JP2008062353A - Grinding method and grinding device - Google Patents

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JP2008062353A JP2006244076A JP2006244076A JP2008062353A JP 2008062353 A JP2008062353 A JP 2008062353A JP 2006244076 A JP2006244076 A JP 2006244076A JP 2006244076 A JP2006244076 A JP 2006244076A JP 2008062353 A JP2008062353 A JP 2008062353A
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Hidetaka Ochi
秀孝 越智
Masahiko Kitamura
政彦 北村
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Disco Abrasive Syst Ltd
株式会社ディスコ
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely grind the surface of a workpiece evenly without having any influence on machining accuracy of a grinding device while a grinding stock is reduced as small as possible; and to reduce costs of a substrate material or the like. <P>SOLUTION: The surface of a wafer 1 is ground by a cup wheel 35 of a grinding unit 30 while the thickness of the wafer 1 adsorbed and retained on a chuck table 20 is measured by a thickness measuring gauge 50, and grinding of the wafer 1 is controlled to stop when fluctuation in thickness (maximum measuring value minus minimum measuring value) recognized on a recognition section 61 reaches a predesignated target value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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 Patent Document 1, etc.). This type of substrate grinding process is performed by adsorbing and holding the substrate on a vacuum chuck type chuck table having a holding surface made of porous ceramics, and grinding by pressing a grindstone on the exposed surface opposite the adsorption surface. How to do is known. According to this method, since the exposed surface is ground by adsorbing the substrate to the holding surface of the chuck table that has been flattened, even if the flatness and parallelism of both surfaces deteriorate due to pre-processing such as etching, these surface characteristics There is an advantage that can be improved.
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.
特開2002−25950公報JP 2002-25950 A
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 wafer 1 is obtained by slicing an ingot of a raw material, adjusted in thickness by lapping, and then mechanical damage on both sides formed by lapping. The material stage is the layer removed by etching. A V-shaped notch 2 indicating a crystal orientation is formed on the outer peripheral edge of the wafer 1. The thickness of the wafer 1 is, for example, about 700 μm, but the in-plane thickness is not uniform, and there is unevenness of about 2 to 3 μm by etching.
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 grinding apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a rectangular parallelepiped base 11 whose upper surface is horizontal. In FIG. 1, the longitudinal direction, the width direction, and the vertical direction of the base 11 are shown by the Y direction, the X direction, and the Z direction, respectively. At one end portion of the base 11 in the Y direction, a column 12 arranged in the X direction is erected in a pair. On the base 11, a processing area 11A for grinding the wafer 1 is provided on the column 12 side in the Y direction, and the wafer 1 before processing is supplied to the processing area 11A on the side opposite to the column 12, and An attachment / detachment area 11B for collecting the processed wafer 1 is provided.
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 wafer 1 placed on the upper surface. As shown in FIG. 3, most of the chuck table 20 excluding the outer peripheral portion of the upper surface 20 a that is a wafer holding surface is formed as a suction area 21 formed of a porous member. The wafer 1 is adsorbed and held on the surface. Each chuck table 20 is independently rotated or rotated in one direction or both directions by a rotation drive mechanism (not shown) provided in the turntable 13, and revolves when the turntable 13 rotates. It becomes a state.
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 column 12 side, a grinding unit (grinding means) 30 is disposed immediately above the chuck tables 20. Each chuck table 20 is positioned at three positions, that is, a grinding position below each grinding unit 30 and an attachment / detachment position closest to the attachment / detachment area 11 </ b> B by rotation of the turntable 13. There are two grinding positions, and a grinding unit 30 is provided for each of these grinding positions. In this case, the grinding position on the upstream side (back side in FIG. 1) in the transfer direction indicated by the arrow R of the chuck table 20 by the rotation of the turntable 13 is the primary grinding position, and the downstream grinding position is the secondary grinding position. .
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 unit 30 is fixed to a slider 40 attached to the column 12 so as to be movable up and down. The slider 40 is slidably mounted on a guide rail 41 extending in the Z direction, and can be moved in the Z direction by a ball screw type feed mechanism (feed means) 43 driven by a servo motor 42. Each grinding unit 30 is moved up and down in the Z direction by the feed mechanism 43 and lowered to grind the exposed surface of the wafer 1 held by the chuck table 20 by a feed operation that approaches the chuck table 20.
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 unit 30 includes a cylindrical spindle housing 31 whose axial direction extends in the Z direction, and a spindle shaft portion (tool rotation axis) that is coaxially and rotatably supported in the spindle housing 31. ) 32, a motor 33 that is fixed to the upper end portion of the spindle housing 31 and rotationally drives the spindle shaft portion 32, and a disk-like flange 34 that is coaxially fixed to the lower end of the spindle shaft portion 32. . A cup wheel (grinding tool) 35 is detachably attached to the flange 34 by attachment means such as screwing.
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 cup wheel 35 is configured such that a plurality of grindstones 37 are annularly arranged and fixed to the lower end surface of a disk-shaped frame 36 over the entire outer periphery of the lower end surface. A cup wheel 35 including a grindstone 37 containing abrasive grains # 2000 to # 8000 is attached to the flange 34 of the grinding unit 30 for primary grinding disposed above the primary grinding position. Further, a cup wheel 35 having a grinding wheel 37 containing abrasive grains of, for example, # 10000 or more is attached to the flange 34 of the grinding unit 30 for secondary grinding disposed above the secondary grinding position. The flange 34 and the cup wheel 35 are provided with a grinding water supply mechanism (not shown) for supplying grinding water for cooling and lubrication of the grinding surface or discharging grinding scraps, and a water supply line is connected to the mechanism. Yes. The grinding outer diameter of the cup wheel 35, that is, the diameter of the outer peripheral edge of the plurality of grindstones 37 is set to be approximately equal to or slightly larger than the radius of the wafer 1.
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。   Reference numeral 50 in FIG. 3 denotes a thickness measurement gauge (surface position measuring means) configured by a combination of a reference side height gauge 51 and a variable side height gauge 52. The reference-side height gauge 51 detects the height position of the upper surface 20a when the tip of the swinging probe 51a contacts the upper surface 20a of the chuck table 20. The variation-side height gauge 52 detects the height position of the upper surface of the wafer 1 when the tip of the oscillating probe 52 a comes into contact with the upper surface of the wafer 1 held by the chuck table 20, that is, the surface to be ground.
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 thickness measurement gauge 50 is supplied to a recognition unit (recognition means) 61. The recognition unit 61 calculates a thickness variation value (surface position variation value) that is a difference between the maximum measurement value and the minimum measurement value in each thickness measurement gauge 50 on the primary grinding side and the secondary grinding side, and the thickness. The variation value is supplied to the control unit (control unit) 62 and processed. The control unit 62 controls the servo motor 42 of the feed mechanism 43. Furthermore, the control unit 62 is connected to a storage unit (storage unit) 63 that stores predetermined information and is supplied with the stored information.
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 unit 30 moves down at a predetermined speed (for example, about 0.3 μm / second) while the cup wheel 35 rotates at, for example, 3000 to 5000 rpm, so that the grindstone 37 of the cup wheel 35 presses the surface of the wafer 1, As a result, the surface is ground. During grinding, the wafer 1 is rotated together with the chuck table 20 in the same direction as the cup wheel 35 at about 10 rpm, for example.
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 cup wheel 35 is positioned facing the wafer 1 so that the grindstone 37 passes through the center of the wafer 1. Due to this positional relationship, the entire surface of the wafer 1 is uniformly ground by the grindstone 37 of the cup wheel 35. The thickness of the wafer 1 before and during grinding is monitored in real time by the thickness measurement gauge 50, and the thickness variation value is calculated by the recognition unit 61.
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 wafer 1 is first ground by the grinding unit 30 at the primary grinding position, and then transferred to the secondary grinding position by the turntable 13 rotating in the R direction shown in FIG. Is subjected to secondary grinding.
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 detachable area 11B, a two-bar link pickup robot 70 that moves up and down is installed. Around the pickup robot 70, a supply cassette 71, an alignment table 72, a supply arm 73, a recovery arm 74, a spinner type cleaning device 75, and a recovery cassette 76 are arranged counterclockwise as viewed from above. ing. The cassettes 71 and 76 accommodate the plurality of wafers 1 in a horizontal posture and in a stacked state at regular intervals in the vertical direction, and are set at predetermined positions on the base 11.
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 wafer 1 to be ground is first taken out from the supply cassette 71 by the pickup robot 70, placed on the alignment table 72, and determined at a certain position. Next, the wafer 1 is picked up from the alignment table 72 by the supply arm 73 and placed on the chuck table 20 waiting at the attachment / detachment position with the surface to be ground facing up. The wafer 1 is transferred to the primary grinding position and the secondary grinding position in this order by the rotation of the turntable 13 in the R direction, and the surface is ground as described above by the grinding unit 30 at these grinding positions.
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 wafer 1 for which the secondary grinding has been completed is returned to the attaching / detaching position by further rotating the turntable 13 in the R direction. The wafer 1 on the chuck table 20 returned to the attachment / detachment position is picked up by the recovery arm 74, transferred to the cleaning device 75, washed with water and dried. The wafer 1 cleaned by the cleaning device 75 is transferred and accommodated in the collection cassette 76 by the pickup robot 70.
[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 unit 30 controlled by the control unit 62 in primary grinding and secondary grinding will be described.
Before and during wafer grinding by the grinding unit 30, the thickness of the wafer 1 measured by the thickness measurement gauge 50 is supplied to the recognition unit 61. First, when the wafer 1 held on the chuck table 20 is transferred to each grinding position, the chuck table 20 rotates at the number of rotations during grinding, and the thickness of the wafer 1 before grinding is measured over the entire circumference. It is supplied to the recognition unit 61. The thickness measurement point of the wafer 1 is preferably an outer peripheral portion close to the outer peripheral edge as shown by a broken line in FIG.
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 unit 61, as shown in FIG. 4A, a thickness variation value: t2-t1 that is a difference between the maximum measurement value t2 and the minimum measurement value t1 by the thickness measurement gauge 50 is calculated, and the thickness is calculated. The variation value (t2-t1) is supplied to the control unit 62. On the other hand, a target value (for example, an arbitrary value of 1 μm or less) of the thickness variation value is stored in the storage unit 63, and the control unit 62 and the thickness variation value calculated by the recognition unit 61 ( t2-t1) are compared one by one. Here, when the thickness variation value measured before grinding is equal to or less than the target value, it is determined that the surface need not be ground and grinding is avoided. When the thickness variation value measured before grinding exceeds the target value, the following grinding operation is started.
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 wafer 1 is continuously rotated together with the chuck table 20, the grinding unit 30 is lowered while the cup wheel 35 is rotating, and the grindstone 37 of the cup wheel 35 is pressed against the surface of the wafer 1 for grinding. Is started. Even during grinding of the wafer 1, the thickness of the wafer 1 is measured, and a thickness variation value is calculated and supplied to the controller 62. The thickness variation value gradually decreases with grinding, and when the thickness variation value reaches the target value stored in the storage unit 63 (FIG. 4B shows the state), the feed mechanism 43 The servo motor 42 is stopped and the feeding operation of the grinding unit 30 is stopped. Thereafter, after a certain amount of time has elapsed for the rotation of the cup wheel 35, the servo motor 42 is rotated in the reverse direction to retract the grinding unit 30 upward and finish the grinding.
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 wafer 1 by the thickness measuring gauge 50 is performed over the entire circumference of the rotating wafer 1, and the maximum measurement value t2 and the minimum measurement value t1 during one rotation are measured. For example, assuming that the rotation speed of the chuck table 20 is 10 rpm and the measurement timing is every 50 milliseconds, the number of measurements during one rotation of the wafer 1 is set to 120 times. The recognition unit 61 calculates a thickness variation value at each measurement timing and supplies the thickness variation value to the control unit 62. The control unit 62 always compares the thickness variation value sent from the recognition unit 61 with the target thickness variation value stored in the storage unit 63, and the thickness variation value being measured is the target thickness variation. The servo motor 42 is controlled so that the grinding unit 30 descends at a predetermined feed rate (for example, 0.3 views / second) until the value is reached.
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 wafer 1 as in the prior art, but is a thickness variation value representing the thickness unevenness of the wafer 1. This thickness variation value is obtained reliably and accurately without being affected by the mechanical accuracy of the grinding apparatus 10. For example, when grinding is performed with thickness control, when the suction area 21 of the chuck table 20 slightly sinks due to the pressing load of the cup wheel 35, the thickness of the wafer 1 is measured as a value reduced by the sinking amount. Grinding stops even if there is still an amount to be ground.
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 unit 30 is stopped when the target thickness variation value is reached, even if the grinding is further performed by 2 to 3 μm by the pressure of the grindstone 37 from the stopped state, the grinding total amount is very small (for example, About 3 μm).
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 unit 30 based on the thickness variation value, the wafer surface can be surely made while being as small as possible without being affected by the mechanical accuracy of the grinding apparatus 10. Can be ground flat. As a result, for example, the number of wafers cut from an ingot can be increased, or the number of times that a used wafer can be ground again and reused can be increased, thereby reducing the cost of wafer materials, etc. Is planned.
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 thickness measurement gauge 50 or the feed mechanism 43 of the grinding unit 30.
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 thickness measuring gauge 50 for measuring the thickness of the wafer 1 is a contact type, but an optical type using a laser beam or the like or a non-contact type thickness measuring unit using an ultrasonic wave may be used. .
本発明の一実施形態に係る研削加工装置の斜視図である。1 is a perspective view of a grinding apparatus according to an embodiment of the present invention. 一実施形態に係る研削加工装置で研削加工されるウエーハの(a)斜視図、(b)側面図である。It is the (a) perspective view of the wafer ground with the grinding device concerning one embodiment, and (b) the side view. 一実施形態の研削加工装置が具備する研削ユニットでウエーハ表面を研削している状態を示す(a)斜視図、(b)側面図である。It is the (a) perspective view and (b) side view which show the state which grinds the wafer surface with the grinding unit with which the grinding-work apparatus of one Embodiment comprises. 一実施形態の研削加工装置の動作を示す図であって、(a),(b)の順にウエーハ表面が研削されている状態を示す側面図である。It is a figure which shows operation | movement of the grinding processing apparatus of one Embodiment, Comprising: It is a side view which shows the state in which the wafer surface is ground in order of (a), (b).
符号の説明Explanation of symbols
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 device 20 ... Chuck table (holding table)
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)

  1. 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、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.
  2. 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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