JP5943766B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハ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、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、パソコン等の各種電気機器に利用されている。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持し回転可能な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が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、チャックテーブルに研削すべきウエーハを搬入する搬入手段と、チャックテーブルから研削済みのウエーハを搬出する搬出手段とを備えており、ウエーハを所望の厚みに加工することができる。

チャックテーブルは中心を頂点として傾斜度の極めて小さな勾配の傾斜面を有する円錐状に形成され、円錐軸を回転軸として回転される。また、チャックテーブルは一点が固定で他の二点が可動の三点で支持されており、これによりチャックテーブルの円錐状の保持面の傾きが調整可能に構成されている。

更に、通常チャックテーブルは保持面の傾斜面が研削砥石の研削面と平行になるよう回転軸が鉛直方向から僅かに傾斜するように調整されており、研削砥石が被加工物の研削面に接触する研削領域が被加工物の回転中心から外周に至る領域に限定され、研削方向は被加工物の回転中心から外周に至る方向となっている。

特開平８−９０３７６号公報

ウエーハを自転させながら研削するインフィード研削では、自転中心付近と外周付近とでは単位時間当たりの仕事量に差が生じる。一般的な傾向としては、自転中心から外周へ行くほど加工負荷が大きくなる。

このため、加工負荷が上昇するとウエーハの外周部分に当接する研削ホイールが僅かに逃げ、厚み方向の研削量が少なくなる。その結果、研削加工後のウエーハの厚さは、自転中心からの距離に比例して厚くなり、均一な厚さが得られなくなるという問題がある。特に、ウエーハの外径が大きくなる程この傾向が顕著である。

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、被加工物を均一な仕上げ厚みに研削可能な研削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を研削する研削装置であって、被加工物を保持する円錐状の保持面を有し、該保持面の円錐軸を回転軸としたチャックテーブルと、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着された研削ホイールとを有し、該チャックテーブルに保持された被加工物に該保持面の中心から外周に至る研削領域に研削加工を施す研削手段と、該スピンドルの負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、該チャックテーブルの傾きを変更する傾き変更手段と、該負荷電流値検出手段で検出した負荷電流値に基づいて、該傾き変更手段を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする研削装置が提供される。

本発明の研削装置によると、被加工物を加工中のスピンドルの負荷電流値に応じてチャックテーブルの傾きを制御するので、被加工物を均一な厚みに研削することができる。

本発明の原理を適用可能な研削装置の概略構成図である。 本発明実施形態のチャックテーブル支持構造を示す一部破断斜視図である。 図１に示した研削装置の一部破断側面図である。 フランジの支持位置を示す模式図である。 研削ホイールの逃げを説明する一部断面側面図である。 制御手段による制御の方法を説明する一部断面側面図である。

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は本発明のチャックテーブルの支持構造を採用した研削装置２の斜視図を示している。４は研削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０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１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２１（図３参照）と、スピンドル２１を回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドル２１の先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット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１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側に配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸引保持部を有しており、吸引保持部の保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。４８は研削中のウエーハの厚みを測定する厚みゲージである。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナ洗浄ユニット６３が配設されている。

また、ベース４の概略中央部には、チャックテーブル４６を洗浄する洗浄水噴射ノズル６７が設けられている。この洗浄水噴射ノズル６７は、チャックテーブル４６がウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられた状態において、チャックテーブル４６に向かって洗浄水を噴射する。

図２を参照すると、実施形態に係るチャックテーブル４６の支持構造の一部破断斜視図が示されている。図３は図１に示された研削装置の一部破断側面である。図２に示すように、チャックテーブル４６はポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸引保持部６８と、吸引保持部６８を囲繞する金属製の枠体７０とから構成される。枠体７０には環状のフランジ７２が一体的に形成されている。チャックテーブル４６はモータ７４に連結されており、モータ７４により回転駆動される。

図３に示すように、ターンテーブル４４はターンテーブル基台４４ａと、ターンテーブルカバー４４ｂとから構成されており、チャックテーブル４６はターンテーブルカバー４４ｂに形成された開口４７から上方に突出している。

環状フランジ７２には、円周方向にそれぞれ１２０度離間して３個の貫通穴が形成されている。フランジ７２に形成された一つの貫通穴にボルト７６が挿通されて、ボルト７６の先端がターンテーブル基台４４ａに固定された被係合部材７８に係合している。ボルト７６と被係合部材７８とで固定支持部８０を構成する。

環状フランジ７２に形成された他の貫通穴に可動支持部９０を構成するボルト８２が挿通され、ボルト８２の先端部はターンテーブル基台４４ａに形成された貫通穴８３中に挿入されたロッド８４の一端部に係合している。ロッド８４はねじ穴を有しており、このねじ穴中にパルスモータ８６の出力軸に連結されたねじ８８が螺合している。

パルスモータ８６は図示しないブラケットによりターンテーブル基台４４ａに固定されている。パルスモータ８６を駆動すると、ねじ８８が回転されて可動支持部９０を構成するボルト８２が上下方向に移動される。可動支持部９０と同様な構成の可動支持部が、環状フランジ７２の他の貫通穴部分に配設されている。

図３を参照すると、ターンテーブル４４のターンテーブル基台４４ａがモータ９２上に搭載されており、モータ９２により回転される。チャックテーブル４６の吸引保持部６８はチューブ９４を介して負圧源に接続されており、負圧源により吸引保持部６８に吸引力が付与される。

パルスモータ８６は制御手段１００に接続されており、その駆動は制御手段１００により制御される。粗研削ユニット１０のサーボモータ２２及び仕上げ研削ユニット２８のサーボモータ３８も制御手段１００に接続されており、その駆動は制御手段１００により制御される。

図４を参照すると、チャックテーブル４６の環状フランジ７２の支持構造の模式図が示されている。環状フランジ７２は互いに円周方向に１２０度離間したＡ，Ｂ，Ｃの３点で支持されており、Ａが固定支持部８０に対応し、Ｂ，Ｃが可動支持部９０に対応する。

以下、本発明の研削装置２の作用について説明する。粗研削ユニット１０と仕上げ研削ユニット２８との作用は概略同一であるため、以下の説明では粗研削ユニット１０について代表して説明する。

本発明の研削装置の制御では、同一の加工条件でウエーハ１１を研削したときの、負荷電流値とウエーハ１１のＴＴＶ（全体厚さ変化）を取得し、ウエーハ１１を一様に研削するための駆動電流値と微調軸（可動支持部）９０を動かす量の関係を求め、この関係を予めメモリ１０２に格納しておく。このような関係をメモリ１０２に格納してから、ウエーハ１１の粗研削を実施する。

この粗研削について図５を参照して説明する。チャックテーブル４６の吸引保持部６８の保持面６８ａは中央部が外周部に比べて僅かに高い円錐状に形成されており、この保持面６８ａの円錐軸はチャックテーブル４６の回転軸４６ａに一致している。

更に、チャックテーブル４６の傾斜面（保持面）６８ａが研削砥石２６と平行になるように調整しているため、研削砥石２６がウエーハ１１の研削面（裏面）に接触する研削領域が、ウエーハ１１の回転中心１１ａから外周１１ｂに至る領域に限定され、更に研削方向はウエーハ１１の回転中心１１ａから外周１１ｂに至る方向となる。

ウエーハ１１は表面に形成されたデバイスを保護するため、その表面に表面保護テープ１３が貼着され、表面保護テープ１３側がチャックテーブル４６の吸引保持部６８により保持される。

ウエーハ１１の粗研削工程では、図５に示すように、チャックテーブル４６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、粗研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させ、チャックテーブル４６に保持されたウエーハ１１の回転中心１１ａを研削砥石２６が通過するように研削ホイール２４を位置づける。

そして、粗研削ユニット送り機構１８を駆動して、粗研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りしながらウエーハ１１の研削を実施する。このようなウエーハ１１を自転させながら研削するインフィード研削では、自転中心付近の外周付近とでは単位時間当たりの仕事量に差が生じる。

一般的な傾向としては、自転中心１１ａから外周１１ｂに行くほど加工負荷が大きくなり、サーボモータ２２の駆動電流値が増大する。このため、加工負荷が上昇するとウエーハ１１の外周部１１ｂに圧接する研削ホイール２４が矢印Ａ方向に僅かに逃げ、ウエーハ１１の外周部１１ｂの研削量が少なくなる。

本実施形態では、メモリ１０２に格納された駆動電流値と可動支持部９０を動かす量の関係から、可動支持部９０を微調整して、ＴＴＶが変化する変化量を補正する。即ち、サーボモータ２２の駆動電流値が上がった場合、図６に示すように、研削砥石２６が当接しているウエーハ１１の反対側を矢印Ｂ方向に僅かに下げ、ウエーハ１１の中心部１１ａを下げる方向で調整する。このように制御することにより、ウエーハ１１を一様な厚さに研削することができる。

１０ 粗研削ユニット
１１ ウエーハ
２４ 粗研削ホイール
２６ 粗研削砥石
２８ 仕上げ研削ユニット
４９ 仕上げ研削ホイール
４２ 仕上げ研削砥石
４４ ターンテーブル
６８ 吸引保持部
６８ａ 保持面
８０ 固定支持部
９０ 可動支持部

Claims (1)

1. 被加工物を研削する研削装置であって、
   被加工物を保持する円錐状の保持面を有し、該保持面の円錐軸を回転軸としたチャックテーブルと、
   回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着された研削ホイールとを有し、該チャックテーブルに保持された被加工物に該保持面の中心から外周に至る研削領域に研削加工を施す研削手段と、
   該スピンドルの負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、
   該チャックテーブルの傾きを変更する傾き変更手段と、
   該負荷電流値検出手段で検出した負荷電流値に基づいて、該傾き変更手段を制御する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする研削装置。

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