JP5037255B2 - 研削装置及び研削装置の観察方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハの研削によって発生する研削屑を含んだ研削水によって研削状態を観察する研削装置及び研削装置の観察方法に関する。

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、切削装置（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、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

半導体チップの小型化及び軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削して個々のデバイス（チップ）に分離するのに先立って、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持する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、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを具備しており、ウエーハを所定の厚みに加工することができる。

しかし、研削装置は、チャックテーブルに保持されたウエーハに対して研削手段を所定の送り速度で接近させ、研削ホイールの研削砥石をウエーハに接触させて研削を遂行しており、研削砥石の目つぶれによってウエーハに面焼けが生じる場合があるという問題を有している。

かかる問題を解決するために、特開平７−２４９６０１号公報には、定期的に自動で研削砥石の洗浄を行い、研削砥石の目つぶれによる目立て作業の頻度を低減させるようにした研削装置が開示されている。
特開平７−２４９６０１号公報

特許文献１に開示された研削装置では、定期的に自動で研削砥石の洗浄を行い、研削砥石の目立て作業（ドレッシング）の頻度を低減させることを狙っているが、洗浄のタイミングを適正に設定することは困難であり、確実性に欠けるという問題がある。

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、研削装置の状態を常時観察できる研削装置及び研削装置の観察方法を提供することである。

本発明によると、ウエーハを保持する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有する研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを備えた研削装置であって、前記チャックテーブルに保持されたウエーハの研削によって発生する研削屑を含んだ研削水によって研削状態を観察する観察手段を具備し、前記観察手段は、研削屑を含んだ研削水のｐＨを検出するｐＨ検出部、研削水の温度を検出する温度検出部、及び研削屑の粒径を検出する粒径センサを有しており、該観察手段は研削水のｐＨ、温度及び研削水に含まれる研削屑の粒径に基づいて研削ホイールのドレッシング時期を観察することを特徴とする研削装置が提供される。

本発明は、研削屑を含んだ研削水に基づいて研削状態を観察するように構成したので、研削ホイールのドレッシングのタイミングを適正に認識することができる。

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は本発明実施形態にかかるウエーハの裏面を研削する研削装置２の外観斜視図を示している。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。

垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

図４に最も良く示されるように、スピンドル２４の先端部にはマウンター２８が固定されており、このマウンター２８には研削ホイール３０がねじ止めされている。研削ホイール３０はホイール基台３２の自由端部にダイヤモンド砥粒等をレジンボンド、ビトリファイドボンド等の適宜のボンド剤で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。

研削手段（研削ユニット）１６にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。図４に示すように、ホース３６から供給された研削水が、スピンドル２４に形成された研削水供給穴３８、マウンター２８に形成された空間４０及び研削ホイール３０のホイール基台３２に形成された複数の研削水供給ノズル４２を介して研削砥石３４及びチャックテーブル５４に保持されたウエーハＷに供給される。

図１を再び参照すると、研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。

水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図２に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。

チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研削装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。

パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研削装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。

図１に示されているように、図２に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。

ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段８２と、ウエーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。更に、ハウジング４の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作手段８８が設けられている。

また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブルユニット５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研削加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。

ハウジング４の凹部１０には、研削砥石３２によるウエーハＷの研削屑を含んだ研削水を排水する排水口９２が設けられている。この排水口９２には、図４に示すように、研削水のｐＨを検出するｐＨセンサ９４、研削屑を含んだ研削水の濃度を検出する濃度センサ９６、研削水の温度を検出する温度センサ９８が設けられている。特に図示しないが研削屑の粒径を検出する粒径センサを設けるようにしてもよい。

ｐＨセンサ９４、濃度センサ９６及び温度センサ９８の検出出力はコントローラ１００に入力される。コントローラ１００はＬＣＤ等の表示手段１０２に接続されている。ｐＨセンサ９４、濃度センサ９６、温度センサ９８及びコントローラ１００で観察手段を構成する。

このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット７４中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側（回路が形成されている側の面）に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第１のカセット７４中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第１のウエーハカセット７４は、ハウジング４の所定のカセットを搬入領域に載置される。

そして、カセット搬入領域に載置された第１のウエーハカセット７４に収容されていた研削加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット７４に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第１のウエーハカセット７４が手動でカセット搬入領域に載置される。

一方、ハウジング４の所定のカセット搬出領域に載置された第２のウエーハカセット７６に所定枚数の研削加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のウエーハカセット７６は手動で搬出されて、新しい空の第２のウエーハカセット７６がカセット搬出領域に載置される。

第１のウエーハカセット７４に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段８０に載置される。ウエーハ仮載置手段８０に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット５０のチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。

このようにチャックテーブル５４がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブルユニット５４を移動して装置後方の研削領域に位置づける。

チャックテーブルユニット５０が研削領域に位置づけられると、チャックテーブル５４に保持されたウエーハの中心が研削ホイール３０の外周円を僅かに超えた位置に位置づけられる。

次に、チャックテーブル５４を例えば１００〜３００ｒｐｍ程度で回転し、サーボモータ２６を駆動して研削ホイール３０を４０００〜７０００ｒｐｍで回転するとともに、研削ユニット送り機構４４のパルスモータ４８を正転駆動して研削ユニット１６を下降させる。

そして、図４に示すように、研削ホイール３０の研削砥石３４をチャックテーブル５４上のウエーハＷの裏面（被研削面）に所定の荷重で押圧することにより、ウエーハＷの裏面が研削される。このようにして所定時間研削することにより、ウエーハＷが所定の厚さに研削される。

研削が終了すると、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４をウエーハ搬入・搬出領域に位置づける。チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられたならば、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射してチャックテーブル５４に保持されている研削加工されたウエーハＷの被研削面（裏面）を洗浄するとともに、ウエーハＷが搬出された後のチャックテーブル５４が洗浄される。

チャックテーブル５４に保持されているウエーハの吸引保持が解除されてから、ウエーハＷはウエーハ搬出手段８４により洗浄手段８６に搬送される。洗浄手段８６に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハがウエーハ搬送手段７８により第２のウエーハカセット７６の所定位置に収納される。

このようにして数多くのウエーハの裏面を研削すると、研削砥石３０の作用端部が目つぶれすることになる。そこで、本実施形態では、排水口９２にｐＨセンサ９４、濃度センサ９６及び温度センサ９８を設けて、これらのセンサにより研削状態を観察する。

すなわち、コントローラ１００はｐＨセンサ９４、濃度センサ９６及び温度センサ９８の検出出力に基づいて所定の演算を行い、表示手段１０２に研削ホイール３０のドレッシング時期が来たことを表示するドレッシング表示１０４、サーボモータ２６の異常を知らせるモータ異常表示１０６、研削水の異常を知らせる研削水異常表示１０８等を行う。

すなわち、本実施形態によると、研削屑を含んだ研削水のｐＨ、研削水の濃度又は研削水の温度を検出することにより、研削手段（研削ユニット）１６の研削状態を観察することができ、研削砥石３４のドレッシング時期等を表示手段１０２に表示させることができる。

本発明実施形態にかかる研削装置の外観斜視図である。 チャックテーブルユニット及びチャックテーブル送り機構の斜視図である。 下側から見た研削ホイールの斜視図である。 本発明の要部を示す一部断面ブロック図である。

符号の説明

２ 研削装置
１６ 研削手段（研削ユニット）
２４ スピンドル
２６ サーボモータ
３０ 研削ホイール
３４ 研削砥石
３６ ホース
４２ 研削水供給ノズル
５０ チャックテーブルユニット
５４ チャックテーブル
９２ 排水口
９４ ｐＨセンサ
９６ 濃度センサ
９８ 温度センサ
１００ コントローラ
１０２ 表示手段

Claims (1)

1. ウエーハを保持する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有する研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを備えた研削装置であって、
   前記チャックテーブルに保持されたウエーハの研削によって発生する研削屑を含んだ研削水によって研削状態を観察する観察手段を具備し、
   前記観察手段は、研削屑を含んだ研削水のｐＨを検出するｐＨ検出部、研削水の温度を検出する温度検出部、及び研削屑の粒径を検出する粒径センサを有しており、該観察手段は研削水のｐＨ、温度及び研削水に含まれる研削屑の粒径に基づいて研削ホイールのドレッシング時期を観察することを特徴とする研削装置。

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