JP3664357B2

JP3664357B2 - ウェーハ研削装置

Info

Publication number: JP3664357B2
Application number: JP03049498A
Authority: JP
Inventors: 和明杉谷; 剛前田
Original assignee: 三菱住友シリコン株式会社
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JPH11207577A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウェーハ表面の平坦度を高めることができるウェーハ研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、シリコンウェーハは、各種の方法により製造されている。例えば、単結晶インゴットから切り出されたウェーハをスライス・面取りした後、ラップ工程を経て、ウェーハ表面を片面ずつ研削する方法や、両面同時に研削する方法がある。
従来、この片面研削装置として、例えばウェーハを搭載・固定するチャックテーブルと、チャックテーブルにより固定されたウェーハの表面を砥石を用いて研削する研削ヘッドとを備えたものが知られている。なお、ここでいう砥石とは、研削ヘッドの下面外周部に多数個の部分砥石を環状配置したカップ型の砥石である。この従来の砥石は、各部分砥石を底面視して、三角のおむすび形や楕円形に配置されていた。
ウェーハ研削時は、ラップ工程後のウェーハをチャックテーブルに搭載・固定し、回転する研削ヘッドのカップ型砥石を下降・当接させて、まずウェーハの表面を研削する。その後、ウェーハを裏返して再固定し、それから研削ヘッドを下降して、ウェーハの裏面を研削する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のウェーハ研削装置においては、以下の課題が生じていた。すなわち、研削ヘッドの下面に設けられた砥石の形状が、三角のおむすび形や楕円形であったので、研削表面にウェーハ中心点を中心とした独特の放射状のうねり、すなわち研削痕が発生し、この研削痕が集中するウェーハ中心部にへそ状のくぼみができ、研削後のウェーハの表面の平坦度を低下させるという問題点があった（図３参照）。
なお、この研削表面の研削痕は、加工速度を低く設定することで消失させることができる。しかしながら、この場合でも、ウェーハ中心部には、このへそ状のくぼみができてしまう。
【０００４】
【発明の目的】
そこで、この発明は、ウェーハ表面の平坦度を高められるウェーハ研削装置を提供することを、その目的としている。また、この発明は、研削時の加工取り代がウェーハ表面の全域において、ほぼ等しくなるウェーハ研削装置を提供することを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、単結晶インゴットから切り出されたウェーハをチャックテーブルに搭載・固定し、回転する研削ヘッドを下降・当接させて、この研削ヘッドの下面に設置された砥石により、ウェーハ表面を研削するウェーハ研削装置において、上記研削ヘッドの下面の中心からａｒ０の距離までの範囲の各々の半径ｒにおける上記砥石の設置割合ｆ（ｒ）が、全周３６０゜を１としたときに次式で表されるウェーハ研削装置。
すなわち、
ｆ（ｒ）＝｛ｒ／√（ｒ０^２−ｒ^２）｝×｛√（１−ａ）／√（１＋ａ）｝である。
ただし、ｒ０は上記研削ヘッドの下面の中心から外周までの半径であり、ａは定数で０．５＜ａ＜１とする。そして、この砥石設置割合ｆ（ｒ）は、ｆ（ｒ）±０．３以内を誤差範囲として含む。また、上記ａｒ０からｒ０までの範囲は、全周（３６０°）範囲にわたって砥石が設置されているが、必ずしも全周範囲に設置されていなくてもよい。例えば、半径ｒがａｒ０≦ｒ≦ｒ０における最適な砥石設置範囲ｆ（ｒ）は、０．９≦ｆ（ｒ）≦１である。
【０００６】
研削されるウェーハは、例えばシリコンウェーハ、表面にＳｉＯ_２膜が形成されたウェーハ、表面にポリシリコン膜が形成されたウェーハなど、どのような品種のウェーハでもよい。また、ウェーハは、片面だけを研削しても、両面を研削してもよい。
さらに、支持基板用ウェーハ上に活性層用ウェーハを張り合わせた張り合わせ基板でもよい。ここでいう張り合わせ基板は、ウェーハ同士を張り合わせる基板であればその品種に限定されない。例えば、Ｓｉ／Ｓｉ基板、ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板やＳｉＯ_２／ＳｉＯ_２基板などでもよい。
なお、砥石の形状は、上記数式に当てはまれば、どのような形状でもよい。また、砥石中の砥粒の分布密度は従来と同様とする。さらに、砥粒としては、ニッケルボンドやレジンボンドのダイヤモンド砥粒、Ａｌ_２Ｏ_３砥粒、ＳｉＯ_２砥粒、ＣＢＮ（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）砥粒などを用いることができる。
【０００７】
シリコンウェーハを研削するための砥石の好ましい粗さは、粗削りでは＃５００〜＃８００、仕上げ削りでは＃１５００以上である。＃１５００未満では研削による加工変質層が深くなる。
【０００８】
【作用】
請求項１に記載のウェーハ研削装置によれば、ウェーハをチャックテーブルに搭載・固定し、回転する研削ヘッドを下降・当接させて、この研削ヘッドの下面に配置された砥石により、ウェーハ表面を研削する。
この際、研削ヘッドの下面における砥石の設置割合ｆ（ｒ）を、全周３６０゜を１としたときに、
ｆ（ｒ）＝｛ｒ／√（ｒ０^２−ｒ^２）｝×｛√（１−ａ）／√（１＋ａ）｝により表されるものとしたので、このウェーハ研削装置によって研削されたウェーハの表面の平坦度を高められる。これは、砥石が研削ヘッドの下面の放射外周部分のみならず、放射内方側部分にも適切に分布されているからである。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１はこの発明の一実施例に係るウェーハ研削装置の全体斜視図、図２は研削ヘッドの拡大斜視図、図３はこの発明の一実施例に係るウェーハ研削装置により研削されたウェーハの表面の高さを示すグラフである。
図１において、１０はウェーハ研削装置であり、このウェーハ研削装置１０は、ウェーハの一例である直径２００ｍｍ，厚さ７８０μｍのラップ後のシリコンウェーハ１１が搭載・固定されるチャックテーブル１２と、この固定されたシリコンウェーハ１１の表面を研削する研削ヘッド１３とを備えている。
【００１１】
チャックテーブル１２は、図外の駆動モータを内蔵する平面視して円形の回転テーブル１４を有している。回転テーブル１４上には、ウェーハ吸着固定用のリング状のチャック１５が設けられている。この回転テーブル１４の回転方向は、図１において時計回りであり、回転速度は１０〜５０ｒｐｍである。
図１，図２に示すように、研削ヘッド１３は、図外の昇降モータおよび垂直方向へ延びるＬＭガイド１６ａを介して、横行基台１６Ａに昇降可能に設けられている。この横行基台１６Ａは、図外の横行モータおよび水平方向へ延びるＬＭガイド１６ｂを介して、チャックテーブル１２に近接したり離反したりする。
回転モータ１７の下向きの出力軸には、肉厚円板の砥石固定部１８が固着されている。この砥石固定部１８の下面に、直径１００ｍｍ，厚さ２０ｍｍの十字状に配置された砥石１９が装着されている。
【００１２】
【００１３】
研削ヘッド１３の下面（実際は砥石固定部１８の下面）の曲率中心から所定距離（ａｒ０）までの範囲には、この下面の全域に砥石１９が設置されているのではなく、その一部に設置されている。すなわち、各々の半径ｒにおける上記砥石１９の設置されている割合ｆ（ｒ）が、その全周３６０゜を１としたときに次式で表される。
ｆ（ｒ）＝｛ｒ／√（ｒ０^２−ｒ^２）｝×｛√（１−ａ）／√（１＋ａ）｝
ただし、ｒ０は研削ヘッド１３の下面の曲率中心から外周縁までの半径であり、ａは定数で０．５＜ａ＜１とする。
なお、このときの砥粒付着割合ｆ（ｒ）の誤差は±０．３以内である。
【００１４】
このような砥石１９を装着したウェーハ研削装置１０によりシリコンウェーハ１１の表面を研削した結果、図３のグラフに示すように、研削後のウェーハ表面が平坦になった。図３のグラフには、このシリコンウェーハ１１の表面の高さを縦軸に、横軸にシリコンウェーハ１１の中心から外周縁までを示す。従来例による平坦度も併せて示す。
【００１５】
図１に示すように、シリコンウェーハ１１の研削時には、まずチャックテーブル１２のチャック１５内に、シリコンウェーハ１１を搭載する。次いで、チャック１５を作動し、シリコンウェーハ１１を真空吸着で固定する。さらに、ＬＭガイド１６ｂを介して、横行基台１６Ａをチャックテーブル１２側へ移動し、研削ヘッド１３をこのテーブル１２上に配置する。その後、回転モータ１７により砥石固定部１８を回転しながら、ＬＭガイド１６ａを介して、回転数４０００ｒｐｍ、切り込み速度２μｍ／ｓｅｃの条件で下降し、砥石１９によりシリコンウェーハ１１のウェーハ表面を研削した。一方、従来のウェーハ研削装置の砥石は楕円形状であり、これを用いて、同様の条件でもって、別のシリコンウェーハ１１の表面研削を行った。なお、ウェーハ表面の高さの測定では、接触式表面形状測定器を用いて行った。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載のウェーハ研削装置によれば、研削ヘッドの下面における砥石の設置割合ｆ（ｒ）を、全周３６０゜を１としたときに、上記式により表されるものとしたので、このウェーハ研削装置によって研削されたウェーハの表面の平坦度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置の全体斜視図である。
【図２】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置に配備された研削ヘッドの拡大斜視図である。
【図３】この発明の一実施例に係るウェーハ研削装置により研削されたウェーハの表面の高さを示すグラフである。
【符号の説明】
１０ウェーハ研削装置、
１１シリコンウェーハ、
１２チャックテーブル、
１３研削ヘッド、
１９砥石、
２１扇部、
２２十字部。

Claims

単結晶インゴットから切り出されたウェーハをチャックテーブルに搭載・固定し、回転する研削ヘッドを下降・当接させて、この研削ヘッドの下面に設置された砥石により、ウェーハ表面を研削するウェーハ研削装置において、
上記研削ヘッドの下面の中心からａｒ０の距離までの範囲の各々の半径ｒにおける上記砥石の設置割合ｆ（ｒ）が、全周３６０゜を１としたときに次式で表されるウェーハ研削装置。
すなわち、
ｆ（ｒ）＝｛ｒ／√（ｒ０^２−ｒ^２）｝×｛√（１−ａ）／√（１＋ａ）｝である。
ただし、ｒ０は上記研削ヘッドの下面の中心から外周までの半径であり、ａは定数で０．５＜ａ＜１とする。