JP2019155488A - Grinding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェハの裏面を研削する研削盤に関し、特に、脆いウェハにダメージを与えることなく研削可能な研削盤に関する。 The present invention relates to a grinder that grinds the back surface of a wafer, and more particularly, to a grinder capable of grinding without damaging a fragile wafer.
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)を薄膜に形成するために、ウェハの裏面を研削する裏面研削が行われている。 In the field of semiconductor manufacturing, in order to form a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter referred to as “wafer”) into a thin film, back surface grinding for grinding the back surface of the wafer is performed.
ウェハの裏面研削を行う研削盤として、特許文献1に示すように、下端に砥石が取り付けられたスピンドル送り機構が定圧シリンダに吊設され、ウェハに切り込ませた砥石に作用する摩擦力が所定値より高い場合に、定圧シリンダが、スピンドル及びスピンドル送り機構を鉛直方向に上昇させるものが知られている。 As a grinding machine for grinding the back surface of a wafer, as shown in Patent Document 1, a spindle feed mechanism having a grindstone attached to the lower end is suspended from a constant pressure cylinder, and a frictional force acting on the grindstone cut into the wafer is predetermined. It is known that the constant pressure cylinder raises the spindle and the spindle feed mechanism in the vertical direction when the value is higher than the value.
このような研削盤では、砥石に作用する摩擦力が過大となる場合に、定圧シリンダが、スピンドルとスピンドル送り機構とを一時的に上昇させるため、砥石とウェハとが過度に接触しない状態でウェハが延性モード研削されるため、ウェハにダメージを与えることなく安定して研削することができる。 In such a grinding machine, when the frictional force acting on the grindstone becomes excessive, the constant pressure cylinder temporarily raises the spindle and the spindle feed mechanism, so that the wafer is not in excessive contact between the grindstone and the wafer. Can be stably ground without damaging the wafer.
上述したような特許文献1記載の研削盤では、研削加工前に砥石を所定の開始位置に配置した後に、スピンドルを徐々に送りながら砥石をウェハに着座させることにより、研削加工を開始する。しかしながら、砥石は研削加工を繰り返すことによって摩耗して薄くなるため、複数のウェハを連続して加工する場合、砥石の開始位置とウェハとの距離は砥石が摩耗して薄くなった分だけ遠くなり、開始位置からウェハまで送る時間が必要以上にかかり、加工のスループットが低下するという問題があった。 In the grinding machine described in Patent Document 1 described above, after the grindstone is placed at a predetermined start position before the grinding, the grinding is started by seating the grindstone on the wafer while gradually feeding the spindle. However, since the grinding wheel wears and thins by repeated grinding, when processing multiple wafers continuously, the distance between the starting position of the grinding wheel and the wafer increases by the amount that the grinding wheel wears and thins. There is a problem that it takes more time to transfer the wafer from the start position to the wafer, and the processing throughput is reduced.
そこで、砥石の摩耗を考慮してウェハを効率的に研削するという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。 Therefore, a technical problem to be solved arises in which the wafer is efficiently ground in consideration of wear of the grindstone, and the present invention aims to solve this problem.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、砥石でウェハを研削する研削盤であって、前記砥石を下端に取り付けて回転可能なスピンドルと、前記スピンドルをコラムに対して鉛直方向に送るスピンドル送り機構と、前記スピンドル送り機構と前記コラムとの間に介装され、前記砥石が前記ウェハに切り込んで前記砥石に作用する摩擦力が所定値より高い場合に前記スピンドル及びスピンドル送り機構を鉛直方向に上昇させる定圧シリンダと、前記砥石が前記ウェハを研削した研削量を測定する研削量測定手段と、前記スピンドルが降下した変位量を測定する変位量測定手段と、加工済みのウェハに関する前記スピンドルの変位量から前記ウェハの研削量を減じて算出される前記砥石の摩耗量の分だけ前記砥石をウェハに接近するようにスピンドル送り機構を制御する制御装置と、を備えている。 The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is a grinding machine for grinding a wafer with a grindstone, wherein the grindstone is attached to a lower end and is rotatable. A spindle feed mechanism that feeds the spindle vertically to the column, and a frictional force that is interposed between the spindle feed mechanism and the column and that acts on the grindstone when the grindstone cuts into the wafer from a predetermined value. A constant pressure cylinder that raises the spindle and the spindle feed mechanism in the vertical direction when it is high, a grinding amount measuring means that measures the grinding amount by which the grindstone grinds the wafer, and a displacement amount that measures the displacement amount by which the spindle is lowered The amount of wear of the grinding wheel calculated by subtracting the grinding amount of the wafer from the displacement amount of the spindle relative to the measuring means and the processed wafer The serial grindstone and a, and a control unit for controlling the spindle feed mechanism to approach the wafer.
この構成によれば、1枚目のウェハの研削加工終了後に砥石の摩耗量を算出し、2枚目のウェハの加工に際して砥石が摩耗した分だけ砥石をウェハに接近させることにより、スピンドル送り機構が、研削加工前の初期位置から砥石をウェハに着座させるまでの時間を短縮することができる。 According to this configuration, the spindle feed mechanism is calculated by calculating the amount of wear of the grindstone after the grinding of the first wafer and bringing the grindstone closer to the wafer by the amount of wear of the grindstone during the processing of the second wafer. However, it is possible to shorten the time from the initial position before the grinding process until the grindstone is seated on the wafer.
また、本発明に係る研削盤は、前記砥石が前記ウェハを研削する加工点を挟み込むように前記スピンドルの外周に配置されて、前記スピンドルを前記コラムに対して鉛直方向に摺動可能に支持する少なくとも3つのリニアガイドをさらに備え、前記スピンドルの重心は、平面視で前記リニアガイドにより形成される多角形内に配置されていることが好ましい。 Further, the grinding machine according to the present invention is arranged on the outer periphery of the spindle so that the grinding wheel sandwiches a processing point for grinding the wafer, and supports the spindle slidably in the vertical direction with respect to the column. It is preferable that the apparatus further includes at least three linear guides, and the center of gravity of the spindle is disposed in a polygon formed by the linear guides in plan view.
この構成によれば、スピンドルの外周に配置されたリニアガイドがスピンドルの姿勢を規制することにより、スピンドルがコラムに対してヨーイング、チッピング又はローリングすることが規制され、砥石の表面が水平にウェハに押し当てられるため、ウェハを精度良く研削することができる。 According to this configuration, the linear guide disposed on the outer periphery of the spindle regulates the attitude of the spindle, so that the spindle is yawing, chipping or rolling with respect to the column, and the surface of the grindstone is horizontally applied to the wafer. Since it is pressed, the wafer can be accurately ground.
本発明は、ウェハを連続して研削加工する場合に、加工済みのウェハの加工結果に基づいて砥石の摩耗量を算出し、次のウェハの加工に際して砥石が摩耗した分だけ砥石をウェハに接近させることにより、スピンドル送り機構が、初期位置から砥石をウェハに着座させるまでの時間を短縮するため、効率的に研削加工を行うことができる。 In the present invention, when grinding a wafer continuously, the wear amount of the grindstone is calculated based on the processing result of the processed wafer, and the grindstone is moved closer to the wafer as much as the grindstone is worn during the next wafer processing. By doing so, the spindle feed mechanism shortens the time from the initial position until the grindstone is seated on the wafer, so that grinding can be performed efficiently.
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, when referring to the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements, it is limited to the specific number unless otherwise specified and clearly limited to the specific number in principle. It may be more than a specific number or less.
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。 In addition, when referring to the shapes and positional relationships of components, etc., those that are substantially similar to or similar to the shapes, etc., unless otherwise specified or otherwise considered in principle to be apparent. Including.
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。なお、本実施形態において、「上」、「下」の語は、鉛直方向における上方、下方に対応するものとする。 In addition, the drawings may be exaggerated by enlarging characteristic portions in order to make the features easy to understand, and the dimensional ratios and the like of the constituent elements are not always the same. In the cross-sectional view, hatching of some components may be omitted in order to facilitate understanding of the cross-sectional structure of the components. In the present embodiment, the terms “upper” and “lower” correspond to upper and lower in the vertical direction.
図1は、研削盤1を示す斜視図である。図2は、図1に示すメインユニット2の平面図である。図3は、メインユニット2の側面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a grinding machine 1. FIG. 2 is a plan view of the main unit 2 shown in FIG. FIG. 3 is a side view of the main unit 2.
研削盤1は、ウェハWを裏面研削して薄膜に形成する。研削盤1を用いて研削加工が施されるウェハWは、シリコンウェハ、シリコンカーバイドウェハ等の高硬度・高脆性を示すものが好適であるが、これらに限定されるものではない。研削盤1は、砥石21を備えるメインユニット2と、メインユニット2の下方に配置された搬送ユニット3と、を備えている。 The grinding machine 1 forms a thin film by grinding the back surface of the wafer W. The wafer W to be ground using the grinder 1 is preferably a silicon wafer, silicon carbide wafer, or the like that exhibits high hardness and high brittleness, but is not limited thereto. The grinding machine 1 includes a main unit 2 including a grindstone 21 and a transport unit 3 disposed below the main unit 2.
メインユニット2は、アーチ状のコラム22と、砥石21が取り付けられたスピンドル23と、スピンドル23を鉛直方向Vに摺動可能に支持する3つのリニアガイド24と、スピンドル23を鉛直方向Vに昇降させるスピンドル送り機構25と、を備えている。 The main unit 2 includes an arched column 22, a spindle 23 to which a grindstone 21 is attached, three linear guides 24 that support the spindle 23 so as to be slidable in the vertical direction V, and the spindle 23 is moved up and down in the vertical direction V. A spindle feed mechanism 25 to be moved.
搬送ユニット3は、ウェハWを吸着保持可能なチャック31と、チャック31を載置するスライダ32と、を備えている。 The transfer unit 3 includes a chuck 31 that can hold the wafer W by suction and a slider 32 on which the chuck 31 is placed.
チャック31は、図示しない真空源に接続されており、ウェハWをチャック31の表面に真空吸着可能である。また、チャック31は、図示しないモータによってチャック31の中心を通る鉛直軸回りに回動可能である。 The chuck 31 is connected to a vacuum source (not shown) and can vacuum-suck the wafer W onto the surface of the chuck 31. Further, the chuck 31 can be rotated around a vertical axis passing through the center of the chuck 31 by a motor (not shown).
スライダ32は、図示しないスライダ駆動機構によってレール33上を摺動可能であり、これにより、チャック31とスライダ32とは、ウェハ搬送方向D1に一体になってスライドするようになっている。 The slider 32 can slide on the rail 33 by a slider drive mechanism (not shown), whereby the chuck 31 and the slider 32 slide together in the wafer transfer direction D1.
このようにして、チャック31上に真空吸着されたウェハWは、研削加工前に、スライダ32によって砥石21の下方まで搬入され、研削加工後に、砥石21の下方からメインユニット2の後方まで搬出される。 Thus, the wafer W vacuum-sucked on the chuck 31 is carried to the lower part of the grindstone 21 by the slider 32 before the grinding process, and is carried out from the lower part of the grindstone 21 to the rear of the main unit 2 after the grinding process. The
次に、研削盤1の具体的構成について説明する。 Next, a specific configuration of the grinding machine 1 will be described.
スピンドル23は、コラム22の前面22aに鉛直方向Vに亘って凹設された溝22b内に収容されている。スピンドル23は、砥石21を下端に取り付けたサドル23aと、サドル23a内に設けられて砥石21を回転させる図示しないモータと、を備えている。 The spindle 23 is accommodated in a groove 22 b that is recessed in the front surface 22 a of the column 22 in the vertical direction V. The spindle 23 includes a saddle 23a with a grindstone 21 attached to the lower end, and a motor (not shown) that is provided in the saddle 23a and rotates the grindstone 21.
リニアガイド24は、鉛直方向Vに沿って昇降するサドル23aの案内レールであり、2つの前方リニアガイド24aと、1つの後方リニアガイド24bと、で構成される。 The linear guide 24 is a guide rail of the saddle 23a that moves up and down along the vertical direction V, and includes two front linear guides 24a and one rear linear guide 24b.
前方リニアガイド24aは、コラム22の前方で溝22bの縁部に配置され、鉛直方向Vに沿って互いに平行に設けられている。また、前方リニアガイド24aには、サドル23aが直接取り付けられている。 The front linear guide 24 a is disposed at the edge of the groove 22 b in front of the column 22, and is provided in parallel with each other along the vertical direction V. A saddle 23a is directly attached to the front linear guide 24a.
後方リニアガイド24bは、溝22bの底部に鉛直方向Vに沿って互いに平行に設けられている。また、後方リニアガイド24bには、後述するナット25aを介して、サドル23aが取り付けられている。 The rear linear guide 24b is provided in parallel to each other along the vertical direction V at the bottom of the groove 22b. A saddle 23a is attached to the rear linear guide 24b via a nut 25a described later.
前方リニアガイド24aと後方リニアガイド24bとは、図3に示すように、平面視でスピンドル23の重心Gが前方リニアガイド24a及び後方リニアガイド24bで形成される三角形T内に配置されるように、互いに離間して配置されている。 As shown in FIG. 3, the front linear guide 24a and the rear linear guide 24b are arranged such that the center of gravity G of the spindle 23 is arranged in a triangle T formed by the front linear guide 24a and the rear linear guide 24b in plan view. Are spaced apart from each other.
スピンドル送り機構25は、サドル23aと後方リニアガイド24bとを連結するナット25aと、ナット25aを昇降させるボールネジ25bと、ボールネジ25bを回転させるモータ25cと、を備えている。 The spindle feed mechanism 25 includes a nut 25a that connects the saddle 23a and the rear linear guide 24b, a ball screw 25b that moves the nut 25a up and down, and a motor 25c that rotates the ball screw 25b.
モータ25cが駆動してボールネジ25bが回転すると、ナット25aが鉛直方向Vと平行なボールネジ25bの送り込み方向D2にスライドすることにより、サドル23aが下降する。送り込み方向D2は、砥石21がウェハWを加工する加工点Pを通って鉛直方向Vに平行な直線上にある。換言すると、ボールネジ25bの回転軸Oと砥石21の加工点Pとは、鉛直方向Vにおいて同一直線上に配置されている。 When the motor 25c is driven to rotate the ball screw 25b, the nut 25a slides in the feeding direction D2 of the ball screw 25b parallel to the vertical direction V, so that the saddle 23a is lowered. The feeding direction D2 is on a straight line parallel to the vertical direction V through the processing point P where the grindstone 21 processes the wafer W. In other words, the rotation axis O of the ball screw 25b and the processing point P of the grindstone 21 are arranged on the same straight line in the vertical direction V.
メインユニット2には、定圧シリンダ26が設けられている。定圧シリンダ26は、スピンドル送り機構25を挟んで水平方向Hの両側に1つずつ設けられている。定圧シリンダ26は、図示しないシリンダ、ピストン、ピストンロッド、コンプレッサ等から成る公知の構成を採用したエアシリンダである。定圧シリンダ26は、スピンドル23及びスピンドル送り機構25を溝22b内で吊設しており、定圧シリンダ26のピストンロッドが、モータ25cに連結されている。 The main unit 2 is provided with a constant pressure cylinder 26. One constant pressure cylinder 26 is provided on each side of the horizontal direction H across the spindle feed mechanism 25. The constant pressure cylinder 26 is an air cylinder that employs a known configuration including a cylinder, a piston, a piston rod, a compressor, and the like (not shown). The constant pressure cylinder 26 has a spindle 23 and a spindle feed mechanism 25 suspended in a groove 22b, and a piston rod of the constant pressure cylinder 26 is connected to a motor 25c.
定圧シリンダ26の駆動圧は、砥石21がウェハWの臨界切り込み深さ(Dc値)だけ切り込んだ際に砥石21に作用する摩擦力に対応した値以下に設定される。Dc値は、ウェハWの材料毎に異なり、例えば、シリコンウェハで0.09μm、シリコンカーバイドウェハで0.15μmである。 The driving pressure of the constant pressure cylinder 26 is set to a value corresponding to the frictional force acting on the grindstone 21 when the grindstone 21 is cut by the critical cutting depth (Dc value) of the wafer W. The Dc value varies depending on the material of the wafer W, and is 0.09 μm for a silicon wafer and 0.15 μm for a silicon carbide wafer, for example.
研削盤1には、ウェハWの厚みを計測するインプロセスゲージ4が設けられている。インプロセスゲージ4は、後述するように、ウェハ表面の外周縁に接触する内周側ゲージ41と、チャック31の表面に接触する外周側ゲージ42と、を備えている。内周側ゲージ41が測定した高さから外周側ゲージ42が測定した高さを減じることにより、ウェハWの厚みを計測することができる。 The grinding machine 1 is provided with an in-process gauge 4 that measures the thickness of the wafer W. As will be described later, the in-process gauge 4 includes an inner peripheral gauge 41 that contacts the outer peripheral edge of the wafer surface, and an outer peripheral gauge 42 that contacts the surface of the chuck 31. The thickness of the wafer W can be measured by subtracting the height measured by the outer peripheral side gauge 42 from the height measured by the inner peripheral side gauge 41.
研削盤1には、スピンドル23の鉛直方向Vの変位量を測定するリニアエンコーダ5が設けられている。リニアエンコーダ5は、スケール51と、測定ヘッド52と、を備えている。スケール51は、前方リニアガイド24aのスライダの側面に鉛直方向Vに沿って取り付けられ、スピンドル23と一体となって昇降する。測定ヘッド52は、スケール51と対向するようにコラム22の前面22aに固定されている。なお、スピンドル23の変位量を測定可能であれば、リニアエンコーダ5の設置位置は何れであっても構わない。 The grinding machine 1 is provided with a linear encoder 5 that measures the amount of displacement of the spindle 23 in the vertical direction V. The linear encoder 5 includes a scale 51 and a measurement head 52. The scale 51 is attached to the side surface of the slider of the front linear guide 24 a along the vertical direction V, and moves up and down integrally with the spindle 23. The measuring head 52 is fixed to the front surface 22 a of the column 22 so as to face the scale 51. Note that the installation position of the linear encoder 5 may be any as long as the displacement amount of the spindle 23 can be measured.
研削盤1の動作は、制御装置6によって制御される。制御装置6は、研削盤1を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置6は、例えば、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御装置6の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。 The operation of the grinding machine 1 is controlled by the control device 6. The control device 6 controls each component constituting the grinding machine 1. The control device 6 is configured by, for example, a CPU, a memory, and the like. The function of the control device 6 may be realized by controlling using software, or may be realized by operating using hardware.
制御装置6には、1枚のウェハWの研削に伴う砥石21の適正摩耗量が予め記憶されている。砥石21の適正摩耗量は、例えばサンプルウェハを研削して砥石21が適正に摩耗した場合の摩耗量から算出される。適正摩耗速度範囲は、砥石21の番手、ウェハWの材質等によって変動する。 In the control device 6, an appropriate wear amount of the grindstone 21 accompanying grinding of one wafer W is stored in advance. The appropriate wear amount of the grindstone 21 is calculated from the wear amount when the grindstone 21 is properly worn by grinding the sample wafer, for example. The appropriate wear speed range varies depending on the count of the grindstone 21, the material of the wafer W, and the like.
次に、研削盤1の作用についてSiC基板を研削加工する場合を例に説明する。図4は、研削加工が進むにつれてウェハ厚み及び砥石位置が変化する様子を示す図であり、横軸が時間、左縦軸がウェハWの厚み(μm)、右縦軸がインプロセスゲージ4で測定したスピンドル23の高さ(μm)である。なお、図4中の実線は、リニアエンコーダ5で測定するスピンドル23の位置を示し、図4中の破線は、インプロセスゲージ4で測定するウェハWの厚みを示す。図5(a)は、研削加工前のウェハW及び研削盤1の様子を示す模式図であり、図5(b)は、研削加工中のウェハW及び研削盤1の様子を示す模式図である。 Next, the operation of the grinding machine 1 will be described by taking as an example the case of grinding a SiC substrate. FIG. 4 is a diagram showing how the wafer thickness and the grindstone position change as the grinding process proceeds. The horizontal axis represents time, the left vertical axis represents the thickness (μm) of the wafer W, and the right vertical axis represents the in-process gauge 4. The measured height of the spindle 23 (μm). A solid line in FIG. 4 indicates the position of the spindle 23 measured by the linear encoder 5, and a broken line in FIG. 4 indicates the thickness of the wafer W measured by the in-process gauge 4. FIG. 5A is a schematic diagram showing the state of the wafer W and the grinding machine 1 before grinding, and FIG. 5B is a schematic diagram showing the state of the wafer W and the grinding machine 1 during grinding. is there.
[加工準備]
まず、ウェハWをチャック31に吸着保持させる。また、ボールネジ25bを正回転させ、ナット25a及びサドル23aを送り込み方向D2にスライドさせて、砥石21をウェハWの近傍まで下降させる(図4中の符号A)。次に、砥石21及びチャック31をそれぞれ回転させる。例えば、スピンドル23の回転速度は2000rpm、チャック31の回転速度は300rpmに設定される。砥石21の番手は、例えば#8000である。
[Preparation for processing]
First, the wafer W is attracted and held on the chuck 31. Further, the ball screw 25b is rotated forward, the nut 25a and the saddle 23a are slid in the feeding direction D2, and the grindstone 21 is lowered to the vicinity of the wafer W (reference A in FIG. 4). Next, the grindstone 21 and the chuck 31 are rotated. For example, the rotation speed of the spindle 23 is set to 2000 rpm, and the rotation speed of the chuck 31 is set to 300 rpm. The count of the grindstone 21 is, for example, # 8000.
内周側ゲージ41をウェハWの表面に着地させ、外周側ゲージ42をチャック31の表面に着地させる。制御装置6には、研削加工開始前の内周側ゲージ41と外周側ゲージ42の差、すなわちウェハWの初期厚み(例えば、775μm)が記憶される。 The inner peripheral gauge 41 is landed on the surface of the wafer W, and the outer peripheral gauge 42 is landed on the surface of the chuck 31. The control device 6 stores the difference between the inner peripheral side gauge 41 and the outer peripheral side gauge 42 before starting grinding, that is, the initial thickness (for example, 775 μm) of the wafer W.
リニアエンコーダ5を起動させ、研削加工開始前のスピンドル23の鉛直方向Vの初期高さ(例えば、795μm)が制御装置6に記憶される。したがって、本実施形態では、加工開始前のスピンドル23とウェハWとの距離(寸止め距離)は、20μmとなっている。以下、初期高さにあるスピンドル23の位置を初期位置と称す。 The linear encoder 5 is activated, and the initial height (for example, 795 μm) of the spindle 23 in the vertical direction V before starting grinding is stored in the control device 6. Therefore, in this embodiment, the distance (dimension stop distance) between the spindle 23 and the wafer W before the start of processing is 20 μm. Hereinafter, the position of the spindle 23 at the initial height is referred to as an initial position.
[研削加工]
スピンドル送り機構25がスピンドル23をウェハWに接近させ(図4中の符号B)、砥石21がウェハWに着座した状態から(図4中の符号C)、研削加工を開始する。例えば、スピンドル送り機構25の送り速度は0.4μm/sに設定される。
[Grinding]
The spindle feed mechanism 25 brings the spindle 23 closer to the wafer W (reference numeral B in FIG. 4), and the grinding process is started from the state where the grindstone 21 is seated on the wafer W (reference numeral C in FIG. 4). For example, the feed speed of the spindle feed mechanism 25 is set to 0.4 μm / s.
研削加工は、砥石21の砥粒が研削加工中にウェハWに過剰に接触しない、いわゆるフローティングした状態でウェハWを延性モード研削することで行われる(図4中の符号D)。 The grinding process is performed by performing ductile mode grinding of the wafer W in a so-called floating state in which the abrasive grains of the grindstone 21 do not excessively contact the wafer W during the grinding process (reference numeral D in FIG. 4).
具体的には、スピンドル23が自重(例えば、20kg)で砥石21をウェハWに押し付けながら研削加工を行い、砥石21に作用する摩擦力がピストンロッドに伝わると、定圧シリンダ26のシリンダ内に充填された圧縮空気を押し戻すようにピストンを上昇させる。したがって、砥石21が所望の研削量(例えば、Dc値)より深く切り込もうとして、砥石21に作用する摩擦力が過大になる場合、スピンドル23及びスピンドル送り機構25が一時的に上昇する。これにより、砥石21がDc値以上に切り込むことが抑制される。 Specifically, grinding is performed while the spindle 23 presses the grindstone 21 against the wafer W with its own weight (for example, 20 kg), and when the frictional force acting on the grindstone 21 is transmitted to the piston rod, the cylinder of the constant pressure cylinder 26 is filled. The piston is raised so as to push back the compressed air. Therefore, when the grindstone 21 tries to cut deeper than a desired grinding amount (for example, Dc value) and the frictional force acting on the grindstone 21 becomes excessive, the spindle 23 and the spindle feed mechanism 25 are temporarily raised. Thereby, it is suppressed that the grindstone 21 cuts more than Dc value.
また、送り込み方向D2が鉛直方向Vに沿って平行で砥石21の加工点Pを通る直線上に配置されていることにより、砥石21がウェハWに接触する際の反力を抑えるようにスピンドル送り機構25がスピンドル23を送り出すため、スピンドル23がフローティングした状態での延性モード研削を安定して行うことができる。 Further, since the feeding direction D2 is parallel to the vertical direction V and arranged on a straight line passing through the processing point P of the grindstone 21, the spindle feed is performed so as to suppress the reaction force when the grindstone 21 contacts the wafer W. Since the mechanism 25 feeds the spindle 23, ductile mode grinding with the spindle 23 floating can be stably performed.
また、定圧シリンダ26がスピンドル送り機構25を挟んで水平方向Hの両側に設けられることにより、スピンドル送り機構25が上昇する際にスピンドル送り機構25が水平方向Hに傾くことが抑制される。 Further, the constant pressure cylinders 26 are provided on both sides in the horizontal direction H with the spindle feed mechanism 25 interposed therebetween, so that the spindle feed mechanism 25 is prevented from being inclined in the horizontal direction H when the spindle feed mechanism 25 is raised.
そして、インプロセスゲージ4の測定値がウェハWの仕上げ厚み(例えば、80μm)に達すると、ボールネジ25bを逆回転させて、ナット25a及びサドル23aを上昇させることにより、砥石21をウェハWから離間させて、研削加工を終了する(図4中の符号E)。 When the measured value of the in-process gauge 4 reaches the finished thickness (for example, 80 μm) of the wafer W, the ball screw 25b is rotated in the reverse direction to raise the nut 25a and the saddle 23a, thereby separating the grindstone 21 from the wafer W. Thus, the grinding process is completed (reference E in FIG. 4).
[加工後処理]
図5(b)に示すように、研削加工が進むにつれて、ウェハWの厚み及び砥石21の厚みは徐々に薄くなる。また、スピンドル23は、スピンドル送り機構25による降下と定圧シリンダ26による上昇によって上下動する。
[Post-processing]
As shown in FIG. 5B, as the grinding process proceeds, the thickness of the wafer W and the thickness of the grindstone 21 are gradually reduced. Further, the spindle 23 moves up and down due to the lowering by the spindle feed mechanism 25 and the raising by the constant pressure cylinder 26.
そこで、制御装置6は、研削終了後に、砥石21の摩耗量を算出する。具体的には、スピンドル23の変位量Δvから砥石21がウェハWを研削した研削量Δtを減じることにより、砥石21の摩耗量を算出する。 Therefore, the control device 6 calculates the wear amount of the grindstone 21 after the completion of grinding. Specifically, the wear amount of the grindstone 21 is calculated by subtracting the grinding amount Δt by which the grindstone 21 grinds the wafer W from the displacement amount Δv of the spindle 23.
そして、制御装置6は、砥石21の摩耗量の分だけ次に加工するウェハWの加工に際して、スピンドル23の初期位置を調整する。 Then, the control device 6 adjusts the initial position of the spindle 23 when processing the wafer W to be processed next by the wear amount of the grindstone 21.
例えば、図4に示すように、摩耗量が1.5μmである場合には、次のウェハWの加工に際して、寸止め距離(20μm)から摩耗量を減じる、換言すれば、砥石21を摩耗量の分だけウェハWに接近させる。本実施形態では、スピンドル23の初期高さを793.5μmに補正する。これにより、砥石21の摩耗に応じて初期位置を下がった分だけ、スピンドル23を降下させて砥石21をウェハWに着座させるまでの時間を短縮することができる。 For example, as shown in FIG. 4, when the wear amount is 1.5 μm, the wear amount is subtracted from the dimension stop distance (20 μm) when processing the next wafer W, in other words, the grindstone 21 is worn. Is brought closer to the wafer W by this amount. In this embodiment, the initial height of the spindle 23 is corrected to 793.5 μm. As a result, the time required for lowering the spindle 23 and seating the grindstone 21 on the wafer W can be shortened by the amount that the initial position has been lowered according to the wear of the grindstone 21.
このようにして、上述した研削盤1は、ウェハWを連続して研削加工する場合に、加工済みのウェハWの加工結果に基づいて砥石21の摩耗量を算出し、次のウェハWの加工に際して摩耗量の分だけ砥石21をウェハWに接近させることにより、スピンドル送り機構25が、研削加工前の初期位置から砥石21をウェハWに着座させるまでの時間を短縮するため、効率的に研削加工を行うことができる。 In this way, when the grinding machine 1 described above continuously grinds the wafer W, it calculates the wear amount of the grindstone 21 based on the processing result of the processed wafer W, and processes the next wafer W. At this time, by bringing the grindstone 21 closer to the wafer W by the amount of wear, the spindle feed mechanism 25 shortens the time until the grindstone 21 is seated on the wafer W from the initial position before the grinding process. Processing can be performed.
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
1 ・・・研削盤
2 ・・・メインユニット
21 ・・・砥石
22 ・・・コラム
22a ・・・前面
22b ・・・溝
23 ・・・スピンドル
23a ・・・サドル
24 ・・・リニアガイド
24a ・・・前方リニアガイド
24b ・・・後方リニアガイド
25 ・・・スピンドル送り機構
25a ・・・ナット
25b ・・・ボールネジ
25c ・・・モータ
26 ・・・定圧シリンダ
3 ・・・搬送ユニット
31 ・・・チャック
32 ・・・スライダ
33 ・・・レール
4 ・・・インプロセスゲージ(研削量測定手段)
41 ・・・内周側ゲージ
42 ・・・外周側ゲージ
5 ・・・リニアエンコーダ(変位量測定手段)
51 ・・・スケール
52 ・・・測定ヘッド
6 ・・・制御装置
D1 ・・・ウェハ搬送方向
D2 ・・・送り込み方向
H ・・・水平方向
V ・・・鉛直方向
W ・・・ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Grinding machine 2 ... Main unit 21 ... Grinding wheel 22 ... Column 22a ... Front 22b ... Groove 23 ... Spindle 23a ... Saddle 24 ... Linear guide 24a・ ・ Front linear guide 24b ・ ・ ・ Rear linear guide 25 ・ ・ ・ Spindle feed mechanism 25a ・ ・ ・ Nut 25b ・ ・ ・ Ball screw 25c ・ ・ ・ Motor 26 ・ ・ ・ Constant pressure cylinder 3 ・ ・ ・ Conveyance unit 31 ・ ・ ・Chuck 32 ... Slider 33 ... Rail 4 ... In-process gauge (grinding amount measuring means)
41 ... Inner peripheral side gauge 42 ... Outer peripheral side gauge 5 ... Linear encoder (displacement measuring means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Scale 52 ... Measuring head 6 ... Control apparatus D1 ... Wafer conveyance direction D2 ... Feeding direction H ... Horizontal direction V ... Vertical direction W ... Wafer
Claims (2)
前記砥石を下端に取り付けて回転可能なスピンドルと、
前記スピンドルをコラムに対して鉛直方向に送るスピンドル送り機構と、
前記スピンドル送り機構と前記コラムとの間に介装され、前記砥石が前記ウェハに切り込んで前記砥石に作用する摩擦力が所定値より高い場合に前記スピンドル及びスピンドル送り機構を鉛直方向に上昇させる定圧シリンダと、
前記砥石が前記ウェハを研削した研削量を測定する研削量測定手段と、
前記スピンドルが降下した変位量を測定する変位量測定手段と、
加工済みのウェハに関する前記スピンドルの変位量から前記ウェハの研削量を減じて算出される前記砥石の摩耗量の分だけ前記砥石をウェハに接近するようにスピンドル送り機構を制御する制御装置と、
を備えていることを特徴とする研削盤。 A grinding machine for grinding a wafer with a grindstone,
A spindle that can be rotated by attaching the grindstone to the lower end;
A spindle feed mechanism for feeding the spindle vertically to the column;
A constant pressure that is interposed between the spindle feed mechanism and the column, and raises the spindle and the spindle feed mechanism in the vertical direction when the grinding stone cuts into the wafer and the frictional force acting on the grinding stone is higher than a predetermined value. A cylinder,
A grinding amount measuring means for measuring a grinding amount by which the grindstone grinds the wafer;
A displacement measuring means for measuring the amount of displacement of the spindle lowered;
A control device for controlling the spindle feed mechanism so that the grindstone approaches the wafer by the amount of wear of the grindstone calculated by subtracting the grinding amount of the wafer from the displacement of the spindle with respect to the processed wafer;
A grinding machine comprising:
前記スピンドルの重心は、平面視で前記リニアガイドにより形成される多角形内に配置されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載の研削盤。
The grindstone further includes at least three linear guides arranged on the outer periphery of the spindle so as to sandwich a processing point for grinding the wafer, and supporting the spindle slidably in the vertical direction with respect to the column;
5. The grinding machine according to claim 1, wherein a center of gravity of the spindle is arranged in a polygon formed by the linear guide in a plan view.
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- 2018-03-07 JP JP2018041349A patent/JP2019155488A/en active Pending
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