JP2014030884A

JP2014030884A - 研削装置

Info

Publication number: JP2014030884A
Application number: JP2012173617A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hayakawa; 晋早川
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-02-20

Abstract

【課題】被加工物を均一な仕上げ厚みに研削可能な研削装置を提供する。
【解決手段】研削装置は、被加工物を保持する円錐状の保持面を有するチャックテーブル４６と、該チャックテーブル４６と同心状に配設される、固定支持部材８０と少なくとも１個の可動支持部材９０からなる併せて３個以上の支持部材とを有し、該保持面の円錐軸を回転軸とした保持手段と、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着された研削ホイールとを有し、該チャックテーブル４６に保持された被加工物に該保持面の中心から外周に至る研削領域に研削加工を施す研削手段と、該研削手段で研削加工が施された被加工物の厚みを測定し、中凸又は中凹形状を検出する形状検出手段と、該形状検出手段で検出された被加工物の形状に基づいて、可動支持部材９０を加熱又は冷却して該チャックテーブル４６の該保持面の傾きを変更する傾き変更手段と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエーハ等の被加工物を研削する研削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に利用されている。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、チャックテーブルに研削すべきウエーハを搬入する搬入手段と、チャックテーブルから研削済みのウエーハを搬出する搬出手段とを備えており、ウエーハを所望の厚みに加工することができる。

チャックテーブルは中心を頂点として傾斜度の極めて小さな勾配の傾斜面を有する円錐状に形成され、円錐軸を回転軸として回転される。また、チャックテーブルは一点が固定で他の二点が可動の三点で支持されており、これによりチャックテーブルの円錐状の保持面の傾きが調整可能に構成されている。

更に、通常チャックテーブルは保持面の傾斜面が研削砥石の研削面と平行になるよう回転軸が鉛直方向から僅かに傾斜するように調整されており、研削砥石が被加工物の研削面に接触する研削領域が被加工物の回転中心から外周に至る領域に限定され、研削方向は被加工物の回転中心から外周に至る方向となっている。

特開平８−９０３７６号公報

研削装置においては、研削ホイールの加工力不足や被加工物の自転に伴う中心と外周の周速差等の影響により、研削を実施すると外周部の厚さが厚くなったり或いは逆に薄くなったりする傾向が生じてしまい、厚さを均一に研削する平坦加工が難しいという問題がある。

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、被加工物を均一な厚さに研削可能な研削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を研削する研削装置であって、被加工物を保持する円錐状の保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを支持する該チャックテーブルと同心状に配設された３個以上の支持部材とを有し、該保持面の円錐軸を回転軸とした保持手段と、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着された研削ホイールとを有し、該チャックテーブルに保持された被加工物に該保持面の中心から外周に至る研削領域に研削加工を施す研削手段と、該研削手段で研削加工が施された被加工物の厚みを測定し、中凸又は中凹形状を検出する形状検出手段と、該形状検出手段で検出された被加工物の形状に基づいて、少なくとも前記支持部材のうちの一つを加熱又は冷却して該チャックテーブルの該保持面の傾きを変更する傾き変更手段と、を具備したことを特徴とする研削装置が提供される。

本発明の研削装置によると、研削後の被加工物の厚みを測定して断面形状を検出した後、被加工物を平坦化するよう支持部材のうちの少なくとも一つを加熱又は冷却して保持面の傾きを変更できるため、被加工物を均一な厚みに研削仕上げすることができる。

本発明の原理を適用可能な研削装置の斜視図である。本発明実施形態のチャックテーブル支持構造を示す一部破断斜視図である。図１に示した研削装置の一部破断側面図である。フランジの支持位置を示す模式図である。中凹形状のウエーハの断面図である。研削後のウエーハが中凹形状であった場合の制御方法を説明する一部断面側面図である。

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は本発明のチャックテーブルの支持構造を採用した研削装置２の斜視図を示している。４は研削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に伸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に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット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。

粗研削ユニット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スピンドル２１（図３参照）と、スピンドル２１を回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドル２１の先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット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とから構成される粗研削ユニット送り機構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。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６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３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側に配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸引保持部を有しており、吸引保持部の保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。４８は研削後のウエーハの厚みを測定する回動可能な非接触の厚み測定ゲージからなる形状検出手段である。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナ洗浄ユニット６４が配設されている。

図２を参照すると、実施形態に係るチャックテーブル４６の支持構造の一部破断斜視図が示されている。図３は図１に示された研削装置の一部破断側面である。図２に示すように、チャックテーブル４６はポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸引保持部６８と、吸引保持部６８を囲繞する金属製の枠体７０とから構成される。枠体７０には環状のフランジ７２が一体的に形成されている。チャックテーブル４６はモータ７４に連結されており、モータ７４により回転駆動される。

図３に示すように、ターンテーブル４４はターンテーブル基台４４ａと、ターンテーブルカバー４４ｂとから構成されており、チャックテーブル４６はターンテーブルカバー４４ｂに形成された開口４７から上方に突出している。

環状フランジ７２には、円周方向にそれぞれ１２０度離間して３個の貫通穴が形成されている。フランジ７２に形成された一つの貫通穴にボルト７６が挿通されて、ボルト７６の先端がターンテーブル基台４４ａに固定された被係合部材７８に係合している。ボルト７６と被係合部材７８とで固定支持部材８０を構成する。

環状フランジ７２に形成された他の貫通穴にボルト８２が挿通され、ボルト８２の先端部はターンテーブル基台４４ａに固定された被係合部材８４に係合している。ボルト８２と被係合部材８４とで可動支持部材９０を構成する。

可動支持部材９０の被係合部材８４が固定されたターンテーブル基台４４ａの背面には凹部８５が形成されており、この凹部８５にヒータ８６が配設されている。他の可動支持部材９０も同様な構成であり、可動支持部材９０の被係合部材８４の背面に形成された凹部８５中にヒータ８６が配設されている。

図３を参照すると、ターンテーブル４４のターンテーブル基台４４ａがモータ９２上に搭載されており、モータ９２により回転される。チャックテーブル４６の吸引保持部６８はチューブ９４を介して負圧源に接続されており、負圧源により吸引保持部６８に吸引力が付与される。ヒータ８６は制御手段１００に接続されており、制御手段１００により制御される。

図４を参照すると、チャックテーブル４６の環状フランジ７２の支持構造の模式図が示されている。環状フランジ７２は互いに円周方向に１２０度離間したＡ，Ｂ，Ｃの３点で支持されており、Ａが固定支持部材８０に対応し、Ｂ，Ｃが可動支持部材９０に対応する。

以下、本発明の研削装置２の作用について説明する。粗研削ユニット１０と仕上げ研削ユニット２８との作用は概略同一であるため、以下の説明では粗研削ユニット１０について代表して説明する。

半導体ウエーハ（以下単にウエーハと略称することがある）１１の表面にはＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが形成されているため、ウエーハ１１の研削を実施するにあたり、ウエーハ１１の表面に保護テープ１３を貼着する。

このように表面に保護テープ１３が貼着されたウエーハ１１は、ウエーハカセット５０中に複数枚収容されて、ウエーハカセット５０がベース４上に載置される。ウエーハカセット５０中に収容されたウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット５４の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル５６に載置される。

ウエーハ位置決めテーブル５６に載置されたウエーハ１１は、複数の位置決めピン５８によって中心合わせが行われた後、ローディングアーム６０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられているチャックテーブル４６上に載置され、チャックテーブル４６によって吸引保持される。

次いで、ターンテーブル４４が矢印４５方向に１２０度回転されて、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル４６が粗研削加工領域Ｂに位置付けられ、粗研削が実施される。

この粗研削について図６を参照して説明する。チャックテーブル４６の吸引保持部６８の保持面６８ａは中央部が外周部に比べて僅かに高い円錐状に形成されており、この保持面６８ａの円錐軸はチャックテーブル４６の回転軸４６ａに一致している。

更に、チャックテーブル４６の傾斜面（保持面）６８ａが研削砥石２６と平行になるように調整しているため、研削砥石２６がウエーハ１１の研削面（裏面）に接触する研削領域が、ウエーハ１１の回転中心１１ａから外周１１ｂに至る領域に限定され、更に研削方向はウエーハ１１の回転中心１１ａから外周１１ｂに至る方向となる。

ウエーハ１１の粗研削工程では、図６に示すように、チャックテーブル４６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、粗研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させ、チャックテーブル４６に保持されたウエーハ１１の回転中心１１ａを研削砥石２６が通過するように研削ホイール２４を位置づける。

そして、粗研削ユニット送り機構１８を駆動して、粗研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りしながらウエーハ１１の粗研削を実施する。非接触式の厚み測定ゲージ４８を研削中のウエーハ１１の上方に移動してウエーハ１１の厚みを測定しながら所定の厚みまでウエーハ１１を研削する。

粗研削終了後、非接触式の厚み測定ゲージ４８をウエーハ１１を横切るように移動して、中心部１１ａ及び周辺部１１ｂを含む複数個所でウエーハ１１の厚みを測定する。この複数個所の厚み測定により研削後のウエーハ１１の形状が検出される。

図５に示したウエーハ１１の形状は、中央部１１ａの厚みが外周部１１ｂの厚みより薄い中凹形状となっている。非接触式の厚み測定ゲージ４８は複数個所で研削後のウエーハ１１の厚みを測定することにより、ウエーハ１１の形状を検出するため形状検出手段として作用する。

形状検出手段（非接触式厚み測定ゲージ）４８で検出されたウエーハ１１の形状に基づいて、少なくとも一つの可動支持部材９０の下に配設されたヒータ８６で可動支持部材９０を所定温度まで加熱して、研削後のウエーハ１１の形状が中凹形状の場合には、図６の矢印Ａで示すように研削領域におけるチャックテーブル４６の外周側が上昇するように保持面６８ａの傾きを調整する。好ましくは、二つの可動支持部材９０を所定温度まで加熱して、チャックテーブル４６の外周側が上昇するように保持面６８ａの傾きを調整する。

ヒータ８６で可動支持部材９０を加熱して保持面６８ａの傾きを調整する実施形態に変えて、クーラーで可動支持部材９０を冷却して、保持面６８ａの傾きを調整するようにしても良い。或いは、温度調整設備に接続されたウォータージャケットを可動支持部材９０の下方に設けて、保持面６８ａの傾きを調整するようにしても良い。

このようにチャックテーブル４６の保持面６８ａの傾きを調整した後は、ヒータ８６で可動支持部材９０を所定温度に加熱しながら、２枚目以降のウエーハ１１の粗研削を実施する。ウエーハ１１が一様に研削されるように保持面６８ａの傾きが調整されているため、ウエーハ１１を均一な厚みに研削することができる。

上述した説明は本発明の原理を粗研削に適用した例について説明したが、仕上げ研削ユニット２８による仕上げ研削にも同様に適用することができる。また、本発明の原理は、研磨装置にも同様に適用することができる。

上述した実施形態では、被加工物として半導体ウエーハ１１を研削した例について説明したが、被加工物は半導体ウエーハ１１に限定されるものではなく、光デバイスウエーハ、ガラス基板、セラミックス基板等の他の被加工物にも本発明を同様に適用することができる。

１０粗研削ユニット
１１ウエーハ
２４粗研削ホイール
２６粗研削砥石
２８仕上げ研削ユニット
４４ターンテーブル
６８吸引保持部
６８ａ保持面
８０固定支持部材
８６ヒータ
９０可動支持部材

Claims

被加工物を研削する研削装置であって、
被加工物を保持する円錐状の保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを支持する該チャックテーブルと同心状に配設された３個以上の支持部材とを有し、該保持面の円錐軸を回転軸とした保持手段と、
回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着された研削ホイールとを有し、該チャックテーブルに保持された被加工物に該保持面の中心から外周に至る研削領域に研削加工を施す研削手段と、
該研削手段で研削加工が施された被加工物の厚みを測定し、中凸又は中凹形状を検出する形状検出手段と、
該形状検出手段で検出された被加工物の形状に基づいて、少なくとも前記支持部材のうちの一つを加熱又は冷却して該チャックテーブルの該保持面の傾きを変更する傾き変更手段と、
を具備したことを特徴とする研削装置。