JP5654365B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークを研削加工する研削装置に関するものである。

半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体デバイスの目的厚みを得るために、多数の半導体デバイスの集合体であるワークの段階で、その裏面を研削，研磨して薄化することが行われている。また、昨今の半導体デバイスの顕著な薄型化に伴い、ワークは一層薄く加工されるようになっている。

一般に、ワークの研削や研磨はその厚みを測定しながら進められる。本願発明の出願人は、測定用プローブを被加工面に接触させながらワークの厚みを正確に計測し、所望の厚みに研削する研削装置を提案している（特許文献１参照）。

特開２０００−６０１８号公報

しかしながら、上記の研削装置によれば、たとえば樹脂に埋め込まれたＣｕポストを樹脂を研削することにより頭出しする場合など、所定の部材の頭出しを行なう場合には、当該部材が埋め込まれている高さが一定とは限らないため、ワークを一定の厚みに研削しても当該部材の頭出しが適切に行なえない場合があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、所定の部材の頭出しを高精度に行なうことが可能な研削装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研削装置は、ワークを保持する保持面が形成され、該保持面が回転する保持手段と、該保持手段に保持されて回転されるワークを研削加工する加工手段と、該加工手段の動きを制御する制御手段とを有する研削装置であって、前記ワークは、反射率が第一の反射率である第一の部材と、該第一の部材を被覆した反射率が第二の反射率である第二の部材で構成され、該制御手段は、研削中の前記ワークの被研削面に検出光を照射して被研削面からの反射光を受光する検出部を有し、該検出部で検出された受光量の周期的な変化が増加したことに基づいて該第二の部材に覆われた該第一の部材が露出したと判断した際に、前記ワークの研削を停止することを特徴とする。

本発明に係る研削装置によれば、所定の部材の頭出しを高精度に行なうことができる。

図１は、本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す側面図である。 図３は、本発明の一実施形態である研削装置の検出部の構成を示す模式図である。 図４は、本発明の一実施形態であるワークＷの構成を示す模式図である。 図５は、本発明の一実施形態である検出処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、本発明の一実施形態である検出処理を説明するための図である。 図７は、本発明の一実施形態である検出処理を説明するための図である。 図８は、本発明の一実施形態である検出処理を説明するための図である。 図９は、本発明の一実施形態であるワークＷの変形例の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である研削装置の構成及びその動作について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

〔研削装置の構成〕
始めに、図１〜３を参照して、本発明の一実施形態である研削装置の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施形態である研削装置の構成を示す側面図である。図３は、本発明の一実施形態である研削装置の検出部の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である研削装置１は、直方体状の基台２を備える。基台２の上面の前方側には、研削装置１に対する各種指示を受け付ける操作パネル３が設けられている。操作パネル３の後方側には、チャックテーブル４１を支持するテーブル支持台４が設けられている。テーブル支持台４の後方側には、支柱部５が設けられている。支柱部５の前面には、上下方向に移動可能に研削ユニット６が支持されている。研削ユニット６の近傍には、チャックテーブル４１に保持されたワークＷを構成する部材を検出する検出部７０が設けられている。これらの各構成部を制御部（制御手段）Ｃが制御・統括している。

ワークＷは、基板上に配設された２種の部材からなり、第一の部材が第二の部材に埋め込まれるように構成されている。ワークＷを構成する部材としては、特に限定されないが、例えば第一の部材としてはＣｕ、第二の部材としてはモールド樹脂などが例示できる。基板についても特に限定されず、シリコンウェーハ、ガリウムヒ素ウェーハ、シリコンカーバイドウェーハ等の半導体ウェーハ、セラミック基板、ガラス基板、サファイア基板等の無機材料基板などが例示できる。

テーブル支持台４は、正方形状に設けられ、チャックテーブル４１を回転可能に支持する。テーブル支持台４は、図示しない駆動機構に接続され、この駆動機構から供給される駆動力によって、基台２の上面に形成された開口部２ａ内を前後方向にスライド移動される。これにより、チャックテーブル４１は、研削ユニット６にワークＷの露出面を対向させる研削位置と、この研削位置から前方側に離間し、加工前のワークＷが供給される一方、加工後のワークＷが回収される載せ換え位置との間でスライド移動される。テーブル支持台４の前後には、ワークＷの研削加工時に発生する研削砥石のくずなどが基台２内に侵入することを抑制する防塵カバー８が設けられている。防塵カバー８は、テーブル支持台４の前面及び後面に取り付けられると共に、テーブル支持台４の移動位置に応じて伸縮可能に設けられ、基台２の開口部２ａを覆うように構成されている。

チャックテーブル４１は、本発明に係る保持手段を構成するものであり、円盤状に形成され、その上面には図中矢印Ａが示す方向に搬入されたワークＷが保持される保持面４１ａが形成されている。保持面４１ａの中央部分には、ポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。チャックテーブル４１は、基台２内に配置された図示しない吸引源に接続され、保持面４１ａの吸着面においてワークＷを吸着保持する。また、チャックテーブル４１は、図示しない回転駆動機構に接続され、この回転駆動機構により保持面４１ａにワークＷを保持した状態で回転される。

支柱部５は、直方体状に設けられ、その前面にはチャックテーブル４１の上方において研削ユニット６を移動させる研削ユニット移動機構５１が設けられている。研削ユニット移動機構５１は、支柱部５に対してボールねじ式の移動機構により上下方向に移動するＺ軸テーブル５２を有している。Ｚ軸テーブル５２には、その前面側に取り付けられた支持部５３を介して研削ユニット６が支持されている。

研削ユニット６は、本発明に係る加工手段を構成するものであり、図示しないスピンドルの下端に着脱自在に装着された研削砥石６１を有している。この研削砥石６１は、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たダイヤモンド砥石で構成されている。研削ユニット６は、チャックテーブル４１の回転方向と同じ方向に研削砥石６１を回転させつつ、研削位置に配置されたワークＷの表面に研削砥石６１を当接させることによって、ワークＷの表面に露出した部材を研削加工する。

検出部７０は、基台２の開口部２ａの側方側に立設された逆Ｌ字形状のアーム部７１と、アーム部７１の先端に設けられたレーザヘッド部７２とを備える。図２に示すように、検出部７０は、レーザヘッド部７２からワークＷの表面にレーザ光を照射し、ワークＷの表面で反射したレーザ光を受光する。

レーザヘッド部７２は、図３に示すように、ケース７２１と、分離壁７２２と、光源とレンズを含む照射系７２３と、制御部Ｃに接続されたセンサー７２４とを備え、ケース７２１と分離壁７２２とで囲まれた空間に、ケース７２１の側面に設けられた給水口７２５から給水された水を、ケース７２１下面に設けられた排水口７２６からワークＷの表面に供給しながら、照射系７２３がワークＷの表面にレーザ光を照射するとともにセンサー７２４で反射光を受光する。そして、制御部Ｃが、反射光の受光量の変化に基づいてワークＷ表面に露出した部材を検出する。

以上のように構成される研削装置１の各構成部の動作を統括的に制御する制御部Ｃは、研削装置１の動作に必要な各種データを保持するメモリを内蔵したマイクロコンピュータ等で構成される。この制御部Ｃの制御のもとで、研削装置１は、以下に説明する検出処理を実行する。

〔検出処理〕
図３に示すように、検出部７０のレーザヘッド部７２は、チャックテーブル４１の回転に伴って回転するワークＷの被研削面に対し、検出光としてのレーザ光を照射するとともに、反射光を受光する。このような処理を、ワークＷの構成に応じて、ワークＷ（チャックテーブル４１）の回転軸Ｌからの距離を適宜に変更し検出の経路を決定して行なう。

ここで、図４および図５を参照して、本実施の形態に係る検出処理手順について説明する。図４は本実施の形態の検出対象としてのワークＷを例示する模式図であり、図５は検出処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、ワークＷは、基板上に配設された２種の部材からなり、第一の部材が第二の部材に埋め込まれるように構成されている。例えば第一の部材としてのＣｕのチップが基板上に配設され、第二の部材としてのモールド樹脂により被覆されている。

このようなワークＷの第二の部材を研削して第一の部材が頭出しされた場合に、本実施の形態にかかる検出処理を行なう。例えば、ワークＷ（チャックテーブル４１）を回転させながら図４中矢印Ｂに示す経路で検出処理を行なうと、検出部７０は、周期的に第一の部材からの反射光と第二の部材からの反射光を受光する。ここで、第一の部材での反射率と第二の部材での反射率が異なることから、反射光の強度が周期的に変化する。

一方、第二の部材の研削が不十分で、第一の部材が頭出しされていない場合や、第一の部材の頭出しが不十分な場合には、同じ経路で検出処理を行なっても、反射光の強度は変化しない。そこで、反射光の強度が変化したことで、第一の部材の頭出しが十分になされたと判断できる。

図５に示すフローチャートは、オペレータが操作パネル３を操作して検出処理の実行を指示したタイミングで開始となり、検出処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、制御部Ｃは、検出部７０の動作を制御して、チャックテーブル４１の回転に伴って回転するワークＷに対し、レーザ光を照射するとともに反射光を受光して、受光量をメモリに記憶させる。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、検出処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、制御部Ｃは、ステップＳ１で記憶した受光量を確認し、変化の有無を判断する。変化していない場合には（ステップＳ２，Ｎｏ）、第一の部材の頭出しは不十分と判断し（ステップＳ３）、ワークＷの研削を続行し（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。一方、変化があった場合には（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、第一の部材の頭出しが完了したと判断し（ステップＳ５）、研削ユニット６を制御してワークＷの研削を停止して（ステップＳ６）、一連の検出処理を終了する。

ここで、具体的に受光量の変化の有無を判断する方法について、図６〜図８を参照して説明する。図６〜図８は、図４のワークＷについて図４中矢印Ｂに示す経路で、受光した反射光の強度データを計測し、データの移動平均値を計算した結果を例示する。図６は、第二の部材の研削が不十分で第一の部材が頭出しされていないワークＷについてのものであり、図７は、第二の部材の研削が不十分で第一の部材の頭出しが不十分なワークＷについてのものであり、図８は、第二の部材を研削して第一の部材が十分に頭出しされたワークＷについてのものである。

例えば図４のワークＷについては、前述のステップＳ２の受光量の変化があったことを反射光の強度データの移動平均値が、所定の閾値を超えたことで判断し、第一の部材の頭出しが十分になされたと判断できる。閾値については、あらかじめ第一の部材、第二の部材の反射率に基づいて設定する。そうすると、図６、図７では移動平均値が閾値を下回っているので研削は続行される。図８では移動平均値が閾値を上回っているので研削が停止される。

本実施の形態に係る研削処理は、図９に示すような、第一の部材からなるプレートが第二の部材に埋め込まれたワークＷにも適用可能である。このようなワークＷについて、第一の部材が頭出しされている場合には、上記ステップＳ１において図中矢印Ｃに示す経路で検出される受光量は一定になる。そこで、上記ステップＳ２において、反射光の強度データがあらかじめ第一の部材、第二の部材の反射率に基づいて設定された閾値を超えて変化した場合に、反射光の受光量が変化し第一の部材の頭出しがされたと判断する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である検出処理によれば、検出部７０は、第一の部材と第二の部材の反射率の違いにより第二の部材に埋め込まれた第一の部材の頭出しを検出できるので、所定の部材の頭出しを高精度に行なうことができる。

１ 研削装置
６ 研削ユニット
４１ チャックテーブル
７０ 検出部
Ｗ ワーク
Ｃ 制御部

Claims (1)

1. ワークを保持する保持面が形成され、該保持面が回転する保持手段と、該保持手段に保持されて回転されるワークを研削加工する加工手段と、該加工手段の動きを制御する制御手段とを有する研削装置であって、
   前記ワークは、反射率が第一の反射率である第一の部材と、該第一の部材を被覆した反射率が第二の反射率である第二の部材で構成され、
   該制御手段は、研削中の前記ワークの被研削面に検出光を照射して被研削面からの反射光を受光する検出部を有し、該検出部で検出された受光量の周期的な変化が増加したことに基づいて該第二の部材に覆われた該第一の部材が露出したと判断した際に、前記ワークの研削を停止することを特徴とする研削装置。

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