JP2021112820A - 研削装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望のウェハ形状に応じて研削砥石の研削面を曲面状にドレスする研削装置を提供する。【解決手段】研削装置は、ウェハチャック3と、研削砥石21を有する研削手段と、研削砥石21をドレスするドレスユニットとを備えている。ドレスユニットは、研削砥石21の回転軸a1に対してドレス材81を傾斜可能なドレスユニット傾斜機構と、を備えている。ウェハチャック3は、ウェハを研削砥石21の回転軸に対してチルト可能なチャック傾斜機構を備えている。上流側可動支持部63は、平面視で研削砥石21を挟んで下流側可動支持部94と対称な位置に配置され、下流側可動支持部64は、平面視で研削砥石21を挟んで上流側可動支持部93と対称な位置に配置されている。【選択図】図7
Description
本発明は、研削装置に関し、特に、研削砥石をドレスするドレス手段を備えた研削装置に関する。
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)を薄膜に形成するために、ウェハの裏面を研削する裏面研削が行われている。
ウェハの裏面研削を行う研削装置として、特許文献1には、ウェハを保持する保持手段と、ウェハを研削する研削砥石と、研削砥石をドレスするドレス部材と、を備えたものが開示されている。
このような研削装置では、ドレス部材が研削砥石に押し付けられると、研削砥石の砥粒を離脱して自生発刃が生じる。ドレス部材が研削砥石に平行押し当てられるため、研削砥石の研削面は水平に均されるようにドレスされる。そして、平坦な研削面を有する研削砥石をウェハに押し当てることにより、ウェハをフラット形状に研削することができる。これにより、サファイア等の難削材であっても研削砥石の砥粒が摩耗することに起因するウェハの面焼けを生じさせることなく、ウェハの研削を継続して行うことができる。
しかしながら、上述したような特許文献1記載の研削装置では、研削砥石の研削面が平坦にドレスされるため、ウェハの厚みにバラつきがある場合に、ウェハの厚みが均一になるように研削砥石の研削量を局所的に変化させること、例えば、ウェハの中央部が外周部より厚い中凸形状やウェハの中央部が外周部より薄い中凹形状にウェハを研削することは難しいという問題があった。
そこで、所望のウェハ形状に応じて研削砥石の研削面を曲面状にドレスするという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、ウェハを保持する保持手段と、前記ウェハを研削する研削砥石を有する研削手段と、を備えた研削装置であって、前記研削砥石をドレスするドレス手段と、該ドレス手段を前記研削砥石の回転軸に対してチルト可能なドレス手段傾斜機構と、該ドレス手段傾斜機構のチルト角を調整する制御手段と、を備え、前記ドレス手段傾斜機構は、垂直方向に伸縮自在で、前記ドレス手段が載置される第1のチルトテーブルを傾斜させる第1の可動支持部を備え、前記保持手段は、前記ウェハを前記研削砥石の回転軸に対してチルト可能な保持手段傾斜機構を備え、前記保持手段傾斜機構は、平面視で前記研削砥石を挟んで前記第1の可動支持部と対称な位置に配置され、垂直方向に伸縮自在で、前記ウェハを保持するチャックを載置する第2のチルトテーブルを傾斜させる第2の可動支持部を備えている研削装置を提供する。
この構成によれば、ドレス手段を研削砥石の回転軸に対して傾けた状態でドレス手段を研削砥石に押し当てることにより、所望のウェハ形状に応じて研削砥石の研削面を曲面状にドレスすることができる。
また、ドレス手段の研削砥石の回転軸に対する傾き(ドレス手段のチルト角)を保持手段の研削砥石の回転軸に対する傾き(保持手段のチルト角)に一致するように傾斜させた状態で研削砥石の研削面をドレスすることにより、ドレス手段が研削砥石に当たる角度とウェハが研削砥石に当たる角度とが一致するため、研削後のウェハの所望形状をドレス手段の傾きに応じて間接的に規定することができる。
さらに、研削砥石を挟んで互いに対称に配置された第1の可動支持部と第2の可動支持部とが対応して昇降することにより、ドレス手段が研削砥石に当たる角度をウェハが研削砥石に当たる角度に一致するように容易に設定可能なため、研削後のウェハの所望形状をドレス手段の傾きに応じて間接的に規定することができる。
本発明は、ドレス手段を研削砥石の回転軸に対して傾けた状態でドレス手段を研削砥石に押し当てることにより、研削後の所望のウェハ形状に応じて研削砥石の研削面を曲面状にドレスすることができる。
本発明に係る研削装置は、所望のウェハ形状に応じて研削砥石の研削面を曲面状にドレスするという目的を達成するために、ウェハを保持する保持手段と、ウェハを研削する研削砥石を有する研削手段と、を備えた研削装置であって、研削砥石をドレスするドレス手段と、ドレス手段を研削砥石の回転軸に対してチルト可能なドレス手段傾斜機構と、ドレス手段傾斜機構のチルト角を調整する制御手段と、を備え、ドレス手段傾斜機構は、垂直方向に伸縮自在で、ドレス手段が載置される第1のチルトテーブルを傾斜させる第1の可動支持部を備え、保持手段は、ウェハを研削砥石の回転軸に対してチルト可能な保持手段傾斜機構を備え、保持手段傾斜機構は、平面視で研削砥石を挟んで第1の可動支持部と対称な位置に配置され、垂直方向に伸縮自在で、ウェハを保持するチャックを載置する第2のチルトテーブルを傾斜させる第2の可動支持部を備えていることにより実現する。
以下、本発明の一実施例に係る研削装置1について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。なお、本実施例において、「上」、「下」の語は、鉛直方向における上方、下方に対応するものとする。
図1は、ドレスユニット8を省略した研削装置1の基本的構成を示す側面図である。図2は、研削装置1の平面図である。図3は、ウェハチャック3を示す図2のI−I線一部切欠側面図である。図4は、ドレスユニット8を示す平面図である。図5は、ドレスユニット8及びドレスユニット傾斜機構9の内部構造を示す図4のII−II線一部切欠側面図である。
研削装置1は、研削手段2でウェハWを裏面研削して薄膜に形成する。研削手段2は、研削砥石21と、研削砥石21を先端に取り付けたスピンドル22と、スピンドル22を鉛直方向Vに送るスピンドル送り機構23と、を備えている。
研削砥石21は、スピンドル22の先端に水平に取り付けられている。研削砥石21がウェハWに押し当てられることにより、ウェハWが研削される。
スピンドル22は、図示しないモータによって回転軸a1を中心として回転方向C1に沿って研削砥石21を回転させる。
スピンドル送り機構23は、コラム4とスピンドル22とを連結する2つのリニアガイド23aと、スピンドル22を鉛直方向Vに昇降させる公知のボールネジスライダ機構(不図示)と、を備えている。
研削手段2の下方には、保持手段としてのウェハチャック3が配置されている。なお、複数のウェハWを連続して研削加工するために、研削装置1は、複数のウェハチャック3を備えている。複数のウェハチャック3は、インデックステーブル5の回転軸を中心に円周上で所定の間隔を空けて配置されている。
ウェハチャック3は、チャック31と、エアベアリング32と、を備えている。
チャック31は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる図示しない吸着体が埋設されている。ウェハチャック3は、チャック31及びエアベアリング32内を通ってチャック31の表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、エアベアリング32のロータ32aに連結された図示しないロータリージョイントを介して図示しない真空源、圧縮空気源及び給水源に接続されている。真空源が起動すると、チャック31に載置されたウェハWがチャック31に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハWとチャック31との吸着が解除される。
エアベアリング32は、回転軸a2回りに回転可能なロータ32aと、ロータ32aの外周に配置されたステータ32bと、を備えている。ロータ32aとチャック31とは、図示しないボルトで固定されている。ロータ32aは、ロータリージョイントに接続され、回転軸a2を中心にして回転方向C2に沿ってチャック31を回転させる。ロータ32aとステータ32bとの間には、所定の間隙(エアギャップ)が設けられており、この間隙に圧縮空気を外部から供給することにより、ロータ32aがステータ32bに対して非接触で回転することができる。
ウェハチャック3は、研削砥石21の回転軸a1に対して回転軸a2を傾斜させるチャック傾斜機構6を備えている。チャック傾斜機構6は、チルトテーブル61と、固定支持部62と、上流側可動支持部63と、下流側可動支持部64と、を備えている。
チルトテーブル61は、平面視で略三角形状に形成されている。チルトテーブル61には、固定支持部62、上流側可動支持部63及び下流側可動支持部64が、回転軸a2を中心にして半径R1の円周上に120度離れて配置されている。
固定支持部62は、チルトテーブル61にボルト62aで締結されている。
上流側可動支持部63は、固定支持部62に対してウェハチャック3の回転方向C2の上流側に配置されている。なお、上流側可動支持部63の構造は、下流側可動支持部64と同様であるから、下流側可動支持部64を例にその構造を説明し、上流側可動支持部63に関する説明を省略する。
下流側可動支持部64は、固定支持部62に対してウェハチャック3の回転方向C2の下流側に配置されている。下流側可動支持部64は、チルトテーブル61に埋め込まれたナット64aと、インデックステーブル5に固定され、上部がナット64aに螺合するチルト用ボールネジ64bと、チルト用ボールネジ64bを回転させるチルト用モータ64cと、を備えている。下流側可動支持部64は、固定支持部62より鉛直方向Vに長く形成されている。
研削装置1は、研削手段2がウェハWを押圧する際の荷重でチルトテーブル61が落ち込んだ沈降量を計測するスケール7を備えている。
研削装置1は、研削砥石21をドレスするドレスユニット8を備えている。ドレスユニット8は、ドレスボード81と、ドレスベース機構82と、ドレスユニット送り機構83と、を備えている。
ドレスボード81は、研削砥石21に対向するように配置されて研削砥石21をドレスするドレス材81aと、ドレス材81aを支持するドレス台金81bと、を備えている。ドレス材81aは、研削砥石21よりも高度の小さい材料であり、例えばホワイトアルミナ及び結合剤で形成されている。
ドレスベース機構82は、ドレスボード81を回転可能に支持している。具体的には、ドレスベース機構82は、回転軸a3回りに回転可能なロータ82aと、ロータ82aの外周に配置されたステータ82bと、ロータ82aに連結されてドレスボード81を支持するベース部材82cと、を備えている。
ロータ82aは、図示しないロータリージョイントに接続され、回転軸a3を中心にして回転方向C3に沿ってドレスボード81及びベース部材82cを回転させる。ロータ82aとステータ82bとの間には、所定の間隙(エアギャップ)が設けられており、この間隙に圧縮空気を外部から供給することにより、ロータ82aがステータ82bに対して非接触で回転することができる。
また、ドレスベース機構82には、ロータ82a内を通ってベース部材82cの表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、ロータ82aに連結されたロータリージョイントを介して図示しない真空源及び圧縮空気源に接続されている。真空源が起動すると、ベース部材82cに載置されたドレスボード81がベース部材82cに吸着保持される。また、圧縮空気源が起動すると、ドレスボード81とベース部材82cとの吸着が解除される。
ドレスユニット送り機構83は、後述するベーステーブル95に連結された2つのリニアガイド83aと、ベーステーブル95を鉛直方向Vに昇降させる公知のボールネジスライダ機構83bと、を備えている。すなわち、リニアガイド83a及びボールネジスライダ機構83bは、スピンドル送り機構23と平行に配置されている。
また、ドレスユニット8は、ドレス材81aの厚みを測定するタッチセンサ84を備えている。タッチセンサ84は、旋回中心84a回りに搖動可能に設けられている。
また、ドレスユニット8は、ドレス材81aの表面にクーラント水を供給するノズル85を備えている。なお、ノズル85にクーラント水を広範囲に散水可能なフレアタイプを採用して、研削砥石21及びタッチセンサ84に当てる構成であって構わない。
ドレスユニット8は、研削砥石21の回転軸a1に対して回転軸a3を傾斜させるドレスユニット傾斜機構9を備えている。ドレスユニット傾斜機構9は、チルトテーブル91と、固定支持部92と、上流側可動支持部93と、下流側可動支持部94と、を備えている。
チルトテーブル91には、固定支持部92、上流側可動支持部93及び下流側可動支持部94が、回転軸a3を中心にして半径R2の円周上に120度離れて配置されている。
固定支持部92は、チルトテーブル91とベーステーブル95とを鉛直方向Vに連結するボルトである。なお、図5中の符号92aは、チルトテーブル91とベーステーブル95との間に介装された球面座金である。
上流側可動支持部93は、固定支持部92に対してドレスボード81の回転方向C3の上流側に配置されている。なお、上流側可動支持部93の構造は、下流側可動支持部94と同様であり、上流側可動支持部93に関する説明を省略する。
下流側可動支持部94は、固定支持部92に対してドレスボード81の回転方向C3の下流側に配置されている。下流側可動支持部94は、調整つまみ94aと、チルト用ボールネジ94bと、を備えている。
調整つまみ94aは、円筒状に形成されており、先端がチルトテーブル91に嵌合されている。調整つまみ94aには、挿通孔94cが形成されている。
チルト用ボールネジ94bは、挿通孔94cに挿通され、先端がベーステーブル95に嵌合されている。チルト用ボールネジ94aと調整つまみ94bとの間には、ばね94dが介装されている。チルト用ボールネジ94bが回転すると、チルト用ボールネジ94bが螺進した分だけ、チルトテーブル91が上昇するように構成されている。
研削装置1の動作は、制御装置10によって制御される。制御装置10は、研削装置1を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置10は、例えば、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御装置10の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。
制御装置10は、図示しない厚みセンサが計測したウェハWの厚みに基づいて、所望のウェハ厚を得られるように、回転軸a2を回転軸a1に対して傾斜させて、研削砥石21がウェハWを研削する加工範囲を調整する。なお、厚みセンサは、研削装置1の構成に含まれるものに限定されず、例えば、研削装置1の外部装置で計測されたデータを制御装置10にフィードバックさせるものであっても構わない。上流側可動支持部63及び下流側可動支持部64がそれぞれ独立して鉛直方向Vに沿って伸縮し、チルトテーブル61が固定支持部62を基準として傾斜することにより、回転軸a2を傾斜させることができる。
制御装置10には、回転軸a1に対する回転軸a2の角度(チルト角Θ1)、すなわち、研削砥石21に対するウェハWの接触角度に応じたウェハWの研削量のデータが記憶されている。これにより、研削前のウェハWの厚み又は研削中のウェハWの厚みを計測し、この厚みと所望のウェハの厚みの差分から研削量及び回転軸a1に対する回転軸a2のチルト角を調整する。また、回転軸a1に対する回転軸a3の角度(チルト角Θ2)に応じた研削砥石21の研削面21aの形状に関するデータが記憶されている。
次に、ドレスユニット8の作用について、図面に基づいて説明する。図6は、ドレスユニット8で研削砥石21をドレスする様子を示す模式図である。図7は、ドレスユニット8をウェハチャック3のチルト角に応じて傾斜させた状態を示す模式図である。
ドレスユニット8は、ウェハWを研削した後の研削砥石21の研削面21aをドレスする。具体的には、ウェハWの研削が終了すると、研削砥石21が鉛直方向Vの上方に退避する。その後、ボールネジスライダ機構83bが駆動して、ドレス材81aが研削砥石21の研削面21aに接近する。
そして、研削砥石21及びドレスボード81をそれぞれ回転させながら、ドレスボード81を研削砥石21に向けて押し当てることにより、研削砥石21の研削面21aがドレス材81aによってドレスされる。
ボールネジスライダ機構83bが、スピンドル送り機構23と平行に配置されていることにより、ボールネジスライダ機構83bが、ドレスボード81を研削砥石21に押し当てる際の鉛直方向Vに沿った押圧力を受けるため、研削砥石21を安定してドレスすることができる。
また、ボールネジスライダ機構83bが、研削砥石21の中心Oとスピンドル送り機構23との間に配置されていることにより、リニアガイド83a及びボールネジスライダ機構83bに片持ち支持されたベーステーブル95にドレスボード81を研削砥石21に押し当てる際の鉛直方向Vに沿った押圧力が局所的に作用することが抑制され、リニアガイド83aに片持ち支持されたベーステーブル95が研削砥石21をドレスする際の反力で跳ね上がることが抑制されるため、研削砥石21をさらに安定してドレスすることができる。
研削砥石21をドレッシングする際には、クーラント水がドレス材81aの表面に供給される。クーラント水が供給されている状態でドレスボード81が回転することにより、余剰のクーラント水が遠心力で飛散し、ドレス材81aの表面には極めて薄い水膜WFが形成される。水膜WFを形成する一例としては、クーラント水の供給量を0.1〜0.5l/min、ドレスボード81の回転数を400rpm以下に設定することが考えられる。このようにして、タッチセンサ84は、水膜WFを介してドレス材81aに接触するため、タッチセンサ84の摩耗が抑制される。なお、クーラント水は、研削砥石21及びタッチセンサ84に当たるように供給されるのが好ましい。
ドレスユニット8の回転軸a3は、ドレスユニット傾斜機構9によって傾斜することにより、研削砥石21の研削面21aを曲面状にドレスすることができる。例えば、図7に示すように、上流側可動支持部93及び下流側可動支持部94を伸長させてチルトテーブル91が傾斜することにより、ドレスボード81を研削砥石21に対して片当たり状態で押し当て、研削砥石21の中心部を外周部より厚い中凸状に研削砥石21の研削面21aを形成することができる。また、上流側可動支持部93及び下流側可動支持部94が収縮してチルトテーブル91が傾斜することにより、研削砥石21の中心部を外周部より薄い中凹状に研削砥石21の研削面21aを形成することができる。
また、ウェハチャック3を傾斜させる場合には、チルトテーブル61のチルト角Θ1とチルトテーブル91のチルト角Θ2とを一致させるようにチルトテーブル91の上流側可動支持部93及び下流側可動支持部94を伸縮させる。
具体的には、上流側可動支持部63の伸縮量ΔL1及び下流側可動支持部64の伸縮量ΔL2を図示しないスケールでそれぞれ計測する。そして、上流側可動支持部93及び下流側可動支持部94のうち、研削砥石21の中心Oを挟んで上流側可動支持部63と対称に位置する一方(本実施例では、下流側可動支持部94)を伸縮量ΔL1に応じた伸縮量ΔL3で伸縮させる。なお、伸縮量ΔL3は、ΔL3=ΔL1×R2/R1によって算出される。
また、上流側可動支持部93及び下流側可動支持部94のうち、研削砥石21の中心Oを挟んで下流側可動支持部64と対称に位置する他方(本実施例では、上流側可動支持部93)を伸縮量ΔL2に応じた伸縮量ΔL4で伸縮させる。なお、伸縮量ΔL4は、ΔL4=ΔL2×R2/R1によって算出される。
すなわち、研削砥石21の研削面21aをウェハチャック3の傾きに応じて予めドレスすることにより、ドレスボード81の傾きに応じてウェハWの形状を間接的に定めることができる。
このようにして、上述した研削装置1は、ドレスボード81を傾斜させた状態でドレス材81aを研削砥石21に押し当てることにより、研削後のウェハWの所望形状に応じて研削砥石21の研削面21aを曲面状にドレスすることができる。
また、ドレスボード81をウェハチャック3の傾きと一致するように傾斜させた状態で研削砥石21の研削面21aをドレスすることにより、ドレスボード81が研削砥石21に当たる角度とウェハWが研削砥石21に当たる角度とが一致するため、研削後のウェハWの所望形状をドレスボード81の傾きに応じて間接的に規定することができる。
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
1 ・・・ 研削装置
2 ・・・ 研削手段
21・・・ 研削砥石
22・・・ スピンドル
23・・・ スピンドル送り機構
23a・・・リニアガイド
3 ・・・ ウェハチャック(保持手段)
31・・・ チャック
32・・・ エアベアリング
32a・・・ロータ
32b・・・ステータ
4 ・・・ コラム
5 ・・・ インデックステーブル
6 ・・・ チャック傾斜機構
61・・・ チルトテーブル
62・・・ 固定支持部
62a・・・ボルト
63・・・ 上流側可動支持部
64・・・ 下流側可動支持部
7 ・・・ スケール
8 ・・・ ドレスユニット(ドレス手段)
81・・・ ドレスボード
81a・・・ドレス材
81b・・・ドレス台金
82・・・ ドレスベース機構
82a・・・ロータ
82b・・・ステータ
82c・・・ベース部材
83・・・ ドレスユニット送り機構
83a・・・リニアガイド
83b・・・ボールネジスライダ機構
84・・・ タッチセンサ
84a・・・旋回中心
85・・・ ノズル
9 ・・・ ドレスユニット傾斜機構
91・・・ チルトテーブル
92・・・ 固定支持部
93・・・ 上流側可動支持部
94・・・ 下流側可動支持部
10 ・・・ 制御装置
W ・・・ ウェハ
2 ・・・ 研削手段
21・・・ 研削砥石
22・・・ スピンドル
23・・・ スピンドル送り機構
23a・・・リニアガイド
3 ・・・ ウェハチャック(保持手段)
31・・・ チャック
32・・・ エアベアリング
32a・・・ロータ
32b・・・ステータ
4 ・・・ コラム
5 ・・・ インデックステーブル
6 ・・・ チャック傾斜機構
61・・・ チルトテーブル
62・・・ 固定支持部
62a・・・ボルト
63・・・ 上流側可動支持部
64・・・ 下流側可動支持部
7 ・・・ スケール
8 ・・・ ドレスユニット(ドレス手段)
81・・・ ドレスボード
81a・・・ドレス材
81b・・・ドレス台金
82・・・ ドレスベース機構
82a・・・ロータ
82b・・・ステータ
82c・・・ベース部材
83・・・ ドレスユニット送り機構
83a・・・リニアガイド
83b・・・ボールネジスライダ機構
84・・・ タッチセンサ
84a・・・旋回中心
85・・・ ノズル
9 ・・・ ドレスユニット傾斜機構
91・・・ チルトテーブル
92・・・ 固定支持部
93・・・ 上流側可動支持部
94・・・ 下流側可動支持部
10 ・・・ 制御装置
W ・・・ ウェハ
Claims (1)
- ウェハを保持する保持手段と、前記ウェハを研削する研削砥石を有する研削手段と、を備えた研削装置であって、
前記研削砥石をドレスするドレス手段と、
該ドレス手段を前記研削砥石の回転軸に対してチルト可能なドレス手段傾斜機構と、
該ドレス手段傾斜機構のチルト角を調整する制御手段と、
を備え、
前記ドレス手段傾斜機構は、垂直方向に伸縮自在で、前記ドレス手段が載置される第1のチルトテーブルを傾斜させる第1の可動支持部を備え、
前記保持手段は、前記ウェハを前記研削砥石の回転軸に対してチルト可能な保持手段傾斜機構を備え、
前記保持手段傾斜機構は、平面視で前記研削砥石を挟んで前記第1の可動支持部と対称な位置に配置され、垂直方向に伸縮自在で、前記ウェハを保持するチャックを載置する第2のチルトテーブルを傾斜させる第2の可動支持部を備えていることを特徴とする研削装置。
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JP2021067592A JP7079871B2 (ja) | 2017-02-27 | 2021-04-13 | 研削装置 |
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JP2017035588A JP6869051B2 (ja) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | 研削装置 |
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