JP2015054363A

JP2015054363A - 研削ホイール及びウエーハの加工方法

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Publication number: JP2015054363A
Application number: JP2013187688A
Authority: JP
Inventors: 将昭鈴木; Masaaki Suzuki
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-03-23
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: JP6283486B2

Abstract

【課題】ウエーハのデバイス領域の厚さが外周余剰領域に向かって厚くなることを抑制できる研削ホイール及びウエーハの加工方法を提供すること。【解決手段】研削ホイール２２は表面Ｗａに複数のデバイスが形成されたデバイス領域Ｗ１とデバイス領域Ｗ１を囲繞する外周余剰領域Ｗ２とを備えたウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の裏面を凹形状に研削し外周余剰領域Ｗ２の裏面にリング状の補強部ＷＳを形成するウエーハＷの加工方法において使用される。研削ホイール２２は砥石基台２３と砥石基台２３の一端面２３ａに円環状に装着された複数の研削砥石２４とを具備している。研削砥石２４は円環状の内周側の第一の砥石２４ａと外周側の第二の砥石２４ｂとの２層に形成されている。内周側の第一の砥石２４ａの曲げ強度は外周側の該第二の砥石２４ｂの曲げ強度よりも小さい。【選択図】図４

Description

本発明は、ウエーハの裏面の外周余剰領域にリング状の補強部を残してウエーハを凹部に研削する研削ホイール及びウエーハの加工方法に関する。

複数のデバイスが形成されたウエーハは、ダイシング装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話機、パソコン等の各種電子機器に利用される。そして、電子機器の軽量化、小型化を可能にするために、ウエーハの厚みは１００μｍ〜５０μｍ程度に薄く研削されデバイスの軽量化、小型化が図られている。

ここで、ウエーハを薄く研削すると取り扱いが困難になることから、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して薄く加工しデバイス領域を囲繞する外周余剰領域にリング状の補強部を残存させウエーハを凹形状に加工する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−０１９４６１号公報

ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周余剰領域を残存させて環状の補強部を形成すると、研削砥石の研削面の外周隅部に形成されるＲ形状に起因して、デバイス領域と外周余剰領域との境界部にＲ形状が形成され、外周余剰領域に隣接するデバイスの厚さが外周余剰領域に向かって厚くなるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウエーハのデバイス領域の厚さが外周余剰領域に向かって厚くなることを抑制できる研削ホイール及びウエーハの加工方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の研削ホイールは、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの該デバイス領域の裏面を凹形状に研削し、該外周余剰領域の裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの加工方法において使用する研削ホイールであって、円盤状の砥石基台と、該砥石基台の一端面に円環状に装着された複数の研削砥石とを具備し、該研削砥石は、砥粒とボンド剤で形成され該円環状の内周側と外周側と少なくとも２層に形成されており、該内周側の層の砥石の曲げ強度は該外周側の層の砥石の曲げ強度よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明の研削ホイールは、該研削砥石の該内周側の層の砥石は、ＪＩＳＲ１６０１で規定される曲げ強度で１０〜２０ＭＰａ、該外周側の層の砥石は、曲げ強度で３０〜４０ＭＰａのビトリファイドボンドで形成されていることを特徴とする。

本発明の研削ホイールは、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの該デバイス領域の裏面を凹形状に研削し、該外周余剰領域の裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの加工方法において使用する研削ホイールであって、円盤状の砥石基台と、該砥石基台の一端面に円環状に装着された複数の研削砥石とを具備し、該研削砥石は、砥粒とボンド剤で形成され該円環状の内周側と外周側と少なくとも２層に形成されており、該外周側の層の砥石の集中度は該内周側の層の砥石の集中度よりも高いことを特徴とする。

本発明のウエーハの加工方法は、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの該デバイス領域の裏面を請求項１〜３のいずれか一項に記載の研削ホイールを用いて凹形状に研削し、該外周余剰領域の裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側を吸着テーブルに保持し、ウエーハの該外周余剰領域の裏面の該外周余剰領域の内周縁に対応する箇所に該研削ホイールの該外周縁を位置付けてウエーハの該デバイス領域の裏面を凹状に加工することを特徴とする。

本発明は、研削砥石の外周側の層の砥石を内周側の層の砥石よりもボンド剤を硬い層で形成したため、研削砥石の外周側の層の磨耗を抑制できる。このために、本発明は、ウエーハの裏面におけるデバイス領域と外周余剰領域との境界にＲ形状を形成しにくくすることができ、リング状の補強部の内周面にＲ形状が形成されることが抑制できる。したがって、本発明は、ウエーハのデバイス領域の厚さが外周余剰領域に向かって厚くなることを抑制できる。

図１は、実施形態に係るウエーハの加工方法を実施する研削装置の斜視図である。図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法により加工されるウエーハの平面図である。図３は、実施形態に係る研削ホイールを分解して示す斜視図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法の研削加工中の断面図である。

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。さらに、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、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本実施形態に係る研削ホイール及びウエーハの加工方法を、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る研削ホイールを用いたウエーハの加工方法を実施する研削装置の斜視図、図２は、実施形態に係る研削ホイールを用いたウエーハの加工方法により加工されるウエーハの平面図、図３は、実施形態に係る研削ホイールを分解して示す斜視図、図４は、実施形態に係る研削ホイールを用いたウエーハの加工方法の研削加工中の断面図である。

本実施形態に係るウエーハの加工方法は、図３に示された研削ホイール２２を用いて、図２に示すウエーハＷを加工するウエーハＷの加工方法（以下、単に加工方法と記す）である。

なお、本実施形態に係る加工方法により加工されるウエーハＷは、本実施形態ではシリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図２に示すように、表面Ｗａに複数のデバイスＤが形成されたデバイス領域Ｗ１と、デバイス領域Ｗ１を囲繞する外周余剰領域Ｗ２とを備えている。ウエーハＷは、表面Ｗａに保護テープＴが貼着され、保護テープＴを介して表面Ｗａ側が研削ホイール２２を備えた研削装置１の吸着テーブル１０に保持される。ウエーハＷは、研削装置１により裏面Ｗｂ（図１に示す）側から凹形状に研削されて、凹部ＷＲ（図１に示す）が形成される。

研削装置１は、ウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の裏面を凹形状に研削し、凹部ＷＲを形成するものである。即ち、研削装置１は、ウエーハＷに所謂ＴＡＩＫＯ加工を施すものである。研削装置１は、図１に示すように、ウエーハＷを保持する吸着テーブル１０と、吸着テーブル１０に保持されたウエーハＷを研削する研削ユニット２０とを備えている。

吸着テーブル１０は、所謂ＴＡＩＫＯ加工用の吸着テーブルである。吸着テーブル１０は、表面を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面に載置されたウエーハＷを吸引することで保持する。なお、吸着テーブル１０は、回転駆動源（図示せず）により鉛直方向の軸心回りに回転自在に設けられている。

研削ユニット２０は、鉛直方向の軸心回りに回転されるスピンドル２１と、スピンドル２１の下端に装着された研削ホイール２２とで構成されている。

研削ホイール２２は、加工方法において使用するものであって、図３に示すように、円盤状の砥石基台２３と、複数の研削砥石２４とを具備している。砥石基台２３は、スピンドル２１の先端に設けられたフランジ部２５にボルト２６により取り付けられる。研削砥石２４は、砥石基台２３の一端面２３ａに円環状に装着されている。研削砥石２４は、砥石基台２３の一端面２３ａの外縁部に円環状に並べられている。複数の研削砥石２４の外周縁で囲む円の直径は、ウエーハＷの半径よりも小さく形成されている。

研削砥石２４は、砥粒と、砥粒を固めるボンド剤で形成され、図４示すように、円環状の内周側の第一の砥石２４ａと、外周側の第二の砥石２４ｂとの少なくとも２層に形成されている。内周側の層の砥石である第一の砥石２４ａの曲げ強度は、外周側の層の砥石である第二の砥石２４ｂの曲げ強度よりも小さく形成されている。第一の砥石２４ａと第二の砥石２４ｂは、ボンド剤に混入される結合剤の量が適宜変更されることで、曲げ強度が適宜変更される。

本実施形態では、研削砥石２４の内周側の層である第一の砥石２４ａは、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｒ１６０１で規定される曲げ強度で１０ＭＰａ〜２０ＭＰａに形成されている。第一の砥石２４ａは、例えば、ボンド剤が、多孔質ビトリファイドボンドで構成されることで、ＪＩＳＲ１６０１で規定される曲げ強度で１０ＭＰａ〜２０ＭＰａのビトリファイドボンドで形成される。

また、本実施形態では、研削砥石２４の外周側の層である第二の砥石２４ｂは、ＪＩＳＲ１６０１で規定される曲げ強度で３０ＭＰａ〜４０ＭＰａに形成されている。第二の砥石２４ｂは、例えば、ボンド剤が、高強度のビトリファイドボンドで構成されることで、ＪＩＳＲ１６０１で規定される曲げ強度で３０ＭＰａ〜４０ＭＰａのビトリファイドボンドで形成される。このように、本発明でいう曲げ強度とは、ＪＩＳＲ１６０１で規定される曲げ強度を示している。

さらに、本実施形態では、研削砥石２４は、第一の砥石２４ａと第二の砥石２４ｂとのうち一方をプレス成形後に、他方のプレス成形を行った後に焼結して得られる。また、本実施形態では、第一の砥石２４ａと第二の砥石２４ｂとは、結合剤の量が適宜変更されて曲げ強度が異なる以外は、同一の組成で構成されている。即ち、第一の砥石２４ａと第二の砥石２４ｂとは、砥粒及びボンド剤の材料が等しくされ、砥粒の粒径及び砥粒の集中度も等しく形成されている。

次に、研削装置１を用いた加工方法について説明する。研削装置１を用いた加工方法は、ウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の裏面を研削ホイール２２を用いて凹形状に研削し、外周余剰領域Ｗ２の裏面にリング状の補強部ＷＳ（図１等に示す）を形成する方法である。研削装置１を用いた加工方法では、まず、ウエーハＷの表面Ｗａに貼着された保護テープＴを吸着テーブル１０の表面上に載置し、ウエーハＷの表面Ｗａ側を保護テープＴを介して吸着テーブル１０上に吸引保持する。そして、加工方法は、ウエーハＷの外周余剰領域Ｗ２の裏面の内周縁に対応する箇所と、ウエーハＷの中心とに研削ホイール２２の研削砥石２４の外周縁を位置付けて、研削砥石２４をウエーハＷの裏面Ｗｂに押し当てる。そして、加工方法は、図示しない研削水供給部から研削水をウエーハＷに供給しながら、ウエーハＷを保持した吸着テーブル１０を軸心回りに回転させるとともに、研削ユニット２０を吸着テーブル１０と同じ向きに軸心回りに回転させる。

加工方法は、研削装置１がウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の裏面を研削して、デバイス領域Ｗ１の裏面を凹状に加工する。加工方法は、ウエーハＷの裏面Ｗｂに凹部ＷＲを形成するとともに、凹部ＷＲの外周に外周余剰領域Ｗ２に対応したリング状の補強部ＷＳを形成する。

この際、第二の砥石２４ｂは、主にウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の裏面に粗研削加工を施し、第一の砥石２４ａは、ウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の裏面を凹状に加工するとともに凹部ＷＲの内周面ＩＣ及び凹部ＷＲの底面ＢＲの外縁部を仕上げ研削加工する。このように、加工方法は、ウエーハＷの外周余剰領域Ｗ２の裏面を研削ホイール２２に研削させずに外周余剰領域Ｗ２を残して補強部ＷＳを形成する。

そして、ウエーハＷは、凹部ＷＲの底面ＢＲの補強部ＷＳの内周面ＩＣよりも内周側の第一の砥石２４ａにより仕上げ研削加工が施されていない部分に、仕上げ砥石を用いた仕上げ研削加工を施される。その後、ウエーハＷは、スピンエッチング等で研削加工時の破砕層を取り除くストレスリリースが施される。

実施形態に係る研削ホイール２２及び加工方法によれば、研削砥石２４の外周側の第二の砥石２４ｂを内周側の第一の砥石２４ａよりもボンド剤が硬い層で形成している。このために、研削ホイール２２及び加工方法によれば、研削砥石２４の外周側の第二の砥石２４ｂの磨耗を第一の砥石２４ａの磨耗よりも抑制でき、ウエーハＷの裏面Ｗｂにおけるデバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境界部にＲ形状を形成しにくくすることができる。したがって、研削ホイール２２及び加工方法によれば、リング状の補強部ＷＳの内周面ＩＣと、凹部ＷＲの底面ＢＲとの間にＲ形状が形成されることが防止される。よって、研削ホイール２２及び加工方法によれば、ウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の厚さが外周余剰領域Ｗ２に向かって厚くなることを抑制することができる。さらに、研削ホイール２２及び加工方法によれば、第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂのボンド剤をビトリファイドボンドで構成しているので、第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂ同士が密着しかつ混ざることなく、デバイス領域Ｗ１の裏面を確実に凹状に加工することができる。

前述した実施形態では、第一の砥石２４ａの曲げ強度を第二の砥石２４ｂの曲げ強度よりも小さく形成している。しかしながら、本発明では、第二の砥石２４ｂの集中度を第一の砥石２４ａの集中度よりも高く形成してもよい。この場合、第一の砥石２４ａの集中度を１０〜２０（体積％）とし、第二の砥石２４ｂの集中度を２０〜３０（体積％）とするのが望ましく、第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂのボンド剤をビトリファイドボンドとするのが望ましい。さらに、第一の砥石２４ａと第二の砥石２４ｂとは、砥粒及びボンド剤の材料が等しくされ、砥粒の粒径及び曲げ強度も等しく形成されるのが望ましい。なお、集中度とは、砥石２４ａ，２４ｂに含まれる砥粒の量を表すものである。また、第二の砥石２４ｂの集中度を３０（体積％）以下とするのは、集中度が３０（体積％）を超えると、第二の砥石２４ｂが脆くなりすぎて、消耗が増加し、Ｒ形状が形成されやすくなるからである。

第一の砥石２４ａの集中度を１０〜２０（体積％）とし、第二の砥石２４ｂの集中度を２０〜３０（体積％）とすることで、研削砥石２４の外周側の第二の砥石２４ｂが第一の砥石２４ａよりも研削性能が向上して、第二の砥石２４ｂの磨耗を第一の砥石２４ａの磨耗よりも抑制でき、ウエーハＷの裏面Ｗｂにおけるデバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境界にＲ形状を形成しにくくすることができる。したがって、第一の砥石２４ａの集中度を１０〜２０（体積％）とし、第二の砥石２４ｂの集中度を２０〜３０（体積％）とすることで、リング状の補強部ＷＳの内周面ＩＣと、凹部ＷＲの底面ＢＲとの間にＲ形状が形成されることが防止される。よって、第一の砥石２４ａの集中度を１０〜２０（体積％）とし、第二の砥石２４ｂの集中度を２０〜３０（体積％）とすることで、ウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の厚さが外周余剰領域Ｗ２に向かって厚くなることを抑制することができる。

次に、本発明の発明者は、研削砥石２４を試作し、試作した研削砥石２４を研削ホイール２２に取り付けてウエーハＷを研削することで、本発明の効果を確認した。結果を、以下の表１に示す。

表１中の本発明品１は、粒径が５０μｍのダイヤモンドで構成された砥粒と、ビトリファイドボンドで構成されたボンド剤とを用い、第一の砥石２４ａの曲げ強度を１５ＭＰａとし、第二の砥石２４ｂの曲げ強度を３５ＭＰａとした。第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂの集中度を、２０体積％とした。

表１中の本発明品２は、粒径が５０μｍのダイヤモンドで構成された砥粒と、ビトリファイドボンドで構成されたボンド剤とを用い、第一の砥石２４ａの集中度を１５体積％とし、第二の砥石２４ｂの集中度を２５体積％とした。第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂの曲げ強度を、１５ＭＰａとした。

表１中の比較例１は、粒径が５０μｍのダイヤモンドで構成された砥粒と、ビトリファイドボンドで構成されたボンド剤とを用い、研削砥石２４を１層構造として曲げ強度を１５ＭＰａとし、研削砥石２４の集中度を、１５体積％とした。

表１中の比較例２は、粒径が５０μｍのダイヤモンドで構成された砥粒と、レジンで構成されたボンド剤とを用い、第一の砥石２４ａの曲げ強度を１５ＭＰａとし、第二の砥石２４ｂの曲げ強度を３５ＭＰａとした。第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂの集中度を、１５体積％とした。

また、表１中の丸は、Ｒ形状の発生が殆どないこと、及び、砥石同士が混ざらないことを示している。表１中のバツは、Ｒ形状が発生してしまうこと、及び、砥石同士が混ざることを示している。

表１によれば、比較例１では、リング状の補強部ＷＳの内周面ＩＣと凹部ＷＲの底面ＢＲとの間にＲ形状が形成されているのに対し、本発明品１及び２では、リング状の補強部ＷＳの内周面ＩＣと凹部ＷＲの底面ＢＲとの間にＲ形状が形成されることが殆どなかった。これにより、第一の砥石２４ａの曲げ強度を１０〜２０ＭＰａとし第二の砥石２４ｂの曲げ強度を３０〜４０ＭＰａとすること、及び、第一の砥石２４ａの集中度を１０〜２０（体積％）とし、第二の砥石２４ｂの集中度を２０〜３０（体積％）とすることで、ウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の厚さが外周余剰領域Ｗ２に向かって厚くなることを抑制することができることが明らかとなった。

表１によれば、比較例２では、ボンド剤がレジンで構成されているので、製造時に第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂのうちの一方に相当する１層目と、他方に相当する２層目を充填してから熱燗プレスで焼結する際に、１層目と２層目とが混ざり合ってしまい、第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂの差が無くなる虞がある。これに対し、本発明品１及び２では、第一の砥石２４ａと第二の砥石２４ｂとのうち一方をプレス成形後に、他方のプレス成形を行った後に焼結するので、第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂ同士が密着し、且つ、混ざり合うことがない。これにより、第一の砥石２４ａ及び第二の砥石２４ｂを共にビトリファイドボンドで構成することで、デバイス領域Ｗ１の裏面を確実に凹状に加工できることが明らかとなった。

また、前述した実施形態では、２層構造の研削砥石２４を用いているが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、研削砥石２４を３以上の層構造としてもよい。この際、各層の曲げ強度を内周側に向かうにしたがって小さくしたり、各層の集中度を内周側に向かうにしたがって低くするのが望ましい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０吸着テーブル
２２研削ホイール
２３砥石基台
２３ａ一端面
２４研削砥石
２４ａ第一の砥石
２４ｂ第二の砥石
Ｄデバイス
Ｗウエーハ
Ｗ１デバイス領域
Ｗ２外周余剰領域
Ｗａ表面
ＷＳ補強部

Claims

表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの該デバイス領域の裏面を凹形状に研削し、該外周余剰領域の裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの加工方法において使用する研削ホイールであって、
円盤状の砥石基台と、該砥石基台の一端面に円環状に装着された複数の研削砥石とを具備し、
該研削砥石は、砥粒とボンド剤で形成され該円環状の内周側と外周側と少なくとも２層に形成されており、該内周側の層の砥石の曲げ強度は該外周側の層の砥石の曲げ強度よりも小さい、ことを特徴とする研削ホイール。
該研削砥石の該内周側の層の砥石は、ＪＩＳＲ１６０１で規定される曲げ強度で１０〜２０ＭＰａ、該外周側の層の砥石は、曲げ強度で３０〜４０ＭＰａのビトリファイドボンドで形成されている、請求項１記載の研削ホイール。
表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの該デバイス領域の裏面を凹形状に研削し、該外周余剰領域の裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの加工方法において使用する研削ホイールであって、
円盤状の砥石基台と、該砥石基台の一端面に円環状に装着された複数の研削砥石とを具備し、
該研削砥石は、砥粒とボンド剤で形成され該円環状の内周側と外周側と少なくとも２層に形成されており、該外周側の層の砥石の集中度は該内周側の層の砥石の集中度よりも高い、ことを特徴とする研削ホイール。
表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とを備えたウエーハの該デバイス領域の裏面を請求項１〜３のいずれか一項に記載の研削ホイールを用いて凹形状に研削し、該外周余剰領域の裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面側を吸着テーブルに保持し、ウエーハの該外周余剰領域の裏面の該外周余剰領域の内周縁に対応する箇所に該研削ホイールの該外周縁を位置付けてウエーハの該デバイス領域の裏面を凹状に加工すること、を特徴とするウエーハの加工方法。