図に示すように、表面１０ａに保護テープＴを貼着して一体とする。

【0021】

上記したようにウエーハ１０を用意したならば、図１に基づいて説明した研削装置１に搬送して、図４に示すように、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側を上方に向け保護テープＴを下方に向けた状態で、チャックテーブル６１の回転中心Ｏ１にウエーハ１０の中心Ｏ２を位置付けて載置して保持する（保持工程）。

【0022】

次いで、図５に示すように、長辺４６２が円周方向Ｄ１に沿うように配設されたセグメント砥石４６ａ側から、長辺４６２が直径方向Ｄ２に沿う方向に配設されたセグメント砥石４６ｈ側（図２（ｂ）も併せて参照）に向けて、すなわち図中矢印Ｒ３で示す方向に研削ホイール４４を回転させると共に、図示しない移動手段を作動してチャックテーブル６１を移動し、外周側に配設されたセグメント砥石４６ａがウエーハ１０の中心Ｏ２を通過するように研削ホイール４４を位置付ける（位置付け工程）。

【0023】

次いで、図６（ａ）に示すように、チャックテーブル６１をＲ４で示す方向に回転させると共に、図１に基づき説明した昇降手段５を作動して、研削手段４を矢印Ｒ５で示す方向に下降させ、研削ホイール４４の砥石群５０をウエーハ１０の裏面１０ｂに接触させて研削し、図示しない厚み検出手段により厚みを計測しながら、所望の厚み（例えば５０μｍ）となるまで研削する。この際、図６（ｂ）に示すように、研削ホイール４４の自由端部４５ｃの中央部には、回転軸４２の下端となる研削水供給孔４２ｂがあり、該研削水供給孔４２ｂから研削水Ｌが供給される。この研削水Ｌは、遠心力によってセグメント砥石４６によって構成される砥石群５０とウエーハ１０の裏面１０ｂが接触する研削加工部に導かれる（研削工程）。

【0024】

上記した研削工程においては、図６（ｂ）から理解されるように、研削ホイール４４の環状基台４５に配設された砥石群５０を構成するセグメント砥石４６ａ～４６ｈのうち、最も外周側に配設されたセグメント砥石４６ａのみが、ウエーハ１０の中心Ｏ２を通過することになり、他の位置（環状基台４５の内周側）に配設されたセグメント砥石４６ｂ～４６ｈがウエーハ１０の中心Ｏ２を通過することが制限される。これにより、ウエーハ１０の裏面１０ｂの中心領域が外周領域に比べて薄く加工されることが抑制され、ウエーハ１０の仕上がりの厚さが５０μｍ以下と薄くなるに従い厚さばらつきが無視できなくなるという問題が解消する。なお、本発明は、上記したように、セグメント砥石４６ａ～４６ｈのうち、最も外周側に配設されたセグメント砥石４６ａのみが、ウエーハ１０の中心Ｏ２を通過することに限定されるものではなく、セグメント砥石４６ａに加え、隣接する位置に配設されるセグメント砥石４６ｂもウエーハ１０の中心Ｏ２を通過するようにしてもよい。本発明では、砥石群５０を形成する複数のセグメント砥石４６ａ～４６ｈのすべてがウエーハ１０の中心Ｏ２を通るのではなく、一部のセグメント砥石のみが通るように制限されることが重要である。

【0025】

さらに、上記したように、本実施形態の砥石群５０は、複数のセグメント砥石４６ａ～４６ｈによって全体としてインペラー状に形成され、円周方向に複数配設されている。当該構成を備えていることにより、図６（ｂ）に示すように、研削手段４の研削ホイール４４の中央部から供給された研削水Ｌは、遠心力で外周側の研削加工部位に導かれ、インペラー状をなす複数の砥石群５０が遠心ポンプの如く機能して、研削ホイール４４の内側から外側に効率よく排出されて、研削効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0026】

１：研削装置
２：装置ハウジング
３：壁部
４：研削手段
４１：電動モータ
４２：回転軸
４２ａ：上端部
４３：ホイールマウント
４４：研削ホイール
４５：環状基台
４５ａ：上面
４５ｂ：ねじ穴
４５ｃ：自由端部（下面）
４６、４６ａ～４６ｈ：セグメント砥石
５０：砥石群
５：昇降手段
６：テーブルユニット
６１：チャックテーブル
６１ａ：吸着チャック
６１ｂ：枠体
６２：カバー板
１０：ウエーハ
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１０２：回転軸
１０３：ホイールマウント
１０４：研削ホイール
１０５：環状基台
１０５ａ：自由端部
１０６：セグメント砥石
１２０：ウエーハ
１２４：中央領域
１２６：外周領域
Ｔ：保護テープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】