JP4634949B2

JP4634949B2 - ウエーハの保持パッド

Info

Publication number: JP4634949B2
Application number: JP2006076616A
Authority: JP
Inventors: 一孝桑名
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: CN100587936C; CN101043015A; JP2007258206A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを吸引保持するためのウエーハの保持パッドに関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述したように分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削またはエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するためにウエーハの厚さを５０μm以下に形成することが要求されている。
しかるに、ウエーハの厚さを５０μm以下に形成すると破損し易くなり、ウエーハの搬送等の取り扱いが困難になるという問題がある。

上述した問題を解消するために本出願人は、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周部を残存させて環状の補強部を形成することにより、剛性を有するウエーハを形成することができるウエーハの加工方法を特願２００５−１６５３９５号として提案した。

上述したように所定の厚さに形成されたウエーハを搬送するためには、一般にウエーハの全面を吸引保持する全面吸着パッドが用いられている。しかるに、上述した外周部に環状の補強部が設けられ凹部が形成されたウエーハを全面吸着パッドによって吸引保持すると、薄く形成されたデバイス領域が湾曲して破損するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、外周部に環状の補強部が設けられ凹部が形成されたウエーハであっても破損させることなく吸引保持することができるウエーハの保持パッドを提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハを保持するウエーハの保持パッドであって、
該外周余剰領域に対応する環状の吸引保持面を備え該吸引保持面に吸引孔が開口された保持部と、該保持部を支持する支持部と、を具備している、
該環状の保持面を備えた該保持部は、ウエーハの直径に対応して同心円状に複数個設けられており、
該支持部には、該環状の保持面を備えた該保持部の内側を大気に開放する大気開放穴が形成されている、
ことを特徴とするウエーハの保持パッドが提供される。

上記吸引孔は、上記環状の吸引保持面に沿って形成された連通溝からなっている。
また、ウエーハの外周余剰領域にはウエーハの結晶方位を示すマークが形成されており、上記連通溝は該マークが形成されている領域を除いて形成されていることが望ましい。

本発明によれば、デバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハを保持するウエーハの保持パッドは、外周余剰領域に対応する環状の吸引保持面を備え該吸引保持面に吸引孔が開口された保持部を備えているので、環状の吸引保持面によってウエーハの外周余剰領域のみを吸引保持するため、デバイス領域には負圧が作用しないので、外周余剰領域に環状の補強部が設けられデバイス領域に凹部が形成されたウエーハであってもデバイス領域を破損させることなく吸引保持することができる。

以下、本発明によるウエーハの保持パッドの好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
先ず、本発明によるウエーハの保持パッドによって吸引保持される表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの加工方法について説明する。
図１には、所定の厚さに加工される前のウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが７００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数のストリート１０１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１０１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス１０２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１０は、デバイス１０２が形成されているデバイス領域１０４と、該デバイス領域１０４を囲繞する外周余剰領域１０５を備えている。また、図１に示す半導体ウエーハ１０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１０６が形成されている。なお、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしては、オリエンテーションフラットのものもある。

上記のように構成された半導体ウエーハ１０の表面１０ａには、図２に示すように保護部材１１を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０の裏面１０bが露出する形態となる。

保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおけるデバイス領域１０４に対応する領域を研削してデバイス領域１０４の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおける外周余剰領域１０５に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程を実施する。この補強部形成工程は、図３に示す研削装置によって実施する。

図３に示す研削装置２は、略直方体状の装置ハウジング２０を具備している。装置ハウジング２０の図３において右上端には、静止支持板２１が立設されている。この静止支持板２１の内側面には、上下方向に延びる１対の案内レール２２、２２が設けられている。一対の案内レール２２、２２には研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

研削ユニット３は、ユニットハウジング３１と、該ユニットハウジング３１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント３２に締結ボルト３３４によって締結され装着された研削ホイール３３と、該ユニットハウジング３１の上端に装着されホイールマウント３２を矢印３２aで示す方向に回転せしめる電動モータ３４と、ユニットハウジング３１を装着した取り付け部材３５と、該取り付け部材３５が取付けられた移動基台３６を具備している。研削ホイール３３は、円板状の基台３３１と、該基台３３１の下面に装着された環状の研削砥石３３２とからなっており、基台３３１が複数の締結ボルト３３４によってホイールマウント３２に取付けられている。

図示の実施形態における研削ユニット３は、上記移動基台３６を一対の案内レール２２、２２に沿って移動させ研削ホイール３３を後述するチャックテーブルの保持面に垂直な方向に移動せしめる垂直移動手段３７を具備している。垂直移動手段３７は、上記静止支持板２１に一対の案内レール２２、２２と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３７１と、該雄ねじロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２と、上記移動基台３６に装着され雄ねじロッド３７１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ３７２によって雄ねじロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、研削ユニット３を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

図示の実施形態における研削装置２は、上記静止支持板２１の前側において装置ハウジング２０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４を具備している。このターンテーブル４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４ａで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル４には、図示の実施形態の場合それぞれ１８０度の位相角をもって２個のチャックテーブル５が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル５は、円盤状の基台５１とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック５２とからなっており、吸着保持チャック５２上（保持面）に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル５は、図３に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印５aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル４に配設された２個のチャックテーブル５は、ターンテーブル４が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出域Ａ、研削加工域Ｂおよび被加工物搬入・搬出域Ａに順次移動せしめられる。図示の実施形態における研削装置２は、チャックテーブル５上に保持され後述する研削加工が施された半導体ウエーハ１０をチャックテーブル５から搬出するウエーハ搬送手段６を具備している。このウエーハ搬送手段６については、後で詳細に説明する。

上述した研削装置２を用いて補強部形成工程を実施するには、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル５の上面（保持面）に図示しないウエーハ搬入手段によって搬送された上記半導体ウエーハ１０の保護部材１１側を載置し、半導体ウエーハ１０をチャックテーブ５上に吸引保持する。次に、ターンテーブル４を図示しない回転駆動機構によって矢印４ａで示す方向に１８０度回動せしめて、半導体ウエーハ１０を載置したチャックテーブル５を研削加工域Ｂに位置付ける。ここで、チャックテーブル５に保持された半導体ウエーハ１０と研削ホイール３３を構成する環状の研削砥石３３２の関係について、図４を参照して説明する。チャックテーブル５の回転中心P1と環状の研削砥石３３２の回転中心P2は偏芯しており、環状の研削砥石３３２の外径は、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４と余剰領域１０５との境界線１０６の直径より小さく境界線１０６の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石３３２がチャックテーブル５の回転中心P1（半導体ウエーハ１０の中心）を通過するようになっている。

次に、図３および図４に示すようにチャックテーブル５を矢印５aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石３３２を矢印３２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、垂直移動手段３７を作動して研削ホイール３３即ち研削砥石３３２を半導体ウエーハ１０の裏面に接触させる。そして、研削ホイール３３即ち研削砥石３３２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面には、図５に示すようにデバイス領域１０４に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば３０μm）の円形状の凹部１０４bに形成されるとともに、外周余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bに形成される。

上述した補強部形成工程を実施したならば、ターンテーブル４を図示しない回転駆動機構によって矢印４ａで示す方向に１８０度回動せしめて、補強部形成工程が実施された半導体ウエーハ１０を載置したチャックテーブル５を被加工物搬入・搬出域Ａに位置付ける。被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル５に保持された補強部形成工程が実施された半導体ウエーハ１０は、ウエーハ搬送手段６の保持パッド７に吸引保持され次工程に搬送される。

ここで、ウエーハ搬送手段６について、図６乃至図８を参照して説明する。
図６乃至図８に示すウエーハ搬送手段６は、本発明に従って構成された保持パッド７と、該保持パッド７を支持する作動アーム８を具備しており、作動アーム８の基端部が図３に示すように回動軸９に連結されている。なお、回動軸９図示しない回転駆動手段によって回動せしめられるとともに、図示しない移動手段によって上下方向に移動せしめられるようになっている。

保持パッド７は、図７および図８に示すように上記半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０５即ち環状の補強部１０５bに対応する第１の環状の保持部７１と、該第１の環状の保持部７１の径方向外側に同心円状に配置された第２の環状の保持部７２と、該第１の環状の保持部７１および第２の環状の保持部７２を支持する円形状の支持部７３とからなっている。第１の環状の保持部７１は、半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０５即ち環状の補強部１０５bに対応する環状の吸引保持面７１１を備えている。また、第１の環状の保持部７１には、環状の吸引保持面７１１に開口する吸引孔７１２が設けられている。この吸引孔７１２は、環状の吸引保持面７１１に沿って形成された連続溝からなっており、半導体ウエーハ１０の結晶方位を示すマークとしてのノッチ１０６と対応する領域７１１aを除いて形成されている。このように形成された吸引孔７１２には吸引通路７１３が連通して設けられている。第２の環状の保持部７２は、上記半導体ウエーハ１０より直径の大きいウエーハに対応する大きさに形成されており、第１の環状の保持部７１と同様に環状の吸引保持面７２１と、該環状の吸引保持面７２１に開口する吸引孔７２２と、吸引通路７２３を備えている。このように構成された第１の環状の保持部７１および第２の環状の保持部７２は、図６に示すようにそれぞれ吸引通路７１３および吸引通路７２３が吸引手段７４に接続されている。

吸引手段７４は、吸引源７４１と、該吸引源７４１と上記吸引通路７１３および吸引通路７２３とを連通する第１のフレキシブルパイプ７４２および第２のフレキシブルパイプ７４３と、該第１のフレキシブルパイプ７４２および第２のフレキシブルパイプ７４３にそれぞれ配設された第１の電磁開閉弁７４４および第２の電磁開閉弁７４５とからなっている。このように構成された吸引手段７４は、第１の電磁開閉弁７４４をONして開路すると、吸引源７４１から第１のフレキシブルパイプ７４２および吸引通路７１３を介して吸引孔７１２に負圧を作用せしめる。また、第２の電磁開閉弁７４５をONして開路すると、吸引源７４１から第２のフレキシブルパイプ７４３および吸引通路７２３を介して吸引孔７２２に負圧を作用せしめる。

上記円形状の支持部７３は、図示の実施形態においては適宜の合成樹脂によって上記第１の環状の保持部７１および第２の環状の保持部７２と一体に形成されており、第１の環状の保持部７１および第２の環状の保持部７２の吸引保持面７１１および吸引保持面７２１と反対側の面と接続されている。このように形成された円形状の支持部７３には、第１の環状の保持部７１の内側および第２の環状の保持部７２の内側をそれぞれ大気に開放する複数の大気開放穴７３１および７３２が形成されている。また、支持部７３の上面中央部には支持軸部７３３が突出して形成されており、この支持軸部７３３が上記作動アームの先端部に装着される。支持軸部７３３の上端には係止部７３３aが設けられており、この係止部７３３aが作動アーム８に形成された係合部８１と係合するようになっている。なお、支持部７３の上面と作動アーム８との間には圧縮コイルばね８２が配設され、支持部７３を図８において下方に向けて付勢している。

図示の実施形態におけるウエーハ搬送手段６は以上のよう構成されており、以下その作用について説明する。
ウエーハ搬送手段６は図３に示す状態から図示しない回転駆動機構によって回動軸９を所定角度回動し、作動アーム８の先端部に装着された保持パッド７を被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル５に保持されている半導体ウエーハ１０の上方に移動する。次に、図示しない移動手段によって回動軸９を下方に移動することにより、図９に示すように保持パッド７の第１の環状の保持部７１の環状の吸引保持面７１１を半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０５即ち環状の補強部１０５bの上面に載置する。このとき、環状の吸引保持面７１１における吸引孔７１２が形成されていない領域７１１aが半導体ウエーハ１０の結晶方位を示すマークとしてのノッチ１０６と対応する位置に位置付けられるように設定されている。そして、チャックテーブル５による半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除し、上記吸引手段７４の第１の電磁開閉弁７４４をONして開路する。この結果、吸引源７４１から第１のフレキシブルパイプ７４２、吸引通路７１３および吸引孔７１２を介して第１の環状の保持部７１の環状の吸引保持面７１１に負圧が作用するため、該環状の吸引保持面７１１に半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０５即ち環状の補強部１０５bの上面が吸引保持される。

このように保持パッド７は、環状の吸引保持面７１１によって半導体ウエーハ１０の外周余剰領域１０５即ち環状の補強部１０５bのみを吸引保持するので、デバイス領域１０４には負圧が作用しないので、薄肉に形成されたデバイス領域１０４が負圧により湾曲して破損することはない。また、第１の環状の保持部７１の吸引保持面７１１に作用する負圧は洩れて第１の環状の保持部７１内に作用する場合もあるが、保持パッド７を構成する支持部７３には大気開放穴７３１が設けられているので、第１の環状の保持部７１内が負圧となることはない。従って、半導体ウエーハ１０の薄肉に形成されたデバイス領域１０４が負圧によって湾曲することによる破損を未然に防止できる。また、図示の実施形態においては、保持パッド７の環状の吸引保持面７１１における吸引孔７１２が形成されていない領域７１１aが半導体ウエーハ１０の結晶方位を示すマークとしてのノッチ１０６と対応する位置に位置付けられるように設定されているので、ノッチ１０６を通して負圧が洩れることがない。なお、図示の実施形態においては、保持パッド７は第１の環状の保持部７１と第２の環状の保持部７２を備えているので、径の異なる２種類のウエーハに対応することができる。

以上本発明によるウエーハの保持パッドを研削装置の搬送手段に適用した例を示すたが、本発明によるウエーハの保持パッドは他の加工装置および加工装置間においてウエーハを搬送する搬送手段にも適用することができる。

本発明によるウエーハの保持パッドによって保持されるウエーハにおける研削加工前の半導体ウエーハを示す斜視図図１に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。図１に示す半導体ウエーハの裏面を研削加工するための研削装置の斜視図。図３に示す研削装置によって半導体ウエーハの裏面を研削加工する補強部形成工程の説明図。図５に示す補強部形成工程が実施された半導体ウエーハの断面図。図３に示す研削装置に装備されるウエーハ搬送手段の要部を拡大して示す斜視図。図６に示すウエーハ搬送手段を構成する本発明に従って構成されたウエーハの保持パッドの底面図。図７におけるA−A線断面図。本発明に従って構成されたウエーハの保持パッドによって半導体ウエーハを保持した状態を示す断面図。

符号の説明

２：研削装置
２０：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：ユニットハウジング
３２：ホイールマウント
３３：研削ホイール
３３２：環状の研削砥石
４：ターンテーブル
５：チャックテーブル
６：ウエーハ搬送手段
７：保持パッド
７１：第１の環状の保持部
７１１：環状の吸引保持面
７１２：吸引孔
７１３：吸引通路
７２：第２の環状の保持部
７２１：環状の吸引保持面
７２２：吸引孔
７２３：吸引通路
７４：吸引手段
７４１：吸引源
７４２：第１のフレキシブルパイプ
７４３：第２のフレキシブルパイプ
７４４：第１の電磁開閉弁
７４５：第２の電磁開閉弁
８：作動アーム
９：回動軸
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１０４：デバイス領域
１０５：余剰領域
１０４b：円形状の凹部
１０５b：環状の補強部

Claims

表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハを保持するウエーハの保持パッドであって、
該外周余剰領域に対応する環状の吸引保持面を備え該吸引保持面に吸引孔が開口された保持部と、該保持部を支持する支持部と、を具備している、
該環状の保持面を備えた該保持部は、ウエーハの直径に対応して同心円状に複数個設けられており、
該支持部には、該環状の保持面を備えた該保持部の内側を大気に開放する大気開放穴が形成されている、
ことを特徴とするウエーハの保持パッド。
該吸引孔は、該環状の吸引保持面に沿って形成された連通溝からなっている、請求項１記載のウエーハの保持パッド。
ウエーハの外周余剰領域にはウエーハの結晶方位を示すマークが形成されており、該連通溝は該マークが形成されている領域を除いて形成されている、請求項１又は２記載のウエーハの保持パッド。