(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材を一方の面側から支持する支持面を有する支持手段と、
板状の研削ベースの外周方向に沿って設けられた複数または単数の砥石を備えたカップ型の研削部材によって前記板状部材の他方の面を研削する研削手段と、
前記研削ベースと前記砥石と前記板状部材の他方の面とで囲まれる空間内に第１研削液を供給する第１研削液供給手段と、
前記支持手段および前記研削部材を相対移動させて前記板状部材の研削後の厚みを調整する移動手段とを備え、
前記支持面は、水平面に対して傾斜する傾斜面とされ、
前記移動手段は、前記傾斜面に平行な方向に前記支持手段および前記研削部材を相対移動させ、
さらに、前記支持面の上方から前記空間内に第２研削液を供給する第２研削液供給手段を備えることを特徴とする板状部材の研削装置。
【請求項２】
板状部材を一方の面側から支持する支持面を有する支持手段と、
板状の研削ベースの外周方向に沿って設けられた複数または単数の砥石を備えたカップ型の研削部材によって前記板状部材の他方の面を研削する研削手段と、
前記研削ベースと前記砥石と前記板状部材の他方の面とで囲まれる空間内に第１研削液を供給する第１研削液供給手段と、
前記支持手段および前記研削部材を相対移動させて前記板状部材の研削後の厚みを調整する移動手段とを備え、
前記支持面は、水平面に対して傾斜する傾斜面とされ、
前記移動手段は、前記傾斜面に平行な方向に前記支持手段および前記研削部材を相対移動させ、
前記支持手段は、前記板状部材における被支持面から立ち上がる側面を支持するとともに、当該支持手段に対する前記板状部材の位置を所定の位置に位置決めする位置決め手段を備えることを特徴とする板状部材の研削装置。
【請求項３】
板状部材を一方の面側から支持する支持面を有する支持手段と、
板状の研削ベースの外周方向に沿って設けられた複数または単数の砥石を備えたカップ型の研削部材によって前記板状部材の他方の面を研削する研削手段と、
前記研削ベースと前記砥石と前記板状部材の他方の面とで囲まれる空間内に第１研削液を供給する第１研削液供給手段と、
前記支持手段および前記研削部材を相対移動させて前記板状部材の研削後の厚みを調整する移動手段とを備え、
前記支持面は、水平面に対して傾斜する傾斜面とされ、
前記移動手段は、前記傾斜面に平行な方向に前記支持手段および前記研削部材を相対移動させ、
さらに、前記支持手段の支持が解除されたときに、前記板状部材を受け止める受止手段を備えることを特徴とする板状部材の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状部材の研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ（以下「ウェハ」と称す場合がある）を研削する構成が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許文献１の構成では、一面が水平面（重力方向と直交する面）と平行なターンテーブル上に設置された複数のチャックテーブルを備え、当該チャックテーブルに吸着固定されたウェハをカップ型砥石で研削している。
特許文献２の構成では、ウェハを両面から支持する一対のワーク押さえローラと、ウェハの外縁を支持する４個のワークガイドローラとを用いて、被研削面が水平面と直交するようにウェハを保持している。そして、ウェハを水平面と平行な回転軸を中心に回転させながら、ウェハの両面をカップ型砥石で研削している。また、この研削の際、液体中に砥粒が分散した研削液（スラリー）をカップ型砥石の内部に供給するとともに、ウェハとカップ型砥石との接触部に向けて冷却水を噴射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６７７８３号公報
【特許文献２】特許第３７７６６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような構成では、被研削面が水平面と平行になるように載置されたウェハを研削するため、ウェハの直径が大きくなればなるほど、重力方向上方から見たときのウェハ載置面やウェハの搬送経路、ウェハのストック領域等の専有面積が大きくなり、研削装置を設置するための面積が大きくなってしまう。特に、近時のウェハは大径化が進められており、場合によっては所定のスペースに研削装置を設置できなくなくなってしまうという不都合がある。
また、特許文献２のような構成では、被研削面が水平面と直交するように保持されたウェハを研削するため、重力の影響によってカップ型砥石内に溜まる研削液が重力に逆らう方向（上方）に供給されにくくなり、研削能力の向上が図れない。
【０００５】
本発明の目的は、板状部材のサイズの増加に伴う設置面積の増加を極力抑制し、かつ、研削能力の向上を図れる板状部材の研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の板状部材の研削装置は、板状部材を一方の面側から支持する支持面を有する支持手段と、板状の研削ベースの外周方向に沿って設けられた複数または単数の砥石を備えたカップ型の研削部材によって前記板状部材の他方の面を研削する研削手段と、前記研削ベースと前記砥石と前記板状部材の他方の面とで囲まれる空間内に第１研削液を供給する第１研削液供給手段と、前記支持手段および前記研削部材を相対移動させて前記板状部材の研削後の厚みを調整する移動手段とを備え、前記支持面は、水平面に対して傾斜する傾斜面とされ、前記移動手段は、前記傾斜面に平行な方向に前記支持手段および前記研削部材を相対移動させ、さらに、前記支持面の上方から前記空間内に第２研削液を供給する第２研削液供給手段を備える、という構成を採用している。
また、本発明の他の板状部材の研削装置は、板状部材を一方の面側から支持する支持面を有する支持手段と、板状の研削ベースの外周方向に沿って設けられた複数または単数の砥石を備えたカップ型の研削部材によって前記板状部材の他方の面を研削する研削手段と、前記研削ベースと前記砥石と前記板状部材の他方の面とで囲まれる空間内に第１研削液を供給する第１研削液供給手段と、前記支持手段および前記研削部材を相対移動させて前記板状部材の研削後の厚みを調整する移動手段とを備え、前記支持面は、水平面に対して傾斜する傾斜面とされ、前記移動手段は、前記傾斜面に平行な方向に前記支持手段および前記研削部材を相対移動させ、前記支持手段は、前記板状部材における被支持面から立ち上がる側面を支持するとともに、当該支持手段に対する前記板状部材の位置を所定の位置に位置決めする位置決め手段を備える、という構成を採用している。
また、本発明のさらに他の板状部材の研削装置は、板状部材を一方の面側から支持する支持面を有する支持手段と、板状の研削ベースの外周方向に沿って設けられた複数または単数の砥石を備えたカップ型の研削部材によって前記板状部材の他方の面を研削する研削手段と、前記研削ベースと前記砥石と前記板状部材の他方の面とで囲まれる空間内に第１研削液を供給する第１研削液供給手段と、前記支持手段および前記研削部材を相対移動させて前記板状部材の研削後の厚みを調整する移動手段とを備え、前記支持面は、水平面に対して傾斜する傾斜面とされ、前記移動手段は、前記傾斜面に平行な方向に前記支持手段および前記研削部材を相対移動させ、さらに、前記支持手段の支持が解除されたときに、前記板状部材を受け止める受止手段を備える、という構成を採用している。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような本発明によれば、被研削面（他方の面）が水平面に対して傾斜するように板状部材を支持するため、板状部材のサイズが大きくなっても、重力方向上方から見たときの板状部材の支持面の面積の増加を抑え、研削装置の設置面積の増加を極力抑制することができる。
また、被研削面が水平面に対して傾斜しているので、研削液が重力に逆らう方向（上方）に供給されやすくなり、研削能力の向上を図れる。
【００１０】
この際、第２研削液供給手段を設ければ、被研削面が水平面と直交する従来の構成に比べ、重力の影響によって被研削面を流れ落ちる第２研削液の落下速度が遅くなるため、当該第２研削液を被研削面上に長く滞留させることができ、当該第２研削液の供給量を節約できる上、被研削面が水平面と平行な従来の構成に比べ、重力の影響によって被研削面上を流れる第２研削液の流速が速くなるため、当該第２研削液の温度が上昇することを抑制でき、当該第２研削液による板状部材の冷却効率を向上させることができる。
また、位置決め手段を設ければ、板状部材を簡単に位置決めすることができる。
さらに、支持手段の支持が解除されたときに板状部材を受け止める受止手段を設ければ、何らかの要因で板状部材の支持力が断たれたときに、板状部材が落下して破損してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る研削装置の斜視図。
【図２】研削装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図においては、本発明の内容を理解しやすくするために各構成の形状や配置状態を誇張して示している。
本実施形態において基準となる図を挙げることなく、例えば、上、下、左、右、または、手前、奥といった方向を示した場合は、全て図２を基準としている。また、本明細書におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸及びＹ軸は、水平面内の軸とし、Ｚ軸は、水平面に直交する軸とする。また、各軸において方向を示す場合、「＋」は、各軸の矢印方向、「−」は、矢印の反対方向とする。
図１および図２において、研削装置１は、板状部材としてのウェハＷＦを一方の面である回路が設けられた表面ＷＦＡ側から支持し、他方の面である裏面ＷＦＢを研削するものである。なお、ウェハＷＦの表面ＷＦＡには、図示しない保護シートが貼付されている。研削装置１は、ウェハＷＦを表面ＷＦＡ側から支持する支持手段２と、研削部材３１によってウェハＷＦの裏面ＷＦＢを研削する研削手段３と、研削部材３１とウェハＷＦとで囲まれる空間ＡＧ内に第１研削液としてのスラリーＬＧを供給する第１研削液供給手段としてのスラリー供給手段４と、支持手段２および研削手段３を相対移動させる移動手段５と、研削手段３で研削されるウェハＷＦの裏面ＷＦＢ側に第２研削液としての冷却水ＬＣを供給する第２研削液供給手段としての冷却水供給手段６と、支持手段２の支持が解除されたときにウェハＷＦを受け止める受止手段７と、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない吸着保持手段に連結されたアーム８１でウェハＷＦを吸着保持して搬送可能な駆動機器としての多関節ロボット８とを備え、その全体がウェハカセット１０を収容可能な筐体ＣＡ内に設けられるとともに、パーソナルコンピュータやシーケンサ等の図示しない制御手段によってその全体的な動作が制御されるように構成されている。
【００１３】
支持手段２は、円形に形成されてウェハＷＦを支持する支持面２２を有する支持テーブル２１と、ウェハＷＦの外縁を支持して当該ウェハＷＦを所定の位置に位置決めする一対の位置決め手段２４とを備える。
支持テーブル２１は、支持面２２が水平面ＦＨ（重力方向と直交する面）に対して傾斜する傾斜面とされるように移動手段５に支持され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない吸着保持手段によってウェハＷＦを吸着保持する。水平面ＦＨに対する支持面２２の傾斜角θとしては、略０°および略９０°でなければ特に限定されないが、例えば外径４５０ｍｍのウェハＷＦを研削する場合に、外径３００ｍｍのウェハＷＦを水平にして重力方向上方から見たときのサイズ以下にするためには、傾斜角θを４８°以上に設定すればよい。ここで、支持面２２は、ＸＹ平面がＸ軸を中心として角度θ傾斜した面と平行な面であり、支持面２２とＹＺ平面との交線を傾斜軸θＤとし、傾斜軸θＤに直交する軸を直交軸ＣＤとする。また、それら軸において方向を示す場合、上記同様「＋」は、各軸の矢印方向、「−」は、矢印の反対方向とする。
位置決め手段２４は、支持テーブル２１の外周方向に沿った２箇所に設けられており、図２の符号ＡＡで示すように、支持テーブル２１の凹部２３に設けられた駆動機器としての直動モータ２５と、直動モータ２５の出力軸２６に設けられた位置決めピン２７とを備え、位置決めピン２７は、支持面２２から突出可能に設けられている。
【００１４】
研削手段３の研削部材３１は、略円板状の研削ベース３２と、当該研削ベース３２の外周方向に沿って設けられた複数又は単数の砥石としての砥石チップ３３を備えたいわゆるカップ型の研削ホイールである。研削部材３１の研削ベース３２には、駆動機器としての回動モータ３４の出力軸３５が連結されており、研削ベース３２の略中央には、研削液供給口３６が設けられ、スラリー供給手段４から供給されるスラリーＬＧを当該研削液供給口３６を介して空間ＡＧ内に供給可能に構成されている。
【００１５】
移動手段５は、支持手段２と研削手段３とを傾斜軸θＤ方向に相対移動させる傾斜方向移動手段５１と、それらを直交軸ＣＤ方向に相対移動させる直交方向移動手段５２と、それらをＸ軸方向に相対移動させるＸ軸方向移動手段５３と、それらを直交軸ＣＤ方向の軸を中心にして相対回転させる回転手段５４とを備えている。
【００１６】
傾斜方向移動手段５１は、図示しないフレームに支持され、傾斜軸θＤ方向に延びる駆動機器としての傾斜方向直動モータ５１２を備えている。
直交方向移動手段５２は、直交軸ＣＤ方向に延びるとともに、傾斜方向直動モータ５１２の出力軸５１３に支持された駆動機器としての直交方向直動モータ５２２を備え、この直交方向直動モータ５２２のスライダ５２３に回動モータ３４が支持されている。
Ｘ軸方向移動手段５３は、フレームＦＲに支持されてＸ軸方向に延びるとともに、傾斜軸θＤ方向に沿って並ぶ一対の駆動機器としてのＸ軸方向直動モータ５３１と、これらＸ軸方向直動モータ５３１のスライダ５３２に支持されたプレート５３３とを備えている。プレート５３３の上面５３４における傾斜軸θＤ方向先端には、Ｘ軸方向に延びるとともに、冷却水供給手段６から供給される冷却水ＬＣを冷却水供給スリット５３８を介して支持面２２に供給可能なチャンバが設けられている。回転手段５４は、プレート５３３に形成された凹部５３５の中央に設けられた駆動機器としての回動モータ５４１を備え、この回動モータ５４１の出力軸５４２が支持面２２とプレート５３３の上面５３４とが略同一面となるように、支持テーブル２１を支持している。
【００１７】
受止手段７は、支持手段２の下側に設けられた落下防止ガイド７２を備えている。
落下防止ガイド７２は、Ｘ軸方向に延びるとともに、上方が開口した断面視略コ字状に形成され、コ字状内部には、ゴム、樹脂、スポンジなどの緩衝手段７３が設けられている。
【００１８】
多関節ロボット８は、公知の６軸ロボット等が例示でき、直交三軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の空間内で任意の方向にアーム８１を移動可能とされ、同空間内の任意の位置で任意の方向を中心軸としてアーム８１を回転可能に構成されている。
【００１９】
以上のような研削装置１において、ウェハＷＦを研削する手順としては、まず、図示しない搬送手段によってウェハカセット１０が筐体ＣＡ内に載置されると、多関節ロボット８がアーム８１でウェハＷＦを吸着保持してウェハカセット１０から取り出す。そして、多関節ロボット８が図１中二点転鎖線で示す位置にある支持手段２に対し、ウェハＷＦにおける外縁の２点を位置決めピン２７で支持させ、ウェハＷＦを支持面２２に面接触させると、支持手段２が図示しない吸着保持手段でウェハＷＦの吸着保持を開始する。その後、多関節ロボット８は、ウェハＷＦの吸着保持を解除して当該ウェハＷＦからアーム８１を離間させる。
【００２０】
そして、移動手段５がＸ軸方向直動モータ５３１を駆動し、ウェハＷＦの−Ｘ軸方向先端が研削ベース３２の−Ｘ軸方向先端領域下部に到達するまで支持手段２を−Ｘ軸方向に移動させる。次いで、研削手段３が回動モータ３４を駆動し、研削部材３１を回転させるとともに、直交方向直動モータ５２２を駆動し、研削部材３１を−ＣＤ方向に移動させてウェハＷＦに近づける。このとき、スラリー供給手段４が駆動してスラリーＬＧの供給を開始するとともに、冷却水供給手段６が駆動して冷却水ＬＣの供給を開始する。
引き続き、研削手段３による直交方向直動モータ５２２の駆動が続行されると、砥石チップ３３がウェハＷＦの裏面ＷＦＢに接触した後、当該砥石チップ３３がウェハＷＦを研削していく。そして、砥石チップ３３が所定の深さまウェハＷＦを研削したことが図示しない検知手段に検知されると、移動手段５が直交方向直動モータ５２２の駆動を停止するとともに、移動手段５が回動モータ５４１を駆動し、支持テーブル２１を回転させる。
【００２１】
ここで、砥石チップ３３によるウェハＷＦの研削中は、図２に示すように、空間ＡＧ内にスラリーＬＧが供給され、当該スラリーＬＧの一部が互いに隣接する砥石チップ３３の間あるいは、砥石チップ３３とウェハＷＦとの間から排出されるが、ほとんどが空間ＡＧ内に溜まることとなる。このとき、支持面２２が水平面ＦＨに対して傾斜しているため、スラリーＬＧが重力に逆らって、ウェハＷＦの被研削面に分散されやすくなる。
また、支持面２２が水平面ＦＨに対して傾斜しているため、支持面２２が水平面と直交する場合に比べ、重力の影響によって被研削面上を流れ落ちる冷却水ＬＣの落下速度が遅くなる。これにより、当該冷却水ＬＣを被研削面上に長く滞留させることができ、当該冷却水ＬＣの供給量を節約できる。更に、支持面２２が水平面と平行な場合に比べ、重力の影響によって被研削面上を流れ落ちる冷却水ＬＣの落下速度が速くなる。これにより、当該冷却水ＬＣの温度が上昇することを抑制でき、当該冷却水ＬＣによるウェハＷＦの冷却効率を向上させることができる。
【００２２】
そして、移動手段５による回動モータ５４１の駆動が続行されウェハＷＦが１回転すると、移動手段５が回動モータ５４１の駆動を停止するとともに、直交方向直動モータ５２２を駆動し、研削部材３１を＋ＣＤ方向に移動させてウェハＷＦから離間させる。その後、スラリー供給手段４、冷却水供給手段６、および、回動モータ３４が駆動を停止する。次いで、移動手段５がＸ軸方向直動モータ５３１を駆動し、支持テーブル２１を＋Ｘ軸方向に移動させて図１中二点鎖線で示す位置で停止させる。その後、多関節ロボット８がアーム８１でウェハＷＦを吸着保持し、支持手段２が吸着保持手段での吸着保持の解除を行い、ウェハＷＦをウェハカセット１０に収納する。そして、上記同様の動作が繰り返される。
ここで、ウェハＷＦが支持テーブル２１に支持されているときに、何らかの要因で吸着保持手段での吸着保持が解除されてしまうと、ウェハＷＦは落下してウェハＷＦが損傷してしまう。本実施形態の場合、万が一吸着保持手段での吸着保持が解除されてしまった場合でも、図２中二点鎖線で示すように、ウェハＷＦは、落下防止ガイド７２で支持されるので、ウェハＷＦが損傷してしまうような不都合は発生しない。まして、落下防止ガイド７２の緩衝手段７３がウェハＷＦを支持したときの衝撃を吸収するため、ウェハＷＦの損傷を抑制することができる。
【００２３】
以上のような実施形態によれば、支持面２２が水平面ＦＨに対して傾斜しているため、ウェハＷＦのサイズが大きくなっても、重力方向上方から見たときのウェハＷＦの面積の増加を抑制でき、研削装置１の設置面積の増加を抑制することができる。また、スラリーＬＧをウェハＷＦの被研削面に分散させやすくすることができ、研削能力の向上を図れる。
【００２４】
以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００２５】
例えば、支持面２２は、水平面ＦＨに対して傾斜していればよく、研削能力や冷却能力の向上の観点から、水平面ＦＨに対する支持面２２の傾斜角θは、３０°〜８５°であることが好ましい。
また、支持手段２と研削手段３とのＸ，θＤ，ＣＤ方向への相対移動は、前記実施形態で示した形態以外に、支持手段２のＸ，θＤ，ＣＤ方向全て、または、いずれかの方向への移動を規制しておき、研削手段３をＸ，θＤ，ＣＤ方向全て、または、いずれかの方向へ移動させたり、研削手段３のＸ，θＤ，ＣＤ方向全て、または、いずれかの方向への移動を規制しておき、支持手段２をＸ，θＤ，ＣＤ方向全て、または、いずれかの方向へ移動させたり、支持手段２および研削手段３をＸ，θＤ，ＣＤ方向全ての方向へ移動させたりする構成としてもよい。
更に、第１研削液供給手段は、冷却水ＬＣを第１研削液として研削部材３１内に供給する構成としてもよい。また、第２研削液供給手段は、スラリーＬＧを第２研削液として支持面２２に供給する構成としてもよいし、設けなくてもよい。
【００２６】
また、本発明における板状部材としては、ガラス板、鋼板、樹脂板、基板等や、その他の部材のみならず、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。
更に、多関節ロボット８は、ウェハカセット１０からウェハＷＦを取り出して支持手段２に載置したり、支持手段２からウェハＷＦを支持してウェハカセット１０に収納したり出来る限りにおいて何ら限定されることはなく、例えば単軸ロボットや、２，３軸といった６軸以外のロボットやスカラロボット等を採用することができる。
【００２７】
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。
【符号の説明】
【００２８】
１…研削装置
２…支持手段
３…研削手段
４…スラリー供給手段（第１研削液供給手段）
５…移動手段
６…冷却水供給手段（第２研削液供給手段）
７…受止手段
２２…支持面
２４…位置決め手段
３１…研削部材
３２…研削ベース
３３…砥石チップ（砥石）
ＬＣ…冷却水（第２研削液）
ＬＧ…スラリー（第１研削液）
ＷＦ…ウェハ（板状部材）
【図１】
0005863483.tif 000002
【図２】
0005863483.tif 000003