(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物を保持する保持面を有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板状物を研削する研削手段と、
該チャックテーブル上で研削された被加工物を吸引保持し、被加工物に比べて小径の吸着面を有する搬送パッドを備えた板状物搬送手段と、
板状物を保持した該搬送パッドの搬送経路上の該搬送パッド上方側に配設され、板状物上面までの距離を測定する第一非接触式距離測定手段と、
該第一非接触式距離測定手段に対峙して該搬送パッドの搬送経路上の該搬送パッド下方側に配設され、板状物下面までの距離を測定する第二非接触式距離測定手段と、
該第一非接触式距離測定手段で測定された板状物上面までの距離と、該第二非接触式距離測定手段で測定された板状物下面までの距離を記憶する記憶手段と、を具備し、
前記第一非接触式距離測定手段と前記第二非接触式距離測定手段の少なくとも何れか一方が水平方向に可動である可動非接触式距離測定手段から構成される研削装置を使用した板状物の厚み算出方法であって、
該可動非接触式距離測定手段の水平方向移動距離Ｚを測定し、
該可動非接触式距離測定手段の移動前後で測定された板状物までの距離の差Ｙを算出し、
該可動非接触式距離測定手段の距離測定方向と板状物の厚み方向とが成す角θを算出し、
該第一非接触式距離測定手段と該第二非接触式距離測定手段との間の距離を所定距離Ｌに設定し、
該第一非接触式距離測定手段で板状物上面までの距離Ａを測定し、
該第二非接触式距離測定手段で板状物下面までの距離Ｂを測定し、
前記所定距離Ｌ、測定された距離Ａ、Ｂ及び角度θに基づいて、板状物の厚みｈをｈ＝｛Ｌ−（Ａ＋Ｂ）｝ｃｏｓθで算出することを特徴とする板状物の厚み算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の板状物を研削する研削装置及び該研削装置を使用した板状物の厚み算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが複数形成された半導体ウエーハやガラス基板、サファイア基板等の板状物は、裏面が研削されて所望の厚みに形成された後、ダイシング装置等の切削装置により個々のデバイスに分割され、パソコン、携帯電話等の各種電子機器に広く利用される。
【０００３】
板状物の研削には、板状物をチャックテーブルに吸引吸着して回転させ、チャックテーブルに対峙した研削砥石を回転させながら研削送りして、回転している板状物の被研削面に押し付ける形式の研削装置が用いられている。このような研削装置では、加工中の板状物の厚みを接触式の厚み測定ゲージで常時検出することで板状物を所望の厚みまで研削する。
【０００４】
一方、研削終了時には、接触式の厚み測定ゲージが研削加工中板状物に当接することで板状物に生じる接触痕や傷等を除去するために、厚み測定ゲージを板状物から退避させた状態で研削砥石の研削送りを停止し、その停止位置で研削砥石の回転を所定時間継続させる、所謂「スパークアウト」を実施する。
【０００５】
研削砥石はスパークアウト実施後に板状物から退避させられる。このようなスパークアウトは、板状物を最低一回転させて被研削面を平坦にすると共に、板状物の研削歪を除去するためにも必要とされている。
【特許文献１】特開２００６−２１２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の研削方法では、アプリケーション毎にテスト研削を行い、スパークアウトでどの程度研削されるかを算出した後、スパークアウトでの研削量と仕上げ厚みとを加味して、スパークアウトタイミングを設定しており、スパークアウト後の板状物の正確な厚みを検出しているわけではない。
【０００７】
このように、スパークアウト中の研削量は検出されないため、その後の工程で加工後のウエーハ厚みが必要な場合には、別途研削済みのウエーハ厚みを測定する必要があった。
【０００８】
特に、半導体ウエーハをシリコンインゴットから切り出し、研削した後、エッチングすることで半導体ウエーハを製造するウエーハ製造工程では、エッチングレートを管理するために、研削後の各ウエーハ厚みを測定する必要がある。
【０００９】
本発明はこのような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、研削装置上で研削直後の板状物の厚みを検出することのできる研削装置及び該研削装置を使用した板状物厚み測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、板状物を保持する保持面を有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板状物を研削する研削手段と、該チャックテーブル上で研削された被加工物を吸引保持し、被加工物に比べて小径の吸着面を有する搬送パッドを備えた板状物搬送手段と、板状物を保持した該搬送パッドの搬送経路上の該搬送パッド上方側に配設され、板状物上面までの距離を測定する第一非接触式距離測定手段と、該第一非接触式距離測定手段に対峙して該搬送パッドの搬送経路上の該搬送パッド下方側に配設され、板状物下面までの距離を測定する第二非接触式距離測定手段と、該第一非接触式距離測定手段で測定された板状物上面までの距離と、該第二非接触式距離測定手段で測定された板状物下面までの距離を記憶する記憶手段と、を具備し、前記第一非接触式距離測定手段と前記第二非接触式距離測定手段の少なくとも何れか一方が水平方向に可動である可動非接触式距離測定手段から構成される研削装置を使用した板状物の厚み算出方法であって、該可動非接触式距離測定手段の水平方向移動距離Ｚを測定し、該可動非接触式距離測定手段の移動前後で測定された板状物までの距離の差Ｙを算出し、該可動非接触式距離測定手段の距離測定方向と板状物の厚み方向とが成す角θを算出し、該第一非接触式距離測定手段と該第二非接触式距離測定手段との間の距離を所定距離Ｌに設定し、該第一非接触式距離測定手段で板状物上面までの距離Ａを測定し、該第二非接触式距離測定手段で板状物下面までの距離Ｂを測定し、前記所定距離Ｌ、測定された距離Ａ、Ｂ及び角度θに基づいて、板状物の厚みｈをｈ＝｛Ｌ−（Ａ＋Ｂ）｝ｃｏｓθで算出することを特徴とする板状物の厚み算出方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、研削済みの板状物の厚みを研削装置上で測定することができるため、後工程で板状物の厚みを測定する必要がなく効率的である。また、搬送中に板状物の厚みを検出するため測定に時間を要することなく、厚み検出のために生産性を落とすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態の研削装置２の斜視図を示している。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジングの後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に延びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。
【００１５】
この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。
【００１６】
粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。
【００１７】
粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。
【００１８】
他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１９】
仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。
【００２０】
仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。
【００２１】
研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。
【００２２】
ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
【００２３】
ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。
【００２４】
ハウジング４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。
【００２５】
ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２は旋回動作可能なアーム６２ａと、アーム６２ａの先端に取り付けられた搬送パッド６２ｂとから構成される。ウエーハ搬出機構６２の搬送パッド６２ｂの搬送経路６４の上方側には、搬送パッド６２ｂで吸着されて搬送される仕上げ研削後のウエーハ上面までの距離を測定する第一非接触式距離測定手段６６が設けられている。
【００２６】
また、第一非接触式距離測定手段６６に対峙して搬送パッド６２ｂの搬送経路６４の下方側には、仕上げ研削後のウエーハ下面までの距離を測定する第二非接触式距離測定手段６８が設けられている。
【００２７】
第一及び第二非接触式距離測定手段６６，６８とも例えば図２に示すような三角測量法に基づいた距離センサから構成される。図２に示された第一非接触式距離測定手段６６は、レーザビーム照射手段７２と受光手段７４から構成される。
【００２８】
照射手段７２は、例えば半導体レーザと半導体レーザの出射ビームをウエーハ７０上に集光する対物レンズを含んでおり、受光手段７４はフォトディテクタを有する光位置検出器と反射光を光位置検出器に集光する受光レンズとを含んでいる。
【００２９】
レーザビーム照射手段７２からウエーハ７０に対して略垂直方向にレーザビームを照射すると、レーザビームは色々な方向に拡散して反射される。拡散反射光を受光レンズで集光すると、受光レンズを通過した拡散反射光は光位置検出器の一点に集光される。レーザビーム照射位置から受光レンズまでの距離は予め判明しているため、三角形の相似の関係から照射手段７２からウエーハ７０までの距離を求めることができる。
【００３０】
このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット５０中に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送ロボット５４の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル５６に載置される。
【００３１】
ウエーハ位置決めテーブル５６に載置されたウエーハは、複数の位置決めピン５８によって中心合わせが行われた後、ローディングアーム６０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置せしめられているチャックテーブル４６に載置され、チャックテーブル４６によって吸引保持される。
【００３２】
次いで、ターンテーブル４４が１２０°回転されて、ウエーハを保持したチャックテーブル４６が粗研削加工領域Ｂに位置付けられる。このように位置付けられたウエーハに対してチャックテーブル４６を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル４６と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、粗研削ユニット移動機構１８を作動して粗研削用の研削砥石２６をウエーハの裏面に接触させる。
【００３３】
そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハの粗研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハの厚みを測定しながらウエーハを所望の厚みに仕上げる。
【００３４】
粗研削が終了したウエーハを保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４を１２０°回転することにより、仕上げ研削加工領域Ｃに位置付けられ、仕上げ研削用の研削砥石４２を有する仕上げ研削ユニット２８による仕上げ研削が実施される。
【００３５】
仕上げ研削を終了したウエーハを保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４を１２０°回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられる。
【００３６】
チャックテーブル４６に保持されているウエーハの吸引保持が解除されてから、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２の搬送パッド６２ｂでウエーハが吸着されて、アンローディングアーム６２が旋回することによりスピンナユニット６３に搬送される。
【００３７】
ウエーハ搬出機構６２は吸着するウエーハに比べて小径の搬送パッド６２ｂを有している。よって、ウエーハ搬出機構６２でウエーハの搬出途中に、ウエーハ７０が図３に示すように第一非接触式距離測定手段６６と第二非接触式距離測定手段６８の間を通過する。
【００３８】
第一非接触式距離測定手段６６と第二非接触式距離測定手段６８との間の距離は予め所定距離Ｌに設定されているため、第一非接触式距離測定手段６６でウエーハ７０上面までの距離Ａを測定し、第二非接触式距離測定手段６８でウエーハ７０下面までの距離Ｂを測定する。ウエーハ７０の厚みをｈとすると、所定距離Ｌ、測定された距離Ａ及びＢに基づいて、ｈ＝Ｌ−（Ａ＋Ｂ）でウエーハ７０の厚みｈを算出することができる。
【００３９】
第一非接触式距離測定手段６６と第二非接触式距離測定手段６８との間の距離Ｌは温度変化等により変動するため、厚み測定の正確性を追及するためには、予め厚みの判明している校正片を使用して、距離Ａ及びＢを測定し、距離Ｌを算出し、補正することが好ましい。
【００４０】
アンローディングアーム６２によりスピナユニット６３に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハ搬送ロボット５４により第２のウエーハカセット５２の所定位置にウエーハが収納される。
【００４１】
次に、図４を参照して、研削されたウエーハの厚みが薄くて搬送パッド６２ｂで吸着されているウエーハ７０Ａが撓んでいる場合の、ウエーハ７０Ａの厚み算出方法について説明する。
【００４２】
この場合には、第一及び第二非接触式距離測定手段６６，６８のうち少なくとも一方が水平方向に可動である必要がある。図４では、第一非接触式距離測定手段６６Ａが水平方向に可動であるとして説明する。
【００４３】
（ステップ１）  第一非接触式距離測定手段６６Ａで距離Ａを測定し、第二非接触式距離測定手段６８で距離Ｂを測定する。距離Ｌは既知であるから、Ｘ＝Ｌ−（Ａ＋Ｂ）より、Ｘを算出する。
【００４４】
（ステップ２）  第一非接触式距離測定手段６６Ａを水平方向に距離Ｚ分だけ移動させてウエーハ７０Ａ上面までの距離Ａ´を測定すると、距離Ｙを算出できる。尚、距離Ｚの移動は、研削装置２の制御手段により正確に検出可能である。
【００４５】
（ステップ３）  ＺとＹからｔａｎθ＝Ｙ／Ｚでθが算出できるので、ｈ＝Ｘｃｏｓθからウエーハ７０Ａの厚みｈを算出できる。
【００４６】
上述した本実施形態の研削装置２によると、研削済みウエーハ７０の厚みを研削装置２上で測定することができ、後工程でウエーハ厚みを測定する必要がなく効率的である。また、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２によるウエーハ搬送中にウエーハの厚みを測定するため測定に時間を要することなく、厚み測定のために生産性を落とすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明実施形態の研削装置の外観斜視図である。
【図２】レーザビームを使用した非接触式距離センサの説明図である。
【図３】ウエーハの厚み測定の説明図である。
【図４】ウエーハが撓んでいる場合のウエーハの厚み測定の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
２    研削装置
１０    粗研削ユニット
２８    仕上げ研削ユニット
４４    ターンテーブル
４６    チャックテーブル
６０    ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）
６２    ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）
６２ｂ    搬送パッド
６６    第一非接触式距離測定手段
６８    第二非接触式距離測定手段
７０    ウエーハ
【図１】
0005165450.tif 000002
【図２】
0005165450.tif 000003
【図３】
0005165450.tif 000004
【図４】
0005165450.tif 000005