(57)【要約】【課題】  大型の装置を必要とすることなく、大型のウエーハを研削・研磨できる加工装置を提供することである。【解決手段】  板状物を分割した後に該板状物の裏面を研削若しくは研磨を行う加工装置であって、板状物を保持する分割用チャックテーブルと、板状物の切削領域を検出する撮像手段と、該分割用チャックテーブルに保持された板状物を分割して４個以上の分割片を形成する切削手段と、該分割片の形状に対応した吸着領域を有し、該分割片を吸着保持する研削・研磨用チャックテーブルと、該分割片を該分割用チャックテーブルから該研削・研磨用チャックテーブルへと搬送する搬送手段と、該研削・研磨用チャックテーブルに対峙して配設され、該研削・研磨用チャックテーブルに吸着保持された分割片を研削若しくは研磨する加工手段と、を具備したことを特徴とする。【選択図】図３
2009302369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物の加工方法であって、
板状物を切削手段で４片以上に分割する板状物分割工程と、
分割された板状物の表面側をチャックテーブルで吸引保持しながら該板状物の裏面を研削若しくは研磨する板状物加工工程と、
を具備したことを特徴とする板状物の加工方法。
【請求項２】
前記板状物分割工程において、前記切削手段は切削ブレードと、該切削ブレードが装着される回転スピンドルとを備えることを特徴とする請求項１記載の板状物の加工方法。
【請求項３】
前記板状物分割工程において、前記切削手段はレーザービームを照射するレーザービーム照射手段を備えることを特徴とする請求項１記載の板状物の加工方法。
【請求項４】
板状物を分割した後に該板状物の裏面を研削若しくは研磨を行う加工装置であって、
板状物を保持する分割用チャックテーブルと、
板状物の切削領域を検出する撮像手段と、
該分割用チャックテーブルに保持された板状物を分割して４個以上の分割片を形成する切削手段と、
該分割片の形状に対応した吸着領域を有し、該分割片を吸着保持する研削・研磨用チャックテーブルと、
該分割片を該分割用チャックテーブルから該研削・研磨用チャックテーブルへと搬送する搬送手段と、
該研削・研磨用チャックテーブルに対峙して配設され、該研削・研磨用チャックテーブルに吸着保持された分割片の裏面を研削若しくは研磨する加工手段と、
を具備したことを特徴とする加工装置。
【請求項５】
前記撮像手段は赤外線カメラであることを特徴とする請求項４記載の加工装置。
【請求項６】
前記切削手段は切削ブレードと、該切削ブレードが装着される回転スピンドルとを備えることを特徴とする請求項４又は５記載の加工装置。
【請求項７】
前記切削手段はレーザービームを照射するレーザービーム照射手段を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の加工装置。
【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板状物を研削若しくは研磨する方法及び加工装置に関し、特に、直径４５０ｍｍ等の大径の板状物を研削若しくは研磨する方法及び加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが分割予定ラインによって区画されてその表面に複数形成された半導体ウエーハや、樹脂基板、電子部品に使用される各種セラミック基板やガラス基板等の板状物は、裏面が研削・研磨されて所定の厚さに形成された後、ダイシング装置やレーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割された各デバイスは各種電子機器に利用されている。
【０００３】
近年、これらの板状物は１ワーク当たりのチップの取り量を増やすために大型化が進んでおり、特に半導体ウエーハにおいてはφ４５０ｍｍとする規格化が進められている。一方、これら板状物の裏面を研削・研磨する装置としては粗研削手段と仕上げ研削（研磨）手段とを備えたグラインダと称する研削・研磨装置が広く使用されている。
【０００４】
これらの研削・研磨装置は、被加工物を保持する複数のチャックテーブルがターンテーブル上に周方向に等間隔離間して設けられており、被加工物がチャックテーブルに保持された状態でターンテーブルが回転していくことで、ターンテーブルに対峙して配設された研削手段又は研磨手段によって、順次粗研削から仕上げ研削又は研磨へと一連の加工が施される。
【特許文献１】特開２００１−２８４３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、半導体ウエーハが例えば現在広く使用されているφ２００ｍｍからφ４５０ｍｍへ移行した場合、研削・研磨装置は非常に大型化し、非常に高い剛性が要求される。また、複数のチャックテーブルを搭載するターンテーブルの直径も非常に大きくなり、回転機構等には大量のエネルギーが必要となる。
【０００６】
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、大型の装置を必要とすることなく、大型の板状物を研削・研磨可能な板状物の加工方法及び加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明によると、板状物の加工方法であって、板状物を切削手段で４片以上に分割する板状物分割工程と、分割された板状物の表面側をチャックテーブルで吸引保持しながら該板状物の裏面を研削若しくは研磨する板状物加工工程と、を具備したことを特徴とする板状物の加工方法が提供される。
【０００８】
請求項４記載の発明によると、板状物を分割した後に該板状物の裏面を研削若しくは研磨を行う加工装置であって、板状物を保持する分割用チャックテーブルと、板状物の切削領域を検出する撮像手段と、該分割用チャックテーブルに保持された板状物を分割して４個以上の分割片を形成する切削手段と、該分割片の形状に対応した吸着領域を有し、該分割片を吸着保持する研削・研磨用チャックテーブルと、該分割片を該分割用チャックテーブルから該研削・研磨用チャックテーブルへと搬送する搬送手段と、該研削・研磨用チャックテーブルに対峙して配設され、該研削・研磨用チャックテーブルに吸着保持された分割片の裏面を研削若しくは研磨する加工手段と、を具備したことを特徴とする加工装置が提供される。
【０００９】
好ましくは、撮像手段は赤外線（ＩＲ）カメラから構成される。好ましくは、切削手段は切削ブレードと、切削ブレードが装着される回転スピンドルとを含んでいる。代替案として、切削手段はレーザービームを照射するレーザービーム照射手段を含んでいる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によると、予め板状物を４片以上に分割した後に研削・研磨加工を施すため、既存の研削・研磨装置を使用して大型の板状物を研削・研磨加工することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明によると、研削・研磨を実施する加工装置が切削手段を備えるため、研削・研磨を行う前に板状物を小さく分割でき、大型の分割用チャックテーブルと切削手段とを備えるだけでさほど装置全体を大型化することなく、大型の板状物に研削・研磨を施す加工装置を提供できる。
【００１２】
従って、大型の装置に比べて使用するエネルギーが少なくなり、環境負荷を軽減できる。また、大型のターンテーブルや大型の研削・研磨手段が必要ないため、研削・研磨精度を高精度に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の板状物の加工方法及び加工装置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、φ４５０ｍｍの直径を有し、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。
【００１６】
以下、このように形成された大径の半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する第１実施形態の研削装置２を図３を参照して説明する。研削装置２はハウジング４を有しており、ハウジング４の側面には切削装置６が搭載されている。
【００１７】
即ち、切削装置６のハウジング８が研削装置２のハウジング４に固定されることにより、切削装置６は研削装置２に搭載される。切削装置６のハウジング８の表面にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール１０が固定されている。
【００１８】
これらのガイドレール１０に沿ってＹ軸移動ブロック１２がＹ軸方向に移動可能に装着されている。即ち、Ｙ軸移動ブロック１２は、ボール螺子１４とパルスモータ１６とから構成されるＹ軸移動機構１８によりＹ軸方向に移動される。
【００１９】
Ｙ軸移動ブロック１２上にはＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール２０が固定されている。Ｌ形状のＸ軸移動ブロック２２がこれらのガイドレール２０に沿ってＸ軸方向に移動可能なように搭載されている。即ち、Ｘ軸移動ブロック２２は、ボール螺子２４とパルスモータ２６とから構成されるＸ軸移動機構２８によりＸ軸方向に移動される。
【００２０】
Ｘ軸移動ブロック２２表面にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３０が固定されており、これらのガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動可能なように切削手段（切削ユニット）３２がＸ軸移動ブロック２２に搭載されている。即ち、切削ユニット３２はボール螺子３４とパルスモータ３６とから構成されるＺ軸移動機構３８によりＸ軸移動ブロック２２に対してＺ軸方向に移動される。
【００２１】
切削ユニット３２のスピンドルハウジング４０内にはスピンドル４２が回転可能に収容されており、スピンドル４２の一端（基端）には図示しないサーボモータが連結され、その先端には切削ブレード４４が装着されている。更に、スピンドルハウジング４０には赤外線（ＩＲ）カメラを有する撮像手段４６が搭載されている。
【００２２】
ハウジング４の後方には二つのコラム４８、６６が垂直に立設されている。コラム４８には上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）５０が固定されている。この一対のガイドレール５０に沿って粗研削手段（粗研削ユニット）５２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５２は、そのハウジング６０が一対のガイドレール５０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。
【００２３】
粗研削ユニット５２は、ハウジング６０と、ハウジング６０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボボータ６２と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石を有する研削ホイール６４を含んでいる。
【００２４】
粗研削ユニット５２は、粗研削ユニット５２を一対のガイドレール５０に沿って上下方向に移動するボール螺子５４とパルスモータ５６とから構成される粗研削ユニット移動機構５８を備えている。パルスモータ５６を駆動すると、ボール螺子５４が回転し、粗研削ユニット５２が上下方向に移動される。
【００２５】
他方のコラム６６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）６８が固定されている。この一対のガイドレール６８に沿って仕上げ研削手段（仕上げ研削ユニット）７０が上下方向に移動可能に装着されている。
【００２６】
仕上げ研削ユニット７０は、そのハウジング７８が一対のガイドレール６８に沿って上下方向に移動する移動基台７１に取り付けられている。仕上げ研削ユニット７０は、ハウジング７８と、ハウジング７８中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボボータ８０と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石を有する研削ホイール８２を含んでいる。
【００２７】
仕上げ研削ユニット７０は、一対のガイドレール６８に沿って上下方向に移動するボール螺子７２とパルスモータ７４とから構成される仕上げ研削ユニット移動機構７６を備えている。パルスモータ７４を駆動すると、ボール螺子７２が回転し、仕上げ研削ユニット７０が上下方向に移動される。
【００２８】
研削装置２は、コラム４８、６６の前側においてハウジング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８４を具備している。ターンテーブル８４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時計回り方向に回転される。
【００２９】
ターンテーブル８４には、互いに円周方向に１２０度離間して三個のチャックテーブル８６ａ、８６ｂ、８６ｃが水平面内で回転可能に配置されている。各チャックテーブル８６ａ〜８６ｃ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８８を有しており、吸着チャック８８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。この吸着チャック８８の形状は、後で説明するウエーハ１１の４分割片の形状に概略一致している。
【００３０】
ターンテーブル８４上に配設された三個のチャックテーブル８６ａ〜８６ｃは、ターンテーブル８４を適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域、粗研削加工領域、及び仕上げ研削加工領域に順次移動される。図示の状態は、チャックテーブル８６ａがウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられ、チャックテーブル８６ｂが粗研削加工領域に位置付けられ、チャックテーブル８６ｃが仕上げ研削加工領域に位置付けられている。
【００３１】
ハウジング４の前側部分には、第１のウエーハカセット９０と、第２のウエーハカセット９２と、ウエーハ搬送ロボット９４と、ウエーハ１１を４片に分割するために吸着保持する分割用チャックテーブル９６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）９８と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）１００と、スピンナーユニット１０２が配設されている。
【００３２】
ウエーハ搬送ロボット９４は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動可能に構成されるとともに、垂直軸回りに回転可能に構成されている。ウエーハ搬送ロボット９４のハンド９５はその下面に真空吸着パッドを有している。
【００３３】
図４は図３を参照して説明した研削装置２の概略平面図を示している。分割用チャックテーブル９６は、φ４５０ｍｍのウエーハ１１を４分割するための十字形状の溝９７を有している。
【００３４】
以下、このように構成された研削装置２を使用して、大径のウエーハ１１を４分割して、分割片の裏面を研削する方法について説明する。第１のウエーハカセット９０中には図２に示すように裏面１１ｂを上にして複数のウエーハ１１が収納されている。
【００３５】
まず、ウエーハ搬送ロボット９４のハンド９５で第１のウエーハカセット９０に収納されている一枚のウエーハを吸着し、ウエーハ１１を分割用チャックテーブル９６上に載置する。そして、撮像手段４６を矢印Ａ方向（Ｘ軸方向）に移動するとともに分割用チャックテーブル９６を矢印Ｂ方向（Ｙ軸方向）に移動して、切削すべき領域をＩＲカメラを有する撮像手段４６で撮像する。
【００３６】
ウエーハ１１は下向きに分割用チャックテーブル９６上に載置されているが、撮像手段４６はＩＲカメラを有しているため、撮像手段４６でターゲットパターンを検出し、予め登録されているターゲットパターンとのパターンマッチングを実施する。このパターンマッチングは同一のストリートに沿った少なくとも２箇所で行う。
【００３７】
そして、パターンがマッチングしたときは、分割用チャックテーブル９６をθ回転して角度を補正するとともに、Ｘ軸移動機構２８を駆動して、ターゲットパターンとストリートの中心線との距離分だけ切削ユニット３２をＸ軸方向に移動させることにより、切削加工しようとするウエーハ１１の中心のストリート１３と切削ブレード４４との位置合わせを行う。
【００３８】
切削しようとするストリートと切削ブレード４４との位置合わせが行われた状態で、切削ブレード４４を高速回転させながら切削ユニット３２を下降させるとともに、分割用チャックテーブル９６を矢印Ｂ方向（Ｙ軸方向）に移動させると、位置合わせされたストリートが切削される。
【００３９】
分割用チャックテーブル９６を９０度回転すると、切削したストリートと直交するストリートが切削ブレード４４とＹ軸方向に整列した状態となる。よって、切削ブレード４４を高速で回転させながら切削ユニット３２を下降させるとともに、分割用チャックテーブル９６をＹ軸方向に移動させると、位置合わせされたストリートが切削される。
【００４０】
これにより、大径のウエーハ１１は４片に等分に分割され、扇形状の分割片が得られる。分割用チャックテーブル１６は十字形上の溝９７を有しているため、切削ブレード４４がチャックテーブル９６に切り込んでも、チャックテーブル９６に傷がつくことは無い。
【００４１】
このように４片に分割された扇形状分割片をローディングアーム９８で吸着してウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブル８６ａ上に搬入し、吸着チャック８８を作動させることにより分割されたウエーハを吸引保持する。
【００４２】
次いでターンテーブル８４を図４で矢印Ｃ方向（時計回り方向）に１２０度回転してチャックテーブル８６ａを粗研削ユニット５２直下の粗研削加工領域に位置付ける。これとほぼ同時に、分割用チャックテーブル９６を反時計回り方向に９０度回転し、次の分割片をローディングアーム９８で吸着してウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたチャックテーブル８６ｃ上に載置し、吸着チャック８８でウエーハを吸引保持する。
【００４３】
チャックテーブル８６ａで吸着されて粗研削加工領域に位置付けられたウエーハに対して、チャックテーブル８６ａを矢印Ｅ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、粗研削ホイール６４をチャックテーブル８６ａと同一方向（矢印Ｄ方向）に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、粗研削ユニット移動機構５８を作動して粗研削用の研削砥石をウエーハの裏面に接触させる。
【００４４】
そして、粗研削ホイール６４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハの粗研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハの厚みを測定しながらウエーハを所望の厚みに仕上げる。
【００４５】
粗研削は終了したウエーハを保持したチャックテーブル８６ａは、ターンテーブル８４を１２０度回転することにより、仕上げ研削ユニット７０直下の仕上げ研削加工領域に位置付けられ、仕上げ研削用の研削ホイール８２を有する仕上げ研削ユニット７０による仕上げ研削が実施される。
【００４６】
仕上げ研削を終了したウエーハを保持したチャックテーブル８６ａは、ターンテーブル８４を１２０度回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域に再び位置付けられる。チャックテーブル８６ａに保持されているウエーハの吸引保持が解除されてから、アンローディングアーム１００でウエーハを吸着してアンローディングアーム１００が旋回することにより、ウエーハがスピナーユニット１０２に搬送される。
【００４７】
スピナーユニット１０２でウエーハが洗浄及びスピン乾燥されてから、ウエーハ搬送ロボット９４により吸引保持されて搬送され第２のウエーハカセット９２の所定位置に収納される。
【００４８】
図３及び図４に示した実施形態では、研削装置２は粗研削ユニット５２と仕上げ研削ユニット７０を備えているが、仕上げ研削ユニット７０に変えて研磨用のバフが先端に装着された研磨ユニットを設けるようにしても良い。
【００４９】
或いは、ターンテーブル８４上に４個のチャックテーブル８６を周方向に９０度離間して設け、粗研削ユニット５２及び仕上げ研削ユニット７０に加えて研磨ユニットを設けるようにしても良い。
【００５０】
また、上述した実施形態では、撮像手段４６はウエーハの裏面側からターゲットパターンを検出する為に赤外線カメラを備えているが、この撮像手段４６を省略してウエーハ搬送ロボット９４に通常のＣＣＤカメラを有する撮像手段を装着するようにしても良い。
【００５１】
具体的には、ウエーハ搬送ロボット９４により吸着されたウエーハの表面側を撮像できるようにＣＣＤカメラを上に向けてウエーハ搬送ロボット９４に装着する。そして、ウエーハ搬送ロボット９４のハンド９５でウエーハを吸着して、ＣＣＤカメラでウエーハのエッジを撮像して三点以上のウエーハエッジを検出する。
【００５２】
例えば、Ａ、Ｂ、Ｃの三点を検出したとする。線分ＡＢの二等分線と線分ＢＣの二等分線との交点を求めることによりウエーハの中心を検出することができる。ウエーハの中心を検出した後、ウエーハ搬送ロボット９４でウエーハを搬送してウエーハ中心と分割用チャックテーブル９６の中心とが合致するようにウエーハを分割用チャックテーブル９６上に載置する。
【００５３】
次いで、ウエーハの中心とロボットハンド９５の中心が合うようにハンド９５でウエーハを再吸着する。次いで、ウエーハをＣＣＤカメラ上に移動させ、ウエーハ搬送ロボット９４をＸ軸方向に移動させてウエーハ搬送ロボットのＸ軸とストリートの角度ずれを測定する。
【００５４】
一旦ウエーハを分割用チャックテーブル９６上に置き、測定した角度ずれを補正するように分割用チャックテーブル９６を回転させ、再びロボットハンド９５でウエーハを吸着保持する。この角度ずれの測定及び補正動作をウエーハのストリートの角度ずれが許容範囲になるまで繰り返す。
【００５５】
このようにロボットハンド９５に対してアライメントされたウエーハをストリートと分割用チャックテーブル９６の十字状の溝９７が合うように分割用チャックテーブル９６を回転して調整し、ウエーハを分割用チャックテーブル９６上に載置する。
【００５６】
図５を参照すると、本発明第２実施形態の研削装置２Ａの概略平面図が示されている。本実施形態は、ウエーハを４分割する切削ブレード４４に代えてレーザービーム照射手段１０４を採用し、レーザービームにより大径ウエーハ１１を４分割するように構成したものである。レーザービーム照射手段１０４から出射されるレーザービームは、例えば波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザーの第３高調波を利用する。
【００５７】
本実施形態の他の構成部分は図３及び図４に示した第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。尚、切削装置６はＸ軸方向には動かずＺ軸とＹ軸のみ可動となるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】半導体ウエーハの表面側斜視図である。
【図２】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】本発明第１実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。
【図４】図３に示した研削装置の概略平面図である。
【図５】研削装置の第２実施形態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２    研削装置
６    切削装置
１１    半導体ウエーハ
３２    切削ユニット
４４    切削ブレード
５２    粗研削ユニット
７０    仕上げ研削ユニット
８４    ターンテーブル
８６ａ〜８６ｃ    チャックテーブル
９４    ウエーハ搬送ロボット
９５    ロボットハンド
９６    分割用チャックテーブル
９７    十字状溝
【図１】
2009302369.tif 000003
【図２】
2009302369.tif 000004
【図３】
2009302369.tif 000005
【図４】
2009302369.tif 000006
【図５】
2009302369.tif 000007