JP2011023618A - Wafer cleaning apparatus - 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洗浄するウエーハ洗浄装置に関する。 The present invention relates to a wafer cleaning apparatus for cleaning a wafer such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ(デバイス)に分割される。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a semiconductor wafer having a substantially disk shape, and devices such as ICs and LSIs are placed in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut into individual semiconductor chips (devices) by cutting the semiconductor wafer along a street with a cutting device.
分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば50μm程度にすることが要求されている。 The divided wafer is formed to have a predetermined thickness by grinding the back surface before cutting along the street. In recent years, in order to achieve a reduction in weight and size of electrical equipment, it has been required to make the wafer thinner, for example, about 50 μm.
このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して円形凹部を形成し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に環状補強部を形成する加工方法が特開2007−19461号公報で提案されている。 Such thin wafers are difficult to handle and may be damaged during transportation. Therefore, there is disclosed a processing method in which only the back surface corresponding to the device region of the wafer is ground to form a circular recess, and an annular reinforcing portion is formed on the back surface of the wafer corresponding to the outer peripheral surplus region surrounding the device region. Proposed in the Gazette.
このように加工されたウエーハは、通常研削加工の後、研削された面に金等の金属膜が成膜される。その際、研削面に残った研削屑を取り除き、研削面を清浄に保つ必要がある。従来は、研削後のウエーハをスピンナ洗浄装置で洗浄及びスピン乾燥していた。 The wafer thus processed is usually subjected to a grinding process, and a metal film such as gold is formed on the ground surface. At that time, it is necessary to remove the grinding debris remaining on the ground surface and keep the ground surface clean. Conventionally, the ground wafer is cleaned and spin-dried by a spinner cleaning device.
しかし、スピンナ洗浄装置はウエーハを高速回転させながら高速で水を吹きつけ、研削屑をウエーハの外側へ流し落とす洗浄方法であるので、機械的にウエーハに当接して洗浄する方法に比べ洗浄効果が低く、またウエーハ外周に環状補強部があるため、環状補強部の根元に研削屑が滞留してしまうという問題がある。 However, the spinner cleaning device is a cleaning method in which water is sprayed at high speed while rotating the wafer at a high speed, and the grinding scraps are washed away to the outside of the wafer. Since there is an annular reinforcing portion on the outer periphery of the wafer, there is a problem that grinding scraps stay at the root of the annular reinforcing portion.
脆性材料からなるウエーハ表面を傷つけないようにスポンジやゴム等の弾性体からなる洗浄パッドをウエーハに接触させて洗浄すれば、より高い洗浄効果が期待されるが、数100μmの高さがある環状補強部に乗り上げてしまうと洗浄パッドと環状補強部の根元に間隙ができてしまい、やはり環状補強部の根元に研削屑が滞留してしまう。加えて、ウエーハのサイズは様々であり、外周の環状補強部の幅も1〜10mmと様々であるので、それぞれのウエーハに合ったサイズの洗浄パッドを装着する必要がある。 If cleaning is performed by bringing a cleaning pad made of an elastic material such as sponge or rubber into contact with the wafer so as not to damage the surface of the wafer made of a brittle material, a higher cleaning effect is expected, but an annular shape having a height of several hundred μm is expected. If it rides on the reinforcing part, a gap is formed at the base of the cleaning pad and the annular reinforcing part, and grinding scraps remain at the base of the annular reinforcing part. In addition, since the wafers have various sizes and the width of the outer peripheral annular reinforcing portion varies from 1 to 10 mm, it is necessary to mount a cleaning pad of a size suitable for each wafer.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハのデバイス領域の裏面に形成された円形凹部を効率良く綺麗に洗浄可能なウエーハ洗浄装置を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a wafer cleaning apparatus that can efficiently and cleanly clean a circular recess formed on the back surface of a device region of a wafer. It is.
本発明によると、回転可能なチャックテーブル上に保持され、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に環状補強部が形成されたウエーハの該円形凹部を洗浄するウエーハ洗浄装置であって、ウエーハの該円形凹部の底面に当接しながら回転して洗浄する円盤状の洗浄パッドを有する洗浄手段と、該洗浄パッドが該円形凹部の底面に当接する洗浄位置と、該洗浄パッドが該環状補強部の高さより高い位置に位置づけられる退避位置との間で該洗浄手段を移動する上下駆動手段と、該洗浄手段を水平方向に往復移動し、該洗浄位置に位置づけられた該洗浄パッドを水平方向に揺動させる水平駆動手段とを具備し、該水平駆動手段によって該洗浄パッドが往復移動する距離と該洗浄パッドの直径の合計が、該円形凹部の半径より大きく直径以下であり、該洗浄パッドの中心が該円形凹部の中心を通って移動することを特徴とするウエーハ洗浄装置が提供される。 According to the present invention, a device area on which a plurality of devices are formed and held on a rotatable chuck table and an outer peripheral surplus area surrounding the device area are formed on the surface, and a circular shape is formed on the back surface corresponding to the device area. A wafer cleaning apparatus for cleaning a circular concave portion of a wafer having a concave portion formed and an annular reinforcing portion formed on an outer peripheral side of the circular concave portion, wherein the wafer is rotated while being in contact with the bottom surface of the circular concave portion of the wafer. A cleaning means having a disc-shaped cleaning pad; a cleaning position where the cleaning pad contacts the bottom surface of the circular recess; and a retreat position where the cleaning pad is positioned higher than the height of the annular reinforcing portion. A vertical drive means for moving the cleaning means; and a horizontal drive means for reciprocating the cleaning means in the horizontal direction and swinging the cleaning pad positioned at the cleaning position in the horizontal direction. The sum of the distance that the cleaning pad reciprocates by the horizontal driving means and the diameter of the cleaning pad is greater than the radius of the circular recess and less than the diameter, and the center of the cleaning pad passes through the center of the circular recess. A wafer cleaning apparatus is provided, which is characterized in that the wafer is moved.
好ましくは、洗浄パッドはスポンジやゴム等の円盤状の弾性体から形成される。 Preferably, the cleaning pad is formed from a disk-shaped elastic body such as sponge or rubber.
本発明によると、洗浄パッドがウエーハの円形凹部に当接して洗浄するので高い洗浄効果が期待できるとともに、環状補強部の根元に接触して洗浄するため、研削屑の洗い残しを防止できる。また、洗浄範囲を適宜設定できるので、一つの洗浄パッドで様々なサイズの円形凹部に対応でき、部品点数の削減や交換工数の削減に寄与することができる。 According to the present invention, since the cleaning pad comes into contact with the circular concave portion of the wafer to perform cleaning, a high cleaning effect can be expected, and since cleaning is performed in contact with the root of the annular reinforcing portion, it is possible to prevent unwashed grinding waste. Further, since the cleaning range can be set as appropriate, a single cleaning pad can cope with circular recesses of various sizes, contributing to a reduction in the number of parts and a reduction in replacement man-hours.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図1に示す半導体ウエーハ11は、例えば厚さが700μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数のストリート13が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート13によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス15が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor wafer before being processed to a predetermined thickness. A
このように構成された半導体ウエーハ11は、デバイス15が形成されているデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19を備えている。また、半導体ウエーハ11の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ21が形成されている。
The
半導体ウエーハ11の表面11aには、保護テープ貼着工程により保護テープ23が貼着される。従って、半導体ウエーハ11の表面11aは保護テープ23によって保護され、研削時には図2に示すように裏面11bが露出する形態となる。
A
図3を参照すると、研削装置2の外観斜視図が示されている。この研削装置2は、半導体ウエーハ11のデバイス領域17に対応する裏面を研削して円形凹部を形成し、円形凹部の外周側に外周余剰領域19を含む環状補強部を形成する研削方法を実施するのに適している。
Referring to FIG. 3, an external perspective view of the
4は研削装置2のベースであり、ベースの後方には二つのコラム6a,6bが垂直に立設されている。コラム6aには、上下方向に延びる一対のガイドレール(一本のみ図示)8が固定されている。
Reference numeral 4 denotes a base of the
この一対のガイドレール8に沿って粗研削ユニット10が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット10は、そのハウジング20が一対のガイドレール8に沿って上下方向に移動する移動基台12に取り付けられている。
A
粗研削ユニット10は、ハウジング20と、ハウジング20中に回転可能に収容されたスピンドル25と、スピンドル25を回転駆動するサーボモータ22と、スピンドル25の先端に固定されたマウンタ27と、マウンタ27に着脱可能に装着された複数の粗研削用の研削砥石26を有する研削ホイール24を含んでいる。
The
粗研削ユニット10は、粗研削ユニット10を一対の案内レール8に沿って上下方向に移動するボールねじ14とパルスモータ16とから構成される粗研削ユニット移動機構18を備えている。パルスモータ16をパルス駆動すると、ボールねじ14が回転し、移動基台12が上下方向に移動される。
The
他方のコラム6bにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール(一本のみ図示)19が固定されている。この一対のガイドレール19に沿って仕上げ研削ユニット28が上下方向に移動可能に装着されている。
A pair of guide rails 19 (only one is shown) 19 extending in the vertical direction are also fixed to the
仕上げ研削ユニット28は、そのハウジング36が一対のガイドレール19に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット28は、ハウジング36と、ハウジング36中に回転可能に収容されたスピンドル37と、スピンドル37を回転駆動するサーボモータ38と、スピンドル37の先端に固定されたマウンタ39と、マウンタ39に着脱可能に装着された仕上げ研削用の研削砥石42を有する研削ホイール40を含んでいる。
The
仕上げ研削ユニット28は、仕上げ研削ユニット28を一対の案内レール19に沿って上下方向に移動するボールねじ30とパルスモータ32とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構34を備えている。パルスモータ32を駆動すると、ボールねじ30が回転し、仕上げ研削ユニット28が上下方向に移動される。
The
研削装置2は、コラム6a,6bの前側においてベース4の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル44を具備している。ターンテーブル44は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印45で示す方向に回転される。
The
ターンテーブル44には、互いに円周方向に120°離間して3個のチャックテーブル46が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル46は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
On the
ターンテーブル44に配設された3個のチャックテーブル46は、ターンテーブル44が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域A、粗研削加工領域B、仕上げ研削加工領域、及びウエーハ搬入・搬出領域Aに順次移動される。
The three chuck tables 46 arranged on the
ベース4の前側部分には、第1のウエーハカセット50と、第2のウエーハカセット52と、ウエーハ搬送ロボット54と、複数の位置決めピン58を有する位置決めテーブル56と、ウエーハ搬入機構(ローディングアーム)60と、ウエーハ搬出機構(アンローディングアーム)62と、スピンナユニット63が配設されている。
In the front portion of the base 4, there are a
ターンテーブル44を跨ぐようにベース4上にウエーハ洗浄装置64の支持部材66が取り付けられている。支持部材66の両側部に渡り一対のガイドレール68が取り付けられており、例えばボールねじ69及び図示しないパルスモータからなる水平駆動手段70(図7参照)を駆動することにより、X軸移動部材72がX軸方向に移動される。
A
図7に示すように、X軸移動部材72にはボールねじ76及びパルスモータ78からなる上下駆動手段80が取り付けられている。上下駆動手段80のボールねじ76には洗浄ユニット(洗浄手段)74に装着されたナットが螺合しており、パルスモータ78を駆動すると洗浄ユニット74が上下方向(Z軸方向)に移動される。
As shown in FIG. 7, the
洗浄ユニット74は図示しないモータにより矢印B方向に回転されるスピンドル82を有しており、スピンドル82の先端には洗浄パッド84が取り付けられている。洗浄パッド84はスポンジ、軟質ゴム等の円盤状の弾性体により形成されている。
The
洗浄パッド84は図9(A)に示す円盤形状に限定されるものではなく、図9(B)〜図9(E)に示すような各種形状の洗浄パッド84B〜84Eを採用可能である。符号85は空所又は間隙を示している。
The
このように構成された研削装置2の研削作業について以下に説明する。第1のウエーハカセット50中に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送ロボット54の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル56に載置される。
The grinding operation of the grinding
ウエーハ位置決めテーブル56に載置されたウエーハは、複数の位置決めピン58によって中心合わせが行われた後、ローディングアーム60の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Aに位置せしめられているチャックテーブル46に載置され、チャックテーブル46によって吸引保持される。
The wafer placed on the wafer positioning table 56 is centered by a plurality of positioning pins 58 and then moved to the chuck table 46 positioned in the wafer loading / unloading area A by the turning operation of the
次いで、ターンテーブル44が120度回転されて、ウエーハを保持したチャックテーブル46が粗研削加工領域Bに位置づけられる。図4に示されるように、マウント27にボルト29で着脱可能に装着された研削ホイール24は、ウエーハ11のデバイス領域17に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19に対応するウエーハの裏面に環状補強部33を形成するのに適した研削ホイールである。
Next, the
図5に最もよく示されるように、チャックテーブル46の回転中心P1と研削ホイール24の回転中心P2とは偏心しており、研削砥石26の外径はウエーハ11のデバイス領域17と外周余剰領域19との境界線35の直径より小さく、境界線35の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石26がチャックテーブル46の回転中心P1を通過するように設定される。
As best shown in FIG. 5, the rotation center P1 of the chuck table 46 and the rotation center P2 of the
チャックテーブル46を矢印aで示す方向に300rpmで回転しつつ、研削ホイール24を矢印bで示す方向に6000rpmで回転させるとともに、研削送り機構18を作動して研削ホイール24の研削砥石26をウエーハ11の裏面に接触させる。そして、研削ホイール24を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。
While rotating the chuck table 46 in the direction indicated by the arrow a at 300 rpm and rotating the
その結果、半導体ウエーハ11の裏面には、図6に示すように、デバイス領域17に対応する領域が研削されて円形凹部31が形成されるとともに、外周余剰領域19に対応する領域が残存されて環状補強部33が形成される。
As a result, as shown in FIG. 6, the region corresponding to the
粗研削の終了したウエーハ11は、ターンテーブル44を更に120度回転することにより仕上げ研削領域に位置付けられ、仕上げ研削ユニット28の仕上げ研削用の研削砥石を有する仕上げ研削ホイール40により仕上げ研削が実施される。この仕上げ研削は、図4乃至図6を参照して説明した粗研削と同様であり、研削面が仕上げ研削される。
After the rough grinding, the
仕上げ研削を終了したウエーハ11を保持したチャックテーブル46は、ターンテーブル46を更に120度回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Aに位置付けられる。
The chuck table 46 holding the
ウエーハ搬入・搬出領域Aに位置づけられた研削済みのウエーハ11に対して、ウエーハ洗浄装置64によるウエーハ11の洗浄が実施される。以下、図7及び図8を参照して、ウエーハ11の洗浄作業について詳細に説明する。
The
図7(A)に示した洗浄ユニット74は、チャックテーブル46に保持されたウエーハ11から所定距離離間した退避位置に位置づけられている。この退避位置は、少なくともチャックテーブル46に保持されたウエーハ11の環状補強部33の高さより上方に離間した位置である必要がある。
The
ウエーハ11の洗浄を開始するには、図7(A)に示す退避位置に位置づけられた洗浄ユニット74を、上下駆動手段80により矢印C方向に下降させて、図7(B)に示すように洗浄パッド84をウエーハ11の円形凹部31に当接させる。
In order to start the cleaning of the
そして、チャックテーブル46を矢印A方向に回転するとともに、ノズル86から洗浄水を噴射し、更に洗浄パッド84を矢印B方向に回転させながら洗浄パッド84でウエーハ11の円形凹部31の底を擦りながら洗浄する。
The chuck table 46 is rotated in the direction of arrow A, the cleaning water is sprayed from the
この洗浄時には、図8に示すように直径D1を有する洗浄パッド84を水平駆動手段70により距離Sだけ水平方向に往復動させながら洗浄する。これにより、ウエーハ11の円形凹部31の底を満遍なく洗浄できるとともに、円形凹部31と環状補強部33との境界部分も洗浄パッド84で洗浄することができる。
At the time of this cleaning, the
この洗浄時には、洗浄パッド84が往復移動する距離Sと洗浄パッド84の直径D1との合計がウエーハ11の円形凹部31の半径より大きく直径以下である必要がある。更に、洗浄パッド84の中心が円形凹部31の中心を通って左右に移動することが必要である。
At the time of this cleaning, the sum of the distance S that the
尚、上述した実施形態では、チャックテーブル46と洗浄パッド84は同一方向に回転しているが、洗浄パッド84とチャックテーブル46の回転方向は順方向、逆方向の何れでもよい。
In the above-described embodiment, the chuck table 46 and the
また、洗浄パッド84の形状は、図9に示すような何れの形状でもよいが、図9(D)に示すバー形状洗浄パッド84D及び図9(E)に示す十字形状洗浄パッド84Eの場合には、最外周部分はウエーハの円形凹部31の形状に沿ってR形状に形成されるのが好ましい。
The shape of the
上述した実施形態では、洗浄中はノズル86から洗浄水が供給されて洗浄が実施されるが、高圧ポンプからの高圧水を噴射するノズルや高圧エアと水からなる二流体ノズルを設けるようにしてもよい。
In the embodiment described above, cleaning water is supplied from the
研削の終了したウエーハ11は、アンローディングアーム62で吸引保持されてスピンナユニット63に搬送される。スピンナユニット63では、ウエーハ11は再び洗浄及びスピン乾燥され、更にウエーハ搬送ロボット54で把持されて第2のウエーハカセット52内に収容される。
After the grinding, the
2 研削装置
10 粗研削ユニット
11 半導体ウエーハ
17 デバイス領域
19 外周余剰領域
24 研削ホイール
28 仕上げ研削ユニット
31 円形凹部
33 環状補強部
46 チャックテーブル
64 洗浄装置
74 洗浄ユニット
84 洗浄パッド
86 ノズル
2 Grinding
Claims (2)
ウエーハの該円形凹部の底面に当接しながら回転して洗浄する円盤状の洗浄パッドを有する洗浄手段と、
該洗浄パッドが該円形凹部の底面に当接する洗浄位置と、該洗浄パッドが該環状補強部の高さより高い位置に位置づけられる退避位置との間で該洗浄手段を移動する上下駆動手段と、
該洗浄手段を水平方向に往復移動し、該洗浄位置に位置づけられた該洗浄パッドを水平方向に揺動させる水平駆動手段とを具備し、
該水平駆動手段によって該洗浄パッドが往復移動する距離と該洗浄パッドの直径の合計が、該円形凹部の半径より大きく直径以下であり、
該洗浄パッドの中心が該円形凹部の中心を通って移動することを特徴とするウエーハ洗浄装置。 The device has a device region that is held on a rotatable chuck table and has a plurality of devices formed thereon and an outer peripheral surplus region that surrounds the device region, and a circular recess is formed on the back surface corresponding to the device region, A wafer cleaning device for cleaning the circular recess of a wafer having an annular reinforcing portion formed on the outer peripheral side of the circular recess,
A cleaning means having a disk-shaped cleaning pad that rotates while cleaning the bottom surface of the circular recess of the wafer;
A vertical drive means for moving the cleaning means between a cleaning position where the cleaning pad contacts the bottom surface of the circular recess and a retreat position where the cleaning pad is positioned higher than the height of the annular reinforcement;
A horizontal drive means for reciprocally moving the cleaning means in the horizontal direction and swinging the cleaning pad positioned at the cleaning position in the horizontal direction;
The sum of the distance that the cleaning pad reciprocates by the horizontal driving means and the diameter of the cleaning pad is greater than the radius of the circular recess and less than or equal to the diameter;
A wafer cleaning apparatus, wherein the center of the cleaning pad moves through the center of the circular recess.
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