JP5384246B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被研削物を研削する研削手段と、研削された被研削物を洗浄する洗浄手段と、洗浄した被研削物を収容カセットへ搬送する搬送手段とを備えた研削装置に関する。

例えば、半導体デバイスや光デバイス等の製造プロセスにおいては、複数のデバイスが表面に形成されたウエーハの裏面を研削装置で研削してウエーハを所定の厚みに薄肉化する。その後、切削装置で所定の厚みに薄肉化されたウエーハを切削して個々のデバイスへと分割することで各デバイスが製造される。

研削装置は、例えば特開２００８−１８３６５９号公報に開示されているように、被研削物を研削することで発生した研削屑を被研削物上から除去するための洗浄装置を有しており、研削され洗浄された被研削物は搬送手段によって被研削物を収容するカセットへと搬送される。

洗浄装置には、例えば特開平７−２１１６８５号公報に開示されているような所謂スピンナ洗浄装置が一般的に用いられている。スピンナ洗浄装置では、スピンナテーブルで被研削物の非研削面を保持して回転させつつ、研削面に洗浄液を供給することでスピン洗浄を行う。

研削して洗浄した被研削物をスピンナテーブルで保持するにあたり、被研削物を傷つけたり汚したりすることを避けるために、スピンナテーブルの外径サイズは被研削物の外径サイズよりも小径であり、洗浄後の被研削物の非研削面側を搬送手段が保持して（通称：下取り）カセットへと搬送する。

一方、近年の各種電気機器の軽量化、薄型化、小型化の傾向から、より薄いデバイスを要求されている。半導体ウエーハをより薄いデバイスに分割する技術として、所謂「先ダイシング法」と称する分割技術が開発され、実用化されている（例えば、特開平１１−４０５２０号公報参照）。

この先ダイシング法では、ウエーハの表面からデバイスを区画する分割予定ラインに沿ってデバイスの仕上がり厚さに相当する所定深さの分割溝を形成する。その後、表面に分割溝が形成されたウエーハの裏面を研削してウエーハ裏面に分割溝を表出させることでウエーハを個々のデバイスに分割する。

ウエーハの表面に形成されたデバイスを保護するために、ウエーハ表面には研削前に予め例えば１５０μｍ程度の厚みを有するポリオレフィンからなる保護テープが貼着される。従って、先ダイシング法においては、研削で個々のデバイスへと分割されたウエーハは保護テープに保持された状態となる。

ところが、このように個々のデバイスへと分割されたウエーハはウエーハが保護テープで保持されている状態であるので、ウエーハの外径サイズより小径であるスピンナテーブルで保持しようとすると外周側の保護テープが垂れ下がってしまうので、小径スピンナテーブルで保持することはできない。

そこで、先ダイシング法の場合には、ウエーハとほぼ同じ外径を有するスピンナテーブルが使用され、洗浄後のカセットへの搬送時には搬送手段が研削面側を保持して（通称：上取り）カセットへと搬送している。

従って、一台の研削装置で通常研削と先ダイシング法研削とを行う場合には、スピンナテーブルの変更と、搬送手段の搬送モード（上取り、又は下取り）の設定変更をオペレータが行う必要がある。

特開２００８−１８３６５９号公報 特開平７−２１１６８５号公報 特開平１１−４０５２０号公報

ところが、オペレータが誤った外径サイズのスピンナテーブルを研削装置に装着してしまったり、誤った搬送モードを入力設定してしまうことがある。スピンナテーブルの外径サイズと搬送手段の搬送モードとが一致していない場合には、搬送手段の保持部とスピンナテーブルとが衝突して搬送手段、スピンナテーブル、又は被研削物を破損させてしまう恐れがある。

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、研削装置の搬送手段や被研削物を破損させる恐れのない研削装置を提供することである。

本発明によると、被研削物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被研削物を研削する研削手段と、該研削手段によって研削された被研削物を保持するスピンナテーブルと該スピンナテーブルに保持された被研削物に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを含むスピンナ洗浄装置と、該スピンナ洗浄装置で洗浄された被研削物を搬送する搬送手段とを備えた研削装置であって、該搬送手段は、中央に開口部を有するように被研削物を吸着保持するコの字状に形成された保持部と、該保持部を移動させる移動手段とを含み、該スピンナテーブルは、選択的に装着可能なスピンナテーブルの外径サイズが該開口部より小さい第１スピンナテーブルと、スピンナテーブルの外径サイズが該開口部より大きい第２スピンナテーブルとから構成され、前記研削装置は、該第１スピンナテーブルが装着されている場合には、該第１スピンナテーブルより下方の位置に前記搬送手段の該保持部を位置づけた後、該第１スピンナテーブルに保持された被研削物の下面側を保持して搬送する第１搬送モードと、該第２スピンナテーブルが装着されている場合には、該第２スピンナテーブルに保持された被研削物の上方に前記搬送手段の該保持部を位置づけた後、被研削物の上面側を該保持部で保持して搬送する第２搬送モードとを含む加工条件を記憶する記憶手段と、装着されているスピンナテーブルのサイズが該第１スピンナテーブルか又は該第２スピンナテーブルかを検出するスピンナテーブル検出手段と、を更に具備したことを特徴とする研削装置が提供される。

好ましくは、研削装置は記憶手段に記憶された加工条件とスピンナテーブル検出手段で検出したスピンナテーブルのサイズとが対応しない際に警告を発する警告手段を更に具備している。

本発明によると、スピンナテーブル検出手段によって装置に装着されているスピンナテーブルの外径サイズを検出することが可能となる。これにより、スピンナテーブルの外径サイズと装置に設定されている搬送モードとが一致していない場合を判別でき、加工前にオペレータへ警告を促すことができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 表面に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。 スピンナ洗浄装置の斜視図である。 小径スピンナテーブル検出時の説明図である。 大径スピンナテーブル検出時の説明図である。 図７（Ａ）はウエーハ搬送ロボットでウエーハを下取りした状態の斜視図、図７（Ｂ）はウエーハ搬送ロボットでウエーハを上取りした状態の斜視図である。

以下、本発明の実施形態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１１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成っており、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。このノッチ２１の方向は、ストリート１３に平行である。

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の研削時には、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、このように形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。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング４の後方には二つのコラム６ａ６ｂが垂直に立設されている。

コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０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、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４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４４を具備している。ターンテーブル４４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４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ハウジング４の前側部分には、ウエーハカセット５０と、リンク５１及びハンド５２を有するウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、研削されたウエーハを洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置６４と、スピンナ洗浄装置６４で洗浄及びスピン乾燥された研削後のウエーハを収容する収容カセット６６が配設されている。

図３に示したスピンナ洗浄装置６４には、研削された半導体ウエーハを吸引保持して回転する小径スピンナテーブル６８が装着されている。７０は装着されているスピンナテーブルのサイズを検出するスピンナテーブル検出手段である。

図４を参照すると、スピンナ洗浄装置６４の斜視図が示されている。７６はスピンナ洗浄装置６４の支持基台であって、垂直の円筒部７６ａと、その上半部を包囲するように一体成形された多角形の容器部７６ｂとを有している。円筒部７６ａの下端に形成されたフランジ７７が図示しない防振ゴムを介して研削装置２のハウジング（ベース）４に固定される。

支持基台７６の円筒部７６ａ内には図示しないモータが収容されており、モータに連結された回転軸７８の上端部にはウエーハ１１を吸引保持するスピンナテーブル６８が着脱可能に装着されている。

スピンナテーブル検出手段７０は、図示しない駆動手段により検出位置と退避位置との間で回動可能に配設されたアーム７２と、アーム７２の先端に取り付けられた近接センサー７４とから構成される。

近接センサー７４としては、電磁誘導型近接センサー、静電容量型近接センサー、磁気センサー、光センサー等を採用可能であり、本実施形態では電磁誘導型近接センサーを採用した。

上部カバー８０が支持部材８２を介して支持基台７６の容器部７６ｂの側面に固定されている。８４は側部カバーであり、その上端部にフランジ８４ａを有している。上下動用シリンダ８６が支持基台７６の容器部７６ｂに取り付けられており、シリンダ８６のピストンロッド８８の先端がフランジ８４ａと一体的に形成された取付部８４ｂに固定されている。側部カバー８４は、上下動用シリンダ８６を駆動することにより矢印Ａ方向に上下動される。

９０は洗浄液供給手段であり、先端部に洗浄液の噴射ノズル９１を有している。９２はエア供給手段であり、先端部にエア噴射ノズル９３が取り付けられている。

次に、図５及び図６を参照して、スピンナテーブル検出手段７０の作用について説明する。まず図５を参照すると、６８は通常方法の研削時に装着する小径スピンナテーブルであり、ポーラス吸引部６８ａと、ポーラス吸引部６８ａを囲繞するＳＵＳ等から形成された枠体６８ｂとから構成される。

ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２の中央に形成された開口部５３のサイズは小径スピンナテーブル６８の直径よりも大きいサイズに形成されている。これにより、スピンナ洗浄装置６４に小径スピンナテーブル６８が装着されている場合には、ウエーハ搬送ロボット５４の下取り搬送を許容する。ハンド５２はリンク５１に対して１８０度回転可能に取り付けられている。

研削装置２のオペレータは、小径スピンナテーブル６８を装着した際に、装着したスピンナテーブルのデータとウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２でウエーハ１１をどのようなモードで搬送するかの情報を入力する。即ちこの場合には、ウエーハ１１の非研削面を吸引保持する「下取り」情報を入力する。入力された情報は、コントローラ９４のメモリ９６に格納される。

スピンナテーブル検出手段７０のアーム７２は、図５で実線で示された検出位置７２ａと、想像線で示された待機位置７２ｂとの間で所定角度θ回動するように制御される。通常は待機位置７２ｂに回動されており、スピンナテーブルのサイズ検出時に検出位置７２ａまで角度θだけ回動される。

小径スピンナテーブル６８の場合には、アーム７２が検出位置７２ａまで回動されたとき、電磁誘導型近接センサー７４が金属から構成された枠体６８ｂを検出するように設定されている。近接センサー７４が枠体６８ｂを検出すると、この情報がコントローラ９４に入力され、予めメモリ９６に入力されているデータと一致するか否かがコントローラ９４で判別される。

予め入力されているデータと近接センサー７４で検出した情報とが一致した場合には、下取り搬送であるため、図７（Ａ）に示すようにウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２をスピンナテーブル６８の下方の位置に位置づけた後、ハンド５２の開口部５３がスピンナテーブル６８を通過するように、ハンド５２を上昇させてウエーハ１１の非研削面を吸引保持してウエーハ１１を下取り搬送する。

一方、研削方法が先ダイシング法の研削方法の場合には、図６に示すようにスピンナ洗浄装置６４に大径スピンナテーブル９８を装着し、この装着したスピンナテーブル９８の情報及び上取り搬送モードをオペレータが入力し、この入力された情報はコントローラ９４のメモリ９６に記憶される。

大径スピンナテーブル９８は、小径スピンナテーブル６８と同様に、ポーラス吸引部９８ａと、ポーラス吸引部９８ａを囲繞するＳＵＳ等の金属から形成された枠体９８ｂから構成される。

スピンナテーブル検出手段７０のアーム７２が待機位置７２ｂから角度θ回転されて検出位置７２ａに位置づけられると、近接センサー７４はポーラス吸引部９８ａを検出する。この検出情報はコントローラ９４に入力され、予め入力されているデータと検出情報が一致するか否かがコントローラ９４で判別される。

入力されているデータと検出情報が一致した場合には、ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２は図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）に示した状態から１８０度回転してウエーハ１１の上方からウエーハ１１を吸引保持し搬送する所謂上取り搬送モードを実行する。

一方、図５に示した小径スピンナテーブル６８又は図６に示した大径スピンナテーブル９８の何れが装着されている場合でも、予め入力されているデータとスピンナテーブル検出手段７０で検出した情報とが不一致の場合には、ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２とスピンナテーブル６８又は９８とが衝突する恐れがあるので、ブザー又はランプ等でこの不一致の事実をオペレータに警告し、ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２とスピンナテーブル６８，９８の衝突の発生を未然に防止する。

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
２８ 仕上げ研削ユニット
４４ ターンテーブル
４６ チャックテーブル
５２ ハンド
５４ ウエーハ搬送ロボット
６４ スピンナ洗浄装置
６８ 小径スピンナテーブル
７０ スピンナテーブル検出手段
７２ アーム
７４ 近接センサー
９８ 大径スピンナテーブル

Claims (2)

1. 被研削物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被研削物を研削する研削手段と、該研削手段によって研削された被研削物を保持するスピンナテーブルと該スピンナテーブルに保持された被研削物に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを含むスピンナ洗浄装置と、該スピンナ洗浄装置で洗浄された被研削物を搬送する搬送手段とを備えた研削装置であって、
   該搬送手段は、中央に開口部を有するように被研削物を吸着保持するコの字状に形成された保持部と、該保持部を移動させる移動手段とを含み、
   該スピンナテーブルは、選択的に装着可能なスピンナテーブルの外径サイズが該開口部より小さい第１スピンナテーブルと、スピンナテーブルの外径サイズが該開口部より大きい第２スピンナテーブルとから構成され、
   前記研削装置は、該第１スピンナテーブルが装着されている場合には、該第１スピンナテーブルより下方の位置に前記搬送手段の該保持部を位置づけた後、該第１スピンナテーブルに保持された被研削物の下面側を保持して搬送する第１搬送モードと、該第２スピンナテーブルが装着されている場合には、該第２スピンナテーブルに保持された被研削物の上方に前記搬送手段の該保持部を位置づけた後、被研削物の上面側を該保持部で保持して搬送する第２搬送モードとを含む加工条件を記憶する記憶手段と、
   装着されているスピンナテーブルのサイズが該第１スピンナテーブルか又は該第２スピンナテーブルかを検出するスピンナテーブル検出手段と、
   を更に具備したことを特徴とする研削装置。
2. 該記憶手段に記憶された加工条件と該スピンナテーブル検出手段で検出した該スピンナテーブルのサイズとが対応しない際に警告を発する警告手段を更に具備した請求項１記載の研削装置。

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