JP2006237333A - 半導体ウエーハの研削方法および研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電気の帯電を抑えて、厚さ計測装置の計測端子に研削屑が付着することを防止し、これによって正確な厚さに半導体ウエーハを研削することができる信頼性の高い半導体ウエーハの研削方法および研削装置を提供する。
【解決手段】 チャックテーブル１７に保持した半導体ウエーハＷの被研削面を、厚さ計測装置４０によって半導体ウエーハＷの厚さを計測しながら、また、研削液供給装置から研削液を被研削面に供給しながら、研削ユニット２０Ａ，２０Ｂの研削ホイール２４で研削する際に、研削液として、純水に二酸化炭素を混合した導電性を有するものを用い、研削屑の付着の原因となっていた静電気の発生を抑える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエーハの厚さを計測しながら、その厚さを適宜な厚さまで正確に研削する半導体ウエーハの研削方法および研削装置に関する。

ＩＣやＬＳＩ等の電子回路が表面に形成された半導体チップは、各種電気・電子機器を小型化する上で今や必須のものとなっている。半導体チップは、円盤状の半導体ウエーハの表面に、ストリートと呼ばれる切断ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら矩形領域に電子回路を形成した後、半導体ウエーハをストリートに沿って分割するといった工程で製造される。

このような製造工程において、半導体ウエーハは、半導体チップに分割されるに先だち、電子回路が形成されたデバイス面とは反対側の裏面が、グラインダ等の研削装置によって研削されている。裏面の研削は、電子機器のさらなる小型化や軽量化の他、熱放散性を向上させて性能を維持させることなどを目的としており、例えば、当初厚さの６００μｍから、２００〜１００μｍ以下、あるいは５０μｍ以下の厚さにする程度まで行われる。

半導体ウエーハを所定の厚さに研削するには、厚さ計測装置によって半導体ウエーハの厚さを逐一確認しながら、その厚さに達した時点で研削を終了するといった方法が採られる。厚さ計測装置としては、被研削面に計測端子の先端を接触させ、研削による厚さの減少に伴って下降する計測端子の高さ：変位計測値と、研削前の基準面での計測端子の高さ：基準値を比較して、研削中の半導体ウエーハの厚さを計測するものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。

特開平１１−３３３７１９号公報 特開２０００−６０１８号公報

ところで、半導体ウエーハを研削する際には、上記各特許文献にも記載されるように、被研削面に研削水を供給しながら行う場合が多い。研削水の供給は、被研削面の冷却、潤滑、清浄等を目的としている。その研削水としては、通常の上水を用いると、そこに含まれる不純物が半導体ウエーハに取り込まれて性能を低下させるおそれがあることから、純水が最適とされている。

さて、上記のような厚さ計測装置によって厚さを計測しながら半導体ウエーハを研削した場合において、その計測装置の計測値にしたがって仕上げた半導体ウエーハの厚さを実測すると、規定の厚さよりも薄くなるものがあった。この誤計測の原因を本出願人が調査したところ、計測端子の先端に研削屑である粉塵が付着し、そのため、実際よりも厚く計測してしまうことが判明した。さらに、そのように粉塵が計測端子に付着する理由としては、研削水が純水であることに起因することが推測された。

これは、純水は比抵抗値（抵抗率）が大きいために、研削時の摩擦によって静電気が発生し、それが計測端子に帯電して研削屑が吸着されやすくなるからである。実際に、純水を上水（上水は、純水よりも不純物を多く含み比抵抗値が比較的小さい）に変えて研削を行った場合には、研削屑の付着による誤計測は起こらなかったことから、研削水が純水であることが、誤計測の根本的な原因であることが確認された。

よって本発明は、静電気の帯電を抑えて、厚さ計測装置の計測端子に研削屑が付着することを防止し、これによって正確な厚さに半導体ウエーハを研削することができる信頼性の高い半導体ウエーハの研削方法および研削装置を提供することを目的としている。

本発明の半導体ウエーハの研削方法は、チャックテーブルに保持した半導体ウエーハの被研削面に、厚さ計測手段の計測端子を接触させて該厚さ計測手段により該半導体ウエーハの厚さを計測しながら、該被研削面を、研削手段が具備する研削ホイールで研削するにあたり、被研削面に、導電性を有する研削液を供給することを特徴としている。

上記本発明の研削方法によれば、導電性を有することから、研削液は純水と比較すると比抵抗値が低く、研削中の半導体ウエーハには静電気が生じにくい。このため、厚さ計測手段の計測端子先端に研削屑である粉塵が付着しにくくなり、半導体ウエーハの厚さを正確に計測しながら研削することができる。その結果、半導体ウエーハを所定の厚さに正確に研削することができる。

上記方法においては、研削手段として、粗研削用の第１の研削手段と、仕上げ研削用の第２の研削手段とを用いるとともに、チャックテーブルを、ターンテーブルに２つ以上配設し、このターンテーブルを回転させることによって、各チャックテーブルに保持した半導体ウエーハを第１の研削手段と第２の研削手段とに、この順で位置付けることを、好ましい具体的な方法とする。この方法では、粗研削と仕上げ研削を要する場合に、それらの工程を連続的、かつ円滑に行うことができるので、生産性の向上が図られる。

なお、導電性を有する研削液としては、比抵抗値が１（ＭΩ・ｃｍ）以下に調整された液体が、有効な導電性を得るために好適とされ、具体的には、純水に二酸化炭素を１ｐｐｍ以上混入して調整されたものが挙げられる。また、過酸化水素水あるいはアンモニア水も、同様にして用いることができる。

次に、本発明の半導体ウエーハの研削装置は、半導体ウエーハが回転可能に保持されるチャックテーブルと、このチャックテーブルに保持された半導体ウエーハの被研削面を研削する研削ホイールを備えた研削手段と、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハに接触する計測端子を備え、該半導体ウエーハの厚さを計測する厚さ計測手段と、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハの被研削面に導電性を有する研削液を供給する研削液供給手段とを備えることを特徴としている。

上記本発明の研削装置は、本発明の研削方法を好適に実施可能とするものである。すなわち本装置によれば、半導体ウエーハの被研削面を研削手段の研削ホイールで研削する際に、研削液供給手段から導電性を有する研削液が半導体ウエーハの被研削面に供給される。したがって前述したように、厚さ計測手段の計測端子先端への研削屑の付着が抑えられ、半導体ウエーハを所定の厚さに正確に研削することができる。

本発明の研削装置は、研削手段として、粗研削用の第１の研削手段と、仕上げ研削用の第２の研削手段とを備えるとともに、チャックテーブルがターンテーブルに２つ以上配設され、このターンテーブルを回転させることによって各チャックテーブルに保持された半導体ウエーハが、第１の研削手段と第２の研削手段とに、この順で位置付けられる形態を含む。この形態により、粗研削と仕上げ研削を連続的、かつ円滑に行うことができ、生産性を向上させることができる。

本発明の研削装置の上記研削液供給手段は、純水と二酸化炭素とを適宜な割合で混合することによって導電性を有する研削液を調整する気液混合部と、この気液混合部で調製された研削液を、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハの被研削面に供給する研削液供給部とを備えることを、好ましい具体的形態としている。

本発明は、計測端子を備えた厚さ計測手段を用いて厚さを計測しながら半導体ウエーハを研削するにあたって、被研削面に導電性を有する研削液を供給しながら行うことを特徴する。このため、静電気の帯電が抑えられて計測端子に研削屑が付着することが防止され、これによって正確な厚さに半導体ウエーハを研削することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］装置の構成
図１は、一実施形態に係る研削装置の全体を示しており、図中符号１０は、各種機構が搭載される基台である。この基台１０は、横長の状態に設置されて基台１０の主体をなす直方体状のテーブル１１と、このテーブル１１の長手方向の一端部（図１の奥側の端部）から、テーブル１１の幅方向かつ鉛直方向上方に延びる壁部１２とを有している。図１では、基台１０の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向で示している。

この研削装置は、表面に電子回路が形成された半導体ウエーハＷの裏面を、ほぼ製品に近い厚さになるまで研削する装置である。研削対象の半導体ウエーハＷの厚さは例えば６００μｍ程度であり、その表面には、電子回路を保護する塩化ビニル製等の保護テープＴが貼られている。

基台１０のテーブル１１上は、長手方向のほぼ中間部分から壁部１２側が研削エリア１１Ａとされ、この反対側が、研削エリア１１Ａに研削前の半導体ウエーハＷを供給し、かつ、研削後の半導体ウエーハＷを回収する供給・回収エリア１１Ｂとされている。
以下、本装置が備える各種機構を、研削エリア１１Ａに設けられるものと供給・回収エリア１１Ｂに設けられものとに分けて説明する。

（ａ）研削エリア１１Ａの機構
研削エリア１１Ａには矩形状の凹所１３が形成されており、この凹所１３には、回転中心の軸線がＺ方向に延び、上面が水平とされた円盤状のターンテーブル１４が回転自在に設けられている。このターンテーブル１４は、テーブル１１内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって矢印Ｒ方向に回転させられるようになっている。

ターンテーブル１４上には、回転中心の軸線がターンテーブル１４のそれと同一のＺ方向に延び、上面が水平とされた円盤状のチャックテーブル１７が、円周等分３箇所に回転自在に設けられている。半導体ウエーハＷは、裏面（被研削面）を上に向けて、これらチャックテーブル１７上に同心的に載置される。各チャックテーブル１７は、それぞれがターンテーブル１４内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に回転させられるようになっている。

チャックテーブル１７は半導体ウエーハＷよりもやや大径であり、載置された半導体ウエーハＷの周囲の余剰部分の上面が、後述する厚さ計測装置４０によって半導体ウエーハＷの厚さを計測する際の基準面とされる。

チャックテーブル１７のチャック方式は、この場合、周知のバキュームチャックである。すなわち、チャックテーブル１７は多孔質セラミックスのような多孔質材料で成形されており、テーブル１１内に設けられた図示せぬバキューム装置の空気吸引口がチャックテーブル１７の裏面に接続され、バキューム装置を運転すると、半導体ウエーハＷがチャックテーブル１７上に吸着・保持されるようになっている。

チャックテーブル１７が矢印Ｒ方向に回転して、図１に示すように２つのチャックテーブル１７が壁部１２側でＸ方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル１７の直上には、ターンテーブル１４の回転方向上流側から順に、粗研削用の第１の研削ユニット（第１の研削手段）２０Ａと、仕上げ研削用の第２の研削ユニット（第２の研削手段）２０Ｂとが、それぞれ配されている。なお、２つのチャックテーブル１７がテーブル１１の幅方向に並んだ時には、他の１つのチャックテーブル１７は最も供給・回収エリア１１Ｂに近付く。

各チャックテーブル１７は、ターンテーブル１４の間欠的な回転によって、第１の研削ユニット２０Ａの下方である第１の研削位置と、第２の研削ユニット２０Ｂの下方である第２の研削位置と、最も供給・回収エリア１１Ｂに近付いた供給・回収位置との３位置に、それぞれ位置付けられる。チャックテーブル１７上に保持された半導体ウエーハＷは、第１の研削位置で第１の研削ユニット２０Ａにより粗研削され、第２の研削位置で第２の研削ユニット２０Ｂにより仕上げ研削される。

これら研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは同様の構成であるから、共通の符号を付して説明する。各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、基台１０の壁部１２に、送り機構３０を介してＺ方向に昇降自在に支持されている。送り機構３０は、鉛直面とされた壁部１２の内面に固定された互いに平行でＺ方向に延びる一対のガイドレール３１と、これらガイドレール３１に摺動自在に取り付けられたスライダ３２と、このスライダ３２をガイドレール３１に沿って往復動させるスライダ駆動機構３３とを備えている。

スライダ駆動機構３３は、スライダ３２と壁部１２との間の空間に、軸方向をＺ方向と平行にして配され、上端部および下端部が、それぞれ壁部１２に設けられた軸受３４，３５に回転自在に取り付けられた螺子ロッド３６と、この螺子ロッド３６を回転駆動するパルスモータ３７とを備えている。螺子ロッド３６は、スライダ３２の背面に突出形成された図示せぬブラケットに螺合して貫通している。これにより、スライダ３２は、パルスモータ３７が正転して螺子ロッド３６が一方向に回転した場合には下方（送り方向）に移動し、パルスモータ３７が逆転して螺子ロッド３６が逆方向に回転すると上方（退避方向）に移動する。

上記各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、スライダ３２のテーブル１１側に面する前面に、ブロック３２ａを介して固定されている。各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、図２に示すように、軸方向がＺ方向に沿う状態にブロック３２ａに通され、かつ、このブロック３２ａに固定された円筒状のハウジング２１と、このハウジング２１の内部に回転自在に挿入された回転軸２２と、この回転軸２２を回転駆動するサーボモータ２３と、ハウジング２１から下方に突出する回転軸２２の下端に取り付けられた研削ホイール２４とを備えている。

回転軸２２は、ハウジング２１の内面との間に均一な微小隙間を隔ててラジアル／スラスト方向を支持する周知のエアベアリング機構により、ハウジング２１内に回転自在に支持されている。回転軸２２のハウジング２１内における下端部の外周面にはスラストベアリング２２ａが形成されており、このスラストベアリング２２ａがハウジング２１の内周面に形成された環状の溝２１ａに嵌入されることにより、回転軸２２のスラスト方向が支持されるようになっている。この回転軸２２の回転中心には、軸方向に沿って延びる貫通孔２２ｂが形成されている。

この場合のサーボモータ２３は周知の永久磁石式であって、回転軸２２の上端部外周面に一体的に固着された永久磁石製の円筒状ロータ２３ａと、このロータ２３ａを包囲する状態にハウジング２１の内周面に固定された円筒状のステータ２３ｂとからなるもので、ステータ２３ｂのコイル電圧を印加するとロータ２３ａが回転し、これによって回転軸２２が軸回りに回転するようになっている。

回転軸２２は、その下端に円盤状のホイールマウント２５を有している。このホイールマウント２５は、回転軸２２の回転中心と同心であり、図３に示すように、円周方向の等分複数箇所に、ボルト挿通孔２５ａが貫通形成されている。このホイールマウント２５の下面には、該ホイールマウント２５と同心的に環状の溝２５ｂが形成されている。そしてホイールマウント２５内には、この溝２５ｂと貫通孔２２ｂとを連通させる複数（図示例では４つ）の連通路２５ｃが、放射状に形成されている。

上記研削ホイール２４は、上記ホイールマウント２５の下面であるマウント面に、着脱自在に取り付けられる。研削ホイール２４は、図２および図４に示すように、ホイールマウント２５と同径のホイールリング２４ａの下面に、実際に半導体ウエーハの裏面を研削する多数のチップ状の砥石２４ｂが固着されてなるものである。図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、ホイールリング２４ａの内周部の下側（砥石２４ｂ側）であって、砥石２４ｂの内周側は面取り状に加工されている。ホイールリング２４ａには、この傾斜面２４ｃから上面に通じる多数の孔２４ｄが、周方向に等間隔をおいて形成されている。これら孔２４ｄは、ホイールマウント２５の下面において砥石２４ｂの内周側に開口しており、また、ホイールマウント２５の溝２５ｂと同一径の円周に沿って形成されている。

研削ホイール２４の砥石２４ｂは、例えばレジンボンド製であって、上記第１の研削ユニット２０Ａの砥石２４ｂは粗研削用のものが用いられ、上記第２の研削ユニット２０Ｂの砥石２４ｂは仕上げ研削用のものが用いられる。

ホイールリング２４ａの上面（砥石２４ｂが固着されていない面）には、ホイールマウント２５の複数のボルト挿通孔２５ａに一致する貫通しない複数の螺子穴２４ｅが形成されている。なお、この場合の研削ホイール２４の外径は、半導体ウエーハＷの直径とほぼ同一ないし１．５倍程度とされるが、寸法はこれに限定されるものではない。

研削ホイール２４は、ホイールリング２４ａを回転軸２２のホイールマウント２５のマウント面に合わせ、なおかつ螺子穴２４ｅをボルト挿通孔２５ａに一致させ、ボルト挿通孔２５ａに通したボルト２６を螺子穴２４ｅにねじ込んで締結することにより、ホイールマウント２５に取り付けられる。

図２に示すように、この取り付け状態で、研削ホイール２４は回転軸２２と同心となり、また、研削ホイール２４の多数の孔２４ｄは、ホイールマウント２５の環状の溝２５ｂに連通する。したがって、回転軸２２の貫通孔２２ｂは、連通路２５ｃ、溝２５ｂ、孔２４ｄを経て、研削ホイール２４の下面における砥石２４ｂの内周側の空間に連通する。研削ホイール２４は回転軸２２と一体に回転するが、その回転中心の軸線が、上記各チャックテーブル１７の回転中心の軸線と平行でＺ方向に延びるように、各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂは、ハウジング２１を介してスライダ３２に固定されている。

前述したように、チャックテーブル１７上には、裏面を上に向けられた半導体ウエーハＷが、チャックテーブル１７上に同心の状態で載置される。そして、ターンテーブル１４の回転によって上記の第１の研削位置および第２の研削位置に到達したチャックテーブル１７上に保持された半導体ウエーハＷは、図２に示すように、研削ホイール２４に対して同軸ではなく、供給・回収エリア側（図２で左側）に自身の半径よりもやや短い距離ずれて位置付けられるようになっている。

この配置関係により、チャックテーブル１７とともに半導体ウエーハＷを回転させながら、研削ホイール２４の砥石２４ｂを半導体ウエーハＷの被研削面（上方に向けられた裏面）に押圧させると、その裏面全面を、研削ホイール２４によって研削することができる。その時、半導体ウエーハＷの被研削面には、研削ホイール２４で覆われない非研削領域が供給・回収エリア側に現れることになる。

図１に示すように、凹所１３の壁部１２寄りであって、上記第１および第２の各研削位置の近傍位置に、研削する半導体ウエーハＷの厚さを計測する厚さ計測装置４０が配設されている。これら厚さ計測装置４０は、円筒状の計測本体部４１に、先端が下に向き、上下動するＬ字状の計測端子４２が、旋回自在に設けられたものである。

この厚さ計測装置４０によれば、はじめに計測端子４２の先端をチャックテーブル１７の表面に接触させて基準値を定め、次いで、その先端を、研削する半導体ウエーハＷの上面の非研削領域に接触させると、その時の計測値と基準値との差から、半導体ウエーハＷの厚さが計測される。半導体ウエーハＷを研削中は、計測端子４２は厚さの減少に伴って下降し、半導体ウエーハＷの厚さが逐一計測される。

図１に示すように、本装置には研削液供給装置５０が設けられている。該装置５０からは、各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂの各回転軸２２の貫通孔２２ｂ内に、研削液が所定の供給量（例えば、２〜３リットル／分）の割合で供給されるようになっている。

研削液供給装置５０は、純水と二酸化炭素とを適宜な割合で混合することによって導電性を有する研削液を調整する気液混合部５１と、この気液混合部５１で調製された研削液（炭酸水）を、回動軸２２の貫通孔２２ｂ上に導き、貫通孔２２ｂ内に落下させる配管５２とを備えている（図２参照）。

研削液の、純水に対する二酸化炭素の混合割合（濃度）は、二酸化炭素を１ｐｐｍ以上混合したものが、図５に示すように、比抵抗値が１（ＭΩ・ｃｍ）以下に調整され、有効な導電性を得られるので好ましい。

配管５２から貫通孔２２ｂ内に供給された研削液は、ホイールマウント２５の連通路２５ｃに流入し、さらに、溝２５ｂから、ホイールリング２４ａの孔２４ｄを経て、研削ホイール２４の下面における砥石２４ｂの内周側の空間に排出する。このように排出した研削液は、各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂが稼働して回転軸２２が回転していると、図４（ｃ）の矢印で示すように、遠心力で外周側に吹き飛ばされる。

なお、上記研削液供給装置５０としては、本出願人の発明が記載されている特許文献：特開２００３−２９１０６５号公報に開示される流体混合装置を好適に用いることができる。

また、図１に示すように、凹所１３における上記供給・回収位置の近傍位置には、供給・回収位置にあるチャックテーブル１７に洗浄水を噴射してチャックテーブル１７を洗浄するチャックテーブル洗浄ノズル５７が配されている。このノズル５７から噴射される洗浄液は、上記研削液供給装置５０の気液混合部５１で調製された研削液が流用される。

（ｂ）供給・回収エリア１１Ｂの機構
図１に示すように、基台１０のテーブル１１上に設定された上記供給・回収エリア１１Ｂには、上記凹所１３よりも狭く、かつ深い矩形状の凹所１８が形成されており、この凹所１８の底部には、昇降自在とされた２節リンク式の水平旋回アーム６０ａの先端にフォーク６０ｂが装着された移送機構６０が設置されている。

そして、凹所１８の周囲のテーブル１１上には、上から見た状態で、反時計回りに、カセット６１、位置合わせ台６２、１節の水平旋回アーム６３ａの先端に吸着板６３ｂが取り付けられた供給アーム６３、供給アーム６３と同じ構造で、水平旋回アーム６４ａおよび吸着板６４ｂを有する回収アーム６４、スピンナ式の洗浄装置６５、カセット６６が、それぞれ配置されている。

カセット６１、位置合わせ台６２および供給アーム６３は、裏面を研削すべき半導体ウエーハＷをチャックテーブル１７に供給する手段であり、回収アーム６４、洗浄装置６５およびカセット６６は、研削後の半導体ウエーハＷをチャックテーブル１７から回収する手段である。２つのカセット６１，６６は同一の構造であるが、ここでは用途別に、供給カセット６１、回収カセット６６と称する。これらカセット６１，６６は、複数の半導体ウエーハＷを収容して持ち運びするためのもので、テーブル１１の所定位置にセットされる。

供給カセット６１には、当該研削装置で裏面を研削すべき複数の半導体ウエーハＷが、積層された状態で収容される。移送機構６０は、アーム６０ａの昇降・旋回と、フォーク６０ｂの把持動作によって、供給カセット６１内から１枚の半導体ウエーハＷを取り出し、さらにその半導体ウエーハＷを、裏面を上に向けた状態で、位置合わせ台６２上に載置する機能を有する。

位置合わせ台６２上に載置された半導体ウエーハＷは、一定の位置に決められた状態で載置される。供給アーム６３は、位置合わせ台６２上に載置された半導体ウエーハＷを吸着板６３ｂに吸着し、アーム６３ａを旋回させて、チャックテーブル１７上に半導体ウエーハＷを配し、この後、吸着動作を停止することにより、チャックテーブル１７上に半導体ウエーハＷを載置する機能を有する。位置合わせ台６２で位置決めされた半導体ウエーハＷを、供給・回収位置のチャックテーブル１７上に載置することにより、半導体ウエーハＷとチャックテーブル１７とは同心状となる。

回収アーム６４は、上記各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂによって裏面が研削されたチャックテーブル１７上の半導体ウエーハＷを吸着板６４ｂに吸着し、アーム６４ａを旋回させて、半導体ウエーハＷを洗浄装置６５内に移送する機能を有する。洗浄装置６５は、半導体ウエーハＷを水洗した後、半導体ウエーハＷを回転させて水分を振り飛ばし除去する機能を有する。なお、洗浄装置６５で用いられる洗浄水は、上記研削液供給装置５０の気液混合部５１で調製された研削液が流用される。そして、洗浄装置６５によって洗浄された半導体ウエーハＷは、移送機構６０によって回収カセット６６内に移送、収容される。

上記のように、供給アーム６３によってチャックテーブル１７上に半導体ウエーハＷを載置し、また、回収アーム６４によってチャックテーブル１７上の半導体ウエーハＷを回収する際には、ターンテーブル１４を回転させてチャックテーブル１７を供給・回収位置で停止させる。その供給・回収位置は、各アーム６３，６４の吸着板６３ａ，６４ａに吸着された半導体ウエーハＷの中心と、チャックテーブル１７の回転中心と結ぶ線が、Ｚ方向に沿う位置である。

［２］装置の動作
続いて、以上の構成からなる一実施形態の研削装置の使用方法ならびに動作を、以下に説明する。ここで説明する動作は、本発明の研削方法の具体例となる。
まず、オペレータは、裏面を研削すべき複数の半導体ウエーハＷを収容した供給カセット６１と、空の回収カセット６６を、供給・回収エリア１１Ｂの所定位置に、それぞれセットする。

以上の準備を終えたら、半導体ウエーハＷは、次の順で研削される。
移送機構６０によって、供給カセット６１内から１枚の半導体ウエーハＷが取り出され、さらにその半導体ウエーハＷは、移送機構６０によって裏面を上に向けた状態で位置合わせ台６２上に載置される。

次に、位置合わせ台６２に載置された半導体ウエーハＷは、供給アーム６３により、予め供給・回収位置に停止しているチャックテーブル１７上に、裏面を上に向けて同心状に載置される。そして、半導体ウエーハＷは、バキューム装置によってチャックテーブル１７上に吸着、保持される。

次に、ターンテーブル１４が図１の矢印Ｒ方向に回転し、半導体ウエーハＷを保持したチャックテーブル１７を第１の研削位置に停止させる。ここで、供給・回収位置には、次のチャックテーブル１７が位置付けられるので、予めこのチャックテーブル１７には、上記のようにして、次に研削する半導体ウエーハＷがセットされる。

次に、厚さ計測装置４０の計測端子４２の先端を、チャックテーブル１７の基準面（載置された半導体ウエーハＷの周囲の余剰部分の上面）に接触させて、厚さ計測の基準値を得る。続いて、計測端子４２を半導体ウエーハＷの非研削領域に接触させて、この時点での半導体ウエーハＷの厚さを、厚さ計測装置４０によって求める。

次に、第１の研削位置のチャックテーブル１７を回転させて半導体ウエーハＷを回転させ、これと同時に、予め上方で待機させていた第１の研削ユニット２０Ａの研削ホイール２４を、サーボモータ２３によって回転させるとともに、パルスモータ３７を正転させて、送り機構３０により第１の研削ユニット２０Ａを所定速度でゆっくり下降させる。なお、チャックテーブル１７の回転方向は、研削ホイール２４と同方向でもよく、また、逆方向であってもよい。

さらに、研削液供給装置５０から、配管５２を経由して純水に二酸化炭素が適量混合された導電性を有する研削液を、第１の研削ユニット２０Ａの回転軸２２内に供給する。

第１の研削ユニット２０Ａが下降すると、回転する研削ホイール２４の砥石２４ａが、回転している半導体ウエーハＷの裏面を所定の荷重で押圧し、その裏面が徐々に粗研削される。半導体ウエーハＷが回転することにより、その裏面全面が研削ホイール２４で粗研削され、その研削中には、逐一厚さ計測装置４０によって半導体ウエーハＷの厚さが計測される。

また、回転軸２２内に供給された研削液は、ホイールマウント２５の連通路２５ｃに流入して溝２５ｂからホイールリング２４ａの孔２４ｄを経て、図４（ｃ）の矢印に示すように、その孔２４ｄから遠心力で外周側に吹き飛ばされ、砥石２４ｄで研削される半導体ウエーハＷの被研削面に供給される。

このように、厚さ計測装置４０によって厚さを計測しながら、また、研削液を供給しながら、半導体ウエーハＷを粗研削し、その厚さが規定値（例えば１２０μｍ）に達したら、パルスモータ３７を逆転させ、送り機構３０によって第１の研削ユニット２０Ａを待機位置まで上昇させる。次いで、サーボモータ２３を停止させて第１の研削ユニット２０Ａの研削動作を停止させるとともに、チャックテーブル１７の回転も停止させ、粗研削を終了する。

続いて、粗研削を終えた半導体ウエーハＷを、ターンテーブル１４を回転させることによって第２の研削位置に移送する。ここで、予め供給・回収位置でセットされていた半導体ウエーハＷは、第１の研削位置に移送させられ、この半導体ウエーハＷは、先行する仕上げ研削と平行して、上記と同様に粗研削される。さらに、供給・回収位置に移動させられたチャックテーブル１７上には、次に研削すべき半導体ウエーハＷがセットされる。

さて、第２の研削位置に移送された半導体ウエーハＷに対しては、上記と同様にして、厚さ計測装置４０によって厚さを計測しながら、第２の研削ユニット２０Ｂを作動させて半導体ウエーハＷを仕上げ研削することが行われる。この時にも、第２の研削ユニット２０Ｂの回動軸２２内に、研削液供給装置５０から配管５２を経由して研削液を供給し、半導体ウエーハＷの被研削面に、その研削液を供給する。

そして、研削される半導体ウエーハＷの厚さが規定値（例えば１００μｍ）に達したら、パルスモータ３７を逆転させ、送り機構３０によって第２の研削ユニット２０Ｂを待機位置まで上昇させる。次いで、サーボモータ２３を停止させて第２の研削ユニット２０Ｂの研削動作を停止させるとともに、チャックテーブル１７の回転も停止させ、仕上げ研削を終了する。

なお、第１および第２の研削ユニット２０Ａ，２０Ｂに対する研削液の供給は、両者に対して間断なく連続的に供給してもよく、研削時のみに供給されるように制御してもよい。また、半導体ウエーハＷの被研削面に供給された研削液は、ターンテーブル１４から凹所１３に流れ込むが、この凹所１３には、研削液を排出させるための排出口１９が設けられている（図１参照）。

ここで、上記の粗研削および仕上げ研削の好適な条件例を挙げておく。第１および第２の研削ユニット２０Ａ，２０Ｂとも、研削ホイール２４のサーボモータ２３による回転速度は４０００〜７０００ＲＰＭ、チャックテーブル１７の回転速度は１００〜３００ＲＰＭである。また、送り機構３０による第１の研削ユニット２０Ａの下降速度は３〜８μｍ／秒、第２の研削ユニット２０Ｂの下降速度は０．３〜０．８μｍ／秒、研削ホイール２４の砥石２４ｂが半導体ウエーハＷの裏面を押圧する荷重はは、各研削ユニット２０Ａ，２０Ｂとも共通で１０〜１２ｋｇである。

続いて、研削後の半導体ウエーハＷを回収する動作を説明するが、この動作は、後続の半導体ウエーハＷの粗研削が終了した段階で行う。まず、ターンテーブル１４を回転させて仕上げ研削が終了した半導体ウエーハＷを供給・回収位置まで移送させる。これにより、後続の半導体ウエーハＷは第２の研削位置と、第１の研削位置に、それぞれ移送される。

供給・回収位置に移動したチャックテーブル１７のバキューム装置を停止させ、チャックテーブル１７上での半導体ウエーハＷの保持状態を解除する。次に、その半導体ウエーハＷを、回収アーム６４によって洗浄装置６５内に移送する。ここで半導体ウエーハＷは水洗され、その後、回転させられて水分が除去される。

次いで、半導体ウエーハＷは、移送機構６０によって回収カセット６６内に移送、収容される。また、回収アーム６４によってチャックテーブル１７から半導体ウエーハＷが取り去られた後は、チャックテーブル洗浄ノズル５７から、供給・回収位置で停止しているターンテーブル１４上のチャックテーブル１７に向けて洗浄水が噴射され、チャックテーブル１７が洗浄される。

以上が１枚の半導体ウエーハＷを粗研削、仕上げ研削した後に洗浄し、回収するサイクルである。本装置では、上記のようにターンテーブル１４を間欠的に回転させながら、半導体ウエーハＷに対して第１および第２の研削位置で粗研削と仕上げ研削を平行して行うことにより、複数の半導体ウエーハＷの研削処理が効率よく行われる。

以上の動作を繰り返して、供給カセット６１内の半導体ウエーハＷが全て研削処理され、回収カセット６６内に収容されると、オペレータは回収カセット６６を回収して、研削後の複数の半導体ウエーハＷを次の製品化工程に運搬する。そして、裏面を研削すべき新たな複数の半導体ウエーハＷを収容した供給カセット６１と、空の回収カセット６６を、供給・回収エリア１１Ｂの所定位置にそれぞれセットし、引き続き上記サイクルで研削作業を行う。なお、回収カセット６６としては、空になった供給カセット６１を流用してもよい。

［３］装置の効果
上記のようにして半導体ウエーハＷを研削する本装置によれば、粗研削および仕上げ研削の双方において研削液を半導体ウエーハＷの被研削面に供給することにより、被研削面は冷却、潤滑され、さらに研削屑が洗い流されて常に清浄な状態で研削される。

その研削液は、純水に二酸化炭素が混合されて導電性を有することから、従来用いられていた純水と比較すると比抵抗値が低く、研削中の半導体ウエーハＷには静電気が生じにくい。このため、厚さ計測装置４０の計測端子４２の先端に研削屑である粉塵が付着しにくくなり、半導体ウエーハＷの厚さを正確に計測しながら研削することができる。その結果、半導体ウエーハＷを所定の厚さに正確に研削することができる。

また、半導体ウエーハＷの被研削面に供給する研削液は、チャックテーブル洗浄ノズル５７から噴射されて供給・回収位置のチャックテーブル１７を洗浄する洗浄液と、洗浄装置６５で用いられる洗浄水にも流用されている。このため、本装置全体において、静電気が徐電されて帯電しにくい状態になる。その結果、半導体ウエーハＷを移送したり回収したりする各部分において、研削屑の付着が抑えられ、例えば、チャックテーブル１７と半導体ウエーハＷの間に研削屑が挟まれ、これによって半導体ウエーハＷが破損するといった不具合の発生を招くことがない。

また、静電気の発生によって、研削ホイール２４の孔２４ｄの先端に研削屑が付着して研削液の供給が不十分になることも懸念されるが、本装置では、研削液が導電性を有し、徐電が効果的になされることから、そのように研削ホイール２４の孔２４ｄに研削屑が付着することは回避される。

［４］装置の別形態
次に、図６を参照して本発明の別形態を説明する。図６で上記一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、それらについては説明を省略する。

図６の研削装置は、直方体状のテーブル７１および壁部７２を有する基台７０を備えている。テーブル７１の上面には凹所７３が形成されており、この凹所７３上に、ステージ７４がテーブル７１の長手方向（図中Ｙ方向）に沿って移動自在に設けられている。

このステージ７４は、テーブル７１内に配されたＹ方向に延びるガイドレールに摺動自在に取り付けられ、適宜な駆動機構（いずれも図示略）によって同方向を往復動させられる。そしてステージ７４上には、上記一実施形態と同様のチャックテーブル１７および厚さ計測装置４０が設置されている。

ステージ７４の移動方向両端部には、蛇腹７５，７６の一端が、それぞれ取り付けられており、これら蛇腹７５，７６の他端は、壁部７２の内面と、壁部７２に対向する凹所７３の内壁面に、それぞれ取り付けられている。これら、蛇腹７５，７６は、ステージ７４を上記ガイドレールに連結させるために凹所７３の底面に形成された図示せぬスリットを覆って、ステージ７４内に研削屑等が落下することを防ぐもので、ステージ７４の移動に伴って伸縮し、その移動を妨げない。

壁部７２には、上記一実施形態の研削ユニットと同様の１つの研削ユニット２０が、送り機構３０を介して取り付けられている。この研削ユニット２０には、粗研削用または仕上げ研削用のいずれかの研削ホイール２４が取り付けられる。

この研削装置によれば、チャックテーブル１７に保持した半導体ウエーハＷを、ステージ７４ごと研削ユニット２０の下方の研削位置に移送し、ここで、厚さ計測装置４０によって厚さを計測しながら、また、研削液供給装置５０から研削液を供給しながら、研削ユニット２０によって半導体ウエーハＷを上記一実施形態と同様に研削する。

規定の厚さまで半導体ウエーハＷを研削したら、研削ユニット２０を待機位置まで上昇させるとともに、研削ホイール２４を停止させる。次いで、チャックテーブル１７の回転を停止させ、ステージ７４を壁部７２から離れる方向に移動させて、研削した半導体ウエーハＷを回収する。

本装置によっても、半導体ウエーハＷの被研削面に供給される研削液が、上記一実施形態と同様に純水に二酸化炭素を混合させた導電性を有するものであるから、徐電が効果的になされる。このため、厚さ計測装置４０の計測端子４２の先端に研削屑が付着しにくく、半導体ウエーハＷの厚さを正確に計測しながら研削することができ、半導体ウエーハＷを所定の厚さに正確に研削することができる。

なお導電性を有する研削液として、上記各実施形態では、純水に二酸化炭素を混合させた炭酸水を用いているが、本発明では導電性を有するものであれば適宜に用いることができ、例えば、炭酸水以外では、過酸化水素水やアンモニア水等が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る研削装置の全体斜視図である。 研削ユニットの縦断面図である。 研削ユニットを構成する回転軸下端部のホイールマウントの（ａ）斜視図、（ｂ）縦断面図である。 研削ユニットを構成する研削ホイールの（ａ）斜視図、（ｂ）縦断面図、（ｃ）要部拡大断面図である。 二酸化炭素濃度と比抵抗値の関係を示す線図である。 本発明の他の実施形態に係る研削装置の全体斜視図である。

符号の説明

１４…ターンテーブル、１７…チャックテーブル、２０…研削ユニット（研削手段）、
２０Ａ…第１の研削ユニット（第１の研削手段）、
２０Ｂ…第２の研削ユニット（第２の研削手段）、
４０…厚さ計測装置（厚さ計測手段）、４２…計測端子、
５０…研削液供給装置（研削液供給手段）、５１…気液混合部、
５２…配管（研削液供給部）、Ｗ…半導体ウエーハ。

Claims (7)

1. チャックテーブルに保持した半導体ウエーハの被研削面に、厚さ計測手段の計測端子を接触させて該厚さ計測手段により該半導体ウエーハの厚さを計測しながら、該被研削面を、研削手段が具備する研削ホイールで研削するにあたり、
   前記被研削面に、導電性を有する研削液を供給することを特徴とする半導体ウエーハの研削方法。
2. 前記研削手段として、粗研削用の第１の研削手段と、仕上げ研削用の第２の研削手段とを用いるとともに、前記チャックテーブルを、ターンテーブルに２つ以上配設し、このターンテーブルを回転させることによって、各チャックテーブルに保持した半導体ウエーハを前記第１の研削手段と前記第２の研削手段とに、この順で位置付けることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハの研削方法。
3. 前記研削液として、比抵抗値が１（ＭΩ・ｃｍ）以下に調整された液体を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウエーハの研削方法。
4. 前記研削液は、純水に二酸化炭素を１ｐｐｍ以上混入して調整されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体ウエーハの研削方法。
5. 半導体ウエーハが回転可能に保持されるチャックテーブルと、
   このチャックテーブルに保持された半導体ウエーハの被研削面を研削する研削ホイールを備えた研削手段と、
   前記チャックテーブルに保持された半導体ウエーハに接触する計測端子を備え、該半導体ウエーハの厚さを計測する厚さ計測手段と、
   前記チャックテーブルに保持された前記半導体ウエーハの被研削面に導電性を有する研削液を供給する研削液供給手段と
   を備えることを特徴とする半導体ウエーハの研削装置。
6. 前記研削手段として、粗研削用の第１の研削手段と、仕上げ研削用の第２の研削手段とを備えるとともに、前記チャックテーブルがターンテーブルに２つ以上配設され、
   このターンテーブルを回転させることによって、各チャックテーブルに保持された前記半導体ウエーハが、前記第１の研削手段と前記第２の研削手段とに、この順で位置付けられることを特徴とする請求項５に記載の半導体ウエーハの研削装置。
7. 前記研削液供給手段は、純水と二酸化炭素とを適宜な割合で混合することによって導電性を有する研削液を調整する気液混合部と、
   この気液混合部で調製された前記研削液を、前記チャックテーブルに保持された前記半導体ウエーハの前記被研削面に供給する研削液供給部と
   を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体ウエーハの研削装置。
   
   
   

Images