JP2010005717A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 研削又は研磨された被加工物の外周状態を確認可能な加工装置を提供することである。
【解決手段】 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の裏面を所望の厚みに研削又は研磨する加工手段と、研削又は研磨された被加工物を洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置と、該スピンナ洗浄装置を制御する制御手段とを備えた加工装置であって、前記スピンナ洗浄装置は、被加工物と略同径以上の径を有し被加工物を保持して回転するスピンナテーブルと、被加工物へ洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、該スピンナテーブルの被加工物保持面より上方に配置され、洗浄及びスピン乾燥された被加工物の外周部を撮像して破損を検出する照明手段を含む撮像手段とを具備したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削又は研磨する加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面に形成され、個々のデバイスが分割予定ラインによって区画された半導体ウエーハは研削・研磨装置によって裏面が研削又は研磨されて所望の厚みへ加工された後、ダイシング装置等によって分割予定ラインが切削されて個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、これらの半導体ウエーハ等の被加工物を例えば、１００μｍ以下更には５０μｍ以下と非常に薄く研削することが要求されている。
特開２００６−２１２６４号公報

しかし、被加工物を１００μｍ以下更には５０μｍ以下と非常に薄く研削又は研磨することは難しく、特に半導体ウエーハではその外周断面形状がＲ形状となっていることから、裏面を薄く研削するとこのＲエッジ部分がシャープな形状となり、研削中にエッジ部分がばたつき、半導体ウエーハ外周に欠けや割れ等の破損が発生してしまう恐れがある。

そこで、研削又は研磨後の半導体ウエーハ外周を別途検査装置で検査して破損の有無を確認した後、破損が発生していない半導体ウエーハを後工程へまわす場合がある。

ところが、薄く形成された半導体ウエーハ等の被加工物は破損し易く、研削・研磨装置で研削又は研磨された後に別途検査装置へ搬送して、検査装置のテーブル上へ載置等することで破損してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研削又は研磨された被加工物の外周部分の状態を確認可能な加工装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の裏面を所望の厚みに研削又は研磨する加工手段と、研削又は研磨された被加工物を洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置と、該スピンナ洗浄装置を制御する制御手段とを備えた加工装置であって、前記スピンナ洗浄装置は、被加工物と略同径以上の径を有し被加工物を保持して回転するスピンナテーブルと、被加工物へ洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、該スピンナテーブルの被加工物保持面より上方に配置され、洗浄及びスピン乾燥された被加工物の外周部を撮像して破損を検出する照明手段を含む撮像手段と、を具備したことを特徴とする加工装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明において、前記撮像手段によって外周部が撮像された後の被加工物を収容する収容カセットと、前記スピンナテーブル上の被加工物を該収容カセットへと搬入する搬入手段とを更に具備し、前記収容カセットは被加工物を収容する被加工物収容部を複数有し、前記制御手段は、前記撮像手段によって検出された被加工物の破損情報を記憶するとともに、破損情報を有する被加工物が収容された該被加工物収容部の位置を記憶する記憶部を有することを特徴とする加工装置が提供される。

請求項１記載の発明によると、研削又は研磨されて洗浄及びスピン乾燥された被加工物はその外周が撮像手段によって撮像されるため、スピンナテーブル上で各被加工物外周に破損があるか否かを確認できるので、別途検査装置を使用する必要がなく工程を削減できる。また、被加工物の移動も生じないため、ハンドリング時の破損を防止できる。

請求項２記載の発明によると、各被加工物の破損情報と被加工物が収容された収容カセットの被加工物収容位置とは対応して制御手段に記憶されるため、複数の被加工物の研削を終了した後に、破損した被加工物が収容カセットのどの位置に収容されているかを判別でき、どれが破損した被加工物であるかを容易に検出できる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハ１１の斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。このノッチ２１の方向は、ストリート１３に平行である。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の研削時には、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように形成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する研削装置２を図３を参照して説明する。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジング４の後方には二つのコラム６ａ６ｂが垂直に立設されている。

コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。

粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。

仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。

仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。

研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。

ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸着チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。

ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

ハウジング４の前側部分には、ウエーハカセット５０と、リンク５１及びハンド５２を有するウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、研削されたウエーハを洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置６４と、スピンナ洗浄装置６４で洗浄及びスピン乾燥された研削後のウエーハを収容する収容カセット６６が配設されている。

スピンナ洗浄装置６４は、研削された半導体ウエーハを吸引保持して回転するスピンナテーブル６８を有している。スピンナテーブル６８は半導体ウエーハの直径と概略同径以上の直径を有している。

図４に示すように、スピンナテーブル６８はウエーハ１１を吸着保持するポーラス吸着部７０と、ポーラス吸着部７０を囲繞する例えばＳＵＳ等の金属から形成された基台７２とから構成される。好ましくは、基台７２の上面７２ａは乱反射面に形成されている。ポーラス吸着部７０の上面（ウエーハ保持面）と基台７２の上面７２ａは面一に形成されている。

スピンナ洗浄装置６４は、スピンナテーブル６８に吸着保持された研削済みのウエーハに向けて洗浄水を供給する図示しない洗浄水供給ノズルを有している。スピンナ洗浄装置６４のカバー７４には、半導体ウエーハ１１の外周部を撮像する撮像手段７６が下向きに取り付けられている。図４に示すように、撮像手段７６には撮像時にウエーハ１１の外周部を照明する照明手段７８が取り付けられている。

仕上げ研削の終了したウエーハが、ターンテーブル４４を回転することによりウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられると、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２の吸着パッド６２ｂがウエーハを吸着し、アンローディングアーム６２が旋回することにより、ウエーハはスピンナ洗浄装置６４のスピンナテーブル６８に搬送され、スピンナテーブル６８により吸引保持される。

スピンナテーブル６８に保持されたウエーハは、洗浄水供給ノズルから洗浄水を供給しながらスピンナテーブル６８を約８００ｒｐｍで回転しながら洗浄され、洗浄後には洗浄水供給ノズルからの洗浄水の供給を絶ってスピンナテーブル６８を約３０００ｒｐｍ等の高速で回転させて洗浄後のウエーハをスピン乾燥する。

洗浄及びスピン乾燥されたウエーハ１１の外周エッジ部は、照明手段７８でウエーハ１１の外周エッジ部及びスピンナテーブル６８の基台７２の上面７２ａを照明しながら撮像手段７６で撮像される。

ウエーハ１１の裏面は鏡面加工されているため、照明手段７８からの照明光はウエーハ１１の外周エッジ部で鏡面反射される。一方、スピンナテーブル６８の基台７２の上面７２ａは鏡面に加工されていないため、照明光はスピンナテーブル６８の基台７２の上面７２ａにより乱反射される。

その結果、ウエーハ１１の外周エッジ部は白っぽく撮像され、スピンナテーブル６８の基台７２の上面７２ａは乱反射のため黒っぽく撮像されるため、ウエーハ１１の外周エッジ部を明瞭に検出することができる。

スピンナテーブル６８を回転しながら撮像手段７６により連続的に撮像することにより、ウエーハ１１の外周部に形成された欠けや割れ等の破損を容易に検出することができる。

ウエーハ外周部の欠けや割れ等の検出を終了したウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２により吸着保持され、ウエーハ搬送ロボット５４により搬送されて図５に示す収容カセット６６のウエーハ収容部（ウエーハ収容棚）８０中に収容される。図５に示されるように、収容カセット６６は複数のウエーハ収容部（ウエーハ収容棚）８０を有している。８２は取っ手である。

本実施形態によって、撮像手段７６でウエーハ１１の外周部を撮像して欠けや割れ等の破損を検出すると、ウエーハ１１の破損情報とウエーハ１１が収容された収容カセット６６の収容位置（ウエーハ収容部８０の位置）とは対応して研削装置２のコントローラに記憶される。

その結果、複数のウエーハ１１の研削が終了した後に、破損したウエーハ１１が収容カセット６６のどの位置に収容されているかを判別することができ、破損が検出されたウエーハ１１を後工程にまわさずに排除することができる。

このように、本実施形態によると、薄く研削されて洗浄及びスピン乾燥されたウエーハ１１は撮像手段７６によってその外周が撮像されるため、スピンナテーブル６８上で各ウエーハ１１の外周に破損があるか否かを確認できる。従って、別途検査装置を使用する必要が無く、検査装置による検査工程を削減できる。また、ウエーハ１１の移動も生じないため、ハンドリング時の破損を防止できる。

なお、上述した実施形態の研削装置２は、粗研削ユニット１０と仕上げ研削ユニット２８を具備しているが、仕上げ研削ユニット２８に替えて研磨バフが先端に装着された研磨ユニットを設けるようにすれば、研削されたウエーハの裏面を鏡面に研磨することもできる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 本発明実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。 半導体ウエーハの外周エッジ部の撮像時の状態を示す模式図である。 収容力セットの正面図である。

符号の説明

２ 研削装置
１０ 粗研削ユニット
１１ 半導体ウエーハ
１３ ストリート
１５ デバイス
２１ ノッチ
２８ 仕上げ研削ユニット
４４ ターンテーブル
４６ チャックテーブル
６０ ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）
６２ ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）
６４ スピンナ洗浄装置
６６ 収容力セット
６８ スピンナテーブル
７６ 撮像手段
７８ 照明手段

Claims (2)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の裏面を所望の厚みに研削又は研磨する加工手段と、研削又は研磨された被加工物を洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置と、該スピンナ洗浄装置を制御する制御手段とを備えた加工装置であって、
   前記スピンナ洗浄装置は、被加工物と略同径以上の径を有し被加工物を保持して回転するスピンナテーブルと、
   被加工物へ洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、
   該スピンナテーブルの被加工物保持面より上方に配置され、洗浄及びスピン乾燥された被加工物の外周部を撮像して破損を検出する照明手段を含む撮像手段と、
   を具備したことを特徴とする加工装置。
2. 前記撮像手段によって外周部が撮像された後の被加工物を収容する収容カセットと、
   前記スピンナテーブル上の被加工物を該収容カセットへと搬入する搬入手段とを更に具備し、
   前記収容カセットは被加工物を収容する被加工物収容部を複数有し、
   前記制御手段は、前記撮像手段によって検出された被加工物の破損情報を記憶するとともに、破損情報を有する被加工物が収容された該被加工物収容部の位置を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１記載の加工装置。

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