JP7300260B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハを砥石で研削する研削装置に関するものである。

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。

特許文献１には、クーラント供給機構１７の先端に設けられたノズルから砥石１２とウェハWとの間に研削水（冷却水）が供給されながら、チャックテーブル１１に吸着保持されたウェハWの上面を砥石１２で研削する研削加工装置１０が開示されている。

クーラント供給機構１７は、非接触式のセンサ１５を搭載するアーム状のセンサ移動機構１８及び接触式センサ等を収容するチャンバの側面に設置されている。クーラント供給機構１７のノズルは、フレキシブルホースに接続されており、研削水の供給位置を任意に変更することができるように構成されている。なお、符号は特許文献１における符号である。

特開２０１６－１８４６０４号公報

しかしながら、特許文献１記載の研削加工装置１０では、狭いチャンバ内に様々な機器が配置されていることにより、メンテナンス作業の際には、フレキシブルホースを屈曲させてノズルを砥石１２の近傍から退避させなければならず、メンテナンス作業が煩雑になりがちであった。また、オペレータがフレキシブルホースを手作業で屈曲させてノズルの位置を調整するため、研削水の吐出位置が一定でない虞があるという問題があった。

そこで、メンテナンス作業を効率的に実施可能で、且つ研削水を一定の場所に吐出させて効率的にウェハ及び砥石を冷却するために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。

上記目的を達成するために、本発明に係る研削装置は、ウェハを研削する研削装置であって、前記ウェハを吸着保持するチャックと、前記ウェハを研削する砥石が下端に装着され、前記チャックの上方に設けられて昇降可能なスピンドルと、前記スピンドルを収容し、昇降可能に設けられたジャケットと、前記チャックに向けて研削水を吐出するノズルを有する研削水供給機構と、を備え、前記ノズルは、前記チャック内の異なる位置にそれぞれ対応して複数設けられ、前記ジャケットと一体で昇降可能に前記ジャケットに取り付けられ、前記ノズルが、前記砥石が前記ウェハの中心から外周に向かって前記ウェハを研削するダウンカットに対応する第１の位置に対応して設けられた少なくとも１つの第１のノズルと、前記砥石が前記ウェハの外周から中心に向かって前記ウェハを研削するアップカットの加工ラインに対応する第２の位置に対応して設けられた少なくとも１つの第２のノズルと、である。

この構成によれば、ノズルがジャケットと一体で昇降可能に構成されていることにより、メンテナンスの際に、ノズルがオペレータの作業スペースに干渉しないため、メンテナンス作業を効率的に実施することができる。また、メンテナンスの度にノズルの向きを変更する必要がないため、研削水を一定の場所に吐出させることができる。さらに、ノズルが第１の位置及び第２の位置にそれぞれ配置されていることにより、ウェハに対する砥石の回転方向が相対的に変更される場合であっても、砥石及びウェハを効率的に冷却することができる。

また、本発明に係る研削装置は、前記ノズルが、変形不能な定形部材であることが好ましい。

この構成によれば、ノズルから吐出される研削水が一定の場所に安定して供給される。

また、本発明に係る研削装置は、前記研削水供給機構は、前記第１のノズル及び前記第２のノズルのうち前記研削水を通水させる一方を切替可能な切替手段を備えていることが好ましい。

この構成によれば、第１の位置に配置されたノズル又は第２の位置に配置されたノズルのうち効率的に冷却可能な一方からのみ研削水が供給されるため、研削水の過度な使用を抑制することができる。

また、本発明に係る研削装置は、前記ノズルと前記ジャケットとの間に設けられたリンク機構をさらに備え、前記ノズルは、前記リンク機構を支点として前記ノズルの向きを調整可能であることが好ましい。

この構成によれば、ノズルの向きを微調整可能なため、砥石及びウェハを効率的に冷却することができる。

本発明は、ノズルがジャケットと一体で昇降可能に構成されていることにより、メンテナンスの際に、ノズルがオペレータの作業スペースに干渉しないため、メンテナンス作業を効率的に実施することができる。また、メンテナンスの度にノズルの向きを変更する必要がないため、研削水を一定の場所に吐出させることができる。

本発明の一実施形態に係る研削装置を上方から視た平面図。 研削装置を示す斜視図。 図２の要部拡大斜視図。 スピンドル及びノズルを示す拡大斜視図。 ダウンカットの様子を模式的に示す平面図及び側面図。 アップカットの様子を模式的に示す平面図及び側面図。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、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。

研削装置１は、ウェハＷの一方面（被加工面）を平面に研削するものである。研削装置１は、工程に応じた１つまたは複数のチャンバＣに区画されている。複数のチャンバＣを設けることにより、複数のウェハＷを連続して加工することができる。図１は、チャンバＣ内の構成を示す平面図である。図２は、研削装置１を示す斜視図である。

研削装置１は、インデックステーブル１０と、インデックステーブル１０上に配置されてウェハＷの他方面を吸着保持するチャック１１を備えている。

インデックステーブル１０は、回転軸１２を中心に回転可能であり、複数のチャック１１が回転軸１２を中心に等間隔で同心円上に設けられている。

チャック１１は、上面にアルミナ等の多孔質材料からなる図示しない吸着体が埋設されている。チャック１１は、内部を通って表面に延びる図示しない管路を備えている。管路は、図示しないロータリージョイントを介して真空源、圧縮空気源又は給水源に接続されている。真空源が起動すると、チャック１１に載置されたウェハＷがチャック１１に吸着保持される。また、圧縮空気源又は給水源が起動すると、ウェハＷとチャック１１との吸着が解除される。

また、研削装置１は、砥石２０と、スピンドル２１と、スピンドル送り機構２２と、を備えている。砥石２０には、例えばカップ型砥石が用いられる。砥石２０は、スピンドル２１の下端に取り付けられている。スピンドル２１は、砥石２０とともに回転可能に構成されている。

スピンドル送り機構２２は、スピンドル２１を収容するジャケット２３を垂直方向（図２の紙面上下方向）に昇降させるように構成されている。スピンドル送り機構２２は、ジャケット２３とコラム２４とを連結する２本のリニアガイド２５と、ジャケット２３を垂直方向に昇降させる公知のボールネジスライダ機構２６と、を備えている。

チャンバＣ内には、固定式厚み測定器３０及び移動式厚み測定器４０が設けられている。

固定式厚み測定器３０は、ウェハＷ上の半径方向の所定位置においてウェハ厚みを定点測定する。固定式厚み測定器３０は、一対のセンサヘッド３１、３２を備えている。センサヘッド３１は、ウェハＷの上面に接触可能に配置されており、センサヘッド３１の下端の高さを測定する。センサヘッド３２は、センサヘッド３１の外側に配置され、チャック１１の上面に接触可能に設けられており、センサヘッド３２の下端の高さを測定する。センサヘッド３１、３２の各測定値の差が、ウェハＷの厚みとなる。

移動式厚み測定器４０は、ウェハＷ上の半径方向に移動しながらウェハWの厚みを測定する。移動式厚み測定器４０は、センサ４１と、センサ４１が先端に設けられたアーム４２と、を備えている。

センサ４１は、研削加工中に非接触式でウェハＷの厚みを測定する膜厚センサである。センサ４１は、例えば、分光干渉式の膜厚センサが好ましい。分光干渉式の膜厚センサは、振動等の外乱に強く、高精度でウェハＷの厚みを測定することができる。以下では、センサ４１として、分光干渉式の膜厚センサを採用した場合を例に説明する。

センサ４１の図示しないセンサヘッドは、ウェハＷに向けて光を照射し、またウェハＷの上面及び下面で反射した光が干渉した反射光を受光する。反射光は、分光器によって分光され、後述する制御装置が、ウェハＷの上面で反射した光とウェハＷの下面で反射した光との光路差に基づいてウェハＷの厚みを算出する。

アーム４２は、駆動軸４３を支点としてウェハＷの半径方向に搖動可能である。アーム４２は、センサ４１がウェハＷの外周縁から砥石２０に干渉しない位置までをスキャンできるように搖動可能である。

固定式厚み測定器３０及び移動式厚み測定器４０は、メンテナンス作業を行う際にオペレータがチャンバＣ内にアクセスする開口部Ｏに対してスピンドル２１を挟んで反対側に設けられている。

研削水供給機構５０は、砥石２０とウェハＷとの間に研削水（冷却水）を供給する。なお、研削水供給機構５０の具体的構成については後述する。

研削装置１の動作は、図示しない制御装置によって制御される。制御装置は、研削装置１を構成する構成要素をそれぞれ制御するものである。制御装置は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ、メモリ等により構成される。なお、制御装置の機能は、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。

次に、研削水供給機構５０の具体的構成について、図３、４に基づいて説明する。

研削水供給機構５０は、ジャケット２３の下端から突設されたノズル５１を備えている。ノズル５１は、吐出口５２を下方に向けて設けられている。ノズル５１は、研削水を通す配管５３に接続されており、研削水をウェハWと砥石２０との間に供給する。ノズル５１は、砥石２０の回転方向Ｄに沿って４つ設けられている。なお、ノズル５１の数は、４つに限定されるものではなく、３個以下でも、５個以上であっても構わない。なお、図２～４では、配管５３の一部を省略している。

研削水を通す配管５３には、バルブ５４が介装されており、回転方向Ｄの一方側に設けられた２つのノズル５１（以下、総じて「第１のノズル群Ａ」という）又は回転方向Ｄの他方側に設けられた２つのノズル５１（以下、総じて「第２のノズル群Ｂ」という）の何れかに研削水を通水できるように構成されている。

ノズル５１は、側面から視て略L字状に形成されている。また、ノズル５１は、研削水の送水方向においてリジット（すなわち、屈曲不能）に構成されている。これにより、ノズル５１は略同じ位置に研削水を供給することができる。また、ノズル５１の基端側は、リンク機構５５を介してジャケット２３内に接続されている。これにより、ノズル５１は、リンク機構を支点として回転可能であり、吐出口５２の向きを微調整することができる。

次に、研削装置１の作用について、図面に基づいて説明する。

まず、インデックステーブル１０が回転することにより、ウェハＷを吸着保持したチャック１１がチャンバＣ内に搬送されて砥石２０の下方に配置される。その後、スピンドル送り機構２２が駆動して、砥石２０がウェハＷの近傍まで接近される。

次に、第１のノズル群Ａ又は第２のノズル群Ｂから研削水を吐出し、ウェハＷと砥石２０との間に研削水を供給する。

第１のノズル群Ａ又は第２のノズル群Ｂの何れから研削水を吐出するかは研削条件に応じて設定される。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、砥石２０がウェハＷの中心から外周に向かってウェハＷを研削する、いわゆるダウンカットの場合には、砥石２０がウェハＷに接触する加工ラインからウェハＷの回転方向において離れた場所（第１の位置）で研削水を吐出することにより、ウェハＷ上に吐出された研削水がウェハＷの回転に伴って加工ライン全体に拡散する。したがって、ダウンカットの場合には、第１の位置に配置された第１のノズル群Ａから研削水を吐出する。

一方、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、砥石２０がウェハＷの外周から中心に向かってウェハＷを研削する、いわゆるアップカットの場合には、ウェハＷと砥石２０とが同方向に回転するダウンカットに比べて研削で生じる摩擦熱が多いため、第１の位置に比べて加工ラインに近い位置（第２の場所）で研削水を吐出する必要がある。したがって、アップカットの場合には、第２の位置に配置された第２のノズル群Ｂから研削水を吐出する。

このように、研削水供給機構５０は、研削条件に応じて効率的に冷却可能なノズル５１から研削水を吐出させることにより、研削水の使用量を低減することができる。

次に、チャック１１及び砥石２０をそれぞれ回転させながら、砥石２０をウェハＷ表面に押し当てる。研削装置１の研削条件は、例えば、チャック１１の回転速度は３００ｒｐｍ、砥石２０の番手は＃６０００、スピンドル２１の回転速度は２０００ｒｐｍ、スピンドル送り機構２２の送り速度は０．４μｍ／ｓである。

研削装置１は、固定式厚み測定器３０の測定値が所望の厚み（例えば、６μｍ）に達するまでウェハWを研削する。ウェハＷの研削が終了すると、チャック１１及び砥石２０の停止し、砥石２０が上方に退避した後に、インデックステーブル１０が回転して、研削後のウェハＷを次の工程（研磨、洗浄等）に搬送する。

このようにして、本形態に係る研削装置１は、ノズル５１がジャケット２３と一体で昇降可能に構成されていることにより、メンテナンスの際に、ノズル５１がオペレータの作業スペースに干渉しないため、メンテナンス作業を効率的に実施することができる。また、メンテナンスの度にノズル５１の向きを変更する必要がないため、研削水を一定の場所に吐出させることができる。

また、ノズル５１が屈曲不能に構成されていることにより、ノズル５１から吐出される研削水が一定の場所に安定して供給される。

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 ・・・研削装置
１０ ・・・インデックステーブル
１１ ・・・チャック
１２ ・・・回転軸
２０ ・・・砥石
２１ ・・・スピンドル
２２ ・・・スピンドル送り機構
２３ ・・・ジャケット
２４ ・・・コラム
２５ ・・・リニアガイド
２６ ・・・ボールネジスライダ機構
３０ ・・・固定式厚み測定器
３１、３２・・・センサヘッド
４０ ・・・移動式厚み測定器
４１ ・・・センサ
４２ ・・・アーム
４３ ・・・駆動軸
５０ ・・・研削水供給機構
５１ ・・・ノズル
５２ ・・・吐出口
５３ ・・・配管
５４ ・・・バルブ
５５ ・・・リンク機構
Ａ ・・・第１のノズル群
Ｂ ・・・第２のノズル群
Ｃ ・・・チャンバ
Ｏ ・・・開口部

Claims (4)

1. ウェハを研削する研削装置であって、
   前記ウェハを吸着保持するチャックと、
   前記ウェハを研削する砥石が下端に装着され、前記チャックの上方に設けられて昇降可能なスピンドルと、
   前記スピンドルを収容し、昇降可能に設けられたジャケットと、
   前記チャックに向けて研削水を吐出するノズルを有する研削水供給機構と、
   を備え、
   前記ノズルは、前記チャック内の異なる位置にそれぞれ対応して複数設けられ、前記ジャケットと一体で昇降可能に前記ジャケットに取り付けられ、
   前記ノズルは、前記砥石が前記ウェハの中心から外周に向かって前記ウェハを研削するダウンカットに対応する第１の位置に対応して設けられた少なくとも１つの第１のノズルと、前記砥石が前記ウェハの外周から中心に向かって前記ウェハを研削するアップカットの加工ラインに対応する第２の位置に対応して設けられた少なくとも１つの第２のノズルと、であることを特徴とする研削装置。
2. 前記ノズルは、変形不能な定形部材であることを特徴とする請求項１記載の研削装置。
3. 前記研削水供給機構は、前記第１のノズル及び前記第２のノズルのうち前記研削水を通水させる一方を切替可能な切替手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の研削装置。
4. 前記ノズルと前記ジャケットとの間に設けられたリンク機構をさらに備え、
   前記ノズルは、前記リンク機構を支点として前記ノズルの向きを調整可能であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の研削装置。

Images