JP2000301440A - 平面研削装置およびこれを用いた半導体ウェーハの研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高平坦度の半導体ウェーハの安定した加工が可
能な平面研削装置を提供する。 【解決手段】砥石ホイール部１３を介して砥石１２が取
付けられたスピンドル１１を回転駆動する回転モータ１
０に疑似負荷を与える疑似負荷装置１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平面研削装置および
これを用いた半導体ウェーハの研削方法に係わり、特に
高平坦度の半導体ウェーハの安定した加工が可能な平面
研削装置およびこれを用いた半導体ウェーハの研削方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハを製造するには多結晶シ
リコンから例えばチョクラルスキー法により単結晶の半
導体インゴットを作り、このインゴットをマルチワイヤ
ソーなどにより所定の厚さにスライシングし、半導体ウ
ェーハを製造する。

【０００３】この半導体ウェーハの表面に存在する凹凸
のソーマークを除去して平滑にし、加工歪みの深さの均
一化、ウェーハ内およびウェーハ間の厚さの均一化のた
めに半導体ウェーハの研削を行う。この半導体ウェーハ
の研削には平面研削装置が用いられる。

【０００４】図２に示すように従来一般に用いられてい
る研削装置４０による半導体ウェーハの研削は、ウェー
ハチャッキングテーブル４１上に半導体ウェーハを真空
吸着して回転させ、その表面にウェーハチャッキングテ
ーブル４１とは反対方向に回転するリング状の砥石４２
を押し当てることにより行う。この砥石４２は回転モー
タ４３に連結されたスピンドル４４に取り付けられて回
転するとともに、スピンドル４４を保持するスピンドル
ヘッド４５が装置本体４６のコラム４７に取り付けられ
たボールねじにより垂直方向に移動して、ウェーハチャ
ッキングテーブル４１上の半導体ウェーハに対し切り込
みを行う。

【０００５】また、従来の研削装置４０はこの研削装置
４０の立上げ時、あるいは半導体ウェーハの研削の完了
後、次に研削する半導体ウェーハをウェーハチャッキン
グテーブル４１に真空吸着させて固定する間、研削装置
４０の熱環境を一定に保つために回転モータ４３のアイ
ドリング運転をしている。

【０００６】このアイドリング運転はこのウェーハチャ
ッキングテーブル４１、砥石４２、スピンドル４４を回
転させて回転モータ４３を発熱させ、研削中の加工液の
代わりに給水手段４８から冷却水をウェーハチャッキン
グテーブル４１に散布することにより、半導体ウェーハ
の加工中に近い状態の熱環境を作り出していた。アイド
リング運転により発生する熱がコラム４７、ベッド４９
に伝達し研削装置４０を所望の状態に保ち安定状態にし
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の研削装
置４０のアイドリング運転は疑似負荷が設けられておら
ず、回転モータ４３の発熱量が負荷が課された加工時と
は異なる。このためアイドリング運転中に半導体ウェー
ハを正しく固定しても、加工時により多くの回転モータ
４３からの発熱によりコラム４７、ベッド４９が変形し
て、加工された半導体ウェーハの平坦度を一定に保つこ
とができないという問題があった。

【０００８】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、高平坦度の半導体ウェーハの安定した加工が可
能な平面研削装置およびこれを用いた半導体ウェーハの
研削方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、ベッドに立設された
コラムと、前記ベッドに設けられて半導体ウェーハを吸
着して回転するウェーハチャッキングテーブルと、前記
ウェーハチャッキングテーブルに対向するスピンドルに
固定された砥石ホイール部と、この砥石ホイール部に取
付けられた砥石と、前記スピンドルを回転可能に保持す
るスピンドルヘッドと、前記スピンドルヘッドに設けら
れて前記スピンドルを回転駆動させる回転モータと、前
記コラムに設けられて前記スピンドルヘッドを昇降駆動
する昇降駆動モータと、前記回転モータに疑似負荷を与
える疑似負荷装置を有することを特徴とする平面研削装
置であることを要旨としている。

【００１０】本願請求項２の発明では上記疑似負荷装置
は砥石ホイール部に適宜当接する疑似負荷体であること
を特徴とする請求項１に記載の平面研削装置であること
を要旨としている。

【００１１】本願請求項３の発明では上記疑似負荷体は
ウレタンパッドであることを特徴とする請求項１に記載
の平面研削装置であることを要旨としている。

【００１２】本願請求項４の発明では上記疑似負荷体は
水冷されることを特徴とする請求項２または３に記載の
平面研削装置であることを要旨としている。

【００１３】本願請求項５の発明では砥石ホイール部を
介して砥石が取付けられたスピンドルを回転駆動する回
転駆動部に疑似負荷をかけられるようにした平面研削装
置を用意し、アイドリング運転中に回転モータに疑似負
荷をかけ半導体ウェーハの加工中に近い状態の熱環境を
平面研削装置に作り出す半導体ウェーハの研削方法であ
ることを要旨としている。

【００１４】本願請求項６の発明では上記疑似負荷装置
は砥石ホイール部に適宜当接する疑似負荷体であること
を特徴とする請求項５に記載の半導体ウェーハの研削方
法であることを要旨としている。

【００１５】本願請求項７の発明では上記疑似負荷体は
ウレタンパッドであることを特徴とする請求項５または
６に記載の半導体ウェーハの研削方法であることを要旨
としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係わる平面研削装置およ
びこれを用いた半導体ウェーハの研削方法の実施の形態
を図面を参照して説明する。

【００１７】図１に示すように平面研削装置１はベッド
２を有し、このベッド２の上部前方にはテーブル回転モ
ータ３により回転駆動されるウェーハチャッキングテー
ブル４が配置されている。

【００１８】ベッド２の上部後方には、コラム５が立設
され、このコラム５内には垂直駆動モータ６により回転
駆動されアーム部７が螺合するボールねじ８が垂直方向
に設けられている。アーム部７にはスピンドルヘッド９
が固定され、スピンドルヘッド９の内部には、回転モー
タ１０により回転駆動されるスピンドル１１が回転可能
に配置され、その下端部には砥石１２が着脱可能に固定
される砥石ホイール部１３が設けられている。

【００１９】この砥石ホイール部１３に対応して上記回
転モータ１０に疑似負荷を与える疑似負荷装置１４が設
けられ、この疑似負荷装置１４は疑似負荷体例えばウレ
タンパッドで形成されている。

【００２０】また、平面研削装置１には例えば２個の給
水手段１５、１６が設けられている。一方の給水手段１
５はウェーハチャッキングテーブル４に対応して設けら
れてウェーハチャッキングテーブル４に加工液または冷
却水を散布するようになっており、他方の給水手段１６
は砥石ホイール部１３を囲繞するように設けられたウレ
タンパッド１４に冷却水を散水するようになっている。

【００２１】上記給水手段１５、１６は給水パイプ１５
ａ、１６ａとこの給水パイプ１５ａ、１６ａに取付けら
れた給水ノズル１５ｂ、１６ｂで構成されている。

【００２２】さらに回転モータ１０には測定制御装置１
７が設けられ、この測定制御装置１７はウレタンパッド
１４が砥石ホイール部１３に負荷をかける度合を制御す
るように設けられた負荷制御装置１８に電気的に接続さ
れている。次に、上記本発明に係わる平面研削装置１は
以上のような構造になっているから、この平面研削装置
１を用いた半導体ウェーハの研削方法を説明する。

【００２３】図１において、半導体ウェーハを研削する
場合は、研削しようとする半導体ウェーハをウェーハチ
ャッキングテーブル４の上面に真空吸着するとともに、
垂直駆動モータ６によりアーム部７を介してスピンドル
ヘッド９を所定の位置まで早送りして砥石１２を半導体
ウェーハ表面に近接させた後、所定の送り速度すなわち
切り込み量でスピンドルヘッド９を降下させる。

【００２４】そして、ウェーハチャッキングテーブル４
を比較的低速で回転させるとともに、回転モータ１０に
よりスピンドル１１を比較的高速で、ウェーハチャッキ
ングテーブル４とは反対側に回転させ、砥石１２により
ウェーハチャッキングテーブル４上の半導体ウェーハを
研削する。半導体ウェーハを研削している間、砥石１２
には給水手段１５から研削水が供給される。半導体ウェ
ーハに対する研削が基準の厚さ行われた時点で研削を終
了し、垂直駆動モータ６が逆回転してスピンドルヘッド
９を所定位置まで上昇させる。

【００２５】研削された半導体ウェーハはウェーハチャ
ッキングテーブル４から取り去られ次に研削される半導
体ウェーハがウェーハチャッキングテーブル４に固定さ
れる。

【００２６】例えばこのように平面研削装置１により加
工を行っていない間も回転モータ１０を停止させること
なく、アイドリング運転させる。このアイドリング運転
中負荷制御装置１８を働かせてウレタンパッド１４を砥
石ホイール部１３に当接させて回転モータ１０に負荷を
かけ、ウレタンパッド１４には給水手段１５により散水
されウレタンパッド１４の温度上昇が抑制される。

【００２７】一方、ウェーハチャッキングテーブル４に
も給水手段１６から冷却水が散水され、半導体ウェーハ
の加工時と同様の熱環境状態が再現される。なお、この
給水手段１５からウェーハチャッキングテーブル４への
散水および半導体ウェーハの加工時の加工液の散布の切
換は切換弁（図示せず）によって行われる。

【００２８】上記回転モータ１０のアイドリング運転中
の回転モータ１０への負荷の度合は、測定制御装置１７
により回転モータ１０の消費電力量（電流値）を測定し
て、このアイドリング運転中の電流値と半導体ウェーハ
加工時の回転モータ１０の電流値を同じになるように調
整する。ウレタンパッド１４による回転モータ１０への
負荷の度合によりアイドリング運転中に加工時の負荷の
状態を再現できる。

【００２９】従って、平面研削装置１にも半導体ウェー
ハの加工中に近い状態の熱環境が作り出されベッド２、
コラム５も加工中に近い状態に維持される。

【００３０】平面研削装置１を用いての半導体ウェーハ
の研削作業開始時、平面研削装置１を始動させてアイド
リング運転を行い平面研削装置１の熱的環境を加工時に
近づけ、また半導体ウェーハの加工時、次に加工する半
導体ウェーハをウェーハチャッキングテーブル４に固定
する作業時、アイドリング運転を行い上述した研削方法
と同様の方法で加工するが、平面研削装置１はアイドリ
ング運転中も加工中に近い状態の熱環境が作り出されて
いるので、加工中にベッド２、コラム５が熱変形するこ
とがなく、従って、加工される半導体ウェーハの平坦度
を一定に保つことができる。

【００３１】

【実施例】研削試験を実施した。

【００３２】（１）試料：シリコン単結晶から切出され
た半導体ウェーハを１００枚用意する。

【００３３】（２）試験方法：本発明に係わる平面研削
装置および従来の平面研削装置を用いる。本発明に係わ
る平面研削装置は加工時の回転モータ電流１０Ａ、アイ
ドリング運転時回転モータに疑似負荷をかけて回転モー
タ電流１０Ａ、従来の平面研削装置は加工時の回転モー
タ電流１０Ａ、アイドリング運転時の回転モータ電流７
Ａで６０分アイドリング運転した後、各々５０枚づつの
半導体ウェーハの研削を行う。

【００３４】（３）測定方法：研削した半導体ウェーハ
を平坦度測定装置を用いて測定する。

【００３５】（４）測定結果：測定結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】従来例では加工当初の１．０μｍのＴＴＶ
から次第に悪化し最終的には２．０μｍとなった。

【００３８】これに対し実施例は加工当初から加工終了
まで平坦度に変化なく、全数ほぼ１．０μｍを維持でき
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係わる研削装置およびこれを用
いたシリコン単結晶の製造方法により、疑似負荷装置で
回転モータへ疑似負荷をかけて平面研削装置のアイドリ
ング運転中に半導体ウェーハの加工中に近い状態の熱環
境を作り出し、加工される半導体ウェーハの平坦度を一
定に保つことができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す平面研削装置の概
略側面図。

【図２】従来の平面研削装置の概略側面図。

【符号の説明】

１ 平面研削装置 ２ ベッド ３ テーブル回転モータ ４ ウェーハチャッキングテーブル ５ コラム ６ 昇降駆動モータ ７ アーム部 ８ ボールねじ ９ スピンドルヘッド １０ 回転モータ １１ スピンドル １２ 砥石 １３ 砥石ホイール部 １４ 疑似負荷装置（ウレタンパッド） １５ 給水手段 １５ａ 給水パイプ １５ｂ 給水ノズル １６ 給水手段 １６ａ 給水パイプ １６ｂ 給水ノズル １７ 測定制御装置 １８ 負荷制御装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッドに立設されたコラムと、前記ベッ
   ドに設けられて半導体ウェーハを吸着して回転するウェ
   ーハチャッキングテーブルと、前記ウェーハチャッキン
   グテーブルに対向するスピンドルに固定された砥石ホイ
   ール部と、この砥石ホイール部に取付けられた砥石と、
   前記スピンドルを回転可能に保持するスピンドルヘッド
   と、前記スピンドルヘッドに設けられて前記スピンドル
   を回転駆動させる回転モータと、前記コラムに設けられ
   て前記スピンドルヘッドを昇降駆動する昇降駆動モータ
   と、前記回転モータに疑似負荷を与える疑似負荷装置を
   有することを特徴とする平面研削装置。
2. 【請求項２】 上記疑似負荷装置は砥石ホイール部に適
   宜当接する疑似負荷体であることを特徴とする請求項１
   に記載の平面研削装置。
3. 【請求項３】 上記疑似負荷体はウレタンパッドである
   ことを特徴とする請求項１に記載の平面研削装置。
4. 【請求項４】 上記疑似負荷体は水冷されることを特徴
   とする請求項２または３に記載の平面研削装置。
5. 【請求項５】 砥石ホイール部を介して砥石が取付けら
   れたスピンドルを回転駆動する回転モータに疑似負荷を
   かけられるようにした平面研削装置を用意し、アイドリ
   ング運転中に回転モータに疑似負荷をかけ半導体ウェー
   ハの加工中に近い状態の熱環境を平面研削装置に作り出
   す半導体ウェーハの研削方法。
6. 【請求項６】 上記疑似負荷装置は砥石ホイール部に適
   宜当接する疑似負荷体であることを特徴とする請求項５
   に記載の半導体ウェーハの研削方法。
7. 【請求項７】 上記疑似負荷体はウレタンパッドである
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体ウェ
   ーハの研削方法。