特許 7575220 研削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】研削装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20241022BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20241022BHJP

   B24B 7/04 20060101ALI20241022BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 631

B24B49/04 Z

B24B7/04 A

B23Q17/20 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020145969

(22)【出願日】2020-08-31

(65)【公開番号】P2022040984

(43)【公開日】2022-03-11

【審査請求日】2023-06-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110001014

【氏名又は名称】弁理士法人東京アルパ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】現王園 二郎

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】実開平０３－０３６７６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－０７２８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４９５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０２３６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ４９／０４

Ｂ２４Ｂ ７／０４

Ｂ２３Ｑ １７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持面にウェーハを保持するチャックテーブルと、環状の研削砥石が先端に装着されたスピンドルが回転可能に支持されたスピンドルユニットを備え該研削砥石を用いて該ウェーハを研削する研削手段と、該研削手段を該保持面に垂直な研削送り方向に研削送りする研削送り手段と、該保持面の高さを測定する第１ハイトゲージと、該保持面に保持されたウェーハの上面の高さを測定する第２ハイトゲージと、該第１ハイトゲージによって測定された該保持面の高さと該第２ハイトゲージにより測定されたウェーハの上面の高さとの差をウェーハ厚みとして算出する算出部とを備える研削装置であって、
該第１ハイトゲージと該第２ハイトゲージとが該研削手段に配置され、
該第１ハイトゲージの第１測定点と該第２ハイトゲージの第２測定点とは、該研削砥石の外側面に沿って配置され、該第２測定点は、該研削砥石がウェーハを研削する加工領域の近傍に配置された研削装置。

【請求項2】

該研削手段は、該スピンドルの下部分を露出させる開口を有し該スピンドルユニットを支持する支持板と、該支持板の外周から立設する側板とからなるホルダを備え、
該側板に該第１ハイトゲージと該第２ハイトゲージとが配置された請求項１記載の研削装置。

【請求項3】

該研削送り手段によって該保持面に接近する方向に該研削手段を下降させたときに、

該ウェーハに該研削砥石が接触する前に、該第１ハイトゲージが該保持面の高さを測定するとともに、該第２ハイトゲージが該ウェーハの上面の高さを測定する請求項１記載の研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削する研削装置は、特許文献１及び特許文献２に開示のように、保持面の高さを測定する第１ハイトゲージと、保持面に保持されたウェーハの上面の高さを測定する第２ハイトゲージと、第１ハイトゲージによって測定された保持面の高さと第２ハイトゲージによって測定されたウェーハの上面の高さとの差をウェーハの厚みとして算出する算出部とを備え、ウェーハの厚みを算出しながら所定の厚みになるまで研削している。

【0003】

例えば、図５に示すように従来の研削装置に備える第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とは、チャックテーブル２及び研削手段３が配設されるベース１０に立設された柱部材７０にアーム７１を介して支持されている。そのため、第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とは、研削砥石３４０が接触するウェーハ１７の部分である加工領域から離れた位置を測定している。そこで、加工領域付近の高さを測定するために柱から水平方向に延在したアーム７１を備えているが、アーム７１が長いとアーム７１に熱変形等が生じて正確な厚みを測定できなくなると言う問題がある。その対策として、例えば図６に示すように研削手段３を鉛直方向に研削送りする研削送り手段４が支持されたコラム１１にアーム７２を備えることでアームを短くすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－０７３７８５号公報

【文献】特開２０１９－１３０６０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、アームを短くはすることができたが、アームを備えることによってウェーハの厚みを正確に測定することができないという問題がある。
したがって、研削砥石を用いてウェーハを研削する研削装置には、ウェーハにおける研削砥石が接触して研削される加工領域付近で保持面の高さとウェーハの上面の高さとをより正確に測定するという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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と、環状の研削砥石が先端に装着されたスピンドルが回転可能に支持されたスピンドルユニットを備え該研削砥石を用いて該ウェーハを研削する研削手段と、該研削手段を該保持面に垂直な研削送り方向に研削送りする研削送り手段と、該保持面の高さを測定する第１ハイトゲージと、該保持面に保持されたウェーハの上面の高さを測定する第２ハイトゲージと、該第１ハイトゲージによって測定された該保持面の高さと該第２ハイトゲージにより測定されたウェーハの上面の高さとの差をウェーハ厚みとして算出する算出部とを備える研削装置であって、該第１ハイトゲージと該第２ハイトゲージとが該研削手段に配置され、該第１ハイトゲージの第１測定点と該第２ハイトゲージの第２測定点とは、該研削砥石の外側面に沿って配置され、該第２測定点は、該研削砥石がウェーハを研削する加工領域の近傍に配置されたた研削装置である。
上記の研削装置が備える該研削手段は、該スピンドルの下部分を露出させる開口を有し該スピンドルユニットを支持する支持板と、該支持板の外周から立設する側板とからなるホルダを備え、該側板に該第１ハイトゲージと該第２ハイトゲージとが配置されたものであることが望ましい。
上記の研削装置は、該研削送り手段によって該保持面に接近する方向に該研削手段を下降させたときに、該ウェーハに該研削砥石が接触する前に、該第１ハイトゲージが該保持面の高さを測定するとともに、該第２ハイトゲージが該ウェーハの上面の高さを測定するものであることが望ましい。

【発明の効果】

【0007】

本発明の研削装置では、ウェーハの上面と研削砥石の下面とが接触する加工領域の近傍に第１測定点と第２測定点とを位置させることができるため、研削加工の開始直後のウェーハの厚みを正確に測定することができ、研削開始直後のウェーハの厚みの細かな変化を認識することができる。
また、ホルダの側板に第１ハイトゲージと第２ハイトゲージとが配設されているため、研削送り手段を用いて研削砥石をウェーハの上面に接近させることによって第１ハイトゲージ及び第２ハイトゲージも下降させることができる。さらに、研削送り手段を用いて研削砥石をウェーハの上面から離間させたときに研削砥石とともに両ハイトゲージがウェーハの上面から離間されるため、メンテナンス作業等の作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ウェーハの研削開始前の研削装置の断面図である。

【図2】第１測定点と第２測定点と加工領域との水平位置の関係を表す平面図である。

【図3】ウェーハの研削中の研削装置の断面図である。

【図4】ウェーハの研削中の研削装置の断面図である。

【図5】従来の研削装置の一例を表す断面図である。

【図6】従来の研削装置の一例を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

１ 研削装置の構成
図１に示す研削装置１は、研削手段３を用いてウェーハ１７を研削加工する研削装置である。以下、研削装置１の構成について説明する。

【0010】

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。
ベース１０の上には、チャックテーブル２が配設されている。チャックテーブル２は、ポーラス部材を有する吸引部２０と吸引部２０を支持する枠体２１とを備えている。吸引部２０の上面はウェーハ１７を保持する保持面２００であり、比較的緩やかな円錐面状に形成されている。また、枠体２１の上面２１０は保持面２００に面一に形成されている。

【0011】

保持面２００には、図示しない吸引源が接続されている。該吸引源を作動させることにより、生み出された吸引力が保持面２００に伝達されることとなる。例えば保持面２００にウェーハ１７が載置されている状態で、該吸引源を作動させて生み出された吸引力を保持面２００に伝達させることにより、保持面２００にウェーハ１７を吸引保持することができる。このとき、ウェーハ１７は保持面２００の円錐面に沿うようにして保持面２００に保持され、保持面２００にウェーハ１７が保持されている状態ではウェーハの上面１７０は略円錐面状をなすこととなる。

【0012】

チャックテーブル２は基台２３に着脱可能に装着される。基台２３は環状の連結部材２９に回転可能な状態で支持されており、連結部材２９は支持部材２４０に立設された３本（図１においては２本が示されている）の支持軸２９１に支持されている。

【0013】

支持部材２４０は開口しており、支持部材２４０の開口している部分にはチャックテーブル２を回転させる回転手段２６が配設されている。回転手段２６は例えばプーリ機構であり、モータ２６０によって略Ｚ軸方向の軸心２５を軸に回転可能な駆動軸２６２と、駆動軸２６２の上端に連結されている駆動プーリ２６３と、駆動プーリ２６３に巻回されて駆動プーリ２６３の駆動力を従動プーリ２６５に伝達する伝動ベルト２６４と、駆動プーリ２６３とともに伝動ベルト２６４に巻回されている従動プーリ２６５と、従動プーリ２６５に接続されている従動軸２６６と、従動軸２６６の下端に連結されたロータリジョイント２６７と、を備えている。従動軸２６６は、基台２３に連結されている。

【0014】

モータ２６０を用いて駆動軸２６２を回転させると、駆動プーリ２６３が回転するとともに、駆動プーリ２６３の回転力が伝動ベルト２６４によって従動プーリ２６５に伝達されて従動プーリ２６５が回転することとなる。これにより、従動プーリ２６５に接続されている従動軸２６６が軸心２５を軸にして回転して、従動軸２６６に連結されている基台２３及び基台２３に装着されたチャックテーブル２が軸心２５を軸にして回転する構成となっている。

【0015】

コラム１１の－Ｙ方向側の側面には、研削手段３を保持面２００に垂直な方向である研削送り方向に研削送りする研削送り手段４が配設されている。
研削手段３は、Ｚ軸方向の軸心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スピンドルハウジング３１と、 Ｚ軸方向の軸心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、を有するスピンドルユニット３５を備えている。

【0016】

また、研削手段３はスピンドル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１７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。

【0017】

また、スピンドル３０、マウント３３及びホイール基台３４１には研削水路８０が貫通形成されている。研削水路８０は研削水源８に接続されており、研削水源８から研削水を供給することによって研削水がスピンドル３０、マウント３３及びホイール基台３４１の内部を通ってホイール基台３４１の下端から研削砥石３４０の下方へと供給される構成となっている。
例えば、ウェーハ１７の研削加工中に研削水源８から研削水を供給して研削砥石３４０の下面３４２とウェーハ１７の上面１７０との間に研削水を供給することにより、研削砥石３４０を冷却したり、ウェーハ１７の上面１７０に生じた研削屑等を流水洗浄したりすることができる。

【0018】

研削手段３は、スピンドル３０の下部分を下方に露出させる開口３７２を有する支持板３７０と支持板３７０の外周部分に立設された側板３７４とからなるホルダ３７を備えている。支持板３７０はスピンドルハウジング３１を支持している。

【0019】

研削送り手段４は、Ｚ軸方向の回転軸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、ボールネジ４０を回転させるＺ軸モータ４２とＺ軸モータ４２によって回転されるボールネジ４０の回転量を測定するエンコーダ４２０とを備えている。ボールネジ４０にはナット４００が螺合しており、ナット４００にはスライダ３８が連結されている。また、スライダ３８は側板３７４を支持している。

【0020】

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が回転すると、ボールネジ４０に螺合しているナット４００がボールネジ４０に摺動しながらＺ軸方向に昇降移動する。これに伴い、ナット４００に連結されているスライダ３８がガイドレール４１に案内されながらＺ軸方向に昇降移動して、研削手段３がＺ軸方向に移動する構成となっている。

【0021】

ホルダ３７の側板３７４には連結部６０が支持されており、連結部６０には第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とが支持されている。第１ハイトゲージ６１の下部には枠体２１の上面２１０に接触する第１接触子６１０を備えており、第２ハイトゲージ６２の下部にはウェーハ１７の上面１７０に接触する第２接触子６２０を備えている。

【0022】

第１ハイトゲージ６１の第１接触子６１０を枠体２１の上面２１０に接触させることにより、枠体２１の上面２１０に面一な保持面２００の高さを測定することができる。また、第２ハイトゲージ６２の第２接触子６２０をウェーハ１７の上面１７０に接触させることにより、ウェーハ１７の上面１７０の高さを測定することができる。

【0023】

第１接触子６１０及び第２接触子６２０は、研削砥石３４０の下面３４２よりも低い高さ位置に配設されている。従って、ウェーハ１７が保持面２００に保持されている状態で、研削送り手段４を用いて研削手段３を－Ｚ方向に移動させると、研削砥石３４０がウェーハ１７の上面１７０に接触する前に第１接触子６１０が枠体２１の上面２１０に接触し、また第２接触子６２０がウェーハ１７の上面１７０に接触することとなる。

【0024】

図１に示すように、第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とは算出部６３に接続されている。算出部６３は、例えばＣＰＵやメモリ等を有する計算装置であり、第１ハイトゲージ６１によって測定された保持面２００の高さの値と第２ハイトゲージ６２によって測定されたウェーハ１７の上面１７０の高さの値との差をウェーハ１７の厚みとして算出する機能を有している。

【0025】

図２に示すように、第１ハイトゲージ６１の第１接触子６１０と枠体２１の上面２１０とが接触する点である第１測定点６１１と、第２ハイトゲージ６２の第２接触子６２０と保持面２００に保持されたウェーハ１７の上面１７０とが接触する点である第２測定点６２１とは、水平位置の位置関係において研削砥石３４０の下面３４２とウェーハ１７の上面１７０とが接触する加工領域９の近傍に位置している。

【0026】

２ 研削装置の動作
研削装置１を用いてウェーハ１７を研削する際には、まず、チャックテーブル２の保持面２００にウェーハ１７を載置してから保持面２００に接続されている吸引源を作動させる。これにより、該吸引源によって生み出された吸引力が保持面２００に伝達されてウェーハ１７が保持面２００に吸引保持される。そして、例えば図２に示す矢印２７の方向にチャックテーブル２を回転させる。

【0027】

また、スピンドルモータ３２を用いて例えば図２に示す矢印３９の方向に研削砥石３４０を回転させておく。そして、研削砥石３４０が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を保持面２００に接近する方向に下降させる。
このとき、第１接触子６１０及び第２接触子６２０が研削砥石３４０よりも低い高さ位置に配設されているため、ウェーハ１７の上面１７０に研削砥石３４０が接触する前に第１接触子６１０が枠体２１の上面２１０に接触し、また第２接触子６２０がウェーハ１７の上面１７０に接触する。
これにより、第１ハイトゲージ６１によって保持面２００の高さが測定され、また第２ハイトゲージ６２によってウェーハ１７の上面１７０の高さが測定される。
そして、測定された保持面２００の高さの値とウェーハ１７の上面１７０の高さの値とが算出部６３に伝達されて、研削前のウェーハ１７の厚みが算出される。

【0028】

第１接触子６１０が枠体２１の上面２１０に接触しており、かつ第２接触子６２０がウェーハ１７の上面１７０に接触している状態で、研削送り手段４を用いて研削手段３をさらに－Ｚ方向に下降させる。これにより、図３に示すように研削砥石３４０の下面３４２がウェーハ１７の上面１７０に接触する。ここで、研削砥石３４０の下面３４２とウェーハ１７の上面１７０との接触部分は図２に示した加工領域９である。研削砥石３４０の下面３４２がウェーハ１７の上面１７０に接触している状態でさらに研削送り手段４を用いて研削砥石３４０を－Ｚ方向に下降させることによりウェーハ１７が研削加工される。

【0029】

ウェーハ１７の研削加工中には、第１ハイトゲージ６１による保持面２００の高さの測定と第２ハイトゲージ６２によるウェーハ１７の上面１７０の高さの測定とが続けられており、両高さの差に基づいて算出部６３にてウェーハ１７の厚みの算出がされ続ける。

【0030】

研削装置１では、図２に示すようにウェーハ１７の上面１７０と研削砥石３４０の下面３４２とが接触する加工領域９の近傍に第１測定点６１１と第２測定点６２１とが位置しているため、ウェーハ１７の研削加工された部位の近傍の厚みを測定することができ、ウェーハ１７の厚みの細かな変化を認識して厚みを正確に測定することができる。特に、図２に示したように、第１測定点６１１及び第２測定点６２１が、加工領域９よりもチャックテーブル２の回転方向下流側に位置していると、研削加工された部位の研削直後の厚みを測定することができるため、ウェーハ１７が所定の厚みに形成されたことを、その直後に算出部６３が認識することができ、ウェーハ１７を所定の厚みに仕上げることができる。
また、ホルダ３７の側板３７４に第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とが配設されているため、研削送り手段４を用いて研削砥石３４０をウェーハ１７の上面１７０に接近させることにより第１ハイトゲージ６１及び第２ハイトゲージ６２も下降させることができる。さらに、研削送り手段４を用いて研削砥石３４０をウェーハ１７の上面１７０から離間させたときに研削砥石３４０とともに両ハイトゲージがウェーハ１７の上面１７０から離間されるため、メンテナンス作業等の作業性を向上させることができる。

【0031】

ウェーハ１７が所定の厚みに研削加工されたら、研削送り手段４を用いて研削手段３を＋Ｚ方向に移動させてウェーハ１７の上面１７０から研削砥石３４０を離間させてウェーハ１７の研削加工を終了する。

【0032】

研削装置１は、ホルダ３７の側板３７４に支持された連結部６０に第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とを備える構成にかえて、図４に示すようにスライダ３８に固定されたアーム６９を有し、アーム６９に第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とが支持されているという構成であってもよい。この構成においても、アーム６９に支持された第１ハイトゲージ６１と第２ハイトゲージ６２とは図１に示した第１ハイトゲージ６１の水平位置と第２ハイトゲージ６２の水平位置と同様の水平位置に位置づけられている。従って、図２に示した加工領域９の近傍に第１測定点６１１と第２測定点６２１とが位置づけられるため、ウェーハ１７の研削された部位の近傍厚みを測定することができ、ウェーハ１７の厚みを正確に測定することができる。

【符号の説明】

【0033】

１：研削装置 １０：ベース １１：コラム
２：チャックテーブル ２０：吸引部 ２００：保持面 ２１：枠体
２１０：枠体の上面 ２３：基台 ２４：支持部材 ２５：回転軸 ２６：回転手段
２６０：モータ ２６２：駆動軸 ２６３：駆動プーリ ２６４：伝動ベルト
２６５：従動プーリ ２６６：従動軸 ２６７：ロータリジョイント
２９１：支持柱 ２９：連結部材
３：研削手段 ３０：スピンドル ３１：スピンドルハウジング
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：スピンドルユニット
３７：ホルダ ３７０：支持板 ３７２：開口 ３７４：側板 ３８：スライダ
４：研削送り手段 ４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：Ｚ軸モータ
４２０：エンコーダ ４３：昇降板
８：研削水源 ８０；研削水路
６０：連結部材 ６１：第１ハイトゲージ ６１０：第１接触子 ６１１：第１測定点
６２：第２ハイトゲージ ６２０：第２接触子 ６２１：第２測定点 ６３：算出部
１７：ウェーハ １７０：上面 ９：加工領域
６９：アーム ７０：柱部材 ７１：アーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】