特許 6366431 研削装置

(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】6366431

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】研削装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20180723BHJP

   B24B 7/00 20060101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 631

   H01L21/304 622Q

   B24B7/00 A

   H01L21/304 622N

   H01L21/304 644C

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-177884(P2014-177884)

(22)【出願日】2014年9月2日

(65)【公開番号】特開2016-51872(P2016-51872A)

(43)【公開日】2016年4月11日

【審査請求日】2017年7月13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】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(72)【発明者】

【氏名】三橋 巨悟

(72)【発明者】

【氏名】久保 徹雄

【審査官】 高橋 宣博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０９４７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８４４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６３１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５６１６０６９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／４６３

Ｂ２４Ｂ ５／００−７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェ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ェーハの上面を研削する研削手段と、該研削手段で研削する前又は後にウェーハの下面を洗浄する下面洗浄手段と、を備えた研削装置であって、
該下面洗浄手段は、
ウェーハの該上面を吸引保持するウェーハ保持手段と、
該ウェーハ保持手段に保持されたウェーハの径方向に延在し、ウェーハの下面に接触するブラシと、
洗浄液を上方に噴射するノズルと、
該径方向と直交する回転軸で該ブラシ及び該ノズルを回転させる回動基台と、を有し、
該ノズルは、該ブラシの回転方向前側に隣接し、該回転方向後側に隣接する該ブラシの上端近傍に向けて該ブラシに取り込ませるように該洗浄液を噴射することを特徴とする研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハを洗浄する洗浄ユニットを備えた研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ストリートと呼ばれる分割予定ラインで区画された表面側の複数の領域に、それぞれＩＣ等のデバイスが形成されたウェーハは、例えば、裏面側を研削された後に、各デバイスに対応する複数のデバイスチップに分割され、電子機器等に組み込まれる。このように、ウェーハを研削によって薄く加工することで、小型軽量なデバイスチップを実現できる。

【0003】

ウェーハの研削には、例えば、ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルの上方に配置され、下面に研削砥石が固定された研削ホイールとを備える研削装置を使用する。チャックテーブルと研削ホイールとを相互に回転させながら、研削ホイールを下降させて研削砥石をウェーハに押し当てることで、ウェーハは研削される。

【0004】

上述した研削装置には、研削の前又は後にウェーハの下面側を洗浄する洗浄ユニットを配置することがある（例えば、特許文献１，２参照）。この洗浄ユニットは、例えば、ウェーハの下面側で径方向に延在するブラシと、ウェーハの下面側に洗浄液を噴射するノズルと、ブラシ及びノズルを水平面内で回転させる回転駆動源とを含む。ブラシ及びノズルを水平面内で回転させながら、ウェーハの下面側にブラシを当接させて洗浄液を噴射することで、ウェーハの下面側を洗浄できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−２８４４４８号公報

【特許文献2】特開２０１０−９４７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、例えば、直径が３００ｍｍ、４５０ｍｍ等の大口径のウェーハを上述した洗浄ユニットで洗浄すると、ウェーハの外周部分で作用する遠心力が特に大きくなって、ノズルから噴射された洗浄液が周囲に飛散し易くなってしまう。ブラシ及びノズルの回転数を高めた場合も同様である。

【0007】

本発明はかかる問題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、ウェーハの下面を洗浄する際に周囲への洗浄液の飛散を抑制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】

【0008】

本発明によれば、ウェ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ェーハの上面を研削する研削手段と、該研削手段で研削する前又は後にウェーハの下面を洗浄する下面洗浄手段と、を備えた研削装置であって、該下面洗浄手段は、ウェーハの該上面を吸引保持するウェーハ保持手段と、該ウェーハ保持手段に保持されたウェーハの径方向に延在し、ウェーハの下面に接触するブラシと、洗浄液を上方に噴射するノズルと、該径方向と直交する回転軸で該ブラシ及び該ノズルを回転させる回動基台と、を有し、該ノズルは、該ブラシの回転方向前側に隣接し、該回転方向後側に隣接する該ブラシの上端近傍に向けて該ブラシに取り込ませるように該洗浄液を噴射することを特徴とする研削装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る研削装置では、ウェーハの下面を洗浄する下面洗浄手段のノズルが、回転方向後側に隣接するブラシの上端近傍に向けて洗浄液を噴射するように構成されているので、ノズルから噴射された洗浄液はブラシに取り込まれて周囲に飛散し難くなる。このように、本発明によれば、ウェーハの下面を洗浄する際に周囲への洗浄液の飛散を抑制可能な研削装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】研削装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】研削装置を模式的に示す平面図である。

【図3】研削装置を模式的に示す側面図（右側面図）である。

【図4】下面洗浄ユニットを模式的に示す斜視図である。

【図5】下面洗浄ユニットを模式的に示す平面図である。

【図6】下面洗浄ユニットの一部を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る研削装置を模式的に示す斜視図であり、図２は、研削装置を模式的に示す平面図であり、図３は、研削装置を模式的に示す側面図（右側面図）である。図１から図３に示すように、本実施形態に係る研削装置２は、各ユニットが搭載される直方体状の基台４を備えている。基台４の上面４ａ側は、カバー６（図３参照）で覆われている。

【0012】

基台４の前端には、カセット載置台８ａ，８ｂが設けられており、このカセット載置台８ａ，８ｂには、複数のウェーハ１１（図４等参照）を収容するカセット１０ａ，１０ｂが載置される。ウェーハ１１は、代表的には、シリコン等の半導体材料でなる円形の板状物である。ただし、ウェーハ１１はこれに限定されない。

【0013】

基台４の上面４ａにおいて、カセット載置台８ａ，８ｂの後方には、所定の深さの開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、研削前のウェーハ１１をカセット１０ａ（又は、カセット１０ｂ）から搬出し、研削後のウェーハ１１をカセット１０ｂ（又は、カセット１０ａ）へと搬入する第１の搬送ユニット１２が設けられている。

【0014】

第１の搬送ユニット１２は、前後方向（Ｘ軸方向）、左右方向（Ｙ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能な搬送アーム１４を含む。搬送アーム１４の先端には、ウェーハ１１を保持する保持ハンド１６が取り付けられている。この保持ハンド１６は、ウェーハ１１を保持した状態で上下を反転できるように構成されている。

【0015】

開口４ｂの後方において、上面４ａから所定の高さの位置には、ウェーハ１１の中心を検出する中心位置検出ユニット１８が設けられている。第１の搬送ユニット１２でカセット１０ａ（又は、カセット１０ｂ）から搬出されたウェーハ１１は、この中心位置検出ユニット１８に搬入される。

【0016】

中心位置検出ユニット１８の側方（左側）には、各種の電装部品を収容する直方体状の電装系ボックス２０が配置されている。中心位置検出ユニット１８に面する電装系ボックス２０の側壁（右側壁）２０ａには、中心の位置が検出されたウェーハ１１を搬送する第２の搬送ユニット２２が設けられている。

【0017】

第２の搬送ユニット２２は、電装系ボックス２０の側壁２０ａに配置され前後方向に平行なガイドレール２４を含む。ガイドレール２４には、Ｘ軸移動プレート２６がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動プレート２６の裏面側には、前後方向に貫通するネジ穴が設けられており、このネジ穴には、ガイドレール２４と平行なＸ軸ボールネジ２８が螺合されている。

【0018】

Ｘ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ２８を回転させると、Ｘ軸移動プレート２６は、ガイドレール２４に沿って前後方向に移動する。Ｘ軸移動プレート２６の表面側には、Ｚ軸移動プレート３０が設置されている。

【0019】

Ｚ軸移動プレート３０の裏面側には、上下方向に貫通するネジ穴が設けられており、このネジ穴には、上下方向に伸びるＺ軸ボールネジ３２が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ３２の一端部には、Ｚ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｚ軸パルスモータでＺ軸ボールネジ３２を回転させると、Ｚ軸移動プレート３０は、上下方向に移動する。

【0020】

Ｚ軸移動プレート３０には、搬送アーム３４が連結されている。搬送アーム３４の先端には、ウェーハ１１を吸着する吸着パッド（ウェーハ保持手段）３６が固定されている。この吸着パッド３６は、Ｘ軸移動プレート２６及びＺ軸移動プレート３０とともに前後方向及び上下方向に移動し、また、搬送アーム３４の可動範囲内で左右方向を含む水平方向に移動する。

【0021】

中心位置検出ユニット１８の後方において、中心位置検出ユニット１８と同程度の高さの位置には、ウェーハ１１の下面１１ｂ側（図４等参照）を洗浄する下面洗浄ユニット（下面洗浄手段）３８が設けられている。中心位置検出ユニット１８で中心の位置が検出されたウェーハ１１は、第２の搬送ユニット２２で下面洗浄ユニット３８に搬送され、下面１１ｂ側を洗浄される。

【0022】

電装系ボックス２０及び下面洗浄ユニット３８の後方には、２個のチャックテーブル４０を上面に備えたターンテーブル４２が配置されている。ターンテーブル４２は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、水平面内において所定の角度間隔（例えば、１８０度の間隔）で間欠的に回動する。これにより、２個のチャックテーブル４０は、ウェーハ１１が搬入搬出される前方の搬入搬出位置と、ウェーハ１１が研削される後方の研削位置との間で移動する。

【0023】

２個のチャックテーブル４０は、それぞれ、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、上下方向に伸びる回転軸の周りに回転する。チャックテーブル４０の上面は、ウェーハ１１の下面１１ｂ側を吸引保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル４０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。

【0024】

下面洗浄ユニット３８で洗浄されたウェーハ１１は、第２の搬送ユニット２２で搬送され、搬入搬出位置に位置付けたチャックテーブル４０の保持面に載置される。保持面に載置されたウェーハ１１は、吸引源の負圧でチャックテーブル４０に吸引保持される。なお、保持面は、チャックテーブル４０の内部に形成された流路を通じてエア供給源（不図示）と接続されており、上向きにエアを噴射することもできる。

【0025】

基台４の後端部には、チャックテーブル４０に吸引保持されたウェーハ１１の上面１１ａ側を研削する研削ユニット（研削手段）４４が設けられている。研削ユニット４４は、基台４の上面４ａに立設された門型の支持構造４６に支持されている。支持構造４６の前面側には、円筒状のスピンドルハウジング４８が昇降可能に設置されている。スピンドルハウジング４８は、上述した研削位置の上方に位置付けられている。

【0026】

スピンドルハウジング４８には、上下方向に伸びる回転軸の周りに回転可能なスピンドル５０（図３）が支持されている。スピンドル５０の下端部には、円盤状のホイールマウント５２が固定されており、ホイールマウント５２の下面には、ホイールマウント５２と略同径の研削ホイール５４が装着されている。

【0027】

研削ホイール５４は、ステンレス等の金属材料で構成された円盤状のホイール基台５６を含む。ホイール基台５６の下面には、全周にわたって複数の研削砥石５８が固定されている。スピンドル５０の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール５４は、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。

【0028】

ウェーハ１１をチャックテーブル４０に吸引保持させた後には、ターンテーブル４２を回動させてこのチャックテーブル４０を研削位置に位置付ける。その後、チャックテーブル４０及び研削ホイール５４を相互に回転させて、スピンドルハウジング４８を所定の研削送り速度で下降させることで、上面１１ａ側に研削砥石５８を接触させてウェーハ１１を研削できる。なお、ウェーハ１１の研削時には、研削ホイール５４の近傍に配置された研削水供給ノズル（不図示）から研削砥石５８に研削水を供給する。

【0029】

ターンテーブル４２と隣接する位置には、ウェーハ１１等の厚みをリアルタイムに検出するハイトセンサー６０（図１、図２）が設置されている。ターンテーブル４２に面した電装系ボックス２０の後壁２０ｂには、研削後のウェーハ１１の上面１１ａ側を洗浄する上面洗浄ユニット６２（図３）が設けられている。

【0030】

第２の搬送ユニット２２の下方には、研削後のウェーハ１１を搬送する第３の搬送ユニット６４（図３）が設けられている。第３の搬送ユニット６４は、電装系ボックス２０の側壁２０ａに配置され前後方向に平行なガイド構造６６を含む。ガイド構造６６には、Ｘ軸移動プレート６８がスライド可能に設置されている。

【0031】

Ｘ軸移動プレート６８の裏面側には、前後方向に貫通するネジ穴が設けられており、このネジ穴には、ガイド構造６６と平行なＸ軸ボールネジ７０が螺合されている。Ｘ軸ボールネジ７０の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ７０を回転させると、Ｘ軸移動プレート６８は、ガイド構造６６に沿って前後方向に移動する。

【0032】

Ｘ軸移動プレート６８の表面側には、Ｚ軸移動プレート７２が設置されている。Ｚ軸移動プレート７２の裏面側には、上下方向に貫通するネジ穴が設けられており、このネジ穴には、上下方向に伸びるＺ軸ボールネジ７４が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ７４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｚ軸パルスモータでＺ軸ボールネジ７４を回転させると、Ｚ軸移動プレート７２は、上下方向に移動する。

【0033】

Ｚ軸移動プレート７２には、搬送アーム７６が設けられている。搬送アーム７６の先端には、ウェーハ１１を保持する吸着パッド７８が取り付けられている。この吸着パッド７８は、中心位置検出ユニット１８及び下面洗浄ユニット３８の下方において、Ｘ軸移動プレート６８及びＺ軸移動プレート７２とともに前後方向及び上下方向に移動し、また、搬送アーム７６の可動範囲内で左右方向を含む水平方向に移動する。

【0034】

中心位置検出ユニット１８及び片面洗浄ユニット３８の下方には、第３の搬送ユニット６４で搬送されたウェーハ１１の上面１１ａ側、及び下面１１ｂ側を洗浄する両面洗浄ユニット８０が配置されている。両面洗浄ユニット８０で洗浄されたウェーハ１１は、第１の搬送ユニット１２でカセット１０ｂ（又は、カセット１０ａ）に搬入される。

【0035】

上面洗浄ユニット６２の上方には、ドレッサーボード（不図示）を待機させるドレッサーボード待機台８２、及びドレッサーボードを搬送するドレッサーボード搬送ユニット８４が設けられている。ドレッサーボード待機台８２から搬送したドレッサーボードをチャックテーブル４０に吸引保持させて研削ユニット４４で研削すれば、研削砥石５８をドレッシングできる。

【0036】

次に、下面洗浄ユニット３８について詳細に説明する。図４は、下面洗浄ユニット３８を模式的に示す斜視図であり、図５は、下面洗浄ユニット３８を模式的に示す平面図であり、図６は、下面洗浄ユニット３８の一部を模式的に示す側面図である。

【0037】

図４に示すように、下面洗浄ユニット３８は、中央に円形の開口を有する筐体８６を備えている。筐体８６の開口内には、水平面内で放射状に延びる複数のブラシ８８が配置されている。

【0038】

各ブラシ８８は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結された回転基台９０の上面に固定されており、図５及び図６に示すように、上下方向に伸びる回転軸の周りの方向Ａに回転する。

【0039】

各ブラシ８８の回転方向前側（方向Ａの前側）の位置には、純水等の洗浄液を上方に噴射するノズル９２が配置されている。各ノズル９２は、各ブラシ８８と平行な直線状に形成されている。また、各ノズル９２の基端側は回転基台９０に固定されており、各ノズル９２は、各ブラシ８８とともに方向Ａに回転する。

【0040】

図６に示すように、各ノズル９２は、回転方向後側（方向Ａの後側）において隣接するブラシ８８の上端近傍（上端を含む）に向けて洗浄液Ｂを噴射できるように構成されている。すなわち、洗浄液Ｂの噴射方向は、鉛直方向に対して回転方向後側に傾斜している。

【0041】

下面洗浄ユニット３８でウェーハ１１の下面１１ｂ側を洗浄するには、まず、ウェーハ１１の上面１１ａに吸着パッド３６の吸着面（下面）３６ａを接触させて、図４に示すように、ウェーハ１１を吸着パッド３６で吸引保持する。ここで、吸着パッド３６は、下面洗浄ユニット３８の一部を構成している。

【0042】

次に、この吸着パッド３６を、第２の搬送ユニット２２でブラシ８８の上方に位置付け、ブラシ８８及びノズル９２を回転させる。なお、ウェーハ１１を吸引保持した吸着パッド３６をブラシ８８の上方に位置付けると、ブラシ８８は、ウェーハ１１の径方向に延在した状態になる。

【0043】

その後、ノズル９２から洗浄液Ｂを噴射しながら、吸着パッド３６を下降させてウェーハ１１の下面１１ｂ側にブラシ８８を当接させることで、ウェーハ１１を洗浄できる。洗浄後のウェーハ１１は、チャックテーブル４０に搬入されて研削される。

【0044】

以上のように、本実施形態の下面洗浄ユニット３８では、ウェーハ１１の下面１１ｂを洗浄する下面洗浄ユニット（下面洗浄手段）３８のノズルが、回転方向後側（方向Ａの後側）に隣接するブラシ８８の上端近傍に向けて洗浄液Ｂを噴射するように構成されているので、ノズル８８から噴射された洗浄液Ｂはブラシ８８に取り込まれて周囲に飛散し難くなる。

【0045】

これにより、下面洗浄ユニット３８の周りに洗浄液Ｂの飛散を防ぐ高い壁等を設ける必要がなくなるので、研削装置２の省スペース化に有利である。

【0046】

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、ウェーハ１１を研削する前に下面洗浄ユニット（下面洗浄手段）３８で下面１１ｂを洗浄しているが、ウェーハ１１の研削後に下面１１ｂを洗浄しても良い。

【0047】

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

【符号の説明】

【0048】

２ 研削装置
４ 基台
４ａ 上面
４ｂ 開口
６ カバー
８ａ，８ｂ カセット載置台
１０ａ，１０ｂ カセット
１２ 第１の搬送ユニット
１４ 搬送アーム
１６ 保持ハンド
１８ 中心位置検出ユニット
２０ 電装系ボックス
２０ａ 側壁（右側壁）
２０ｂ 後壁
２２ 第２の搬送ユニット
２４ ガイドレール
２６ Ｘ軸移動プレート
２８ Ｘ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸移動プレート
３２ Ｚ軸ボールネジ
３４ 搬送アーム
３６ 吸着パッド（ウェーハ保持手段）
３６ａ 吸着面（下面）
３８ 下面洗浄ユニット（下面洗浄手段）
４０ チャックテーブル
４２ ターンテーブル
４４ 研削ユニット
４６ 支持構造
４８ スピンドルハウジング
５０ スピンドル
５２ ホイールマウント
５４ 研削ホイール
５６ ホイール基台
５８ 研削砥石
６０ ハイトセンサー
６２ 上面洗浄ユニット
６４ 第３の搬送ユニット
６６ ガイド構造
６８ Ｘ軸移動プレート
７０ Ｘ軸ボールネジ
７２ Ｚ軸移動プレート
７４ Ｚ軸ボールネジ
７６ 搬送アーム
７８ 吸着パッド
８０ 両面洗浄ユニット
８２ ドレッサーボード待機台
８４ ドレッサーボード搬送ユニット
８６ 筐体
８８ ブラシ
９０ 回転基台
９２ ノズル
Ａ 方向（回転方向）
Ｂ 洗浄液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】