JP2009269128A - 研削装置及び研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 一つの研削手段で粗研削から仕上げ研削まで行うことが可能で、コンパクトな研削装置を提供することである。
【解決手段】 被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を研削する研削手段と、該研削手段を被加工物に対して接近又は離反する方向に移動する研削手段送り機構とを備えた研削装置であって、前記研削手段は、該保持テーブルに保持された被加工物に対峙する多数の細孔を有する多孔質パッドと、該多孔質パッドの上方に設けられた内部にゲル状スラリーを格納するゲル状スラリー格納部と、該多孔質パッドと被加工物の間に水を供給する水供給手段とを具備し、該多孔質パッドは少なくとも外周部に超砥粒を含み、該多孔質パッドの細孔径はゲル状スラリーに含まれる超砥粒の粒子径より大きいことを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、半導体ウエーハやガラス基板、セラミック基板等の被加工物を研削する研削装置及び該研削装置を用いた研削方法に関する。
IC,LSI等のデバイスが複数形成された半導体ウエーハやガラス基板、サファイア基板、SiC等のセラミック基板は裏面が研削されて所定の厚さに形成された後、ダイシング装置やレーザーダイシング装置等の切削装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電子機器に利用される。
半導体ウエーハ等の研削には、一般的にダイヤモンド砥粒等の超砥粒を含む研削砥石が広く使用されているが、研削砥石による研削は微細な脆性破壊によって遂行されるため、研削面には複数の微細な歪が発生して被加工物の抗折強度が低下するという問題がある。
そこで、粗研削後の被加工物の研削面は仕上げ研削され、更にはポリシングやエッチングによって仕上げ加工されて、研削によって生成された歪が除去される。被加工物の仕上げ研削に、多孔質パッドの細孔からゲル状スラリーを流出させ、ゲル状スラリーに含まれる超砥粒により被加工物を仕上げ研削する方法が提案されている。
ここで、ゲル状スラリーは糊材と超砥粒との混合物であり、多孔質パッドが濡れることで多孔質パッドから被加工物上面へゲル状スラリーが流出し、ゲル状スラリーに含まれる超砥粒により被加工物が仕上げ研削される。
特開2002−319559号公報
多孔質パッドとゲル状スラリーとを組み合わせた研削装置は、被加工物の仕上げ研削には有効であるが、別途回転駆動される研削砥石により被加工物を粗研削する研削装置が必要となり、経済性の観点からはあまり好ましくない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一台で粗研削及び仕上げ研削を行うことが可能なコンパクトな研削装置を提供することである。
請求項1記載の発明によると、被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を研削する研削手段と、該研削手段を被加工物に対して接近又は離反する方向に移動する研削手段送り機構とを備えた研削装置であって、前記研削手段は、該保持テーブルに保持された被加工物に対峙する多数の細孔を有する多孔質パッドと、該多孔質パッドの上方に設けられた内部にゲル状スラリーを格納するゲル状スラリー格納部と、該多孔質パッドと被加工物の間に水を供給する水供給手段とを具備し、該多孔質パッドは少なくとも外周部に超砥粒を含み、該多孔質パッドの細孔径はゲル状スラリーに含まれる超砥粒の粒子径より大きいことを特徴とする研削装置が提供される。
請求項2記載の発明によると、請求項1記載の研削装置を用いて被加工物の研削を行う研削方法であって、前記研削手段送り機構により前記多孔質パッドを前記保持テーブルに保持された被加工物に接近する方向に研削送りし、該多孔質パッドを被加工物へ押圧して被加工物の粗研削を行った後に、該多孔質パッドの被加工物への押圧力を弱めて、該多孔質パッドから流出するゲル状スラリーで被加工物の仕上げ研削を行う、ことを特徴とする研削方法が提供される。
本発明によると、研削手段送り機構で多孔質パッドを研削送りして被加工物に所定圧力で押圧し、砥粒を含む多孔質パッドを研削砥石として作用させて粗研削を行う。その後、押圧力を下げることで多孔質パッドからゲル状スラリーを流出させ、ゲル状スラリーに含まれる細かい超砥粒により被加工物の仕上げ研削を行うことが可能である。従って、本発明の研削装置では、粗研削部と仕上げ研削部をそれぞれ必要とせず、単一の研削手段で粗研削及び仕上げ研削の両方を達成することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明実施形態の研削装置2の斜視図を示している。4は研削装置2のハウジングであり、ハウジング4の後方にはコラム6が立設されている。コラム6には、上下方向に延びる一対のガイドレール(一本のみ図示)8が固定されている。
この一対のガイドレール8に沿って研削ユニット(研削手段)10が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット10は、そのハウジング20が一対のガイドレール8に沿って上下方向に移動する移動基台12に取り付けられている。
研削ユニット10は、ハウジング20と、ハウジング20中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ22と、スピンドルの先端に固定されたマウント24と、マウント24に装着されたゲル状スラリー格納部25と、ゲル状スラリー格納部25の底部に配設された多孔質パッド26とを含んでいる。
研削ユニット10は、研削ユニット10を一対の案内レール8に沿って上下方向に移動するボールねじ14とパルスモータ16とから構成される研削ユニット移動機構18を備えている。パルスモータ16をパルス駆動すると、ボールねじ14が回転し、移動基台12が上下方向に移動される。
ハウジング4の中間部分には保持テーブル50を有する保持テーブル機構28が配設されており、保持テーブル機構28は図示しない保持テーブル移動機構によりY軸方向に移動される。30は保持テーブル機構28をカバーする蛇腹である。
ハウジング4の前側部分には、第1のウエーハカセット32と、第2のウエーハカセット34と、ウエーハ搬送用ロボット36と、複数の位置決めピン40を有する位置決め機構38と、ウエーハ搬入機構(ローディングアーム)42と、ウエーハ搬出機構(アンローディングアーム)44と、スピナユニット46が配設されている。
また、ハウジング4の概略中央部には、保持テーブル機構28を洗浄する洗浄水噴射ノズル48が設けられている。この洗浄水噴射ノズル48は、保持テーブル機構28が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられた状態において、保持テーブル機構28に向かって洗浄水を噴射する。52は研削水供給ノズルであり、先端の水噴出口53から多孔質パッド26と保持テーブル50に保持されたウエーハとの間に水を噴出する。
図2(A)に示すように、スピンドル21の先端にはマウント24が固定されており、このマウント24にゲル状スラリー格納部25が装着されている。ゲル状スラリー格納部25の底部には多孔質パッド26が配設されている。図2(B)は多孔質パッド装着構造の他の実施形態であり、この実施形態では多孔質パッド26aがゲル状スラリー格納部25の底部を塞ぐように取り付けられている。
図3(A)は保持テーブル50で保持されたウエーハ54を粗研削する時の断面図を示している。多孔質パッド26の外周部にはダイヤモンド砥粒、CBN砥粒等からなる超砥粒56が分散配置されている。ゲル状スラリー格納部25内には糊材と細かい超砥粒の混合物からなるゲル状スラリー58が格納されている。
ウエーハ54の粗研削を行うには、保持テーブル50でウエーハ54を所定方向に回転するとともに、スピンドル21をウエーハ54と同一方向に回転しながら研削ユニット移動機構18を駆動して多孔質パッド26を下降し、保持テーブル50上のウエーハ54に所定圧力で押し付け、研削水供給ノズル52から研削水を噴射しながら、ウエーハ54の粗研削を実行する。
この時、多孔質パッド26はウエーハ54上面に所定圧力で押し付けられるため、多孔質パッド26内の超砥粒56が多孔質パッド26の下面から露出し、露出した超砥粒56によりウエーハ54の粗研削が実施される。
ウエーハ54の粗研削が終了すると、研削ユニット移動機構18を駆動して多孔質パッド26を図3(B)に示すように僅かに上昇する。多孔質パッド26には研削水供給ノズル52から研削水が供給されるため、多孔質パッド26の細孔を通してウエーハ54上面へ細かい砥粒60を含むゲル状スラリー58が流出する。
多孔質パッド26の押圧力が解除されるか、又はウエーハ54に対する押圧力が弱い場合には、多孔質パッド26が膨張することにより超砥粒56は多孔質パッド26表面からほとんど突出せずにその内部に格納される。
よって、研削ユニット移動機構18を駆動して多孔質パッド26を弱い圧力でウエーハ54に押し付けてウエーハの研削を行うと、多孔質パッド26の細孔を介して流出したゲル状スラリー58中の細かい超砥粒60によりウエーハ54の仕上げ研削を行うことができる。
尚、図3(B)では、多孔質パッド26の細孔を通して流出する細かい超砥粒60を見せるために、多孔質パッド26をウエーハ54から離間させた状態が示されているが、実際には、図3(A)の粗研削時の状態から多孔質パッド26の押圧力を下げることにより、多孔質パッド26内の超砥粒56をその内部に引っ込ませ、多孔質パッド26の細孔を介して流出するゲル状スラリー58内の細かい超砥粒60により粗研削に連続して仕上げ研削を行うことができる。
図4を参照すると、全領域に超砥粒56を分散配置した多孔質パッド26´の実施形態が示されている。図4(A)は粗研削時の断面図、図4(B)は仕上げ研削時の断面図をそれぞれ示している。
図4(A)に示す粗研削時には、多孔質パッド26´を所定押圧力でウエーハ54に押圧するため、多孔質パッド26´内の超砥粒56が多孔質パッド26´の下面から露出し、この露出した超砥粒56によりウエーハ54の粗研削を行うことができる。
一方、ウエーハ54の仕上げ研削時には、多孔質パッド26´のウエーハ54に対する押圧力を弱めることにより、図4(B)に示すように超砥粒56は多孔質パッド26´内に引っ込み、多孔質パッド26´の細孔を介してウエーハ54上面に流出したゲル状スラリー58内の細かい超砥粒60によりウエーハ54の仕上げ研削を行うことができる。
図5を参照すると、本発明他の実施形態の多孔質パッド26aが示されている。多孔質パッド26aはゲル状スラリー格納部25の底部を塞ぐように多孔質パッド格納部25に取り付けられている。
図5(A)は粗研削時の多孔質パッド26aの状態を示しており、図5(B)は仕上げ研削時の多孔質パッド26aの状態をそれぞれ示している。本実施形態の多孔質パッド26aの場合にも、研削時の作用は上述した実施形態と同様である。
粗研削時にもゲル状スラリー58をウエーハ54上に供給して粗研削を実行してもよいし、粗研削時にはゲル状スラリーを供給せずに、仕上げ研削時にのみゲル状スラリーをウエーハ54上面に供給するようにしてもよい。
本発明実施形態の研削装置の外観斜視図である。 多孔質パッドの装着構造を示す図である。 図3(A)は粗研削時の状態を示す断面図であり、図3(B)は多孔質パッドを上昇させた状態を示す断面図である。 多孔質パッドの他の実施形態を示しており、図4(A)は粗研削時の、図4(B)は仕上げ研削時の断面図をそれぞれ示している。 多孔質パッドの更に他の実施形態を示す断面図であり、図5(A)は粗研削時の状態を、図5(B)は仕上げ研削時の状態をそれぞれ示している。
符号の説明
2 研削装置
10 研削ユニット
18 研削ユニット移動機構
25 ゲル状スラリー格納部
26 多孔質パッド
28 保持テーブル機構
50 保持テーブル
52 研削水供給ノズル
54 ウエーハ
56 超砥粒
58 ゲル状スラリー
60 細かい超砥粒

Claims (2)

  1. 被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を研削する研削手段と、該研削手段を被加工物に対して接近又は離反する方向に移動する研削手段送り機構とを備えた研削装置であって、
    前記研削手段は、
    該保持テーブルに保持された被加工物に対峙する多数の細孔を有する多孔質パッドと、
    該多孔質パッドの上方に設けられた内部にゲル状スラリーを格納するゲル状スラリー格納部と、
    該多孔質パッドと被加工物の間に水を供給する水供給手段とを具備し、
    該多孔質パッドは少なくとも外周部に超砥粒を含み、
    該多孔質パッドの細孔径はゲル状スラリーに含まれる超砥粒の粒子径より大きいことを特徴とする研削装置。
  2. 請求項1記載の研削装置を用いて被加工物の研削を行う研削方法であって、
    前記研削手段送り機構により前記多孔質パッドを前記保持テーブルに保持された被加工物に接近する方向に研削送りし、該多孔質パッドを被加工物へ押圧して被加工物の粗研削を行った後に、
    該多孔質パッドの被加工物への押圧力を弱めて、該多孔質パッドから流出するゲル状スラリーで被加工物の仕上げ研削を行う、
    ことを特徴とする研削方法。
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