JP2024130077A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円板状の被加工物を研削して薄板部と厚板部とを形成する際に、従来の方法に比べて大幅に長い時間を要することなく、製品に使用できる有効領域が十分に確保される被加工物の研削方法を提供する。
【解決手段】被加工物の研削方法であって、被加工物を第２面側から研削し、第２面の中心を囲む環状の溝を被加工物に形成することにより、後に更に研削される円板状の第１被研削部と、第１被研削部を囲む環状の厚板部と、を被加工物に形成する第１研削ステップと、第１被研削部を第２面側から研削することにより、後に更に研削される円板状の第２被研削部を形成する第２研削ステップと、第２被研削部を第２面側から研削することにより、円板状の薄板部を形成する第３研削ステップと、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハのような板状の被加工物を研削する際に適用される被加工物の研削方法に関する。

小型で軽量なデバイスチップを実現するために、集積回路等のデバイスが表面側に設けられたウェーハを薄く加工する機会が増えている。例えば、ウェーハの表面側をチャックテーブルで保持し、砥粒を含む研削砥石が固定された研削ホイールと、チャックテーブルと、を互いに回転させて、純水等の液体を供給しながらウェーハの裏面側に研削砥石を押し当てることで、このウェーハが研削され薄くなる。

ところで、上述の方法によりウェーハの全体が薄くなると、ウェーハの剛性も大幅に低下して、後の工程でのウェーハの取り扱いが難しくなる。そこで、ウェーハの半径よりも直径の小さい研削ホイールを用いて、デバイスが設けられたウェーハの中央側（内側）の領域を研削し、外縁側（外側）の領域を研削せずにそのまま残すことで、研削後のウェーハの剛性を高く保つ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この技術では、まず、ある程度に大きな砥粒を含む研削砥石が固定された研削ホイールでウェーハの中央側の領域が粗く研削され、円板状の薄板部と、薄板部を囲む環状の厚板部と、がウェーハに形成される。このように、大きな砥粒を含む研削砥石が固定された研削ホイールを用いれば、小さな砥粒を含む研削砥石が固定された研削ホイールを用いる場合に比べて、ウェーハの研削に要する時間が短くなる。

一方で、大きな砥粒を含む研削砥石が固定された研削ホイールを用いてウェーハを粗く研削すると、この研削砥石に起因した傷や歪を含むダメージ層が被研削面側に形成され、薄板部の力学的な強度（抗折強度等）が不足し易い。そこで、ウェーハを粗く研削した後には、相対的に小さな砥粒を含む研削砥石が固定された研削ホイールを用いて薄板部を更に研削することで、ダメージ層が除去されている。

特開２００７－１９４６１号公報

ところで、薄板部を更に研削してダメージ層を除去する際に、厚板部の内側の側面に研削ホイールが接触すると、この厚板部が欠けてしまうことがある。よって、ダメージ層を除去する際には、研削ホイールを厚板部に接触させないように、薄板部の中央側の領域だけが研削されていた。しかしながら、この方法では、薄板部の外縁側の領域（厚板部との境界に近い領域）にダメージ層が残り、薄板部の外縁側の領域を製品に使用できない。

よって、本発明の目的は、円板状の被加工物を研削して薄板部と厚板部とを形成する際に、従来の方法に比べて大幅に長い時間を要することなく、製品に使用できる有効領域が十分に確保される被加工物の研削方法を提供することである。

本発明の一側面によれば、円形状の第１面と、該第１面とは反対側の円形状の第２面と、を有する被加工物を研削して、円板状の薄板部と、該薄板部を囲み該薄板部よりも厚い環状の厚板部と、を形成する際に適用される被加工物の研削方法であって、それぞれが砥粒を含む複数の第１研削砥石が該第２面の直径よりも小さく該第２面の半径よりも大きい直径を持つ円形状の領域に配列された第１研削ホイールと、該被加工物と、を回転させて該被加工物を該第２面側から研削し、該第２面の中心を囲む環状の溝を該被加工物に形成することにより、後に更に研削される円板状の第１被研削部と、該第１被研削部を囲む環状の該厚板部と、を該被加工物に形成する第１研削ステップと、それぞれが該第１研削砥石に含まれる砥粒に比べて大きな砥粒を含む複数の第２研削砥石が該第２面の半径よりも小さい直径を持つ円形状の領域に配列された第２研削ホイールと、該被加工物と、を回転させて該第１被研削部を該第２面側から研削することにより、後に更に研削される円板状の第２被研削部を形成する第２研削ステップと、それぞれが該第２研削砥石に含まれる砥粒に比べて小さな砥粒を含む複数の第３研削砥石が該第２面の半径よりも小さい直径を持つ円形状の領域に配列された第３研削ホイールと、該被加工物と、を回転させて該第２被研削部を該第２面側から研削することにより、該溝の底を含む円板状の該薄板部を形成する第３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。

好ましくは、該第３研削ステップでは、該第２被研削部を該第２面側から研削する際に、該溝の底の一部を該第３研削ホイールで研削する。

好ましくは、該第１研削ステップでは、該第１研削ホイールの回転軸の延長線と、該被加工物の回転軸の延長線と、が該第２面において重ならないように、該第１研削ホイールと該被加工物との位置の関係が調整される。

好ましくは、該第３研削砥石は、該第１研削砥石に含まれる砥粒と同じ大きさかこれよりも小さな砥粒を含む。

本発明の一側面にかかる被加工物の研削方法では、環状の厚板部の内縁を規定する環状の溝を被加工物に形成する際に用いられる第１研削砥石に含まれる砥粒の大きさが、その後の研削に用いられる第２研削砥石に含まれる砥粒の大きさよりも小さい。このため、第１研削砥石により形成される環状の溝の底には、第２研削砥石を用いる場合に生じるようなダメージ層が生じない。よって、環状の溝の底の全てを、円板状の薄板部の有効領域として取り扱うことができる。

また、環状の溝を形成する際に第１研削砥石を用いて被加工物から除去される部分の体積は、第２研削砥石及び第３研削砥石を用いて被加工物から除去される部分の体積に比べて著しく小さい。このため、環状の溝を形成する際に要する時間は、被加工物の研削が完了するまでに要する時間に比べて十分に短くなる。つまり、本発明の一側面にかかる被加工物の研削方法では、被加工物の研削が完了するまでに要する時間が、従来の方法に比べて大幅に長くならない。

このように、本発明の一側面にかかる被加工物の研削方法によれば、円板状の被加工物を研削して薄板部と厚板部とを形成する際に、製品に使用できる有効領域が十分に確保される。また、本発明の一側面にかかる被加工物の研削方法では、被加工物の研削が完了するまでに、従来の方法に比べて大幅に長い時間を要することもない。

図１は、被加工物に保護部材が貼付される様子を模式的に示す斜視図である。 図２は、被加工物が研削装置のチャックテーブルにより保持される様子を模式的に示す断面図である。 図３は、被加工物に環状の溝が形成される様子を模式的に示す断面図である。 図４は、環状の溝が形成された後の被加工物の一部を模式的に示す断面図である。 図５は、被加工物が粗研削される様子を模式的に示す断面図である。 図６は、粗研削された後の被加工物の一部を模式的に示す断面図である。 図７は、被加工物が仕上げ研削される様子を模式的に示す断面図である。 図８は、仕上げ研削された後の被加工物の一部を模式的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、まず、板状の被加工物に保護部材が貼付される（貼付ステップ）。図１は、板状の被加工物１１に保護部材２１が貼付される様子を模式的に示す斜視図である。

図１に示されるように、被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体で構成される円板状のウェーハである。つまり、被加工物１１は、円形状の表面（第１面）１１ａと、表面１１ａとは反対側の円形状の裏面（第２面）１１ｂと、を有している。被加工物１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数のストリート（分割予定ライン）１３で複数の小領域に区画されており、各小領域には、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。

本実施形態では、この被加工物１１のデバイス１５が形成された領域（デバイス領域）に対応する部分が、裏面１１ｂ側から研削され、薄くなる一方で、残りの環状の領域（外周領域）は、研削されずにそのまま残る。つまり、被加工物１１は、裏面１１ｂ側から凹状に加工される。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体で構成される円板状のウェーハが被加工物１１として用いられるが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等は、必ずしもこの態様に制限されない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料で構成される基板等が被加工物１１として用いられ得る。同様に、被加工物１１に形成されるデバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等も、上述の態様に制限されない。被加工物１１には、デバイス１５が形成されていなくてもよい。

被加工物１１に貼付される保護部材２１は、代表的には、被加工物１１と概ね同等の直径を持つ円形状のテープ（フィルム）、樹脂基板、被加工物１１と同種又は異種のウェーハ等である。この保護部材２１は、円形状の表面２１ａと、表面２１ａとは反対側の円形状の裏面２１ｂと、を有している。

例えば、保護部材２１の表面２１ａ側には、被加工物１１に対する接着力を示す接着層が設けられる。この場合には、図１に示されるように、保護部材２１の表面２１ａ側を被加工物１１の表面１１ａに密着させることで、保護部材２１は、被加工物１１の表面１１ａに貼付される。これにより、被加工物１１を裏面１１ｂ側から研削する際に表面１１ａに加わる衝撃が保護部材２１により緩和され、被加工物１１のデバイス１５等が保護される。

ただし、被加工物１１にデバイス１５が形成されていない場合等には、必ずしも被加工物１１に保護部材２１が貼付されなくてよい。また、本実施形態の一連の工程における被加工物１１の取り扱い易さを高めるために、被加工物１１よりも直径が大きなテープ等の保護部材２１が使用され、この保護部材２１の外縁部に、被加工物１１を囲む環状のフレームが固定されてもよい。

例えば、被加工物１１の表面１１ａに保護部材２１が貼付された後には、この保護部材２１を介して被加工物１１が研削装置のチャックテーブルにより保持される（保持ステップ）。図２は、被加工物１１が研削装置２のチャックテーブル４により保持される様子を模式的に示す断面図である。

図２に示されるように、研削装置２は、被加工物１１を保持できるように構成されたチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、例えば、セラミックス等を用いて形成された円板状の枠体６を含む。枠体６の上面側には、円形状の開口を上端に持つ凹部６ａが形成されている。この凹部６ａには、セラミックス等を用いて多孔質の円板状に形成された保持板８が固定されている。

保持板８の上面８ａは、例えば、円錐の側面に相当する形状に構成されており、被加工物１１等を保持する保持面として機能する。なお、円錐の頂点に相当する保持板８の上面８ａの中心８ｂと、保持板８の上面８ａの外縁と、の高さの差（高低差）は、１０μｍ～３０μｍ程度である。本実施形態では、この保持板８の上面８ａに、保護部材２１の裏面２１ｂが接触する。

保持板８の下面側は、枠体６の内部に設けられた流路６ｂや、枠体６の外部に配置されたバルブ（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。そのため、保持板８の上面８ａに保護部材２１の裏面２１ｂを接触させた状態で、バルブを開き、吸引源の負圧を保持板８の上面８ａに作用させると、保護部材２１の裏面２１ｂがチャックテーブル４により吸引される。

すなわち、被加工物１１は、裏面１１ｂが上方に露出するように、保護部材２１を介してチャックテーブル４に保持される。なお、被加工物１１の表面１１ａに保護部材２１が貼付されていない場合には、保持板８の上面８ａに被加工物１１の表面１１ａを直に接触させた上で、保持板８の上面８ａに吸引源の負圧を作用させるようにバルブが開かれる。

枠体６の下部には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。チャックテーブル４は、この回転駆動源が生じる力によって、上面８ａの中心８ｂが回転の中心となるように、鉛直方向に対して平行な又は僅かに傾いた回転軸Ａ１の周りに回転する。また、枠体６は、チャックテーブル移動機構（不図示）によって支持されており、チャックテーブル４は、このチャックテーブル移動機構が生じる力によって、水平方向に移動する。

被加工物１１がチャックテーブル４により保持された後には、被加工物１１のデバイス１５が形成された領域（デバイス領域）に対応する領域の外縁部が、裏面１１ｂ側から研削され、被加工物１１に環状の溝が形成される（第１研削ステップ）。図３は、被加工物１１に環状の溝１１ｃが形成される様子を模式的に示す断面図である。

図３に示されるように、研削装置２のチャックテーブル４よりも上方の位置には、第１研削ユニット（溝形成ユニット）１０が配置されている。第１研削ユニット１０は、例えば、筒状のスピンドルハウジング（不図示）を含む。スピンドルハウジングの内側の空間には、柱状のスピンドル１２が収容されている。

スピンドル１２の下端部には、例えば、被加工物１１と同程度の直径を持つ円板状のマウント１４が設けられている。マウント１４の下面には、マウント１４と概ね直径が等しい円環状の第１研削ホイール（溝形成用研削ホイール）１６が、ボルト（不図示）等で固定されている。

第１研削ホイール１６は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属を用いて形成された円環状のホイール基台１８を含む。ホイール基台１８の円環状の下面には、このホイール基台１８の周の方向に沿って、複数の第１研削砥石（溝形成用研削砥石）２０が固定されている。

具体的には、複数の第１研削砥石２０は、被加工物１１の裏面１１ｂの直径よりも小さく裏面１１ｂの半径よりも大きな直径（第１直径）の円形状の領域（円周に沿った領域）に配列されている。なお、第１研削砥石２０の幅（第１研削ホイール１６の直径に沿った方向での長さ）Ｗ１は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ、代表的には、３ｍｍである。ただし、第１研削砥石２０の幅Ｗ１は、必ずしもこの範囲に制限されない。

各第１研削砥石２０は、例えば、ダイヤモンド等でなる砥粒が樹脂等でなる結合剤中に分散された構造を有している。本実施形態では、この第１研削砥石２０を含む第１研削ホイール１６が、被加工物１１を広範囲に亘って研削するためではなく、被加工物１１の一部を研削して環状の溝１１ｃを形成するために使用される。よって、第１研削砥石２０に含まれる砥粒の粒径が小さくとも、研削に要する時間は、被加工物１１を広範囲に亘って研削する場合に比べて短くなる。

本実施形態では、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）Ｒ６００１で定められる♯１０００～♯６０００の粒度の砥粒を含む第１研削砥石２０が使用される。このような小さな砥粒を含む第１研削砥石２０が使用されることで、溝１１ｃの底には、傷や歪を含むダメージ層が形成され難い。なお、第１研削砥石２０に含まれる砥粒の大きさは、必ずしも上述の範囲に制限されない。

スピンドル１２の上端側には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第１研削ホイール１６は、この回転駆動源が生じる力によって、鉛直方向に対して平行な又は僅かに傾いた回転軸Ａ２の周りに回転する。スピンドルハウジングは、例えば、第１研削ユニット移動機構（不図示）により支持されており、第１研削ユニット１０は、この第１研削ユニット移動機構が生じる力で、鉛直方向に移動する。

第１研削ホイール１６の傍又は第１研削ホイール１６の内部には、被加工物１１や第１研削砥石２０等に対して研削用の液体（代表的には、水）を供給できるように構成されたノズル（不図示）が設けられている。被加工物１１を研削する際には、このノズルから供給される研削用の液体により、第１研削砥石２０が冷却され、また、被加工物１１や第１研削砥石２０から発生する屑が被加工物１１の外部に排出される。

なお、被加工物１１に溝１１ｃを形成する際には、被加工物１１を広範囲に亘って研削する場合に比べて、被加工物１１と第１研削ホイール１６とが接触する部分（加工点）に供給される液体の量が不足することが想定される。そこで、第１研削ホイール１６の傍には、被加工物１１の溝１１ｃとなる領域に向けて研削用の液体を滴下又は噴射することができるような追加のノズル（溝用ノズル）が設けられてもよい。

第１研削ユニット１０（第１研削ホイール１６）で被加工物１１を研削する際には、まず、第１研削ユニット１０の直下にチャックテーブル４が移動する。より具体的には、チャックテーブル４（及び被加工物１１）の回転軸Ａ１の延長線と、第１研削ホイール１６の回転軸Ａ２の延長線と、が被加工物１１の裏面１１ｂにおいて所定の距離Ｄ１だけ離れるように、第１研削ホイール１６と、チャックテーブル４（及び被加工物１１）と、の位置の関係がチャックテーブル移動機構により調整される。

その後、チャックテーブル４と第１研削ホイール１６とがそれぞれ回転し、第１研削ユニット１０（第１研削ホイール１６）が下降する。つまり、第１研削ホイール１６と被加工物１１とが相互に回転しながら、被加工物１１の裏面１１ｂと交差する方向に相対的に移動する。また、この際には、ノズルから被加工物１１や第１研削砥石２０等に液体が供給される。なお、本実施形態では、被加工物１１の研削の効率を高めるために、チャックテーブル４と第１研削ホイール１６とが逆向きに回転している。

これにより、図３に示されるように、第１研削砥石２０が裏面１１ｂ側から被加工物１１に接触し、この被加工物１１の研削が開始される。第１研削ユニット１０（第１研削ホイール１６）が目標の高さの位置まで下降すると、目標の深さの環状の溝１１ｃが得られる。

なお、具体的な研削の条件に大きな制限はない。例えば、チャックテーブル４の回転数は、１００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ、代表的には、３００ｒｐｍに設定され、第１研削ホイール１６の回転数は、１０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍ、代表的には、４０００ｒｐｍに設定され、第１研削ユニット１０の下降の速さ（研削送り速度）は、０．５μｍ／ｓ～１０μｍ／ｓ、代表的には、３μｍ／ｓに設定される。

図４は、溝１１ｃが形成された後の被加工物１１の一部を模式的に示す断面図である。上述のように、本実施形態では、チャックテーブル４（及び被加工物１１）の回転軸Ａ１の延長線と、第１研削ホイール１６の回転軸Ａ２の延長線と、が被加工物１１の裏面１１ｂにおいて重なっていない。

言い換えれば、チャックテーブル４（及び被加工物１１）の回転軸Ａ１の延長線と、第１研削ホイール１６の回転軸Ａ２の延長線と、が被加工物１１の裏面１１ｂにおいて僅かにずれている。そのため、この研削により形成される溝１１ｃの幅（被加工物１１の直径に沿った方向での長さ）Ｗ２は、第１研削砥石２０の幅（第１研削ホイール１６の直径に沿った方向での長さ）Ｗ１よりも僅かに大きくなる。

具体的には、溝１１ｃの幅Ｗ２は、被加工物１１の裏面１１ｂにおけるチャックテーブル４（及び被加工物１１）の回転軸Ａ１と、第１研削ホイール１６の回転軸Ａ２と、のずれの距離Ｄ１の２倍に、第１研削砥石２０の幅Ｗ１を加えたもの（つまり、Ｗ２＝２×Ｄ１＋Ｗ１）となる。距離Ｄ１は、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ、好ましくは、２ｍｍ～５ｍｍ、代表的には、３ｍｍである。ただし、距離Ｄ１は、必ずしもこの範囲に制限されない。

このように、チャックテーブル４（及び被加工物１１）の回転軸Ａ１と、第１研削ホイール１６の回転軸Ａ２と、をずらして、形成される溝１１ｃの幅Ｗ２を第１研削砥石２０の幅Ｗ１よりも大きくすることにより、研削の際に発生する屑が溝１１ｃの外部に排出され易くなる。また、例えば、第１研削ホイール１６で溝１１ｃを形成しながら、接触式のハイトゲージ（不図示）を溝１１ｃの底に接触させて、溝１１ｃの深さを同時に測定することが可能になる。

なお、研削の際に発生する屑の排出性に問題が生じない場合や、接触式のハイトゲージで溝１１ｃの深さを測定する必要がない場合等には、チャックテーブル４（及び被加工物１１）の回転軸Ａ１の延長線と、第１研削ホイール１６の回転軸Ａ２の延長線と、が被加工物１１の裏面１１ｂにおいて重なってもよい。この場合には、溝１１ｃの幅Ｗ２は、概ね、第１研削砥石２０の幅Ｗ１に等しくなる。

また、図４に示されるように、本実施形態では、溝１１ｃの底の高さが、最終的に得られる円板状の薄板部１１ｄの上面の少なくとも一部の高さと一致するように、溝１１ｃの目標の深さが決定される。これにより、溝１１ｃの底の一部が、円板状の薄板部１１ｄの上面（裏面１１ｂ側の面）の一部となる。また、この溝１１ｃの外側の側壁によって、環状の厚板部１１ｅの内縁が規定される。

そして、被加工物１１の溝１１ｃよりも内側の部分は、後の工程で更に研削される円板状の第１被研削部１１ｆとなる。このように、本実施形態では、裏面１１ｂの中心を囲む環状の溝１１ｃを被加工物１１に形成することにより、後に更に研削されることになる円板状の第１被研削部１１ｆと、第１被研削部１１ｆを囲む環状の厚板部１１ｅと、が得られる。

環状の厚板部１１ｅと、第１被研削部１１ｆと、が被加工物１１に形成された後には、第１被研削部１１ｆを薄くするために、裏面１１ｂ側から第１被研削部１１ｆが粗研削される（第２研削ステップ）。図５は、被加工物１１が粗研削される様子を模式的に示す断面図である。

図５に示されるように、研削装置２のチャックテーブル４よりも上方の位置には、第１研削ユニット１０とは別の第２研削ユニット（粗研削ユニット）３０が配置されている。第２研削ユニット３０は、例えば、筒状のスピンドルハウジング（不図示）を含む。スピンドルハウジングの内側の空間には、柱状のスピンドル３２が収容されている。

スピンドル３２の下端部には、例えば、被加工物１１よりも小さな直径を持つ円板状のマウント３４が設けられている。マウント３４の下面には、マウント３４と概ね直径が等しい円環状の第２研削ホイール（粗研削ホイール）３６が、ボルト（不図示）等で固定されている。

第２研削ホイール３６は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属を用いて形成された円環状のホイール基台３８を含む。ホイール基台３８の円環状の下面には、このホイール基台３８の周の方向に沿って、複数の第２研削砥石（粗研削砥石）４０が固定されている。

具体的には、複数の第２研削砥石４０は、被加工物１１の裏面１１ｂの半径よりも小さな直径の円形状の領域（円周に沿った領域、又は円周よりも内側の領域）に配列されている。第２研削砥石４０の幅（第２研削ホイール３６の直径に沿った方向での長さ）は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ、代表的には、３ｍｍである。ただし、第２研削砥石４０の幅は、必ずしもこの範囲に制限されない。

各第２研削砥石４０は、例えば、ダイヤモンド等でなる砥粒が樹脂等でなる結合剤中に分散された構造を有している。本実施形態では、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）Ｒ６００１で定められる♯２８０～♯１０００の粒度の砥粒を含む第２研削砥石４０が使用される。

ただし、この第２研削砥石４０に含まれる砥粒の大きさ（平均粒径）は、第１研削砥石２０に含まれる砥粒の大きさ（平均粒径）よりも大きい。このような第２研削砥石４０を含む第２研削ホイール３６で被加工物１１が研削されると、単位時間当たりに被加工物１１を除去できる量が多くなるものの、被加工物１１の被研削面側に傷又は歪を含むダメージ層が形成され易くなる。

一方で、第２研削砥石４０に含まれる砥粒の大きさは、必ずしも上述の範囲に制限されない。第２研削砥石４０は、少なくとも、第１研削砥石２０に含まれる砥粒に比べて大きな粒径の砥粒を含んでいればよい。なお、本明細書では、レーザー回折・散乱法によって測定される粒子径分布の積算５０％における粒径（メディアン径、ｄ５０径、５０％径）を平均粒径と呼ぶ。

スピンドル３２の上端側には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第２研削ホイール３６は、この回転駆動源が生じる力によって、鉛直方向に対して平行な又は僅かに傾いた回転軸Ａ３の周りに回転する。スピンドルハウジングは、例えば、第２研削ユニット移動機構（不図示）により支持されており、第２研削ユニット３０は、この第２研削ユニット移動機構が生じる力で、鉛直方向に移動する。

第２研削ホイール３６の傍又は第２研削ホイール３６の内部には、被加工物１１や第２研削砥石４０等に対して研削用の液体（代表的には、水）を供給できるように構成されたノズル（不図示）が設けられている。被加工物１１を研削する際には、このノズルから供給される研削用の液体により、第２研削砥石４０が冷却され、また、被加工物１１や第２研削砥石４０から発生する屑が被加工物１１の外部に排出される。

第２研削ユニット３０（第２研削ホイール３６）で第１被研削部１１ｆを研削する際には、まず、第２研削ユニット３０の直下にチャックテーブル４が移動する。より具体的には、全ての第２研削砥石４０が溝１１ｃ又は第１被研削部１１ｆの直上に配置されるように、第２研削ホイール３６と、チャックテーブル４（及び被加工物１１）と、の位置の関係がチャックテーブル移動機構により調整される。

その後、チャックテーブル４と第２研削ホイール３６とがそれぞれ回転し、第２研削ユニット３０（第２研削ホイール３６）が下降する。つまり、第２研削ホイール３６と被加工物１１とが相互に回転しながら、被加工物１１の裏面１１ｂと交差する方向に相対的に移動する。また、この際には、ノズルから被加工物１１や第２研削砥石４０等に液体が供給される。

これにより、図５に示されるように、第２研削砥石４０が裏面１１ｂ側から被加工物１１の第１被研削部１１ｆに接触し、この第１被研削部１１ｆの研削が開始される。本実施形態では、第２研削砥石４０の下端が溝１１ｃの底の位置よりも高い目標の高さの位置に達するまで、第２研削ユニット３０（第２研削ホイール３６）が下降する。つまり、本実施形態では、溝１１ｃの底が第２研削砥石４０により研削されない。

なお、具体的な研削の条件に大きな制限はない。例えば、効率の良い第１被研削部１１ｆの研削を実現するためには、チャックテーブル４の回転数が、１００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ、代表的には、３００ｒｐｍに設定され、第２研削ホイール３６の回転数が、１０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍ、代表的には、４５００ｒｐｍに設定され、第２研削ユニット３０の下降の速さ（研削送り速度）が、０．８μｍ／ｓ～１０μｍ／ｓ、代表的には、６μｍ／ｓに設定される。

図６は、粗研削された後の被加工物１１の一部を模式的に示す断面図である。図６に示されるように、第１被研削部１１ｆが研削されることによって、後の工程で更に研削される円板状の第２被研削部１１ｇが得られる。また、第２被研削部１１ｇの上面（裏面１１ｂ側の面、被研削面）側の部分には、傷又は歪を含むダメージ層１１ｈが生じる。

なお、本実施形態では、第２被研削部１１ｇ（ダメージ層１１ｈ）の上面（裏面１１ｂ側の面）が、例えば、溝１１ｃの底から２０μｍ～１００μｍの高さ（距離）の位置、代表的には、溝１１ｃの底から４０μｍの高さ（距離）の位置に形成されるように、被加工物１１が研削される。これにより、後の仕上げ研削で除去される被加工物１１の量が少なくなるので、研削の終了までに要する時間も短くなる。

第２被研削部１１ｇが被加工物１１に形成された後には、この第２被研削部１１ｇに発生したダメージ層１１ｈを除去するために、第２被研削部１１ｇが裏面１１ｂ側から仕上げ研削される（第３研削ステップ）。図７は、被加工物１１が仕上げ研削される様子を模式的に示す断面図である。

図７に示されるように、研削装置２のチャックテーブル４よりも上方の位置には、第１研削ユニット１０及び第２研削ユニット３０とは別の第３研削ユニット（仕上げ研削ユニット）５０が配置されている。第３研削ユニット５０は、例えば、筒状のスピンドルハウジング（不図示）を含む。スピンドルハウジングの内側の空間には、柱状のスピンドル５２が収容されている。

スピンドル５２の下端部には、例えば、被加工物１１よりも小さな直径を持つ円板状のマウント５４が設けられている。マウント５４の下面には、マウント５４と概ね直径が等しい円環状の第３研削ホイール（仕上げ研削ホイール）５６が、ボルト（不図示）等で固定されている。

第３研削ホイール５６は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属を用いて形成された円環状のホイール基台５８を含む。ホイール基台５８の円環状の下面には、このホイール基台５８の周の方向に沿って、複数の第３研削砥石（仕上げ研削砥石）６０が固定されている。

具体的には、複数の第３研削砥石６０は、被加工物１１の裏面１１ｂの半径よりも小さな直径の円形状の領域（円周に沿った領域、又は円周よりも内側の領域）に配列されている。第３研削砥石６０の幅（第３研削ホイール５６の直径に沿った方向での長さ）は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ、代表的には、３ｍｍである。ただし、第３研削砥石６０の幅は、必ずしもこの範囲に制限されない。

各第３研削砥石６０は、例えば、ダイヤモンド等でなる砥粒が樹脂等でなる結合剤中に分散された構造を有している。本実施形態では、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ：Japanese Industrial Standards）Ｒ６００１で定められる♯２０００～♯８０００の粒度の砥粒を含む第３研削砥石６０が使用される。すなわち、第３研削砥石６０に含まれる砥粒の大きさ（平均粒径）は、第２研削砥石４０に含まれる砥粒の大きさ（平均粒径）よりも小さい。

このような第３研削砥石６０を含む第３研削ホイール５６で被加工物１１が研削されると、第２研削ホイール３６で被加工物１１が研削される場合に比べて、単位時間当たりに被加工物１１を除去できる量は少なくなるが、ダメージ層は生じ難い。一方で、第３研削砥石６０に含まれる砥粒の大きさは、必ずしも上述の範囲に制限されない。第３研削砥石６０は、少なくとも、第２研削砥石４０に含まれる砥粒に比べて小さな粒径の砥粒を含んでいればよい。

なお、第１研削ホイール１６に比べて直径の小さな第３研削ホイール５６を用いる仕上げ研削では、通常、溝１１ｃを形成する際の第１研削砥石２０に比べて第３研削砥石６０が低速で移動するので、研削の精度が低下し易い。よって、第１研削砥石２０により形成される溝１１ｃの底と同程度の表面粗さを仕上げ研削において実現するためには、第３研削砥石６０に含まれる砥粒の大きさ（平均粒径）を、第１研削砥石２０に含まれる砥粒の大きさ（平均粒径）と同じかこれよりも小さくすることが好ましい。すなわち、第３研削砥石６０は、第１研削砥石２０に含まれる砥粒と同じ大きさかこれよりも小さな粒径の砥粒を含んでいる。

スピンドル５２の上端側には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。第３研削ホイール５６は、この回転駆動源が生じる力によって、鉛直方向に対して平行な又は僅かに傾いた回転軸Ａ４の周りに回転する。スピンドルハウジングは、例えば、第３研削ユニット移動機構（不図示）により支持されており、第３研削ユニット５０は、この第３研削ユニット移動機構が生じる力で、鉛直方向に移動する。

第３研削ホイール５６の傍又は第３研削ホイール５６の内部には、被加工物１１や第３研削砥石６０等に対して研削用の液体（代表的には、水）を供給できるように構成されたノズル（不図示）が設けられている。被加工物１１を研削する際には、このノズルから供給される研削用の液体により、第３研削砥石６０が冷却され、また、被加工物１１や第３研削砥石６０から発生する屑が被加工物１１の外部に排出される。

第３研削ユニット５０（第３研削ホイール５６）で第２被研削部１１ｇを研削する際には、まず、第３研削ユニット５０の直下にチャックテーブル４が移動する。より具体的には、全ての第３研削砥石６０が溝１１ｃ又は第２被研削部１１ｇの直上に配置されるように、第３研削ホイール５６と、チャックテーブル４（及び被加工物１１）と、の位置の関係がチャックテーブル移動機構により調整される。

その後、チャックテーブル４と第３研削ホイール５６とがそれぞれ回転し、第３研削ユニット５０（第３研削ホイール５６）が下降する。つまり、第３研削ホイール５６と被加工物１１とが相互に回転しながら、被加工物１１の裏面１１ｂと交差する方向に相対的に移動する。また、この際には、ノズルから被加工物１１や第３研削砥石６０等に液体が供給される。

これにより、図７に示されるように、第３研削砥石６０が裏面１１ｂ側から被加工物１１の第２被研削部１１ｇに接触し、この第２被研削部１１ｇの研削が開始される。本実施形態では、第３研削砥石６０の下端が溝１１ｃの底と同じ又は僅かに高い高さの位置に達するまで、第３研削ユニット５０（第３研削ホイール５６）が下降する。つまり、本実施形態では、溝１１ｃの底が第３研削砥石６０により実質的に研削されない。

なお、具体的な研削の条件に大きな制限はない。例えば、効率が良く精度の高い被加工物１１の研削を実現するためには、チャックテーブル４の回転数が、１００ｒｐｍ～６００ｒｐｍ、代表的には、３００ｒｐｍに設定され、第３研削ホイール５６の回転数が、１０００ｒｐｍ～７０００ｒｐｍ、代表的には、４０００ｒｐｍに設定され、第３研削ユニット５０の下降の速さ（研削送り速度）が、０．１μｍ／ｓ～０．８μｍ／ｓ、代表的には、０．５μｍ／ｓに設定される。

図８は、仕上げ研削された後の被加工物１１の一部を模式的に示す断面図である。図８に示されるように、第２被研削部１１ｇが研削されることによって、ダメージ層１１ｈが除去され、円板状の薄板部１１ｄが完成する。上述のように、円板状の薄板部１１ｄは、その上面の一部に溝１１ｃの底を含んでいる。

以上のように、本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、環状の厚板部１１ｅの内縁を規定する環状の溝１１ｃを被加工物１１に形成する際に用いられる第１研削砥石２０に含まれる砥粒の大きさが、その後の研削に用いられる第２研削砥石４０に含まれる砥粒の大きさよりも小さい。このため、第１研削砥石２０により形成される環状の溝１１ｃの底には、第２研削砥石４０を用いる場合に生じるようなダメージ層が生じない。よって、環状の溝１１ｃの底の全てを、円板状の薄板部１１ｄの有効領域として取り扱うことができる。

また、環状の溝１１ｃを形成する際に第１研削砥石２０を用いて被加工物１１から除去される部分の体積は、第２研削砥石４０及び第３研削砥石６０を用いて被加工物１１から除去される部分の体積に比べて著しく小さい。このため、環状の溝１１ｃを形成する際に要する時間は、被加工物１１の研削が完了するまでに要する時間に比べて十分に短くなる。つまり、本実施形態にかかる被加工物の研削方法では、被加工物１１の研削が完了するまでに要する時間が、従来の方法に比べて大幅に長くならない。

なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施され得る。例えば、上述した実施形態では、溝１１ｃの底が第３研削砥石６０により実質的に研削されないが、溝１１ｃの底の一部は、第３研削砥石６０により僅かに研削されてもよい。つまり、円板状の薄板部１１ｄの外縁側の領域には、小さな段差が発生してもよい。

また、上述した実施形態では、第１研削ユニット１０と第２研削ユニット３０と第３研削ユニット５０とを備える１台の研削装置２で被加工物１１が研削されているが、被加工物１１は、別の構造の１台又は複数台の研削装置で研削されてもよい。

その他、上述した実施形態及び各変形例にかかる構造、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され得る。

１１ ：被加工物
１１ａ ：表面（第１面）
１１ｂ ：裏面（第２面）
１１ｃ ：溝
１１ｄ ：薄板部
１１ｅ ：厚板部
１１ｆ ：第１被研削部
１１ｇ ：第２被研削部
１１ｈ ：ダメージ層
１３ ：ストリート（分割予定ライン）
１５ ：デバイス
２１ ：保護部材
２１ａ ：表面
２１ｂ ：裏面
２ ：研削装置
４ ：チャックテーブル
６ ：枠体
６ａ ：凹部
６ｂ ：流路
８ ：保持板
８ａ ：上面
８ｂ ：中心
１０ ：第１研削ユニット（溝形成ユニット）
１２ ：スピンドル
１４ ：マウント
１６ ：第１研削ホイール（溝形成用研削ホイール）
１８ ：ホイール基台
２０ ：第１研削砥石（溝形成用研削砥石）
３０ ：第２研削ユニット（粗研削ユニット）
３２ ：スピンドル
３４ ：マウント
３６ ：第２研削ホイール（粗研削ホイール）
３８ ：ホイール基台
４０ ：第２研削砥石（粗研削砥石）
５０ ：第３研削ユニット（仕上げ研削ユニット）
５２ ：スピンドル
５４ ：マウント
５６ ：第３研削ホイール（仕上げ研削ホイール）
５８ ：ホイール基台
６０ ：第３研削砥石（仕上げ研削砥石）
Ａ１ ：回転軸
Ａ２ ：回転軸
Ａ３ ：回転軸
Ａ４ ：回転軸
Ｄ１ ：距離

Claims (4)

1. 円形状の第１面と、該第１面とは反対側の円形状の第２面と、を有する被加工物を研削して、円板状の薄板部と、該薄板部を囲み該薄板部よりも厚い環状の厚板部と、を形成する際に適用される被加工物の研削方法であって、
   それぞれが砥粒を含む複数の第１研削砥石が該第２面の直径よりも小さく該第２面の半径よりも大きい直径を持つ円形状の領域に配列された第１研削ホイールと、該被加工物と、を回転させて該被加工物を該第２面側から研削し、該第２面の中心を囲む環状の溝を該被加工物に形成することにより、後に更に研削される円板状の第１被研削部と、該第１被研削部を囲む環状の該厚板部と、を該被加工物に形成する第１研削ステップと、
   それぞれが該第１研削砥石に含まれる砥粒に比べて大きな砥粒を含む複数の第２研削砥石が該第２面の半径よりも小さい直径を持つ円形状の領域に配列された第２研削ホイールと、該被加工物と、を回転させて該第１被研削部を該第２面側から研削することにより、後に更に研削される円板状の第２被研削部を形成する第２研削ステップと、
   それぞれが該第２研削砥石に含まれる砥粒に比べて小さな砥粒を含む複数の第３研削砥石が該第２面の半径よりも小さい直径を持つ円形状の領域に配列された第３研削ホイールと、該被加工物と、を回転させて該第２被研削部を該第２面側から研削することにより、該溝の底を含む円板状の該薄板部を形成する第３研削ステップと、を含む被加工物の研削方法。
2. 該第３研削ステップでは、該第２被研削部を該第２面側から研削する際に、該溝の底の一部を該第３研削ホイールで研削する請求項１に記載の被加工物の研削方法。
3. 該第１研削ステップでは、該第１研削ホイールの回転軸の延長線と、該被加工物の回転軸の延長線と、が該第２面において重ならないように、該第１研削ホイールと該被加工物との位置の関係が調整される請求項１に記載の被加工物の研削方法。
4. 該第３研削砥石は、該第１研削砥石に含まれる砥粒と同じ大きさかこれよりも小さな砥粒を含む請求項１から請求項３のいずれかに記載の被加工物の研削方法。

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