JP2008264913A - Grinding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を自転させながら砥石等の研削工具を被研削面に押し当てて研削する研削加工装置に係り、特に、基板の保持角度が可変であって砥石に対する被研削面の傾き角度の調整が可能な研削加工装置に関する。 The present invention relates to a grinding apparatus for grinding by pressing a grinding tool such as a grindstone against a surface to be ground while rotating the substrate, and in particular, the holding angle of the substrate is variable and the inclination angle of the surface to be ground with respect to the grindstone is changed. The present invention relates to a grinding apparatus capable of adjustment.
半導体デバイスの軽薄短小化は、近年益々顕著となってきている。デバイスの薄化を実現するには、多数のデバイスが表面に形成された半導体ウェーハ等のデバイス基板を、デバイスに個片化する前の段階で裏面研削して所望の厚さに薄化加工することが行われている。ウェーハの薄化は、デバイスを薄化させることは勿論のこと、デバイスの熱放散性を向上させて性能を維持させる目的も含まれており、昨今では、ウェーハの当初厚さの700μm前後から、50μm、あるいは30μmといったきわめて薄いデバイスが製造されている。 In recent years, the miniaturization of semiconductor devices has become more and more remarkable. In order to realize thinning of a device, a device substrate such as a semiconductor wafer having a large number of devices formed on the surface thereof is subjected to backside grinding and thinning to a desired thickness before the device is separated into individual devices. Things have been done. The thinning of the wafer includes not only the thinning of the device but also the purpose of maintaining the performance by improving the heat dissipation of the device, and in recent years, from the initial thickness of the wafer of around 700 μm, Very thin devices such as 50 μm or 30 μm are manufactured.
ウェーハは、通常、シリコン等の半導体材料からなる円柱状のインゴットをワイヤソー等によって薄い円盤状にスライスして得られている。このようなウェーハは、表面にデバイスを形成する前の素材ウェーハの段階で、ラッピング、両頭研削加工、平面研削加工等により両面が平坦、かつ平行に加工されている。この際の加工は、平坦度および平行度が例えば1μm以内といったように高精度になされている。 The wafer is usually obtained by slicing a cylindrical ingot made of a semiconductor material such as silicon into a thin disk shape with a wire saw or the like. Such a wafer is processed in parallel and parallel on both sides by lapping, double-head grinding, surface grinding, or the like at the stage of a material wafer before forming a device on the surface. Processing at this time is performed with high accuracy such that the flatness and the parallelism are within 1 μm, for example.
ウェーハ(上記素材ウェーハを含む)の研削には、ウェーハを真空チャック式のチャックテーブルに吸着、保持し、このチャックテーブルを回転させることによりウェーハを自転させながら、砥石等の研削工具をウェーハの被研削面に押し付けるといったインフィード研削を行う研削加工装置が、一般に用いられている。このような研削加工装置によって表面にデバイスが形成されたウェーハの裏面研削を行う場合には、ウェーハの表面を保護部材で被覆し、チャックテーブルの保持面に表面が直接接触することを防止している。これは、デバイスの電子回路が損傷したり研削廃液によって汚染されたりすることを防止するためになされている。 For grinding a wafer (including the above-described material wafer), the wafer is sucked and held on a vacuum chuck type chuck table, and the wafer is rotated by rotating the chuck table, and a grinding tool such as a grindstone is applied to the wafer. A grinding apparatus that performs in-feed grinding such as pressing against a grinding surface is generally used. When performing backside grinding of a wafer with a device formed on the surface by such a grinding apparatus, the surface of the wafer is covered with a protective member to prevent the surface from coming into direct contact with the holding surface of the chuck table. Yes. This is done to prevent the electronics of the device from being damaged or contaminated with grinding waste.
保護部材としては、一般に、厚さ100〜200μm程度のポリエチレンやポリオレフィンシートの基材の片面に10μm程度の粘着剤を塗布した構成の保護テープが挙げられる。このような保護テープは、デバイスの種類等に応じて基材や粘着材の厚さや弾力性が異なるものを適宜選択され、ウェーハの表面に貼着されている。例えば、デバイスの表面にバンプと呼ばれる複数の突起状の電極が形成されている場合には、それら電極による影響を緩衝するために、保護テープは、粘着材や基材の厚さが大きいものや弾力性が大きいものが用いられる。このような比較的厚く弾力性のある保護テープは、ウェーハに加工荷重がかかった際の弾性変形量が、薄く弾力性の少ない保護テープに比べ大きくなる。 Generally as a protective member, the protective tape of the structure which apply | coated the adhesive about 10 micrometers on the single side | surface of the base material of about 100-200 micrometers thick polyethylene or a polyolefin sheet is mentioned. As such a protective tape, those having different thicknesses and elasticity of the base material and the adhesive material are appropriately selected according to the type of the device and the like, and are adhered to the surface of the wafer. For example, when a plurality of protruding electrodes called bumps are formed on the surface of the device, the protective tape has a large thickness of adhesive material or base material in order to buffer the influence of these electrodes. A material having high elasticity is used. Such a relatively thick and elastic protective tape has a larger amount of elastic deformation when a processing load is applied to the wafer than a thin and less elastic protective tape.
ところで、上記インフィード研削では、ウェーハの回転中心付近と外周部とでは、周速の違いによって単位時間当たりの仕事量に差が生じており、一般的な傾向としては、回転中心から外周へ向かうほど加工負荷が大きくなる。このため、ウェーハに貼着されている上記保護テープの弾性変形量は、回転中心からの距離に比例して増加し、これはすなわちウェーハの外周部が回転中心付近に比べて沈むといった現象になって現れる。こうなるとウェーハの厚さ方向の研削量は、回転中心よりも外周部側の方が少なくなり、その結果として、研削加工後のウェーハの厚さは、回転中心からの距離に比例して厚くなり、均一にならない。このような厚さのばらつき傾向は、保護テープの厚さや弾力性が大きいほど顕著に現れてくるものであり、また、半導体ウェーハの直径が大きいほど、やはり顕著となる。従来の、比較的仕上げ厚さが厚いウェーハでは、厚さばらつきが微少(例えば1〜2μm程度)であっても、この厚さのばらつき傾向はさして問題にならなかったが、ウェーハの仕上げ厚さが例えば30μm程度といったようにきわめて薄い場合には、厚さのばらつきは仕上げ厚さに大きく影響するため問題となってくる。 By the way, in the above-mentioned in-feed grinding, there is a difference in the work amount per unit time due to the difference in peripheral speed between the vicinity of the rotation center of the wafer and the outer peripheral portion. The machining load increases. For this reason, the amount of elastic deformation of the protective tape adhered to the wafer increases in proportion to the distance from the rotation center, which means that the outer periphery of the wafer sinks compared to the vicinity of the rotation center. Appear. In this case, the grinding amount in the wafer thickness direction is smaller on the outer peripheral side than the rotation center, and as a result, the thickness of the wafer after grinding increases in proportion to the distance from the rotation center. , Not uniform. Such a variation tendency of the thickness becomes more prominent as the thickness or elasticity of the protective tape is larger, and becomes more prominent as the diameter of the semiconductor wafer is larger. In the case of a conventional wafer having a relatively large finished thickness, even if the thickness variation is very small (for example, about 1 to 2 μm), this thickness variation tendency was not a problem. However, when the thickness is very thin, for example, about 30 μm, the thickness variation greatly affects the finished thickness, which becomes a problem.
また、素材ウェーハを研削して平坦加工する場合には保護テープは貼着しないが、使用する研削工具の微妙なコンディションの変化や自転するウェーハの内外周速差の影響などによって、厚さが均一になりにくく、例えば断面形状が中心がへこんだ凹状に加工されやすい傾向にある。 In addition, when the material wafer is ground and flattened, the protective tape is not attached, but the thickness is uniform due to subtle changes in the condition of the grinding tool used and the effects of the inner and outer peripheral speed differences of the rotating wafer. For example, the cross-sectional shape tends to be processed into a concave shape with a recessed center.
このようにインフィード研削ではウェーハ単体での厚さの不均一が生じる傾向にあるが、この不都合は、ウェーハを保持するチャックテーブルの回転軸を傾かせ、研削工具に対するウェーハの被研削面の角度を平行から適宜角度に変更すれば解消することができる。例えばウェーハの外周側が厚くなっていたのであれば、外周側が研削工具にさらに近付くようにチャックテーブルを傾けることにより、外周側の研削量を増やすことができ、その結果、厚さを径方向にわたって均一にすることができる。このようにチャックテーブルの回転軸の角度調整を可能として研削加工装置が、例えば特許文献1に開示されている。
Thus, in-feed grinding tends to cause non-uniform thickness of the wafer alone, but this inconvenience is caused by tilting the rotation axis of the chuck table that holds the wafer and the angle of the surface to be ground of the wafer with respect to the grinding tool. Can be eliminated by changing the angle from parallel to an appropriate angle. For example, if the outer peripheral side of the wafer is thick, the amount of grinding on the outer peripheral side can be increased by tilting the chuck table so that the outer peripheral side is closer to the grinding tool. As a result, the thickness is uniform over the radial direction. Can be. A grinding apparatus that can adjust the angle of the rotation axis of the chuck table in this way is disclosed in, for example,
上記特許文献1に開示されるような装置では、チャックテーブルを傾斜させてウェーハの厚さを均一に研削加工することができるが、その過程では、ある程度の研削を行った後に厚さのばらつき程度を調べ、その結果に応じて研削を続けるか、あるいは終了するといった判断を行うことになる。その場合、ウェーハを研削加工装置から取り上げて厚さ測定装置にセットするといった手間が生じ、再度研削が必要な場合にはその手間が繰り返されることになる。したがって工程が煩雑となって時間もかかり、結果として生産効率の低下を招くといった問題が生じる。
In the apparatus disclosed in
よって本発明は、上記チャックテーブル等の保持手段の傾き角度が可変とされることにより、インフィード研削する基板の厚さを所望の状態に調整可能な研削加工装置において、基板の厚さを把握しながら基板を研削する工程での、厚さ測定にかかる手間が軽減し、かつその工程を円滑に進めることができ、結果として作業時間の短縮に伴う生産効率の向上が図られる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 grasps the thickness of the substrate in a grinding apparatus capable of adjusting the thickness of the substrate to be in-feed grounded to a desired state by making the tilt angle of the holding means such as the chuck table variable. A grinding device that reduces the time and labor required for thickness measurement in the process of grinding the substrate and can smoothly proceed with the process, resulting in improved production efficiency due to reduced work time. It is intended to provide.
本発明は、円形状の基板を、該基板の一の面が露出する状態に保持する保持面を有するとともに、該保持面に直交する回転軸を中心に回転可能とされた保持手段と、該保持手段の回転軸の傾きを基本角度から任意の角度に調整する傾き角度調整手段と、保持手段の保持面に対向配置され、基本角度の状態の保持手段の回転軸と平行な回転軸を有する研削手段とからなる研削部を有するとともに、保持手段と研削手段とを、研削手段の回転軸の延びる方向に沿って相対移動させて互いに接近・離間させるとともに、接近時に研削手段によって基板の一の面を研削して該基板の厚さを減じる送り手段を有する研削加工装置において、研削部には、保持手段に保持された基板の一の面に近接して、該基板の厚さを少なくとも径方向に複数ポイント測定可能な非接触式厚さ測定手段が設けられ、該厚さ測定手段で測定された結果に基づいて、傾き角度調整手段による保持手段の回転軸の傾き角度調整がなされることを特徴としている。 The present invention has a holding surface for holding a circular substrate in a state where one surface of the substrate is exposed, and holding means capable of rotating around a rotation axis orthogonal to the holding surface; An inclination angle adjusting unit that adjusts the inclination of the rotation axis of the holding unit from the basic angle to an arbitrary angle, and a rotation axis that is disposed opposite to the holding surface of the holding unit and is parallel to the rotation axis of the holding unit in the basic angle state. The holding means and the grinding means are moved relative to each other along the direction in which the rotating shaft of the grinding means extends to approach and separate from each other, and when approaching, the grinding means In a grinding apparatus having a feeding means for grinding a surface to reduce the thickness of the substrate, the grinding section is provided with a thickness of at least the diameter of the substrate adjacent to one surface of the substrate held by the holding means. Multipoint measurement in direction Non-contact thickness measuring means capable provided, based on the results measured by said thickness measuring means, is characterized in that the inclination angle adjustment of the rotation axis of the holding means due to the tilt angle adjustment means is made.
本発明では、基板の研削加工の途中、または研削加工直後に、研削部に設けられた非接触式厚さ測定手段によって、保持手段に保持したままの基板の厚さを径方向に複数ポイント測定することで、その厚さの状態(径方向にわたる厚さ分布)を把握する。そしてその測定結果に基づき、必要に応じて、基板の厚さの状態が所望の通り(例えば均一な厚さ)になるように傾き角度調整手段により保持手段の回転軸の傾き角度を調整して、研削を進める。このような動作を行うことにより、最終的に厚さの状態が所望の通りの基板を得ることができる。本発明によれば、基板の厚さ測定手段が測定部に設けられており、基板を保持手段に保持したまま、基板厚さを測定することができる。したがって、厚さ測定にかかる手間が軽減するとともに作業時間が短縮する。 In the present invention, the thickness of the substrate held on the holding means is measured at a plurality of points in the radial direction by the non-contact type thickness measuring means provided in the grinding part during or immediately after the grinding of the substrate. By doing so, the thickness state (thickness distribution over the radial direction) is grasped. Based on the measurement result, if necessary, the inclination angle of the rotating shaft of the holding means is adjusted by the inclination angle adjusting means so that the thickness of the substrate becomes as desired (for example, a uniform thickness). , Proceed with grinding. By performing such an operation, it is possible to finally obtain a substrate having a desired thickness state. According to the present invention, the substrate thickness measuring means is provided in the measuring section, and the substrate thickness can be measured while the substrate is held by the holding means. Therefore, the labor for measuring the thickness is reduced and the working time is shortened.
本発明は、表面にデバイスが形成され、該表面に保護テープ等の保護部材が被覆された半導体ウェーハの裏面を研削して薄化処理する際に用いて好適な研削加工装置である。そのような半導体ウェーハを研削加工する際には、加工荷重を受けて弾性変形する保護部材を含む厚さを測定したのでは、所望の通りの厚さの状態に加工できないため、非接触式厚さ測定手段では保護部材を含まない半導体ウェーハのみの厚さを測定する。 The present invention is a grinding apparatus suitable for use in grinding and thinning the back surface of a semiconductor wafer having a device formed on the surface and covered with a protective member such as a protective tape on the surface. When grinding such a semiconductor wafer, the thickness including the protective member that is elastically deformed under the processing load cannot be processed to the desired thickness. The thickness measuring means measures only the thickness of the semiconductor wafer not including the protective member.
本発明によれば、基板の厚さを把握しながら基板を研削する工程での、厚さ測定にかかる手間が軽減し、かつその工程を円滑に進めることができるので、生産効率の向上が図られるといった効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to reduce the labor involved in thickness measurement in the process of grinding the substrate while grasping the thickness of the substrate, and to smoothly advance the process, thereby improving the production efficiency. There is an effect that is.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
[1]半導体ウェーハ(基板)
図1の符合1は、図2に示す一実施形態の研削加工装置によって裏面が研削されて薄化される円盤状の半導体ウェーハ(以下ウェーハと略称)を示している。このウェーハ1はシリコンウェーハ等であって、加工前の厚さは例えば700μm程度である。ウェーハ1の表面には格子状の分割予定ライン2によって複数の矩形状の半導体チップ3が区画されている。これら半導体チップ3の表面には、ICやLSI等の図示せぬ電子回路が形成されている。また、ウェーハ1の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すV字状の切欠き(ノッチ)4が形成されている。ウェーハ1は、最終的には分割予定ライン2に沿って切断、分割され、複数の半導体チップ3に個片化される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Semiconductor wafer (substrate)
ウェーハ1を裏面研削する際には、電子回路を保護するなどの目的で、図1(b)に示すように電子回路が形成された側の表面に保護テープ(保護部材)5が貼着される。保護テープ5は、例えば厚さ100〜200μm程度のポリオレフィン等の柔らかい樹脂製基材シートの片面に10μm程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウェーハ1の表面に合わせて貼り付けられる。ウェーハ1は、図2に示す研削加工装置で裏面研削されることにより、例えば30〜50μm程度まで薄化される。
When the back surface of the
[2]研削加工装置の基本的な構成および動作
図2に示す一実施形態の研削加工装置10は、上面が水平な直方体状の基台11を備えている。図2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(奥側の端部)には、X方向に並ぶ一対のコラム12が立設されている。基台11上のコラム12側である奥側は、ウェーハ1を研削加工する加工エリア11Aとされ、手前側は、加工エリア11Aに加工前のウェーハ1を供給し、かつ、加工後のウェーハ1を回収する着脱エリア11Bとされている。
[2] Basic Configuration and Operation of Grinding Apparatus
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上には、複数(この場合は3つ)の円盤状のチャックテーブル(保持手段)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。各チャックテーブル20は、回転軸がZ方向と平行に設定され得るもので、自身が回転、すなわち自転するとともに、ターンテーブル13が回転すると公転の状態になる。ウェーハ1は、略水平とされるこれらチャックテーブル20の上面に同心状に保持される。
In the
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ェーハ1を真空作用によって吸着、保持する。図3に示すように、チャックテーブル20は外形が円盤状の枠体22で形成され、この枠体22の上面に形成された浅い凹部22bに、多孔質の吸着エリア21が形成されている。ウェーハ1は、吸着エリア21の上面(保持面)21aに吸着、保持される。
The chuck table 20 is a generally known vacuum chuck type, and sucks and holds the
図3に示すように、チャックテーブル20は円筒状のボディ23の上端面に、円盤状のアッパーディスク24を介して設置されている。チャックテーブル20はアッパーディスク24に固定されており、アッパーディスク24がボディ23に回転自在に支持されている。ボディ23内には、アッパーディスク24を回転させるモータが収納されており(図示略)、このモータが作動することによりチャックテーブル20は回転する。ボディ23の外周面であって軸方向の中間部には、鍔状のミドルディスク25がボディ23と一体に設けられている。チャックテーブル20、アッパーディスク24およびミドルディスク25は外径が同じ寸法であり、かつボディ23に対して同心状に設けられている。
As shown in FIG. 3, the chuck table 20 is installed on the upper end surface of a
ボディ23は、ターンテーブル13と一体のフレーム14上に、傾き角度調整機構(傾き角度調整手段)70を介して、その中心軸20aの角度が傾動可能に支持されている。ボディ23の中心軸20aはチャックテーブル20の回転軸と一致している。したがってチャックテーブル20の回転軸20aの角度は、傾き角度調整機構70によって任意の角度に調整可能となっている。傾き角度調整機構70については、後で詳述する。
The
図2に示すように2つのチャックテーブル20がコラム12に近接して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2で右側)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。一次研削位置では粗研削が行われ、二次研削位置では仕上げ研削が行われる。
As shown in FIG. 2, in the state where two chuck tables 20 are arranged in the X direction in the vicinity of 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、下降によっ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に保持されたウェーハ1の露出面を研削する。
Each grinding
研削ユニット30は、図4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32を回転駆動するモータ33と、スピンドルシャフト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の下面に、砥石ホイール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. 4, the grinding
砥石ホイール35は、アルミニウム等からなる環状のフレーム36の下面に複数の砥石37が配列されて固着されたものである。砥石37の加工面である下面は、研削ユニット30の回転軸、すなわちスピンドルシャフト32の軸方向に直交するように設定される。砥石37は、例えばガラス質のボンド材中にダイヤモンド砥粒を混合して成形し、焼結したものが用いられる。ここで、一次研削用の研削ユニット30の砥石37は、例えば♯320〜♯400程度の比較的粗い砥粒を含むものが用いられる。また、二次研削用の研削ユニット30の砥石37は、例えば♯2000〜♯8000程度の比較的細かい砥粒を含むものが用いられる。各フランジ34および各砥石ホイール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。
本実施形態では、上記チャックテーブル20、研削ユニット30および傾き角度調整機構70によって本発明の研削部が構成される。
The
In the present embodiment, the chuck table 20, the grinding
図2に示すように、基台11上には、基準側ハイトゲージ51とウェーハ側ハイトゲージ52との組み合わせで構成される厚さ測定ゲージ50が、一次研削側および二次研削側に位置するチャックテーブル20に対して、それぞれ配設されている。図4(a)に示すように、基準側ハイトゲージ51は、揺動する基準プローブ51aの先端が、ウェーハ1で覆われないチャックテーブル20の枠体22の上面22aに接触し、該上面22aの高さ位置を検出するものである。枠体22の上面22aは、実際にウェーハ1を吸着、保持する吸着エリア21の上面21aと同一平面である。ウェーハ側ハイトゲージ52は、揺動する変動プローブ52aの先端がチャックテーブル20に保持されるウェーハ1の上面すなわち被研削面に接触することで、ウェーハ1の上面の高さ位置を検出するものである。
As shown in FIG. 2, on the
厚さ測定ゲージ50によれば、ウェーハ側ハイトゲージ52の測定値から基準側ハイトゲージ51の測定値を引いた値に基づいてウェーハ1の厚さが測定される。この場合はウェーハ1の表面に保護テープ5が貼着されているので、保護テープ5の厚さも加味してウェーハ1の厚さが算出される。ウェーハ側ハイトゲージ52によるウェーハ1の厚さ測定ポイント、すなわち変動プローブ52aのウェーハ1への接触点は、ウェーハ1の外周縁に近い外周部分が好適である。
According to the
また、本実施形態の研削加工装置10には、図2に示すように、二次研削位置に位置付けられたチャックテーブル20上に保持されているウェーハ1の厚さを測定する仕上げ厚さ測定装置(非接触式厚さ測定手段)80が、基台11上に配設されている。この仕上げ厚さ測定装置80は、二次研削の途中、あるいは二次研削が終了後に、ウェーハ1の厚さを径方向に複数ポイント測定するものであって、保護テープ5を除くウェーハ1のみが測定可能な非接触式のものが用いられる。仕上げ厚さ測定装置80については、傾き角度調整機構70とともに後で詳述する。
Further, as shown in FIG. 2, the grinding
上記研削ユニット30は、砥石ホイール35が例えば3000〜5000rpmで回転しながら所定速度(例えば一次研削では3〜5μm/秒程度、二次研削では0.2〜0.5μm/秒程度)で下降することにより、砥石ホイール35の砥石37が、チャックテーブル20上に保持されたウェーハ1の被研削面である裏面を押圧し、これによって裏面が研削される。研削の際、ウェーハ1はチャックテーブル20とともに砥石ホイール35と同方向に回転させられるが、チャックテーブル20の回転速度は通常の10rpm程度から、最大で300rpm程度とされる。研削ユニット30による研削量は、上記厚さ測定ゲージ50によってウェーハ1の厚さを測定することにより制御される。
The grinding
図4(b)および図5に示すように、砥石ホイール35の砥石37による研削外径(回転軌跡の外径)37aは、チャックテーブル20の半径(吸着エリア21の半径)よりも大きなものが用いられる。そして砥石ホイール35は、一定の幅を有する砥石37の下端面である刃先がチャックテーブル20の回転中心、すなわちウェーハ1の中心を通過するように、ウェーハ1に対面して位置付けられる。この位置関係により、チャックテーブル20上に保持され、チャックテーブル20の回転によって自転するウェーハ1の裏面全面が、砥石ホイール35の砥石37で一様に研削される。
As shown in FIGS. 4B and 5, the grinding outer diameter (outer diameter of the rotation locus) 37 a of the
なお、図5は、ターンテーブル13を上方から見た際の模式図であって、砥石37の研削外径37aとチャックテーブル20の位置関係を示したものである。チャックテーブル20の上面は、研削ユニット30との位置関係を調整するために、研削ユニット30によって予めセルフグラインドと呼ばれる研削加工がなされる。このセルフグラインドの際には、チャックテーブル研削用の砥石が用いられるが、これによってチャックテーブル20の上面は、図6に示すように、中心を頂点とし、外周縁に向かうにしたがって微少角度で下り傾斜となる略傘状に形成される。そのため、砥石37がウェーハ1に接触して研削する領域は、中心からウェーハ1の外周縁までの接触領域の範囲に限られる(符号37bで示す太線の円弧部分)。
5 is a schematic diagram when the
ウェーハ1は、最初に一次研削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2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。図4(a)に示すように、ウェーハ1の被研削面には、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削条痕9が残留する。研削条痕9は、まず一次研削において形成され、これが二次研削によって除去されるものの、二次研削で新たな研削条痕が形成される。
The
以上が加工エリア11Aに関する構成であり、次に、着脱エリア11Bについて説明する。図2に示すように、着脱エリア11Bの中央には、上下移動可能で2節リンク式の旋回アームを備えたピックアップロボット60が設置されている。そしてこのピックアップロボット60の周囲には、上から見て反時計回りに、供給カセット61、位置合わせ台62、供給アーム63、洗浄ノズル67、回収アーム64、スピンナ式洗浄ユニット(洗浄手段)65、回収カセット66が、それぞれ配置されている。カセット61,66は複数のウェーハ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。
The above is the configuration related to the
研削加工されるウェーハ1は、はじめにピックアップロボット60によって供給カセット61内から取り出され、位置合わせ台62上に載置されて一定の位置に決められる。次いでウェーハ1は、供給アーム63によって位置合わせ台62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上に裏面を上に向けて同心状に載置される。ウェーハ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裏面が研削される。
The
一次研削および二次研削は、厚さ測定ゲージ50によってウェーハ1の厚さを測定しながら行われ、その測定値に基づいて送り機構43による砥石ホイール35の送り量が制御され、二次研削終了の段階でウェーハ1は所望厚さまで裏面研削される。なお、一次研削では、所望厚さの例えば20〜40μm手前まで粗研削され、残りが二次研削で仕上げ研削される。
The primary grinding and the secondary grinding are performed while measuring the thickness of the
二次研削が終了したウェーハ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上のウェーハ1は回収アーム64によって取り上げられ、洗浄ユニット65に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄ユニット65で洗浄処理されたウェーハ1は、ピックアップロボット60によって回収カセット66内に移送、収容される。洗浄ノズル67からは、着脱位置に位置付けられたチャックテーブル20に向けて洗浄水が噴射されるようになっており、ウェーハ1が研削されるごとにこの動作が繰り返され、これによって供給アーム63からウェーハ1が供給される時のチャックテーブル20は、常に洗浄された状態とされる。
以上が研削加工装置10の基本的な構成および動作であり、次に、本発明に係る傾き角度調整機構70および仕上げ厚さ測定装置80を説明する。
The
The basic configuration and operation of the grinding
[3]傾き角度調整機構
図5に示すように、上記ミドルディスク25には、1つの固定支持部25aと、2つの可動支持部25b,25cが設定されている。これら支持部25a〜25cは、周方向等分箇所に配設されている。図3に示すように、ミドルディスク25の固定支持部25aには、フレーム14上に固定された固定軸71が貫通している。この固定軸71は、ボルト止め等によりミドルディスク25に締結されている。各可動支持部25b,25cは、傾き角度調整機構70により、固定支持部25aを支点として上下動させられ、これによってボディ23とともにチャックテーブル20が傾動するようになっている。
[3] Inclination Angle Adjustment Mechanism As shown in FIG. 5, the
図3の傾き角度調整機構70は、可動支持部25c側のものを示している。可動支持部25b側の傾き角度調整機構70も同一構成であって、図5に示す、チャックテーブル20の回転軸すなわちウェーハ1の自転軸と固定支持部25aを通る線Lを対称線として、可動支持部25b,25c双方の傾き角度調整機構70は、互いに対称的に構成されている。
The tilt
さて、その傾き角度調整機構70は、図3に示すように、フレーム14の下面に固定されたモータ72と、フレーム14に螺合して貫通しておりモータ72によって回転駆動される駆動ボルト73と、フレーム14上に支点ブロック74を介して揺動可能に支持され、揺動先端部が駆動ボルト73の上端部に支持されている調整梃子75と、調整梃子75に支持され、ミドルディスク25に貫通固定された調整ブロック76とを具備している(特開2002−1653号公報参照)。
As shown in FIG. 3, the tilt
調整梃子75は、基端である支点部75aが支持ブロック74に固定されており、揺動先端部である力点部75cが駆動ボルト73の上端部に支持されている。そして、支点部75aと力点部75cとの間の作用点部75b上に調整ブロック76が支持されている。調整梃子75の支点部75a側の端部には、上方に凸の半円弧状の弾性首部73dが形成されている。駆動ボルト73はモータ72の作動によって上方に進出したり下方に退避したりし、その上下動が、力点部75cに伝わると弾性首部73dが歪み、これによって調整梃子75は上下方向に揺動するようになっている。
The
このようにして調整梃子75が揺動すると、作用点部75b上に支持されている調整ブロック76が上下動する。これによりミドルディスク25の各可動支持部25b、25cは上下動し、その結果、チャックテーブル20の回転軸20aは固定支持部25aを支点として傾き、それに伴ってチャックテーブル20が傾動する。チャックテーブル20の回転軸20aは、研削ユニット30の回転軸(図6、図7等で30a)が延びるZ方向と平行な状態が基本角度とされ、この基本角度を基準として傾斜角度の調整がなされるようになっている。
When the
図5に示すように、ウェーハ1に対する砥石の接触領域37bは、ウェーハ1の回転中心から固定支持部25aにわたっている。したがって傾き角度調整機構70によってチャックテーブル20が傾動すると、図6に示すように、接触領域37b(実際に砥石37で研削される領域)は、ウェーハ1の外周縁の固定支持部25aに対応する部分が支点となり、かつ回転中心が揺動端部となる状態で、砥石37に対して近付いたり離れたりするように傾動する。
As shown in FIG. 5, the
[4]仕上げ厚さ測定装置
仕上げ厚さ測定装置80は、図4に示すように、複数(この場合、3つ)の厚さセンサ81A,81B,81Cを有している。これら厚さセンサ81A〜81Cは、チャックテーブル20上に保持されたウェーハ1の直上に、該ウェーハ1の径方向に沿って直線状に、かつ略等間隔をおいて配列されている。これら厚さセンサ81A〜81Cは、基台11上にスタンド82を介して支持され、チャックテーブル20上に延びるアーム83に保持されている。厚さセンサ81A〜81Cは、保護テープ5を除いたウェーハ1のみの厚さを測定する機能を有するもので、ウェーハ1に向けて測定光を照射し、ウェーハ1の上下の界面(上面と下面)に反射した反射光を受けた時のタイミングの差からウェーハ1の厚さを導く光学式センサ等が好適に用いられる(例えば特開2001−203249号公報に記載されるもの)。
[4] Finishing Thickness Measuring Device As shown in FIG. 4, the finishing
各厚さセンサ81A〜81Cのうち、アーム83の最も先端側に配された厚さセンサ81Aは、ウェーハ1の中心付近の厚さを測定し、最もスタンド82側の厚さセンサ83Cは、ウェーハ1の外周縁付近の厚さを測定する。そして、厚さセンサ81A,81Cの間の厚さセンサ81Bは、ウェーハ1の径方向の中間部分の厚さを測定する。図7(b)のA,B,Cは、それぞれ厚さセンサ81A,81B,81Cで厚さが測定されるウェーハ1の各部位を示している。この仕上げ厚さ測定装置80によれば、各厚さセンサ81A〜81Cでウェーハ1の径方向にわたる厚さが同時に複数ポイント(この場合、3ポイント)測定され、これに伴ってウェーハ1の断面形状の傾向が把握される。
Of the
なお、アーム83はスタンド82に固定されているが、スタンド82を軸に水平に旋回してウェーハ1上から退避可能に設け、厚さ測定時にウェーハ1上に各厚さセンサ81A〜81Cが配されるようにしてもよい。このようにアーム83を旋回式にした場合には、厚さセンサは厚さ測定ポイントの数を必要とはせず、1つで十分である。
Although the
図10はその形態を示しており、基台に回転自在に支持されたスタンド82が、動力伝達ベルト84を介して連結されたモータ85によって回転するようになっており、そのスタンド82にアーム83が固定されている。アーム83の先端部には、上記厚さセンサ81A〜81Cと同様の厚さセンサ81Dが保持されており、スタンド82が回転するとアーム83が旋回し、その旋回途中において、ウェーハ1の厚さを径方向にわたって測定することができるようになっている。この形態では、径方向にわたる厚さ測定を同時にはできないことから、3ポイントを同時に測定可能な図4の形態より測定時間は長くなるが、厚さセンサの数が1つと少なくてよいことや、厚さ測定ポイントの数を多くすることができるなどの利点がある。
FIG. 10 shows the configuration, in which a
次に、上記傾き角度調整機構70および仕上げ厚さ測定装置80の作用を説明する。
ウェーハ1に対して一次研削および二次研削を行い、所望の厚さに仕上げたと判断されたら、引き続きウェーハ1をチャックテーブル20に保持したまま、仕上げ厚さ測定装置80によってそのウェーハ1の厚さを測定する。厚さ測定は、径方向に配列された厚さセンサ81A〜81Cによって測定され、これによって二次研削後のウェーハ1の断面形状の傾向が把握される。
Next, the operation of the tilt
When it is determined that the
ところで、ウェーハ1を研削するにあたっては、上述したようにチャックテーブル20が傘状にセルフグラインドされることにより、図5に示したようにウェーハ1に対する砥石の接触領域37bはウェーハ1の中心から外周縁までと設定される。したがってこの接触領域37bが砥石37による研削面と平行になるように、上記傾き角度調整機構70によってチャックテーブル20は予め基本角度から所定角度傾いた状態に調整される。図7(a)はその状態を示しており、チャックテーブル20の回転軸20aは、砥石37の回転軸30aに対して平行な基本角度から若干傾斜させられて、砥石37の接触領域37bが砥石37の研削面と平行に調整されている。
By the way, when grinding the
ウェーハ1を均一厚さに研削する場合、図7(a)に示したようにしてウェーハ1の被研削面を砥石37の研削面と平行にすれば、ウェーハ1の厚さを均一に仕上げることができると考えられる。ところが「背景技術」で述べたようにウェーハ1の中心から外周側に向かうほど加工負荷が大きくなって保護テープ5の沈み量もそれに比例することから、ウェーハ1の厚さは外周側が研削されにくく、図7(b)に示すように中心が薄く外周側が厚いといったように厚さが不均一になる傾向がある。
When the
ウェーハ1の厚さを均一に仕上げる場合にはこの傾向を踏まえて研削する必要があり、そのために、まず仕上げ厚さ測定装置80によって二次研削した後のウェーハ1の厚さを測定し、径方向の厚さ分布を把握する。次に、その測定結果に基づいて、ウェーハ1への砥石37の接触領域37bが、砥石37に対してどのくらいの角度で対面したらよいのかを求め、その角度が実現されるように、傾き角度調整機構70によってチャックテーブル20を傾斜させる。
In order to finish the thickness of the
図8(a)はウェーハ1を均一厚さに仕上げる場合の例であって、図7(a)の状態から、各可動支持部25b、25cを均一量下降させ、ウェーハ1を中心側よりも外周側が砥石37に近付くようにチャックテーブル20を傾斜させている。このようにチャックテーブル20の傾き角度を調整することにより、中心から外周にわたって加工荷重が等しくなり、結果として図8(b)に示すようにウェーハ1は均一厚さに仕上げられる。
FIG. 8A shows an example in which the
図8はウェーハ厚さを均一にする場合の角度調整を示したが、二次研削後のウェーハ1には、図7(b)に示したよりも、さらに外周側が厚くなったものが求められる場合もある。その場合には、図7(a)の状態から、各可動支持部25b、25cを均一量上昇させ、図9(a)に示すようにウェーハ1を外周側よりも中心側が砥石37に近付くようにチャックテーブル20を傾斜させる。このようにチャックテーブル20の傾き角度を調整すると、中心側の加工荷重がより増大し、結果として図9(b)に示すようにウェーハ1の厚さは外周に向かうにしたがってより厚くなる状態に仕上げられる。
FIG. 8 shows the angle adjustment when the wafer thickness is made uniform, but the
なお、チャックテーブル20の傾きを調整する動作は、上記のように二次研削を終えた段階でウェーハ1の厚さを測定し、厚さ調整の必要が生じた場合に行う他に、二次研削の途中で一旦ウェーハ1の厚さを測定して二次研削の傾向を把握し、その傾向に応じて二次研削を再開するようにしてもよい。
The operation of adjusting the tilt of the chuck table 20 is performed when the thickness of the
本実施形態では、二次研削終了後、または二次研削途中に、仕上げ厚さ測定装置80によってチャックテーブル20に保持したままのウェーハ1の厚さを径方向に複数ポイント測定することで、その厚さの状態(径方向にわたる厚さ分布)を把握する。そしてその測定結果に基づき、必要に応じて、ウェーハ1の厚さの状態が所望の通り(例えば均一な厚さ)になるように、傾き角度調整機構70によってチャックテーブル20の傾き角度を調整して、二次研削を行う。このような動作を行うことにより、ウェーハ1の厚さの状態を最終的に所望の通りにすることができる。本実施形態によれば、仕上げ厚さ測定装置80が二次研削位置の近傍に設けられており、ウェーハ1をチャックテーブル20に保持したまま厚さを測定することができる。したがって、径方向の厚さ分布を把握する手間が軽減するとともに作業時間が短縮し、その結果として生産効率の向上が図られる。
In the present embodiment, after the completion of the secondary grinding or during the secondary grinding, the thickness of the
上記実施形態の仕上げ厚さ測定装置80は、チャックテーブル20上に配されるアーム83に厚さセンサ81A〜81Cが保持された構成であるが、厚さセンサ81A〜81Cを、図11に示す研削部カバー91の内部に設けることもできる。研削部カバー91は、図2には示さなかったが一次研削位置と二次研削位置に位置付けられるチャックテーブル20の上方を覆い、かつ研削ユニット30が干渉しない形状のものであり、研削時に飛散する研削水などが周囲に飛散するのを抑えるために、一次研削側と二次研削側にそれぞれ設けられる。
The finished
厚さセンサ81A〜81Cは、二次研削側の研削部カバー91の天板91aの下面に取り付けるか、あるいはその研削部カバー91の着脱位置側の側板91bの内面に取り付ける形態とされる。天板91a側に設ける形態では、二次研削位置に位置付けられたチャックテーブル20上のウェーハ1の厚さを径方向にわたって3ポイント測定できる位置に、各厚さセンサ81A〜81Cが配列される。また、側板91bに設ける形態は、ターンテーブル13の回転によって二次研削位置から着脱位置方向に移動させられる途中で、チャックテーブル20上のウェーハ1の厚さを径方向にわたって3ポイント測定できる位置に、各厚さセンサ81A〜81Cが配列される。このように3つの厚さセンサ81Aを適宜な位置に配置することより、ウェーハ1の厚さを同時に測定することができ、径方向の厚さ分布を短時間で把握することができる。
The
なお、1つの厚さセンサを側板91bの内面に取り付け、ターンテーブル13を回転させながらチャックテーブル20上のウェーハ1の厚さ測定ポイントを径方向にわたって変えることができるように構成することもできる。その場合の厚さセンサは、ターンテーブル13の回転によって二次研削位置から着脱位置方向に移動させられる途中で、チャックテーブル20上のウェーハ1の厚さを中心から外周縁にかけて複数ポイント測定できる適宜位置に配置される。厚さセンサが1つの場合は径方向の厚さ分布の把握に比較的時間がかかるが、厚さセンサの数が1つと少なくてよいことや、厚さ測定ポイントの数を多くすることができるなどの利点がある。
One thickness sensor can be attached to the inner surface of the
1…半導体ウェーハ(基板)
5…保護テープ(保護部材)
10…研削加工装置
20…チャックテーブル(保持手段)
20a…チャックテーブルの回転軸(保持手段の回転軸)
21a…吸着エリアの上面(保持面)
30…研削ユニット(研削手段)
30a…研削ユニットの回転軸(研削手段の回転軸)
43…送り手段
70…傾き角度調整機構(傾き角度調整手段)
80…仕上げ厚さ測定装置(非接触式厚さ測定手段)
1 ... Semiconductor wafer (substrate)
5 ... Protective tape (protective member)
DESCRIPTION OF
20a: Chuck table rotation axis (rotation axis of holding means)
21a: Upper surface (holding surface) of suction area
30 ... Grinding unit (grinding means)
30a: Grinding unit rotation axis (rotation axis of grinding means)
43 ... Feeding means 70 ... Inclination angle adjustment mechanism (inclination angle adjustment means)
80 ... Finish thickness measuring device (non-contact type thickness measuring means)
Claims (2)
前記保持手段と前記研削手段とを、研削手段の前記回転軸の延びる方向に沿って相対移動させて互いに接近・離間させるとともに、接近時に研削手段によって前記基板の前記一の面を研削して該基板の厚さを減じる送り手段を有する研削加工装置において、
前記研削部には、前記保持手段に保持された前記基板の前記一の面に近接して、該基板の厚さを少なくとも径方向に複数ポイント測定可能な非接触式厚さ測定手段が設けられ、該厚さ測定手段で測定された結果に基づいて、前記傾き角度調整手段による前記保持手段の前記回転軸の傾き角度調整がなされることを特徴とする研削加工装置。 A holding means for holding a circular substrate in a state in which one surface of the substrate is exposed; a holding means that is rotatable about a rotation axis orthogonal to the holding surface; and An inclination angle adjusting means for adjusting the inclination of the rotation axis from a basic angle to an arbitrary angle, and a rotation axis arranged opposite to the holding surface of the holding means and parallel to the rotation axis of the holding means in the basic angle state And having a grinding part comprising a grinding means having
The holding means and the grinding means are moved relative to each other along the direction in which the rotating shaft of the grinding means extends to approach and separate from each other, and when approaching, the one surface of the substrate is ground by the grinding means. In a grinding apparatus having a feeding means for reducing the thickness of a substrate,
The grinding part is provided with a non-contact type thickness measuring unit that can measure the thickness of the substrate at least a plurality of points in the radial direction in the vicinity of the one surface of the substrate held by the holding unit. An inclination angle of the rotating shaft of the holding means is adjusted by the inclination angle adjusting means on the basis of a result measured by the thickness measuring means.
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