JP2000021952A - ウェ―ハの平面加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄肉に研削したウェーハを吸着搬送してもウェ
ーハが破損しない吸着搬送手段を備えたウェーハの平面
加工装置を提供する。 【解決手段】本発明では、研削ステージ１８、２０で研
削終了した極薄肉のウェーハ２６をチャックテーブル５
０から洗浄ステージ２２に吸着搬送手段によって搬送す
る。この吸着搬送手段の吸着盤６８の吸着面６８Ａを、
ウェーハ２６と略同径の多孔質体７３で形成し、ウェー
ハの全面を吸着盤６８の吸着面６８Ａに吸着させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハの平面加工
装置に係り、特に半導体ウェーハの製造工程で半導体ウ
ェーハの裏面を研削加工するウェーハの平面加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの裏面を研削する平面加
工装置は、一般的に、ウェーハを収納する収納ステー
ジ、ウェーハを研削する研削ステージとから構成され、
収納ステージと研削ステージとの間のウェーハは吸着搬
送手段により搬送される。そして、従来の吸着搬送装置
は、吸着盤の吸着面に複数の吸着パッドを配置し、この
吸着パッドを介して吸引することにより吸着パッドにウ
ェーハを吸着保持していた。

【０００３】ところで、最近の半導体ウェーハは、ＩＣ
の高集積化に伴って薄肉化の要求があるため、平面加工
装置においてウェーハを薄肉に研削している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェー
ハを薄肉に研削する分、ウェーハの強度が低下するの
で、複数の吸着パッドでウェーハを吸着保持する従来の
吸着盤の場合、ウェーハの搬送時にウェーハの特に周縁
部が欠けたり、割れたりする等の破損が生じ易いという
問題がある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、薄肉に研削したウェーハを吸着搬送してもウ
ェーハが破損することがない吸着搬送手段を備えたウェ
ーハの平面加工装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、装置本体にウェーハが収納される収納部
と、ウェーハを加工する加工部と、ウェーハを吸着盤に
吸引吸着して前記収納部と前記加工部との間で搬送する
吸着搬送手段とを備えたウェーハの平面加工装置におい
て、前記吸着盤の吸着面は、前記ウェーハと略同径の多
孔質体で形成されていることを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、ウェーハを収納部と加工
部との間で搬送する吸着搬送手段の吸着盤の吸着面をウ
ェーハと略同径の多孔質体で形成したので、ウェーハ面
を吸着盤の吸着面に全面吸着することができる。従っ
て、薄肉状のウェーハを吸着搬送する際にウェーハの周
縁部が欠けたり割れたりすることを防止することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るウェーハの平面加工装置の好ましい実施の形態につい
て詳説する。図１は、本発明が適用された半導体ウェー
ハの平面加工装置の一例としてウェーハを研削加工する
加工装置の斜視図であり、図２は平面図である。

【０００９】図１に示すように平面加工装置１０の本体
１２には、カセット収納ステージ１４、アライメントス
テージ１６、粗研削ステージ１８、仕上げ研削ステージ
２０、及び洗浄ステージ２２が設けられている。前記カ
セット収納ステージ１４には、２台のカセット２４、２
４が着脱自在にセットされ、これらのカセット２４、２
４には裏面研削前のウェーハ２６が多数枚収納されてい
る。このウェーハ２６は、搬送用ロボット２８によって
１枚ずつ保持されて、次工程であるアライメントステー
ジ１６に順次搬送される。前記搬送用ロボット２８は、
本体１２に立設されたビーム３０に昇降装置３２を介し
て吊り下げ支持される。また、前記昇降装置３２は、ビ
ーム３０に内蔵された図示しない送りねじ装置に連結さ
れており、この送りねじ装置で前記昇降装置３２を送り
移動させると、前記搬送用ロボット２８が、ビーム３０
の配設方向に沿って図１、図２上矢印Ａ、Ｂ方向に往復
移動することができる。この搬送用ロボット２８の前記
移動と、搬送用ロボット２８の動作によって、前記ウェ
ーハ２６が平面加工装置１０内で予め設定された順路に
従って順次搬送される。

【００１０】本実施の形態の如く搬送用ロボット２８を
吊り下げ支持すると、カセット収納ステージ１４とアラ
イメントステージ１６との間隔を狭くすることができる
ので、平面加工装置１０を小型化することができる。即
ち、搬送用ロボット２８を装置本体１２の上面に設置す
ると、ウェーハ２６を搬送する関係上、搬送用ロボット
２８をカセット収納ステージ１４とアライメントステー
ジ１６との間のスペースに設置しなければならない。こ
のため、前記スペースの分だけ平面加工装置１０が無用
に大型化する。これに対して、本実施の形態の平面加工
装置１０は、装置本体１２の上方空間を搬送用ロボット
２８の設置スペース及び動作スペースとして有効利用し
たので、装置の小型化を図ることができる。

【００１１】前記搬送用ロボット２８は、汎用の産業用
ロボットであり、その構成はウェーハ２６を吸着保持す
る馬蹄形のアーム３４、及び３本のリンク３６、３８、
４０等から成っている。前記アーム３４の先端には、ウ
ェーハ２６を吸着する吸着パッド３５、３５が設けられ
る。そして、この吸着パッド３５、３５を介して吸引す
ることにより、吸着パッド３５、３５に吸着力を発生さ
せる。また、アーム３４は、リンク３６にその基端部が
軸芯を中心に回転自在に支持され、図示しないモータか
らの駆動力で軸芯を中心に回転することができる。前記
リンク３６は、リンク３８に軸４２を介して回動自在に
連結され、図示しないモータからの駆動力で軸４２を中
心に回転することができる。また、リンク３８は、軸４
４を介してリンク４０に回動自在に連結され、図示しな
いモータからの駆動力で軸４４を中心に回転することが
できる。さらに、リンク４０は、軸４６を介して図示し
ないモータの出力軸に連結されているので、モータを駆
動することにより軸４６を中心に回転することができ
る。また、モータは、昇降装置３２の図示しない昇降ロ
ッドに連結されている。したがって、前記ロボット２８
によれば、アーム３４及び３本のリンク３６、３８、４
０の動作を各々のモータで制御すると共に、昇降装置３
２の昇降ロッドの収縮動作を制御することにより、前記
カセット２４に収納されたウェーハ２６を吸着パッド３
５に吸着保持して取り出し、アライメントステージ１６
に搬送することができる。

【００１２】前記アライメントステージ１６は、カセッ
ト２４から搬送されたウェーハ２６を所定の位置に位置
合わせするステージである。このアライメントステージ
１６で位置合わせされたウェーハ２６は、前記搬送用ロ
ボット２８の吸着パッド３５、３５に再度吸着保持され
た後、空のチャックテーブル４８に向けて搬送され、こ
のチャックテーブル４８の所定の位置に吸着保持され
る。

【００１３】前記チャックテーブル４８は、ターンテー
ブル５０に設置され、また、同機能を備えたチャックテ
ーブル５２、５４がターンテーブル５０に所定の間隔を
もって設置されている。前記チャックテーブル５２は、
粗研削ステージ１８に位置されており、吸着したウェー
ハ２６がここで粗研削される。また、前記チャックテー
ブル５４は、仕上げ研削ステージ２０に位置され、吸着
したウェーハ２６がここで仕上げ研削（精研削、スパー
クアウト）される。なお、図１、図２では図示していな
いが、前記チャックテーブル４８、５２、５４は、その
下面に回転用モータのスピンドルが各々連結されてお
り、これらのモータの駆動力によって回転される。

【００１４】前記チャックテーブル４８に吸着保持され
たウェーハ２６は、図示しない測定ゲージによってその
厚みが測定される。厚みが測定されたウェーハ２６は、
ターンテーブル５２の図１、図２上矢印Ｃ方向の回動で
粗研削ステージ１８に位置し、粗研削ステージ１８のカ
ップ型砥石５６によってウェーハ２６の裏面が粗研削さ
れる。このカップ型砥石５６は図１に示すように、モー
タ５８の図示しない出力軸に連結され、また、モータ５
８のサポート用ケーシング６０を介して砥石送り装置６
２に取り付けられている。前記砥石送り装置６２は、カ
ップ型砥石５６をモータ５８と共に昇降移動させるもの
で、この下降移動によりカップ型砥石５６がウェーハ２
６の裏面に押し付けられる。これにより、ウェーハ２６
の裏面粗研削が行われる。カップ型砥石５６の下降移動
量は、即ち、カップ型砥石５６による研削量は、予め登
録されたカップ型砥石５６の基準位置と、ウェーハ２６
の厚みとに基づいて設定される。

【００１５】粗研削ステージ１８で裏面が粗研削された
ウェーハ２６は、ウェーハ２６からカップ型砥石５６が
退避移動した後に、図示しない厚み測定ゲージによって
その厚みが測定される。厚みが測定されたウェーハ２６
は、ターンテーブル５０の同方向の回動で仕上げ研削ス
テージ２０に位置し、仕上げ研削ステージ２０の図２に
示すカップ型砥石６４によって精研削、スパークアウト
される。この仕上げ研削ステージ２０の構造は、粗研削
ステージ１８の構造とほぼ同一なので、ここではその説
明を省略する。

【００１６】仕上げ研削ステージ２０で仕上げ研削され
たウェーハ２６は、ウェーハ２６からカップ型砥石８６
が退避移動した後に、ターンテーブル５０の同方向の回
動で図１に示した空のチャックテーブル４８の位置に搬
送される。そして、前記ウェーハは、搬送アーム６６の
先端に設けた、ウェーハ２６と略同径の多孔質体７３で
形成された円板状の吸着面６８Ａを有する吸着盤６８に
吸着された後、搬送アーム６６の図１上矢印Ｄ方向の回
動で洗浄ステージ２２に搬送される。

【００１７】図３は、搬送アーム６６の先端に設けた吸
着盤６８の第１の実施の形態を示す断面図であり、図４
は吸着盤６８の底面図である。これらの図に示すよう
に、吸着盤６８は、吸引口６９が形成された逆碗型状の
本体フレーム７１内に、ウェーハ２６と略同径な円板状
の多孔質体７３が嵌め込まれた構造に形成される。吸引
口６９は搬送アーム６６内に形成された吸引路を介して
図示しない吸引装置に接続される。これにより、吸引装
置が作動すると、多孔質体７３で形成された吸着盤６８
の吸着面６８Ａに吸着力が発生し、ウェーハ２６が吸着
面６８Ａに全面吸着される。吸着面６８Ａを形成する多
孔質体７３としては、例えば、セラミックポーラス、焼
結金属、樹脂を発泡させた多孔質樹脂等を使用すること
ができる。尚、多孔質体７３を本体フレーム７１内を満
たすように嵌め込むことに限定されるものではなく、要
は吸着盤６８の吸着面６８Ａが多孔質体７３で形成され
ていればよい。

【００１８】このように、本発明では、粗研削及び精研
削されて薄肉状になったウェーハ２６を、ウェーハ２６
と略同径の円板状の多孔質体７３で形成した吸着面６８
Ａを有する吸着盤６８で吸着保持するようにしたので、
ウェーハ面を吸着盤６８の吸着面６８Ａに全面吸着する
ことができる。従って、ウェーハ面全体と吸着盤６８の
吸着面６８Ａ全体とが貼り合わされた状態になり、ウェ
ーハ２６と吸着盤６８の吸着面６８Ａがあたかも一体化
したようになる。これにより、吸着面６８Ａが補強板の
役目をするので、薄肉状のウェーハ２６の吸着する時や
搬送する時にウェーハ２６の特に周縁部が欠けたり割れ
たりすることがない。

【００１９】洗浄ステージ２２に搬送されたウェーハ２
６は、洗浄ステージ２２で洗浄された後、所定のカセッ
ト２４の所定の棚に収納される。以上が、本実施の形態
の平面加工装置１０によるウェーハ処理工程の流れであ
る。尚、本発明の実施の形態では、ウェーハ２６と略同
径な多孔質体７３で形成された吸着面６８Ａを有する吸
着盤６８を、研削後のウェーハ２６を搬送する搬送アー
ム６６のみに設けたが、搬送用ロボット２８にも設ける
ことが好ましい。

【００２０】また、本発明の実施の形態では、ウェーハ
２６の裏面を研削加工する平面加工装置で説明したが、
これに限定されるものではなく、カップ型砥石の代わり
に研磨布を使用してウェーハを加工するＣＭＰ装置や、
カップ型砥石の代わりにブレードを使用してウェーハを
ダイス状に切断するダンシング装置等にも本発明を適用
することができる。

【００２１】図５は、吸着盤８０の第２の実施の形態を
示す断面図であり、図３に示した第１の実施の形態の吸
着盤６８と同一若しくは類似の部材については同一の符
号を付してその説明は省略する。図５の吸着盤８０は、
搬送アーム（移動手段に相当）６６に、エアシリンダ装
置（ジョイントに相当）８２を介して連結されている。
前記エアシリンダ装置８２は、シリンダケース８４、ロ
ッド８６、及びサクションポンプ９０等から構成されて
いる。

【００２２】前記シリンダケース８４は、搬送アーム６
６に固定され、このシリンダケース８４に前記ロッド８
６が上下移動自在に支持され、このロッド８６に球体９
２を介して前記吸着盤８０が設けられている。前記球体
９２は、ロッド８６とこのロッド８６の下部にねじ９４
で固定された硬質ゴム製の支持部材９６との間で転動自
在に支持されている。したがって、前記球体９２にねじ
９８で固定された吸着盤８０は、搬送アーム６６に対し
て揺動自在なので、チャックテーブル４８に保持されて
いるウェーハ２６の面の傾きに倣って傾動することがで
きる。これにより、ウェーハ２６の全面が吸着盤８０に
よって均一に吸着される。なお、符号１０４は、シリン
ダケース８４に嵌入されたスリーブであり、このスリー
ブ１０４とロッド８６の上部フランジ部８７との間に、
ばね１０２が取り付けられている。このばね１０２の付
勢力によって前記ロッド８６は上方に付勢されている。

【００２３】一方、サクションポンプ９０が駆動される
と、ロッド８６と支持部材９６とで囲まれた球体収納室
１０６内のエアが吸引されるので、この負の圧力によっ
て支持部材９６は球体収納室１０６の容積を減少させる
方向に弾性変形される。これにより、球体９２がロッド
８６と支持部材９６とで挟持され、転動しないように固
定される。なお、真空破壊弁１０８が開放されると、球
体収納室１０６の圧力が大気圧に戻るので、支持部材９
６が元の形状に戻り、吸着盤８０が揺動自在の状態に復
帰する。

【００２４】前記吸着盤８０は、真空破壊弁１０８を介
してサクションポンプ１１０に連結されている。したが
って、前記真空破壊弁１０８が閉成されてサクションポ
ンプ１１０が駆動されると、前記吸着盤８０は真空駆動
される。なお、吸着盤８０には、真空センサ１１２が接
続され、真空センサ１１２によって吸着盤８０の真空圧
が測定される。

【００２５】また、チャックテーブル４８（チャックテ
ーブル５２、５４も同様）は、真空破壊弁１１４を介し
てサクションポンプ１１６に連結されている。したがっ
て、前記真空破壊弁１１４が開放されると、チャックテ
ーブル４８によるウェーハ２６の吸着力が解除される。
このように構成された第２の吸着盤８０は、以下に述べ
る不具合を解消するためになされたものである。

【００２６】即ち、チャックテーブルからウェーハを取
り外し、このウェーハを吸着盤で吸着保持する従来の方
法は、チャックテーブルの真空を破壊した後、チャック
テーブルの吸着面から液体、気体、又はバブルを吹き上
げ、この勢いで上昇したウェーハを吸着盤で吸着保持す
る方法が採用されていた。しかしながら、前記従来の方
法では、ウェーハの吹き上げ時に極薄いウェーハがその
勢いで破損したり、ウェーハが吸着盤に対してズレた位
置で吸着されたりするという欠点があった。

【００２７】一方、吸着盤が搬送アームに揺動不能状態
で固定されていると、吸着盤の自由度がないために、吸
着盤に対するウェーハの密着性が低下して、ウェーハを
チャックテーブルに取り残す場合があった。また、ウェ
ーハを吸着盤で吸着後、チャックテーブルから持ち上げ
（退避させ）ずにアームを旋回させると、ウェーハの下
面（素子形成面）がチャックテーブルに擦られるので、
その下面が損傷する場合があり、更に、チャックテーブ
ルとウェーハとの間に介在する液体の表面張力を考慮せ
ずにウェーハをチャックテーブルから持ち上げると、そ
の表面張力によってウェーハがチャックテーブルに取り
残される場合があった。

【００２８】そこで、上記不具合を解消するための、第
２の吸着盤８０の作用について説明する。まず、図５に
示すようにチャックテーブル４８に吸着保持されている
ウェーハ２６の上方位置に、吸着盤８０を搬送アーム６
６によって位置させる。この時、真空破壊弁１０８は開
放されているので、球体９２はフリーな状態にあり、よ
って、吸着盤８０は搬送アーム６６に対して揺動自在と
なっている。また、この時の吸着盤８０とウェーハ２６
との距離Ｌは、吸着盤８０の自己の吸引力で吸着盤８０
をウェーハ２６側に下降移動させることができる距離に
設定されるとともに、吸着盤８０でウェーハ２６をチャ
ックテーブル４８から取り外した時に、チャックテーブ
ル４８とウェーハ２６との間に介在する液体の表面張力
を切らない距離に設定されている。

【００２９】次に、真空破壊弁１０８を閉成し、サクシ
ョンポンプ１１０を駆動する。これにより、前記吸着盤
８０は、自己の吸引力により、ばね１０２の付勢力に抗
してウェーハ２６に向けて下降移動されていき、ウェー
ハ２６を吸着する。この時、吸着盤８０は、搬送アーム
６６に対して揺動自在なので、ウェーハ２６の面に倣っ
て傾動し、ウェーハ２６の全面を吸着保持する。

【００３０】次いで、ウェーハ２６が吸着盤８０によっ
て確実に吸着保持されたことを、真空センサ１１２の真
空圧が適正値に到達したことで確認されると、真空破壊
弁１０８が閉成されるとともにサクションポンプ９０が
駆動される。これにより、球体９２は、ロッド８６と支
持部材９６とで転動しないように挟持され、そして、吸
着盤８０が搬送アーム６６に揺動しないように固定され
る。

【００３１】この状態でチャックテーブル４８側の真空
破壊弁１１４が開放されると、チャックテーブル４８に
よるウェーハ２６の吸着保持が解除される。これによ
り、ロッド８６がばね１０２の付勢力によって上昇され
るので、吸着盤８０が上昇されていき、そして、吸着盤
８０が元の位置に復帰する。この時の吸着盤８０の位置
は、チャックテーブルとウェーハとの間に介在する液体
の表面張力を切らない位置なので、ウェーハ２６がチャ
ックテーブル４８に取り残されることはない。

【００３２】この後、搬送アーム６６を水平方向に駆動
して、吸着盤８０に吸着保持されているウェーハ２６を
洗浄ステージに向けて搬送する。この時、ウェーハ２６
は、予めチャックテーブル４８の上方に退避移動されて
いるので、ウェーハ２６の下面（素子形成面）がチャッ
クテーブル４８に擦られることはない。よって、ウェー
ハ２６の下面は、チャックテーブル４８で損傷されな
い。

【００３３】したがって、第２の実施の形態の吸着盤８
０を使用すれば、前述した従来の不具合を全て解消する
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るウェー
ハの平面加工装置によれば、ウェーハを収納部と加工部
との間で搬送する吸着搬送手段の吸着盤の吸着面をウェ
ーハと略同径の多孔質体で形成したので、ウェーハ面を
吸着盤の吸着面に全面吸着することができる。

【００３５】従って、ウェーハ面全体と吸着盤の吸着面
全体とが貼り合わされた状態になり、ウェーハと吸着面
があたかも一体化したようになるので、薄肉状のウェー
ハを吸着搬送してもウェーハの周縁部にひびが入ったり
割れたりすることがない。これにより、加工ロスを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハの平
面加工装置の全体斜視図

【図２】図１に示した平面加工装置の平面図

【図３】第１の実施の形態の吸着盤を説明する断面図

【図４】図３に示した吸着盤の底面図

【図５】第２の実施の形態の吸着盤を説明する断面図

【符号の説明】

１０…平面加工装置 １２…本体 １４…カセット収納ステージ １６…アライメントステージ １８…粗研削ステージ ２０…仕上げ研削ステージ ２２…洗浄ステージ ２６…ウェーハ ６６…搬送アーム ６８、８０…吸着盤 ６８Ａ…吸着面 ６９…吸引口 ７１…本体フレーム ７３…多孔質体 ８２…エアシリンダ装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置本体にウェーハが収納される収納部
   と、ウェーハを加工する加工部と、ウェーハを吸着盤に
   吸引吸着して前記収納部と前記加工部との間で搬送する
   吸着搬送手段とを備えたウェーハの平面加工装置におい
   て、 前記吸着盤の吸着面は、前記ウェーハと略同径の多孔質
   体で形成されていることを特徴とするウェーハの平面加
   工装置。
2. 【請求項２】前記多孔質体は、ポーラス状のセラミック
   であることを特徴とする請求項１記載のウェーハの平面
   加工装置。
3. 【請求項３】前記吸着盤は、加工後の薄肉状のウェーハ
   を吸着搬送する吸着搬送手段にも設けられていることを
   特徴とする請求項１又は２記載のウェーハの平面加工装
   置。
4. 【請求項４】装置本体にウェーハの一方面を吸着保持す
   るテーブルと、該テーブルに一方面が吸着保持されたウ
   ェーハの他方面を加工する加工部と、該テーブルに一方
   面が吸着保持されたウェーハの他方面を吸着保持し、該
   ウェーハをテーブルから所定のステージに搬送する吸着
   搬送手段とを備えたウェーハの平面加工装置において、 前記吸着搬送手段は、 吸着面が前記ウェーハと略同径の多孔質体で形成された
   吸着盤と、 前記吸着盤を前記テーブルと前記所定のステージとの間
   で往復移動させる移動手段と、 前記吸着盤を前記移動手段に対しウェーハの吸着方向に
   移動自在に支持する支持手段と、 から構成されていることを特徴とするウェーハの平面加
   工装置。
5. 【請求項５】前記吸着搬送手段は、 前記テーブルに吸着保持されているウェーハの上方位置
   に、前記吸着盤を前記移動手段によって位置させ、 前記吸着盤を真空駆動させ、その吸引力によって吸着盤
   をウェーハの吸着方向に移動させて該吸着盤をウェーハ
   に吸着保持させ、 前記テーブルの真空を破壊して、該テーブルによるウェ
   ーハの吸着保持を解除させることにより、ウェーハを吸
   着盤のみで吸着保持させ、 前記ウェーハを前記テーブルから所定量上方に退避移動
   させた後、ウェーハを所定のステージに搬送することを
   特徴とする請求項４記載のウェーハの平面加工装置。
6. 【請求項６】前記吸着搬送手段の前記支持手段は、前記
   吸着盤を前記移動手段に対して揺動自在に支持するとと
   もに吸着盤を移動手段に対して固定させる機構を有する
   ジョイントであることを特徴とする請求項４、又は５記
   載のウェーハの平面加工装置。