JP2009105194A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置に装着された工具の種類を大きさによって確実に確認し、替えミスを事前に検知して安全に装置を運転させる。
【解決手段】研削ユニット４０Ｂを軸間方向に沿って基準ポイントＰからターンテーブル３５の外側方向に移動させると、研削ホイール４５の砥石固定部４８の外周面４８ａが工具検出装置１１０のカムロッド１１３に当接し、さらにカムロッド１１３が回転する。カムロッド１１３が所定角度回転したことをセンサ１１４で検出し、基準ポイントＰからカムロッド検出までの研削ユニット４０Ｂの移動距離（ｄ１，ｄ２，…）に基づき、研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径が適切なものであるか否かを判別する。
【選択図】図７

Description

本発明は半導体ウェーハの裏面を研削する研削装置等の加工装置に係り、特に、加工用の工具が大小様々なものに付け替えられる形式の加工装置に関する。

半導体デバイスは、搭載される各種電子機器の軽薄短小化の要求に応じてより薄いものが求められてきており、これに応じて半導体ウェーハも薄化されている。半導体ウェーハの薄化は、一般に半導体ウェーハを裏面研削することによってなされているが、例えば薄化した後のウェーハの裏面に金属膜を付着させるなどの付加工程を実施する場合には、ウェーハの機械的強度が不足して割れてしまうおそれがある。そこで、表面に半導体デバイスが形成されている円形状のデバイス形成領域に対応する裏面の領域のみを研削ホイールの砥石で研削して、デバイス形成領域のみを薄化する技術が知られている（特許文献１等参照）。

このようにしてデバイス形成領域のみが薄化されたウェーハは、裏面に凹部が形成され、凹部の周囲の外周部には元の厚さが残って裏面側に突出する環状凸部が形成される。このウェーハによれば、環状凸部が補強部となって剛性が確保されるので、上記付加工程を安全、かつ適確に実施することができる。

特開２００７−１９３７９号公報

一般にウェーハには、シリコン等の材料の結晶方位を示すマークが外周部に形成されている。マークとしては、Ｖ字状の切欠きのノッチや、接線方向に平坦に切り欠いたオリエンテーションフラットが代表的である。デバイス形成領域は、半導体チップの数を最大限に得て生産効率を上げるために、環状凸部の幅を確保しながら最大限の大きさが求められるが、ウェーハの外径や結晶方位マークの種類等によって大きさ（径）は異なってくる。このため、デバイス形成領域のみを研削する研削ホイールは、研削するデバイス形成領域に応じて外径の異なるものが用意され、デバイス形成領域の大きさに対応したものが研削装置に装着される。

ところで、研削ホイールを研削装置に装着する作業は、概ね人手によっている。したがって、作業者が不適切な大きさの研削ホイールを選んで装着してしまうといった付け替えミスが発生するおそれがあった。種類の異なる研削ホイールを装着したまま運転が開始されると、ウェーハや研削ホイール自体が破損する可能性があり、回避されるべき問題である。また、研削装置にあっては、研削の効率化や加工品質を維持するために、粗研削した後に仕上げ研削するといったように、複数段階に研削するタイプがあり、そのような研削装置では、付け替えミスの発生率が高くなる。付け替えミスの発生を防止するには、作業者自身の注意喚起や確認作業に頼らざるを得ず、したがってより確実に研削ホイールの種類を確認することができる方策が望まれていた。

よって本発明は、装置に装着された工具（研削ホイール等）の種類を大きさによって確実に確認することができ、もって付け替えミスがあったとしてもそのまま運転されることが未然に防止され、安全に装置を運転させることができる加工装置を提供することを目的としている。

本発明の加工装置は、表面に複数の半導体デバイスが形成された円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウェーハを、裏面が露出する状態に保持する平坦な保持面を有する保持手段と、保持面に対向して配設され、該保持面に略直交する方向に延びる回転軸を有し、該回転軸に着脱可能に装着される工具によって、該保持面に保持されたウェーハにおけるデバイス形成領域に対応する裏面のみに加工を施す加工手段と、該加工手段を、保持面に保持されたウェーハに向かって加工送りする送り手段と、加工手段を保持面と平行な方向に相対移動させる移動手段とを具備する加工装置であって、工具は、該回転軸と同心状の円筒状外周面、および保持面に対向し、該保持面と略平行な端面を有する砥石固定部と、該砥石固定部の端面に固定され、円筒状外周面と略同径の外径を有する環状の砥石部とを有し、さらに、移動手段によって加工手段が保持面と平行な方向に相対移動した時の任意の位置で、砥石固定部の円筒状外周面が接触して該砥石固定部の外径位置を検出する検出手段と、該検出手段が検出した砥石固定部の外径位置に基づいて、工具の種類を判別する判別手段とを具備することを特徴としている。

本発明の加工装置では、保持手段の保持面に保持されたウェーハの裏面に向かって送り手段により加工手段を加工送りして、工具をデバイス形成領域に対応する裏面に作用させることにより、ウェーハに加工が施される。工具によるウェーハへの加工位置、すなわち砥石部による加工領域は、移動手段によって加工手段を保持面と平行な方向に相対移動させることで調整される。工具はウェーハの大きさや加工の種類、条件等によって適切なものが選択されて回転軸に装着される。デバイス形成領域を加工する工具は、砥石部の外径がデバイス形成領域の半径に相当するものが適切とされる。

工具の種類を判別する要素として砥石部の径があり、本発明の加工装置では、移動手段によって加工手段を保持面と平行な方向に相対移動させて、工具の砥石固定部の外径位置を検出手段で検出することにより、適切な径の砥石部を備えた工具が装着されているか否かを確認することができる。本発明の砥石固定部は、端面にウェーハを加工する環状の砥石部が設けられており、円筒状の外周面が、砥石部の外径と略同径となっている。本発明の検出手段では、直接砥石部の外径に接触してその外径位置を検出するのではなく、砥石部と略同心・同径の砥石固定部の外周面に接触することをもって、砥石部の外径位置を検出したとみなすのである。工具の外径が適切なものであるか否かは、検出手段が検出した砥石固定部の外径位置に基づいて判別手段によりなされる。

判別手段によって工具が適切なものであると判別された場合には加工の運転に移り、工具が不適切である、すなわち付け替えミスが生じていると判別された場合には、警告音が発せられるなどして告知され、適切な工具に付け替えられる。したがって工具の付け替えミスを加工前に知ることができ、安全に装置を運転させることができる。

本発明によれば、装置に装着された工具の種類を大きさによって確実に確認することができ、もって付け替えミスがあったとしてもそのまま運転されることが未然に防止され、安全に装置を運転させ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実施形態を説明する。
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、本実施形態で裏面研削される円盤状の半導体ウェーハである。このウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、表面１ａ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が区画されている。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。

複数の半導体チップ３は、ウェーハ１と同心の概ね円形状のデバイス形成領域４に形成されている。デバイス形成領域４はウェーハ１の大部分を占めており、このデバイス形成領域４の周囲であってウェーハ１の外周部は、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５とされている。また、ウェーハ１の外周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すマークとしてＶ字状の切欠き（ノッチ）６が形成されている。このノッチ６は、外周余剰領域５内に形成されている。

ウェーハ１の厚さは例えば７００μｍ程度であり、ウェーハ１は、図２（ａ）に示すように、裏面１ｂのデバイス形成領域４に対応する領域のみが所定厚さ除去されて円形状の凹部４Ａが形成されるとともに、凹部４Ａの周囲の外周余剰領域５に元の厚さが残った環状凸部５Ａが形成される。凹部４Ａが形成されることにより、デバイス形成領域４は得るべき半導体チップ３の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）に薄化される。図２（ａ）に示すウェーハ１の凹部４Ａはウェーハ１自身と同心状に形成されている。

図２（ｂ）は同じく裏面１ｂに凹部４Ａが形成され、凹部４Ａの周囲に環状凸部５ａが形成されたウェーハを示しているが、このウェーハ１の結晶方位を示すマークは、外周部に接線方向に平坦な形成された切欠きであるオリエンテーションフラット７である。オリエンテーションフラット７が形成されているウェーハ１にあっては、凹部４Ａはオリエンテーションフラット７を避けて形成され、このため、凹部４Ａはウェーハ１の中心に対して偏心している。ノッチ６とオリエンテーションフラット７の外周縁からの欠損量を比べると、オリエンテーションフラット７の方が多いので、ウェーハ１の外径が同一である場合、凹部４Ａの内径は、ノッチ６が形成されたウェーハ１の方がオリエンテーションフラット７が形成されたウェーハ１よりも大きい。

ウェーハ１の裏面の凹部４Ａは、デバイス形成領域４の裏面側を研削することによって形成される。図３の符号２０は、凹部４Ａを形成する研削を実施するのに好適な研削装置の一例を示している。ウェーハ１は、研削装置２０に供給される前に、半導体チップ３が形成された表面１ａ全面に、電子回路の保護などを目的として保護テープ８が貼着される。保護テープ８は、例えば厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の柔らかい樹脂製基材シートの片面に５〜２０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウェーハ１の表面１ａに合わせて貼り付けられる。

［２］研削装置
図３〜図６を参照して研削装置２０を説明する。この研削装置２０によれば、上記保護テープ８を介してウェーハ１の表面１ａ側を真空吸着式のチャックテーブル（保持手段）３０に吸着させてウェーハ１を保持し、２台の研削ユニット（粗研削用と仕上げ研削用）４０Ａ，４０Ｂによって裏面１ｂに上記凹部４Ａを形成するとともに、その凹部４Ａの底面を平坦に仕上げる。

図３に示すように、研削装置２０は直方体状の基台２１を有しており、ウェーハ１は、この基台２１上の所定箇所に着脱自在にセットされる供給カセット２２Ａ内に、表面１ａ側を上にした状態で複数が積層状態で収容される。供給カセット２２Ａに収容されている１枚のウェーハ１は搬送ロボット２３によって引き出され、表裏を反転されてから、裏面１ｂを上に向けた状態で位置決めテーブル２４上に載置され、ここで一定の位置に決められる。

基台２１上には、Ｒ方向に回転駆動されるターンテーブル３５が設けられており、さらにこのターンテーブル３５の外周部分には、複数（この場合、３つ）の円盤状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて配設されている。これらチャックテーブル３０はＺ方向（鉛直方向）を回転軸として回転自在に支持されており、図示せぬ駆動機構によって回転駆動させられる。

位置決めテーブル２４上で位置決めがなされたウェーハ１は、供給アーム２５によって位置決めテーブル２４から取り上げられ、真空運転されている１つのチャックテーブル３０上に、保護テープ８が貼着された表面１ａ側を下に向けた状態で同心状に載置される。

チャックテーブル３０は、図４（ｂ）に示すように、枠体３１の中央上部に、多孔質部材による円形の吸着部３２が形成されたもので、ウェーハ１は吸着部３２の水平な上面である保持面３２ａに、保護テープ８が密着し、かつ、裏面１ｂが上に向いて露出する状態に吸着、保持される。ウェーハ１の表面１ａ側の半導体チップ３の電子回路は保護テープ８によって保護され、チャックテーブル３０からダメージを受けることが防止される。

チャックテーブル３０に保持されたウェーハ１は、ターンテーブル３５がＲ方向（時計回り方向）へ所定角度回転することにより、粗研削用研削ユニット４０Ａの下方の一次加工位置に送り込まれ、この位置で研削ユニット４０Ａにより裏面１ｂが粗研削されて凹部４Ａが形成される。次いでウェーハ１は、再度ターンテーブル３５がＲ方向へ所定角度回転することにより、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂの下方の二次加工位置に送り込まれ、この位置で研削ユニット４０Ｂにより凹部４Ａの底面が仕上げ研削される。

各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは同一構成であり、装着される砥石が粗研削用と仕上げ研削用と異なることで、区別される。図４に示すように、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング４１と、このスピンドルハウジング４１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト（回転軸）４２と、スピンドルハウジング４１の上端部に固定されてスピンドルシャフト４２を回転駆動するモータ４３と、スピンドルシャフト４２の下端に同軸的に固定されたフランジ４４とを具備している。そしてフランジ４４には、研削ホイール４５が着脱可能に取り付けられる。

研削ホイール４５は、図４および図６に示すように、フレーム４６と、フレーム４６に固着された複数の砥石４９とから構成されている。フレーム４６は、外径が均一である上側のフランジ装着部４７ａの下端に、下方に向かうにしたがって縮径する円錐状の円錐部４７ｂが形成され、さらに、円錐部４７ｂの下端に外径が均一の環状の砥石固定部４８が形成されたものである。

砥石固定部４８は、円筒状の外周面４８ａと、チャックテーブル３０の保持面３２ａに対向する端面４８ｂとを有している。端面４８ｂは保持面３２ａと平行であり、この端面４８ｂに、複数のチップ状の砥石４９が環状に配列され、固着されている。複数の砥石４９により環状の砥石部４９Ａが構成され、砥石部４９Ａの外径（研削ホイール４５の研削外径）は、砥石固定部４８の外周面４８ａの外径と略同一に形成されている。研削ホイール４５は、砥石部４９Ａの外径が、ウェーハ１の裏面１ｂに形成する凹部４Ａの半径、すなわちデバイス形成領域４の半径に相当するものが選ばれて、フランジ４４に装着される。砥石４９の下端面である刃先面は、砥石固定部４８の端面４８ｂと平行、すなわち保持面３２ａと平行に設定される。砥石４９は、例えば、ガラス質のボンド材中にダイヤモンド砥粒を混合して成形し、焼結したものが用いられる。

砥石固定部４８に固着される砥石４９は粗研削用と仕上げ研削用があり、砥石４９が粗研削用とされた研削ホイール４５は、粗研削用の研削ユニット４０Ａに装着される。また、砥石４９が仕上げ研削用とされた研削ホイール４５は、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに装着される。粗研削用の砥石４９は、例えば♯３２０〜♯６００程度の比較的粗い砥粒を含むものが用いられる。また、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに取り付けられる砥石４９は、例えば♯２０００〜♯８０００程度の比較的細かい砥粒を含むものが用いられる。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、研削面の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研削水供給機構（図示省略）が設けられている。

図３に示すように、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、基台２１のＹ方向奥側の端部に立設されたＸ方向に並ぶ左右一対のコラム２６の前面２６ａに、それぞれ取り付けられている。各コラム２６に対する各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂの取付構造は同一であってＸ方向で左右対称となっている。

各コラム２６のＹ方向手前側の前面２６ａは、基台２１の上面に対しては垂直面であるが、Ｘ方向の中央から端部に向かうにしたがって奥側に所定角度で斜めに後退するテーパ面に形成されている。このテーパ面２６ａの水平方向すなわちテーパ方向は、対応する前方の加工位置（左側のコラム２６では左側の一次加工位置、右側のコラム２６では右側の二次加工位置）に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心と、ターンテーブル３５の回転中心とを結ぶ線に対して平行になるように設定されている。

図３および図５に示すように、各コラム２６のテーパ面２６ａには、そのテーパ方向と平行な上下一対のガイド５１が設けられており、このガイド５１には、Ｘ軸スライダ５２が摺動自在に装着されている。このＸ軸スライダ５２は、サーボモータ５３によって駆動される図示せぬボールねじ式の送り機構により、ガイド５１に沿って往復移動するようになっている。Ｘ軸スライダ５２の往復方向は、ガイド５１の延びる方向、すなわちテーパ面２６ａのテーパ方向と平行である。

Ｘ軸スライダ５２の前面はＸ・Ｚ方向に沿った面であり、その前面に、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、それぞれＺ方向（鉛直方向）に昇降自在に設置されている。これら研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、Ｘ軸スライダ５２の前面に設けられたＺ方向に延びるガイド５４にＺ軸スライダ５５を介して摺動自在に装着されている。そして各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、サーボモータ５６よって駆動されるボールねじ式の送り機構５７により、Ｚ軸スライダ５５を介してＺ方向に昇降するようになっている。

上述したように、上記一次加工位置および二次加工位置に位置付けられた各チャックテーブル３０の回転中心と、ターンテーブル３５の回転中心との間を結ぶ方向（図５のＦで示す方向、以下、軸間方向と称する）は、それぞれコラム２６の前面２６ａのテーパ方向、すなわちガイド５１の延びる方向と平行に設定されている。そして、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、研削ホイール４５の回転中心（スピンドルシャフト４２の軸心）が、対応する加工位置（粗研削用の研削ユニット４０Ａでは一次加工位置、仕上げ用の研削ユニット４０Ｂでは二次加工位置）に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル３５の回転中心とを結ぶ軸間方向の直上にそれぞれ存在するように、位置設定がなされている。したがって、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、Ｘ軸スライダ５２ごとガイド５１に沿って移動すると、研削ホイール４５の回転中心が軸間方向に沿って移動するように設定されている。

ウェーハ１の裏面１ｂのデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削して凹部４Ａを形成するにあたっては、研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）の軸間方向位置が、図５および図６に示すように、各加工位置に位置付けられたウェーハ１の裏面１ｂに対面する研削ホイール４５の研削外径（砥石部４９Ａの外径）が、ウェーハ１のデバイス形成領域４の半径に対応する凹部形成位置に位置付けられる。この凹部形成位置は砥石４９の刃先面がウェーハ１の回転中心付近とデバイス形成領域４の外周縁を通過する位置であり、この場合はウェーハ１の回転中心よりもターンテーブル３５の外周側とされる。

このようにして研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）の軸間方向が定められたら、チャックテーブル３０を回転させてウェーハ１を自転させ、送り機構５７によって研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）を下方に送りながら、回転する研削ホイール４５の砥石４９をウェーハ１の裏面１ｂに押し当てる研削動作が開始される。

一次加工位置での研削ユニット４０Ａによる粗研削により、ウェーハ１の裏面１ｂには、図２に示すようにデバイス形成領域４に対応する領域に凹部４Ａが形成されるとともに、凹部４Ａの周囲に環状凸部５Ａが形成される。また、二次加工位置での研削ユニット４０Ｂによる仕上げ研削により、凹部４Ａの底面が仕上げ研削される。粗研削では、例えば仕上げ研削後の厚さ＋２０〜４０μｍ程度といった厚さまで研削され、仕上げ研削では残りの厚さが研削され、これによってデバイス形成領域４に対応する領域が得るべき半導体チップ３の厚さに薄化される。

図２および図４（ａ）に示すように、粗研削後の被研削面には、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削条痕９が残留する。この研削条痕９は砥石４９中の砥粒による破砕加工の軌跡であり、マイクロクラック等を含む機械的ダメージ層である。粗研削による研削条痕９は仕上げ研削によって除去されるが、仕上げ研削によっても新たな研削条痕が残留する場合がある。

なお、ウェーハ１の研削の際には、粗研削および仕上げ研削とも、各加工位置の近傍に設けられた接触式の厚さ測定器６０によってウェーハ厚さが逐一測定され、その測定値に基づいて研削量が制御される。厚さ測定器６０は、図４（ａ）に示すように、基準側ハイトゲージ６１と可動側ハイトゲージ６２との組み合わせで構成されている。

各ハイトゲージ６１，６２はプローブ６１ａ，６２ａをそれぞれ備えており、基準側ハイトゲージ６１のプローブ６１ａがチャックテーブル３０の枠体３１の表面３１ａに接触し、可動側ハイトゲージ６２のプローブ６２ａがウェーハ１の被研削面に接触するようにセットされる。この厚さ測定器６０では、各プローブ６１ａ，６２ａの接触点の高さ位置を比較することにより、ウェーハ１の厚さ測定値が出力される。凹部４Ａを形成してデバイス形成領域４の厚さを測定する際の測定点、すなわち可動側ハイトゲージ６１のプローブ６１ａの接触点は、図４（ａ）の破線で示すように、凹部４Ａの外周部が好ましい。

上記のようにして研削により凹部４Ａの形成が完了したウェーハ１は、次のようにして回収される。まず、仕上げ用の研削ユニット４０Ｂが上昇してウェーハ１から退避し、一方、ターンテーブル３５がＲ方向へ所定角度回転することにより、ウェーハ１が供給アーム２５からチャックテーブル３０に載置された着脱位置に戻される。この着脱位置でチャックテーブル３０の真空運転は停止され、次いでウェーハ１は、回収アーム２７によってスピンナ式洗浄装置２８に移されて洗浄される。

洗浄ユニット２８では、ウェーハ１と同径程度の回転式の吸着テーブルにウェーハ１が吸着、保持され、１０００ｒｐｍ程度で回転する最中に純水等の洗浄水がウェーハ１の中心付近に滴下されて裏面が洗浄される。この後、回転速度が２０００〜３０００ｒｐｍ程度に上昇しながらドライエアが吹き付けられて乾燥処理される。洗浄ユニット２８で洗浄処理されたウェーハ１は、搬送ロボット２３によって回収カセット２２Ｂ内に移送、収容される。

［３］工具検出装置
以上が研削装置２０の基本構成および動作であり、次に、本発明に係る工具検出装置の実施形態を説明する。

［３−１］第１実施形態
図３に示すように、仕上げ研削側の研削ユニット４０Ｂが取り付けられているコラム２６とターンテーブル３５の間の基台１１上には、第１実施形態の工具検出装置１１０が配設されている。

工具検出装置１１０は、図７に示すように、基台１１に固定される固定台１１１を備えており、この固定台１１１には、鉛直方向に延びる回転軸１１２を介してブーメラン形状のカムロッド１１３が水平旋回自在に支持されている。このカムロッド１１３は水平面内で屈曲しており、中央の屈曲部の突出側がＹ方向手前側に向いた状態とされて、その屈曲部に回転軸１１２の上端部が固定されている。

カムロッド１１３の内側端部１１３ａは、研削ユニット４０Ｂが上記軸間方向（Ｆ１−Ｆ２で示す）に沿ってターンテーブル３５の外側方向（Ｆ１方向）に移動してきた際の移動路上であって、研削ホイール４５の砥石固定部４８の外周面４８ａが当接可能な位置に配置されている。砥石固定部４８が内側端部１１３ａに当接してから、さらに研削ユニット４０ＢがＦ１方向に移動すると、内側端部１１３ａが砥石固定部４８に押されて、カムロッド１１３がＲ１方向に回転する。

研削ユニット４０ＢのＦ１方向への移動に伴い、カムロッド１１３がＲ１方向に所定角度回転すると、カムロッド１１３の外側端部１１３ｂがセンサ１１４によって検出される。このセンサ１１４はフォトカプラ等の光学センサであり、固定台１１１に固定スタンド１１５を介して固定されている。Ｒ１方向に旋回してきたカムロッド１１３の外側端部１１３ｂによってセンサ１１４の光路が遮断されるようになっており、遮断時が「センサＯＮ」で、その旨の検出信号が図３に示す判別手段１４０に供給される。

上記のように、研削ユニット４０Ｂは、Ｘ軸スライダ５２ごとガイド５１に沿って軸間方向に移動するが、その移動路の途中の適宜な位置が、基準ポイントとして設定されている。そして判別手段１４０は、その基準ポイントの位置を認識している。また、判別手段１４０には、基準ポイントからセンサ１１４がカムロッド１１３の外側端部１１３ｂを検出するまでの研削ユニット４０Ｂの移動距離データが“検出距離”として供給される。そして判別手段１４０は、検出距離に応じた砥石部４９Ａの外径、すなわち研削ホイール４５の種類を記憶している。上記移動距離データおよび基準ポイントは、例えば、研削ユニット４０Ｂを軸間方向に駆動するサーボモータ５３に備えられたロータリーエンコーダを利用して検出したり設定したりすることができる。

カムロッド１１３の外側端部１１３ｂには、カムロッド１１３を図７において実線で描かれた初期位置に戻すシリンダ１１６が連結されている。このシリンダ１１６は、シリンダ本体１１６ａの一端部からピストン１１６ｂがＹ方向手前側に対して伸縮するように配置されており、ピストン１１６ｂの先端部が、リンク１１７ｂを介してカムロッド１１３の外側端部１１３ｂに水平回転可能にピン結合されている。また、シリンダ本体１１６ａは、固定台１１１に立設されたステー１１８にリンク１１７ａを介して水平回転可能にピン結合されている。カムロッド１１３が初期位置からＲ１方向に回転するとピストン１１６ｂが伸張するが、ピストン１１６ｂは常に縮小するように働き、このためカムロッド１１３はシリンダ１１６によってＲ２方向に回転させられて初期位置に戻るように付勢されている。

研削装置１０においては、上記ウェーハ裏面の研削動作を行う前の段階（例えば供給カセット２２Ａからウェーハ１を取り出す前）で、工具検出装置１１０によって、フランジ４４に装着した研削ホイール４５が適切なものであるか否かの確認動作が、次のようにして行われる。

まず、確認動作を行うにあたり、判別手段１４０には、得るべき凹部４Ａの径を適切に形成する研削ホイール４５の種類を見分けるデータとして、その研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径が入力される。次に、研削装置２０の操作盤から砥石径確認モードを選択する。

研削ユニット４０Ｂは、上記基準ポイント、あるいは基準ポイントよりもターンテーブル３５の内周側に位置付けられ、その位置から研削ユニット４０Ｂを軸間方向に沿って工具検出装置１１０方向（Ｆ１方向）に移動する。すると、研削ホイール４５の砥石固定部４８の外周面４８ａが、初期位置にあるカムロッド１１３の内側端部１１３ａに当接し、さらに内側端部１１３ａが砥石固定部４８に押されて、カムロッド１１３がＲ１方向に回転する。さらに研削ユニット４０ＢがＦ１方向に移動することにより、旋回するカムロッド１１３の外側端部１１３ｂがセンサ１１４によって検出される。外側端部１１３ｂがセンサ１１４によって検出された旨の信号が判別手段に供給され、この時点で研削ユニット４０Ｂの移動が停止する。

判別手段１４０には、基準ポイントからセンサ１１４がカムロッド１１３を検出した時点までの研削ユニット４０Ｂの移動距離データが供給される。移動距離データに基づく検出距離は、カムロッド１１３を回転させる砥石固定部４８の外径、すなわち砥石部４９Ａの外径が大きければ大きいほど短い。

図８（ａ）は、外径Ｄ１の砥石固定部４８を有する研削ホイール４５が装着された研削ユニット４０Ｂが、基準ポイントＰから、カムロッド１１３がセンサ１１４をＯＮする位置まで移動した様子を示しており、この時の検出距離はｄ１である。また、図８（ｂ）は、Ｄ１よりも小径の外径Ｄ２の砥石固定部４８を有する研削ホイール４５が装着された研削ユニット４０Ｂが、基準ポイントＰから、カムロッド１１３がセンサ１１４をＯＮする位置まで移動した様子を示しており、この時の検出距離はｄ１よりも長いｄ２である。

判別手段１４０は、記憶している検出距離（ｄ１，ｄ２，…）に応じた砥石部４９Ａの外径（Ｄ１，Ｄ２，…）と、事前に入力された適切な研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径とを照合し、両者が一致した場合には、研削ユニット４０Ｂに装着された研削ホイール４５が適切なものであると判別する。例えば、事前に適切な研削ホイール４５として砥石固定部４８の外径Ｄ１が判別手段１４０に入力され、実際に砥石固定部４８の外径Ｄ１の研削ホイール４５が装着された場合には、検出距離はｄ１となり、判別手段１４０はｄ１に対応する砥石固定部４８の外径Ｄ１と、入力された砥石固定部４８の外径Ｄ１とを照合する。この場合、Ｄ１＝Ｄ１であるから、研削ホイール４５は適切であると判別される。

この後は、装置の制御系に研削開始が可能である旨が伝えられ、ウェーハ１を供給カセット２２Ａから取り出してチャックテーブル３０に保持させ、粗研削、仕上げ研削を経て洗浄し、回収カセット２２Ｂに収容するといった一連の研削動作が開始される。

一方、検出距離に応じた砥石部４９Ａの外径と、事前に入力された適切な研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径とが一致しなかった場合には、装着されている研削ホイール４５は不適切なものである、すなわち付け替えミスが生じていると判別される。例えば、事前に適切な研削ホイール４５として砥石固定部４８の外径Ｄ１が判別手段１４０に入力され、実際には砥石固定部４８の外径がＤ２の研削ホイール４５が装着された場合には、検出距離はｄ２となり、判別手段１４０はｄ２に対応する砥石固定部４８の外径Ｄ２と、入力された砥石固定部４８の外径Ｄ１とを照合する。この場合、Ｄ２≠Ｄ１であるから、研削ホイール４５は不適切であると判別される。

研削ホイール４５が不適切なものであると判別されたら、警告音が発せられるなどして告知され、適切な研削ホイール４５に付け替えられる。研削ホイール４５を付け替えした後は、上記検出動作を行って再び工具検出装置１１０によって研削ホイール４５の確認を行い、適切な研削ホイール４５であることを確認した後に、研削動作を開始する。

なお、上記工具検出装置１１０は、図３には図示されていないが粗研削側の研削ユニット４０Ａにも対応して配設されている。研削ユニット４０Ａに対応する工具検出装置は、研削ユニット４０Ｂに対応する工具検出装置１１０と左右対称に構成されており、上記の検出動作が全く同様にして行われ、研削ユニット４０Ａに装着された研削ホイール４５が適切なものであるか否かが確認される。

上記第１実施形態の工具検出装置１１０によれば、装着された研削ホイール４５が適切であるか否かの判別が適確になされ、付け替えミスがあった場合には、そのミスを研削前に確実に知ることができる。従来では、装着する研削ホイール４５を作業員が適切なものであることを確認してからフランジ４４に装着していたわけであるが、その時点で、装着した研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径が不適切であったとしても、そのまま研削動作が開始される可能性があった。ところが本実施形態では、研削前に工具検出装置１１０によって研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径を確認するため、研削前に研削ホイール４５が不適切なものであることを知ることができ、したがって適切な研削ホイール４５に付け替えることができる。その結果、研削の際にウェーハ１の破損等の障害は起こらず、安全に装置を運転させることができる。

［３−２］第２実施形態
図９は、第２実施形態の工具検出装置１２０を示している。この工具検出装置１２０は、基台１１に固定された固定台１２１にスタンド１２２を介して支持されたパルス式あるいは抵抗式の直線スケール１２３と、この直線スケール１２３に、軸間方向（Ｆ１−Ｆ２方向）に沿って移動自在に装着されたセンサプレート１２４を備えている。固定台１２１には、ブラケット１２５を介してシリンダ１２６が支持されている。このシリンダ１２６は、ブラケット１２５に固定されたシリンダ本体１２６ａと、シリンダ本体１２６ａからＦ２方向に延びるピストン１２６ｂからなり、ピストン１２６ｂの先端に、センサプレート１２４が固定されている。軸間方向に移動自在とされたセンサプレート１２４は、シリンダ１２６によりＦ２方向に付勢され、実線で示す初期位置に戻されるようになっている。直線スケール１２３は、初期位置からＦ１方向に移動したセンサプレート１２４の移動距離を検出する。

研削ユニット４０Ｂを軸間方向に沿ってターンテーブル３５の外側方向に移動させる検出動作が行われると、砥石固定部４８の外周面４８ａがセンサプレート１２４の先端１２４ａに当接し、センサプレート１２４がＦ１方向に移動する。図１１に示すように、第２実施形態での検出動作では、研削ユニット４０Ｂは基準ポイントＰから軸間方向に沿ってターンテーブル３５の外側方向に一定距離ｄ移動させられる。この距離ｄは、使用される複数種類の研削ホイール４５全ての砥石固定部４８の外周面４８ａが初期位置にあるセンサプレート１２４に当接し、さらにセンサプレート１２４がある程度の距離を移動する距離に設定される。すなわち、距離ｄは、最も小径の砥石固定部４８であっても、その砥石固定部４８が当接するセンサプレート１２４が、初期位置から移動可能な距離に設定される。

また、第２実施形態では、直線スケール１２３で検出されるセンサプレート１２４の移動距離が図３に示す判別手段１４０に供給される。判別手段１４０には、直線スケール１２３が検出したセンサプレート１２４の移動距離が“検出距離”として供給される。そして判別手段１４０は、検出距離に応じた砥石部４９Ａの外径、すなわち研削ホイール４５の種類を記憶している。

第２実施形態では、研削ユニット４０Ｂを、基準ポイントから軸間方向に沿って工具検出装置１２０方向（Ｆ１方向）に一定距離（図１１で距離ｄ）移動させる。移動の途中において、研削ホイール４５の砥石固定部４８の外周面４８ａが、初期位置にあるセンサプレート１２４の先端１２４ａに当接し、さらにセンサプレート１２４が砥石固定部４８によって押され、砥石固定部４８の外径に応じた距離、Ｆ１方向に移動する。

判別手段１４０には、センサプレート１２４の移動距離、すなわち検出距離が供給される。検出距離は、センサプレート１２４に当接してＦ１方向に移動させる砥石固定部４８の外径、すなわち砥石部４９Ａの外径が大きければ大きいほど長い。

図１１（ａ）は、外径Ｄ１の砥石固定部４８を有する研削ホイール４５が装着された研削ユニット４０Ｂが、基準ポイントＰから距離ｄ移動した様子を示しており、この時の検出距離はｄ１である。また、図１１（ｂ）は、Ｄ１よりも小径の外径Ｄ２の砥石固定部４８を有する研削ホイール４５が装着された研削ユニット４０Ｂが、基準ポイントＰから距離ｄ移動した様子を示しており、この時の検出距離はｄ１よりも短いｄ２である。

判別手段１４０は、記憶している検出距離（ｄ１，ｄ２，…）に応じた砥石部４９Ａの外径（Ｄ１，Ｄ２，…）と、事前に入力された適切な研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径とを照合し、両者が一致した場合には、研削ユニット４０Ｂに装着された研削ホイール４５が適切なものであると判別する。一方、検出距離に応じた砥石部４９Ａの外径と、事前に入力された適切な研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径とが一致しなかった場合には、装着されている研削ホイール４５は不適切なものであると判別する。この判別動作は、第１実施形態と同様のものである。

［３−３］第３実施形態
図１０は、第３実施形態の工具検出装置１３０を示している。この工具検出装置１３０は、第１実施形態のカムロッド１１３と同様のカムロッド１３３を有している。カムロッド１３３は、基台２１に固定された固定台１３１に回転軸１３２を介して水平回転自在に支持されている。回転軸１３２の上端部はカムロッド１３３から突出しており、その突出端部には、回転するカムロッド１３３をＲ２方向に回転させて実線で示す初期位置に戻すロータリーシリンダ１３４と、カムロッド１３３の回転角度を検出するパルス式あるいは抵抗式の回転スケール１３５が装着されている。なお、ロータリーシリンダ１３４の代わりにモータでカムロッド１３３を初期位置に戻すようにしてもよい。

研削ユニット４０Ｂを軸間方向に沿ってターンテーブル３５の外側方向に移動させる検出動作が行われると、砥石固定部４８の外周面４８ａがカムロッド１３３の内側端部１３３ａに当接し、カムロッド１３３がＲ１方向に回転する。第３実施形態でも、上記第２実施形態と同様に、研削ユニット４０Ｂは基準ポイントから軸間方向に沿ってターンテーブル３５の外側方向に一定距離（図１１で距離ｄに相当する）移動させられる。この一定距離は、使用される複数種類の研削ホイール４５全ての砥石固定部４８の外周面４８ａがカムロッド１３３に当接し、カムロッド１３３がある程度の角度回転する距離であり、換言すると、最も小径の砥石固定部４８であってもその砥石固定部４８によってカムロッド１３３が回転可能な距離である。

また、第２実施形態では、回転スケール１３５で検出されるカムロッド１３３の回転角度が、図３に示す判別手段１４０に供給される。判別手段１４０には、回転スケール１３５が検出したカムロッド１３３の回転角度が“検出角度”として供給される。そして判別手段１４０は、検出角度に応じた砥石部４９Ａの外径、すなわち研削ホイール４５の種類を記憶している。

第３実施形態では、研削ユニット４０Ｂを、基準ポイントから軸間方向（Ｆ１−Ｆ２方向）に沿って工具検出装置１３０方向（Ｆ１方向）に一定距離移動させる。移動の途中において、研削ホイール４５の砥石固定部４８の外周面４８ａが、初期位置にあるカムロッド１３３の内側端部１３３ａに当接し、さらにカムロッド１３３が砥石固定部４８に押されて、砥石固定部４８の外径に応じた角度、Ｒ１方向に回転する。

判別手段１４０には、回転スケール１３５で検出されたカムロッド１３３の回転角度が供給される。カムロッド１３３の回転角度は、カムロッド１３３をＲ１方向に移動させる砥石固定部４８の外径、すなわち砥石部４９Ａの外径が大きければ大きいほど大きい。判別手段１４０は、記憶している検出角度に応じた砥石部４９Ａの外径と、事前に入力された適切な研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径とを照合し、両者が一致した場合には、研削ユニット４０Ｂに装着された研削ホイール４５が適切なものであると判別する。一方、検出角度に応じた砥石部４９Ａの外径と、事前に入力された適切な研削ホイール４５の砥石部４９Ａの外径とが一致しなかった場合には、装着されている研削ホイール４５は不適切なものであると判別される。

上記第２実施形態および第３実施形態にあっても、第１実施形態と同様に、装置に装着された工具の種類を大きさによって確実に確認することができ、付け替えミスがあったとしてもそのまま研削が開始されることが防止され、安全に装置を運転させることができるといった作用効果が奏される。また、第２実施形態および第３実施形態の工具検出装置１２０，１３０は、仕上げ側の研削ユニット４０Ｂに対応するものであるが、これら工具検出装置１２０，１３０は、粗研削側の研削ユニット４０Ａにも対応して、左右対称の構成で配設されている。

なお、上記各実施形態では凹部４Ａを形成するための研削ホイール４５を挙げているが、研削ホイール４５としては、ウェーハ１の裏面研削を行う前の段階で、チャックテーブル３０の上面全面を研削するセルフカット用の研削ホイールも使用される。このような研削ホイールも、上記各実施形態の工具検出装置１１０（１２０，１３０）によって、砥石部の径が確認される。

セルフカット用の研削ホイールは、砥石部の径がチャックテーブル３０の半径よりも大きく、もしも、上記のような凹部形成用の研削ホイール４５が装着されていたら、チャックテーブル３０の全面を研削することはできない。逆に、凹部形成の際にセルフカット用の研削ホイール４５が装着されていたら、ウェーハ１の裏面１ｂは全面が研削されて凹部４Ａは形成されないといった事態になる。本実施形態では、このような付け替えミスによるトラブルが未然に回避され、行うべき研削の態様に応じた適切な研削ホイールを装着することができるわけである。

本発明の実施形態に係る研削装置によって裏面研削されるウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 研削によって凹部が形成されたウェーハの裏面側を示す斜視図である。 実施形態に係る研削装置の全体斜視図である。 図３の研削装置の研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 研削ユニットの取付構造を示す平面図である。 研削ユニットでウェーハ裏面に凹部を形成している状態を示す側面図である。 図３の研削装置が備える第１実施形態の工具検出装置を示す斜視図である。 第１実施形態の工具検出装置によって砥石部の外径を検出する作用を示す側面図である。 第２実施形態の工具検出装置を示す斜視図である。 第３実施形態の工具検出装置を示す斜視図である。 第２実施形態の工具検出装置によって砥石部の外径を検出する作用を示す側面図である。

符号の説明

１…半導体ウェーハ
１ａ…ウェーハの表面
１ｂ…ウェーハの裏面
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス形成領域
４Ａ…凹部
５…外周余剰領域
５Ａ…環状凸部
２０…研削装置
３０…チャックテーブル（保持手段）
３２ａ…保持面
４０Ａ，４０Ｂ…研削ユニット（加工手段）
４２…スピンドル（回転軸）
４５…研削ホイール（工具）
４８…砥石固定部
４８ａ…砥石固定部の外周面
４８ｂ…砥石固定部の端面
４９Ａ…砥石部
５２…Ｘ軸スライダ（移動手段）
５７…送り機構（送り手段）
１１０，１２０，１３０…工具検出装置（検出手段）
１４０…判別手段

Claims (1)

1. 表面に複数の半導体デバイスが形成された円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウェーハを、裏面が露出する状態に保持する平坦な保持面を有する保持手段と、
   前記保持面に対向して配設され、該保持面に略直交する方向に延びる回転軸を有し、該回転軸に着脱可能に装着される工具によって、該保持面に保持された前記ウェーハにおける前記デバイス形成領域に対応する裏面のみに加工を施す加工手段と、
   該加工手段を、前記保持面に保持されたウェーハに向かって加工送りする送り手段と、
   前記加工手段を前記保持面と平行な方向に相対移動させる移動手段と
   を具備する加工装置であって、
   前記工具は、該回転軸と同心状の円筒状外周面、および前記保持面に対向し、該保持面と略平行な端面を有する砥石固定部と、該砥石固定部の前記端面に固定され、前記円筒状外周面と略同径の外径を有する環状の砥石部とを有し、
   さらに、前記移動手段によって前記加工手段が前記保持面と平行な方向に相対移動した時の任意の位置で、前記砥石固定部の前記円筒状外周面が接触して該砥石固定部の外径位置を検出する検出手段と、
   該検出手段が検出した前記砥石固定部の外径位置に基づいて、前記工具の種類を判別する判別手段と
   を具備することを特徴とする加工装置。

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