JPH11221761A - ウエハ研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板割れの発生をリアルタイムで検出する基
板割れ検出機構を備えたウエハ研削装置を提供する。 【解決手段】 本研削装置は、ウエハを保持して回転す
る研削テーブル２８と、下端に研削砥石を有して、研削
テーブル上のウエハを研削砥石で押圧しつつ回転する研
削砥石保持機構とを備えて、研削テーブル上のウエハを
研削砥石で研削するウエハ研削装置である。更に、本装
置は、研削テーブル上のウエハの周縁部に所定の振動周
波数及び振動振幅の機械的振動を与える振動付与手段４
４と、機械的振動を与えた周縁部とは直径方向反対側の
周縁部でウエハの機械的振動を検出し、機械的振動の振
動周波数及び振動振幅を求める振動検出手段４６と、与
えた機械的振動の波形と検出した機械的振動の波形とを
比較して、設定した基準を超える波形の違いがあるとき
には、ウエハに基板割れが発生している旨の判定を行う
比較手段４８、５０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ研削装置に
関し、更に詳細には、ウエハの基板割れをリアルタイム
で発見してウエハロスの発生を最小限に抑制するように
したウエハ研削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、ウエハを研
削することが多い。例えば、ウエハ上に半導体集積回路
を形成する際には、ウエハを研削して基板厚さを調整し
ており、また、ウエハ上に各チップ毎の集積回路を形成
した後、ウエハ裏面を研削してウエハを所定の厚さに調
整した上で、ウエハをダイシングして各チップ毎に分離
している。更には、基板貼り合わせ法によるＳＯＩの作
成では、２枚のウエハを貼り合わせた後、一方のウエハ
を研削している。このように、半導体装置の製造工程で
は、ウエハの研削工程を実施することが多い。

【０００３】ここで、図４を参照して、ウエハを研削す
る従来のウエハ研削装置の構成を説明する。図４は従来
のウエハ研削装置の構成を示す模式図である。従来のウ
エハ研削装置１０は、図４に示すように、研削前ウエハ
及び研削後ウエハをそれぞれカセットを収容するローダ
１２Ａ、Ｂと、ウエハを粗研削する荒仕上げ砥石装置１
４と、ウエハを仕上げ研削する仕上げ砥石装置１６と、
及び搬送装置１８とを備えている。搬送装置１８は、研
削前ウエハ及び研削後ウエハをそれぞれ仮置きする基板
受渡し台２０Ａ、Ｂと、第１搬送アーム２２と、第２搬
送アーム２４とから構成されている。

【０００４】第１搬送アーム２２は、先端に吸着パッド
２５を有する回動自在なアームを備え、ローダ１２Ａか
ら研削前ウエハを受け取り基板受渡し台２０Ａに搬送
し、また基板受渡し台２０Ｂから研削後ウエハを受け取
りローダ１２Ｂに搬送して収納する。第２搬送アーム２
４は、先端に吸着パッド２５をそれぞれ有する３本の回
転アームを備え、基板受渡し台２０Ａから研削前ウエハ
を受け取り、荒仕上げ砥石装置１４に搬送し、また、荒
仕上げ砥石装置１４から粗研削したウエハを受け取って
仕上げ砥石装置１６に搬送し、更には、仕上げ砥石装置
１６から研削後ウエハを受け取って基板受渡し台２０Ｂ
に搬送する。荒仕上げ砥石装置１４は、基板チャック機
構、例えば真空吸着機構を備えて、ウエハを水平なテー
ブル面上に保持しつつ回転する研削テーブル２６と、下
端に荒仕上げ砥石２８を有し、研削テーブル２６上のウ
エハを荒仕上げ砥石２８で押圧してつつ回転して研削す
る荒仕上げ砥石保持機構とを備えている。また、仕上げ
砥石装置１６は、荒仕上げ砥石装置１４の研削テーブル
２６と同じ機構の研削テーブル３０と、荒仕上げ砥石機
構と同じ構成で、かつ荒仕上げ砥石２８より目の細かい
仕上げ砥石３０を有する仕上げ砥石機構とを備え、研削
テーブル３０上のウエハを押圧してつつ回転して仕上げ
研削する。

【０００５】上述したウエハ研削装置１０を使って、ウ
エハを研削する際には、先ず、第１搬送アーム２２を使
って、ローダ１２Ａから研削前ウエハを受け取り、基板
受渡し台２０Ａ上に搬送する。次いで、第２搬送アーム
２４を起動して図１の位置から時計周りに４５°回転し
て基板受渡し台２０Ａ上に吸着パッド２５を位置させ、
吸着パッド２５で研削前ウエハを吸着する。続いて、第
２搬送アーム２４を反時計周りに９０°回転させて研削
前ウエハを荒仕上げ砥石装置１４の研削テーブル２６上
に載せて保持させる。次いで、研削テーブル２６は回転
する。一方、第２搬送アーム２４を時計周りに４５°回
転させて、研削テーブル２６上から退避させる。次に、
荒仕上げ砥石２８を下降してウエハを押圧しつつ回転さ
せ、ウエハに荒仕上げ研削を施し、設定した厚さになっ
た時点で研削を終了し、荒仕上げ砥石２８を上昇させ、
研削テーブル２６の回転を停止する。再び、第２搬送ア
ーム２４を反時計周りに４５°回転させて吸着パッド２
５を研削テーブル２６上に位置させ、研削テーブル２６
上から吸着パッド２５でウエハを吸着させる。続いて、
第２搬送アーム２４を反時計周りに９０°回転させ、仕
上げ砥石装置１６の研削テーブル３２上にウエハを載せ
て保持させる。次いで、研削テーブル３２は回転する。
一方、第２搬送アーム２４を時計周りに４５°回転させ
て、研削テーブル２６上から退避させる。

【０００６】次に、仕上げ砥石３０を下降してウエハを
押圧しつつ回転させ、ウエハに仕上げ研削を施し、設定
した厚さになった時点で研削を終了し、仕上げ砥石３０
を上昇させ、研削テーブル３０の回転を停止する。再
び、第２搬送アーム２４を反時計周りに４５°回転させ
て吸着パッド２５を研削テーブル３２上に位置させ、研
削テーブル３０上から吸着パッド２５でウエハを吸着す
る。続いて、第２搬送アーム２４を反時計周りに９０°
回転させ、研削後ウエハを基板受渡し台２０Ｂに載せ
る。次いで、第１搬送アーム２２を使って基板受渡し台
２０Ｂから研削後ウエハを受け取りローダ１２Ｂに搬送
して収納する。

【０００７】ところで、ウエハを研削する際、ウエハと
研削テーブル２８、３０との間に固体状の異物が混入す
ることがある。荒仕上げ砥石又は仕上げ砥石はウエハを
押圧しつつ回転して研削しているので、固体状の異物
が、研削中のウエハと研削テーブルとの間に存在する
と、砥石の押圧力が異物を介してウエハの局部に集中荷
重として働き、クラック等の基板割れをウエハに発生さ
せる。また、異物は、研削したウエハを研削テーブルか
ら取り出した後にも、研削テーブル上にどうしても残留
するために、順次に研削するウエハのそれぞれに連続し
て基板割れが発生し勝ちである。そのために、従来は、
検査員が研削後ウエハを検査して基板割れの有無を検査
し、基板割れの生じているウエハは排除している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、検査員が研削
後ウエハを検査して基板割れの有無を検査する従来のや
り方では、現実に多数枚のウエハに基板割れが発生した
後になって初めて基板割れの発生を発見することになっ
てしまい、基板割れによるウエハロスが大きくコスト上
で問題となっていた。また、基板割れの発生の有無を検
査員の個人的な判断に頼っているので、判断に個人差が
生じ勝ちである。そこで、本発明の目的は、基板割れの
発生をリアルタイムで検出する基板割れ検出機構を備え
たウエハ研削装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、所定の振動
周波数と振動振幅の機械的振動をウエハの周縁部に与
え、ウエハを伝搬した機械的振動を他方の周縁部で検出
したとき、基板割れが生じていないウエハと、基板割れ
が生じているウエハとでは、検出した機械的振動の振動
周波数及び振動振幅、即ち振動波形が異なること、更に
は基板割れが生じているウエハの機械的振動の振動波形
は乱れていることに着眼し、実験を重ねて本発明を完成
するに到った。

【００１０】上記目的を達成するために、得た知見に基
づき、本発明に係るウエハ研削装置は、ウエハを保持し
て回転する研削テーブルと、下端に研削砥石を有して、
研削テーブル上のウエハを研削砥石で押圧しつつ回転す
る研削砥石保持機構とを備えて、研削テーブル上のウエ
ハを研削砥石で研削するウエハ研削装置において、研削
テーブル上のウエハの周縁部に所定の振動周波数及び振
動振幅の機械的振動を与える振動付与手段と、機械的振
動を与えた周縁部とは直径方向反対側の周縁部でウエハ
の機械的振動を検出し、機械的振動の振動周波数及び振
動振幅を求める振動検出手段と、与えた機械的振動の波
形と検出した機械的振動の波形とを比較して、設定した
基準を超える波形の違いがあるときには、ウエハに基板
割れが発生している旨の判定を行う比較手段とを備えて
いることを特徴としている。

【００１１】本発明では、種々の基板割れが発生したウ
エハと、基板割れの発生していないウエハとを用意し
て、それぞれに機械的振動を与え、ウエハを伝搬した機
械的振動を検出して、振動波形の相違を求め、基板割れ
発生判断の基準を予め作成する。その基準と同じか、又
はその基準を超える波形の相違が検出された場合に、基
板割れが発生した旨の判定を行う。本発明では、振動付
与手段は、研削テーブル上のウエハの周縁部に所定の振
動周波数及び振幅の機械的振動を与えることができる限
り、その構成に制約はないが、好適には、振動付与手段
は、所定波形の電気信号を発生させる信号発生回路と、
信号発生回路で発生した電気信号に同期した機械的振動
をウエハに付与する機構とを備えている。同じく、振動
検出手段は、振動を与えた周縁部とは直径方向の反対側
周縁部で機械的振動を検出し、振動の周波数及び振幅を
求めることができる限り、その構成に制約はないが、好
適には、振動検出手段は、機械的振動を検出する振動セ
ンサと、振動センサで検出した機械的振動に同期した電
気信号に変換する変換回路とを備えている。好適な態様
では、比較手段は、信号発生回路で発生させた電気信号
の波形と、変換回路で変換した電気信号の波形とを比較
する手段を備えている。

【００１２】好適な実施態様では、振動付与手段はウエ
ハに接触自在なプローブを介して機械的振動をウエハに
与え、かつ、振動検出手段はウエハに接触自在なプロー
ブを介してウエハの機械的振動を検出する。更に、好適
には、プローブは調整自在な接触圧力でウエハに接触し
ている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係るウエハ研削装置の実施形
態の一例であって、図１は本実施形態例のウエハ研削装
置の要部構成を示す図、図２は基板割れ検出装置の信号
発信部の振動付与機構及び信号受信部の振動検出機構の
構成を示す模式図である。図３（ａ）は基板割れ検出装
置の信号発信部の信号発生回路で発生させた電気信号の
波形を示す図、図３（ｂ）は信号受信部で検出した機械
的振動を変換した電気信号の波形を示す図である。本実
施形態例のウエハ研削装置は、図４に示した従来のウエ
ハ研削装置１０の構成に加えて、荒仕上げ砥石装置１４
と仕上げ砥石装置１６の双方にそれぞれ設けた基板割れ
検出装置４２Ａ、Ｂを備えている。基板割れ検出装置４
２Ａは、荒仕上げ砥石装置１４に設けた基板割れ検出装
置であって、振動付与部４４と、ウエハの中心に関して
振動付与部４４とは直径方向反対側に設けられた振動検
出部４６と、電気信号比較部４８と、出力部５０とから
構成されている。

【００１４】振動付与部４４は、研削テーブル２８上の
ウエハに自在に接触するプローブを介して所定の周波数
及び振幅の電気信号、例えばパルス信号に同期した機械
的振動をウエハに伝達する。即ち、振動付与部４４は、
所定の周波数及び振幅の電気信号、例えば図３（ａ）に
示すようなパルス波形の信号を発生するパルス信号発生
回路４３と、パルス信号発生回路４３で発生したパルス
信号を機械的な振動に変換してウエハに付与する振動伝
達機構４５とを備えている。振動検出部４６は、研削テ
ーブル３２上のウエハに自在に接触するプローブを介し
てウエハの機械的振動を検出して、それと同期したパル
ス信号として電気信号比較部４８に出力する。即ち、振
動検出部４６は、ウエハの機械的な振動を検出して電気
信号として出力する振動検出機構４７と、電気信号をパ
ルス信号波形に、例えば図３（ｂ）に示すようなパルス
振動波形に変換する振動変換回路４９とから構成されて
いる。

【００１５】電気信号比較部４８は、振動付与部４４で
発信したパルス信号の波形、例えば図３（ａ）に示すパ
ルス波形と、振動検出部４６から出力されたパルス信号
の波形、例えば図３（ｂ）に示すパルス波形とを比較
し、その間に基準以上の波形の相違があった場合に、基
板割れが発生している旨の判定を行う。出力装置５０
は、電気信号比較部４８の判定の基づいて基板割れ信号
を、例えば表示画面に文字・画像表示することにより、
警報として音響表示することにより、又はランプの点滅
の照明表示する等により出力する。

【００１６】振動付与部４４の振動伝達機構４５は、ウ
エハ上に接触するプローブ５２、ウエハに対してほぼ直
交方向にプローブ５２を支持し、水平な回動軸５４の周
りに微小回動する水平アーム５６と、水平アーム５６の
プローブ側に設けられ、パルス信号発生回路４３で発生
させたパルス信号と同期する機械的振動を水平アーム５
６及びプローブ５２を介してウエハに付与する振動装置
５８と、プローブ接触圧力調整装置６０と、プローブ駆
動装置６２とを備えている。

【００１７】プローブ接触圧力調整装置６０は、水平ア
ーム５６のプローブ側とは反対端部に上端で連結するピ
ストン６４と、ピストン６４を伸縮させる油圧シリンダ
６５とを有し、油圧シリンダ６５によりピストン６４を
伸縮させて水平アーム５６の傾きを調節し、プローブ５
２の接触圧力を調整するオイルダンパ付きのピストン昇
降式の装置である。プローブ駆動装置６２は、水平アー
ム５６から下降する脚部６６と、水平方向に伸縮し、脚
部６６の下端部に当接、解離自在なピストン７０を備え
た、流体圧式、例えば油圧式アクチュエータ６８とを有
し、脚部６６とアクチュエータ６８との協働によって水
平アーム５６のプローブ側を下向きに回転させてプロー
ブ５２をウエハに接触させ、また水平アーム５６のプロ
ーブ側を上向きに回転させてプローブ５２をウエハから
離間させる装置である。プローブ５２をウエハから解離
させる際には、アクチュエータ６８は、ピストン７０を
伸張して脚部６６に当接させた後、更にピストン７０を
伸張して脚部６６を上方に回転させ、その回転より水平
アーム５６のプローブ側を上向きに回転させてプローブ
５２をウエハから解離させる。また、プローブ５２をウ
エハに接触させる際には、ピストン７０を収縮させて脚
部６６を下方に回動させ、更に収縮して脚部６６の下端
部を自由端にすると共に水平アーム５６のプローブ側を
下向きに回転させて、プローブ５２を下降させてウエハ
に接触させる。

【００１８】振動検出部４６の振動検出機構４７は、パ
ルス信号発生回路４３で発生させたパルス信号と同期す
る機械的振動を水平アーム５６及びプローブ５２を介し
てウエハに付与する振動装置５８に代えて、水平アーム
５６のプローブ側に、プローブ５２及び水平アーム５６
を介してウエハの機械的振動を検出する振動センサ７８
を備えていることを除いて、振動付与部４４の振動伝達
機構４５の機構と同じである。

【００１９】本ウエハ研削装置４０を使用してウエハを
研削する際には、従来と同様にして、荒仕上げ砥石装置
１４によりウエハを荒仕上げ研削する。荒仕上げ砥石装
置１４の荒仕上げ砥石２８を上昇させた後、振動付与部
４４のプローブ５２及び振動検出部４６のプローブ７２
（プローブ５２と同じ構成）をウエハに接触させ、続い
て、振動付与部４４のパルス信号発生回路４３で発生さ
せたパルス信号と同期した機械的振動を振動装置５８で
発生させ、プローブ５２を介してウエハに与える。一
方、振動検出部４６のプローブ７２及び振動センサ７８
を介してウエハの機械的振動を検出し、検出した機械的
振動と同期したパルス信号に振動変換回路４９で変換し
て、電気信号比較部４８に出力する。電気信号比較部４
８は、受信したパルス信号の周波数分析を行い、発信し
たパルス信号と受信したパルス信号との間に基準以上の
相違があれば、基板割れが発生した旨の判定を行い、出
力部５０はその判定に基づいてウエハに基板割れが発生
した旨の信号を出力する。初めて基板割れを検出した場
合には、その旨の軽異常信号、基板割れが連続してウエ
ハに発生した場合には、軽異常信号とは異なる重異常信
号を出力するようにすることもできる。

【００２０】基板割れ検出装置４２Ｂは、仕上げ砥石装
置１６に設けられた基板割れ検出装置であって、荒仕上
げ砥石装置１４に設けられた基板割れ検出装置４２Ａと
同じ構成及び同じ機能を備えている。

【００２１】本実施形態例では、基板割れを検出する装
置として、電気信号を機械的振動に変化して、ウエハに
付与し、次いで機械的振動を与えた位置とは直径方向反
対側でウエハの機械的振動を検出して電気信号に変換
し、相互の電気信号の波形を比較して、基準異常の相違
がある場合には、基板割れが発生した旨の判定を行って
いる。しかし、この方式に限ることはなく、例えば音波
を与えて、音波を検出する方式でも良い。また、基板割
れを検出するセンサは、基板割れが検出できるセンサで
ある限り制約はない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、研削テーブル上のウエ
ハの周縁部に所定の振動周波数及び振幅の機械的振動を
与える振動付与手段と、振動を与えた周縁部とは直径方
向の反対側周縁部で機械的振動を検出し、振動の周波数
及び振幅を求める振動検出手段と、与えた振動の波形と
検出した振動の波形とを比較して、設定した基準を超え
る波形の違いがあるときには、ウエハに基板割れが発生
している旨の判定を行う比較手段とをウエハ研削装置に
備えることにより、基板割れの発生をリアルタイムで検
知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例のウエハ研削装置の要部構成を示す
図である。

【図２】基板割れ検出装置の信号発信部の振動付与機構
及び信号受信部の振動検出機構の構成を示す模式図であ
る。

【図３】図３（ａ）は基板割れ検出装置の信号発信部の
信号発生回路で発生させた電気信号の波形を示す図、図
３（ｂ）は信号受信部で検出した機械的振動を変換した
電気信号の波形を示す図である。

【図４】従来のウエハ研削装置の構成を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１０……従来のウエハ研削装置、１２Ａ、Ｂ……ロー
ダ、１４……荒仕上げ砥石装置、１６……仕上げ砥石装
置、１８……搬送装置１８、２０……基板受渡し台、２
２……第１搬送アーム、２４……第２搬送アーム、２５
……吸着パッド、２６……研削テーブル、２８……荒仕
上げ砥石、３０……研削テーブル、３２……荒仕上げ砥
石、４０……実施形態例１のウエハ研削装置、４２Ａ、
Ｂ……基板割れ検知装置、４３……信号発生回路、４４
……振動付与部、４５……振動伝達機構、４６……振動
検出部、４７……振動検出機構、４８……電気信号比較
部、４９……振動変換回路、５０……出力部、５２……
プローブ、５４……水平な回動軸、５６……水平アー
ム、５８……振動装置、６０……プローブ接触圧力調整
装置、６２……プローブ駆動装置、６４……ピストン、
６６……脚部、６７……振動検出機構、６８……アクチ
ュエータ、６９……変換回路、７０……ピストン、７８
……振動センサ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを保持して回転する研削テーブル
   と、下端に研削砥石を有して、研削テーブル上のウエハ
   を研削砥石で押圧しつつ回転する研削砥石保持機構とを
   備えて、研削テーブル上のウエハを研削砥石で研削する
   ウエハ研削装置において、 研削テーブル上のウエハの周縁部に所定の振動周波数及
   び振動振幅の機械的振動を与える振動付与手段と、 機械的振動を与えた周縁部とは直径方向反対側の周縁部
   でウエハの機械的振動を検出し、機械的振動の振動周波
   数及び振動振幅を求める振動検出手段と、 与えた機械的振動の波形と検出した機械的振動の波形と
   を比較して、設定した基準を超える波形の違いがあると
   きには、ウエハに基板割れが発生している旨の判定を行
   う比較手段とを備えていることを特徴とするウエハ研削
   装置。
2. 【請求項２】 振動付与手段は、所定波形の電気信号を
   発生させる信号発生回路と、信号発生回路で発生した電
   気信号に同期した機械的振動をウエハに付与する機構と
   を備え、 振動検出手段は、機械的振動を検出する振動センサと、
   振動センサで検出した機械的振動に同期した電気信号に
   変換する変換回路とを備え、 比較手段は、信号発生回路で発生させた電気信号の波形
   と、変換回路で変換した電気信号の波形とを比較する手
   段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のウエ
   ハ研削装置。
3. 【請求項３】 振動付与手段はウエハに接触自在なプロ
   ーブを介して機械的振動をウエハに与え、かつ、振動検
   出手段はウエハに接触自在なプローブを介してウエハの
   機械的振動を検出することを特徴とする請求項２に記載
   のウエハ研削装置。
4. 【請求項４】 プローブは調整自在な接触圧力でウエハ
   に接触していることを特徴とする請求項３に記載のウエ
   ハ研削装置。
5. 【請求項５】 振動付与手段は、機械的振動に代えて所
   定周波数及び振幅の音波を付与し、振動検出手段は、機
   械的振動に代えて音波を検出して音波の周波数及び振幅
   を求めることを特徴とする請求項１から４のうちのいず
   れか１項に記載のウエハ研削装置。