JP4916995B2 - ウェーハの洗浄装置および研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、研削によって裏面に凹部が形成された半導体ウェーハ等のウェーハの裏面を洗浄する装置と、その洗浄装置を備えた研削装置に関する。

半導体デバイスは、搭載される各種電子機器の軽薄短小化の要求に応じてより薄いものが求められてきており、これに応じて半導体ウェーハが薄化されている。半導体ウェーハの薄化は、一般に半導体ウェーハを裏面研削することによってなされているが、例えば薄化した後のウェーハの裏面に金属膜を付着させるなどの付加工程を実施する場合には、ウェーハの機械的強度が不足して割れてしまうおそれがある。そこで、表面に半導体デバイスが形成されているデバイス形成領域に対応する裏面の領域を研削して、デバイス形成領域のみを薄化する技術が知られている（特許文献１等参照）。このようにしてデバイス形成領域のみが薄化されたウェーハは、裏面に凹部が形成され、凹部の周囲の外周部には元の厚さが残って裏面側に突出する環状凸部が形成される。そして、環状凸部が補強部となって剛性が確保されるので、上記付加工程を安全、かつ適確に実施することができる。

特開２００７−１９３７９号公報

ところで、研削後のウェーハは研削屑を除去するために洗浄されており、洗浄方法としては、ウェーハを、真空吸着式のスピンナテーブルに裏面を上に向けた状態に載置し、スピンナテーブルとともに回転させながら裏面に純水等の洗浄水を供給するといった方法がある。この方法を、上記のように裏面に凹部が形成されてデバイス形成領域が極めて薄く加工されたウェーハに適用する場合、スピンナテーブルの大きさは、凹部が形成されたデバイス形成領域および凹部の周囲の環状凸部が載置される大きさ、すなわちウェーハの外径相当、もしくは外径以上の大きさを有するもの（ここでは全面載置型と称する）が必要とされる。これは、薄いデバイス形成領域のみが載置された場合には、真空吸着の吸引力によってデバイス形成領域が応力を受けて破損するおそれがあるからである。

そのような大きさのスピンナテーブルに、裏面に凹部が形成されたウェーハを載置して洗浄した後は、ウェーハを次の工程に移すためにスピンナテーブルから取り上げ、所定の搬送先に搬送している。近年におけるウェーハの加工・処理を行う各種装置においては自動化が普及しており、ウェーハの搬送に関しても同様で真空吸着式のロボットハンド等の自動搬送手段が用いられている。ところが一般的なロボットハンドは、裏面に凹部が形成されたウェーハのように凹凸状で平坦でない面を吸着して保持する構造は有していない。また、上記の全面載置型のスピンナテーブルに載置されたウェーハは、スピンナテーブルからはみ出る部分がないことから、はみ出た部分を厚さ方向で把持したり裏面を吸着したりして保持することが困難である。仮にロボットハンドに特殊な機構を付加して凹部が形成されたウェーハを保持できるようにしても、スピンナテーブルから取り上げたウェーハを、多数のウェーハが積層されるスロットを有するカセットに収容する必要がある。ところが、スロットはウェーハに対応して薄くできているため、上記のような特殊な機構が付加されていては、そのような薄いスロット内にウェーハを適確に収容することは困難である。

よって本発明は、ウェーハを、凹部が形成された裏面を露出した状態に上記全面載置型のスピンナテーブルに保持して洗浄した後に、該ウェーハを安全、かつ確実に取り上げて所定の搬送先に円滑に搬送することができる洗浄装置と、このような洗浄装置を備えた研削装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載した本発明の洗浄装置は、表面に複数のデバイスが形成された略円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、デバイス形成領域に対応する裏面側の領域が所定厚さ研削されて凹部が形成されたウェーハの裏面を洗浄する装置であって、ウェーハ外径相当、もしくはウェーハ外径よりも大径の保持面を有し、該保持面に、裏面が露出する状態にウェーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウェーハの裏面を洗浄する洗浄手段と、該洗浄手段で裏面が洗浄されたウェーハの外周余剰領域を保持して、該ウェーハを保持手段から取り上げて表面側を露出させる第１の搬送手段と、該第１の搬送手段で保持されたウェーハの表面側の外周余剰領域の近傍を吸着して保持し、所定の搬送先に搬送する第２の搬送手段とを備えることを特徴としている。

本発明の洗浄装置によれば、ウェーハは保持手段（上記スピンナテーブルに相当する）に、凹部および環状凸部が形成されている裏面を露出した状態で載置され、保持される。保持手段はウェーハ外径相当、もしくはウェーハ外径よりも大径の保持面を有しており、ウェーハはその保持面に載置されるため、保持手段は上記全面載置型である。この保持手段に保持されたウェーハは、まず洗浄手段によって洗浄され、洗浄後に、第１の搬送手段で保持手段から取り上げられ、次いで第２の搬送手段により所定の搬送先に搬送される。

第１の搬送手段はウェーハの外周余剰領域を保持し、ウェーハを保持手段から取り上げる。この段階でウェーハの表面側が露出させられる。第１の搬送手段は、ウェーハの凹部に対応する薄いデバイス形成領域ではなく、外周余剰領域すなわち補強部となっている環状凸部を保持するため、ウェーハが破損することなく安全に搬送される。次にウェーハを搬送する第２の搬送手段は、露出する表面側の少なくとも外周余剰領域に対応する部分を吸着して保持し、所定の搬送先に搬送する。第２の搬送手段にあっても、ウェーハの外周余剰領域の近傍を吸着して保持するため、ウェーハが破損することなく安全に搬送される。第２の搬送手段はウェーハの表面側を吸着、保持する形態であるから、薄い部材で構成することができ、このため、上述した多数のウェーハが積層されるスロットを有するカセットにウェーハを収容することができる。

次に、請求項２に記載した本発明の研削装置は、ウェーハの裏面に凹部を形成する研削手段を備えるとともに、上記請求項１に記載の洗浄装置を備えるもので、裏面への凹部形成と、凹部が形成された裏面の洗浄を一連の動作で連続的に実施することができる。すなわち本発明の研削装置は、表面に複数のデバイスが形成された略円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウェーハの、デバイス形成領域に対応する裏面側の領域を所定厚さ研削して凹部を形成するための研削装置であって、ウェーハの裏面が露出する状態に該ウェーハを保持する保持面を有する加工用保持手段と、該保持面に保持されたウェーハの、デバイス形成領域に対応する領域を研削して凹部を形成する研削手段と、該研削手段で裏面に凹部が形成されたウェーハの裏面を洗浄する洗浄装置と、研削手段で裏面に凹部が形成されたウェーハの外周余剰領域を保持して洗浄装置に移送する移送手段とを備え、洗浄装置が、請求項１に記載の洗浄装置であることを特徴としている。

本発明によれば、ウェーハを、凹部が形成された裏面を露出した状態に保持して洗浄した後に、そのウェーハを、安全、かつ確実に取り上げて所定の搬送先に円滑に搬送することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、本実施形態での処理対象品である円盤状の半導体ウェーハである。このウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、表面１ａには、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。

複数の半導体チップ３は、ウェーハ１と同心の概ね円形状のデバイス形成領域４に形成されている。デバイス形成領域４はウェーハ１の大部分を占めており、このデバイス形成領域４の周囲であってウェーハ１の外周部は、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５とされている。また、ウェーハ１の外周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）６が形成されている。このノッチ６は、外周余剰領域５内に形成されている。

ウェーハ１の厚さは例えば７００μｍ程度であり、ウェーハ１は、図２に示すように、裏面１ｂのデバイス形成領域４に対応する領域のみが所定厚さ除去されて凹部４Ａが形成されるとともに、凹部４Ａの周囲の外周余剰領域５に元の厚さが残った環状凸部５Ａが形成される。凹部４Ａが形成されることにより、デバイス形成領域４は得るべき半導体チップ３の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）に薄化される。ウェーハ裏面への凹部４Ａの形成はこの場合研削によって行われ、図３は研削を実施するのに好適な研削装置の一例を示している。

以下、この研削装置２０の構成ならびに動作を説明するが、ウェーハ１は研削装置２０に供給される前に、半導体チップ３が形成された表面１ａ全面に、電子回路の保護などを目的として保護テープ７が貼着される。保護テープ７は、例えば厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の柔らかい樹脂製基材シートの片面に５〜２０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウェーハ１の表面１ａに合わせて貼り付けられる。

［２］研削装置
図３〜図８を参照して研削装置２０を説明する。この研削装置２０によれば、上記保護テープ７を介してウェーハ１の表面１ａ側を真空吸着式のチャックテーブル（加工用保持手段）３０に吸着させてウェーハ１を保持し、２台の研削ユニット（粗研削用と仕上げ研削用）４０Ａ，４０Ｂによって裏面１ｂに上記凹部４Ａを形成するとともに、その凹部４Ａの底面を平坦に仕上げる。

研削装置２０の構成ならびに動作は、以下の通りである。
図３に示すように、研削装置２０は直方体状の基台２１を有しており、ウェーハ１は、この基台２１上の所定箇所に着脱自在にセットされる供給カセット２２Ａ内に、表面１ａ側を上にした状態で複数が収容される。供給カセット２２Ａは、１枚のウェーハ１を収容するスロットが上下方向に配列されたもので、複数のウェーハ１が上下方向に積層されて収容される。スロットの仕切部材はカセット２２Ａ内の両側に多段状に設けられており、仕切部材の間隔、すなわちスロットの幅は、例えば１０ｍｍ程度である。供給カセット２２Ａに収容されている１枚のウェーハ１は搬送ロボット（第２の搬送手段）２３によって引き出され、表裏を反転され、裏面１ｂを上に向けた状態で位置決めテーブル２４上に載置され、ここで一定の位置に決められる。

搬送ロボット２３は、上下方向に進退する鉛直方向に延びる回転軸２３ａに多関節型のアーム２３ｂが水平旋回可能に取り付けられ、このアーム２３ｂの先端に、平板フォーク状を呈する真空吸着式のロボットピック２３ｃが装着されたものである。ロボットピック２３ｃは片面が真空吸着面となっており、その吸着面を上方に向けてウェーハ１の下面側（この場合、裏面１ｂ側）に差し入れてから真空運転されることにより、ウェーハ１を受けた状態で吸着、保持する。ロボットピック２３ｃは、回転軸２３ａとアーム２３ｂの動作によって所望の場所に移動可能とされ、供給カセット２２Ａ内に差し込まれて、スロットに収容されているウェーハ１の下面を吸着することができるようになっている。

基台２１上には、Ｒ方向に回転駆動されるターンテーブル３５が設けられており、さらにこのターンテーブル３５の外周部分には、複数（この場合、３つ）の円盤状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて配設されている。これらチャックテーブル３０はＺ方向（鉛直方向）を回転軸として回転自在に支持されており、図示せぬ駆動機構によって回転駆動させられる。

位置決めテーブル２４上で位置決めがなされたウェーハ１は、供給アーム２５によって位置決めテーブル２４から取り上げられ、真空運転されている１つのチャックテーブル３０上に、保護テープ７が貼着された表面１ａ側を下に向けた状態で同心状に載置される。供給アーム２５は、基台２１に旋回軸２５ａを介してアーム２５ｂが水平旋回可能に支持され、アーム２５ｂの先端に真空吸着式の吸着パッド２５ｃが装着されたものである。ウェーハ１は吸着パッド２５ｃの下面に吸着、保持され、位置決めテーブル２４からチャックテーブル３０に移載される。

チャックテーブル３０は、図４（ｂ）に示すように、枠体３１の中央上部に、多孔質部材による円形の吸着部３２が形成されたもので、ウェーハ１は吸着部３２の上面３２ａに、保護テープ７が密着し、かつ、裏面１ｂが上に向いて露出する状態に吸着、保持される。このため、ウェーハ１の表面１ａ側の半導体チップ３の電子回路が保護テープ７によって保護され、チャックテーブル３０からダメージを受けることが防止される。

チャックテーブル３０に保持されたウェーハ１は、ターンテーブル３５がＲ方向（時計回り方向）へ所定角度回転することにより、粗研削用研削ユニット４０Ａの下方の一次加工位置に送り込まれ、この位置で研削ユニット４０Ａにより裏面１ｂが粗研削されて凹部４Ａが形成される。次いでウェーハ１は、再度ターンテーブル３５がＲ方向へ所定角度回転することにより、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂの下方の二次加工位置に送り込まれ、この位置で研削ユニット４０Ｂにより凹部４Ａの底面が仕上げ研削される。

各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは同一構成であり、装着される砥石が粗研削用と仕上げ研削用と異なることで、区別される。図４に示すように、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング４１と、このスピンドルハウジング４１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト４２と、スピンドルハウジング４１の上端部に固定されてスピンドルシャフト４２を回転駆動するモータ４３と、スピンドルシャフト４２の下端に同軸的に固定されたフランジ４４とを具備している。そしてフランジ４４には、砥石ホイール４５が着脱可能に取り付けられる。

砥石ホイール４５は、下部が下方に向かうにしたがって縮径する円錐状に形成されたフレーム４６と、このフレーム４６の下面に環状に固着されて配列された複数の砥石４７とから構成されている。砥石ホイール４５の研削外径（環状に配列された複数の砥石４７の外周縁の直径）は、ウェーハ１の裏面１ｂに形成する凹部４Ａの半径、すなわちデバイス形成領域４の半径に相当する寸法となっている。砥石４７の下端面である刃先面は、スピンドルシャフト４２の軸方向に直交するように設定される。砥石４７は、例えば、ガラス質のボンド材中にダイヤモンド砥粒を混合して成形し、焼結したものが用いられる。

砥石ホイール４５に固着される砥石４７は粗研削用と仕上げ研削用があり、砥石４７が粗研削用とされた砥石ホイール４５は、粗研削用の研削ユニット４０Ａに装着される。また、砥石４７が仕上げ研削用とされた砥石ホイール４５は、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに装着される。粗研削用の砥石４７は、例えば♯３２０〜♯６００程度の比較的粗い砥粒を含むものが用いられる。また、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに取り付けられる砥石４７は、例えば♯２０００〜♯８０００程度の比較的細かい砥粒を含むものが用いられる。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、研削面の冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する研削水供給機構（図示省略）が設けられている。

図３に示すように、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、基台２１のＹ方向奥側の端部に立設されたＸ方向に並ぶ左右一対のコラム２６の前面に、それぞれ取り付けられている。各コラム２６に対する各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂの取付構造は同一であってＸ方向で左右対称となっている。

各コラム２６のＹ方向手前側の前面２６ａは、基台２１の上面に対しては垂直面であるが、Ｘ方向の中央から端部に向かうにしたがって奥側に所定角度で斜めに後退するテーパ面に形成されている。このテーパ面２６ａの水平方向すなわちテーパ方向は、対応する前方の加工位置（左側のコラム２６では左側の一次加工位置、右側のコラム２６では右側の二次加工位置）に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心と、ターンテーブル３５の回転中心とを結ぶ線に対して平行になるように設定されている。

図４および図５に示すように、各コラム２６のテーパ面２６ａには、そのテーパ方向と平行な上下一対のガイド５１が設けられており、このガイド５１には、Ｘ軸スライダ５２が摺動自在に装着されている。このＸ軸スライダ５２は、サーボモータ５３によって駆動される図示せぬボールねじ式の送り機構により、ガイド５１に沿って往復移動するようになっている。Ｘ軸スライダ５２の往復方向は、ガイド５１の延びる方向、すなわちテーパ面２６ａのテーパ方向と平行である。

Ｘ軸スライダ５２の前面はＸ・Ｚ方向に沿った面であり、その前面に、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、それぞれＺ方向（鉛直方向）に昇降自在に設置されている。これら研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、Ｘ軸スライダ５２の前面に設けられたＺ方向に延びるガイド５４にＺ軸スライダ５５を介して摺動自在に装着されている。そして各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、サーボモータ５６よって駆動されるボールねじ式の送り機構５７により、Ｚ軸スライダ５５を介してＺ方向に昇降するようになっている。

上述したように、上記一次加工位置および二次加工位置に位置付けられた各チャックテーブル３０の回転中心と、ターンテーブル３５の回転中心との間を結ぶ方向（図５矢印Ｆで示す方向、以下、軸間方向と称する）は、それぞれコラム２６の前面２６ａのテーパ方向、すなわちガイド５１の延びる方向と平行に設定されている。そして、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、砥石ホイール４５の回転中心（スピンドルシャフト４２の軸心）が、対応する加工位置（粗研削用の研削ユニット４０Ａでは一次加工位置、仕上げ用の研削ユニット４０Ｂでは二次加工位置）に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル３５の回転中心とを結ぶ軸間方向の直上にそれぞれ存在するように、位置設定がなされている。したがって、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、Ｘ軸スライダ５２ごとガイド５１に沿って移動すると、砥石ホイール４５の回転中心が軸間方向に沿って移動するように設定されている。

ウェーハ１の裏面１ｂのデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削して凹部４Ａを形成するにあたっては、研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）の軸間方向位置が、図５および図６に示すように、各加工位置に位置付けられたウェーハ１の裏面１ｂに対面する砥石ホイール４５の研削外径が、ウェーハ１のデバイス形成領域４の半径に対応する凹部形成位置に位置付けられる。この凹部形成位置は砥石４７の刃先面がウェーハ１の回転中心付近とデバイス形成領域４の外周縁を通過する位置であり、この場合はウェーハ１の回転中心よりもターンテーブル３５の外周側とされる。

このようにして研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）の軸間方向が定められたら、チャックテーブル３０を回転させてウェーハ１を自転させ、送り機構５７によって研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）を下方に送りながら、回転する砥石ホイール４５の砥石４７をウェーハ１の裏面１ｂに押し当てる研削動作が開始される。

一次加工位置での研削ユニット４０Ａによる粗研削により、ウェーハ１の裏面１ｂには、図２に示すようにデバイス形成領域４に対応する領域に凹部４Ａが形成されるとともに、凹部４Ａの周囲に環状凸部５Ａが形成される。また、二次加工位置での研削ユニット４０Ｂによる仕上げ研削により、凹部４Ａの底面が仕上げ研削される。粗研削では、例えば仕上げ研削後の厚さ＋２０〜４０μｍ程度といった厚さまで研削され、仕上げ研削では残りの厚さが研削され、これによってデバイス形成領域４に対応する領域が得るべき半導体チップ３の厚さに薄化される。

図２および図４（ａ）に示すように、粗研削後の被研削面には、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削条痕９が残留する。この研削条痕９は砥石４７中の砥粒による破砕加工の軌跡であり、マイクロクラック等を含む機械的ダメージ層である。粗研削による研削条痕９は仕上げ研削によって除去されるが、仕上げ研削によっても新たな研削条痕が残留する場合がある。

なお、ウェーハ１の研削の際には、粗研削および仕上げ研削とも、各加工位置の近傍に設けられた接触式の厚さ測定器６０によってウェーハ厚さが逐一測定され、その測定値に基づいて研削量が制御される。厚さ測定器６０は、図４（ａ）に示すように、基準側ハイトゲージ６１と可動側ハイトゲージ６２との組み合わせで構成されている。

各ハイトゲージ６１，６２はプローブ６１ａ，６２ａをそれぞれ備えており、基準側ハイトゲージ６１のプローブ６１ａがチャックテーブル３０の枠体３１の表面３１ａに接触し、可動側ハイトゲージ６２のプローブ６２ａがウェーハ１の被研削面に接触するようにセットされる。この厚さ測定器６０では、各プローブ６１ａ，６２ａの接触点の高さ位置を比較することにより、ウェーハ１の厚さ測定値が出力される。凹部４Ａを形成してデバイス形成領域４の厚さを測定する際の測定点、すなわち可動側ハイトゲージ６１のプローブ６１ａの接触点は、図４（ａ）の破線で示すように、凹部４Ａの外周部が好ましい。

研削により凹部４Ａの形成が完了したウェーハ１は、次のようにして回収される。まず、仕上げ用の研削ユニット４０Ｂが上昇してウェーハ１から退避し、一方、ターンテーブル３５がＲ方向へ所定角度回転することにより、ウェーハ１が供給アーム２５からチャックテーブル３０に載置された着脱位置に戻される。この着脱位置でチャックテーブル３０の真空運転は停止され、次いでウェーハ１は、回収アーム（移送手段）２７によってスピンナ式洗浄装置７０に移されて洗浄される。

回収アーム２７はウェーハ１をチャックテーブル３０に移載した上記供給アーム２５と同様のもので、供給アーム２５に並列して配置されている。すなわち回収アーム２７は、基台２１に旋回軸２７ａを介してアーム２７ｂが水平旋回可能に支持され、アーム２７ｂの先端に真空吸着式の吸着パッド２７ｃが装着されたものである。吸着パッド２７ｃの外径はウェーハ１の外径に相当するか、あるいはやや大きく設定されており、吸着パッド２７ｃの下面の外周部には、空気吸引口が全周にわたって形成されてなる環状の吸着部が形成されている。この吸着部は、ウェーハ１に形成された環状凸部５Ａとほぼ同径・同幅である。ウェーハ１は、上方に突出している環状凸部５Ａの上面が、真空運転されている吸着パッド２７ｃの吸着部に吸着し、アーム２７ｂの旋回動作によってチャックテーブル３０から洗浄装置７０に移送される。

洗浄装置７０は、図７および図８に示すように、基台２１の上面に設けられたピット２１ａ内に配設された真空吸着式のスピンナテーブル（保持手段）７１と、洗浄水供給機構（洗浄手段）８０と、ウェーハ取り上げ機構（第１の搬送手段）９０と、これらの構成要素を覆って洗浄水の飛散を防ぐカバー７９を備えている。スピンナテーブル７１はウェーハ１の外径よりもやや大きい外径の円盤状のもので、Ｚ方向（鉛直方向）を回転軸として回転自在に支持されており、図示せぬ駆動機構によって回転駆動させられる。図８（ａ）に示すように、スピンナテーブル７１の上面（保持面）７１ａには多孔質部材からなる吸着部７１ｂが形成されており、回収アーム２７で搬送されてきたウェーハ１は、凹部４Ａが形成されている裏面１ｂ側が露出する状態で、吸着部７１ｂに同心状に載置され、真空運転されることにより吸着、保持される。カバー７９の所定箇所には、回収アーム２７がカバー７９内に進入するための開口が設けられており、その開口はシャッタによって適宜に開閉されるようになっている。

洗浄水供給機構８０は、基台２１に立設されたノズルスタンド８１と、ノズルスタンド８１にノズルベース８２を介して水平旋回可能に装着され、先端にノズル８３を有する水平方向に延びるノズルアーム８４とからなるものである。ノズルアーム８４はスピンナテーブル７１よりも上方にあって、図７で示すスピンナテーブル７１よりも外側の退避位置と、ノズル８３がスピンナテーブル７１の回転中心の直上に位置付けられる洗浄位置との間を往復旋回する。基台２１の内部には洗浄水供給源（図示略）が設けられており、この洗浄水供給源から純水等の洗浄水がノズルスタンド８１、ノズルベース８２、ノズルアーム８４を経てノズル８３に圧送される。

ウェーハ１の洗浄は、スピンナテーブル７１が１０００ｒｐｍ程度で回転してウェーハ１が自転し、洗浄水供給機構８０のノズルアーム８４が洗浄位置に位置付けられてノズル８３から洗浄水が滴下することにより行われる。洗浄水はウェーハ１の凹部４Ａの中心付近に滴下されて周囲に拡がり、凹部４Ａ内から環状凸部５Ａに流動して排水され、その間に研削屑等が洗浄水によって洗い流される。次いで、スピンナテーブル７１の回転速度が２０００〜３０００ｒｐｍ程度に上昇しながら、洗浄水に代えてノズル８３からドライエアがウェーハ１の裏面１ｂに吹き付けられ、乾燥処理される。

乾燥処理されたウェーハ１は、次いでウェーハ取り上げ機構９０によってスピンナテーブル７１から上方に取り上げられ、下面である表面１ａ側が露出させられる。ウェーハ取り上げ機構９０は、図７および図８に示すように、基台２１にシリンダ９１を介して立設され、シリンダ９１によって上下方向に進退するように設けられたスタンド９２と、このスタンド９２の上端に固定されてスピンナテーブル７１の上方側に水平に延びるアーム９３と、このアーム９３の先端に水平に固定されてスピンナテーブル７１の上方に配された吸着パッド９４とからなるものである。

吸着パッド９４は、上記回収アーム２７の吸着パッド２７ｃと同様のもので、外径がウェーハ１の外径に相当するか、あるいはやや大きく設定されており、図８（ｂ）に示すように、下面の外周部に、空気吸引口が全周にわたって形成されてなる環状の吸着部９４ａが形成されている（斜線部分）。この吸着部９４ａは、ウェーハ１に形成された環状凸部５Ａとほぼ同径・同幅である。吸着パッド９４はアーム９３に対して、スピンナテーブル７１と同心状になるよう固定されている。そして吸着パッド９４は、シリンダ９１によって、ウェーハ１から離れた退避位置（図８（ａ）の吸着パッド９４の位置）と吸着部９４ａが環状凸部５Ａに接触する吸着位置との間を昇降する。上記洗浄水供給機構８０のノズルアーム８４は、退避位置にある吸着パッド９４とスピンナテーブル７１に保持されたウェーハ１との間の空間を旋回し、吸着パッド９４は、ウェーハ１の洗浄時には退避位置に位置付けられる。

ウェーハ取り上げ機構９０によれば、吸着パッド９４が図９（ａ）に示す退避位置にある段階で真空運転され、続いて図９（ｂ）に示すように吸着パッド９４がシリンダ９１によって下降し、洗浄水で洗浄され乾燥処理されたウェーハ１の環状凸部５Ａの上面に吸着部９４ａが当接する。これによってウェーハ１は環状凸部５Ａが吸着部９４ａに吸着され、続いて、図９（ｃ）に示すように吸着パッド９４が退避位置まで上昇する。ウェーハ１は吸着パッド９４に吸着されたまま上昇してスピンナテーブル７１から離れ、保護テープ７が貼られているウェーハ１の表面１ａ側が露出する。

次いでウェーハ１は、上記搬送ロボット２３によって次のように回収カセット２２Ｂ内に移送、収容される。まず、図９（ｄ）に示すように真空運転されている搬送ロボット２３のロボットピック２３ｃがウェーハ１の下面側に進入する。次いで吸着パッド９４の真空運転が停止され、これによってウェーハ１はロボットピック２３ｃで受けられ、吸着、保持される。ロボットピック２３ｃの長さはウェーハ１の直径よりも十分に長く、したがってウェーハ１は環状凸部５Ａがロボットピック２３ｃによって支持された状態となる。

ウェーハ１を保持したロボットピック２３ｃは図９（ｅ）に示すように下方に移動し、次いでアーム２３ｂが適宜動作することにより、ロボットピック２３ｃが回収カセット２２Ｂ内に入ってウェーハ１を収容する。回収カセット２２Ｂは上記供給カセット２２Ａと同じ構成のもので、ウェーハ１が収容されるスロット内にウェーハ１を差し入れ、真空運転が停止することにより、ウェーハ１はスロットを構成する両側の仕切部材に載置され、収容される。

以上が研削装置２０の構成ならびにこの研削装置２０によるウェーハ裏面への凹部４Ａの形成と洗浄の動作である。研削装置２０は本発明に係る上記洗浄装置７０を備えており、この洗浄装置７０によれば、ウェーハ１はスピンナテーブル７１上に保持されるが、このスピンナテーブル７１のウェーハ１が載置される上面７１ａはウェーハ１の外径よりもやや大きい全面載置型である。このためウェーハ１を厚さ方向で把持する手掛かりはなく、また、上方に向いた露出面が、凹部４Ａおよび環状凸部５Ａを有する凹凸状であるから、このウェーハ１を取り上げて搬送することは困難とされてきた。

しかしながら本実施形態の洗浄装置７０では、まず、環状凸部５Ａに対応する吸着部９４ａを有する吸着パッド９４を備えたウェーハ取り上げ機構９０により、環状凸部５Ａを吸着して取り上げることができる。薄く加工されたデバイス形成領域４には接触することなく、補強部である環状凸部５Ａを吸着して保持するので、ウェーハ１を破損することなく安全に取り上げることができる。そしてウェーハ取り上げ機構８０で取り上げられたウェーハ１においては保護テープ７が貼られている表面１ａ側が下方に向いた状態で露出するので、この露出面（保護テープ７の表面）を搬送ロボット２３のロボットピック２３ｃで受けて保持することができる。

ウェーハ１はロボットピック２３ｃによって環状凸部５Ａを支持され、薄く加工されたデバイス形成領域４には応力がかからないので、ウェーハ１は安全に搬送される。搬送先の回収カセット２２Ｂには、ウェーハ１を受けた状態で吸着、保持するロボットピック２３ｃによってウェーハ１が収容されるので、狭いスロットにもウェーハ１は確実に収容される。また収容時には、ロボットピック２３ｃがスロットの仕切部材に干渉するといった不具合は発生せず、ウェーハ１は円滑に収容される。

［３］他の実施形態の洗浄装置
上記実施形態の洗浄装置７０は研削装置２０に装備されたものであるが、本発明は洗浄装置単体である形態も含んでいる。図１０はそのような洗浄装置の一例を示しており、以下、この洗浄装置１００を説明する。

洗浄装置１００は直方体状の基台１０１を有しており、この基台１０１の一端側には、一対のカセットステージ１０２が設けられている。各カセットステージ１０２には上記カセット２２Ａ，２２Ｂと同様のカセット１０３が着脱自在に載置される。カセット１０３内には、凹部４Ａが形成された裏面１ｂ側を上にした状態で、複数のウェーハ１が積層して収納される。カセット１０３に収納されている１枚のウェーハ１が搬送ロボット（第２の搬送手段）１０４によって引き出され、裏面１ｂを上に向けた状態で位置決めテーブル１０７上に載置され、ここで一定の位置に決められる。

搬送ロボット１０４は上記搬送ロボット２３と同様のもので、回転軸１０４ａに多関節型のアーム１０４ｂが水平旋回可能に取り付けられ、このアーム１０４ｂの先端に、平板状に形成された真空吸着式のロボットピック１０４ｃが装着されたものである。ロボットピック１０４ｃは片面が真空吸着面となっており、その吸着面を上方に向けてウェーハ１の下面に差し入れてから真空運転されることにより、ウェーハ１を受けた状態で吸着、保持する。ロボットピック１０４ｃの長さはウェーハ１の直径よりも十分に長く、したがってウェーハ１は環状凸部５Ａがロボットピック１０４ｃによって支持される。ロボットピック１０４ｃは、回転軸１０４ａとアーム１０４ｂの動作によって所望の場所に移動可能とされ、カセット１０３内に差し込まれて、スロットに収容されているウェーハ１の下面を吸着して、位置決めテーブル１０７に移載する。

搬送ロボット１０４は、基台１０１に対し移動台１０５を介してＸ方向に移動可能に支持されており、Ｘ方向移動機構１０６によってＸ方向に移動する。搬送ロボット１０４は、カセット１０３に対してウェーハ１を出し入れする際には、Ｘ方向移動機構１０６によって適宜にカセット１０３に近付けられる。

次に、ウェーハ１は旋回する搬送アーム（第１の搬送手段）１０８によって円盤状のスピンナテーブル（保持手段）１０９に同心状に載置される。搬送アーム１０８は上記回収アーム２７と同様のもので、基台１０１に旋回軸１０８ａを介してアーム１０８ｂが水平旋回可能に支持され、アーム１０８ｂの先端に真空吸着式の吸着パッド１０８ｃが装着されたものである。吸着パッド１０８ｃの外径はウェーハ１の外径に相当するか、あるいはやや大きく設定されており、吸着パッド１０８ｃの下面の外周部には、空気吸引口が全周にわたって形成されてなる環状の吸着部が形成されている。この吸着部は、ウェーハ１に形成された環状凸部５Ａとほぼ同径・同幅である。ウェーハ１は、上方に突出している環状凸部５Ａの上面が、真空運転されている吸着パッド１０８ｃの吸着部に吸着し、アーム１０８ｂの旋回動作によって位置決めテーブル１０７からスピンナテーブル１０９に移載される。

スピンナテーブル１０９は上記スピンナテーブル７１と同様のもので、ウェーハ１の外径よりもやや大きい外径の円盤状であり、Ｚ方向（鉛直方向）を回転軸として図示せぬ駆動機構によって回転駆動させられる。スピンナテーブル１０９の上面（保持面）１０９ａには、搬送アーム１０８によって搬送されてきたウェーハ１が、凹部４Ａが形成されている裏面１ｂ側が露出する状態で同心状に載置され、真空運転されることにより吸着、保持される。

基台７１上の奥側には、スピンナテーブル７１に保持されたウェーハ１を洗浄する洗浄水供給機構（洗浄手段）１１０が配設されている。この洗浄水供給機構１１０は、基台１０１に立設されたノズルスタンド１１１と、ノズルスタンド１１１にノズルベース１１２を介して水平旋回可能に装着され、先端にノズル１１３を有する水平方向に延びるノズルアーム１１４とからなるものである。ノズルアーム１１４はスピンナテーブル１０９よりも上方にあって、図１０において破線で示される退避位置と実線の滴下位置との間を往復旋回し、滴下位置で、ノズル１１３がスピンナテーブル１０９の回転中心の直上に位置付けられる。基台１０１の内部には洗浄水供給源（図示略）が設けられており、この洗浄水供給源から純水等の洗浄水がノズルスタンド１１１、ノズルベース１１２、ノズルアーム１１４を経てノズル１１３に圧送される。

この洗浄装置１００によるウェーハ１の洗浄は、上記洗浄装置７０と同様の動作、すなわちスピンナテーブル１０９によってウェーハ１を自転させながら、洗浄水供給機構１１０のノズル１１３から洗浄水をウェーハ１の凹部４Ａに滴下することにより行われ、洗浄後は、スピンナテーブル１０９の回転速度を上昇させながらノズル１１３からドライエアをウェーハ１の裏面１ｂに吹き付けることによりウェーハ１が乾燥処理される。なお、スピンナテーブル１０９の周囲には洗浄水の飛散を防止する環状のカバー１１５が設けられている。

ウェーハ１の洗浄・乾燥処理が完了したら、スピンナテーブル１０９の回転が停止され、ノズルアーム１１４が退避位置に旋回する。次いで、スピンナテーブル１０９の真空運転が停止され、ウェーハ１は、搬送アーム１０８によってスピンナテーブル１０９から取り上げられ、続いてウェーハ１は搬送ロボット１０４のロボットピック１０４ｃによって下面が支持された状態で吸着、保持され、位置決めテーブル１０７からカセット１０３内のスロットに収容される。２つのカセット１０３は、双方ともウェーハ１が出し入れされるように使用されてもよく、また、一方が未処理側、他方が処理済側と区別して使用されてもよい。

この洗浄装置１００によっても、先の実施形態の洗浄装置７０と同様に、ウェーハ１を搬送する際には環状凸部５Ａを支持し、薄いデバイス形成領域４には応力がかからないため、ウェーハ１を破損することなく安全に搬送することができる。また、カセット１０３内にウェーハ１を収容する際には、ロボットピック１０４ｃによって狭いスロットにウェーハ１を円滑に収容することができる。

本発明の一実施形態に係る研削装置によって裏面研削されるウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 研削によって凹部が形成されたウェーハの裏面側を示す斜視図である。 一実施形態に係る研削装置の全体斜視図である。 図３の研削装置の研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 研削ユニットの取付構造を示す平面図である。 研削ユニットでウェーハ裏面に凹部を形成している状態を示す側面図である。 図３の研削装置が備える洗浄装置の斜視図である。 洗浄装置の（ａ）側面図、（ｂ）吸着パッドの下面図である。 洗浄装置のスピンナテーブルからウェーハを取り上げて搬送ロボットに受け渡す過程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す側面図である。 本発明の他の実施形態の洗浄装置を示す斜視図である。

符号の説明

１…半導体ウェーハ
１ａ…ウェーハの表面
１ｂ…ウェーハの裏面
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス形成領域
４Ａ…凹部
５…外周余剰領域
５Ａ…環状凸部
２０…研削装置
２３，１０４…搬送ロボット（第２の搬送手段）
２７…回収アーム（移送手段）
３０…チャックテーブル（加工用保持手段）
４０Ａ，４０Ｂ…研削ユニット（研削手段）
７０，１００…洗浄装置
７１，１０９…スピンナテーブル（保持手段）
７１ａ，１０９ａ…スピンナテーブルの上面（保持面）
８０，１１０…洗浄水供給機構（洗浄手段）
９０…ウェーハ取り上げ機構（第１の搬送手段）
１０８…搬送アーム（第１の搬送手段）

Claims (2)

1. 表面に複数のデバイスが形成された略円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、デバイス形成領域に対応する裏面側の領域が所定厚さ研削されて凹部が形成されたウェーハの裏面を洗浄する装置であって、
   ウェーハ外径相当、もしくはウェーハ外径よりも大径の保持面を有し、該保持面に、裏面が露出する状態にウェーハを保持する保持手段と、
   該保持手段に保持されたウェーハの裏面を洗浄する洗浄手段と、
   該洗浄手段で裏面が洗浄されたウェーハの前記外周余剰領域を保持して、該ウェーハを前記保持手段から取り上げて表面側を露出させる第１の搬送手段と、
   該第１の搬送手段で保持されたウェーハの表面側の前記外周余剰領域の近傍を吸着して保持し、所定の搬送先に搬送する第２の搬送手段と
   を備えることを特徴とするウェーハの洗浄装置。
2. 表面に複数のデバイスが形成された略円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウェーハの、前記デバイス形成領域に対応する裏面側の領域を所定厚さ研削して凹部を形成するための研削装置であって、
   ウェーハの裏面が露出する状態に該ウェーハを保持する保持面を有する加工用保持手段と、
   該保持面に保持されたウェーハの、前記デバイス形成領域に対応する領域を研削して前記凹部を形成する研削手段と、
   該研削手段で裏面に前記凹部が形成されたウェーハの裏面を洗浄する洗浄装置と、
   前記研削手段で裏面に前記凹部が形成されたウェーハの前記外周余剰領域を保持して前記洗浄装置に移送する移送手段とを備え、
   前記洗浄装置が、請求項１に記載の洗浄装置であることを特徴とするウェーハの研削装置。

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