板状被研削物の研削装置及び研削方法
【課題】簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削する。
【解決手段】研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るようにチャックテーブル１０の回転中心Ｘと研削ホイール２５の回転中心Ｙとをオフセットして配置する。第１のエアーベアリング１３に１対のチャック側圧力ポートを設け、第２のエアーベアリング２６に１対の砥石側圧力ポートを設ける。第１のエアーベアリング１３のハウジング１２は、ウェーハ９の研削砥石２７に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成する。１対のチャック側圧力ポートと１対の砥石側圧力ポートとで検出した圧力差ＰAC、ＰBWに基づいて、第１のエアーベアリング１３のハウジング１２を傾斜させる。
【解決手段】研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るようにチャックテーブル１０の回転中心Ｘと研削ホイール２５の回転中心Ｙとをオフセットして配置する。第１のエアーベアリング１３に１対のチャック側圧力ポートを設け、第２のエアーベアリング２６に１対の砥石側圧力ポートを設ける。第１のエアーベアリング１３のハウジング１２は、ウェーハ９の研削砥石２７に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成する。１対のチャック側圧力ポートと１対の砥石側圧力ポートとで検出した圧力差ＰAC、ＰBWに基づいて、第１のエアーベアリング１３のハウジング１２を傾斜させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハなどの板状被研削物の研削装置及び研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェーハをチャックテーブルに吸引保持した状態で回転させ、回転する研削ホイールの下面に配置した砥石で半導体ウェーハを研削する研削装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この研削装置では、２つの研削ホイールを有し、各研削ホイール下面の研削砥石を半導体ウェーハに対してそれぞれ異なる方向に傾斜させて配置し、当たり面を調整した状態で各研削ホイールで研削することで、一定方向にソーマーク（研削条痕）が発生しないようにしている。
【０００４】
また、研削ホイールやチャックテーブルをエアーベアリングで支持することで、クッション性をもたせ、脆性材料であるシリコンが破損しないように研削するものが知られている。例えば、特許文献２では、エアーベアリングを備えた半導体ウェーハの研削装置が開示されている。この研削装置では、砥石を取り付けるホイールマウンタと所定の間隔を空けてスラストプレートを配置し、研削ホイールが撓まないようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２８８８８１号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の研削装置では、２つの研削ホイールを必要とするので、装置が大がかりとなる。また、各研削ホイール間を移動する工程が必要となり、工数が増えるという問題がある。
【０００６】
また、上記特許文献２の研削装置は、垂直荷重に対する剛性を高めることはできるが、研削負荷の変化により砥石の撓み量が変化することは避けられない。また、チャックテーブル側のエアーベアリングの撓みは考慮されていない。したがって、ウェーハ及び研削砥石に研削圧力が負荷されたときに、砥石とチャックテーブルが傾き、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持することができず、仕上面が中凸状や中凹状に形成され、均一な厚さに研削することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる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、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、チャックテーブル側のエアーベアリングのハウジングを傾斜可能に構成した。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、第１のエアーベアリングに回転可能に支持され、板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールとを備え、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置を対象とする。
【００１０】
そして、上記第１のエアーベアリングは、少なくとも１対のチャック側圧力ポートを備え、
上記第２のエアーベアリングは、少なくとも１対の砥石側圧力ポートを備え、
上記第１のエアーベアリングのハウジングは、上記板状被研削物の研削砥石に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成され、
上記チャック側圧力ポートと上記砥石側圧力ポートとで検出した圧力差に基づいて、上記エアーベアリングのハウジングを傾斜させるように構成されている。
【００１１】
すなわち、チャックテーブルと研削ホイールとは、それぞれ第１又は第２のエアーベアリングにそれぞれ回転可能に支持されているので、研削中に研削砥石から板状被研削物に研削圧力が負荷されると、チャックテーブル及び研削ホイールが傾く。板状被研削物は、チャックテーブル上に載置され、円環状の砥石によって研削されることから、チャックテーブルと研削ホイールとが傾斜すると、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行が維持できず、研削後の板厚が均等とはならない。しかし、上記の構成によると、チャック側圧力ポートと砥石側圧力ポートとで検出した圧力差から、チャックテーブルや研削ホイールの傾きを検出し、チャックテーブル上面と研削砥石研削面とが平行になるように、エアーベアリングのハウジングを傾斜させることができるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００１２】
第２の発明では、上記第１のエアーベアリングのハウジングは、１つのチルト支点と、１対のボールネジとで三点支持されている。
【００１３】
上記の構成によると、１対のボールネジを上下に推進させると、エアーベアリングのハウジングがチルト支点を中心に傾斜し、板状被研削物と研削砥石との当たり面が調整されるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００１４】
第３の発明では、上記１対のボールネジは、上記研削砥石及び上記板状被研削物の外周端の交点と、上記チャックテーブルの回転中心とを結んだ基準直線に対して略平行になるように配置されている。
【００１５】
すなわち、砥石が板状被研削物に対して当接する基準直線は、板状被研削物全体を効率よく研削するために、チャックテーブルの回転中心を通っている。上記の構成によると、１対のボールネジが基準直線に対して略平行に配置されているので、このボールネジを上下させることで、チャックテーブルを支持する第１のエアーベアリングのハウジングを傾斜させて、均等な力で砥石と板状被研削物とが当たるように調整される。
【００１６】
第４の発明では、１対のチャック側圧力ポートは、平面視でチャックテーブルの中心を通り、上記基準直線に対して略平行な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置され、
１対の砥石側圧力ポートは、平面視で研削ホイールの中心を通り、上記基準直線に対して略垂直な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置されている。
【００１７】
上記の構成によると、基準直線に対して圧力ポートが適切に配置されているので、基準直線に対するチャックテーブル及び研削ホイールの傾きが圧力差から容易に検出される。このことで、必要なエアーベアリングのハウジングの傾斜量を推定できるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００１８】
第５の発明では、上記ボールネジは、上記検出した圧力差に合わせてボールネジ駆動手段により進退可能に構成されている。
【００１９】
上記の構成によると、検出した圧力差を元にボールネジが駆動されて第１のエアーベアリングのハウジングが傾斜され、チャックテーブルの傾きが調整される。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２０】
第６の発明では、上記ボールネジ駆動手段は、サーボモータ又はステッピングモータと減速機とからなるものとする。
【００２１】
上記の構成によると、ボールネジは、減速機を介してサーボモータ又はステッピングモータの駆動力を伝達できるので、極めて微少量でも瞬時に進退可能となる。このため、高い精度でチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２２】
第７の発明では、上記板状被研削物は、半導体ウェーハとする。
【００２３】
上記の構成によると、脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハが均一な厚さで研削される。
【００２４】
第８の発明では、板状被研削物の研削方法を対象とし、
第１のエアーベアリングに回転可能に支持されたチャックテーブルに板状被研削物を吸引保持する工程と、
上記板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールを、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように配置する工程と、
上記第１のエアーベアリングに設けた１対のチャック側圧力ポートの圧力差の許容範囲と、上記第２のエアーベアリングに設けた１対の砥石側圧力ポートの圧力差の許容範囲とを予め設定する工程と、
上記チャックテーブルを回転させると共に、上記研削ホイールを回転させ、上記研削砥石を上記板状被研削物に近付けて当接させ、押し付けながら研削する工程と、
上記研削中の上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差と、上記１対の砥石側圧力ポートの圧力差とを計測する工程と、
上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差又は１対の砥石側圧力ポートの圧力差が設定された圧力差の許容範囲を外れたときに、ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程とを含んでいる。
【００２５】
すなわち、チャックテーブルと研削ホイールとは、それぞれ第１又は第２のエアーベアリングにそれぞれ回転可能に支持されているので、研削中に研削砥石から板状被研削物に研削圧力が負荷されると、チャックテーブル及び研削ホイールが傾く。板状被研削物は、チャックテーブル上に載置され、円環状の砥石によって研削されることから、チャックテーブルと研削ホイールとが傾斜すると、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持できず、研削後の板厚が均等とはならない。しかし、上記の構成によると、チャック側圧力ポートと砥石側圧力ポートとで検出した圧力差から、チャックテーブルや研削ホイールの傾きを検出し、チャックテーブル上面と研削砥石研削面とが平行になるように、エアーベアリングのハウジングを傾斜させることができるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２６】
第９の発明では、上記ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程は、上記研削工程中で形状変化速度が最少となる最終仕上げ工程において行われる。
【００２７】
上記の構成によると、研削工程の中で、最終形状を決める段階の最も仕上げ精度が要求される最終仕上げ工程において、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２８】
第１０の発明では、上記板状被研削物は、半導体ウェーハとする。
【００２９】
上記の構成によると、脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハが均一な厚さで研削される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、上記第１及び第８の発明によれば、第１のエアーベアリングのハウジングを、板状被研削物の研削砥石に対する当たり面の傾斜角が調整できるように構成し、チャック側圧力ポートと砥石側圧力ポートとで検出した圧力差に基づいて、第１のエアーベアリングのハウジングを傾斜させるようにしている。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら板状被研削物の研削が行われるので、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３１】
上記第２の発明によれば、１対のボールネジを上下に推進させると、第１のエアーベアリングのハウジングがチルト支点を中心に傾斜するようにしている。このため、簡単にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、極めて簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３２】
上記第３の発明によれば、１対のボールネジをチャックテーブルの中心を通り、平面視で基準直線に対して略平行な直線上に配置し、ボールネジを上下させることで、第１のエアーベアリングのハウジングを傾斜させるようにしている。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３３】
上記第４の発明によれば、１対のチャック側圧力ポート及び１対の砥石側圧力ポートを基準直線に対して適切に配置し、基準直線に対するチャックテーブル及び研削ホイールの傾きを圧力差から検出している。このため、検出した圧力差から、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３４】
上記第５の発明によれば、検出した圧力差に合わせてボールネジをボールネジ駆動手段により進退させてチャックテーブルの傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３５】
上記第６の発明によれば、ボールネジ駆動手段をサーボモータ又はステッピングモータと減速機で構成し、極めて微少量でも瞬時にチャックテーブルの傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３６】
上記第７及び第１０の発明によれば、研削対象である板状被研削物を脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハとしている。このため、本発明の作用効果が顕著に発揮される。
【００３７】
上記第９の発明では、最も仕上げ精度が要求される最終仕上げ工程においてボールネジを進退させている。このため、ボールネジの進退を必要最小限の最終仕上げ工程でのみ行うことで、新たな工程を増やすことなく、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１に本発明の実施形態にかかる研削装置１を示し、この研削装置１は、基台２と、この基台２から略垂直に立設された縦壁部３とを備えている。この縦壁部３の正面側には、１対のレール４が基台２に対して略垂直に配設されている。このレール４には、スライド板５が上下方向にスライド移動可能に取り付けられている。このスライド板５から略垂直に縦壁部３に向かって推進部６が設けられている。この推進部６には、雌ネジが設けられている。
【００４０】
すなわち、上記縦壁部３の上端には、推進モータ７が設けられ、その駆動軸である推進軸８には、推進ネジ（ボールネジ）が設けられている。この推進ネジに上記推進部６の雌ネジが嵌合し、推進モータ７を駆動することで、上記スライド板５が上下にスライド移動可能となっている。
【００４１】
上記基台２には、板状被研削物としての半導体ウェーハ９を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。すなわち、基台２の上面には、中央に貫通孔１１ａが設けられたベース１１が配置されている。このベース１１の貫通孔１１ａにベアリングハウジング１２が配置されている。ベアリングハウジング１２内には、第１のエアーベアリング１３が配置され、この第１のエアーベアリング１３にチャックテーブル１０が回転可能に支持されている。
【００４２】
図２に示すように、上記チャックテーブル１０は、回転中心Ｘを頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる多孔質材料で形成された円錐面１０ａを有している。チャックテーブル１０は、下方に向かって伸びる中心軸１０ｂを有し、その中心には、空気孔１０ｃが設けられている。この空気孔１０ｃから空気を吸引することで、円錐面１０ａの多数の孔から空気を吸引して半導体ウェーハ９が吸引保持されるようになっている。円錐面１０ａの反対側には、平坦な表面を有する円板状の底部１０ｄが形成されている。
【００４３】
上記第１のエアーベアリング１３は、表面がカーボンなどの多孔質材料で構成され、図示しない圧力源から供給される加圧気体を小さな孔からチャックテーブル１０の中心軸１０ｂ及び底部１０ｄに吹き付けて発生した静圧によって、チャックテーブル１０を回転可能に支持するようになっている。
【００４４】
図１に示すように、チャックテーブル１０の中心軸１０ｂの下端部は、カップリング１４でチャック回転軸１５に傾斜可能に連結されている。このチャック回転軸１５は、その下端側にチャック側プーリー１６が設けられている。このチャック側プーリー１６に嵌められたベルト１７がチャック回転用モータ１８に駆動されるようになっている。
【００４５】
一方、上記スライド板５には、砥石回転用モータ２０が設けられている。この砥石回転用モータ２０のホイール回転軸２１は、ステータ２２に対して傾斜可能な状態で回転可能となっている。図２に示すように、このホイール回転軸２１には、研削ホイール２５の中心軸２５ａが連結されている。この研削ホイール２５の中心軸２５ａは下端部に円板状に広がった表面が平坦な円板部２５ｂを有し、その下側に砥石取付部２５ｃが設けられている。この砥石取付部２５ｃの下端にウェーハ９を研削する円環状の研削砥石２７が着脱可能に取り付けられている。例えば、この研削砥石２７は、円環状のアルミフレームにダイヤモンド砥石が取り付けられた構造となっている。
【００４６】
上記砥石回転用モータ２０の下端側内面には、第２のエアーベアリング２６が設けられている。この第２のエアーベアリング２６も、上記第１のエアーベアリング１３と同様に構成され、加圧気体を小さな孔から研削ホイール２５の中心軸２５ａ及び円板部２５ｂに吹き付けて発生した静圧によって、研削ホイール２５を回転可能に支持するようになっている。
【００４７】
そして、上記研削砥石２７が上記チャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るように該チャックテーブル１０の回転中心Ｘと上記研削ホイール２５の回転中心Ｙとがオフセットして配置されている。
【００４８】
本発明の特徴として、図１に示すように、上記第１のエアーベアリング１３のベアリングハウジング１２は、上記ウェーハ９の研削砥石２７に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成されている。すなわち、基台２上のベース１１には、１つのボール形状のチルト支点３０と１対のボールネジ３１，３２とが設けられている。
【００４９】
ボールネジ３１はベアリングハウジング１２に固定され内面に雌ネジを有するボールネジナット３１ａに嵌合し、減速機３１ｂを介してボールネジ駆動モータ３１ｃを駆動することによりボールネジナット３１ａが上下する構造となっている。ボールネジ駆動モータ３１ｃはサーボモータ又はステッピングモータよりなる。ボールネジ３２も同様の構造となっている。
【００５０】
上記チルト支点３０と１対のボールネジ３１，３２との位置関係について、図３を用いて具体的に説明する。平面視で研削砥石２７とウェーハ９の外周との交点Ｃ１とチャックテーブル１０の中心点Ｃ２とを結んで基準直線Ｚを引く。この基準直線Ｚに対して略平行となる位置に第１のボールネジ３１と第２のボールネジ３２とを配置する。この１対のボールネジ３１，３２に対して正三角形をつくるように上記チルト支点３０を配置する。この正三角形の中心は、チャックテーブル１０の中心と一致している。このように配置することで、ベアリングハウジング１２が３点で支持され、チャックテーブル１０が研削砥石２７のウェーハ９に対する当たり面に対して傾斜可能に構成されている。
【００５１】
そして、上記基準直線Ｚに略平行となる第１のエアーベアリング１３の中心に対して対向する位置に１対のチャック側圧力ポート４１，４２が設けられている。この１対のチャック側圧力ポート４１，４２は、第１圧力ポート４１及び第２圧力ポート４２からなる。図４に示すように、第１圧力ポート４１で第１のエアーベアリング１３表面とチャックテーブル１０の底部１０ｄとの間における第１のボールネジ３１側の圧力Ｐ1 が検出され、第２圧力ポート４２で第２のボールネジ３２側の圧力Ｐ2 が検出されるようになっている。すなわち、図５に示すように、研削加工中は研削負荷によりチャックテーブル１０が第２のボールネジ３２側へ傾くので、第１のエアーベアリング１３表面とチャックテーブル１０の底部１０ｄとの間の隙間が狭くなって、Ｐ2 が大きくなり（Ｐ2 ＞Ｐ1 ）、その圧力差ＰAC（ＰAC＝Ｐ2 −Ｐ1 ）が生じる。
【００５２】
同様に上記基準直線Ｚに略垂直となる第２のエアーベアリング２６における中心に対して対向する位置に１対の砥石側圧力ポート４３，４４を設ける。この１対の砥石側圧力ポート４３，４４は、第３圧力ポート４３及び第４圧力ポート４４からなる。図２に示すように、第３圧力ポート４３で第２のエアーベアリング２６の表面と円板部２５ｂとの間におけるチャックテーブル１０と反対側の圧力Ｐ3 が検出され、第４圧力ポート４４でチャックテーブル１０側の圧力Ｐ4 が検出されるようになっている。すなわち、研削加工中は研削負荷により研削砥石２７がチャックテーブル１０側へ傾くので、第２のエアーベアリング２６の表面と円板部２５ｂとの間の隙間が狭くなって、Ｐ4 が大きくなり（Ｐ4 ＞Ｐ3 ）、その圧力差ＰBW（ＰBW＝Ｐ4 −Ｐ3 ）が生じる。
【００５３】
このように研削砥石２７とウェーハ９とは、互いに第１のエアーベアリング１３又は第２のエアーベアリング２６上に静圧によって隙間を空けて支持されているため、研削中に研削砥石２７がウェーハ９に当接すると、チャックテーブル１０や研削ホイール２５が傾斜する。このため、研削後のウェーハ９の厚さが均一となるようにチャックテーブル１０の傾斜を調整する。具体的には、加工したウェーハ９の形状を測定し、その測定データを基に第１及び第２のボールネジ３１，３２を駆動してチャックテーブル１０の傾斜を調整する。しかし、ウェーハ９の研削を繰り返すと砥石の切れ味の変化により研削負荷が変わるため、チャックテーブル１０の傾斜を調整した後も研削中のチャックテーブル９及び研削砥石２７の傾斜量が変化し、この傾斜量の変化によりウェーハ９の表面形状も変化する。前述の要領でチャックテーブル１０の傾斜調整を終えウェーハ９を理想的な形状に研削できる状態にあるときの加工中のチャックテーブル側圧力ポート４１，４２の圧力差をＰ０AC、砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差をＰ０BWとすると、実研削時のチャックテーブル側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACとＰ０AC、砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWとＰ０BWとの関係により、ウェーハ９の表面は、図６に示す以下の４つのパターンに分類される。
【００５４】
すなわち、図５に示すように、１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACがＰ０ACよりも大きいときは、チャックテーブル１０は第２のボールネジ３２側へ傾き、中央がよく削れて、全体として中央が低い中凹傾向となる。一方、圧力差ＰACがＰ０ACよりも小さいときは、チャックテーブル１０が第１のボールネジ３１側へ傾き、外側がよく削れて、全体として、中央が高い中凸傾向となる。
【００５５】
また、１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWがＰ０BWよりも大きいときは、研削砥石２７はウェーハ９に押し戻されがちになるので、チャックテーブル１０側へ傾き、当たり面の中央が膨らみ、全体としてＭ傾向となる。一方、圧力差ＰBWがＰ０BWよりも小さいときは、研削砥石２７はウェーハ９に食い込みがちになり、研削砥石２７がチャックテーブル１０側に傾き、中央が強く当たるので、当たり面の中央が凹み、全体としてＷ傾向となる。
【００５６】
これらの組み合わせにより、圧力差ＰACがＰ０ACよりも小さくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも大きいときは、図６（ａ）に示すように中凸Ｍ形状となり、圧力差ＰACがＰ０ACよりも小さくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも小さいときは、図６（ｂ）に示すように中凸Ｗ形状となる。
【００５７】
また、圧力差ＰACがＰ０ACよりも大きくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも大きいときは、図６（ｃ）に示すように中凹Ｍ形状となり、圧力差ＰACがＰ０ACよりも大きくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも小さいときは、図６（ｄ）に示すように中凹Ｗ形状となる。
【００５８】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削装置１の運転動作について説明する。
【００５９】
（ティーチング作業）
予め、上記ウェーハ９の形状が目標とする形状に研削できるようにチャックテーブル１０の傾きを調整し、上記ウェーハ９の形状が目標とする形状であるときの研削中の１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差Ｐ０AC（Ｐ０AC＝Ｐ2 −Ｐ1 ）と、１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差Ｐ０BW（Ｐ０BW＝Ｐ4 −Ｐ3 ）とを計測する。目標とする形状とは、研削後の要求される製品の板厚に仕上がった形状をいう。
【００６０】
また、上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差の許容範囲ΔＰACと、上記１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差の許容範囲ΔＰBWとを設定しておく（図９及び図１０のステップＳ１）。圧力差の許容範囲は上記計測値Ｐ０AC及びＰ０BWを基準としてその上下に所定の幅をもたせた範囲とする。すなわち、研削時の圧力差が圧力差の許容範囲から外れると、厚さのばらつきが、製品として要求される厚さの製造誤差範囲を超えるような値とする。
【００６１】
さらに、図８に示すように、上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACとチャックテーブル１０の傾きとの関係を求めておく。すなわち、いくらチャックテーブル１０の底部１０ｄが傾くと、圧力差ＰACがいくらになるかを求めておく。同様に、いくら研削ホイール２５の砥石取付部２５ｃが傾くと、圧力差ＰBWがいくらになるかを求めておく。本実施形態では、この両者は同じ傾きを有しているが、両者が異なる場合であってもよい。このグラフより、研削中に実際に計測した圧力差ＰAC、ＰBWから、チャックテーブル１０の底部１０ｄや研削ホイール２５の砥石取付部２５ｃの傾きが推定される。
【００６２】
図３及び図５に示すように、上記推定されたチャックテーブル１０の傾きから第１及び第２のボールネジ３１，３２の移動量が計算される。すなわち、その移動量は、チャックテーブル１０の底部１０ｄの外周端の上下方向の変位（ｈ１）に第１及び第２のボールネジ３１，３２間のスパンＳＢを掛けたものをチャックテーブル１０の外径ＬＣで割った値（ｈ１×ＳＢ／ＬＣ）となる。
【００６３】
同様に、上記推定された研削ホイール２５の傾きから第１及び第２のボールネジ３１，３２の移動量が計算される。すなわち、その移動量は、研削ホイール２５の砥石取付部２５ｃ外周端の上下方向の変位（ｈ２）に第１及び第２のボールネジ３１，３２を結ぶ直線とチルト支点３０との間のスパンＳＰを掛けたものを砥石取付部直径ＬＷで割った値（ｈ２×ＳＰ／ＬＷ）となる。
【００６４】
（研削作業）
次いで、図７を用いて研削作業について説明する。図７には、砥石回転用モータ２０の消費電力、ウェーハに設けたゲージ（図示せず）から送られてくるゲージ信号及び切り込み座標が示されている。
【００６５】
研削時には、まず、チャックテーブル１０にウェーハ９を吸引保持し、チャック回転用モータ１８を駆動してチャックテーブル１０を回転させる。
【００６６】
次いで、移動工程において、砥石回転用モータ２０を駆動して研削ホイール２５を回転させると共に、研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るまで、推進モータ７を駆動して研削ホイール２５を下降させる。すると、チャックテーブル１０は、第１のエアーベアリング１３に、研削ホイール２５は、第２のエアーベアリング２６に、それぞれ隙間を空けて載置されているので、チャックテーブル１０又は研削ホイール２５は、傾斜するのみで、すぐに研削は始まらない。
【００６７】
そして、Ｐ１において、ある程度ウェーハ９に荷重が負荷された段階で研削が開始され、さらに、研削ホイール２５を下降させて荷重を加え、ウェーハ９を研削する。
【００６８】
次いで、Ｐ２以降では、一定のスピードで安定して研削ホイール２５を下降させて荒削りする（荒削り工程）。
【００６９】
次いで、Ｐ３において、研削ホイール２５の下降スピードを緩めて仕上げ工程を行う。
【００７０】
次いで、Ｐ４以降の最終仕上げ工程（スパークアウト工程）において、切り込みを停止させ、研削砥石２７とウェーハ９との間に溜まった撓みを開放する。この最終仕上げ工程では、形状変化速度が最少となり、最終形状が決まる。なお、最終仕上げ工程において、ゲージ信号が平坦なのは、測定子を上昇させているためである。
【００７１】
この研削中の上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACと、上記１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWとを計測する（図９及び図１０のステップＳ２）。
【００７２】
図９に示すように、上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACが上記圧力差の許容範囲ΔＰACの範囲内（ステップＳ３でＮＯ）のときには、研削加工を継続する（Ｓ４）。
【００７３】
一方、１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACが圧力差の許容範囲ΔＰACよりも大きくなったとき（Ｓ５でＹＥＳ）には、中凹傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフ（図８）から上述した方法で計算した量だけ第２のボールネジナット３２ａを上げ、第１のボールネジナット３１ａを下げる（Ｓ６）。例えば、ＰAC＝０．１ＭＰａのとき、グラフより傾きは０．０５となる。そこで、０．０５×ＳＢ／ＬＣだけ第２のボールネジナット３２ａを上げ、第１のボールネジナット３１ａを下げる。
【００７４】
反対に１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACが圧力差の許容範囲ΔＰACよりも小さくなったとき（Ｓ５でＮＯ）は、中凸傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフから計算した量だけ第２のボールネジナット３２ａを下げ、第１のボールネジナット３１ａを上げる（Ｓ７）。
【００７５】
上記方法によりチャックテーブル１０の傾きを調整した後の１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差を測定し（Ｓ８）、今度はこの測定値を基準として、その上下に所定の幅をもたせたものを新しい圧力差の許容範囲△ＰACとして設定する（Ｓ９）。そしてステップＳ２に戻る。
【００７６】
また、図１０に示すように、上記１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWが上記圧力差の許容範囲ΔＰBWの範囲内（ステップＳ３でＮＯ）のときには、研削加工を継続する（Ｓ４）。
【００７７】
一方、１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWが圧力差の許容範囲ΔＰBWよりも大きくなったとき（Ｓ５でＹＥＳ）には、Ｍ傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフから計算した量だけ第１及び第２のボールネジナット３１ａ，３２ａを同時に下げる（Ｓ６）。例えば、ＰBW＝０．１ＭＰａのとき、グラフより傾きは０．０５となる。そこで、０．０５×ＳＰ／ＬＷだけ第１及び第２のボールネジナット３１ａ，３２ａを同時に下げる。
【００７８】
反対に１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWが許容圧力差の許容範囲ΔＰBWよりも小さくなったとき（Ｓ５でＮＯ）は、Ｗ傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフから計算した量だけ第１及び第２のボールネジナット３１ａ，３２ａを同時に上げる（Ｓ７）。
【００７９】
上記方法によりチャックテーブル１０の傾きを調整した後の１対の砥石側圧力ポート４３，４３の圧力差を測定し（Ｓ８）、今度はこの測定値を基準として、その上下に所定の幅をもたせたものを新しい圧力差の許容範囲ΔＰBWとして設定する（Ｓ９）。そしてステップＳ２に戻る。
【００８０】
最後に研削ホイール２５をウェーハ９から離して研削を終了する。
【００８１】
上記制御を同時に行うことで、上述した図６（ａ）乃至（ｄ）に示す表面の凹凸の発生が防止される。
【００８２】
なお、図９及び図１０のステップＳ１は１個目のウェーハ９を研削するときのみ行い、２個目以降のウェーハ９を研削するときは前回に設定した許容圧力差範囲をそのまま使用できるので、ステップＳ２から開始すればよい。
【００８３】
−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削装置１によると、第１のエアーベアリング１３のベアリングハウジング１２をウェーハ９の研削砥石２７に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成し、１対のチャック側圧力ポート４１，４２と１対の砥石側圧力ポート４３，４４とで検出した圧力差ＰAC、ＰBWに基づいて、ベアリングハウジング１２を傾斜させるようにしている。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われるので、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８４】
また、１対のボールネジナット３１ａ，３２ａを上下に推進させると、ベアリングハウジング１２がチルト支点３０を中心に傾斜するようにしている。このため、簡単にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、極めて簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８５】
また、１対のボールネジ３１，３２をチャックテーブル１０の中心を通り、平面視で基準直線Ｚに対して略平行な直線上に配置し、１対のボールネジナット３１ａ，３２ａを上下させることで、第１のエアーベアリング１３のベアリングハウジング１２を傾斜させるようにしている。このため、簡単にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８６】
また、１対のチャック側圧力ポート４１，４２及び１対の砥石側圧力ポート４３，４４を基準直線Ｚに対して適切に配置し、基準直線Ｚに対するチャックテーブル１０及び研削ホイール２５の傾きを圧力差ＰAC、ＰBWから検出している。このため、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８７】
また、検出した圧力差ＰAC、ＰBWに合わせて１対のボールネジナット３１ａ，３２ａをボールネジ駆動手段により進退させてチャックテーブルの傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８８】
また、１対のボールネジ３１，３２を駆動する手段をサーボモータ又はステッピングモータと減速機で構成し、極めて微少量でも瞬時にチャックテーブル１０の傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８９】
また、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハ９を研削対象としている。このため、本発明の作用効果が顕著に発揮される。
【００９０】
さらに、最も仕上げ精度が要求される最終仕上げ工程において１対のボールネジナット３１ａ，３２ａを進退させている。このため、１対のボールネジナット３１ａ，３２ａの進退を必要最小限の工程で行うことで、新たな工程を増やすことなく、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００９１】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００９２】
すなわち、上記実施形態では、第１のエアーベアリング１３及び第２のエアーベアリング２６にそれぞれ１対の圧力ポート４１〜４４を設けたが、それぞれ２対の圧力ポートを９０度の間隔を空けて設けてもよい。
【００９３】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明は、エアーベアリングを使用した導体ウェーハなどの板状被研削物の研削装置及び研削方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施形態にかかる研削装置を一部破断して示す側面図である。
【図２】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺を拡大して示す側方断面図である。
【図３】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺の位置関係の概略を示す平面図である。
【図４】研削砥石が当たる前のチャックテーブルの傾きを示す側方断面図である。
【図５】研削砥石が当たっているときのチャックテーブルの傾きを示す側方断面図である。
【図６】傾き制御を行わないときのウェーハの表面の形状パターンを示す説明図であり、（ａ）が中凸Ｍ形状を、（ｂ）が中凸Ｗ形状を、（ｃ）が中凹Ｍ形状を、（ｄ）が中凹Ｗ形状をそれぞれ示す。
【図７】研削工程を示すグラフである。
【図８】圧力差と傾きとの関係を示すグラフである。
【図９】チャックテーブルの傾きを緩和する制御を示すフローチャートである。
【図１０】砥石ホイールの傾きを緩和する制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１ 研削装置
９ ウェーハ（板状被研削物）
１０ チャックテーブル
１０ａ 円錐面
１０ｂ 中心軸（回転中心）
１２ ベアリングハウジング
１３ 第１のエアーベアリング
１８ チャック回転用モータ
２５ 研削ホイール
２５ａ 中心軸（回転中心）
２６ 第２のエアーベアリング
２７ 研削砥石
３０ チルト支点
３１ 第１のボールネジ
３２ 第２のボールネジ
４１ 第１圧力ポート（チャック側圧力ポート）
４２ 第２圧力ポート（チャック側圧力ポート）
４３ 第３圧力ポート（砥石側圧力ポート）
４４ 第４圧力ポート（砥石側圧力ポート）
Ｚ 基準直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハなどの板状被研削物の研削装置及び研削方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェーハをチャックテーブルに吸引保持した状態で回転させ、回転する研削ホイールの下面に配置した砥石で半導体ウェーハを研削する研削装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この研削装置では、２つの研削ホイールを有し、各研削ホイール下面の研削砥石を半導体ウェーハに対してそれぞれ異なる方向に傾斜させて配置し、当たり面を調整した状態で各研削ホイールで研削することで、一定方向にソーマーク（研削条痕）が発生しないようにしている。
【０００４】
また、研削ホイールやチャックテーブルをエアーベアリングで支持することで、クッション性をもたせ、脆性材料であるシリコンが破損しないように研削するものが知られている。例えば、特許文献２では、エアーベアリングを備えた半導体ウェーハの研削装置が開示されている。この研削装置では、砥石を取り付けるホイールマウンタと所定の間隔を空けてスラストプレートを配置し、研削ホイールが撓まないようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２８８８８１号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の研削装置では、２つの研削ホイールを必要とするので、装置が大がかりとなる。また、各研削ホイール間を移動する工程が必要となり、工数が増えるという問題がある。
【０００６】
また、上記特許文献２の研削装置は、垂直荷重に対する剛性を高めることはできるが、研削負荷の変化により砥石の撓み量が変化することは避けられない。また、チャックテーブル側のエアーベアリングの撓みは考慮されていない。したがって、ウェーハ及び研削砥石に研削圧力が負荷されたときに、砥石とチャックテーブルが傾き、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持することができず、仕上面が中凸状や中凹状に形成され、均一な厚さに研削することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる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、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、チャックテーブル側のエアーベアリングのハウジングを傾斜可能に構成した。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、第１のエアーベアリングに回転可能に支持され、板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールとを備え、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置を対象とする。
【００１０】
そして、上記第１のエアーベアリングは、少なくとも１対のチャック側圧力ポートを備え、
上記第２のエアーベアリングは、少なくとも１対の砥石側圧力ポートを備え、
上記第１のエアーベアリングのハウジングは、上記板状被研削物の研削砥石に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成され、
上記チャック側圧力ポートと上記砥石側圧力ポートとで検出した圧力差に基づいて、上記エアーベアリングのハウジングを傾斜させるように構成されている。
【００１１】
すなわち、チャックテーブルと研削ホイールとは、それぞれ第１又は第２のエアーベアリングにそれぞれ回転可能に支持されているので、研削中に研削砥石から板状被研削物に研削圧力が負荷されると、チャックテーブル及び研削ホイールが傾く。板状被研削物は、チャックテーブル上に載置され、円環状の砥石によって研削されることから、チャックテーブルと研削ホイールとが傾斜すると、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行が維持できず、研削後の板厚が均等とはならない。しかし、上記の構成によると、チャック側圧力ポートと砥石側圧力ポートとで検出した圧力差から、チャックテーブルや研削ホイールの傾きを検出し、チャックテーブル上面と研削砥石研削面とが平行になるように、エアーベアリングのハウジングを傾斜させることができるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００１２】
第２の発明では、上記第１のエアーベアリングのハウジングは、１つのチルト支点と、１対のボールネジとで三点支持されている。
【００１３】
上記の構成によると、１対のボールネジを上下に推進させると、エアーベアリングのハウジングがチルト支点を中心に傾斜し、板状被研削物と研削砥石との当たり面が調整されるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００１４】
第３の発明では、上記１対のボールネジは、上記研削砥石及び上記板状被研削物の外周端の交点と、上記チャックテーブルの回転中心とを結んだ基準直線に対して略平行になるように配置されている。
【００１５】
すなわち、砥石が板状被研削物に対して当接する基準直線は、板状被研削物全体を効率よく研削するために、チャックテーブルの回転中心を通っている。上記の構成によると、１対のボールネジが基準直線に対して略平行に配置されているので、このボールネジを上下させることで、チャックテーブルを支持する第１のエアーベアリングのハウジングを傾斜させて、均等な力で砥石と板状被研削物とが当たるように調整される。
【００１６】
第４の発明では、１対のチャック側圧力ポートは、平面視でチャックテーブルの中心を通り、上記基準直線に対して略平行な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置され、
１対の砥石側圧力ポートは、平面視で研削ホイールの中心を通り、上記基準直線に対して略垂直な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置されている。
【００１７】
上記の構成によると、基準直線に対して圧力ポートが適切に配置されているので、基準直線に対するチャックテーブル及び研削ホイールの傾きが圧力差から容易に検出される。このことで、必要なエアーベアリングのハウジングの傾斜量を推定できるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００１８】
第５の発明では、上記ボールネジは、上記検出した圧力差に合わせてボールネジ駆動手段により進退可能に構成されている。
【００１９】
上記の構成によると、検出した圧力差を元にボールネジが駆動されて第１のエアーベアリングのハウジングが傾斜され、チャックテーブルの傾きが調整される。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２０】
第６の発明では、上記ボールネジ駆動手段は、サーボモータ又はステッピングモータと減速機とからなるものとする。
【００２１】
上記の構成によると、ボールネジは、減速機を介してサーボモータ又はステッピングモータの駆動力を伝達できるので、極めて微少量でも瞬時に進退可能となる。このため、高い精度でチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２２】
第７の発明では、上記板状被研削物は、半導体ウェーハとする。
【００２３】
上記の構成によると、脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハが均一な厚さで研削される。
【００２４】
第８の発明では、板状被研削物の研削方法を対象とし、
第１のエアーベアリングに回転可能に支持されたチャックテーブルに板状被研削物を吸引保持する工程と、
上記板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールを、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように配置する工程と、
上記第１のエアーベアリングに設けた１対のチャック側圧力ポートの圧力差の許容範囲と、上記第２のエアーベアリングに設けた１対の砥石側圧力ポートの圧力差の許容範囲とを予め設定する工程と、
上記チャックテーブルを回転させると共に、上記研削ホイールを回転させ、上記研削砥石を上記板状被研削物に近付けて当接させ、押し付けながら研削する工程と、
上記研削中の上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差と、上記１対の砥石側圧力ポートの圧力差とを計測する工程と、
上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差又は１対の砥石側圧力ポートの圧力差が設定された圧力差の許容範囲を外れたときに、ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程とを含んでいる。
【００２５】
すなわち、チャックテーブルと研削ホイールとは、それぞれ第１又は第２のエアーベアリングにそれぞれ回転可能に支持されているので、研削中に研削砥石から板状被研削物に研削圧力が負荷されると、チャックテーブル及び研削ホイールが傾く。板状被研削物は、チャックテーブル上に載置され、円環状の砥石によって研削されることから、チャックテーブルと研削ホイールとが傾斜すると、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持できず、研削後の板厚が均等とはならない。しかし、上記の構成によると、チャック側圧力ポートと砥石側圧力ポートとで検出した圧力差から、チャックテーブルや研削ホイールの傾きを検出し、チャックテーブル上面と研削砥石研削面とが平行になるように、エアーベアリングのハウジングを傾斜させることができるので、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２６】
第９の発明では、上記ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程は、上記研削工程中で形状変化速度が最少となる最終仕上げ工程において行われる。
【００２７】
上記の構成によると、研削工程の中で、最終形状を決める段階の最も仕上げ精度が要求される最終仕上げ工程において、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われる。
【００２８】
第１０の発明では、上記板状被研削物は、半導体ウェーハとする。
【００２９】
上記の構成によると、脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハが均一な厚さで研削される。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、上記第１及び第８の発明によれば、第１のエアーベアリングのハウジングを、板状被研削物の研削砥石に対する当たり面の傾斜角が調整できるように構成し、チャック側圧力ポートと砥石側圧力ポートとで検出した圧力差に基づいて、第１のエアーベアリングのハウジングを傾斜させるようにしている。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら板状被研削物の研削が行われるので、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３１】
上記第２の発明によれば、１対のボールネジを上下に推進させると、第１のエアーベアリングのハウジングがチルト支点を中心に傾斜するようにしている。このため、簡単にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、極めて簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３２】
上記第３の発明によれば、１対のボールネジをチャックテーブルの中心を通り、平面視で基準直線に対して略平行な直線上に配置し、ボールネジを上下させることで、第１のエアーベアリングのハウジングを傾斜させるようにしている。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３３】
上記第４の発明によれば、１対のチャック側圧力ポート及び１対の砥石側圧力ポートを基準直線に対して適切に配置し、基準直線に対するチャックテーブル及び研削ホイールの傾きを圧力差から検出している。このため、検出した圧力差から、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３４】
上記第５の発明によれば、検出した圧力差に合わせてボールネジをボールネジ駆動手段により進退させてチャックテーブルの傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３５】
上記第６の発明によれば、ボールネジ駆動手段をサーボモータ又はステッピングモータと減速機で構成し、極めて微少量でも瞬時にチャックテーブルの傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【００３６】
上記第７及び第１０の発明によれば、研削対象である板状被研削物を脆性材料であり、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハとしている。このため、本発明の作用効果が顕著に発揮される。
【００３７】
上記第９の発明では、最も仕上げ精度が要求される最終仕上げ工程においてボールネジを進退させている。このため、ボールネジの進退を必要最小限の最終仕上げ工程でのみ行うことで、新たな工程を増やすことなく、簡単な構成で容易に板状被研削物を均一な厚さに研削することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１に本発明の実施形態にかかる研削装置１を示し、この研削装置１は、基台２と、この基台２から略垂直に立設された縦壁部３とを備えている。この縦壁部３の正面側には、１対のレール４が基台２に対して略垂直に配設されている。このレール４には、スライド板５が上下方向にスライド移動可能に取り付けられている。このスライド板５から略垂直に縦壁部３に向かって推進部６が設けられている。この推進部６には、雌ネジが設けられている。
【００４０】
すなわち、上記縦壁部３の上端には、推進モータ７が設けられ、その駆動軸である推進軸８には、推進ネジ（ボールネジ）が設けられている。この推進ネジに上記推進部６の雌ネジが嵌合し、推進モータ７を駆動することで、上記スライド板５が上下にスライド移動可能となっている。
【００４１】
上記基台２には、板状被研削物としての半導体ウェーハ９を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。すなわち、基台２の上面には、中央に貫通孔１１ａが設けられたベース１１が配置されている。このベース１１の貫通孔１１ａにベアリングハウジング１２が配置されている。ベアリングハウジング１２内には、第１のエアーベアリング１３が配置され、この第１のエアーベアリング１３にチャックテーブル１０が回転可能に支持されている。
【００４２】
図２に示すように、上記チャックテーブル１０は、回転中心Ｘを頂点とする極めて小さい勾配の傾斜面からなる多孔質材料で形成された円錐面１０ａを有している。チャックテーブル１０は、下方に向かって伸びる中心軸１０ｂを有し、その中心には、空気孔１０ｃが設けられている。この空気孔１０ｃから空気を吸引することで、円錐面１０ａの多数の孔から空気を吸引して半導体ウェーハ９が吸引保持されるようになっている。円錐面１０ａの反対側には、平坦な表面を有する円板状の底部１０ｄが形成されている。
【００４３】
上記第１のエアーベアリング１３は、表面がカーボンなどの多孔質材料で構成され、図示しない圧力源から供給される加圧気体を小さな孔からチャックテーブル１０の中心軸１０ｂ及び底部１０ｄに吹き付けて発生した静圧によって、チャックテーブル１０を回転可能に支持するようになっている。
【００４４】
図１に示すように、チャックテーブル１０の中心軸１０ｂの下端部は、カップリング１４でチャック回転軸１５に傾斜可能に連結されている。このチャック回転軸１５は、その下端側にチャック側プーリー１６が設けられている。このチャック側プーリー１６に嵌められたベルト１７がチャック回転用モータ１８に駆動されるようになっている。
【００４５】
一方、上記スライド板５には、砥石回転用モータ２０が設けられている。この砥石回転用モータ２０のホイール回転軸２１は、ステータ２２に対して傾斜可能な状態で回転可能となっている。図２に示すように、このホイール回転軸２１には、研削ホイール２５の中心軸２５ａが連結されている。この研削ホイール２５の中心軸２５ａは下端部に円板状に広がった表面が平坦な円板部２５ｂを有し、その下側に砥石取付部２５ｃが設けられている。この砥石取付部２５ｃの下端にウェーハ９を研削する円環状の研削砥石２７が着脱可能に取り付けられている。例えば、この研削砥石２７は、円環状のアルミフレームにダイヤモンド砥石が取り付けられた構造となっている。
【００４６】
上記砥石回転用モータ２０の下端側内面には、第２のエアーベアリング２６が設けられている。この第２のエアーベアリング２６も、上記第１のエアーベアリング１３と同様に構成され、加圧気体を小さな孔から研削ホイール２５の中心軸２５ａ及び円板部２５ｂに吹き付けて発生した静圧によって、研削ホイール２５を回転可能に支持するようになっている。
【００４７】
そして、上記研削砥石２７が上記チャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るように該チャックテーブル１０の回転中心Ｘと上記研削ホイール２５の回転中心Ｙとがオフセットして配置されている。
【００４８】
本発明の特徴として、図１に示すように、上記第１のエアーベアリング１３のベアリングハウジング１２は、上記ウェーハ９の研削砥石２７に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成されている。すなわち、基台２上のベース１１には、１つのボール形状のチルト支点３０と１対のボールネジ３１，３２とが設けられている。
【００４９】
ボールネジ３１はベアリングハウジング１２に固定され内面に雌ネジを有するボールネジナット３１ａに嵌合し、減速機３１ｂを介してボールネジ駆動モータ３１ｃを駆動することによりボールネジナット３１ａが上下する構造となっている。ボールネジ駆動モータ３１ｃはサーボモータ又はステッピングモータよりなる。ボールネジ３２も同様の構造となっている。
【００５０】
上記チルト支点３０と１対のボールネジ３１，３２との位置関係について、図３を用いて具体的に説明する。平面視で研削砥石２７とウェーハ９の外周との交点Ｃ１とチャックテーブル１０の中心点Ｃ２とを結んで基準直線Ｚを引く。この基準直線Ｚに対して略平行となる位置に第１のボールネジ３１と第２のボールネジ３２とを配置する。この１対のボールネジ３１，３２に対して正三角形をつくるように上記チルト支点３０を配置する。この正三角形の中心は、チャックテーブル１０の中心と一致している。このように配置することで、ベアリングハウジング１２が３点で支持され、チャックテーブル１０が研削砥石２７のウェーハ９に対する当たり面に対して傾斜可能に構成されている。
【００５１】
そして、上記基準直線Ｚに略平行となる第１のエアーベアリング１３の中心に対して対向する位置に１対のチャック側圧力ポート４１，４２が設けられている。この１対のチャック側圧力ポート４１，４２は、第１圧力ポート４１及び第２圧力ポート４２からなる。図４に示すように、第１圧力ポート４１で第１のエアーベアリング１３表面とチャックテーブル１０の底部１０ｄとの間における第１のボールネジ３１側の圧力Ｐ1 が検出され、第２圧力ポート４２で第２のボールネジ３２側の圧力Ｐ2 が検出されるようになっている。すなわち、図５に示すように、研削加工中は研削負荷によりチャックテーブル１０が第２のボールネジ３２側へ傾くので、第１のエアーベアリング１３表面とチャックテーブル１０の底部１０ｄとの間の隙間が狭くなって、Ｐ2 が大きくなり（Ｐ2 ＞Ｐ1 ）、その圧力差ＰAC（ＰAC＝Ｐ2 −Ｐ1 ）が生じる。
【００５２】
同様に上記基準直線Ｚに略垂直となる第２のエアーベアリング２６における中心に対して対向する位置に１対の砥石側圧力ポート４３，４４を設ける。この１対の砥石側圧力ポート４３，４４は、第３圧力ポート４３及び第４圧力ポート４４からなる。図２に示すように、第３圧力ポート４３で第２のエアーベアリング２６の表面と円板部２５ｂとの間におけるチャックテーブル１０と反対側の圧力Ｐ3 が検出され、第４圧力ポート４４でチャックテーブル１０側の圧力Ｐ4 が検出されるようになっている。すなわち、研削加工中は研削負荷により研削砥石２７がチャックテーブル１０側へ傾くので、第２のエアーベアリング２６の表面と円板部２５ｂとの間の隙間が狭くなって、Ｐ4 が大きくなり（Ｐ4 ＞Ｐ3 ）、その圧力差ＰBW（ＰBW＝Ｐ4 −Ｐ3 ）が生じる。
【００５３】
このように研削砥石２７とウェーハ９とは、互いに第１のエアーベアリング１３又は第２のエアーベアリング２６上に静圧によって隙間を空けて支持されているため、研削中に研削砥石２７がウェーハ９に当接すると、チャックテーブル１０や研削ホイール２５が傾斜する。このため、研削後のウェーハ９の厚さが均一となるようにチャックテーブル１０の傾斜を調整する。具体的には、加工したウェーハ９の形状を測定し、その測定データを基に第１及び第２のボールネジ３１，３２を駆動してチャックテーブル１０の傾斜を調整する。しかし、ウェーハ９の研削を繰り返すと砥石の切れ味の変化により研削負荷が変わるため、チャックテーブル１０の傾斜を調整した後も研削中のチャックテーブル９及び研削砥石２７の傾斜量が変化し、この傾斜量の変化によりウェーハ９の表面形状も変化する。前述の要領でチャックテーブル１０の傾斜調整を終えウェーハ９を理想的な形状に研削できる状態にあるときの加工中のチャックテーブル側圧力ポート４１，４２の圧力差をＰ０AC、砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差をＰ０BWとすると、実研削時のチャックテーブル側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACとＰ０AC、砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWとＰ０BWとの関係により、ウェーハ９の表面は、図６に示す以下の４つのパターンに分類される。
【００５４】
すなわち、図５に示すように、１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACがＰ０ACよりも大きいときは、チャックテーブル１０は第２のボールネジ３２側へ傾き、中央がよく削れて、全体として中央が低い中凹傾向となる。一方、圧力差ＰACがＰ０ACよりも小さいときは、チャックテーブル１０が第１のボールネジ３１側へ傾き、外側がよく削れて、全体として、中央が高い中凸傾向となる。
【００５５】
また、１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWがＰ０BWよりも大きいときは、研削砥石２７はウェーハ９に押し戻されがちになるので、チャックテーブル１０側へ傾き、当たり面の中央が膨らみ、全体としてＭ傾向となる。一方、圧力差ＰBWがＰ０BWよりも小さいときは、研削砥石２７はウェーハ９に食い込みがちになり、研削砥石２７がチャックテーブル１０側に傾き、中央が強く当たるので、当たり面の中央が凹み、全体としてＷ傾向となる。
【００５６】
これらの組み合わせにより、圧力差ＰACがＰ０ACよりも小さくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも大きいときは、図６（ａ）に示すように中凸Ｍ形状となり、圧力差ＰACがＰ０ACよりも小さくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも小さいときは、図６（ｂ）に示すように中凸Ｗ形状となる。
【００５７】
また、圧力差ＰACがＰ０ACよりも大きくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも大きいときは、図６（ｃ）に示すように中凹Ｍ形状となり、圧力差ＰACがＰ０ACよりも大きくかつ圧力差ＰBWがＰ０BWよりも小さいときは、図６（ｄ）に示すように中凹Ｗ形状となる。
【００５８】
−運転動作−
次に、本実施形態にかかる研削装置１の運転動作について説明する。
【００５９】
（ティーチング作業）
予め、上記ウェーハ９の形状が目標とする形状に研削できるようにチャックテーブル１０の傾きを調整し、上記ウェーハ９の形状が目標とする形状であるときの研削中の１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差Ｐ０AC（Ｐ０AC＝Ｐ2 −Ｐ1 ）と、１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差Ｐ０BW（Ｐ０BW＝Ｐ4 −Ｐ3 ）とを計測する。目標とする形状とは、研削後の要求される製品の板厚に仕上がった形状をいう。
【００６０】
また、上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差の許容範囲ΔＰACと、上記１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差の許容範囲ΔＰBWとを設定しておく（図９及び図１０のステップＳ１）。圧力差の許容範囲は上記計測値Ｐ０AC及びＰ０BWを基準としてその上下に所定の幅をもたせた範囲とする。すなわち、研削時の圧力差が圧力差の許容範囲から外れると、厚さのばらつきが、製品として要求される厚さの製造誤差範囲を超えるような値とする。
【００６１】
さらに、図８に示すように、上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACとチャックテーブル１０の傾きとの関係を求めておく。すなわち、いくらチャックテーブル１０の底部１０ｄが傾くと、圧力差ＰACがいくらになるかを求めておく。同様に、いくら研削ホイール２５の砥石取付部２５ｃが傾くと、圧力差ＰBWがいくらになるかを求めておく。本実施形態では、この両者は同じ傾きを有しているが、両者が異なる場合であってもよい。このグラフより、研削中に実際に計測した圧力差ＰAC、ＰBWから、チャックテーブル１０の底部１０ｄや研削ホイール２５の砥石取付部２５ｃの傾きが推定される。
【００６２】
図３及び図５に示すように、上記推定されたチャックテーブル１０の傾きから第１及び第２のボールネジ３１，３２の移動量が計算される。すなわち、その移動量は、チャックテーブル１０の底部１０ｄの外周端の上下方向の変位（ｈ１）に第１及び第２のボールネジ３１，３２間のスパンＳＢを掛けたものをチャックテーブル１０の外径ＬＣで割った値（ｈ１×ＳＢ／ＬＣ）となる。
【００６３】
同様に、上記推定された研削ホイール２５の傾きから第１及び第２のボールネジ３１，３２の移動量が計算される。すなわち、その移動量は、研削ホイール２５の砥石取付部２５ｃ外周端の上下方向の変位（ｈ２）に第１及び第２のボールネジ３１，３２を結ぶ直線とチルト支点３０との間のスパンＳＰを掛けたものを砥石取付部直径ＬＷで割った値（ｈ２×ＳＰ／ＬＷ）となる。
【００６４】
（研削作業）
次いで、図７を用いて研削作業について説明する。図７には、砥石回転用モータ２０の消費電力、ウェーハに設けたゲージ（図示せず）から送られてくるゲージ信号及び切り込み座標が示されている。
【００６５】
研削時には、まず、チャックテーブル１０にウェーハ９を吸引保持し、チャック回転用モータ１８を駆動してチャックテーブル１０を回転させる。
【００６６】
次いで、移動工程において、砥石回転用モータ２０を駆動して研削ホイール２５を回転させると共に、研削砥石２７がチャックテーブル１０の回転中心Ｘ上に載るまで、推進モータ７を駆動して研削ホイール２５を下降させる。すると、チャックテーブル１０は、第１のエアーベアリング１３に、研削ホイール２５は、第２のエアーベアリング２６に、それぞれ隙間を空けて載置されているので、チャックテーブル１０又は研削ホイール２５は、傾斜するのみで、すぐに研削は始まらない。
【００６７】
そして、Ｐ１において、ある程度ウェーハ９に荷重が負荷された段階で研削が開始され、さらに、研削ホイール２５を下降させて荷重を加え、ウェーハ９を研削する。
【００６８】
次いで、Ｐ２以降では、一定のスピードで安定して研削ホイール２５を下降させて荒削りする（荒削り工程）。
【００６９】
次いで、Ｐ３において、研削ホイール２５の下降スピードを緩めて仕上げ工程を行う。
【００７０】
次いで、Ｐ４以降の最終仕上げ工程（スパークアウト工程）において、切り込みを停止させ、研削砥石２７とウェーハ９との間に溜まった撓みを開放する。この最終仕上げ工程では、形状変化速度が最少となり、最終形状が決まる。なお、最終仕上げ工程において、ゲージ信号が平坦なのは、測定子を上昇させているためである。
【００７１】
この研削中の上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACと、上記１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWとを計測する（図９及び図１０のステップＳ２）。
【００７２】
図９に示すように、上記１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACが上記圧力差の許容範囲ΔＰACの範囲内（ステップＳ３でＮＯ）のときには、研削加工を継続する（Ｓ４）。
【００７３】
一方、１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACが圧力差の許容範囲ΔＰACよりも大きくなったとき（Ｓ５でＹＥＳ）には、中凹傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフ（図８）から上述した方法で計算した量だけ第２のボールネジナット３２ａを上げ、第１のボールネジナット３１ａを下げる（Ｓ６）。例えば、ＰAC＝０．１ＭＰａのとき、グラフより傾きは０．０５となる。そこで、０．０５×ＳＢ／ＬＣだけ第２のボールネジナット３２ａを上げ、第１のボールネジナット３１ａを下げる。
【００７４】
反対に１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差ＰACが圧力差の許容範囲ΔＰACよりも小さくなったとき（Ｓ５でＮＯ）は、中凸傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフから計算した量だけ第２のボールネジナット３２ａを下げ、第１のボールネジナット３１ａを上げる（Ｓ７）。
【００７５】
上記方法によりチャックテーブル１０の傾きを調整した後の１対のチャック側圧力ポート４１，４２の圧力差を測定し（Ｓ８）、今度はこの測定値を基準として、その上下に所定の幅をもたせたものを新しい圧力差の許容範囲△ＰACとして設定する（Ｓ９）。そしてステップＳ２に戻る。
【００７６】
また、図１０に示すように、上記１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWが上記圧力差の許容範囲ΔＰBWの範囲内（ステップＳ３でＮＯ）のときには、研削加工を継続する（Ｓ４）。
【００７７】
一方、１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWが圧力差の許容範囲ΔＰBWよりも大きくなったとき（Ｓ５でＹＥＳ）には、Ｍ傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフから計算した量だけ第１及び第２のボールネジナット３１ａ，３２ａを同時に下げる（Ｓ６）。例えば、ＰBW＝０．１ＭＰａのとき、グラフより傾きは０．０５となる。そこで、０．０５×ＳＰ／ＬＷだけ第１及び第２のボールネジナット３１ａ，３２ａを同時に下げる。
【００７８】
反対に１対の砥石側圧力ポート４３，４４の圧力差ＰBWが許容圧力差の許容範囲ΔＰBWよりも小さくなったとき（Ｓ５でＮＯ）は、Ｗ傾向であると判断する。このときは、圧力差傾きグラフから計算した量だけ第１及び第２のボールネジナット３１ａ，３２ａを同時に上げる（Ｓ７）。
【００７９】
上記方法によりチャックテーブル１０の傾きを調整した後の１対の砥石側圧力ポート４３，４３の圧力差を測定し（Ｓ８）、今度はこの測定値を基準として、その上下に所定の幅をもたせたものを新しい圧力差の許容範囲ΔＰBWとして設定する（Ｓ９）。そしてステップＳ２に戻る。
【００８０】
最後に研削ホイール２５をウェーハ９から離して研削を終了する。
【００８１】
上記制御を同時に行うことで、上述した図６（ａ）乃至（ｄ）に示す表面の凹凸の発生が防止される。
【００８２】
なお、図９及び図１０のステップＳ１は１個目のウェーハ９を研削するときのみ行い、２個目以降のウェーハ９を研削するときは前回に設定した許容圧力差範囲をそのまま使用できるので、ステップＳ２から開始すればよい。
【００８３】
−実施形態の効果−
したがって、本実施形態にかかる研削装置１によると、第１のエアーベアリング１３のベアリングハウジング１２をウェーハ９の研削砥石２７に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成し、１対のチャック側圧力ポート４１，４２と１対の砥石側圧力ポート４３，４４とで検出した圧力差ＰAC、ＰBWに基づいて、ベアリングハウジング１２を傾斜させるようにしている。このため、チャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持しながら研削が行われるので、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８４】
また、１対のボールネジナット３１ａ，３２ａを上下に推進させると、ベアリングハウジング１２がチルト支点３０を中心に傾斜するようにしている。このため、簡単にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、極めて簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８５】
また、１対のボールネジ３１，３２をチャックテーブル１０の中心を通り、平面視で基準直線Ｚに対して略平行な直線上に配置し、１対のボールネジナット３１ａ，３２ａを上下させることで、第１のエアーベアリング１３のベアリングハウジング１２を傾斜させるようにしている。このため、簡単にチャックテーブル上面と研削砥石研削面との平行を維持するように調整することができるので、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８６】
また、１対のチャック側圧力ポート４１，４２及び１対の砥石側圧力ポート４３，４４を基準直線Ｚに対して適切に配置し、基準直線Ｚに対するチャックテーブル１０及び研削ホイール２５の傾きを圧力差ＰAC、ＰBWから検出している。このため、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８７】
また、検出した圧力差ＰAC、ＰBWに合わせて１対のボールネジナット３１ａ，３２ａをボールネジ駆動手段により進退させてチャックテーブルの傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８８】
また、１対のボールネジ３１，３２を駆動する手段をサーボモータ又はステッピングモータと減速機で構成し、極めて微少量でも瞬時にチャックテーブル１０の傾きを調整するようにしている。このため、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００８９】
また、極めて高精度な仕上げを要求される半導体ウェーハ９を研削対象としている。このため、本発明の作用効果が顕著に発揮される。
【００９０】
さらに、最も仕上げ精度が要求される最終仕上げ工程において１対のボールネジナット３１ａ，３２ａを進退させている。このため、１対のボールネジナット３１ａ，３２ａの進退を必要最小限の工程で行うことで、新たな工程を増やすことなく、簡単な構成で容易にウェーハ９を均一な厚さに研削することができる。
【００９１】
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００９２】
すなわち、上記実施形態では、第１のエアーベアリング１３及び第２のエアーベアリング２６にそれぞれ１対の圧力ポート４１〜４４を設けたが、それぞれ２対の圧力ポートを９０度の間隔を空けて設けてもよい。
【００９３】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明は、エアーベアリングを使用した導体ウェーハなどの板状被研削物の研削装置及び研削方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施形態にかかる研削装置を一部破断して示す側面図である。
【図２】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺を拡大して示す側方断面図である。
【図３】チャックテーブル、研削ホイール及びその周辺の位置関係の概略を示す平面図である。
【図４】研削砥石が当たる前のチャックテーブルの傾きを示す側方断面図である。
【図５】研削砥石が当たっているときのチャックテーブルの傾きを示す側方断面図である。
【図６】傾き制御を行わないときのウェーハの表面の形状パターンを示す説明図であり、（ａ）が中凸Ｍ形状を、（ｂ）が中凸Ｗ形状を、（ｃ）が中凹Ｍ形状を、（ｄ）が中凹Ｗ形状をそれぞれ示す。
【図７】研削工程を示すグラフである。
【図８】圧力差と傾きとの関係を示すグラフである。
【図９】チャックテーブルの傾きを緩和する制御を示すフローチャートである。
【図１０】砥石ホイールの傾きを緩和する制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１ 研削装置
９ ウェーハ（板状被研削物）
１０ チャックテーブル
１０ａ 円錐面
１０ｂ 中心軸（回転中心）
１２ ベアリングハウジング
１３ 第１のエアーベアリング
１８ チャック回転用モータ
２５ 研削ホイール
２５ａ 中心軸（回転中心）
２６ 第２のエアーベアリング
２７ 研削砥石
３０ チルト支点
３１ 第１のボールネジ
３２ 第２のボールネジ
４１ 第１圧力ポート（チャック側圧力ポート）
４２ 第２圧力ポート（チャック側圧力ポート）
４３ 第３圧力ポート（砥石側圧力ポート）
４４ 第４圧力ポート（砥石側圧力ポート）
Ｚ 基準直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエアーベアリングに回転可能に支持され、板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、
該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置であって、
上記第１のエアーベアリングは、少なくとも１対のチャック側圧力ポートを備え、
上記第２のエアーベアリングは、少なくとも１対の砥石側圧力ポートを備え、
上記第１のエアーベアリングのハウジングは、上記板状被研削物の研削砥石に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成され、
上記チャック側圧力ポートと上記砥石側圧力ポートとで検出した圧力差に基づいて、上記エアーベアリングのハウジングを傾斜させるように構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研削装置において、
上記第１のエアーベアリングのハウジングは、１つのチルト支点と、１対のボールネジとで三点支持されていることを特徴とする研削装置。
【請求項３】
請求項２に記載の研削装置において、
上記１対のボールネジは、上記研削砥石及び上記板状被研削物の外周端の交点と、上記チャックテーブルの回転中心とを結んだ基準直線に対して略平行になるように配置されていることを特徴とする研削装置。
【請求項４】
請求項３に記載の研削装置において、
１対のチャック側圧力ポートは、平面視でチャックテーブルの中心を通り、上記基準直線に対して略平行な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置され、
１対の砥石側圧力ポートは、平面視で研削ホイールの中心を通り、上記基準直線に対して略垂直な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置されていることを特徴とする研削装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１つに記載の研削装置において、
上記ボールネジは、上記検出した圧力差に合わせてボールネジ駆動手段により進退可能に構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項６】
請求項５に記載の研削装置において、
上記ボールネジ駆動手段は、サーボモータ又はステッピングモータと減速機とからなることを特徴とする研削装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の研削装置において、
上記板状被研削物は、半導体ウェーハであることを特徴とする研削装置。
【請求項８】
板状被研削物の研削方法であって、
第１のエアーベアリングに回転可能に支持されたチャックテーブルに板状被研削物を吸引保持する工程と、
上記板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールを、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように配置する工程と、
上記第１のエアーベアリングに設けた１対のチャック側圧力ポートの圧力差の許容範囲と、上記第２のエアーベアリングに設けた１対の砥石側圧力ポートの圧力差の許容範囲とを予め設定する工程と、
上記チャックテーブルを回転させると共に、上記研削ホイールを回転させ、上記研削砥石を上記板状被研削物に近付けて当接させ、押し付けながら研削する工程と、
上記研削中の上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差と、上記１対の砥石側圧力ポートの圧力差とを計測する工程と、
上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差又は１対の砥石側圧力ポートの圧力差が設定された圧力差の許容範囲よりも大きいときに、ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程とを含んでいることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項９】
請求項８に記載の板状被研削物の研削方法において、
上記ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程は、上記研削工程中で形状変化速度が最少となる最終仕上げ工程において行われることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の板状被研削物の研削方法において、
上記板状被研削物は、半導体ウェーハであることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項１】
第１のエアーベアリングに回転可能に支持され、板状被研削物を吸引保持するチャックテーブルと、
該板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールとを備え、
上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように該チャックテーブルの回転中心と上記研削ホイールの回転中心とがオフセットして配置された研削装置であって、
上記第１のエアーベアリングは、少なくとも１対のチャック側圧力ポートを備え、
上記第２のエアーベアリングは、少なくとも１対の砥石側圧力ポートを備え、
上記第１のエアーベアリングのハウジングは、上記板状被研削物の研削砥石に対する当たり面の傾斜角を調整可能に構成され、
上記チャック側圧力ポートと上記砥石側圧力ポートとで検出した圧力差に基づいて、上記エアーベアリングのハウジングを傾斜させるように構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研削装置において、
上記第１のエアーベアリングのハウジングは、１つのチルト支点と、１対のボールネジとで三点支持されていることを特徴とする研削装置。
【請求項３】
請求項２に記載の研削装置において、
上記１対のボールネジは、上記研削砥石及び上記板状被研削物の外周端の交点と、上記チャックテーブルの回転中心とを結んだ基準直線に対して略平行になるように配置されていることを特徴とする研削装置。
【請求項４】
請求項３に記載の研削装置において、
１対のチャック側圧力ポートは、平面視でチャックテーブルの中心を通り、上記基準直線に対して略平行な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置され、
１対の砥石側圧力ポートは、平面視で研削ホイールの中心を通り、上記基準直線に対して略垂直な直線上に該中心から等しい距離を空けてそれぞれ配置されていることを特徴とする研削装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１つに記載の研削装置において、
上記ボールネジは、上記検出した圧力差に合わせてボールネジ駆動手段により進退可能に構成されていることを特徴とする研削装置。
【請求項６】
請求項５に記載の研削装置において、
上記ボールネジ駆動手段は、サーボモータ又はステッピングモータと減速機とからなることを特徴とする研削装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の研削装置において、
上記板状被研削物は、半導体ウェーハであることを特徴とする研削装置。
【請求項８】
板状被研削物の研削方法であって、
第１のエアーベアリングに回転可能に支持されたチャックテーブルに板状被研削物を吸引保持する工程と、
上記板状被研削物を研削する円環状の研削砥石を有し、第２のエアーベアリングに回転可能に支持された研削ホイールを、上記研削砥石が上記チャックテーブルの回転中心上に載るように配置する工程と、
上記第１のエアーベアリングに設けた１対のチャック側圧力ポートの圧力差の許容範囲と、上記第２のエアーベアリングに設けた１対の砥石側圧力ポートの圧力差の許容範囲とを予め設定する工程と、
上記チャックテーブルを回転させると共に、上記研削ホイールを回転させ、上記研削砥石を上記板状被研削物に近付けて当接させ、押し付けながら研削する工程と、
上記研削中の上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差と、上記１対の砥石側圧力ポートの圧力差とを計測する工程と、
上記１対のチャック側圧力ポートの圧力差又は１対の砥石側圧力ポートの圧力差が設定された圧力差の許容範囲よりも大きいときに、ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程とを含んでいることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項９】
請求項８に記載の板状被研削物の研削方法において、
上記ボールネジを進退させ、チャックテーブルの傾きを調整する工程は、上記研削工程中で形状変化速度が最少となる最終仕上げ工程において行われることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の板状被研削物の研削方法において、
上記板状被研削物は、半導体ウェーハであることを特徴とする板状被研削物の研削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−５４９２２（Ｐ２００７−５４９２２Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４４８３７（Ｐ２００５−２４４８３７）
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３９１００３６６８）トーヨーエイテック株式会社 (145)
【Ｆターム（参考）】
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