JP2007335458A - Wafer grinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを研削して薄化する研削装置に係り、特に、デバイス形成面の表面に保護テープ等の保護部材が貼られたウエーハを研削する際にウエーハのみの厚さを正確に得る技術に関する。 The present invention relates to a grinding apparatus that grinds and thins a wafer such as a semiconductor wafer, and in particular, when a wafer having a protective member such as a protective tape attached to the surface of a device forming surface is thickened. It is related to the technology to get accurately
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(以下、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、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。 A semiconductor chip having an electronic circuit such as an IC or LSI formed on its surface is now indispensable for downsizing various electric / electronic devices. A semiconductor chip divides a grid-like rectangular area on a surface of a disk-shaped semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) with cutting lines called streets, forms an electronic circuit in these rectangular areas, and then moves the wafer along the street. Manufactured in a process of dividing.
このような製造工程において、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以下の厚さまで薄化することが行われる。 In such a manufacturing process, before the wafer is divided into semiconductor chips, the back surface opposite to the device surface on which the electronic circuit is formed is ground by a grinding device. The purpose of grinding the back surface is to further reduce the size and weight of the electronic device and to improve the heat dissipation and maintain the performance. For example, the initial thickness is 600 μm to 200 to 100 μm or less, or Thinning to a thickness of 50 μm or less is performed.
ウエーハの研削装置は、真空式のチャックテーブルに裏面側を露出させてウエーハを吸着、保持し、チャックテーブルに対向配置させた砥石を高速回転させながら裏面に押し付けて研削する構成のものが一般的である。このような研削装置にウエーハを供する際には、表面に保護テープを貼着して、チャックテーブルに表面が直接接触することにより電子回路が傷付くことや、研削廃液によって汚染されることを防止している。保護テープは、例えば、厚さ100〜200μm程度のポリエチレンやポリオレフィンシートの片面に10μm程度の粘着剤を塗布した構成であるが、このような保護テープにおいては、特に粘着剤の厚さの変動によって厚さに±5%程度のばらつきがある。 Wafer grinding equipment generally has a structure in which the back side is exposed to a vacuum chuck table, the wafer is sucked and held, and the grindstone placed opposite to the chuck table is pressed against the back surface while rotating at high speed. It is. When supplying a wafer to such a grinding machine, a protective tape is applied to the surface to prevent the electronic circuit from being damaged or contaminated by grinding waste liquid due to the surface directly contacting the chuck table. is doing. The protective tape has, for example, a configuration in which an adhesive of about 10 μm is applied to one side of a polyethylene or polyolefin sheet having a thickness of about 100 to 200 μm. However, in such a protective tape, the thickness of the adhesive particularly varies. The thickness varies about ± 5%.
ウエーハを研削するにあたっては、通常、保護テープを含めた総厚(ウエーハの厚さ+保護テープの厚さ)で厚さを制御しているため、保護テープの厚さのばらつきは、ウエーハの厚さのばらつきに直接影響する。ここで、研削して得ようとするウエーハの厚さが比較的厚い場合には、保護テープの厚さのばらつきは影響が小さいが、薄くなればなるほどウエーハの厚さに対する影響が顕著となり、場合によってはウエーハのみの厚さが許容値を超え、厚すぎたり、反対に薄すぎたりする場合があった。そこで、研削加工前のウエーハのみの厚さをレーザ光反射を利用した非接触式の厚さ測定器で測定し、その厚さと、研削後の目的厚さとから目標研削量を算出し、実際の研削時にはウエーハの厚さ(保護テープを含む厚さ)を接触式の厚さ測定器で測定しながら、目標研削量に相当する量を研削するといった技術が提案されている(特許文献1参照)。 When grinding a wafer, the thickness is usually controlled by the total thickness including the protective tape (the thickness of the wafer + the thickness of the protective tape). It directly affects the variation in thickness. Here, when the thickness of the wafer to be obtained by grinding is relatively large, the variation in the thickness of the protective tape has a small effect, but as the thickness becomes thinner, the effect on the wafer thickness becomes more prominent. In some cases, the thickness of the wafer alone exceeded the allowable value, and was too thick or too thin. Therefore, the thickness of only the wafer before grinding is measured with a non-contact type thickness measuring device using laser light reflection, and the target grinding amount is calculated from the thickness and the target thickness after grinding. A technique of grinding an amount corresponding to a target grinding amount while measuring a wafer thickness (thickness including a protective tape) with a contact-type thickness measuring device during grinding has been proposed (see Patent Document 1). .
ところが、レーザ光反射を利用した非接触式の厚さ測定器では、例えば700μm以上といったある程度の厚さ以上のウエーハの厚さを正確に測定することが難しく、実用的ではない。また、例え測定可能な厚さであったとしても、ウエーハの裏面に形成された酸化膜や窒化膜の影響を受けて、やはり正確にウエーハの厚さを測定したことにはならない場合が多い。 However, in a non-contact type thickness measuring device using laser light reflection, it is difficult to accurately measure the thickness of a wafer having a certain thickness, for example, 700 μm or more, which is not practical. Even if the thickness is measurable, the thickness of the wafer is often not accurately measured due to the influence of an oxide film or nitride film formed on the back surface of the wafer.
よって本発明は、表面に保護テープ等の保護部材が被覆されたウエーハの裏面を研削して薄化するにあたり、ウエーハの厚さや、ウエーハ裏面の酸化膜や窒化膜の有無に影響を受けることなく、保護部材を除いたウエーハのみの厚さを正確に測定することができ、これによって目的厚さのウエーハを確実に得ることができるウエーハ研削装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is not affected by the thickness of the wafer and the presence or absence of an oxide film or nitride film on the back surface of the wafer when the back surface of the wafer whose surface is covered with a protective member such as a protective tape is ground and thinned. An object of the present invention is to provide a wafer grinding apparatus capable of accurately measuring the thickness of only the wafer excluding the protective member, and thereby reliably obtaining a wafer having a target thickness.
本発明のウエーハ研削装置は、少なくとも粗研削部と仕上げ研削部とを備え、これら研削部は、いずれも、デバイスが形成された表面に保護部材が被覆されたウエーハの保護部材側を保持する保持面を有する回転可能なウエーハ保持手段と、この保持手段の保持面に対向配置され、保持手段の回転軸と平行な回転軸を有する研削手段と、保持手段と研削手段とを、これら手段の回転軸が延びる方向に沿って相対移動させて互いに接近・離間させるとともに、接近時に研削手段によってウエーハの裏面を研削して該ウエーハの厚さを減じさせる送り手段とを有するウエーハ研削装置において、粗研削部には、ウエーハ保持手段に保持されたウエーハの露出する裏面に接触して、保護部材を含むウエーハの厚さを測定する接触式厚さ測定器が設けられ、仕上げ研削部には、接触式厚さ測定器と同様の接触式厚さ測定器とともに、ウエーハ保持手段に保持されたウエーハの露出する裏面に近接して、該ウエーハのみの厚さを測定する非接触式厚さ測定器が設けられていることを特徴としている。 The wafer grinding apparatus of the present invention includes at least a rough grinding part and a finish grinding part, and each of these grinding parts holds a protective member side of a wafer in which a protective member is coated on a surface on which a device is formed. A rotatable wafer holding means having a surface, a grinding means having a rotation axis parallel to the rotation axis of the holding means, and a holding means and a grinding means arranged opposite to the holding surface of the holding means. Rough grinding in a wafer grinding apparatus having a feed means that moves relative to each other along a direction in which the shaft extends to approach and separate from each other and grinds the back surface of the wafer by a grinding means to reduce the thickness of the wafer. The part is provided with a contact-type thickness measuring instrument that contacts the exposed back surface of the wafer held by the wafer holding means and measures the thickness of the wafer including the protective member. In the finish grinding part, together with a contact-type thickness measuring device similar to the contact-type thickness measuring device, the thickness of only the wafer is measured close to the exposed back surface of the wafer held by the wafer holding means. A non-contact type thickness measuring device is provided.
本発明の接触式厚さ測定器としては、揺動自在な測定子をウエーハの裏面に接触させて揺動の変位を測定厚さに換算する一般周知のハイトゲージ等を用いることができる。また、本発明の非接触式厚さ測定器としては、ウエーハに裏面からレーザ光線を照射して、裏面と表面(保護部材との界面)とで反射する反射光を受けた時の時間差から厚さを換算するレーザ光反射を利用したものを用いることができる。 As the contact-type thickness measuring instrument of the present invention, a generally known height gauge or the like that converts a swing displacement into a measured thickness by bringing a swingable measuring element into contact with the back surface of the wafer can be used. In addition, the non-contact type thickness measuring instrument of the present invention has a thickness based on the time difference when the wafer is irradiated with a laser beam from the back surface and reflected by the back surface and the front surface (interface with the protective member). The thing using the laser beam reflection which converts thickness can be used.
本発明のウエーハ研削装置によれば、例えば厚さ700μm程度のウエーハを粗研削部で厚さ100μm程度まで粗研削し、次いでウエーハを仕上げ研削部に移して厚さ50μm程度に仕上げ研削するといった使い方がされる。粗研削部では、接触式厚さ測定器によって保護部材を含むウエーハの厚さが測定されながら厚さ100μmまで研削されるが、その測定値は、保護部材の厚さに誤差があった場合にその誤差が含まれるが、仕上げ研削ではないので許容される。 According to the wafer grinding apparatus of the present invention, for example, a wafer having a thickness of about 700 μm is roughly ground to a thickness of about 100 μm by a rough grinding portion, and then the wafer is transferred to a finish grinding portion to finish grinding to a thickness of about 50 μm. Is done. In the rough grinding part, the thickness of the wafer including the protective member is measured to 100 μm while the thickness of the wafer including the protective member is measured by the contact-type thickness measuring device, but the measured value is obtained when there is an error in the thickness of the protective member. The error is included, but it is allowed because it is not finish grinding.
次に、仕上げ研削部に移されたウエーハを仕上げ研削するにあたっては、まず、接触式厚さ測定器によって改めてウエーハの厚さを確認することが望ましい。これは、粗研削後のウエーハの厚さが目的厚さよりも厚かった場合、仕上げ研削部の研削手段を、設定通りの目的厚さを考慮してウエーハに比較的高速で近接させた場合、衝突するおそれがあるからであり、それを回避するためには、ウエーハの厚さを改めて測定し、その厚さに基づいて研削手段を制御すればよい。仕上げ研削部での事前のウエーハ厚さ測定は、粗研削した研削面が粗面であることから、非接触式では測定しにくく、このため、まず接触式厚さ測定器によってウエーハの厚さを測定する。さらに、仕上げ研削の初期(例えば研削面に接触してから数μm程度の厚さを研削する)には、接触式厚さ測定器によって厚さを測定しながら研削を制御することが求められる。この後は、仕上げ研削部の研削手段による研削面は非接触式厚さ測定器でも測定可能な鏡面になるので、非接触式厚さ測定器に切り替えてウエーハの厚さを測定しながら研削する。非接触式厚さ測定器では、保護部材を除いたウエーハのみの厚さが測定されるので、ウエーハ単体の厚さが正確に測定され、目的厚さ、すなわち誤差を含まない厚さ50μmになった時点で、研削を終了する。 Next, in finish grinding the wafer transferred to the finish grinding section, it is desirable to first confirm the thickness of the wafer again with a contact-type thickness measuring device. This is because when the wafer thickness after rough grinding is thicker than the target thickness, the grinding means of the finish grinding part is brought into contact with the wafer at a relatively high speed in consideration of the target thickness as set. In order to avoid this, the thickness of the wafer is measured again, and the grinding means is controlled based on the thickness. Prior wafer thickness measurement at the finish grinding part is difficult to measure with the non-contact type because the rough ground surface is rough, and therefore the thickness of the wafer is first measured by a contact type thickness meter. taking measurement. Furthermore, at the initial stage of finish grinding (for example, grinding a thickness of about several μm after contacting the grinding surface), it is required to control grinding while measuring the thickness with a contact-type thickness measuring device. After this, the ground surface by the grinding means of the finish grinding part becomes a mirror surface that can be measured with a non-contact type thickness measuring device, so it is ground while measuring the wafer thickness by switching to the non-contact type thickness measuring device. . In the non-contact type thickness measuring instrument, the thickness of only the wafer excluding the protective member is measured, so that the thickness of the wafer alone is accurately measured, and the target thickness, that is, the thickness without error is 50 μm. At this point, the grinding is finished.
本発明によれば、仕上げ研削部に接触式厚さ測定器と非接触式厚さ測定器とが配置されていることにより、上記のように接触式厚さ測定器によって仕上げ研削前のウエーハ厚さの再確認ならびに初期の仕上げ研削が可能であり、しかも、非接触式厚さ測定器によって仕上げ研削を行うことにより、ウエーハの仕上げ厚さを正確に目的厚さとすることができる。 According to the present invention, since the contact-type thickness measuring device and the non-contact-type thickness measuring device are arranged in the finish grinding part, the wafer thickness before finish grinding by the contact-type thickness measuring device as described above. The thickness can be reconfirmed and the initial finish grinding can be performed, and the finish grinding of the wafer can be accurately set to the target thickness by performing the finish grinding with the non-contact type thickness measuring device.
本発明では、上記のように装置を制御するために、各接触式厚さ測定器および非接触式厚さ測定器の測定信号が入力されるとともに、それら測定信号に基づいて送り手段による研削手段の送り量を制御して、粗研削部および仕上げ研削部においてウエーハを所定の厚さに研削する制御手段を有し、該制御手段は、粗研削部においては、接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、保護部材を含むウエーハの厚さが所定の粗研削厚さになるまで送り手段を制御し、次いで、仕上げ研削部においては、まず、接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、保護部材を含むウエーハの厚さが所定の粗研削後の厚さであるか否かを確認してから、研削手段による仕上げ研削を開始し、この仕上げ研削時には、非接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、保護部材を含まないウエーハのみの厚さが所定の仕上げ厚さになるまで送り手段を制御する構成を含む。 In the present invention, in order to control the apparatus as described above, measurement signals of each contact-type thickness measuring instrument and non-contact-type thickness measuring instrument are input, and the grinding means by the feeding means based on these measurement signals Control means for controlling the feed amount of the wafer and grinding the wafer to a predetermined thickness in the rough grinding section and the finish grinding section, and the control means measures the contact type thickness measuring instrument in the rough grinding section. Based on the signal, the feeding means is controlled until the thickness of the wafer including the protective member reaches a predetermined rough grinding thickness. Then, in the finish grinding part, first, based on the measurement signal of the contact-type thickness measuring device. Then, after confirming whether the thickness of the wafer including the protective member is the thickness after the specified rough grinding, finish grinding by the grinding means is started. During this final grinding, non-contact thickness measurement Protection based on the measurement signal of the instrument The thickness of only the wafer containing no wood comprises an arrangement for controlling the feeding means to a predetermined finish thickness.
この構成をさらに具体化したものとしては、制御手段は、ウエーハの保護部材を含む粗研削前の厚さと、該ウエーハの粗研削後の保護部材を含む目的厚さと、該ウエーハの仕上げ研削後の目的厚さとを記憶する記憶部を有し、粗研削部での研削時には、ウエーハの保護部材を含む粗研削前の厚さから該ウエーハの粗研削後の保護部材を含む目的厚さまでの厚さ領域を研削するように送り手段を制御し、次いで、仕上げ研削部での研削時には、非接触式厚さ測定器によってウエーハのみの厚さを測定しながら送り手段を制御し、ウエーハのみの厚さが予め記憶された仕上げ研削後の目的厚さに達したら、送り手段の動作を停止する制御を行う形態が挙げられる。 As a more specific example of this configuration, the control means includes a thickness before the rough grinding including the wafer protective member, a target thickness including the protective member after the rough grinding of the wafer, and a finish grinding of the wafer after the final grinding. Thickness from the thickness before the rough grinding including the protective member of the wafer to the target thickness including the protective member after the rough grinding of the wafer at the time of grinding in the rough grinding portion. The feed means is controlled so as to grind the region, and then, at the time of grinding in the finish grinding part, the feed means is controlled while measuring the thickness of the wafer only by the non-contact type thickness measuring device, and the thickness of the wafer only. When the target thickness after finish grinding, which is stored in advance, reaches the target thickness, a control is performed to stop the operation of the feeding means.
本発明によれば、仕上げ研削部において、接触式と非接触式の厚さ測定器をウエーハの厚さに応じて切り替えることにより、ウエーハの厚さや、ウエーハ裏面の酸化膜や窒化膜の有無や面粗度などの面状態に影響を受けることなく、保護部材を除いたウエーハのみの厚さを正確に測定することができ、これによって目的厚さのウエーハを確実に得ることができるといった効果を奏する。 According to the present invention, in the finish grinding part, by switching between a contact type and a non-contact type thickness measuring device according to the thickness of the wafer, the thickness of the wafer, the presence or absence of an oxide film or nitride film on the back surface of the wafer, Without being affected by the surface condition such as surface roughness, it is possible to accurately measure the thickness of only the wafer excluding the protective member, and the effect that the wafer having the target thickness can be obtained reliably. Play.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
[1]半導体ウエーハ
図1の符号1は、裏面研削によって薄化加工が施される円盤状の半導体ウエーハ(以下ウエーハと略称)を示している。このウエーハ1はシリコンウエーハ等であって、加工前の厚さは、例えば600〜700μm程度のものである。ウエーハ1の表面には、格子状の分割予定ライン2によって複数の矩形状の半導体チップ(デバイス)3が区画されており、これら半導体チップ3の表面には、ICやLSI等の図示せぬ電子回路が形成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Semiconductor
ウエーハ1は裏面研削されて目的厚さ(例えば50〜100μm程度)に薄化加工された後、分割予定ライン2に沿って切断、分割され、多数の半導体チップ3に個片化される。裏面研削の際には、図1(b)に示すように、電子回路を保護するなどの目的で、この電子回路が形成された側の表面に保護テープ(保護部材)4が貼着される。保護テープ4は、例えば、厚さ100〜200μm程度のポリエチレンやポリオレフィンシートの片面に10μm程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられる。
The
[2]ウエーハ研削装置
図2は、一実施形態に係るウエーハ研削装置10を示している。同図の符号11は各種機構が搭載された基台であり、この基台11は水平な上面を備えた直方体状の部分を主体とし、長手方向の一端部(図2の奥側の端部)に、垂直に立つ壁部12を有している。図2では、基台11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。基台11の、長手方向のほぼ中間部分から壁部12側が研削エリア10Aとされ、この反対側が、研削エリア10Aに研削前のウエーハ1を供給し、かつ研削後のウエーハ1を回収する供給・回収エリア10Bとされている。
[2] Wafer Grinding Device FIG. 2 shows a
基台11の上面における研削エリア10Aには、浅い矩形状のピット11aが形成されており、このピット11a内に、回転軸がZ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル13が回転自在に設けられている。このターンテーブル13は、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。そしてターンテーブル13上の外周部には、回転軸がターンテーブル13のそれと同一のZ方向に延び、上面(保持面)14aが水平とされた複数(この場合は3つ)の円盤状のチャックテーブル14が、周方向に等間隔をおいて回転自在に設けられている。
A shallow
チャックテーブル14は一般周知の真空チャック式であり、ウエーハ1は、上面14aに載置されて吸着、保持される。各チャックテーブル14は、それぞれがターンテーブル13内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転させられる。
The chuck table 14 is of a generally known vacuum chuck type, and the
図2に示すように2つのチャックテーブル14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14の直上には、ターンテーブル13の回転方向上流側から順に、粗研削ユニット(研削手段)20Aと、仕上げ研削ユニット(研削手段)20Bとが、それぞれ配されている。各チャックテーブル14は、ターンテーブル13の間欠的な回転によって、粗研削ユニット20Aの下方である粗研削位置と、仕上げ研削ユニット20Bの下方である仕上げ研削位置と、最も供給・回収エリア10Bに近付いた着脱位置との3位置にそれぞれ位置付けられる。粗研削位置にあるチャックテーブル14と粗研削ユニット20Aとにより粗研削部が構成され、仕上げ研削位置にあるチャックテーブル14と仕上げ研削ユニット20Bとにより仕上げ研削部が構成される。
As shown in FIG. 2, in the state where two chuck tables 14 are arranged in the X direction on the
粗研削ユニット20Aおよび仕上げ研削ユニット20Bは同一構成であるから、共通の符号を付して説明する。
これら研削ユニット20A,20Bは、基台11の壁部12に、スライダ31およびガイドレール32を介してZ方向に昇降自在に取り付けられており、モータ34で駆動する送り機構(送り手段)33によって昇降させられる。研削ユニット20A,20Bは、図3および図4に示すように、円筒状のハウジング21内に組み込まれたスピンドル22がモータ23によって回転駆動させられると、スピンドル22の先端にフランジ24を介して固定されたカップホイール25が回転し、カップホイール25の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石26が、ワークを研削するように構成されたものである。砥石26の円形の研削軌跡の外径は、ウエーハ1の直径にほぼ等しい。
Since the
These grinding
各研削ユニット20A,20Bは、チャックテーブル14に対して同軸的には配置されておらずオフセットされている。詳しくは図4に示すように、環状に配列された多数の砥石26のうち最もチャックテーブル14の内側に位置するものの刃先の刃厚(径方向長さ)のほぼ中央部分が、チャックテーブル14の中心を通る鉛直線上に位置するように、相対位置が設定されている。この位置関係により、チャックテーブル14とともにウエーハ1を回転させながらカップホイール25の砥石26でウエーハ1の裏面を押圧すると、その裏面全面が研削される。粗研削ユニット20Aの砥石26は、例えば♯280〜♯600のダイヤモンド砥粒を含むものが用いられ、仕上げ研削ユニット20Bの砥石26は、例えば♯2000〜♯8000のダイヤモンド砥粒を含むものが用いられる。
The grinding
なお、カップホイール25には、下方のワークに冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する図示せぬ研削水供給口が設けられ、研削ユニット20A,20Bには、その研削水供給口に研削水を供給する給水ラインが備えられている(図示略)。
上記構成の粗研削ユニット20Aおよび仕上げ研削ユニット20Bは、いずれもハウジング21がブロック27を介してスライダ31に固定されている。
The
In both of the
図2に示すように、基台11上のピット11a内におけるターンテーブル13の周囲であって最も供給・回収エリア10Bに近い位置には、着脱位置にあるチャックテーブル14に洗浄水を吐出してチャックテーブル14を洗浄するチャックテーブル洗浄ノズル15が配設されている。また、ピット11aの壁部12側の一角には、ピット11a内の水を外部に排出するための排水孔16が設けられている。
As shown in FIG. 2, in the
ウエーハ1は、粗研削位置において粗研削ユニット20Aにより例えば仕上げ厚さより30μm厚い程度まで粗研削され、次いで、仕上げ研削位置において仕上げ研削ユニット20Bにより目的の仕上げ厚さまで仕上げ研削される。図2に示すように、ピット11a内におけるターンテーブル13の周囲であって、各研削位置の近傍には、ウエーハ1の厚さを測定するための粗研削側厚さ測定ユニット40と、仕上げ研削側厚さ測定ユニット50とが、それぞれ配設されている。ウエーハ1は、各研削位置においてこれら厚さ測定ユニット40,50により厚さが逐一測定されながら、目的厚さまで研削される。
The
先に仕上げ研削側厚さ測定ユニット50を説明すると、該ユニット50は、図3に示すように、一対のハイトゲージ51,52からなる接触式厚さ測定器53と、非接触式厚さ測定器54とが、基台11に支持されるブラケット59上に固定されて構成されている。
First, the finish grinding side
接触式厚さ測定器53の各ハイトゲージ51,52は一般周知のものであって、ブラケット59に固定された測定本体部51a,52aからチャックテーブル14上に水平に延び、かつ揺動するプローブ51b,52bを有する同一構成のものであるが、プローブ51bの先端がチャックテーブル14の上面14aに常に接触してその上面14aの高さ位置を測定する基準側ハイトゲージ51と、プローブ52bの先端がチャックテーブル14上に保持されたウエーハ1の裏面(研削面)に常に接触してウエーハ1の裏面の高さ位置を測定する変動側ハイトゲージ52とに分けられている。各ハイトゲージ51,52は、測定本体部51a、52aに内蔵された電磁誘導を利用したコイル式センサがプローブ51b、52bの揺動を電気信号に変換して高さ位置の測定値として出力する構成のものである。これらハイトゲージ51,52からなる接触式厚さ測定器53によれば、変動側ハイトゲージ52の測定値と基準側ハイトゲージ51の測定値の差から、ウエーハ1の総厚(保護テープ4を含む)が換算される。
The height gauges 51 and 52 of the contact-type
非接触式厚さ測定器54は、ブラケット59に固定されてチャックテーブル14上に水平に延びるアーム55の先端に、チャックテーブル14上に保持されたウエーハ1に可視光半導体レーザ光線を垂直に照射し、かつウエーハ1からの反射光を受けるレーザヘッド56を有するものである。レーザヘッド56は、チャックテーブル14上に保持されたウエーハ1の、上側の裏面と下側の表面(保護部材との界面)とで反射するレーザ光線の反射光をそれぞれ受ける。非接触式厚さ測定器54は、レーザヘッド56がこれら反射光を受けた時の時間差から、ウエーハ1の厚さを換算する。このようなレーザ光反射を利用した非接触式の厚さ測定器54は、例えば特開2001−203249公報に記載される構成のものを用いることができる。
The non-contact type
ブラケット59には、レーザヘッド56からウエーハ1に照射されるレーザ光線の照射面にエアを吹き付けて研削水等の水分を除去し、レーザ光線が水分を透過することによって測定精度が低下することを防ぐためのエアノズル58が、ノズルブラケット57を介して取り付けられている。エアノズル58には、図示せぬ空気圧送ラインが接続されている。
Air is blown to the
一方、粗研削側厚さ測定ユニット40は、上記仕上げ研削側厚さ測定ユニット50の接触式厚さ測定器53と全く同じ構成の接触式厚さ測定器43、すなわちチャックテーブル14の上面の高さ位置を測定する基準側ハイトゲージ41と、ウエーハ1の裏面に常に接触してウエーハ1の裏面の高さ位置を測定する変動側ハイトゲージ42とから構成されている。各ハイトゲージ41,42は、いずれも揺動するプローブ41b,42bが取り付けられた構成である(図5(a),(c)参照)。
On the other hand, the rough grinding side
以上が基台11上の研削エリア10Aに係る構成であり、次に、供給・回収エリア10Bについて図2を参照して説明する。
供給・回収エリア10Bの中央には、上下移動する2節リンク式の移送ロボット60が設置されている。そしてこの移送ロボット60の周囲には、上から見た状態で反時計回りに、供給カセット61、位置合わせ台62、旋回アーム式の供給アーム63、供給アーム63と同じ構造の回収アーム64、スピンナ式の洗浄装置65、回収カセット66が、それぞれ配置されている。
The above is the configuration related to the grinding
In the center of the supply /
カセット61、位置合わせ台62および供給アーム63はウエーハ1をチャックテーブル14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、裏面の研削が終了したウエーハ1をチャックテーブル14から回収する手段である。カセット61,66は複数のウエーハ1を水平な姿勢で、かつ上下方向に一定間隔をおいて積層状態で収容するもので、基台11上の所定位置にセットされる。
The
移送ロボット60によって供給カセット61内から1枚のウエーハ1が取り出されると、そのウエーハ1は保護テープ4が貼られていない裏面側を上に向けた状態で位置合わせ台62上に載置され、ここで一定の位置に決められる。次いでウエーハ1は、供給アーム63によって位置合わせ台62から吸着されて取り上げられ、着脱位置で待機しているチャックテーブル14上に載置される。
When one
一方、各研削ユニット20A,20Bによって裏面が研削され、着脱位置に位置付けられたチャックテーブル14上のウエーハ1は回収アーム64によって吸着されて取り上げられ、洗浄装置65に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置65で洗浄処理されたウエーハ1は、移送ロボット60によって回収カセット66内に移送、収容される。
On the other hand, the back surface is ground by each of the grinding
以上がウエーハ研削装置10の機械的構成であるが、このウエーハ研削装置10は、図2に示すように、粗研削側厚さ測定ユニット40の接触式厚さ測定器43の測定値、および仕上げ研削側厚さ測定ユニット50の接触式厚さ測定器53の測定値および非接触式厚さ測定器54の測定値が入力される制御手段70を有している。この制御手段70は、これらの厚さ測定値に基づいて、粗研削ユニット20Aおよび仕上げ研削ユニット20Bのカップホイール25を回転させるモータ23やこれら研削ユニット20A,20Bを昇降させる送り機構33の各モータ34の動作を制御する。また、この制御手段70には、適宜な入力手段から、「研削前の保護テープ4を含むウエーハ1の厚さ(総厚)」、目的とする「粗研削後の保護テープ4を含むウエーハ1の厚さ(総厚)」、目的とする「ウエーハのみの仕上げ厚さ」が入力されてそれらデータを記憶する記憶部71を有している。
The mechanical configuration of the
次に、上記ウエーハ研削装置10によってウエーハ1の裏面を研削する動作を、制御手段70による制御を含めて説明する。
まず、移送ロボット60によって、供給カセット61内に収容された1枚のウエーハ1が位置合わせ台62に移されて位置決めされ、続いて供給アーム63によって、着脱位置で待機し、かつ真空運転されているチャックテーブル14上に裏面側を上に向けてウエーハ1が載置される。これによってウエーハ1は表面側の保護テープ4がチャックテーブル14の上面14aに密着し、裏面が露出する状態でその上面14aに吸着、保持される。なお、このときには粗研削側の接触式厚さ測定器43における各ハイトゲージ41,42のプローブ41b、42bは適度に上向きとされ、チャックテーブル14の上面14aから退避させられる。
Next, the operation of grinding the back surface of the
First, one
次に、ターンテーブル13が図2の矢印R方向に回転し、ウエーハ1を保持したチャックテーブル14が粗研削位置に停止する。この時、着脱位置には、次のチャックテーブル14が位置付けられ、そのチャックテーブル14には上記のようにして次に研削するウエーハ1がセットされる。
Next, the
粗研削位置においては、チャックテーブル14を回転させることによりウエーハ1を一方向に回転させ、これとともに、粗研削側の接触式厚さ測定器43の基準側ハイトゲージ41と変動側ハイトゲージ42の各プローブ41b、42bを下降させて、チャックテーブル14の上面14aとウエーハ1の露出面である裏面にそれぞれ接触させ、保護テープ4を含むウエーハ1の厚さを測定する状態を保持する。続いて、粗研削ユニット20Aを送り機構33により下降させ、研削水を供給しながら、高速回転させたカップホイール25の砥石26をウエーハ1の裏面に押し付けて研削する。なお、粗研削ユニット20Aを下降させる際には、接触式厚さ測定器43による測定値に基づいて、カップホイール25の砥石26がウエーハ1に近接するまでは比較的高速で下降させると、時間短縮となる点で好ましい。
At the rough grinding position, the
図5の(a),(c)は、研削前のチャックテーブル14上のウエーハ1を示しており、(a)は保護テープ4が比較的厚く、(c)は保護テープ4が比較的薄い場合をそれぞれ示している。接触式厚さ測定器43は、ウエーハ1と保護テープ4との総厚t(t1+t4)を測定している。ここで、制御手段70は、接触式厚さ測定器43による総厚tと、予め入力された保護テープ4を含むウエーハ1の総厚とを比較し、測定値の総厚tが大幅に厚くて許容値を超えている場合(例えば砥石26がウエーハ1に衝突するおそれがあるなど)には、アラーム処理して、運転を一時中断するなどの処置が採られる。なお、図5の(a),(c)では、保護テープ4の厚さt4にばらつきがあることを示しているが、ウエーハ1の厚さt1にもばらつきがある場合があり、このため、総厚tを把握することが必要とされる。
5A and 5C show the
さて、粗研削が進行する間、制御手段70には接触式厚さ測定器43によるウエーハ1の厚さ(総厚t)が逐一入力され、制御手段70は、その測定値に基づいて粗研削ユニット20Aのモータ34を制御して、カップホイール25の送り量すなわち研削量を制御する。そして制御手段70は、接触式厚さ測定器43の測定値が、記憶部71の記憶する粗研削厚さ(粗研削後の保護テープ4を含むウエーハ1の厚さ)に達したと判断したら、送り機構33によるカップホイール25の下降を停止し、一定時間そのままカップホイール25を回転させた後、粗研削ユニット20Aを上昇させ粗研削を終える。粗研削厚さは、上記のように例えば仕上げ厚さより30μm厚い程度とされる。
While the rough grinding is in progress, the thickness (total thickness t) of the
続いて、粗研削を終えたウエーハ1は、ターンテーブル13をR方向に回転させることによって仕上げ研削位置に移送される。そして、予め着脱位置でセットされていたウエーハ1は粗研削位置に移送され、このウエーハ1は先行する仕上げ研削と並行して上記と同様に厚さが測定されながら粗研削される。さらに、着脱位置に移動させられたチャックテーブル14上には、次に処理すべきウエーハ1がセットされる。
Subsequently, the
仕上げ研削位置では、まず、チャックテーブル14とともにウエーハ1が回転させられ、仕上げ研削側厚さ測定ユニット50の接触式厚さ測定器53によって、上記と同様にウエーハ1の厚さ(総厚t)が測定される。接触式厚さ測定器53による厚さ測定値は粗研削厚さと同じであるが、もしも粗研削側の接触式厚さ測定器43による測定値が実際の厚さと異なっていると、仕上げ研削ユニット20Bの砥石26をウエーハ1に近接するまで比較的高速で下降させる際に、適切に動作せず、例えば上記のように砥石26がウエーハ1に衝突するおそれがある。このような不具合を事前に回避する上で、接触式厚さ測定器53によって保護テープ4を含むウエーハ1の厚さを改めて測定して確認することは必要とされる。
At the finish grinding position, the
次いで、仕上げ研削ユニット20Bを、接触式厚さ測定器53の測定値に基づいてカップホイール25の砥石26がウエーハ1に近接するまで比較的高速で下降させてから、引き続き接触式厚さ測定器53によってウエーハ1の厚さを測定しながら、粗研削と同様にして、仕上げ研削ユニット20Bを用いてウエーハ1の裏面を数μm程度研削する。これによってウエーハ1の裏面は非接触式厚さ測定器54で測定可能な鏡面になるので、ウエーハ1の厚さ測定を非接触式厚さ測定器54に切り替えてウエーハ1を研削する。その仕上げ研削は、非接触式厚さ測定器54によってウエーハ1のみの厚さを測定しながら行う。なお、非接触式厚さ測定器54でウエーハ1のみの厚さを正確に測定する観点から、仕上げ研削に移されるウエーハ1の厚さ(粗研削厚さ)は、200μm程度以下が望ましい。
Next, the
仕上げ研削が進行する間、制御手段70には非接触式厚さ測定器54によるウエーハ1の厚さが逐一入力され、制御手段70は、その測定値に基づいて仕上げ研削ユニット20Bのモータ34を制御してカップホイール25の送り量すなわち研削量を制御する。そして、仕上げ研削が進み、制御手段70が、非接触式厚さ測定器54の測定値が記憶部71の記憶する仕上げ厚さに達したと判断したら、送り機構33によるカップホイール25の下降を停止し、一定時間そのままカップホイール25を回転させた後、粗研削ユニット20Bを上昇させ、仕上げ研削を終える。
While the finish grinding is in progress, the thickness of the
ここで、粗研削および仕上げ研削の好適な運転条件例を挙げておく。粗研削および仕上げ研削の研削ユニット20A,20Bとも、カップホイール25の回転速度は3000〜5000RPM、チャックテーブル14の回転速度は100〜300RPMである。また、粗研削ユニット20Aの送り速度である下降速度は3〜5μm/秒、仕上げ研削ユニット20Bの下降速度は0.3〜1μm/秒である。
Here, examples of suitable operating conditions for rough grinding and finish grinding will be given. In both the rough grinding and finish grinding grinding
並行して行っていた仕上げ研削と粗研削をともに終えたら、ターンテーブル13を回転させて仕上げ研削が終了したウエーハ1を着脱位置まで移送する。これにより、後続のウエーハ1は粗研削位置と仕上げ研削位置にそれぞれ移送される。着脱位置に位置付けられたチャックテーブル14上のウエーハ1は回収アーム64によって洗浄装置65に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置65で洗浄処理されたウエーハ1は移送ロボット60によって回収カセット66内に移送、収容される。
When both finish grinding and rough grinding, which have been performed in parallel, are finished, the
以上が1枚のウエーハ1を、目的の仕上げ厚さに薄化して洗浄、回収するサイクルである。本実施形態のウエーハ研削装置10によれば、上記のようにターンテーブル13を間欠的に回転させながら、ウエーハ1に対して粗研削位置で粗研削を、また、仕上げ研削位置で仕上げ研削を並行して行うことにより、複数のウエーハ1の研削処理が効率よく行われる。
The above is a cycle in which one
本実施形態のウエーハ研削装置10では、まず、粗研削側厚さ測定ユニット40の接触式厚さ測定器43によって保護テープ4を含むウエーハ1の総厚(t)を測定しながら、粗研削ユニット20Aでウエーハ1を粗研削し、例えば仕上げ厚さまであと30μm程度までウエーハ1を薄化する。次いで、仕上げ研削では、接触式厚さ測定器53によって改めてウエーハ1の厚さを測定して安全が確認されてから、非接触式厚さ測定器54によってウエーハ1のみの厚さを測定しながら研削を行い、ウエーハ1が仕上げ厚さまで薄くなったら研削を終えるといった工程が採られる。粗研削時には保護テープ4を含むウエーハ1の厚さが測定されるが、その測定値は、仕上げ研削ではないので、例え保護テープ4の厚さにばらつきがあっても許容される。そして、仕上げ研削に移行したら、非接触式厚さ測定器54でウエーハ1のみの厚さを測定するので、ウエーハ1の厚さが正確に測定され、保護テープ4やウエーハ1自体の厚さのばらつきに関係なく、ウエーハ1を確実に目的厚さに加工することができる。
In the
図5(b),(d)は、それぞれ(a),(c)で示したウエーハ1を、接触式厚さ測定器53と非接触式厚さ測定器54とでウエーハ1の厚さを測定しながら研削している状態を示している。もし、接触式厚さ測定器53だけでウエーハ1の厚さを測定した場合、制御できるのは総厚tのみであり、保護テープ4の厚さt4が図示のように異なっていると、研削されるウエーハ1の厚さt1も異なってしまう。ところが、非接触式厚さ測定器54はウエーハ1のみの厚さを測定し、この側定値に基づいて研削送り量を制御することにより、保護テープ4の厚さが異なっていても、ウエーハ1の仕上げ厚さを常に一定にすることができるのである。
5 (b) and 5 (d) show the
なお、仕上げ研削側では、接触式厚さ測定器53によって研削前のウエーハ1の厚さを改めて測定してから、仕上げ研削を終えるまで測定を継続することにより、カップホイール25の砥石26の摩耗量を知るデータを取得する意味がある。
On the finish grinding side, the thickness of the
1…ウエーハ
3…半導体チップ(デバイス)
4…保護テープ(保護部材)
10…ウエーハ研削装置
14…チャックテーブル(ウエーハ保持手段)
14a…チャックテーブルの上面(保持面)
20A…粗研削ユニット(研削手段)
20B…仕上げ研削ユニット(研削手段)
33…送り機構(送り手段)
43,53…接触式厚さ測定器
54…非接触式厚さ測定器
70…制御手段
71…記憶部
t…保護テープを含むウエーハの厚さ
t1…ウエーハのみの厚さ
t4…保護テープの厚さ
1 ...
4 ... Protective tape (protective member)
10 ...
14a ... Upper surface (holding surface) of chuck table
20A: Coarse grinding unit (grinding means)
20B: Finish grinding unit (grinding means)
33 ... Feed mechanism (feed means)
43, 53 ... contact-type
Claims (3)
デバイスが形成された表面に保護部材が被覆されたウエーハの保護部材側を保持する保持面を有する回転可能なウエーハ保持手段と、
この保持手段の前記保持面に対向配置され、保持手段の回転軸と平行な回転軸を有する研削手段と、
前記保持手段と前記研削手段とを、これら手段の前記回転軸が延びる方向に沿って相対移動させて互いに接近・離間させるとともに、接近時に前記研削手段によって前記ウエーハの裏面を研削して該ウエーハの厚さを減じさせる送り手段とを有するウエーハ研削装置において、
前記粗研削部には、前記ウエーハ保持手段に保持された前記ウエーハの露出する前記裏面に接触して、前記保護部材を含む前記ウエーハの厚さを測定する接触式厚さ測定器が設けられ、
前記仕上げ研削部には、前記接触式厚さ測定器と同様の接触式厚さ測定器とともに、前記ウエーハ保持手段に保持された前記ウエーハの露出する前記裏面に近接して、該ウエーハのみの厚さを測定する非接触式厚さ測定器が設けられていることを特徴とするウエーハ研削装置。 At least a rough grinding part and a finish grinding part are provided.
A rotatable wafer holding means having a holding surface for holding the protective member side of the wafer having a protective member coated on the surface on which the device is formed;
Grinding means disposed opposite to the holding surface of the holding means and having a rotation axis parallel to the rotation axis of the holding means;
The holding means and the grinding means are moved relative to each other along the direction in which the rotation shaft of the means extends to approach and separate from each other, and when approaching, the back surface of the wafer is ground by the grinding means. In a wafer grinding apparatus having a feeding means for reducing the thickness,
The rough grinding portion is provided with a contact-type thickness measuring instrument that contacts the exposed back surface of the wafer held by the wafer holding means and measures the thickness of the wafer including the protection member,
The finish grinding part has a contact thickness measuring device similar to the contact thickness measuring device and a thickness of only the wafer adjacent to the exposed back surface of the wafer held by the wafer holding means. A wafer grinding apparatus, comprising a non-contact type thickness measuring device for measuring thickness.
該制御手段は、
前記粗研削部においては、前記接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、前記保護部材を含む前記ウエーハの厚さが所定の粗研削厚さになるまで前記送り手段を制御し、
次いで、前記仕上げ研削部においては、まず、前記接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、前記保護部材を含む前記ウエーハの厚さが所定の粗研削後の厚さであるか否かを確認してから、前記研削手段による仕上げ研削を開始し、この仕上げ研削時には、前記非接触式厚さ測定器の測定信号に基づいて、前記保護部材を含まない前記ウエーハのみの厚さが所定の仕上げ厚さになるまで前記送り手段を制御することを特徴とする請求項1に記載のウエーハ研削装置。 Measurement signals of the contact-type thickness measuring devices and the non-contact-type thickness measuring device are input, and the feed amount of the grinding means by the feed means is controlled based on the measurement signals, and the rough grinding is performed. Control means for grinding the wafer to a predetermined thickness in the section and the finish grinding section,
The control means includes
In the rough grinding part, based on the measurement signal of the contact-type thickness measuring device, the feeding means is controlled until the thickness of the wafer including the protective member reaches a predetermined rough grinding thickness,
Next, in the finish grinding part, first, based on the measurement signal of the contact-type thickness measuring device, it is determined whether or not the thickness of the wafer including the protective member is a thickness after a predetermined rough grinding. After confirming, finish grinding by the grinding means is started, and at the time of finish grinding, based on the measurement signal of the non-contact type thickness measuring device, the thickness of only the wafer not including the protective member is predetermined. 2. The wafer grinding apparatus according to claim 1, wherein the feeding means is controlled until a finishing thickness is reached.
前記粗研削部での研削時には、前記ウエーハの前記保護部材を含む粗研削前の厚さから該ウエーハの粗研削後の前記保護部材を含む目的厚さまでの厚さ領域を研削するように前記送り手段を制御し、
次いで、前記仕上げ研削部での研削時には、前記非接触式厚さ測定器によってウエーハのみの厚さを測定しながら前記送り手段を制御し、ウエーハのみの厚さが予め記憶された前記仕上げ研削後の目的厚さに達したら、送り手段の動作を停止する制御を行うことことを特徴とする請求項2に記載のウエーハ研削装置。 The control means stores a thickness of the wafer before the rough grinding including the protective member, a target thickness including the protective member after the rough grinding of the wafer, and a target thickness of the wafer after the final grinding. Part
At the time of grinding in the rough grinding part, the feed is performed so as to grind a thickness region from a thickness of the wafer before the rough grinding including the protection member to a target thickness including the protection member after the rough grinding of the wafer. Control means,
Then, during grinding in the finish grinding section, the feeding means is controlled while measuring the thickness of only the wafer by the non-contact type thickness measuring instrument, and after the finish grinding, the thickness of only the wafer is stored in advance. 3. The wafer grinding apparatus according to claim 2, wherein control is performed to stop the operation of the feeding means when the target thickness is reached.
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