(57)【要約】【課題】研削装置において、研削ホイールの回転バランスを正常なバランスへと修正するべき時をオペレータが把握できるようにする。【解決手段】ウエーハを保持するテーブル３と、ウエーハを研削する砥石７４０を環状に配置した研削ホイール７４を回転可能に装着する研削手段７と、研削手段７をテーブル３に接近又は離間する方向に送る手段５と、制御手段９とを備え、研削手段７には、ホイール７４を所定の回転速度で回転させたときの振動の振幅量を測定する測定部８を備え、制御手段９は、テーブル３が保持したウエーハと砥石７４０とが非接触の状態でホイール７４を所定の回転速度で回転させて振幅量測定部８が測定した振幅量が予め設定した振幅量の値を超えたら、ホイール７４の回転バランスがアンバランスになったと判断する判断部９０と、判断部９０の判断によりアンバランスになった事をオペレータに通知する通知部９１とを備える研削装置１である。【選択図】図１
2018134717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルが保持したウエーハを研削する研削砥石を環状に配置した研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに接近又は離間する方向に研削送りする研削送り手段と、装置を制御する制御手段とを備える研削装置であって、
該研削手段には、該研削ホイールを所定の回転速度で回転させたときの振動の振幅量を測定する振幅量測定部を備え、
該制御手段は、該チャックテーブルが保持したウエーハと該研削砥石とが非接触の状態で該研削ホイールを所定の回転速度で回転させて該振幅量測定部が測定した振幅量が予め設定した振幅量の値を超えたら、該研削ホイールの回転バランスがアンバランスになったと判断する判断部と、該判断部の判断によりアンバランスになった事をオペレータに通知する通知部とを備える研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削ホイールを回転させウエーハを研削する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ等の板状の被加工物は、研削砥石を備えた回転する研削ホイールを有する研削装置によって研削されて所定の厚みに薄化された後に、切削装置等により分割されて個々のデバイスチップとなり、各種電子機器等に利用されている。
【０００３】
研削加工においては研削砥石の状態によって振動が発生する。また、例えば、被加工物が硬い素材のＳｉＣやサファイア等からなるウエーハである場合には、研削砥石がウエーハの被研削面に対して食いつきにくく滑ってしまうために振動が発生する。
【０００４】
さらに、研削ホイールの回転バランスが崩れている場合においても、研削ホイールの回転に伴う振動が発生し、この回転振動はウエーハの被研削面に研削斑を発生させる要因になる。研削ホイールの回転バランスが崩れる原因の１つとして、研削により発生した研削屑の研削ホイールへの付着がある。この研削屑の研削ホイールへの付着を防止するために、研削ホイールを高速回転させ遠心力で研削屑を研削水と共に吹き飛ばす方法がある。しかし、確実に研削屑を研削ホイールから取り除くためには研削水のみでは足りないため、従来においては、例えば、研削装置の構成を研削ホイールを洗浄するための洗浄水を研削水とは別に研削ホイールに供給できるものとして、研削屑除去についての問題の解決を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、研削加工中に研削ホイールを洗浄する洗浄水を研削ホイールに対して常時供給することは、洗浄水の無駄な消費を生むことになる。一方で、洗浄水の消費を惜しんで洗浄水の適切な供給を怠ると、例えば、研削ホイール以外に研削ホイールが装着されるマウントに研削屑が付着した場合に、洗浄水を供給するだけでは研削屑が除去できなくなり回転振動の発生を防止できなくなることがある。これは、研削屑がマウントに付着しても、研削屑が乾燥して固まる前ならば洗浄水で洗浄除去ができたのに、洗浄水を適切なタイミングで供給しなかったために、研削屑が固まり洗浄水でも除去できなくなってしまった場合に生じる。
【０００７】
よって、研削装置においては、洗浄水による研削ホイールの洗浄が必要なタイミング、即ち、研削ホイールの回転バランスをアンバランスな状態から正常なバランスへと修正するべきタイミングを検出し、オペレータが把握できるようにするという課題がある。そして、デバイスに影響を及ぼす研削斑の発生等の研削不良が生ずるのを防ぐという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルが保持したウエーハを研削する研削砥石を環状に配置した研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに接近又は離間する方向に研削送りする研削送り手段と、装置を制御する制御手段とを備える研削装置であって、該研削手段には、該研削ホイールを所定の回転速度で回転させたときの振動の振幅量を測定する振幅量測定部を備え、該制御手段は、該チャックテーブルが保持したウエーハと該研削砥石とが非接触の状態で該研削ホイールを所定の回転速度で回転させて該振幅量測定部が測定した振幅量が予め設定した振幅量の値を超えたら、該研削ホイールの回転バランスがアンバランスになったと判断する判断部と、該判断部の判断によりアンバランスになった事をオペレータに通知する通知部とを備える研削装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る研削装置は、研削手段には、研削ホイールを所定の回転速度で回転させたときの振動の振幅量を測定する振幅量測定部を備え、制御手段は、チャックテーブルが保持したウエーハと研削砥石とが非接触の状態で研削ホイールを所定の回転速度で回転させて振幅量測定部が測定した振幅量が予め設定した振幅量の値を超えたら、研削ホイールの回転バランスがアンバランスになったと判断する判断部と、判断部の判断によりアンバランスになった事をオペレータに通知する通知部とを備えているため、研削ホイールを洗浄する等して研削ホイールの回転バランスを正常なバランスに修正すべきタイミングをオペレータが把握することができるようになる。その結果、例えば洗浄水の無駄な消費を抑えつつ、回転バランスがアンバランスになった研削ホイールで研削加工を行ってしまうことが無いようにし、ウエーハの研削不良が発生することを抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】研削装置の一例を示す斜視図である。
【図２】研削ホイールの回転バランスがアンバランスである場合に振幅量測定部により測定される振幅量の変化の一例を示すグラフ、及び研削ホイールの回転バランスが正常である場合に振幅量測定部により測定される振幅量の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示す研削装置１は、チャックテーブル３上に保持されたウエーハＷを研削手段７によって研削する装置である。研削装置１のベース１０上の前方（−Ｙ方向側）は、チャックテーブル３に対してウエーハＷの着脱が行われる領域となっており、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、研削手段７によってチャックテーブル３上に保持されたウエーハＷの研削が行われる領域となっている。
【００１２】
外形が円形状のチャックテーブル３は、ポーラス部材等からなりウエーハＷを吸着する吸着部３０と、吸着部３０を支持する枠体３１とを備える。チャックテーブル３の吸着部３０は、コンプレッサー及び真空発生装置等からなる図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３０の露出面である保持面３０ａに伝達されることで、チャックテーブル３は保持面３０ａ上でウエーハＷを吸引保持することができる。また、チャックテーブル３は、カバー３９によって周囲から囲まれつつＺ軸方向の軸心周りに回転可能であり、カバー３９下に配設された図示しないＹ軸方向送り手段によって、ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能となっている。
【００１３】
研削領域には、コラム１１が立設されており、コラム１１の−Ｙ方向側の側面には研削手段７をチャックテーブル３に対して離間又は接近する上下方向に研削送りする研削送り手段５が配設されている。研削送り手段５は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板５３に固定された研削手段７がＺ軸方向に研削送りされる。
【００１４】
チャックテーブル３に保持されたウエーハＷを研削加工する研削手段７は、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）である回転軸７０と、回転軸７０を回転可能に支持するハウジング７１と、回転軸７０を回転駆動するモータ７２と、回転軸７０の下端に接続された円環状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール７４と、ハウジング７１により支持された回転軸７０を収容し研削送り手段５の昇降板５３に固定されたホルダ７５とを備える。
【００１５】
研削ホイール７４は、ホイール基台７４１と、ホイール基台７４１の底面に環状に配置された略直方体形状の複数の研削砥石７４０とを備える。研削砥石７４０は、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。なお、研削砥石７４０の形状は、環状に一体に形成されているものでもよい。
【００１６】
回転軸７０の内部には、図示しない研削水供給源に連通し研削水の通り道となる流路７０ａが、回転軸７０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して設けられており、流路７０ａは、さらにマウント７３を通り、ホイール基台７４１の底面において研削砥石７４０に向かって研削水を噴出できるように開口している。
【００１７】
研削手段７には、研削ホイール７４を所定の回転速度で回転させたときの振動の振幅量を測定する振幅量測定部８が配設されている。上記所定の回転速度とは、例えば、実際にウエーハＷに研削加工を施す際の研削ホイール７４の回転速度である。
【００１８】
振幅量測定部８の配設箇所（測定点）は、図１に示す例においては、モータ７２上になっているが、これに限定されるものではなく、回転軸７０を収容するホルダ７５の側面に配設させてもよいし、ハウジング７１の側面に配設させてもよい。すなわち、研削ホイール７４の回転に伴って振幅量測定部８が回転してしまうことがない研削手段７の任意の箇所であればよい。また、研削加工点（研削砥石７４０とウエーハＷとが接触する場所）と回転軸７０及びハウジング７１等からなる研削スピンドルユニットをホルダ７５が支持している支持点との距離と、支持点から振幅量測定部８が配設される測定点までの距離とが同じ距離になるようにすると好ましい。
本実施形態においてモータ７２の上に配設する振幅量測定部８は、例えば、Ｘ軸Ｙ軸Ｚ軸方向の振動を検出できる小野測器社製の３軸タイプの加速度センサ（型名：ＮＰ−３５７２）を用いる。なお、振幅量測定部８は、加速度センサから構成されているものに限定されない。
【００１９】
研削装置１は、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子で構成され装置全体の制御を行う制御手段９を備えている。制御手段９は、図示しない配線によって、研削送り手段５及び研削手段７等に接続されており、制御手段９により、研削送り手段５の研削送り動作や研削手段７の研削ホイール７４の回転動作の制御が行われる。また、制御手段９は、研削ホイール７４の回転バランスがアンバランスになった場合を判断する判断部９０と、判断部９０の判断によりアンバランスになった事をオペレータに通知する通知部９１とを備えている。加速度センサからなる振幅量測定部８は、研削ホイール７４の回転に伴って発生する振動に従動し、この機械的振動の振幅量を測定し、測定結果を電気信号に変換して判断部９０に出力する。
【００２０】
以下に、図１に示す研削装置１によりチャックテーブル３に保持されたウエーハＷを研削する場合の、研削装置１の動作について説明する。図１に示すウエーハＷは、例えば、外形が円形板状の半導体ウエーハであり、ウエーハＷの裏面Ｗｂが、研削加工が施される被研削面となる。デバイス等が形成されているウエーハＷの表面Ｗａは、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。
【００２１】
まず、着脱領域内において、ウエーハＷが、裏面Ｗｂが上側になるようにチャックテーブル３の保持面３０ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３０ａに伝達されることにより、チャックテーブル３が保持面３０ａ上でウエーハＷを吸引保持する。
【００２２】
次いで、ウエーハＷを保持したチャックテーブル３が、着脱領域から研削領域内の研削手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動する。また、モータ７２が回転軸７０を回転駆動し、これに伴って研削ホイール７４も回転する。研削手段７が研削送り手段５により−Ｚ方向へと送られ、回転する研削砥石７４０がウエーハＷの裏面Ｗｂに当接することで研削が行われる。研削中は、チャックテーブル３が回転するのに伴って、保持面３０ａ上に保持されたウエーハＷも回転するので、研削砥石７４０がウエーハＷの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。また、流路７０ａを通る研削水が研削砥石７４０とウエーハＷとの接触部位に対して供給され、接触部位が冷却・洗浄される。
【００２３】
ウエーハＷを所望の厚さになるまで研削した後、研削送り手段５により研削手段７を＋Ｚ方向へと移動させてウエーハＷから離間させ、さらにチャックテーブル３を−Ｙ方向に移動させて着脱領域の元の位置に戻す。次いで、研削加工前の別の新しい一枚のウエーハＷをチャックテーブル３上に吸引保持し、上記と同様に研削加工を施していく。
【００２４】
例えば１枚又は複数枚のウエーハＷを研削すると、研削ホイール７４に研削により発生した研削屑が付着し、その結果、研削ホイール７４の重心に偏重が生じる場合がある。この状態の研削ホイール７４を回転させると、研削ホイール７４に働く遠心力が全体としてつりあわず研削ホイール７４の回転バランスが崩れることで、研削ホイール７４が例えば研削ホイール７４の主に径方向に振動する。そのため、研削ホイール７４に対して洗浄水を供給する等して付着した研削屑を除去する必要が生じる。そして、洗浄水による適切な洗浄のタイミングを検出してオペレータに認識させるために、本発明に係る研削装置１は、制御手段９による制御の下で以下に説明する動作を実行する。
【００２５】
例えば一枚又は複数枚のウエーハＷを研削した後、次のウエーハＷを研削する前に、制御手段９は、チャックテーブル３により保持されたウエーハＷと研削砥石７４０とが非接触の状態、例えば、研削手段７が上限位置にある状態で、研削ホイール７４を所定の回転速度（例えば、回転速度２０００ｒｐｍ）で回転させる。本実施形態においては加速度センサで構成される振幅量測定部８は、研削ホイール７４の空回転に伴い発生する振動を受けて、研削ホイール７４が振動する方向（例えば、研削ホイール７４の径方向）の加速度の大きさを測定して２回積分を行い、研削ホイール７４の変位量、即ち振幅量を測定する。上記のように研削ホイール７４の回転速度（回転数）を２０００ｒｐｍとしたら、振幅量測定部８は、例えば、図２のグラフに示すように、周波数が３３．３Ｈｚの振幅量を測定する。より現実的には３０Ｈｚから４０Ｈｚの周波数帯域の振幅量を測定する。なお、図２において、一点鎖線で示すグラフＧ１は、研削ホイール７４の回転バランスがアンバランスになった場合に振幅量測定部８が測定する各周波数帯域における振幅量の変化の一例を示すグラフであり、実線で示すグラフＧ２は、研削ホイール７４の回転バランスが正常である場合に振幅量測定部８が測定する各周波数帯域における振幅量の変化の一例を示すグラフである。そして、振幅量測定部８は、測定した研削ホイール７４の振動の振幅量の測定結果を制御手段９の判断部９０に送信する。
なお、研削ホイール７４の回転速度を変更すると周波数帯域が変化する。
【００２６】
判断部９０には、予め、所定の回転速度で回転している状態の研削ホイール７４の許容される振幅量の値（振幅量の許容値）が設定されている。この振幅量の許容値は、例えば３μｍである。そして、判断部９０は、振幅量測定部８から送られてきた研削ホイール７４の振動の振幅量の値が振幅量の許容値を超えているか否かを判断する。
【００２７】
回転速度２０００ｒｐｍで回転する研削ホイール７４の振動の振幅量の値が、図２に示す予め設定した振幅量の値（本例においては、周波数３３．３Ｈｚにおける振幅量の許容値）以下であると判断部９０が判断した場合には、次のウエーハＷの研削が前のウエーハＷの研削と同様に実施される。
その一方、回転速度２０００ｒｐｍで回転する研削ホイール７４の振動の振幅量の値が、図２に示す予め設定した振幅量の値（本例においては、周波数３３．３Ｈｚにおける振幅量の許容値）を超えていると判断部９０が判断した場合には、例えば研削屑の付着等によって研削ホイール７４の回転バランスがアンバランスになったと判断部９０がさらに判断して、この判断を通知部９１に送る。そして、通知部９１は、この判断結果を図示しないモニターに警告として表示したり、アラームから警告として発報したりして、オペレータに通知する。
【００２８】
研削ホイール７４の回転バランスがアンバランスであることを認識したオペレータは、次のウエーハＷの研削が開始される前に、研削ホイール７４の洗浄を行い研削ホイール７４の回転バランスを正常なバランスへと修正する。
【００２９】
上記のように本発明に係る研削装置１は、研削手段７には、研削ホイール７４を所定の回転速度で回転させたときの振動の振幅量を測定する振幅量測定部８を備え、制御手段９は、チャックテーブル３が保持したウエーハＷと研削砥石７４０とが非接触の状態で研削ホイール７４を所定の回転速度で回転させて振幅量測定部８が測定した振幅量が予め設定した振幅量の値を超えたら、研削ホイール７４の回転バランスがアンバランスになったと判断する判断部９０と、判断部９０の判断によりアンバランスになった事をオペレータに通知する通知部９１とを備えているため、研削ホイール７４を洗浄する等して研削ホイール７４の回転バランスを正常なバランスに修正すべきタイミングをオペレータが把握することができるようになる。その結果、例えば洗浄水の無駄な消費を抑えつつ、回転バランスがアンバランスになった研削ホイール７４で研削加工を行ってしまうことが無いようにし、ウエーハＷの研削不良が発生することを抑止できる。
【００３０】
なお、本発明に係る研削装置１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研削装置１の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。例えば、研削ホイール７４の回転バランスがアンバランスになる要因としては、研削屑の研削ホイール７４への付着の他に、砥石が欠けたとき、また、回転軸７０がエアベアリングではなくローラベアリングのようなメカベアリングで回転可能に支持されている場合に起きるベアリング不良がある。本発明に係る研削装置１は、研削ホイール７４の回転バランスを正常なバランスに修正すべきタイミングを通知部９１からの通知でオペレータが把握できるようになるため、通知部９１からの通知を受けたオペレータは回転軸７０回りにベアリング不良が発生していないかどうかを点検し修理することで、研削ホイール７４の回転バランスを正常なバランスに修正することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１：研削装置  １０：ベース  １１：コラム
３：チャックテーブル３：保持部  ３０ａ：保持面  ３１：枠体  ３９：カバー
５：研削送り手段  ５０：ボールネジ  ５１：ガイドレール  ５２：モータ  ５３：昇降板  
７：研削手段  ７０：回転軸  ７０ａ：流路  ７１：ハウジング  ７２：モータ  ７３：マウント  ７４：研削ホイール  ７４０：研削砥石  ７４１：ホイール基台  ７５：ホルダ
８：：振幅量測定部
９：制御手段  ９０：判断部  ９１：通知部
【図１】
2018134717.tif 000003
【図２】
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