JP2014054694A

JP2014054694A - 研削装置

Info

Publication number: JP2014054694A
Application number: JP2012200513A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Yamahata; 一郎山端
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: JP5992270B2

Abstract

【課題】研削加工中の研削荷重による無作為な外周部分の粉砕を防ぐことができる研削装置を提供すること。
【解決手段】研削装置（１）は、ウエーハ（Ｗ）の外周部を押圧する押圧ローラ（７）と、押圧ローラ（７）をウエーハ（Ｗ）の外周部に接近および離反させるとともに押圧ローラ（７）の側面部をウエーハ（Ｗ）の外周部に押圧する押圧部（７２）と、押圧ローラ（７）の中心軸を回転軸として回転可能に支持する支持部（７１）と、を備え、押圧部（７２）によって押圧ローラ（７２）の側面部をウエーハ（Ｗ）の外周部に押圧した状態で、チャックテーブル（３）をチャック回転手段で回転させることにより、押圧ローラ（７）がウエーハ（Ｗ）の外周部を粉砕する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエーハなどの被研削面を研削する研削装置に関する。

ウエーハを薄化させる研削工程において、ウエーハの外縁にシャープエッジが形成されると、ウエーハの割れや欠けが発生しやすくなる。そこで、シャープエッジが形成されるウエーハの外周部を、あらかじめ薄化ウエーハの仕上げ厚みよりわずかに深いトリミング深さでトリミング（エッジトリミング）することで、シャープエッジの形成を防ぐ技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−１７３９６１号公報

しかしながら、エッジトリミングしたウエーハを、エッジトリミングされていない面側から研削して薄化していくと、チャックテーブルに保持されていないウエーハの外周部分が割れて吹き飛ぶおそれがあるという問題があった。このように吹き飛んだウエーハの外周部分は、薄いウエーハ破片となって装置内に飛散するとともに、研削水によって装置内に付着するため、取り除くことが困難である。また、吹き飛んだウエーハ破片によって研削砥石をはじめとする研削装置の各構成部品が傷つくおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、エッジトリミングしたウエーハの研削加工中の研削荷重による無作為な外周部分の粉砕を防ぐことができる研削装置を提供することを目的とする。

本発明の研削装置は、円盤状ワークの外周部に凹部が形成されたウエーハで、該凹部の深さはウエーハの仕上げ厚み以上で、該凹部が形成された面側を吸引して保持させる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の中心を軸に回転させるチャック回転手段と、研削砥石を環状に配置させた研削ホイールを回転可能に装着させ該チャックテーブルが保持するウエーハを研削する研削手段と、から少なくとも構成される研削装置であって、該ウエーハの該外周部を押圧させる押圧ローラと、該押圧ローラを該ウエーハの該外周部に接近および離反させると共に該押圧ローラの側面をウエーハの該外周部に押圧させる押圧部と、該押圧ローラの中心軸を回転軸として回転可能に支持する支持部と、を備え、該押圧部によって該押圧ローラの側面をウエーハの外周部に押圧させた状態で、該チャックテーブルを該チャック回転手段で回転させ、該押圧ローラがウエーハの該外周部を粉砕させることを特徴とする。

この構成によれば、押圧ローラの側面でウエーハの外周部を押圧することにより、エッジトリミングにより凹部が形成されたウエーハの外周部が研削加工中に研削荷重によって無作為に粉砕される前に、押圧ローラによってウエーハの外周部を粉砕することができる。よって、粉砕されたウエーハ破片が装置内に飛散する事態を防ぐとともに、粉砕されたウエーハ破片によって研削砥石をはじめとする研削装置の各構成部品が傷つくことを防ぐことが可能となる。

上記研削装置において、該押圧ローラで粉砕したウエーハ外周部を回収させる回収ボックスと、該回収ボックスを該チャックテーブルの該保持面に接近および離反させる上下手段と、粉砕したウエーハを吹き飛ばす流体吐出口を含む吐出部と、を備えていて、該流体吐出口は該チャックテーブルの径方向に外周に向かって流体が吐出するように方向付けられていて、該流体吐出口から吐出される流体が該粉砕したウエーハ外周部を該回収ボックスで回収させてもよい。

上記研削装置において、該押圧ローラを該回収ボックスに配設させ、該回収ボックスを該上下手段で該チャックテーブルに接近させる該回収ボックスの下降動作によってウエーハの外周部に該押圧ローラの側面を押圧させてもよい。

本発明によれば、エッジトリミングしたウエーハの研削加工中の研削荷重による無作為な外周部分の粉砕を防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る研削装置の一例を示す模式図である。上記研削装置における押圧ローラおよび吐出部の関係を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る研削装置の一例を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る研削装置の一例を示す模式図である。図１に示すように、研削装置１は、チャックテーブル３と研削ユニット６（研削手段）とを相対回転させることにより、チャックテーブル３が保持するウエーハＷを研削するとともに、押圧ローラ７で押圧されるウエーハＷの外周部を粉砕し、粉砕されたウエーハＷの破片を回収ボックス９内に回収するように構成されている。

研削装置１は、略直方体形状の基台２を有している。基台２の上面には、チャックテーブル３を支持するテーブル支持台２１が設けられている。テーブル支持台２１は、略正方形状を有し、チャックテーブル３を回転可能に支持する。チャックテーブル３は、円盤形状を有し、図示しないチャック回転手段によって円盤中心を軸に回転可能に設けられている。

テーブル支持台２１は、図示しない駆動機構に接続されており、この駆動機構から供給される駆動力によって、基台２の上面に形成された開口部２ａ内をスライド移動する。これにより、チャックテーブル３は、加工前のウエーハＷを供給し、加工後のウエーハＷを回収する載せ換え位置と、研削ユニット６とウエーハＷとが対向する研削位置との間をスライド移動する。なお、開口部２ａは、蛇腹状の防塵カバー２２で覆われている。

研削装置１には、研削位置に位置づけられたチャックテーブル３に対向するように研削ユニット６および回収ボックス９が設けられている。また、研削装置１には、研削位置に位置づけられたチャックテーブル３を挟んで両側に、研削ユニット６および回収ボックス上下手段１０をそれぞれ支持するコラム５Ａ，５Ｂが設けられている。回収ボックス上下手段１０には回収ボックス９が取り付けられており、回収ボックス９内には、押圧ローラ７および吐出部８が備えられている。

続いて、図２を参照して研削装置１の各構成部品について詳細に説明する。なお、図２は、チャックテーブル３が研削位置に位置づけられた状態を示している。

チャックテーブル３の上面には、たとえばポーラスセラミック材で構成され、吸引源３ｂに接続された保持面３ａが設けられている。この構成により、ウエーハＷがチャックテーブル３に載せ置かれた場合には、保持面３ａの中央でウエーハＷが吸引保持される。

被加工物であるウエーハＷは、表面Ｗａの研削に先立って、裏面Ｗｂ側の外周部を表面Ｗａ研削の仕上げ板厚よりわずかに深い深さでトリミングして形成された凹部Ｗｃを有している。

研削水供給手段４は、研削位置に位置づけられたチャックテーブル３に隣接するように設けられている。研削水供給手段４は、研削水供給路４ａを有しており、研削水供給路４ａの一端は研削水供給源４ｂに接続され、他端には研削水吐出口４ｃが設けられている。研削水吐出口４ｃは、研削加工中の研削面に研削水を供給できる位置に配置されている。このように、研削水供給手段４は、研削水供給源４ｂに貯蔵された研削水を、研削水供給路４ａを介して研削水吐出口４ｃから研削加工中の研削面に供給するように構成されている。なお、研削水としては、たとえば純水を用いることができる。

研削ユニット６は、円筒状のスピンドル６ａと、スピンドル６ａの下端に設けられたホイールマウント６ｂと、ホイールマウント６ｂの下面に取り付けられた研削ホイール６ｃと、研削ホイール６ｃの下面に配列された複数の研削砥石６ｄと、を含んで構成される。研削砥石６ｄは、たとえば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンドなどの結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。研削砥石６ｄは、スピンドル６ａの駆動に伴ってＺ軸まわりに高速回転する。

研削ユニット６は、コラム５Ａに設けられた研削送り手段６１によって駆動されて上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に構成され、研削ユニット６とチャックテーブル３とを相対的に接近および離反させることが可能である。

押圧ローラ７は、円柱形状を有し、支持部７１によって中心軸を回転軸として回転可能に支持されている。図２に示すように、押圧ローラ７は、押圧ローラ７の回転軸がＺ軸方向に水平な平面に対して傾きをもつように支持されている。このため、押圧ローラ７の側面部は、ウエーハＷの外周部に対して斜めに接触する。支持部７１の上端部は、たとえばエアーシリンダで構成された押圧部７２のピストン７２ａに連結されている。なお、押圧ローラ７は、円柱形状に限定されず、たとえば、円錐形状であってもよい。

押圧ローラ７は、押圧部７２におけるピストン７２ａの前進および後退に伴ってチャックテーブル３に保持されたウエーハＷの外周部に接近および離反する。また、押圧ローラ７がウエーハＷの外周部に接触した状態で、押圧部７２に供給するエアーの圧力をレギュレータで維持することにより、ピストン７２ａの位置が維持されて、押圧ローラ７の側面部がチャックテーブル３に保持されたウエーハＷの外周部に押し付けられた状態を維持することができる。

吐出部８は、たとえば２流体ノズルまたは高圧ノズルで構成され、単数または複数の流体供給路８ａを有しており（本実施の形態において３つ、図３参照）、流体供給路８ａの一端は流体供給源８ｂに接続され、他端には流体吐出口８ｃが設けられている。流体供給源８ｂからは、液体と気体の両方、またはいずれか一方が流体供給路８ａに供給される。流体吐出口８ｃは、チャックテーブル３の径方向外側に向かって流体が吐出するように方向づけられて配置されている。

回収ボックス９は、押圧ローラ７、吐出部８および押圧ローラ７と接触するウエーハＷの一部を覆うように構成される。回収ボックス９は、たとえばエアーシリンダで構成された回収ボックス上下手段１０のピストン１０ａに連結されている。この構成により、回収ボックス９は、回収ボックス上下手段１０におけるピストン１０ａの前進および後退に伴ってチャックテーブル３の保持面３ａに接近および離反する。

回収ボックス９内には、押圧部７２および吐出部８が取り付けられている。すなわち、押圧部７２に連結された押圧ローラ７および流体吐出口８ｃは、回収ボックス上下手段１０による回収ボックスの上下方向（Ｚ軸方向）の移動に伴ってチャックテーブル３の保持面３ａに接近および離反する。したがって、回収ボックス９を下降させることによって、押圧ローラ７の側面部がチャックテーブル３に保持されたウエーハＷの外周部を押圧するような配置とすることも可能である。

回収ボックス９の下方位置には排気口９ａが設けられている。排気口９ａは、回収ボックス９がチャックテーブル３の保持面３ａに接近した状態で、研削装置１のコラム５Ｂに設けられた吸引口１１ａと連結するように構成されている。吸引口１１ａは、吸引源１１ｂに接続されており、排気口９ａおよび吸引口１１ａを介して、回収ボックス９内の液体、気体、ゴミなどが研削装置１外に排出される。

基台２内には、研削装置１の各部を統括制御する制御部１２が設けられている。制御部１２は、各種処理を実行するプロセッサや、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などの記憶媒体を含んで構成される。

続いて、このような研削装置１を用いた研削加工について説明する。
まず、図２に示すように、ウエーハＷの凹部Ｗｃが形成された裏面１１ｂ側をチャックテーブル３の保持面３ａで吸引保持する。そして、押圧ローラ７の側面部がチャックテーブル３に保持されたウエーハＷの外周部に接触し、外周部を押し付けるような位置に、押圧ローラ７を配置する。このとき、押圧ローラ７による押し付け圧は、ウエーハＷの外周部を粉砕する際に起きる振動がウエーハＷの研削に影響することを防ぐため、研削砥石６ｄの研削荷重よりも若干強い押し付け圧であることが好ましい。

押圧ローラ７のＺ軸方向の位置調整は、回収ボックス上下手段１０による回収ボックス９の下降動作によって行ってもよいし、押圧部７２による押圧ローラ７の下降動作によって行ってもよい。あるいは、回収ボックス上下手段１０による回収ボックス９の下降動作と押圧部７２による押圧ローラ７の下降動作との両方によって、押圧ローラ７のＺ軸方向の位置調整を行ってもよい。

そして、チャックテーブル３を回転し、研削ユニット６の研削ホイール６ｃを回転するとともに、研削送り手段６１によって研削ユニット６を下降して、研削砥石６ｄをウエーハＷの表面Ｗａに接触させて研削加工を施す。このとき、研削水供給手段４を作動して、研削水吐出口４ｃから研削水を研削面に供給する。チャックテーブル３の回転に伴って、押圧ローラ７も回転し、回転する押圧ローラ７によってウエーハＷの外周部に押し付け圧が付加される。

研削加工の進行に伴ってウエーハＷ全体の板厚が薄くなると、特に凹部Ｗｃが形成された外周部の板厚が薄くなる。ウエーハＷの外周部が十分に薄化されると、押圧ローラ７からウエーハＷの外周部に付加される押し付け圧によってウエーハＷの外周部が粉砕される。粉砕されたウエーハＷの破片は、吐出部８の流体吐出口８ｃから吐出される流体によってチャックテーブル３の径方向外側に吹き飛ばされて回収ボックス９内に回収され、排気口９ａおよび吸引口１１ａを介して研削装置１外に排出される。

図３は、本発明の実施の形態に係る研削装置における押圧ローラおよび吐出部の関係を示す模式図である。研削加工中、チャックテーブル３は、図示矢印Ａ方向に回転している。押圧ローラ７と吐出部８とは、ウエーハＷが押圧ローラ７を通過した後に、吐出部８の流体吐出口８ｃの前を通過するように配置される。これにより、押圧ローラ７によって粉砕されたウエーハＷは、流体吐出口８ｃから吐出される流体によってチャックテーブル３の径方向外側に吹き飛ばされ、確実に回収ボックス９内に回収される構成となる。

ウエーハＷを所望の厚さだけ研削した時点で研削加工は終了する。ウエーハＷは、あらかじめ研削の仕上げ板厚よりわずかに深い深さでトリミングした凹部Ｗｃが形成されているため、ウエーハＷを所望の厚さまで研削する前に、ウエーハＷの外周部はすべて押圧ローラ７によって粉砕されて取り除かれている。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る研削装置１によれば、押圧ローラ７の側面部でウエーハＷの外周部を押圧することにより、エッジトリミングにより凹部Ｗｃが形成されたウエーハＷの外周部が研削加工中に研削荷重によって無作為に粉砕される前に、押圧ローラ７によってウエーハＷの外周部を粉砕することができる。よって、粉砕されたウエーハＷの破片が研削装置１内に飛散する事態を防ぐとともに、粉砕されたウエーハＷの破片によって研削砥石６ｄをはじめとする研削装置１の各構成部品が傷つくことを防ぐことが可能となる。

また、粉砕されたウエーハＷの破片が吐出部８の流体吐出口８ｃから吐出される流体によって吹き飛ばされて回収ボックス９内に回収されることにより、エッジトリミングしたウエーハＷを研削する際に発生するウエーハＷの外周部分の破片を容易に回収することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

上記実施の形態においては、押圧ローラ７が円柱形状または円錐形状を有する場合について説明しているが、押圧ローラ７の構成については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。押圧ローラ７としては、回転する押圧ローラ７によってウエーハＷの外周部を粉砕する際に起きる振動がウエーハＷの研削に影響することを防ぐことができることを前提として任意の形状を採用することができる。たとえば、角柱形状を有するものや、歯車のような形状を有するものが含まれる。

また、上記実施の形態においては、押圧ローラ７の側面部が、ウエーハＷの外周部に対して斜めに接触する場合について説明しているが、押圧ローラ７の配置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。たとえば、押圧ローラ７の側面部は、ウエーハＷの表面Ｗａと平行になるように配置される構成であってもよい。

さらに、上記実施の形態においては、回収ボックス９内に、押圧部７２（押圧ローラ７）および吐出部８が配置される取り付けられる場合について説明しているが、押圧部７２および突出部８の取付位置について、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。たとえば、押圧部７２（押圧ローラ７）および吐出部８は、回収ボックス９外に配置される構成であってもよい。

本発明は、エッジトリミングしたウエーハを研削する際に発生するウエーハの外周部分の破片を容易に回収することができるという効果を奏し、特に、エッジトリミングしたウエーハを研削する研削装置として有用である。

１研削装置
２基台
２ａ開口部
２１テーブル支持台
２２防塵カバー
３チャックテーブル
３ａ保持面
３ｂ吸引源
４研削水供給手段
４ａ研削水供給路
４ｂ研削水供給源
４ｃ研削水吐出口
５Ａ，５Ｂコラム
６研削ユニット
６ａスピンドル
６ｂホイールマウント
６ｃ研削ホイール
６ｄ研削砥石
６１研削送り手段
７押圧ローラ
７１支持部
７２押圧部
７２ａピストン
８吐出部
８ａ流体供給路
８ｂ流体供給源
８ｃ流体吐出口
９回収ボックス
９ａ排気口
１０回収ボックス上下手段
１０ａピストン
１１ａ吸引口
１１ｂ吸引源
１２制御部

Claims

円盤状ワークの外周部に凹部が形成されたウエーハで、該凹部の深さはウエーハの仕上げ厚み以上で、該凹部が形成された面側を吸引して保持させる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の中心を軸に回転させるチャック回転手段と、研削砥石を環状に配置させた研削ホイールを回転可能に装着させ該チャックテーブルが保持するウエーハを研削する研削手段と、
から少なくとも構成される研削装置であって、
該ウエーハの該外周部を押圧させる押圧ローラと、該押圧ローラを該ウエーハの該外周部に接近および離反させると共に該押圧ローラの側面をウエーハの該外周部に押圧させる押圧部と、該押圧ローラの中心軸を回転軸として回転可能に支持する支持部と、を備え、
該押圧部によって該押圧ローラの側面をウエーハの外周部に押圧させた状態で、該チャックテーブルを該チャック回転手段で回転させ、該押圧ローラがウエーハの該外周部を粉砕させることを特徴とする研削装置。
該押圧ローラで粉砕したウエーハ外周部を回収させる回収ボックスと、該回収ボックスを該チャックテーブルの該保持面に接近および離反させる上下手段と、粉砕したウエーハを吹き飛ばす流体吐出口を含む吐出部と、を備えていて、
該流体吐出口は該チャックテーブルの径方向に外周に向かって流体が吐出するように方向付けられていて、該流体吐出口から吐出される流体が該粉砕したウエーハ外周部を該回収ボックスで回収させることを特徴とする請求項１記載の研削装置。
該押圧ローラを該回収ボックスに配設させ、該回収ボックスを該上下手段で該チャックテーブルに接近させる該回収ボックスの下降動作によってウエーハの外周部に該押圧ローラの側面を押圧させることを特徴とする請求項２記載の研削装置。