JP2017164823A - 研削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】研削による熱の影響を受けずに2本の測定子の高さの差によって研削対象のウエーハの厚さを正確に測定する。【解決手段】第2の温度測定部912が測定した温度より第1の温度測定部902が測定した温度が高いときに、第2の温度測定部912が測定した温度と第1の温度測定部902が測定した温度との温度差が大きくなるほど第1の測定子900に供給される冷却水の流量を増やす方向に流量調整部905を調整し、第1の測定子900の周囲温度と第2の測定子910の周囲温度とを近づけて板状ワークWを研削することにより、第1の測定子900の周囲の温度が高くなっても第1の測定子900が昇降方向に伸びるのを防ぎ、研削中の板状ワークWの厚さを正確に求める。【選択図】図3

Description

本発明は、ウエーハを研削して所望の厚さに形成する研削装置に関する。
ウエーハを研削する研削装置は、ウエーハを保持して回転可能なチャックテーブルと、回転するウエーハに対して回転しながら接触する研削砥石を備えた研削手段とを備えており、ウエーハのうち研削砥石が接触しない部分には、ウエーハの上面の高さを測定するための測定子を接触させている。また、チャックテーブルの上面にも別の測定子を接触させ、2つの測定子の高さの差をウエーハの厚さとして算出している(例えば、特許文献1参照)。
特開2008−073785号公報
しかし、ウエーハの高さを測定する測定子は、ウエーハと研削砥石とが接触する部位の近くに位置するため、研削によって生じる熱によって、当該測定子は伸びる方向に変形する。したがって、ウエーハの高さが実際の高さよりも高く測定され、これによってウエーハの厚さも実際の厚さより厚く算出される。その結果、ウエーハの実際の仕上がり厚さが、所望の仕上がり厚さよりも薄くなるという問題が生じている。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、2本の測定子の高さの差によって研削対象のウエーハの厚さを測定する場合において、研削による熱の影響を受けずにウエーハを所望の仕上がり厚さに仕上げることを課題とする。
第1の発明は、板状ワークを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持される板状ワークを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して接近又は離間させる研削送り手段と、該チャックテーブルに保持される板状ワークの上面の高さを測定する第1の測定手段と、該チャックテーブルに保持される板状ワークの外側で該保持面の高さを測定する第2の測定手段と、制御手段と、を備え、該第1の測定手段は、該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面で保持された板状ワークの上面に先端が接触し昇降可能な第1の測定子と、該第1の測定子の昇降方向の位置によって板状ワークの上面高さを測定する第1の高さ測定部と、該第1の測定子の周囲温度を測定する第1の温度測定部と、該第1の測定子に冷却水を供給する冷却水供給手段と、該冷却水供給手段における該冷却水の流量を調整する流量調整部と、を備え、該第2の測定手段は、該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面に先端が接触し昇降可能な第2の測定子と、該第2の測定子の昇降方向の位置によって該保持面の高さを測定する第2の高さ測定部と、該第2の測定子の周囲温度を測定する第2の温度測定部と、を備え、該制御手段は、該第2の温度測定部が測定した温度より該第1の温度測定部が測定した温度が高いときに、該第2の温度測定部が測定した温度と該第1の温度測定部が測定した温度との温度差が大きくなるほど該第1の測定子に供給される該冷却水の流量を増やす方向に該流量調整部を調整し、該第1の測定子の周囲温度と該第2の測定子の周囲温度とを近づけて板状ワークを研削する。
第2の発明は、板状ワークを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持される板状ワークを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して接近又は離間させる研削送り手段と、該チャックテーブルに保持される板状ワークの上面の高さを測定する第1の測定手段と、該チャックテーブルに保持される板状ワークの外側で該保持面の高さを測定する第2の測定手段と、研削加工時に該研削送り手段により該研削手段を該チャックテーブルに接近する方向に移動させて該研削砥石が板状ワークを押圧するときの押圧力を検出する押圧力検出手段と、制御手段と、を備え、該第1の測定手段は、該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面で保持された板状ワークの上面に先端が接触し昇降可能な第1の測定子と、該第1の測定子の昇降方向の位置によって板状ワークの上面高さを測定する第1の高さ測定部と、該第1の測定子に冷却水を供給する冷却水供給手段と、該第1の冷却水供給手段における該冷却水の流量を調整する流量調整部と、を備え、該第2の測定手段は、該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面に先端が接触し昇降可能な第2の測定子と、該第2の測定子の昇降方向の位置によって該保持面の高さを測定する第2の高さ測定部と、を備え、該押圧力検出手段が検出する押圧力と所定の冷却水量との相関関係を表す相関データを記憶する記憶部を備え、該制御手段は、該冷却水供給手段から該第1の測定子に供給される冷却水の量が、該相関データにおける該押圧力検出手段が検出した押圧力に対応する冷却水量となるように該流量調整部を調整し、該第1の測定子の周囲温度と該第2の測定子の周囲温度とを近づけて板状ワークを研削する。
第1の発明では、第2の温度測定部が測定した温度より第1の温度測定部が測定した温度が高いときに、第2の温度測定部が測定した温度と第1の温度測定部が測定した温度との温度差が大きくなるほど第1の測定子に供給される冷却水の流量を増やす方向に流量調整部を調整し、第1の測定子の周囲温度と第2の測定子の周囲温度とが近づくようにして板状ワークを研削するため、研削によって第1の測定子の周囲の温度が高くなっても第1の測定子が昇降方向に伸びるのを防ぐことができる。したがって、研削中の板状ワークの厚さを正確に求めることができ、ウエーハを所望の仕上がり厚さに仕上げることが可能となる。
また、第2の発明では、押圧力検出手段が検出する押圧力と所定の冷却水量との相関関係を表す相関データを記憶する記憶部を備え、制御手段は、冷却水供給手段から第1の測定子に供給される冷却水の量が、相関データにおける押圧力検出手段が検出した押圧力に対応する冷却水量となるように流量調整部を調整し、第1の測定子の周囲温度と第2の測定子の周囲温度とを近づけて板状ワークを研削するため、研削によって第1の測定子の周囲の温度が高くなったとしても、第1の測定子が昇降方向に伸びるのを防ぐことができる。したがって、研削中の板状ワークの厚さを正確に求めることができ、ウエーハを所望の仕上がり厚さに仕上げることが可能となる。
研削装置の第1の例を示す斜視図である。 同研削装置の要部を拡大して示す斜視図である。 板状ワークの厚さを測定しながら板状ワークを研削する状態を示す側面図である。 研削装置の第2の例を示す斜視図である。
1 第1実施形態
図1に示す研削装置1は、チャックテーブル30上に保持された板状ワークWを、研削手段7によって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、図示しない搬送手段によってチャックテーブル30に対して板状ワークWの着脱が行われる領域である着脱領域Aとなっており、ベース10上の後方(+Y方向側)は、研削手段7によってチャックテーブル30上に保持された板状ワークWの研削が行われる領域である研削領域Bとなっている。
研削装置1のベース10上に配設され板状ワークWを保持するチャックテーブル30は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり板状ワークWを吸着する吸着部300と、吸着部300を支持する枠体301とを備える。吸着部300の上面と枠体の301の上面とは面一に形成され、面一に形成された面が保持面300aを構成している。吸着部300は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が吸着部300に伝達されることで、保持面300a上で板状ワークWを吸引保持する。板状ワークWの下面Wbには保護テープTが貼着され、保護テープT側が吸着部300に保持される。チャックテーブル30は、カバー31によって周囲から囲まれており、Z軸方向の回転軸を中心に回転可能であり、カバー31下に配設された図示しないY軸方向送り手段によって駆動されてY軸方向に往復移動可能となっている。
研削領域Bには、コラム11が立設されており、コラム11の−Y方向側の側面には研削手段7をチャックテーブル30に対して離間又は接近する上下方向に研削送りする研削送り手段5が配設されている。研削送り手段5は、鉛直方向(Z軸方向)の軸心を有するボールネジ50と、ボールネジ50と平行に配設された一対のガイドレール51と、ボールネジ50の上端に連結しボールネジ50を回動させるモータ52と、内部のナットがボールネジ50に螺合し側部がガイドレール51に摺接する昇降板53と、昇降板53に連結され研削手段7を保持するホルダ54とから構成され、モータ52がボールネジ50を回動させると、これに伴い昇降板53がガイドレール51にガイドされてZ軸方向に往復移動し、ホルダ54に保持された研削手段7をチャックテーブル30に対して接近又は離間させる。モータ52は、例えば、パルスモータであり、所定数のパルス信号がモータ52に送られることで、研削送り手段5は、研削手段7を所定の研削送り位置まで研削送りすることができる。
チャックテーブル30に保持された板状ワークWを研削砥石740で研削する研削手段7は、軸方向が鉛直方向(Z軸方向)であるスピンドル70と、スピンドル70を回転可能に支持するスピンドルハウジング71と、スピンドル70を回転駆動するスピンドルモータ72と、スピンドル70の下端に接続された円環状のマウント73と、マウント73の下面に着脱可能に装着され回転可能な研削ホイール74とを備える。
研削ホイール74は、環状のホイール基台741と、ホイール基台741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740とを備える。研削砥石740は、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固められて成形されている。各研削砥石740においては、その底面(−Z方向側の面)が研削面740aとなっている。研削手段7の内部には、研削水の通り道となる図示しない流路が形成されており、この流路はホイール基台741の底面において研削砥石740に向かって研削水を噴出できるように開口している。
研削領域Bには、チャックテーブル30に保持される板状ワークWの厚さを測定する厚さ測定手段9が配設されている。厚さ測定手段9は、図2に示すように、チャックテーブル30に保持される板状ワークWの上面の高さを測定する第1の測定手段90と、チャックテーブル30に保持される板状ワークの外側で保持面300aの高さを測定する第2の測定手段91とを備えている。
第1の測定手段90は、チャックテーブル30に保持される板状ワークの上面の高さを測定する機能を有しており、保持面300aに対して垂直方向に延在し保持面300aにおいて保持した板状ワークWの上面Waに先端が接触しZ軸方向に昇降可能な第1の測定子900と、第1の測定子900のZ軸方向(昇降方向)の位置によって板状ワークWの上面Waの高さを測定する第1の高さ測定部901と、第1の測定子900の周囲温度を測定する第1の温度測定部902と、第1の測定子900に冷却水を供給する冷却水供給手段903と、冷却水供給手段903に対して供給する冷却水を貯留する冷却水供給源904と、第1の冷却水供給手段903から吐出される冷却水の流量を調整する流量調整部905とを備えている。
第2の測定手段91は、チャックテーブル30に保持される板状ワークの外側で保持面300aの高さを測定する機能を有しており、保持面300aに対して垂直方向に延在し保持面300aに先端が接触しZ軸方向に昇降可能な第2の測定子910と、第2の測定子910の昇降方向の位置によって保持面300aの高さを測定する第2の高さ測定部911と、第2の測定子910の周囲温度を測定する第2の温度測定部912とを備えている。
図1に示すように、第1の温度測定部902及び第2の温度測定部912並びに流量調整部905は、制御手段92に接続されている。制御手段92は、第1の温度測定部902及び第2の温度測定部912から送られてくる情報に基づき、流量調整部905を制御して冷却水供給手段903から吐出される冷却水の量を制御する。
このように構成される研削装置1において板状ワークWの上面Waを研削する場合は、板状ワークWの下面Wbに保護テープTが貼着され、着脱領域Aにおいて、チャックテーブル30の吸着部300に作用する吸引力によって保護テープT側が吸引保持される。そして、チャックテーブル30が+Y方向に移動して研削領域Bにおける研削手段7の下方に板状ワークWが位置付けられる。
チャックテーブル30を回転させるとともに、モータ72がスピンドル70を回転させて研削ホイール74を回転させ、研削送り手段5が研削手段7を−Z方向に降下させる。そうすると、回転する研削砥石740が板状ワークWの上面Waに接触して上面Waが研削される。研削砥石740は、上面Waの中心を通って半径部分のみに接触する。
かかる研削中は、図3に示すように、第1の測定手段90を構成する第1の測定子900の先端が、板状ワークWの上面Waのうち研削砥石740が接触しない領域に常時接触し、第1の測定部901が上面WaのZ軸方向の高さZ1を測定する。一方、第2の測定手段91を構成する第2の測定子910は、板状ワークWの研削中は、枠体301の上面に常時接触し、第2の測定部911は、枠体301の上面、すなわち保持面300aのZ軸方向の高さZ2を測定する。そして、制御手段92は、上面WaのZ軸方向の高さZ1から保持面300aのZ軸方向の高さZ2を減算し、さらにテープTの厚さを減算することにより、板状ワークWの厚さをリアルタイムに測定する。なお、テープTの厚さは一定の値である。
上面Waの研削中は、研削砥石740と上面Waとの接触によって熱が発生し、この熱が第1の測定子900に伝わるため、第1の測定子900がZ軸方向に伸びることがある。この場合は、第1の測定子900がZ軸方向に伸びると、伸びた分だけ上面Waの高さが高く測定されるため、制御手段92により算出された板状ワークWの厚さが、実際の厚さよりも厚く算出される。このような誤差が生じるのを回避するために、図3に示すように、冷却水供給ノズル903から第1の測定子900に対して冷却水903aを供給して第1の測定子900を冷却する。第1の測定子900に対して供給する冷却水903aの量は、流量調整部905において調整する。
具体的には、制御手段92は、第1の温度測定部902が測定した温度と第2の温度測定部912が測定した温度とを比較し、第2の温度測定部912が測定した温度より第1の温度測定部902が測定した温度の方が高い場合は、第1の測定子900に供給する冷却水の流量が増えるように流量調整部905を調整する。制御手段92は、第2の温度測定部912が測定した温度と第1の温度測定部902が測定した温度との温度差が大きくなるほど流量調整部905から第1の測定子900に供給する冷却水の流量を増やす方向に流量調整部905調整し、第1の測定子900の周囲温度と第2の測定子910の周囲温度とを近づけて板状ワークWを研削する。
このようにして、研削により生じた熱を考慮して、第1の測定子900の周囲温度と第2の測定子910の周囲温度とを近づけて研削板状ワークWの厚さを測定ながら研削を行い、板状ワークWの厚さが所望の厚さに到達すると、研削送り手段5が研削手段7を+Z方向に上昇させ、上面Waの研削を終了する。第1の測定子900の周囲温度と第2の測定子910の周囲温度とを近づけて研削板状ワークWの厚さを測定ながら研削を行うことにより、板状ワークWの厚さ上面WaのZ軸方向の高さZ1の測定を正確に行うことができるため、計算によって求められる板状ワークの厚さの値も正確となり、板状ワークWを高精度に所望の厚さに形成することができる。
2 第2実施形態
図4に示す研削装置1Aは、図1に示した研削装置1と同様に、チャックテーブル30上に保持された板状ワークWを、研削手段7によって研削する装置である。図4に示す研削装置1Aは、チャックテーブル30の下方に複数の押圧力検出手段80を配設した点、及び、研削装置1の第1の温度測定部902及び第2の温度測定部912に相当するものを備えていない点が、図1に示した研削装置1と相違しており、その他については同様に構成されている。したがって、図4に示す研削装置1Aでは、研削装置1と同様に構成される点については図1と同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
図4に示すように、押圧力検出手段80は、チャックテーブル30の下方において、チャックテーブル30の回転中心を重心とする正三角形の頂点の位置にそれぞれ配設されている。押圧力検出手段80としては、例えば圧電型の圧力センサを用いることができ、圧電素子の変形にともなって発生する電位差によって、チャックテーブル30にかかる圧力を測定することができる。
それぞれの押圧力検出手段80は、制御手段92に接続されており、制御手段92は、押圧力検出手段80が測定した押圧力の値をそれぞれ認識することができる。また、制御手段92には、メモリ等の記憶素子を備えた記憶部81が接続されている。
研削中は、研削送り手段5が研削手段7を所定の速度で研削送りしていくため、チャックテーブル30に対して研削手段7から−Z方向に圧力がかけられ、チャックテーブル30にかかる圧力は、3つの押圧力検出手段80によって測定され、その合計値が制御手段92において算出される。
チャックテーブル30に保持された板状ワークWにかかる圧力が大きくなるにつれて、板状ワークWに生じる熱も高くなり、第1測定子900の周囲温度も高くなる。したがって、板状ワークWにかかる圧力に応じて、流量調整部905を制御して冷却水供給手段903から第1の測定子900に向けて供給する冷却水の量を調整すれば、第1測定子900の周囲温度を一定に制御することができると考えられる。
そこで、実際の板状ワークの研削を行う前に、実際に研削される板状ワークと同一の材料で形成され同一の厚さを有する試験ワークをチャックテーブル30において保持し、実際の板状ワークと同様の条件にて、研削送り手段5によって研削手段7を研削送りしながらチャックテーブル30に保持された試験ワークの研削を行う。研削中は、例えば図1に示した研削装置1の第1の温度測定部902と同様のものを用いて第1の測定子900の周囲の温度を測定し、その温度が第2の温度測定部912の温度測定値に近づけるように流量調整部905を制御して冷却水を第1の測定子900に供給する。そして、押圧力検出手段80の測定値と実際に供給した冷却水の所定量との相関関係を記憶部81に記憶させておく。この相関関係は、例えば、データテーブルとして記憶部81に記憶される。そして、実際の研削時には、制御手段92がこの相関関係を参照し、押圧力検出手段80の測定値に基づき、研削中における第1の測定子900の周囲の温度を推定しながら研削を行う。
研削装置1Aにおいて実際に板状ワークWを研削する際は、図1に示した研削装置1と同様に、下面Wb側に保護テープTが貼着された板状ワークWの保護テープT側をチャックテーブル30の吸着部300において保持する。そして、チャックテーブル30を回転させるとともに、モータ72がスピンドル70を回転させて研削ホイール74を回転させ、研削送り手段5が研削手段7を−Z方向に降下させることにより、研削砥石740を板状ワークWの上面Waに接触させて上面Waを研削する。
研削中は、押圧力検出手段80における測定値の合計を制御手段92が常に認識する。そして、制御手段92は、記憶部81に記憶された相関データを参照し、認識した測定値に対応する冷却水量を求め、冷却水供給手段903からその冷却水量が第1の測定子900に供給されるように流量調整部905を制御する。このような制御を行うことにより、第1の測定子900の周囲の温度を第2の測定子910の周囲の温度に近づけることができるため、板状ワークWの厚さの値を正確に求めることができる。
1,1A:研削装置
A:着脱領域 B:研削領域
10:ベース
30:チャックテーブル 300:吸着部 301:枠体 300a:保持面
31:カバー
5:研削送り手段
50:ボールネジ 51:ガイドレール 52:モータ 53:昇降板 54:ホルダ
7:研削送り手段
70:スピンドル 71:スピンドルハウジング 72:スピンドルモータ
73:マウント
74:研削ホイール 740:研削砥石 740a:研削面 741:ホイール基台
80:押圧力検出手段 81:記憶部
9:厚さ測定手段
90:第1の測定手段 900:第1の測定子 901:第1の高さ測定部
902:第1の温度測定部 903:冷却水供給手段 903a:冷却水
904:冷却水供給源 905:流量調整部
91:第2の測定手段 910:第2の測定子 911:第2の高さ測定部
912:第2の温度測定部
92:制御手段
W:板状ワーク Wa:上面 Wb:下面 T:保護テープ

Claims (2)

  1. 板状ワークを保持する保持面を有するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持される板状ワークを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、
    該研削手段を該チャックテーブルに対して接近又は離間させる研削送り手段と、
    該チャックテーブルに保持される板状ワークの上面の高さを測定する第1の測定手段と、
    該チャックテーブルに保持される板状ワークの外側で該保持面の高さを測定する第2の測定手段と、
    制御手段と、を備え、
    該第1の測定手段は、
    該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面で保持された板状ワークの上面に先端が接触し昇降可能な第1の測定子と、
    該第1の測定子の昇降方向の位置によって板状ワークの上面高さを測定する第1の高さ測定部と、
    該第1の測定子の周囲温度を測定する第1の温度測定部と、
    該第1の測定子に冷却水を供給する冷却水供給手段と、
    該冷却水供給手段における該冷却水の流量を調整する流量調整部と、を備え、
    該第2の測定手段は、
    該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面に先端が接触し昇降可能な第2の測定子と、
    該第2の測定子の昇降方向の位置によって該保持面の高さを測定する第2の高さ測定部と、
    該第2の測定子の周囲温度を測定する第2の温度測定部と、
    を備え、
    該制御手段は、
    該第2の温度測定部が測定した温度より該第1の温度測定部が測定した温度が高いときに、該第2の温度測定部が測定した温度と該第1の温度測定部が測定した温度との温度差が大きくなるほど該第1の測定子に供給される該冷却水の流量を増やす方向に該流量調整部を調整し、該第1の測定子の周囲温度と該第2の測定子の周囲温度とを近づけて板状ワークを研削する
    研削装置。
  2. 板状ワークを保持する保持面を有するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持される板状ワークを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に装着する研削手段と、
    該研削手段を該チャックテーブルに対して接近又は離間させる研削送り手段と、
    該チャックテーブルに保持される板状ワークの上面の高さを測定する第1の測定手段と、
    該チャックテーブルに保持される板状ワークの外側で該保持面の高さを測定する第2の測定手段と、
    研削加工時に該研削送り手段により該研削手段を該チャックテーブルに接近する方向に移動させて該研削砥石が板状ワークを押圧するときの押圧力を検出する押圧力検出手段と、
    制御手段と、を備え、
    該第1の測定手段は、
    該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面で保持された板状ワークの上面に先端が接触し昇降可能な第1の測定子と、
    該第1の測定子の昇降方向の位置によって板状ワークの上面高さを測定する第1の高さ測定部と、
    該第1の測定子に冷却水を供給する冷却水供給手段と、
    該第1の冷却水供給手段における該冷却水の流量を調整する流量調整部と、を備え、
    該第2の測定手段は、
    該保持面に対して垂直方向に延在し該保持面に先端が接触し昇降可能な第2の測定子と、
    該第2の測定子の昇降方向の位置によって該保持面の高さを測定する第2の高さ測定部と、
    を備え、
    該押圧力検出手段が検出する押圧力と所定の冷却水量との相関関係を表す相関データを記憶する記憶部を備え、
    該制御手段は、該冷却水供給手段から該第1の測定子に供給される冷却水の量が、該相関データにおける該押圧力検出手段が検出した押圧力に対応する冷却水量となるように該流量調整部を調整し、該第1の測定子の周囲温度と該第2の測定子の周囲温度とを近づけて板状ワークを研削する
    研削装置。
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