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JP7128635B2 - Grinder - Google Patents
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Description

本発明は、ウェハの裏面を研削する研削盤に関し、特に、脆いウェハにダメージを与えることなく研削可能な研削盤に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a grinder for grinding the back surface of a wafer, and more particularly to a grinder capable of grinding fragile wafers without damaging them.

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。 2. Description of the Related Art In the field of semiconductor manufacturing, back surface grinding is performed to grind the back surface of a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter referred to as “wafer”) in order to form a thin film.

ウェハの裏面研削を行う研削盤として、特許文献1に示すように、下端に砥石が取り付けられたスピンドル送り機構が定圧シリンダに吊設され、ウェハに切り込ませた砥石に作用する摩擦力が所定値より高い場合に、定圧シリンダが、スピンドル及びスピンドル送り機構を鉛直方向に上昇させるものが知られている。 As a grinding machine for grinding the back surface of a wafer, as shown in Patent Document 1, a spindle feeding mechanism with a grindstone attached to the lower end is suspended from a constant pressure cylinder, and the frictional force acting on the grindstone cut into the wafer is predetermined. It is known that a constant pressure cylinder raises the spindle and the spindle feed mechanism vertically above a value.

このような研削盤では、砥石に作用する摩擦力が過大となる場合に、定圧シリンダが、スピンドルとスピンドル送り機構とを一時的に上昇させるため、砥石とウェハとが過度に接触しない状態でウェハが延性モード研削されるため、ウェハにダメージを与えることなく安定して研削することができる。 In such a grinder, when the frictional force acting on the grindstone becomes excessive, the constant pressure cylinder temporarily raises the spindle and the spindle feed mechanism, so that the wafer is ground without excessive contact between the grindstone and the wafer. is ground in the ductile mode, it can be ground stably without damaging the wafer.

特許第6030265号公報Japanese Patent No. 6030265

上述したような特許文献1記載の研削盤では、研削加工を繰り返すことによって砥石が摩耗するため、砥石をウェハに切り込ませる送り量は砥石の摩耗量に応じて適宜調整する必要がある。しかしながら、延性モード研削では、スピンドル送り機構が定圧シリンダによって引き上げられるため、砥石がウェハにどの程度切り込んでいるかが正確に把握できず、砥石の摩耗量に応じた送り量の調整ができないという問題があった。 In the grinder described in Patent Document 1 as described above, the grindstone is worn by repeating the grinding process, so the feeding amount for cutting the grindstone into the wafer needs to be appropriately adjusted according to the wear amount of the grindstone. However, in ductile mode grinding, since the spindle feed mechanism is pulled up by a constant pressure cylinder, it is not possible to accurately grasp how much the grindstone is cutting into the wafer, and it is impossible to adjust the feed amount according to the amount of wear of the grindstone. there were.

そこで、砥石の摩耗を考慮してウェハを高精度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, there arises a technical problem to be solved, which is to grind the wafer with high accuracy in consideration of the abrasion of the grindstone. An object of the present invention is to solve this problem.

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、砥石でウェハを研削する研削盤であって、前記砥石を下端に取り付けて回転可能なスピンドルと、前記スピンドルをコラムに対して鉛直方向に送るスピンドル送り機構と、前記スピンドル送り機構と前記コラムとの間に介装され、前記砥石が前記ウェハに切り込んで前記砥石に作用する摩擦力が所定値より高い場合に前記スピンドル及びスピンドル送り機構を鉛直方向に上昇させる定圧シリンダと、前記砥石が前記ウェハを研削した研削量を測定する研削量測定手段と、前記スピンドルが降下した変位量を測定する変位量測定手段と、研削加工中に前記スピンドルの変位量及び前記ウェハの研削量に基づいて算出される前記砥石の実摩耗量を算出し、前記実摩耗量を加工時間で除して実摩耗速度を算出し、前記砥石の実摩耗速度と予め記憶された前記砥石の適正摩耗速度範囲と比較する制御装置と、を備えている。 The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is a grinder for grinding a wafer with a grindstone, comprising a rotatable spindle with the grindstone attached to its lower end, a spindle feed mechanism that feeds the spindle in the vertical direction with respect to the column; and a spindle feed mechanism interposed between the spindle feed mechanism and the column so that the frictional force acting on the grindstone when the grindstone cuts into the wafer is greater than a predetermined value. A constant pressure cylinder that vertically raises the spindle and the spindle feed mechanism when the pressure is high, a grinding amount measuring means that measures the grinding amount of the wafer ground by the grindstone, and a displacement amount that measures the displacement amount of the lowered spindle A measuring means calculates the actual wear amount of the grindstone calculated based on the amount of displacement of the spindle and the amount of grinding of the wafer during grinding, and divides the actual amount of wear by the processing time to obtain the actual wear rate . and a control device for calculating and comparing the actual wear rate of the grindstone with a pre-stored proper wear rate range of the grindstone.

この構成によれば、砥石の研削量及びスピンドルの変位量を測定することにより、研削加工中に砥石の実摩耗速度が算出可能であり、砥石の実摩耗速度を適正摩耗速度範囲と比較することにより、砥石の摩耗を考慮してウェハを所望の仕上げ厚みに精度良く研削することができる。 According to this configuration, by measuring the amount of grinding of the grindstone and the amount of displacement of the spindle, the actual wear rate of the grindstone can be calculated during the grinding process, and the actual wear rate of the grindstone can be compared with the proper wear rate range. Therefore, the wafer can be ground to a desired finish thickness with good precision, taking into consideration the abrasion of the grindstone.

また、本発明に係る研削盤は、前記制御装置は、前記実摩耗速度が前記適正摩耗速度範囲内に収まるように前記スピンドル送り機構の送り速度を調整することが好ましい。 Further, in the grinder according to the present invention, it is preferable that the controller adjusts the feed speed of the spindle feed mechanism so that the actual wear speed is within the proper wear speed range.

この構成によれば、砥石の実摩耗速度が適正摩耗速度範囲から外れている場合に、砥石の摩耗量が適正範囲内に収まるようにスピンドル送り機構の送り速度を調整することにより、砥石の摩耗を考慮してウェハを所望の仕上げ厚みに精度良く研削することができる。 According to this configuration, when the actual wear rate of the grindstone is out of the proper wear rate range, the feed speed of the spindle feed mechanism is adjusted so that the amount of wear of the grindstone is within the proper range. The wafer can be ground to a desired finish thickness with good precision.

また、本発明に係る研削盤は、前記制御装置は、前記実摩耗速度が前記適正摩耗速度範囲内に収まるように前記定圧シリンダの駆動圧を調整することが好ましい。 Further, in the grinder according to the present invention, it is preferable that the control device adjusts the drive pressure of the constant pressure cylinder so that the actual wear rate falls within the proper wear rate range.

この構成によれば、砥石の実摩耗速度が適正摩耗速度範囲から外れている場合に、砥石の摩耗量が適正範囲内に収まるように定圧シリンダの駆動圧を調整することにより、砥石の摩耗を考慮してウェハを所望の仕上げ厚みに精度良く研削することができる。 According to this configuration, when the actual wear rate of the grindstone is out of the proper wear rate range, the wear of the grindstone is reduced by adjusting the driving pressure of the constant pressure cylinder so that the amount of wear of the grindstone falls within the proper range. With this in mind, the wafer can be precisely ground to the desired finished thickness.

また、本発明に係る研削盤は、前記実摩耗速度が前記適正摩耗速度範囲から外れている場合に、前記砥石の研削面をドレッシングするドレス手段をさらに備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the grinder according to the present invention further comprises dressing means for dressing the grinding surface of the grindstone when the actual wear rate is out of the proper wear rate range.

この構成によれば、砥石の目詰まりを早期に解消することにより、砥石の目詰まりに起因してウェハに過度な摩擦力が作用してダメージを与えることを抑制することができる。 According to this configuration, by removing clogging of the grindstone at an early stage, it is possible to suppress damage due to excessive frictional force acting on the wafer due to the clogging of the grindstone.

また、本発明に係る研削盤は、前記砥石が前記ウェハを研削する加工点を挟み込むように前記スピンドルの外周に配置されて、前記スピンドルを前記コラムに対して鉛直方向に摺動可能に支持する少なくとも3つのリニアガイドをさらに備え、前記スピンドルの重心は、平面視で前記リニアガイドにより形成される多角形内に配置されていることが好ましい。 Further, in the grinding machine according to the present invention, the grindstones are arranged on the outer periphery of the spindle so as to sandwich the processing point for grinding the wafer, and support the spindle so as to be slidable in the vertical direction with respect to the column. At least three linear guides are further provided, and the center of gravity of the spindle is preferably located within the polygon formed by the linear guides in plan view.

この構成によれば、スピンドルの外周に配置されたリニアガイドがスピンドルの姿勢を規制することにより、スピンドルがコラムに対してヨーイング、チッピング又はローリングすることが規制され、砥石の表面が水平にウェハに押し当てられるため、ウェハを精度良く研削することができる。 According to this configuration, the linear guide arranged on the outer circumference of the spindle regulates the attitude of the spindle, thereby regulating the spindle from yawing, chipping or rolling with respect to the column, so that the surface of the grindstone is level with the wafer. Since it is pressed, the wafer can be ground with high precision.

本発明は、砥石の研削量及びスピンドルの変位量を測定することにより、研削加工中に砥石の実摩耗速度が算出可能であり、砥石の実摩耗速度を適正摩耗速度範囲と比較することにより、砥石の摩耗を考慮してウェハを所望の仕上げ厚みに精度良く研削することができる。 According to the present invention, the actual wear rate of the grindstone can be calculated during grinding by measuring the grinding amount of the grindstone and the amount of displacement of the spindle. The wafer can be accurately ground to a desired finish thickness in consideration of wear of the grindstone.

本発明の一実施例に係る研削盤を示す斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view which shows the grinder which concerns on one Example of this invention. 図1に示すメインユニットの平面図。FIG. 2 is a plan view of the main unit shown in FIG. 1; 図1に示すメインユニットの側面図。FIG. 2 is a side view of the main unit shown in FIG. 1; 研削加工によってウェハ厚み及び砥石位置が変化する様子を示す図。The figure which shows a mode that wafer thickness and a grindstone position change by grinding. 砥石が摩耗する様子及び各部材が上昇又は降下する様子を示す模式図。The schematic diagram which shows a mode that a grindstone wears and a mode that each member rises or falls.

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、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ない。 An embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In addition, hereinafter, when referring to the number, numerical value, amount, range, etc. of the constituent elements, unless otherwise specified or clearly limited to a specific number in principle, it is limited to the specific number It does not matter if the number is greater than or less than a certain number.

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。 In addition, when referring to the shape or positional relationship of components, etc., unless otherwise specified or in principle clearly considered otherwise, etc., those that are substantially similar or similar to the shape include.

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。なお、本実施形態において、「上」、「下」の語は、鉛直方向における上方、下方に対応するものとする。 In addition, the drawings may exaggerate characteristic parts by enlarging them in order to make the characteristics easier to understand. In addition, in cross-sectional views, hatching of some components may be omitted in order to facilitate understanding of the cross-sectional structure of the components. In this embodiment, the terms "upper" and "lower" correspond to upward and downward in the vertical direction.

図1は、研削盤1を示す斜視図である。図2は、図1に示すメインユニット2の平面図である。図3は、メインユニット2の側面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a grinding machine 1. FIG. FIG. 2 is a plan view of the main unit 2 shown in FIG. 1. FIG. FIG. 3 is a side view of the main unit 2. FIG.

研削盤1は、ウェハWを裏面研削して薄膜に形成する。研削盤1を用いて研削加工が施されるウェハWは、シリコンウェハ、シリコンカーバイドウェハ等の高硬度・高脆性を示すものが好適であるが、これらに限定されるものではない。研削盤1は、砥石21を備えるメインユニット2と、メインユニット2の下方に配置された搬送ユニット3と、を備えている。 The grinder 1 grinds the back surface of the wafer W to form a thin film. The wafer W to be ground using the grinder 1 is preferably a silicon wafer, a silicon carbide wafer, or the like showing high hardness and high brittleness, but is not limited to these. The grinder 1 includes a main unit 2 having a grindstone 21 and a transport unit 3 arranged below the main unit 2 .

メインユニット2は、アーチ状のコラム22と、砥石21が取り付けられたスピンドル23と、スピンドル23を鉛直方向Vに摺動可能に支持する3つのリニアガイド24と、スピンドル23を鉛直方向Vに昇降させるスピンドル送り機構25と、を備えている。 The main unit 2 includes an arch-shaped column 22, a spindle 23 to which a grindstone 21 is attached, three linear guides 24 that slidably support the spindle 23 in the vertical direction V, and the spindle 23 that moves up and down in the vertical direction V. and a spindle feed mechanism 25 that allows

搬送ユニット3は、ウェハWを吸着保持可能なチャック31と、チャック31を載置するスライダ32と、を備えている。 The transport unit 3 includes a chuck 31 capable of holding the wafer W by suction, and a slider 32 on which the chuck 31 is placed.

チャック31は、図示しない真空源に接続されており、ウェハWをチャック31の表面に真空吸着可能である。また、チャック31は、図示しないモータによってチャック31の中心を通る鉛直軸回りに回動可能である。 The chuck 31 is connected to a vacuum source (not shown) so that the wafer W can be vacuum-adsorbed to the surface of the chuck 31 . Further, the chuck 31 can be rotated around a vertical axis passing through the center of the chuck 31 by a motor (not shown).

スライダ32は、図示しないスライダ駆動機構によってレール33上を摺動可能であり、これにより、チャック31とスライダ32とは、ウェハ搬送方向D1に一体になってスライドするようになっている。 The slider 32 is slidable on the rail 33 by a slider driving mechanism (not shown), so that the chuck 31 and the slider 32 slide integrally in the wafer transfer direction D1.

このようにして、チャック31上に真空吸着されたウェハWは、研削加工前に、スライダ32によって砥石21の下方まで搬入され、研削加工後に、砥石21の下方からメインユニット2の後方まで搬出される。 In this way, the wafer W vacuum-sucked onto the chuck 31 is carried in below the grindstone 21 by the slider 32 before grinding, and carried out from below the grindstone 21 to the rear of the main unit 2 after grinding. be.

次に、研削盤1の具体的構成について説明する。 Next, a specific configuration of the grinder 1 will be described.

スピンドル23は、コラム22の前面22aに鉛直方向Vに亘って凹設された溝22b内に収容されている。スピンドル23は、砥石21を下端に取り付けたサドル23aと、サドル23a内に設けられて砥石21を回転させる図示しないモータと、を備えている。 The spindle 23 is accommodated in a groove 22b recessed in the vertical direction V in the front surface 22a of the column 22. As shown in FIG. The spindle 23 includes a saddle 23a having a grindstone 21 attached to its lower end, and a motor (not shown) provided in the saddle 23a for rotating the grindstone 21. As shown in FIG.

リニアガイド24は、鉛直方向Vに沿って昇降するサドル23aの案内レールであり、2つの前方リニアガイド24aと、1つの後方リニアガイド24bと、で構成される。 The linear guides 24 are guide rails for the saddle 23a that moves up and down along the vertical direction V, and are composed of two front linear guides 24a and one rear linear guide 24b.

前方リニアガイド24aは、コラム22の前方で溝22bの縁部に配置され、鉛直方向Vに沿って互いに平行に設けられている。また、前方リニアガイド24aには、サドル23aが直接取り付けられている。 The front linear guides 24a are arranged at the edge of the groove 22b in front of the column 22 and are provided parallel to each other along the vertical direction V. As shown in FIG. A saddle 23a is directly attached to the front linear guide 24a.

後方リニアガイド24bは、溝22bの底部に鉛直方向Vに沿って互いに平行に設けられている。また、後方リニアガイド24bには、後述するナット25aを介して、サドル23aが取り付けられている。 The rear linear guides 24b are provided parallel to each other along the vertical direction V at the bottom of the groove 22b. A saddle 23a is attached to the rear linear guide 24b via a nut 25a, which will be described later.

前方リニアガイド24aと後方リニアガイド24bとは、図3に示すように、平面視でスピンドル23の重心Gが前方リニアガイド24a及び後方リニアガイド24bで形成される三角形T内に配置されるように、互いに離間して配置されている。 As shown in FIG. 3, the front linear guide 24a and the rear linear guide 24b are arranged so that the center of gravity G of the spindle 23 is arranged within the triangle T formed by the front linear guide 24a and the rear linear guide 24b in plan view. , are spaced apart from each other.

スピンドル送り機構25は、サドル23aと後方リニアガイド24bとを連結するナット25aと、ナット25aを昇降させるボールネジ25bと、ボールネジ25bを回転させるモータ25cと、を備えている。 The spindle feed mechanism 25 includes a nut 25a that connects the saddle 23a and the rear linear guide 24b, a ball screw 25b that moves the nut 25a up and down, and a motor 25c that rotates the ball screw 25b.

モータ25cが駆動してボールネジ25bが回転すると、ナット25aが鉛直方向Vと平行なボールネジ25bの送り込み方向D2にスライドすることにより、サドル23aが下降する。送り込み方向D2は、砥石21がウェハWを加工する加工点Pを通って鉛直方向Vに平行な直線上にある。換言すると、ボールネジ25bの回転軸Oと砥石21の加工点Pとは、鉛直方向Vにおいて同一直線上に配置されている。 When the motor 25c drives and the ball screw 25b rotates, the nut 25a slides in the feeding direction D2 of the ball screw 25b parallel to the vertical direction V, thereby lowering the saddle 23a. The feeding direction D2 is on a straight line parallel to the vertical direction V passing through the processing point P where the grindstone 21 processes the wafer W. As shown in FIG. In other words, the rotation axis O of the ball screw 25b and the processing point P of the grindstone 21 are arranged on the same straight line in the vertical direction V. As shown in FIG.

メインユニット2には、定圧シリンダ26が設けられている。定圧シリンダ26は、スピンドル送り機構25を挟んで水平方向Hの両側に1つずつ設けられている。定圧シリンダ26は、図示しないシリンダ、ピストン、ピストンロッド、コンプレッサ等から成る公知の構成を採用したエアシリンダである。定圧シリンダ26は、スピンドル23及びスピンドル送り機構25を溝22b内で吊設しており、定圧シリンダ26のピストンロッドが、モータ25cに連結されている。 A constant pressure cylinder 26 is provided in the main unit 2 . One constant pressure cylinder 26 is provided on both sides in the horizontal direction H with the spindle feed mechanism 25 interposed therebetween. The constant pressure cylinder 26 is an air cylinder that employs a known configuration consisting of a cylinder, a piston, a piston rod, a compressor and the like (not shown). The constant pressure cylinder 26 suspends the spindle 23 and the spindle feed mechanism 25 within the groove 22b, and the piston rod of the constant pressure cylinder 26 is connected to the motor 25c.

定圧シリンダ26の駆動圧は、砥石21がウェハWの臨界切り込み深さ(Dc値)だけ切り込んだ際に砥石21に作用する摩擦力に対応した値以下に設定される。Dc値は、ウェハWの材料毎に異なり、例えば、シリコンウェハで0.09μm、シリコンカーバイドウェハで0.15μmである。 The driving pressure of the constant pressure cylinder 26 is set to a value equal to or less than the frictional force acting on the grindstone 21 when the grindstone 21 cuts the wafer W to the critical cutting depth (Dc value). The Dc value differs depending on the material of the wafer W, and is 0.09 μm for silicon wafers and 0.15 μm for silicon carbide wafers, for example.

研削盤1には、ウェハWの厚みを計測するインプロセスゲージ4が設けられている。インプロセスゲージ4は、後述するように、ウェハ表面の外周縁に接触する内周側ゲージ41と、チャック31の表面に接触する外周側ゲージ42と、を備えている。内周側ゲージ41が測定した高さから外周側ゲージ42が測定した高さを減じることにより、ウェハWの厚みを計測することができる。 The grinding machine 1 is provided with an in-process gauge 4 for measuring the thickness of the wafer W. As shown in FIG. The in-process gauge 4 includes an inner peripheral gauge 41 that contacts the outer peripheral edge of the wafer surface and an outer peripheral gauge 42 that contacts the surface of the chuck 31 , as will be described later. The thickness of the wafer W can be measured by subtracting the height measured by the outer gauge 42 from the height measured by the inner gauge 41 .

研削盤1には、スピンドル23の鉛直方向Vの変位量を測定するリニアエンコーダ5が設けられている。リニアエンコーダ5は、スケール51と、測定ヘッド52と、を備えている。スケール51は、前方リニアガイド24aのスライダの側面に鉛直方向Vに沿って取り付けられ、スピンドル23と一体となって昇降する。測定ヘッド52は、スケール51と対向するようにコラム22の前面22aに固定されている。なお、スピンドル23の変位量を測定可能であれば、リニアエンコーダ5の設置位置は何れであっても構わない。 The grinding machine 1 is provided with a linear encoder 5 for measuring the amount of displacement in the vertical direction V of the spindle 23 . The linear encoder 5 has a scale 51 and a measuring head 52 . The scale 51 is attached along the vertical direction V to the side surface of the slider of the front linear guide 24a, and moves up and down integrally with the spindle 23. As shown in FIG. The measuring head 52 is fixed to the front surface 22 a of the column 22 so as to face the scale 51 . As long as the displacement of the spindle 23 can be measured, the linear encoder 5 may be installed at any position.

研削盤1の動作は、制御装置6によって制御される。制御装置6は、研削盤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6は、例えば、CPU、メモリ等により構成される。なお、制御装置6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 grinding machine 1 is controlled by control device 6 . The control device 6 controls each component constituting the grinder 1 . The control device 6 is composed of, for example, a CPU, a memory, and the like. The functions of the control device 6 may be realized by controlling using software, or may be realized by operating using hardware.

制御装置6には、加工時間に応じた砥石21の摩耗量の推移、換言すれば砥石21の適正摩耗速度範囲が予め記憶されている。砥石21の適正摩耗速度範囲は、例えばサンプルウェハを研削して砥石21が適正に摩耗した場合の摩耗量から算出される。適正摩耗速度範囲は、砥石21の番手、ウェハWの材質等によって変動する。 The control device 6 stores in advance the transition of the wear amount of the grindstone 21 according to the processing time, in other words, the appropriate wear rate range of the grindstone 21 . The appropriate wear rate range of the grindstone 21 is calculated from the amount of wear when the grindstone 21 is appropriately worn by grinding a sample wafer, for example. The appropriate wear rate range varies depending on the grit of the grindstone 21, the material of the wafer W, and the like.

次に、研削盤1の作用についてSiC基板を研削加工する場合を例に説明する。図4は、研削加工が進むにつれてウェハ厚み及び砥石位置が変化する様子を示す図であり、横軸が時間、左縦軸がウェハWの厚み(μm)、右縦軸がインプロセスゲージ4で測定したスピンドル23の高さ(μm)である。なお、図4中の実線は、リニアエンコーダ5で測定するスピンドル23の位置を示し、図4中の破線は、インプロセスゲージ4で測定するウェハWの厚みを示す。図5(a)は、研削加工前のウェハW及び研削盤1の様子を示す模式図であり、図5(b)は、研削加工中のウェハW及び研削盤1の様子を示す模式図である。 Next, the operation of the grinder 1 will be described by taking the case of grinding a SiC substrate as an example. FIG. 4 is a diagram showing how the wafer thickness and the grindstone position change as the grinding progresses. It is the measured height (μm) of the spindle 23 . 4 indicates the position of the spindle 23 measured by the linear encoder 5, and the dashed line in FIG. 4 indicates the thickness of the wafer W measured by the in-process gauge 4. As shown in FIG. FIG. 5(a) is a schematic diagram showing the state of the wafer W and the grinding machine 1 before grinding, and FIG. 5(b) is a schematic diagram showing the state of the wafer W and the grinding machine 1 during the grinding process. be.

[加工準備]
まず、ウェハWをチャック31に吸着保持させる。また、ボールネジ25bを正回転させ、ナット25a及びサドル23aを送り込み方向D2にスライドさせて、砥石21をウェハWの近傍まで下降させる(図4中の符号A)。次に、砥石21及びチャック31をそれぞれ回転させる。例えば、スピンドル23の回転速度は2000rpm、チャック31の回転速度は300rpmに設定される。砥石21の番手は、例えば#8000である。
[Processing preparation]
First, the wafer W is held by the chuck 31 by suction. Further, the ball screw 25b is rotated forward, the nut 25a and the saddle 23a are slid in the feeding direction D2, and the grindstone 21 is lowered to the vicinity of the wafer W (symbol A in FIG. 4). Next, the grindstone 21 and the chuck 31 are each rotated. For example, the rotational speed of the spindle 23 is set at 2000 rpm, and the rotational speed of the chuck 31 is set at 300 rpm. The number of the grindstone 21 is, for example, #8000.

内周側ゲージ41をウェハWの表面に着地させ、外周側ゲージ42をチャック31の表面に着地させる。制御装置6には、研削加工開始前の内周側ゲージ41と外周側ゲージ42の差、すなわちウェハWの初期厚み(例えば、775μm)が記憶される。 The inner circumference side gauge 41 is brought into contact with the surface of the wafer W, and the outer circumference side gauge 42 is brought into contact with the surface of the chuck 31 . The controller 6 stores the difference between the inner circumference side gauge 41 and the outer circumference side gauge 42 before starting the grinding process, that is, the initial thickness of the wafer W (for example, 775 μm).

リニアエンコーダ5を起動させ、研削加工開始前のスピンドル23の鉛直方向Vの初期高さ(例えば、795μm)が制御装置6に記憶される。 The linear encoder 5 is activated, and the initial height (for example, 795 μm) of the spindle 23 in the vertical direction V before the start of grinding is stored in the controller 6 .

[研削加工]
スピンドル送り機構25がスピンドル23をウェハWに接近させ(図4中の符号B)、砥石21がウェハWに着座した状態から(図4中の符号C)、研削加工を開始する。例えば、スピンドル送り機構25の送り速度は0.4μm/sに設定される。
[Grinding]
The spindle feed mechanism 25 brings the spindle 23 closer to the wafer W (symbol B in FIG. 4), and the grindstone 21 is seated on the wafer W (symbol C in FIG. 4) to start grinding. For example, the feed speed of the spindle feed mechanism 25 is set to 0.4 μm/s.

研削加工は、砥石21の砥粒が研削加工中にウェハWに過剰に接触しない、いわゆるフローティングした状態でウェハWを延性モード研削することで行われる(図4中の符号D)。 Grinding is performed by ductile mode grinding of the wafer W in a so-called floating state, in which the abrasive grains of the grindstone 21 do not excessively contact the wafer W during grinding (symbol D in FIG. 4).

具体的には、スピンドル23が自重(例えば、20kg)で砥石21をウェハWに押し付けながら研削加工を行い、砥石21に作用する摩擦力がピストンロッドに伝わると、定圧シリンダ26のシリンダ内に充填された圧縮空気を押し戻すようにピストンを上昇させる。したがって、砥石21が所望の研削量(例えば、Dc値)より深く切り込もうとして、砥石21に作用する摩擦力が過大になる場合、スピンドル23及びスピンドル送り機構25が一時的に上昇する。これにより、砥石21がDc値以上に切り込むことが抑制される。 Specifically, grinding is performed while the spindle 23 presses the grindstone 21 against the wafer W by its own weight (for example, 20 kg), and when the frictional force acting on the grindstone 21 is transmitted to the piston rod, the cylinder of the constant pressure cylinder 26 is filled with the constant pressure cylinder 26 . The piston is raised to push back the compressed air. Therefore, when the grindstone 21 tries to cut deeper than the desired grinding amount (for example, Dc value) and the frictional force acting on the grindstone 21 becomes excessive, the spindle 23 and the spindle feed mechanism 25 are temporarily raised. This suppresses the grindstone 21 from cutting beyond the Dc value.

また、送り込み方向D2が鉛直方向Vに沿って平行で砥石21の加工点Pを通る直線上に配置されていることにより、砥石21がウェハWに接触する際の反力を抑えるようにスピンドル送り機構25がスピンドル23を送り出すため、スピンドル23がフローティングした状態での延性モード研削を安定して行うことができる。 In addition, since the feeding direction D2 is parallel to the vertical direction V and arranged on a straight line passing through the processing point P of the grinding wheel 21, the spindle feeding is performed so as to suppress the reaction force when the grinding wheel 21 contacts the wafer W. Since the mechanism 25 sends out the spindle 23, the ductile mode grinding can be stably performed while the spindle 23 is floating.

また、定圧シリンダ26がスピンドル送り機構25を挟んで水平方向Hの両側に設けられることにより、スピンドル送り機構25が上昇する際にスピンドル送り機構25が水平方向Hに傾くことが抑制される。 Further, since the constant pressure cylinders 26 are provided on both sides in the horizontal direction H with the spindle feed mechanism 25 interposed therebetween, the spindle feed mechanism 25 is prevented from tilting in the horizontal direction H when the spindle feed mechanism 25 is raised.

そして、インプロセスゲージ4の測定値がウェハWの仕上げ厚み(例えば、80μm)に達すると、ボールネジ25bを逆回転させて、ナット25a及びサドル23aを上昇させることにより、砥石21をウェハWから離間させて、研削加工を終了する(図4中の符号E)。 Then, when the measured value of the in-process gauge 4 reaches the finished thickness of the wafer W (for example, 80 μm), the ball screw 25b is reversely rotated to raise the nut 25a and the saddle 23a, thereby separating the grindstone 21 from the wafer W. to complete the grinding process (symbol E in FIG. 4).

[砥石の摩耗に応じた制御]
図5(b)に示すように、研削加工が進むにつれて、ウェハWの厚み及び砥石21の厚みは徐々に薄くなる。また、スピンドル23は、スピンドル送り機構25による降下と定圧シリンダ26による上昇によって上下動する。
[Control according to wear of grindstone]
As shown in FIG. 5B, as the grinding progresses, the thickness of the wafer W and the thickness of the grindstone 21 gradually decrease. Further, the spindle 23 moves up and down as it is lowered by the spindle feed mechanism 25 and raised by the constant pressure cylinder 26 .

そこで、制御装置6は、研削加工中に、砥石21の実摩耗量及び実摩耗速度を適宜算出する。具体的には、スピンドル23の変位量Δvから砥石21がウェハWを研削した研削量Δtを減じることにより、砥石21の実摩耗量を算出する。そして、砥石21の実摩耗量を加工時間で除することにより、砥石21の実摩耗速度が得られる。 Therefore, the control device 6 appropriately calculates the actual wear amount and the actual wear rate of the grindstone 21 during the grinding process. Specifically, the actual wear amount of the grindstone 21 is calculated by subtracting the grinding amount Δt of the wafer W ground by the grindstone 21 from the displacement amount Δv of the spindle 23 . By dividing the actual wear amount of the grindstone 21 by the processing time, the actual wear rate of the grindstone 21 can be obtained.

そして、制御装置6は、砥石21の実摩耗速度と予め記憶された適正摩耗速度範囲とを比較して、砥石21の実摩耗速度が適正摩耗速度範囲から外れている場合には、実摩耗速度が適正摩耗速度範囲内に収まるように所定の制御を行う。このような制御は、砥石21の送り速度のフィードバッグ制御、砥石21の押圧力のフィードバッグ制御、又は砥石21のドレッシングのうち少なくとも1つ以上を行う。 Then, the control device 6 compares the actual wear rate of the grindstone 21 with a pre-stored appropriate wear rate range, and if the actual wear rate of the grindstone 21 is out of the appropriate wear rate range, the actual wear rate is within the appropriate wear rate range. Such control includes at least one or more of feedback control of the feed speed of the grindstone 21 , feedback control of the pressing force of the grindstone 21 , and dressing of the grindstone 21 .

砥石21の送り速度のフィードバッグ制御とは、実摩耗速度が適正摩耗速度範囲の上限値を上回っている場合には、モータ25cの回転速度を下げて、スピンドル23の下降速度を遅くし、実摩耗速度が適正摩耗速度範囲の下限値を下回っている場合には、モータ25cの回転速度を上げて、スピンドル23の下降速度を早くするものである。 The feedback control of the feed speed of the grindstone 21 means that when the actual wear speed exceeds the upper limit of the appropriate wear speed range, the rotational speed of the motor 25c is reduced to slow down the descent speed of the spindle 23. If the wear rate is lower than the lower limit of the appropriate wear rate range, the rotation speed of the motor 25c is increased to speed up the descent speed of the spindle 23.

また、砥石21の押圧力のフィードバッグ制御とは、実摩耗速度が適正摩耗速度範囲の上限値を上回っている場合には、砥石21がウェハWを押圧する圧力が低下するように、定圧シリンダ26のコンプレッサを制御して定圧シリンダ26の駆動圧を下げ、実摩耗速度が適正摩耗速度範囲の下限値を下回っている場合には、砥石21がウェハWを押圧する圧力が上昇するように、定圧シリンダ26のコンプレッサを制御して定圧シリンダ26の駆動圧を上げるものである。 Further, the feedback control of the pressing force of the grinding wheel 21 means that when the actual wear rate exceeds the upper limit of the appropriate wear rate range, the pressure of the grinding wheel 21 pressing against the wafer W is reduced. The compressor 26 is controlled to lower the drive pressure of the constant pressure cylinder 26, and when the actual wear rate is below the lower limit of the appropriate wear rate range, the pressure with which the grindstone 21 presses the wafer W increases. The driving pressure of the constant pressure cylinder 26 is increased by controlling the compressor of the constant pressure cylinder 26 .

また、砥石21のドレッシングとは、実摩耗速度が適正摩耗速度範囲から外れている場合に、図示しないドレスユニットによって砥石21の表面をドレッシングすることにより、砥石21の目詰まりを解消するものである。なお、砥石21のドレッシングは、一旦加工を中断して実施するもの又は加工を継続しながら実施するものの何れであっても構わない。 Further, the dressing of the grindstone 21 is to remove the clogging of the grindstone 21 by dressing the surface of the grindstone 21 with a dressing unit (not shown) when the actual wear rate is out of the proper wear rate range. . The dressing of the grindstone 21 may be performed by interrupting the machining once or by continuing the machining.

このようにして、上述した研削盤1は、砥石21の研削量Δt及びスピンドル23の変位量Δvに基づいて砥石21の実摩耗速度を研削加工中に算出し、砥石21の実摩耗速度を適正摩耗速度範囲と比較することにより、砥石21の摩耗を考慮してウェハWを所望の仕上げ厚みに精度良く研削することができる。 In this manner, the above-described grinder 1 calculates the actual wear rate of the grindstone 21 during grinding based on the grinding amount Δt of the grindstone 21 and the displacement amount Δv of the spindle 23, and adjusts the actual wear rate of the grindstone 21 to an appropriate value. By comparing with the wear rate range, the wafer W can be accurately ground to a desired finish thickness in consideration of the wear of the grindstone 21 .

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。 It should be noted that the present invention can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention, and it is a matter of course that the present invention extends to the modified ones.

1 ・・・研削盤
2 ・・・メインユニット
21 ・・・砥石
22 ・・・コラム
22a ・・・前面
22b ・・・溝
23 ・・・スピンドル
23a ・・・サドル
24 ・・・リニアガイド
24a ・・・前方リニアガイド
24b ・・・後方リニアガイド
25 ・・・スピンドル送り機構
25a ・・・ナット
25b ・・・ボールネジ
25c ・・・モータ
26 ・・・定圧シリンダ
3 ・・・搬送ユニット
31 ・・・チャック
32 ・・・スライダ
33 ・・・レール
4 ・・・インプロセスゲージ(研削量測定手段)
41 ・・・内周側ゲージ
42 ・・・外周側ゲージ
5 ・・・リニアエンコーダ(変位量測定手段)
51 ・・・スケール
52 ・・・測定ヘッド
6 ・・・制御装置
D1 ・・・ウェハ搬送方向
D2 ・・・送り込み方向
H ・・・水平方向
V ・・・鉛直方向
W ・・・ウェハ
Reference Signs List 1 Grinding machine 2 Main unit 21 Whetstone 22 Column 22a Front face 22b Groove 23 Spindle 23a Saddle 24 Linear guide 24a ... Front linear guide 24b ... Rear linear guide 25 ... Spindle feed mechanism 25a ... Nut 25b ... Ball screw 25c ... Motor 26 ... Constant pressure cylinder 3 ... Transfer unit 31 ... Chuck 32 Slider 33 Rail 4 In-process gauge (grinding amount measuring means)
41: Inner circumference gauge 42: Outer circumference gauge 5: Linear encoder (displacement measuring means)
51 ... Scale 52 ... Measuring head 6 ... Control device D1 ... Wafer transfer direction D2 ... Sending direction H ... Horizontal direction V ... Vertical direction W ... Wafer

Claims (5)

砥石でウェハを研削する研削盤であって、
前記砥石を下端に取り付けて回転可能なスピンドルと、
前記スピンドルをコラムに対して鉛直方向に送るスピンドル送り機構と、
前記スピンドル送り機構と前記コラムとの間に介装され、前記砥石が前記ウェハに切り込んで前記砥石に作用する摩擦力が所定値より高い場合に前記スピンドル及びスピンドル送り機構を鉛直方向に上昇させる定圧シリンダと、
前記砥石が前記ウェハを研削した研削量を測定する研削量測定手段と、
前記スピンドルが降下した変位量を測定する変位量測定手段と、
研削加工中に前記スピンドルの変位量及び前記ウェハの研削量に基づいて算出される前記砥石の実摩耗量を算出し、前記実摩耗量を加工時間で除して実摩耗速度を算出し、前記砥石の実摩耗速度と予め記憶された前記砥石の適正摩耗速度範囲と比較する制御装置と、
を備えていることを特徴とする研削盤。
A grinder for grinding a wafer with a grindstone,
a rotatable spindle with the grindstone attached to its lower end;
a spindle feed mechanism that feeds the spindle in a vertical direction with respect to the column;
A constant pressure interposed between the spindle feed mechanism and the column for vertically raising the spindle and the spindle feed mechanism when the grindstone cuts into the wafer and the frictional force acting on the grindstone is higher than a predetermined value. a cylinder;
a grinding amount measuring means for measuring a grinding amount of the wafer ground by the grindstone;
a displacement amount measuring means for measuring a displacement amount by which the spindle descends;
calculating the actual wear amount of the grindstone calculated based on the amount of displacement of the spindle and the amount of grinding of the wafer during grinding, dividing the actual amount of wear by the processing time to calculate the actual wear rate; a control device that compares the actual wear rate of the grindstone with a pre-stored appropriate wear rate range of the grindstone;
A grinding machine comprising:
前記制御装置は、前記実摩耗速度が前記適正摩耗速度範囲内に収まるように前記スピンドル送り機構の送り速度を調整することを特徴とする請求項1記載の研削盤。 2. The grinder according to claim 1, wherein said controller adjusts the feed speed of said spindle feed mechanism so that said actual wear speed falls within said appropriate wear speed range. 前記制御装置は、前記実摩耗速度が前記適正摩耗速度範囲内に収まるように前記定圧シリンダの駆動圧を調整することを特徴とする請求項1又は2項記載の研削盤。 3. The grinder according to claim 1, wherein the controller adjusts the drive pressure of the constant pressure cylinder so that the actual wear rate falls within the proper wear rate range. 前記実摩耗速度が前記適正摩耗速度範囲から外れている場合に、前記砥石の研削面をドレッシングするドレス手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の研削盤。 4. The grinding according to any one of claims 1 to 3, further comprising dressing means for dressing the grinding surface of the grindstone when the actual wear rate is out of the proper wear rate range. board. 前記砥石が前記ウェハを研削する加工点を挟み込むように前記スピンドルの外周に配置されて、前記スピンドルを前記コラムに対して鉛直方向に摺動可能に支持する少なくとも3つのリニアガイドをさらに備え、
前記スピンドルの重心は、平面視で前記リニアガイドにより形成される多角形内に配置されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載の研削盤。
further comprising at least three linear guides arranged on the outer periphery of the spindle so as to sandwich the processing point where the grindstone grinds the wafer, and supporting the spindle so as to be slidable in the vertical direction with respect to the column;
5. The grinding machine according to claim 1, wherein the center of gravity of said spindle is arranged within a polygon formed by said linear guide in plan view.
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