(57)【要約】【課題】表面粗さを測定する際に被加工物を破損させたり被研削面に傷を付けたりする可能性を低く抑えられる研削装置を提供する。【解決手段】研削装置であって、被加工物を保持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た該被加工物を研削する研削ユニットと、該研削ユニットで研削された該被加工物の被研削面の表面粗さを非接触で測定する非接触表面粗さ測定ユニットと、を備え、該非接触表面粗さ測定ユニットは、該被研削面に光を照射する発光部と、該被研削面で反射した光を受ける受光部と、該受光部の受光量と該被研削面の該表面粗さとの関係が記憶された記憶部と、該記憶部に記憶された該関係と該受光部の該受光量とから該被研削面の表面粗さを算出する算出部と、を含む。【選択図】図２
2019087674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持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た該被加工物を研削する研削ユニットと、
該研削ユニットで研削された該被加工物の被研削面の表面粗さを非接触で測定する非接触表面粗さ測定ユニットと、を備え、
該非接触表面粗さ測定ユニットは、
該被研削面に光を照射する発光部と、
該被研削面で反射した光を受ける受光部と、
該受光部の受光量と該被研削面の該表面粗さとの関係が記憶された記憶部と、
該記憶部に記憶された該関係と該受光部の該受光量とから該被研削面の表面粗さを算出する算出部と、を含むことを特徴とする研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等の被加工物を研削する際に用いられる研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の電子機器等に組み込まれるデバイスチップを小型化、軽量化するために、デバイスチップへと分割される前のウェーハを薄く加工する機会が増えている。例えば、ウェーハのデバイスが設けられた表面側をチャックテーブルで保持し、回転させた砥石工具をウェーハの裏面側に押し当てることで、このウェーハを研削して薄くできる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、研削により薄くなったウェーハを分割して得られるデバイスチップの抗折強度は、ウェーハの被研削面（裏面）の表面粗さと密接に関わっている。そこで、ウェーハを研削した後には、通常、このウェーハの被研削面の表面粗さを測定する。表面粗さの測定には、例えば、測定対象である被研削面に接触させる触針を備えた表面粗さ測定装置が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８８８８１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、上述のような表面粗さ測定装置を用いると、例えば、研削装置から表面粗さ測定装置へとウェーハを搬送する際に誤ってウェーハを落下させ、このウェーハを破損させる可能性がある。また、表面粗さ測定装置の触針によってウェーハの被研削面に傷が付き、デバイスチップの抗折強度が低下する恐れもある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表面粗さを測定する際に被加工物を破損させたり被研削面に傷を付けたりする可能性を低く抑えられる研削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、被加工物を保持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た該被加工物を研削する研削ユニットと、該研削ユニットで研削された該被加工物の被研削面の表面粗さを非接触で測定する非接触表面粗さ測定ユニットと、を備え、該非接触表面粗さ測定ユニットは、該被研削面に光を照射する発光部と、該被研削面で反射した光を受ける受光部と、該受光部の受光量と該被研削面の該表面粗さとの関係が記憶された記憶部と、該記憶部に記憶された該関係と該受光部の該受光量とから該被研削面の表面粗さを算出する算出部と、を含む研削装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る研削装置は、被加工物の被研削面に光を照射する発光部と、被研削面で反射した光を受ける受光部と、受光部の受光量と被研削面の表面粗さとの関係が記憶された記憶部と、記憶部に記憶された関係と受光部の受光量とから被研削面の表面粗さを算出する算出部と、を含む非接触表面粗さ測定ユニットを備え、受光部の受光量に基づいて非接触で表面粗さを測定できるので、触針の接触によって被研削面に傷が付くことはない。
【０００９】
また、研削装置内に非接触表面粗さ測定ユニットが設けられているので、被研削面の表面粗さを測定するために、研削装置とは別の表面粗さ測定装置に被加工物を搬送する必要がない。つまり、被加工物の搬送の経路が短くなり、又はなくなるので、この搬送の際に誤って被加工物を破損させる可能性を低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】研削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】非接触表面粗さ測定ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【図３】記憶部に記憶されている関係の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る研削装置２の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、研削装置２は、各構成要素を支持する基台４を備えている。基台４の後端には、壁状の支持構造６が設けられている。基台４の上面前側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、板状の被加工物１１を搬送する搬送ユニット８が配置されている。
【００１２】
被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の材料でなる円盤状のウェーハである。ただし、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物１１とすることもできる。また、被加工物１１の被研削面１１ａ（図２参照）とは反対側の面に、保護部材１７等が貼付されても良い。
【００１３】
開口４ａの側方の領域には、複数の被加工物１１を収容するカセット１０ａ，１０ｂが載せられる。カセット１０ａが載せられる領域の後方には、センタリング機構１２が設けられている。センタリング機構１２は、例えば、カセット１０ａから搬送ユニット８で搬送された被加工物１１の中心の位置を調整する。
【００１４】
センタリング機構１２の後方には、被加工物１１を保持して旋回する搬入ユニット１４が設けられている。搬入ユニット１４の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル（不図示）、Ｘ軸移動テーブルをＸ軸方向（前後方向）に移動させるＸ軸移動ユニット（不図示）、Ｘ軸移動テーブルを覆うテーブルカバー１６、及びＸ軸移動ユニットを覆う防塵防滴カバー１８が配置されている。
【００１５】
Ｘ軸移動ユニットは、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブルがスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブルの下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールに平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。
【００１６】
Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることにより、Ｘ軸移動テーブルはＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動テーブルの上面側には、被加工物１１を吸引、保持するチャックテーブル２０が設けられている。
【００１７】
チャックテーブル２０は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル２０は、上述のＸ軸移動ユニットにより、被加工物１１が搬入、搬出される前方の搬入搬出領域と、被加工物１１が研削される後方の研削領域との間を移動する。
【００１８】
チャックテーブル２０の上面は、テーブルカバー１６の外部に露出しており、この上面の一部が、被加工物１１を吸引、保持する保持面になる。保持面は、チャックテーブル２０の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。搬入ユニット１４でチャックテーブル２０に搬入された被加工物１１は、保持面に作用する吸引源の負圧によりチャックテーブル２０に吸引、保持される。
【００１９】
支持構造６の前面には、Ｚ軸移動ユニット２２が設けられている。Ｚ軸移動ユニット２２は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２４を備えており、このＺ軸ガイドレール２４には、Ｚ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。Ｚ軸移動プレート２６の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２４に平行なＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。
【００２０】
Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させることにより、Ｚ軸移動プレート２６はＺ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。
【００２１】
Ｚ軸移動プレート２６の前面（表面）には、被加工物１１を研削する研削ユニット３２が設けられている。研削ユニット３２は、Ｚ軸移動プレート２６に固定される筒状のスピンドルハウジング３４を備えている。スピンドルハウジング３４の内部には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸となるスピンドル３６が収容されている。
【００２２】
スピンドルハウジング３４から露出するスピンドル３６の先端部（下端部）には、円盤状のマウント３８が固定されている。マウント３８の下面には、マウント３８と概ね同径の研削ホイール４０が装着される。研削ホイール４０は、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属材料で形成されるホイール基台を含む。ホイール基台の下面には、樹脂や金属等の結合材にダイヤモンド等の砥粒を分散させてなる複数の研削砥石が配列されている。
【００２３】
スピンドル３６の基端側（上端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。研削ホイール４０は、スピンドル３６を介して回転駆動源から伝達される力によって回転する。研削ユニット３２の内部又は近傍には、純水等の研削液を被加工物１１等に供給するノズル（不図示）が設けられている。
【００２４】
搬入ユニット１４に隣接する位置には、被加工物１１を保持して旋回する搬出ユニット４２が設けられている。搬出ユニット４２の前方、かつ、カセット１０ｂが載せられる領域の後方には、研削された後の被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット４４が配置されている。洗浄ユニット４４で洗浄された被加工物１１は、搬送ユニット８で搬送され、例えば、カセット１０ｂに収容される。開口４ａの前方には、研削の条件等を入力するための操作パネル４６が設けられている。
【００２５】
被加工物１１を研削する際には、例えば、搬入搬出領域に位置付けられたチャックテーブル２０に、被研削面１１ａが上方に露出する態様で被加工物１１を搬入する。そして、この被加工物１１をチャックテーブル２０に吸引、保持させた上で、チャックテーブル２０を研削領域に移動させる。その後、チャックテーブル２０と研削ホイール４０とをそれぞれ回転させて、被加工物１１の被研削面１１ａ等に研削液を供給しながら研削ユニット３２を下降させる。
【００２６】
これにより、研削ホイール４０の研削砥石を被加工物１１の被研削面１１ａに接触させて、被加工物１１を研削できる。なお、研削ユニット３２の下降速度（下降量）は、研削砥石の下面が適切な力で被加工物１１の被研削面１１ａ側に押し当てられるように調整される。
【００２７】
搬入搬出領域の上方には、被加工物１１の被研削面１１ａの表面粗さを非接触で測定する非接触表面粗さ測定ユニット４８が設けられている。図２は、非接触表面粗さ測定ユニット４８の構成例を模式的に示す図である。この非接触表面粗さ測定ユニット４８は、被研削面１１ａの表面粗さと、被研削面１１ａで反射した光の反射量（強度）と、の間にある相関を利用して表面粗さを測定するものであり、発光部５０と受光部５２とを含む。
【００２８】
発光部５０は、例えば、ＬＥＤ等の光源であり、下方に位置付けられた被加工物１１の被研削面１１ａに光を照射する。一方、受光部５２は、例えば、受光素子等の光検出器であり、発光部５０から照射され被研削面１１ａで反射した光を受けて、受光量（受光強度）に相当する電圧等の信号を生成する。そのため、発光部５０から被研削面１１ａに照射される光の波長は、被研削面１１ａで反射される範囲内に設定される。
【００２９】
ただし、発光部５０や受光部５２の構造等に特段の制限はない。発光部５０は、例えば、光源の光を光ファイバー等で導き、下方へと放射するように構成されても良い。同様に、受光部５２は、例えば、受けた光を光ファイバー等で光検出器へと導くように構成されても良い。発光部５０から被研削面１１ａに照射される光の強度は、任意に設定される。
【００３０】
また、本実施形態では、０．１ｍｍ程度の直径の円形の領域（被照射領域）に発光部５０からの光が照射されるように、発光部５０と被加工物１１との位置関係等を調整する。同様に、本実施形態では、被研削面１１ａで反射する光を受光部５２で適切に受けることができるように、受光部５２と被加工物１１との位置関係等を調整する。
【００３１】
これにより、０．１ｍｍ程度の直径の円形の被照射領域で被研削面１１ａの表面粗さを測定できるようになる。ただし、被照射領域の形状や大きさ等は、求められる測定精度や測定範囲等に応じて適切に変更される。なお、この非接触表面粗さ測定ユニット４８では、被照射領域の平均の表面粗さが測定されることになる。
【００３２】
受光部５２には、受光部５２で生成される電圧等の信号を処理する処理部５４が接続されている。この処理部５４は、受光部５２で生成される信号の強度Ｉ（すなわち、受光部５２の受光量）と、被研削面１１ａの表面粗さＲ（例えば、算術平均粗さ）との関係が予め記憶されている記憶部５４ａを含む。
【００３３】
図３は、記憶部５４ａに記憶されている関係の例を示すグラフである。この関係は、例えば、被加工物１１の被研削面１１ａで反射する光を受光部５２で受けて強度Ｉを測定するとともに、この被研削面１１ａの表面粗さを従来の方法等によって測定することで得られる。なお、図３では、表面粗さＲと強度Ｉとの関係が曲線状のグラフで表現されているが、これらの関係は、直線状のグラフで表現されることもある。
【００３４】
また、処理部５４は、記憶部５４ａに記憶されている関係と、受光部５２で生成される信号の強度Ｉ（すなわち、受光部５２の受光量）とから、被研削面１１ａの表面粗さＲを算出する算出部５４ｂを含む。例えば、図３に示すように、受光部５２で強度Ｉ１の信号が生成された場合には、算出部５４ｂは、記憶部５４ａに記憶された関係を参酌して、強度Ｉ１に相当する表面粗さＲ１を算出する。
【００３５】
このように構成される非接触表面粗さ測定ユニット４８で被加工物１１の被研削面１１ａの表面粗さＲを測定する際には、例えば、チャックテーブル２０を搬入搬出領域に移動させて、上方の発光部５０から下方の被研削面１１ａに光を照射する。そして、この被研削面１１ａで反射した光を受光部５２で受ける。これにより、受光部５２では、受光量に対応する強度Ｉの信号が生成される。
【００３６】
その後、算出部５４ｂは、記憶部５４ａに記憶された関係を参酌して、強度Ｉに相当する表面粗さＲを算出する。算出された表面粗さＲは、被加工物１１の品質管理等に用いられる。なお、表面粗さＲの測定は、非接触表面粗さ測定ユニット４８に対して被加工物１１を停止させた状態で行われても良いし、非接触表面粗さ測定ユニット４８に対して被加工物１１を移動させながら行われても良い。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係る研削装置２は、被加工物１１の被研削面１１ａに光を照射する発光部５０と、被研削面１１ａで反射した光を受ける受光部５２と、受光部５２で生成される信号の強度Ｉ（すなわち、受光部５２の受光量）と被研削面１１ａの表面粗さＲとの関係が記憶された記憶部５４ａと、記憶部５４ａに記憶された関係と受光部５２で生成される信号の強度Ｉとから被研削面１１ａの表面粗さＲを算出する算出部５４ｂと、を含む非接触表面粗さ測定ユニット４８を備え、受光部５２の受光量に基づいて非接触で表面粗さＲを測定できるので、触針の接触によって被研削面１１ａに傷が付くことはない。
【００３８】
また、研削装置２内に非接触表面粗さ測定ユニット４８が設けられているので、被研削面１１ａの表面粗さＲを測定するために、研削装置２とは別の表面粗さ測定装置に被加工物１１を搬送する必要がない。つまり、被加工物１１の搬送の経路が短くなり、又はなくなるので、この搬送の際に誤って被加工物１１を破損させる可能性を低く抑えられる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、搬入搬出領域及び非接触表面粗さ測定ユニット４８を含む領域を遮光部材等で囲み、外部の光の受光部５２への入射を防いでも良い。これにより、表面粗さＲをより精度良く測定できるようになる。
【００４０】
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。
【符号の説明】
【００４１】
２  研削装置
４  基台
４ａ，４ｂ  開口
６  支持構造
８  搬送ユニット
１０ａ，１０ｂ  カセット
１２  センタリング機構
１４  搬入ユニット
１６  テーブルカバー
１８  防塵防滴カバー
２０  チャックテーブル
２２  Ｚ軸移動ユニット
２４  Ｚ軸ガイドレール
２６  Ｚ軸移動プレート
２８  Ｚ軸ボールネジ
３０  Ｚ軸パルスモータ
３２  バイト切削ユニット
３４  スピンドルハウジング
３６  スピンドル
３８  マウント
４０  研削ホイール
４２  搬出ユニット
４４  洗浄ユニット
４６  操作パネル
４８  非接触表面粗さ測定ユニット
５０  発光部
５２  受光部
５４  処理部
５４ａ  記憶部
５４ｂ  算出部
１１  被加工物
１１ａ  被研削面
【図１】
2019087674.tif 000003
【図２】
2019087674.tif 000004
【図３】
2019087674.tif 000005