(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークを保持する保持手段と、
該保持手段に保持されたワークを構成する板状部材のうち、表面が露出した被加工板状部材を研削加工する加工手段と、
該被加工板状部材の露出面側からワークに向けて検出光を照射し、該被加工板状部材の露出面及びそれぞれの板状部材同士の貼り合わせ面から反射した該検出光による干渉光を受光することによって、該被加工板状部材及びそれぞれの板状部材における研削前の厚みを検出する厚み検出手段と、
を備える研削装置であって、
既知の該被加工板状部材の研削前の概略厚みを予め記憶する記憶手段と、
ワークを構成する該被加工板状部材の露出面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該厚み検出手段が検出した該被加工板状部材及びそれぞれの板状部材における研削前の厚みの値のうち、該記憶手段に記憶された該研削前の概略厚みの値に最も近い値を該被加工板状部材の研削前の厚みと判断して選別する選別手段と、
該選別手段によって選別された該被加工板状部材の研削前の厚みから研削加工中に該高さ位置検出手段が随時検出する露出面の高さ位置の変化量を減算することによって、該被加工板状部材の厚みを算出し、算出された厚みに従って該加工手段を制御することによって、該被加工板状部材を所望の厚みに研削加工する制御手段と、
を備える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、ワークを所望の厚みに研削加工する研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体デバイスの目的厚みを得るために、多数の半導体デバイスの集合体である半導体ウェーハの段階で、その裏面を研削，研磨して薄化することが行われている。また、昨今の半導体デバイスの顕著な薄型化に伴い、半導体ウェーハは一層薄く加工されるようになっており、その厚みを高精度に管理することが求められている。
【０００３】
一般に、半導体ウェーハの研削や研磨はその厚みを測定しながら進められるが、そのような形態での厚み測定手段として、測定用プローブを被加工面に接触させながら半導体ウェーハの厚みの変位を検出する接触式の厚み測定手段が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、接触式の厚み測定手段には、保護テープの厚みを除いて半導体ウェーハの厚みのみを測定することができないといった問題がある。
【０００４】
このため、本願発明の出願人は、半導体ウェーハの厚みを測定可能な非接触式の厚み測定手段を提案している（特許文献２参照）。この非接触式の厚み測定手段は、半導体ウェーハに向けてレーザ光を照射し、半導体ウェーハの一方の面において反射されたレーザ光と半導体ウェーハの他方の面において反射されたレーザ光との干渉光の波形に基づいて半導体ウェーハの厚みを測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９７１６号公報
【特許文献２】特開２００９−５０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の非接触式の厚み測定手段によれば、複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークの表面に露出した被加工板状部材の厚みを測定する場合、以下に示すような問題が生じる。すなわち、このようなワークの表面にレーザ光を照射した場合、被加工板状部材の一方及び他方の面だけでなく、板状部材の各貼り合わせ面においてもレーザ光が反射されることから、複数の反射光による干渉光が発生する。このため、上述の非接触式の厚み測定手段によれば、干渉光のどの周波数成分が被加工板状部材の一方及び他方の面において反射されたレーザ光の干渉によるものであるのかを特定することができず、結果として、被加工板状部材の厚みを適切に検出することができない。以上のことから、被加工板状部材の厚みを適切に検出し、被加工板状部材の厚みを所望の厚みに精度高く研削加工可能な研削装置の提供が期待されていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、研削対象が複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークの表面に露出した被加工板状部材である場合であっても、被加工板状部材の厚みを適切に検出し、被加工板状部材の厚みを所望の厚みに精度高く研削可能な研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研削装置は、複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークを構成する板状部材のうち、ワークの表面に露出した被加工板状部材を研削加工する加工手段と、該被加工板状部材の露出面側からワークに向けて検出光を照射し、該被加工板状部材の露出面及びそれぞれの板状部材同士の貼り合わせ面から反射した該検出光による干渉光を受光することによって、該被加工板状部材及びそれぞれの板状部材における研削前の厚みを検出する厚み検出手段と、を備える研削装置であって、既知の該被加工板状部材の研削前の概略厚みを予め記憶する記憶手段と、ワークを構成する該被加工板状部材の露出面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該厚み検出手段が検出した該被加工板状部材及びそれぞれの板状部材における研削前の厚みの値のうち、該記憶手段に記憶された該研削前の概略厚みの値に最も近い値を該被加工板状部材の研削前の厚みと判断して選別する選別手段と、該選別手段によって選別された該被加工板状部材の研削前の厚みから研削加工中に該高さ位置検出手段が随時検出する露出面の高さ位置の変化量を減算することによって、該被加工板状部材の厚みを算出し、算出された厚みに従って該加工手段を制御することによって、該被加工板状部材を所望の厚みに研削加工する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る研削装置によれば、研削対象が複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークの表面に露出した被加工板状部材である場合であっても、被加工板状部材の厚みを適切に検出し、被加工板状部材の厚みを所望の厚みに精度高く研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である研削装置の制御系の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、ワークの一構成例を示す模式図である。
【図４】図４は、図３に示すワークから検出される厚みの時間変化の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態である研削処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である研削処理の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である研削装置の構成及びその動作について説明する。
【００１２】
〔研削装置の構成〕
始めに、図１，２を参照して、本発明の一実施形態である研削装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態である研削装置の制御系の構成を示す模式図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態である研削装置１は、直方体状の基台２を備える。基台２の上面の前方側には、研削装置１に対する各種指示を受け付ける操作パネル３が設けられている。操作パネル３の後方側には、チャックテーブル４１を支持するテーブル支持台４が設けられている。テーブル支持台４の後方側には、支柱部５が設けられている。支柱部５の前面には、上下方向に移動可能に研削ユニット６が支持されている。研削ユニット６の近傍には、チャックテーブル４１に保持されたワークＷの厚みを検出する厚み検出部７０と、ワークＷの露出面の高さ位置を検出する高さ位置検出部８０とが設けられている。
【００１４】
ワークＷは、複数の板状部材を貼り合わせることによって構成されている。ワークＷを構成する板状部材としては、特に限定されないが、例えばシリコンウェーハ，ガリウムヒ素ウェーハ，シリコンカーバイドウェーハ等の半導体ウェーハ、セラミック基板，ガラス基板，サファイア基板等の無機材料基板、板状金属や樹脂等の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（TTV:Total Thickness Variation，ワーク被研削面を基準面として厚み方向に測定した高さのワーク被研削面全面における最大値と最小値との差）が要求される各種加工材料を例示できる。
【００１５】
テーブル支持台４は、正方形状に設けられ、チャックテーブル４１を回転可能に支持する。テーブル支持台４は、図示しない駆動機構に接続され、この駆動機構から供給される駆動力によって、基台２の上面に形成された開口部２ａ内を前後方向にスライド移動される。これにより、チャックテーブル４１は、研削ユニット６にワークＷの露出面を対向させる研削位置と、この研削位置から前方側に離間し、加工前のワークＷが供給される一方、加工後のワークＷが回収される載せ換え位置との間でスライド移動される。テーブル支持台４の前後には、ワークＷの研削加工時に発生する研削砥石のくずなどが基台２内に侵入することを抑制する防塵カバー８が設けられている。防塵カバー８は、テーブル支持台４の前面及び後面に取り付けられると共に、テーブル支持台４の移動位置に応じて伸縮可能に設けられ、基台２の開口部２ａを覆うように構成されている。
【００１６】
チャックテーブル４１は、本発明に係る保持手段を構成するものであり、円盤状に形成され、その上面にはワークＷが保持される保持面４１ａが形成されている。保持面４１ａの中央部分には、ポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。チャックテーブル４１は、基台２内に配置された図示しない吸引源に接続され、保持面４１ａの吸着面においてワークＷを吸着保持する。また、チャックテーブル４１は、図示しない回転駆動機構に接続され、この回転駆動機構により保持面４１ａにワークＷを保持した状態で回転される。
【００１７】
支柱部５は、直方体状に設けられ、その前面にはチャックテーブル４１の上方において研削ユニット６を移動させる研削ユニット移動機構５１が設けられている。研削ユニット移動機構５１は、支柱部５に対してボールねじ式の移動機構により上下方向に移動するＺ軸テーブル５２を有している。Ｚ軸テーブル５２には、その前面側に取り付けられた支持部５３を介して研削ユニット６が支持されている。
【００１８】
研削ユニット６は、本発明に係る加工手段を構成するものであり、図示しないスピンドルの下端に着脱自在に装着された研削砥石６１を有している。この研削砥石６１は、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。研削ユニット６は、チャックテーブル４１の回転方向と同じ方向に研削砥石６１を回転させつつ、研削位置に配置されたワークＷの表面に研削砥石６１を当接させることによって、ワークＷの表面に露出した板状部材（被加工板状部材）を研削加工する。
【００１９】
厚み検出部７０は、本発明に係る厚み検出手段を構成するものであり、基台２の開口部２ａの側方側に立設された逆Ｌ字形状のアーム部７１と、アーム部７１の先端に設けられたレーザヘッド部７２とを備える。図２に示すように、厚み検出部７０は、レーザヘッド部７２（図１参照）からワークＷの表面にレーザ光を照射し、ワークＷの表面及び板状部材Ｗａ〜Ｗｄの貼り合わせ面から反射したレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ５による干渉光を受光する。そして、厚み検出部７０は、受光した干渉波の波形を検波回路により分析し、その波形に応じて数値化した値（例えば、電気信号等）を厚み検出値として得ることによって、ワークＷを構成する板状部材Ｗａ〜Ｗｄの厚みＴＨａ〜ＴＨｄを検出する。なお、図２中、符号ＷｅはワークＷの裏面側に貼り付けられた保護テープを示している。
【００２０】
図１に戻る。高さ位置検出部８０は、本発明に係る高さ位置検出手段を構成するものであり、基台２の開口部２ａの側方側に立設された逆Ｌ字形状のアーム部８１と、アーム部８１の先端に設けられた検出光照射部８２とを備える。図２に示すように、高さ位置検出部８０は、検出光照射部８２（図１参照）からワークＷの表面に検出光を照射し、ワークＷの表面において反射した検出光ＤＢ１を受光することによって、ワークＷの表面の高さ位置Ｈを検出する。
【００２１】
図２に示すように、研削装置１は、制御系として、マイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成された制御装置１００を備える。制御装置１００は、記憶部１０１，選別部１０２，及び制御部１０３を備える。記憶部１０１は、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶装置によって構成され、操作パネル３を介して入力されたワークＷの表面に露出している被加工板状部材Ｗａの研削前の概略厚みのデータを記憶する。選別部１０２及び制御部１０３は、制御装置１００内に記憶された制御プログラムをＣＰＵ等の演算処理装置が実行することによって実現される。選別部１０２及び制御部１０３の機能については後述する。記憶部１０１，選別部１０２，及び制御部１０３はそれぞれ、本発明に係る記憶手段，選別手段，及び制御手段として機能する。
【００２２】
〔研削処理〕
レーザヘッド部７２から複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークＷの表面にレーザ光を照射した場合、被加工板状部材Ｗａの一方及び他方の面だけでなく、板状部材Ｗｂ〜Ｗｄの各貼り合わせ面においてもレーザ光が反射されることから、複数の反射光による干渉光が発生する。このため、上述の非接触式の厚み測定手段によれば、干渉光のどの周波数成分が被加工板状部材の一方及び他方の面において反射されたレーザ光の干渉によるものであるのかを特定することができず、結果として、被加工板状部材Ｗａの厚みを適切に検出することができない。具体的には、図３に示すようにワークＷがシリコンウェーハＷａ，２層目ウェーハＷｂ，３層目ウェーハＷｃ，及びシリコンウェーハＷｄを接着剤層によって貼り合わされて構成されたものである場合、例えば以下のような干渉光が主な干渉光として発生し得る。
【００２３】
（１）シリコンウェーハＷａの表面及び裏面において反射したレーザ光の干渉光
（２）２層目ウェーハＷｂの表面及び裏面において反射したレーザ光の干渉光
（３）３層目ウェーハＷｃの表面及び裏面において反射したレーザ光の干渉光
（４）シリコンウェーハＷａの表面及び２層目ウェーハＷｂの裏面において反射したレーザ光の干渉光
（５）シリコンウェーハＷａの表面及び３層目ウェーハＷｂの裏面において反射したレーザ光の干渉光
（６）２層目ウェーハＷｂの表面及び３層目ウェーハＷｂの裏面において反射したレーザ光の干渉光
【００２４】
このため、厚み検出部７０は、例えば図４に示すように複数の厚みＴＨ１〜ＴＨ６を検出することになり、図４に示す厚みＴＨ１〜ＴＨ６のうち、どの厚みが被加工板状部材Ｗａの厚みなのかを特定することができず、被加工板状部材Ｗａの厚みを適切に検出することができない。なお、図４中、直線Ｌ１〜Ｌ６はそれぞれ、干渉光（５），干渉光（４），干渉光（６），干渉光（１），干渉光（２），及び干渉光（３）から求められた厚みの時間変化を表している。
【００２５】
そこで、本発明の一実施形態である研削装置１では、制御装置１００が以下に示す研削処理を実行することによって、被加工板状部材Ｗａの厚みを適切に検出し、被加工板状部材Ｗａの厚みを所望の厚みに精度高く研削することを可能にする。以下、図５に示すフローチャートを参照して、この研削処理を実行する際の制御装置１００の動作について説明する。
【００２６】
図５は、本発明の一実施形態である研削処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、オペレータが操作パネル３を操作することによって、被加工板状部材Ｗａの研削前の概略厚みのデータを記憶部１０１に入力し、研削処理の実行を指示したタイミングで開始となり、研削処理はステップＳ１の処理に進む。
【００２７】
ステップＳ１の処理では、制御装置１００が、厚み検出部７０を介してワークＷを構成する板状部材それぞれの厚みを検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、研削処理はステップＳ２の処理に進む。
【００２８】
ステップＳ２の処理では、選別部１０２が、ステップＳ１の処理によって検出された板状部材の厚みのうち、記憶部１０１に記憶されている概略厚みに最も近い厚みを被加工板状部材Ｗａの厚みとして選別する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、研削処理はステップＳ３の処理に進む。
【００２９】
ステップＳ３の処理では、制御部１０３が、研削ユニット６を制御することによって被加工板状部材Ｗａの研削加工を開始する。そして、研削加工中、制御部１０３は、ステップＳ２の処理によって選別された被加工板状部材Ｗａの厚みから高さ位置検出部８０を介して随時検出されるワークＷ表面の高さ位置Ｈの変化量を減算することによって、被加工板状部材Ｗａの厚みを算出し、算出結果に基づいて被加工板状部材Ｗａの厚みが所望の厚みになるように被加工板状部材Ｗａに対して研削加工を施す。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、一連の研削処理は終了する。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である研削処理によれば、選別部１０２が、厚み検出部７０が検出した厚みのうち、記憶部１０１に記憶されている厚みに最も近い厚みを被加工板状部材Ｗａの研削前の厚みとして選別し、制御部１０３が、選別部１０２によって選別された被加工板状部材Ｗａの研削前の厚みから研削加工中に高さ位置検出部８０が随時検出するワークＷ表面の高さ位置Ｈの変化量を減算することによって被加工板状部材Ｗａの厚みを算出し、算出された厚みに従って研削ユニット６を制御することによって被加工板状部材Ｗａを所望の厚みに研削加工するので、研削対象が複数の板状部材が貼り合わされて構成されたワークＷの表面に露出した被加工板状部材Ｗａである場合であっても、被加工板状部材Ｗａの厚みを適切に検出し、被加工板状部材Ｗａの厚みを所望の厚みに精度高く研削できる。
【００３１】
なお、本実施形態では、選別部１０２は、厚み検出部７０によって検出された板状部材の厚みのうち、記憶部１０１に記憶されている厚みに最も近い厚みを被加工板状部材Ｗａの厚みとして選別したが、ワークＷの構成によっては、厚み検出部７０によって検出された板状部材の厚みのうち、複数の厚みが記憶部１０１に記憶されている厚みに近く又は同じになることが考えられる。従って、このような場合には、選別部１０２は、この複数の厚みを被加工板状部材Ｗａの厚みの候補として選別し、図６に示すように研削加工を開始してから所定時間ｔ後の厚みＴＨの変化量ΔＴＨに基づいて厚みの候補の中から被加工板状部材Ｗａの厚みを選別するようにしてもよい。すなわち、図６の直線Ｌ１１に示すように、被加工板状部材Ｗａ以外の板状部材の厚みは研削加工を開始しても変化しないのに対し、図６の直線Ｌ１２に示すように被加工板状部材Ｗａの厚みは研削加工に伴い変化量ΔＴＨだけ減少する。従って、選別部１０２は、直線Ｌ１２に対応する厚みの候補、換言すれば所定時間ｔ後に厚みが変化した厚み候補を被加工板状部材Ｗａの厚みとして選別することによって、複数の厚みが記憶部１０１に記憶されている厚みに近く又は同じである場合であっても、被加工板状部材Ｗａの厚みを適切に検出することができる。
【００３２】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
１  研削装置
６  研削ユニット
４１  チャックテーブル
７０  厚み検出部
８０  高さ位置検出部
１０１  記憶部
１０２  選別部
１０３  制御部
Ｗ  ワーク
Ｗａ  被加工板状部材
Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ  板状部材
【図１】
0005694743.tif 000002
【図２】
0005694743.tif 000003
【図３】
0005694743.tif 000004
【図４】
0005694743.tif 000005
【図５】
0005694743.tif 000006
【図６】
0005694743.tif 000007