JP2017140663A - 研削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】保持面上の研削屑を確実かつ効率よく除去するとともに、保持テーブルの保持面の形状が変化してウエーハの研削後の仕上がり厚さ精度が低下するのを防ぐ。【解決手段】研削装置に、洗浄砥石８２を保持面２ａに接触させ押圧して研削屑を削り取る洗浄手段８と、ウエーハの被研削面に生じたクラックを検出するクラック検出手段９０と、クラックを検出したときに洗浄手段８に保持面２ａを洗浄させる制御部９１とを備え、ウエーハの被研削面にクラックが検出されたときのみ保持面２ａに入り込んだ研削屑を排出することで、保持面２ａ上の研削屑を確実かつ効率よく除去するとともに、保持面２ａの形状が変化してウエーハの研削後の仕上がり厚さ精度が低下するのを防ぐ。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエーハを研削する研削装置に関する。
ポーラス状に形成された保持テーブルにウエーハを保持し、ウエーハの被研削面に研削砥石を接触させて押圧して当該被研削面を研削する研削装置においては、保持テーブルの保持面と研削砥石の研削面とを平行にすることにより、研削後のウエーハの厚さ精度向上を図っている。
しかし、研削により生じた研削屑が保持面に付着し、その状態でウエーハを保持して研削砥石を押圧すると、ウエーハにクラックが発生するという問題がある。そこで、研削装置では、保持テーブルの保持面を洗浄する洗浄機構を設け、１枚のウエーハの研削が終了し保持テーブルから離間したタイミングで、すなわち１枚のウエーハを研削するごとに、保持面を洗浄し、研削屑が保持面に付着した状態でウエーハの研削が行われるのを防止している。洗浄機構としては、例えばブラシやストーン（例えば、特許文献１参照）、保持面に流体を噴出する流体洗浄機構（例えば、特許文献２参照）などがある。
特許第４０７９２８９号公報 特許第５５３８９７１号公報
しかし、保持面に流体を噴出する流体洗浄機構では、ポーラス状に形成された保持テーブルの保持面に入り込んだ研削屑を排出することが困難である。一方、ブラシやストーンによる保持面の洗浄を行うと、保持面の形状が変化するため、保持面と研削砥石の研削面との平行度の精度が低下し、ウエーハの研削後の仕上がり厚さ精度が低下するという問題がある。特に、１枚のウエーハを研削するごとに保持面を洗浄すると、保持面と研削砥石の研削面との平行度の精度が低下しやすく、また、生産性を低下させる要因にもなっている。
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、保持面上の研削屑を確実かつ効率よく除去するとともに、保持テーブルの保持面の形状が変化してウエーハの研削後の仕上がり厚さ精度が低下するのを防ぐことを課題とする。
本発明は、ポーラス板を備えウエーハを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルの該保持面で保持されるウエーハを砥石の研削面で研削する研削手段と、該保持面を洗浄する洗浄手段と、を備える研削装置であって、該洗浄手段は、該保持面に接触して該保持面より突出した研削屑を削り取る板状の洗浄砥石と、該洗浄砥石を該保持面に押圧する押圧手段と、該保持テーブルを該保持面の中心を軸に回転させる保持テーブル回転手段とを備え、該研削手段によって研削され該保持テーブルに保持されるウエーハの被研削面側からウエーハに発生したクラックを検出するクラック検出手段と、該クラック検出手段がウエーハに発生したクラックを検出したときに、該洗浄手段に該保持面を洗浄させ該保持面と該研削面との平行度を維持する制御部と、を備える。
この研削装置は、前記クラック検出手段が検出したクラックの位置を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、該記憶部が記憶するクラックの位置に相当する該保持面の位置を該洗浄手段に洗浄させることが好ましい。
本発明では、洗浄砥石を保持面に接触させ押圧して研削屑を削り取る洗浄手段と、ウエーハの被研削面に生じたクラックを検出するクラック検出手段と、クラックを検出したときに洗浄手段に保持面を洗浄させる制御部とを備えるため、ウエーハの被研削面にクラックが検出されたときのみ保持面に入り込んだ研削屑を排出することができる。したがって、保持面上の研削屑を確実かつ効率よく除去することができるとともに、保持面の形状が変化してウエーハの研削後の仕上がり厚さ精度が低下するのを防ぐことができる。
また、ウエーハに発生したクラックの位置を記憶する記憶部を備え、制御部が、記憶部が記憶するクラックの位置に相当する保持面の位置を洗浄手段に洗浄させることで、保持面のうち研削屑を付着している場所のみを洗浄することができるため、洗浄効率がさらに高くなり、生産性がより向上する。
研削装置の例を示す斜視図である。 保持テーブル及び洗浄手段を示す断面図である。 クラック検出手段の例を示す断面図である。 ウエーハの例を示す斜視図である。 保持テーブルの例を示す平面図である。 ウエーハ上で検出されたクラックの位置を示す平面図である。 保持テーブルの保持面に研削屑が付着している状態を示す断面図である。 洗浄手段によって研削屑を除去する状態を示す断面図である。
図１に示す研削装置１は、保持テーブル２に保持されたウエーハＷに対して研削手段３ａ、３ｂが研削加工を施す装置である。
研削装置１の前部側には、研削前のウエーハＷを収容するカセット４０ａと研削後のウエーハＷを収容するカセット４０ｂとがそれぞれ載置されるカセット載置領域４ａ、４ｂが設けられている。
カセット載置領域４ａ、４ｂの近傍には、カセット４０ａ、４０ｂに対するウエーハＷの搬出入を行う搬出入手段５が配設されている。搬出入手段５によってカセット４０ａから搬出されたウエーハＷは、位置合わせテーブル５０に載置され、ここでウエーハＷの中心が一定の位置に位置合わせされる。位置合わせテーブル５０には回転手段５１を備えており、位置合わせテーブル５０に載置されたウエーハＷを回転させることができる。また、位置合わせテーブル５０の側方には、結晶方位を示すマークとしてウエーハＷの周縁部に形成されたノッチＮを検知する検知部５２を備えている。検知部５２は、例えば、カメラ、透過型センサまたは反射型センサである。
位置合わせテーブル５０の近傍には第一の搬送手段６ａが配設されており、位置合わせテーブル５０において位置合わせされたウエーハＷは、第一の搬送手段６ａによって３つの保持テーブル２のいずれかに搬送される。３つの保持テーブル２は、それぞれが自転可能であるとともに、ターンテーブル２０の回転に伴って公転する。
ターンテーブル２０の回転に伴う保持テーブル２の公転移動経路の上方には、研削手段３ａ、３ｂが配設されている。研削手段３ａ、３ｂは、研削砥石３４の種類を除き同様に構成されるため、共通の符号を付して説明する。研削手段３ａ、３ｂは、鉛直方向の軸心を有する回転軸３０の下端にホイールマウント３１を介して研削ホイール３２が装着され、回転軸３０の上端に連結されたモータ３３によって回転軸３０が回転駆動されることにより研削ホイール３２が回転する構成となっており、研削ホイール３２の下部には研削砥石３４が固着されている。研削砥石３４の下面は、ウエーハＷを研削する研削面となっている。研削手段３ａを構成する研削砥石３４は、例えば粗研削砥石であり、研削手段３ｂを構成する研削砥石３４は、例えば仕上げ研削砥石である。
研削手段３ａ、３ｂは、鉛直方向にのびるガイドレール３５に摺接する昇降板３６に固定されており、モータ３７によって駆動されて昇降板３６が昇降するのにともない、研削手段３ａ、３ｂも昇降する構成となっている。
カセット載置領域４ｂに隣接する位置には、ウエーハＷを洗浄するウエーハ洗浄手段７が配設されている。ウエーハ洗浄手段７は、ウエーハＷを保持して回転するスピンナーテーブル７０を備えている。また、ウエーハ洗浄手段７の近傍には、研削後のウエーハＷを保持テーブル２からウエーハ洗浄手段７に搬送する第二の搬送手段６ｂが配設されている。
保持テーブル２の移動経路の上方には、保持テーブル２の保持面２ａを洗浄する洗浄手段８が配設されている。この洗浄手段８は、図２に示すように、鉛直方向の軸心を有する回転軸８０と、回転軸８０を回転可能に支持するハウジング８１と、回転軸８０の下端に配設された洗浄砥石８２と、ハウジング８１を昇降させる昇降手段８３と、保持テーブル２を保持面２ａの中心を軸に回転させる保持テーブル回転手段８４とを備えている。
洗浄砥石８２は、例えば、レジンボンド砥石、樹脂材又はセラミックス材を板状に形成したものである。昇降手段８３は、ハウジング８１に摺接するレール８３０と、例えばハウジング８１の内部に設けられるリニアモータ等とを備え、ハウジング８１を昇降させることができる。保持テーブル回転手段８４は、モータ８４０と、エンコーダ８４１と、モータ８４０によって駆動されて回転する軸８４２と、軸８４２の先端に形成されたプーリ８４３と、プーリ８４３に巻回されたベルト８４４と、ベルト８４４が巻回された従動プーリ８４５とを備えている。
それぞれの保持テーブル２は、ポーラス板２１と、ポーラス板２１を支持する枠体２２と、枠体２２が取り付けられるベース２３を備えている。枠体２２及びベース２３には、ポーラス板２１に連通する吸引路２４が形成されている。この吸引路２４は、吸引源２５に連通している。枠体２２は、従動プーリ８４５に連結されており、モータ８４０がベルト８４４を介して従動プーリ８４５を回転させることにより保持テーブル２を回転させることができる。
ハウジング８１の側部には、クラック検出手段９０が配設されている。クラック検出手段９０は、例えば図３に示すように、鉛直方向の光軸を有するカメラ９００と、カメラ９００の周囲に位置しウエーハＷを照らすリング照明９０１とを備えている。リング照明９０１は、鉛直方向に移動可能となっている。なお、リング照明に代えて、カメラ９００の光軸に沿って光を落とし、その光の反射光でレンズが像を結ぶ落射照明を用いてもよい。また、クラック検出手段９０として、例えば、レーザやＬＥＤを用いた光量センサを用いてもよい。
クラック検出手段９０のカメラ９００は、図２に示した制御部９１に接続されており、クラック検出手段９０が取得した画像情報が制御部９１に転送される。また、制御部９１には記憶部９２が接続されており、必要に応じて画像情報を記憶部９２に記憶させることができる。制御部９１は、研削装置１の各部位の位置及び動きをＸ−Ｙ−Ｚ座標により管理しており、各部位を所望の位置に移動させることができる。
図１に示すように、ターンテーブル２０を跨ぐようにしてガイドレール８５が配設されており、昇降手段８３は、例えば内部にリニアモータ等を備え、ガイドレール８５に沿って水平移動可能となっている。したがって、洗浄砥石８２は、水平方向及び鉛直方向に移動可能である。昇降手段８３は、洗浄砥石８２を保持面２ａに押圧する押圧手段として機能する。
以上のように構成される研削装置１を用いて、図１に示したウエーハＷの裏面Ｗｂを研削する場合は、ウエーハＷの表面Ｗａに保護テープＴが貼着され、ウエーハＷがカセット４０ａに収容される。そして、搬出入手段５によってウエーハをカセット４０ａから搬出し、位置合わせテーブル５０に載置する。位置合わせテーブル５０においてウエーハＷの中心位置が一定の位置に位置合わせされた後、ウエーハＷは、第一の搬送手段６ａによって保持テーブル２に搬送される。このとき、第一の搬送手段６ａは、保持テーブル２の中心とウエーハＷの中心とが合致するように、ウエーハＷを保持テーブル２に搬送する。
図４に示すように、ウエーハＷの周縁部には、結晶方位を示すマークとしてノッチＮが形成されており、図５に示すように、保持テーブル２には、ウエーハＷが載置されたときにノッチＮと位置合わせするためのノッチ合わせ部２６が形成されている。ノッチ合わせ部２６は、ポーラス板２１の外周部を覆うバリア２７に形成されている。また、枠体２２には、枠体２２を図２に示したベース２３に固定するためのネジが挿通されるねじ穴２８が複数形成されている。保持テーブル２においては、ウエーハＷのノッチＮと保持テーブル２のノッチ合わせ部２６とを位置合わせし、保護テープＴ側が保持面２ａに載置されて保持され、裏面Ｗｂが上方に露出した状態となる。なお、回転手段５１がウエーハＷを回転させ検知部５２がノッチＮを検知した位置でウエーハＷの回転を止め、第一の搬送手段６ａが、その位置に位置するウエーハを保持して保持テーブル２に搬送すると、保持テーブル２のノッチ合わせ部２６にノッチＮを一致させ搬送することができる。つまり、第一の搬送手段６ａがウエーハを保持したときのウエーハＷのノッチＮの位置は、位置合わせテーブル５０からウエーハＷを保持し搬出する時に決められていて、保持テーブル２を回転させ第一の搬送手段６ａが保持したウエーハＷのノッチＮの位置と保持テーブル２のノッチ合わせ部２６とが一致するように位置あわせをする。
なお、位置合わせテーブル５０から第一の搬送手段６ａがウエーハを保持し搬出するときのウエーハＷの位置は、検知部５２がノッチＮを検知した位置としたが、検知部５２がノッチＮを検知して所定角度回転させた位置でもよい。
次に、ターンテーブル２０の反時計回りの回転によってウエーハＷが研削手段３ａの直下に位置付けられる。そして、保持テーブル２ａが回転すると共に、研削ホイール３２の回転に伴い研削砥石３４が回転しながら研削手段３ａが下降し、回転する研削砥石３４がウエーハＷの裏面Ｗｂに接触して研削がなされる。ここでは例えば粗研削が行われる。
粗研削が終了した後は、ターンテーブル２０の回転によりウエーハＷが研削手段３ｂの直下に位置付けられる。そして、保持テーブル２が反時計回りに回転すると共に、研削ホイール３２の回転に伴い研削砥石３４が回転しながら研削手段３ｂが下降し、回転する研削砥石３４がウエーハＷの裏面Ｗｂに接触して研削がなされる。ここでは例えば仕上げ研削が行われる。
このようにしてウエーハの研削を行うと、保持テーブル２の保持面２ａとウエーハＷに貼着された保護テープＴとの間に研削屑が入り込み、その研削屑が保持面２ａに付着することがある。その付着屑が保持面２ａ上に残ったままの状態で、ウエーハＷの裏面Ｗｂが研削されると、ウエーハＷにクラックが発生するという問題がある。
そこで、仕上げ研削終了後は、ターンテーブル２０の反時計回りの回転によって、保持テーブル２に保持された研削後のウエーハＷをクラック検出手段９０の下方に移動させる。そして、クラック検出手段９０によってウエーハＷの被研削面である裏面Ｗｂの全面を撮像し、取得した画像を制御部９１に転送する。制御部９１では、画像を構成する画素情報によって、ウエーハＷにクラックが発生しているか否かを検査する。
制御部９１がクラックを検出しなかった場合は、第二の搬送装置６ｂがウエーハＷを保持し、ウエーハ洗浄手段７のスピンナーテーブル７０に搬送する。そして、スピンナーテーブル７０の回転とともに高圧水がウエーハＷに対して噴射されて洗浄が行われ、さらにスピンナーテーブル７０の回転とともに高圧エアーがウエーハＷに対して噴射されて乾燥が行われる。そしてその後、搬出入手段５によって、洗浄及び乾燥が行われたウエーハＷがカセット４０ｂに搬送され収容される。
一方、制御部９１がクラックＣを検出した場合は、クラックＣの位置を、ウエーハＷの中心ＷＯ及びノッチＮとの位置関係により特定する。具体的処理は、以下のとおりである。
画像中における図６に示すウエーハＷの中心座標ＷＯを求める場合は、保持テーブル２を回転させながら、ウエーハＷの周縁の３箇所を撮像してそれぞれについての画像を取得する。そして、それぞれの画像において、画素値があるしきい値以上変化した部分をエッジとして認識する画像処理を行うことによって、３点のＸ−Ｙ座標を求める。
ウエーハＷの中心ＷＯの座標を（ＸＯ，ＹＯ）とし、ウエーハＷの周縁の３点の座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）とすると、中心ＷＯの座標（ＸＯ，ＹＯ）は、制御手段９１によって以下の式（１）により求められる。
Figure 2017140663
図６の例では、ノッチＮの座標（ＸＮ，ＹＮ）は、例えば、ウエーハＷを円形と仮定した場合の円弧と、中心ＷＯとノッチＮとを結ぶ線の延長線との交点としている。また、以下の式（２）により、ウエーハＷの半径Ｒを求め、中心ＷＯからノッチＮの方向に向けて半径Ｒだけ変位した位置をノッチＮの座標とすることもできる。
Figure 2017140663
このようにして、ウエーハの中心ＷＯの座標（ＸＯ，ＹＯ）と、ノッチＮの座標（ＸＮ，ＹＮ）とが求まると、これらとクラックＣとの間にある画素数により、クラックＣの位置を、ウエーハＷの中心ＷＯからのＸ軸方向の変位ＸＣ及びノッチＮからのＹ軸方向の変位ＹＣとして求めることができる。こうして求めたクラックＣの位置情報は、記憶部９２に記憶される。
クラックＣは、保持面２ａにおいて保持されていた位置で形成されたものとみなすことができる。すなわち、例えば図７に示すように、保持面２ａの上に研削屑１００が付着している場合は、保持されたウエーハＷに対して研削砥石３４による押圧力が加えられることにより、ウエーハＷのうち研削屑１００の上方に位置する部分でクラックＣが生じたと考えられる。したがって、制御部９１が認識する保持テーブル２の回転中心からＸ軸方向にＸＣだけ離間するとともに図５に示したノッチ合わせ部２６からＹ方向にＹＣだけ離間した位置に、研削屑が付着しているとみなすことができる。
そこで、制御部９１による制御によって昇降手段８３がガイドレール８５に沿って水平移動し、研削屑が付着している位置の上方に洗浄砥石８２を位置付ける。そして、図８に示すように、保持テーブル回転手段８４が保持テーブル２を回転させるとともに、洗浄砥石８２を回転させながら昇降手段８３が洗浄砥石８２を下降させ、保持面２ａに洗浄砥石８２を押圧する。そうすると、保持面２ａから上方に突出した研削屑が削り取られ、保持面２ａが、研削砥石３４の研削面（下面）と平行になる。
このようにして、制御部９１は、記憶部９２が記憶するクラックの位置に相当する保持面２ａの位置を洗浄手段８に洗浄させる。保持面２ａの全面を洗浄する必要がないため、効率的である。また、必要最低限の洗浄のみで済むため、保持面２ａと研削砥石３４の研削面との平行度を維持し、保持面２ａの形状が変化してウエーハＷの研削後の仕上がり厚さ精度が低下するのを防ぐことができる。
なお、本実施形態の洗浄砥石８２は、保持面２ａの半径程度の直径を有する大きさに形成しているが、上記のように保持面２ａ上における研削屑１００の付着位置を特定して研削屑を除去する場合は、洗浄砥石８２よりも小さい洗浄砥石を用いてもよい。
また、本実施形態の保持テーブル２がノッチ合わせ部２６を備え、ノッチ合わせ部２６とウエーハＷに形成されているノッチＮとの位置を合わせることで、クラックＣとノッチＮとの位置関係に基づき保持面２ａ上における研削屑１００の位置を特定することとしたが、ウエーハにノッチが形成されておらず、オリエンテーションフラットが形成されている場合は、保持テーブルにオリエンテーションフラット合わせ部を設け、ウエーハに形成されているオリエンテーションフラットと保持テーブルにオリエンテーションフラット合わせ部とを合わせることにより、クラックとオリエンテーションフラットとの位置関係に基づき、保持面２ａ上における研削屑の位置を特定することができる。
さらに、保持テーブルにノッチ合わせ部もオリエンテーションフラット合わせ部も備えていない場合は、ウエーハの中心からクラックまでの距離を制御部９１が求め、保持テーブル２の中心から求めた距離だけ離間した位置に洗浄砥石を接触させて保持テーブル２を１回転させることにより、クラックに対応する位置にある研削屑を除去することができる。
１：洗浄装置
２：保持テーブル ２ａ：保持面 ２０：ターンテーブル ２１：ポーラス板
２２：枠体 ２３：ベース ２４：吸引路 ２５：吸引源 ２６：ノッチ合わせ部
２７：バリア ２８：ねじ穴
３ａ、３ｂ：研削手段
３０：回転軸 ３１：ホイールマウント ３２：研削ホイール ３３：モータ
３４：研削砥石 ３５：ガイドレール ３６：昇降板 ３７：モータ
４ａ、４ｂ：カセット載置領域 ４０ａ、４ｂ：カセット
５：搬出入手段 ５０：位置合わせテーブル
６ａ：第一の搬送手段 ６ｂ：第二の搬送手段
７：ウエーハ洗浄手段 ７０：スピンナーテーブル
８：洗浄手段
８０：回転軸 ８１：ハウジング ８２：洗浄砥石
８３：昇降手段（押圧手段） ８３０：レール
８４：保持テーブル回転手段
８４０：モータ ８４１：エンコーダ ８４２：軸 ８４３：プーリ ８４４：ベルト
８４５：従動プーリ
８５：ガイドレール
９０：クラック検出手段 ９００：カメラ ９０１：リング照明
９１：制御部 ９２：記憶部
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：表面 Ｗｂ：裏面 ＷＯ：中心 Ｎ：ノッチ Ｃ：クラック
Ｔ：保護テープ
１００：研削屑

Claims (2)

  1. ポーラス板を備えウエーハを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルの該保持面で保持されるウエーハを砥石の研削面で研削する研削手段と、該保持面を洗浄する洗浄手段と、を備える研削装置であって、
    該洗浄手段は、該保持面に接触して該保持面より突出した研削屑を削り取る板状の洗浄砥石と、該洗浄砥石を該保持面に押圧する押圧手段と、該保持テーブルを該保持面の中心を軸に回転させる保持テーブル回転手段とを備え、
    該研削手段によって研削され該保持テーブルに保持されるウエーハの被研削面側からウエーハに発生したクラックを検出するクラック検出手段と、
    該クラック検出手段がウエーハに発生したクラックを検出したときに、該洗浄手段に該保持面を洗浄させ該保持面と該研削面との平行度を維持する制御部と、
    を備える研削装置。
  2. 前記クラック検出手段が検出したクラックの位置を記憶する記憶部を備え、前記制御部は、該記憶部が記憶するクラックの位置に相当する該保持面の位置を該洗浄手段に洗浄させる請求項１記載の研削装置。
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