JP2002009022A - 研削加工基板および基板の研削装置ならびに研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外周部に高さ１〜３μｍの堰を有
する研削加工基板を提供する。 【解決手段】 水平方向に回転駆動可能なチャッ
ク２に載置された略円板状基板ｗの表面に、前記チャッ
ク上方にチャック表面に対して平行に設けられた回転軸
６に中心を固定された円板状砥石５を下降させて基板面
に円板状砥石の外周壁を当接させ、基板表面に研削液を
供給しながら、かつ、前記チャックか円板状砥石の一方
を左右方向に移動させつつチャックの回転により水平方
向に回転する基板に回転する円板状砥石を押圧して基板
表面を研削し、該研削の最終工程において、円板状砥石
の基板に対する相対位置が基板の中心から基板の外周縁
部近傍に到ったときに回転している円板状砥石を鉛直方
向に漸次上昇させることを特徴とする、外周縁部にア−
ルを有する堰を備える基板を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外周縁部にア−ル
を有する堰を備える研削加工基板および、基板の研削方
法および研削装置に関する。本発明の研削加工基板をポ
リシングした研磨基板は、基板の中心部から外周縁部に
到るまで厚み分布が均一であるため、この研磨基板にデ
バイスパタ−ンを印刷する際、研磨基板の外周縁部近傍
までデバイスチップパタ−ンを印刷でき、従来の厚み分
布が均一な研削基板をポリシングして得た外周縁部の厚
みが中心部の厚みより薄い研磨基板よりも多いチップ数
を与える。

【０００２】

【従来の技術】シリコンインゴットをスライスした基板
を両面研削し、ついでカップホイ−ル型砥石または平砥
石を用いて片面研削し、研磨パッドを用いてこの研削加
工基板の研削面をポリシング（研磨）加工して平坦化す
ることは行われている。

【０００３】カップホイ−ル型砥石または平砥石を用い
て研削加工された基板は、厚み分布の振れ幅が１μｍ以
下であることが市場で要求され、かかる市場条件を満た
す研削装置が実用化されている（特開平７−１３０６９
２号、同１０−１７２９３２号、同１１−３０７４８９
号）。

【０００４】しかしながら、この厚み分布の優れた研削
基板をホルダ−１００の取付板１０１にワックス接着剤
１０２を用いて貼付して保持し、取付板２００に貼付さ
れた研磨布２０１表面にホルダ−を下降させて基板ｗを
押圧し、基板と研磨布を回転させて両者を摺動して研磨
（特開平７−１０６２８９号、同１０−２５６２０９
号）して得られる研磨加工基板は、図４の園内拡大図に
示すように研磨加工基板の外周縁部Ｗｓにかかる研磨布
の応力が他場所よりも高いため１〜３μｍポリシングさ
れ過ぎ、外周縁部Ｗｓが丸いコ−ナ−を示す。この丸い
コ−ナ−部分の幅ｌは２〜７ｍｍが一般である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それ故、この研磨加工
基板にデバイスのプリントを印刷するには、この丸みが
かった部分を避けてデバイスのチッププリントを施す必
要があった。本発明は、研磨加工基板が外周縁部も平坦
である基板が得られる研削加工基板の提供、および、該
研削加工基板を製造する方法ならびに研削装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、砥
石により表面を研削された略円板状の基板であって、該
研削基板は、直径ｒが２００〜４００ｍｍで、基板の外
周縁部は基板の中央部の平均厚みより１〜３μｍ肉厚と
なっており、外周縁部より外周縁内側２〜７ｍｍの幅ｌ
に到って１〜７ｍｍのア−ルを有する堰部を備えてお
り、基板の外周縁より前記幅ｌの内側から基板の中心ｏ
に向っての厚み分布の振れは、０．５μｍ以下であるこ
とを特徴とする、研削加工基板を提供するものである。

【０００７】研磨加工時、研削基板の外周縁の堰部は研
磨布の応力が基板の他場所より強くかかるので、他場所
より多く研磨され、得られる研磨加工基板は厚み分布が
良好なものとなる。

【０００８】本発明の請求項２は、水平方向に回転駆動
可能なチャックに載置された略円板状基板の表面に、前
記チャック上方にチャック表面に対して平行に設けられ
た回転軸に中心を固定された円板状砥石を下降させて基
板面に円板状砥石の外周壁を当接させ、基板表面に研削
液を供給しながら、かつ、前記チャックか円板状砥石の
一方を左右方向に移動させつつチャックの回転により水
平方向に回転する基板に回転する円板状砥石を押圧して
基板表面を研削し、該研削の最終工程において、円板状
砥石の基板に対する相対位置が基板の中心から基板の外
周縁部近傍に到ったときに回転している円板状砥石を鉛
直方向に漸次上昇させることを特徴とする、外周縁部に
ア−ルを有する堰を備える基板を製造する方法を提供す
るものである。

【０００９】研削工程の最初からの大部分の工程では、
回転する円板状砥石の鉛直方向の高さを変えることなく
基板に対する円板状砥石の位置関係を水平方向に往復移
動させながら基板の切り込み、表面研削を行って厚み分
布が均一な基板を加工するが、研削の最終工程において
は、円板状砥石の基板に対する相対位置が基板の中心か
ら基板の外周縁部近傍に到ったときに回転している円板
状砥石を鉛直方向に漸次上昇させて移動させながら基板
の切り込み、表面研削を行うので、得られる研削加工基
板は、外周縁部にア−ルを有する堰を備える基板とな
る。

【００１０】本発明の請求項３は、円板状砥石またはチ
ャックを左右方向に一定速度ｖで移動させる上記基板の
製造方法において、円板状砥石の基板に対する相対位置
が基板の中心ｏ位置にあるときのチャックの回転速度を
ω₀とし、基板の外周縁位置にあるときのチャックの回
転速度をω_eとすると

【数２】ω₀＝ω_e−ｒ／２ｖ を満たすようにチャックの回転速度を加速することを特
徴とする。

【００１１】基板の各々の場所における円板状砥石の外
周壁に接する時間を出きる限り同じとすることにより、
研削加工基板の中心部から外周縁内側部に到る基板の厚
み分布が均一なものとなる。

【００１２】本発明の請求項４は、水平方向に回転駆動
可能な基板チャック用作業テ−ブル、円板状砥石、前記
作業テ−ブルの上方に作業テ−ブル面と平行に設けられ
た回転軸であって前記円板状砥石の中心を軸承する回転
軸、該円板状砥石の昇降装置、該円板状砥石の左右方向
送り機構、および作業テ−ブル状の基板表面に研削液を
供給する管、を備えた基板の研削装置を提供するもので
ある。

【００１３】本発明の請求項１に記載の研削加工基板を
与える研削装置である。

【００１４】本発明の請求項５は、左右方向に移動可能
であり、かつ、水平方向に回転駆動可能な基板チャック
用作業テ−ブル、円板状砥石、前記作業テ−ブルの上方
に作業テ−ブル面と平行に設けられた回転軸であって前
記円板状砥石の中心を軸承する回転軸、該円板状砥石の
昇降装置、および作業テ−ブル状の基板表面に研削液を
供給する管、を備えた基板の研削装置を提供するもので
ある。

【００１５】本発明の請求項１に記載の研削加工基板を
与える別の態様の研削装置である。

【００１６】本発明の請求項６は、前記研削装置に用い
られる円板状砥石が、砥石粒度が＃１２００〜３０００
番のものであることを特徴とする。

【００１７】研削加工基板の中心部から外周縁内側部に
到る基板の厚み分布の振れ幅が０．５μｍ以下と均一な
ものとなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

【実施例】以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説
明する。図１は、回転している作業テ−ブル上で基板を
円板状砥石の外周壁で研磨している状態を示す斜視図、
図２は研磨装置の一部を切り欠いた正面図、図３は本発
明における研削加工の最終工程における基板と円板状砥
石の位置関係を示す正面図である。

【００１９】図１と図２において、１は基板の仕上研削
装置、２は基板チャック機構、３は砥石移動機構、ｗは
基板、４は吸引孔４ａが多数穿たれた作業テ−ブル、５
は円板状砥石、５ａは研削作用点、５ｂは保護カバ−、
６は回転軸である。円板状砥石としては、例えばビトリ
ファイドボンド砥石の外周壁にレジンで固着した砥粒で
被覆（厚み１〜５ｍｍ）した厚み３〜２５ｍｍの平板砥
石が用いられる。砥石外周壁の砥石粒度は＃１２００〜
３０００番が好ましい。

【００２０】本発明方法で研削される基板は、インデッ
クステ−ブルを用いて砥石粒度が＃６００〜１０００番
のカップホイ−ル型砥石または、砥石粒度が＃６００〜
１０００番の平砥石で表面を研削したものであってもよ
いし、複数のチャックを同一円周上に等間隔に４基設け
たインデックステ−ブルを用いて、第１の研削ゾ−ンで
は、図２に示される砥石粒度が＃６００〜１０００番の
円板状砥石で粗研削加工したものであってもよい。

【００２１】基板チャック機構２において、４は吸引孔
４ａが多数穿たれた作業テ−ブル、７はシ−リング、８
はシ−リングの外周に設けられた冷却液供給口、８ａは
電磁チャック機能を有するスリ−ブ、８ｂは純水供給パ
イプ、８ｃはポンプ、９は作業テ−ブルの支持台でその
中央には円筒状凹部部１０が形成され、さらにその中心
部には鉛直方向に流体通路１１が設けられている。基板
ｗの外周には基板と一緒に回転できる環状ダミ−ウエハ
Ｄが設けられている。作業テ−ブル４の回転により基板
ｗおよびダミ−ウエハＤも回転する。

【００２２】流体通路１１には電磁チャック機能を有す
るスリ−ブ１１ａを介してパイプ１１ｂに接続されてお
り、切替弁１１ｃに連結されており、一方のパイプ１１
ｄは真空ポンプに、他方のパイプは純水供給タンクに接
続されている。１３はハウジング、１４はクラッチ機
構、１５はモ−タ−である。モ−タ−１５をエア−シリ
ンダ−１６で持ち上げ、チャック１４，１４ａを結合
し、モ−タ−１５を駆動することにより作業テ−ブル４
を水平方向に１５０から４００ｒｐｍの回転速度で回転
させることができる。冷却液は研削中、作業テ−ブル外
周に供給される。冷却液の供給はスリ−ブ８ａの代わり
にロ−タリ−バルブを用いても良い。スリ−ブ１１ａも
ロ−タリ−バルブに代えてもよい。

【００２３】円板状砥石による基板の研削が終了した
ら、弁１１ｅを切り替え、流体通路１１に純水を供給
し、基板ｗを作業テ−ブル４より浮かし、研削加工基板
のチャックからの剥離を容易にする。

【００２４】砥石移動機構３は、回転軸６に中心が軸承
された円板状砥石５と、この円板状砥石を左右方向に移
動する機構と、円板状砥石の上下方向の移動を司る昇降
機構を備える。具体的には、図２で示すように、基台１
７上に配設された複数のレ−ル１８に載せられる第一の
可動体１９と、該可動体１９に横方向に具備されたア−
ム２０と、該ア−ムの先端に回転自在に軸６に軸承され
た円板状砥石５と、可動体１９を左右方向（Ｘ軸方向）
に移動させる機構２１と、可動体１９を前後方向（Ｙ軸
方向）に移動させる機構２２とを備える。

【００２５】第一の可動体１９は、水平部２３と垂直部
２４とからなる略Ｌ字状の可動体で、水平部の内側に組
み込まれたガイド２５を介してレ−ル２上に載置され、
該ガイドに対して水平部２３が複数のレ−ル２６を介し
て擦動自在に係合し、組み合わされている。即ち、可動
体１９は基台１７に対してレ−ル１８により作業テ−ブ
ル４が位置する左右方向（Ｘ軸方向）に、レ−ル２６に
より前後方向（Ｙ軸方向）に移動できる。

【００２６】前記左右方向の円板状砥石の移動は、円板
状砥石により研磨された基板ｗに渦巻状の条痕が残らな
いようにするためであり、チャック機構の作業テ−ブル
４の中心軸線４ｂ上と円板状砥石の外周壁中心点の作用
点５ａのＸ軸線上が直行するように行なう。円板状砥石
は基板の中心点ｏを通過する。即ち、基台１７上にパル
スモ−タ−２７を配設し、これ２７の減速機に連結さ
れ、レ−ル１８と平行に配設された雄ネジロッド２９と
ガイド２５を螺合させ、パルスモ−タ−２７を駆動する
ことによりガイド２５がレ−ル１８上を左右方向に移動
する。３０は雄ネジロッド２９の軸受である。

【００２７】円板状砥石５の前後方向の移動は、チャッ
ク機構の作業テ−ブル４の中心軸線４ｂ上と円板状砥石
の研削作用点５ａを通過するＸ軸線上が直行するように
Ｙ軸方向の座標調整を行なう。具体的には、パルスモ−
タ３１が基台１７上に設置され、減速機３３に雄ネジロ
ッド２９′が連結され、該ネジロッドはレ−ル２６に平
行に配設され、可動体１９に螺合されている。従って、
パルスモ−タ３１を稼動するとレ−ル２６に沿って円板
状砥石が前後方向に移動する。砥石は基板の中心点を通
過する。

【００２８】前記ア−ム２０は、可動体１９の垂直部２
４に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設置され
ている。すなわち、垂直部の一側面に上下方向に垂直に
レ−ル３２を配設し、そのレ−ルの一側端にパルスモ−
タ−Ｍを取り付けその減速機３４に雄ネジロッド３５が
連結され、ア−ム２０の基部に取り付けた副基台３６に
螺合されている。３７はネジロッド３５の軸受である。
従って、パルスモ−タ−３１を稼動するとレ−ル３２に
沿って円板状砥石５が上下方向に移動する。

【００２９】円板状砥石５は、ア−ム２０内に配設され
たモ−タ−３８の回転軸６の先端に取り付けられ、軸６
の先端寄りにフランジ３９が形成されている。モ−タ−
３８の稼動により軸６が回転し、円板状砥石５に基板ｗ
を研磨するための回転力が与えられる。軸６の回転数は
２０，０００〜５０，０００ｒｐｍの高速が好ましい

【００３０】これら円板状砥石５の左右方向、前後方
向、上下方向の送りは移動量を検出する信号検出機構２
１、２２により制御される。信号検出機構２１、２２は
基台１７または副基台３６内においてレ−ル１８または
３２と平行に配設された１μｍ幅の線を１μｍ間隔に設
けた目盛を有するリニアスケ−ル４０と、該リニアスケ
−ルの目盛を読み取る光電式センサ４１とから構成さ
れ、リニアスケ−ルはその両端がゴム部材４２，４２を
介してブラケット４３，４３で支持されている。光電式
センサ４１はガイド２５に植設されたア−ム４４に支持
させてある。円板状砥石５の径は基板ｗの径よりは小さ
く、基板の径にも依存するが４０〜１０００ｍｍのもの
が使用される。円板状砥石５の外周壁の厚みは３〜２５
ｍｍが好ましい。

【００３１】基板ｗ表面への円板状砥石５の上下方向の
送りは０．０１〜１００ｍｍ／秒の速度で可能である。
円板状砥石５の左右方向の送りは０．１〜２ｍ／分の一
定速度ｖが好ましい。円板状砥石外周壁の左右方向また
は前後方向の往復移動距離は基板の中心点ｏ（開始点）
から少なくとも基板外周縁（回帰点）である。

【００３２】基板の研削加工は、基板チャック用作業テ
−ブル４上に基板をチャックし、該作業テ−ブルを１５
０〜４００ｒｐｍの回転数で回転させ、該作業テ−ブル
の上方に作業テ−ブル面と平行に設けられた２０，００
０〜５０，０００ｒｐｍで回転する軸６にその中心が軸
承された円板状砥石５を下降させて基板面に円板状砥石
の外周壁５ａを当接させ、前記作業テ−ブルの回転と回
転する円板状砥石を軸承する回転軸を基板表面に平行に
左右方向または前後方向に往復移動させながら、かつ、
基板表面に研削液を供給しながら基板表面を研削し、こ
の研削工程の最初から最終への大部分の工程では、回転
する円板状砥石の鉛直方向の高さを変えることなく基板
に対する円板状砥石の位置関係を水平方向に往復移動さ
せながら基板の切り込み、表面研削を行って厚み分布が
均一な基板を加工し、研削が最終に近ずいた研削工程に
おいては、円板状砥石の基板に対する相対位置が基板の
中心から基板の外周縁部近傍に到ったときに回転してい
る円板状砥石を鉛直方向に漸次上昇させて移動させなが
ら基板の切り込み、表面研削を行う。

【００３３】円板状砥石の基板に対する相対位置が基板
の外周縁部から基板の中心部に向って移動するときは、
回転している円板状砥石を鉛直方向に漸次下降させ、幅
ｌを経過したなら円板状砥石の鉛直方向の高さを維持し
て移動させながら基板の切り込み、表面研削を行う。こ
の最終工程の研削加工における円板状砥石の鉛直方向の
高さを変化させる水平方向の円板状砥石往復回数は２〜
１０回、好ましくは２から５回でよい。この回数は、円
板状砥石の１回当りの切り込み量に依存する。

【００３４】円板状砥石を左右方向に一定速度ｖで移動
させる上記基板の製造方法において、チャックの回転数
を変化させるのが好ましい。その変化は、円板状砥石の
基板に対する相対位置が基板の中心ｏ位置にあるときの
チャックの回転速度（ｒｐｍ）をω₀とし、基板の外周
縁位置にあるときのチャックの回転速度（ｒｐｍ）をω
_eとすると

【数３】ω₀＝ω_e−ｒ／２ｖ を満たすようにチャックの回転速度を加速する。

【００３５】研削液としては、イオン交換水、界面活性
剤含有イオン交換水、砥粒含有イオン交換水などが使用
される。基板の研削が終了したら、円板状砥石５を上昇
させ、研削された基板表面をスクラブ洗浄し、研削加工
基板をロボットで搬送する。

【００３６】このようにして製造された直径ｒが２００
〜４５０ｍｍの略円板状研削加工基板は、図３に示すよ
うに基板ｗの外周縁部は基板の中央部の平均厚みより１
〜３μｍ肉厚となっており、外周縁部より外周縁内側２
〜７ｍｍの幅ｌに到って１〜７ｍｍのア−ルを有する堰
部Ｗ_sを備えており、基板の外周縁より前記幅ｌの内側
から基板の中心ｏに向っての厚み分布の振れは、０．５
μｍ以下のものである。

【００３７】上記図１に示す研削装置では、円板状砥石
５を水平方向に往復移動させたが、図２に示す基板チャ
ック機構２を図示されていないレ−ル上に水平方向に往
復移動可能とした研削装置、すなわち、左右方向（Ｘ軸
方向）に移動可能であり、かつ、水平方向に回転駆動可
能な基板チャック用作業テ−ブル２、円板状砥石５、前
記作業テ−ブルの上方に作業テ−ブル面と平行に設けら
れた回転軸であって前記円板状砥石の中心を軸承する回
転軸６、該円板状砥石の昇降装置１９、および作業テ−
ブル状の基板表面に研削液を供給する管を備えた研削装
置を用いてもよい。

【００３８】この研削装置の場合は、前述の研削加工例
において、円板状砥石５を水平方向に往復移動させる代
わりに、基板チャック用作業テ−ブル２を左右方向に往
復移動させる他は同様である。

【００３９】

【発明の効果】本発明の研削加工基板は、外周縁部に堰
を有するので、これをポリシングして得られた研磨加工
基板は外周縁部が平坦で、かつ、厚み分布もが良好であ
るので、より多くのデバイスチップパタ−ンを印刷可能
となり、基板径が拡大するほど半導体業界にとってより
多くの半導体チップが１枚の基板より得られることとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の研削装置を用いて基板を表面研削す
る状態を示す斜視図である。

【図２】 本発明の研削装置の一部を切り欠いた平面図
である。

【図３】 本発明の研削装置を用いて基板を表面研削す
る状態を示す正面図である。

【図４】 従来の研削加工基板を研磨している状態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 研削 ｗ 基板 Ｗｓ 堰 ｌ 堰幅 ｏ 基板中心点 ２ チャック機構 ３ 砥石移動機構 ４ 作業テ−ブル ５ 円板状砥石 １５，３８ モ−タ− １８，３２ レ−ル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳川 喜忠 神奈川県厚木市上依知3009番地 株式会社 岡本工作機械製作所内 Ｆターム(参考） 3C043 BA09 CC03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥石により表面を研削された略円板状の
   基板であって、該研削基板は、直径ｒが２００〜４００
   ｍｍで、基板の外周縁部は基板の中央部の平均厚みより
   １〜３μｍ肉厚となっており、外周縁部より外周縁内側
   ２〜７ｍｍの幅ｌに到って１〜７ｍｍのア−ルを有する
   堰部を備えており、基板の外周縁より前記幅ｌの内側か
   ら基板の中心ｏに向っての厚み分布の振れは、０．５μ
   ｍ以下であることを特徴とする、研削加工基板。
2. 【請求項２】 水平方向に回転駆動可能なチャックに載
   置された略円板状基板の表面に、前記チャック上方にチ
   ャック表面に対して平行に設けられた回転軸に中心を固
   定された円板状砥石を下降させて基板面に円板状砥石の
   外周壁を当接させ、基板表面に研削液を供給しながら、
   かつ、前記チャックか円板状砥石の一方を左右方向に移
   動させつつチャックの回転により水平方向に回転する基
   板に回転する円板状砥石を押圧して基板表面を研削し、
   該研削の最終工程において、円板状砥石の基板に対する
   相対位置が基板の中心から基板の外周縁部近傍に到った
   ときに回転している円板状砥石を鉛直方向に漸次上昇さ
   せることを特徴とする、外周縁部にア−ルを有する堰を
   備える基板を製造する方法。
3. 【請求項３】 円板状砥石またはチャックを左右方向に
   一定速度ｖで移動させる請求項２に記載の基板の製造方
   法において、円板状砥石の基板に対する相対位置が基板
   の中心ｏ位置にあるときのチャックの回転速度をω₀と
   し、基板の外周縁位置にあるときのチャックの回転速度
   をω_eとすると 【数１】ω₀＝ω_e−ｒ／２ｖ を満たすようにチャックの回転速度を加速することを特
   徴とする、請求項２に記載の基板の製造方法。
4. 【請求項４】 水平方向に回転駆動可能な基板チャック
   用作業テ−ブル、円板状砥石、前記作業テ−ブルの上方
   に作業テ−ブル面と平行に設けられた回転軸であって前
   記円板状砥石の中心を軸承する回転軸、該円板状砥石の
   昇降装置、該円板状砥石の左右方向送り機構、および作
   業テ−ブル状の基板表面に研削液を供給する管、を備え
   た基板の研削装置。
5. 【請求項５】 左右方向に移動可能であり、かつ、水平
   方向に回転駆動可能な基板チャック用作業テ−ブル、円
   板状砥石、前記作業テ−ブルの上方に作業テ−ブル面と
   平行に設けられた回転軸であって前記円板状砥石の中心
   を軸承する回転軸、該円板状砥石の昇降装置、および作
   業テ−ブル状の基板表面に研削液を供給する管、を備え
   た基板の研削装置。
6. 【請求項６】 円板状砥石は、砥石粒度が＃１２００〜
   ３０００番であることを特徴とする、請求項４または５
   に記載の基板の研削装置。