TW202400355A - 磨削裝置 - Google Patents

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前田夕斗
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種既可提高花費於磨削裝置的維護之作業的效率，並且有利於省空間化之磨削裝置。 [解決手段]一種在對被加工物進行磨削時使用之磨削裝置，包含：工作夾台，具有保持被加工物之保持面；磨削單元，具有裝設有有磨削輪之主軸，前述磨削輪呈環狀地配置排列有複數個磨削磨石；及外罩，覆蓋工作夾台以及磨削單元之雙方，且具有和磨削單元相面對之開口部、以及可以覆蓋開口部之門，於在開口部被門覆蓋之關閉狀態下會和磨削單元相面對之門的內側之面，設置有折疊成在關閉狀態下不和磨削單元相干涉之作業台。

Description

磨削裝置
本發明是有關於一種對如晶圓之板狀的被加工物進行磨削時所使用之磨削裝置。
在對如晶圓之板狀的被加工物進行磨削時，可使用具備工作夾台與磨削單元之磨削裝置，前述工作夾台具有可以保持此被加工物之保持面，前述磨削單元具有以螺栓等來裝設磨削輪之主軸，前述磨削輪配置排列有複數個磨削磨石(參照例如專利文獻1)。磨削單元受到滾珠螺桿式的磨削進給機構所支撐，且此磨削進給機構使磨削輪在和保持面交叉之方向上移動，而使磨削磨石接觸於工作夾台上的被加工物，藉此磨削被加工物。
在如上述之磨削裝置中，是藉由將磨削輪的磨削磨石接觸於工作夾台的保持面之位置設定為磨削進給機構的基準位置，而高精度地控制磨削後之被加工物的厚度。對磨削裝置之基準位置的設定，是藉由以下手法來進行：作業人員在已將預定的厚度之塊規(block gauge)配置於工作夾台的狀態下，使磨削磨石接近於工作夾台。再者，由於此基準位置會因磨削輪的拆裝而偏離，因此會在每次更換磨削輪時進行基準位置的設定。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2003-181767號公報
發明欲解決之課題
順道一提，在以磨削輪之更換為代表之磨削裝置的維護上會需要以下之複數種道具：包括扭力扳手在內之更換用的工具、抹布(rag)或酒精等清掃用具、基準位置設定用的工具即上述之塊規等。於是，在磨削裝置的維護時，會使用可以放置這些道具之作業台。
然而，在每次磨削裝置的維護時，要搬運作業台來進行其準備或整理等之作法，作業的效率會變差。又，為了保管使用後之作業台，必須在設置有磨削裝置之場所另外確保有離磨削裝置不會太遠之保管用的場所。
因此，本發明之目的在於提供一種既可提高花費於磨削裝置的維護之作業的效率，並且有利於省空間化之磨削裝置。 用以解決課題之手段
根據本發明的一個層面，可提供一種在對被加工物進行磨削時使用之磨削裝置，前述磨削裝置包含：工作夾台，具有保持該被加工物之保持面；磨削單元，具有裝設有磨削輪之主軸，前述磨削輪呈環狀地配置排列有複數個磨削磨石；及外罩，覆蓋該工作夾台以及該磨削單元之雙方，且具有和該磨削單元相面對之開口部、以及可以覆蓋該開口部之門， 於在該開口部被該門覆蓋之關閉狀態下會和該磨削單元相面對之該門的內側之面，設置有折疊成在該關閉狀態下不和該磨削單元相干涉之作業台。
較佳的是，在該門的該內側之面更設置有供容置該磨削輪之罩殼載置的層架。 發明效果
本發明的一個層面之磨削裝置，在外罩的覆蓋開口部之門的內側之面具有可折疊成不和磨削單元相干涉之作業台。據此，於每次在開口部露出的狀態下進行之磨削裝置的維護時，即毋須搬運作業台來進行其準備或整理等。又，在開口部被門覆蓋之關閉狀態下，由於可將作業台容置於外罩的內側，因此也不需要除了設置有磨削裝置之場所之外，還要確保用於保管作業台之場所。
像這樣，根據本發明的一個層面，可提供一種既可提高花費於磨削裝置的維護之作業的效率，並且有利於省空間化之磨削裝置。
用以實施發明之形態
以下，一邊參照附加圖式一邊針對本發明的實施形態來說明。圖1是示意地顯示本實施形態的磨削裝置2之構造的立體圖。再者，在圖1中將構成磨削裝置2的一部分的要素以功能方塊來表現。又，在以下的說明中所使用之Y軸(沿著前後的方向之軸)、X軸(沿著左右的方向之軸)以及Z軸(沿著上下的方向之軸)是相互垂直的。
如圖1所示，磨削裝置2具備有基台4，前述基台4會支撐構成此磨削裝置2之各種的要素。在基台4的上表面前端側，設置有上端在基台4的上表面開口之凹狀的容置部4a，且在此容置部4a內容置有使用於板狀的被加工物11的搬送之第1搬送機構6。第1搬送機構6代表性的是具有複數個關節之機械臂，且不僅可以搬送被加工物11，也可以使被加工物11的上下翻轉。
被加工物11是以例如矽等的半導體材料所構成之圓盤狀的晶圓。亦即，此被加工物11具有圓形狀的正面11a、與和正面11a為相反側之圓形狀的背面11b。被加工物11的正面11a側，被例如相互交叉之複數條切割道(分割預定線)區劃成複數個小區域，且在各個小區域形成有積體電路(IC：Integrated Circuit)等的器件。
本實施形態的磨削裝置2可在例如對此被加工物11的背面11b側進行磨削時使用。再者，期望的是，在對被加工物11的背面11b側進行磨削時，將以樹脂等的材料所構成之保護構件貼附於被加工物11的正面11a側。藉由將保護構件貼附於被加工物11的正面11a側，可緩和在背面11b側的磨削時施加於正面11a側之衝擊，而保護被加工物11的器件等。
又，在本實施形態中，雖然是使用以矽等的半導體材料所構成之圓盤狀的晶圓來作為被加工物11，但是被加工物11的材質、形狀、構造、大小等並非限制於此態樣。可使用例如以其他的半導體、陶瓷、樹脂、金屬等的材料所構成之基板等來作為被加工物11。同樣地，器件的種類、數量、形狀、構造、大小、配置等亦不限制於上述之態樣。在被加工物11上亦可未形成有器件。
如圖1所示，在容置部4a的前方設置有2個片匣載置區域10，前述片匣載置區域10可供可以容置複數個被加工物11之片匣8放置。在容置部4a的斜後方，設置有用於調整被加工物11的位置之位置調整機構12。位置調整機構12包含有直徑比被加工物11小之圓盤狀的位置調整用工作台、與配置於位置調整用工作台的周圍之複數個銷。
藉由使複數個銷沿著位置調整用工作台的徑方向移動，可例如將藉由第1搬送機構6從片匣8搬出且已放置到位置調整用工作台之被加工物11的中心，在沿著X軸之方向上以及沿著Y軸之方向上對齊於預定的位置。再者，被加工物11是以其被磨削面(在本實施形態中為背面11b)露出於上方的方式放置於位置調整用工作台。
在位置調整機構12的側邊，設置有將被加工物11保持並朝後方搬送之第2搬送機構14。第2搬送機構14包含例如臂、與連接於臂的前端部且可以吸引並保持被加工物11的上表面(被磨削面)側之保持墊，且可藉由臂來使保持墊旋繞，藉此將已被位置調整機構12調整過位置之被加工物11朝後方搬送。
在第2搬送機構14的後方設置有轉台16。轉台16是連接於馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，且藉由此旋轉驅動源的動力，而繞著相對於Z軸大致平行的旋轉軸來旋轉。在轉台16的上表面，沿著轉台16的圓周方向以大致相等的角度之間隔設置有圓盤狀的3組工作夾台18。不過，工作夾台18的數量或配置等，並非限制為此態樣。
各個工作夾台18包含例如藉由陶瓷等材料所構成之圓盤狀的框體。在框體的上部設置有上端在框體的上表面開口成圓形狀之凹部。於此凹部固定有以陶瓷等材料構成為多孔質的圓盤狀之保持板。
保持板的上表面(保持面)18a是構成為例如相當於圓錐的側面之形狀，並作為保持被加工物11之保持面而發揮功能。再者，相當於圓錐的頂點之保持板的上表面18a的中心、與保持板的上表面18a的外周緣的高度之差(高低差)是10μm~30μm左右。
保持板的下表面側已透過設置於框體的內部之流路、配置於框體的外部之閥等而連接於噴射器等的吸引源。因此，若在被加工物11等已相接觸於保持板的上表面18a之狀態下打開閥，而使吸引源的負壓作用時，被加工物11即被此工作夾台18吸引。亦即，被加工物11會被工作夾台18的保持面保持。
各工作夾台18是連接於馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，並藉由此旋轉驅動源的動力，而繞著相對於Z軸大致平行的旋轉軸、或相對於Z軸稍微傾斜之旋轉軸來旋轉。再者，各工作夾台18是透過角度調整機構(未圖示)而支撐於轉台16，各工作夾台18的旋轉軸的角度可藉由此角度調整機構來調整。
藉由旋轉轉台16，各工作夾台18會例如依相鄰於第2搬送機構14之搬入搬出區域A、搬入搬出區域A的後方的粗磨削區域B、粗磨削區域B的側邊的精磨削區域C、以及搬入搬出區域A之順序來移動。第2搬送機構14會將以保持墊所保持之被加工物11，從位置調整機構12的位置調整用工作台往已配置在搬入搬出區域A之工作夾台18搬送。
如圖1所示，在粗磨削區域B以及精磨削區域C的後方(亦即轉台16的後方)，分別設置有柱狀的支撐構造20。在各支撐構造20的前表面側設有Z軸移動機構22。各Z軸移動機構22具備有相對於Z軸大致平行之一對導軌24，且在導軌24上以可以滑動的態樣安裝有移動板26。
在各移動板26的後表面側(背面側)設置有構成滾珠螺桿之螺帽部(未圖示)，且在此螺帽部以可以旋轉的態樣連結有相對於導軌24大致平行的螺桿軸28。在各螺桿軸28的一端部連接有馬達等的旋轉驅動源30。藉由以旋轉驅動源30使螺桿軸28旋轉，移動板26即沿著導軌24移動。
在各移動板26的前表面(正面)支撐有磨削單元32。各磨削單元32具備固定在移動板26之主軸殼體34。在各主軸殼體34容置有呈可以繞著其軸心旋轉的態樣之主軸36，前述主軸36具有相對於Z軸平行之旋轉軸、或相對於Z軸稍微傾斜之軸心。
各主軸36的下端部是從主軸殼體34的下端面露出，且在此下端部固定有圓盤狀的安裝座38。例如，在各安裝座38的外緣部設置有在厚度的方向上貫通安裝座38之複數個孔(未圖示)，且可在各孔插入固定具即螺栓(未圖示)。
在粗磨削區域B側之磨削單元32的安裝座38的下表面，以螺栓安裝有粗磨削用的磨削輪40。亦即，在粗磨削區域B側之主軸36裝設有粗磨削用的磨削輪40。又，在粗磨削區域B側之磨削單元32的主軸殼體34的上部，設置有連接於主軸36的上端側之馬達等之旋轉驅動源42。藉由此旋轉驅動源42的動力，粗磨削用的磨削輪40會和主軸36一起旋轉。
另一方面，在精磨削區域C側之磨削單元32的安裝座38的下表面，以螺栓安裝有精磨削用的磨削輪40。亦即，在精磨削區域C側之主軸36裝設有精磨削用的磨削輪40。又，在精磨削區域C側之磨削單元32的主軸殼體34的上部，設置有連接於主軸36的上端側之馬達等的旋轉驅動源42。藉由此旋轉驅動源42的動力，精磨削用的磨削輪40會和主軸36一起旋轉。
各磨削輪40包含使用不鏽鋼或鋁等金屬所形成之環狀的輪基台40a。在輪基台40a的下表面，沿著輪基台40a的圓周方向呈環狀地配置排列有複數個磨削磨石40b，前述磨削磨石40b是鑽石等磨粒分散於陶瓷(vitrified)或熱固性樹脂(resinoid)等結合劑而構成。
再者，包含於精磨削用的磨削輪40所具備之磨削磨石40b之磨粒的平均粒徑，比包含於粗磨削用的磨削輪40所具備之磨削磨石40b之磨粒的平均粒徑更小。藉此，可實現適合於粗磨削之磨削輪40、與適合於精磨削之磨削輪40。具體的磨粒的大小，可因應於對磨削後的被加工物11所要求之品質等來適當地設定。
在各磨削輪40的附近配置有噴嘴(未圖示)，前述噴嘴可以對已保持在工作夾台18之被加工物11與磨削磨石40b接觸之部分供給純水等的液體(磨削液)。再者，亦可取代此噴嘴、或和此噴嘴一起，而將可使用於液體的供給之液體供給口設置於磨削輪40等。
又，於粗磨削區域B以及精磨削區域C的側邊分別配置有厚度測定器44，前述厚度測定器44在測定磨削中的被加工物11的厚度等時使用。代表性地，厚度測定器44包含有可以測定工作夾台18的框體的上表面的高度之第1高度規、與可以測定已保持在工作夾台18之被加工物11的上表面的高度之第2高度規。可將第1高度規的測定值與第2高度規的測定值之差採用作為被加工物11的厚度。
已保持在粗磨削區域B的工作夾台18之被加工物11，是上表面側被上述之粗磨削區域B側的磨削單元32磨削。又，已保持在精磨削區域C的工作夾台18之被加工物11，是上表面側被上述之精磨削區域C側的磨削單元32磨削。
亦即，可藉由保持有被加工物11之工作夾台18依搬入搬出區域A、粗磨削區域B以及精磨削區域C之順序來移動，而連續地進行被加工物11的粗磨削、與粗磨削之後的精磨削。當被加工物11的精磨削結束時，會將精磨削區域C的工作夾台18再次配置到搬入搬出區域A。
在搬入搬出區域A的前方且第2搬送機構14的側邊之位置設置有將磨削後之被加工物11保持並朝前方搬送之第3搬送機構46。第3搬送機構46包含吸引並保持被加工物11的上表面側之保持墊、與連接於此保持墊之臂，且藉由臂使保持墊旋繞，藉此將磨削後的被加工物11從搬入搬出區域A的工作夾台18朝前方搬送。
在第3搬送機構46的側邊，設置有對以第3搬送機構46所搬出之被加工物11進行洗淨之洗淨單元48。洗淨單元48包含例如旋轉工作台與洗淨用噴嘴，前述旋轉工作台會在已保持被加工物11的下表面側之狀態下旋轉，前述洗淨用噴嘴對已被旋轉工作台保持之被加工物11的上表面側噴射洗淨用的流體。
在洗淨單元48中所使用之洗淨用的流體代表性的是混合了水與空氣之混合流體(雙流體)。當然，亦可將未和空氣混合之水等作為洗淨用的流體來使用。已被洗淨單元48洗淨之被加工物11可藉第1搬送機構6來搬送，並容置到例如原本的片匣8。
對磨削裝置2的各要素連接有控制單元50。此控制單元50是藉由例如包含處理裝置50a與記憶裝置50b之電腦所構成，且可控制上述之磨削裝置2的各要素的動作等，以適當地磨削被加工物11。
處理裝置50a代表性的是CPU(中央處理單元，Central Processing Unit)，且會進行用於控制上述之要素所需要的各種處理。記憶裝置50b包含例如DRAM(動態隨機存取記憶體，Dynamic Random Access Memory)等之主記憶裝置、與硬碟驅動機或快閃記憶體等之輔助記憶裝置。此控制單元50的功能可藉由例如依照已記憶於記憶裝置50b之程式等的軟體使處理裝置50a動作來實現。
圖2是示意地顯示磨削裝置2之外觀的立體圖。如圖2所示，在基台4的上表面側，設置有構成為中空之呈長方體狀的外罩52。構成磨削裝置2之工作夾台18或磨削單元32等的要素是被此外罩52所覆蓋。
外罩52包含有門54。圖3是示意地顯示門54已被打開之狀態的磨削裝置2的立體圖。如圖3所示，門54是構成為例如可以覆蓋設置於外罩52之矩形狀的開口部56之板狀。此開口部56代表性地是配置在和磨削單元32相面對之位置，且在門54被打開而露出開口部56之開啟狀態下，操作人員可以從外罩52的外部透過開口部56來利用(access)內部的磨削單元32。
在外罩52的前部，以可以從外罩52的外部來操作之態樣配置有成為使用者介面之觸控螢幕(輸入輸出裝置)58。又，在外罩52的上部，以可以從外罩52的外部來目視確認的態樣配置有發出光之顯示燈60。這些觸控螢幕58或顯示燈60也是連接於控制單元50。
例如，可將磨削被加工物11時所適用之各種條件，由操作人員透過觸控螢幕58來輸入控制單元50。又，例如，在磨削裝置2產生有某種異常的情況下，顯示燈60會發光、或閃爍，來將該意旨向操作人員通報。再者，亦可取代使輸入裝置與輸出裝置(顯示裝置)成為一體之觸控螢幕58，而採用鍵盤或滑鼠等之輸入裝置、與液晶顯示器等之輸出裝置(顯示裝置)。
如圖3所示，在本實施形態之磨削裝置2中，在開口部56被門54覆蓋之關閉狀態下和磨削單元32相面對之門54的內側之面54a設置有，折疊式的作業台62、與層架64。圖4是從門54的內側觀看門54、作業台62、以及層架64的正面圖，圖5是門54、作業台62、以及層架64的側面圖。
如圖4所示，構成為矩形的平板狀之門54的一邊的側邊部分設置有鉸鏈54b以及鉸鏈54c。門54是透過鉸鏈54b以及鉸鏈54c，而以開閉自如的態樣連結於外罩52。例如，在磨削裝置2的維護時，可將門54打開，以使開口部56露出(開啟狀態)。藉此，操作人員可以透過開口部56來利用內部的磨削單元32。當維護結束時，門54會被關閉，以將開口部56以門54覆蓋(關閉狀態)。
設置於門54的內側之面54a的作業台62具有構成為矩形的平板狀之第1板62a。例如，可將第1板62a的上邊部分固定或連結於門54的內側之面54a。在第1板62a的下邊部分，透過鉸鏈等之連結構件(未圖示)而連結有構成為矩形的平板狀之第2板62b的下邊部分。因此，第2板62b會將此連結構件作為旋轉的中心來旋轉。
如圖5所示，在和第1板62a的下邊部分、連結構件以及第2板62b的下邊部分對應之位置，設置有支撐第1板62a，並且限制第2板62b可以旋轉的角度之範圍的限制構件62c。再者，在第2板62b可以旋轉的角度之範圍是以其他的構件或方法等來限制的情況下，亦可省略此限制構件62c。
在如此所構成之作業台62的使用時，是例如使第2板62b以連結部為旋轉的中心來旋轉，而將第2板62b的上邊部分的高度調整成和下邊部分的高度相同程度。藉此，第2板62b的朝向上方之被載置面會成為大致水平，而可以將使用於維護等之各種道具放置於此被載置面。
另一方面，於作業台62的容置時，是例如使第2板62b以連結部為旋轉的中心來旋轉，而將第2板62b的上邊部分的高度調整為和第1板62a的上邊部分的高度相同程度，藉此，作業台62即被折疊。也就是說，第2板62b會以第2板62b的被載置面與第1板62a的一面接觸的方式來重疊於第1板62a。藉此，即使在門54已被關閉的關閉狀態下，作業台62也不會和磨削單元32相干涉。
如圖4所示，在面54a的比作業台62更上方的部分設置有層架64，前述層架64可供可以容置磨削輪40之罩殼21載置。層架64包含例如構成為矩形的平板狀之層架板64a。層架板64a具有供罩殼21載置之平坦的載置面，且以此載置面朝向上方的方式固定於面54a。
於層架板64a的一端部連接有側板64b的下端，前述側板64b是構成為矩形的平板狀且規定層架64的容置範圍的一端側。同樣地，於層架板64a的另一端部連接有側板64c的下端，前述側板64c構成為矩形的平板狀且規定層架64的容置範圍的另一端側。側板64b與側板64c都是固定於面54a。
此外，在側板64b與側板64c固定有防止已放置於層架板64a之罩殼21掉落之防止掉落桿64d。藉由將像這樣的層架64設置於門54，可更加效率良好地進行例如更換磨削輪40之作業。再者，此層架64也是構成為在門54已被關閉的關閉狀態下，不會和磨削單元32相干涉之大小、形狀。
如以上，本實施形態之磨削裝置2在外罩52的覆蓋開口部56之門54的內側之面54a具有可折疊成不和磨削單元32相干涉之作業台62。據此，於每次在開口部56露出的狀態下進行之磨削裝置2的維護時，即毋須搬運作業台來進行維護的準備或整理等。又，在開口部56被門54覆蓋之關閉狀態下，由於作業台62可容置於外罩52的內側，因此也不需要除了設置有磨削裝置2之場所之外，還要確保用於保管作業台之場所。亦即，花費於磨削裝置2的維護之作業的效率會提高，並且也有利於省空間化。
再者，本發明並不因上述之實施形態的記載而受到限制，並可進行各種變更而實施。例如，設置於磨削裝置2之門54的數量或配置等並非限制為上述之態樣。設置於磨削裝置2之門54的數量可為1個亦可為2個以上。又，在存在複數個門54的情況下，亦可在全部的門54都設置作業台62或層架64，亦可僅在其一部分的門54設置作業台62或層架64。又，只要至少設置有作業台62即可，在門54上亦可不設置有層架64。
另外，上述之實施形態以及變形例之構造、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍內，皆可合宜變更來實施。
2:磨削裝置 4:基台 4a:容置部 6:第1搬送機構 8:片匣 10:片匣載置區域 11:被加工物 11a:正面 11b:背面 12:位置調整機構 14:第2搬送機構 16:轉台 18:工作夾台 18a:上表面(保持面) 20:支撐構造 21:罩殼 22:Z軸移動機構 24:導軌 26:移動板 28:螺桿軸 30:旋轉驅動源 32:磨削單元 34:主軸殼體 36:主軸 38:安裝座 40:磨削輪 40a:輪基台 40b:磨削磨石 42:旋轉驅動源 44:厚度測定器 46:第3搬送機構 48:洗淨單元 50:控制單元 50a:處理裝置 50b:記憶裝置 52:外罩 54:門 54a:面 54b,54c:鉸鏈 56:開口部 58:觸控螢幕(輸入輸出裝置) 60:顯示燈 62:作業台 62a:第1板 62b:第2板 62c:限制構件 64:層架 64a:層架板 64b,64c:側板 64d:防止掉落桿 A:搬入搬出區域 B:粗磨削區域 C:精磨削區域 X,Y,Z:方向
圖1是示意地顯示磨削裝置之構造的立體圖。 圖2是示意地顯示磨削裝置之外觀的立體圖。 圖3是示意地顯示門已被打開之狀態的磨削裝置的立體圖。 圖4是從門的內側來觀看門、作業台以及層架的正面圖。 圖5是門、作業台以及層架的側視圖。
2:磨削裝置
4:基台
32:磨削單元
34:主軸殼體
36:主軸
38:安裝座
40:磨削輪
40a:輪基台
40b:磨削磨石
52:外罩
54:門
54a:面
56:開口部
58:觸控螢幕(輸入輸出裝置)
60:顯示燈
62:作業台
64:層架
X,Y,Z:方向

Claims (2)

  1. 一種磨削裝置，可在對被加工物進行磨削時使用，前述磨削裝置包含： 工作夾台，具有保持該被加工物之保持面； 磨削單元，具有裝設有磨削輪之主軸，前述磨削輪呈環狀地配置排列有複數個磨削磨石；及 外罩，覆蓋該工作夾台以及該磨削單元之雙方，且具有和該磨削單元相面對之開口部、以及可以覆蓋該開口部之門， 於在該開口部被該門覆蓋之關閉狀態下會和該磨削單元相面對之該門的內側之面，設置有折疊成在該關閉狀態下不和該磨削單元相干涉之作業台。
  2. 如請求項1之磨削裝置，其中在該門的該內側之面，更設置有供容置該磨削輪之罩殼載置之層架。
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