JP5850758B2

JP5850758B2 - 研削方法

Info

Publication number: JP5850758B2
Application number: JP2012023755A
Authority: JP
Inventors: 酒井　敏行; 敏行酒井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: JP2013158886A

Description

本発明は、長尺の被加工物を研削する研削方法に関する。

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、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。

ウエーハ等の被加工物を研削する研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削ユニットと、研削ホイールを被加工物に接近する方向に研削送りする研削送り機構と、チャックテーブルを研削ユニットに対して接近及び離反する方向に直線移動するチャックテーブル移動機構とを具備しており、被加工物を所定の厚みに研削加工することができる。

研削装置で研削する被加工物は半導体ウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハ形状の被加工物が多いが、光学部品に使用するバー形状のガラスや樹脂、超音波振動子となる例えばバー形状のＰＺＰ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミック製長尺被加工物を所定の厚みに薄化するためにも、研削装置が用いられている。

長尺被加工物はＳＵＳ等の金属から形成された基台上にワックス等により貼着され、研削装置の保持テーブルにねじ止め等により固定される。ここで、研削装置の保持テーブルと保持テーブルにねじ止めされた基台の組み合わせを被加工物を保持する保持ユニットと称すると、保持ユニットを回転させずに研削ユニットに接近するＹ軸方向に直線移動させながら所定高さに位置付けた研削ホイールにより長尺被加工物の研削が実施される。このとき、研削ホイールは長尺被加工物に対して研削送りされずに所定高さに位置付けられたまま長尺被加工物の研削が遂行される。

特開平１０−１８７２０７号公報

ところで、研削装置の保持ユニットで長尺被加工物を保持する際に基台と保持テーブルとの間に異物を挟みこんだ場合、被加工物の上面が一端から他端へと傾斜する。この状態で所定の高さに位置付けた研削ホイールで長尺被加工物を研削すると、研削された長尺被加工物の厚みが均一にならず問題となる。

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、保持ユニット上に保持された長尺被加工物の上面が傾斜している状態の長尺被加工物を均一な厚みへと研削可能な研削方法を提供することである。

本発明によると、研削ホイールを有する研削手段で長尺被加工物を研削する研削方法であって、長尺被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、該保持手段で保持された長尺被加工物の一端と他端の上面高さ位置を測定し、長尺被加工物上面の傾斜方向を検出するとともに該一端と該他端の高さ位置と長尺被加工物の長辺の長さとから傾斜度を検出する傾斜検出ステップと、該傾斜検出ステップを実施した後、該保持手段を水平方向で回転させて該傾斜検出ステップで検出した長尺被加工物の該一端と該他端のうち高さ位置の低いほうを該研削手段に向けるとともに、該保持手段で保持された長尺被加工物の長手方向と該保持手段が該研削手段に対して水平方向で接近移動する移動方向と一致させる保持手段回転ステップと、該保持手段回転ステップを実施した後、回転する研削ホイールを有する該研削手段を所定高さ位置に位置付けるとともに、長尺被加工物を保持した該保持手段を該研削手段に対して水平方向に接近移動させることにより長尺被加工物の上面を研削する研削ステップと、を具備し、該研削ステップでは、該保持手段を該研削手段に対して水平方向に接近移動させながら、該傾斜検出ステップで検出された長尺被加工物上面の傾斜度に基づいて、該研削手段を連続的に上昇させて長尺被加工物上面の傾斜に倣って研削することを特徴とする研削方法が提供される。

本発明の研削方法によると、保持手段で保持された長尺被加工物表面の傾斜状態を検出した後、傾斜に沿って研削手段の高さ位置を変化させつつ長尺被加工物を研削手段に対して直線移動させることで長尺被加工物上面を研削するため、長尺被加工物を均一な厚みへと研削することができる。

本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。傾斜検出ステップを示す側面図である。傾斜度を説明する側面図である。傾斜方向を説明する平面図である。保持手段回転ステップを説明する平面図である。研削ステップを示す側面図である。

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を参照すると、本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置２の外観斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４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１６に取り付けられている。

研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能に装着された研削ホイール２４とを含んでいる。

研削装置２は、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３０とパルスモータ３２とから構成される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、移動基台１６が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａに保持テーブル機構３６が配設されている。保持テーブル機構３６は保持テーブル３８を有し、図示しない移動機構により被加工物着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。

保持テーブル３８は矩形状を呈しており、四隅にねじ穴４０が形成されている。保持テーブル３８はＹ軸方向に移動可能且つ回転可能に構成されている。４２は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。

１１は本発明の研削方法で研削されるバー形状の長尺被加工物であり、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）から形成された基台５０上にワックス等により接着されて研削装置２の保持テーブル３８上に搭載される。長尺被加工物１１は、超音波振動子となるバー形状のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミック、光学部品に使用されるバー形状のガラス、樹脂等から構成される。

基台５０は保持テーブル３８の形状に対応する矩形状をしており、その四隅に取付穴５２が形成されている。長尺被加工物１１を研削装置２で研削するには、長尺被加工物１１を基台５０に固定し、更に基台５０を保持テーブル３８にねじ止めすることにより、長尺被加工物１１を保持テーブル３８上に固定する。

このとき、基台５０と保持テーブル３８間に塵等の異物１３（図２参照）を挟み込んだ状態で基台５０を保持テーブル３８にねじ止めした場合には、図２に示すように、長尺被加工物１１が保持テーブル３８上に水平状態から傾いて保持される。本明細書では、長尺被加工物１１は基台５０を介して保持テーブル３８上に保持されるため、基台５０と保持テーブル３８の組み合わせを保持ユニットと称する。

基台５０を保持テーブル３８にねじ止めする実施形態に替えて、基台５０と同一サイズの保持面を有する保持テーブルを用意し、該保持テーブルで基台５０を吸引保持するようにしてもよい。

本発明の研削方法では、まず、長尺被加工物１１を被加工物着脱位置Ａに位置付けられた保持テーブル３８で保持する保持ステップを実施する。即ち、長尺被加工物１１がワックス等により固定された基台５０を保持テーブル３８にねじ止めして固定する。

次いで、図２に示すように、保持テーブル３８で保持された長尺被加工物１１の一端１１ａと他端１１ｂの上面高さ位置を高さ位置検出器５４で測定する。高さ位置検出器５４としては、例えば市販されている超音波式の高さ位置検出器を採用することができる。

或いは、レーザー式の高さ位置検出器、接触式高さ位置検出器で長尺被加工物１１の上面高さ位置を測定するようにしてもよい。１３は保持テーブル３８と基台５０との間に挟まれた異物である。

図３に示すように、高さ位置検出器５４で測定した一端１１ａと他端１１ｂとの高さの差がｈであるとすると、高さの差ｈと長尺被加工物１１の長辺の長さＬとから保持テーブル３８で保持された長尺被加工物１１の傾斜度を検出することができる。更に、図４に示すように、保持テーブル３８で保持された長尺被加工物１１のＹ軸方向からの傾斜方向Ａを検出する傾斜検出ステップを実施する。

傾斜検出ステップで保持テーブル３８で保持された長尺被加工物１１上面の傾斜方向Ａを検出するとともに、長尺被加工物１１の一端１１ａと他端ｂの高さ位置と長尺被加工物１１の長辺の長さＬとから傾斜度を検出してから、保持テーブル３８を水平方向で回転させて傾斜検出ステップで検出した長尺被加工物１１の一端１１ａと他端１１ｂのうち高さ位置の低いほうを研削ユニット１０に向けるとともに、図５に示すように、保持テーブル３８で保持された長尺被加工物１１の長手方向をＹ軸方向に、即ち保持テーブル３８が研削ユニット１０に対して水平方向で接近移動する移動方向（図５で矢印Ｙ１方向）とを一致させる保持テーブル回転ステップを実施する。

保持テーブル回転ステップを実施した後、長尺被加工物１１の上面を研削する研削ステップを実施する。この研削ステップでは、図６に示すように、研削装置の保持テーブル３８で基台５０を介して長尺被加工物１１を保持する。図６において、研削ホイール２４は、環状のホイール基台２６と、ホイール基台２６の自由端部に環状に固着された複数の研削砥石２８とから構成される。

この研削ステップでは、例えば６０００ｒｐｍ等の高速で回転する研削ホイール２４を有する研削ユニット１０を所定の高さ位置に位置付けるとともに、長尺被加工物１１を保持した保持テーブル３８を研削ユニット１０に対して水平方向に矢印Ｙ１で示すように接近移動させる。

そして、傾斜検出ステップで検出した長尺被加工物１１上面の傾斜度に基づいて、研削ユニット１０を連続的に上昇させながら保持テーブル１８を矢印Ｙ１方向に移動させることにより、長尺被加工物１１の上面を検出した傾斜に倣って研削する。

例えば、１回の研削で長尺被加工物１１の上面を５μｍ研削できるとすると、上述した研削ステップを複数回繰り返すことにより、長尺被加工物１１を一端１１ａから他端１１ｂに渡り均一な所望の厚さに研削することができる。

本発明の研削ステップでは、研削送り機構３４により研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に研削送りしながら被加工物を研削する通常の研削方法と相違して、研削ホイール２４を所定の高さ位置に位置付けてから、傾斜検出ステップで検出した長尺被加工物１１の上面の傾斜度に基づいて研削ホイール２４を連続的に上昇させながら研削を実施する。このとき、保持テーブル３８は回転させずに、Ｙ軸方向に直線移動させながら研削を実施する。

２研削装置
１０研削ユニット
１１長尺被加工物
１３異物
２４研削ホイール
２８研削砥石
３８保持テーブル
４０ねじ穴
５０基台
５２取付穴
５４高さ位置検出器

Claims

研削ホイールを有する研削手段で長尺被加工物を研削する研削方法であって、
長尺被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、
該保持手段で保持された長尺被加工物の一端と他端の上面高さ位置を測定し、長尺被加工物上面の傾斜方向を検出するとともに該一端と該他端の高さ位置と長尺被加工物の長辺の長さとから傾斜度を検出する傾斜検出ステップと、
該傾斜検出ステップを実施した後、該保持手段を水平方向で回転させて該傾斜検出ステップで検出した長尺被加工物の該一端と該他端のうち高さ位置の低いほうを該研削手段に向けるとともに、該保持手段で保持された長尺被加工物の長手方向と該保持手段が該研削手段に対して水平方向で接近移動する移動方向と一致させる保持手段回転ステップと、
該保持手段回転ステップを実施した後、回転する研削ホイールを有する該研削手段を所定高さ位置に位置付けるとともに、長尺被加工物を保持した該保持手段を該研削手段に対して水平方向に接近移動させることにより長尺被加工物の上面を研削する研削ステップと、を具備し、
該研削ステップでは、該保持手段を該研削手段に対して水平方向に接近移動させながら、該傾斜検出ステップで検出された長尺被加工物上面の傾斜度に基づいて、該研削手段を連続的に上昇させて長尺被加工物上面の傾斜に倣って研削することを特徴とする研削方法。
前記長尺被加工物は基台上に貼着されたセラミックから構成される請求項１記載の研削方法。