JP2928206B2 - 半導体装置の製造装置および製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置および製造方法

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JP2928206B2
JP2928206B2 JP9288708A JP28870897A JP2928206B2 JP 2928206 B2 JP2928206 B2 JP 2928206B2 JP 9288708 A JP9288708 A JP 9288708A JP 28870897 A JP28870897 A JP 28870897A JP 2928206 B2 JP2928206 B2 JP 2928206B2
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spindle
inclination
grinding
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displacement sensor
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由則 秋山
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NEC Yamagata Ltd
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造装
置および製造方法に係わり、特に半導体基板の研削装置
および研削方法に関する。
【0002】
【従来の技術】まず図4を参照して半導体基板の研磨方
法の一般的な技術を簡単に説明する。スピンドル17に
マウントディスク7が結合し、マウントディスク7の下
面に研削砥石16が固定されている。スピンドル17が
傾いた状態で矢印18に示すように回転させることによ
りマウントディスク7、研削砥石16も傾いた状態で回
転させ、そこにチャックテーブル(図示省略)の上面に
真空吸着された半導体基板(半導体ウエハ)15をIN
側からOUT側に水平方向19にチャックテーブルとと
もに移動させる。これにより、半導体基板15の主表面
を研削砥石16により研削していく。そして、望まれる
半導体基板の研削を行う為に必要な荒さや硬さの研削砥
石が取り付けられている。
【0003】例えば3軸研削装置では図4に示すような
研削機構が3種類、すなわち3軸設けられておりそれぞ
れがその研削に適合した研削砥石を備えている。このよ
うに複数の軸(複数の研削機構)を用いる理由は、1軸
だけで望まれる厚さに研削すると砥石、半導体基板に加
わる負荷が大となり破損(ワレ)が生じる恐れがあるか
らであり、そのために段階的に第1軸では荒削り、第2
軸では中削り、第3軸では仕上げ削りを行い荒さや研削
量のばらつきRmaxを1.0μm以下に研削する。
【0004】このような半導体基板の研削は、半導体基
板を研削砥石の周辺先端部で研削を行う為、スピンドル
の傾きの調整はかかす事が出来ない重要な項目である。
【0005】次に、従来技術のスピンドルの傾き調整方
法とその手順について図5乃至図8を参照して説明す
る。
【0006】図5は従来の研削装置の構成図であり、図
6はスピンドルの傾き測定方法を示す図、図7はスピン
ドルの傾きを目安化した値を示す図、図8は傾き調整を
フローチャート化した図である。
【0007】まず傾き調整のフローを図8を用いて説明
する。フロー20のステップにおいて半導体基板を研削
する。フロー30のステップにおいて荒さ、研削量が規
格のRmax以内か確認する。規格以内であれば傾き調
整は不要である。フロー40のステップにおいて規格外
れであれば規格を満たす様な傾きに調整する。
【0008】次に具体的な調整方法を図5,図7を参照
に説明する。
【0009】図5において、シム11を装置ベース10
と固定ガイド12の間に挟み固定ボルト13で締める。
これによりスピンドル3およびそれに結合しているマウ
ントディスク7が傾き、その傾きは、例えば図7に示す
ようにO点を基準にA点が−20μm程度、B点が−4
0μm程度、C点が−20μm程度となる様に調整す
る。尚、図6に示すダイヤルゲージ9をマウントデスク
7側の下面7Aに固定しO点を基準にしているので、O
点よりも半導体基板を設置するチャックテーブル6から
の高さがより高ければ−(マイナス)の絶対値が大きく
表示されている。
【0010】特にA点とC点に関しては、半導体基板の
外周部の厚さの差が大きくなる為、精度良く調整する必
要がある。例えばIN側から見た場合にC点側にスピン
ドルが傾いていると、半導体基板はC点側での研削量が
大きく、A点側での研削量が小さくなり、外周部のA点
側とC点側ではその研削量が異なるため両者間で半導体
基板の厚さに大きな差が生じてしまう。
【0011】又、B点を−40μm→−10μmの様に
小さな傾きに変化させると半導体基板に接する角度が小
さくなるため荒さの度合いは小さくなるが、1回の研削
量が少量になるから、本来1回の研削(一方向)でよい
ものが2回の研削(往復方向)が必要になる。逆にB点
を−40μm→−60μmの様に変化させると半導体基
板に接する角度が大きくなるから1回の研削で厚い研削
が可能になるが、荒さの度合いが大きくなりまた研削砥
石や半導体基板が破損する恐れがある。
【0012】この為、荒さ、厚さの規格を満たし、且つ
上記問題点が発生しない様にするには、図8のフロー2
0からフロー40の作業を何度も繰り返し調整しなけれ
ばならない。そこで、これら一連作業には熟練技能が必
要であった。特に前述の3軸方式では、3カ所の研削機
構について調整作業が必要であるから、多くの工数を費
やすことになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術で
は、傾きの調整作業が長時間となる事である。
【0014】その理由は、スピンドルの傾き調整をする
には熟練を要し、人の手による1μm単位の合わせ込み
は繰り返し調整作業を強いられるからである。
【0015】したがって本発明の目的は、スピンドルの
傾きが必要とする値に高精度でかつ自動調整が可能にな
り、もって半導体基板の研削厚、表面荒さ等により決定
されるように任意の傾きに調整出来る可変設定方式の半
導体装置の製造装置および製造方法を提供することであ
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、回転す
る研削砥石と対面して移動する半導体基板を研削する製
造装置に於いて、スピンドルと、前記スピンドルを懸垂
する複数のスクリュウーと、前記スクリュウーのそれぞ
れの回転を制御する制御部とを有し、前記スクリュウー
のそれぞれの回転により前記スピンドルの傾きの自動調
整を可能にした半導体装置の製造装置にある。ここで、
前記スピンドルの傾きを検出する変位センサーを設け、
前記変位センサーからの傾きに関する信号を前記制御部
に送る手段を有することが好ましい。さらに、前記スク
リュウーは、前記制御部からの補正信号により駆動する
ステッピングモーターにより所定の回転を行うボールス
クリュウーであることが好ましい。さらに、前記変位セ
ンサーは渦電流式のセンサーであり、研削砥石を装着す
る面と半導体基板を装着するマウントディスクとの間隔
を複数箇所で測定するようにすることができる。また、
前記研削砥石を装着する面は前記スピンドルに結合して
いるマウントディスクの下面であることができる。
【0017】本発明の他の特徴は、上記したいずれかの
半導体装置の製造装置を用いて、スピンドルを所定の傾
きに設定した後に半導体基板の主面を研削する半導体装
置の製造方法にある。
【0018】このように本発明は、例えば、変位センサ
ーによりスピンドルの傾きを検出し制御回路によって現
在の傾きを表示すると共に、研削砥石を装着する面と半
導体基板を装着するマウントディスクの上面との周辺の
4カ所(4点)の間隔のずれ量を瞬時に算出し表示する
ことができる。そして傾き設定とのずれ量は制御回路か
ら調整機構部であるステッピングモーター4調整信号
(補正信号)として伝達し、ボールスクリューを駆動し
スピンドルの傾きを調整するものである。
【0019】このような本発明によればスピンドルの傾
きを変位センサーにより検出しているから、0.3μm
以下と言う高精度な傾き検出が可能である。また、変位
センサーの信号と傾き設定値を制御回路に入力する手段
により、現在の傾き状態とずれ量をすぐに把握すること
ができる。さらに、ステッピングモーターとボールスク
リューとを有する傾きを調整する手段により従来の方法
では不可能な1μm以下と言う微調な傾き調整も可能に
なる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面を参照して説明
する。
【0021】図1乃至図3は本発明の実施の形態を示す
図であり、図1は研削装置の構成図、図2は高さHの検
出方法を示す側面図、図3は変位センサーを示す平面図
である。
【0022】図1において、高さ930mm、幅380
mm、奥行き390mmの装置ベース10の側面に固定
された固定ガイド10Aが横方向に張り出している。固
定ガイド10Aの中央にはスピンドル3が自由に動くこ
とが可能なようにスピンドル3に対して大きな開口が形
成され、その周囲に4本のボールスクリュー5が結合し
て下方向に延在している。それぞれのボールスクリュー
5は超低速比のギヤ(図示省略)を介してステッピング
モータ4(M1,M2,M3,M4)により回転され
る。
【0023】スピンドル3の下部に結合したマウントデ
ィスク7の下面7Aは研削砥石を装着する面であり、ス
ピンドル3の傾き、すなわち下面7Aの傾きを所定の値
に設定した後にここに研削砥石を装着して半導体基板
(半導体ウエハ)の主表面の研削を行う。
【0024】このスピンドル3は4本のボールスクリュ
ー5のそれぞれに対応する箇所に上下2カ所の雌ねじ部
により結合している。これにより、スピンドル3は4本
のボールスクリュー5により懸垂されている。
【0025】マウントディスク7下の半導体基板を載置
するチャックテーブル6上には4個の変位センサー1を
設けた専用治具が設けられている。
【0026】すなわち専用治具は研削する半導体基板と
同じ面積、例えば直径200mmの円盤部材1Aの表面
の周辺4カ所に互いに等間隔にそれぞれ変位センサー1
が設けられており、この円盤部材1Aはチャックテーブ
ル6に真空吸着されて、水平になっている。尚、この傾
きの調整後に、円盤部材を含む変位センサーの専用部材
がチャックテーブル6上から取り除かれ、チャックテー
ブル6に半導体基板が水平に真空吸着されて、図4に示
すようにその主面の研削が行われる。
【0027】そしてこの傾き調整において、それぞれの
変位センサー1からの信号が制御回路2に送られ、制御
回路2からの補正信号がそれぞれのステッピングモータ
4(M1,M2,M3,M4)に送られるようになって
いる。
【0028】このように図1の研削装置では、スピンド
ル3の傾きを検出する変位センサー1と、傾きの表示と
のずれ量を自動で算出する制御回路2と、スピンドル3
の傾きを調整する機構部であるステッピングモーター4
とボールスクリュー5をそれぞれ有している事を特徴と
する。
【0029】次に図1の研削装置の傾き設定方法につい
て説明する。スピンドル3を適正な傾きにする為、制御
回路2に傾き設定値8として入力する。チャックテーブ
ル6上には変位センサー付専用治具をセットし検出可能
な高さHである1μmまでスピンドル3を下降させてマ
ウントディスク7の下面7Aとの高さH4点を測定し、
現在のスピンドル3の傾きを表示すると同時に傾き設定
値8までのずれ量も表示する。これによりオペレーター
は現在の傾きとずれ量を同時に確認する事が出来る。
又、ずれ量の補正信号が調整機構部であるステッピング
モーター4に送られてその回転が同部のボールスクリュ
ー5へ伝達され傾き設定値8の傾きへと自動調整され
る。
【0030】次に図2に示す実施の形態の変位センサー
1について説明する。この変位センサーは例えばキーエ
ンス社製のEXシリーズの変位センサーであり、検出方
式は過電流式である。原理はセンサヘッド内部のコイル
に高周波電流を流して点線で示す高周波磁界14を発生
させる。この高周波磁界内に測定対象物(下面7A)が
あると、電磁誘導作用によって対象物表面に磁束の通過
と垂直方向の過電流が流れてセンサコイルのインピーダ
ンスが変化する。この現象による発振状態により距離を
測定する。
【0031】本発明の実施の形態の動作について説明す
る。
【0032】制御回路2には傾き設定値8として先ず目
安となるO点を0μm、A点を−20μm、B点を−4
0μm、C点を−20μmをそれぞれ入力する。制御回
路2には変位センサー1で検出されたHの値も同時に入
力され、傾き設定値8との比較を行う。各ステッピング
モーターは傾き設定値8の±2μm以内の範囲に収まる
様、自動的に動作する。
【0033】すなわち4個の変位センサ1ーからの測定
値Hがそれぞれ自動的に制御回路2に送られ、傾き設定
値8とのずれを自動的に算定し、それによる補正信号を
それぞれのステッピングモータ4(M1,M2,M3,
M4)に自動的に送られ、それぞれのステッピングモー
タ4が自動的に回転することにより傾きの補正が自動的
に行われる。
【0034】スピンドルの傾斜調整、すなわちある所定
の傾きからの調整値Δはせいぜい50μm程度であるか
ら、図1のようにボールスクリューと超低速比のギヤを
用いた機構によりμmの調整をするのが最適である。
【0035】また、上記実施の形態では、図1の研削装
置を用いて、変位センサーにより距離Hを測定して傾き
を調整する方法を説明した。しかし、距離Hの測定を省
略して、過去のデーターのみで傾きを調整することもで
きる。すなわちこの方法は、制御回路2に過去のデータ
ーを保存しておき、砥石の種類、研削厚、研削後の半導
体基板の厚さ等を入力する事で最適な傾きを自動選択出
来る機能も有する事である。
【0036】
【発明の効果】第1の効果は、ウェーハ研削面の仕上げ
精度が飛躍的に向上すると言う事である。
【0037】その理由は、調整起因による傾きのばらつ
きが無くなり、研削の状態に合わせて要求される傾きが
常に維持出来るからである。
【0038】第2の効果は、従来の方法では不可能だっ
た1μm以下と言う微調な傾き調整が可能になり、熟練
技術が不要となる事である。その為、誰にでも、簡単
に、より早く、しかも正確に作業が出来る様になる。
【0039】その理由は、スピンドルの周囲にステッピ
ングモーターとボールスクリューを有する事で精度の高
い微調整が可能になったからである。
【0040】第3の効果は、生産性向上が図れると言う
事である。これにより、製品の停滞時間が短縮され、増
産対応も可能となる。
【0041】その理由は、前述の理由により保守時間が
従来の約1/10以下に短縮される事によって稼働時間
の向上が図れるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の研磨装置の構成を示す図
である。
【図2】本発明の実施の形態において高さHの検出方法
を示す側面図である。
【図3】本発明の実施の形態における変位センサーを示
す平面図である。
【図4】半導体基板の研削を示す図である。
【図5】従来技術の研磨装置の構成を示す図である。
【図6】従来技術において高さの検出方法を示す側面図
である。
【図7】従来技術においてスピンドルの目安となる傾き
設定値を示す図である。
【図8】従来技術において傾き調整のフローを示す図面
である。
【符号の説明】
1 変位センサー 1A 変位センサー専用治具の円盤部材 2 制御回路 3 スピンドル 4 ステッピングモーター 5 ボールスクリュー 6 チャックテーブル 7 マウントディスク 8 傾き設定 9 ダイヤルゲージ(ダイヤルゲージ付専用治具) 10 装置ベース 10A 固定ガイド 11 シム 12 固定ガイド 13 固定ボルト 14 高周波磁界 15 半導体基板 16 研削砥石 17 スピンドル 18 回転方向 19 半導体基板の水平移動方向 20 研削フロー 30 研削量、荒さの判定フロー 40 傾き調整フロー
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 47/12 H01L 21/304 631 B24B 49/00 B24B 49/10 B24B 41/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転する研削砥石と対面して移動する半
    導体基板を研削する製造装置に於いて、スピンドルと、
    前記スピンドルを懸垂する複数のスクリュウーと、前記
    スクリュウーのそれぞれの回転を制御する制御部とを有
    し、前記スクリュウーのそれぞれの回転により前記スピ
    ンドルの傾きの自動調整を可能にしたことを特徴とする
    半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項2】 前記スピンドルの傾きを検出する変位セ
    ンサーを設け、前記変位センサーからの傾きに関する信
    号を前記制御部に送る手段を有することを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置の製造装置。
  3. 【請求項3】 前記スクリュウーは、前記制御部からの
    補正信号により駆動するステッピングモーターにより所
    定の回転を行うボールスクリュウーであることを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造装置。
  4. 【請求項4】 前記変位センサーは渦電流式のセンサー
    であり、研削砥石を装着する面と半導体基板を装着する
    マウントディスクとの間隔を複数箇所で測定することを
    特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造装置。
  5. 【請求項5】 前記研削砥石を装着する面は前記スピン
    ドルに結合しているマウントディスクの下面であること
    を特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
    の半導体装置の製造装置を用いて、スピンドルを所定の
    傾きに設定した後に半導体基板の主面を研削することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
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