(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを保持したテーブルと、該ウェーハを加工する砥石をねじ送り手段のねじ棒を回転させることによって相対的に近づく方向に定量移動させることにより砥石とウェーハとを押し当てると共に、砥石とウェーハとを相対的に回転させてウェーハを研削するウェーハの平面加工装置において、前記ねじ送り手段のねじ棒の回転のみによる定量移動による前記ウェーハの精研削が終了し前記ねじ送り手段のねじ棒の回転を停止させた後、前記ねじ送り手段のねじ棒の回転を停止させた状態の下、定圧力で前記砥石と前記ウェーハとを相対的に押圧することによって相対的に近づく方向に微小移動させ前記ウェーハのスパークアウトを行う押圧手段を設けたことを特徴とするウェーハの平面加工装置。
【請求項２】
前記押圧手段は、シリンダ装置、圧電素子、又は磁歪素子であることを特徴とする請求項１に記載のウェーハの平面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハの平面加工装置に係り、特に半導体ウェーハの製造工程で半導体ウェーハの裏面を研削加工するウェーハの平面加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハの裏面を研削する平面研削装置は、チャックテーブルと砥石とを備えており、このチャックテーブルで半導体ウェーハの表面を吸着保持し、そして、半導体ウェーハの裏面に砥石を押し付けると共に、チャックテーブル及び研削砥石を回転させてウェーハの裏面を研削する。
【０００３】
このような平面研削装置は、ねじ送り装置によって砥石をテーブルに送り移動させる送り手段を有し、この送り手段による砥石の送り量を制御することにより、半導体ウェーハの研削量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の半導体ウェーハは、ＩＣの高集積化に伴って薄肉化の要求があり、斯かる要求によって高い研削精度が平面研削装置に要求されている。
しかしながら、従来の平面研削装置は、半導体ウェーハの研削量をねじ送り装置による定量送りで制御しているため、微小送りに限界があり、半導体ウェーハを所望の薄肉の厚さに研削することができない場合があるという欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハの加工精度を向上させることができるウェーハの平面加工装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、前記目的を達成するために、ウェーハを保持したテーブルと、該ウェーハを加工する砥石をねじ送り手段のねじ棒を回転させることによって相対的に近づく方向に定量移動させることにより砥石とウェーハとを押し当てると共に、砥石とウェーハとを相対的に回転させてウェーハを研削するウェーハの平面加工装置において、前記ねじ送り手段のねじ棒の回転のみによる定量移動による前記ウェーハの精研削が終了し前記ねじ送り手段のねじ棒の回転を停止させた後、前記ねじ送り手段のねじ棒の回転を停止させた状態の下、定圧力で前記砥石と前記ウェーハとを相対的に押圧することによって相対的に近づく方向に微小移動させ前記ウェーハのスパークアウトを行う押圧手段を設けたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、平面加工装置に押圧手段を設け、この押圧手段を駆動してウェーハと砥石とを制御された圧力で押圧しながらウェーハを加工するようにした。これにより、ねじ送り装置では達成することが困難な微小送りによる加工が可能になるので、ウェーハの加工精度を向上させることができる。また、請求項１記載の発明によれば、粗加工及び精加工等の定量送りによる加工工程では、送り手段のみを駆動してウェーハを加工し、スパークアウト等の微小送りによる加工工程では、押圧手段のみを駆動してウェーハと砥石とを一定圧力で押し付けてウェーハを加工する。このように、ウェーハの加工過程において、送り手段と押圧手段とを別々に駆動制御することにより、ウェーハを精度良く且つ効率良く加工することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、前記押圧手段として、シリンダ装置、圧電素子、又は磁歪素子を適用したので、微小送りによる加工が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るウェーハの平面加工装置の好ましい実施の形態について詳説する。図１は、本発明が適用された半導体ウェーハの平面研削装置の斜視図であり、図２は平面図である。
図１に示すように平面研削装置１０の本体１２には、カセット収納ステージ１４、アライメントステージ１６、粗研削ステージ１８、仕上げ研削ステージ２０、及び洗浄ステージ２２が設けられている。
【００１０】
前記カセット収納ステージ１４には、２台のカセット２４、２４が着脱自在にセットされ、これらのカセット２４、２４には裏面研削前のウェーハ２６が多数枚収納されている。このウェーハ２６は、搬送用ロボット２８によって１枚ずつ保持されて、次工程であるアライメントステージ１６に順次搬送される。前記搬送用ロボット２８は、本体１２に立設されたビーム３０に昇降装置３２を介して吊り下げ支持される。また、前記昇降装置３２は、ビーム３０に内蔵された図示しない送りねじ装置に連結されており、この送りねじ装置で前記昇降装置３２を送り移動させると、前記搬送用ロボット２８が、ビーム３０の配設方向に沿って図１、図２上矢印Ａ、Ｂ方向に往復移動することができる。この搬送用ロボット２８の前記移動と、搬送用ロボット２８の動作によって、前記ウェーハ２６が平面研削装置１０内で予め設定された順路に従って順次搬送される。
【００１１】
本実施の形態の如く搬送用ロボット２８を吊り下げ支持すると、カセット収納ステージ１４とアライメントステージ１６との間隔を狭くすることができるので、平面研削装置１０を小型化することができる。即ち、搬送用ロボット２８を装置本体１２の上面に設置すると、ウェーハ２６を搬送する関係上、搬送用ロボット２８をカセット収納ステージ１４とアライメントステージ１６との間のスペースに設置しなければならない。このため、前記スペースの分だけ平面研削装置１０が無用に大型化する。これに対して、本実施の形態の平面研削装置１０は、装置本体１２の上方空間を搬送用ロボット２８の設置スペース及び動作スペースとして有効利用したので、装置の小型化を図ることができる。
【００１２】
前記ロボット２８は、汎用の産業用ロボットであり、その構成はウェーハ２６を吸着保持する馬蹄形のアーム３４、及び３本のリンク３６、３８、４０等から成っている。前記アーム３４の先端には、ウェーハ２６を吸着する吸着パッド３５、３５が設けられる。また、アーム３４は、リンク３６にその基端部が軸芯を中心に回転自在に支持され、図示しないモータからの駆動力で軸芯を中心に回転することができる。前記リンク３６は、リンク３８に軸４２を介して回動自在に連結され、図示しないモータからの駆動力で軸４２を中心に回転することができる。また、リンク３８は、軸４４を介してリンク４０に回動自在に連結され、図示しないモータからの駆動力で軸４４を中心に回転することができる。さらに、リンク４０は、軸４６を介して図示しないモータの出力軸に連結されているので、モータを駆動することにより軸４６を中心に回転することができる。また、モータは、昇降装置３２の図示しない昇降ロッドに連結されている。したがって、前記ロボット２８によれば、アーム３４及び３本のリンク３６、３８、４０の動作を各々のモータで制御すると共に、昇降装置３２の昇降ロッドの収縮動作を制御することにより、前記カセット２４に収納されたウェーハ２６を取り出してアライメントステージ１６に搬送することができる。
【００１３】
前記アライメントステージ１６は、カセット２４から搬送されたウェーハ２６を所定の位置に位置合わせするステージである。このアライメントステージ１６で位置合わせされたウェーハ２６は、前記搬送用ロボット２８の吸着パッド３５、３５に再度吸着保持された後、空のチャックテーブル４８に向けて搬送され、このチャックテーブル４８の所定の位置に吸着保持される。
【００１４】
前記チャックテーブル４８は、ターンテーブル５０に設置され、また、同機能を備えたチャックテーブル５２、５４がターンテーブル５０に所定の間隔をもって設置されている。前記チャックテーブル５２は、粗研削ステージ１８に位置されており、吸着したウェーハ２６がここで粗研削される。また、前記チャックテーブル５４は、仕上げ研削ステージ２０に位置され、吸着したウェーハ２６がここで仕上げ研削（精研削、スパークアウト）される。
【００１５】
前記チャックテーブル４８に吸着保持されたウェーハ２６は、図示しない測定ゲージによってその厚みが測定される。厚みが測定されたウェーハ２６は、ターンテーブル５０の図１、図２上矢印Ｃ方向の回動で粗研削ステージ１８に位置し、粗研削ステージ１８のカップ型砥石５６によって粗研削される。このカップ型砥石５６は図１に示すように、モータ５８の図示しない出力軸に連結され、また、モータ５８のサポート用ケーシング６０を介して砥石送り装置（ねじ送り装置）６２に取り付けられている。前記砥石送り装置６２は、カップ型砥石５６をモータ５８と共に昇降移動させるもので、この下降移動によりカップ型砥石５６がウェーハ２６の裏面に押し付けられる。これにより、ウェーハ２６の裏面粗研削が行われる。カップ型砥石５６の下降移動量は、即ち、カップ型砥石５６による研削量は、予め登録されたカップ型砥石５６の基準位置と、ウェーハ２６の厚みとに基づいて設定される。
【００１６】
粗研削ステージ１８で粗研削されたウェーハ２６は、ウェーハ２６からカップ型砥石５８が退避移動した後に、図示しない厚み測定ゲージによってその厚みが測定される。厚みが測定されたウェーハ２６は、ターンテーブル５０の同方向の回動で仕上げ研削ステージ２０に位置し、仕上げ研削ステージ２０の図２に示すカップ型砥石６４によって精研削、スパークアウトされる。この仕上げ研削ステージ２０については後述する。
【００１７】
仕上げ研削ステージ２０で仕上げ研削されたウェーハ２６は、ウェーハ２６からカップ型砥石６４が退避移動した後に、ターンテーブル５０の同方向の回動で図１に示した空のチャックテーブル４８の位置に搬送される。そして、前記ウェーハは、搬送アーム６６の先端に設けた、ウェーハと略同径の吸着パッド６８に吸着された後、搬送アーム６６の図１上矢印Ｄ方向の回動で洗浄ステージ２２に搬送され、ここで洗浄される。
【００１８】
洗浄ステージ２２で洗浄されたウェーハ２６は、前記搬送用ロボット２８によって吸着保持されてカセット収納ステージ１４に搬送され、所定のカセット２４の所定の棚に収納される。以上が、本実施の形態の平面研削装置１０によるウェーハ処理工程の流れである。
次に、仕上げ研削ステージ２０について説明する。
【００１９】
図３に示すように、仕上げ研削ステージ２０のカップ型砥石６４は、モータ７２の出力軸７４に連結されている。また、前記モータ７２の側面には、ＬＭ（直動）ガイドを構成するガイドブロック７６、７６が設けられており、このガイドブロック７６、７６が、サポート用ケーシング７８の内側面に設けられたガイドレール８０に上下移動自在に係合されている。したがって、前記カップ型砥石６４はモータ７２と共に、サポート用ケーシング７８に対して上下移動自在に取り付けられている。
【００２０】
前記サポート用ケーシング７８の外側面には、ＬＭ（直動）ガイドを構成するガイドブロック８２、８２が設けられ、このガイドブロック８２、８２が、ねじ送り装置用ハウジング８４の内側面に設けられたガイドレール８６に上下移動自在に係合されている。また、サポート用ケーシング７８の外側面には、ナット部材８６が突設されている。前記ナット部材８６は、前記ハウジング８４に形成された開口部８５を介してハウジング８４内に配設され、ねじ送り装置のねじ棒８８に螺合されている。このねじ棒８８の上端には、モータ９０の出力軸９２が連結されている。したがって、前記モータ９０を駆動してねじ棒８８を回転させると、ねじ送り装置の送り作用と、前記ガイドブロック８２とレール８６の直進作用とによって、前記カップ型砥石６４がサポート用ケーシング７８と共に上下移動する。
【００２１】
ところで、前記モータ７２の上面には、押圧手段であるエアシリンダ装置９４のピストン９６がケーシング７８の貫通孔７９を介して連結されている。また、エアシリンダ装置９４のシリンダ９５には、シリンダ９５の内圧Ｐを制御するレギュレータ９８が接続されている。したがって、このレギュレータ９８によって前記内圧Ｐを制御すると、ウェーハ２６に対するカップ型砥石６４の押圧力を制御することができる。また、図示していないが、前記ピストン９６の伸縮を機械的にロック及びロック解除するロック機構が設けられている。このロック機構は、精研削からスパークアウトに研削工程が切り替わる際に、図示しないＣＰＵによって駆動制御される。なお、図３上で符号１００は、チャックテーブル５４を回転するモータであり、このモータ１００の出力軸１０２がチャックテーブル５４の下面に接続されている。
【００２２】
次に、前記の如く構成された仕上げ研削ステージ２０の動作について説明する。
まず、チャックテーブル５４に吸着されたウェーハ２６がカップ型砥石６４の下方に位置すると、ねじ送り装置のモータ９０が駆動してケーシング７８を下降移動させ、ウェーハ２６にカップ型砥石６４を当接させる。
【００２３】
次に、カップ型砥石６４をモータ７２で回転させると共にウェーハ２６をモータ１００で回転させる。
次いで、前記ねじ送り装置のモータ９０を駆動して、ケーシング７８を下降移動させることにより、ねじ送り装置の定量送りによる精研削を開始する。この時、ピストン９６の収縮をロック機構によって予めロックしておく。これにより、ねじ送り装置の定量送り量とウェーハ２６の研削量とが等しくなるので、研削量を容易に検出することができる。
【００２４】
次に、ねじ送り装置の定量送りによる精研削が終了すると、ねじ送り装置のモータ９０を若干量逆回転させて停止する。これにより、カップ型砥石６４がウェーハ２６から若干量上方に退避する。次いで、前記ロック機構によるピストン９６のロックを解除すると共に、レギュレータ９８によってシリンダ９５の内圧Ｐを所望の圧力に設定する。これにより、ピストン９６が内圧Ｐによって伸長するので、カップ型砥石６４が下降移動してウェーハ２６に当接し、ウェーハ２６を定圧で押圧する。この押圧力を前記レギュレータ９８で制御して研削を継続することにより、定圧送りによるウェーハ２６のスパークアウトを実施する。
【００２５】
所定時間の経過後、スパークアウトが終了すると、ねじ送り装置でカップ型砥石６４をウェーハ２６から退避移動させる。これによって、仕上げ研削ステージ２０におけるウェーハ２６の精研削、スパークアウトが終了する。
以上説明したように、本実施の形態では、ウェーハ２６を一定圧力で研削することができるエアシリンダ装置９４を設けたので、ねじ送り装置では達成することが困難な微小送りによる研削が可能になる。よって、ウェーハ２６の研削精度を向上させることができる。
【００２６】
また、本実施の形態では、ねじ送り装置のみを駆動してウェーハ２６を精研削し、エアシリンダ装置９４のみを駆動してスパークアウトを実施した。このように、ねじ送り装置とエアシリンダ装置９４とを別々に駆動制御すると、ウェーハ２６を精度良く且つ効率良く研削することができる。
なお、本実施の形態では、押圧手段としてエアシリンダ装置９４を適用したが、これに限られるものではなく、油圧シリンダ装置、圧電装置、磁歪素子を適用しても同様な効果を得ることができる。即ち、砥石を一定圧力で押圧する手段であれば、その形態は問わない。また、カップ型砥石６４をウェーハ２６に押圧するのではなく、ウェーハ２６をカップ型砥石６４に一定圧力で押圧させる機構を採用しても良い。
【００２７】
更に、本実施の形態では、カップ型砥石を上下移動させてウェーハを研削するようにしたが、ウェーハ側を上下移動させてウェーハを研削するようにしても良い。
また、本実施の形態では、仕上げ研削ステージ２０のみ押圧手段を設けたが、粗研削ステージ１８にも押圧手段を設けても良い。この場合、粗研削ステージや仕上げ研削ステージのように研削工程を区別をせず、各々のステージ１８、２０で、粗研削、精研削、スパークアウアトを行うことができる。即ち、ねじ送り装置による定量送り動作で粗研削、精研削を行い、押圧手段による定圧送り動作でスパークアウトを行うことができる。これによって、研削ステージを２ヵ所有するマルチ型平面研削装置を提供することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、ウェーハの裏面を研削する平面研削装置について説明したが、カップ型砥石の代わりに研磨布を使用してウェーハを加工するＣＭＰ装置、カップ型砥石の代わりにブレードを使用してウェーハをダイス状に切断するダイシング装置に本発明を適用しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るウェーハの平面加工装置によれば、平面加工装置に押圧手段を設け、この押圧手段を駆動してウェーハと砥石とを所定の圧力で押圧しながらウェーハを加工するようにしたので、ウェーハの加工精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハの平面研削装置の全体斜視図
【図２】図１に示した平面研削装置の平面図
【図３】図１に示した平面研削装置の仕上げ研削ステージの一部断面を含む側面図
【符号の説明】
１０…平面研削装置
１２…本体
１４…カセット収納ステージ
１６…アライメントステージ
１８…粗研削ステージ
２０…仕上げ研削ステージ
２２…洗浄ステージ
２６…ウェーハ
４８、５２、５４…チャックテーブル
５６、６４…カップ型砥石
９４…エアシリンダ装置
【図１】
0004032268.tif 000002
【図２】
0004032268.tif 000003
【図３】
0004032268.tif 000004