(57)【要約】      （修正有）【課題】非円形状の基板を所望の厚みに平面加工する基板加工装置を提供する。【解決手段】基板加工装置１は、基板Ｗを吸着保持可能なチャックテーブル２１と、チャックテーブル２１の回転角度を検出可能な回転角度検出部２５と、基板Ｗを加工する砥石３１と、砥石３１を垂直方向に移動させるインフィード機構３３と、基板Ｗを砥石３１で加工する場合の基板Ｗと砥石３１とが接触する予想接触面積のチャックテーブル２１の回転角度毎の変化に応じて、前記回転角度毎に砥石３１が保持面をセルフグラインドする研削速度をチャックテーブル２１の回転角度毎に加減速させる制御手段４と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非円形状の基板を平面加工する基板加工装置であって、
前記基板を吸着保持可能なチャックテーブルと、前記チャックテーブルを回転させるチャックスピンドルと、前記チャックテーブルの回転角度を検出可能な回転角度検出部と、を備えている保持手段と、
前記基板を加工する砥石と、前記砥石を回転させるスピンドルと、前記砥石を垂直方向に移動させるインフィード機構と、を備えている加工手段と、
前記基板を前記砥石で加工する際の前記基板と前記砥石とが接触する予想接触面積の前記チャックテーブルの回転角度毎の変化に応じて、前記砥石が前記チャックテーブルの保持面をセルフグラインドする研削速度を前記回転角度毎に加減速させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする基板加工装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記予想接触面積が予め設定された基準面積と比較して大きい場合には、前記砥石の研削速度を予め設定された基準速度より加速させることを特徴とする請求項１記載の基板加工装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記予想接触面積が予め設定された基準面積と比較して小さい場合には、前記砥石の研削速度を予め設定された基準速度より減速させることを特徴とする請求項１又は２記載の基板加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非円形状の基板を平面加工する基板加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体基板（以下、「基板」という）を薄く平坦に平面加工する基板加工装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、チャックテーブルに保持された矩形ワークの上面に回転する砥石を接触させ、矩形ワークを所定厚みに研削する研削装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２３０９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、チャックテーブルに保持された矩形ワークに対して平行に砥石を接触させて研削を行う場合、チャックテーブルの所定回転毎における砥石と矩形ワークとの接触面積は一定ではなく、接触面積が比較的大きい領域では、矩形ワークの研削量は少なくなり、接触面積が比較的小さい領域では、矩形ワークの研削量は大きくなりがちである。すなわち、加工中における砥石と矩形ワークとの接触面積の大小に応じて、矩形ワークの厚みがばらつき、矩形ワークを所望の厚みに仕上げられないという問題があった。
【０００６】
そこで、非円形状の基板を所望の厚みに平面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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板加工装置は、非円形状の基板を平面加工する基板加工装置であって、前記基板を吸着保持可能なチャックテーブルと、前記チャックテーブルを回転させるチャックスピンドルと、前記チャックテーブルの回転角度を検出可能な回転角度検出部と、を備えている保持手段と、前記基板を加工する砥石と、前記砥石を回転させるスピンドルと、前記砥石を垂直方向に移動させるインフィード機構と、を備えている加工手段と、前記基板を前記砥石で加工する際の前記基板と前記砥石とが接触する予想接触面積の前記チャックテーブルの回転角度毎の変化に応じて、前記砥石が前記チャックテーブルの保持面をセルフグラインドする研削速度を前記回転角度毎に加減速させる制御手段と、を備えている。
【０００８】
この構成によれば、基板が砥石を加工する際の基板と砥石との予想接触面積のチャックテーブルの所定回転角度毎の変化に応じて、砥石がチャックテーブルの保持面をセルフグラインドする研削速度をチャックテーブルの回転角度毎に加減速させることにより、非円形状の基板の加工量が局所的に変化する厚みバラつきが相殺されるようにセルフグラインド時の保持面の研削量が増減されるため、基板の形状に起因する加工後の基板の厚みバラつきを軽減することができる。
【０００９】
また、本発明に係る基板加工装置は、前記制御手段が、前記予想接触面積が予め設定された基準面積と比較して大きい場合には、前記砥石の研削速度を予め設定された基準速度より加速させることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、基板及び砥石が基準面積より広く接触する場合であっても、基板及び砥石の接触面積内の研削量が局所的に低下することを抑制できる。
【００１１】
また、本発明に係る基板加工装置は、前記制御手段が、前記予想接触面積が予め設定された基準面積と比較して小さい場合には、前記砥石の研削速度を予め設定された基準速度より減速させることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、基板及び砥石が基準範囲より狭く接触する場合であっても、基板及び砥石の接触面積内の研削量が局所的に増大することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、非円形状の基板の研削量が局所的に変化する厚みバラつきが相殺されるようにセルフグラインド時の保持面の研削量が増減されるため、基板の形状に起因する加工後の基板の厚みバラつきを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板加工装置を示す模式図。
【図２】セルフグラインドの様子を示す模式図。
【図３】基板内の２箇所における基板と砥石との予想接触面積を比較した平面図。
【図４】砥石の研削速度を変化させる様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、基板加工装置１の基本的構成を示す正面図である。基板加工装置１は、ウェハに対して研削加工を行うものである。基板加工装置１は、保持手段２と、加工手段３と、を備えている。
【００１９】
保持手段２は、チャックテーブル２１と、チャックスピンドル２２と、を備えている。
【００２０】
チャックテーブル２１は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる吸着体２３と、吸着体２３を略中央に埋設する緻密体２４と、を備えている。チャックテーブル２１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、吸着体２３に載置された基板Ｗが吸着体２３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、基板Ｗと吸着体２３との吸着が解除される。
【００２１】
吸着体２３は、平面から視て基板Ｗに応じた形状に形成されている。また、緻密体２４は、平面から視て略円形状に形成されているが、緻密体２４の形状はこれに限定されるものではない。
【００２２】
チャックスピンドル２２は、回転軸２ａ回りにチャックテーブル２１を回転駆動するように構成されている。チャックスピンドル２２の駆動源は、例えばサーボモータ等が考えられる。
【００２３】
保持手段２は、回転角度検出部２５をさらに備えている。回転角度検出部２５は、チャックテーブル２１の回転角度を検出し、チャックテーブル２１が所定角度だけ回転する度に検出信号を後述する制御装置４に送る。回転角度検出部２５は、例えば、チャックスピンドル２２をサーボモータで回転駆動させる場合、チャックテーブル２１の回転角度とサーボモータの回転角度とが対応するため、サーボモータの回転角度を読み取ることで、チャックテーブル２１の回転角度を検出することができる。
【００２４】
加工手段３は、砥石３１と、砥石スピンドル３２と、インフィード機構３３と、を備えている。
【００２５】
砥石３１は、例えばカップ型砥石であり、砥石スピンドル３２の下端に取り付けられている。
【００２６】
砥石スピンドル３２は、回転軸３ａ回りに回転可能であり、砥石３１及び砥石スピンドル３２が、一体となって回転可能に構成されている。
【００２７】
インフィード機構３３は、砥石スピンドル３２を垂直方向に昇降させる。インフィード機構３３は、公知の構成であり、例えば、砥石スピンドル３２の移動方向を案内する複数のリニアガイドと、砥石スピンドル３２を昇降させるボールネジスライダ機構と、で構成されている。インフィード機構３３は、砥石スピンドル３２とコラム３４との間に介装されている。
【００２８】
基板加工装置１の動作は、制御装置４によって制御される。制御装置４は、基板加工装置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４は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御装置４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。
【００２９】
次に、基板加工装置１のセルフグラインドについて、図２に基づいて説明する。図２は、セルフグラインドの様子を示す模式図である。
【００３０】
セルフグラインドとは、図２に示すように、インフィード機構３３で砥石３１をチャックテーブル２１に接近させて、砥石３１で保持面２１ａをチャックテーブル２１の保持面２１ａを研削する工程をいう。セルフグラインドは、チャックテーブル２１の保持面２１ａを所望の形状に維持するために適宜行うものであり、チャックテーブル２１の交換時等に行うのが一般的である。
【００３１】
基板加工装置１では、セルフグラインドの際の研削量を保持面２１ａ内で局所的に増減させている。これは、非円形状の基板Ｗの被加工面に対して砥石３１の加工面を平行に接触させて基板Ｗを平面加工する場合に、基板Ｗの加工量（研削量）が面内で安定しないためである。以下、その理由について、図３に基づいて説明する。図３は、基板Ｗ内の２地点における基板Ｗと砥石３１との予想接触面積を比較した平面図である。なお、以下では、平面視で正方形状の基板Ｗを例に説明するが、基板Ｗの形状はこれに限定されるものではない。
【００３２】
図３に示すように、砥石３１の加工面が基板Ｗの角及びチャックテーブル２１の回転中心Ｏを通るように設定された基板Ｗと砥石３１との予想接触面積Ｓ１と、砥石３１の加工面が基板Ｗの辺の中央及び回転中心Ｏを通るように設定された基板Ｗと砥石３１との予想接触面積Ｓ２とを比較すると、予想接触面積Ｓ１が予想接触面積Ｓ２より約２倍程度広いことが分かる。
【００３３】
そして、砥石３１を基板Ｗに全面に亘って一様に接触させた場合、基板Ｗと砥石３１との予想接触面積が大きくなるにしたがい、基板Ｗの研削量が減少して加工後の基板Ｗが厚くなる。したがって、図３に示す予想接触面積Ｓ１、Ｓ２を比較すると、予想接触面積Ｓ１の方が、加工後の基板Ｗが局所的に厚くなることが予測される。
【００３４】
そこで、基板加工装置１では、砥石３１で基板Ｗを加工する際のチャックテーブル２１の回転に伴う基板Ｗ及び砥石３１が接触する予想接触面積の変化に応じて、インフィード機構３３を駆動して砥石３１を昇降させて、砥石３１をチャックテーブル２１の保持面２１ａに向けて押し付ける圧力を調整し、砥石３１が保持面２１ａを研削する研削速度を加減速させる。
【００３５】
以下、砥石３１の研削速度を加減速させる手順について、具体的に説明する。図４は、チャックテーブル２１の回転角度に応じて砥石３１の研削速度が変化する様子を示す模式図である。なお、図４中のＡは、図３における砥石３１が基板Ｗの角及び回転中心Ｏを通るように接触する場合（回転角度＝Θ）に対応するチャックテーブル２１の回転角度を示し、図４中のＢは、基板Ｗの辺の中央及び回転中心Ｏを通るように基板Ｗと砥石３１とが接触する場合（回転角度＝Θ−４５度）に対応するチャックテーブル２１の回転角度を示す。
【００３６】
［準備工程］
まず、チャックテーブル２１の所定回転角度毎に、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積を算出し、制御装置４に予め記憶させる。なお、予想接触面積を算出するチャックテーブル２１の回転角度の間隔は、任意に変更可能である。
【００３７】
また、制御装置４は、制御装置４に予め記憶された基準となる基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積（基準面積）と、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積とを比較し、チャックテーブル２１の回転角度毎に（基板Ｗの向き毎に）、セルフグラインド時の砥石３１の研削速度を算出して記憶する。
【００３８】
具体的には、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が基準面積より大きい場合には、セルフグラインド時の砥石３１の研削速度を予め設定された基準速度より加速させて、保持面２１ａの研削量を局所的に増大させる。なお、基準速度とは、基準面積内の保持面２１ａをセルフグラインドする場合に、保持面２１ａを所望の形状に研削可能な研削速度を意味する。これにより、加工時に基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が広くて、基板Ｗの研削量が局所的に低下する場合であっても、その低下量を相殺するように保持面２１ａの形状が予め相対的に低く研削されるため、加工後の基板Ｗの厚みバラつきを抑制することができる。
【００３９】
また、基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が基準面積より小さい場合には、セルフグラインド時の砥石３１の研削速度を基準速度より減速させて、保持面２１ａの研削量を局所的に減少させる。これにより、加工時に基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積が狭くて、研削量が局所的に増大する場合であっても、その増大量を相殺するように保持面２１ａの形状が予め相対的に高く研削されるため、加工後の基板Ｗの厚みバラつきを抑制することができる。
【００４０】
砥石３１の研削速度の変化量は、例えば基準面積に対する基板Ｗ及び砥石３１の予想接触面積の比率に応じて、砥石３１の研削速度を基準速度に対して比例して増減させるように算出させても構わない。例えば、図３に示す予想接触面積Ｓ２を基準面積に設定し、基準速度（予想接触面積Ｓ２内での研削速度）を０．２５μｍ／ｓに設定する場合、予想接触面積Ｓ２に対して約２倍の予想接触面積Ｓ１内の研削速度を０．５μｍ／ｓに設定することが考えられる。
【００４１】
［セルフグラインド工程］
まず、回転角度検出部２５が、セルフグラインド中にチャックテーブル２１の回転角度を検出し、チャックテーブル２１の回転角度を制御装置４に送る。
【００４２】
制御装置４は、回転角度検出部２５が検出したチャックテーブル２１の回転角度に基づいて、予め記憶されたチャックテーブル２１の回転角度毎の砥石３１の研削速度を呼び出し、この研削速度に合致するようにインフィード機構３３を制御して、砥石３１が保持面２１ａを研削する研削速度を加減速させる。
【００４３】
このようにして、本実施形態に係る基板加工装置１は、基板Ｗが砥石３１を加工する際の基板Ｗと砥石３１とが接触する予想接触面積の変化に応じて、予想接触面積に対応するチャックテーブル２１の回転角度毎に砥石３１が保持面２１ａをセルフグラインドする研削速度を加減速させることにより、非円形状の基板Ｗの加工量が局所的に変化する厚みバラつきが相殺されるようにセルフグラインド時の保持面２１ａの研削量が増減されるため、基板Ｗの形状に起因する加工後の基板Ｗの厚みバラつきを軽減することができる。
【００４４】
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。また、上述した実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせても構わない。
【符号の説明】
【００４５】
１  ・・・基板加工装置
２  ・・・保持手段
２１・・・チャックテーブル
２２・・・チャックスピンドル
２３・・・吸着体
２４・・・緻密体
２５・・・回転角度検出部
３  ・・・加工手段
３１・・・砥石
３２・・・砥石スピンドル
３３・・・インフィード機構
３４・・・コラム
４  ・・・制御装置（制御手段）
Ｏ  ・・・（チャックテーブルの）回転中心
Ｗ  ・・・基板
【図１】
2020157439.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020157439.tif 000005
【図４】
2020157439.tif 000006