JP2023069861A - 研削装置及び被加工物の研削方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被加工物に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる研削装置及び被加工物の研削方法を提供する。【解決手段】被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷が供給された状態で被加工物に対するクリープフィード研削を行う。そして、この氷は複数の研削砥石と被加工物との接触界面に巻き込まれて、被加工物及び複数の研削砥石を冷却するとともに水(研削液)となり、この水によって研削屑が洗い流される。さらに、この氷は、水等の液体とは異なり、研削ホイールに向かって流動することがないため、複数の研削砥石の外側面と衝突して飛散する蓋然性が低い。そのため、被加工物に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる。【選択図】図3
Description
本発明は、被加工物を研削する研削装置及び被加工物の研削方法に関する。
IC(Integrated Circuit)及びLSI(Large Scale Integration)等のデバイスのチップは、携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の各種電子機器において不可欠の構成要素である。このようなチップは、例えば、一方の面側に多数のデバイスが形成されたウェーハ等の被加工物を個々のデバイスを含む領域毎に分割することで製造される。
さらに、この被加工物は、チップの小型化及び軽量化等を目的として、その分割前に薄化されることが多い。被加工物を薄化する方法としては、研削装置による研削が挙げられる。この研削装置は、例えば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルの上方に設けられ、かつ、研削ホイールが下端部に装着されたスピンドルを有する研削ユニットとを備える。そして、この研削ホイールは、環状に離散して配置され、かつ、それぞれが直方体状の形状を有する複数の研削砥石を含む。
このような研削装置においては、クリープフィード研削とも呼ばれる研削方法によって被加工物を薄化することがある(例えば、特許文献1参照)。この研削方法においては、まず、チャックテーブルの保持面に被加工物の一方の面側が配置された状態でチャックテーブルが被加工物を保持する。次いで、水平方向においてチャックテーブルから離隔するように研削ユニットを位置付けてから、複数の研削砥石のそれぞれの下面を被加工物の他方の面(表面、上面)と一方の面(裏面、下面)との間の高さに位置付ける。
そして、研削ホイールが回転した状態でチャックテーブルと研削ユニットとを水平方向に沿って相対的に移動させることにより複数の研削砥石を被加工物の表面側に接触させて被加工物の表面側の水平方向における一端から他端までを連続的に研削する。これにより、被加工物の表面側の所定の厚さを有する部分が除去されて被加工物が薄化される。
被加工物を研削すると、研削屑が生じ、また、被加工物及び複数の研削砥石が加熱される。そのため、被加工物の研削は、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に純水等の液体(研削液)を供給することによって、研削屑を洗い流し、また、被加工物及び複数の研削砥石を冷却しながら行われる。
また、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる場合には、主として、複数の研削砥石のそれぞれの外側面の下端部及び下面の外端部によって被加工物の研削が行われる。すなわち、この場合には、これらの部分の近傍に研削屑が生じやすく、また、これらの部分の近傍が加熱されやすい。
ここで、研削ホイールの内側(研削ホイールに囲まれた領域)から研削ホイールに研削液を供給すると、複数の研削砥石のそれぞれの外側面の下端部及び下面の外端部の近傍まで研削液が到達しない蓋然性が高い。そのため、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる場合には、これらの部分の近傍に研削液が供給されるように、研削ホイールの外側から研削ホイールに向かって研削液が供給される。
しかしながら、被加工物を研削するためには複数の研削砥石を高速で回転させる必要がある。そのため、被加工物に対するクリープフィード研削が行われる場合には、複数の研削砥石の外側面との衝突に起因して研削液の大半が飛散して、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液が減少するおそれがある。
この点に鑑み、本発明の目的は、被加工物に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる研削装置及び被加工物の研削方法を提供することである。
本発明の一側面によれば、被加工物を研削する研削装置であって、該被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、水平面上において環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールが先端部に装着され、かつ、鉛直方向に沿って延在するスピンドルを有し、該鉛直方向に沿った直線を回転軸として該研削ホイールを回転させる研削ユニットと、該チャックテーブルと該研削ユニットとを水平方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を供給する氷供給ユニットと、を備える研削装置が提供される。
また、本発明の別の側面によれば、被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、該被加工物を保持する保持ステップと、該保持ステップ後に、該被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を供給する氷供給ステップと、該氷供給ステップの後に、又は、該氷供給ステップと並行して、水平面上において環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールが鉛直方向に沿った直線を回転軸として回転した状態で該被加工物と該研削ホイールとを水平方向に沿って相対的に移動させることにより該複数の研削砥石を該被加工物の表面側に接触させて該被加工物の該表面側の該水平方向における一端から他端までを連続的に研削する研削ステップと、を備える被加工物の研削方法が提供される。
本発明においては、被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷が供給された状態で被加工物に対するクリープフィード研削が行われる。そして、この氷は複数の研削砥石と被加工物との接触界面に巻き込まれて、被加工物及び複数の研削砥石を冷却するとともに水(研削液)となり、この水によって研削屑が洗い流される。
さらに、この氷は、水等の液体とは異なり、研削ホイールに向かって流動することがないため、複数の研削砥石の外側面と衝突して飛散する蓋然性が低い。そのため、本発明においては、被加工物に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石と被加工物との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、研削装置の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図1に示されるX軸方向(前後方向)及びY軸方向(左右方向)は、水平面上において互いに直交する方向であり、Z軸方向(上下方向)は、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向(鉛直方向)である。また、図1においては、便宜上、研削装置の構成要素の一部がブロックで示されている。
図1に示される研削装置2は、各構成要素を支持又は収容する基台4を有する。この基台4の上面側には、X軸方向に沿って延在する直方体状の溝4aが形成されている。また、基台4の上面側の後端部には、Z軸方向に沿って延在する直方体状の支持構造6が設けられている。
この研削装置2においては、被加工物を保持するチャックテーブル8が基台4の溝4aにおいて露出するように設けられている。このチャックテーブル8は、例えば、X軸方向及びY軸方向に双方に平行な円状の上面(保持面)を有し、この保持面においては円盤状のポーラス板8aが露出している。
さらに、ポーラス板8aは、チャックテーブル8の内部に設けられた流路等を介して真空ポンプ等の吸引源(不図示)と連通している。そして、この吸引源が動作すると、チャックテーブル8の保持面近傍の空間に負圧が生じる。
また、チャックテーブル8は、チャックテーブル8をX軸方向に沿って移動させるX軸方向移動機構10と連結されている。このX軸方向移動機構10は、基台4の溝4aの内側に設けられている。図2は、研削装置2の構成要素の一部(X軸方向移動機構10等)を模式的に示す一部断面側面図である。
このX軸方向移動機構10は、溝4aの底面に固定され、かつ、X軸方向に沿って延在する一対のX軸ガイドレール(不図示)を有する。そして、一対のX軸ガイドレールの上面側には、一対のX軸ガイドレールに沿ってスライド可能な態様でX軸移動プレート12が連結されている。
また、一対のX軸ガイドレールの間には、X軸方向に沿って延在するねじ軸14が配置されている。このねじ軸14の後端部には、ねじ軸14を回転させるためのモータ16が連結されている。また、ねじ軸14の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸14の表面を転がるボールを収容するナット部18が設けられ、ボールねじが構成されている。
すなわち、ねじ軸14が回転するとボールがナット部18内を循環してナット部18がX軸方向に沿って移動する。さらに、このナット部18は、X軸移動プレート12の下面側に固定されている。そのため、モータ16でねじ軸14を回転させれば、ナット部18とともにX軸移動プレート12及びX軸移動プレート12に連結されているチャックテーブル8がX軸方向に沿って移動する。
また、チャックテーブル8の周囲には、チャックテーブル8を囲むテーブルカバー20が設けられている(図1参照)。このテーブルカバー20の前方及び後方には、X軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー22が設けられている。そして、テーブルカバー20及び防塵防滴カバー22は、溝4aの内側に設けられたX軸方向移動機構10の構成要素を覆っている。
また、支持構造6の前面側には、Z軸方向移動機構24が設けられている。このZ軸方向移動機構24は、支持構造6の前面に固定され、かつ、Z軸方向に沿って延在する一対のZ軸ガイドレール26を有する。そして、一対のZ軸ガイドレール26の前面側(表面側)には、一対のZ軸ガイドレール26に沿ってスライド可能な態様でZ軸移動プレート28が連結されている。
また、一対のZ軸ガイドレール26の間には、Z軸方向に沿って延在するねじ軸30が配置されている。このねじ軸30の上端部には、ねじ軸30を回転させるためのモータ32が連結されている。また、ねじ軸30の螺旋状の溝が形成された表面には、回転するねじ軸30の表面を転がるボールを収容するナット部(不図示)が設けられ、ボールねじが構成されている。
すなわち、ねじ軸30が回転するとボールがナット部内を循環してナット部がZ軸方向に沿って移動する。さらに、このナット部は、Z軸移動プレート28の後面側(裏面側)に固定されている。そのため、モータ32でねじ軸30を回転させれば、ナット部とともにZ軸移動プレート28がZ軸方向に沿って移動する。
また、Z軸移動プレート28の前面(表面)には、支持部材34が設けられている。この支持部材34は、研削ユニット36の円柱状のハウジング38を支持している。そして、ハウジング38には、Z軸方向に沿って延在する円柱状のスピンドル40が収容されている。
このスピンドル40の先端部(下端部)は、ハウジング38の下面から下方に突出している。そして、スピンドル40の先端部には、金属等からなる円盤状のマウント42が固定されている。また、スピンドル40の基端部(上端部)には、スピンドル40を回転させるモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
そして、スピンドル40の基端部に連結されている回転駆動源が動作すると、Z軸方向に沿った直線を回転軸としてスピンドル40が回転する。さらに、マウント42の下面側には、円環状の研削ホイール44が装着されている。この研削ホイール44は、例えば、ボルト等の固定具(不図示)を用いてマウント42に固定される。
これにより、研削ホイール44がマウント42を介してスピンドル40の先端部に装着される。そして、スピンドル40が回転すると、その先端部に装着されている研削ホイール44もZ軸方向に沿った直線を回転軸として回転する。
研削ホイール44は、ホイール基台46と、このホイール基台46の下面に固定されている複数の研削砥石48とを有する。このホイール基台46は、その外径がマウント42の直径と概ね等しい円環状の形状を有し、例えば、ステンレス若しくはアルミニウム等の金属又は樹脂等からなる。
また、複数の研削砥石48は、研削ホイール44(ホイール基台46)の周方向に沿って離散して配置されている。すなわち、複数の研削砥石48は、X軸方向及びY軸方向に平行な面(水平面)上において環状に配置されている。
そして、複数の研削砥石48のそれぞれは、例えば、ダイヤモンド又はcBN(cubic Boron Nitride)等からなる砥粒と、この砥粒を固定する結合材(ボンド材)とを含む。なお、この結合材としては、例えば、メタルボンド、レジンボンド又はビトリファイドボンド等が適用される。
研削ユニット36の前方には、チャックテーブル8に保持された被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を供給する氷供給ユニット50が設けられている。この氷供給ユニット50は、基台4の溝4aの上方に設けられている。すなわち、この氷供給ユニット50は、X軸方向移動機構10によってチャックテーブル8を移動させた時のチャックテーブル8の移動経路と重なるように設けられている。
この氷供給ユニット50は、例えば、溝4aの幅方向(Y軸方向)に沿って延在し、その長さがチャックテーブル8の保持面の直径以上である正四角柱状のパイプである。また、このパイプは、それぞれのサイズが概ね等しい長方形状の4つの側面を有し、各側面がチャックテーブル8の保持面に対して傾くように設けられている。
そして、このパイプの4つの側面のうち下方後側を向くように設けられている側面50a(図2参照)には、溝4aの幅方向(Y軸方向)に沿って概ね等間隔に複数の氷供給ノズル(不図示)が設けられている。あるいは、この側面50aには、氷供給ノズルに代えて、複数のシャッター(不図示)が設けられていてもよい。
なお、氷供給ユニット50の設置方法に制限はない。例えば、この氷供給ユニット50は、所定の接続部材(不図示)を介して基台4の上面又は研削ユニット36に固定される。また、マウント42を囲むようなカバー(不図示)が研削装置2に設けられている場合には、このカバーに氷供給ユニット50が固定されてもよい。
また、氷供給ユニット50は、製氷機52に接続されている。この製氷機52は、例えば、純水から直接的に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を製造する。あるいは、製氷機52は、純水から各辺が数センチメートル程度のブロック状の氷を製造した後、このブロック状の氷を砕いて平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を製造してもよい。
なお、製氷機52において製造された氷は、シャーベット状の氷であると表現することもできる。そして、この氷は、氷供給ユニット50の側面50aに設けられたノズルを介して、又は、氷供給ユニット50の側面50aに設けられたシャッターを開くことによって下方に供給される。
図3は、研削装置2において被加工物に対するクリープフィード研削を行う被加工物の研削方法の一例を模式的に示すフローチャートである。この方法においては、まず、チャックテーブル8の保持面において被加工物を保持する(保持ステップ:S1)。図4は、保持ステップ(S1)の様子を模式的に示す側面図である。
この方法において研削される被加工物11は、例えば、シリコン(Si)等の半導体材料からなり、かつ、互いに概ね平行な表面11a及び裏面11bを有する円盤状のウェーハである。この被加工物11は、格子状に設定された分割予定ラインによって複数の領域に区画されており、各領域の裏面11b側には、IC又はLSI等のデバイスが形成されている。
なお、被加工物11の種類、材質、大きさ、形状及び構造等に制限はない。被加工物11は、例えば、炭化シリコン(SiC)又は窒化ガリウム(GaN)等のシリコン以外の半導体材料からなっていてもよい。あるいは、被加工物11は、ガラス、セラミックス、樹脂又は金属等からなる円盤状又は矩形状の基板であってもよいが、この場合には、チャックテーブル8のポーラス板8aの形状も矩形状に変更する必要がある。
さらに、被加工物11の裏面11bには、デバイスを保護するためのテープが貼着されていてもよい。なお、分割予定ラインによって区画された複数の領域のそれぞれに形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ及び配置等にも制限はない。また、被加工物11には、このようなデバイスが形成されていなくてもよい。
保持ステップ(S1)においては、まず、チャックテーブル8を基台4の前側に位置付けてから、チャックテーブル8の保持面の中心と被加工物11の裏面11bの中心とを一致させるように被加工物11をチャックテーブル8に置く。次いで、被加工物11がチャックテーブル8によって保持されるように、チャックテーブル8のポーラス板8aと連通する吸引源を動作させる。
次いで、Z軸方向における研削ユニット36の位置を調整する。図5は、研削ユニット36の位置を調整する様子を模式的に示す側面図である。具体的には、複数の研削砥石48の下面が被加工物11の表面11aよりも低く、その裏面11bよりも高い位置に位置付けられるように、Z軸方向移動機構24によって研削ユニット36のZ軸方向における位置を調整する。
次いで、X軸方向に沿ってチャックテーブル8を移動させながら、被加工物11の表面11aに氷を供給する(氷供給ステップ:S2)。図6は、氷供給ステップ(S2)の様子を模式的に示す側面図である。
この氷供給ステップ(S2)においては、チャックテーブル8が複数の研削砥石48に接近するようにX軸方向移動機構10によってチャックテーブル8をX軸方向に沿って移動させながら、氷供給ユニット50から被加工物11の表面11aに平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷21を連続的に供給する。
次いで、研削ホイール44がZ軸方向に沿った直線を回転軸として回転した状態でチャックテーブル8をX軸方向に沿って移動させることにより複数の研削砥石48を被加工物11の表面11a側に接触させて被加工物11の表面11a側のX軸方向における一端から他端までを連続的に研削する(研削ステップ:S3)。
図7は、研削ステップ(S3)の様子を模式的に示す側面図である。この研削ステップ(S3)においては、スピンドル40の基端部に連結されている回転駆動源によってスピンドル40を介して研削ホイール44を回転させながらX軸方向移動機構10によってチャックテーブル8をX軸方向に沿って移動させる。これにより、被加工物11の表面11a側の所定の厚さを有する部分が除去されて被加工物11が薄化される。
なお、図7においては、氷供給ステップ(S2)と研削ステップ(S3)とが並行して実施される様子が示されているが、研削ステップ(S3)は、氷供給ステップ(S2)が完了してから実施されてもよい。すなわち、被加工物11の表面11aの全域に氷21が供給されてから研削ステップ(S3)が実施されてもよい。
研削装置2においては、被加工物11の表面11aに平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷21が供給された状態で被加工物11に対するクリープフィード研削が行われる。そして、この氷21は複数の研削砥石48と被加工物11との接触界面に巻き込まれて、被加工物11及び複数の研削砥石48を冷却するとともに水(研削液)となり、この水によって研削屑が洗い流される。
さらに、この氷21は、水等の液体とは異なり、研削ホイール44に向かって流動することがないため、複数の研削砥石48の外側面と衝突して飛散する蓋然性が低い。そのため、研削装置2においては、被加工物11に対するクリープフィード研削を行う際に、複数の研削砥石48と被加工物11との接触界面に供給される研削液の減少を抑制できる。
なお、上述した内容は本発明の一態様であって、本発明は上述した内容に限定されない。例えば、本発明においては、チャックテーブル8がY軸方向及び/又はZ軸方向に移動可能なように構成されていてもよく、また、研削ユニット36がX軸方向及び/又はY軸方向に移動可能なように構成されていてもよい。
その他、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 :研削装置
4 :基台(4a:溝)
6 :支持構造
8 :チャックテーブル(8a:ポーラス板)
10 :X軸方向移動機構
11 :被加工物(11a:表面、11b:裏面)
12 :X軸方向移動プレート
14 :ねじ軸
16 :モータ
18 :ナット部
20 :テーブルカバー
21 :氷
22 :防塵防滴カバー
24 :Z軸方向移動機構
26 :ガイドレール
28 :Z軸方向移動プレート
30 :ねじ軸
32 :モータ
34 :支持部材
36 :研削ユニット
38 :ハウジング
40 :スピンドル
42 :マウント
44 :研削ホイール
46 :ホイール基台
48 :研削砥石
50 :研削液供給ユニット(50a:側面)
52 :製氷機
4 :基台(4a:溝)
6 :支持構造
8 :チャックテーブル(8a:ポーラス板)
10 :X軸方向移動機構
11 :被加工物(11a:表面、11b:裏面)
12 :X軸方向移動プレート
14 :ねじ軸
16 :モータ
18 :ナット部
20 :テーブルカバー
21 :氷
22 :防塵防滴カバー
24 :Z軸方向移動機構
26 :ガイドレール
28 :Z軸方向移動プレート
30 :ねじ軸
32 :モータ
34 :支持部材
36 :研削ユニット
38 :ハウジング
40 :スピンドル
42 :マウント
44 :研削ホイール
46 :ホイール基台
48 :研削砥石
50 :研削液供給ユニット(50a:側面)
52 :製氷機
Claims (2)
- 被加工物を研削する研削装置であって、
該被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
水平面上において環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールが先端部に装着され、かつ、鉛直方向に沿って延在するスピンドルを有し、該鉛直方向に沿った直線を回転軸として該研削ホイールを回転させる研削ユニットと、
該チャックテーブルと該研削ユニットとを水平方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、
該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を供給する氷供給ユニットと、
を備えることを特徴とする研削装置。 - 被加工物を研削する被加工物の研削方法であって、
該被加工物を保持する保持ステップと、
該保持ステップ後に、該被加工物の表面に平均粒径が0.5mm以下の粒状の氷を供給する氷供給ステップと、
該氷供給ステップの後に、又は、該氷供給ステップと並行して、水平面上において環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールが鉛直方向に沿った直線を回転軸として回転した状態で該被加工物と該研削ホイールとを水平方向に沿って相対的に移動させることにより該複数の研削砥石を該被加工物の表面側に接触させて該被加工物の該表面側の該水平方向における一端から他端までを連続的に研削する研削ステップと、
を備えることを特徴とする被加工物の研削方法。
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JP2021182033A JP2023069861A (ja) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 研削装置及び被加工物の研削方法 |
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