JP2009028828A

JP2009028828A - フライカッター研削装置

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Publication number: JP2009028828A
Application number: JP2007194299A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hatano; 光一波田野; Kunimasa Kanefuji; 邦方金藤
Original assignee: Lapmaster SFT Corp
Current assignee: Lapmaster SFT Corp
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】従来のカップホイールダイヤモンド砥石のように目詰まりを起こすことなく、複数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスを製造する過程の半導体ウエハにＣｕメッキされたメッキ層である金属層を高効率で研削加工ができるようにする。
【解決手段】本発明は、チャックプレート４にチャックされて研削加工される半導体ウエハＷと、フライカッタープレート９の下面にフライカッター刃１０とを備え、スピンドルケーシング７とスピンドル軸８とはエアベアリング１１を介装すると共に、フライカッター刃１０は外側フライカッター刃１０ａと同高又は若干高くした１又は２の内側フライカッター刃１０ｂ．１０ｃを環状に植設させ、半導体ウエハＷを多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程で形成される金属層Ｍを研削する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高効率で研削加工するフライカッター研削装置に関するものであって、更に詳細には、多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程の半導体ウエハの金属層の高精度の平坦研削加工をフライカッター刃を用いることで、カップホイール型砥石のように目詰まりさせないで効率良く実施すると共に、スピンドル軸にエアベアリングを用いることで上下方向と水平方向とのフライカッタープレートの揺れを最小限に抑えるフライカッター研削装置に関するものである。

現今における弛まざる技術革新は目覚ましいものがあり、その先端技術の開発によって、優れた様々な商品群が多数送出されており、特に、コンピュータ、マイコン等の電子関連機器に用いられるＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスを製造する過程の半導体ウエハの研削装置は、各種開発されて使用されており、近年要求される被研削体である半導体ウエハは、装着するデバイスの小型化の観点からの極薄化であり、生産性の観点からの拡径化であり、歩留まりの観点からの全面を超高精度に均一性を有した平坦加工、鏡面加工であり、極薄化され、拡径化され、且つ、材料特性は硬質、脆性の半導体ウエハを如何に超高精度に且つ効率良く仕上げるかに凌ぎを削っている現状である。

その為に、この種のフライカッター研削装置は、例えば、先に開示されている、基盤１へ摺動板３を設け、これにチャック機構４を突設させる。基盤１へ担持体５を立設し、これにスピンドルケーシング７を設けて、スピンドルを内装し、カップ型カッター８を固着する。担持体５へは、また、非接触計測装置１１とディスプレー１２とを装着する。カップ型カッター８を降下させると共にスピンドルを回転させ、ワークＷをチャック機構４へ固着させると共にチャック機構を回転させ、摺動させてワークを加工する。加工後にワークＷを非接触計測装置１１の直下へ移動させて非接触測定し、加工精度をディスプレー１２で確認しながらワークＷをチャック機構４から取り外すこと無く、要すれば再度修正加工をするもの（特許文献１参照）や、基盤に立設させた担持用基軸２′に摺動機構１ｂを介して担持部３を設ける。担持部３へ傾斜機構４を介してスピンドルケーシング５を設ける。スピンドル６へ基台７を装着し、複数のカッター８を固定する。基盤に突設させたチャック機構９にワークＷを固着して回転させ、傾斜機構４で基台７をワークに対して傾斜させ、スピンドル６を回転させて加工することによって凸状球面、凸状非球面、凹状球面、凹状非球面を形成する。ミクロン単位の超精密な球面加工又は非球面加工及び平面加工が可能と成り画期的なもの（特許文献２参照）が開示されている。
特開平６−００７１０号公報特開平６−５５３２２号公報

然し乍ら、昨今要求されるＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスを製造する過程の半導体ウエハは、貫通された孔へのＣｕメッキに対し、Ｃｕメッキの厚さが厚くなりパターンのメッキと比べて５０μｍと厚いため、この金属層を研削する必要があり、カップホイール型砥石では時間がかかると共に、砥石の目詰まりが発生して超精度且つ高速の加工ができず、更には、特許文献１及び特許文献２に記載のものは、フライカッター研削装置であるが、フライカッター刃を複数の点状に設けているもので、高効率の研削加工ができず、更に、フライカッタープレートの揺れを押さえることができず、安定した高精度の研削加工ができないものであり、課題を有していた。

本発明は前記課題に鑑み、鋭意研鑽の結果、これらの課題を解決するもので、基台と、基台の上面に設けたチャックテーブルと、チャックテーブルに設けた回転するチャック用回転軸と、チャック用回転軸に固定されたチャックプレートと、チャックプレートにチャックされて研削加工される半導体ウエハと、チャックテーブルの近傍の基台に立設させたコラムと、コラムに昇降可能に担持させたスピンドルケーシングと、スピンドルケーシングに垂設させ回転するスピンドル軸と、スピンドル軸に固定されたフライカッタープレートと、フライカッタープレートに植設させたフライカッター刃と、を備え、スピンドルケーシングとスピンドル軸とはエアベアリングを介装すると共に、フライカッター刃はフライカッタープレートの下面の外周辺に沿って一体的に接続させた環状に植設させた外側フライカッター刃と、外側フライカッター刃と同高又は若干高くした１又は２の内側フライカッター刃を一体的に接続させた環状に植設させ、外側フライカッター刃は半導体ウエハの少なくとも中心位置より外方を通過するように配設し、半導体ウエハを多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程で形成される金属層を研削するものである。

前述の如く構成した本発明のフライカッター研削装置のフライカッター刃は、フライカッタープレートの下面の外周辺に沿って一体的に接続させた環状に植設させた外側フライカッター刃と、外側フライカッター刃と同高又は若干高くした１又は２の内側フライカッター刃を夫々一体的に接続させた環状に植設させたことによって、従来のカップホイールダイヤモンド砥石のように目詰まりを起こすことなく、複数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスを製造する過程の半導体ウエハにＣｕメッキされたメッキ層である金属層を高効率で研削加工ができ、更に、スピンドルケーシングとスピンドル軸とはエアベアリングを介装して回転自在としたことにより、フライカッタープレートの上下方向、水平方向の揺れが０．２μｍ以下に成り、高精度の研削加工ができるものであり、画期的で実用性の高い有効な発明である。

以下、本発明のフライカッター研削装置の実施の形態を図面によって、具体的に説明すると、図１は本発明のフライカッター研削装置の実施例を説明するための側面概要図であり、図２は本発明のフライカッター研削装置の実施例のフライカッタープレートの底面図であり、図３は本発明のフライカッター研削装置で研削加工される前の半導体ウエハの概要を説明するための断面図であり、図４は本発明のフライカッター研削装置で研削加工された後の半導体ウエハの概要を説明するための平面図であり、図５は本発明のフライカッター研削装置で研削加工された後の半導体ウエハの概要を説明するための断面図である。

本発明は、高効率で研削加工するフライカッター研削装置に関するものであって、更に詳細には、多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程の半導体ウエハＷの金属層Ｍの高精度の平坦研削加工をフライカッター刃１０を用いることでカップホイール型砥石のように目詰まりさせないで効率良く実施すると共に、スピンドルケーシング７とスピンドル軸８との間にエアベアリング１１を介装することで上下方向と水平方向とのフライカッタープレート９の揺れを最小限に抑えるフライカッター研削装置に関するものであり、基台１と、該基台１の上面に設けたチャックテーブル２と、該チャックテーブル２に設けた一方方向に回転するチャック用回転軸３と、該チャック用回転軸３の上面に固定されたチャックプレート４と、該チャックプレート４にチャックされて研削加工される半導体ウエハＷと、前記チャックテーブル２の近傍の基台１に立設させたコラム５と、該コラム５に昇降手段６を介装して昇降可能に担持させたスピンドルケーシング７と、該スピンドルケーシング７に垂設させた他方方向に回転するスピンドル軸８と、該スピンドル軸８の下端に固定されたフライカッタープレート９と、該フライカッタープレート９の下面にフライカッター刃１０と、を備え、前記スピンドルケーシング７と前記スピンドル軸８とはエアベアリング１１を介装すると共に、前記フライカッター刃１０はフライカッタープレート９の下面の外周辺に沿って一体的に接続させた環状に植設させた外側フライカッター刃１０ａと、該外側フライカッター刃１０ａと同高又は若干高くした１又は２の内側フライカッター刃１０ｂ．１０ｃを夫々一体的に接続させた環状に植設させ、該外側フライカッター刃１０ａは前記半導体ウエハＷの少なくとも中心位置より外方を通過するように配設し、該半導体ウエハＷを多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程で形成される金属層Ｍを研削することを特徴とするものである。

即ち、本発明のフライカッター研削装置は、円板状の半導体ウエハＷから多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスの製造過程で形成される金、銀、銅等のメッキにより形成される金属層Ｍを研削して所定の回路を形成するものである。

そして、基台１は、床面に載置固定されるもので、上面にフライカッター研削装置に必要な総ての装置を設けるための略矩形状のものである。

次に、チャックテーブル２は、基台１の上面に設けられたもので、後述するチャック用回転軸３を回転自在に内装しているものである。

次いで、チャック用回転軸３は、チャックテーブル２に内装されており一方方向に回転するもので、駆動源のモータ（図示しない）とギアやベルト等により機械的に接続されているもので、上面には後述するチャックプレート４を固定しているものである。

更に、チャックプレート４は、チャック用回転軸３の上面に固定されており、後述する半導体ウエハＷの非研削面をバキューム吸着により貼着するものである。

更に、半導体ウエハＷは、極薄化、拡径化された円板状のもので非研削面をチャックプレート４にチャックされ研削面には多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスの製造過程でメッキにより形成される金属層Ｍを後述するフライカッター刃１０により所定の研削代を研削加工されるものである。

また、コラム５は、チャックテーブル２の近傍の基台１に立設させており、後述する昇降手段６を介装してスピンドルケーシング７を昇降可能に担持させているものである。

そして、昇降手段６は、コラム５とスピンドルケーシング７との間に介装されており、周知のもので良く、例えば、レールとレール受けとを夫々形成して、嵌合させて棒ネジとネジ孔とを設けることによって、棒ネジを駆動源のモータ（図示しない）に機械的に接続して回転させ、後述するスピンドルケーシング７を上下方向にスライドさせるものである。

次に、スピンドルケーシング７は、コラム５に昇降手段６を介装して昇降可能に担持させているもので、後述するスピンドル軸８をエアベアリング１１を介装して回転自在に垂設しているものである。

次いで、スピンドル軸８は、スピンドルケーシング７に内装された駆動源のモータ（図示しない）に機械的に接続され他方方向に回転自在に垂設させているもので、つまり、前記チャックテーブル２と逆方向に回転するものである。

更に、フライカッタープレート９は、スピンドル軸８の下端に水平に固定されたカップホイール型で、スピンドル軸８と共に回転すると共に、下面には後述するフライカッター刃１０を植設させているものである。

更には、フライカッター刃１０は、外側フライカッター刃１０ａと１つ又は２つの内側フライカッター刃１０ｂ．１０ｃから成り、フライカッタープレート９の下面に外周辺に沿って一体的に接続させた環状に植設しているものであり、つまり、フライカッタープレート９の下面に外周辺に沿って円弧状の複数のフライカッター刃１０を形成して接続させ環状に植設しても、一体の環状に形成したフライカッター刃１０を植設しても良く、半導体ウエハＷに形成された金属層Ｍを研削加工するものである。

次いで、エアベアリング１１は、スピンドルケーシング７とスピンドル軸８との間に介装して回転自在とするものであり、スピンドルケーシング７にエア源のコンプレッサ（図示しない）等と連繋させたエア導入系１１ａを設けて、該エア導入系１１ａより加圧エアを取り入れたエアベアリング１１としたものである。

つまり、本発明のフライカッター研削装置は、チャックプレート４に半導体ウエハＷをチャックしてチャックテーブル２を一方方向に回転させると共に、他方方向に回転するスピンドル軸８を昇降手段６により降下させてフライカッタープレート９の下面に植設させたフライカッター刃１０で研削するものである。

次に、フライカッタープレート９の下面に植設させた外側フライカッター刃１０ａは、チャックプレート４にチャックされた半導体ウエハＷの中心位置又は中心位置より若干外方を通過するように配設しているもので、夫々が回転する半導体ウエハＷとフライカッター刃１０とにより、万遍なく研削加工が施されるものである。

つまり、図３〜図５の拡大した説明図の実施例のように、半導体ウエハＷを多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程で形成される銅メッキによる金属層Ｍを研削するものであり、図３のように半導体ウエハＷの上面に形成された銅による金属層Ｍを研削して、研削後は図４及び図５に図示するように縦方向の電極Ｍａのみに研削されるものである。

前述の如く構成した本発明のフライカッター研削装置は、フライカッター刃はフライカッタープレートの下面の外周辺に沿って一体的に接続させた環状に複数植設させたことによって、従来のカップホイールダイヤモンド砥石のように目詰まりを起こすことなく、ＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスを製造する過程の半導体ウエハにＣｕメッキされたメッキ層である金属層を高効率で研削加工ができ、更に、スピンドルケーシングとスピンドル軸とはエアベアリングを介装して回転自在としたことにより、フライカッタープレートの上下方向、水平方向の揺れが０．２μｍ以下に成り、高精度の研削加工ができるフライカッター研削装置を提供するものである。

図１は本発明のフライカッター研削装置の実施例を説明するための側面概要図である。図２は本発明のフライカッター研削装置の実施例のフライカッタープレートの底面図である。図３は本発明のフライカッター研削装置で研削加工される前の半導体ウエハの概要を説明するための断面図である。図４は本発明のフライカッター研削装置で研削加工された後の半導体ウエハの概要を説明するための平面図である。図５は本発明のフライカッター研削装置で研削加工された後の半導体ウエハの概要を説明するための断面図である。

符号の説明

Ｗ半導体ウエハ
Ｍ金属層
Ｍａ電極
１基台
２チャックテーブル
３チャック用回転軸
４チャックプレート
５コラム
６昇降手段
７スピンドルケーシング
８スピンドル軸
９フライカッタープレート
１０フライカッター刃
１１エアベアリング
１１ａエア導入系

Claims

基台と、該基台の上面に設けたチャックテーブルと、該チャックテーブルに設けた一方方向に回転するチャック用回転軸と、該チャック用回転軸の上面に固定されたチャックプレートと、該チャックプレートにチャックされて研削加工される半導体ウエハと、前記チャックテーブルの近傍の基台に立設させたコラムと、該コラムに昇降手段を介装して昇降可能に担持させたスピンドルケーシングと、該スピンドルケーシングに垂設させた他方方向に回転するスピンドル軸と、該スピンドル軸の下端に固定されたフライカッタープレートと、該フライカッタープレートの下面に植設させたフライカッター刃と、を備え、前記スピンドルケーシングと前記スピンドル軸とはエアベアリングを介装すると共に、前記フライカッター刃はフライカッタープレートの下面の外周辺に沿って一体的に接続させた環状に植設させた外側フライカッター刃と、該外側フライカッター刃と同高又は若干高くした１又は２の内側フライカッター刃を夫々一体的に接続させた環状に植設させ、該外側フライカッター刃は前記半導体ウエハの少なくとも中心位置より外方を通過するように配設し、該半導体ウエハを多数のＭＥＭＳデバイス又はＮＥＭＳデバイスに製造する過程で形成される金属層を研削することを特徴とするフライカッター研削装置。