(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
被加工物より面積の大きいサブストレートを被加工物の外周からはみ出させて接着させ、被加工物が接着された該サブストレートを保持するチャックテーブルを有し、該チャックテーブルに保持された該サブストレートに接着した被加工物を研削砥石で研削する研削装置であって、
該チャックテーブルに保持された該サブストレートに接着した被加工物を粗研削する粗研削手段と、
該チャックテーブルに保持された該サブストレートに接着した被加工物を仕上げ研削する仕上げ研削手段と、
均等間隔で複数の該チャックテーブルを備え該粗研削手段に対応した粗研削位置と、仕上げ研削手段に対応した仕上げ研削位置とに、該チャックテーブルを位置づけるターンテーブルと、
該粗研削手段に位置づけられた該チャックテーブルが保持する該サブストレートの上面高さを測定する第1のゲージと、
該粗研削手段に位置づけられた該チャックテーブルが保持する該サブストレートに接着された被加工物の上面高さを測定する第2のゲージと、
該仕上げ研削手段に位置づけられた該チャックテーブルの上面高さを測定する第3のゲージと、
該仕上げ研削手段に位置づけられた該チャックテーブルが保持する該サブストレートに接着された被加工物の上面高さを測定する第4のゲージと、
該第1のゲージの値と該第3のゲージの値との差から該サブストレートの厚みを算出する算出部と、を備え、
仕上げ研削手段が研削する仕上げ研削では、該第4のゲージの値と該第3のゲージの値との差から該算出部が算出した該サブストレートの厚みを差し引いた被加工物の厚みが所定の厚みになるまで研削する研削装置。
【背景技術】
【0002】
ウエーハなどの被加工物を研削加工する研削装置では、ウエーハの研削時に、ウエーハの被研削面の反対面に保護テープを接着し、保護テープを介してウエーハをチャックテーブルの保持面に吸引保持する。そして、ウエーハを保持するチャックテーブルの保持面高さとウエーハの被研削面高さとを2つの接触式のリニアゲージで測定して、その差を仕上げ研削の厚みとし、所定の仕上げの厚みになるまでウエーハを研削して薄化している(例えば、特許文献1)。
【0003】
ウエーハを50μm以下に薄化するときには、ハンドリングを容易にするために、ウエーハの被研削面の反対面に保護テープを接着する代わりに、サブストレートをワックスで接着し、ウエーハが接着されたサブストレートをチャックテーブルの保持面で保持する場合がある。また、SiC基板やサファイア基板のように研削荷重を必要とする場合にも、基板に保護テープの代わりにサブストレートを接着してチャックテーブルに保持して、保護テープの沈み込みによる測定誤差を防止している。
【0004】
サブストレートは個体ごとに厚みが異なっている。このため、ウエーハの被研削面高さとチャックテーブルの保持面高さとの差から、サブストレートの厚みとウエーハの厚みとの合計値が算出され、合計値が仕上げ研削の厚みに達するまで研削を行うと、サブストレートの厚みに個体差があるためウエーハを所定の厚みにすることができない。よって、サブストレートの厚みを測定する必要がある。サブストレートに接着させたウエーハを研削する場合には、ウエーハより広い面積のサブストレートを準備し、チャックテーブルの保持面高さ、サブストレートの上面高さ、ウエーハの被研削面高さを測定できる3つのリニアゲージを設けた研削装置が知られている(例えば、特許文献2)。これらのリニアゲージを用いて、サブストレートの上面高さとチャックテーブルの保持面高さの差からサブストレートの厚みを正確に測定し、ウエーハの厚みが正確になるように研削している。
【0005】
また、特許文献2の研削装置では、仕上げ精度が異なる粗研削手段と、仕上げ研削手段とを有している。粗研削手段、及び仕上げ研削手段には、それぞれ3つのリニアゲージが設けられている。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。
図1は、本実施の形態に係る研削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る研削装置は、
図1に示すように研削加工専用の装置構成に限定されず、例えば、研磨加工装置や、研削加工、研磨加工、洗浄加工等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。
【0014】
図1に示すように、研削装置1は、フルオートタイプの加工装置であり、被加工物であるウエーハWに対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。ウエーハWは、略円板状に形成されており、カセットCに収容された状態で研削装置1に搬入される。ウエーハWには後述するように接着部材でサブストレートSが接着されている(
図2及び
図3参照)。なお、ウエーハWは、研削対象になる板状のウエーハであればよく、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体基板でもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよいし、さらに半導体製品のパッケージ基板等でもよい。
【0015】
研削装置1の基台11の前側には、複数のウエーハWが収容された一対のカセットCが載置されている。一対のカセットCの後方には、カセットCに対してウエーハWを出し入れするカセットロボット16が設けられている。カセットロボット16の両斜め後方には、加工前のウエーハWを位置決めする位置決め機構21と、加工済みのウエーハWを洗浄する洗浄機構26とが設けられている。位置決め機構21と洗浄機構26の間には、加工前のウエーハWをチャックテーブル41に搬入する搬入手段31と、チャックテーブル41から加工済みのウエーハWを搬出する搬出手段36とが設けられている。
【0016】
カセットロボット16は、多節リンクからなるロボットアーム17の先端にハンド部18を設けて構成されている。カセットロボット16では、カセットCから位置決め機構21に加工前のウエーハWが搬送される他、洗浄機構26からカセットCに加工済みのウエーハWが搬送される。
【0017】
位置決め機構21は、仮置きテーブル22の周囲に、仮置きテーブル22の中心に対して進退可能な複数の位置決めピン23を配置して構成される。位置決め機構21では、仮置きテーブル22上に載置されたウエーハWの外周縁に複数の位置決めピン23が突き当てられることで、ウエーハWの中心が仮置きテーブル22の中心に位置決めされる。
【0018】
搬入手段31は、基台11上で旋回可能な搬入アーム32の先端に搬入パッド33を設けて構成される。搬入手段31では、搬入パッド33によって仮置きテーブル22からウエーハWが持ち上げられ、搬入アーム32によって搬入パッド33が旋回されることでチャックテーブル41にウエーハWが搬入される。
【0019】
搬出手段36は、基台11上で旋回可能な搬出アーム37の先端に搬出パッド38を設けて構成される。搬出手段36では、搬出パッド38によってチャックテーブル41からウエーハWが持ち上げられ、搬出アーム37によって搬出パッド38が旋回されることでチャックテーブル41からウエーハWが搬出される。
【0020】
洗浄機構26は、スピンナーテーブル27に向けて洗浄水及び乾燥エアーを噴射する各種ノズル(不図示)を設けて構成される。洗浄機構26では、ウエーハWを保持したスピンナーテーブル27が基台11内に降下され、基台11内で洗浄水が噴射されてウエーハWがスピンナー洗浄された後、乾燥エアーが吹き付けられてウエーハWが乾燥される。
【0021】
搬入手段31及び搬出手段36の後方には、3つのチャックテーブル41が周方向に均等間隔で備えられたターンテーブル40が設けられている。チャックテーブル41の下方にはチャックテーブル41を回転させる回転手段(不図示)が設けられている。各チャックテーブル41の上面には、ウエーハWの下面を保持する保持面42が形成されている。
【0022】
ターンテーブル40が回転することで、チャックテーブル41に保持されたウエーハWが搬入及び搬出される搬入出位置、粗研削手段46に対応する粗研削位置、仕上げ研削手段51に対応する仕上げ研削位置に順に位置づけられる。
【0023】
また、ターンテーブル40の周囲には、コラム12、13が立設されている。コラム12には、粗研削手段46を上下動させる移動機構61が設けられている。移動機構61は、コラム12の前面に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール62と、一対のガイドレール62にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル63とを有している。
【0024】
Z軸テーブル63の前面には、ハウジング64を介して粗研削手段46が支持されている。Z軸テーブル63の背面側にはボールネジ65が螺合されており、ボールネジ65の一端には駆動モータ66が連結されている。駆動モータ66によってボールネジ65が回転駆動され、粗研削手段46がガイドレール62に沿ってZ軸方向に移動される。
【0025】
同様に、コラム13には、仕上げ研削手段51を上下動させる移動機構71が設けられている。移動機構71は、コラム13の前面に配置されたZ軸方向に平行な一対のガイドレール72と、一対のガイドレール72にスライド可能に設置されたモータ駆動のZ軸テーブル73とを有している。
【0026】
Z軸テーブル73の前面には、ハウジング74を介して仕上げ研削手段51が支持されている。Z軸テーブル73の背面側にはボールネジ75が螺合されており、ボールネジ75の一端には駆動モータ76が連結されている。駆動モータ76によってボールネジ75が回転駆動され、仕上げ研削手段51がガイドレール72に沿ってZ軸方向に移動される。
【0027】
粗研削手段46及び仕上げ研削手段51は、円筒状のスピンドルの下端にマウント47、52を設けて構成されている。粗研削手段46では、チャックテーブル41に保持されたサブストレートSに接着したウエーハWを粗研削する。粗研削手段46のマウント47の下面には、複数の粗研削砥石48が環状に配設された研削ホイール49が回転可能に装着される。粗研削砥石48は、例えば、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドやビトリファイド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る。
【0028】
また、仕上げ研削手段51では、チャックテーブル41に保持されたサブストレートSに接着したウエーハWを仕上げ研削する。仕上げ研削手段51のマウント52の下面には、複数の仕上げ研削砥石53が環状に配設された仕上げ研削用の加工具としての研削ホイール54が装着される。仕上げ研削砥石53は、粗研削砥石48よりも粒径が細かい砥粒で形成される。粗研削加工及び仕上げ研削加工では、研削砥石48、53によってサブストレートSに接着したウエーハWが所定の厚みまで研削されて薄化される。
【0029】
このような研削装置1では、カセットC内からウエーハWが位置決め機構21に搬送されて、位置決め機構21でウエーハWがセンタリングされる。次に、チャックテーブル41上にウエーハWが搬入され、ターンテーブル40の回転によって、チャックテーブル41に保持されたサブストレートSに接着したウエーハWが粗研削位置、仕上げ研削位置の順に位置づけられる。粗研削位置ではウエーハWが粗研削加工され、仕上げ研削位置ではウエーハWが仕上げ研削加工される。そして、洗浄機構26でウエーハWが洗浄され、洗浄機構26からカセットCへウエーハWが搬出される。
【0030】
本実施の形態では、粗研削位置の近傍には、チャックテーブル41が保持するサブストレートSの上面高さ(
図2参照)を測定する第1のゲージ91と、チャックテーブル41が保持するサブストレートSに接着されたウエーハWの上面(被研削面)高さを測定する第2のゲージ92とが設けられている。第1のゲージ91及び第2のゲージ92は接触式のゲージで構成される。第1のゲージ91及び第2のゲージ92によって得られた各値(測定値)は、装置各部を統括制御する制御部85に出力される。
【0031】
また、仕上げ研削位置の近傍には、チャックテーブル41の上面(保持面)高さを測定する第3のゲージ93と、チャックテーブル41が保持するサブストレートSに接着されたウエーハWの上面高さを測定する第4のゲージ94とが設けられている。第3のゲージ93及び第4のゲージ94は、接触式のゲージで構成される。第3のゲージ93及び第4のゲージ94によって得られた各値(測定値)は、制御部85に出力される。
【0032】
制御部85には、算出部86が設けられている。算出部86では、各ゲージ91、92、93、94から測定された値からウエーハWの厚みを算出する。制御部85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る。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。制御部85は、算出部86からの出力結果に応じ、粗研削手段46及び仕上げ研削手段51のZ軸方向に移動量を制御する。なお、ウエーハWの厚みの算出方法については後述する。
【0033】
以下、
図2及び
図3を参照して、ウエーハWの厚みを測定する際の測定動作について詳細に説明する。
図2は、本実施の形態に係る粗研削手段における第1のゲージ及び第2のゲージの測定動作の一例を示す図である。
図3は、本実施の形態に係る仕上げ研削手段における第3のゲージ及び第4のゲージの測定動作の一例を示す図である。
【0034】
図2に示すように、ウエーハWの下面(上面81の反対面)には、ウエーハWより面積の大きいサブストレートSがワックスで接着固定されている。サブストレートSは、ガラスウエーハ、シリコンウエーハ等から形成される。チャックテーブル41上にウエーハWが載置されると、サブストレートSを介してウエーハWをチャックテーブル41の上面42に吸引保持する。
【0035】
チャックテーブル41がウエーハWの搬入位置から粗研削位置に移動して、研削ホイール49の外周がウエーハWの中心を通過する位置に位置づけられると、サブストレートSの上面82のウエーハWよりもはみ出た部分には第1のゲージ91が接触し、サブストレートSの上面82の高さH1を測定する。ウエーハWの上面81には第2のゲージ92が接触し、ウエーハWの上面81の高さH2を測定する。測定結果は算出部86(
図1参照)に出力され、第2のゲージ92で測定されたH2の値と、第1のゲージ91で測定されたH1の値との差ΔH1からウエーハWの厚みが算出される。
【0036】
次に、第1のゲージ91をサブストレートSから離す。第1のゲージ91が離れると、チャックテーブル41が回転しつつ研削ホイール49が回転し、研削ホイール49がウエーハWの上面81に近付けられ、研削ホイール49がウエーハWの上面81に接触されて、ウエーハWの上面81が研削ホイール49によって粗研削される。第2のゲージ92によってウエーハWの上面81の高さH2がリアルタイムに測定され、ウエーハWの粗研削開始直前にチャックテーブル41を回転させないで測定したサブストレートSの上面82の高さH1との差ΔH1からウエーハWの厚みが算出される。算出したウエーハWの厚みにより制御部85によって粗研削手段46の移動量が制御される。この制御によって、ウエーハWの厚みが所定の厚みになるまでウエーハWの粗研削が続けられ、所定の厚みになると粗研削手段46が上昇し、ウエーハWから研削ホイール49が離されてウエーハWの粗研削が完了する。なお、ウエーハWを粗研削する前に第3のゲージ93でチャックテーブル41の上面42の高さH3を測定し、測定結果を算出部86で記憶しておく。算出部86で高さH3を記憶しておくことで、ウエーハWを粗研削するときに、後述するサブストレートSの厚みΔH2を算出してもよい。
【0037】
図3に示すように、粗研削が行われた後、ターンテーブル40(
図1参照)の回転によってチャックテーブル41に保持されたサブストレートSに接着したウエーハWが仕上げ研削位置に位置づけられる。研削ホイール54の外周がウエーハWの中心を通過する位置に位置づけられると、チャックテーブル41の上面42には第3のゲージ93が接触し、チャックテーブル41の上面42の高さH3を測定する。ウエーハWの上面81には第4のゲージ94が接触し、ウエーハWの上面81の高さH4を測定する。測定結果は算出部86に出力される。このとき算出部86では、チャックテーブル41が粗研削位置に位置づけられた際に第1のゲージ91で測定したH1の値と、第3のゲージ93で測定されたH3の値との差からサブストレートSの厚みΔH2を算出する。
【0038】
次に、チャックテーブル41が回転しつつ研削ホイール54が回転し、研削ホイール54がウエーハWの上面81に近付けられ、研削ホイール54がウエーハWの上面81に接触されて、ウエーハWの上面81が研削ホイール54によって仕上げ研削される。第3のゲージ93よってチャックテーブル41の上面42の高さH3が、第4のゲージ94によってウエーハWの上面81の高さH4がリアルタイムに測定される。
【0039】
このとき算出部86では、第4のゲージ94で測定されたH4の値と第3のゲージ93で測定されたH3の値との差から、ウエーハWの上面81の高さH4とチャックテーブル41の上面42の高さH3との差ΔH3が算出される。そして、このΔH3から、予め算出しておいたサブストレートSの厚みΔH2を差し引き、ウエーハWの厚みΔH4とする。算出されたウエーハWの厚みΔH4により、制御部85によって仕上げ研削手段51の移動量が制御される。この制御によって、算出されたウエーハWの厚みが所定の厚みになるまでウエーハWの仕上げ研削が続けられ、所定の厚みになると仕上げ研削手段51が上昇し、ウエーハWから研削ホイール54が離されてウエーハWの仕上げ研削が完了する。
【0040】
本実施の形態においては、第1のゲージ91で測定されたH1の値と第3のゲージ93で測定されたH3値との差からサブストレートSの厚みΔH2を算出する。そして第4のゲージ94で測定されたH4の値と第3のゲージ93で測定されたH3の値との差から、このサブストレートSの厚みΔH2を差し引くことによってウエーハWの厚みΔH4が算出される。これにより、仕上げ研削手段51においてウエーハWを所定の厚みになるまで研削することができる。このため、ウエーハWに接着されたサブストレートSの厚みが固体ごとに相違しても、この相違に応じて、仕上げ研削手段51の移動量を調節するように制御でき、ウエーハWを正確に研削できる。また、粗研削手段46、及び仕上げ研削手段51においてそれぞれ2つのリニアゲージを設けることによりウエーハWを正確に研削できるため、粗研削手段46、及び仕上げ研削手段51の両方にリニアゲージを3つ設ける場合よりも装置構成を簡単にすることができる。
【0041】
また、本実施の形態においては、ウエーハWの研削中にチャックテーブル41が回転している間は、サブストレートSから第1のゲージ91を離して、サブストレートSの上面82の高さH1を測定しない構成とすることができる。これにより、サブストレートSが静止した状態で第1のゲージ91をサブストレートSの上面82に接触させてサブストレートSの上面82の高さH1を測定できる。したがって、チャックテーブル41が回転することにより、サブストレートSの表面に存在する凹凸で第1のゲージ91が跳びはね正確に測定できない状態になることを防止でき、サブストレートSの上面82の高さH1を正確に測定することができる。このため、ウエーハWの厚みΔH4をより正確に算出することができる。
【0042】
以上のように、本実施の形態に係る研削装置1では、サブストレートSの上面高さH1を測定する第1のゲージ91とウエーハWの上面高さH2を測定する第2のゲージ92との2つのリニアゲージが、粗研削手段46に位置づけられている。また、チャックテーブル41の上面高さH3を測定する第3のゲージ93とウエーハWの上面高さH4を測定する第4のゲージ94との2つのリニアゲージが、仕上げ研削手段51に位置づけられている。第1のゲージ91の値H1と第3のゲージ93の値H3との差からサブストレートSの厚みΔH2を算出する。第4のゲージ94の値H4と第3のゲージ93の値H3との差ΔH3からこのサブストレートSの厚みΔH2を差し引くことによって、ウエーハWの厚みΔH4が出されるので、サブストレートSの厚みΔH2が変わっても、仕上げ研削手段51においてウエーハWを所定の厚みになるまで研削することができる。このように、粗研削手段46、及び仕上げ研削手段51においてそれぞれ2つのリニアゲージを設けることによりウエーハWを正確に研削できるため、粗研削手段46、及び仕上げ研削手段51の両方にリニアゲージを3つ設ける場合よりも部品点数を減らすことができる。このため、装置構成は簡単になり、コストを安くすることができる。
【0043】
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、方向などについては、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。
【0044】
例えば、ウエーハWの研削中にチャックテーブル41が回転している間も、第1のゲージ91をサブストレートSの上面82に接触させてサブストレートSの上面82の高さH1をリアルタイムに測定する構成としてもよい。
【0045】
例えば、ターンテーブル40には、3つ以上のチャックテーブル41が備えられていてもよい。