TW201600226A - 磨削裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之課題是提供一種與以往相比可有效地將磨削液供給至加工區域之磨削裝置。解決手段是一種磨削裝置，包括：保持被加工物之保持台、磨削以此所保持之被加工物之磨削機構，及對被加工物與磨削磨石供給磨削液之磨削液供給手段。其中磨削液供給手段包括有磨削液供給口與上壁部，該磨削液供給口是在比藉由磨削磨石對被加工物進行作用之加工區域更往保持台之旋轉方向後方側之處朝被加工物之上表面供給磨削液，該上壁部是在磨削液供給口及加工區域之磨削磨石之間對被加工物之上表面側具有預定之間隔且使磨削液隨著保持台之旋轉而流動以在加工區域周邊形成磨削液供給層。因此能夠藉由磨削液供給層阻斷於旋轉之磨削磨石周圍產生的空氣層，而可有效地將磨削液供給到加工區域。

Description

磨削裝置 發明領域

本發明是有關於一種對被加工物進行磨削之磨削裝置。

發明背景

磨削被加工物之磨削裝置，至少包括有：保持被加工物之保持台、具有將磨削磨石固接成環狀之磨削輪的磨削手段，和對被加工物與磨削磨石供給磨削液之磨削液供給手段且，且是一邊透過磨削液供給手段對被加工物之上表面供給磨削液，一邊以磨削磨石按壓被加工物之上表面而磨削著被加工物。在這種磨削裝置上，由於是一邊透過磨削液供給手段對被加工物之上表面及磨削磨石之間供給磨削液一邊進行磨削，因此能夠去除以磨削磨石磨削被加工物時所產生之磨削屑。又，透過對使被加工物之上表面及磨削磨石之磨削面抵接的加工區域供給磨削液，能冷卻隨著磨削所形成的發熱而防止表面燒焦之產生，並且也能防止將被加工物之被磨削面粗糙地完成加工之情形。

作為磨削液供給手段，有具備配置於磨削輪之外側的噴嘴，並由該噴嘴對磨削磨石與被加工物供給磨削液 之類型(參照例如下述之專利文獻1)。又，也有透過形成於磨削輪之內部的磨削液供給通路，對磨削磨石與被加工物供給磨削液之類型(參照例如下述之專利文獻2)。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平07-223152號公報

專利文獻2：日本專利實開平07-031268號公報

發明概要

然而，在如上述之磨削裝置中磨削被加工物時，在磨削磨石之周圍會因磨削磨石之旋轉而形成有空氣層，而有磨削液不易到達磨削磨石之問題，又，衝撞到旋轉之磨削磨石之磨削液會向周圍飛散，不僅無法有效率地對上述加工區域供給磨削液，還會有包含在磨削液中的切削屑飛散而附著於被加工物上之問題。

本發明乃是有鑒於上述情況而作成的發明，其目的在於在磨削裝置上，與以往相比能夠更有效地對加工區域供給磨削液。

本發明是一種磨削裝置，包括：保持被加工物且可朝預定方向旋轉之保持台、具有包含用以磨削被該保持台所保持之被加工物之磨削磨石之磨削輪的磨削手段、對被加工物與該磨削磨石供給磨削液之磨削液供給手段。其 中該磨削液供給手段包括：磨削液供給口，從比該磨削磨石對被加工物進行作用之加工區域更往該保持台之旋轉方向後方側之處，朝被加工物之上表面供給磨削液；以及上壁部，在該磨削液供給口與該加工區域之該磨削磨石之間對被加工物之上表面側保有預定之間隔，且使從該磨削液供給口供給至被加工物之上表面的磨削液隨著該保持台之旋轉而形成朝該加工區域之該磨削磨石流動的磨削液供給層。

上述磨削輪，是在基台之自由端使複數個磨削磨石相互具有預定之間隔而配置成環狀所構成，且上述磨削液供給手段包括具有吸引口之吸引部，該吸引口是配置於比上述加工區域更往上述保持台之旋轉方向前方側之處，並用以吸引由上述磨削液供給口供給到被加工物之上表面且於抵達該加工區域後被排出至該磨削磨石之外側的磨削液。

本發明之磨削裝置所具備之磨削液供給手段，由於包括有用以在比該磨削磨石對被加工物進行作用之加工區域更往該保持台之旋轉方向後方側之處，朝被加工物之上表面供給磨削液之磨削液供給口，以及在該磨削液供給口與該加工區域之磨削磨石之間對被加工物之上表面側保有預定之間隔的上壁，因此在被加工物之磨削中，朝被加工物之上表面供給之磨削液可隨著保持台之旋轉而經由上 壁部與被加工物的上表面之間流走，並於加工區域之磨削磨石之周邊形成流動的磨削液供給層。藉此，由於磨削液供給層會阻斷於旋轉之磨削磨石周圍產生的空氣層，所以不會有磨削液的流動被空氣層所阻擋的情形，而能夠讓磨削液充分地到達加工區域。

又，在磨削液供給手段中，由於可從磨削液供給口朝被加工物之上表面供給磨削液，所以也可降低磨削液衝撞磨削磨石之側壁而朝周圍飛散的疑慮。因此，與以往相比能抑制所使用之磨削液的使用量，並且也能夠有效地將磨削液供給到加工區域。此外，還能夠防止含有磨削屑之磨削液飛散而導致被加工物上附著有磨削屑之情況。

1‧‧‧磨削裝置

10‧‧‧保持台

100‧‧‧保持面

11‧‧‧保持台外罩

12‧‧‧厚度測定部

2‧‧‧裝置基座

2a‧‧‧上表面

20‧‧‧磨削手段

21‧‧‧主軸

22‧‧‧主軸殼體

23、32‧‧‧馬達

24‧‧‧安裝座

25‧‧‧磨削輪

26‧‧‧磨削磨石

260‧‧‧磨削磨石之磨削面

27‧‧‧支撐部

3‧‧‧支柱

30‧‧‧升降手段

31‧‧‧滾珠螺桿

33‧‧‧導軌

34‧‧‧升降板

4a、4b‧‧‧晶圓盒

40‧‧‧磨削液供給手段

41‧‧‧平板部

410‧‧‧平板部之外周部

411‧‧‧開口部

412‧‧‧退避溝

413‧‧‧溝底

42‧‧‧磨削液供給口

420‧‧‧噴出孔

42a‧‧‧狹縫狀磨削液供給口

43‧‧‧磨削液供給通路

44‧‧‧上壁部

440‧‧‧空間

45‧‧‧外罩部

450‧‧‧外罩部之內周壁

46‧‧‧磨削液供給源

47‧‧‧吸引部

470‧‧‧吸引口

471‧‧‧吸引通路

48‧‧‧閥門

49‧‧‧吸引源

5‧‧‧搬送手段

50‧‧‧磨削液供給層

6‧‧‧暫置手段

7‧‧‧洗淨手段

8a‧‧‧第1搬送手段

8b‧‧‧第2搬送手段

9‧‧‧伸縮罩

A、B‧‧‧箭頭

P‧‧‧加工區域

W‧‧‧被加工物

Wa‧‧‧被加工物之上表面

X、Y、Z‧‧‧方向

圖1是表示磨削裝置之一例的立體圖。

圖2(a)~(c)是表示磨削液供給手段之構成的立體圖。

圖3是表示被配置於磨削輪與保持台之間的磨削液供給手段之構成的剖面圖。

圖4是表示在對被加工物與磨削磨石供給磨削液時磨削被加工物之狀態的剖面圖。

圖5是從磨削液供給口對加工區域供給磨削液之狀態的說明圖。

圖6是由磨削液供給口之變形例對加工區域供給磨削液之狀態的說明圖。

圖7是表示在磨削磨石已磨耗之狀態下，在對被加工物與磨削磨石供給磨削液時磨削被加工物之狀態的剖面圖。

用以實施發明之形態

圖1所示之磨削裝置1，是對被加工物進行磨削加工之磨削裝置之一例，具有於Y軸方向上延伸之裝置基座2。在裝置基座2之上表面2a，配置有收容磨削前之被加工物之晶圓盒4a及收容磨削後之被加工物之晶圓盒4b。晶圓盒4a與晶圓盒4b之間，配置有將磨削前之被加工物從晶圓盒4a搬出並且將磨削後之被加工物搬入晶圓盒4b的搬送手段5。在搬送手段5之可動區域中，配置有可暫置被加工物之暫置手段6，與洗淨磨削後之被加工物的洗淨手段7。

在裝置基座2上，配置有保持被加工物並能夠旋轉之保持台10。保持台10之周圍被保持台外罩11所覆蓋，且成為可隨著於Y軸方向上延伸之伸縮罩9的伸縮而使保持台10與保持台外罩11一起在Y軸方向上往復移動。在暫置手段6之附近，配置有將磨削前之被加工物從暫置手段6搬送至保持台10的第1搬送手段8a。又，配置有鄰接於第1搬送手段8a而可將磨削後之被加工物從保持台10搬送至洗淨手段7的第2搬送手段8b。

在裝置基座2之Y軸方向後部，直立設置有在Z軸方向上延伸之支柱3，在支柱3之側邊配置有透過升降手段30對被加工物進行磨削之磨削手段20。磨削手段20包括有：具有Z軸方向之軸心的主軸21(在圖2(a)中圖示)、將主軸21包圍成可旋轉之主軸殼體22、支撐主軸殼體22之支撐部27、連接在主軸21之一端的馬達23、在主軸21之下端透過安裝 座24而被裝設之磨削輪25、在磨削輪25之自由端(下部)相互具有預定之間隔而被固接成環狀的複數個磨削磨石26。磨削手段20可以透過馬達23之驅動而以預定之旋轉速度使磨削輪25旋轉。

升降手段30包括有：於Z軸方向上延伸之滾珠螺桿31、連接於滾珠螺桿31之一端的馬達32、與滾珠螺桿31平行地延伸的一對導軌33、將其中一方之面連結於支撐主軸殼體22之支撐部27的升降板34。在升降板34的另一方之面上可供一對導軌33滑接，且在形成於升降板34之中央部的螺帽中螺合有滾珠螺桿31。並且，在以馬達32驅動而使滾珠螺桿31轉動後，即可沿著一對導軌33使升降板32在Z軸方向上升降而使磨削手段20在Z軸方向上升降。

如圖1所示，磨削裝置1具備有位在磨削手段20與保持台10之間，可對保持台10所保持之被加工物與磨削手段20之磨削磨石26供給磨削液的磨削液供給手段40。磨削液供給手段40，如圖2(a)所示，包括大致形成為圓板狀之平板部41，及將兩端由保持台10之外周側向下方彎折之外罩部45。外罩部45是形成為被固定設置於基台2a等之上且不會移動之構成，但也可以配置於保持台外罩11上。

如圖2(b)所示，在平板部41之外周部410與外罩部45之內周壁450之間，形成有環狀之開口部411。藉由將圖1所示之磨削手段20在Z軸方向上降下，形成將固接於磨削輪25之自由端之磨削磨石26如圖2(c)所示地插入開口部411之構成。開口部411是形成為在配置成環狀之磨削磨石 26當中，至少使接觸於保持台10所保持之被加工物而進行加工之部分向下方突出。因此，如圖3所示，開口部411，會在使磨削磨石26按壓被加工物W之上表面Wa而發揮磨削作用之區域的加工區域P上形成上下貫通。另一方面，在夾持著磨削輪25之旋轉中心且在加工區域P的相反側上，形成有為了讓磨削磨石26不接觸到平板部41的圓弧狀之退避溝412。退避溝412之溝底413與磨削磨石26之磨削面260之間形成有預定之間隔。又，平板部41與外罩部45可一體地被形成，也可個別地被形成。再者，在圖2(c)中，雖然是將外罩部45之下部切掉來表示，但如圖1及圖3中所示，外罩部45是形成為朝下方伸長之構造。

磨削液供給手段40，如圖3所示，具備有由平板部41所形成且在與保持台10保持之被加工物W之上表面Wa側之間形成空間440的上壁部44。上壁部44是平板部41之下表面。

磨削液供給口42，是由例如圖2(c)所示之複数個噴出孔420所構成，並沿著圖3所示之磨削磨石26之加工區域P(使磨削磨石26按壓被加工物W之上表面Wa而發揮磨削作用之區域)形成為圓弧狀。如圖3所示，在平板部41之內部，形成有將一端連通於磨削液供給口42且將另一端連接至磨削液供給源46之磨削液供給通路43。

上壁部44在與保持台10保持之被加工物W之上表面Wa之間形成有空間440，能夠讓供給至被加工物W之上表面Wa的磨削液，在此空間440內隨著保持台10之旋轉而 朝向加工區域P之磨削磨石26流動。

再者，雖未圖示，但也可以做成在磨削液供給手段40中具備升降機構。其情況為可以透過升降機構，讓平板部41在上下方向上移動以調整上壁部44的高度。

如圖3所示，在平板部41中，埋設有用以測量被加工物之厚度的非接觸式之厚度測定部12。厚度測定部12，具備有例如光學式之感測器，能夠從保持台10所保持之被加工物之上方測量被加工物之厚度。此厚度測定部12是配置於遠離磨削液供給口42之位置。透過將厚度測定部12配置於遠離磨削液供給口42之位置，在磨削過程中就不會有磨削液介入厚度測定部12與被加工物W之上表面Wa之間的情況，所以在以非接觸型之厚度測定部進行的測量中就不會有受到磨削液之影響的情形而使高精度地測量成為可行。

磨削液供給手段40具備有吸引部47，其是用以吸引從磨削液供給口42被供給至被加工物W之上表面Wa且到達加工區域P而被排出至磨削磨石26之外側之磨削液。吸引部47包括有面對著保持台10所保持之被加工物的吸引口470，與將一端連通於吸引口470並且將另一端透過閥門48連接至吸引源49的吸引通路471。如圖2(c)所示，是將吸引口470形成得比噴出口420之圓弧狀之列還要長，而能夠充分地吸引被排出至磨削磨石26之外側的磨削液。

接著，針對圖1所示之磨削裝置1的動作例進行說明。圖3所示之被加工物W，並非材質等特別受到限定的被 加工物，並使被磨削磨石26所磨削之面成為上表面Wa。磨削前之被加工物W，是以複數個的形式被收容在晶圓盒4a中。

首先，搬送手段5會由晶圓盒4a中取出磨削前之被加工物W，並搬送至暫置手段6。透過暫置手段6進行被加工物W之位置對齊後，第1搬送手段8a會將被加工物W搬送至保持台10。之後，在保持台10上吸引保持被加工物W，並且隨著伸縮罩9之伸縮使保持台外罩11在Y軸方向上移動，而如圖4所示，使保持台10移動至磨削手段20之下方。此時，透過圖中未示之旋轉手段，使保持台10朝向例如箭頭B方向旋轉。

如圖4所示，一邊使磨削輪25朝向例如箭頭A方向旋轉，一邊透過圖1所示之升降手段30使磨削輪25朝向被保持台10所保持之被加工物W下降。如此進行，以將一邊旋轉一邊下降的磨削磨石26插入磨削液供給手段40之環狀之開口部411，並且按壓著被加工物W之上表面Wa進行磨削。磨削過程中，是使磨削磨石26始終通過被加工物W之中心。磨削磨石26之旋轉軌跡的直徑為與被加工物W之直徑同等以上。在圖3及圖4中雖未明示，但在保持台10中保持被加工物W之保持面100是形成為以中心為頂點之坡度平緩的圓錐面(在例如直徑φ 200mm下使頂點與橫斷面底面之高低差為20μm)，由於可使主軸21之軸心相對於保持台10之旋轉軸相對地傾斜以使保持面100與磨削磨石26之磨削面260在加工區域P中成平行，所以可在圖5所示之加工區域P 內使磨削磨石26接觸於被加工物W之上表面Wa而進行磨削。亦即，位於被加工物W上方的磨削磨石26當中，可將其一半作用在被加工物W之上表面Wa而進行磨削。

在被加工物W之磨削中，會透過磨削液供給手段40將磨削液供給至磨削磨石26與被加工物W之上表面Wa之間。具體來說，是使磨削液供給源46作動，透過磨削液供給通路43由磨削液供給口42將磨削液供給至被保持台10所保持之被加工物W之上表面Wa。如圖5所示，磨削液供給口42，是位於比加工區域P還往保持台10之旋轉方向後方側(上流側)之處，並在這個位置由噴出孔420噴出磨削液。接著，由噴出孔420所噴出而被供給至被加工物W之上表面Wa的磨削液，會在圖4所示之上壁部44與被加工物W之上表面Wa之間的空間440中，經由磨削液供給口42與加工區域P的磨削磨石26之間的預定間隔而流到保持台10之旋轉方向前方側(下流側)。亦即，由磨削液供給口42供給至被加工物W之上表面Wa的磨削液，會隨保持台10之旋轉而形成朝加工區域P之磨削磨石26流動的磨削液供給層50。如圖4所示，此磨削液供給層50，由於可阻斷旋轉之磨削磨石26之周邊所產生的空氣層，所以不會有阻止磨削液到達加工區域P之情形。又，磨削過程中，厚度測定部12會測量被加工物W之厚度，由於厚度測定部12在遠離磨削液供給口42之位置上，且配置在與磨削液流動的方向為相反之方向(未形成有磨削液供給層50之位置)上，所以可在沒有受到磨削液之影響的情形下進行厚度的測量。

由於是將吸引部47配置於比加工區域P還往保持台10之旋轉方向前方側之處，所以當供給至被加工物W之上表面Wa的磨削液朝向保持台10之旋轉方向前方側流動而到達加工區域P後，於被排出至加工區域P之磨削磨石26之外側時，即可藉由吸引部47吸引該磨削液。具體來說，是使來自吸引源49之吸引力在吸引口470作用，從吸引口470吸引磨削液以到裝置之外部廢棄。藉由利用吸引部47吸引供給至磨削之磨削液，即可有效地製作出從磨削液供給口42朝加工區域P之磨削磨石26的磨削液之流動。

在此，將磨削液供給至加工區域P時，為了能夠更有效地除去於加工區域P所產生之磨削屑，或充分地冷卻加工區域P中的發熱，宜使到達加工區域P之磨削液的流速越快越好。在本實施形態之磨削液供給手段40中，藉由伴隨保持台10之旋轉所產生的離心力，則要以充分快速之流速對加工區域P供給磨削液會變得可行。又，透過圖中未示之升降機構，也能夠藉由配合被加工物W之厚度調整上壁部44之高度位置，以將上壁部44與被加工物W之上表面Wa之間的間隔設成較狹窄而加快磨削液之流速。再者，上壁部44之高度位置之調整，是在被加工物W之磨削前進行。

又，由於旋轉之保持台10之外周側的圓周速度比中央側更快而使磨削被加工物W之磨削磨石26之工作量增加，因此磨削液供給手段40較佳是使其根據磨削被加工物W之磨削磨石26的工作量而按比例增加磨削液之量。例如，在面對旋轉之保持台10所保持之被加工物W之外周側的位 置上，可如圖5所示，增加噴出孔420之個數，並且將配置於被加工物W之外周側之相鄰的噴出孔420間的間隔做得較窄。如此進行，即可有效率地對加工區域P之整個區域供給大量的磨削液。

又，在磨削液供給手段42上，也可替代上述之噴出孔420，改為設置圖6所示之沿加工區域P的狹縫狀之狹縫狀磨削液供給口42a。狹縫狀磨削液供給口42a是形成為越往被加工物W之外周側移去變得寬度越寬，並能夠與圖5所示之磨削液供給口42同樣地有效率地對加工區域P之整個區域供給大量之磨削液。

如圖7所示，平板部41的厚度是設定成：當磨削磨石26磨耗至可使用之最短長度，並伴隨該情況而在磨削中將磨削輪25降下時，磨削輪25與平板部41也不會相互干涉的厚度。藉此，即使以磨削磨石26繼續對複数個被加工物W進行磨削，也不會有磨削輪25接觸於平板部41之情形，而能夠防止裝置破損。

藉由如以上地進行，一邊將磨削液供給至加工區域P一邊磨削被加工物W，且使厚度測定部12測量被加工物W之厚度，以於被加工物W達到所期望之厚度後，便透過圖1所示之升降手段30使磨削手段20上升而結束磨削。磨削結束後，使保持台10移動至第2搬送手段8b的可動範圍內。使第2搬送手段8b從保持台10將磨削後之被加工物W搬送至洗淨手段7而在洗淨手段7洗淨後，可藉由搬送手段5將洗淨後之被加工物W收容至晶圓盒4b。

本發明之磨削裝置1，具備有在保持台10之旋轉方向後方側朝被加工物W之上表面Wa供給磨削液的磨削液供給手段40，在被加工物W之磨削過程中，是透過從沿加工區域P所形成之磨削液供給口42朝被加工物W之上表面Wa供給磨削液之作法，使磨削液可隨著保持台10之旋轉而順著上壁部44與被加工物W之上表面Wa之間朝加工區域P流去，因此能夠在磨削磨石26之周邊形成磨削液供給層50。亦即，是利用被加工物W之上表面Wa作為將磨削液引導至磨削磨石26之磨削液導出通路之一部分，並且利用在上壁部44與被加工物W之上表面Wa所界定形成之磨削液導出通路作為形成於磨削磨石26周圍之空氣之層的阻斷手段。藉此，由於磨削液供給層50能夠阻斷在旋轉之磨削磨石26周圍產生的空氣層，因此能夠使磨削液充分到達加工區域P。

又，由於磨削液供給手段40會從配置於被加工物W之上方側的磨削液供給口42朝被加工物W之上表面Wa供給磨削液，因此能夠降低磨削液衝撞到磨削磨石26之側壁而飛散之疑慮。藉此，將不再需要像以往一般過度地將大量之磨削液供給至被加工物W。

1‧‧‧磨削裝置

10‧‧‧保持台

11‧‧‧保持台外罩

2‧‧‧裝置基座

2a‧‧‧裝置基座之上表面

20‧‧‧磨削手段

22‧‧‧主軸殼體

23、32‧‧‧馬達

24‧‧‧安裝座

25‧‧‧磨削輪

26‧‧‧磨削磨石

27‧‧‧支撐部

3‧‧‧支柱

30‧‧‧升降手段

31‧‧‧滾珠螺桿

33‧‧‧導軌

34‧‧‧升降板

4a、4b‧‧‧晶圓盒

40‧‧‧磨削液供給手段

5‧‧‧搬送手段

6‧‧‧暫置手段

7‧‧‧洗淨手段

8a‧‧‧第1搬送手段

8b‧‧‧第2搬送手段

9‧‧‧伸縮罩

X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (2)

1. 一種磨削裝置，包括：保持台，用以保持被加工物且可朝預定之方向旋轉；磨削手段，具有磨削輪，該磨削輪包含有用以磨削該保持台所保持之被加工物之磨削磨石；及磨削液供給手段，對被加工物及該磨削磨石供給磨削液，其中該磨削液供給手段，包括：磨削液供給口，從較該磨削磨石對被加工物進行作用之加工區域更靠近該保持台之旋轉方向後方側之處，朝向被加工物之上表面供給磨削液；及上壁部，在該磨削液供給口及該加工區域之該磨削磨石之間對被加工物之上表面側保有預定的間隔，且使從該磨削液供給口供給到被加工物之上表面之磨削液隨著該保持台之旋轉而形成朝該加工區域之該磨削磨石流動的磨削液供給層。
2. 如請求項1之磨削裝置，其中前述磨削輪是在基台的自由端使複数個磨削磨石相互具有預定之間隔而配置成環狀所構成，前述磨削液供給手段是配置於比前述加工區域更靠近前述保持台之旋轉方向前方側之處，並具備含有吸引口之吸引部，該吸引口是用以吸引從前述磨削液供給 口供給至被加工物之上表面而在到達該加工區域後被排出該磨削磨石之外側的磨削液。