JP2002192460A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 被加工物を均一な厚さに研削することができ
研削装置を提供する。 【解決手段】 薄板状の被加工物Ｗを載置する吸着保持
面３５１を備え回転可能に構成されたチャックテーブル
３３と、該チャックテーブル３３の吸着保持面３５１と
平行に配設された回転軸を備えたスピンドルユニット
と、該スピンドルユニットの回転軸５３に装着された円
盤状の砥石５４とからなる研削装置であって、チャック
テーブルの吸着保持面３５１を回転軸芯上を頂点とした
円錐形に形成するとともに、砥石を研削領域における吸
着保持面と平行に相対移動するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエーハ等
の薄板状の被加工物を研削するための研削装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】当業者には周知の如く、半導体デバイス
製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハ
を所定の厚さに形成するために、半導体ウエーハの表面
を研削している。このような半導体ウエーハの表面を研
削する表面研削装置は、被加工物を載置する吸着保持面
を備え回転可能に構成されたチャックテーブルと、該チ
ャックテーブルの回転軸線方向に配設された回転軸を備
えたスピンドルユニットと、該スピンドルユニットの回
転軸の下端に装着されたカップ状の砥石とからなり、該
砥石を回転しつつその端面を該チャックテーブルの吸着
保持面に吸着保持された被加工物に接触させ、所定の切
り込み深さを与えて研削するようにした研削装置が一般
に用いられている。

【０００３】然るに、上述した研削装置によって半導体
ウエーハ等の薄板状の被加工物を研削すると、次のよう
な問題が生ずる。 （１）スピンドルユニットがチャックテーブルに対して
垂直に配設されているため、スピンドルユニットに熱膨
張が生じるとカップ状の砥石の切り込み深さに直接影響
し、被加工物を所望の厚さに研削することが難しい。 （２）カップ状の砥石と被加工物との接触面積が大きい
ので、研削荷重が大きくなるため、高い剛性が必要とな
って装置全体が大型となる。 （３）被加工物の表面に対して垂直に配設されたスピン
ドルユニットを軸方向（被加工物の表面に対して垂直方
向）に切り込み送りするため、スピンドルの歪みの影響
を直接受け切り込み制御が難しく、従って、被加工物の
厚さを接触式のセンサーによって実測しながら切り込み
送りを制御しなければならず、この結果被加工物の表面
に傷が付く。 （４）切削荷重が大きいことからチャックテーブルやス
ピンドルユニット等を構成する各部材に歪が生じるの
で、この歪の影響を少なくして被加工物の研削精度を高
めるためには切り込み送りを止め、所謂スパーアウトお
よび逃げ研削をしなければならず、生産性が悪い。 （５）チャックテーブルやスピンドルユニット等を構成
する各部材の歪の影響を低減させるためには各部材の剛
性が必要となり、研削装置が大型となる。

【０００４】上述した問題を解消するものとして、薄板
状の被加工物を載置する吸着保持面を備え回転可能に構
成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルの該
吸着保持面と平行に配設された回転軸を備えたスピンド
ルユニットと、該スピンドルユニットの回転軸に装着さ
れた円盤状の砥石（ストレート砥石）とからなり、該砥
石を回転しその外周面をチャックテーブルの吸着保持面
に吸着保持された被加工物の研削領域において接触しつ
つ、砥石と被加工物とを研削送り方向に相対移動するよ
うに構成した研削装置が例えば特開昭６１ー１６４７７
３号公報に開示されている。

【発明が解決しようとする課題】而して、上記公報に開
示された研削装置においては、薄板状の被加工物はチャ
ックテーブルの吸着保持面に沿って支持されるため、チ
ャックテーブルの吸着保持面が回転軸線に対して垂直な
平面に形成されていないと、均一な厚さに研削すること
ができない。しかるに、チャックテーブルの吸着保持面
は、完全な平面に形成することは難しく、外周部より中
央部が窪んだり、或いは外周部より中央部が突出して形
成される。外周部より中央部が窪んいる吸着保持面に被
加工物を吸着保持して研削した場合には、外周部で切り
込み深さを決めて研削すると、中央部が研削されない。
一方、外周部より中央部が突出している吸着保持面に被
加工物を吸着保持して研削した場合には、外周部で切り
込み深さを決めて研削すると、中央部が必要以上に研削
され過ぎて薄くなるという問題がある。

【０００５】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主たる技術課題は、被加工物を均一な厚さに
研削することができ研削装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するため、本発明によれば、薄板状の被加工物を載置
する吸着保持面を備え回転可能に構成されたチャックテ
ーブルと、該チャックテーブルの該吸着保持面と平行に
配設された回転軸を備えたスピンドルユニットと、該ス
ピンドルユニットの回転軸に装着された円盤状の砥石と
からなり、該砥石を回転しその外周面を該チャックテー
ブルの吸着保持面に吸着保持された被加工物に接触しつ
つ、該砥石と該チャックテーブルとを研削送り方向に相
対移動するように構成した研削装置において、該チャッ
クテーブルの吸着保持面を回転軸芯上を頂点とした円錐
形に形成するとともに、該砥石を研削領域における該吸
着保持面と平行に相対移動するように構成した、ことを
特徴とする研削装置が提供される。

【０００７】上記円錐形に形成された吸着保持面は、勾
配が０．００１〜０．００００１に設定されていること
が望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
研削装置の一実施形態について、添付図面を参照して詳
細に説明する。

【０００９】図１には、本発明に従って構成された研削
装置の要部が示されている。図示の実施形態における研
削装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す
方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャック
テーブル機構３と、静止基台２に研削送り方向である矢
印Ｙで示す方向に移動可能に配設されたスピンドル支持
機構４と、該スピンドル支持機構４に切り込み方向であ
る矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたスピンドル
ユニット５とを具備している。

【００１０】上記チャックテーブル機構３は、静止基台
２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された２本
の案内レール３１、３２と、該案内レール３１、３２上
に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されたチャックテ
ーブル３３を具備している。このチャックテーブル３３
は、案内レール３１、３２上に移動可能に配設された吸
着チャック支持台３４と、該吸着チャック支持台３４上
に装着された吸着チャック３５を具備しており、該吸着
チャック３５の表面である吸着保持面３５１に被加工物
である例えば円盤状の半導体ウエーハＷを図示しない吸
引手段によって保持するようになっている。また、チャ
ックテーブル３は、図示しない回転駆動機構によって矢
印で示す方向に回動駆動せしめられるようになってい
る。上記吸着チャック３５は、図示の実施形態において
はポーラスなセラミック材によって構成されており、そ
の吸着保持面３５１が図２に示すように回転軸芯ＯＡ上
を頂点とした円錐形に形成されている。この円錐形に形
成された吸着保持面３５１は、その半径をＲとし頂点の
高さをＨとすると、勾配（Ｈ／Ｒ）が０．００００１〜
０．００１に設定されている。

【００１１】また、チャックテーブル機構３は、チャッ
クテーブル３３を２本の案内レール３１、３２に沿って
矢印Ｘで示す方向に移動させるための駆動手段３６を具
備している。駆動手段３６は、上記２本の案内レール３
１と３２の間に平行に配設された雄ねじロッド３６１
と、該雄ねじロッド３６１を回転駆動するためのパルス
モータ３６２等の駆動源を含んでいる。雄ねじロッド３
４１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示し
ない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他
端が上記パルスモータ３６２の出力軸に図示しない減速
装置を介して伝動連結されている。なお、雄ねじロッド
３６１は、チャックテーブル３３を構成する吸着チャッ
ク支持台３４の中央部下面に突出して設けられた図示し
ない雌ねじブロックに形成された貫通雌ねじ穴に螺合さ
れている。従って、パルスモータ３６２によって雄ねじ
ロッド３６１を正転および逆転駆動することにより、チ
ャックテーブル３３は案内レール３１、３２に沿って矢
印Ｘで示す方向に図１において２点差線で示す被加工物
供給位置と実戦で示す加工位置の間を移動せしめられ
る。

【００１２】上記スピンドル支持機構４は、静止基台２
上に平行に配設された２本の案内レール４１、４２と、
該案内レール４１、４２上に矢印Ｙで示す方向に移動可
能に配設された可動支持基台４３を具備している。この
可動支持基台４３は、案内レール４１、４２上に移動可
能に配設された移動支持部４３１と、該移動支持部４３
１に取り付けられたスピンドル装着部４３２とからなっ
ている。スピンドル装着部４３２には、矢印Ｚで示す方
向に延びる２本の案内レール４３２ａ、４３２ａが平行
に設けられている。なお、スピンドル支持機構４は、可
動支持基台４３を２本の案内レール４１、４２に沿って
矢印Ｙで示す方向に移動させるための駆動手段４４を具
備している。駆動手段４４は、上記２本の案内レール４
１、４２の間に平行に配設された雄ねじロッド４４１
と、該雄ねじロッド４４１を回転駆動するためのパルス
モータ４４２等の駆動源を含んでいる。雄ねじロッド４
４１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブ
ロック４４３に回転自在に支持されており、その他端が
上記パルスモータ４４２の出力軸に図示しない減速装置
を介して伝動連結されている。なお、雄ねじロッド４４
１は、可動支持基台４３を構成する移動支持部４３１の
中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ねじブロ
ックに形成された貫通雌ねじ穴に螺合されている。従っ
て、パルスモータ４４２によって雄ねじロッド４４１を
正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４３
は案内レール４１、４２に沿って矢印Ｙで示す方向に移
動せしめられる。

【００１３】上記スピンドルユニット５は、スピンドル
ホルダ５１と、該スピンドルホルダ５１に取り付けられ
たスピンドルハウジング５２を具備している。スピンド
ルホルダ５１には上記スピンドル支持機構４のスピンド
ル装着部４３２に設けられた２本の案内レール４３２
ａ、４３２ａに摺動可能に嵌合する２本の被案内レール
５１ａ、５１ａが設けられており、この被案内レール５
１ａ、５１ａを上記案内レール４３２ａ、４３２ａに嵌
合することにより、スピンドルホルダ５１は矢印Ｚで示
す方向に移動可能に支持される。スピンドルハウジング
５２には図２に示すように上記吸着チャック３５の研削
領域Ｇにおける吸着保持面３５１と平行に回転軸５３が
回転自在に支持されており、この回転軸５３はスピンド
ルハウジング５２内に配設された図示しない回転駆動機
構によって回転駆動せしめられるようになっている。回
転軸５３の先端部には円盤状の砥石５４が装着されてい
る。この砥石５４は、回転しつつ外周面を上記チャック
テーブル３３を構成する吸着チャック３５の吸着保持面
３５１に保持された被加工物に接触することにより、被
加工物を研削する。

【００１４】なお、スピンドルユニット５は、スピンド
ルホルダ５１を２本の案内レール４３２ａ、４３２ａに
沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための駆動手段５
５を具備している。駆動手段５５は、上記駆動手段３６
および４４と同様に案内レール４３２ａ、４３２ａの間
に配設された雄ねじロッド（図示せず）と、該雄ねじロ
ッドを回転駆動するためのパルスモータ５５２等の駆動
源を含んでおり、パルスモータ５５２によって図示しな
い雄ねじロッドを正転および逆転駆動することにより、
スピンドルユニット５を案内レール４３２ａ、４３２ａ
に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。

【００１５】ここで、上記チャックテーブル３３を構成
する吸着チャック３５の円錐形に形成された吸着保持面
３５１と、砥石５４の研削送り方向である矢印Ｙ方向へ
の移動について説明する。図２に示すように例えば半径
１００ｍｍで回転軸芯ＯＡ部が１０μｍ程度盛り上がっ
た円錐形に形成された吸着保持面３５１上に薄板状の被
加工物Ｗを吸着保持すると、被加工物Ｗは吸着保持面３
５１の円錐形の勾配が極僅かである故に吸着保持面３５
１に沿った形状となる。従って、吸着保持面３５１上に
吸着保持された被加工物Ｗは、吸着保持面３５１と同様
に円錐形状となる。図２に示す実施形態においては、チ
ャックテーブル３３がその回転軸芯ＯＡを吸着保持面３
５１の勾配に対応する角度だけ傾斜して配設され、砥石
５４を装着した回転軸５３が水平に配設されており、砥
石５４が研削領域Ｇにおける吸着保持面３５１と平行に
矢印Ｙ方向に移動せしめられるように構成されている。
即ち、砥石５は研削領域Ｇにおける吸着保持面３５１と
平行に相対移動するように構成されている。従って、チ
ャックテーブル３３を回転し、砥石５４を回転しつつ被
加工物Ｗの外周部において砥石５４に所定の切り込み量
を与え、吸着保持面３５１の回転軸芯ＯＡに向けて矢印
Ｙ方向へ移動することにより、砥石５４が上記回転軸芯
ＯＡに達した時点で被加工物Ｗの全面を研削することが
できる。そして、砥石５４は上記回転軸芯ＯＡを通過す
ると被加工物Ｗの表面から離隔するので、研削作用は生
じない。このように、図示の実施形態における研削装置
は、チャックテーブル３３を構成する吸着チャック３５
の吸着保持面３５１を円錐形に形成し、砥石５４を研削
領域Ｇにおける吸着保持面３５１と平行に相対移動する
ようにしたので、上記吸着保持面３５１上に吸着保持さ
れた被加工物Ｗを均一な厚さに研削することができる。

【００１６】以上、本発明を図示の実施形態に基づいて
説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるもので
はなく、本発明の技術思想の範囲で種々の変形は可能で
ある。例えば、図示の実施形態においてはチャックテー
ブル３３の回転軸芯ＯＡを吸着保持面３５１の勾配に対
応する角度だけ傾斜して配設した例を示したが、砥石５
４を装着した回転軸５３を水平に対して吸着保持面３５
１の勾配に対応する角度だけ傾斜せしめてもよい。ま
た、図示の実施形態においては砥石５４を矢印Ｙ方向に
移動して研削送りを実行した例を示したが、チャックテ
ーブル３３を矢印Ｙ方向に移動するように構成してもよ
い。

【００１７】

【発明の効果】本発明による研削装置は以上のように構
成されているので、次の作用効果を奏する。

【００１８】即ち、本発明によれば、チャックテーブル
の吸着保持面を回転軸芯上を頂点とした円錐形に形成す
るとともに、砥石を研削領域における吸着保持面と平行
に相対移動するように構成されているので、吸着保持面
上に吸着保持された被加工物を均一な厚さに研削するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された研削装置の要部斜視
図。

【図２】図１の研削装置におけるチャックテーブルの吸
着保持面と砥石の研削送り方向との関係を示す説明図。

【符号の説明】

２：静止基台 ３：チャックテーブル機構 ３１、３２：チャックテーブル機構の案内レール ３３：チャックテーブル ３４：チャックテーブルの吸着チャック支持台 ３５：チャックテーブルの吸着チャック ３５１：チャックテーブルの吸着保持面 ３６：チャックテーブル機構の駆動手段 ４：スピンドル支持機構 ４１、４２：スピンドル支持機構の案内レール ４３：スピンドル支持機構の可動支持基台 ４３１：可動支持基台の移動支持部 ４３２：可動支持基台のスピンドル装着部 ４４：スピンドル支持機構の駆動手段 ５：スピンドルユニット ５１：スピンドルユニットのスピンドルホルダ ５２：スピンドルユニットのスピンドルハウジング ５３：スピンドルユニットの回転軸 ５４：砥石 ５５：スピンドルユニットの駆動手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板状の被加工物を載置する吸着保持面
   を備え回転可能に構成されたチャックテーブルと、該チ
   ャックテーブルの該吸着保持面と平行に配設された回転
   軸を備えたスピンドルユニットと、該スピンドルユニッ
   トの該回転軸に装着された円盤状の砥石とからなり、該
   砥石を回転しその外周面を該チャックテーブルの吸着保
   持面に吸着保持された被加工物に接触しつつ、該砥石と
   該チャックテーブルとを研削送り方向に相対移動するよ
   うに構成した研削装置において、 該チャックテーブルの吸着保持面を回転軸芯上を頂点と
   した円錐形に形成するとともに、該砥石を研削領域にお
   ける該吸着保持面と平行に相対移動するように構成し
   た、 ことを特徴とする研削装置。
2. 【請求項２】 円錐形に形成された該吸着保持面は、勾
   配が０．００００１〜０．００１に設定されている請求
   項１記載の研削装置。