JPH10309657A

JPH10309657A - ウェーハの研削装置および該装置を用いたウェ−ハ研削方法

Info

Publication number: JPH10309657A
Application number: JP13591397A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 恵一田中; Yukio Kuroda; 幸夫黒田; Osamu Kagaya; 修加賀谷; Akihiro Terasawa; 昭浩寺沢
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】研削のスループットを高められるウェーハ
の研削装置および該装置を用いたウェーハ研削方法を提
供する。【解決手段】チャックテーブル１２のチャック１５内
に、張り合わせ基板１１を搭載して吸着固定する。この
とき、チャック１５上から活性層用ウェーハ１１Ａの上
側が研削代だけ突出する。次に横行基台１６Ａを移動
し、研削ヘッド１３をテーブル１２上に配置した後、回
転モータ１７で砥石固定部１８を回転しつつ、研削ヘッ
ド１３を０．０５〜１．０μｍ／ｓｅｃで下降する。結
果、回転中のカップ型砥石１９でウェーハ１１Ａの表面
を研削する。カップ型砥石１９の２７個の部分砥石２０
は、砥石固定部１８の回転軸ａを中心に真円配置されて
いるので、従来の砥石に比べて研削時間が短縮され、研
削スループットが高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、研削のスループ
ットを高められるウェーハの研削装置および該装置を用
いたウェーハ研削方法に関する。

【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。従来
のカップ型砥石は、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・
当接して、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
来のウェーハの研削装置においては、以下の課題が生じ
ていた。すなわち、研削ヘッドに設けられたカップ型砥
石の形状が、三角のおむすび形や楕円形であったので、
研削表面に独特のうねり、すなわち研削痕が発生してい
た。その結果、この研削痕の発生防止のために、加工速
度を低めに設定する必要があり、また、これを除去する
ためにスパークアウトが長時間必要という理由により、
研削に時間がかかり、研削のスループットが低下すると
いう問題点があった。

【０００４】ところで、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は、張り合
わせ熱処理後、活性層用ウェーハを５００〜６００μｍ
程度の量を研削・研磨して除去している。具体的には、
上記片面研削装置のチャックテーブルに、支持基板用ウ
ェーハ側を下向きにした張り合わせ基板を搭載・固定
し、同じようにして回転中の研削ヘッドにより活性層用
ウェーハの表面を研削していた。この際にも、研削ヘッ
ドに装着されるカップ型砥石の形状は、三角のおむすび
形などであり、この結果、同様の問題点があった。

【０００５】

【発明の目的】そこで、この発明は、研削のスループッ
トを高められるウェーハの研削装置および該装置を用い
たウェーハ研削方法を提供することを、その目的として
いる。また、この発明は、研削時の砥石の焼きつきを防
止できるウェーハの研削装置を提供することを、その目
的としている。

【０００６】

【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
して、該研削ヘッドの下面外周部に環状配置された多数
個の部分砥石からなるカップ型砥石により、ウェーハ表
面を研削するウェーハの研削装置において、上記カップ
型砥石が、上記各部分砥石を、上記研削ヘッドの回転軸
を中心に真円配置させたものであるウェーハの研削装置
である。

【０００７】研削されるウェーハは、例えばシリコンウ
ェーハ、表面にＳｉＯ₂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２段研削を前提とした場合は可能
である。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。また、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（Ｓｉｌｉｃｏｎｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板やＳｉＯ₂／ＳｉＯ₂基板など
でもよい。

【０００８】また、研削ヘッドの下降速度は、砥石の相
対的な移動距離が３０００〜４０００ｍ／分の場合にお
いて、０．０５〜１．０μｍ／ｓｅｃ、特に０．５〜
０．８μｍ／ｓｅｃが好ましい。０．０５μｍ／ｓｅｃ
未満では、ウェーハの研削面への研削痕は発生しないも
のの、研削時間が長くなり過ぎる。一方、１．０μｍ／
ｓｅｃを超えると、研削時間は短縮されるが、研削痕が
大きくなり、研削後の研磨工程におけるウェーハ表面の
研磨量が大きくなる。ウェーハ表面の切り込み深さは、
最大値で砥粒の平均粒径の１／３程度が好ましい。すな
わち、例えば＃２０００の砥石では、平均粒径が４〜６
μｍであるので、この最大切り込み深さは１．３３〜２
μｍとなる。ここでいう切り込み深さは、研削ヘッドの
下降速度とチャックテーブルの回転速度により決定され
る。なお、チャックテーブルは、通常、ウェーハを搭載
面に真空吸着するが、必ずしもこれに限定されない。な
お、これらの事項は、請求項３にも適用される。

【０００９】請求項２の発明は、上記カップ型砥石の粗
さが＃１５００〜＃３０００である請求項１に記載のウ
ェーハの研削装置である。カップ型砥石を構成する各部
分砥石の好ましい粗さは、＃１５００〜＃２５００であ
る。＃１５００未満ではウェーハにクラックが発生した
り、研削による加工変質層が深くなる。一方、＃３００
０を超えると、研削時の摩擦熱により砥石が焼きついて
しまう。

【００１０】請求項３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
する工程と、次いで回転する研削ヘッドを下降・当接し
て、該研削ヘッドの下面外周部に真円配置された多数個
の部分砥石からなるカップ型砥石により、ウェーハのウ
ェーハ表面を研削する工程とを備えたウェーハの研削装
置を用いたウェーハ研削方法である。

【００１１】

【作用】請求項１〜請求項３に記載のウェーハの研削装
置および該装置を用いたウェーハ研削方法によれば、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・当接して、この研削ヘッドの下面外周
部に環状配置されたカップ型砥石により、ウェーハ表面
を研削する。この際、カップ型砥石が、研削ヘッドの回
転軸を中心にして多数個の部分砥石を真円配置したもの
であるので、瞬時的な研削状態の変動が少なく、したが
ってうねりが発生しにくい。そのため、加工速度の維持
とスパークアウトの低減が可能となり、比較的研削時間
が短くなり、研削のスループットが高まる。

【００１２】特に、請求項２に記載のウェーハの研削装
置によれば、カップ型砥石の粗さを＃１５００〜＃３０
００としたので、研削時にウェーハにクラックが生じる
のを防止できたり、研削加工によるウェーハの変質層を
浅くでき、しかも研削時に発生する摩擦熱で砥石が焼き
つくのも防げる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。なお、ここでは張り合わせ基板の活性
層用ウェーハの研削を例に説明する。図１はこの発明の
一実施例に係るウェーハの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は研削ヘッドの拡大底
面図、図４は部分砥石によるウェーハ研削工程を示す説
明図である。図１において、１０はウェーハの研削装置
であり、このウェーハの研削装置１０は、ウェーハの一
例である張り合わせ基板１１が搭載・固定されるチャッ
クテーブル１２と、この固定された張り合わせ基板１１
の活性層用ウェーハ１１Ａの表面を研削する研削ヘッド
１３とを備えている。

【００１４】張り合わせ基板１１は、表面にＳｉＯ₂膜
が形成された支持基板用ウェーハ１１Ｂ上に、単結晶イ
ンゴットから切り出されたままの活性層用ウェーハ１１
Ａが室温で張り合わされ、その後、張り合わせ熱処理さ
れたものである。もちろん、前述したように、張り合わ
せ基板１１に代えて、通常の各種１枚ウェーハでもよ
い。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。

【００１５】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１
６Ａ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の下面外周部に、直径２００ｍｍのカ
ップ型砥石１９が装着されている。

【００１６】図２、図３に示すように、カップ型砥石１
９は、それぞれ円弧状をした２７個の部分砥石２０を、
研削ヘッド１３の回転軸ａを中心に真円配置した環状砥
石である。各部分砥石２０は番手＃２０００の粗さであ
り、砥粒の平均粒径は４〜６μｍである。カップ型砥石
の粗さを＃２０００としたので、研削時の活性層用ウェ
ーハ１１Ａのクラックを防止できるとともに、研削加工
によるウェーハの変質層を浅くできる。しかも、＃２０
００くらいでは研削時にそれほど高い摩擦熱が発生しな
いので、カップ型砥石１９が焼きつくのも防止できる。
なお、砥粒の保持力を高めるために、人造ダイヤにニッ
ケルメッキしたものを採用してもよい。部分砥石２０の
寸法は、長さ２０ｍｍ、厚さ２〜４ｍｍである。また、
各部分砥石２０間の隙間は１ｍｍである。そして、回転
モータ１７による砥石固定部１８の回転方向は、回転テ
ーブル１４とは反対の図１において反時計回りであり、
回転速度は５５００ｒｐｍである。なお、カップ型砥石
１９の相対的な移動距離は、３０００〜４０００ｍ／分
である。

【００１７】次に、この発明の一実施例に係るウェーハ
の研削装置１０を用いた張り合わせ基板の活性層用ウェ
ーハ研削方法を説明する。図１に示すように、活性層用
ウェーハ１１Ａの研削時には、まずチャックテーブル１
２のチャック１５内に、張り合わせ基板１１を支持基板
用ウェーハ１１Ｂを下向きにして搭載する。次いで、チ
ャック１５を作動し、張り合わせ基板１１を真空吸着で
固定する。

【００１８】次いで、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、Ｌ
Ｍガイド１６ａを介して、０．５〜１．０μｍ／ｓｅｃ
の速度で下降する。これにより、回転中のカップ型砥石
１９で活性層用ウェーハ１１Ａの表面を研削する（図４
参照）。なお、活性層用ウェーハ１１Ａの表面からの各
部分砥石２０の切り込み深さは、砥粒の平均粒径（４〜
６μｍ）の１／３（１．３３〜２μｍ）以下としてい
る。

【００１９】この際、カップ型砥石１９が、研削ヘッド
１３の回転軸ａを中心にして、多数個の部分砥石２０を
真円配置したものであるので、瞬時的な研削状態の変動
が少なく、うねりが発生し難い。そのため、加工速度の
維持とスパークアウトの低減が可能となり、従来砥石に
比べて研削時間が短くなって、研削のスループットが高
まる。実際に部分砥石２０を三角のおむすび形や楕円形
に配置して比較実験を行ってみた。その結果、実施例の
ウェーハの研削装置１０を使った方が、研削時間が短縮
され、スループットも１．５倍となった。この発明はこ
の実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない
範囲での設計変更などがあってもこの発明に含まれる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１〜請
求項３に記載のウェーハの研削装置および該装置を用い
たウェーハ研削方法によれば、チャックテーブルに搭載
・固定されたウェーハの表面に回転中の研削ヘッドを押
し当てて、真円配置されたカップ型砥石によりウェーハ
表面を研削するようにしたので、瞬時的な研削状態の変
動が少なく、うねりが発生しにくい。そのため、加工速
度の維持とスパークアウトの低減が可能となって、比較
的ウェーハの研削時間が短縮され、研削のスループット
が高まる。

【００２１】特に、請求項２に記載のウェーハの研削装
置によれば、カップ型砥石の粗さを＃１５００〜＃３０
００としたので、研削時にウェーハにクラックが入るの
を防止できたり、研削加工によるウェーハの変質層を浅
くでき、しかも研削時の摩擦熱による砥石の焼きつきも
防止できる。

【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の研削装置
の全体斜視図である。

【図２】研削ヘッドの拡大斜視図である。

【図３】研削ヘッドの拡大底面図である。

【図４】部分砥石によるウェーハ研削工程を示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ウェーハの研削装置、１１張り合わせ基板、１１Ａ活性層用ウェーハ、１１Ｂ支持基板用ウェーハ、１２チャックテーブル、１３研削ヘッド、１９カップ型砥石、２０部分砥石、ａ回転軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺沢昭浩東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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・当接して、該研削ヘッドの下面外周部に
環状配置された多数個の部分砥石からなるカップ型砥石
により、ウェーハ表面を研削するウェーハの研削装置に
おいて、上記カップ型砥石が、上記各部分砥石を、上記研削ヘッ
ドの回転軸を中心に真円配置させたものであるウェーハ
の研削装置。
【請求項２】上記カップ型砥石の粗さが＃１５００〜
＃２５００である請求項１に記載のウェーハの研削装
置。
【請求項３】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・固定する工程と、次いで、回転する研削ヘッドを下降・当接して、該研削
ヘッドの下面外周部に真円配置された多数個の部分砥石
からなるカップ型砥石により、ウェーハの表面を研削す
る工程とを備えたウェーハの研削装置を用いたウェーハ
研削方法。