JP2008062353A - Grinding method and grinding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエーハ等の薄板状基板の表面を研削して該表面を平坦に加工する研削加工方法および研削加工装置に関する。 The present invention relates to a grinding method and a grinding apparatus for grinding a surface of a thin plate-like substrate such as a semiconductor wafer to process the surface flatly.
半導体や電子部品の材料となる薄板状の半導体基板は、例えばシリコンなどの単結晶材料からなるものや、複数の元素を有する化合物からなるものなどがあるが、これら基板は、原材料のインゴットをスライスして得た後、面取り、ラッピング、エッチングしてから、片面を平坦に、かつ平行にする研削加工が施される(特許文献1等参照)。この種の基板の研削加工は、多孔質のセラミックスによって保持面が形成された真空チャック式のチャックテーブルに基板を吸着、保持し、吸着面とは反対側の露出面に砥石を押圧して研削する方法が知られている。この方法によれば、平坦に仕上げたチャックテーブルの保持面に基板を吸着させて露出面を研削するため、エッチング等の前加工で平坦度および両面の平行度が劣化しても、これら面特性を向上させることができる利点がある。
Thin semiconductor substrates used as materials for semiconductors and electronic components include, for example, those made of a single crystal material such as silicon and those made of a compound having a plurality of elements. These substrates slice raw material ingots. Then, after chamfering, lapping, and etching, grinding is performed to make one side flat and parallel (see
ところで、このような研削加工にあっては、研削加工代(研削して除去すべき厚さ、加工量のこと)をできるだけ少なくすることで原単位が減りコストが削減される。また、研削加工後、一定の用途に使用されてから再利用を目的として再び研削加工する場合にも、研削加工代を抑えることにより再利用の回数を増やすことが可能となる。 By the way, in such a grinding process, by reducing the grinding allowance (the thickness to be removed by grinding, the processing amount) as much as possible, the basic unit is reduced and the cost is reduced. In addition, even when grinding is performed again for the purpose of reuse after being used for a certain purpose after grinding, it is possible to increase the number of reuses by suppressing the grinding cost.
上記のように、研削加工による研削加工代は基板表面の平坦度および両面の平行度を向上させるために最小限に止めることが好ましいことではあるが、現実には研削加工装置の機械的精度の限界により例えば5μm以上が必要となっているのが現状である。機械的精度とは、具体的には研削中の基板の厚さを測定する厚さ測定ゲージの精度や、砥石から高い押圧荷重を受けることによってチャックテーブルの多孔質セラミックス製保持面が沈み込むことが挙げられる。 As described above, it is preferable to minimize the grinding allowance due to the grinding process in order to improve the flatness of the substrate surface and the parallelism of both surfaces. At present, for example, 5 μm or more is required due to the limit. Specifically, the mechanical accuracy is the accuracy of the thickness measurement gauge that measures the thickness of the substrate being ground, and the porous ceramic holding surface of the chuck table sinks when receiving a high pressing load from the grinding wheel. Is mentioned.
例えば、研削加工後の基板表面は、研削によって残存し強度を損失させる機械的ダメージを除去するために、通常、研磨処理が施されるが、この時の研磨代が多いと、平坦に仕上がった研削面の精度が劣ってしまう。そこで、研磨処理時の研磨量を最小限に抑えるために、研削加工の最終段階では例えば♯2000以上の細かい砥粒を含む砥石で仕上げ研削している。番手が高い砥石で研削する場合には研削力が低いので、研削力を得るために基板に対する砥石の押圧荷重を高くすることが行われるが、このような操作により、砥石が基板表面に押圧された初期には研削加工が始まらず、必要な荷重が付与された段階で一気に基板を研削するといった現象が生じる。 For example, the surface of the substrate after grinding is usually subjected to a polishing process in order to remove mechanical damage that remains due to grinding and loses strength, but when the polishing allowance at this time is large, the substrate surface is finished flat. The accuracy of the ground surface will be inferior. Therefore, in order to minimize the amount of polishing during the polishing process, finish grinding is performed with a grindstone containing fine abrasive grains of, for example, # 2000 or more in the final stage of the grinding process. When grinding with a grindstone with a high count, the grinding force is low, so the grinding stone is pressed against the substrate surface by such an operation. In the initial stage, the grinding process does not start, and a phenomenon occurs in which the substrate is ground at a time when a necessary load is applied.
このため、研削中の基板の厚さの変位を厚さ測定ゲージでモニタしているとした場合、例えば研削加工代を3μmに設定し、厚さ測定ゲージによって基板表面が3μm切り込んだことが確認されてから砥石を支持する研削加工装置の送り動作を停止させても、砥石側にはまだ基板方向への押圧荷重が残っているため切り込み動作はすぐには停止しないといったことが起こる。これにより、最終的には、設定した3μmよりも例えば2〜3μm深く研削されたところで切り込みが停止し、結果として研削加工代が多くなってしまう。 For this reason, if the displacement of the thickness of the substrate being ground is monitored by a thickness measurement gauge, for example, the grinding allowance is set to 3 μm, and it is confirmed that the substrate surface has been cut by 3 μm by the thickness measurement gauge. Even if the feeding operation of the grinding device that supports the grindstone is stopped after that, the pressing operation toward the substrate still remains on the grindstone side, so that the cutting operation does not stop immediately. As a result, the cutting is finally stopped when, for example, 2 to 3 μm deeper than the set 3 μm is ground, resulting in an increase in the grinding allowance.
また、3μm程度の研削加工代の設定では、厚さ測定ゲージの測定精度のばらつきや、上記のように砥石の押圧荷重を受けるチャックテーブルの保持面が沈み込むことによって正確な厚さが測定されないことにより、既に3μm薄くなっていると誤った認識がなされ、研削加工が進行しないといった不具合が起こってしまう。これらの弊害は、例えば研削加工代が20〜30μm程度以上であれば生じないが、例えば5μm以下にしようとすると顕著となる。 In addition, when the grinding processing allowance is set to about 3 μm, the accurate thickness cannot be measured due to variations in the measurement accuracy of the thickness measurement gauge or the sinking of the holding surface of the chuck table that receives the pressing load of the grindstone as described above. As a result, if the thickness is already reduced by 3 μm, it is erroneously recognized, and a problem such that the grinding process does not proceed occurs. These harmful effects do not occur if the grinding allowance is about 20 to 30 μm or more, for example.
よって本発明は、研削加工装置の機械的精度の影響を受けることなく、研削加工代をできるだけ小さくしながらも確実に被加工物の表面を平坦に研削することができ、もって基板材料等のコスト低減に寄与することができる研削加工方法および研削加工装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention can surely grind the surface of the workpiece flatly while reducing the grinding allowance as much as possible without being affected by the mechanical accuracy of the grinding apparatus, thereby reducing the cost of the substrate material and the like. It aims at providing the grinding method and grinding device which can contribute to reduction.
本発明の研削加工方法は、板状の被加工物を回転可能な保持テーブルに保持し、保持テーブルとともに被加工物を回転させながら、研削工具によって該被加工物の表面を所定厚さ研削する研削加工方法であって、研削前に、保持テーブルに保持した被加工物の表面位置を表面位置測定手段により全周にわたって測定し、この時の最大測定値と最小測定値との差である表面位置ばらつき値が、予め設定した目標表面位置ばらつき値を超えている場合に、表面位置測定手段によって被加工物の表面位置を測定しながら研削工具による該被加工物の表面の研削を開始し、研削に伴い、表面位置測定手段によって測定されている表面位置ばらつき値が目標表面位置ばらつき値に到達したら、被加工物の研削を停止することを特徴としている。 The grinding method of the present invention holds a plate-like workpiece on a rotatable holding table, and grinds the surface of the workpiece to a predetermined thickness with a grinding tool while rotating the workpiece together with the holding table. A grinding method, wherein the surface position of the workpiece held on the holding table is measured over the entire circumference by the surface position measuring means before grinding, and the surface is the difference between the maximum measured value and the minimum measured value at this time. When the position variation value exceeds a preset target surface position variation value, start grinding the surface of the workpiece with a grinding tool while measuring the surface position of the workpiece by the surface position measuring means, Along with grinding, when the surface position variation value measured by the surface position measuring means reaches the target surface position variation value, the grinding of the workpiece is stopped.
本発明の研削加工方法は、従来技術のように被加工物の厚さを検知しながら目標とする加工代に到達するまで表面を研削する方法ではなく、目標とする値を、被加工物における表面位置(表面の高さ位置)の最大測定値と最小測定値との差である表面位置ばらつき値とするものである。表面位置ばらつき値は、研削加工の前後で比較すると研削加工前の方が大きく、研削するにつれて小さくなる、すなわちばらつきが小さくなっていく。本発明はこの原理を利用したものであり、表面位置ばらつき値に所定の目標値を設定し、表面位置測定手段により表面位置を測定して表面位置ばらつき値を逐一求めながら、被加工物の表面を研削し、算出される表面位置ばらつき値が目標値に到達したら研削を停止する。 The grinding method of the present invention is not a method of grinding the surface until the target machining allowance is reached while detecting the thickness of the workpiece as in the prior art, but the target value is set in the workpiece. The surface position variation value is the difference between the maximum measurement value and the minimum measurement value of the surface position (surface height position). The surface position variation value is larger before and after the grinding process than before and after the grinding process, and becomes smaller as the grinding is performed, that is, the variation becomes smaller. The present invention utilizes this principle, and sets a predetermined target value for the surface position variation value, measures the surface position by the surface position measuring means, and obtains the surface position variation value one by one. When the calculated surface position variation value reaches the target value, the grinding is stopped.
本発明に係る表面位置ばらつき値は、上述したような研削加工装置の機械的精度に影響を受けることなく、研削加工代を設定する値として常に確実、かつ正確に求めることができる。したがって、研削加工代をできるだけ小さくしながらも確実に被加工物の表面を平坦に極めて近い状態に研削することができる。 The surface position variation value according to the present invention can always be reliably and accurately obtained as a value for setting the grinding allowance without being affected by the mechanical accuracy of the grinding apparatus as described above. Therefore, it is possible to reliably grind the surface of the workpiece to a state extremely close to flatness while minimizing the grinding allowance.
次に、本発明の研削加工装置は上記本発明の研削加工方法を好適に実施し得る装置であり、板状の被加工物を吸着、保持する保持面を有する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルに対向配置され、保持テーブルの回転軸と平行な工具回転軸を有し、該工具回転軸に対して同心状に設けられた研削工具によって被加工物を研削する研削手段と、該研削手段を保持テーブルに対して接近・離間させ、接近させる送り動作によって研削工具を保持テーブルに保持された被加工物に押し当てる送り手段とを備えた研削加工装置において、保持テーブルに保持された被加工物の表面位置を測定する表面位置測定手段を有し、保持テーブルを回転させながら保持した被加工物の表面位置を表面位置測定手段により全周にわたって測定した際の、最大測定値と最小測定値との差を表面位置ばらつき値とした場合、目標とする表面位置ばらつき値を目標表面位置ばらつき値として記憶する記憶手段と、研削前および研削中の表面位置ばらつき値を認識する認識手段と、研削前において、認識手段が認識した表面位置ばらつき値と、記憶手段が記憶する目標表面位置ばらつき値とを比較し、認識手段が認識した表面位置ばらつき値が、記憶手段が記憶する目標表面位置ばらつき値を超えている場合に、送り手段を送り動作させて研削工具による被加工物の表面の研削を開始させるとともに、認識手段が認識する表面位置ばらつき値が目標表面位置ばらつき値に到達した際、送り手段の送り動作を停止させる制御手段とを備えることを特徴としている。 Next, a grinding apparatus of the present invention is an apparatus that can suitably carry out the grinding method of the present invention, a rotatable holding table having a holding surface for adsorbing and holding a plate-like workpiece, Grinding means for grinding a workpiece with a grinding tool that is disposed opposite to the holding table and has a tool rotation axis parallel to the rotation axis of the holding table and is concentric with the tool rotation axis, and the grinding In a grinding apparatus comprising a feed means for pressing a grinding tool against a work piece held on a holding table by a feed operation for moving the means closer to and away from the holding table, and the workpiece held on the holding table. It has surface position measuring means for measuring the surface position of the work piece, and the maximum when the surface position of the work piece held while rotating the holding table is measured over the entire circumference by the surface position measuring means. When the difference between the constant value and the minimum measured value is the surface position variation value, the storage means for storing the target surface position variation value as the target surface position variation value and the surface position variation value before and during grinding are recognized. The recognition unit and the surface position variation value recognized by the recognition unit before grinding are compared with the target surface position variation value stored by the storage unit, and the storage unit stores the surface position variation value recognized by the recognition unit. When the target surface position variation value is exceeded, the feed means is operated to start grinding the surface of the work piece by the grinding tool, and the surface position variation value recognized by the recognition means becomes the target surface position variation value. And a control means for stopping the feeding operation of the feeding means when it arrives.
本発明によれば、研削加工装置の機械的精度の影響を受けることなく、研削加工代をできるだけ小さくしながらも確実に被加工物の表面を平坦に研削することができ、もって基板材料等のコスト低減に寄与することができるといった効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reliably grind the surface of a workpiece flatly while being as small as possible without being affected by the mechanical accuracy of the grinding apparatus. There exists an effect that it can contribute to cost reduction.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
[1]研削加工装置の構成と概略動作
図1は、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハ(以下、ウエーハと略称)を被加工物とし、そのウエーハの表面を研削する研削加工装置を示している。図2は、研削加工するウエーハの一例を示しており、このウエーハ1は、原材料のインゴットをスライスして得た後、ラッピングによって厚さが調整され、次いでラッピングで形成された両面の機械的ダメージ層をエッチングによって除去した素材段階のものである。ウエーハ1の外周縁には、結晶方位を示すV字状の切欠き(ノッチ)2が形成されている。ウエーハ1の厚さは、例えば700μm程度であるが、その面内厚さは均一ではなく、エッチングによって2〜3um程度のムラがある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Configuration and Schematic Operation of Grinding Apparatus FIG. 1 shows a grinding apparatus that uses a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter abbreviated as a wafer) as a workpiece and grinds the surface of the wafer. FIG. 2 shows an example of a wafer to be ground. This
図1に示した研削加工装置10は、上面が水平な直方体状の基台11を備えている。図1では、基台11の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれY方向、X方向およびZ方向で示している。基台11のY方向一端部には、X方向に並ぶコラム12が一対の状態で立設されている。基台11上には、Y方向のコラム12側にウエーハ1を研削加工する加工エリア11Aが設けられ、コラム12とは反対側には、加工エリア11Aに加工前のウエーハ1を供給し、かつ、加工後のウエーハ1を回収する着脱エリア11Bが設けられている。
The
加工エリア11Aには、回転軸がZ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル13が回転自在に設けられている。このターンテーブル13は、図示せぬ回転駆動機構によって矢印R方向に回転させられる。ターンテーブル13上の外周部には、回転軸がZ方向と平行で上面が水平とされた複数(この場合は3つ)の円盤状のチャックテーブル(保持テーブル)20が、周方向に等間隔をおいて回転自在に配置されている。 In the processing area 11A, a disk-shaped turntable 13 whose rotation axis is parallel to the Z direction and whose upper surface is horizontal is rotatably provided. The turntable 13 is rotated in the direction of arrow R by a rotation drive mechanism (not shown). A plurality of (in this case, three) disk-shaped chuck tables (holding tables) 20 whose rotation axis is parallel to the Z direction and whose upper surface is horizontal are equidistantly spaced in the circumferential direction on the outer periphery of the turntable 13. It is arranged so that it can rotate freely.
これらチャックテーブル20は一般周知の真空チャック式であり、上面に載置されるウエーハ1を吸着、保持する。図3に示すように、チャックテーブル20には、ウエーハ保持面である上面20aの外周部を除く大部分が、多孔質部材で形成された吸着エリア21として形成されており、この吸着エリア21の表面にウエーハ1は吸着して保持されるようになっている。各チャックテーブル20は、それぞれがターンテーブル13内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転すなわち自転するようになっており、ターンテーブル13が回転すると公転の状態になる。
These chuck tables 20 are of a generally known vacuum chuck type and suck and hold the
図1に示すように2つのチャックテーブル20がコラム12側でX方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル20の直上には、研削ユニット(研削手段)30がそれぞれ配されている。各チャックテーブル20は、ターンテーブル13の回転によって、各研削ユニット30の下方の研削位置と、着脱エリア11Bに最も近付いた着脱位置との3位置にそれぞれ位置付けられるようになっている。研削位置は2箇所あり、これら研削位置ごとに研削ユニット30が配備されている。この場合、ターンテーブル13の回転によるチャックテーブル20の矢印Rで示す移送方向上流側(図1で奥側)の研削位置が一次研削位置、下流側の研削位置が二次研削位置とされている。
As shown in FIG. 1, in a state where two chuck tables 20 are arranged in the X direction on the
各研削ユニット30は、コラム12に昇降自在に取り付けられたスライダ40に固定されている。スライダ40は、Z方向に延びるガイドレール41に摺動自在に装着されており、サーボモータ42によって駆動されるボールねじ式の送り機構(送り手段)43によってZ方向に移動可能とされている。各研削ユニット30は、送り機構43によってZ方向に昇降し、下降してチャックテーブル20に接近する送り動作により、チャックテーブル20に保持されたウエーハ1の露出面を研削する。
Each grinding
研削ユニット30は、図3に示すように、軸方向がZ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング31と、このスピンドルハウジング31内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト部(工具回転軸)32と、スピンドルハウジング31の上端部に固定されてスピンドルシャフト部32を回転駆動するモータ33と、スピンドルシャフト部32の下端に同軸的に固定された円盤状のフランジ34とを具備している。そしてフランジ34には、カップホイール(研削工具)35がねじ止め等の取付手段によって着脱自在に取り付けられる。
As shown in FIG. 3, the grinding
カップホイール35は、円盤状のフレーム36の下端面に、該下端面の外周部全周にわたって複数の砥石37が環状に配列されて固着されたものである。一次研削位置の上方に配された一次研削用の研削ユニット30のフランジ34には、砥石37が例えば♯2000〜♯8000の砥粒を含むカップホイール35が取り付けられる。また、二次研削位置の上方に配された二次研削用の研削ユニット30のフランジ34には、砥石37が例えば♯10000以上の砥粒を含むカップホイール35が取り付けられる。フランジ34およびカップホイール35には、研削面の冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する研削水供給機構(図示省略)が設けられ、該機構には給水ラインが接続されている。カップホイール35の研削外径、すなわち複数の砥石37の外周縁の直径は、ウエーハ1の半径にほぼ等しいか、やや大き目に設定されている。
The
図3の符号50は、規準側ハイトゲージ51と変動側ハイトゲージ52との組み合わせで構成される厚さ測定ゲージ(表面位置測定手段)である。規準側ハイトゲージ51は、揺動するプローブ51aの先端がチャックテーブル20の上面20aに接触し、該上面20aの高さ位置を検出するものである。変動側ハイトゲージ52は、揺動するプローブ52aの先端がチャックテーブル20に保持されたウエーハ1の上面すなわち被研削面に接触することで、ウエーハ1の上面の高さ位置を検出するものである。
図1に示すように、この厚さ測定ゲージ50の各ハイトゲージ51,52で測定される高さ位置を示す測定信号は、認識部(認識手段)61に供給される。認識部61では、一次研削側および二次研削側の各厚さ測定ゲージ50での最大測定値と最小測定値との差である厚さばらつき値(表面位置ばらつき値)が算出され、その厚さばらつき値は、制御部(制御手段)62に供給されて処理される。また、制御部62は、上記送り機構43のサーボモータ42を制御する。さらに制御部62には、所定の情報を記憶し、該記憶情報が供給される記憶部(記憶手段)63が接続されている。
As shown in FIG. 1, a measurement signal indicating the height position measured by each of the height gauges 51 and 52 of the
上記研削ユニット30は、カップホイール35が例えば3000〜5000rpmで回転しながら所定速度(例えば0.3μm/秒程度)で下降することにより、カップホイール35の砥石37がウエーハ1の表面を押圧し、これによって該表面が研削される。研削の際、ウエーハ1はチャックテーブル20とともに例えば10rpm程度でカップホイール35と同方向に回転させられる。
The grinding
カップホイール35は、図4に示すように、砥石37がウエーハ1の中心を通過するようにウエーハ1に対面して位置付けられる。この位置関係によってウエーハ1の表面全面がカップホイール35の砥石37で一様に研削される。研削前および研削中のウエーハ1の厚さが厚さ測定ゲージ50によってリアルタイムでモニタされ、認識部61では、上記の厚さばらつき値が算出される。
As shown in FIG. 4, the
ウエーハ1は、最初に一次研削用の位置で研削ユニット30により一次研削された後、ターンテーブル13が図1に示すR方向に回転することにより二次研削位置に移送され、ここで研削ユニット30により二次研削される。
The
着脱エリア11Bの中央には、上下移動する2節リンク式のピックアップロボット70が設置されている。そしてこのピックアップロボット70の周囲には、上から見て反時計回りに、供給カセット71、位置合わせ台72、供給アーム73、回収アーム74、スピンナ式洗浄装置75、回収カセット76が、それぞれ配置されている。カセット71,76は複数のウエーハ1を水平な姿勢で、かつ上下方向に一定間隔をおいて積層状態で収容するもので、基台11上の所定位置にセットされる。
In the center of the
研削加工されるウエーハ1は、はじめにピックアップロボット70によって供給カセット71内から取り出され、位置合わせ台72上に載置されて一定の位置に決められる。次いでウエーハ1は、供給アーム73によって位置合わせ台72から取り上げられ、着脱位置で待機しているチャックテーブル20上に被研削面を上に向けて載置される。ウエーハ1はターンテーブル13のR方向への回転によって一次研削位置と二次研削位置にこの順で移送され、これら研削位置で、研削ユニット30により上記のようにして表面が研削される。
The
二次研削が終了したウエーハ1は、さらにターンテーブル13がR方向に回転することにより着脱位置に戻される。着脱位置に戻ったチャックテーブル20上のウエーハ1は回収アーム74によって取り上げられ、洗浄装置75に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置75で洗浄処理されたウエーハ1は、ピックアップロボット70によって回収カセット76内に移送、収容される。
The
[2]制御部による研削ユニットの制御動作
次に、一次研削および二次研削において制御部62により制御される研削ユニット30の動作を説明する。
研削ユニット30によるウエーハ研削前および研削中には、厚さ測定ゲージ50で測定されるウエーハ1の厚さが認識部61に供給される。まず、チャックテーブル20に保持されたウエーハ1が各研削位置に移送された時点で、チャックテーブル20は研削時の回転数で回転し、研削前のウエーハ1の厚さが全周にわたって測定されて認識部61に供給される。ウエーハ1の厚さ測定ポイントは、図3(a)の破線で示すように外周縁に近い外周部が好適である。
[2] Control operation of grinding unit by control unit Next, the operation of the grinding
Before and during wafer grinding by the grinding
認識部61では、図4(a)に示すように、厚さ測定ゲージ50による最大測定値t2と最小測定値t1との差である厚さばらつき値:t2−t1が算出され、その厚さばらつき値(t2−t1)は制御部62に供給される。一方、記憶部63には厚さばらつき値の目標値(例えば1μm以下の任意値)が記憶されており、制御部62はその目標値と、認識部61が算出している厚さばらつき値(t2−t1)とを逐一比較する。ここで、研削前において測定された厚さばらつき値が目標値以下である場合には、表面を研削する必要がないと判断し、研削は回避される。そして、研削前において測定された厚さばらつき値が目標値を超えている場合には、以下の研削動作が開始される。
In the recognizing
引き続きチャックテーブル20とともにウエーハ1が回転している状態から、カップホイール35が回転している状態で研削ユニット30が下降し、カップホイール35の砥石37がウエーハ1の表面に押し当てられて研削加工が開始される。ウエーハ1の研削中においてもウエーハ1の厚さが測定され、厚さばらつき値が算出されて制御部62に供給される。研削するにしたがって厚さばらつき値は徐々に減少していき、厚さばらつき値が記憶部63で記憶されている目標値に到達したら(図4(b)はその状態を示す)、送り機構43のサーボモータ42を停止させて研削ユニット30の送り動作を停止させる。この後、カップホイール35の回転をある程度の時間経過させてから、サーボモータ42を逆回転させて研削ユニット30を上方に退避させ、研削を終了させる。
From the state where the
厚さ測定ゲージ50によるウエーハ1の厚さ測定は、回転するウエーハ1の全周にわたって測定するようにし、1回転する間の最大測定値t2と最小測定値t1とを測定するようにする。例えば、チャックテーブル20の回転速度が10rpm、測定タイミングを50ミリ秒ごととして、ウエーハ1が1回転する間の測定回数を120回に設定する。認識部61は、測定タイミングごとに厚さばらつき値を算出するとともに制御部62に供給する。制御部62は、認識部61から送られてくる厚さばらつき値と、記憶部63で記憶されている目標厚さばらつき値とを常に比較し、測定中の厚さばらつき値が目標厚さばらつき値に到達するまで、所定の送り速度(例えば0.3観/秒)で研削ユニット30が下降するように、サーボモータ42を制御する。
The thickness measurement of the
上記本実施形態の制御動作によれば、研削加工の終了目標値を、従来のようにウエーハ1の厚さとするのではなく、ウエーハ1の厚さムラを表す厚さばらつき値としている。この厚さばらつき値は、研削加工装置10の機械的精度に影響を受けることなく、確実、かつ正確に求められる。例えば、厚さ制御で研削した場合、カップホイール35の押圧荷重によってチャックテーブル20の吸着エリア21が僅かに沈み込んだ場合、ウエーハ1の厚さは沈み込んだ量だけ減少した値として測定され、まだ研削すべき量が残っていても研削が停止してしまう。
According to the control operation of the present embodiment, the grinding target end value is not the thickness of the
ところが本実施形態では上記(t2−t1)が一定以上の値として常に測定、算出されるので、その値が目標厚さばらつき値に到達するまで研削は確実に進行する。また、目標厚さばらつき値に到達した時点で研削ユニット30の送り動作を停止させるので、その停止状態から砥石37の圧力によってさらに2〜3μm研削されたとしても、研削トータル量をごく微量(例えば3μm程度)に抑えることができる。
However, in the present embodiment, the above (t2-t1) is always measured and calculated as a value equal to or greater than a certain value, so that the grinding reliably proceeds until the value reaches the target thickness variation value. Further, since the feeding operation of the grinding
このように厚さばらつき値に基づいて研削ユニット30の送り動作を制御することにより、研削加工装置10の機械的精度の影響を受けることなく、研削加工代をできるだけ小さくしながらも確実にウエーハ表面を平坦に研削することができる。その結果、例えばインゴットからのウエーハの切り出し枚数を増やすことができたり、あるいは使用したウエーハを再び研削加工して再利用できる回数を多くすることができたりといったように、ウエーハの材料等のコスト低減が図られる。
In this way, by controlling the feeding operation of the grinding
なお、本実施形態の制御においては、実際の研削量が想定以上の大きな量になっても研削が進行することを防ぐために、研削量の上限値(例えば20〜30μm)を設定し、この上限値を超えたら、例え測定された厚さばらつき値が目標厚さばらつき値に到達していなくても研削を中断させるインターロック機能を具備させておくと好ましい。これは、厚さ測定ゲージ50あるいは研削ユニット30の送り機構43の不具合が発生した場合の安全措置として有用とされる。
In the control of this embodiment, an upper limit value (for example, 20 to 30 μm) of the grinding amount is set in order to prevent the grinding from proceeding even when the actual grinding amount becomes larger than expected. When the value is exceeded, it is preferable to provide an interlock function that interrupts grinding even if the measured thickness variation value does not reach the target thickness variation value. This is useful as a safety measure when a failure occurs in the
また、ウエーハ1の厚さを測定する厚さ測定ゲージ50は接触式であるが、レーザ光等を利用した光学式、あるいは超音波を利用した非接触式の厚さ測定器を用いてもよい。
The
1…半導体ウエーハ(被加工物)
10…研削加工装置
20…チャックテーブル(保持テーブル)
20a…チャックテーブルの保持面
30…研削ユニット(研削手段)
32…スピンドルシャフト部(工具回転軸)
35…カップホイール(研削工具)
43…送り機構(送り手段)
50…厚さ測定ゲージ(表面位置測定手段)
61…認識部(認識手段)
62…制御部(制御手段)
63…記憶部(記憶手段)
1 ... Semiconductor wafer (workpiece)
10 ... Grinding
20a ... Holding surface of chuck table 30 ... Grinding unit (grinding means)
32 ... Spindle shaft (tool rotation axis)
35 ... Cup wheel (grinding tool)
43 ... Feeding mechanism (feeding means)
50 ... Thickness measuring gauge (surface position measuring means)
61 ... Recognition unit (recognition means)
62 ... Control section (control means)
63: Storage section (storage means)
Claims (2)
研削前に、前記保持テーブルに保持した被加工物の表面位置を表面位置測定手段により全周にわたって測定し、この時の最大測定値と最小測定値との差である表面位置ばらつき値が、予め設定した目標表面位置ばらつき値を超えている場合に、前記表面位置測定手段によって被加工物の表面位置を測定しながら前記研削工具による該被加工物の表面の研削を開始し、
研削に伴い、前記表面位置測定手段によって測定されている前記表面位置ばらつき値が前記目標表面位置ばらつき値に到達したら、被加工物の研削を停止することを特徴とする研削加工方法。 A grinding method for holding a plate-like workpiece on a rotatable holding table and grinding the surface of the workpiece with a predetermined thickness by a grinding tool while rotating the workpiece together with the holding table,
Before grinding, the surface position of the workpiece held on the holding table is measured over the entire circumference by the surface position measuring means, and the surface position variation value, which is the difference between the maximum measured value and the minimum measured value at this time, is preliminarily determined. When the set target surface position variation value is exceeded, the grinding of the surface of the workpiece by the grinding tool is started while measuring the surface position of the workpiece by the surface position measuring means,
A grinding method characterized by stopping grinding of a workpiece when the surface position variation value measured by the surface position measurement means reaches the target surface position variation value during grinding.
該保持テーブルに対向配置され、保持テーブルの回転軸と平行な工具回転軸を有し、該工具回転軸に対して同心状に設けられた研削工具によって被加工物を研削する研削手段と、
該研削手段を前記保持テーブルに対して接近・離間させ、接近させる送り動作によって前記研削工具を前記保持テーブルに保持された被加工物に押し当てる送り手段とを備えた研削加工装置において、
前記保持テーブルに保持された被加工物の表面位置を測定する表面位置測定手段を有し、 前記保持テーブルを回転させながら保持した被加工物の表面位置を前記表面位置測定手段により全周にわたって測定した際の、最大測定値と最小測定値との差を表面位置ばらつき値とした場合、
目標とする表面位置ばらつき値を目標表面位置ばらつき値として記憶する記憶手段と、
研削前および研削中の表面位置ばらつき値を認識する認識手段と、
研削前において、前記認識手段が認識した表面位置ばらつき値と、前記記憶手段が記憶する目標表面位置ばらつき値とを比較し、認識手段が認識した表面位置ばらつき値が、記憶手段が記憶する目標表面位置ばらつき値を超えている場合に、前記送り手段を送り動作させて前記研削工具による被加工物の表面の研削を開始させるとともに、認識手段が認識する表面位置ばらつき値が目標表面位置ばらつき値に到達した際、前記送り手段の送り動作を停止させる制御手段と
を備えることを特徴とする研削加工装置。 A rotatable holding table having a holding surface for adsorbing and holding a plate-like workpiece;
A grinding means disposed to face the holding table, having a tool rotation axis parallel to the rotation axis of the holding table, and grinding a workpiece by a grinding tool provided concentrically with the tool rotation axis;
In a grinding apparatus comprising: a feed unit that presses the grinding tool against a workpiece held on the holding table by a feed operation that causes the grinding unit to approach / separate the holding table;
It has surface position measuring means for measuring the surface position of the workpiece held on the holding table, and the surface position of the workpiece held while rotating the holding table is measured over the entire circumference by the surface position measuring means. When the difference between the maximum measured value and the minimum measured value is the surface position variation value,
Storage means for storing a target surface position variation value as a target surface position variation value;
A recognition means for recognizing surface position variation values before and during grinding;
Before grinding, the surface position variation value recognized by the recognition unit and the target surface position variation value stored by the storage unit are compared, and the surface position variation value recognized by the recognition unit is the target surface stored by the storage unit. When the position variation value is exceeded, the feed means is fed to start grinding the surface of the workpiece by the grinding tool, and the surface position variation value recognized by the recognition means becomes the target surface position variation value. And a control means for stopping the feeding operation of the feeding means when it arrives.
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