JP2007035756A - ウェーハの加工方法及び研削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】研削により薄くなったウェーハについて、その後の加工や搬送における取り扱いを容易とする。
【解決手段】複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハWの裏面全面を研削して所定厚さのウェーハを形成した後に、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削して所定の厚さの凹部W3を形成し、その外周側にリング状補強部W4を形成することで、後続する工程及び工程間のウェーハの搬送におけるウェーハの取り扱いが容易となる。
【選択図】図5

Description

本発明は、薄く形成されていても取り扱いが容易となるようなウェーハの加工方法及びその実施に使用することができる研削装置に関するものである。
IC、LSI等のデバイスが表面側に複数形成されたウェーハは、ダイシング装置等を用いて個々のデバイスに分割され、各種電子機器に組み込まれて広く使用されている。そして、電子機器の小型化、軽量化等を図るために、個々のデバイスに分割される前のウェーハは、研削装置のチャックテーブルにて表面側が保持されて裏面が研削され、その厚さが例えば20μm〜100μmになるように形成される(例えば特許文献1参照)。
特開2004−319885号公報
しかし、研削により薄く形成されたウェーハは剛性がなくなるため、その後の取り扱いや搬送が困難になるという問題がある。例えば、裏面研削後のウェーハを研削装置の保持テーブルから取り外す際やウェーハを個々のデバイスに分割する際において、ウェーハの取り扱いが容易ではない。また、裏面の研削により薄くなったウェーハの裏面に金、銀、チタン等からなる金属膜を数十nm程の厚さに被覆する場合においても、ウェーハの取り扱いが困難であり、また、工程間におけるウェーハの搬送も困難である。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハが研削により薄くなった後においても、加工や搬送における取り扱いを容易とすることである。
本発明は、ウェーハの加工方法及びその加工方法に使用することができる研削装置により構成される。
本発明に係るウェーハの加工方法は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの加工方法に関するもので、ウェーハの裏面全面を研削して所定厚さのウェーハを形成する裏面全面研削工程と、裏面全面研削工程後のウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削して所定の厚さの凹部を形成し、凹部の外周側にリング状補強部を形成する裏面凹状研削工程とから少なくとも構成されることを特徴とする。
凹状研削工程においては、ウェーハの表面側を研削装置のチャックテーブルにて保持し、チャックテーブルを回転させ、回転する研削砥石をウェーハの回転中心に接触させると共に、研削砥石の回転軌道の最外周が形成しようとするリング状補強部の内周と一致するように研削砥石をウェーハの裏面に接触させることが望ましい。
裏面全面研削工程における所定の厚さのウェーハは300μm〜400μmの厚さを有し、凹状研削工程における所定の厚さの凹部は20μm〜100μmの厚さを有することが望ましいが、これに限定されるものではない。
凹状研削工程後のウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程が遂行されることもある。
本発明に係る研削装置は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの裏面を研削する研削装置に関するもので、ウェーハを保持して回転及び移動可能なチャックテーブルと、ウェーハの裏面全面を研削する裏面全面研削手段と、裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成し、凹部の外周側にリング状補強部を形成するデバイス領域相当領域研削手段と
を少なくとも備えることを特徴とする。
デバイス領域相当領域研削手段を構成する研削砥石は、研削時に、ウェーハの回転中心に接触すると共に、回転軌道の最外周がリング状補強部の内周と一致するように形成されることが望ましい。
本発明に係るウェーハの加工方法では、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する部分を研削して凹部を形成することによってその外周側にリング状補強部を形成するため、デバイス領域の厚さが極めて薄くなったとしても、リング状補強部によってデバイス領域が外周側から補強された状態となっている。したがって、凹部形成後のウェーハを研削装置から容易に取り外すことができ、後続する工程及び工程間のウェーハの搬送におけるウェーハの取り扱いも容易となる。更に、裏面全面を研削してウェーハを所定の厚さに形成してから凹部を形成するため、凹部を所望の厚さに形成するのに要する時間が短く、生産性が低下するのを回避することができる。
また、研削砥石をウェーハの回転中心に接触させ、研削砥石の回転軌道の最外周が形成しようとするリング状補強部の内周と一致するようにすると、リング状補強部を効率的に形成することができる。
凹状研削工程後のウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程が遂行される場合は、膜形成工程及びその前後におけるウェーハの取り扱いが容易となる。
本発明に係る研削装置では、ウェーハを保持して回転及び移動可能なチャックテーブルと、ウェーハの裏面全面を研削する裏面全面研削手段と、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削するデバイス領域相当領域研削手段とを備えているため、裏面全面研削手段により裏面全面を研削した後にチャックテーブルを移動させ、デバイス領域相当領域研削手段によりデバイス領域相当領域を研削をすることができる。したがって、2段階の研削を1台の装置で連続的に行うことができ、効率的である。
また、デバイス領域相当領域研削手段を構成する研削砥石が、研削時に、ウェーハの回転中心に接触すると共に、回転軌道の最外周がリング状補強部の内周と一致するように形成される場合は、リング状補強部の形成を効率良く行うことができる。
図1に示すように、ウェーハWの表面Waには、デバイスDが複数形成されたデバイス領域W1と、デバイス領域W1を囲繞する外周余剰領域W2とが形成されている。デバイス領域W1においては、縦横に設けられたストリートSによって区画されてデバイスDが形成されている。また、図示の例のウェーハWの外周部には、結晶方位を示す切り欠きであるノッチNが形成されている。
このウェーハW1の表面Waにテープ等の保護部材1を貼着して裏返し、図2に示すように、裏面Wbが露出した状態とする。そして、例えば図3に示す研削装置2を用いて裏面Wbを研削する。
図3に示す研削装置2は、ウェーハを保持するチャックテーブル20a、20b、20c、20dと、各チャックテーブルに保持されたウェーハの裏面の全面に対して研削を施す裏面全面研削手段21と、各チャックテーブルに保持されたウェーハの裏面のうちデバイス領域W1(図1参照)に相当する領域を研削するデバイス領域相当領域研削手段22とを備えている。
研削装置2には、加工前のウェーハを収容する第一のカセット23a及び加工済みのウェーハを収容する第二のカセット23bとを備えている。第一のカセット23a及び第二のカセット23bの近傍には、第一のカセット23aから加工前のウェーハを搬出すると共に、加工済みのウェーハを第二のカセット23bに搬入する機能を有する搬出入手段24が配設されている。搬出入手段24は、屈曲自在なアーム部240の先端にウェーハを保持する保持部241が設けられた構成となっており、保持部241の可動域には、加工前のウェーハの位置合わせをする位置合わせ手段25及び加工済みのウェーハを洗浄する洗浄手段26が配設されている。
位置合わせ手段25の近傍には第一の搬送手段27aが配設され、洗浄手段26の近傍には第二の搬送手段27bが配設されている。第一の搬送手段27aは、旋回可能なアーム部270aと、アーム部270aの先端部に取り付けられウェーハを保持する保持部271aとを備え、位置合わせ手段25に載置された加工前のウェーハをいずれかのチャックテーブルに搬送する機能を有している。一方、第二の搬送手段27bは、旋回可能なアーム部270bと、アーム部270bの先端部に取り付けられウェーハを保持する保持部271bとを備え、いずれかのチャックテーブルに保持された加工済みのウェーハを洗浄手段26に搬送する機能を有している。チャックテーブル20a、20b、20c、20dは、ターンテーブル28によって自転及び公転可能に支持されており、ターンテーブル28の回転によって、いずれかのチャックテーブルが第一の搬送手段27a及び第二の搬送手段27bの近傍に位置付けられる。
裏面全面研削手段21は、垂直方向の軸心を有するスピンドル210と、スピンドル210を回転可能に支持するハウジング211と、スピンドル210の一端に連結されたモータ212と、スピンドル210の他端に設けられたホイールマウント213と、ホイールマウント213に装着された研削ホイール214と、研削ホイール214の下面に固着された研削砥石215とから構成され、モータ212の駆動によりスピンドル210が回転し、それに伴い研削砥石215も回転する構成となっている。
裏面全面研削手段21は、第一の研削送り手段29によって垂直方向に移動可能となっている。第一の研削送り手段29は、垂直方向に配設されたガイドレール290と、ガイドレール290に摺接する昇降板291と、昇降板291を昇降させるモータ292とから構成され、モータ292による駆動により昇降板291がガイドレール290にガイドされて昇降するのに伴い昇降板291に固定された裏面全面研削手段21も昇降する構成となっている。
デバイス領域相当領域研削手段22は、垂直方向の軸心を有するスピンドル220と、スピンドル220を回転可能に支持するハウジング221と、スピンドル220の一端に連結されたモータ222と、スピンドル220の他端に設けられたホイールマウント223と、ホイールマウント223に装着された研削ホイール224と、研削ホイール224の下面に固着された研削砥石225とから構成され、モータ222の駆動によりスピンドル220が回転し、それに伴い研削砥石225も回転する構成となっている。研削砥石225の回転軌道の外径は、裏面全面研削手段21を構成する研削砥石215の回転軌道の外径より小さい。
デバイス領域相当領域研削手段22は、第二の研削送り手段30によって垂直方向に移動可能となっている。第二の研削送り手段30は、垂直方向に配設されたガイドレール300と、ガイドレール30に摺接する昇降板301と、降板301を昇降させるモータ302とから構成され、モータ302による駆動により昇降板301がガイドレール300にガイドされて昇降するのに伴い昇降板301に固定されたデバイス領域相当領域研削手段22も昇降する構成となっている。
図2に示したように表面に保護部材1が貼着されたウェーハWは、図3に示す第一のカセット23aに複数収容され、搬出入手段24によって第一のカセット23aから搬出されて位置合わせ25に搬送され、ウェーハWの中心が一定の位置に位置合わせされた後に、第一の搬送手段27aによってチャックテーブル20aに搬送される。チャックテーブル20aにおいては、保護部材1側が保持され、ウェーハWの裏面Wbが露出した状態となる。
次に、ターンテーブル28が反時計回りに所定角度(図示の例では90度)回転することによってチャックテーブル20aが裏面全面研削手段21の直下に移動する。そして、チャックテーブル20aの回転に伴ってウェーハWが回転すると共に、スピンドル210の回転に伴って研削砥石215が回転しながら、第一の研削送り手段29によって第一の切削手段21が下方に研削送りされて下降する。そうすると、図4に示すように、回転する研削砥石215がウェーハWの裏面Wbの全面に接触して当該裏面全面が研削され、ウェーハWが所定厚さに形成される(裏面全面研削工程)。例えば、研削前のウェーハWの厚さが700μmであった場合は、裏面全面の研削により厚さが300〜400μm程度になる。
こうして裏面全面研削手段21による裏面全面の研削が終了すると、チャックテーブル20aが反時計回りに所定角度回転することによって、ウェーハWがデバイス領域相当領域研削手段22の直下に位置付けられる。そして、チャックテーブル20aの回転に伴ってウェーハWが回転すると共に、スピンドル220の回転に伴って研削砥石225が回転しながら、第二の研削送り手段30によってデバイス領域相当領域研削手段22が下方に研削送りされて下降し、研削砥石225がウェーハWの裏面Wbのうちデバイス領域に相当する領域、すなわちデバイス領域W1の裏側に接触し、研削が行われる。
ここで、図5に示すように、研削砥石225は、その回転軌道の最外周の直径がデバイス領域W1の半径より大きく、かつ、デバイス領域W1の直径より小さく形成されている。そして、研削砥石225がウェーハWの回転中心に接触すると共に、研削砥石225の回転軌道の最外周が形成しようとする凹部W3の外周端部と一致するように研削する。そうすると、図6及び図7に示すように、デバイス領域W1の裏側に所定厚さの凹部W3が形成され、凹部W3の外周側には、裏面全面研削工程終了時と同様の厚さを有するリング状補強部W4が形成される(裏面凹状研削工程)。すなわち、リング状補強部W4の内周は、研削砥石225の回転軌道の最外周とほぼ一致する。凹部W3の厚さは、例えば20〜100μm程度とする。
リング状補強部W4は、裏面全面研削工程終了時と同様の厚さを維持しているため、凹部W3が極めて薄く形成された後も、ウェーハWの取り扱いが容易となる。例えば、リング状補強部W4の厚さが300〜400μmほどある場合は、その後のウェーハの搬送や後の工程における取り扱いに支障がないことが確認されている。
図3に戻って説明すると、このようにしてリング状補強部W4が形成されると、ターンテーブル28が反時計回りに所定角度回転することにより、チャックテーブル20aが第二の搬送手段27bの近傍に位置付けられる。そして、ウェーハWが第二の搬送手段27bによって保持されて洗浄手段26に搬送される。搬送時には、保持部271bがリング状補強部W4を吸引保持する。リング状補強部W4は比較的厚く形成されているため、チャックテーブル20aから取り外すにあたって取り扱いが容易である。
ウェーハWが洗浄手段26に搬送されると、洗浄手段26では、保持テーブル260において裏面Wbが露出した状態でウェーハWが保持され、保持テーブル260が回転すると共に洗浄水が吹き付けられて、裏面Wbに付着した研削屑が除去される。そして、洗浄されたウェーハWは、搬出入手段24によって洗浄手段26から搬出され、第二のカセット23bに収容される。リング状補強部W4は比較的厚く形成されているため、搬出入手段24がウェーハWを保持テーブル260から取り外すにあたって取り扱いが容易である。
以上のようにして、第一のカセット23aに収容されたウェーハに対して同様の研削が施され、リング状補強部が形成されたウェーハが次々と第二のカセット23bに収容される。
なお、図3に示した研削装置2は、2つの研削手段により構成されるが、研削手段が3つ以上あってもよい。例えば、研削手段が3つある場合は、最初に裏面全面の粗研削を行う裏面全面粗研削手段、次に裏面全面の仕上げ研削を行う裏面全面仕上げ研削手段、最後にデバイス領域W1に相当する領域を研削するデバイス領域相当領域研削手段により研削を行う。
以上のようにしてリング状補強部W4が形成されたウェーハWの裏面には、金、銀、チタン等からなる金属膜を形成することがある。かかる金属膜の形成には、例えば図8に示す減圧成膜装置4を用いることができる。この減圧成膜装置4においては、チャンバー41の内部に静電式にてウェーハWを保持する保持部42を備えており、その上方の対向する位置には、金属からなるスパッタ源44が励磁部材43に支持された状態で配設されている。このスパッタ源44には、高周波電源45が連結されている。また、チャンバー41の一方の側部には、スパッタガスを導入する導入口46が設けられ、もう一方の側部には減圧源に連通する減圧口47が設けられている。
保護部材1側が保持部32において静電式にて保持されることにより、ウェーハWの裏面がスパッタ源44に対向して保持される。そして、励磁部材43によって磁化されたスパッタ源44に高周波電源45から40kHz程度の高周波電力をくわえ、減圧口47からチャンバー41の内部を10−2Pa〜10−4Pa程度に減圧して減圧環境にすると共に、導入口46からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させると、プラズマ中のアルゴンイオンがスパッタ源44に衝突して粒子がはじき出されてウェーハWの裏面に堆積し、図9に示すように、金属膜5が形成される。この金属膜5は、例えば30〜60nm程度の厚さを有する。なお、リング状補強部W4にマスキングを施した場合は、凹部W3にのみ金属膜5が形成される(膜形成工程)。膜形成工程は、デバイス領域W1の裏側が研削により薄くなった状態で行われるが、ウェーハWにはリング状補強部W4が形成されているため、膜形成工程におけるウェーハWの取り扱いが容易となる。なお、膜形成工程は、蒸着やCVD等によっても可能である。
ウェーハ及び保護部材の一例を示す斜視図である。 ウェーハの表面に保護部材が貼着された状態を示す斜視図である。 研削装置の一例を示す斜視図である。 裏面全面研削工程の一例を示す斜視図である。 裏面凹状研削工程の一例を示す斜視図である。 リング状補強部が形成されたウェーハを示す斜視図である。 リング状補強部が形成されたウェーハを示す断面図である。 減圧成膜装置の一例を示す断面図である。 膜形成後のウェーハ及び保護部材を示す断面図である。
符号の説明
W:ウェーハ
Wa:表面
W1:デバイス領域
S:ストリート D:デバイス
W2:外周余剰領域
Wb:裏面
W3:凹部
W4:リング状補強部
N:ノッチ
B:ビアホール
1:保護部材
2:研削装置
20a、20b、20c、20d:チャックテーブル
21:裏面全面研削手段
210:スピンドル 211:ハウジング 212:モータ
213:ホイールマウント 214:研削ホイール 215:研削砥石
22:デバイス領域相当領域研削手段
220:スピンドル 221:ハウジング 222:モータ
223:ホイールマウント 224:研削ホイール 225:研削砥石
23a:第一のカセット 23b:第二のカセット
24:搬出入手段
240:アーム部 241:保持部
25:位置合わせ手段
26:洗浄手段
260:保持テーブル
27a:第一の搬送手段
270a:アーム部 271a:保持部
27b:第二の搬送手段
270b:アーム部 271b:保持部
28:ターンテーブル
29:第一の研削送り手段
290:ガイドレール 291:昇降板 292:モータ
30:第二の研削送り手段
300:ガイドレール 301:昇降板 302:モータ
4:減圧成膜装置
41:チャンバー 42:保持部 43:励磁部材 44:スパッタ源
45:高周波電源 46:導入口 47:減圧口
5:金属膜

Claims (6)

  1. 複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの加工方法であって、
    該ウェーハの裏面全面を研削して所定厚さのウェーハを形成する裏面全面研削工程と、
    該裏面全面研削工程後のウェーハの裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して所定の厚さの凹部を形成し、該凹部の外周側にリング状補強部を形成する裏面凹状研削工程と、
    から少なくとも構成されるウェーハの加工方法。
  2. 前記凹状研削工程において、前記ウェーハの表面側を研削装置のチャックテーブルにて保持し、該チャックテーブルを回転させ、回転する研削砥石を該ウェーハの回転中心に接触させると共に、該研削砥石の回転軌道の最外周が形成しようとする前記リング状補強部の内周と一致するように該研削砥石を該ウェーハの裏面に接触させる
    請求項1に記載のウェーハの加工方法。
  3. 前記裏面全面研削工程における所定の厚さのウェーハは300μm〜400μmの厚さを有し、前記凹状研削工程における前記所定の厚さの凹部は20μm〜100μmの厚さを有する請求項1または2に記載のウェーハの加工方法。
  4. 前記凹状研削工程後のウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程が遂行される請求項1、2または3に記載のウェーハの加工方法。
  5. 複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの裏面を研削する研削装置であって、
    ウェーハを保持して回転及び移動可能なチャックテーブルと、
    該ウェーハの裏面全面を研削する裏面全面研削手段と、
    該裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成し、該凹部の外周側にリング状補強部を形成するデバイス領域相当領域研削手段と
    を少なくとも備えた研削装置。
  6. 前記デバイス領域相当領域研削手段を構成する研削砥石は、
    研削時に、前記ウェーハの回転中心に接触すると共に、回転軌道の最外周が前記リング状補強部の内周と一致するように形成される請求項5に記載の研削装置。
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