JP2010012565A - ウエーハの研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粗研削手段によって研削されたウエーハを仕上げ研削手段によって研削する際に、ウエーハに対する所謂食いつきを良好にして面焼けの発生を防止することができるウエーハの研削方法を提供する。
【解決手段】粗研削工程は粗研削ホイールの研削面の外周をチャックテーブル６に保持されたウエーハ１５の中心から偏芯した位置に位置付けて実施することによりウエーハ１５の中心部に未研削部を残存させ、仕上げ研削工程は仕上げ研削ホイールの研削面がチャックテーブル６に保持されたウエーハ１５の中心を通過するように位置付けて実施することにより未研削部を研削する第１の仕上げ研削工程と、第１の仕上げ研削工程と継続して実施し未研削部が研削されたウエーハ１５の全面を研削する第２の仕上げ研削工程を含んでいる。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成するウエーハの研削方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数個形成された半導体ウエーハは、個々のチップに分割される前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚みに形成されている。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手段を具備している。ウエーハの裏面を効率的に研削するために、一般に粗研削ホイールを備えた粗研削手段と仕上げ研削ホイールを備えた仕上げ研削手段とを具備する研削装置が用いられている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００１−１２６１号公報

上述した粗研削手段と仕上げ研削手段を具備する研削装置を用いて研削するには、チャックテーブルに保持されたウエーハを粗研削手段によって仕上げ代を残して粗研削した後、仕上げ研削手段によって粗研削されたウエーハを仕上げ研削してウエーハを所定の厚みに形成する。

而して、粗研削手段によって研削されたウエーハを仕上げ研削手段によって研削すると、仕上げ研削手段の仕上げ研削ホイールを構成する仕上げ研削砥石の砥粒は粒径が細かいために、ウエーハに対する所謂食いつきが弱く面焼けが生じたり、研削送りに伴い押圧力が増大してウエーハの品質を低下させるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、粗研削手段によって研削されたウエーハを仕上げ研削手段によって研削する際に、ウエーハに対する所謂食いつきを良好にして面焼けの発生を防止することができるウエーハの研削方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、チャックテーブルの保持面にウエーハを保持し、該チャックテーブルを回転するとともに粗研削手段を構成する粗研削ホイールを回転しつつ該粗研削ホイールの研削面をウエーハの被研削面に接触させて粗研削する粗研削工程と、該粗研削工程が実施されたウエーハを保持した該チャックテーブルを回転するとともに仕上げ研削手段を構成する仕上げ研削ホイールを回転しつつ該仕上げ研削ホイールの研削面をウエーハの被研削面に接触させて仕上げ研削する仕上げ研削工程とを実施するウエーハの研削方法であって、
該粗研削工程は、該粗研削ホイールの研削面の外周を該チャックテーブルに保持されたウエーハの中心から偏芯した位置に位置付けて実施することにより、ウエーハの中心部に未研削部を残存させ、
該仕上げ研削工程は、該仕上げ研削ホイールの研削面が該チャックテーブルに保持されたウエーハの中心を通過するように位置付けて実施することにより該未研削部を研削する第１の仕上げ研削工程と、該第１の仕上げ研削工程と継続して実施し該未研削部が研削されたウエーハの全面を研削する第２の仕上げ研削工程を含んでいる、
ことを特徴とするウエーハの研削方法が提供される。

上記第１の仕上げ研削工程における第１の研削送り速度は上記粗研削工程における粗研削速度より速い速度に設定されており、上記第２の仕上げ研削工程における第２の研削送り速度は上記粗研削工程における粗研削速度より遅い速度に設定されている。

本発明によるウエーハの研削方法によれば、仕上げ研削工程は、仕上げ研削ホイールの研削面がチャックテーブルに保持されたウエーハの中心を通過するように位置付けて実施することにより粗研削工程において粗研削されたウエーハの中心部に残存された未研削部を研削する第１の仕上げ研削工程と、該第１の仕上げ研削工程と継続して実施し未研削部が研削されたウエーハの全面を研削する第２の仕上げ研削工程を含んでいるので、第１の仕上げ研削工程を実施する際には未研削部の被加工面の面積が極めて小さいため、仕上げ研削砥石の研削面が未研削部の被加工面に接触した瞬間に食いついて研削されるので、仕上げ研削ホイールを構成する仕上げ研削砥石の砥粒の粒径が細かくても未研削部の被加工面に対する所謂食いつきが良好となり、面焼けすることはない。また、ウエーハの全面を研削する第２の仕上げ研削工程は、第１の仕上げ研削工程において未研削部を研削した状態で継続するので、仕上げ研削ホイールを構成する仕上げ研削砥石の砥粒の粒径が細かくてもウエーハの被研削面に対する所謂食いつきが良好となり、面焼けの発生を防止することができる。

以下、本発明によるウエーハの研削方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、本発明によるウエーハの研削方法を実施するための研削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における研削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の図１において右上端には、静止支持板２１が立設されている。この静止支持板２１の前側面には、上下方向に延びる２対の案内レール２２、２２および２３、２３が設けられている。一方の案内レール２２、２２には粗研削手段としての粗研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されており、他方の案内レール２３、２３には仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に装着されている。

粗研削ユニット３は、ユニットハウジング３１と、該ユニットハウジング３１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント３２に装着された粗研削ホイール３３と、該ユニットハウジング３１の上端に装着されホイールマウント３２を回転駆動するための正転および逆転駆動が可能な電動モータ３４と、ユニットハウジング３１を支持する支持部材３５と、該支持部材３５を装着する移動基台３６とを具備しており、支持部材３５が移動基台３６に複数個の調整ボルト３７によって角度調整可能に取り付けられる。

粗研削ホイール３３は、図２に示すように砥石基台３３１と、該砥石基台３３１の下面に環状に装着された複数個の粗研削砥石３３２とによって構成されている。砥石基台３３１は、締結ボルト３３３によってホイールマウント３２に装着される。粗研削砥石３３２は、粒径が１０〜５０μmのダイヤモンド砥粒をレジンボンドで結合して形成されており、下面が研削面３３２aを形成する。

図１に戻って説明を続けると、上記移動基台３６には被案内レール３６１、３６１が設けられており、この被案内レール３６１、３６１を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２２、２２に移動可能に嵌合することにより、粗研削ユニット３が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における粗研削ユニット３は、上記移動基台３５を案内レール２２、２２に沿って移動させ研削ホイール３３を研削送りする研削送り機構３８を具備している。研削送り機構３８は、上記静止支持板２１に案内レール２２、２２と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３８１と、該雄ねじロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２と、上記移動基台３６に装着され雄ねじロッド３８１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ３８２によって雄ねじロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、粗研削ユニット３を上下方向に移動せしめる。

上記仕上げ研削ユニット４も粗研削ユニット３と同様に構成されており、ユニットハウジング４１と、該ユニットハウジング４１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント４２に装着された仕上げ研削ホイール４３と、該ユニットハウジング４１の上端に装着されホイールマウント４２を回転駆動するための正転および逆転駆動が可能な電動モータ４４と、ユニットハウジング４１を支持する支持部材４５と、該支持部材４５を装着する移動基台４６とを具備しており、支持部材４５が移動基台４６に複数個の調整ボルト４７によって角度調整可能に取り付けられる。

仕上げ研削ホイール４３は、図３に示すように砥石基台４３１と、該砥石基台４３１の下面に環状に装着された複数個の仕上げ研削砥石４３２とによって構成されている。砥石基台４３１は、締結ボルト４３３によってホイールマウント４２に装着される。仕上げ研削砥石４３２は、粒径が０．１〜１μmのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合して形成されており、下面が研削面４３２aを形成する。

図１に戻って説明を続けると、上記移動基台４６には被案内レール４６１、４６１が設けられており、この被案内レール４６１、４６１を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２３、２３に移動可能に嵌合することにより、仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における仕上げ研削ユニット４は、上記移動基台４６を案内レール２３、２３に沿って移動させ研削ホイール４３を研削送りする研削送り機構４８を具備している。研削送り機構４８は、上記静止支持板２１に案内レール２３、２３と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４８１と、該雄ねじロッド４８１を回転駆動するためのパルスモータ４８２と、上記移動基台４６に装着され雄ねじロッド４８１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ４８２によって雄ねじロッド４８１を正転および逆転駆動することにより、仕上げ研削ユニット４を上下方向に移動せしめる。

図示の実施形態における研削装置は、上記静止支持板２１の前側において装置ハウジング２の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５を具備している。このターンテーブル５は、比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル５には、図示の実施形態の場合それぞれ１２０度の位相角をもって３個のチャックテーブル６が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル６は、円盤状の基台６１とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック６２とからなっており、吸着保持チャック６２上（保持面）に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル６は、図１に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印６aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル５に配設された３個のチャックテーブル６は、ターンテーブル５が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出域Ａ、粗研削加工域Ｂ、および仕上げ研削加工域Ｃおよび被加工物搬入・搬出域Ａに順次移動せしめられる。

図示の研削装置は、被加工物搬入・搬出域Ａに対して一方側に配設され研削加工前の被加工物である半導体ウエーハをストックする第１のカセット７と、被加工物搬入・搬出域Ａに対して他方側に配設され研削加工後の被加工物である半導体ウエーハをストックする第２のカセット８と、第１のカセット７と被加工物搬入・搬出域Ａとの間に配設され被加工物の中心合わせを行う中心合わせ手段９と、被加工物搬入・搬出域Ａと第２のカセット８との間に配設されたスピンナー洗浄手段１１と、第１のカセット７内に収納された被加工物である半導体ウエーハを中心合わせ手段９に搬出するとともにスピンナー洗浄手段１１で洗浄された半導体ウエーハを第２のカセット８に搬送する被加工物搬送手段１２と、中心合わせ手段９上に載置され中心合わせされた半導体ウエーハを被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に搬送する被加工物搬入手段１３と、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に載置されている研削加工後の半導体ウエーハを洗浄手段１１に搬送する被加工物搬出手段１４を具備している。なお、上記第１のカセット７には、例えば厚みが６００μmの半導体ウエーハ１５が表面に保護テープ１６が貼着された状態で複数枚収容される。このとき、半導体ウエーハ１５は、裏面１５bを上側にして収容される。

図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第１のカセット７に収容された研削加工前の被加工物である半導体ウエーハ１５は被加工物搬送手段１２の上下動作および進退動作により搬送され、中心合わせ手段９に載置され６本のピン９１の中心に向かう径方向運動により中心合わせされる。中心合わせ手段９に載置され中心合わせされた半導体ウエーハ１５は、被加工物搬入手段１３の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の吸着保持チャック６２上に載置される。そして、図示しない吸引手段を作動して、半導体ウエーハ１５を吸着保持チャック６２上に吸引保持する。次に、ターンテーブル５を図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、半導体ウエーハ１５を載置したチャックテーブル６を粗研削加工域Ｂに位置付ける。

ここで、半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６が粗研削加工域Ｂに位置付けられた状態におけるチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１５と研削ホイール３３との関係について図４を参照して説明する。
即ち、半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６が粗研削加工域Ｂに位置付けられた状態においては、図４の(a)および(b)に示すように粗研削ホイール３３を構成する複数個の粗研削砥石３３２の研削面３３２aの外周がチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１５の中心(P)から所定量(S)だけ偏芯した位置に位置付けられる。なお、上記偏芯量(S)は、１〜５mmでよい。

半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６が粗研削加工域Ｂに位置付けられ上記図４の(a)および(b)に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル６は図示しない回転駆動機構によって矢印６aで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転せしめられる。一方、粗研削ユニット３の研削ホイール３３は、矢印３３aで示す方向に例えば６０００rpmの回転速度で回転しつつ研削送り機構３８によって矢印３３bで示す方向に所定の研削送り速度で粗研削送りされる。なお、粗研削送り速度は、例えば１μm／秒に設定されている。そして、半導体ウエーハ１５の上面である裏面１５b（被研削面）から例えば４８０μm粗研削送りする。この結果、チャックテーブル６上の半導体ウエーハ１５の裏面１５b（被研削面）は、図５に示すように中心部に未研削部１５０を残して４８０μm粗研削加工が施される（粗研削工程）。従って、粗研削加工された半導体ウエーハ１５は、未研削部１５０を残して厚みが１２０μmとなる。

なお、この間に被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられた次のチャックテーブル６上には、上述したように研削加工前の半導体ウエーハ１５が載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ１５をチャックテーブル６上に吸引保持する。次に、ターンテーブル５を矢印５aで示す方向に１２０度回動せしめて、粗研削加工された半導体ウエーハ１５を保持しているチャックテーブル６を仕上げ研削加工域Ｃに位置付け、研削加工前の半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６を粗研削加工域Ｂに位置付ける。このようにして、粗研削加工域Ｂに位置付けられたチャックテーブル６上に保持された粗研削加工前の半導体ウエーハ１５の裏面１５bには粗研削ユニット３によって上述した粗研削加工が施される（粗研削工程）。

一方、仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられたチャックテーブル６上に保持された粗研削加工された半導体ウエーハ１５の裏面１５bには仕上げ研削ユニット４によって仕上げ研削加工が施される（仕上げ研削工程）。
ここで、半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６が仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられた状態におけるチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１５と仕上げ研削ホイール４３との関係について図６を参照して説明する。
即ち、半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６が仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられた状態においては、図６の(a)および(b)に示すように仕上げ研削ホイール４３を構成する複数個の仕上げ研削砥石４３２の研削面４３２aがチャックテーブル６に保持された半導体ウエーハ１５の中心(P)を通過するように位置付けられる。従って、仕上げ研削砥石４３２の研削面４３２aは、上述したように粗研削加工された半導体ウエーハ１５の未研削部１５０を通過することになる。

半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６が仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられ上記図６の(a)および(b)に示す位置関係にセットされたならば、チャックテーブル６は図示しない回転駆動機構によって矢印６aで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転せしめられる。一方、仕上げ研削ユニット３の仕上げ研削ホイール４３は、矢印４３aで示す方向に例えば６０００rpmの回転速度で回転しつつ研削送り機構４８によって矢印４３bで示す方向に所定の仕上げ研削送り速度で仕上げ研削送りされる。なお、仕上げ研削送り速度は、上述したように粗研削加工された半導体ウエーハ１５の未研削部１５０の上面から粗研削加工された面までは第１の仕上げ研削送り速度（例えば２μm／秒）に設定されている。このように第１の仕上げ研削送り速度によって粗研削加工された半導体ウエーハ１５の未研削部１５０の上面から粗研削加工された面まで第１の仕上げ研削送りすることにより、粗研削加工された半導体ウエーハ１５の未研削部１５０が研削除去される（第１の仕上げ研削工程）。なお、第１の仕上げ研削工程における第１の研削送り速度は上述した粗研削送り速度より早いが、未研削部１５０の被加工面の面積が極めて小さいので、仕上げ研削砥石４３２の研削面４３２aが未研削部１５０の被加工面に接触した瞬間に食いついて研削されるため、仕上げ研削ホイール４３を構成する仕上げ研削砥石４３２の砥粒の粒径が細かくても未研削部１５０の被加工面に対する所謂食いつきが良好となり、面焼けすることはない。

上述したように第１の仕上げ研削工程を実施することにより、仕上げ研削砥石４３２の研削面４３２aが半導体ウエーハ１５の粗研削加工された面まで達したならば、研削ホイール３３を第２の仕上げ研削送り速度（例えば０．２μm／秒）で例えば２０μm第２の仕上げ研削送りする（第２の仕上げ研削工程）。この結果、チャックテーブル６上の半導体ウエーハ１５の裏面１５b（被研削面）は、図７に示すように全面が仕上げ研削される。従って、仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１５は、厚みが１００μmとなる。なお、第２の仕上げ研削工程は、上述した第１の仕上げ研削工程において未研削部１５０を研削した状態で継続するので、仕上げ研削ホイール４３を構成する仕上げ研削砥石４３２の砥粒の粒径が細かくても半導体ウエーハ１５の裏面１５b（被研削面）に対する所謂食いつきが良好となり、面焼けの発生を防止することができる。

上述したように、粗研削加工域Ｂに位置付けられたチャックテーブル６上に保持された粗研削加工前の半導体ウエーハ１５の裏面１５bに粗研削加工を実施し、仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられたチャックテーブル６上に保持され粗研削加工された半導体ウエーハ１５の裏面１５bに仕上げ研削加工を実施したならば、ターンテーブル５を矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、仕上げ研削加工した半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６を被加工物搬入・搬出域Ａに位置付ける。なお、粗研削加工域Ｂにおいて粗研削加工された半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６は仕上げ研削加工域Ｃに、被加工物搬入・搬出域Ａにおいて研削加工前の半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６は粗研削加工域Ｂにそれぞれ移動せしめられる。

なお、粗研削加工域Ｂおよび仕上げ研削加工域Ｃを経由して被加工物搬入・搬出域Ａに戻ったチャックテーブル６は、ここで仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１５の吸着保持を解除する。そして、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上の仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１５は、被加工物搬出手段１４によってスピンナー洗浄手段１１に搬出される。スピンナー洗浄手段１１に搬送された半導体ウエーハ１５は、ここで裏面１５a（研削面）および側面に付着している研削屑が洗浄除去されるとともに、スピン乾燥される。このようにして洗浄およびスピン乾燥された半導体ウエーハ１５は、被加工物搬送手段１２によって第２のカセット８に搬送され収納される。

本発明によるウエーハの研削方法を実施するための研削装置の斜視図。 図１に示す研削装置に装備される粗研削ユニットを構成する研削ホイールの斜視図。 図１に示す研削装置に装備される仕上げ研削ユニットを構成する研削ホイールの斜視図。 本発明によるウエーハの研削方法における粗研削工程を示す説明図。 図４に示す粗研削工程が実施されたウエーハの斜視図。 本発明によるウエーハの研削方法における仕上げ研削工程を示す説明図。 図６に示す仕上げ研削工程が実施されたウエーハの斜視図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：粗研削ユニット
３２：ホイールマウント
３３：粗研削ホイール
３３１：砥石基台
３３２：粗研削砥石
４：仕上げ研削ユニット
４２：ホイールマウント
４３：仕上げ研削ホイール
４３１：砥石基台
４３２：仕上げ研削砥石
５：ターンテーブル
６：チャックテーブル
６１：チャックテーブル本体
６２：吸着保持チャック
７：第１のカセット
８：第２のカセット
９：中心合わせ手段
１１：スピンナー洗浄手段
１２：被加工物搬送手段
１３：被加工物搬入手段
１４：被加工物搬出手段
１５：半導体ウエーハ

Claims (2)

1. チャックテーブルの保持面にウエーハを保持し、該チャックテーブルを回転するとともに粗研削手段を構成する粗研削ホイールを回転しつつ該粗研削ホイールの研削面をウエーハの被研削面に接触させて粗研削する粗研削工程と、該粗研削工程が実施されたウエーハを保持した該チャックテーブルを回転するとともに仕上げ研削手段を構成する仕上げ研削ホイールを回転しつつ該仕上げ研削ホイールの研削面をウエーハの被研削面に接触させて仕上げ研削する仕上げ研削工程とを実施するウエーハの研削方法であって、
   該粗研削工程は、該粗研削ホイールの研削面の外周を該チャックテーブルに保持されたウエーハの中心から偏芯した位置に位置付けて実施することにより、ウエーハの中心部に未研削部を残存させ、
   該仕上げ研削工程は、該仕上げ研削ホイールの研削面が該チャックテーブルに保持されたウエーハの中心を通過するように位置付けて実施することにより該未研削部を研削する第１の仕上げ研削工程と、該第１の仕上げ研削工程と継続して実施し該未研削部が研削されたウエーハの全面を研削する第２の仕上げ研削工程を含んでいる、
   ことを特徴とするウエーハの研削方法。
2. 該第１の仕上げ研削工程における第１の研削送り速度は該粗研削工程における粗研削速度より速い速度に設定されており、該第２の仕上げ研削工程における第２の研削送り速度は該粗研削工程における粗研削速度より遅い速度に設定されている、請求項１記載のウエーハの研削方法。

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