JP2004200526A

JP2004200526A - 半導体ウェハ研削装置及び研削方法

Info

Publication number: JP2004200526A
Application number: JP2002369115A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Oi; 義夫大井; Takehiko Tani; 毅彦谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】半導体ウェハ研削工程において研削用の砥石が目詰まりを起こし、研削されるウェハにダメージを与え、目詰まりした砥石には再生工程としてドレッシング工程が必要となり、さらに、砥石の目詰まりには至らない迄も、研削後のウェハ表面においてダメージ層が厚くなるのを回避する。
【解決手段】半導体ウェハ研削装置において、ウェハ１の上面と砥石軸５との間にノズル６を設け、ノズル６のノズル終端１２の開口部をウェハ研削部位１０の内周側１３へ向けて配設し、ウェハ研削の際は、ノズル終端１２より研削液３を、ウェハ研削部位１０の内周側１３へ向けて供給方向を規制することで、確実に大量の研削液３を供給し、供給された研削液３はウェハ研削部位１０を通過し、研削切粉の排出および砥石２の冷却を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハを研削する半導体ウェハ研削装置および半導体ウェハ研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体分野、光学分野等において多様なウェハが使用されているが、これらのウェハは、原材料である結晶塊から切り出され研削装置による研削、研磨装置による研磨等の加工を施して指定の形状に仕上げられる。
【０００３】
例えばＳｉ、ＧａＡｓ等の半導体ウェハの場合、研削装置は、ウェハを例えば２５枚収納するウェハカセットを１〜４個有するカセット部、ウェハカセットからウェハを出し搬送するロボット部、ロボット部により搬送されたウェハを研削する研削部、研削部にて研削されたウェハを洗浄するスピンナー部を有しており、ウェハカセットに収容された全ウェハの処理を１枚ずつ連続的に行う。（例えば、特許文献１参照。）
ここで、従来の技術に係る研削部の縦断面図である図５を用いて、ウェハの研削を説明する。
【０００４】
研削部に搬送されてきたウェハ１は、ウェハチャックテーブル４に真空チャック（図示していない）を用いて固定され、ウェハチャックテーブル回転軸７を中心に回転するウェハチャックテーブル４と共に回転する。一方、ウェハチャックテーブル４の上方には砥石回転軸８を中心に回転する砥石軸５が設けられており、砥石軸５におけるウェハチャックテーブル４との対向面の外周部には、砥石アタッチメント１５を介してセグメント状の複数の砥石２が設けられている。
【０００５】
この砥石軸５と共に回転する砥石２が下降してウェハ１に接触し、この接触部位であるウェハ研削部位１０にて研削が行われる。ウェハ１の研削中は、砥石軸５内に設けられた研削液通路９を介して、砥石軸５におけるウェハ１との対向面に設けられた通路終端１１より研削液３が供給され、研削液３の液圧と砥石軸５より与えられる遠心力とによりウェハ研削部位１０へ供給され、砥石２の冷却および研削切粉の排出が行われる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−１３０６９２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術においては、ウェハ１研削中の砥石２が研削切粉のために目詰まりを起こし、この目詰まりを起こした砥石２でウェハ１の研削を行うと、ウェハに深い傷が入ってしまうという問題が発生することがある。この深い傷の入ったウェハはその深い傷のため製品として使用出来なくなる。さらに、目詰まりを起こした砥石２を再び使用可能とするためには、研削切粉を除去するためにドレッシング工程が必要となる。
【０００８】
このドッレッシング工程の実施頻度は、砥石２の種類により異なるが、概ねウェハ１００〜１０００枚毎に実施されている。
【０００９】
さらに上述した砥石の目詰まりには至らない迄も、研削中の砥石における研削切粉の排出が不十分なため、研削後のウェハ１表面におけるダメージ層の厚みが１０〜２０μｍとなってしまうという問題もある。
【００１０】
本発明者らは、上述の問題を解決するため研究を重ねた結果、上述の問題の原因はウェハ１上のウェハ研削部位１０への研削液３の供給不足であることに想到した。
【００１１】
すなわち従来の技術において、ウェハ１の研削中、研削液３は、砥石軸５中に垂直に設けられた研削液通路９を通りウェハ対向面に設けられた通路終端１１より供給され、研削液３の液圧と砥石軸５より与えられる遠心力とによりウェハ研削部位１０に供給されるのだが、この場合、研削液３はウェハ研削部位１０以外にも広範囲に供給される。この結果、例えばウェハ研削部位１０以外のウェハ上面に到達した研削液３は、ウェハチャックテーブル４の遠心力により直ちに排出されてしまい、また砥石２に到達した研削液３は、砥石２の遠心力により複数砥石間のセグメント隙間より排出されてしまうため、供給される研削液３の大部分が無益に排出されてしまう。このため肝心なウェハ研削部位１０は、研削液３の供給不足となり研削切粉の排出が十分に行われず、砥石２の目詰まりが発生していたのである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための第１の手段は、ウェハの研削部位へ研削液を供給しながら研削をおこなう半導体ウェハ研削装置であって、
前記研削液の供給方向を、所定の部位へ向けて規制する供給方向規制部を有し、
前記供給方向規制部は、前記研削液の供給方向を前記ウェハの研削部位へ規制していることを特徴とする半導体ウェハ研削装置である。
【００１３】
半導体ウェハ研削装置に設けられた供給方向規制部により、研削液の供給方向をウェハの研削部位へ規制することで、研削中の研削部位における研削液の液量不足を回避し、研削部位にて発生する研削切粉を十分に除去し、且つ研削材および研削部位を十分に冷却することで、研削材の目詰まり発生を抑制することができ、且つウェハのダメージ層を薄くすることができた。
【００１４】
第２の手段は、前記供給方向規制部は、ノズル形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハ研削装置である。
【００１５】
供給方向規制部をノズル形状とすることで、供給方向規制部が研削液を供給する部分を、ウェハ研削部位直近に配設することが可能となり、ウェハ研削部位に十分な量の研削液を供給できるので、研削中の研削部位における研削液の液量不足を回避し、ウェハ研削部位にて発生する研削切粉を十分に除去し、且つ研削材およびウェハ研削部位を十分に冷却することで、研削材の目詰まり発生を抑制することができ、且つ研削後のウェハのダメージ層を薄くすることができた。
【００１６】
第３の手段は、ウェハの研削部位へ研削液を供給しながら研削をおこなうウェハ研削方法であって、
前記研削液の供給方向を所定の方向へ規制する供給方向規制部を用い、
前記研削液の供給方向を前記ウェハの研削部位へ規制しながら研削を行うことを特徴とする半導体ウェハ研削方法である。
【００１７】
研削液を供給しながら、研削材によりウェハを研削する際、研削液の供給方向をウェハの研削部位へ向けて規制する供給方向規制部を用いて、研削液をウェハ研削部位へ十分に供給することで、ウェハ研削部位にて発生する研削切粉を十分に除去し、且つ研削材およびウェハ研削部位を十分に冷却することが可能となり、研削材の目詰まり発生を抑制することができ、且つ研削後のウェハのダメージ層を薄くすることができた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例について、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る半導体ウェハ研削装置（以下、ウェハ研削装置と記載する）における研削部の模式的な断面図である。
【００２０】
本実施の形態例に係るウェハ研削装置は、ウェハチャックテーブル４と、砥石軸５と、研削液の供給方向規制部であるノズル６を有している。
【００２１】
ウェハチャックテーブル４は、テーブル上に、図示していない真空チャックによりウェハ１を固定し、研削中はウェハチャックテーブル回転軸７を回転軸として回転している。
【００２２】
砥石軸５は、砥石回転軸８を回転軸としてウェハチャックテーブル４の上方に設けられており、砥石軸５におけるウェハチャックテーブル４との対向面の外周部には、砥石アタッチメント１５を介してセグメント状の複数の砥石２が設けられている。
【００２３】
そして砥石軸５が下降し、砥石２がウェハ１上のウェハ研削部位１０に接触して研削が行われる。
【００２４】
ノズル６は、研削液３の供給路としてウェハ１の上面と砥石軸５との間に設けられ、そのノズル終端１２はウェハ研削部位１０の直近において、その開口部をウェハ研削部位１０の内周側であるウェハ研削部位内周側（以下、内周側と記載する）１３へ向けて配設される。尚、研削液３としては、水が好個に用いられる。
【００２５】
ウェハ研削は次のように実施される。まず、前工程よりウェハ１が搬送されウェハチャックテーブル４の上の載置されると、真空チャック等によりウェハチャックテーブル４上に固定され、ウェハチャックテーブル４が回転を開始する。
【００２６】
ここで、ノズル６のノズル終端１２より研削液３を、ウェハ研削部位１０の内周側１３へ向けて供給方向を規制し供給を開始する。そして砥石軸５と共に回転する砥石２を下降させてウェハ１に接触させウェハ研削部位１０にて研削を行う。このとき、内周側１３には確実に十分な研削液３が供給されるので、供給された研削液３はウェハ研削部位１０を通過し、研削切粉の排出および砥石２の冷却を行う。
【００２７】
この結果、数千枚のウェハ研削加工を、連続的に実施しても砥石の目詰まりは発生せず、大きなダメージの入ったウェハが無くなったことからウェハ研削装置の歩留まりが向上した。また、ドレッシング工程が不要になり、ウェハ研削装置の稼働率が向上すると共に、ドレッシング作業分の工数が削減できた。加えて、研削後のウェハ表面におけるダメージ層の厚みも減少させることができ、ウェハ品質が向上した。さらに、砥石の磨耗量が低減されるという効果もあった。
【００２８】
（実施の形態の変形例１）
本発明の実施の形態の変形例１について、図２を参照しながら説明する。
【００２９】
図２は、実施の形態の変形例１に係るウェハ研削装置における研削部の模式的な断面図である。
【００３０】
変形例１においては、ウェハチャックテーブル４へのウェハの固定と、砥石軸５への砥石２の設置と、ウェハ１の上面と砥石軸５との間へのノズル６の設置とは上述した実施の形態と同様であるが、さらに、砥石軸５、砥石アタッチメント１５内に研削液３の通路である研削液通路９が設けられ、砥石アタッチメント１５におけるウェハ対向面には通路終端１１が設けられている。
【００３１】
ウェハ研削の際は、上述した実施の形態と同様に、ウェハ１をウェハチャックテーブル４上に固定して回転を開始し、研削液３の供給方向規制部であるノズル６のノズル終端１２より、研削液３をウェハ研削部位１０の内周側１３へ向け供給方向を規制して供給するが、変形例１においては、さらに、研削液通路９を介し通路終端１１からも研削液３を内周側１３へ供給する。このノズル６と研削液通路９との併用により、内周側１３には確実に十分な研削液３が供給されるので、供給された研削液３はウェハ研削部位１０を通過し研削切粉の排出および砥石２の冷却を行うことができる。
【００３２】
この結果、実施の形態で述べたものと同様の効果をあげることができた。
【００３３】
（実施の形態の変形例２）
本発明の実施の形態の変形例２について、図３を参照しながら説明する。
【００３４】
図３は、実施の形態の変形例２に係るウェハ研削装置における研削部の模式的な断面図である。
【００３５】
変形例２においては、ウェハチャックテーブル４へのウェハ１の固定と、砥石軸５への砥石２の設置と、ウェハ１の上面と砥石軸５との間へのノズル６の設置とは上述した実施の形態と同様であるが、さらに、ウェハ１の上面で砥石軸５の外側にノズル６’が設けられている。そしてノズル６’の終端であるノズル終端１２’はウェハ研削部位１０の直近において、その開口部をウェハ研削部位１０の外周側であるウェハ研削部位外周側（以下、外周側と記載する）１４へ向けて配設される。
【００３６】
ウェハ研削の際は、上述した実施の形態と同様に、ウェハ１をウェハチャックテーブル４上に固定して回転を開始し、研削液３を、ノズル終端１２よりウェハ研削部位１０の内周側１３へ向け、ノズル終端１２’より外周側１４へ向けて供給方向を規制し供給を開始する。すると、砥石２の外周側１４および内周側１３には確実に十分な研削液３が供給されるので、供給された研削液３は、ウェハ研削部位１０を通過し研削切粉の排出を行うと共に、砥石２を内周側および外周側の両側から効果的に冷却する。
【００３７】
この結果、実施の形態で述べたものと同様の効果をあげることができた。
【００３８】
（実施の形態の変形例３）
本発明の実施の形態の変形例３について、図４を参照しながら説明する。
【００３９】
図４は、実施の形態の変形例３に係るウェハ研削装置における研削部の模式的な断面図である。
【００４０】
変形例３においては、ウェハチャックテーブル４へのウェハ１の固定と、砥石軸５への砥石２の設置とは、上述した実施の形態と同様であるが、ウェハ１の上面と砥石軸５との間へノズルを設置する替わりに、砥石軸５、砥石アタッチメント１５内に研削液通路９を設け、砥石アタッチメント１５におけるウェハ対向面に、研削液３の供給方向を規制する機能を有する方向規制通路終端１１’が設けられている。
【００４１】
方向規制通路終端１１’は、ここから供給される研削液３の供給方向を規制し、研削液３の液圧と砥石軸５より与えられる遠心力とにより、ウェハ研削部位１０の内周側１３へ集中して供給されるようにするもので、その構造としては、例えば、研削液通路の終端に内周側１３へ向いたノズルを設ける、研削液通路９をウェハ１に対して垂直ではなく内周部１３へ向かう傾斜を持たせて砥石アタッチメント１５に開口させる、等がある。
【００４２】
この構成によっても、内周側１３には確実に研削液３が供給されるので、供給された研削液３はウェハ研削部位１０を通過し研削切粉の排出および砥石の冷却を行うことができる。
【００４３】
この結果、実施の形態で述べたものと同様の効果をあげることができた。
【００４４】
（実施例）
本実施の形態にて説明した、ウェハの上面と砥石軸との間の空間に設けられるノズルを砥石の内周側に設け、研削液を内周側に供給するウェハ研削装置を用い、１００φのＧａＡｓウェハの研削加工を実施した。
【００４５】
このとき、ウェハの１回当たりの総研削量は５０μｍ、砥石の粗さは♯２０００、砥石の回転数は４０００ｒｐｍ、チャックテーブルの回転数は１００ｒｐｍ、研削時の砥石の送り速度は０．５μｍ／sec、研削液には水を用い液量は５Ｌ／minとした。
【００４６】
この結果、３０００枚のウェハ研削加工を実施しても砥石の目詰まりは発生せず、研削後のウェハ表面におけるダメージ層の厚みも５μｍであった。さらに、砥石の磨耗量も従来技術においては１〜２μｍ／枚であったものが０．５μｍ／枚に低減された。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明は、ウェハの研削部位へ研削液を射出して供給しながら研削をおこなう半導体ウェハ研削装置であって、前記研削液の射出方向を、前記研削部位へ向けて規制する射出規制部を有し、前記射出規制部は、前記研削液の射出方向を前記ウェハの研削部位へ規制していることを特徴とする半導体ウェハ研削装置であって、前記射出規制部により、研削液の射出方向をウェハの研削部位へ規制することで、研削中の研削部位における研削液の液量不足を回避し、研削部位にて発生する研削切粉を十分に除去し、且つ研削材および研削部位を十分に冷却することで、研削材の目詰まり発生を抑制することができ、且つウェハのダメージ層を薄くすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェハ研削装置における研削部の模式的な断面図である。
【図２】本発明に係るウェハ研削装置の変形例における研削部の模式的な断面図である。
【図３】本発明に係るウェハ研削装置の変形例における研削部の模式的な断面図である。
【図４】本発明に係るウェハ研削装置の変形例における研削部の模式的な断面図である。
【図５】従来の技術に係るウェハ研削装置における研削部の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１ウェハ
２砥石
３研削液
４ウェハチャックテーブル
５砥石軸
６ノズル
１０ウェハ研削部位

Claims

ウェハの研削部位へ研削液を供給しながら研削をおこなう半導体ウェハ研削装置であって、
前記研削液の供給方向を、所定の部位へ向けて規制する供給方向規制部を有し、
前記供給方向規制部は、前記研削液の供給方向を前記ウェハの研削部位へ規制していることを特徴とする半導体ウェハ研削装置。
前記供給方向規制部は、ノズル形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハ研削装置。
ウェハの研削部位へ研削液を供給しながら研削をおこなうウェハ研削方法であって、
前記研削液の供給方向を所定の方向へ規制する供給方向規制部を用い、
前記研削液の供給方向を前記ウェハの研削部位へ規制しながら研削を行うことを特徴とする半導体ウェハ研削方法。