JP5270179B2

JP5270179B2 - 研削装置

Info

Publication number: JP5270179B2
Application number: JP2008009739A
Authority: JP
Inventors: 秀樹早坂; 一孝桑名
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-01-18
Also published as: JP2009166214A

Description

本発明は、チャックテーブルに吸引保持された被加工物に研削液を供給しながら研削する研削装置に関するものである。

半導体デバイスを製造するために用いられるシリコンウエーハなどの半導体基板は、まず、インゴット状態で成型されてからワイヤソーなどによって基板状にスライスされ、さらに、両面をラッピングや研削加工することで狙いの厚みに平坦度よく仕上げられていく。近年、研削加工では、インフィード型平面研削装置が多用されている。このインフィード研削では、スピンドルに固設された研削砥石とチャックテーブルに保持されたウエーハが、研削砥石の側端部がチャックテーブルの回転軸の軸心に一致するように互いにずらして対向配置されている。そして、研削加工時には、スピンドルおよびチャックテーブルをそれぞれ回転駆動させながら、所定の送り速度で研削砥石をウエーハに押圧することで、ウエーハ表面を平面研削するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

この際、チャックテーブルは、セラミックス製のポーラス機構で構成され、下面から吸引することでウエーハ全面を吸着している。研削加工時には、研削箇所の研削粉除去や冷却のために研削ホイールから研削液を供給しながら研削を行うようにしている。

特開２００３−２３６７３６号公報特開２００４−７９７４９号公報

ここで、チャックテーブルは、吸引用の負圧リークを防止するため、ウエーハとほぼ同等の大きさに形成されている。しかしながら、ウエーハはチャックテーブルの吸着面に対して全面的に吸着保持されているため、ウエーハの周縁部からチャックテーブルのポーラス機構からなる吸着面に研削液が吸い込まれやすい。このため、ポーラス機構内に吸い込まれた研削液が、そのまま配管内へ吸引されてしまう。この際、吸引される研削液の量が多いため、ポーラス機構を支持する支持基板に経時的な温度変化が生じてしまう。このような温度変化による収縮によって支持基板に面内バラツキを生じてしまう。よって、経時的にウエーハを吸着保持する支持基板やポーラス機構の平面度を維持できず、研削加工されるウエーハの仕上がり形状が変動してしまうという不具合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、研削液を供給しながら被加工物を研削する際に、研削液の温度変化によるチャックテーブル側の面内バラツキの発生を抑制し、被加工物の仕上がり形状の変動を抑えることができる研削装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる研削装置は、被加工物を吸引保持して回転駆動されるチャックテーブルと、該チャックテーブル上に吸引保持された被加工物に研削液を供給しつつ研削する研削手段と、前記チャックテーブル上で研削された被加工物を保持して搬送する搬出機構とを備える研削装置において、前記チャックテーブルは、前記被加工物と同等の大きさに形成されかつ多孔質材で構成されて被加工物を吸着保持するチャック板と、該チャック板を支持する支持基板とからなり、前記支持基板は、平面的に見て内周側吸引吹上げ領域と外周側の領域とに区分けされ、前記内周側吸引吹上げ領域および前記外周側の領域のそれぞれに負圧または吹上げ圧を作用させることが可能な吸引吹上げ手段を備え、被加工物の研削時には、前記内周側吸引吹上げ領域にのみ負圧を作用させて前記被加工物を前記チャック板上に吸着保持し、被加工物の搬送時には、前記内周側吸引吹上げ領域および前記外周側の領域に吹上げ圧を作用させて前記チャック板の全面で均一に吹上げ圧を作用させるよう制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明にかかる研削装置によれば、チャックテーブルを構成する支持基板を、平面的に見て内周側吸引吹上げ領域と外周側吸引吹上げ領域とに区分けし、被加工物の研削時には、内周側吸引吹上げ領域にのみ吸引吹上げ手段による負圧を作用させるようにしたので、被加工物の周縁部からチャックテーブルのチャック板より吸い込まれる研削液を少なくすることができ、よって、経時的に、被加工物を吸着保持するチャック板や支持基板の平面度を維持し、研削加工される被加工物の仕上がり形状の変動を抑制することができるという効果を奏する。研削後の搬送時には、内周側吸引吹上げ領域および外周側吸引吹上げ領域に吸引吹上げ手段による吹上げ圧を作用させるので、被加工物に歪みを生ずることなく搬出機構による保持搬送を良好に行わせることができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である研削装置について図面を参照して説明する。まず、図１〜図４を参照して、本実施の形態で用いる研削装置について説明する。図１は、本実施の形態の研削装置の構成例を示す外観斜視図であり、図２は、その研削手段付近の構成例を拡大して示す斜視図であり、図３は、図２の正面図であり、図４は、研削部付近に対する研削液の供給構造を示す断面図である。

本実施の形態で用いる研削装置１０は、立軸回転テーブル型のインフィード型平面研削装置であり、被加工物Ｗを載置固定するチャックテーブル２０と、研削手段３０とを備える。研削手段３０は、主として、研削砥石３１ａを保持する研削ホイール３１と、フランジ３２を介して研削ホイール３１に一体化されて研削砥石３１ａを回転させるスピンドル３３と、スピンドル３３を回転駆動するためのスピンドルモータ３４と、スピンドル３３を回転自在に保持するハウジング３５とを備える。また、チャックテーブル２０は、後述するように被加工物Ｗを吸着保持するものであり、テーブル回転手段（図示せず）によって回転可能に構成され、載置された被加工物Ｗを例えば毎分８０〜１２０なる回転速度で回転させる。ここで、本実施の形態の研削装置１０は、インデックステーブル２１上に２個のチャックテーブル２０を有し、インデックステーブル２１の１８０度回転により被加工物Ｗが載置されたチャックテーブル２０を交互に研削手段３０による研削位置に位置付け可能とされている。

ここで、被加工物Ｗは、特に制約されないが、例えばシリコンウエーハ等からなる半導体ウエーハであり、例えば略円盤形状に形成されたものが用いられる。

また、研削砥石３１ａは、例えば＃２０００〜＃８０００などのメッシュサイズのファインメッシュ砥粒からなり、全体的には、例えば略リング形状に形成されたものである。また、研削砥石３１ａは、スピンドルモータ３４によって例えば毎分３０００〜５０００回転するよう、回転駆動される。このような研削砥石３１ａを回転させながら被加工物Ｗに押圧することにより、加工面を削り取ることができる。なお、被加工物Ｗと研削砥石３１ａの回転は独立したものであり、相互の回転数を自由に調整できる上に、回転方向も、互いに同一方向であっても逆方向であってもよい。

また、研削手段３０は、砥石送り手段４０により例えば垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能とされている。砥石送り手段４０は、ハウジング３５に一体化されたＺ軸スライダ４１と、筐体４２の一部に設けられてＺ軸スライダ４１をＺ軸方向にスライド自在にガイドするＺ軸リニアガイド４３と、一部がＺ軸スライダ４１に螺合したボールねじ４４と、このボールねじ４４を回転させるモータ４５とからなる。この砥石送り手段４０によって、研削砥石３１ａは、チャックテーブル２０上の被加工物Ｗに対して加工送りまたは退避送りされる。

ここで、本実施の形態では、研削砥石３１ａとこの研削砥石３１ａに対向するチャックテーブル２０上の被加工物Ｗとは、図２および図３に示すように、研削砥石３１ａの側端部がチャックテーブル２０の回転軸の軸心に一致するように互いにＸ軸方向にずらして対向配置されている。また、図４に示すように、研削手段３０の内部においては、図示しない研削液供給源から供給される研削液を、上下方向に貫通して研削ホイール３１の研削面側に向けて供給する供給経路３６が形成されている。この供給経路３６は、スピンドル３３の軸心とフランジ３２の軸心とに形成された供給孔３６ａと、フランジ３２内で軸心の供給孔３６ａから水平方向に複数に分岐されて下面側に開口させた分岐経路３６ｂと、研削液を研削ホイール３１の凹部３１ｂ内に受け入れるように各分岐経路３６ｂに対応させて厚み方向に貫通させて研削ホイール３１に形成された複数の水噴出孔３６ｃとからなり、凹部３１ｂによる内周側から研削砥石３１ａの研削面側に向けて研削液の噴出供給が可能とされている。

これにより、基本的には、被加工物Ｗおよび研削砥石３１ａを回転させながら、研削砥石３１ａを所定の送り速度で加工面に対して軸送りし、研削砥石３１ａを被加工物Ｗの加工面に押圧することにより、被加工物Ｗを目的の厚さとなるまで連続的にインフィード研削することができる。研削時には、研削箇所の研削粉除去や冷却のために、供給経路３６から水噴出孔３６ｃを介して研削液が研削部に供給される。

なお、研削対象となる被加工物Ｗは、供給側のカセット１１からロボットアーム１２により取り出され、位置決めピン１３ａを有する位置決めテーブル１３でセンタリングされた後、ローディングアーム１４によって待機側のチャックテーブル２０上に供給セットされる。また、研削後の被加工物Ｗは、待機側に移動したチャックテーブル２０上からアンローディングアーム１５ａを有する搬出機構１５によって吸着保持されて取り出されてスピンナユニット１６に搬送され、スピンナユニット１６において洗浄水によって洗浄され、乾燥した後、ロボットアーム１２により回収側のカセット１１に収納される。また、インデックステーブル２２の待機側チャックテーブル２０付近には、チャックテーブル２０を洗浄するための洗浄水供給ノズル１７を有する。

また、研削手段３０に対向する研削位置側のチャックテーブル２０に対しては、このチャックテーブル２０上の被加工物Ｗの厚みを測定する測定手段５０を有する。測定手段５０は、例えば、図２に示すように、厚みゲージを利用したものであり、チャックテーブル２０の載置面の高さを測定するアウタ厚みゲージプローブ５１ａを有するアウタ厚みゲージ５１と、チャックテーブル２０に載置された被加工物Ｗの表面の高さを測定するインナ厚みゲージプローブ５２ａを有するインナ厚みゲージ５２とを厚みゲージスタンド５３に一体化された厚みゲージ台５３ａ上に搭載してなる。すなわち、チャックテーブル２０の載置面の高さと被加工物Ｗの表面の高さとの差から、被加工物Ｗの厚みを測定するものである。測定手段５０は、厚みゲージスタンド５３の回動によりチャックテーブル２０や被加工物Ｗから退避可能とされている。

つづいて、本実施の形態のチャックテーブル２０の構造について図５および図６を参照して説明する。図５は、チャックテーブル２０の内部構造を示す概略断面図であり、図６は、支持基板を示す概略平面図である。

本実施の形態のチャックテーブル２０は、被加工物Ｗを吸引保持して回転駆動されるもので、多孔質材で構成されて被加工物Ｗを吸着保持する吸着面を形成するチャック板２２と、このチャック板２２を支持する支持板２３と、支持板２３がボルト２４等により固定されるＳＵＳ製やセラミックス製のベース板２５とからなる。チャック板２２は、吸着保持対象となる被加工物Ｗの大きさとほぼ同等の大きさに形成された円盤形状からなる。チャック板２２の下面に位置する支持板２３の上面側には、回転中心回りに吸引吹上げ領域を内周側吸引吹上げ領域２６ａと外周側吸引吹上げ領域２６ｂとに区分けする環状リブ２６ｃが形成されている。ここで、チャック板２２の大きさを例えば直径３６０ｍｍとした場合、環状リブ２６ｃは、例えば直径１８０ｍｍの位置に形成され、内周側吸引吹上げ領域２６ａと外周側吸引吹上げ領域２６ｂとが同心円をなすように形成されている。

これらの内周側吸引吹上げ領域２６ａ、外周側吸引吹上げ領域２６ｂに対しては、支持板２３およびベース板２５を貫通する分岐吸引孔２７ａ，２７ｂが連通している。これら分岐吸引孔２７ａ，２７ｂは、途中で合流して、吸引孔２７ｃとなり、適宜箇所に配設された吸引吹上げ手段２８に連結されている。吸引吹上げ手段２８は、内周側吸引吹上げ領域２６ａ、外周側吸引吹上げ領域２６ｂのそれぞれに対して被加工物Ｗを吸着保持させるための負圧を作用させること、および、被加工物Ｗを剥がすための吹上げ用の吹上げ圧（ブロー）を作用させることが可能とされている。また、分岐吸引孔２７ａ，２７ｂの経路中には、分岐吸引孔２７ａ，２７ｂを介しての負圧または吹上げ圧の作用をオン・オフするための電磁弁２９ａ，２９ｂを有する。そして、これら電磁弁２９ａ，２９ｂおよび吸引吹上げ手段２８を制御する制御手段６０を備える。この制御手段６０は、被加工物Ｗの研削時には、内周側吸引吹上げ領域２６ａにのみ負圧を作用させ、被加工物Ｗの搬送時には、内周側吸引吹上げ領域２６ａおよび外周側吸引吹上げ領域２６ｂに吹上げ圧を作用させるように電磁弁２９ａ，２９ｂおよび吸引吹上げ手段２８を制御する。

このような構成において、研削時には、対象となる被加工物Ｗを回転するチャックテーブル２０のチャック板２２上に吸着保持した状態で、研削部に研削液を供給しながら、回転する研削砥石２１ａによって被加工物Ｗの表面を研削する。このような研削時には、制御手段６０は、チャックテーブル２０において支持基板２３の内周側吸引吹上げ領域２６ａにのみ負圧を作用させるように吸着状態を制御する。これにより、被加工物Ｗの吸着保持に支障を来たすことなく、チャック板２２上の被加工物Ｗの外周側吸引吹上げ領域２６ｂに対応する部分に対する吸着力を弱くすることができる。よって、研削時に研削部に供給されて被加工物Ｗの周縁部に存在する研削液に対する吸い込み力も極めて弱いものとなり、チャック板２２を通して支持基板２３側に吸い込まれる研削液の量は少ないものとなる。この結果、支持基板２３に吸い込まれた研削液の温度変化による面内バラツキの発生を抑制し、経時的に、支持基板２３やチャック板２２の平面度を維持して、良好なる研削動作を継続させることができる。

研削終了後の搬送時には、チャックテーブル２０を待機側位置に移動させ、制御手段６０によって内周側吸引吹上げ領域２６ａおよび外周側吸引吹上げ領域２６ｂに吹上げ圧を作用させるように電磁弁２９ａ，２９ｂおよび吸引吹上げ手段２８を制御するとともに、アンローディングアーム１５ａを有する搬出機構１５によって被加工物Ｗを全面的に吸着保持してスピンナユニット１６に搬出する。このような搬送時には、内周側吸引吹上げ領域２６ａのみでなく、外周側吸引吹上げ領域２６ｂを含む全面で均一に吹上げ圧を作用させて被加工物Ｗをチャック板２２から剥がすようにしているので、被加工物Ｗに歪みを生ずることなく搬出させることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、内周側吸引吹上げ領域２６ａと外周側吸引吹上げ領域２６ｂとをそれぞれ単一領域として形成した例で説明したが、要は、半径方向において内周側吸引吹上げ領域２６ａと外周側吸引吹上げ領域２６ｂとに区分けされていればよく、その区分けの仕方（区分け形状、区分け位置、内部構造等）は適宜設定すればよい。例えば、各領域２６ａ，２６ｂ内をそれぞれ複数の環状または円弧状のリブで複数の領域に分割形成してもよく、或いは、各領域２６ａ，２６ｂを複数の環状または円弧状の溝形状に形成してもよい。また、吸引吹上げ手段２８は、領域２６ａ，２６ｂ毎に独立して設けるようにしてもよい。

本発明の実施の形態の研削装置の構成例を示す外観斜視図である。図１の研削手段付近の構成例を拡大して示す斜視図である。図２の正面図である。研削部付近に対する研削液の供給構造を示す断面図である。チャックテーブルの内部構造を示す概略断面図である。支持基板を示す概略平面図である。

符号の説明

１０研削装置
１５搬出機構
２０チャックテーブル
２２チャック板
２３支持基板
２６ａ内周側吸引吹上げ領域
２６ｂ外周側吸引吹上げ領域
２８吸引吹上げ手段
３０研削手段
６０制御手段

Claims

被加工物を吸引保持して回転駆動されるチャックテーブルと、該チャックテーブル上に吸引保持された被加工物に研削液を供給しつつ研削する研削手段と、前記チャックテーブル上で研削された被加工物を保持して搬送する搬出機構とを備える研削装置において、
前記チャックテーブルは、前記被加工物と同等の大きさに形成されかつ多孔質材で構成されて被加工物を吸着保持するチャック板と、該チャック板を支持する支持基板とからなり、
前記支持基板は、平面的に見て内周側吸引吹上げ領域と外周側の領域とに区分けされ、
前記内周側吸引吹上げ領域および前記外周側の領域のそれぞれに負圧または吹上げ圧を作用させることが可能な吸引吹上げ手段を備え、
被加工物の研削時には、前記内周側吸引吹上げ領域にのみ負圧を作用させて前記被加工物を前記チャック板上に吸着保持し、被加工物の搬送時には、前記内周側吸引吹上げ領域および前記外周側の領域に吹上げ圧を作用させて前記チャック板の全面で均一に吹上げ圧を作用させるよう制御する制御手段を備えることを特徴とする研削装置。