JP2013115187A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マーク部分に形成されるシャープエッジに起因してウェーハが破損するおそれを防止するウェーハの加工方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ１１の表面から外周縁に沿って切削ブレードを切り込ませ、ウェーハ１１の表面から少なくとも仕上げ厚みｔ１に至る深さの面取り部２３ｃを除去する面取り部除去ステップと、面取り部除去ステップを実施する前または後に、マークに隣接するとともにウェーハ１１の表面から少なくとも仕上げ厚みｔ１に至る深さの直線溝２５を形成してマークに代わって結晶方位を示す代替マークとする溝形成ステップと、溝形成ステップを実施した後、ウェーハ１１の表面に保護部材３３を配設する保護部材配設ステップと、保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハ１１の裏面を研削して仕上げ厚みｔ１へと薄化するとともに直線溝２５をウェーハ１１の裏面に露出させる研削ステップと、を備えるウェーハ１１の加工方法。
【選択図】図１０

Description

本発明は、外周に表面から裏面に至る面取り部を有するとともに外周縁に結晶方位を示すマークが形成されたウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化するウェーハの加工方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、シリコンや化合物半導体からなるウェーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが形成され、分割予定ラインによって区画される各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成される。これらのウェーハは裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、ストリートに沿って切削装置等によって分割されることで個々の半導体デバイスが製造される。

ウェーハの外周側面には、表面から裏面に至る面取り部が形成されているため、ウェーハを半分の厚み以下へと薄化すると、外周側面に所謂シャープエッジが形成され、破損のおそれがあることが知られている。このため、特許文献１では、ウェーハの研削に先立ってウェーハ外周の面取り部を除去（トリミング）しておく技術が提案されている。

特開２０００−１７３９６１号公報

他方、ウェーハの外周縁には、ノッチやオリエンテーションフラットと呼ばれるウェーハの一部を切り欠いた切り欠け部位が結晶方位を示すマークとして形成されている。これらのマークが形成される箇所であるマーク部分にも、上述した面取り部は僅かに形成されているため、特許文献１に開示されるように、ウェーハ外周に沿って面取り部の除去を実施しただけでは、当該面取り部が届かない箇所に形成されるマーク部分（切り欠け部）の面取り部は除去できない。

従って、ウェーハの厚みを半分以下へと薄化すると、マーク部分にシャープエッジが形成されてしまい、このシャープエッジに起因してウェーハが破損するおそれがある。

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、マーク部分に形成されるシャープエッジに起因してウェーハが破損するおそれを防止するウェーハの加工方法を提供することである。

本発明では、外周に表面から裏面に至る面取り部を有するとともに外周縁に結晶方位を示すマークが形成されたウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面からウェーハの外周縁に沿って切削ブレードを切り込ませ、ウェーハの表面から少なくとも仕上げ厚みに至る深さの面取り部を除去する面取り部除去ステップと、面取り部除去ステップを実施する前または後に、マークに隣接するとともにウェーハの表面から少なくとも仕上げ厚みに至る深さの直線溝を形成してマークに代わってウェーハの結晶方位を示す代替マークとする溝形成ステップと、溝形成ステップを実施した後、ウェーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、保護部材配設ステップを実施した後、ウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化するとともに直線溝をウェーハの裏面に露出させる研削ステップと、を備えるウェーハの加工方法が提供される。

本発明のウェーハの加工方法では、ウェーハを薄化するに先立って、ウェーハの本体とマークが形成された外周縁との間に直線溝を形成しておく。ウェーハを研削するとともに直線溝をウェーハ裏面側に露出させることで、ウェーハの本体とマークが形成された外周縁（外周余剰領域）が分断される。これにより、ウェーハの薄化に伴ってマーク部分にシャープエッジが形成されてマーク部分を起点にクラックや割れが発生しても、クラックや割れの進行は分断溝として機能する直線溝で遮断されるため、ウェーハ本体の破損を防ぐことができる。

本発明の加工方法で研削するのに適した半導体ウェーハの斜視図である。 本発明の加工方法で研削するのに適した他の形態の半導体ウェーハの斜視図である。 面取り部除去ステップの実施形態を示す側面図である。 溝形成ステップの実施形態を示す斜視図である。 溝形成ステップにより代替マークが形成された半導体ウェーハについて示す斜視図である。 溝形成ステップの他の実施形態を示す斜視図である。 保護部材配設ステップの実施形態を示す側面図である。 本発明の加工方法を実施するのに適した研削装置の斜視図である。 研削ステップにてチャックテーブルで保持するウェーハなどについて示す側面図である。 研削ステップの実施形態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の研削方法により研削するのに適した半導体ウェーハ１１（以下、単に、「ウェーハ１１」と表記される場合もある）の斜視図が示されている。半導体ウェーハ１１は表面１１ａ及び裏面１１ｂを有しており、表面１１ａには複数のストリート（分割予定ライン）１３が直交して形成されており、ストリート１３によって区画された各領域にそれぞれデバイス１５が形成されている。半導体ウェーハ１１の厚みは例えば７００μｍである。

半導体ウェーハ１１の表面１１ａにおいて、デバイス１５が形成される領域はデバイス領域１９とされ、このデバイス領域１９を囲繞するように外周余剰領域２１が形成されている。

外周余剰領域２１における外周縁には、ウェーハの結晶方位を示すマークとして機能する、Ｖ字状切欠きにて構成されるノッチ２３が形成されている。このノッチ２３はフォトリソグラフィでデバイスを形成する際に露光パターンの位置決め等のために用いられる。

なお、本発明の加工方法において加工対象となる半導体ウェーハ１１は、図２に示すように、外周余剰領域２１を直線状に切り欠くことで構成されるオリエンテーションフラット２４と呼ばれる切り欠け部位を有するものも想定される。このオリエンテーションフラット２４も、ウェーハの結晶方位を示すマークとして機能する。

このように構成された半導体ウェーハ１１について、本発明では、まず、図３に示すように、ウェーハ１１の表面からウェーハ１１の外周縁に沿って切削ブレード１４を切り込ませ、ウェーハ１１の表面から少なくとも仕上げ厚みｔ１に至る深さの面取り部１１ｃを除去する面取り部除去ステップが実施される。この面取り部除去ステップは、回転駆動されるチャックテーブル１７と、切削ブレード１４を備える周知の切削装置を用いることで実施することができる。

次いで、図４及び図５に示すように、面取り部除去ステップを実施する前または後に、マークとしてのノッチ２３に隣接するとともにウェーハの表面から少なくとも仕上げ厚みｔ１に至る深さの直線溝２５を形成してノッチ２３に代わってウェーハの結晶方位を示す代替マークＭとする溝形成ステップが実施される。

この溝形成ステップは、上述の面取り部除去ステップと同様に周知の切削装置を用いることができ、図４では、モータにより高速回転されるスピンドル１２と、スピンドル１２の先端部に装着された切削ブレード１４とを備えてなる切削ユニット１０による切削加工の様子が示されている。

高速回転する切削ブレード１４は、ノッチ２３を有する外周余剰領域２１に切り込み、ウェーハ１１を保持した切削装置の図示しないチャックテーブルを矢印Ｘ１方向に加工送りすることで、図５に示すようなウェーハの仕上げ厚みに至る深さ（例えば１２０μｍ）の直線溝２５が形成される。

なお、図６に示すように、溝形成ステップにおいては、レーザ加工装置のレーザビームの照射ユニット１６を用い、ウェーハ１１に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザビームをノッチ２３を含む外周余剰領域２１に照射して、ウェーハ１１の表面１１ａからウェーハ１１の仕上げ厚みに至る深さのレーザ加工溝２６を形成し、このレーザ加工溝２６によって、図５に示される代替マークＭと同様の溝を構成することとしてもよい。

さらに、レーザ加工装置を用いる他にも、エッチングにより、図５に示される代替マークＭと同様の溝を構成することとしてもよい。

次いで、図７に示すように、溝形成ステップを実施した後、ウェーハ１１の表面１１ａに保護部材を配設する保護部材配設ステップが実施される。保護部材としては、例えば、厚さが１００μｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のシート基材の表面にアクリル樹脂系の糊が厚さ４０μｍ程度塗布されてなる保護テープ３３が採用され、この保護テープ３３がウェーハ１１の表面１１ａに貼着される。

なお、保護部材としては、保護テープ３３を使用するほか、ＵＶ硬化樹脂からなるプレートや、剛性の高いガラス、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなるハードプレートなど用いることが考えられる。

次いで、保護部材配設ステップを実施した後、図８に示すような研削装置４２を使用して、ウェーハの裏面を研削して仕上げ厚み（例えば１００μｍ）へと薄化するとともに直線溝をウェーハの裏面に露出させる研削ステップが実施される。

図８において、４４は研削装置４２のベースであり、ベース４４の後方にはコラム４６が立設されている。コラム４６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール４８が固定されている。

この一対のガイドレール４８に沿って研削ユニット（研削手段）５０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット５０は、スピンドルハウジング５２と、スピンドルハウジング５２を保持する支持部５４を有しており、支持部５４が一対のガイドレール４８に沿って上下方向に移動する移動基台５６に取り付けられている。

研削ユニット５０は、スピンドルハウジング５２中に回転可能に収容されたスピンドル５８と、スピンドル５８を回転駆動するモータ６０と、スピンドル５８の先端に固定されたホイールマウント６２と、ホイールマウント６２に着脱可能に装着された研削ホイール６４とを含んでいる。

研削装置４２は、研削ユニット５０を一対のガイドレール４８に沿って上下方向に移動するボールねじ７０とパルスモータ７２とから構成される研削ユニット送り機構７４を備えている。パルスモータ７２を駆動すると、ボールねじ７０が回転し、移動基台５６が上下方向に移動される。

ベース４４の上面には凹部４４ａが形成されており、この凹部４４ａにチャックテーブル機構７６が配設されている。チャックテーブル機構７６はチャックテーブル７８を有し、図示しない移動機構によりウェーハ着脱位置Ａと、研削ユニット５０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。８０，８２は蛇腹である。ベース４４の前方側には、研削装置４２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル８４が配設されている。

図１０に示すように、研削ユニット５０のスピンドル５８の先端に固定されたホイールマウント６２には、研削ホイール６４が図示しないねじにより着脱可能に装着されている。研削ホイール６４は、ホイール基台６６の自由端部（下端部）に複数の研削砥石６８を環状に配設して構成されている。

そして、以上のように構成する研削装置４２を用い、研削ステップにおいては、まず図９に示すように、表面１１ａに保護テープ３３が貼着されたウェーハ１１が、ウェーハ１１の裏面１１ｂを露出させるようにしてチャックテーブル７８に吸引保持される。

図９に示す吹き出し部分に示された拡大断面図において、２３ａはノッチ２３の頂点の位置を示しており、２５は直線溝、ｔ１はウェーハの仕上げ厚みをそれぞれ示している。ここで、ノッチ２３においては、上述の面取り部除去ステップにより面取り除去部２３ｂが形成されているが、ノッチ２３の頂点２３ａに予め形成された面取り部２３ｃは除去されないままに残ってしまっている。

次いで、図１０に示すように、チャックテーブル７８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール６４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構７４を駆動して研削ホイール６４の研削砥石６８をウェーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール６４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウェーハ１１の厚さを測定しながら、ウェーハ１１を仕上げ厚みｔ１（例えば１００μｍの厚み）に研削する。

ここで、上述のようにノッチ２３の頂点２３ａに予め形成された面取り部２３ｃは残ってしまっているため、この面取り部２３ｃのカーブによって図１０に示すようにシャープエッジ２３ｄが形成されてしまうことになる。しかしながら、直線溝２５が存在するため、このシャープエッジ２３ｄの形成に伴うクラック３５が発生した場合でも、クラック３５の進行を防ぐことができる。

即ち、直線溝２５はウェーハ１１の仕上げ厚みに至る深さ（例えば１２０μｍの深さ）を有しているため、ウェーハ１１を仕上げ厚み１００μｍに研削すると、外周余剰領域２１において、ノッチ２３を含む直線溝２５よりも外側の部位２１ａが分離される。よって、シャープエッジ２３ｄによりノッチ２３の部位に発生したクラック３５は直線溝２５によって遮断され、クラック３５がデバイス領域１９に到達することが防止される。

なお、図６に示すように、レーザ加工溝２６を構成した場合においても同様に、ウェーハ１１の裏面１１ｂを研削してウェーハ１１を仕上げ厚みである１００μｍに薄化すると、ノッチの頂点から発生したクラックはレーザ加工溝２６によって遮断され、クラックがデバイス領域に到達することが防止される。

以上のように、本発明のウェーハの加工方法では、ウェーハ１１を薄化するに先立って、ウェーハ１１の本体とノッチ２３などのマーク部分が形成された外周縁との間に直線溝２５を形成しておく。ウェーハ１１を研削するとともに直線溝２５をウェーハ１１の裏面側に露出させることで、ウェーハ１１の本体とマークが形成された外周縁（外周余剰領域２１）が分断される。これにより、ウェーハ１１の薄化に伴ってマーク部分にシャープエッジ２３ｄが形成されてマーク部分を起点にクラック３３や割れが発生しても、クラックや割れの進行は分断溝として機能する直線溝２５で遮断されるため、ウェーハ１１の本体の破損を防ぐことができる。

また、ウェーハ１１を仕上げ厚みに研削し、外周余剰領域２１において、ノッチ２３を含む直線溝２５よりも外側の部位２１ａが分離された後は、直線溝２５はウェーハの結晶方位を示す代替マークＭとして利用することができる。

１１ 半導体ウェーハ
１９ デバイス領域
２１ 外周余剰領域
２３ ノッチ
２３ａ 頂点
２５ 直線溝
３３ 保護テープ
３５ クラック
Ｍ 代替マーク
ｔ１ 仕上げ厚み

Claims (1)

1. 外周に表面から裏面に至る面取り部を有するとともに外周縁に結晶方位を示すマークが形成されたウェーハの裏面を研削して仕上げ厚みへと薄化するウェーハの加工方法であって、
   該ウェーハの表面から該ウェーハの外周縁に沿って切削ブレードを切り込ませ、該ウェーハの表面から少なくとも該仕上げ厚みに至る深さの該面取り部を除去する面取り部除去ステップと、
   該面取り部除去ステップを実施する前または後に、該マークに隣接するとともに該ウェーハの表面から少なくとも該仕上げ厚みに至る深さの直線溝を形成して該マークに代わってウェーハの結晶方位を示す代替マークとする溝形成ステップと、
   該溝形成ステップを実施した後、該ウェーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
   該保護部材配設ステップを実施した後、該ウェーハの裏面を研削して該仕上げ厚みへと薄化するとともに該直線溝をウェーハの裏面に露出させる研削ステップと、
   を備えるウェーハの加工方法。

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