JP2015050296A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

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【課題】面取り部が一度に割れることを抑制することができるウェーハの加工方法を提供すること。
【解決手段】ウェーハの加工方法は、ウェーハの表面Waを露出させつつ当該ウェーハをチャックテーブル11の保持面11aで保持する保持ステップと、ウェーハの外周端部に対して、所定厚み以上の切り込み深さに切削ブレード12aを切り込ませる切り込みステップと、ウェーハを保持したチャックテーブル11を回転させつつ切削ブレード12aでウェーハの外周端部を切削し、所定厚み以上の切り込み深さで面取り部Wcを除去する面取り部除去ステップと、ウェーハの表面Waに保護部材を配設する保護部材配設ステップと、ウェーハの裏面Wbを研削して当該ウェーハを所定厚みへと薄化する研削ステップと、を備え、面取り部除去ステップにおいて形成される切削溝Cgの深さは、ウェーハの外周全体で不均一である。
【選択図】図3

Description

本発明は、外周に面取り部を有するウェーハの前記面取り部を切削ブレードで除去するウェーハの加工方法に関する。
外周に面取り部を有する半導体ウェーハの薄化工程において、いわゆるナイフエッジの発生による研削加工時の半導体ウェーハの欠け(チッピング)が問題となる。そこで、半導体ウェーハのデバイスが形成された表面側の面取り部を切削して除去した後、半導体ウェーハのデバイスが形成されていない裏面側を研削して薄化する、エッジトリミングという加工方法が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−173961号公報
このような加工方法では、半導体ウェーハの裏面側の研削が進み、表面側が切削されて除去された後に残存する面取り部の厚みが薄くなると、その残存する面取り部が環状の庇状に形成され、その環状の庇状に形成された面取り部が研削されて除去される直前に、その環状の庇状の面取り部が一度に割れてしまい、半導体ウェーハの裏面側に大きいチッピングが形成される虞がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、面取り部が一度に割れることを抑制することができるウェーハの加工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、本発明のウェーハの加工方法は、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、外周余剰領域の外周端部に面取り部が形成されたウェーハを所定厚みに形成するウェーハの加工方法であって、ウェーハの表面を露出させつつ当該ウェーハをチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後、ウェーハの外周端部に対して、所定厚み以上の切り込み深さに切削ブレードを切り込ませる切り込みステップと、切り込みステップを実施した後、ウェーハを保持したチャックテーブルを回転させつつ切削ブレードでウェーハの外周端部を切削し、所定厚み以上の切り込み深さで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当該ウェーハを所定厚みへと薄化する研削ステップと、を備え、面取り部除去ステップにおいて形成される切削溝の深さは、ウェーハの外周全体で不均一であることを特徴とする。
本発明のウェーハの加工方法によれば、面取り部除去ステップにおいて形成される切削溝の深さがウェーハの外周全体で不均一であるため、研削ステップによりウェーハを所定厚みへと薄化する際、ウェーハの裏面の研削に伴って面取り部が不均一に除去される。このため、本発明のウェーハの加工方法によれば、面取り部が一度に割れることを抑制することができる。
図1は、実施形態に係るウェーハの概略構成例を示す斜視図である。 図2は、実施形態に係るウェーハの加工方法の保持ステップおよび切り込みステップの説明図である。 図3は、実施形態に係るウェーハの加工方法の面取り部除去ステップの説明図である。 図4は、実施形態に係るウェーハの加工方法の保護部材配設ステップおよび研削ステップの説明図である。 図5は、研削ステップにおいてウェーハを所定厚みの手前まで薄化した状態を示す説明図である。 図6は、研削ステップにおいてウェーハを所定厚みへと薄化した状態を示す説明図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
〔実施形態〕
図1は、実施形態に係るウェーハの概略構成例を示す斜視図である。図2は、実施形態に係るウェーハの加工方法の保持ステップおよび切り込みステップの説明図である。図3は、実施形態に係るウェーハの加工方法の面取り部除去ステップの説明図である。図4は、実施形態に係るウェーハの加工方法の保護部材配設ステップおよび研削ステップの説明図である。図5は、研削ステップにおいてウェーハを所定厚みの手前まで薄化した状態を示す説明図である。図6は、研削ステップにおいてウェーハを所定厚みへと薄化した状態を示す説明図である。
本実施形態は、ウェーハの加工方法に関する。本実施形態に係るウェーハの加工方法は、図1に示すように、面取り部Wcが形成されたウェーハWを所定厚みt(図6参照)に形成する加工方法である。本実施形態に係るウェーハの加工方法は、保持ステップ、切り込みステップ、面取り部除去ステップ、保護部材配設ステップおよび研削ステップを含む。
ここで、加工対象としてのウェーハWは、本実施形態において、一例として、その直径が300mm程度、厚みが700〜800μm程度の円盤状のシリコンで構成されている。ウェーハWは、図1に示すように、複数の分割予定ラインSが表面Waに格子状に設定され、複数の分割予定ラインSで囲まれた矩形状領域にIC(Integrated Circuit)やLSI(Large Scale Integration)等の複数のデバイスDが表面Waに形成されている。ウェーハWは、複数のデバイスDが形成されたデバイス領域Adと、このデバイス領域Adを囲繞する外周余剰領域Apと、を有する。外周余剰領域Apには、その外周端部に面取り部Wcが形成されている。面取り部Wcは、図2に示すように、表面Waから裏面Wbにかけて円弧状に形成されている。
(保持ステップ)
保持ステップは、図2に示すように、ウェーハWをチャックテーブル11に保持させるステップである。保持ステップは、切削装置10により実施される。
ここで、切削装置10は、チャックテーブル11と、切削手段12と、図示しない移動手段と、を含んで構成されている。
チャックテーブル11は、円盤状に形成され、上面が水平方向と平行に形成されている。チャックテーブル11は、上面と面一となる保持面11aを有している。保持面11aは、ポーラスセラミック等で構成され、図示しない真空吸引源と接続されている。
切削手段12は、切削ブレード12aと、スピンドル12bと、を備えている。切削ブレード12aは、後述する所定切り込み幅k(図2参照)よりも幅の広いリング状の切削砥石である。スピンドル12bは、図示しない回転駆動手段により、回転自在に支持されている。スピンドル12bは、その一端に着脱可能に切削ブレード12aを固定する。
移動手段は、チャックテーブル11をX軸方向(切削送り方向に相当)に移動可能であり、切削手段12をY軸方向(割り出し送り方向に相当)およびZ軸方向(切り込み送り方向に相当)に移動可能である。また、移動手段は、チャックテーブル11をその中心軸周りに回転可能である。なお、本実施形態において、X軸方向は、鉛直方向およびスピンドル12bの回転軸線のそれぞれと直交する方向である。Y軸方向は、X軸方向および鉛直方向と直交する方向であり、スピンドル12bの回転軸線と平行する方向である。Z軸方向は、X軸方向およびY軸方向のそれぞれと直交する方向であり、鉛直方向である。
このように構成された切削装置10において、図示しない搬送手段により、ウェーハWを収容する図示しないカセット等からウェーハWが搬出され、チャックテーブル11の保持面11aとウェーハWの裏面Wbとが対面した状態で、チャックテーブル11上にウェーハWが載置される。次に、切削装置10において、図示しない真空吸引源により、チャックテーブル11の保持面11aにウェーハWが吸引保持される。これにより、ウェーハWは、表面Waが露出した状態で、チャックテーブル11の保持面11aに保持される。
図2に示すように、切削装置10により、チャックテーブル11の保持面11aにウェーハWが吸引保持されると、保持ステップは終了する。
(切り込みステップ)
切り込みステップは、図2に示すように、上記保持ステップの実施後に、ウェーハWの外周端部に切削ブレード12aを切り込ませるステップである。切り込みステップは、切削装置10により実施される。
切削装置10において、上記保持ステップの実施後に、チャックテーブル11の側方に、移動手段により切削ブレード12aが移動されて位置付けられる。次に、切削装置10において、図示しない切削水供給ノズルから切削水が供給され、チャックテーブル11に保持されたウェーハWに対して所定切り込み幅k(図2参照)となる位置に、移動手段により切削ブレード12aがY軸方向に移動される。次に、切削装置10において、露出された表面Waから鉛直方向下側の深さが所定厚みt(図6参照)以上の切り込み深さd1となる位置に、移動手段により切削ブレード12aがZ軸方向に移動される。次に、切削装置10において、移動手段によりチャックテーブル11がX軸方向に移動され、ウェーハWの外周端部に切削ブレード12aが切り込まれる(いわゆるトラバースカット)。これにより、ウェーハWの面取り部Wcは、図2に示すように、切り込み深さd1かつ所定切り込み幅kで切削される。
図2に示すように、切削装置10により、ウェーハWの外周端部に対して所定切り込み幅kかつ切り込み深さd1で切削ブレード12aが切り込まれると、切り込みステップは終了する。
なお、本実施形態において、所定厚みtは、デバイスDが形成されたウェーハWの表面Waを基準とする厚みであり、研削ステップによりウェーハWを薄化した時の目標厚みである。所定厚みtは、50μm程度である。切り込み深さd1は、ウェーハWの表面Waを基準に面取り部Wcに対して切削ブレード12aがZ軸方向下側に切り込む深さであり、研削ステップにより後述する切削溝Cgが研削されて除去される深さである。つまり、切り込み深さd1は、所定厚みtよりも大きい値である。切り込み深さd1は、100μm程度である。所定切り込み幅kは、図2に示すように、面取り部WcのエッジEを基点とするY軸方向の切り込み幅である。所定切り込み幅kは、例えば、最大で3mm程度である。
(面取り部除去ステップ)
面取り部除去ステップは、上記切り込みステップの実施後に、所定厚みt以上の深さで面取り部Wcを不均一に除去するステップである。面取り部除去ステップは、切削装置10により実施される。
切削装置10において、上記切り込みステップの実施後に、図示しない移動手段により、チャックテーブル11が回転されるとともに切削ブレード12aがZ軸方向下側に切り込み送りされる。ここで、切削ブレード12aは、チャックテーブル11が上記切り込みステップの実施後から一回転した時、所定厚みt以上の切り込み深さd2に位置付けられるように、Z軸方向下側に徐々に切り込み送りされる。本実施形態においては、面取り部Wcを不均一に除去する一例として、切削ブレード12aは、図2および図3に示すように、外周端部の周方向に設定される切削溝予定ラインCwに沿って切り込み送りされる。なお、切削溝予定ラインCwは、切削ブレード12aにかかる切削負荷の変動を抑えるため、チャックテーブル11が一回転する間に、切り込み深さd1から切り込み深さd2へ切削ブレード12aを一定速度で切り込み送りさせるように設定される。
なお、本実施形態において、切り込み深さd2は、ウェーハWの表面Waを基準に面取り部Wcに対して切削ブレード12aがZ軸方向下側に切り込む深さであり、所定厚みt以上となる深さである。切り込み深さd2は、上記切り込みステップでの切り込み深さd1よりも大きい。すなわち、切り込み深さd2は、所定厚みtよりも大きい値である。切り込み深さd2は、外周端部の面取り部Wcの切り残しが300μm程度あれば搬送時の外周端部の欠けを抑制できることから、150〜500μm程度である。
次に、切削装置10において、チャックテーブル11が上記切り込みステップの実施後から一回転され、切削ブレード12aが切り込み深さd2まで切り込み送りされる。これにより、図3に示すように、外周端部が周方向に不均一に切削され、面取り部Wcも周方向に不均一に切削されて除去される。また、外周端部の周方向に切削溝Cgが不均一な形状、すなわち本実施形態においては螺旋状に形成される。
次に、切削装置10において、チャックテーブル11の回転が停止され、移動手段により切削ブレード12aがウェーハWから離され、切削水供給ノズルからの切削水の供給が停止される。次に、切削装置10において、真空吸引源による吸引が停止された後、搬送手段により、図示しない洗浄・乾燥手段へウェーハWが搬送される。次に、切削装置10において、洗浄および乾燥されたウェーハWが搬送手段によりカセットに収納される。
切り込み深さd1から切り込み深さd2、すなわち所定厚みt以上の深さで面取り部Wcが除去されると、面取り部除去ステップは終了する。
(保護部材配設ステップ)
保護部材配設ステップは、上記面取り部除去ステップの実施後に、表面Waに保護部材Pを配設するステップである。保護部材配設ステップは、例えば、作業員等のオペレータにより実施される。
ここで、保護部材Pは、例えば、ガラス等の剛性を有する板状物であり、サブストレート(支持基板)である。保護部材Pは、ウェーハWの表面Waとほぼ同じ大きさの形状に形成されている。保護部材Pは、図4に示すように、接着材Hを介してウェーハWの表面Waに配設される。接着材Hは、例えば、加熱することで溶融する熱軟化性樹脂(ホットメルトワックス)等である。
オペレータにより、カセットからウェーハWが取り出された後、図示しないホットプレートに保護部材Pが載置され、保護部材P上の接着材Hが溶融される。次に、オペレータにより、接着材Hが溶融した後、ウェーハWの表面Waと保護部材P上の接着材Hとを対面させた状態で、ウェーハWが保護部材Pに載置される。次に、オペレータにより、ウェーハWが載置された保護部材Pがホットプレートから取り外され、接着材Hが冷却されるまで、ウェーハWと保護部材Pとがプレスされる。これにより、接着材Hが硬化し、ウェーハWの表面Waに保護部材Pが貼着されて配設される。次に、オペレータにより、ウェーハWがカセットに収納される。
ウェーハWの表面Waに保護部材Pが配設されると、保護部材配設ステップは終了する。
(研削ステップ)
研削ステップは、上記保護部材配設ステップの実施後に、ウェーハWを所定厚みtへと薄化するステップである。研削ステップは、図4に示すように、研削装置20により実施される。
ここで、研削装置20は、チャックテーブル21と、研削手段22と、を含んで構成されている。
チャックテーブル21は、切削装置10のチャックテーブル11と同様に、円盤状に形成されており、保持面21aを有している。保持面21aは、ポーラスセラミック等で構成され、図示しない真空吸引源と接続されている。
研削手段22は、スピンドル22aと、マウンタ22bと、基台部22cと、研削砥石22dと、を備えている。スピンドル22aは、図示しない回転駆動手段により回転自在に支持されている。マウンタ22bは、スピンドル22aに基台部22cを着脱可能に取り付ける。基台部22cの下面には、研削砥石22dが配設されている。研削手段22は、図示しない研削水供給ノズルから研削水を供給しながら、研削砥石22dとチャックテーブル21とを同方向に回転させつつウェーハWの裏面Wbに研削砥石22dを接触させて、ウェーハWの裏面Wbを研削する。
このように構成された研削装置20において、上記保護部材配設ステップの実施後に、図示しない搬送手段により、切削溝Cgが形成されたウェーハWがカセットから搬出され、チャックテーブル21の保持面21aとウェーハWの表面Waとが対面した状態で、保護部材Pを介してチャックテーブル21にウェーハWが載置される。次に、研削装置20において、図示しない真空吸引源により、チャックテーブル21の保持面21aにウェーハWの表面Wa側が吸引保持される。
次に、研削装置20において、図示しない研削水供給ノズルから研削水が供給され、図4に示すように、研削手段22のスピンドル22aとチャックテーブル21とが同方向に回転され、ウェーハWの裏面Wbに研削砥石22dが接触されて、図5に示すように、ウェーハWの裏面Wbが研削される。これにより、図5に示すように、螺旋状に形成された切削溝Cgが順次研削されて除去され、外周端部の面取り部Wcの切り残しが順次除去される。
次に、研削装置20において、図示しない公知の接触式厚さ測定ゲージによりウェーハWの厚みが測定され、図6に示すように、測定されたウェーハWの厚みが所定厚みtへと薄化されると、研削手段22による研削が停止される。これにより、切削溝Cgが研削されて除去され、外周端部の面取り部Wcの切り残しが除去される。つまり、ウェーハWは、面取り部Wcが除去され、所定厚みtとなる。
次に、研削装置20において、真空吸引源による吸引が停止された後、搬送手段により、図示しない洗浄・乾燥手段にウェーハWが搬送される。次に、研削装置20において、洗浄および乾燥されたウェーハWが搬送手段により、洗浄・乾燥手段からカセットに収納される。
図6に示すように、ウェーハWが所定厚みtへと薄化されると、研削ステップは終了する。
以上説明したように、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、ウェーハWの表面Waから所定厚みt以上の深さの切り込み深さd1で面取り部Wcを切り込んだ後、外周端部の周方向に面取り部Wcを切り込み深さd2まで不均一な形状、すなわち螺旋状に切削し、螺旋状の切削溝Cgを形成する。また、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、螺旋状の切削溝Cgが形成されたウェーハWの裏面Wbを研削して所定厚みtへと薄化する。すなわち、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、ウェーハWの表面Waから所定厚みt以上の深さで、面取り部Wcに螺旋状の切削溝Cgを形成した後、ウェーハWの裏面Wbを研削して所定厚みtへと薄化するので、ウェーハWの裏面Wbの研削に伴って、螺旋状の切削溝Cgが形成された面取り部Wcが徐々に研削されて除去される。このため、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、ウェーハWの裏面Wbを研削して所定厚みtへと薄化する際、面取り部Wcが一度に割れることを抑制することができる。
また、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、面取り部Wcが一度に割れることを抑制することができるので、研削後(研削ステップの実施後)、面取り部Wcが一度に割れることを要因としたウェーハWの裏面Wbに大きなチッピングが形成されることを抑制することができる。
また、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、ウェーハWの裏面Wbを研削して所定厚みtへと薄化する際、面取り部Wcが徐々に研削されて除去されるので、面取り部Wcが割れたとしても、その割れる範囲を小さくすることができ、その割れにより生じる欠片を小さくすることができる。面取り部Wcの割れが大きい場合にはその欠片も大きくなり、研削ステップにおいて研削水等で欠片が流される際に、ウェーハWや研削砥石22dと欠片とが衝突してウェーハWに傷付ける虞があり、研削水等を排水するための流路中に大きい欠片が引っ掛かる等して残留する虞があるが、本実施形態に係るウェーハの加工方法によれば、これらの虞を軽減することができる。
なお、上記の実施形態において、保持ステップ、切り込みステップおよび面取り部除去ステップが切削装置10により実施され、保護部材配設ステップがオペレータにより実施され、研削ステップが研削装置20により実施されているが、全てのステップを1つの装置で実施するようにしてもよい。この場合、ウェーハWに対する加工効率を向上させることができる。
また、上記の実施形態において、ウェーハWは、シリコンで構成されていたが、特に限定されず、例えば、半導体ウェーハや光デバイスウェーハ、無機材料基板や延性材料等、板状に形成された公知の各種加工材料であってもよい。これにより、各種の加工材料に対しても、裏面Wbを研削して所定厚みtへと薄化する際に、面取り部Wcが一度に割れることを抑制できる。
また、上記切り込みステップにおいて、ウェーハWの面取り部Wcに対して、ウェーハWの側方からX軸方向に切削ブレード12aを切り込ませるトラバースカットであったが、ウェーハWの上方から厚み方向(Z軸方向)に切削ブレード12aを切り込ませる、いわゆるチョッパーカットであってもよい。これにより、トラバースカットであってもチョッパーカットであってもウェーハWの表面Waから外周端部に切削ブレード12aを切り込ませることができる。
また、上記面取り部除去ステップにおいて、切削溝Cgは、切り込み深さd1から切り込み深さd2へと不均一に切削されて螺旋状に形成されているが、周方向に間隔をおいて切り込み深さd1と切り込み深さd2とを複数回繰り返して不均一に切削して形成してもよく、切り込み深さd1から切り込み深さd2へと深くなった後、切り込み深さd1へと浅くなるように不均一に切削して形成してもよい。つまり、切削溝Cgの深さは、ウェーハWの外周全体で不均一であればよい。これにより、研削ステップにおいて、面取り部Wcが一度に割れることを抑制し、割れたとしてもその範囲を抑えることができる。
また、上記切り込みステップおよび上記面取り部除去ステップにおいて、各切り込み深さd1、d2は、切削ブレード12aへの切削負荷、切削ブレード12aの摩耗に伴うドレッシング、研削ステップでの面取り部Wcの割れや欠けの大きさ等に応じて設定してもよい。これにより、切削ブレード12aのメンテナンス回数や交換回数を抑えつつ、研削ステップにおいてウェーハWの面取り部Wcが一度に割れることを抑制できる。
また、上記保護部材配設ステップにおいて、保護部材Pは、ガラス等の剛性を有するサブストレートであったが、BGテープ等の粘着テープであってもよい。また、環状フレームの開口に粘着テープを介してウェーハWを保持させ、フレーム搬送すれば、ウェーハWの取り扱い性が向上する。
また、上記研削ステップにおいて、研削手段22のスピンドル22aとチャックテーブル21とが同方向に回転されていたが、逆方向であってもよい。
11 チャックテーブル
11a 保持面
P 保護部材
W ウェーハ
Wa 表面
Wb 裏面
Wc 面取り部
D デバイス
Ad デバイス領域
Ap 外周余剰領域
Cg 切削溝
t 所定厚み
d1 切り込み深さ
d2 切り込み深さ

Claims (1)

  1. 表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と、前記デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを有し、前記外周余剰領域の外周端部に面取り部が形成されたウェーハを所定厚みに形成するウェーハの加工方法であって、
    前記ウェーハの前記表面を露出させつつ当該ウェーハをチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、
    前記保持ステップを実施した後、前記ウェーハの前記外周端部に対して、前記所定厚み以上の切り込み深さに切削ブレードを切り込ませる切り込みステップと、
    前記切り込みステップを実施した後、前記ウェーハを保持した前記チャックテーブルを回転させつつ前記切削ブレードで前記ウェーハの前記外周端部を切削し、前記所定厚み以上の深さで前記面取り部を除去する面取り部除去ステップと、
    前記面取り部除去ステップを実施した後、前記ウェーハの前記表面に保護部材を配設する保護部材配設ステップと、
    前記保護部材配設ステップを実施した後、前記ウェーハの裏面を研削して当該ウェーハを前記所定厚みへと薄化する研削ステップと、を備え、
    前記面取り部除去ステップにおいて形成される切削溝の深さは、前記ウェーハの外周全体で不均一であることを特徴とするウェーハの加工方法。
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