JP2024000233A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディンプルの発生数の低減とウェーハの生産性とを両立する。【解決手段】ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、ウェーハを研削するための研削ユニットと、位置決め用テーブルを有する位置決めユニットと、位置決め用テーブルとチャックテーブルとの間でウェーハを搬送する搬送アームと、位置決め用テーブルで吸引保持されたウェーハの一面側を撮像するカメラユニットと、カメラユニットで得られた画像に基づいて一面側の汚れ状態を判定する汚れ状態判定部を含む制御ユニットと、位置決め用テーブルとチャックテーブルとの間における搬送アームの移動経路の下部に配置され、ウェーハの他面側が搬送アームで保持された状態でウェーハの一面側に洗浄水を供給するノズルを有する洗浄ユニットと、を備え、制御ユニットは、汚れ状態に応じて洗浄ユニットでのウェーハの洗浄条件を変更可能である研削装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハ、特に、シリコンインゴットから切り出されたシリコンウェーハ、を研削する研削装置に関する。

ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスチップを製造するためには、通常、単結晶シリコンで形成されているシリコンウェーハ（以下、単にウェーハ）が用いられる。ウェーハは、単結晶シリコンで形成されているシリコンインゴット（以下、単にインゴット）を加工することで製造される。

例えば、内周刃式切断機やマルチワイヤソーでインゴットを薄板状に切断して所定の厚さのウェーハを切り出す（即ち、スライシング）。スライシング後、ウェーハの切断面を、研削等により平坦化する。

スライシング後のウェーハには、シリコンの切り屑が付着していることがある。例えば、ウェーハの一面側に切り屑が残存した状態で一面側をチャックテーブルで吸引保持してウェーハの他面側を研削すると、研削後の他面側には局所的な窪み（ディンプル）が形成される。

ディンプルの発生を抑制するためには、ウェーハの一面をチャックテーブルで吸引保持する前に、この一面側を洗浄する必要がある。しかし、切り屑の付着量は、ウェーハ毎に異なるので、想定される切り屑の最大の付着量に応じた比較的長い洗浄時間を各ウェーハに一律に適用して洗浄を行うと、ウェーハの生産性が低下する。

特開平８－６６８５０号公報

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、ディンプルの発生数の低減と、ウェーハの生産性と、を両立することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ウェーハを研削する研削装置であって、該ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、スピンドルを有し、該チャックテーブルで保持された該ウェーハを研削するための研削ホイールが該スピンドルに装着される研削ユニットと、該チャックテーブルの外径よりも小さい径を有する位置決め用テーブルを有し、該ウェーハを所定位置に位置決めするための位置決めユニットと、該位置決め用テーブルと該チャックテーブルとの間で該ウェーハを搬送する搬送アームと、該位置決め用テーブルで吸引保持された該ウェーハの一面側を撮像するカメラを有するカメラユニットと、プロセッサ及びメモリを有し、該カメラユニットで得られた画像に基づいて該一面側の汚れ状態を判定する汚れ状態判定部を含む制御ユニットと、該位置決め用テーブルと該チャックテーブルとの間における該搬送アームの移動経路の下部に配置され、該ウェーハのうち該チャックテーブルで吸引保持される該一面側とは反対側に位置する該ウェーハの他面側が該搬送アームで保持された状態で、該ウェーハの該一面側に洗浄水を供給するノズルを有する洗浄ユニットと、を備え、該制御ユニットは、該汚れ状態に応じて該洗浄ユニットでの該ウェーハの洗浄条件を変更可能である研削装置が提供される。

本発明の一態様に係る研削装置では、カメラで撮像された画像に基づいて制御ユニットがウェーハの一面側の汚れ状態を判定した後、搬送アームがウェーハの他面側を保持した状態でウェーハの一面側を洗浄ユニットで洗浄する。

制御ユニットは、汚れ状態に応じて洗浄ユニットでのウェーハの洗浄条件を変更可能である。例えば、制御ユニットは、切り屑の付着量が比較的少ないウェーハに対しては洗浄時間を短くし、切り屑の付着量が比較的多いウェーハに対しては洗浄時間を長く設定する。

切り屑の付着量が比較的少ないウェーハに対しては洗浄時間を短くできるので、切り屑の付着量が比較的多いウェーハを洗浄する際に適用される洗浄時間を一律に適用して各ウェーハを洗浄する場合に比べて、ウェーハの生産性を向上できる。

加えて、ウェーハの他面側の研削前にウェーハの一面側に対して洗浄を施すことで、研削におけるディンプルの発生数を低減できる。それゆえ、ディンプルの発生数の低減と、ウェーハの生産性と、を両立できる。

研削装置の斜視図である。 位置決めユニット等の一部断面側面図である。 第１洗浄ユニットの拡大斜視図である。 第１洗浄ユニットでウェーハを洗浄する様子を示す一部断面側面図である。 粗研削ユニットでウェーハを研削する様子を示す一部断面側面図である。 第２の実施形態に係る研削装置の斜視図である。 第３の実施形態に係る研削装置の斜視図である。

（第１の実施形態）添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、研削装置２の斜視図である。なお、図１では、構成要素の一部を機能ブロックで示す。図１において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向（前後方向）、及び、Ｚ軸方向（上下方向、研削送り方向）は互いに直交する。

研削装置２は、構成要素を支持する直方体状の基台４を有する。基台４の前方（Ｙ軸方向の一方）側には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａには、ウェーハ１１を搬送する搬送ロボット６が設けられている。

搬送ロボット６は、多節リンク構造を有する。多節リンクの最上段の先端部には、エンドエフェクタと呼ばれるフォーク状のハンド部６ａが設けられている。ハンド部６ａは、所定範囲内における任意の位置に配置される。

ハンド部６ａは、非接触でウェーハ１１を吸引保持できる。ハンド部６ａには、それぞれ円板状の複数の吸引パッド（不図示）が設けられている。各吸引パッドは、所謂、ベルヌーイの法則に従って負圧を発生させる。

この様な吸引パッドは、ベルヌーイチャックとも呼ばれる。各吸引パッドには、複数のノズルが形成されており、複数のノズルから放射状又はサイクロン状にエアを噴射させることで、吸引パッドの径方向の中心部に、負圧を発生させる。

ハンド部６ａの各吸引パッドを下向きに配置し、ハンド部６ａをウェーハ１１に接近させた状態で、各吸引パッドから負圧を生じさせると、ウェーハ１１がハンド部６ａに吸引される。負圧による上向きの力と、ウェーハ１１の重さ等による下向きの力と、がつり合うことで、ウェーハ１１はハンド部６ａに非接触で吸引保持される。

凹部４ａのＸ軸方向の両側には、カセット載置領域８ａ，８ｂが設けられている。カセット載置領域８ａ，８ｂの各々には、研削前の１以上のウェーハ１１を収容しているカセット１０が載置されている。ウェーハ１１は、上述の様に単結晶シリコンで形成されている。

ウェーハ１１は、例えば、レーザービームの集光点をインゴットの所定の深さ位置に位置付けて集光点に対してインゴットを移動させることで機械的強度が脆弱な領域（所謂、改質領域）を形成した後に、改質領域を境にインゴットを分離することで形成される。なお、ウェーハ１１は、インゴットをワイヤソーでスライシングすることで形成されてもよい。

研削装置２で研削されるウェーハ１１は、インゴットから分離された後、且つ、研削が施される前のものである。ウェーハ１１の被研削面（本実施形態では、他面１１ｂ）は、改質領域が形成された領域や、スライシングが施された領域に対応する。

ウェーハ１１は、一面１１ａと、一面１１ａとは反対側に位置する他面１１ｂと、を有する。一面１１ａから他面１１ｂまでの距離（即ち、ウェーハ１１の厚さ）は、例えば、２５０μｍから８００μｍであり、ウェーハ１１の直径は、例えば、２インチ（約５０ｍｍ）から１２インチ（約３００ｍｍ）である。

勿論、ウェーハ１１の一面１１ａ及び他面１１ｂには、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等のデバイスや、ＴＥＧ（Test Element Group）等の回路は形成されていない。

カセット載置領域８ａの後方（Ｙ軸方向の他方）には、搬送ロボット６により搬出されたウェーハ１１を所定の位置に決めるための位置決めユニット１２が設けられている。図２は、位置決めユニット１２等の一部断面側面図である。

図２に示す様に、位置決めユニット１２は、ウェーハ１１が載置される円板状の位置決め用テーブル１２ａを有する。位置決め用テーブル１２ａは、後述する研削用のチャックテーブル２２の外径に比べて小さい径を有する。

また、位置決め用テーブル１２ａの径は、ウェーハ１１の径よりも小さいので、位置決め用テーブル１２ａにウェーハ１１が載置されると、ウェーハ１１の外周部は、位置決め用テーブル１２ａよりも外側にはみ出す。

位置決め用テーブル１２ａの表面側には、表面の中心を通る十字状の溝と、当該中心の周りに同心円状に配置された複数の環状溝と、が形成されている。十字状の溝と、複数の環状溝とは、互いに交差して接続しており、位置決め用テーブル１２ａに形成されている吸引路１２ｂと、接続されている。

吸引路１２ｂの一端部は、十字状の溝の中心部に接続されており、吸引路１２ｂの他端部は、管部等を介して、真空ポンプ等の吸引源１４に接続されている。吸引源１４を動作させると、位置決め用テーブル１２ａの表面側の溝に負圧が伝達される。

位置決め用テーブル１２ａの下面側には、円柱状の回転軸１２ｃが連結されている。回転軸１２ｃの長手方向はＺ軸方向に沿って配置されている。回転軸１２ｃは、モータ等の回転駆動源（不図示）に直接又は間接的に連結されている。

回転駆動源を動作させれば、位置決め用テーブル１２ａは回転軸１２ｃを中心として回転する。なお、位置決め用テーブル１２ａはどちらの方向にも回転可能である。位置決め用テーブル１２ａの周囲には、位置決め用テーブル１２ａの周方向に沿って略等間隔に複数の位置決めピン１２ｄが設けられている。

各位置決めピン１２ｄは、位置決め用テーブル１２ａの径方向に沿ってそれぞれ同じ距離だけ移動可能である。ウェーハ１１をＸＹ平面の所定位置に位置付けるためには、まず、ウェーハ１１を位置決め用テーブル１２ａに載置する。

なお、本実施形態では、ウェーハ１１の一面１１ａが位置決め用テーブル１２ａに接し、他面１１ｂが上方に露出する様に、ウェーハ１１を位置決め用テーブル１２ａに載置する。載置された状態のとき、位置決め用テーブル１２ａでウェーハ１１を吸引保持しない。

この状態で、複数の位置決めピン１２ｄが、位置決め用テーブル１２ａの径方向でウェーハ１１を挟むことで、ウェーハ１１の位置がＸＹ平面の所定位置に調整される。例えば、一面１１ａの中心が、位置決め用テーブル１２ａの上面の中心と、ＸＹ平面において一致する様にウェーハ１１の位置が調整される。

位置調整後、負圧によりウェーハ１１を位置決め用テーブル１２ａで吸引保持し、その後、ウェーハ１１の一面１１ａ（即ち、後述するチャックテーブル２２での被吸引面）側をカメラユニット１６で撮像する。カメラユニット１６は、位置決め用テーブル１２ａの近傍において上向きに配置されたカメラ１６ａを設けられている。

カメラ１６ａは、可視光帯域の光を照射する光源（不図示）を有する。光源は、上向きに光を照射して、位置決め用テーブル１２ａで吸引保持されたウェーハ１１の一面１１ａの所定の範囲を照らす。

一面１１ａで反射された光は、光軸がＺ軸方向に沿って配置された対物レンズ（不図示）を介して、撮像素子で受光される。撮像素子は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサ、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサである。

カメラ１６ａの下部には、位置決め用テーブル１２ａの半径方向に沿って直線的にカメラ１６ａを移動させる移動機構（不図示）が設けられている。なお、カメラ１６ａは、回転軸１２ｃに近づく向きにも回転軸１２ｃから離れる向きにも移動可能である。移動機構は、例えば、ボールねじ式であるが、他の方式であってもよい。

カメラ１６ａで一面１１ａ側を撮像する際には、回転軸１２ｃ周りの所定方向に位置決め用テーブル１２ａを回転させると共に、カメラ１６ａを移動機構で直線的に（例えば、回転軸１２ｃに近づく向きに）移動させながら、一面１１ａ側を撮像する。

これにより、一面１１ａ側の中央部（即ち、被吸引領域）を除く一面１１ａ側の全体を撮像できる。得られた画像は、後述する研削装置２の制御ユニット６２により、一面１１ａ側の汚れ状態を判定する際に利用される。

位置決めユニット１２に対してＸ軸方向の一方に隣接する領域には、ローディングアーム（搬送アーム）１８の基端部が設けられている（図１、図４参照）。図４に示す様に、ローディングアーム１８は、腕部１８ａを有する。

腕部１８ａの先端部の下面側には、円板状の吸引部１８ｂが設けられている。吸引部１８ｂは、枠体と、枠体の凹部に固定された多孔質板と、を有し、吸引部１８ｂの下面は、ウェーハ１１に接触した状態でウェーハ１１を吸引保持する保持面１８ｂ_１として機能する。

腕部１８ａの基端部に位置する円柱部１８ｃは、回転軸１８ｃ_１の周りにおいて所定の角度範囲で回転可能である。更に、円柱部１８ｃは、アクチュエータにより、Ｚ軸方向に沿って上下移動可能である。

後述する様に、本実施形態のローディングアーム１８は、吸引部１８ｂの高さ位置を精密に調整する必要がある。そこで、アクチュエータには、例えば、電動シリンダが用いられる。電動シリンダは、モータを有し、モータによる軸の回転を直線動作に変換することで、円柱部１８ｃの高さ位置を精密に調整できる。

図１に戻って、ローディングアーム１８の基端部よりも後方には円板状のターンテーブル２０が設けられている。ターンテーブル２０の下面側には、ターンテーブル２０を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が配置されている。

ターンテーブル２０の上面側は、放射状に設けられた各々直線状の複数の仕切板により、３つの扇状領域に区切られている。各扇状領域の中心角は略１２０度である。ローディングアーム１８に最も近い扇状領域は、ウェーハ１１をターンテーブル２０へ搬入又は搬出する搬入搬出領域Ａとなる。

搬入搬出領域Ａから上面視で時計回りに略１２０度進んだ扇状領域は、ウェーハ１１の粗研削が行われる粗研削領域Ｂとなる。また、搬入搬出領域Ａから上面視で反時計回りに略１２０度進んだ扇状領域は、ウェーハ１１の仕上げ研削が行われる仕上げ研削領域Ｃとなる。

搬入搬出領域Ａ、粗研削領域Ｂ及び仕上げ研削領域Ｃの各々には、１つのチャックテーブル２２が設けられている。各チャックテーブル２２は、ターンテーブル２０の回転により、搬入搬出領域Ａ、粗研削領域Ｂ及び仕上げ研削領域Ｃのいずれかに選択的に配置される。

チャックテーブル２２は、非多孔質セラミックスで形成された円板状の枠体を有する。枠体の上面側には、円板状の凹部が形成されており、この凹部には多孔質セラミックスで形成された円板状の多孔質板が固定されている。

多孔質板には、枠体に形成されている所定の流路を介して、吸引源１４（図２参照）から負圧が伝達される。枠体及び多孔質板の上面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面２２ａ（図５参照）として機能する。

ローディングアーム１８が、位置決め用テーブル１２ａから、搬入搬出領域Ａに配置されたチャックテーブル２２にウェーハ１１を搬送すると、ウェーハ１１は、保持面２２ａで吸引保持される。

各チャックテーブル２２には、直線的又は間接的にモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、各チャックテーブル２２は、所定の回転軸２２ｂ（図５参照）の周りに回転可能である。

位置決め用テーブル１２ａと、搬入搬出領域Ａに配置されたチャックテーブル２２と、の間における吸引部１８ｂの移動経路１８ｄ（図１参照）の下部には、ウェーハ１１の一面１１ａ側を洗浄するための第１洗浄ユニット（洗浄ユニット）２４が設けられている。なお、移動経路１８ｄは、例えば、吸引部１８ｂの径方向の中心位置の移動軌跡により特定される。

図３は、第１洗浄ユニット２４の拡大斜視図である。本実施形態の第１洗浄ユニット２４は、３つの洗浄バー部２６－１，２６－２，２６－３を有する。３つの洗浄バー部２６－１，２６－２，２６－３は、基端部において互いに接続されており、ＸＹ平面において放射状に配置されている。

３つの洗浄バー部２６－１，２６－２，２６－３のうち隣接する２つが成す角度は、それぞれ略１２０度である。洗浄バー部２６は、金属、樹脂等で形成された直方体状の基台部２６ａを有する。基台部２６ａの上面には、基台部２６ａと略同形状の発泡樹脂体２６ｂが基台部２６ａの上面を覆う様に固定されている。

発泡樹脂体２６ｂは、例えば、ポリビニルアルコール(以下、ＰＶＡと略記する)で形成されたＰＶＡスポンジであり、発泡ポリウレタンで形成された一般的なスポンジに比べて高い、柔軟性、吸水性及び保水性を有する。

基台部２６ａの１つの側面には、当該側面から突出する態様で１つのノズルユニット２８が設けられている。ノズルユニット２８は、円柱状の筐体２８ａを有する。洗浄バー部２６－１の基台部２６ａの側面から突出する１つの筐体２８ａは、洗浄バー部２６－２の基台部２６ａの長手方向に沿う様に配置されている。

同様に、洗浄バー部２６－２の基台部２６ａの側面から突出する他の１つの筐体２８ａは、洗浄バー部２６－３の基台部２６ａの長手方向に沿う様に配置されており、洗浄バー部２６－３の基台部２６ａの側面から突出する他のもう１つの筐体２８ａは、洗浄バー部２６－１の基台部２６ａの長手方向に沿う様に配置されている。

各筐体２８ａの上面側には、複数のノズル２８ｂが、筐体２８ａの長手方向に沿って略等間隔に配置されている。本実施形態のノズル２８ｂは、筐体２８ａに設けられた開口であるが、ノズル２８ｂは、Ｚ軸方向に沿って突出する円筒形状又は円錐形状を有してもよい。

３つの洗浄バー部２６－１，２６－２，２６－３の基端部の下面側には、回転軸３０の上端部が連結されている（図４参照）。なお、図４では、回転軸３０を一点鎖線で示す。回転軸３０は、モータ等の回転駆動源により直接的又は間接的に回転駆動される。

図４は、第１洗浄ユニット２４でウェーハ１１を洗浄する様子を示す一部断面側面図である。本実施形態では、ローディングアーム１８が、位置決め用テーブル１２ａと、搬入搬出領域Ａに配置されたチャックテーブル２２と、の間でウェーハ１１を搬送する際に、第１洗浄ユニット２４でウェーハ１１の一面１１ａ（即ち、下面）を洗浄する。

具体的には、ローディングアーム１８が、位置決め用テーブル１２ａ上に位置するウェーハ１１の他面１１ｂ側を吸引部１８ｂで吸引保持した状態で、円柱部１８ｃを上昇させると共に、腕部１８ａを所定角度だけ回転させてウェーハ１１を第１洗浄ユニット２４の上方に配置する。

そして、第１洗浄ユニット２４を回転軸３０の周りに所定の回転数で回転させ、且つ、所定の流量で各ノズル２８ｂから純水等の洗浄水２８ｃを噴射（供給）させると共に、円柱部１８ｃを降下させて発泡樹脂体２６ｂにウェーハ１１を押し込む。

これにより、ウェーハ１１の一面１１ａ側を洗浄するので、チャックテーブル２２で吸引保持される一面１１ａ側を洗浄できる。一例において、回転軸３０の回転数は６０ｒｐｍであり、所定の流量は全てのノズル２８ｂの合計で１．０Ｌ／ｍｉｎである。

図１に戻って、ターンテーブル２０の後方には、基台４の上面から突出する態様で、四角柱状の支持構造３２ａ，３２ｂが設けられている。支持構造３２ａ，３２ｂの前面側には研削送りユニット３４が設けられている。

研削送りユニット３４は、支持構造３２ａ，３２ｂの前面に固定されたＺ軸方向に略平行な一対のＺ軸ガイドレール３６を有する。一対のＺ軸ガイドレール３６には、Ｚ軸移動プレート３８がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３８の後方（裏面）側には、ナット部（不図示）が設けられている。ナット部には、一対のＺ軸ガイドレール３６の間においてＺ軸方向に沿って設けられたねじ軸４０が、複数のボール（不図示）を介して回転可能に連結している。

ねじ軸４０の上端部には、ステッピングモータ等のモータ４２が連結されており、モータ４２でねじ軸４０を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３８は、Ｚ軸ガイドレール３６に沿ってＺ軸方向に移動する。

支持構造３２ａの前方に位置するＺ軸移動プレート３８の前面には、粗研削ユニット（研削ユニット）４４ａが設けられている。粗研削ユニット４４ａは、Ｚ軸移動プレート３８に固定された円筒状のスピンドルハウジング４６を有する。

スピンドルハウジング４６は、その円筒の高さ方向がＺ軸方向と略平行に配置されている。スピンドルハウジング４６内には円柱状のスピンドル４８（図５参照）の一部が回転可能に収容されている。スピンドル４８の上端部近傍には、モータ等の回転駆動源（不図示）が設けられている。

スピンドル４８の下端部には、円板状のホイールマウント５０の上面側が固定されている。粗研削ユニット４４ａのホイールマウント５０の下面側には、円環状の粗研削ホイール（研削ホイール）５２ａが装着されている。この様に、粗研削ホイール５２ａは、ホイールマウント５０を介してスピンドル４８に装着される。

図５に示す様に、粗研削ホイール５２ａは、アルミニウム合金等の金属材料で形成された円環状のホイール基台５２ａ_１を有する。ホイール基台５２ａ_１の上面側は、ボルト（不図示）等を利用して、ホイールマウント５０の下面側に装着されている。

ホイール基台５２ａ_１の下面側には、各々ブロック状の複数の粗研削砥石５２ａ_２が固定されている。複数の粗研削砥石５２ａ_２は、ホイール基台５２ａ_１の周方向に沿って略等間隔で環状に配列されている。

粗研削砥石５２ａ_２の下面の軌跡で規定される環状の研削面は、ＸＹ平面に対して略平行である。粗研削砥石５２ａ_２は、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic boron nitride）等の砥粒と、砥粒を固定するためのセラミックス、樹脂等の結合材と、を有する。

粗研削ホイール５２ａの直下には、ウェーハ１１と粗研削砥石５２ａ_２との接触領域（被研削領域）へ純水等の研削水を供給する研削水供給ノズル（不図示）が設けられている。

粗研削時には、研削水供給ノズルから被研削領域へ研削水が供給される。なお、研削水供給ノズルに代えて、ホイール基台５２ａ_１に開口（不図示）を形成し、当該開口から被研削領域へ研削水を供給してもよい。

粗研削領域Ｂに配置されたチャックテーブル２２で吸引保持されたウェーハ１１は、粗研削ホイール５２ａで粗研削される。なお、粗研削時には、厚さ測定器５４でウェーハ１１の厚さを測定しながら、他面１１ｂ側を研削する。

図５は、粗研削ユニット４４ａでウェーハ１１の他面１１ｂを研削する様子を示す一部断面側面図である。チャックテーブル２２は、その外周部に比べて中央部が僅かに（例えば、１０μｍから２０μｍ）突出している。

回転軸２２ｂは、Ｚ軸方向に対して僅かに傾けられており、保持面２２ａの一部は、研削面と平行である。研削面が保持面２２ａの中心上を通る様にチャックテーブル２２と粗研削ホイール５２ａとの位置を調整することで、他面１１ｂ側が一様に粗研削される。

再び図１に戻って、支持構造３２ｂの前面側にも研削送りユニット３４が設けられている。支持構造３２ｂに設けられた研削送りユニット３４のＺ軸移動プレート３８の前面には、仕上げ研削ユニット（研削ユニット）４４ｂが設けられている。

仕上げ研削ユニット４４ｂも、Ｚ軸移動プレート３８に固定された円筒状のスピンドルハウジング４６を有する。仕上げ研削ユニット４４ｂのスピンドルハウジング４６内には円柱状のスピンドル４８（図５参照）の一部が回転可能に収容されている。

スピンドル４８の上端部近傍には、モータ等の回転駆動源（不図示）が設けられており、スピンドル４８の下端部には、ホイールマウント５０が固定されている。仕上げ研削ユニット４４ｂのスピンドル４８には、ホイールマウント５０を介して円環状の仕上げ研削ホイール（研削ホイール）５２ｂが装着される。

仕上げ研削ホイール５２ｂは、アルミニウム合金等の金属材料で形成された円環状のホイール基台を有する。ホイール基台の下面側には、各々ブロック状の複数の仕上げ研削砥石が固定されている。

複数の仕上げ研削砥石は、ホイール基台の周方向に沿って略等間隔で環状に配列されている。仕上げ研削砥石は、ダイヤモンド、ｃＢＮ（cubic boron nitride）等の砥粒と、砥粒を固定するためのセラミックス、樹脂等の結合材と、を有する。

但し、仕上げ研削砥石の砥粒の平均粒径は、粗研削砥石５２ａ_２の砥粒の平均粒径に比べて小さい。仕上げ研削ホイール５２ｂの直下には、被研削領域へ純水等の研削水を供給する研削水供給ノズル（不図示）が設けられている。

なお、研削水供給ノズルに代えて、ホイール基台に開口（不図示）を形成し、当該開口から被研削領域へ研削水を供給してもよい。仕上げ研削領域Ｃに配置されたチャックテーブル２２で吸引保持されたウェーハ１１は、仕上げ研削ホイール５２ｂで仕上げ研削される。

仕上げ研削時にも、厚さ測定器５４でウェーハ１１の厚さを測定しながら、他面１１ｂ側を研削する。仕上げ研削が施されたウェーハ１１は、搬入搬出領域Ａへ戻される。そして、アンローディングアーム５６によりチャックテーブル２２から搬出される。

ウェーハ１１をスピンナ洗浄装置６０に搬入する前には、第１洗浄ユニット２４と略同じ構造を有する第２洗浄ユニット５８で、ウェーハ１１の一面１１ａ（即ち、下面）側を再度洗浄する。第２洗浄ユニット５８の構造、使用方法等は、第１洗浄ユニット２４と略同じであるので、詳細な説明は省略する。

第２洗浄ユニット５８のノズルから洗浄水２８ｃを噴射しながら第２洗浄ユニット５８を所定の回転数で回転させると共に、アンローディングアーム５６でウェーハ１１を第２洗浄ユニット５８に押し込むことで、ウェーハ１１を洗浄する。

第２洗浄ユニット５８でウェーハ１１の一面１１ａを再度洗浄することで、スピンナ洗浄装置６０のスピンナテーブルの汚染を低減できる。一面１１ａ側が洗浄されたウェーハ１１は、スピンナ洗浄装置６０で、他面１１ｂ（上面）側が洗浄される。

具体的には、薬液、純水等を用いて他面１１ｂ側を洗浄し、その後、乾燥させる。スピンナ洗浄装置６０で洗浄されたウェーハ１１は、搬送ロボット６により、搬出元のカセット１０へ戻される。

研削装置２の各構成要素は、制御ユニット６２により制御される。制御ユニット６２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ（処理装置）と、メモリ（記憶装置）と、を含むコンピューターによって構成されている。記憶装置は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含む。

補助記憶装置には、ソフトウェアが記憶されており、このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット６２の機能が実現される。また、補助記憶装置には、ウェーハ１１の汚れ状態を判定するための所定のプログラムが記憶されている。

所定のプログラムをプロセッサで読み込んで実行することで、当該プログラムは、汚れ状態判定部６４として機能する。汚れ状態判定部６４は、カメラユニット１６で得られた画像に基づいて、ウェーハ１１の一面１１ａ側の汚れ状態を判定する。

汚れ状態判定部６４は、例えば、得られた画像を二値化処理し、白色領域をゴミの付着がない領域と見なし、黒色領域をゴミが付着した領域と見なす。そして、黒色領域の面積に応じて、汚れ状態を判定する。

一例として、一面１１ａの中央部を除く環状領域において、黒色領域の面積が１％以下であれば汚れ状態はレベル１とされ、同環状領域において黒色領域の面積が１％超５％以下であれば汚れ状態はレベル２とされる。

また、同環状領域において黒色領域の面積が５％超１０％以下であれば汚れ状態はレベル３とされ、同環状領域において黒色領域の面積が１０％超２０％以下であれば汚れ状態はレベル４とされる。

更に、同環状領域において黒色領域の面積が２０％超３０％以下であれば汚れ状態はレベル５とされる。この様に、汚れ状態に応じて、段階的なレベルが決定される。

なお、位置決め用テーブル１２ａで吸引保持されている一面１１ａ側の中央部分は、カメラ１６ａでは撮像できないので、制御ユニット６２は、中央部分を除く環状領域の画像に基づいて、レベルを決定する。つまり、環状領域の画像で一面１１ａ側全体の汚れ状態を推定する。

そして、制御ユニット６２は、汚れ状態に応じて、第１洗浄ユニット２４でのウェーハ１１の洗浄条件を変更する。例えば、レベルが最も低い場合（即ち、レベル１）の洗浄時間を基準として、レベルが高くなるほど洗浄時間を長くする。

この様に、本実施形態の制御ユニット６２は、ウェーハ１１の汚れ状態に応じて第１洗浄ユニット２４でのウェーハ１１の洗浄条件を変更することで、切り屑の付着量が比較的少ないウェーハ１１に対しては洗浄時間を短くできる。

それゆえ、切り屑の付着量が比較的多いウェーハ１１を洗浄する際に適用される洗浄時間を一律に適用して各ウェーハ１１を洗浄する場合に比べて、ウェーハ１１の生産性を向上できる。また、ウェーハ１１の研削前に一面１１ａ側に対して洗浄を施すことで、研削におけるディンプルの発生数を低減できる。

なお、洗浄時間に代えて、又は、洗浄時間と共に、（１）ローディングアーム１８による第１洗浄ユニット２４へウェーハ１１の押し込み量、及び、（２）ノズル２８ｂから噴射される洗浄水２８ｃの水圧、の一方又は両方を変更してもよい。

例えば、レベル１の場合の押し込み量及び水圧を基準として、レベルが高くなるほど押し込み量を多くし、且つ、水圧を高くする。これにより、レベル２から５の汚れ状態のウェーハ１１を、レベル１の場合の洗浄時間と同じ短時間で洗浄することもできる。

（第２の実施形態）次に、図６を参照し、第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係る研削装置７２の斜視図である。研削装置７２では、カメラユニット１６を、位置決め用テーブル１２ａと環状に配置された複数の位置決めピン１２ｄとの間ではなく、凹部４ａと位置決めユニット１２との間に設ける。

第２の実施形態では、ハンド部６ａでウェーハ１１の他面１１ｂ側を吸引保持した上で、搬送ロボット６がカメラユニット１６上にウェーハ１１を配置する。そして、カメラ１６ａで一面１１ａ側の画像を取得する。

カメラ１６ａの移動と、ハンド部６ａの移動と、を適宜組み合わせることで、一面１１ａ側の全体の画像をカメラ１６ａで取得する。第２の実施形態では、一面１１ａ側が下方に露出しているので、一面１１ａ側の全体を撮像できる。それゆえ、第１の実施形態に比べてより正確にウェーハ１１の汚れ状態を決定できる。

なお、第２の実施形態では、ウェーハ１１を吸引保持する際にエアの旋回流により所定方向（右回り又は左回り）にウェーハ１１を回転させる様に、それぞれサイクロン状にエアを噴出する複数の吸引パッドをハンド部６ａに設けてもよい。

サイクロン状にエアを噴出する吸引パッドには、右回りにエアを噴射するものと、左周りにエアを噴射するものとが、存在する。フォーク状のハンド部６ａの一面は、対称軸に対して線対称な形状を有する。

各々所定方向にエアを噴射する複数の吸引パッドを、対称軸に対して左右対称にハンド部６ａに配置すれば、ウェーハ１１を吸引保持すると共に回転させることができる。

この場合、ハンド部６ａで吸引保持されているウェーハ１１をカメラユニット１６の上方で所定の速度で回転させながら、カメラ１６ａを所定の方向に沿って移動させるだけで、一面１１ａ側の全体を撮像できる。

なお、ウェーハ１１の回転のために、各々所定方向（例えば、右回り）にエアを噴射する複数の吸引パッドが配置されている場合、ウェーハ１１を回転させずに吸引保持するために、所定方向とは反対方向（例えば、左回り）にエアを各々噴射する複数の吸引パッドを同じ数だけ設けてもよい。

この態様において、ウェーハ１１を回転させる場合には、所定方向（例えば、右回り）にエアを噴射する複数の吸引パッドを動作させるが、反対方向（例えば、左回り）にエアを噴射する複数の吸引パッドは動作させない。また、ウェーハ１１を回転させない場合には、全ての吸引パッドを動作させる。

（第３の実施形態）次に、図７を参照し、第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態に係る研削装置８２の斜視図である。研削装置８２は、第１の実施形態に係る研削装置２において、位置決めユニット１２と第１洗浄ユニット２４との間に、洗浄後の一面１１ａを観察するための追加のカメラユニット８４が設けられている。

追加のカメラユニット８４は、移動経路１８ｄの直下に位置する。追加のカメラユニット８４は、カメラ８４ａと、カメラ８４ａを所定方向に直線的に移動させる移動機構（不図示）と、を含む。

第３の実施形態では、第１洗浄ユニット２４で一面１１ａ側を洗浄した後、ローディングアーム１８がウェーハ１１を位置決めユニット１２側に戻し、追加のカメラユニット８４の上方にウェーハ１１を配置する。

そして、洗浄後の一面１１ａを追加のカメラユニット８４で撮像し、制御ユニット６２が汚れ状態判定部６４を利用して、一面１１ａが適切に洗浄されたか否かを確認する。具体的には、上述の様に黒色領域の面積に基づいて、適切に洗浄されたか否かが判断される。

制御ユニット６２は、第１洗浄ユニット２４での洗浄が不十分であると判断した場合、もう一度、第１洗浄ユニット２４で洗浄を実行するか、又は、研削装置８２に設けられているスピーカ、ランプ、モニタ等（いずれも不図示）を通じて、洗浄結果が異常である旨をオペレータに通知する。

これにより、洗浄が不十分なウェーハ１１をチャックテーブル２２で吸引保持することを防止できると共に、ローディングアーム１８、カメラユニット１６、第１洗浄ユニット２４等の異常を事前に検知できる。

その他、上述の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。例えば、第２の実施形態の研削装置７２に、第３の実施形態に記載の追加のカメラユニット８４を適用してもよい。

ところで、位置決めユニット１２の構成は、上述の構成に限定されない。位置決めユニット１２は、複数の位置決めピン１２ｄを有しなくてもよい。この場合、カメラユニット（例えば、上述のカメラユニット１６）を利用してウェーハ１１の中心が、移動経路１８ｄの直下に配置される。

具体的には、ローディングアーム１８から位置決め用テーブル１２ａにウェーハ１１が搬送されると、まず、位置決め用テーブル１２ａと、カメラユニットと、の協働により、ウェーハ１１の一面１１ａ（又は他面１１ｂ）の中心が算出される。

例えば、ウェーハ１１を静止させた状態で、ウェーハ１１の一面１１ａの外周部を撮像し、一面１１ａの外周縁の二点の座標を特定する。そして、位置決め用テーブル１２ａを３６０度未満の所定角度だけ回転させた後、外周縁の異なる二点の座標を更に特定する。

例えば、一面１１ａにおける未知の中心（Ｘ_０，Ｙ_０）は、回転前の外周縁の二点の座標（ａ，ｂ）及び（ｃ，ｄ）を結ぶ線分の垂直二等分線と、回転後の外周縁の二点の座標（ｅ，ｆ）及び（ｇ，ｈ）を結ぶ線分の垂直二等分線と、の交点の座標として算出される。

一面１１ａの中心の座標を特定した後、この一面１１ａの中心が移動経路１８ｄ上に位置する様に、位置決め用テーブル１２ａを回転させる。これにより、ローディングアーム１８はウェーハ１１の他面１１ｂを吸引保持する際に、他面１１ｂの中心と、吸引部１８ｂの中心と、を合せた状態で、ウェーハ１１を吸引保持できる。

なお、中心（Ｘ_０，Ｙ_０）を算出する方法は、上述の方法に限定されない。カメラユニット１６に代えて、上方から他面１１ｂを撮像可能な他のカメラを用いてもよい。

ところで、第１洗浄ユニット２４では、発泡樹脂体２６ｂに代えてＰＶＡ等の樹脂で形成されたブラシ（不図示）を基台部２６ａの上面に固定してもよい。また、発泡樹脂体２６ｂやブラシを省略して、ノズルユニット２８から噴射される洗浄水２８ｃのみで一面１１ａを洗浄してもよい。

２，７２，８２：研削装置、４：基台、４ａ：凹部、６：搬送ロボット、６ａ：ハンド部
８ａ，８ｂ：カセット載置領域、１０：カセット
１１：ウェーハ、１１ａ：一面、１１ｂ：他面
１２：位置決めユニット、１２ａ：位置決め用テーブル
１２ｂ：吸引路、１２ｃ：回転軸、１２ｄ：位置決めピン、１４：吸引源
１６：カメラユニット、１６ａ：カメラ
１８：ローディングアーム（搬送アーム）、１８ａ：腕部、１８ｂ：吸引部
１８ｂ_１：保持面、１８ｃ：円柱部、１８ｃ_１：回転軸、１８ｄ：移動経路
２０：ターンテーブル、２２：チャックテーブル、２２ａ：保持面、２２ｂ：回転軸
２４：第１洗浄ユニット（洗浄ユニット）
２６，２６－１，２６－２，２６－３：洗浄バー部
２６ａ：基台部、２６ｂ：発泡樹脂体
２８：ノズルユニット、２８ａ：筐体、２８ｂ：ノズル、２８ｃ：洗浄水、３０：回転軸
３２ａ，３２ｂ：支持構造、３４：研削送りユニット、３６：Ｚ軸ガイドレール
３８：Ｚ軸移動プレート、４０：ねじ軸、４２：モータ
４４ａ：粗研削ユニット（研削ユニット）
４４ｂ：仕上げ研削ユニット（研削ユニット）
４６：スピンドルハウジング、４８：スピンドル、５０：ホイールマウント
５２ａ：粗研削ホイール、５２ａ_１：ホイール基台、５２ａ_２：粗研削砥石
５２ｂ：仕上げ研削ホイール、５４：厚さ測定器、５６：アンローディングアーム
５８：第２洗浄ユニット、６０：スピンナ洗浄装置
６２：制御ユニット、６４：状態判定部
８４：追加のカメラユニット、８４ａ：カメラ
Ａ：搬入搬出領域、Ｂ：粗研削領域、Ｃ：仕上げ研削領域

Claims (1)

1. ウェーハを研削する研削装置であって、
   該ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、
   スピンドルを有し、該チャックテーブルで保持された該ウェーハを研削するための研削ホイールが該スピンドルに装着される研削ユニットと、
   該チャックテーブルの外径よりも小さい径を有する位置決め用テーブルを有し、該ウェーハを所定位置に位置決めするための位置決めユニットと、
   該位置決め用テーブルと該チャックテーブルとの間で該ウェーハを搬送する搬送アームと、
   該位置決め用テーブルで吸引保持された該ウェーハの一面側を撮像するカメラを有するカメラユニットと、
   プロセッサ及びメモリを有し、該カメラユニットで得られた画像に基づいて該一面側の汚れ状態を判定する汚れ状態判定部を含む制御ユニットと、
   該位置決め用テーブルと該チャックテーブルとの間における該搬送アームの移動経路の下部に配置され、該ウェーハのうち該チャックテーブルで吸引保持される該一面側とは反対側に位置する該ウェーハの他面側が該搬送アームで保持された状態で、該ウェーハの該一面側に洗浄水を供給するノズルを有する洗浄ユニットと、
   を備え、
   該制御ユニットは、該汚れ状態に応じて該洗浄ユニットでの該ウェーハの洗浄条件を変更可能であることを特徴とする研削装置。

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