JP2014154774A - 加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの裏面に研削によって円形凹部を形成するにあたり、研削屑や砥粒等の異物が円形凹部内に滞留するおそれを低減することができる加工方法を提供する。
【解決手段】回転する保持テーブル１０上に保持したウェーハ１の裏面１ｂの半径領域に回転する研削ホイール２４の環状に配列された研削砥石２５を当接させて研削し、該裏面１ｂに円形凹部１ｃを形成するとともに該円形凹部１ｃを囲繞する環状凸部１ｄを形成する際に、研削ホイール２４の外側から円形凹部１ｃ内に研削液とは別に異物除去流体Ｆを供給することで、円形凹部１ｃ内に滞留しようとする異物を円形凹部１ｃ外に排出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハの裏面を研削して、裏面側に円形凹部と該円形凹部を囲繞した環状凸部とを形成するウェーハの加工方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、シリコンやガリウムヒ素等の半導体材料からなる円板状ウェーハの表面に、格子状の分割予定ラインが設定され、この分割予定ラインで囲まれた多数の矩形状のデバイス領域に、ＩＣやＬＳＩ等の電子回路を有するデバイスが形成される。そしてこのウェーハは、裏面が研削されて設定厚さに薄化されるなどの所定の工程を経てから、分割予定ラインに沿って切断されることにより、多数のチップ状のデバイスに分割される。このようにして得られたデバイスは、樹脂やセラミックでパッケージングされ、各種電子機器に実装される。近年では、電子機器の小型化・軽量化に伴い、ウェーハは厚さが例えば１００μｍ以下といったようにきわめて薄く加工される場合がある。

ところで、ウェーハを薄化すると剛性が低下してハンドリングが困難になる。そこで、ウェーハの裏面に対し外周部を残して除去する研削を施して、裏面側に円形凹部を形成するとともに外周部に肉厚の環状凸部を補強部として残存させ、ウェーハ全体を断面凹状に加工してハンドリングの問題を解決する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００７−０１９４６１号公報

ところで、ウェーハを研削した際には、ウェーハから研削屑が生じ、また、研削ホイールの研削砥石からは磨耗によって砥粒が脱粒する。上記のようにウェーハの裏面に円形凹部を形成するように研削した場合、これら研削屑や砥粒は円形凹部から排除されにくく滞留することになる。すると、裏面を研削している研削砥石が、円形凹部内に滞留するこれら研削屑や砥粒をかみ込んでしまうという現象が生じ、その場合には、ウェーハの裏面にスクラッチが発生するおそれがある。特に、脱粒した砥粒が例えば♯３２０と比較的大きい場合にはスクラッチが深く形成されてしまうため、スクラッチが形成された後に研削を続けても十分にスクラッチを除去することができずスクラッチがウェーハに残存してしまう。ウェーハに残存じたスクラッチはウェーハの抗折強度を低下させる要因となる上、スクラッチを起点にクラックが発生してウェーハの破損を招くおそれもある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウェーハの裏面に研削によって円形凹部を形成するにあたり、研削屑や砥粒等の異物が円形凹部内に滞留するおそれを低減することができる加工方法を提供することにある。

本発明の加工方法は、ウェーハの表面側を保持テーブルで保持してウェーハの裏面を露出させるウェーハ保持ステップと、ウェーハを保持した前記保持テーブルを回転させるとともに、ウェーハより小径の環状に研削砥石が配設された研削ホイールを回転させつつウェーハの裏面に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることでウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する研削ステップと、を備え、前記研削ステップでは、少なくとも前記研削ホイールの内部から前記研削ホイールとウェーハとに研削液を供給しつつ研削を遂行するとともに、該研削ホイールの外側から前記研削砥石で研削されて形成される前記円形凹部内に異物除去流体を供給しつつ研削を実施することを特徴とする。

本発明によれば、ウェーハの裏面に円形凹部を形成する研削中に、該円形凹部内に異物除去流体を供給することにより、研削で発生した研削屑や研削砥石から脱粒した砥粒等の異物は異物除去流体の流れにのって円形凹部内から排出される。このため、研削砥石が異物をかみ込んでウェーハ裏面にスクラッチが発生することが抑えられる。また、研削中に円形凹部内の異物を除去するため、例えば研削の後に異物を除去する場合と比較すると加工時間を短縮することができる。

本発明においては、前記研削ステップでは、前記異物除去流体は前記保持テーブルの回転に対向する方向に向かって供給されることを好ましい形態とする。

また、本発明は、前記保持テーブルは、回転軸を中心とした双凹形に形成されるとともに、その頂点から外周に向かう半径領域において前記研削ホイールで研削が施され、前記異物除去流体は、前記研削ホイールの外側で、かつ、該研削ホイールでウェーハが研削される前記半径領域側において供給される形態を含む。

また、本発明は、前記研削ステップを実施した後、ウェーハを保持した前記保持テーブルを回転させるとともに、前記研削ホイールよりも小粒径の砥粒を含みウェーハより小径の仕上げ研削ホイールを回転させつつウェーハの裏面に形成された前記円形凹部に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることで該円形凹部を仕上げ研削する仕上げ研削ステップをさらに備える形態を含む。
また、本発明は、前記異物除去流体は、研削液と同一の液体である形態を含む。

本発明の加工方法によれば、ウェーハの裏面に研削によって円形凹部を形成するにあたり、研削屑や砥粒等の異物が円形凹部内に滞留するおそれを低減することができる加工方法が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る加工方法で裏面研削されるウェーハおよびウェーハ裏面に貼着される保護部材の（ａ）斜視図、（ｂ）ウェーハ裏面に保護部材が貼着された状態の断面図である。 一実施形態の加工方法を好適に実施する研削装置を示すとともに、同加工方法の（ａ）ウェーハ保持ステップ、（ｂ）研削ステップを示す斜視図である。 同加工方法のウェーハ保持ステップを示す断面図である。 研削装置の保持テーブルの保持面の形状の詳細を示す断面図である。 ウェーハが保持される保持テーブルと研削ホイールとの水平方向の位置関係を示す平面図である。 一実施形態の加工方法の研削ステップを示す断面図である。 研削ステップにおいて研削砥石の外周面とウェーハの環状凸部の内周壁との境界部分に冷却液を供給している状態を示す断面図である。 円形凹部内への異物除去流体の供給方向による異物除去効果を確認する実施例であって、ウェーハの回転方向に対向する方向がもっともよいことを示す実施例である。 円形凹部内への異物除去流体の供給方向がウェーハの回転方向に対向する方向の実施例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］ウェーハ
図１の符号１は一実施形態で裏面に研削加工が施される円板状のウェーハを示している。ウェーハ１は、厚さが例えば数百μｍ程度の半導体ウェーハ等である。ウェーハ１の表面１ａには、多数の矩形状のデバイス２が配設されている。デバイス２は格子状の分割予定ライン３によって区画された多数の矩形領域の表面に、例えばＩＣやＬＳＩからなる電子回路が形成されることで設けられている。

ウェーハ１の裏面研削加工を実施するにあたっては、デバイス２を保護するために表面１ａ全面に円板状の保護部材５を貼着する。保護部材５は例えば樹脂製の基材の片面に粘着層が形成されたものなどが用いられ、粘着層にウェーハ１の表面１ａが貼着される。ウェーハ１の裏面１ｂは、表面１ａ側の多数のデバイス２が形成されたデバイス形成領域に対応する円形状部分が研削されて所定厚さまで薄化される。したがって裏面研削により裏面１ｂにはデバイス形成領域に対応した円形状部分に円形凹部が形成されるとともに、外周部に該円形凹部を囲繞する環状凸部が形成される。以下、本実施形態に係るウェーハ１の裏面研削の加工方法を説明する。

［２］加工方法
はじめに、図２（ａ）および図３に示すようにウェーハ１を研削装置の保持テーブル１０で保持する。ウェーハ１は、図３に示すように保護部材５を介して表面１ａ側を保持テーブル１０の上面に載置して保持し、被研削面である裏面１ｂを露出させる（ウェーハ保持ステップ）。

図２に示すように研削装置は、保持テーブル１０と、保持テーブル１０上に配設された研削手段２０とを具備している。

図３に示すように、保持テーブル１０は、ステンレス等の金属からなる枠体１１の上面に多孔質体で形成された円板状の保持部１２が嵌合された構成のもので、鉛直方向に延びる回転軸１０ａを中心に回転可能に支持され、図示せぬ回転駆動手段によって回転駆動される。

多孔質体からなる保持部１２はウェーハ１と同程度の直径を有しており、ウェーハ１は保持部１２の上面である水平な保持面１３に同心状に載置されて保持される。保持部１２の下面と枠体１１との間には隙間１４が形成され、枠体１１の中心には、隙間１４を介して保持部１２に連通する吸引路１５が形成されている。吸引路１５には、吸引源１６に連通する吸引管１７が接続されており、吸引管１７の途中には電磁切替弁１８が介在している。吸引源１６を運転して電磁切替弁１８を開とすることで保持面１３には負圧が発生し、この負圧作用でウェーハ１は保持面１３に保護部材５を介して吸引保持される。

保持テーブル１０の保持面１３は厳密には平坦ではなく、図４に示すように（図４は保持面１３の形状を誇張して図示している）、断面形状が回転軸を中心とした双凹形に形成されている。すなわち保持面１３の中心には頂点１３ａが形成され、この頂点１３ａの周囲であって頂点１３ａから外周縁１３ｂに向かう半径領域に、周方向に沿ったごく浅い溝状の凹部１３ｃが形成されている。この場合、頂点１３ａと外周縁１３ｂとの高さは同程度とされ、半径領域における凹部１３ｃの断面形状は左右対称に形成されている。なお、保持面１３の寸法としては、例えば直径が１００ｍｍ程度で、凹部１３ｃの深さは数μｍ程度とされる。

保持テーブル１０の保持面１３に保護部材５を介して吸引保持されるウェーハ１は、保持面１３の形状に追従して変形する。すなわちウェーハ１の上面（裏面１ｂ）は保持面１３と同形状の双凹形の状態に変形する。

ウェーハを保持テーブル１０上に吸引保持したら、次いで、保持テーブル１０を回転させてウェーハ１を自転させ、ウェーハ１の露出する裏面１ｂに対し、図２（ｂ）に示すように研削手段２０を下降させて研削手段２０が備える研削ホイール２４の研削砥石２５を回転状態で当接させることにより、図５および図６に示すように裏面１ｂに円形凹部１ｃを形成するとともに円形凹部１ｃを囲繞する環状凸部１ｄを形成する（研削ステップ）。そしてこの研削ステップ中においては、少なくとも研削ホイール２４の内部から研削ホイール２４とウェーハ１とに研削液を供給しつつ研削を遂行し、さらに図６に示すように研削ホイール２４の外側から、研削砥石２５で研削されて形成される円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆを供給しつつ研削を実施する。

図２に示すように、研削手段２０は上下動可能に支持された円筒状のハウジング２１を有している。ハウジング２１内には、回転軸線が鉛直方向に延び、下端部がハウジング２１から下方に突出するスピンドル２２が回転可能に支持され、スピンドル２２の下端部に円板状の研削ホイール２４がスピンドル２２と同心状に固定されている。ハウジング２１内には、スピンドル２２とともに研削ホイール２４を高速回転させる図示しないスピンドルモータが内蔵されている。

図４に示すように、研削ホイール２４は、スピンドル２２の下端部に形成されたフランジ２３に着脱可能に固定されている。研削ホイール２４の下面外周部には、複数の研削砥石２５が環状に配列されて固定されている。研削砥石２５は被研削物であるウェーハ１の材質に応じたものが用いられ、例えば、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て成形したダイヤモンド研削砥石等が用いられる。

図５に示すように複数の研削砥石２５の回転軌跡２５Ａの直径はウェーハ１の半径程度に設定されており、研削手段２０は保持テーブル１０に対し、研削砥石２５が保持面１３における頂点１３ａ（保持テーブル１０の回転中心１０ａと同位置）すなわちウェーハ１の回転中心を通過し、かつ、ウェーハ１の上記デバイス形成領域の外周縁（形成される円形凹部１ｃと環状凸部の境界）に接する位置に位置付けられている。研削ホイール２４の内側には研削中においてウェーハ１の裏面１ｂおよび研削砥石２５に研削液を供給する図示しない研削液供給ノズルが配設されている。

また、保持テーブル１０の保持面１３が図２に示すように断面が双凹形に形成されており、ウェーハ１はこの保持面形状に倣って変形した状態に該保持面１３に吸引保持される。このため、図５に示すように回転する研削砥石２５が実際に研削する加工点２５ａは斜線で示す半円弧部分となる。すなわちこの半円弧部分の加工点２５ａの研削砥石２５がウェーハ１の裏面１ｂの半径領域に当接し、ウェーハ１が回転することで円形凹部１ｃが形成される。なお、図示例では加工点２５ａは保持テーブル１０の矢印Ｔで示す回転方向の後ろ側（図５で左側）であるが、この反対側である保持テーブル１０の回転方向の前側（図５で右側）に設定されてもよい。

また、図２に示すように保持テーブル１０の周囲の所定位置には、研削砥石２５で研削されてウェーハの裏面１ｂに形成される円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆを供給する異物除去流体供給ノズル３０が配設されている。異物除去流体供給ノズル３０の先端は例えばφ１〜３ｍｍ程度の吐出口に形成され、研削によってウェーハ１の裏面１ｂに形成される円形凹部１ｃに向かって延びている。異物除去流体供給ノズル３０は供給管３１を介して異物除去流体供給源３２に連通されている。供給管３１の途中には電磁切替弁３３が介在しており、異物除去流体供給源３２を運転して電磁切替弁３３を開とすることで、異物除去流体供給ノズル３０から円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆが噴出状態で供給される。

図２（ｂ）および図６に示すように上記研削ステップでは、保持テーブル１０と同方向に研削ホイール２４を回転させる（矢印Ｇ方向）とともに研削手段２０を下降させることで、自転しているウェーハ１の裏面１ｂの半径領域に回転する研削ホイール２４の研削砥石２５を当接させ、円形凹部１ｃを形成するとともに環状凸部１ｄを形成する。研削中においては、研削ホイール２４内の上記研削液ノズルからウェーハ１と研削砥石２５に研削液を供給し、同時に、上記異物除去流体供給ノズル３０から円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆを供給する。研削液および異物除去流体Ｆは特に限定されず適宜なものが選択されるが、例えば双方とも同一で純水等が用いられる。なお、図示例では研削ホイール２４と保持テーブル１０の回転方向は反時計回りであるが、双方の回転方向はこれに限られず時計回りでもよく、また、双方の回転方向が互いに異なっていてもよい。

以上の方法でウェーハ１の裏面１ｂに円形凹部１ｃおよび環状凸部１ｄを形成していく。円形凹部１ｃの領域の厚さは図示しない厚さ測定器で測定され、その厚さが所定厚さに到達したら、研削手段２０を上方に退避させ、研削を終える。研削を終えたウェーハ１は、円形凹部１ｃの周囲の環状凸部１ｄをハンドリングして保持テーブル１０から搬出され、次の工程に送られる。

［３］一実施形態の作用効果
上記一実施形態の加工方法によれば、ウェーハ１の裏面１ｂに円形凹部１ｃを形成する研削中において円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆを供給することにより、研削で発生した研削屑や研削砥石２５から脱粒した砥粒等の異物は異物除去流体の流れにのって円形凹部１ｃ内から排出される。このため、研削砥石２５が異物をかみ込んでウェーハの裏面１ｂにスクラッチが発生することが抑えられる。また、研削中に円形凹部１ｃ内の異物を除去するため、例えば研削の後に異物を除去する場合と比較すると加工時間を短縮することができる。

なお、異物除去流体Ｆとしては上記純水等の液体の他に、異物を除去可能なものであれば適宜なものでよく、例えば圧縮したエアを噴出して異物を除去してもよい。また、裏面１ｂ研削の際には、図７に示すように研削ホイール２４の外側から研削砥石２５の外周面、および該外周面で形成される環状凸部１ｄの内周壁との境界部分に、別途冷却液を冷却液供給ノズル４０から供給するようにしてもよい。このように冷却液Ｃを供給することにより、研削砥石２５の外周側、特に磨耗しやすい研削砥石２５の下端角部の磨耗を抑えることができる。この場合の冷却液Ｃは研削液と同じものでもよく、例えば純水等が用いられる。

上記実施形態では、研削工程を１回として説明しているが、研削工程を粗研削と仕上げ研削の２回に分けて実施してもよい。その場合、粗研削の際は研削ホイール２４の研削砥石２５が例えば♯３２０程度の粗さのものを用い、形成される円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆを供給して研削で発生する研削屑や研削砥石２５から脱粒した砥粒等の異物を除去する。粗研削の際には異物が発生しやすく、異物除去流体Ｆの供給は有効である。その後の仕上げ研削においては、粗研削用の研削ホイール２４よりも小粒径の砥粒を含む研削砥石を装着した同サイズの研削ホイールを、粗研削で形成された円形凹部１ｃに当接させて円形凹部１ｃを仕上げ研削する（仕上げ研削ステップ）。仕上げ研削の際には、異物の発生が見込まれる場合には異物除去流体Ｆを円形凹部１ｃ内に供給し、異物の発生が見込まれない場合には特に異物除去流体Ｆを円形凹部１ｃ内に供給する必要はない。

「異物除去流体の供給方向について」
本発明は研削ステップ中においてウェーハ裏面に形成される円形凹部内に異物除去流体を供給しながら研削することを骨子とするが、円形凹部内に供給する異物除去流体の供給方向としては、保持テーブルの回転に対向する方向であることを好ましい形態としている。以下、異物除去流体の供給方向について行った実施例について説明する。

図８（ａ）〜（ｄ）は、図５と同様の条件、すなわち研削ホイール２４とウェーハ１の回転方向が同じでウェーハ１に対する研削砥石２５の加工点２５ａが保持テーブル１０の回転方向の後ろ側として、異物除去流体Ｆの供給方向を変更した実験例を示している。（ａ）〜（ｄ）は以下の条件であって、（ａ）を除きいずれも加工点２５ａの反対側から異物除去流体Ｆを供給している。

（ａ）異物除去流体の供給なし：本発明以外の比較例。
（ｂ）ウェーハ１の回転方向と同方向に異物除去流体Ｆを供給。
（ｃ）ウェーハ１の回転方向に対向する方向に異物除去流体Ｆを供給。
（ｄ）ウェーハ１の回転方向と同方向、かつ、環状凸部１ｄの内周壁に向けて比較的直角に近い角度で異物除去流体をＦ供給。

（ａ）〜（ｄ）の各条件で２５枚のウェーハをそれぞれ研削し、研削後に異物のかみ込みが原因と推測されるスクラッチが発生したウェーハの枚数をカウントした。その結果、（ａ）１０枚、（ｂ）５枚、（ｃ）４枚、（ｄ）６枚であった。これによると、円形凹部１ｃ内への異物除去流体の供給は有効であり、異物除去流体の供給方向は（ｃ）のようにウェーハの回転方向に対向する方向がよいことが判った。

図９（ａ）〜（ｄ）は、図５と同様の条件で、異物除去流体Ｆの供給方向をウェーハ１の回転方向に対向する方向とすることを前提とし、その中で供給方向を変更した実験例を示している。（ａ）〜（ｄ）は以下の条件であって、（ａ）を除きいずれも加工点２５ａの反対側から異物除去流体Ｆを供給している。

（ａ）異物除去流体の供給なし：本発明以外の比較例。
（ｂ）加工点２５ａと反対側で異物除去流体Ｆを供給。
（ｃ）加工点２５ａ側で加工点２５ａに向けて異物除去流体Ｆを供給。
（ｄ）加工点２５ａと反対側からウェーハ１の回転中心に向け異物除去流体Ｆを供給。
（ｅ）加工点２５ａ側で環状凸部１ｄの内周壁に向けて比較的直角に近い角度で異物除去流体Ｆを供給。

（ａ）〜（ｅ）の各条件で２５枚のウェーハをそれぞれ研削し、研削後に異物のかみ込みが原因と推測されるスクラッチが発生したウェーハの枚数をカウントした。その結果、（ａ）１０枚、（ｂ）１枚、（ｃ）０枚、（ｄ）１枚、（ｅ）０枚であった。したがって、異物除去流体の供給方向をウェーハの回転方向に対向する方向とすることが異物を除去する上で有効であり、特に、（ｃ）や（ｅ）のように加工点２５ａに向けて異物除去流体を供給すると、研削によって発生した異物が即座に除去されて加工点２５ａの反対側に回り込むことが防がれるため、より効果的であることが判った。また、（ｅ）のように環状凸部１ｄの内周壁に向けて比較的直角に近い角度で異物除去流体を供給すると、環状凸部１ｄを乗り越えて異物を排出させやすく、加工後の円形凹部内に残留する砥粒が見受けられず、この方向でも異物除去に有効であることが確認された。

１…ウェーハ、１ａ…ウェーハの表面、１ｂ…ウェーハの裏面、１ｃ…円形凹部、１ｄ…環状凸部、１０…保持テーブル、１０ａ…回転軸、１３ａ…頂点、２５…研削砥石、２４…研削ホイール、Ｆ…異物除去流体

Claims (5)

1. ウェーハの表面側を保持テーブルで保持してウェーハの裏面を露出させるウェーハ保持ステップと、
   ウェーハを保持した前記保持テーブルを回転させるとともに、ウェーハより小径の環状に研削砥石が配設された研削ホイールを回転させつつウェーハの裏面に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることでウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する研削ステップと、を備え、
   前記研削ステップでは、少なくとも前記研削ホイールの内部から前記研削ホイールとウェーハとに研削液を供給しつつ研削を遂行するとともに、該研削ホイールの外側から前記研削砥石で研削されて形成される前記円形凹部内に異物除去流体を供給しつつ研削を実施することを特徴とする加工方法。
2. 前記研削ステップでは、前記異物除去流体は、前記保持テーブルの回転に対向する方向に向かって供給されることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. 前記保持テーブルは、回転軸を中心とした双凹形に形成されるとともに、その頂点から外周に向かう半径領域において前記研削ホイールで研削が施され、
   前記異物除去流体は、前記研削ホイールの外側で、かつ、該研削ホイールでウェーハが研削される前記半径領域側において供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の加工方法。
4. 前記研削ステップを実施した後、ウェーハを保持した前記保持テーブルを回転させるとともに、前記研削ホイールよりも小粒径の砥粒を含みウェーハより小径の仕上げ研削ホイールを回転させつつウェーハの裏面に形成された前記円形凹部に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることで該円形凹部を仕上げ研削する仕上げ研削ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加工方法。
5. 前記異物除去流体は、研削液と同一の液体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加工方法。

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