JP2023116074A - 加工システム - Google Patents

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Yong Suk Kim
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Abstract

【課題】研削後に研削面を平坦化し、研削によるダメージの少なくとも一部を除去する。【解決手段】研削されたウェーハ１００の研削面である裏面１０２にレーザ光線を照射して、裏面１０２および裏面近傍部分を溶融させている。したがって、裏面１０２を平坦化することができるとともに、表面１０１および裏面近傍部分のダメージの少なくとも一部を修復することが可能となる。また、研削装置１は、ターンテーブル６によって、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１から第１レーザ光線照射ユニット４０へとウェーハ１００を搬送している。このため、１つの研削装置１内において、ウェーハ１００を研削するとともに、研削によって発生したウェーハ１００のダメージを、容易かつ迅速に修復することができる。したがって、ウェーハ１００の研削およびダメージの修復を、効率よく良好に実施することが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を薄化する加工システムに関する。
特許文献１に開示のように、被加工物を研削した後、表面の凹凸を平坦化し、研削痕や、研削によるダメージを除去するために、研磨パッドによる研磨が実施されることが一般的であった。
特開２００５－１５３０９０号公報
本発明の課題は、研削後に研削面を平坦化し、研削によるダメージの少なくとも一部を除去できる新たな加工システムを提供することである。
本発明にかかる被加工物の加工システム（本加工システム）は、研削ホイールと、該研削ホイールを回転可能に支持するスピンドルと、を含み、被加工物を研削する研削ユニットと、該研削ユニットで研削された被加工物の研削面に、エネルギーを供給して溶融させ、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復するエネルギー供給ユニットと、該研削ユニットから、該エネルギー供給ユニットへと、被加工物を搬送する搬送ユニットと、を備えることを特徴とする。
本加工システムでは、該エネルギー供給ユニットは、レーザ光線を発振する発振器と、該レーザ光線を集光する集光レンズと、を少なくとも含み、レーザ光線を照射するレーザ光線照射ユニットであってもよい。
本加工システムでは、該レーザ光線照射ユニットは、被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザ光線を照射してもよい。
本加工システムでは、該レーザ光線の波長は、５００～１０００ｎｍの範囲の波長であってもよい。
本加工システムでは、被加工物の材料は、液相成長する材料であってもよい。
本加工システムでは、該搬送ユニットは、被加工物を保持する保持テーブルを回転可能に支持するターンテーブルであってもよく、該ターンテーブルの回転によって、該研削ユニットから該エネルギー供給ユニットへと、被加工物を保持する該保持テーブルを移動させてもよい。
本加工システムでは、被加工物の研削面にエネルギーを供給して、研削によって発生したダメージを含む研削面を溶融させている。したがって、研削面を平坦化することができるとともに、研削面に発生したダメージの少なくとも一部を修復することが可能となる。また、レーザ光線の場合、波長を被加工物に対して吸収性を有する波長とすることにより、研削面だけでなく、研削面の近傍の部分をも溶融させて、そのダメージを修復することも可能である。
また、エネルギー供給ユニットでは、エネルギーの供給によって研削面の表層を溶融させ、その後、冷却された研削面の表層が再度固まる事で、ダメージの少なくとも一部を修復し、研削面を平坦化させている。このため、被加工物の表層の一部を除去しながら加工する研削や研磨のように加工屑が発生せず、加工屑が被加工物や加工室に付着する恐れがない。
さらに、エネルギー供給ユニットとしてレーザ光線照射ユニットを用いる場合、レーザ光線による加工は水を使用しない加工であるため、廃液の処理が不要となり設備を簡素化する事ができる。
また、本加工システムでは、搬送ユニットによって、研削ユニットからエネルギー供給ユニットへと被加工物を搬送することができる。このため、１つのシステム内において、研削ユニットによって被加工物を研削するとともに、エネルギー供給ユニットによって、研削によって発生した被加工物のダメージを、容易かつ迅速に修復することができる。したがって、被加工物の研削およびダメージの修復を、効率よく良好に実施することが可能である。
加工システムの一例である研削装置の構成を示す説明図である。 第１粗研削ユニットおよび第１仕上げ研削ユニットの構成を示す斜視図である。 第１粗研削ユニットおよび第１仕上げ研削ユニットの構成を示す断面図である。 第１レーザ光線照射ユニットの構成を示す斜視図である。 第１レーザ光線照射ユニットの構成を示す説明図である。 エネルギー供給ステップの例を示す説明図である。 他の加工システムを示す説明図である。 第２レーザ光線照射ユニットの構成を示す説明図である。 エネルギー供給ステップの他の例を示す説明図である。 搬送システムの例を示す説明図である。 発振器から発振されるレーザ光線の波長と、各レーザ光線を用いて実施されたエネルギー供給ステップの結果との関係を示す表を示す図である。
図１に示す研削装置１は、加工システムの一例であり、ウェーハ１００を保持する保持テーブル５、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１を備えている。研削装置１では、保持テーブル５に保持されたウェーハ１００を、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１により研削する。
図１に示すウェーハ１００は、被加工物の一例であり、たとえば、円形の半導体ウェーハである。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いる。ウェーハ１００の表面１０１は、図１においては下方を向いており、保護テープ１０３が貼着されることによって保護されている。ウェーハ１００の裏面１０２には、研削処理が施される。
研削装置１は、装置ベース１０、および、研削装置１の各部材を制御する第１制御部７を備えている。
装置ベース１０の正面側（－Ｙ方向側）には、第１のカセット１５０および第２のカセット１５１が配置されている。第１のカセット１５０および第２のカセット１５１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。
第１のカセット１５０および第２のカセット１５１の開口（図示せず）の近傍には、ロボットハンド１５５が配設されている。ロボットハンド１５５は、加工後のウェーハ１００を第１のカセット１５０あるいは第２のカセット１５１に搬入する。また、ロボットハンド１５５は、第１のカセット１５０あるいは第２のカセット１５１から加工前のウェーハ１００を取り出して、仮置きユニット１５２に載置する。
仮置きユニット１５２に載置されたウェーハ１００は、搬入ユニット１５３によって、仮置きユニット１５２の近傍の保持テーブル５の保持面４に載置される。
保持テーブル５は、ウェーハ１００を保持するための保持面４を備えている。保持面４は、図示しない吸引源に連通されて、保護テープ１０３を介して、ウェーハ１００を吸引保持することが可能である。
また、保持テーブル５は、保持面４によってウェーハ１００を保持した状態で、図３に示したテーブル回転支持機構３によって、保持面４の中心を通りＺ軸方向に延在する中心軸を中心として、たとえば矢印５０１方向に回転可能である。
本実施形態では、図１に示すように、装置ベース１０上に配設されたターンテーブル６の上面に、４つの保持テーブル５が、周方向に等間隔を空けて配設されている。ターンテーブル６は、ウェーハ１００を支持する保持テーブル５を、回転可能に支持する。そして、ターンテーブル６は、ウェーハ１００を支持する保持テーブル５を、第１粗研削ユニット３０、第１仕上げ研削ユニット３１および第１レーザ光線照射ユニット４０の間で移動させる。
ターンテーブル６の中心には、ターンテーブル６を自転させるための図示しない回転軸が配設されている。ターンテーブル６は、この回転軸によって、Ｚ軸方向に延びる軸心を中心に、たとえば矢印５０２方向に自転することができる。ターンテーブル６が自転することで、４つの保持テーブル５が公転される。これにより、ターンテーブル６は、ウェーハ１００を支持する保持テーブル５を、仮置きユニット１５２の近傍、第１粗研削ユニット３０の下方、第１仕上げ研削ユニット３１の下方、および、第１レーザ光線照射ユニット４０の下方に、順次、位置付けることができる。
このように、ターンテーブル６は、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１から第１レーザ光線照射ユニット４０へとウェーハ１００を搬送する搬送ユニットの一例である。すなわち、本実施形態では、ターンテーブル６の回転によって、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１から第１レーザ光線照射ユニット４０へと、ウェーハ１００を支持する保持テーブル５を移動させる。
搬入ユニット１５３によって保持テーブル５の保持面４に載置されたウェーハ１００は、ターンテーブル６の回転により、まず、図１に示した第１粗研削ユニット３０の下方に位置付けられる。第１粗研削ユニット３０は、ウェーハ１００を研削する研削ユニットの一例である。
第１粗研削ユニット３０は、図２に示すように、粗研削砥石３３を有する研削ホイール３４、および、研削ホイール３４を回転可能に支持するスピンドル３５を備えている。図２に示すように、第１粗研削ユニット３０は、矢印５０３に示すように研削ホイール３４を回転させながら、矢印５０４によって示すように第１粗研削ユニット３０を下降させることにより、研削ホイール３４の粗研削砥石３３によって、回転する保持テーブル５に保持されているウェーハ１００を粗研削するように構成されている。
また、図３に示すように、第１粗研削ユニット３０は、装置ベース１０（図１参照）に立設されたコラム１１に、鉛直移動ユニット５０を介して備えられている。鉛直移動ユニット５０は、第１粗研削ユニット３０を保持しており、第１粗研削ユニット３０を、保持テーブル５に対して、鉛直方向（Ｚ軸方向）に相対的に移動させる。
鉛直移動ユニット５０は、Ｚ軸方向に延びるＺ軸ガイドレール５１、このＺ軸ガイドレール５１上をスライドする保持板５２を備えている。保持板５２は、第１粗研削ユニット３０を保持している。
鉛直移動ユニット５０では、図示しないモータの駆動力により、保持板５２が、Ｚ軸ガイドレール５１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、保持板５２に保持された第１粗研削ユニット３０、および、第１粗研削ユニット３０に備えられた研削ホイール３４が、保持板５２とともにＺ軸方向に移動する。
第１粗研削ユニット３０による粗研削後、ウェーハ１００は、ターンテーブル６の回転により、図１に示した第１仕上げ研削ユニット３１の下方に位置付けられる。
第１仕上げ研削ユニット３１は、保持テーブル５に保持されたウェーハ１００を研削する研削ユニットの一例であり、たとえば装置ベース１０上に立設されたコラム１１に備えられている。第１仕上げ研削ユニット３１は、図２および図３に示すように、粗研削砥石３３に代えて仕上げ研削砥石３７を有していることを除いて、第１粗研削ユニット３０と同様の構成を有している。
また、研削装置１は、図３に示すように、第１粗研削ユニット３０を移動させるためのものと同様の構成を有する、第１仕上げ研削ユニット３１を移動させるための鉛直移動ユニット５０を備えている。
第１仕上げ研削ユニット３１による仕上げ研削後、ウェーハ１００は、ターンテーブル６の回転により、図１に示した第１レーザ光線照射ユニット４０の下方に位置付けられる。
第１レーザ光線照射ユニット４０は、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１によって研削されたウェーハ１００の研削面に、エネルギーを供給して溶融させ、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復するエネルギー供給ユニットの一例である。
なお、本実施形態では、エネルギー供給ユニットをレーザ光線照射ユニットとして説明するが、エネルギー供給ユニットは、これに限定されず、プラズマを供給するプラズマエッチング装置や、電磁波やイオンビームを供給する装置であってもよい。
第１レーザ光線照射ユニット４０は、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１によって研削されたウェーハ１００の研削面にレーザ光線を照射し溶融させ、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復する。第１レーザ光線照射ユニット４０は、図４に示すように、レーザ光線をウェーハ１００に照射するための加工ヘッド（集光器）４１、ウェーハ１００の研削面を撮像するカメラ４２、および、これらを支持する筐体４３を有している。なお、第１レーザ光線照射ユニット４０の構成については後述する。
レーザ光線の照射後、ウェーハ１００は、図１に示した搬出ユニット１５４によって、第１洗浄ユニット１５６に搬送され、洗浄される。洗浄されたウェーハ１００は、ロボットハンド１５５により、第１のカセット１５０あるいは第２のカセット１５１（このウェーハ１００が取り出された方のカセット）に搬入される。
第１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。第１制御部７は、研削装置１の各部材を制御して、ウェーハ１００に対する研削加工を実施する。以下に、第１制御部７の制御による、研削装置１におけるウェーハ１００の加工方法について説明する。
（１）保持ステップ
ウェーハ１００の加工では、まず、第１制御部７は、図１に示したロボットハンド１５５を制御して、たとえば第１のカセット１５０から加工前のウェーハ１００を取り出して、仮置きユニット１５２に載置する。さらに、第１制御部７は、搬入ユニット１５３を制御して、仮置きユニット１５２上のウェーハ１００を保持し、保持テーブル５の保持面４に、裏面１０２を上面として載置する。その後、第１制御部７は、保持面４を、図示しない吸引源に連通させる。これにより、保持面４は、保護テープ１０３を介して、ウェーハ１００を吸引保持する。このようにして、ウェーハ１００が、保持テーブル５によって保持される。
（２）研削ステップ
このステップでは、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１が、保持テーブル５に保持されたウェーハ１００を研削する。
（２－１）粗研削ステップ
保持ステップの後、第１制御部７は、図１に示したターンテーブル６を自転させることにより、ウェーハ１００を保持している保持テーブル５を、第１粗研削ユニット３０の下方に配置する。
そして、第１制御部７は、第１粗研削ユニット３０の研削ホイール３４を回転させるとともに、鉛直移動ユニット５０によって、第１粗研削ユニット３０を、Ｚ軸方向に沿って研削送りする（図３参照）。さらに、第１制御部７は、保持テーブル５を、テーブル回転支持機構３によって回転させる。
これにより、回転する研削ホイール３４の粗研削砥石３３が、回転する保持テーブル５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を粗研削する。
なお、第１制御部７は、粗研削砥石３３による研削中に、図示しない厚み測定器を用いて、ウェーハ１００の厚みを測定する。そして、第１制御部７は、ウェーハ１００の厚みが所定の粗研削厚みになるまで、粗研削砥石３３による研削を実施する。
（２－２）仕上げ研削ステップ
仕上げ研削ステップでは、ウェーハ１００における粗研削砥石３３による研削面を仕上げ研削する。このステップでは、まず、第１制御部７は、図１に示したターンテーブル６を自転させることで、ウェーハ１００を保持している保持テーブル５を、第１仕上げ研削ユニット３１の下方に配置する。
そして、粗研削ステップと同様に、第１制御部７は、研削ホイール３４を回転させるとともに、鉛直移動ユニット５０によって、第１仕上げ研削ユニット３１を、Ｚ軸方向に沿って研削送りする。さらに、第１制御部７は、保持テーブル５を、テーブル回転支持機構３によって回転させる。
これにより、回転する研削ホイール３４の仕上げ研削砥石３７が、回転する保持テーブル５に保持されているウェーハ１００の裏面１０２に接触し、裏面１０２を仕上げ研削する。
なお、第１制御部７は、仕上げ研削砥石３７による研削中に、図示しない厚み測定器を用いて、ウェーハ１００の厚みを測定する。そして、第１制御部７は、ウェーハ１００の厚みが所定の仕上げ研削厚みになるまで、仕上げ研削砥石３７による研削を実施する。
（３）エネルギー供給ステップ
このステップでは、第１レーザ光線照射ユニット４０が、ウェーハ１００の研削面である裏面１０２を、レーザ光線を照射して溶融させた後、冷却して再結晶化し、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復する。また溶融して再度固まることで研削面が平坦化する効果もある。このダメージ（ダメージ層）は、たとえば、研削によって発生するクラック、傷、および欠けなどを含む加工変質部分（加工変質層）である。
ここで、第１レーザ光線照射ユニット４０の構成について説明する。第１レーザ光線照射ユニット４０は、レーザ光線を発振する発振器と、該レーザ光線を集光する集光レンズと、を少なくとも含み、被加工物であるウェーハ１００に対して吸収性を有する波長のレーザ光線を発振する。
第１レーザ光線照射ユニット４０は、集光レンズを有する上記した加工ヘッド４１に加えて、図５に示すように、レーザ光線を発振する発振器７５、Ｘ軸方向分散器７６およびレゾナントスキャナー７７を備えている。これら発振器７５、Ｘ軸方向分散器７６およびレゾナントスキャナー７７等は、図４に示した第１レーザ光線照射ユニット４０の筐体４３および加工ヘッド４１内に設けられている。
発振器７５は、ウェーハ１００に対して吸収性を有する波長のレーザ光線を発振する。
Ｘ軸方向分散器７６は、光偏向素子（ＡＯＤ）７６２、および、発振器７５からのレーザ光線を光偏向素子７６２に導く第１ミラー７６１を有しており、発振器７５から照射されたレーザ光線のＸ軸方向における位置を調整する。Ｘ軸方向分散器７６からのレーザ光線は、第２ミラー７８を介して、レゾナントスキャナー７７に導かれる。
レゾナントスキャナー７７は、入射光を反射する揺動可能な揺動ミラー７７１を備えており、レーザ光線の照射位置（光軸）を、Ｙ軸方向に沿って往復移動させる。レゾナントスキャナー７７は、揺動ミラー７７１の揺動運動を制御することにより、任意の周波数および振れ角で、レーザ光線の照射位置をＹ軸方向に沿って往復移動させることが可能である。
レゾナントスキャナー７７からのレーザ光線は、加工ヘッド４１内のｆθレンズ７９に導かれる。ｆθレンズ７９は、レーザ光線を集光する集光レンズである。ｆθレンズ７９は、レゾナントスキャナー７７からのレーザ光線を、集光高さの等しい平行なレーザ光線４０１として、保持テーブル５の保持面４に保持されているウェーハ１００の研削面である裏面１０２上に照射する。
第１制御部７は、このような構成を有する第１レーザ光線照射ユニット４０を用いて、エネルギー供給ステップを実施する。
すなわち、第１制御部７は、まず、図１に示したターンテーブル６を自転させることで、ウェーハ１００を保持している保持テーブル５を、第１レーザ光線照射ユニット４０の下方に配置する。
次に、第１制御部７は、図５に示した第１レーザ光線照射ユニット４０において、発振器７５からレーザ光線を発振するとともに、レゾナントスキャナー７７における揺動ミラー７７１の揺動状態を制御することにより、ｆθレンズ７９から出力されるレーザ光線４０１を、図６に示すように、ウェーハ１００の裏面１０２の中心から外周縁までの細長い第１範囲４０２に照射する。
そして、第１制御部７は、保持テーブル５を矢印５０１に示すように回転させる。これにより、第１レーザ光線照射ユニット４０のｆθレンズ７９から、ウェーハ１００の研削面である裏面１０２の全体に、レーザ光線４０１が照射されて、裏面１０２の全体が溶融する。なお、本実施形態では、ウェーハ１００に対して吸収性を有する波長のレーザ光線４０１を用いているため、裏面１０２だけでなく、裏面１０２から所定の厚みまでの部分（裏面近傍部分）も溶融される。溶融させる裏面近傍部分は、ダメージの発生状況によって異なるが、たとえば、裏面１０２から０．５μｍ～１．５μｍ、あるいは、０．５μｍ～４μｍ程度までの厚みの部分である。
その後、第１制御部７は、レーザ光線４０１の照射を停止する。これにより、溶融された裏面１０２および裏面近傍部分が、冷却されて固められる。
（４）洗浄ステップ
エネルギー供給ステップの後、第１制御部７は、図１に示した搬出ユニット１５４によって、第１洗浄ユニット１５６にウェーハ１００を搬送し、ウェーハ１００を洗浄する。第１制御部７は、洗浄されたウェーハ１００を、ロボットハンド１５５により、第１のカセット１５０あるいは第２のカセット１５１に搬入する。
以上のように、本実施形態では、研削ステップの後、エネルギー供給ステップを実施して、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１によって研削されたウェーハ１００の研削面である裏面１０２にレーザ光線を照射して、研削によって発生したダメージを含む裏面１０２および裏面近傍部分を溶融させている。さらに、その後、裏面１０２および裏面近傍部分を冷却して固めている。
このようなウェーハ１００の裏面１０２に対する溶融および冷却のプロセスにより、本実施形態では、裏面１０２および裏面近傍部分の溶融領域を結晶成長させて種結晶を形成し、その後に再結晶化することができる。したがって、裏面１０２を平坦化することができるとともに、裏面１０２および裏面近傍部分に研削によって発生したクラックおよび欠け等を結合することができるため、表面１０１および裏面近傍部分のダメージの少なくとも一部を修復することが可能となる。また、平坦化により、ウェーハ１００の抗折強度を高めることができるので、エネルギー供給ステップの後の工程において、ウェーハ１００に割れあるいは欠けが発生するリスクを軽減するとともに、チップ化された際にチップの抗折強度を高めることができる。
ここで、研削面の処理（平坦化、および、ダメージの修復）のために、研削面を研磨パッドによって研磨すること（ＣＭＰ研磨あるいは乾式研磨）も考えられる。しかし、ＣＭＰは薬液を使った処理であり、液体である薬液を処理するための構成が必要となる。また、ＣＭＰ研磨および乾式研磨では、研削面の一部を除去するため、研磨屑が発生し、研削屑が被加工物に付着する恐れや装置内を汚染する恐れがある。これに対し、第１レーザ光線照射ユニット４０によってウェーハ１００を溶融させてダメージを除去する処理では、液体処理が不要であると共に、加工屑が発生しないので、設備を簡素化できるとともに、被加工物および装置の汚染を抑制することができる。
また、本実施形態では、研削装置１は、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１と第１レーザ光線照射ユニット４０とを１つの装置ベース１０上に備えており、ターンテーブル６によって、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１から第１レーザ光線照射ユニット４０へとウェーハ１００を搬送している。このため、１つの研削装置１内において、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１によってウェーハ１００を研削するとともに、第１レーザ光線照射ユニット４０によって、研削によって発生したウェーハ１００のダメージを、容易かつ迅速に修復することができる。したがって、ウェーハ１００の研削およびダメージの修復を、効率よく良好に実施することが可能である。
なお、本実施形態では、被加工物としてのウェーハ１００の材料は、Ｓｉ，ＧｅおよびＧａＡｓなどの液相成長する材料であることが好ましい。液相成長する材料は、レーザ光線の照射等によりエネルギー供給を受けると、溶融しやすい。このため、ウェーハ１００の研削面に形成されたダメージを、レーザ光線の照射等のエネルギー供給によって、良好に修復することができる。
また、上述した実施形態では、第１レーザ光線照射ユニット４０は、レーザ光線の照射位置をＹ軸方向に沿って往復移動させるために、レゾナントスキャナー７７を用いた構成を有している。これに代えて、第１レーザ光線照射ユニット４０は、ガルバノスキャナーを用いて、レーザ光線の照射位置をＹ軸方向に沿って往復移動させてもよい。
また、上述した実施形態では、第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１と第１レーザ光線照射ユニット４０とを１つの装置ベース１０上に備えた研削装置１について説明した。しかしながら、これに限らず、第１粗研削ユニット３０、第１仕上げ研削ユニット３１および第１レーザ光線照射ユニット４０は、別体の装置として構成されていてもよい。この場合、図７に示すような加工システム２が採用されてもよい。
加工システム２は、図７に示すように、ウェーハ１００を粗研削する第２粗研削ユニット３８、ウェーハ１００を仕上げ研削する第２仕上げ研削ユニット３９、ウェーハ１００にレーザ光線を照射する第２レーザ光線照射ユニット４５、ウェーハ１００を洗浄する第２洗浄ユニット１５７、カセット載置ユニット１６０、ならびに、ウェーハ１００を搬送する第１搬送ユニット９０および第２搬送ユニット９５を有している。さらに、加工システム２は、加工システム２の各部材を制御する第２制御部８を備えている。
第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９は、ウェーハ１００を保持する保持機構（保持テーブルなど）を備えるとともに、上述した第１粗研削ユニット３０および第１仕上げ研削ユニット３１と同様の機能を有しており、ウェーハ１００の裏面１０２を、それぞれ粗研削および仕上げ研削するように構成されている。
また、第２レーザ光線照射ユニット４５も、ウェーハ１００を保持する保持機構を備えるとともに、上述した第１レーザ光線照射ユニット４０と同様の機能を有しており、ウェーハ１００の研削面にレーザ光線を照射し溶融させ、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復する。この第２レーザ光線照射ユニット４５も、第１レーザ光線照射ユニット４０と同様に、エネルギー供給ユニットの一例である。
さらに、第２洗浄ユニット１５７も、第１洗浄ユニット１５６と同様に、ウェーハ１００を洗浄するものである。
また、カセット載置ユニット１６０は、ウェーハ１００を収容する第３～第６のカセット１６１～１６４を有している。
第１搬送ユニット９０は、第３～第６のカセット１６１～１６４が並ぶ方向と略平行に延びる第１ガイドレール９１、および、第１ガイドレール９１沿って移動可能な第１ロボット９２を備えている。第１搬送ユニット９０では、第１ロボット９２によって、第３～第６のカセット１６１～１６４に対して、ウェーハ１００の取出しおよび収納を実施することができる。第１搬送ユニット９０では、第１ロボット９２は、第３～第６のカセット１６１～１６４のいずれかから取り出したウェーハ１００を、たとえば、図示しない位置合わせユニットに載置する。
第２搬送ユニット９５は、第２ガイドレール９６、および、第２ガイドレール９６に沿って移動可能な第２ロボット９７を備えている。第２ガイドレール９６は、第２粗研削ユニット３８、第２洗浄ユニット１５７および第２レーザ光線照射ユニット４５が並ぶ方向と略平行に延びており、これらと第２仕上げ研削ユニット３９との間に配置されている。
第２搬送ユニット９５では、第１搬送ユニット９０の第１ロボット９２によって位置合わせユニット（図示せず）に載置されたウェーハ１００を、第２ロボット９７によって保持することができる。さらに、第２搬送ユニット９５では、第２ロボット９７によって、第２粗研削ユニット３８、第２仕上げ研削ユニット３９、第２レーザ光線照射ユニット４５および第２洗浄ユニット１５７の間で、ウェーハ１００を搬送することができる。すなわち、第２搬送ユニット９５は、第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９から第２レーザ光線照射ユニット４５へとウェーハ１００を搬送することができる。
このような構成を有する加工システム２では、加工システム２を制御する第２制御部８が、第１搬送ユニット９０によって、第３～第６のカセット１６１～１６４のいずれかからウェーハ１００を取り出して、図示しない位置合わせユニットを介して、第２搬送ユニット９５の第２ロボット９７にウェーハ１００を保持させる。そして、第２制御部８は、この第２搬送ユニット９５によって、第２粗研削ユニット３８、第２仕上げ研削ユニット３９、第２レーザ光線照射ユニット４５、および第２洗浄ユニット１５７の間でウェーハ１００を移動させながら、ウェーハ１００に対して、上述した研削ステップ、エネルギー供給ステップおよび洗浄ステップを実施する。
このような加工システム２においても、研削装置１と同様に、ウェーハ１００の研削面である裏面１０２に対する、第２レーザ光線照射ユニット４５による溶融および冷却のプロセスにより、裏面１０２を平坦化すること、および、裏面１０２および裏面近傍部分のダメージの少なくとも一部を修復することができる。
また、加工システム２においても、第２搬送ユニット９５によって、第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９から第２レーザ光線照射ユニット４５へとウェーハ１００を搬送することができる。このため、１つの加工システム２内において、第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９によってウェーハ１００を研削するとともに、第２レーザ光線照射ユニット４５によって、研削によって発生したウェーハ１００のダメージを、容易かつ迅速に修復することができる。したがって、ウェーハ１００の研削およびダメージの修復を、効率よく良好に実施することが可能である。
また、加工システム２では、第２レーザ光線照射ユニット４５として、図８に示すような構成を用いることが可能である。図８に示す第２レーザ光線照射ユニット４５を用いる場合、加工システム２では、ウェーハ１００は、たとえば、リングフレーム１１１、粘着テープ１１３およびウェーハ１００を含むワークセット１１０として取り扱われる。
図８に示す第２レーザ光線照射ユニット４５は、基台１１５を備えており、基台１１５の上面には、保持テーブル１４３を備えた保持テーブル部１４０、保持テーブル１４３をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構１２０、および、保持テーブル１４３をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構１３０を備えている。
Ｘ軸移動機構１２０は、保持テーブル１４３を、加工ヘッド４１に対してＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動機構１２０は、Ｘ軸方向に延びる一対のガイドレール１２３、ガイドレール１２３に載置されたＸ軸テーブル１２４、ガイドレール１２３と平行に延びるボールネジ１２５、および、ボールネジ１２５を回転させる駆動モータ１２６を含んでいる。
一対のガイドレール１２３は、Ｘ軸方向に平行に、基台１１５の上面に配置されている。Ｘ軸テーブル１２４は、一対のガイドレール１２３上に、これらのガイドレール１２３に沿ってスライド可能に設置されている。Ｘ軸テーブル１２４上には、Ｙ軸移動機構１３０および保持テーブル部１４０が載置されている。
ボールネジ１２５は、Ｘ軸テーブル１２４に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ１２６は、ボールネジ１２５の一端部に連結されており、ボールネジ１２５を回転駆動する。ボールネジ１２５が回転駆動されることで、Ｘ軸テーブル１２４、Ｙ軸移動機構１３０および保持テーブル部１４０が、ガイドレール１２３に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動機構１３０は、保持テーブル１４３を、加工ヘッド４１に対してＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動機構１３０は、Ｙ軸方向に延びる一対のガイドレール１３１、ガイドレール１３１上に載置されたＹ軸テーブル１３２、ガイドレール１３１と平行に延びるボールネジ１３３、および、ボールネジ１３３を回転させる駆動モータ１３５を備えている。
一対のガイドレール１３１は、Ｙ軸方向に平行に、Ｘ軸テーブル１２４の上面に配置されている。Ｙ軸テーブル１３２は、一対のガイドレール１３１上に、これらのガイドレール１３１に沿ってスライド可能に設置されている。Ｙ軸テーブル１３２上には、保持テーブル部１４０が載置されている。
ボールネジ１３３は、Ｙ軸テーブル１３２に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ１３５は、ボールネジ１３３の一端部に連結されており、ボールネジ１３３を回転駆動する。ボールネジ１３３が回転駆動されることで、Ｙ軸テーブル１３２および保持テーブル部１４０が、ガイドレール１３１に沿ってＹ軸方向に移動する。
保持テーブル部１４０は、ウェーハ１００を保持する保持テーブル１４３、保持テーブル１４３の周囲に設けられたクランプ部１４５、保持テーブル１４３を支持する支柱１４７、保持テーブル１４３を囲むように支柱１４７の上端に設けられたカバー板１４６を有している。
保持テーブル１４３の上面には、ポーラス材からなる保持面１４４が形成されている。この保持面１４４は、吸引源（図示せず）に連通されることにより、ワークセット１１０におけるウェーハ１００を吸引保持することが可能である。
保持テーブル１４３の周囲には、４つのクランプ部１４５が設けられている。４つのクランプ部１４５は、保持テーブル１４３に保持されているウェーハ１００の周囲のリングフレーム１１１を、四方から挟持固定する。
また、第２レーザ光線照射ユニット４５は、基台１１５上に備えられ、加工ヘッド４１およびカメラ４２を有するハウジング１１６を備えている。
ハウジング１１６は、たとえば、図５に示した発振器７５、Ｘ軸方向分散器７６、第２ミラー７８およびレゾナントスキャナー７７等を内蔵している。また、加工ヘッド４１は、図５に示したｆθレンズ７９を有している。これにより、第２レーザ光線照射ユニット４５では、第１レーザ光線照射ユニット４０と同様に、保持テーブル部１４０の保持テーブル１４３に保持されているウェーハ１００に対して、吸収性を有する波長のレーザ光線を発振することができる。
このような構成を有する第２レーザ光線照射ユニット４５を備えた加工システム２では、第２制御部８は、図５に示した発振器７５からレーザ光線を発振し、加工ヘッド４１のｆθレンズ７９から、保持テーブル１４３に保持されているウェーハ１００の裏面１０２に、レーザ光線４０１を照射する。
この際、第２制御部８は、図９に示すように、Ｘ軸移動機構１２０を制御することにより、レーザ光線４０１をウェーハ１００の裏面１０２における－Ｘ側の端部に照射する。この際、第２制御部８は、レゾナントスキャナー７７における揺動ミラー７７１の揺動状態を制御することにより、レーザ光線４０１の照射範囲を、Ｙ軸方向におけるウェーハ１００の長さよりも長い第１範囲４０５に設定する。
さらに、第２制御部８は、Ｘ軸移動機構１２０（図８参照）を制御して、ウェーハ１００を保持している保持テーブル１４３を、－Ｘ方向に沿って移動させる。これにより、図９に矢印５１０によって示すように、第１範囲４０５が、ウェーハ１００の裏面１０２上で、相対的に＋Ｘ方向に移動してゆく。この際、レーザ光線４０１の照射範囲である第１範囲４０５の長さは、第１範囲４０５が位置する部分におけるウェーハ１００のＹ軸方向の長さよりも長くなるように、適宜、設定される。
このようにして、第２レーザ光線照射ユニット４５のｆθレンズ７９から、ウェーハ１００の研削面である裏面１０２の全体に、レーザ光線４０１が照射されて、裏面１０２の全体が溶融する。これにより、裏面１０２が平坦化されるとともに、裏面１０２および裏面近傍部分のダメージの少なくとも一部が修復される。
なお、第１範囲４０５の長さは、ウェーハ１００における第１範囲４０５の位置によらず、ウェーハ１００の直径よりも長く設定されていてもよい。
また、図７に示した加工システム２は、第１搬送ユニット９０および第２搬送ユニット９５に代えて、図１０に示すような搬送システム２００を有していてもよい。
搬送システム２００は、搬送ユニットの一例であり、走行レール２０５を備えている。走行レール２０５は、図７に示した第２粗研削ユニット３８、第２仕上げ研削ユニット３９、第２レーザ光線照射ユニット４５、第２洗浄ユニット１５７、およびカセット載置ユニット１６０等に対してウェーハ１００を搬送できるように、これらのユニットに渡って設置されている。すなわち、これらのユニットは、走行レール２０５を介して互いに連結されている。また、走行レール２０５は、図１０に示すように、これらのユニットの筐体２５０の上方に配置されている。
また、搬送システム２００は、ウェーハ１００を含むワークセット１１０を収容するトレイ２１０、および、トレイ２１０を搬送する自動搬送車２１５を備えている。自動搬送車２１５は、ワークセット１１０を収容しているトレイ２１０を保持した状態で、走行レール２０５上を走行することにより、各ユニット間において、ウェーハ１００を含むワークセット１１０を搬送することが可能である。すなわち、搬送システム２００は、自動搬送車２１５によって、第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９から第２レーザ光線照射ユニット４５へと、ウェーハ１００を搬送する。
各ユニットの筐体２５０の天板２５１の角部には、開口２５５が設けられている。また、筐体２５０には、トレイ２１０を支持するためのトレイ支持台２６０が設けられている。トレイ支持台２６０は、トレイ２１０を支持した状態で、開口２５５を通過するように、昇降機構（図示せず）によって昇降される。
また、搬送システム２００は、開口２５５の近傍に、トレイ搬送アーム２２０を有している。トレイ搬送アーム２２０は、開口２５５と同等の高さに位置付けられたトレイ支持台２６０と、開口２５５の近傍に停止した自動搬送車２１５との間で、トレイ２１０を搬送する。
したがって、各ユニットの筐体２５０の近傍に、ワークセット１１０を収容しているトレイ２１０を保持した自動搬送車２１５を停止させて、トレイ搬送アーム２２０によって、トレイ２１０を筐体２５０のトレイ支持台２６０に受け渡し、図示しない昇降機構によってトレイ支持台２６０を下降させることにより、筐体２５０内に、ウェーハ１００を含むワークセット１１０を搬入することが可能である。
また、各ユニットの筐体２５０内において加工された後のウェーハ１００を含むワークセット１１０をトレイ２１０に収容し、このトレイ２１０を、トレイ支持台２６０によって支持し、昇降機構によって開口２５５にまで上昇させて、トレイ搬送アーム２２０によって自動搬送車２１５に受け渡すことにより、ワークセット１１０を他のユニットに搬送することが可能である。
このような搬送システム２００を用いる場合、第２制御部８が、搬送システム２００によって、第２粗研削ユニット３８、第２仕上げ研削ユニット３９、第２レーザ光線照射ユニット４５、第２洗浄ユニット１５７、およびカセット載置ユニット１６０の間でウェーハ１００を移動させながら、ウェーハ１００に対して、上述した研削ステップ、エネルギー供給ステップおよび洗浄ステップを実施する。
したがって、この場合でも、ウェーハ１００の研削面である裏面１０２に対する、第２レーザ光線照射ユニット４５によるレーザ照射により、裏面１０２が平坦化されるとともに、裏面１０２および裏面近傍部分のダメージの少なくとも一部が修復される。
また、搬送システム２００によって、第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９から第２レーザ光線照射ユニット４５へとウェーハ１００を搬送することができる。このため、１つの加工システム２内において、第２粗研削ユニット３８および第２仕上げ研削ユニット３９によってウェーハ１００を研削するとともに、第２レーザ光線照射ユニット４５によって、研削によって発生したウェーハ１００のダメージを、容易かつ迅速に修復することができる。したがって、ウェーハ１００の研削およびダメージの修復を、効率よく良好に実施することが可能である。
また、上述したように、図５に示した第１レーザ光線照射ユニット４０の発振器７５は、ウェーハ１００に対して吸収性を有する波長のレーザ光線を発振する。たとえば、ウェーハ１００がシリコンウェーハである場合、発振器７５から発振されるレーザ光線の波長は、シリコンに対して吸収性を有する波長である５００～１０００ｎｍの範囲の波長である。
図１１は、発振器７５から発振されるレーザ光線の波長と、各レーザ光線を用いて実施されたエネルギー供給ステップの結果（加工結果）との関係を示す表を示す図である。この表に示すように、波長が５００～１０００ｎｍの範囲にある場合には、シリコンウェーハであるウェーハ１００の研削面である裏面１０２および裏面近傍部分を、良好に溶融することが可能であった。
一方、波長が３５５ｎｍ以下である場合には、シリコンウェーハであるウェーハ１００の研削面である裏面１０２および裏面近傍部分を、十分に溶融することが困難であった。また、波長が１０６４ｎｍである場合にも、レーザ光線がウェーハ１００を透過してしまうため、裏面１０２および裏面近傍部分を良好に溶融することが困難であった。
なお、エネルギー供給ステップでは、どのような形態でエネルギーを供給してもよい。たとえば、レーザ光線の照射に代えて、プラズマあるいはイオンビーム、電磁波等を被加工物の研削面に供給して溶融させて、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復してもよい。エネルギー供給ユニットが、被加工物にプラズマを供給するプラズマ供給装置である場合は、たとえば、真空チャンバーと、真空チャンバー内でウェーハ１００（被加工物）を保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持されたウェーハ１００にプラズマ状のガスを供給するプラズマ供給ユニットと、を備えるプラズマ供給装置を用いる。
１：研削装置、２：加工システム、３：テーブル回転支持機構、４：保持面、
５：保持テーブル、６：ターンテーブル、７：第１制御部、８：第２制御部、
１０：装置ベース、１１：コラム、３０：第１粗研削ユニット、
３１：第１仕上げ研削ユニット、３３：粗研削砥石、３４：研削ホイール、
３５：スピンドル、３７：仕上げ研削砥石、３８：第２粗研削ユニット、
３９：第２仕上げ研削ユニット、４０：第１レーザ光線照射ユニット、４１：加工ヘッド
４２：カメラ、４３：筐体、４５：第２レーザ光線照射ユニット、
５０：鉛直移動ユニット、５１：Ｚ軸ガイドレール、５２：保持板、７５：発振器、
７６：Ｘ軸方向分散器、７７：レゾナントスキャナー、７８：第２ミラー、
７９：ｆθレンズ、９０：第１搬送ユニット、９１：第１ガイドレール、
９２：第１ロボット、９５：第２搬送ユニット、９６：第２ガイドレール、
９７：第２ロボット、１００：ウェーハ、１０１：表面、１０２：裏面、
１０３：保護テープ、１１０：ワークセット、１１１：リングフレーム、
１１３：粘着テープ、１１５：基台、１１６：ハウジング、１２０：Ｘ軸移動機構、
１２３：ガイドレール、１２４：Ｘ軸テーブル、１２５：ボールネジ、
１２６：駆動モータ、１３０：Ｙ軸移動機構、１３１：ガイドレール、
１３２：Ｙ軸テーブル、１３３：ボールネジ、１３５：駆動モータ、
１４０：保持テーブル部、１４３：保持テーブル、１４４：保持面、１４５：クランプ部
１４６：カバー板、１４７：支柱、１５０：第１のカセット、１５１：第２のカセット、
１５２：仮置きユニット、１５３：搬入ユニット、１５４：搬出ユニット、
１５５：ロボットハンド、１５６：第１洗浄ユニット、１５７：第２洗浄ユニット、
１６０：カセット載置ユニット、１６１：第６のカセット、１６２：第６のカセット、
１６３：第６のカセット、１６４：第６のカセット、２００：搬送システム、
２０５：走行レール、２１０：トレイ、２１５：自動搬送車、２２０：トレイ搬送アーム
２５０：筐体、２５１：天板、２５５：開口、２６０：トレイ支持台、
４０１：レーザ光線、４０２：第１範囲、４０５：第１範囲、
７６１：第１ミラー、７６２：光偏向素子、７７１：揺動ミラー

Claims (6)

  1. 研削ホイールと、該研削ホイールを回転可能に支持するスピンドルと、を含み、被加工物を研削する研削ユニットと、
    該研削ユニットで研削された被加工物の研削面に、エネルギーを供給して溶融させ、研削によって発生したダメージの少なくとも一部を修復するエネルギー供給ユニットと、
    該研削ユニットから、該エネルギー供給ユニットへと、被加工物を搬送する搬送ユニットと、を備えることを特徴とする被加工物の加工システム。
  2. 該エネルギー供給ユニットは、レーザ光線を発振する発振器と、該レーザ光線を集光する集光レンズと、を少なくとも含み、レーザ光線を照射するレーザ光線照射ユニットであることを特徴とする、
    請求項１に記載の加工システム。
  3. 該レーザ光線照射ユニットは、被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザ光線を照射することを特徴とする、
    請求項２に記載の加工システム。
  4. 該レーザ光線の波長は、５００～１０００ｎｍの範囲の波長であることを特徴とする、
    請求項２または３に記載の加工システム。
  5. 被加工物の材料は、液相成長する材料であることを特徴とする、
    請求項１から４のいずれかに記載の加工システム。
  6. 該搬送ユニットは、被加工物を保持する保持テーブルを回転可能に支持するターンテーブルであり、
    該ターンテーブルの回転によって、該研削ユニットから該エネルギー供給ユニットへと、被加工物を保持する該保持テーブルを移動させる事を特徴とする、
    請求項１から５のいずれかに記載の加工システム。
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