JP2003197710A - 板状物の薄層加工装置及び板状物の薄層加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハ等の板状物が外力に対し十分な強度を持
っている薄層加工前の厚い状態でセンタリングを行い、
収納までに割れや欠けが発生しないようにした薄層加工
装置、及び薄層加工方法を提供する。 【解決手段】ウエハ１を、割り出しテーブル１５に搬送
して研磨工程による薄層加工を行う前に、センタリング
ステーション１２に搬送してウエハ１の周囲を２方向か
らセンタリング爪１２Ａで押さえることによりセンタリ
ングを行い、真空吸着によってセンタリング状態を保持
しながら上記研磨工程による薄層加工を行う。さらに、
加工後、その真空吸着によりセンタリング状態を保持し
ながらエッチング処理を行う為のスピンチャンバ３２に
搬送してエッチングを行い、さらに、真空吸着によりセ
ンタリング状態を保持しながら、ウエハ１を収納するた
めのストッカステージ３４に搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
板状物の製造工程に使用される薄層加工装置、及び薄層
加工方法に関する。例えば、半導体ウエハ裏面の薄層加
工後、積み重ねキャリアに収納する場合に、半導体ウエ
ハが破損しないように工夫した薄層加工装置、及び薄層
加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ等の板状物を積み重ねて自
動的に収納する場合、通常は、収納前に板状物のセンタ
リングが必要である。センタリングとは、次工程へウエ
ハを持ち運びするためのキャリア等の収納容器に収納す
る際に、クリアランス（隙間）を保ちながら正常に収納
出来る為に行う位置出しの事である。

【０００３】従来の板状物の積み重ねキャリアへの収納
方法としては、特開２０００−２８１１７２に示されて
いるものがある。この装置は、半導体ウエハ裏面に対す
る薄層加工後に該ウエハの外周を利用し、ウエハを３方
向からローラで押してセンタリングを行うものである。
ウエハのセンタリング機構は、裏面薄層加工装置に外付
け連動する装置に設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高密度実装
や薄型商品、例えば、スタックドパッケージやＩＣカー
ドなどの需要にともない、 薄層ウエハの用途が広がっ
てきており、それに伴い、裏面薄層加工で要求されるウ
エハの厚さがどんどん薄くなってきている。裏面薄層加
工とは、裏面研磨によるウエハの薄層加工の事である。
裏面とはウエハのＬＳＩパターン面に対する裏側の面で
ある。

【０００５】しかし、特開２０００−２８１１７２に示
される従来の装置では、ウエハの薄層加工後にセンタリ
ングを行う為に、薄いウエハを外周からセンタリング機
構で押したときにウエハを割ってしまう不具合が生じて
いた。この状況は、ウエハの薄層化と大口径化が進むに
従って顕著となり、歩留まりを悪くし、割れを防ぐため
の装置のコストアップ化を生じることにもなっていた。
例えば、通常のセンタリング機構を使用したときに、裏
面薄層加工後のウエハ厚さが２００μｍ程度であれば、
外力を加える事によって割れや欠けを生じることなくセ
ンタリングは可能であるが、１００μｍ程度以下になる
と外力に対し割れや欠けを発生しやすくなっていた。

【０００６】また、上記従来の装置では、裏面薄層加工
装置に、センタリング機構を外付けする事で工程床スペ
ースが余計に必要になってくるので、クリーンルームな
どの製造ラインスペースを有効に活用する事が出来なく
なる不都合もあった。

【０００７】本発明の目的は、ウエハ等の板状物が外力
に対し十分な強度を持っている薄層加工前の厚い状態で
センタリングを行い、収納までに割れや欠けが発生しな
いようにした薄層加工装置、及び薄層加工方法を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のように構成される。

【０００９】すなわち、本発明の板状物の薄層加工装置
は、薄層加工前の板状物をセンタリングするセンタリン
グユニットと、該板状物をセンタリング状態を保持して
薄層加工する薄層加工ユニットと、薄層加工後の板状物
をセンタリング状態を保持しながら収納ケースに収納す
るストッカステージと、板状物をセンタリング状態を保
持しながら薄層加工ユニットとストッカステージまでを
搬送する搬送ユニットとを備えたことを特徴とする。

【００１０】本発明では、半導体ウエハ等の板状物のセ
ンタリングは、薄層加工前に行われる。薄層加工前で
は、半導体ウエハ等の板状物は厚いためにセンタリング
を行っても割れや欠けを生じることがない。センタリン
グとは、半導体ウエハ等の板状物を収納ケースに安全に
収納出来る様にクリアランスが確保された位置を確保す
ることである。搬送ユニットは、センタリングされた半
導体ウエハ等の板状物を、センタリング状態を保持しな
がら搬送するため、途中でセンタリング状態が狂うこと
がない。ストッカステージでも同様に、板状物をセンタ
リング状態を保持しながら収納ケースに収納するため、
センタリング状態が狂うことがない。これにより、収納
ケースと半導体ウエハ等の板状物とのクリアランスを確
保して薄層カロ工後の板状物を収納ケースに安全に収納す
る事が可能になる。また、薄層加工後にセンタリングを
行う装置の外付けの必要がなくなり、製造工程に必要と
なる床面積を減らす事が可能になる。

【００１１】センタリング状態を保持する手段として
は、真空吸着手段を使用することが可能である。センタ
リング位置を真空吸着によるハンドリングで横ズレなく
保持する事が可能である。真空吸着により、外力に対し
弱くなっている薄層加工後の半導体ウエハ等の板状物で
も、収納ケースへのクリアランスを確保しながら安全に
収納する事ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態である
ウエハの裏面薄層加工装置の平面図である。

【００１３】図１において、裏面薄層加工装置は、裏面
研磨装置１０とエッチング装置３０から構成されてい
る。薄層加工対象物である半導体ウエハ（以下、ウエ
ハ）１は、ローダカセット（これから裏面薄層加工を行
うウエハ１の収納されたカセット）１１Ａに挿入されて
いる。各ウエハ１は、その裏面が裏面研磨装置１０で機
械研磨され、次にエッチング装置３０でエッチングさ
れ、ストッカステージ３４に備えられた積み重ねキャリ
ア３４Ａに収納される。

【００１４】図２は、スロット方式のカセットの正面図
を示す。このカセットは、図１のローダカセット１１Ａ
に対応している。薄層加工処理前のウエハ１が、カセッ
ト内４０に収納される。４１はスロットである。このカ
セット構造のローダカセット１１Ａが、ローダカセット
ステーション１１に搭載される。なお、エッチング後の
ウエハに反りが生じない場合には、エッチング装置３０
内に備えられたストッカステージ３４に図２の構造のカ
セットを収納用のカセットとして搭載する事が出来る。

【００１５】図３は、積み重ねてウエハ１を収納する積
み重ねキャリアの正面断面図を示す。同キャリアがスト
ッカステージ３４に搭載される。図３において、５０は
積み重ねキャリア本体、５１はクッション材、５２はス
ペーサ、５３は積み重ねキャリア上蓋である。

【００１６】図１において、裏面研磨装置１０は、ウエ
ハ１に対して、元厚から機械研磨を行う初期研磨を行う
ものである。砥石による機械研磨で厚さを薄くしていく
と、ＬＳＩパターン層とシリコン層が接する事により、
また、 研磨ストレスにより反りを生じやすい。厚さが
薄くなると研磨ストレスを持ったままのウエハは、割れ
やすく欠けやすい。そこで、機械研磨後のウエハをエッ
チングする事で、破砕層、研磨ストレス層が取り除か
れ、エッチング前に比べ、割れ、欠けに対し強くなる。
エッチング装置３０では、このためのエッチングを行っ
ている。

【００１７】ローダカセット１１Ａに挿入されている研
磨加工前のウエハ１は、次の様にしてセンタリングステ
ーション（ウエハ１のセンタリングを行う場所）１２に
搭載される。

【００１８】通常、研磨加工前のウエハ１の表面、つま
りＬＳＩパターン面（裏面研磨面の反対面）には、ウエ
ハ表面を保護するための表面保護テープが貼り付けられ
ている。そこで、研磨加工前のウエハ１は、上側を表面
保護テープ貼り付け面にしてローダカセット１１Ａに挿
入しておく。

【００１９】搬送ロボット１４のハンドリングアーム１
４Ａが待機位置からウエハ１の下側に入り込み、次に上
昇し、ウエハ１を真空吸着する。この状態で、ハンドリ
ングアーム１４Ａが待機位置へ戻る。こにより、ウエハ
１をローダカセット１１Ａから引き出す。この状態で
は、裏面研磨面が下側に向いているので、ハンドリング
アーム１４Ａが上下１８０度回転することで、裏面研磨
面を上側に向く状態にしてセンタリングステーション１
２に搭載し、真空吸着をオフする。この後、搬送ロボッ
ト１４のハンドリングアーム１４Ａは待機位置へ戻る。

【００２０】以上で、研磨加工前のウエハ１は、研磨を
施すウエハ裏面が上側に向いた状態でセンタリングステ
ーション１２に搭載される。

【００２１】センタリングステーション１２上のウエハ
１は、更に次のようにして、研磨を行うために待機ステ
ーション１５Ａに搭載される。まず、センタリング爪
（ウエハ１のセンタリング位置を出させる為の誘導動作
を行う爪）１２Ａでウエハ１外周を２方向から挟み込
み、ウエハ１の位置を微調整してセンタリング位置を決
める。

【００２２】センタリング爪１２Ａがウエハ１外周を挟
み込んだ状態で、ローディングアーム１３がウエハ上側
から研磨面を真空吸着する。その後センタリング爪１２
Ａがウエハ１を解除し元の状態に戻る。ローディングア
ーム１３がウエハ１を真空吸着しながら上昇し、次に回
転と伸縮を行う事により割り出しテーブル１５の待機ス
テーション１５Ａの位置に来る様に位置調整する。ロー
ディングアーム１３が下降し、ウエハ１を待機ステーシ
ョン１５Ａの位置に来ているチャックテーブルへ搭載す
る。チャックテーブルがウエハ１を真空吸着し、ローデ
ィングアーム１３はウエハの真空吸着を解除する。ロー
ディングアーム１３は、上昇し待機位置へ再度戻る。チ
ャックテーブルは、ウエハを砥石で研磨しても位置ずれ
を起こさない様に、ウエハを真空吸着で保持（チャッ
ク）出来る様、真空吸着の機能を有する。

【００２３】円形の割り出しテーブル１５には、１２０
度毎に３つのチャックテーブルが配置されている。

【００２４】割り出しテーブル１５を１２０度ずつ回転
させながら、粒度の粗い１次研磨を行うための１軸砥石
の研磨工程（図示せず) 、粒度の細かい２次研磨を行う
ための２軸砥石の研磨工程（図示せず）を順次行った
後、ウエハ１は再度待機ステーション１５Ａの位置に戻
ってくる。

【００２５】アンローディングアーム１６が、割り出し
テーブル１５の待機ステーション１５Ａの位置へ移動し
てくる。アンローディングアーム１６が下降し、待機ス
テーション１５Ａの位置に来ているチャックテーブル上
のウエハ１に接触する。アンローディングアーム１６が
ウエハ１を真空吸着し、チャックテーブルはウエハ１の
真空吸着を解除する。

【００２６】アンローディングアーム１６は、上昇、回
転、伸縮しながら、ウエハ１を吸着したままウエハの下
側の表面保護テープの貼り付けられた面を乾燥させるた
めの領域であるバックブロー（ウエハ１下側からの乾
燥）位置（図示せず）で停止し、ウエハ下側（ＬＳＩパ
ターン面側の表面保護テープ貼り付け面）をブローし乾
燥させる。

【００２７】ウエハ１の下側の乾燥が終了したら、アン
ローディングアーム１６はウエハ１を吸着したまま、ク
リーナステーション（ウエハ１上側の乾燥を行う場所）
１７の位置に来る。アンローディングアーム１６が下降
し、ウエハ１がクリーナステーション１７に接触する。
クリーナステーション１７がウエハ１を真空吸着し、ア
ンローディングアーム１６はウエハ１の真空吸着を解除
し、上昇し、待機位置へ戻る。

【００２８】クリーナステーション１７がウエハ１を吸
着したまま回転し、ウエハ１の上側( 研磨面）を乾燥さ
せる。

【００２９】ウエハ１の上側の乾燥が終わると、裏面研
磨装置１０とエッチング装置３０の境界に備えられたシ
ャッター（図示せず）が開き、搬送ロボット３１のロボ
ットハンド３１Ａが、クリーナステーション１７上まで
伸びてくる。

【００３０】ロボットハンド３１Ａが下降し、ウエハ１
に接触する。ロボットハンド３１Ａがウエハ１を真空吸
着し、クリーナステーション１７は真空吸着を解除す
る。

【００３１】ロボットハンド３１Ａはウエハ１を吸着し
たまま上昇し、後退する。ロボットハンド３１Ａが裏面
研磨装置１０の内側から裏面研磨装置１０とエッチング
装置３０の境界を越えてエッチング装置３０の内側まで
移動し、ウエハ１がエッチング装置３０の内側に移動し
た後にシャッターが閉じる。

【００３２】スピンチャンバ（ウエハにエッチング処理
を行う為の囲まれた空間）３２のウエハ供給．取り出し
口のシャッター（図示せず）が開き、搬送ロボット３１
は、ロボットハンド３１Ａを回転、伸縮させスピンチャ
ンバ３２内のスピンチャック３２Ａ上にウエハ１を移動
させる。スピンチャック３２Ａは、搭載されたウエハ１
を回転しながらエッチング、洗浄、乾燥する際にウエハ
１の位置ずれを起こさない様に、真空吸着による保持
（チャック）機能を有する。ロボツトハンド３１Ａは下
降し、スピンチャック３２Ａにウエハ１を接触させる。
スピンチャック３２Ａがウエハ１を真空吸着し、ロボッ
トハンド３１Ａは真空吸着を解除させる。ロボットハン
ド３１Ａは上昇し、後退し待機位置に戻り、スピンチャ
ンバ３２のウエハ供給・取り出し口のシャッターが閉じ
る。

【００３３】スピンチャック３２Ａがウエハ１を真空吸
着したままの状態で、あらかじめ登録されている薄層加
工処理プログラムに応じて、ウエハを回転または停止さ
せながら、洗浄、乾燥が行われる。

【００３４】該処理プログラムに従った薄層加工処理が
終了すると、スピンチャンバ３２のウエハ供給．取り出
し口のシャッターが開き、ロボットハンド３１Ａがスピ
ンチャック３２Ａ上に伸びて来て、下降し、ウエハ１に
接触する。ロボットハンド３１Ａが、ウエハ１を真空吸
着し、スピンチャック３２Ａが真空吸着を解除する。ロ
ボットハンド３１Ａがウエハ１を真空吸着したまま上昇
し後退する。スピンチャンバ３２のウエハ供給・取り出
し口のシャッターが閉じる。

【００３５】ロボットハンド３１Ａは、ウエハ１を吸着
したままストッカステージ３４上に移動し、下降し、真
空吸着を解除し、積み重ねキャリア３４Ａへウエハ１を
収納する。

【００３６】以上の様に、ウエハ１は裏面研磨前にセン
タリングした位置を真空吸着による受け渡しを行い、保
持する事により薄層加工後のウエハ１の積み重ねキャリ
ア３４Ａへの収納を可能にしている。真空吸着を行うと
ウエハ１が水平方向にずれる事がない為、積み重ねキャ
リア３４Ａ内でクリアランスを確保されたセンタリング
された位置を保持する事が出来からである。

【００３７】また、薄層加工としてエッチングも行うよ
うにしているが、エッチング装置３０は、エッチングレ
ートを計算する為、裏面研磨を完了したウエハ１に対し
エッチング前後にそれぞれのウエハの厚さを測定する機
能を有している。搬送ロボット３１のロボットハンド３
１Ａが、厚さ測定ステージ３５にウエハ１を搬送するこ
とによりこの測定が行われるが、厚さ測定ステージ３５
もウエハ１の真空吸着機能を有している。そのため、ロ
ボットハンド３１Ａと測定ステージ３５間のウエハの受
け渡しにおいても、真空吸着によってウエハ１がずれな
い。このため、センタリング位置が確実に保持され、エ
ッチング後のウエハ収納の際のクリアランスは確保され
る。

【００３８】積み重ねキャリア３４Ａには、図３に示す
ように、あらかじめ、クッション材５１が人手により収
納されている。１枚目のウエハの処理中に、搬送ロボッ
ト３１のロボットハンド３１Ａがスペーサステージ（供
給する為のスペーサを収納しておく場所）３３へ移動
し、下降し、スペーサ５２を真空吸着し、上昇し、スト
ッカステージ３４上へ移動し、下降し真空吸着を解除
し、スペーサ５２を積み重ねキャリア３４Ａに収納す
る。ロボットハンド３１Ａは上昇し待機位置へ戻る。

【００３９】この動作により、クッション材５１の上に
スペーサ５２が収納された事になる。それ以降、ウエハ
１を積み重ねキャリア３４Ａに１枚収納する度に、スペ
ーサ５２を１枚収納する。これにより、ウエハ１の上側
も下側もスペーサ５２で挟まれる事になる。積み重ねる
ウエハ同士の接触を避ける事が、スペーサ５２の目的で
ある。最後のウエハ１を収納後、スペーサ５２を収納し
終了する。最後に、人手でクッション材５１を収納し、
積み重ねキャリアの上蓋５３をかぶせる。

【００４０】以上は、本発明の実施形態であるが、上記
に限定されるものではない。応用例を以下に記す。

【００４１】裏面研磨装置で、研磨前のセンタリング位
置を保持し以降の工程で同じ保持状態とする事は、エッ
チング装置に限らない。今回は、裏面研磨とエッチング
の２工程で構成された薄層加工の場合について述べた
が、センタリング位置を保持する真空吸着手段は、エッ
チングせずに裏面研磨で終了する時のスロット式カセッ
トへの収納の場合や、ケミカルエッチング装置ではなく
ＣＭＰ、プラズマエッチング、ボリッシング装置等の研
磨ストレス層を取り除く装置と接続された薄層加工の場
合についても同様に適用出来る。いずれの場合も、薄層
加工の前にセンタリングが行われる。

【００４２】また、薄層加工後、収納ケースに収納する
のではなく、ロボットやインライン化により、マウント
装置でウエハをダイシングテープに貼り付ける場合にも
本発明を適用出来る。

【００４３】ウエハのセンタリング方法は、位置決め爪
によるものだけとは限らない。水流やエア等によるセン
タリングにも適用出来る。

【００４４】ウエハをチャックする方法は、真空吸着に
限らない、ベルヌーイ効果を利用するエアーブローや静
電チャック等も適用可能である。

【００４５】板状物としては、半導体ウエハ限らず、薄
層加工後に、所定のクリアランスを維持して収納される
板状物であれば良い。

【００４６】

【発明の効果】本発明では、薄層加工前の状態でウエハ
のセンタリングを行う為、薄層加工後にウエハ外周を使
いセンタリングを行う場合に予期されるウエハの割れ、
欠けを回避する事が出来る。

【００４７】また、新規にセンタリング設備を追加する
のではなく、既存設備のセンタリング機能を使う為、工
程の床面積を押さえる事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるウエハの裏面薄層加工
装置の平面図である。

【図２】スロット方式のカセットの正面図を示す。

【図３】積み重ねキャリアの正面断面図を示す。

【符号の説明】

１…ウエハ １０…裏面研磨装置 １１…ローダカセットステージ １１Ａ…ローダカセット １２…センタリングステーション １２Ａ…センタリング爪 ３０…エッチング装置 ３１…搬送ロボット ３４…ストッカステージ ３４Ａ…積み重ねキャリア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA20 DA01 DA08 DA15 DA17 EA10 FA01 FA05 FA07 FA11 FA12 FA15 FA20 GA08 GA24 GA28 GA44 GA47 GA49 HA13 HA16 HA24 HA27 HA59 KA02 KA11 MA22 MA23 MA24 MA32 MA34 MA37 NA09 PA20 PA30

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄層加工前に板状物をセンタリングするセ
   ンタリング工程と、該板状物をセンタリング状態を保持
   しながら薄層加工する薄層加工工程と、薄層加工後の板
   状物をセンタリング状態を保持しながら収納ケースに収
   納する収納工程と、板状物をセンタリング状態を保持し
   ながら薄層加工工程と収納工程までを搬送する搬送工程
   とを備えたことを特徴とする板状物の薄層加工方法。
2. 【請求項２】薄層加工前の板状物をセンタリングするセ
   ンタリングユニットと、該板状物をセンタリング状態を
   保持して薄層加工する薄層加工ユニットと、薄層加工後
   の板状物をセンタリング状態を保持しながら収納ケース
   に収納するストッカステージと、板状物をセンタリング
   状態を保持しながら薄層加工ユニットとストッカステー
   ジまでを搬送する搬送ユニットとを備えたことを特徴と
   する板状物の薄層加工装置。
3. 【請求項３】薄層加工前の板状物の外周をセンタ位置に
   向けて押圧することによりセンタリングを行う複数個の
   爪を有する請求項２に記載の薄層加工装置。
4. 【請求項４】板状物のセンタリング状態を保持する手段
   は、真空吸着手段である、請求項２または３に記載の薄
   層加工装置。
5. 【請求項５】ストッカステージに隣接し、ストッカステ
   ージに積み重ねられる薄層加工後の板状物間のスペーサ
   を収納するスペーサステージを有する請求項２〜４のい
   ずれかに記載の薄層加工装置。
6. 【請求項６】薄層加工前と薄層加工後の板状物の厚さを
   測定する厚さ測定ステージを有する請求項２〜５のいず
   れかに記載の薄層加工装置。
7. 【請求項７】前記板状物は、半導体ウエハである請求項
   １〜６のいずれかに記載の板状物の薄層加工装置。