JP7002287B2

JP7002287B2 - ドレッシング用ウェーハ及びドレッシング方法

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Publication number: JP7002287B2
Application number: JP2017211646A
Authority: JP
Inventors: 将樹掛札
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2037-11-01
Also published as: JP2019084590A

Description

本発明は、研削砥石の研削面の目立てを行うドレッシングウェーハ及びそのドレッシングウェーハを用いたドレッシング方法に関する。

シリコンなどの半導体ウェーハを研削装置の保持テーブルにおいて保持し、研削砥石などの研削部材によって研削していると、研削砥石に含まれるダイヤモンド砥粒が摩滅するなどして研削状態が悪化する場合がある。このような場合は、研削対象の半導体ウェーハに代えて、砥粒を結合材によって整形したドレス部材を保持テーブルにおいて保持し、このドレス部材を研削砥石が研削することにより、研削砥石のコンディションを回復させることが可能である。下記特許文献１には、研削抵抗値の波形に基づいて砥石をドレッシングするタイミングを制御する方法が記載されている。

特開平９－２９６３０号公報

しかし、上記のような研削装置では、ドレス部材を保持テーブルにセットする作業を作業者が手作業にて行っている。これは、多くのドレス部材が多孔質の部材によって形成され、ウェーハ搬送用に研削装置に備えた平坦な吸着部を有する搬送手段では吸着して搬送できないからである。このため、セットすべきドレス部材を間違えるなどの作業者の作業ミスが生じ得る。作業者に作業ミスが生じると、研削砥石のドレスが適切に行われず、研削砥石のコンディションを完全に回復させることができないおそれが生じる。また、手作業により半導体ウェーハとドレス部材とを交換するため、生産性を低下させるという問題もある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、研削装置において、保持テーブルへのドレス部材のセットを手作業によって行うことによる作業ミス及び生産性の低下を防ぐことにある。

本発明に係るドレッシング用ウェーハは、砥粒を結合材によって整形したドレス部材を備え、研削部材の研削砥石の研削面の目立てを行うドレッシング用ウェーハであって、研削すべき被加工物と同材質のウェーハの一方の面を研削することにより凹部と該凹部を囲繞する外周余剰領域とが形成されたウェーハの該凹部内に砥石目立て用ドレス部材が収容され、該砥石目立て用ドレス部材の表面は、外周余剰領域の一方の面と同一高さに形成する。

また、本発明に係るドレッシング方法は、被加工物を吸着して搬送する搬送機構と、被加工物を保持する保持テーブルとを有し、該保持テーブルに保持された被加工物の一方の面を研削部材によって研削する研削装置において、該保持テーブルに該搬送機構によって搬送された前記ドレッシング用ウェーハを保持し、前記研削砥石が該ドレッシングウェーハを研削することにより、該研削砥石の整形及び目立てを行うドレッシング方法であり、該研削砥石にダイヤモンド砥粒が含まれ、該研削装置には、被加工物を収容するカセットを備え、該ダイヤモンド砥粒が摩滅して研削状態が悪化すると、該カセット内に収容された該ドレッシング用ウェーハを該搬送機構によって該カセットから取り出して該保持テーブルに載置し、該研削砥石のドレッシング実施後、該搬送機構によって該ドレッシングウェーハを該保持テーブルから該カセットに収容する。

本発明に係るドレッシング用ウェーハは、砥石目立て用ドレス部材が凹部に収容され、外周余剰領域が凹部を囲繞するため、エアのリークを生じさせることなく吸着されて搬送されることが可能となる。また、砥石目立て用ドレス部材の表面を外周余剰領域の一方の面と同一高さに形成することにより、ドレッシング用ウェーハをより確実に吸着することができる。

本発明に係るドレッシング方法は、搬送機構を備え、保持テーブルに保持された被加工物の一方の面を研削部材によって研削する研削装置において、搬送機構によって搬送されたドレッシング用ウェーハを保持テーブルに保持し、研削砥石がドレッシングウェーハを研削することにより研削砥石の整形及び目立てを行うため、人手を介在させずに、研削砥石のドレッシングを行うことができ、生産性の低下を防ぐことができる。

ドレッシング用ウェーハの例を示す断面図である。ドレッシング用ウェーハの例を示す斜視図である。研削装置の例を示す斜視図である。搬送機構がドレッシング用ウェーハを吸引保持した状態を示す断面図である。

図１及び図２に示すドレッシング用ウェーハ１０は、研削砥石の目立てに用いられるもので、表面１０ａの中央部に形成された凹部１１と、凹部１１を囲繞する外周余剰領域１２とを有している。凹部１１には、砥石目立て用ドレス部材１３が収容されている。

凹部１１は、表面１０ａの中央部を研削砥石で円形に研削することにより形成されている。外周余剰領域１２は、研削砥石による研削対象となるウェーハと同じ材質により形成されている。ドレッシング用ウェーハ１０の裏面１０ｂは、研削対象のウェーハと同じ材質のみによって平面状に形成されている。

凹部１１に収容された砥石目立て用ドレス部材１３は、ホワイトアルミナ（ＷＡ）、グリーンカーボン（ＧＣ）等の砥粒をビトリファイド、レジノイド等の結合材によって整形して形成されており、焼成後のものが凹部１１に収容されている。砥石目立て用ドレス部材１３の表面は、外周余剰領域１２の上面と同一高さに形成されている。砥石目立て用ドレス部材自体は多孔質であるために反りやすいが、外周余剰領域１２は、研削対象のウェーハと同じ材料によって形成され、十分な厚みを有するため、ドレッシング用ウェーハＷは、全体として反りにくくなっており、搬送等の取り扱いも容易となっている。なお、ドレッシングボード４を構成する結合材及び砥粒は、ドレッシングの対象となる研削砥石に応じて変更される。また、ドレッシング用ウェーハ１０は、液体の砥石目立て用ドレス部材１３を凹部１１に収容した後に焼成して形成してもよい。

図３に示す研削装置２０は、図１及び図２に示したドレッシング用ウェーハ１０が使用される研削装置の一例であり、複数の保持テーブル３０によって保持されたウェーハを研削手段３１によって研削する装置である。

研削装置２０の前部のカセット載置領域２１には、ロードカセット２１１及びアンロードカセット２１２が載置されている。ロードカセット２１１及びアンロードカセット２１２は、複数段のスロットを備えており、ロードカセット２１１には研削前のウェーハが複数収容され、アンロードカセット２１２には研削後のウェーハが収容される。また、ロードカセット２１１には、図１及び図２に示したドレッシング用ウェーハ１０も収容される。

ロードカセット２１１及びアンロードカセット２１２の近傍には、ロードカセット２１１からのウェーハの搬出及びアンロードカセット２１２へのウェーハの搬入を行う搬送機構である搬出入ロボット２２が配設されている。この搬出入ロボット２２は、アーム部２２１と、アーム部２２１の先端に設けられた保持部２２２とから構成されている。

保持部２２２の可動範囲には、ロードカセット２１１から搬出したウェーハが載置されウェーハの中心を一定の位置に位置合わせする中心合わせ手段２３が配設されている。中心あわせ手段２３は、ウェーハが載置される載置テーブル２３１と、複数の位置合わせ部材２３２とを備えている。

保持部２２２の可動範囲には、研削後のウェーハを洗浄する洗浄手段２４が配設されている。

中心合わせ手段２３の近傍には、研削前のウェーハを中心合わせ手段２３から保持テーブル３０に搬送する搬送機構である第１搬送手段２５が配設されている。第１搬送手段２５は、旋回及び昇降可能なアーム部２５１と、アーム部２５１の先端に配設された吸着部２５２とを備えている。

洗浄手段２４の近傍には、研削後のウェーハを洗浄手段２４に搬送する搬送機構である第２搬送手段２６が配設されている。第２搬送手段２６は、旋回及び昇降可能なアーム部２６１と、アーム部２６１の先端に配設された吸着部２６２とを備えている。

複数の保持テーブル３０は、ターンテーブル２７によって公転及び自転可能に支持されている。また、ターンテーブル２７の公転によって保持テーブル３０が位置しうる位置の上方には、研削手段３１を構成する粗研削手段３１ａと仕上げ研削手段３１ｂとが配設されている。ターンテーブル２７の周囲には、保持テーブル３０に保持されたウェーハの厚さを計測する厚さ計測手段２８が、粗研削手段３１ａと仕上げ研削手段３１ｂとに対応して２箇所に設けられている。

粗研削手段３１ａと仕上げ研削手段３１ｂとでは、研削砥石の種類以外は同様に構成されるため、同様に構成される部位については共通の符号を付して説明する。
粗研削手段３１ａ及び仕上げ研削手段３１ｂは、Ｚ方向の軸心を有する図示しないスピンドルに装着された研削部材３１１と、スピンドルを回転させるモータ３１２とを備えている。粗研削手段３１ａの研削部材３１１は、基台３１３と、基台３１３の下面に円環状に固着された複数のセグメント砥石である粗研削砥石３１４ａとを備えている。一方、仕上げ研削手段３１ｂは、基台３１３と、基台３１３の下面に円環状に固着された複数のセグメント砥石である仕上げ研削砥石３１４ｂとを備えている。粗研削砥石３１４ａ及び仕上げ研削砥石３１４ｂは、ダイヤモンド砥粒を結合材によって整形して形成されている。

粗研削手段３１ａ及び仕上げ研削手段３１ｂは、研削送り手段３２によってそれぞれＺ方向に送られる。研削送り手段３２は、Ｚ方向の軸心を有するボールネジ３２１と、ボールネジ３２１と平行に配設された一対のガイドレール３２２と、ボールネジ３２１の一端に連結されボールネジ３２１を回転させるモータ３２３と、ボールネジ３２１に螺合するナットを備えるとともに側部がガイドレール３２２に摺接する昇降基台３２４とを備えている。２つの昇降基台３２４は粗研削手段３１ａ及び仕上げ研削手段３１ｂをそれぞれ支持しており、モータ３２３がボールネジ３２１を回転させると昇降基台３２４がガイドレール３２２にガイドされてＺ方向に昇降し、これにともない粗研削手段３１ａ及び仕上げ研削手段３１ｂもＺ方向に昇降する構成となっている。

このように構成される研削装置２０では、ロードカセット２１１に、研削対象のウェーハＷが複数収容されるとともに、図１及び図２に示したドレッシング用ウェーハ１０も収容される。ドレッシング用ウェーハ１０は、例えば最上段のスロットなど、あらかじめ決められた場所に収容される。なお、ウェーハＷの表面には保護テープＴが貼着されている。ウェーハＷの材質に特に制限はないが、ここではシリコンとする。

まず、搬出入ロボット２２の保持部２２２がロードカセット２１１に進入し、一枚のウェーハＷを吸着する。次に、保持部２２２がロードカセット２１１から退避し、中心合わせ手段２３の載置テーブル２３１に、保護テープＴ側を下にした状態でウェーハＷを載置する。そして、すべての位置合わせ部材２３２が載置テーブル２３１の中心に向かって移動することにより、ウェーハＷの中心位置が一定の位置に合わされる。

次に、第１搬送手段２５の吸着部２５２が載置テーブル２３１に載置されたウェーハＷの裏面を吸着し、アーム部２５１の旋回により、第１搬送手段２５に最も近い位置にある保持テーブル３０の上方に搬送される。そして、吸着部２５２が下降して吸着を解除することにより、ウェーハＷの保護テープＴ側が保持される。

次いで、ターンテーブル２７の回転によって、保持テーブル３０に保持されたウェーハＷが粗研削手段３１ａの下方に移動する。そして、保持テーブル３０を回転させ、モータ３１２が研削部材３１１を回転させるとともに研削送り手段３２が粗研削手段３１ａを下降させ、回転する粗研削砥石３１４ａをウェーハＷの裏面に接触させて粗研削する。ウェーハＷの研削中は、厚さ計測手段２８の第１ゲージ２８１がウェーハＷの裏面に接触し、厚さ計測手段２８の第２ゲージ２８２が保持テーブル３０の上面に接触する。そして、厚さ計測手段２８は、両ゲージの高さ位置の差によって保護テープＴの厚さとウェーハＷの厚さとの合計値を求める。保護テープＴの厚さとウェーハＷの厚さとの合計値が所定の値に達すると、研削送り手段３２が粗研削手段３１ａを上昇させ、粗研削を終了する。

次に、ターンテーブル２７が所定角度回転することにより、粗研削されたウェーハＷを保持した保持テーブル３０が仕上げ研削手段３１ｂの下方に移動する。そして、保持テーブル３０を回転させながら、モータ３１２が研削部材３１１を回転させるとともに研削送り手段３２が仕上げ研削手段３１ｂを下降させ、回転する仕上げ研削砥石３１４ｂをウェーハＷの裏面に接触させて仕上げ研削する。ウェーハＷの研削中は、粗研削時と同様に、厚さ計測手段２８によって保護テープＴの厚さとウェーハＷの厚さとの合計値を求め、当該合計値が所定の値に達すると、研削送り手段３２が仕上げ研削手段３１ｂを上昇させ、仕上げ研削を終了する。

仕上げ研削終了後は、ターンテーブル２７が所定角度回転し、仕上げ研削されたウェーハＷを保持する保持テーブル３０が第２搬送手段２６の近傍に移動する。そして、第２搬送手段２６の吸着部２６２がウェーハＷの裏面を吸着保持し、洗浄手段２４に搬送する。そして、洗浄により研削屑等が除去された後、搬出入ロボット２２の保持部２２２によって保護テープＴ側が保持され、保持部２２２がアンロードカセット２１２に進入して吸着を解除することにより、アンロードカセット２１２の所定のスロットに保護テープＴが貼着されたままの状態でウェーハＷが収容される。このように、ロードカセット２１１に収容されたすべてのウェーハＷについて、同様の研削及び洗浄が行われ、アンロードカセット２１２に収容される。

こうしてウェーハＷの研削を行うと、粗研削砥石３１４ａ及び仕上げ研削砥石３１４ｂに含まれるダイヤモンド砥粒が摩滅するなどして研削状態が悪化するため、適宜のタイミングで、粗研削砥石３１４ａ及び仕上げ研削砥石３１４ｂの研削面のドレッシングを行う。なお、ダイヤモンド砥粒が摩滅するなどして研削状態が悪化したか否かは、例えばモータ３１２の負荷抵抗が所定値以上となったか否かによって判断することができる。

ドレッシング時は、ウェーハＷの研削時と同様に装置が動作する。すなわち、まず、ロードカセット２１１の所定のスロットから搬出入ロボット２２がドレッシング用ウェーハ１０を搬出して中心合わせ手段２３の載置テーブル２３１に載置する。ここで、研削対象のウェーハＷがシリコンウェーハであるため、これに合わせて、ドレッシング用ウェーハ１０を構成する外周余剰領域１２もシリコンによって形成されている。なお、研削対象のウェーハがシリコン以外の材料により形成されている場合は、ドレッシング用ウェーハ１０の外周余剰領域１２も、そのシリコン以外の材料と同じ材料により形成される。

砥石目立て用ドレス部材１３は多孔質であるが、外周余剰領域１２は多孔質ではないため、搬出入ロボット２２がドレッシング用ウェーハ１０を搬出して中心合わせ手段２３に搬送するにあたっては、搬出入ロボット２２の保持部２２２がドレッシング用ウェーハ１０の外周余剰領域１２を吸引することにより、エアのリークを生じさせることなくドレッシング用ウェーハ１０を保持することができる。

ドレッシング用ウェーハ１０が載置テーブル２３１に載置されると、位置合わせ部材２３２が載置テーブル２３１に中止に向けて移動することにより、ドレッシング用ウェーハ１０の中心位置が一定の位置に合わされる。

次に、第１搬送手段２５の吸着部２５２が載置テーブル２３１に載置されたドレッシング用ウェーハ１０の表面１０ａを吸着し、アーム部２５１の旋回により、第１搬送手段２５に最も近い位置にある保持テーブル３０の上方に搬送される。そして、吸着部２５２が下降して吸着を解除することにより、ドレッシング用ウェーハ１００の保護テープＴ側が保持される。砥石目立て用ドレス部材１３の表面は、外周余剰領域１２の上面と同一高さに形成されているため、第１搬送手段２５によるドレッシング用ウェーハ１０搬送時は、第１搬送手段２５の吸着部２５２が砥石目立て用ドレス部材１３の全面及び外周余剰領域１２の一部を吸引することにより、エアのリークを生じさせることなくドレッシング用ウェーハ１０を保持することができる。

次に、ターンテーブル２７の回転によって、保持テーブル３０に保持されたドレッシング用ウェーハ１０が粗研削手段３１ａの下方に移動する。そして、保持テーブル３０を回転させ、モータ３１２が研削部材３１１を回転させるとともに研削送り手段３２が粗研削手段３１ａを下降させ、回転する粗研削砥石３１４ａをドレッシング用ウェーハ１０の表面１０ａに接触させて研削する。

ドレッシング用ウェーハ１０の表面１０ａは、砥石目立て用ドレス部材１３と、シリコン製の外周余剰領域１２とによって構成されているため、粗研削砥石３１４ａは、砥石目立て用ドレス部材１３とシリコンとに交互に接触し、粗研削砥石３１４ａの下面（研削面）がドレッシングされる。外周余剰領域１２が研削対象のウェーハＷと同じ材質により形成されているため、粗研削砥石３１４ａをウェーハＷの研削に適した状態に目立てし整形することができる。

次に、ターンテーブル２７が所定角度回転することにより、ドレッシング用ウェーハ１０を保持した保持テーブル３０が仕上げ研削手段３１ｂの下方に移動する。そして、保持テーブル３０を回転させながら、モータ３１２が研削部材３１１を回転させるとともに研削送り手段３２が仕上げ研削手段３１ｂを下降させ、回転する仕上げ研削砥石３１４ｂをドレッシング用ウェーハ１０の表面１０ａに接触させて研削する。

仕上げ研削砥石３１４ｂは、砥石目立て用ドレス部材１３とシリコンとに交互に接触し、仕上げ研削砥石３１４ｂの下面（研削面）がドレッシングされる。外周余剰領域１２が研削対象のウェーハＷと同じ材質により形成されているため、仕上げ研削砥石３１４ｂをウェーハＷの研削に適した状態に目立てし整形することができる。さらに、砥石目立て用ドレス部材１３の表面は、外周余剰領域１２の上面と同一高さに形成されているため、仕上げ研削砥石３１４ｂのドレッシングを円滑に行うことができる。

こうして仕上げ研削砥石３１４ｂのドレッシングが行われた後、ターンテーブル２７が所定角度回転し、ドレッシング用ウェーハ１０を保持する保持テーブル３０が第２搬送手段２６の近傍に移動する。そして、第２搬送手段２６の吸着部２６２がドレッシング用ウェーハ１０の表面１０ａを吸着保持し、洗浄手段２４に搬送する。図４に示すように、第２搬送手段２６は、吸引路２６３を介して吸着部２６２に吸引源２６４が接続されており、第２搬送手段２６によるドレッシング用ウェーハ１０の搬送時は、第２搬送手段２６の吸着部２６２が砥石目立て用ドレス部材１３の全面及び外周余剰領域１２の一部を吸引する。砥石目立て用ドレス部材１３の表面は、外周余剰領域１２の上面と同一高さに形成されているため、エアのリークを生じさせることなくドレッシング用ウェーハ１０を保持することができる。

そして、洗浄により研削屑等が除去された後、搬出入ロボット２２の保持部２２２によってドレッシング用ウェーハ１０の裏面１０ｂが保持され、保持部２２２がロードカセット２１１の所定のスロットに進入して吸着を解除することにより、ロードカセット２１１の元のスロットにドレッシング用ウェーハ１０が収容される。

以上のように、本発明では、ドレッシング用ウェーハ１０を吸着して搬送できるようにしたため、装置に備えた搬送機構によってドレッシング用ウェーハ１０を保持テーブルに搬送して研削砥石をドレッシングすることができる。したがって、作業者による手作業が不要となるため、生産性が低下するのを防ぐことができ、作業ミスを低減することもできる。

なお、図１及び図２に示したドレッシング用ウェーハ１０では、凹部１１、外周余剰領域１２及び砥石目立て用ドレス部材１３の外形を円形としたが、これらの形状は円形には限定されず、円形以外の形状、例えば矩形でもよい。また、砥石目立て用ドレス部材１３の種類の異なる複数のドレッシング用ウェーハ１０をロードカセット２１１に収容しておき、被加工物の材質に応じて対応するドレッシング用ウェーハ１０を搬出してドレッシングしてもよい。

上記実施形態では、ロードカセット２１１にドレッシング用ウェーハ１０を収容することとしたが、ドレッシングウェーハをアンロードカセット２１２に収容しておいてもよい。さらに、ドレッシング前とドレッシング後とで収容するカセットが変更されてもよい。

１０：ドレッシング用ウェーハ
１１：凹部
１２：外周余剰領域
１３：砥石目立て用ドレス部材
２０：研削装置
２１１：ロードカセット２１２：アンロードカセット
２２：搬出入ロボット２２１：アーム部２２２：保持部
２３：中心合わせ手段２３１：載置テーブル２３２：位置合わせ部材
２４：洗浄手段
２５：第１搬送手段２５１：アーム部２５２：吸着部
２６：第２搬送手段２６１：アーム部２６２：吸着部
２７：ターンテーブル２８：厚さ計測手段２８１：第１ゲージ２８２：第２ゲージ
３０：保持テーブル
３１：研削手段３１ａ：粗研削手段３１ｂ：仕上げ研削手段
３１１：研削部材３１２：モータ３１３：基台
３１４ａ：粗研削砥石３１４ｂ：仕上げ研削砥石
３２：研削送り手段３２１：ボールネジ３２２：ガイドレール３２３：モータ
３２４：昇降基台

Claims

砥粒を結合材によって整形したドレス部材を備え、研削部材の研削砥石の研削面の目立てを行うドレッシング用ウェーハであって、
研削すべき被加工物と同材質のウェーハの一方の面を研削することにより凹部と該凹部を囲繞する外周余剰領域とが形成されたウェーハの該凹部内に砥石目立て用ドレス部材が収容され、
該砥石目立て用ドレス部材の表面は、該外周余剰領域の一方の面と同一高さに形成することを特徴とする
ドレッシング用ウェーハ。
被加工物を吸着して搬送する搬送機構と、被加工物を保持する保持テーブルとを有し、該保持テーブルに保持された被加工物の一方の面を前記研削部材によって研削する研削装置において、
該保持テーブルに、該搬送機構によって搬送された請求項１に記載のドレッシング用ウェーハを保持し、前記研削砥石が該ドレッシングウェーハを研削することにより、該研削砥石の整形及び目立てを行うドレッシング方法であって、
該研削砥石にダイヤモンド砥粒が含まれ、該研削装置には、被加工物を収容するカセットを備え、
該ダイヤモンド砥粒が摩滅して研削状態が悪化すると、該カセット内に収容された該ドレッシング用ウェーハを該搬送機構によって該カセットから取り出して該保持テーブルに載置し、該研削砥石のドレッシング実施後、該搬送機構によって該ドレッシングウェーハを該保持テーブルから該カセットに収容することを特徴とする
ドレッシング方法。