JP2009061511A - ウエーハの研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクラッチの入らないウエーハの研削方法及び研削装置を提供することである。
【解決手段】 ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置を用いるウエーハの研削方法であって、スクラッチ検出手段によってウエーハの研削面のスクラッチの有無を検出し、スクラッチが検出されない場合は次の工程にウエーハを搬送し、スクラッチが検出された場合は研削を続行するか、又はスクラッチ除去研削を遂行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウエーハ研削面のスクラッチを検出可能なウエーハの研削方法及び研削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持する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エーハを研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを具備しており、ウエーハを所定の厚みに加工することができる。

ところで、ウエーハの厚みが１００μｍ以下、更には５０μｍ以下と薄くなると、ウエーハの裏面に生じた研削歪がデバイスの抗折強度を低下させる原因にもなり、抗折強度を向上させるためにエッチング等で歪を除去すると、今度はウエーハの内部で遊動する重金属を裏面側に保持するゲッタリング効果がなくなりデバイスの品質を著しく低下させることになる。

そこで、本出願人は、主に仕上げ研削用砥石として、研削歪を抑制して抗折強度を維持できるとともに、ゲッタリング効果も維持できるビトリファイドボンド砥石を特開２００６−１００７号公報で提案した。
特開２００６−１００７号公報

ところが、特許文献１に開示されたビトリファイドボンド砥石を使用して研削したウエーハの研削面を観察すると、４０〜５０枚に１枚の割合でスクラッチの入ったウエーハが存在することがあり、かかるウエーハにおいてはスクラッチの入った部分での抗折強度が低下するという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スクラッチの入らないウエーハの研削方法及び研削装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置を用いるウエーハの研削方法であって、スクラッチ検出手段によってウエーハの研削面のスクラッチの有無を検出し、スクラッチが検出されない場合は次の工程にウエーハを搬送し、スクラッチが検出された場合は研削を続行するか、又はスクラッチ除去研削を遂行することを特徴とするウエーハの研削方法が提供される。

請求項２記載の発明によると、ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段と、ウエーハの研削面に生じたスクラッチを検出するスクラッチ検出手段とを備えた研削装置を用いるウエーハの研削方法であって、ウエーハを研削ホイールで研削するウエーハ研削工程が終了した後、スクラッチ検出手段でウエーハの研削面のスクラッチの有無を検出するスクラッチ検出工程を実施し、スクラッチが存在する場合はスクラッチを除去するスクラッチ除去研削工程を実施した後、スクラッチ検出工程を再度実施し、前記スクラッチ検出工程でウエーハの研削面からスクラッチを検出しない場合はウエーハを次工程に搬送することを特徴とするウエーハの研削方法が提供される。

請求項３記載の発明によると、ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置であって、ウエーハの研削面に生じるスクラッチを検出するスクラッチ検出手段を更に具備したことを特徴とする研削装置が提供される。

好ましくは、スクラッチ検出手段は、ウエーハの研削面を撮像し画像情報を取得する撮像手段と、撮像手段が撮像した画像を２値化処理する２値化処理手段と、２値化処理手段からの情報によってスクラッチを判定するスクラッチ判定手段とを含んでいる。

本発明のウエーハの研削方法及び研削装置によると、ウエーハの研削面からスクラッチを検出してスクラッチが有る場合は研削を続行し、又はスクラッチ除去研削を遂行してスクラッチの無いウエーハを次工程に搬送するようにしたので、スクラッチの無いウエーハを効率良く生産することができる。

以下、本発明実施形態のウエーハの研削方法及び研削装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように構成された半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する研削装置２を図３を参照して説明する。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。

垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる１対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

図６に最も良く示されるように、スピンドル２４の先端部にはマウンター２８が固定されており、このマウンター２８には研削ホイール３０がねじ止めされている。例えば、研削ホイール３０はホイール基台３２の自由端部に粒径０．３〜１．０μｍのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。よって、研削面は鏡面となる。

研削手段（研削ユニット）１６にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。図６に示すように、ホース３６から供給された研削水が、スピンドル２４に形成された研削水供給穴３８、マウンター２８に形成された空間４０及び研削ホイール３０のホイール基台３２に形成された複数の研削水供給ノズル４２を介して研削砥石３４及びチャックテーブル５４に保持されたウエーハ１１に供給される。

図３を再び参照すると、研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。

水平ハウジング部分６の凹部１０には、チャックテーブルユニット５０が配設されている。チャックテーブルユニット５０は、図４に示すように、支持基台５２と、支持基台５２に回転自在に配設されたチャックテーブル５４を含んでいる。チャックテーブルユニット５０は更に、チャックテーブル５４を挿通する穴を有したカバー５６を備えている。

チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８により研削装置２の前後方向に移動される。チャックテーブル移動機構５８は、ボールねじ６０と、ボールねじ６０のねじ軸６２の一端に連結されたパルスモータ６４から構成される。

パルスモータ６４をパルス駆動すると、ボールねじ６０のねじ軸６２が回転し、このねじ軸６２に螺合したナットを有する支持基台５２が研削装置２の前後方向に移動する。よって、チャックテーブル５４もパルスモータ６４の回転方向に応じて、前後方向に移動する。

図３に示されているように、図４に示した一対のガイドレール６６，６８及びチャックテーブル移動機構５８は蛇腹７０，７２により覆われている。すなわち、蛇腹７０の前端部は凹部１０を画成する前壁に固定され、後端部がカバー５６の前端面に固定されている。また、蛇腹７２の後端は垂直ハウジング部分８に固定され、その前端はカバー５６の後端面に固定されている。

ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウエーハカセット７４と、第２のウエーハカセット７６と、ウエーハ搬送手段７８と、ウエーハ仮載置手段８０と、ウエーハ搬入手段８２と、ウエーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。更に、ハウジング４の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作手段８８が設けられている。

また、水平ハウジング部分６の概略中央部には、チャックテーブル５４を洗浄する洗浄水噴射ノズル９０が設けられている。この洗浄水噴射ノズル９０は、チャックテーブルユニット５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル５４に保持された研削加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。

チャックテーブルユニット５０は、チャックテーブル移動機構５８のパルスモータ６４をパルス駆動することにより、図３に示した装置奥側の研削領域と、ウエーハ搬入手段８２からウエーハを受け取りウエーハ搬出手段８４にウエーハを受け渡す手前側のウエーハ搬入・搬出領域との間で移動される。

ウエーハ搬入・搬出領域の上方にはＣＣＤカメラ等を有する撮像装置９４が配設されている。この撮像装置９４は、ウエーハ１１の研削面を撮像し、画像情報を取得する。

図７に示すように、撮像装置９４と画像処理装置９６とで研削面のスクラッチを検出するスクラッチ検出手段９５を構成する。画像処理装置９６は、撮像装置９４で撮像した研削面の画像を２値化する２値化処理部９８と、２値化処理部９８で２値化された値が入力されてスクラッチの有無を判定するスクラッチ判定部１００とを含んでいる。

このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。第１のウエーハカセット７４中に収容されるウエーハは、保護テープが表面側（回路が形成されている側の面）に装着された半導体ウエーハであり、従ってウエーハは裏面が上側に位置する状態で第１のカセット７４中に収容されている。このように複数の半導体ウエーハを収容した第１のウエーハカセット７４は、ハウジング４の所定のカセットを搬入領域に載置される。

そして、カセット搬入領域に載置された第１のウエーハカセット７４に収容されていた研削加工前の半導体ウエーハが全て搬出されると、空のウエーハカセット７４に変えて複数個の半導体ウエーハを収容した新しい第１のウエーハカセット７４が手動でカセット搬入領域に載置される。

一方、ハウジング４の所定のカセット搬出領域に載置された第２のウエーハカセット７６に所定枚数の研削加工後の半導体ウエーハが搬入されると、かかる第２のウエーハカセット７６は手動で搬出されて、新しい空の第２のウエーハカセット７６がカセット搬出領域に載置される。

第１のウエーハカセット７４に収容された半導体ウエーハは、ウエーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウエーハ仮載置手段８０に載置される。ウエーハ仮載置手段８０に載置されたウエーハは、ここで中心合わせが行われた後にウエーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウエーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブルユニット５０のチャックテーブル５４に載置され、チャックテーブル５４によって吸引保持される。

このようにチャックテーブル５４がウエーハを吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構５８を作動して、チャックテーブルユニット５４を移動して装置後方の研削領域に位置づける。

チャックテーブルユニット５０が研削領域に位置づけられると、チャックテーブル５４に保持されたウエーハの中心が研削ホイール３０の外周円を僅かに超えた位置に位置づけられる。

次に、チャックテーブル５４を例えば１００〜３００ｒｐｍ程度で回転し、サーボモータ２６を駆動して研削ホイール３０を４０００〜７０００ｒｐｍで回転するとともに、研削ユニット送り機構４４のパルスモータ４８を正転駆動して研削ユニット１６を下降させる。

そして、図６に示すように、研削ホイール３０の研削砥石３４をチャックテーブル５４上のウエーハ１１の裏面（被研削面）に所定の荷重で押圧することにより、ウエーハ１１の裏面が研削される。このようにして所定時間研削することにより、ウエーハ１１が所定の厚さに研削される。

研削が終了すると、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４を装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置付ける。チャックテーブル５４がウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられたならば、洗浄水噴射ノズル９０から洗浄水を噴射して、チャックテーブル５４に保持されている研削加工されたウエーハ１１の被研削面（裏面）を洗浄する。次いで撮像装置９４を作動してウエーハの研削面を撮像して研削面の画像を取得する。

撮像装置９４で撮像した画像は、スクラッチ検出手段９５を構成する画像処理装置９６の２値化処理部９８で２値化される。２値化処理部９８の出力はスクラッチ判定部１００に入力され、スクラッチの有無が判定される。

研削後の研削面はスムーズな鏡面となっているため、万一何らかの原因でスクラッチが研削面に形成されると、スクラッチが光るので、２値化された画像のスクラッチはバックグランドの研削面の値と異なった値となる。よって、研削面の反射光を所定の閾値で２値化すると、スクラッチのない研削面は“０”となり、スクラッチは“１”となる。

スクラッチ判定部１００でブロック１０２に示すようにスクラッチ無しと判定されると、ブロック１０４に示すウエーハ洗浄工程を遂行する。すなわち、チャックテーブル５４に保持されているウエーハの吸引保持が解除されてから、ウエーハはウエーハ搬出手段８４により洗浄手段８６に搬送される。

洗浄手段８６に搬送されたウエーハは、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハがウエーハ搬送手段７８により第２のウエーハカセット７６の所定位置に収納される。

スクラッチ判定部１００でブロック１０６で示すようにスクラッチ有りと判定された場合には、ブロック１０８のスクラッチ除去研削工程を実施する。すなわち、チャックテーブル移動機構５８を駆動してチャックテーブル５４を再度研削領域に位置付け、研削ホイール３０による粒径約１μｍ研削を実施する。

研削が終了したウエーハは、チャックテーブル移動機構５８により再度ウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられて、ブロック１１０のスクラッチ検出工程が実施される。すなわち、撮像装置９４でウエーハの研削面を再度撮像し、撮像された画像を画像処理装置９６の２値化処理部９８で２値化して、この２値化された値に基づいてスクラッチ判定部１００でスクラッチの有無を判定する。そして、最終的にスクラッチ無しと判定された場合に、ブロック１０４のウエーハ洗浄工程を実施する。

本発明のウエーハの研削方法及び研削装置は以上説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、スクラッチ検出手段９５の撮像装置９４を研削領域に位置付けられたチャックテーブル５４に隣接して配置し、チャックテーブル５４に保持されて研削中のウエーハの研削面のスクラッチを検出するようにしても良い。

この方法によると、研削終了間際にスクラッチを検出した場合は、粒径約１μｍ研削を続行し、スクラッチが無いことを確認した後、研削を終了する。

尚、スクラッチ検出手段を、赤色レーザー光線をウエーハの研削面に傾斜して照射し、スクラッチによって散乱する散乱光をフォトディテクターで検出するように構成しても良い。

半導体ウエーハの表側斜視図である。 保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 本発明実施形態に係る研削装置の外観斜視図である。 チャックテーブルユニット及びチャックテーブル送り機構の斜視図である。 下側から見た研削ホイールの斜視図である。 研削ホイールの縦断面図である。 本発明の要部を示すブロック図である。

符号の説明

２ 研削装置
１１ 半導体ウエーハ
１６ 研削手段（研削ユニット）
２４ スピンドル
２６ サーボモータ
３０ 研削ホイール
３４ 研削砥石
５０ チャックテーブルユニット
５４ チャックテーブル
９４ 撮像装置
９５ スクラッチ検出手段
９６ 画像処理装置
９８ ２値化処理部
１００ スクラッチ判定部

Claims (5)

1. ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置を用いるウエーハの研削方法であって、
   スクラッチ検出手段によってウエーハの研削面のスクラッチの有無を検出し、
   スクラッチが検出されない場合は次の工程にウエーハを搬送し、
   スクラッチが検出された場合は研削を続行するか、又はスクラッチ除去研削を遂行することを特徴とするウエーハの研削方法。
2. ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段と、ウエーハの研削面に生じたスクラッチを検出するスクラッチ検出手段とを備えた研削装置を用いるウエーハの研削方法であって、
   ウエーハを研削ホイールで研削するウエーハ研削工程が終了した後、スクラッチ検出手段でウエーハの研削面のスクラッチの有無を検出するスクラッチ検出工程を実施し、
   スクラッチが存在する場合はスクラッチを除去するスクラッチ除去研削工程を実施した後、スクラッチ検出工程を再度実施し、
   前記スクラッチ検出工程でウエーハの研削面からスクラッチを検出しない場合はウエーハを次工程に搬送することを特徴とするウエーハの研削方法。
3. ウエーハを保持する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エーハを研削する研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置であって、
   ウエーハの研削面に生じるスクラッチを検出するスクラッチ検出手段を更に具備したことを特徴とする研削装置。
4. 前記スクラッチ検出手段は、ウエーハの研削面を撮像し画像情報を取得する撮像手段と、該撮像手段が撮像した画像を２値化処理する２値化処理手段と、該２値化処理手段からの情報によってスクラッチを判定するスクラッチ判定手段とを含むことを特徴とする請求項３記載の研削装置。
5. 前記スクラッチ検出手段は、前記チャックテーブルに隣接して配設され、該チャックテーブルに保持された研削中のウエーハの研削面のスクラッチを検出することを特徴とする請求項３又は４記載の研削装置。

Images