JP2015088547A

JP2015088547A - 研削装置

Info

Publication number: JP2015088547A
Application number: JP2013224257A
Authority: JP
Inventors: 雄二郎須藤; Yujiro Sudo
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: JP6267927B2

Abstract

【課題】複数のウェーハを同時に研削する研削装置において、ウェーハ間の厚さのばらつきを抑える。【解決手段】第一回転軸１１９を中心とした円周上で複数のウェーハ３０ａ〜３０ｃを周方向に等間隔に保持する保持手段１１と、保持手段１１に保持された各ウェーハが第一回転軸１１９を中心として１回転する間にウェーハ３０ａ〜３０ｃの外周縁の一点からウェーハ３０ａ〜３０ｃの中心を通りウェーハ３０ａ〜３０ｃの外周縁の該一点に対面するウェーハ外周の他点に至るウェーハ全面に当接する幅に形成されている研削砥石部２３を有する研削手段とを研削装置に備え、すべてのウェーハに対して研削砥石部２３による研削軌跡が同一となるように構成することにより、ウェーハ間の厚さのばらつきが大きくなるおそれを低減する。【選択図】図６

Description

本発明は、複数のウェーハを同時に研削する研削装置に関する。

サファイアや窒化ガリウム（ＧａＮ）などで形成されたウェーハには、通常のウェーハと比べて径が小さいものがある。このように径が小さいウェーハの研削については、１つの保持テーブルの同一保持面上において複数のウェーハを保持し、複数のウェーハを同時に研削することによって、研削にかかる時間を短縮する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２０１０−２４７３１１号公報特開２０１２−１０１２９３号公報

しかし、保持テーブルの同一保持面上において複数のウェーハを保持して同時に研削すると、ウェーハごとに研削砥石による研削軌跡が異なるために、ウェーハ間で厚さに大きなばらつきが生じる場合がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、複数のウェーハを同時に研削する研削装置において、ウェーハ間の厚さのばらつきを低減することを目的とする。

本発明に係る研削装置は、複数のウェーハを保持しウェーハより大径に形成された保持面を有し、該保持面に直交するとともに該保持面の中心を通る第一回転軸を中心として回転可能であり、該保持面上において該第一回転軸を中心とした円周上で該複数のウェーハを周方向に等間隔に保持する保持手段と、
該第一回転軸と平行な第二回転軸を中心として回転可能な研削ホイールを有し、該保持手段に保持された複数のウェーハを同時に研削する研削手段と、該研削ホイールを該保持面に対して該第二回転軸の伸長方向に近接離反可能に該研削手段を相対移動させる移動手段と、を備え、該研削ホイールは、基台と、該基台に固定され該保持手段に保持されたすべてのウェーハに当接する環状の研削砥石部と、を含み、該環状の研削砥石部は、該保持手段に保持された各ウェーハが該第一回転軸を中心として１回転する間にウェーハの外周縁の一点からウェーハの中心を通りウェーハの外周縁の該一点に対面するウェーハ外周の他点に至るウェーハ全面に当接する幅に形成されている。

上記研削装置において、前記研削砥石部は、長辺と短辺とを有する複数の矩形砥石を含み、該複数の矩形砥石のそれぞれの長辺が前記研削ホイールの半径方向に対して傾斜した状態で配設されて環状に構成されていることが望ましい。
また、前記第一回転軸と前記第二回転軸とは、該保持面方向において、所定の間隔をおいて離間していてもよいし、同一の位置にあってもよい。

本発明に係る研削装置は、第一回転軸を中心とした円周上で複数のウェーハを周方向に等間隔に保持する保持手段と、保持手段に保持された各ウェーハが第一回転軸を中心として１回転する間にウェーハの外周縁の一点からウェーハの中心を通りウェーハの外周縁の該一点に対面するウェーハ外周の他点に至るウェーハ全面に当接する幅に形成されている研削砥石部を有する研削手段とを備えているため、すべてのウェーハに対して研削砥石による研削軌跡が同一となる。したがって、ウェーハ間の厚さのばらつきが大きくなるおそれを低減することができる。

また、研削ホイールの半径方向に対して傾斜した向きに複数の矩形状の研削砥石を配設することにより、研削砥石を環状に配置する場合と比較して研削砥石の使用量を抑えることができるため、研削砥石部を安価に形成することができる。また、研削砥石を研削ホイールの半径方向に対して傾斜させることで、隣り合う研削砥石間に大きな隙間が形成されるため、当該隙間から研削水がウェーハ全面に流れやすくなり、加工時の冷却効果を向上することができる。さらに、研削砥石を放射状に配設する場合と比較して、研削負荷を低減することができる。

第一回転軸と第二回転軸とが保持面方向に離間している構成であれば、研削領域の幅を小さくすることができるため、研削砥石にかかるコストを低減することができるとともに、研削負荷を低減することができる。

一方、第一回転軸と第二回転軸とが保持面方向に同一の位置にある構成であれば、研削中に各ウェーハにかかる荷重が常に均一になるため、ウェーハ間の厚さのばらつきを更に抑えることができる。

研削装置を示す斜視図。保持手段を示す平面図。別の保持手段を示す平面図。更に別の保持手段を示す平面図。研削ホイールを示す底面図。保持面と研削領域との関係を示す平面図。別の保持面と研削領域との関係を示す平面図。

図１に示す研削装置１０は、複数のウェーハを保持する保持手段１１と、保持手段１１を水平方向（±Ｙ方向）に移動させる位置付け手段１２と、保持手段１１に保持された複数のウェーハを同時に研削する研削手段１３と、研削手段１３を鉛直方向（±Ｚ方向）に移動させる移動手段１４とを備えている。

保持手段１１には、研削対象のウェーハより大径に形成された円形の保持面１１１を備えており、保持面１１１には複数（図１の例では３つ）の吸引領域１１６が設けられている。各吸引領域１１６は、載置されたウェーハを吸引保持する。

位置付け手段１２は、ウェーハ３０を保持した保持手段１１を＋Ｙ方向に移動させることにより、ウェーハが研削手段１３に研削される研削位置に保持手段１１を位置付けることができる。

研削手段１３は、±Ｚ方向の軸心を有するスピンドル１３１と、スピンドル１３１を回転させるモータ１３２と、スピンドル１３１の下端に装着されたマウント１３３と、マウント１３３に装着される研削ホイール２０とから構成されている。研削ホイール２０は、円形の基台２１と、基台２１の下部（−Ｚ側）に固定された複数の研削砥石２２とを備えている。また、基台２１の下部には、保持手段１１に保持されたウェーハに向けて研削水を吐出する吐出口（不図示）が設けられている。

移動手段１４は、±Ｚ方向に平行なボールネジ１４１をモータ１４２が回転させることにより、ボールネジ１４１に螺合したナットを有する移動台１４３がガイドレール１４４にガイドされて±Ｚ方向に移動し、移動台１４３に固定された研削手段１３を±Ｚ方向に移動させ、これにより、研削ホイール２０を保持面１１１に対して近接させたり離間させたりすることが可能となっている。

図２に示すように、保持手段１１は、保持面１１１に形成された吸引領域１１６においてウェーハ３０ａ〜３０ｃを吸引保持する。保持手段１１は、保持面１１１の中心を通り保持面１１１に直交する±Ｚ方向に平行な第一回転軸１１９を中心として回転可能となっている。保持面１１１に保持される各ウェーハ３０ａ〜３０ｃの半径３８は、等しく、保持面１１１の半径よりも小さい。また、各ウェーハ３０ａ〜３０ｃは、中心３９ａ〜３９ｃと第一回転軸１１９との間の距離１１８が等しく、第一回転軸１１９から見たウェーハ間の角度が等しい位置に保持される。すなわち、ウェーハ３０ａ〜３０ｃは、第一回転軸１１９を中心とする円周上で、周方向に等間隔に保持される。

図２に示した保持手段１１に代えて、図３に示す保持手段１１Ａを研削装置１０が備える構成であってもよい。保持手段１１Ａは、保持面１１１全面に吸引吸着部１１２が設けられ、ウェーハ３０ａ〜３０ｃがワックスや接着剤などで固定された支持部材１１３を吸引吸着部１１２で吸着することにより、ウェーハ３０ａ〜３０ｃを保持する。支持部材１１３は、保持面１１１とほぼ同じ大きさであり、例えばシリコンウェーハ、ガラス、テープなどにより形成される。なお、保持手段１１Ａは、保持面１１１全面に吸引吸着部１１２が設けられたポーラステーブルではなく、径方向及び周方向に延びる吸引溝が設けられたユニバーサルテーブルであってもよい。

また、保持手段１１に代えて、図４に示す保持手段１１Ｂを研削装置１０が備える構成であってもよい。保持手段１１Ｂは、保持面１１１に係合凹部１１４ａ〜１１４ｃが設けられ、各ウェーハ３０ａ〜３０ｃが固定されたプレート１１５ａ〜１１５ｃを係合凹部１１４ａ〜１１４ｃに係合させ、ねじなどで固定することにより、ウェーハ３０ａ〜３０ｃを保持する。各プレート１１５ａ〜１１５ｃは、ウェーハ３０ａ〜３０ｃとほぼ同じ大きさであり、例えば金属、ガラス、セラミックなどにより形成される。

図５に示すように、研削ホイール２０には、円板状の基台２１の中心２９を中心として、複数の研削砥石２２が環状に配置されている。各研削砥石２２は、長辺と短辺とを有する細長い矩形状であり、それぞれの長辺が基台２１の半径方向に対して傾斜した状態で配置されている。複数の研削砥石２２は、全体として環状の研削砥石部２３を構成している。

研削手段１３に装着された研削ホイール２０は、中心２９を通り、図２に示した第一回転軸１１９と平行な第二回転軸１３９を中心として回転可能となっている。研削砥石部２３は、回転時においては、その軌跡の内周２３ａと中心２９との距離を内半径２７とし、研削砥石部２３の軌跡の外周２３ｂと中心２９との距離を外半径２８とするドーナツ状の領域を通る。

保持手段１１に保持されたウェーハ３０ａ〜３０ｃを研削する場合は、図１に示した音付け手段１２が保持手段１１を＋Ｙ方向に移動させて、保持手段１１に保持されたウェーハ３０ａ〜３０ｃを研削位置に位置付ける。そして、図６に示すように、保持手段１１が第一回転軸１１９を中心として回転するとともに、図１に示した研削手段１３のモータ１３２が研削ホイール２０を回転させ、移動手段１４が研削手段１３を第二回転軸１３９の伸長方向である−Ｚ方向に移動させて、研削砥石２２をウェーハの被研削面に押し付けることにより、ウェーハ３０ａ〜３０ｃを研削する。詳しくは、第一回転軸１１９を中心とする周方向にウェーハ３０ａ〜３０ｃが移動し、第一回転軸１１９から距離１２８だけ離れた第二回転軸１３９を中心として研削砥石２２が回転しながらウェーハ３０ａ〜３０ｃに当接することにより、ウェーハ３０ａ〜３０ｃを研削する。研削中は、ウェーハ３０ａ〜３０ｃに対して研削水が供給される。ウェーハ３０ａ〜３０ｃは、第一回転軸１１９を中心とした円周上に等間隔に配置されているため、どのウェーハに対しても、研削砥石２２による研削軌跡が同じになり、各ウェーハ３０ａ〜３０ｃが第一回転軸１１９を中心として１回転する間に、すべてのウェーハの全面に研削砥石部２３が当接する。すなわち、研削砥石部２３は、各ウェーハが第一回転軸１１９を中心として１回転する間に、ウェーハの外周縁の一点からウェーハの中心を通りウェーハの外周縁の該一点に対面するウェーハ外周の他点に至るウェーハ全面に当接する幅に形成されている。この幅とは、外半径２８と内半径２７との差である。このように、各ウェーハが第一回転軸１１９を中心として１回転する間に、すべてのウェーハの全面に研削砥石部２３が当接するため、ウェーハ間の厚さのばらつきを低減することができる。

ここで、研削砥石部２３の軌跡が研削領域２６であり、研削領域２６は、内半径２７を有する円と外半径２８を有する円との間のドーナツ状の領域である。研削領域２６の外半径２８は、第一回転軸１１９と第二回転軸１３９との間の距離１２８よりも大きく、研削領域２６は、第一回転軸１１９を囲う形状となっているため、保持手段１１が１回転する間、常に、すべてのウェーハ３０ａ〜３０ｃに研削砥石部２３が当接し、ウェーハ間の厚さのばらつきを低減することができる。

図７に示すように、研削位置に位置付けられた保持手段１１の第一回転軸１１９と、研削手段１３の第二回転軸１３９とが、保持手段１１の保持面方向（Ｘ−Ｙ平面方向）において同一位置にある構成であってもよい。その場合は、研削領域２６の外半径２８ａが距離１１８と半径３８との和以上であり、研削領域２６の内半径２７ａが距離１１８から半径３８を差し引いた差以下であることが必要となる。

図６と図７とを比較すれば明らかなように、研削位置に位置付けられた保持手段１１の第一回転軸１１９と研削手段１３の第二回転軸１３９とが保持面１１１方向に離間している構成であれば、その分、研削領域２６の外半径２８が小さくなり、研削領域２６の内半径２７が大きくなり、研削領域２６の幅が狭くて済むため、研削ホイール２０の径及び研削砥石２２を小さくしてコストを抑えることができるとともに、研削負荷を低減することができる。

一方、研削位置に位置付けられた保持手段１１の第一回転軸１１９と研削手段１３の第二回転軸１３９とが一致している構成であれば、常に、すべてのウェーハ３０ａ〜３０ｃに対して均等に力を加えることができるため、ウェーハ３０ａ〜３０ｃの被研削面を平坦にすることが容易であり、ウェーハ間の厚さのばらつきを更に抑えることができる。

なお、基台２１の径方向に対して長辺を傾けて研削砥石２２を配設するのではなく、長辺を基台２１の径方向に向けることで放射状に研削砥石２２を配置してもよいが、長辺を基台２１の径方向に対して傾けて配設する構成としたほうが、研削時の研削負荷を低減することができ、好ましい。また、各研削砥石２２の形状は、矩形状に限らず、他の形状であってもよい。

基台２１に複数の研削砥石２２を設けるのではなく、研削領域２６と同じ形状のドーナツ型の研削砥石２２を設ける構成としてもよいが、複数の研削砥石２２を設ける構成としたほうが、研削砥石２２の使用量を抑えることができ、コストを抑えることができる。また、複数の研削砥石２２を設けて隣り合う研削砥石間に隙間がある構成とするほうが、研削中の研削水がウェーハ全面に流れやすくなるため、加工熱の冷却効果が向上する。

保持手段１１が同時に保持するウェーハの数は、３つに限らず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。いずれの場合も、各ウェーハは、保持手段１１の第一回転軸１１９を中心とする円周上に、周方向に等間隔に保持される。そうすれば、すべてのウェーハに対して研削砥石による研削軌跡が同じになるため、ウェーハ間の厚さのばらつきを抑えることができる。

移動手段１４は、研削ホイール２０と保持面１１１とを、第二回転軸１３９の伸長方向である研削送り方向に相対移動させて、研削ホイール２０と保持面１１１とを近接させたり離間させたりすることが可能な構成であればよく、研削手段１３を移動させる構成ではなく、保持手段１１を移動させる構成であってもよいし、研削手段１３と保持手段１１との双方を移動させる構成であってもよい。

１０研削装置、
１１保持手段、１１１保持面、１１２吸引吸着部、１１３支持部材、
１１４ａ〜１１４ｃ係合凹部、１１５ａ〜１１５ｃプレート、１１６吸引領域、
１１８，１２８距離、１１９第一回転軸、
１２位置付け手段、
１３研削手段、
１３１スピンドル、１３２モータ、１３３マウント、１３９第二回転軸、
１４移動手段、１４１ねじ軸、１４２モータ、１４３移動台、１４４ガイド、２０研削ホイール、２１基台、２２研削砥石、２３研削砥石部、
２６研削領域、２７内半径、２８外半径、
２９，３９ａ〜３９ｃ中心、３０ａ〜３０ｃウェーハ、３８半径

Claims

複数のウェーハを研削する研削装置であって、
複数のウェーハを保持しウェーハより大径に形成された保持面を有し、該保持面に直交するとともに該保持面の中心を通る第一回転軸を中心として回転可能であり、該保持面上において該第一回転軸を中心とした円周上で該複数のウェーハを周方向に等間隔に保持する保持手段と、
該第一回転軸と平行な第二回転軸を中心として回転可能な研削ホイールを有し、該保持手段に保持された複数のウェーハを同時に研削する研削手段と、
該研削ホイールを該保持面に対して該第二回転軸の伸長方向に近接離反可能に該研削手段を相対移動させる移動手段と、を備え、
該研削ホイールは、基台と、該基台に固定され該保持手段に保持されたすべてのウェーハに当接する環状の研削砥石部と、を含み、
該環状の研削砥石部は、該保持手段に保持された各ウェーハが該第一回転軸を中心として１回転する間にウェーハの外周縁の一点からウェーハの中心を通りウェーハの外周縁の該一点に対面するウェーハ外周の他点に至るウェーハ全面に当接する幅に形成されている、研削装置。
前記研削砥石部は、長辺と短辺とを有する複数の矩形砥石を含み、該複数の矩形砥石のそれぞれの長辺が前記研削ホイールの半径方向に対して傾斜した状態で配設されて環状に構成されている、請求項１記載の研削装置。
前記第一回転軸と前記第二回転軸とは、該保持面方向において所定の間隔をおいて離間している、請求項１または２記載の研削装置。
前記第一回転軸と前記第二回転軸とは、該保持面方向において同一の位置にある、請求項１または２記載の研削装置。