JP2010103192A

JP2010103192A - 研削方法

Info

Publication number: JP2010103192A
Application number: JP2008271294A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Katogi; 瞳加藤木; Akiji Daii; 暁治台井; Kyoko Abe; 恭子阿部; Takatoshi Masuda; 隆俊増田; Ryosuke Nishihara; 亮輔西原
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP5312898B2

Abstract

【課題】中空矩形領域の境界でのウエーハの割れを生ずることなく、良好に薄化を行うことができる研削方法を提供する。
【解決手段】内部に複数の中空矩形領域６を有するウエーハ１を円環形状の研削砥石３８を用いて薄化する研削方法であって、チャックテーブルに保持されたウエーハ１に対して高速回転する研削砥石３５を、中空矩形領域６を形成する全ての矩形辺と非平行となる方向に相対的に水平移動させるクリープフィードによってウエーハ１の表層を研削するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハの研削方法に関するものである。

半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のチップ製造においては、ウエーハの状態で研削装置により薄化した後に、切削装置等で分割されチップ化される。切削装置においては、切削ブレードによる加工領域に切削水を供給しつつ切削することにより、加工による熱を冷却し、切削屑を排出させるようにしている。このように切削に寄与した切削水には切削屑が混入しており、この切削屑が混入している切削水がウエーハの表面を流動し、ウエーハの表面に切削屑が付着してウエーハを汚染するという問題がある。特に、ＣＣＤやＣＭＯＳウエーハのような光デバイスの場合には、表面の撮像素子の僅かな汚れでも著しく品質が低下してしまう。

そのため、例えばＣＭＯＳ素子をウエーハの状態から各ＣＭＯＳ素子を囲む枠形状の樹脂製スペーサを介してガラス板等の透明部材でカバーして積層ウエーハ状態とし、この積層ウエーハの状態でＣＭＯＳウエーハの薄化および個片化を行うことで、表面側のＣＭＯＳ素子に汚れがつくことを最小限に抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−８０１２３号公報

しかしながら、ＣＭＯＳウエーハとカバー用のガラス板との間は、樹脂製スペーサを介して中空となっており、積層ウエーハの裏面を薄化研削する際に、研削砥石によって積層ウエーハの中空箇所を破損させてしまうという問題がある。

この点について、図８〜図９を参照して説明する。図８は、ＣＭＯＳ用の積層ウエーハの構成例を誇張して示す概略断面図であり、図９は、インフィード加工により形成されるソーマークの様子を示す概略平面図である。ウエーハ１００は、例えば複数のＣＭＯＳデバイス１０１が形成されたＳｉウエーハ１０２の表面側に樹脂製スペーサ１０３を介してガラス板１０４を積層させることで、各ＣＭＯＳデバイス１０１部分に中空矩形領域１０５を形成してなる。そして、研削ホイール１１０に取付けられてウエーハ１００と同等の大きさの円環形状の研削砥石１１１の一端をウエーハ１００の中心を通るように位置付けて、研削砥石１１１とウエーハ１００とを相互に高速回転させることによってウエーハ１００の表層（Ｓｉウエーハ１０２の裏面）をインフィード加工することで研削するようにしている。このようなインフィード加工によりＳｉウエーハ１０２に形成されるソーマーク（研削痕）１０６は、図９に示すように、ウエーハ１００の中心から半径方向に向かう円弧形状となる。

ここで、中空矩形領域１０５は、例えば平面的に見て長方形状に形成されており、図９中のＡ，Ｂ部に示すように、研削砥石１１１と長方形状の中空矩形領域１０５の長辺１０５Ｌとが平行に近い状態になると、研削砥石１１１の荷重がＳｉウエーハ１０２にかかった場合にせん断応力が働きやすくなる。そして、当該部分では、Ｓｉウエーハ１０２が所望の厚さに薄くなるまで、インフィード加工によって、同一のソーマーク状態（したがって、同じ荷重状態）による研削加工を繰り返し受けることとなる。この結果、図８中に示すように、中空矩形領域１０５でＳｉウエーハ１０２に撓みが生じ、中空矩形領域１０５の境界でＳｉウエーハ１０２に割れによる破損を生じてしまう。そして、Ｓｉウエーハ１０２が薄くなればなるほど、割れやすくなるため、従来方式では、結果的に、Ｓｉウエーハ１０２を薄化する上であまり薄くすることができないものとなっている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、中空矩形領域の境界でのウエーハの割れを生ずることなく、良好に薄化を行うことができる研削方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる研削方法は、内部に複数の中空矩形領域を有するウエーハを円環形状の研削砥石を用いて薄化する研削方法であって、チャックテーブルに保持された前記ウエーハに対して高速回転する前記研削砥石を、前記中空矩形領域を形成する全ての矩形辺と非平行となる方向に相対的に水平移動させるクリープフィードによって前記ウエーハの表層を研削するようにしたことを特徴とする。

また、本発明にかかる研削方法は、内部に複数の長方形状の中空矩形領域を有するウエーハを円環形状の研削砥石を用いて薄化する研削方法であって、チャックテーブルに保持された前記ウエーハに対して高速回転する前記研削砥石を、長方形状の前記中空矩形領域を形成する長辺と平行となる方向に相対的に水平移動させるクリープフィードによって前記ウエーハの表層を研削するようにしたことを特徴とする。

また、本発明にかかる研削方法は、内部に複数の中空矩形領域を有するウエーハを円環形状の研削砥石を用いて薄化する研削方法であって、外径が前記ウエーハの半径と同等の前記研削砥石を、該研削砥石の一端が前記ウエーハの中心を通るように位置付けて、前記研削砥石と前記ウエーハとを相互に高速回転させることによって前記積層ウエーハの表層を研削するようにしたことを特徴とする。

本発明にかかる研削方法によれば、中空矩形領域の境界でのウエーハの割れを生ずることなく、良好に薄化を行うことができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態である研削方法について図面を参照して説明する。本発明は、実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の研削方法が適用されるウエーハを示す概略平面図であり、図２は、その概略断面図である。ウエーハ１は、例えば複数のＣＭＯＳデバイス２が中央部付近に縦横に整列させて形成されたＳｉウエーハによる板状ウエーハ３の表面側に枠状に配置させた樹脂製スペーサ４を介してガラス板による板状ウエーハ５を積層させることで、各ＣＭＯＳデバイス２周りが中空状態で仕切られるように複数の中空矩形領域６を形成してなる積層ウエーハである。ここで、各中空矩形領域６は、平面的に見て、例えば３．６ｍｍ×４．２ｍｍの如き長方形状のデバイスサイズに対応させた長方形状に形成されている。また、板状ウエーハ３の外周の所定位置には、板状ウエーハ３の結晶方位を識別するための結晶方位識別マークであるオリエンテーションノッチ７が形成されている。なお、オリエンテーションノッチ７に代えて、直線状のオリエンテーションフラットが結晶方位識別マークとして形成されていてもよい。

図３は、このようなウエーハ１の板状ウエーハ３を研削するための研削装置１０を示す斜視図である。この研削装置１０は、研削対象となるウエーハ１を保持するチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０に保持されたウエーハ１を研削する研削手段３０と、研削手段３０を垂直方向に研削送りする研削送り手段４０とを備えている。

チャックテーブル２０は、板状ウエーハ５側を下にしてウエーハ１を保持するもので、基台２１に回転可能に支持されている。この基台２１は、図示しないテーブル送り機構によって水平方向に移動可能に設けられ、基台２１の移動に伴いチャックテーブル２０も研削手段３０に対して水平方向に移動するように構成されている。なお、基台２１には、基台２１の水平移動に伴い伸縮して追従する蛇腹部材２２が連結されている。

研削手段３０は、垂直方向に軸心を有する回転軸３１と、回転軸３１を回転駆動するモータ３２と、回転軸３１の下端に形成されたホイールマウント３３と、ホイールマウント３３に装着された研削ホイール３４とからなる。研削ホイール３４は、リング状の基台の下面に複数の研削砥石３５が円環形状に配設された構成となっており、モータ３２によって駆動されて回転軸３１が高速回転すると、研削砥石３５も円軌道を描いて高速回転する。なお、研削砥石３５の外径は、ウエーハ１の外径と同等以上の大きさに設定されている。

また、研削送り手段４０は、垂直方向に配設されたボールネジ４１と、ボールネジ４１に連結されたパルスモータ４２と、ボールネジ４１と平行に配設された一対のガイドレール４３と、図示しない内部のナットがボールネジ４１に螺合するとともに側部がガイドレール４３に摺接し研削手段３０を支持する昇降部４４とからなる。これにより、パルスモータ４２に駆動されてボールネジ４１が正逆両方向に回転することにより、昇降部４４がガイドレール４３にガイドされて昇降し、研削手段３０も昇降する構成となっている。これにより、ウエーハ１を研削砥石３５で研削する際の研削砥石３５の高さ位置およびウエーハ１にかかる荷重が調整される。

次に、このような研削装置１０を用いた本実施の形態１の研削方法について説明する。まず、対象となるウエーハ１をチャックテーブル２０上に保持させる。そして、ウエーハ１を保持したチャックテーブル２０を水平方向に移動させることにより、ウエーハ１を図４に示すように研削手段３０の下方に位置決めさせる。これに先立ち、チャックテーブル２０を水平面内で適宜回転させることにより、ウエーハ１に対して研削砥石３５を、中空矩形領域６を形成する全ての矩形辺と非平行となる方向に相対的に水平移動させるようにウエーハ１の方向を調整する。本実施の形態１では、位置固定の研削砥石３５に対してウエーハ１を相対的に水平移動させてクリープフィードにより研削を行わせるものであり、中空矩形領域６の矩形辺のなす一方の対角線（例えば、図５では右上がりの対角線）が研削砥石３５に対して略直交する方向に水平移動するようにウエーハ１の向きを調整する。このようなウエーハ１の向きの調整は、例えばオリエンテーションノッチ７の位置を基準として行えばよい。

そして、研削手段３０が所定の高さを維持しながら回転軸３１を回転させて研削砥石３５を高速回転させるとともに、チャックテーブル２０を回転させずに研削手段３０側に向けて水平移動させることで、回転する研削砥石３５を側方からウエーハ１の板状ウエーハ３に接触させ、図５に示すように、クリープフィードにより板状ウエーハ３の表層を研削する。

本実施の形態１の研削方法によれば、ウエーハ１に対して研削砥石３５を中空矩形領域６を形成する全ての矩形辺と非平行となる方向に相対的に水平移動させてクリープフィードにより板状ウエーハ３の表層を研削するので、図５中に示すように、中空矩形領域６を形成する矩形辺に対して斜めに交差するようにソーマーク（研削痕）８が形成される確率が高く、中空矩形領域６の境界での板状ウエーハ３の割れを生ずることなく、良好に薄化を行うことができる。

この際、研削砥石３５は円環形状に形成されているため、部分的には中空矩形領域６の長辺６Ｌに平行に近い状態でソーマーク（研削痕）８が形成される部分を生じ得るが、従来のインフィード加工の場合と異なり、荷重が大きくても研削砥石３５に対してウエーハ１が順次移動しており同一のソーマーク状態（したがって、同じ荷重状態）による荷重が集中する研削加工を繰り返し受けることはないので、ダメージは少なく、当該部分で板状ウエーハ３の割れを生ずることはない。また、部分的には中空矩形領域６の短辺６Ｓに平行に近い状態でソーマーク（研削痕）８が形成される部分も生ずるが、このような研削砥石３５が長辺６Ｌに跨る部分では元々撓みが生じにくいため、当該部分で板状ウエーハ３の割れを生ずることはない。このようにして、本実施の形態１の研削方法によれば、全体として、板状ウエーハ３に割れを生ずることなく、所望の厚さまで良好に薄化を行うことができる。

なお、本実施の形態１では、中空矩形領域６が長方形状に形成されている場合への適用例として説明したが、長方形状に限らず、正方形状の場合であっても同様に適用できる。また、ウエーハ１に対して研削砥石３５を、中空矩形領域６を形成する全ての矩形辺と非平行となる方向に相対的に水平移動させる上で、中空矩形領域６の矩形辺のなす一方の対角線が略直交する方向に設定したが、略直交する方向に限らず、形成されるソーマーク（研削痕）８が短辺６Ｓと略平行に近くなる方向に移動方向を設定するようにしてもよい。また、本実施の形態１の場合、研削砥石３５の外径を大きくするほど、形成されるソーマーク（研削痕）８が長辺６Ｌと非平行となる状態を確保しやすく、有利となる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の研削方法を示すウエーハおよび研削砥石の概略平面図である。本実施の形態２は、中空矩形領域６が長方形状に形成されていることを利用し、チャックテーブル２０に保持されたウエーハ１に対して高速回転する研削砥石３５を、長方形状の中空矩形領域６を形成する長辺６Ｌと平行となる方向に相対的に水平移動させるクリープフィードによって板状ウエーハ３の表層を研削するようにしたものである。この場合のウエーハ１の向きの調整も、例えばオリエンテーションノッチ７の位置を基準として行われる。

本実施の形態２の研削方法によれば、図６中に示すように、中空矩形領域６を形成する矩形辺に対して斜めに交差するようにソーマーク（研削痕）８が形成される確率が高く、中空矩形領域６の境界での板状ウエーハ３の割れを生ずることなく、良好に薄化を行うことができる。この際、部分的には中空矩形領域６の短辺６Ｓに平行に近い状態でソーマーク（研削痕）８が形成される部分も生ずるが、このような研削砥石３５が長辺６Ｌに跨る部分では元々撓みが生じにくいため、当該部分で板状ウエーハ３の割れを生ずることはない。このようにして、本実施の形態２の研削方法によれば、全体として、板状ウエーハ３に割れを生ずることなく、所望の厚さまで良好に薄化を行うことができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３の研削方法を示すウエーハおよび研削砥石の概略平面図である。本実施の形態３では、まず、外径がウエーハ１の半径と同等の研削砥石３５ａを用いるようにしたものである。このような研削砥石３５ａを、この研削砥石３５ａの一端が板状ウエーハ３（ウエーハ１）の中心を通るように位置付けて、研削砥石３５ａとウエーハ１とを相互に高速回転させることによって板状ウエーハ３の表層を研削するようにしたものである。

本実施の形態３の研削方法によれば、研削砥石３５ａがウエーハ１と比べて小径であり、円環形状の曲率半径が小さいため、研削に際して板状ウエーハ３に押圧接触するいずれの位置にあっても、図７中に示すように、中空矩形領域６を形成する長辺６Ｌに対して平行となるようなソーマーク（研削痕）８が形成される確率が極めて低くなる。よって、せん断力が分散され、中空矩形領域６の境界での板状ウエーハ３の割れを生ずることなく、良好に薄化を行うことができる。

なお、本実施の形態３の場合も、実施の形態１の場合と同様、中空矩形領域６の形状が長方形状であっても正方形状であっても適用可能である。また、研削砥石３５ａの外径は、ウエーハ１の半径と全く同一である必要はなく、若干大きめに形成されていてもよい。

また、これら実施の形態では、デバイスがＣＭＯＳデバイス２の場合への適用例として説明したが、ＣＣＤ等の他の光デバイスでもよいのはもちろん、光デバイス以外でも、例えばＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）等の如く内部に中空部分を有するウエーハ等の場合であっても同様に適用可能である。

本発明の実施の形態１の研削方法が適用されるウエーハを示す概略平面図である。図１の概略断面図である。ウエーハの板状ウエーハを研削するための研削装置を示す斜視図である。研削加工開始時の様子を示す概略斜視図である。実施の形態１の研削方法を示すウエーハおよび研削砥石の概略平面図である。本発明の実施の形態２の研削方法を示すウエーハおよび研削砥石の概略平面図である。本発明の実施の形態３の研削方法を示すウエーハおよび研削砥石の概略平面図である。従来のＣＭＯＳ用の積層ウエーハの構成例を誇張して示す概略断面図である。インフィード加工により形成されるソーマークの様子を示す概略平面図である。

符号の説明

１ウエーハ
３，５板状ウエーハ
６中空矩形領域
６Ｌ長辺
２０チャックテーブル
３１回転軸
３５，３５ａ研削砥石

Claims

内部に複数の中空矩形領域を有するウエーハを円環形状の研削砥石を用いて薄化する研削方法であって、
チャックテーブルに保持された前記ウエーハに対して高速回転する前記研削砥石を、前記中空矩形領域を形成する全ての矩形辺と非平行となる方向に相対的に水平移動させるクリープフィードによって前記ウエーハの表層を研削するようにしたことを特徴とする研削方法。
内部に複数の長方形状の中空矩形領域を有するウエーハを円環形状の研削砥石を用いて薄化する研削方法であって、
チャックテーブルに保持された前記ウエーハに対して高速回転する前記研削砥石を、長方形状の前記中空矩形領域を形成する長辺と平行となる方向に相対的に水平移動させるクリープフィードによって前記ウエーハの表層を研削するようにしたことを特徴とする研削方法。
内部に複数の中空矩形領域を有するウエーハを円環形状の研削砥石を用いて薄化する研削方法であって、
外径が前記ウエーハの半径と同等の前記研削砥石を、該研削砥石の一端が前記ウエーハの中心を通るように位置付けて、前記研削砥石と前記ウエーハとを相互に高速回転させることによって前記ウエーハの表層を研削するようにしたことを特徴とする研削方法。