(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックテ−ブル上に載置された基板を研削砥石で研削し、薄肉平坦化する研削装置（１）において、一対のア−ム（１７ｅ，１７ｆ）の先端下部にそれぞれ接触子（１７ａ，１７ｂ）を支持させ、それらア−ムを上下方向に高さ調整自在に備えさせた二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）を用い、その一方の接触子（１７ａ）をチャックテ−ブル（９）上面に、他方の接触子（１７ｂ）を基板（Ｗ）上面に置いて接触させ、各接触子の垂直方向の位置を計測し、その位置高さの差を基板の厚みとする二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）を前記チャックテ−ブル近傍の基台（３）より立設した中空支柱（３０）の上部に設けたブロック（２３）を介して設け、この中空支柱（３０）内部に冷却液供給管（２１ａ）に接続された冷却液供給ノズル（２０）に接続された蛇腹管（１９）を内蔵させて支柱冷却手段とし、前記ブロック（２３）の上部を介して前記二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）のア−ム（１７ｅ，１７ｆ）を冷却する冷却液供給機構（４０）を二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）に設けたことを特徴とする基板研削装置（１）。
【請求項２】
前記二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）に、研削液の飛散がア−ム（１７ｅ，１７ｆ）に付着するのを防止する防水カバ−（３０）が取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の基板研削装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャックテ−ブル上に載置された基板を研削砥石で研削し、薄肉平坦化する研削装置において、一方の接触子をチャックテ−ブル上面に、他方の接触子を基板上面に置いて接触させ、各接触子の垂直方向の位置を計測し、その位置高さの差を基板の厚みとする二点式インプロセスゲ−ジ機器の厚み測定誤差を可能な限り小さくすることができる基板研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャックテ−ブル上に載置された基板を研削砥石で研削し、薄肉平坦化する研削装置において、一方の接触子をチャックテ−ブル上面に、他方の接触子を基板上面に置いて接触させ、各接触子の垂直方向の位置を計測し、その位置高さの差を基板の厚みとする二点式インプロセスゲ−ジ機器は知られている。この二点式インプロセスゲ−ジ機器は、研削装置の基台より立設された支柱の上端辺へゲ−ジ本体を水平に固着させ、該ゲ−ジ本体の端部に一対の高さ調整機構を備えた端子ア−ムを水平方向に延設し、前記端子ア−ムのそれぞれの先端下部に接触子（先端ゲ−ジ）を設けたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この基板の厚み測定は、基板上面に研削液を供給しつつ研削砥石で研削して薄肉・平坦化する途中でも間歇的に行われ、基板の厚みが所望の厚みとなった際を研削加工終了と見なすために利用されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照。）。
【０００４】
半導体基板製造メ−カ−のかかる基板厚みの所望値は、常温で測定した値を希望しており、平坦化された基板の厚みの振れ幅も基板厚みが７５０μｍのときはプラス／マイナス２．０μｍであったのが、基板厚みが１００〜１５０μｍのときはプラス／マイナス１．０μｍが要求されている。所望される基板厚みが２０〜５０μｍと極薄となる次世代のときはさらに狭い厚み振れが要求される。
【０００５】
研削時の基板表面の研削液温度は、基板の研削によって生じる摩擦熱により研削液が加熱され、約６０〜８０℃と高い温度となっており、この加熱された研削液が砥石の回転により飛散して二点式インプロセスゲ−ジ機器の接触子を支持する計測ア−ムに付着すると計測ア−ムにも熱歪みが生じ、常温で基板厚みを測定したときと比較すると数μｍの誤差となることもあることが指摘されており、二点式インプロセスゲ−ジ機器の計測ア−ムに研削液がかかるのを防止する防水カバ−を二点式インプロセスゲ−ジ機器に取り付けることが提案された（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２４３３５５号公報
【特許文献２】特開２０００−６０１８号公報
【特許文献３】特開２００１−９７１６号公報
【特許文献４】特開２００２−８３７９４号公報
【特許文献５】特開平２００３−２０９０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献２に記載の防水カバ−を二点式インプロセスゲ−ジ機器に取り付ける手段は、加熱された研削液飛散の影響を防ぐには良好な手段である。しかし、基板と研削砥石の研削加工点での熱の伝導や輻射を考慮しておらず、これら伝導熱や輻射熱による接触子を支持するア−ムの熱歪みを全く考慮していない。本発明は、二点式インプロセスゲ−ジ機器の接触子を支持するア−ムを直接、冷却液で冷却させてア−ムの温度を常温に近づけることにより熱歪みの影響を極力小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、チャックテ−ブル上に載置された基板を研削砥石で研削し、薄肉平坦化する研削装置（１）において、一対のア−ム（１７ｅ，１７ｆ）の先端下部にそれぞれ接触子（１７ａ，１７ｂ）を支持させ、それらア−ムを上下方向に高さ調整自在に備えさせた二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）を用い、その一方の接触子（１７ａ）をチャックテ−ブル（９）上面に、他方の接触子（１７ｂ）を基板（Ｗ）上面に置いて接触させ、各接触子の垂直方向の位置を計測し、その位置高さの差を基板の厚みとする二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）を前記チャックテ−ブル近傍の基台（３）より立設した中空支柱（３０）の上部に設けたブロック（２３）を介して設け、この中空支柱（３０）内部に冷却液供給管（２１ａ）に接続された冷却液供給ノズル（２０）に接続された蛇腹管（１９）を内蔵させて支柱冷却手段とし、前記ブロック（２３）の上部を介して前記二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）のア−ム（１７ｅ，１７ｆ）を冷却する冷却液供給機構（４０）を二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）に設けたことを特徴とする基板研削装置（１）を提供するものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の二点式インプロセスゲ−ジ機器（１７）に、研削液の飛散がア−ム（１７ｅ，１７ｆ）に付着するのを防止する防水カバ−（３０）が取り付けられていることを特徴とする、基板研削装置（１）を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
ア−ムを常温近傍に冷却することにより研削時の基板の測定厚みと、常温測定時の基板厚みとの誤差を小さくすることが可能である。支柱冷却手段により中空支柱を常温近傍の温度に冷却することによりチャックテ−ブルや基台の熱伝導を抑制することができる。
【００１１】
更に、研削液の飛散がア−ムに付着するのを防止する防水カバ−を二点式インプロセスゲ−ジ機器に取り付けることによりア−ムの温度上昇が妨げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は二点式インプロセスゲ−ジ機器の平面図、図２は二点式インプロセスゲ−ジ機器の一部を切り欠いた正面図、図３は二点式インプロセスゲ−ジ機器の一部を切り欠いた側面図、図４は二点式インプロセスゲ−ジ機器を用いて基板の厚みを測定するフロ−図、および、図５は基板裏面研削装置の平面図である。
【００１３】
図５に示す基板裏面研削装置１において、２は基台３の面と同一面の高さの位置にある置台上に載せられた基板ロ−ディング用カセット、２'は基板アンロ−ディング用カセット、５は搬送用ロボット、５ａは基台より立設した枠体、６は基板用仮置台、７は基板洗浄機構、８、８は搬送パッド、８ａは吸着パッド、８ｂは柄、８ｃは軸、９は基台の中央部を刳り抜いた箇所に設けたインデックスタ−ンテ−ブル、ｓ１は基板ロ−ディング／基板アンロ−ディングゾ−ン、ｓ２は粗研削ゾ−ン、ｓ３は仕上研削ゾ−ン、９ａ，９ｂ，９ｃはチャックテ−ブル機構、１０ａ，１０ｂは基台より立設した壁、１１は粗研削砥石、１１ａは第１スピンドル軸、１２は仕上砥石、１２ａは第２スピンドル軸、１３はチャックテ−ブル洗浄機構、１４はセラミック製チャッククリ−ナ、１５は研磨機構、１５ａはチャック機構、１５ｃは洗浄液供給機構、１５ｄは空気供給ノズル、１６は砥石開始点位置決め機構、１７，１７は２点式インプロセスゲ−ジ機器、１７ａはチャックテ−ブル上面接触子、１７ｂは基板上面接触子である。
【００１４】
図４において、図４（ａ）は基板を吸着しない状態のチャックテ−ブル上面に２点式インプロセスゲ−ジ機器の接触子を当てて高さの差を測定している図、図４（ｂ）は研削途中、ｔ1分経過後に基板を吸着しているチャックテ−ブル上面と基板上面に２点式インプロセスゲ−ジの接触子を当てて高さの差を測定している図、図４（ｃ）は研削終了後に基板を吸着しているチャックテ−ブル上面と基板上面に２点式インプロセスゲ−ジ機器の接触子を当てて高さの差を測定している図である。図中、ｗは基板（ウエハ）、９はチャックテ−ブル機構のポ−ラスセラミック板、１１は研削砥石、１７は２点式インプロセスゲ−ジ、１７ａはチャック上面接触子、１７ｂはウエハ上面接触子、１７ｃと１７ｄは接合部、１７ｅ、１７ｆは端子ア−ム、１７ｇはエア−シリンダ、１７ｈは支持軸である。
【００１５】
図４（ａ）において、厚みＴ0の基板を吸着しない状態のチャックテ−ブル９の上面に２点式インプロセスゲ−ジ機器の接触子１７ａ，１７ｂを当てて高さ（Ｔc0、Ｔw0）を測定し、その高さの大きい方の値を示した接触子の番号（ここでは接触子１７ｂ側と仮定する。）ならびにその高さの差の値 ｔ＝｜Ｔc0−Ｔw0｜を補正値として制御装置ＣＰＵに記憶させる。
【００１６】
図４（ｂ）において、基板をチャックに吸着させ、研削加工前に基板上面とチャックテ−ブル上面とに２点式インプロセスゲ−ジ機器の一対の接触子１７ａ，１７ｂを当てて測定された両者の高さ（Ｔc、Ｔw）の値がＣＰＵに送信され、ＣＰＵ演算部ではこの値から研削前の基板の厚みＴ0をＴ0＝（Ｔw−ｔ）−Ｔcと算出する。ついで、ｔ1分間研削加工後に基板の上面とチャックテ−ブル上面とに２点式インプロセスゲ−ジ機器の１対の接触子を当てて測定された両者の高さ（Ｔc1、Ｔw1）の値がＣＰＵに送信され、ＣＰＵ演算部では、この値から研削中の基板の厚みを決める際、上記番号が記憶された大きい高さの値を示した接触子（前述のようにここでは接触子１７ｂ側と仮定した。）が測定した高さ（Ｔw1）から補正値のｔを差し引いた高さをその接触子が測定した高さとみなして、研削された基板厚みＴ1＝（Ｔw1−ｔ）−Ｔc1と算出する。また、残りの研削時間ｔ2を求めたいときは、ｔ1分間の研削速度を （Ｔ0−Ｔ1）／ｔ1 と算出し、残りの研削時間ｔ2を目標とする基板厚みＴからｔ2＝（Ｔ1−Ｔ）ｔ1／（Ｔ0−Ｔ1）と演算部で算出し、更にｔ2分間研削することをＣＰＵは研削装置１に伝達する。
【００１７】
図４（ｃ）において、更に残りのｔ2分間の研削加工し、研削を終了させた際の基板上面とチャックテ−ブル上面とに２点式インプロセスゲ−ジ機器の１対の接触子を当てて測定された両者の高さ（Ｔc2、Ｔw2）の値がＣＰＵに送信され、ＣＰＵ演算部では、この値から研削終了の基板の厚みをＴ2＝（Ｔw2−ｔ）−Ｔc2と算出し、記憶する。研削速度と残研削時間からの制御を行なわないときは、図４（ｂ）の測定状態を図４でも継続して行ない、（Ｔw2−ｔ）−Ｔc2の値が目標とした基板厚みＴ2となったときに研削を終了させる。
【００１８】
２点式インプロセスゲ−ジ機器で基板厚みを測定する際、測定現場雰囲気の影響を大きく受ける。特に測定される基板の厚みが薄いほど温度の影響を受ける。よって、半導体製造メ−カ−が常温（１５〜３０℃）での基板の厚みを所定するのであるから基板厚み測定機器の環境温度を常温に近づけることが必要であり、さらには、特許文献１に記載されるように飛散した研削液の影響を２点式インプロセスゲ−ジ機器が受けないよう防水カバ−装置を設けることが好ましい。
【００１９】
図１、図２および図３に示す２点式インプロセスゲ−ジ機器１７においては、ア−ム１７ｅを冷却する冷却液供給機構４０、２点式インプロセスゲ−ジ機器を研削装置の基台より立設して支持する中空支柱１８を冷却する支柱冷却手段１９、および研削液飛散がア−ムや接触子１７ａ，１７ｂに付着するのを防止する防水カバ−３０を設けた。
【００２０】
これら図面に開示される２点式インプロセスゲ−ジ機器１７は、基台３に中空支柱１８を用いて立設される。この中空支柱の内部には冷却液供給用の蛇腹管１９が内挿され、蛇腹管１９の一端は冷却液供給ノズル２０に接続され、更にコネクタ２２を介して供給管２１ａに接続される。供給管２１ａの先は、図示されていないポンプに接続され、ポンプにより冷却媒体がこの供給ノズル内に供給され、中空支柱１８およびこの中空支柱上部に設けたブロック２３を冷却する。蛇腹管１９の他端はエルボ−２５を介して排出管２１ｂに接続されている。
【００２１】
ブロック２３の前端には定寸ブラケット２６が固定され、２点式インプロセスゲ−ジ機器の測定ヘッド６０およびエア−シリンダ−１７ｇが備え付けられる。図２において、１７ｂは接触子、１７ｃは接合部、１７ｆは端子ア−ム、１７ｈは支持軸、６１は電気ケ−ブル、６２は空気供排管である。
【００２２】
ブロック２３の上部には、冷却液供給機構のマニホ−ルド７０がボルト７１を介して固定されている。冷却液供給機構４０は、２点式インプロセスゲ−ジ機器の端子ア−ム１７ｆ上に離間して設けられた一対の散水管４０ａ、４０ｂ、これら散水管を連結するユニオン管４０ｃ、ユニオン管の一端を塞ぐ止水栓４０ｄ、ユニオン管の他端に接続されるエルボ−４０ｅ、冷却液供給管４０ｆ、エルボ−に冷却液供給管を接続するコネクタ４０ｇ、および冷却液供給管４０ｆに接続されるポンプ（図示されてない）を備える。冷却液供給管４０ｆに供給された純水等の冷却液は、散水管４０ａ、４０ｂよりア−ム端子１７ｅ，１７ｆ上に散水され、ア−ム端子１７ｅ，１７ｆ、接触子１７ａ，１７ｂを冷却する。
【００２３】
ブロック２３の側面には、防水カバ−３０がボルト３１により固定されており、研削液の飛散物が端子ア−ム１７ｅ，１７ｆ、接触子１７ａ，１７ｂに付着するのを防止する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
２点式インプロセスゲ−ジ機器１７の端子ア−ム１７ｅ，１７ｆを冷却液供給機構４０より供給される冷却液により常温近傍に冷却することにより研削時の基板の測定厚みと、常温測定時の基板厚みとの誤差を小さくすることが可能である。また、２点式インプロセスゲ−ジ機器を基台３より立設する支柱１８を蛇腹２０に供給された冷却液で冷却することにより中空支柱を常温近傍の温度に冷却することができ、チャックテ−ブルや基台の熱が２点式インプロセスゲ−ジ機器に伝導することを抑制できる。更に、研削液の飛散がア−ムに付着するのを防止する防水カバ−３０を二点式インプロセスゲ−ジ機器１７の端子ア−ム１７ｅを研削液飛散物から遮断するようにに取り付けることにより研削液飛散物が端子ア−ムに付着することがなくなるので、研削液飛散物が原因の端子ア−ム１７ｅ，１７ｆ温度上昇はなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】二点式インプロセスゲ−ジ機器の平面図である。
【図２】二点式インプロセスゲ−ジ機器の一部を切り欠いた正面図である。
【図３】二点式インプロセスゲ−ジ機器の一部を切り欠いた側面図である。
【図４】二点式インプロセスゲ−ジ機器を用いて基板の厚みを測定するフロ−図である。（公知）
【図５】基板裏面研削装置の平面図である。（公知）
【符号の説明】
【００２６】
１      基板研削装置
３      基台
９ａ，９ｂ，９ｃ  チャックテ−ブル機構
１１    粗研削砥石
１２    仕上砥石
１７    二点式インプロセスゲ−ジ機器
１７ａ  チャックテ−ブル上面接触子
１７ｂ  基板上面接触子
１７ｅ，１７ｆ  端子ア−ム
１７ｇ  エア−シリンダ
１７ｈ  支持軸
１８    中空支柱
２０    蛇腹管
３０    防水カバ−
４０    冷却液供給機構
６０    測定ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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