JP2005150371A - 基板の研削方法及び基板の研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の一方の面に保護テープを貼付しなくても、この基板の一方の面に形成された複数の回路素子を傷つけることなく、この基板の他方の面を研削できるようにした基板の研削方法及び基板の研削装置を提供する。
【解決手段】 複数のＩＣチップが表面に一体に形成されてなるウエーハＷの裏面を研削する装置であって、ウエーハＷの周縁部を固定する吸着ステージ１０と、この周縁部を固定されたウエーハＷの表面に純水を供給して、当該ウエーハＷを表面側から裏面側へ押圧する純水供給装置３０と、この純水により表面側から裏面側へ押圧されているウエーハＷの当該裏面に研削パッド４２を接触させて当該裏面を研削する回転研削装置４０と、を備えたことを特徴とするものである。ウエーハＷの裏面を研削する時に、吸着ステージ１０の掘り下げられた上面１６に純水を供給してウエーハＷの表面側から裏面側への圧力をコントロールする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板の研削方法及び基板の研削装置に関し、特に、多数個のＩＣチップが作り込まれたウエーハの裏面を研削して、その厚さを薄くするウエーハの裏面研削方法及びウエーハの裏面研削装置に関するものである。

従来から、半導体装置の製造工程では、複数のＩＣチップが表面に形成されたウエーハをダイシングして、これらのＩＣチップを１個１個に分離する前に、このウエーハの裏面を研削してその厚さを薄くしている。このようなウエーハの裏面研削は、ＩＣチップの放熱性の向上、及び半導体装置を薄型化する等の観点から重要であり、多くの半導体装置の製造工程で行われている（例えば、特許文献１参照。）。

ウエーハの裏面研削は、まず始めに、ウエーハの表面を擦り傷や、汚染等から保護するために、粘着面を有する保護テープをこのウエーハの表面に貼り付ける。次に、保護テープを貼り付けられたウエーハを裏面研削装置（以下で、グラインダーという）にセットし、このウエーハの裏面を研削する。そして、ウエーハの裏面を研削し、その厚さを所望の値まで薄く加工した後で、ウエーハをグラインダーから取り外す。その後、このウエーハの表面から保護テープを剥す。
特開２００２−３３４８５７号公報

ところで、従来例に係るウエーハの裏面研削方法によれば、ウエーハの裏面を研削する前に、このウエーハの表面に保護テープを貼っていた。そして、ウエーハの裏面を研削した後で、このウエーハの表面から保護テープを剥していた。
しかしながら、ウエーハ表面の最上層には、通常、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）や、シリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）等からなるパッシベーション膜が形成されている。

このため、保護テープの粘着力のばらつきや、保護テープの剥離の仕方（保護テープを剥す際の起点、保護テープを剥す速度等）によっては、この保護テープと共に、パッシベーション膜の一部もウエーハの表面から剥れてしまい、このウエーハに形成されたＩＣチップの歩留りや信頼性を損なうおそれがあった。
そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、基板の一方の面に保護テープを貼付しなくても、この基板の一方の面に形成された複数の回路素子を傷つけることなく、この基板の他方の面を研削できるようにした基板の研削方法及び基板の研削装置の提供を目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明に係る基板の研削方法は、複数の回路素子が一方の面に一体に形成されてなる基板の他方の面を研削する方法であって、前記基板の周縁部を固定する工程と、前記周縁部を固定された前記基板の前記一方の面に所定の液体を供給して、当該基板を前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧する工程と、前記液体により前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧されている前記基板の当該他方の面を研削する工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明に係る基板の研削方法によれば、基板の一方の面にある複数の回路素子を保護テープではなく、所定の液体で保護した状態で、この基板の他方の面を研削することができる。従って、従来方式と比べて、基板を研削する前後で、粘着面を有する保護テープをこの基板の一方の面に貼付したり、剥したりする必要がない。
本発明に係る第１の基板の研削装置は、複数の回路素子が一方の面に一体に形成されてなる基板の他方の面を研削する装置であって、前記基板の周縁部を固定する固定手段と、前記周縁部を固定された前記基板の前記一方の面に所定の液体を供給して、当該基板を前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧する液体供給手段と、前記液体により前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧されている前記基板の当該他方の面を研削する研削手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明に係る第１の基板の研削装置によれば、基板の周縁部を固定すると共に、この基板の一方の面に所定の液体を供給して、当該基板をその一方の面側から他方の面側へ押圧する。そして、この状態で基板の他方の面を研削する。従って、従来方式と比べて、粘着面を有する保護テープを基板の一方の面に貼付しなくても、研削による破損や汚染等から回路素子を保護することができる。

本発明に係る第２の基板の研削装置は、上述した第１の基板の研削装置において、前記固定手段は、ステージと、前記ステージの上面であって前記基板の周縁部と向かい合う位置に設けられた複数の架台とを備え、前記架台の上面には前記基板の周縁部を吸着するための吸気孔が設けられていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る第３の基板の研削装置は、上述した第２の基板の研削装置において、前記ステージの上面であって前記基板の中心と向かい合う位置に設けられた開口部を備え、前記開口部は前記液体供給手段に接続し、当該液体供給手段は該開口部を通して前記ステージの上面に前記液体を供給することを特徴とするものである。

本発明に係る第２、第３の基板の研削装置によれば、基板の一方の面を下にしてその周縁部を架台の上面に載せると共に、この架台の上面に設けられている吸気孔から吸気する。これにより、この基板の一方の面に形成された複数の回路素子をステージから浮かした状態で、この基板の周縁部だけを架台に吸着させることができる。それゆえ、基板の一方の面に形成された複数の回路素子と、ステージとの間の空間に所定の液体を十分に行き渡らせることができ、この基板の自重による撓みや、砥石等との接触による撓みを小さくすることができる。

本発明に係る第４の基板の研削装置は、上述した第３の基板の研削装置において、前記ステージの上面は、前記開口部を中心とし、前記開口部から離れるにしたがって同心円状にその深さが浅くなるような放物面を成していることを特徴とするものである。
本発明に係る第４の基板の研削装置によれば、ステージ上面の中心部に設けられた開口部から当該ステージの上面に供給される液体によって基板に与えられる圧力の分布を、略均一にすることが可能である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る基板の研削方法及び基板の研削装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るグラインダー１００の構成例を示す概念図である。このグラインダー１００は、複数のＩＣチップがその表面に一体に形成されてなるウエーハＷの裏面を研削（または、研磨）して、このウエーハＷを所定の厚さまで薄く加工する装置である。図１に示すように、このグラインダー１００は、吸着ステージ１０と、排気装置２０と、純水供給装置３０と、回転研削装置４０等とから構成されている。また、このグラインダー１００は、ウエーハＷの裏面を研削した後で、このウエーハを吸着ステージ１０上から取り出すための吸着パッド５０（図３参照）を備えている。

これらの中で、吸着ステージ１０は、ウエーハＷの表面側の周縁部を吸着し固定するものである。図２に示すように、この吸着ステージ１０は、例えば平面視で略円形の形状を有し、その周縁部には一定の間隔で複数の架台１８が設けられている。ウエーハＷの裏面を研削する際には、まず始めに、この架台１８上にウエーハＷの周縁部が載置される。
また、この架台１８の上面は吸着ステージ１０の上面１６よりも所定の高さだけ高くなっている（言い換えれば、吸着ステージ１０の上面１６は、架台１８の上面に対して、所定の高さだけ下げられている。）。これは、ウエーハＷの表面を下にして、このウエーハＷの周縁部を架台１８上に載置した際に、このウエーハＷがその自重等により多少撓んだとしても、このウエーハＷの表面にあるＩＣチップが吸着ステージ１０の上面１６と接触してしまうことがないようにするためである。また、図２に示すように、この架台１８の上面には吸気孔１８ａがそれぞれ設けられている。この吸気孔１８は、吸着ステージ１０の外周側壁に取り付けられた排気管１２を通って排気装置２０（図１参照）に接続されている。

図４は、ウエーハＷの一例を示す平面図である。図４に示すように、ウエーハＷの表面には、複数のＩＣチップ１ａが形成されており、このＩＣチップ１ａの周りを周縁部１ｂが囲んでいる。このウエーハＷを吸着ステージ１０に吸着させる際には、このウエーハＷの表面と、吸着ステージの上面１６（図２参照）とを向かい合わせると共に、このウエーハＷの周縁部１ｂにある吸着ポイント１ｃを架台１８（図２参照）に重ね合わせ、この状態でウエーハＷを架台１８上に置く。そして、排気装置２０（図１参照）を稼働させて、この架台１８の吸気孔１８ａから吸気する。これにより、このウエーハＷの表面側に形成された複数のＩＣチップ１ａを吸着ステージの上面１６から浮かせた状態で、このウエーハＷを吸着ステージ１０に固定することができる。

また、図２に示すように、この吸着ステージ１０の中心部には純水供給装置３０（図１参照）に接続する開口部１４が設けられている。純水供給手段３０は、図２の破線矢印で示すように、この開口部１４を通して吸着ステージ１０の上面１６に純水を供給するようになっている。さらに、この吸着ステージ１０の上面１６は、この開口部１４を中心とし、この開口部１４から離れるにしたがって同心円状にその深さが浅くなるような放物面となっている。この上面１６が放物面となっていることにより生じる作用効果については、後述する。

図１に戻って、回転研削装置４０は、吸着ステージ１０により固定されたウエーハＷの裏面を研削するものである。この回転研削装置４０は、吸着ステージ１０に固定されるウエーハＷの裏面に対してその傾きが略垂直となるように調整された回転軸４１と、この回転軸４１の先端部に取り付けられた研削パッド（砥石）４２等とから構成されている。この研削パッド４２は、例えば、平面視での形状が略円形であり、多孔質のセラミック等からなるものである。

この研削パッド４２は、図１の実線矢印で示すような回転軸４１の回転動作によって、ウエーハＷの裏面に接触したまま自転動作するようになっている。また、この回転軸４１は、ウエーハＷの裏面に対してその傾きを略垂直に保ったままウエーハＷの裏面に沿って移動することが可能であり、この回転軸４１の移動動作に伴って、研削パッド４２もウエーハＷの裏面に沿って移動するようになっている。回転研削装置４０は、このような研削パッド４２の自転動作と移動動作とを組み合わせて、ウエーハＷの裏面を研削するようになっている。

図５は、本発明の実施形態に係るウエーハＷの裏面研削方法を示すフローチャートである。次に、図１〜図３に示したグラインダー１００を用いてウエーハＷの裏面を研削する方法を、図５のフローチャートに沿って説明する。まず始めに、図１において、ウエーハＷの表面を下にして、このウエーハＷの周縁部を吸着ステージ１０の架台１８上に載せる。次に、図１に示した排気装置２０を動かして、架台１８上にウエーハＷの周縁部を吸着させ固定させる（ステップ（Ｓ）１）。

上述したように、この架台１８の上面は、吸着ステージ１０の上面１６よりも所定の高さだけ高くなっているので、ウエーハＷが多少撓んだとしても、このウエーハＷの表面側に形成されたＩＣチップと吸着ステージ１０との接触を防ぐことができる。
次に、純水供給装置３０を動作させて、図１の破線矢印で示すように、吸着ステージ１０の開口部１４を通してその上面１６に純水を供給する（ステップ２）。図２に示したように、この吸着ステージ１０の上面１６の周縁部は、架台１８等によって完全に囲まれているわけではなく、一定の間隔でスペースが設けられているので、この吸着ステージ１０の上面１６に供給された純水は、図２の破線矢印で示すように、この上面１６から架台１８間のスペースを通って吸着ステージ１０の外へ流れ落ちる。

また、吸着ステージ１０の上面１６の掘り下げ量が面内一定（即ち、上面１６が平坦）であると、裏面の研削時にウエーハＷに与える水圧の分布が偏ってしまう。そこで、このグラインダー１００では、この上面１６の掘り下げ量に面内分布を持たせることで、水圧の分布を最適化している。例えば、吸着ステージ１０の上面１６は、開口部１４を中心とし、この開口部１４から離れるにしたがって同心円状にその深さが浅くなるような放物面となっている。

即ち、この吸着ステージ１０の上面１６は、純水の流れる面積が増大するにしたがって、この上面１６とウエーハＷとに挟まれた部分の体積が減少するように掘り下げられている。吸着ステージ１０の上面１６をこのような放物面に形成することにより、ウエーハＷのＩＣチップが形成された部分にかかる純水の圧力（以下で、単に水圧という）の分布を略均一にすることができる。

次に、ウエーハＷを吸着ステージ１０に固定した状態で、回転研削装置４０を動作させて研削パッド４２をウエーハＷの裏面に接触させる。そして、一方で吸着ステージ１０の開口部１４から純水を一定の流速で流し続け、他方で研削パッド４２を自転させながら、この研削パッド４２をウエーハＷの裏面に沿って移動させて、このウエーハＷの裏面を研削する（ステップ３）。このとき、ウエーハＷは水圧によってその表面側から裏面側に押圧されており、しかも、この水圧の分布はウエーハＷ面内で略均一なので、ウエーハＷの撓みを抑制しつつ、このウエーハＷの裏面を略均一に研削することができる。

ウエーハＷの裏面を研削した後は、図３に示すように、このウエーハＷの裏面から研削パッド４２を離す（ステップ４）。次に、吸着パッド５０をウエーハＷの裏面に吸着させる共に、排気装置２０を停止させ、ウエーハＷの吸着ステージ１０への吸着を止める。そして、吸着パッド５０を上方に移動させて、このウエーハＷの表面側の周縁部を、架台１８の上面から若干引き上げる。この間、ウエーハＷの裏面から表面への研磨粉等の回りこみを防ぎ、また、ウエーハＷの表面を洗浄するために、吸着ステージ１０の上面１６上に純水を供給し続ける。

次に、ウエーハＷを架台１８の上面から若干引き上げた状態で、このウエーハＷを吸着パッド５０を軸に例えば±３６［°］、時計回り、及び反時計回りに交互に複数回回転させて、ウエーハＷの架台１８と接触していた部分（即ち、吸着ポイント）を純水で洗浄する。この吸着ポイントは、研磨粉等が回り込み付着している可能性が高いので、十分に洗浄する。その後、このウエーハＷを架台１８の上面から完全に引き上げ、このウエーハＷをスピン乾燥機等にセットして乾燥させる。これにより、ウエーハＷの裏面研削を終了させる。

このように、本発明に係るウエーハＷの裏面研削方法によれば、吸着ステージ１０の掘り下げられた上面１６に純水等の液体を供給してウエーハＷの表面側から裏面側への圧力をコントロールし、このウエーハＷの撓みを抑制している。また、吸着ステージ１０の掘り下げられた上面１６の周縁部は、架台１８等によって完全に囲まれているわけではなく、一定の間隔でスペースが設けられている。このような構成により、吸着ステージ１０の中心にある開口部１４からその上面１６に供給された純水は、ウエーハＷを略均一な圧力で押圧しつつ、吸着ステージ１０とウエーハＷとによって上下方向から挟まれて空間を通って、この吸着ステージ１０の周縁部へ向かう。そして、この純水は、吸着ステージ１０の上面１６から流れ落ちる。

従って、ウエーハＷの裏面を研削しているときに、この研削に用いる研磨粉のウエーハＷ表面への回り込みや、この研磨粉のウエーハＷの表面への付着を防ぐことができ、研削による擦り傷や汚染等からＩＣチップを保護することができる。従来方式と比べて、ウエーハＷの研削の前後で、粘着面を有する保護テープをウエーハＷの表面に貼付したり、また剥したりする必要がないので、この保護テープに起因するパッシベーション膜の剥れ等の問題を回避することができる。

また、保護テープの貼り付け工程や、剥離工程を削減できるので、半導体装置の製造工程を短縮することができる。さらに、保護テープを貼り付け、剥離するための専用の装置（貼付装置、剥離装置等）が不要となるので、設備投資コストを低減できる可能性がある。
この実施形態では、回路素子が本発明のＩＣチップ１ａに対応し、ウエーハＷが本発明の基板に対応している。また、このウエーハＷの表面が本発明の基板の一方の面に対応し、ウエーハＷの裏面が本発明の基板の他方の面に対応している。さらに、架台１８を含む吸着ステージ１０が本発明の固定手段に対応し、純水が本発明の所定の液体に対応している。また、純水供給装置３０が本発明の液体供給手段に対応し、回転研削装置４０が本発明の研削手段に対応している。さらに、グラインダー１００が本発明の研削装置に対応している。

実施形態に係るグラインダー１００の構成例を示す図。 吸着ステージ１０の構成例を示す図。 吸着パッド５０の構成例を示す図。 ウエーハＷの一例を示す図。 ウエーハＷの裏面研削方法を示すフローチャート。

符号の説明

Ｗ ウエーハ、１ａ ＩＣチップ、１ｂ 周縁部、１ｃ 吸着ポイント、１０ 吸着ステージ、１２ 排気管、１４ 開口部、１６ 上面、１８ 架台、２０ 排気装置、３０ 純水供給装置、４０ 回転研削装置、４１ 回転軸、４２ 研削パッド、１００ グラインダー

Claims (5)

1. 複数の回路素子が一方の面に一体に形成されてなる基板の他方の面を研削する方法であって、
   前記基板の周縁部を固定する工程と、
   前記周縁部を固定された前記基板の前記一方の面に所定の液体を供給して、当該基板を前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧する工程と、
   前記液体により前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧されている前記基板の当該他方の面を研削する工程と、を含むことを特徴とする基板の研削方法。
2. 複数の回路素子が一方の面に一体に形成されてなる基板の他方の面を研削する装置であって、
   前記基板の周縁部を固定する固定手段と、
   前記周縁部を固定された前記基板の前記一方の面に所定の液体を供給して、当該基板を前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧する液体供給手段と、
   前記液体により前記一方の面側から前記他方の面側へ押圧されている前記基板の当該他方の面を研削する研削手段と、を備えたことを特徴とする基板の研削装置。
3. 前記固定手段は、ステージと、前記ステージの上面であって前記基板の周縁部と向かい合う位置に設けられた複数の架台とを備え、前記架台の上面には前記基板の周縁部を吸着するための吸気孔が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の基板の研削装置。
4. 前記ステージの上面であって前記基板の中心と向かい合う位置に設けられた開口部を備え、前記開口部は前記液体供給手段に接続し、当該液体供給手段は該開口部を通して前記ステージの上面に前記液体を供給することを特徴とする請求項３に記載の基板の研削装置。
5. 前記ステージの上面は、前記開口部を中心とし、前記開口部から離れるにしたがって同心円状にその深さが浅くなるような放物面を成していることを特徴とする請求項４に記載の基板の研削装置。

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