(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成された第１のウエーハと、第１のウエーハのオリエンテーションフラットより小さいオリエンテーションフラットが形成され第１のウエーハと略同一直径の第２のウエーハとが対面して接着された積層ウエーハの第１のウエーハの露出面と第２のウエーハの露出面とを研削する研削装置であって、
積層ウエーハを吸引保持する保持面を備えたチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された積層ウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを具備し、
該チャックテーブルの該保持面は、第１のウエーハの形状に対応した第１の吸引領域と、第２のウエーハの第１のウエーハからの突出部分の形状に対応した第２の吸引領域とを含み、該第１の吸引領域と該第２の吸引領域とは第２のウエーハの形状に対応するように配置されており、
該第１及び第２の吸引領域は独立しており、それぞれ切替弁を介して吸引源に選択的に接続され、
第１のウエーハの露出面を研削する際は、該第１及び第２の吸引領域を作用させて第２のウエーハを吸引保持し、
第２のウエーハの露出面を研削する際は、該第１の吸引領域のみを作用させて第１のウエーハを吸引保持することを特徴とする研削装置。
【請求項２】
積層ウエーハが複数収容された第１カセットが載置される第１カセット載置部と、
研削後の積層ウエーハが収容される第２カセットが載置される第２カセット載置部と、
該第１カセット載置部に載置された第１カセットから積層ウエーハを搬出する搬出手段と、
該搬出手段によって該第１カセットから搬出された積層ウエーハを仮置きし、積層ウエーハの中心出しを行うとともにオリエンテーションフラットを検出して該オリエンテーションフラットを所定方向に位置づける位置付け手段と、
該位置付け手段に仮置きされた積層ウエーハを該チャックテーブルまで搬送する第１搬送手段と、
研削が終了した積層ウエーハを該チャックテーブルから搬出する第２搬送手段と、
該第２搬送手段によって搬出された積層ウエーハを洗浄する洗浄手段と、
該洗浄手段によって洗浄された積層ウエーハを該第２カセットに収容する搬入手段とを更に具備し、
該搬出手段及び該搬入手段の少なくとも一方は積層ウエーハを反転する反転機能を有しており、
積層ウエーハの第１のウエーハの露出面又は第２のウエーハの露出面を研削した後、積層ウエーハを反転機能を有する該搬出手段又は該搬入手段で反転して第２のウエーハの露出面又は第１のウエーハの露出面を研削する請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
前記搬出手段は前記搬入手段を兼用する請求項２記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる大きさのオリエンテーションフラットを有する２枚のウエーハを積層した積層ウエーハを研削するのに適した研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、切削装置（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、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。
【０００３】
半導体チップの小型化及び軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切削して個々のデバイス（チップ）に分離するのに先立って、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに加工する裏面研削が実施される。
【０００４】
ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを少なくとも備えていて、ウエーハを所望の厚みに形成することができる。
【０００５】
研削の対象となるウエーハには種々の形態が含まれ、例えば結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成された第１のウエーハと、第１のウエーハのオリエンテーションフラットより小さいオリエンテーションフラットが形成された第２のウエーハとが対面して接着された積層ウエーハを研削する場合がある。第１及び第２のウエーハともシリコンウエーハ等から構成される。
【０００６】
このような積層ウエーハを研削する従来の研削装置のチャックテーブルの吸引領域は、オリエンテーションフラットが大きい第１のウエーハの形状に合わせて形成されている。このような研削装置で第２のウエーハの露出面を研削する場合は、第１のウエーハの全面がチャックテーブルに吸引保持され安定した研削を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２１８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、第１のウエーハの露出面を研削する場合は、第２のウエーハを第１のウエーハの形状に合わせて形成された吸引領域に吸引保持させるため、第１のウエーハのオリエンテーションフラットから出っ張った第２のウエーハのオリエンテーションフラット部分にばたつきが生じて、第２のウエーハのオリエンテーションフラットが研削砥石と接触して削られ、薄くなるという問題がある。
【０００９】
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、結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成された第１のウエーハと、第１のウエーハのオリエンテーションフラットより小さいオリエンテーションフラットが形成された第２のウエーハとが対面して接着された接着ウエーハの両面を安定して適性に研削可能な研削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、結晶方位を示すオリエンテーションフラットが形成された第１のウエーハと、第１のウエーハのオリエンテーションフラットより小さいオリエンテーションフラットが形成され第１のウエーハと略同一直径の第２のウエーハとが対面して接着された積層ウエーハの第１のウエーハの露出面と第２のウエーハの露出面とを研削する研削装置であって、積層ウエーハを吸引保持する保持面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された積層ウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを具備し、該チャックテーブルの該保持面は、第１のウエーハの形状に対応した第１の吸引領域と、第２のウエーハの第１のウエーハからの突出部分の形状に対応した第２の吸引領域とを含み、該第１の吸引領域と該第２の吸引領域とは第２のウエーハの形状に対応するように配置されており、該第１及び第２の吸引領域は独立しており、それぞれ切替弁を介して吸引源に選択的に接続され、第１のウエーハの露出面を研削する際は、該第１及び第２の吸引領域を作用させて第２のウエーハを吸引保持し、第２のウエーハの露出面を研削する際は、該第１の吸引領域のみを作用させて第１のウエーハを吸引保持することを特徴とする研削装置が提供される。
【００１１】
好ましくは、研削装置は、積層ウエーハが複数収容された第１カセットが載置される第１カセット載置部と、研削後の積層ウエーハが収容される第２カセットが載置される第２カセット載置部と、該第１カセット載置部に載置された該第１カセットから積層ウエーハを搬出する搬出手段と、該搬出手段によって第１カセットから搬出された積層ウエーハを仮置きし積層ウエーハの中心出しを行うとともにオリエンテーションフラットを検出して該オリエンテーションフラットを所定方向に位置づける位置付け手段と、該位置付け手段に仮置きされた積層ウエーハを該チャックテーブルまで搬送する第１搬送手段と、研削が終了した積層ウエーハを該チャックテーブルから搬出する第２搬送手段と、該第２搬送手段によって搬出された積層ウエーハを洗浄する洗浄手段と、該洗浄手段によって洗浄された積層ウエーハを該第２カセットに収容する搬入手段とを更に具備し、該搬出手段及び該搬入手段の少なくとも一方は積層ウエーハを反転する反転機能を有しており、積層ウエーハの第１のウエーハの露出面又は第２のウエーハの露出面を研削した後、積層ウエーハを反転機能を有する該搬出手段又は該搬入手段で反転して第２のウエーハの露出面又は第１のウエーハの露出面を研削する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研削装置によると、第１のウエーハの露出面を研削する際は、第１及び第２の吸引領域を作用させて第２のウエーハの全面を吸引保持することができるので、第２のウエーハを確実に吸引保持することができ、第１のウエーハのオリエンテーションフラットから出っ張った第２のウエーハのオリエンテーションフラット部分にばたつきが生じることがなく、第２のウエーハのオリエンテーションフラットが研削砥石と接触して削られて薄くなるという問題を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施形態の研削装置の外観斜視図である。
【図２】チャックテーブルユニット及びチャックテーブル送り機構の斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は第１のウエーハ側から見た積層ウエーハの斜視図、図３（Ｂ）は第２のウエーハ側から見た積層ウエーハの斜視図である。
【図４】本発明実施形態に係るチャックテーブルの斜視図である。
【図５】図５（Ａ）はチャックテーブルで第２のウエーハを吸引保持している状態の斜視図、図５（Ｂ）はチャックテーブルで第１のウエーハを吸引保持している状態の斜視図である。
【図６】図６（Ａ）はチャックテーブルに吸引保持された積層ウエーハの第１のウエーハを研削ホイールで研削している状態の斜視図、図６（Ｂ）はチャックテーブルに吸引保持された積層ウエーハの第２のウエーハを研削ホイールで研削している状態の斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は研削前の積層ウエーハの側面図、図７（Ｂ）は第１及び第２ウエーハ研削後の積層ウエーハの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明実施形態にかかる研削装置２の外観斜視図を示している。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。
【００１５】
垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。
【００１６】
研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。
【００１７】
図６に示されるように、スピンドル２４の先端部にはホイールマウント２８が固定されており、このホイールマウント２８には研削ホイール３０がねじ３１で着脱可能に装着されている。
【００１８】
研削ホイール３０は、ホイール基台３２の自由端部にダイヤモンド砥粒等をレジンボンド、ビトリファイドボンド等の適宜のボンド剤で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。研削ホイール２４にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。
【００１９】
図１を再び参照すると、研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。
【００２０】
水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図２に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。
【００２１】
チャックテーブルユニット５０は、図２に示すように、チャックテーブル移動機構５８により研削装置２の前後方向（Ｙ軸方向）に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。
【００２２】
パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研削装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。
【００２３】
図４に最もよく示されるように、チャックテーブル５４は第１吸引領域５５ａと第２吸引領域５５ｂを有している。第１及び第２吸引領域５５ａ，５５ｂは独立しており、それぞれ切替弁を介して吸引源に選択的に接続される。
【００２４】
第１吸引領域５５ａの形状は、図３に示した第１ウエーハ１１の形状に対応しており、第２吸引領域５５ｂの形状は第１ウエーハ１１から出っ張った第２ウエーハ１５の出っ張り部分１５ａの形状に対応している。
【００２５】
図１に示されているように、図２に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。
【００２６】
ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１ウエーハカセット７４と、第２ウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送ロボット７８と、ウエーハ位置付け手段８０と、ウエーハ位置付け手段８０で位置づけられたウエーハをチャックテーブル５４まで搬送する第１搬送手段８２と、研削後のウエーハをチャックテーブル５４から搬出する第２搬送手段８４と、スピンナ洗浄手段８６が配設されている。
【００２７】
ウエーハ搬送ロボット７８は第１カセット７４からウエーハを搬出する搬出手段及びスピンナ洗浄手段８６から第２カセット７６内にウエーハを搬入する搬入手段を兼用する。位置付け手段８０は、ウエーハの中心出しを行う複数の位置決めピン８１と、ウエーハのオリエンテーションフラット（オリフラ）を検出してオリフラを所定方向に位置づける一対のピン８３を有している。
【００２８】
ハウジング４の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作パネル８８が設けられている。また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。
【００２９】
この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研削加工後のウエーハに向かって洗浄水を噴出する。ハウジング４の凹部１０には、研削砥石３２によるウエーハの研削屑を含んだ研削水を排水する排水口９２が設けられている。
【００３０】
図３（Ａ）を参照すると、本発明の研削加工対象となる積層ウエーハ１９の斜視図が示されている。積層ウエーハ１９は、結晶方位を示すオリエンテーションフラット（以下、オリフラと略称する）１３が形成された第１のウエーハ１１と、第１のウエーハ１１のオリフラ１３より小さいオリフラ１７が形成された第２のウエーハ１５とが対面して接着されて構成されている。
【００３１】
本実施形態の積層ウエーハ１９では、第１のウエーハ１１及び第２のウエーハ１５ともフェライトウエーハから形成されており、実質的に同一直径を有している。１５ａは第１のウエーハ１１のオリフラ１３から外側方向に出っ張った第２のウエーハ１５の出っ張り部分である。
【００３２】
図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示した状態を反転した積層ウエーハ１９の斜視図を示している。第１のウエーハ１１及び第２ウエーハ１５は、図７（Ａ）に示すように、実質上同じ厚みｔ１を有している。研削前の第１及び第２ウエーハ１１，１５の厚みｔ１は例えば２２０μｍである。
【００３３】
以下、このように構成された研削装置２による積層ウエーハ１９の研削作業について説明する。第１カセット７４中には第１のウエーハ１１を上側にして積層ウエーハ１９が複数枚収容される。
【００３４】
このように複数の積層ウエーハ１９を収容した第１カセット７４は、ハウジング４の所定のカセット載置部に載置される。第２カセット７６はハウジング４の所定のカセット載置部に載置され、第１のウエーハ１１及び第２のウエーハ１５の研削加工の終了した積層ウエーハ１９が収容される。
【００３５】
第１カセット７４に収容された積層ウエーハ１９は、ウエーハ搬送ロボット７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ位置付け手段８０に仮置き載置される。ウエーハ位置付け手段８０では、半径方向に移動可能な複数の位置決めピン８１により積層ウエーハ１９の中心出しを行うとともに、固定された一対のピン８３で第２のウエーハ１５のオリフラ１７を検出し、回転テーブル７９の回転によってオリフラ１７を所定方向に位置づける。
【００３６】
中心出し及びオリフラ１７が所定方向に位置づけられた積層ウエーハ１９は、第１搬送手段８２により吸着されてその旋回動作によりウエーハ搬入・搬出領域に位置付けされているチャックテーブル５４に載置され、図５（Ａ）に示すようにチャックテーブル５４により吸引保持される。
【００３７】
この時、図４に示したチャックテーブル５４の第１吸引領域５５ａ及び第２吸引領域５５ｂとも吸引源に連通するように切削弁を切替え、第１及び第２吸引領域５５ａ，５５ｂで第２のウエーハ１５の全面を吸引保持する。
【００３８】
このようにチャックテーブル５４が積層ウエーハ１９を吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブル５４をＹ軸方向に移動して装置後方の研削領域に位置づける。
【００３９】
チャックテーブル５４が研削領域に位置づけられると、図６（Ａ）に示すように、チャックテーブル５４に吸引保持された積層ウエーハ１９の中心が研削ホイール３０の外周円を僅かに超えた位置に位置づけられる。
【００４０】
このように積層ウエーハ１９が位置づけられると、チャックテーブル５４を矢印ａ方向に例えば１００ｒｐｍ程度で回転しながら、サーボモータ２６を駆動して研削ホイール３０をチャックテーブル５４と同一方向、即ち矢印ｂ方向に例えば６５００ｒｐｍで回転するとともに、研削ユニット送り機構４４のパルスモータ４８を駆動して研削ユニット１６を下降させる。
【００４１】
そして、研削ホイール３０の研削砥石３４を積層ウエーハ１９の第１のウエーハ１１に当接させて、所定の研削送り速度（例えば７μｍ／ｓ）で研削送りしながら第１のウエーハ１１の露出面を研削する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージで第１のウエーハ１１の厚みを測定しながら、第１のウエーハ１１を例えば１７０μｍまで研削する。
【００４２】
第１のウエーハ１１の研削時には、第１及び第２吸引領域５５ａ，５５ｂとも吸引源に連通して、第２のウエーハ１５の全面を吸引保持するため、第１のウエーハ１１のオリフラ１３から外側に出っ張った第２のウエーハの出っ張り部分１５ａも吸引保持され、第２のウエーハ１５のオリフラ１７がばたつくことが防止され、第２のウエーハ１５のオリフラ１７が研削砥石３４と接触して削られ薄くなるという問題が発生することがない。
【００４３】
第１のウエーハ１１の研削が終了すると、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４をウエーハ搬入・搬出領域に位置付ける。チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられたならば、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射してチャックテーブル５４に保持されている研削加工された積層ウエーハ１９の被研削面を洗浄するとともに、積層ウエーハ１９が搬出された後のチャックテーブル５４を洗浄する。
【００４４】
チャックテーブル５４に保持されている積層ウエーハ１９の吸引保持が解除されてから、積層ウエーハ１９は第２搬送手段８４に吸着されて第２搬送手段８４の旋回動作によりスピンナ洗浄手段８６に搬送される。積層ウエーハ１９はスピンナ洗浄手段８６でスピン洗浄されるとともにスピン乾燥される。
【００４５】
乾燥の終了した積層ウエーハ１９は、ウエーハ搬送ロボット７８で保持されて１８０度反転され、位置付け手段８０上に載置される。位置付け手段８０で中心出し及びオリフラ８７が所定方向に位置づけられた積層ウエーハ１９は、第１搬送手段８２によりウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられたチャックテーブル５４に搬送される。
【００４６】
チャックテーブル５４では、図４に示した第２吸引領域５５ｂは切替弁の作動により吸引源との連通を断ち、第１吸引領域５５ａのみを吸引源に連通する。よって、積層ウエーハ１９は、図５（Ｂ）に示すように、第１吸引領域５５ａのみでチャックテーブル５４に吸引保持され、第２のウエーハ１５が露出する。
【００４７】
このようにチャックテーブル５４が積層ウエーハ１９を吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブル５４をＹ軸方向に移動して装置後方の研削領域に位置づける。
【００４８】
次いで、第１のウエーハ１１の研削時と同様に、チャックテーブル５４を矢印ａ方向に１００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３０を矢印ｂ方向に６５００ｒｐｍで回転するとともに、研削ユニット送り機構４４のパルスモータ４８を駆動して研削ユニット１６を下降させる。
【００４９】
そして、研削ホイール３０の研削砥石３４を第２のウエーハ１５の露出面に接触させて所定の研削送り速度（例えば７μｍ／ｓ）で研削送りしながら第２のウエーハ１５の研削を実施する。
【００５０】
接触式又は非接触式の厚み測定ゲージで第２のウエーハ１５の厚みを測定しながら、図７（Ｂ）に示すように、第２のウエーハ１５を所定の厚みｔ２に仕上げる。ｔ２は例えば１７０μｍである。
【００５１】
研削が終了すると、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４をウエーハ搬入・搬出領域に位置づける。チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられたならば、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射してチャックテーブル５４に保持されている研削加工された積層ウエーハ１９の被研削面を洗浄するとともに、積層ウエーハ１９が搬出された後のチャックテーブル５４を洗浄する。
【００５２】
チャックテーブル５４の吸引保持を解除してから、積層ウエーハ１９は第２搬送手段８４によりスピンナ洗浄手段８６に搬送される。スピンナ洗浄手段８６に搬送された積層ウエーハ１９は、スピン洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、積層ウエーハ１９がウエーハ搬送ロボット７８により搬送されて第２ウエーハカセット７６の所定位置に収容される。
【００５３】
上述した実施形態のチャックテーブル５４は、それぞれ選択的に独立して吸引源に連通可能な第１吸引領域５５ａ及び第２吸引領域５５ｂを有しているため、積層ウエーハ１９の第１のウエーハ１１を研削する際には、第１吸引領域５５ａ及び第２吸引領域５５ｂとも吸引源に連通して第２のウエーハ１５の全面を吸引保持するため、第１のウエーハ１１の研削時に第２のウエーハ１５のオリフラ１７がばたつくことがなく、第２のウエーハ１５のオリフラ１７が研削砥石３４と接触して削られて薄くなるという問題を解消することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２    研削装置
１１    第１のウエーハ
１３    第１のウエーハのオリフラ
１５    第２のウエーハ
１６    研削手段（研削ユニット）
１７    第２のウエーハのオリフラ
１９    積層ウエーハ
２４    スピンドル
２６    サーボモータ
３０    研削ホイール
３４    研削砥石
５４    チャックテーブル
５５ａ    第１吸引領域
５５ｂ    第２吸引領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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