JP2023161339A - Wafer grinding apparatus and grinding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハの研削装置及び該研削装置を用いたウェーハの研削方法に関する。 The present invention relates to a wafer grinding device and a wafer grinding method using the grinding device.
ウェーハの研削装置は、チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハの上面に環状に配列されたブロック状の複数の砥石を回転させながら当接させることによって、該ウェーハの上面を研削するものであるが、この研削装置に関しては今までに種々の提案がなされている。 A wafer grinding device grinds the top surface of a wafer held on a holding surface of a chuck table by rotating and abutting a plurality of block-shaped grindstones arranged in a ring on the top surface of the wafer. However, various proposals have been made regarding this grinding device.
例えば、特許文献1には、砥石に対してチャックテーブルの傾きを調整することによって、ウェーハを均一な厚みに研削するようにした研削装置が提案されている。
For example,
また、特許文献2,3には、環状に配列された複数の砥石を保持する基台または砥石の内周面と外周面に向けて研削液(洗浄液)を供給するようにした研削装置が提案されている。
Further,
さらに、特許文献4には、回転砥石とウェーハとの接触部に研削液を供給するためのノズルを回転砥石の内側に配設した研削装置が提案されている。
Further,
特許文献2,3において提案された研削装置においては、ノズルから供給される研削液(洗浄液)によって砥石が冷却されるが、ウェーハが研削液(洗浄液)によって直接的に冷却されないため、砥石がウェーハに接触している加工点においてウェーハが過熱され、ウェーハの厚みが全面に亘って均一にならないという問題がある。すなわち、ウェーハに砥石が接触する加工点においてウェーハが過熱されると、その過熱される部分が熱膨張するために該ウェーハの加工点における研削量が他の部分よりも大きくなり、該ウェーハの研削量の大きな部分の厚みが研削加工後の常温において他の部分よりも薄くなってしまう。
In the grinding devices proposed in
また、特許文献4において提案された研削装置においては、ウェーハの研削液が着水する部分のみが冷却される。つまり、チャックテーブルとこれに保持されたウェーハは、研削加工中に回転しているため、ウェーハの研削液の着水点がリング状に冷却される。このため、ウェーハの冷却されたリング状部分が熱収縮し、このリング状部分の研削量が他の部分よりも小さくなるため、この部分の研削後の常温における厚みが他の部分よりも厚くなってしまう。
Further, in the grinding apparatus proposed in
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、研削水によるウェーハの熱変形を抑えて該ウェーハを全面に亘って均一な厚みに研削することができるウェーハの研削装置及び研削方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a wafer grinding device and grinder capable of suppressing thermal deformation of the wafer due to grinding water and grinding the wafer to a uniform thickness over the entire surface. The purpose is to provide a method.
上記目的を達成するための本発明は、保持面でウェーハを保持して回転するチャックテーブルと、該保持面に保持されたウェーハの中心を通る環状の砥石でウェーハを研削する研削ユニットと、該研削ユニットを昇降させる研削送り手段と、該ウェーハを覆った該砥石の内側から研削水を該ウェーハの外周から中心に向かう径方向に直線状に噴出するノズルと、を備えるウェーハの研削装置であって、該ノズルは、研削水を該ウェーハの中心部に向かうようにウェーハの外周部分に着水させる噴射口を有し、該砥石の下面の高さまたは該保持面に保持されたウェーハの上面高さに追従して該ノズルを昇降させるノズル昇降手段を備え、該ノズル昇降手段によって位置づけられた該ノズルから噴出される該研削水を、該保持面に保持されたウェーハの外周部分に着水させて該ウェーハの中央に向かわせつつ、該チャックテーブルの回転によって該研削水に遠心力を付与して該研削水をウェーハの外周に向かわせることによって、該砥石がウェーハに接触する加工点に該研削水を供給することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention includes: a chuck table that rotates while holding a wafer on a holding surface; a grinding unit that grinds the wafer with an annular grindstone passing through the center of the wafer held on the holding surface; A wafer grinding device comprising: a grinding feeding means for raising and lowering a grinding unit; and a nozzle for spouting grinding water straight from the inside of the grindstone covering the wafer in a radial direction from the outer periphery toward the center of the wafer. The nozzle has an injection port that directs the grinding water toward the center of the wafer and lands on the outer periphery of the wafer, and the nozzle is at the height of the lower surface of the grindstone or the upper surface of the wafer held on the holding surface. A nozzle elevating means for elevating and lowering the nozzle according to the height is provided, and the grinding water spouted from the nozzle positioned by the nozzle elevating means lands on the outer peripheral portion of the wafer held on the holding surface. By applying centrifugal force to the grinding water by rotating the chuck table and directing the grinding water toward the center of the wafer, the grinding wheel is brought into contact with the wafer at the processing point. The grinding water is supplied.
また、本発明は、チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを回転させ、回転する環状の砥石でウェーハを研削するウェーハの研削方法であって、ノズルからウェーハの中心部に向かって直線状に噴出する研削水を、回転するウェーハの外周部分に着水させ、該研削水をウェーハの外周部分から中心に向かってウェーハの上面に沿って移動させつつ、該チャックテーブルの回転によって該研削水に遠心力を付与して該研削水をウェーハの上面に沿ってウェーハの外周に向かわせ、該砥石がウェーハに接触する加工点に該研削水を移動させることによって、該研削水を該加工点の全域に供給しながらウェーハを研削することを特徴とする。 The present invention also provides a wafer grinding method in which a wafer held on a holding surface of a chuck table is rotated and the wafer is ground with a rotating annular grindstone, the wafer being ground in a straight line from a nozzle toward the center of the wafer. The spouted grinding water lands on the outer periphery of the rotating wafer, and while the grinding water is moved from the outer periphery of the wafer toward the center along the top surface of the wafer, the grinding water is By applying centrifugal force to direct the grinding water along the top surface of the wafer toward the outer periphery of the wafer and moving the grinding water to the processing point where the grinding wheel contacts the wafer, the grinding water is transferred to the processing point. It is characterized by grinding the wafer while supplying it to the entire area.
本発明に係る研削装置を用いて実施される本発明に係るウェーハの研削方法によれば、ウェーハの研削中にノズルからウェーハの中心に向かって径方向に直線状に噴出する研削水がウェーハの外周部分に着水し、この着水した研削水がウェーハの外周部からウェーハの中央に向かう過程で、チャックテーブル(ウェーハ)の回転によって遠心力を受けることによって、その流れ方向がウェーハと砥石との接触部である加工領域へと変えられる。このため、ノズルから噴出する研削水の大部分がウェーハの加工領域に供給されて該加工領域の冷却に供され、ウェーハが全面に亘って均一に冷却されてその温度が全面に亘って均一になり、該ウェーハの局部的な過熱による局部的な熱膨張が防がれて該ウェーハが全面に亘って均一な厚みに研削されるという効果が得られる。 According to the wafer grinding method of the present invention carried out using the grinding apparatus of the present invention, the grinding water spouted linearly in the radial direction from the nozzle toward the center of the wafer during wafer grinding is applied to the wafer. The water lands on the outer periphery of the wafer, and as it moves from the outer periphery of the wafer toward the center of the wafer, it receives centrifugal force due to the rotation of the chuck table (wafer), which causes the flow direction to change between the wafer and the grinding wheel. The processing area is the contact area of the For this reason, most of the grinding water ejected from the nozzle is supplied to the processing area of the wafer and is used to cool the processing area, and the wafer is cooled uniformly over the entire surface, and its temperature becomes uniform over the entire surface. This results in the effect that local thermal expansion due to local overheating of the wafer is prevented and the wafer is ground to a uniform thickness over the entire surface.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係るウェーハの研削装置の構成を図1及び図2に基づいて以下に説明する。なお、以下の説明においては、図1に示す矢印方向をそれぞれX軸方向(左右方向)、Y軸方向(前後方向)、Z軸方向(上下方向)とする。
<First embodiment>
First, the configuration of a wafer grinding apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 1 and 2. In the following description, the arrow directions shown in FIG. 1 are respectively referred to as the X-axis direction (left-right direction), the Y-axis direction (front-back direction), and the Z-axis direction (vertical direction).
[研削装置]
図1に示す研削装置1は、被加工物である円板状のウェーハW(図2参照)を研削加工するものであって、次の構成要素を備えている。
[Grinding device]
The
すなわち、ウェーハ研削装置1は、ウェーハWを保持して該ウェーハWの中心を軸として回転するチャックテーブル10と、該チャックテーブル10に吸引保持されたウェーハWを研削加工する研削ユニット20と、研削加工中のウェーハWの上面高さを測定する上面高さ測定器30と、研削ユニット20をチャックテーブル10の保持面11aに対して垂直方向(Z軸方向)に昇降させる研削送り手段40と、研削ユニット20の砥石26bとウェーハWとの接触領域(加工領域)に研削水を供給するノズル50と、チャックテーブル10に保持された研削加工中のウェーハWの上面高さに追従してノズル50を昇降させるノズル昇降手段60と、チャックテーブル10の傾きを調整する傾き調整機構70と、チャックテーブル10を保持面11aに対して水平方向(Y軸方向)に移動させる水平移動機構80を主要な構成要素として備えている。
That is, the
ここで、ウェーハWは、単結晶のシリコン母材で構成されており、図2に示す状態において下方を向いている表面には、複数の不図示のデバイスが形成されており、これらのデバイスは、ウェーハWの表面に貼着された保護テープTによって保護ざれている。そして、ウェーハWは、その表面(図2においては下面)が保護テープTを介してチャックテーブル10の保持面11aに吸引保持され、裏面(図2においては上面)がノズル50から研削水の供給を受けながら研削ユニット20の砥石26bによって研削される。
Here, the wafer W is made of a single-crystal silicon base material, and a plurality of devices (not shown) are formed on the surface facing downward in the state shown in FIG. , is protected by a protective tape T attached to the surface of the wafer W. The front surface (lower surface in FIG. 2) of the wafer W is suction-held on the
次に、研削装置1の主要な構成要素であるチャックテーブル10、研削ユニット20、上面高さ測定器30、研削送り手段40、ノズル50、ノズル昇降手段60、傾き調整機構70及び水平移動機構80の構成についてそれぞれ説明する。
Next, the main components of the
(チャックテーブル)
チャックテーブル10は、円板状の部材であって、その中央部に形成された円形の凹部10aには、多孔質のセラミックなどで構成された円板状のポーラス部材11が組み込まれている。そして、ポーラス部材11は、その上面が円板状のウェーハWを吸引保持する保持面11aを構成している。
(Chuck table)
The chuck table 10 is a disc-shaped member, and a disc-shaped
ここで、チャックテーブル10は、図2に示す回転駆動機構2によって垂直な中心軸回りに図示矢印方向(時計方向)に回転駆動される。すなわち、チャックテーブル10は、その中心から下方に向かって垂直に一体に延びる回転軸12を備えており、この回転軸12は、フレーム13に支持されたリングプレート状のフランジ14に上下一対の軸受(ボールベアリング)15を介して回転可能に支持されている。そして、回転軸12の下端は、ロータリジョイント16に連結されており、回転軸12には従動プーリ3が結着されている。
Here, the chuck table 10 is rotationally driven by the
また、従動プーリ3の横には、駆動源である電動モータ4が配置されており、この電動モータ4の垂直上方に延びる出力軸4aには、駆動プーリ5が結着されおり、この駆動プーリ5と従動プーリ3には、無端状のタイミングベルト6が巻装されている。なお、従動プーリ3の外径は、駆動プーリ5の外径よりも大きく設定されている。
Further, an
また、図2に示すように、チャックテーブル10と回転軸12及びロータリジョイント16の軸中心には、連通路17が垂直に形成されており、この連通路17の上端は、ポーラス部材11の下面に開口している。また、連通路17の下端は、ロータリジョイント16に径方向(横方向)に形成された連通路18に接続されており、連通路18には、配管19が接続されている。そして、配管19からは3つの分岐管19a,19b,19cがそれぞれ分岐しており、分岐管19aには、開閉弁V1を介して真空ポンプなどの吸引源7が接続されており、分岐管19bには、開閉弁V2を介してエアコンプレッサなどのエア供給源8が接続されている。また、分岐管19cには、開閉弁V3を介してウォータポンプなどの水供給源9が接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, a
ここで、本実施の形態に係る研削装置1は、図1に示すように、Y軸方向(前後方向)に長い矩形ボックス状のベース100を備えており、このベース100に開口するY軸方向に長い矩形の開口部100aにはチャックテーブル10が臨んでいる。そして、開口部100aのチャックテーブル10の周囲は、矩形プレート状のカバー101によって覆われており、開口部100aのカバー101の前後(-Y方向と+Y方向)の部分は、カバー101と共に移動して伸縮する蛇腹状の伸縮カバー102,103によってそれぞれ覆われている。したがって、チャックテーブル10がY軸上のどの位置にあっても、開口部100aは、カバー101と伸縮カバー102,103によって常に閉じられており、開口部100aからベース100内への異物の侵入が防がれる。
Here, as shown in FIG. 1, the grinding
(研削ユニット)
研削ユニット20は、ホルダ21に固定されたスピンドルハウジング22と、該スピンドルハウジング22に収容されたスピンドルモータ23と、該スピンドルモータ23によって回転駆動される垂直なスピンドル24と、該スピンドル24の下端に取り付けられた円板状のマウント25と、該マウント25の下面に着脱可能に装着された研削ホイール26とを備えている。ここで、研削ホイール26は、円板状の基台26aと、該基台26aの下面に円環状に取り付けられた加工具である複数の砥石26bによって構成されている。なお、砥石26bは、ウェーハWを研削するための矩形ブロック状の加工具であって、その下面は、ウェーハWの上面(被研削面)に接触する研削面を構成している。
(Grinding unit)
The grinding
(上面高さ測定器)
上面高さ測定器30は、チャックテーブル10に保持された研削加工中のウェーハWの上面高さを測定するものであって、ウェーハWの上面に接触する接触子31とチャックテーブル10の上面に接触する接触子32を備えている。ここで、一方の接触子31によって研削加工中のウェーハWの上面高さが測定されるが、この一方の接触子31によって測定されるウェーハWの上面高さと他方の接触子32によって測定されるチャックテーブル10の上面の高さとの差によってウェーハWの厚みが求められる。
(Top height measuring device)
The top surface
(研削送り手段)
研削送り手段40は、研削ユニット20をチャックテーブル10の保持面11aに対して垂直な方向(Z軸方向)に沿って昇降させるものであって、図1に示すように、ベース100の上面の+Y軸方向端部(後端部)上に垂直に立設された矩形ボックス状のコラム41の-Y軸方向端面(前面)に配置されている。この研削送り手段40は、ホルダ21の背面に取り付けられた矩形プレート状の昇降板42を、ホルダ21及び該ホルダ21に保持されたスピンドル24と研削ホイール26と共に左右一対のガイドレール43に沿ってZ軸方向に昇降させるものである。ここで、左右一対のガイドレール43は、コラム41の前面に垂直且つ互いに平行に配設されている。
(Grinding feed means)
The grinding feed means 40 moves the grinding
また、左右一対のガイドレール43の間には、回転可能なボールネジ軸44がZ軸方向(上下方向)に沿って垂直に立設されており、該ボールネジ軸44の上端は、駆動源である正逆転可能な電動モータ45に連結されている。ここで、電動モータ45は、コラム41の上面に取り付けられた矩形プレート状のブラケット46を介して縦置き状態で取り付けられている。また、ボールネジ軸44の下端は、コラム41に回転可能に支持されており、このボールネジ軸44には、昇降板42の背面に後方(+Y軸方向)に向かって水平に突設されたナット部材47(図2参照)が螺合している。
Further, between the pair of left and right guide rails 43, a rotatable
したがって、電動モータ45を駆動してボールネジ軸44を正逆転させれば、このボールネジ軸44に螺合する不図示のナット部材が取り付けられた昇降板42が一対のガイドレール43に沿って研削ユニット20と共に上下動するため、研削ユニット20が昇降して砥石26bのウェーハWに対する研削量が設定される。
Therefore, when the
(ノズル)
ノズル50は、研削加工中の砥石26bとウェーハWとの接触点である加工点(図3に示す円弧状の加工領域R)に向けて純水などの研削水を供給するものであって、研削加工中にウェーハWを覆って回転する砥石26bの内側から研削水を噴出するものである。より詳細には、このノズル50は、図3に示すように、研削水をウェーハWの外周から中心に向かう径方向に直線状に噴出する逆L字状に屈曲する部材であって、研削水をウェーハWの外周部分に着水させる噴射口50a(図3参照)が先端に開口している。
(nozzle)
The
(ノズル昇降手段)
ノズル昇降手段60は、図2に示すように、ノズル50をウェーハWの上面高さに追従してZ軸方向(上下方向)に昇降させるものであって、図2に示すように、フランジ14に立設されている。ここで、このノズル昇降手段60は、ノズル50を昇降させる昇降駆動部61と、上面高さ測定器30によって測定されたウェーハWの上面高さに対応して昇降駆動部61を制御してノズル50を位置づける制御部62を備えている。
(Nozzle elevating means)
As shown in FIG. 2, the nozzle elevating means 60 moves the
(傾き調整機構)
傾き調整機構70は、チャックテーブル10の傾きを調整する機構であって、図1に示すように、チャックテーブル10とその下方のフランジ14との間に設けられている。具体的には、この傾き調整機構70は、2つのアクチュエータ71と1つの不図示のピボットによって構成されており、これらのアクチュエータ71と不図示のピボットは、周方向に等角度ピッチ(120°ピッチ)で配置されている。
(Tilt adjustment mechanism)
The
ここで、各アクチュエータ71は、不図示のロッドを上下動させることによって、チャックテーブル10を、不図示のピボットを中心として傾動させてその保持面11aの水平面に対する傾きを調整する。なお、各アクチエータ71には、砥石26bからウェーハWに対して垂直方向に作用する垂直荷重を測定するためのロードセルなどの垂直荷重測定器が設けられていても良い。
Here, each actuator 71 moves a rod (not shown) up and down to tilt the chuck table 10 about a pivot (not shown) to adjust the inclination of the holding
(水平移動機構)
水平移動機構80は、チャックテーブル10を保持面11aに対して水平方向(Y軸方向)に移動させる機構であって、図1に示すように、ベース100の内部に収容された矩形ブロック状の内部ベース81の上に配設されている。この水平移動機構80は、ブロック状のスライダ82を備えており、このスライダ82は、Y軸方向(前後方向)に沿って互いに平行に配設された左右一対のガイドレール83に沿ってY軸方向に摺動可能である。したがって、このスライダ82に支持されたチャックテーブル10と図2に示す電動モータ4などを含む回転駆動機構2は、スライダ82と共にY軸方向に沿って摺動可能である。
(Horizontal movement mechanism)
The
そして、内部ベース81上の左右一対のガイドレール83の間には、Y軸方向(前後方向)に延びる回転可能なボールネジ軸84が配設されており、該ボールネジ軸84のY軸方向一端(図1の左端)は、駆動源である正逆転可能な電動モータ85に連結されている。また、ボールネジ軸84のY軸方向他端(図1の右端)は、内部ベース81上に立設された軸受86によって回転可能に支持されている。そして、このボールネジ軸84には、スライダ82から下方に向かって突設された不図示のナット部材が螺合している。
A rotatable
したがって、電動モータ85を正逆転させてボールネジ軸84を正逆転させると、このボールネジ軸84に螺合する不図示のナット部材がスライダ82と共にボールネジ軸84に沿ってY軸方向(前後方向)に摺動するため、このスライダ82と共にチャックテーブル10もY軸方向に沿って一体的に移動する。この結果、チャックテーブル10の保持面11aに吸引保持されたウェーハWもY軸方向に沿って移動する。
Therefore, when the
[ウェーハ研削方法]
次に、以上のように構成された第1実施形態に係る研削装置1を用いて実施されるウェーハWの研削方法について説明する。
[Wafer grinding method]
Next, a method of grinding a wafer W performed using the grinding
ウェーハWを研削加工する際には、図2に示すように、該ウェーハWをチャックテーブル10の保持面11a上に保護テープTを下にして載置する。そして、チャックテーブル10のポーラス部材11に接続されている吸引源7を駆動してポーラス部材11を真空引きする。具体的には、開閉弁V1を開くと、ポーラス部材11内のエアが連通路17,18と配管19、分岐管19a及び開閉弁V1を経て吸引源7によって吸引されるためにポーラス部材11に負圧が発生し、ポーラス部材11の上面(保持面11a)上に保護テープTを介して載置されているウェーハ100が負圧によって保持面11a上に吸引保持される。なお、このとき、他の2つの開閉弁V2,V3は、閉じられている。
When grinding the wafer W, the wafer W is placed on the holding
ここで、チャックテーブル10の保持面11a(ポーラス部材11の上面)は、回転中心軸を頂点とする円錐面、すなわち、回転中心軸から径方向外方に向かって下方に傾斜する斜面に形成されている。したがって、チャックテーブル10の保持面11aに吸引保持されたウェーハWも保持面11aと同様に回転中心軸を頂点とする円錐面を形成している。なお、実際には、この円錐面の傾斜は、肉眼では視認できない程度の微小なものである。
Here, the holding
そして、本実施の形態では、垂直な中心軸回りに水平状態で回転する砥石26bの水平な下面(研削面)とチャックテーブル10の保持面11a及びウェーハWの上面(被研削面)とが平行になるように、傾き調整機構70によってチャックテーブル10の保持面11aが水平面に対して所定の微小角度だけ(チャックテーブル10の回転中心軸が垂直に対して微小角度だけ)傾斜するように傾きが調整される。
In this embodiment, the horizontal lower surface (grinding surface) of the
上記状態から水平移動機構80を駆動してチャックテーブル10を+Y軸方向(後方)に移動させ、該チャックテーブル10に吸引保持されているウェーハWを研削ユニット20の研削ホイール26の下方に位置決めする。すなわち、電動モータ85が起動されてボールネジ軸84が回転すると、このボールネジ軸84に螺合する不図示のナット部材が取り付けられたスライダ82がチャックテーブル10などと共に左右一対のガイドレール83に沿って+Y軸方向に摺動するため、チャックテーブル10の保持面11aに保持されているウェーハWが研削ユニット20の研削ホイール26の下方に位置決めされる。なお、このとき、砥石26bの下面(加工面)がウェーハWの中心を通るように両者の水平位置関係が調整される。
From the above state, the
また、図2に示す回転駆動機構2を駆動してチャックテーブル10を回転させ、該チャックテーブル10の保持面11aに保持されているウェーハWを所定の回転速度(例えば、1,000rpm)で図2及び図3の図示矢印方向(平面視で時計方向)に回転させるとともに、スピンドルモータ23を駆動して研削ホイール26を回転させておく。すなわち、電動モータ4を起動すると、その回転は、駆動プーリ5からタイミングベルト6及び従動プーリ3を経て減速されて回転軸12へと伝達されるため、回転軸12によって支持されたチャックテーブル10とこれに保持されたウェーハWが所定の速度で回転駆動される。
Further, the
上述のように、ウェーハWと研削ホイール26が回転している状態で、研削送り手段40を駆動して研削ホイール26を-Z軸方向に下降させる。すなわち、電動モータ45が駆動されてボールネジ軸44が回転すると、このボールネジ軸44に螺合する不図示のナット部材が設けられた昇降板42が研削ホイール26などと共に-Z軸方向に下降する。すると、研削ホイール26の砥石26bの下面(加工面)がウェーハWの上面(裏面)に接触する。このように、砥石26bの下面がウェーハWの上面に接触している状態から、研削ホイール26をさらに-Z軸方向に所定量だけ下降させると、ウェーハWの上面が砥石26bによって所定量だけ研削される。
As described above, while the wafer W and the
上述のようにウェーハWが研削されている間、図2及び図3に示すように、ノズル50の噴射口50aからは研削水がウェーハWの外周から中心に向かう径方向に直線状に噴射されるが、この研削水は、ウェーハWの外周部分に着水する。すると、研削水は、ウェーハWの上面を外周部からウェーハWの中央に向かい、チャックテーブル10(ウェーハW)の回転によって遠心力を受けることによって、図3に矢印にて示すように、その流れ方向がウェーハWと砥石26bとの接触部である加工領域R方向へと変えられ、ノズル50から噴出する研削水の大部分が加工領域Rに供給されて該加工領域Rの冷却に供される。
While the wafer W is being ground as described above, as shown in FIGS. 2 and 3, grinding water is injected from the
ここで、上記作用の原理を具体的に説明すると、例えば、図3のP点において研削水には、図3の下向きの慣性力F1とウェーハWの中心から外周に向かう遠心力F2が作用する。このため、研削水には、慣性力F1と遠心力F2とをベクトル的に合成した図3の右向き(加工領域Rに向かう方向)の合力F0が作用し、この結果、研削水は、加工領域Rに向かうことになる。 Here, to specifically explain the principle of the above action, for example, at point P in FIG. 3, the grinding water is subjected to the downward inertial force F1 in FIG. act. Therefore, the resultant force F0 in the right direction (direction toward the machining area R) in Fig. 3, which is a vector combination of the inertial force F1 and the centrifugal force F2 , acts on the grinding water. , will head towards the processing area R.
上述のように、研削水の大部分が加工領域Rに効率良く供給されると、この加工領域Rにおいて砥石26bによるウェーハWの研削によって発生する加工熱が研削水によって効果的に除去され、ウェーハWが全面に亘って均一に冷却される。このため、ウェーハWの局部的な過熱が防がれ、ウェーハWの温度が全面に亘って均一になる。この結果、ウェーハWの局部的な過熱による局部的な熱膨張が防がれ、該ウェーハWが全面に亘って均一な厚みに研削される。
As described above, when most of the grinding water is efficiently supplied to the processing region R, the processing heat generated by grinding the wafer W by the
ここで、ウェーハWの厚みを実測することによって得られた径方向の厚み分布を図4に示す。図4(a)は本発明に係るウェーハ研削装置1を用いた本発明方法によって研削されたウェーハWの厚みの径方向分布を示すが、本発明方法によって研削されたウェーハWは、径方向に大きなバラツキなくほぼ均一な厚みに研削されていることが分かる。
Here, the radial thickness distribution obtained by actually measuring the thickness of the wafer W is shown in FIG. FIG. 4(a) shows the radial distribution of the thickness of a wafer W ground by the method of the present invention using the
これに対して、図4(b)は従来の研削装置を用いた従来の研削方法によって研削されたウェーハの厚みの径方向分布を示すが、従来の方法によって研削されたウェーハは、径方向に比較的大きなバラツキが発生していることが分かる。なお、従来のウェーハの研削方法は、研削水をウェーハの中央部分に着水させてウェーハの加工領域を冷却する方式を採用している。 On the other hand, Fig. 4(b) shows the radial thickness distribution of a wafer ground by a conventional grinding method using a conventional grinding device; It can be seen that relatively large variations occur. Note that the conventional wafer grinding method employs a method in which grinding water lands on the center of the wafer to cool the processing area of the wafer.
ところで、以上のように、ノズル50から研削水をウェーハWの加工領域Rに供給しながら該ウェーハWを研削する場合、砥石26bが研削送り手段40によって下降することによってウェーハWが所定の厚みになるまで研削されるが、このとき、ノズル50の高さ位置がウェーハWの厚みの変化(つまり、ウェーハWの上面高さ位置の変化)に追従するように該ノズル50の高さ位置がノズル昇降手段60によって調整される。
By the way, as described above, when grinding the wafer W while supplying grinding water from the
すなわち、図2に示す制御部62は、上面高さ測定器30によって測定されるウェーハWの上面高さに基づいて昇降駆動部61を制御し、ノズル50の高さ位置がウェーハWの高さ位置に追従するようにする。この結果、ノズル50の噴射口50aから噴出する研削水のウェーハWへの着水位置がウェーハWの厚みの変化とは無関係に一定となり、前記効果が安定的に得られる。
That is, the
以上のように、本実施の形態に係る研削装置1を用いて実施されるウェーハWの洗浄方法によれば、ウェーハWの研削中にノズル50からウェーハWの中心に向かう径方向に直線状に噴射される研削水がウェーハWの外周部分に着水し、この着水した研削水がウェーハWの外周部からウェーハWの中央に向かう過程で、チャックテーブル10(ウェーハW)の回転によって遠心力を受けることによって、図3に示すように、その流れ方向がウェーハWと砥石26bとの接触部である加工領域Rへと変えられる。このため、ノズル50から噴出する研削水の大部分がウェーハWの加工領域Rに供給されて該加工領域Rの冷却に供され、ウェーハWが全面に亘って均一に冷却されてその温度が全面に亘って均一になり、該ウェーハWの局部的な過熱による局部的な熱膨張が防がれて該ウェーハWが全面に亘って均一な厚みに研削されるという効果が得られる。
As described above, according to the method of cleaning a wafer W performed using the grinding
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る研削装置を図5及び図6に基づいて以下に説明する。
<Second embodiment>
Next, a grinding device according to a second embodiment of the present invention will be described below based on FIGS. 5 and 6.
本実施の形態に係るウェーハ研削装置1Aの基本構成は、前記第1実施形態に係る研削装置1の基本構成と同じであるため、図5及び図6においては、図2において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
The basic configuration of the wafer grinding apparatus 1A according to this embodiment is the same as the basic configuration of the
本実施の形態に係るウェーハ研削装置1Aにおいては、ノズル昇降手段60Aの構成が前記第1実施形態に係るノズル昇降手段60のそれとは異なっている。したがって、以下、ノズル昇降手段60Aの構成と作用についてのみ説明する。 In the wafer grinding apparatus 1A according to the present embodiment, the configuration of the nozzle elevating means 60A is different from that of the nozzle elevating means 60 according to the first embodiment. Therefore, only the configuration and operation of the nozzle elevating means 60A will be described below.
ノズル昇降手段60Aは、フレーム13に固設されており、ノズル50を上昇方向に付勢する付勢手段として、エアシリンダ63と、該エアシリンダ63内に上下動可能に篏装されたピストン64と、該ピストン64からエアシリンダ63を貫通して垂直上方に延びるピストンロッド65と、エアシリンダ63内に圧縮エアを供給するエアコンプレッサなどのエア供給源66と、該エア供給源66とエアシリンダ63とを接続するエア配管67に設けられたレギュレータ68を備えている。
The nozzle elevating means 60A is fixed to the
ここで、エアシリンダ63の内部は、ピストン64によって上部室S1と下部室S2とに区画されており、下部室S2にエア配管67が接続されている。そして、ピストンロッド65の上端には、研削水をウェーハWに向かって噴射するノズル50が取り付けられている。
Here, the inside of the
また、ノズル昇降手段60Aは、研削ユニット20のホルダ21の下面に垂直に取り付けられた押圧部69を備えており、図5に示すように、ウェーハWが砥石26bによって研削されている状態では、エアシリンダ63の下部室S2には、エア供給源66からエア配管67を経て圧縮エアが供給されている。このため、ピストン64とピストンロッド65及びノズル50は、ピストン64の下面に作用するエア圧によって上方に付勢されており、ピストンロッド65の上端には、押圧部69が当接してピストンロッド65やこれに取り付けられたノズル50を下方(反付勢方向)に押圧している。
Further, the nozzle elevating means 60A includes a
したがって、図5に示すように、ウェーハWが砥石26bによって研削されている状態では、ノズル50は、その噴射口50aから噴出する研削水がウェーハWの外周部に着水する高さ位置に位置決めされているが、このノズル50は、ウェーハWの研削が進んで砥石26bが下降すると、この砥石26bの下降動作に追従して下降し、その高さ位置がウェーハWの厚みの変化(つまり、砥石26bの下面高さ位置)に追従するように該ノズル50の高さ位置がノズル昇降手段60Aによって調整される。この結果、ノズル50の噴射口50aから噴出する研削水のウェーハWへの着水位置が該ウェーハWの厚みの変化(砥石26bの下面高さの変化)とは無関係に一定となり、加工領域Rへの研削水の安定的な供給が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the wafer W is being ground by the
そして、ウェーハWの研削が終了して研削ユニット20が研削送り手段40によって図6に示すように上昇すると、該研削ユニット20のホルダ21に取り付けられた押圧部69も一体的に上昇してピストンロッド65から離間するため、ピストン64とピストンロッド65及びノズル50が上限位置まで上昇し、この状態で例えば砥石26bを新しいものと交換することができる。
When the grinding of the wafer W is finished and the grinding
なお、以上のようなノズル昇降手段60Aを備えるウェーハ研削装置1Aにおいても、前記第1実施形態と同様の方法によってウェーハWの研削がなされ、前記と同様の効果が得られるため、この研削装置1Aを用いたウェーハWの研削方法についての再度の説明は省略する。 In addition, in the wafer grinding apparatus 1A equipped with the nozzle elevating means 60A as described above, the wafer W is ground by the same method as in the first embodiment, and the same effects as described above are obtained. A further explanation of the method of grinding the wafer W using the grinding method will be omitted.
ところで、以上説明したノズル昇降手段60Aは、ノズル50を上昇方向に付勢する付勢手段として、エアシリンダ63、ピストン64、ピストンロッド65の他に、エア供給源66とエア配管67及びレギュレータ68を備えているが、図7に示すように、付勢手段の1つとしてのコイルスプリング90をエアシリンダ63の下部室S2に縮装すれば、エア供給源66とエア配管67及びレギュレータ68が不要となり、ノズル昇降手段60Aの構造単純化とコストダウンを図ることができる。
By the way, the nozzle elevating means 60A described above includes an
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る研削装置を図8に基づいて以下に説明する。
<Third embodiment>
Next, a grinding device according to a third embodiment of the present invention will be described below based on FIG. 8.
本実施の形態に係るウェーハ研削装置1Bの基本構成も、前記第1実施形態に係る研削装置1の基本構成と同じであるため、図8においては、図2において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
The basic configuration of the wafer grinding apparatus 1B according to this embodiment is also the same as the basic configuration of the
本実施の形態に係る研削装置1Bにおいては、ノズル昇降手段60Bの構成が前記第1及び第2実施形態に係るノズル昇降手段60,60Aのそれとは異なっている。したがって、以下、ノズル昇降手段60Bの構成と作用についてのみ説明する。
In the grinding device 1B according to the present embodiment, the configuration of the nozzle elevating means 60B is different from that of the
ノズル昇降手段60Bは、フランジ14に固設されており、ノズル50を上昇方向に付勢する付勢手段として、前記第2実施形態に係るノズル昇降手段1Aと同様に、エアシリンダ63と、該エアシリンダ63内に上下動可能に篏装されたピストン64と、該ピストン64からエアシリンダ63を貫通して垂直上方に延びるピストンロッドを兼ねるノズル50と、エアシリンダ63内に圧縮エアを供給するエアコンプレッサなどのエア供給源66と、該エア供給源66とエアシリンダ63とを接続するエア配管67に設けられたレギュレータ68を備えている。ここで、エアシリンダ63の内部は、ピストン64によって上部室S1と下部室S2とに区画されており、下部室S2にエア配管67が接続されている。
The nozzle elevating means 60B is fixed to the
また、ノズル昇降手段60Bは、研削ホイール26の下面中心部に設けられた円柱状の押圧部91を備えており、この押圧部91の下面中心部に突設された半球状のピボット91aがノズル50の先端に当接(点接触)している。
以上のように構成されたノズル昇降手段60Bにおいては、図8に示すように、ウェーハWが砥石26bによって研削されている状態では、エアシリンダ63の下部室S2には、エア供給源66からエア配管67を経て圧縮エアが供給されている。このため、ピストン64とノズル50は、ピストン64の下面に作用するエア圧によって上方に付勢されており、ノズル50の先端部には、押圧部91のピボット91aが当接して該ノズル50を下方(反付勢方向)に押圧している。
Further, the nozzle elevating means 60B includes a cylindrical
In the nozzle elevating means 60B configured as described above, as shown in FIG. Compressed air is supplied via
したがって、図8に示すように、ウェーハWが砥石26bによって研削されている状態では、ノズル50は、その噴射口50aから噴出する研削水がウェーハWの外周部に着水する高さ位置に位置決めされているが、このノズル50は、ウェーハWの研削が進んで砥石26bが下降すると、この砥石26bの下降動作に追従して下降し、その高さ位置がウェーハWの厚みの変化(つまり、砥石26bの下面高さ位置の変化)に追従するように該ノズル50の高さ位置がノズル昇降手段60Bによって調整される。この結果、ノズル50の噴射口50aから噴出する研削水のウェーハWへの着水位置がウェーハWの厚みの変化(砥石の下面高さの変化)とは無関係に一定となり、研削水によるウェーハWの加工領域R(図3参照)への安定的な供給が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 8, when the wafer W is being ground by the
そして、図示しないが、ウェーハWの研削が終了して研削ユニット20が研削送り手段40によって上昇すると、研削ホイール26の基台26aに取り付けられた押圧部91も一体的に上昇してノズル50から離間するため、ピストン64とノズル50が上限位置まで上昇し、この状態で例えば砥石26bを新しいものと交換することができる。
Although not shown, when the grinding of the wafer W is finished and the grinding
なお、以上のようなノズル昇降手段60Bを備えるウェーハ研削装置1Bにおいても、前記第1実施形態と同様の方法によってウェーハWの研削がなされ、前記と同様の効果が得られるため、このウェーハ研削装置1Bを用いたウェーハWの研削方法についての再度の説明は省略する。 In addition, in the wafer grinding apparatus 1B equipped with the nozzle elevating means 60B as described above, the wafer W is ground by the same method as in the first embodiment, and the same effects as described above are obtained. A further explanation of the method of grinding the wafer W using 1B will be omitted.
ところで、以上説明したノズル昇降機構60Bは、ノズル50を上昇方向に付勢する付勢手段として、エアシリンダ63とピストン64の他に、エア供給源66とエア配管67及びレギュレータ68を備えているが、図9に示すように、付勢手段の1つとしてのコイルスプリング90をエアシリンダ63の下部室S2に縮装すれば、エア供給源66とエア配管67及びレギュレータ68が不要となり、ノズル昇降手段60Bの構造単純化とコストダウンを図ることができる。
By the way, the
なお、以上説明した研削装置1,1A,1Bは、インフィード研削方式を採用するものであるが、本発明は、クリープフィード研削方式を採用する研削装置とこれを用いたウェーハの研削方法に対しても同様に適用することができる
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
Note that the grinding
1A,1B:研削装置、2:回転駆動機構、3:従動プーリ、4:電動モータ、
4a:電動モータの出力軸、5:駆動プーリ、6:タイミングベルト、7:吸引源、
8:エア供給源、9:水供給源、10チャックテーブル、10a:凹部、
11:ポーラス部材、11a:保持面、12:回転軸、13:フレーム、
14:フランジ、15:軸受、16:ロータリジョイント、17,18:連通路、
19:配管、19a,19b,19c:分岐管、20:研削ユニット、21:ホルダ、
22:スピンドルハウジング、23:スピンドルモータ、24:スピンドル、
25:マウント、26:研削ホイール、26a:基台、26b:砥石、
30:上面高さ測定器、31,32:接触子、40:研削送り手段、41:コラム、
42:昇降板、43:ガイドレール、44:ボールネジ軸、45:電動モータ、
46:ブラケット、47:ナット部材、50:ノズル、50a:噴射口、
60,60A,60B:ノズル昇降手段、61:昇降駆動部、62:制御部、
63:エアシリンダ、64:ピストン、65:ピストンロッド、66:エア供給源、
67:エア配管、68:レギュレータ、69:押圧部、70:傾き調整機構、
71:アクチュエータ、80:水平移動機構、81:内部ベース、82:スライダ、
83:ガイドレール、84:ボールネジ軸、85:電動モータ、86:軸受、
90:コイルスプリング、91:押圧部、91a:ピボット、100:ベース、
100a:開口部、101:カバー、102,103:伸縮カバー、R:加工領域、
S1:上部室、S2:下部室、T:保護テープ、V1~V3:開閉弁、W:ウェーハ
1A, 1B: Grinding device, 2: Rotation drive mechanism, 3: Driven pulley, 4: Electric motor,
4a: Output shaft of electric motor, 5: Drive pulley, 6: Timing belt, 7: Suction source,
8: air supply source, 9: water supply source, 10 chuck table, 10a: recess,
11: Porous member, 11a: Holding surface, 12: Rotating shaft, 13: Frame,
14: flange, 15: bearing, 16: rotary joint, 17, 18: communication path,
19: Piping, 19a, 19b, 19c: Branch pipe, 20: Grinding unit, 21: Holder,
22: spindle housing, 23: spindle motor, 24: spindle,
25: Mount, 26: Grinding wheel, 26a: Base, 26b: Grinding wheel,
30: Top surface height measuring device, 31, 32: Contactor, 40: Grinding feed means, 41: Column,
42: Elevating plate, 43: Guide rail, 44: Ball screw shaft, 45: Electric motor,
46: bracket, 47: nut member, 50: nozzle, 50a: injection port,
60, 60A, 60B: nozzle elevating means, 61: elevating drive section, 62: control section,
63: Air cylinder, 64: Piston, 65: Piston rod, 66: Air supply source,
67: Air piping, 68: Regulator, 69: Pressing part, 70: Tilt adjustment mechanism,
71: Actuator, 80: Horizontal movement mechanism, 81: Internal base, 82: Slider,
83: Guide rail, 84: Ball screw shaft, 85: Electric motor, 86: Bearing,
90: coil spring, 91: pressing part, 91a: pivot, 100: base,
100a: opening, 101: cover, 102, 103: telescopic cover, R: processing area,
S1: Upper chamber, S2: Lower chamber, T: Protective tape, V1 to V3: Open/close valve, W: Wafer
Claims (4)
該ノズルは、研削水を該ウェーハの中心部に向かうようにウェーハの外周部分に着水させる噴射口を有し、
該砥石の下面の高さまたは該保持面に保持されたウェーハの上面高さに追従して該ノズルを昇降させるノズル昇降手段を備え、
該ノズル昇降手段によって位置づけられた該ノズルから噴出される該研削水を、該保持面に保持されたウェーハの外周部分に着水させて該ウェーハの中央に向かわせつつ、該チャックテーブルの回転によって該研削水に遠心力を付与して該研削水をウェーハの外周に向かわせることによって、該砥石がウェーハに接触する加工点に該研削水を供給する、ウェーハの研削装置。 A chuck table that holds and rotates a wafer on a holding surface, a grinding unit that grinds the wafer with an annular grindstone passing through the center of the wafer held on the holding surface, a grinding feeder that moves the grinding unit up and down; A wafer grinding device comprising: a nozzle that ejects grinding water linearly from the inside of the grindstone covering the wafer in a radial direction from the outer periphery toward the center of the wafer,
The nozzle has an injection port that causes the grinding water to land on the outer peripheral portion of the wafer so as to direct the water toward the center of the wafer,
comprising a nozzle raising and lowering means for raising and lowering the nozzle in accordance with the height of the lower surface of the grindstone or the height of the upper surface of the wafer held on the holding surface;
The grinding water spouted from the nozzle positioned by the nozzle elevating means is directed to the center of the wafer by landing on the outer peripheral portion of the wafer held on the holding surface, while rotating the chuck table. A wafer grinding device that supplies the grinding water to a processing point where the grindstone contacts the wafer by applying centrifugal force to the grinding water and directing the grinding water toward the outer periphery of the wafer.
該ノズル昇降手段は、該ノズルを昇降させる昇降駆動部と、該上面高さ測定器によって測定されたウェーハの上面高さに対応して該昇降駆動部を制御して該ノズルを位置づける制御部を備える、請求項1に記載のウェーハの研削装置。 comprising a top surface height measuring device for measuring the top surface height of the wafer held on the holding surface;
The nozzle elevating means includes an elevating drive section that moves the nozzle up and down, and a control section that controls the elevating drive section and positions the nozzle in accordance with the top surface height of the wafer measured by the top surface height measuring device. A wafer grinding apparatus according to claim 1.
ノズルからウェーハの中心部に向かって直線状に噴出する研削水を、回転するウェーハの外周部分に着水させ、該研削水をウェーハの外周部分から中心に向かってウェーハの上面に沿って移動させつつ、該チャックテーブルの回転によって該研削水に遠心力を付与して該研削水をウェーハの上面に沿ってウェーハの外周に向かわせ、該砥石がウェーハに接触する加工点に該研削水を移動させることによって、該研削水を該加工点の全域に供給しながらウェーハを研削する、ウェーハの研削方法。 A wafer grinding method that rotates a wafer held on a holding surface of a chuck table and grinds the wafer with a rotating annular grindstone, the method comprising:
Grinding water that is ejected linearly from a nozzle toward the center of the wafer lands on the outer periphery of the rotating wafer, and the grinding water is moved from the outer periphery of the wafer toward the center along the top surface of the wafer. At the same time, by rotating the chuck table, a centrifugal force is applied to the grinding water to direct the grinding water toward the outer circumference of the wafer along the upper surface of the wafer, and move the grinding water to the processing point where the grinding wheel contacts the wafer. A wafer grinding method, wherein the wafer is ground while supplying the grinding water to the entire area of the processing point.
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