JP2016047561A

JP2016047561A - 研削装置

Info

Publication number: JP2016047561A
Application number: JP2014172519A
Authority: JP
Inventors: 森　俊; Takashi Mori; 俊森
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-07
Also published as: CN105390413A; KR20160025462A

Abstract

【課題】ウエーハの中央部分に凹部を形成する場合において、効率よくウエーハを研削して凹部の厚さ精度を向上させる。
【解決手段】研削装置１は、ウエーハＷの下面Ｗｂを保持する保持手段４と、ウエーハＷの上面Ｗａの中央部分を研削する研削手段１０とを備え、保持手段４はウエーハＷの保持面６ａが平面に形成されるチャックテーブル５とチャックテーブル５の中心を軸に回転させるチャックテーブル回転機構７とを備え、研削手段１０はホイール基台１１１にリング状に研削砥石１１２を配設した研削ホイール１１と研削ホイール１１を回転可能に装着するスピンドルユニット１２とを備え、研削ホイール１２は、研削砥石１１２の外側面１１３が凹部Ｗ３の内側面に接し、研削砥石１１２の外周の直径Ｄは凹部Ｗ３の半径ｒ以上直径Ｒ以下で研削砥石１１２は常にウエーハＷの中心Ｏを通過する構成となっており、効率よく厚さ精度を高くウエーハＷを研削できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、円板状のウエーハを研削して薄化する研削装置に関する。

円板状のウエーハを研削して薄化する研削装置は、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、スピンドルの下端に装着されたホイール基台にリング状に研削砥石を配列した研削ホイールとを少なくとも備えている。チャックテーブルの保持面は、円錐面に形成されている。この研削装置においてウエーハを研削するときは、研削砥石の軌跡がウエーハの中心を常に通過するように、研削ホイールとチャックテーブルとを回転させてウエーハを研削している。このとき、チャックテーブルの保持面にならって円錐状にウエーハが保持されているため、これに対応してチャックテーブルの回転軸とスピンドルの回転軸との傾き関係を調整し、ウエーハの中心から外周（エッジ）にかけて円弧を描くようにして、研削砥石の軌跡のうち少なくとも半円部分をウエーハに接触させて研削している。このように、研削砥石をウエーハの中心から外周に向く方向に接触させることで、エッジ付近に衝撃を加えるのを防ぎ、チッピングが発生するのを防止している。

また、研削によってウエーハが薄くなると、ウエーハの剛性が低下してその後の工程においてウエーハの取り扱いが困難となるという問題があるため、例えばウエーハの裏面のうち、デバイスが複数形成されたデバイス領域に対応する領域に凹部を形成し、デバイス領域の外周側の外周余剰領域に対応する領域にリング状の凸部を形成する研削方法も提案されている。この研削方法においても、円錐面のチャックテーブルの回転軸を傾け、チャックテーブルの回転軸とスピンドルの回転軸との傾き関係を調整し、研削砥石の軌跡の半円部分を用いてウエーハを研削している（例えば、下記の特許文献１を参照）。

特開２００８−０６０４７０号公報

しかし、ウエーハの中央部分に凹部を形成してその外周側にリング状の凸部を形成する加工では、ウエーハのエッジ付近に対する研削砥石の出入りがないため、エッジ付近にチッピングが生じるおそれはない。したがって、かかる研削においても研削砥石の半円部分を用いてウエーハを研削することは非効率的である。

また、チャックテーブルを円錐面とし、その回転軸を傾けてスピンドルの回転軸との傾き関係を調整して研削を行うと、被研削領域の厚さにばらつきが生じやすく、厚さ精度を向上させることが困難である。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、ウエーハの中央部分に凹部を形成してその外周側にリング状の凸部を形成する場合において、効率よくウエーハを研削するとともに凹部の厚さ精度を向上させることを目的としている。

本発明は、円板状のウエーハの上面の中央部分を研削砥石で研削して円状の凹部を形成するとともに研削されない該凹部の外周側にリング状の凸部を形成する研削加工に用いる研削装置であって、ウエーハの下面を保持する保持手段と、該保持手段が保持するウエーハの上面の中央部分を研削する研削手段と、該研削手段を該保持手段に保持されたウエーハに接近及び離間させる方向に研削送りする研削送り手段と、を備え、該保持手段は、ウエーハの下面を保持する保持面となる上面が平面に形成されるチャックテーブルと、該チャックテーブルの中心を軸に該チャックテーブルを回転させるチャックテーブル回転機構と、を備え、該研削手段は、ホイール基台に研削砥石をリング状に配設した研削ホイールと、該研削ホイールを回転させるスピンドルユニットと、を備え、該研削砥石の外周の直径は、該凹部の半径以上でかつ該凹部の直径以下であり、該スピンドルユニットの回転軸と該チャックテーブルの回転軸とを平行とし、該研削砥石の外側面が該凹部の内側面に接し、該研削砥石がウエーハの中心を通過してウエーハの中央部分を研削する。

本発明に係る研削装置は、研削砥石の外周の直径がウエーハの凹部の半径以上でかつ凹部の直径以下であり、スピンドルユニットの回転軸とチャックテーブルの回転軸とを平行とし、研削砥石の外側面が凹部の内側面に接し、研削砥石がウエーハの中心を通過してウエーハの中央部分を研削するため、これにより、研削砥石の全面をウエーハの上面に接触させて効率よく研削することができ、研削後のウエーハの凹部の厚さ精度を向上させることができる。

研削装置の構成を示す斜視図である。保持手段及び研削手段の構成を示す断面図である。研削砥石によってウエーハに研削を施す状態を示す底面図である。ウエーハの中央部分に円弧状の研削痕が複数形成された状態を示す平面図である。研削砥石によって、ウエーハの中央部分に凹部が形成された状態を示すとともに、該凹部と研削砥石との大きさの関係を説明するための斜視図である。研削手段の別の例を示す断面図である。研削手段の別の例を構成する研削砥石によってウエーハに研削を施す状態を示す底面図である。

図１に示す研削装置１は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース２を有しており、装置ベース２の上面２ａには、ウエーハの下面を保持する保持手段４を備えている。

保持手段４は、ウエーハの下面を吸引保持するチャックテーブル５と、チャックテーブル５の中心を通るチャックテーブル回転軸８を軸にしてチャックテーブル５を回転させるモータを備えたチャックテーブル回転機構７とを備えている。保持手段４は、Ｙ軸方向に移動可能となっている。

チャックテーブル５は、図２に示すように、ポーラス部材により形成される保持部６を備えており、保持部６の上面が平面に形成される保持面６ａとなっている。保持部６には、図示しない吸引源が接続されている。このように構成されるチャックテーブル５では、吸引源の吸引力が保持面６ａで作用することにより、保持面６ａでウエーハの下面を平坦に吸引保持することができる。

図１に示す装置ベース２のＹ軸方向後部側の上面２ａには、Ｚ軸方向にのびるコラム３が立設されている。コラム３の側部には、保持手段４が保持するウエーハの上面の中央部分を研削する研削手段１０と、保持手段４が保持するウエーハに対して研削手段１０を接近及び離間する方向（Ｚ軸方向）に研削送りする研削送り手段１３とを備えている。

研削手段１０は、ウエーハに研削を施す研削ホイール１１と、研削ホイール１１を回転させるスピンドルユニット１２とを備えている。スピンドルユニット１２は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル１２０（図２参照）と、スピンドル１２０の外周を囲繞し支持するスピンドルハウジング１２１と、スピンドル１２０の一端に接続されたモータ１２２とを備えており、モータ１２２は、中心軸１２３を中心として研削ホイール１１を所定の回転速度で回転させることができる。

研削送り手段１３は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ１３０と、ボールネジ１３０の一端に接続されたモータ１３１と、ボールネジ１３０と平行にのびる一対のガイドレール１３２と、内部に備えたナットがボールネジ１３０に螺合するとともに側部がガイドレール１３２に摺接する昇降部１３３とを備えている。モータ１３１がボールネジ１３０を回動させることにより、一対のガイドレール１３２に沿って昇降部１３３とともに研削手段１０をＺ軸方向に昇降させることができる。

研削ホイール１１は、図２に示すように、スピンドル１２０の下端においてホイールマウント１１０を介して装着されたホイール基台１１１と、ホイール基台１１１の下部にリング状に配設された複数の研削砥石１１２とにより構成されている。研削砥石１１２の下面である研削面１１２ａは、ウエーハの被研削面と接触する面であり、所定の幅１１２ｂを有している。研削砥石１１２は、その回転軌跡の最外周の直径が、少なくともウエーハの直径以下となっている。研削砥石１１２の回転軌跡の最外周の直径のサイズは、研削しようとするウエーハのサイズに合わせて変更可能であり、以下で説明する研削装置１の動作において具体的に説明する。

図２及び図３に示すウエーハＷは、円板状の被加工物の一例であって、特に材質等が限定されるものではない。ウエーハＷの上面Ｗａは研削が施される被研削面となっており、上面Ｗａの反対側の面がチャックテーブル５に保持される下面Ｗｂとなっている。この下面Ｗｂのうち、格子状の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されて構成される中央部分がデバイス領域Ｗ１となっており、デバイス領域Ｗ１を囲繞するリング状の外周部分が外周余剰領域Ｗ２となっている。

このように構成されるウエーハＷを研削する際には、図２に示すように、ウエーハＷの下面Ｗｂに例えば保護テープ（不図示）を貼着した上でチャックテーブル５にウエーハＷの下面Ｗｂ側を載置するとともに、上面Ｗａを上向きに露出させる。続いて図示しない吸引源が作動し、チャックテーブル５の保持面６ａでウエーハＷを平坦に吸引保持する。その後、チャックテーブル回転機構７によって、チャックテーブル回転軸８を軸にチャックテーブル５を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、図１に示した移動基台９が例えばＹ軸方向に移動し、チャックテーブル５を研削手段１０の下方に移動させる。

図２に示すように、スピンドルユニット１２は、スピンドル１２３を軸にスピンドル１２０を回転させ、研削ホイール１１を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、図１で示した研削送り手段１３が作動し、研削ホイール１１をウエーハＷの上面Ｗａに接近する方向に下降させてウエーハＷの上面Ｗａの中央部分に接触させ、所望の研削を行う。

具体的には、ウエーハＷの上面Ｗａのうち、図３に示すように、デバイス領域Ｗ１に対応する領域に研削砥石１１２の研削面（下面）の全面で押圧しながら研削して円状の凹部を形成する。このとき、ウエーハＷの中心Ｏからエッジに向けて回転する研削砥石１１２の外周部１１３は、デバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境界部分またはその若干内周側に接触するとともに、研削砥石１１２の研削面１１２ａが、常に中心Ｏを通過する。研削面１１２ａの幅１１２ｂは研削砥石の外半径と内半径との差である。このようにして、図４に示すように、デバイス領域Ｗ１に対応する領域の全域に円弧状の研削痕１４が形成されるまで研削する。

ここで、図５を参照しながらウエーハＷの中央部分を研削する研削ホイール１１のサイズについて説明する。研削ホイール１１は、研削砥石１１２の外側面１１３がウエーハＷの中央部分に形成しようとする凹部Ｗ３の内周面に当接し、研削砥石１１２の回転軌跡の最外周の直径Ｄが、凹部Ｗ３の半径ｒ以上かつ凹部Ｗ３の直径Ｒ以下の大きさを有し、研削砥石１１２の研削面１１２ａが常にウエーハＷの中心Ｏを通過する構成となっている。例えば、ウエーハＷの中央部分に形成しようとする凹部Ｗ３の直径Ｒを２００ｍｍ（半径ｒ＝１００ｍｍ）とするとき、使用する研削砥石１１２としては、直径Ｄを１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とする。また、例えば研削砥石１１２の幅１１２ｂを１００ｍｍ以下とする。

このように構成される研削ホイール１１を用いてウエーハＷを研削する際には、スピンドルの回転軸１２３とチャックテーブル回転軸８とを平行とし、ウエーハＷと研削砥石１１２とを同一方向に回転させつつ、研削砥石１１２の外周部１１３が常にウエーハＷの中心Ｏを通過するように所定の時間研削する。こうして図４に示したようにウエーハＷのデバイス領域Ｗ１に対応する領域の全域に研削痕１４を形成し、図５に示すように、ウエーハＷの中央部分に凹部Ｗ３を形成するとともに該凹部Ｗ３の外周側にリング状の凸部Ｗ４を形成する。

ウエーハＷの研削中は、研削砥石１１２の研削面の全面をウエーハＷの上面Ｗａに接触させて研削するため、従来のように軌跡の半円部分のみを接触させる場合と比較すると、研削砥石のウエーハに接触している面積が大きいため、効率よく研削を行うことができる。また、研削砥石１１２の研削面の全面をウエーハＷの上面Ｗａに接触させ、研削水を研削砥石１１２に供給しながらウエーハＷを研削すると、研削屑をウエーハＷの外周側に放射状に飛散させることができるため、研削液とともに研削屑を外周側に飛ばすことができ、ウエーハＷの上面Ｗａ上に研削屑が滞留するのを防ぐことができる。

なお、研削手段１０，チャックテーブル５には、それぞれの回転軸の傾きを調整する傾き調整手段を備えるようにしてもよい。

図１〜図３及び図５に示した研削砥石１１２に代えて、図６及び図７に示す研削砥石１１４を使用することもできる。図６及び図７に示す個々の研削砥石１１４は、ほぼ扇形（扇の先端の鋭角部分を小円状に切り欠いた形状）に形成されており、隣り合う研削砥石１１４の間には隙間が形成されている。すべての研削砥石１１４は、半径及び研削面１１４ａの面積が同じであり、その外周が、全体としてスピンドル回転軸１２３を中心とする円状となるように配置されている。このように構成される研削砥石１１４は、前記研削砥石１１２と比較して、ウエーハＷに対する接触面積が広く、効率よく研削することができる。また、隣り合う研削砥石１１４の間には隙間が放射状に形成されているため、ウエーハＷに対する接触面積が広いながらも、研削水を放射状に飛散させて効果的に排出することができ、ウエーハＷの上面Ｗａ上に研削屑が滞留するのを防ぐことができる。

以上のとおり、本発明の研削装置１は、ウエーハＷの下面Ｗｂを保持する保持手段４が、ウエーハＷの下面Ｗｂを保持する保持面６ａとなる上面が平面に形成されるチャックテーブル５を備え、研削手段１０の研削ホイール１１は、リング状に配置された研削砥石１１２の外側面１１３がウエーハＷに形成される凹部Ｗ３の内周面に接し、研削砥石１１２の直径Ｄは凹部Ｗ３の半径ｒ以上直径Ｒ以下であり、外周部１１３は常にウエーハＷの中心Ｏを通過する構成となっているため、ウエーハＷに対して研削を行う際には、チャックテーブル５の保持面６ａにおいてウエーハＷを平坦に保持するとともに、チャックテーブル回転軸８とスピンドル回転軸１２３との傾き関係を平行にして、ウエーハＷの上面Ｗａのうちデバイス領域Ｗ１に対応する領域に研削砥石１１２の研削面の全面を接触させて効率よく研削することができ、ウエーハＷの厚さ精度を向上させることができる。

１：研削装置２：装置ベース２ａ：上面３：コラム４：保持手段
５：チャックテーブル６：保持部６ａ：保持面
７：チャックテーブル回転機構８：チャックテーブル回転軸
１０：研削手段１１：研削ホイール１１０：ホイールマウント
１１１：ホイール基台１１２：研削砥石１１３：外周部
１２：スピンドルユニット１２０：スピンドル１２１：スピンドルハウジング
１２２：モータ１２３：スピンドル回転軸
１３：研削送り手段１３０：ボールネジ１３１：モータ１３２：ガイドレール
１３３：昇降部１４：研削痕
Ｗ：ウエーハＷａ：上面Ｗｂ：下面
Ｗ１：デバイス領域Ｗ２：外周余剰領域Ｗ３：凹部Ｗ４：凸部

Claims

円板状のウエーハの上面の中央部分を研削砥石で研削して円状の凹部を形成するとともに研削されない該凹部の外周側にリング状の凸部を形成する研削加工に用いる研削装置であって、
ウエーハの下面を保持する保持手段と、
該保持手段が保持するウエーハの上面の中央部分を研削する研削手段と、
該研削手段を該保持手段に保持されたウエーハに接近及び離間させる方向に研削送りする研削送り手段と、を備え、
該保持手段は、ウエーハの下面を保持する保持面となる上面が平面に形成されるチャックテーブルと、該チャックテーブルの中心を軸に該チャックテーブルを回転させるチャックテーブル回転機構と、を備え、
該研削手段は、ホイール基台に研削砥石をリング状に配設した研削ホイールと、該研削ホイールを回転させるスピンドルユニットと、を備え、
該研削砥石の外周の直径は、該凹部の半径以上でかつ該凹部の直径以下であり、
該スピンドルユニットの回転軸と該チャックテーブルの回転軸とを平行とし、
該研削砥石の外側面が該凹部の内側面に接し、該研削砥石がウエーハの中心を通過してウエーハの中央部分を研削する研削装置。