JP2023102923A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の反り上がる力が大きいときでも、チャックテーブルによって被加工物を吸引保持する。【解決手段】チャックテーブル２０の保持面２２がウェーハ１００を保持する前に、ウェーハ１００に溝を形成して、ウェーハ１００の反り上がる力を弱めている。このため、ウェーハ１００の反り上がる力が大きいときでも、チャックテーブル２０の保持面２２によって、ウェーハ１００を容易に吸引保持することができる。また、保持面２２によるウェーハ１００の保持にかかる時間を短縮できるため、研削装置１によるウェーハ１００の全体的な加工時間を短くすることが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置に関する。

外周部分が反り上がる力を有している板状の被加工物を、保持面によって吸引保持して研削砥石で研削する際、被加工物の外周部分が保持面から浮き上がり、研削砥石によって保持面から被加工物が引き剥がされることがある。そのため、特許文献１の技術では、保持面が保持した被加工物の被研削面となる上面に切削ブレードで切削溝を形成することにより、反り上がる力を弱めている。

特開２０１５－２２３６６７号公報

上述の切削溝を形成する際には、切削に伴って発生する切削屑を、切削水を使用して排出する。このため、切削溝の形成は、加工室内で、被加工物をチャックテーブルによって保持した状態で行う。したがって、被加工物の反り上がりが大きく、被加工物をチャックテーブルによって吸引保持することが困難な場合には、被加工物に対する切削溝の形成および研削加工を実施することが困難となる。

したがって、本発明の目的は、外周部分が反り上がる力を有する被加工物を研削する際、その反り上がる力を弱めて、チャックテーブルによって被加工物を吸引保持することにある。

本発明の研削装置（本研削装置）は、外周部分が反り上がる力を有する被加工物の下面を保持面によって吸引保持するチャックテーブルと、該保持面が保持した該被加工物の上面を研削砥石によって研削する研削機構と、を備える研削装置であって、該保持面によって被加工物を保持する前に、被加工物の上面に、該研削砥石が研削する深さ以下の深さの溝を形成する溝形成ユニットを備え、該溝形成ユニットは、被加工物を支持する支持ユニットと、該支持ユニットに支持された被加工物の上面に、被加工物に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を照射するレーザー加工ユニットと、を備え、該レーザー加工ユニットは、該支持ユニットに支持された被加工物の上面高さに応じてレーザー光線の集光点を位置付け、該レーザー光線によって被加工物の上面に該溝を形成して、被加工物の反り上がる力を弱める。
本研削装置では、該溝形成ユニットは、該支持ユニットに支持された被加工物の反り上がった外周縁の高さと、該支持ユニットに支持された被加工物の中央上面の高さとを測定する高さ測定器と、該高さ測定器によって測定された該外周縁の高さと該中央上面の高さとの差を算出する反り量算出部と、を有してもよく、該反り量算出部によって算出された該差を基に、少なくとも該溝の本数を決定する溝条件決定部を備えてもよい。

本研削装置では、チャックテーブルの保持面が被加工物を保持する前に、溝形成ユニットによって被加工物に溝を形成して、被加工物の反り上がる力を弱めている。このため、被加工物の反り上がる力が大きいときでも、チャックテーブルの保持面によって、被加工物を容易に吸引保持することができる。
また、保持面による被加工物の保持にかかる時間を短縮できるため、本研削装置による被加工物の全体的な加工時間を短くすることが可能である。

一実施形態にかかる研削装置の構成を示す斜視図である。 加工ユニットの構成を示す斜視図である。 加工ユニットにおけるＹ軸方向移動機構の構成を示す説明図である。 レーザー加工ユニットの構成例を示す説明図である。 レーザー加工ユニットにおける加工ヘッドの構成例を示す説明図である。 ウェーハの裏面に形成される溝の例を示す説明図である。 レーザー加工ユニットの他の構成例を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる研削装置１は、被加工物としてのウェーハ１００を研削するための装置である。ウェーハ１００は、たとえば円形の板状ワークであり、表面１０１および裏面１０２を有している。ウェーハ１００の表面１０１には、図示しないデバイスが形成されており、保護テープ１０３が貼着されている。ウェーハ１００の裏面１０２は、研削処理が施される被加工面となる。また、ウェーハ１００は、外周部分が反り上がる力を有している。すなわち、ウェーハ１００の外周部分（外周縁）は、図４に示すように、ウェーハ１００の上面となる裏面１０２側に反り上がっている。

研削装置１は、第１の装置ベース１０と、第１の装置ベース１０の後方（＋Ｙ方向側）に配置された第２の装置ベース１１とを有している。

第１の装置ベース１０の正面側（－Ｙ方向側）には、第１のカセットステージ１６０および第２のカセットステージ１６２が設けられている。第１のカセットステージ１６０には、加工前のウェーハ１００が収容される第１のカセット１６１が載置されている。第２のカセットステージ１６２には、加工後のウェーハ１００が収容される第２のカセット１６３が載置されている。

第１のカセット１６１および第２のカセット１６３は、内部に複数の棚を備えており、各棚に一枚ずつウェーハ１００が収容されている。すなわち、第１のカセット１６１および第２のカセット１６３は、複数のウェーハ１００を棚状に収容する。

第１のカセット１６１および第２のカセット１６３の開口（図示せず）は、＋Ｙ方向側を向いている。これらの開口の＋Ｙ方向側には、ロボット１５５が配設されている。ロボット１５５は、ウェーハ１００を保持する保持部材１５０を備えている。ロボット１５５は、加工後のウェーハ１００を第２のカセット１６３に搬入（収納）する。また、ロボット１５５は、第１のカセット１６１から加工前のウェーハ１００を取り出して、仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４に載置する。

仮置き機構１５２は、第１のカセット１６１から取り出されたウェーハ１００を仮置きするために用いられ、ロボット１５５に隣接する位置に設けられている。仮置き機構１５２は、ウェーハ１００を支持するための仮置きテーブル１５４、ウェーハの位置合わせを実施する位置合わせ部材１５３、および、仮置きテーブル１５４を回転させる回転機構１５１を有している。

位置合わせ部材１５３は、仮置きテーブル１５４を囲むように外側に配置される複数の位置合わせピンと、位置合わせピンを仮置きテーブル１５４の径方向に移動させるスライダとを備えている。位置合わせ部材１５３では、位置合わせピンが仮置きテーブル１５４の径方向に中央に向かって移動されることにより、複数の位置合わせピンを結ぶ円が縮径される。これにより、仮置きテーブル１５４に支持されているウェーハ１００が、所定の位置に位置合わせ（センタリング）される。この仮置き機構１５２（仮置きテーブル１５４）は、ウェーハ１００を支持する支持ユニットとして機能する。

仮置き機構１５２の＋Ｙ方向側には、加工ユニット１１０が設けられている。この加工ユニット１１０と、上述した支持ユニットとしての仮置き機構１５２とは、本実施形態における溝形成ユニットに含まれる。なお、加工ユニット１１０については後述する。

また、仮置き機構１５２に隣接する位置には、搬入機構１７０が設けられている。搬入機構１７０は、ウェーハ１００を吸引保持する吸引パッド１７１を備えている。搬入機構１７０は、ロボット１５５によって取り出され、仮置きテーブル１５４に仮置きされたウェーハ１００を、吸引パッド１７１によって吸引保持して、チャックテーブル２０の保持面２２に載置する。このように、搬入機構１７０は、ロボット１５５が保持するウェーハ１００を、チャックテーブル２０に搬送する。

第２の装置ベース１１の上面側には、開口部１３が設けられている。そして、開口部１３内には、ウェーハ１００を保持する保持面２２を備えたチャックテーブル２０が配置されている。

チャックテーブル２０は、ポーラス部材２１と、ポーラス部材２１の上面が露出するようにポーラス部材２１を収容する枠体２３と、を備えている。ポーラス部材２１の上面は、ウェーハ１００を吸引保持する保持面２２である。保持面２２は、吸引源（図示せず）に連通されることにより、ウェーハ１００の表面１０１側を吸引保持する。すなわち、チャックテーブル２０は、ウェーハ１００の下面である表面１０１を保持面２２によって吸引保持する。また、枠体２３の上面である枠体面２４は、保持面２２を囲繞しており、保持面２２と同一面（面一）となるように形成されている。

チャックテーブル２０は、その下方に設けられた図示しないテーブル回転機構により、保持面２２によってウェーハ１００を保持した状態で、保持面２２の中心を通る回転軸を中心として回転可能である。

また、チャックテーブル２０は、第２の装置ベース１１内に設けられた図示しないテーブル移動機構により、Ｙ軸方向に移動することが可能となっている。
本実施形態では、チャックテーブル２０は、保持面２２にウェーハ１００を保持させるための－Ｙ方向側のワーク載置位置と、保持面２２に保持されているウェーハ１００が研削される＋Ｙ方向側の研削位置との間を、Ｙ軸方向に沿って移動される。

チャックテーブル２０の周囲には、チャックテーブル２０とともにＹ軸方向に沿って移動されるカバー板３９が設けられている。また、カバー板３９には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバー１２が連結されている。

また、第２の装置ベース１１の＋Ｙ方向側には、コラム１５が立設されている。コラム１５の前面には、ウェーハ１００を研削する研削機構７０、および、研削送り機構６０が設けられている。

研削送り機構６０は、チャックテーブル２０と研削機構７０の研削砥石７７とを、保持面２２に垂直なＺ軸方向（研削送り方向）に相対的に移動させる。本実施形態では、研削送り機構６０は、チャックテーブル２０に対して、研削砥石７７をＺ軸方向に移動させるように構成されている。

研削送り機構６０は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール６１、このＺ軸ガイドレール６１上をスライドするＺ軸移動テーブル６３、Ｚ軸ガイドレール６１と平行なＺ軸ボールネジ６２、Ｚ軸モータ６４、Ｚ軸ボールネジ６２の回転角度を検知するためのＺ軸エンコーダ６５、および、Ｚ軸移動テーブル６３に取り付けられたホルダ６６を備えている。ホルダ６６は、研削機構７０を支持している。

Ｚ軸移動テーブル６３は、Ｚ軸ガイドレール６１にスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル６３には、図示しないナット部が固定されている。このナット部には、Ｚ軸ボールネジ６２が螺合されている。Ｚ軸モータ６４は、Ｚ軸ボールネジ６２の一端部に連結されている。

研削送り機構６０では、Ｚ軸モータ６４がＺ軸ボールネジ６２を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル６３が、Ｚ軸ガイドレール６１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、Ｚ軸移動テーブル６３に取り付けられたホルダ６６、および、ホルダ６６に支持された研削機構７０も、Ｚ軸移動テーブル６３とともにＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸エンコーダ６５は、Ｚ軸モータ６４がＺ軸ボールネジ６２を回転させることで回転され、Ｚ軸ボールネジ６２の回転角度を認識することができる。そして、Ｚ軸エンコーダ６５は、認識結果に基づいて、Ｚ軸方向に移動される研削機構７０の研削砥石７７の高さ位置を検知することができる。

研削機構７０は、チャックテーブル２０が保持したウェーハ１００の上面である裏面１０２を、研削砥石７７によって研削する。研削機構７０は、ホルダ６６に固定されたスピンドルハウジング７１、スピンドルハウジング７１に回転可能に保持されたスピンドル７２、スピンドル７２を回転駆動するスピンドルモータ７３、スピンドル７２の下端に取り付けられたホイールマウント７４、および、ホイールマウント７４に支持された研削ホイール７５を備えている。

スピンドルハウジング７１は、Ｚ軸方向に延びるようにホルダ６６に保持されている。スピンドル７２は、チャックテーブル２０の保持面２２と直交するようにＺ軸方向に延び、スピンドルハウジング７１に回転可能に支持されている。

スピンドルモータ７３は、スピンドル７２の上端側に連結されている。このスピンドルモータ７３により、スピンドル７２は、Ｚ軸方向に延びる回転軸を中心として回転する。

ホイールマウント７４は、円板状に形成されており、スピンドル７２の下端（先端）に固定されている。ホイールマウント７４は、研削ホイール７５を支持している。

研削ホイール７５は、外径がホイールマウント７４の外径と略同径を有するように形成されている。研削ホイール７５は、金属材料から形成された円環状のホイール基台７６を含む。ホイール基台７６の下面には、全周にわたって、環状に配列された複数の研削砥石７７が固定されている。研削砥石７７は、その中心を軸に、スピンドル７２とともにスピンドルモータ７３によって回転され、チャックテーブル２０に保持されたウェーハ１００の裏面１０２を研削する。

また、図１に示すように、第２の装置ベース１１における開口部１３の側部には、厚み測定器８０が配設されている。

厚み測定器８０は、保持面ハイトゲージ８１および上面ハイトゲージ８２を有している。保持面ハイトゲージ８１は、チャックテーブル２０の保持面２２と同一面である枠体２３の枠体面２４に接触することによって、保持面２２の高さを測定する。上面ハイトゲージ８２は、保持面２２に保持されたウェーハ１００の上面である裏面１０２に接触することによって、ウェーハ１００の上面高さである裏面１０２の高さを測定する。そして、厚み測定器８０は、保持面ハイトゲージ８１の測定値と上面ハイトゲージ８２の測定値との差分に基づいて、ウェーハ１００の厚みを算出する。

なお、厚み測定器８０の保持面ハイトゲージ８１および上面ハイトゲージ８２は、非接触式のハイトゲージであってもよい。
たとえば、保持面ハイトゲージ８１および上面ハイトゲージ８２は、枠体２３の枠体面２４およびウェーハ１００の裏面１０２に照射したレーザー光線（あるいは音波）の反射光（反射波）に基づいて、保持面２２の高さおよびウェーハ１００の裏面１０２の高さを測定するように構成されていてもよい。

研削後のウェーハ１００は、搬出機構１７２によって搬出される。搬出機構１７２は、ウェーハ１００を吸引保持する吸引パッド１７３を備えている。搬出機構１７２は、チャックテーブル２０に保持されたウェーハ１００を吸引パッド１７３によって吸引保持して、枚葉式のスピンナ洗浄機構１５６のスピンナテーブル１５７に搬送する。

スピンナ洗浄機構１５６は、研削機構７０が研削したウェーハ１００を洗浄するスピンナ洗浄ユニットである。スピンナ洗浄機構１５６は、ウェーハ１００を保持するスピンナテーブル１５７、および、スピンナテーブル１５７に向けて洗浄水および乾燥エアを噴射するノズル１５８を備えている。

スピンナ洗浄機構１５６では、ウェーハ１００を保持したスピンナテーブル１５７が回転するとともに、ウェーハ１００に向けて洗浄水が噴射されて、ウェーハ１００がスピンナ洗浄される。その後、ウェーハ１００に乾燥エアが吹き付けられて、ウェーハ１００が乾燥される。

スピンナ洗浄機構１５６によって洗浄されたウェーハ１００は、ロボット１５５により、スピンナ洗浄機構１５６から搬出されて、第２のカセット１６３に搬入される。

ここで、上述した加工ユニット１１０の構成について説明する。加工ユニット１１０は、支持ユニットとしての仮置き機構１５２とともに、チャックテーブル２０の保持面２２によってウェーハ１００を保持する前に、ウェーハ１００の上面である裏面１０２に、研削砥石７７が研削する深さ以下の深さの溝を形成する。
図２に示すように、加工ユニット１１０は、第２の装置ベース１１（図１参照）に立設される門型コラム１１１を有している。

門型コラム１１１は、撮像ユニット１３０およびレーザー加工ユニット１３５を備えた筐体１１２、および、筐体１１２を仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４（図１参照）に平行なＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸方向移動機構１２０を備えている。

Ｘ軸方向移動機構１２０は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２１、このＸ軸ガイドレール１２１上をスライドするＸ軸移動テーブル１２３、Ｘ軸ガイドレール１２１と平行なＸ軸ボールネジ１２２、Ｘ軸モータ１２４、および、Ｘ軸ボールネジ１２２の回転角度を検知するためのＸ軸エンコーダ１２５を備えている。

Ｘ軸移動テーブル１２３は、Ｘ軸ガイドレール１２１にスライド可能に設置されており、筐体１１２を保持している。また、Ｘ軸移動テーブル１２３は、図示しないナット部を有している。このナット部には、Ｘ軸ボールネジ１２２が螺合されている。Ｘ軸モータ１２４は、Ｘ軸ボールネジ１２２の一端部に連結されている。

Ｘ軸方向移動機構１２０では、Ｘ軸モータ１２４がＸ軸ボールネジ１２２を回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１２３が、Ｘ軸ガイドレール１２１に沿って、Ｘ軸方向に移動する。これにより、Ｘ軸移動テーブル１２３に保持されている筐体１１２も、Ｘ軸移動テーブル１２３とともにＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸エンコーダ１２５は、Ｘ軸モータ１２４がＸ軸ボールネジ１２２を回転させることで回転され、Ｘ軸ボールネジ１２２の回転角度を認識することができる。そして、Ｘ軸エンコーダ１２５は、認識結果に基づいて、Ｘ軸方向に移動される筐体１１２の位置、すなわち、筐体１１２に保持されている撮像ユニット１３０の第１カメラ１３１およびレーザー加工ユニット１３５の加工ヘッド１３６のＸ軸方向における位置を検知することができる。

図３に示すように、撮像ユニット１３０は、筐体１１２の外部に配置されている円柱形の第１カメラ１３１、第１カメラ１３１の先端に設けられたリング状の照明１３２、および、第１カメラ１３１を支持するカメラハウジング１３３を有している。

カメラハウジング１３３は、筐体１１２の－Ｙ方向側の面に設けられた第１開口部１３４を貫通するように、筐体１１２に設けられている。カメラハウジング１３３は、－Ｙ方向側の先端に、第１カメラ１３１を備えている。また、カメラハウジング１３３における＋Ｙ方向側の部分は、後述するＹ軸移動テーブル１４３の上面に取り付けられている。

このような構成を有する撮像ユニット１３０は、高さ測定器および反り量算出部として機能する。すなわち、撮像ユニット１３０は、高さ測定器として、支持ユニットとしての仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４（図１参照）に支持されたウェーハ１００の反り上がった外周縁の高さと、仮置きテーブル１５４に支持されたウェーハ１００の裏面１０２の中央（中央上面）の高さとを測定する。また、撮像ユニット１３０は、測定された外周縁の高さと中央上面の高さとの差である高低差を、反り量算出部として算出する。そして、撮像ユニット１３０は、算出した高低差を、筐体１１２内の図２に示した溝条件決定部８に伝達する。なお、ウェーハ１００の高低差は、ウェーハ１００の反り量に応じた値である。

撮像ユニット１３０とともに筐体１１２に保持されているレーザー加工ユニット１３５は、仮置きテーブル１５４に支持されたウェーハ１００の裏面１０２に、ウェーハ１００に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を照射する。
レーザー加工ユニット１３５は、筐体１１２の外部に配置されている加工ヘッド１３６、および、加工ヘッド１３６を支持しているレーザーハウジング部１３７を有している。

レーザーハウジング部１３７は、筐体１１２の－Ｙ方向側の面に設けられた第２開口部１３８を貫通するように、筐体１１２に設けられている。レーザーハウジング部１３７は、－Ｙ方向側の先端に、加工ヘッド１３６を備えている。また、レーザーハウジング部１３７における＋Ｙ方向側の部分は、Ｙ軸移動テーブル１４３の上面に取り付けられている。

また、レーザー加工ユニット１３５は、その内部に、たとえば、図４に示すように、ウェーハ１００を撮像可能な第２カメラ１８７、ウェーハ１００に対して吸収性の波長を有するレーザー光線３００を発振するレーザー発振器１８０、集光器１８２、レーザー光線３００を集光器１８２に導くダイクロイックミラー１８４、および、集光器１８２を上下方向に沿って昇降させる昇降機構１８６を有している。

これらのうち、たとえば、レーザー発振器１８０はレーザーハウジング部１３７に配置されており、第２カメラ１８７、ダイクロイックミラー１８４、集光器１８２および昇降機構１８６は、加工ヘッド１３６に配置されている。

そして、レーザー加工ユニット１３５は、仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４に支持されたウェーハ１００の裏面１０２の高さ（上面高さ）に応じてレーザー光線３００の集光点を位置付けて、レーザー光線３００によって、研削砥石７７が研削する深さ以下の深さの溝を裏面１０２に形成する。

すなわち、レーザー加工ユニット１３５では、昇降機構１８６によって集光器１８２におけるＺ軸方向の位置を調整することによって、レーザー光線３００の集光点の高さを調整することができる。そして、レーザー加工ユニット１３５では、ウェーハ１００の裏面１０２にレーザー光線３００の集光点が配置されるように集光点の高さを調整しながら、レーザー光線をウェーハ１００の裏面１０２に照射することによって、裏面１０２に溝を形成して、ウェーハ１００の反り上がる力を弱める。

なお、レーザー加工ユニット１３５における加工ヘッド１３６は、図５に示すように、レーザー光線３００が出射される先端部１３９の近傍に、流体噴射ノズル１９１および流体回収ノズル１９３を有していてもよい。

流体噴射ノズル１９１は、流体源１９２に接続されている。流体噴射ノズル１９１は、流体源１９２から供給される流体を、矢印３１１によって示すように、ウェーハ１００の裏面１０２におけるレーザー光線３００が照射される部位である加工点３１０に向けて噴射する。流体は、たとえば、空気、水、あるいは、空気と水との混合流体（二流体）である。

流体回収ノズル１９３は、吸引源１９４に接続されている。流体回収ノズル１９３は、吸引源１９４によって付与される吸引力により、矢印３１２によって示すように、加工点３１０の近傍から流体を吸引する。

このような構成を有する加工ヘッド１３６では、レーザー光線３００による加工によって生じた加工屑を、流体噴射ノズル１９１から噴射された流体によって加工点３１０から除去することができる。さらに、加工点３１０から除去された加工屑を、流体とともに流体回収ノズル１９３によって吸引して回収することができる。したがって、加工点３１０および加工ヘッド１３６の先端の近傍から、加工屑を良好に除去して回収することが可能である。したがって、加工屑によってウェーハ１００および加工ヘッド１３６が汚染されることを抑制することができる。

また、図３に示すように、筐体１１２の内部には、撮像ユニット１３０およびレーザー加工ユニット１３５を、仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４（図１参照）に平行なＹ軸方向に沿って移動させるためのＹ軸方向移動機構１４０が備えられている。

Ｙ軸方向移動機構１４０は、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１４１、このＹ軸ガイドレール１４１上をスライドするＹ軸移動テーブル１４３、Ｙ軸ガイドレール１４１と平行なＹ軸ボールネジ１４２、Ｙ軸モータ１４４、および、Ｙ軸ボールネジ１４２の回転角度を検知するためのＹ軸エンコーダ１４５、および、これらを保持する保持台１４６を備えている。

Ｙ軸移動テーブル１４３は、Ｙ軸ガイドレール１４１にスライド可能に設置されており、カメラハウジング１３３およびレーザーハウジング部１３７を保持している。また、Ｙ軸移動テーブル１４３は、図示しないナット部を有している。このナット部には、Ｙ軸ボールネジ１４２が螺合されている。Ｙ軸モータ１４４は、Ｙ軸ボールネジ１４２の一端部に連結されている。

Ｙ軸方向移動機構１４０では、Ｙ軸モータ１４４がＹ軸ボールネジ１４２を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル１４３が、Ｙ軸ガイドレール１４１に沿って、Ｙ軸方向に移動する。これにより、Ｙ軸移動テーブル１４３に保持されているカメラハウジング１３３およびレーザーハウジング部１３７、ならびに、これらの先端に設けられている第１カメラ１３１および加工ヘッド１３６も、Ｙ軸移動テーブル１４３とともにＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸エンコーダ１４５は、Ｙ軸モータ１４４がＹ軸ボールネジ１４２を回転させることで回転され、Ｙ軸ボールネジ１４２の回転角度を認識することができる。そして、Ｙ軸エンコーダ１４５は、認識結果に基づいて、Ｙ軸方向に移動される第１カメラ１３１および加工ヘッド１３６のＹ軸方向における位置を検知することができる。

また、研削装置１は、図１に示すように、研削装置１の制御のための制御部７を有している。制御部７は、制御プログラムに従って演算処理を行うＣＰＵ、および、メモリ等の記憶媒体等を備えている。制御部７は、各種の処理を実行し、研削装置１の各構成要素を統括制御する。
たとえば、制御部７は、研削装置１の上述した各部材を制御して、ウェーハ１００に対する研削処理を実行する。

以下に、制御部７によって制御される、研削装置１におけるウェーハ１００の研削方法について説明する。

［反り量測定工程］
まず、制御部７が、図１に示したロボット１５５によって第１のカセット１６１から加工前のウェーハ１００を取り出して、裏面１０２が上向きとなるように仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４に載置し、ウェーハ１００を仮置きテーブル１５４に支持させて、所定の位置に位置合わせする。

その後、制御部７は、仮置き機構１５２の回転機構１５１、ならびに、加工ユニット１１０におけるＸ軸方向移動機構１２０（図２参照）およびＹ軸方向移動機構１４０（図３参照）を制御して、撮像ユニット１３０の第１カメラ１３１を、仮置きテーブル１５４によって支持されているウェーハ１００の裏面１０２の外周縁の直上に配置する。

そして、撮像ユニット１３０は、照明１３２によって裏面１０２を照らしながら、第１カメラ１３１によって、裏面１０２の外周縁の高さを測定する。すなわち、第１カメラ１３１は、裏面１０２の外周縁に焦点を合わせて、この焦点の高さを求めることにより、裏面１０２の外周縁の高さを測定する。

次に、制御部７は、仮置き機構１５２の回転機構１５１、ならびに、加工ユニット１１０におけるＸ軸方向移動機構１２０およびＹ軸方向移動機構１４０を制御して、撮像ユニット１３０の第１カメラ１３１を、仮置きテーブル１５４によって支持されているウェーハ１００の裏面１０２の中央（中央上面）の直上に配置する。

そして、撮像ユニット１３０は、照明１３２によって裏面１０２を照らしながら、第１カメラ１３１によって、裏面１０２の中央の高さを測定する。すなわち、第１カメラ１３１は、裏面１０２の中央に焦点を合わせて、この焦点の高さを求めることにより、裏面１０２の中央の高さを測定する。

その後、撮像ユニット１３０は、測定された裏面１０２の外周縁の高さと裏面１０２の中央の高さとの差である高低差を算出する。上述したように、この高低差は、ウェーハ１００の反り量に応じた値である。撮像ユニット１３０は、算出した高低差を溝条件決定部８に伝達する。

溝条件決定部８は、撮像ユニット１３０によって算出された裏面１０２の高低差を基に、加工ユニット１１０によってウェーハ１００の裏面１０２に形成される溝の本数を決定する。溝条件決定部８は、たとえば、裏面１０２に形成された溝によって、チャックテーブル２０の保持面２２でウェーハ１００を良好に保持することができる程度にウェーハ１００の反り量が小さくなるように、溝の本数を設定する。
なお、ロボット１５５が保持しているウェーハ１００を撮像ユニット１３０によって撮像して、反り量を測定してもよい。その際、ロボット１５５によって、ウェーハ１００をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させてもよい。

［溝形成工程］
次に、制御部７は、仮置き機構１５２の回転機構１５１、ならびに、加工ユニット１１０におけるＸ軸方向移動機構１２０およびＹ軸方向移動機構１４０を制御して、ウェーハ１００に対するレーザー加工ユニット１３５の加工ヘッド１３６の位置を調整しながら、加工ヘッド１３６からウェーハ１００の裏面１０２に向けてレーザー光線３００を照射することにより、裏面１０２に、図６に示すような、複数の平行な溝４０１を形成する。

この際、制御部７は、レーザー光線３００の出力および集光点の位置等を調整することにより、裏面１０２に形成される溝４０１の深さを、後述する研削工程において研削砥石７７によってウェーハ１００の裏面１０２が研削される深さ（研削量）以下の深さとする。また、制御部７は、溝条件決定部８によって決定された本数の溝４０１を、ウェーハ１００の裏面１０２に形成する。

このような溝４０１が裏面１０２に形成されることにより、ウェーハ１００におけ反り上がる力を弱められて、チャックテーブル２０の保持面２２によってウェーハ１００を良好に保持することができる程度に、ウェーハ１００の反り量が小さくなる。

［保持工程］
次に、制御部７は、図示しないテーブル移動機構を制御して、－Ｙ方向側のワーク保持位置に、図１に示したチャックテーブル２０を配置する。そして、制御部７は、搬入機構１７０を制御して、仮置き機構１５２上のウェーハ１００を保持し、チャックテーブル２０の保持面２２に、裏面１０２が上向きとなるように載置する。
その後、制御部７は、テーブル移動機構を制御して、研削機構７０の下方となる＋Ｙ方向側の研削位置に、チャックテーブル２０を配置する。

［研削工程］
次に、制御部７は、研削機構７０の研削ホイール７５およびチャックテーブル２０を回転させるとともに、研削送り機構６０によって、研削砥石７７を含む研削機構７０を、－Ｚ方向に研削送りする。これにより、回転する研削ホイール７５の研削砥石７７が、回転するチャックテーブル２０に保持されているウェーハ１００の裏面１０２に接触し、この裏面１０２を研削する。

この研削工程では、制御部７は、厚み測定器８０によって、研削されているウェーハ１００の厚みを測定する。そして、制御部７は、ウェーハ１００の厚みが予め設定した所定の厚みになるまで、研削砥石７７による研削を実施する。なお、上述したように、ウェーハ１００の裏面１０２に形成されている溝４０１は、研削砥石７７による研削量以下の深さを有する。このため、この研削工程により、裏面１０２から溝４０１が消失する。

［洗浄工程］
研削工程の後、制御部７は、搬出機構１７２によって、チャックテーブル２０に保持されたウェーハ１００を保持して、スピンナ洗浄機構１５６のスピンナテーブル１５７に載置する。そして、制御部７は、スピンナ洗浄機構１５６を用いてウェーハ１００を洗浄する。

その後、制御部７は、ロボット１５５を用いて、ウェーハ１００をスピンナ洗浄機構１５６から取り出して、第２のカセットステージ１６２上の第２のカセット１６３に搬入する。

以上のように、本実施形態では、チャックテーブル２０の保持面２２がウェーハ１００を保持する前に、ウェーハ１００に溝４０１を形成して、ウェーハ１００の反り上がる力を弱めている。このため、ウェーハ１００の反り上がる力が大きいときでも、チャックテーブル２０の保持面２２によって、ウェーハ１００を容易に吸引保持することができる。
また、保持面２２によるウェーハ１００の保持にかかる時間を短縮できるため、研削装置１によるウェーハ１００の全体的な加工時間を短くすることが可能である。

また、本実施形態では、ウェーハ１００の裏面１０２に溝４０１を形成するために、レーザー加工ユニット１３５から照射されるレーザー光線３００を用いている。したがって、切削ブレードで溝を形成する構成とは異なり、多量の加工水を用いない乾式加工によって溝４０１を形成することができる。したがって、加工水を供給および回収する構成を省略あるいは簡略化することができるので、研削装置１の大型化を回避することができる。

また、本実施形態では、ロボット１５５によって仮置きテーブル１５４に搬送され、仮置きテーブル１５４によって支持されているウェーハ１００に、レーザー加工ユニット１３５によって溝４０１を形成して反り量を小さくしている。

このように、本実施形態では、レーザー加工ユニット１３５によって溝４０１を形成するために、既存の構成であるロボット１５５および仮置きテーブル１５４を用いている。したがって、溝４０１の形成のために追加される構成を少なくできるので、研削装置１を大型にさせることなく、研削装置１内において、溝４０１を形成することが可能である。

なお、本実施形態では、溝形成工程において、レーザー加工ユニット１３５が、仮置きテーブル１５４に支持されたウェーハ１００の裏面１０２に対して、溝４０１を形成している。これに関し、レーザー加工ユニット１３５は、搬入機構１７０に保持されているウェーハ１００の裏面１０２にレーザー光線３００を照射して、溝４０１を形成してもよい。
また、ロボット１５５が保持しているウェーハ１００にレーザー光線３００を照射して溝４０１を形成し、ウェーハ１００の反り量を小さくもよい。その際、ロボット１５５によって、レーザー加工ユニット１３５の加工ヘッド１３６に対してウェーハ１００をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させてもよい。

搬入機構１７０に保持されているウェーハ１００に溝４０１を形成する場合、制御部７は、撮像ユニット１３０を用いた反り量測定工程の後、搬入機構１７０の吸引パッド１７１によって、仮置きテーブル１５４に支持されているウェーハ１００を吸引保持する。そして、制御部７は、吸引パッド１７１に保持されているウェーハ１００を、加工ユニット１１０におけるレーザー加工ユニット１３５の下方に配置する。

そして、制御部７は、加工ユニット１１０のＸ軸方向移動機構１２０およびＹ軸方向移動機構１４０、ならびに、搬入機構１７０を制御して、吸引パッド１７１に保持されているウェーハ１００に対するレーザー加工ユニット１３５の加工ヘッド１３６の位置を調整しながら、加工ヘッド１３６からウェーハ１００の裏面１０２に向けてレーザー光線３００を照射することにより、裏面１０２に、複数の平行な溝４０１を形成する。
なお、この構成では、搬入機構１７０は、比較的に小さい面積の吸引パッド１７１を備えていることが好ましい。

また、撮像ユニット１３０およびレーザー加工ユニット１３５を含む加工ユニット１１０は、スピンナ洗浄機構１５６の近傍に配置されていてもよい。
この場合、制御部７は、反り量測定工程において、ロボット１５５によって第１のカセット１６１から加工前のウェーハ１００を取り出して、裏面１０２が上向きとなるように、スピンナ洗浄機構１５６のスピンナテーブル１５７に載置する。その後、加工ユニット１１０の撮像ユニット１３０が、ウェーハ１００の高低差を測定し、溝条件決定部８に伝達する。

そして、制御部７は、スピンナテーブル１５７に支持されているウェーハ１００の裏面１０２に、レーザー加工ユニット１３５によって溝４０１を形成する。その後、制御部７は、スピンナ洗浄機構１５６によって、ウェーハ１００の洗浄を実施する。

次に、制御部７は、ロボット１５５を用いて、洗浄されたウェーハ１００をスピンナ洗浄機構１５６から取り出して、ウェーハ１００を仮置き機構１５２に搬送して、上述した保持工程、研削工程および洗浄工程を実施する。

この構成では、溝４０１の形成後のウェーハ１００を、スピンナ洗浄機構１５６によって容易に洗浄することができる。したがって、レーザー光線３００を用いた溝４０１の形成の際に発生した加工屑を、ウェーハ１００から良好に除去することが可能である。

また、レーザー加工ユニット１３５は、ガルバノミラーを用いた光学系を有していてもよい。この場合、図７に示すように、レーザー加工ユニット１３５は、レーザー光線３０１を発振する発振器２０１、レーザー光線３０１を偏向させるＸ軸ガルバノミラー部２０５およびＹ軸ガルバノミラー部２１０、レーザー光線３０１の方向を変える方向変換ミラー２１５、ならびに、ｆθレンズ２１７を備えている。

なお、この構成では、たとえば、発振器２０１、Ｘ軸ガルバノミラー部２０５およびＹ軸ガルバノミラー部２１０は、図３に示したレーザー加工ユニット１３５のレーザーハウジング部１３７に配置されており、方向変換ミラー２１５およびｆθレンズ２１７は、レーザー加工ユニット１３５の加工ヘッド１３６に配置されている。

Ｘ軸ガルバノミラー部２０５は、Ｘ軸ミラー２０６、および、Ｘ軸ミラー２０６の回動角度を調整するＸ軸アクチュエータ２０７を含んでいる。Ｘ軸ガルバノミラー部２０５では、Ｘ軸アクチュエータ２０７によってＸ軸ミラー２０６の回動角度を調整することにより、発振器２０１からのレーザー光線３０１の光軸をＸ軸方向に偏向させる。

Ｙ軸ガルバノミラー部２１０は、Ｙ軸ミラー２１１、および、Ｙ軸ミラー２１１の回動角度を調整するＹ軸アクチュエータ２１２を含んでいる。Ｙ軸ガルバノミラー部２１０では、Ｙ軸アクチュエータ２１２によってＹ軸ミラー２１１の回動角度を調整することにより、Ｘ軸ガルバノミラー部２０５からのレーザー光線３０１の光軸をＹ軸方向に偏向させる。

方向変換ミラー２１５は、Ｘ軸ガルバノミラー部２０５およびＹ軸ガルバノミラー部２１０によって偏向されたレーザー光線３０１を、下方に向けて方向変換する。
ｆθレンズ２１７は、Ｘ軸ガルバノミラー部２０５およびＹ軸ガルバノミラー部２１０によって偏向されたレーザー光線３０１を、集光高さの等しい平行な光線として、ウェーハ１００の裏面１０２に略垂直に照射する。

このような構成を有するレーザー加工ユニット１３５では、Ｘ軸ミラー２０６およびＹ軸ミラー２１１の回動角度を調整して、これらによって反射されるレーザー光線３０１の偏向状態を調整することにより、ｆθレンズ２１７の下方に位置するウェーハ１００の裏面１０２の任意の位置に、レーザー光線３０１を照射することができる。

このような構成のレーザー加工ユニット１３５を用いる場合、制御部７は、Ｘ軸アクチュエータ２０７およびＹ軸アクチュエータ２１２を用いてＸ軸ミラー２０６およびＹ軸ミラー２１１の回動角度を調整することにより、加工ヘッド１３６からウェーハ１００の裏面１０２に照射されるレーザー光線３０１の照射位置を制御して、ウェーハ１００の裏面１０２に、複数の平行な溝４０１を形成することができる。

また、本実施形態では、溝形成工程においてウェーハ１００の裏面１０２に溝４０１を形成する際、制御部７は、仮置き機構１５２の回転機構１５１、ならびに、加工ユニット１１０におけるＸ軸方向移動機構１２０およびＹ軸方向移動機構１４０を制御して、レーザー加工ユニット１３５の加工ヘッド１３６の位置を調整している。これに関し、制御部７は、Ｘ軸方向移動機構１２０およびＹ軸方向移動機構１４０のみを用いて、加工ヘッド１３６の位置を調整してもよい。あるいは、制御部７は、回転機構１５１と、Ｘ軸方向移動機構１２０およびＹ軸方向移動機構１４０のいずれかを用いて、加工ヘッド１３６の位置を調整してもよい。

また、本実施形態では、溝条件決定部８は、撮像ユニット１３０によって算出されたウェーハ１００の裏面１０２における外周縁の高さと中央の高さとの差である高低差を基に、加工ユニット１１０によってウェーハ１００の裏面１０２に形成される溝の本数を決定している。これに関し、溝条件決定部８は、ウェーハ１００の高低差を基に、少なくとも溝の本数を決定すればよい。すなわち、溝条件決定部８は、ウェーハ１００の高低差を基に、溝の本数に加えて、溝の深さおよび／または溝の間隔を設定してもよい。たとえば、溝条件決定部８は、ウェーハ１００の高低差が大きくなるにしたがって、溝の深さを大きくする。また、溝条件決定部８は、ウェーハ１００の高低差が大きくなるにしたがって、溝の間隔を狭くする。

また、溝条件決定部８は、ウェーハ１００の高低差とともにウェーハ１００の厚みに基づいて、ウェーハ１００の裏面１０２に形成される溝の本数、深さおよび／または間隔を設定してもよい。この場合、撮像ユニット１３０は、仮置きテーブル１５４（図１参照）に支持されたウェーハ１００の高低差を算出する際に、ウェーハ１００の厚みを算出してもよい。たとえば、撮像ユニット１３０は、ウェーハ１００の裏面１０２の中央の高さと、予め取得されているチャックテーブル２０の保持面２２の高さとの差を算出し、この差を、ウェーハ１００の厚みとして溝条件決定部８に伝達する。

また、本実施形態では、被加工物として、円形の板状ワークであるウェーハ１００を示している。これに関し、本実施形態における被加工物の形状は、円形に限られず、四角形等の多角形であってもよい。

また、被加工物に形成する溝について、図６に示すような複数の平行な直線状の溝４０１に限らず、格子状の溝を形成してもよい。また、被加工物がウェーハ１００のような円形である場合には、同心円状あるいは放射状の溝を被加工物に形成してもよい。

また、本実施形態では、撮像ユニット１３０は、ウェーハ１００の反り量に応じた値として、ウェーハ１００の裏面１０２における外周縁の高さと中央の高さとの差である高低差を求めている。これに関し、撮像ユニット１３０は、ウェーハ１００の反り量に応じた値として、ウェーハ１００の裏面１０２における外周縁の高さと、予め取得されているチャックテーブル２０の保持面２２の高さとの差を求めて、溝条件決定部８が、この差に基づいて、ウェーハ１００の裏面１０２に形成される溝の本数等を決定してもよい。この構成では、ウェーハ１００における裏面１０２の中央の高さ測定を省略することができる。

また、本実施形態では、反り量測定工程において、撮像ユニット１３０の第１カメラ１３１によって、仮置き機構１５２の仮置きテーブル１５４上に載置されているウェーハ１００の裏面１０２の外周縁の高さおよび中央の高さを測定している。これに関し、ウェーハ１００の裏面１０２の外周縁の高さおよび中央の高さを測定するために、図４に示したレーザー加工ユニット１３５の第２カメラ１８７を用いてもよい。この第２カメラ１８７は、ダイクロイックミラー１８４および集光器１８２を介して、仮置きテーブル１５４に保持されているウェーハ１００の裏面１０２の外周縁および中央に焦点を合わせることができる。

１：研削装置、７：制御部、８：溝条件決定部、１０：第１の装置ベース、
１１：第２の装置ベース、１２：蛇腹カバー、１３：開口部、１５：コラム、
２０：チャックテーブル、２１：ポーラス部材、２２：保持面、２３：枠体、
２４：枠体面、３９：カバー板、６０：研削送り機構、６１：Ｚ軸ガイドレール、
６２：Ｚ軸ボールネジ、６３：Ｚ軸移動テーブル、６４：Ｚ軸モータ、
６５：Ｚ軸エンコーダ、６６：ホルダ、７０：研削機構、７１：スピンドルハウジング、
７２：スピンドル、７３：スピンドルモータ、７４：ホイールマウント、
７５：研削ホイール、７６：ホイール基台、７７：研削砥石、８０：厚み測定器、
８１：保持面ハイトゲージ、８２：上面ハイトゲージ、１００：ウェーハ、
１０１：表面、１０２：裏面、１１０：加工ユニット、１１１：門型コラム、
１１２：筐体、１２０：Ｘ軸方向移動機構、１２１：Ｘ軸ガイドレール、
１２２：Ｘ軸ボールネジ、１２３：Ｘ軸移動テーブル、１２４：Ｘ軸モータ、
１２５：Ｘ軸エンコーダ、１３０：撮像ユニット、１３１：第１カメラ、１３２：照明、
１３３：カメラハウジング、１３４：第１開口部、１３５：レーザー加工ユニット、
１３６：加工ヘッド、１３７：レーザーハウジング部、１３８：第２開口部、
１３９：先端部、１４０：Ｙ軸方向移動機構、１４１：Ｙ軸ガイドレール、
１４２：Ｙ軸ボールネジ、１４３：Ｙ軸移動テーブル、１４４：Ｙ軸モータ、
１４５：Ｙ軸エンコーダ、１４６：保持台、１５０：保持部材、１５１：回転機構、
１５２：仮置き機構、１５３：位置合わせ部材、１５４：仮置きテーブル、
１５５：ロボット、１５６：スピンナ洗浄機構、１５７：スピンナテーブル、
１５８：ノズル、１６０：第１のカセットステージ、１６１：第１のカセット、
１６２：第２のカセットステージ、１６３：第２のカセット、１７０：搬入機構、
１７１：吸引パッド、１７２：搬出機構、１７３：吸引パッド、
１８０：レーザー発振器、１８２：集光器、１８４：ダイクロイックミラー、
１８６：昇降機構、１８７：第２カメラ、
１９１：流体噴射ノズル、１９２：流体源、１９３：流体回収ノズル、１９４：吸引源、
２０１：発振器、２０５：Ｘ軸ガルバノミラー部、２０６：Ｘ軸ミラー、
２０７：Ｘ軸アクチュエータ、２１０：Ｙ軸ガルバノミラー部、２１１：Ｙ軸ミラー、
２１２：Ｙ軸アクチュエータ、２１５：方向変換ミラー、２１７：ｆθレンズ、
３００：レーザー光線、３０１：レーザー光線、３１０：加工点、４０１：溝

Claims (2)

1. 外周部分が反り上がる力を有する被加工物の下面を保持面によって吸引保持するチャックテーブルと、該保持面が保持した該被加工物の上面を研削砥石によって研削する研削機構と、を備える研削装置であって、
   該保持面によって被加工物を保持する前に、被加工物の上面に、該研削砥石が研削する深さ以下の深さの溝を形成する溝形成ユニットを備え、
   該溝形成ユニットは、
   被加工物を支持する支持ユニットと、
   該支持ユニットに支持された被加工物の上面に、被加工物に対して吸収性の波長を有するレーザー光線を照射するレーザー加工ユニットと、を備え、
   該レーザー加工ユニットは、該支持ユニットに支持された被加工物の上面高さに応じてレーザー光線の集光点を位置付け、該レーザー光線によって被加工物の上面に該溝を形成して、被加工物の反り上がる力を弱める、
   研削装置。
2. 該溝形成ユニットは、該支持ユニットに支持された被加工物の反り上がった外周縁の高さと、該支持ユニットに支持された被加工物の中央上面の高さとを測定する高さ測定器と、該高さ測定器によって測定された該外周縁の高さと該中央上面の高さとの差を算出する反り量算出部と、を有し、
   該反り量算出部によって算出された該差を基に、少なくとも該溝の本数を決定する溝条件決定部を備える、
   請求項１記載の研削装置。

Images