JP5574913B2 - 研削装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエーハ、サファイア基板等の被加工物を研削する研削装置に関する。
ＩＣ，ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。
また、サファイア基板、ＳｉＣ基板等のエピタキシー基板上にＧａＮ等のエピタキシャル層（半導体層）が積層され、該エピタキシャル層に複数のＬＥＤ等の光デバイスが分割予定ラインによって区画されて形成された光デバイスウエーハも、その裏面側のエピタキシー基板が研削装置によって研削されて所望の厚みに加工される。
ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を有する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備えていて、ウエーハを高精度に所望の厚みに研削できる。
しかし、光デバイスウエーハに採用されるサファイア基板、ＳｉＣ基板等はモース硬度が高く、ダイアモンド砥粒をメタルボンド、ビトリファイドボンド等で固めた研削砥石によっても砥石の噛み付きが悪く研削が困難であるという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、サファイア基板等の硬質難削材でも研削砥石の噛み付きが良好な研削装置を提供することである。
本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石を有する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備えた研削装置であって、該研削手段は、該研削ホイールが連結されるスピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングが装着されるホルダーとを含み、該スピンドルハウジングは圧電素子を介在して該ホルダーに装着されており、研削開始時に該圧電素子に交流電圧を印加することにより該スピンドルハウジングを介して該研削ホイールに振動を付与することを特徴とする研削装置が提供される。
本発明の研削装置は、圧電素子を介在してスピンドルハウジングがホルダーに装着されているので、圧電素子に交流電圧が印加されるとスピンドルハウジングを介して研削ホイールに振動が付与されて、チャックテーブルに保持されたサファイア等の硬質難削材に対しても研削砥石の噛み付きが良好となり、硬質難削材を所望の厚みに研削することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本発明の研削装置の研削対象となる光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に例えばＧａＮからなるエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。
エピタキシャル層１５の表面には、複数の分割予定ライン（ストリート）１７が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１７によって区画された各領域にそれぞれＬＥＤ（発光ダイオード）等の光デバイス１９が形成されている。
２１はオリエンテーションフラット（オリフラ）であり、第１の方向に伸長する分割予定ライン１９はオリフラ２１と平行に形成されており、第２の方向に伸長する分割予定ライン１９はオリフラ２１と直角に形成されている。
このように構成された光デバイスウエーハ１１の裏面側のサファイア基板１３を研削する予備工程として、表面に形成された光デバイス１９を保護するためにその表面に保護テープ２３が貼着される。よって、研削時には、光デバイスウエーハ１１はその表面側のエピタキシャル層１５が保護テープ２３で被覆され、裏面側のサファイア基板１３が露出する状態となる。
図２を参照すると、本発明実施形態の研削装置２の全体構成図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。
この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２に後で詳細に説明する振動付与機構１６を介して装着されたホルダー１４を含んでおり、ホルダー１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。
研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル２０と、スピンドル２０を回転駆動するモータ２２と、スピンドル２０の先端に固定されたマウンタ２４と、マウンタ２４にねじ３１により着脱可能に取り付けられた研削ホイール２６とを含んでいる。
図４に示されるように、研削ホイール２６は、環状基台２８と、環状基台２８の自由端部に環状に固着された複数の研削砥石３０とから構成される。研削砥石３０は、ダイアモンド砥粒をメタルボンド又はビトリファイドボンドで固めて構成されている。
研削装置は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ３２とパルスモータ３４とから構成される研削ユニット送り機構３６を備えている。パルスモータ３４をパルス駆動すると、ボールねじ３２が回転し、移動基台１８が上下方向に移動される。
ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３８が配設されている。チャックテーブル機構３８はチャックテーブル４０を有し、図示しない移動機構により図２に示されたウエーハ着脱位置Ａと研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。４２，４４は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４６が配設されている。
振動付与機構１６は以下のように構成されている。即ち、図３に示すように、ホルダー１４はスピンドルハウジング１２が挿入される挿入穴５０を有するとともに、ホルダー１４の上面には複数の（本実施形態では４本）ボルト５２が固定されている。スピンドルハウジング１２には各ボルト５２の先端が挿入される取り付け穴４９を有する鍔４８が固定されている。
５４は挿入穴５５を有する圧電素子であり、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）から構成されている。
振動付与機構１６を組み立てるには、ホルダー１４の挿入穴５０中にスピンドルハウジング１２を挿入し、ホルダー１４に固定された各ボルト５２を圧電素子５４の挿入穴５５に挿入するとともに、ボルト５２の先端部をスピンドルハウジング１２に固定された鍔４８の取り付け穴４９中に挿入し、ナット５６をボルト５２に螺合して締め付ける。これにより、研削ユニット２６は振動付与機構１６を介してホルダー１４に装着されたことになる。
図２に示すように、振動付与機構１６は駆動手段５８に接続されている。駆動手段５８は、交流電源６０と、交流電源６０及び圧電素子５４に接続された電圧調整手段６２を含んでいる。
駆動手段５８は更に、交流電圧の周波数を調整する周波数調整手段６４と、電圧調整手段６２及び周波数調整手段６４を制御する制御手段６６と、制御手段６６に圧電素子５４に付与する振動数等を入力する入力手段６８を具備している。
周波数調整手段６４としては、株式会社エヌエフ回路設計ブロックが提供するデジタルファンクションジェネレータ、商品名「ＤＦ−１９０５」を使用することができる。ＤＦ−１９０５によると、周波数を１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲内で適宜調整することができる。
このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。図２に示されたウエーハ着脱位置Ａに位置づけられたチャックテーブル４０上に、図１に示された保護テープ２３がその表面側に貼付された光デバイスウエーハ１１を、保護テープ２３を下にして吸引保持する。次いで、チャックテーブル４０をＹ軸方向に移動して図４に示す研削位置Ｂに位置づける。
このように位置づけられた光デバイスウエーハ１１に対して、図４に示すように、チャックテーブル４０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２６をチャックテーブル４０と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば１０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３６を作動して研削砥石３０をウエーハ１１の裏面１１ｂ、即ちサファイア基板１３に接触させる。
これと同時に駆動手段５８を駆動して、電圧調整手段６２及び周波数調整手段６４で最適の電圧及び周波数に調整された交流電圧を圧電素子５４に印加する。これにより圧電素子５４が振動し、圧電素子５４を介して装着されている研削ホイール２６も上下方向に振動する。
この振動により、サファイア基板１３に対する研削砥石３０の噛み付きが良好となり、研削ホイール２６を所定の研削送り速度（例えば０．５〜１μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、光デバイスウエーハ１１のサファイア基板１３を所望の厚みに研削することができる。
尚、研削砥石３０がサファイア基板１３に一旦噛み付いた後は、研削砥石３０がサファイア基板１３に対して滑ることがないため、圧電素子５４に対する電圧の印加を中止する。
２ 研削装置
１０ 研削ユニット
１１ 光デバイスウエーハ
１２ スピンドルハウジング
１３ サファイア基板
１４ ホルダー
１５ エピタキシャル層
１６ 振動付与機構
１９ 光デバイス
４８ 鍔
５２ ボルト
５４ 圧電素子
５８ 駆動手段
６０ 交流電源
６２ 電圧調整手段
６４ 周波数調整手段
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Claims (1)
- 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石を有する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段とを備えた研削装置であって、
該研削手段は、該研削ホイールが連結されるスピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングが装着されるホルダーとを含み、
該スピンドルハウジングは圧電素子を介在して該ホルダーに装着されており、研削開始時に該圧電素子に交流電圧を印加することにより該スピンドルハウジングを介して該研削ホイールに振動を付与することを特徴とする研削装置。
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