JP2024046448A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】節水を図りつつ、コンタクト軸への研削屑の付着を確実に防ぐことができる研削装置を提供すること。【解決手段】研削装置１が備えるリニアゲージ３１は、コンタクト軸３８と、該コンタクト軸３８を鉛直方向に昇降可能に支持するエアベアリング３７と、自重で降下したコンタクト軸３８の高さ位置を検知する検知部４０と、コンタクト軸３８を上昇させる上昇機構３９と、ケース３６から突出するコンタクト軸３８の側面に水膜を形成する水膜形成ノズル４３１と、該水膜形成ノズル４３１に供給する水の水量を調整する絞り弁（水量調整部）４７とを備え、制御部９０は、ウェーハＷが予め設定した仕上げ厚みに研削されるまでは該水膜形成ノズル４３１に供給する水の水量を少量の第１流量に設定し、ウェーハＷが仕上げ厚みに研削されると該水膜形成ノズル４３１に供給する水の水量を第１流量よりも多い第２流量に増量する。【選択図】図３

Description

本発明は、チャックテーブルに保持されたウェーハを研削砥石によって研削する研削装置に関する。

チャックテーブルに保持されたウェーハを研削砥石によって研削する研削装置においては、研削加工中のウェーハの厚みが厚み測定器によって測定されるが、厚み測定器には、ウェーハの上面高さとチャックテーブルの上面高さをそれぞれ測定し、両者の差によってウェーハの厚みを求めるものがある。そして、このような厚み測定器によって測定されるウェーハの厚みが所定の厚みになるまでウェーハを研削している。

ところで、厚み測定器には、チャックテーブルの上面またはチャックテーブルに保持されたウェーハの上面の高さを検知するリニアゲージが用いられることがある（例えば、特許文献１，２参照）。このリニアゲージは、先端を測定面に接触または測定面から所定距離上に離して位置づけるコンタクト軸と、該コンタクト軸を鉛直方向に昇降可能に支持するエアベアリングと、自重で降下したコンタクト軸の高さ位置を検知する検知部と、コンタクト軸を上昇させる上昇機構と、エアベアリングと検知部および上昇機構を収容するケースと、コンタクト軸のケースから突出する突出部の側面に水膜を形成する水膜形成ノズルを含んで構成されている。

上記リニアゲージにおいて、コンタクト軸のケースから突出する突出部の側面に水膜を形成することによって、研削砥石の回転によって周囲に飛散する研削水に含まれる研削屑のコンタクト軸への付着を防ぐようにしている。このため、研削加工中においては、水膜形成ノズルからコンタクト軸のケースからの突出部に向かって水を継続的に噴射している。

特開２０２０－１１８５０３号公報 特開２０２２－０６７７８８号公報

リニアゲージにおいて、前述のようにウェーハの研削加工中に水膜形成ノズルからコンタクト軸のケースからの突出部に向かって水を継続的に噴射すると、多くの水を消費するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、節水を図りつつ、コンタクト軸への研削屑の付着を確実に防ぐことができる研削装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削砥石で研削する研削装置であって、測定面となる、該保持面の径方向外側の該チャックテーブルの上面の高さ、または、該チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハの上面の高さを測定するリニアゲージと、制御部と、を備え、該リニアゲージは、先端を該測定面に接触または先端を該測定面から所定距離上に離して位置づけるコンタクト軸と、該コンタクト軸を鉛直方向に昇降可能に支持するエアベアリングと、自重で降下した該コンタクト軸の高さ位置を検知する検知部と、該コンタクト軸を上昇させる上昇機構と、該エアベアリングと該検知部および該上昇機構を収容するケースと、該ケースの底板に形成され該コンタクト軸の先端部分を挿通させる挿通孔と、該ケースの底板に形成され該挿通孔に連通し該ケースから突出する該コンタクト軸の側面に水膜を形成する水膜形成ノズルと、該水膜形成ノズルに供給する水の水量を調整する水量調整部と、を備え、該制御部は、ウェーハが予め設定した仕上げ厚みに研削されるまでは該水量調整部によって該水膜形成ノズルに供給する水の水量を少量の第１流量に設定する第１流量制御部と、ウェーハが仕上げ厚みに研削されると該水膜形成ノズルに供給する水の水量を該水量調整部によって該第１流量よりも多い第２流量に増量する第２流量制御部と、該コンタクト軸を上昇させる前に該第２流量制御部によって増量された水を該水膜形成ノズルから噴出させ該水膜形成ノズルと該エアベアリングのとの間における該コンタクト軸の側面を水で満たした状態にした後に該コンタクト軸を上昇させるコンタクト軸上昇制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、リニアゲージによって測定されるウェーハの厚みが所定の仕上げ厚みに達するまでは水膜形成ノズルに供給される水の量を少量である第１流量に設定し、ウェーハが所定の仕上げ厚みまで研削されると、水膜形成ノズルに供給される水の量を第１流量よりも多い第２流量へと増量し、ウェーハの研削加工後に上昇するリニアゲージのコンタクト軸の側面を水で満たした状態とするようにしたため、節水を図りつつ、ウェーハの研削加工後に上昇するコンタクト軸への研削屑の付着を確実に防ぐことができ、該コンタクト軸を抵抗なくスムーズに上昇させることができる。

本発明に係る研削装置の一部を破断して示す斜視図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 本発明に係る研削装置のリニアゲージの構成を示す部分側断面図である。 図３の要部拡大詳細図であって、（ａ）はウェーハが仕上げ厚みに研削される前の状態を示す図、（ｂ）はウェーハが仕上げ厚みに研削された後の状態を示す図である。 本発明に係る研削装置における研削砥石の研削面の高さの時間変化を示す図である。 本発明に係る研削装置におけるウェーハの研削手順を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

まず、本発明に係る研削装置の構成を図１に基づいて以下に説明する。なお、以下の説明においては、図１に示す矢印方向をそれぞれＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（前後方向）、Ｚ軸方向（上下方向）とする。

［研削装置の構成］
図１に示す研削装置１は、被加工物である円板状のウェーハＷを研削加工するものであって、次の構成要素を備えている。すなわち、研削装置１は、ウェーハＷを保持して軸心回りに回転するチャックテーブル１０と、該チャックテーブル１０に吸引保持されたウェーハＷを研削加工する研削ユニット２０と、研削加工中のウェーハＷの厚みを測定する厚み測定器３０と、研削ユニット２０をチャックテーブル１０の保持面１１ａに対して垂直方向（Ｚ軸方向）に昇降させる研削送り手段７０と、チャックテーブル１０を保持面１１ａに対して水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる水平移動機構８０と、制御部９０（図３参照）を主要な構成要素として備えている。

ここで、ウェーハＷは、単結晶のシリコン母材で構成されており、図１に示す状態において下方を向いている表面には、複数の不図示のデバイスが形成されており、これらのデバイスは、ウェーハＷの表面に貼着された保護テープＴによって保護ざれている。そして、ウェーハＷは、その表面（図１においては下面）が保護テープＴを介してチャックテーブル１０の保持面１１ａに吸引保持され、裏面（図１においては上面）が研削ユニット２０によって研削される。

次に、研削装置１の主要な構成要素であるチャックテーブル１０、研削ユニット２０、厚み測定器３０、研削送り手段７０、水平移動機構８０及び制御部９０の構成についてそれぞれ説明する。

（チャックテーブル）
チャックテーブル１０は、円板状の部材であって、円板状の枠体１０Ａと、該枠体１０Ａの中央部に組み込まれたポーラス部材１１によって構成されている。ここで、ポーラス部材１１は、多孔質のセラミックなどで構成されており、その上面が円板状のウェーハＷを吸引保持する保持面１１ａを構成している。

そして、チャックテーブル１０は、不図示の回転駆動機構によって軸心回りに所定の速度で回転駆動される。すなわち、チャックテーブル１０は、その中心から下方に向かって垂直に一体に延びる回転軸１２を備えており、この回転軸１２が不図示の回転駆動機構によって所定の速度で回転駆動される。なお、図示しないが、チャックテーブル１０のポーラス部材１１は、真空ポンプなどの不図示の吸引源に選択的に接続される。

また、本実施形態に係る研削装置１は、Ｙ軸方向（前後方向）に長い矩形ボックス状のベース２を備えており、このベース２に開口するＹ軸方向に長い矩形の開口部３にはチャックテーブル１０が臨んでいる。そして、開口部３のチャックテーブル１０の周囲は、矩形プレート状のカバー４によって覆われており、開口部３のカバー４の前後（－Ｙ方向と＋Ｙ方向）の部分は、カバー４と共に移動して伸縮する蛇腹状の伸縮カバー５，６によってそれぞれ覆われている。したがって、チャックテーブル１０がＹ軸上のどの位置にあっても、開口部３は、カバー４と伸縮カバー５，６によって常に閉じられており、開口部３からベース２内への異物の侵入が防がれる。

（研削ユニット）
研削ユニット２０は、ホルダ２１に固定されたスピンドルハウジング２２と、該スピンドルハウジング２２に収容されたスピンドルモータ２３と、該スピンドルモータ２３によって回転駆動される垂直なスピンドル２４と、該スピンドル２４の下端に取り付けられた円板状のマウント２５と、該マウント２５の下面に着脱可能に装着された研削ホイール２６とを備えている。ここで、研削ホイール２６は、円板状の基台２６ａと、該基台２６ａの下面に円環状に取り付けられた加工具である複数の環状砥石２６ｂによって構成されている。なお、環状砥石２６ｂは、ウェーハＷを研削するための矩形ブロック状の加工具であって、その下面は、ウェーハＷの上面（被研削面）に接触する研削面を構成している。

また、チャックテーブル１０の近傍には、逆Ｌ字状に屈曲するノズル２７が配置されており、このノズル２７からは、研削加工中の研削砥石２６ｂとウェーハＷとの接触部である研削領域に向けて純水などの研削水が供給される。

（厚み測定器）
厚み測定器３０は、チャックテーブル１０に保持された研削加工中のウェーハＷの厚みを測定するものであって、研削加工中のウェーハＷの上面に接触して該上面の高さを測定するリニアゲージ３１と、チャックテーブル１０の枠体１０Ａの上面に接触して該上面の高さを測定するリニアゲージ３２を備えており、一方のリニアゲージ３１によって測定されるウェーハＷの上面高さから他方のリニアゲージ３２によって測定される枠体１０Ａの上面高さを差し引くことによって、研削加工中のウェーハＷの厚みが求められる。

図１および図２に示すように、ベース２上のチャックテーブル１０近傍には、円柱状の支柱３３が立設されており、この支柱３３からチャックテーブル１０の上方に向かってそれぞれ水平に延びる一対のアーム３４，３５の各先端にリニアゲージ３１，３２がそれぞれ取り付けられている。なお、この厚み測定器３０の構成の詳細については後述する。

（研削送り手段）
研削送り手段７０は、研削ユニット２０をチャックテーブル１０の保持面１１ａに対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させるものであって、ベース２の上面の＋Ｙ軸方向端部（後端部）上に垂直に立設された矩形ボックス状のコラム７１の－Ｙ軸方向端面（前面）に配置されている。この研削送り手段７０は、ホルダ２１の背面に取り付けられた矩形プレート状の昇降板７２を、ホルダ２１及び該ホルダ２１に保持されたスピンドル２４と研削ホイール２６と共に左右一対のガイドレール７３に沿ってＺ軸方向に昇降させるものである。ここで、左右一対のガイドレール７３は、コラム７１の前面に垂直且つ互いに平行に配設されている。

また、左右一対のガイドレール７３の間には、回転可能なボールネジ７４がＺ軸方向（上下方向）に沿って垂直に立設されており、該ボールネジ７４の上端は、駆動源である正逆転可能なパルスモータ７５に連結されている。ここで、パルスモータ７５は、コラム７１の上面に取り付けられた矩形プレート状のブラケット７６を介してコラム７１に縦置き状態で取り付けられている。また、ボールネジ７４の下端は、コラム７１に回転可能に支持されており、このボールネジ７４には、昇降板７２の背面に後方（＋Ｙ軸方向）に向かって水平に突設された不図示のナット部材が螺合している。

したがって、パルスモータ７５を起動してボールネジ７４を正逆転させれば、このボールネジ７４に螺合する不図示のナット部材が取り付けられた昇降板７２が一対のガイドレール７３に沿って研削ユニット２０と共に上下動するため、研削ユニット２０が昇降して研削砥石２６ｂのウェーハＷに対する研削量（研削代）が設定される。

（水平移動機構）
水平移動機構８０は、チャックテーブル１０を保持面１１ａに対して水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる機構であって、図１に示すように、ベース２の内部に収容された矩形ブロック状の内部ベース８１の上に配設されている。この水平移動機構８０は、ブロック状のスライダ８２を備えており、このスライダ８２は、Ｙ軸方向（前後方向）に沿って互いに平行に配設された左右一対のガイドレール８３に沿ってＹ軸方向に摺動可能である。したがって、このスライダ８２に支持されたチャックテーブル１０と不図示の回転駆動機構は、スライダ８２と共にＹ軸方向に沿って摺動可能である。

そして、内部ベース８１上の左右一対のガイドレール８３の間には、Ｙ軸方向（前後方向）に延びる回転可能なボールネジ８４が配設されており、該ボールネジ８４のＹ軸方向一端（図１の左端）は、駆動源である正逆転可能なパルスモータ８５に連結されている。また、ボールネジ８４のＹ軸方向他端（図１の右端）は、内部ベース８１上に立設された軸受８６によって内部ベース８１に回転可能に支持されている。そして、このボールネジ８４には、スライダ８２から下方に向かって突設された不図示のナット部材が螺合している。

したがって、パルスモータ８５を起動してボールネジ８４を正逆転させると、このボールネジ８４に螺合する不図示のナット部材がスライダ８２と共にボールネジ８４に沿ってＹ軸方向（前後方向）に摺動するため、このスライダ８２と共にチャックテーブル１０もＹ軸方向に沿って一体的に移動する。この結果、チャックテーブル１０の保持面１１ａに吸引保持されたウェーハＷもＹ軸方向に沿って移動する。

（制御部）
制御部９０は、制御プログラムにしたがって演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部などを備えている。この制御部９０は、チャックテーブル１０、研削ユニット２０、厚み測定器３０、研削送り手段７０及び水平移動機構８０をそれぞれ制御するが、厚み測定器３０のリニアゲージ３１，３２にそれぞれ設けられた後述の供給口４３３，６５（図２参照）に供給する水の量を第１流量に設定する第１流量制御部９１と、供給口４３３，６５に供給する水の量を第１流量よりも多い第２流量に増量する第２流量制御部９２と、各リニアゲージ３１，３２に設けられた後述のコンタクト軸３８（図３参照）を上昇させるコンタクト軸上昇制御部９３を備えている（図３参照）。なお、これらの第１流量制御部９１と第２流量制御部９２及びコンタクト軸上昇制御部９３の作用の詳細については後述する。

ここで、本発明の主要部を構成する前記厚み測定器３０の構成の詳細を図２および図３に基づいて以下に説明する。

［厚み測定器の構成の詳細］
厚み測定器３０を構成する一対のリニアゲージ３１，３２の基本構成は同じであるため、以下、一方のリニアゲージ３１の構成を主として説明する。なお、図３においては、図２に示すアーム３４，３５を省略して簡略化して図示している。

図３に示すように、リニアゲージ３１は、矩形ボックス状のケース３６を備えており、このケース３６内には、エアベアリング３７によって非接触で垂直方向（Ｚ軸方向)に上下動可能に支持されたコンタクト軸３８と、該コンタクト軸３８を上昇させる上昇機構３９と、自重によってウェーハＷの上面に先端が接触するコンタクト軸３８の高さ位置を検知する検知部４０が収容されている。ここで、検知部４０は、垂直に配されたスケール４０１と、該スケール４０１に付された目盛を光学的に読み取るセンサ４０２を備えており、スケール４０１の上端とコンタクト軸３８の上端とは、水平に配された連結板４１によって連結されている。したがって、スケール４０１とコンタクト軸３８は、連結板４１と共に一体に昇降する。なお、センサ４０２は、ケース３６の内壁のスケール４０１に対向する箇所に固定されている。

前記エアベアリング３７のハウジング３７１には、複数のエア通路３７２が形成されており、これらのエア通路３７２は、コンタクト軸３８の外周面に向かって開口している。そして、エア通路３７２には、エア配管６８によってエアコンプレッサなどのエア供給源４２が接続されている。ここで、コンタクト軸３８は、その先端部（下端部）がケース３６の底板３６Ａに形成された挿通孔３６ａを貫通してケース３６の下方へと突出しており、このコンタクト軸３８の突出部３８Ａの周囲には、ケース３６の底板３６Ａに取り付けられた水膜形成手段４３が設けられている。そして、コンタクト軸３８の突出部３８Ａの下端からは小径のプローブ３８ａが下方に向かって一体に延びており、このプローブ３８ａの先端がチャックテーブル１０の保持面１１ａ上に保持されたウェーハＷの上面に接触している。なお、本実施形態では、コンタクト軸３８のプローブ３８ａの先端がウェーハＷに接触しているが、このプローブ３８ａの先端がウェーハＷの上面から所定の距離上に位置するようにコンタクト軸３８を位置づけるようにしてもよい。

ところで、前記水膜形成手段４３は、コンタクト軸３８のケース３６から下方へと突出する突出部３８Ａが中心を貫通する水膜形成ノズル４３１を備えており、この水膜形成ノズル４３１内には複数の水路４３２が形成されている。そして、各水路４３２の一端は、コンタクト軸３８の突出部３８Ａの外周面に向かって開口しており、各水路４３２の他端は、水膜形成ノズル４３１に取り付けられた供給口４３３に接続されている。ここで、供給口４３３は、水配管（第２供給路）４４を経てウォータポンプなどの水源４５に接続されており、水配管４４には、電磁開閉弁（第２バルブ）４６と流量調整用の絞り弁（流量調整バルブ）４７が接続されている。なお、電磁開閉弁４６と絞り弁４７は、制御部９０に電気的に接続されており、その開閉動作が制御部９０によって制御される。

また、ケース３６内に収容された前記上昇機構３９は、シリンダ３９１と、該シリンダ３９１内に上下摺動可能に嵌装されたピストン３９２と、該ピストン３９２から上方に向かって一体に延びるピストンロッド３９３を備えている。ここで、ピストンロッド３９３は、シリンダ３９１を貫通して上方に向かって突出しており、その上端が連結板４１の下面に選択的に当接する。

ところで、前記シリンダ３９１内は、ピストン３９２によって上部室Ｓ１と下部室Ｓ２とに区画されており、これらの上部室Ｓ１と下部室Ｓ２には、エア供給源４２からエアが選択的に供給される。すなわち、エア供給源４２から延びるエア配管４８には電磁切換弁４９が設けられており、この電磁切換弁４９から延びる２つのエア配管５０，５１は、上昇機構３９のシリンダ３９１内の上部室Ｓ１と下部室Ｓ２にそれぞれ接続されている。なお、電磁切換弁４９は、制御部９０に電気的に接続されており、その切換動作が制御部９０によって制御される。

以上のコンタクト軸３８と、該コンタクト軸３８を非接触で上下動可能に支持するエアベアリング３７と、コンタクト軸３８を上昇させる上昇機構３９と、コンタクト軸３８の高さ位置を検知する検知部４０などを収容するケース３６の側板３６Ｂの上部には、排気口３６ｂが開口しており、ケース３６内は、排気口３６ｂに接続された排気管５２と、該排気管５２に設けられた排気弁５３によって大気中に選択的に開放される。なお、排気弁５３は、制御部９０に電気的に接続されており、その開閉動作が制御部９０によって制御される。または、制御部９０によってオリフィス径が調整される。なお、排気弁５３は、内部にスプリングを配置したレギュレータを用いて、ケース３６内が一定の圧力になるようにオリフィス径を調整するように構成されていて、電気的に接続されていなくてもよい。

ここで、チャックテーブル１０の枠体１０Ａの上面の高さを検知する他方のリニアゲージ３２も以上において説明した一方のリニアゲージ３１と同様に構成されているが、これらのリニアゲージ３１，３２の熱変形を防いでウェーハＷの厚みを高精度に検出することができるように、図２に示すように、各リニアゲージ３１，３２とこれらを支持するアーム３４，３５は、冷却ノズル５４，５５から供給される冷却水によって冷却される。すなわち、図２に示すように、支柱３３の上面に取り付けられた２つのニップル５６，５７には、水源４５から延びる水配管（第１供給路）５８，５９がそれぞれ接続されており、各水配管５８，５９には、電磁開閉弁（第１バルブ）６０，６１と流量調整用の絞り弁（流量調整バルブ）６２，６３がそれぞれ設けられている。各ニップル５６，５７には、支柱３３の内部と各冷却ノズル５４，５５に形成された水供給路５４Ａ，５５Ａがそれぞれ接続されており、これらの水供給路５４Ａ，５５Ａからは下方に向かう複数の分岐路５４ａ，５５ａが各冷却ノズル５４，５５の長手方向に沿って適当な間隔でそれぞれ分岐している。そして、これらの分岐路５４ａ，５５ａは、各アーム３４，３５と、各アーム３４，３５の先端に取り付けられたリニアゲージ３１，３２に向かってそれぞれ開口している。なお、電磁開閉弁６０，６１と絞り弁６２，６３は、制御部９０に電気的にそれぞれ接続されており、これらの開閉動作が制御部９０によってそれぞれ制御される。

また、図２に示すように、水配管５９から分岐する水配管６４は、他方のリニアゲージ３２に設けられた供給口６５に接続されており、水配管６４には、電磁開閉弁（第２バルブ）６６と絞り弁（流量調整バルブ）６７が設けられており、これらの電磁開閉弁６６と絞り弁６７は、制御部９０に電気的に接続されてその開閉動作が制御部９０によって制御される。

［研削装置の作用］
次に、以上のように構成された研削装置１の作用を図４～図６を参照しながら以下に説明する。

研削装置１によるウェーハＷの研削に際しては、まず、研削加工すべきウェーハＷがチャックテーブル１０の保持面１１ａに保持される。すなわち、ウェーハＷが保護テープＴ（図１参照）を下にしてチャックテーブル１０の保持面１１ａ上に載置されと、チャックテーブル１０のポーラス部材１１が真空ポンプなどの不図示の吸引源に接続され、該ポーラス部材１１が真空引きされる。すると、ポーラス部材１１に負圧が発生し、この負圧に引かれてウェーハＷがチャックテーブル１０の保持面１１ａ上に吸引保持される。

次に、図１に示す水平移動機構８０を駆動してチャックテーブル１０を＋Ｙ軸方向（後方）に移動させ、該チャックテーブル１０に吸引保持されているウェーハＷを研削ユニット２０の研削ホイール２６の下方に位置決めする。すなわち、パルスモータ８５が起動されてボールネジ８４が回転すると、このボールネジ８４に螺合する不図示のナット部材が取り付けられたスライダ８２がチャックテーブル１０などと共に左右一対のガイドレール８３に沿って＋Ｙ軸方向に摺動するため、チャックテーブル１０の保持面１１ａに保持されているウェーハＷが研削ユニット２０の研削ホイール２６の下方に位置決めされる。なお、このとき、研削砥石２６ｂの下面（研削面）がウェーハＷの中心を通るように両者の水平位置関係が調整される。

その後、研削送り手段７０が駆動されて研削ユニット２０が下降し、該研削ユニット２０の研削２６に取り付けられた研削砥石２６ｂによってウェーハＷの研削が開始されるとともに（図６のステップＳ１）、制御部９０の第１流量制御部９１によって、厚み測定器３０のリニアゲージ３１，３２にそれぞれ設けられた供給口４３３，６５（図２参照）に水源４５から第１の流量の水が供給される（図６のステップＳ２）。

ウェーハＷの研削においては、研削ホイール２６の研削砥石２６ｂがその研削面（下面）の高さが図５に示す原点高さｈ０から空転しながら速度Ｖ１でエアカットが開始される高さｈ１まで時間Ｔ１の間だけ下降する。そして、研削砥石２６ｂの研削面が高さｈ１となるまで研削砥石２６ｂが時間ｔ１において下降すると、研削砥石２６ｂの研削面の高さが図５に示すｈ２になるまで速度Ｖ１よりも遅い速度Ｖ２（＜Ｖ１）でエアカットが時間Ｔ２だけ行われる。

上記エアカットが行われて研削砥石２６ｂがその研削面の高さが図５に示すｈ２となるまで加工した時点（時間ｔ２）で、該研削砥石２６ｂの研削面がウェーハＷの上面（被研削面）に接触するが、このように研削砥石２６ｂの研削面がウェーハＷの上面に接触すると、該研削砥石２６ｂが第１の送り速度Ｖ３で下降してウェーハＷの上面が時間ｔ３まで研削される。このウェーハＷの研削は、研削砥石２６ｂの研削面の高さが図５に示すｈ３となる時間Ｔ３の間だけ行われる。この研削におけるウェーハＷの研削代は、（ｈ２－ｈ３）となる。なお、第１の送り速度Ｖ３は、エアカット時の研削砥石２６ｂの下降速度Ｖ２と同程度に設定される（Ｖ３≒Ｖ２）。

そして、研削砥石２６ｂが時間ｔ３において図５に示すｈ３まで下降してウェーハＷが研削砥石２６ｂによって時間Ｔ３（＝ｔ３－ｔ２）だけ研削されると、研削砥石２６ｂは、その研削面の高さが図５に示すｈ４となるまで第１速度Ｖ３よりも遅い速度Ｖ４（＜Ｖ３）で時間Ｔ４（＝ｔ４－ｔ３）の間だけ下降してウェーハＷをさらに研削する。このときのウェーハＷの研削代は、（ｈ４－ｈ３）となり、結局、２段階の研削によってウェーハＷは、（ｈ２－ｈ４）の研削代分だけ所定の仕上げ厚みとなるように研削される。

ここで、ウェーハＷの研削加工中においては、該ウェーハＷの厚みが厚み測定器３０によって測定される（図６のステップＳ３）。厚み測定器３０によるウェーハＷの厚みの測定においては、一方のリニアゲージ３１によって測定されるウェーハＷの上面高さから他方のリニアゲージ３２によって測定されるチャックテーブル１０の枠体１０Ａの上面高さを差し引いた値として算出される。以下、一方のリニアゲージ３１によるウェーハＷの上面高さの測定について説明する。

リニアゲージ３１によるウェーハＷの上面高さの測定に際しては、図３に示す電磁切換弁４９が図示のように切り換えられ、エア供給源４２からのエアがエア配管５０から上昇機構３９のシリンダ３９１内の上部室Ｓ１に供給される一方、シリンダ３９１内の下部室Ｓ２のエアがエア配管５１から電磁切換弁４９を経て大気中に排出される。このため、ピストン３９２とピストンロッド３９３は、上部室Ｓ１の圧力によって下降し、ピストンロッド３９３は、連結板４１から離間して該連結板４１の下方に位置している。

また、同時にエア供給源４２からはエアがエア配管６８を経てエアベアリング３７のハウジング３７１に形成されたエア通路３７２へと供給され、これらのエア通路３７２に供給されたエアは、各エア通路３７２の開口端からコンタクト軸３８の外周面に向けて吹き付けられる。このため、コンタクト軸３８は、エアベアリング３７によって非接触で上下に摺動可能に支持される。したがって、コンタクト軸３８は、自重によってそのプローブ３８ａの先端がウェーハＷの上面に接触し、ウェーハＷの上面の高さ変化に応答性良く追従して上下動する。このため、コンタクト軸３８に連結された連結板４１と該連結板４１に取り付けられた検知部４０のスケール４０１がコンタクト軸３８と共に上下動し、スケール４０１の目盛がセンサ４０２によって光学的に読み取られることによって、ウェーハＷの上面高さが高精度に測定される。そして、同様に、他方のリニアゲージ３２によっても、チャックテーブル１０の枠体１０Ａの上面高さが高精度に測定されるため、一方のリニアゲージ３１によって測定されるウェーハＷの上面高さから他方のリニアゲージ３２によって測定されるチャックテーブル１０の枠体１０Ａの上面高さを差し引くことによって、研削加工中のウェーハＷの厚みが求められる（図６のステップＳ３）。

なお、前述のように、エア供給源４２からエア配管６８を経てエアベアリング３７のハウジング３７１に形成されたエア通路３７２へと供給されたエアの一部は、ハウジング３７１から漏れてケース３６内に滞留するが、このエアは、ケース３６の側板３６Ｂに形成された排気口３６ｂから大気中に排出されるため、ケース３６の圧力上昇が防がれる。

そして、厚み測定器３０によってウェーハＷの厚みが測定されている状態では、図２に示す水源４５から冷却水が水配管５８，５９を経て各冷却ノズル５４，５５へとそれぞれ供給され、各冷却ノズル５４，５５へと供給された冷却水は、各水供給路５４Ａ，５５Ａから各分岐路５４ａ，５５ａへと流れ、各分岐路５４ａ，５５ａから各アーム３４，３５や各リニアゲージ３１，３２に向けてそれぞれ噴出する。このため、各アーム３４，３５や各リニアゲージ３１，３２が冷却水によって冷却され、これらのアーム３４，３５やリニアゲージ３１，３２の熱変形が防がれる。この結果、研削加工中のウェーハＷの厚みがリニアゲージ３１，３２によって高精度に測定される。

さらに、ウェーハＷの研削加工中においては、例えば、一方のリニアゲージ３１については、図３に示す水源４５から水が水配管４４を経て水膜形成手段４３の供給口４３３へと供給され、供給口４３３へと供給された水は、水膜形成ノズル４３１内に形成された水路４３２からコンタクト軸３８のケース３６の下方へと突出する突出部３８Ａの外周面に向かって噴射される。この場合の水の噴射量は、前述のように少量である第１流量（本実施形態では、０．２５リットル／ｍｉｎ）であり、水圧も比較的低い（本実施形態では、７ｋＰａ）ため、図４（ａ）に示すように、供給口４３３から水路４３２を経てコンタクト軸３８に向かって噴射される水によってコンタクト軸３８の突出部３８Ａとその先端のプローブ３８ａの外周面には比較的厚みの薄い水膜ｆ１が形成され、この水膜ｆ１によってコンタクト軸３８の突出部３８Ａとプローブ３８ａの外周面への研削水や該研削水に含まれる研削屑の付着が防がれる。また、薄い水膜ｆ１の外側をエアベアリング３７に使用したエアが排気される。

以上のように、水膜形成手段４３によってコンタクト軸３８の突出部３８Ａに向かって水を噴射して該突出部３８Ａとプローブ３８ａの外周面に水膜ｆ１を形成しつつ、研削加工中のウェーハＷの厚みを厚み測定器３０によって測定すると（図６のステップＳ３）、制御部９０は、測定されたウェーハＷの厚みが所定の仕上げ厚みに達したか否かを判定する（図６のステップＳ４）。厚み測定器３０によって測定されるウェーハＷの厚みが図５に示す時間ｔ４（研削砥石２６ｂの研削面の高さがｈ４に達した時間）において所定の仕上げ厚みに達すると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、例えば、一方のリニアゲージ３１においては、制御部９０の第２流量制御部９２は、電磁開閉弁６０を閉じて冷却ノズル５４へと向かう冷却水の流れを遮断するとともに、電磁開閉弁４６を開くとともに、絞り弁４７のオリフィス径（開度）を大きくして水膜形成ノズル４３１に供給する水を第１の流量よりも大きな第２流量に増量する（図６のステップＳ５）。なお、他方のリニアゲージ３２においても、供給口６５（図２参照）に供給する水も同様に第２流量に増量される。

例えば、一方のリニアゲージ３１において、水膜形成ノズル４３１への水の供給量を第１流量から第２流量（本実施形態では、２．０リットル／ｍｉｎ）へと増量すると、それに伴って水路４３２内の水圧も高まり（本実施形態では、１００ｋＰａ ）、図４（ｂ）に示すように、供給口４３３から水路４３２を経てコンタクト軸３８に向かって噴射される水によってコンタクト軸３８の突出部３８Ａとその先端のプローブ３８ａの外周面には比較的大きな厚みの水膜ｆ２が形成され、この厚い水膜ｆ２によってコンタクト軸３８の突出部３８Ａとプローブ３８ａの外周面への研削水や該研削水に含まれる研削屑の付着が効果的に防がれる。つまり、コンタクト軸３８の突出部３８Ａとプローブ３８ａとの間を水膜ｆ２が満たし、その水膜ｆ２の水圧によって、該研削水に含まれる研削屑が除去され、研削屑の付着を防止している。なお、水膜形成ノズル４３１への水の供給量を第１流量から第２流量へと増量する際に、絞り弁４７のオリフィス径（開度）を大きくするのではなく、水配管（第１供給路）５８を流れていた水を水配管（第２供給路）４４に流すようにしてもよい。そのため、接続配管９９、バルブ９５，９７を備え、制御部は、バルブ９５を閉じ、バルブ９７を開く。ここで、図３に示す９６，９８は、他方のリニアゲージ３２側に設けられたバルブである。

また、コンタクト軸３８の外側面には、特開２０１８－０７０８３２号公報に開示のような撥水性および滑水性のコーティングが施されている。そして、水膜形成ノズル４３１への水の供給量が第２流量に増量された際に、その水膜ｆ２の水圧によって研削水や該研削水に含まれる研削屑の除去を容易にすることができる。

上述のように、図５に示す時間ｔ４においてウェーハＷが所定の仕上げ厚みまで研削されると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、前述のように水膜形成ノズル４３１への水の供給量が第１流量から第２流量へと増量され（ステップＳ５）、研削砥石２６ｂの研削面の高さを図５に示すｈ４に保持したまま（つまり、研削砥石２６ｂの切り込み量を０としたまま）、回転する研削砥石２６ｂによってウェーハＷの被研削面を時間ｔ５まで所定時間Ｔ５の間だけ研削するスパークアウト研削を行う。したがって、このスパークアウト研削における研削砥石２６ｂの下降速度Ｖ５は、０となる（Ｖ５＝０）。

上記スパークアウト研削が終了すると、図５に示す時間ｔ５から研削砥石２６ｂを速度Ｖ６でゆっくりと上昇させ、この研削砥石２６ｂがウェーハＷの表面から離れる時間ｔ６までの間（時間Ｔ６の間）、該研削砥石２６ｂによってウェーハＷをエスケープカットする。そして、このエスケープカットが終了すると、図５に示す時間ｔ６から時間ｔ７までの間（時間範囲Ｔ７）、研削砥石２６ｂを比較的高速の退避速度Ｖ７で原点高さ位置ｈ０まで退避させる。

ところで、前述のように図５に示す時間ｔ４においてウェーハＷが所定の仕上げ厚みまで研削されると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、水膜形成ノズル４３１への水の供給量が第１流量から第２流量へと増量されるとともに（ステップＳ５）、制御部９０のコンタクト軸上昇制御部９３によって上昇機構３９が駆動されてコンタクト軸３８が上昇する（図６のステップＳ６）。すなわち、図３に示す電磁切換弁４９が切り換えられ、エア供給源４２からのエアがエア配管４８から電磁切換弁４９を経てエア配管５１へと流れると、このエア配管５１から上昇機構３９のシリンダ３９１内の下部室Ｓ２にエアが供給され、ピストン３９２が下面にエアの圧力を受けてシリンダ３９１内を上昇するため、該ピストン３９２と共にピストンロッド３９３が上昇して連結板４１を押し上げる。すると、連結板４１に取り付けられたコンタクト軸３８が連結板４１と共に上昇し、その先端のプローブ３８ａがウェーハＷの表面（被研削面）から離れる。このとき、上昇するコンタクト軸３８の突出部３８Ａとプローブ３８ａの外周面には、増量された水によって比較的厚い水膜ｆ２（図４（ｂ）参照）が形成されているため、コンタクト軸３８の突出部３８Ａとプローブ３８ａの外周面に研削水や該研削水に含まれる研削屑が付着することがなく、該コンタクト軸３８の上昇がスムーズになされる。

その後、前記スパークアウト研削と前記エスケープカットが行われ、ウェーハＷに対する一連の研削加工が終了する（図６のステップＳ７）。

以上のように、本実施形態に係る研削装置１においては、厚み測定器３０のリニアゲージ３１，３２によって測定されるウェーハＷの厚みが所定の仕上げ厚みに達するまでは供給口４３３，６５に供給される水の量を少量である第１流量に設定し、ウェーハＷが所定の仕上げ厚みまで研削されると、供給口４３３，６５に供給される水の量を第１流量よりも多い第２流量へと増量し、ウェーハＷの研削加工後に上昇するリニアゲージ３１，３２のコンタクト軸３８の側面を水で満たした状態とするようにしたため、節水を図りつつ、ウェーハＷの研削加工後に上昇するコンタクト軸３８への研削屑の付着を確実に防ぐことができ、該コンタクト軸３８を抵抗なくスムーズに上昇させることができるという効果が得られる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１：研削装置、２：ベース、３：開口部、４：カバー、５，６：伸縮カバー、
１０：チャックテーブル、１０Ａ：枠体、１１：ポーラス部材、１１ａ：保持面、
１２：回転軸、２０：研削ユニット、２２：スピンドルハウジング、
２３：スピンドルモータ、２４：スピンドル、２５：マウント、２６：研削ホイール、
２６ａ：基台、２６ｂ：研削砥石、２７：ノズル、３０：厚み測定器、
３１，３２：リニアゲージ、３３：支柱、３４，３５：アーム、３６：ケース、
３６Ａ：ケースの底板、３６ａ：挿通孔、３６Ｂ：ケースの側板、３６ｂ：排気口、
３７：エアベアリング、３７１：ハウジング、３７２：エア通路、３８：コンタクト軸、３８Ａ：コンタクト軸の突出部、３８ａ：プローブ、３９：上昇機構、３９１：シリンダ、
３９２：ピストン、３９３：ピストンロッド、４０：検知部、４０１：スケール、
４０２：センサ、４１：連結板、４２：エア供給源、４３：水膜形成手段、
４３１：水膜形成ノズル、４３２：水路、４３３：供給口、
４４：水配管（第２供給路）、４５：水源、４６：電磁開閉弁（第２バルブ）、
４７：絞り弁（流量調整バルブ）、４８：エア配管、４９：電磁切換弁、
５０，５１：エア配管、５２：排気管、５３：排気弁、５４，５５：冷却ノズル、
５４Ａ，５５Ａ：水供給路、５４ａ，５５ａ：分岐路、５６，５７：ニップル、
５８，５９：水配管（第１供給路）、６０，６１：電磁開閉弁（第１バルブ）、
６２，６３：絞り弁（流量調整弁）、６４：水配管（第１供給路）、
６５：供給口、６６：電磁開閉弁（第２バルブ）、６７：絞り弁（流量調整弁）、６８：エア配管、７０：研削送り手段、７１：コラム、７２：昇降板、
７３：ガイドレール、７４：ボールネジ、７５：パルスモータ、７６：ブラケット、
８０：水平移動機構、８１：内部ベース、８２：スライダ、８３：ガイドレール、
８４：ボールネジ、８５：パルスモータ、８６：軸受、９０：制御部、
９１：第１流量制御部、９２：第２流量制御部、９３：コンタクト軸上昇制御部、
９５～９８：バルブ、９９：接続管、ｆ１，ｆ２：水膜、Ｓ１：上部室、Ｓ２：下部室、Ｔ：保護テープ、Ｗ：ウェーハ

Claims (3)

1. チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハを研削砥石で研削する研削装置であって、
   測定面となる、該保持面の径方向外側の該チャックテーブルの上面の高さ、または、該チャックテーブルの保持面に保持されたウェーハの上面の高さを測定するリニアゲージと、
   制御部と、
   を備え、
   該リニアゲージは、
   先端を該測定面に接触または先端を該測定面から所定距離上に離して位置づけるコンタクト軸と、該コンタクト軸を鉛直方向に昇降可能に支持するエアベアリングと、自重で降下した該コンタクト軸の高さ位置を検知する検知部と、該コンタクト軸を上昇させる上昇機構と、該エアベアリングと該検知部および該上昇機構を収容するケースと、該ケースの底板に形成され該コンタクト軸の先端部分を挿通させる挿通孔と、該ケースの底板に形成され該挿通孔に連通し該ケースから突出する該コンタクト軸の側面に水膜を形成する水膜形成ノズルと、該水膜形成ノズルに供給する水の水量を調整する水量調整部と、を備え、
   該制御部は、
   ウェーハが予め設定した仕上げ厚みに研削されるまでは該水量調整部によって該水膜形成ノズルに供給する水の水量を少量の第１流量に設定する第１流量制御部と、ウェーハが仕上げ厚みに研削されると該水膜形成ノズルに供給する水の水量を該水量調整部によって該第１流量よりも多い第２流量に増量する第２流量制御部と、該コンタクト軸を上昇させる前に該第２流量制御部によって増量された水を該水膜形成ノズルから噴出させ該水膜形成ノズルと該エアベアリングのとの間における該コンタクト軸の側面を水で満たした状態にした後に該コンタクト軸を上昇させるコンタクト軸上昇制御部と、を備える研削装置。
2. 該リニアゲージの熱変形を防止するために該ケースの外面に水を供給する冷却ノズルを備え、
   水源と該冷却ノズルとを連通させて該冷却ノズルに水を供給する第１供給路と、該第１供給路を開閉する第１バルブと、該水源と該水膜形成ノズルとを連通させて該水膜形成ノズルに水を供給する第２供給路と、該第２供給路を開閉する第２バルブと、該第２供給路内を水の水量を調整する流量調整バルブと、を備え、
   該第２流量制御部は、該第１バルブを閉じ該第２バルブを開け、該流量調整バルブのオリフィス径を大きくすることによって、該冷却ノズルに供給していた水を該水膜形成ノズルに供給する、請求項１記載の研削装置。
3. 該コンタクト軸の側面全面に撥水性および滑水性のコーティングを施した請求項１記載の研削装置。

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