JP2023171983A - 研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送パッドの吸着面に、研削屑、または、研削屑を含む噴霧が吸着面に付着しないようにして、吸着面の洗浄を不要にすることができる研削装置を提供する。
【解決手段】スピンナテーブル（４２）で吸引保持したウェーハＷを洗浄液で洗浄するスピンナ洗浄機構（２７）と、該チャックテーブル（４３）から該スピンナテーブル（４２）にウェーハ（Ｗ）を搬送パッド（３８）で保持し搬送する搬送機構（３６）と、制御部（９０）とを備える研削装置であって、該制御部（９０）は、加工室内（８０、８１）でチャックテーブル（４３）に保持されたウェーハＷを該砥石で研削加工しているときに、該搬送パッド（３８）を、該搬送機構（３６）によって該スピンナテーブル（４２）の上方に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置に関する。

半導体製造に用いられる研削装置では、チャックテーブルで吸引保持されたウェーハに対し、回転する研削砥石を接触させて研削している。この際、研削屑が発生する。研削屑は、周囲に飛散することで、研削加工したウェーハの不良を発生させる問題がある。

例えば、研削工程の際、研削砥石の近くで待機している搬送パッドの吸着面に付着することがある。そして、次に研削加工したウェーハを吸引保持したときに、吸着面とウェーハとの間に研削屑が介在して、研削屑によってウェーハを破損させることがある。

特許文献１の研削装置では、加工室内においてチャックテーブルに保持されたウェーハに研削水を供給して環状の砥石で研削している。加工室内で加工を行い、さらに、加工室の出入口に水シールを形成することで、研削屑、または、研削屑を含む噴霧を加工室の外に排出しないようにしている。

特許文献２の研削装置では、吸着面を洗浄する洗浄ユニットを配置している。搬送パッドの吸着面に研削屑が付着した場合、洗浄ユニットで研削屑を洗い流し、吸着面を清潔にすることができる。

特開２０１０－０９４７８５号公報 特開２０１２－０７６１７１号公報

半導体製造に用いられる研削装置において、製造効率を上げるために、より簡易な装置構成と簡易な手法で、搬送パッドの吸着面を綺麗な状態で維持する必要がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、研削屑、または、研削屑を含む噴霧が搬送パッドの吸着面に付着しないようにして、吸着面の洗浄を不要にする研削装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の研削装置は、保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、該保持面に保持されたウェーハを砥石で研削する研削機構と、ウェーハと該砥石とに水を供給するノズルと、該チャックテーブルと該砥石と該ノズルとを収容する加工室と、該チャックテーブルを該保持面に平行な方向で該加工室内と該加工室外とに移動させる移動機構と、スピンナテーブルで吸引保持したウェーハを洗浄液で洗浄するスピンナ洗浄機構と、該チャックテーブルから該スピンナテーブルにウェーハを搬送パッドで保持し搬送する搬送機構と、制御部とを備える研削装置であって、該制御部は、該加工室内で該チャックテーブルに保持されたウェーハを該砥石で研削加工しているときに、該搬送パッドを、該搬送機構によって該スピンナテーブルの上方に移動させる。

さらに、該スピンナ洗浄機構でウェーハを洗浄する洗浄時間を設定する洗浄時間設定部と、該チャックテーブルの該保持面に保持されたウェーハを該砥石で研削する研削レシピを設定する研削レシピ設定部と、該研削レシピ設定部に設定した研削レシピから研削時間を算出する研削時間算出部と、を備え、該制御部は、該研削時間算出部が算出した該研削時間と、該洗浄時間設定部で設定した洗浄時間とを比較して該研削時間が該洗浄時間より長いとき、該搬送パッドを該スピンナ洗浄機構に移動させる、ことが好ましい。

本発明の研削装置によれば、搬送パッドの吸着面に、研削屑、または、研削屑を含む噴霧が吸着面に付着しないようにして、吸着面の洗浄を不要にすることができる。

本実施形態の研削装置を示す斜視図である。 本実施形態の研削装置の搬送パッドを、搬送機構によってスピンナテーブルの上方に移動させた状態の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本実施形態に係る研削装置について説明する。図１は、本実施形態に係る保護部材形成装置の全体を示している。図２は、本実施形態に係る研削装置の搬送パッドを、搬送機構によってスピンナテーブルの上方に移動させた状態を示している。

各図に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な関係にある。Ｘ軸方向とＹ軸方向は略水平な方向であり、Ｚ軸方向は上下方向（垂直方向）である。各図において、Ｘ軸方向を示す両矢線のうち、Ｘの文字が付されている側を左方とし、Ｘの文字が付されていない側を右方とする。Ｙ軸方向を示す両矢線のうち、Ｙの文字が付されている側を前方とし、Ｙの文字が付されていない側を後方とする。Ｚ軸方向を示す両矢線のうち、Ｚの文字が付されている側を上方とし、Ｚの文字が付されていない側を下方とする。

図１に示すように、研削装置１は、ウェーハＷに対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。ウェーハＷは、略円板状に形成されており、カセットＣに収容された状態で研削装置１に搬入される。なお、ウェーハＷは、研削対象になる板状のワークであればよく、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体基板でもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよいし、さらに半導体製品のパッケージ基板等でもよい。ウェーハＷは、裏面（図１中上面）が研削加工される被研削面とされ、表面（図１中下面）には保護テープＴが貼着される。

研削装置１の基台１１の前側には、複数のウェーハＷが収容された一対のカセットＣが載置されている。一対のカセットＣの後方には、カセットＣに対してウェーハＷを出し入れするカセットロボット１６が設けられている。カセットロボット１６の両斜め後方には、加工前のウェーハＷを位置決めする位置決め機構２１と、加工済みのウェーハＷを洗浄するスピンナ洗浄機構２６とが設けられている。位置決め機構２１とスピンナ洗浄機構２６の間には、加工前のウェーハＷをチャックテーブル４２に搬入する搬入機構３１と、チャックテーブル４２から加工済みのウェーハＷを搬出する搬送機構３６とが設けられている。

カセットロボット１６は、多節リンクからなるロボットアーム１７の先端にハンド部１８を設けて構成されている。カセットロボット１６では、カセットＣから位置決め機構２１に加工前のウェーハＷが搬送される他、スピンナ洗浄機構２６からカセットＣに加工済みのウェーハＷが搬送される。位置決め機構２１は、仮置きテーブル２２の周囲に、仮置きテーブル２２の中心に対して進退可能な複数の位置決めピン２３を配置して構成される。位置決め機構２１では、仮置きテーブル２２上に載置されたウェーハＷの外周縁に複数の位置決めピン２３が突き当てられることで、ウェーハＷの中心が仮置きテーブル２２の中心に位置決めされる。

搬入機構３１は、基台１１上で旋回可能な搬入アーム３２の先端に搬入パッド３３を設けて構成される。搬入機構３１では、搬入パッド３３によって仮置きテーブル２２からウェーハＷが持ち上げられ、搬入アーム３２によって搬入パッド３３が旋回されることでチャックテーブル４２にウェーハＷが搬入される。搬送機構３６は、基台１１上で旋回可能な搬送アーム３７の先端に搬送パッド３８を設けて構成される。搬送機構３６では、搬送パッド３８によってウェーハＷが吸引保持されてチャックテーブル４２から持ち上げられ、搬送アーム３７によって搬送パッド３８が旋回されることでチャックテーブル４２からウェーハＷが搬出される。搬送パッド３８の下面には、多孔質のポーラス板によってウェーハＷを吸引保持する吸着面が形成され、吸着面は吸引源に接続されている。

スピンナ洗浄機構２６は、スピンナテーブル２７に向けて洗浄水または乾燥エアを噴射するノズル２８と、洗浄時にスピンナ洗浄機構２６を覆うカバー２９、を設けて構成される。スピンナ洗浄機構２６では、スピンナテーブル２７がウェーハＷを保持する。基台１１内からカバー２９が上昇して、スピンナ洗浄機構２６を覆う。カバー２９で覆われたスピンナ洗浄機構２６内で洗浄水がノズルから噴射されてウェーハＷがスピンナ洗浄された後、乾燥エアが吹き付けられてウェーハＷが乾燥される。

また、スピンナ洗浄機構２６を覆うカバー２９をカセットＣ側と移動機構４１側に分割し、カセットＣ側のカバーと移動機構４１側のカバーが、それぞれ個別に昇降する構成としてもよい。

また、スピンナ洗浄機構２６の他の形態として、ウェーハＷを保持したスピンナテーブル２７が基台１１内に降下されて、洗浄する構成としてもよい。この場合、基台１１内で洗浄水が噴射されてウェーハＷがスピンナ洗浄された後、乾燥エアが吹き付けられてウェーハＷが乾燥される。

搬入機構３１及び搬送機構３６の後方には、３つのチャックテーブル４２が周方向に均等間隔で、回転可能に配置された移動機構（ターンテーブル）４１が設けられている。各チャックテーブル４２の上面には、保護テープＴを介してウェーハＷを吸引保持する保持面４３が形成されている。

移動機構４１が１２０度間隔で間欠回転することで、ウェーハＷが搬入及び搬出される搬入出位置４５ａ、粗研削機構（研削機構）４６に対峙する粗研削位置４５ｂ、仕上げ研削機構（研削機構）５５に対峙する仕上げ研削位置４５ｃの順に位置付けられる。粗研削位置４５ｂでは、粗研削機構５０によってウェーハＷが所定の厚みまで粗研削される。仕上げ研削位置４５ｃでは、仕上げ研削機構５５によってウェーハＷが仕上げ厚みまで仕上げ研削される。移動機構４１の周囲には、コラム１２、１３が立設されている。

移動機構４１の軸心上部には、粗研削位置４５ｂ及び仕上げ研削位置４５ｃの近傍にはそれぞれ、チャックテーブル４２の保持面高さを測定する第１の測定手段４４ａと、ウェーハＷの上面高さを測定する第２の測定手段４４ｂとが設けられている。第１の測定手段４４ａ及び第２の測定手段４４ｂは、共に接触式のハイトゲージで構成される。

移動機構４１の周囲には、粗研削機構５０、および、仕上げ研削機構５５をそれぞれ覆い、粗研削加工室８０、および、仕上げ研削加工室８１が設けられている。各加工室は、箱形状のカバー部材８２によって形成されている。カバー部材８２には、移動機構４１が回転した際、チャックテーブル４２が、加工室に出入り可能となるように開口した開口壁８３が設けられている。チャックテーブル４２が、保持面４３に平行な方向で加工室内と加工室外とに移動できる構成になっている。

各加工室内には、チャックテーブル４２が保持しているウェーハＷと砥石とに水を供給するノズル（不図示）が設けられている。ウェーハＷと砥石とに水を供給するノズルの位置は、特に限定はされず、加工室内のいずれかの場所に設けてもよく、または、研削機構の研削ホイール５３、５８から供給する構成としてもよい。

カバー部材８２の上壁部８４には、研削ホイール５３、５８の挿通を可能とする円形開口部８５が設けられている。

移動機構４１の上面には各チャックテーブルが設けられた領域を仕切る仕切り板４６が設けられている。仕切り板４６は、移動機構４１の軸心部から半径方向に延出して設けられており、チャックテーブル４２の高さより高く形成されている。

仕切り板４６の上面には、溝（不図示）を備え、移動機構４１の軸心部内部の水供給部（不図示）から溝に水が供給される構成を備えている。この構成により、粗研削加工室８０、および、仕上げ研削加工室８１の開口壁８３の下面との間で、溝に供給された水の表面張力により水シールを形成する。

水シールは、各加工室内に位置付けられたチャックテーブル４２を仕切る機能を有する。水シールによって、研削加工の際に発生する。研削屑などの飛沫を隣接する加工室への侵入や、加工室外への飛散を抑制することができる。

コラム１２には、粗研削機構５０を上下動させる駆動機構６１が設けられている。駆動機構６１は、コラム１２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６２と、一対のガイドレール６２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル６３とを有している。Ｚ軸テーブル６３の前面には、ハウジング６４を介して粗研削機構５０が支持されている。Ｚ軸テーブル６３の背面側にはボールネジ６５が螺合されており、ボールネジ６５の一端には駆動モータ６６が連結されている。駆動モータ６６によってボールネジ６５が回転駆動され、粗研削機構５０がガイドレール６２に沿ってＺ軸方向に移動される。

同様に、コラム１３には、仕上げ研削機構５５を上下動させる駆動機構７１が設けられている。駆動機構７１は、コラム１３の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール７２と、一対のガイドレール７２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル７３とを有している。Ｚ軸テーブル７３の前面には、ハウジング７４を介して仕上げ研削機構５５が支持されている。Ｚ軸テーブル７３の背面側にはボールネジ７５が螺合されており、ボールネジ７５の一端には駆動モータ７６が連結されている。駆動モータ７６によってボールネジ７５が回転駆動され、仕上げ研削機構５５がガイドレール７２に沿ってＺ軸方向に移動される。

粗研削機構５０のスピンドル５１の下端にはマウント５２が設けられ、マウント５２の下面に複数の粗研削砥石（研削砥石）５０が環状に配設された粗研削用の研削ホイール５３が装着される。粗研削砥石５４は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。また、仕上げ研削機構５５のスピンドル５６の下端にはマウント５７が設けられ、マウント５７の下面に複数の仕上げ研削砥石（研削砥石）５９が環状に配設された仕上げ研削用の研削ホイール５８が装着される。仕上げ研削砥石５９は、粗研削砥石５４よりも粒径が細かい砥粒で構成される。

このような研削装置１でウェーハＷを研削する場合、先ず、カセットＣ内からウェーハＷが位置決め機構２１に搬送されて、位置決め機構２１でウェーハＷがセンタリングされる。次に、ウェーハＷの裏面となる被研削面を上向き、表面に貼着された保護テープＴを下向きとしてチャックテーブル４２上の搬入出位置４５ａに、ウェーハＷが搬入されてウェーハＷが吸引保持される。そして、移動機構４１の回転によってウェーハＷが粗研削位置４５ｂ、仕上げ研削位置４５ｃの順に位置付けられる。

粗研削位置４５ｂでのウェーハＷの粗研削加工は、ウェーハＷに貼着された保護テープＴの表面を被保持面としてチャックテーブル４２で吸引保持される。この状態で、チャックテーブル４２をＺ軸回りに回転しつつ回転する粗研削砥石５４がウェーハＷの上面に接触され、ウェーハＷの上面が被研削面として粗研削される。そして、移動機構４１が回転された後の仕上げ研削位置４５ｃにおけるウェーハＷの仕上げ研削加工は、チャックテーブル４２をＺ軸回りに回転しつつ回転する仕上げ研削砥石５９がウェーハＷの被研削面（上面）に接触されて仕上げ研削される。

仕上げ研削後、搬送機構３６の搬送パッド３８によってウェーハＷの被研削面が吸引保持され、ウェーハＷがスピンナ洗浄機構２６に搬出される。スピンナ洗浄機構２６でウェーハＷが洗浄され、スピンナ洗浄機構２６からカセットＣへウェーハＷが搬出される。

研削装置１は、制御部９０（図１）によって統括的に制御され、制御部９０は、各種処理を実行するプロセッサと、各種パラメータやプログラムなどを記憶する記憶部（メモリ）と、によって構成されている。例えば、制御部９０において、後述する搬送パッド３８をスピンナテーブル２７の上方に移動させる動作が制御されている。

制御部９０の記憶部には、洗浄時間設定部９１が含まれる。洗浄時間設定部９１には、スピンナ洗浄機構２６でウェーハＷを洗浄する洗浄時間を記憶している。

制御部９０の記憶部には、研削レシピ設定部９２が含まれる。研削レシピ設定部９２には、チャックテーブル４２の保持面４３に保持されたウェーハＷを砥石で研削する研削レシピを記憶している。研削レシピは、所望のウェーハＷの研削前のウェーハ厚み、研削完了を判断する仕上げウェーハ厚み、チャックテーブル４２の回転数、砥石を下降させる送り速度、砥石の回転数などを設定している。

制御部９０の記憶部には、研削時間算出部９３が含まれる。研削時間算出部９３は、該研削レシピ設定部に設定した研削レシピの研削前のウェーハ厚みと仕上げウェーハ厚みとの差（研削量）と、砥石を下降させる送り速度とから研削時間を算出する。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る研削装置の機能について説明する。図２は、本実施形態に係る研削装置において、加工室内でチャックテーブル４２に保持されたウェーハＷを砥石で研削加工しているときに、搬送パッド３８を、搬送機構３６によってスピンナテーブル２７の上方に移動させた状態の斜視図である。

本実施形態に係る研削装置は、図２に示すように、加工室内でチャックテーブル４２に保持されたウェーハＷを砥石で研削加工しているときに、搬送パッド３８を、搬送機構３６によってスピンナテーブル２７の上方に移動させている。

この構成により、搬送パッド３８を研削機構、または、加工室、の遠方に待機させることができる。これにより、研削機構から飛散する研磨屑、または、移動機構（ターンテーブル）４１を回転させた際、加工室の出入り口から飛散する研磨屑を含んだ噴霧、が搬送パッド３８に付着することを防ぐことができる。

したがって、簡易な構成および簡易な手法で、搬送パッド３８の吸着面を綺麗な状態に維持することができる。また、搬送パッド３８を洗浄するための専用のユニットによる洗浄時間をなくすことができ、生産効率を向上させることができる。

本実施形態において、搬送パッド３８を、搬送機構３６によってスピンナテーブル２７の上方に移動させる動作について説明する。

当該動作は、研削工程において、任意のタイミングで実施してよい。例えば、研削工程を開始する前のタイミングで実施してもよく、研削工程実施中に行ってもよい。

制御部９０において、搬送パッド３８をスピンナテーブル２７の上方に移動させる動作は制御されている。研削時間算出部９３において、研削レシピ設定部９２に記憶された研削レシピから研削時間が算出される。

続けて、算出された研削時間は、スピンナ洗浄時間設定部９１に記憶された洗浄時間と比較される。制御部９０において、算出された研削時間が、洗浄時間設定部９１で設定された洗浄時間より長いと判断された場合、搬送機構３６が基台１１上で旋回し、搬送パッド３８はスピンナ洗浄機構２６の上方に移動する。

また、搬送パッド３８を、スピンナテーブル２７の上方に待機している時に、搬送パッド３８の吸着面からエアを噴出させて吸着面とスピンナテーブル４９の上面との間にエア層を形成してもよい。噴出したエアによって、より効果的に、研磨屑、または、研磨屑を含んだ噴霧が付着することを防ぐことができるため好ましい。

また、スピンナ洗浄機構２６を覆うカバー２９を分割し、カセットＣ側のカバーと移動機構４１側のカバーが、それぞれ個別に動作する構成としてもよい。

この場合、搬送パッド３８を、スピンナテーブル２７の上方に待機している際は、移動機構４１側のカバーを上昇させて、加工室側から飛散する研削屑を防ぐことができるため好ましい。また、移動機構４１側のカバーを上昇させた際、搬送アーム３７がカバーに衝突して、カバーの上昇が妨げられるため、移動機構４１側のカバーにおいて、上昇時に搬送アーム３７が待機する箇所に溝を設けてもよい。また、移動機構４１側のカバーは、搬送パッド３８をスピンナテーブル２７の上方に待機させたときの搬送アーム３７に衝突しないように、上昇可能に分割されていてもよい。

研削工程における仕上げ研削後、仕上げ研削後のチャックテーブル４２が搬入出位置４５ａに移動する。スピンナ洗浄機構２６の上方の搬送パッド３８は、搬送機構３６により基台１１上で旋回する。搬送パッド３８がウェーハＷの被研削面を吸引保持し、スピンナ洗浄機構２６に搬出され、ウェーハＷの洗浄が行われる。

また、本実施形態において、図１に示すように、研削装置１は、粗研削加工、および、仕上げ研削加工を行う目的として、複数の研削機構を備える構成を説明したが、この構成に限定されない。例えば、単一の研削機構を備える構成であってもよい。

以上説明したように、研削屑、または、研削屑を含む噴霧が搬送パッドの吸着面に付着しないようにして、吸着面の洗浄を不要にすることができる。これにより、簡易な構成および簡易な手法で、搬送パッドの吸着面を綺麗な状態に維持することができる。また、搬送パッドを洗浄するための専用のユニットによる洗浄時間をなくすことができ、生産効率を向上させることができる。

１ ：研削装置
１１ ：基台
１２ ：コラム
１３ ：コラム
１６ ：カセットロボット
１７ ：ロボットアーム
１８ ：ハンド部
２１ ：位置決め機構
２２ ：仮置きテーブル
２３ ：位置決めピン
２６ ：スピンナ洗浄機構
２７ ：スピンナテーブル
２８ ：ノズル
２９ ：カバー
３１ ：搬入機構
３２ ：搬入アーム
３３ ：搬入パッド
３６ ：搬送機構
３７ ：搬送アーム
３８ ：搬送パッド
４１ ：移動機構
４２ ：チャックテーブル
４３ ：保持面
４４ａ ：第１の測定手段
４４ｂ ：第２の測定手段
４５a ：搬入出位置
４５ｂ ：粗研削位置
４５ｃ ：仕上げ研削位置
４６ ：仕切り板
５０ ：粗研削機構
５１ ：スピンドル
５２ ：マウント
５３ ：研削ホイール
５４ ：粗研削砥石
５５ ：仕上げ研削機構
５６ ：スピンドル
５７ ：マウント
５８ ：研削ホイール
５９ ：仕上げ研削砥石
６１ ：駆動機構
６２ ：ガイドレール
６３ ：Ｚ軸テーブル
６４ ：ハウジング
６５ ：ボールネジ
６６ ：駆動モータ
７１ ：駆動機構
７２ ：ガイドレール
７３ ：Ｚ軸テーブル
７４ ：ハウジング
７５ ：ボールネジ
７６ ：駆動モータ
８０ ：粗研削加工室
８１ ：仕上げ研削加工室
８２ ：カバー部材
８３ ：開口壁
８４ ：上壁部
８５ ：円形開口部
９０ ：制御部
９１ ：スピンナ洗浄時間設定部
９２ ：研削レシピ設定部
９３ ：研削時間算出部
Ｃ ：カセット
Ｔ ：保護テープ
Ｗ ：ウェーハ

Claims (2)

1. 保持面でウェーハを保持するチャックテーブルと、
   該保持面に保持されたウェーハを砥石で研削する研削機構と、
   ウェーハと該砥石とに水を供給するノズルと、
   該チャックテーブルと該砥石と該ノズルとを収容する加工室と、
   該チャックテーブルを該保持面に平行な方向で該加工室内と該加工室外とに移動させる移動機構と、
   スピンナテーブルで吸引保持したウェーハを洗浄液で洗浄するスピンナ洗浄機構と、
   該チャックテーブルから該スピンナテーブルにウェーハを搬送パッドで保持し搬送する搬送機構と、
   制御部と、を備える研削装置であって、
   該制御部は、該加工室内で該チャックテーブルに保持されたウェーハを該砥石で研削加工しているときに、該搬送パッドを、該搬送機構によって該スピンナテーブルの上方に移動させる研削装置。
2. 該スピンナ洗浄機構でウェーハを洗浄する洗浄時間を設定する洗浄時間設定部と、
   該チャックテーブルの該保持面に保持されたウェーハを該砥石で研削する研削レシピを設定する研削レシピ設定部と、
   該研削レシピ設定部に設定した研削レシピから研削時間を算出する研削時間算出部と、を備え、
   該制御部は、該研削時間算出部が算出した該研削時間と、該洗浄時間設定部で設定した洗浄時間とを比較して該研削時間が該洗浄時間より長いとき、該搬送パッドを該スピンナ洗浄機構に移動させる、請求項１記載の研削装置。
   
   

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