JP4909622B2

JP4909622B2 - 研削装置の制御方法

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Publication number: JP4909622B2
Application number: JP2006116003A
Authority: JP
Inventors: 一孝桑名; 英和中山; 秀孝越智
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: JP2007283462A

Description

本発明は、研削装置の制御方法に関するものである。

ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが複数形成されるシリコン等のウエーハは、インゴットから所定の厚みで切り出され、その後、研削装置によって表裏面が研削される。

ウエーハを研削する研削装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が回転可能に装着された研削手段と、研削手段を研削送りする研削送り手段と、チャックテーブルに保持されたウエーハの研削面に作用し、ウエーハの厚さを検出する検出手段と、を備えて構成され、ウエーハの厚さを検出手段で監視しつつ設定送り速度で研削手段を研削送りし、検出手段で検出されるウエーハの厚さが所望の厚さに達したら研削送りを停止させることで、ウエーハを所望の厚さに仕上げることができる。

ここで、従来は、研削手段の研削送り速度によらず、ある一定のサンプリング平均値データ間隔でウエーハ厚みの平均値を算出するようにしていた。例えば、ウエーハの厚さを検出する検出手段は、インプロセスゲージを用いて、６０μ秒毎に７０回厚さ情報を検出して７０回分の平均値を算出し、算出された平均値によって研削手段を管理するようにしている。換言すると、０．００４２秒間に７０回ウエーハの厚さを検出してその平均値を算出し、算出された平均値をウエーハの所望の厚さと比較する作業を０．００４２秒間隔で常時行っている。したがって、例えばチャックテーブルの回転速度が３０ｒｐｍの場合には、０．７６度刻みでウエーハの厚さの平均値を算出して研削手段を管理している。

特開２０００−３５４９６２号公報

しかしながら、上述したような従来のものは、ウエーハの厚さを０．７６度の極めて短い回転角度の範囲内でサンプリングを行って平均値を算出しているため、該０．７６度内のウエーハのサンプリング領域中に例えば部分的に比較的深い傷による窪みがあった場合、窪み部分の厚さデータが平均値に大きく影響するため、窪みを含む当該サンプリング領域をサンプリングして平均した平均値が激減してしまう。この結果、所望の厚さに達していないにも拘らず、検出手段は窪みに起因して激減した平均値によって所望の厚さに達したものと誤認し、研削送り手段を停止しウエーハに対する研削を終了してしまう不具合がある。削りカス等のゴミがある場合も算出されるウエーハ厚みの平均値に悪影響を及ぼす。つまり、極めて短いサンプリング領域内で平均化されて誤差の大きい不安定な平均値のデータで研削送りを止めたりするため、研削仕上がりの厚み精度が悪くなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウエーハの研削面に窪み、ゴミなどによる部分的な凹凸があったとしても算出されるウエーハ厚みの平均値への影響を軽減して研削厚さが所望の厚さとなるように研削送りを適正に制御することができる研削装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研削装置の制御方法は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された前記ウエーハを研削する研削砥石が回転可能に装着された研削手段と、該研削手段を研削送りする研削送り手段と、前記チャックテーブルに保持された前記ウエーハの研削面に作用し、該ウエーハの厚さを検出する検出手段と、を備える研削装置の制御方法であって、ウエーハ厚みの平均値データ出力間隔をＡ（秒）とし、前記検出手段が前記平均値データ出力間隔Ａの間に前記研削面に作用する円弧状軌跡上での移動距離をＤ（ｍｍ）とし、前記ウエーハの仕上がり厚さの許容値をα（μｍ）とし、前記研削手段の研削送り速度をβ（μｍ／秒）とした場合、前記移動距離Ｄは所定の下限値Ｄthより大きく、前記平均値データ出力間隔Ａはα／βより小さいことを満たすように設定された該平均値データ出力間隔Ａで、前記検出手段が前記ウエーハの厚さ情報を複数回検出して平均値を算出し、該平均値が前記ウエーハの所望の仕上がり厚さに達した際、前記研削送り手段を停止し該ウエーハに対する研削を終了し、前記所定の下限値Ｄthは、６ｍｍであることを特徴とする。

また、本発明に係る研削装置の制御方法は、上記発明において、前記平均値データ出力間隔Ａが２種類以上設定されたタイミングテーブルを有し、前記研削送り速度βによって前記タイミングテーブルから対応する平均値データ出力間隔Ａが選定されることを特徴とする。

本発明に係る研削装置の制御方法によれば、検出手段が平均値データ出力間隔Ａの間に研削面に作用する円弧状軌跡上での移動距離をＤ（ｍｍ）とし、ウエーハの仕上がり厚さの許容値をα（μｍ）とし、研削手段の研削送り速度をβ（μｍ／秒）とした場合、移動距離Ｄは所定の下限値Ｄthより大きく、平均値データ出力間隔Ａはα／βより小さいことを満たすように設定された平均値データ出力間隔Ａで、検出手段がウエーハの厚さ情報を複数回検出して平均値を算出し、算出された平均値に基づいて研削送り手段を制御するようにしたので、平均値データ出力間隔Ａの間では十分な移動距離Ｄについて複数の厚さ情報を検出して平均値を算出することができ、よって、ウエーハの研削面に窪み、ゴミ等による部分的な凹凸があったとしても算出されるウエーハ厚みの平均値への影響を軽減させ、研削厚さが所望の厚さとなるように研削送りを適正に制御することができるという効果を奏する。また、平均値データ出力間隔Ａを長くして移動距離Ｄを長くするほど、部分的な凹凸の平均値への影響を一層軽減させることができるが、平均値データ出力間隔Ａは、α／βより小さいので、研削仕上がり厚さが許容値αを超えないように制御することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る研削装置の制御方法によれば、所定の下限値Ｄthを実験データ等に基づき６ｍｍとしているので、ウエーハの研削面に部分的な凹凸があったとしても算出されるウエーハ厚みの平均値への影響を確実に軽減させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る研削装置の制御方法によれば、移動距離Ｄは所定の下限値Ｄthより大きく、平均値データ出力間隔Ａはα／βより小さいことを満たす範囲内で、それぞれの研削送り速度βを考慮した平均値データ出力間隔Ａを予めタイミングテーブルに設定しておくことにより、研削に際してオペレータが所望の研削送り速度βを入力すればタイミングテーブルからその研削送り速度βに対応する平均値データ出力間隔Ａを自動的に選定して検出手段に設定することができ、研削条件によってオペレータが設定する研削手段の研削送り速度βに伴ってその研削送り速度βに対応した平均値データ出力間隔Ａで適正に制御できるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である研削装置の制御方法について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の制御方法が適用される研削装置の一例を示す外観斜視図であり、図２は、チャックテーブル付近を拡大して示す斜視図である。研削装置１０は、ウエーハＷを保持し回転可能なチャックテーブル１１と、チャックテーブル１１に保持されたウエーハＷを研削する研削砥石２４が回転可能に装着された研削手段２０と、研削手段２０を研削送りする研削送り手段３０と、チャックテーブル１１に保持されたウエーハＷの研削面Ｗａに作用し、ウエーハＷの厚さを検出する検出手段４０と、を備える。

まず、チャックテーブル１１は、図示しない駆動源に連結されて回転可能である。また、チャックテーブル１１は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。

また、研削手段２０は、ハウジング２１と、ハウジング２１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント２２にボルト２２ａによって装着された研削ホイール２３と、研削ホイール２３の下面に円環状に固着された研削砥石２４と、ハウジング２１の上端に装着されてホイールマウント２２を回転させるサーボモータ２５と、ハウジング２１を装着した移動基台２６と、を備える。移動基台２６は、被案内レール２６１を有し、この被案内レール２６１をハウジング１２の支持板１３に設けられた案内レール１４に移動可能に嵌合することにより研削手段２０が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持される。

また、研削送り手段３０は、研削手段２０の移動基台２６を案内レール１４に沿って移動させることで研削砥石２４をＺ軸方向に研削送りするためのものである。研削送り手段３０は、支持板１３に案内レール１４と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３０１と、雄ねじロッド３０１を回転駆動するためのパルスモータ３０２と、移動基台２６に装着され雄ねじロッド３０１と螺合する雌ねじブロック（図示せず）と、を備える。このような研削送り手段３０は、パルスモータ３０２を正転駆動すると研削手段２０を垂直な方向（Ｚ軸方向）に下降させることで、研削手段２０をチャックテーブル１１に保持されたウエーハＷの研削面Ｗａに対して接近させ、さらに所定の研削送り速度で研削送りを行うことで研削手段２０によるウエーハＷの研削を実行させる。パルスモータ３０２を逆転駆動すると研削手段２０を垂直な方向（Ｚ軸方向）に上昇させることで、研削手段２０をチャックテーブル１１に保持されたウエーハＷから離反させる。

さらに、検出手段４０は、インプロセスゲージによるもので、図２に拡大して示すように、チャックテーブル１１の保持面に接触してその高さを検出する第一の高さ検出センサ４１と、チャックテーブル１１に保持されたウエーハＷの研削面Ｗａ上の所定半径位置に接触してその高さを検出する第二の高さ検出センサ４２とを有する触針式センサであり、第一、第二の高さ検出センサ４１，４２によりそれぞれ検出された高さの差によってウエーハＷの厚さを検出する。ここで、研削中のウエーハＷの厚さを検出するインプロセスゲージによる検出手段４０は、ウエーハＷの厚さ検出動作として、所定のサンプリング時間毎に所定のサンプリング回数のサンプリングを行い、サンプリング時間×サンプリング回数により規定される平均値データ出力間隔でサンプリング回数分のウエーハ厚みの平均値を算出し、算出された平均値を平均値データ出力間隔毎に後述の制御手段に対してウエーハ厚さ情報として出力する機能を有する。

さらに、本実施の形態の研削装置１０は、図３に示すように、検出手段４０等からのウエーハ厚さ情報に基づいて研削手段２０、研削送り手段３０等の動作を制御する制御手段５０を備える。制御手段５０は、制御プログラムに従って演算処理するＣＰＵ５１と、制御プログラム等を格納するＲＯＭ５２と、後述するタイミングテーブル５３ａを含み演算結果等を読み書き自在に格納するＲＡＭ５３と、入力インターフェース５４と、出力インターフェース５５とを備える。

ここで、入力インターフェース５４には、検出手段４０が接続されており、検出手段４０におけるサンプリング動作に伴い平均値データ出力間隔毎に出力される平均値によるウエーハ厚さ情報の取り込みが可能とされている。また、ＣＰＵ５１は、検出手段４０に対して平均値データ出力間隔等のサンプリング動作の条件設定が可能とされている。また、入力インターフェース５４には、オペレータがウエーハＷの所望の仕上がり厚さ、研削送り速度等のデータを入力するための入力手段５６も接続されている。また、出力インターフェース５５には、研削手段２０用のサーボモータ２５や、研削送り手段３０用のパルスモータ３０２が接続されており、これらのモータ２５，３０２に対して制御信号を出力する。

これにより、制御手段５０は、概略的には、チャックテーブル１１上に保持されて研削対象となるウエーハＷの研削面Ｗａの厚さをサンプリングして平均値データ出力間隔毎に平均値を算出する検出手段４０から該平均値を平均値データ出力間隔毎に取得するとともに、研削送り手段３０を制御して設定された所定の研削送りで研削手段２０を研削送りし、検出手段４０で検出され算出されたウエーハ厚さの平均値が所望のウエーハ厚さに達した際、研削送り手段３０を停止しウエーハＷに対する研削を終了させることで、ウエーハＷを所望の厚さに仕上げるように制御する。

ここで、本実施の形態の研削装置１０の制御方法は、ウエーハＷの厚さを検出する検出手段４０の平均値データ出力間隔についての適正条件を見出し、適正条件に従い最適化された平均値データ出力間隔を適用することで、ウエーハＷ上に部分的に凹凸があっても平均値データ出力間隔毎に算出されるウエーハ厚みの平均値に対する影響を軽減させて、ウエーハＷの厚さを誤認しないようにした点を特徴とする。また、本実施の形態の研削装置１０の制御方法は、平均値データ出力間隔を一つのある一定値とはせず、研削条件によって研削手段２０の研削送り速度が変更されることから、研削手段２０の研削送り速度を考慮した平均値データ出力間隔を設定しておき研削送り速度によって選定するようにした点を特徴とする。検出手段４０の平均値データ出力間隔の適正化について、従来方式と比較しつつ、図４を参照して説明する。

図４は、本実施の形態方式とともに従来方式を含めたウエーハ厚みの平均値を算出するためのサンプリング動作例を示す模式図である。ここで、研削対象となるウエーハＷは、直径３００ｍｍであり、チャックテーブル１１とともに例えば３０ｒｐｍの回転速度で回転されるものとする。また、研削砥石２４は、サーボモータ２５によって５０００ｒｐｍの高速回転速度で回転されるものとする。さらに、検出手段４０中の第二の高さ検出センサ４２は、所定半径位置として半径１３０ｍｍの位置でウエーハＷの研削面Ｗａに作用してその円弧状軌跡Ｌ（円弧状軌跡Ｌの直径は２６０ｍｍとなる）上で高さを検出するものとする。

まず、従来方式の場合、前述したように、平均値データ出力間隔Ａ´＝０．００４２秒毎にウエーハ厚みの平均値を算出しており、チャックテーブルの回転速度が３０ｒｐｍの場合には、約０．７６度刻みでウエーハの厚さの平均値を算出していることとなる。この０．７６度は、図４中の左側に示すように、円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄ´に換算すると、Ｄ´≒１．７ｍｍとなる。ウエーハＷの厚さを平均値データ出力間隔Ａ´＝０．００４２秒に対応するＤ´≒１．７ｍｍなる短い距離毎に平均値を算出しているため、移動距離Ｄ´≒１．７ｍｍ中に凹凸、例えば部分的に比較的深い傷による窪み６０があった場合、窪み６０部分の厚さデータが平均値に大きく影響するため、窪み６０を含む当該移動距離Ｄ´を平均値データ出力間隔Ａ´としてサンプリングして平均した平均値が激減してしまう。この結果、目標値（所望の厚さ）に達していないにも拘らず、検出手段は窪み６０に起因して激減した平均値によって所望の厚さに達したものと誤認し、研削送り手段を停止しウエーハＷに対する研削を終了してしまう。例えば、目標値が１００μｍであり、現実の研削厚さが１０１μｍである場合において、１０μｍの窪み６０が存在することにより、平均値が目標値１００μｍに達してしまった場合には、現実の研削厚さが１０１μｍであっても研削を終了してしまう。

これに対して、本実施の形態では、ウエーハ厚みの平均値データ出力間隔をＡ（秒）とし、検出手段４０の第二の高さ検出センサ４２が平均値データ出力間隔Ａの間に研削面Ｗａに作用する円弧状軌跡Ｌ上での移動距離をＤ（ｍｍ）とし、ウエーハＷの仕上がり厚さの許容値をα（μｍ）とし、研削手段２０の研削送り速度をβ（μｍ／秒）とした場合、移動距離Ｄは所定の下限値Ｄthより大きく、平均値データ出力間隔Ａはα／βより小さいことを満たすように適正化されて設定された平均値データ出力間隔Ａを用いることで、ウエーハＷの研削面Ｗａに窪み、ゴミ等による部分的な凹凸があったとしても算出される平均値への影響を軽減させることができるようにしたものである。検出手段４０は、このように適正化された平均値データ出力間隔Ａ（秒）で、ウエーハＷの厚さ情報を複数回検出して平均値を算出し、算出された平均値を制御手段５０に対して出力する。

ここで、本実施の形態の平均値データ出力間隔Ａの適正条件について説明する。まず、平均値データ出力間隔Ａは、長ければ長いほど、窪み６０等による平均値への影響を減らすことができる。ところが、平均値データ出力間隔Ａが長すぎると、ウエーハ厚みのサンプリング結果としての平均値が制御手段５０に出力される前に研削手段２０が研削送り手段３０によって仕上がり厚さの許容値αを超えて研削送りされてしまい、仕上がり厚さが許容値αの範囲内に収まらなくなってしまう。そこで、本実施の形態では、平均値データ出力間隔Ａがα／βよりも小さいという上限条件を満たすことで、研削仕上がり厚さが許容値αを超えないようにしている。

なお、本実施の形態では、許容値αは、例えばα＝０．５μｍとして設定されている。また、研削送り速度βは、研削条件によって異なり、粗い研削ほど研削送り速度βは速くなり、丁寧な研削仕上げを要する場合には研削送り速度βは遅くなる。このような研削送り速度βは、本実施の形態においては、０．２μｍ／秒≦β≦５μｍ／秒の範囲内で研削条件に応じてオペレータによって設定されるが、粗研削時には例えばβ＝５μｍ／秒の如く設定され、仕上げ研削時には例えばβ＝０．３μｍ／秒の如く設定される。

また、第二の高さ検出センサ４２がサンプリング動作を行う平均値データ出力間隔Ａの間に研削面Ｗａに作用する円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄは、第二の高さ検出センサ４２の半径位置が半径１３０ｍｍであり、チャックテーブル１１の回転速度が３０ｒｐｍであるので、Ｄ＝平均値データ出力間隔Ａ（秒）×（３０ｒｐｍ／６０秒）×２６０ｍｍ×πである。ここで、移動距離Ｄは、第二の高さ検出センサ４２が作用する半径位置、回転速度とともに平均値データ出力間隔Ａに依存して変化するものであるが、本実施の形態では、ウエーハＷの研削面Ｗａに部分的な凹凸があったとしても平均値データ出力間隔Ａ毎に算出される平均値への影響を軽減させ得る円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄの下限値Ｄthを見出し、円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄが所定の下限値Ｄthより大きくなることを満たすように設定された平均値データ出力間隔Ａを用いるようにしたものである。円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄの下限値Ｄthは、例えばウエーハＷの研削面Ｗａ上に部分的に生じ得る凹凸の大きさ、形状等を特定した実験結果等により特定可能である。

本発明者の実験結果等によれば、α／βより小さい範囲内の平均値データ出力間隔Ａとしては、第二の高さ検出センサ４２が該平均値データ出力間隔Ａの間に研削面Ｗａに作用する円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄが、最低６ｍｍとなる長さに対応する時間間隔であれば、ウエーハＷ上に部分的な窪み６０が存在していたとしても平均値データ出力間隔Ａ内で算出される平均値が許容誤差の範囲内に収まることが確認されている。

ここで、所定の下限値Ｄthを、例えばＤth＝６ｍｍとして見出した実験例について説明する。図５−１は、実験に使用したウエーハＷを示す概略平面図であり、図５−２は、その一部を拡大した断面図である。まず、実験に使用したウエーハＷは、シリコンウエーハであり、厚み（実測値）１００．５μｍ、直径３００ｍｍのものであり、このようなウエーハＷの研削面Ｗａに、図５−１に示すように、放射状に傷６１を数箇所入れる。ここで、図５−２に示すように、このような傷６１により生じた最大の窪み６０の幅を２００μｍ、深さを１０μｍとした。このような傷６１および凹み６０は、経験上想定される最大の溝幅を想定したものである。また、適用する研削装置１０の条件としては、チャックテーブル１１の回転数は３０ｒｐｍとし、インプロセスゲージを用いた検出手段４０の第二の高さ検出センサ４２の検出位置は半径１３０ｍｍとし、サンプル回数は１００回とし、サンプル数は１００個とし、研削仕上がり厚さの目標値は１００μｍとし、その仕上がり厚さの許容値α＝０．５μｍとした。

このような条件下で、円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄが２ｍｍから１６ｍｍまで２ｍｍ刻みで増加するように平均値データ出力間隔Ａを、０．００４９秒から０．０３９２秒まで０．００４９秒刻みで増加させた場合の移動距離Ｄ毎に、検出手段４０で１００回サンプリングを行って平均値を算出する実験をサンプル数１００個について行い、移動距離Ｄ毎に検出手段４０から得られた平均値の最低値を調べたところ、図６に示すような結果が得られたものである。図７は、図６の実験結果に基づき、移動距離Ｄと検出手段４０の最低値との関係を近似値グラフで示したものである。

図６および図７に示す実験結果によれば、円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄは、６ｍｍ以上であれば、ウエーハ厚みの実測値が１００．５μｍの場合に目標値１００μｍに達したと誤認しないので、本実施の形態では、下限値Ｄth＝６ｍｍとしたものである。

本実施の形態では、平均値データ出力間隔Ａに関する上記の条件を考慮し、かつ、研削送り速度βが速度に応じて０．２≦β＜１，１≦β＜４，４≦β≦５の３つのグループにグループ分けされ、各グループの研削送り速度βによって平均値データ出力間隔Ａとサンプリング回数Ｎとの組合せが設定され、平均値データ出力間隔Ａとサンプリング回数Ｎとに関する情報としてＲＡＭ５３中のタイミングテーブル５３ａに予め格納されている。ここで、研削に際してオペレータが入力手段５６によって所望の研削送り速度βを入力すると、入力された研削送り速度βが属するグループに対応する平均値データ出力間隔Ａとサンプリング回数Ｎとの組合せが制御手段５０によってタイミングテーブル５３ａ中から自動的に選定され、選定された平均値データ出力間隔Ａとサンプリング回数Ｎとが検出手段４０にサンプリング条件として設定される。

図５は、本実施の形態のタイミングテーブル５３ａの設定例を示す説明図である。まず、サンプリング回数Ｎは、サンプリング回数が少ないとサンプリング精度が低下するため、例えば１００回以上サンプリングを行う条件に設定され、ここでは、一律にＮ＝１００回として設定されている。また、平均値データ出力間隔Ａ（秒）は、研削送り速度βが４≦β≦５の場合には０．０８秒、研削送り速度βが１≦β＜４の場合には０．１秒、研削送り速度βが０．２≦β＜１の場合には０．４秒となるように設定されている。これにより、サンプリング時間Ｓ（秒）は、研削送り速度βが４≦β≦５の場合には０．０００８秒、研削送り速度βが１≦β＜４の場合には０．００１秒、研削送り速度βが０．２≦β＜１の場合には０．００４秒となる。ここで、研削送り速度βの違いにより、異なる平均値データ出力間隔Ａに設定したのは、例えば、β＝５μｍ／秒のように粗研削での研削送り速度βが速い場合には、ある程度短い平均値データ出力間隔Ａで平均値データを出力して研削送りを制御させる必要がある一方、例えば、０．３μｍ／秒のように仕上げ研削での研削送り速度βが遅い場合には、研削送り速度βが速い場合と同じ平均値データ出力間隔Ａを用いるよりも、平均値データ出力間隔Ａを長めとした方が平均値データの安定化に有利となるためである。

ここで、このようなサンプリング動作に関する設定内容の意味について、従来例と対比しつつ説明する。図９は、設定内容の意味を説明するための数値例を示す説明図である。ここでは、グループ分けされた研削送り速度βの各グループの代表例として、β＝０．３μｍ／秒，３μｍ／秒，５μｍ／秒の場合を示している。まず、平均値データ出力間隔Ａの間に検出手段４０が研削面Ｗａに作用する円弧状軌跡Ｌ上での移動距離Ｄ（ｍｍ）に関して、β＝５μｍ／秒の場合にはＤ≒３２．７ｍｍであり、β＝３μｍ／秒の場合にはＤ≒４０．８ｍｍであり、β＝０．３μｍ／秒の場合にはＤ≒１６３．３ｍｍであり、いずれも下限値Ｄth＝６ｍｍよりも大きくて、十分なサンプリング領域が確保されている。従来は、研削送り速度βに関係なく、移動距離Ｄ´≒１．７ｍｍなる極めて短い一定値である。

また、例えば、β＝５μｍ／秒の場合にはα／β＝０．１００秒であり、β＝３μｍ／秒の場合にはα／β≒０．１６７秒であり、β＝０．３μｍ／秒の場合にはα／β≒１．６６７秒であり、それぞれの研削送り速度βに対応する平均値データ出力間隔Ａ＝０．０８秒，０．１秒，０．４秒は、いずれも平均値データ出力間隔Ａがα／βよりも小さいという条件を満たしており、研削仕上がり厚さが許容値αを超えることはない。

ここで、平均値データ出力間隔Ａは、α／βよりも小さいという制約を受けるが、なるべくα／βに近い値に設定されることが好ましい。本実施の形態では、研削送り速度βの速度に応じたグループ単位で共通に設定されているため、平均値データ出力間隔Ａは、各グループ内で最も速い研削送り速度βに対応するα／βに対して８０％以上となるように設定されたものである。すなわち、Ａ＝０．０８秒はグループ内で最も速い研削送り速度β＝５の場合のα／β＝０．１秒に対して８０％の値として設定され、Ａ＝０．１秒はグループ内で最も速い研削送り速度β＝４の場合のα／β＝０．１２５秒に対して８０％の値として設定され、Ａ＝０．４秒はグループ内で最も速い研削送り速度β＝１の場合のα／β＝０．５秒に対して８０％の値として設定されたものである。

このような設定条件下で、制御手段５０により実行される研削装置１０の制御方法について、図１０を参照して説明する。図１０は、制御方法の一例を示す概略フローチャートである。研削動作に先立ち、制御手段５０は、オペレータによって入力手段５６から入力される所望のウエーハ厚さｔの情報を取得し（ステップＳ１）、さらに、オペレータによって入力手段５６から入力される所望の研削送り速度βの情報を取得する（ステップＳ２）。そして、制御手段５０は、ＲＡＭ５３中のタイミングテーブル５３ａから、入力された所望の研削送り速度βが属するグループに対応する平均値データ出力間隔Ａおよびサンプリング回数Ｎの組に関する情報を自動的に選定し、選定されたサンプリング条件に従うように検出手段４０のサンプリング動作の条件を設定する（ステップＳ３）。これにより、選定された平均値データ出力間隔Ａに対応するサンプリング時間Ｓも確定する。

この後、研削送り手段３０を動作させて研削手段２０をチャックテーブル１１上のウエーハＷに向けて研削送りする（ステップＳ４）。そして、研削砥石２４がウエーハＷの研削面Ｗａに接触したら（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、研削送り手段３０によって研削手段２０を入力された所定の研削送り速度βで研削送りをしながら、研削砥石２４によってウエーハＷの研削面Ｗａの研削動作を行わせる。このような研削送り、研削動作に並行して、検出手段４０は、平均値データ出力間隔Ａに基づき特定されたサンプリング時間Ｓ毎にウエーハＷの厚さを検出するサンプリング動作をサンプリング回数Ｎ回分行い、Ｎ回検出した時点の平均値データ出力間隔Ａで、Ｎ回分の平均値を算出する動作を繰返し行う。そこで、制御手段５０は、平均値データ出力間隔Ａが経過する毎に（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、検出手段４０が算出したウエーハ厚さの平均値の情報を取得する（ステップＳ８）。そして、取得した平均値が所望のウエーハ厚さｔに達しているか否かを判定し（ステップＳ９）、所望のウエーハ厚さｔに達していなければ（ステップＳ９；Ｎｏ）、所定の研削送り速度βでの研削送りおよび研削動作を継続する（ステップＳ６）。一方、取得した平均値が所望のウエーハ厚さｔに達した際（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、研削送り手段３０を停止させることで研削手段２０の研削送りを停止させるとともにウエーハＷに対する研削を終了させ（ステップＳ１０）、研削送り手段３０を逆転駆動させて研削砥石２４をウエーハＷから離反した元の位置に戻す（ステップＳ１１）。

上述したように、本実施の形態によれば、予めタイミングテーブル５３ａに設定されている平均値データ出力間隔Ａで検出手段４０がウエーハＷの厚さ情報を複数回検出して平均値を算出し、算出された平均値に基づいて研削送り手段３０を制御するようにしたので、ウエーハＷ上に生じ得る部分的な凹凸、例えば窪み６０の影響を極力受けないように適正化された平均値データ出力間隔Ａ毎に適正にウエーハ厚みの平均値を算出することができ、よって、ウエーハＷ上に部分的な凹凸があったとしても、ウエーハＷ全体の研削厚さが所望の厚さｔとなるように研削送りを適正に制御することができる。

また、本実施の形態によれば、移動距離Ｄは所定の下限値Ｄthより大きく、平均値データ出力間隔Ａはα／βより小さいことを満たす範囲内で、それぞれの研削送り速度βを考慮した平均値データ出力間隔Ａを予めタイミングテーブル５３ａに設定しておくことにより、研削に際してオペレータが所望の研削送り速度βを入力すればタイミングテーブル５３ａからその研削送り速度βに対応する平均値データ出力間隔Ａを自動的に選定して検出手段４０に設定することができ、研削条件によって研削手段２０の研削送り速度βに伴ってその研削送り速度βに対応する平均値データ出力間隔Ａで適正に制御することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、平均値データ出力間隔Ａに関する情報を直接的にタイミングテーブル５３ａに格納しておくようにしたが、サンプリング時間Ｓとサンプリング回数Ｎとの組合せによる間接的な情報としてタイミングテーブル５３ａに格納しておくようにしてもよい。

また、本実施の形態は、研削送り速度βを速度に応じて３つのグループに分けたが、さらに細分化してグループ分けするようにしてもよい。また、本実施の形態は、仕上がり厚さの許容値α＝０．５μｍ、ウエーハＷの直径３００ｍｍ、チャックテーブル１１の回転速度３０ｒｐｍ、第二の高さ検出センサ４２が検出する半径位置１３０ｍｍの場合への適用例として説明したが、このような数値例の場合への適用例に限られないのはもちろんである。

本実施の形態の制御方法が適用される研削装置の一例を示す外観斜視図である。チャックテーブル付近を拡大して示す斜視図である。制御手段等の構成例を示す概略ブロック図である。本実施の形態方式とともに従来方式を含めてサンプリング動作例を示す模式図である。実験に使用したウエーハＷを示す概略平面図である。図５−１の一部を拡大して断面図である。実験結果を示す説明図である。図６の実験結果に基づき、移動距離と検出手段の最低値との関係を近似値グラフで示した説明図である。タイミングテーブルの設定例を示す説明図である。設定内容の意味を説明するための数値例を示す説明図である。制御方法の一例を示す概略フローチャートである。

符号の説明

１１チャックテーブル
２０研削手段
２４研削砥石
３０研削送り手段
４０検出手段
６０凹み
Ａ平均値データ出力間隔
Ｄ移動距離
Ｌ円弧状軌跡
Ｗウエーハ
Ｗａ研削面

Claims

ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された前記ウエーハを研削する研削砥石が回転可能に装着された研削手段と、該研削手段を研削送りする研削送り手段と、前記チャックテーブルに保持された前記ウエーハの研削面に作用し、該ウエーハの厚さを検出する検出手段と、を備える研削装置の制御方法であって、
ウエーハ厚みの平均値データ出力間隔をＡ（秒）とし、前記検出手段が前記平均値データ出力間隔Ａの間に前記研削面に作用する円弧状軌跡上での移動距離をＤ（ｍｍ）とし、前記ウエーハの仕上がり厚さの許容値をα（μｍ）とし、前記研削手段の研削送り速度をβ（μｍ／秒）とした場合、前記移動距離Ｄは所定の下限値Ｄthより大きく、前記平均値データ出力間隔Ａはα／βより小さいことを満たすように設定された該平均値データ出力間隔Ａで、前記検出手段が前記ウエーハの厚さ情報を複数回検出して平均値を算出し、該平均値が前記ウエーハの所望の仕上がり厚さに達した際、前記研削送り手段を停止し該ウエーハに対する研削を終了し、
前記所定の下限値Ｄthは、６ｍｍであることを特徴とする研削装置の制御方法。
前記平均値データ出力間隔Ａが２種類以上設定されたタイミングテーブルを有し、前記研削送り速度βによって前記タイミングテーブルから対応する平均値データ出力間隔Ａが選定されることを特徴とする請求項１に記載の研削装置の制御方法。