JP2011042003A - 保持テーブルおよび研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを環状フレームに支持された状態で保持するものにおいて、センサにワークの加工量を精度よく検出させることができる保持テーブルおよび研削装置を提供すること。
【解決手段】環状フレーム１０２の開口部に半導体ウェーハＷを支持したワークユニット１０１を保持するチャックテーブル３７であって、半導体ウェーハＷを研削加工または研磨加工する加工ユニット３３、３４、３５に対向して配置され、半導体ウェーハＷを保持するワーク保持面７３ａが形成されたワーク保持部７３と、半導体ウェーハＷの加工面より下方に環状フレーム１０２を保持するフレーム保持面が形成された複数の吸着パッド７６と、複数の吸着パッド７６を囲うように、加工ユニット３３、３４、３５による加工中に半導体ウェーハＷの加工量を検出する接触式センサ４５の検出基準面７４ａが形成された基準ブロック部７４とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、環状フレームの開口部に支持した半導体ウェーハを保持する保持テーブルおよび研削装置に関する。

ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが表面に形成された半導体チップは、各種電子機器を小型化する上で必須のものとなっている。この半導体チップは、ワークとしての半導体ウェーハの表面を格子状の分割予定ライン（ストリート）により複数の矩形領域に区画し、区画された各矩形領域にデバイスを形成した後、分割予定ラインに沿って矩形領域が分割されることで製造される。

このような半導体チップの製造工程において、分割に先だち、半導体ウェーハの一面が研削されて所定の厚さに薄化される。この研削装置においては、半導体ウェーハを保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持された半導体ウェーハを研削加工する加工部と、加工中に半導体ウェーハの加工量を検出する接触式のセンサとを備え、この接触式のセンサによる検出結果に応じて加工部の駆動を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の接触式のセンサは、一対の接触子を有し、加工中に一方の接触子が半導体ウェーハの上面に接触され、他方の接触子が保持テーブルの上面に接触されている。接触式のセンサは、保持テーブルの上面を検出基準面として、半導体ウェーハの上面および検出基準面に接触された一対の接触子の高さの差分から半導体ウェーハの加工量を検出している。

特開２００７−２７６０９３号公報

ところで、近年、半導体チップの製造工程において、電子機器の小型化や軽量化の他、熱放散性の向上を目的として、半導体ウェーハの更なる薄化が望まれている。しかしながら、薄化された半導体ウェーハは、剛性が低下するため、搬送リスクが高くなるという問題があった。そこで、半導体ウェーハを環状フレームに貼着テープを介して支持させた状態で搬送することで、薄化された半導体ウェーハの搬送性を向上させることが考えられている。

この環状フレームに支持された半導体ウェーハを特許文献１に記載の保持テーブルに保持すると、半導体ウェーハと環状フレームが同一平面上に保持されるため、加工部による研削加工時に環状フレームが妨害となる。このため、半導体ウェーハが保持されるテーブル部分の周囲に複数のクランプ部を設け、クランプ部により加工部の研削面に接触しないように環状フレームの上面を半導体ウェーハの上面よりも下げた位置で、環状フレームを保持する構成が考えられる。

しかしながら、上記構成では、テーブル部分全体が環状フレームに設けられた貼着テープに覆われるため、接触式のセンサの検出基準面をテーブル部分の上面に設けることができず、半導体ウェーハの加工量を精度よく検出することができないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ワークを環状フレームに支持された状態で保持するものにおいて、センサにワークの加工量を精度よく検出させることができる保持テーブルおよび研削装置を提供することを目的とする。

本発明の保持テーブルは、貼着テープを介して環状フレームの開口部にワークを支持したワークユニットを保持する保持テーブルであって、前記ワークを研削加工または研磨加工する加工ユニットに対向して配置され、前記ワークを保持するワーク保持面が形成されたワーク保持部と、前記ワークの加工面より下方に前記環状フレームを保持するフレーム保持面が形成されたフレーム保持部と、該ワーク保持部から見て該フレーム保持部の外側に、前記加工ユニットによる加工中に前記ワークの加工量を検出するセンサの検出基準面が形成された基準ブロック部とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、環状フレームは、ワークの加工面より下方に保持されるため、加工ユニットと接触することがなく、加工ユニットによるワーク加工時の妨害となることがない。また、基準ブロック部によって、ワーク保持部から見てフレーム保持部の外側にセンサの検出基準面が形成されるため、検出基準面がワークユニットに覆われることがない。したがって、基準ブロックの検出基準面を基準として、センサに加工ユニットによる加工中にワークの加工量を精度よく検出させることができる。

また本発明は、上記保持テーブルにおいて、前記基準ブロック部は、前記ワーク保持部を囲うように環状に形成される。

また本発明は、上記保持テーブルにおいて、前記ワーク保持部には、冷却水が通る冷却路が形成されており、前記冷却路は、前記ワーク保持部の外周面に形成された開口を介して、前記ワーク保持部と環状の前記基準ブロック部とで形成される環状の中溝に連なるように構成される。

また本発明は、上記保持テーブルにおいて、前記フレーム保持部に、前記環状フレームが保持されているか否かにより前記ワークユニットの有無を検出するワークユニット検出部を備え、前記フレーム保持部は、前記ワーク保持部の周囲に複数設けられ、前記環状フレームを吸着保持する吸着保持部を有し、前記ワークユニット検出部は、前記吸着保持部に吸着力を生じさせる負圧の変動に基づいて前記ワークユニットの有無を検出するように構成される。

また本発明は、上記保持テーブルにおいて、前記フレーム保持部は、前記ワーク保持部の周囲に複数設けられ、前記ワーク保持部に向かって突出する突出部を有し、前記環状フレームは、前記ワークユニットの特定の向きにおいて前記突出部を避けるように切欠部が形成されており、前記ワークユニットが特定の向きの状態のまま前記突出部を避けるように前記ワーク保持部側に下動され、前記ワークユニットが前記ワーク保持部に接触された後に、前記ワークユニットが前記特定の向きに対し相対的に所定量回転されることにより、前記複数の突出部に形成された下面により前記環状フレームの上面が押圧保持されるように構成される。

また本発明は、上記保持テーブルにおいて、前記フレーム保持部に、前記環状フレームが保持されているか否かにより前記ワークユニットの有無を検出するワークユニット検出部を備え、前記突出部の下面には、前記環状フレームに当接する位置に吸引口が開口され、前記ワークユニット検出部は、前記吸引口における負圧を測定し、前記吸引口における負圧の変動に基づいて前記ワークユニットの有無を検出するように構成される。

本発明の研削装置は、上記の保持テーブルと、前記保持テーブルに保持された前記ワークユニットのワークを研削加工または研磨加工する加工ユニットとを備えて構成される。

本発明によれば、ワークを環状フレームに支持された状態で保持するものにおいて、センサにワークの加工量を精度よく検出させることができる。

本発明に係る保持テーブルの第１の実施の形態を示す図であり、研削装置の外観斜視図である。 本発明に係る保持テーブルの第１の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルの斜視図である。 本発明に係る保持テーブルの第１の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルの部分断面図である。 本発明に係る保持テーブルの第１の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルに対するワークユニットの載置動作の一例を説明する説明図である。 本発明に係る保持テーブルの第１の実施の形態を示す図であり、研削装置による半導体ウェーハの研削加工の一例を説明する説明図である。 本発明に係る保持テーブルの第２の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルの斜視図である。 本発明に係る保持テーブルの第２の実施の形態を示す図であり、保持ブロックの斜視図である。 本発明に係る保持テーブルの第２の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルに対するワークユニットの載置動作の一例を説明する説明図である。 本発明に係る保持テーブルの第２の実施の形態を示す図であり、ワークユニット載置時のチャックテーブルの回転動作を説明する説明図である。 本発明に係る保持テーブルの第１の実施の形態を示す図であり、ワークユニットの外観斜視図である。

以下、本発明の第１の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。最初に、本発明の実施の形態に係る保持テーブルとしてのチャックテーブルについて説明する前に、加工対象となるワークユニットについて簡単に説明する。図１０は、本発明の第１の実施の形態に係るワークユニットの外観斜視図である。

図１０に示すように、ワークユニット１０１は、上面視略円形状の環状フレーム１０２の開口部に貼着テープ１０３を介して半導体ウェーハＷを支持している。半導体ウェーハＷは、上面視円形の板状に形成されており、貼着テープ１０３に貼着される下面が格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画される。この区画された領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０４が形成される。

環状フレーム１０２は、外周縁部側の四方が切り欠かれて面取り部１０５および弧状部１０６が形成されている。半導体ウェーハＷを挟んで対向する面取り部１０５は、それぞれ平行に形成されており、分割予定ラインの一方向と平行になっている。対向する面取り部１０５間の間隔は、後述するカセット５、６（図１参照）に形成された一対のガイドブロックの間隔に合わせて形成されている。したがって、面取り部１０５をガイドブロックに沿わせるように挿入することで、ワークユニット１０１が位置決め状態でカセット５、６に収納される。ワークユニット１０１は、カセット５、６内に収容された状態で研削装置１に搬入および搬出される。

なお、本実施の形態においては、ワークとしてシリコンウェーハ等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。例えば、ＧａＡｓ等の半導体ウェーハ、セラミック、ガラス、サファイヤ（Al2O3）系の無機材料基板、板状金属や樹脂の延性材料、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（TTV: total thickness variation）が要求される各種加工材料が挙げられる。なお、ここでいう平坦度とは、ワークの被研削面を基準面として厚み方向を測定した高さのうち、最大値と最小値との差を示している。

次に、図１を参照して、研削装置の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置の外観斜視図である。

図１に示すように、研削装置１は、加工前のワークユニット１０１を搬入する他、加工後のワークユニット１０１を搬出する搬入搬出ユニット２と、搬入搬出ユニット２から搬入された半導体ウェーハＷを研削して薄化するウェーハ加工ユニット３とから構成されている。搬入搬出ユニット２は、直方体状の基台１１を有し、基台１１には搬入用カセット５、搬出用カセット６がそれぞれ載置されるカセット載置部１２、１３が前面１１ａから前方に突設されている。

カセット載置部１２は、搬入口として機能し、加工前のワークユニット１０１が収容された搬入用カセット５が載置される。カセット載置部１３は、搬出口として機能し、加工後のワークユニット１０１が収容される搬出用カセット６が載置される。基台１１の上面には、カセット載置部１２、１３に面して搬入搬出アーム１４が設けられ、搬入搬出アーム１４に隣接してウェーハ加工ユニット３側の一の角部に位置決め機構１５、他の角部にスピンナー洗浄部１６がそれぞれ設けられている。また、基台１１の上面において、位置決め機構１５とスピンナー洗浄部１６との間には、ウェーハ供給部１７およびウェーハ回収部１８が設けられている。

搬入搬出アーム１４は、搬入用カセット５から位置決め機構１５に加工前のワークユニット１０１を搬入する他、スピンナー洗浄部１６から搬出用カセット６に加工後のワークユニット１０１を収納する。位置決め機構１５は、載置台２１と、載置台２１上の四方に設けられた４つの突き当てブロック２２とを有している。４つの突き当てブロック２２は、ワークユニット１０１の環状フレーム１０２の面取り部１０５に四方から突き当り、ワークユニット１０１を位置決めするものであり、三方に位置する突き当てブロック２２の突き当て面が平坦面、残りの一方に位置する突き当てブロック２２の突き当て面が曲面にそれぞれ形成されている。

ウェーハ供給部１７は、載置台２１に載置された加工前のワークユニット１０１をピックアップし、ウェーハ加工ユニット３のチャックテーブル（保持テーブル）３７に載置する。ウェーハ回収部１８は、チャックテーブル３７に載置された加工後のワークユニット１０１をピックアップし、スピンナー洗浄部１６のスピンナー洗浄テーブル２４に載置する。スピンナー洗浄部１６は、基台１１内においてスピンナー洗浄テーブル２４に載置されたワークユニット１０１を回転させ、洗浄水を噴射して洗浄する。

ウェーハ加工ユニット３は、荒研削ユニット３３、仕上げ研削ユニット３４および研磨ユニット３５とワークユニット１０１を保持したチャックテーブル３７とを相対回転させて半導体ウェーハＷを加工するように構成されている。また、ウェーハ加工ユニット３は、直方体状の基台３１を有し、基台３１の前面には搬入搬出ユニット２が接続されている。基台３１の上面には、４つのチャックテーブル３７が配置されたターンテーブル３８が設けられ、ターンテーブル３８の周囲には支柱部４１、４２、４３が立設されている。

ターンテーブル３８は、大径の円盤状に形成されており、上面には周方向に９０度間隔で４つのチャックテーブル３７が配置されている。そして、ターンテーブル３８は、図示しない回転駆動機構に接続され、回転駆動機構によりＤ１方向に９０度間隔で間欠回転される。これにより、４つのチャックテーブル３７は、ウェーハ供給部１７およびウェーハ回収部１８との間でワークユニット１０１を受け渡す載せ換え位置、荒研削ユニット３３に半導体ウェーハＷを対向させる荒研削位置、仕上げ研削ユニット３４に半導体ウェーハＷを対向させる仕上げ研削位置、研磨ユニット３５に半導体ウェーハＷを対向させる研磨位置の間を移動される。

チャックテーブル３７は、ワークユニット１０１を保持するものであり、中央部分で半導体ウェーハＷを保持すると共に、周辺部分で環状フレーム１０２を保持している。この場合、チャックテーブル３７は、半導体ウェーハＷよりも環状フレーム１０２を低い位置で保持しており、加工ユニット３３、３４、３５による加工中に研削面（研磨面）と環状フレーム１０２との接触を防止している。なお、チャックテーブル３７の詳細については後述する。

基台３１の上面において、ターンテーブル３８の荒研削位置、仕上げ研削位置および研磨位置の近傍にはそれぞれ接触式センサ４５が設けられている。接触式センサ４５は、２つの接触子を有し、研削加工中に一方の接触子が半導体ウェーハＷの上面に接触され、他方の接触子がチャックテーブル３７上の後述する検出基準面７４ａに接触されている。そして、２つの接触子の高さの差分から研削深さが制御される。

支柱部４１には、前面に荒研削ユニット３３を移動させる研削ユニット移動機構５１が設けられている。研削ユニット移動機構５１は、支柱部４１に対してボールねじ式の移動機構により上下方向に移動するＺ軸テーブル５２を有している。Ｚ軸テーブル５２には、前面に取り付けられた支持部５３を介して荒研削ユニット３３が支持されている。支柱部４２には、前面に仕上げ研削ユニット３４を移動させる研削ユニット移動機構５５が設けられている。研削ユニット移動機構５５は、研削ユニット移動機構５１と同様の構成を有し、仕上げ研削ユニット３４を支持している。

支柱部４３には、前面に研磨ユニット３５を移動させる研磨ユニット移動機構６１が設けられている。研磨ユニット移動機構６１は、支柱部４３に対してボールねじ式の移動機構によりＹ軸方向に移動するＹ軸テーブル６２と、Ｙ軸テーブル６２に対してボールねじ式の移動機構により上下方向に移動するＺ軸テーブル６３とを有している。Ｚ軸テーブル６３には、前面に取り付けられた支持部６４を介して研磨ユニット３５が支持されている。

荒研削ユニット３３は、図示しないスピンドルの下端に着脱自在に装着された研削砥石６６を有している。研削砥石６６は、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。研削砥石６６は、スピンドルの駆動に伴い、Ｚ軸回りに回転される。仕上げ研削ユニット３４は、荒研削ユニット３３と略同様の構成を有しているが、研削砥石６７として粒度が細かいものを使用している。研磨ユニット３５は、荒研削ユニット３３と略同様の構成を有するが、研削砥石６６の代わりに発泡剤や繊維質等で形成された研磨砥石６８が使用される。

次に、図２を参照して、チャックテーブルについて詳細構成に説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。

図２に示すように、チャックテーブル３７は、支持台７１と、支持台７１上に設けられ、上下方向に延びるＺ軸回りに回転可能な円板状のテーブル部７２とを有している。テーブル部７２の上面中央には、ワークユニット１０１の半導体ウェーハＷを吸着保持するワーク保持部７３が設けられている。ワーク保持部７３の周囲には、環状の基準ブロック部７４が設けられており、この基準ブロック部７４の内周面とワーク保持部７３の外周面とによりテーブル部７２上に環状の中溝７５が形成される。

テーブル部７２上に形成された中溝７５には、周方向に等間隔で配置され、ワーク保持部７３の周囲において環状フレーム１０２を保持する４つの吸着パッド７６が配置されている。また、支持台７１の内部には、各吸着パッド７６に環状フレーム１０２が保持されているか否かにより、チャックテーブル３７上のワークユニット１０１の有無を検出するワークユニット検出部７７が設けられている。

ワーク保持部７３は、所定の厚みを有する円板状であり、上面にはポーラスセラミック材によりワーク保持面７３ａが形成されている。ワーク保持面７３ａは、負圧により貼着テープ１０３を介して半導体ウェーハＷを吸着する面であり、支持台７１の内部の配管を介して基台１１内の図示しない吸引源に接続されている。

各吸着パッド７６は、パッド面７６ａを上方に向けてテーブル部７２上に立設されており、パッド面７６ａには吸引口が形成されている。パッド面７６ａは、吸引口の負圧により環状フレーム１０２を吸着する面であり、支持台７１の内部の配管を介して基台３１内の図示しない吸引源に接続されている。また、各パッド面７６ａは、ワーク保持面７３ａに平行なフレーム保持面を形成している。各パッド面７６ａにより形成されるフレーム保持面は、ワーク保持面７３ａよりも低い位置に形成されており、少なくとも環状フレーム１０２の上面が研削（研磨）加工後の半導体ウェーハＷの上面より下側に位置する様に環状フレーム１０２を保持する。

基準ブロック部７４は、円環状に形成されており、ワーク保持部７３および各吸着パッド７６にワークユニット１０１が保持された場合に、ワークユニット１０１の外周を囲うようにテーブル部７２上に設けられている。基準ブロック部７４の上面は、ワーク保持面７３ａと同一平面内に位置されており、接触式センサ４５の検出基準面７４ａになっている。この検出基準面７４ａに接触式センサ４５の片側の接触子が接触されることで、接触式センサ４５により検出基準面７４ａを基準として半導体ウェーハＷの加工量が検出される。

ワークユニット検出部７７は、吸着パッド７６の吸引口に連なる管路内の負圧を検出する図示しない圧力センサを有し、圧力センサの測定値に応じてチャックテーブル３７上のワークユニット１０１の有無を検出する。具体的には、ワークユニット検出部７７は、判定用の閾値を記憶しており、圧力センサに測定された負圧の大きさを閾値以上か否かを判定し、負圧の大きさを閾値以上と判定した場合にワークユニット１０１を検出する。

例えば、環状フレーム１０２により吸着パッド７６の吸引口が覆われていない場合、管路内の負圧が閾値未満と判定され、ワークユニット検出部７７によりワークユニット１０１が検出されない。一方、ワークユニット１０１により吸着パッド７６の吸引口が覆われると、管路内の負圧が大きくなって閾値以上と判定され、ワークユニット検出部７７によりワークユニット１０１が検出される。

このように、ワークユニット検出部７７は、負圧によりワークユニット１０１の有無を検出するため、電気的にワークユニット１０１の有無を検出する構成と比較して、部品点数を減らして安価に検出部を構成することができる。また、電気配線が必要なセンサをチャックテーブル３７のように回転するものに設置することは配線の関係上困難であるが、負圧によりワークユニット１０１の有無を検出する手法を用いた場合はチャックテーブル３７上の環状フレーム１０２の有無を容易に検出できる。

また、図３に示すように、ワーク保持部７３の内部には、ワーク保持面７３ａを冷却する冷却水が通る冷却路８１が形成されている。冷却路８１は、ワーク保持部７３の中心位置から四方に延び、ワーク保持部７３の外周面に形成された４つの開口８２を介して中溝７５に連通されている。ワーク保持部７３の中心に位置する冷却路８１の合流部分には、テーブル部７２および支持台７１の内部の流路を介して基台１１内に設けられた図示しない給水源が接続される。給水源から供給された冷却水は、冷却路８１を通過することにより、ワーク保持面７３ａを介して半導体ウェーハＷを冷却している。

冷却路８１を通過した冷却水は、環状の中溝７５に流出され、中溝７５を洗浄する洗浄水として利用される。中溝７５に流出された冷却水は、半導体ウェーハＷの加工によって中溝７５に飛散された研削屑を洗い流し、基準ブロック部７４の内周面に形成された排水口８３を介して排出される。このように、中溝７５は、ワーク保持部７３の開口８２から流出される冷却水により洗浄されることにより、研削屑が堆積することなくクリーンに保たれている。また、冷却水を中溝７５の洗浄に用いることにより、冷却水を利用せずに中溝７５を洗浄水で洗浄する構成と比較して、節水することができる。

図４を参照して、チャックテーブルに対するワークユニットの載置動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るチャックテーブルに対するワークユニットの載置動作の一例を説明する説明図である。

図４（ａ）に示すように、ウェーハ供給部１７は、載置台２１において位置決めされたワークユニット１０１を吸着保持し、チャックテーブル３７の上方に位置させる。この場合、ウェーハ供給部１７は、ワークユニット１０１の環状フレーム１０２の上面を保持している。そして、ウェーハ供給部１７は、チャックテーブル３７の上方からチャックテーブル３７に向かって下動し始める。

ウェーハ供給部１７の下動により、最初にワークユニット１０１の半導体ウェーハＷの背面側がワーク保持部７３のワーク保持面７３ａに接触され、続いてワークユニット１０１の環状フレーム１０２の背面側が各吸着パッド７６のパッド面７６ａに接触される。そして、図４（ｂ）に示すように、半導体ウェーハＷの上面よりも低い位置に環状フレーム１０２の上面が位置される。この場合、環状フレーム１０２は、加工ユニット３３、３４、３５による半導体ウェーハＷの加工中に研削面（研磨面）と接触しない高さに位置されている。

そして、半導体ウェーハＷが貼着テープ１０３を介してワーク保持面７３ａに吸着保持されると共に、環状フレーム１０２が貼着テープ１０３を介して各吸着パッド７６に吸着保持される。このとき、環状フレーム１０２により各吸着パッド７６のパッド面７６ａが覆われるため、ワークユニット検出部７７によりチャックテーブル３７上のワークユニット１０１が検出される。このようにして、ワークユニット１０１がチャックテーブル３７に保持されると、ウェーハ供給部１７はワークユニット１０１の吸着を解除し、チャックテーブル３７から離間するように上動する。

図５を参照して、研削装置による研削加工について説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置による半導体ウェーハの研削加工の一例を説明する説明図である。なお、図５においては、荒研削ユニットによる荒研削加工を例示して説明するが、仕上げ研削ユニットおよび研磨ユニットも同様の動作で加工を行う。

図５（ａ）に示すように、ワークユニット１０１がチャックテーブル３７に保持されると、接触式センサ４５の一方の接触子４５ａが半導体ウェーハＷの加工面となる上面に接触され、他方の接触子４５ｂが基準ブロック部７４の検出基準面７４ａに接触される。そして、接触式センサ４５により２つの接触子４５ａ、４５ｂの高さの差分値の検出が開始される。

次に、図５（ｂ）に示すように、荒研削ユニット３３が駆動されると、スピンドルとチャックテーブル３７が回転され、スピンドルと共に回転された研削砥石６６の研削面がワーク保持部７３に保持された半導体ウェーハＷの上面に押し当てられて研削加工が行われる。この場合、研削砥石６６は、研削面が半導体ウェーハＷの中心を通過するように半導体ウェーハＷに押し当てられるため、半導体ウェーハＷ全体を覆うことがない。このように、半導体ウェーハＷの加工面が研削砥石６６から露出されるため、研削加工中に接触式センサ４５の接触子４５ａを半導体ウェーハＷの加工面に接触させることが可能となる。

また、基準ブロック部７４は、ワーク保持部７３を囲う環状に形成され、検出基準面７４ａが周方向に一定の高さとなるため、チャックテーブル３７の回転に伴って回転された場合でも、高さレベルを一定に保つことが可能となる。このように、基準ブロック部７４を環状とすることにより、研削加工中に接触式センサ４５の接触子４５ｂを、常に一定の高さレベルで基準ブロック部７４に接触させることが可能となる。

そして、接触式センサ４５は、接触子４５ａおよび接触子４５ｂを介して、半導体ウェーハＷの加工面と検出基準面７４ａとの高さの差分値をリアルタイムで検出する。接触式センサ４５によって検出された差分値は、研削装置１内の図示しない制御部にフィードバックされる。制御部は、接触式センサ４５によりフィードバックされた差分値が目標値に近づくように荒研削ユニット３３の加工送り量を制御する。

なお、本実施の形態においては、検出基準面７４ａがワーク保持面７３ａと同一平面内にあるため、加工後の半導体ウェーハＷおよび貼着テープ１０３の厚みの合計値が目標値として制御部に設定されている。しかしながら、検出基準面７４ａがワーク保持面７３ａと同一平面内にある構成に限定されるものではない。半導体ウェーハＷの加工面と検出基準面７４ａとの差分から加工後の半導体ウェーハＷの厚みを正確に検出可能であれば、検出基準面７４ａをワーク保持面７３ａと異なる高さに設けるようにしてもよい。

次に、研削装置による研削動作の流れについて説明する。

搬入搬出アーム１４により搬入用カセット５から加工前のワークユニット１０１が取り出され、位置決め機構１５に載置される。次に、位置決め機構１５においてワークユニット１０１が４つの突き当てブロック２２により突き当てられて位置決めされる。次に、ウェーハ供給部１７によりワークユニット１０１がチャックテーブル３７に載置され、環状フレーム１０２が４つの吸着パッド７６に保持され、半導体ウェーハＷがワーク保持部７３に保持される。

次に、ターンテーブル３８が９０度回転してチャックテーブル３７に保持されたワークユニット１０１が荒研削位置に移動され、荒研削ユニット３３により半導体ウェーハＷが荒研削される。このとき、接触式センサ４５に検出された半導体ウェーハＷの加工面と基準ブロック部７４の検出基準面７４ａとの差分値により荒研削ユニット３３の加工送り量が制御される。次に、ターンテーブル３８が９０度回転してチャックテーブル３７に保持されたワークユニット１０１が仕上げ研削位置に移動され、仕上げ研削ユニット３４により半導体ウェーハＷが仕上げ研削される。このとき、接触式センサ４５の検出値により仕上げ研削ユニット３４の加工送り量が制御される。

次に、ターンテーブル３８が９０度回転してチャックテーブル３７に保持されたワークユニット１０１が研磨位置に移動され、研磨ユニット３５により半導体ウェーハＷが研磨される。このとき、接触式センサ４５の検出値により研磨ユニット３５の加工送り量が制御される。次に、ターンテーブル３８が９０度回転してチャックテーブル３７に載置されたワークユニット１０１がウェーハ載せ換え位置に移動される。

次に、ウェーハ回収部１８によりワークユニット１０１がスピンナー洗浄テーブル２４に載置され、スピンナー洗浄テーブル２４においてワークユニット１０１に付着した研削屑等が洗浄される。次に、搬入搬出アーム１４により洗浄後のワークユニット１０１が、スピンナー洗浄テーブル２４から搬出用カセット６に収容される。

以上のように、本実施の形態に係る研削装置１によれば、環状フレーム１０２は、半導体ウェーハＷの加工面より下方に保持されるため、加工ユニット３３、３４、３５と接触することがなく、加工ユニット３３、３４、３５による研削加工時および研磨加工時の妨害となることがない。また、基準ブロック部７４によって、ワーク保持部７３の中心から吸着パッド７６よりも離間した位置に検出基準面７４ａが形成されるため、検出基準面７４ａがワークユニット１０１に覆われることがない。したがって、基準ブロック部７４の検出基準面７４ａを基準として、接触式センサ４５に半導体ウェーハＷの加工量を精度よく検出させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態に係るチャックテーブルは、上述した第１の実施の形態に係るチャックテーブルと環状フレームを保持する構成についてのみ相違する。したがって、特に相違点についてのみ説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態に係るチャックテーブルの斜視図である。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る保持ブロックの斜視図である。

図６に示すように、本実施の形態に係るチャックテーブル９１は、ワーク保持部９７の周囲に４つの吸着パッド７６の代わりに４つの保持ブロック９２を設けて構成される。各保持ブロック９２は、ワーク保持部９７を中心として９０度間隔で配置されており、テーブル部９９上に立設した立設部９３と、立設部９３の上端部からワーク保持部９７側に突出した突出部９４とを有している。

各保持ブロック９２の向かい合う突出部９４の対向面９４ａ（図７参照）は、互いに平行に形成されており、環状フレーム１０２の対向する面取り部１０５の間隔よりも広く、かつ環状フレーム１０２の対向する弧状部１０６の間隔よりも狭く形成されている。したがって、各保持ブロック９２は、ワークユニット１０１が特定の方向に向いた場合のみ、上方からワーク保持部９７にワークユニット１０１の侵入を許容する。

各保持ブロック９２の突出部９４の下面９４ｂは、ワーク保持面９７ａにおいてワークユニット１０１が上記した特定の向きから所定量回転された場合に、環状フレーム１０２の上面に当接する当接面となっており、ワーク保持面９７ａよりも低い位置に形成されている。また、各突出部９４には、突出方向に対して直交する方向に位置する両側面から下面９４ｂに向けて傾斜する傾斜面９４ｃが形成されている。この傾斜面９４ｃは、環状フレーム１０２のチャックテーブル９１に対する相対的な回転動を下動に変換し、環状フレーム１０２を下面９４ｂにガイドするように機能する。なお、ここでいう所定量とは、チャックテーブル９１が特定の向きからワークユニット１０１を保持可能な向きとなるまでの回転量のことをいう。

また、各突出部９４の下面９４ｂには、ワークユニット１０１検出用の吸引口９５が形成されており、この吸引口９５は基台３１内の図示しない吸引源に接続されている。この場合、吸引口９５により発生する負圧は、突出部９４の下面９４ｂに保持されたワークユニット１０１の回転を規制しない程度に調整されており、ワークユニット１０１の取り付けおよび取り外しを阻害することがない。

支持台１００の内部には、ワークユニット検出部９６が設けられている。ワークユニット検出部９６は、吸引口９５に連なる管路内の負圧を検出する図示しない圧力センサを有し、圧力センサの測定値に応じてチャックテーブル９１上のワークユニット１０１の有無を検出する。具体的には、ワークユニット検出部９６は、判定用の閾値を記憶しており、圧力センサに測定された負圧の大きさを閾値以上か否かを判定し、負圧の大きさを閾値以上と判定した場合にワークユニット１０１が検出する。

図８を参照して、チャックテーブルに対するワークユニットの載置動作について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係るチャックテーブルに対するワークユニットの載置動作の一例を説明する説明図である。

図８（ａ）に示すように、ウェーハ供給部１７は、載置台２１において位置決めされたワークユニット１０１を吸着保持し、チャックテーブル９１の上方に位置させる。この場合、ワークユニット１０１の各面取り部１０５と各保持ブロック９２の突出部９４の対向面９４ａとが平行になるようにチャックテーブル９１の向きが調整される。

次に、図８（ｂ）に示すように、ウェーハ供給部１７は、チャックテーブル９１の上方からチャックテーブル９１に向かって下動し始める。このとき、向かい合う突出部９４の対向面９４ａ間の間隔が、環状フレーム１０２の向かい合う面取り部１０５間の間隔より広いため、ワークユニット１０１のワーク保持面９７ａへの載置が許容され、環状フレーム１０２がワーク保持面９７ａの下方に位置される。

次に、図８（ｃ）および図９に示すように、矢印Ａ方向にチャックテーブル９１が所定量回転し、環状フレーム１０２の弧状部１０６が各突出部９４の傾斜面９４ｃに押し下げられつつ、各突出部９４の下面９４ｂに向けてガイドされる。そして、環状フレーム１０２は、各突出部９４の下面９４ｂに当接されることにより、チャックテーブル９１に押圧保持される。

このとき、図８（ｄ）に示すように、環状フレーム１０２により突出部９４の吸引口９５が覆われるため、ワークユニット検出部９６によりチャックテーブル９１上のワークユニット１０１が検出される。このようにして、ワークユニット１０１がチャックテーブル９１に保持されると、ウェーハ供給部１７はワークユニット１０１の吸着を解除し、チャックテーブル９１から離間するように上動する。

以上のように、本実施の形態に係る研削装置によれば、第１の実施の形態に係るチャックテーブル３７の効果に加え、突出部９４の下面９４ｂにより環状フレーム１０２の上面を押圧保持する構成としたため、吸着パッドを使用する構成と比較して吸引源の吸引容量を小さくすることが可能となる。

なお、上記した各実施の形態においては、吸着保持部としての吸着パッドのパッド面および保持ブロックの下面により環状フレームを保持するフレーム保持面を形成する構成としたが、この構成に限定されるものではない。フレーム保持面は、ワーク保持面よりも下方に環状フレームを保持する構成であれば、どのように形成されていてもよい。

また、上記した各実施の形態においては、吸着パッドや保持ブロック等のフレーム保持部を４つ設ける構成としたが、この構成に限定されるものではない。フレーム保持部は、環状フレームを保持可能であればよく、例えば、１つのフレーム保持部により環状フレームを保持する構成としてもよい。

また、上記した各実施の形態においては、接触式センサにより半導体ウェーハの加工量を検出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。センサは、半導体ウェーハと検出基準面との高さの差分値から半導体ウェーハの加工量を検出するものであれば、どのような構成であってもよい。

また、上記した各実施の形態においては、基準ブロック部を環状に形成する構成としたが、この構成に限定されるものではない。基準ブロック部は、検出基準面を有していればよく、例えば、上面に検出基準面を有する柱状に形成してもよい。ただし、基準ブロック部が環状に形成されない場合には、チャックテーブルと共に回転しないように基台上に設けるようにする。

また、上記した各実施の形態においては、ワーク保持部に冷却路を設け、冷却路を流れる冷却水を用いて中溝を洗浄する構成としたが、この構成に限定されるものではない。冷却水を中溝の洗浄水として利用しない構成としてもよい。

また、上記した各実施の形態においては、ワークユニット検出部を支持台内に設ける構成としたが、この構成に限定されるものではない。ワークユニット検出部をどこに設けてもよく、ワークユニット検出部をウェーハ加工ユニットの基台内に設ける構成としてもよい。

また、上記した第２の実施の形態においては、環状フレームの半導体ウェーハを挟んだ対向位置を平行に切り欠くことにより、切欠部としての面取り部を形成する構成としたが、この構成に限定されるものではない。環状フレームは、特定の向きにおいてだけ保持ブロックの突出部を避けるように外周側が切り欠かれていればよい。

また、上記した第２の実施の形態においては、突出部の傾斜面により環状フレームが突出部の下面にガイドされる構成としたが、この構成に限定されるものではない。ウェーハ供給部の下動により、環状フレームを突出部の下面まで押し下げるようにしてもよい。

また、上記した第２の実施の形態においては、チャックテーブルを所定量回転させることにより、チャックテーブルにワークユニットを保持させる構成としたが、この構成に限定されるものではない。チャックテーブルとワークユニットとが相対的に回転することによりチャックテーブルにワークユニットを保持される構成であればよく、チャックテーブルの代わりにワークユニットを回転させてもよいし、チャックテーブルおよびワークユニットを回転させてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明は、センサにワークの加工量を精度よく検出させることができるという効果を有し、特に、環状フレームの開口部に支持した半導体ウェーハを保持する保持テーブルおよび研削装置に有用である。

１ 研削装置
２ 搬入搬出ユニット
３ ウェーハ加工ユニット
１４ 搬入搬出アーム
１５ 位置決め機構
１６ スピンナー洗浄部
１７ ウェーハ供給部
１８ ウェーハ回収部
３３ 荒研削ユニット（加工ユニット）
３４ 仕上げ研削ユニット（加工ユニット）
３５ 研磨ユニット（加工ユニット）
３７、９１ チャックテーブル（保持テーブル）
４５ 接触式センサ（センサ）
４５ａ 接触子
４５ｂ 接触子
７１、１００ 支持台
７２、９９ テーブル部
７３、９７ ワーク保持部
７３ａ、９７ａ ワーク保持面
７４ 基準ブロック部
７４ａ 検出基準面
７５ 中溝
７６ 吸着パッド（フレーム保持部、吸着保持部）
７６ａ パッド面（フレーム保持面）
７７、９６ ワークユニット検出部
８１ 冷却路
８２ 開口
８３ 排水口
９２ 保持ブロック（フレーム保持部）
９３ 立設部
９４ 突出部
９４ａ 対向面
９４ｂ 下面（フレーム保持面）
９４ｃ 傾斜面
９５ 吸引口
１０１ ワークユニット
１０２ 環状フレーム
１０３ 貼着テープ
１０４ デバイス
１０５ 面取り部（切欠部）
Ｗ 半導体ウェーハ（ワーク）

Claims (7)

1. 貼着テープを介して環状フレームの開口部にワークを支持したワークユニットを保持する保持テーブルであって、
   前記ワークを研削加工または研磨加工する加工ユニットに対向して配置され、前記ワークを保持するワーク保持面が形成されたワーク保持部と、
   前記ワークの加工面より下方に前記環状フレームを保持するフレーム保持面が形成されたフレーム保持部と、
   該ワーク保持部から見て該フレーム保持部の外側に、前記加工ユニットによる加工中に前記ワークの加工量を検出するセンサの検出基準面が形成された基準ブロック部とを備えたことを特徴とする保持テーブル。
2. 前記基準ブロック部は、前記ワーク保持部を囲うように環状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の保持テーブル。
3. 前記ワーク保持部には、冷却水が通る冷却路が形成されており、
   前記冷却路は、前記ワーク保持部の外周面に形成された開口を介して、前記ワーク保持部と環状の前記基準ブロック部とで形成される環状の中溝に連なることを特徴とする請求項２に記載の保持テーブル。
4. 前記フレーム保持部に、前記環状フレームが保持されているか否かにより前記ワークユニットの有無を検出するワークユニット検出部を備え、
   前記フレーム保持部は、前記ワーク保持部の周囲に複数設けられ、前記環状フレームを吸着保持する吸着保持部を有し、
   前記ワークユニット検出部は、前記吸着保持部に吸着力を生じさせる負圧の変動に基づいて前記ワークユニットの有無を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の保持テーブル。
5. 前記フレーム保持部は、前記ワーク保持部の周囲に複数設けられ、前記ワーク保持部に向かって突出する突出部を有し、
   前記環状フレームは、前記ワークユニットの特定の向きにおいて前記突出部を避けるように切欠部が形成されており、
   前記ワークユニットが特定の向きの状態のまま前記突出部を避けるように前記ワーク保持部側に下動され、前記ワークユニットが前記ワーク保持部に接触された後に、前記ワークユニットが前記特定の向きに対し相対的に所定量回転されることにより、前記複数の突出部に形成された下面により前記環状フレームの上面が押圧保持されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の保持テーブル。
6. 前記フレーム保持部に、前記環状フレームが保持されているか否かにより前記ワークユニットの有無を検出するワークユニット検出部を備え、
   前記突出部の下面には、前記環状フレームに当接する位置に吸引口が開口され、
   前記ワークユニット検出部は、前記吸引口における負圧を測定し、前記吸引口における負圧の変動に基づいて前記ワークユニットの有無を検出することを特徴とする請求項５に記載の保持テーブル。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の保持テーブルと、前記保持テーブルに保持された前記ワークユニットのワークを研削加工または研磨加工する加工ユニットとを備えたことを特徴とする研削装置。

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