JP4338458B2

JP4338458B2 - Grinding apparatus and grinding method

Info

Publication number: JP4338458B2
Application number: JP2003186741A
Authority: JP
Inventors: 徹夫杓子; 文雄増谷; 真司長谷川
Original assignee: Sumco Techxiv Corp
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005021997A; TW200510120A; TWI276505B

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェハの表面研削などに使用され得る研削加工装置及び研削加工方法に関し、特に、被加工物へのダメージを防止するための技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハのように脆弱な材質をもつワークピース（被加工物）の表面を砥石を使って加工する際、ワークピースと砥石が接触する際の衝撃力でワークピースにクラック等のダメージが発生し、そのダメージが加工によって取り除けない程大きなものになる虞がある。そこで、接触時の衝撃を抑えてダメージの発生を防止するために、砥石がワークピースにアプローチする空走距離の間、遅い研削速度程度の非常に低い安全速度で砥石を送ることが一般に行なわれている。
【０００３】
さらに、半導体ウェハの表面研削のような精密な研削加工を行なう機械では、加工精度に比べて、砥石の磨耗、及び、砥石送り軸の軸方向寸法やセンサ基準位置の主に熱変形による変位が無視できない。そして、これら砥石磨耗量や熱変形量は、加工回毎や時刻毎に異なる。そのため、変動する砥石磨耗量や熱変形量を吸収するのに十分なマージンを、上述した空走距離に含める必要がある。
【０００４】
結果として、加工時間に比べて無視できない程度の空走時間が生じるという問題がある。
【０００５】
従来、砥石の磨耗量を考慮して砥石の切り込み量を補正する方式として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載のものは、予め設定された加工パターンで前回の加工完了位置まで砥石を送り、その位置まで砥石が到達してから、さらに予め設定してある砥石の磨耗量だけ追加の切り込みを行なう。
【０００６】
また、砥石の磨耗量と砥石の送り軸の熱変形を考慮して砥石の切り込み量を補正する方式として、特許文献２に記載のものが知られている。特許文献２に記載のものは、回転する円盤形砥石とワークピースとの間の相対位置を予め設定された制御データに従って変化させながら円盤形砥石の側面でワークピースを加工する場合に、砥石側面の磨耗量と、砥石の回転軸方向の変位量とを、センサにより加工と並行して検出し、検出された砥石の磨耗量と砥石の回転軸方向の変位量とに応じてワークピースへの切り込み量を補正する。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９３４０２７号公報
【特許文献２】
特開平８―２４３９０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のものは、予め設定された加工パターン完了後に、砥石磨耗分だけの補正を加工の最終点についてのみ行なっており、空走開始位置は一定である。特許文献２に記載のものも、砥石磨耗量や熱変形量に応じて切り込み量を補正するだけであり、空走開始位置についての補正は行なわれない。そのため、空走距離は砥石の磨耗量分だけ余計に延びることになり、結果として、空走時間と加工時間を合わせた全体の作業時間の短縮にはつながらない。
【０００９】
また、特許文献２に記載のセンサを用いて砥石の磨耗量を検出する方法は、特許文献２に記載されたような、砥石の側面で加工を行うという特定構造の研削装置においては有効である。しかし、半導体ウェハの研削などに使用される研削装置では、砥石の正面で加工を行なうため、砥石の磨耗量を直接検出できるようにセンサを設けることが困難である。また、磨耗量検出用のセンサを設けることは、コストアップになる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、空走時間と加工時間を合わせた全体の作業時間を短縮できるように、砥石の磨耗量及び砥石送り軸の熱変形を総合的に加味して、空走開始位置をできるだけワークピース表面に近づけるように加工パターンを補正することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、加工中に実時間で砥石磨耗量を検出するための特別のセンサを付加しなくても、加工中の砥石磨耗量に応じて加工パターンを補正できるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様に従う、砥石（１３）を送りながら前記砥石（１３）によりワークピース（１２）の表面を研削加工する装置（１０）は、前記ワークピース（１２）の表面位置又は厚さを計測してセンサ計測値（Ｓ）を発生するセンサ（１７）と、先端に前記砥石（１３）が取り付けられた砥石送り軸（１５）の位置及び送り速度を制御するための送り軸駆動装置（１６）と、前記送り軸駆動装置（１６）に設けられ、前記砥石送り軸（１５）の変位量を計測して送り位置値（Ｘ）を発生する送り位置検出器と、前記砥石（１３）の送り速度（Ｖｐ）に対する複数の目標速度とそれら目標速度に対応する複数の目標位置とを示した加工パターン（ＰＰ）を有し、前記送り位置値（Ｘ）又は前記センサ計測値（Ｓ）が前記加工パターン（ＰＰ）の何れの目標位置に到達したかを判断し、判断の結果に応じて前記加工パターン（ＰＰ）の対応する目標速度に前記送り速度（Ｖｐ）を制御する制御手段（１６）とを備える。そして、前記制御手段（１６）が、最初のワークピース（１２）の研削加工前の時点で、前記センサ（１７）が所定の原点を計測しているとともに前記砥石（１３）が前記原点に接触している状態で、前記センサ計測値（Ｓ）及び前記送り位置値（Ｘ）を、第１の値対（Ｓ（０）、Ｘ（０））として、実質的に同時に取得する手段（１０１）と、Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工が実質的に完了する時点で、前記センサ（１７）が前記Ｎ回目のワークピース（１２）の表面位置又は厚さを計測しているとともに前記砥石（１３）が前記Ｎ回目のワークピース（１２）の表面に接触している状態で、前記センサ計測値（Ｓ）及び前記送り位置値（Ｘ）を、第２の値対（Ｓ（Ｎ）、Ｘ（Ｎ））として、実質的に同時に取得する手段（１０４）と、前記第１の値対（Ｓ（０）、Ｘ（０））と第２の値対（Ｓ（Ｎ）、Ｘ（Ｎ））に基づいて、{（（Ｘ（Ｎ）−Ｘ（０）））−（（Ｓ（Ｎ）−Ｓ（０））}を補正量（Δ（Ｎ））として求める手段（１０５）と、Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工で使用すべき前記加工パターン（ＰＰ）の前記目標位置を、前記Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工で求まった補正量（Δ（Ｎ））だけ補正する手段（１０８）とを有する。
【００１３】
この研削加工装置によれば、最初のワークピース（１２）の研削加工前の時点で取得した第１の値対（Ｓ（０）、Ｘ（０））と、Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工が実質的に完了する時点で取得した第２の値対（Ｓ（Ｎ）、Ｘ（Ｎ））に基づいて、砥石（１３）の磨耗とこの研削加工装置（１０）の変形とに関連する補正量（Δ（Ｎ））を求める。そして、この補正量（Δ（Ｎ））に応じて、Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工で使用すべき加工パターン（ＰＰ）の目標位置を補正する。そのため、砥石（１３）の磨耗だけでなく研削加工装置（１０）の熱変形又は弾性変形も考慮に入れた加工パターン（ＰＰ）の最適化が可能である。その結果、全体の作業時間を短縮することができるようになる。
【００１４】
好適な実施形態では、前記加工パターン（ＰＰ）には、前記目標位置の一つとして、接触衝撃を避けるような低速度での空走を開始すべき空走開始位置（Ｘｐａ）が含まれている。そして、前記制御手段（１６）は、前記Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工の開始前に、前記センサ（１７）が前記Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の表面位置又は厚さを計測している状態で、センサ計測値（Ｓ）を加工前表面位置値（Ｓａ）として取得する手段と、前記Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工で求まった補正量（Δ（Ｎ））と、前記Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の前記加工前表面位置値（Ｓａ）とに基づいて、前記Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工で使用すべき前記加工パターン（ＰＰ）の前記空走開始位置（Ｘｐａ）を補正する手段（１０９）を更に有する。
【００１５】
この構成によれば、Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工に用いるべき加工パターン（ＰＰ）中の特に空走開始位置（Ｘｐａ）が、上述した補正量（Δ（Ｎ））だけでなく、Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の加工前の表面位置値（Ｓａ）も考慮されて補正される。そのため、ワークピース（１２）の厚さのばらつきに応じた空走開始位置（Ｘｐａ）の最適化が可能になる。その結果、空走時間をより短縮することが可能になり、全体の作業時間を一層短縮することができるようになる。
【００１６】
また、好適な実施形態では、前記制御手段（１６）が、前記Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工と前記Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工との間のインターバルの長さに応じて、前記補正量（Δ（Ｎ））を修正する手段（１０６、１０７）を更に備える。
【００１７】
この構成によれば、加工のインターバルが長くなって、その間の温度低下などによる熱変形が無視できないようになった場合でも、この熱変形も考慮に入れて加工パターン（PP）を最適化することができる。
【００１８】
本発明の別の態様に従う、先端に砥石（１３）が取り付けられた砥石送り軸（１５）の目標位置に対する前記砥石送り軸（１５）の目標送り速度が予め設定された加工パターン（ＰＰ）に沿うように、前記砥石送り軸（１５）の位置及び送り速度（Ｖｐ）を制御しながら前記砥石（１３）によりワークピース（１２）の表面を研削加工する方法は、最初のワークピース（１２）研削加工前の時点で、前記ワークピース（１２）の表面位置又は厚さを計測するセンサ（１７）が所定の原点を計測しているとともに前記砥石（１３）が前記原点に接触している状態で、前記センサ（１７）が計測したセンサ計測値（Ｓ）及び前記砥石送り軸（１５）の変位量を位置検出器で計測した送り位置値（Ｘ）を、第１の値対（Ｓ（０）、Ｘ（０））として、実質的に同時に取得するステップ（１０１）と、Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工が実質的に完了する時点で、前記センサ（１７）が前記Ｎ回目のワークピース（１２）の表面位置又は厚さを計測しているとともに前記砥石（１３）が前記Ｎ回目のワークピース（１２）の表面に接触している状態で、前記センサ計測値（Ｓ）及び前記送り位置値（Ｘ）を、第２の値対（Ｓ（Ｎ）、Ｘ（Ｎ））として、実質的に同時に取得するステップ（１０４）と、前記第１の値対（Ｓ（０）、Ｘ（０））と第２の値対（Ｓ（Ｎ）、Ｘ（Ｎ））に基づいて、{（（Ｘ（Ｎ）−Ｘ（０）））−（（Ｓ（Ｎ）−Ｓ（０））}を補正量（Δ（Ｎ））として求めるステップ（１０５）と、前記Ｎ＋１回目のワークピース（１２）の研削加工で使用すべき前記加工パターン（ＰＰ）の前記目標位置を、前記Ｎ回目のワークピース（１２）の研削加工で求まった補正量（Δ（Ｎ））だけ補正するステップ（１０８）とを有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は様々なタイプの研削加工装置に適用可能であるが、以下では、本発明の説明のために、例えば半導体ウェハの表面の研削に使用される平面研削装置に本発明を適用した場合の一実施形態を例にとり説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る平面研削装置の要部の概略構成を示す。図２は、この実施形態における砥石を送るための基本的な方法を説明した図である。
【００２３】
図１に示すように、この平面研削装置１０は、ワークピースとしての半導体ウェハ１２を表面上に例えば吸着により保持して回転させるためのテーブル（チャック）１１と、テーブル１１に対面するように配置され、研削のための砥石１３をテーブル１１に近づけたり遠ざけたりするように送るための砥石送り機構１４と、テーブル１１上に取り付けられた半導体ウェハ１２の厚み又は表面位置を測定するためのセンサ１７（接触式でも非接触式でもよい）とを備える。砥石送り機構１４は、先端に砥石１３が取り付けられた砥石送り軸１５と、砥石送り軸１５をその軸線方向（図中、左右の方向）に往復移動させ、砥石送り軸１５をその中心軸回りに回転させ、且つ砥石送り軸１５の位置や送り速度などを制御するための送り軸駆動装置１６とを備える。砥石送り軸１５の往復移動方向（砥石１３の送り方向）は、テーブル１１の表面（半導体ウェハ１２が固定される面）に対し垂直である。砥石１３の前面は、テーブル１１の表面に対して平行である。
【００２４】
センサ１７は、半導体ウェハ１２の厚み又は表面位置を計測して、その計測結果を数値（以下、「センサ計測値」という）S(t)として出力する。送り軸駆動装置１６は、図示しない送り位置検出器を有しており、この送り位置検出器は、砥石送り軸１５（砥石１３）の変位量（送り量）を計測して、その計測結果に基づいて、砥石送り軸１５（砥石１３）の位置（以下、「送り位置」という）を数値X(t)（以下、「送り位置値」という）として出力する。なお、砥石１３を送るための構成として、図示のようにテーブル１１の位置を固定して砥石１３を移動させる構成に代えて、砥石１３の位置を固定してテーブル１１を移動させる構成、或いは、砥石１３とテーブル１１の双方を移動させる構成なども採用することもできる。いずれの構成においても、上記送り位置検出器は、砥石１３のテーブル１１に対する相対的な変位量（送り量）を測ることで、砥石１３の送り位置を表した送り位置値X(t)を出力する。送り軸駆動装置１６は、上記送り位置検出器からの送り位置値X(t)と、センサ１７からのセンサ計測値S(t)とを用いて、砥石送り軸１５（砥石１３）の送り速度Vpを制御する。
【００２５】
加工作業時の概略動作は次の通りである。半導体ウェハ１２がテーブル１１上に固定され、テーブル１１が回転して半導体ウェハ１２を回転させる。また、送り軸駆動装置１６が、砥石送り軸１５を回転させつつ、砥石送り軸１５を最も後退した位置から前方（図中、左の方向）へ移動させていく（つまり砥石１３を前方へ送り出していく）。これにより、砥石１３が回転しながらテーブル１１上の半導体ウェハ１２に近づいていき、やがて、砥石１３の前面が半導体ウェハ１２の表面に接触して研削加工が開始する。砥石１３は更に送り出されて、半導体ウェハ１２の表面を研削していく。センサ１７は、テーブル１１上の半導体ウェハ１２の厚み又は表面（研削されている面）の位置の計測を、研削が開始される前から開始して、研削加工中その計測を継続している。センサ計測値S(t)が所定の加工終了位置に到達した時点で、砥石１３の前方への送りは停止されて研削が終了する。なお、センサ１７が接触式のものである場合には、研削を終了する間際に、若干早めにセンサ１７と半導体ウェハ１２との接触を解除し（センサの早上げ動作）、その後更に若干量の研削を行なうことで、センサ１６の接触痕を半導体ウェハ１２の表面から除去することが行なわれてもよい。
【００２６】
上記のように砥石１３（砥石送り軸１５）を送り出している間、送り軸駆動装置１６は、図２に示すような予め設定された加工パターンPPに従って、砥石１３（砥石送り軸１５）の送り速度Vpを制御する。この加工パターンPPは、送り速度(加工速度)Vpをどのように制御すべきか（例えば、どの目標位置でどの目標速度に制御すべきか）を指示したデータであり、例えば、複数段階の目標速度と、それらの目標速度に対応した複数の目標位置（これは目標速度を切換えるべき位置を指示するもので、以下、「送り速度切換位置」という）から構成される。送り軸駆動装置１６は、加工パターンPPに従って送り速度Vpを制御している間、砥石１３が半導体ウェハ１２に接触する前（つまり研削加工開始前）は、送り位置値X(t)と加工パターンPPの送り速度切換位置とを比較することにより、また、砥石１３が半導体ウェハ１２に接触した後（つまり研削加工開始後）は、センサ計測値S(t)と加工パターンPPの送り速度切換位置とを比較することにより、砥石１３が送り速度切換え位置に到達したか否かを判断して、到達した時点で加工パターンPPに従って送り速度Vpの目標値を次の目標値に切換える。なお、この実施形態では、加工パターンPPの送り速度切換位置の原点は、設定し易さの点から、テーブル１１の表面位置としてあり、同様に、センサ計測値S(t)の原点（S=0）も送り位置値X(t)の原点（X=0）も、テーブル１１の表面位置に初期設定されるようになっている。
【００２７】
例えば、図２に示された加工パターンPPの具体例に従えば、送り速度Vpの目標速度は、最初は最速の早送り速度Vpaであり、その後、より遅い緩衝送り速度Vpbに切換えられる。その後、送り位置値X(t)が所定の空走開始位置Xpaに到達すると、砥石１３の半導体ウェハ１２への最終的なアプローチ、つまり空走、が開始される。一般に、空走時には、半導体ウェハ１２への接触衝撃を低くするために、研削加工時の速度程度にまで低い安全速度（高くても加工速度の数倍程度まで）で砥石１３を送ることが望ましい。例えば、図２に示した具体例では、空走時には、荒研削加工時と同じ荒加工速度Vpcを目標速度に設定している。砥石１３が空走開始位置Xpaからある程度の距離Lfr（以下、「空走距離」という）だけ送られると、半導体ウェハ１２に接触する。ここから研削加工が開始されるが、加工開始後しばらくは、送り速度Vpを荒加工速度Vpcのままに維持して、荒研削加工を行なう。その後、送り速度Vpは、より低速の仕上げ加工速度Vpdに切換えられて、最終的な仕上げ研削加工が行なわれる。その後、センサ計測値S（t）が加工終了位置Xpsに到達すると、研削加工が終了する（なお、前述のように、加工終了位置Xps又はその僅か手前の位置でセンサの早上げを行ない、更に若干の仕上げ加工を追加的に行なってから、加工を終了するようにしてもよい）。
【００２８】
上述したように、センサ計測値S(t)の原点（S=0）及び送り位置値X(t)の原点（X=0）は、テーブル１１の表面位置に初期設定される。しかし、初期設定後に、センサ計測値S(t)の原点（S=0）とテーブル１１の表面位置との間にオフセット（以下、「センサ原点オフセット」という）Sofsが生じたり、送り位置値X(t)の原点（X=0）とテーブル１１の表面位置との間にもオフセット（以下、「送り軸原点オフセット」という）Mofsが生じたりする。これらのオフセットSofs、Mofsの原因は温度変化に伴う機械の熱変形や加工負荷による機械の弾性変形などであり、これらのオフセットSofs、Mofsは、熱的バランスが完全に取れるまで時間的に変化する。従来、この変化を避けるために、数時間程度の暖機運転が行なわれることがある。また、砥石１３の磨耗量は加工時間に伴って増大する。これらオフセットSofs、Mofsや砥石１３の磨耗量の変化は、加工の精度に比較して無視できない程度の大きさになる。
【００２９】
上記の問題を解消するため、送り軸駆動装置１６は、加工回（１枚の半導体ウェハ１２を加工する機会）毎に、その時のオフセットSofs、Mofsと砥石１３の磨耗量に応じて加工パターンPPを最適なものに補正する機能を有している。以下に、その補正方法を説明する。
【００３０】
図３は、この補正方法を含んだ加工制御の手順を示す図である。図４は、加工パターンPPの補正の仕方を説明した図である。
【００３１】
１．センサ計測値S(t)と送り位置値X(t)の原点設定（図３のステップ１０１）
ある基準の時点で、センサ１７がテーブル１１の表面位置を計測しているとともに砥石１３の前面がテーブル１１の表面に接触している状態を作り、この状態でセンサ計測値S(t)と送り位置値X(t)を同時に取得する。これら取得された値対を、センサ計測値S(t)の原点と送り位置値X(t)の原点を表す原点値対（S(０)、X(０)）として記憶する（つまり、テーブル表面の位置を原点として初期設定する）。
【００３２】
なお、原点値対を取得する原点として、テーブル１１の表面以外の場所を設定することもできる。すなわち、テーブル１１上の半導体ウェハ１２の表面位置又は厚さを測定するための基準点として利用できる場所であれば、例えば、テーブル１１に対する相対的位置関係が既知である場所であれば、その位置を原点として設定することができる。例えば、テーブル１１の表面上に厚みが既知の治具をセットして、この治具の表面の位置を原点として設定してもよく、この場合、テーブル１１の表面に砥石１３等が接触しないので、テーブル１１の表面に接触による傷つくことを回避することができる。
【００３３】
２．１回目の加工（図３のステップ１０２、１０３）
テーブル１１に１枚目の半導体ウェハ１２を固定する。センサ１７を、半導体ウェハ１２の表面位置を計測する状態にセットする。そして、加工回Nに「１」をセットし、また、予め用意された標準の加工パターンPP_stdを、１回目加工で使用する加工パターンとして設定する（ステップ１０２）。そして、１回目の加工作業を開始する（ステップ１０３）。従って、１回目の加工作業では、標準加工パターンPP_stdに従って砥石１３が送られる。ここで、標準の加工パターンPP_stdは、例えばユーザによって、従来の手法により設定することができる。従来の手法によれば、この標準の加工パターンPP_stdにおける空走開始位置Xpa_stdは、半導体ウェハ１２の厚みの最大値（実際の厚みは公称厚みを中心にばらつくため）や熱変形や弾性変形などによる砥石送り軸１５等の伸びの最大値などを見込んだ安全な位置（砥石１３が半導体ウェハ１２に接触する可能性の無い位置）に設定される。
【００３４】
３．１回目加工完了点の取得（図３のステップ１０４）
１回目の研削加工が実質的に完了する時、センサ１７が半導体ウェハ１２の表面位置を計測しているとともに砥石１３の前面が半導体ウェハ１２の表面に接触しているという状態で、センサ計測値S(t)と送り位置値X(t)とを同時に取得し、これら取得された値対を、１回目の研削加工完了時の半導体ウェハ１２の表面位置を表す１回目加工完了点値対（S(１)、X(１)）として記憶する。なお、上述した「研削加工が実質的に完了する時」とは、研削加工が１００％終わった時点、或いは、１００％に近くまで終わった時点（例えば、上述のセンサ早上げを行なう場合には早上げ直前の時点、或いは、研削加工が９０％程度終わっている時点など）であってよく、しかも、研削加工中で加工負荷が機械にかかっている状態の時が望ましい。なお、研削加工中の加工負荷が一定になるように砥石１３の送りを制御すると、以下に説明する補正の精度が向上する。
【００３５】
４．標準の加工パターンPP_stdのシフト（図３のステップ１０５、１０８）
１回目の加工作業の時に取得されたデータを用いて補正量Δ(１)を次の式１により求める（ステップ１０５）。
【００３６】

式１の意味は次のとおりである。項（S(１)−S(０)）は、テーブル１１の表面位置を原点とした１回目の研削加工完了時の半導体ウェハ１２の表面位置を表している。また、項（X(１)−X(０)）は、砥石１３の磨耗が無ければ、テーブル１１の表面位置を原点とした１回目の研削加工完了時の半導体ウェハ１２の表面位置を表すのであるが、実際には、砥石１３の磨耗があるために、砥石１３の磨耗量W(１)分だけ１回目の研削加工完了時の半導体ウェハ１２の表面位置よりもテーブル１１側へ寄った位置を表している。更に、機械（主に砥石送り軸１５）の熱変形や弾性変形が無ければ、X(０)もS(０)も共に、テーブル１１の表面位置（原点）を表すのであるが、実際には、そのような機械変形があるために、その熱変形によるオフセットXofs、Sofs分だけそれぞれテーブル１１の表面位置（原点）からずれた位置を表している。従って、砥石磨耗も機械変形も無いならば、式１の項（X(１)−X(０)）と項（S(１)−S(０)）は等しい値となり、補正量Δ(１)はゼロとなるが、実際には、砥石磨耗や機械変形があるために、その分の値が補正量Δ(１)に現れる。すなわち、補正量Δ(１)は、１回目研削加工で生じた砥石磨耗量W(１)と機械変形による誤差量E(１)とを合わせたトータルの変形量（換言すると、１回目加工で生じた砥石磨耗及び機械変形に起因する、砥石１３を含めた砥石送り軸１５の全長の実質的な短縮量）を表している。
【００３７】
そこで、この１回目研削加工での砥石送り軸１５の実質的な短縮量、つまり補正量Δ(１)、に応じて２回目加工作業のための加工パターンを最適化するために、図４に一点鎖線矢印で示すように、補正量Δ(１)分だけ標準加工パターンPP_stdの全体をテーブル１１の方へシフトする（すなわち、標準加工パターンPP_std中の各速度切換位置から補正量Δ(１)を減算する）（ステップ１０８）。
【００３８】
５．空走開始位置Xpaの修正（図３のステップ１０９）
テーブル１に２枚目の半導体ウェハ１２を固定し、２回目加工作業の開始前にセンサ１７により半導体ウェハ１２の表面位置を計測する。そのセンサ計測値Sa(２)から、２回目加工用の空走開始位置Xpa(２)を下記式２により求める。
【００３９】
Xpa(２)＝（Sa(２)−S(０)）＋X(０)−Δ(１)＋MA …（式２）
この式２の意味は次のとおりである。最初の項（Sa(２)−S(０)）は、テーブル１１の表面位置を原点とした２枚目の半導体ウェハ１２の研削加工前の表面位置（つまり、２枚目の半導体ウェハ１２の研削加工前の厚み）を表している。この値に、送り位置値X(ｔ)の原点X(０)を加算し、さらに上記補正量Δ(１)（つまり、砥石磨耗や機械変形などに起因する、砥石１３を含む砥石送り軸１５の全長の実質的な短縮量）を減算することで、２枚目の半導体ウェハ１２の研削加工前の表面位置に砥石１３の前面が接触した状態での送り位置値X(ｔ)が得られる。この値に、半導体ウェハ１２と砥石１３との衝撃的接触を避けるための適当なマージンMAを加算することで、２回目加工作業用の空走開始位置Xpa(２)が決定される。ここで、マージンMAは、空走距離Lfrに相当する値であり、この実施形態での補正精度程度の大きさの値でよく、ユーザなどが適宜に設定することができる。
【００４０】
式２で求まった空走開始位置Xpa(２)を用いて、上述のステップ１０８で補正された加工パターンPP´(２)の中の空走開始位置Xpaに関わる部分を修正する。すなわち、例えば、補正加工パターンPP´(２)中の空走開始位置Xpaを、式２で求まった空走開始位置Xpa(２)に置き換え、また、これに伴って、その直前の緩衝送り速度Vpbから速度を落とし始めるタイミングを決める速度切換位置も修正する（図４の点線矢印）。これにより、砥石磨耗と機械変形だけでなく、半導体ウェハ１２の厚みのばらつきに起因する誤差D(２)（最初の項（Sa(２)−S(０)）に反映されている）も考慮に入れて、空走開始位置Xpa(２)を最適化される。以上の修正結果を、２回目加工作業用の加工パターンPP(２)として設定する。
【００４１】
なお、上記の式２ではなく次の式３により、２回目の空走開始位置Xpa(２)を求めるようにしてもよい。
【００４２】
Xpa(２)＝X(０)−Δ(１)＋MA＋THmax …（式３）
ここで、値THmaxは、半導体ウェハ１２の厚みのばらつきから予測された半導体ウェハ１２の最大厚みに、センサオフセットSofsの変化量の最大値を加えた値である。
【００４３】
６．２回目加工（図３のステップ１１０、１０３）
加工回Ｎに２をセットし（ステップ１１０）、上述した２回目加工作業用の加工パターンPP(２)を用いて２回目の加工作業を実行する（ステップ１０３）。
【００４４】
７．２回目加工以降の制御
以降、加工回Ｎ（Ｎ＝２、３、４、…）毎に、上述したステップ１０４〜１０９を行うことで、次回目（Ｎ＋１回目）の加工パターンPP(Ｎ＋１)を最適化する。すなわち、各回目（Ｎ回目）の研削加工完了時に加工完了点値対（（S(Ｎ)、X(Ｎ)）を取得し、また、次回目（Ｎ＋１回目）の研削加工前における半導体ウェハ１２の表面位置のセンサ計測値Sa(Ｎ＋１)を取得し(ステップ１０５）、これら取得されたデータを用いて、次回目（Ｎ＋１回目）のための補正量Δ(Ｎ)と空走開始位置Xpa(Ｎ＋１)をそれぞれ式４及び式５により計算し、これらの値を用いて標準の加工パターンPP_stdを上述した方法で修正することで、次回目（Ｎ＋１回目）の加工パターンPP(Ｎ＋１)を決定する。
【００４５】
Δ(Ｎ)＝−（（X(Ｎ)−S(Ｎ)）−（X(０)−S(０)）） …（式４）
Xpa(Ｎ＋１)＝（Sa(Ｎ＋１)−S(０)）＋X(０)−Δ(Ｎ)＋MA …（式５）
【００４６】
なお、熱バランスが完全に取れて、熱変形による機械寸法の時間的変化が無くなった時には、毎回の補正量の差（Δ(Ｎ＋１)−Δ(Ｎ)）が、１回の加工当たりの砥石磨耗量ΔW(Ｎ)となる。従って、温度変化がほとんど無く熱バランスが実質的に完全に取れている間は、ステップ１０８において、補正量Δ(Ｎ)分だけ標準加工パターンPP_stdをシフトするという上述の方法に代えて、１加工回当たりの砥石磨耗量ΔW(Ｎ)分だけ前回の加工パターンPP(Ｎ)をシフトする方法を採用することもできる。その場合、後述の式１５に示すように、１加工回当たりの砥石磨耗量ΔW(Ｎ)は、N回目とN−1回目の加工完了点値対（X(Ｎ)、S(Ｎ)）及び（X(Ｎ−１)、S(Ｎ−１)）だけから計算できるので、弾性変形などの影響を受けない信頼性のある値として得られる。
【００４７】
７．長いインターバルがあった場合の補正量Δ(Ｎ)の修正（図３のステップ１０６、１０７）
短いインターバルで加工作業が繰り返されるような連続的加工が中断して、前回（Ｎ回）の研削加工完了時から次回（Ｎ＋１回）の加工作業開始時までのインターバルが、その間に生じる機械の熱変形量が無視できないと考えられる程度に長い場合（例えば、所定の閾値時間Ｔを超えた場合）には、上述したステップ１０５にて前回の加工完了点値対（X(Ｎ)、S(Ｎ)から補正量Δ(Ｎ)を求めた後、この補正量Δ(Ｎ)を、インターバル中の熱変形量を考慮して予め設定しておいた調整量δ分だけ式６によって修正する。
【００４８】
Δ(Ｎ)＝Δ(Ｎ)−δ …（式６）
【００４９】
この修正により、インターバル中の熱変形に応じて一層最適化された加工パターンが得られる。
【００５０】
なお、調整量δは、固定値を用いる代わりに、インターバルの長さと熱変形量との間の所定の関係に基づいて、実際のインターバルの長さに応じて可変設定するようにしてもよい。
【００５１】
以上説明した加工制御における、加工パターンPP(Ｎ)の補正方法の利点を明確にするために、上記の計算式に関する若干の補足説明を以下に述べる。
【００５２】
テーブル１１の表面を原点とした真の送り位置と真のセンサ計測位置をそれぞれTX(ｔ)とTS(ｔ)で表すと、Ｎ回目加工完了時の真の送り位置TX(Ｎ)と真のセンサ計測位置TS(Ｎ)は、
TX(Ｎ)＝X(Ｎ)＋Mofs(Ｎ) …（式７）
TS(Ｎ)＝S(Ｎ)＋Sofs(Ｎ) …（式８）
となる。もし、砥石１３の磨耗が無ければ、加工完了時の真の送り位置TX(Ｎ)と真のセンサ計測位置TS(Ｎ)は共に、加工回Ｎによらず、同じ位置（半導体ウェハ１２の表面位置）であるから、
TX(Ｎ)−TS(Ｎ)＝０ …（式９）
となる。しかし、実際には、砥石磨耗が発生して、真の送り位置TX(Ｎ)は、真のセンサ位置TS(Ｎ)よりも砥石磨耗量W(Ｎ)分だけテーブル１１側へ進むので、
TX(Ｎ)−TS(Ｎ)＝−W(Ｎ) …（式１０）
の差が出ることになる。また、機械の熱変形や弾性変形などによってオフセットMofs、Sofsが時間的に変化するため、仮に真の送り位置TX(Ｎ)と真のセンサ位置TS(Ｎ)に変化が無かったとしても、実際に取得される送り位置X(Ｎ)とセンサ計測値S(Ｎ)は、オフセットMofs、Sofsの変化に伴って時間的に変化する。
【００５３】
一方、上述した基準タイミングＮ＝０では、砥石磨耗量W(０)がゼロであるから、
TX(０)−TS(０)＝０ …（式１１）
が成立する。この式１１を利用して、式１０を書き変えると、
W(Ｎ)＝−（（TX(Ｎ)−TS(Ｎ)）−（TX(０)−TS(０)）） …（式１２）
となり、この式１２の右辺に式７及び式８を代入すると、
W(Ｎ)＝−（X(Ｎ)−S(Ｎ)）＋（X(０)−S(０)）−（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）−（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)） …（式１３）
が得られる。そして、この式１３の右辺に式４を代入すると、
Δ(Ｎ)＝W(Ｎ)＋（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）＋（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)） …（式１４）
が得られる。
【００５４】
この式１４が、本実施形態の補正方法で用いた補正量Δ(Ｎ)の意味を表している。すなわち、補正量Δ(Ｎ)には、砥石磨耗量W(Ｎ)だけでなく、機械の熱変形や弾性変形などによるオフセットMofs、Sofsの時間的な変化量（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）、（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)）も含まれている。本実施形態の補正方法では、加工回毎に上記補正量Δ(Ｎ)分だけ加工パターンPP_stdをテーブル１１側へシフトするという補正を行う。この補正の具体的な意味は次のとおりである。
【００５５】
まず、式１４で示される補正量Δ(Ｎ)の第１の構成要素は砥石磨耗量W(Ｎ)である。砥石１３が磨耗すると、砥石磨耗量W(Ｎ)分だけ、砥石１３を含む砥石送り軸１５の全長が短縮したことになる。そこで、本補正方法では、この短縮を補償するために、砥石磨耗量W(Ｎ)分だけ加工パターンPP_stdをテーブル１１側へシフトするのである。
【００５６】
次に、式１４で示される補正量Δ(Ｎ)の第２の構成要素は送り軸原点オフセットMofsの変化量（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）であり、その原因は砥石１３を含む砥石送り軸１５やテーブル１１やそれらを固定した基台などの熱変形や弾性変形などである。このオフセット変化量（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）は、実質的に、熱変形や弾性変形などに起因する砥石１３を含む砥石送り軸１５の全長の伸び縮みとみなすことができる。そして、このオフセット変化量（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）が正の値となることは、この値分だけ砥石１３を含む砥石送り軸１５の全長が実質的に短縮したことを意味する。そこで、本補正方法では、この短縮を補償するために、オフセット変化量（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）分だけ加工パターンPP_stdをテーブル１１側へシフトするのである。逆に、オフセット変化量（Mofs(Ｎ)−Mofs(０)）は負の値となるときは、その値分だけ砥石送り軸１５の全長が実質的に伸びたことを意味するから、加工パターンPP_stdはその値分だけテーブル１１とは反対の方向へシフトされることになる。
【００５７】
次に、式１４で示される補正量Δ(Ｎ)の第３の構成要素はセンサ原点オフセットSofsの変化量（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)）であり、その原因はセンサ１７やテーブル１１やそれらを固定した基台などの熱変形や弾性変形などである。このオフセット変化量（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)）は、実質的にセンサ１７の原点位置ずれである。一般にこの原点位置ずれがないよう様々な工夫はされているが、無視できない大きさの原点位置ずれが生じる場合がある。この値が正の値となることは、その値分だけセンサ１７の原点位置が砥石１３側へずれたことを意味し、その結果、センサ１７により測定される半導体ウェハ１２の表面位置は、その値分だけ実際の表面位置よりテーブル１１側へシフトする。そこで、本補正方法では、このシフトを補償するために、オフセット変化量（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)）分だけ加工パターンPP_stdをテーブル１１側へシフトするのである。逆に、オフセット変化量（Sofs(Ｎ)−Sofs(０)）が負の値となるときは、センサ１７により測定される半導体ウェハ１２の表面位置は、その値分だけ実際の表面位置よりテーブル１１とは反対方向へシフトするので、その値分だけ加工パターンPP_stdはテーブル１１とは反対の方向へシフトされる。
【００５８】
このように、本補正方法によると、砥石磨耗量W(Ｎ)だけでなく、機械の熱変形や弾性変形などに起因する寸法変化も加味して加工パターンを補正するので、熱的バランスが完全に取れていなくても加工作業に入ることが可能であり、従来の砥石磨耗量のみを考慮した補正方法に比較して、暖機運転の時間がより短時間になる。
【００５９】
また、加工作業中に熱的バランスが取れた場合は、例えばMofs(Ｎ)＝Mofs(Ｎ−１)、Sofs(Ｎ)＝Sofs(Ｎ−１)を利用して、式１４に基づいて、次の式１５で１回の加工当たりの砥石磨耗量ΔW(Ｎ)を計算することができる。そして、この値ΔW(Ｎ)を用いて次回の加工パターンPP(N＋１)を最適化することができる。
【００６０】

式１５の計算で用いる数値、すなわち加工完了点値対（X(Ｎ)、S(Ｎ)）は、望ましくは、毎回同程度の加工負荷が機械にかかっている研削加工状態で計測されることで、この計算結果は、加工負荷がかかっている時とかかっていない時との間の機械の弾性変形による誤差の影響を実質的に受けない。よって、式１５で計算された１回当たり砥石磨耗量ΔW(Ｎ)を用いて加工パターンPP(N＋１)を補正することで、信頼性のある補正結果を得ることができる。
【００６１】
また、本実施形態の補正方法によれば、毎回、半導体ウェハ１２の加工前の厚さから空走開始位置Xpaを決定しているので、機械の熱変形量や砥石磨耗量を除外したほぼ必要最小のマージン距離MA（１回分の補正精度程度）の設定で、半導体ウェハ１２にダメージを与えるおそれ無く加工を行うことができる。すなわち、毎回の空走距離Lfrをほぼ必要最小にすることができ、よって全体の作業時間が短縮する。本実施形態の補正方法は、特に、高い加工精度が要求され、低速加工かつ砥石磨耗大の条件下で実施せざるを得ない類の加工（精密加工が多い）において、スループットの向上に効果的に寄与することができる。
【００６２】
また、本実施形態の補正方法によれば、作業停止時間が長時間になった場合に調整値δを導入することで、砥石送り軸１５などが熱変形していると考えられる時間に加工を開始しても、半導体ウェハ１２にダメージや品質劣化などの問題が生じるおそれ無しに加工を行うことができる。
【００６３】
また、本実施形態の補正方法は、加工中に実時間で砥石磨耗量を検出するための特別のセンサを要しない。
【００６４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であり、この実施形態のみに本発明の範囲を限定する趣旨ではない。従って、本発明は、その要旨を逸脱することなく、他の様々な形態で実施することが可能である。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、全体の作業時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る平面研削装置の要部の概略構成を示した模式図。
【図２】この実施形態における砥石を送るための基本的な方法を説明した図。
【図３】この実施形態における加工制御の手順を示すフローチャート。
【図４】加工パターンPPの補正の仕方の説明図。
【符号の説明】
１０：平面研削装置
１１：テーブル
１２：ワークピース（半導体ウェハ）
１３：砥石
１４：砥石送り機構
１５：砥石送り軸
１６：送り軸駆動装置
１７：厚みセンサ
X：送り位置値
S：センサ計測値
PP：加工パターン
Lfr：空走距離
Xpa：空走開始位置
Xps：加工終了位置
Sa：加工前のワークピース（半導体ウェハ）のセンサ計測値
Mofs：送り軸原点オフセット
Sofs：センサ原点オフセット
X(０)、S(０)：原点値対
X(Ｎ)、S(Ｎ)：加工完了点値対
PP_std：標準の加工パターン
W：砥石磨耗量
E：機械変形に起因する誤差量
D：ワークピース（半導体ウェハ）の厚みばらつきに起因する誤差量[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a grinding apparatus and a grinding method that can be used, for example, for surface grinding of a semiconductor wafer, and more particularly to an improvement in technology for preventing damage to a workpiece.
[0002]
[Prior art]
When processing the surface of a workpiece (workpiece) having a fragile material such as a semiconductor wafer using a grindstone, damage such as cracks occurs on the workpiece due to the impact force when the workpiece and the grindstone contact each other. The damage may be so great that it cannot be removed by processing. Therefore, in order to suppress the impact at the time of contact and prevent the occurrence of damage, the wheel is generally sent at a very low safe speed, such as a slow grinding speed, during the idle distance that the wheel approaches the workpiece. ing.
[0003]
Furthermore, in machines that perform precise grinding processes such as surface grinding of semiconductor wafers, the grinding wheel wear and the axial dimensions of the grinding wheel feed shaft and the sensor reference position are largely displaced by thermal deformation compared to the processing precision. It cannot be ignored. And these grindstone wear amount and thermal deformation amount differ for every processing time and every time. Therefore, it is necessary to include a margin sufficient to absorb the fluctuating grinding wheel wear amount and thermal deformation amount in the above-mentioned idle running distance.
[0004]
As a result, there is a problem that idle time that is not negligible compared to the machining time occurs.
[0005]
Conventionally, a method described in Patent Document 1 is known as a method for correcting the cutting amount of a grindstone in consideration of the wear amount of the grindstone. According to the method described in Patent Document 1, a grindstone is fed to a previous machining completion position with a preset machining pattern, and after the grindstone has reached that position, an additional cut is made by a preset amount of wear of the grindstone. To do.
[0006]
Further, as a method of correcting the cutting amount of the grindstone in consideration of the wear amount of the grindstone and the thermal deformation of the feed shaft of the grindstone, the method described in Patent Document 2 is known. When the workpiece is machined on the side surface of the disk-shaped grinding wheel while changing the relative position between the rotating disk-shaped grinding wheel and the workpiece according to preset control data, The amount of wear of the grinding wheel and the amount of displacement of the grinding wheel in the rotational axis direction are detected in parallel with the processing by the sensor, and the workpiece is applied to the workpiece according to the detected amount of grinding wheel wear and the amount of displacement of the grinding wheel in the rotational axis direction. Correct the depth of cut.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2934027
[Patent Document 2]
JP-A-8-243905
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the device described in Patent Document 1, after completion of a preset machining pattern, only the grinding wheel wear is corrected only for the final point of machining, and the idling start position is constant. The thing of patent document 2 also only correct | amends the cutting amount according to the grindstone wear amount and the amount of thermal deformation, and the correction | amendment about a free running start position is not performed. For this reason, the idle running distance is extended by an amount corresponding to the wear amount of the grindstone, and as a result, the total working time including the idle running time and the machining time cannot be shortened.
[0009]
Moreover, the method of detecting the wear amount of the grindstone using the sensor described in Patent Document 2 is effective in a grinding apparatus having a specific structure that performs processing on the side surface of the grindstone as described in Patent Document 2. . However, in a grinding apparatus used for grinding a semiconductor wafer or the like, since processing is performed in front of the grindstone, it is difficult to provide a sensor so that the wear amount of the grindstone can be directly detected. Further, providing a sensor for detecting the amount of wear increases the cost.
[0010]
Accordingly, the object of the present invention is to comprehensively consider the wear amount of the grindstone and the thermal deformation of the grindstone feed shaft so as to shorten the total work time combining the free running time and the machining time, and the idling start position. Is to correct the machining pattern so as to be as close to the workpiece surface as possible.
[0011]
Another object of the present invention is to make it possible to correct the machining pattern according to the grinding wheel wear amount during machining without adding a special sensor for detecting the grinding wheel wear amount in real time during machining. It is in.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The apparatus (10) for grinding the surface of the workpiece (12) with the grindstone (13) while feeding the grindstone (13) according to one aspect of the present invention is the surface position or thickness of the workpiece (12). A sensor (17) that generates a sensor measurement value (S) by measuring Provided in the feed shaft drive device (16) for controlling the position and feed speed of the grindstone feed shaft (15) with the grindstone (13) attached to the tip, and the feed shaft drive device (16), the grindstone A feed position detector that measures the amount of displacement of the feed shaft (15) and generates a feed position value (X); It has a machining pattern (PP) indicating a plurality of target speeds for a feed speed (Vp) of the grindstone (13) and a plurality of target positions corresponding to the target speeds, and the feed position value (X) or the sensor It is determined which target position of the processing pattern (PP) the measurement value (S) has reached, and the feed speed (Vp) is set to the target speed corresponding to the processing pattern (PP) according to the determination result. Control means (16) for controlling. And the control means (16) At the time before grinding the first workpiece (12), In a state where the sensor (17) measures a predetermined origin and the grindstone (13) is in contact with the origin, the sensor measurement value (S) and the feed position value (X) are set to the first Means (101) for acquiring substantially simultaneously as a value pair (S (0), X (0)); At the time when the grinding of the Nth workpiece (12) is substantially completed, The sensor (17) Nth time While measuring the surface position or thickness of the workpiece (12) and the grindstone (13) is in contact with the surface of the N-th workpiece (12), the sensor measurement value (S) and Means (104) for acquiring the feed position value (X) as a second value pair (S (N), X (N)) substantially simultaneously, and the first value pair (S (0)) , X (0)) and the second value pair (S (N), X (N)) {((X (N) -X (0)))-((S (N) -S (0))} Correction amount (Δ (N)) As Means for obtaining (105); N + 1 times The target position of the machining pattern (PP) to be used for grinding the workpiece (12) , Only the correction amount (Δ (N)) obtained by grinding the N-th workpiece (12) Means for correcting (108).
[0013]
According to this grinding machine, Before grinding the first workpiece (12) A first value pair (S (0), X (0)) obtained at the time of Nth time Grinding work piece (12) Is substantially complete Based on the second value pair (S (N), X (N)) acquired at the time, a correction amount (Δ (N) related to the wear of the grindstone (13) and the deformation of the grinding device (10). )). And according to this correction amount (Δ (N)), N + 1 times The target position of the machining pattern (PP) to be used in grinding the workpiece (12) is corrected. Therefore, it is possible to optimize the processing pattern (PP) in consideration of not only the wear of the grindstone (13) but also the thermal deformation or elastic deformation of the grinding apparatus (10). As a result, the overall work time can be shortened.
[0014]
In a preferred embodiment, the machining pattern (PP) includes, as one of the target positions, an idle running start position (Xpa) at which idle running should be started at a low speed so as to avoid contact impact. Yes. The control means (16) N + 1 times Before the start of grinding of the workpiece (12), the sensor (17) N + 1 times Means for acquiring the sensor measurement value (S) as the surface position value before processing (Sa) in a state where the surface position or thickness of the workpiece (12) is measured, N times Correction amount (Δ (N)) obtained by grinding the workpiece (12) of N + 1 times Based on the pre-processing surface position value (Sa) of the workpiece (12) N + 1 times Means (109) for correcting the idle running start position (Xpa) of the machining pattern (PP) to be used in grinding the workpiece (12).
[0015]
According to this configuration, N + 1 times In particular, the idle start position (Xpa) in the machining pattern (PP) to be used for grinding the workpiece (12) is not only the correction amount (Δ (N)) described above, N + 1 times The surface position value (Sa) of the workpiece (12) before processing is also corrected in consideration. Therefore, it is possible to optimize the idling start position (Xpa) according to the variation in the thickness of the workpiece (12). As a result, the idling time can be further shortened, and the overall work time can be further shortened.
[0016]
In a preferred embodiment, the control means (16) Nth And grinding the workpiece (12) N + 1 times Means (106, 107) for correcting the correction amount (Δ (N)) according to the length of the interval between the workpiece (12) and the grinding process.
[0017]
According to this configuration, even when the processing interval becomes long and thermal deformation due to temperature drop during that time cannot be ignored, the processing pattern (PP) should be optimized taking this thermal deformation into account. Can do.
[0018]
According to another aspect of the invention, The grindstone feed shaft so that the target feed speed of the grindstone feed shaft (15) with respect to the target position of the grindstone feed shaft (15) with the grindstone (13) attached to the tip is along a preset processing pattern (PP). Control the position and feed speed (Vp) of (15) However, the method of grinding the surface of the workpiece (12) with the grindstone (13), Before the first workpiece (12) is ground At Measure the surface position or thickness of the workpiece (12) In a state where the sensor (17) measures a predetermined origin and the grindstone (13) is in contact with the origin, the sensor Sensor measured by (17) Measured value (S) and The displacement amount of the grindstone feed shaft (15) was measured with a position detector. Obtaining the feed position value (X) as a first value pair (S (0), X (0)) substantially simultaneously (101); At the time when the grinding of the Nth workpiece (12) is substantially completed, The sensor (17) Nth time While measuring the surface position or thickness of the workpiece (12), the grindstone (13) Nth time With the sensor measurement value (S) and the feed position value (X) being in contact with the surface of the workpiece (12), the second value pair (S (N), X (N)) Based on the step (104) of acquiring substantially simultaneously and the first value pair (S (0), X (0)) and the second value pair (S (N), X (N)), {((X (N) -X (0)))-((S (N) -S (0))} Correction amount (Δ (N)) As Obtaining step (105); N + 1th time The target position of the machining pattern (PP) to be used for grinding the workpiece (12) , Only the correction amount (Δ (N)) obtained by grinding the N-th workpiece (12) And correcting (108).
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention can be applied to various types of grinding processing apparatuses. In the following, for the purpose of explaining the present invention, for example, the present invention is applied to a surface grinding apparatus used for grinding a surface of a semiconductor wafer. An embodiment will be described as an example.
[0022]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a main part of a surface grinding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a basic method for feeding a grindstone in this embodiment.
[0023]
As shown in FIG. 1, this surface grinding apparatus 10 is disposed so as to face a table (chuck) 11 for holding and rotating a semiconductor wafer 12 as a workpiece on the surface by suction, for example. The grinding wheel feeding mechanism 14 for feeding the grinding stone 13 for grinding so as to approach or move away from the table 11, and the sensor 17 for measuring the thickness or surface position of the semiconductor wafer 12 mounted on the table 11. (Contact type or non-contact type). The grindstone feed mechanism 14 reciprocates the grindstone feed shaft 15 with the grindstone 13 attached to the tip and the grindstone feed shaft 15 in the axial direction (left and right in the figure), and the grindstone feed shaft 15 is rotated around its central axis. And a feed shaft driving device 16 for controlling the position and feed speed of the grindstone feed shaft 15. The reciprocating direction of the grindstone feed shaft 15 (feed direction of the grindstone 13) is perpendicular to the surface of the table 11 (the surface on which the semiconductor wafer 12 is fixed). The front surface of the grindstone 13 is parallel to the surface of the table 11.
[0024]
The sensor 17 measures the thickness or surface position of the semiconductor wafer 12 and outputs the measurement result as a numerical value (hereinafter referred to as “sensor measurement value”) S (t). The feed shaft driving device 16 has a feed position detector (not shown). The feed position detector measures the displacement amount (feed amount) of the grindstone feed shaft 15 (grinding stone 13), and displays the measurement result. Based on this, the position of the grindstone feed shaft 15 (grindstone 13) (hereinafter referred to as “feed position”) is output as a numerical value X (t) (hereinafter referred to as “feed position value”). As a configuration for sending the grindstone 13, instead of a configuration in which the position of the table 11 is fixed and the grindstone 13 is moved as illustrated, a configuration in which the position of the grindstone 13 is fixed and the table 11 is moved, or A configuration in which both the grindstone 13 and the table 11 are moved can also be employed. In any configuration, the feed position detector outputs a feed position value X (t) representing the feed position of the grindstone 13 by measuring a relative displacement amount (feed amount) of the grindstone 13 with respect to the table 11. To do. The feed shaft driving device 16 uses the feed position value X (t) from the feed position detector and the sensor measurement value S (t) from the sensor 17 to feed the grinding wheel feed shaft 15 (grindstone 13). Control Vp.
[0025]
The general operation during the machining operation is as follows. The semiconductor wafer 12 is fixed on the table 11 and the table 11 rotates to rotate the semiconductor wafer 12. Further, the feed shaft driving device 16 rotates the grinding wheel feed shaft 15 and moves the grinding wheel feed shaft 15 forward (left direction in the figure) from the most retracted position (that is, feeds the grinding stone 13 forward). To go). As a result, the grindstone 13 approaches the semiconductor wafer 12 on the table 11 while rotating, and eventually, the front surface of the grindstone 13 contacts the surface of the semiconductor wafer 12 to start grinding. The grindstone 13 is further fed to grind the surface of the semiconductor wafer 12. The sensor 17 starts measuring the thickness of the semiconductor wafer 12 on the table 11 or the position of the surface (the surface being ground) before the grinding is started, and continues the measurement during the grinding process. When the sensor measurement value S (t) reaches a predetermined processing end position, the forward feeding of the grindstone 13 is stopped and the grinding ends. When the sensor 17 is of a contact type, the contact between the sensor 17 and the semiconductor wafer 12 is released slightly earlier just before the grinding is finished (the sensor is quickly moved up). By performing grinding, the contact traces of the sensor 16 may be removed from the surface of the semiconductor wafer 12.
[0026]
While the grindstone 13 (grindstone feed shaft 15) is being fed as described above, the feed shaft driving device 16 feeds the grindstone 13 (grindstone feed shaft 15) according to a preset processing pattern PP as shown in FIG. Control the speed Vp. This machining pattern PP is data instructing how to control the feed speed (machining speed) Vp (for example, which target speed should be controlled at which target position). , And a plurality of target positions corresponding to these target speeds (this indicates a position where the target speed should be switched, and is hereinafter referred to as “feed speed switching position”). While the feed shaft driving device 16 controls the feed speed Vp according to the machining pattern PP, the feed position value X (t) and the machining pattern before the grindstone 13 contacts the semiconductor wafer 12 (that is, before the grinding process is started). By comparing the PP feed rate switching position, and after the grindstone 13 contacts the semiconductor wafer 12 (that is, after starting grinding), the sensor measurement value S (t) and the feed rate switching position of the machining pattern PP are set. To determine whether or not the grindstone 13 has reached the feed speed switching position, and when it reaches, the target value of the feed speed Vp is switched to the next target value according to the machining pattern PP. In this embodiment, the origin of the feed rate switching position of the machining pattern PP is the surface position of the table 11 from the viewpoint of ease of setting, and similarly, the origin of the sensor measurement value S (t) (S = 0) and the origin (X = 0) of the feed position value X (t) are initially set to the surface position of the table 11.
[0027]
For example, according to the specific example of the machining pattern PP shown in FIG. 2, the target speed of the feed speed Vp is initially the fastest fast feed speed Vpa and then switched to the slower buffer feed speed Vpb. Thereafter, when the feed position value X (t) reaches a predetermined idle running start position Xpa, the final approach of the grindstone 13 to the semiconductor wafer 12, that is, idle running is started. In general, it is desirable to send the grindstone 13 at a safe speed that is as low as the grinding speed (up to several times the machining speed at most) in order to reduce the contact impact on the semiconductor wafer 12 during idling. . For example, in the specific example shown in FIG. 2, the roughing speed Vpc that is the same as that during rough grinding is set as the target speed during idle running. When the grindstone 13 is sent by a certain distance Lfr (hereinafter referred to as “idle running distance”) from the idling start position Xpa, it contacts the semiconductor wafer 12. Grinding is started from here, but for a while after the start of machining, rough grinding is performed while maintaining the feed speed Vp at the roughing speed Vpc. Thereafter, the feed speed Vp is switched to a lower finishing speed Vpd, and the final finish grinding is performed. After that, when the sensor measurement value S (t) reaches the machining end position Xps, the grinding process is finished (Note that as described above, the sensor is rapidly raised at the machining end position Xps or a position just before it, and further, It may be possible to finish the process after a slight finishing process is additionally performed).
[0028]
As described above, the origin (S = 0) of the sensor measurement value S (t) and the origin (X = 0) of the feed position value X (t) are initially set to the surface position of the table 11. However, after the initial setting, an offset (hereinafter referred to as “sensor origin offset”) Sofs occurs between the origin (S = 0) of the sensor measurement value S (t) and the surface position of the table 11, or the feed position value X An offset (hereinafter referred to as “feed axis origin offset”) Mofs also occurs between the origin (X = 0) of (t) and the surface position of the table 11. The causes of these offsets Sofs and Mofs are thermal deformation of the machine due to temperature changes and elastic deformation of the machine due to processing load. These offsets Sofs and Mofs change over time until the thermal balance is completely achieved. . Conventionally, in order to avoid this change, warm-up operation of about several hours may be performed. Further, the wear amount of the grindstone 13 increases with the processing time. The changes in the amount of wear of the offset Sofs, Mofs and the grindstone 13 are so large that they cannot be ignored compared to the processing accuracy.
[0029]
In order to solve the above problem, the feed shaft driving device 16 performs processing patterns PP according to the offset Sofs, Mofs and the wear amount of the grindstone 13 at each processing time (opportunity to process one semiconductor wafer 12). Has the function of correcting the image to the optimum value. Hereinafter, the correction method will be described.
[0030]
FIG. 3 is a diagram showing a processing control procedure including this correction method. FIG. 4 is a diagram for explaining how to correct the processing pattern PP.
[0031]
1. Origin setting of sensor measurement value S (t) and feed position value X (t) (step 101 in FIG. 3)
At a certain reference time, the sensor 17 measures the surface position of the table 11 and creates a state in which the front surface of the grindstone 13 is in contact with the surface of the table 11. In this state, the sensor measurement value S (t) is sent. The position value X (t) is acquired at the same time. These acquired value pairs are stored as origin value pairs (S (0), X (0)) representing the origin of the sensor measurement value S (t) and the feed position value X (t) (that is, the table Initially set the surface position as the origin).
[0032]
A place other than the surface of the table 11 can be set as the origin for obtaining the origin value pair. That is, if it is a place that can be used as a reference point for measuring the surface position or thickness of the semiconductor wafer 12 on the table 11, for example, if it is a place where the relative positional relationship with the table 11 is known, the position Can be set as the origin. For example, a jig having a known thickness may be set on the surface of the table 11 and the position of the surface of the jig may be set as the origin. In this case, the grindstone 13 or the like does not contact the surface of the table 11. Further, it is possible to avoid the surface of the table 11 from being damaged due to contact.
[0033]
2. First processing (

steps

102 and 103 in FIG. 3)
A first semiconductor wafer 12 is fixed to the table 11. The sensor 17 is set to measure the surface position of the semiconductor wafer 12. Then, “1” is set in the processing time N, and a standard processing pattern PP_std prepared in advance is set as a processing pattern used in the first processing (step 102). Then, the first machining operation is started (step 103). Therefore, in the first machining operation, the grindstone 13 is sent according to the standard machining pattern PP_std. Here, the standard processing pattern PP_std can be set by a conventional method, for example, by a user. According to the conventional method, the free running start position Xpa_std in this standard processing pattern PP_std is due to the maximum value of the thickness of the semiconductor wafer 12 (because the actual thickness varies around the nominal thickness), thermal deformation, elastic deformation, etc. It is set to a safe position (a position where the grindstone 13 is not likely to contact the semiconductor wafer 12) in consideration of the maximum elongation of the grindstone feed shaft 15 or the like.
[0034]
3. Acquisition of first machining completion point (step 104 in FIG. 3)
When the first grinding process is substantially completed, the sensor 17 measures the surface position of the semiconductor wafer 12 and the sensor measurement value in a state where the front surface of the grindstone 13 is in contact with the surface of the semiconductor wafer 12. S (t) and feed position value X (t) are acquired at the same time, and these acquired value pairs are used as the first processing completion point value pair (the surface position of the semiconductor wafer 12 when the first grinding processing is completed) S (1), X (1)). It should be noted that the above-mentioned “when the grinding process is substantially completed” means the time when the grinding process is finished 100% or close to 100% (for example, in the case of performing the above-mentioned sensor rapid advancement). It may be at the time immediately before the rapid increase, or at the time when the grinding process is finished by about 90%), and it is desirable that the machining load is applied to the machine during the grinding process. In addition, if the feed of the grindstone 13 is controlled so that the processing load during grinding is constant, the accuracy of correction described below is improved.
[0035]
4). Shift of standard processing pattern PP_std (

steps

105 and 108 in FIG. 3)
A correction amount Δ (1) is obtained by the following equation 1 using data acquired at the time of the first machining operation (step 105).
[0036]

The meaning of Formula 1 is as follows. The term (S (1) -S (0)) represents the surface position of the semiconductor wafer 12 when the first grinding process is completed with the surface position of the table 11 as the origin. Further, the term (X (1) −X (0)) represents the surface position of the semiconductor wafer 12 when the first grinding process is completed with the surface position of the table 11 as the origin if the grindstone 13 is not worn. Actually, however, because the grinding wheel 13 is worn, the position closer to the table 11 than the surface position of the semiconductor wafer 12 when the first grinding process is completed by the amount of wear W (1) of the grinding wheel 13. Represents. Furthermore, if there is no thermal deformation or elastic deformation of the machine (mainly the grindstone feed shaft 15), both X (0) and S (0) represent the surface position (origin) of the table 11, but actually Because of such mechanical deformation, the positions deviated from the surface position (origin) of the table 11 by the offset Xofs and Sofs due to the thermal deformation are shown. Therefore, if there is neither grinding wheel wear nor mechanical deformation, the term (X (1) -X (0)) and the term (S (1) -S (0)) in Equation 1 are equal and the correction amount Δ (1 ) Is zero, but in reality, there is grinding wheel wear and mechanical deformation, and the value of that amount appears in the correction amount Δ (1). That is, the correction amount Δ (1) is the total deformation amount (in other words, in the first machining) by combining the grinding wheel wear amount W (1) generated in the first grinding process and the error amount E (1) due to mechanical deformation. This represents a substantial shortening amount of the entire length of the grindstone feed shaft 15 including the grindstone 13 due to the generated grindstone wear and mechanical deformation.
[0037]
Therefore, in order to optimize the machining pattern for the second machining operation according to the substantial shortening amount of the grindstone feed shaft 15 in the first grinding, that is, the correction amount Δ (1), FIG. As indicated by a one-dot chain line arrow, the entire standard machining pattern PP_std is shifted toward the table 11 by the correction amount Δ (1) (that is, the correction amount Δ (1) from each speed switching position in the standard machining pattern PP_std). (Step 108).
[0038]
5. Correction of idling start position Xpa (step 109 in FIG. 3)
The second semiconductor wafer 12 is fixed to the table 1, and the surface position of the semiconductor wafer 12 is measured by the sensor 17 before the start of the second processing operation. From the sensor measurement value Sa (2), the idling start position Xpa (2) for the second machining is obtained by the following equation 2.
[0039]
Xpa (2) = (Sa (2) −S (0)) + X (0) −Δ (1) + MA (Formula 2)
The meaning of Formula 2 is as follows. The first term (Sa (2) -S (0)) is the surface position before grinding of the second semiconductor wafer 12 with the surface position of the table 11 as the origin (that is, the second semiconductor wafer 12 Thickness before grinding). The origin X (0) of the feed position value X (t) is added to this value, and the correction amount Δ (1) (that is, the grindstone feed shaft 15 including the grindstone 13 due to grinding wheel wear, mechanical deformation, etc.). Is subtracted), the feed position value X (t) in a state where the front surface of the grindstone 13 is in contact with the surface position of the second semiconductor wafer 12 before grinding is obtained. . By adding an appropriate margin MA for avoiding shock contact between the semiconductor wafer 12 and the grindstone 13 to this value, the idling start position Xpa (2) for the second machining operation is determined. Here, the margin MA is a value corresponding to the idling distance Lfr, and may be a value of the order of correction accuracy in this embodiment, and can be set appropriately by the user or the like.
[0040]
Using the idling start position Xpa (2) obtained by Expression 2, a portion related to the idling start position Xpa in the machining pattern PP ′ (2) corrected in step 108 is corrected. That is, for example, the idling start position Xpa in the corrected machining pattern PP ′ (2) is replaced with the idling start position Xpa (2) obtained by the equation 2, and accordingly, the buffer feed speed immediately before that is changed. The speed switching position that determines the timing at which the speed starts to drop from Vpb is also corrected (dotted arrow in FIG. 4). As a result, not only grinding wheel wear and mechanical deformation, but also an error D (2) (reflected in the first term (Sa (2) −S (0)) due to variations in the thickness of the semiconductor wafer 12 is taken into consideration. And the free running start position Xpa (2) is optimized. The above correction result is set as the machining pattern PP (2) for the second machining operation.
[0041]
Note that the second idling start position Xpa (2) may be obtained by the following formula 3 instead of the above formula 2.
[0042]
Xpa (2) = X (0) −Δ (1) + MA + THmax (Formula 3)
Here, the value THmax is a value obtained by adding the maximum value of the change amount of the sensor offset Sofs to the maximum thickness of the semiconductor wafer 12 predicted from the variation in the thickness of the semiconductor wafer 12.
[0043]
6). Second machining (

steps

110 and 103 in FIG. 3)
2 is set in the processing time N (step 110), and the second processing operation is executed using the processing pattern PP (2) for the second processing operation described above (step 103).
[0044]
7). Control after the second machining
Thereafter, the processing pattern PP (N + 1) for the next time (N + 1) is optimized by performing the above-described steps 104 to 109 every processing time N (N = 2, 3, 4,...). That is, the processing completion point value pair ((S (N), X (N)) is acquired at the completion of the grinding process of each time (Nth), and the semiconductor wafer 12 before the next (N + 1) th grinding process is obtained. The sensor measurement value Sa (N + 1) of the surface position is acquired (step 105), and using these acquired data, the correction amount Δ (N) for the next time (N + 1) and the idling start position Xpa ( N + 1) is calculated by Equations 4 and 5, respectively, and the standard machining pattern PP_std is corrected by the above-described method using these values, thereby determining the next (N + 1) th machining pattern PP (N + 1). .
[0045]
Δ (N) = − ((X (N) −S (N)) − (X (0) −S (0))) (Formula 4)
Xpa (N + 1) = (Sa (N + 1) −S (0)) + X (0) −Δ (N) + MA (Formula 5)
[0046]
When the heat balance is completely achieved and there is no time change in the machine dimensions due to thermal deformation, the difference in the correction amount (Δ (N + 1) −Δ (N)) for each process is the grindstone per process. The amount of wear is ΔW (N). Therefore, while there is almost no temperature change and the heat balance is substantially complete, in step 108, instead of the above-described method of shifting the standard processing pattern PP_std by the correction amount Δ (N), one processing is performed. A method of shifting the previous processing pattern PP (N) by the grinding wheel wear amount ΔW (N) per rotation can also be adopted. In this case, as shown in Equation 15 to be described later, the grinding wheel wear amount ΔW (N) per machining time is a pair of machining completion point values (X (N), S (N)) for the Nth time and the N−1th time. Since (X (N-1), S (N-1)) can be calculated from only and (X (N-1)), it can be obtained as a reliable value that is not affected by elastic deformation.
[0047]
7). Correction of correction amount Δ (N) when there is a long interval (

steps

106 and 107 in FIG. 3)
Continuous machining that repeats machining operations at short intervals is interrupted, and the interval from the completion of the previous (N times) grinding operation to the start of the next (N + 1) machining operation occurs during that time. If the deformation amount is long enough that it cannot be ignored (for example, when a predetermined threshold time T is exceeded), the previous machining completion point value pair (X (N), S (N ), The correction amount Δ (N) is corrected by Equation 6 by an adjustment amount δ set in advance in consideration of the amount of thermal deformation during the interval.
[0048]
Δ (N) = Δ (N) −δ (Formula 6)
[0049]
With this modification, a more optimized machining pattern is obtained according to the thermal deformation during the interval.
[0050]
The adjustment amount δ may be variably set according to the actual interval length based on a predetermined relationship between the interval length and the thermal deformation amount, instead of using a fixed value.
[0051]
In order to clarify the advantage of the correction method of the processing pattern PP (N) in the processing control described above, some supplementary explanation regarding the above calculation formula will be described below.
[0052]
When the true feed position and true sensor measurement position with the surface of the table 11 as the origin are represented by TX (t) and TS (t), respectively, the true feed position TX (N) and true Sensor measurement position TS (N) is
TX (N) = X (N) + Mofs (N) (Expression 7)
TS (N) = S (N) + Sofs (N) (Formula 8)
It becomes. If the grindstone 13 is not worn, the true feed position TX (N) at the completion of machining and the true sensor measurement position TS (N) are both the same position (the surface of the semiconductor wafer 12) regardless of the machining time N. Position),
TX (N) -TS (N) = 0 (Formula 9)
It becomes. However, in actuality, grinding wheel wear occurs, and the true feed position TX (N) advances toward the table 11 by the grinding wheel wear amount W (N) from the true sensor position TS (N).
TX (N) -TS (N) =-W (N) (Equation 10)
The difference will come out. In addition, since the offsets Mofs and Sofs change with time due to thermal deformation and elastic deformation of the machine, even if there is no change between the true feed position TX (N) and the true sensor position TS (N), The feed position X (N) and the sensor measurement value S (N) acquired in the above change with time as the offsets Mofs and Sofs change.
[0053]
On the other hand, at the reference timing N = 0, the grinding wheel wear amount W (0) is zero.
TX (0) -TS (0) = 0 (Formula 11)
Is established. Using Equation 11 and rewriting Equation 10,
W (N) =-((TX (N) -TS (N))-(TX (0) -TS (0))) (Equation 12)
When substituting Expression 7 and Expression 8 into the right side of Expression 12,
W (N) = − (X (N) −S (N)) + (X (0) −S (0)) − (Mofs (N) −Mofs (0)) − (Sofs (N) −Sofs ( 0)) (Formula 13)
Is obtained. Then, substituting Equation 4 into the right side of Equation 13,
Δ (N) = W (N) + (Mofs (N) −Mofs (0)) + (Sofs (N) −Sofs (0)) (Equation 14)
Is obtained.
[0054]
This expression 14 represents the meaning of the correction amount Δ (N) used in the correction method of the present embodiment. That is, the correction amount Δ (N) includes not only the grindstone wear amount W (N) but also the temporal variation of the offset Mofs and Sofs due to thermal deformation and elastic deformation of the machine (Mofs (N) −Mofs (0 )), (Sofs (N) -Sofs (0)). In the correction method of the present embodiment, correction is performed such that the processing pattern PP_std is shifted to the table 11 side by the correction amount Δ (N) every processing time. The specific meaning of this correction is as follows.
[0055]
First, the first component of the correction amount Δ (N) expressed by Equation 14 is the grindstone wear amount W (N). When the grindstone 13 is worn, the entire length of the grindstone feed shaft 15 including the grindstone 13 is shortened by the amount of the grindstone wear W (N). Therefore, in the present correction method, the machining pattern PP_std is shifted to the table 11 side by the amount of the grinding wheel wear amount W (N) in order to compensate for this shortening.
[0056]
Next, the second component of the correction amount Δ (N) expressed by Expression 14 is a change amount (Mofs (N) −Mofs (0)) of the feed axis origin offset Mofs, and the cause includes the grindstone 13. This includes thermal deformation and elastic deformation of the grindstone feed shaft 15, the table 11, and a base on which they are fixed. This amount of change in offset (Mofs (N) −Mofs (0)) can be regarded as substantially the expansion and contraction of the entire length of the grindstone feed shaft 15 including the grindstone 13 due to thermal deformation, elastic deformation, or the like. When the offset change amount (Mofs (N) −Mofs (0)) is a positive value, it means that the entire length of the grindstone feed shaft 15 including the grindstone 13 is substantially shortened by this value. . Therefore, in the present correction method, the processing pattern PP_std is shifted to the table 11 side by an offset change amount (Mofs (N) −Mofs (0)) in order to compensate for this shortening. On the contrary, when the offset change amount (Mofs (N) −Mofs (0)) is a negative value, it means that the entire length of the grindstone feed shaft 15 is substantially extended by that value. PP_std is shifted in the opposite direction to the table 11 by that value.
[0057]
Next, the third component of the correction amount Δ (N) expressed by Equation 14 is the change amount (Sofs (N) −Sofs (0)) of the sensor origin offset Sofs, which is caused by the sensor 17 or the table 11. And thermal deformation and elastic deformation of the base on which they are fixed. This offset change amount (Sofs (N) −Sofs (0)) is substantially the origin position deviation of the sensor 17. In general, various attempts have been made to prevent this origin position deviation, but there may be an origin position deviation that cannot be ignored. When this value is a positive value, it means that the origin position of the sensor 17 is shifted toward the grindstone 13 by that amount, and as a result, the surface position of the semiconductor wafer 12 measured by the sensor 17 is The actual surface position is shifted to the table 11 side by the value. Therefore, in the present correction method, the processing pattern PP_std is shifted to the table 11 side by an offset change amount (Sofs (N) −Sofs (0)) in order to compensate for this shift. On the contrary, when the offset change amount (Sofs (N) −Sofs (0)) is a negative value, the surface position of the semiconductor wafer 12 measured by the sensor 17 is more than the actual surface position. 11 is shifted in the opposite direction to the machining pattern PP_std, the machining pattern PP_std is shifted in the opposite direction to the table 11.
[0058]
Thus, according to this correction method, not only the grinding wheel wear amount W (N) but also the dimensional change due to thermal deformation or elastic deformation of the machine is taken into account to correct the machining pattern, so the thermal balance is perfect. Even if it is not removed, it is possible to enter the machining operation, and the warm-up operation time is shortened compared to the conventional correction method considering only the grinding wheel wear amount.
[0059]
Further, when the thermal balance is achieved during the machining operation, for example, using Mofs (N) = Mofs (N−1), Sofs (N) = Sofs (N−1), based on Equation 14, The following equation 15 can be used to calculate the grinding wheel wear amount ΔW (N) per machining. The next processing pattern PP (N + 1) can be optimized using this value ΔW (N).
[0060]

The numerical value used in the calculation of Equation 15, that is, the machining completion point value pair (X (N), S (N)) is preferably measured in a grinding state where the same machining load is applied to the machine every time. Thus, this calculation result is not substantially affected by an error due to the elastic deformation of the machine between when the machining load is applied and when it is not applied. Therefore, a reliable correction result can be obtained by correcting the machining pattern PP (N + 1) using the grinding wheel wear amount ΔW (N) per time calculated by Expression 15.
[0061]
Further, according to the correction method of the present embodiment, since the idle running start position Xpa is determined from the thickness of the semiconductor wafer 12 before processing, it is almost necessary to exclude the thermal deformation amount of the machine and the grinding wheel wear amount. By setting the minimum margin distance MA (about the correction accuracy for one time), the processing can be performed without damaging the semiconductor wafer 12. In other words, each idle running distance Lfr can be reduced to a necessary minimum, thereby reducing the overall work time. The correction method of the present embodiment is particularly effective for improving the throughput in processing that requires high processing accuracy and is inevitably performed under conditions of low speed processing and high grinding wheel wear (there are many precision processing). Can contribute.
[0062]
Further, according to the correction method of the present embodiment, when the work stop time becomes long, the adjustment value δ is introduced, so that the processing is performed at a time when the grindstone feed shaft 15 or the like is considered to be thermally deformed. Even if the process is started, the semiconductor wafer 12 can be processed without fear of causing problems such as damage and quality deterioration.
[0063]
Moreover, the correction method of this embodiment does not require a special sensor for detecting the grinding wheel wear amount in real time during machining.
[0064]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this is an illustration for description of this invention, and is not the meaning which limits the scope of the present invention only to this embodiment. Therefore, the present invention can be implemented in various other forms without departing from the gist thereof.
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, the overall work time can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a main part of a surface grinding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a basic method for feeding a grindstone in this embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing control procedure in this embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of how to correct a machining pattern PP.
[Explanation of symbols]
10: Surface grinding machine
11: Table
12: Workpiece (semiconductor wafer)
13: Whetstone
14: Whetstone feed mechanism
15: Whetstone feed shaft
16: Feed shaft drive device
17: Thickness sensor
X: Feed position value
S: Sensor measurement value
PP: Processing pattern
Lfr: free running distance
Xpa: Start position
Xps: Processing end position
Sa: Sensor measurement value of workpiece (semiconductor wafer) before processing
Mofs: Feed axis origin offset
Sofs: Sensor origin offset
X (0), S (0): Origin value pair
X (N), S (N): Machining completion point value pair
PP_std: Standard processing pattern
W: Whetstone wear
E: Error amount due to mechanical deformation
D: Error amount due to thickness variation of workpiece (semiconductor wafer)

Claims

In the apparatus (10) for grinding the surface of the workpiece (12) with the grindstone (13) while feeding the grindstone (13),
A sensor (17) for measuring the surface position or thickness of the workpiece (12) and generating a sensor measurement value (S);
A feed shaft drive device (16) for controlling the position and feed speed of the grindstone feed shaft (15) with the grindstone (13) attached to the tip;
A feed position detector that is provided in the feed shaft drive device (16) and measures a displacement amount of the grindstone feed shaft (15) to generate a feed position value (X);
It has a machining pattern (PP) indicating a plurality of target speeds for a feed speed (Vp) of the grindstone (13) and a plurality of target positions corresponding to the target speeds, and the feed position value (X) or the sensor It is determined which target position of the processing pattern (PP) the measurement value (S) has reached, and the feed speed (Vp) is set to the target speed corresponding to the processing pattern (PP) according to the determination result. Control means (16) for controlling;
With
The control means (16)
At the time before grinding of the first workpiece (12), the sensor (17) measures the predetermined origin, and the sensor measurement value ( in the state where the grindstone (13) is in contact with the origin ( S) and means (101) for storing the feed position value (X) as a first value pair (S (0), X (0));
When the N-th workpiece (12) has been 100% ground , close to 100%, or immediately before the contact between the sensor (17) and the workpiece (12) is released. The sensor (17) measures the surface position or thickness of the Nth workpiece (12) and the grindstone (13) comes into contact with the surface of the Nth workpiece (12). Means (104) for storing the sensor measurement value (S) and the feed position value (X) in a state of being as a second value pair (S (N), X (N));
Based on the stored first value pair (S (0), X (0)) and second value pair (S (N), X (N)), {((X (N) − X (0)))-((S (N) -S (0))} as a correction amount (Δ (N)) (105);
A correction amount (Δ (N)) obtained by grinding the N-th workpiece (12) for the target position of the machining pattern (PP) to be used in the N + 1-th workpiece (12) grinding. And a means for correcting only (108).

The apparatus of claim 1.
The machining pattern (PP) includes, as one of the target positions, an idle running start position (Xpa) at which idle running should start at a safe speed up to several times the speed at the time of grinding. And
The control means (16)
In the state where the sensor (17) is measuring the surface position or thickness of the (N + 1) th workpiece (12) before the N + 1th workpiece (12) is ground, the sensor measurement value ( Means for obtaining S) as a pre-processing surface position value (Sa);
Based on the correction amount (Δ (N)) obtained by grinding of the N-th workpiece (12) and the pre-processing surface position value (Sa) of the N + 1-th workpiece (12), The grinding apparatus further comprising means (109) for correcting the idle running start position (Xpa) of the machining pattern (PP) to be used in the N + 1-th workpiece (12) grinding.

The apparatus according to claim 1 or 2,
The control means (16)
Means for correcting the correction amount (Δ (N)) according to the length of the interval between the N-th workpiece (12) grinding and the (N + 1) -th workpiece (12) grinding. (106, 107) A grinding apparatus characterized by further comprising:

The grindstone feed shaft so that the target feed speed of the grindstone feed shaft (15) with respect to the target position of the grindstone feed shaft (15) with the grindstone (13) attached to the tip is along a preset processing pattern (PP). In the method of grinding the surface of the workpiece (12) with the grindstone (13) while controlling the position and feed rate (Vp) of (15),
Before the first workpiece (12) is ground, a sensor (17) for measuring the surface position or thickness of the workpiece (12) measures a predetermined origin and the grindstone (13) A sensor measurement value (S) measured by the sensor (17) in contact with the origin and a feed position value (X) obtained by measuring a displacement amount of the grindstone feed shaft (15) with a position detector are first. (101) storing as a value pair (S (0), X (0));
At the time when grinding of the N-th workpiece (12) is 100%, or when it is nearly 100%, or just before the contact between the sensor (17) and the workpiece (12) is released. The sensor (17) measures the surface position or thickness of the Nth workpiece (12) and the grindstone (13) is in contact with the surface of the Nth workpiece (12). the sensor measurement value in a state (S) and said feed position value (X), and the second value pair with step (104) for storing as (S (N), X ( N)),
Based on the stored first value pair (S (0), X (0)) and second value pair (S (N), X (N)), {((X (N) − X (0))) − ((S (N) −S (0))} as a correction amount (Δ (N)) (105);
A correction amount (Δ (N)) obtained by grinding the N-th workpiece (12) for the target position of the machining pattern (PP) to be used in the N + 1-th workpiece (12) grinding. ) Correction step (108).