JP2019013989A

JP2019013989A - 研削装置

Info

Publication number: JP2019013989A
Application number: JP2017131102A
Authority: JP
Inventors: 信前嶋; Makoto Maejima; 桑名　一孝; Kazutaka Kuwana; 一孝桑名; 将昭鈴木; Masaaki Suzuki; 亮輔西原; Ryosuke Nishihara; 慧美子河村; Sumiko Kawamura
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP7067878B2; TWI763861B; CN109202690A; KR20190004667A; CN109202690B; KR102554148B1; TW201907468A

Abstract

【課題】環状に配置された砥石の外側に研削水が排出されやすい研削装置を提供する。【解決手段】研削装置１は、研削水供給手段３０を備え、研削水供給手段３０は、スピンドル１４とマウント１３とを貫通する貫通路３１と、マウント１３の装着面１３ａ側の中心に配設され貫通路３１に連通して研削水ＧＷを放水する研削水ノズル３２とを備え、研削水ノズル３２は、マウント１３から垂下する筒体３３と、筒体３３の自由端部３３ａに形成される放水部３４と、貫通路３１を流下した研削水ＧＷを筒体３３の内壁３３ｂを伝って流れるように誘導する誘導部３５とを備え、放水部３４は、研削水ＧＷを末広がりに放水させる面取り部３４ａを備えたため、環状に配置された砥石１２の全周の先端部分に向けて研削水ＧＷをむらなく供給でき、ウエーハＷの被研削面と砥石１２との間の僅かな隙間から研削水ＧＷが砥石１２の外側へ排出されやすくなる。【選択図】図２

Description

本発明は、ウエーハを研削する研削装置に関する。

研削を行うことによりウエーハが薄くなると、ウエーハの剛性が低下してその後の工程においてウエーハの取り扱いが困難となるという問題があるため、例えば、ウエーハの径より小さい径で砥石を環状に配置した研削ホイールを用いて、ウエーハの裏面のうち、デバイスが複数形成されたデバイス領域に対応する領域に凹部を形成し、デバイス領域の外周側の外周余剰領域に対応する領域にリング状の凸部を形成する研削方法が提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２０１３−１６５２８７号公報

しかし、上記研削方法においては、ウエーハの面内に研削ホイールが配置され、ウエーハと砥石とに研削水を供給しながら、研削ホイールの下部に環状に配置された砥石の半周分がウエーハの裏面に接触して研削している。このとき、残りの半周分の砥石の研削面とウエーハの裏面との間の隙間が小さいため、砥石の内側に供給された研削水が砥石の外側へ排出されにくい。そのため、砥石の内側に研削水が滞留して砥石の冷却を十分に行えないし、滞留した研削水に含まれる研削屑によって被研削面に傷がつくという問題や砥石の消耗が早まるという問題もある。さらに、消耗した砥石で研削を行うと、ウエーハに形成される凹部の角部分が丸くなって直角にならないため、ウエーハの最外周部分のチップを平坦化できないという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、研削ホイールの下部に環状に配置された砥石の外側に研削水を排出されやすい研削装置を提供することを目的とする。

本発明は、ウエーハを保持する保持テーブルと、ウエーハの径より小さい径で環状に砥石が配置された研削ホイールが回転可能に装着され該保持テーブルに保持されたウエーハの外周部を残して中央部を研削する研削手段と、該砥石とウエーハとに研削水を供給する研削水供給手段と、を備えた研削装置であって、該研削手段は、該研削ホイールを装着する装着面を有するマウントと、該マウントの中心と軸心とを一致させ一方の端を連結するスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持する支持手段と、該スピンドルを回転させるモータとを備え、該研削水供給手段は、該スピンドルと該スピンドルに連結された該マウントとを貫通する貫通路と、該マウントの該装着面側の中心に配設され該貫通路に連通して該研削水を放水する研削水ノズルとを備え、該研削水ノズルは、該マウントから垂下する筒体と、該筒体の自由端部に形成される放水部と、該貫通路と該放水部との間に配設され、該貫通路を流下した該研削水を該筒体の内壁を伝って流れるように誘導する誘導部と、を備え、該放水部は、該研削水を末広がりに放水させる面取り部を備える。

本発明に係る研削装置は、砥石とウエーハとに研削水を供給する研削水供給手段を備え、研削水供給手段は、スピンドルとスピンドルに連結されたマウントとを貫通する貫通路と、マウントの装着面側の中心に配設され貫通路に連通して研削水を放水する研削水ノズルとを備え、研削水ノズルは、マウントから垂下する筒体と、筒体の自由端部に形成される放水部と、貫通路と放水部との間に配設され、貫通路を流下した研削水を筒体の内壁を伝って流れるように誘導する誘導部とを備え、放水部は、研削水を末広がりに放水させる面取り部を備えたため、環状に配置された砥石の全周の先端部分に向けて研削水をむらなく供給することができ、ウエーハの被研削面と砥石との間の僅かな隙間から研削水が砥石の外側へ排出されやすくなる。研削水とともに砥石の外側に研削屑や脱落砥粒が排出されるため、ウエーハの被研削面に傷がつくのを防ぐことができる。また、研削水が環状に配置された砥石の全周の先端部分に十分に供給されるため、砥石の冷却効果を高めるととともに砥石の消耗量を低減することができる。

研削装置の構成を示す斜視図である。研削手段及び研削水供給手段の構成を示す断面図である。研削手段及び研削水供給手段の要部拡大断面図である。（ａ）は研削水ノズルを上方から視た平面図である。（ｂ）は研削水ノズルを下方からみた底面図である。研削ホイールによってウエーハを研削する状態を示す断面図である。研削ホイールによってウエーハを研削する状態を示す斜視図である。研削水をウエーハと砥石とに供給しながらウエーハを研削する状態を説明する平面図である。（ａ）は研削水ノズルの変形例を示す断面図である。（ｂ）は研削水ノズルの変形例を上方から視た平面図である。（ｃ）は研削水ノズルの変形例を下方からみた底面図である。

図１に示す研削装置１は、Ｙ軸方向に延在する装置ベース２と、装置ベース２のＹ軸方向後部側に立設されたコラム３とを有している。装置ベース２の上面２ａには、ウエーハを保持する保持面５ａを有する保持テーブル５を備えている。保持テーブル５は、吸引源に接続されている。保持テーブル５の周囲には、Ｙ軸方向に移動可能な移動基台４によってカバーされている。保持テーブル５の下方には、蛇腹６に覆われた図示しない移動手段が配設されており、移動手段により移動基台４とともに保持テーブル５がＹ軸方向に移動する構成となっている。

コラム３の前方には、ウエーハの径より小さい径で環状に砥石１２が配置された研削ホイール１１が回転可能に装着され保持テーブル５に保持されたウエーハの外周部を残して中央部を研削する研削手段１０と、研削手段１０を保持テーブル５に対して接近及び離反する方向（Ｚ軸方向）に研削送りする研削送り手段２０と、砥石１２とウエーハとに研削水を供給する研削水供給手段３０とを備えている。

研削送り手段２０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ２１と、ボールネジ２１の一端に接続されたモータ２２と、ボールネジ２１と平行に延在する一対のガイドレール２３と、一方の面が研削手段１０に固定された昇降板２４とを備えている。一対のガイドレール２３には昇降板２４の他方の面が摺接し、昇降板２４の内部に形成されたナットにはボールネジ２１が螺合している。モータ２２によってボールネジ２１を回動させることにより、昇降板２４とともに研削手段１０をＺ軸方向に移動させることができる。

研削手段１０は、ウエーハを研削する砥石１２が環状に固着された研削ホイール１１と、研削ホイール１１を装着する装着面１３ａを有するマウント１３と、マウント１３の中心と軸心とを一致させ一方の端を連結するスピンドル１４と、スピンドル１４を回転可能に支持する支持手段１５と、スピンドル１４を回転させる図２に示すモータ１６とを備えている。本実施形態に示す砥石１２は、セグメント砥石で構成されているが、この構成に限定されるものではない。マウント１３の装着面１３ａは鉛直方向と直交する水平方向に平行な平坦面となっている。

支持手段１５は、スピンドル１４を回転可能に囲繞するケーシング１５０を備えている。ケーシング１５０は、昇降板２４に固定されたホルダ１７によって保持されている。図２に示すように、ケーシング１５０の内部には、エア供給源１９に接続されたエア供給路１５１と、ケーシング１５０とスピンドル１４との間の間隙１５３に高圧エアを噴出するエア噴出口１５２とを備えている。ケーシング１５０の内部に収容されたスピンドル１４は、エア噴出口１５２から間隙１５３に噴出される高圧エアにより非接触の状態で回転可能に支持される。

研削水供給手段３０は、スピンドル１４とスピンドル１４に連結されたマウント１３とを貫通する貫通路３１と、マウント１３の装着面１３ａ側の中心に配設され貫通路３１に連通して研削水を放水する研削水ノズル３２とを備えている。貫通路３１の上端には、研削水供給源１８が接続されている。

研削水ノズル３２は、図３に示すように、スピンドル１４及びマウント１３内の中心に形成された貫通路３１から垂下する筒体３３と、筒体３３の自由端部３３ａに形成される放水部３４と、貫通路３１と放水部３４との間に配設され、貫通路３１を流下した研削水を筒体３３の内壁３３ｂを伝って流れるように誘導する誘導部３５とを備えている。

筒体３３の上端部には、フランジ部３６が配設されている。フランジ部３６には、図４（ａ）に示すように、複数（図示の例では４箇所）のネジ貫通孔３７が周方向に等間隔で離間して形成されている。図３に示したマウント１３の装着面１３ａにおいてもネジ７が螺合する雌ネジがネジ貫通孔３７の位置と対応して形成されている。研削水ノズル３２をマウント１３に取り付ける際には、フランジ部３６のネジ貫通孔３７に下方からネジ７を挿入して雌ねじに螺合させることにより、マウント１３の装着面１３ａに研削水ノズル３２を固定することができる。

誘導部３５は、貫通路３１に連通する連通路３５０と、筒体３３の内部に設けられた分岐部３５２によって分岐された誘導路３５１とを備えている。誘導路３５１は、筒体３３の内壁３３ｂの近接した位置に設けられた空洞である。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、複数（図示の例では３箇所）の誘導路３５１が周方向に等間隔で離間して形成されている。このように構成される誘導部３５では、研削時に連通路３５０から誘導路３５１に研削水が流れ込むと、スピンドル１４の回転による遠心力をともなって研削水が径方向外側へ流れるため、研削水が内壁３３ｂを伝って流下するように誘導することができる。誘導路３５１の数は、特に本実施形態に示した構成に限られない。

図３に示す放水部３４は、末広がり（傘状）に拡がった構成となっており、テーパー状の面取り部３４ａを備えている。放水部３４では、研削ホイール１１の回転による遠心力と研削水の自重とにより、誘導部３５によって内壁３３ｂを伝って流下してきた研削水がさらに面取り部３４ａを伝って流れていくことから、研削水を末広がり（傘状）に放水させることができる。これにより、環状に配置された砥石１２の全周の先端部分にむけて研削水をむらなく供給することができる。すなわち、砥石１２とウエーハとの接触部分のみならず、砥石１２とウエーハとが接触していない僅かな隙間にも研削水を十分に供給することができる。

ここで、図２に示した研削水ノズル３２の下端（筒体３３の自由端部３３ａ）は、研削ホイール１１の下面１１ａよりも下方側に配置されていることが好ましい。研削ホイール１１の下面１１ａよりも上に配置されていると、砥石１２の先端部分に効率よく研削水を供給することができないことから、研削水ノズル３２の下端は、研削ホイール１１の下面１１ａよりも下方側に配置することにより、放水部３４を加工対象となるウエーハに接近させた位置に位置づけるとよい。

次に、研削装置１を用いて、図２に示すウエーハＷの中央部分を研削して凹部Ｗｄを形成して外周部を残し、外周部にリング状の凸部Ｗｃを形成する研削例について説明する。ウエーハＷは、デバイスが形成された面が表面Ｗａとなっており、表面Ｗａには例えば保護テープが貼着される。一方、表面Ｗａと反対側にある裏面Ｗｂが砥石１２によって研削される被研削面である。

ここで、本実施形態に示す研削に用いる砥石１２の高さＬは、ウエーハＷの外周部に形成される凸部Ｗｃの厚みＴ１（研削前のウエーハＷの厚み）よりも大きいことが必要である。凸部Ｗｃの厚みＴ１が例えば７５０μｍの場合、凹部Ｗｄの厚みＴ２を例えば１００μｍに薄化するためには、最も摩耗したときの砥石１２の高さＬが６５０μｍよりも大きいことが必要である。また、最も摩耗したときの砥石１２の研削面１２ａよりも高い位置に研削水ノズル３２の下端を配置することが好ましい。

図５に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａ側を保持テーブル５の保持面５ａに載置して裏面Ｗｂ側を露出させる。続いて図示しない吸引源の吸引力によって保持面５ａでウエーハＷを吸引保持したら、保持テーブル５を研削手段１０の下方に移動させる。その後、図１に示した研削送り手段２０によって、研削手段１０を保持テーブル５に接近する方向に下降させる。なお、保持テーブル５の保持面５ａは、その中央から外周縁にかけて傾斜した傾斜面となっているが、実際には肉眼で視認できない程度の僅かな傾斜面である。

次いで、図６に示すように、保持テーブル５を例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、研削手段１０は、スピンドル１４が回転することにより研削ホイール１１を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、ウエーハＷの裏面Ｗｂに砥石１２の研削面１２ａを接触させて研削を行う。

研削手段１０は、図７に示すように、砥石１２が常にウエーハＷの回転中心Ｗｏを通過するように回転させる。具体的には、ウエーハＷの回転中心Ｗｏに砥石１２の回転軌跡となる半周領域Ｐ１（中心線Ｂを軸とした左側部分）を常に接触させ、ウエーハＷの中央部分のみを研削して凹部Ｗｄを形成するとともにウエーハＷの外周部に環状の凸部Ｗｃを形成する。このとき、残りの砥石１２の半周領域Ｐ２（中心線Ｂを軸とした右側部分）は、ウエーハＷに接触しておらず、凹部Ｗｄと砥石１２との間に僅かな隙間が生じている。

ウエーハＷの研削中は、常に放水部３４から回転する砥石１２の内側に研削水ＧＷを供給する。具体的には、図３に示した研削水供給源１８から貫通路３１に所定の流量の研削水ＧＷを流入させる。貫通路３１を流下してきた研削水ＧＷは、誘導部３５を通過してスピンドル１４の回転による遠心力をともなって筒体３３の内壁３３ｂを伝って流下していき、さらに、内壁３３ｂから面取り部３４ａを伝って流れていき、放水部３４から傘状に放水される。

図７に示すように、放水部３４から傘状に放水された研削水ＧＷは、砥石１２の全周に向けて放射状に流れていく。そのため、上記した半周領域Ｐ２における砥石１２と凹部Ｗｄとの間の僅かな隙間から研削水ＧＷが砥石１２の外側へ排出されやすくなる。砥石１２の内側に形成された凹部Ｗｄに溜まった研削水ＧＷには、ウエーハＷの研削屑や脱落砥粒が含まれており、研削水ＧＷとともに砥石１２の外側に研削屑や脱落砥粒が排出される。

以上のとおり、本発明に係る研削装置１は、砥石１２とウエーハＷとに研削水ＧＷを供給する研削水供給手段３０を備え、研削水供給手段３０は、スピンドル１４とスピンドル１４に連結されたマウント１３とを貫通する貫通路３１と、マウント１３の装着面１３ａ側の中心に配設され貫通路３１に連通して研削水ＧＷを放水する研削水ノズル３２とを備え、研削水ノズル３２は、マウント１３から垂下する筒体３３と、筒体３３の自由端部３３ａに形成される放水部３４と、貫通路３１と放水部３４との間に配設され、貫通路３１を流下した研削水ＧＷを筒体３３の内壁３３ｂを伝って流れるように誘導する誘導部３５とを備え、放水部３４は、研削水ＧＷを末広がりに放水させる面取り部３４ａを備えたため、環状に配置された砥石１２の全周の先端部分に向けて研削水ＧＷをむらなく供給することができ、ウエーハＷの被研削面（凹部Ｗｄ）と砥石１２との間の僅かな隙間から研削水ＧＷが砥石１２の外側へ排出されやすくなる。研削水ＧＷとともに砥石１２の外側に研削屑や脱落砥粒が排出されるため、ウエーハＷの被研削面から研削屑や脱落砥粒を効果的に除去してウエーハＷの被研削面に傷がつくのを防ぐことができる。また、本発明によれば、環状に配置された砥石１２の全周の先端部分に研削水ＧＷが十分に供給されるため、砥石１２の冷却効果を高めるととともに砥石１２の消耗量を低減することができる。

図８に示す研削水ノズル３２Ａは、上記研削水ノズル３２の変形例である。研削水ノズル３２Ａは、図８（ａ）に示すように、筒体３３と、筒体３３の自由端部３８に形成される放水部３４Ａと、図示しない貫通路と放水部３４Ａとの間に配設され、貫通路を流下した研削水を筒体３３の内壁３３ｂを伝って流れるように誘導する誘導部３５とを備えている。研削水ノズル３２Ａの上端部には、フランジ部３６が配設され、図８（ｂ）に示すように、フランジ部３６の周方向に等間隔で離間して複数（図示の例では４箇所）のネジ貫通孔３７が形成されている。筒体３３の内壁３３ｂは、図８（ｃ）に示す自由端部３８に至るまで直線状に形成されており、その最下部に面取り部３９が形成されている。このように構成される研削水ノズル３２Ａにおいても、スピンドル１４の回転による遠心力と研削水ＧＷの自重とにより、研削水ＧＷが筒体３３の内壁３３ｂおよび面取り部３９を伝って流下し、放水部３４Ａから研削水ＧＷを傘状に放水することができる。

１：研削装置２：装置ベース３：コラム４：移動基台５：保持テーブル
５ａ：保持面６：蛇腹７：ネジ
１０：研削手段１１：研削ホイール１２：砥石１３：マウント１３ａ：装着面
１４：スピンドル１５：支持手段１６：モータ１７：ホルダ
１８：研削水供給源１９：エア供給源
２０：研削送り手段２１：ボールネジ２２：モータ２３：ガイドレール
２４：昇降板
３０：研削水供給手段３１：貫通路３２，３２Ａ：研削水ノズル
３３：筒体３３ａ：自由端部３３ｂ：内壁
３４，３４Ａ：放水部３４ａ：面取り部３５：誘導部
３６：フランジ部３７：ネジ貫通穴３８：自由端部３９：面取り部

Claims

ウエーハを保持する保持テーブルと、ウエーハの径より小さい径で環状に砥石が配置された研削ホイールが回転可能に装着され該保持テーブルに保持されたウエーハの外周部を残して中央部を研削する研削手段と、該砥石とウエーハとに研削水を供給する研削水供給手段と、を備えた研削装置であって、
該研削手段は、
該研削ホイールを装着する装着面を有するマウントと、
該マウントの中心と軸心とを一致させ一方の端を連結するスピンドルと、
該スピンドルを回転可能に支持する支持手段と、
該スピンドルを回転させるモータとを備え、
該研削水供給手段は、
該スピンドルと該スピンドルに連結された該マウントとを貫通する貫通路と、
該マウントの該装着面側の中心に配設され該貫通路に連通して該研削水を放水する研削水ノズルとを備え、
該研削水ノズルは、
該マウントから垂下する筒体と、
該筒体の自由端部に形成される放水部と、
該貫通路と該放水部との間に配設され、該貫通路を流下した該研削水を該筒体の内壁を伝って流れるように誘導する誘導部と、を備え、
該放水部は、該研削水を末広がりに放水させる面取り部を備える研削装置。