JP2014237210A - 研削装置及び研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルの交換頻度を低減し得る研削装置及び該研削装置による研削方法を提供する。【解決手段】研削装置であって、ターンテーブル基台４４ａを有し被加工物着脱領域と加工領域に沿って回転可能に配設されたターンテーブルと、該ターンテーブルに自転自在に配設されて順次加工領域に移動され、被加工物を保持する保持面を吸引保持部４９に有する複数のチャックテーブル４６と、該加工領域に位置付けられた該チャックテーブル４６の該保持面に対面して配設された研削ホイールを含む研削手段と、該加工領域に位置付けられた該チャックテーブル４６の上面高さ位置と該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置とから、該チャックテーブル４６に保持された被加工物の厚みを検出する厚み検出手段と、該各チャックテーブル４６の高さ位置を調整する高さ位置調整手段９０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、複数のチャックテーブルを備えた研削装置及び研削方法に関する。

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、切削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チップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

ウエーハ等の被加工物の裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持する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固着された研削ホイールが回転可能に装着された研削ユニットとを備えていて、ウエーハを高精度に所望の厚みに研削できる。

一般的にウエーハ等の被加工物の研削には、粗研削ホイールが装着された粗研削ユニットと、仕上げ研削ホイールが装着された仕上げ研削ユニットに、チャックテーブル（保持テーブル）に保持された被加工物を位置付けて粗研削及び仕上げ研削が実施される。粗研削ホイールには、砥粒の粒度が粗い粗研削砥石が固着されており、仕上げ研削ホイールには、砥粒の粒度が細かい仕上げ研削砥石が固着されている。

被加工物に対して粗研削及び仕上げ研削を順次実施するため、通常複数のチャックテーブルをターンテーブル上に回転可能に装着し、ターンテーブルを被加工物着脱領域と加工領域に沿って回転可能に配設している。

研削装置においては、研削ホイールやチャックテーブルを交換した後等においては、チャックテーブルを研削ホイールで研削して研削ホイールの研削面とチャックテーブルの保持面とを平行に形成する所謂セルフグラインドを実施している。

また、被加工物の研削中は厚み検出手段でチャックテーブルの上面の高さ位置と被加工物の上面の高さ位置から被加工物の厚みを検出しつつ被加工物の研削を遂行している（例えば、特開２００１−００９７１６号公報及び特開２００１−００１２６１号公報参照）。

特開２００１−００９７１６号公報 特開２００１−００１２６１号公報

複数のチャックテーブルにそれぞれ保持された複数の被加工物を所定の厚みへ研削するためには、複数のチャックテーブルの保持面高さを均一に揃える必要がある。従って、一つのチャックテーブルのみセルフグラインドを実施したい場合でも、他のチャックテーブルまでセルフグラインドを実施して複数のチャックテーブルの保持面高さを均一に揃えなければならず、セルフグラインドが不要なチャックテーブルを削ることでチャックテーブルの交換頻度を早めてしまうという問題があった。

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、チャックテーブルの交換頻度を低減し得る研削装置及び該研削装置による研削方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、研削装置であって、被加工物着脱領域と加工領域に沿って回転可能に配設されたターンテーブルと、該ターンテーブルに自転自在に配設されて順次加工領域に移動され、被加工物を保持する保持面を有する複数のチャックテーブルと、該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルの該保持面に対面して配設された研削ホイールを含む研削手段と、該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルの上面高さ位置と該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置とから、該チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出する厚み検出手段と、該各チャックテーブルの高さ位置を調整する高さ位置調整手段と、を備えた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記載の研削装置で被加工物を研削する研削方法であって、該加工領域に該複数のチャックテーブルのうち第１チャックテーブルを位置付けるとともに、該第１チャックテーブルを該研削手段で研削して該第１チャックテーブルの保持面と該研削ホイールの研削面とを平行にするチャックテーブル研削ステップと、該チャックテーブル研削ステップを実施した後、該第１チャックテーブルにおいて、該チャックテーブル研削ステップで研削されて減じた該第１チャックテーブルの高さ位置分該高さ位置調整手段で上昇させるチャックテーブル高さ位置変更ステップと、該チャックテーブル高さ位置変更ステップを実施した後、該第１チャックテーブルで被加工物を保持する保持ステップと、該加工領域に位置付けられた該第１チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを該厚み検出手段で検出しつつ被加工物を該研削手段で研削する研削ステップと、を含むことを特徴とする研削方法が提供される。

本発明の研削装置は、チャックテーブルの高さ位置を調整する高さ位置調整手段を備えているため、一つのチャックテーブルのみにセルフグラインドを実施した場合、セルフグラインドで削られた分、高さ位置調整手段でチャックテーブルの高さ位置を元の高さ位置まで上昇できるため、他のチャックテーブルについてはセルフグラインドを実施する必要は無く、不要なチャックテーブルを削ることでチャックテーブルの交換頻度を早めることがなく、チャックテーブルの交換頻度を低減することができる。

実施形態に係る研削装置の斜視図である。 高さ位置調整手段を備えたチャックテーブル装着構造の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。 高さ位置調整手段の説明図である。 チャックテーブル研削ステップを示す一部断面側面図である。 保持ステップを示す一部断面側面図である。 研削ステップを示す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を参照すると、本発明実施形態に係る研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、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ホイールマウント２３と、ホイールマウント２３に着脱可能に装着された研削ホイール２４を含んでいる。研削ホイール２４は、環状基台２５の下端部外周に複数の研削砥石２６が環状に固着されて構成されている。

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。

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）４８が固定されている。この一対のガイドレール４８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４８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４８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移動機構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の前側においてベース４の上面と略面一となるよう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（保持テーブル）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。

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（ウエーハ着脱領域）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、ウエーハカセット５０と、ハンド５２を有する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、研削されたウエーハを洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置６４と、スピンナ洗浄装置６４で洗浄及びスピン乾燥された研削後のウエーハを収容する収容カセット６６が配設されている。

スピンナ洗浄装置６４には、研削された半導体ウエーハ１１を吸引保持して回転する半導体ウエーハ１１より小径のスピンナテーブル６８が装着されている。７０はスピンナ洗浄装置６４のカバーである。

粗研削加工領域Ｂに位置付けられたチャックテーブル４６に隣接して、第１厚み検出ユニット（第１ハイトゲージ）７２がベース４に配設されており、仕上げ研削加工領域Ｃに位置付けられたチャックテーブル４６に隣接して、第２厚み検出ユニット（第２ハイトゲージ）７４がベース４上に配設されている。

第１厚み検出ユニット７２はチャックテーブル上面高さ位置検出針７２ａと、被加工物上面高さ位置検出針７２ｂを有している。同様に、第２厚み検出ユニット７４は、チャックテーブル上面高さ位置検出針７４ａと、被加工物上面高さ位置検出針７４ｂを有している。

図２を参照すると、本発明実施形態に係る高さ位置調整手段９０を備えたチャックテーブル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２の一部破断側面図である。

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ス材によって円盤状に形成された吸引保持部４９と、吸引保持部４９を囲繞する金属製の枠体４７とから構成される。枠体４７には、環状のフランジ５１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７８に連結されており、モータ７８により回転駆動される。吸引保持部４９の上面である保持面は金属製の枠体４７の上面と面一に形成されている。

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５３から上方に突出している。

再び図２を参照すると、環状フランジ５１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５１に形成された各貫通穴にボルト８０が挿通され、ボルト８０の先端部はターンテーブル基台４４に形成された貫通穴８３中に挿入されたロッド８４の一端部に係合している。ロッド８４はねじ穴を有しており、このねじ穴中にパルスモータ８６の出力軸８８に形成された雄ねじ８９が螺合している。

パルスモータ８６とロッド８４とボルト８０との連結構造で高さ位置調整手段（可動支持部）９０を構成する。図２で見えない他の貫通穴部分も同様な高さ位置調整手段（可動支持部）９０で支持されている。即ち、本実施形態のチャックテーブル４６は、円周方向に互いに１２０度離間した３個の高さ位置調整手段９０でその高さ位置が調整可能に支持されている。

パルスモータ８６は図示しないブラケットによりターンテーブル基台４４ａに固定されている。パルスモータ８６を駆動すると、雄ねじ８９が回転されて高さ位置調整手段９０を構成するボルト８０が上下方向に移動され、チャックテーブル４６の保持面の高さ位置が調整される。

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４９はチューブ９４を介して真空吸引源に接続されており、真空吸引源により吸引保持部４９に吸引力が発生する。各高さ位置調整手段９０を構成するパルスモータ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。

次に、図４の模式図を参照して、高さ位置調整手段９０を用いたチャックテーブル４６の保持面の調整方法について説明する。チャックテーブル４６には互いに円周方向に１２０度離間した３点（Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸）において高さ位置調整手段９０が設けられている。９６は研削ホイール２４の回転軌跡であり、９８は研削ホイール２４による研削領域をそれぞれ示している。

図５に示すように、チャックテーブル４６の吸引保持部４９は、チャックテーブル４６の回転軸４６ａを頂点として僅かな山形状に形成されており、吸引保持部４９の直径を１０ｃｍとすると、保持面４９ａの中心部と周辺部との高さの差は１０〜２０μｍ程度に形成されている。

保持面４９ａが山形状に形成されているため、チャックテーブル４６はその中心軸４６ａが鉛直方向から僅かばかり傾斜するように配設されている。これにより、図４でチャックテーブル４６及び研削ホイール２４が共に反時計回り方向に回転する場合、研削ホイール２４の研削領域９８はチャックテーブル４６の中心から外周までの範囲に限定される。

再び図４を参照すると、Ａ軸のみ高さ位置を変更することで、被加工物の研削形状を中凸／中凹形状に調整可能である。Ｃ軸のみ高さ位置を変更することで、被加工物の研削形状を双凸／双凹形状に調整可能である。また、Ａ、Ｂ、Ｃの３軸を同一量高さ位置を変更することで、被加工物の研削形状は変えずにチャックテーブル４６の保持面の高さ位置を調整可能である。

以下、上述したように構成された研削装置２のチャックテーブル４６の保持面４９ａの高さ位置の調整について説明する。ターンテーブル４４に三つのチャックテーブル４６が搭載された研削装置２を新たに工場等に設置した場合には、複数のチャックテーブル４６にそれぞれ保持されたウエーハ１１を所定の厚みへ研削するために、複数のチャックテーブル４６の保持面高さを均一に揃える必要がある。

そこで、各チャックテーブル４６を研削ホイール２４で研削して、研削ホイール２４の研削面とチャックテーブル４６の保持面とを平行に形成するセルフグラインドを各チャックテーブル４６について実施する。

この研削ホイール２４を使用したセルフグラインドについて、図５を参照して説明する。尚、セルフグラインドは、セルフグラインド専用の研削ホイールを取り付けて実施するようにしてもよい。

セルフグラインドでは、第１厚み検出ユニット７２のチャックテーブル上面高さ位置検出針７２ａをチャックテーブル４６の保持面４９ａに当接しながら、チャックテーブル４６を矢印ａ方向に回転するとともに、研削ホイール２４の研削砥石２６を吸引保持部４９の保持面４９ａに当接させて研削ホイール２４を矢印ｂ方向に回転することにより、チャックテーブル４６の吸引保持部４９を枠体４７とともに研削して、研削ホイール２４の研削面とチャックテーブル４６の保持面４９ａと平行に形成する。

研削装置設置時には、このセルフグラインドを３個のチャックテーブル４６について実施して、３個のチャックテーブル４６の保持面４９ａの高さを均一に揃える。保持面４９ａの高さ位置の検出は、第１厚み検出ユニット７２のチャックテーブル上面高さ位置検出針７２ａにより実施する。

従って、ウエーハ等の被加工物の研削加工中には、３個のチャックテーブル４６の保持面４９ａの高さ位置は同一高さに維持されている。被加工物の研削を長時間実施して、一つのチャックテーブル４６の交換の必要性が生じた場合には、そのチャックテーブルを新たなチャックテーブル４６に交換する。

このようにチャックテーブル４６を新たなチャックテーブルに交換した場合には、交換したチャックテーブルについてセルフグラインドを実施して、研削ホイール２４の研削面とチャックテーブル４６の保持面４９ａと平行に形成する。

このセルフグラインド中には、第１厚み研削ユニット７２のチャックテーブル上面高さ位置検出針７２ａをチャックテーブル４６の保持面４９ａに当接しながらセルフグラインドを実施する。

これにより、セルフグラインドによって削った高さが判明するため、図４に示すＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸同時に高さ位置調整手段９０を作動して削った高さ分チャックテーブル４６の保持面４９ａを上昇させる。

その結果、交換したチャックテーブル４６の保持面４９ａの高さ位置は他の２個のチャックテーブル４６の保持面４９ａの高さ位置と同一となるため、この状態で被加工物の研削作業を遂行することができる。

このように本実施形態の研削装置２によると、チャックテーブル４６の高さ位置を調整する高さ位置調整手段９０を備えているため、チャックテーブル４６の交換後に必要となるセルフグラインドを一つのチャックテーブルに実施した場合、セルフグラインドで削られた分チャックテーブル４６の高さ位置を上昇できる。

従って、他のチャックテーブル４６までセルフグラインドを実施する必要がなく、不要なチャックテーブルを削ることでチャックテーブルの交換頻度を早めることがなく、チャックテーブルの交換頻度を低減することができる。

交換したチャックテーブル４６のセルフグラインドを実施し、更にセルフグラインドで研削されて減じたチャックテーブル４６の高さ位置分、高さ位置調整手段９０でチャックテーブル４６を上昇させて、保持面４９ａを他の２個のチャックテーブル４６の保持面４９ａと同一高さに設定した後、図６に示すように、チャックテーブル４６の吸引保持部４９でウエーハ１１を吸引保持する保持ステップを実施する。ウエーハ１１の表面は表面保護テープ１３で保護されており、ウエーハ１１はその裏面が露出される。

保持ステップ実施後、ターンテーブル４４を矢印４５方向に１２０度回転して、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル４６を粗研削加工領域Ｂに位置付ける。そして、図７に示すように、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル４６を例えば矢印ａ方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル４６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、粗研削ユニット移動機構１８を作動して粗研削用の研削砥石２６をウエーハ１１の裏面に接触させる。

そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に移動して研削砥石２６でウエーハ１１を押圧しながらウエーハ１１の粗研削を実施する。この粗研削では、第１厚み検出ユニット７２のチャックテーブル上面高さ位置検出針７２ａをチャックテーブル４６の保持面４９ａに当接させ、被加工物上面高さ位置検出針７２ｂをウエーハ１１の裏面に当接させながら研削を実施し、ウエーハ１１を所望の厚みに粗研削する。

粗研削終了後、ターンテーブル４４を矢印４５方向に更に１２０度回転して粗研削済みのウエーハ１１を仕上げ研削加工領域Ｃに位置付ける。そして、仕上げ研削ユニット２８によるウエーハ１１の仕上げ研削を実施する。

この仕上げ研削中には、第２厚み検出ユニット７４のチャックテーブル上面高さ位置検出針７４ａをチャックテーブル４６の保持面４９ａに当接させ、被加工物上面高さ位置検出針７４ｂをウエーハ１１の裏面に当接させながら仕上げ研削を実施して、ウエーハ１１を所望の厚みに仕上げる。

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
２４ 粗研削ホイール
２８ 仕上げ研削ユニット
４０ 仕上げ研削ホイール
４４ ターンテーブル
４６ チャックテーブル
４９ 吸引保持部
４９ａ 保持面
７２ 第１厚み研削ユニット
７４ 第２厚み研削ユニット
８０ ボルト
８４ ロッド
８６ パルスモータ
９０ 高さ位置調整手段（可動支持部）

Claims (2)

1. 研削装置であって、
   被加工物着脱領域と加工領域に沿って回転可能に配設されたターンテーブルと、
   該ターンテーブルに自転自在に配設されて順次加工領域に移動され、被加工物を保持する保持面を有する複数のチャックテーブルと、
   該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルの該保持面に対面して配設された研削ホイールを含む研削手段と、
   該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルの上面高さ位置と該加工領域に位置付けられた該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置とから、該チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出する厚み検出手段と、
   該各チャックテーブルの高さ位置を調整する高さ位置調整手段と、
   を備えたことを特徴とする研削装置。
2. 請求項１記載の研削装置で被加工物を研削する研削方法であって、
   該加工領域に該複数のチャックテーブルのうち第１チャックテーブルを位置付けるとともに、該第１チャックテーブルを該研削手段で研削して該第１チャックテーブルの保持面と該研削ホイールの研削面とを平行にするチャックテーブル研削ステップと、
   該チャックテーブル研削ステップを実施した後、該第１チャックテーブルにおいて、該チャックテーブル研削ステップで研削されて減じた該第１チャックテーブルの高さ位置分該高さ位置調整手段で上昇させるチャックテーブル高さ位置変更ステップと、
   該チャックテーブル高さ位置変更ステップを実施した後、該第１チャックテーブルで被加工物を保持する保持ステップと、
   該加工領域に位置付けられた該第１チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを該厚み検出手段で検出しつつ被加工物を該研削手段で研削する研削ステップと、
   を含むことを特徴とする研削方法。

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