JP6537382B2 - 研削装置のアイドリング方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削装置を暖機運転する研削装置のアイドリング方法に関する。

半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハを所定の厚さに薄化するためには、複数の研削砥石が装着された研削ホイールでウェーハを研削する研削装置が一般的に使用される。

研削装置は、立ち上げ時にアイドリング運転（暖機運転）を実施し、装置に不具合がないか否かをチェックすると共に、加工室内やチャックテーブルを加工時と同様の温度に整え、所定の精度で加工が実施できるよう準備される。実際には、所定の温度に調温された研削水を噴出しつつ、スピンドルやチャックテーブルを研削加工時と同一の回転速度で回転させる空運転を実施する。

しかしながら、このようなアイドリング運転を所定時間実施しても、ウェーハの研削加工を開始すると、１枚目のウェーハから所望の面内厚さばらつきに収まることは少なく、ある程度のプリカットが必要であった。

特開２００３−３２６４５８号公報

この問題に対処するため、発明者の鋭意研究の結果、ウェーハの研削時に発生する加工熱により、アイドリング運転時よりウェーハの研削加工中の方がチャックテーブルの温度が上がるため、チャックテーブルの形状変化が発生し、形状変化が安定するまでに所定以上の枚数のウェーハを研削する必要があることが判明した。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定時間内に被加工物の研削加工時の装置状態と同様な状態に研削装置を準備可能な研削装置のアイドリング方法を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に研削水を供給しながら研削加工を施す研削手段と、該チャックテーブルと該研削手段とを覆って加工室を画成する加工室カバーと、を備えた研削装置のアイドリング方法であって、研削加工時に供給する研削水より所定温度高い水温の研削水を該チャックテーブルに供給しながら該チャックテーブルと該研削手段に装着された研削ホイールとを回転させることによってアイドリング運転を実施して、被加工物研削の際に生じる加工熱の影響を受けた装置状態にすることを特徴とする研削装置のアイドリング方法が提供される。

本発明の研削装置のアイドリング方法によると、アイドリング中に供給する研削水の温度を被加工物の研削時より所定温度高い研削水を供給しながらアイドリング運転を実施することで、研削熱を疑似的に再現することができ、アイドリング運転中にチャックテーブルの形状変化を完了させることができるため、１枚目の被加工物から所望の厚さ精度に研削加工をすることができる。

本発明のアイドリング方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。 アイドリング中のチャックテーブル及び研削ユニットの一部断面正面図である。 図３（Ａ）は変形前のチャックテーブルの断面図、図３（Ｂ）は熱による変形後のチャックテーブルの断面図である。 チャックテーブルに保持されたウェーハを研削加工中の一部断面正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明のアイドリング方法が適用される研削装置の斜視図が示されている。４は研削装置のハウジングであり、水平ハウジング６の後方にコラム８が立設されている。

コラム８には上下方向に伸びる一対のガイドレール１２が固定されている。この一対のガイドレール１２に沿って研削ユニット１４が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１４は、支持部１８を介して一対のガイドレール１２に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

研削ユニット１４は、支持部１８に取り付けられたハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２（図２参照）と、スピンドル２２を回転駆動するサーボモータ２３を含んでいる。

図２及び図４に示されるように、スピンドル２２の先端部にはホイールマウント２４が固定されており、このホイールマウント２４に研削ホイール２６が図示しないねじにより着脱可能に装着されている。研削ホイール２６は、基台２８と、基台２８の下面外周に固着された複数の研削砥石３０とから構成される。

図１を再び参照すると、研削ユニット１４は、研削ユニット１４を一対の案内レール１２に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構３６を備えている。研削ユニット送り機構３６は、ボールねじ３２と、ボールねじ３２の一端部に固定されたパルスモータ３４と、移動基台１６に配設されたボールねじ３２に螺合するナットとから構成される。パルスモータ３４を駆動すると、ボールねじ３２が回転し、研削ユニット１４が上下方向に移動される。

水平ハウジング６の凹部１０には、チャックテーブルユニット４２が配設されている。チャックテーブルユニット４２はチャックテーブル４４を含んでおり、チャックテーブル４４は図示しないモータにより回転駆動されると共に、図示しない水平移動機構（チャックテーブル移動機構）により、被加工物着脱位置Ａと研削位置Ｂとの間で装置の前後方向、即ちＹ軸方向に移動される。

図２に示すように、チャックテーブル４４は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属から形成されたテーブルベース４６と、テーブルベース４６上に搭載されたポーラスセラミックスから形成された吸引保持部４８を含んでいる。吸引保持部４８の外周は多孔質でないセラミックス５０により囲繞されている。

チャックテーブル４４は回転支持部５６上に搭載されている。吸引保持部４８はテーブルベース４６に形成された吸引路５２，５４及び電磁切替弁を介して図示しない吸引源に選択的に接続される。

再び図１を参照すると、チャックテーブルユニット４２は、チャックテーブル４４を囲繞するように配設されたチャックテーブルカバー５８と、チャックテーブルカバー５８の両端に配設されチャックテーブル移動機構を覆う蛇腹６０を含んでいる。

研削位置に位置付けられたチャックテーブル４４と研削ユニット１４の先端部分は加工室カバー３８により覆われており、図２に示すように、加工室カバー３８の内部に加工室３９が画成されている。

加工室カバー３８は、上板３８ａと側板３８ｂと前板３８ｃを含んでおり、前板３８ｃにはチャックテーブル４４の通過を許容する開口部４０が形成されている。上板３８ａには円筒３８ｄが立設されており、この円筒３８ｄ中に研削ユニット１４のハウジング２０が挿入されている。

加工室３９内には研削水をチャックテーブル４４及び研削砥石３０に向かって供給する研削水供給ノズル６４が配設されており、研削水供給ノズル６４は図１に示す定温水供給装置７０及び研削水供給源６８に接続されている。

加工室３９には排気ダクト６６が接続されており、加工室３９内の雰囲気は排気ダクト６６を介して外部に排気される。水平ハウジング６の前方部分には研削装置２に対してコマンドを入力する操作パネル６２が配設されている。

図３（Ａ）を参照すると、変形前のチャックテーブル４４の断面図が示されている。図３(Ｂ)は加熱により変形後のチャックテーブル４４の断面図を示している。ＳＵＳから形成されたテーブルベース４６の熱膨張率はポーラスセラミックスから形成された吸引保持部４８の熱膨張率よりも大きいため、チャックテーブル４４は中凹形状に変形する。

ウェーハ等の被加工物研削加工時のチャックテーブル４４の形状は図３（Ｂ）に示すような形状をしており、このようにチャックテーブル４４の形状変化が完了した状態で、研削後の被加工物の厚さが所望の厚さばらつきとなるように、チャックテーブル４４及び研削ユニット１４の傾き等が調整されている。

次に、図２を参照して、本発明実施形態に係る研削装置のアイドリング方法について説明する。研削装置のアイドリング方法は、被加工物の研削時と同様に、チャックテーブル４４を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転すると共に、研削ホイール２２を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転しつつ、研削水供給ノズル６４から定温水供給装置７０で所定温度に調整された研削水を供給しながら所定時間、例えば約３０分間実施する。

本実施形態のアイドリング方法では、アイドリング運転中の研削水の温度を被加工物の研削加工時に供給する研削水の温度よりも所定温度高い研削水を供給しながら実施したことを特徴とする。

被加工物の研削加工中に供給する研削水の温度が２３℃の場合には、研削水供給源６８から供給される純水からなる研削水を定温水供給装置７０を通すことにより、２３℃よりも所定温度高い温度範囲に設定してアイドリング運転を実施した。

研削加工時に供給する研削水より所定温度高い水温の範囲は２８℃〜３５℃の範囲が好ましく、より好ましくは、２９℃〜３２℃である。従って所定温度は５℃〜１２℃の範囲であり、より好ましくは、６℃〜９℃の範囲である。

この範囲の研削水を供給しながらアイドリング運転を２５分〜３０分間実施したところ、図３（Ｂ）に示すようなチャックテーブルの形状変化が完了したことを実際に被加工物を研削することにより確認することができた。

研削装置のアイドリング運転完了後、被加工物であるウェーハ１１の研削を実施する。ウェーハ１１の研削時には、図４に示すように、チャックテーブル４４の吸引保持部４８でウェーハ１１の表面に貼着された表面保護テープ１３を介してウェーハ１１を吸引保持しながら、ウェーハ１１の裏面の研削を実施した。

ここでは、ウェーハ１１の表面のデバイス領域に対応するウェーハ１１の裏面を研削して円形凹部１５を形成し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域を残存させて環状凸部１７とする研削を実施した（本明細書では、この研削方法をＴＡＩＫＯ研削と定義する）。

ウェーハ１１のＴＡＩＫＯ研削を実施するには、チャックテーブル４４を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転させると共に、矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転する研削ホイール２６の研削砥石３０をウェーハ１１の裏面に当接させて、研削ユニット送り機構３６により研削ユニット１４を下方に所定の研削送り速度で研削送りすることにより、ウェーハ１１の裏面に円形凹部１５を形成するＴＡＩＫＯ研削を実施した。

このＴＡＩＫＯ研削実施時には、研削水供給ノズル６４から定温水供給装置７０により２３℃に設定された研削水をチャックテーブル４４及び研削砥石３０に供給しながらＴＡＩＫＯ研削を実施した。

本実施形態による研削装置のアイドリング方法を実施した後、ウェーハ１１のＴＡＩＫＯ研削を実施したところ、円形凹部１５に対応するウェーハ１１の面内厚さばらつきを小さく抑えることができた。

ここで、ＴＡＩＫＯ研削は、チャックテーブル４４の吸引保持部４８の表面と研削砥石３０の研削面との平行度を出すため、チャックテーブル４４のセルフグラインドをＴＡＩＫＯ研削ホイール２６よりも大径の研削ホイールで実施するので、小径のＴＡＩＫＯ研削ホイール２６でウェーハ１１のＴＡＩＫＯ研削を行うと、円形凹部１５の厚さばらつきが大きくなり、円形凹部１５の厚さをプロットするとその断面形状が所謂かもめ形状となってしまい、ウェーハの裏面全面を研削ホイールで研削する全面研削したウェーハの厚さばらつきよりも厚さばらつきが一般的に大きくなる。

よって、予め厚さばらつきが発生していることにより、ウェーハ面内の厚さばらつき許容値に対し、許容値をオーバーしやすいという状況が発生しており、アイドリングの後、一定枚数以上のウェーハでＴＡＩＫＯ研削を行い加工熱を発生させないと、研削したウェーハの厚さばらつきが許容値に収まらない。

従って、本願発明の研削装置のアイドリング方法は、アイドリングによりチャックテーブル４４の形状変化を短時間内に完了することができるため、ウェーハ１１のＴＡＩＫＯ研削を実施する前に行うとより効果的である。ウェーハ１１の全面を研削する全面研削ホイールに本発明のアイドリング方法を適用しても、効果があることは勿論である。

１１ ウェーハ
１４ 研削ユニット
１５ 円形凹部
２６ 研削ホイール
３０ 研削砥石
３６ 研削ユニット送り機構
３８ 加工室カバー
４４ チャックテーブル
４８ 吸引保持部
６４ 研削水供給ノズル
６６ 排気ダクト
６８ 研削水供給源
７０ 定温水供給装置

Claims (1)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に研削水を供給しながら研削加工を施す研削手段と、該チャックテーブルと該研削手段とを覆って加工室を画成する加工室カバーと、を備えた研削装置のアイドリング方法であって、
   研削加工時に供給する研削水より所定温度高い水温の研削水を該チャックテーブルに供給しながら該チャックテーブルと該研削手段に装着された研削ホイールとを回転させることによってアイドリング運転を実施して、被加工物研削の際に生じる加工熱の影響を受けた装置状態にすることを特徴とする研削装置のアイドリング方法。

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