JP5481264B2 - Grinding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、研削装置に関し、特に、半導体ウェーハ等の被加工物を研削加工する研削装置に関する。 The present invention relates to a grinding apparatus, and more particularly to a grinding apparatus for grinding a workpiece such as a semiconductor wafer.
半導体デバイスの製造プロセスでは、デバイスの目的厚さを得るために、多数のデバイスの集合体である半導体ウェーハの段階で、裏面研削して薄化することが行われている。昨今のデバイスの顕著な薄型化に応じて、ウェーハは一層薄く加工されており、その厚さの管理においてはより高い精度が求められる。ウェーハの研削や研磨は、厚さを測定しながら進められるが、そのような形態での厚み検出手段として、測定用のプローブを被加工面に接触させながら厚さの変位を検出する接触式の厚み検出手段が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the manufacturing process of a semiconductor device, in order to obtain a target thickness of the device, thinning is performed by back-grinding at the stage of a semiconductor wafer which is an aggregate of a large number of devices. In accordance with the remarkable thinning of devices in recent years, wafers are processed to be thinner, and higher accuracy is required in managing the thickness. Grinding and polishing of the wafer can proceed while measuring the thickness, but as a thickness detection means in such a form, a contact type that detects the displacement of the thickness while bringing the measuring probe into contact with the work surface. Thickness detection means is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、接触式の厚み検出手段では、接触するプローブによって被加工面に傷がつき、その傷がウェーハの抗折強度を低下させる原因になるといった問題や、保護テープの厚みを除いてウェーハの厚みのみを検出することが出来ない等の問題があった。このため、本出願人においては、ウェーハにプローブ等を接触させることなく厚みを検出可能な光学式で非接触式の厚み検出手段を提案している(例えば、特許文献2参照)。 However, in the contact-type thickness detecting means, the thickness of the wafer is excluded except for the problem that the surface to be processed is scratched by the probe to be contacted, and that the scratch causes a reduction in the bending strength of the wafer, and the thickness of the protective tape. There was a problem such as being unable to detect only. For this reason, the present applicant has proposed an optical non-contact type thickness detecting means capable of detecting the thickness without bringing a probe or the like into contact with the wafer (see, for example, Patent Document 2).
この非接触式の厚み検出手段では、ウェーハの厚みを検出できる検出範囲(例えば、100μm以下)が制限される場合があり、非接触式の厚み検出手段の検出範囲を超える厚みのウェーハを加工する場合においては、接触式の厚さ測定手段を併用する必要があった。 In this non-contact type thickness detection means, the detection range (for example, 100 μm or less) in which the thickness of the wafer can be detected may be limited, and a wafer having a thickness exceeding the detection range of the non-contact type thickness detection means is processed. In some cases, it was necessary to use contact-type thickness measuring means in combination.
ところで、半導体ウェーハの研削加工において、非接触式の厚み検出手段による検出は、ウェーハの表面に傷を付けることなくウェーハの厚みのみを検出できるため、早期に接触式から非接触式に検出手段を切替えたいという要望がある。一方、非接触式の厚み検出手段が安定して検出できない段階で、接触式から非接触式に切り替えられると正確にウェーハの厚みを検出できないという問題があった。 By the way, in the grinding of semiconductor wafers, the detection by the non-contact type thickness detection means can detect only the thickness of the wafer without damaging the surface of the wafer, so the detection means from the contact type to the non-contact type at an early stage. There is a desire to switch. On the other hand, there is a problem that the thickness of the wafer cannot be accurately detected when the contact type is switched from the contact type to the non-contact type at a stage where the non-contact type thickness detection means cannot stably detect.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、適切な加工タイミングで接触式の厚み検出から非接触式の厚み検出に切り替えることができる研削装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a grinding apparatus capable of switching from contact-type thickness detection to non-contact-type thickness detection at an appropriate processing timing.
本発明の研削装置は、ワークを保持する保持面を有する保持手段と、前記保持面に保持されたワークを研削加工する加工手段と、前記保持面に保持されたワークの厚みを検出する厚み検出手段と、を有する研削装置であって、前記厚み検出手段は、ワークの上面に接触してワークの厚みを検出する接触式検出部と、ワークの上面に接触せずにワークの厚みを検出する非接触式検出部と、研削加工によってワークの厚みが所定の厚み付近に近づいた際に、前記接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工から前記非接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工へ切り替える切り替え制御部と、を有し、前記切り替え制御部は、前記接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工が行われている状態で前記非接触式検出部によるワークの厚み検出を開始し、前記接触式検出部が時間経過に伴って検出した複数のワークの厚み情報から時間経過に対する厚みの変化を表す第一の傾きを複数求めて複数の第一の傾きを平均化することで第一の平均傾きを求め、前記非接触式検出部が時間経過に伴って検出した複数のワークの厚み情報から時間経過に対する厚みの変化を表す第二の傾きを複数求めて複数の第二の傾きを平均化することで第二の平均傾きを求め、前記第一の平均傾きに近似する傾きである許容範囲に前記第二の平均傾きが入ったことに基づいて前記接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工から前記非接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工へ切り替えることを特徴とする。 The grinding apparatus of the present invention includes a holding means having a holding surface for holding a workpiece, a processing means for grinding the workpiece held on the holding surface, and a thickness detection for detecting the thickness of the workpiece held on the holding surface. Means for detecting the thickness of the workpiece without contacting the upper surface of the workpiece. Non-contact type detection unit and workpiece detected by the non-contact type detection unit from grinding based on the thickness of the workpiece detected by the contact type detection unit when the thickness of the workpiece approaches a predetermined thickness by grinding. A switching control unit that switches to grinding based on the thickness of the non-contact type in a state in which grinding based on the thickness of the workpiece detected by the contact type detection unit is being performed. The thickness detection of the workpiece by the protruding portion is started, and a plurality of first inclinations representing a change in the thickness with respect to the passage of time are obtained from the thickness information of the plurality of workpieces detected by the contact type detection portion with the passage of time. A first inclination is obtained by averaging one inclination, and a second inclination representing a change in thickness with respect to time from thickness information of a plurality of workpieces detected with the passage of time by the non-contact detection unit. The second average slope is obtained by averaging a plurality of second slopes, and the second average slope is within an allowable range that is a slope that approximates the first average slope. Based on this, the grinding process based on the workpiece thickness detected by the contact type detection unit is switched to the grinding process based on the workpiece thickness detected by the non-contact type detection unit.
上記研削装置によれば、接触式検出部の検出結果に基づく研削加工中に、接触式検出部の検出結果から時間経過に伴うワークの厚みの変化の平均を表す第一の平均傾きが求められると共に、非接触式検出部の検出結果から時間経過に伴うワークの厚みの変化の平均を表す第二の平均傾きが求められる。そして、第二の平均傾きが、第一の平均傾きと略同様な変化傾向が得られる許容範囲内に入ることで、非接触式検出部により接触式検出部と同程度の検出精度が得られるとして、接触式検出部の検出結果に基づく研削加工から非接触式検出部の検出結果に基づく研削加工に切り替えられる。このため、ワークが厚い場合等、非接触式検出部の検出精度が低い段階で、非接触式の厚み検出に切り替えられることがない。このように、ワークの厚みが非接触式検出部により正確に検出可能となったタイミングを特定して、接触式の厚み検出から非接触式の厚み検出に切り替えることができる。 According to the above grinding apparatus, during the grinding process based on the detection result of the contact type detection unit, the first average inclination representing the average change in the thickness of the workpiece over time is obtained from the detection result of the contact type detection unit. At the same time, a second average inclination representing an average of changes in the thickness of the work over time is obtained from the detection result of the non-contact detection unit. The second average inclination falls within an allowable range in which a change tendency substantially the same as the first average inclination is obtained, so that the non-contact detection unit can obtain detection accuracy comparable to that of the contact detection unit. As described above, the grinding process based on the detection result of the contact detection unit is switched to the grinding process based on the detection result of the non-contact detection unit. For this reason, it is not switched to the non-contact type thickness detection when the detection accuracy of the non-contact type detection unit is low, such as when the workpiece is thick. In this way, it is possible to switch from contact type thickness detection to non-contact type thickness detection by specifying the timing at which the workpiece thickness can be accurately detected by the non-contact type detection unit.
本発明によれば、接触式検出部による検出結果と非接触式検出部による検出結果との変化傾向を比較することで、適切な加工タイミングで接触式の厚み検出から非接触式の厚み検出に切り替えることができる。 According to the present invention, by comparing the change tendency of the detection result by the contact type detection unit and the detection result by the non-contact type detection unit, from the contact type thickness detection to the non-contact type thickness detection at an appropriate processing timing. Can be switched.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本発明の一実施の形態に係る研削装置は、被加工物(ワーク)の厚みを検出する接触式検出部と非接触式検出部とを有し、適切な加工タイミングで前者から後者に厚み検出部を切り替えるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A grinding apparatus according to an embodiment of the present invention includes a contact type detection unit and a non-contact type detection unit that detect the thickness of a workpiece (workpiece), and detects the thickness from the former to the latter at an appropriate machining timing. The part is switched.
図1は、本発明の一実施の形態に係る研削装置1の外観斜視図である。図2は、本実施の形態に係る研削装置1の研削加工時における研削砥石61と半導体ウェーハWとの関係を説明するための図である。なお、以下においては、説明の便宜上、図1に示す左下方側を研削装置1の前方側と呼び、同図に示す右上方側を研削装置1の後方側と呼ぶものとする。また、以下においては、説明の便宜上、図1に示す上下方向を研削装置1の上下方向と呼ぶものとする。
FIG. 1 is an external perspective view of a grinding apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining the relationship between the
図1に示すように、研削装置1は、概して直方体状の基台2を有している。基台2の上面の前方側には、研削装置1に対する指示を受け付ける操作パネル3が設けられている。操作パネル3の後方側には、チャックテーブル41を支持するテーブル支持台4が設けられている。テーブル支持台4の後方側には、支柱部5が設けられている。この支柱部5の前面には、上下方向に移動可能に研削ユニット6が支持されている。研削ユニット6の近傍には、チャックテーブル41に保持された半導体ウェーハWの厚みを検出する厚み検出ユニット7が設けられている。
As shown in FIG. 1, the grinding apparatus 1 has a
このような構成を有し、本実施の形態に係る研削装置1においては、研削ユニット6と、半導体ウェーハWを保持したチャックテーブル41とを相対回転させて半導体ウェーハWを加工するように構成されている。また、研削加工の工程において、厚み検出ユニット7にて半導体ウェーハWの厚みを検出し、この検出結果に基づいて半導体ウェーハWに対する研削加工を継続又は停止するように構成されている。より具体的には、図2に示すように、後述する研削ユニット6の研削砥石61の一部を、チャックテーブル41に保持された半導体ウェーハWと対向して配置し、半導体ウェーハWに当接する位置まで移動する。そして、チャックテーブル41を矢印B方向に回転させると共に、研削砥石61を矢印C方向に回転させることで半導体ウェーハWの研削加工を行う。そして、研削砥石61に対向して配置されていない領域の半導体ウェーハWの厚みを、厚み検出ユニット7で検出して半導体ウェーハWに対する研削加工を継続又は停止を制御する。なお、厚み検出ユニット7を構成する接触式検出部71及び非接触式検出部75については後述する。
The grinding apparatus 1 according to the present embodiment having such a configuration is configured to process the semiconductor wafer W by relatively rotating the grinding unit 6 and the chuck table 41 holding the semiconductor wafer W. ing. In the grinding process, the
なお、本実施の形態に係る研削装置1においては、被加工物(ワーク)としてシリコンウェーハやGaAs等の半導体ウェーハWを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではなく、セラミック、ガラス、サファイヤ系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダの平坦度が要求される各種加工材料をワークとしてもよい。 In the grinding apparatus 1 according to the present embodiment, a semiconductor wafer W such as a silicon wafer or GaAs is described as an example of a workpiece (workpiece), but the present invention is not limited to this configuration. Glass, sapphire-based inorganic material substrates, plate-like metal or resin ductile materials, and various processed materials requiring flatness on the order of micron to submicron order may be used as the workpiece.
テーブル支持台4は、正方形状に設けられ、チャックテーブル41を回転可能に支持する。テーブル支持台4には、図示しない駆動機構に接続され、この駆動機構から供給される駆動力により、基台2の上面に形成された開口部2a内を前後方向にスライド移動される。これにより、チャックテーブル41は、研削ユニット6に半導体ウェーハWを対向させる研削位置と、この研削位置から前方側に離間し、加工前の半導体ウェーハWが供給される一方、加工後の半導体ウェーハWが回収される載せ換え位置との間でスライド移動される。
The table support 4 is provided in a square shape and rotatably supports the chuck table 41. The table support 4 is connected to a drive mechanism (not shown), and is slid in the front-rear direction in the
テーブル支持台4の前後には、半導体ウェーハWの研削加工時に発生する研削砥石61のくず等の基台2内への侵入を防止する防塵カバー21が設けられている。防塵カバー21は、テーブル支持台4の前面及び後面に取り付けられると共に、その移動位置に応じて伸縮可能に設けられ、基台2の開口部2aを覆うように構成されている。
Before and after the table support 4, a
チャックテーブル41は、保持手段を構成するものであり、円盤状に形成され、半導体ウェーハWが保持される保持面41aが形成されている。保持面41aの中央部分には、ポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。チャックテーブル41は、基台2内に配置された図示しない吸引源に接続され、保持面41aの吸着面で半導体ウェーハWを吸着保持する。また、チャックテーブル41は、図示しない回転駆動機構に接続され、この回転駆動機構により保持面41aに半導体ウェーハWを保持した状態で回転される。なお、半導体ウェーハWには、デバイスが形成された一面側にデバイス保護用の保護テープ81が貼着されており(図4参照)、この保護テープ81側を下方に向けて矢印Aに示すようにチャックテーブル41の保持面41aに載置される。
The chuck table 41 constitutes a holding unit, and is formed in a disk shape, and a
支柱部5は、直方体状に設けられ、その前面にはチャックテーブル41の上方において研削ユニット6を移動させる研削ユニット移動機構51が設けられている。研削ユニット移動機構51は、ボールねじ式の移動機構により支柱部5に対して上下方向に移動するZ軸テーブル52を有している。Z軸テーブル52には、その前面側に取り付けられた支持部53を介して研削ユニット6が支持されている。
The
研削ユニット6は、加工手段を構成するものであり、図示しないスピンドルの下端に着脱自在に装着された研削砥石61を有している。この研削砥石61は、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。
The grinding unit 6 constitutes a processing means, and has a
厚み検出ユニット7は、厚み検出手段を構成するものであり、半導体ウェーハWに接触して厚みを検出する接触式検出部71と、半導体ウェーハWに非接触で厚みを検出する非接触式検出部75とを有している。接触式検出部71及び非接触式検出部75は、基台2の開口部2aを挟んで向かい合わせに配置され、チャックテーブル41上の半導体ウェーハWの厚みを検出可能に構成されている。本実施の形態に係る研削装置1では、研削加工の途中までは接触式検出部71により厚み検出され、その後に非接触式検出部75による厚み検出に切り替えられて研削加工が継続される。
The
接触式検出部71は、基台2上に立設する支持部72と、支持部72の上部に設けられた2つの測定用のプローブ73、74とを有している。接触式検出部71は、一方のプローブ73を半導体ウェーハWの上面に接触し、他方のプローブ74をチャックテーブル41の上面に接触して、プローブ73、74のそれぞれ高さ位置を測定する。そして、接触式検出部71では、図示しないプロセッサにおいてプローブ73、74の高さ位置の差分がとられることで、半導体ウェーハWの厚みが検出される。
The contact-
非接触式検出部75は、基台2上に立設する逆L字形状のアーム部76と、アーム部76の先端に設けられたレーザヘッド部77とを有している。レーザヘッド部77は、チャックテーブル41に保持された半導体ウェーハWの上面に近接する位置に配置され、半導体ウェーハWの上面に対して垂直にレーザ光を照射する。レーザヘッド部77には、レーザ光の光源が接続される他、半導体ウェーハWからの反射光を受光するフォトダイオードや、フォトダイオードで受光された干渉波の波形を分析する検波回路が接続されている。非接触式検出部75では、フォトダイオードで受光された干渉波の波形を検波回路により分析し、その波形に応じて半導体ウェーハWの厚みが検出される。
The non-contact
また、厚み検出ユニット7には、接触式検出部71による検出結果、非接触式検出部75による検出結果等を記憶する記憶部78と、半導体ウェーハWの厚み検出方式を接触式と非接触式との間で切り替え制御する切り替え制御部79とが設けられている。記憶部78には、接触式検出部71及び非接触式検出部75において検出された半導体ウェーハWの厚みの検出値(厚み情報)が、所定の時間間隔で記憶される。なお、記憶部78は、HDD(Hard Disk Drive)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。
In addition, the
切り替え制御部79は、記憶部78に記憶された接触式検出部71及び非接触式検出部75の検出値に基づいて、厚み検出方式の切り替えに適切なタイミングを計り、接触式から非接触式に切り替え制御する。なお、切り替え制御部79による切り替え制御の詳細については後述する。また、切り替え制御部79は、各種処理を実行するプロセッサや、メモリ等により構成されている。切り替え制御部79内のメモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。また、メモリには、厚み検出方式の切り替え制御の制御プログラム等が記憶されている。
The switching
ここで、図3を参照して、研削加工時における接触式検出部71及び非接触式検出部75の検出特性の一例について説明する。図3においては、研削ユニット6を一定の加工速度に制御された状態で研削加工されているものとし、縦軸が検出値、横軸が加工時間、実線P1が接触式検出部の検出特性、破線P2が非接触式検出部の検出特性の一例をそれぞれ示している。
Here, an example of detection characteristics of the
図3に示すように、接触式検出部71の検出特性P1は、研削加工の加工時間の経過に伴って線形的に変化している。このように、接触式検出部71は、研削加工の加工時間に応じて半導体ウェーハWの厚みを精度よく検出可能に構成されている。一方、非接触式検出部75の検出特性P2は、研削加工の開始から所定時間が経過するまでは、検出値がばらつき、所定時間の経過後に、検出特性P1と略同様な傾きで線形に変化している。これは、研削加工の開始から所定時間が経過するまでは、半導体ウェーハWが十分な厚みを有するため、非接触式検出部75では精度良く検出できないからである。
As shown in FIG. 3, the detection characteristic P1 of the contact-
このように、半導体ウェーハWが十分に薄化されるまでは(例えば、100μm以下)、非接触式検出部75により半導体ウェーハWの厚みが誤検出される。また、半導体ウェーハWが薄化されると、接触式検出部71では半導体ウェーハWに傷を付けて屈折強度を低下させるおそれがある。このため、切り替え制御部79において、検出特性P1、P2の傾きが略同一となる加工タイミングで接触式から非接触式に検出方式が切り替えられる。これにより、非接触式検出部75により誤検出される間は、接触式検出部71により厚み検出され、その後は非接触式検出部75により厚み検出される。
Thus, until the semiconductor wafer W is sufficiently thinned (for example, 100 μm or less), the thickness of the semiconductor wafer W is erroneously detected by the
この場合、切り替え制御部79は、接触式検出部71により半導体ウェーハWの後述する所定の厚みt0付近の検出値が検出された時点で、接触式から非接触式に切り替え制御を開始する。以下、図4を参照して、厚み検出方式と半導体ウェーハWの厚みとの関係について説明する。
In this case, the switching
図4に示すように、半導体ウェーハWには、上記した切り替え制御を開始する際の目安となる所定の厚みt0が規定されている。また、半導体ウェーハWには、この所定の厚みt0を中心として、接触式検出部71と非接触式検出部75とにより並行して厚みが検出される並行検出領域A1が設けられている。並行検出領域A1の上方は、接触式検出部71により厚み検出される接触式検出領域A2とされ、並行検出領域A1の下方は、非接触式検出部75により厚み検出される非接触式検出領域A3とされる。
As shown in FIG. 4, the semiconductor wafer W has a predetermined thickness t 0 that serves as a guide when starting the switching control described above. Further, the semiconductor wafer W, about the predetermined thickness t 0, parallel detection area A1 in which the thickness in parallel with the contact-
接触式検出領域A2は、接触式検出部71による半導体ウェーハWの厚み検出に基づいて研削加工される領域であり、半導体ウェーハWの上面と切り替え制御が開始される並行検出領域A1の上限とで規定される。並行検出領域A1は、接触式検出部71による半導体ウェーハWの厚み検出に基づく研削加工が行われると共に、非接触式検出部75により半導体ウェーハWの厚みが検出される領域である。この並行検出領域A1では、切り替え制御部79による切り替え制御処理が行われ、接触式から非接触式に検出方式が切り替えられる。また、並行検出領域A1の大きさは、切り替え制御部79の切り替え制御の開始から完了までの処理時間によって規定される。
The contact detection area A2 is an area that is ground based on the thickness detection of the semiconductor wafer W by the
非接触式検出領域A3は、非接触式検出部75による半導体ウェーハWの厚み検出に基づいて研削加工される領域であり、切り替え制御が完了する並行検出領域A1の下限と半導体ウェーハWの下面とで規定される。なお、所定の厚みt0付近の並行検出領域A1の上限は、切り替え制御の開始タイミングを特定するための閾値として研削装置1に設定されている。
The non-contact detection area A3 is an area that is ground based on the detection of the thickness of the semiconductor wafer W by the
ここで、切り替え制御部79による切り替え制御について簡単に説明する。研削加工の開始時は、接触式検出部71の検出結果に基づいて研削加工が制御される。そして、接触式検出部71により所定の厚みt0付近、すなわち、並行検出領域A1の上限が検出されると、接触式検出部71の検出結果に基づく研削加工が継続されると共に、非接触式検出部75により厚み検出が開始される。接触式検出部71及び非接触式検出部75のそれぞれによって検出された厚みの検出値は、所定の時間間隔で記憶部78に記憶される。
Here, the switching control by the switching
このとき、切り替え制御部79は、記憶部78から十分に時間間隔を空けた2つの検出値を取り出し、接触式検出部71及び非接触式検出部75のそれぞれに対して、検出値の変化量を算出する。この検出値の変化量は、時間経過に伴う半導体ウェーハWの厚みの変化を表しており、接触式検出部71及び非接触式検出部75のそれぞれに対して複数求められる。そして、接触式検出部71及び非接触式検出部75のそれぞれに対して求められた複数の変化量がそれぞれ平均化され、接触式検出部71の検出値の平均変化量と非接触式検出部75の検出値の平均変化量とが比較される。
At this time, the switching
この平均変化量とは、検出値の変化傾向(検出特性)を示すものである。よって、接触式検出部71及び非接触式検出部75は、双方の検出値の平均変化量が近づいた時点で、略同一の検出特性を有する。この場合、非接触式検出部75の検出値の平均変化量が、接触式検出部71の検出値の平均変化量の許容範囲内(例えば、±15%以内)の場合に、非接触式検出部75により接触式検出部71と同程度の検出精度が得られるとして、厚みの検出方式が接触式から非接触式に切り替えられる。
The average change amount indicates a change tendency (detection characteristic) of the detection value. Therefore, the
次に、図5及び図6を参照して、切り替え制御部79による切り替え制御の具体例について説明する。図5は、切り替え制御部79による切り替え制御のフローチャートである。図6は、並行検出領域A1における非接触式検出部75の検出結果を示す図である。なお、以下に示す切り替え制御は、あくまでも一例を示すものであり、この構成に限定されるものではない。また、以下の説明では、検出値の変化量として、2つの検出値の傾きを用いて検出方式を切り替え制御する場合について説明する。
Next, a specific example of switching control by the switching
接触式検出部71の検出結果に基づいて研削加工が制御されている状態で、接触式検出部71により所定の厚みt0付近が検出されると、切り替え制御部79により切り替え制御が開始される。図5に示すように、切り替え制御が開始されると、接触式検出部71による厚み検出が継続されると共に、非接触式検出部75により厚み検出が開始される(ステップ(以下、「ST」という)101)。このとき、研削加工が接触式検出部71の検出結果に基づいて制御されている。また、接触式検出部71及び非接触式検出部75によって検出された検出値は、所定の時間間隔で記憶部78に入力される。
When the vicinity of the predetermined thickness t 0 is detected by the
次に、切り替え制御部79により、接触式検出部71及び非接触式検出部75のそれぞれにおいてN個以上の検出値が検出されたか否かが判定される(ST102)。接触式検出部71及び非接触式検出部75の検出値がN個に満たない場合には、N個以上となるまでST101の処理が繰り返される。一方、接触式検出部71及び非接触式検出部75の検出値がN個以上の場合、N番目以降の検出値と、この検出値に対し所定の間隔だけ離れたN番目以前の検出値とから時間経過に対する検出値の変化量を示す傾きが算出される(ST103)。なお、以下においては、接触式検出部71の検出に基づく傾きを第一の傾き、非接触式検出部75の検出に基づく傾きを第二の傾きとして説明する。
Next, the switching
例えば、非接触式検出部75によりN番目の検出値が検出されると、図6に示すように、N番目とN−31番目の検出値から時間経過に対する検出値の第二の傾きが算出される。また、非接触式検出部75によりN+1番目の検出値が検出されると、N+1番目とN−30番目の検出値から第二の傾きが算出される。このように、図6の例では、31個だけ離れた2つの検出値を用いて時間経過に対する検出値の傾きが算出されている。また、接触式検出部71の検出値に対しても同様な方法で第一の傾きが算出される。なお、傾きの算出に用いる2つの検出値の間隔は、半導体ウェーハWに貼着された保護テープ81の貼りムラ等による誤差を拾わない程度に離れていればよい。
For example, when the Nth detection value is detected by the
次に、切り替え制御部79により、M個以上の第一、第二の傾きが算出されたか否かが判定される(ST104)。第一、第二の傾きがM個以上に満たない場合には、M個以上となるまでST101からST103の処理が繰り返される。一方、第一、第二の傾きがM個以上の場合、切り替え制御部79によりM個の第一の傾きが平均化されて第一の平均傾きが算出されると共に、M個の第二の傾きが平均化されて第二の平均傾きが算出される(ST105)。
Next, the switching
例えば、非接触式検出部75のN番目とN−31番目の検出値から第二の傾きが求められた後、ST101からST103の処理が15回繰り返されて計16個の第二の傾きが算出される。第二の平均傾きは、図6に示すように、N−16番目とN+15番目の検出値から16個目の第二の傾きが算出された後、計16個の第二の傾きが平均化されることで算出される。また、接触式検出部71の検出値に対しても同様に第一の平均傾きが算出される。なお、傾きの個数は、16個に限定されるものではなく、第一、第二の平均傾きが安定した値となる個数であればよい。
For example, after the second inclination is obtained from the Nth and N−31th detection values of the
次に、切り替え制御部79により第一の平均傾きと第二の平均傾きとが比較され、第二の平均傾きが第一の平均傾きの許容範囲内(例えば、第一の平均傾きの傾きに対して±15%以内の傾き)か否かが判定される(ST106)。なお、許容範囲は、非接触式検出部75により接触式検出部71と略同一の検出精度が得られる範囲に設定されている。第二の平均傾きが第一の平均傾きの許容範囲外と判定されると、第二の平均傾きが第一の平均傾きの許容範囲となるまでST101からST105の処理が繰り返される。一方、第二の平均傾きが第一の平均傾きの許容範囲内と判定されると、接触式検出部71の検出結果に基づく研削制御から非接触式検出部75の検出結果に基づく研削制御に切り替えられる(ST107)。そして、非接触式検出部75の検出結果に基づいて研削加工が継続され、半導体ウェーハWが薄化される。
Next, the switching
なお、ここでは、時間経過に対する検出値の変化を表すものとして2つの検出値から傾きを算出し、この傾きに基づいて切り替えが制御される場合について説明しているが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。検出方式の切り替えは、時間経過に対する検出値の変化を表す変化量に基づいて制御されればよく、例えば、2つの検出値の差分をとるようにし、この差分に基づいて制御されてもよい。すなわち、接触式検出部71の検出値に基づく平均差分と非接触式検出部75の検出値に基づく平均差分とを比較して検出方式を切り替えるようにする。
Note that here, a case has been described in which a slope is calculated from two detected values and represents switching based on this slope as representing a change in the detected value with time, but the present invention is not limited to this. Instead, it can be changed as appropriate. The switching of the detection method may be controlled based on a change amount that represents a change in the detection value with time, and may be controlled based on, for example, a difference between two detection values. That is, the detection method is switched by comparing the average difference based on the detection value of the
以上、本実施の形態に係る研削装置1によれば、接触式検出部71の検出結果に基づく研削加工中に、接触式検出部71の検出から時間経過に伴う半導体ウェーハWの厚みの変化の平均を表す第一の平均傾きが求められると共に、非接触式検出部75の検出から時間経過に伴う半導体ウェーハWの厚みの変化の平均を表す第二の平均傾きが求められる。そして、第二の平均傾きが、第一の平均傾きと略同様な変化傾向が得られる許容範囲内に入ることで、非接触式検出部75により接触式検出部71と同程度の検出精度が得られるとして、接触式検出部71の検出結果に基づく研削加工から非接触式検出部75の検出結果に基づく研削加工に切り替えられる。このため、半導体ウェーハWが厚い場合等、非接触式検出部75の検出精度が低い段階で非接触式の厚み検出に切り替えられることがない。このように、半導体ウェーハWの厚みが非接触式検出部75により正確に検出可能となったタイミングを特定して、接触式の厚み検出から非接触式の厚み検出に切り替えることが可能となる。
As described above, according to the grinding apparatus 1 according to the present embodiment, during the grinding process based on the detection result of the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態においては、半導体ウェーハWの厚みの変化を表す傾きが、接触式検出部71又は非接触式検出部75において検出された2つの検出値により算出される場合について説明しているが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、傾きが3つ以上の検出値により算出されるようにしても良い。
For example, in the above-described embodiment, a case will be described in which the inclination representing the change in the thickness of the semiconductor wafer W is calculated from the two detection values detected by the
また、上記実施の形態においては、研削加工中に接触式検出部71に対する第一の平均傾き、非接触式検出部75に対する第二の平均傾きを求め、これを比較する場合について説明しているが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、接触式検出部71に対する第一の平均傾きについては、研削加工前に求められた値を使用するようにしてもよいし、予め設定される閾値を用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the 1st average inclination with respect to the contact-
また、上記実施の形態においては、非接触式検出部75により光学的に半導体ウェーハWの厚みを検出する場合について説明しているが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。非接触式検出部75は、非接触で半導体ウェーハWの厚みを検出可能であればよく、例えば、超音波等により厚みを検出するようにしてもよい。
Moreover, although the case where the thickness of the semiconductor wafer W is optically detected by the non-contact
また、切り替え制御部79は、研削装置1全体を統括制御する制御部の一部で構成されていてもよい。また、切り替え制御部79が、記憶部78を含む構成としてもよい。
Further, the switching
以上説明したように、本発明は、接触式検出部による検出結果と非接触式検出部による検出結果との変化傾向を比較することで、適切な加工タイミングで接触式の厚み検出から非接触式の厚み検出に切り替えることができるという効果を有し、特に、半導体ウェーハの厚みの検出に基づいて研削加工を行う研削装置に有用である。 As described above, the present invention compares the change tendency between the detection result by the contact type detection unit and the detection result by the non-contact type detection unit, so that the contact type thickness detection can be performed at a suitable processing timing. It is useful for a grinding apparatus that performs grinding based on the detection of the thickness of a semiconductor wafer.
1 研削装置
2 基台
3 操作パネル
4 テーブル支持台
5 支柱部
6 研削ユニット(加工手段)
7 厚み検出ユニット(厚み検出手段)
21 防塵カバー
41 チャックテーブル(保持手段)
71 接触式検出部
72 支持部
73、74 プローブ
75 非接触式検出部
76 アーム部
77 レーザヘッド部
78 記憶部
79 切り替え制御部
W 半導体ウェーハ(ワーク)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7 Thickness detection unit (thickness detection means)
21
71 Contact
Claims (1)
前記保持面に保持されたワークを研削加工する加工手段と、
前記保持面に保持されたワークの厚みを検出する厚み検出手段と、を有する研削装置であって、
前記厚み検出手段は、
ワークの上面に接触してワークの厚みを検出する接触式検出部と、
ワークの上面に接触せずにワークの厚みを検出する非接触式検出部と、
研削加工によってワークの厚みが所定の厚み付近に近づいた際に、前記接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工から前記非接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工へ切り替える切り替え制御部と、を有し、
前記切り替え制御部は、
前記接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工が行われている状態で前記非接触式検出部によるワークの厚み検出を開始し、
前記接触式検出部が時間経過に伴って検出した複数のワークの厚み情報から時間経過に対する厚みの変化を表す第一の傾きを複数求めて複数の第一の傾きを平均化することで第一の平均傾きを求め、
前記非接触式検出部が時間経過に伴って検出した複数のワークの厚み情報から時間経過に対する厚みの変化を表す第二の傾きを複数求めて複数の第二の傾きを平均化することで第二の平均傾きを求め、
前記第一の平均傾きに近似する傾きである許容範囲に前記第二の平均傾きが入ったことに基づいて前記接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工から前記非接触式検出部で検出したワークの厚みに基づく研削加工へ切り替えることを特徴とする研削装置。 Holding means having a holding surface for holding the workpiece;
Processing means for grinding the workpiece held on the holding surface;
A thickness detecting means for detecting the thickness of the work held on the holding surface, and a grinding apparatus comprising:
The thickness detecting means includes
A contact type detection unit that detects the thickness of the workpiece by contacting the upper surface of the workpiece;
A non-contact detection unit that detects the thickness of the workpiece without contacting the upper surface of the workpiece;
From grinding based on the thickness of the workpiece detected by the contact type detection unit to grinding based on the thickness of the workpiece detected by the non-contact type detection unit when the thickness of the workpiece approaches a predetermined thickness by grinding. A switching control unit for switching,
The switching control unit
In the state where grinding based on the thickness of the workpiece detected by the contact detection unit is being performed, the thickness detection of the workpiece by the non-contact detection unit is started,
The contact type detection unit obtains a plurality of first inclinations representing thickness changes with time from the thickness information of the plurality of workpieces detected with the passage of time, and averages the plurality of first inclinations. Find the average slope of
The non-contact type detection unit obtains a plurality of second inclinations representing a change in thickness with respect to the passage of time from the thickness information of the plurality of workpieces detected with the passage of time, and averages the plurality of second inclinations. Find the average slope of the two,
The non-contact type detection unit from the grinding based on the thickness of the workpiece detected by the contact type detection unit based on the fact that the second average inclination is within an allowable range that is an inclination approximate to the first average inclination. A grinding apparatus characterized by switching to grinding based on the thickness of the workpiece detected in step (b).
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