JP6632356B2 - Grinding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ウェハを研削砥石に対して傾斜させて研削可能な研削装置に関し、特に、研削加工の際に生じる摩擦熱に起因したチルト角の影響をキャンセルする研削装置に関する。 The present invention relates to a grinding apparatus that can grind a wafer by tilting the wafer with respect to a grinding wheel, and more particularly, to a grinding apparatus that cancels the influence of a tilt angle caused by frictional heat generated during grinding.
半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)を薄膜に形成するために、ウェハの裏面を研削する裏面研削が行われている。 In the field of semiconductor manufacturing, backside grinding of the backside of a wafer is performed in order to form a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter, referred to as “wafer”) into a thin film.
ウェハの裏面研削を行う研削装置として、特許文献1には、ウェハを保持する保持手段と、ウェハを研削する研削手段と、保持手段の傾きを任意の角度に調整する傾き角度調整手段と、ウェハの厚みを径方向で複数のポイントで計測する非接触式厚み計測手段と、を備えたものが開示されている。傾き角度調整手段は、計測されたウェハの厚みに基づいて、ウェハの厚みが均一になるように保持手段の傾きを調整し、研削手段は、ウェハに対して斜めに当接した状態で研削を進める。 As a grinding device for grinding a back surface of a wafer, Patent Document 1 discloses a holding device for holding a wafer, a grinding device for grinding a wafer, a tilt angle adjusting device for adjusting a tilt of the holding device to an arbitrary angle, and a wafer. And a non-contact type thickness measuring means for measuring the thickness at a plurality of points in the radial direction. The tilt angle adjusting means adjusts the tilt of the holding means based on the measured thickness of the wafer so that the thickness of the wafer becomes uniform, and the grinding means grinds the wafer in a state of being in contact with the wafer obliquely. Proceed.
しかしながら、上述したような特許文献1記載の研削装置では、研削加工の際に生じる摩擦熱で保持手段や傾き角度調整手段が熱変形すると、ウェハの厚みに応じて調整されるチルト角が所望の値から外れ、ウェハを所望の形状に研削できない虞があった。 However, in the grinding device described in Patent Document 1 described above, when the holding unit and the tilt angle adjusting unit are thermally deformed by frictional heat generated during the grinding process, the tilt angle adjusted according to the thickness of the wafer becomes a desired tilt angle. The value may be out of the range, and the wafer may not be ground to a desired shape.
そこで、研削加工の際に生じる摩擦熱に起因したチルト角の誤差を考慮して、ウェハを所望の形状に研削するという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。 Therefore, a technical problem to be solved arises in that the wafer is ground into a desired shape in consideration of a tilt angle error caused by frictional heat generated during the grinding process. The purpose is to solve.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、ウェハを保持する保持手段と、前記ウェハを研削する研削手段と、鉛直方向に伸縮自在な昇降手段で前記保持手段を前記研削手段に対して傾斜可能な傾斜手段と、を備えた研削装置であって、前記昇降手段の温度を計測する温度計測手段と、研削加工の際に前記昇降手段に作用する圧力を計測する圧力計測手段と、研削加工前後の前記昇降手段の計測温度に応じて、前記昇降手段の熱変形量を演算し、該熱変形量をキャンセルするように前記昇降手段の伸縮量を補正するとともに、前記昇降手段に作用する圧力に応じて、前記昇降手段の圧縮量を演算し、該圧縮量をキャンセルするように前記昇降手段の伸縮量を補正する制御手段と、を備えている研削装置を提供する。 The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 has a holding means for holding a wafer, a grinding means for grinding the wafer, and a vertically movable means for vertically expanding and contracting. And a tilting means capable of tilting the holding means with respect to the grinding means, wherein the temperature measuring means measures the temperature of the elevating means, and which acts on the elevating means during grinding. Pressure measuring means for measuring the pressure to be applied, and the amount of expansion and contraction of the elevating means so as to cancel the amount of thermal deformation of the elevating means according to the temperature measured by the elevating means before and after grinding. And correcting means for calculating the amount of compression of the elevating means in accordance with the pressure acting on the elevating means, and correcting the amount of expansion and contraction of the elevating means so as to cancel the compression amount. Grinding equipment To provide.
この構成によれば、制御手段が、研削加工前後の可動支持部の温度差から可動支持部の熱変形量を演算し、この熱変形量をキャンセルするように可動支持部の伸縮量を補正するため、研削加工の摩擦熱に起因して可動支持部が熱変形する場合であっても、チルト角を所望の値に維持してウェハを所望の形状に研削することができる。 According to this configuration, the control means calculates the amount of thermal deformation of the movable support from the temperature difference between the movable support before and after the grinding, and corrects the amount of expansion and contraction of the movable support so as to cancel the amount of thermal deformation. Therefore, even when the movable support portion is thermally deformed due to frictional heat of the grinding process, the wafer can be ground into a desired shape while maintaining the tilt angle at a desired value.
さらに、制御手段が、研削手段がウェハを押圧して研削する際に可動支持部に作用する圧力から可動支持部の圧縮量を演算し、この圧縮量をキャンセルするように可動支持部の伸縮量を補正するため、研削加工時に可動支持部が沈降する場合であっても、チルト角を所望の値に維持してウェハを所望の形状に研削することができる。 Further , the control means calculates the amount of compression of the movable support part from the pressure acting on the movable support part when the grinding means presses and grinds the wafer, and the amount of expansion and contraction of the movable support part so as to cancel this compression amount. Is corrected, the wafer can be ground into a desired shape while maintaining the tilt angle at a desired value, even when the movable support section sinks during the grinding process.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加えて、前記温度計測手段は、前記昇降手段の近傍に配置されている研削装置を提供する。 The invention of claim 2, wherein, in addition to the configuration of the invention according to claim 1, wherein the temperature measuring means provides a grinding apparatus disposed in the vicinity of the lifting means.
この構成によれば、請求項1記載の発明の効果に加えて、温度計測手段は、可動支持部の僅かな温度上昇でも精度良く計測可能なため、チルト角を早期に所望の値に復帰させることができる。 According to this configuration, in addition to the effect of the first aspect, the temperature measuring means, since even a slight temperature rise of the movable support member that accurately measurable, is returned to the desired value of tilt angle early be able to.
本発明は、制御手段が、研削加工前後の可動支持部の温度差から可動支持部の熱変形量を演算し、この熱変形量をキャンセルするように可動支持部の伸縮量を補正するため、研削加工の摩擦熱に起因して可動支持部が熱変形する場合であっても、チルト角を所望の値に維持してウェハを所望の形状に研削することができる。また、制御手段が、研削手段がウェハを押圧して研削する際に可動支持部に作用する圧力から可動支持部の圧縮量を演算し、この圧縮量をキャンセルするように可動支持部の伸縮量を補正するため、研削加工時に可動支持部が沈降する場合であっても、チルト角を所望の値に維持してウェハを所望の形状に研削することができる。 In the present invention, the control means calculates the amount of thermal deformation of the movable support from the temperature difference between the movable support before and after the grinding process, and corrects the amount of expansion and contraction of the movable support so as to cancel this amount of thermal deformation. Even when the movable support portion is thermally deformed due to frictional heat of the grinding process, the wafer can be ground into a desired shape while maintaining the tilt angle at a desired value . Further, the control means calculates the amount of compression of the movable support portion from the pressure acting on the movable support portion when the grinding means presses and grinds the wafer, and the amount of expansion and contraction of the movable support portion so as to cancel this compression amount. Is corrected, the wafer can be ground into a desired shape while maintaining the tilt angle at a desired value, even when the movable support section sinks during the grinding process.
本発明に係る研削装置は、研削加工の際に生じる摩擦熱に起因したチルト角の誤差を考慮して、ウェハを所望の形状に研削するという目的を達成するために、ウェハを保持する保持手段と、ウェハを研削する研削手段と、鉛直方向に伸縮自在な昇降手段で前記保持手段を前記研削手段に対して傾斜可能な傾斜手段と、を備えた研削装置であって、前記昇降手段の温度を計測する温度計測手段と、研削加工前後の前記昇降手段の計測温度に応じて、前記昇降手段の熱変形量を演算し、該熱変形量をキャンセルするように前記昇降手段の伸縮量を補正する制御手段と、を備えていることにより実現する。 The grinding apparatus according to the present invention has a holding unit for holding a wafer in order to achieve a purpose of grinding the wafer into a desired shape in consideration of a tilt angle error caused by frictional heat generated during grinding. A grinding means for grinding a wafer; and a tilting means capable of tilting the holding means with respect to the grinding means by means of a vertically expandable / contractible elevating means, wherein the temperature of the elevating means is Temperature measuring means for measuring the amount of thermal deformation of the elevating means before and after grinding, and calculates the amount of thermal deformation of the elevating means, and corrects the amount of expansion / contraction of the elevating means so as to cancel the amount of thermal deformation. And control means for performing the operations.
以下、本発明の一実施例に係る研削装置1について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わず、また、装置構成も研削装置に限らず、研削軸が研磨軸に置換された研磨装置であっても構わない。 Hereinafter, a grinding device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following examples, when referring to the number, numerical value, amount, range, and the like of the constituent elements, unless otherwise specified and in principle clearly limited to a specific number, the specific number is used. The present invention is not limited to this, and may be more than or less than a specific number. The configuration of the apparatus is not limited to a grinding apparatus, and a polishing apparatus in which a grinding shaft is replaced with a polishing shaft may be used.
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。 Also, when referring to the shape and positional relationship of components, etc., those that are substantially similar or similar to the shape, etc., unless otherwise specified, and in cases where it is clearly considered in principle not so, etc. Including.
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。 In addition, the drawings may be exaggerated, for example, by enlarging a characteristic portion in order to make the characteristics easy to understand, and the dimensional ratios and the like of the components are not always the same as the actual ones. In the cross-sectional views, hatching of some components may be omitted in order to make the cross-sectional structure of the components easy to understand.
図1は、研削装置1の基本的構成を示す一部切り欠き側面図である。図2は、ウェハチャック3を示す断面図である。図3は、可動支持部83の近傍を示す要部拡大断面図である。図4は、傾斜手段5を示す斜視図である。 FIG. 1 is a partially cutaway side view showing a basic configuration of the grinding apparatus 1. FIG. 2 is a sectional view showing the wafer chuck 3. FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part showing the vicinity of the movable support part 83. FIG. 4 is a perspective view showing the tilting means 5.
研削装置1は、研削手段2でウェハWを裏面研削して薄膜に形成する。研削手段2は、砥石21と、砥石21を先端に取り付けたスピンドル22と、スピンドル22を所定の送り速度で送るスピンドル送り機構23と、を備えている。 The grinding device 1 forms a thin film by grinding the back surface of the wafer W by the grinding means 2. The grinding means 2 includes a grindstone 21, a spindle 22 having the grindstone 21 attached to the tip, and a spindle feed mechanism 23 for feeding the spindle 22 at a predetermined feed speed.
砥石21は、スピンドル22の先端に水平に取り付けられ、砥石21の研削面は水平状態に維持されている。砥石21がウェハWに押し当てられることにより、ウェハWが研削される。 The grindstone 21 is mounted horizontally on the tip of the spindle 22, and the ground surface of the grindstone 21 is maintained in a horizontal state. The wafer W is ground by pressing the grindstone 21 against the wafer W.
スピンドル22は、図示しないモータによって砥石21を回転軸A1回りに回転させる。 The spindle 22 rotates the grindstone 21 around the rotation axis A1 by a motor (not shown).
スピンドル送り機構23は、鉛直方向Vに沿って延設され、コラム4に装着されたボールネジ23aと、ボールネジ23aの上端に配置され、ボールネジ23aを回転させるモータ23bと、ボールネジ23aの回転に応じて昇降するスライダ23cと、を備えている。 The spindle feed mechanism 23 extends along the vertical direction V, and is provided with a ball screw 23a mounted on the column 4, a motor 23b disposed at an upper end of the ball screw 23a, for rotating the ball screw 23a, and a rotation of the ball screw 23a. And a slider 23c that moves up and down.
研削手段2の下方には、ウェハチャック3が配置されている。ウェハチャック3は、ウェハWを保持するウェハ保持機構5と、ウェハWを回転させるウェハ回転機構6と、を備えている。なお、複数のウェハWを連続して研削加工するために、研削装置1は、複数のウェハチャック3を備えている。複数のウェハチャック3は、インデックステーブル7上に回転軸A1を中心に円周上で所定の間隔を空けて配置されている。 Below the grinding means 2, a wafer chuck 3 is arranged. The wafer chuck 3 includes a wafer holding mechanism 5 for holding the wafer W, and a wafer rotating mechanism 6 for rotating the wafer W. In order to continuously grind a plurality of wafers W, the grinding apparatus 1 includes a plurality of wafer chucks 3. The plurality of wafer chucks 3 are arranged on the index table 7 at predetermined intervals on the circumference around the rotation axis A1.
ウェハ保持機構5は、チャックベース51と、チャックベース51と略同径に形成されてチャックベース51の上面に載置されたチャック52と、チャック52の上面に埋設されたアルミナ等の多孔質材料からなる吸着体53と、を備えている。 The wafer holding mechanism 5 includes a chuck base 51, a chuck 52 having substantially the same diameter as the chuck base 51 and mounted on the upper surface of the chuck base 51, and a porous material such as alumina embedded in the upper surface of the chuck 52. And an adsorbent 53 composed of:
ウェハ保持機構5は、チャックベース51及びウェハ回転機構6を通ってチャック52内からチャック52の表面に延びる管路54を備えている。管路54は、後述するロータリージョイント62を介して図示しない真空源、圧縮空気源及び給水源に接続されている。真空源が起動すると、チャック52に載置されたウェハWがチャック52に吸着保持されている。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハWとチャック52との吸着を解除する。 The wafer holding mechanism 5 includes a pipe 54 extending from the inside of the chuck 52 to the surface of the chuck 52 through the chuck base 51 and the wafer rotating mechanism 6. The pipe 54 is connected to a vacuum source, a compressed air source, and a water supply source (not shown) via a rotary joint 62 described later. When the vacuum source is activated, the wafer W placed on the chuck 52 is held by the chuck 52 by suction. When the compressed air source or the water supply source is activated, the suction between the wafer W and the chuck 52 is released.
ウェハ回転機構6は、ウェハ保持機構5が保持するウェハWを回転軸A2回りに回転させる。ウェハWの回転方向は、砥石21の回転方向とは逆向きに設定される。ウェハウェハ回転機構6は、モータ61と、ロータリージョイント62と、エアベアリング63と、を備えている。 The wafer rotation mechanism 6 rotates the wafer W held by the wafer holding mechanism 5 around the rotation axis A2. The rotation direction of the wafer W is set opposite to the rotation direction of the grindstone 21. The wafer rotation mechanism 6 includes a motor 61, a rotary joint 62, and an air bearing 63.
モータ61は、インデックステーブル7の裏面に装着されている。モータ61の出力軸61aとロータリージョイント62のプーリ62aとにベルト61bが掛けられており、モータ61の出力が、ロータリージョイント62に伝動される。 The motor 61 is mounted on the back surface of the index table 7. A belt 61 b is hung on an output shaft 61 a of the motor 61 and a pulley 62 a of the rotary joint 62, and the output of the motor 61 is transmitted to the rotary joint 62.
ロータリージョイント62は、非回転部がインデックステーブル7に固定されると共に、回転部が後述するロータ63aを介してチャックベース51と連結されている。ロータリージョイント62は、回転軸A2回りに回転可能である。 The rotary joint 62 has a non-rotating portion fixed to the index table 7 and a rotating portion connected to the chuck base 51 via a rotor 63a described later. The rotary joint 62 is rotatable around the rotation axis A2.
エアベアリング63は、回転軸A2回りに回転可能なロータ63aと、ロータ63aの外周に配置されたステータ63bと、を備えている。ロータ63aとチャックベース51とは、ボルト63cを介して固定されている。ロータ63aとステータ63bとの間には、所定の間隙(エアギャップ)を設けられており、この間隙に圧縮空気を外部から供給することにより、ロータ63aがステータ63bに対して非接触で回転することができる。 The air bearing 63 includes a rotor 63a rotatable around the rotation axis A2, and a stator 63b arranged on the outer periphery of the rotor 63a. The rotor 63a and the chuck base 51 are fixed via bolts 63c. A predetermined gap (air gap) is provided between the rotor 63a and the stator 63b, and by supplying compressed air to the gap from the outside, the rotor 63a rotates without contact with the stator 63b. be able to.
研削装置1は、ウェハチャック3の回転軸A2を砥石21の回転軸A1に対して傾斜させる傾斜手段8を備えている。傾斜手段8は、チルトテーブル81と、固定支持部82と、可動支持部83と、を備えている。 The grinding apparatus 1 is provided with a tilting means 8 for tilting the rotation axis A2 of the wafer chuck 3 with respect to the rotation axis A1 of the grindstone 21. The tilting means 8 includes a tilt table 81, a fixed support 82, and a movable support 83.
チルトテーブル81は、平面視で略三角形状に形成されている。チルトテーブル81には、1つの固定支持部82及び2つの可動支持部83が、回転軸A2を中心にして円周上に120度離れて配置されている。 The tilt table 81 is formed in a substantially triangular shape in plan view. In the tilt table 81, one fixed support part 82 and two movable support parts 83 are arranged 120 degrees apart on the circumference around the rotation axis A2.
固定支持部82は、チルトテーブル81にボルト82aで締結されている。固定支持部82は、砥石21の下方に配置されている。固定支持部82には、図示しない温度計測手段や圧力計測手段が設けられていても構わない。 The fixed support portion 82 is fastened to the tilt table 81 with bolts 82a. The fixed support 82 is arranged below the grindstone 21. The fixed support portion 82 may be provided with a temperature measuring unit and a pressure measuring unit (not shown).
可動支持部83は、チルトテーブル81に埋め込まれたナット83aと、インデックステーブル7に固定され、上部がナット83aに螺合するチルト用ボールネジ83bと、チルト用ボールネジ83bを回転させるチルト用モータ83cと、を備えている。可動支持部83は、固定支持部82より長く形成されている。2つの可動支持部83のうち一方は、砥石21の下方に配置されている。なお、可動支持部83は、鉛直方向Vに伸縮可能なものであれば良く、例えば、エアシリンダ等であっても構わない。 The movable support portion 83 includes a nut 83a embedded in the tilt table 81, a tilt ball screw 83b fixed to the index table 7 and having an upper portion screwed to the nut 83a, and a tilt motor 83c for rotating the tilt ball screw 83b. , Is provided. The movable support 83 is formed longer than the fixed support 82. One of the two movable support portions 83 is disposed below the grindstone 21. Note that the movable support portion 83 only needs to be able to expand and contract in the vertical direction V, and may be, for example, an air cylinder or the like.
研削装置1は、可動支持部83の温度を計測する温度計測手段9としての接触式温度センサ9aと非接触式温度センサ9bを備えている。温度計測手段9は、公知の温度センサであり、接触式、非接触式の何れであっても構わない。温度計測手段9は、可動支持部83の近傍に配置され、可動支持部83の温度変化を正確に計測するのが好ましい。接触式温度センサ9aは、チルト用ボールネジ83bの上端に埋設され、チルト用ボールネジ83bの上部の温度を計測する。非接触式温度センサ9bは、チルト用ボールネジ83bの中央近傍に配置され、チルト用ボールネジ83bの中央部の温度を計測する。 The grinding device 1 includes a contact-type temperature sensor 9a and a non-contact-type temperature sensor 9b as temperature measuring means 9 for measuring the temperature of the movable support portion 83. The temperature measuring means 9 is a known temperature sensor, and may be a contact type or a non-contact type. It is preferable that the temperature measuring means 9 is disposed near the movable support portion 83 and accurately measures a temperature change of the movable support portion 83. The contact-type temperature sensor 9a is embedded at the upper end of the tilt ball screw 83b, and measures the temperature of the upper portion of the tilt ball screw 83b. The non-contact temperature sensor 9b is arranged near the center of the tilt ball screw 83b, and measures the temperature at the center of the tilt ball screw 83b.
研削装置1は、可動支持部83に作用する圧力を計測するロードセル10を備えている。ロードセル10は、砥石21をウェハWに押圧する際に、可動支持部83に作用する圧力を計測する。 The grinding device 1 includes a load cell 10 for measuring a pressure acting on the movable support 83. The load cell 10 measures the pressure acting on the movable support 83 when pressing the grindstone 21 against the wafer W.
研削装置1の動作は、制御装置11によって制御される。制御装置11は、研削装置1を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置11は、例えば、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御装置11の機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。 The operation of the grinding device 1 is controlled by the control device 11. The control device 11 controls each component of the grinding device 1. The control device 11 includes, for example, a CPU, a memory, and the like. Note that the function of the control device 11 may be realized by controlling using software, or may be realized by operating using hardware.
制御装置11は、図示しない厚みセンサが計測したウェハWの現在の厚みに基づいて、所望のウェハ厚を得られるように、回転軸A2を回転軸A1に対して傾斜させて、砥石21がウェハWを研削する加工領域を調整する。なお、厚みセンサは、研削装置1の構成に含まれるものに限らず、例えば、研削装置1の外部装置で計測したデータを制御装置11にフィードバックさせるものであっても構わない。以下、回転軸A1に対する回転軸A2の角度を「チルト角」と称す。2つの可動支持部83をそれぞれ独立して鉛直方向Vに沿って伸縮させ、チルトテーブル81が固定支持部82を基準として傾斜することにより、回転軸A2を傾けることができる。 The control device 11 tilts the rotation axis A2 with respect to the rotation axis A1 based on the current thickness of the wafer W measured by a thickness sensor (not shown) so that a desired wafer thickness is obtained. The processing area for grinding W is adjusted. In addition, the thickness sensor is not limited to the one included in the configuration of the grinding device 1, and may be, for example, a device that feeds back the data measured by an external device of the grinding device 1 to the control device 11. Hereinafter, the angle of the rotation axis A2 with respect to the rotation axis A1 is referred to as “tilt angle”. The two movable support portions 83 can be independently extended and contracted in the vertical direction V, and the tilt table 81 can be tilted with respect to the fixed support portion 82 to tilt the rotation axis A2.
制御装置11には、チルト角に応じたウェハWの研削量のデータが記憶されている。これにより、ウェハWの研削前又は研削中の厚みを計測し、この厚みと所望の厚みから研削量及びチルト角を調整する。また、制御装置11には、可動支持部83の熱変形量及び圧縮量に関するデータが記憶されている。具体的には、熱変形量に関するデータは、例えば、チルト用ボールネジ83bの長さ、チルト用ボールネジ83bの線膨張係数等である。また、圧縮量に関するデータは、例えば、チルト用ボールネジ83bの長さ、縦弾性係数及び断面積等である。 The control device 11 stores data of the grinding amount of the wafer W according to the tilt angle. Thereby, the thickness of the wafer W before or during grinding is measured, and the grinding amount and the tilt angle are adjusted based on this thickness and the desired thickness. Further, the control device 11 stores data relating to the amount of thermal deformation and the amount of compression of the movable support portion 83. Specifically, the data relating to the amount of thermal deformation is, for example, the length of the tilt ball screw 83b, the linear expansion coefficient of the tilt ball screw 83b, and the like. The data on the compression amount is, for example, the length, the longitudinal elasticity coefficient, the cross-sectional area, and the like of the tilt ball screw 83b.
次に、傾斜手段8の作用について説明する。図5は、研削加工時の摩擦熱によるエアベアリング63及びチルト用ボールネジ83bの温度変化の様子を示すグラフである。図6は、複数のウェハWを連続して加工した場合のチルト角の変位量を示すグラフである。 Next, the operation of the tilting means 8 will be described. FIG. 5 is a graph showing how the temperature of the air bearing 63 and the tilt ball screw 83b changes due to frictional heat during grinding. FIG. 6 is a graph showing the amount of displacement of the tilt angle when a plurality of wafers W are continuously processed.
ウェハWを研削加工する際に生じる摩擦熱で、ウェハ回転機構6及び傾斜手段8は昇温される。この昇温の温度差は部材とウェハWからの距離に応じて異なり、例えば、ウェハWに近いエアベアリング63とウェハWから遠いチルト用ボールネジ83bとでは、図5に示すように、加工が進むにつれて温度差が生じる。したがって、温度計測手段9は、チルト用ボールネジ83bの近傍に配置されるのが好ましい。これにより、傾斜手段8、特に、可動支持部83の温度変化を正確に計測することができる。 The temperature of the wafer rotation mechanism 6 and the tilting means 8 is increased by frictional heat generated when the wafer W is ground. The temperature difference of the temperature rise differs according to the distance between the member and the wafer W. For example, as shown in FIG. 5, the processing proceeds with the air bearing 63 near the wafer W and the tilt ball screw 83b far from the wafer W. As a result, a temperature difference occurs. Therefore, it is preferable that the temperature measuring means 9 is arranged near the tilt ball screw 83b. Thereby, the temperature change of the tilting means 8, especially the temperature of the movable support portion 83 can be accurately measured.
また、傾斜手段8のチルト角は、可動支持部83に作用する圧力に応じても変動する。具体的には、図6に示すように、研削加工が始まると、可動支持部83に作用する圧力でウェハ保持機構5が沈降して、可動支持部83が長手方向に圧縮され、傾斜手段8のチルト角が小さくなる。次に、ウェハWを所望の厚みに研削されるまで、可動支持部83が伸長してチルト角が上昇する。また、ウェハWを連続的に加工する場合には、ウェハW交換の際にチルト角をリセットすることなく、ウェハWのチルト角の変位量は積算される。 Further, the tilt angle of the tilting means 8 also changes according to the pressure acting on the movable support 83. Specifically, as shown in FIG. 6, when the grinding process is started, the wafer holding mechanism 5 is settled down by the pressure acting on the movable support portion 83, and the movable support portion 83 is compressed in the longitudinal direction. Becomes smaller. Next, until the wafer W is ground to a desired thickness, the movable support portion 83 extends and the tilt angle increases. When the wafer W is continuously processed, the displacement of the tilt angle of the wafer W is integrated without resetting the tilt angle when replacing the wafer W.
そこで、傾斜手段8のチルト角は、以下のように適正に補正される。まず、制御装置11は、接触式温度センサ9a及び非接触式温度センサ9bが計測した研削加工前後の可動支持部83の温度に基づいて、可動支持部83の長手方向の熱変形量ΔLsを求める。 Therefore, the tilt angle of the inclination means 8 is appropriately corrected as follows. First, the control device 11 obtains the amount of thermal deformation ΔLs in the longitudinal direction of the movable support 83 based on the temperatures of the movable support 83 before and after grinding measured by the contact temperature sensor 9a and the non-contact temperature sensor 9b. .
そして、制御装置11は、熱変形量ΔLsを考慮してチルト角を調整する。具体的には、制御手段11は、ウェハWを所望の厚みに研削加工するために必要なチルト角及びこのチルト角を実現するチルト用ボールネジ83bの補正前伸縮量ΔL1を求める。次に、制御手段11は、補正前伸縮量ΔL1を熱変形量ΔLsの分だけ減じて、チルト用ボールネジ83bの補正伸縮量ΔL2を求める。すなわち、制御手段11は、熱変形量ΔLsをキャンセルするよう、可動支持部83の伸縮量を補正する。 Then, the control device 11 adjusts the tilt angle in consideration of the thermal deformation amount ΔLs. Specifically, the control unit 11 obtains a tilt angle necessary for grinding the wafer W to a desired thickness and a pre-correction expansion / contraction amount ΔL1 of the tilt ball screw 83b that realizes the tilt angle. Next, the control means 11 reduces the pre-correction expansion / contraction amount ΔL1 by the thermal deformation amount ΔLs to obtain a corrected expansion / contraction amount ΔL2 of the tilt ball screw 83b. That is, the control unit 11 corrects the amount of expansion and contraction of the movable support 83 so as to cancel the amount of thermal deformation ΔLs.
可動支持部83は、固定支持部82より長く形成されているため、固定支持部83が固定支持部82より大きく熱変形する。そのため、可動支持部83の熱変形量ΔLsを減じることで、摩擦熱の影響を大幅に低減することができる。なお、制御装置11は、固定支持部82の熱変形を考慮して、伸縮量を補正するものであっても構わない。すなわち、補正伸縮量ΔL2は、補正前伸縮量ΔL1に可動支持部83の熱変形量ΔLsを減じると共に固定支持部82の熱変形量ΔL’を加えることで、摩擦熱の影響をキャンセルすることができる。 Since the movable support portion 83 is formed to be longer than the fixed support portion 82, the fixed support portion 83 is thermally deformed more greatly than the fixed support portion 82. Therefore, by reducing the amount of thermal deformation ΔLs of the movable support portion 83, the effect of frictional heat can be significantly reduced. Note that the control device 11 may correct the amount of expansion and contraction in consideration of the thermal deformation of the fixed support portion 82. That is, the corrected expansion / contraction amount ΔL2 can cancel the influence of frictional heat by subtracting the thermal deformation amount ΔLs of the movable support portion 83 and adding the thermal deformation amount ΔL ′ of the fixed support portion 82 to the expansion / contraction amount ΔL1 before correction. it can.
また、制御装置11は、ロードセル10が計測した圧力に基づいて、可動支持部83の長手方向の圧縮量ΔLpを求める。 Further, the control device 11 obtains the amount of compression ΔLp of the movable support portion 83 in the longitudinal direction based on the pressure measured by the load cell 10.
制御装置11は、圧縮量ΔLpを考慮して、チルトステージ81のチルト角を調整する。すなわち、制御手段11は、チルト用ボールネジ83bの補正伸縮量ΔL2に圧縮量ΔLpを加え、圧縮量ΔLpをキャンセルするように可動支持部83の再補正伸縮量ΔL3を求める。 The control device 11 adjusts the tilt angle of the tilt stage 81 in consideration of the compression amount ΔLp. That is, the control means 11 adds the compression amount ΔLp to the corrected expansion / contraction amount ΔL2 of the tilt ball screw 83b, and obtains the re-corrected expansion / contraction amount ΔL3 of the movable support 83 so as to cancel the compression amount ΔLp.
特に、砥石21の下方に配置された可動支持部83は、他方の可動支持部83に比べて、研削加工時に高い圧力が作用する。したがって、2つの可動支持部83に作用する圧力を個別に計測し、各可動支持部83について圧縮量ΔLp、再補正伸縮量ΔL3を個別に求めるのが好ましい。なお、制御装置11は、固定支持部82の圧縮量を考慮して、伸縮量を補正するものであっても構わない。すなわち、再補正伸縮量ΔL3は、補正伸縮量ΔL2に可動支持部83の圧縮量ΔLpを加えると共に固定支持部82の圧縮量ΔL”を減じることで、研削加工時に砥石21を押し付けることで生じる圧力の影響を更に正確にキャンセルすることができる。 In particular, a higher pressure acts on the movable support portion 83 disposed below the grindstone 21 during the grinding process than the other movable support portion 83. Therefore, it is preferable that the pressure acting on the two movable support portions 83 is individually measured, and the compression amount ΔLp and the re-correction expansion / contraction amount ΔL3 are individually obtained for each movable support portion 83. Note that the control device 11 may correct the amount of expansion and contraction in consideration of the amount of compression of the fixed support portion 82. That is, the re-correction expansion / contraction amount ΔL3 is obtained by adding the compression amount ΔLp of the movable support portion 83 to the correction expansion / contraction amount ΔL2 and reducing the compression amount ΔL ″ of the fixed support portion 82, and thereby the pressure generated by pressing the grindstone 21 during grinding. Can be more accurately canceled.
このようにして、上述した研削装置1は、制御装置11が、研削加工前後の可動支持部83の温度差から可動支持部83の熱変形量を演算し、この熱変形量をキャンセルするように可動支持部83の伸縮量を制御するため、研削加工の摩擦熱に起因して可動支持部83が熱変形する場合であっても、チルトテーブル81のチルト角を所望の値に維持してウェハWを所望の形状に研削することができる。 Thus, in the above-described grinding apparatus 1, the control device 11 calculates the amount of thermal deformation of the movable support portion 83 from the temperature difference between the movable support portion 83 before and after the grinding, and cancels the amount of thermal deformation. In order to control the amount of expansion and contraction of the movable support portion 83, the tilt angle of the tilt table 81 is maintained at a desired value even when the movable support portion 83 is thermally deformed due to frictional heat of the grinding process. W can be ground into a desired shape.
さらに、制御手段11が、研削手段2がウェハWを押圧して研削する際に可動支持部83に作用する圧力から可動支持部83の圧縮量を演算し、この圧縮量をキャンセルするように可動支持部83の伸縮量を制御するため、研削加工時に可動支持部83が沈降する場合であっても、チルトテーブル81のチルト角を所望の値に維持してウェハWを所望の形状に研削することができる。 Further, the control means 11 calculates the amount of compression of the movable support portion 83 from the pressure acting on the movable support portion 83 when the grinding means 2 presses and grinds the wafer W, and moves the movable portion 83 so as to cancel the compression amount. In order to control the amount of expansion and contraction of the support portion 83, the wafer W is ground into a desired shape while maintaining the tilt angle of the tilt table 81 at a desired value even when the movable support portion 83 sinks during the grinding process. be able to.
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention extends to the modified ones.
1 ・・・ 研削装置
2 ・・・ 研削手段
21・・・ 砥石
22・・・ スピンドル
23・・・ スピンドル送り機構
23a・・・ボールネジ
23b・・・モータ
23c・・・スライダ
3 ・・・ ウェハチャック(保持手段)
4 ・・・ コラム
5 ・・・ ウェハ保持機構
51・・・ チャックベース
52・・・ チャック
53・・・ 吸着体
54・・・ 管路
6 ・・・ ウェハ回転機構
61・・・ モータ
61a・・・出力軸
61b・・・ベルト
62・・・ ロータリージョイント
62a・・・プーリ
63・・・ エアベアリング
63a・・・ロータ
63b・・・ステータ
63c・・・ボルト
7 ・・・ インデックステーブル
8 ・・・ 傾斜手段
81・・・ チルトテーブル
82・・・ 固定支持部
82a・・・ボルト
83・・・ 可動支持部
83a・・・ナット
83b・・・チルト用ボールネジ
83c・・・チルト用モータ
9 ・・・ 温度計測手段
9a ・・・接触式温度センサ
9b ・・・非接触式温度センサ
10・・・ ロードセル
11・・・ 制御装置(制御手段)
A1・・・ (研削手段の)回転軸
A2・・・ (ウェハチャックの)回転軸
V ・・・ 鉛直方向
W ・・・ ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Grinding device 2 ... Grinding means 21 ... Grinding stone 22 ... Spindle 23 ... Spindle feed mechanism 23a ... Ball screw 23b ... Motor 23c ... Slider 3 ... Wafer chuck (Holding means)
4 ... Column 5 ... Wafer holding mechanism 51 ... Chuck base 52 ... Chuck 53 ... Adsorbent 54 ... Pipe line 6 ... Wafer rotation mechanism 61 ... Motor 61a ... -Output shaft 61b-Belt 62-Rotary joint 62a-Pulley 63-Air bearing 63a-Rotor 63b-Stator 63c-Bolt 7-Index table 8- Tilt means 81 Tilt table 82 Fixed support part 82a Bolt 83 Movable support part 83a Nut 83b Ball screw for tilt 83c Motor for tilt 9 Temperature measuring means 9a: contact type temperature sensor 9b: non-contact type temperature sensor 10: load cell 11: control device (control device) Stage)
A1 ... Rotary shaft (of grinding means)
A2 ··· Rotation axis (of wafer chuck) V · · · Vertical direction W · · · Wafer
Claims (2)
前記昇降手段の温度を計測する温度計測手段と、
研削加工の際に前記昇降手段に作用する圧力を計測する圧力計測手段と、
研削加工前後の前記昇降手段の計測温度に応じて、前記昇降手段の熱変形量を演算し、該熱変形量をキャンセルするように前記昇降手段の伸縮量を補正するとともに、前記昇降手段に作用する圧力に応じて、前記昇降手段の圧縮量を演算し、該圧縮量をキャンセルするように前記昇降手段の伸縮量を補正する制御手段と、
を備えていることを特徴とする研削装置。 A grinding apparatus comprising: holding means for holding a wafer; grinding means for grinding the wafer; and inclining means capable of inclining the holding means with respect to the grinding means by vertically elongating means. hand,
Temperature measuring means for measuring the temperature of the elevating means,
Pressure measuring means for measuring the pressure acting on the elevating means during grinding,
In accordance with the measured temperature of the elevating means before and after grinding, the amount of thermal deformation of the elevating means is calculated, and the amount of expansion / contraction of the elevating means is corrected so as to cancel the amount of thermal deformation , and acts on the elevating means. Control means for calculating the amount of compression of the elevating means according to the pressure to be applied, and correcting the amount of expansion and contraction of the elevating means so as to cancel the amount of compression ;
A grinding device comprising:
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