特許第5875224号(P5875224)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5875224
(24)【登録日】2016年1月29日
(45)【発行日】2016年3月2日
(54)【発明の名称】研削装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/304 20060101AFI20160218BHJP
   B24B 41/06 20120101ALI20160218BHJP
【FI】
   H01L21/304 631
   H01L21/304 622W
   H01L21/304 622L
   B24B41/06 L
【請求項の数】3
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2010-284190(P2010-284190)
(22)【出願日】2010年12月21日
(65)【公開番号】特開2012-134275(P2012-134275A)
(43)【公開日】2012年7月12日
【審査請求日】2013年11月8日
(73)【特許権者】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】100075384
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 昂
(74)【代理人】
【識別番号】100125519
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 憲二
(72)【発明者】
【氏名】中山 英和
【審査官】 今井 聖和
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−177650(JP,A)
【文献】 特開2009−264843(JP,A)
【文献】 特開2002−324831(JP,A)
【文献】 特開2002−184731(JP,A)
【文献】 特開平10−284448(JP,A)
【文献】 特開平06−326174(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/301−21/304
B24B 41/06
(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
図2
図3
図4
図5
図6
図7