JP6137796B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、サポートウエーハと、該サポートウエーハ上に貼着された該サポートウエーハと略同一直径のウエーハとからなる積層ウエーハを加工する研削装置、研磨装置等の加工装置に関する。

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加工された後、切削装置（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、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）の裏面を研削するには、多数のデバイスが形成されたウエーハの表面側をチャックテーブルで吸引保持しなければならないため、デバイスを傷つけないようにウエーハの表面には通常保護テープが貼着され、研削装置のチャックテーブルで保護テープを介してウエーハを吸引保持し、ウエーハの裏面の研削が実行される。

ところが、ウエーハを非常に薄く、例えば５０μｍ程度まで研削して薄化すると、保護テープに貼着されたウエーハはぺらぺらの状態になってハンドリングが困難になる。そこで、保護テープに代わってガラス又はシリコンウエーハ等からなる剛体のサポートウエーハ上に半導体ウエーハの表面側を貼着し、チャックテーブルでサポートウエーハを吸引保持してウエーハの裏面の研削を実施することがある。

このように保護テープに代わってサポートウエーハ上にウエーハの表面側を貼着し、ウエーハに研削、研磨、エッチング、絶縁膜形成等を施す加工方法は、各デバイスからデバイスの電極に接続されてウエーハの裏面側に伸長する複数の埋め込み銅電極（銅ポスト）が形成された所謂ＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）ウエーハの加工方法にも採用されている。

特開２００４−２０７６０６号公報

ところが、サポートウエーハと半導体ウエーハの貼り合わせがずれた状態で半導体ウエーハに研削や研磨を施すと、加工中にウエーハを破損させてしまうという問題が生じる。これは、サポートされていない部分が押圧されて折れたり、浮き上がって研削ホイールに引っかかり破損するためである。

ウエーハが破損するとチャックテーブルや研削ホイール周辺を清掃する手間が掛かる上、破損したウエーハ片がチャックテーブル上に残存していると、次に加工するウエーハを傷つけたりウエーハの破損要因となる恐れがある。

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、サポートウエーハとウエーハの貼り合わせがずれたウエーハを研削又は研磨して破損させてしまう恐れを防止可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、サポートウエーハと、該サポートウエーハ上に貼着された該サポートウエーハと略同一直径のウエーハとからなる積層ウエーハの該サポートウエーハ側を保持して該ウエーハを露出させ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該サポートウエーハ上に貼着された該ウエーハを研削又は研磨する加工手段と、該サポートウエーハと該ウエーハとの貼り合わせのずれを検出するずれ検出手段と、該積層ウエーハを複数収容可能なカセットを載置する載置台と、該載置台に載置されたカセットに収容された該積層ウエーハを該カセットから搬出する搬出手段と、該搬出手段で該カセットから搬出された該積層ウエーハが仮置きされて位置決めされる仮置き手段と、該仮置き手段で位置決めされた該積層ウエーハを該チャックテーブルへと搬送する搬送手段と、を具備し、該ずれ検出手段は、該仮置き手段に仮置きされた該積層ウエーハを撮像して撮像画像を形成し、該撮像画像における該積層ウエーハの外周の少なくとも３点から算出した仮想ウエーハの中心を通る互いに直交する２本の中心線の長さの差からずれ量を検出する、ことを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、加工装置は、前記ずれ検出手段で検出された該サポートウエーハと該ウエーハとの貼り合わせのずれ量が所定の許容値を超えた際に警告を発する警告発信手段を更に具備している。

好ましくは、前記ずれ検出手段で検出された該サポートウエーハと該ウエーハとの貼り合わせのずれ量が前記所定の許容値を超えた該積層ウエーハは、前記搬出手段によって前記仮置き手段から搬出されて前記カセットに収容される。

本発明の加工装置は、サポートウエーハのウエーハとの貼り合わせのずれを検出するずれ検出手段を備えているため、貼り合わせがずれたウエーハを研削又は研磨して破損させてしまう恐れを防止できる。

本発明実施形態に係る研削装置の斜視図である。 半導体ウエーハの表面側斜視図である。 半導体ウエーハの表面にサポートウエーハが貼着された状態の積層ウエーハの裏面側斜視図である。 図４（Ａ）は半導体ウエーハがサポートウエーハにずれなく貼着された様態の積層ウエーハの側面図、図４（Ｂ）は半導体ウエーハが積層ウエーハにずれて貼着された状態の積層ウエーハの側面図である。 ずれを有する積層ウエーハの撮像画像の一例を示す図である。 図５に示した撮像画像から半導体ウエーハとサポートウエーハのずれを検出する説明図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係る研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方には２つのコラム６ａ，６ｂ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送り機構１８を備えている。パルスモータ１６を駆動すると、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送り機構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の前側においてベース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引保持部を有しており、吸引保持部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。

ベース４の前側部分には、ウエーハカセット（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を有する仮置きテーブル（仮置き手段）５６とが配設されている。仮置きテーブル５６の上方には顕微鏡及びＣＣＤカメラ等のカメラを有する撮像ユニット５９が配設されている。

ベース４の前側部分には更に、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ユニット６４と、スピンナ洗浄ユニット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。

スピンナ洗浄ユニット６４には、研削された半導体ウエーハ１１を吸引保持し回転する半導体ウエーハ１１より小径のスピンナテーブル６８が装着されている。７０はスピンナ洗浄ユニット６４のカバーである。

７２は研削装置２の外装カバーであり、外装カバー７２の前面側にはオペレーションパネル７４が配設されている。７６は研削装置２の稼働状況を示す表示灯である。

図２を参照すると、所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハ（以下、ウエーハと略称することがある）１１の斜視図である。図２に示すウエーハ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に複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域に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ウエーハ１１は、複数のデバイス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をその表面１１ａに備えている。また、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。

図３を参照すると、ウエーハ１１の表面１１ａにサポートウエーハ２３が貼着された状態の積層ウエーハ２５の裏面側斜視図が示されている。サポートウエーハ２３としては、シリコンウエーハ、ガラスウエーハ等が採用される。

図４（Ａ）を参照すると、ウエーハ１１の表面１１ａにサポートウエーハ２３がずれなく貼着された状態の積層ウエーハ２５の側面図が示されており、図４（Ｂ）を参照すると、ウエーハ１１の表面１１ａにサポートウエーハ２３がずれて貼着された状態の積層ウエーハ２５の側面図が示されている。

半導体ウエーハ１１とサポートウエーハ２３は概略同一直径を有しているが、両者をずれなく貼着するのは比較的難しい。ウエーハ１１とサポートウエーハ２３の貼り合わせのずれ量が所定の許容値内の場合には、ウエーハ１１の研削又は研磨に際して悪影響を及ぼすことはないが、貼り合わせのずれ量が所定の許容値を超えた積層ウエーハ２５の場合には、ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削すると、研削加工中にウエーハ１１を破損させてしまう恐れがある。本発明実施形態の研削装置２は、このずれ量を検出して研削に際してウエーハ１１の破損を防止するようにしたものである。

以下、本発明実施形態の研削装置２の要部について図１、図５及び図６を参照して説明する。図１に示すように、ウエーハ１１の表面１１ａにサポートウエーハ２３の貼着された積層ウエーハ２５はカセット５０中に複数枚収容されて、カセット５０が載置台として作用するベース４上に載置される。カセット５０中に収容された積層ウエーハ２５は、ウエーハ搬送ロボット５４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５６上に載置される。

ウエーハ位置決めテーブル５６上に載置された積層ウエーハ２５は、複数の位置決めピン５８が互いに近づく方向に移動することにより中心の位置合わせが実施される。この状態で、撮像ユニット５９で積層ウエーハ２５を撮像して、例えば図５に示すような撮像画像を形成する。

次いで、図６に示すように、積層ウエーハ２５の撮像画像から任意の３点、例えばａ点、ｂ点、ｃ点を抽出する。ａ点とｂ点を結んだ線分の垂直二等分線と、ａ点とｃ点とを結んだ線分の垂直二等分線の交点２７を算出すると、この交点２７はａ点、ｂ点、ｃ点を通る図６で２点鎖線で示した仮想ウエーハ２９の中心に一致する。

次いで、仮想ウエーハ２９の中心２７を通る積層ウエーハ２５の互いに直交する２本の中心線３１，３３を引き、中心線３１と中心線３３の長さの差から積層ウエーハ２５のずれ量を検出する。積層ウエーハ２５にずれがない場合には、中心線３１の長さと中心線３３の長さは一致する。

２本の中心線３１と３３の長さの差が所定の許容値以内の場合には、ローディングアーム６０で積層ウエーハ２５を吸着し、ローディングアーム６０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づけされているチャックテーブル４６上に積層ウエーハ２５を載置し、チャックテーブル４６によって積層ウエーハ２５を吸引保持し、粗研削ユニット１０及び仕上げ研削ユニット２８によってウエーハ１１の研削を実施する。

一方、ウエーハ１１とサポートウエーハ２３のずれ量が所定の許容値を超えた積層ウエーハ２５の場合には、ウエーハ搬送ロボット（搬出手段）５４によって仮置きテーブル５６上から積層ウエーハ２５が搬出され、カセット５０内に収容される。

これと同時に、ウエーハ１１とサポートウエーハ２３の貼り合わせのずれ量が所定の許容値を超えたことを警告発信手段で警告する。警告発信手段としては、オペレーション表示モニタ７４上に警告を表示するか、表示灯７６を赤色等で点滅させて警告するか、又はスピーカー、ブザー等で警告を発振する。

図６に示した実施形態では、ａ点、ｂ点、ｃ点の３点から仮想ウエーハ２９の中心２７を算出しているが、積層ウエーハ２５の外周の４点以上から仮想ウエーハ２９の中心２７を算出するようにしてもよい、この場合には、中心２７の座標が３点からの算出の場合に比較してより正確に求められることになる。

また、図６に示した実施形態では、仮想ウエーハ２９の中心２７を通る互いに直交した２本の中心線３１，３３の長さの差からずれ量を検出しているが、仮想ウエーハ２９の中心２７を通る互いに直交する２本の中心線を含む３本以上の中心線の長さの差からずれ量を検出するのが好ましい。

以上説明した実施形態では、本発明を研削装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、積層ウエーハを研磨する研磨装置にも同様に適用することができる。

また、サポートウエーハ２３に貼着するウエーハは半導体ウエーハ１１に限定されるものではなく、光デバイスウエーハ等の他のウエーハもサポートウエーハに貼着して積層ウエーハとし、本発明の加工装置でそのずれ量を検出することができる。

１０ 粗研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
２３ サポートウエーハ
２５ 積層ウエーハ
２７ 仮想ウエーハの中心
２８ 仕上げ研削ユニット
２９ 仮想ウエーハ
３１，３３ 中心線
４４ ターンテーブル
４６ チャックテーブル
５４ ウエーハ搬送ロボット（搬出手段）
５６ 仮置きテーブル（仮置き手段）
５９ 撮像ユニット

Claims (3)

1. サポートウエーハと、該サポートウエーハ上に貼着された該サポートウエーハと略同一直径のウエーハとからなる積層ウエーハの該サポートウエーハ側を保持して該ウエーハを露出させ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該サポートウエーハ上に貼着された該ウエーハを研削又は研磨する加工手段と、
   該サポートウエーハと該ウエーハとの貼り合わせのずれを検出するずれ検出手段と、
   該積層ウエーハを複数収容可能なカセットを載置する載置台と、
   該載置台に載置されたカセットに収容された該積層ウエーハを該カセットから搬出する搬出手段と、
   該搬出手段で該カセットから搬出された該積層ウエーハが仮置きされて位置決めされる仮置き手段と、
   該仮置き手段で位置決めされた該積層ウエーハを該チャックテーブルへと搬送する搬送手段と、
   を具備し、
   該ずれ検出手段は、該仮置き手段に仮置きされた該積層ウエーハを撮像して撮像画像を形成し、該撮像画像における該積層ウエーハの外周の少なくとも３点から算出した仮想ウエーハの中心を通る互いに直交する２本の中心線の長さの差からずれ量を検出する、
   ことを特徴とする加工装置。
2. 前記ずれ検出手段で検出された該サポートウエーハと該ウエーハとの貼り合わせのずれ量が所定の許容値を超えた際に警告を発する警告発信手段を更に具備した請求項１に記載の加工装置。
3. 前記ずれ検出手段で検出された該サポートウエーハと該ウエーハとの貼り合わせのずれ量が前記所定の許容値を超えた該積層ウエーハは、前記搬出手段によって前記仮置き手段から搬出されて前記カセットに収容される請求項２に記載の加工装置。

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