JP7146355B2 - 研削ホイールのコンディション確認方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハ等の被加工物を研削する研削ホイールのコンディション確認方法に関する。

デバイスチップの製造工程では、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にそれぞれＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。ウェーハの分割によって得られたデバイスチップは、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表される各種の電子機器に搭載される。

近年、電子機器の小型化、薄型化に伴い、デバイスチップにも小型化、薄型化が求められている。そこで、分割前のウェーハに対して研削加工を施し、ウェーハを薄化する手法が用いられている。ウェーハの研削には、例えば、ウェーハを保持する保持テーブル（チャックテーブル）と、ウェーハを研削する研削ユニットとを備える研削装置が用いられる。

研削装置の研削ユニットには、環状に配列された複数の研削砥石を備える研削ホイールが装着される。研削ホイールに備えられた複数の研削砥石は、ダイヤモンド等でなる砥粒を結合材で固定することによって形成される。ウェーハを保持テーブルによって保持した状態で、保持テーブル及び研削ホイールを回転させつつ研削砥石をウェーハに接触させることにより、ウェーハが研削される。

研削ホイールを用いてウェーハを研削する前には、研削砥石の結合材から砥粒を適度に突出させる、目立てと称される処理が実施される（特許文献１参照）。例えば目立ては、ＷＡ（ホワイトアランダム）でなる砥粒を結合材で固定することによって形成されたドレッサーボードや、ウェーハと同じ材質でなるダミーウェーハ等の被加工物に研削砥石を接触させ、研削砥石の結合材を摩耗させることによって行われる。目立てが行われた研削砥石をウェーハの研削に用いることにより、ウェーハが適切に研削される。

特開２００８－２２１３６０号公報

研削砥石の目立てを行う際は、研削ホイールでウェーハを適切に研削可能となるように、目立て用の被加工物（ドレッサーボード、ダミーウェーハ等）を研削ホイールによって所定の研削条件（保持テーブル及び研削ホイールの回転数、研削ホイールの荷重等）で研削する。しかしながら、研削条件を適切に設定しても、必ずしも目立て後の研削砥石が意図した通りの状態になるとは限らず、目立ての過不足が生じることがある。

研削砥石の目立てが適切に実施されていない研削ホイールを用いてウェーハを加工すると、ウェーハにチッピング（欠け）等の加工不良が発生する恐れがある。そのため、研削砥石の目立てを行った後には、研削砥石が適切に加工されているか否かを確認することが好ましい。しかしながら、研削砥石がウェーハの研削に適した状態になっているか否かを確認する手法は確立されておらず、研削ホイールのコンディションを適切に確認することは困難であった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、研削砥石の目立て状態を確認することが可能な研削ホイールのコンディション確認方法の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、被加工物を保持面で保持する保持テーブルと、環状に配列された研削砥石を備える研削ホイールが装着される研削ユニットと、を備える研削装置の該保持テーブルによって該被加工物を保持する保持ステップと、該保持テーブルを回転させず、且つ、該研削ホイールを回転させた状態で、該研削ホイールを該保持テーブルに向かって移動させることにより、該保持テーブルによって保持された該被加工物の表面側に該研削砥石を接触させ、該被加工物の表面側に円弧状の溝を形成する溝形成ステップと、該被加工物の表面と該溝との境界領域に形成されたチッピングを検出する検出ステップと、検出された該チッピングの情報に基づいて該研削ホイールのコンディションを判別する判別ステップと、を備える研削ホイールのコンディション確認方法が提供される。

本発明の一態様に係る研削ホイールのコンディション確認方法では、保持テーブルを回転させず、且つ、研削ホイールを回転させた状態で、研削ホイールを保持テーブルに向かって移動させることにより、被加工物に円弧状の溝を形成する。そして、溝の形成によって被加工物に生じたチッピングを検出し、このチッピングの情報に基づいて研削ホイールのコンディションを判別する。

上記の方法によれば、被加工物に形成されたチッピングの情報に基づいて、研削ホイールに固定された研削砥石の目立てが適切に行われているか否かを把握できる。これにより、研削ホイールのコンディションが確認され、コンディションが適切であることが確認された研削ホイールを用いてウェーハやパッケージ基板等の被加工物を研削できる。

研削装置を示す側面図である。 溝形成ステップにおける被加工物及び研削ホイールを示す平面図である。 図３（Ａ）は溝形成ステップ後の被加工物を示す平面図であり、図３（Ｂ）は溝が形成された被加工物を拡大して示す平面図であり、図３（Ｃ）は溝が形成された被加工物を拡大して示す断面図である。 検出ステップにおける研削装置を示す一部断面側面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る研削ホイールのコンディション確認方法で用いられる研削装置の構成例について説明する。

図１は、研削装置２を示す側面図である。研削装置２は、種々の被加工物を研削可能な加工装置である。研削装置２によって研削される被加工物の種類、材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。

例えば研削装置２は、シリコン等でなり、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等でなる複数のデバイスが形成されたウェーハに研削加工を施す。また、研削装置２は、ベース基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂でなる封止材（モールド樹脂）で被覆することによって形成されたＱＦＮパッケージ（Quad For Non-Lead Package）基板等のパッケージ基板に研削加工を施すこともできる。

研削装置２は、被加工物を保持する保持テーブル（チャックテーブル）４を備える。保持テーブル４はモータ等の回転駆動源（不図示）と接続されており、この回転駆動源は保持テーブル４を鉛直方向（上下方向）に概ね平行な回転軸の周りで回転させる。また、保持テーブル４の下方には移動機構（不図示）が設けられており、この移動機構は保持テーブル４を水平方向（加工送り方向）に沿って移動させる。

保持テーブル４の上面は、被加工物を保持する保持面４ａを構成する。保持面４ａは、保持テーブル４の内部に形成された流路（不図示）等を介して吸引源（不図示）と接続されている。なお、保持面４ａの形状は、保持テーブル４によって保持される被加工物の形状等に応じて適宜設定される。

保持テーブル４の上方には、研削ユニット６が配置されている。研削ユニット６は、昇降機構（不図示）によって支持された円筒状のハウジング（不図示）を備えており、このハウジングには円柱状のスピンドル８が収容されている。スピンドル８は、保持テーブル４の保持面４ａと概ね垂直に配置されており、スピンドル８の下端部はハウジングから露出している。

スピンドル８の下端部には、円盤状のマウント１０が固定されている。マウント１０の下面側には、保持テーブル４によって保持された被加工物を研削する研削ホイール１２が装着される。研削ホイール１２は、マウント１０と概ね同径に形成されており、ステンレス、アルミニウム等の金属材料や樹脂材料等でなる円環状の基台１４を備える。また、基台１４の下面側には、直方体状に形成された複数の研削砥石１６が固定されている。複数の研削砥石１６は、基台１４の外周に沿って環状に配列されている。

研削砥石１６は例えば、ダイヤモンド、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等でなる砥粒を、メタルボンド、レジンボンド又はビトリファイドボンド等の結合材で固定することにより形成される。ただし、研削砥石１６の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。また、基台１４には任意の数の研削砥石１６を固定できる。

スピンドル８の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が接続されている。マウント１０に装着された研削ホイール１２は、この回転駆動源から伝わる力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りで回転する。また、研削ユニット６の内部には、純水等の研削液を供給するための研削液供給路（不図示）が設けられている。研削液は、被加工物が研削される際に、被加工物及び研削砥石１６に向かって供給される。

保持テーブル４に接続された回転駆動源及び移動機構と、研削ユニット６とはそれぞれ、研削装置２を構成する各構成要素を制御する制御部２０（図４参照）と接続されている。この制御部２０によって、保持テーブル４の位置及び回転数、スピンドル８の回転数及び下降速度等が制御される。

ウェーハやパッケージ基板等の被加工物に対して研削加工を施す際は、まず、被加工物を保持した保持テーブル４を研削ユニット６の下方に位置付ける。そして、保持テーブル４と研削ホイール１２とをそれぞれ所定の回転数で回転させながら、スピンドル８を下降させる。なお、スピンドル８の下降速度は、研削砥石１６が適切な力で被加工物に押し当てられるように調整される。そして、研削砥石１６が被加工物に接触すると、被加工物１１が研削され、薄化される。

上記のように研削ホイール１２を用いて被加工物を研削する前には、研削砥石１６の結合材から砥粒を適度に突出させる、目立てと称される処理が実施される。例えば目立ては、ＷＡ（ホワイトアランダム）等でなる砥粒を結合材で固定することによって形成されたドレッサーボードや、研削装置２によって研削されるウェーハと同じ材質でなり、デバイスが形成されていないウェーハ（ダミーウェーハ）等の被加工物に研削砥石１６を接触させ、研削砥石１６の結合材を摩耗させることによって行われる。

目立て用の被加工物（ドレッサーボード、ダミーウェーハ等）を研削ホイール１２で研削する際の研削条件（保持テーブル４及び研削ホイール１２の回転数、研削ホイール１２の荷重等）は、研削砥石１６の目立てが適切に行われるように適宜設定される。しかしながら、研削条件を適切に設定しても、必ずしも目立て後の研削砥石１６が意図した通りの状態になるとは限らず、目立ての過不足が生じる場合がある。

研削砥石１６の目立てが適切に行われていない研削ホイール１２を用いて被加工物を加工すると、被加工物にチッピング（欠け）等の加工不良が発生する恐れがある。そのため、研削砥石１６の目立てを行った後には、研削砥石１６の目立て状態を判別し、研削ホイール１２のコンディションを確認することが好ましい。

そこで、本実施形態では、研削ホイール１２でコンディション確認用の被加工物を研削することによって被加工物に溝（研削溝）を形成し、その際に形成されたチッピング（欠け）を検出する。そして、このチッピングの情報に基づいて、研削ホイール１２のコンディションを判別する。以下、本実施形態に係る研削ホイールのコンディション確認方法の具体例について説明する。

まず、図１に示すように、研削装置２の保持テーブル４によって被加工物１１を支持する（保持ステップ）。被加工物１１は、研削ホイール１２のコンディションの確認に用いられる部材であり、研削ホイール１２によって研削可能な材質でなる。なお、被加工物１１の材質や形状に制限はない。例えば被加工物１１として、後の工程で研削装置２によって研削加工が施される被加工物（ウェーハ、パッケージ基板等）と同一の材質でなる板状の部材を用いることができる。

例えば被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出し、裏面１１ｂ側が保持テーブル４の保持面４ａと対向するように、保持テーブル４上に配置される。この状態で、保持面４ａに吸引源の負圧を作用させると、被加工物１１が保持テーブル４によって吸引保持される。

次に、保持テーブル４を移動させ、研削ユニット６の下方に配置する。そして、保持テーブル４を回転させず、且つ、研削ホイール１２を回転させた状態で、スピンドル８を下降させ、研削ホイール１２を保持テーブル４に向かって移動させる。これにより、研削ホイール１２に固定された複数の研削砥石１６の下面側が、被加工物１１の表面１１ａ側に接触する。

研削砥石１６が被加工物１１の表面１１ａと接触した状態から、更にスピンドル８を下降させると、被加工物１１の表面１１ａ側が複数の研削砥石１６によって研削される。なお、スピンドル８の下降速度は、研削砥石１６の下面が適切な力で被加工物１１の表面１１ａ側に押し付けられるように調整される。その結果、被加工物１１の表面１１ａ側には溝（研削溝）１１ｃが形成される（溝形成ステップ）。

図２は、溝形成ステップにおける被加工物１１及び研削ホイール１２を示す平面図である。なお、図２では、スピンドル８及びマウント１０の図示を省略している。溝形成ステップでは、保持テーブル４を回転させずに研削ホイール１２を回転させ、被加工物１１を研削する。そのため、被加工物１１は回転する研削砥石１６の軌道に沿って研削され、被加工物１１の表面１１ａ側には円弧状の溝１１ｃが形成される。この溝１１ｃの幅は、研削砥石１６の幅に対応する。

図３（Ａ）は、溝形成ステップ後の被加工物１１を示す平面図である。溝形成ステップ後の被加工物１１の表面１１ａ側には、円弧状の溝１１ｃが形成されている。図３（Ｂ）は溝１１ｃが形成された被加工物１１を拡大して示す平面図であり、図３（Ｃ）は溝１１ｃが形成された被加工物１１を拡大して示す断面図である。

研削ホイール１２で被加工物１１を研削して溝１１ｃを形成すると、被加工物１１の研削砥石１６と接触した領域又はその近傍には、溝１１ｃに沿ってチッピング（欠け）が生じることがある。具体的には、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、被加工物１１の表面１１ａと溝１１ｃとの境界領域（表面１１ａと溝１１ｃとによって形成される角部）には、溝１１ｃから溝１１ｃの外側の表面１１ａに向かってチッピング（欠け）１１ｄが形成されることがある。

チッピング１１ｄは加工不良の一種であり、チッピング１１ｄの個数（発生頻度）やサイズは、研削砥石１６の目立て状態に依存する。例えば、研削砥石１６の目立てに過不足があると、チッピング１１ｄの数やサイズが大きくなる傾向がある。そのため、研削ホイール１２で被加工物１１に溝１１ｃを形成し、その際に生じたチッピング１１ｄの情報を取得することにより、研削砥石１６の目立て状態を把握し、研削ホイール１２のコンディションを確認することができる。

具体的には、まず、溝１１ｃの形成によって生じたチッピング１１ｄを検出する（検出ステップ）。図４は、検出ステップにおける研削装置２を示す一部断面側面図である。例えば検出ステップでは、被加工物１１に形成された溝１１ｃの近傍を撮像ユニット（カメラ）１８によって撮像する。

図４には、撮像ユニット１８が研削装置２に設けられ、研削装置２の制御部２０と接続されている例を示している。ただし、撮像ユニット１８は必ずしも研削装置２に備えられている必要はない。例えば、研削装置２の外部に別途準備された撮像ユニットを用いて検出ステップを実施してもよい。

保持テーブル４によって保持された被加工物１１を、撮像ユニット１８によって表面１１ａ側から撮像することにより、例えば図３（Ｂ）に示すような溝１１ｃの拡大画像が取得される。これにより、溝１１ｃに沿って形成されたチッピング１１ｄが検出される。撮像ユニット１８によって取得された画像は、制御部２０に出力される。

制御部２０は、撮像ユニット１８から入力された画像に基づいて、チッピング１１ｄに関する情報を取得する。具体的には、制御部２０は、撮像ユニット１８によって取得された画像に対して画像処理等を施すことにより、被加工物１１の一部又は全体に形成されたチッピング１１ｄの数、各チッピング１１ｄのサイズ（幅、長さ）、チッピング１１ｄの平均サイズ等を算出する。例えば、水平方向における溝１１ｃからチッピング１１ｄの先端までの距離Ｄ（図３（Ｃ）参照）が、チッピング１１ｄのサイズとして取得される。

なお、チッピング１１ｄの情報の取得は、研削装置２のオペレータによって行われてもよい。例えばオペレータは、撮像ユニット１８によって取得された画像を参照して、被加工物１１に形成されたチッピング１１ｄの数をカウントしてもよい。

次に、検出されたチッピング１１ｄの情報に基づいて、研削ホイール１２のコンディションを判別する（判別ステップ）。具体的には、被加工物１１の形成されたチッピング１１ｄの数やサイズ等に基づいて、研削ホイール１２が所定の品質を備えているか否かの判別や、研削ホイール１２のランク付け等が行われる。

判別ステップは、例えば制御部２０によって実施される。この場合、制御部２０には、研削ホイール１２のコンディションを判別するための、チッピング１１ｄの情報の基準値が記憶される。例えば、研削ホイール１２の良否判断やランク付けの境界（しきい値）となるチッピング１１ｄの数やサイズ等が、基準値として制御部２０に予め記憶される。

検出ステップにおいて撮像ユニット１８によってチッピング１１ｄが検出されると、制御部２０は、チッピング１１ｄの情報（チッピング１１ｄの数やサイズ等）を抽出するとともに、このチッピング１１ｄの情報と上記の基準値とを比較する。そして、抽出されたチッピング１１ｄの情報の値が基準値以上であるか、基準値未満であるかに応じて、研削ホイール１２のコンディションが判別される。

制御部２０による研削ホイール１２のコンディションの判別結果は、例えば研削装置２に設けられた表示部（タッチパネル式のモニター等）に表示され、オペレータに報知される。そして、判別ステップの結果、コンディションが適切であることが確認された研削ホイール１２が、ウェーハやパッケージ基板等の被加工物の研削加工に用いられる。

なお、判別ステップにおける研削ホイール１２のコンディションの判別は、必ずしも制御部２０によって実施される必要はなく、例えば研削装置２のオペレータが判別を行ってもよい。この場合、オペレータは、被加工物１１に形成されたチッピング１１ｄの数やサイズ等に基づいて、研削ホイール１２の良否判断やランク付けを自己の判断で行うことができる。

判別ステップを実施した結果、研削ホイール１２が所望の品質を備えていないことが確認された場合は、研削ホイール１２に追加の目立て処理を施す。その後、再度上記の保持ステップ、溝形成ステップ、検出ステップ、及び判別ステップを実施し、改めて研削ホイール１２のコンディションを確認する。

以上の通り、本実施形態に係る研削ホイールのコンディション確認方法では、保持テーブル４を回転させず、且つ、研削ホイール１２を回転させた状態で、研削ホイール１２を保持テーブル４に向かって移動させることにより、被加工物１１に円弧状の溝１１ｃを形成する。そして、溝１１ｃの形成によって被加工物１１に生じたチッピング１１ｄを検出し、このチッピング１１ｄの情報に基づいて研削ホイール１２のコンディションを判別する。

上記の方法によれば、被加工物１１に形成されたチッピング１１ｄの情報に基づいて、研削ホイール１２に固定された研削砥石１６の目立てが適切に行われているか否かを把握できる。これにより、研削ホイール１２のコンディションが確認され、コンディションが適切であることが確認された研削ホイール１２を用いてウェーハやパッケージ基板等の被加工物を研削できる。

なお、上記実施形態に係る構造、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できる。

１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 溝（研削溝）
１１ｄ チッピング（欠け）
２ 研削装置
４ 保持テーブル（チャックテーブル）
４ａ 保持面
６ 研削ユニット
８ スピンドル
１０ マウント
１２ 研削ホイール
１４ 基台
１６ 研削砥石
１８ 撮像ユニット（カメラ）
２０ 制御部

Claims (1)

1. 被加工物を保持面で保持する保持テーブルと、環状に配列された研削砥石を備える研削ホイールが装着される研削ユニットと、を備える研削装置の該保持テーブルによって該被加工物を保持する保持ステップと、
   該保持テーブルを回転させず、且つ、該研削ホイールを回転させた状態で、該研削ホイールを該保持テーブルに向かって移動させることにより、該保持テーブルによって保持された該被加工物の表面側に該研削砥石を接触させ、該被加工物の表面側に円弧状の溝を形成する溝形成ステップと、
   該被加工物の表面と該溝との境界領域に形成されたチッピングを検出する検出ステップと、
   検出された該チッピングの情報に基づいて該研削ホイールのコンディションを判別する判別ステップと、を備えることを特徴とする研削ホイールのコンディション確認方法。

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