JP2022012800A

JP2022012800A - 研削装置

Info

Publication number: JP2022012800A
Application number: JP2020114889A
Authority: JP
Inventors: 二郎現王園; Jiro Genoen
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2022-01-17

Abstract

【課題】環状の研削砥石の内側から加工点に研削水をノズルから供給する際に、ノズル位置調整を容易に行えるようにし、また、加工点に研削水を適切に供給可能とする。【解決手段】環状の研削砥石７４０の中心を軸に回転させるスピンドル７０を有し回転する研削砥石７４０の下面で被加工物を研削する手段７と、保持手段３０に保持された被加工物の上面に研削砥石７４０を接触させた加工点に研削水を供給する手段６と、を備え、研削手段７は、環状のホイール基台７４１の下面に環状に研削砥石７４０を配置した研削ホイール７４と、スピンドル７０の下端に連結し研削ホイール７４を装着させる円板状のマウント７３とを備え、研削水供給手段６は、研削ホイール７４の内側でマウント７３の下面に配置し凹球面６００を下面に有する円板状の水案内プレート６０と、水案内プレート６０の凹球面６００に向かって水を噴射するノズル６２と、を備える研削装置１。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を研削する研削装置に関する。

環状の研削砥石でチャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削する研削装置は、例えば、特許文献１、特許文献２、又は特許文献３に開示されているように、研削砥石の下面がウェーハに接触する加工点部分に、研削砥石の内側に配設したノズルから噴射した研削水を供給している。

特開平０７－２２３１５２号公報特開平１１－２５４２８１号公報特開２０１１－０２５３８０号公報

研削時に、環状の研削砥石は、チャックテーブルから水平方向に一部がはみ出すように位置づけられているため、そのはみ出した部分の研削砥石の内側にノズルの噴射口を配置し、噴射口から噴射した研削水が加工点部分に着水するようにノズルを位置調整している。そして、ノズル位置が不適切だとウェーハの被研削面に大きな傷ができるなどの悪影響があるため、時間を多くかけてノズルを適切な位置に調整している。

よって、環状の研削砥石の内側から加工点に研削水を供給する研削水供給手段を備えた研削装置においては、ノズルの位置調整を時間をかけずに容易に行えるようにし、また、加工点に研削水を適切に供給できるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、被加工物を保持する保持手段と、環状の研削砥石の中心を軸に回転させるスピンドルを有し回転する該研削砥石の下面で被加工物を研削する研削手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面に該研削砥石の下面を接触させた加工点に研削水を供給する研削水供給手段と、を備える研削装置であって、該研削手段は、環状のホイール基台の下面に環状に該研削砥石を配置した研削ホイールと、該スピンドルの下端に連結し該研削ホイールを装着させる円板状のマウントとを備え、該研削水供給手段は、該研削ホイールの内側で該マウントの下面に配置し凹球面を下面に有する円板状の水案内プレートと、該水案内プレートの該凹球面にむかって水を噴射するノズルと、を備える研削装置である。

本発明に係る研削装置において、研削水供給手段は、研削ホイールの内側でマウントの下面に配置し凹球面を下面に有する円板状の水案内プレートと、水案内プレートの凹球面にむかって水（研削水）を噴射するノズルと、を備えることで、ノズルから凹球面に噴射した水が凹球面に沿って周方向に周るように流れ加工点に確実に到達するため、ノズルの細かな位置調整を時間をかけて行わなくて済むので、研削水の加工点に対する供給が容易になる。また、ノズルが従来のような、複雑な形状にならないため、部品単価を安くすることができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。研削手段、保持手段、及び研削水供給手段を説明する断面図である。本発明に係る研削装置において、被加工物を研削水を供給しながら研削している状態を説明する平面図である。従来の研削装置において、被加工物を研削水を供給しながら研削している状態を説明する断面図である。従来の研削装置において、被加工物を研削水を供給しながら研削している状態を説明する平面図である。

図１に示す研削装置１は、保持手段３０上に保持された被加工物９０を研削手段７によって研削する装置であり、研削装置１のベース１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３０に対して被加工物９０の着脱が行われる領域であり、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、保持手段３０上に保持された被加工物９０の研削が行われる領域である。
なお、本発明に係る研削装置は、研削装置１のような研削手段７が１軸の研削装置に限定されるものではなく、粗研削手段と仕上げ研削手段とを備え、回転するターンテーブルで被加工物９０を粗研削手段又は仕上げ研削手段の下方に位置づけ可能な２軸の研削装置等であってもよい。

被加工物９０は、例えば、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであり、図１において下方を向いている被加工物９０の表面９００は、格子状に区画された領域に複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。被加工物９０の裏面９０１は、研削加工が施される被加工面となる。なお、被加工物９０はシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム、セラミックス、樹脂、又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよいし、矩形のパッケージ基板等であってもよい。

被加工物９０を保持する図１に示す保持手段３０は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり被加工物９０を吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸着部３００の露出面と枠体３０１の上面とからなる保持面３０２上で被加工物９０を吸引保持する。なお、保持面３０２は、保持手段３０の回転中心を頂点とする極めて緩やかな円錐斜面となっている。

図１に示すように、保持手段３０は、カバー３９によって囲繞されていると共に、その下方に配設された図示しないテーブル回転手段によってＺ軸方向の回転軸を軸に回転可能である。また、保持手段３０は、図１に示すカバー３９及びカバー３９に連結された蛇腹カバー３９０の下方に配設された図示しない移動手段によってＹ軸方向に往復移動可能となっている。

保持手段３０の移動経路両脇には、図示しないウォーターケースの開口が位置している。ウォーターケースは、被加工物９０が研削されることで排出される研削屑を含み保持手段３０から流下する加工廃液等を受け止めて、図示しない廃液処理機構へと送る。

保持手段３０は、極めて緩やかな円錐斜面である保持面３０２の傾きを調整する傾き調整手段３８によって支持されている。
傾き調整手段３８は、例えば、保持手段３０の底面の外周側の領域に周方向に等間隔空けて２つ以上設けられている。即ち、例えば該周方向に１２０度間隔で、２つの傾き調整手段３８と、保持手段３０を固定する図示しない支持柱とが配設されている。２つの傾き調整手段３８は、例えば、電動シリンダやエアシリンダ等である。２つの傾き調整手段３８によって保持手段３０が上下動することで、保持面３０２の研削手段７の研削砥石７４０の研削面（下面）に対する傾きを調整することができる。

図１に示すベース１０上の研削領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の前面には研削手段７を保持手段３０に対して離間又は接近するＺ軸方向（鉛直方向）に研削送りする研削送り手段５が配設されている。研削送り手段５は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板５３に固定されている研削手段７がＺ軸方向に研削送りされる。

保持手段３０に保持された被加工物９０を研削する研削手段７は、軸方向がＺ軸方向であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に連結された円板状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール７４と、ハウジング７１を支持し研削送り手段５の昇降板５３にその側面が固定されたホルダ７５とを備える。

図２に示す研削ホイール７４は、平面視円環状であり中央に開口７４４を備えるホイール基台７４１と、ホイール基台７４１の下面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石７４０とを備える。研削砥石７４０は、適宜のバインダー（接着剤）でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されており、主にその下面が研削面となる。環状の研削砥石７４０の中心とスピンドル７０の軸心とは合致している。
マウント７３の下面に装着された研削ホイール７４の中央の開口７４４からマウント７３の下面が下方に露出した状態になる。

図１に示すように、研削手段７の下方に位置づけられた保持手段３０に隣接する位置には、保持手段３０の保持面３０２に保持された被加工物９０の厚みを例えば接触式にて測定する厚み測定手段８が配設されている。

研削装置１は、保持手段３０に保持された被加工物９０の上面となる裏面９０１に研削砥石７４０の下面を接触させた加工点に研削水を供給する研削水供給手段６を備えている。
図１、２に示す研削水供給手段６は、研削ホイール７４の内側で開口７４４から露出したマウント７３の下面に配置し凹球面６００を下面に有する円板状の水案内プレート６０と、水案内プレート６０の凹球面６００にむかって水を噴射するノズル６２と、を備える。

図２に示す水案内プレート６０の下面の中央に広がる凹球面６００は、即ち、マウント７３の下面に装着された水案内プレート６０の外周側の領域から中央の領域に向かって徐々に高くなっていくような放物曲面である。凹球面６００の曲率は、例えば、研削砥石７４０と凹球面６００の外周縁との距離によって適宜な値に設定される。図２に示す例においては、水案内プレート６０の下面は凹球面６００に加えて凹球面６００を囲繞する平面視環状の平坦面６０２を備えているが、水案内プレート６０の下面全面が凹球面６００となっていてもよい。
水案内プレート６０は、例えば、マウント７３の中心と水案内プレート６０の中心と合致させた状態で、外周側の領域が図示しない固定ボルトによってマウント７３の下面に着脱可能に固定されている。

例えば、保持手段３０とともにＹ軸方向に往復移動可能なカバー３９には、ノズル６２を配設するノズル台６４が取り付けられている。なお、ノズル６２は、カバー３９に直に配設されていてもよい。また、保持手段３０を移動させる機構が、ターンテーブルであれば、ターンテーブル上にノズル台６４及びノズル６２が配設されていてもよい。

図１、２に示すノズル６２は、例えば、直線状ノズルであり、ノズル台６４上に斜め上方を先端の噴射口６２０が向くように配設されている。そして、ノズル６２には、研削水として例えば純水を供給する研削水供給源６２９が連通している。

以下に、図１に示す研削装置１において、保持手段３０に保持された被加工物９０を研削する場合の研削装置１の動作について説明する。
着脱領域内において、被加工物９０が保持手段３０の保持面３０２上に互いの中心を略合致させた状態で載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３０２に伝達されることにより、保持手段３０が保持面３０２上で被加工物９０を吸引保持する。

また、極めて緩やかな円錐斜面である保持面３０２が研削手段７の研削砥石７４０の研削面（下面）に対して平行になるように、図１、図２に示す傾き調整手段３８によって保持手段３０の傾きが調整されることで、円錐斜面である保持面３０２にならって吸引保持されている被加工物９０の裏面９０１が、図２に示すように研削砥石７４０の下面に対して略平行になる。

次いで、被加工物９０を保持した保持手段３０が、着脱領域から加工領域内の研削手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動し、研削手段７の研削砥石７４０の回転中心が被加工物９０の回転中心に対して所定距離だけ水平方向にずれ、研削砥石７４０の回転軌跡が被加工物９０の回転中心を通るように位置づけされる。

また、モータ７２がスピンドル７０を例えば平面視反時計回り方向に所定の回転速度で回転駆動し、これに伴って研削ホイール７４も回転する。そして、研削手段７が研削送り手段５により－Ｚ方向へと送られ、回転する研削砥石７４０が被加工物９０の裏面９０１に当接することで研削が行われる。研削中は、保持手段３０が所定の回転速度で例えば平面視反時計回り方向に回転されるのに伴って、保持面３０２上に保持された被加工物９０も回転するので、研削砥石７４０が被加工物９０の裏面９０１の全面の研削加工を行う。なお、被加工物９０は保持手段３０の緩やかな円錐斜面である保持面３０２にならって吸引保持されているため、図３に示すように、研削砥石７４０の回転軌跡中の矢印Ｒ１で示す範囲内において、研削砥石７４０は被加工物９０に当接し研削を行う。矢印Ｒ１で示す範囲内は、即ち、保持手段３０に保持された被加工物９０の上面である裏面９０１に研削砥石７４０の下面を接触させた加工点Ｒ１となる。

上記研削加工中においては、研削水供給手段６によって加工点Ｒ１に研削水が供給される。即ち、図２、図３に示すように研削ホイール７４の円弧の約半分だけ被加工物９０にかかり、研削ホイール７４のその他の部分は、保持手段３０上から水平方向にはみ出しているため、該はみ出した研削ホイール７４の下方にカバー３９とともにＹ軸方向に移動したノズル台６４上に配設されたノズル６２が位置付けられた状態になっている。

研削水供給源６２９からノズル６２に送出された研削水６２６が、例えば、平面視で研削ホイール７４の回転方向に合わせるように斜め上方に位置する水案内プレート６０の下面である凹球面６００の例えば中腹部付近に噴射される。該研削水６２６は、ノズル６２からの噴射による勢い、及び水案内プレート６０が取り付けられている研削ホイール７４の回転により凹球面６００を周るように伝って下方に流れていき、凹球面６００に対する噴射地点よりも研削砥石７４０の回転方向において下手側に位置する加工点Ｒ１に到達する。

ここで、図４、５に示す従来の研削装置が備える従来の研削水供給手段４における問題点について説明する。従来の研削水供給手段４は、例えば、ジグザグに曲がった曲がりノズル４０と、曲がりノズル４０が配設され保持手段３０の近傍に配置された可動ブロック４２と、可動ブロック４２を移動可能とする図示しないスライダとを少なくとも備えて、本発明に係る図１～図３に示す研削水供給手段６よりも複雑な構成となっている。

例えば、曲がりノズル４０は、可動ブロック４２上で角度調整ブラケット４３等によって角度変更可能となっており、研削水として例えば純水を供給する研削水供給源６２９が連通している。曲がりノズル４０は、保持手段３０に保持された被加工物９０と研削手段７の研削砥石７４０との図４、５に示す加工点Ｒ２に対して曲がりノズル４０の噴射口４００から噴射した研削水を直接到達させるべく、研削水を水平方向に略直線状に噴射する必要があり、そのために、複雑なジグザグ形状に形成されて研削ホイール７４の下方に位置付けされた保持手段３０の上方により近づけられるようになっている。

先に説明した研削加工中において研削水供給手段４によって図４、５に示す加工点Ｒ２に研削水を供給するために、従来の研削装置においては、予め、研削加工を開始する前に、作業者が研削水供給手段４の曲がりノズル４０のセッティングを行っておく必要がある。即ち、研削加工中に研削ホイール７４の円弧の約半分だけ被加工物９０にかかり、研削ホイール７４のその他の部分は、保持手段３０上から水平方向にはみ出しているため、該はみ出した研削ホイール７４の下方に可動ブロック４２が図示しないスライダによって位置付けられる。また、角度調整ブラケット４３によって曲がりノズル４０の角度が、研削時に研削砥石７４０及び保持手段３０に接触しないような所定の角度に設定される。

その後、研削水供給源６２９から曲がりノズル４０に送出された研削水６２６が、噴射口４００から加工点Ｒ２に向かって直接到達するかどうかの試験が行われ、上記のような図示しないスライダによる可動ブロック４２の位置づけ、及び角度調整ブラケット４３による曲がりノズル４０の角度調整等の微調整を繰り返して、曲がりノズル４０のセッティングが時間をかけて行われる。
また、例えば、保持手段３０がターンテーブルで移動可能な構成となっている場合には、曲がりノズル４０がターンテーブルに接触してしまう場合が多いため、該セッティングはより時間がかかってしまう。

一方、上記のように本発明に係る研削装置１において、図１～図３に示す研削水供給手段６は、研削ホイール７４の内側でマウント７３の下面に配置し凹球面６００を下面に有する円板状の水案内プレート６０と、水案内プレート６０の凹球面６００に向かって水（研削水）を噴射するノズル６２と、を備えることで、ノズル６２から凹球面６００に噴射した水が凹球面６００に沿って流れ加工点Ｒ１に確実に到達するため、ノズル６２の細かな位置調整を時間をかけて行わなくて済むことから、研削水の加工点Ｒ１に対する供給が容易になる。また、ノズル６２が従来のような、複雑な形状にならないので、部品単価を安くすることができる。

上記のような研削水６２６の図３に示す加工点Ｒ１に対する供給を伴う研削が所定時間行われて、被加工物９０が所望の厚みまで研削された後に、研削送り手段５によって研削手段７が上方に引き上げられて、研削砥石７４０が被加工物９０から離間して研削が終了する。

本発明に係る研削装置１は上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。また、添付図面に図示されている研削装置１の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

９０：被加工物９００：被加工物の表面９０１：被加工物の裏面
１：研削装置１０：ベース
３０：保持手段３００：吸着部３０１：枠体３０２：保持面３９：カバー３９０：蛇腹カバー３８：傾き調整手段
１１：コラム５：研削送り手段５０：ボールネジ５２：モータ
７：研削手段７０：スピンドル７１：ハウジング７２：モータ７３：マウント
７４：研削ホイール７４１：ホイール基台７４０：研削砥石７４４：研削ホイールの開口
７５：ホルダ
８：厚み測定手段
６：研削水供給手段６０：水案内プレート６００：凹球面６０２：平坦面
６２：ノズル６２０：噴射口６２９：研削水供給源
６４：ノズル台
４：従来の研削水供給手段４０：曲がりノズル４２：可動ブロック４３：角度調整ブラケット

Claims

被加工物を保持する保持手段と、環状の研削砥石の中心を軸に回転させるスピンドルを有し回転する該研削砥石の下面で被加工物を研削する研削手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面に該研削砥石の下面を接触させた加工点に研削水を供給する研削水供給手段と、を備える研削装置であって、
該研削手段は、環状のホイール基台の下面に環状に該研削砥石を配置した研削ホイールと、該スピンドルの下端に連結し該研削ホイールを装着させる円板状のマウントとを備え、
該研削水供給手段は、該研削ホイールの内側で該マウントの下面に配置し凹球面を下面に有する円板状の水案内プレートと、該水案内プレートの該凹球面にむかって水を噴射するノズルと、を備える研削装置。