研削装置
【課題】被加工物にダメージを与えることなく、研削ホイールの研削面が被加工物に接触して実際に研削が開始されるまで時間を短縮して生産性を向上させる研削装置を提供する。
【解決手段】制御手段１０はチャックテーブル８に保持された加工前の被加工物Ｗの厚さを記憶する記憶手段を備えており、研削水供給手段４を作動して研削ホイール３２４に研削水を供給しつつ研削ユニット送り機構５を作動して研削ユニット３を移動する際に、研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で、研削ユニット送り機構を作動し、送り速度変更位置から研削ホイール回転速度が所定値まで低下するまでは第１の送り速度より遅いが、研削送り速度より速い第２の送り速度で研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で、研削ユニットを送る。
【解決手段】制御手段１０はチャックテーブル８に保持された加工前の被加工物Ｗの厚さを記憶する記憶手段を備えており、研削水供給手段４を作動して研削ホイール３２４に研削水を供給しつつ研削ユニット送り機構５を作動して研削ユニット３を移動する際に、研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で、研削ユニット送り機構を作動し、送り速度変更位置から研削ホイール回転速度が所定値まで低下するまでは第１の送り速度より遅いが、研削送り速度より速い第２の送り速度で研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で、研削ユニットを送る。
【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被加工物を所定の厚さに研削する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。なお、半導体ウエーハは、一般に個々のデバイスに分割する前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。
【０００３】
このような半導体ウエーハの裏面を研削する研削装置は、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面上に保持されている被加工物を研削するための研削ホイールを備えた研削ユニットと、該研削ユニットを該チャックテーブルの載置面と垂直な方向に研削送りする研削ユニット送り機構とを具備している。
【０００４】
半導体ウエーハはシリコン等の脆性材料によって形成されているため、研削ホイールが急激に接触すると損傷する虞がある。そこで従来の研削装置は、研削ユニット送り機構を作動して該研削ユニットを研削送り方向に移動する際に、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が例えば１５μｍに達するまでは４０〜６０ｍｍ／秒の速い速度で研削ユニット送り機構を作動し、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が例えば１５μｍに達した後は研削条件と同じ研削送り速度（例えば０．１〜０．３μｍ／秒）の非常に遅い速度で研削ユニット送り機構を作動するようにしている。
【０００５】
しかるに、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が例えば１５μｍに達したら直ちに研削条件と同じ非常に遅い研削送り速度（例えば０．１〜０．３μｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動すると、研削ホイールの研削面が被加工物に接触して実際に研削が開始されるまでに例えば５０〜１５０秒もの時間を要することになり、生産性が悪いという問題がある。
【０００６】
このような問題を解消するために、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度（４０〜６０ｍｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動し、送り速度変更位置から研削ホイールの研削面と被加工物との接触が検出さるまでは第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度（１．０〜３．０μｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動し、研削ホイールの研削面と被加工物との接触が検出されたら研削終了位置まで研削送り速度（例えば０．２〜０．４μｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動せしめるようにした研削装置が下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３２２２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、上記特許文献１に開示された研削装置においては、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置から研削ホイールの研削面と被加工物との接触が検出さるまで研削ホイールを移動する第２の送り速度は研削ホイールの研削面が被加工物に当接しても被加工物に損傷が生じない速度（例えば１．０〜３．０μｍ／秒）に設定されているが、研削ホイールの研削面と被加工物は研削送り速度（例えば０．２〜０．４μｍ／秒）より１０倍前後の速い移動速度で接触するので、被加工物にダメージを与えることがある。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物にダメージを与えることなく、研削ホイールの研削面が被加工物に接触して実際に研削が開始されるまで時間を短縮して生産性を向上させることができる研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物を研削するための研削ホイールおよび該研削ホイールを回転駆動する回転駆動手段を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを該チャックテーブルの該保持面に対して垂直な方向に移動せしめる研削ユニット送り機構と、該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給する研削水供給手段と、を具備する研削装置において、
該チャックテーブルの該保持面に対する該研削ユニットの移動位置を検出するための研削ユニット位置検出手段と、
該研削ホイールの回転速度を検出する研削ホイール回転速度検出手段と、
該研削ユニット位置検出手段および該研削ホイール回転速度検出手段からの検出信号に基づいて該研削ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルの該保持面に保持された加工前の被加工物の厚さを記憶する記憶手段を備えており、該研削水供給手段を作動して該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給しつつ該研削ユニット送り機構を作動して該研削ユニットを研削送り方向に移動する際に、該研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、該送り速度変更位置から該研削ホイール回転速度検出手段によって検出された研削ホイール回転速度が所定値まで低下するまでは該第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で該研削ユニット送り機構を作動せしめる、
ことを特徴とする研削装置が提供される。
【００１０】
上記被加工物の厚さを入力する入力手段を備え、加工前の被加工物の厚さは該入力手段によって上記制御手段に入力され、制御手段は加工前の被加工物の厚さを上記記憶手段に格納する。また、上記チャックテーブルの保持面の高さおよびチャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備え、上記制御手段は高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルの保持面の高さ位置およびチャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置に基づいて被加工物の厚さを求め、求めた被加工物の厚さを上記記憶手段に格納する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による研削装置は以上のように構成され、研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で研削ユニット送り機構を作動し、送り速度変更位置から研削ホイール回転速度検出手段によって検出された研削ホイール回転速度が研削水の抵抗によって所定値まで低下するまでは第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度で研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で該研削ユニット送り機構を作動せしめるので、送り速度変更位置から研削に関与しない研削ホイールの研削面が加工前の被加工物に接触する寸前まで移動させるために要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、第２の送り速度による作動は研削ホイールの研削面が加工前の被加工物に接触する寸前までであるため、被加工物にダメージを与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に従って構成された研削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１には本発明に従って構成された研削装置の要部斜視図が示されている。
研削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の図１において右上端には、直立壁２１が立設されている。この直立壁２１の前側面には、上下方向に延びる１対の案内レール２１１、２１１が設けられている。この案内レール２１１、２１１には研削ユニット３が上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動可能に装着されている。
【００１４】
研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１の後側面には上記一対の案内レール２１１、２１１と摺動可能に嵌合する被案内溝３１１、３１１が形成されている。このように直立壁２１に設けられた一対の案内レール２１１、２１１に摺動可能に装着された移動基台３１の前側面には支持部材３３が複数個の締結ボルト３３１によって取り付けられており、この支持部材３３の前側面にスピンドルユニット３２が装着されている。
【００１５】
スピンドルユニット３２は、支持部材３３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ３２０（Ｍ１）とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、回転スピンドル３２２の下端にはホイールマウント３２３が設けられている。そして、このホイールマウント３２３の下面に研削ホイール３２４が取り付けられる。この研削ホイール３２４は、環状の砥石基台３２５と、該砥石基台３２５の下面に装着された研削砥石３２６からなる複数のセグメントとによって構成されており、砥石基台３２５が締結ネジ３２７によってホイールマウント３２３に装着される。このように構成されたスピンドルユニット３２は、サーボモータ３２０（Ｍ１）が駆動されると研削ホイール３２４を矢印で示す方向に回転せしめる。
【００１６】
図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように上記研削ホイール３２４の回転速度を検出する研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)を具備している。なお、図示の実施形態における研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)は、上記サーボモータ３２０（Ｍ１）の回転速度を検出することにより研削ホイール３２４の回転速度を検出するように構成されている。この研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)は、検出信号を後述する制御手段１０に送る。また、図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように上記研削ホイール３２４および後述するチャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給する研削水供給手段４を具備している。研削水供給手段４は、研削水供給源４１と、該研削水供給源４１と上記スピンドルユニット３２とを接続する配管４２と、該配管４２に配設された電磁開閉弁４３（MV）とからなっている。この電磁開閉弁４３（MV）は、除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)されると開路して研削水供給源４１とスピンドルユニット３２を連通するように構成されている。なお、電磁開閉弁４３（MV）は、後述する制御手段１０によって制御される。
【００１７】
図１に戻って説明を続けると、図示の形態における研削装置は、上記移動基台３１即ち研削ユニット３を案内レール２１１、２１１に沿って移動させ研削ホイール３２４を後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向に研削送りする研削ユニット送り機構５を具備している。この研削ユニット送り機構５について、図２を参照して説明する。図２に示す研削ユニット送り機構５は、直立壁２１の後側面に平行に上下方向に配設された雄ねじロッド５１と、直立壁２１の後側面上部に装着され雄ねじロッド５１を回転駆動するためのパルスモータ５２（Ｍ２）と、直立壁２１の後側面下部に装着され雄ねじロッド５１の下端部を回転可能に支持する軸受ブロック５３と、上記移動基台３１に装着され雄ねじロッド５１と螺合する雌ねじブロック５４を具備しており、パルスモータ５２（Ｍ２）を正転駆動することにより研削ユニット３を下方に移動し、パルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動することにより研削ユニット３を上方に移動せしめる。なお、上記直立壁２１には、雌ねじブロック５４の移動を許容する長穴が形成されている。
【００１８】
図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の後述するチャックテーブルの保持面に対する移動位置を検出するための研削ユニット位置検出手段６を具備している。研削ユニット位置検出手段６は、上記雄ねじロッド５１と平行に配設され直立壁２１に固定されたリニヤスケール６１と、上記雌ねじブロック５４に取り付けられリニヤスケール６１の被検出線を検出する検出器６２（ＬＳ）とからなっている。なお、検出器６２（ＬＳ）は、それ自体周知の光電式検出器でよく、上記リニヤスケール６１の被検出線（例えば１μｍ間隔で形成されている）の検出に応じてパルス信号を生成し、このパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００１９】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記直立壁２１の前側において装置ハウジング２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７を具備している。このターンテーブル７は、図１に示すように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で示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル７には、図示の実施形態の場合１８０度の位相角をもって２個のチャックテーブル８が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル８は、上面に被加工物を保持する保持面８１を有し、図示しない回転駆動手段によって矢印で示す方向に回転せしめられるようになっている。なお、チャックテーブル８は、多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料から構成されており、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル８を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、保持面８１上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、上記ターンテーブル７は、２個のチャックテーブル８を被加工物搬入・搬出域８ａと上記研削ユニット３の下方位置である研削加工域８ｂに交互に位置付けるようになっている。被加工物搬入・搬出域８ａに位置付けられたチャックテーブル８の保持面８１上に加工前の被加工物としての半導体ウエーハＷが図示しない被加工物搬入手段によって載置される。なお、被加工物としての半導体ウエーハＷの表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側がチャックテーブル８の保持面８１上に載置される。
【００２０】
図示の実施形態における研削装置は、図１および図２に示すようにチャックテーブル８の保持面８１の高さ位置およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前の被加工物としての半導体ウエーハＷの高さ位置を検出する高さ位置検出手段としてのハイトゲージ９（ＨＧ）を具備している。このハイトゲージ９（ＨＧ）は、その検出信号を後述する制御手段１０に送る。
【００２１】
図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように制御手段１０を具備している。制御手段１０はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。なお。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置ＺＣ、チャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前被加工物の高さ位置ＺＷ、加工前被加工物の厚さｔ１、被加工物の仕上がり厚さｔ２等を記憶する記憶手段として機能する。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)、研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）、ハイトゲージ９（ＨＧ）、被加工物の厚さ等を入力する入力手段１１０（ＩＤ）等からの信号が入力される。また、出力インターフェース１０５からは、上記サーボモータ３２０（Ｍ１）、パルスモータ５２（Ｍ２）、研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）等に制御信号を出力する。
【００２２】
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その研削加工動作について説明する。
なお、研削加工に先立って上記チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置（ＺＣ）が予め制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。即ち、チャックテーブル８を研削加工域８ｂに位置付け、研削ユニット送り機構５を作動して研削ユニット３を徐々に下降させていき、研削ホイール３２４の研削面（下面）がチャックテーブル８の保持面８１に接触した状態における研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）から出力された位置信号を、制御手段１０はチャックテーブル８の保持面８１の高さ位置（ＺＣ）即ち研削ユニット３の原点位置としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。また、被加工物としての半導体ウエーハＷについては、加工前の設計上の厚さｔ１および設計上の仕上がり厚さｔ２が入力手段１１０（ＩＤ）から制御手段１０に入力され、この入力データが制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。
【００２３】
加工前の半導体ウエーハＷは、図示しない被加工物搬入手段によって被加工物搬入・搬出域８ａに位置付けられているチャックテーブル８の保持面８１上に載置される。チャックテーブル８の保持面８１上に載置された加工前半導体ウエーハＷは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル８上に吸着保持される。そして、ターンテーブル７を図示しない回転駆動機構によって矢印Aで示す方向に１８０度回動せしめて、加工前半導体ウエーハＷを載置したチャックテーブル８を研削加工域８ｂに位置付ける。研削加工域８ｂにチャックテーブル８が位置付けられたならば、ハイトゲージ９（ＨＧ）によってチャックテーブル８の保持面８１の高さ（Ｈ１）およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの高さ（Ｈ２）が検出され、その検出信号が制御手段１０に入力されてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納される。そして、制御手段１０は、上記チャックテーブル８の保持面８１の高さ（Ｈ１）とチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの高さ（Ｈ２）に基づいて半導体ウエーハＷの加工前厚さｔ１を求め（ｔ１＝Ｈ２−Ｈ１）、このようにして求めた半導体ウエーハＷの加工前厚さｔ１をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。なお、加工前半導体ウエーハＷの厚さｔ１は、上述したように入力手段１１０（ＩＤ）によって入力してもよいが、加工前半導体ウエーハＷの厚さのバラツキ等を考慮すると、その都度チャックテーブル８の保持面８１の高さ（Ｈ１）およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの高さ（Ｈ２）とを検出してその差によって求めるのが望ましい。
【００２４】
上述したように加工前半導体ウエーハＷを保持したチャックテーブル８が研削加工域８ｂに位置付けられると、制御手段１０は、チャックテーブル８を駆動する図示しない回転駆動機構を作動してチャックテーブル８を矢印Bで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転せしめるとともに、研削ユニット３のサーボモータ３２０（Ｍ１）を駆動して研削ホイール３２４を矢印Cで示す方向に例えば６０００rpmの回転速度で回転せしめる。また、制御手段１０は、上記研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）を附勢(ON)して開路し、研削水供給源４１とスピンドルユニット３２を連通する。この結果、スピンドルユニット３２を構成する研削ホイール３２４およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された半導体ウエーハＷに研削水が供給される。次に制御手段１０は、研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を正転駆動して研削ユニット３を研削送り方向である下方に作動し、研削ホイール３２４の研削面がチャックテーブル８上に保持された加工前半導体ウエーハＷに接触して研削加工が施される。
【００２５】
ここで、研削ユニット送り機構５の送り制御について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
研削ユニット送り機構５の研削送り方向（下方向）への作動開始時には、研削ユニット３はチャックテーブル８の所定量上方位置（ホームポジション：Ｚ０）に位置付けられている。制御手段１０は、先ず研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）を附勢(ON)して開路することにより研削水を研削ホイール３２４に供給するとともに、ステップＳ１において研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を正転駆動し、研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の送り速度（ＺＶ）を第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）の速い速度で下降せしめる。
【００２６】
ステップＳ１において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で下降せしめたならば、制御手段１０はステップＳ２に進んで研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）によって検出された移動位置（Ｚ）が送り速度変更位置Ｚ１に達したか否かをチェックする。この送り速度変更位置Ｚ１は、チャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの上面即ち加工前半導体ウエーハＷの高さ位置ＺＷ（ＺＣ＋ｔ１）から研削ホイール３２３の研削面（下面）までの間隔が所定距離Ｌに相当する位置に設定されている。この所定距離Ｌは、研削ユニット３が第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で下降している状態で送り速度（ＺＶ）を急激に減速したとき、その慣性力による各部材の撓みに起因して研削ホイール３２４の研削面（下面）が加工前半導体ウエーハＷに当接しない距離、例えば１０〜２０μｍに設定されている。従って、送り速度変更位置Ｚ１は、チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置ＺＣと加工前半導体ウエーハＷの厚さｔ１と上記所定距離Ｌを加算した値（Ｚ１＝ＺＣ＋ｔ１＋Ｌ）となる。
【００２７】
ステップＳ２において移動位置（Ｚ）が送り速度変更位置Ｚ１に達していなければ、制御手段１０は上記ステップＳ１に戻って研削ユニット３の第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）での下降を継続して実行する。一方、ステップＳ２において移動位置（Ｚ）が送り速度変更位置Ｚ１に達したならば、制御手段１０はステップＳ３に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）の正転駆動の回転速度を低下させ、研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の送り速度（ＺＶ）を第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）より遅いが研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）より速い第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜２．０μｍ／秒）に設定されている。
【００２８】
ステップＳ３において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜３．０μｍ／秒）で下降せしめたならば、制御手段１０はステップＳ４に進んで研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したか否かをチェックする。即ち、制御手段１０は、上記研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)からの検出信号に基いて、研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したか否かを判定する。研削ホイール３２４の回転速度(RV)は研削ホイール３２４の研削面（下面）と半導体ウエーハＷとの間隔が小さくなるに従って研削水の抵抗が増加して一時的に低下するので、この一時的に研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したことを検出することにより、研削ホイール３２４の研削面（下面）が半導体ウエーハＷに接触する寸前に達したことを確認することができる。なお、上記所定値(RV1)は、研削ホイール３２４の回転速度が上記のように６０００rpmに設定されている場合には、例えば５９５０rpmに設定する。
【００２９】
ステップＳ４において研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下していなければ、制御手段１０は上記ステップＳ３に戻って研削ユニット３の第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜３．０μｍ／秒）での下降を継続して実行する。一方、ステップＳ４において研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したならば、制御手段１０は研削ホイール３２４の研削面（下面）が半導体ウエーハＷに接触する寸前に達したと判断し、ステップＳ５に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）の正転駆動の回転速度を更に低下させ、研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の送り速度（ＺＶ）を研削条件と同じ研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）に変更して研削送りする。
【００３０】
ステップＳ５において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）で研削送りを開始したならば、制御手段１０はステップＳ６に進んで半導体ウエーハＷが所定の仕上がり厚さｔ２まで研削されたか否かをチェックする。この半導体ウエーハＷが仕上がり厚さｔ２まで研削されたか否かの判定は、研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）によって検出された移動位置（Ｚ）が研削終了位置Ｚ２に達したか否かによって行う。即ち、研削終了位置Ｚ２は、チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置ＺＣと半導体ウエーハＷの仕上がり厚さｔ２を加算した値（Ｚ２＝ＺＣ＋ｔ２）に設定されている。
【００３１】
ステップＳ６において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の移動位置（Ｚ）が研削終了位置Ｚ２に達していなければ、制御手段１０は半導体ウエーハＷが仕上がり厚さｔ２まで研削されていないと判断し、上記ステップＳ５に戻って研削ユニット３の研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）での研削送りを継続して実行する。一方、ステップＳ６において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の移動位置（Ｚ）が研削終了位置Ｚ２に達したならば、制御手段１０は半導体ウエーハＷが仕上がり厚さｔ２まで研削されたと判断し、ステップＳ７に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動する。この結果、研削ユニット送り機構５は研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を上昇せしめる。なお、研削ユニット３を上昇させる移動速度は、上記第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）と同等または速い速度でよい。
【００３２】
ステップＳ７においてパルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動したならば、制御手段１０はステップＳ８に進んで研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）によって検出された移動位置（Ｚ）が上記ホームポジション（Ｚ０）に達したか否かをチェックする。ステップＳ８においてホームポジション（Ｚ０）に達していなければ、制御手段１０は上記ステップＳ７に戻ってパルスモータ５２（Ｍ２）の逆転駆動を継続する。ステップＳ８において移動位置（Ｚ）がホームポジション（Ｚ０）に達したならば、制御手段１０は研削ユニット３が所定のホームポジション（Ｚ０）に達したと判断し、ステップＳ９に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を停止（ＯＦＦ）する。
【００３３】
なお、ステップＳ７において研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動し研削ユニット３を上昇させたら、制御手段１０は上記研削ユニット３のサーボモータ３２０（Ｍ１）の駆動を停止するとともに、研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）を除勢(OFF)して閉路することにより研削ホイール３２４への研削水の供給を停止し、チャックテーブル８の回転駆動を停止する。そして、ターンテーブル７を矢印Aで示す方向に１８０度回動せしめて、加工後半導体ウエーハＷを載置したチャックテーブル８を被加工物搬入・搬出域８ａに位置付ける。
【００３４】
以上のように図示の実施形態においては、研削加工時に研削ユニット３をホームポジション（Ｚ０）から第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で作動し、研削ホイール３２４の研削面（下面）がチャックテーブル８の保持面８１に載置された加工前半導体ウエーハＷの上面から所定距離Ｌ（例えば１０〜２０μｍ）上方の送り速度変更位置Ｚ１に達したら、研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)に低下するまで第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）より遅いが研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）より速い第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜２．０μｍ／秒）で作動するため、上記送り速度変更位置Ｚ１から研削に関与しない研削ホイール３２４の研削面（下面）が加工前半導体ウエーハＷに接触する寸前まで移動させるために要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜２．０μｍ／秒）による作動は研削ホイール３２４の研削面（下面）が加工前半導体ウエーハＷに接触する寸前までであるため、半導体ウエーハＷにダメージを与えることがない。このように上記実施形態においては、半導体ウエーハＷにダメージを与えることなく、研削に関与しない時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によって構成された研削装置の一実施形態を示す要部斜視図。
【図２】本発明によって構成された研削装置の概略構成図。
【図３】図２に示す研磨装置に装備される制御手段の動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３３：支持部材
３２０：サーボモータ（Ｍ１）
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：ホイールマウント
３２４：研削ホイール
３４：研削ホイール回転速度検出手段 (RD)
４：研削水供給手段
４１：研削水供給源
４３：電磁開閉弁（MV）
５：研削ユニット送り機構
５１：雄ねじロッド
５２：パルスモータ（Ｍ２）
５３：軸受ブロック
５４：雌ねじブロック
６：研削ユニット位置検出手段
６１：リニヤスケール
６２：検出器（ＬＳ）
７：ターンテーブル
８：チャックテーブル
９：ハイトゲージ（ＨＧ）
１０：制御手段
１１０：入力手段（ＩＤ）
W：半導体ウエーハ
T：保護テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を所定の厚さに研削する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することにより回路が形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。なお、半導体ウエーハは、一般に個々のデバイスに分割する前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。
【０００３】
このような半導体ウエーハの裏面を研削する研削装置は、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面上に保持されている被加工物を研削するための研削ホイールを備えた研削ユニットと、該研削ユニットを該チャックテーブルの載置面と垂直な方向に研削送りする研削ユニット送り機構とを具備している。
【０００４】
半導体ウエーハはシリコン等の脆性材料によって形成されているため、研削ホイールが急激に接触すると損傷する虞がある。そこで従来の研削装置は、研削ユニット送り機構を作動して該研削ユニットを研削送り方向に移動する際に、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が例えば１５μｍに達するまでは４０〜６０ｍｍ／秒の速い速度で研削ユニット送り機構を作動し、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が例えば１５μｍに達した後は研削条件と同じ研削送り速度（例えば０．１〜０．３μｍ／秒）の非常に遅い速度で研削ユニット送り機構を作動するようにしている。
【０００５】
しかるに、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が例えば１５μｍに達したら直ちに研削条件と同じ非常に遅い研削送り速度（例えば０．１〜０．３μｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動すると、研削ホイールの研削面が被加工物に接触して実際に研削が開始されるまでに例えば５０〜１５０秒もの時間を要することになり、生産性が悪いという問題がある。
【０００６】
このような問題を解消するために、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度（４０〜６０ｍｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動し、送り速度変更位置から研削ホイールの研削面と被加工物との接触が検出さるまでは第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度（１．０〜３．０μｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動し、研削ホイールの研削面と被加工物との接触が検出されたら研削終了位置まで研削送り速度（例えば０．２〜０．４μｍ／秒）で研削ユニット送り機構を作動せしめるようにした研削装置が下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３２２２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
而して、上記特許文献１に開示された研削装置においては、研削ホイールの研削面と被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置から研削ホイールの研削面と被加工物との接触が検出さるまで研削ホイールを移動する第２の送り速度は研削ホイールの研削面が被加工物に当接しても被加工物に損傷が生じない速度（例えば１．０〜３．０μｍ／秒）に設定されているが、研削ホイールの研削面と被加工物は研削送り速度（例えば０．２〜０．４μｍ／秒）より１０倍前後の速い移動速度で接触するので、被加工物にダメージを与えることがある。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工物にダメージを与えることなく、研削ホイールの研削面が被加工物に接触して実際に研削が開始されるまで時間を短縮して生産性を向上させることができる研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物を研削するための研削ホイールおよび該研削ホイールを回転駆動する回転駆動手段を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを該チャックテーブルの該保持面に対して垂直な方向に移動せしめる研削ユニット送り機構と、該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給する研削水供給手段と、を具備する研削装置において、
該チャックテーブルの該保持面に対する該研削ユニットの移動位置を検出するための研削ユニット位置検出手段と、
該研削ホイールの回転速度を検出する研削ホイール回転速度検出手段と、
該研削ユニット位置検出手段および該研削ホイール回転速度検出手段からの検出信号に基づいて該研削ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルの該保持面に保持された加工前の被加工物の厚さを記憶する記憶手段を備えており、該研削水供給手段を作動して該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給しつつ該研削ユニット送り機構を作動して該研削ユニットを研削送り方向に移動する際に、該研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、該送り速度変更位置から該研削ホイール回転速度検出手段によって検出された研削ホイール回転速度が所定値まで低下するまでは該第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で該研削ユニット送り機構を作動せしめる、
ことを特徴とする研削装置が提供される。
【００１０】
上記被加工物の厚さを入力する入力手段を備え、加工前の被加工物の厚さは該入力手段によって上記制御手段に入力され、制御手段は加工前の被加工物の厚さを上記記憶手段に格納する。また、上記チャックテーブルの保持面の高さおよびチャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備え、上記制御手段は高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルの保持面の高さ位置およびチャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置に基づいて被加工物の厚さを求め、求めた被加工物の厚さを上記記憶手段に格納する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による研削装置は以上のように構成され、研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で研削ユニット送り機構を作動し、送り速度変更位置から研削ホイール回転速度検出手段によって検出された研削ホイール回転速度が研削水の抵抗によって所定値まで低下するまでは第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度で研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で該研削ユニット送り機構を作動せしめるので、送り速度変更位置から研削に関与しない研削ホイールの研削面が加工前の被加工物に接触する寸前まで移動させるために要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、第２の送り速度による作動は研削ホイールの研削面が加工前の被加工物に接触する寸前までであるため、被加工物にダメージを与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に従って構成された研削装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１には本発明に従って構成された研削装置の要部斜視図が示されている。
研削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の図１において右上端には、直立壁２１が立設されている。この直立壁２１の前側面には、上下方向に延びる１対の案内レール２１１、２１１が設けられている。この案内レール２１１、２１１には研削ユニット３が上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動可能に装着されている。
【００１４】
研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１の後側面には上記一対の案内レール２１１、２１１と摺動可能に嵌合する被案内溝３１１、３１１が形成されている。このように直立壁２１に設けられた一対の案内レール２１１、２１１に摺動可能に装着された移動基台３１の前側面には支持部材３３が複数個の締結ボルト３３１によって取り付けられており、この支持部材３３の前側面にスピンドルユニット３２が装着されている。
【００１５】
スピンドルユニット３２は、支持部材３３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための回転駆動手段としてのサーボモータ３２０（Ｍ１）とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、回転スピンドル３２２の下端にはホイールマウント３２３が設けられている。そして、このホイールマウント３２３の下面に研削ホイール３２４が取り付けられる。この研削ホイール３２４は、環状の砥石基台３２５と、該砥石基台３２５の下面に装着された研削砥石３２６からなる複数のセグメントとによって構成されており、砥石基台３２５が締結ネジ３２７によってホイールマウント３２３に装着される。このように構成されたスピンドルユニット３２は、サーボモータ３２０（Ｍ１）が駆動されると研削ホイール３２４を矢印で示す方向に回転せしめる。
【００１６】
図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように上記研削ホイール３２４の回転速度を検出する研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)を具備している。なお、図示の実施形態における研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)は、上記サーボモータ３２０（Ｍ１）の回転速度を検出することにより研削ホイール３２４の回転速度を検出するように構成されている。この研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)は、検出信号を後述する制御手段１０に送る。また、図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように上記研削ホイール３２４および後述するチャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給する研削水供給手段４を具備している。研削水供給手段４は、研削水供給源４１と、該研削水供給源４１と上記スピンドルユニット３２とを接続する配管４２と、該配管４２に配設された電磁開閉弁４３（MV）とからなっている。この電磁開閉弁４３（MV）は、除勢(OFF)している状態では閉路しており、附勢(ON)されると開路して研削水供給源４１とスピンドルユニット３２を連通するように構成されている。なお、電磁開閉弁４３（MV）は、後述する制御手段１０によって制御される。
【００１７】
図１に戻って説明を続けると、図示の形態における研削装置は、上記移動基台３１即ち研削ユニット３を案内レール２１１、２１１に沿って移動させ研削ホイール３２４を後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向に研削送りする研削ユニット送り機構５を具備している。この研削ユニット送り機構５について、図２を参照して説明する。図２に示す研削ユニット送り機構５は、直立壁２１の後側面に平行に上下方向に配設された雄ねじロッド５１と、直立壁２１の後側面上部に装着され雄ねじロッド５１を回転駆動するためのパルスモータ５２（Ｍ２）と、直立壁２１の後側面下部に装着され雄ねじロッド５１の下端部を回転可能に支持する軸受ブロック５３と、上記移動基台３１に装着され雄ねじロッド５１と螺合する雌ねじブロック５４を具備しており、パルスモータ５２（Ｍ２）を正転駆動することにより研削ユニット３を下方に移動し、パルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動することにより研削ユニット３を上方に移動せしめる。なお、上記直立壁２１には、雌ねじブロック５４の移動を許容する長穴が形成されている。
【００１８】
図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の後述するチャックテーブルの保持面に対する移動位置を検出するための研削ユニット位置検出手段６を具備している。研削ユニット位置検出手段６は、上記雄ねじロッド５１と平行に配設され直立壁２１に固定されたリニヤスケール６１と、上記雌ねじブロック５４に取り付けられリニヤスケール６１の被検出線を検出する検出器６２（ＬＳ）とからなっている。なお、検出器６２（ＬＳ）は、それ自体周知の光電式検出器でよく、上記リニヤスケール６１の被検出線（例えば１μｍ間隔で形成されている）の検出に応じてパルス信号を生成し、このパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００１９】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記直立壁２１の前側において装置ハウジング２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７を具備している。このターンテーブル７は、図１に示すように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で示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル７には、図示の実施形態の場合１８０度の位相角をもって２個のチャックテーブル８が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル８は、上面に被加工物を保持する保持面８１を有し、図示しない回転駆動手段によって矢印で示す方向に回転せしめられるようになっている。なお、チャックテーブル８は、多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料から構成されており、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル８を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、保持面８１上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、上記ターンテーブル７は、２個のチャックテーブル８を被加工物搬入・搬出域８ａと上記研削ユニット３の下方位置である研削加工域８ｂに交互に位置付けるようになっている。被加工物搬入・搬出域８ａに位置付けられたチャックテーブル８の保持面８１上に加工前の被加工物としての半導体ウエーハＷが図示しない被加工物搬入手段によって載置される。なお、被加工物としての半導体ウエーハＷの表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側がチャックテーブル８の保持面８１上に載置される。
【００２０】
図示の実施形態における研削装置は、図１および図２に示すようにチャックテーブル８の保持面８１の高さ位置およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前の被加工物としての半導体ウエーハＷの高さ位置を検出する高さ位置検出手段としてのハイトゲージ９（ＨＧ）を具備している。このハイトゲージ９（ＨＧ）は、その検出信号を後述する制御手段１０に送る。
【００２１】
図示の実施形態における研削装置は、図２に示すように制御手段１０を具備している。制御手段１０はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。なお。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置ＺＣ、チャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前被加工物の高さ位置ＺＷ、加工前被加工物の厚さｔ１、被加工物の仕上がり厚さｔ２等を記憶する記憶手段として機能する。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)、研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）、ハイトゲージ９（ＨＧ）、被加工物の厚さ等を入力する入力手段１１０（ＩＤ）等からの信号が入力される。また、出力インターフェース１０５からは、上記サーボモータ３２０（Ｍ１）、パルスモータ５２（Ｍ２）、研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）等に制御信号を出力する。
【００２２】
図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その研削加工動作について説明する。
なお、研削加工に先立って上記チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置（ＺＣ）が予め制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。即ち、チャックテーブル８を研削加工域８ｂに位置付け、研削ユニット送り機構５を作動して研削ユニット３を徐々に下降させていき、研削ホイール３２４の研削面（下面）がチャックテーブル８の保持面８１に接触した状態における研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）から出力された位置信号を、制御手段１０はチャックテーブル８の保持面８１の高さ位置（ＺＣ）即ち研削ユニット３の原点位置としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。また、被加工物としての半導体ウエーハＷについては、加工前の設計上の厚さｔ１および設計上の仕上がり厚さｔ２が入力手段１１０（ＩＤ）から制御手段１０に入力され、この入力データが制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。
【００２３】
加工前の半導体ウエーハＷは、図示しない被加工物搬入手段によって被加工物搬入・搬出域８ａに位置付けられているチャックテーブル８の保持面８１上に載置される。チャックテーブル８の保持面８１上に載置された加工前半導体ウエーハＷは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル８上に吸着保持される。そして、ターンテーブル７を図示しない回転駆動機構によって矢印Aで示す方向に１８０度回動せしめて、加工前半導体ウエーハＷを載置したチャックテーブル８を研削加工域８ｂに位置付ける。研削加工域８ｂにチャックテーブル８が位置付けられたならば、ハイトゲージ９（ＨＧ）によってチャックテーブル８の保持面８１の高さ（Ｈ１）およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの高さ（Ｈ２）が検出され、その検出信号が制御手段１０に入力されてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納される。そして、制御手段１０は、上記チャックテーブル８の保持面８１の高さ（Ｈ１）とチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの高さ（Ｈ２）に基づいて半導体ウエーハＷの加工前厚さｔ１を求め（ｔ１＝Ｈ２−Ｈ１）、このようにして求めた半導体ウエーハＷの加工前厚さｔ１をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納する。なお、加工前半導体ウエーハＷの厚さｔ１は、上述したように入力手段１１０（ＩＤ）によって入力してもよいが、加工前半導体ウエーハＷの厚さのバラツキ等を考慮すると、その都度チャックテーブル８の保持面８１の高さ（Ｈ１）およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの高さ（Ｈ２）とを検出してその差によって求めるのが望ましい。
【００２４】
上述したように加工前半導体ウエーハＷを保持したチャックテーブル８が研削加工域８ｂに位置付けられると、制御手段１０は、チャックテーブル８を駆動する図示しない回転駆動機構を作動してチャックテーブル８を矢印Bで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転せしめるとともに、研削ユニット３のサーボモータ３２０（Ｍ１）を駆動して研削ホイール３２４を矢印Cで示す方向に例えば６０００rpmの回転速度で回転せしめる。また、制御手段１０は、上記研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）を附勢(ON)して開路し、研削水供給源４１とスピンドルユニット３２を連通する。この結果、スピンドルユニット３２を構成する研削ホイール３２４およびチャックテーブル８の保持面８１上に保持された半導体ウエーハＷに研削水が供給される。次に制御手段１０は、研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を正転駆動して研削ユニット３を研削送り方向である下方に作動し、研削ホイール３２４の研削面がチャックテーブル８上に保持された加工前半導体ウエーハＷに接触して研削加工が施される。
【００２５】
ここで、研削ユニット送り機構５の送り制御について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
研削ユニット送り機構５の研削送り方向（下方向）への作動開始時には、研削ユニット３はチャックテーブル８の所定量上方位置（ホームポジション：Ｚ０）に位置付けられている。制御手段１０は、先ず研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）を附勢(ON)して開路することにより研削水を研削ホイール３２４に供給するとともに、ステップＳ１において研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を正転駆動し、研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の送り速度（ＺＶ）を第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）の速い速度で下降せしめる。
【００２６】
ステップＳ１において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で下降せしめたならば、制御手段１０はステップＳ２に進んで研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）によって検出された移動位置（Ｚ）が送り速度変更位置Ｚ１に達したか否かをチェックする。この送り速度変更位置Ｚ１は、チャックテーブル８の保持面８１上に保持された加工前半導体ウエーハＷの上面即ち加工前半導体ウエーハＷの高さ位置ＺＷ（ＺＣ＋ｔ１）から研削ホイール３２３の研削面（下面）までの間隔が所定距離Ｌに相当する位置に設定されている。この所定距離Ｌは、研削ユニット３が第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で下降している状態で送り速度（ＺＶ）を急激に減速したとき、その慣性力による各部材の撓みに起因して研削ホイール３２４の研削面（下面）が加工前半導体ウエーハＷに当接しない距離、例えば１０〜２０μｍに設定されている。従って、送り速度変更位置Ｚ１は、チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置ＺＣと加工前半導体ウエーハＷの厚さｔ１と上記所定距離Ｌを加算した値（Ｚ１＝ＺＣ＋ｔ１＋Ｌ）となる。
【００２７】
ステップＳ２において移動位置（Ｚ）が送り速度変更位置Ｚ１に達していなければ、制御手段１０は上記ステップＳ１に戻って研削ユニット３の第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）での下降を継続して実行する。一方、ステップＳ２において移動位置（Ｚ）が送り速度変更位置Ｚ１に達したならば、制御手段１０はステップＳ３に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）の正転駆動の回転速度を低下させ、研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の送り速度（ＺＶ）を第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）より遅いが研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）より速い第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜２．０μｍ／秒）に設定されている。
【００２８】
ステップＳ３において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜３．０μｍ／秒）で下降せしめたならば、制御手段１０はステップＳ４に進んで研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したか否かをチェックする。即ち、制御手段１０は、上記研削ホイール回転速度検出手段３４(RD)からの検出信号に基いて、研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したか否かを判定する。研削ホイール３２４の回転速度(RV)は研削ホイール３２４の研削面（下面）と半導体ウエーハＷとの間隔が小さくなるに従って研削水の抵抗が増加して一時的に低下するので、この一時的に研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したことを検出することにより、研削ホイール３２４の研削面（下面）が半導体ウエーハＷに接触する寸前に達したことを確認することができる。なお、上記所定値(RV1)は、研削ホイール３２４の回転速度が上記のように６０００rpmに設定されている場合には、例えば５９５０rpmに設定する。
【００２９】
ステップＳ４において研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下していなければ、制御手段１０は上記ステップＳ３に戻って研削ユニット３の第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜３．０μｍ／秒）での下降を継続して実行する。一方、ステップＳ４において研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)まで低下したならば、制御手段１０は研削ホイール３２４の研削面（下面）が半導体ウエーハＷに接触する寸前に達したと判断し、ステップＳ５に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）の正転駆動の回転速度を更に低下させ、研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の送り速度（ＺＶ）を研削条件と同じ研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）に変更して研削送りする。
【００３０】
ステップＳ５において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）で研削送りを開始したならば、制御手段１０はステップＳ６に進んで半導体ウエーハＷが所定の仕上がり厚さｔ２まで研削されたか否かをチェックする。この半導体ウエーハＷが仕上がり厚さｔ２まで研削されたか否かの判定は、研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）によって検出された移動位置（Ｚ）が研削終了位置Ｚ２に達したか否かによって行う。即ち、研削終了位置Ｚ２は、チャックテーブル８の保持面８１の高さ位置ＺＣと半導体ウエーハＷの仕上がり厚さｔ２を加算した値（Ｚ２＝ＺＣ＋ｔ２）に設定されている。
【００３１】
ステップＳ６において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の移動位置（Ｚ）が研削終了位置Ｚ２に達していなければ、制御手段１０は半導体ウエーハＷが仕上がり厚さｔ２まで研削されていないと判断し、上記ステップＳ５に戻って研削ユニット３の研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）での研削送りを継続して実行する。一方、ステップＳ６において研削ユニット３即ち研削ホイール３２４の移動位置（Ｚ）が研削終了位置Ｚ２に達したならば、制御手段１０は半導体ウエーハＷが仕上がり厚さｔ２まで研削されたと判断し、ステップＳ７に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動する。この結果、研削ユニット送り機構５は研削ユニット３即ち研削ホイール３２４を上昇せしめる。なお、研削ユニット３を上昇させる移動速度は、上記第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）と同等または速い速度でよい。
【００３２】
ステップＳ７においてパルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動したならば、制御手段１０はステップＳ８に進んで研削ユニット位置検出手段６の検出器６２（ＬＳ）によって検出された移動位置（Ｚ）が上記ホームポジション（Ｚ０）に達したか否かをチェックする。ステップＳ８においてホームポジション（Ｚ０）に達していなければ、制御手段１０は上記ステップＳ７に戻ってパルスモータ５２（Ｍ２）の逆転駆動を継続する。ステップＳ８において移動位置（Ｚ）がホームポジション（Ｚ０）に達したならば、制御手段１０は研削ユニット３が所定のホームポジション（Ｚ０）に達したと判断し、ステップＳ９に進んで研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を停止（ＯＦＦ）する。
【００３３】
なお、ステップＳ７において研削ユニット送り機構５のパルスモータ５２（Ｍ２）を逆転駆動し研削ユニット３を上昇させたら、制御手段１０は上記研削ユニット３のサーボモータ３２０（Ｍ１）の駆動を停止するとともに、研削水供給手段４の電磁開閉弁４３（MV）を除勢(OFF)して閉路することにより研削ホイール３２４への研削水の供給を停止し、チャックテーブル８の回転駆動を停止する。そして、ターンテーブル７を矢印Aで示す方向に１８０度回動せしめて、加工後半導体ウエーハＷを載置したチャックテーブル８を被加工物搬入・搬出域８ａに位置付ける。
【００３４】
以上のように図示の実施形態においては、研削加工時に研削ユニット３をホームポジション（Ｚ０）から第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）で作動し、研削ホイール３２４の研削面（下面）がチャックテーブル８の保持面８１に載置された加工前半導体ウエーハＷの上面から所定距離Ｌ（例えば１０〜２０μｍ）上方の送り速度変更位置Ｚ１に達したら、研削ホイール３２４の回転速度(RV)が所定値(RV1)に低下するまで第１の送り速度Ｖ１（例えば１０〜５０ｍｍ／秒）より遅いが研削送り速度Ｖ３（例えば０．１〜０．２μｍ／秒）より速い第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜２．０μｍ／秒）で作動するため、上記送り速度変更位置Ｚ１から研削に関与しない研削ホイール３２４の研削面（下面）が加工前半導体ウエーハＷに接触する寸前まで移動させるために要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、第２の送り速度Ｖ２（例えば１．０〜２．０μｍ／秒）による作動は研削ホイール３２４の研削面（下面）が加工前半導体ウエーハＷに接触する寸前までであるため、半導体ウエーハＷにダメージを与えることがない。このように上記実施形態においては、半導体ウエーハＷにダメージを与えることなく、研削に関与しない時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によって構成された研削装置の一実施形態を示す要部斜視図。
【図２】本発明によって構成された研削装置の概略構成図。
【図３】図２に示す研磨装置に装備される制御手段の動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３３：支持部材
３２０：サーボモータ（Ｍ１）
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：ホイールマウント
３２４：研削ホイール
３４：研削ホイール回転速度検出手段 (RD)
４：研削水供給手段
４１：研削水供給源
４３：電磁開閉弁（MV）
５：研削ユニット送り機構
５１：雄ねじロッド
５２：パルスモータ（Ｍ２）
５３：軸受ブロック
５４：雌ねじブロック
６：研削ユニット位置検出手段
６１：リニヤスケール
６２：検出器（ＬＳ）
７：ターンテーブル
８：チャックテーブル
９：ハイトゲージ（ＨＧ）
１０：制御手段
１１０：入力手段（ＩＤ）
W：半導体ウエーハ
T：保護テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物を研削するための研削ホイールおよび該研削ホイールを回転駆動する回転駆動手段を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを該チャックテーブルの該保持面に対して垂直な方向に移動せしめる研削ユニット送り機構と、該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給する研削水供給手段と、を具備する研削装置において、
該チャックテーブルの該保持面に対する該研削ユニットの移動位置を検出するための研削ユニット位置検出手段と、
該研削ホイールの回転速度を検出する研削ホイール回転速度検出手段と、
該研削ユニット位置検出手段および該研削ホイール回転速度検出手段からの検出信号に基づいて該研削ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルの該保持面に保持された加工前の被加工物の厚さを記憶する記憶手段を備えており、該研削水供給手段を作動して該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給しつつ該研削ユニット送り機構を作動して該研削ユニットを研削送り方向に移動する際に、該研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、該送り速度変更位置から該研削ホイール回転速度検出手段によって検出された研削ホイール回転速度が所定値まで低下するまでは該第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で該研削ユニット送り機構を作動せしめる、
ことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
被加工物の厚さを入力する入力手段を備え、加工前の被加工物の厚さは該入力手段によって該制御手段に入力され、該制御手段は加工前の被加工物の厚さを該記憶手段に格納する、請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
該チャックテーブルの保持面の高さ位置および該チャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備え、該制御手段は該高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルの保持面の高さ位置および該チャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置に基づいて被加工物の厚さを求め、該求めた被加工物の厚さを該記憶手段に格納する、請求項１記載の研削装置。
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物を研削するための研削ホイールおよび該研削ホイールを回転駆動する回転駆動手段を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを該チャックテーブルの該保持面に対して垂直な方向に移動せしめる研削ユニット送り機構と、該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給する研削水供給手段と、を具備する研削装置において、
該チャックテーブルの該保持面に対する該研削ユニットの移動位置を検出するための研削ユニット位置検出手段と、
該研削ホイールの回転速度を検出する研削ホイール回転速度検出手段と、
該研削ユニット位置検出手段および該研削ホイール回転速度検出手段からの検出信号に基づいて該研削ユニット送り機構を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルの該保持面に保持された加工前の被加工物の厚さを記憶する記憶手段を備えており、該研削水供給手段を作動して該研削ホイールと該チャックテーブルの保持面に保持されている被加工物に研削水を供給しつつ該研削ユニット送り機構を作動して該研削ユニットを研削送り方向に移動する際に、該研削ホイールの研削面と加工前の被加工物との間隔が所定間隔に達する送り速度変更位置までは第１の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、該送り速度変更位置から該研削ホイール回転速度検出手段によって検出された研削ホイール回転速度が所定値まで低下するまでは該第１の送り速度より遅いが研削送り速度より速い第２の送り速度で該研削ユニット送り機構を作動し、以後研削終了位置まで研削送り速度で該研削ユニット送り機構を作動せしめる、
ことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
被加工物の厚さを入力する入力手段を備え、加工前の被加工物の厚さは該入力手段によって該制御手段に入力され、該制御手段は加工前の被加工物の厚さを該記憶手段に格納する、請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
該チャックテーブルの保持面の高さ位置および該チャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備え、該制御手段は該高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルの保持面の高さ位置および該チャックテーブルの保持面に保持された加工前の被加工物の高さ位置に基づいて被加工物の厚さを求め、該求めた被加工物の厚さを該記憶手段に格納する、請求項１記載の研削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−５２０７５（Ｐ２０１０−５２０７５Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１８０６１（Ｐ２００８−２１８０６１）
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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