JP6748660B2 - 加工装置のセッティング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハに粗研削加工及び精研削加工を行う加工装置のセッティング方法に関する。

半導体製造分野では、シリコンウェハ等の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）を薄膜に形成するために、ウェハの裏面を研削する裏面研削が行われている。

ウェハの裏面研削を行う加工装置として、特許文献１には、カセット収納ステージ、アライメントステージ、粗研削ステージ、精研削ステージ、研磨ステージ、研磨布洗浄ステージ、研磨布ドレッシングステージ、及びウェハ洗浄ステージが設けられ、インデックステーブルがウェハを各ステージに移動させる平面加工装置が開示されている。このような平面加工装置では、粗研削加工及び精研削加工において、ウェハは同一のチャックに吸着保持されている。

特開２００３−７６６１号公報

しかしながら、上述したような特許文献１記載の平面加工装置では、チャック毎に表面の平坦度が異なったり、一部のチャックの回転軸が傾斜している等してチャック間で加工条件が異なる場合、チャック毎のウェハの面内平坦度（ＴＴＶ）にばらつきが生じる虞があるという問題があった。

そこで、複数のチャックにそれぞれ保持されたウェハを均一に研削するという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、保持手段の上方にコラムを跨設し、該コラムに粗研削手段及び精研削手段を設け、前記保持手段に保持されたウェハを前記粗研削手段及び精研削手段で研削加工する加工装置を用いて研削加工を実施する前に行う加工装置のセッティング方法であって、前記保持手段は、前記ウェハを保持する複数のチャックと、前記チャックを傾斜させる第１の傾斜手段と、を備え、前記粗研削手段は、前記ウェハを研削する粗研削砥石と、前記粗研削砥石を傾斜させる第２の傾斜手段と、を備え、前記精研削手段の精研削砥石で前記チャックのチャック面を平坦且つ前記チャックの回転軸に対して垂直に形成し、前記精研削砥石の回転軸に対して前記チャックの回転軸が所定範囲内に収まるように、前記第１の傾斜手段で前記チャックの回転軸を傾斜させ、前記チャックの回転軸に対して前記粗研削砥石の回転軸が所定範囲内に収まるように、前記第２の傾斜手段で前記粗研削砥石の回転軸を傾斜させる加工装置のセッティング方法を提供する。

この構成によれば、精研削手段の回転軸を基準にして複数のチャックの回転軸の傾きが設定された後に、チャックの回転軸を基準に粗研削砥石の回転軸の傾きが設定されることにより、複数のチャック間でのウェハの面内平坦度のばらつきを抑制することができる。

本発明は、精研削手段の回転軸を基準にして複数のチャックの回転軸の傾きが設定された後に、チャックの回転軸を基準に粗研削砥石の回転軸の傾きが設定されることにより、複数のチャック間でのウェハの面内平坦度のばらつきを抑制することができる。

本発明の一実施例に係る加工装置を示す斜視図。 図１に示す加工装置の正面図。 図１に示す加工装置の一部を省略した平面図。 図２のＡ−Ａ線断面図。 図４中のＢ部を示す部分拡大図。 図１に示す粗研削手段を下方から視た斜視図。 図６に示す第２の傾斜手段の縦断面拡大図。 図４中のＣ部を示す部分拡大図。 加工装置のセッティング方法の手順を示すフローチャート。

本発明に係る加工装置のセッティング方法は、複数のチャックにそれぞれ保持されたウェハを均一に研削するという目的を達成するために、保持手段の上方にコラムを跨設し、コラムに粗研削手段及び精研削手段を設け、保持手段に保持されたウェハを粗研削手段及び精研削手段で研削加工する加工装置を用いて研削加工を実施する前に行う加工装置のセッティング方法であって、保持手段は、ウェハを保持する複数のチャックと、チャックを傾斜させる第１の傾斜手段と、を備え、粗研削手段は、ウェハを研削する粗研削砥石と、粗研削砥石を傾斜させる第２の傾斜手段と、を備え、精研削手段の精研削砥石でチャックのチャック面を平坦且つチャックの回転軸に対して垂直に形成し、精研削砥石の回転軸に対してチャックの回転軸が所定範囲内に収まるように、第１の傾斜手段でチャックの回転軸を傾斜させ、チャックの回転軸に対して粗研削砥石の回転軸が所定範囲内に収まるように、第２の傾斜手段で粗研削砥石の回転軸を傾斜させることにより実現する。

以下、本発明の一実施例に係る加工装置１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

図１は、加工装置１の基本的構成を示す斜視図である。図２は、加工装置１の正面図である。図３（ａ）は、図１の第１のスピンドル５２、第２のスピンドル６２を省略した加工装置１を示す平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のコラム４を省略した加工装置１の平面図である。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図５は、図４中のＢ部を示す部分拡大図である。

加工装置１は、並列に並べられた２つの砥石でウェハを連続的に研削加する。加工装置１は、ウェハＷを裏面研削して薄膜に形成する。加工装置１を用いて研削加工が施されるウェハＷは、シリコンウェハ、シリコンカーバイドウェハ等の高硬度・高脆性を示すものが好適であるが、これらに限定されるものではない。加工装置１は、保持手段２と、保持手段２の上方に配置されたメインユニット３と、を備えている。

保持手段２は、図示しないモータに連結された回転軸２ａ回りに回転可能なインデックステーブル２１と、インデックステーブル２１上に載置された３つのチャック２２と、を備えている。

チャック２２は、回転軸２ａを中心として円周上に１２０度の間隔を空けて配置されている。チャック２２は、上面に埋設されたポーラス（多孔質）構造のセラミックから成る吸着体２２ａを備えている。チャック２２内に形成された管路２２ｂには、図示しない真空源に接続されており、チャック２２上に載置されたウェハＷを負圧で吸着する。チャック２２は、図示しないモータに連結されており回転軸ａ１回りに回転可能である。チャック２２の下方には、エアベアリング２２ｃが設けられており、チャック２２を滑らかに回転させることができる。

保持手段２は、アライメントステージＳ１、粗研削ステージＳ２、精研削ステージＳ３に区画されている。チャック２２の間には仕切板２３が配置されており、各ステージで使用する加工液が隣接するステージに飛散することを抑制する。

アライメントステージＳ１は、図示しない搬送装置等によってウェハＷをチャック２２上に搬送し、ウェハＷを所定の位置に位置合わせするステージである。チャック２２上に吸着保持されたウェハＷは、粗研削ステージＳ２に送られる。

粗研削ステージＳ２は、ウェハＷが粗研削加工されステージである。粗研削加工されたウェハＷは、精研削ステージＳ３に送られる。

精研削ステージＳ３は、ウェハＷが精研削加工されるステージである。精研削加工されたウェハＷは、アライメントステージＳ１に送られ、図示しない搬送装置等によってチャック２２から図示しないラック等に収容される。

メインユニット３は、インデックステーブル２１を跨ぐように配置されたアーチ状のコラム４と、粗研削ステージＳ２の上方でコラム４に取り付けられた粗研削手段５と、精研削ステージＳ３の上方でコラム４に取り付けられた精研削手段６と、を備えている。

コラム４は、正面視でコ字状に形成された基部４１と、基部４１の中央から突設された中央柱部４２と、を備え、平面視でＥ字状に形成されている。

基部４１は、粗研削ステージＳ２及び精研削ステージＳ３を跨ぐように設けられている。これにより、平面視で、アライメントステージＳ１はコラム４の側方に露出している。したがって、ウェハＷをチャック２２に搬送したりチャック２２から搬出したりする際に、搬送装置等が、コラム４に干渉されることなくチャック２２にアクセスすることができる。基部４１は、インデックステーブル２１の外周に立設された２本の支柱４１ａを連結することで基部４１の剛性が増大されている。

中央柱部４２は、平面視で粗研削ステージＳ２と精研削ステージＳ３の間に配置されている。中央柱部４２の下端は、インデックステーブル２１の上方までに延伸されている。

コラム４の前面４ａには、鉛直方向Ｖに亘って凹設された溝４ｂ、４ｃが並んで配置されている。溝４ｂには、粗研削手段５が収容されている。また、溝４ｃには、精研削手段６が収容されている。

粗研削手段５は、粗研削砥石５１と、粗研削砥石５１が下端に取り付けられた第１のスピンドル５２と、第１のスピンドル５２を鉛直方向Ｖに昇降させる第１のスピンドル送り機構５３と、を備えている。

粗研削砥石５１は、周方向に複数のカップ型砥石を下端に配置して構成されている。

第１のスピンドル５２は、粗研削砥石５１を下端に取り付けたサドル５２ａと、サドル５２ａ内に設けられて粗研削砥石５１を回転させる図示しないモータと、を備えている。

第１のスピンドル送り機構５３は、サドル５２ａと後述する後方ガイド７２とを連結し、第１のスピンドル５２を鉛直方向Ｖに送る。なお、第１のスピンドル送り機構５３には、第１のスピンドル５２を送る昇降手段が省略されているが、昇降手段としては、例えば、モータ駆動のボールネジ等が考えられる。

メインユニット３には、ウェハＷの厚みを計測する図示しないインプロセスゲージが設けられている。インプロセスゲージが計測したウェハＷの厚みが所望の値に達すると、第１のスピンドル送り機構５３が駆動してサドル５２ａを上昇させることで、ウェハＷと粗研削砥石５１とが離間する。

精研削手段６は、精研削砥石６１と、精研削砥石６１が下端に取り付けられた第２のスピンドル６２と、第２のスピンドル６２を鉛直方向Ｖに昇降させる第２のスピンドル送り機構６３と、を備えている。なお、精研削手段６の基本的な構成は、粗研削手段５の基本的構成に対応するため、重複する説明を省略する。

精研削砥石６１は、周方向に複数のカップ型砥石を下端に配置して構成されている。

第２のスピンドル６２は、精研削砥石６１を下端に取り付けたサドル６２ａと、サドル６２ａ内に設けられて精研削砥石６１を回転させる図示しないモータと、を備えている。

第２のスピンドル送り機構６３は、第１のスピンドル送り機構５３と同様の構成であり、サドル６２ａと後述する後方ガイド８２とを連結し、第２のスピンドル６２を鉛直方向Ｖに送る。第２のスピンドル送り機構６３の運転は、上述したインプロセスゲージが計測した膜厚に基づいて制御される。

加工装置１には、第１のスピンドル５２を鉛直方向Ｖに摺動可能に支持する第１のガイド７と、第２のスピンドル６２を鉛直方向Ｖに摺動可能に支持する第２のガイド８と、が設けられている。

第１のガイド７は、基部４１及び中央柱部４２の前面にそれぞれ１つずつ配置された前方ガイド７１と、溝４ｂに配置された１つの後方ガイド７２と、で構成される。前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、例えば、リニアガイドである。前方ガイド７１のスライダ７１ａには、サドル５２ａが直接取り付けられている。また、後方ガイド７２には、第１のスピンドル送り機構５３を介してサドル５２ａが取り付けられている。

前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、鉛直方向Ｖに沿って互いに平行に設けられている。これにより、前方ガイド７１及び後方ガイド７２は、サドル５２ａを鉛直方向Ｖに沿って移動するように規制する。

第２のガイド８は、基部４１及び中央柱部４２の前面にそれぞれ１つずつ配置された前方ガイド８１と、溝４ｂに配置された１つの後方ガイド８２と、で構成される。前方ガイド８１及び後方ガイド８２は、例えば、リニアガイドである。前方ガイド８１には、サドル６２ａが直接取り付けられている。また、後方ガイド８２には、第２のスピンドル送り機構６３を介してサドル６２ａが取り付けられている。

前方ガイド８１と後方ガイド８２とは、鉛直方向Ｖに沿って互いに平行に設けられている。これにより、前方ガイド８１及び後方ガイド８２は、サドル６２ａを鉛直方向Ｖに沿って移動するように規制する。

加工装置１の動作は、図示しない制御ユニットによって制御される。制御ユニットは、加工装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御ユニットは、例えば、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御ユニットの機能は、ソフトウェアを用いて制御することにより実現されても良く、ハードウェアを用いて動作することにより実現されても良い。

このように、加工装置１は、アライメントステージＳ１のチャック２２に吸着保持されたウェハＷを同一のチャック２２に載置した状態で、粗研削ステージＳ２、精研削ステージＳ３の順に連続して送る。また、ウェハＷを吸着保持するチャック２２は、ベルトコンベヤ等の他のウェハ保持装置に比べて、高剛性に形成可能である。これにより、研削加工のスループットが向上すると共に、ウェハＷを高品位に研削加工することができる。

また、コラム４がインデックステーブル２１より広径で高剛性に形成可能なため、ウェハＷの研削加工中に生じた垂直抗力に起因する粗研削手段５及び精研削手段６の共振及び軸倒れが抑制され、ウェハＷを高品位で研削加工することができる。

次に、保持手段２について詳しく説明する。保持手段２は、図３（ｂ）に示すように、チャック２２の周囲に配置された２つの第１の可動支持部２４及び１つの第１の固定支持部２５を備えている。第１の可動支持部２４及び第２の固定支持部２５は、第１の傾斜手段を構成している。第１の可動支持部２４は、チャック２２に対してインデックステーブル２１の径方向の外周側に配置されている。第１の固定支持部２５は、チャック２２に対してインデックステーブル２１の径方向の内周側に配置されている。

図５に示すように、第１の可動支持部２４は、スライドブロック２４ａと、固定ブロック２４ｂと、調整ネジ２４ｃと、を備えている差動ネジ機構である。

スライドブロック２４ａは、インデックステーブル２１に接合されている。スライドブロック２４ａは、中心にネジ部２４ｄが穿設されており、ネジ部２４ｄのピッチは、例えば１．２５ｍｍに設定されている。

固定ブロック２４ｂは、チャック２２を載置するチルトテーブル２６に接合されている。固定ブロック２４ｂは、中心にネジ部２４ｅが穿設されており、ネジ部２４ｅのピッチは、ネジ部２４ｄより小さく、例えば１．００ｍｍに設定されている。

調整ネジ２４ｃは、スライドブロック２４ａのネジ部２５ｄ及び固定ブロック２４ｂのネジ部２５ｅに螺入されている。調整ネジ２４ｃは、図示しない駆動モータによって正転又は逆転する。調整ネジ２４ｃが１回転すると、スライドブロック２４ａと固定ブロック２４ｂのピッチ差（０．２５ｍｍ）だけチャック２２が昇降する。

第１の固定支持部２５は、チルトテーブル２６をインデックステーブル２１に締結するボルトである。

このようにして、第１の可動支持部２４がチルトテーブル２６を昇降させると共に第１の固定支持部２５がチルトテーブル２６を鉛直方向Ｖに固定するため、２つの第１の可動支持部２４の各伸縮量に応じて、チャック２２の回転軸ａ１が粗研削砥石５１の回転軸ａ２又は精研削砥石６１の回転軸ａ３となす角度を制御することができる。

次に、粗研削砥石５１を傾斜させる第２の傾斜手段９について、図６〜８に基づいて説明する。図６は、粗研削砥石５１を省略した粗研削手段５を下方から視た斜視図である。図７は、第２の傾斜手段９の縦断面拡大図である。図８は、図４中のＣ部を示す部分拡大図である。

第２の傾斜手段９は、図６に示すように、粗研削砥石５１の周囲に配置された２つの第２の可動支持部９１及び１つの第２の固定支持部９２を備えている。第２の可動支持部９１は、粗研削砥石５１に対して手前側に配置されている。第２の固定支持部９２は、粗研削砥石５１を挟んで第２の可動支持部９１の反対側に配置されている。

図７に示すように、第２の可動支持部９１は、スライドブロック９１ａと、固定ブロック９１ｂと、調整ネジ９１ｃと、を備えている差動ネジ機構である。

スライドブロック９１ａは、前方ガイド７１のスライダ７１ａに接合されている。スライドブロック９１ａは、中心にネジ部９１ｄが穿設されており、ネジ部９１ｄのピッチは、例えば１．２５ｍｍに設定されている。

固定ブロック９１ｂは、チルトテーブル９３に接合されている。固定ブロック９１ｂは、中心にネジ部９１ｅが穿設されており、ネジ部９１ｅのピッチは、ネジ部９１ｄより小さく、例えば１．００ｍｍに設定されている。

調整ネジ９１ｃは、スライドブロック９１ａのネジ部９１ｄ及び固定ブロック９１ｂのネジ部９１ｅに螺入されている。調整ネジ９１ｃは、図示しない駆動モータによって正転又は逆転する。調整ネジ９１ｃが１回転すると、スライドブロック９１ａと固定ブロック９１ｂのピッチ差（０．２５ｍｍ）だけチルトテーブル９３が昇降する。

第２の固定支持部９２は、図８に示すように、チルトテーブル９３を第１のスピンドル送り機構５３に締結するボルトである。なお、図８中の符号５３ａは、第１のスピンドル５２を送る昇降手段としてのボールネジの下端である。

このようにして、第２の可動支持部９１がチルトテーブル９３を昇降させると共に第２の固定支持部９２がチルトテーブル９３を鉛直方向Ｖに固定するため、２つの第２の可動支持部９１の各伸縮量に応じて、粗研削砥石５１の回転軸ａ２がチャック２２の回転軸ａ１となす角度を制御することができる。

次に、上述した加工装置１が研削加工を行う前に実施する加工装置１のセッティング方法の手順について、図９に基づいて説明する。図９は、加工装置１のセッティング方法の手順を示すフローチャートである。

まず、精研削砥石６１で３つのチャック２２の表面（チャック面）２２ａをそれぞれ研削する（Ｓ１）。研削後のチャック面２２ａは、チャック２２の回転軸ａ１に対して垂直になるように形成される。

次に、各チャック２２のチャック面２２ａの平坦度を計測し、第１の可動支持部２４を駆動して、チャック２２をそれぞれ傾斜させる（Ｓ２）。チャック面２２ａの平坦度は公知の計測手段によって測定される。制御ユニットには、チャック２２と精研削砥石６１との当接状態に応じた研削量とこの研削量に対応する第１の可動支持部２４の伸縮量が予め記憶されており、チャック面２２ａの表面形状等に基づいて、チャック２２を最適な角度で傾ける。

次に、精研削砥石６１が、チャック面２２ａを平坦に研削する（Ｓ３）。これにより、チャック面２２ａは、平坦且つチャック２２の回転軸ａ１に対して垂直に形成される。

次に、チャック２２の回転軸ａ１と精研削砥石６１の回転軸ａ３とがなす角度を計測し（Ｓ４）、チャック２２の回転軸ａ１と精研削砥石６１の回転軸ａ３とがなす角度を所定範囲（例えば、０．０６°以内）に収まるように、第１の可動支持部２４を伸縮させてチャック２２を傾斜させる（Ｓ５）。

次に、チャック２２の回転軸ａ１と粗研削砥石５１の回転軸ａ２とがなす角度を計測し（Ｓ６）、チャック２２の回転軸ａ１と粗研削砥石５１の回転軸ａ２とがなす角度が所定範囲（例えば、０．０６°以内）に収まるように、第２の可動支持部９１を伸縮させて粗研削砥石５１を傾斜させる（Ｓ７）。

このようにして、上述した加工装置１は、第１の可動支持部２４と第１の固定支持部２５とが、各チャック２２を囲むように配置されることにより、第１の可動支持部２４が伸縮すると、各チャック２２が第１の固定支持部２５を基準に傾斜して、各チャック２２のチルト角を個別に調整可能なため、複数のチャック２２間でのウェハＷの面内平坦度のばらつきを抑制することができる

なお、第１の可動支持部２４及び第２の可動支持部９１は、上述した差動ネジ機構に限定されるものではなく、如何なる構成であっても構わない。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ 加工装置
２ ・・・ 保持手段
２ａ・・・ 回転軸
２１・・・ インデックステーブル
２２・・・ チャック
２２ａ・・・チャック面
２３・・・ 仕切板
２４・・・ 第１の可動支持部（第１の傾斜手段）
２４ａ・・・スライドブロック
２４ｂ・・・固定ブロック
２４ｃ・・・調整ネジ
２５・・・ 第１の固定支持部（第１の傾斜手段）
３ ・・・ メインユニット
４ ・・・ コラム
４ａ・・・ 前面
４ｂ・・・ （粗研削手段を収容する）溝
４ｃ・・・ （精研削手段を収容する）溝
４１・・・ 基部
４１ａ・・・支柱
４２・・・ 中央柱部
５ ・・・ 粗研削手段
５１・・・ 粗研削砥石
５２・・・ 第１のスピンドル
５３・・・ 第１のスピンドル送り機構
６ ・・・ 精研削手段
６１・・・ 精研削砥石
６２・・・ 第２のスピンドル
６３・・・ 第２のスピンドル送り機構
７ ・・・ 第１のガイド
７１・・・ 前方ガイド
７１ａ・・・スライダ
７２・・・ 後方ガイド
８ ・・・ 第２のガイド
８１・・・ 前方ガイド
８２・・・ 後方ガイド
９ ・・・ 第２の傾斜手段
９１・・・ 第２の可動支持部
９１ａ・・・スライドブロック
９１ｂ・・・固定ブロック
９１ｃ・・・調整ネジ
９２・・・ 第２の固定支持部
９３・・・ チルトテーブル
Ｈ ・・・ 水平方向
Ｓ１・・・ アライメントステージ
Ｓ２・・・ 粗研削ステージ
Ｓ３・・・ 精研削ステージ
Ｖ ・・・ 鉛直方向
Ｗ ・・・ ウェハ

Claims (1)

1. 保持手段の上方にコラムを跨設し、該コラムに粗研削手段及び精研削手段を設け、前記保持手段に保持されたウェハを前記粗研削手段及び精研削手段で研削加工する加工装置を用いて研削加工を実施する前に行う加工装置のセッティング方法であって、
   前記保持手段は、前記ウェハを保持する複数のチャックと、前記チャックを傾斜させる第１の傾斜手段と、を備え、
   前記粗研削手段は、前記ウェハを研削する粗研削砥石と、前記粗研削砥石を傾斜させる第２の傾斜手段と、を備え、
   前記精研削手段の精研削砥石で前記チャックのチャック面を平坦且つ前記チャックの回転軸に対して垂直に形成し、
   前記精研削砥石の回転軸に対して前記チャックの回転軸が所定範囲内に収まるように、前記第１の傾斜手段で前記チャックの回転軸を傾斜させ、
   前記チャックの回転軸に対して前記粗研削砥石の回転軸が所定範囲内に収まるように、前記第２の傾斜手段で前記粗研削砥石の回転軸を傾斜させることを特徴とする加工装置のセッティング方法。