(57)【要約】      （修正有）【課題】二種類の研削砥石を必要に応じて同時に又は別個に装着可能な研削装置の研削ホイール装着機構を提供する。【解決手段】研削ホイールは第１の寸法の内径を有する環状の第１ホイールベース３２に取り付けられた複数の第１研削砥石３４とから構成される第１研削ホイール３０と第１の寸法より小さな第２の寸法の外径を有する第２ホイールベース４０に取り付けられた複数の第２研削砥石４２とから構成される第２研削ホイール３８とを含む。ホイールマウント２８は第１ホイールベースが装着される環状の第１装着面２８ａと第１装着面の内周部に設けられ第２ホイールベースが装着される第２装着面２８ｂとを有し、第１研削ホイール及び第２研削ホイールをそれぞれ第１装着面及び第２装着面に装着した際第２研削ホイールの第２研削砥石の端面が第１研削ホイールの第１研削砥石の端面より所定距離突出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削装置のスピンドルに固定されたホイールマウントに研削ホイールを着脱自在に装着する研削ホイール装着機構であって、
前記研削ホイールは、第１の寸法の内径を有する環状の第１ホイールベースと、該第１ホイールベースに取り付けられた複数の第１研削砥石とから構成される第１研削ホイールと、
前記第１の寸法より小さな第２の寸法の外径を有する第２ホイールベースと、該第２ホイールベースに取り付けられた複数の第２研削砥石とから構成される第２研削ホイールとを含み、
前記ホイールマウントは、前記第１研削ホイールの第１ホイールベースが装着される環状の第１装着面と、該第１装着面の内周部に設けられ、前記第２研削ホイールの第２ホイールベースが装着される第２装着面とを有し、
前記第１研削ホイール及び前記第２研削ホイールをそれぞれ前記第１装着面及び前記第２装着面に装着した際、前記第２研削ホイールの前記第２研削砥石の端面が前記第１研削ホイールの前記第１研削砥石の端面より所定距離突出することを特徴とする研削ホイール装着機構。
【請求項２】
前記ホイールマウントの中央部に装着された研削水を噴出する研削水ノズルを含み、
該研削水ノズルの突出高さは前記第１及び第２研削砥石の突出高さより低いことを特徴とする請求項１記載の研削ホイール装着機構。
【請求項３】
前記第１及び第２研削ホイールが前記ホイールマウントに装着された状態で、該第１及び第２研削ホイールのいずれも着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の研削ホイール装着機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削装置における研削ホイール装着機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切断することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップに分割される。
【０００３】
分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削又はエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さはより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。
【０００４】
ウエーハの裏面を薄く研削する研削装置は、その要求に応じるべく、薄く且つ抗折強度の高いウエーハに仕上げるため、種々の工夫を行っているが、ウエーハが薄くなるにつれ、研削後の工程においてハンドリングが非常に困難になるという問題が発生してきた。
【０００５】
そこで、薄いウエーハと容易なハンドリング性を実現するため、ウエーハにＩＣやＬＳＩ等のデバイスが形成されている部分のみ研削し、外周部の余剰領域に凸部を残す研削方法が、例えば特開平２００７−１９４６１号公報で提案されている。
【特許文献１】特開２００７−１９４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然しながら、上述した加工方法で用いる研削ホイールはウエーハ全面を研削するための研削ホイールとはホイールの外径や、環状に配設されている研削砥石の配列径が大きく異なる（比較すると小さい）ため、通常の研削ホイールとの兼用はできず、研削ホイールの交換が必要となる。
【０００７】
また、ウエーハにＩＣやＬＳＩ等のデバイスが形成されているウエーハの中央部分のみ研削し、外周部の余剰領域に凸部を残す補強部形成工程を有する研削方法では、最終的に個々のデバイスに分割する直前に、凸部のみを研削してウエーハをある程度フラットにする必要がある。
【０００８】
このように外周凸部のみを研削してウエーハをある程度フラットにする研削においても、研削装置が用いられ、且つ、粗い砥粒の砥石と細かい砥粒の砥石で研削する必要があるため、二種類の研削砥石を有する二種類の研削ホイールが必要となり、研削ホイールをいちいち交換して所望とする研削を達成する必要がある。
【０００９】
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、二種類の研削砥石を必要に応じて同時に又は別個に装着可能な研削装置の研削ホイール装着機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、研削装置のスピンドルに固定されたホイールマウントに研削ホイールを着脱自在に装着する研削ホイール装着機構であって、前記研削ホイールは、第１の寸法の内径を有する環状の第１ホイールベースと、該第１ホイールベースに取り付けられた複数の第１研削砥石とから構成される第１研削ホイールと、前記第１の寸法より小さな第２の寸法の外径を有する第２ホイールベースと、該第２ホイールベースに取り付けられた複数の第２研削砥石とから構成される第２研削ホイールとを含み、前記ホイールマウントは、前記第１研削ホイールの第１ホイールベースが装着される環状の第１装着面と、該第１装着面の内周部に設けられ、前記第２研削ホイールの第２ホイールベースが装着される第２装着面とを有し、前記第１研削ホイール及び前記第２研削ホイールをそれぞれ前記第１装着面及び前記第２装着面に装着した際、前記第２研削ホイールの前記第２研削砥石の端面が前記第１研削ホイールの前記第１研削砥石の端面より所定距離突出することを特徴とする研削ホイール装着機構が提供される。
【００１１】
好ましくは、研削ホイール装着機構は、前記ホイールマウントの中央部に装着された研削水を噴出する研削水ノズルを含み、該研削水ノズルの突出高さは前記第１及び第２研削砥石の突出高さより低くなっている。
【００１２】
更に好ましくは、前記第１及び第２研削ホイールが前記ホイールマウントに装着された状態で、該第１及び第２研削ホイールのいずれも他方に干渉せずに着脱可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホイールマウントが第１装着面と第２装着面を有しているため、通常の外径の第１研削ホイールと、外径の小さな第２研削ホイールとを同時にホイールマウントに装着することが可能であり、或いは必要に応じて片方のみの研削ホイールを装着することも可能であるので、一本のスピンドルで被加工物の全面研削、被加工物の外周部の余剰領域に凸部を残す補強部形成工程の研削、凸部のみの研削の全てを行うことができる。
【００１４】
また、第１及び第２研削ホイールを自由に選択してホイールマウントに装着でき、片方の研削ホイールの研削砥石が破損したり磨耗したりしてしまった場合には、当該研削ホイールのみを交換することができ経済的である。更に、二本以上のスピンドルを持つ研削装置に比べて大幅に安価で小スペースな研削装置を提供でき、経済的にもスペース的にも利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明実施形態の研削ホイール装着機構を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００１６】
このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
【００１７】
半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。
【００１８】
以下、このように構成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する研削装置２を図３を参照して説明する。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。
【００１９】
垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。
【００２０】
研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。研削手段（研削ユニット）１６にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。
【００２１】
研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。
【００２２】
水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図４に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。
【００２３】
チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研削装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。
【００２４】
パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研削装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。
【００２５】
図３に示されているように、図４に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。
【００２６】
ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段８２と、ウエーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。更に、ハウジング４の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作手段８８が設けられている。
【００２７】
また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブルユニット５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研削加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。
【００２８】
チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８のパルスモータ６４をパルス駆動することにより、図３に示した装置奥側の研削領域と、ウエーハ搬入手段８２からウエーハを受け取りウエーハ搬出手段８４にウエーハを受け渡す手前側のウエーハ搬入・搬出領域との間で移動される。
【００２９】
次に、図５〜図８を参照して、本発明実施形態の研削ホイール装着機構について詳細に説明する。図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すように、スピンドル２４の先端にはホイールマウント２８が複数のねじ２５によりねじ止めされている。
【００３０】
ホイールマウント２８の最外周部には環状の第１装着面２８ａが形成されており、その内周部には第１装着面２８ａより引っ込んだ第２装着面２８ｂが形成されている。第１装着面２８ａには複数の穴２７が形成されており、第２装着面２８ｂには複数のねじ穴２９が形成されている。
【００３１】
３０は第１の内径寸法を有する第１研削ホイールであり、環状のホイールベース３２の下面にダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。
【００３２】
図６（Ａ）に示すように、第１研削ホイール３０は複数のねじ３３を穴２７を介して第１研削ホイール３０のねじ穴に螺合することにより、ホイールマウント２８の第１装着面２８ａに取り付けられる。
【００３３】
図５（Ｂ）に示す第２研削ホイール３８は第１寸法より小さな第２寸法の外径を有しており、ホイールベース４０の外周部にダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石４２が固着されて構成されている。
【００３４】
第２研削ホイール３８のホイールベース４０は中心穴４１と固定ねじ挿入用の複数の穴３１を有している。図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すように、第２研削ホイール３８は、ねじ３５を穴３１を介してホイールマウント２８のねじ穴２９に螺合することにより、ホイールマウント２８の第２装着面２８ｂに取り付けらる。
【００３５】
ホイールマウント２８の第２装着面２８ｂには研削水ノズル９２が複数のねじ３７により固定されている。研削水ノズル９２の外径は第２研削ホイール３８の中心穴４１の直径より小さく設定されており、研削水ノズル９２をホイールマウント２８に装着したままで第２研削ホイール３８のホイールマウント２８に対する着脱が可能なようになっている。
【００３６】
図７及び図８に示すように、第１研削ホイール３０をホイールマウント２８の第１装着面２８ａに装着したままで、第２研削ホイール３８をホイールマウント２８の第２装着面２８ｂに装着可能である。
【００３７】
逆に、第２研削ホイール３８をホイールマウント２８の第２装着面２８ｂに装着したままで、第１研削ホイール３０をホイールマウント２８の第１装着面２８ａに装着可能である。即ち、第１研削ホイール３０及び第２研削ホイール３８のいずれも、他方の研削ホイールに邪魔されずにホイールマウント２８に着脱可能である。
【００３８】
図８に最も良く示されているように、研削水ノズル９２は第１研削ホイール３０の研削砥石３４及び第２研削ホイール３８の研削砥石４２よりも低く突出するように、ホイールマウント２８の中央に固定されている。研削水ノズル９２は、外周方向に位置する研削砥石３４，４２に向かって少なくとも４方向以上から研削水を噴出する。
【００３９】
このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット７４中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側（回路が形成されている側の面）に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第１のカセット７４中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第１のウエーハカセット７４は、ハウジング４の所定のカセットを搬入領域に載置される。
【００４０】
そして、カセット搬入領域に載置された第１のウエーハカセット７４に収容されていた研削加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット７４に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第１のウエーハカセット７４が手動でカセット搬入領域に載置される。
【００４１】
一方、ハウジング４の所定のカセット搬出領域に載置された第２のウエーハカセット７６に所定枚数の研削加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のウエーハカセット７６は手動で搬出されて、新しい空の第２のウエーハカセット７６がカセット搬出領域に載置される。
【００４２】
第１のウエーハカセット７４に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段８０に載置される。ウエーハ仮載置手段８０に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット５０のチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。
【００４３】
このようにチャックテーブル５４がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブルユニット５４を移動して装置後方の研削領域に位置づける。
【００４４】
チャックテーブルユニット５０が研削領域に位置づけられると、チャックテーブル５４に保持されたウエーハの中心が図９（Ａ）に示すように研削ホイール３０の外周円を僅かに超えた位置に位置づけられる。
【００４５】
次に、チャックテーブル５４を例えば１００〜３００ｒｐｍ程度で回転し、サーボモータ２６を駆動して研削ホイール３０を４０００〜７０００ｒｐｍで回転するとともに、研削ユニット送り機構４４のパルスモータ４８を正転駆動して研削ユニット１６を下降させる。
【００４６】
そして、研削ホイール３０の研削砥石３４をチャックテーブル５４上のウエーハ１１の裏面（被研削面）に所定の荷重で押圧することにより、ウエーハ１１の裏面が研削される。このようにして所定時間研削することにより、ウエーハ１１が所定の厚さに研削される。
【００４７】
研削が終了すると、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４を装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置付ける。チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたならば、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射して、チャックテーブル５４に保持されている研削加工されたウエーハ１１の被研削面（裏面）を洗浄する。
【００４８】
次に、ウエーハ１１のデバイス領域１７の裏面のみ研削し、外周余剰領域１９に凸部を残す研削方法の場合には、図９（Ｂ）に示すように、第２研削ホイール３８をホイールマウント２８に装着してウエーハ１１の研削を実行する。
【００４９】
すなわち、この研削方法の場合には、図１１に示すように、チャックテーブル５４の回転中心Ｐ１と研削砥石４２の回転中心Ｐ２が偏心しており、研削砥石４２の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線９４の直径より小さく境界線９４の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石４２がチャックテーブル５４の回転中心Ｐ１を通過するようになっている。
【００５０】
チャックテーブル５４を矢印５５で示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石４２を矢印９６で示す方向に６０００ｒｐｍで回転させるとともに、サーボモータ２６を作動して第２研削ホイール３８の研削砥石４２をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、第２研削ホイール３８を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。
【００５１】
この結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図１２に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば５０μｍ）の円形状の凹部９８が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されて環状凸部（環状補強部）１００が形成される。
【００５２】
次に、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を参照して、第１及び第２研削ホイール３０，３８をホイールマウント２８に装着して、デバイス領域１７に対応するウエーハ１１の裏面のみを研削して外周余剰領域１９に環状凸部を残し、次いでこの環状凸部のみを研削してウエーハをある程度フラットにする研削方法について説明する。
【００５３】
この場合には、例えば第２研削ホイール３８に粗研削用の研削砥石４２を装着し、第１研削砥石３０に仕上げ研削用の研削砥石３４を装着する。まず、図１０（Ａ）に示すように、第２研削ホイール３８でウエーハ１１の外周余剰領域１９を残してデバイス領域１７に対応するウエーハ１１の裏面を研削する環状補強部形成工程を実施する。
【００５４】
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、第２研削ホイール３８で環状補強部３９の粗研削工程を実施し、次いで図１０（Ｃ）に示すように、第１研削ホイール３０によって環状凸部３９の仕上げ研削工程を実施する。
【００５５】
このように、本実施形態の研削ホイール装着機構によると、ウエーハ１１の外周余剰領域１９に環状凸部を形成し、引き続いてこの環状凸部を研削してウエーハ１１全体をある程度フラット化する研削方法を、一本のスピンドル２４に第１及び第２研削ホイール３０，３８を装着して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】半導体ウエーハの表側斜視図である。
【図２】保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。
【図３】本発明の研削ホイール装着機構が適用されるのに適した研削装置の外観斜視図である。
【図４】チャックテーブルユニット及びチャックテーブル送り機構の斜視図である。
【図５】図５（Ａ）はホイールマウントに第１研削ホイールを装着する様子を示す斜視図、図５（Ｂ）はホイールマウントに第２研削ホイールを装着する様子を示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）はホイールマウントに第１研削ホイールを装着した状態の断面図、図６（Ｂ）はホイールマウントに第２研削ホイールを装着した状態の断面図である。
【図７】ホイールマウントに第１及び第２研削ホイールを装着する様子を示す斜視図である。
【図８】ホイールマウントに第１及び第２研削ホイールが装着された状態の断面図である。
【図９】図９（Ａ）は第１研削ホイールでウエーハの裏面全面を研削する様子を示す説明図、図９（Ｂ）は第２研削ホイールでウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して外周余剰領域に環状凸部を残す研削方法の説明図である。
【図１０】図１０（Ａ）は第２研削ホイールでウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して外周余剰領域に環状凸部を残す研削工程の説明図、図１０（Ｂ）は第２研削ホイールで環状凸部を粗研削する工程を示す説明図、図１０（Ｃ）は第１研削ホイールで環状凸部を仕上げ研削する工程を示す説明図である。
【図１１】第２研削砥石によって実施される凹部研削工程の説明図である。
【図１２】凹部研削工程が実施された半導体ウエーハの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
２    研削装置
１１    半導体ウエーハ
１６    研削手段（研削ユニット）
２４    スピンドル
２８    ホイールマウント
２８ａ    第１装着面
２８ｂ    第２装着面
３０    第１研削ホイール
３４    第１研削砥石
３８    第２研削ホイール
４２    第２研削砥石
９２    研削水ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009125915.tif 000008
【図７】
2009125915.tif 000009
【図８】
2009125915.tif 000010
【図９】
2009125915.tif 000011
【図１０】
2009125915.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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