JP5318536B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削する研削装置に関する。

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研削された後、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、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、ウエーハを搬出する搬出領域に該チャックテーブルが位置付けられた際、該チャックテーブルに保持された研削直後のウエーハを洗浄するウエーハ洗浄手段と、洗浄されたウエーハを該チャックテーブルから搬出する搬出手段と、該搬出手段によって搬出されたウエーハを洗浄するとともに乾燥するスピンナ洗浄手段とを備えており、ウエーハを所望の厚みに研削するとともに洗浄することができる（例えば、特開平１１−２２６５２１号公報参照）。

また、搬出手段は、ウエーハを吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部の吸着面が露出するように該吸着部を覆う枠体と、該枠体に連結された搬送アームとから構成されていて、研削が終了したウエーハをチャックテーブルから搬出する。
特開平１１−２２６５２１号公報

しかし、ウエーハ洗浄手段によりチャックテーブル上で洗浄された研削済みのウエーハを搬出手段で搬出すると、ウエーハの研削面に汚れが付着してスピンナ洗浄手段によってウエーハを洗浄しても汚れが除去できないという問題がある。

特に、研削作業を停止して長時間経過した後に研削装置を再稼動すると、搬出手段の吸着部に侵入した研削屑が吸着面から染み出して研削及び洗浄済みのウエーハを搬出手段の吸着部で吸着すると、この研削屑がウエーハの研削面に汚れとして付着して、スピンナ洗浄手段によってウエーハを洗浄しても汚れを除去できない問題が顕著となる。

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、研削済みのウエーハをチャックテーブルから搬出する際、ウエーハの研削面に汚れを付着させることのない研削装置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チャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を回転可能に支持した研削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを該チャックテーブルから搬出する搬出手段とを備えた研削装置であって、前記搬出手段は、ウエーハを吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部の吸着面が露出するように該吸着部を覆う枠体と、該枠体に連結された搬送アームとから構成され、該枠体には、該枠体の外周から該吸着部の吸着面に水が伝わり該吸着面が常時水で濡れるように水を供給する水供給手段が配設されており、前記水供給手段は、該枠体の外周を囲繞するリング状のパイプと、該リング状のパイプの内側に該枠体の外周を取り巻くように円周方向に離間して形成された複数の水噴射孔と、該リング状のパイプに水を供給する水供給源とを含み、装置の稼働中及び非稼働中に拘わらず、前記水噴射孔から水を噴射して該吸着部の該吸着面を常時水で濡らした状態に維持することを特徴とする研削装置が提供される。

本発明によると、搬出手段の吸着面を常時水で濡らすように吸着面に水を供給する水供給手段を枠体に配設したので、吸着面が常時洗浄されている状態となり、研削屑が吸着部の内部に侵入するのを防止できる。これにより、吸着部に侵入した研削屑が吸着面から染み出して研削済みのウエーハの研削面に汚れが付着することを防止できる。

また、研削装置の稼動を停止しても吸着面に水を供給して吸着面を常時濡らしておけば、研削作業を停止して長時間経過した後に研削装置を再稼動した際にウエーハの研削面を汚すことがない。

以下、本発明実施形態の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（分割予定ライン）１３が格子状に形成されていると共に、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を所定の厚さに研削する研削装置を図３を参照して説明する。研削装置は、概略直方体形状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の右上端には、垂直支持板４が立設されている。

垂直支持板４の内側面には、上下方向に伸びる二対の案内レール６及び８が設けられている。一方の案内レール６には粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されており、他方の案内レール８には仕上げ研削ユニット１２が上下方向に移動可能に装着されている。

粗研削ユニット１０は、ユニットハウジング１４と、ユニットハウジング１４内に回転可能に収容されたスピンドル１６と、スピンドル１６を回転する電動モータ１８と、スピンドル１６の下端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０の下端に装着された研削ホイール２２とを含んでいる。研削ホイール２２には粗研削用の研削砥石が環状に配設されている。

ユニットハウジング１４は移動基台２４に取り付けられており、ボール螺子２６とパルスモータ２８とから構成される研削送り機構３０により粗研削ユニット１０が案内レール６に沿って上下方向に移動される。

仕上げ研削ユニット１２も粗研削ユニット１０と同様に構成されており、ユニットハウジング３２と、ユニットハウジング３２内に収容されたスピンドル３４と、スピンドル３４を回転駆動する電動モータ３６と、スピンドル３４の先端に固定されたホイールマウント３８と、ホイールマウント３８に装着された研削ホイール４０とを含んでいる。研削ホイール４０には、仕上げ研削用の研削砥石が環状に配設されている。

ユニットハウジング３２は移動基台４２に取り付けられており、ボール螺子４４とパルスモータ４６とから構成される研削送り機構４８により仕上げ研削ユニット１２はガイドレール４８に沿って上下方向に移動される。

研削装置は、垂直支持板４の前側において装置ハウジング２の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５０を具備している。ターンテーブル５０は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５１で示す方向に回転される。

ターンテーブル５０には、互いに円周方向に１２０度離間して３個のチャックテーブル５２が水平面内で回転可能に配置されている。各チャックテーブル５２は、ターンテーブル５０の回転方向と同一方向、即ち反時計回り方向に回転される。

ターンテーブル５０に配設された３個のチャックテーブル５２は、ターンテーブル５０が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削ユニット１０に対向する粗研削加工領域、仕上げ研削ユニット１２に対向する仕上げ研削加工領域、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ターンテーブル５０の両側のハウジング２の側部には一対の支持プレート５４，５６が立設されており、これらの支持プレート５４，５６によりガイドレール６０が支持されている。ガイドレール６０にはＸ軸移動ブロック５８がＸ軸方向に移動可能に搭載されている。

Ｘ軸移動ブロック５８を貫通してボール螺子６２が取り付けられており、ボール螺子６２の両端は支持プレート５４，５６により回転可能に支持されている。ボール螺子６２の一端は支持プレート５６に取り付けたパルスモータ６４に連結されている。

Ｘ軸移動ブロック５８には、チャックテーブル清掃ブロック６８及びウエーハ清掃ブロック７０がＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。チャックテーブル清掃ブロック６８には砥石７２が回転可能に装着されており、ウエーハ清掃ブロック７０にはブラシ７４が回転可能に装着されている。７６はウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２に対して洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズルである。

研削装置は、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに対して一方側に配置され、研削加工前のウエーハをストックする第１のカセット７８と、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに対して他方側に配置され、研削加工後のウエーハをストックする第２のカセット８０を具備している。

第１のカセット７８とウエーハ搬入・搬出領域Ａとの間には、第１のカセット７８から搬出されたウエーハを載置する仮置きテーブル８８が配設されている。ウエーハ搬入・搬出領域Ａと第２のカセット８０との間にはスピンナ洗浄手段９４が配設されている。

８２はウエーハ搬送ロボットであり、ハンド８６と、ハンド８６をＸ，Ｙ及びＺ軸の３軸方向に移動可能な多接リンク機構８４とから構成される。ウエーハ搬送ロボット８２は、第１のカセット７８内に収納されたウエーハを仮置きテーブル８８に搬出するとともに、スピンナ洗浄手段９４で洗浄されたウエーハを第２のカセット８０に搬送する。

９０はウエーハ搬入手段（ローディングアーム）であり、仮置きテーブル８８上に載置された研削加工前のウエーハをウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２上に搬送する。

９２はウエーハ搬出手段（アンローディングアーム）であり、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２上から研削加工後のウエーハをスピンナ洗浄手段９４に搬送する。

図４に示すように、ウエーハ搬出手段９２は、矢印Ａ方向（Ｚ軸方向）に移動可能なコラム９６と、コラム９６に対して矢印Ｂ方向に回動可能に取り付けられた搬送アーム９８と、搬送アーム９８の先端に配設された吸着ヘッド１００とから構成される。

図５（Ａ）の縦断面図に示すように、吸着ヘッド１００は搬送アーム９８の先端に取り付けられた枠体１０２と、枠体１０２の円形保持部１０２ａに保持されたポーラス吸着部１０４とを含んでいる。

枠体１０２内には吸引路１０６が形成され、この吸引路１０６は搬送アーム９８の内部１０８に挿入された管路１１０及び切替弁１１２を介して真空吸引源１１４に接続されている。

枠体１０２の円形保持部１０２ａ上には円形プレート１１８が取り付けられており、円形プレート１１８の外周部はコの字状に折り曲げられて図５（Ｂ）に示すように円形保持部１０２ａの外周を囲繞するリング状のパイプ１１８ａに形成されている。

リング状のパイプ１１８ａには円周方向に概略等間隔離間して複数の水噴射孔１２０が形成されている。リング状のパイプ１１８ａは接続パイプ１２２、管路１２４、切替弁１２６を介して水供給源１２８に接続されている。

枠体１０２に外嵌するように搬送アーム９８の先端部と吸着ヘッド１００の円形保持部１０２ａとの間にはコイルばね１１６が介装されている。このコイルばね１１６により、吸着ヘッド１００の吸着部１０４が研削後のウエーハを吸着する際、吸着ヘッド１００に弾性力を付与している。

このように構成された研削装置の研削作業について以下に説明する。第１のカセット７８中に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送ロボット８２の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル８８上に載置される。

ウエーハ位置決めテーブル８８上に載置されたウエーハは、複数の位置決めピン８９によって中心合わせが行われた後、ウエーハ搬入手段（ローディングアーム）９０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置せしめられているチャックテーブル５２上に載置され、チャックテーブル５２によって吸引保持される。

次いで、ターンテーブル５０は１２０度矢印５１方向に回転されて、ウエーハを保持したチャックテーブル５２が粗研削ユニット１０に対向する粗研削加工領域に位置付けられる。

このように位置付けられたウエーハに対して、チャックテーブル５２を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、粗研削ホイール２２をチャックテーブル５２と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削送り機構３０を作動して粗研削用の研削砥石をウエーハの裏面に接触させる。

そして、研削ホイール２２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハの粗研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハの厚みを測定しながらウエーハを所望の厚みに仕上げる。

粗研削が終了したウエーハを保持したチャックテーブル５２は、ターンテーブル５０を矢印５１方向に１２０度回転することにより、仕上げ研削ユニット１２に対向した仕上げ研削加工領域に位置付けられ、仕上げ研削用の研削砥石を有する研削ホイール４０による仕上げ研削が実施される。

仕上げ研削を終了したウエーハを保持したチャックテーブル５２は、ターンテーブル５０を矢印５１方向に１２０度回転することにより、再びウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられる。

ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたウエーハに対して洗浄水噴射ノズル７６から洗浄水を噴射し、更にブラシ７４を回転することにより研削されたウエーハの研削面を清掃する。

清掃が終了したウエーハは、チャックテーブル５２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、ウエーハ搬出手段（アンローディングアーム）９２の吸着部１０４で吸着されて、ウエーハ搬出手段９２の搬送アーム９８が旋回することによりスピンナ洗浄手段９４に搬送される。

スピンナ洗浄手段９４では、ウエーハが洗浄されるとともにスピン乾燥される。スピン乾燥の終了したウエーハは、ウエーハ搬送ロボット８２のハンド８６に吸着されて第２のカセット８０に搬送され、第２のカセット８０内に収容される。

ウエーハが搬出されたウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２は、必要に応じて砥石７２をその吸着面に接触させて回転することにより清掃される。

本実施形態のウエーハ搬出手段９２は、研削装置の稼働中及び非稼働中に係らず、枠体１０２の円形保持部１０２ａの外周を囲繞するリング状のパイプ１１８ａを給水源１２８に接続し、水噴射孔１２０から常に水を噴射するようにしている。

このように噴射された水により吸着部１０４の吸着面は表面張力により常に水に覆われた状態となる。これにより、吸着面が常時洗浄されているのと同様な状態となり、研削屑が吸着部１０４の内部に侵入するのを防止できる。その結果、従来研削屑が吸着面から染み出すことにより研削済みのウエーハをウエーハ搬出手段９２の吸着部１０４が汚染していたのを防止できる。

上述したように、研削装置の稼動停止中にもリング状のパイプ１１８ａの水噴射孔１２０から水を噴射して吸着部１０４の吸着面を常時濡らして置くようにするのが好ましい。これにより、研削作業終了後長時間経過した後に研削装置を再稼動した際に、ウエーハの研削面をウエーハ搬出手段９２の吸着部１０４が汚すことがない。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 保護テープが表面に貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 本発明実施形態の研削装置の外観斜視図である。 ウエーハ搬出手段の斜視図である。 図５（Ａ）はウエーハ搬出手段の縦断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ部分の拡大図である。

符号の説明

１０ 粗研削ユニット
１２ 仕上げ研削ユニット
２２，４０ 研削ホイール
３０，４８ 研削送り機構
５０ ターンテーブル
５２ チャックテーブル
７４ ウエーハ清掃ブラシ
７６ 洗浄水噴射ノズル
８２ ウエーハ搬送ロボット
９０ ウエーハ搬入手段（ローディングアーム）
９２ ウエーハ搬出手段（アンローディングアーム）
９４ スピンナ洗浄手段
１００ 吸着ヘッド
１０２ 枠体
１０２ａ 円形保持部
１０４ 吸着部
１１８ａ リング状パイプ
１２０ 水噴射孔
１２８ 水供給源

Claims (1)

1. ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を回転可能に支持した研削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを該チャックテーブルから搬出する搬出手段とを備えた研削装置であって、
   前記搬出手段は、ウエーハを吸引保持する吸着面を有する吸着部と、該吸着部の吸着面が露出するように該吸着部を覆う枠体と、該枠体に連結された搬送アームとから構成され、
   該枠体には、該枠体の外周から該吸着部の吸着面に水が伝わり該吸着面が常時水で濡れるように水を供給する水供給手段が配設されており、
   前記水供給手段は、該枠体の外周を囲繞するリング状のパイプと、該リング状のパイプの内側に該枠体の外周を取り巻くように円周方向に離間して形成された複数の水噴射孔と、該リング状のパイプに水を供給する水供給源とを含み、
   装置の稼働中及び非稼働中に拘わらず、前記水噴射孔から水を噴射して該吸着部の該吸着面を常時水で濡らした状態に維持することを特徴とする研削装置。

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