JP5406676B2 - ウエーハの加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの裏面を研削してウエーハを所定の厚みに形成するとともに、研削されたウエーハの裏面を所望の面精度に仕上げることができるウエーハの加工装置に関する。

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多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように多数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々のデバイスを形成する。デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々のデバイスに分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成している。

上述したように個々に分割されたチップの小型化および軽量化を図るために、通常、ウエーハをストリートに沿って切断し個々のチップに分割するのに先立って、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成している。ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削工具を、高速回転させつつウエーハの裏面に押圧せしめることによって遂行されている。このような研削方式によってウエーハの裏面を研削すると、ウエーハの裏面にマイクロクラック等の加工歪が生成され、これによって個々に分割されたチップの抗折強度が相当低減される。この研削されたウエーハの裏面に生成される加工歪を除去する対策として、研削されたウエーハの裏面を硝酸および弗化水素酸を含むエッチング液を使用して化学的エッチングするウエットエッチング法やエッチングガスを用いるドライエッチング法が使用されている。また、研削されたウエーハの裏面を遊離砥粒を使用してポリッシングするポリッシング法も実用化されている。しかるに、研削装置によって研削されたウエーハをエッチングまたはポリッシングするためにウエーハを研削装置からエッチング装置またはポリッシング装置に搬送する際に、ウエーハが破損するという問題がある。

上述した問題を解消するために、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハを粗研削する粗研削手段と、該粗研削手段によって粗研削されたウエーハを仕上げ研削する仕上げ研削手段と、該仕上げ研削手段によって仕上げ研削されたウエーハを研磨する研磨手段を具備したウエーハの加工装置が下記特許文献１に開示されている。

特開２００５−１５３０９０号公報

而して、ウエーハの裏面にサブデバイスを形成する技術を実施するためには、ウエーハの裏面の面精度を高める必要がある。例えば、ウエーハの裏面にサブデバイスを形成する技術においては、ウエーハの裏面に特定波長の光を照射して反射した光の散乱光の低周波成分をカウントすることで面精度を測定する測定方法において０．１ppm以下の精度が要求される。このように極めて高い精度の被加工面を得るための研磨工具を用いると長い研磨時間が必要となり、粗研削工程および仕上げ研削工程と研磨工程を同期させることが困難となる。

また、DRAMやフラッシュメモリ等のデータ保存機能を有するデバイスにおいては、ウエーハの裏面を研磨して研削歪を除去するとゲッタリング効果が失われてウエーハの裏面側に保持されていた銅イオン等の金属イオンが半導体層内に浮遊してデータ保存機能を著しく低下させ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、その主たる技術課題は、粗研削工程および仕上げ研削工程と同期してウエーハの種類に対応した面精度の研磨面を得ることができるウエーハの加工装置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、回転可能に配設されウエーハ搬入・搬出領域と粗研削領域と仕上げ研削領域と研磨領域に沿って適宜回転せしめられるターンテーブルと、該ターンテーブルに等角度をもって配設されウエーハを保持する保持面を備えた４個のチャックテーブルと、該ウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブルにウエーハを搬入搬出するウエーハ搬入・搬出手段と、該粗研削領域に位置付けられたチャックテーブルに保持されているウエーハに粗研削加工を施す粗研削手段と、該仕上げ研削領域に位置付けられたチャックテーブルに保持されているウエーハに仕上げ研削加工を施す仕上げ研削手段と、該研磨領域に位置付けられたチャックテーブルに保持されているウエーハに第１の研磨加工を施す第１の研磨手段と、を具備するウエーハの加工装置において、
該ウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブルに保持され該第１の研磨加工が施されたウエーハに第２の研磨加工を施す第２の研磨手段を備えている、
ことを特徴とするウエーハの加工装置が提供される。

上記第２の研磨手段は、第２の研磨パッドを備えた第２の研磨工具と、該研磨工具を着脱可能に装着するマウンターと、該マウンターを回転せしめるスピンドルユニットと、該スピンドルユニットを該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動可能に支持するスピンドルユニット支持部材と、該スピンドルユニット支持部材をチャックテーブルの保持面に対して平行な方向に移動可能に支持する支持基台と、スピンドルユニットを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研磨送り手段と、スピンドルユニット支持部材をチャックテーブルの保持面に対して平行な方向に移動しスピンドルユニットに装着された研磨工具を搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブルの上方位置である研磨位置と該研磨位置から退避した待機位置に位置付ける進退手段と、を具備している。

本発明においては、上記ウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブルに保持され第１の研磨手段によって第１の研磨加工が施されたウエーハに第２の研磨加工を施す第２の研磨手段を備えているので、第１の研磨手段によって第１の研磨加工が施され研削歪が除去されたウエーハに対して、粗研削工程と仕上げ研削工程および第１の研磨工程と同期させつつ第２の研磨手段によって所望の面精度に仕上げる第２の研磨加工を施すことができる。
即ち、上記第２の研磨手段を上記第１の研磨手段より高精度の研磨加工を実施するように構成することにより、サブデバイスを形成するウエーハの裏面を高精度の鏡面に加工することができる。
また、上記第２の研磨手段を上記第１の研磨手段より面粗さの粗い研磨加工を実施するように構成することにより、DRAMやフラッシュメモリ等のデータ保存機能を有するデバイスが形成されたウエーハの裏面をゲッタリング効果が得られる面粗さに加工することができる。

本発明に従って構成されたウエーハの加工装置の斜視図。 図１に示すウエーハの加工装置に装備される第１の研磨手段の斜視図。 図２に示す第１の研磨手段によって実施する第１の研磨加工の説明図。 図１に示すウエーハの加工装置に装備される第２の研磨手段の斜視図。 図４に示す第２の研磨手段によって実施する第２の研磨加工の説明図。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図６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。

以下、本発明に従って構成されたウエーハの加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には本発明に従って構成されたウエーハの加工装置の斜視図が示されている。
図１に示すウエーハの加工装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上部）に設けられ上方に延びる直立壁２２とを有している。このように形成された装置ハウジング２は、後述する被加工物であるウエーハを搬入・搬出する搬入・搬出領域２ａと粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃおよび研磨領域２ｄを備えている。

上記装置ハウジング２の主部２１にはターンテーブル３が回転可能に配設されている。このターンテーブル３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Aで示す方向に上記搬入・搬出領域２ａと粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃおよび研磨領域２ｄに沿って適宜回転せしめられる。このターンテーブル３には、４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配設されている。この４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは図示の実施形態においてはそれぞれ９０度の等角度の位相角をもって配設されている。このチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ円盤状の基台と該基台の上面に配設されたポーラスセラミック材からなる吸着保持チャックとからなっており、吸着保持チャックの上面（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４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる。なお、上記ターンテーブル３の上面には上記４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配設された領域を仕切る仕切り板３１、３１が配設されている。この仕切り板３１、３１の高さは、チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの高さより高く形成されている。

上記粗研削領域２ｂには、粗研削手段としての粗研削ユニット５が配設されている。粗研削ユニット５は、ユニットハウジング５１と、該ユニットハウジング５１の下端に回転自在に装着された粗研削ホイール５２と、該ユニットハウジング５１の上端に装着され粗研削ホイール５２を所定の方向に回転せしめるサーボモータ５３と、ユニットハウジング５１を装着した移動基台５４とを具備している。移動基台５４には被案内レール５５、５５が設けられており、この被案内レール５５、５５を上記直立壁２２に設けられた案内レール２２ａ、２２ａに移動可能に嵌合することにより、粗研削ユニット５が上下方向即ちチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に垂直な方向に移動可能に支持される。図示の形態における粗研削ユニット５は、上記移動基台５４を案内レール２２ａ、２２ａに沿って移動させる研削送り手段５６を具備している。研削送り手段５６は、上記直立壁２２に設けられた案内レール２２ａ、２２ａ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５７と、該雄ねじロッド５７を回転駆動するためのパルスモータ５８と、上記移動基台５４に装着され雄ねじロッド５７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５８によって雄ねじロッド５７を正転および逆転駆動することにより、粗研削ユニット５を上下方向に移動せしめる。

上記仕上げ研削領域２ｃには、仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット５０が配設されている。仕上げ研削ユニット５０は、仕上げ用の研削ホイール５２０が上記粗研削ユニット５の粗研削ホイール５２と相違する以外は粗研削ユニット５と実質的に同様の構成であり、従って粗研削ユニット５の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。

上記研磨領域２ｄには、第１の研磨手段６が配設されている（図１には２点差線で一部の輪郭が示されている）。この第１の研磨手段６について、図２を参照して説明する。図２に示す第１の研磨手段６は、第１の研磨パッド６１１を備えた第１の研磨工具６１と、該第１の研磨工具６１を着脱可能に装着するマウンター６２と、該マウンター６２を回転せしめるスピンドルユニット６３と、該スピンドルユニット６３を上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して垂直なＺ軸方向に移動可能に支持するスピンドルユニット支持部材６４と、スピンドルユニット支持部材６４をチャックテーブルの保持面に対して平行なY軸方向に移動可能に支持する支持基台６５と、スピンドルユニット６３をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動せしめる第１の研磨送り手段６６と、スピンドルユニット支持部材６４をチャックテーブルの保持面に対して平行な方向（Ｙ軸方向）に移動せしめる第２の研磨送り手段６７とを具備している。上記第１の研磨パッド６１１は、図示の実施形態においてはフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石が用いられている。上記スピンドルユニット６３は、上記マウンター６２を回転駆動するためのサーボモータ６３１を備えている。

上記スピンドルユニット支持部材６４は、一側面（スピンドルユニット６３と対向する面）にＺ軸方向に延びる一対の案内レール６４１、６４１が設けられており、この一対の案内レール６４１、６４１にスピンドルユニット６３のユニットハウジング６３０に設けられた被案内溝６３２、６３２を嵌合することによりスピンドルユニット６３をＺ軸方向に移動可能に支持する。このようにしてスピンドルユニット支持部材６４にＺ軸方向に移動可能に支持されたスピンドルユニット６３は、第１の研磨送り手段６６によって一対の案内レール６４１、６４１に沿ってＺ軸方向に移動せしめられる。第１の研磨送り手段６６は、パルスモータ６６１と、上記一対の案内レール６４１、６４１間に配設されたパルスモータ６６１によって回転駆動される雄ねじロッド（図示せず）と、スピンドルユニット６３に装着され雄ねじロッド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６６１によって図示しない雄ねじロッドを正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット６３をＺ軸方向に移動せしめる。

上記支持基台６５は、研磨領域２ｄにY軸方向に沿って配設されている。この支持基台６５は、一側面（スピンドルユニット支持部材６４と対向する面）にY軸方向に延びる一対の案内溝６５１、６５１が設けられており、この一対の案内溝６５１、６５１にスピンドルユニット支持部材６４に設けられた被案内溝６４２、６４２を嵌合することによりスピンドルユニット支持部材６４をY軸方向に移動可能に支持する。このようにして支持基台６５にY方向に移動可能に支持されたスピンドルユニット支持部材６４は、第２の研磨送り手段６７によって一対の案内レール６５１、６５１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。第２の研磨送り手段６７は、パルスモータ６７１と、上記一対の案内レール６５１、６５１間に配設されたパルスモータ６７１によって回転駆動される雄ねじロッド（図示せず）と、スピンドルユニット支持部材６４に装着され雄ねじロッド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６７１によって図示しない雄ねじロッドを正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット支持部材６４をY軸方向に移動せしめる。

以上のように構成された第１の研磨手段６は、図３に示すように研磨工具６１を回転するとともにチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を回転し、第１の研磨パッド６１１をチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）上に保持された被加工物Ｗに押圧しつつ矢印Ｙで示す方向に被加工物Ｗの周縁部から中心を越えて移動することにより乾式研磨加工する。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるウエーハの加工装置は、搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブルに保持され上記第１の研磨手段６によって第１の研磨加工が施されたウエーハに第２の研磨加工を施す第２の研磨手段７を備えている。この第２の研磨手段７について、図４を参照して説明する。図４に示す第２の研磨手段７は、第２の研磨パッド７１１を備えた第２の研磨工具７１と、該第２の研磨工具７１を着脱可能に装着するマウンター７２と、該マウンター７２を回転せしめるスピンドルユニット７３と、該スピンドルユニット７３を上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して垂直なＺ軸方向に移動可能に支持するスピンドルユニット支持部材７４と、スピンドルユニット支持部材７４をチャックテーブルの保持面に対して平行なX軸方向に移動可能に支持する支持基台７５と、スピンドルユニット７３をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動せしめる研磨送り手段７６と、スピンドルユニット支持部材７４をX軸方向に移動せしめる進退手段７７を具備している。

上記第２の研磨工具７１の第２の研磨パッド７１１は、図示の実施形態においては上記第１の研磨工具６１の第１の研磨パッド６１１と同様にフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石が用いられている。なお、第２の研磨パッド７１１は、図示の実施形態においては第１の研磨パッド６１１に分散されている砥粒の粒径より小さい粒径の砥粒を分散したものが用いられている。上記スピンドルユニット７３は、上記マウンター７２を回転駆動するためのサーボモータ７３１を備えている。

上記スピンドルユニット支持部材７４は、一側面（スピンドルユニット７３と対向する面）にＺ軸方向に延びる一対の案内レール７４１、７４１が設けられており、この一対の案内レール７４１、７４１にスピンドルユニット７３のユニットハウジング７３０に設けられた被案内溝７３２、７３２を嵌合することによりスピンドルユニット７３をＺ軸方向に移動可能に支持する。このようにしてスピンドルユニット支持部材７４にＺ軸方向に移動可能に支持されたスピンドルユニット７３は、研磨送り手段７６によって一対の案内レール７４１、７４１に沿ってＺ軸方向に移動せしめられる。研磨送り手段７６は、パルスモータ７６１と、上記一対の案内レール７４１、７４１間に配設されパルスモータ７６１によって回転駆動される雄ねじロッド（図示せず）と、スピンドルユニット７３に装着され雄ねじロッド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７６１によって図示しない雄ねじロッドを正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット７３をＺ軸方向に移動せしめる。

上記支持基台７５は、搬入・搬出領域２ａと研磨領域２ｄとの境界部に上記ターンテーブル３の中心に向けてX軸方向に沿って配設されている。この支持基台７５は、一側面（スピンドルユニット支持部材７４と対向する面）にX軸方向に延びる一対の案内レール７５１、７５１が設けられており、この一対の案内レール７５１、７５１にスピンドルユニット支持部材７４に設けられた被案内溝７４２、７４２を嵌合することによりスピンドルユニット支持部材７４をX軸方向に移動可能に支持する。このようにして支持基台７５にX方向に移動可能に支持されたスピンドルユニット支持部材７４は、進退手段７７によって一対の案内レール７５１、７５１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。進退手段７７は、パルスモータ７７１と、上記一対の案内レール７５１、７５１間に配設されパルスモータ７７１によって回転駆動される雄ねじロッド７７２とを具備し、該雄ねじロッド７７２がスピンドルユニット支持部材７４に形成された雌ねじ７４３に螺合せしめられている。従って、パルスモータ７７１を作動して雄ねじロッド７７２を正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット支持部材７４をX軸方向に移動せしめる。このように構成された進退手段７７は、スピンドルユニット７３に装着された第２の研磨工具７１を搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブルの上方位置である研磨位置と該研磨位置から退避した待機位置に位置付ける。従って、スピンドルユニット７３に装着された第２の研磨工具７１を待機位置に位置付けることにより、搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブルへのウエーハの搬入搬出の邪魔にはならない。

以上のように構成された第２の研磨手段７は、図５に示すように研磨工具７１を回転するとともにチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を回転し、第２の研磨パッド７１１をチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）上に保持された被加工物Ｗの中心を超えた状態で押圧することにより乾式研磨加工する。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における加工装置は、装置ハウジング２の主部２１の前端部（図１において左下端部）には、第１のカセット載置部８aおよび第２のカセット載置部９aが設けられている。第１のカセット載置部８aには加工前のウエーハが収容された第１のカセット８が載置され、第２のカセット載置部９aは加工後のウエーハを収容するための第２のカセット９が載置される。また、装置ハウジング２の主部２１の中間部には仮置き領域１１aが設けられており、この仮置き領域１１aに上記第１のカセット8から搬出された加工前のウエーハの中心位置合わせを行う中心合わせ手段１１が配設されている。仮置き領域１１aの前方（図1において左下方）には洗浄領域１２aが設けられており、この洗浄領域１２aに加工後のウエーハを洗浄するスピンナー洗浄手段１２が配設されている。

上記第１のカセット載置部８aおよび第２のカセット載置部９aの後方にはウエーハ搬送手段１３が配設されている。このウエーハ搬送手段１３は、ハンド１３１を装着した従来周知の多軸関節ロボット１３２と、該多軸関節ロボット１３２を装置ハウジング２の幅方向に移動する移動手段１３３とからなっている。上記移動手段１３３は、装置ハウジング２の主部２１に幅方向に間隔をおいて立設された支持柱１３３a、１３３aに取り付けられた案内ロッド１３３bと、該案内ロッド１３３bに移動可能に装着された移動ブロック１３３cと、案内ロッド１３３bと平行に配設され移動ブロック１３３cに形成されたねじ穴と螺合するねじ棒１３３dと、該ねじ棒１３３dを回転駆動する正転逆転可能なパルスモータ１３３eとからなっており、移動ブロック１３３cに上記多軸関節ロボット１３２が装着されている。このように構成された移動手段１３３は、パルスモータ１３３eを正転または逆転駆動しねじ棒１３３dを回転することにより、移動ブロック１３３c即ち多軸関節ロボット１３２を案内ロッド１３３bに沿って移動せしめる。以上のように構成されたウエーハ搬送手段１３は、移動手段１３３および多軸関節ロボット１３２を作動することにより、上記第１のカセット８の所定位置に収容された研削加工前のウエーハを搬出して中心合わせ手段１１に搬送するとともに、上記スピンナー洗浄手段１２によって洗浄および乾燥された研削加工後のウエーハを上記第２のカセット９の所定位置に搬入する。

図示の実施形態における加工装置は、上記中心合わせ手段１１に搬送され中心合わせされた加工前のウエーハを上記搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に搬送するとともに、搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に保持されている加工後のウエーハを搬出して上記スピンナー洗浄手段１２に搬送するウエーハ搬入・搬出手段１４を備えている。ウエーハ搬入・搬出手段１４は、装置ハウジング２に取り付けられた支持柱１５、１５に固定され装置ハウジング２の前後方向（長手方向）に延びる案内レール１６に沿って移動可能に装着されている。ウエーハ搬入・搬出手段１４は、吸着パッド１４１と、該吸着パッド１４１を矢印Yで示す方向に移動可能に支持する案内レール１４２と、該案内レール１４２を下端に支持する支持ロッド１４３と、該支持ロッド１４３の上端と連結し上記案内レール１６に装着され矢印Xで示す方向に移動する移動ブロック１４４とからなっている。このように構成されたウエーハ搬入・搬出手段１４は、移動ブロック１４４が図示しない移動手段によって案内レール１６に沿って矢印Xで示すように適宜移動せしめられ、吸着パッド１４１が図示しない移動手段によって矢印Yで示すように案内レール１４２に沿って案内レール１６と直交する方向に適宜移動せしめられるとともに、支持ロッド１４３が図示しない移動手段によって矢印Zで示すように上下方向に適宜移動せしめられる。

図示の実施形態における研削装置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。
図６には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工される被加工物としての半導体ウエーハが示されている。図６に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚みが７００μmのシリコンウエーハからなり、表面１０ａに複数のストリート１０１が格子状に配列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。このように形成された加工前の半導体ウエーハ１０の裏面１０bを研削して所定の厚み(例えば、１００μm)に形成するに際し、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたデバイス１０２を保護するために、図７の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａに塩化ビニール等からなる保護テープTを貼着する（保護テープ貼着工程）。このようにして表面１０ａに保護テープTが貼着された半導体ウエーハ１０は、被加工面である裏面１０bを上側にして第１のカセット８に収容される。そして、加工前のウエーハ１０が収容された第１のカセット８を第１のカセット載置部８aに載置するとともに、加工後のウエーハを収容するための空の第２のカセット９を第２のカセット載置部９aに載置する。

上述したように加工前の半導体ウエーハ１０が収容された第１のカセット８を第１のカセット載置部８aに載置するとともに、加工後のウエーハを収容するための空の第２のカセット９を第２のカセット載置部９aに載置し、研削開始スイッチ（図示せず）が投入されると、ウエーハ搬送手段１３が作動して第１のカセット載置部８aに載置された第１のカセット８の所定位置に収容されている加工前の半導体ウエーハ１０をハンド１３１によって保持し、第１のカセット８から搬出して中心合わせ手段１１に搬送する。そして、中心合わせ手段１１は、搬送された加工前の半導体ウエーハ１０の中心合わせを行う。次に、ウエーハ搬入・搬出手段１４を作動して、吸着パッド１４１により中心合わせ手段１１によって中心合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０の裏面１０bを吸引保持し、上記搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に搬送する。なお、加工開始時においては、ターンテーブル３は図１に示す原点位置に位置付けられており、ターンテーブル３に配設されたチャックテーブル４ａが搬入・搬出領域２ａに、チャックテーブル４ｂが粗研削領域２ｂに、チャックテーブル４ｃが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｄが研磨領域２dにそれぞれ位置付けられている。上述したようにして搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に搬送された半導体ウエーハ１０は、表面１０ａに貼着された保護テープT側がチャックテーブル４ａ上に載置され、被加工面である裏面１０bが上側となる。このとき、第２の研磨手段７のスピンドルユニット７３は図１に示す待機位置に位置付けられており、加工前のウエーハ１０の搬入の邪魔にはならない。このようにして、搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に載置された加工前の半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段が作動することによってチャックテーブル４ａ上に吸引保持される。

搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す方向に９０度の角度だけ回動する。この結果、加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４ａが粗研削領域２ｂに位置付けられ、チャックテーブル４ｂが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｃが研磨領域２ｄに、チャックテーブル４ｄが搬入・搬出領域２ａにそれぞれ位置付けられる。このようにしてチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがそれぞれの領域に位置付けられたならば、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている半導体ウエーハ１０に対して粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される（粗研削工程）。このとき、チャックテーブル４ａは所定方向に所定の回転速度で回転せしめられる。なお、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｄに加工前の半導体ウエーハ１０が搬送され、チャックテーブル４ｄ上に加工前の半導体ウエーハ１０が吸引保持される。

次に、上記ターンテーブル３を図１において矢印Ａで示す方向に更に９０度回動する（従って、ターンテーブル３は図１に示す原点位置から１８０度回動する）。この結果、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ａが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４ｄが粗研削領域２ｂに位置付けられる。そして、チャックテーブル４ｂが研磨領域２ｄに、チャックテーブル４ｃが搬入・搬出領域２ａにそれぞれ位置付けられる。この状態で仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている粗研削加工された半導体ウエーハ１０に対して仕上げ研削ユニット５０によって仕上げ研削加工（仕上げ研削工程）が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ｄに保持されているウエーハに対して粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される。このとき、チャックテーブル４ａおよびチャックテーブル４ｄは所定方向に所定の回転速度で回転せしめられる。このように、粗研削加工および仕上げ研削加工が実施されることにより、半導体ウエーハ１０が所定の厚みに形成される。なお、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｃに加工前の半導体ウエーハ１０が搬送され、チャックテーブル４ｃ上に加工前の半導体ウエーハ１０が吸引保持される。

次に、上記ターンテーブル３を図１において矢印Ａで示す方向に更に９０度回動する（従って、ターンテーブル３は図１に示す原点位置から２７０度回動する）。この結果、仕上げ研削領域２ｃにおいて仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ａが研磨領域２ｄに位置付けられ、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ｄが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４ｃが粗研削領域２ｂに位置付けられる。そして、チャックテーブル４ｂが搬入・搬出領域２ａに位置付けられる。研磨領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０に対しては、第１の研磨手段６によって第１の研磨加工が施される。この結果、半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bは、上記粗研削加工および仕上げ研削加工によって生成された研削歪が除去される。そして、上述したようにターンテーブル３が回動し仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４ｄに保持されている粗研削加工された半導体ウエーハ１０に対しては仕上げ研削ユニット５０によって仕上げ研削加工が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ｃに保持されている半導体ウエーハ１０に対しては粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される。

次に、上記ターンテーブル３を図１において矢印Ａで示す方向に更に９０度回動する（従って、ターンテーブル３は図１に示す原点位置から３６０度回動する）。この結果、研磨領域２ｄにおいて第１の研磨加工が施され研削歪が除去された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ａが搬入・搬出領域２ａに位置付けられ、仕上げ研削領域２ｃにおいて仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４dが研磨領域２ｄに位置付けられ、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４cが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４bが粗研削領域２ｂに位置付けられる。搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている第１の研磨加工が施され研削歪が除去された半導体ウエーハ１０に対しては第２の研磨手段７によって第２の研磨加工が施される。即ち、第２の研磨手段７の進退手段７７を作動して、スピンドルユニット７３に装着された第２の研磨工具７１を搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａの上方位置である研磨位置に移動し、チャックテーブル４ａに保持されている第１の研磨加工が施され研削歪が除去された半導体ウエーハ１０に対して図５に示すように第２の研磨加工を実施する。この第２の研磨加工を実施する第２の研磨手段７の第２の研磨パッド７１１は、図示の実施形態においては上記第１の研磨手段の第１の研磨パッド６１１に分散されている砥粒の粒径より小さい粒径の砥粒を分散したものが用いられているので、半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bを更に高精度に研磨することができる。このように、粗研削加工および仕上げ研削加工され所定の厚みに形成された半導体ウエーハ１０の裏面を、第１の研磨手段６および第２の研磨手段７によって研削歪を除去するとともに所望の面精度に仕上げるので、第１の研磨手段６および第２の研磨手段７による第１の研磨加工および第２の研磨加工を粗研削加工および仕上げ研削加工と同期させつつ実施することができる。

なお、被加工物がDRAMやフラッシュメモリ等のデータ保存機能を有するデバイスが形成されたウエーハを加工する場合には、ウエーハの裏面に上記第１の研磨加工を施して研削歪を除去するとゲッタリング効果が失われるという問題があるので、このようなウエーハに対しては上記第２の研磨工程において適当な研磨歪が生成されるような面粗さに仕上げる。このためには、第２の研磨手段７の第２の研磨パッド７１１は、上記第１の研磨手段の第１の研磨パッド６１１に分散されている砥粒の粒径より大きい粒径の砥粒を分散したものを用いる。なお、図示の実施形態においては第１の研磨手段および第２の研磨手段７とも乾式研磨する例を示したが、スラリーを供給しつつ研磨する形態の研磨手段を使用する場合にはスラリーを選択することにより第１の研磨手段と第２の研磨手段７の研磨精度を変更することができる。

また、上述したようにターンテーブル３を図１に示す原点位置から３６０度回動した位置に位置付けた状態においては、研磨領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４dに保持されている仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０に対して第１の研磨手段６によって第１の研磨加工が施され、仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４cに保持されている粗研削加工された半導体ウエーハ１０に対しては仕上げ研削ユニット５０によって仕上げ研削加工が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４bに保持されている半導体ウエーハ１０に対しては粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される。

以上のようにして最初に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている半導体ウエーハ１０に対して第２の研磨手段７によって第２の研磨加工を実施したならば、進退手段７７を作動してスピンドルユニット７３を図１に示す待機位置に位置付ける。そして、チャックテーブル４ａによる半導体ウエーハ１０の吸着保持を解除する。次に、上記ウエーハ搬入・搬出手段１４を作動して、吸着パッド１１によりチャックテーブル４ａ上の加工後のウエーハ１０の裏面１０bを吸引保持し、スピンナー洗浄手段１２に搬送する。このとき、第２の研磨手段７のスピンドルユニット７３は、上述したように図１に示す待機位置に位置付けられているので、加工後のウエーハ１０の搬出の邪魔にはならない。スピンナー洗浄手段１２に搬送された加工後の半導体ウエーハ１０は、ここで洗浄されるとともにスピンナー乾燥される。このようにして洗浄および乾燥された加工後の半導体ウエーハ１０は、ウエーハ搬送手段１３によって第２のカセット９の所定位置に搬入せしめられる。

２：装置ハウジング
３：ターンテーブル
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：チャックテーブル
５：粗研削ユニット
５０：仕上げ研削ユニット
５１：ユニットハウジング
５２：粗研削ホイール
５２０：仕上げ用の研削ホイール
５３：サーボモータ
５６：研削送り手段
６：第１の研磨手段
６１：第１の研磨工具
６１１：第１の研磨パッド
６２：マウンター
６３：スピンドルユニット
６４：スピンドルユニット支持部材
６５：支持基台
６６：第１の研磨送り手段
６７：第２の研磨送り手段
７：第２の研磨手段
７１：第２の研磨工具
７１１：第２の研磨パッド
７２：マウンター
７３：スピンドルユニット
７４：スピンドルユニット支持部材
７５：支持基台
７６：研磨送り手段
７７：進退手段
８：第１のカセット
９：第２のカセット
１１：中心合わせ手段
１２：スピンナー洗浄手段
１３：ウエーハ搬送手段
１４：ウエーハ搬入・搬出手段

Claims (2)

1. 回転可能に配設されウエーハ搬入・搬出領域と粗研削領域と仕上げ研削領域と研磨領域に沿って適宜回転せしめられるターンテーブルと、該ターンテーブルに等角度をもって配設されウエーハを保持する保持面を備えた４個のチャックテーブルと、該ウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブルにウエーハを搬入搬出するウエーハ搬入・搬出手段と、該粗研削領域に位置付けられたチャックテーブルに保持されているウエーハに粗研削加工を施す粗研削手段と、該仕上げ研削領域に位置付けられたチャックテーブルに保持されているウエーハに仕上げ研削加工を施す仕上げ研削手段と、該研磨領域に位置付けられたチャックテーブルに保持されているウエーハに第１の研磨加工を施す第１の研磨手段と、を具備するウエーハの加工装置において、
   該ウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブルに保持され該第１の研磨加工が施されたウエーハに第２の研磨加工を施す第２の研磨手段を備えている、
   ことを特徴とするウエーハの加工装置。
2. 該第２の研磨手段は、第２の研磨パッドを備えた第２の研磨工具と、該研磨工具を着脱可能に装着するマウンターと、該マウンターを回転せしめるスピンドルユニットと、該スピンドルユニットを該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動可能に支持するスピンドルユニット支持部材と、該スピンドルユニット支持部材をチャックテーブルの保持面に対して平行な方向に移動可能に支持する支持基台と、該スピンドルユニットを該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研磨送り手段と、該スピンドルユニット支持部材を該チャックテーブルの保持面に対して平行な方向に移動し該スピンドルユニットに装着された該研磨工具を搬入・搬出領域に位置付けられた該チャックテーブルの上方位置である研磨位置と該研磨位置から退避した待機位置に位置付ける進退手段とを具備している、請求項１記載のウエーハの加工装置。

Images