JP2008006536A - ウェーハの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックテーブルに保持されたウェーハに研削砥石が接触し、押圧力が加えられて研削が行われる場合において、ウェーハを正確に所望の厚さに形成する。
【解決手段】ウェーハの研削前に、チャックテーブル２の保持面２０と触針６０との接触時における触針の高さ計測値Ａ０を保持面の原点として認識すると共に、枠体２１と触針６０との接触時における触針の高さ計測値Ｂ０を枠体の原点として認識し、保持面２０にウェーハＷを載置して吸引保持し、研削砥石３３をウェーハＷに接触させて研削している状態で触針６０を枠体２１に接触させ、触針６０の高さ計測値Ｂｘを認識し、ウェーハの研削中に研削面Ｗ３ａに触針６０を接触させ、触針６０の高さ計測値Ａｘを認識し、ウェーハＷが所望厚さＴに形成される時の触針６０の高さ算出値Ａｙを、Ａｙ＝Ｔ＋Ａ０−（Ｂ０−Ｂｘ）によって算出し、高さ計測値Ａｘと高さ算出値Ａｙとが一致した時に研削を終了する。
【選択図】図６

Description

本発明は、ウェーハの面を研削する方法に関するものである。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面側に形成されたウェーハは、各種電子機器の軽量化、小型化等を可能とするために、裏面が研削されてその厚さが１００μｍ以下、５０μｍ以下というように極めて薄く形成された後に、ダイシングされて個々のデバイスに分割される。ウェーハの裏面の研削中は、ウェーハの厚さをリアルタイムに計測することで、ウェーハを所望の厚さに仕上げることとしている。

ウェーハの厚さの計測には、触針式の厚さ計測器が用いられることが多い。触針式の厚さ計測器では、針状の端子の先端をウェーハに接触させた時の端子の高さ位置を認識し、その時の端子の高さ位置と、端子をチャックテーブルに接触させた時の端子の高さ位置との差をウェーハの厚さとして、ウェーハの仕上がり厚さを制御している（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２４６４９１号公報

しかし、ウェーハの研削時には、研削砥石がウェーハに接触して押圧されるため、かかる押圧力によってチャックテーブルも若干下降し、これに伴いチャックテーブルに保持されたウェーハも下降することがある。したがって、チャックテーブルの下降分だけ触針式端子も下降して計測値にも誤差が生じ、その結果、ウェーハが所望の厚さよりも１０μｍ前後厚く形成されてしまうという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、チャックテーブルに保持されたウェーハに研削砥石が接触し、押圧力が加えられて研削が行われる場合において、ウェーハを正確に所望の厚さに形成できるようにすることである。

本発明は、ウェーハを吸引保持する保持面と保持面を囲繞する枠体とを有する回転可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハを研削する研削砥石が固着された研削ホイールを有する研削手段と、１本の触針を有しウェーハの厚さを計測する厚さ計測手段とを少なくとも備えた研削装置を用いてウェーハを研削して所望厚さＴのウェーハを形成するウェーハの研削方法に関するもので、保持面と触針との接触時における触針の高さ計測値Ａ０を保持面の原点として認識する保持面原点認識工程と、枠体と触針との接触時における触針の高さ計測値Ｂ０を枠体の原点として認識する枠体原点認識工程と、保持面にウェーハを載置して吸引保持し、研削砥石をウェーハに接触させて研削している状態で触針を枠体に接触させ、触針の高さ計測値Ｂｘを枠体の位置として認識する枠体位置認識工程と、ウェーハの研削中に研削面に触針を接触させ、触針の高さ計測値Ａｘを研削面の位置として認識する研削面位置認識工程と、ウェーハが所望厚さＴに形成される時の触針の高さ算出値Ａｙを、Ａｙ＝Ｔ＋Ａ０−（Ｂ０−Ｂｘ）によって算出し、高さ計測値Ａｘと高さ算出値Ａｙとが一致した時に研削を終了する厚さ管理工程とから少なくとも構成されることを特徴とする。

枠体位置認識工程は、チャックテーブルに新たなウェーハが保持されるごとに実施されることが望ましい。ウェーハは、表面に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を有し、デバイス領域の裏面を研削して外周余剰領域を含むリング状補強部を形成することもある。

本発明では、研削手段によって荷重がかけられた時のチャックテーブルの下降量を考慮求め、その下降量を考慮に入れて、ウェーハが所望の高さに形成される時の研削面の高さの算出値を求め、研削面の高さの計測値がその高さの算出値と一致した時に研削を終了させることとしたため、ウェーハの仕上がり厚さをより所望の厚さに近付け、誤差を小さくすることができる。

図１に示す研削装置１は、回転可能でかつ水平方向に移動可能なチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持されたウェーハを研削する研削手段３と、オペレータが各種情報を入力するのに用いる操作手段４を備えている。チャックテーブル２は、移動基台５によって回転可能に支持されており、移動基台５には、厚さ計測器６が配設されている。移動基台５の側部にはジャバラ５０が固定されており、移動基台５は、ジャバラ５０の伸縮を伴って水平移動する構成となっている。

研削手段３は、垂直方向の軸心を有するスピンドル３０がハウジング３１によって回転可能に支持され、スピンドル３０の先端部に研削ホイール３２が装着されて構成されており、研削ホイール３２の下面には研削砥石３３が固着されている。スピンドル３０及び研削ホイール３２は、モータ３４によって駆動されて回転する。

研削手段３は、研削送り手段７によって駆動されて垂直方向に移動可能となっている。研削送り手段７は、垂直方向に配設されたボールネジ７０と、ボールネジ７０と平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールネジ７０と一体に連結されボールネジ７０を回動させるパルスモータ７２と、内部のナットがボールネジ７０に螺合すると共に側部がガイドレール７１に摺接する昇降板７３と、ブラケット７４を介して昇降板７３に固定されハウジング３１を支持する支持部７５とから構成され、パルスモータ７２に駆動されてボールネジ７０が回動することによって昇降板７３がガイドレール７１にガイドされて昇降し、これに伴い支持部７５に支持された研削手段３も昇降する構成となっている。パルスモータ７２は、制御部８によって制御される。

研削対象のウェーハＷはウェーハカセット９ａに収容され、研削後のウェーハＷはウェーハカセット９ｂに収容される。ウェーハカセット９ａ、９ｂの近傍には、ウェーハカセット９ａ、９ｂに対するウェーハの搬出入を行う搬出入手段１０が配設されている。搬出入手段１０は、屈曲可能なアーム部１００の先端にウェーハを保持する保持部１０１が設けられた構成となっており、保持部１０１の可動域には、研削前のウェーハＷの位置合わせを行う位置合わせ手段１１及び研削後のウェーハの洗浄を行う洗浄手段１２が配設されている。

位置合わせ手段１１の近傍には、研削前のウェーハＷを位置合わせ手段１１からチャックテーブル２へ搬送する第一の搬送手段１３ａが配設され、洗浄手段１２の近傍には、研削後のウェーハＷをチャックテーブル２から洗浄手段１２に搬送する第二の搬送手段１３ｂが配設されている。

図２に示すように、チャックテーブル２は、ウェーハＷを吸引保持する保持面２０と、保持面２０を囲繞する枠体２１とを有している。チャックテーブル２に隣接して配設された厚さ計測器６は、先端が下方に向き上下動及び水平方向の回動が可能な触針６０と、触針６０の高さ方向の位置を例えば座標によって認識する認識部６１とから構成される。認識部６１には、認識部６１が認識した値を使用してウェーハＷを所望の厚さに形成するための計算を行うと共に、その計算結果に基づき図１に示したパルスモータ７２を制御する制御部８が接続されている。

ウェーハＷの研削を行う前には、ウェーハＷの所望の仕上がり厚さＴが操作手段４（図１参照）から入力され、制御部８の内部のメモリに記憶される。また、研削前に、図２に示すように、触針６０の先端を保持面２０に接触させ、そのときの触針６０の高さ位置Ａ０を保持面２０の原点として認識部６１において認識する（保持面原点認識工程）。認識部６１の内部にはメモリを有しており、高さ位置Ａ０の値はメモリに記憶される。

更に、図３に示すように、触針６０を枠体２１に接触させる。そして、枠体２１との接触時における触針６０の高さ位置Ｂ０を枠体２１の原点として認識部６１において認識し、内部のメモリに記憶させる（枠体原点認識工程）。

図１に示したウェーハカセット９ａに収容されたウェーハＷは、例えば図４に示すように、表面Ｗａに複数のデバイスが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とを有しており、デバイス領域Ｗ１の裏面側を、研削装置１を用いて研削する。研削にあたっては、図４に示すように、ウェーハＷの表面に保護部材１４が貼着される。

図１を参照して説明すると、最初に、搬出入手段１０によってウェーハカセット９ａに収容されたウェーハＷを搬出して位置合わせ手段１１に搬送し、一定の位置に位置合わせをした後に、ウェーハＷをチャックテーブル２に搬送し、保護部材１４（図４参照）が貼着された側が保持されて裏面Ｗｂが露出した状態とする。そして、チャックテーブル２を水平移動させ、ウェーハＷを研削手段３の直下に位置付ける。

次に、チャックテーブル２を回転させてウェーハＷを回転させると共に、スピンドル３０及び研削ホイール３２を回転させながら研削手段３を下降させ、図５に示すように、回転する研削砥石３３を、ウェーハＷの裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１の裏側に相当する部分に接触させて研削を行う。図示の例では、研削砥石３３の回転軌道の最外周の直径が、ウェーハＷのデバイス領域Ｗ１（図４参照）の半径より少し大きくなっており、研削砥石３３は、常にウェーハＷの回転中心と接触する。研削手段３によってウェーハＷに押圧力が加えられて研削が開始された状態では、図５に示すように、触針６０を枠体２１に接触させ、その時の触針６０の高さ位置Ｂｘを認識部６０において認識し、枠体２１の位置としてメモリに記憶させる（枠体位置認識工程）。研削中は、チャックテーブル２に対して研削手段３からの一定の荷重がかかるため、チャックテーブル２が若干下降している。したがって、高さ位置Ｂｘは、荷重がかけられていない状態の枠体２１の高さ位置Ｂ０よりも、例えば１０μｍ前後低い位置を指す値となる。

デバイス領域Ｗ１の裏面側の研削を行うと、図６に示すように、裏面Ｗｂに凹部Ｗ３が形成され、その外周側には、元の厚さを有するリング状補強部Ｗ４が形成される。研削中は、常に触針６０を凹部Ｗ３の底面Ｗ３ａに接触させることにより、研削面である底面Ｗ３ａの高さ位置Ａｘを研削面の位置として認識部６０において認識してメモリに記憶させる（研削面位置認識工程）。

制御部８では、触針６０の高さ位置Ａ０、Ｂ０、Ｂｘ及びウェーハＷの所望の仕上がり厚さＴに基づき、下記式（１）により、ウェーハＷが所望の厚さに形成される時点における触針６０の高さ位置Ａｘの値を求める。
Ａｘ＝Ｔ＋Ａ０−（Ｂ０−Ｂｘ）・・・式（１）

上記式（１）において、（Ｂ０−Ｂｘ）は、枠体２１の下降量を示しており、例えば、ウェーハＷの凹部Ｗ３の所望の仕上がり厚さＴ＝３０［μｍ］、枠体２１の下降量（Ｂ０−Ｂｘ）＝１０［μｍ］、保持面２０の原点における触針６０の高さ位置Ａ０＝０とすると、Ａｘ＝２０［μｍ］となり、研削中において凹部Ｗ３の底面Ｗ３ａに接触している時の触針６０の高さＡｘが、保持面２０の原点における原点Ａ０よりも２０μｍ高い位置にあるときに、凹部Ｗ３が所望の厚さＴ＝３０［μｍ］に形成されたと判断することができる。したがって、認識部６１における触針６０の高さの認識値が２０［μｍ］になった時に、制御部８は、凹部Ｗ３が所望の厚さＴ＝３０［μｍ］に形成されたと判断し、研削を終了すればよい（厚さ管理工程）。

このように、研削手段３からの荷重によるチャックテーブル２の下降量を考慮に入れた上で、触針６０の高さ位置に基づいて、研削中におけるウェーハＷの厚さを管理することができるため、ウェーハの仕上がり厚さの誤差が極めて小さくなり（誤差は２μｍ前後）、高精度にウェーハの仕上がり厚さを制御することが可能となった。

また、チャックテーブル２に新たなウェーハが保持されるごとに枠体位置認識工程を実施するようにすれば、研削対象のウェーハごとに正確に仕上がり厚さを調整することが可能となる。

なお、上記の例では、デバイス領域Ｗ１の裏面側を研削して裏面に凹部Ｗ３を有するウェーハを形成する場合について説明したが、本発明は、裏面全面を研削して平面上のウェーハを形成する場合にも適用することができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。 保持面原点認識工程の状態を示す斜視図である。 枠体原点認識工程の状態を示す斜視図である。 ウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。 枠体位置認識工程の状態を示す斜視図である。 研削面位置認識工程の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１：研削装置
２：チャックテーブル
２０：保持面 ２１：枠体
３：研削手段
３０：スピンドル ３１：ハウジング ３２：研削ホイール ３３：研削砥石
３４：モータ
４：操作手段
５：移動基台
６：厚さ計測器
６０：触針 ６１：認識部
７：研削送り手段
７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：パルスモータ ７３：昇降板
７４：ブラケット ７５：支持部
８：制御部
９ａ、９ｂ：ウェーハカセット
１０：搬出入手段
１００：アーム部 １０１：保持部
１１：位置合わせ手段 １２：洗浄手段
１３ａ：第一の搬送手段 １３ｂ：第二の搬送手段

Claims (3)

1. ウェーハを吸引保持する保持面と該保持面を囲繞する枠体とを有する回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウェーハを研削する研削砥石が固着された研削ホイールを有する研削手段と、１本の触針を有しウェーハの厚さを計測する厚さ計測手段とを少なくとも備えた研削装置を用いてウェーハを研削して所望厚さＴのウェーハを形成するウェーハの研削方法であって、
   該保持面と該触針との接触時における該触針の高さ計測値Ａ０を該保持面の原点として認識する保持面原点認識工程と、
   該枠体と該触針との接触時における該触針の高さ計測値Ｂ０を該枠体の原点として認識する枠体原点認識工程と、
   該保持面にウェーハを載置して吸引保持し、該研削砥石を該ウェーハに接触させて研削している状態で該触針を該枠体に接触させ、該触針の高さ計測値Ｂｘを該枠体の位置として認識する枠体位置認識工程と、
   該ウェーハの研削中に研削面に該触針を接触させ、該触針の高さ計測値Ａｘを該研削面の位置として認識する研削面位置認識工程と、
   該ウェーハが所望厚さＴに形成される時の触針の高さ算出値Ａｙを、Ａｙ＝Ｔ＋Ａ０−（Ｂ０−Ｂｘ）によって算出し、該高さ計測値Ａｘと該高さ算出値Ａｙとが一致した時に研削を終了する厚さ管理工程と
   から少なくとも構成されるウェーハの研削方法。
2. 前記枠体位置認識工程は、前記チャックテーブルに新たなウェーハが保持されるごとに実施される請求項１に記載のウェーハの検出方法。
3. 前記ウェーハは、表面に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を有し、該デバイス領域の裏面を研削して該外周余剰領域を含むリング状補強部を形成する請求項１または２に記載のウェーハの研削方法。

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