JP2008124292A - 加工装置のウエーハ位置調整治具 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルの保持面に対するウエーハの位置を適宜に調整し、ウエーハの中心を、裏面に形成する凹部の中心（チャックテーブルの回転中心）から所望の偏心量正確にずらすといった作業を容易とする治具を提供する。
【解決手段】チャックテーブルのテーブル部３６に着脱可能に装着される治具９０であって、テーブル部３６の任意の径方向に沿って移動可能に嵌め込まれ、その状態で、チャックテーブル３０に載置されるウエーハ１が嵌合可能なウエーハ嵌合孔９１ａを有する環状のフレーム９３と、フレーム９３の位置を調整し、かつテーブル部３６にフレーム９３を着脱可能に固定するねじ９４およびナット９５とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、研削加工装置等のチャックテーブルにウエーハを位置決めさせるために好適な加工装置のウエーハ位置調整治具に関する。

各種電子機器に用いられるデバイスの半導体チップは、一般に、円盤状の半導体ウエーハの表面に、ストリートと呼ばれる分割予定ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら領域の表面に電子回路を形成してから、裏面を研削して薄化し、ストリートに沿って分割するといった方法で製造される。ところで、近年の電子機器の小型化・薄型化は顕著であり、これに伴って半導体チップもより薄いものが求められ、これは半導体ウエーハを従来よりも薄くする必要が生じるということになる。

ところが、半導体ウエーハを薄くすると剛性が低下するため、その後の工程での取扱いが困難になったり、割れやすくなったりする問題が生じる。そこで、裏面研削の際に、表面に半導体チップが形成された円形のデバイス形成領域に対応する部分のみを必要厚さに研削して薄化すると同時に、その周囲の環状の外周余剰領域を比較的肉厚の補強部として残すことにより、薄化による上記問題が生じないようにすることが行われている。このように外周部を肉厚として裏面に凹部を形成する技術は、例えば特許文献１，２等に開示されている。

このようなウエーハの裏面に凹部を形成するには、回転可能なチャックテーブル上に、裏面を露出させた状態でウエーハを吸着させて保持し、ウエーハを回転させながら、砥石が環状に形成されたカップ状の砥石工具を被加工面に押し付ける方法がある。この方法では、砥石の直径は半導体ウエーハの半径に略等しい（形成する凹部の直径の半径に等しい）ものが用いられ、刃先がウエーハの回転中心を通過し、かつ刃先の外周縁が凹部の外周縁を通過するようにウエーハに対向させることにより、外周部を残してデバイス形成領域に対応する部分のみが研削されるようになされている。

特開２００４−２８１５５１公報 特開２００５−１２３４２５公報

ところで、半導体ウエーハの外周縁には、半導体の結晶方位を示すマークとして、ノッチと呼ばれるＶ字状の切欠きや、オリエンテーションフラットと呼ばれる外周縁の一部を接線方向に沿って直線的に切り欠いたものが形成されている。上記のように凹部を裏面に形成する場合には、ウエーハの強度確保のためには結晶方位マークを避ける必要があり、したがってその凹部はウエーハに対して偏心したものとなる。実際には、ウエーハの中心に対して結晶方位マークとは逆側に凹部の中心がくるようにしており、元の厚さが残って環状凸部となる外周部の幅は、結晶方位マーク近辺で最も大きく、結晶方位マークから１８０°離れた位置が最も小さくなる。

ウエーハ裏面に形成する凹部は、回転するチャックテーブルの回転中心と同心状となるため、上記のように凹部をウエーハに対して偏心させるには、ウエーハをチャックテーブルの回転中心に対して偏心させる必要がある。しかしながら、ウエーハをチャックテーブルに対して設定された凹部の偏心量（ずれ量）に応じた位置に位置決めすることは困難であり、また、チャックテーブルに対し自動搬送機構によってウエーハを供給するようになされている裏面研削用の加工装置にあっては、自動化の促進の妨げになっていた。

よって本発明は、チャックテーブルの保持面に対するウエーハの位置を適宜に調整することができ、これによってウエーハの中心を、裏面に形成する凹部の中心（チャックテーブルの回転中心）から所望の偏心量正確にずらすといった作業を容易とすることができる加工装置のウエーハ位置調整治具を提供することを目的としている。

本発明は、表面にデバイスが形成された円盤状のウエーハよりも大径で、該ウエーハを吸着、保持する円形状のウエーハ保持面を有する円形の枠体を備え、回転駆動機構によって軸回りに回転させられるウエーハ保持手段と、加工面がウエーハ保持手段のウエーハ保持面と平行に対向する状態に設けられる環状の加工部材を備えた加工ホイールと、該加工ホイールを回転させるとともに、ウエーハ保持手段に保持されたウエーハの被加工面に加工部材を押圧させる加工ホイール駆動手段とを備えた加工装置に具備され、ウエーハ保持手段のウエーハ保持面に密着して保持されるウエーハの保持位置を位置決めするためのウエーハ位置調整治具であって、ウエーハ保持手段の円形の枠体に、ウエーハ保持面の任意の径方向に沿って移動可能に嵌め込まれ、その状態で、ウエーハ保持面に載置されるウエーハが嵌合可能なウエーハ嵌合孔を有する環状のフレームと、該フレームの、枠体に対する径方向の位置を調整し、かつ枠体にフレームを着脱可能に固定するフレーム位置調整固定手段とを備えることを特徴としている。

本発明のウエーハ位置調整治具によれば、ウエーハ保持手段の枠体にフレームを嵌め込み、そのフレームのウエーハ嵌合孔に、ウエーハ保持面に載置されるウエーハを嵌合させた状態から、フレーム位置調整固定手段によってフレームを径方向（ウエーハ保持面に沿った方向）に移動させて位置調整することにより、ウエーハはフレームと一体に移動して径方向の位置が同方向に調整される。ウエーハ保持面に対するウエーハの位置決めを行った後に、フレーム位置調整固定手段によってフレームを枠体に固定することにより、ウエーハは枠体すなわちウエーハ保持手段に固定される。フレームの位置調整によって保持手段の回転中心に対するウエーハの中心を適確にずらすことができ、したがって、ウエーハ裏面に結晶方位マークを避けて偏心した凹部を形成する際のウエーハ位置決めとして、きわめて有用である。ウエーハの位置決めが完了後は、ウエーハをウエーハ保持面に吸着、保持し、当該治具をウエーハ保持手段から取り外し、加工ホイールによってウエーハの裏面を加工することができる。

本発明のフレーム位置調整固定手段は、フレームを保持手段の枠体に対して弾性的に接触させる弾性機構を備えていることを好ましい形態としている。この形態によれば、フレームが嵌め込まれるウエーハ保持手段の枠体の外径にばらつきがあった場合にも、そのばらつきを弾性機構が吸収し、ウエーハ保持手段の回転中心に対するウエーハの位置を一定とすることができる。

本発明によれば、チャックテーブル等の保持手段の保持面に対するウエーハの位置を適宜に調整することができ、これによってウエーハの中心を、裏面に形成する凹部の中心（チャックテーブルの回転中心）から所望の偏心量正確にずらすといった作業を容易とすることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符合１は、一実施形態に係る研削加工装置によって裏面が研削されて薄化される円盤状の半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称）の一例を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、加工前の厚さは例えば８００μｍ程度である。ウエーハ１の表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。

複数の半導体チップ３は、ウエーハ１と同心の概ね円形状のデバイス形成領域４に形成されている。デバイス形成領域４はウエーハ１の大部分を占めており、このデバイス形成領域４の周囲のウエーハ外周部が、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５とされている。また、ウエーハ１の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）６ａが形成されている。このノッチ６ａは、外周余剰領域５内に形成されている。ウエーハ１は、最終的には分割予定ライン２に沿って切断、分割され、複数の半導体チップ３に個片化される。本実施形態に係る研削加工技術は、半導体チップ３に個片化する前の段階でウエーハ１の裏面におけるデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削して該領域を薄化するとともに、裏面に凹部を形成する方法である。

ウエーハ１を裏面研削する際には、電子回路を保護するなどの目的で、図１に示すように電子回路が形成された側の表面に保護テープ７が貼着される。保護テープ７は、例えば厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の柔らかい樹脂製基材シートの片面に５〜２０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウエーハ１の裏面に合わせて貼り付けられる。

［２］ウエーハ研削加工装置の構成
続いて、一実施形態のウエーハ研削加工装置を説明する。
図２はそのウエーハ研削加工装置１０の全体を示しており、このウエーハ研削加工装置１０は、上面が水平とされた直方体状の基台１１を備えている。図２では、基台１１の長手方向、長手方向に直交する水平な幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向で示している。基台１１のＹ方向一端部には、Ｘ方向（ここでは左右方向とする）に並ぶ一対のコラム１２，１３が立設されている。基台１１上には、Ｙ方向のコラム１２，１３側にウエーハを研削加工する加工エリア１１Ａが設けられ、コラム１２，１３とは反対側に、加工エリア１１Ａに加工前のウエーハを供給し、かつ、加工後のウエーハを回収する着脱エリア１１Ｂが設けられている。

加工エリア１１Ａには、回転軸がＺ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル２０が回転可能に設けられている。このターンテーブル２０は、図示せぬ回転駆動機構によって矢印Ｒ方向に回転させられる。ターンテーブル２０上の外周部には、回転軸がＺ方向と平行で、上面が水平とされた複数の円盤状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて回転可能に配置されている。

これらチャックテーブル３０は一般周知の真空チャック式であり、上面に載置されるウエーハを吸着、保持する。図３および図４に示すように、この場合の各チャックテーブル３０は、円盤状の枠体３１の上面中央部に、多孔質のセラミックス材からなる円形の吸着エリア３２が設けられた構成である。吸着エリア３２の周囲に枠体３１の環状の上面３１ａが形成されており、この上面３１ａと、吸着エリア３２の上面３２ａは、ともに水平で、かつ互いに平坦な同一平面（チャックテーブル上面３０Ａ）をなしている。各チャックテーブル３０は、それぞれがターンテーブル２０内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転すなわち自転するようになっており、ターンテーブル２０が回転すると公転の状態になる。

図２に示すように２つのチャックテーブル３０がコラム１２、１３側でＸ方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル３０の直上には、ターンテーブル２０の回転方向上流側から順に、粗研削ユニット４０Ａと、仕上げ研削ユニット４０Ｂとが、それぞれ配されている。各チャックテーブル３０は、ターンテーブル２０の間欠的な回転によって、粗研削ユニット４０Ａの下方である粗研削位置と、仕上げ研削ユニット４０Ｂの下方である仕上げ研削位置と、着脱エリア１１Ｂに最も近付いた着脱位置の３位置にそれぞれ位置付けられるようになっている。

粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂは、コラム（粗研削側コラム１２、仕上げ研削側コラム１３）にそれぞれ取り付けられている。これらコラム１２，１３に対する粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂの取付構造は同一であってＸ方向で左右対称となっている。以下、図２および図５（粗研削側の取付構造）を参照して、その取付構造を説明する。

各コラム１２，１３の加工エリア１１Ａに面する前面１２ａ，１３ａは、基台１１の上面に対しては垂直面であるが、Ｘ方向の中央から端部に向かうにしたがって奥側（反着脱エリア１１Ｂ側）に所定角度で斜めに後退したテーパ面に形成されている。粗研削側のコラム１２のテーパ面１２ａの水平方向すなわちテーパ方向は、粗研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線と平行な面に設定されている。一方、仕上げ研削側のコラム１３のテーパ面１３ａのテーパ方向は、仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線と平行な面に設定されている。そして、これら各テーパ面１２ａ，１３ａには、Ｘ軸送り機構５０を介してＸ軸スライダ５５が取り付けられ、さらにＸ軸スライダ５５にはＺ軸送り機構６０を介してＺ軸スライダ６５が取り付けられている。

Ｘ軸送り機構５０は、各テーパ面１２ａ，１３ａに固定された上下一対のガイドレール５１と、これらガイドレール５１の間に配されてＸ軸スライダ５５に螺合して貫通する図示せぬねじロッドと、このねじロッドを正逆回転させるモータ５３とから構成されている。ガイドレール５１およびねじロッドはいずれもテーパ面１２ａ，１３ａのテーパ方向と平行に延びており、Ｘ軸スライダ５５はガイドレール５１に摺動自在に装着されている。Ｘ軸スライダ５５は、モータ５３で回転するねじロッドの動力が伝わりガイドレール５１に沿って往復移動するようになっている。Ｘ軸スライダ５５の往復方向は、ガイドレール５１の延びる方向、すなわちテーパ面１２ａ，１３ａのテーパ方向と平行である。

Ｘ軸スライダ５５の前面はＸ・Ｚ方向に沿った面であり、その前面に、Ｚ軸送り機構６０が設けられている。このＺ軸送り機構６０は、Ｘ軸送り機構５０の送り方向をＺ方向に変更させた構成であって、Ｘ軸スライダ５５の前面に固定されたＺ方向に延びる左右一対のガイドレール６１と、これらガイドレール６１の間に配されてＺ軸スライダ６５に螺合して貫通するＺ方向に延びるねじロッド６２と、このねじロッド６２を正逆回転させるモータ６３とから構成される。Ｚ軸スライダ６５は、ガイドレール６１に摺動自在に装着されており、モータ６３で回転するねじロッド６２の動力によりガイドレール６１に沿って昇降するようになっている。

粗研削側コラム１２に取り付けられたＺ軸スライダ６５には、図３に示す粗研削ユニット４０Ａが固定され、仕上げ研削側コラム１３に取り付けられたＺ軸スライダ６５には、図４に示す仕上げ研削ユニット４０Ｂが固定されている。これら研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは同一構成のものであって、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング４１と、このスピンドルハウジング４１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト４２と、スピンドルハウジング４１の上端部に固定されてスピンドルシャフト４２を回転駆動するモータ４３と、スピンドルシャフト４２の下端に同軸的に固定された円盤状のフランジ４４とを具備している。

粗研削ユニット４０Ａと仕上げ研削ユニット４０Ｂとの違いは、フランジ４４に取り付けられる砥石ホイールにある。すなわち粗研削ユニット４０Ａには粗研削砥石ホイール４５が取り付けられ、仕上げ研削ユニット４０Ｂには仕上げ研削砥石ホイール４６が取り付けられる。これら砥石ホイール４５，４６も基本構成は同一であって、図３および図４に示すように、環状で下面が円錐状に形成されたフレーム４７の下端面に、該下端面の外周部全周にわたって複数の粗研削用の砥石（粗研削砥石ホイール４５側は砥石４５ａ、仕上げ研削砥石ホイール４６側は砥石４６ａ）が環状に配列されて固着されたものである。各砥石ホイール４５，４６は、フレーム４７がねじ止め等の手段によってフランジ４４に着脱可能に取り付けられる。

上記各砥石４５ａ，４６ａは、例えばビトリファイドと呼ばれるガラス質の焼結材料にダイヤモンド砥粒を混ぜて焼成したものが用いられる。粗研削砥石ホイール４５と仕上げ研削砥石ホイール４６との違いは各砥石４５ａ，４６ａの粒度、厳密には砥石に含まれる砥粒の粒度にある。粗研削用の砥石４５ａとしては例えば♯３２０〜♯４００の砥粒を含むものが用いられ、仕上げ用の砥石４６ａとしては例えば♯２０００〜♯８０００の砥粒を含むものが用いられる。各砥石４５ａ，４６ａは同じ径の環状に形成されており、その幅は例えば２〜４ｍｍと一定である。

各砥石ホイール４５，４６においては、それぞれの砥石４５ａ，４６ａの外径が実質的な有効研削径とされ、その研削外径は、各砥石４５ａ，４６ａとも同一であって、ウエーハ１の半径と同等に設定される。厳密には、砥石４５ａ，４６ａの下端面である刃先が、回転するチャックテーブル３０の中心上を通過し、かつ、その刃先の外周縁が、チャックテーブル３０に吸着、保持されたウエーハ１のデバイス形成領域４の外周縁（デバイス形成領域４と外周余剰領域５との境界）にほぼ一致して通過し、デバイス形成領域４に対応する領域のみを研削して、図６に示す凹部８を裏面に形成可能とするように設定される。すなわち当然のことではあるが、砥石４５ａ，４６ａの外径は、ウエーハ１の裏面に形成すべき凹部８の半径と同一とされる。なお、仕上げ用の砥石４６ａは、形成した凹部８の内周側面５ａ（図６（ｂ）参照）を仕上げ研削したい場合には、砥石４６ａの外径はそれが可能な寸法に設定される。

粗研削ユニット４０Ａは、粗研削砥石ホイール４５の回転中心（スピンドルシャフト４２の軸心）が、粗研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上に存在するように位置設定がなされている。粗研削ユニット４０Ａは、Ｘ軸方向送り機構５０によってＺ軸スライダ６５とともにコラム１２のテーパ面１２ａのテーパ方向に沿って往復移動する。したがって、その往復移動の際には、粗研削砥石ホイール４５の回転中心が、粗研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上において往復移動するようになっている。以下、この往復移動の方向を、チャックテーブル３０とターンテーブル２０の軸間の方向であることから「軸間方向」と称する。

上記位置設定は仕上げ研削ユニット４０Ｂ側も同様であって、仕上げ研削ユニット４０Ｂの仕上げ研削砥石ホイール４６の回転中心は、仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上に存在しており、仕上げ研削ユニット４０ＢがＺ軸スライダ６５とＸ軸スライダ５５とともにコラム１３のテーパ面１３ａのテーパ方向に沿って往復移動する際には、仕上げ研削砥石ホイール４６の回転中心が、仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上において、その線の方向すなわち軸間方向に沿って往復移動するようになっている。

図２に示すように、基台１１上には、粗研削位置および仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０上のウエーハの厚さを測定する厚さ測定ゲージ２５が配設されている。これら厚さ測定ゲージ２５は、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、基準側ハイトゲージ２６とウエーハ側ハイトゲージ２７との組み合わせで構成される。基準側ハイトゲージ２６は、揺動する基準プローブ２６ａの先端が、ウエーハで覆われないチャックテーブル３０の枠体３１の上面３１ａに接触し、チャックテーブル上面３０Ａの高さ位置を検出するものである。

ウエーハ側ハイトゲージ２７は、揺動する変動プローブ２７ａの先端がチャックテーブル３０に保持されたウエーハの上面すなわち被加工面に接触することで、ウエーハの上面の高さ位置を検出するものである。厚さ測定ゲージ２５によれば、ウエーハ側ハイトゲージ２７の測定値から基準側ハイトゲージ２６の測定値を引いた値に基づいてウエーハの厚さが測定される。ウエーハが目標厚さ：ｔ１まで研削されるとすると、研削前において元の厚さ：ｔ２がまず測定され、（ｔ２−ｔ１）が研削量とされる。なお、ウエーハ側ハイトゲージ２７の変動プローブ２７ａが接触するウエーハの厚さ測定ポイントは、図３（ａ）および図４（ａ）の破線で示すようにウエーハ１の外周縁（デバイス形成領域４の外周縁）に近い外周部が好適である。

以上が基台１１上の加工エリア１１Ａに係る構成であり、次に、着脱エリア１１Ｂについて図２を参照して説明する。
着脱エリア１１Ｂの中央には、上下移動する２節リンク式のピックアップロボット７０が設置されている。そしてこのピックアップロボット７０の周囲には、上から見て反時計回りに、供給カセット７１、位置合わせ台７２、供給アーム７３、回収アーム７４、スピンナ式洗浄装置７５、回収カセット７６が、それぞれ配置されている。

カセット７１、位置合わせ台７２および供給アーム７３はウエーハをチャックテーブル３０に供給する手段であり、回収アーム７４、洗浄装置７５およびカセット７６は、裏面研削が終了したウエーハをチャックテーブル３０から回収して次工程に移すための手段である。カセット７１，７６は複数のウエーハを水平な姿勢で、かつ上下方向に一定間隔をおいて積層状態で収容するもので、基台１１上の所定位置にセットされる。

ピックアップロボット７０によって供給カセット７１内から１枚のウエーハが取り出されると、そのウエーハは保護テープ７が貼られていない裏面側を上に向けた状態で位置合わせ台７２上に載置され、ここで一定の位置に決められる。次いでウエーハは、供給アーム７３によって位置合わせ台７２から取り上げられ、着脱位置で待機しているチャックテーブル３０上に載置される。

一方、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂによって裏面が研削され、着脱位置に位置付けられたチャックテーブル３０上のウエーハは回収アーム７４によって取り上げられ、洗浄装置７５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置７５で洗浄処理されたウエーハは、ピックアップロボット７０によって回収カセット７６内に移送、収容される。

上記位置合わせ台７２は、中央の回転テーブル７２ａと、この回転テーブル７２ａの周囲に放射状に配され、回転テーブル７２ａの中心に対して進退する複数のピン７２ｂとを備えている。ウエーハ１はピックアップロボット７０によって回転テーブル７２ａ上に裏面を上に向けて載置され、周囲に退避していた複数のピン７２ｂが回転テーブル７２ａ側に移動すると、それらピン７２ｂに押されて回転テーブル７２ａ上での位置が調整され、所定位置に位置決めされるようになっている。

基台１１上であって位置合わせ台７２の周囲の所定箇所には、ウエーハ１に形成された結晶方位マーク（図１の例ではノッチ６ａ）を検出する結晶方位センサ７２ｃが配設されている。この結晶方位センサ７２ｃは、発光部と受光部との組み合わせからなる透過型や反射型等の光センサが好適に用いられる。ウエーハ１のノッチ６ａは、該ウエーハ１を吸着固定した回転テーブル７２ａが回転することにより結晶方位センサ７２ｃで検出され、その検出位置で、あるいは検出位置からさらに所定角度回転した位置で、回転テーブル７２ａの回転が停止する。その停止位置が、供給アーム７３によるウエーハ１の取り上げ位置とされる。

この回転テーブル７２ａからのウエーハ取り上げ位置は、供給アーム７３から着脱位置にあるチャックテーブル３０にウエーハ１が移載され、次いでターンテーブル２０が回転してウエーハ１が粗研削位置および仕上げ研削位置に位置付けられた際に、これら各研削位置において、後述するようにノッチ６ａを避けてウエーハ裏面に適確に凹部８が形成され得る位置に設定され、常に一定方向とされる。

［３］ウエーハ位置調整治具
次に、本発明に係るウエーハ位置調整治具について、図７〜図９を参照して説明する。
まず、ここで図示する円盤状のチャックテーブル３０の枠体３１は、図９に示すように、外周面の下部に、全体厚さのおよそ半分程度の厚さの鍔部３３が形成されたものであり、チャックテーブル３０は、回転駆動される図示せぬチャックテーブルベースに固定される。チャックテーブルベースへの固定は、鍔部３３に厚さ方向に貫通形成された複数のねじ通し孔３４に通されるねじ３５を、チャックテーブルベースにねじ込んで締結することによりなされる。

チャックテーブル３０の吸着エリア３２は、枠体３１の鍔部３３よりも外径が小さい上部のテーブル部３６に設けられており、この場合、同心状の４つのエリアに分割されている。すなわち、中央エリア３２Ａから周囲に向かって３つの環状エリア３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが、多孔質ではあるが高密度の仕切部３２ｂによって区画されている。枠体３１には、各エリア３２Ａ〜３２Ｄの下面に連通する溝等の空気吸引通路３７が複数形成されており、さらにこれら空気吸引通路３７に連通してコンプレッサ等の空気吸引装置に接続される連絡通路３８が部分的に形成されている。

各エリア３２Ａ〜３２Ｄは、中央側から順に、例えば１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍといったように、ウエーハ１のサイズに応じた外径を有する。ウエーハ１を吸着、保持する際、ウエーハ１は吸着エリア３２の上面３２ａに略同心状に載置されるが、サイズによってはウエーハ１で覆われない（最小の中央エリア３２Ａはそのようなことはないが）エリアが生じ、そのエリアは、空気吸引が停止状態とされることが可能となっている。

チャックテーブル３０のテーブル部３６に、本実施形態のウエーハ位置調整治具（以下、治具と略称）９０が着脱可能に装着される。この治具９０は、一定幅の環状の平板部９１の外周縁部から下方に垂下する環状の側部９２が突出形成されたフレーム９３と、このフレーム９３をテーブル部３６に固定するねじ９４およびナット９５とから構成されている。平板部９１の内側の孔９１ａはウエーハ嵌合孔とされ、その径（平板部９１の内径）は、加工対象のウエーハ１の外径とほぼ同径であって、ウエーハ１が内側にぴったりと嵌合して動かない状態となる寸法に設定されている。また、フレーム９３の側部９２の内径はテーブル部３６の外径よりも僅かに大きく設定されており、側部９２の高さ（平板部９１からの突出量）は、テーブル部３６の高さよりも小さく設定されている。

図９に示すように、フレーム９３は、下に向けた側部９２の内側にテーブル部３６を嵌め込み、平板部９１をテーブル部３６の上面すなわちチャックテーブル上面３０Ａに載置して、チャックテーブル３０にセットされる。この状態で、側部９２の内径がテーブル部３６の外径よりも僅かに大きいことから、両者の間に生じる隙間量だけ、フレーム９３は径方向に移動可能である。そして、テーブル部３６の上面に載置されるウエーハ１は嵌合孔９１ａに嵌合され、フレーム９３とともに径方向に移動させられ、径方向の位置調整がなされる。図７に示すように、フレーム９３の側部９２には、チャックテーブル３０をチャックテーブルベースに固定するねじ３５の干渉から逃げてフレーム９３の正常に装着可能とする切欠き９２ａが形成されている。フレーム９３はウエーハ１を位置決めするためのものであり、このため、変形しにくい十分な強度を有する材料で形成される。その材料としては、金属、セラミックス、強化プラスチック等が挙げられる。

ねじ９４はいもねじであって、側部９２の周方向等分複数箇所（この場合、３箇所）に貫通形成された径方向に延びるねじ孔９２ｂに外側からねじ込まれ、ねじ９４に装着されるナット９５で、ねじ込み量が規制され、かつフレーム９３に固定されるようになっている。側部９２の外周面のねじ孔９２ｂの周囲は、接線方向に平行なナット９４の座面９２ｃが形成されている。ねじ９４は先端がテーブル部３６の外周面に当接させられ、これによってフレーム９３すなわち治具９０の径方向位置が位置決めされる。

この場合のねじ９４は一般的ないもねじでもよいが、テーブル部３６の外周面に当接する先端面が弾性的に当接する弾性機構を具備したものであればより好ましい。弾性機構は、ねじ９４の先端にゴム等の弾性部材を設けて構成することが簡便である。また、コイルばね等の圧縮ばねによって先端に配したボールを常に先端方向に付勢するプランジャ等も好適に採用される。

また、平板部９１には、フレーム９３をチャックテーブル３０にセットした状態で、テーブル部３６の外周縁を上方から目視して確認可能とする複数の確認孔９１ｂが形成されている。この場合、確認孔９１ｂはねじ孔９２ｂ間の中間点に配され、接線方向に延びる長孔状に形成されている。

［４］ウエーハ研削加工装置の動作
以上がウエーハ研削加工装置１０とウエーハ１をチャックテーブル３０に位置決めする治具９０の構成であり、次に、ウエーハ研削加工装置１０によりウエーハ１の裏面を研削して凹部８を形成する動作を説明する。

（Ａ）ウエーハ研削加工装置の加工サイクル
まず、ピックアップロボット７０によって、供給カセット７１内に収容された１枚のウエーハ１が、裏面側を上に向けて位置合わせ台７２の回転テーブル７２ａに載置され、位置合わせ台７２が作動してウエーハ１が上記取り上げ位置に位置決めされる。続いて供給アーム７３により、着脱位置で待機し、かつ真空運転されているチャックテーブル３０上に裏面側を上に向けてウエーハ１が載置される。

ウエーハ１においては表面に貼着された保護テープ７がチャックテーブル上面３０Ａ（吸着エリア３２の上面３２ａ）に密着し、裏面が露出する状態でその上面３０Ａに吸着、保持される。

次に、ターンテーブル２０が図２の矢印Ｒ方向に回転し、ウエーハ１を保持したチャックテーブル３０が粗研削ユニット４０Ａの下方の粗研削位置に停止する。この時、着脱位置には、次のチャックテーブル３０が位置付けられ、そのチャックテーブル３０には上記のようにして次に研削するウエーハ１がセットされる。

粗研削位置に位置付けられたウエーハ１に対し、厚さ測定ゲージ２５が上記のようにしてセットされ、ウエーハ１の厚さを測定可能な状態とする。そして、粗研削位置に位置付けられたウエーハ１の上方の粗研削ユニット４０Ａを、Ｘ軸送り機構５０によって軸間方向に適宜移動させ、粗研削砥石ホイール４５の水平方向位置を、凹部８を形成することが可能な位置に位置付ける。

ウエーハ１に対する粗研削砥石ホイール４５の水平方向の位置決めがなされたら、チャックテーブル３０を回転させることによりウエーハ１を一方向に回転させるとともに、粗研削砥石ホイール４５を高速回転させて粗研削ユニット４０ＡをＺ軸送り機構６０により下降させ、粗研削砥石ホイール４５の砥石４５ａをウエーハ１の裏面に押し付ける。

これによりウエーハ１の裏面はデバイス形成領域５に対応する領域のみが研削されていき、図６に示すように研削領域が凹部８となり、凹部８の周囲の外周余剰領域５は、元の厚さが残った環状凸部５Ａに形成される。裏面研削による凹部８の形成は、凹部８が形成されるデバイス形成領域４の厚さが厚さ測定ゲージ２５によって逐一測定されながら行われる。粗研削では、デバイス形成領域４は例えば２００〜１００μｍ、あるいは５０μｍ程度まで薄化されるが、いずれにしても仕上げ厚さよりも例えば２０〜４０μｍ程度厚い厚さまで研削される。

デバイス形成領域４が粗研削での目的厚さに至ったら、Ｚ軸送り機構６０による粗研削砥石ホイール４５の下降を停止し、一定時間そのまま粗研削砥石ホイール４５を回転させた後、粗研削ユニット４０Ａを上昇させて粗研削を終える。粗研削後のウエーハ１は、図６（ａ）に示すように、凹部８の底面４ａに、中心から放射状に多数の弧を描いた形状の研削条痕９ａが残留する。この研削条痕９ａは砥石４５ａ中の砥粒による破砕加工の軌跡であり、マイクロクラック等を含む機械的ダメージ層である。この機械的ダメージ層は次の仕上げ研削で除去されるものであるが、仕上げ研削では新たな研削条痕９ｂが形成される（図４（ａ）参照）。

粗研削を終えたウエーハ１は、ターンテーブル２０をＲ方向に回転させることによって仕上げ研削ユニット４０Ｂの下方の仕上げ研削位置に移送される。そして、予め着脱位置のチャックテーブル３０に保持されていたウエーハ１は粗研削位置に移送され、このウエーハ１は先行する仕上げ研削と並行して上記粗研削が施される。さらに、着脱位置に移動させられたチャックテーブル３０上には、次に処理すべきウエーハ１がセットされる。

ウエーハ１が仕上げ研削位置に位置付けられたら、仕上げ研削ユニット４０Ｂを、Ｘ軸送り機構５０によって軸間方向に適宜移動させ、上記粗研削の場合と同様の要領で、仕上げ研削砥石ホイール４６の水平方向位置を、粗研削で形成された凹部８に対応した凹部形成位置に位置付ける。ここでも凹部形成位置はウエーハ１の回転中心よりもターンテーブル２０の外周側となる。

次いで、チャックテーブル３０を回転させることによりウエーハ１を一方向に回転させるとともに、仕上げ研削ユニット４０Ｂの仕上げ研削砥石ホイール４６を高速回転させ、仕上げ研削ユニット４０ＢをＺ軸送り機構６０により下降させ、砥石４６ａをウエーハ１の裏面に形成された凹部８の底面４ａに押し付け、該底面４ａを研削する。この仕上げ研削の際にも、ウエーハ１の厚さを厚さ測定ゲージ２５によって測定しながら行う。

これにより凹部８の底面４ａが仕上げ研削用の砥石４６ａで研削される。仕上げ研削量は、目的とする半導体チップ３の厚さにデバイス形成領域４が至るまでであり、その厚さまで研削されたら、Ｚ軸送り機構６０による仕上げ研削砥石ホイール４６の下降を停止し、一定時間そのまま仕上げ研削砥石ホイール４６を回転させた後、仕上げ研削ユニット４０Ｂを上昇させて仕上げ研削を終える。なお、上記したように、仕上げ研削の際に環状凸部５Ａの内周側面５ａを仕上げ研削したい場合には、砥石４６ａの外径をそれが可能な寸法に設定する。

ここで、粗研削および仕上げ研削の好適な運転条件例を挙げておく。粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂとも、砥石ホイール４５，４６の回転速度は３０００〜５０００ＲＰＭ、チャックテーブル３０の回転速度は１００〜３００ＲＰＭである。また、粗研削ユニット４０Ａの加工送り速度である下降速度は３〜５μｍ／秒、仕上げ研削ユニット４０Ｂの下降速度は０．３〜１μｍ／秒である。

並行して行っていた仕上げ研削と粗研削をともに終えたら、ターンテーブル２０をＲ方向に回転させ、仕上げ研削が終了したウエーハ１を着脱位置まで移送する。これにより、後続のウエーハ１は粗研削位置と仕上げ研削位置にそれぞれ移送される。着脱位置に位置付けられたチャックテーブル３０上のウエーハ１は回収アーム７４によって洗浄装置７５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置７５で洗浄処理されたウエーハ１は、ピックアップロボット７０によって回収カセット７６内に移送、収容される。

以上が、１枚のウエーハ１の裏面側のデバイス形成領域４のみを半導体チップ３の厚さまで薄化すると同時に、裏面に凹部８を形成するサイクルである。本実施形態のウエーハ研削加工装置１０によれば、上記のようにターンテーブル２０を間欠的に回転させながら、ウエーハ１に対して粗研削位置で粗研削を、また、仕上げ研削位置で仕上げ研削を並行して行うことにより、複数のウエーハ１の研削処理が効率よく行われる。

［５］ウエーハ位置調整治具の作用
次に、本実施形態の治具９０の使用方法ならびに作用等を説明する。治具９０は、上記のように作動するウエーハ研削加工装置１０が実際に運転される前に使用されるもので、着脱位置に位置するチャックテーブル３０に対して供給アーム７３から一定の位置にウエーハ１が移載されるように、次の模擬動作によってその移載位置を事前に調整して決定するものである。

まず、治具９０をチャックテーブル３０のテーブル部３６に装着し、テーブル部３６に対するフレーム９３の径方向位置（水平方向の位置）を、ウエーハ裏面の適切な位置に凹部８が形成される位置に調整し、ねじ９４によって固定する。フレーム９３の位置調整は、まず、テーブル部３６にフレーム９３を嵌め込み、確認孔９１ｂから視認されるテーブル部３６の外周縁を見ながらフレーム９３の位置を概ね決めて、ねじ９４をテーブル部３６に当接するまで締め込み、仮止めする。次に、ねじ９４のねじ込み量を調節してフレーム９３の位置を最終的に決定し、ねじ９４にナット９５を締め付けてフレーム９３を固定する。

この状態から、模擬動作として供給アーム７３からウエーハ１をチャックテーブル３０上に移載し、その際に、ウエーハ１がフレーム９３の平板部９１の内周部分に掛かることなく嵌合孔９１ａにぴったりと嵌合するか否かが確認される。ウエーハ１が嵌合孔９１ａに嵌合した場合には、装置の設定変更の必要はなく、治具９０がチャックテーブル３０から取り外され、実際の運転が開始される。一方、チャックテーブル３０への移載位置が嵌合孔９１ａからずれていた場合には、装置設定の変更が必要と判断され、供給アーム７３のチャックテーブル３０上での停止位置や回転テーブル７２ａからの取り上げ位置を調整したり、位置合わせ台７２のピン７２ｂの動作量を調整したりする。

このように位置決めされるウエーハ１の位置は、粗研削位置および仕上げ研削位置で凹部８が形成される位置に応じたものとされる。ウエーハ裏面に形成する凹部８は、デバイス形成領域４に対応する領域であって図１０の円弧線１ａで描いた部分のように、ノッチ６ａを回避した円形の領域に調整される。ウエーハ裏面に形成される凹部８はウエーハ１に対して偏心しており、凹部８の中心はノッチ６ａとは１８０°反対側に僅かにずれた位置にある。したがって凹部８の形成によって凹部８の周囲に形成される元の厚さの環状凸部５Ａの幅は、ノッチ６ａ付近が最も広く、ノッチ６ａから最も離れた位置において例えば２〜３ｍｍが確保されて最も狭いものとなる。したがって、ウエーハ１は回転中心がチャックテーブル３０の回転中心よりもノッチ６ａ側にずれて位置決めされるべきで、このずれ量に基づいて事前に治具９０の位置が調整される。

ところで、図１等に示したウエーハ１には、結晶方位を示すマークとしてノッチ６ａが形成されているが、結晶方位マークとしては、図１０に示すオリエンテーションフラット６ｂが採用される場合もある。このようなオリエンテーションフラット６ｂが形成されたウエーハ１には、オリエンテーションフラット６ｂを回避して円弧線１ａより後退した円弧線１ｂで描いた部分に凹部８が形成される。

オリエンテーションフラット６ｂが形成されたウエーハ１においては、ノッチ６ａを形成した場合に比べて形成される凹部８は小さく、環状凸部５Ａの幅は、オリエンテーションフラット６ｂ付近では例えば２倍程度（例えば４〜８ｍｍ程度）と大きくなる。すなわち、オリエンテーションフラット６ｂ付近では、最も径方向中心近くに後退している部分から最低でも２〜３ｍｍの環状凸部５Ａの幅を確保したいので、凹部８の中心がその分オリエンテーションフラット６ｂと逆の径方向にずれることになる。これを実現するためには、治具９０により、チャックテーブル３０の回転中心とウエーハ１の中心を合致させた位置から水平方向にオリエンテーションフラット６ｂが後退している量に相当する距離をずらすことになる。

例えば、ウエーハ１の直径が１５０ｍｍでオリエンテーションフラット６ｂによる後退量が１０ｍｍ、環状凸部５Ａの幅を３ｍｍ確保する場合には、凹部８の直径は１３４ｍｍとなり、凹部８の中心とチャックテーブル３０の回転中心を合致させるようにウエーハ１をテーブル部３６に載置することになる。本実施形態では、そのようなチャックテーブル３０に対するウエーハ１の位置を着脱位置において決定することが、治具９０を用いることによって容易にできるわけである。なお、本実施形態のウエーハ研削加工装置１０では、チャックテーブル３０が３つあり、それぞれのチャックテーブル３０上に対して治具９０によりウエーハ１は一定の位置に載置される。

このように複数のチャックテーブル３０を備えたも装置においては、治具９０が装着されるテーブル部３６の外径にばらつきがある場合がある。そこで、フレーム９３をテーブル部３６に位置調整して固定するねじ９４は、テーブル部３６の外周面に当接する先端面が弾性的に当接する弾性機構を具備したものが好ましい。弾性機構は、ねじ９４の先端にゴム等の弾性部材を設けて構成することが簡便である。また、コイルばね等の圧縮ばねによって先端に配したボールを常に先端方向に付勢するプランジャ等も好適に採用される。このようにねじ９４に弾性機構を付加すれば、テーブル部３６の外径にばらつきがあった場合にも、そのばらつきを弾性機構が吸収し、どのチャックテーブル３０に対してもウエーハ１の位置を一定とすることができる。

［６］研磨加工装置への適用
上記実施形態は、本発明に係るウエーハ位置調整治具９０をウエーハ研削加工装置１０に適用した例であるが、このウエーハ位置調整治具９０は、図１１に示すようなウエーハ研磨加工装置にも適用可能である。なお、図１１で図２と同一構成要素には同一の符合を付してあり、それらについては簡略的に説明する。

このウエーハ研磨加工装置１４は、上記研削加工装置１０で研削加工されたウエーハ１の裏面を研磨して仕上げるものであり、コラム１２は１つ設けられ、このコラム１２に、研磨ユニット８０が昇降可能に装着されている。研磨ユニット６０は、上記研削ユニット３０と同様の構成であって、スピンドルハウジング３１、モータ３３等を備えており、スピンドルシャフトのフランジに、研磨工具８１が取り付けられている。研磨工具８１は、シリカなどの酸化金属砥粒を含浸した研磨布などからなり、仕上げ研削後の上記ウエーハ１の凹部８の底面４ａを研磨し、これによって研削条痕９ｂが消滅して底面４ａが鏡面に仕上げられるものである。

基台１１の加工エリア１１Ａには、テーブルベース１７がＹ方向に移動自在に設けられおり、このテーブルベース１７上に、回転式のチャックテーブル３０が取り付けられている。テーブルベース１７の移動方向両端部には蛇腹状のカバー１９Ａ，１９Ｂの一端がそれぞれ取り付けられており、これらカバー１９Ａ，１９Ｂの他端は、コラム１２と、コラム１２に対向するピット１８の内壁面に、それぞれ取り付けられている。これら、カバー１９Ａ，１９Ｂは、テーブルベース１７の移動路を覆い、その移動路に研磨屑等が落下することを防ぐもので、テーブルベース１７の移動に伴って伸縮する。

この研磨加工装置１４では、チャックテーブル３０に吸着、保持されたウエーハ１は、テーブルベース１７がＹ方向に移動することにより、着脱エリア１１Ｂに近接した着脱位置と研磨ユニット８０の下方の加工位置との間を往復移動させられる。ウエーハ１は、供給アーム７３から着脱位置にあるチャックテーブル３０に、凹部８が形成された裏面を上に向けた状態に移載されて吸着、保持され、次いで、加工位置に移動させられ、研磨ユニット６０により凹部８の底面４ａが研磨される。そして、研磨加工が終了して着脱位置に位置付けられたウエーハ１は、上記実施形態と同様にして回収アーム７４により洗浄装置７５まで搬送されて洗浄され、さらにピックアップロボット７０により回収カセット７６内に移送、収容される。

この研磨加工装置１４のチャックテーブル３０にも、上記研削加工装置１０で説明した要領と全く同様にして上記ウエーハ位置調整治具９０が装着され、チャックテーブル３０に対するウエーハ１の位置決めを行うことができる。

本発明の一実施形態により裏面研削されて凹部が形成されるウエーハの構成を示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 本発明の一実施形態に係るウエーハ研削加工装置の斜視図である。 同装置が備える粗研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 同装置が備える仕上げ研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 同装置の粗研削側の研削ユニットの取付構造および凹部形成位置を示す平面図である。 裏面に凹部が形成されたウエーハの（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。 一実施形態に係るウエーハ位置調整治具がチャックテーブルに装着された状態を示す斜視図である。 同ウエーハ位置調整治具の平面図である。 同ウエーハ位置調整治具がチャックテーブルに装着された状態の断面図である。 ウエーハ裏面に形成する凹部の領域を示すウエーハ裏面図である。 一実施形態のウエーハ位置調整治具が適用可能な研磨加工装置の斜視図である。

符号の説明

１…半導体ウエーハ
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス形成領域
８…凹部
１０…ウエーハ研削加工装置（加工装置）
１４…ウエーハ研磨加工装置（加工装置）
３０…チャックテーブル（ウエーハ保持手段）
３０Ａ…チャックテーブル上面
３６…テーブル部
４０Ａ…粗研削ユニット
４０Ｂ…仕上げ研削ユニット
４５…粗研削砥石ホイール（加工ホイール）
４５ａ，４６ａ…砥石（加工部材）
４６…仕上げ研削砥石ホイール（加工ホイール）
９０…ウエーハ位置調整治具
９１ａ…ウエーハ嵌合孔
９３…フレーム
９４…ねじ（フレーム位置調整固定手段）
９５…ねじ（フレーム位置調整固定手段）

Claims (2)

1. 表面にデバイスが形成された円盤状のウエーハよりも大径で、該ウエーハを吸着、保持する円形状のウエーハ保持面を有する円形の枠体を備え、回転駆動機構によって軸回りに回転させられるウエーハ保持手段と、
   加工面が前記ウエーハ保持手段の前記ウエーハ保持面と平行に対向する状態に設けられる環状の加工部材を備えた加工ホイールと、
   該加工ホイールを回転させるとともに、前記ウエーハ保持手段に保持されたウエーハの被加工面に前記加工部材を押圧させる加工ホイール駆動手段とを備えた加工装置に具備され、
   前記ウエーハ保持手段の前記ウエーハ保持面に密着して保持されるウエーハの保持位置を位置決めするためのウエーハ位置調整治具であって、
   前記ウエーハ保持手段の前記枠体に、前記ウエーハ保持面の任意の径方向に沿って移動可能に嵌め込まれ、その状態で、前記ウエーハ保持面に載置されるウエーハが嵌合可能なウエーハ嵌合孔を有する環状のフレームと、
   該フレームの、前記枠体に対する前記径方向の位置を調整し、かつ枠体にフレームを着脱可能に固定するフレーム位置調整固定手段と
   を備えることを特徴とする加工装置のウエーハ位置調整治具。
2. 前記フレーム位置調整固定手段は、前記フレームを前記保持手段の前記枠体に対して弾性的に接触させる弾性機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置のウエーハ位置調整治具。

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