JP2011125987A

JP2011125987A - 研削装置

Info

Publication number: JP2011125987A
Application number: JP2009288935A
Authority: JP
Inventors: Hironaga Ozawa; 寛修小澤
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】省スペース化を図るとともに大型の板状物を研削・研磨可能な研削装置を提供する。
【解決手段】保持手段２を移動可能に支持するターンテーブル９の中心部に多角柱のコラム１１を配設し、コラム１１のそれぞれの側面において研削手段３ａ、３ｂ、３ｃを支持し、コラム１１の周囲を保持手段２が回転して研削手段の研削工具３０と保持手段２に保持されたワークとを対向させて研削する構成とすることにより、コラムがターンテーブルの外周側に位置していた従来の研削装置よりも省スペース化を図り、大型の板状物を研削・研磨に対応可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハを研削・研磨する研削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されてその表面に複数形成された半導体ウエーハ、樹脂基板、電子部品に使用される各種セラミック基板、ガラス基板等の板状物は、裏面が研削・研磨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加工装置によって個々のチップに分割され、分割された各チップは各種電子機器に利用されている。

これら板状物の裏面を研削・研磨する装置としては、粗研削手段と仕上げ研削（研磨）手段とを備えたグラインダと称する研削・研磨装置が広く使用されている。かかる研削・研磨装置は、被加工物を保持する複数のチャックテーブルがターンテーブル上に周方向に等間隔離間して設けられており、被加工物がチャックテーブルに保持された状態でターンテーブルが回転していくことでチャックテーブルが移動し、ターンテーブルに対峙して配設された研削手段又は研磨手段によって、チャックテーブルに保持された板状物について順次粗研削から仕上げ研削又は研磨へと一連の加工が施される（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２８４３０３号公報

しかし、近年、１枚の板状物当たりのチップの取り量を増やすために、板状物の大型化が進んでおり、特に半導体ウエーハにおいてはφ４５０ｍｍとする規格化が進められている。したがって、半導体ウエーハが例えば現在広く使用されているφ２００ｍｍやφ３００ｍｍからφ４５０ｍｍへ移行した場合、研削・研磨装置が非常に大型化するという問題がある。

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、より省スペースな装置で、大型の板状物を研削・研磨可能な研削装置を提供することである。

本発明は、ワークを保持する保持手段と、保持手段に保持されたワークを研削加工する研削工具をワークに対して接近及び離反可能に支持する研削手段と、研削手段を支持する多角柱のコラムと、保持手段を順次該研削工具に対向する位置に位置付けるターンテーブルとを有する研削装置に関するもので、ターンテーブルは、保持手段を鉛直方向を回転軸として自転可能に支持し、中心に開口部を有するリング状の支持台と、鉛直方向を回転軸として支持台を開口部を中心に回転させる駆動部とを含み、コラムはターンテーブルの開口部に配設され、コラムの側面に研削手段が配設されている。

本発明では、保持手段を移動可能に支持するターンテーブルの中心部に多角柱のコラムを配設し、コラムのそれぞれの側面に研削手段を配設したことにより、コラムの周囲を保持手段が回転して各研削手段の研削工具と保持手段に保持されたワークとを対向させて研削する構成としたため、コラムがターンテーブルの外周側に位置していた従来の研削装置よりも省スペース化を図ることができ、大型の板状物を研削・研磨可能となる。

研削装置の一例を示す斜視図である。

図１に示す研削装置１は、複数の保持手段２に保持されたワークを研削手段３ａ、３ｂ、３ｃが研削加工または研磨加工する装置である。装置の前部側には、研削前の板状のワークを収容するカセット４０ａと研削後の板状のワークを収容するカセット４０ｂとがそれぞれ載置台４ａ、４ｂに載置されている。

カセット４０ａ及びカセット４０ｂの開口側に対面する位置には、カセット４０ａからのワークの搬出及びカセット４０ｂへのワークの搬入を行う搬出入手段５が配設されている。搬出入手段５は、ワークを保持する保持部５０と、保持部５０を垂直方向に回動させる回動部５１と、屈曲自在なアーム部５２とを備えている。

搬出入手段５を構成する保持部５０の可動範囲には、ワークを所定の位置に位置合わせする位置合わせ手段６が配設されている。位置合わせ手段６は、ワークを吸着する保持部６０と、放射状に形成された複数の長孔６１と、長孔６１を移動可能な突き当て部材６２とから構成され、複数の突き当て部材６２が互いが近づく方向に移動して保持部６０に載置されたワークの周縁部を押すことによりワークを一定の位置に位置合わせすることができる。

搬出入手段５を構成する保持部５０の可動範囲には、研削後のワークを洗浄する洗浄手段７が配設されている。洗浄手段７は、ワークを保持して回転及び昇降可能な保持テーブル７０と、回転するワークに対して洗浄液及びエアーを噴出する図示しないノズル等を備えている。

装置の後部側は、研削域８となっている。研削域８においては、複数の保持手段２がターンテーブル９によってその周方向に公転可能に支持されているとともに、鉛直方向を回転軸として自転可能に支持されている。

ターンテーブル９は、リング上に形成され中心部に開口部９０が形成された支持台９１と、鉛直方向を回転軸として支持台９１を開口部９０を中心に回転させるモータ等の駆動部９２とを備えており、駆動部９２によって駆動されて支持台９１が回転することにより、保持手段２を研削工具３０に対向する位置と、搬出入手段５によるワークの搬出入を行う位置とに位置付けることができる。

開口部９０には円形の基台１０が配設され、その上にコラム１１が立設されている。コラム１１は多角柱に形成されており、その側面に研削手段３ａ、３ｂ、３ｃが配設されている。コラム１１はターンテーブル９の中心部に位置するため、コラム１１の周囲をターンテーブル９が回動し、それにともない保持手段２もコラム１１の周囲を移動する構成となっている。コラム１１は、図示の例では四角柱となっているが、これには限定されず、配設する研削手段の数等に応じて任意に決定することができる。本例と同様に多角柱を構成する側面のうち１つの側面の前方においてワークの搬出入を行う構成とする場合は、多角柱の側面の数より１つ少ない研削手段を配設することができる。たとえば、研削手段の数が２つであれば、コラムは三角柱であればよい。また、多角柱のすべての側面において研削手段を支持することも可能である。

研削手段３ａ、３ｂ、３ｃは同様に構成されるため、共通の符号を付して説明すると、研削手段３ａ、３ｂ、３ｃは、保持手段２の保持面２０に保持されたワークに作用して研削加工を行う研削工具３０と、研削工具３０を支持する支持マウント３１と、支持マウント３１を先端部において支持し鉛直方向に延びる回転軸３２と、回転軸３２を回転させるモータ３３とを備えている。なお、例えば、研削手段３ａを構成する研削工具３０は粗研削用のもの、研削手段３ｂを構成する研削工具は仕上げ研削用のもの、研削手段３ｃを構成する研削工具３０はＣＭＰ等による研磨用のものといった使い分けがなされる。

研削手段３ａ、３ｂ、３ｃは、鉛直方向の軸心を有しコラム１１の側面において鉛直方向に配設されたボールスクリュー３４と、ボールスクリュー３４と平行に配設された一対のガイドレール３５と、ボールスクリュー３４を回動させるパルスモータ３６と、ボールスクリュー３４に螺合するナット（図示せず）を内部に有するとともに側部がガイドレール３５に摺接する昇降基台３７と、昇降基台３６から側方にのび回転軸３２の周りを支持する支持部３７とを備えており、パルスモータ３５によって駆動されてボールスクリュー３４が回動するのにともない昇降基台３７がガイドレール３５に案内されて昇降動し、これにより研削工具３０も昇降動して保持手段２に保持されたワークに対して接近及び離反可能となっている。

次に、研削装置１を用いてワークを研削加工する場合の動作について説明する。なお、ワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハやGaAs等の半導体ウェーハ、セラミックス、ガラス、サファイア（Al₂O₃）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、さらには、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（TTV：total thickness variation：ワーク被研削面を基準面として厚み方向に測定した高さのワーク被研削面の全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料が挙げられる。

研削対象のワークは、搬出入手段５の保持部５０がカセット４０ａに進入することによって保持され、保持部５０がカセット４０ａから退避することによって搬出される。そして、保持部５０に保持されたワークは、位置合わせ手段６の保持部６０の上に載置される。位置合わせ手段６では、突き当て部材６２が互いに近づく方に移動することによりワークが一定の位置に位置合わせされる。

次に、位置合わせされたワークは、搬出入手段５の保持部５０によって保持され、搬出入手段５に最も近い位置にある保持手段２に搬送され、吸引保持される。そして、ターンテーブル８の時計回りの回転により保持手段２に保持されたワークが研削手段３ａの下方に位置付けされる。そして、保持手段２が回転し、モータ３３による駆動によって研削工具３０が回転するとともにパルスモータ３６の駆動によりボールスクリュー３４が回動することにより研削工具３０が下降し、保持手段２に保持され回転するワークに接触して粗研削加工が行われる。

粗研削終了後は、ターンテーブル８がコラム１１の周囲を回転することにより、保持手段２に保持されたワークが研削手段３ｂの下方に位置付けされ、保持手段２が回転しながら上記研削手段３ａと同様の動作によって研削工具３０がワークに作用してワークに仕上げ研削加工が施される。

仕上げ研削終了後は、ターンテーブル８がコラム１１の周囲を回転することにより、保持手段２に保持されたワークが研削手段３ｃの下方に位置付けされ、保持手段２が回転しながら上記研削手段３ａ、３ｂと同様の動作によって研削工具３０がワークに作用してワークに鏡面仕上げ等の研磨加工が施される。

研磨加工終了後は、ターンテーブル８がコラム１１の周囲を回転することにより、保持手段２に保持されたワークが搬出入手段５の近傍に位置付けされる。そして、搬出入手段５の保持部５０がワークを保持して洗浄手段７の保持テーブル７０に搬送する。保持テーブル７０に保持されたワークは、保持テーブル７０の回転とともに回転し、洗浄液が噴出されて洗浄が行われ、その後乾燥が行われる。洗浄後のワークは、搬出入手段５の保持部５０によって保持され、カセット４０ｂに搬入される。

以上説明したように、研削装置１における研削加工においては、コラム１１の周囲をワークが移動しながら次々と加工が行われる構成となっており、従来（たとえば特許文献１に示した研削装置）のようにコラムがターンテーブルの外側に位置する構成ではないため、装置構成がコンパクトになり、生産性を阻害することなく省スペース化を図ることができる。

１：研削装置
２：保持手段２０：保持面
３ａ、３ｂ、３ｃ：研削手段
３０：研削工具３１：支持マウント３２：回転軸３３：モータ
３４：ボールスクリュー３５：ガイドレール３６：パルスモータ
３７：昇降基台３８：支持部
４ａ、４ｂ：載置台４０ａ、４０ｂ：カセット
５：搬出入手段５０：保持部５１：回動部５２：アーム部
６：位置合わせ手段６０：保持部６１：長孔６２：突き当て部材
７：洗浄手段７０：保持テーブル
８：研削域
９：ターンテーブル９０：開口部９１：支持台９２：駆動部
１０：基台１１：コラム

Claims

ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを研削加工する研削工具をワークに対して接近及び離反可能に支持する研削手段と、該研削手段を支持する多角柱のコラムと、該保持手段を順次該研削工具に対向する位置に位置付けるターンテーブルと、を有する研削装置であって、
該ターンテーブルは、
該保持手段を鉛直方向を回転軸として自転可能に支持し、中心に開口部を有するリング状の支持台と、
鉛直方向を回転軸として該支持台を該開口部を中心に回転させる駆動部と、を含み、
該コラムは該ターンテーブルの該開口部に配設され、
該コラムの側面に該研削手段が配設された研削装置。