JP2013168430A

JP2013168430A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2013168430A
Application number: JP2012029629A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】研削加工後のウエーハの二次加工の妨げとならないとともに、ハードプレートの再利用が可能であるウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を研削するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に粘着層を介してハードプレートの表面を接合するハードプレート接合工程と、ハードプレートの裏面にタック力を有するとともに複数の貫通細孔が形成されたシートを貼着するシート貼着工程と、ハードプレート接合工程およびシート貼着工程を実施することによりウエーハの表面に接合されたハードプレートの裏面にシートが貼着された３層構造体のシート側を、研削装置における吸引力が作用する保持面を備えたチャックテーブルの保持面に吸引保持するウエーハ保持工程と、チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面を研削し、ウエーハを所定の厚みに形成する研削工程と、研削工程が実施された３層構造体におけるシートをハードプレートから剥離するシート剥離工程とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成された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加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。このようにして分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に研削装置によって裏面が研削され、所定の厚みに加工される。

研削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブル上に保持された被加工物を研削する研削手段とを具備している。この研削手段は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの下端に設けられたホイールマウントと、該ホイールマウントの下面に着脱可能に装着される研削ホイールとを具備している。このような研削装置によってウエーハの裏面である被研削面を研削する場合には、半導体ウエーハの表面に形成されたデバイスを保護するためにガラス板等からなるハードプレートを接合し、このハードプレート側をチャックテーブルに保持して半導体ウエーハの裏面を研削する。（例えば、特許文献２参照。）

また、ウエーハの表面にハードプレートを接合して裏面を研削した後に、ハードプレートを接合した状態でウエーハの裏面に配線等の二次加工を施す場合もある。

特開２０１０−２５１６６１号公報

而して、研削装置のチャックテーブルにウエーハの表面に接合されたハードプレート側を吸引保持してウエーハの裏面を研削すると、ハードプレートのチャックテーブルに接触している面に傷が付くとともに、研削屑が付着して二次加工を妨げるという問題、およびハードプレートの再利用を妨げ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、研削加工後のウエーハの二次加工の妨げとならないとともに、ハードプレートの再利用が可能であるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、表面に複数のデバイスが形成された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加工方法であって、
ウエーハの表面に粘着層を介してハードプレートの表面を接合するハードプレート接合工程と、
ハードプレートの裏面にタック力を有するとともに複数の貫通細孔が形成されたシートを貼着するシート貼着工程と、
該ハードプレート接合工程および該シート貼着工程を実施することによりウエーハの表面に接合されたハードプレートの裏面にシートが貼着された３層構造体のシート側を、研削装置における吸引力が作用する保持面を備えたチャックテーブルの保持面に吸引保持するウエーハ保持工程と、
該チャックテーブルに保持された３層構造体におけるウエーハの裏面を研削し、ウエーハを所定の厚みに形成する研削工程と、
該研削工程が実施された３層構造体におけるシートをハードプレートから剥離するシート剥離工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

上記シート貼着工程を実施した後で上記ウエーハ保持工程を実施する前に、旋削装置における吸引力が作用する保持面を備えたチャックテーブルの保持面に３層構造体のウエーハ側を吸引保持してシートを露出させ、該保持面と平行な面内で回転せしめられるバイト工具によってシートを旋削することにより、３層構造体の厚みを均一に形成するシート旋削工程を実施することが望ましい。

本発明によるウエーハの加工方法おいては、ウエーハの表面に粘着層を介してハードプレートの表面に接合するとともにハードプレートの裏面にタック力を有するとともに複数の貫通細孔が形成されたシートを貼着した３層構造体のシート側を、研削装置における吸引力が作用する保持面を備えたチャックテーブルの保持面に吸引保持して、ウエーハの裏面を研削するので、ハードプレートの裏面がチャックテーブルの保持面に接触することがないため、ハードプレートの裏面に傷が付くことおよび研削屑が付着することがなく、二次加工の妨げとなることがないとともに、ハードプレートの再利用が可能である。なお、ハードプレートの裏面に貼着されたシートには複数の貫通細孔が形成されているので、チャックテーブルの保持面に負圧が作用すると、この負圧がシートに形成された複数の貫通細孔を通してハードプレートの裏面に作用するため、３層構造体を構成するウエーハに粘着層を介して接合されたハードプレートはシートを介してチャックテーブルの保持面に確実に吸引保持される。また、シートは粘着層を有していないのでハードプレートの裏面に粘着剤が付着することはなく、従って二次加工の妨げとなることがないとともに、ハードプレートの再利用が可能である。更に本発明によるウエーハの加工方法おいては、シート剥離工程を実施することにより研削工程において研削屑が付着したシートをハードプレートから剥離するので、二次加工の妨げとなることがない。

本発明によるウエーハの加工方法によって分割されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図。本発明によるウエーハの加工方法におけるハードプレート接合工程を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法におけるシート貼着工程を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法におけるシート旋削工程を実施するための旋削装置の要部斜視図。本発明によるウエーハの加工方法におけるシート旋削工程を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法におけるシート旋削工程が実施された３層構造体を拡大して示す正面図。本発明によるウエーハの加工方法における研削工程を実施するための研削装置の要部斜視図。本発明によるウエーハの加工方法における研削工程を示す説明図。本発明によるウエーハの加工方法におけるシート剥離工程を示す説明図。

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

図１には、本発明に従って加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ２は、厚みが例えば６００μmのシリコンウエーハからなっており、表面２ａに複数のストリート２１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２１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２２が形成されている。以下、この半導体ウエーハ２の裏面を研削して所定の厚みに形成するウエーハの加工方法について説明する。

先ず、半導体ウエーハ２の表面２aに形成されたデバイス２２を保護するために、半導体ウエーハ２の表面２aに粘着層を介してハードプレートの表面を接合するハードプレート接合工程を実施する。即ち、図２の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ２の表面２aに粘着層４を介してハードプレート３の表面３aを接合する。従って、半導体ウエーハ２の表面２aに粘着層４を介して接合されたハードプレート３は、裏面３bが露出された状態となる。なお、ハードプレート３は、図示の実施形態においては厚みが例えば１mmのガラス板からなっている。

半導体ウエーハ２の表面２aにハードプレート３を接合したならば、ハードプレート３の裏面にタック力を有するとともに複数の貫通細孔が形成されたシートを貼着するシート貼着工程を実施する。即ち、図３の(a)および(b)に示すようにハードプレート３の裏面３bにタック力を有するとともに直径が例えば５μm程度の複数の貫通細孔５１が形成され厚みが例えば１００μm程度のシート５を貼着する。なお、タック力を有するシートとしては、信越ポリマー株式会社が製造販売する商品名「アシストテープ」、株式会社ユーエムアイが製造販売する商品名「フレックスキャリア」、株式会社エクシールコープレーションが製造販売する商品名「ゲルベース」等を用いることができる。このようなタック力を有するシートに複数の貫通細孔を形成するには、複数枚のシートを重ね、集光スポット径が５μm程度のレーザー光線を照射することにより形成することができる。

上述したハードプレート接合工程およびシート貼着工程を実施することにより、上記図３の(b)に示すように半導体ウエーハ２とハードプレート３およびシート５からなる３層構造体６が構成される。このようにして構成された３層構造体６は、半導体ウエーハ２とハードプレート３およびシート５の厚みがそれぞれ均一に形成されていても、半導体ウエーハ２の表面２aにハードプレート３を接合する粘着層４の厚みが必ずしも均一ではないため、３層構造体６全体としての厚みが均一とはならない場合がある。

上述した３層構造体６の厚みを均一にするために、シート５の裏面を旋削することにより３層構造体の厚みを均一に形成するシート旋削工程を実施する。このシート旋削工程は、図４に示す旋削装置を用いて実施する。図４に示す旋削装置７は、全体を番号７０で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング７０は、細長く延在する直方体形状の主部７１と、該主部７１の後端部（図４において右上端）に設けられ上方に延びる直立壁７２とを有している。直立壁７２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール７３１、７３１が設けられている。この一対の案内レール７３１、７３１に旋削手段としての旋削ユニット７４が上下方向に移動可能に装着されている。

旋削ユニット７４は、移動基台７４１と該移動基台７４１に装着されたスピンドルユニット７６を具備している。移動基台７４１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部７４１a、７４１aが設けられており、この一対の脚部７４１a、７４１aに上記一対の案内レール７３１、７３１と摺動可能に係合する被案内溝７４１b、７４１bが形成されている。このように直立壁７２に設けられた一対の案内レール７３１、７３１に摺動可能に装着された移動基台７４１の前面には支持部材７５が装着され、この支持部材７５にスピンドルユニット７６が取り付けられる。

スピンドルユニット７６は、支持部材７５に装着されたスピンドルハウジング７６１と、該スピンドルハウジング７６１に回転自在に配設された回転スピンドル７６２と、該回転スピンドル７６２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ７６３とを具備している。回転スピンドル７６２の下端部はスピンドルハウジング７６１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状のバイト工具装着部材７６４が設けられている。なお、バイト工具装着部材７６４には、バイト工具７７が着脱可能に装着される。

バイト工具装着部材７６４には、回転軸芯から偏芯した外周部の一部に上下方向に貫通するバイト取り付け穴７６４aが設けられているとともに、このバイト取り付け穴７６４aと対応する外周面からバイト取り付け穴７６４aに達する雌ネジ穴７６４ｂが設けられている。このように構成されたバイト工具装着部材７６４のバイト取り付け穴７６４aにバイト工具７７を挿入し、雌ネジ穴７６４ｂに締め付けボルト７７０を螺合して締め付けることにより、バイト工具７７はバイト工具装着部材７６４に着脱可能に装着される。なお、バイト工具７７は、図示の実施形態においては超硬合金等の工具鋼によって棒状に形成された断面が矩形のバイト本体と、該バイト本体の先端部に設けられたダイヤモンド等で形成された切れ刃とによって構成したものが用いられている。このように構成されバイト工具装着部材７６４に装着されているバイト工具７７は、上記回転スピンドル７６２が回転することにより、後述するチャックテーブルの被加工物を保持する保持面と平行な面内で回転せしめられる。

図示の実施形態における旋削装置７は、上記旋削ユニット７４を上記一対の案内レール７３１、７３１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面と垂直な方向）に移動せしめる旋削ユニット送り機構７８を備えている。この旋削ユニット送り機構７８は、直立壁７２の前側に配設され上下方向に延びる雄ネジロッド７８１を具備している。この雄ネジロッド７８１は、その上端部および下端部が直立壁７２に取り付けられた軸受部材７８２および７８３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材７８２には雄ネジロッド７８１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ７８４が配設されており、このパルスモータ７８４の出力軸が雄ネジロッド７８１に伝動連結されている。移動基台７４１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には上下方向に延びる貫通雌ネジ穴が形成されており、この雌ネジ穴に上記雄ネジロッド７８１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ７８４が正転すると移動基台７４１および移動基台７４１に装着されたスピンドルユニット７６が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ７８４が逆転すると移動基台７４１および移動基台７４１に装着されたスピンドルユニット７６が上昇即ち後退せしめられる。

ハウジング７０の主部７１には略矩形状の加工作業部７１１が形成されており、この加工作業部７１１にはチャックテーブル７９が配設されている。このチャックテーブル７９は、吸引力が作用する保持面７９１を備えており、保持面７９１が図示しない吸引手段に接続されている。このように構成されたチャックテーブル７９は、図示しないチャックテーブル移動手段によって矢印７９aおよび７９bで示す方向に移動せしめられるようになっている。このように矢印７９ａおよび７９ｂで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル７９は、被加工物搬入・搬出領域７９０aと加工領域７９０bに選択的に位置付けられる。また、チャックテーブル７９は、加工領域７９０bにおいては所定範囲に渡って矢印７９ａおよび７９ｂで示す方向、即ち保持面７９１と平行に往復動せしめられる。

上述した旋削装置７を用いてシート旋削工程を実施するには、チャックテーブル７９の保持面７９１上に上記３層構造体６の半導体ウエーハ２側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル７９の保持面７９１上に３層構造体６を吸引保持する。従って、チャックテーブル７９に吸引保持された３層構造体６は、シート５が上側となって露出される。チャックテーブル７９上に３層構造体６を吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動機構を作動してチャックテーブル７９を矢印７９ａで示す方向に移動し、３層構造体６を保持したチャックテーブル７９を加工領域７９０bに位置付ける。このようにして３層構造体６を保持したチャックテーブル７９が加工領域７９０bに位置付けられたならば、３層構造体６を構成するシート５を旋削することにより、３層構造体６の厚みを均一に形成するシート旋削工程を実施する。

先ず、回転スピンドル７６２を回転駆動し、バイト工具７７が取り付けられたバイト工具装着部材７６４を図５において矢印７６４aで示す方向に例えば６０００rpmの回転速度で回転する。そして、旋削ユニット７４を下降させバイト工具７７を所定の切り込み位置に位置付ける。次に、例えばバイト工具７７の切れ刃の旋削幅が２０数μmの場合には、３層構造体６保持したチャックテーブル７９を図５において実線で示す位置から矢印７９aで示すように右方に例えば２mm／秒の送り速度で移動する。この結果、回転スピンドル７６２の回転に伴ってチャックテーブル７９の保持面と平行な面内で回転するバイト工具７７の切れ刃によって、３層構造体６を構成するシート５が旋削される（シート旋削工程）。この結果、図６に示すように３層構造体６は、均一な厚み(t)に形成される。
以上、シート旋削工程について説明したが、３層構造体６の厚みが均一であれば、シート旋削工程は必ずしも必要ない。

上述したシート旋削工程を実施することにより３層構造体６の厚みを均一に形成したならば、３層構造体６を構成する半導体ウエーハ２の裏面を研削して半導体ウエーハ２を所定の厚みに形成する研削工程を実施する。この研削工程は、図７に示す研削装置８を用いて実施する。図７に示す研削装置８は、被加工物を保持するチャックテーブル８１と、該チャックテーブル８１に保持された被加工物を研削する研削手段８２を具備している。チャックテーブル８１は、吸引力が作用する保持面８１１を備えており、保持面８１１が図示しない吸引手段に接続されている。このように構成されたチャックテーブル８１は、図示しない回転駆動機構によって図７において矢印８１aで示す方向に回転せしめられる。研削手段８２は、スピンドルハウジング８２１と、該スピンドルハウジング８２１に回転自在に支持され図示しない回転駆動機構によって矢印８２４aで示す方向に回転せしめられる回転スピンドル８２２と、該回転スピンドル８２２の下端に装着されたマウンター８２３と、該マウンター８２３の下面に取り付けられた研削ホイール８２４とを具備している。この研削ホイール８２４は、円環状の基台８２５と、該基台８２５の下面に環状に装着された研削砥石８２６とからなっており、基台８２５がマウンター８２３の下面に締結ボルト８２７によって取り付けられている。

上述した研削装置８を用いて上記研削工程を実施するには、図８に示すようにチャックテーブル８１の上面である保持面８１１に上記ハードプレート貼着工程およびシート貼着工程を実施することにより構成された半導体ウエーハ２とハードプレート３およびシート５からなる３層構造体６のシート５側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル８１の上面である保持面８１１に負圧が作用し、この負圧がシート５に形成された複数の貫通細孔５１（図３の(a)および(b)参照）を通してハードプレート３の裏面３bに作用するため、３層構造体６を構成する半導体ウエーハ２に粘着層４を介して接合されたハードプレート３はシート５を介してチャックテーブル８１の保持面８１１に確実に吸引保持される（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル8１上に保持された３層構造体６は、半導体ウエーハ２の裏面２bが上側となる。

上述ようにチャックテーブル８１上に３層構造体６を吸引保持したならば、チャックテーブル８１を図８において矢印８１aで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削手段８２の研削ホイール８２４を図８において矢印８２４aで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転せしめて、図８に示すように研削砥石８２６を被加工面である半導体ウエーハ２の裏面２bに接触せしめ、研削ホイール８２４を図８において矢印８２４bで示すように例えば１μm／秒の研削送り速度で下方（チャックテーブル８１の保持面８１１に対し垂直な方向）に所定量研削送りする(研削工程)。この研削工程においては、研削砥石８２６による研削領域に研削水を供給しつつ実施する。この結果、半導体ウエーハ２の裏面２bが研削されて半導体ウエーハ２は所定の厚み（例えば１００μm）に形成される。このようにして裏面が研削された半導体ウエーハ２は、チャックテーブル８１上に保持された３層構造体６の厚み(t)が上述したように均一であるため、均一な厚みとなる。以上のように研削工程においては半導体ウエーハ２とハードプレート３およびシート５からなる３層構造体６のシート５側をチャックテーブル８１の保持面８１１に吸引保持した状態で実施するので、ハードプレート３の裏面がチャックテーブル８１の保持面８１１に接触することがないため、ハードプレート３の裏面に傷が付くことおよび研削屑が付着することがなく、二次加工の妨げとなることがないとともに、ハードプレート３の再利用が可能である。

上述した研削工程を実施することにより、３層構造体６を構成する半導体ウエーハ２を所定の厚み（例えば１００μm）に形成したならば、図９の(a)および(b)に示すように３層構造体６におけるシート５をハードプレート３から剥離するシート剥離工程を実施する。このシート剥離工程においては、シート５がタック力によってハードプレート３に貼着されているので容易に剥離することができるとともに、シート５は粘着層を有していないのでハードプレート３の裏面に粘着剤が付着することはない。従って、二次加工の妨げとなることがないとともに、ハードプレート３の再利用が可能である。また、シート剥離工程を実施することにより研削工程において研削屑が付着したシート５をハードプレート３から剥離するので、二次加工の妨げとなることがない。このようにしてシート剥離工程が実施され、ハードプレート３に粘着層４を介して接合されている半導体ウエーハ２は、次工程に搬送される。

２：半導体ウエーハ
２１：ストリート
２２：デバイス
３：ハードプレート
４：粘着層
５：シート
６：３層構造体
７：旋削装置
７４：旋削ユニット
７６：スピンドルユニット
７６２：回転スピンドル
７６３：サーボモータ
７６４：バイト工具装着部材
７７：バイト工具
７８：旋削ユニット送り機構
７９：チャックテーブル
８：研削装置
８１：チャックテーブル
８２：研削手段
８２４：研削ホイール
８２６：研削砥石

Claims

表面に複数のデバイスが形成された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加工方法であって、
ウエーハの表面に粘着層を介してハードプレートの表面を接合するハードプレート接合工程と、
ハードプレートの裏面にタック力を有するとともに複数の貫通細孔が形成されたシートを貼着するシート貼着工程と、
該ハードプレート接合工程および該シート貼着工程を実施することによりウエーハの表面に接合されたハードプレートの裏面にシートが貼着された３層構造体のシート側を、研削装置における吸引力が作用する保持面を備えたチャックテーブルの保持面に吸引保持するウエーハ保持工程と、
該チャックテーブルに保持された３層構造体におけるウエーハの裏面を研削し、ウエーハを所定の厚みに形成する研削工程と、
該研削工程が実施された３層構造体におけるシートをハードプレートから剥離するシート剥離工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
該シート貼着工程を実施した後で該ウエーハ保持工程を実施する前に、旋削装置における吸引力が作用する保持面を備えたチャックテーブルの保持面に３層構造体のウエーハ側を吸引保持してシートを露出させ、該保持面と平行な面内で回転せしめられるバイト工具によってシートを旋削することにより、３層構造体の厚みを均一に形成するシート旋削工程を実施する、請求項１記載のウエーハの加工方法。