(57)【要約】【課題】ワークの種類によらずワークの厚さを確実に測定することができる加工装置を提供する。【解決手段】保持手段２０に保持したワーク１のリング補強部４の上面４ａに砥石３７の下面３７ａを押し当てて研削加工する加工装置１０において、測定手段５０によって砥石３７の下面３７ａの高さを検出し、該下面３７ａの高さ位置をワーク１の上面４ａの高さ位置としてワーク１の厚さを測定する。【選択図】図４
2012146868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面側を保持する保持手段と、
該保持手段に保持されたワーク上面に砥石の下面を押し当てて研削加工する工具と、該工具を回転可能に支持するスピンドルとを有する研削手段と、
研削中にワークの厚さを測定する測定手段と、を有する加工装置であって、
前記測定手段は、
前記砥石の下面の高さ位置を検出し、該砥石の下面の高さ位置をワーク上面高さ位置としてワークの厚さを測定することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
ワークはデバイス形成領域に対応する裏面が研削され外周にリング補強部が形成されており、
ワーク上面は前記リング補強部の上面であり、
ワークの厚さは前記リング補強部の厚さであることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の薄板状のワークを研削する加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、デバイスの目的厚さを得るために、多数のデバイスに分割される前のウェーハの段階で裏面を研削して薄化することが一般に行われている。ウェーハの研削は厚さを測定しながら進められるが、そのような形態での厚さ測定の手段としては、測定用のプローブを被加工面に接触させながら厚さの変位を検出する接触式のものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
一方、近年ではデバイスの顕著な薄型化に応じてウェーハは一層薄く加工されているが、薄くすると剛性が低下するため、薄化後の工程でのハンドリングが困難になったり割れやすくなったりする問題が生じる。そこで、多数のデバイスが形成されている円形状のデバイス形成領域を裏面側から研削して目的厚さに薄化し、外周部は比較的肉厚としてウェーハ全体を裏面側がへこんだ断面略凹状に加工することが行われている（特許文献２）。このようなウェーハは、肉厚の外周部がリング補強部となって剛性が確保され、ハンドリングしやすくなり、また、割れにくいものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６０１８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の断面略凹状に加工されたウェーハは、最終的には外周部のリング補強部も研削されて除去される。したがってその研削時において上記接触式の厚さ測定手段のプローブは、リング補強部の裏面に接触した状態で用いられる。そのため、リング補強部はプローブを確実に接触させるためにある程度の幅が確保されていることが必要となるが、リング補強部の幅を大きくするとデバイス形成領域が縮小して１枚のウェーハからのデバイスの取得数が減少してしまうので、リング補強部の幅はできるだけ小さい方が好ましい。しかしながらリング補強部の幅が小さいとプローブを確実に接触させにくくなり、厚さ測定が困難になるという不具合を招く。また、光学式の非接触式厚さ測定手段を用いた場合は、ワークの検出面が十分に検出光を反射しない場合には測定が困難になるという問題が生じる。このように従来では、厚さ測定手段が接触式あるいは非接触式であっても、ワークの種類によっては厚さを測定することが困難な場合があった。 
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ワークの種類によらずワークの厚さを確実に測定することができる加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の加工装置は、ワークの表面側を保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワーク上面に砥石の下面を押し当てて研削加工する工具と、該工具を回転可能に支持するスピンドルとを有する研削手段と、研削中にワークの厚さを測定する測定手段と、を有する加工装置であって、前記測定手段は、前記砥石の下面の高さ位置を検出し、該砥石の下面の高さ位置をワーク上面高さ位置としてワークの厚さを測定することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、測定手段は、ワークの上面に接触して該上面を研削する砥石の下面の高さ位置に基づいてワークの厚さを測定するため、ワークの上面の大きさや形状あるいは光反射状況といった従来の厚さ測定手段では測定困難を招く種々の要素に関係なくワークの厚さを測定することができる。
【０００９】
本発明では、ワークはデバイス形成領域に対応する裏面が研削され外周にリング補強部が形成されており、ワーク上面は前記リング補強部の上面であり、ワークの厚さは前記リング補強部の厚さである形態を含む。この形態では、リング補強部の幅が狭くても該リング補強部の厚さを確実に測定することができる。
【００１０】
なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えば、シリコン、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等からなる半導体ウェーハ、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、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−ワークの被加工面を基準として厚さ方向に測定した高さのワークの被加工面全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ワークの種類によらずワークの厚さを確実に測定することができる加工装置が提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る加工装置で裏面研削されるワークの（ａ）裏面側を示す斜視図、（ｂ）表面側を示す平面図、（ｃ）裏面側を上にした断面図である。
【図２】一実施形態に係る加工装置の全体斜視図である。
【図３】同加工装置でワークの厚さを測定しながらワークを研削している状態を示す側面図である。
【図４】一実施形態に係る測定手段でワークの厚さを測定する原理を説明するための側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る加工装置を説明する。
（１）ワーク
図１は、図２に示す本実施形態の加工装置１０で裏面が研削される半導体ウェーハ等の円板状のワーク１を示している。まずこのワーク１を説明すると、図１（ｂ）に示すように、ワーク１の表面１ａには、電子回路が形成された多数のデバイス２が分割予定ライン３によって区画されている。ワーク１においては、外周を除く円形状の大部分が、製品として有効となる矩形状のデバイス２が形成されたデバイス形成領域２Ａとなっている。この場合のワーク１は、図１（ａ），（ｃ）に示すように、裏面１ｂのデバイス形成領域２Ａに対応する部分が研削されて断面略凹状に形成されており、外周にはデバイス形成領域２Ａよりも厚く裏面１ｂ側に突出するリング補強部４が形成されている。ワーク１は、電子回路を保護する目的で表面１ａに保護テープ５が貼着され（図１（ｂ）では貼着されていない）、リング補強部４を保持することで搬送される。
【００１４】
（２）加工装置
図２および図３により加工装置１０を説明する。
加工装置１０では、図２に示すように、上記ワーク１は、基台１１上に設けられた円板状の保持手段２０に対しオペレータ等によって矢印のように運ばれ、保持手段２０の上面に形成された円形状の保持面２１に、裏面１ｂ側を上方に露出させ、かつ表面１ａ側が保護テープ５を介して同心状に載置される。
【００１５】
保持手段２０は、基台１１上にＸ方向に移動可能に設けられた移動台２２上に、Ｚ方向（鉛直方向）を回転軸方向として回転可能に支持されている。保持手段２０は一般周知の真空チャック式のもので、水平に設定される保持面２１に負圧作用で保護テープ５を介してワーク１を吸着して保持する。
【００１６】
保持手段２０の保持面２１に保持されたワーク１は、移動台２２がＸ方向に移動することにより、図２において手前側（Ｘ１側）の搬入／搬出位置と後方（Ｘ２側）の加工位置との間を往復移動させられる。基台１１には移動台２２をＸ方向に移動させる移動機構が設けられており、移動台２２には保持手段２０を回転させる回転駆動機構が設けられている（いずれも図示略）。移動台２２の移動方向の両側には、移動台２２の移動路２３を覆って研削屑等が基台１１内に落下することを防ぐ伸縮自在な蛇腹状のカバー２４が設けられている。
【００１７】
基台１１の上記加工位置の後方には、コラム１２が立設されている。コラム１２の前面には、一対のＺ軸ガイド１３を介してスライダ１４がＺ方向に沿って昇降可能に取り付けられており、このスライダ１４に、研削手段３０が固定されている。
【００１８】
研削手段３０は、軸方向がＺ方向に延びるスピンドル３１を有している。このスピンドル３１は、円筒状のハウジング３２内に回転軸３３が組み込まれたものである。回転軸３３の下端にはフランジ状のマウント３４が形成されており、このマウント３４に、研削用の工具３５が着脱自在に固定されている。ハウジング３２の上端部には、回転軸３３を回転駆動するモータ部３８が設けられている。
【００１９】
工具３５は、マウント３４の下面に着脱可能に固定される研削ホイール３６の下面の外周部に多数の砥石３７が環状に配列されて固着されたものである。砥石３７はワーク１に応じたものが用いられ、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て成形したダイヤモンド砥石等が用いられる。工具３５は、モータ部３８によって上記回転軸３３と一体に回転駆動される。
【００２０】
研削手段３０は、マウント３４を下方に配した状態で、ハウジング３２がホルダ３９を介してスライダ１４に固定されている。スライダ１４は、一対のＺ軸ガイド１３間に配設されてスライダ１４に螺合した状態に連結されたＺ方向に延びるボールねじ４１と、ボールねじ４１を回転駆動するモータ４２とを備えた加工送り手段４０によって昇降駆動される。すなわち、研削手段３０は加工送り手段４０によってスライダ１４と一体に昇降する。
【００２１】
上記加工位置に位置付けられたワーク１は、上方に露出させられたリング補強部４の上面４ａが、該リング補強部４が除去されるまで研削手段３０により研削され、全体がデバイス形成領域２Ａと同じ厚さになるよう加工される。研削手段３０による研削は、保持手段２０を一方向に回転させてワーク１を自転させ、モータ部３８を作動させて工具３５を回転させながら加工送り手段４０によりスライダ１４とともに研削手段３０を下方に加工送りし、回転する工具３５の砥石３７の下面３７ａをリング補強部４の上面４ａに押し当てることによりなされる。研削の際には、潤滑、冷却および清浄化等を目的として、図示せぬ研削液供給手段からワーク１に研削液が供給される。
【００２２】
この場合のワーク１の厚さはリング補強部４の厚さであり、該厚さは、加工位置の近傍であって基台１１の上面の移動路２３とコラム１２との間に配設された測定手段５０によって測定される。加工送り手段４０による研削手段３０の加工送り動作は、測定手段５０で測定される厚さ測定値に基づいて制御される。厚さ測定値が目的値になったら研削動作を終了し、この後、移動台２２がＸ１方向に移動してワーク１が上記搬入／搬出位置まで戻される。そしてワーク１は保持手段２０から搬出され、次の工程（例えばデバイス２に分割する工程）に移される。
【００２３】
（３）測定手段
次に、本発明に係る測定手段５０について説明する。
測定手段５０は、上記の通り基台１１の上面における移動路２３とコラム１２との間に配設されているが、図３に示すように測定手段５０は研削ホイール３６の砥石３７の直下に当たる位置に位置付けられている。測定手段５０は、検出光線を測定対象物に照射して測定対象物からの反射光を受光し、受光した光を評価・演算して距離に換算する一般周知の非接触式で光学式の距離センサである。本実施形態では測定対象物は砥石３７の下面３７ａであり、検出光線は鉛直上方の該下面３７ａに向けて照射される。
【００２４】
測定手段５０においては、図４に示すように、測定手段５０から砥石３７の下面３７ａに向けて鉛直上方に検出光線Ｌが照射される。そしてワーク１のリング補強部４の上面４ａに押し当てられている砥石３７の下面３７ａの高さ位置までの距離Ｄが、砥石３７の下面３７ａの高さ位置として検出される。そしてこの砥石３７の下面３７ａの高さ位置をワーク１の上面高さ位置としてワーク１の厚さが測定される。すなわち、図４に示すように、上記距離Ｄと、一定値である測定手段５０から保持手段２０の保持面２１の高さ位置までの距離Ｈ、および把握されている保護テープ５の厚さＰに基づいて、研削中のワーク１の厚さＴが求められる。具体的には、ワーク１の厚さＴ＝Ｄ−（Ｈ＋Ｐ）で求められる。このようにして、研削中においてしだいに減少していくワーク１のリング補強部４の厚さが測定手段５０によって逐一測定され、その厚さがデバイス形成領域２Ａの厚さに達したら研削を終える。
【００２５】
本実施形態の加工装置１０の測定手段５０によれば、ワーク１のリング補強部４の上面４ａに接触して該上面４ａを研削する砥石３７の下面３７ａの高さ位置に基づいてワーク１の厚さを測定している。このため、リング補強部４の幅が小さくて例えば接触式の厚さ測定手段のプローブを接触させることが困難な場合にも、ワーク１の厚さを確実に測定することができる。その結果、デバイス形成領域２Ａをできるだけ大きくして１枚のワークからデバイスの取得数を増大させることに寄与することができる。
【００２６】
また、本実施形態の測定手段５０によれば、例えばワークの上面が光を反射しにくく光学式の非接触式厚さ測定手段では厚さ測定が困難なワークであっても、砥石３７の下面３７ａの高さ位置に基づいて厚さを測定するため、その種のワーク１の厚さを測定することができる。すなわち本実施形態によれば、ワークの種類によらずワークの厚さを確実に測定することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１…ワーク、１ａ…ワークの表面、１ｂ…ワークの裏面、２Ａ…デバイス形成領域、４…リング補強部、１０…加工装置、２０…保持手段、３０…研削手段、３１…スピンドル、３５…工具、３７…砥石、３７ａ…砥石の下面、５０…測定手段。
【図１】
2012146868.tif 000003
【図２】
2012146868.tif 000004
【図３】
2012146868.tif 000005
【図４】
2012146868.tif 000006