JP2004095771A - 半導体ウエーハ研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエーハを吸着する吸着面を清浄維持するように、研削加工に伴って発生する切粉などの削り屑や砥粒を吸着面の平坦面形状を崩すことなく、清浄・除去する。
【解決手段】半導体ウエーハ研削盤において、半導体ウエーハ（１０）を取り除いて露出した状態の吸着面（２）に対して洗浄効果を付与し得る噴射圧で洗浄媒体となる流体を噴出する噴射ノズル（４５）と、前記砥石（３０）に対面していない領域の前記半導体ウエーハ（１０）の研削面（１１）を覆う開閉自在の防塵カバー（７０），（８０）と、を備えた。また、噴射ノズル（４５）を防塵カバー（９０）に取付けた。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極薄円盤状の半導体ウエーハを片面研削する半導体ウエーハ研削盤において、半導体ウエーハを吸着保持するための吸着面を洗浄する機構を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエーハ研削盤の洗浄装置として砥石を高圧水で洗浄するために高圧水噴射用の噴射ノズルを備えた装置（例えば、特許文献１を参照）があった。
図６は、従来の半導体ウエーハ研削盤において、クーラント４２と共に削り屑６が飛び散る様子の説明図である。
【０００３】
図７（ａ）は従来の半導体ウエーハ研削盤において、飛び散った削り屑６などを含む汚濁水４９が筐体６０の天井６１から研削面１１に滴下した様子を示す説明図であり、図７（ｂ）は、吸着パッド１の吸着面２に落下した削り屑６などが付着したまま、新しい半導体ウエーハ１０を吸着パッド１に載置した様子の模式図である。
【０００４】
図６に示すように、半導体ウエーハ研削盤に、クーラント供給装置４０が付設され、クーラント供給装置４０は液送管４１を介してクーラント４２を研削面１１に滴下している。半導体ウエーハ１０が、ロータリーテーブル２０上の吸着パッド１に載置され、真空吸着により保持され、矢印Ｊ方向に毎分約１００回転で回転している。
【０００５】
ロータリーテーブル２０の回転軸から、回転半径の長さ位離れた位置に垂直に配設された別の砥石軸Ｚに軸支されたホルダ３２に取付けられて砥石を構成するカップ状の砥石３０が、ロータリーテーブル２０に対して、互いの円盤面を部分的に面接触させるため、部分的に砥石３０が覆い被さるような位置関係に配設されている。
【０００６】
そして、半導体ウエーハ１０の研削面１１の一部に、砥石３０の下側の砥石面３１が、その一部を摺接し、図示せぬモータに軸直結されるか、または前記モータからベルトを介して矢印Ｋ方向に回転する。
【０００７】
また、研削面１１と砥石面３１を適宜に摺接させるため、また半導体ウエーハ１０がロータリーテーブル２０上で研削工程に合わせて間欠的に載置・吸着・保持・離脱されるように、砥石３０には、そのＺ軸方向に昇降可能な昇降機構（図示せず）がある。
【０００８】
すなわちロータリーテーブル２０のテーブル面と砥石面３１の間隔を大きく広げて、前記テーブル面上に、半導体ウエーハ１０を挿入するようにセットし、隙間を閉じてから、所定の切り込みにより研削加工する。なお、ロータリーテーブル２０と砥石３０のそれぞれの回転制御も適宜になされる。
【０００９】
ここで、図６および図７に示すように、研削面１１や吸着面２に落下する塵埃や削り屑６などにはシリコンの切粉の他、例えば３００〜３５０番の荒さに相当するダイヤモンドの粒が砥石面３１から脱落した破片などがある。これらを含めた削り屑６が粉塵として空中に飛散して室内を汚し、さらにはクーラント４２に混じった汚濁水４９が当該装置の筐体６０の天井６１から滴下する。なお、筐体６０は説明の便宜上、透明な立方体を仮想したに過ぎない。
【００１０】
このとき、図７（ｂ）に示すように、筐体６０内に搬入された半導体ウエーハ１０が、ロータリーテーブル２０上に載置され、矢印Ｖに示す真空吸引により吸着面２に吸着保持される際に、吸着パッド１の吸着面２に落下した塵埃や削り屑６などが付着したまま、削り屑６を噛み込んで新しい半導体ウエーハ１０を吸着パッド１に載置した場合は、盤面平坦度（Ｔｏｔａｌ　Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ；以下「ＴＴＶ」と略す）を悪化させ、ウエーハ割れ、または傷付きの原因になる。
【００１１】
そこで、前記片面研削においては、ロータリーテーブル２０の吸着パッド１の吸着面２に付着した塵埃や削り屑６などは、ＴＴＶを悪化させ、傷付きおよびウエーハ割れの原因になるので、この原因を除去するためにオイルストーンまたはブラシを用いて、吸着面２に付着した塵埃や削り屑６などを払い落としていた。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−１７８２５８号公報（第１１頁、第５〜６図）
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、前記オイルストーンを用いて、吸着面２に付着した塵埃や削り屑６などを払い落とした場合は、ポーラス（通気性多孔質）セラミックで構成された吸着パッド１の吸着面２を磨耗して、平坦面の形状を崩し、ＴＴＶを悪化させる危険性があった。
【００１４】
また、前記ブラシを用いて、吸着面２に付着した塵埃や削り屑６などを払い落とそうとした場合は、ブラシがけ作業により清浄にするつもりのところが、逆に前記ブラシの汚れを吸着面２に付着させる危険性もあった。
【００１５】
近年の半導体メモリー、ＩＣチップ、大容量メモリを備えた高速処理可能なパソコンなどに内蔵される超小型ＩＣになる３０〜５０μｍの極薄円盤状の半導体ウエーハを研削加工する研削盤には、品質管理上、三つの課題がある。第１に清浄、第２にＴＴＶ、第３に冷却である。これら、三つの課題は半導体ウエーハの極薄化が進む程に高度に厳密な管理を要求される。
【００１６】
一般的に半導体ウエーハの最終用途である電子機器などに対する要求が、軽く、薄く、短く、小さく、しかも高性能であることを追求されて止まない以上、前述した三つの課題を解決する必要がある。なお、これら三つの課題である第１に清浄、第２にＴＴＶ、第３に冷却に関し、それぞれが技術概念としては異なっても、解決手段としては同一または類似の技術によることがある。
【００１７】
本発明は、精密かつ安定品質を要求される半導体ウエーハ研削盤において、特に半導体ウエーハ１０の交換時の吸着パッド１の吸着面２を清浄維持するように、塵埃や研削加工に伴って発生する切粉などの削り屑６や砥粒を吸着面２の平坦面形状を崩すことなく、洗浄・除去することによって、吸着した半導体ウエーハ１０への仕上げ品質を維持できるようにした半導体ウエーハ研削盤を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ロータリーテーブル（２０）上で半導体ウエーハ（１０）を吸着して保持する吸着面（２）と、前記吸着面（２）に吸着保持された半導体ウエーハ（１０）の研削面（１１）に対して砥石面（３１）が対面して回転自在に軸支された砥石（３０）と、を備えた半導体ウエーハ研削盤において、　半導体ウエーハ（１０）が取り除かれ露出した状態の、前記吸着面（２）に対して洗浄効果を付与し得る噴射圧で洗浄媒体となる流体を噴出する噴射ノズル（４５）を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このようにしたので、前記研削面（１１）に発生する削り屑（６）その他の塵埃等が、例えばポーラスセラミックスでなる前記吸着面（２）の微小な孔の中に詰まって除去され難くなっていても、前記噴射ノズル（４５）から洗浄効果を付与し得る噴射圧で洗浄媒体となる流体を噴出するので、効率良く洗浄除去し、半導体ウエーハ（１０）が直接に載置される前記吸着面（２）のＴＴＶも所定範囲に維持しながら清浄維持できる。
【００２０】
また、請求項２に係る発明は、前記洗浄媒体となる流体は高圧水であるため、高圧水を発生させる既成の設備および技術を流用して、効率良い供給システムが構築できる。
【００２１】
また、請求項３に係る発明は、前記噴射ノズル（４５）は吸着面（２）の中心部から外縁部までの間に対向させて１個または複数個設けられ、前記ロータリーテーブル（２０）の回転により前記吸着面（２）を回転させながら前記噴射ノズル（４５）から流体を噴射することを特徴とする。
【００２２】
このようにしたので、少ないノズル数で、前記吸着面（２）全体を均一に効率良く洗浄できる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、前記砥石（３０）の外周に沿って円弧状の切欠部（７２），（８２）が設けられ、前記切欠部（７２），（８２）を通して前記砥石（３０）が前記研削面（１１）に対面摺接可能とし、前記半導体ウエーハ（１０）の研削面（１１）の露出部分を覆う開閉自在の防塵カバー（７０），（８０）を備えたことを特徴とする。
【００２４】
このようにしたので、研削加工中の前記研削面（１１）に発生する削り屑（６）を空中に巻き上げず、しかも工場内に漂う塵埃等が前記研削面（１１）の上に落下しても付着させないように、前記防塵カバー（７０），（８０）で遮蔽できる。
【００２５】
そして、防塵カバー（７０），（８０）を開放して、半導体ウエーハ（１０）を吸着面（２）から取り外した後、天井からの汚れの落下が無く、吸着面（２）を汚すことも無くなる。
【００２６】
また、請求項５に係る発明は、前記防塵カバー（７０），（８０）には、前記半導体ウエーハ（１０）に対峙する面に前記噴射ノズル（４５）を備えたので、半導体ウエーハ（１０）が取り出された後、直ちに前記防塵カバー（７０），（８０）を閉じることで、前記噴射ノズル（４５）が前記吸着面（２）に対峙され、閉蓋された室内で前記吸着面（２）の洗浄が行われ、しかも高圧噴射により、室内も同時に洗浄される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明による実施の一形態について説明する。なお、各図にわたり、同一効果の物には同一符号を付けて説明の重複を避けているが、同一効果の部位でも断面の切り口などによっては違った形に図示していることがある。
【００２８】
図１は本発明の実施の一形態を示す半導体ウエーハ研削盤において、吸着面２に対し、高圧水をジェット噴射する要部説明図である。ただし、図１からは、図６および図７に示した砥石３０およびホルダ３２の記載を省略している。
【００２９】
図１に示すように、高圧水の供給管４４が、吸着面２に対峙するように配設され、この供給管４４は先端部を吸着面２の中心部に位置させて半径方向に延設され、吸着面２の中心部から外縁部までの間に対向するように複数個の噴射ノズル４５が取付けられている。また、各噴射ノズル４５は、吸着パッド１の吸着面２に付着した削り屑６を効率良く洗浄して徐去するように、吸着面２に対し斜め上から高圧水のジェット噴射を浴びせ掛ける噴射角度で配設されている。噴射角度は９０度に近い角度でも洗浄効果が発揮できる。
このとき、吸着面２を回転させることで、吸着面２全体が洗浄される。
【００３０】
このようにしたので、研削面１１に発生する削り屑６その他の塵埃等が、ポーラスセラミックスでなる吸着面２の微小な孔の中に詰まって除去され難くなっていても、噴射ノズル４４から洗浄効果を付与し得る噴射圧で洗浄媒体となる流体を噴出するので、効率良く洗浄除去し、半導体ウエーハ１０が直接に載置される吸着面２のＴＴＶも所定範囲に維持できて、清浄維持および／または冷却ができる。
【００３１】
また、筐体６０の天井６１から滴下しようとする汚濁水４９を吹き飛ばすように、天井６１近くに配設されたブロワ管５０から矢印５１方向へ空気を吹き流すことにより、前述した高圧水のジェット噴射による洗浄効果を補完している。
【００３２】
なお、特許請求の範囲でいう「洗浄媒体となる流体」は液体でも気体でも構わないが、本実施形態では純水を洗浄媒体に用いている。
【００３３】
図２は本発明の実施の他の形態を示す半導体ウエーハ研削室の縦断面図であり、（ａ）は防塵カバーとして備えたヒンジドア７０とスライドカバー８０を閉じた状態、（ｂ）は防塵カバーとして備えたヒンジドア７０とスライドカバー８０を開けた状態を示す。
【００３４】
筐体６０の側壁には半導体ウエーハ１０を搬出入するための搬送アーム７が挿入可能な搬入口６２が開口され、ベース６５には枠体６３が一体に立渡されている。筐体６０内部には、防塵カバーとして備えた開閉自在のヒンジドア７０とスライドカバー８０が設けられ、閉じた状態において、吸着面２、砥石３０を覆う研削室１００が形成されている。
【００３５】
図３は図１の筐体６０内部において、防塵カバーとして備えたヒンジドア７０とスライドカバー８０が、それぞれ矢印Ｍ，Ｎ方向に開いた状態の半導体ウエーハ研削盤を示す要部斜視図である。これらの、防塵カバーには、吸着面２に半導体ウエーハ１０を着脱交換可能とする開口面積を有して研削面１１を露出するヒンジ開閉式またはスライド式の開閉機構を備えている。
【００３６】
図４は、図３に示すヒンジドア７０とスライドカバー８０を矢印Ｓ，Ｔ方向に閉じた状態を示す要部斜視図である。
図２ないし図４に示すように、ヒンジドア７０はヒンジ７１により筐体６０と一体の枠体６３に回動自在に枢着され、スライドカバー８０はロータリーテーブル２０に対し水平方向を摺動自在にガイド８１で支承されている。
そして、それぞれシリンダ７６，８６により開閉駆動される。
【００３７】
ヒンジドア７０のドア端の一部には、ほぼ半月形の切欠部７２を設け、切欠部７２の端面７３には、砥石３０の外周面３３との間に僅かな隙間を空けて、閉塞時に嵌合する。この隙間は、ヒンジドア７０の開閉時および閉塞時に外周面３３と端面７３が接触しない最小限でよい。
【００３８】
一方、スライドカバー８０の突き合わせ部の一部は、ほぼ半月形の切欠部８２を設け、切欠部８２の端面８３は、砥石３０の外周面３３との間が接触しない程度に僅かな隙間を空けて、閉塞時に嵌合する。
そして、複数の噴射ノズル４５を備えた高圧水供給管４４がヒンジドア７０に配設されている。図５に示すように、供給管４４はヒンジドア７０の上面に取付けられ、各噴射ノズル４５がヒンジドア７０に開口形成されたノズル挿入孔７４を介して下面側に突出するように供給管４４の噴出口に取り付けられている。各噴射ノズル４５の配置は図１で示すと同様にヒンジドア７０が閉じた状態で、吸着面２の中心部から周縁部にかけて、所定間隔に設けられている。
【００３９】
この噴射ノズル４５は、吸着面２に対して洗浄効果を付与し得る噴射圧で、高圧水を噴射する。この噴射圧として、望ましくは３ＭＰａ〜１０ＭＰａ程度であり、さらには７ＭＰａ程度が良い。また、流量は５〜２０リットル／ｍｉｎ程度で洗浄可能となる。これも、実際に高圧水を噴射するのは図２（ａ），図４に示すように、半導体ウエーハ１０が取り除かれ、吸着面２が露出した状態でヒンジドア７０およびスライドカバー８０を閉じてからである。さらに、砥石３０をヒンジドア７０およびスライドカバー８０の高さに合わせて研削室１００を閉蓋する。
【００４０】
ここで動作について説明する。
図２（ｂ），図３に示すように、ヒンジドア７０とスライドカバー８０を開けてから、半導体ウエーハ１０をロータリーテーブル２０上に着脱交換のハンドリングを行う。これら、ヒンジドア７０とスライドカバー８０の開閉動作は、シリンダ７６，８６により行われる。また、ハンドリングは、吸着パッド１ａを有する搬送アーム７により行う。なお、砥石３０およびホルダ３２は、その軸方向に昇降可能な昇降機構（図示せず）により適宜に昇降がされる。
【００４１】
また、図２（ａ），図４に示すように、ロータリーテーブル２０上に一点破線で示すように載置された半導体ウエーハ１０の研削面１１の露出部分をヒンジドア７０とスライドカバー８０で覆い隠してから研削を開始する。その後、研削を終了すれば、ヒンジドア７０とスライドカバー８０を開き、覆い隠していた研削面１１を露出させる。それから、再び半導体ウエーハ１０をロータリーテーブル２０上に着脱交換するハンドリング等の一連の操作を繰り返すことにより、大量生産に対応する。
【００４２】
次に、半導体ウエーハ１０が取り出されて吸着面２が露出した状態で、吸着面２の洗浄を行う場合、図２（ａ）に示すように、ヒンジドア７０とスライドカバー８０を閉じた状態でしかも、砥石３０をヒンジドア７０とスライドカバー８０の高さに合わせて降ろしてから研削室１００を閉蓋する。ロータリーテーブル２０にて吸着面２に回転を与えながら、矢印Ｐ方向から供給される高圧水を噴射ノズル４５が、斜め上から下方の吸着面２に向けて噴射するので、吸着面２に付着した削り屑６や汚濁水を効率良く洗浄して徐去する。
なお、吸着面２の汚れ具合によっては、噴射するノズル４５を選択したり、高圧水をジェット噴射する角度および水圧等の勢いを加減する。
【００４３】
また、図２ないし図４に示す噴射ノズル４５は、ヒンジドア７０が図示せぬ厚肉の構造であれば、その内部に埋め込まれた配管等によりヒンジドア７０と一体構造にしてもよい。
【００４４】
なお、本発明は、その技術思想の範囲内で種々の改良が可能であり、前述した実施の一形態の他にも多様な実施形態が考えられる。それらにおいて、噴射ノズル４５が、高圧水をジェット噴射することにより、吸着面２を洗浄し、その洗浄効果と合わせて周囲に削り屑６を飛散させないヒンジドア７０、スライドカバー８０に類する覆いを設けた場合は、全て本願発明に属することは当然である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、これにより、吸着・保持した半導体ウエーハの鏡面仕上げの品質を維持できるようにした半導体ウエーハ研削盤を提供できる。
【００４６】
請求項１に係る発明によれば、研削面に発生する削り屑その他の塵埃等が、例えばポーラスセラミックスでなる吸着面の微小な孔の中に詰まって除去され難くなっていても、噴射ノズルから洗浄効果を付与し得る噴射圧で洗浄媒体となる流体を噴出するので、効率良く洗浄除去し、半導体ウエーハが直接に載置される前記吸着面の平坦面形状を崩すことなく、ＴＴＶも所定範囲に維持しながら清浄維持できる。
【００４７】
また、請求項２に係る発明によれば、高圧水を発生させる既成の設備および技術を流用して、効率良い供給システムが構築できる。
【００４８】
また、請求項３に係る発明によれば、少ないノズル数で、吸着面全体を均一に効率良く洗浄できる。
【００４９】
また、請求項４に係る発明によれば、研削加工中の研削面に発生する削り屑を空中に巻き上げず、しかも工場内に漂う塵埃等が研削面の上に落下しても付着させないように、防塵カバーで遮蔽できる。
【００５０】
そして、防塵カバーを開放して、半導体ウエーハを吸着面から取り外した後、天井からの汚れの落下が無く、吸着面を汚すことも無くなる。
【００５１】
また、請求項５に係る発明によれば、防塵カバーには、半導体ウエーハに対峙する面に噴射ノズルを備えたので、半導体ウエーハが取り出された後、直ちに防塵カバーを閉じることで、噴射ノズルが吸着面に対峙され、閉蓋された室内で吸着面の洗浄が行われ、しかも高圧噴射により、室内も同時に洗浄される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す半導体ウエーハ研削盤において、高圧水をジェット噴射する要部説明図であり、一部を縦断面にしている。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す半導体ウエーハ研削盤の縦断面図であり、（ａ）は防塵カバーを閉じて吸着面を洗浄する状態を示し、（ｂ）は防塵カバーを開いた状態を示す。
【図３】図２の半導体ウエーハ研削盤において、防塵カバーを開いた状態を示す要部斜視図である。
【図４】図３のものにおいて、防塵カバーを閉じた状態を示す斜視図である。
【図５】図２ないし図４に示す噴射ノズルの取付け構造を示す要部斜視図である。
【図６】従来の半導体ウエーハ研削盤においてクーラントと共に削り屑などが飛び散る様子の説明図である。
【図７】（ａ）は従来の半導体ウエーハ研削盤において、飛び散った削り屑などを含む汚濁水が研削面に滴下した様子を示す説明図であり、（ｂ）は、吸着パッドの吸着面に落下した削り屑などが付着したまま、新しい半導体ウエーハを吸着パッドに載置した様子の模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ　吸着パッド
２　吸着面
６　削り屑
７　搬送アーム
１０　半導体ウエーハ
１１　研削面
２０　ロータリーテーブル
３０　砥石
３１　砥石面
３２　ホルダ
３３　外周面
４０　クーラント供給装置
４１　液送管
４２　クーラント
４４　供給管
４５　噴射ノズル
４６，Ｊ，Ｋ，Ｍ，Ｎ，Ｓ，Ｔ，Ｖ　矢印
４９　汚濁水
５０　ブロア管
６０　筐体
６１　天井
６２　搬入口
７０　ヒンジドア
７１　ヒンジ
７４　ノズル挿入口
７２，８２　切欠部
７３，８３　端面
７６，８６　シリンダ
８０　スライドカバー
８１　ガイド
１００　研削室

Claims (5)

1. ロータリーテーブル（２０）上で半導体ウエーハ（１０）を吸着して保持する吸着面（２）と、
   前記吸着面（２）に吸着保持された半導体ウエーハ（１０）の研削面（１１）に対して砥石面（３１）が対面して回転自在に軸支された砥石（３０）と、を備えた半導体ウエーハ研削盤において、
   半導体ウエーハ（１０）が取り除かれ露出した状態の、前記吸着面（２）に対して洗浄効果を付与し得る噴射圧で洗浄媒体となる流体を噴出する噴射ノズル（４５）を備えたことを特徴とする半導体ウエーハ研削盤。
2. 前記洗浄媒体となる流体は高圧水であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハ研削盤。
3. 前記噴射ノズル（４５）は吸着面（２）の中心部から外縁部までの間に対向させて１個または複数個設けられ、前記ロータリーテーブル（２０）の回転により前記吸着面（２）を回転させながら前記噴射ノズル（４５）から流体を噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウエーハ研削盤。
4. 前記砥石（３０）の外周に沿って円弧状の切欠部（７２），（８２）が設けられ、
   前記切欠部（７２），（８２）を通して前記砥石（３０）が前記研削面（１１）に対面摺接可能とし、前記半導体ウエーハ（１０）の研削面（１１）の露出部分を覆う開閉自在の防塵カバー（７０），（８０）を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の半導体ウエーハ研削盤。
5. 前記防塵カバー（７０），（８０）には、前記吸着面（２）に対峙する面に前記噴射ノズル（４５）を備えたことを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエーハ研削盤。

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