JPH08170912A - 半導体ウエハの計測方法及び研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】広径化、極薄化され、より超高精度の平坦精度
及び鏡面精度の研削加工された半導体ウエハを提供する
と共に、半導体ウエハの精度向上の要望に対応できる計
測方法及び研削方法を提供する。 【構成】下端に研削用砥石を備えたスピンドル軸の下方
のロータリーテーブルへチャック機構を配設すると共
に、ロータリーテーブルの熱膨張の影響を受けない近傍
の周辺部位へ独立して二点式インプロセスゲージを配設
し、チャック機構の上面にバキューム吸着された半導体
ウエハとから成るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面自動研削盤のロー
タリーテーブルへ配設されたチャック機構にバキューム
吸着された半導体ウエハを超高精度の平坦面、鏡面に研
削加工するための最終仕上研削工程での計測方法及び研
削方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】本発明に係るこの種の半導体ウエハは、コ
ンピュータ等の電子関連機器、所謂ＯＡ機器等の集積回
路に使用され、その開発は日々進歩しており、更により
高度な応用技術の開発に鎬を削っている現状にあり、こ
の為、半導体ウエハはより超高精度の平坦精度及び鏡面
精度とが最も重要と成ってきており、更に、機器そのも
のの小型化に伴う極薄化と、生産性の観点からの拡径化
された半導体ウエハが要求されてきている。

【０００３】従来から、研削加工中の半導体ウエハの厚
みを計測しながら研削加工しているものであるが、その
計測方法は測定用の基準面を適宜位置に設定し半導体ウ
エハの研削加工面を計測ゲージで計測すると共に、該基
準面と半導体ウエハの研削加工面の計測点との計測値差
を求めていた。

【０００４】又、粗研削、中研削、仕上研削工程におい
ては、削り代が多い程研削抵抗を抑えて半導体ウエハに
ダメージを与えないように研削加工するためにチャック
機構の水平な上面に対して研削砥石の下面に角度を付け
て、つまり、若干傾斜させた状態で研削加工しており、
これ等の研削加工後は半導体ウエハの研削面は若干の凹
面に仕上がっているものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】つまり、従来の方法で
従来レベルの品質の半導体ウエハであれば問題は無かっ
たものの、昨今要求されるような超高精度の平坦精度及
び鏡面精度、極薄化、拡径化された半導体ウエハで対処
できなく成ってきており、より超高精度の平坦精度及び
鏡面精度の高品質の半導体ウエハを求められ課題と成っ
ている。

【０００６】又、従来の基準面を適宜な位置に設けて計
測する方法では、その基準面を半導体ウエハの裏面やチ
ャック機構の上面に設定することは不可能であり、その
ために近傍のロータリーテーブル或いはスピンドル軸の
胴周等のカバーへ直接又は間接的に設けられているが、
半導体ウエハを研削加工する際の摩擦熱によってロータ
リーテーブルに配設されたチャック機構及びスピンドル
軸は熱膨張して正確な計測値に狂いを生じる要因と成
り、課題を有していた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記の事由に着目して、鋭意研
鑚の結果、広径化、極薄化され、より超高精度の平坦精
度及び鏡面精度の研削加工された半導体ウエハを提供す
るものであって、これ等の課題を解決すると共に、半導
体ウエハの精度向上の要望に対応できる計測方法及び研
削方法に創達し、これを提供する目的である。

【０００８】

【発明の構成】本発明を実施する平面自動研削盤の構成
は、下端に研削用砥石を備えたスピンドル軸の下方のロ
ータリーテーブルへチャック機構を配設すると共に、ロ
ータリーテーブルの熱膨張の影響を受けない近傍の周辺
部位へ独立して二点式インプロセスゲージを配設し、チ
ャック機構の上面にバキューム吸着された半導体ウエハ
とから成るものである。

【０００９】

【発明の作用】本発明は、チャック機構の上面で半導体
ウエハをバキューム吸着した状態で、半導体ウエハの加
工面の最凹部とチャック機構の上面との最凹部計測値を
二点式インプロセスゲージを用いて計測すると共に、半
導体ウエハの加工面の最凸部とチャック機構の上面との
最凸部計測値を二点式インプロセスゲージを用いて計測
し、最凸部計測値と最凹部計測値との計測値差を求め、
計測値差をチャック機構の上面と研削用砥石の下面とを
限りなく平行状態に近づけて研削加工する最終仕上研削
工程を実施するものである。

【００１０】

【実施例】本発明の自動平面研削盤における半導体ウエ
ハの計測方法及び研削方法を以下実施例の図面によって
説明する。

【００１１】図１は本発明の実施例の説明のための計測
中の概要側面図であり、図２は二点式インプロセスゲー
ジの斜視図であり、図３は二点式インプロセスゲージを
用いた最凹部計測値の測定の状態図であり、図４は二点
式インプロセスゲージを用いた最凸部計測値の測定の状
態図である。

【００１２】この種の半導体ウエハＷを研削する自動平
面研削盤は、中央へ間欠的に回転停止を繰り返すロータ
リーテーブル１を配し、該ロータリーテーブル１の上面
へは等間隔に且つ複数組のチャック機構２が配設され、
上方へは下端にカップホイール型の研削用砥石（図示し
ない）を取着した複数のスピンドル軸（図示しない）が
垂下配設されているものである。

【００１３】半導体ウエハＷはチャック機構２へバキュ
ーム吸着され、チャック機構２は回転を開始し、上部よ
り逆方向に回転するスピンドル軸が降下して、該スピン
ドル軸の下端に取着した研削用砥石によって最初の粗研
削かこうを施すものである。

【００１４】従来は熱膨張程度の計測誤差は許容範囲と
成っていたが、昨今要求されるミクロン単位以下の誤差
を求められる超高精度の品質に対しては、研削砥石と半
導体ウエハの研削加工の際の抵抗による温度の変化によ
る温度変化、研削加工後の温度差、又は、周辺雰囲気中
の空気の温度変化によって生じる熱膨張も半導体ウエハ
の研削加工後の正確な測定値を得るのに障害と成ってい
る。

【００１５】本発明は、平面自動研削盤のロータリーテ
ーブル１へ配設されたチャック機構２にバキューム吸着
された半導体ウエハＷを超高精度に研削加工する最終仕
上研削工程での計測方法及び研削方法に関するものであ
り、下端に研削用砥石を備えたスピンドル軸の下方のロ
ータリーテーブル１へチャック機構２を配設すると共
に、該ロータリーテーブル１の熱膨張の影響を受けない
近傍の周辺部位へ独立して二点式インプロセスゲージ３
を配設し、前記チャック機構２の上面にバキューム吸着
された半導体ウエハＷの最終仕上研削工程の計測方法及
び研削方法であって、前記チャック機構２の上面で半導
体ウエハＷをバキューム吸着した状態で、該半導体ウエ
ハＷの加工面の最凹部ＷＡとチャック機構２の上面との
最凹部計測値Ａを前記二点式インプロセスゲージ３を用
いて計測すると共に、前記半導体ウエハＷの加工面の最
凸部ＷＢとチャック機構２の上面との最凸部計測値Ｂを
前記二点式インプロセスゲージ３を用いて計測し、前記
最凸部計測値ＷＡと最凹部計測値ＷＢとの計測値差（Ｗ
Ａ−ＷＢ）を求め、該計測値差をチャック機構２の上面
と研削用砥石の下面とを限りなく平行状態に近づけて研
削加工する最終仕上研削工程を実施するものである。

【００１６】即ち、この種の一般的な平面自動研削盤
は、多数枚の半導体ウエハＷを単品毎に集積格納して昇
降自在に配設されたエレベータ台（図示しない）に載置
された格納側カセットから、ベルトコンベヤー或いは反
転機能と吸着パットとを有する移送アーム等の送出側移
送装置よってプリポジション装置の面上へ移送され、次
に、プリポジション装置で正確な位置決めと洗浄を液体
の噴流によって行ない、先端に吸着パットを備えた水平
方向に旋回可能な送出側移送アームによって、ロータリ
ーテーブル１に配設されたチャック機構２の上面へ正確
に案内され確りとバキューム吸着されものである。

【００１７】前記ロータリーテーブル１は一定の低速で
間欠的に回動、停止を繰り返し、チャック機構２はロー
タリーテーブル１が停止した時に回転を始め、上方に配
したスピンドル軸が逆方向に回転しながら自動降下し
て、該スピンドル軸の下端に固定したカップホイール型
の研削砥石で最初の荒研削が予め設定された量の削り代
を微速度の降下によって切り込んで研削加工が開始され
ものである。

【００１８】そして、研削加工中、又は、研削加工後の
半導体ウエハＷの厚みを計測するためにチャック機構で
確りとバキューム吸着された状態で半導体ウエハＷの加
工面、即ち、上面と、ロータリーテーブル１へ数ケ所に
配設されたチャック機構２の上面とを二点式インプロセ
スゲージ３で計測を行うものである。

【００１９】前記二点式インプロセスゲージ３を支持す
る基扞３ａはスピンドル軸及びチャック機構２又はロー
タリーテーブル１等の摩擦熱による熱膨張の影響を受け
ない周辺部位、例えば、ロータリーテーブル１が配設さ
れている近傍の平面自動研削盤の基盤から立設させるも
のであり、該基扞３ａの上端辺へは略Ｃ字状のゲージ本
体３ｂを水平に固着させ、該ゲージ本体３ｂの平行する
両端から夫々の先端ゲージ保持部３ｃ．３ｃを延設し、
該先端ゲージ保持部３ｃ．３ｃの先端辺へゲージ杆３
ｄ．３ｄを設け、該ゲージ杆３ｄ．３ｄを貫通させてゲ
ージ３ｅ．３ｅを夫々上下方向に調節自在に設けたもの
であり、加えて、該ゲージ３ｅ．３ｅを進退させる調整
装置３ｆ．３ｆをゲージ杆３ｄ．３ｄと先端ゲージ保持
部３ｃ．３ｃとに介設したものである。

【００２０】次いで、最初のチャック機構２で正確な所
定の厚みに研削加工後はスピンドル軸は上昇して研削砥
石から半導体ウエハＷは開放されロータリーテーブル１
の回転により次のチャック機構２の位置へ移送され、前
述と同様な最終仕上研削工程を行なうものである。

【００２１】本発明は前記最終仕上研削工程において、
チャック機構２の上面で半導体ウエハＷをバキューム吸
着した状態で凹面に加工された加工面を平坦面に仕上る
ものであり、半導体ウエハＷの加工面の最凹部ＷＡとチ
ャック機構２の上面とを二点式インプロセスゲージ３の
一方のゲージ３ｅで計測して最凹部計測値Ａを求めると
共に、加工面の最凸部ＷＢとチャック機構２の上面とを
二点式インプロセスゲージ３の他方のゲージ３ｅで計測
して最凸部計測値Ｂを求めるものであり、夫々の計測値
の計測値差をチャック機構２の上面と研削用砥石の下面
とを限りなく平行状態に近づけて最終仕上研削工程を実
施することによって、昨今求められる超高精度の平坦精
度及び鏡面精度の高品質の半導体ウエハＷを得ることを
可能としたものである。

【００２２】次いで、最終仕上研削工程が完了した半導
体ウエハＷはチャック機構２の位置で洗浄された後、先
端に吸着パットを備えた水平方向に回動可能な格納用移
送アーム（図示しない）で吸着され、洗浄及び乾燥装置
へ移送されるもので、その後に吸着パットを備える格納
用反転アーム及び格納用ベルトコンベヤ等の格納側移送
機構によってエレベータ台に載置された格納用カセット
の格納枠へ整然と単品毎に順次格納されるものである。

【００２３】前記の説明は、半導体ウエハＷが一枚での
計測方法及び研削方法ので詳述したが、半導体ウエハＷ
がカセットより送出機構を経て、プリポジションへ移送
された時には、次の半導体ウエハＷはカセットより送出
側移送機構で移送され、前の半導体ウエハＷがロータリ
ーテーブル１のチャック機構２へ移送されるのを待機す
る等、これらの動作を繰返し連続して行なえるものであ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は昨今要求される半導体ウエハの
超高精度の平坦精度、鏡面精度を得るために、最終仕上
研削工程で二点式インプロセスゲージを用いて、半導体
ウエハの加工面の最凹部計測値と最凸部計測値とを計測
すると共に、夫々の計測値差を研削加工するものであ
り、周辺器機の熱膨張の影響を受けることなく計測を可
能としたもので、その極めて有意義な効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例の説明のための計測中の
概要側面図である。

【図２】図２は二点式インプロセスゲージの斜視図であ
る。

【図３】図３は二点式インプロセスゲージを用いた最凹
部計測値の測定の状態図である。

【図４】図４は二点式インプロセスゲージを用いた最凸
部計測値の測定の状態図である。

【符号の説明】

Ｗ 半導体ウエハ ＷＡ 最凹部 ＷＢ 最凸部 Ａ 最凹部計測値 Ｂ 最凸部計測値 １ ロータリーテーブル ２ チャック機構 ３ 二点式インプロセスゲージ ３ａ 基扞 ３ｂ ゲージ本体 ３ｃ 先端ゲージ保持部 ３ｄ ゲージ杆 ３ｆ 調整装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/304 Ｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下端に研削用砥石を備えたスピンドル軸の
   下方のロータリーテーブルへチャック機構を配設すると
   共に、該ロータリーテーブルの熱膨張の影響を受けない
   近傍の周辺部位へ独立して二点式インプロセスゲージを
   配設し、前記チャック機構の上面にバキューム吸着され
   た半導体ウエハの最終仕上研削工程の計測方法及び研削
   方法であって、前記チャック機構の上面で半導体ウエハ
   をバキューム吸着した状態で、該半導体ウエハの加工面
   の最凹部とチャック機構の上面との最凹部計測値を前記
   二点式インプロセスゲージを用いて計測すると共に、前
   記半導体ウエハの加工面の最凸部とチャック機構の上面
   との最凸部計測値を前記二点式インプロセスゲージを用
   いて計測し、前記最凸部計測値と最凹部計測値との計測
   値差を求め、該計測値差をチャック機構の上面と研削用
   砥石の下面とを限りなく平行状態に近づけて研削加工す
   る最終仕上研削工程を実施すること特徴とする半導体ウ
   エハの計測方法及び研削方法。