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JP7845927B2 - 研削装置 - Google Patents
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JP7845927B2 - 研削装置 - Google Patents

研削装置

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Description

本発明は、ウェーハのような板状の被加工物を研削する際に用いられる研削装置に関する。
ウェーハのような板状の被加工物を研削する際には、この被加工物を保持できる保持面を有するチャックテーブルと、複数の研削砥石が配列された研削ホイールがボルト等で装着されるスピンドルを有する研削ユニットと、を備える研削装置が用いられる(例えば、特許文献1参照)。研削ユニットは、ボールねじ式の研削送り機構によって支持されており、この研削送り機構が保持面と交差する方向に研削ホイールを移動させ、チャックテーブル上の被加工物に研削砥石を接触させることで、被加工物が研削される。
上述のような研削装置では、研削ホイールの研削砥石がチャックテーブルの保持面に接触する位置を研削送り機構の基準位置に設定することで、研削後の被加工物の厚みが高精度に制御されている。研削装置への基準位置の設定は、チャックテーブルに所定の厚みのブロックゲージが配置された状態で、作業者が研削砥石をチャックテーブルに接近させる手法により行われる。なお、この基準位置は、研削ホイールの脱着によってずれるので、基準位置の設定は、研削ホイールが交換される度に行われる。
特開2003-181767号公報
ところで、研削ホイールの交換に代表される研削装置のメンテナンスには、トルクレンチをはじめとする交換用の工具、ウェスやアルコール等の清掃用具、基準位置設定用の工具である上述したブロックゲージ等の複数の道具が必要になる。そこで、研削装置のメンテナンスの際には、これらの道具を載せることができる作業台が使用されている。
しかしながら、研削装置のメンテナンスの度に、作業台を持ち運んでその用意や片付け等をするのでは、作業の効率が悪い。また、使用された後の作業台を保管するために、研削装置からそれほど離れていない保管用の場所を、研削装置が設置される場所とは別に確保しておく必要もある。
よって、本発明の目的は、研削装置のメンテナンスにかかる作業の効率を高められるとともに、省スペース化に有利な研削装置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際に用いられ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、複数の研削砥石が環状に配列された研削ホイールが装着されるスピンドルを有する研削ユニットと、該研削ユニットに対面する開口部、及び該開口部を覆うことができる扉を有し、該チャックテーブル及び該研削ユニットの両方を覆う外装カバーと、を含み、該開口部が該扉によって覆われる閉状態で該研削ユニットに対面する該扉の内側の面には、該閉状態で該研削ユニットと干渉しないように折り畳まれる作業台と、該研削ホイールを収容するケースが載置される棚と、が設けられている研削装置が提供される。
本発明の一側面にかかる研削装置は、外装カバーの開口部を覆う扉の内側の面に、研削ユニットと干渉しないように折り畳まれる作業台を有している。よって、開口部が露出した状態で行われる研削装置のメンテナンスの度に、作業台を持ち運んでその用意や片付け等をする必要がない。また、開口部が扉によって覆われる閉状態では、作業台が外装カバーの内側に収容されるので、研削装置が設置される場所とは別に、作業台を保管するための場所を確保する必要もない。
このように、本発明の一側面によれば、研削装置のメンテナンスにかかる作業の効率を高められるとともに、省スペース化に有利な研削装置が提供される。
図1は、研削装置の構造を模式的に示す斜視図である。 図2は、研削装置の外観を模式的に示す斜視図である。 図3は、扉が開かれた状態の研削装置を模式的に示す斜視図である。 図4は、扉、作業台、及び棚を、扉の内側から見た正面図である。 図5は、扉、作業台、及び棚の側面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態の研削装置2の構造を模式的に示す斜視図である。なお、図1では、研削装置2を構成する一部の要素が機能ブロックで表現されている。また、以下の説明において使用されるX軸(前後の方向に沿う軸)、Y軸(左右の方向に沿う軸)、及びZ軸(上下の方向に沿う軸)は、互いに垂直である。
図1に示されるように、研削装置2は、この研削装置2を構成する各種の要素を支持する基台4を備えている。基台4の上面前端側には、上端が基台4の上面に開口した凹状の収容部4aが設けられており、この収容部4a内には、板状の被加工物11の搬送に使用される第1搬送機構6が収容されている。第1搬送機構6は、代表的には、複数の関節を持つロボットアームであり、被加工物11を搬送できるだけでなく、被加工物11の上下を反転させることもできる。
被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体材料で構成される円盤状のウェーハである。つまり、この被加工物11は、円形状の表面11aと、表面11aとは反対側の円形状の裏面11bと、を有している。被加工物11の表面11a側は、例えば、互いに交差する複数のストリート(分割予定ライン)で複数の小領域に区画されており、各小領域には、集積回路(IC:Integrated Circuit)等のデバイスが形成されている。
本実施形態の研削装置2は、例えば、この被加工物11の裏面11b側を研削する際に使用される。なお、被加工物11の裏面11b側を研削する際には、樹脂等の材料で構成される保護部材が被加工物11の表面11a側に貼付されることが望ましい。被加工物11の表面11a側に保護部材が貼付されることで、裏面11b側の研削の際に表面11a側に加わる衝撃が緩和され、被加工物11のデバイス等が保護される。
また、本実施形態では、シリコン等の半導体材料で構成される円盤状のウェーハが被加工物11として用いられているが、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等は、この態様に制限されない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料で構成される基板等が被加工物11として用いられ得る。同様に、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等も、上述の態様に制限されない。被加工物11には、デバイスが形成されていなくてもよい。
図1に示されるように、収容部4aの前方には、複数の被加工物11を収容できるカセット8が載せられる2つのカセット載置領域10が設けられている。収容部4aの斜め後方には、被加工物11の位置を調整するための位置調整機構12が設けられている。位置調整機構12は、被加工物11に比べて直径が小さい円盤状の位置調整用テーブルと、位置調整用テーブルの周囲に配置された複数のピンと、を含んでいる。
位置調整用テーブルの径方向に沿って複数のピンを移動させることで、例えば、カセット8から第1搬送機構6によって搬出され位置調整用テーブルに載せられた被加工物11の中心が、X軸に沿う方向及びY軸に沿う方向で所定の位置に合わせられる。なお、被加工物11は、その被研削面(本実施形態では、裏面11b)が上方に露出するように、位置調整用テーブルに載せられる。
位置調整機構12の側方には、被加工物11を保持して後方に搬送する第2搬送機構14が設けられている。第2搬送機構14は、例えば、アームと、アームの先端部に接続され被加工物11の上面(被研削面)側を吸引して保持できる保持パッドと、を含み、アームによって保持パッドを旋回させることで、位置調整機構12で位置が調整された被加工物11を後方に搬送する。
第2搬送機構14の後方には、ターンテーブル16が設けられている。ターンテーブル16は、モーター等の回転駆動源(不図示)に接続されており、この回転駆動源の動力によって、Z軸に対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。ターンテーブル16の上面には、円盤状の3組のチャックテーブル18が、ターンテーブル16の周方向に沿って概ね等しい角度の間隔で設けられている。ただし、チャックテーブル18の数や配置等は、この態様に制限されない。
各チャックテーブル18は、例えば、セラミックス等の材料によって構成された円盤状の枠体を含む。枠体の上部には、上端が枠体の上面に円形状に開口した凹部が設けられている。この凹部には、セラミックス等の材料で多孔質の円盤状に構成された保持板が固定されている。
保持板の上面(保持面)18aは、例えば、円錐の側面に相当する形状に構成されており、被加工物11を保持する保持面として機能する。なお、円錐の頂点に相当する保持板の上面18aの中心と、保持板の上面18aの外周縁と、の高さの差(高低差)は、10μm~30μm程度である。
保持板の下面側は、枠体の内部に設けられた流路や、枠体の外部に配置されたバルブ等を介して、エジェクタ等の吸引源に接続されている。そのため、保持板の上面18aに被加工物11等が接触した状態で、バルブが開かれ、吸引源の負圧が作用すると、このチャックテーブル18により被加工物11が吸引される。つまり、被加工物11は、チャックテーブル18の保持面により保持される。
各チャックテーブル18は、モーター等の回転駆動源(不図示)に接続されており、この回転駆動源の動力によって、Z軸に対して概ね平行な回転軸、又はZ軸に対して僅かに傾いた回転軸の周りに回転する。なお、各チャックテーブル18は、角度調整機構(不図示)を介してターンテーブル16に支持されており、各チャックテーブル18の回転軸の角度は、この角度調整機構によって調整される。
ターンテーブル16が回転することにより、各チャックテーブル18は、例えば、第2搬送機構14に隣接する搬入搬出領域A、搬入搬出領域Aの後方の粗研削領域B、粗研削領域Bの側方の仕上げ研削領域C、及び搬入搬出領域Aの順に移動する。第2搬送機構14は、保持パッドで保持した被加工物11を、位置調整機構12の位置調整用テーブルから、搬入搬出領域Aに配置されたチャックテーブル18へと搬送する。
図1に示されるように、粗研削領域B及び仕上げ研削領域Cの後方(つまり、ターンテーブル16の後方)には、それぞれ、柱状の支持構造20が設けられている。各支持構造20の前面側には、Z軸移動機構22が設けられている。各Z軸移動機構22は、Z軸に対して概ね平行な一対のガイドレール24を備えており、ガイドレール24には、移動プレート26がスライドできる態様で取り付けられている。
各移動プレート26の後面側(裏面側)には、ボールねじを構成するナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、ガイドレール24に対して概ね平行なねじ軸28が回転できる態様で連結されている。各ねじ軸28の一端部には、モーター等の回転駆動源30が接続されている。回転駆動源30によってねじ軸28を回転させることで、移動プレート26は、ガイドレール24に沿って移動する。
各移動プレート26の前面(表面)には、研削ユニット32が支持されている。各研削ユニット32は、移動プレート26に固定されたスピンドルハウジング34を備える。各スピンドルハウジング34には、Z軸に対して平行な回転軸、又はZ軸に対して僅かに傾いた軸心を持つスピンドル36が、その軸心の周りに回転できる態様で収容されている。
各スピンドル36の下端部は、スピンドルハウジング34の下端面から露出しており、この下端部には、円盤状のマウント38が固定されている。例えば、各マウント38の外縁部には、マウント38を厚みの方向に貫通する複数の孔(不図示)が設けられており、各孔には、固定具であるボルト(不図示)が挿入される。
粗研削領域B側の研削ユニット32のマウント38の下面には、粗研削用の研削ホイール40がボルトで取り付けられている。つまり、粗研削領域B側のスピンドル36には、粗研削用の研削ホイール40が装着されている。また、粗研削領域B側の研削ユニット32のスピンドルハウジング34の上部には、スピンドル36の上端側に接続されるモーター等の回転駆動源42が設けられている。この回転駆動源42の動力によって、スピンドル36とともに粗研削用の研削ホイール40が回転する。
一方で、仕上げ研削領域C側の研削ユニット32のマウント38の下面には、仕上げ研削用の研削ホイール40がボルトで取り付けられている。つまり、仕上げ研削領域C側のスピンドル36には、仕上げ研削用の研削ホイール40が装着されている。また、仕上げ研削領域C側の研削ユニット32のスピンドルハウジング34の上部には、スピンドル36の上端側に接続されるモーター等の回転駆動源42が設けられている。この回転駆動源42の動力によって、スピンドル36とともに仕上げ研削用の研削ホイール40が回転する。
各研削ホイール40は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属を用いて形成された環状のホイール基台40aを含む。ホイール基台40aの下面には、ダイヤモンド等の砥粒がビトリファイドやレジノイド等の結合剤に分散されてなる複数の研削砥石40bが、ホイール基台40aの周方向に沿って環状に配列されるように固定されている。
なお、仕上げ研削用の研削ホイール40が備える研削砥石40bに含まれる砥粒の平均粒径は、粗研削用の研削ホイール40が備える研削砥石40bに含まれる砥粒の平均粒径よりも小さい。これにより、粗研削に適した研削ホイール40と、仕上げ研削に適した研削ホイール40と、が実現されている。具体的な砥粒の大きさは、研削後の被加工物11に求められる品質等に応じて適切に設定される。
各研削ホイール40の傍には、チャックテーブル18に保持された被加工物11と研削砥石40bとが接触する部分に純水等の液体(研削液)を供給できるノズル(不図示)が配置されている。なお、このノズルの代わりに、又は、このノズルとともに、液体の供給に使用される液体供給口が研削ホイール40等に設けられてもよい。
また、粗研削領域B及び仕上げ研削領域Cの側方には、それぞれ、研削中の被加工物11の厚み等を測定する際に用いられる厚み測定器44が配置されている。厚み測定器44は、代表的には、チャックテーブル18の枠体の上面の高さを測定できる第1ハイトゲージと、チャックテーブル18に保持された被加工物11の上面の高さを測定できる第2ハイトゲージと、を含んでいる。第1ハイトゲージの測定値と、第2ハイトゲージの測定値と、の差が、被加工物11の厚みとして採用される。
粗研削領域Bのチャックテーブル18に保持されている被加工物11は、上述した粗研削領域B側の研削ユニット32で上面側を研削される。また、仕上げ研削領域Cのチャックテーブル18に保持されている被加工物11は、上述した仕上げ研削領域C側の研削ユニット32で上面側を研削される。
つまり、被加工物11を保持したチャックテーブル18が、搬入搬出領域A、粗研削領域B、及び仕上げ研削領域Cの順に移動することで、被加工物11の粗研削と、粗研削の後の仕上げ研削と、が連続的に行われる。被加工物11の仕上げ研削が終了すると、仕上げ研削領域Cのチャックテーブル18は、再び搬入搬出領域Aに配置される。
搬入搬出領域Aの前方、且つ第2搬送機構14の側方の位置には、研削後の被加工物11を保持して前方に搬送する第3搬送機構46が設けられている。第3搬送機構46は、被加工物11の上面側を吸引して保持する保持パッドと、この保持パッドに接続されたアームと、を含み、アームによって保持パッドを旋回させることで、研削後の被加工物11を搬入搬出領域Aのチャックテーブル18から前方に搬送する。
第3搬送機構46の側方には、第3搬送機構46で搬出された被加工物11を洗浄する洗浄ユニット48が設けられている。洗浄ユニット48は、例えば、被加工物11の下面側を保持した状態で回転するスピンナーテーブルと、スピンナーテーブルによって保持された被加工物11の上面側に洗浄用の流体を噴射する洗浄用ノズルと、を含む。
洗浄ユニット48で使用される洗浄用の流体は、代表的には、水とエアとが混合した混合流体(二流体)である。もちろん、エアと混合していない水等が洗浄用の流体として用いられてもよい。洗浄ユニット48で洗浄された被加工物11は、第1搬送機構6で搬送され、例えば、搬送元のカセット8に収容される。
研削装置2の各要素には、制御ユニット50が接続されている。この制御ユニット50は、例えば、処理装置50aと、記憶装置50bと、を含むコンピュータによって構成され、被加工物11が適切に研削されるように、上述した研削装置2の各要素の動作等を制御する。
処理装置50aは、代表的には、CPU(Central Processing Unit)であり、上述した要素を制御するために必要な種々の処理を行う。記憶装置50bは、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の主記憶装置と、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含む。この制御ユニット50の機能は、例えば、記憶装置50bに記憶されているプログラム等のソフトウェアに従い処理装置50aが動作することによって実現される。
図2は、研削装置2の外観を模式的に示す斜視図である。図2に示されるように、基台4の上面側には、中空の直方体状に構成された外装カバー52が設けられている。研削装置2を構成するチャックテーブル18や研削ユニット32等の要素は、この外装カバー52によって覆われている。
外装カバー52は、扉54を含んでいる。図3は、扉54が開かれた状態の研削装置2を模式的に示す斜視図である。図3に示されるように、扉54は、例えば、外装カバー52に設けられた矩形状の開口部56を覆うことができる板状に構成される。この開口部56は、代表的には、研削ユニット32に対面する位置に配置されており、扉54が開かれ開口部56が露出する開状態では、外装カバー52の外部からオペレーターが開口部56を通じて内部の研削ユニット32にアクセスできる。
外装カバー52の前部には、ユーザーインターフェースとなるタッチスクリーン(入出力装置)58が、外装カバー52の外部から操作できる態様で配置されている。また、外装カバー52の上部には、光を発する表示灯60が、外装カバー52の外部から視認できる態様で配置されている。これらのタッチスクリーン58や表示灯60も、制御ユニット50に接続されている。
例えば、被加工物11を研削する際に適用される種々の条件は、タッチスクリーン58を介してオペレーターから制御ユニット50に入力される。また、例えば、研削装置2に何らかの異常が生じた場合には、表示灯60が発光し、又は点滅して、その旨をオペレーターに報知する。なお、入力装置と出力装置(表示装置)とが一体になったタッチスクリーン58の代わりに、キーボードやマウス等の入力装置と、液晶ディスプレイ等の出力装置(表示装置)と、が採用されてもよい。
本実施形態にかかる研削装置2では、図3に示されるように、開口部56が扉54に覆われる閉状態で研削ユニット32に対面する扉54の内側の面54aに、折り畳み式の作業台62と、棚64と、が設けられている。図4は、扉54、作業台62、及び棚64を、扉54の内側から見た正面図であり、図5は、扉54、作業台62、及び棚64の側面図である。
図4に示されるように、矩形の平板状に構成された扉54の一方の側辺部分には、蝶番54b及び蝶番54cが設けられている。扉54は、蝶番54b及び蝶番54cを介して、開閉自在な態様で外装カバー52に連結される。例えば、研削装置2のメンテナンスの際には、開口部56を露出させるように扉54が開かれる(開状態)。これにより、オペレーターは、開口部56を通じて内部の研削ユニット32にアクセスできる。メンテナンスが終了すると、開口部56が扉54で覆われるように扉54が閉じられる(閉状態)。
扉54の内側の面54aに設けられた作業台62は、矩形の平板状に構成された第1板62aを有している。例えば、第1板62aの上辺部分が、扉54の内側の面54aに固定又は連結される。第1板62aの下辺部分には、矩形の平板状に構成された第2板62bの下辺部分が、蝶番等の連結部材(不図示)を介して連結されている。そのため、第2板62bは、この連結部材を回転の中心として回転する。
図5に示されるように、第1板62aの下辺部分、連結部材、及び第2板62bの下辺部分に対応する位置には、第1板62aを支持するとともに、第2板62bが回転できる角度の範囲を規制する規制部材62cが設けられている。なお、第2板62bが回転できる角度の範囲が他の部材や方法等で規制されている場合には、この規制部材62cは、省略されてよい。
このように構成される作業台62の使用時には、例えば、連結部を回転の中心に第2板62bを回転させて、第2板62bの上辺部分の高さが下辺部分の高さと同程度に調整される。これにより、第2板62bの上を向いた被載置面が概ね水平になり、この被載置面に、メンテナンス等に使用される種々の道具を載せることができる。
一方で、作業台62の収容時には、例えば、連結部を回転の中心に第2板62bを回転させて、第2板62bの上辺部分の高さが第1板62aの上辺部分の高さと同程度に調整されることで、作業台62が折り畳まれる。すなわち、第2板62bの被載置面と、第1板62aの一方の面と、が接触するように、第1板62aに第2板62bが重ねられる。これにより、扉54が閉じられた閉状態でも、作業台62が研削ユニット32と干渉しなくなる。
面54aの作業台62よりも上方の部分には、図4に示されるように、研削ホイール40を収容できるケース21が載置される棚64が設けられている。棚64は、例えば、矩形の平板状に構成された棚板64aを含む。棚板64aは、ケース21が載置される平坦な載置面を有し、この載置面が上を向くように面54aに固定されている。
棚板64aの一端部には、矩形の平板状に構成され棚64の収容範囲の一端側を規定する側板64bの下端が接続されている。同様に、棚板64aの他端部には、矩形の平板状に構成され棚64の収容範囲の他端側を規定する側板64cの下端が接続されている。側板64bと側板64cとは、いずれも面54aに固定されている。
更に、側板64bと側板64cとには、棚板64aに載せられたケース21の落下を防ぐ落下防止バー64dが固定されている。このような棚64を扉54に設けることで、例えば、研削ホイール40を交換する作業が更に効率よく進められ得る。なお、この棚64も、扉54が閉じられた閉状態で、研削ユニット32と干渉しない大きさ、形状に構成される。
以上のように、本実施形態にかかる研削装置2は、外装カバー52の開口部56を覆う扉54の内側の面54aに、研削ユニット32と干渉しないように折り畳まれる作業台62を有している。よって、開口部56が露出した状態で行われる研削装置2のメンテナンスの度に、作業台を持ち運んでその用意や片付け等をする必要がない。また、開口部56が扉54によって覆われる閉状態では、作業台62が外装カバー52の内側に収容されるので、研削装置2が設置される場所とは別に、作業台を保管するための場所を確保する必要もない。つまり、研削装置2のメンテナンスにかかる作業の効率が高まるとともに、省スペース化にも有利になる。
なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、研削装置2に設けられる扉54の数や配置等は、上述した態様に制限されない。研削装置2に設けられる扉54の数は、1でもよいし、2以上でもよい。また、複数の扉54が存在する場合には、全ての扉54に作業台62や棚64が設けられてもよいし、その一部の扉54だけに作業台62や棚64が設けられてもよい。また、少なくとも作業台62が設けられていれば、扉54には、棚64が設けられていなくてもよい。
その他、上述の実施形態及び変形例にかかる構造、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され得る。
2 :研削装置
4 :基台
4a :収容部
6 :第1搬送機構
8 :カセット
10 :カセット載置領域
12 :位置調整機構
14 :第2搬送機構
16 :ターンテーブル
18 :チャックテーブル
18a :上面(保持面)
20 :支持構造
22 :Z軸移動機構
24 :ガイドレール
26 :移動プレート
28 :ねじ軸
30 :回転駆動源
32 :研削ユニット
34 :スピンドルハウジング
36 :スピンドル
38 :マウント
40 :研削ホイール
40a :ホイール基台
40b :研削砥石
42 :回転駆動源
44 :厚み測定器
46 :第3搬送機構
48 :洗浄ユニット
50 :制御ユニット
50a :処理装置
50b :記憶装置
52 :外装カバー
54 :扉
54a :面
54b :蝶番
54c :蝶番
56 :開口部
58 :タッチスクリーン(入出力装置)
60 :表示灯
62 :作業台
62a :第1板
62b :第2板
62c :規制部材
64 :棚
64a :棚板
64b :側板
64c :側板
64d :落下防止バー
11 :被加工物
11a :表面
11b :裏面
21 :ケース
A :搬入搬出領域
B :粗研削領域
C :仕上げ研削領域

Claims (1)

  1. 被加工物を研削する際に用いられ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、
    複数の研削砥石が環状に配列された研削ホイールが装着されるスピンドルを有する研削ユニットと、
    該研削ユニットに対面する開口部、及び該開口部を覆うことができる扉を有し、該チャックテーブル及び該研削ユニットの両方を覆う外装カバーと、を含み、
    該開口部が該扉によって覆われる閉状態で該研削ユニットに対面する該扉の内側の面には、該閉状態で該研削ユニットと干渉しないように折り畳まれる作業台と、該研削ホイールを収容するケースが載置される棚と、が設けられている研削装置。
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