(57)【要約】【課題】１台の加工装置によりシャープエッジの除去と薄化のための研削加工を行うことができ、設備コストや作業工数を低減する。【解決手段】ウエーハの裏面をチャックテーブル３４に吸着し、回転ブレード８４によってウエーハの外縁部を切削して除去委する。次いで、ターンテーブル３３を回転させてウエーハを研削ユニット４０Ａへ移動させ、研削ユニット４０Ａによってウエーハの裏面を研削する。【選択図】図１
2007165802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面を上にして吸着テーブルに保持して研削加工する基板の研削装置であって、前記吸着テーブルに吸着された研磨加工前の前記基板の外縁部に裏面から表面に亘って切削加工を行う切削手段と、
前記吸着テーブルと対向して配置された研削砥石を備え、外縁部を切削加工された前記基板を前記吸着テーブルに保持したまま前記基板の裏面に前記研削砥石を回転させながら押圧することで研削加工する研削手段とを備えたことを特徴とする基板の研削装置。
【請求項２】
前記切削手段は、回転ブレードを備え、この回転ブレードにより前記基板の外縁部の全体を切削して除去することを特徴とする請求項１に記載の基板の研削装置。
【請求項３】
前記基板は円形であり、前記吸着テーブルに保持されて回転させられる前記基板の中心の前記吸着テーブルの回転中心に対する位置ずれ量を検出する検出手段を備え、前記切削手段は、前記回転ブレードの位置を制御する位置制御手段を備え、この位置制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記回転ブレードを水平方向へ移動させることにより、前記基板の外縁から所定幅の部分を切削させることを特徴とする請求項２に記載の基板の研削装置。
【請求項４】
前記検出手段は、回転する前記基板の外縁を撮影する撮影手段と、撮影画像上の前記外縁の位置に基づいて前記基板の吸着テーブルの回転中心に対する位置ずれ量を算出する演算手段を備え、前記位置制御手段は、平面視において前記回転ブレードの回転中心線を前記吸着テーブルの回転中心線に交差させた後、回転する前記基板に対して前記回転ブレードを前後に移動させて前記基板の外縁から所定幅の部分を切削させることを特徴とする請求項３に記載の基板の研削装置。
【請求項５】
側面が丸く形成された基板の外縁部に裏面から表面に亘って切削加工を行って前記外縁部を除去し、次いで、前記基板の裏面に研削加工を行うことを特徴とする基板の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割されて多数の半導体チップに個片化される半導体ウエーハ等の基板の裏面を研削して薄化するための研削装置に係り、特に、薄化された基板の外縁にシャープエッジが形成されないような加工をして基板の破損を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の電子回路が表面に形成された半導体チップ等の基板は、軽薄短小化の要請から可能な限り薄く形成することが要望されている。このため、従来においては、基板の裏面に研削加工を施して薄化することが行われている。
【０００３】
シリコン単結晶から切り出された基板は円板状をなし、その表裏面の角は直角に尖っている。そのような部分は種々の加工の際やハンドリング時に欠損し易いため、従来においては、図５（ａ）に示すように、基板の外縁部に対して成形加工を行って外縁部を丸く形成する加工が行われていた。
【０００４】
ところで、上記のような基板を例えば元の厚さの１／４程度の厚さまで薄化すると、図５（ｂ）に示すように、 基板１の外縁にシャープエッジ２が形成されてしまう。そこで、例えば特許文献１に開示されているように、シャープエッジとなる部分を薄化の前予め除去しておくことが提案されている。特許文献１に記載の技術では、図５（ｃ）に示すように、まず、基板１の表面の外縁部３を研削して段付き形状にしておく。次いで、図５（ｄ）に示すように、基板１の裏面の全体を研削加工して薄化する。これにより、シャープエッジのない薄化された基板１が形成される。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７３９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、基板の裏面を研削加工する研削装置とは別に、基板の表面の外周縁部を研削加工する研削装置が必要となるばかりでなく、２つの研削装置間での基板の搬送が必要となり、設備コストや作業工数が増加するという問題がある。よって本発明は、１台の加工装置によりシャープエッジの予防除去と薄化のための研削加工を行うことができ、設備コストや作業工数を低減することができる基板の研削装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板の裏面を上にして吸着テーブルに保持して研削加工する基板の研削装置であって、吸着テーブルに吸着された研磨加工前の基板の外縁部に裏面から表面に亘って切削加工を行う切削手段と、吸着テーブルと対向して配置された研削砥石を備え、外縁部を切削加工された基板を吸着テーブルに保持したまま基板の裏面に研削砥石を回転させながら押圧することで研削加工する研削手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、切削手段により吸着テーブルに吸着された研磨加工前の基板の外縁部に裏面から表面に亘って切削加工を行うから、切削加工が行われた部分は、内側の部分から分離または除去される。したがって、その状態で裏面に対して研削加工を行うと、シャープエッジのない基板を得ることができる。また、本発明では、切削加工も基板の裏面に対して行うから、特許文献１の記載の技術のように、次の研削加工を行うときに基板を裏返す必要がない。
【０００９】
ここで、切削手段による切削加工には、回転ブレードやレーザ光、ウオータジェットなど公知のあらゆる手段を用いることができる。また、切削加工によって基板の外縁部を切削して外縁部を内側の部分からリング状に分離することもできるが、リング状の部分がその後の研削加工に支障を来すことが想定されるため取り除く工程が必要となる。したがって、リング状の部分を残す切削加工ではなくて、切削して除去する方が望ましい。そのような切削加工であれば、厚い回転ブレードを用いて切削速度を高くすることができ、数百μｍといった重切削にも充分に対応可能である。
【００１０】
本発明における基板は円形のものに限るものではなく、矩形など種々の形状のものに適用可能である。基板が円形で回転ブレードを用いる場合には、基板を保持する吸着テーブルを回転させながら切削加工を行う必要がある。この場合、吸着テーブルの回転中心と基板の中心とを一致させる芯合わせ手段を設けることが考えられる。しかしながら、チャックテーブルやハンドリング機構に芯合わせ機構を設けるのでは、設備コストが割高になるとともに芯合わせのための時間の分加工タクトが悪化して好ましくない。そこで、本発明では、基板の中心の吸着テーブルの回転中心に対する位置ずれ量を検出する検出手段を備え、切削手段が回転ブレードの位置を制御する位置制御手段を備えることを好適な態様としている。このような態様では、位置制御手段は、検出手段の検出結果に基づいて回転ブレードを水平方向へ移動させることにより、基板の外縁から所定幅の部分を切削させる。したがって、基板を吸着テーブルに対して厳密に芯合わせすることなく切削加工を行うことができる。
【００１１】
より具体的には、検出手段は、回転する前記基板の外縁を撮影する撮影手段と、撮影画像上の外縁の位置に基づいて基板の中心の吸着テーブルの回転中心に対する位置ずれ量を算出する演算手段を備えることができる。また、位置制御手段は、平面視において回転ブレードの回転中心線を前記吸着テーブルの回転中心線に交差させた後、回転する基板に対して回転ブレードを前後に移動させて基板の外縁から所定幅の部分を切削させる。このような態様によれば、切削加工中の回転ブレードの位置制御が１軸だけで良いので、制御が簡単で回転ブレードの位置を高精度に制御することができる。
【００１２】
さらに具体的には、吸着テーブルは、回転可能なターンテーブルに複数設けられる。ターンステーブルには、基板の着脱ステージと、研削ステージと、研磨ステージとが設けられる。研削ステージは、粗研削と仕上研削の２つのステージを設けることが望ましい。研削ステージにはカップホイール等の研削砥石を有する研削手段が設けられ、研磨ステージには研磨工具を回転させながら基板の裏面に押圧して研磨する研磨手段が設けられる。そして、基板は、その表面を吸着テーブルに保持されたまま着脱ステージから研削ステージおよび研磨ステージへと移動しつつ各ステージで加工を受ける。
【００１３】
次に、本発明の基板の研削方法は、側面が丸く形成された基板の外縁部に裏面から表面に亘って切削加工を行って外縁部を除去し、次いで、基板の裏面に研削加工を行うことを特徴としている。本発明によれば、基板の裏面を切削加工することによりシャープエッジを除去し、次いで裏面を研削加工して薄化を行うから、切削加工と研削加工とを基板を裏返すことなく行うことができる。したがって、基板を吸着テーブルに保持したまま切削加工および研削加工を含む一連の工程を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板の裏面を切削加工することによりシャープエッジを除去し、次いで裏面を研削加工して薄化を行うから、切削加工と研削加工とを基板を裏返すことなく行うことができる。したがって、基板を吸着テーブルに保持したまま切削加工および研削加工を含む一連の工程を行うことができる。また、そのような加工機能を有する装置を１台にまとめることは容易であるから、設備コストや作業工数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［１］研削部
以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１〜図３に示す研削装置は、研削部３０と切削部７０とから構成されている。先ず、研削部３０の構成について説明する。研削部３０は、各種機構が搭載された基台３１を有している。この基台３１は水平な上面を備えた直方体状の部分を主体としており、長手方向の一端部（図１の上側の端部）に、上面に対して垂直に立つコラム３２を有している。図１および図３では、基台３１の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向で示している。基台３１の上面の、長手方向のほぼ中間部分からコラム３２側が研削エリア３１Ａとされ、この反対側が、研削エリア３１Ａに研削前のウエーハを供給し、かつ研削後のウエーハを洗浄し回収する供給・回収エリア３１Ｂとされている。
【００１６】
研削エリア３１Ａには、回転軸がＺ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル３３が回転自在に設けられている。このターンテーブル３３は、図示せぬ回転駆動機構によって矢印Ｒ方向に回転させられる。そしてターンテーブル３３上の外周部には、回転軸がターンテーブル３３のそれと同一のＺ方向に延び、上面が水平とされた複数（この場合は４つ）の円盤状のチャックテーブル（吸着テーブル）３４が、周方向に等間隔をおいて回転自在に設けられている。
【００１７】
チャックテーブル３４はウエーハを吸着、保持する真空チャック式である。チャックテーブル３４は、表裏面に通じる多数の細かな吸引孔を有しており、裏面側に配された図示せぬ真空装置を運転すると、ウエーハがチャックテーブル３４上に吸着、保持される。各チャックテーブル３４は、それぞれがターンテーブル３３内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転させられる。
【００１８】
ターンテーブル３３が矢印Ｒ方向に回転して、図１に示すように２つのチャックテーブル３４がコラム３２側でＸ方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル３４の直上には、ターンテーブル３３の回転方向上流側から順に、粗研削用の第１の研削ユニット４０Ａと、仕上げ研削用の第２の研削ユニット４０Ｂとが、それぞれ配置されている。また、第２の研削ユニット４０Ｂの隣には、研磨ユニット４０Ｃが配置されている。各チャックテーブル３４は、ターンテーブル３３の間欠的な回転によって、第１の研削ユニット４０Ａの下方である粗研削位置と、第２の研削ユニット４０Ｂの下方である仕上げ研削位置と、研磨ユニット４０Ｃの下方である研磨位置と、研磨位置に隣接した供給・回収位置との４位置にそれぞれ位置付けられる。
【００１９】
各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、基台３１のコラム３２にＺ方向に昇降自在に取り付けられ、ボールネジ、ボールナットおよびモータ等からなる昇降駆動機構５３によって昇降させられる。研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、円筒状のスピンドル４１の回転軸にホイールマウント４３（図２参照）を介して、多数のチップ状の砥石４４を保持する研削ホイール４５が取り付けられたものである。
【００２０】
ホイールマウント４３の下面に固着されている砥石４４は、ダイヤモンド砥粒で構成されている。第１の研削ユニット４０Ａの砥石４４は粗研削用のものが用いられ、例えば砥粒径が５０μｍ前後のものが使用される。また、第２の研削ユニット４０Ｂの砥石４４は仕上げ研削用のものが用いられ、例えば５μｍ前後のものが用いられるが、１μｍ前後のものを用いることもある。
【００２１】
研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）のＸＹ方向の位置は、回転軌跡における砥石４４の外側の縁が、第１の研削位置および第２の研削位置に位置付けられたチャックテーブル３４の中心の直上にかかるように設定されている。この配置関係により、チャックテーブル３４とともにウエーハを回転させながら研削ホイール４５の砥石４４でウエーハを押圧すると、ウエーハの全面が研削される。なお、ウエーハの研削時には、ウエーハおよび研削ホイール４５に向けて図示せぬ研削液吐出ノズルから研削液が吐出される。
【００２２】
研磨ユニット４０Ｃは、図２に示す研削ユニット４０Ａ，４０Ｂとほぼ同等の構成を有しているが、研削ホイール４５の代わりに乾式研磨用のバフ等の研磨工具が取り付けられている点で異なっている。研磨ユニット４０Ｃは、Ｚ方向に昇降自在でＸ方向に移動自在とされている。
【００２３】
次に、供給・回収エリア３１Ｂについて説明する。
供給・回収エリア３１Ｂの右側には、２節リンク式の移送ロボット６０が設置されている。移送ロボット６０は、ガイドレール６３に沿ってＸ方向に移動可能であり、そのロボットハンド６４は、図示しない駆動機構によりＺ方向に移動可能である。そしてこの移送ロボット６０の周囲には、上から見た状態で反時計回りに、スピンナ式の洗浄装置６５、位置合わせ台６２、供給・回収カセット６１，６６がそれぞれ配置されている。なお、図１および図３において符号６７は、供給・回収カセット６１，６６をセットするための台である。
【００２４】
移送ロボット６０は、ウエーハを供給・回収カセット６１または６６から取り出して位置合わせ台６２に載置するとともに、洗浄装置６５内にあるウエーハを供給・回収カセット６１または６６に収容する。位置合わせ台６２および洗浄装置６５の上方には、図示しない搬送アームがＹ方向へ移動可能に配置されている。この搬送アームは、位置合わせ台６２上のウエーハを供給・回収位置にあるチャックテーブル３４上に載置し、チャックテーブル３４上のウエーハを洗浄装置６５に収容する。
【００２５】
供給・回収位置の上方にはフレーム５７が設置され、フレーム５７には、レンズを下方に向けたＣＣＤカメラ５８が取り付けられている。ＣＣＤカメラ５８の光軸は、供給・回収位置にあるチャックテーブル３４の回転中心からＸ方向へ移動した外縁を通っており、回転させられるウエーハを撮影するようになっている。
【００２６】
［２］切削部
次に、切削部７０の構成について説明する。図３において符号７１は基台であり、研削部３０の基台３１の側面に隣接して配置されている。基台７１の上面には、Ｙ軸ベース７２が取り付けられている。Ｙ軸ベース７２の上面には、ガイドレール７３が取り付けられ、ガイドレール７３にはＸ軸ベース７４が摺動自在に支持されている。Ｙ軸ベース７２とＸ軸ベース７４には、ボールネジ、ボールナット、およびボールネジを回転させるモータ等からなるＹ軸駆動機構７５が取り付けられ、これによってＸ軸ベース７４はＹ方向へ移動可能に構成されている。
【００２７】
Ｘ軸ベース７４の上面には、ガイドレール７６が取り付けられ、ガイドレール７６にはＺ軸ベース７７が摺動自在に支持されている。Ｘ軸ベース７４とＺ軸ベース７７には、ボールネジ、ボールナット、およびボールネジを回転させるモータ等からなるＸ軸駆動機構７８が取り付けられ、これによってＺ軸ベース７７はＸ方向へ移動可能に構成されている。
【００２８】
Ｚ軸ベース７７は略Ｌ字状をなし、その直立した壁面には、ガイドレール７９が取り付けられ、ガイドレール７９には加工軸ベース８０が摺動自在に支持されている。Ｚ軸ベース７７と加工軸ベース８０には、ボールネジ、ボールナット、およびボールネジを回転させるモータ等からなる加工軸駆動機構８１が取り付けられ、これによって加工軸ベース８０はＺ方向へ移動可能に構成されている。
【００２９】
加工軸ベース８０には、加工軸ホルダ８２が取り付けられ、加工軸ホルダ８２には円筒状のスピンドル８３が取り付けられている。スピンドル８３は、研削部３０のカバー３１Ｃに形成した穴３１Ｄから研削部３０の内部に挿入され、その回転軸には回転ブレード８４（図１にのみ示す）が着脱自在に取り付けられている。
【００３０】
［３］実施形態の動作
１．切削加工
移送ロボット６０によって供給・回収カセット６１または６６内から１枚のウエーハが取り出されると、そのウエーハは裏面を上に向けた状態で位置合わせ台６２上に載置され、ここで一定の位置に決められる。次いでウエーハは、搬送アームによって位置合わせ台６２から吸着されて取り上げられ、供給・回収位置で待機しているチャックテーブル３４上に載置される。
【００３１】
チャックテーブル３４にウエーハが載置されると同時に真空装置が作動してウエーハを吸着する。その状態でチャックテーブル３４は１回転以上回転し、ＣＣＤカメラ５８がウエーハの外縁部の全周を撮影する。この撮影画像は、図示しない制御ユニットによって解析される。
【００３２】
図４はＣＣＤカメラ５８による撮影画像を示している。図４（ａ）は、ウエーハ１の中心がチャックテーブル３４の回転中心と一致している場合であり、図４（ｂ）はウエーハ１の中心がチャックテーブル３４の回転中心からずれている場合を示している。図４（ｃ）は図４（ｂ）の状態からチャックテーブル３４が９０°回転した状態、
図４（ｄ）はチャックテーブル３４がさらに９０°回転した状態を示している。図４に示すように、撮影画像の視野の中心からのウエーハ１の外縁のずれ量を測定することにより、ウエーハ１のＸ方向の振れを知ることができる。
【００３３】
回転ブレード８４の高さは、ウエーハ１を切削する高さに設定されている。すなわち、ウエーハ１の表面には厚さ１００μｍ程度の保護フィルムが貼られており、回転ブレード８４の外縁は保護フィルムの上面よりも下方となるようにＺ方向位置が設定される。なお、回転ブレード８４は、保護フィルムよりも外周側の部分を切削してもよく、保護フィルムをハーフカットしてもよい。切削を開始する前は、回転ブレード８４はＹ方向にずれた待避位置にあり、回転ブレード８４を回転させながらＹ方向に切削位置（平面視において回転ブレード８４の回転中心線がチャックテーブル３４の回転中心線に交差する位置）まで移動させることで切削を開始する。
【００３４】
この実施形態では、ウエーハ１のＸ方向の振れに対応して切削加工中に回転ブレード８４をＸ方向へ前後移動させる。制御ユニットは、チャックテーブル３４の位相に対応したウエーハ１のＸ方向の振れを記憶しており、振れに対応した回転ブレード８４の位置制御を行う。したがって、回転ブレード８４が切削加工を開始した時点で、回転ブレードのＸ方向位置はウエーハ１のＸ方向の振れに対応したものとされている。次いで、チャックテーブル３４が回転し、回転ブレード８４はＸ方向に移動しながらウエーハ１の全周を切削して外縁部を除去する。
【００３５】
なお、０．１ｍｍ程度の厚みの回転ブレード８４を用いてウエーハ１の外縁（エッジ）から０．３ｍｍ程度内側の位置を狙って溝を形成すると、ウエーハ１の外縁部をリング状に分離することができる。また、０．５〜１ｍｍ程度の厚い回転ブレード８４を用いることにより、ウエーハ１のエッジから０．３ｍｍ程度内側の位置より外の部分を除去することができる。
【００３６】
２．研削加工
切削加工が終了したら、ターンテーブル３３が図１の矢印Ｒ方向に回転し、ウエーハを保持したチャックテーブル３４が第１の研削位置に停止する。この時、供給・回収位置には、次のチャックテーブル３４が位置付けられ、そのチャックテーブル３４には上記のようにして次に切削加工を行うウエーハがセットされる。そして、第１の研削位置のチャックテーブル３４を回転させてウエーハを回転させ、一方、粗研削用の研削ユニット４０Ａの研削ホイール４５を回転させながら所定速度でゆっくり下降させて砥石４４をウエーハの裏面に押圧し、粗研削を行う。
【００３７】
続いて、粗研削を終えたウエーハは、ターンテーブル３３をＲ方向に回転させることによって第２の研削位置に移送され、ここで、上記と同様にしてチャックテーブル３４を回転させるとともに仕上げ研削用の第２の研削ユニット４０Ｂを用いることにより、ウエーハの裏面がさらに研削される。この実施形態では、ウエーハの外縁部が除去されているので、研削加工によって外縁にシャープエッジが形成されることはない。予め供給・回収位置でセットされたウエーハは、第１の研削位置に移送され、このウエーハは先行する仕上げ研削と並行して上記と同様に粗研削される。さらに、供給・回収位置に移動させられたチャックテーブル３４上には、次に処理すべきウエーハがセットされる。
【００３８】
続いて、仕上げ研削を終えたウエーハは、ターンテーブル３３をＲ方向に回転させることによって研磨位置に移送され、ここで、上記と同様にしてチャックテーブル３４を回転させるとともに研磨ユニット４０Ｃを用いることにより、ウエーハの裏面が研磨される。なお、本実施形態では研磨は乾式にて行うが、これに限らず湿式で行ってもよい。
【００３９】
並行して行っていた仕上げ研削と粗研削および研磨をともに終えたら、ターンテーブル３３を回転させて研磨が終了したウエーハを供給・回収位置まで移送する。これにより、後続のウエーハは第２の研削位置と第１の研削位置および研磨位置にそれぞれ移送される。供給・回収位置に位置付けられたチャックテーブル３４上のウエーハは搬送アームによって洗浄装置６５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置６５で洗浄処理されたウエーハは移送ロボット６０によって供給・回収カセット６１または６６内に移送、収容される。
【００４０】
本実施形態では、ウエーハの裏面を切削加工することによりシャープエッジを除去し、次いで裏面を研削加工して薄化を行うから、切削加工と研削加工とを基板を裏返すことなく行うことができる。したがって、ウエーハをチャックテーブル３４に保持したまま切削加工および研削加工を含む一連の工程を行うことができる。また、上記研削装置では、既存の研削部に切削部を隣接して設けるだけで切削と研削という複数の加工機能を１台にまとめることができ、設備コストや作業工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態による研削装置の平面図である。
【図２】研削ホイールを示す側面図である。
【図３】研削装置の概略斜視図である。
【図４】ウエーハがチャックテーブルの回転中心に対して位置ずれしている状態をチャックテーブルの回転とともに示す平面図である。
【図５】ウエーハにシャープエッジが形成される状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ウエーハ（基板）、３０…研削部、３４…チャックテーブル（吸着テーブル）、
４５…研削ホイール（研削手段）、５８…ＣＣＤカメラ（検出手段）、
８４…回転ブレード（切削手段）。
【図１】
2007165802.tif 000003
【図２】
2007165802.tif 000004
【図３】
2007165802.tif 000005
【図４】
2007165802.tif 000006
【図５】
2007165802.tif 000007