JP6074154B2

JP6074154B2 - 加工装置

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Publication number: JP6074154B2
Application number: JP2012091159A
Authority: JP
Inventors: 溝本　康隆; 康隆溝本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: JP2013222712A

Description

本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの裏面に研削加工および研磨加工を施す加工装置に関する。

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切断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離することにより、個々のデバイスを形成する。また、サファイヤ基板等の表面に格子状に形成されたストリートによって複数の領域が区画され、この区画された領域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が形成された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿って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。

上述したように個々に分割されたデバイス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デバイス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さに形成している。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砥石を、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デバイス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ガス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、回動可能に配設されたターンテーブルと、該ターンテーブルに配設されウエーハを保持する保持面を備えた複数のチャックテーブルと、該複数のチャックテーブルが位置付けられる複数の加工領域にそれぞれ配設され該複数のチャックテーブルに保持されたウエーハにそれぞれ研削加工を施す研削手段および研磨加工を施す研磨手段とを具備するウエーハの加工装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００５−１５３０９０号公報

上述した加工装置の前後にウエーハの表面に保護テープを貼着するテープ張機やウエーハをストリートに沿って分割する分割装置等を配置してインラインシステムを構築し、加工装置をフル稼働させる生産方式が実用化されている。しかるに、加工装置によって研削加工および研磨加工されたウエーハに加工不良が発生すると、加工不良のウエーハが次工程に搬送され不良品が続出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、その主たる技術課題は、研削加工および研磨加工されたウエーハに加工不良が発生した場合には、装置の稼働を停止することができる加工装置を提供することにある。

上記技術課題を解決するために、本発明によれば、表面に保護テープが貼着されたウエーハの裏面を所定の厚みに形成する加工装置であって、
ウエーハを保持するウエーハ保持手段と、該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハに研削加工を施す研削手段と、該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハに研磨加工を施す研磨手段と、研削加工および研磨加工が施されたウエーハを洗浄する洗浄手段と、加工後のウエーハを収容するためのカセットと、研削加工、研磨加工、洗浄が終了したウエーハの加工状態を該カセットに収容する前に検出する加工状態検出手段と、該加工状態検出手段からの検出信号に基づいて該各手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該加工状態検出手段からの検出信号に基づいてウエーハの加工状態の良否を判定し、加工不良と判定した場合には警報手段に加工不良メッセージを出力するとともに該各手段の作動を停止するものであって、
該加工状態検出手段は、ウエーハの表面に貼着された保護テープを撮像し画像信号を出力する第１の加工状態検出手段と、研削加工および研磨加工が施されたウエーハの裏面を撮像し画像信号を出力する第２の加工状態検出手段とを具備している、
ことを特徴とするウエーハの加工装置が提供される。

本発明による加工装置は、研削加工、研磨加工、洗浄が終了したウエーハの加工状態を該カセットに収容する前に検出する加工状態検出手段と、該加工状態検出手段からの検出信号に基づいて該各手段を制御する制御手段と、を具備し、該制御手段は、該加工状態検出手段からの検出信号に基づいてウエーハの加工状態の良否を判定し、加工不良と判定した場合には警報手段に加工不良メッセージを出力するとともに該各手段の作動を停止するものであって、加工状態検出手段は、ウエーハの表面に貼着された保護テープを撮像し画像信号を出力する第１の加工状態検出手段と、研削加工および研磨加工が施されたウエーハの裏面を撮像し画像信号を出力する第２の加工状態検出手段とを具備しているので、以後、加工不良ウエーハが製造されることはない。

本発明に従って構成された加工装置の斜視図。図１に示す加工装置に装備される研磨手段の斜視図。図１に示す加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。図４に示す半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程の説明図。半導体ウエーハの表面と保護テープとの間に加工水が浸入して保護テープに局部的に膨れる部分が生じた状態を示す説明図。半導体ウエーハ裏面に研削ソウが残存する状態を示す説明図。半導体ウエーハ裏面にスクラッチが形成されている状態を示す説明図。半導体ウエーハにクラックが発生している状態を示す説明図。

以下、本発明に従って構成された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加工装置の斜視図が示されている。
図１に示す加工装置は、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）に設けられ実質的に上下方向に延びる直立壁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おり、このターンテーブル３は図示しないテーブル回動手段によって上記搬入・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に沿って矢印Aで示す方向に回転せしめられる。このターンテーブル３には、ウエーハ保持手段としての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。

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３６、３６、３６、３６が配設されている。この仕切り板３６、３６、３６、３６は、ターンテーブル３の回転軸心から半径方向に延在して配設され、そ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ネジロッド５７と、該雄ネジロッド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に装着され雄ネジロッド５７と螺合する図示しない雌ネジブロックを具備しており、パルスモータ５８によって雄ネジロッド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、研磨手段７が配設されている（図１には２点鎖線で一部の輪郭が示されている）。この研磨手段７について、図２を参照して説明する。図２に示す研磨手段７はケミカルメカニカルポリッシング（CMP）手段からなっており、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方向（Ｚ軸方向）およびスピンドルユニット７３を該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）に移動可能に支持するスピンドルユニット支持手段７４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）に移動せしめる第１の研磨送り手段７５と、スピンドルユニット７３をチャックテーブルの該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７６とを具備している。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。

スピンドルユニット支持手段７４は、図示の実施形態においては支持基台７４１と第１の移動基台７４２および第２の移動基台７４３とからなっている。支持基台７４１の一側面には、上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して平行な矢印Ｙで示す方向に延びる第１の案内レール７４１ａ、７４１ａが設けられている。上記第１の移動基台７４２の一側面には上記支持基台７４１に設けられた第１の案内レール７４１ａ、７４１ａと嵌合する第１の被案内レール７４２ｂ、７４２ｂが設けられており、第１の移動基台７４２の他側面に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矢印Ｚで示す方向に延びる第２の案内レール７４２ａ、７４２ａが設けられている。このように構成された第１の移動基台７４２は、第１の被案内レール７４２ｂ、７４２ｂを上記支持基台７４１に設けられた第１の案内レール７４１ａ、７４１ａと嵌合することにより、支持基台７４１に案内レール７４１ａ、７４１ａに沿って移動可能に支持される。

上記第２の移動基台７４３の一側面には上記第１の移動基台７４２に設けられた第２の案内レール７４２ａ、７４２ａと嵌合する第２の被案内レール７４３ｂ、７４３ｂが設けられており、この第２の被案内レール７４３ｂ、７４３ｂを第１の移動基台７４２に設けられた第２の案内レール７４２ａ、７４２ａと嵌合することにより、第２の移動基台７４３は第１の移動基台７４２に第２の案内レール７４２ａ、７４２ａに沿って移動可能に支持される。このように構成された第２の移動基台７４３の他側面側に上記スピンドルユニット７３が装着される。

上記第１の研磨送り手段７５は、上記研削送り手段５６と同様の構成をしている。即ち、第１の研磨送り手段７５は、パルスモータ７５１と、上記第２の案内レール７４２ａ、７４２ａ間に第２の案内レール７４２ａ、７４２ａと平行に配設されパルスモータ７５１によって回転駆動される雄ネジロッド（図示せず）と、第２の移動基台７４３に装着され雄ネジロッドと螺合する図示しない雌ネジブロックを具備しており、パルスモータ７５１によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、第２の移動基台７４３即ち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矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。また、上記第２の研磨送り手段７６は、パルスモータ７６１と、上記第１の案内レール７４１ａ、７４１ａ間に第１の案内レール７４１ａ、７４１ａと平行に配設されパルスモータ７６１によって回転駆動される雄ネジロッド（図示せず）と、第１の移動基台７４２に装着され雄ネジロッドと螺合する図示しない雌ネジ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ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、第１の移動基台７４２即ち第２の移動基台７４３および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の保持面に対して平行な矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

図１に戻って説明を続けると、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１１aおよび第２のカセット載置部１１bが設けられている。第１のカセット載置部１１aには加工前のウエーハが収容された第１のカセット１１１が載置され、第２のカセット載置部１１bには加工後のウエーハを収容するための第２のカセット１１２が載置される。ここで、第１のカセット１１１に収容されるウエーハについて、図４および図５を参照して説明する。図４には、ウエーハとしての半導体ウエーハ１０が示されている。図４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５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１１１に収容される。そして、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１１１を第１のカセット載置部１１a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１１２を第２のカセット載置部１１bに載置する。

また、装置ハウジング２の主部２１の前部（図１において左下部）には仮置き領域１２が設けられており、この仮置き領域１２に上記第１のカセット１１１から搬出された加工前の半導体ウエーハ１０の中心位置合わせを行う中心合わせ手段１２０が配設されている。仮置き領域１２の後方（図1において右上方）には洗浄領域１３が設けられており、この洗浄領域１３に加工後のウエーハを洗浄するスピンナー洗浄手段１３０が配設されている。このスピンナー洗浄手段１３０は、上記粗研削手段としての粗研削ユニット５と仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット５０によって研削加工され、研磨手段７によって研磨加工された後の半導体ウエーハ１０を洗浄するとともに、半導体ウエーハ１０の洗浄面から洗浄水を遠心力によって飛散させスピンナー乾燥する。

上記第１のカセット載置部１１aおよび第２のカセット載置部１１bの後方にはウエーハ搬送手段１４が配設されている。このウエーハ搬送手段１４は、ハンド１４１を装着した従来周知の多軸関節ロボット１４２と、該多軸関節ロボット１４２を装置ハウジング２の幅方向に移動する移動手段１４３とからなっている。上記ハンド１４１は、１８０度反転（上下を反転）できるように構成されている。上記移動手段１４３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１４３a、１４３aに取り付けられた案内ロッド１４３bと、該案内ロッド１４３bに移動可能に装着された移動ブロック１４３cと、案内ロッド１４３bと平行に配設され移動ブロック１４３cに形成されたネジ穴と螺合するネジ棒１４３dと、該ネジ棒１４３dを回転駆動する正転逆転可能なパルスモータ１４３eとからなっており、移動ブロック１４３cに上記多軸関節ロボット１４２が装着されている。このように構成された移動手段１４３は、パルスモータ１４３eを正転または逆転駆動しネジ棒１４３dを回転することにより、移動ブロック１４３c即ち多軸関節ロボット１４２を案内ロッド１４３b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１４は、移動手段１４３および多軸関節ロボット１４２を作動することにより、上記第１のカセット１１１の所定位置に収容された加工前の半導体ウエーハ１０を搬出して中心合わせ手段１２０に搬送するとともに、上記スピンナー洗浄手段１３０によって洗浄および乾燥された研削後の半導体ウエーハ１０を中心合わせ手段１２０に搬送し、更に中心合わせ手段１２０に搬送され後述する加工状態検出手段によって加工状態が検出された半導体ウエーハ１０を上記第２のカセット１１２の所定位置に収容する。

図示の実施形態における研削装置は、上記中心合わせ手段１２０に搬送され中心合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０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）に搬送するウエーハ搬入手段１５と、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）に保持されている加工後の半導体ウエーハ１０を搬出し後述する保護テープ洗浄手段および上記スピンナー洗浄手段１３０に搬送するウエーハ搬出手段１６を備えている。このウエーハ搬入手段１５とウエーハ搬出手段１６は、装置ハウジング２に取り付けられた支持柱１７、１７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１８に沿って移動可能に装着されている。ウエーハ搬入手段１５は、吸着パッド１５１と、該吸着パッド１５１を下端に支持する支持ロッド１１２と、該支持ロッド１５２の上端と連結し上記案内レール１８に装着された移動ブロック１５３とからなっている。このように構成されたウエーハ搬入手段１５は、移動ブロック１５３が図示しない移動手段によって案内レール１８に沿って矢印Bで示す方向に適宜移動せしめられるとともに、支持ロッド１５２が図示しない移動手段によって矢印Cで示す上下方向に適宜移動せしめられるとともに矢印Hで示す方向に旋回せしめられる。

また、ウエーハ搬出手段１６は、吸着パッド１６１と、該吸着パッド１６１を矢印Dで示す方向に移動可能に支持する案内レール１６２と、該案内レール１６２を下端に支持する支持ロッド１６３と、該支持ロッド１６３の上端と連結し上記案内レール１８に装着され矢印Eで示す方向に移動する移動ブロック１６４とからなっている。なお、ウエーハ搬出手段１６の吸着パッド１６１の径は、上記ウエーハ搬入手段１５の吸着パッド１５１の径より大きく形成されている。このようにウエーハ搬出手段１６の吸着パッド１６１の径を大きく形成するのは、研削され薄くなったウエーハは割れ易いので吸着保持面積を広くするためである。このように構成されたウエーハ搬出手段１６は、移動ブロック１６４が図示しない移動手段によって案内レール１８に沿って適宜移動せしめられ、吸着パッド１６１が図示しない移動手段によって矢印Dで示すように案内レール１６２に沿って案内レール１８と直角な方向に適宜移動せしめられるとともに、支持ロッド１６３が図示しない移動手段によって矢印F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加工装置は、上記ウエーハ搬出手段１６によって搬出される加工後の上記半導体ウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護テープTを洗浄するための保護テープ洗浄手段１９を備えている。この保護テープ洗浄手段１９は、回転可能な洗浄スポンジ１９１と該洗浄スポンジ１９１を水没状態で収容する洗浄プール１９２とから構成され、上記搬入・搬出領域２ａとスピンナー洗浄手段１３０の間における吸着パッド１６１の移動経路内に配設されている。

図示の実施形態における加工装置は、上記保護テープ洗浄手段１９とスピンナー洗浄手段１３０の間における吸着パッド１６１の移動経路内に配設された第１の加工状態検出手段８を具備している。この第１の加工状態検出手段８は、図示の実施形態においてはCCD撮像手段によって構成され、加工後の半導体ウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護テープT側を撮像して、検出信号としての画像信号を後述する制御手段に送る。

また、図示の実施形態における加工装置は、中心合わせ手段１２０の上側に配設された第２の加工状態検出手段９を具備している。この第２の加工状態検出手段９は、図示の実施形態においてはCCD撮像手段によって構成され、上記スピンナー洗浄手段１３０によって洗浄され、中心合わせ手段１２０に搬送された半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bを撮像して、検出信号としての画像信号を後述する制御手段に送る。

図示の実施形態における加工装置は、図３に示す制御手段６を具備している。制御手段６はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）６１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）６２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６３と、入力インターフェース６４および出力インターフェース６５とを備えている。このように構成された制御手段６の入力インターフェース６４には、第１の加工状態検出手段８、第２の加工状態検出手段９等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース６５からは、上記ターンテーブル３、４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、粗研削ユニット５、仕上げ研削ユニット５０、研磨手段７、中心合わせ手段１２０、スピンナー洗浄手段１３０、ウエーハ搬送手段１４、ウエーハ搬入手段１５、ウエーハ搬出手段１６、保護テープ洗浄手段１９、警報手段６０および第１の加工状態検出手段８、第２の加工状態検出手段９等に制御信号を出力する。なお、警報手段６０は、画面表示手段または音声表示手段或いは画面表示手段と音声表示手段の両方でもよい。

図示の実施形態におけるウエーハの加工装置は以上のように構成されており、以下その作動について主に図１を参照して説明する。
上述した加工装置によってウエーハを加工するには、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１１１を第１のカセット載置部１１a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１１２を第２のカセット載置部１１bに載置する。そして、加工開始スイッチ（図示せず）が投入されると、制御手段６はウエーハ搬送手段１４を作動して第１のカセット載置部１１aに載置された第１のカセット１１１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を搬出して中心合わせ手段１２０に搬送する。中心合わせ手段１２０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、ウエーハ搬入手段１５が作動して、中心合わせ手段１２０によって中心合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０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４ａに搬送し、保護テープT側をチャックテーブル４ａ上に載置する。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。上述したようにウエーハ搬入手段１５によって搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に保護テープT側が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を作動することによって保護テープTを介してチャックテーブル４ａ上に吸引保持される。従って、チャックテーブル４ａ上に吸引保持された半導体ウエーハ１０は、被加工面である裏面１０bが上側となる。

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、図示しないテーブル回動手段を作動して上記ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す所定方向に図示の実施形態においては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。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、図示しないテーブル回動手段を作動して上記ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す所定方向に更に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。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、図示しないテーブル回動手段を作動して上記ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す所定方向に更に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。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。

また、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、研磨手段７によって研磨加工が施される。一方、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４ｂには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４ｂ上に加工前の半導体ウエーハ１０が吸引保持される。

次に、図示しないテーブル回動手段を作動して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において研磨加工が施され研削歪が除去され所定の厚みに形成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は、半導体ウエーハ１０の吸着保持を解除する。次に、制御手段６は上記ウエーハ搬出手段１６を作動してチャックテーブル４ａ上の半導体ウエーハ１０を吸着パッド１６１に保持してチャックテーブル４ａ上から搬出し、保護テープ洗浄手段１９に搬送する。そして、制御手段６は保護テープ洗浄手段１９の洗浄スポンジ１９１を回転せしめて半導体ウエーハ１０の表面(下面)に貼着されている保護テープTを洗浄する。このようにして、半導体ウエーハ１０の表面(下面)に貼着されている保護テープTを洗浄したならば、制御手段６はウエーハ搬出手段１６を作動して洗浄された保護テープTが貼着されている半導体ウエーハ１０をスピンナー洗浄手段１３０に向けて搬送する。この搬送途中において、制御手段６は第１の加工状態検出手段８を作動して半導体ウエーハ１０の表面(下面)に貼着されている保護テープTを撮像する。そして、第１の加工状態検出手段８は、撮像した画像信号を制御手段６に送る。この第１の加工状態検出手段８から送られた画像信号に基づく加工状態の良否については、後で詳細に説明する。

上述したように第１の加工状態検出手段８によって半導体ウエーハ１０の表面(下面)に貼着されている保護テープTを撮像したならば、ウエーハ搬出手段１６は半導体ウエーハ１０をスピンナー洗浄手段１３０に搬送する。スピンナー洗浄手段１３０に搬送された加工後の半導体ウエーハ１０は、ここで洗浄およびスピンナー乾燥される。このようにして、スピンナー洗浄手段１３０において半導体ウエーハ１０を洗浄およびスピンナー乾燥したならば、制御手段６はウエーハ搬送手段１４を作動してスピンナー洗浄手段１３０において洗浄およびスピンナー乾燥された半導体ウエーハ１０を中心合わせ手段１２０に搬送する。次に、制御手段６は第２の加工状態検出手段９を作動して半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bを撮像する。そして、第２の加工状態検出手段９は、撮像した画像信号を制御手段６に送る。この第２の加工状態検出手段９から送られた画像信号に基づく加工状態の良否については、後で詳細に説明する。

上述したように第２の加工状態検出手段９によって半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bを撮像したならば、制御手段６はウエーハ搬送手段１４を作動して半導体ウエーハ１０を上記第２のカセット１１２の所定位置に収容する。

次に、上記第１の加工状態検出手段８および第２の加工状態検出手段９によって撮像された画像信号に基づいて加工状態の良否を判定する方法について説明する。
第１の加工状態検出手段８は、半導体ウエーハ１０の表面(下面)に貼着されている保護テープTを撮像することにより、上述した半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bを加工中に半導体ウエーハ１０の表面１０aと保護テープTとの間に加工水が浸入したことを検出することができる。半導体ウエーハ１０の表面１０aと保護テープTとの間に加工水が浸入すると、図６に示すように保護テープTが局部的に膨れる部分T-1が生ずる。このように保護テープTに局部的に膨れる部分T-1が生ずると、画像信号が膨れた部分T-1において局部的に乱反射するため平面を撮像した画像信号より光強度が高い。従って、制御手段６は、第１の加工状態検出手段８から入力した画像信号に基づいて、平面を撮像した画像信号の光強度より局部的に高い光強度の画像信号が存在する場合には、加工不良と判定する。

上記第２の加工状態検出手段９は、図７に示すように半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bに研削ソウ１０５が残存する未研磨状態であったり、図８に示すように半導体ウエーハ１０の被加工面である裏面１０bにスクラッチ１０６が形成されていたり、図９に示すように半導体ウエーハ１０にクラック１０７が発生しているか否かを検出することができる。このように研削ソウ１０５やスクラッチ１０６およびクラック１０７が発生していると、研削ソウ１０５やスクラッチ１０６およびクラック１０７に対応する画像信号が局部的に乱反射するため平面を撮像した画像信号より光強度が高い。従って、制御手段６は、第２の加工状態検出手段９から入力した画像信号に基づいて、平面を撮像した画像信号の光強度より局部的に高い光強度の画像信号が存在する場合には、加工不良と判定する。

上述したように制御手段６は第１の加工状態検出手段８および第２の加工状態検出手段９からの画像信号に基づいて半導体ウエーハ１０の加工状態の良否をチェックし加工不良と判定した場合には、警報手段６０に画面表示または音声表示或いは画面表示と音声表示の両方による加工不良メッセージを出力するとともに上記ターンテーブル３、チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、粗研削ユニット５、仕上げ研削ユニット５０、研磨手段７、中心合わせ手段１２０、スピンナー洗浄手段１３０、ウエーハ搬送手段１４、ウエーハ搬入手段１５、ウエーハ搬出手段１６、保護テープ洗浄手段１９に作動を停止する制御信号を出力する。このように、半導体ウエーハ１０の加工状態が加工不良と判定した場合には、警報手段６０に画面表示または音声表示或いは画面表示と音声表示の両方による加工不良メッセージを出力するとともに加工装置の稼働を停止するので、以後、加工不良のウエーハが製造されることはない。なお、半導体ウエーハ１０の加工状態が加工不良と判定されない場合には、制御手段６は半導体ウエーハ１０の加工作業を継続して実施する。

２：装置ハウジング
２ａ：搬入・搬出領域
２ｂ：粗研削領域
２ｃ：仕上げ研削領域
２ｄ：研磨領域
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：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：制御手段
６０：警報手段
７：研磨手段
７１：研磨工具
７２：マウンター
７３：スピンドルユニット
７５：第１の研磨送り手段
７６：第２の研磨送り手段
８：第１の加工状態検出手段
９：第２の加工状態検出手段
１０：半導体ウエーハ
１１１：第１のカセット
１１２：第２のカセット
１２０：中心合わせ手段
１３０：スピンナー洗浄手段
１４：ウエーハ搬送手段
１５：ウエーハ搬入手段
１６：ウエーハ搬出手段
１９：保護テープ洗浄手段

Claims

表面に保護テープが貼着されたウエーハの裏面を所定の厚みに形成する加工装置であって、
ウエーハを保持するウエーハ保持手段と、該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハに研削加工を施す研削手段と、該ウエーハ保持手段に保持されたウエーハに研磨加工を施す研磨手段と、研削加工および研磨加工が施されたウエーハを洗浄する洗浄手段と、加工後のウエーハを収容するためのカセットと、研削加工、研磨加工、洗浄が終了したウエーハの加工状態を該カセットに収容する前に検出する加工状態検出手段と、該加工状態検出手段からの検出信号に基づいて該各手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該加工状態検出手段からの検出信号に基づいてウエーハの加工状態の良否を判定し、加工不良と判定した場合には警報手段に加工不良メッセージを出力するとともに該各手段の作動を停止するものであって、
該加工状態検出手段は、ウエーハの表面に貼着された保護テープを撮像し画像信号を出力する第１の加工状態検出手段と、研削加工および研磨加工が施されたウエーハの裏面を撮像し画像信号を出力する第２の加工状態検出手段とを具備している、
ことを特徴とするウエーハの加工装置。