JP2016178181A

JP2016178181A - ウェーハの加工方法

Info

Publication number: JP2016178181A
Application number: JP2015056270A
Authority: JP
Inventors: 好晴沖野; Yoshiharu Okino
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-10-06

Abstract

【課題】ウェーハの外周の凸部を除去する加工時間を短縮できるウェーハの加工方法を提供する。【解決手段】コアドリル３３の切り刃３３ｃは、筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆの周方向に沿って環状に一定間隔で配列された複数の電鋳砥石３３ｅから構成されている。コアドリル３３の切り刃３３ｃは、ウェーハＷの環状凸部ＷＧと略同じサイズに形成されている。ウェーハＷとコアドリル３３の位置決めをした後、回転させたコアドリル３３を鉛直方向に所定位置まで１度下降させるだけでウェーハＷの環状凸部ＷＧを研削して完全に除去できる。【選択図】図７

Description

本発明は、ウェーハの加工方法に関する。

半導体ウェーハから小型のデバイスチップを形成するため、ウェーハを研削によって薄化すると、ウェーハの剛性が大幅に低下して後工程における取り扱いが難しくなる。そのため、中央のデバイス領域に対応するウェーハの裏面側のみを研削して外周部分の厚み（凸部）を維持することで、研削後のウェーハに所定の剛性を残す加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、デバイスの形成及び薄化が完了したあと、個々のデバイスチップに分割する際に、外周の凸部が加工の妨げになるため、凸部を除去する方法が様々考案されている。例えば、凸部の内周に沿って切削ブレードで環状に切削したり、ウェーハの外周の凸部より小径の研削砥石により凸部を研削してデバイス領域の裏面と凸部とを面一にしたりする方法がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１９４６１号公報特開２００７−１９３７９号公報

しかしながら、従来に係るウェーハの外周の凸部を除去する方法は、加工を凸部の周方向に沿って徐々に進めていくため、非常に時間がかかるという課題があった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウェーハの外周の凸部を除去する加工時間を短縮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、本発明に係るウェーハの加工方法は、デバイス領域に対応した領域をウェーハの裏面から研削砥石で研削して仕上げ厚さまで薄化し、該デバイス領域に対応する凹部を形成すると共に該デバイス領域を囲繞する環状凸部を形成する凹部研削ステップと、該凹部研削ステップを実施し所定の加工を施した後、該凹部の直径と略等しい内径のコアドリルを該環状凸部と対応する位置に位置付け、該環状凸部を研削して除去する環状凸部研削ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明のウェーハの加工方法では、ウェーハの環状凸部を一度に研削できるサイズのコアドリルを用いて研削するため、ウェーハの加工時間を短縮できるという効果を奏する。

図１は、ウェーハを薄化する研削装置の要部の構成例を示す斜視図である。図２は、環状凸部を研削する研削装置の要部の構成例を示す斜視図である。図３は、ウェーハの構成例を示す斜視図である。図４は、ウェーハの構成例を示す断面図である。図５は、ウェーハの加工方法を示すフローチャートである。図６は、ウェーハの円形凹部の形成例を示す断面図である。図７は、コアドリルの位置付け例を示す断面図である。図８は、ウェーハの環状凸部の研削例を示す断面図である。図９は、加工後のウェーハを示す断面図である。

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〕
実施形態に係る研削装置の構成例について説明する。図１は、ウェーハを薄化する研削装置の要部の構成例を示す斜視図である。図２は、環状凸部を研削する研削装置の要部の構成例を示す斜視図である。図３は、ウェーハの構成例を示す斜視図である。図４は、ウェーハの構成例を示す断面図である。

研削装置１は、ウェーハＷを研削して薄化するものであり、図１に示すように、チャックテーブル１０Ａと、研削機構２０とを備えている。チャックテーブル１０Ａは、ウェーハＷを保持するものである。チャックテーブル１０Ａは、円板状に形成され、チャックテーブル１０Ａの中心を鉛直方向に通る回転軸周りに図示しない回転機構により回転される。チャックテーブル１０Ａは、保持面１１Ａを備えている。保持面１１Ａは、チャックテーブル１０Ａの鉛直方向の上端面であり、水平面に対して平坦に形成されている。保持面１１Ａは、例えばポーラスセラミック等で構成されており、図示しない真空吸引源の負圧により、ウェーハＷを吸引保持する。

研削機構２０は、チャックテーブル１０Ａに保持されたウェーハＷを研削して薄化するものである。研削機構２０は、スピンドルハウジング２１と、スピンドル２２と、研削ホイール２３と、研削砥石２４とを備えている。

スピンドルハウジング２１は、図示しないモータ等の回転機構と連結されたスピンドル２２を回転自在に支持するものである。スピンドル２２は、回転機構から伝達される回転力により、鉛直方向に延びる回転軸周りに回転する。研削ホイール２３は、ウェーハＷの直径より小径の円板状に形成され、スピンドル２２の先端に装着されている。研削ホイール２３の下面側には、複数の研削砥石２４が環状に配列されて固定されている。研削砥石２４の研削面は、水平面に対して面一に形成されている。スピンドルハウジング２１が図示しない昇降機構により鉛直方向に昇降されることで、研削砥石２４の研削面は、チャックテーブル１０Ａに保持されたウェーハＷに対して、鉛直方向における位置が決定される。

ここで、ウェーハＷは、シリコンやガリウムヒ素等の基板に半導体デバイスが形成されたり、サファイアやSiC等の基板に光デバイスが形成される半導体ウェーハや光デバイスウェーハ、無機材料基板、延性樹脂材料基板、セラミック基板やガラス板等、各種加工材料である。ウェーハＷは、円板状に形成されている。ウェーハＷは、図３及び図４に示すように、表面ＷＳに複数のデバイスＤが形成されたデバイス領域ＷＤと、デバイス領域ＷＤを囲繞する外周余剰領域ＷＴとを有する。デバイス領域ＷＤは、格子状に配列された分割予定ラインＬにより複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ等のデバイスＤが形成されている。ウェーハＷの外周縁ＷＣは、面取り加工されており、ウェーハＷの外周縁ＷＣの断面形状は、円弧状である。

研削装置１は、デバイス領域ＷＤに対応する薄化領域ＷＥをウェーハＷの裏面ＷＲから研削砥石２４で研削して仕上げ厚さＴまで薄化する。そして、研削装置１は、薄化領域ＷＥが研削された円形凹部ＷＦを形成すると共に、デバイス領域ＷＤを囲繞する環状凸部ＷＧをウェーハＷの裏面ＷＲに形成する。すなわち、研削装置１により薄化領域ＷＥを研削後、ウェーハＷは、デバイス領域ＷＤに対応する円形凹部ＷＦと、円形凹部ＷＦを囲繞する環状凸部ＷＧとから構成される。環状凸部ＷＧは、薄化領域ＷＥが研削されて薄化されたときに、ウェーハＷの剛性を向上させ、後行程でウェーハＷの取り扱いを容易にするものである。環状凸部ＷＧは、研削前のウェーハＷの厚みと同等の厚みを有する。

研削装置２は、ウェーハＷの環状凸部ＷＧを研削するものであり、図２に示すように、チャックテーブル１０Ｂと、研削機構３０とを備えている。チャックテーブル１０Ｂは、ウェーハＷを保持するものである。チャックテーブル１０Ｂは、円板状に形成され、保持面１１Ｂを備えている。保持面１１Ｂは、チャックテーブル１０Ｂの鉛直方向の上端面であり、水平面に対して平坦に形成されている。保持面１１Ｂは、例えばポーラスセラミック等で構成されており、図示しない真空吸引源の負圧により、ウェーハＷを吸引保持する。

研削機構３０は、チャックテーブル１０Ｂに保持されたウェーハＷの環状凸部ＷＧを研削するものである。研削機構３０は、スピンドルハウジング３１と、スピンドル３２と、コアドリル３３とを備えている。

スピンドルハウジング３１は、図示しないモータ等の回転機構と連結されたスピンドル３２を回転自在に支持するものである。スピンドル３２は、回転機構から伝達される回転力により、鉛直方向に延びる回転軸周りに回転する。

コアドリル３３は、筒状本体３３ａと、ドリル回転軸３３ｂと、切り刃３３ｃとを備えている。筒状本体３３ａの上面３３ｄは閉塞されており、この上面３３ｄの中心部には、ドリル回転軸３３ｂの一端が上面３３ｄに対して垂直に固定されている。ドリル回転軸３３ｂの他端には、図示しないシャンクが設けられている。ドリル回転軸３３ｂに設けられたシャンクは、スピンドル３２の先端に設けられた図示しないチャックに装着され、コアドリル３３は、スピンドル３２に固定される。

コアドリル３３の筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆには、切り刃３３ｃが環状に設けられている。環状の切り刃３３ｃの外径は、ウェーハＷの直径と略等しく形成されている。また、切り刃３３ｃの内径は、ウェーハＷのデバイス領域ＷＤに対応する円形凹部ＷＦの直径と略等しく形成されている。すなわち、切り刃３３ｃは、鉛直方向から見た場合に、切り刃３３ｃの研削面がウェーハＷの円形凹部ＷＦ以外の領域である環状凸部ＷＧと略同じ形状に形成されている。切り刃３３ｃは、筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆの周方向に沿って一定間隔で配列された複数の電鋳砥石３３ｅから構成されている。電鋳砥石３３ｅには、電鋳ボンドにより砥粒が固定されている。切り刃３３ｃの電鋳砥石３３ｅの研削面は、水平面に対して面一に形成されている。スピンドルハウジング３１が図示しない昇降機構により鉛直方向に昇降されることで、切り刃３３ｃの電鋳砥石３３ｅの研削面は、チャックテーブル１０Ｂに保持されたウェーハＷに対して、鉛直方向における位置が決定される。

次に、実施形態に係るウェーハＷの加工方法について説明する。図５は、ウェーハの加工方法を示すフローチャートである。図６は、ウェーハの円形凹部の形成例を示す断面図である。図７は、コアドリルの位置付け例を示す断面図である。図８は、ウェーハの環状凸部の研削例を示す断面図である。図９は、加工後のウェーハを示す断面図である。

先ず、研削装置１は、ウェーハＷのデバイス領域ＷＤに対応する円形凹部ＷＦを形成する（図５に示すステップＳ１）。例えば、研削装置１は、チャックテーブル１０ＡによりウェーハＷの表面ＷＳ側を図示しない保護部材を介して吸引保持し、研削機構２０に対して所定位置にウェーハＷを位置付ける。そして、研削装置１は、研削機構２０のスピンドル２２を回転させて研削砥石２４により、図６に示すように、ウェーハＷの裏面ＷＲから薄化領域ＷＥを仕上げ厚さＴまで薄化して円形凹部ＷＦを形成する。このとき、円形凹部ＷＦの外縁には、環状凸部ＷＧが形成されている。仕上げ厚さＴまで薄化されたウェーハＷは、例えば、裏面ＷＲに金属膜を被覆するなどの後工程処理が実施される。

後行程処理の実施後、研削装置２は、ウェーハＷの環状凸部ＷＧを研削する（ステップＳ２）。例えば、研削装置２は、図７に示すように、保護部材４０を介してチャックテーブル１０Ｂの保持面１１ＢによりウェーハＷの表面ＷＳ側を吸引保持し、チャックテーブル１０Ｂにより保持されたウェーハＷの環状凸部ＷＧをコアドリル３３と対応する位置に位置付ける。例えば、研削装置２は、図示しない撮像部によりウェーハＷの環状凸部ＷＧを撮像し、撮像した画像データに基づいてコアドリル３３の切り刃３３ｃに対応する位置にウェーハＷの環状凸部ＷＧを位置付ける。そして、研削装置２は、図８に示すように、コアドリル３３を回転させながら鉛直方向に所定位置まで１度下降させ、コアドリル３３の切り刃３３ｃによりウェーハＷの環状凸部ＷＧを研削して全て除去する。

以上のように、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の環状凸部ＷＧと略同じサイズのコアドリル３３を用いて環状凸部ＷＧを研削するものである。これにより、ウェーハＷとコアドリル３３の位置決めをした後、回転させたコアドリル３３を鉛直方向に所定位置まで１度下降させるだけで、図９に示すように、ウェーハＷの環状凸部ＷＧが完全に除去されたウェーハＷを形成できる。従って、従来のように、環状凸部ＷＧの内周に沿って切削ブレードで環状に切削するような方法と比較して、ウェーハＷの加工時間を短縮できる。また、コアドリル３３の切り刃３３ｃによりウェーハＷの環状凸部ＷＧを完全に除去しても、コアドリル３３の切り刃３３ｃとチャックテーブル１０Ｂとの間には保護部材４０が介在しているので、チャックテーブル１０Ｂの保持面１１Ｂを切り刃３３ｃにより傷つけることもない。

〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。コアドリル３３によりウェーハＷの環状凸部ＷＧを完全に除去する例を説明したが、これに限定されない。例えば、ウェーハＷの環状凸部ＷＧを完全に除去せずに、環状凸部ＷＧを円形凹部ＷＦの仕上げ厚さＴまで薄化するようにしてもよい。

また、コアドリル３３の切り刃３３ｃは、鉛直方向から見た場合に、切り刃３３ｃの研削面がウェーハＷの環状凸部ＷＧと略同じ形状に形成されている例を説明したが、これに限定されない。例えば、コアドリル３３の切り刃３３ｃの内径は、円形凹部ＷＦの直径と略等しく形成され、切り刃３３ｃの外径は、ウェーハＷの直径より小さくても大きくてもよい。切り刃３３ｃの外径がウェーハＷの直径より小さい場合、コアドリル３３によりウェーハＷを研削すると、環状凸部ＷＧの内周部のみが研削され、円形凹部ＷＦと、円形凹部ＷＦとは分離された環状凸部ＷＧの外周部とが形成される。

また、切り刃３３ｃの内径は、ウェーハＷの円形凹部ＷＦの直径と略等しく形成されている例を説明したが、これに限定されない。例えば、円形凹部ＷＦに対応するデバイス領域ＷＤの外周部に、デバイスＤが形成されていない余剰領域が存在している場合、切り刃３３ｃの内径は、ウェーハＷの円形凹部ＷＦの直径より若干小さくてもよい。この場合、コアドリル３３が余剰領域からはみ出さない範囲で、コアドリル３３に対してウェーハＷの環状凸部ＷＧを位置付ける。

また、撮像部により撮像した画像データに基づいて、ウェーハＷの環状凸部ＷＧをコアドリル３３と対応する位置に位置付ける例を説明したが、これに限定されない。例えば、オペレータの操作によりウェーハＷの環状凸部ＷＧをコアドリル３３と対応する位置に位置付けてもよい。

また、切り刃３３ｃは、筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆの周方向に沿って一定間隔で電鋳砥石３３ｅを配列させたが、これに限定されない。例えば、切り刃３３ｃは、筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆの周方向に沿って間隔をあけずに電鋳砥石３３ｅを配列させてもよいし、筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆと同径のリング状の電鋳砥石を用いてもよい。

また、コアドリル３３の切り刃３３ｃに電鋳砥石３３ｅを用いたが、これに限定されない。例えば、コアドリル３３の筒状本体３３ａの下端円形部３３ｆに凹凸部を形成し、この凹凸部に砥粒をめっき層によって固定して切り刃を形成してもよい。

また、ウェーハＷを薄化する研削装置１と環状凸部ＷＧを研削する研削装置２を別装置としたが、同じ装置としてもよい。この場合、スピンドルに研削ホイール２３とコアドリル３３とを付け替えて使用する。

１，２研削装置
１０Ａ，１０Ｂチャックテーブル
２０，３０研削機構
３１スピンドルハウジング
３２スピンドル
３３コアドリル
３３ａ筒状本体
３３ｂドリル回転軸
３３ｃ切り刃
３３ｅ電鋳砥石
Ｄデバイス
Ｔ仕上げ厚さ
Ｗウェーハ
ＷＤデバイス領域
ＷＥ薄化領域
ＷＦ円形凹部
ＷＧ環状凸部
ＷＲ裏面
ＷＳ表面
ＷＴ外周余剰領域

Claims

デバイス領域に対応した領域をウェーハの裏面から研削砥石で研削して仕上げ厚さまで薄化し、該デバイス領域に対応する凹部を形成すると共に該デバイス領域を囲繞する環状凸部を形成する凹部研削ステップと、
該凹部研削ステップを実施し所定の加工を施した後、該凹部の直径と略等しい内径のコアドリルを該環状凸部と対応する位置に位置付け、該環状凸部を研削して除去する環状凸部研削ステップと、を備えることを特徴とするウェーハの加工方法。