(57)【要約】【課題】表面に保護テープが被覆されたウエーハの裏面を研削して薄化するにあたり、ウエーハの厚さや、ウエーハ裏面の酸化膜や窒化膜の有無に影響を受けることなく、保護テープを除いたウエーハのみの厚さを正確に測定して、目的厚さのウエーハを確実に得る。【解決手段】粗研削時には接触式厚さ測定器４３によってウエーハ１の厚さを保護テープ４を含む総厚として測定しながらウエーハ裏面を研削し、仕上げ研削時には非接触式厚さ測定器５４によってウエーハ１のみの厚さを測定しながら研削し、目的の仕上げ厚さに達したら研削を終えて、ウエーハ１の厚さを正確に仕上げ厚さとする。【選択図】図５
2007335458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも粗研削部と仕上げ研削部とを備え、これら研削部は、いずれも、
デバイスが形成された表面に保護部材が被覆されたウエーハの保護部材側を保持する保持面を有する回転可能なウエーハ保持手段と、
この保持手段の前記保持面に対向配置され、保持手段の回転軸と平行な回転軸を有する研削手段と、
前記保持手段と前記研削手段とを、これら手段の前記回転軸が延びる方向に沿って相対移動させて互いに接近・離間させるとともに、接近時に前記研削手段によって前記ウエーハの裏面を研削して該ウエーハの厚さを減じさせる送り手段とを有するウエーハ研削装置において、
前記粗研削部には、前記ウエーハ保持手段に保持された前記ウエーハの露出する前記裏面に接触して、前記保護部材を含む前記ウエーハの厚さを測定する接触式厚さ測定器が設けられ、
前記仕上げ研削部には、前記接触式厚さ測定器と同様の接触式厚さ測定器とともに、前記ウエーハ保持手段に保持された前記ウエーハの露出する前記裏面に近接して、該ウエーハのみの厚さを測定する非接触式厚さ測定器が設けられていることを特徴とするウエーハ研削装置。
【請求項２】
前記各接触式厚さ測定器および前記非接触式厚さ測定器の測定信号が入力されるとともに、それら測定信号に基づいて前記送り手段による前記研削手段の送り量を制御して、前記粗研削部および前記仕上げ研削部において前記ウエーハを所定の厚さに研削する制御手段を有し、
該制御手段は、
前記粗研削部においては、前記接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、前記保護部材を含む前記ウエーハの厚さが所定の粗研削厚さになるまで前記送り手段を制御し、
次いで、前記仕上げ研削部においては、まず、前記接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、前記保護部材を含む前記ウエーハの厚さが所定の粗研削後の厚さであるか否かを確認してから、前記研削手段による仕上げ研削を開始し、この仕上げ研削時には、前記非接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、前記保護部材を含まない前記ウエーハのみの厚さが所定の仕上げ厚さになるまで前記送り手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のウエーハ研削装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ウエーハの前記保護部材を含む粗研削前の厚さと、該ウエーハの粗研削後の前記保護部材を含む目的厚さと、該ウエーハの仕上げ研削後の目的厚さとを記憶する記憶部を有し、
前記粗研削部での研削時には、前記ウエーハの前記保護部材を含む粗研削前の厚さから該ウエーハの粗研削後の前記保護部材を含む目的厚さまでの厚さ領域を研削するように前記送り手段を制御し、
次いで、前記仕上げ研削部での研削時には、前記非接触式厚さ測定器によってウエーハのみの厚さを測定しながら前記送り手段を制御し、ウエーハのみの厚さが予め記憶された前記仕上げ研削後の目的厚さに達したら、送り手段の動作を停止する制御を行うことことを特徴とする請求項２に記載のウエーハ研削装置。
【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ウエーハを研削して薄化する研削装置に係り、特に、デバイス形成面の表面に保護テープ等の保護部材が貼られたウエーハを研削する際にウエーハのみの厚さを正確に得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の電子回路が表面に形成された半導体チップは、各種電気・電子機器を小型化する上で今や必須のものとなっている。半導体チップは、円盤状の半導体ウエーハ（以下、ウエーハ）の表面に、ストリートと呼ばれる切断ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら矩形領域に電子回路を形成した後、ウエーハをストリートに沿って分割するといった工程で製造される。
【０００３】
このような製造工程において、ウエーハは、半導体チップに分割されるに先だち、電子回路が形成されたデバイス面とは反対側の裏面が研削装置によって研削されている。裏面の研削は、電子機器のさらなる小型化や軽量化の他、熱放散性を向上させて性能を維持させることなどを目的としており、例えば、当初厚さの６００μｍから、２００〜１００μｍ以下、あるいは５０μｍ以下の厚さまで薄化することが行われる。
【０００４】
ウエーハの研削装置は、真空式のチャックテーブルに裏面側を露出させてウエーハを吸着、保持し、チャックテーブルに対向配置させた砥石を高速回転させながら裏面に押し付けて研削する構成のものが一般的である。このような研削装置にウエーハを供する際には、表面に保護テープを貼着して、チャックテーブルに表面が直接接触することにより電子回路が傷付くことや、研削廃液によって汚染されることを防止している。保護テープは、例えば、厚さ１００〜２００μｍ程度のポリエチレンやポリオレフィンシートの片面に１０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成であるが、このような保護テープにおいては、特に粘着剤の厚さの変動によって厚さに±５％程度のばらつきがある。
【０００５】
ウエーハを研削するにあたっては、通常、保護テープを含めた総厚（ウエーハの厚さ＋保護テープの厚さ）で厚さを制御しているため、保護テープの厚さのばらつきは、ウエーハの厚さのばらつきに直接影響する。ここで、研削して得ようとするウエーハの厚さが比較的厚い場合には、保護テープの厚さのばらつきは影響が小さいが、薄くなればなるほどウエーハの厚さに対する影響が顕著となり、場合によってはウエーハのみの厚さが許容値を超え、厚すぎたり、反対に薄すぎたりする場合があった。そこで、研削加工前のウエーハのみの厚さをレーザ光反射を利用した非接触式の厚さ測定器で測定し、その厚さと、研削後の目的厚さとから目標研削量を算出し、実際の研削時にはウエーハの厚さ（保護テープを含む厚さ）を接触式の厚さ測定器で測定しながら、目標研削量に相当する量を研削するといった技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【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】
【０００７】
ところが、レーザ光反射を利用した非接触式の厚さ測定器では、例えば７００μｍ以上といったある程度の厚さ以上のウエーハの厚さを正確に測定することが難しく、実用的ではない。また、例え測定可能な厚さであったとしても、ウエーハの裏面に形成された酸化膜や窒化膜の影響を受けて、やはり正確にウエーハの厚さを測定したことにはならない場合が多い。
【０００８】
よって本発明は、表面に保護テープ等の保護部材が被覆されたウエーハの裏面を研削して薄化するにあたり、ウエーハの厚さや、ウエーハ裏面の酸化膜や窒化膜の有無に影響を受けることなく、保護部材を除いたウエーハのみの厚さを正確に測定することができ、これによって目的厚さのウエーハを確実に得ることができるウエーハ研削装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のウエーハ研削装置は、少なくとも粗研削部と仕上げ研削部とを備え、これら研削部は、いずれも、デバイスが形成された表面に保護部材が被覆されたウエーハの保護部材側を保持する保持面を有する回転可能なウエーハ保持手段と、この保持手段の保持面に対向配置され、保持手段の回転軸と平行な回転軸を有する研削手段と、保持手段と研削手段とを、これら手段の回転軸が延びる方向に沿って相対移動させて互いに接近・離間させるとともに、接近時に研削手段によってウエーハの裏面を研削して該ウエーハの厚さを減じさせる送り手段とを有するウエーハ研削装置において、粗研削部には、ウエーハ保持手段に保持されたウエーハの露出する裏面に接触して、保護部材を含むウエーハの厚さを測定する接触式厚さ測定器が設けられ、仕上げ研削部には、接触式厚さ測定器と同様の接触式厚さ測定器とともに、ウエーハ保持手段に保持されたウエーハの露出する裏面に近接して、該ウエーハのみの厚さを測定する非接触式厚さ測定器が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の接触式厚さ測定器としては、揺動自在な測定子をウエーハの裏面に接触させて揺動の変位を測定厚さに換算する一般周知のハイトゲージ等を用いることができる。また、本発明の非接触式厚さ測定器としては、ウエーハに裏面からレーザ光線を照射して、裏面と表面（保護部材との界面）とで反射する反射光を受けた時の時間差から厚さを換算するレーザ光反射を利用したものを用いることができる。
【００１１】
本発明のウエーハ研削装置によれば、例えば厚さ７００μｍ程度のウエーハを粗研削部で厚さ１００μｍ程度まで粗研削し、次いでウエーハを仕上げ研削部に移して厚さ５０μｍ程度に仕上げ研削するといった使い方がされる。粗研削部では、接触式厚さ測定器によって保護部材を含むウエーハの厚さが測定されながら厚さ１００μｍまで研削されるが、その測定値は、保護部材の厚さに誤差があった場合にその誤差が含まれるが、仕上げ研削ではないので許容される。
【００１２】
次に、仕上げ研削部に移されたウエーハを仕上げ研削するにあたっては、まず、接触式厚さ測定器によって改めてウエーハの厚さを確認することが望ましい。これは、粗研削後のウエーハの厚さが目的厚さよりも厚かった場合、仕上げ研削部の研削手段を、設定通りの目的厚さを考慮してウエーハに比較的高速で近接させた場合、衝突するおそれがあるからであり、それを回避するためには、ウエーハの厚さを改めて測定し、その厚さに基づいて研削手段を制御すればよい。仕上げ研削部での事前のウエーハ厚さ測定は、粗研削した研削面が粗面であることから、非接触式では測定しにくく、このため、まず接触式厚さ測定器によってウエーハの厚さを測定する。さらに、仕上げ研削の初期（例えば研削面に接触してから数μｍ程度の厚さを研削する）には、接触式厚さ測定器によって厚さを測定しながら研削を制御することが求められる。この後は、仕上げ研削部の研削手段による研削面は非接触式厚さ測定器でも測定可能な鏡面になるので、非接触式厚さ測定器に切り替えてウエーハの厚さを測定しながら研削する。非接触式厚さ測定器では、保護部材を除いたウエーハのみの厚さが測定されるので、ウエーハ単体の厚さが正確に測定され、目的厚さ、すなわち誤差を含まない厚さ５０μｍになった時点で、研削を終了する。
【００１３】
本発明によれば、仕上げ研削部に接触式厚さ測定器と非接触式厚さ測定器とが配置されていることにより、上記のように接触式厚さ測定器によって仕上げ研削前のウエーハ厚さの再確認ならびに初期の仕上げ研削が可能であり、しかも、非接触式厚さ測定器によって仕上げ研削を行うことにより、ウエーハの仕上げ厚さを正確に目的厚さとすることができる。
【００１４】
本発明では、上記のように装置を制御するために、各接触式厚さ測定器および非接触式厚さ測定器の測定信号が入力されるとともに、それら測定信号に基づいて送り手段による研削手段の送り量を制御して、粗研削部および仕上げ研削部においてウエーハを所定の厚さに研削する制御手段を有し、該制御手段は、粗研削部においては、接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、保護部材を含むウエーハの厚さが所定の粗研削厚さになるまで送り手段を制御し、次いで、仕上げ研削部においては、まず、接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、保護部材を含むウエーハの厚さが所定の粗研削後の厚さであるか否かを確認してから、研削手段による仕上げ研削を開始し、この仕上げ研削時には、非接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、保護部材を含まないウエーハのみの厚さが所定の仕上げ厚さになるまで送り手段を制御する構成を含む。
【００１５】
この構成をさらに具体化したものとしては、制御手段は、ウエーハの保護部材を含む粗研削前の厚さと、該ウエーハの粗研削後の保護部材を含む目的厚さと、該ウエーハの仕上げ研削後の目的厚さとを記憶する記憶部を有し、粗研削部での研削時には、ウエーハの保護部材を含む粗研削前の厚さから該ウエーハの粗研削後の保護部材を含む目的厚さまでの厚さ領域を研削するように送り手段を制御し、次いで、仕上げ研削部での研削時には、非接触式厚さ測定器によってウエーハのみの厚さを測定しながら送り手段を制御し、ウエーハのみの厚さが予め記憶された仕上げ研削後の目的厚さに達したら、送り手段の動作を停止する制御を行う形態が挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、仕上げ研削部において、接触式と非接触式の厚さ測定器をウエーハの厚さに応じて切り替えることにより、ウエーハの厚さや、ウエーハ裏面の酸化膜や窒化膜の有無や面粗度などの面状態に影響を受けることなく、保護部材を除いたウエーハのみの厚さを正確に測定することができ、これによって目的厚さのウエーハを確実に得ることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符号１は、裏面研削によって薄化加工が施される円盤状の半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称）を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、加工前の厚さは、例えば６００〜７００μｍ程度のものである。ウエーハ１の表面には、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されており、これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。
【００１８】
ウエーハ１は裏面研削されて目的厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）に薄化加工された後、分割予定ライン２に沿って切断、分割され、多数の半導体チップ３に個片化される。裏面研削の際には、図１（ｂ）に示すように、電子回路を保護するなどの目的で、この電子回路が形成された側の表面に保護テープ（保護部材）４が貼着される。保護テープ４は、例えば、厚さ１００〜２００μｍ程度のポリエチレンやポリオレフィンシートの片面に１０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられる。
【００１９】
［２］ウエーハ研削装置
図２は、一実施形態に係るウエーハ研削装置１０を示している。同図の符号１１は各種機構が搭載された基台であり、この基台１１は水平な上面を備えた直方体状の部分を主体とし、長手方向の一端部（図２の奥側の端部）に、垂直に立つ壁部１２を有している。図２では、基台１１の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向で示している。基台１１の、長手方向のほぼ中間部分から壁部１２側が研削エリア１０Ａとされ、この反対側が、研削エリア１０Ａに研削前のウエーハ１を供給し、かつ研削後のウエーハ１を回収する供給・回収エリア１０Ｂとされている。
【００２０】
基台１１の上面における研削エリア１０Ａには、浅い矩形状のピット１１ａが形成されており、このピット１１ａ内に、回転軸がＺ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル１３が回転自在に設けられている。このターンテーブル１３は、図示せぬ回転駆動機構によって矢印Ｒ方向に回転させられる。そしてターンテーブル１３上の外周部には、回転軸がターンテーブル１３のそれと同一のＺ方向に延び、上面（保持面）１４ａが水平とされた複数（この場合は３つ）の円盤状のチャックテーブル１４が、周方向に等間隔をおいて回転自在に設けられている。
【００２１】
チャックテーブル１４は一般周知の真空チャック式であり、ウエーハ１は、上面１４ａに載置されて吸着、保持される。各チャックテーブル１４は、それぞれがターンテーブル１３内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転させられる。
【００２２】
図２に示すように２つのチャックテーブル１４が壁部１２側でＸ方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル１４の直上には、ターンテーブル１３の回転方向上流側から順に、粗研削ユニット（研削手段）２０Ａと、仕上げ研削ユニット（研削手段）２０Ｂとが、それぞれ配されている。各チャックテーブル１４は、ターンテーブル１３の間欠的な回転によって、粗研削ユニット２０Ａの下方である粗研削位置と、仕上げ研削ユニット２０Ｂの下方である仕上げ研削位置と、最も供給・回収エリア１０Ｂに近付いた着脱位置との３位置にそれぞれ位置付けられる。粗研削位置にあるチャックテーブル１４と粗研削ユニット２０Ａとにより粗研削部が構成され、仕上げ研削位置にあるチャックテーブル１４と仕上げ研削ユニット２０Ｂとにより仕上げ研削部が構成される。
【００２３】
粗研削ユニット２０Ａおよび仕上げ研削ユニット２０Ｂは同一構成であるから、共通の符号を付して説明する。
これら研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、基台１１の壁部１２に、スライダ３１およびガイドレール３２を介してＺ方向に昇降自在に取り付けられており、モータ３４で駆動する送り機構（送り手段）３３によって昇降させられる。研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、図３および図４に示すように、円筒状のハウジング２１内に組み込まれたスピンドル２２がモータ２３によって回転駆動させられると、スピンドル２２の先端にフランジ２４を介して固定されたカップホイール２５が回転し、カップホイール２５の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石２６が、ワークを研削するように構成されたものである。砥石２６の円形の研削軌跡の外径は、ウエーハ１の直径にほぼ等しい。
【００２４】
各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、チャックテーブル１４に対して同軸的には配置されておらずオフセットされている。詳しくは図４に示すように、環状に配列された多数の砥石２６のうち最もチャックテーブル１４の内側に位置するものの刃先の刃厚（径方向長さ）のほぼ中央部分が、チャックテーブル１４の中心を通る鉛直線上に位置するように、相対位置が設定されている。この位置関係により、チャックテーブル１４とともにウエーハ１を回転させながらカップホイール２５の砥石２６でウエーハ１の裏面を押圧すると、その裏面全面が研削される。粗研削ユニット２０Ａの砥石２６は、例えば♯２８０〜♯６００のダイヤモンド砥粒を含むものが用いられ、仕上げ研削ユニット２０Ｂの砥石２６は、例えば♯２０００〜♯８０００のダイヤモンド砥粒を含むものが用いられる。
【００２５】
なお、カップホイール２５には、下方のワークに冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する図示せぬ研削水供給口が設けられ、研削ユニット２０Ａ，２０Ｂには、その研削水供給口に研削水を供給する給水ラインが備えられている（図示略）。
上記構成の粗研削ユニット２０Ａおよび仕上げ研削ユニット２０Ｂは、いずれもハウジング２１がブロック２７を介してスライダ３１に固定されている。
【００２６】
図２に示すように、基台１１上のピット１１ａ内におけるターンテーブル１３の周囲であって最も供給・回収エリア１０Ｂに近い位置には、着脱位置にあるチャックテーブル１４に洗浄水を吐出してチャックテーブル１４を洗浄するチャックテーブル洗浄ノズル１５が配設されている。また、ピット１１ａの壁部１２側の一角には、ピット１１ａ内の水を外部に排出するための排水孔１６が設けられている。
【００２７】
ウエーハ１は、粗研削位置において粗研削ユニット２０Ａにより例えば仕上げ厚さより３０μｍ厚い程度まで粗研削され、次いで、仕上げ研削位置において仕上げ研削ユニット２０Ｂにより目的の仕上げ厚さまで仕上げ研削される。図２に示すように、ピット１１ａ内におけるターンテーブル１３の周囲であって、各研削位置の近傍には、ウエーハ１の厚さを測定するための粗研削側厚さ測定ユニット４０と、仕上げ研削側厚さ測定ユニット５０とが、それぞれ配設されている。ウエーハ１は、各研削位置においてこれら厚さ測定ユニット４０，５０により厚さが逐一測定されながら、目的厚さまで研削される。
【００２８】
先に仕上げ研削側厚さ測定ユニット５０を説明すると、該ユニット５０は、図３に示すように、一対のハイトゲージ５１，５２からなる接触式厚さ測定器５３と、非接触式厚さ測定器５４とが、基台１１に支持されるブラケット５９上に固定されて構成されている。
【００２９】
接触式厚さ測定器５３の各ハイトゲージ５１，５２は一般周知のものであって、ブラケット５９に固定された測定本体部５１ａ，５２ａからチャックテーブル１４上に水平に延び、かつ揺動するプローブ５１ｂ，５２ｂを有する同一構成のものであるが、プローブ５１ｂの先端がチャックテーブル１４の上面１４ａに常に接触してその上面１４ａの高さ位置を測定する基準側ハイトゲージ５１と、プローブ５２ｂの先端がチャックテーブル１４上に保持されたウエーハ１の裏面（研削面）に常に接触してウエーハ１の裏面の高さ位置を測定する変動側ハイトゲージ５２とに分けられている。各ハイトゲージ５１，５２は、測定本体部５１ａ、５２ａに内蔵された電磁誘導を利用したコイル式センサがプローブ５１ｂ、５２ｂの揺動を電気信号に変換して高さ位置の測定値として出力する構成のものである。これらハイトゲージ５１，５２からなる接触式厚さ測定器５３によれば、変動側ハイトゲージ５２の測定値と基準側ハイトゲージ５１の測定値の差から、ウエーハ１の総厚（保護テープ４を含む）が換算される。
【００３０】
非接触式厚さ測定器５４は、ブラケット５９に固定されてチャックテーブル１４上に水平に延びるアーム５５の先端に、チャックテーブル１４上に保持されたウエーハ１に可視光半導体レーザ光線を垂直に照射し、かつウエーハ１からの反射光を受けるレーザヘッド５６を有するものである。レーザヘッド５６は、チャックテーブル１４上に保持されたウエーハ１の、上側の裏面と下側の表面（保護部材との界面）とで反射するレーザ光線の反射光をそれぞれ受ける。非接触式厚さ測定器５４は、レーザヘッド５６がこれら反射光を受けた時の時間差から、ウエーハ１の厚さを換算する。このようなレーザ光反射を利用した非接触式の厚さ測定器５４は、例えば特開２００１−２０３２４９公報に記載される構成のものを用いることができる。
【００３１】
ブラケット５９には、レーザヘッド５６からウエーハ１に照射されるレーザ光線の照射面にエアを吹き付けて研削水等の水分を除去し、レーザ光線が水分を透過することによって測定精度が低下することを防ぐためのエアノズル５８が、ノズルブラケット５７を介して取り付けられている。エアノズル５８には、図示せぬ空気圧送ラインが接続されている。
【００３２】
一方、粗研削側厚さ測定ユニット４０は、上記仕上げ研削側厚さ測定ユニット５０の接触式厚さ測定器５３と全く同じ構成の接触式厚さ測定器４３、すなわちチャックテーブル１４の上面の高さ位置を測定する基準側ハイトゲージ４１と、ウエーハ１の裏面に常に接触してウエーハ１の裏面の高さ位置を測定する変動側ハイトゲージ４２とから構成されている。各ハイトゲージ４１，４２は、いずれも揺動するプローブ４１ｂ，４２ｂが取り付けられた構成である（図５（ａ），（ｃ）参照）。
【００３３】
以上が基台１１上の研削エリア１０Ａに係る構成であり、次に、供給・回収エリア１０Ｂについて図２を参照して説明する。
供給・回収エリア１０Ｂの中央には、上下移動する２節リンク式の移送ロボット６０が設置されている。そしてこの移送ロボット６０の周囲には、上から見た状態で反時計回りに、供給カセット６１、位置合わせ台６２、旋回アーム式の供給アーム６３、供給アーム６３と同じ構造の回収アーム６４、スピンナ式の洗浄装置６５、回収カセット６６が、それぞれ配置されている。
【００３４】
カセット６１、位置合わせ台６２および供給アーム６３はウエーハ１をチャックテーブル１４に供給する手段であり、回収アーム６４、洗浄装置６５およびカセット６６は、裏面の研削が終了したウエーハ１をチャックテーブル１４から回収する手段である。カセット６１，６６は複数のウエーハ１を水平な姿勢で、かつ上下方向に一定間隔をおいて積層状態で収容するもので、基台１１上の所定位置にセットされる。
【００３５】
移送ロボット６０によって供給カセット６１内から１枚のウエーハ１が取り出されると、そのウエーハ１は保護テープ４が貼られていない裏面側を上に向けた状態で位置合わせ台６２上に載置され、ここで一定の位置に決められる。次いでウエーハ１は、供給アーム６３によって位置合わせ台６２から吸着されて取り上げられ、着脱位置で待機しているチャックテーブル１４上に載置される。
【００３６】
一方、各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂによって裏面が研削され、着脱位置に位置付けられたチャックテーブル１４上のウエーハ１は回収アーム６４によって吸着されて取り上げられ、洗浄装置６５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置６５で洗浄処理されたウエーハ１は、移送ロボット６０によって回収カセット６６内に移送、収容される。
【００３７】
以上がウエーハ研削装置１０の機械的構成であるが、このウエーハ研削装置１０は、図２に示すように、粗研削側厚さ測定ユニット４０の接触式厚さ測定器４３の測定値、および仕上げ研削側厚さ測定ユニット５０の接触式厚さ測定器５３の測定値および非接触式厚さ測定器５４の測定値が入力される制御手段７０を有している。この制御手段７０は、これらの厚さ測定値に基づいて、粗研削ユニット２０Ａおよび仕上げ研削ユニット２０Ｂのカップホイール２５を回転させるモータ２３やこれら研削ユニット２０Ａ，２０Ｂを昇降させる送り機構３３の各モータ３４の動作を制御する。また、この制御手段７０には、適宜な入力手段から、「研削前の保護テープ４を含むウエーハ１の厚さ（総厚）」、目的とする「粗研削後の保護テープ４を含むウエーハ１の厚さ（総厚）」、目的とする「ウエーハのみの仕上げ厚さ」が入力されてそれらデータを記憶する記憶部７１を有している。
【００３８】
次に、上記ウエーハ研削装置１０によってウエーハ１の裏面を研削する動作を、制御手段７０による制御を含めて説明する。
まず、移送ロボット６０によって、供給カセット６１内に収容された１枚のウエーハ１が位置合わせ台６２に移されて位置決めされ、続いて供給アーム６３によって、着脱位置で待機し、かつ真空運転されているチャックテーブル１４上に裏面側を上に向けてウエーハ１が載置される。これによってウエーハ１は表面側の保護テープ４がチャックテーブル１４の上面１４ａに密着し、裏面が露出する状態でその上面１４ａに吸着、保持される。なお、このときには粗研削側の接触式厚さ測定器４３における各ハイトゲージ４１，４２のプローブ４１ｂ、４２ｂは適度に上向きとされ、チャックテーブル１４の上面１４ａから退避させられる。
【００３９】
次に、ターンテーブル１３が図２の矢印Ｒ方向に回転し、ウエーハ１を保持したチャックテーブル１４が粗研削位置に停止する。この時、着脱位置には、次のチャックテーブル１４が位置付けられ、そのチャックテーブル１４には上記のようにして次に研削するウエーハ１がセットされる。
【００４０】
粗研削位置においては、チャックテーブル１４を回転させることによりウエーハ１を一方向に回転させ、これとともに、粗研削側の接触式厚さ測定器４３の基準側ハイトゲージ４１と変動側ハイトゲージ４２の各プローブ４１ｂ、４２ｂを下降させて、チャックテーブル１４の上面１４ａとウエーハ１の露出面である裏面にそれぞれ接触させ、保護テープ４を含むウエーハ１の厚さを測定する状態を保持する。続いて、粗研削ユニット２０Ａを送り機構３３により下降させ、研削水を供給しながら、高速回転させたカップホイール２５の砥石２６をウエーハ１の裏面に押し付けて研削する。なお、粗研削ユニット２０Ａを下降させる際には、接触式厚さ測定器４３による測定値に基づいて、カップホイール２５の砥石２６がウエーハ１に近接するまでは比較的高速で下降させると、時間短縮となる点で好ましい。
【００４１】
図５の（ａ），（ｃ）は、研削前のチャックテーブル１４上のウエーハ１を示しており、（ａ）は保護テープ４が比較的厚く、（ｃ）は保護テープ４が比較的薄い場合をそれぞれ示している。接触式厚さ測定器４３は、ウエーハ１と保護テープ４との総厚ｔ（ｔ１＋ｔ４）を測定している。ここで、制御手段７０は、接触式厚さ測定器４３による総厚ｔと、予め入力された保護テープ４を含むウエーハ１の総厚とを比較し、測定値の総厚ｔが大幅に厚くて許容値を超えている場合（例えば砥石２６がウエーハ１に衝突するおそれがあるなど）には、アラーム処理して、運転を一時中断するなどの処置が採られる。なお、図５の（ａ），（ｃ）では、保護テープ４の厚さｔ４にばらつきがあることを示しているが、ウエーハ１の厚さｔ１にもばらつきがある場合があり、このため、総厚ｔを把握することが必要とされる。
【００４２】
さて、粗研削が進行する間、制御手段７０には接触式厚さ測定器４３によるウエーハ１の厚さ（総厚ｔ）が逐一入力され、制御手段７０は、その測定値に基づいて粗研削ユニット２０Ａのモータ３４を制御して、カップホイール２５の送り量すなわち研削量を制御する。そして制御手段７０は、接触式厚さ測定器４３の測定値が、記憶部７１の記憶する粗研削厚さ（粗研削後の保護テープ４を含むウエーハ１の厚さ）に達したと判断したら、送り機構３３によるカップホイール２５の下降を停止し、一定時間そのままカップホイール２５を回転させた後、粗研削ユニット２０Ａを上昇させ粗研削を終える。粗研削厚さは、上記のように例えば仕上げ厚さより３０μｍ厚い程度とされる。
【００４３】
続いて、粗研削を終えたウエーハ１は、ターンテーブル１３をＲ方向に回転させることによって仕上げ研削位置に移送される。そして、予め着脱位置でセットされていたウエーハ１は粗研削位置に移送され、このウエーハ１は先行する仕上げ研削と並行して上記と同様に厚さが測定されながら粗研削される。さらに、着脱位置に移動させられたチャックテーブル１４上には、次に処理すべきウエーハ１がセットされる。
【００４４】
仕上げ研削位置では、まず、チャックテーブル１４とともにウエーハ１が回転させられ、仕上げ研削側厚さ測定ユニット５０の接触式厚さ測定器５３によって、上記と同様にウエーハ１の厚さ（総厚ｔ）が測定される。接触式厚さ測定器５３による厚さ測定値は粗研削厚さと同じであるが、もしも粗研削側の接触式厚さ測定器４３による測定値が実際の厚さと異なっていると、仕上げ研削ユニット２０Ｂの砥石２６をウエーハ１に近接するまで比較的高速で下降させる際に、適切に動作せず、例えば上記のように砥石２６がウエーハ１に衝突するおそれがある。このような不具合を事前に回避する上で、接触式厚さ測定器５３によって保護テープ４を含むウエーハ１の厚さを改めて測定して確認することは必要とされる。
【００４５】
次いで、仕上げ研削ユニット２０Ｂを、接触式厚さ測定器５３の測定値に基づいてカップホイール２５の砥石２６がウエーハ１に近接するまで比較的高速で下降させてから、引き続き接触式厚さ測定器５３によってウエーハ１の厚さを測定しながら、粗研削と同様にして、仕上げ研削ユニット２０Ｂを用いてウエーハ１の裏面を数μｍ程度研削する。これによってウエーハ１の裏面は非接触式厚さ測定器５４で測定可能な鏡面になるので、ウエーハ１の厚さ測定を非接触式厚さ測定器５４に切り替えてウエーハ１を研削する。その仕上げ研削は、非接触式厚さ測定器５４によってウエーハ１のみの厚さを測定しながら行う。なお、非接触式厚さ測定器５４でウエーハ１のみの厚さを正確に測定する観点から、仕上げ研削に移されるウエーハ１の厚さ（粗研削厚さ）は、２００μｍ程度以下が望ましい。
【００４６】
仕上げ研削が進行する間、制御手段７０には非接触式厚さ測定器５４によるウエーハ１の厚さが逐一入力され、制御手段７０は、その測定値に基づいて仕上げ研削ユニット２０Ｂのモータ３４を制御してカップホイール２５の送り量すなわち研削量を制御する。そして、仕上げ研削が進み、制御手段７０が、非接触式厚さ測定器５４の測定値が記憶部７１の記憶する仕上げ厚さに達したと判断したら、送り機構３３によるカップホイール２５の下降を停止し、一定時間そのままカップホイール２５を回転させた後、粗研削ユニット２０Ｂを上昇させ、仕上げ研削を終える。
【００４７】
ここで、粗研削および仕上げ研削の好適な運転条件例を挙げておく。粗研削および仕上げ研削の研削ユニット２０Ａ，２０Ｂとも、カップホイール２５の回転速度は３０００〜５０００ＲＰＭ、チャックテーブル１４の回転速度は１００〜３００ＲＰＭである。また、粗研削ユニット２０Ａの送り速度である下降速度は３〜５μｍ／秒、仕上げ研削ユニット２０Ｂの下降速度は０．３〜１μｍ／秒である。
【００４８】
並行して行っていた仕上げ研削と粗研削をともに終えたら、ターンテーブル１３を回転させて仕上げ研削が終了したウエーハ１を着脱位置まで移送する。これにより、後続のウエーハ１は粗研削位置と仕上げ研削位置にそれぞれ移送される。着脱位置に位置付けられたチャックテーブル１４上のウエーハ１は回収アーム６４によって洗浄装置６５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置６５で洗浄処理されたウエーハ１は移送ロボット６０によって回収カセット６６内に移送、収容される。
【００４９】
以上が１枚のウエーハ１を、目的の仕上げ厚さに薄化して洗浄、回収するサイクルである。本実施形態のウエーハ研削装置１０によれば、上記のようにターンテーブル１３を間欠的に回転させながら、ウエーハ１に対して粗研削位置で粗研削を、また、仕上げ研削位置で仕上げ研削を並行して行うことにより、複数のウエーハ１の研削処理が効率よく行われる。
【００５０】
本実施形態のウエーハ研削装置１０では、まず、粗研削側厚さ測定ユニット４０の接触式厚さ測定器４３によって保護テープ４を含むウエーハ１の総厚（ｔ）を測定しながら、粗研削ユニット２０Ａでウエーハ１を粗研削し、例えば仕上げ厚さまであと３０μｍ程度までウエーハ１を薄化する。次いで、仕上げ研削では、接触式厚さ測定器５３によって改めてウエーハ１の厚さを測定して安全が確認されてから、非接触式厚さ測定器５４によってウエーハ１のみの厚さを測定しながら研削を行い、ウエーハ１が仕上げ厚さまで薄くなったら研削を終えるといった工程が採られる。粗研削時には保護テープ４を含むウエーハ１の厚さが測定されるが、その測定値は、仕上げ研削ではないので、例え保護テープ４の厚さにばらつきがあっても許容される。そして、仕上げ研削に移行したら、非接触式厚さ測定器５４でウエーハ１のみの厚さを測定するので、ウエーハ１の厚さが正確に測定され、保護テープ４やウエーハ１自体の厚さのばらつきに関係なく、ウエーハ１を確実に目的厚さに加工することができる。
【００５１】
図５（ｂ），（ｄ）は、それぞれ（ａ），（ｃ）で示したウエーハ１を、接触式厚さ測定器５３と非接触式厚さ測定器５４とでウエーハ１の厚さを測定しながら研削している状態を示している。もし、接触式厚さ測定器５３だけでウエーハ１の厚さを測定した場合、制御できるのは総厚ｔのみであり、保護テープ４の厚さｔ４が図示のように異なっていると、研削されるウエーハ１の厚さｔ１も異なってしまう。ところが、非接触式厚さ測定器５４はウエーハ１のみの厚さを測定し、この側定値に基づいて研削送り量を制御することにより、保護テープ４の厚さが異なっていても、ウエーハ１の仕上げ厚さを常に一定にすることができるのである。
【００５２】
なお、仕上げ研削側では、接触式厚さ測定器５３によって研削前のウエーハ１の厚さを改めて測定してから、仕上げ研削を終えるまで測定を継続することにより、カップホイール２５の砥石２６の摩耗量を知るデータを取得する意味がある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態によって裏面が研削される半導体ウエーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。
【図２】一実施形態に係るウエーハ研削装置の全体斜視図である。
【図３】図１に示したウエーハ研削装置が具備する研削ユニットの斜視図である。
【図４】図１に示したウエーハ研削装置が具備する研削ユニットの側面図である。
【図５】（ａ），（ｃ）は保護テープの厚さが異なるウエーハを接触式厚さ測定器によって厚さ測定している状態を示す断面図、（ｂ），（ｄ）はそれぞれ（ａ），（ｃ）に示したウエーハを接触式厚さ測定器および非接触式厚さ測定器によって厚さ測定しながら研削している状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…ウエーハ
３…半導体チップ（デバイス）
４…保護テープ（保護部材）
１０…ウエーハ研削装置
１４…チャックテーブル（ウエーハ保持手段）
１４ａ…チャックテーブルの上面（保持面）
２０Ａ…粗研削ユニット（研削手段）
２０Ｂ…仕上げ研削ユニット（研削手段）
３３…送り機構（送り手段）
４３，５３…接触式厚さ測定器
５４…非接触式厚さ測定器
７０…制御手段
７１…記憶部
ｔ…保護テープを含むウエーハの厚さ
ｔ１…ウエーハのみの厚さ
ｔ４…保護テープの厚さ
【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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