JP2021041472A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェーハに微細な傷が適切に形成されているか否かを容易且つ確実に確認可能な加工装置を提供する。【解決手段】表面側にデバイスが形成されたウェーハの裏面側を研磨する加工装置であって、ウェーハを保持して回転するチャックテーブルと、チャックテーブルによって保持されたウェーハの裏面側に砥粒を含む研磨パッドを回転させながら押圧することにより、ウェーハの裏面側を研磨しつつウェーハの裏面側に傷を形成する研磨ユニットと、研磨ユニットによって研磨されたウェーハの裏面側における傷の有無を判定する傷判定ユニットと、傷判定ユニットによって傷が存在しないと判定された領域がウェーハに含まれる場合に、ウェーハに傷が存在しない領域が含まれることを報知する報知ユニットと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、デバイスが形成されたウェーハを研磨する加工装置に関する。
デバイスチップの製造工程では、格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域の表面側にそれぞれＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表される様々な電子機器に搭載される。
また、近年では、電子機器の小型化、薄型化に伴い、デバイスチップにも薄型化が求められている。そこで、分割前のウェーハの裏面側に研削加工及び研磨加工を施すことにより、ウェーハを薄化する手法が用いられている。ウェーハの薄化には、例えば、ウェーハを保持面で保持するチャックテーブルと、ウェーハを研削する研削ホイールが装着される研削ユニットと、ウェーハを研磨する研磨パッドが装着される研磨ユニットとを備える加工装置が用いられる。
また、上記のウェーハの裏面側に微細な傷が存在すると、ウェーハの内部に存在する金属元素（銅等）がウェーハの裏面側に捕獲される、ゲッタリング効果が得られることが確認されている。そのため、研削加工及び研磨加工後のウェーハの裏面側に微細な傷を残存させることにより、デバイスが形成されているウェーハの表面側に金属元素が移動しにくくなり、金属元素に起因するデバイスの動作不良（電流のリーク等）の発生が抑制される。
特許文献１には、ウェーハの裏面側を研磨する際、砥粒を含む研磨工具（研磨パッド）を回転させながらウェーハの裏面側に押し当てることにより、ウェーハの裏面側に微細な傷を含む領域（ゲッタリング層）を形成する加工方法が開示されている。この手法を用いると、ウェーハの強度に影響を与えることなく、ウェーハにゲッタリング効果を付与できる。
特開２００７−２４２９０２号公報
上記のように、ウェーハの裏面側に研磨加工を施すことにより、ウェーハの裏面側に微細な傷が形成され、ゲッタリング効果が得られる。しかしながら、研磨加工時に研磨パッドがウェーハに適切に接触せず、ウェーハの裏面側の一部に傷が形成されないことがある。例えば、チャックテーブルの保持面又は研磨パッドが僅かに傾いており、ウェーハと研磨パッドの研磨面とが平行に配置されていない場合や、ウェーハの厚さにばらつきがある場合等には、研磨加工時にウェーハにかかる負荷の過不足が生じ、ウェーハの裏面側に傷が形成されていない領域が残存することがある。
傷が形成されていない領域では、ゲッタリング効果が発生せず、金属元素がウェーハの裏面側で捕獲されない。そのため、該領域では金属元素がウェーハの表面側に容易に移動し、デバイスの動作不良が生じやすくなる。そこで、ウェーハの研磨加工後には、オペレーターがウェーハの裏面側の全体を観察し、ウェーハの裏面側に傷が意図した通りに形成されているか否かを確認する。そして、傷が形成されていない領域が存在する場合には、ウェーハの裏面側の全体に傷が適切に形成されるように、研磨加工の条件の調整等が行われる。
しかしながら、ウェーハの裏面側の全体にわたって微細な傷の有無を確認する作業には、膨大な手間と時間がかかる。また、微細な傷はその有無が確認しにくく、傷が形成されていない領域が見逃されることがある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハに微細な傷が適切に形成されているか否かを容易且つ確実に確認可能な加工装置の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、表面側にデバイスが形成されたウェーハの裏面側を研磨する加工装置であって、該ウェーハを保持して回転するチャックテーブルと、該チャックテーブルによって保持された該ウェーハの裏面側に砥粒を含む研磨パッドを回転させながら押圧することにより、該ウェーハの裏面側を研磨しつつ該ウェーハの裏面側に傷を形成する研磨ユニットと、該研磨ユニットによって研磨された該ウェーハの裏面側における該傷の有無を判定する傷判定ユニットと、該傷判定ユニットによって該傷が存在しないと判定された領域が該ウェーハに含まれる場合に、該ウェーハに該傷が存在しない領域が含まれることを報知する報知ユニットと、を備える加工装置が提供される。
なお、好ましくは、該傷判定ユニットは、該ウェーハを撮像して該ウェーハの裏面側の画像を取得するカメラを備え、該傷判定ユニットは、該傷が存在する領域での光の乱反射によって該画像に生じる、該傷が存在する領域と該傷が存在しない領域との濃淡の差に基づき、該傷の有無を判定する。また、好ましくは、該傷判定ユニットは、該ウェーハの裏面側の全体に対して、該傷の有無の判定を行う。また、好ましくは、該加工装置は、該チャックテーブルによって保持された該ウェーハの裏面側を研削して該ウェーハを所定の厚さに薄化する研削ユニットを更に備える。
本発明の一態様に係る加工装置は、ウェーハの裏面側における傷の有無を判定する傷判定ユニットと、傷判定ユニットによって傷が存在しないと判定された領域がウェーハに含まれる場合に、その旨を報知する報知ユニットとを備える。これにより、オペレーターは、ウェーハの裏面側を目視で確認する等の作業を行うことなく、ウェーハに微細な傷が適切に形成されているか否かを容易且つ確実に確認できる。
加工装置を示す斜視図である。 ウェーハを示す斜視図である。 研削ユニットによって研削されるウェーハを示す一部断面側面図である。 研磨ユニットによって研磨されるウェーハを示す一部断面側面図である。 図５（Ａ）は裏面側の全体に傷が形成されたウェーハを示す斜視図であり、図５（Ｂ）はウェーハの傷が形成された領域を示す拡大断面図である。 図６（Ａ）は裏面側の一部に傷が形成されていないウェーハを示す斜視図であり、図６（Ｂ）はウェーハの傷が形成されていない領域を示す拡大断面図である。 傷判定ユニットを示す一部断面側面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る加工装置の構成例について説明する。図１は、加工装置２を示す斜視図である。加工装置２は、シリコンウェーハ等の被加工物に研削加工及び研磨加工を施す。すなわち、加工装置２は研削装置及び研磨装置として機能する。
加工装置（研削装置、研磨装置）２は、加工装置２を構成する各構成要素を支持する基台４を備える。基台４の前端側の上面には開口４ａが形成されており、この開口４ａの内部には搬送ユニット（搬送機構）６が設けられている。また、開口４ａのさらに前方の領域には、カセット８が載置されるカセット載置台４ｂと、カセット１０が載置されるカセット載置台４ｃとが設けられている。例えば、カセット８には加工前の複数の被加工物が収容され、カセット１０には加工後の複数の被加工物が収容される。
図２は、被加工物の一例であるウェーハ１１を示す斜視図である。例えばウェーハ１１は、円盤状に形成されたシリコンウェーハであり、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。また、ウェーハ１１は互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の矩形状の領域に区画されており、この領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス１５が形成されている。
ウェーハ１１を分割予定ライン１３に沿って分割することにより、それぞれデバイスを備える複数のデバイスチップが製造される。また、図１に示す加工装置２によって、分割前のウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研削加工及び研磨加工を施してウェーハ１１を薄化することにより、薄型化されたデバイスチップが得られる。
なお、ウェーハ１１の材質、大きさ、形状、構造等に制限はない。例えばウェーハ１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなるウェーハであってもよい。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
ウェーハ１１の表面１１ａ側には、ウェーハ１１の表面１１ａ側及び複数のデバイス１５を保護する保護部材１７が貼付される。例えば、直径がウェーハ１１と同等の円形に形成された保護部材１７が、ウェーハ１１の表面１１ａ側の全体を覆うように貼着される。
保護部材１７としては、例えば柔軟な樹脂でなる保護テープが用いられる。具体的には、保護部材１７は、円形の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを備える。基材は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなり、粘着層は、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。また、粘着層には、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂を用いることもできる。
ただし、保護部材１７は、ウェーハ１１の表面１１ａ側及び複数のデバイス１５を保護可能であれば、その材質に制限はない。例えば保護部材１７は、シリコン、ガラス、セラミックス等でなり、板状に形成された高剛性の基板であってもよい。
保護部材１７が貼付されたウェーハ１１は、図１に示すカセット８に収容され、複数のウェーハ１１を収容したカセット８がカセット載置台４ｂ上に載置される。そして、搬送ユニット６は、カセット８から一のウェーハ１１を引き出して搬送する。
開口４ａの斜め後方には、位置合わせ機構（アライメント機構）１２が設けられている。カセット８に収容されたウェーハ１１は、搬送ユニット６によって位置合わせ機構１２に搬送される。そして、位置合わせ機構１２はウェーハ１１を所定の位置に合わせて配置する。
位置合わせ機構１２に隣接する位置には、ウェーハ１１を保持して旋回する搬送ユニット（搬送機構、ローディングアーム）１４が設けられている。搬送ユニット１４は、ウェーハ１１の上面側を吸着する吸着パッドを備えており、位置合わせ機構１２によって位置合わせが行われたウェーハ１１を吸着パッドで吸着保持して後方に搬送する。
搬送ユニット１４の後方には、円盤状のターンテーブル１６が設けられている。ターンテーブル１６は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向）に概ね平行な回転軸の周りを回転する。また、ターンテーブル１６上には、ウェーハ１１を保持する複数のチャックテーブル（保持テーブル）１８（図１では４個）が、ターンテーブル１６の周方向に沿って概ね等間隔に配置されている。
チャックテーブル１８の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面１８ａを構成する。例えば保持面１８ａは、ウェーハ１１よりも直径の大きい円形に形成される。ただし、保持面１８ａの形状に制限はなく、ウェーハ１１の形状に応じて適宜設定される。また、保持面１８ａは、チャックテーブル１８の内部に形成された流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。
なお、ウェーハ１１を保持するチャックテーブルの種類や構造に制限はない。例えば、チャックテーブル１８の代わりに、機械的な方法や電気的な方法等によってウェーハ１１を保持するチャックテーブルを用いてもよい。
チャックテーブル１８はそれぞれ、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りを回転する。また、ターンテーブル１６は、平面視で反時計回り（矢印αで示す方向）に回転し、各チャックテーブル１８を搬送位置Ａ、粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃ、研磨位置Ｄ、搬送位置Ａの順に位置付ける。そして、搬送ユニット１４は、位置合わせ機構１２に配置されたウェーハ１１を、搬送位置Ａに位置付けられたチャックテーブル１８上に搬送する。
粗研削位置Ｂの後方及び仕上げ研削位置Ｃの後方（ターンテーブル１６の後方）にはそれぞれ、柱状の支持構造２０が配置されている。支持構造２０の前面側には、Ｚ軸移動機構２２が設けられている。Ｚ軸移動機構２２は、Ｚ軸方向に概ね平行に配置された一対のＺ軸ガイドレール２４を備え、一対のＺ軸ガイドレール２４には板状のＺ軸移動プレート２６が、Ｚ軸ガイドレール２４に沿ってスライド可能な状態で装着されている。
Ｚ軸移動プレート２６の後面側（裏面側）にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２４と概ね平行に配置されたＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。また、Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させると、Ｚ軸移動プレート２６がＺ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。
粗研削位置Ｂの上方に配置されたＺ軸移動プレート２６の前面側（表面側）には、ウェーハ１１の粗研削を行う研削ユニット３２ａが装着されている。一方、仕上げ研削位置Ｃの上方に配置されたＺ軸移動プレート２６の前面側（表面側）には、ウェーハ１１の仕上げ研削を行う研削ユニット３２ｂが装着されている。Ｚ軸移動機構２２によって、研削ユニット３２ａ，３２ｂのＺ軸方向における移動が制御される。
研削ユニット３２ａ，３２ｂはそれぞれ、Ｚ軸移動プレート２６に装着された円筒状のハウジング３４を備える。ハウジング３４には、回転軸を構成する円筒状のスピンドル３６が回転可能な状態で収容されており、スピンドル３６の下端部（先端部）はハウジング３４の下端から突出している。
研削ユニット３２ａが備えるスピンドル３６の下端部には、ウェーハ１１の粗研削を行うための研削ホイール３８ａが装着される。また、研削ユニット３２ｂが備えるスピンドル３６の下端部には、ウェーハ１１の仕上げ研削を行うための研削ホイール３８ｂが装着される。研削ホイール３８ａ，３８ｂはそれぞれ、ウェーハ１１を研削するための複数の研削砥石８２（図３参照）を備えている。
スピンドル３６の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が接続されており、研削ホイール３８ａ，３８ｂはこの回転駆動源からスピンドル３６を介して伝達される回転力によって、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りで回転する。また、研削ユニット３２ａ，３２ｂの内部には、純水等の研削液を供給するための研削液供給路（不図示）が設けられている。研削液は、ウェーハ１１に研削加工が施される際に、ウェーハ１１及び研削砥石８２に向かって供給される。
研削ユニット３２ａは、粗研削位置Ｂに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されたウェーハ１１を、研削ホイール３８ａで研削する。これにより、ウェーハ１１の粗研削加工が行われる。また、研削ユニット３２ｂは、仕上げ研削位置Ｃに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されたウェーハ１１を、研削ホイール３８ｂで研削する。これにより、ウェーハ１１の仕上げ研削加工が行われる。
研磨位置Ｄの側方（ターンテーブル１６の側方）には、柱状の支持構造４０が配置されている。支持構造４０の表面側（ターンテーブル１６側）には、ＸＺ軸移動機構４２が設けられている。ＸＺ軸移動機構４２は、Ｘ軸方向（前後方向）と概ね平行に配置された一対の第１ガイドレール４４を備え、一対の第１ガイドレール４４には板状の第１移動プレート４６が、第１ガイドレール４４に沿ってスライド可能な状態で装着されている。
第１移動プレート４６の裏面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、第１ガイドレール４４と概ね平行に配置された第１ボールネジ４８が螺合されている。また、第１ボールネジ４８の一端部には、第１パルスモータ５０が連結されている。第１パルスモータ５０で第１ボールネジ４８を回転させると、第１移動プレート４６が第１ガイドレール４４に沿ってＸ軸方向に移動する。
第１移動プレート４６の表面側（ターンテーブル１６側）には、Ｚ軸方向と概ね平行に配置された一対の第２ガイドレール５２が設けられている。一対の第２ガイドレール５２には、板状の第２移動プレート５４が、第２ガイドレール５２に沿ってスライド可能な状態で装着されている。第２移動プレート５４の裏面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、第２ガイドレール５２と概ね平行に配置された第２ボールネジ５６が螺合されている。
第２ボールネジ５６の一端部には、第２パルスモータ５８が連結されている。第２パルスモータ５８で第２ボールネジ５６を回転させると、第２移動プレート５４が第２ガイドレール５２に沿ってＺ軸方向に移動する。そして、第２移動プレート５４の表面側（ターンテーブル１６側）には、ウェーハ１１を研磨する研磨ユニット６０が装着されている。ＸＺ軸移動機構４２によって、研磨ユニット６０のＸ軸方向及びＺ軸方向における移動が制御される。
研磨ユニット６０は、第２移動プレート５４に装着された円筒状のハウジング６２を備える。ハウジング６２には、回転軸を構成する円筒状のスピンドル６４が回転可能な状態で収容されており、スピンドル６４の下端部はハウジング６２の下端から突出している。スピンドル６４の下端部には、ウェーハ１１を研磨するための円盤状の研磨パッド６６が装着される。また、スピンドル６４の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が接続されている。研磨パッド６６は、この回転駆動源からスピンドル６４を介して伝達される回転力によって、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りで回転する。
研磨ユニット６０は、研磨位置Ｄに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されたウェーハ１１を、研磨パッド６６で研磨する。これにより、ウェーハ１１の研磨加工が行われる。
搬送ユニット１４に隣接する位置には、ウェーハ１１を保持して旋回する搬送ユニット（搬送機構、アンローディングアーム）６８が設けられている。搬送ユニット６８は、ウェーハ１１の上面側を吸着する吸着パッドを備えており、搬送位置Ａに配置されたチャックテーブル１８上に配置されたウェーハ１１を吸着パッドで吸着保持して前方に搬送する。また、搬送ユニット６８の前方側には、加工後のウェーハ１１を純水等の洗浄液で洗浄する洗浄ユニット（洗浄機構）７０が配置されている。
洗浄ユニット７０の前方側には、ウェーハ１１の傷の有無を判定する傷判定ユニット７２が設けられている。この傷判定ユニット７２は、研磨ユニット６０によって研磨されたウェーハ１１を撮像し、ウェーハ１１の研磨パッド６６で研磨された面に傷が形成されているか否かを判定する。
傷判定ユニット７２は直方体状の筐体７４を備えており、この筐体７４は、搬送ユニット６側に面する側面に、ウェーハ１１が通過可能な形状及び大きさの開口７４ａを備える。洗浄ユニット７０によって洗浄されたウェーハ１１は、搬送ユニット６によって、開口７４ａを介して筐体７４の内部に搬送される。そして、筐体７４の内部でウェーハ１１の傷の有無が判定される。なお、傷判定ユニット７２の構成及び機能の詳細については後述する。
傷判定ユニット７２によって傷の有無が判定されたウェーハ１１は、搬送ユニット６によって搬送され、カセット１０に収容される。すなわち、カセット１０には、研削ユニット３２ａ，３２ｂ及び研磨ユニット６０によって加工され、傷判定ユニット７２によって傷の有無が検査された複数のウェーハ１１が収容される。
なお、加工装置２を構成する各構成要素（搬送ユニット６、位置合わせ機構１２、搬送ユニット１４、ターンテーブル１６、チャックテーブル１８、Ｚ軸移動機構２２、研削ユニット３２ａ，３２ｂ、ＸＺ軸移動機構４２、研磨ユニット６０、搬送ユニット６８、洗浄ユニット７０、傷判定ユニット７２等）はそれぞれ、制御ユニット（制御部）７６に接続されている。この制御ユニット７６によって、加工装置２の各構成要素の動作が制御される。
制御ユニット７６は、コンピュータ等によって構成される。具体的には、制御ユニット７６は、加工装置２の制御に必要な各種の演算等の処理を行う処理部と、処理部による処理に用いられる各種のデータ、プログラム等が記憶される記憶部とを備える。処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成され、記憶部は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリによって構成される。処理部と記憶部とは、バスを介して互いに接続されている。
また、制御ユニット７６には、オペレーターに所定の情報を報知する報知ユニット（報知部）７８が接続されている。例えば報知ユニット７８は、制御ユニット７６によって点灯が制御される警告ランプ、所定の情報を表示可能なディスプレイ、所定の情報に対応する音声や警告音を発するスピーカー等によって構成される。また、報知ユニット７８は、加工装置２の外部に別途設けられたコンピュータ等の機器に、所定の情報を有線又は無線で発信する発信器によって構成することもできる。
次に、加工装置２によってウェーハ１１を加工する際の加工装置２の動作の具体例を説明する。ウェーハ１１の加工時は、まず、複数の加工前のウェーハ１１がカセット８に収容され、カセット８がカセット載置台４ｂ上に載置される。
次に、カセット８に収容された一のウェーハ１１が、搬送ユニット６によって位置合わせ機構１２に搬送され、位置合わせ機構１２によってウェーハ１１の位置合わせが行われる。そして、位置合わせが行われたウェーハ１１は、搬送ユニット１４によって、搬送位置Ａに配置されたチャックテーブル１８上に搬送される。
ウェーハ１１は、表面１１ａ側（保護部材１７側）が保持面１８ａと対向し、裏面１１ｂ側が上方に露出するように、チャックテーブル１８上に配置される。この状態で、保持面１８ａに吸引源の負圧を作用させることにより、ウェーハ１１が保護部材１７を介してチャックテーブル１８によって吸引保持される。
次に、ターンテーブル１６が回転し、ウェーハ１１を保持したチャックテーブル１８が粗研削位置Ｂに配置される。そして、粗研削位置Ｂに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されたウェーハ１１が、研削ユニット３２ａによって研削される。
図３は、研削ユニット３２ａによって研削されるウェーハ１１を示す一部断面側面図である。チャックテーブル１８が粗研削位置Ｂに位置付けられると、ウェーハ１１は研削ユニット３２ａの下方に配置される。
研削ユニット３２ａに装着された研削ホイール３８ａは、ステンレス、アルミニウム等の金属でなる円環状の基台８０を備える。また、基台８０の下面側には、直方体状に形成された複数の研削砥石８２が固定されている。複数の研削砥石８２は、基台８０の外周に沿って概ね等間隔に配列されている。
例えば研削砥石８２は、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic Boron Nitride）等でなる砥粒を、メタルボンド、レジンボンド又はビトリファイドボンド等の結合材で固定することにより形成される。ただし、研削砥石８２の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。また、研削ホイール３８ａが備える研削砥石８２の数は任意に設定できる。
チャックテーブル１８と研削ホイール３８ａとをそれぞれ所定の方向に所定の回転数で回転させながら、Ｚ軸移動機構２２（図１参照）によって研削ホイール３８ａをチャックテーブル１８に向かって下降させる。このときの研削ホイール３８ａの下降速度は、複数の研削砥石８２が適切な力でウェーハ１１の裏面１１ｂ側に押し当てられるように調整される。
回転する複数の研削砥石８２の下面がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触すると、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が削り取られる。これにより、ウェーハ１１に研削加工が施され、ウェーハ１１が薄くなる。そして、ウェーハ１１が所定の厚さになるまで薄化されると、ウェーハ１１の粗研削が完了する。
なお、ウェーハ１１が複数の研削砥石８２によって研削される際には、ウェーハ１１及び複数の研削砥石８２に純水等の研削液が供給される。この研削液によって、ウェーハ１１及び複数の研削砥石８２が冷却されるとともに、ウェーハ１１の研削によって生じた屑（研削屑）が洗い流される。
次に、ターンテーブル１６が回転し、ウェーハ１１を保持したチャックテーブル１８が仕上げ研削位置Ｃに配置される。そして、仕上げ研削位置Ｃに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されたウェーハ１１が、研削ユニット３２ｂによって研削される。
なお、研削ユニット３２ｂの構成及び動作は、研削ユニット３２ａと同様である（図３参照）。ただし、研削ホイール３８ｂが備える研削砥石の砥粒の平均粒径は、研削ホイール３８ａが備える研削砥石８２の砥粒の平均粒径よりも小さい。研削ホイール３８ｂが備える複数の研削砥石の下面がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に接触することにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研削される。そして、ウェーハ１１が所定の厚さになるまで薄化されると、ウェーハ１１の仕上げ研削が完了する。
次に、ターンテーブル１６が回転し、ウェーハ１１を保持したチャックテーブル１８が研磨位置Ｄに配置される。そして、研磨位置Ｄに位置付けられたチャックテーブル１８によって保持されたウェーハ１１が、研磨ユニット６０によって研磨される。
図４は、研磨ユニット６０によって研磨されるウェーハ１１を示す一部断面側面図である。チャックテーブル１８が研磨位置Ｄに位置付けられると、ウェーハ１１は研磨ユニット６０の下方に配置される。
研磨ユニット６０に装着された研磨パッド６６は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料でなる円盤状の基台８４を備える。また、基台８４の下面側には、ウェーハ１１を研磨する研磨層８６が固定されている。例えば研磨層８６は、基台８４と概ね同径の円盤状に形成され、接着剤等によって基台８４の下面側に貼付されている。この研磨層８６の下面は、ウェーハ１１を研磨する研磨面を構成する。
研磨層８６は、不織布や発泡ウレタン等でなるベース部材に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、グリーンカーボランダム（ＧＣ）、ホワイトアランダム（ＷＡ）等でなる砥粒を含有させることによって形成される。研磨層８６に含まれる砥粒としては、例えば平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ以下の砥粒が用いられる。ただし、研磨層８６の材質、砥粒の粒径及び材質は、ウェーハ１１の材質等に応じて適宜変更できる。
ウェーハ１１を研磨する際は、まず、研磨層８６がウェーハ１１の裏面１１ｂの全体と重なるように、研磨パッド６６を位置付ける。そして、チャックテーブル１８と研磨パッド６６とをそれぞれ所定の方向に所定の回転数で回転させながら、ＸＺ軸移動機構４２（図１参照）によって研磨パッド６６をチャックテーブル１８に向かって下降させる。このときの研磨パッド６６の下降速度は、研磨層８６が適切な力でウェーハ１１の裏面１１ｂ側に押し当てられるように調整される。
ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に研磨パッド６６を回転させながら押圧することにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が研磨される。そして、ウェーハ１１が所定の厚さになるまで薄化されると、ウェーハ１１の研磨加工が完了する。この研磨加工によって、研削ユニット３２ａ，３２ｂでウェーハ１１を研削した際にウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成された加工痕（切削痕）が除去される。
なお、ウェーハ１１の研磨時、ウェーハ１１及び研磨パッド６６には、薬液（スラリー）や純水等の液体（研磨液）が供給されない。すなわち、ウェーハ１１は、砥粒を含む研磨パッド６６を用いた乾式研磨によって加工される。
ただし、ウェーハ１１は湿式研磨によって加工されてもよい。この場合は、ウェーハ１１の研磨時、砥粒を含有しない研磨液がウェーハ１１及び研磨パッド６６に供給される。研磨液としては、例えば、酸性研磨液、アルカリ性研磨液等の薬液や、純水を用いることができる。酸性研磨液としては、過マンガン酸塩等が溶解した酸性溶液等が用いられ、アルカリ性研磨液としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが溶解したアルカリ溶液等が用いられる。
次に、ターンテーブル１６が回転し、ウェーハ１１を保持したチャックテーブル１８が搬送位置Ａに配置される。そして、搬送位置Ａに位置付けられたチャックテーブル１８上から、研削加工及び研磨加工が施されたウェーハ１１が搬送ユニット６８によって洗浄ユニット７０に搬送される。そして、加工後のウェーハ１１が洗浄ユニット７０によって洗浄される。
上記のように、砥粒を含む研磨パッド６６でウェーハ１１の裏面１１ｂ側を研磨すると、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側には、微細な傷（研磨痕）が形成された領域（ダメージ層）が残存する。図５（Ａ）は裏面１１ｂ側の全体に傷が形成されたウェーハ１１を示す斜視図であり、図５（Ｂ）はウェーハ１１の傷が形成された領域を示す拡大断面図である。
ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に、傷（研磨痕）１９ａが形成された領域に相当するダメージ層（ゲッタリング層）１９がされていると、ウェーハ１１の内部に存在する金属元素（銅等）がウェーハ１１の裏面１１ｂ側に捕獲される、ゲッタリング効果が得られることが確認されている。そのため、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側にダメージ層１９を形成することにより、複数のデバイス１５（図２参照）が形成されているウェーハ１１の表面１１ａ側に金属元素が移動しにくくなり、金属元素に起因するデバイス１５の動作不良（電流のリーク等）が生じにくくなる。
ダメージ層１９の厚さ（傷１９ａの深さ）は、研磨加工の条件によって制御される。例えば、チャックテーブル１８及び研磨パッド６６の回転数、研磨パッド６６の下降速度、研磨パッド６６をウェーハ１１に押しつける強さ（押圧力）、研磨パッド６６に含まれる砥粒の粒径等を調整することにより、所望の厚さのダメージ層１９を形成できる。
なお、研磨加工によって形成されるダメージ層１９の厚さは、例えば１μｍ以下と極めて小さく、ダメージ層１９はウェーハ１１の強度にほとんど影響を与えない。そのため、ダメージ層１９が形成されたウェーハ１１を分割してデバイスチップを製造しても、デバイスチップの抗折強度（曲げ強度）が大幅に低下することはなく、デバイスチップの品質には影響がない。
しかしながら、砥粒を含む研磨パッド６６でウェーハ１１を研磨しても、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に傷１９ａが意図した通りに形成されない場合がある。例えば、チャックテーブル１８の保持面１８ａ又は研磨パッド６６が僅かに傾いており、ウェーハ１１と研磨パッド６６の研磨面とが平行に配置されていない場合や、ウェーハ１１の厚さにばらつきがある場合等には、研磨パッド６６がウェーハ１１に適切に接触せず、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の一部に傷１９ａが形成されない場合がある。
図６（Ａ）は裏面１１ｂ側の一部に傷が形成されていないウェーハ１１を示す斜視図であり、図６（Ｂ）はウェーハ１１の傷が形成されていない領域を示す拡大断面図である。例えば、ウェーハ１１の外周部に研磨パッド６６の研磨層８６（図４参照）が十分に押圧されないと、図６（Ａ）に示すように、ウェーハ１１の外周部に傷１９ａが形成されていない領域が残存する場合がある。
ウェーハ１１の傷１９ａが形成されていない領域では、前述のゲッタリング効果が生じない。そのため、該領域ではウェーハ１１の内部に含まれる金属元素がウェーハ１１の表面１１ａ側に移動しやすく、デバイス１５の動作不良が生じやすい。そこで、ウェーハ１１の研磨加工後には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の全体に傷１９ａが意図した通りに形成されているか否かを検査することが好ましい。
本実施形態に係る加工装置２では、傷判定ユニット７２（図１参照）によって、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が観察されるとともに、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側における傷１９ａの有無が判定される。そして、傷判定ユニット７２によって傷１９ａが存在しないと判定された領域がウェーハ１１に含まれる場合には、その旨が報知ユニット７８によってオペレーターに報知される。以下、傷判定ユニット７２の構成及び機能の具体例について説明する。
図７は、傷１９ａの有無を判定する傷判定ユニット７２を示す一部断面側面図である。傷判定ユニット７２は、筐体７４（図１参照）の内部に設けられたチャックテーブル（保持テーブル）９０を備える。チャックテーブル９０は、搬送ユニット６（図１参照）によって洗浄ユニット７０から搬送されたウェーハ１１を保持する。
チャックテーブル９０の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面９０ａを構成する。例えば保持面９０ａは、ウェーハ１１よりも直径の大きい円形に形成される。ただし、保持面９０ａの形状に制限はなく、ウェーハ１１の形状に応じて適宜設定される。また、保持面９０ａは、チャックテーブル９０の内部に形成された流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。
チャックテーブル９０の上方には、チャックテーブル９０によって保持されたウェーハ１１を撮像するカメラ（撮像ユニット）９２が設けられている。このカメラ９２は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を撮像して、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の画像を取得する。
カメラ９２には、カメラ９２を挟むように配置された一対の照明９４が固定されている。照明９４は、カメラ９２がウェーハ１１を撮像する際に、ウェーハ１１に向かって光を照射する。この照明９４の明るさを制御することにより、カメラ９２によって取得される画像の明るさが調整される。
また、カメラ９２には、カメラ９２を水平方向（Ｘ軸方向（前後方向）及びＹ軸方向（左右方向））に沿って移動させる移動機構（不図示）が接続されている。この移動機構によってカメラ９２を移動させることにより、カメラ９２をウェーハ１１上方の任意の位置に配置できる。
さらに、カメラ９２は、カメラ９２によって取得されたウェーハ１１の画像（撮像画像）に基づいて傷１９ａの有無を判定する、判定部（判定ユニット）９６に接続されている。例えば判定部９６は、カメラ９２によって取得された画像に所定の画像処理を施す画像処理部９８と、画像処理部９８による処理に用いられる各種のデータが記憶される記憶部１００とを備える。
判定部９６は、例えば加工装置２の制御ユニット７６（図１参照）によって構成される。この場合、画像処理部９８は制御ユニット７６の処理部に相当し、記憶部１００は制御ユニット７６の記憶部に相当する。ただし、判定部９６は制御ユニット７６とは独立した判定器等によって構成されていてもよい。この場合、判定部９６はカメラ９２の外部に設けられていてもよいし、カメラ９２に内蔵されていてもよい。
洗浄ユニット７０（図１参照）によって洗浄されたウェーハ１１は、搬送ユニット６によって、筐体７４の開口７４ａを介してチャックテーブル９０上に搬送される。このときウェーハ１１は、表面１１ａ側（保護部材１７側）が保持面９０ａに対向し、裏面１１ｂ側が上方に露出するように、チャックテーブル９０上に配置される。この状態で保持面９０ａに吸引源の負圧を作用させると、ウェーハ１１が保護部材１７を介してチャックテーブル９０によって吸引保持される。
次に、照明９４からウェーハ１１に向かって光を照射しつつ、カメラ９２でウェーハ１１を撮像し、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の画像を取得する。例えばカメラ９２は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に形成されている傷１９ａが、撮像によって得られる画像に表示される倍率で、ウェーハ１１の裏面１１ｂの全体を撮像する。
カメラ９２によって取得された撮像画像は、判定部９６が備える画像処理部９８に入力される。そして、画像処理部９８は、撮像画像に所定の画像処理を施すことにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に傷１９ａが形成されているか否かを判定する。
例えば、記憶部１００には、傷１９ａが形成されていないウェーハ１１の裏面１１ｂ側の画像が、参照用画像として予め記憶されている。そして、画像処理部９８は、カメラ９２から入力された撮像画像と、記憶部１００に記憶されている参照用画像とを比較して、両者の類似度を算出し（パターンマッチング）、その類似度に基づいてウェーハ１１の裏面１１ｂ側に傷１９ａが形成されているか否かを判定する。
具体的には、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に傷１９ａが形成されていない場合は、撮像画像と参照用画像との類似度が高くなる。一方、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側に傷１９ａが形成されている場合は、撮像画像と参照用画像との類似度が低くなる。そのため、例えば、撮像画像と参照用画像との類似度が所定の値（しきい値）を超えるか否かに基づいて、チャックテーブル９０によって保持されたウェーハ１１の裏面１１ｂ側に傷１９ａが形成されているか否かを判別できる。
ただし、画像処理部９８による画像処理の内容及び傷１９ａの有無の判定方法に制限はない。例えば画像処理部９８は、カメラ９２から入力された撮像画像にエッジ検出処理を施し、撮像画像において傷１９ａに対応するエッジが検出されるか否かに基づいて傷１９ａの有無を判定してもよい。
なお、ウェーハ１１の強度の低下を極力抑えるため、傷１９ａは極めて微細に形成されることがある。この場合、一度の撮像によってウェーハ１１の裏面１１ｂ側の全体を撮像しても、撮像画像に傷１９ａが明確に表示されず、傷１９ａの検出が困難になる。
そこで、ウェーハ１１の撮像は、移動機構によってカメラ９２の水平方向における位置を変えつつ、カメラ９２でウェーハ１１の一部を拡大して撮像する作業を繰り返すことによって行うことが好ましい。そして、カメラ９２によって取得された複数の拡大画像を合成することにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の全体が表示された高解像度の画像が得られる。この合成画像を画像処理部９８による画像処理に用いることにより、傷１９ａの検出精度の向上を図ることができる。
また、傷１９ａが極めて微細で（例えば深さが５０ｎｍ以下）、拡大画像を用いても傷１９ａを直接確認することが困難な場合がある。この場合は、撮像画像の濃淡に基づいて傷１９ａの有無を判断してもよい。
ウェーハ１１をカメラ９２で撮像する際、傷１９ａが形成された領域に照明９４からの光が照射されると、該領域で光の乱反射が生じる。その結果、撮像画像には、傷１９ａが形成された領域と傷１９ａが形成されていない領域とで濃淡の差が生じる。例えば、シリコンでなるウェーハ１１の裏面１１ｂ側に、深さが５０ｎｍ以下程度の傷１９ａが形成されている場合に、照明９４から光（可視光）を照射しつつカメラ９２（可視光カメラ）でウェーハ１１を撮像すると、光の乱反射により、傷１９ａが形成されている領域が白濁している撮像画像が得られる。
そして、画像処理部９８は、カメラ９２から入力された撮像画像と、記憶部１００に記憶されている参照用画像との濃淡の差に基づいて、傷１９ａの有無を判定する。例えば画像処理部９８は、濃淡の差を数値化し、その数値が所定の値（しきい値）を超える場合に、傷１９ａが存在すると判定する。
このように、傷判定ユニット７２は、傷１９ａが存在する領域での光の乱反射によって撮像画像に生じる、傷１９ａが存在する領域と傷１９ａが存在しない領域との濃淡の差に基づき、傷１９ａの有無を判定してもよい。これにより、カメラ９２によって取得された画像から傷１９ａの形状を直接観察することが困難な場合にも、傷１９ａの有無の判定が可能となる。
そして、傷判定ユニット７２は上記の手順を繰り返すことにより、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の全体に対して傷１９ａの有無の判定を行う。ただし、傷判定ユニット７２は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側の一部のみに対して傷１９ａの有無を判定してもよい。例えば、特に傷１９ａが形成されにくいウェーハ１１の外周部の裏面１１ｂ側（図６（Ａ）参照）のみに対して傷１９ａの有無の判定を行うことにより、判定に要する時間が短縮される。
そして、傷判定ユニット７２によって傷１９ａが存在しないと判定された領域がウェーハ１１に含まれる場合、制御ユニット７６（図１参照）は報知ユニット７８に、ウェーハ１１に傷１９ａが存在しない領域が含まれることを報知させる。
例えば、報知ユニット７８が警告ランプである場合には、制御ユニット７６は警告ランプを所定の色又はパターンで点灯させる。また、報知ユニット７８がディスプレイである場合には、制御ユニット７６はウェーハ１１に傷１９ａが存在しない領域が含まれる旨の警告情報を表示させる。さらに、報知ユニット７８がスピーカーである場合には、制御ユニット７６はウェーハ１１に傷１９ａが存在しない領域が含まれることを示す警告音又は警告アナウンスをスピーカーに発信させる。
報知ユニット７８が発する警告により、ウェーハ１１の裏面１１ｂに傷１９ａが適切に形成されていないことがオペレーターに容易に認識される。そして、研磨加工の加工条件が調整され、改めてウェーハ１１に対して適切な研磨加工が施される。
以上の通り、本実施形態に係る加工装置２は、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側における傷１９ａの有無を判定する傷判定ユニット７２と、傷判定ユニット７２によって傷１９ａが存在しないと判定された領域がウェーハ１１に含まれる場合に、その旨を報知する報知ユニット７８とを備える。これにより、オペレーターは、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側を目視で確認する等の作業を行うことなく、ウェーハ１１に微細な傷１９ａが適切に形成されているか否かを容易且つ確実に確認できる。
なお、傷判定ユニット７２による傷１９ａの有無の判定の頻度は、自由に設定できる。例えば、傷判定ユニット７２は、加工装置２によって加工された全てのウェーハ１１に対して判定を行ってもよいし、加工装置２によって加工されたウェーハ１１のうち一部のウェーハ１１に対して、所定の枚数おきに判定を行ってもよい。
また、本実施形態では、加工装置２が２組の研削ユニット３２ａ，３２ｂを備え、２種類の研削加工（粗研削加工、仕上げ研削加工）を実施可能である場合について説明したが、加工装置２に備えられる研削ユニットは１組であってもよい。また、本実施形態では、加工装置２が研削ユニット３２ａ，３２ｂ及び研磨ユニット６０を備える場合について説明したが、ウェーハ１１の研削加工を別途準備された専用の装置（研削装置）で実施する場合には、加工装置２は研削ユニット３２ａ，３２ｂを備えていなくてもよい。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
１１ ウェーハ
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
１７ 保護部材
１９ ダメージ層（ゲッタリング層）
１９ａ 傷（研磨痕）
２ 加工装置（研削装置、研磨装置）
４ 基台
４ａ 開口
４ｂ，４ｃ カセット載置台
６ 搬送ユニット（搬送機構）
８，１０ カセット
１２ 位置合わせ機構（アライメント機構）
１４ 搬送ユニット（搬送機構、ローディングアーム）
１６ ターンテーブル
１８ チャックテーブル（保持テーブル）
１８ａ 保持面
２０ 支持構造
２２ Ｚ軸移動機構
２４ Ｚ軸ガイドレール
２６ Ｚ軸移動プレート
２８ Ｚ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸パルスモータ
３２ａ，３２ｂ 研削ユニット
３４ ハウジング
３６ スピンドル
３８ａ，３８ｂ 研削ホイール
４０ 支持構造
４２ ＸＺ軸移動機構
４４ 第１ガイドレール
４６ 第１移動プレート
４８ 第１ボールネジ
５０ 第１パルスモータ
５２ 第２ガイドレール
５４ 第２移動プレート
５６ 第２ボールネジ
５８ 第２パルスモータ
６０ 研磨ユニット
６２ ハウジング
６４ スピンドル
６６ 研磨パッド
６８ 搬送ユニット（搬送機構、アンローディングアーム）
７０ 洗浄ユニット（洗浄機構）
７２ 傷判定ユニット
７４ 筐体
７４ａ 開口
７６ 制御ユニット（制御部）
７８ 報知ユニット（報知部）
８０ 基台
８２ 研削砥石
８４ 基台
８６ 研磨層
９０ チャックテーブル（保持テーブル）
９０ａ 保持面
９２ カメラ（撮像ユニット）
９４ 照明
９６ 判定部（判定ユニット）
９８ 画像処理部
１００ 記憶部

Claims (4)

  1. 表面側にデバイスが形成されたウェーハの裏面側を研磨する加工装置であって、
    該ウェーハを保持して回転するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルによって保持された該ウェーハの裏面側に砥粒を含む研磨パッドを回転させながら押圧することにより、該ウェーハの裏面側を研磨しつつ該ウェーハの裏面側に傷を形成する研磨ユニットと、
    該研磨ユニットによって研磨された該ウェーハの裏面側における該傷の有無を判定する傷判定ユニットと、
    該傷判定ユニットによって該傷が存在しないと判定された領域が該ウェーハに含まれる場合に、該ウェーハに該傷が存在しない領域が含まれることを報知する報知ユニットと、を備えることを特徴とする加工装置。
  2. 該傷判定ユニットは、該ウェーハを撮像して該ウェーハの裏面側の画像を取得するカメラを備え、
    該傷判定ユニットは、該傷が存在する領域での光の乱反射によって該画像に生じる、該傷が存在する領域と該傷が存在しない領域との濃淡の差に基づき、該傷の有無を判定することを特徴とする請求項１記載の加工装置。
  3. 該傷判定ユニットは、該ウェーハの裏面側の全体に対して、該傷の有無の判定を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の加工装置。
  4. 該チャックテーブルによって保持された該ウェーハの裏面側を研削して該ウェーハを所定の厚さに薄化する研削ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加工装置。
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