JP2022180406A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】脆性モード研削を抑制してウェハを安定して研削する加工装置を提供する。【解決手段】加工装置１は、粗研削ステージＳ２から精研削ステージＳ３にウェハＷを移動させるインデックステーブル２と、粗研削ステージＳ２及び精研削ステージＳ３の上方を跨ぐように設けられたコラム４と、粗研削ステージＳ２の上方でコラム４に設けられ、ウェハＷを粗研削加工する粗研削手段と、精研削ステージＳ３の上方でコラム４に設けられ、ウェハＷを精研削加工する精研削手段と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置に関し、特に、ウェハにダメージを与えることなく粗研削と精研削とを連続して行う加工装置に関する。
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加工装置として、特許文献１には、カセット収納ステージ、アライメントステージ、粗研削ステージ、精研削ステージ、研磨ステージ、研磨布洗浄ステージ、研磨布ドレッシングステージ、及びウェハ洗浄ステージが設けられ、インデックステーブルがウェハを各ステージに移動させる平面加工装置が知られている。このような平面加工装置では、インデックステーブルの外側に配置された砥石送り装置の先端にそれぞれ片持ち支持された２つの砥石が設けられており、一方の砥石がウェハを粗研削し、他方の砥石がウェハを精研削する。
このような加工装置では、図９（ａ）に示すように、コラム９１と、コラム９１にボールネジ９２を介して片持ち支持されたスピンドル９３と、スピンドル９３の下端に取り付けられた砥石９４と、を備え、スピンドル９３を回転させながら、ボールネジ９２でスピンドル７９３を下降させ、砥石９４でチャック９５に載置されたウェハＷを研削する。
特開２００３－７６６１号公報
しかしながら、上述したような特許文献１記載の平面加工装置では、研削加工中に大きな垂直抗力が生じると、片持ち支持された砥石が跳ね上がるように傾く、いわゆる軸倒れが生じ、ウェハの研削面にあやめ形状の研削痕が残る等してウェハにダメージを与える虞があった。
すなわち、図９（ａ）に示したような砥石９４を支持する点が加工する作用点（加工点）と離れた片持ち式の加工装置の場合、図１０（ｂ）に示すように、研削加工中に砥石９４の片方が持ち上がると、砥石９４の姿勢をウェハＷに対して平行に維持することができなくなる。その結果、局所的な部分に過剰な力がかかって、図１０に示すように、砥粒先端がウェハＷに大きく切り込む箇所が発生し、クラックが生じてしまう問題があった。
また、砥石送り機構を介して２つの砥石が連結されているため、研削加工中に砥石が振動すると、２つの砥石が共振して振幅が増幅され、ウェハの加工精度が低下する虞があった。
そこで、ウェハの粗研削及び精研削を連続して高品位で行う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、ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置であって、粗研削ステージと精研削ステージとが少なくとも設けられ、前記粗研削ステージから前記精研削ステージに前記ウェハを移動させるインデックステーブルと、前記粗研削ステージ及び前記精研削ステージの上方を跨ぐように設けられたコラムと、前記粗研削ステージの上方で前記コラムに設けられ、前記ウェハを粗研削加工する粗研削手段と、前記精研削ステージの上方で前記コラムに設けられ、前記ウェハを精研削加工する精研削手段と、前記粗研削手段と前記コラムとの間に介装されて、前記粗研削手段を一定圧力で送る定圧送り機構と、を備え、前記粗研削手段の加工点と前記定圧送り機構が前記粗研削手段を送る送り込み方向とは、同一直線上に配置されている加工装置を提供する。
この構成によれば、コラムがインデックステーブルの粗研削ステージ及び精研削ステージを跨ぐように設けられ、粗研削手段が粗研削ステージの上方でコラムに支持されると共に精研削手段が精研削ステージの上方でコラムに支持される。すなわち、コラムが粗研削手段を支持する点と粗研削手段の加工点とが近くに配置され、コラムが精研削手段を支持する点と精研削手段の加工点とが近くに配置される。これにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段及び精研削手段の軸倒れが抑制されるため、ウェハを高位品に研削加工することができる。
また、ウェハが粗研削加工及び精研削加工で同一のチャックに保持されることにより、ウェハを保持するチャックを高剛性に形成可能で、砥石に対するウェハのチルト角等の加工条件が粗研削加工と精研削加工とで統一されるため、研削加工のスループットが向上する。さらに、コラムがインデックステーブルより広径で高剛性に形成可能なため、粗研削手段及び精研削手段の共振が抑制され、ウェハを高品位で研削加工することができる。
さらに、粗研削加工の際に粗研削手段に作用する背分力が過大となる場合には、定圧送り機構が、粗研削手段を一時的に上昇させることにより、粗研削手段がフローティングした状態でウェハが延性モード研削されるため、ウェハにダメージを与えることなく安定して研削することができる。
本発明は、コラムがインデックステーブルの粗研削ステージ及び精研削ステージを跨ぐように設けられ、粗研削手段が粗研削ステージの上方でコラムに支持されると共に精研削手段が精研削ステージの上方でコラムに支持されることにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段及び精研削手段の軸倒れが抑制されるため、ウェハを高位品に研削加工することができる。また、ウェハが粗研削加工及び精研削加工で同一のチャックに保持されることにより、ウェハを保持するチャックを高剛性に形成可能で、砥石に対するウェハのチルト角等の加工条件が粗研削加工と精研削加工とで統一されるため、研削加工のスループットが向上する。さらに、コラムがインデックステーブルより広径で高剛性に形成可能なため、粗研削手段及び精研削手段の共振が抑制され、ウェハを高品位で研削加工することができる。
本発明の一実施例に係る加工装置を示す斜視図。 図１に示す加工装置の平面図。 図１に示す加工装置の一部を省略した斜視図。 図３に示す加工装置の平面図。 メインユニットを模式的に示す側面図。 メインユニットを模式的に示す平面図。 メインユニットの上部を示す斜視図。 延性モード研削の様子を示す模式図。 従来の加工装置を示す模式図であり、（ａ）は、研削前の様子を示す図であり、（ｂ）は、研削中の様子を示す図である。 脆性モード研削の様子を示す模式図。
本発明に係る加工装置は、ウェハの粗研削及び精研削を連続して高品位で行うという目的を達成するために、ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置であって、粗研削ステージと精研削ステージとが少なくとも設けられ、粗研削ステージから精研削ステージにウェハを移動させるインデックステーブルと、粗研削ステージ及び精研削ステージの上方を跨ぐように設けられたコラムと、粗研削ステージの上方でコラムに設けられ、ウェハを粗研削加工する粗研削手段と、精研削ステージの上方でコラムに設けられ、ウェハを精研削加工する精研削手段と、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加工装置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。
図１は、加工装置１の基本的構成を示す斜視図である。図２は、加工装置１の平面図である。図３は、定圧送り機構を省略した加工装置１を示す斜視図である。図４は、定圧送り機構を省略した加工装置１の平面図である。
加工装置１は、並列に並べられた２つの砥石でウェハを連続的に研削加する。加工装置１は、ウェハＷを裏面研削して薄膜に形成する。加工装置１を用いて研削加工が施されるウェハＷは、シリコンウェハ、シリコンカーバイドウェハ等の高硬度・高脆性を示すものが好適であるが、これらに限定されるものではない。加工装置１は、インデックステーブル２と、インデックステーブル２の上方に配置されたメインユニット３と、を備えている。
インデックステーブル２は、図示しないモータに連結された回転軸２１回りに回転可能である。インデックステーブル２は、回転軸２１を中心として円周上に１２０度の間隔を空けて配置された３つのチャック２２を備えている。チャック２２には、図示しない真空源に接続されており、チャック２２上に載置されたウェハＷを負圧で吸着する。チャック２２は、図示しないモータに連結されており回転可能である。インデックステーブル２は、アライメントステージＳ１、粗研削ステージＳ２、精研削ステージＳ３に区画されている。チャック２２の間には仕切板２３が配置されており、各ステージで使用する加工液が隣接するステージに飛散することを抑制する。
アライメントステージＳ１は、図示しない搬送装置等によってウェハＷをチャック２２上に搬送し、ウェハＷを所定の位置に位置合わせするステージである。チャック２２上に吸着保持されたウェハＷは、粗研削ステージＳ２に送られる。
粗研削ステージＳ２は、ウェハＷが粗研削加工されステージである。粗研削加工されたウェハＷは、精研削ステージＳ３に送られる。
精研削ステージＳ３は、ウェハＷが精研削加工されるステージである。精研削加工されたウェハＷは、アライメントステージＳ１に送られ、図示しない搬送装置等によってチャック２２から図示しないラック等に収容される。
メインユニット３は、インデックステーブル２を跨ぐように配置されたアーチ状のコラム４と、粗研削ステージＳ２の上方でコラム４に取り付けられた粗研削手段５と、精研削ステージＳ３の上方でコラム４に取り付けられた精研削手段６と、を備えている。
粗研削手段５は、粗研削砥石５１と、粗研削砥石５１が下端に取り付けられた第１のスピンドル５２と、第１のスピンドル５２を鉛直方向Ｖに昇降させる第１のスピンドル送り機構５３と、を備えている。また、粗研削手段５には、第１の定圧送り機構としての定圧シリンダ５４が設けられている。
精研削手段６は、精研削砥石６１と、精研削砥石６１が下端に取り付けられた第２のスピンドル６２と、第２のスピンドル６２を鉛直方向Ｖに昇降させる第２のスピンドル送り機構６３と、を備えている。また、精研削手段６には、第２の定圧送り機構としての定圧シリンダ６４が設けられている。
加工装置１には、第１のスピンドル５２を鉛直方向Ｖに摺動可能に支持する第１のガイド７と、第２のスピンドル６２を鉛直方向Ｖに摺動可能に支持する第２のガイド８と、が設けられている。
加工装置１の動作は、図示しない制御ユニットによって制御される。制御ユニットは、加工装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御ユニットは、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御ユニットの機能は、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。
このように、加工装置１は、アライメントステージＳ１のチャック２２に吸着保持されたウェハＷを同一のチャック２２に載置した状態で、粗研削ステージＳ２、精研削ステージＳ３の順に連続して送る。また、ウェハＷを吸着保持するチャック２２は、ベルトコンベヤ等の他のウェハ保持装置に比べて、高剛性に形成可能である。これらにより、研削加工のスループットが向上すると共に、ウェハＷを高品位に研削加工することができる。
次に、コラム４について図面に説明する。コラム４は、平面視でコ字状に形成された基部４１と、基部４１の中央から突設された中央柱部４２と、を備え、平面視でＥ字状に形成されている。
基部４１は、粗研削ステージＳ２及び精研削ステージＳ３を跨ぐように設けられている。これにより、平面視で、アライメントステージＳ１はコラム４の側方に露出している。したがって、ウェハＷをチャック２２に搬送したりチャック２２から搬出したりする際に、搬送装置等が、コラム４に干渉されることなくチャック２２にアクセスすることができる。基部４１は、インデックステーブル２の外周に立設された２本の支柱４１ａを連結することで基部４１の剛性が増大されている。
中央柱部４２は、平面視で粗研削ステージＳ２と精研削ステージＳ３の間に配置されている。中央柱部４２の下端は、インデックステーブル２の上方までに延伸されている。中央柱部４２は、後述する前方ガイド７１、８１が設置可能な長さを確保できれば如何なる長さであっても構わない。
コラム４の前面４ａには、鉛直方向Ｖに亘って凹設された溝４ｂ、４ｃが並んで配置されている。溝４ｂには、粗研削手段５が収容されている。また、溝４ｃには、精研削手段６が収容されている。
次に、粗研削手段５及び第１のガイド７について、図５～８に基づいて説明する。図５は、メインユニット３の側面図である。図６は、メインユニット３の平面図である。図７は、メインユニット３の上部を示す斜視図である。図８は、延性モード研削の様子を示す模式図である。
粗研削砥石５１は、周方向に複数のカップ型砥石を下端に配置して構成されている。
第１のスピンドル５２は、粗研削砥石５１を下端に取り付けたサドル５２ａと、サドル５２ａ内に設けられて粗研削砥石５１を回転させる図示しないモータと、を備えている。
第１のスピンドル送り機構５３は、サドル５２ａと後述する後方ガイド７２とを連結するナット５３ａと、ナット５３ａを昇降させるボールネジ５３ｂと、ボールネジ５３ｂを回転させるモータ５３ｃと、を備えている。
モータ５３ｃが駆動してボールネジ５３ｂが正回転し、ナット５３ａが鉛直方向Ｖと平行なボールネジ５３ｂの送り込み方向Ｄに下降することにより、サドル５２ａが下降する。図５に示すように、送り込み方向Ｄは、粗研削砥石５１がウェハＷを加工する加工点Ｐ１を通って鉛直方向Ｖに平行な直線上にある。換言すると、ボールネジ５３ｂの回転軸Ｏと粗研削砥石５１の加工点Ｐ１とは、鉛直方向Ｖにおいて同一直線上に配置されている。
メインユニット３には、ウェハＷの厚みを計測する図示しないインプロセスゲージが設けられている。インプロセスゲージが計測したウェハＷの厚みが所望の値に達すると、モータ５３ｃが駆動してボールネジ５３ｂが逆回転し、ナット５３ａに連結されたサドル５２ａが上昇することで、ウェハＷと粗研削砥石５１とが離間する。
図６、７に示すように、定圧シリンダ５４は、第１のスピンドル送り機構５３のナット５３ａを挟んで水平方向Ｈの両側に１つずつ設けられている。定圧シリンダ５４は、第１のスピンドル５２及び第１のスピンドル送り機構５３を溝４ｂ内で吊設している。具体的には、定圧シリンダ５４のピストンロッドの下端がナット５３ａに連結されている。定圧シリンダ５４が第１のスピンドル送り機構５３を挟んで水平方向Ｈの両側に設けられることにより、第１のスピンドル送り機構５３が上昇する際に、第１のスピンドル送り機構５３が水平方向Ｈに傾くことが規制される。
定圧シリンダ５４は、図示しないシリンダ、ピストン、ピストンロッド、コンプレッサ等から成る公知の構成を採用したエアシリンダである。定圧シリンダ５４は、研削加工時に粗研削砥石５１に作用する背分力がピストンロッドに伝わると、定圧シリンダ５４のシリンダ内に充填された圧縮空気を押し戻すようにピストンを上昇させる。定圧シリンダ５４の駆動圧は、粗研削砥石５１がウェハＷの臨界切り込み深さ（Ｄｃ値）だけ切り込んだ際に粗研削砥石５１に作用する背分力に対応した値以下に設定される。Ｄｃ値は、ウェハＷの材料毎に異なり、例えば、シリコンウェハで０．０９μｍ、シリコンカーバイドウェハで０．１５μｍである。
粗研削砥石５１が所望の研削量（例えば、Ｄｃ値）より深く切り込もうとして、粗研削砥石５１に作用する背分力が過大となる場合には、第１のスピンドル５２及び第１のスピンドル送り機構５３が一時的に上昇するため、粗研削砥石５１がＤｃ値以上に切り込むことが抑制される。
第１のガイド７は、基部４１及び中央柱部４２の前面にそれぞれ１つずつ配置された前方ガイド７１と、溝４ｂに配置された１つの後方ガイド７２と、で構成される。前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、例えば、リニアガイドである。前方ガイド７１には、サドル５２ａが直接取り付けられている。また、後方ガイド７２には、ナット５４ａを介してサドル５２ａが取り付けられている。
前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、鉛直方向Ｖに沿って互いに平行に設けられている。これにより、前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、サドル５２ａを鉛直方向Ｖに沿って移動するように規制する。また、前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、粗研削砥石５１の加工点Ｐ１を挟むように配置されている。
第１のガイド７は、図６に示すように、平面視で、前方ガイド７１及び後方ガイド７２で形成される三角形Ｔ１内に、第１のスピンドル５２が配置されている。具体的には、第１のスピンドル５２の重心Ｇ１が、平面視で、前方ガイド７１及び後方ガイド７２で形成される三角形Ｔ１内に配置されている。なお、第１のガイド７は、第１のスピンドル５２の軸倒れを抑制可能であれば如何なるものであっても良く、例えば、２本のリニアガイドを設け、平面視でこれらリニアガイドを結ぶ直線上に重心Ｇ１が配置されるように配置されるものであっても構わない。
上述したように、粗研削砥石５１の加工点Ｐ１がボールネジ５３ｂの回転軸Ｏ上に配置されていることにより、粗研削砥石５１に作用する背分力が過大となる場合には、第１のスピンドル５２及び第１のスピンドル送り機構５３が鉛直方向Ｖに逃げるようになっている。また、第１のスピンドル５２の重心Ｇ１が前方ガイド７１、後方ガイド７２で形成される三角形Ｔ１内に配置されることにより、粗研削手段５の軸倒れが抑制されている。さに、粗研削砥石５１に作用する背分力が過大となる場合に、定圧シリンダ５４が第１のスピンドル５２及び第１のスピンドル送り機構５３が一時的に上昇させ、粗研削手段５の自重で一定の圧力で粗研削加工するため、図８に示すように、粗研削砥石５１の砥粒が研削加工中にウェハＷに過剰に接触しない、いわゆるフローティングした状態でウェハＷを延性モード研削することができる。
次に、精研削手段６及び第２のガイド８について、図６、７に基づいて説明する。なお、精研削手段６の基本的な構成は、粗研削手段５の基本的構成に対応するため、重複する説明を省略する。
精研削砥石６１は、周方向に複数のカップ型砥石を下端に配置して構成されている。
第２のスピンドル６２は、精研削砥石６１を下端に取り付けたサドル６２ａと、サドル６２ａ内に設けられて精研削砥石６１を回転させる図示しないモータと、を備えている。
第２のスピンドル送り機構６３は、第１のスピンドル送り機構５３と同様の構成であり、サドル６２ａと後方ガイド８２とを連結する図示しないナットと、ナットを昇降させる図示しないボールネジと、ボールネジを回転させるモータ６３ａと、を備えている。ボールネジの回転軸と精研削砥石６１の加工点Ｐ２とは、鉛直方向Ｖにおいて同一直線上に配置されている。モータ６３ａの運転は、上述したインプロセスゲージが計測した膜厚に基づいて制御される。
定圧シリンダ６４は、第２のスピンドル送り機構６３を挟んで水平方向Ｈの両側に１つずつ設けられており、コラム４とナットとの間に介装されている。定圧シリンダ６４は、第２のスピンドル６２及び第２のスピンドル送り機構６３を溝４ｃ内で吊設している。精研削砥石６１がＤｃ値より深く切り込もうとして、精研削砥石６１に作用する背分力が過大となる場合には、定圧シリンダ６４が、第２のスピンドル６２及び第２のスピンドル送り機構６３を一時的に上昇させるため、精研削砥石６１がＤｃ値以上に切り込むことが抑制される。
第２のガイド８は、基部４１及び中央柱部４２の前面にそれぞれ１つずつ配置された前方ガイド８１と、溝４ｂに配置された１つの後方ガイド８２と、で構成される。前方ガイド８１及び後方ガイド８２は、例えば、リニアガイドである。前方ガイド８１には、サドル６２ａが直接取り付けられている。また、後方ガイド８２には、第２のスピンドル送り機構６３のナットを介してサドル６２ａが取り付けられている。
前方ガイド８１と後方ガイド８２とは、鉛直方向Ｖに沿って互いに平行に設けられている。これにより、前方ガイド８１及び後方ガイド８２は、サドル６２ａを鉛直方向Ｖに沿って移動するように規制する。また、前方ガイド８１及び後方ガイド８２は、精研削砥石６１の加工点Ｐ２を挟むように配置されている。
第２のガイド８は、平面視で、前方ガイド８１及び後方ガイド８２とで形成される三角形Ｔ２内に、第２のスピンドル６２が配置されている。具体的には、第２のスピンドル６２の重心Ｇ２が、平面視で、前方ガイド８１及び後方ガイド８２で形成される三角形Ｔ２内に配置されている。これにより、第２のスピンドル６２の周囲に配置された前方ガイド８１及び後方ガイド８２が、第２のスピンドル６２の軸倒れを抑制している。なお、第２のガイド８は、第２のスピンドル６２の軸倒れを抑制可能であれば如何ものであっても良く、例えば、２本のリニアガイドを設け、平面視でこれらリニアガイドを結ぶ直線上に重心Ｇ２が配置されるように配置されるものであっても構わない。
上述したように、精研削砥石６１の加工点Ｐ２が第２のスピンドル送り機構６３のボールネジの回転軸上に配置されていることにより、精研削砥石６１に作用する背分力が過大となる場合には、第２のスピンドル６２及び第２のスピンドル送り機構６３が鉛直方向Ｖに逃げるようになっている。また、第２のスピンドル６２の重心Ｇ２が前方ガイド８１、後方ガイド８２で形成される三角形Ｔ２内に配置されることにより、精研削手段６の軸倒れが抑制されている。さらに、精研削砥石６１に作用する背分力が過大となる場合に、定圧シリンダ６４が第２のスピンドル６２及び第２のスピンドル送り機構６３が一時的に上昇させ、精研削手段６の自重で一定の圧力で粗研削加工するため、精研削砥石６１の砥粒が研削加工中にウェハＷに過剰に接触しない、いわゆるフローティングした状態でウェハＷを延性モード研削することができる。
上述した加工装置１を用いてＳｉＣ基板を延性モード研削する際の具体的な加工条件の一例について説明する。
粗研削加工の加工条件を、粒度＃４００、結合度Ｍの粗研削砥石５１を用意し、第１のスピンドル５２の回転速度を２０００ｒｐｍ、チャック３２の回転速度を３０１ｒｐｍ、定圧シリンダ５５の駆動圧力を０．４ＭＰａ、第１のスピンドル送り機構５３の送り速度を１μｍ／ｓに設定し、研削量（厚み）を４０μｍとすると、算術平均粗さＲａが３４．５ｎｍであった。
また、精研削加工の加工条件を、粒度＃３０００、結合度Ｊの精研削砥石６１を用意し、第２のスピンドル６２の回転速度を２０００ｒｐｍ、チャック３２の回転速度を３０１ｒｐｍ、定圧シリンダ６５の駆動圧力を０．８ＭＰａ、第２のスピンドル送り機構６３の送り速度を０．４μｍ／ｓに設定し、研削量（厚み）を１０μｍとすると、算術平均粗さＲａが６．９ｎｍであった。
このようにして、上述した加工装置１は、コラム４がインデックステーブル２の粗研削ステージＳ２及び精研削ステージＳ３を跨ぐように設けられ、粗研削手段５が前方ガイド７１及び後方ガイド７２に支持され、精研削手段６が前方ガイド８１及び後方ガイド８２に支持されている。すなわち、コラム４が粗研削手段５を支持する点と粗研削手段５の加工点Ｐ１とが近くに配置され、また、コラム４が精研削手段６を支持する点と精研削手段６の加工点Ｐ２とが近くに配置される。これにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段５及び精研削手段６の軸倒れが抑制されるため、ウェハＷを高位品に研削加工することができる。
また、ウェハＷが粗研削加工及び精研削加工で同一のチャック２２に保持されることにより、ウェハＷを保持するチャック２２を高剛性に形成可能で、粗研削砥石５１及び精研削砥石６１に対するウェハＷのチルト角等の加工条件が統一されるため、研削加工のスループットが向上する。さらに、コラム４が高剛性に形成可能なため、粗研削手段５及び精研削手段６の共振が抑制され、ウェハＷを高品位で研削加工することができる。
さらに、定圧シリンダ５４、６４の駆動圧を調整することにより、粗研削手段５及び精研削手段６の振動周期がずれるため、粗研削手段５及び精研削手段６が共振することを更に抑制することができる。
なお、定圧送り機構の具体的構成は上述したものに限定されるものではなく、砥石に作用する過剰な背分力を逃がすようにスピンドルを上昇可能なものであれば如何なる構成であっても構わない。
以下に、いくつかの加工装置の例を付記する。
［１］ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置であって、粗研削ステージと精研削ステージとが少なくとも設けられ、前記粗研削ステージから前記精研削ステージに前記ウェハを移動させるインデックステーブルと、前記粗研削ステージ及び前記精研削ステージの上方を跨ぐように設けられたコラムと、前記粗研削ステージの上方で前記コラムに設けられ、前記ウェハを粗研削加工する粗研削手段と、前記精研削ステージの上方で前記コラムに設けられ、前記ウェハを精研削加工する精研削手段と、前記粗研削手段の加工点を挟むように前記粗研削手段の外周に配置され、前記粗研削手段を前記コラムに対して鉛直方向に摺動可能に支持する少なくとも３つの第１のガイドと、を備えている加工装置。
この構成によれば、コラムがインデックステーブルの粗研削ステージ及び精研削ステージを跨ぐように設けられ、粗研削手段が粗研削ステージの上方でコラムに支持されると共に精研削手段が精研削ステージの上方でコラムに支持される。すなわち、コラムが粗研削手段を支持する点と粗研削手段の加工点とが近くに配置され、コラムが精研削手段を支持する点と精研削手段の加工点とが近くに配置される。これにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段及び精研削手段の軸倒れが抑制されるため、ウェハを高位品に研削加工することができる。
また、ウェハが粗研削加工及び精研削加工で同一のチャックに保持されることにより、ウェハを保持するチャックを高剛性に形成可能で、砥石に対するウェハのチルト角等の加工条件が粗研削加工と精研削加工とで統一されるため、研削加工のスループットが向上する。さらに、コラムがインデックステーブルより広径で高剛性に形成可能なため、粗研削手段及び精研削手段の共振が抑制され、ウェハを高品位で研削加工することができる。
さらに、第１のガイドが粗研削手段を鉛直方向にのみ摺動可能に支持することにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段の軸倒れが抑制されるため、ウェハを高位品に研削加工することができる。また、第１のガイドが粗研削手段の発振を垂直方向のみに限定するため、粗研削手段に並設された精研削手段への振動の影響を抑制することができる。
［２］ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置であって、粗研削ステージと精研削ステージとが少なくとも設けられ、粗研削ステージから精研削ステージに前記ウェハを移動させるインデックステーブルと、粗研削ステージ及び精研削ステージの上方を跨ぐように設けられたコラムと、粗研削ステージの上方でコラムに設けられ、ウェハを粗研削加工する粗研削手段と、精研削ステージの上方でコラムに設けられ、ウェハを精研削加工する精研削手段と、前記精研削手段の加工点を挟むように前記精研削手段の外周に配置され、前記精研削手段を前記コラムに対して鉛直方向に摺動可能に支持する少なくとも３つの第２のガイドと、を備えている加工装置。
この構成によれば、コラムがインデックステーブルの粗研削ステージ及び精研削ステージを跨ぐように設けられ、粗研削手段が粗研削ステージの上方でコラムに支持されると共に精研削手段が精研削ステージの上方でコラムに支持される。すなわち、コラムが粗研削手段を支持する点と粗研削手段の加工点とが近くに配置され、コラムが精研削手段を支持する点と精研削手段の加工点とが近くに配置される。これにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段及び精研削手段の軸倒れが抑制されるため、ウェハを高位品に研削加工することができる。
また、ウェハが粗研削加工及び精研削加工で同一のチャックに保持されることにより、ウェハを保持するチャックを高剛性に形成可能で、砥石に対するウェハのチルト角等の加工条件が粗研削加工と精研削加工とで統一されるため、研削加工のスループットが向上する。さらに、コラムがインデックステーブルより広径で高剛性に形成可能なため、粗研削手段及び精研削手段の共振が抑制され、ウェハを高品位で研削加工することができる。
さらに、第２のガイドが精研削手段を鉛直方向にのみ摺動可能に支持することにより、研削加工中に生じた垂直抗力に起因する精研削手段の軸倒れが抑制されるため、ウェハを高位品に研削加工することができる。また、第２のガイドが精研削手段の発振を垂直方向のみに限定するため、精研削手段に並設された粗研削手段への振動の影響を抑制することができる。
［３］前記粗研削手段の加工点の鉛直上に配置され、前記粗研削手段と前記コラムとの間に介装されて、前記粗研削手段を一定圧力で送る第１の定圧送り機構を備えている［１］又は［２］に記載の加工装置。
この構成によれば、粗研削加工の際に粗研削手段に作用する背分力が過大となる場合には、第１の定圧送り機構が、粗研削手段を一時的に上昇させることにより、粗研削手段がフローティングした状態でウェハが延性モード研削されるため、ウェハにダメージを与えることなく安定して研削することができる。
［４］前記精研削手段の加工点の鉛直上に配置され、前記精研削手段と前記コラムとの間に介装されて、前記精研削手段を一定圧力で送る第２の定圧送り機構を備えている［１］乃至［３］の何れか１つに記載の加工装置。
この構成によれば、精研削手段が所望の研削量より深く切り込もうとして、砥石に作用する背分力が過大となる場合には、第２の定圧送り機構が、精研削手段を一時的に上昇させることにより、精研削手段の砥石がフローティングした状態でウェハが延性モード研削されるため、ウェハにダメージを与えることなく安定して研削することができる。
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 ・・・ 加工装置
２ ・・・ インデックステーブル
２１・・・ 回転軸
２２・・・ チャック
２３・・・ 仕切板
３ ・・・ メインユニット
４ ・・・ コラム
４ａ・・・ 前面
４ｂ・・・ （粗研削手段を収容する）溝
４ｃ・・・ （精研削手段を収容する）溝
４１・・・ 基部
４１ａ・・・支柱
４２・・・ 中央柱部
５ ・・・ 粗研削手段
５１・・・ 粗研削砥石
５２・・・ 第１のスピンドル
５３・・・ 第１のスピンドル送り機構
５３ａ・・・ナット
５３ｂ・・・ボールネジ
５３ｃ・・・モータ
５４・・・ 定圧シリンダ（第１の定圧送り機構）
６ ・・・ 精研削手段
６１・・・ 精研削砥石
６２・・・ 第２のスピンドル
６３・・・ 第２のスピンドル送り機構
６３ａ・・・モータ
６４・・・ 定圧シリンダ（第２の定圧送り機構）
７ ・・・ 第１のガイド
７１・・・ 前方ガイド
７２・・・ 後方ガイド
８ ・・・ 第２のガイド
８１・・・ 前方ガイド
８２・・・ 後方ガイド
Ｈ ・・・ 水平方向
Ｇ１・・・ （第１のスピンドルの）重心
Ｇ２・・・ （第２のスピンドルの）重心
Ｏ ・・・ ボールネジの回転軸
Ｐ１・・・ （粗研削砥石の）加工点
Ｐ２・・・ （精研削砥石の）加工点
Ｓ１・・・ アライメントステージ
Ｓ２・・・ 粗研削ステージ
Ｓ３・・・ 精研削ステージ
Ｔ１・・・ 第１のガイドが形成する三角形
Ｔ２・・・ 第２のガイドが形成する三角形
Ｖ ・・・ 鉛直方向
Ｗ ・・・ ウェハ

Claims (1)

  1. ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置であって、
    粗研削ステージと精研削ステージとが少なくとも設けられ、前記粗研削ステージから前記精研削ステージに前記ウェハを移動させるインデックステーブルと、
    前記粗研削ステージ及び前記精研削ステージの上方を跨ぐように設けられたコラムと、
    前記粗研削ステージの上方で前記コラムに設けられ、前記ウェハを粗研削加工する粗研削手段と、
    前記精研削ステージの上方で前記コラムに設けられ、前記ウェハを精研削加工する精研削手段と、
    前記粗研削手段と前記コラムとの間に介装されて、前記粗研削手段を一定圧力で送る定圧送り機構と、
    を備え、
    前記粗研削手段の加工点と前記定圧送り機構が前記粗研削手段を送る送り込み方向とは、同一直線上に配置されていることを特徴とする加工装置。
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