JP4777317B2 - ウエーハ搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、外周部にリング状補強部を有するウエーハを吸着パッドで吸着して搬送するウエーハ搬送方法に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

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。但し、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ウエーハの取り扱いが困難になるという問題がある。

この問題を解決するために、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リング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提供するウエーハの加工方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。

ところで、所定の厚さに研削されたウエーハを搬送する場合には、一般にウエーハの全面を吸着保持する全面吸着パッドが用いられている。しかし、上述したような外周部にリング状の補強部がありデバイス形成領域の裏面に凹部が形成されたウエーハは、全面吸着パッドで搬送すると薄く形成された凹部（デバイス領域）や、凹部とリング状補強部の境目が破損するという問題がある。

この問題を解決するために、本出願人は先にリング状補強部のみを吸着するウエーハの吸着パッド（保持パッド）に係る発明を特願２００６−７６６１６号として出願した。但し、この吸着パッドを使用しても、これまで行われてきた研削装置に付随する搬送装置でのウエーハの搬送方法は、研削するウエーハの仕上げ厚さが異なる場合や、研削するウエーハを保持するチャックテーブルの変形（セルフグラインド、傾き調整、表面の研磨や洗浄等による）があっても、吸着パッドが十分にウエーハに密着し吸着できるよう、吸着パッドがチャックテーブルに接してから搬送装置の作動アームを０．５〜２．０ｍｍ程度下方に押し込むように設定していた。

ここで、吸着パッドはコイルばね等の弾性部材を介して搬送装置の作動アームの先端に取り付けられているため、吸着パッドの押し込みは弾性部材により吸収され、ウエーハが所定圧力でチャックテーブルに押し付けられる。
特開２００７−１９４６１号公報

然しながら、リング状補強部のあるウエーハでは、基本的に最大厚となるリング状補強部は研削しないためその厚さはウエーハのインチ径に比例してほぼ一定であるが、非常に厚いという特徴とともに、デバイス対応部分は３０〜１００μｍ程度と非常に薄く形成されているため、割れが発生し易いという特徴も兼ね備える特異性がある。

そのため、従来のようにチャックテーブルの上面を基準とする押し込み量の設定では、押し込み時にウエーハが必要十分以上の力でチャックテーブルに密着され、ウエーハの最薄部、特に最薄部とリング状補強部の境界部分に割れを発生し易いという問題がある。

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、リング状補強部を有するウエーハを搬送する際に割れの発生を防止可能なウエーハ搬送方法を提供することである。

本発明によると、表面に形成されたデバイス領域の裏面側に凹部が形成され、該凹部を囲繞する外周余剰領域にリング状補強部を有するウエーハを、少なくとも上下移動及び旋回運動可能な作動アームと、該作動アームの先端に弾性部材を介して取り付けられた吸着パッドとを有する搬送装置により、チャックテーブルから他のチャックテーブル若しくは他のウエーハ搬送装置に受け渡すウエーハ搬送方法において、前記ウエーハの前記リング状補強部の厚さと該ウエーハに貼付された保護テープの厚さを合わせた総厚を算出する工程と、前記チャックテーブルの高さに該総厚を加算して吸着パッド押し込み開始点を算出する工程と、前記吸着パッドで前記チャックテーブル上の前記ウエーハを吸着する際、該吸着パッドが該ウエーハの前記リング状補強部に接してから前記作動アームを所定距離押し込む押し込み工程と、を具備したことを特徴とするウエーハ搬送方法が提供される。

好ましくは、ウエーハを吸着パッドから搬送先の他のチャックテーブル若しくは他のウエーハ搬送装置に載置する際にも、上述した押し込み工程を実施する。

本発明のウエーハ搬送方法によると、吸着パッドがウエーハに接してから常に一定量の押し込み量となるため、ウエーハを吸着パッドに吸着保持するとき、又は搬送先に載置するとき、吸着パッドの圧力によりウエーハに必要以上の力がかかることが防止され、その結果ウエーハの割れを防ぎ、且つ適度の密着度でウエーハを確実に吸着保持することができる。

特に、ウエーハ裏面の外周にリング状の補強部を有するウエーハの場合、ウエーハを吸着パッドで吸着する部分は厚いが、最薄部は遥かに薄く割れ易いため、ウエーハに必要以上の力がかかることを防止でき、効果が大きい。

また、予め入力してあるウエーハ厚さや検出される厚さに基づいて自動的にウエーハ押し込み開始位置の調整を行うため、人為的ミスが防止され、調整に係る工数も削減できるという効果もある。

以下、本発明のウエーハ搬送方法を図面を参照して詳細に説明する。まず、ウエーハ吸着パッドによって吸着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２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２ａに複数のストリート４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４によって区画された複数の領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス６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２は、デバイス６が形成されているデバイス領域８と、デバイス領域８を囲繞する外周余剰領域１０を備えている。また、半導体ウエーハ２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１２が形成されている。尚、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。

このように構成された半導体ウエーハ２の表面２ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ１４が貼着される。従って、半導体ウエーハ２の裏面２ｂが露出する形態となる。

保護テープ貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ２の裏面２ｂにおけるデバイス領域８に対応する領域を研削してデバイス領域８の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ２の裏面２ｂにおける外周余剰領域１０に対応する領域をそのまま残存させて、リング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１６は略直方体状の装置ハウジング１８を有している。装置ハウジング１８の図３において右上端には、静止支持板２０が立設されている。この静止支持板２０の内側面には、上下方向に伸長する一対の案内レール２２が設けられている。一対の案内レール２２には研削手段としての研削ユニット２４が上下方向に移動可能に装着されている。

研削ユニット２４は、ユニットハウジング２６と、ユニットハウジング２６の下端に回転自在に装着されたホイールマウント２８に締結ボルト３０によって締結装着された研削ホイール３２と、ユニットハウジング２６の下端に装着されホイールマウント２８を矢印２８ａ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２６を装着した取り付け部材３６と、取り付け部材３６が取り付けられた移動基台３８を具備している。

研削ホイール３２は、円盤状の基台４０と、基台４０の下面に装着された環状の研削砥石４２とからなっており、基台４０が複数の締結ボルト３０によってホイールマウント２８に取り付けられている。

研削ユニット２４は更に、移動基台３８を一対の案内レール２２に沿って移動させ、研削ホイール３２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４４を具備している。

垂直移動手段４４は、静止支持板２０に一対の案内レール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４６と、雄ねじロッド４６を回転駆動するためのパルスモータ４８と、移動基台３８に装着され雄ねじロッド４６と螺合する図示しないナットを具備しており、パルスモータ４８によって雄ねじロッド４６を正転及び逆転駆動することにより、研削ユニット２４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）に移動させる。

研削装置１６は更に、静止支持板２０の前側において装置ハウジング１８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５０を具備している。このターンテーブル５０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５０ａで示す方向に回転される。

ターンテーブル５０には、図示の実施形態の場合、それぞれ１８０度の位相差を持って２個のチャックテーブル５２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５２は、円盤状の基台５４と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保持チャック５６からなっており、吸着保持チャック５６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って吸着保持する。

このように構成されたチャックテーブル５２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５２ａで示す方向に回転される。ターンテーブル５０に配設された２個のチャックテーブル５２は、ターンテーブル５０が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出領域Ａ、研削加工領域Ｂ及び被加工物搬入・搬出領域Ａに順次移動せしめられる。

研削装置１６は更に、チャックテーブル５２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２を、チャックテーブル５２から搬出するウエーハ搬送手段５８を具備している。ウエーハ搬送手段５８については後で詳細に説明する。

研削装置１６を用いて補強部形成工程を実施するには、被加工物搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２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半導体ウエーハ２の保護テープ１４側を載置し、半導体ウエーハ２をチャックテーブル５２上に吸着保持する。

次に、ターンテーブル５０を図示しない回転駆動機構によって矢印５０ａで示す方向に１８０度回転し、半導体ウエーハ２を載置したチャックテーブル５２を研削加工領域Ｂに位置付ける。ここで、チャックテーブル５２に保持された半導体ウエーハ２と研削ホイール３２を構成する環状の研削砥石４２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５２の回転中心Ｐ１と環状の研削砥石４２の回転中心Ｐ２は偏心しており、環状の研削砥石４２の外径は、半導体ウエーハ２のデバイス領域８と余剰領域１０との境界線９の直径より小さく境界線９の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石４２がチャックテーブル５２の回転中心Ｐ１（半導体ウエーハ２の中心）を通過するようになっている。

次に、図３及び図４に示すように、チャックテーブル５２を矢印５２ａで示す方向に約３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石４２を矢印２８ａで示す方向に約６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、垂直移動手段４４を作動して研削砥石４２を半導体ウエーハ２の裏面に接触させる。そして、研削ホイール３２の研削砥石４２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。

その結果、半導体ウエーハ２の裏面には、図５に示すようにデバイス領域８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８ｂに形成されるとともに、外周余剰領域１０に対応する領域が残存されてリング状の補強部１０ｂに形成される。

この補強部形成工程を実施したならば、ターンテーブル５０を図示しない回転駆動機構によって矢印５０ａで示す方向に１８０度回転し、補強部形成工程が実施された半導体ウエーハ２を載置したチャックテーブル５２を被加工物搬入・搬出領域Ａに位置付ける。

被加工物搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２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２は、ウエーハ搬送手段５８の吸着パッド６０に吸着保持され次工程に搬送される。

次にウエーハ搬送手段５８について図６乃至図８を参照して説明する。ウエーハ搬送手段５８は吸着パッド６０と、吸着パッド６０を支持する作動アーム６２を具備しており、作動アーム６２の基端部が図３に示すように回動軸６４に連結されている。回動軸６４は図示しない回転駆動手段によって回動されるとともに、図示しない移動手段によって上下方向に移動される。

吸着パッド６０は、図７及び図８に示すように、半導体ウエーハ２の外周余剰領域１０、すなわちリング状補強部１０ｂに対応する第１の環状保持部６５と、第１の環状保持部６５の径方向外側に同心円状に配置された第２の環状保持部６６と、第１の環状保持部６５及び第２の環状保持部６６を支持する円形状の支持部６８とからなっている。

第１の環状保持部６５は、半導体ウエーハ２の外周余剰領域１０、すなわちリング状補強部１０ｂに対応する環状の吸引保持面７０を備えている。また、第１の環状保持部６５には、環状の吸引保持面７０に開口する吸引口７２が設けられている。

吸引口７２は、環状の吸引保持面７０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２の結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２に対応する領域７０ａを除いて形成されている。このように形成された吸引口７２には吸引通路７４が連通して設けられている。

第２の環状保持部６６は、半導体ウエーハ２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の環状保持部６５と同様に環状の吸引保持面７６と、吸引保持面７６に開口する吸引口７８と、吸引通路８０を備えている。このように構成された第１の環状保持部６５及び第２の環状保持部６６は、図６に示すようにそれぞれ吸引通路７４，８０が吸引手段８２に接続されている。

吸引手段８２は、吸引源８４と、吸引源８４と吸引通路７４及び８０とを連通する第１及び第２フレキシブルパイプ８６，８８と、第１及び第２フレキシブルパイプ８６，８８にそれぞれ配設された第１及び第２電磁開閉弁９０，９２とから構成されている。

このように構成された吸引手段８２は、第１の電磁開閉弁９０をＯＮして開路すると、吸引源８４から第１のフレキシブルパイプ８６及び吸引通路７４を介して吸引口７２に負圧が作用する。また、第２の電磁開閉弁９２をＯＮして開路すると、吸引源８４から第２のフレキシブルパイプ８８及び吸引通路８０を介して吸引口７８に負圧が作用する。

円形状の支持部６８は、図示の実施形態においては適宜の合成樹脂によって第１の環状保持部６５及び第２の環状保持部６６と一体に形成されており、第１の環状保持部６５及び第２の環状保持部６６の吸引保持面７０，７２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６８には、第１の環状保持部６５の内側及び第２の環状保持部６６の内側をそれぞれ大気に開放する複数の大気開放穴９４，９６が形成されている。

円形状の支持部６８の上面中央部には支持軸部９８が突出して形成されており、この支持軸部９８が作動アーム６２の先端部に装着される。支持軸部９８の上端には係止部９８ａが設けられており、この係止部９８ａが作動アーム６２に形成された係合部１００と係合するようになっている。

尚、支持部６８の上面と作動アーム６２との間には圧縮コイルばね１０２が配設され、支持部６８を図８において下方に向けて付勢している。圧縮コイルばね１０２に変えて、板ばね、ゴム等の弾性体を使用するようにしても良い。

ウエーハ搬送手段５８は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。ウエーハ搬送手段５８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６４を所定角度回動し、作動アーム６２の先端部に装着された吸着パッド６０を被加工物搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５２に保持されている半導体ウエーハ２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６４を下方に移動することにより、図９に示すように吸着パッド６０の第１の環状保持部６５の環状の吸引保持面７０を半導体ウエーハ２の外周余剰領域１０、すなわちリング状補強部１０ｂの上面に載置する。

このとき、環状の吸引保持面７０における吸引口７２が形成されていない領域７０ａが、半導体ウエーハ２の結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２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５２による半導体ウエーハ２の吸引保持を解除し、吸引手段８２の第１の電磁開閉弁９０をＯＮして開路する。

この結果、吸引源８４から第１のフレキシブルパイプ８６、吸引通路７４及び吸引口７２を介して第１の環状保持部６５の環状の吸引保持面７０に負圧が作用するため、環状の吸引保持面７０に半導体ウエーハ２の外周余剰領域１０、すなわちリング状補強部１０ｂの上面が吸着保持される。

このように吸着パッド６０は、環状の吸引保持面７０によって半導体ウエーハ２の外周余剰領域１０、すなわちリング状補強部１０ｂのみを吸着保持するので、デバイス領域８には負圧が作用しないため、薄肉に形成されたデバイス領域８が負圧により湾曲して破損することはない。

また、第１の環状保持部６５の吸引保持面７０に作用する負圧は漏れて第１の環状保持部６５内に作用する場合もあるが、吸着パッド６０を構成する支持部６８には大気開放穴９４が設けられているので、第１の環状保持部６５内が負圧となることはない。従って、半導体ウエーハ２の薄肉に形成されたデバイス領域８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、吸着パッド６０の環状の吸引保持面７０における吸引口７２が形成されていない領域７０ａが半導体ウエーハ２の結晶方位を示すマークとしてのノッチ１２を通して負圧が漏れることがない。尚、図示の実施形態においては、吸着パッド６０は第１の環状保持部６５と第２の環状保持部６６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。

次に図１０を参照して、本発明実施形態のウエーハ搬送方法について説明する。本発明のウエーハ搬送方法は、図５に示したように表面に形成されたデバイス領域８の裏面側に凹部８ｂが形成され、この凹部８ｂを囲繞する外周余剰領域１０にリング状補強部１０ｂを有するウエーハ２の搬送に適用されるものである。

リング状補強部１０ｂのあるウエーハ２は、シリコンウエーハの元厚がそのままリング状補強部１０ｂの高さとなり、基本的にウエーハのインチ径によってその高さは決まっている。

よって、加工データとしてウエーハ２の厚さと該ウエーハに貼付された保護テープ１４の厚さを入力し、研削装置１６のコントローラでウエーハ２の厚さと保護テープ１４の厚さを合わせた総厚を算出する。

チャックテーブル５２の高さは予め決まっているため、チャックテーブル５２の高さにウエーハ２の厚さと保護テープ１４の厚さを合わせた総厚を加算して、吸着パッド押し込み開始点を算出する。この吸着パッド押し込み開始点は、リング状補強部１０ｂの上面、すなわち吸着パッド６０対向面となる。

吸着パッド６０をチャックテーブル５２上に位置させた状態では、チャックテーブル５２の上面と吸着パッド６０との間の距離は予め決まっており、コントローラで把握されている。

よって、ウエーハ搬送手段５８の吸着パッド６０を所定距離Ｓ１下降させると、吸着パッド６０がウエーハ２のリング状補強部１０ｂに接触することはコントローラが把握しているため、ウエーハ搬送手段５８の回転軸６４を距離Ｓ１だけ下降させて吸着パッド６０をリング状補強部１０ｂに接触させる。

本発明のウエーハ搬送方法では、チャックテーブル５２の高さにリング状補強部１０ｂの厚さと保護テープ１４の厚さを合わせた総厚を加算して吸着パッド押し込み開始点としているため、吸着パッド６０の第２の環状保持部６６の吸引保持面７６がウエーハ２のリング状補強部１０ｂに接してから作動アーム６２を所定距離Ｓ２だけ下方に押し込む。このＳ２は０．５〜２．０ｍｍに設定する。

このように作動アーム６２をＳ２だけ押し込むと、この押し込み量はコイルばね１０２が撓むことに吸収され、ウエーハ２は適度の圧力でチャックテーブル５２の吸着面に押圧される。よって、吸着パッド６０により必要以上の圧力をウエーハ２にかけることが防止され、ウエーハ２の割れ等を防止できる。

従来のウエーハの搬送方法では、チャックテーブル５２の高さを基準にして押し込み開始点としていたため、吸着パッド６０を押し込む際にリング状補強部１０ｂを有するウエーハ２に過大な圧力がかかり、押し込み時にウエーハに割れ等が発生していたが、本発明のウエーハ搬送方法によると、適度の押し込み力を得られるため、ウエーハ２の割れ等を防止することができる。

ウエーハ２をこのように所定圧力でチャックテーブル５２に向かって押し込んだら、ウエーハ搬送手段５８の第２の電磁開閉弁９２を開き、吸引源８４で第２の環状保持部６６の吸引穴７８を真空吸引し、次いでチャックテーブル５２の真空吸引を解除する。

これにより、ウエーハ２は吸着パッド６０に吸着され、ウエーハ搬送手段５８の回動軸６４を所定距離上昇させてから回動することにより、搬送先の他のチャックテーブル若しくは他のウエーハ搬送装置にウエーハを受け渡す。この際、上述した押し込み工程と同一の押し込み工程、すなわちリング状補強部１０ｂの上面を基準とする押し込み工程を実施する。

ウエーハ搬送手段５８は、吸着パッドの形状を変更して、リング状補強部１０ｂを有するウエーハ２の搬送にも、リング状補強部を有しない通常のウエーハの搬送にも使用可能であるが、加工データとしてウエーハの厚さ及びウエーハの研削方法を入力しておけば、ウエーハ搬送手段５８はそのデータに基づいて吸着パッドの下降量の調整を自動で行うので、吸着パッドの押し込み量をウエーハの種類に応じて自動で調整することができ、ウエーハの種類を変更した場合の押し込みミスを防止することができる。

研削加工前の半導体ウエーハを示す斜視図である。 半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着した状態の裏面側斜視図である。 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である。 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である。 補強部形成工程が実施された半導体ウエーハの断面図である。 ウエーハ搬送手段の要部を示す拡大斜視図である。 ウエーハ搬送手段を構成する吸着パッドの底面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 吸着パッドによって半導体ウエーハを吸着した状態を示す断面図である。 本発明のウエーハ搬送方法を説明するための断面図である。

符号の説明

２ 半導体ウエーハ
８ デバイス領域
８ｂ 凹部
１０ 余剰領域
１０ｂ リング状補強部
１４ 保護テープ
１６ 研削装置
５０ ターンテーブル
５２ チャックテーブル
５８ ウエーハ搬送手段
６０ 吸着パッド
６２ 作動アーム
６４ 回動軸
６５ 第１の環状保持部
６６ 第２の環状保持部
８４ 吸引源
９０ 第１の電磁開閉弁
９２ 第２の電磁開閉弁
１０２ 圧縮コイルばね

Claims (2)

1. 表面に形成されたデバイス領域の裏面側に凹部が形成され、該凹部を囲繞する外周余剰領域にリング状補強部を有するウエーハを、少なくとも上下移動及び旋回運動可能な作動アームと、該作動アームの先端に弾性部材を介して取り付けられた吸着パッドとを有する搬送装置により、チャックテーブルから他のチャックテーブル若しくは他のウエーハ搬送装置に受け渡すウエーハ搬送方法において、
   前記ウエーハの前記リング状補強部の厚さと該ウエーハに貼付された保護テープの厚さを合わせた総厚を算出する工程と、
   前記チャックテーブルの高さに該総厚を加算して吸着パッド押し込み開始点を算出する工程と、
   前記吸着パッドで前記チャックテーブル上の前記ウエーハを吸着する際、該吸着パッドが該ウエーハの前記リング状補強部に接してから前記作動アームを所定距離押し込む押し込み工程と、
   を具備したことを特徴とするウエーハ搬送方法。
2. 前記ウエーハを前記吸着パッドから搬送先の他のチャックテーブル若しくは他のウエーハ搬送装置に載置する際に、前記押し込み工程を実施することを特徴とする請求項１記載のウエーハ搬送方法。

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