WO2022201650A1 - 加工システム - Google Patents

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WO2022201650A1
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fine grinding
stage
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創 赤堀
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株式会社東京精密
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/04—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor involving a rotary work-table
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Definitions

  • the present invention relates to a processing system for processing thin workpieces.
  • Patent Document 1 discloses a device that processes a workpiece in the order of rough grinding and fine grinding, cleans the protective tape and the back surface of the workpiece, and then measures the thickness of the workpiece using a capacitance sensor.
  • a machining system for machining a workpiece in the order of pre-grinding and fine grinding, comprising: a tilting device capable of tilting a rotation axis of a chuck holding the workpiece; A measuring device for non-contact measurement of the film thickness of the work after fine grinding, and a shape of the work after fine grinding is calculated based on the measurement value of the measuring device, and the maximum thickness and the thickness of the work after fine grinding are calculated. a control device that calculates the tilt angle of the tilt device so that the minimum thickness difference is small, and tilts the chuck by the tilt angle, and tilts the workpiece after the fine grinding by the tilt angle. With the chuck tilted, pre-grinding and fine grinding are performed again in this order.
  • the measuring device measures the film thickness of the work that has been processed in the first stage
  • the control device uses a chuck that can process the work into a substantially flat shape from the shape of the work after the first stage of processing.
  • the present invention can process workpieces with high accuracy.
  • FIG. 1 is a plan view showing a processing system according to one embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship of the measurement points of the measuring device on the workpiece
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing how the workpiece is processed in the first stage.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing how the workpiece is processed in the second stage.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing how a second workpiece is processed.
  • drawings may exaggerate by enlarging and exaggerating characteristic parts in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios, etc. of the constituent elements may not necessarily be the same as the actual ones.
  • hatching of some components may be omitted in order to facilitate understanding of the cross-sectional structure of the components.
  • FIG. 1 is a plan view showing the basic configuration of the processing system 1.
  • the processing system 1 performs a plurality of grinding processes on the workpiece W continuously.
  • the processing system 1 may perform only one of grinding processing and polishing processing.
  • the processing system 1 is provided with four stages: a platform stage ST1, a rough grinding stage ST2, a medium grinding stage ST3, and a fine grinding stage ST4.
  • a platform stage ST1 a rough grinding stage ST2, a medium grinding stage ST3, and a fine grinding stage ST4.
  • the number of stages (pre-grinding stages) for sequentially processing the workpiece W upstream from the fine grinding stage ST4 is not limited to two, that is, the rough grinding stage ST2 and the intermediate grinding stage ST3, and may be one or three or more. I don't mind.
  • the processing system 1 includes an index table 2 that can rotate clockwise in the plane of FIG. 1; It has By stepping the index table 2 by 90°, the chuck 3 can move in the order of the platform stage ST1, the rough grinding stage ST2, the intermediate grinding stage ST3, and the fine grinding stage ST4.
  • the chuck 3 has an adsorbent 32 made of a porous material such as alumina, which will be described later, embedded in the upper surface of the rotary table 31 .
  • the chuck 3 is provided with a conduit (not shown) extending through the interior to the surface.
  • the pipeline is connected to a vacuum source, a compressed air source, or a water supply source via a rotary joint (not shown).
  • the vacuum source is activated, the workpiece W placed on the chuck 3 is held by the chuck 3 by suction.
  • the compressed air source or the water supply source is activated, the adsorption between the workpiece W and the chuck 3 is released.
  • the rotary table 31 is connected to a chuck spindle (not shown).
  • the chuck spindle is configured to be rotatable around a rotation axis perpendicular to the rotary table 31 .
  • the chuck 3 may be provided with a tilting mechanism (not shown) having a known structure capable of tilting the rotary table 31 .
  • the workpiece W before grinding is transferred onto the chuck 3 by a transfer arm (not shown).
  • the workpiece W is preliminarily positioned so that its orientation is aligned with a predetermined direction. Further, the workpiece W after grinding is carried out from the chuck 3 to a cleaning device (not shown) by the carrier arm.
  • a rough grinding device 4 is provided on the rough grinding stage ST2.
  • the rough grinding device 4 includes a rough grinding wheel (not shown), a first spindle 41 having the rough grinding wheel attached to its lower end and rotatably supporting the rough grinding wheel, and a first spindle 41 for vertically moving the first spindle 41 up and down. 1 spindle feed mechanism 42 .
  • the first spindle feed mechanism 42 is composed of two linear guides 43 that guide the movement direction of the first spindle 41 and a ball screw slider mechanism 44 that moves the first spindle 41 up and down.
  • the rough grinding device 4 is provided with a first contact thickness measuring device 45 .
  • the first contact-type thickness measuring device 45 includes a pair of detection arms 46 and 47 having contacts at their ends.
  • the thickness of the workpiece W can be measured from the height difference.
  • the thickness of the work W measured by the first contact-type thickness measuring device 45 includes the thickness of the device formed on one surface of the work W, the thickness of the protective tape adhered to one surface, and the like.
  • a medium grinding device 5 is provided on the medium grinding stage ST3.
  • the middle grinding device 5 includes a middle grinding wheel (not shown), a second spindle 51 having the middle grinding wheel attached to its lower end and rotatably supporting the middle grinding wheel, and a second spindle 51 vertically moving up and down. 2 spindle feed mechanisms 52 are provided.
  • the second spindle feed mechanism 52 is composed of two linear guides 53 that guide the movement direction of the second spindle 51 and a ball screw slider mechanism 54 that moves the second spindle 51 up and down.
  • the intermediate grinding device 5 is provided with a second contact-type thickness measuring device 55 .
  • the second contact-type thickness measuring device 55 includes a pair of detection arms 56 and 57 having contacts at their ends.
  • the contactor of the detection arm 56 comes into contact with the upper surface of the workpiece W
  • the contactor of the detection arm 57 comes into contact with the upper surface of the chuck 3, whereby the contactors of the detection arms 56 and 57 detect each other.
  • the thickness of the workpiece W can be measured from the height difference.
  • the thickness of the work W measured by the second contact-type thickness measuring device 55 includes the thickness of the device formed on one surface of the work W, the thickness of the protective tape adhered to the back surface, and the like.
  • a fine grinding device 6 is provided on the fine grinding stage ST4.
  • the fine grinding device 6 includes a fine grinding wheel 61, a third spindle 62 to which the fine grinding wheel 61 is attached at the lower end and rotatably supports the fine grinding wheel 61, and a vertical movement of the third spindle 62. and a third spindle feed mechanism (not shown).
  • the fine grinding wheel 61 is, for example, a #8000 cup-shaped wheel. Further, the fine grinding stage ST4 is provided with a non-contact thickness measuring device 63, which will be described later.
  • the non-contact thickness measuring device 63 measures the thickness (film thickness) of the workpiece W during fine grinding.
  • a film thickness measuring device 7 is provided in the processing system 1 .
  • the film thickness measuring device 7 measures the thickness (film thickness) of the workpiece W in a non-contact manner.
  • the film thickness of the work W measured by the film thickness measuring device 7 does not include the thickness of the device formed on one surface of the work W or the thickness of the protective tape adhered to one surface.
  • the film thickness measuring device 7 is, for example, a spectral interference type film thickness measuring device.
  • the film thickness measuring device 7 is fixed to a frame 1a installed in the processing system 1 and installed above the index table 2. A measurement point at which the film thickness measurement device 7 measures the film thickness of the workpiece W is set on the rotational orbit O of the central axis of the chuck 3 when viewed from above.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the positional relationship of the measurement points of the film thickness measuring device 7 on the workpiece W.
  • the position of the measurement point of the film thickness measuring device 7 when the rotation speed of the index table 2 is set to 20 deg/s, the rotation speed of the chuck 3 is set to 400 rpm, and the sampling period of the film thickness measurement device 7 is set to 4 msec. exemplifies the relationship. Since the work W passes directly under the film thickness measuring device 7 while rotating, the trajectory of the measurement points of the film thickness measuring device 7 extends over the entire surface of the work W including the center of the work W. The trajectory of the measurement points of the film thickness measuring device 7 can be appropriately changed according to the number of rotations of the index table 2, the number of rotations of the chuck 3, and the sampling period of the film thickness measuring device 7.
  • FIG. 1 the position of the measurement point of the film thickness measuring device 7 when the rotation speed of the index table 2 is set to 20 deg/s
  • the rotation speed of the chuck 3 is set to 400 r
  • the film thickness measuring device 7 is provided on each of the upstream side and the downstream side of the precision grinding stage ST4 in the rotation direction of the index table 2 . This is the opposite of the case where the index table 2 rotates clockwise on the paper surface of FIG. In some cases, the index table 2 rotates clockwise. In order to correspond to each rotating direction of the index table 2, one film thickness measuring device 7 is provided on each of the upstream side and the downstream side of the precision grinding stage ST4.
  • the operation of the processing system 1 is controlled by the control device 8.
  • the control device 8 controls each component constituting the processing system 1 .
  • the control device 8 is composed of, for example, a CPU, a memory, and the like.
  • the functions of the control device 8 may be realized by controlling using software, or may be realized by operating using hardware.
  • First workpiece (first stage of processing)> A work W1 is placed on the chuck 3 on the platform stage ST1. Then, when the vacuum source is activated, a negative pressure is supplied between the workpiece W1 and the chuck 3, and the workpiece W1 is held by the chuck 3 by suction.
  • the index table 2 rotates and the chuck 3 moves toward the rough grinding stage ST2.
  • the chuck 3 moves to the rough grinding stage ST2, and rough grinding is performed on the workpiece W1.
  • the grinding surface of the rough grinding wheel is pressed against the work W1 to roughly grind the work W1.
  • the rough grinding device 4 stops the rotation of the rough grinding wheel and the chuck 3, retracts the rough grinding wheel upward, and performs rough grinding. exit.
  • the index table 2 rotates and the chuck 3 moves toward the intermediate grinding stage ST3.
  • the workpiece W1 is intermediately ground.
  • the intermediate grinding process while the intermediate grinding wheel and the chuck 3 are rotated, the grinding surface of the intermediate grinding wheel is pressed against the workpiece W1 to perform intermediate grinding of the workpiece W1.
  • the intermediate grinding device 5 stops the rotation of the intermediate grinding wheel and the chuck 3, retracts the intermediate grinding wheel upward, and performs intermediate grinding. exit.
  • the index table 2 rotates and the chuck 3 moves toward the fine grinding stage ST4.
  • fine grinding is performed on the workpiece W1.
  • the grinding surface of the fine grinding wheel 61 is placed on the work W1 while the fine grinding wheel 61 and the chuck 3 are rotated.
  • the work W1 is precisely ground.
  • the fine grinding device 6 stops the rotation of the fine grinding wheel 61 and the chuck 3, retracts the fine grinding wheel 61 upward, and performs fine grinding. exit.
  • the measured value of the non-contact thickness measuring device 63 at the end of fine grinding is set to the final target thickness plus a predetermined offset thickness.
  • the film thickness measuring device 7 measures the entire surface of the work W as shown in FIG.
  • the film thickness of the workpiece W1 is measured at the measurement point.
  • the measurement points of the film thickness measuring device 7 on the workpiece W1 are set to 200 points, for example.
  • the workpiece W1 is returning to the platform stage ST1. Therefore, the film thickness of the workpiece W1 can be measured without lowering the throughput of the grinding process of the workpiece W1.
  • the control device 8 calculates the shape of the workpiece W1 after precision grinding based on the measured value of the film thickness measuring device 7.
  • the workpiece W1 shown in FIG. 3(d) has a concave shape in which the periphery is thicker than the center.
  • the control device 8 calculates the tilt angle of the tilt mechanism so that the difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness in the work W1 processed as the first sheet becomes small. Note that the relationship between the shape of the workpiece W1 and the tilt angle of the tilt mechanism is set in advance through experiments or the like.
  • the chuck 3 holding the workpiece W1 after fine grinding moves in the order of the rough grinding stage ST2, the intermediate grinding stage ST3, and the fine grinding stage ST4 in the same manner as in the first stage of processing described above. Rough grinding, intermediate grinding, and fine grinding are sequentially performed on the subsequent work W1.
  • the measured value of the non-contact thickness measuring device 63 reaches the desired thickness, fine grinding is terminated.
  • the measured value of the non-contact thickness measuring device 63 at the end of fine grinding is set to the final target thickness.
  • the control device 8 calculates the shape of the workpiece W1 after fine grinding based on the measured value of the film thickness measuring device 7. For example, the workpiece W1 shown in FIG. 4(d) has a smaller difference between the maximum thickness and the minimum thickness than the workpiece W1 after the first stage fine grinding, and is formed substantially flat. Further, the control device 8 calculates the tilt angle of the tilt mechanism so that the difference between the maximum value and the minimum value of the film thickness in the workpiece W1 after the second stage processing is small.
  • the fine grinding wheel 61 is dressed and sharpness is maintained. Therefore, the workpiece W1 can be stably processed.
  • the suction holding between the workpiece W1 and the chuck 3 is released, and the workpiece W1 is transferred from the chuck 3 to the cleaning device.
  • the second workpiece W2 is sucked and held by the same chuck 3 as the first workpiece W1, and the second workpiece W1 is ground in the same manner as the above-described rough grinding and intermediate grinding of the first workpiece W1. Rough grinding and intermediate grinding are performed on the workpiece W2.
  • the inclination angle of the rotating shaft 3a of the chuck 3 is set to be substantially the same as when the first workpiece W1 was processed.
  • the index table 2 rotates and the chuck 3 moves toward the fine grinding stage ST4.
  • fine grinding stage ST4 fine grinding is performed on the workpiece W1.
  • the rotating shaft 3a of the chuck 3 is tilted by the tilt angle of the tilt mechanism calculated based on the shape of the workpiece W1 after the second-stage grinding. That is, in the rough grinding stage ST2 and the medium grinding stage ST3, in which the rough shape of the workpiece W is determined, the inclination angle of the rotary shaft 3a of the chuck 3 with respect to the workpiece W is set to be substantially the same. On the other hand, in the fine grinding stage ST4 determined by the fine shape of the workpiece W, when machining the second workpiece W2, the inclination angle of the rotating shaft 3a of the chuck 3 considering the machining result of the first workpiece W1 is set.
  • the film thickness measuring device 7 quickly measures the film thickness of the workpiece W1 that has been previously processed with respect to the workpieces W1 and 2 that are continuously processed by the same chuck 3, and
  • the control device 8 calculates the inclination angle of the rotary shaft 3a of the chuck 3 capable of processing the workpiece W1 substantially flat from the shape of the workpiece W1, and the precision grinding device 6 inclines the rotary shaft 3a of the chuck 3 by this inclination angle.
  • both workpieces W are machined under the same conditions, and in the fine grinding stage ST4 where the fine shape of the workpiece W is determined, In consideration of the shape of the previously machined work W, the work W to be machined subsequently is precisely ground in an inclined state, so that a plurality of works W can be machined stably and with high accuracy.
  • the film thickness of the workpiece W2 is measured at the measurement point.
  • the measurement points of the film thickness measuring device 7 on the workpiece W2 are set to 200 points, for example.
  • control device 8 calculates the shape of the workpiece W2 after precision grinding based on the measured value of the film thickness measuring device 7.
  • the workpiece W2 shown in FIG. 5(d) has a smaller difference between the maximum thickness and the minimum thickness than the workpiece W1 and is formed substantially flat.
  • the maximum thickness of the most recently machined workpiece W The tilt angle of the rotary shaft 3a of the chuck 3 that can be processed is calculated so that the minimum thickness difference is small, and the subsequent work W is ground while the rotary shaft 3a of the chuck 3 is tilted by the tilt angle.
  • the processing system 1 is a processing system 1 that processes the workpiece W in the order of rough grinding, medium grinding, and fine grinding, and the rotation axis 3a of the chuck 3 that holds the workpiece W can be tilted.
  • a tilt device a film thickness measuring device 7 for measuring the film thickness of the work W after fine grinding in a non-contact manner, and calculating the shape of the work W after fine grinding based on the measured values of the film thickness measuring device 7, a control device 8 that calculates the tilt angle of the tilt device so that the difference between the maximum thickness and the minimum thickness of the work W after fine grinding is small, and tilts the chuck 3 by the tilt angle, the work W after fine grinding.
  • reprocessing is performed in the order of rough grinding, intermediate grinding and fine grinding.
  • the film thickness measuring device 7 quickly measures the film thickness of the work W1 that has been processed in the first stage, and the control device 8 uses a chuck capable of processing the work W1 substantially flat from the shape of the work W1. 3 is calculated, and with the rotary shaft 3a of the chuck 3 tilted by this angle, rough grinding, medium grinding, and fine grinding are performed again on the workpiece W1, whereby fine grinding is performed. Even if the grindstone of the device 6 is fine, the sharpness of the fine grinding grindstone 61 is maintained through rough grinding and intermediate grinding, so the workpiece W1 can be processed efficiently and with high precision.
  • the processing system 1 further includes an index table 2 that rotates the chuck 3 on the orbit O, and the film thickness measuring device 7 is configured to be installed on the orbit O when viewed from above. ing.
  • the measurement point of the film thickness measuring device 7 is set on the track O of the index table 2 when viewed from above, so that the film of the work W can be measured without lowering the throughput of the grinding process of the work W. Thickness measurements can be taken.

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Abstract

【課題】ワークを精度良く加工可能な加工システムを提供する。 【解決手段】加工システム１は、ワークＷを保持するチャック３の回転軸３ａを傾斜可能なチルト装置と、精研削後のワークＷの膜厚を非接触で測定する膜厚測定装置７と、膜厚測定装置７の測定値に基づいて精研削後のワークＷの形状を演算し、精研削後のワークＷにおいて最大厚みと最小厚みの差が小さくなるようにチルト装置の傾斜角を算出し、傾斜角だけチャック３を傾斜させる制御装置８と、を備え、精研削後のワークＷに対して、傾斜角だけチャック３を傾斜させた状態で、粗研削、中研削及び精研削の順に再加工するように構成されている。

Description

加工システム
　本発明は、ワークを薄く加工する加工システムに関するものである。
　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、「ワーク」という）を薄く平坦に研削するものとして、回転する研削砥石の研削面をワークに押し当て、ワークの研削を行う研削装置が知られている。
　特許文献１には、粗研削加工及び精研削加工の順にワークを加工し、保護テープ及びワーク裏面の洗浄を行った後に、静電容量センサによってワークの厚みを測定する装置が開示されている。
特開２００９－１１７６４８号公報
　ところで、ワークを精度良く加工するために、ワークの精研削を一時停止して、ワークの厚み測定を行い、その測定結果に基づき同一ワークに対して再び精研削を行う場合がある。しかしながら、昨今では、砥石の粒度が細かくなっており、厚み測定後に精研削を再開しても、砥石の目立てが不十分で砥石の切れが悪くなり、再研削後のワークの形状が不安定になったり面焼けする虞があった。
　そこで、ワークを精度良く加工するために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。
　上記目的を達成するために、本発明に係る加工システムは、前研削及び精研削の順にワークを加工する加工システムであって、前記ワークを保持するチャックの回転軸を傾斜可能なチルト装置と、精研削後の前記ワークの膜厚を非接触で測定する測定装置と、前記測定装置の測定値に基づいて前記精研削後のワークの形状を演算し、前記精研削後のワークにおいて最大厚みと最小厚みの差が小さくなるように前記チルト装置の傾斜角を算出し、前記傾斜角だけ前記チャックを傾斜させる制御装置と、を備え、前記精研削後のワークに対して、前記傾斜角だけ前記チャックを傾斜させた状態で、前研削及び精研削の順に再加工する。
　この構成によれば、測定装置が、１段階目の加工が終えたワークの膜厚を測定し、制御装置が、１段階目の加工後のワークの形状からワークを略平坦に加工可能なチャックの回転軸の傾斜角度を算出し、この傾斜角度だけチャックの回転軸を傾斜させた状態で、ワークに対して前研削及び精研削を再度行うことにより、精研削砥石が細かい場合であっても、前研削により精研削砥石が目立てされて砥石の切れが維持されるため、ワークを効率良く且つ高精度に加工することができる。
　本発明は、ワークを精度良く加工することができる。
本発明の一実施形態に係る加工システムを示す平面図。 ワーク上における測定装置の測定点の位置関係を示す模式図。 ワークに対して１段階目の加工を行う様子を示す模式図。 ワークに対して２段階目の加工を行う様子を示す模式図。 ２枚目のワークに対して加工を行う様子を示す模式図。
　本発明の一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。
　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。
　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。
　図１は、加工システム１の基本的構成を示す平面図である。加工システム１は、ワークＷに対して複数の研削工程を連続して行うものである。なお、加工システム１は、研削加工又は研磨加工の何れか一方のみを行うものであっても構わない。
　加工システム１には、プラットフォームステージＳＴ１、粗研削ステージＳＴ２、中研削ステージＳＴ３及び精研削ステージＳＴ４の４つのステージが設けられている。なお、精研削ステージＳＴ４より上流側でワークＷを順に加工するステージ（前研削ステージ）の数は、粗研削ステージＳＴ２及び中研削ステージＳＴ３の２つに限定されず、１又は３以上であっても構わない。
　加工システム１は、図１の紙面を時計回りに回動可能なインデックステーブル２と、インデックステーブル２の回転軸２ａを中心に同心円上で等間隔に離間して配置された４つのチャック３と、を備えている。インデックステーブル２が、９０°ずつステップ回転することにより、チャック３は、プラットフォームステージＳＴ１、粗研削ステージＳＴ２、中研削ステージＳＴ３、精研削ステージＳＴ４の順に移動可能である。
　チャック３は、回転テーブル３１の上面にアルミナ等の多孔質材料からなる後述の吸着体３２が埋設されている。チャック３は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、チャック３に載置されたワークＷがチャック３に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ワークＷとチャック３との吸着が解除される。
　回転テーブル３１は、図示しないチャックスピンドルに接続されている。チャックスピンドルは、回転テーブル３１に垂直な回転軸回りに回転駆動可能に構成されている。なお、チャック３は、回転テーブル３１を傾斜可能で公知の構成から成る図示しないチルト機構を備えていても構わない。
　プラットフォームステージＳＴ１では、研削前のワークＷが図示しない搬送アームによってチャック３上に搬送される。ワークＷには、その向きを所定方向に一致させる位置出しが予め行われている。また、研削後のワークＷが搬送アームによってチャック３から図示しない洗浄装置に搬出される。
　粗研削ステージＳＴ２には，粗研削装置４が設けられている。粗研削装置４は、図示しない粗研削砥石と、粗研削砥石が下端に取り付けられるとともに粗研削砥石を回転可能に支持する第１のスピンドル４１と、第１のスピンドル４１を鉛直方向に昇降させる第１のスピンドル送り機構４２と、を備えている。
　粗研削砥石には、例えば＃８０００のカップ型砥石が用いられる。第１のスピンドル送り機構４２は、第１のスピンドル４１の移動方向を案内する２本のリニアガイド４３と、第１のスピンドル４１を昇降させるボールネジスライダ機構４４と、で構成されている。
　また、粗研削装置４には、第１の接触式厚み測定装置４５が設けられている。第１の接触式厚み測定装置４５は、先端に接触子が設けられた一対の検出アーム４６、４７を備えている。
　粗研削加工中に、検出アーム４６の接触子がワークＷの上面に当接し、検出アーム４７の接触子がチャック３の上面に当接することにより、検出アーム４６、４７の各接触子が検出する高さの差分からワークＷの厚みを測定可能である。なお、第１の接触式厚み測定装置４５が測定したワークＷの厚みには、ワークＷの一面に形成されたデバイスや一面に貼着された保護テープ等の厚みが含まれている。
　中研削ステージＳＴ３には、中研削装置５が設けられている。中研削装置５は、図示しない中研削砥石と、中研削砥石が下端に取り付けられるとともに中研削砥石を回転可能に支持する第２のスピンドル５１と、第２のスピンドル５１を鉛直方向に昇降させる第２のスピンドル送り機構５２と、を備えている。
　中研削砥石には、例えば＃８０００のカップ型砥石が用いられる。第２のスピンドル送り機構５２は、第２のスピンドル５１の移動方向を案内する２本のリニアガイド５３と、第２のスピンドル５１を昇降させるボールネジスライダ機構５４と、で構成されている。
　また、中研削装置５には、第２の接触式厚み測定装置５５が設けられている。第２の接触式厚み測定装置５５は、先端に接触子が設けられた一対の検出アーム５６、５７を備えている。
　中研削加工中に、検出アーム５６の接触子がワークＷの上面に当接し、検出アーム５７の接触子がチャック３の上面に当接することにより、検出アーム５６、５７の各接触子が検出する高さの差分からワークＷの厚みを測定可能である。なお、第２の接触式厚み測定装置５５が測定したワークＷの厚みには、ワークＷの一面に形成されたデバイスや裏面に貼着された保護テープ等の厚みが含まれている。
　精研削ステージＳＴ４には、精研削装置６が設けられている。精研削装置６は、精研削砥石６１と、精研削砥石６１が下端に取り付けられるとともに精研削砥石６１を回転可能に支持する第３のスピンドル６２と、第３のスピンドル６２を鉛直方向に昇降させる図示しない第３のスピンドル送り機構と、を備えている。
　精研削砥石６１は、例えば＃８０００のカップ型砥石である。また、精研削ステージＳＴ４には、後述する非接触式厚み測定装置６３が設けられている。非接触式厚み測定装置６３は、精研削中にワークＷの厚み（膜厚）を測定する。
　加工システム１には、膜厚測定装置７が設けられている。膜厚測定装置７は、ワークＷの厚み（膜厚）を非接触で測定する。なお、膜厚測定装置７が測定したワークＷの膜厚には、ワークＷの一面に形成されたデバイスや一面に貼着された保護テープ等の厚みは含まれない。膜厚測定装置７は、例えば、分光干渉式の膜厚測定器である。
　膜厚測定装置７は、加工システム１内に架設されたフレーム１ａに固定され、インデックステーブル２の上方に設置されている。膜厚測定装置７がワークＷの膜厚を測定する測定点は、平面から視てチャック３の中心軸の回転軌道Ｏ上に設定されている。
　図２は、ワークＷ上における膜厚測定装置７の測定点の位置関係を示す模式図である。なお、図２では、インデックステーブル２の回転数を２０ｄｅｇ／ｓ、チャック３の回転数を４００ｒｐｍ、膜厚測定装置７のサンプリング周期を４ｍｓｅｃに設定した場合の膜厚測定装置７の測定点の位置関係を例示している。ワークＷは、膜厚測定装置７の直下を回転しながら通過するため、膜厚測定装置７の測定点の軌跡は、ワークＷの中心を含みワークＷ全面に拡がる。なお、膜厚測定装置７の測定点の軌跡は、インデックステーブル２の回転数、チャック３の回転数、膜厚測定装置７のサンプリング周期によって適宜変更可能である。
　膜厚測定装置７は、インデックステーブル２の回転方向において、精研削ステージＳＴ４の上流側及び下流側にそれぞれ１台ずつ設けられている。これは、加工後のワークＷを精研削ステージＳＴ４からプラットフォームステージＳＴ１に移送するときに、インデックステーブル２の回転機構の関係上、インデックステーブル２が図１紙面上で時計回りに回転する場合と反時計回りに回転する場合があり、インデックステーブル２の各回転方向に対応するために、膜厚測定装置７が、精研削ステージＳＴ４の上流側及び下流側にそれぞれ１台ずつ設けられている。
　加工システム１の動作は、制御装置８によって制御される。制御装置８は、加工システム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８は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御装置８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。
　次に、同一チャックで２枚のワークＷを順に加工する手順について説明する。以下、２枚のワークＷを区別する場合には、符号Ｗ１、Ｗ２を付して区別する。
＜１枚目のワーク（１段階目の加工）＞
　プラットフォームステージＳＴ１にて、ワークＷ１がチャック３上に載置される。そして、真空源が起動すると、ワークＷ１とチャック３との間に負圧が供給されて、ワークＷ１がチャック３に吸着保持される。
　次に、インデックステーブル２が回転して、チャック３が粗研削ステージＳＴ２に向けて移動する。
　チャック３が粗研削ステージＳＴ２に移動し、ワークＷ１に対する粗研削加工が行われる。粗研削加工では、粗研削砥石及びチャック３をそれぞれ回転させた状態で、粗研削砥石の研削面をワークＷ１に押し当てて、ワークＷ１の粗研削を行う。第１の接触式厚み測定装置４５の測定値が所望の厚みに達すると、粗研削装置４は、粗研削砥石及びチャック３の回転を停止させ、粗研削砥石を上方に退避させて、粗研削を終了する。
　次に、インデックステーブル２が回転して、チャック３が中研削ステージＳＴ３に向けて移動する。中研削ステージＳＴ３では、ワークＷ１に対する中研削加工が行われる。中研削加工では、中研削砥石及びチャック３をそれぞれ回転させた状態で、中研削砥石の研削面をワークＷ１に押し当てて、ワークＷ１の中研削を行う。第２の接触式厚み測定装置５５の測定値が所望の厚みに達すると、中研削装置５は、中研削砥石及びチャック３の回転を停止させ、中研削砥石を上方に退避させて、中研削を終了する。
　次に、インデックステーブル２が回転して、チャック３が精研削ステージＳＴ４に向けて移動する。精研削ステージＳＴ４では、ワークＷ１に対する精研削加工が行われる。具体的には、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、精研削加工では、精研削砥石６１及びチャック３をそれぞれ回転させた状態で、精研削砥石６１の研削面をワークＷ１に押し当てて、ワークＷ１の精研削を行う。非接触式厚み測定装置６３の測定値が所望の厚みに達すると、精研削装置６は、精研削砥石６１及びチャック３の回転を停止させ、精研削砥石６１を上方に退避させて、精研削を終了する。なお、精研削を終える非接触式厚み測定装置６３の測定値は、最終目標厚みに所定のオフセット厚みを加えたものに設定される。
　次に、インデックステーブル２が回転して、チャック３がプラットフォームステージＳＴ１に向けて移動する際に、図３（ｄ）に示すように、膜厚測定装置７が、ワークＷの全面に亘る複数の測定点におけるワークＷ１の膜厚を測定する。ワークＷ１上の膜厚測定装置７の測定点は、例えば２００点に設定される。測定点が平面から視てチャック３の中心軸の回転軌道Ｏ上に設定されている膜厚測定装置７は、ワークＷ１がチャック３の中心軸回りに自転するワークＷ１がプラットフォームステージＳＴ１に戻る途中で、ワークＷ１の研削加工のスループットを低下させることなく、ワークＷ１の膜厚測定を行うことができる。
　次に、制御装置８は、膜厚測定装置７の測定値に基づいて、精研削加工後のワークＷ１の形状を演算する。例えば、図３（ｄ）に図示されたワークＷ１は、周縁が中央より厚い中凹形状である。制御装置８は、１枚目に加工したワークＷ１において膜厚の最大値及び最小値の差が小さくなるようにチルト機構の傾斜角を算出する。なお、ワークＷ１の形状とチルト機構の傾斜角との関係については、実験等により予め設定されている。
＜１枚目のワーク（２段階目の加工）＞
　次に、精研削後のワークＷ１に対して、再び粗研削、中研削及び精研削を行う。
　具体的には、精研削後のワークＷ１を保持するチャック３が、上述した１段階目の加工と同様に、粗研削ステージＳＴ２、中研削ステージＳＴ３及び精研削ステージＳＴ４の順に移動し、精研削後のワークＷ１に対して粗研加工、中研削加工及び精研削加工が順に行われる。
　粗研削ステージＳＴ２、中研削ステージＳＴ３及び精研削ステージＳＴ４における精研削後のワークＷ１に対する２段階目の加工では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、チャック３の回転軸３ａは、ワークＷ１の１段階目の精研削後の形状に基づいて算出されたチルト機構の傾斜角だけ傾斜された状態で、粗研削、中研削及び精研削が行われる。
　そして、図４（ｃ）に示すように、非接触式厚み測定装置６３の測定値が所望の厚みに達すると、精研削を終了する。なお、精研削を終える非接触式厚み測定装置６３の測定値は、最終目標厚みに設定される。
　次に、インデックステーブル２が回転して、チャック３がプラットフォームステージＳＴ１に向けて移動する際に、図４（ｄ）に示すように、膜厚測定装置７が、ワークＷ１の全面に亘る複数の測定点における膜厚を測定する。
　そして、制御装置８は、膜厚測定装置７の測定値に基づいて、精研削後のワークＷ１の形状を演算する。例えば、図４（ｄ）に図示されたワークＷ１は、最大厚みと最小厚みの差が１段階目の精研削後のワークＷ１より小さく略平坦に形成されている。さらに、制御装置８は、２段階目の加工後のワークＷ１において膜厚の最大値及び最小値の差が小さくなるようにチルト機構の傾斜角を算出する。
　このようにして、精研削砥石６１の表面粗さが従来の値（約１０～１３ｎｍ）より細かい値（約３～４ｎｍ）に設定された場合に、従来のように１段階目の加工後のワークＷ１に対して、精研削砥石６１で２段階目の加工を行う場合、精研削砥石６１の切れが悪く、２段階目の加工後のワークＷ１の形状が不安定になったり面焼けする虞があるが、１段階目の加工後のワークＷ１に対して、粗研削、中研削及び精研削の順で２段階目の加工を行うことにより、精研削砥石６１が目立てされて切れが維持されるため、ワークＷ１を安定して加工することができる。
　そして、プラットフォームステージＳＴ１にて、ワークＷ１とチャック３との間に吸着保持が解除されて、ワークＷ１がチャック３から洗浄装置に移送される。
＜２枚目のワーク＞
　次に、１枚目のワークＷ１と同一のチャック３に２枚目のワークＷ２が吸着保持され、上述した１枚目のワークＷ１に対する粗研削加工、中研削加工と同様にして２枚目のワークＷ２に対して粗研削加工、中研削加工が行われる。なお、粗研削ステージＳＴ２及び中研削ステージＳＴ３では、チャック３の回転軸３ａの傾斜角度は、１枚目のワークＷ１を加工した際と略同一に設定されている。
　その後、インデックステーブル２が回転して、チャック３が精研削ステージＳＴ４に向けて移動する。精研削ステージＳＴ４では、ワークＷ１に対する精研削加工が行われる。
　具体的には、図５（ａ）に示すように、まず、２段階目の研削後のワークＷ１の形状に基づいて算出されたチルト機構の傾斜角だけチャック３の回転軸３ａを傾斜させる。すなわち、ワークＷの大凡の形状が定まる粗研削ステージＳＴ２及び中研削ステージＳＴ３では、ワークＷに対してチャック３の回転軸３ａの傾斜角度は略同一に設定された状態で加工を実施するのに対して、ワークＷの細かい形状が定める精研削ステージＳＴ４では、２枚目のワークＷ２を加工する際に、１枚目のワークＷ１の加工結果を考慮したチャック３の回転軸３ａの傾斜角度に設定される。
　次に、図５（ｂ）に示すように、精研削砥石６１及びチャック３をそれぞれ回転させた状態で、精研削砥石６１の研削面をワークＷ２に押し当てて、ワークＷ２の精研削を行う。
　そして、非接触式厚み測定装置６３の測定値が所望の厚みに達すると、図５（ｃ）に示すように、精研削装置６は、精研削砥石６１及びチャック３の回転を停止させ、精研削砥石６１が上方に退避させて、精研削を終了する。
　このようにして、膜厚測定装置７が、同一のチャック３で連続して加工されるワークＷ１、２に対して、先行して加工されたワークＷ１の膜厚を加工後に速やかに測定し、制御装置８が、ワークＷ１の形状からワークＷ１を略平坦に加工可能なチャック３の回転軸３ａの傾斜角度を算出し、精研削装置６が、この傾斜角度だけチャック３の回転軸３ａを傾斜させた状態で、ワークＷ２を精研削することにより、ワークＷ１の加工結果を踏まえてワークＷ２を効率良く且つ高精度に加工することができる。
　さらに、ワークＷの大凡の形状が定まる粗研削ステージＳＴ２及び中研削ステージＳＴ３では、何れのワークＷに対しても同様の条件で加工を行い、ワークＷの細かい形状が定める精研削ステージＳＴ４では、先行して加工されたワークＷの形状を考慮して、その後に加工されるワークＷを傾斜させた状態で精研削するため、複数のワークＷを安定して高精度に加工することができる。
　次に、インデックステーブル２が回転して、チャック３がプラットフォームステージＳＴ１に向けて移動する際に、図５（ｄ）に示すように、膜厚測定装置７が、ワークＷ２の全面に亘る複数の測定点におけるワークＷ２の膜厚を測定する。ワークＷ２上の膜厚測定装置７の測定点は、例えば２００点に設定される。
　そして、制御装置８は、膜厚測定装置７の測定値に基づいて、精研削加工後のワークＷ２の形状を演算する。例えば、図５（ｄ）に図示されたワークＷ２は、最大厚みと最小厚みの差がワークＷ１より小さく略平坦に形成されている。
　以下、必要に応じて、３枚目以降のワークＷに対しても同様に、同一のチャック３で直近に加工されたワークＷの形状に基づいて、直近に加工されたワークＷにおいて最大厚みと最小厚みの差が小さくなるように加工可能なチャック３の回転軸３ａの傾斜角度を算出し、その傾斜角度だけチャック３の回転軸３ａを傾斜させた状態で直後のワークＷの研削を行う。
　このようにして、本発明に係る加工システム１は、粗研削、中研削及び精研削の順にワークＷを加工する加工システム１であって、ワークＷを保持するチャック３の回転軸３ａを傾斜可能なチルト装置と、精研削後のワークＷの膜厚を非接触で測定する膜厚測定装置７と、膜厚測定装置７の測定値に基づいて精研削後のワークＷの形状を演算し、精研削後のワークＷにおいて最大厚みと最小厚みの差が小さくなるようにチルト装置の傾斜角を算出し、傾斜角だけチャック３を傾斜させる制御装置８と、を備え、精研削後のワークＷに対して、傾斜角だけチャック３を傾斜させた状態で、粗研削、中研削及び精研削の順に再加工するように構成されている。
　この構成により、膜厚測定装置７が、１段階目の加工が終えたワークＷ１の膜厚を速やかに測定し、制御装置８が、ワークＷ１の形状からワークＷ１を略平坦に加工可能なチャック３の回転軸３ａの傾斜角度を算出し、この傾斜角度だけチャック３の回転軸３ａを傾斜させた状態で、ワークＷ１に対して粗研削、中研削及び精研削を再度行うことにより、精研削装置６の砥石が細かい場合であっても、粗研削及び中研削を経ることにより精研削砥石６１の切れが維持されるため、ワークＷ１を効率良く且つ高精度に加工することができる。
　さらに、同一のワークＷ１に対して、２段階で加工を行うことにより、１段階目の膜厚測定時には、研削時の加工熱によるチャック３等の熱膨張や熱収縮が収束していない虞があるのに対して、２段階目の膜厚測定時には、研削時の加工熱によるチャック３等の熱膨張や熱収縮が収束しており、ワークＷ１の形状を精度良く演算することができる。
　また、本発明に係る加工システム１は、チャック３を軌道Ｏ上で回転移動させるインデックステーブル２をさらに備え、膜厚測定装置７は、平面から視て軌道Ｏ上に設置されるように構成されている。
　この構成により、膜厚測定装置７の測定点が、平面から視てインデックステーブル２の軌道Ｏ上に設定されていることにより、ワークＷの研削加工のスループットを低下させることなく、ワークＷの膜厚測定を行うことができる。
　また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
１　　：加工システム
２　　：インデックステーブル
２ａ　：（インデックステーブル２の）回転軸
３　　：チャック
３ａ　：（チャックの）回転軸
３１　：回転テーブル
３２　：吸着体
４　　：粗研削装置
４１　：第１のスピンドル
４２　：第１のスピンドル送り機構
４３　：（粗研削装置の）リニアガイド
４４　：（粗研削装置の）ボールネジスライダ機構
４５　：第１の接触式厚み測定装置
４６、４７：検出アーム
５　　：中研削装置
５１　：第２のスピンドル
５２　：第２のスピンドル送り機構
５３　：（中研削装置の）リニアガイド
５４　：（中研削装置の）ボールネジスライダ機構
５５　：第２の接触式厚み測定装置
５６、５７　：検出アーム
６　　：精研削装置
６１　：精研削砥石
６２　：第３のスピンドル
６３　：非接触式厚み測定装置
７　　：膜厚測定装置
８　　：制御装置
ＳＴ１：プラットフォームステージ
ＳＴ２：粗研削ステージ
ＳＴ３：中研削ステージ
ＳＴ４：精研削ステージ
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２　　：ワーク

Claims (2)

  1. 　前研削及び精研削の順にワークを加工する加工システムであって、
    　前記ワークを保持するチャックの回転軸を傾斜可能なチルト装置と、
    　精研削後の前記ワークの膜厚を非接触で測定する測定装置と、
    　前記測定装置の測定値に基づいて前記精研削後のワークの形状を演算し、前記精研削後のワークにおいて最大厚みと最小厚みの差が小さくなるように前記チルト装置の傾斜角を算出し、前記傾斜角だけ前記チャックを傾斜させる制御装置と、
    を備え、
    　前記精研削後のワークに対して、前記傾斜角だけ前記チャックを傾斜させた状態で、前研削及び精研削の順に再加工することを特徴とする加工システム。
  2. 　前記チャックを所定軌道上で回転移動させるインデックステーブルをさらに備え、
    　前記測定装置は、平面から視て前記軌道上に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の加工システム。
     
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