JP2013212571A

JP2013212571A - 研削装置

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Publication number: JP2013212571A
Application number: JP2012254140A
Authority: JP
Inventors: Fumio Mase; 文雄間瀬
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2032-11-20
Also published as: JP5355766B2

Abstract

【課題】ウェーハが接着剤などにより保護基板に固定されている場合であっても、研削後のウェーハ全体で厚さのバラツキを低減する。
【解決手段】研削装置は、第一回転軸線Ｏ１回りに回転する研削砥石５６と、研削砥石により研削されるべき板状ワークＰを吸着保持するチャック４８と、チャック４８が載置されているチャックベース２０６と、を具備し、チャック４８およびチャックベース２０６は第二回転軸線Ｏ２回りに回転し、チャック４８の一方の端面４８ｂおよび前記チャックベース２０６の一方の端面２０６ａのうちの少なくとも一つが第二回転軸線Ｏ２に対して所定の直角度を有しており、さらに、チャックベース２０６をチャック４８に対して相対的に第二回転軸線Ｏ２回りに回転させる回転機構部を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェーハを研削する研削装置に関する。特に、本発明は、接着剤などにより保護基板に固定されたウェーハを研削する研削装置に関する。

半導体製造分野においてはウェーハが年々大型化する傾向にあり、また、実装密度を高めるためにウェーハの薄葉化が進んでいる。ウェーハを薄葉化するために、半導体ウェーハの裏面を砥石で研削する裏面研削処理が行われている。

研削によりウェーハの厚さが小さくなると、ウェーハ全体で厚さのバラツキを低減する必要性が向上する。特許文献１〜特許文献４においては、このようなバラツキを低減するために、ウェーハを回転させる軸を砥石を回転させる軸に対して傾斜させ、砥石の接触角度を変化させている。

あるいは、特許文献５においては、ウェーハをチャックに吸着する圧力を変化させることにより、ウェーハ表面の形状を変化させている。

特開平１１−３０９６７３号公報特許第３８４９９３６号公報特開平０８−９０３７６号公報特開２００７−５４９２２号公報特開平０５−３１５３０７号公報

ところで、図１１（ａ）から図１１（ｄ）は従来技術におけるウェーハの研削作用を説明するための図である。図１１（ａ）に示されるように、裏面研削後のウェーハの取扱いを容易にする目的で、ウェーハＷを保護基板Ｓに接着剤または接着テープＴなどで固定し、保護基板Ｓと一体化させている。このように、接着剤または接着テープＴなどで保護基板Ｓと一体化されたウェーハＷを以下、単に「ワーク」または「ワークＰ」と呼ぶ場合がある。

図１１（ａ）においては、ウェーハＷおよび保護基板Ｓの厚みにはバラツキが存在しない。しかしながら、接着テープＴの厚みにバラツキがあるので、ウェーハＷの上面は保護基板Ｓの下面および水平面に対して傾斜している。

そして、図１１（ｂ）に示されるように、ワークＰの保護基板Ｓをチャック上に保持し、ワークＰのウェーハＷを研削砥石Ｇにより研削する。これにより、ウェーハＷの上面（研削面）は水平面に対して平行に研削される。しかしながら、ウェーハＷが傾斜していたために、研削後におけるウェーハの上面と下面とは互いに平行にならない（図１１（ｃ）および図１１（ｄ）を参照されたい）。

つまり、接着剤または接着テープＴなどの厚みにバラツキが存在する場合には、そのバラツキがウェーハの研削結果に影響を及ぼすことになる。なお、接着テープＴが平坦であるものの、保護基板Ｓの厚みにバラツキが有る場合にも同様な問題が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ウェーハが接着剤などにより保護基板に固定されている場合であっても、研削後のウェーハ全体で厚さのバラツキを低減することのできる研削装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、第一回転軸線回りに回転する研削砥石と、該研削砥石により研削されるべき板状ワークを吸着保持するチャックと、前記チャックが載置されているチャックベースと、を具備し、前記チャックおよび前記チャックベースは第二回転軸線回りに回転し、前記チャックの一方の端面および前記チャックベースの一方の端面のうちの少なくとも一つが前記第二回転軸線に対して所定の直角度を有しており、さらに、前記チャックベースを前記チャックに対して相対的に前記第二回転軸線回りに回転させる回転機構部を具備する研削装置が提供される。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記板状ワークの水平面に対する傾斜角度を測定する測定部と、前記チャックおよび前記チャックベースの互いに接触する端面と水平面との間のなす角度と、前記測定部により測定された前記板状ワークの前記傾斜角度とに基づいて前記回転機構部による前記チャックベースの回転量を算出する回転角度算出部を具備する。

３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記チャックの一方の端面および前記チャックベースの一方の端面が前記第二回転軸線に対して所定の直角度を有しており、前記直角度を有する前記チャックの端面と、前記直角度を有する前記チャックベースの端面とが互いに接触している。

４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、さらに、前記チャックが前記第二回転軸線回りに回転するのを防止する回転防止部を具備する。

５番目の発明によれば、３番目の発明において、前記直角度を有する前記チャックの端面および前記直角度を有する前記チャックベースの端面のうちの少なくとも一方には、前記チャックおよび前記チャックベースの周面まで半径方向に延びる少なくとも一つの溝が形成されており、前記チャックベースを前記チャックに対して前記第二回転軸線回りに相対的に回転させるときに、前記チャックとチャックベースとの間においてこれらの中心から半径方向外側に向かって流体を供給する流体供給部をさらに具備する。

６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記板状ワークは接着剤または接着テープにより保護基板に貼付けられたウェーハであり、前記研削砥石が前記ワークの前記ウェーハを研削するようにした。

１番目の発明においては、互いに非平行な二つの端面を有するチャックおよび／またはチャックベースを相対的に回転させているので、ワークを水平に配置できる。この状態で、ワークを研削することにより、研削後のワーク全体で厚さのバラツキを容易に低減できる。

２番目の発明においては、チャックおよびチャックベースの回転量を正確に求め、ワークをより正確に水平に配置できる。

３番目の発明においては、チャックの端面の直角度とチャックベースの端面の直角度の合計ぶんだけ、ワークを傾斜させて厚さのバラツキを抑えることができる。

４番目の発明においては、チャックを固定することにより、チャックベースを所望の回転量だけ正確かつ容易に回転させられる。

５番目の発明においては、流体、例えばエアが複数の溝を流れるので、チャックとチャックベースとの間に異物が混入するのを避けることができる。

６番目の発明においては、保護基板、接着剤および接着テープのうちの少なくとも一つに厚さのバラツキが存在する場合であっても、それらを調整することができる。

本発明に基づく研削装置の全体斜視図である。図１に示される研削装置の平面図である。（ａ）本発明に基づく研削装置の研削ステージの縦断面図である。（ｂ）図３（ａ）の線Ｚ−Ｚに沿ってみた断面図である。（ａ）研削ステージの部分拡大側面図である。（ｂ）研削ステージの他の部分拡大側面図である。（ｃ）研削後のウェーハの側面図である。チャックの下面および／またはチャックベースの上面を示す平面図である。（ａ）測定部を説明するための図である。（ｂ）測定部を説明するための他の図である。チャックおよびチャックベースの略斜視図である。図７に示されるチャックおよびチャックベースの略側面図である。図８に示される線分Ｏ’’Ｎ’を半径とする円を示す図である。図７の線Ｏ’−Ｏ’’’および線Ｏ−Ｏ’に沿ってみた図である。（ａ）〜（ｄ）従来技術におけるウェーハの研削作用を説明するための図である。（ａ）ウェーハが追加された図７と同様の図である。（ｂ）図１２（ａ）の略側面図である。（ｃ）図１２（ｂ）の頂面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１に示されるように平面研削装置１０の本体１２には、カセット収納ステージ１４、アライメントステージ１６、粗研削ステージ１８、仕上研削ステージ２０、及び洗浄ステージ２２が設けられている。

カセット収納ステージ１４には、２台のカセット２４、２４が着脱自在にセットされ、これらのカセット２４、２４には裏面研削前のウェーハＷ、例えばシリコンウェーハが多数枚収納されている。ウェーハＷは、後述する保護基板Ｓおよび接着テープＴと一緒にワークＰとして、または単独で、搬送用ロボット２８によって１枚ずつ保持されて、次工程であるアライメントステージ１６に順次搬送される。以下においては、ウェーハＷが単独で処理される場合についての平面研削装置１０の処理工程を簡単に説明する。

搬送用ロボット２８は、本体１２に立設されたビーム３０に昇降装置３２を介して吊り下げ支持される。また、昇降装置３２は、ビーム３０に内蔵された図示しない送りネジ装置に連結されている。この送りネジ装置で前記昇降装置３２を送り移動させると、搬送用ロボット２８が、ビーム３０の配設方向に沿って図１、図２上矢印Ａ、Ｂ方向に往復移動することができる。

図１に示されるように搬送用ロボット２８を吊り下げ支持すると、カセット収納ステージ１４とアライメントステージ１６との間隔を狭くすることができるので、平面研削装置１０を小型化することができる。即ち、搬送用ロボット２８を装置本体１２の上面に設置すると、ウェーハＷを搬送する関係上、搬送用ロボット２８をカセット収納ステージ１４とアライメントステージ１６との間のスペースに設置する必要がある。このため、前述したスペースの分だけ平面研削装置１０が無用に大型化する。これに対して、本実施の形態の平面研削装置１０は、装置本体１２の上方空間を搬送用ロボット２８の設置スペース及び動作スペースとして有効利用したので、装置の小型化を図ることができる。

ロボット２８は、汎用の産業用ロボットであり、その構成はウェーハＷを吸着保持する馬蹄形のアーム３４、及び３本のリンク３６、３８、４０等から成っている。前記アーム３４の先端には、ウェーハＷを吸着する吸着パッド３５、３５が設けられる。また、アーム３４は、リンク３６にその基端部が軸芯を中心に回転自在に支持され、図示しないモータからの駆動力で軸芯を中心に回転することができる。リンク３６は、リンク３８に軸４２を介して回動自在に連結され、図示しないモータからの駆動力で軸４２を中心に回転することができる。

また、リンク３８は、軸４４を介してリンク４０に回動自在に連結され、図示しないモータからの駆動力で軸４４を中心に回転することができる。さらに、リンク４０は、軸４６を介して図示しないモータの出力軸に連結されているので、モータを駆動することにより軸４６を中心に回転することができる。また、モータは、昇降装置３２の図示しない昇降ロッドに連結されている。したがって、ロボット２８によれば、アーム３４及び３本のリンク３６、３８、４０の動作を各々のモータで制御すると共に、昇降装置３２の昇降ロッドの収縮動作を制御する。従って、カセット２４に収納されたウェーハＷを取出してアライメントステージ１６に搬送することができる。

アライメントステージ１６は、カセット２４から搬送されたウェーハＷを所定の位置に位置合わせするステージである。このアライメントステージ１６で位置合わせされたウェーハＷは、搬送用ロボット２８の吸着パッド３５、３５に再度吸着保持される。次いで、ウェーハＷは空のチャック４８に向けて搬送され、このチャック４８の所定の位置に吸着保持される。

チャック４８は、ターンテーブル５０に設置され、また、同機能を備えたチャック５２、５４がターンテーブル５０に所定の間隔をもって設置されている。チャック５２は、粗研削ステージ１８に位置されており、吸着したウェーハＷがここで粗研削される。また、チャック５４は、仕上研削ステージ２０に位置され、吸着されたウェーハＷがここで仕上研削（精研削、スパークアウト）される。

チャック４８に吸着保持されたウェーハＷは、後述する測定ゲージによってその厚みが測定される。厚みが測定されたウェーハＷは、ターンテーブル５０の図１、図２上矢印Ｃ方向の回動により粗研削ステージ１８に位置決めされる。そして、粗研削ステージ１８のカップ型砥石５６によって、測定された厚さに基づき粗研削される。

粗研削ステージ１８で粗研削されたウェーハＷは、ウェーハＷからカップ型砥石５６が退避移動した後、後述する厚み測定ゲージによってその厚みが測定される。厚みが測定されたウェーハＷは、ターンテーブル５０の同方向の回動で仕上研削ステージ２０に位置決めされる。仕上研削ステージ２０の図２に示すカップ型砥石６４によって、測定された厚さに基づき精研削、スパークアウトされる。この仕上研削ステージ２０の構造は粗研削ステージ１８の構造と同一であるので、その説明を省略する。

仕上研削ステージ２０で仕上研削されたウェーハＷは、ウェーハＷからカップ型砥石６４が退避移動した後に、ターンテーブル５０の同方向の回動で図１に示した空のチャック４８の位置に搬送される。そして、ウェーハＷは、搬送アーム６６の先端に設けた、ウェーハと略同径の吸着パッド６８に吸着された後、搬送アーム６６の図１上矢印Ｄ方向の回動で洗浄ステージ２２に搬送され、ここで洗浄されて乾燥される。

洗浄ステージ２２で洗浄／乾燥されたウェーハＷは、搬送用ロボット２８によって吸着保持されてカセット収納ステージ１４に搬送され、所定のカセット２４の所定の棚に収納される。以上が、本実施の形態の平面研削装置１０によるウェーハ処理工程の流れである。

図３（ａ）は本発明に基づく研削装置の研削ステージの縦断面図である。この研削ステージは、搬送ステージ１７、粗研削ステージ１８および仕上研削ステージ２０と共通である。図３（ａ）に示されるように、研削ステージの回転スピンドル３００は回転部２１０を含んでいる。この回転部２１０は、回転軸線モータ２００によってロータリジョイント２０１およびプーリ２０２を介して回転軸線Ｏ２回りに回転する。

また、回転部２１０にはチャックベース２０６が締結されている。そして、チャックベース２０６の上面には、チャックベース２０６と概ね同一の直径を有するチャック４８が載置されている。チャック４８の上面には、アルミナなどの多孔質材料からなる吸着体２０８が埋込まれている。なお、他のチャック５２、５４も同様の構成であるが、以下においては、チャック４８を代表として説明する。

図３（ａ）から分かるように、チャック４８は半径方向に延びて吸着体２０８に到達する複数の管路を備えている。これら管路はチャック４８の中心からチャックベース２０６および回転部２１０等を通って延びる第一管路２０４に接続されている。第一管路２０４は図示しない真空源と圧縮空気源と給水源とに接続されている。真空源を起動すると、チャック４８に載置されたワークＰはチャック４８に吸着保持されるようになる。

さらに、図３（ａ）に示されるように、回転部２１０の側方には、エアシリンダ２３１が設けられた少なくとも一つのシリンダベース２３０が固定部に設置されている。エアシリンダ２３１は、凹状ブッシュ２３２が取付けられたロッドを昇降させられる。また、チャック４８を周方向に被覆している環状カバー２３４の下面には、複数のピン２３３が周方向に等間隔で下向きに突出している。

エアシリンダ２３１を駆動してロッドが上昇すると、ロッドの凹状ブッシュ２３２がピン２３３を受容して互いに係合する。これにより、チャック４８の回転軸線Ｏ２回りにおける回転が防止される。従って、凹状ブッシュ２３２およびピン２３３はチャック４８の回転を防止する回転防止部としての役目を果たす。

また、回転部２１０の下方には、サポート２２３を介して取付けられたモータベース２２２にチルト用モータ２２１が設けられている。チルト用モータ２２１を駆動すると、サポート２２３を通って上方に延びるチルト用ネジ２２４が回転する。

図３に示されるように、回転スピンドル３００のスピンドルベース２２６には、チルト用ネジ２２４に螺合するナット２２５が固定されている。同様に、チルト部３５０は回転軸線Ｏ２回りに１２０°回転した位置にもある（図３（ｂ）を参照されたい）。また、ナット２２５の回転軸線Ｏ２回りに１２０°回転した位置には、スピンドルベース２２６を支持するチルト用固定支点２２７が配置されている。従って、チルト用モータ２２１を駆動すると、スピンドルベース２２６を所望の角度に傾斜させられる。

図４（ａ）は研削ステージの部分拡大図である。図４（ａ）に示されるように、本発明においては、チャック４８の下面４８ｂはその上面４８ａに対して平行でなく、下面４８ｂと回転軸線Ｏ２とは所定の直角度Ｄをなしている。この直角度Ｄは、３００ｍｍ当たり０ｕｍ＜Ｄ≦２０ｕｍであり、３００ｍｍ当たり０ｕｍ＜Ｄ≦１０ｕｍであるのが好ましい。

同様に、チャックベース２０６の上面２０６ａは下面２０６ｂに対して平行ではなく、上面２０６ａと回転軸線Ｏ２とが所定の直角度をなすのが好ましい。この直角度は、チャック４８の直角度と同一の値であるのが好ましい。

チャック４８およびチャックベース２０６の直角度は微小であるので、図面は、その一部においてのみ直角度が視認されるように描かれている。また、このような直角度はチャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａのうち少なくとも一方に形成されていてもよい。

図５はチャックの下面および／またはチャックベースの上面を示す平面図である。図５に示されるように、チャック４８の下面４８ｂには、半径方向に延びる複数の隆起部４９が設けられている。これら隆起部４９はチャック４８の中心付近で互いに連結していない。このため、隣接する隆起部４９の間には、チャック４８の中心から半径方向に延びる溝が形成されることが分かるであろう。なお、同様な隆起部４９がチャックベース２０６の上面２０６ａに設けられていてもよい。

再び図３を参照すると、回転スピンドル３００の回転部２１０内においては、図示しない気体源に接続された第二管路２０３が第一管路２０４に隣接して延びている。図３から分かるように、第二管路２０３の先端はチャックベース２０６とチャック４８との間の境界面で終端している。そして、真空源を起動すると、チャック４８がチャックベース２０６に吸着される。

また、気体源からの気体、例えば乾燥空気は第二管路２０３を通って、チャックベース２０６とチャック４８との間の境界面に供給される。次いで、これら空気は、隣接する隆起部４９の間の溝を通って半径方向に進行し、チャック４８の外周面およびチャックベース２０６の外周面の間の隙間から流出する。

以下、図面を参照して、本発明の研削装置の動作について説明する。なお、前述したように、粗研削ステージ１８と仕上研削ステージ２０とは同様の構成であるので、以下の動作を粗研削ステージ１８および仕上研削ステージ２０のいずれにおいて行ってもよい。つまり、以下の動作は粗研削ステージ１８におけるウェーハＷの粗研削前に行ってもよく、仕上研削ステージ２０におけるウェーハＷの仕上研削前に行ってもよい。

また、研削ステージに供給されるウェーハＷは単独であってもよく、また、図４（ａ）に示されるように、ウェーハＷは接着テープＴにより保護基板Ｓに固定されたワークＰとして供給されてもよい。あるいは、ウェーハＷが接着剤により保護基板Ｓに固定されていてもよい。

ここで、保護基板Ｓはガラス基板またはシリコンウェーハであってもよい。さらに、図４（ａ）に示される保護基板Ｓはその上面および下面が互いに平行であるが、上面および下面が互いに非平行な保護基板Ｓを使用した場合であっても、本発明を適用することができる。

はじめに、真空源を起動してチャック４８をチャックベース２０６に吸着させ、図２に示される研削砥石６４により、チャック４８の上面４８ａをセルフ研削する。次いで、図４（ａ）に示されるように、ワークＰをチャック４８に載置して、ワークＰをチャック４８に吸着保持させる。その後、測定部を用いて、ワークＰのウェーハＷの高さ分布を測定する。

図６（ａ）は測定部を説明するための図である。図６（ａ）に示される測定部は第一ゲージ１３６と第二ゲージ１３８とを含んでいる。そして、第一ゲージ１３６の接触子はチャック４８に吸着保持されたワークＰのウェーハＷの上面（研削面）に接触し、第二ゲージ１３８の接触子はチャック４８の上面４８ａに接触する。そして、チャック４８を回転軸線Ｏ２回りに回転させると、チャック４８の上面４８ａを基準としたウェーハＷの高さ分布が周方向に検出される。

測定部を説明するための他の図である図６（ｂ）においては、測定部はウェーハＷ上に位置決めされる赤外光照射部１３９を含んでいる。赤外光照射部１３９から照射された赤外光はウェーハＷの上面（研削面）と下面（パターン形成面）との両方で反射して、赤外光照射部１３９に受信される。同様に、チャック４８を回転軸線Ｏ２回りに回転させると、ウェーハＷの高さ分布が周方向に検出される。また、ウェーハＷの中心軸線上を通る移動機構（図示しない）を測定部に搭載し、ウェーハＷ全体の高さ分布を検出してもよい。

一般的に、ウェーハＷの赤外光に対する屈折率のバラツキは、接着テープＴおよび保護基板Ｓに対して小さい。また、粗研削後で仕上研削前に赤外光照射部１３９を用いる場合には、ウェーハＷは或る程度薄くなっている。このため、赤外光照射部１３９を用いる場合には、ウェーハＷの高さ分布をより正確に求められるのが分かるであろう。

なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示されるウェーハＷの高さ分布の測定は、粗研削ステージ１８および仕上研削ステージ２０とは異なる測定専用のステージで行うようにしてもよい。その場合には、ウェーハＷを実際に研削するときにウェーハＷの高さ分布を測定する必要がないので、ウェーハ研削時におけるスループットの低下を防止できる。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示されるように、検出されたウェーハＷの高さ分布は回転角度算出部４００に供給される。回転角度算出部４００においては、ウェーハＷの高さ分布に基づいて、チャック４８の上面および水平面に対するウェーハＷの傾斜角度αとその向きを示す位相ψ（図１２（ａ）〜図１２（ｃ）を参照されたい）とを算出する。この手法は公知であるので説明を省略する。
なお、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）において、点Ｐは回転軸Ｏ２とウェーハＷの上面との交点である。点Ｓ、点ＲはウェーハＷと水平面がなす角αを形成する平面とウェーハＷの上面との交点である。さらに、位相ψは図１２（ｃ）において線分ＲＰ（Ｏ）と、線分Ｐ（Ｏ）Ｕとの間のなす角を示している。

次いで、回転角度算出部４００は直角度Ｄからチャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａが水平面に対してなす角度

を算出する（図８を参照されたい）。そして、回転角度算出部４００は、ウェーハＷの傾斜角度αと、チャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａが水平面に対してなす角度θとに基づいて、チャックベース２０６をチャック４８に対して回転させる回転角度φを算出する。

以下、回転角度算出部４００による回転角度φの算出について説明する。図７はチャックおよびチャックベースの略斜視図である。図７に示されるように、チャックベース２０６の下面２０６ｂと回転軸線Ｏ２との交点を点Ｏ、チャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａと回転軸線Ｏ２との交点を点Ｏ’、チャック４８の上面４８ａと回転軸線Ｏ２との交点を点Ｏ’’とする。

また、図８は図７に示されるチャックおよびチャックベースの略側面図である。前述したように、チャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａは同一の直角度Ｄを有している。図８に示されるように、下面４８ｂおよび上面２０６ａに対する垂線を点Ｏ’から延ばす。この線分とチャック４８と上面４８ａとの交点を点Ｎとする。そして、線分Ｏ’Ｎに対して垂直に点Ｏ’’から延びる線分と、線分Ｏ’Ｎとの交点を点Ｎ’とする。

図９は図８に示される線分Ｏ’’Ｎ’を半径とする円を示す図である。図９に示される線分Ｏ’’Ｎ’と線分Ｏ’’’Ｎ’とがなす角φは、チャックベース２０６をチャック４８に対して線分Ｏ’Ｎ’に回転させるべき回転角度φを示している。言い換えれば、上記のような関係をなす円周上の点を点Ｏ’’’として設定する。

この点Ｏ’’’は図７および図８にも描かれている。そして、図７に示される点Ｏ’’’から延ばした垂線と下面２０６ｂとの交点を点Ｑとする。図１０は図７の線Ｏ’−Ｏ’’’および線Ｏ−Ｏ’に沿ってみた図である。図１０から分かるように、線Ｏ’’’−Ｏ’と線Ｑ−Ｏとのなす角をβ（＝π／２−α）とする。

式（５）から分かるように、回転角度φは、チャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａが水平面に対してなす角度θと、ウェーハＷの傾斜角度αとから定まる。角度θは直角度Ｄに応じて定まる既知の値であるので、本発明では、ゲージ１３６、１３８または赤外光照射部１３９を用いてウェーハＷの傾斜角度αを定めることにより、回転角度φを自動的に定めることができる。なお、求められた回転角度φは線分Ｏ’Ｎ’回りの回転角度であるので、これを回転軸線Ｏ２回りの回転角度に変換し、変換後の回転角度を使用してもよい。

回転角度φが算出されると、図３に示されるエアシリンダ２３１を駆動してロッドを上方に突出させる。これにより、ロッドの凹状ブッシュ２３２が環状カバー２３４のピン２３３に係合して、チャック４８はその周方向動作が固定されるようになる。

次いで、回転軸線モータ２００を起動して、チャックベース２０６をチャック４８に対して相対的に回転角度φだけ回転軸線Ｏ２回りに回転させる。図３に示されるように、チャックベース２０６の下面にはセンタピン２０５が一体的に設けられている。従って、チャックベース２０６はセンタピン２０５回りに回転される。本発明では、チャック４８を固定しているので、チャックベース２０６を所望の回転角度φだけ正確かつ容易に回転させられる。
次いで、搬送ロボット２８または図示しないロボットによって、一旦、ウェーハＷをチャック４８から取出してアームに吸着保持させる。そして、チャック４８をチャックベース２０６に吸着保持させたまま、線分ＰＲと線分ＯＱの向きが一致するまで回転軸線モータ２００によってチャックベース２０６を回転させる。その後、ウェーハＷをチャック４８に吸着保持させる。粗研削ステージ１８および仕上研削ステージ２０とは異なる測定専用ステージにおいてウェーハＷの高さ分布を計測した場合には、ウェーハＷをチャック４８に吸着させる際に位相ψと線分ＯＱの向きを一致させるのが好ましい。また、位相ψの向きによっては、ウェーハＷをチャック４８上で配置し直す必要性を排除できるのは明らかであろう。

チャックベース２０６の回転時には、図示しない気体源からの気体を第二管路２０３に通してチャック４８とチャックベース２０６との間に供給する。これにより、異物がチャック４８とチャックベース２０６との間に混入するのを避けられる。図５を参照して説明したように、複数の隆起部４９が形成されている場合には、気体源からの気体は異物と一緒に、隣接する隆起部４９の間の溝を通じてチャック４８およびチャックベース２０６から外方に流出する。

図４（ｂ）は研削ステージの他の部分拡大側面図である。図４（ａ）および図４（ｂ）から分かるように、チャックベース２０６をチャック４８に対して回転角度φ、例えば回転角度９０度だけ回転させると、ワークＰのウェーハＷの上面（研削面）の傾斜角度は最小限になり、ウェーハＷの上面は概ね水平になる。本発明では、回転角度算出部４００により回転角度φを算出しているので、チャック４８およびチャックベース２０６の回転量が正確に定まり、ワークＰをより正確に水平にすることが可能となっている。

図４（ａ）に示されるように、チャック４８の下面４８ｂおよびチャックベース２０６の上面２０６ａの両方が回転軸線Ｏ２に対して同一の直角度を有している場合には、ウェーハＷの上面をこの直角度の２倍の範囲で水平面に対して傾斜調整できる。このため、ウェーハＷの傾斜角度が比較的大きい場合であっても、これに対応できるのが分かるであろう。

チャックベース２０６を回転角度φだけ回転させた後で、エアシリンダ２３１を駆動してロッドを後退させ、ロッドの凹状ブッシュ２３２と環状カバー２３４のピン２３３とを係合解除させる。従って、チャック４８はチャックベース２０６上に載置される。これにより、チャック４８はチャックベース２０６に再び吸着保持されるようになる。

次いで、研削砥石５６を回転軸線Ｏ１回りに回転させ、ワークＰをチャック４８等と一緒に回転軸線Ｏ２回りに回転させる。これにより、ワークＰのウェーハＷが所望の厚さまで研削される。研削が終了すると、真空を解除してワークＰを粗研削ステージ１８から取出す。そして、ワークＰを溶剤等に浸漬して、接着テープＴを溶解させ、ウェーハＷをワークＰから分離する。

本発明においては、図４（ｃ）に示されるように、ウェーハＷの上面と下面とが互いに平行でありつつ、ウェーハＷを所望の厚さまで研削することができる。従って、研削後のワークＰ全体においてワークの厚さのバラツキを小さくできる。

また、本発明は、ウェーハＷ単独でチャック４８に吸着させる場合だけでなく、ウェーハＷが接着テープＴなどにより保護基板Ｓに固定されている場合にも適用できる。従って、保護基板Ｓ、接着剤および接着テープＴの厚みに面内バラツキが存在する場合であっても、ウェーハＷを水平に配置してこれを適切に研削できるのが分かるであろう。

なお、チャックベース２０６を固定してチャック４８を回転させる場合、ならびにチャック４８およびチャックベース２０６の両方を回転させてもよい。また、ウェーハＷの研削時にチルト用モータ２２１を駆動して、回転軸線Ｏ２を鉛直軸線からわずかながら傾斜させてもよい。このような場合であっても本発明の範囲に含まれるものとする。

１０平面研削装置
１２装置本体
１４カセット収納ステージ
１６アライメントステージ
１８粗研削ステージ
２０仕上研削ステージ
２２洗浄ステージ
２４カセット
２８ロボット
３０ビーム
３５吸着パッド
３６、３８、４０リンク
４６軸
４８チャック
４８ａ上面
４８ｂ下面
４９隆起部
５０ターンテーブル
５６カップ型砥石
６４カップ型砥石
６８吸着パッド
１３６第一ゲージ（測定部）
１３８第二ゲージ（測定部）
１３９赤外光照射部（測定部）
２００回転軸線モータ（回転機構部）
２０１ロータリジョイント（回転機構部）
２０２プーリ（回転機構部）
２０３第二管路（流体供給部）
２０４第一管路
２０５センタピン
２０６チャックベース
２０６ａ上面
２０６ｂ下面
２０８吸着体
２２１チルト用モータ
２２２モータベース
２２３サポート
２２４チルト用ネジ
２２５ナット
２２６スピンドルベース
２２７チルト用固定支点
２３０シリンダベース
２３１エアシリンダ
２３２凹状ブッシュ（回転防止部）
２３３ピン（回転防止部）
２３４環状カバー
３００回転スピンドル
４００回転角度算出部

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、第一回転軸線回りに回転する研削砥石と、該研削砥石により研削されるべき板状ワークを吸着保持するチャックと、前記チャックが載置されているチャックベースと、を具備し、前記チャックおよび前記チャックベースは第二回転軸線回りに回転し、前記チャックの一方の端面および前記チャックベースの一方の端面のうちの少なくとも一つが前記第二回転軸線に対して所定の直角度を有しており、さらに、前記チャックベースを前記チャックに対して相対的に前記第二回転軸線回りに回転させる回転機構部を具備し、前記チャックの一方の端面および前記チャックベースの一方の端面が前記第二回転軸線に対して所定の直角度を有しており、前記直角度を有する前記チャックの端面と、前記直角度を有する前記チャックベースの端面とが互いに接触しており、前記直角度を有する前記チャックの端面および前記直角度を有する前記チャックベースの端面のうちの少なくとも一方には、前記チャックおよび前記チャックベースの周面まで半径方向に延びる少なくとも一つの溝が形成されており、前記チャックベースを前記チャックに対して前記第二回転軸線回りに相対的に回転させるときに、前記チャックとチャックベースとの間においてこれらの中心から半径方向外側に向かって流体を供給する流体供給部をさらに具備する研削装置が提供される。

３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、さらに、前記チャックが前記第二回転軸線回りに回転するのを防止する回転防止部を具備する。

４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記板状ワークは接着剤または接着テープにより保護基板に貼付けられたウェーハであり、前記研削砥石が前記ワークの前記ウェーハを研削するようにした。

１番目の発明においては、互いに非平行な二つの端面を有するチャックおよび／またはチャックベースを相対的に回転させているので、ワークを水平に配置できる。この状態で、ワークを研削することにより、研削後のワーク全体で厚さのバラツキを容易に低減できる。さらに、チャックの端面の直角度とチャックベースの端面の直角度の合計ぶんだけ、ワークを傾斜させて厚さのバラツキを抑えることができる。さらに、流体、例えばエアが複数の溝を流れるので、チャックとチャックベースとの間に異物が混入するのを避けることができる。

３番目の発明においては、チャックを固定することにより、チャックベースを所望の回転量だけ正確かつ容易に回転させられる。

４番目の発明においては、保護基板、接着剤および接着テープのうちの少なくとも一つに厚さのバラツキが存在する場合であっても、それらを調整することができる。

Claims

第一回転軸線回りに回転する研削砥石と、
該研削砥石により研削されるべき板状ワークを吸着保持するチャックと、
前記チャックが載置されているチャックベースと、を具備し、
前記チャックおよび前記チャックベースは第二回転軸線回りに回転し、
前記チャックの一方の端面および前記チャックベースの一方の端面のうちの少なくとも一つが前記第二回転軸線に対して所定の直角度を有しており、
さらに、
前記チャックベースを前記チャックに対して相対的に前記第二回転軸線回りに回転させる回転機構部を具備する研削装置。
さらに、前記板状ワークの水平面に対する傾斜角度を測定する測定部と、
前記チャックおよび前記チャックベースの互いに接触する端面と水平面との間のなす角度と、前記測定部により測定された前記板状ワークの前記傾斜角度とに基づいて前記回転機構部による前記チャックベースの回転量を算出する回転角度算出部を具備する請求項１に記載の研削装置。
前記チャックの一方の端面および前記チャックベースの一方の端面が前記第二回転軸線に対して所定の直角度を有しており、
前記直角度を有する前記チャックの端面と、前記直角度を有する前記チャックベースの端面とが互いに接触している、請求項１に記載の研削装置。
さらに、前記チャックが前記第二回転軸線回りに回転するのを防止する回転防止部を具備する請求項１から３のいずれか一項に記載の研削装置。
前記直角度を有する前記チャックの端面および前記直角度を有する前記チャックベースの端面のうちの少なくとも一方には、前記チャックおよび前記チャックベースの周面まで半径方向に延びる少なくとも一つの溝が形成されており、
前記チャックベースを前記チャックに対して前記第二回転軸線回りに相対的に回転させるときに、前記チャックとチャックベースとの間においてこれらの中心から半径方向外側に向かって流体を供給する流体供給部をさらに具備する請求項３に記載の研削装置。
前記板状ワークは接着剤または接着テープにより保護基板に貼付けられたウェーハであり、前記研削砥石が前記ワークの前記ウェーハを研削するようにした、請求項１から５のいずれか一項に記載の研削装置。