JP2010069549A - 研削方法および研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削する際に生じる弾性的な変動の影響を受けることなく、高い精度で目標仕上げ厚さにワークを研削する。
【解決手段】ワークの厚さを厚さ測定手段で測定しながら、該厚さ測定手段による測定データが、該ワークの目標仕上げ厚さになるように設定された目標厚さになるまで研削手段でワークを研削し、次いで、該研削工程が終了後、研削手段を研削後のワークから退避させた状態で、厚さ測定手段により該ワークの現実厚さを測定し、現実厚さと目標仕上げ厚さとを比較して、目標厚さを補正する。この後、補正した目標厚さにしたがってワークを研削する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の薄板状のワークを研削して所定厚さに加工する研削方法および研削装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハ）の表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成した後、全ての分割予定ラインを切断する、すなわちダイシングして、１枚のウェーハから多数の半導体チップを得ている。このようにして得られた半導体チップは、樹脂封止によりパッケージングされて、携帯電話やＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の各種電気・電子機器に広く用いられている。

このような製造工程において、ウェーハは、多数の半導体チップにダイシングされるに先立ち、電子回路が形成された表面とは反対側の裏面が研削され、所定の厚さに薄化されている。ウェーハの薄化は、機器のさらなる小型化や軽量化の他、熱放散性を向上させることなどを目的としてなされており、例えば、当初厚さの７００μｍ前後から、５０〜１００μｍ程度の厚さまで薄化することが行われる。

ウェーハの裏面研削は、通常、チャックテーブルに保持したウェーハの裏面に研削砥石を回転させながら押し当てるといった構成の研削加工装置が用いられ、研削中にはウェーハの厚さを接触式等の厚さ測定手段で測定し、測定値が所望値に到達したら研削砥石をウェーハから離間させるといった手法で行われる（特許文献１参照）。

特開２０００−６０１８号公報

しかして、厚さ測定手段で測定される厚さが所望値に到達したウェーハであっても、実際の厚さが所望値と異なり、仕上がり厚さに誤差が生じる場合があった。研削後の厚さ誤差は、主に、回転する研削砥石をウェーハに押し付けて荷重をかけながら研削する際に生じる弾性的な変動に起因するものであることが推測された。

すなわち、ウェーハを裏面研削する際には、研削する裏面を露出させることからウェーハの表面側をチャックテーブルに合わせるが、表面を直接チャックテーブルに接触させると表面に形成した電子回路が損傷しやすいため、その表面には保護テープを貼着して保護している。そして、厚さ測定手段による測定値は、この保護テープとウェーハの合計厚さであり、この測定値から、予め判っている保護テープの厚さを引いた値が、研削中におけるウェーハの厚さとされる。

ところが、ウェーハの研削中、保護テープが上記荷重を受けることにより弾性変形して薄くなる場合があり、こうなると厚さ測定手段の測定値が所望厚さに到達しても、実際のウェーハの厚さは所望値よりも厚いということになる。また、ウェーハ自体が研削砥石の荷重を受けることにより僅かに押し潰され、研削が終了して荷重が解除されると、スプリングバック現象が生じてウェーハの厚さが元に戻るといったことも起こり、この場合にもウェーハの厚さが実際の厚さよりも厚いまま研削が終了してしまう。

図９は、表面に保護テープ５を貼着したウェーハ１を、保護テープ５側を下にしてチャックテーブル１１０上に保持し、ウェーハ１の裏面（図で上面）に研削砥石１２０を押し付けて研削した後、研削砥石１２０をウェーハ１から離した際にウェーハ１と保護テープ５がスプリングバックする状態を模式的に示している。従来は、図９の左側の研削状態で厚さを測定しており、しかしながら実際の厚さは右側のように研削状態の時よりも厚いわけである。

また、保護テープやウェーハ等の材料の弾性変形以外にも、研削砥石の荷重を受けることによるチャックテーブルの僅かな沈み込みや、逆に、研削砥石側がチャックテーブル側から反発力を受けて上方に僅かに浮き上がるなどの挙動が生じることにより、厚さ測定手段によるウェーハ測定値に誤差が生じる場合もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、上記のような弾性的な変動の影響を受けることなく、高い精度で目標の仕上げ厚さにワークを研削することができる研削方法および研削装置を提供することを目的としている。

本発明の研削方法は、ワークを保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを研削する研削手段と、保持手段に保持されたワークの厚さを検出する厚さ測定手段とを備える研削装置によって、ワークを研削して厚さを減じる研削方法であって、ワークを保持手段の保持面に保持するワーク保持工程と、保持面に保持されたワークの厚さを厚さ測定手段で測定しながら、該厚さ測定手段による測定データが、該ワークの目標仕上げ厚さになるように設定された目標厚さになるまで研削手段で該ワークを研削する研削工程と、該研削工程が終了後、研削手段を研削後のワークから退避させた状態で、厚さ測定手段により該ワークの現実厚さを測定する現実厚さ測定工程と、現実厚さと目標仕上げ厚さとを比較して、目標厚さを補正する補正工程とを少なくとも含むことを特徴としている。

本発明の研削方法によれば、ワークの目標仕上げ厚さに応じた目標厚さが設定され、研削手段は、厚さ測定手段の測定データがその目標厚さに到達するまでワークを研削する（研削工程）。続いて、研削手段をワークから退避させワークの厚さを測定する（現実厚さ測定工程）。この現実厚さ測定工程では研削手段をワークから退避させているため、測定値は、研削手段からの荷重で生じる弾性的な変動の影響を受けない実際のワークの真の厚さ、すなわち現実厚さである。次に、現実厚さと目標仕上げ厚さとを比較し、その差である補正値を求め、その補正値を、設定する目標厚さに反映させて該目標厚さを補正する。ここまでが補正値を得て目標厚さを補正するデータ取りのためのいわば予備研削であり、この後、改めて補正後の目標厚さ通りにワークを研削することにより、ワークは目標仕上げ厚さに研削される。したがって研削手段からの荷重で生じる弾性的な変動の影響を受けることなく、高い精度で目標仕上げ厚さにワークを研削することができる。

次に、本発明の研削装置は、上記研削方法を好適に実施し得るものであって、ワークを保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを研削する研削手段と、該研削手段を保持面に直交する方向に研削送りしてワークの厚さを減じる研削送り手段と、保持手段に保持されたワークの厚さを検出する厚さ測定手段と、該厚さ測定手段で測定された測定データが供給されるとともに、該測定データに基づいて研削手段および研削送り手段を制御する制御手段とを備える研削装置において、制御手段は、ワークが目標仕上げ厚さになるように設定された目標厚さデータを格納する第１データ格納部と、ワークに対する研削終了後に、該ワークから研削手段が退避した状態で厚さ測定手段が測定した該ワークの現実厚さデータを格納する第２データ格納部と、現実厚さデータと目標仕上げ厚さとを比較して補正値を演算する演算部とを備え、補正値を目標厚さデータに反映させた補正後の目標厚さデータに基づいて送り手段を制御することを特徴としている。

本発明の研削装置は、上記研削手段が、粗研削用の粗加工部と、仕上げ研削用の仕上げ加工部とを有し、上記保持手段が、粗加工部と仕上げ加工部とに順次送られるようになされ、上記厚さ測定手段が、粗加工部に位置付けられた保持手段に保持されたワークの厚さを測定する第１厚さ測定部と、仕上げ加工部に位置付けられた保持手段に保持されたワークの厚さを測定する第２厚さ測定部とを有し、上記第２データ格納部には、第２厚さ測定部で測定された現実厚さデータを格納する形態を含む。

本発明によれば、測定された研削後のワークの現実厚さは、研削手段を退避させた状態で測定するため、研削手段からの荷重で生じる弾性的な変動の影響を受けておらず真の厚さであり、この現実厚さと目標仕上げ厚さとを比較して目標厚さを設定し、改めて研削をするため、上記弾性的な変動の影響を受けることなく、高い精度で目標の仕上げ厚さにワークを研削することができるといった効果を奏する。

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
はじめに、図１に示す半導体ウェーハを説明する。この半導体ウェーハ１（以下、ウェーハ１）は一実施形態におけるワークであって、シリコン等の単結晶材料でできたものであり、研削前の厚さは例えば７００μｍ程度である。このウェーハ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チップ３が区画されている。これらチップ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、図２に示すウェーハ研削装置１０によって裏面が研削されて、例えば５０〜１００μｍ程度の厚さに薄化される。ウェーハ研削装置１０に供されるウェーハ１の表面全面には、上記電子回路の保護のために保護テープ５が貼着される。保護テープ５は、例えば厚さ７０〜２００μｍ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５〜２０μｍ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着される。

［２］ウェーハ研削装置
図２に示すウェーハ研削装置１０は、上記ウェーハ１を真空吸着式のチャックテーブル（保持手段）３０に吸着して保持し、２台の研削ユニット（粗研削用と仕上げ研削用）４０Ａ，４０Ｂによってウェーハ１の裏面に対し粗研削と仕上げ研削を順次行うものである。以下、このウェーハ研削装置１０の構成ならびに基本的動作を説明する。

図２の符号１１はウェーハ１に研削加工を施す加工ステージであり、この加工ステージ１１のＹ方向手前側には、加工ステージ１１に研削前のウェーハ１を供給し、かつ、研削後のウェーハ１を回収する供給／回収ステージ１２が併設されている。

供給／回収ステージ１２のＹ方向手前側の端部には、Ｘ方向に並ぶ２つのエレベータ１３Ａ，１３Ｂが設置されている。これらエレベータ１３Ａ，１３Ｂのうち、Ｘ方向手前側のエレベータ１３Ａには、裏面研削前のウェーハ１を備えた複数のウェーハ１を収納する供給カセット１４Ａがセットされる。また、Ｘ方向奥側のエレベータ１３Ｂには、裏面研削後のウェーハ１を収納する回収カセット１４Ｂがセットされる。これらカセット１４Ａ，１４Ｂは同一構成であって、ウェーハ１を１枚ずつ積層状態で収納するトレーを備えている。

供給カセット１４Ａに収納されたウェーハ１は、エレベータ１３Ａの昇降によって所定の取り出し高さ位置に位置付けられる。そしてそのウェーハ１は、搬送ロボット１５によって供給カセット１４Ａから取り出され、ウェーハ１の裏面を上に向けた状態で、供給／回収ステージ１２に設けられた仮置きテーブル１６上に一時的に載置される。仮置きテーブル１６に載置されたウェーハ１は、一定の搬送開始位置に位置決めされる。

加工ステージ１１上には、Ｒ方向に回転駆動されるターンテーブル１７が設けられている。そしてこのターンテーブル１７上の外周部には、複数（この場合、３つ）の円板状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて配設されている。図４に示すように、チャックテーブル３０は枠体３１の上面３１ａに多孔質材料でできた吸着部３２が嵌合されたもので、枠体３１の上面３１ａと吸着部３２の上面（保持面）３２ａとは水平な同一平面に形成されている。チャックテーブル３０が真空運転されると、吸着部３２の上側の空気が吸引され、これによりウェーハ１は、吸着部３２の上面３２ａに吸着、保持される。各チャックテーブル３０はターンテーブル１７に回転自在に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって一方向あるいは両方向に回転させられる。

仮置きテーブル１６上で位置決めがなされたウェーハ１は、供給手段２０によって仮置きテーブル１６から取り上げられ、ウェーハ着脱位置に位置付けられた真空運転状態の１つのチャックテーブル３０の上方まで搬送される。そしてウェーハ１は、そのチャックテーブル３０上にウェーハ１の裏面を上に向けた状態で同心状に載置され、保持される。チャックテーブル３０上に保持されたウェーハ１は、表面に貼着された保護テープ５がチャックテーブル３０に接触するため、表面に形成された電子回路が保護される。

ウェーハ着脱位置はチャックテーブル３０が最も供給／回収ステージ１２に近接した位置であり、ターンテーブル１７の回転によってチャックテーブル３０はウェーハ着脱位置に位置付けられる。供給手段２０は、供給／回収ステージ１２の、ウェーハ着脱位置に近接した位置に設けられている。

供給手段２０は、回転可能、かつ、上下動可能に設けられたＺ方向に延びる回転軸２１に、水平に延びるアーム２２が固定され、このアーム２２の先端に、真空吸着式の吸着パッド２３が設けられたものである。この供給手段２０によれば、回転軸２１を回転させてアーム２２を旋回させることにより吸着パッド２３を仮置きテーブル１６上のウェーハ１の上方に位置付けてから、回転軸２１を下降させ、下方に向いた吸着パッド２３の吸着面から空気を吸引する真空運転を行うことにより、ウェーハ１がその吸着面に吸着、保持される。仮置きテーブル１６上のウェーハ１が吸着パッド２３で保持されたら、回転軸２１が上昇し、アーム２２が旋回してウェーハ１が上記ウェーハ着脱位置まで搬送され、ここで回転軸２１が下降し、真空運転が停止される。これによって、ウェーハ１は真空運転されているチャックテーブル３０に載置される。

チャックテーブル３０に保持されたウェーハ１は、ターンテーブル１７がＲ方向へ所定角度回転することにより、粗研削用研削ユニット４０Ａの下方の一次加工位置（粗加工部）に送り込まれ、この位置で該研削ユニット４０Ａによりウェーハ１の裏面が粗研削される。次いでウェーハ１は、再度ターンテーブル１７がＲ方向へ所定角度回転することにより、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂの下方の二次加工位置（仕上げ加工部）に送り込まれ、この位置で該研削ユニット４０Ｂによりウェーハ１の裏面が仕上げ研削される。

加工ステージ１１のＹ方向奥側の端部には、Ｘ方向に並ぶ２つのコラム５０Ａ，５０Ｂが立設されており、これらコラム５０Ａ，５０Ｂの前面に、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、それぞれＺ方向（鉛直方向）に昇降自在に設置されている。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、各コラム５０Ａ，５０Ｂの前面に設けられたＺ方向に延びるガイド５１にスライダ５２を介して摺動自在に装着されており、サーボモータ５３によって駆動されるボールねじ式の送り機構（研削送り手段）５４により、スライダ５２を介してＺ方向に昇降するようになっている。

各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは同一構成であり、装着される砥石が粗研削用と仕上げ研削用と異なることで、区別される。研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、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４１を有しており、このスピンドルハウジング４１内には、スピンドルモータ４２によって回転駆動される図示せぬスピンドルシャフトが支持されている。そしてこのスピンドルシャフトの下端に、フランジ４３を介して砥石ホイール４４が取り付けられている。

砥石ホイール４４の下面には、複数の砥石４５が環状に配列されている。それら砥石４５の下面で形成される研削加工面は、上記スピンドルシャフトの軸方向に直交する水平に設定される。したがってその研削加工面は、チャックテーブル３０の上面と平行である。砥石４５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。

粗研削用の研削ユニット４０Ａに取り付けられる砥石４５は、例えば♯３３０〜♯４００程度の比較的粗い砥粒を含むものが用いられる。また、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに取り付けられる砥石４５は、例えば♯３０００〜♯８０００程度の比較的細かい砥粒を含むものが用いられる。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、被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（図示略）が設けられている。

砥石ホイール４４は上記スピンドルシャフトとともに一体回転し、回転する砥石４５の研削外径は、ウェーハ１の直径よりも大きく設定されている。また、ターンテーブル１７が所定角度回転して定められるウェーハ１の加工位置は、砥石４５の下面である刃先がウェーハ１の回転中心を通過し、チャックテーブル３０が回転することによって自転するウェーハ１の裏面全面が研削され得る位置に設定される。

ウェーハ１の裏面は、粗研削および仕上げ研削の各加工位置において、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂにより研削される。裏面研削は、チャックテーブル３０が回転してウェーハ１を自転させ、送り機構５４によって研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）を下方に研削送りながら、回転する砥石ホイール４４の砥石４５を、ウェーハ１の露出している裏面に押し付けることによりなされる。

ウェーハ１は、粗研削から仕上げ研削を経て目標仕上げ厚さまで薄化される。なお、粗研削では、仕上げ研削後の厚さの例えば３０〜４０μｍ手前まで研削され、残りが仕上げ研削で研削される。ウェーハ１の厚さは、一次加工位置および二次加工位置の近傍にそれぞれ設けられた第１厚さ測定ゲージ（厚さ測定手段、第１厚さ測定部）６０Ａ、第２厚さ測定ゲージ（厚さ測定手段、第２厚さ測定部）６０Ｂによって測定される。ウェーハ１の裏面研削は、それら厚さ測定ゲージ６０Ａ，６０Ｂによってウェーハ１の厚さを測定しながら行われ、各厚さ測定ゲージ６０Ａ，６０Ｂの測定値に基づいて上記送り機構５４による研削送り量が、制御手段１００により制御される。その制御方法は本発明に係るものであって、後述する。

粗研削から仕上げ研削を経てウェーハ１が目標仕上げまで薄化されたら、次のようにしてウェーハ１の回収に移る。まず、仕上げ研削ユニット４０Ｂが上昇してウェーハ１から退避し、次いでターンテーブル１７がＲ方向へ所定角度回転することにより、ウェーハ１は上記ウェーハ着脱位置に戻される。次いでチャックテーブル３０の真空運転が停止し、この後、ウェーハ１は供給／回収ステージ１２に設けられた回収手段７０によってスピンナ式洗浄装置８０に搬送される。

回収手段７０は、上記供給手段２０のＸ方向奥側に隣接して配設されている。この回収手段７０は、供給手段２０と同様の構成であって、上下動可能とされた回転軸７１と、回転軸７１に固定された水平なアーム７２と、アーム７２の先端に設けられた真空吸着式の吸着パッド７３とを備えたもので、ウェーハ１は、吸着パッド７３に吸着、保持され、アーム７３が旋回することによりスピンナ式洗浄装置８０に搬送される。

スピンナ式洗浄装置８０では、真空吸着式のスピンナテーブル８１に保持して回転させたウェーハ１に洗浄水を供給してウェーハ１を洗浄した後、スピンナテーブル８１を回転させたまま洗浄水の供給を停止してウェーハ１を乾燥させるといった処理がなされる。

以上の工程が、供給カセット１４Ａ内のウェーハ１に対して連続的に繰り返し行われ、ウェーハ１の裏面が研削されて目標仕上げ厚さに薄化された複数のウェーハ１が回収カセット１４Ｂ内に収納される。この後、薄化されたウェーハ１は回収カセット１４Ｂごと次の工程に運搬され、最終的には分割予定ライン２が切断され、複数のチップ３にダイシングされる。

［３］ウェーハの厚さ測定手段と研削送りの制御手段
上記第１厚さ測定ゲージ６０Ａおよび第２厚さ測定ゲージ６０Ｂは同一構成であって、図３および図４に示すように（これら図は第２厚さ測定ゲージ６０Ｂを示している）、加工ステージ１２に立設されるポスト６３と、このポスト６３の上端からチャックテーブル３０の上方に向かって延びる２つのプローブ６１，６２とを備えるものである。２つのプローブ６１，６２は、それぞれ基準プローブ６１、変動プローブ６２であって、ポスト６３に対して上下に揺動可能に装着されている。

図４に示すように、基準プローブ６１は、先端がウェーハ１で覆われないチャックテーブルの枠体３１の上面３１ａに接触させられる。一方、変動プローブ６２は、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させられる。各厚さ測定ゲージ６０Ａ，６０Ｂでは、基準プローブ６１によりチャックテーブル３０の高さ位置が検出され、変動プローブ６２によりウェーハ１の上面の高さ位置が検出される。そして、両者の検出データの差に基づいて、ウェーハ１の厚さが算出される。この場合、ウェーハ１の表面には保護テープ５が貼着されているので、保護テープ５の厚さも考慮してウェーハ１の厚さが算出される。すなわち、「（変動プローブ６２の検出データ−基準プローブ６１の検出データ）−保護テープの厚さ」が、ウェーハ１の厚さとされる。

なお、第１厚さ測定ゲージ６０Ａと第２厚さ測定ゲージ６０Ｂは同一構成と述べたが、一般に、仕上げ研削側の第２厚さ測定ゲージ６０Ｂの方が粗研削側の第１厚さ測定ゲージ６０Ａよりも精密に測定できるものが用いられる。この場合には、第２厚さ測定ゲージ６０Ｂでの測定値が、仕上げ研削後の現実厚さであって目標仕上げ厚さにほぼ等しい値とされる。

上記粗研削用研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂの各送り機構５４は、上記制御手段１００によって制御される。この制御手段１００は、図５に示すように、第１データ格納部１０１と、第２データ格納部１０２とを有している。第１データ格納部１０１には、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂの送り機構５４にそれぞれ設定される目標厚さデータＴ１（粗研削用研削ユニット４０Ａ側ではＴ１ａ、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂ側ではＴ１ｂ）が入力されて格納される。この目標厚さデータＴ１とは、サーボモータ５３を含む送り機構５４でウェーハ１を目標仕上げ厚さＴ（粗研削用研削ユニット４０Ａ側ではＴａ、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂ側ではＴｂ）にするための制御要素であって、例えば砥石４５の刃先とチャックテーブル３０との間の距離や、サーボモータ５３の駆動軸の回転数等に基づくデータである。

それぞれの送り機構５４は、この目標厚さデータＴ１（Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ）にしたがって研削送りがなされ、ウェーハ１は、設定上においては目標厚さデータＴ１（Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ）に応じた目標仕上げ厚さＴ（Ｔａ，Ｔｂ）に研削されることになる。また、第２データ格納部１０２には、粗研削用研削ユニット４０Ａで研削された後、仕上げ用研削ユニット４０Ｂで研削される前の段階で、上記第２厚さ測定ゲージ６０Ｂで測定されたウェーハ１の現実厚さデータＴ２ｂが供給され、格納される。この現実厚さデータＴ２ｂは、研削ユニット４０Ｂを上方に退避させて砥石４５がウェーハ１から離れており、ウェーハ１に研削荷重がかからない状態での厚さデータである。

また、制御手段１００は、演算部１０３と補正部１０４とを有している。演算部１０３には、粗研削側における目標仕上げ厚さＴａが入力されるとともに、第２データ格納部１０２から第２厚さ測定ゲージ６０Ｂで測定されたウェーハ１の現実厚さデータＴ２ｂ（仕上げ用研削ユニット４０Ｂで研削される前の現実厚さデータ）が供給され、格納される。そして演算部１０３では、「目標仕上げ厚さＴａ−現実厚さデータＴ２ｂ」が演算され、その値が補正値ｔとされる。補正値ｔは補正部１０４に供給され、補正部１０４では、「補正値ｔ＋粗研削側の目標厚さデータＴ１ａ」を演算し、補正後の目標厚さデータＴ１ａ’を算出する。この後、制御手段１００は、粗研削用研削ユニット４０Ａの送り機構５４やサーボモータ５３を、補正部１０４で算出された補正後の目標厚さデータＴ１ａ’にしたがって制御する。

［４］制御手段による研削送り制御方法
次に、上記制御手段１００によって制御される研削工程の動作を説明する。
はじめに、一次加工位置において、粗研削用研削ユニット４０Ａにより第１厚さ測定ゲージ６０Ａでウェーハ１の厚さを測定しながら、目標仕上げ厚さＴａに応じた目標厚さデータＴ１ａにしたがって研削送りがなされる。第１厚さ測定ゲージ６０Ａの測定値が目標厚さデータＴ１ａに到達したら、粗研削が終了する。なお、ここでは具体的に粗研削後の目標仕上げ厚さＴａを１００μｍとして説明を進める。

続いてウェーハ１が二次加工位置に移され、まず、研削ユニット４０Ｂが、ウェーハ１から上方に退避して砥石４５がウェーハ１から離れた待機状態で、第２厚さ測定ゲージ６０Ｂによりウェーハ１の現実厚さデータＴ２ｂが測定される。測定された現実厚さデータＴ２ｂは目標仕上げ厚さＴａに一致しているべきであるが、粗研削時に生じた弾性的な変動の影響により、実際には異なっている場合がある。ここでは、第２厚さ測定ゲージ６０Ｂで測定された現実厚さが１０５μｍであったとする。

次に、演算部１０３で「目標仕上げ厚さＴａ（１００μｍ）−現実厚さデータＴ２ｂ（１０５μｍ）」が演算され、補正値ｔ：−５μｍが算出される。続いて補正部１０４で「補正値ｔ（−５μｍ）＋目標厚さデータＴ１ａ（１００μｍ）」が演算され、補正後の目標厚さデータＴ１ａ’：９５μｍが算出される。

ここまでが、粗研削側の補正値ｔを得て目標厚さデータＴ１ａを補正し、真の目標厚さデータＴ１ａ’を得るデータ取りのための、いわば予備研削である。予備研削したウェーハ１は回収し、次に処理を待機するウェーハ１から、粗研削用研削ユニット４０Ａにおいては目標厚さデータＴ１ａ’にしたがって研削される。すなわち、目標厚さデータ（Ｔ１ａ）が９５μｍに補正され、９５μｍを目標として新たなウェーハ１が粗研削される。９５μｍは目標仕上げ厚さ１００μｍよりも５μｍ薄いが、現実厚さは１０５μｍで５μｍ厚かったため、９５μｍに実際は５μｍが足され、これによって目標仕上げ厚さ１００μｍに研削されるのである。

粗研削後、ウェーハ１は、二次加工位置で仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂにより目標厚さデータＴ１ｂにしたがって目標厚さ仕上げ厚さＴｂまで仕上げ研削される。

［５］研削送り制御方法の作用効果
上記研削送り制御方法によれば、はじめの予備研削において、仕上げ研削側の二次加工位置で第２厚さ測定ゲージ６０Ｂにより測定したウェーハ１の厚さ（現実厚さデータ）は、研削ユニット４０Ｂを退避させた状態で測定するため、測定値は研削ユニット４０Ｂからの荷重に起因して保護テープ５やウェーハ１等に生じる弾性的な変動の影響を受けない実際のウェーハ１の真の厚さ、すなわち現実厚さである。そしてこの粗研削後の現実厚さデータＴ２ｂと、粗研削における目標仕上げ厚さＴａとを比較し、その差が、上記弾性的な変動の影響による粗研削側での誤差、すなわち補正すべき値（補正値ｔ）である。このように補正値を得て粗研削側の目標厚さデータＴ１ａを補正することにより、粗研削後のウェーハ１を目標仕上げ厚さＴａに研削することができる。

前述したように、仕上げ研削側の第２厚さ測定ゲージ６０Ｂの方が粗研削側の第１厚さ測定ゲージ６０Ａよりも精密であり、この第２厚さ測定ゲージ６０Ｂによって、研削ユニット４０Ｂを退避させた状態で測定したウェーハ１の現実厚さデータＴ２ｂは、高い精度の測定値と言える。したがって、この現実厚さデータＴ２ｂに基づいて粗研削側の目標厚さデータＴ１ａを補正し、この目標厚さデータＴ１ａにしたがって研削された粗研削後のウェーハ１の厚さは、高い精度で目標仕上げ厚さＴａの値になる。そして、このように粗研削が精密に行われることにより、仕上げ研削後のウェーハ１も高い精度で目標仕上げ厚さＴｂの値を示すことになる。

上記実施形態は、１枚目のウェーハを粗研削して補正値ｔを得るものであるが、１枚目のウェーハは粗研削後に誤差があり、２枚目以降のウェーハが良品となる。したがって、１枚目に研削するウェーハは、同じ材料および厚さで保護テープ５が貼着されているといった条件を満たすウェーハであればチップ３が形成されている必要はなく、予め用意したデータ取り用ウェーハを用いてもよい。

［６］制御手段による他の研削送り制御方法
上記実施形態では、１枚目のウェーハを粗研削して得た補正値ｔを２枚目以降の全てのウェーハの粗研削に反映させており、補正値ｔは不動である。この制御方法の他に、３枚目以降のウェーハ研削に関しても、粗研削後の補正値を逐一算出し、その補正値を次の粗研削の際の補正値として順繰りに使用するといったフィードバック制御を行ってもよい。

すなわち、上記のように１枚目のウェーハ１を粗研削して得た補正値を２枚目のウェーハの粗研削時に反映させたら、次の３枚目のウェーハの粗研削時には、２枚目のウェーハを粗研削して得た補正値を反映させる、といった制御方法である。図６はその過程を示しており、同図により例えば２枚目以降を研削する場合を説明すると、粗研削後の２枚目のウェーハ１の現実厚さ「Ｔ２ｂ」が、二次加工位置において研削ユニット４０Ｂがウェーハ１から退避した状態で測定され＜ステップＳ１＞、次いで、演算部１０３で「粗研削後の目標仕上げ厚さＴａ−現実厚さデータＴ２ｂ（ｎ）」が演算され、３枚目のウェーハ１に対する補正値ｔ３が算出される＜ステップＳ２＞。

続いて補正部１０４で「補正値ｔ（ｎ＋１）＋前回（ｎ回目）の目標厚さデータＴ１ａ」が演算され、次の目標厚さデータＴ１ａ（ｎ＋１）が算出される＜ステップＳ３＞。そして３枚目のウェーハ１は、次の目標厚さデータＴ１ａ（ｎ＋１）にしたがって作動する研削ユニット４０Ａによって粗研削される。次に、ウェーハ１の処理数が目的数に到達達したか否かが判断され＜ステップＳ４＞、到達していない場合は次のウェーハ１の処理に戻り、到達していたら、研削工程の終了処理に移る。

この制御方法によれば、１回の粗研削ごとに、粗研削時に付与する補正値を改めていくので、最終的な仕上げ研削後の仕上げ厚さの精度をより高くすることができるといった利点がある。

［７］厚さ測定手段の他の実施形態
上記実施形態では、仕上げ研削側の第２厚さ測定ゲージ６０Ｂは、粗研削側の第１厚さ測定ゲージ６０Ａと同じくプローブを対象物に接触させる接触式であるが、精密な厚さ測定が求められる仕上げ研削側の厚さ測定手段としては、非接触式がより好適とされる。図７および図８は、非接触式の第２厚さ測定ゲージ９０が仕上げ研削側の二次加工位置に設けられた状態を示している。

非接触式の厚さ測定手段としては、超音波を利用したものやレーザ光を利用したものなどが挙げられる。超音波式は、所定周波数の超音波をウェーハの片面に向けて発射し、その超音波の、ウェーハの表面からの反射波と裏面からの反射波との干渉波の波形から、厚さを測定するものである（特開平８−２１０８３３号公報、特開２００６−３８７４４号公報等参照）。また、レーザ光式は、超音波式と同様の原理であって、所定周波数のレーザ光をウェーハの片面に向けて照射し、そのレーザ光の、ウェーハの表面からの反射波と裏面からの反射波との干渉波の波形から、厚さが測定可能とされるものである（特開平９−３６０９３公報号等参照）。また、これらの他には、差動変圧器を用いた電気式のものも用いることができる（特許第２９９３８２１公報等参照）。

非接触式の厚さ測定手段によれば、上記保護テープ５を含まずにウェーハのみの厚さを測定することができることから、仕上げ研削後のウェーハの厚さをより高い精度で目標仕上げ厚さに仕上げることができる。また、接触式の厚さ測定手段では、仕上げ研削後にもウェーハの裏面にプローブが接触しているため、プローブにより傷がつくおそれがあったが、非接触式ではそのような傷がウェーハにつくおそれがないといった利点がある。

本発明の一実施形態に係るウェーハ研削装置で裏面研削される半導体ウェーハの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るウェーハ研削装置の斜視図である。 同ウェーハ研削装置の一部であって厚さ測定手段を示す斜視図である。 同ウェーハ研削装置のチャックテーブル、厚さ測定手段、研削手段を示す側面図である。 同ウェーハ研削装置が備える制御手段の構成を示すブロック図である。 一実施形態での別の制御方法（フィードバック制御）による粗研削時の制御過程を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るウェーハ研削装置の斜視図である。 他の実施形態の厚さ測定手段を示す斜視図である。 ウェーハの厚さ測定において保護テープおよびウェーハの弾性的な変動により誤差が生じる現象を模式的に示す図である。

符号の説明

１…ウェーハ（ワーク）
１０…ウェーハ研削装置
３０…チャックテーブル（保持手段）
３２ａ…吸着部の上面（保持面）
４０Ａ…粗研削用研削ユニット（研削手段）
４０Ｂ…仕上げ研削用研削ユニット（研削手段）
５４…送り機構（研削送り手段）
６０Ａ…第１厚さ測定ゲージ（厚さ測定手段、第１厚さ測定部）
６０Ｂ…第２厚さ測定ゲージ（厚さ測定手段、第２厚さ測定部）
１００…制御手段
１０１…第１データ格納部
１０２…第２データ格納部
１０３…演算部
１０４…補正部

Claims (3)

1. ワークを保持する保持面を有する保持手段と、
   該保持手段に保持された前記ワークを研削する研削手段と、
   前記保持手段に保持された前記ワークの厚さを検出する厚さ測定手段とを備える研削装置によって、前記ワークを研削して厚さを減じる研削方法であって、
   前記ワークを前記保持手段の前記保持面に保持するワーク保持工程と、
   前記保持面に保持された前記ワークの厚さを前記厚さ測定手段で測定しながら、該厚さ測定手段による測定データが、該ワークの目標仕上げ厚さになるように設定された目標厚さになるまで前記研削手段で該ワークを研削する研削工程と、
   該研削工程が終了後、前記研削手段を研削後の前記ワークから退避させた状態で、前記厚さ測定手段により該ワークの現実厚さを測定する現実厚さ測定工程と、
   前記現実厚さと前記目標仕上げ厚さとを比較して、前記目標厚さを補正する補正工程とを少なくとも含むことを特徴とする研削方法。
2. ワークを保持する保持面を有する保持手段と、
   該保持手段に保持された前記ワークを研削する研削手段と、
   該研削手段を前記保持面に直交する方向に研削送りして前記ワークの厚さを減じる研削送り手段と、
   前記保持手段に保持された前記ワークの厚さを検出する厚さ測定手段と、
   該厚さ測定手段で測定された測定データが供給されるとともに、該測定データに基づいて前記研削手段および前記研削送り手段を制御する制御手段と
   を備える研削装置において、
   前記制御手段は、
   前記ワークが目標仕上げ厚さになるように設定された目標厚さデータを格納する第１データ格納部と、
   前記ワークに対する研削終了後に、該ワークから前記研削手段が退避した状態で前記厚さ測定手段が測定した該ワークの現実厚さデータを格納する第２データ格納部と、
   前記現実厚さデータと前記目標仕上げ厚さとを比較して補正値を演算する演算部とを備え、
   前記補正値を前記目標厚さデータに反映させた補正後の目標厚さデータに基づいて前記送り手段を制御すること
   を特徴とする研削装置。
3. 前記研削手段は、粗研削用の粗加工部と、仕上げ研削用の仕上げ加工部とを有し、
   前記保持手段は、前記粗加工部と前記仕上げ加工部とに順次送られるようになされ、
   前記厚さ測定手段は、前記粗加工部に位置付けられた前記保持手段に保持された前記ワークの厚さを測定する第１厚さ測定部と、前記仕上げ加工部に位置付けられた前記保持手段に保持された前記ワークの厚さを測定する第２厚さ測定部とを有し、
   前記第２データ格納部には、前記第２厚さ測定部で測定された前記現実厚さデータを格納することを特徴とする請求項２に記載の研削装置。

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