JP4455750B2 - 研削装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状物の被研削面を研削する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板状の被加工物、例えば図７に示す半導体ウェーハＷは、表面に保護テープＴを貼着した状態でチャックテーブル６０において裏面を上にして吸引保持され、研削手段７０を用いてその裏面を研削することができる。
【０００３】
この研削手段７０は、回転可能なスピンドル７１の先端に形成されたマウンタ７２を介して研削ホイール７３が装着された構成となっている。この研削ホイール７３の下部には、図８に示すように、円環状に研削砥石７４が固着されており、スピンドル７１の回転と共に研削ホイール７３が回転しながら研削手段７０が下降し、研削砥石７４が回転しながら半導体ウェーハＷの裏面に接触して上方から押圧力が加えられることにより研削が行われる。
【０００４】
このようにして行う研削は、半導体ウェーハＷの厚さを大まかに合わせるための粗研削と、面内バラツキを除去すると共に厚さを高精度に仕上げるための仕上げ研削とに分けて行われるのが一般的である。従って、研削砥石７４も粗研削用と仕上げ研削用の２種類が用意され、研削装置には、粗研削用の研削砥石を備えた研削手段と仕上げ研削用の研削砥石を備えた研削手段の２つが配設されるのが一般的である。
【０００５】
また、半導体ウェーハＷを保持するチャックテーブルも、図９に示すように、ターンテーブル８０によって自転可能に支持された状態で複数（図示の例では３個）配設され、回転中心８０ａを中心とするターンテーブル８０の回転によって、粗研削を行う第一の研削手段８１または仕上げ研削を行う第二の研削手段８２のいずれかの下方に位置付けられるよう構成されており、チャックテーブル８３、８４、８５も自転軸心８３ａ、８４ａ、８５ａを中心としてそれぞれ自転可能となっている。
【０００６】
図９に示すように、第一の研削手段８１の回転中心８１ａと第一の研削手段８１の下方に位置付けられたチャックテーブル８４の自転軸心８４ａとを通る直線Ｌ１と、第二の研削手段８２の回転中心８２ａと第二の研削手段８２の下方に位置付けられたチャックテーブル８５の自転軸心８５ａとを通る直線Ｌ２とが略平行となるように、第一の研削手段８１と第二の研削手段８２とが配設されており、例えば第一の研削手段８１の下方に位置付けられたチャックテーブル８４に保持されている半導体ウェーハＷには粗研削が施され、第二の研削手段８２の下方に位置付けられたチャックテーブル８５に保持されている半導体ウェーハＷには仕上げ研削が施される。
【０００７】
また、チャックテーブル８３が位置付けられている領域は、被加工物搬出入領域であり、仕上げ研削が終了した半導体ウェーハＷをチャックテーブルから取り外したり、新たな半導体ウェーハをチャックテーブルに搬入したりする。
【０００８】
図９に基づいて説明を続けると、第二の研削手段８２を構成する研削ホイール９２の研削砥石９３の研削面は、チャックテーブル８５の自転軸心８５ａを通り半導体ウェーハＷの全面を満遍なく研削して半導体ウェーハＷを所定の厚さに仕上げる。
【０００９】
また、図１０において誇張して示す如くチャックテーブル８３、８４、８５の吸着面８３ｂ、８４ｂ、８５ｂは、例えばチャックテーブルの直径が２００ｍｍである場合には自転軸心部が１０μｍ程盛り上がった円錐形を呈しており、チャックテーブル８３、８４、８５の自転軸心８３ａ、８４ａ、８５ａは、調整ネジ９５、９６によってターンテーブル８０に対して所定角度傾けられ、第二の研削手段８２においては、図１１に示す如く研削砥石９３の研削面９４とチャックテーブル８３、８４、８５の自転軸心８３ａ、８４ａ、８５ａを通り吸着面８３ｂ、８４ｂ、８５ｂとが対面する半径領域における研削が施される加工点９１において、研削面９４と各吸着面とが平行となるように調整されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの場合、図９に示すように、例えばチャックテーブル８４が第一の研削手段８１の下方に位置付けられている時は、図１２に示す如く研削砥石８６の研削面８８とチャックテーブル８４の自転軸心８４ａを通り吸着面８４ｂとが対面する半径領域における加工点９０において該研削面８８と該吸着面８４ｂとは平行にはなっていない。
【００１１】
即ち、第一の研削手段８１の下方に位置付けられたチャックテーブル８４の吸着面８４ｂにおいて保持された半導体ウェーハは研削砥石８６の研削面８８によって加工点９０において粗研削されると、中央部が僅かに窪んだ状態に研削され、粗研削後の半導体ウェーハの厚さが不均一になる。
【００１２】
このように、中央部が僅かに窪んだ半導体ウェーハを保持したチャックテーブル８４がターンテーブル８０の回転によって第二の研削手段８２の下方に位置付けられ、研削ホイール９２の研削砥石９３によって加工点９１において仕上げ研削されると、図１１に示したように、研削面９４とチャックテーブル８４の吸着面８４ｂとが平行に調整されていても、粗研削によって生じた厚さ不均一を完全に取り去ることができず、仕上がり厚さにバラツキが生じるという問題がある。
【００１３】
また、逆に第一の研削手段８１を構成する研削ホイール８６の研削面８８とチャックテーブル８４の吸着面８４ｂとが加工点９０において平行になるようにチャックテーブル８４の自転軸心８４ａをターンテーブル８０に対して傾けて調整すると、今度は第二の研削手段８２を構成する研削ホイール９２の研削面９４とチャックテーブル８４の吸着面８４ｂとが加工点９１において平行にはならず、仕上がり精度が更に悪化するという問題がある。
【００１４】
かかる問題は、チャックテーブル８３、８５についても同様であり、従って、少なくとも２つの研削手段を備えた研削装置においては、半導体ウェーハ等の被加工物の面を精度良く仕上げることに解決すべき課題を有している。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルを自転可能に支持しかつ回転可能なターンテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物の被研削面に対して第一の研削を施す第一の研削手段と、チャックテーブルに保持され該第一の研削が施された被加工物の被研削面に対して第二の研削を施す第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、第一の研削手段は、研削面を有する研削砥石が配設された第一の研削ホイールと、第一の研削ホイールを支持して回転可能なスピンドルを有するスピンドルユニットとから少なくとも構成され、第二の研削手段は、研削面を有する研削砥石が配設された第二の研削ホイールと、第二の研削ホイールを支持して回転可能なスピンドルを有するスピンドルユニットとから少なくとも構成され、チャックテーブルは、回転中心部が盛り上がった円錐形を呈しており、第一の研削ホイールに配設された研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において研削が施され、第二の研削ホイールに配設された研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において研削が施され、第一の研削ホイールの研削面が被加工物に接触する位置とターンテーブルの回転中心及び研削時におけるチャックテーブルの回転中心との位置関係が、第二の研削ホイールの研削面が被加工物に接触する位置とターンテーブルの回転中心及び研削時におけるチャックテーブルの回転中心との位置関係と同じになるようにして、第一の研削時と第二の研削時とで研削砥石の種類以外の条件が同じ条件となるように、第一の研削手段と第二の研削手段とが配設された研削装置を提供する。
【００１６】
そしてこの研削装置は、第一の研削の際に、ターンテーブルの回転中心とチャックテーブルの自転軸心とを結ぶ直線と、チャックテーブルの自転軸心と第一の研削手段を構成するスピンドルの回転中心とを結ぶ直線とによって形成されるターンテーブルの回転方向の角度と、第二の研削の際に、ターンテーブルの回転中心とチャックテーブルの自転軸心とを結ぶ直線と、チャックテーブルの自転軸心と第二の研削手段を構成するスピンドルの回転中心とを結ぶ直線とによって形成されるターンテーブルの回転方向の角度とが等しくなるように、第一の研削手段及び第二の研削手段が配設されること、前記角度は１８０度であることを付加的な要件とする。
【００１７】
このように構成される研削装置によれば、第一の研削手段を構成する研削砥石の研削面と第一の研削手段の下方に位置付けられたチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において、該研削面と該吸着面とが平行に調整されていると、ターンテーブルを回転させて該チャックテーブルを第二の研削手段の下方に位置付けた際、第二の研削手段を構成する研削砥石の研削面と該チャックテーブルの吸着面とが必然的に平行に位置付けられるため、チャックテーブルに保持された半導体ウェーハ等の被加工物を、第一の研削手段及び第二の研削手段によって同じ条件の下で研削することができ、被加工物に厚さバラツキを生じさせることなく均一に研削できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、図１に示す研削装置１０を例に挙げ、これを用いて半導体ウェーハの裏面に対して第一の研削として粗研削を行い、第二の研削として仕上げ研削を行う場合について説明する。
【００１９】
この研削装置１０は、板状の被加工物を収容するカセット１１ａ、１１ｂと、カセット１１ａからの被加工物の搬出またはカセット１１ｂへの板状物の搬入を行う搬出入手段１２と、カセット１１ａから搬出した被加工物の位置合わせを行う中心合わせテーブル１３と、被加工物を搬送する第一の搬送手段１４及び第二の搬送手段１５と、被加工物を吸引保持するチャックテーブル１６、１７、１８と、チャックテーブル１６、１７、１８を自転可能に支持すると共に自身が回転可能なターンテーブル１９と、各チャックテーブルに保持された被加工物を研削する第一の研削手段２０及び第二の研削手段２１と、研削後の被加工物を洗浄する洗浄手段２２とを備えている。
【００２０】
この研削装置１０の基台２３から起立した壁部２４の内側の面には一対のガイドレール２５、２６が垂直方向に配設されており、ガイドレール２５、２６には支持部２７、２８がそれぞれ摺動可能に係合している。また、垂直方向（Ｚ軸方向）にボールネジ２９、３０が配設され、このボールネジ２９、３０は、これに連結されたパルスモータ３１、３２によって駆動されてそれぞれ回動する構成となっている。
【００２１】
ボールネジ２９、３０には、支持部２７、２８に備えたナット（図示せず）がそれぞれ螺合しており、パルスモータ３１、３２に駆動されてボールネジ２９、３０がそれぞれ回動するのに伴って支持部２７、２８がガイドレール２５、２６にガイドされてそれぞれ上下動する構成となっている。また、支持部２７、２８の内側には垂直方向にリニアスケール（図示せず）が配設され、支持部２７、２８の上下方向の位置を高精度に計測できるようになっている。
【００２２】
支持部２７には第一の研削手段２０が、支持部２８には第二の研削手段２１が固定され、これらは、支持部２７、２８の上下動に伴ってそれぞれ上下動する。ここで、第一の研削手段２０及び第二の研削手段２１は、研削砥石以外の部位については同様に構成されるため、図２において第一の研削手段２０について説明すると、第一の研削手段２０においては、スピンドルユニット３３ｂにおいて回転可能に支持されたスピンドル３３の先端にマウンタ３５を介して研削ホイール３７が装着されており、研削ホイール３７の下部にはセグメントタイプの研削砥石３９が固着されている。研削砥石としては、第一の研削手段２０には粗研削用の研削砥石３９が用いられる。
【００２３】
パルスモータ３１は、パルスモータドライバ４１を介して制御部４３に接続されており、制御部４３による制御の下でボールネジ２９を回動させることによって第一の研削手段２０を上下動させる。また、支持部２７の垂直方向の位置は、支持部２７の内側において垂直方向に配設したリニアスケールによって計測され、その情報が制御部４１に伝達されることによって研削手段２０の上下動が精密に制御される。
【００２４】
また、制御部４３はサーボドライバ４５に接続され、サーボドライバ４５はチャックテーブル１７の下部に備えたエンコーダ４７及びサーボモータ４９に接続されており、制御部４３による制御の下でチャックテーブル１７を回転させることができる。
【００２５】
図３に示すように、回転可能なターンテーブル１９によって自転可能に支持された３つのチャックテーブル１６、１７、１８は、ターンテーブル１９の回転中心１９ａを中心として１２０度間隔で配設されている。
【００２６】
また、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線１００の延長線上にスピンドル３３の回転中心３３ａが位置するように、第一の研削手段２０が配設され、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１８の自転軸心１８ａとを結ぶ直線１０１の延長線上に第二のスピンドル３４の回転中心３４ａが位置するように、第二の研削手段２１が配設されている。
【００２７】
第一の研削手段２０を構成する研削砥石３９の研削面と第一の研削手段２０の下方に位置付けられたチャックテーブル１７の吸着面１７ｂとが対面するターンテーブル１９の回転方向に形成される半径領域において研削砥石３９の研削面とチャックテーブル１７の自転軸心１７ａを通る吸着面１７ｂとが平行になるように、図２に示した調整ネジ５１及び５２を適宜調整して自転軸心１７ａを傾斜させると、図３に示すように、研削砥石３９の研削面がチャックテーブル１７に保持された被加工物の被研削面に接触して加工が施される第一の加工点１１０が、被加工物を均一厚さに研削できる位置となる。
【００２８】
次に、図３に示す如くターンテーブル１９が１２０度回転してチャックテーブル１７が第二の研削手段２１の下方に位置付けられチャックテーブル１８と同じ位置に位置付けられると、第二の研削手段２１を構成する研削砥石４０の研削面とチャックテーブル１７の吸着面１７ｂとが対面するターンテーブル１９の回転方向に形成される半径領域において研削砥石４０の研削面とチャックテーブル１７の自転軸心１７ａを通る吸着面１７ｂとが必然的に平行になる。
【００２９】
即ち、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａと第一の研削手段２０のスピンドル回転中心３３ａとの位置関係と、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａと第二の研削手段２１のスピンドル回転中心３４ａとの位置関係とが合致していることから、第一の加工点１１０と、研削砥石４０の研削面がチャックテーブルに保持された被加工物の被加工面に接触して加工が施される第二の加工点１１１とが一致するのである。
【００３０】
チャックテーブル１７に保持された半導体ウェーハを粗研削、仕上げ研削する場合、まず粗研削時は、図４に示すように、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線１００の延長線上にスピンドル回転中心３３ａが位置するように、チャックテーブル１７が位置付けられる。
【００３１】
この状態で、チャックテーブル１７を自転させると共に、研削ホイール３７を回転させながら第一の研削手段２０を下降させ、その下部に固着された研削砥石３９の研削面を図４における第一の加工点１１０において半導体ウェーハの裏面に接触させて、粗研削を行う。このとき、第一の加工点１１０においては研削砥石３９の研削面とチャックテーブル１７の吸着面とが予め平行になるように調整されているため、粗研削が精度良く行われる。また、研削砥石３９の研削面がチャックテーブル１７の回転軸心１７ａを通るようになっているので、削り残しなく裏面全体を均一に研削できるようにする。
【００３２】
粗研削後は、図５に示すように、ターンテーブル１９を１２０度回転させることで、ターンテーブル１９の回転中心１９ａと仕上げ研削時のチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線１０１の延長線上に第二のスピンドル３４の回転中心３４ａが位置するように、チャックテーブル１７が位置付けられる。
【００３３】
この状態で、チャックテーブル１７を自転させると共に、研削ホイール３８を回転させながら第二の研削手段２１を下降させ、その下部に固着された研削砥石４０の研削面を半導体ウェーハの裏面に接触させ、仕上げ研削を行う。このとき、研削砥石４０がチャックテーブル１７の回転軸心１７ａを通る。
【００３４】
ここで、図４において、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３３の回転中心３３ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角αは１８０度である。同様に、図５において、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３４の回転中心３４ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角βも１８０度である。
【００３５】
このように、図４における角αと図５における角βとはその角度の値が等しいため、ターンテーブル１９を１２０度回転させると、図３に示した如く第一の加工点１１０は第二の加工点１１１と一致する。即ち、仕上げ研削時も、第一の加工点１１０と一致する第二の加工点１１１において研削砥石４０の研削面とチャックテーブル１７の吸着面とが平行な状態で研削が行われる。
【００３６】
従って、研削砥石の種類が違うのみで、その他の条件は粗研削時と同様であるため、削り残りが生じなくなり、仕上がり厚さが均一となり、所望の厚さに仕上げることができる。
【００３７】
なお、第一の研削手段２０、第二の研削手段２１の配設位置は、図３に示した例には限定されず、例えば、図６に示すような位置であってもよい。この場合、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３３の回転中心３３ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角α１と、ターンテーブル１９が１２０度回転した後の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３４の回転中心３４ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角β１とが等しくなっている。ここで、α１とβ１とは、その値が等しければ何度であってもよい。
【００３８】
またこの場合、第一の位置における第一の加工点１２０、第二の位置における加工点１２１は図示の位置となっている。
【００３９】
α１とβ１とが等しい場合には、加工点１２０は、ターンテーブル１９を１２０度回転させた際に加工点１２１と合致する。従って、その状態で仕上げ研削を行うと、研削砥石が異なるのみで、その他については粗研削時と同様の条件であるため、削り残りが生じなくなり、仕上がり厚さが均一となり、所望の厚さに仕上げることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面の半径領域とが平行となっている場合を例に挙げて説明したが、両者の位置関係は平行である場合には限定されない。例えば、被加工物の被加工面を凸面や凹面に形成しようとする場合は、両者が平行でなくても、一定の角度をもって位置付けられた関係であればよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研削装置は、第一の研削手段を構成する研削砥石の研削面と第一の研削手段の下方に位置付けられたチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において、研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが例えば平行になるように適宜調整され、その位置が、研削砥石の研削面がチャックテーブルに保持された被加工物の被研削面に接触して加工を施す第一の加工点となる。また、ターンテーブルが所定角度回転してチャックテーブルが第二の研削手段の下方に位置付けられたときに、第二の研削手段を構成する研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において、研削砥石の研削面がチャックテーブルに保持された被加工物の被加工面に接触して加工を施す位置が第二の加工点となる。そして、第一の加工点と第二の加工点とが一致するように、第一の研削手段と第二の研削手段とが配設された構成となっているので、同じ条件の下で第一の研削手段及び第二の研削手段によって被加工物の被研削面を研削することができ、被加工物に厚みバラツキを生じさせることなく均一に研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同研削装置の構成を示す説明図である。
【図３】同研削装置におけるターンテーブル、チャックテーブル、研削手段の位置関係を示す説明図である。
【図４】同研削装置において被加工物を粗研削する際のチャックテーブルと第一の研削手段との位置関係を示す説明図である。
【図５】同研削装置において被加工物を仕上げ研削する際のチャックテーブルと第二の研削手段との位置関係を示す説明図である。
【図６】同研削装置の第二の実施の形態におけるターンテーブル、チャックテーブル、研削手段の位置関係を示す説明図である。
【図７】チャックテーブルに保持された半導体ウェーハの裏面を研削する様子を示す説明図である。
【図８】研削装置の研削手段を構成する研削ホイールを示す斜視図である。
【図９】従来の研削装置におけるターンテーブル、チャックテーブル、研削手段の位置関係を示す説明図である。
【図１０】同研削装置を構成するチャックテーブルを示す正面図である。
【図１１】同研削装置の加工点におけるチャックテーブルと第二の研削手段との位置関係を示す正面図である。
【図１２】同研削装置の加工点におけるチャックテーブルと第一の研削手段との位置関係を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…研削装置 １１ａ、１１ｂ…カセット
１２…搬出入手段 １３…中心合わせテーブル
１４…第一の搬送手段 １５…第二の搬送手段
１６、１７、１８…チャックテーブル
１６ａ、１７ａ、１８ａ…自転中心
１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ…吸着面
１９…ターンテーブル １９ａ…回転中心
２０…第一の研削手段 ２１…第二の研削手段
２２…洗浄手段 ２３…基台 ２４…壁部
２５、２６…ガイドレール ２７、２８…支持部
２９、３０…ボールネジ ３１、３２…パルスモータ
３３、３４…スピンドル
３３ａ、３４ａ…スピンドル回転中心
３５、３６…マウンタ ３７、３８…研削ホイール
３９、４０…研削砥石
４１…パルスモータドライバ
４３…制御部 ４５…サーボドライバ
４７…エンコーダ ４９…サーボモータ
１００、１０１…直線
１１０…第一の加工点 １１１…第二の加工点
１２０…第一の加工点 １２１…第二の加工点
６０…チャックテーブル ７０…研削手段
７１…スピンドル ７２…マウンタ
７３…研削ホイール ７４…研削砥石
８０…ターンテーブル ８０ａ…回転中心
８１…第一の研削手段 ８２…第二の研削手段
８３、８４、８５…チャックテーブル
８３ａ、８４ａ、８５ａ…自転軸心
８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ…吸着面
８６…研削ホイール ８７…研削砥石
８８…研削面 ９０…第一の加工点
９１…第二の加工点 ９２…研削ホイール
９３…研削砥石 ９４…研削面
９５、９６…調整ネジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状物の被研削面を研削する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板状の被加工物、例えば図７に示す半導体ウェーハＷは、表面に保護テープＴを貼着した状態でチャックテーブル６０において裏面を上にして吸引保持され、研削手段７０を用いてその裏面を研削することができる。
【０００３】
この研削手段７０は、回転可能なスピンドル７１の先端に形成されたマウンタ７２を介して研削ホイール７３が装着された構成となっている。この研削ホイール７３の下部には、図８に示すように、円環状に研削砥石７４が固着されており、スピンドル７１の回転と共に研削ホイール７３が回転しながら研削手段７０が下降し、研削砥石７４が回転しながら半導体ウェーハＷの裏面に接触して上方から押圧力が加えられることにより研削が行われる。
【０００４】
このようにして行う研削は、半導体ウェーハＷの厚さを大まかに合わせるための粗研削と、面内バラツキを除去すると共に厚さを高精度に仕上げるための仕上げ研削とに分けて行われるのが一般的である。従って、研削砥石７４も粗研削用と仕上げ研削用の２種類が用意され、研削装置には、粗研削用の研削砥石を備えた研削手段と仕上げ研削用の研削砥石を備えた研削手段の２つが配設されるのが一般的である。
【０００５】
また、半導体ウェーハＷを保持するチャックテーブルも、図９に示すように、ターンテーブル８０によって自転可能に支持された状態で複数（図示の例では３個）配設され、回転中心８０ａを中心とするターンテーブル８０の回転によって、粗研削を行う第一の研削手段８１または仕上げ研削を行う第二の研削手段８２のいずれかの下方に位置付けられるよう構成されており、チャックテーブル８３、８４、８５も自転軸心８３ａ、８４ａ、８５ａを中心としてそれぞれ自転可能となっている。
【０００６】
図９に示すように、第一の研削手段８１の回転中心８１ａと第一の研削手段８１の下方に位置付けられたチャックテーブル８４の自転軸心８４ａとを通る直線Ｌ１と、第二の研削手段８２の回転中心８２ａと第二の研削手段８２の下方に位置付けられたチャックテーブル８５の自転軸心８５ａとを通る直線Ｌ２とが略平行となるように、第一の研削手段８１と第二の研削手段８２とが配設されており、例えば第一の研削手段８１の下方に位置付けられたチャックテーブル８４に保持されている半導体ウェーハＷには粗研削が施され、第二の研削手段８２の下方に位置付けられたチャックテーブル８５に保持されている半導体ウェーハＷには仕上げ研削が施される。
【０００７】
また、チャックテーブル８３が位置付けられている領域は、被加工物搬出入領域であり、仕上げ研削が終了した半導体ウェーハＷをチャックテーブルから取り外したり、新たな半導体ウェーハをチャックテーブルに搬入したりする。
【０００８】
図９に基づいて説明を続けると、第二の研削手段８２を構成する研削ホイール９２の研削砥石９３の研削面は、チャックテーブル８５の自転軸心８５ａを通り半導体ウェーハＷの全面を満遍なく研削して半導体ウェーハＷを所定の厚さに仕上げる。
【０００９】
また、図１０において誇張して示す如くチャックテーブル８３、８４、８５の吸着面８３ｂ、８４ｂ、８５ｂは、例えばチャックテーブルの直径が２００ｍｍである場合には自転軸心部が１０μｍ程盛り上がった円錐形を呈しており、チャックテーブル８３、８４、８５の自転軸心８３ａ、８４ａ、８５ａは、調整ネジ９５、９６によってターンテーブル８０に対して所定角度傾けられ、第二の研削手段８２においては、図１１に示す如く研削砥石９３の研削面９４とチャックテーブル８３、８４、８５の自転軸心８３ａ、８４ａ、８５ａを通り吸着面８３ｂ、８４ｂ、８５ｂとが対面する半径領域における研削が施される加工点９１において、研削面９４と各吸着面とが平行となるように調整されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの場合、図９に示すように、例えばチャックテーブル８４が第一の研削手段８１の下方に位置付けられている時は、図１２に示す如く研削砥石８６の研削面８８とチャックテーブル８４の自転軸心８４ａを通り吸着面８４ｂとが対面する半径領域における加工点９０において該研削面８８と該吸着面８４ｂとは平行にはなっていない。
【００１１】
即ち、第一の研削手段８１の下方に位置付けられたチャックテーブル８４の吸着面８４ｂにおいて保持された半導体ウェーハは研削砥石８６の研削面８８によって加工点９０において粗研削されると、中央部が僅かに窪んだ状態に研削され、粗研削後の半導体ウェーハの厚さが不均一になる。
【００１２】
このように、中央部が僅かに窪んだ半導体ウェーハを保持したチャックテーブル８４がターンテーブル８０の回転によって第二の研削手段８２の下方に位置付けられ、研削ホイール９２の研削砥石９３によって加工点９１において仕上げ研削されると、図１１に示したように、研削面９４とチャックテーブル８４の吸着面８４ｂとが平行に調整されていても、粗研削によって生じた厚さ不均一を完全に取り去ることができず、仕上がり厚さにバラツキが生じるという問題がある。
【００１３】
また、逆に第一の研削手段８１を構成する研削ホイール８６の研削面８８とチャックテーブル８４の吸着面８４ｂとが加工点９０において平行になるようにチャックテーブル８４の自転軸心８４ａをターンテーブル８０に対して傾けて調整すると、今度は第二の研削手段８２を構成する研削ホイール９２の研削面９４とチャックテーブル８４の吸着面８４ｂとが加工点９１において平行にはならず、仕上がり精度が更に悪化するという問題がある。
【００１４】
かかる問題は、チャックテーブル８３、８５についても同様であり、従って、少なくとも２つの研削手段を備えた研削装置においては、半導体ウェーハ等の被加工物の面を精度良く仕上げることに解決すべき課題を有している。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルを自転可能に支持しかつ回転可能なターンテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物の被研削面に対して第一の研削を施す第一の研削手段と、チャックテーブルに保持され該第一の研削が施された被加工物の被研削面に対して第二の研削を施す第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、第一の研削手段は、研削面を有する研削砥石が配設された第一の研削ホイールと、第一の研削ホイールを支持して回転可能なスピンドルを有するスピンドルユニットとから少なくとも構成され、第二の研削手段は、研削面を有する研削砥石が配設された第二の研削ホイールと、第二の研削ホイールを支持して回転可能なスピンドルを有するスピンドルユニットとから少なくとも構成され、チャックテーブルは、回転中心部が盛り上がった円錐形を呈しており、第一の研削ホイールに配設された研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において研削が施され、第二の研削ホイールに配設された研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において研削が施され、第一の研削ホイールの研削面が被加工物に接触する位置とターンテーブルの回転中心及び研削時におけるチャックテーブルの回転中心との位置関係が、第二の研削ホイールの研削面が被加工物に接触する位置とターンテーブルの回転中心及び研削時におけるチャックテーブルの回転中心との位置関係と同じになるようにして、第一の研削時と第二の研削時とで研削砥石の種類以外の条件が同じ条件となるように、第一の研削手段と第二の研削手段とが配設された研削装置を提供する。
【００１６】
そしてこの研削装置は、第一の研削の際に、ターンテーブルの回転中心とチャックテーブルの自転軸心とを結ぶ直線と、チャックテーブルの自転軸心と第一の研削手段を構成するスピンドルの回転中心とを結ぶ直線とによって形成されるターンテーブルの回転方向の角度と、第二の研削の際に、ターンテーブルの回転中心とチャックテーブルの自転軸心とを結ぶ直線と、チャックテーブルの自転軸心と第二の研削手段を構成するスピンドルの回転中心とを結ぶ直線とによって形成されるターンテーブルの回転方向の角度とが等しくなるように、第一の研削手段及び第二の研削手段が配設されること、前記角度は１８０度であることを付加的な要件とする。
【００１７】
このように構成される研削装置によれば、第一の研削手段を構成する研削砥石の研削面と第一の研削手段の下方に位置付けられたチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において、該研削面と該吸着面とが平行に調整されていると、ターンテーブルを回転させて該チャックテーブルを第二の研削手段の下方に位置付けた際、第二の研削手段を構成する研削砥石の研削面と該チャックテーブルの吸着面とが必然的に平行に位置付けられるため、チャックテーブルに保持された半導体ウェーハ等の被加工物を、第一の研削手段及び第二の研削手段によって同じ条件の下で研削することができ、被加工物に厚さバラツキを生じさせることなく均一に研削できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、図１に示す研削装置１０を例に挙げ、これを用いて半導体ウェーハの裏面に対して第一の研削として粗研削を行い、第二の研削として仕上げ研削を行う場合について説明する。
【００１９】
この研削装置１０は、板状の被加工物を収容するカセット１１ａ、１１ｂと、カセット１１ａからの被加工物の搬出またはカセット１１ｂへの板状物の搬入を行う搬出入手段１２と、カセット１１ａから搬出した被加工物の位置合わせを行う中心合わせテーブル１３と、被加工物を搬送する第一の搬送手段１４及び第二の搬送手段１５と、被加工物を吸引保持するチャックテーブル１６、１７、１８と、チャックテーブル１６、１７、１８を自転可能に支持すると共に自身が回転可能なターンテーブル１９と、各チャックテーブルに保持された被加工物を研削する第一の研削手段２０及び第二の研削手段２１と、研削後の被加工物を洗浄する洗浄手段２２とを備えている。
【００２０】
この研削装置１０の基台２３から起立した壁部２４の内側の面には一対のガイドレール２５、２６が垂直方向に配設されており、ガイドレール２５、２６には支持部２７、２８がそれぞれ摺動可能に係合している。また、垂直方向（Ｚ軸方向）にボールネジ２９、３０が配設され、このボールネジ２９、３０は、これに連結されたパルスモータ３１、３２によって駆動されてそれぞれ回動する構成となっている。
【００２１】
ボールネジ２９、３０には、支持部２７、２８に備えたナット（図示せず）がそれぞれ螺合しており、パルスモータ３１、３２に駆動されてボールネジ２９、３０がそれぞれ回動するのに伴って支持部２７、２８がガイドレール２５、２６にガイドされてそれぞれ上下動する構成となっている。また、支持部２７、２８の内側には垂直方向にリニアスケール（図示せず）が配設され、支持部２７、２８の上下方向の位置を高精度に計測できるようになっている。
【００２２】
支持部２７には第一の研削手段２０が、支持部２８には第二の研削手段２１が固定され、これらは、支持部２７、２８の上下動に伴ってそれぞれ上下動する。ここで、第一の研削手段２０及び第二の研削手段２１は、研削砥石以外の部位については同様に構成されるため、図２において第一の研削手段２０について説明すると、第一の研削手段２０においては、スピンドルユニット３３ｂにおいて回転可能に支持されたスピンドル３３の先端にマウンタ３５を介して研削ホイール３７が装着されており、研削ホイール３７の下部にはセグメントタイプの研削砥石３９が固着されている。研削砥石としては、第一の研削手段２０には粗研削用の研削砥石３９が用いられる。
【００２３】
パルスモータ３１は、パルスモータドライバ４１を介して制御部４３に接続されており、制御部４３による制御の下でボールネジ２９を回動させることによって第一の研削手段２０を上下動させる。また、支持部２７の垂直方向の位置は、支持部２７の内側において垂直方向に配設したリニアスケールによって計測され、その情報が制御部４１に伝達されることによって研削手段２０の上下動が精密に制御される。
【００２４】
また、制御部４３はサーボドライバ４５に接続され、サーボドライバ４５はチャックテーブル１７の下部に備えたエンコーダ４７及びサーボモータ４９に接続されており、制御部４３による制御の下でチャックテーブル１７を回転させることができる。
【００２５】
図３に示すように、回転可能なターンテーブル１９によって自転可能に支持された３つのチャックテーブル１６、１７、１８は、ターンテーブル１９の回転中心１９ａを中心として１２０度間隔で配設されている。
【００２６】
また、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線１００の延長線上にスピンドル３３の回転中心３３ａが位置するように、第一の研削手段２０が配設され、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１８の自転軸心１８ａとを結ぶ直線１０１の延長線上に第二のスピンドル３４の回転中心３４ａが位置するように、第二の研削手段２１が配設されている。
【００２７】
第一の研削手段２０を構成する研削砥石３９の研削面と第一の研削手段２０の下方に位置付けられたチャックテーブル１７の吸着面１７ｂとが対面するターンテーブル１９の回転方向に形成される半径領域において研削砥石３９の研削面とチャックテーブル１７の自転軸心１７ａを通る吸着面１７ｂとが平行になるように、図２に示した調整ネジ５１及び５２を適宜調整して自転軸心１７ａを傾斜させると、図３に示すように、研削砥石３９の研削面がチャックテーブル１７に保持された被加工物の被研削面に接触して加工が施される第一の加工点１１０が、被加工物を均一厚さに研削できる位置となる。
【００２８】
次に、図３に示す如くターンテーブル１９が１２０度回転してチャックテーブル１７が第二の研削手段２１の下方に位置付けられチャックテーブル１８と同じ位置に位置付けられると、第二の研削手段２１を構成する研削砥石４０の研削面とチャックテーブル１７の吸着面１７ｂとが対面するターンテーブル１９の回転方向に形成される半径領域において研削砥石４０の研削面とチャックテーブル１７の自転軸心１７ａを通る吸着面１７ｂとが必然的に平行になる。
【００２９】
即ち、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａと第一の研削手段２０のスピンドル回転中心３３ａとの位置関係と、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａと第二の研削手段２１のスピンドル回転中心３４ａとの位置関係とが合致していることから、第一の加工点１１０と、研削砥石４０の研削面がチャックテーブルに保持された被加工物の被加工面に接触して加工が施される第二の加工点１１１とが一致するのである。
【００３０】
チャックテーブル１７に保持された半導体ウェーハを粗研削、仕上げ研削する場合、まず粗研削時は、図４に示すように、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線１００の延長線上にスピンドル回転中心３３ａが位置するように、チャックテーブル１７が位置付けられる。
【００３１】
この状態で、チャックテーブル１７を自転させると共に、研削ホイール３７を回転させながら第一の研削手段２０を下降させ、その下部に固着された研削砥石３９の研削面を図４における第一の加工点１１０において半導体ウェーハの裏面に接触させて、粗研削を行う。このとき、第一の加工点１１０においては研削砥石３９の研削面とチャックテーブル１７の吸着面とが予め平行になるように調整されているため、粗研削が精度良く行われる。また、研削砥石３９の研削面がチャックテーブル１７の回転軸心１７ａを通るようになっているので、削り残しなく裏面全体を均一に研削できるようにする。
【００３２】
粗研削後は、図５に示すように、ターンテーブル１９を１２０度回転させることで、ターンテーブル１９の回転中心１９ａと仕上げ研削時のチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線１０１の延長線上に第二のスピンドル３４の回転中心３４ａが位置するように、チャックテーブル１７が位置付けられる。
【００３３】
この状態で、チャックテーブル１７を自転させると共に、研削ホイール３８を回転させながら第二の研削手段２１を下降させ、その下部に固着された研削砥石４０の研削面を半導体ウェーハの裏面に接触させ、仕上げ研削を行う。このとき、研削砥石４０がチャックテーブル１７の回転軸心１７ａを通る。
【００３４】
ここで、図４において、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３３の回転中心３３ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角αは１８０度である。同様に、図５において、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３４の回転中心３４ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角βも１８０度である。
【００３５】
このように、図４における角αと図５における角βとはその角度の値が等しいため、ターンテーブル１９を１２０度回転させると、図３に示した如く第一の加工点１１０は第二の加工点１１１と一致する。即ち、仕上げ研削時も、第一の加工点１１０と一致する第二の加工点１１１において研削砥石４０の研削面とチャックテーブル１７の吸着面とが平行な状態で研削が行われる。
【００３６】
従って、研削砥石の種類が違うのみで、その他の条件は粗研削時と同様であるため、削り残りが生じなくなり、仕上がり厚さが均一となり、所望の厚さに仕上げることができる。
【００３７】
なお、第一の研削手段２０、第二の研削手段２１の配設位置は、図３に示した例には限定されず、例えば、図６に示すような位置であってもよい。この場合、ターンテーブル１９の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３３の回転中心３３ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角α１と、ターンテーブル１９が１２０度回転した後の回転中心１９ａとチャックテーブル１７の自転軸心１７ａとを結ぶ直線と、当該自転軸心１７ａとスピンドル３４の回転中心３４ａとを結ぶ直線とがなすターンテーブル１９の回転方向における角β１とが等しくなっている。ここで、α１とβ１とは、その値が等しければ何度であってもよい。
【００３８】
またこの場合、第一の位置における第一の加工点１２０、第二の位置における加工点１２１は図示の位置となっている。
【００３９】
α１とβ１とが等しい場合には、加工点１２０は、ターンテーブル１９を１２０度回転させた際に加工点１２１と合致する。従って、その状態で仕上げ研削を行うと、研削砥石が異なるのみで、その他については粗研削時と同様の条件であるため、削り残りが生じなくなり、仕上がり厚さが均一となり、所望の厚さに仕上げることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面の半径領域とが平行となっている場合を例に挙げて説明したが、両者の位置関係は平行である場合には限定されない。例えば、被加工物の被加工面を凸面や凹面に形成しようとする場合は、両者が平行でなくても、一定の角度をもって位置付けられた関係であればよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研削装置は、第一の研削手段を構成する研削砥石の研削面と第一の研削手段の下方に位置付けられたチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において、研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが例えば平行になるように適宜調整され、その位置が、研削砥石の研削面がチャックテーブルに保持された被加工物の被研削面に接触して加工を施す第一の加工点となる。また、ターンテーブルが所定角度回転してチャックテーブルが第二の研削手段の下方に位置付けられたときに、第二の研削手段を構成する研削砥石の研削面とチャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において、研削砥石の研削面がチャックテーブルに保持された被加工物の被加工面に接触して加工を施す位置が第二の加工点となる。そして、第一の加工点と第二の加工点とが一致するように、第一の研削手段と第二の研削手段とが配設された構成となっているので、同じ条件の下で第一の研削手段及び第二の研削手段によって被加工物の被研削面を研削することができ、被加工物に厚みバラツキを生じさせることなく均一に研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】同研削装置の構成を示す説明図である。
【図３】同研削装置におけるターンテーブル、チャックテーブル、研削手段の位置関係を示す説明図である。
【図４】同研削装置において被加工物を粗研削する際のチャックテーブルと第一の研削手段との位置関係を示す説明図である。
【図５】同研削装置において被加工物を仕上げ研削する際のチャックテーブルと第二の研削手段との位置関係を示す説明図である。
【図６】同研削装置の第二の実施の形態におけるターンテーブル、チャックテーブル、研削手段の位置関係を示す説明図である。
【図７】チャックテーブルに保持された半導体ウェーハの裏面を研削する様子を示す説明図である。
【図８】研削装置の研削手段を構成する研削ホイールを示す斜視図である。
【図９】従来の研削装置におけるターンテーブル、チャックテーブル、研削手段の位置関係を示す説明図である。
【図１０】同研削装置を構成するチャックテーブルを示す正面図である。
【図１１】同研削装置の加工点におけるチャックテーブルと第二の研削手段との位置関係を示す正面図である。
【図１２】同研削装置の加工点におけるチャックテーブルと第一の研削手段との位置関係を示す正面図である。
【符号の説明】
１０…研削装置 １１ａ、１１ｂ…カセット
１２…搬出入手段 １３…中心合わせテーブル
１４…第一の搬送手段 １５…第二の搬送手段
１６、１７、１８…チャックテーブル
１６ａ、１７ａ、１８ａ…自転中心
１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ…吸着面
１９…ターンテーブル １９ａ…回転中心
２０…第一の研削手段 ２１…第二の研削手段
２２…洗浄手段 ２３…基台 ２４…壁部
２５、２６…ガイドレール ２７、２８…支持部
２９、３０…ボールネジ ３１、３２…パルスモータ
３３、３４…スピンドル
３３ａ、３４ａ…スピンドル回転中心
３５、３６…マウンタ ３７、３８…研削ホイール
３９、４０…研削砥石
４１…パルスモータドライバ
４３…制御部 ４５…サーボドライバ
４７…エンコーダ ４９…サーボモータ
１００、１０１…直線
１１０…第一の加工点 １１１…第二の加工点
１２０…第一の加工点 １２１…第二の加工点
６０…チャックテーブル ７０…研削手段
７１…スピンドル ７２…マウンタ
７３…研削ホイール ７４…研削砥石
８０…ターンテーブル ８０ａ…回転中心
８１…第一の研削手段 ８２…第二の研削手段
８３、８４、８５…チャックテーブル
８３ａ、８４ａ、８５ａ…自転軸心
８３ｂ、８４ｂ、８５ｂ…吸着面
８６…研削ホイール ８７…研削砥石
８８…研削面 ９０…第一の加工点
９１…第二の加工点 ９２…研削ホイール
９３…研削砥石 ９４…研削面
９５、９６…調整ネジ
Claims (3)
- 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルを自転可能に支持しかつ回転可能なターンテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の被研削面に対して第一の研削を施す第一の研削手段と、該チャックテーブルに保持され該第一の研削が施された該被加工物の被研削面に対して第二の研削を施す第二の研削手段とから少なくとも構成される研削装置であって、
該第一の研削手段は、研削面を有する研削砥石が配設された第一の研削ホイールと、該第一の研削ホイールを支持して回転可能なスピンドルを有するスピンドルユニットとから少なくとも構成され、
該第二の研削手段は、研削面を有する研削砥石が配設された第二の研削ホイールと、該第二の研削ホイールを支持して回転可能なスピンドルを有するスピンドルユニットとから少なくとも構成され、
該チャックテーブルは、回転中心部が盛り上がった円錐形を呈しており、
該第一の研削ホイールに配設された該研削砥石の研削面と該チャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において研削が施され、
該第二の研削ホイールに配設された該研削砥石の研削面と該チャックテーブルの吸着面とが対面する半径領域において研削が施され、
該第一の研削ホイールの研削面が被加工物に接触する位置と該ターンテーブルの回転中心及び研削時における該チャックテーブルの回転中心との位置関係が、
該第二の研削ホイールの研削面が該被加工物に接触する位置と該ターンテーブルの回転中心及び研削時における該チャックテーブルの回転中心との位置関係と同じになるようにして、該第一の研削時と該第二の研削時とで研削砥石の種類以外の条件が同じ条件となるように、該第一の研削手段と該第二の研削手段とが配設された研削装置。 - 第一の研削の際に、ターンテーブルの回転中心とチャックテーブルの自転軸心とを結ぶ直線と、該チャックテーブルの自転軸心と該第一の研削手段を構成するスピンドルの回転中心とを結ぶ直線とによって形成される該ターンテーブルの回転方向の角度と、
第二の研削の際に、該ターンテーブルの回転中心と該チャックテーブルの自転軸心とを結ぶ直線と、該チャックテーブルの自転軸心と第二の研削手段を構成するスピンドルの回転中心とを結ぶ直線とによって形成される該ターンテーブルの回転方向の角度とが等しくなるように、該第一の研削手段及び該第二の研削手段が配設される請求項１に記載の研削装置。 - 前記角度は１８０度である請求項２に記載の研削装置。
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