JP2021091035A

JP2021091035A - 研削装置

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Publication number: JP2021091035A
Application number: JP2019222863A
Authority: JP
Inventors: 秀年万波; Hidetoshi Mannami
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-17
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Abstract

【課題】研削装置において、カセット内全てのウェーハを砥石交換する事無く研削加工を完了させる。【解決手段】砥石品種と研削送り速度とを含む加工条件を設定する加工条件設定部９１と、設定された加工条件でウェーハを一枚研削した際の砥石４４０の消耗量を表す消耗量データ９３と、カセットに収納されているウェーハの枚数を設定するウェーハ枚数設定部９５と、消耗量データ９３を参照し、ウェーハ一枚当たりの砥石４４０の消耗量×ウェーハ枚数設定部９５に設定したウェーハの枚数、の式によってカセットに収納されているウェーハを全て研削した際の砥石４４０の累積消耗量を算出する累積消耗量算出部９６と、砥石４４０の残量を認識する残量認識部９２と、加工開始前に、認識された砥石残量から算出された累積消耗量を差し引いた値が砥石残量許容値以下になったら、カセット内全てのウェーハの研削完了前に砥石４４０が無くなると判断し通知する判断通知部９９と、を備える研削装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハを研削砥石で研削する研削装置に関する。

研削砥石で保持手段に保持されたウェーハを研削する研削装置は、ウェーハを研削することによって研削砥石が摩耗するため、研削砥石が無くなる前に加工を実施している最中であっても研削砥石を交換するように作業者に通知している。そして、その通知があった後に、作業者は研削砥石を新しいものに交換している。

上記通知は、例えば特許文献１に開示されているように、研削加工中に、装置が研削砥石の残量を遂次リアルタイムで認識し、さらに、ウェーハを一枚研削する毎に、研削終了時の研削手段の高さから算出した砥石消耗量を、該研削砥石の残量から差し引きしていて、研削砥石の残量が予め設定した限界値より小さくなると行われる。

特開２０１５―０３６１７０号公報

研削装置では、例えば、ウェーハカセットに２５枚のウェーハが収納されており、カセットから一枚ずつウェーハを取り出して連続的に研削している。したがって、例えば５枚のウェーハを研削した時に上記の通知が発せられると、２５枚のウェーハを研削し終える途中で研削砥石を交換する事になる。

そして、研削砥石を交換したことにより、加工室内において一時的に回転するものが無くなったり、加工室を外気に解放したりすることで、加工室内の温度に変化が起きる。その温度変化によって研削砥石を交換する前と後とで、研削後のウェーハの厚さがウェーハ毎に異なってしまうということがある。
よって、ウェーハを研削砥石で研削する研削装置においては、研削砥石を交換する事無くカセット内の全てのウェーハの研削加工を完了させるという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、保持面によってウェーハを保持する保持手段と、研削砥石を装着し該保持手段に保持されたウェーハを研削する研削手段と、該研削手段と該保持手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に研削送りする研削送り手段と、複数のウェーハを収納可能なカセットを載置するカセットステージと、該カセットと該保持手段との間でウェーハを搬送する搬送手段と、を備え、該カセットに収納されているウェーハを該研削砥石で研削する研削装置であって、該研削砥石を用いてウェーハを研削するために、少なくとも該研削砥石の品種と該研削送り手段の送り速度とを含む加工条件を設定する加工条件設定部と、設定された該加工条件でウェーハを一枚研削した際の該研削砥石の消耗量を表す消耗量データと、該カセットに収納されているウェーハの枚数を設定するウェーハ枚数設定部と、該消耗量データを参照し、ウェーハ一枚当たりの該研削砥石の消耗量×該ウェーハ枚数設定部に設定したウェーハの枚数、の式によって該カセットに収納されているウェーハを全て研削した際の該研削砥石の累積消耗量を算出する累積消耗量算出部と、該研削砥石の残量を認識する残量認識部と、加工開始前において、該残量認識部によって認識された該研削砥石の残量から該累積消耗量算出部によって算出された該累積消耗量を差し引いた値が砥石残量許容値以下になったら、該カセット内の全てのウェーハの研削が完了する前に該研削砥石が無くなると判断し通知する判断通知部と、を備える、研削装置である。

従来は、研削加工中に研削砥石の交換の通知がされることがあり、カセット内に収納されている複数のウェーハを同じ研削砥石及び略同じ加工室内温度で研削加工できない事があった。それによって、複数枚のウェーハの研削後の厚さが均一とならない場合が生じていた。
しかし、本発明に係る研削装置は、研削砥石を用いてウェーハを研削するために、少なくとも研削砥石の品種と研削送り手段の送り速度とを含む加工条件を設定する加工条件設定部と、設定された加工条件でウェーハを一枚研削した際の研削砥石の消耗量を表す消耗量データと、カセットに収納されているウェーハの枚数を設定するウェーハ枚数設定部と、消耗量データを参照し、ウェーハ一枚当たりの研削砥石の消耗量×ウェーハ枚数設定部に設定したウェーハの枚数、の式によってカセットに収納されているウェーハを全て研削した際の研削砥石の累積消耗量を算出する累積消耗量算出部と、研削砥石の残量を認識する残量認識部と、加工開始前において、残量認識部によって認識された研削砥石の残量から累積消耗量算出部によって算出された累積消耗量を差し引いた値が砥石残量許容値以下になったら、カセット内の全てのウェーハの研削が完了する前に研削砥石が無くなると判断し通知する判断通知部と、を備えることで、カセットに収納されている全てのウェーハの研削加工が完了する前に研削砥石を交換する必要があることを、研削加工を開始する前に作業者に通知するので、通知があった場合に、作業者が研削加工前に研削砥石を交換し、その後、研削加工を開始することができるので、加工された複数枚のウェーハの厚さ等を含む加工結果を均一にする事ができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。一枚目のウェーハを仕上げ厚さまで研削した場合を説明する断面図である。二枚目のウェーハを研削して消耗量データを得る場合の、研削砥石の消耗量を説明する断面図である。残量認識部によって研削砥石の残量を認識するために、非接触式の砥石残量検出手段から研削砥石の下面に測定光を照射している状態を説明する断面図である。残量認識部によって研削砥石の残量を認識するために、非接触式の砥石残量検出手段からホイール基台の下面に測定光を照射している状態を説明する断面図である。残量認識部によって研削砥石の残量を認識するために、接触式の砥石残量検出手段に研削砥石の下面を接触させている状態を説明する断面図である。残量認識部によって研削砥石の残量を認識するために、接触式の砥石残量検出手段にホイール基台の下面を接触させている状態を説明する断面図である。

図１に示す研削装置１は、研削手段４によって保持手段３０に保持されたウェーハＷを研削する装置である。研削装置１のベース１０上の前方（−Ｙ方向側）は、保持手段３０に対してウェーハＷの搬入出が行われる領域である搬入出領域Ａとなっており、ベース１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、研削手段４によって保持手段３０上に保持されたウェーハＷの研削加工が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。
なお、本発明に係る研削装置は、研削手段として粗研削手段と仕上げ研削手段との２軸備え、回転するターンテーブルでウェーハＷを保持した保持手段３０を各研削手段の下方に位置付ける構成となっていてもよい。

図１に示すウェーハＷは、本実施形態においては、シリコン母材等からなる円形の半導体ウェーハであり、図１においては下方を向いているウェーハＷの表面Ｗａは、複数のデバイスが形成されており、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。上側を向いているウェーハＷの裏面Ｗｂは、研削加工が施される被加工面となる。なお、ウェーハＷはシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム、樹脂、セラミックス、又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。

ベース１０の正面側（−Ｙ方向側）には、第１のカセットステージ１５０及び第２のカセットステージ１５１が設けられており、第１のカセットステージ１５０には複数の加工前のウェーハＷが棚状に収納される第１のカセット１５０ａが載置され、第２のカセットステージ１５１には複数の加工後のウェーハＷが棚状に収納される第２のカセット１５１ａが載置される。

第１のカセット１５０ａの＋Ｙ方向側の開口の後方には、第１のカセット１５０ａから加工前のウェーハＷを搬出するとともに加工後のウェーハＷを第２のカセット１５１ａに搬入するロボット１５５が配設されている。ロボット１５５に隣接する位置には、仮置き領域１５２が設けられており、仮置き領域１５２には位置合わせ手段１５３が配設されている。位置合わせ手段１５３は、第１のカセット１５０ａから搬出され仮置き領域１５２に載置されたウェーハＷを、縮径する位置合わせピンで所定の位置に位置合わせ（センタリング）する。

位置合わせ手段１５３と隣接する位置には、ウェーハＷを保持した状態で旋回するローディングアーム１５４ａが配置されている。ローディングアーム１５４ａは、位置合わせ手段１５３において位置合わせされたウェーハＷを保持し、加工領域Ｂ内に配設されている保持手段３０へ搬送する。ローディングアーム１５４ａの隣には、加工後のウェーハＷを保持した状態で旋回するアンローディングアーム１５４ｂが設けられている。アンローディングアーム１５４ｂと近接する位置には、アンローディングアーム１５４ｂにより搬送された加工後のウェーハＷを洗浄する枚葉式の洗浄手段１５６が配置されている。洗浄手段１５６により洗浄・乾燥されたウェーハＷは、ロボット１５５により第２のカセット１５１ａに搬入される。

本実施形態においては、上記ロボット１５５、ローディングアーム１５４ａ、及びアンローディングアーム１５４ｂによって、第１のカセット１５０ａ及び第２のカセット１５１ａと保持手段３０との間でウェーハＷを搬送する搬送手段が構成される。

研削装置１のベース１０上に配設されウェーハＷを保持する保持手段３０は、例えば、その外形が平面視円形状であり、図示しない吸引源に連通しポーラス部材等からなりウェーハＷを吸引保持する保持面３０ａを備えている。また、保持手段３０は、カバー３９によって周囲から囲まれており、カバー３９及びカバー３９に連結された蛇腹カバー３９ａの下に配設された図示しないＹ軸方向送り手段によって、ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能となっている。また、保持手段３０は、Ｚ軸方向の回転軸を中心として回転可能となっている。

加工領域Ｂの後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１２が立設されており、コラム１２の−Ｙ方向側の前面には研削手段４と保持手段３０とを相対的に保持面３０ａに垂直なＺ軸方向（鉛直方向）に研削送りする研削送り手段２が配設されている。研削送り手段２は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ２０と、ボールネジ２０と平行に配設された一対のガイドレール２１と、ボールネジ２０の上端に連結しボールネジ２０を回動させるモータ２２と、内部のナットがボールネジ２０に螺合し側部がガイドレール２１に摺接する昇降板２３と、昇降板２３に連結され研削手段４を保持するホルダ２４とを備えており、モータ２２がボールネジ２０を回動させると、これに伴い昇降板２３がガイドレール２１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ２４に保持された研削手段４がＺ軸方向に研削送りされる。

保持手段３０に保持されたウェーハＷを研削加工する研削手段４は、軸方向がＺ軸方向である回転軸４０と、回転軸４０を回転可能に支持するハウジング４１と、回転軸４０を回転駆動するモータ４２と、回転軸４０の下端に接続された円環状のマウント４３と、マウント４３の下面に着脱可能に装着された研削ホイール４４とを備える。

研削ホイール４４は、ホイール基台４４１と、ホイール基台４４１の底面に環状に配設された略直方体形状の複数の研削砥石４４０とを備える。研削砥石４４０は、例えば、所定のバインダー等で研削砥粒等が固着されて成形されている。

回転軸４０の内部には、研削水の通り道となる図示しない流路が回転軸４０の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して形成されている。この流路はマウント４３を通り、ホイール基台４４１の底面において研削砥石４４０に向かって研削水を噴出できるように開口している。

ウェーハＷを研削する際の高さ位置まで下降した研削ホイール４４の近傍となる位置には、例えば、研削中においてウェーハＷの厚さを接触式にて測定する厚さ測定手段３８が配設されている。
厚さ測定手段３８は、例えば、一対の厚さ測定器（ハイトゲージ）、即ち、保持手段３０の保持面３０ａの高さ位置測定用の第１の厚さ測定器３８１と、保持手段３０で保持されたウェーハＷの被研削面である裏面Ｗｂの高さ位置測定用の第２の厚さ測定器３８２とを備えている。

第１の厚さ測定器３８１及び第２の厚さ測定器３８２は、その各先端に、上下方向に昇降し各測定面に接触するコンタクトを備えている。第１の厚さ測定器３８１（第２の厚さ測定器３８２）は上下動可能に支持されていると共に、各測定面に対して適宜の力で押し付け可能となっている。厚さ測定手段３８は、第１の厚さ測定器３８１により、基準面となる保持面３０ａの高さ位置を検出し、第２の厚さ測定器３８２により、研削されるウェーハＷの上面となる裏面Ｗｂの高さ位置を検出し、両者の検出値の差を算出することで、ウェーハＷの厚さを研削中に逐次測定することができる。
なお、厚さ測定手段３８は、非接触式の厚さ測定手段であってもよい。

研削装置１は、装置の全体の制御を行う制御手段９を備えており、制御手段９は、制御プログラムに従って演算処理するＣＰＵ及びメモリ等の記憶媒体等から構成されており、図示しない有線又は無線の通信経路を介して、保持手段３０をＹ軸方向に移動させる図示しないＹ軸方向送り手段、及び研削手段４等に電気的に接続されており、制御手段９の制御の下で、ウェーハＷを吸引保持した保持手段３０のＹ軸方向における移動制御や研削手段４に対する位置づけ制御、及び研削手段４における研削ホイール４４の回転動作の制御等がされる。

例えば、制御手段９は、研削手段４を上下動させる研削送り手段２のモータ２２に電気的に接続されている。
例えば、モータ２２がサーボモータである場合には、サーボモータのロータリエンコーダは、サーボアンプとしての機能も有する制御手段９に接続されており、制御手段９の出力インターフェイスからサーボモータに対して動作信号が供給された後、サーボモータの回転数をエンコーダ信号として制御手段９の入力インターフェイスに対して出力する。そして、エンコーダ信号を受け取った制御手段９は、サーボモータの回転角度を基に研削手段４の移動量を逐次認識し、これによって研削手段４の高さ位置を逐次認識することができる。

例えば、研削装置１は、作業者が研削装置１に対して加工条件等を入力するための入力手段として、タッチパネル１６（又は装置付属のキーボード等）を備えている。例えば、タッチパネル１６は、制御手段９に電気的に接続されており、作業者が指で触れた位置を検出し、検出結果を示す信号を制御手段９に送信する。タッチパネル１６には、入力画面及び表示画面が映し出され、入力画面によって作業者が加工条件の各種情報等を研削装置１に入力して設定でき、表示画面によって加工条件の各種情報等、ウェーハＷの研削された裏面Ｗｂの状態、及び装置の各部の状態等を表示できる。

研削装置１は、研削砥石４４０を用いてウェーハＷを研削するために少なくとも研削砥石４４０の品種と研削送り手段２の送り速度とを含む加工条件を設定する加工条件設定部９１と、設定された加工条件でウェーハＷを一枚研削した際の研削砥石４４０の消耗量を表す消耗量データ９３と、第１のカセット１５０ａに収納されている加工前のウェーハＷの枚数を設定するウェーハ枚数設定部９５と、消耗量データ９３を参照し、［ウェーハＷ一枚当たりの研削砥石４４０の消耗量］×［ウェーハ枚数設定部９５に設定したウェーハＷの枚数］、の式によって第１のカセット１５０ａに収納されているウェーハＷを全て研削した際の研削砥石４４０の累積消耗量を算出する累積消耗量算出部９６と、を備えている。
なお、上記のように第１のカセット１５０ａに収納されている加工前のウェーハＷの枚数をウェーハ枚数設定部９５に作業者が設定入力する以外に、第１のカセット１５０ａに収納されているウェーハＷを検知するセンサを備え、センサによってウェーハＷの検知によって第１のカセット１５０ａに収納されているウェーハＷの枚数が検出され、さらに、ウェーハ枚数設定部９５に設定されてもよい。

本実施形態において、加工条件設定部９１は、制御手段９の記憶媒体の一領域に設定されており、例えば作業者が図示しないタッチパネル１６に、少なくとも研削砥石４４０の砥粒（例えば、ダイヤモンド砥粒等）及びバインダー（例えば、レジン、メタル、又はビトリファイド等）の組み合わせ等によって決められた品種と研削送り手段２による研削手段４の研削送り速度とを加工条件の一部として入力すると、該加工条件が加工条件設定部９１に設定（記憶）される。なお、加工条件設定部９１に設定される加工条件の一部として、研削ホイール４４の回転速度、ウェーハＷを保持した保持手段３０の回転速度、ウェーハＷの種類、ウェーハＷの仕上げ厚さ等がさらに含まれていてもよい。

本実施形態において、消耗量データ９３は、制御手段９の記憶媒体の一領域に記憶されているデータである。消耗量データ９３は、例えば、過去の実験で得られたデータである。
以下に、消耗量データ９３を得る場合の一例を説明する。

研削装置１の加工条件設定部９１に設定された加工条件において、研削砥石４４０の品種は品種１であり、研削送り手段２による研削手段４の研削送り速度は、研削送り速度Ｖ１であるとする。また、例えば、研削装置１における研削加工第一枚目のウェーハＷの研削前の厚さは３００μｍであり、ウェーハＷの仕上げ厚さは１００μｍであるとする。

図２に示すように、ウェーハＷを保持した保持手段３０が、研削手段４の下まで移動し、研削手段４の研削ホイール４４の回転中心がウェーハＷの回転中心に対して所定距離だけ水平方向にずれ、研削ホイール４４の回転軌跡がウェーハＷの回転中心を通るように保持手段３０が位置付けられる。

その後、図１に示す制御手段９による制御の下で、研削送り手段２のモータ２２を駆動することによって、図２に示す予め把握されている所定の原点高さ位置から研削手段４が所定の速度で下降していく。また、下降し始めた研削手段４の高さ位置は、制御手段９によって常に把握されている。研削加工中は、厚さ測定手段３８でウェーハＷの厚さがリアルタイムに逐次測定される。その測定結果が、図１に示す制御手段９に送られ、目標の仕上げ厚さに近付くようにモータ２２による研削手段４の研削送り量が制御され、一枚目のウェーハＷが仕上げ厚さ（１００μｍ）まで研削される。

研削砥石４４０の消耗量については、研削される前のウェーハＷの厚さと研削された後のウェーハＷの厚さとの差からウェーハＷが研削された研削量を制御手段９が認識し、さらに、制御手段９が、研削砥石４４０がウェーハＷの裏面Ｗｂに接触した際の高さ位置Ｚ０からの研削手段４の研削送り量（下降量）、即ち、研削前の研削手段４の高さ位置Ｚ０と研削終了時の研削手段４の高さ位置Ｚ１との差を認識して、［研削手段４の研削送り量］−［厚さ測定手段３８で測定されたウェーハＷが研削された研削量］＝［研削砥石４４０の消耗量］として算出できる。
例えば、一枚目のウェーハＷが仕上げ厚さまで研削された場合の、研削砥石４４０の最初の消耗量は、消耗量Ｌ１であるとする。本消耗量Ｌ１は、一枚目のウェーハＷに施される研削加工が安定したものとはならない場合や、セットアップ誤差が生じる場合が多いこと等を理由として、消耗量データ９３として基本的には採用されない。

次に、図３に示す二枚目のウェーハＷに対する研削加工が、上記に説明したように同様に実施されることで、ウェーハＷが仕上げ厚さ１００μｍまで研削され、研削終了時の研削手段４の高さ位置Ｚ２が認識され、さらに、図３に示す研削砥石４４０の消耗量Ｌ２が算出される。二枚目のウェーハＷに対する研削加工は安定し、セットアップ誤差等が生じないため、該消耗量Ｌ２が、設定された加工条件、即ち、少なくとも研削砥石４４０の品種は品種１であり、研削送り手段２による研削手段４の研削送り速度は、研削送り速度Ｖ１である加工条件でウェーハＷを一一枚研削した際の研削砥石４４０の消耗量（消耗量データ９３）となる。なお、さらに複数枚のウェーハＷを研削して、一枚研削するごとの研削砥石４４０の消耗量を算出して、該複数の消耗量の平均値を消耗量データ９３として認定してもよい。
また、一枚目のウェーハＷを仕上げ厚さまで研削した際の、研削手段４の高さ位置と、二枚目のウェーハＷを仕上げ厚さまで研削した際の研削手段４の高さ位置との差をウェーハＷ一枚を研削した際の研削砥石４４０の消耗量（消耗量データ９３）としてもよい。

研削装置１は、上記のように得られた消耗量データ９３の他にも、加工条件ごとに異なる消耗量データを複数制御手段９に備えている。

図１に示すように、研削装置１は、研削砥石４４０の残量を認識する残量認識部９２を備えている。残量認識部９２は、例えば、制御手段９に組み込まれている。また、残量認識部９２は、図１に示す砥石残量検出手段３５に有線又は無線の通信経路を介して電気的に接続されている。

非接触式の砥石残量検出手段３５は、例えば、保持手段３０を囲繞するカバー３９上に配設されており、砥石残量検出手段３５は、図示しないＹ軸方向送り手段によってＹ軸方向に往復移動可能な保持手段３０及びカバー３９と共に、Ｙ軸方向に往復移動可能となっている。なお、砥石残量検出手段３５の配設位置は、研削手段４の下方となる位置であれば、カバー３９上に限定されるものではなく、移動可能となっていなくてもよい。

砥石残量検出手段３５は、例えば、反射型（拡散反射型又は限定反射型等）の光電センサであり、投光部３５０と受光部３５１とを１つのセンサアンプ内に内蔵している。
なお、保持手段３０と砥石残量検出手段３５との間には、保持手段３０側から研削屑等が砥石残量検出手段３５側に進入するのを防ぐ図示しない遮蔽板が設置されていてもよい。

以下に、研削装置１によってウェーハＷを研削する場合の、研削装置１の各構成要素の動作について説明する。
まず、例えば、作業者がタッチパネル１６の入力画面上に表示される複数の加工条件から、これから加工するウェーハＷに対する加工条件を選択して、制御手段９に入力する。選択した加工条件は、少なくとも研削砥石４４０の品種は品種１であり、研削送り手段２による研削手段４の研削送り速度は、研削送り速度Ｖ１である加工条件であるとする。該選択された加工条件は、加工条件設定部９１に設定される。

また、作業者がタッチパネル１６の入力画面から、第１のカセット１５０ａに収納されている研削加工前のウェーハＷの枚数を制御手段９に入力する。なお、該ウェーハＷの枚数設定は、研削装置１が第１のカセットステージ１５０に載置された第１のカセット１５０ａ内のウェーハＷの枚数をセンサ等によって自動的に把握するものとしてもよい。該ウェーハＷの枚数は、例えば、２５枚であるとする。そして、ウェーハＷの枚数２５枚が、ウェーハ枚数設定部９５に設定される。

制御手段９に組み込まれている累積消耗量算出部９６が、制御手段９の記憶媒体に記憶されている消耗量データ９３を参照し、［ウェーハＷ一枚当たりの研削砥石４４０の消耗量］×［ウェーハ枚数設定部９５に設定したウェーハＷの枚数］＝［図３に示す消耗量Ｌ２］×２５＝第１のカセット１５０ａに収納されている２５枚のウェーハＷを全て研削した際の研削砥石４４０の累積消耗量Ｌ９を算出する。

また、砥石残量検出手段３５及び残量認識部９２により、研削手段４に装着されている研削砥石４４０の残量が認識される。該残量認識は、例えば、研削装置１の加工開始前の暖機運転時等に行われる。
該残量認識においては、まず、図示しないＹ軸方向送り手段によって、例えば保持手段３０と共に移動する砥石残量検出手段３５が、図３に示す任意の高さ位置Ｚ３に位置する研削手段４の研削砥石４４０の下面直下に位置づけられる。
そして、砥石残量検出手段３５の投光部３５０が研削砥石４４０の下面に向かって測定光を照射する。そして、ＣＣＤ等からなる受光部３５１が研削砥石４４０の下面で反射した測定光を受光することで、光学的三角測距の測定原理等によって砥石残量検出手段３５から研削砥石４４０の下面までのＺ軸方向における距離を測定できる。該距離は、例えば、距離Ｌａとなる。砥石残量検出手段３５から、制御手段９に対して距離Ｌａについての情報が送られ、制御手段９に記憶される。

次いで、図示しないＹ軸方向送り手段によって、砥石残量検出手段３５が、研削手段４のホイール基台４４１の下面直下に位置づけられる。なお、研削手段４の高さ位置Ｚ３は維持される。
そして、砥石残量検出手段３５の投光部３５０がホイール基台４４１の下面に向かって測定光を照射する。そして、受光部３５１がホイール基台４４１の下面で反射した測定光を受光することで、砥石残量検出手段３５からホイール基台４４１の下面までのＺ軸方向における距離Ｌｃを測定できる。砥石残量検出手段３５から、制御手段９に対して距離Ｌｃについての情報が送られ、制御手段９に記憶される。

制御手段９に組み込まれている残量認識部９２は、距離Ｌｃから距離Ｌａを引いた値を、研削砥石４４０の残量として認識する。例えば、［距離Ｌｃ］−［距離Ｌａ］＝研削砥石４４０の残量Ｌｄとなる。

研削砥石４４０の残量の認識は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、研削装置１は、砥石残量検出手段３５に代えて、図６に示す接触式の砥石残量検出手段３６を備えていてもよい。
砥石残量検出手段３６は、例えば、研削砥石４４０の下面又はホイール基台４４１の下面が接触し昇降可能な被接触昇降部３６５と、被接触昇降部３６５をＺ軸方向に昇降可能に収容するケーシング３６０と、ケーシング３６０の内部底面に配設され被接触昇降部３６５を昇降可能に支持するバネ等の弾性部材３６４と、研削送り手段２によって下降する研削砥石４４０の下面又はホイール基台４４１の下面が被接触昇降部３６５に接触して被接触昇降部３６５が下降を開始するときを検出する透過型の光センサと、を備えている。
例えば、砥石残量検出手段３６は、図示しない無線又は有線の通信経路を介して図１に示す制御手段９に各種検知信号を送信することができる。

下降する研削砥石４４０の下面又はホイール基台４４１の下面が接触することで被接触昇降部３６５が下降を開始するときを検出する透過型の光センサは、ケーシング３６０の側壁の内側面に配設され互いにＹ軸方向において対向する投光部３６２及び受光部３６３を備えている。被接触昇降部３６５が下降することによって、投光部３６２が投光した測定光が遮光されることで受光部３６３は受光量の減少を検出して、被接触昇降部３６５に研削砥石４４０の下面又はホイール基台４４１の下面が接触したことを検出する。なお、砥石残量検出手段３６は、透過型の光センサに限定されるものではなく、静電容量型の近接センサであってもよいし、被接触昇降部３６５の上面に配設され研削砥石４４０の下面又はホイール基台４４１の下面が接触したこと直に検出する圧力センサ等であってもよい。

図６に示す砥石残量検出手段３６及び残量認識部９２により、研削砥石４４０の残量を認識する場合を説明する。
図示しないＹ軸方向送り手段によって、例えば保持手段３０と共に移動する砥石残量検出手段３６が、研削手段４の研削砥石４４０の下面直下に位置づけられる。
そして、制御手段９による制御の下で研削送り手段２が、予め把握されている高さ位置に位置している研削手段４を所定の速度で下降させていく。また、下降し始めた研削手段４の高さ位置は、制御手段９によって常に把握されている。

例えば、図６に示すように、下降する研削手段４の研削砥石４４０の下面が、被接触昇降部３６５の上面に接触して、被接触昇降部３６５が下降を開始することによって透過型の光センサの受光部３６３が測定光の減少を検出する。砥石残量検出手段３６から検出信号が制御手段９に送信され、制御手段９による制御の下で、研削送り手段２による研削手段４の−Ｚ方向への研削送りが停止する。さらに、制御手段９は、研削砥石４４０の下面が被接触昇降部３６５の上面に接触した時点における研削手段４の高さ位置を記憶する。該高さ位置は、例えば、図６に示す高さ位置Ｚ４である。

次いで、図示しないＹ軸方向送り手段によって、図７に示すように、砥石残量検出手段３６が研削手段４のホイール基台４４１の下面直下に位置づけられる。
そして、制御手段９による制御の下で研削送り手段２が、予め把握されている高さ位置に位置している研削手段４を所定の速度で下降させていく。

例えば、図７に示すように、下降する研削手段４のホイール基台４４１の下面が、被接触昇降部３６５の上面に接触して、光センサの受光部３６３が測定光の減少を検出する。砥石残量検出手段３６から検出信号が制御手段９に送信され、制御手段９による制御の下で、研削手段４の−Ｚ方向への研削送りが停止する。さらに、制御手段９は、ホイール基台４４１の下面が被接触昇降部３６５の上面に接触した時点における研削手段４の高さ位置Ｚ５を認識する。

図１に示す制御手段９に組み込まれている残量認識部９２は、図７に示す高さ位置Ｚ４から高さ位置Ｚ５を引いた値を、研削砥石４４０の残量として認識する。例えば、［高さ位置Ｚ４］−［高さ位置Ｚ５］＝研削砥石４４０の残量Ｌｄとなる。

研削装置１は、図１に示す判断通知部９９を備えている。判断通知部９９は、本実施形態においては、制御手段９に組み込まれている。
判断通知部９９は、加工開始前において、残量認識部９２によって認識された研削砥石４４０の残量Ｌｄから累積消耗量算出部９６によって先に説明したように算出された累積消耗量Ｌ９を差し引いた値Ｌ１０を算出する。

さらに、判断通知部９９は、算出した値Ｌ１０が砥石残量許容値（例えば、０μｍ）以下となるか、又は砥石残量許容値を超えるか否かを判断する。
例えば、値Ｌ１０が０μｍ以下となったとする。この場合には、第１のカセット１５０ａ内の２５枚全てのウェーハＷの研削が完了する前に研削砥石４４０が無くなると判断し、タッチパネル１６に該判断を表示したり、図示しないスピーカから該判断を発報したりして、該判断を作業者に通知する。この場合には、該判断を認識した作業者が、ウェーハＷの研削加工を開始する前に、研削手段４に装着されている研削砥石４４０の残量が残量Ｌｄである研削ホイール４４を、新しい研削ホイール４４と交換する。
なお、研削砥石４４０の砥石残量許容値を例えば数μｍとしておき、加工開始前において、残量認識部９２によって認識された研削砥石４４０の残量Ｌｄから累積消耗量算出部９６によって先に説明したように算出された累積消耗量Ｌ９を差し引いた値Ｌ１０が、砥石残量許容値以下となった場合には、判断通知部９９は、研削手段４に現時点で装着されている研削ホイール４４が２５枚のウェーハＷを全て研削するのには不適との通知を作業者に通知するものとしてもよい。

なお、例えば、値Ｌ１０が砥石残量許容値（例えば、０μｍ）を超える場合には、図１に示す第１のカセット１５０ａ内の２５枚全てのウェーハＷの研削が完了する前に品種１の研削砥石４４０は無くならないと判断して、本実施形態のように例えばフルオートの研削装置１では、ウェーハＷの研削加工を開始するために、第１のカセット１５０ａからロボット１５５により一枚のウェーハＷが搬出される。
なお、砥石残量許容値は、０を含め整数が設定される。

例えば、研削ホイール４４が新しいものに交換された後に、図１に示すウェーハＷの研削が開始される場合には、保持手段３０がローディングアーム１５４ａの近傍まで移動する。また、ロボット１５５が第１のカセット１５０ａから一枚のウェーハＷを引き出し、ウェーハＷを仮置き領域１５２に移動させる。

位置合わせ手段１５３によりウェーハＷが仮置き領域１５２上でセンタリングされた後、ローディングアーム１５４ａが、センタリングされたウェーハＷを保持手段３０上に搬送する。そして、図示しない吸引源が作動して、保持手段３０が保持面３０ａ上でウェーハＷを裏面Ｗｂが上方に露出した状態で吸引保持する。

次いで、ウェーハＷを保持した図１に示す保持手段３０が、研削手段４の下まで＋Ｙ方向へ移動する。研削手段４が研削送り手段２により−Ｚ方向へ研削送り速度Ｖ１で送られ、回転軸４０の回転に伴って回転する研削ホイール４４の品種１の研削砥石４４０がウェーハＷの裏面Ｗｂに当接することで研削が行われる。研削中は、保持手段３０が回転するのに伴って、保持面３０ａ上に保持されたウェーハＷも回転するので、研削ホイール４４がウェーハＷの裏面Ｗｂの全面の研削加工を行う。また、研削水が研削砥石とウェーハＷとの接触部位に対して供給され、接触部位が冷却されるとともに、接触部位に発生する研削屑が洗浄除去される。

ウェーハＷを所望の厚さ（例えば、厚さ１００μｍ）になるまで研削した後、研削送り手段２により研削手段４を上昇させてウェーハＷから離間させ、さらに保持手段３０を−Ｙ方向に移動させてアンローディングアーム１５４ｂの近傍に位置づける。次いで、アンローディングアーム１５４ｂによって裏面Ｗｂを吸引保持されたウェーハＷが、洗浄手段１５６に搬送される。洗浄手段１５６によってウェーハＷの裏面Ｗｂがスピンナー洗浄され、さらに乾燥された後に、ロボット１５５により第２のカセット１５１ａに搬入される。

第１のカセット１５０ａに収納されている２５枚のウェーハＷに対して、上記のような研削加工が順に施されていき、第１のカセット１５０ａ内の全てのウェーハＷに対する研削加工が完了する。

上記のように、本発明に係る研削装置１は、研削砥石４４０を用いてウェーハＷを研削するために、少なくとも研削砥石４４０の品種と研削送り手段２の送り速度とを含む加工条件を設定する加工条件設定部９１と、設定された加工条件でウェーハＷを一枚研削した際の研削砥石４４０の消耗量を表す消耗量データ９３と、第１のカセット１５０ａに収納されているウェーハＷの枚数を設定するウェーハ枚数設定部９５と、消耗量データ９３を参照し、ウェーハＷ一枚当たりの研削砥石４４０の消耗量×ウェーハ枚数設定部９５に設定したウェーハＷの枚数、の式によって第１のカセット１５０ａに収納されているウェーハＷを全て研削した際の研削砥石４４０の累積消耗量を算出する累積消耗量算出部９６と、研削砥石４４０の残量を認識する残量認識部９２と、加工開始前において、残量認識部９２によって認識された研削砥石４４０の残量から累積消耗量算出部９６によって算出された累積消耗量を差し引いた値が砥石残量許容値以下になったら、第１のカセット１５０ａ内の全てのウェーハＷの研削が完了する前に研削砥石４４０が無くなると判断し通知する判断通知部９９と、を備えることで、第１のカセット１５０ａに収納されている全てのウェーハＷの研削加工が完了する前に研削砥石４４０を交換する必要があることを、研削加工を開始する前に作業者に通知するので、通知があった場合に、作業者が研削加工前に研削砥石４４０を第１のカセット１５０ａ内の全てのウェーハＷを研削可能な新たな研削砥石４４０に交換し、その後、研削加工を実施するので、加工された複数枚のウェーハＷの厚さ等を含む加工結果を均一にする事ができる。

なお、本発明に係る研削装置１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている各構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

例えば、設定された加工条件でウェーハＷを一枚研削した際の研削砥石４４０の消耗量の算出は、先に説明したように算出される例に限定されるものではなく、例えば、砥石残量検出手段３６と残量認識部９２とにより、ウェーハＷを一枚研削する前の研削砥石４４０の砥石残量を測定し、さらに、ウェーハＷを一枚研削した後の研削砥石４４０の砥石残量を測定し、研削前後の砥石残量の差を算出して、該消耗量を求めてもよい。

例えば、本実施形態においては、過去にウェーハＷの研削加工を行った際の加工条件と同一の加工条件でウェーハＷの研削加工を行ったが、過去に行ったことの無い加工条件でウェーハＷに研削加工を施す場合には、ウェーハＷ又はダミーウェーハを用いて、研削加工開始前に新たな加工条件を加工条件設定部９１に設定して加工実験を行い、その結果得ることができた消耗量データを新たに制御手段９に記憶させる。

Ｗ：ウェーハ
１：研削装置１０：ベースＡ：搬入出領域Ｂ：加工領域１２：コラム
１５０：第１のカセットステージ１５０ａ：第１のカセット
１５１：第２のカセットステージ１５１ａ：第２のカセット
１５５：ロボット１５２：仮置き領域１５３：位置合わせ手段
１５４ａ：ローディングアーム１５４ｂ：アンローディングアーム１５６：洗浄手段
３０：保持手段３０ａ：保持面３９：カバー３９ａ：蛇腹カバー
２：研削送り手段２０：ボールネジ２１：ガイドレール２２：モータ２３：昇降板２４：ホルダ
４：研削手段４０：回転軸４１：ハウジング４２：モータ４３：マウンタ４４：研削ホイール４４１：ホイール基台４４０：研削砥石
３８：厚さ測定手段３８１：第１の厚さ測定器３８２：第２の厚さ測定器
９：制御手段９１：加工条件設定部９３：消耗量データ９５：ウェーハ枚数設定部
９６：累積消耗量算出部９２：残量認識部９９：判断通知部
３５：砥石残量検出手段３５０：投光部３５１：受光部
３６：砥石残量検出手段３６５：被接触昇降部３６０：ケーシング３６４：弾性部材３６２：投光部３６３：受光部

Claims

保持面によってウェーハを保持する保持手段と、研削砥石を装着し該保持手段に保持されたウェーハを研削する研削手段と、該研削手段と該保持手段とを相対的に該保持面に垂直な方向に研削送りする研削送り手段と、複数のウェーハを収納可能なカセットを載置するカセットステージと、該カセットと該保持手段との間でウェーハを搬送する搬送手段と、を備え、該カセットに収納されているウェーハを該研削砥石で研削する研削装置であって、
該研削砥石を用いてウェーハを研削するために、少なくとも該研削砥石の品種と該研削送り手段の送り速度とを含む加工条件を設定する加工条件設定部と、
設定された該加工条件でウェーハを一枚研削した際の該研削砥石の消耗量を表す消耗量データと、
該カセットに収納されているウェーハの枚数を設定するウェーハ枚数設定部と、
該消耗量データを参照し、ウェーハ一枚当たりの該研削砥石の消耗量×該ウェーハ枚数設定部に設定したウェーハの枚数、の式によって該カセットに収納されているウェーハを全て研削した際の該研削砥石の累積消耗量を算出する累積消耗量算出部と、
該研削砥石の残量を認識する残量認識部と、
加工開始前において、該残量認識部によって認識された該研削砥石の残量から該累積消耗量算出部によって算出された該累積消耗量を差し引いた値が砥石残量許容値以下になったら、該カセット内の全てのウェーハの研削が完了する前に該研削砥石が無くなると判断し通知する判断通知部と、を備える、研削装置。