(57)【要約】      （修正有）【課題】デバイス領域に対応する裏面に円形凹部を有するウエーハの洗浄装置を提供する。【解決手段】デバイス領域１７に対応する裏面に円形凹部３１と該円形凹部３１の外周側に環状補強部３３が形成されたウエーハ１１の該円形凹部３１を洗浄するウエーハ洗浄装置であって、回転チャックテーブル４６上に保持したウエーハの該円形凹部３１の底面に当接し回転する円盤状洗浄パッド８４を有する洗浄手段と、該洗浄パッド８４が該環状補強部３３の高さより高く位置づけられ退避位置との間で該洗浄手段を移動する上下駆動手段８０と、該洗浄位置に位置づけられた該洗浄パッド８４を水平揺動させる水平駆動手段７０とを具備し、該水平駆動手段７０によって該洗浄パッド８４が往復移動する距離と該洗浄パッド８４の直径の合計が、該円形凹部３１の半径より大きく直径以下であり、該洗浄パッド８４の中心が該円形凹部３１の中心を通って移動することを特徴とする。【選択図】図７
2011023618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なチャックテーブル上に保持され、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表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に環状補強部が形成されたウエーハの該円形凹部を洗浄するウエーハ洗浄装置であって、
ウエーハの該円形凹部の底面に当接しながら回転して洗浄する円盤状の洗浄パッドを有する洗浄手段と、
該洗浄パッドが該円形凹部の底面に当接する洗浄位置と、該洗浄パッドが該環状補強部の高さより高い位置に位置づけられる退避位置との間で該洗浄手段を移動する上下駆動手段と、
該洗浄手段を水平方向に往復移動し、該洗浄位置に位置づけられた該洗浄パッドを水平方向に揺動させる水平駆動手段とを具備し、
該水平駆動手段によって該洗浄パッドが往復移動する距離と該洗浄パッドの直径の合計が、該円形凹部の半径より大きく直径以下であり、
該洗浄パッドの中心が該円形凹部の中心を通って移動することを特徴とするウエーハ洗浄装置。
【請求項２】
該洗浄パッドは、円盤状の弾性体によって形成されている請求項１記載のウエーハ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを洗浄するウエーハ洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円盤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削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。
【０００３】
分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削し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、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。
【０００４】
このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して円形凹部を形成し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に環状補強部を形成する加工方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。
【０００５】
このように加工されたウエーハは、通常研削加工の後、研削された面に金等の金属膜が成膜される。その際、研削面に残った研削屑を取り除き、研削面を清浄に保つ必要がある。従来は、研削後のウエーハをスピンナ洗浄装置で洗浄及びスピン乾燥していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、スピンナ洗浄装置はウエーハを高速回転させながら高速で水を吹きつけ、研削屑をウエーハの外側へ流し落とす洗浄方法であるので、機械的にウエーハに当接して洗浄する方法に比べ洗浄効果が低く、またウエーハ外周に環状補強部があるため、環状補強部の根元に研削屑が滞留してしまうという問題がある。
【０００８】
脆性材料からなるウエーハ表面を傷つけないようにスポンジやゴム等の弾性体からなる洗浄パッドをウエーハに接触させて洗浄すれば、より高い洗浄効果が期待されるが、数１００μｍの高さがある環状補強部に乗り上げてしまうと洗浄パッドと環状補強部の根元に間隙ができてしまい、やはり環状補強部の根元に研削屑が滞留してしまう。加えて、ウエーハのサイズは様々であり、外周の環状補強部の幅も１〜１０ｍｍと様々であるので、それぞれのウエーハに合ったサイズの洗浄パッドを装着する必要がある。
【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、ウエーハのデバイス領域の裏面に形成された円形凹部を効率良く綺麗に洗浄可能なウエーハ洗浄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、回転可能なチャックテーブル上に保持され、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表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に環状補強部が形成されたウエーハの該円形凹部を洗浄するウエーハ洗浄装置であって、ウエーハの該円形凹部の底面に当接しながら回転して洗浄する円盤状の洗浄パッドを有する洗浄手段と、該洗浄パッドが該円形凹部の底面に当接する洗浄位置と、該洗浄パッドが該環状補強部の高さより高い位置に位置づけられる退避位置との間で該洗浄手段を移動する上下駆動手段と、該洗浄手段を水平方向に往復移動し、該洗浄位置に位置づけられた該洗浄パッドを水平方向に揺動させる水平駆動手段とを具備し、該水平駆動手段によって該洗浄パッドが往復移動する距離と該洗浄パッドの直径の合計が、該円形凹部の半径より大きく直径以下であり、該洗浄パッドの中心が該円形凹部の中心を通って移動することを特徴とするウエーハ洗浄装置が提供される。
【００１１】
好ましくは、洗浄パッドはスポンジやゴム等の円盤状の弾性体から形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、洗浄パッドがウエーハの円形凹部に当接して洗浄するので高い洗浄効果が期待できるとともに、環状補強部の根元に接触して洗浄するため、研削屑の洗い残しを防止できる。また、洗浄範囲を適宜設定できるので、一つの洗浄パッドで様々なサイズの円形凹部に対応でき、部品点数の削減や交換工数の削減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】半導体ウエーハの表面側斜視図である。
【図２】表面に保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。
【図３】本発明のウエーハ洗浄装置を備えた研削装置の外観斜視図である。
【図４】研削時におけるチャックテーブルに保持されたウエーハと研削ホイールとの関係を示す斜視図である。
【図５】研削装置によって実施される円形凹部研削工程の説明図である。
【図６】円形凹部研削工程が実施された半導体ウエーハの断面図である。
【図７】ウエーハ洗浄装置の一部断面側面図であり、（Ａ）が退避位置を（Ｂ）が洗浄位置をそれぞれ示している。
【図８】洗浄時のウエーハの円形凹部と洗浄パッドとの関係を示す模式図である。
【図９】洗浄パッドの様々な形状例を示す図である。
【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は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１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１１ａに複数のストリート１３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１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
【００１５】
このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１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２１が形成されている。
【００１６】
半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、研削時には図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。
【００１７】
図３を参照すると、研削装置２の外観斜視図が示されている。この研削装置２は、半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面を研削して円形凹部を形成し、円形凹部の外周側に外周余剰領域１９を含む環状補強部を形成する研削方法を実施するのに適している。
【００１８】
４は研削装置２のベースであり、ベースの後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。コラム６ａには、上下方向に延びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。
【００１９】
この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。
【００２０】
粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２５と、スピンドル２５を回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドル２５の先端に固定されたマウンタ２７と、マウンタ２７に着脱可能に装着された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２４を含んでいる。
【００２１】
粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。
【００２２】
他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。
【００２３】
仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容されたスピンドル３７と、スピンドル３７を回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドル３７の先端に固定されたマウンタ３９と、マウンタ３９に着脱可能に装着された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。
【００２４】
仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。
【００２５】
研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてベース４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４４を具備している。ターンテーブル４４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４５で示す方向に回転される。
【００２６】
ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、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チャックを有しており、吸着チャックの保持面上に載置されたウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
【００２７】
ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。
【００２８】
ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット５０と、第２のウエーハカセット５２と、ウエーハ搬送ロボット５４と、複数の位置決めピン５８を有する位置決めテーブル５６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６２と、スピンナユニット６３が配設されている。
【００２９】
ターンテーブル４４を跨ぐようにベース４上にウエーハ洗浄装置６４の支持部材６６が取り付けられている。支持部材６６の両側部に渡り一対のガイドレール６８が取り付けられており、例えばボールねじ６９及び図示しないパルスモータからなる水平駆動手段７０（図７参照）を駆動することにより、Ｘ軸移動部材７２がＸ軸方向に移動される。
【００３０】
図７に示すように、Ｘ軸移動部材７２にはボールねじ７６及びパルスモータ７８からなる上下駆動手段８０が取り付けられている。上下駆動手段８０のボールねじ７６には洗浄ユニット（洗浄手段）７４に装着されたナットが螺合しており、パルスモータ７８を駆動すると洗浄ユニット７４が上下方向（Ｚ軸方向）に移動される。
【００３１】
洗浄ユニット７４は図示しないモータにより矢印Ｂ方向に回転されるスピンドル８２を有しており、スピンドル８２の先端には洗浄パッド８４が取り付けられている。洗浄パッド８４はスポンジ、軟質ゴム等の円盤状の弾性体により形成されている。
【００３２】
洗浄パッド８４は図９（Ａ）に示す円盤形状に限定されるものではなく、図９（Ｂ）〜図９（Ｅ）に示すような各種形状の洗浄パッド８４Ｂ〜８４Ｅを採用可能である。符号８５は空所又は間隙を示している。
【００３３】
このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット５０中に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送ロボット５４の上下動作及び進退動作によって搬送され、ウエーハ位置決めテーブル５６に載置される。
【００３４】
ウエーハ位置決めテーブル５６に載置されたウエーハは、複数の位置決めピン５８によって中心合わせが行われた後、ローディングアーム６０の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置せしめられているチャックテーブル４６に載置され、チャックテーブル４６によって吸引保持される。
【００３５】
次いで、ターンテーブル４４が１２０度回転されて、ウエーハを保持したチャックテーブル４６が粗研削加工領域Ｂに位置づけられる。図４に示されるように、マウント２７にボルト２９で着脱可能に装着された研削ホイール２４は、ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９に対応するウエーハの裏面に環状補強部３３を形成するのに適した研削ホイールである。
【００３６】
図５に最もよく示されるように、チャックテーブル４６の回転中心Ｐ１と研削ホイール２４の回転中心Ｐ２とは偏心しており、研削砥石２６の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線３５の直径より小さく、境界線３５の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石２６がチャックテーブル４６の回転中心Ｐ１を通過するように設定される。
【００３７】
チャックテーブル４６を矢印ａで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削送り機構１８を作動して研削ホイール２４の研削砥石２６をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。
【００３８】
その結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図６に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削されて円形凹部３１が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されて環状補強部３３が形成される。
【００３９】
粗研削の終了したウエーハ１１は、ターンテーブル４４を更に１２０度回転することにより仕上げ研削領域に位置付けられ、仕上げ研削ユニット２８の仕上げ研削用の研削砥石を有する仕上げ研削ホイール４０により仕上げ研削が実施される。この仕上げ研削は、図４乃至図６を参照して説明した粗研削と同様であり、研削面が仕上げ研削される。
【００４０】
仕上げ研削を終了したウエーハ１１を保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４６を更に１２０度回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられる。
【００４１】
ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置づけられた研削済みのウエーハ１１に対して、ウエーハ洗浄装置６４によるウエーハ１１の洗浄が実施される。以下、図７及び図８を参照して、ウエーハ１１の洗浄作業について詳細に説明する。
【００４２】
図７（Ａ）に示した洗浄ユニット７４は、チャックテーブル４６に保持されたウエーハ１１から所定距離離間した退避位置に位置づけられている。この退避位置は、少なくともチャックテーブル４６に保持されたウエーハ１１の環状補強部３３の高さより上方に離間した位置である必要がある。
【００４３】
ウエーハ１１の洗浄を開始するには、図７（Ａ）に示す退避位置に位置づけられた洗浄ユニット７４を、上下駆動手段８０により矢印Ｃ方向に下降させて、図７（Ｂ）に示すように洗浄パッド８４をウエーハ１１の円形凹部３１に当接させる。
【００４４】
そして、チャックテーブル４６を矢印Ａ方向に回転するとともに、ノズル８６から洗浄水を噴射し、更に洗浄パッド８４を矢印Ｂ方向に回転させながら洗浄パッド８４でウエーハ１１の円形凹部３１の底を擦りながら洗浄する。
【００４５】
この洗浄時には、図８に示すように直径Ｄ１を有する洗浄パッド８４を水平駆動手段７０により距離Ｓだけ水平方向に往復動させながら洗浄する。これにより、ウエーハ１１の円形凹部３１の底を満遍なく洗浄できるとともに、円形凹部３１と環状補強部３３との境界部分も洗浄パッド８４で洗浄することができる。
【００４６】
この洗浄時には、洗浄パッド８４が往復移動する距離Ｓと洗浄パッド８４の直径Ｄ１との合計がウエーハ１１の円形凹部３１の半径より大きく直径以下である必要がある。更に、洗浄パッド８４の中心が円形凹部３１の中心を通って左右に移動することが必要である。
【００４７】
尚、上述した実施形態では、チャックテーブル４６と洗浄パッド８４は同一方向に回転しているが、洗浄パッド８４とチャックテーブル４６の回転方向は順方向、逆方向の何れでもよい。
【００４８】
また、洗浄パッド８４の形状は、図９に示すような何れの形状でもよいが、図９（Ｄ）に示すバー形状洗浄パッド８４Ｄ及び図９（Ｅ）に示す十字形状洗浄パッド８４Ｅの場合には、最外周部分はウエーハの円形凹部３１の形状に沿ってＲ形状に形成されるのが好ましい。
【００４９】
上述した実施形態では、洗浄中はノズル８６から洗浄水が供給されて洗浄が実施されるが、高圧ポンプからの高圧水を噴射するノズルや高圧エアと水からなる二流体ノズルを設けるようにしてもよい。
【００５０】
研削の終了したウエーハ１１は、アンローディングアーム６２で吸引保持されてスピンナユニット６３に搬送される。スピンナユニット６３では、ウエーハ１１は再び洗浄及びスピン乾燥され、更にウエーハ搬送ロボット５４で把持されて第２のウエーハカセット５２内に収容される。
【符号の説明】
【００５１】
２    研削装置
１０    粗研削ユニット
１１    半導体ウエーハ
１７    デバイス領域
１９    外周余剰領域
２４    研削ホイール
２８    仕上げ研削ユニット
３１    円形凹部
３３    環状補強部
４６    チャックテーブル
６４    洗浄装置
７４    洗浄ユニット
８４    洗浄パッド
８６    ノズル
【図１】
2011023618.tif 000003
【図２】
2011023618.tif 000004
【図３】
2011023618.tif 000005
【図４】
2011023618.tif 000006
【図５】
2011023618.tif 000007
【図６】
2011023618.tif 000008
【図７】
2011023618.tif 000009
【図８】
2011023618.tif 000010
【図９】
2011023618.tif 000011