JP2017157750A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウェーハの元厚にばらつきがあっても円形凹部の深さを一定に形成できるウェーハの加工方法を提供することである。【解決手段】 互いに交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域に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表面に有するウェーハの加工方法であって、加工するウェーハよりも小径の研削ホイールで、該デバイス領域に対応したウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成し、該デバイス領域の厚みを第１所定値に形成すると共に該円形凹部の外周に該外周余剰領域に対応した環状凸部を形成するデバイス領域研削ステップと、該デバイス領域研削ステップを実施する前又は実施した後に、該外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削して該円形凹部の深さを第２所定値に形成する外周余剰領域研削ステップと、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、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表面に有するウェーハの加工方法に関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウェ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、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）をストリートに沿って切削装置で切削することにより、ウェーハが個々のデバイスチップに分割される。

分割されるウェーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削や研磨によって所望の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウェーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウェーハは取扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウェーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して円形凹部を形成し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウェーハの裏面に環状凸部（環状補強部）を形成する研削方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。

このように裏面に円形凹部が形成されたウェーハは、段差を有するチャックテーブルでウェーハの裏面側が保持され、外周の環状凸部が除去された後、個々のチップへとダイシングされる（例えば、特開２０１２−１５６３４４号公報参照）。

特開２００７−１９４６１号公報 特開２０１２−１５６３４４号公報

しかし、一般的にウェーハの元厚にはばらつきがあり、デバイス領域を所定厚みへと薄化すると環状凸部上面と円形凹部底面との段差はウェーハの元厚に応じてばらつく。このように環状凸部の上面と円形凹部の底面との段差が異なるウェーハの環状凸部を除去するためには、ウェーハを保持するチャックテーブルを複数種類準備しなくてはならず、設備費用が掛かる上、ウェーハに応じてチャックテーブルを交換せねばならず、作業が煩雑化するという問題がある。

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、ウェーハの元厚にばらつきがあっても円形凹部の深さを一定に形成できるウェーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、互いに交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域に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表面に有するウェーハの加工方法であって、加工するウェーハよりも小径の研削ホイールで、該デバイス領域に対応したウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成し、該デバイス領域の厚みを第１所定値に形成すると共に該円形凹部の外周に該外周余剰領域に対応した環状凸部を形成するデバイス領域研削ステップと、該デバイス領域研削ステップを実施する前又は実施した後に、該外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削して該円形凹部の深さを第２所定値に形成する外周余剰領域研削ステップと、を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法が提供される。

好ましくは、外周余剰領域研削ステップでは、デバイス領域研削ステップと同一の研削ホイールを使用して外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削する。好ましくは、外周余剰領域研削ステップは、デバイス領域研削ステップを実施する前に実施する。

本発明のウェーハの加工方法は、デバイス領域研削ステップを実施する前又は実施した後に、外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削する外周余剰領域研削ステップを備えるため、ウェーハの元厚にばらつきがあっても円形凹部の深さを一定に形成できる。よって、環状凸部を除去するためのチャックテーブルを複数種類準備する必要がなく、従来の問題点を解決できる。

ウェーハの表面に表面保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。 外周余剰領域研削ステップを示す斜視図である。 外周余剰領域研削ステップ実施後のウェーハの側面図である。 デバイス領域研削ステップを示す斜視図である。 デバイス領域研削ステップの粗研削ステップを説明する模式的平面図である。 粗研削ステップ実施後のウェーハの断面図である。 デバイス領域研削ステップの仕上げ研削ステップを説明する模式的平面図である。 仕上げ研削ステップ実施後のウェーハの断面図である。 図９（Ａ）はデバイス領域研削ステップを先に実施する実施形態の斜視図、図９（Ｂ）はデバイス領域研削ステップ実施後のウェーハの断面図である。 図１０（Ａ）は円形凹部研削ステップ実施後のウェーハに対して外周余剰領域研削ステップを実施中の一部断面側面図、図１０（Ｂ）はデバイス領域研削ステップ及び外周余剰領域研削ステップ実施後のウェーハの断面図である。

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、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと略称することがある）１１の表面１１ａに表面保護テープ２３を貼着する様子を示す斜視図が示されている。

図１に示したウェーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウェーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されていると共に、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたウェーハ１１は、複数のデバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９をその表面１１ａに備えている。また、ウェーハ１１の外周にはシリコンウェーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

本発明のウェーハの加工方法の第１実施形態によると、まず図２に示すように、外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削する外周余剰領域研削ステップを実施する。この外周余剰領域研削ステップでは、研削装置２のチャックテーブル４でウェーハ１１の表面１１ａに貼着された表面保護テープ２３側を吸引保持して、ウェーハ１１の裏面１１ｂを上方に露出させる。

研削装置２の研削ユニット６は、モータにより回転駆動されるスピンドル８と、スピンドル８の下端に固定されたホイールマウント１０と、ホイールマウント１０に着脱可能に装着された研削ホイール１２とを含んでいる。研削ホイール１２は、環状のホイール基台１４と、ホイール基台１４の下端部外周に貼着された複数の研削砥石１６とから構成される。

外周余剰領域研削ステップでは、チャックテーブル４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１２を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させると共に、図示しない研削ユニット送り機構を駆動して研削ホイール１２の研削砥石１６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１２を所定の研削送り速度で下方に研削送りしながらウェーハ１１の裏面１１ｂの研削を実施する。

この外周余剰領域研削ステップでは、外周余剰領域研削ステップに引き続いて実施するデバイス領域研削ステップで研削した円形凹部の底面を破線で示すように３３ａとすると、デバイス領域研削ステップ後に円形凹部の深さが第２所定値（ｔ２）となるように外周余剰領域研削ステップでの研削量を設定する。

よって、外周余剰領域研削ステップでは、接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウェーハ１１の厚みを測定しながら、ウェーハ１１の厚みがｔ１（第１所定値）＋ｔ２（第２所定値）になるように外周余剰領域１９を含むウェーハ１１の裏面を研削して、ウェーハ１１の裏面中央部に円形凸部２５を形成する。外周余剰領域研削ステップでは、外周余剰領域１９に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂのみ研削するようにしてもよい。

外周余剰領域研削ステップを実施した後、図４に示すように、ウェーハ１１のデバイス領域１７に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂを研削して円形凹部２７を形成するデバイス領域研削ステップを実施する。本実施形態では、デバイス領域形成ステップは、砥粒の比較的粗い粗研削砥石で研削する粗研削ステップと、砥粒の比較的細かい仕上げ研削砥石で研削する仕上げ研削ステップの２段階で実施する。

デバイス領域研削ステップの粗研削ステップでは、まず、外周余剰領域研削ステップで形成される中央の円形凸部２５のみを研削し、次いで、デバイス領域１７に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂを研削して円形凹部２７を形成する。

デバイス領域研削ステップの粗研削ステップでは、図５に示すように、チャックテーブル４の回転中心Ｐ１と環状に配設された研削砥石１６の回転軌跡１６ａの中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石１６の回転軌跡１６ａの外径がウェーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線３１より小さく境界線３１の半径より大きい寸法に設定され、研削砥石１６の回転軌跡１６ａがチャックテーブル４の回転中心Ｐ１を通過するように設定される。図６を参照すると、デバイス領域研削ステップの粗研削ステップを実施した状態のウェーハ１１の断面図が示されている。

仕上げ研削ステップで使用する研削ホイールは、図４に示した研削ホイール１２に類似しており、研削砥石１６に含有される砥粒の平均粒径が粗研削ステップで使用した研削砥石１６に含有される砥粒の平均粒径よりも細かいものとなっている。その他の構成は、図４に示した研削ユニット６と同様である。

図７を参照すると、仕上げ研削ステップを説明する模式的平面図が示されている。仕上げ研削ステップでは、仕上げ研削砥石の回転軌跡１６ｂが図５に示した粗研削砥石の回転軌跡１６ａよりも中央寄りのＰ３に位置付け、且つ、ウェーハ中心（チャックテーブル４の回転中心Ｐ１）を回転軌跡１６ｂが通過するように設定して研削する。

図８を参照すると、デバイス領域研削ステップの仕上げ研削ステップ実施後のウェーハ１１の断面図が示されている。仕上げ研削ステップでは、粗研削ステップで実施した円形凹部２７の底部に円形凹部３３が形成される。

３３ａは円形凹部３３の底面であり、ウェーハ１１のデバイス領域１７の厚さは第１所定値ｔ１（例えば５０μｍ）に形成され、円形凹部３３の深さ（環状凸部２９の上面と円形凹部３３の底面３３ａとの段差）ｔ２は一定となるため、環状凸部２９を除去するためにウェーハ１１を吸引保持する際、一定の段差ｔ２を有するチャックテーブルを用意すればよいことになる。

次に図９及び図１０を参照して、本発明第２実施形態のウェーハの加工方法について説明する。この第２実施形態で、図９（Ａ）に示すように、まず、ウェーハ１１のデバイス領域１７に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂを研削して、ウェーハ１１の裏面１１ｂに円形凹部２７を形成すると共に、ウェーハ１１の外周余剰領域１９に対応する領域は研削せずに残存させて環状凸部２９を形成する。図９（Ｂ）はデバイス領域研削ステップ実施後のウェーハ１１の断面図であり、デバイス領域１７の厚みを所定厚み、例えば５０μｍに研削する。

次いで、図１０（Ａ）に示すように、研削ホイール１２で環状凸部２９を研削する外周余剰領域研削ステップを実施する。この外周余剰領域研削ステップは、デバイス領域研削ステップで外周余剰領域研削に対応するウェーハ１１の裏面１１ｂに形成された環状凸部２９を研削する。

図１０（Ａ）で、研削装置のチャックテーブル４は、金属から形成された枠体５と、枠体５に囲繞されたポーラスセラミックス等から形成された吸引保持部７とを有している。枠体５には吸引路９が形成されており、吸引路９は図示しない吸引源に選択的に接続される。

外周余剰領域研削ステップでは、研削ホイール１２で円形凹部２７の底面２７ａと環状凸部２９の上面との差である円形凹部２７の深さが第２所定値ｔ２になるまで研削する。

尚、本実施形態では、デバイス領域研削ステップを粗研削ステップのみで実施している例について説明したが、デバイス領域研削ステップを粗研削ステップと仕上げ研削ステップの２つのステップから構成するようにしてもよい。この場合にも、凹部の深さが第２所定値ｔ２になるように環状凸部２９を研削する。

デバイス領域研削ステップと外周余剰領域研削ステップは異なる研削ホイールで実施しても良いが、上述した各実施形態のように同一研削ホイールで実施することで、装置や工具の変更が不要となり、作業性が向上するため好ましい。

また、第１実施形態のように外周余剰領域研削ステップをデバイス領域研削ステップの前に実施することで、外周余剰領域の研削に伴って発生する研削屑（切粉）で仕上げ厚みに薄化されたデバイス領域の裏面（凹部底面）を傷つけたり汚してしまう恐れがないので好ましい。

２ 研削装置
４ チャックテーブル
６ 研削ユニット
１１ 半導体ウェーハ
１２ 研削ホイール
１６ 研削砥石
１６ａ，１６ｂ 研削砥石の回転軌跡
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２５ 円形凸部
２７，３３ 円形凹部
２９ 環状凸部

Claims (3)

1. 互いに交差する複数の分割予定ラインによって区画された各領域に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表面に有するウェーハの加工方法であって、
   加工するウェーハよりも小径の研削ホイールで、該デバイス領域に対応したウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成し、該デバイス領域の厚みを第１所定値に形成すると共に該円形凹部の外周に該外周余剰領域に対応した環状凸部を形成するデバイス領域研削ステップと、
   該デバイス領域研削ステップを実施する前又は実施した後に、該外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削して該円形凹部の深さを第２所定値に形成する外周余剰領域研削ステップと、
   を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 該外周余剰領域研削ステップでは、該デバイス領域研削ステップと同一の研削ホイールを使用して該外周余剰領域を含むウェーハの裏面を研削する請求項１記載のウェーハの加工方法。
3. 該外周余剰領域研削ステップは、該デバイス領域研削ステップの前に実施する請求項１又は２記載のウェーハの加工方法。

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