JP6970492B2

JP6970492B2 - 研削装置

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Publication number: JP6970492B2
Application number: JP2016160494A
Authority: JP
Inventors: 弘樹宮本
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Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2021-11-24
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Description

本発明は、ウエーハを所定の厚みに研削する研削装置に関する。

ウエーハを所定の厚みに研削する研削装置は、例えば、ウエーハを保持する保持テーブルと、ウエーハに粗研削を施す粗研削手段と、粗研削が施されたウエーハに仕上げ研削を施す仕上げ研削手段とを少なくとも備えている。かかる研削装置では、ウエーハに対して粗研削、仕上げ研削を順次実施して、ウエーハを所定の仕上げ厚みに研削することができる。ここで、２つの研削手段を装置内に組み込むと、設置面積（フットプリント）が大きくなるため、例えば、下記の特許文献に示すように、２つの研削手段を保持テーブルの移動方向において平行に整列して配設することで、フットプリントを小さくした研削装置がある。

特許第５６９３３０３号公報

しかし、上記の研削装置においては、保持テーブルの移動経路に２つの研削手段が配設されているため、一方の研削手段によってウエーハを研削加工中に他方の研削手段の研削準備などを行うことができず、加工効率が悪いという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、効率よくウエーハを研削加工できるようにすることを目的としている。

本発明は、保持面でウエーハを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハを環状の研削砥石がウエーハの中心を通りウエーハの半径部分に円弧状に接触して研削する研削手段と、該保持テーブルをＹ方向に直線移動させることにより該保持テーブルに対してウエーハを搬入出する搬入出位置と該保持テーブルに保持されたウエーハを該研削手段により研削する研削位置とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段と、保持面に保持されたウエーハの厚みを測定する厚み測定手段と、制御手段とを備え、該研削手段は、粗研削砥石を環状に配設し回転可能とした第1の回転手段と、該第１の回転手段を該保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第１の研削送り手段と、仕上げ研削砥石を環状に配設し回転可能とした第２の回転手段と、該第２の回転手段を該Ｚ方向に研削送りする第２の研削送り手段と、該第１の研削送り手段及び該第２の研削送り手段を該Ｚ方向及び該Ｙ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段と、を備え、該第１の回転手段のＹ方向の位置と該第２の回転手段のＹ方向の位置とが同じであり、該厚み測定手段は、該保持面に保持されたウエーハの上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージとを備え、該第１のハイトゲージの値と該第２のハイトゲージの値との差をウエーハの厚みとして算出し、該第１のハイトゲージの測定点と該第２のハイトゲージの測定点とは、該粗研削砥石によるウエーハの研削時は該粗研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、該仕上げ研削砥石によるウエーハの研削時は該仕上げ研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、該制御手段は、ウエーハが保持された該保持テーブルを該Ｙ方向移動手段により前記研削位置に位置づけた後、該Ｘ方向移動手段により該粗研削砥石又は該仕上げ研削砥石を該保持テーブルに保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち該第１の研削送り手段又は該第２の研削送り手段によって該第１の回転手段又は該第２の回転手段を研削送りすることによりウエーハをインフィード研削し、粗研削砥石は、該仕上げ研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触し、該仕上げ研削砥石は、該粗研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触する。

また、本発明は、保持面でウエーハを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハを環状の研削砥石がウエーハの中心を通りウエーハの半径部分に円弧状に接触して研削する研削手段と、該保持テーブルをＹ方向に直線移動させることにより該保持テーブルに対してウエーハを搬入出する搬入出位置と該保持テーブルに保持されたウエーハを該研削手段により研削する研削位置とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段と、保持面に保持されたウエーハの厚みを測定する厚み測定手段と、制御手段とを備え、該研削手段は、粗研削砥石を環状に配設し回転可能とした第1の回転手段と、仕上げ研削砥石を環状に配設し回転可能とした第２の回転手段と、第1の回転手段と該第２の回転手段とを該保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第３の研削送り手段と、該第３の研削送り手段を該Ｚ方向及び該Ｙ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段と、を備え、該第１の回転手段のＹ方向の位置とが該第２の回転手段のＹ方向の位置とが同じであり、該厚み測定手段は、該保持面に保持されたウエーハの上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージとを備え、該第１のハイトゲージの値と該第２のハイトゲージの値との差をウエーハの厚みとして算出し、該第１のハイトゲージの測定点と該第２のハイトゲージの測定点とは、該粗研削砥石によるウエーハの研削時は該粗研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、該仕上げ研削砥石によるウエーハの研削時は該仕上げ研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、該制御手段は、ウエーハが保持された該保持テーブルを該Ｙ方向移動手段により前記研削位置に位置づけた後、該Ｘ方向移動手段により該粗研削砥石又は該仕上げ研削砥石を該保持テーブルに保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち該第１の研削送り手段又は該第２の研削送り手段によって該第１の回転手段又は該第２の回転手段を研削送りすることによりウエーハをインフィード研削し、粗研削砥石は、該仕上げ研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触し、該仕上げ研削砥石は、該粗研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触する。

本発明にかかる研削装置は、ウエーハの研削が開始する前までのタイミングにおいて例えば研削砥石のドレスなどの研削準備を行うことができる。

また、上記研削手段は、粗研削砥石を環状に配設し回転可能とした第１の回転手段と、第１の回転手段を保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第１の研削送り手段と、仕上げ研削砥石を環状に配設し回転可能とした第２の回転手段と、第２の回転手段を保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第２の研削送り手段と、第１の研削送り手段及び第２の研削送り手段をともにＺ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段とを備え、該第１の回転手段のＹ方向の位置と該第２の回転手段のＹ方向の位置とが同じであり、該厚み測定手段は、該保持面に保持されたウエーハの上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージとを備え、該第１のハイトゲージの値と該第２のハイトゲージの値との差をウエーハの厚みとして算出し、該第１のハイトゲージの測定点と該第２のハイトゲージの測定点とは、該粗研削砥石によるウエーハの研削時は該粗研削砥石の円弧状の研削部分に対する弦の延長線上に配置され、該仕上げ研削砥石によるウエーハの研削時は該仕上げ研削砥石の円弧状の研削部分に対する弦の延長線上に配置され、上記制御手段は、ウエーハが保持された保持テーブルをＹ方向移動手段により研削位置に位置づけた後、Ｘ方向移動手段により粗研削砥石又は仕上げ研削砥石を保持テーブルに保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち第１の研削送り手段又は第２の研削送り手段によって第１の回転手段又は第２の回転手段を研削送りすることによってウエーハをインフィード研削し、粗研削砥石は、該仕上げ研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触し、該仕上げ研削砥石は、該粗研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触する構成としたため、粗研削砥石又は仕上げ研削砥石の一方によってウエーハを研削しているときに、研削していない他方にドレスなどの研削準備を行うことができ、ウエーハを効率よく研削して所定の厚みに研削することができる。

さらに、上記研削手段は、第１の回転手段及び第２の回転手段をともに保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第３の研削送り手段と、第３の研削送り手段をＺ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段と、を備え、該第１の回転手段のＹ方向の位置と該第２の回転手段のＹ方向の位置とが同じであり、該厚み測定手段は、該保持面に保持されたウエーハの上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージとを備え、該第１のハイトゲージの値と該第２のハイトゲージの値との差をウエーハの厚みとして算出し、該第１のハイトゲージの測定点と該第２のハイトゲージの測定点とは、該粗研削砥石によるウエーハの研削時は該粗研削砥石の円弧状の研削部分に対する弦の延長線上に配置され、該仕上げ研削砥石によるウエーハの研削時は該仕上げ研削砥石の円弧状の研削部分に対する弦の延長線上に配置され、該制御手段は、ウエーハが保持された該保持テーブルを該Ｙ方向移動手段により前記研削位置に位置づけた後、該Ｘ方向移動手段により該粗研削砥石又は該仕上げ研削砥石を該保持テーブルに保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち該第１の研削送り手段又は該第２の研削送り手段によって該第１の回転手段又は該第２の回転手段を研削送りすることによりウエーハをインフィード研削し、粗研削砥石は、該仕上げ研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触し、該仕上げ研削砥石は、該粗研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触するため、第１の回転手段及び第２の回転手段を同時に研削送りしても、粗研削砥石又は仕上げ研削砥石の一方がウエーハの中心を通過して他方がウエーハに接触するおそれはない。これにより、上記同様に、粗研削砥石又は仕上げ研削砥石の一方によってウエーハを研削しているときに、研削していない他方にドレスなどの研削準備を行うことができる。

研削装置の第１例の構成を示す斜視図である。研削装置の第１例に備える第１の回転手段によってウエーハを粗研削する状態を示す平面図である。研削装置の第１例に備える第２の回転手段によってウエーハを仕上げ研削する状態を示す平面図である。研削装置の第２例の構成を示す斜視図である。研削装置の第２例に備える第１の回転手段によってウエーハを粗研削する状態を示す平面図である。研削装置の第２例に備える第２の回転手段によってウエーハを仕上げ研削する状態を示す平面図である。

図１に示す研削装置１は、被加工物であるウエーハに粗研削及び仕上げ研削を施す研削装置の第１例である。研削装置１は、Ｙ軸方向に延在する装置ベース２を備えている。装置ベース２のＹ軸方向前部には、ステージ４ａ，４ｂが隣接して配設されている。ステージ４ａには研削前のウエーハを収容するカセット５ａが配設され、ステージ４ｂには研削後のウエーハを収容するカセット５ｂが配設されている。

カセット５ａ及びカセット５ｂの近傍には、カセット５ａから研削前のウエーハを搬出
するとともにカセット５ｂに研削後のウエーハを搬入する搬出入手段６が配設されている。搬出入手段６の可動範囲には、研削前のウエーハを仮置きするための仮置きテーブル７と、
研削後のウエーハを洗浄する洗浄手段９とが配設されている。

装置ベース２の上面中央には、ウエーハを回転可能に保持する保持テーブル１０を備えている。保持テーブル１０の上面は、ウエーハを保持する保持面１０ａとなっており、吸引源に接続されている。保持テーブル１０の下端にはモータ１１が接続され、保持テーブル１０の周囲はカバー１２によって覆われている。また、保持テーブル１０は、図２に示す固定軸１５によって下方から支持されている。なお、図示していないが、保持テーブル１０の保持面１０ａは、その中心部分を頂点として外周方向を下方に傾斜させた傾斜面となっている。

仮置きテーブル７の近傍には、研削前のウエーハを仮置きテーブル７から保持テーブル１０に搬送する第１の搬送手段８ａが配設されている。また、第１の搬送手段８ａに隣接して研削後のウエーハを保持テーブル１０から洗浄手段９に搬送する第２の搬送手段８ｂが配設されている。

装置ベース２のＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向に延在するコラム３が立設されている。コラム３の側方において、保持テーブル１０が保持するウエーハを研削する研削手段を備えている。研削手段は、ウエーハに対して粗研削を施す第１の回転手段２０と、第１の回転
手段２０を保持テーブル１０に対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第１の研削送り手段４０と、ウエーハに対して仕上げ研削を施す第２の回転手段３０と、第２の回転手段３０を保持テーブル１０に対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第２の研削送り手段５０と、第１の研削送り手段４０と第２の研削送り手段５０とをともにＺ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段６０とを備えている。

第１の回転手段２０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル２１と、スピンドル２１の上端に接続されたモータ２２と、スピンドル２１を回転可能に支持するスピンドルハウジング２３を保持するホルダ２４と、スピンドル２１の下端にマウント２５を介して配設された粗研削ホイール２６と、粗研削ホイール２６の下部に環状に配設された粗研削砥石２７とを備え、粗研削手段として機能する。モータ２２がスピンドル２１を回転させることにより、粗研削ホイール２６を所定の回転速度で回転させることができる。第１の回転手段２０には、粗研削ホイール２６の研削面と保持テーブル１０の保持面１０ａとの対面状態を調整するための図２に示す調整軸２８ａ，２８ｂと、粗研削ホイール２６を固定して支持する固定軸２９とが配設されている。そして、調整軸２８ａ，２８ｂによって粗研削ホイール２６の研削面を所定角度傾けることができる。

第１の研削送り手段４０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ４１と、ボールネジ４１の一端に接続されたモータ４２と、ボールネジ４１と平行に延在する一対のガイドレール４３と、一方の面がホルダ２４に連結された昇降板４４とを備えている。昇降板４４の他方の面には一対のガイドレール４３が摺接し、昇降板４４の中央部に形成されたナットにはボールネジ４１が螺合している。モータ４２によって駆動されてボールネジ４１が回動すると、一対のガイドレール４３に沿って昇降板４４を±Ｚ方向に昇降させて第１の回転手段２０を±Ｚ方向に昇降させることができる。

第２の回転手段３０は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル３１と、スピンドル３１の上端に接続されたモータ３２と、スピンドル３１を回転可能に支持するスピンドルハウジング３３を保持するホルダ３４と、スピンドル３１の下端にマウント３５を介して配設された仕上げ研削ホイール３６と、仕上げ研削ホイール３６の下部に環状に配設された仕上げ研削砥石３７とを備え、仕上げ研削手段として機能する。モータ３２がスピンドル３１を回転させることにより、仕上げ研削ホイール３６を所定の回転速度で回転させることができる。第２の回転手段３０には、仕上げ研削ホイール３６の研削面と保持テーブル１０の保持面１０ａとの対面状態を調整するための図２に示す調整軸３８ａ，３８ｂと、仕上げ研削ホイール３６を固定して支持する固定軸３９とが配設されている。そして、調整軸３８ａ，３８ｂによって仕上げ研削ホイール３６の研削面を所定角度傾けることができる。

第２の研削送り手段５０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ５１と、ボールネジ５１の一端に接続されたモータ５２と、ボールネジ５１と平行に延在する一対のガイドレール５３と、一方の面がホルダ３４に連結された昇降板５４とを備えている。昇降板５４の他方の面には一対のガイドレール５３が摺接し、昇降板５４の中央部に形成されたナットにはボールネジ５１が螺合している。モータ５２によって駆動されてボールネジ５１が回動すると、一対のガイドレール５３に沿って昇降板５４を±Ｚ方向に昇降させて第２の回転手段３０を±Ｚ方向に昇降させることができる。

Ｘ方向移動手段６０は、Ｘ軸方向に延在するボールネジ６１と、ボールネジ６１の一端に接続されたモータ６２と、ボールネジ６１と平行に延在する一対のガイドレール６３と、一方の面が第１の回転手段２０に連結された可動部６４と、一方の面が第２の回転手段３０に連結された可動部６５とを備えている。可動部６４，６５の他方の面には一対のガイドレール６３が摺接し、可動部６４，６５の中央部に形成されたナットにはボールネジ
６１が螺合している。Ｘ方向移動手段６０は、第１の研削送り手段４０及び第２の研削送り手段５０をともに±Ｘ方向に移動させることにより、粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７の外周を、保持テーブル１０に保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけることができる。なお、可動部６４，６５は、図示するように互いに連結された構成でもよいし、互いに連結させない構成でもよい。

研削装置１は、保持テーブル１０を所定の位置に位置づけるＹ方向移動手段１３と、保持テーブル１０に保持されたウエーハの厚みを測定する接触式の厚み測定手段１４と、
少なくとも研削手段及びＹ方向移動手段１３を制御する制御手段７０とを備えている。Ｙ方向移動手段１３は、保持テーブルを±Ｙ方向に直線移動させることにより保持テーブル１０に対してウエーハを搬入出する搬入出位置Ｐ１と保持テーブル１０に保持されたウエーハを研削手段により研削する研削位置Ｐ２とにそれぞれ位置づけることが可能となっている。

厚み測定手段１４は、保持テーブル１０に保持されたウエーハの上面の高さを測定する第１のハイトゲージ１４ａと、高さの基準面となる保持テーブル１０の保持面１０ａの高さを測定する第２のハイトゲージ１４ｂとを備えている。そして、第１のハイトゲージ１４ａが測定した測定値と第２のハイトゲージ１４ｂが測定した測定値との差をウエーハの厚みとして算出することができる。算出されたウエーハの厚みは、制御手段７０に送られる。

制御手段７０は、ＣＰＵ及びメモリなどの記憶素子を備えている。記憶素子には、ウエーハのサイズ（直径）や厚み等が記億される。制御手段７０は、記憶素子に記憶された情報に基づいて、ウエーハが保持された保持テーブル１０をＹ方向移動手段１３によって研削位置Ｐ２に位置づけた後、Ｘ方向移動手段６０によって粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７を保持テーブル１０に保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち第１の回転手段２０又は第２の回転手段３０を±Ｚ方向に研削送りするように制御する構成となっている。

次に、研削装置１の動作例について説明する。図２に示すウエーハＷは、円形板状の被加工物の一例であって、特に限定されるものではない。研削前のウエーハＷは、図１に示すカセット５ａに複数収容されている。なお、制御手段７０には、研削対象となるウエーハＷの直径や研削前の厚みのほか、粗研削後の所定厚み及び仕上げ研削後の仕上げ厚みを予め設定しておくとよい。

搬出入手段６は、カセット５ａから研削前のウエーハＷを取り出し、仮置きテーブル７に搬送する。仮置きテーブル７によってウエーハＷの位置合わせをした後、第１の搬送手段８ａは、搬入出位置Ｐ１で待機する保持テーブル１０の保持面１０ａにウエーハＷを載置する。保持テーブル１０は、吸引源の吸引力を作用させた保持面１０ａでウエーハＷを吸引保持し、モータ１１によって所定の回転速度で保持テーブル１０を回転させる。

次いで、制御手段７０は、Ｙ方向移動手段１３を制御することにより、保持テーブル１０を例えば＋Ｙ方向に直線移動させて研削位置Ｐ２に位置づける。その後、制御手段７０によって、図２に示すように、Ｘ方向移動手段６０を制御して第１の研削送り手段４０及び第２の研削送り手段５０をともに例えば＋Ｘ方向に移動させ、粗研削ホイール２６に装着された図１に示した粗研削砥石２７を、保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過する位置（回転する粗研削ホイール２６の外周部２６０が常に中心Ｗｏを通過する位置）に位置づける。このとき、第２の回転手段３０を構成する仕上げ研削ホイール３６は、その外周部３６０がウエーハＷの中心Ｗｏから離れ、かつ、ウエーハＷに接触しない非接触位置に位置づけられる。第１の回転手段２０によりウエーハＷに対して例え
ばインフィード研削による粗研削を行う。インフィード研削とは、ウエーハＷを保持した保持テーブル１０を回転させつつ、ウエーハＷの円半径部分に研削砥石を接触させて研削する技術である。

粗研削する際には、図１に示したスピンドル２１の軸心が調整軸２８ａ，２８ｂによって所定角度傾けられ、粗研削ホイール２６に装着された粗研削砥石２７の研削面と保持テーブル１０の保持面１０ａとが平行な位置関係となるように調整される。続いて、粗研削ホイール２６を所定の回転速度で回転させつつ、第１の研削送り手段４０によって第１の回転手段２０を−Ｚ方向に下降させ、粗研削ホイール２６の外周部２６０が常にウエーハＷの中心Ｗｏを通過しながら、円弧状の研削部分Ｇ１において粗研削砥石２７を接触させ、ウエーハＷの上面全面を粗研削する。

ウエーハＷの粗研削中は、厚み測定手段１４によってウエーハＷの厚みを監視する。すなわち、第１のハイトゲージ１４ａをウエーハＷの上面に接触させるとともに、第２のハイトゲージ１４ｂをウエーハＷの外周部Ｗｃよりも外側に露出した保持テーブル１０の周縁１００側の保持面１０ａに接触させる。図示の例では、ウエーハＷの上面のうち、粗研削ホイール２６に接触していない部分に第１のハイトゲージ１４ａを接触させて研削中のウエーハＷの上面高さを測定できるため、第１のハイトゲージ１４ａが測定した測定値と第２のハイトゲージ１４ｂが測定した測定値との差を求めてウエーハＷの厚みとして算出することができる。算出されたウエーハＷの厚みが制御手段７０に設定された所定厚みに達している場合は、ウエーハＷの粗研削を終了する。一方、ウエーハＷが所定厚みまで研削されていないと判断された場合には、所定厚みに達するまで第１の回転手段２０によってウエーハＷを粗研削する。

また、ウエーハＷの粗研削中に第２の回転手段３０の研削準備を実施する。すなわち、第２の回転手段３０は、Ｘ方向移動手段６０によって上記した非接触位置に位置づけられ、かつ、第２の研削送り手段５０によって単独で±Ｚ方向に昇降可能となっていることから、粗研削中に例えば上下動自在なドレス機構を用いて仕上げ研削砥石３７のドレスを行うことができる。ドレス機構は、図示していないが、例えば第２の回転手段３０側の装置ベース２に配設されている。これにより、第１の回転手段２０による粗研削直後のウエーハＷに対して仕上げ研削を効率よく施すことが可能となる。

ウエーハＷの粗研削が完了した後、図３に示すように、Ｘ方向移動手段６０によって、第１の研削送り手段４０及び第２の研削送り手段５０をともに例えば−Ｘ方向に移動させ、仕上げ研削ホイール３６に装着された図１に示した仕上げ研削砥石３７を、保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過する位置（回転する仕上げ研削ホイール３６の外周部３６０が常に中心Ｗｏを通過する位置）に位置づける。このとき、第１の回転手段２０を構成する粗研削ホイール２６は、その外周部２６０がウエーハＷの中心Ｗｏから離れ、かつ、ウエーハＷに接触しない非接触位置に位置づけられる。そして、第２の回転手段３０により粗研削済みのウエーハＷに対してインフィード研削による仕上げ研削を行う。

仕上げ研削する際には、図１に示したスピンドル３１の軸心が調整軸３８ａ，３８ｂによって所定角度傾けられ、仕上げ研削ホイール３６に装着された仕上げ研削砥石３７の研削面と保持テーブル１０の保持面１０ａとが平行な位置関係となるように調整される。続いて、仕上げ研削ホイール３６を所定の回転速度で回転させつつ、第２の研削送り手段５０によって第２の回転手段３０を−Ｚ方向に下降させ、仕上げ研削ホイール３６の外周部３６０が常にウエーハＷの中心Ｗｏを通過しながら、円弧状の研削部分Ｇ２において仕上げ研削砥石３７を接触させ、ウエーハＷの上面全面を仕上げ研削する。

ウエーハＷの仕上げ研削中は、粗研削と同様に、厚み測定手段１４によってウエーハＷの厚みを監視する。図示の例では、ウエーハＷの上面のうち、仕上げ研削ホイール３６に接触していない部分に第１のハイトゲージ１４ａを接触させて研削中のウエーハＷの上面高さを測定できるため、第１のハイトゲージ１４ａが測定した測定値と第２のハイトゲージ１４ｂが測定した測定値との差を求めてウエーハＷの厚みとして算出することができる。算出されたウエーハＷの厚みが制御手段７０に設定された仕上げ厚みに達している場合は、ウエーハＷの仕上げ研削を終了する。一方、ウエーハＷが仕上げ厚みまで研削されていないと判断された場合には、仕上げ厚みに達するまで第２の回転手段３０によってウエーハＷを仕上げ研削する。

また、ウエーハＷの仕上げ研削中に第１の回転手段２０の研削準備を実施する。すなわち、第１の回転手段２０は、Ｘ方向移動手段６０によって上記した非接触位置に位置づけられ、かつ、第１の研削送り手段４０によって単独で±Ｚ方向に昇降可能となっていることから、仕上げ研削中に例えば上下動自在なドレス機構を用いて粗研削砥石２７のドレスを行うことができる。ドレス機構は、図示していないが、例えば第１の回転手段２０側の装置ベース２に配設されている。これにより、図１に示した研削位置Ｐ２に後続して送られる研削前のウエーハＷに粗研削を効率よく施すことが可能となる。

ウエーハＷの仕上げ研削が完了した後、Ｙ方向移動手段１３によって、保持テーブル１０を−Ｙ方向に移動させて搬入出位置Ｐ１に位置づける。仕上げ研削済みのウエーハＷは、第２の搬送手段８ｂによって保持テーブル１０から洗浄手段９に搬送され、洗浄手段９によって洗浄処理及び乾燥処理が施される。そして、ウエーハＷは、搬出入手段６により洗浄手段９から取り出され、カセット５ｂに収容される。

このように、本発明にかかる研削装置１は、ウエーハＷを保持する保持テーブル１０と、保持テーブル１０に保持されたウエーハＷを研削する研削手段と、保持テーブル１０を搬入出位置Ｐ１と研削位置Ｐ２とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段１３と、制御手段７０とを備え、研削手段は、粗研削砥石２７を環状に配設した粗研削ホイール２６が回転可能に装着される第１の回転手段２０と、第１の回転手段２０を保持テーブル１０に対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第１の研削送り手段４０と、仕上げ研削砥石３７を環状に配設した仕上げ研削ホイール３６が回転可能に装着される第２の回転手段３０と、第２の回転手段３０を保持テーブル１０に対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第２の研削送り手段５０と、第１の研削送り手段４０及び第２の研削送り手段５０をともにＺ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段６０とを備え、制御手段７０は、ウエーハＷが保持された保持テーブル１０をＹ方向移動手段１３により研削位置Ｐ２に位置づけた後、Ｘ方向移動手段６０により粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７を保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過する位置に位置づけたのち第１の研削送り手段４０又は第２の研削送り手段５０によって第１の回転手段２０又は第２の回転手段３０を研削送りすることができる構成としたため、粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７の一方でウエーハＷを研削中に、研削していない他方にドレスなどの研削準備を行うことができ、効率よくウエーハＷを研削することができる。

図４に示す研削装置１Ａは、被加工物であるウエーハに粗研削及び仕上げ研削を施す研削装置の第２例である。研削装置１Ａに備える研削手段は、ウエーハに対して粗研削を施す第１の回転手段２０Ａと、ウエーハに対して仕上げ研削を施す第２の回転手段３０Ａと、第１の回転手段２０Ａ及び第２の回転手段３０Ａをともに保持テーブル１０に対して垂直方向となるＺ軸方向に研削送りする第３の研削送り手段８０と、第３の研削送り手段８０をＺ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段９０とを備えている。

第３の研削送り手段８０は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ８１と、ボールネジ８１の一端に接続されたモータ８２と、ボールネジ８１と平行に延在する一対のガイドレール８３，８３ａと、一方の面がホルダ２４，３４のそれぞれに連結された昇降板８４とを備えている。昇降板８４の他方の面には一対のガイドレール８３，８３ａがそれぞれ摺接し、昇降板８４の中央部に形成されたナットにはボールネジ８１が螺合している。そして、モータ８２によって駆動されてボールネジ８１が回動すると、一対のガイドレール８３，８３ａに沿って昇降板８４を±Ｚ方向に昇降させて第１の回転手段２０Ａと第２の回転手段３０Ａとをともに±Ｚ方向に昇降させることができる。

第１の回転手段２０Ａと第２の回転手段３０Ａとの位置関係としては、粗研削又は仕上げ研削を実施するときに、粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７の一方が、保持テーブル１０が保持したウエーハの中心を通過し他方がウエーハに接触しないようにＸ方向において所定の距離を設けて昇降板８４においてそれぞれ連結されている。

研削装置１Ａは、研削装置１と同様に、保持テーブル１０を搬入出位置Ｐ１と研削位置Ｐ２とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段１３Ａと、厚み測定手段１４と、少なくとも研削手段及びＹ方向移動手段１３Ａを制御する制御手段７０Ａとを備えている。制御手段７０Ａは、ＣＰＵ及びメモリなどの記憶素子を備え、この記憶素子に記憶された情報に基づいて、ウエーハが保持された保持テーブル１０をＹ方向移動手段１３Ａによって研削位置Ｐ２に位置づけた後、Ｘ方向移動手段９０によって粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７を保持テーブル１０に保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち、第３の研削送り手段８０によって第１の回転手段２０Ａ及び第２の回転手段３０Ａをともに研削送りするように制御する構成となっている。

次に、研削装置１Ａの動作例について説明する。なお、制御手段７０Ａには、研削装置１と同様に、図５に示す研削対象となるウエーハＷの直径や研削前の厚みのほか、粗研削後の所定厚み及び仕上げ研削後の仕上げ厚みを予め設定しておくとよい。

まず、搬入出位置Ｐ１で待機する保持テーブル１０に研削前のウエーハＷを搬入したら、保持テーブル１０は、吸引源の吸引力を作用させた保持面１０ａでウエーハＷを吸引保持し、モータ１１によって所定の回転速度で保持テーブル１０を回転させる。次いで、制御手段７０Ａは、Ｙ方向移動手段１３Ａを制御することにより、保持テーブル１０を例えば＋Ｙ方向に直線移動させて研削位置Ｐ２に位置づける。その後、制御手段７０Ａによって、図５に示すように、Ｘ方向移動手段９０を制御して第３の研削送り手段８０を例えば＋Ｘ方向に移動させ、粗研削ホイール２６に装着された図４に示した粗研削砥石２７を、保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過する位置（回転する粗研削ホイール２６の外周部２６０が常に中心Ｗｏを通過する位置）に位置づける。このとき、第２の回転手段３０Ａを構成する仕上げ研削ホイール３６は、その外周部３６０がウエーハＷの中心Ｗｏから離れ、かつ、ウエーハＷに接触しない非接触位置に位置づけられる。そして、第１の回転手段２０ＡによりウエーハＷに対してインフィード研削による粗研削を行う。

粗研削する際には、研削装置１と同様に、図４に示したスピンドル２１の軸心が調整軸２８ａ，２８ｂによって所定角度傾けられ、粗研削ホイール２６に装着された粗研削砥石２７の研削面と保持テーブル１０の保持面１０ａとが平行な位置関係となるように調整される。続いて、粗研削ホイール２６を所定の回転速度で回転させつつ、第３の研削送り手段８０によって第１の回転手段２０Ａ及び第２の回転手段３０Ａをともに−Ｚ方向に下降させ、粗研削ホイール２６の外周部２６０が常にウエーハＷの中心Ｗｏを通過しながら、円弧状の研削部分Ｇ３において粗研削砥石２７を接触させ、ウエーハＷの上面全面を粗研削する。このとき、第２の回転手段３０Ａも第１の回転手段２０Ａと同時に下降するが、
第２の回転手段３０Ａは非接触位置に位置づけられていることから、仕上げ研削ホイール３６がウエーハＷに接触するおそれはない。ウエーハＷの粗研削中は、厚み測定手段１４によってウエーハＷの厚みが算出され、算出されたウエーハＷの厚みが制御手段７０Ａに設定された所定の厚みに達している場合は、ウエーハＷの粗研削を終了する。一方、ウエーハＷが所定の厚みまで研削されていないと判断された場合には、所定の厚みに達するまで第１の回転手段２０ＡによってウエーハＷを粗研削する。

また、ウエーハＷの粗研削中に第２の回転手段３０Ａの研削準備を実施する。すなわち、第２の回転手段３０Ａは、Ｘ方向移動手段９０によって上記した非接触位置に位置づけられ、ウエーハＷに接触するおそれがないため、粗研削中に例えば上下動自在なドレス機構を用いて仕上げ研削砥石３７のドレスを行うことができる。ドレス機構は、図示していないが、例えば第２の回転手段３０Ａ側の装置ベース２に配設されている。これにより、第１の回転手段２０Ａによる粗研削直後のウエーハＷに対して仕上げ研削を効率よく施すことが可能となる。

ウエーハＷの粗研削が完了した後、図６に示すように、Ｘ方向移動手段９０によって、第３の研削送り手段８０を例えば−Ｘ方向に移動させ、仕上げ研削ホイール３６に装着された図４に示した仕上げ研削砥石３７を、保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過する位置（回転する仕上げ研削ホイール３６の外周部３６０が常に中心Ｗｏを通過する位置）に位置づける。このとき、第１の回転手段２０Ａを構成する粗研削ホイール２６は、その外周部２６０がウエーハＷの中心Ｗｏから離れ、かつ、ウエーハＷに接触しない非接触位置に位置づけられる。そして、第２の回転手段３０Ａにより粗研削済みのウエーハＷに対してインフィード研削による仕上げ研削を行う。

仕上げ研削する際には、図４に示したスピンドル３１の軸心が調整軸３８ａ，３８ｂによって所定角度傾けられ、仕上げ研削ホイール３６に装着された仕上げ研削砥石３７の研削面と保持テーブル１０の保持面１０ａとが平行な位置関係となるように調整される。続いて、仕上げ研削ホイール３６を所定の回転速度で回転させつつ、第３の研削送り手段８０によって第１の回転手段２０Ａと第２の回転手段３０ＡとをともにＺ軸方向に下降させ、仕上げ研削ホイール３６の外周部３６０が常にウエーハＷの中心Ｗｏを通過しながら、円弧状の研削部分Ｇ４において仕上げ研削砥石３７を接触させ、ウエーハＷの上面全面を仕上げ研削する。このとき、第１の回転手段２０Ａも第２の回転手段３０Ａと同時に下降するが、第１の回転手段２０Ａは非接触位置に位置づけられていることから、粗研削ホイール２６がウエーハＷに接触するおそれはない。ウエーハＷの仕上げ研削中は、厚み測定手段１４によってウエーハＷの厚みが算出され、算出されたウエーハＷの厚みが制御手段７０Ａに設定された仕上げ厚みに達している場合は、ウエーハＷの仕上げ研削を終了する。一方、ウエーハＷが仕上げ厚みまで研削されていないと判断された場合には、仕上げ厚みに達するまで第２の回転手段３０ＡによってウエーハＷを仕上げ研削する。

また、ウエーハＷの仕上げ研削中に第１の回転手段２０Ａの研削準備を実施する。すなわち、第１の回転手段２０Ａは、Ｘ方向移動手段９０によって上記した非接触位置に位置づけられ、ウエーハＷに接触するおそれがないため、仕上げ研削中に例えば上下動自在なドレス機構を用いて粗研削砥石２７のドレスを行うことができる。ドレス機構は、図示していないが、例えば第１の回転手段２０Ａ側の装置ベース２に配設されている。これにより、図４に示した研削位置Ｐ２に後続して送られる研削前のウエーハＷに粗研削を効率よく施すことが可能となる。

このように、本発明にかかる研削装置１Ａは、保持テーブル１０と、保持テーブル１０に保持されたウエーハＷを研削する研削手段と、保持テーブル１０を搬入出位置Ｐ１と研削位置Ｐ２とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段１３Ａと、制御手段７０Ａとを備え、
研削手段は、第１の回転手段２０Ａ及び第２の回転手段３０Ａをともに保持テーブル１０に対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第３の研削送り手段８０と、第３の研削送り手段８０をＺ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段９０と、を備え、第１の回転手段２０Ａと第２の回転手段３０Ａとは、粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７の一方が保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過し他方がウエーハＷに接触しない距離だけＸ方向に離間して配設され、制御手段７０Ａは、ウエーハＷが保持された保持テーブル１０をＹ方向移動手段１３Ａにより研削位置Ｐ２に位置づけた後、Ｘ方向移動手段９０により粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７を保持テーブル１０に保持されたウエーハＷの中心Ｗｏを通過する位置に位置づけたのち第３の研削送り手段８０によって第１の回転手段２０Ａ及び第２の回転手段３０Ａをともに研削送りすることによりウエーハＷを研削する構成としたため、第１の回転手段２０Ａ及び第２の回転手段３０Ａを同時に研削送りしても、粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７の一方がウエーハＷの中心を通過して他方がウエーハＷに接触するおそれはない。これにより、上記同様に、粗研削砥石２７又は仕上げ研削砥石３７の一方でウエーハＷを研削中に、研削していない他方にドレスなどの研削準備を行うことができ、効率よくウエーハＷを研削できる。

本実施形態に示した研削装置１，１Ａは、研削手段が２つの回転手段を備えた場合を説明したが、この構成に限定されるものではなく、研削手段が１つの回転手段を備えた場合も含んでいる。かかる研削装置では、ウエーハＷの研削が開始する前までのタイミングにおいて例えば研削砥石のドレスなどの研削準備を行うことができる。また、研削手段が１つの回転手段を備えた場合においてウエーハＷを研削する際には、かかる回転手段に備える研削ホイールの外周部を図２に示したウエーハＷの中心Ｗｏを常に通過させながらウエーハＷを研削し、その後、Ｘ方向移動手段６０によって回転手段を＋Ｘ方向に移動させながら、図３に示した仕上げ研削ホイール３６と同じ位置に研削ホイールを位置づけウエーハＷを研削して研削痕を交差させることにより、ウエーハＷの面精度を向上させることができる。特に、研削対象となるウエーハＷが硬質で難研削材からなる場合は、上記のようにウエーハＷを研削して研削痕を交差させることにより研削砥石にドレス効果を発揮させることができ、結果的に研削速度を早くすることができる。

本実施形態では、インフィード研削による場合を説明したが、インフィード研削に限られず、ウエーハＷが保持された保持テーブルを回転させずに、研削砥石と保持テーブルとの相対移動によって、研削砥石をウエーハＷの側面から接触させて研削するクリープフィード研削を行う場合にも本発明を適用することができる。

１，１Ａ：研削装置２：装置ベース３：コラム４ａ，４ｂ：ステージ
５ａ，５ｂ：カセット６：搬出入手段７：仮置きテーブル
８ａ：第１の搬送手段８ｂ：第２の搬送手段９：洗浄手段
１０：保持テーブル１０ａ：保持面１１：モータ１２：カバー
１３，１３Ａ：Ｙ方向移動手段
１４：厚み測定手段１４ａ：第１のハイトゲージ１４ｂ：第２のハイトゲージ
１５：固定軸
２０：第１の回転手段２１：スピンドル２２：モータ
２３：スピンドルハウジング２４：ホルダ２５：マウント２６：粗研削ホイール
２７：粗研削砥石２８ａ，２８ｂ：調整軸２９：固定軸
３０：第２の回転手段３１：スピンドル３２：モータ
３３：スピンドルハウジング３４：ホルダ３５：マウント
３６：仕上げ研削ホイール３７：仕上げ研削砥石
３８ａ，３８ｂ：調整軸３９：固定軸
４０：第１の研削送り手段４１：ボールネジ４２：モータ
４３：ガイドレール４４：昇降板
５０：第２の研削送り手段５１：ボールネジ５２：モータ
５３：ガイドレール５４：昇降板
６０：Ｘ方向移動手段６１：ボールネジ６２：モータ６３：ガイドレール
６４，６５：可動部７０，７０Ａ：制御手段
８０：第３の研削送り手段８１：ボールネジ８２：モータ８３：ガイドレール
８４：昇降部
９０：Ｘ方向移動手段９１：ボールネジ９２：モータ９３：ガイドレール
９４：可動部

Claims

保持面でウエーハを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハを環状の研削砥石がウエーハの中心を通りウエーハの半径部分に円弧状に接触して研削する研削手段と、該保持テーブルをＹ方向に直線移動させることにより該保持テーブルに対してウエーハを搬入出する搬入出位置と該保持テーブルに保持されたウエーハを該研削手段により研削する研削位置とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段と、保持面に保持されたウエーハの厚みを測定する厚み測定手段と、制御手段とを備え、
該研削手段は、
粗研削砥石を環状に配設し回転可能とした第1の回転手段と、
該第１の回転手段を該保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第１の研削送り手段と、
仕上げ研削砥石を環状に配設し回転可能とした第２の回転手段と、
該第２の回転手段を該Ｚ方向に研削送りする第２の研削送り手段と、
該第１の研削送り手段及び該第２の研削送り手段を該Ｚ方向及び該Ｙ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段と、を備え、
該第１の回転手段のＹ方向の位置と該第２の回転手段のＹ方向の位置とが同じであり、
該厚み測定手段は、該保持面に保持されたウエーハの上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージとを備え、該第１のハイトゲージの値と該第２のハイトゲージの値との差をウエーハの厚みとして算出し、
該第１のハイトゲージの測定点と該第２のハイトゲージの測定点とは、該粗研削砥石によるウエーハの研削時は該粗研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、該仕上げ研削砥石によるウエーハの研削時は該仕上げ研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、
該制御手段は、ウエーハが保持された該保持テーブルを該Ｙ方向移動手段により前記研削位置に位置づけた後、該Ｘ方向移動手段により該粗研削砥石又は該仕上げ研削砥石を該保持テーブルに保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち該第１の研削送り手段又は該第２の研削送り手段によって該第１の回転手段又は該第２の回転手段を研削送りすることによりウエーハをインフィード研削し、
粗研削砥石は、該仕上げ研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触し、
該仕上げ研削砥石は、該粗研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触する
研削装置。
保持面でウエーハを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに保持されたウエーハを環状の研削砥石がウエーハの中心を通りウエーハの半径部分に円弧状に接触して研削する研削手段と、該保持テーブルをＹ方向に直線移動させることにより該保持テーブルに対してウエーハを搬入出する搬入出位置と該保持テーブルに保持されたウエーハを該研削手段により研削する研削位置とにそれぞれ位置づけるＹ方向移動手段と、保持面に保持されたウエーハの厚みを測定する厚み測定手段と、制御手段とを備え、
該研削手段は、
粗研削砥石を環状に配設し回転可能とした第1の回転手段と、
仕上げ研削砥石を環状に配設し回転可能とした第２の回転手段と、
第1の回転手段と該第２の回転手段とを該保持テーブルに対して垂直方向となるＺ方向に研削送りする第３の研削送り手段と、
該第３の研削送り手段を該Ｚ方向及び該Ｙ方向に直交するＸ方向に移動させるＸ方向移動手段と、を備え、
該第１の回転手段のＹ方向の位置と該第２の回転手段のＹ方向の位置とが同じであり、
該厚み測定手段は、該保持面に保持されたウエーハの上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージとを備え、該第１のハイトゲージの値と該第２のハイトゲージの値との差をウエーハの厚みとして算出し、
該第１のハイトゲージの測定点と該第２のハイトゲージの測定点とは、該粗研削砥石によるウエーハの研削時は該粗研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、該仕上げ研削砥石によるウエーハの研削時は該仕上げ研削砥石が接触しているウエーハの中心を通る円弧状の研削部分に対するウエーハの中心を通る弦の延長線上に配置され、
該制御手段は、ウエーハが保持された該保持テーブルを該Ｙ方向移動手段により前記研削位置に位置づけた後、該Ｘ方向移動手段により該粗研削砥石又は該仕上げ研削砥石を該保持テーブルに保持されたウエーハの中心を通過する位置に位置づけたのち該第１の研削送り手段又は該第２の研削送り手段によって該第１の回転手段又は該第２の回転手段を研削送りすることによりウエーハをインフィード研削し、
粗研削砥石は、該仕上げ研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触し、
該仕上げ研削砥石は、該粗研削砥石に最も近い円弧状の研削部分においてウエーハに接触する
研削装置。