JP5215159B2 - 位置合わせ機構、研削装置、位置合わせ方法および研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハの研削加工する際に半導体ウェーハの位置調整を行う位置合わせ機構、研削装置、位置合わせ方法および研削方法に関する。

ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが表面に形成された半導体チップは、各種電子機器を小型化する上で必須のものとなっている。この半導体チップは、略円盤状のワークとしての半導体ウェーハの表面を格子状の分割予定ライン（ストリート）により複数の矩形領域に区画し、区画された各矩形領域にデバイスを形成した後、分割予定ラインに沿って矩形領域が分割されることで製造される。

このような半導体チップの製造工程において、半導体ウェーハは分割に先だち、デバイスが形成されるデバイス面の反対側の裏面が研削されて所定の厚さに薄化される。この半導体ウェーハの薄化により、電子機器の小型化や軽量化の他、熱放散性が向上される。しかしながら、薄化された半導体ウェーハは、薄化前の半導体ウェーハと比較して剛性が低下し、反りの発生や搬送リスクが高いという問題があった。

そこで、この問題を解決するために、半導体ウェーハの裏面であって、デバイスが形成されるデバイス形成領域に対応する領域のみを研削して凹状とし、デバイス領域の外周領域に補強用突部を形成している。半導体ウェーハは、この補強用凸部により剛性が確保され、反りや搬送リスクが低減される。このように補強用凸部が形成された半導体ウェーハは、ダイシング行程の前に補強用凸部が除去される。

一般に、補強用凸部を除去するには立軸平面研削により研削しており、補強用凸部の除去量を接触式センサにより監視しつつ研削している。この接触式センサは、回転するチャックテーブルに保持された半導体ウェーハの補強用凸部の上面に接触子を連続的に接触させて除去量を検出している。

従来、補強用凸部を除去する際に半導体ウェーハをチャックテーブルに位置合わせする位置合わせ機構として、画像データから半導体ウェーハの中心位置を算出し、半導体ウェーハの中心をチャックテーブルの中心に位置合わせするものが知られている（特許文献１参照）。この従来の位置合わせ機構は、半導体ウェーハの外周縁部を撮像し、撮像された画像データから半導体ウェーハの中心位置を算出している。そして、位置合わせ機構は、算出された半導体ウェーハの中心を基点としてチャックテーブルの中心までの変異量を算出し、半導体ウェーハの中心をチャックテーブルの中心に位置合わせしている。
特開２００７−１９３７９号公報

ところで、半導体ウェーハの中心と補強用凸部の内周縁部で画成される内周の中心（以下、内周縁部中心とする）とは、必ずしも一致しているわけではない。誤差によってズレる場合や、補強用凸部を形成する際に意図的に補強用凸部の内周縁部中心を半導体ウェーハの中心から外す場合があるためである。このように、半導体ウェーハの外周と補強用凸部の内周とが偏芯しているため、従来の位置合わせ機構を備えた研削装置では、接触式センサの接触子を補強用凸部の周方向に亘って接触させ続けるためには、補強用凸部の外周付近に接触子を接触させる必要がある。

しかしながら、半導体ウェーハの外周にはオリエンテーションフラットやノッチが存在するため補強用凸部の外周部付近に接触子を接触させることが出来ず、補強用凸部の内周付近に接触子を接触させた場合には補強用凸部の研削中に接触子が補強用凸部の上面から外れてしまうおそれがあった。したがって、従来の位置合わせ機構では、補強用凸部から接触子が外れないように位置合わせすることが困難であるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、円盤状の外周領域に補強用凸部を形成したワークにおいて、補強用凸部から接触式センサの接触子が外れないように位置合わせすることができる、位置合わせ機構、研削装置、位置合わせ方法、研削方法を提供することを目的とする。

本発明の位置合わせ機構は、表面にデバイスが形成されるデバイス形成領域と前記デバイス形成領域の周囲の外周領域とを有し、裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を除去して、裏面の前記外周領域に対応する領域から補強用凸部が突出するように形成されたワークの前記補強用凸部の内周縁部の位置データを取得する内周縁部位置データ取得部と、前記補強用凸部の内周縁部の位置データに基づいて、前記補強用凸部の内周縁部に画成された内周の中心を示す内周縁部中心の位置データを算出する内周縁部中心位置データ算出部と、前記ワークが保持される保持テーブルの保持面の中心を示す保持面中心の位置データを記憶する保持面中心位置データ記憶部と、前記内周縁部中心の位置データと前記保持面中心の位置データとに基づいて、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせすると共に、前記ワークを前記保持面に載置する位置合わせ載置部とを備えたことを特徴とする。

本発明の位置合わせ方法は、表面にデバイスが形成されるデバイス形成領域と前記デバイス形成領域の周囲の外周領域とを有し、裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を除去して、裏面の前記外周領域に対応する領域から補強用凸部が突出するように形成されたワークから前記補強用凸部の内周縁部の位置データを取得するステップと、前記補強用凸部の内周縁部の位置データに基づいて、前記補強用凸部の内周縁部に画成された内周の中心を示す内周縁部中心の位置データを算出するステップと、予め記憶した前記ワークを保持する保持テーブルの保持面の中心を示す保持面中心の位置データと前記内周縁部中心の位置データとに基づいて、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせすると共に、前記ワークを前記保持面に載置するステップとを有することを特徴とする。

これらの構成によれば、ワークの補強用凸部の内周縁部中心の位置データが算出され、この算出された内周縁部中心の位置データと記憶された保持面の保持面中心の位置データとに基づいてワークが保持面に載置されるため、保持テーブルの保持面中心にワークの補強用凸部の内周縁部中心を位置合わせすることができる。また、この位置合わせ機構を、例えば、研削装置に用いた場合には、保持テーブルの保持面中心にワークの補強用凸部の内周縁部中心を位置合わせすることができるため、補強用凸部の内周部付近上面に接触式センサの接触子を接触させることにより、周方向に亘って連続的に接触させ続けることができ、補強用凸部の除去量を監視しながら精度良く補強用凸部を研削することができる。

また、本発明の位置合わせ機構によれば、前記ワークが仮置きされた状態で回転可能な仮置きテーブルを備え、前記内周縁部位置データ取得部は、前記仮置きテーブルを回転させて前記補強用凸部の内周縁部の位置データを取得している。

また、本発明の位置合わせ機構によれば、前記内周縁部中心位置データ算出部は、前記補強用凸部の内周縁部の位置データから３点を抽出してＡ点、Ｂ点、Ｃ点とした場合に、前記Ａ点および前記Ｂ点を結ぶ線分の垂直２等分線と前記Ａ点および前記Ｃ点を結ぶ線分の垂直２等分線との交点を、前記内周縁部中心の位置データとして算出している。

また、本発明の位置合わせ機構によれば、前記内周縁部位置データ取得部は、前記補強用凸部の内周縁部を撮像して、撮像して得られた画像データを前記補強用凸部の内周縁部の位置データとして取得している。

また、本発明の研削装置は、上記の位置合わせ機構と、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせした状態で、前記ワークの補強用凸部を研削する研削機構とから構成されている。

また、本発明の研削方法は、上記の位置合わせ方法の各ステップと、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせした状態で、前記ワークの補強用凸部を研削するステップとを有している。

また、本発明の研削装置によれば、前記研削機構により補強用凸部が研削された研削済みのワークが載置される載置面を有し、前記研削済みのワークをスピンナー洗浄するためのスピンナー洗浄テーブルと、前記保持テーブルの保持面から前記研削済みのワークを前記スピンナー洗浄テーブルの載置面に載置する洗浄用載置部と、前記載置面の中心を示す載置面中心の位置データを記憶する載置面中心位置データ記憶部とを備え、前記内周縁部位置データ取得部は、前記補強用凸部の内周縁部の位置データと共に、前記補強用凸部の外周縁部の位置データを取得し、前記内周縁部中心位置データ算出部は、前記内周縁部中心の位置データと共に、前記補強用凸部の外周縁部の位置データに基づいて、前記ワークの中心を示すワーク中心の位置データを算出し、前記洗浄用載置部は、前記ワーク中心の位置データと前記載置面中心の位置データとに基づいて、前記載置面中心に前記ワーク中心を位置合わせすると共に、前記ワークを前記載置面に載置している。

本発明によれば、円盤状の外周領域に補強用凸部を形成したワークにおいて、補強用凸部の内周縁部中心を保持テーブルの中心に位置合わせすることができる。

以下、本発明の第１の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。最初に、本発明の実施の形態に係る位置合わせ機構について説明する前に、加工対象となる半導体ウェーハについて簡単に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る加工前の半導体ウェーハの外観斜視図であり、（ａ）は半導体ウェーハの表面、（ｂ）は半導体ウェーハの裏面をそれぞれ示している。

図１（ａ）に示すように、加工前の半導体ウェーハＷは、略円盤状に形成されており、表面に格子状に配列された図示しない分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。分割予定ラインによって区画された各領域には、半導体ウェーハＷの中央においてＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９５が形成されている。また、半導体ウェーハＷの表面は、中央部分に位置するデバイス９５が形成されたデバイス形成領域９６と、デバイス形成領域９６の周囲に位置する外周領域９７とに分けられる。また、外周領域９７には、結晶方位を示すノッチ９０が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、半導体ウェーハＷの裏面は、デバイス形成領域９６に対応する領域が除去され、外周領域９７に対応する領域が環状に突出して補強用凸部９８が形成されている。このように、半導体ウェーハＷの裏面には凹部９９が形成され、デバイス形成領域９６だけが薄化されている。凹部９９が形成された半導体ウェーハＷは、カセット２（図２参照）に収容され、研削装置１に搬入される。

なお、本実施の形態においては、ワークとしてシリコンウェーハ等の半導体ウェーハＷを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではなく、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイヤ、シリコン系の基板、各種電気部品やミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料をワークとしてもよい。また、補強用凸部９８は、環状に形成されたものに限定されるものではなく、ワークの反りや強度を補強するものであればよく、例えば、円弧状に形成されたものでもよい。

次に、図２および図３を参照して本発明の第１の実施の形態に係る位置合わせ機構を研削装置に適用した例について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置の外観斜視図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る研削装置の部分拡大図である。

なお、本実施の形態に係る研削装置は、反りや搬送リスクを低減するために半導体ウェーハの裏面の外周縁部に形成された補強用凸部をダイシング工程前に除去するためのものである。また、以下の説明では、位置合わせ機構を研削装置に適用した例について説明するが、研削装置にだけでなく、半導体ウェーハの補強用凸部の内周縁部の内周の中心（以下、内周縁部中心とする）の位置合わせを行う加工装置に適用することも可能である。

図２に示すように、研削装置１は、加工前の半導体ウェーハＷを搬入する他、加工後の半導体ウェーハＷを搬出する搬入搬出ユニット４と、搬入搬出ユニット４から搬入された半導体ウェーハＷの補強用凸部９８を研削して除去する凸部除去ユニット５とから構成されている。搬入搬出ユニット４は、直方体状の基台１１を有し、基台１１にはカセット２、３が載置される一対のカセット載置部１２、１３が前面１１ａから前方に突出するように設けられている。

カセット載置部１２は、搬入口として機能し、加工前の半導体ウェーハＷが収容されたカセット２が載置される。カセット載置部１３は、搬出口として機能し、加工後の半導体ウェーハＷが収容されるカセット３が載置される。基台１１の上面には、カセット載置部１２、１３に面して搬入搬出アーム１４が設けられ、搬入搬出アーム１４に隣接して凸部除去ユニット５側の一の角部に仮置き部１５、他の角部にスピンナー洗浄部１６がそれぞれ設けられている。また、基台１１の上面において、仮置き部１５とスピンナー洗浄部１６との間には、ウェーハ供給部１７およびウェーハ回収部１８が設けられている。さらに、基台１１の内部には、搬入搬出ユニット４を統括制御する制御部１９が設けられている。

搬入搬出アーム１４は、駆動領域の広い多節リンク機構２１と、多節リンク機構２１の先端に設けられ、半導体ウェーハＷを吸着保持する吸着保持部２２とを有している。吸着保持部２２は、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部よりも小径な円盤状に形成され、半導体ウェーハＷの凹部９９を吸着保持する。搬入搬出アーム１４は、多節リンク機構２１を駆動して搬入側のカセット２内に収容された半導体ウェーハＷを仮置き部１５に載置する他、スピンナー洗浄部１６から搬出側のカセット３内に半導体ウェーハＷを収容する。

図３に示すように、仮置き部１５は、搬入搬出アーム１４により半導体ウェーハＷが仮置きされる仮置きテーブル２４と、仮置きテーブル２４に仮置きされた半導体ウェーハＷを撮像する撮像部２５とを有している。撮像部２５は、支持部材２６を介して基台１１の上方に設けられており、仮置きテーブル２４に仮置きされた半導体ウェーハＷの上面を撮像する。また、撮像部２５は、仮置きテーブル２４の半径方向に移動可能に構成されており、これにより半導体ウェーハＷの半径方向における撮像位置が調整される。仮置きテーブル２４は、図示しない回転駆動機構により回転し、この回転駆動機構の駆動により半導体ウェーハＷの周方向における撮像位置が調整される。

仮置きテーブル２４に仮置きされた半導体ウェーハＷは、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部が撮像範囲に含まれるように位置調整され、撮像部２５により撮像される。撮像部２５により撮像された画像データは、制御部１９に出力される。このように、１つの撮像部２５により内周縁部および外周縁部を同時に撮像できるため、部品点数を削減すると共に、撮像回数を減少させることが可能となる。

ウェーハ供給部１７は、上下方向に延在する回動軸３１と、回動軸３１の上端に支持された伸縮アーム３２と、伸縮アーム３２の先端に設けられ、半導体ウェーハＷを吸着保持する吸着保持部３３とを有している。吸着保持部３３は、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部よりも小径な円盤状に形成され、半導体ウェーハＷの凹部９９を吸着保持する。回動軸３１は、上下動可能かつ前後動可能かつ回動可能に構成されており、伸縮アーム３２は延在方向に伸縮可能に構成されている。吸着保持部３３は、回動軸３１の前後動、回動および伸縮アーム３２の伸縮により水平面内における位置調整がされ、回動軸３１の上下動により高さ方向における位置調整がされる。

また、ウェーハ供給部１７は、制御部１９により駆動制御されており、制御部１９により回動軸３１の上下方向の移動量、前後方向の移動量、回動量、伸縮アーム３２の伸縮量が調整される。そして、ウェーハ供給部１７は、制御部１９に制御されて、仮置きテーブル２４から半導体ウェーハＷを吸着保持して持ち上げ、チャックテーブル５２に供給する。このとき、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部中心が凸部除去ユニット５のチャックテーブル５２の保持面５６の中心（以下、保持面中心とする）に一致するように位置合わせされている。

ウェーハ回収部１８は、ウェーハ供給部１７の吸着保持部３３よりも吸着保持部３７を大径に形成した点を除いてはウェーハ供給部１７と略同一の構成を有している。ウェーハ回収部１８は、制御部１９に制御されて、チャックテーブル５２から半導体ウェーハＷを吸着保持して回収し、スピンナー洗浄部１６のスピンナー洗浄テーブル４１に載置する。このとき、半導体ウェーハＷの中心（以下、ウェーハ中心とする）がスピンナー洗浄部１６のスピンナー洗浄テーブル４１の載置面４２の中心（以下、載置面中心とする）に一致するように位置合わせされている。

図２に戻り、スピンナー洗浄部１６は、加工後の半導体ウェーハＷが載置されるスピンナー洗浄テーブル４１を有している。スピンナー洗浄テーブル４１は、円盤状であり、半導体ウェーハＷが載置される載置面４２が形成されている。載置面４２の中央部分には、ポーラスセラミック材により円形状に吸着面４２ａが形成されている。吸着面４２ａは、基台１１内に配置された図示しない吸引源に接続され、半導体ウェーハＷを吸着保持する。

加工後の半導体ウェーハＷは、スピンナー洗浄テーブル４１に載置されると、スピンナー洗浄テーブル４１の下降により開口部４３を介して基台１１内に収容される。そして、基台１１に収容された半導体ウェーハＷは、高速回転されつつ、洗浄水が噴射されて洗浄される。その後、半導体ウェーハＷを高速回転させた状態で洗浄水の噴射が停止され、半導体ウェーハＷが乾燥される。

制御部１９は、撮像部２５による半導体ウェーハＷの撮像処理、半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心の算出処理、チャックテーブル５２およびスピンナー洗浄テーブル４１に対する半導体ウェーハＷの位置合わせ処理等の各処理を実行する。また、制御部１９には、各処理の制御プログラムと共に、位置合わせ処理に使用される直交平面座標系（図６および図８参照）が記憶されている。

なお、制御部１９は内部に組み込まれたＣＰＵ(Central Processing Unit)がＲＯＭ（Read Only Memory）内の制御プログラム等の各種プログラムに従ってＲＡＭ（Random Access Memory）内のデータを演算し、搬入搬出ユニット４の各部と協働して各処理を実行するようになっている。また、半導体ウェーハＷの撮像処理、半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心の算出処理、チャックテーブル５２およびスピンナー洗浄テーブル４１に対する半導体ウェーハＷの位置合わせ処理の詳細については後述する。

凸部除去ユニット５は、荒研削ユニット４５および仕上げ研削ユニット４６と半導体ウェーハＷを保持したチャックテーブル５２とを相対回転させて半導体ウェーハＷの補強用凸部９８を研削するように構成されている。また、凸部除去ユニット５は、直方体状の基台５１を有し、基台５１の前面には搬入搬出ユニット４が接続されている。基台５１の上面には、３つのチャックテーブル５２が配置されたターンテーブル５３が設けられ、ターンテーブル５３の後方には支柱部５４が立設されている。

ターンテーブル５３は、大径の円盤状に形成されており、上面には周方向に１２０度間隔で３つのチャックテーブル５２が配置されている。そして、ターンテーブル５３は、図示しない回転駆動機構に接続され、回転駆動機構によりＤ１方向に１２０度間隔で間欠回転される。これにより、３つのチャックテーブル５２は、ウェーハ供給部１７およびウェーハ回収部１８との間で半導体ウェーハＷを受け渡す載せ換え位置、荒研削ユニット４５に半導体ウェーハＷを対向させる荒研削位置、仕上げ研削ユニット４６に半導体ウェーハＷを対向させる仕上げ研削位置の間を移動される。

チャックテーブル５２は、円盤状であり、半導体ウェーハＷが保持される保持面５６が形成されている（図３参照）。保持面５６の中央部分には、ポーラスセラミック材により円形状に吸着面５６ａが形成されている。吸着面５６ａは、基台５１内に配置された図示しない吸引源に接続され、半導体ウェーハＷを吸着保持する。チャックテーブル５２は、図示しない回転駆動機構に接続され、回転駆動機構により保持面５６に半導体ウェーハＷを保持した状態で回転される。

基台５１の上面において、ターンテーブル５３の荒研削位置および仕上げ研削位置の近傍には接触式センサ５８が設けられている。この接触式センサ５８は、２つの接触子６１、６２を有し、一方の接触子６１が半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の上面に接触され、他方の接触子６２がチャックテーブル５２の上面に接触されている。そして、２つの接触子６１、６２の高さの差分から研削深さが制御される。また、接触子６１は、ノッチ９０を避けるようにして半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の上面の内側寄りに接触されている（図７（ｃ）、（ｄ）参照）。

支柱部５４は、一対の斜面を有する上面視ベース状に形成され、この一対の斜面にはチャックテーブル５２の上方において荒研削ユニット４５および仕上げ研削ユニット４６を移動させる研削ユニット移動機構６４、６５が設けられている。研削ユニット移動機構６４は、支柱部５４に対してボールねじ式の移動機構によりＲ１方向に移動するＲ軸テーブル６７と、Ｒ軸テーブル６７に対してボールねじ式の移動機構により上下方向に移動するＺ軸テーブル７１とを有している。Ｚ軸テーブル７１には、前面に取り付けられた支持部７４を介して荒研削ユニット４５が支持されている。また、研削ユニット移動機構６５も、研削ユニット移動機構６４と同様の構成を有し、仕上げ研削ユニット４６が支持されている。

荒研削ユニット４５は、図示しないスピンドルの下端に着脱自在に装着された研削砥石７３を有している。研削砥石７３は、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成されている。また、研削砥石７３は、薄型円筒状に形成されており、リング状の研削面を有している。なお、仕上げ研削ユニット４６は、荒研削ユニット４５と同様の構成を有しているが、研削砥石７３として粒度が細かいものを使用している。

そして、荒研削ユニット４５は、研削ユニット移動機構６４により研削砥石７３の半導体ウェーハＷに対する半径方向に位置調整され、接触式センサ５８により補強用凸部９８の研削量を監視しつつＺ軸方向に研削送りされる。

ここで、図４を参照して、撮像部による半導体ウェーハの撮像処理について説明する。図４は、撮像部による半導体ウェーハの撮像処理の説明図である。

図４（ａ）に示すように、仮置きテーブル２４に半導体ウェーハＷが仮置きされていない初期状態では、撮像部２５は仮置きテーブル２４の径方向外側の退避位置に位置している。この状態から、図４（ｂ）に示すように、搬入搬出アーム１４に保持された半導体ウェーハＷが仮置きテーブル２４の上面に仮置きされると、撮像部２５が半導体ウェーハＷの外周部を撮像する撮像位置に移動する。

撮像部２５が撮像位置に移動すると、図４（ｃ）に示すように、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部が撮像部２５の撮像範囲に含まれる。そして、撮像部２５により半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部が撮像され、撮像された画像データは制御部１９に出力される。撮像部２５による撮像が完了すると、撮像部２５は退避位置に移動して初期状態となる。

図５を参照して、制御部による半導体ウェーハの内周縁部中心およびウェーハ中心の算出処理について説明する。図５は、撮像部により撮像された画像データである。なお、以下の説明では、便宜上、半導体ウェーハＷの内周縁部中心とウェーハ中心とが一致しない例を挙げて説明する。

制御部１９に出力された画像データは、制御部１９によりエッジ検出処理が行われ、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部を示す曲線が得られる。半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部の曲線が得られると、内周縁部の曲線から任意にＡ点、Ｂ点、Ｃ点の座標が抽出され、外周縁部の曲線から任意にＤ点、Ｅ点、Ｆ点の座標が抽出される。

そして、Ａ点とＢ点とを結ぶ線分に垂直な２等分線とＡ点とＣ点とを結ぶ線分に垂直な２等分線との交点７５が半導体ウェーハＷの内周縁部中心として算出される。一方、Ｄ点とＥ点とを結ぶ線分に垂直な２等分線とＤ点とＦ点とを結ぶ線分に垂直な２等分線との交点７６が半導体ウェーハＷのウェーハ中心として算出される。

なお、本実施の形態では、補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部の曲線を検出した後、３点を検出したが、補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部の曲線を検出することなく、直に３点を検出する構成としてもよい。これにより、検出処理量を減少させて算出速度を向上させることが可能となる。

図６を参照して、チャックテーブルに対する半導体ウェーハの位置合わせ処理について説明する。図６は、チャックテーブルに対する半導体ウェーハの位置合わせ処理の説明図である。

図６に示すように、制御部１９はＸ軸とＹ軸とからなる直交平面座標系を有しており、この直交平面座標系には、予め記憶されたチャックテーブル５２の保持面中心の座標７９および半導体ウェーハＷの内周縁部中心の座標７７、ウェーハ中心の座標７８が設定されている。そして、制御部１９によりチャックテーブル５２の保持面中心の座標７９と半導体ウェーハＷの内周縁部中心の座標７７との差分に基づいて、ウェーハ供給部１７の回動軸３１の前後方向の移動量および回動量、伸縮アーム３２の伸縮量が算出される。

ウェーハ供給部１７は、仮置きテーブル２４の上方に位置した状態から、回動軸３１を下動させて吸着保持部３３により加工前の半導体ウェーハＷを吸着保持して上動する。次に、ウェーハ供給部１７は、制御部１９に算出された回動軸３１の前後方向の移動量および回動量に応じて回動軸３１を駆動する。次に、ウェーハ供給部１７は、制御部１９に算出された伸縮アーム３２の伸縮量に応じて伸縮アーム３２を駆動し、半導体ウェーハＷをチャックテーブル５２の上方に位置させる。次に、ウェーハ供給部１７は、回動軸３１を下動させて、吸着保持部３３の吸着を解除する。このようにして、半導体ウェーハＷは、内周縁部中心が保持面中心に位置合わせされてチャックテーブル５２に載置される。

この構成により、チャックテーブル５２の保持面中心に半導体ウェーハＷの内周縁部中心が精度良く位置合わせされると、接触式センサ５８の接触子６１を半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の上面に周方向に沿って連続的に接触させることが可能となる。具体的には、図７（ａ）に示すように、接触子６１がノッチ９０を避けるように補強用凸部９８の上面の内側寄りに接触しているため、チャックテーブル５２の保持面中心に半導体ウェーハＷの内周縁部中心が一致していないと、図７（ｂ）に示すようにチャックテーブル５２が回転すると接触子６１が補強用凸部９８の上面から外れてしまう。

しかし、図７（ｃ）に示す本実施の形態のように、チャックテーブル５２の保持面中心に半導体ウェーハＷの内周縁部中心が一致していれば、図７（ｄ）に示すように、接触子６１が補強用凸部９８の上面の内側寄りに接触した状態でチャックテーブル５２が回転しても、接触子６１が補強用凸部９８の上面から外れることがない。よって、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の上面に接触式センサ５８の接触子６１を接触させて、補強用凸部９８の除去量を監視しながら精度良く補強用凸部９８を研削することが可能となる。

図８を参照して、スピンナー洗浄テーブルに対する半導体ウェーハの位置合わせ処理について説明する。図８は、スピンナー洗浄テーブルに対する半導体ウェーハの位置合わせ処理の説明図である。

図８に示すように、制御部１９はＸ軸とＹ軸とからなる直交平面座標系を有しており、この直交平面座標系には、予め記憶されたスピンナー洗浄テーブル４１の載置面中心の座標８０および半導体ウェーハＷのウェーハ中心の座標７８が設定されている。このときの半導体ウェーハＷのウェーハ中心の座標７８は、半導体ウェーハＷが仮置きテーブル２４に載置されている状態での座標ではなく、半導体ウェーハＷがチャックテーブル５２に載置された状態での座標を示している。すなわち、半導体ウェーハＷを仮置きテーブル２４からチャックテーブル５２まで移動させたときの移動量分だけ、図６における半導体ウェーハＷのウェーハ中心の座標７８を移動させた後の座標を示している。

そして、制御部１９によりスピンナー洗浄テーブル４１の載置面中心の座標８０と半導体ウェーハＷのウェーハ中心の座標７８との差分に基づいて、ウェーハ回収部１８の回動軸３１の前後方向の移動量および回動量、伸縮アーム３２の伸縮量が算出される。ウェーハ回収部１８は、ウェーハ供給部１７と同様に、制御部１９の算出結果に応じて制御され、半導体ウェーハＷのウェーハ中心がスピンナー洗浄テーブル４１の載置面中心に位置合わせてスピンナー洗浄テーブル４１に載置される。

このように、スピンナー洗浄テーブル４１の載置面中心に加工後の半導体ウェーハＷのウェーハ中心が精度良く位置合わせされると、半導体ウェーハＷがスピンナー洗浄テーブル４１に対して偏心して高速回転されることがない。また、半導体ウェーハＷがスピンナー洗浄テーブル４１に載置された状態で、吸着面４２ａが露出することがなく、露出した吸着面４２ａを介して吸引源に洗浄水が吸引されることが抑制される。

図９を参照して、研削装置による研削動作の流れについて説明する。図９は、研削装置による研削動作の動作フローである。

図９に示すように、搬入搬出アーム１４によりカセット２から加工前の半導体ウェーハＷが取り出され、仮置きテーブル２４に仮置きされる（ステップＳ０１）。次に、撮像部２５により半導体ウェーハＷが撮像され、撮像された画像データが制御部１９に出力される（ステップＳ０２）。次に、制御部１９により入力された画像データに基づいて半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心の座標がそれぞれ算出される（ステップＳ０３）。

次に、算出された半導体ウェーハＷの内周縁部中心の座標および予め記憶されたチャックテーブル５２の保持面中心の座標に基づいて、ウェーハ供給部１７により半導体ウェーハＷの内周縁部中心がチャックテーブル５２の保持面中心に一致するようにして半導体ウェーハＷがチャックテーブル５２に載置される（ステップＳ０４）。次に、ターンテーブル５３が１２０度回転してチャックテーブル５２に載置された半導体ウェーハＷが荒研削位置に移動され、荒研削ユニット４５により半導体ウェーハＷの補強用凸部９８が荒研削される（ステップＳ０５）。次に、さらにターンテーブル５３が１２０度回転してチャックテーブル５２に載置された半導体ウェーハＷが仕上げ研削位置に移動され、仕上げ研削ユニット４６により半導体ウェーハＷの補強用凸部９８が仕上げ研削される（ステップＳ０６）。

次に、ターンテーブル５３が１２０度回転してチャックテーブル５２に載置された半導体ウェーハＷがウェーハ載せ換え位置に移動される（ステップＳ０７）。次に、算出された半導体ウェーハＷのウェーハ中心の座標および予め記憶されたスピンナー洗浄テーブル４１の載置面中心の座標に基づいて、ウェーハ回収部１８により半導体ウェーハＷのウェーハ中心がスピンナー洗浄テーブル４１の載置面中心に一致するようにして半導体ウェーハＷがスピンナー洗浄テーブル４１に載置される（ステップＳ０８）。次に、スピンナー洗浄テーブル４１において半導体ウェーハＷがスピンナー洗浄され（ステップＳ０９）、搬入搬出アーム１４により洗浄後の半導体ウェーハＷがスピンナー洗浄テーブル４１からカセット２に収容される。

以上のように、本実施の形態に係る位置合わせ機構によれば、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部中心の座標が算出され、この算出された内周縁部中心の座標と記憶されたチャックテーブル５２の保持面中心の座標とに基づいて半導体ウェーハＷがチャックテーブル５２に載置されるため、チャックテーブル５２の保持面中心に半導体ウェーハＷの内周縁部中心を精度よく位置合わせすることが可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態に係る位置合わせ機構は、上述した第１の実施の形態に係る位置合わせ機構とウェーハ供給部に半導体ウェーハを保持した状態で撮像する点についてのみ相違する。したがって、特に相違点についてのみ説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るウェーハ供給部の部分拡大図である。

図１０に示すように、ウェーハ供給部９０は、第１の実施の形態に記載された吸着保持部３３の代わりに保持機構８１を備えている。保持機構８１は、半導体ウェーハＷの外周縁部を保持する３つの保持ローラ８２と、各保持ローラ８２を半径方向に移動させるローラ移動部８３とから構成されている。ローラ移動部８３は、フランジ部８４を介して伸縮アーム９１の先端に支持されており、フランジ部８４に回動可能に設けられた回動プレート８５と、回動プレート８５の回動を直線移動に変換して各保持ローラ８２に伝達する３つのリンク８６および支持プレート８７とを有している。

各保持ローラ８２は、半導体ウェーハＷに接する外周面が上下２つのテーパ面によりＶ字状に形成されている。この保持ローラ８２の外周面は、フッ素樹脂等の低摩擦材料により形成されている。支持プレート８７は、半導体ウェーハＷよりも外形が大きな円盤状であり、周方向の等間隔に半径方向に延びる３つの長孔８７ａが形成されている。この長孔８７ａは、保持ローラ８２の上面に突設された図示しない支持軸が下方から挿通され、保持ローラ８２の移動方向を半径方向に規制している。

各リンク８６は、直線状の板材であり、一端が保持ローラ８２の支持軸に回動可能に連結され、他端が回動プレート８５に回動可能に連結されている。回動プレート８５は、円盤部８５ａと、円盤部８５ａから周方向の等間隔に半径方向に延びる３つの腕部８５ｂとを有している。円盤部８５ａは、フランジ部８４に回動可能に支持され、各腕部８５ｂの先端は各リンク８６に回動可能に連結されている。また、回動プレート８５は、図示しない駆動部に接続されており、駆動部の駆動により回動される。

そして、保持機構８１は、半導体ウェーハＷを保持しない初期状態においては、回動プレート８５の腕部８５ｂおよびリンク８６が一直線となり、保持ローラ８２が半径方向外側に位置される。この初期状態から回動プレート８５が回動されると、回動プレート８５の回動が、リンク８６および支持プレート８７の長孔８７ａにより直線移動に変換され、保持ローラ８２が半径方向内側に移動され、半導体ウェーハＷを保持可能となる。

また、支持プレート８７の上面には、撮像部８９が設けられており、この撮像部８９により保持機構８１に半導体ウェーハＷを保持した状態で撮像が可能となる。また、支持プレート８７には撮像部８９用の長孔８７ｂが形成され、この長孔８７ｂにより撮像部８９の撮像位置が調整可能となる。

以上のように、本実施の形態に係る位置合わせ機構によれば、ウェーハ供給部９０に撮像部８９が設けられているため、半導体ウェーハＷを撮像しながらチャックテーブル５２に供給することができる。したがって、研削装置１において半導体ウェーハＷのチャックテーブル５２に対する供給速度を高めることが可能となる。

なお、上記した各実施の形態においては、撮像部２５、８９により半導体ウェーハＷの補強用凸部９８を撮像して、補強用凸部９８の画像データから任意の３点を抽出して検出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。半導体ウェーハＷの内周縁部および外周縁部から任意の３点を検出する構成であればよく、光学的に検出する構成としてもよい。例えば、図１１に示すように、発光素子９３と受光素子９４とを横並びに配置した反射式のフォトセンサ９２を用いて、半導体ウェーハＷの補強用凸部９８の内周縁部および外周縁部から任意の３点をそれぞれ検出するようにする。

また、上記した各実施の形態においては、ウェーハ供給部１７、９０の移動を制御して半導体ウェーハＷの内周縁部中心をチャックテーブル５２のウェーハ中心に位置合わせする構成としたが、この構成に限定されるものではない。半導体ウェーハＷの内周縁部中心を算出して、この内周縁部中心と制御部１９に予め記憶されたチャックテーブル５２のウェーハ中心とに基づいて位置合わせされる構成であればどのような構成としてもよい。例えば、仮置きテーブル２４上やチャックテーブル５２上で位置合わせする構成としてもよい。

また、上記した各実施の形態においては、半導体ウェーハＷの内周縁部および外周縁部を同時に撮像する構成としたが、別々に撮像する構成としてもよい。また、半導体ウェーハＷの内周縁部中心とウェーハ中心との偏心量が小さければ、半導体ウェーハＷの内周縁部のみを撮像して半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心を算出する構成としてもよい。

また、上記した各実施の形態においては、１箇所のみ撮像して半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心を算出する構成としたが、複数個所を撮像するようにしてもよい。これにより、複数個所で撮像された画像データに基づいて半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心が算出されるため、算出精度を向上させることができる。

また、上記した各実施の形態においては、制御部１９により半導体ウェーハＷの内周縁部および外周縁部の任意の３点を検出して半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心を算出する構成としたが、この構成に限定されるものではない。半導体ウェーハＷの内周縁部中心を算出可能であれば、どのような計算方法でもよい。例えば、画像データから得られた内周縁部および外周縁部の曲線からそれぞれ２点を検出し、この２点からの各曲線に対する法線の交点を半導体ウェーハＷの内周縁部中心およびウェーハ中心とすることも可能である。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明は、円盤状の外周領域に補強用凸部を形成したワークにおいて、補強用凸部の内周縁部中心を保持テーブルの中心に精度良く位置合わせすることができるという効果を有し、特に半導体ウェーハの研削加工する位置合わせ機構、研削装置、位置合わせ方法および研削方法に有用である。

本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、加工前の半導体ウェーハの外観斜視図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、研削装置の外観斜視図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、研削装置の部分拡大図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、撮像部による半導体ウェーハの撮像処理の説明図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、撮像部により撮像された画像データである。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、チャックテーブルに対する半導体ウェーハの位置合わせ処理の説明図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、接触式センサによる検出状態を示す図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、スピンナー洗浄テーブルに対する半導体ウェーハの位置合わせ処理の説明図である。 本発明に係る研削装置の第１の実施の形態を示す図であり、研削装置による研削動作の動作フローである。 本発明に係る研削装置の第２の実施の形態を示す図であり、ウェーハ供給部の部分拡大図である。 本発明に係る研削装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 研削装置
４ 搬入搬出ユニット（位置合わせ機構）
５ 凸部除去ユニット（研削機構）
１５ 仮置き部
１６ スピンナー洗浄部
１７ ウェーハ供給部（位置合わせ載置部）
１８ ウェーハ回収部（洗浄用載置部）
１９ 制御部（内周縁部位置データ取得部、内周縁部中心位置データ算出部、保持面中心位置データ記憶部、位置合わせ載置部、載置面中心位置データ記憶部、洗浄用載置部）
２４ 仮置きテーブル
２５ 撮像部（内周縁部位置データ取得部）
３１ 回動軸
３２ 伸縮アーム
４１ スピンナー洗浄テーブル
４２ 載置面
４２ａ 吸着面
４５ 荒研削ユニット
４６ 研削ユニット
５２ チャックテーブル（保持テーブル）
５６ 保持面
５６ａ 吸着面
５８ 接触式センサ
６１、６２ 接触子
７３ 研削砥石
９６ デバイス形成領域
９７ 外周領域
９８ 補強用凸部
Ｗ 半導体ウェーハ（ワーク）

Claims (8)

1. 表面にデバイスが形成されるデバイス形成領域と前記デバイス形成領域の周囲の外周領域とを有し、裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を除去して、裏面の前記外周領域に対応する領域から補強用凸部が突出するように形成されたワークの前記補強用凸部の内周縁部の位置データを取得する内周縁部位置データ取得部と、
   前記補強用凸部の内周縁部の位置データに基づいて、前記補強用凸部の内周縁部に画成された内周の中心を示す内周縁部中心の位置データを算出する内周縁部中心位置データ算出部と、
   前記ワークが保持される保持テーブルの保持面の中心を示す保持面中心の位置データを記憶する保持面中心位置データ記憶部と、
   前記内周縁部中心の位置データと前記保持面中心の位置データとに基づいて、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせすると共に、前記ワークを前記保持面に載置する位置合わせ載置部とを備えたことを特徴とする位置合わせ機構。
2. 前記ワークが仮置きされた状態で回転可能な仮置きテーブルを備え、
   前記内周縁部位置データ取得部は、前記仮置きテーブルを回転させて前記補強用凸部の内周縁部の位置データを取得することを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ機構。
3. 前記内周縁部中心位置データ算出部は、前記補強用凸部の内周縁部の位置データから３点を抽出してＡ点、Ｂ点、Ｃ点とした場合に、前記Ａ点および前記Ｂ点を結ぶ線分の垂直２等分線と前記Ａ点および前記Ｃ点を結ぶ線分の垂直２等分線との交点を、前記内周縁部中心の位置データとして算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置合わせ機構。
4. 前記内周縁部位置データ取得部は、前記補強用凸部の内周縁部を撮像して、撮像して得られた画像データを前記補強用凸部の内周縁部の位置データとして取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の位置合わせ機構。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の位置合わせ機構と、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせした状態で、前記ワークの補強用凸部を研削する研削機構とからなる研削装置。
6. 前記研削機構により補強用凸部が研削された研削済みのワークが載置される載置面を有し、前記研削済みのワークをスピンナー洗浄するためのスピンナー洗浄テーブルと、
   前記保持テーブルの保持面から前記研削済みのワークを前記スピンナー洗浄テーブルの載置面に載置する洗浄用載置部と、
   前記載置面の中心を示す載置面中心の位置データを記憶する載置面中心位置データ記憶部とを備え、
   前記内周縁部位置データ取得部は、前記補強用凸部の内周縁部の位置データと共に、前記補強用凸部の外周縁部の位置データを取得し、
   前記内周縁部中心位置データ算出部は、前記内周縁部中心の位置データと共に、前記補強用凸部の外周縁部の位置データに基づいて、前記ワークの中心を示すワーク中心の位置データを算出し、
   前記洗浄用載置部は、前記ワーク中心の位置データと前記載置面中心の位置データとに基づいて、前記載置面中心に前記ワーク中心を位置合わせすると共に、前記ワークを前記載置面に載置することを特徴とする請求項５に記載の研削装置。
7. 表面にデバイスが形成されるデバイス形成領域と前記デバイス形成領域の周囲の外周領域とを有し、裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を除去して、裏面の前記外周領域に対応する領域から補強用凸部が突出するように形成されたワークから前記補強用凸部の内周縁部の位置データを取得するステップと、
   前記補強用凸部の内周縁部の位置データに基づいて、前記補強用凸部の内周縁部に画成された内周の中心を示す内周縁部中心の位置データを算出するステップと、
   予め記憶した前記ワークを保持する保持テーブルの保持面の中心を示す保持面中心の位置データと前記内周縁部中心の位置データとに基づいて、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせすると共に、前記ワークを前記保持面に載置するステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。
8. 請求項７に記載された位置合わせ方法の各ステップと、前記保持面中心に前記内周縁部中心を位置合わせした状態で、前記ワークの補強用凸部を研削するステップとを有することを特徴とする研削方法。

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