JP7563909B2

JP7563909B2 - 研削装置

Info

Publication number: JP7563909B2
Application number: JP2020123685A
Authority: JP
Inventors: 大齋藤; 二郎現王園; 創介荒蒔; 康行武石
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2024-10-08
Anticipated expiration: 2040-07-20
Also published as: TWI891849B; CN114029803B; TW202204089A; JP2022020281A; CN114029803A

Description

本発明は、研削装置に関する。

特許文献１に開示のように、チャックテーブルに保持した被加工物を、研削砥石を用いて所定の厚みに研削する研削装置は、被加工物の厚みを認識するために、ポーラス部材を支持する枠体の上面の高さを保持面の高さとして測定する保持面高さ測定器と、保持面に保持された被加工物の上面高さを測定する上面高さ測定器と、保持面高さ測定器に測定された高さと上面高さ測定器に測定された高さとの差を算出する算出部とを備えている。

また、研削装置は、特許文献２に開示のように研削砥石の下面とウェーハを保持する保持面とを平行にするために研削砥石を用いて保持面を研削するセルフグラインドを行っている。セルフグラインドは、研削砥石の下面に平行な保持面を形成するとき以外に、例えば研削屑が保持面からポーラス部材内に進入しポーラス部材内に留まることによって低下した保持面の吸引力を復活させるために、ポーラス部材内に留まっている研削屑を除去する際にも実施される。

特開２０１４－２３７２１０号公報特開２０１８－０９４６７１号公報

研削装置ではセルフグラインドを実施するたびに保持面の高さが低くなる。保持面の高さがあまりにも低くなると、研削送り手段を用いて下降させることが可能な限界の高さ位置まで研削砥石を下げても、研削砥石を保持面に接触させることができなくなってしまう。この状態では、セルフグラインドを実施することができないため、チャックテーブルを交換する必要が生じる。そこで、研削装置にはチャックテーブルの交換時期を認識するという課題がある。

本発明は、保持面にウェーハを保持するチャックテーブルが装着された保持手段と、研削砥石を用いてウェーハを研削する研削手段と、該保持面の高さを測定する保持面高さ測定器とを少なくとも備え、該研削砥石によって研削されて該研削砥石の下面に平行な状態にある該保持面にウェーハを保持する研削装置であって、該保持手段は、該チャックテーブルの下面を支持する支持面を有するテーブルベースを備え、該支持面から所定の距離上の高さを該チャックテーブルの使用限界高さとして設定する設定部と、該保持面の高さが該設定部に設定された該使用限界高さに下がったら該チャックテーブルの交換時期と判断する判断部と、を備えた研削装置である。

本発明の研削装置によれば、チャックテーブルの交換時期を自動的に判断することができるため、チャックテーブルの交換作業の効率化を図ることができる。

研削装置全体を表す斜視図である新品のチャックテーブルの断面図である。セルフグラインドされるチャックテーブルを表す断面図である。交換時期にあるチャックテーブルを表す断面図である。基台に載置されているブロックゲージの上面の高さを測定する様子を表す断面図である。セルフグラインドされるチャックテーブルを表す断面図である。交換時期にあるチャックテーブルを表す断面図である。

（研削装置の構成）
図１に示す研削装置１は、研削手段３を用いてチャックテーブル２０に保持されたウェーハ１４を研削加工する加工装置である。以下、研削装置１の構成について説明する。
研削装置１は、図１に示すようにＹ軸方向に延設されたベース１０と、ベース１０の＋Ｙ方向側に立設されたコラム１１とを備えている。

コラム１１の－Ｙ方向側の側面には、研削手段３を昇降可能に支持する研削送り手段４が配設されている。研削手段３は、例えばＺ軸方向の回転軸３５を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、回転軸３５を軸にしてスピンドル３０を回転駆動するスピンドルモータ３２と、スピンドル３０の下端に接続されたマウント３３と、マウント３３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール３４とを備えている。

研削ホイール３４は、ホイール基台３４１とホイール基台３４１の下面に環状に配列された略直方体状の複数の研削砥石３４０とを備えている。研削砥石３４０の下面３４２は、ウェーハ１４に接触する研削面である。

スピンドルモータ３２を用いてスピンドル３０を回転させることにより、スピンドル３０に接続されたマウント３３及びマウント３３の下面に装着された研削ホイール３４が一体的に回転することとなる。

研削送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸４５を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０に対して平行に配設された一対のガイドレール４１と、回転軸４５を軸にしてボールネジ４０を回転させるＺ軸モータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合して側部がガイドレール４１に摺接する昇降板４３と、昇降板４３に連結され研削手段３を支持するホルダ４４とを備えている。

Ｚ軸モータ４２によってボールネジ４０が駆動されて、ボールネジ４０が回転軸４５を軸にして回転すると、これに伴って、昇降板４３がガイドレール４１に案内されてＺ軸方向に昇降移動するとともに、ホルダ４４に保持されている研削手段３の研削ホイール３４がＺ軸方向に移動することとなる。

ベース１０の上にはウェーハ１４を保持する保持手段２が配設されている。
保持手段２は、図２に示すようにテーブルベース２３とテーブルベース２３の上に着脱可能に装着されるチャックテーブル２０とを備えている。テーブルベース２３の上面は、チャックテーブル２０の下面２２４を支持する支持面２３０である。

チャックテーブル２０は、ポーラス部材を有する吸引部２１と吸引部２１を支持する枠体２２とを備えている。吸引部２１の上面はウェーハ１４が保持される保持面２１０であり、新品のチャックテーブル２０では、枠体２２の上面２２０は保持面２１０に面一に形成されている。
吸引部２１は図示しない吸引源に接続されている。該吸引源を作動させることにより、生みだされた吸引力は保持面２１０に伝達される。例えば、保持面２１０にウェーハ１４が載置された状態で該吸引源を作動させることにより、ウェーハ１４を保持面２１０に吸引保持することができる。

枠体２２の径方向最外周側には－Ｚ方向に凹んだ凹部２２１が形成されており、凹部２２１にはＺ軸方向に貫通形成された複数の貫通孔２２２が設けられている。また、テーブルベース２３の支持面２３０には例えば貫通孔２２２と同じ数のねじ穴２３１が形成されている。
チャックテーブル２０がテーブルベース２３の支持面２３０に支持されている状態で、ねじ穴２３１に対応するねじ２４が＋Ｚ方向側から貫通孔２２２に貫通し、ねじ穴２３１に螺合することにより、チャックテーブル２０がテーブルベース２３に装着される構成となっている。

また、保持手段２は図示しない回転手段を備えている。該回転手段を作動させることにより、テーブルベース２３及びテーブルベース２３に装着されたチャックテーブル２０をＺ軸に平行な回転軸２５を軸にして回転させることができる。

図１に示すように、チャックテーブル２０の周囲にはカバー２７及びカバー２７に伸縮自在に連結された蛇腹２８が配設されている。例えば、保持手段２がＹ軸方向に移動すると、カバー２７が保持手段２とともにＹ軸方向に移動して蛇腹２８が伸縮することとなる。

研削装置１は、ウェーハ１４の厚みを測定する厚み測定手段５を備えている。厚み測定手段５は、ウェーハ１４の上面１４０の高さを非接触で測定する上面高さ測定器５０を備えている。上面高さ測定器５０は、例えばチャックテーブル２０の保持面２１０に保持されたウェーハ１４の上面１４０に向けてレーザ光線を投光して反射光を測定することによりウェーハ１４の上面１４０の高さを測定するレーザ式の高さ測定器である。
なお、上面高さ測定器５０は、ウェーハ１４の上面に接触する測定子と、測定子の高さを読み取る読取り部を備えていてもよい。

また、厚み測定手段５は、保持面２１０の高さを測定する保持面高さ測定器５１を備えている。保持面高さ測定器５１は、図２に示すようにチャックテーブル２０の枠体２２の上面２２０に接触される測定子５１０と、測定子５１０を収容する収容部材５１１とを有する接触式の高さ測定器である。測定子５１０は、その一部が収容部材５１１から－Ｚ方向に突出している状態で収容部材５１１に収容されている。
測定子５１０の－Ｚ方向側の端部は測定部分に接触する接触部５１００であり、測定子５１０の＋Ｚ方向側の端部は収容部材５１１に設けられた目盛りを読み取るための読み取り部５１０１である。
なお、読取り部は、測定子５１０の高さを読み取ってもよい

保持面高さ測定器５１の測定子５１０の接触部５１００を枠体２２の上面２２０に接触させて読み取り部５１０１の高さ位置を読み取ることにより、新品のチャックテーブル２０の保持面２１０の高さを測定することができる。
なお、保持面高さ測定器５１は、非接触で枠体の上面高さを測定してもよい。

また、図３に示すような表面を研削されて円錐状に整形されたチャックテーブル２０の保持面２１０の高さを測定する際には、保持面高さ測定器５１の測定子５１０の接触部５１００を枠体２２の上面２２０に接触させて読み取り部５１０１の目盛りを読み取って枠体２２の上面２２０の高さを測定し、測定された枠体２２の上面２２０の高さに適宜の補正値を足すことにより、保持面２１０の高さを測定することができる。

図１に示した厚み測定手段５は、ＣＰＵやメモリ等を備える図示しない厚み測定部を備えている。上面高さ測定器５０によって測定されたウェーハ１４の上面１４０の高さと、保持面高さ測定器５１によって測定された保持面２１０の高さとの差を該厚み算出部において計算することにより、ウェーハ１４の厚みを算出することができる。

研削装置１は、図２に示した新品のチャックテーブル２０の保持面２１０の高さを記憶する記憶部６０を備えている。記憶部６０はメモリやＨＤＤ等の記憶装置を備えており、保持面高さ測定器５１によって測定された新品のチャックテーブル２０の保持面２１０の高さを記憶することができる。

研削装置１は、所定の距離を設定する距離設定部６１と、記憶部６０に記憶された保持面２１０の高さから距離設定部６１に設定された所定の距離だけ下の高さに保持面２１０が下がったらチャックテーブル２０の交換時期であると判断する判断部６２を備えている。

（ウェーハの研削加工）
図１に示した研削装置１を用いてウェーハ１４を研削加工する際には、まずウェーハ１４をチャックテーブル２０の保持面２１０に載置する。そして、チャックテーブル２０に接続されている図示しない吸引源を作動させて、生み出された吸引力を保持面２１０に伝達する。これによりウェーハ１４が保持面２１０に吸引保持される。

ウェーハ１４が保持面２１０に吸引保持されている状態で、図示しないＹ軸移動手段等を用いてチャックテーブル２０を＋Ｙ方向に移動させて、研削手段３の下方に位置付ける。
また、図示しない回転手段を用いて回転軸２５を軸にチャックテーブル２０を回転させて保持面２１０に保持されているウェーハ１４を回転させるとともに、スピンドルモータ３２を用いて回転軸３５を軸にして研削砥石３４０を回転させる。

ウェーハ１４が回転軸２５を軸にして回転しており、かつ、研削砥石３４０が回転軸３５を軸にして回転している状態で、研削送り手段４を用いて研削手段３を－Ｚ方向に下降させる。研削砥石３４０を－Ｚ方向に下降させることにより、研削砥石３４０の下面３４２がウェーハ１４の上面１４０に接触する。
下面３４２がウェーハ１４の上面１４０に接触している状態で、さらに研削砥石３４０を－Ｚ方向に下降させていくことによってウェーハ１４が研削される。

ウェーハ１４の研削加工中には、厚み測定手段５を用いてウェーハ１４の厚みの測定を行う。具体的には、上面高さ測定器５０を用いてウェーハ１４の上面１４０の高さを測定するとともに、保持面高さ測定器５１を用いて保持面２１０の高さを測定し、図示しない厚み算出部にてウェーハ１４の上面１４０の高さから保持面２１０の高さを差し引くことにより、ウェーハ１４の厚みを測定する。
ウェーハ１４が所定の厚みまで研削されたら研削加工を終了し、研削送り手段４を用いて研削手段３を＋Ｚ方向に移動させて研削砥石３４０をウェーハ１４の上面１４０から離間させた後、ウェーハ１４をチャックテーブル２の保持面２１０から搬出する。

（セルフグラインド）
ウェーハ１４の研削加工は研削砥石３４０の下面３４２に対して保持面２１０が平行になっている状態で行われるが、新品のチャックテーブル２０は図２に示すようにその上面が平坦に形成されている。そこで、例えばチャックテーブルを新品のものに交換した後には、研削砥石３４０の下面３４２に対して保持面２１０が平行になるように保持面２１０を整形すべく、チャックテーブル２０のセルフグラインドが行われる。
また、ウェーハ１４の研削加工によって生じた研削屑が保持面２１０から吸引部２１の内部に進入して吸引部２１の内部に溜まると、保持面２１０に伝達される吸引力が低下するおそれがある。そこで、吸引部２１の内部に溜まった研削屑を取り除くためにチャックテーブル２０のセルフグラインドが行われる。研削装置１では、例えば所定の枚数のウェーハ１４を連続して研削加工した後、チャックテーブル２０のセルフグラインドを行うことにより、吸引部２１の内部の研削屑の除去している。

チャックテーブル２０のセルフグラインドの際には、図３に示すように回転軸２５を軸にしてチャックテーブル２０を回転させるとともに、回転軸３５を軸に研削砥石３４０を回転させる。そして、チャックテーブル２０が回転軸２５を軸にして回転しており、かつ、研削砥石３４０が回転軸３５を軸にして回転している状態で、研削送り手段４を用いて研削砥石３４０を－Ｚ方向に下降させる。これにより、研削砥石３４０の下面３４２が保持面２１０に接触して保持面２１０と枠体２２の上面２２０とが研削される。
そして、保持面２１０と枠体２２の上面２２０が面一（同一面）に形成される。

（チャックテーブルの交換時期の判断）
チャックテーブル２０がセルフグラインドされると、その度に保持面２１０の高さが低くなっていき、やがて、保持面２１０の高さが研削送り手段４を用いて研削砥石３４０を下降させても保持面２１０に研削砥石３４０の下面３４２を接触させることができないような限界の高さに達する。
そこで、チャックテーブル２０のセルフグラインド中に保持面高さ測定器５１を用いて保持面２１０の高さを測定して、チャックテーブル２０の保持面２１０の高さが限界の高さに達したらチャックテーブル２０を交換する。
研削装置１では、チャックテーブル２０の交換時期になった際にそのことが判断部６２により判断される。以下、チャックテーブル２０の交換時期になったと判断する際の研削装置１の動作について説明する。

まず、図２に示すように予め新品のチャックテーブル２０の枠体２２の上面２２０に保持面高さ測定器５１の接触部５１００を接触させる。このとき、読み取り部５１０１は、図示のように新品のチャックテーブル２０の保持面２１０の高さに対応する原点高さ７０に位置づけられており、原点高さ７０は、新品のチャックテーブル２０の保持面２１０の高さに対応する高さとして記憶部６０に記憶される。さらに、距離設定部６１において所定の距離７２が設定される。ここで、原点高さ７０から所定の距離７２だけ下がった高さは、チャックテーブル２０の保持面２１０が交換すべき高さに位置づけられたときの保持面２１０の高さに対応する限界高さ７１である。

図３に示した通り、チャックテーブル２０がセルフグラインドされると保持面２１０の高さが下がっていく。例えば複数回のセルフグラインドを経て、図４に示すようにチャックテーブル２０が相応に摩損された状態になったとする。

この状態で、保持面高さ測定器５１の接触部５１００を保持面２１０に接触させて、読み取り部５１０１の高さを読み取る。図４においては、読み取り部５１０１は記憶部６０に記憶された原点高さ７０から所定の距離７２だけ下がった高さである限界高さ７１に位置付けられている。ここで、読み取り部５１０１の高さが限界高さ７１になったとき、チャックテーブル２０の保持面２１０が交換すべき高さに位置づけられているとして、判断部６２によりチャックテーブル２０の交換時期であると判断される。

研削装置１においては、チャックテーブル２０の交換時期を自動的に判断することができるため、チャックテーブル２０の交換作業の効率化を図ることができる。
また、例えば判断部６２に図示しない通知手段等を接続して、保持面２１０が限界高さ７１に位置づけられる直前に保持面２１０の高さが限界高さ７１に近いことをオペレータ等に通知するような仕組みを設けることにより、チャックテーブル２０の交換作業の準備作業としてのチャックテーブル２０の在庫確認作業、購入手配作業等の円滑化を図ることができる。

研削装置１は、図５に示すように距離設定部６１にかえて設定部８０を備え、かつ、判断部６２にかえて第２判断部８１を備えるような構成であってもよい。
設定部８０は、支持面２３０から所定の距離だけ上の高さをチャックテーブル２０の使用限界高さとして設定する機能を有している。また、第２判断部８１は、保持面高さ測定器５１によって測定された保持面２１０の高さが設定部８０に設定された使用限界高さに下がったらチャックテーブルの交換時期であると判断する機能を有している。

この構成では、チャックテーブル２０の交換時期を以下のように判断する。
まず、図５に示すようにテーブルベース２３の支持面２３０にチャックテーブル２０が装着されていない状態で、テーブルベース２３の支持面２３０に所定の距離８２１の高さを有するブロックゲージ８２を載置する。

そして、テーブルベース２３の支持面２３０にブロックゲージ８２が載置されている状態で、保持面高さ測定器５１の接触部５１００をブロックゲージ８２の上面８２０に接触させる。このとき、読み取り部５１０１は、図示のように支持面２３０から所定の距離８２１だけ上の高さであるチャックテーブル２０の使用限界高さ８２２に対応する第２限界高さ９１に位置づけられており、第２限界高さ９１が設定部８０に設定される。

図６には、セルフグラインド中のチャックテーブル２０が示されている。図６においては、保持面高さ測定器５１の読み取り部５１０１は第２限界高さ９１よりも上の高さ９２に位置づけられている。従って、まだチャックテーブル２の交換時期ではない。

図７には、セルフグラインドにより保持面２１０の高さがさらに低くなったチャックテーブル２が示されている。図７においては、保持面高さ測定器５１の読み取り部５１０１は第２限界高さ９１に位置づけられている。よって、保持面２１０の高さが使用限界高さ８２２に下がっており、第２判断部８１によりチャックテーブル２０の交換時期であると判断される。
なお、保持面高さ測定器５１に代わって上面高さ測定器５０を用いて、ウェーハを保持していない保持面２１０の高さを直接測定して、チャックテーブル２０の交換時期を判断してもよい。

この構成においてもチャックテーブル２０の交換時期が自動的に判断されるため、チャックテーブル２０の交換作業の効率化を図ることができる。

１：研削装置１０：ベース２：保持手段２０：チャックテーブル
２１：吸引部２１０：保持面２２：枠体２２０：枠体上面２２１：凹部
２２２：貫通孔２２４：下面２３：基台２３０：支持面２３１：ねじ穴
２４：ねじ２５：回転軸２７：カバー２８：蛇腹
３：研削手段３０：スピンドル３１：ハウジング
３２：スピンドルモータ３３：マウント３４：研削ホイール３４０：研削砥石
３４１：ホイール基台３４２：下面３５：回転軸
４：研削送り手４０：ボールネジ４１：ガイドレール４２：Ｚ軸モータ
４３：昇降板４４：ホルダ４５：回転軸
５：厚み測定手段５０：上面高さ測定器５１：保持面高さ測定器
５１０：測定子５１００：接触部５１０１：読み取り部５１１：収容部材
６０：記憶部６１：距離設定部６２：判断部
７０：原点高さ（記憶部に記憶された高さ）７２：所定の距離
７１：限界高さ（記憶部に記憶された高さから所定の距離下がった高さ）
８０：設定部８１：第２判断部８２：ブロックゲージ８２０：上面
８２１：所定の距離８２２：使用限界高さ
９０：第２原点高さ９１：第２限界高さ９２：途中の高さ

Claims

保持面にウェーハを保持するチャックテーブルが装着された保持手段と、研削砥石を用いてウェーハを研削する研削手段と、該保持面の高さを測定する保持面高さ測定器とを少なくとも備え、該研削砥石によって研削されて該研削砥石の下面に平行な状態にある該保持面にウェーハを保持する研削装置であって、
該保持手段は、該チャックテーブルの下面を支持する支持面を有するテーブルベースを備え、
該支持面から所定の距離上の高さを該チャックテーブルの使用限界高さとして設定する設定部と、
保持面の高さが該設定部に設定された該使用限界高さに下がったら該チャックテーブルの交換時期と判断する判断部と、
を備えた研削装置。