JP5225733B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、研削装置及び該研削装置を使用したウエーハの研削方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハを研削する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段から概ね構成されており、ウエーハを効率良く所定の厚さに研削することができる。
特開昭６３−１０２８７２号公報 特開２００５−２４６４９１号公報

研削装置によるウエーハの研削時に、チャックテーブルとウエーハとの間に研削屑又は研削ホイールから脱落した砥粒等の異物が介在したまま研削すると、異物の出っ張りがウエーハの研削面に現れて局部的に研削され、研削済みのウエーハに窪み（ディンプル）が生じるという問題がある。

特に、シリコンインゴットから切り出したウエーハの切断面を研削してベアウエーハを形成する場合には、研削済みの表面にディンプルが生じると致命的な欠陥となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハの研削面にディンプルが生じることのない研削装置及びウエーハの研削方法を提供することである。

本発明によると、ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハを研削する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、ウエーハを吸引保持するウエーハ保持部と該ウエーハ保持部を移送する移送部とから構成され該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段とを備えた研削装置であって、該チャックテーブルの側面に配設された細長い水噴出口を有するノズルを更に具備し、該搬送手段によってウエーハを該チャックテーブルに搬送する際、該搬送手段の保持部に保持されたウエーハと該チャックテーブルの保持面との間に隙間を形成し、該隙間に該ノズルの該水噴出口から洗浄水を噴出してウエーハのチャックテーブル対向面とチャックテーブルの保持面とを洗浄することを特徴とする研削装置が提供される。

本発明の研削装置によると、搬送手段によってウエーハをチャックテーブルに搬送する際、搬送手段の保持部に保持されたウエーハとチャックテーブルの保持面との間に隙間を形成し、その隙間に洗浄水を供給してウエーハのチャックテーブル対向面とチャックテーブルの保持面とを洗浄する細長い水噴出口を有するノズルが配設されているので、チャックテーブルの保持面及び／又はウエーハのチャックテーブル対向面に異物があっても洗い流され、ウエーハの研削面にディンプルが生じることがない。

以下、本発明実施形態のウエーハの研削方法及び研削装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように構成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する研削装置２を図３を参照して説明する。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。

垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

図６に最も良く示されるように、スピンドル２４の先端部にはマウンター２８が固定されており、このマウンター２８には研削ホイール３０がねじ止めされている。例えば、研削ホイール３０はホイール基台３２の自由端部に粒径０．３〜１．０μｍのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。

研削手段（研削ユニット）１６にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。図６に示すように、ホース３６から供給された研削水が、スピンドル２４に形成された研削水供給穴３８、マウンター２８に形成された空間４０及び研削ホイール３０のホイール基台３２に形成された複数の研削水供給ノズル４２を介して研削砥石３４及びチャックテーブル５４に保持されたウエーハ１１に供給される。

図３を再び参照すると、研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。

水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図４に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。

カバー５６の側面には、細長い水噴出口９６を有するノズル（洗浄手段）９４が配設されている。ノズル９４は、図７に示すように開閉弁１０２を介して洗浄水源１００に接続されている。

チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研削装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。

パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研削装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。

図３に示されているように、図４に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。

ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段８２と、ウエーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。

更に、ハウジング４の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作手段８８が設けられている。ウエーハ搬入手段８２は、ウエーハを吸引保持するウエーハ保持部８２ａと、ウエーハ保持部８２ａを移送する移送部（アーム）８２ｂから構成されている。

また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブルユニット５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研削加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。

チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８のパルスモータ６４をパルス駆動することにより、図３に示した装置奥側の研削領域と、ウエーハ搬入手段８２からウエーハを受け取りウエーハ搬出手段８４にウエーハを受け渡す手前側のウエーハ搬入・搬出領域との間で移動される。

このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット７４中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側（回路が形成されている側の面）に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第１のカセット７４中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第１のウエーハカセット７４は、ハウジング４の所定のカセットを搬入領域に載置される。

そして、カセット搬入領域に載置された第１のウエーハカセット７４に収容されていた研削加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット７４に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第１のウエーハカセット７４が手動でカセット搬入領域に載置される。

一方、ハウジング４の所定のカセット搬出領域に載置された第２のウエーハカセット７６に所定枚数の研削加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のウエーハカセット７６は手動で搬出されて、新しい空の第２のウエーハカセット７６がカセット搬出領域に載置される。

第１のウエーハカセット７４に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段８０に載置される。ウエーハ仮載置手段８０に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット５０のチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。

ウエーハがウエーハ搬入手段８２の旋回動作によってチャックテーブル５４上に載置される前に、図７に示すようにウエーハ搬入手段８２のウエーハ保持部８２ａに保持されたウエーハ１１とチャックテーブル５４の保持面との間に例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度の僅かな隙間を形成する。

そして、開閉弁１０２を開いてノズル９４の水噴出口９６から洗浄水９８をウエーハ１１とチャックテーブル５４の保持面の間に噴出する。これにより、チャックテーブルの保持面及び／又はウエーハのチャックテーブル対向面に異物があっても洗浄水９８により洗い流され、その後の研削作業によってウエーハの研削面にディンプルが生じることがない。

このようにチャックテーブル５４がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブルユニット５４を移動して装置後方の研削領域に位置づける。

チャックテーブルユニット５０が研削領域に位置づけられると、チャックテーブル５４に保持されたウエーハの中心が研削ホイール３０の外周円を僅かに超えた位置に位置づけられる。

次に、チャックテーブル５４を例えば１００〜３００ｒｐｍ程度で回転し、サーボモータ２６を駆動して研削ホイール３０を４０００〜７０００ｒｐｍで回転するとともに、研削ユニット送り機構４４のパルスモータ４８を正転駆動して研削ユニット１６を下降させる。

そして、図６に示すように、研削ホイール３０の研削砥石３４をチャックテーブル５４上のウエーハ１１の裏面（被研削面）に所定の荷重で押圧することにより、ウエーハ１１の裏面が研削される。このようにして所定時間研削することにより、ウエーハ１１が所定の厚さに研削される。

研削が終了すると、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４を装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置付ける。チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたならば、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射して、チャックテーブル５４に保持されている研削加工されたウエーハ１１の被研削面（裏面）を洗浄する。

洗浄水噴射ノズル９０でウエーハ１１の裏面を洗浄後、チャックテーブル５４に保持されているウエーハの吸引保持が解除されてから、ウエーハはウエーハ搬出手段８４により洗浄手段８６に搬送される。

洗浄手段８６に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハがウエーハ搬送手段７８により第２のウエーハカセット７６の所定位置に収納される。

上述した実施形態の研削装置２で研削するのに適した半導体ウエーハは、図１に示したような複数のデバイス１５がその表面に形成されたウエーハ１１に限定されるものではない。

半導体形成プロセスの前工程であるフォトリソグラフィによりウエーハ上に回路を形成する前のベアウエーハにディンプル（窪み）が生じると致命的な欠陥となるため、研削装置２はシリコンインゴットから切り出したウエーハの切断面を研削してベアウエーハを形成する応用例に特に適している。

半導体ウエーハの表側斜視図である。 保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 本発明実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。 チャックテーブルユニット及びチャックテーブル送り機構の斜視図である。 下側から見た研削ホイールの斜視図である。 研削ホイールの縦断面図である。 チャックテーブルの保持面及びウエーハのチャックテーブル対向面を洗浄している様子を示す側面図である。

符号の説明

２ 研削装置
１１ 半導体ウエーハ
１６ 研削手段（研削ユニット）
２４ スピンドル
２６ サーボモータ
３０ 研削ホイール
３４ 研削砥石
５０ チャックテーブルユニット
５４ チャックテーブル
８２ ウエーハ搬入手段
９４ 洗浄手段（ノズル）
９６ 水噴出口

Claims (2)

1. ウエーハを保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハを研削する研削ホイールが回転可能に装着された研削手段と、ウエーハを吸引保持するウエーハ保持部と該ウエーハ保持部を移送する移送部とから構成され該チャックテーブルにウエーハを搬送する搬送手段とを備えた研削装置であって、
   該チャックテーブルの側面に配設された細長い水噴出口を有するノズルを更に具備し、
   該搬送手段によってウエーハを該チャックテーブルに搬送する際、該搬送手段の保持部に保持されたウエーハと該チャックテーブルの保持面との間に隙間を形成し、該隙間に該ノズルの該水噴出口から洗浄水を噴出してウエーハのチャックテーブル対向面とチャックテーブルの保持面とを洗浄することを特徴とする研削装置。
2. 前記隙間は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内である請求項１記載の切削装置。

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