JP2019220632A

JP2019220632A - 被加工物の加工方法

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Publication number: JP2019220632A
Application number: JP2018118692A
Authority: JP
Inventors: 義智成田; Yoshitomo Narita
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-12-26
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: JP7068064B2; KR20200000337A; TWI799604B; CN110634736A; CN110634736B; TW202002093A

Abstract

【課題】ウェーハ（板状ワーク）の外周をトリミングしても、ウェーハの結晶方位を認識できるようにする。【解決手段】本加工方法の外周縁除去ステップでは、切削ブレードをウェーハ１の半径方向に揺動させながら、表面２ａの外周縁７を切削することにより、表面２ａが楕円形状を有する。さらに、この外周縁除去ステップでは、表面２ａの楕円形状の短辺Ｌ２が、ウェーハ１の結晶方位を示すノッチ９の延びる方向に沿うように、切削ブレードが揺動される。したがって、表面２ａの楕円形状は、ウェーハ１の結晶方位に対応している。そして、外周縁除去ステップの後の研削ステップにより、ウェーハ１の全体が、表面２ａの形状である楕円形状を有する。このため、ウェーハ１では、その楕円形状に基づいて、ウェーハ１の結晶方位を判別することが可能となっている。【選択図】図４

Description

本発明は、被加工物の加工方法に関する。

ウェーハなどの板状ワークには、外周に、表面から裏面に至る面取りが形成されているものがある。このような板状ワークを半分の厚み以下に薄化すると、いわゆるシャープエッジが外周に形成され、板状ワークが破損する可能性がある。これを防ぐため、板状ワークの外周をトリミングして面取りを除去してから、板状ワークを薄化する技術が知られている(たとえば、特許文献１参照)。

また、板状ワークには、結晶方位を示すノッチが形成されたものがある。ノッチは、たとえば、板状ワークをデバイスに分割する際の目印として利用される(たとえば、特許文献２参照)。ノッチ形状は、たとえば、業界標準規格であるSEMI規格によって定められている。ノッチが形成された板状ワークについても、その外周をトリミングして面取りを除去してから薄化が行われている。

特開２０００−１７３９６１号公報特開２００４−１９８２６４号公報

しかし、トリミングを実施した板状ワークでは、薄化後に、ノッチが小さくなる、もしくは消失することになる。このため、その後の工程で、板状ワークの結晶方位を正しく検出することが困難になる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、板状ワークの外周をトリミングしても、板状ワークの結晶方位を認識できるようにすることを目的とする。

本発明の被加工物の加工方法は、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成された表面を有する被加工物の加工方法であって、該被加工物の裏面を保持テーブルで保持して該被加工物の該表面を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、切削ブレードを該被加工物の該表面の外周縁に切り込ませ、該保持テーブルを回転させるとともに、該切削ブレードを該被加工物の半径方向に揺動させることにより、該被加工物の該外周縁を、切削幅を変化させながら切削する外周縁除去ステップと、該外周縁除去ステップを実施した後、該被加工物の該表面の該デバイスが形成された領域を表面保護部材で覆う表面保護ステップと、該表面保護ステップを実施した後、該被加工物の該裏面を研削砥石で研削して、該被加工物を所定の厚さへと薄化する研削ステップと、を備え、該外周縁除去ステップにて該被加工物の該表面の該外周縁を切削幅を変化させながら切削し、該被加工物の該表面が、該被加工物の結晶方位に対応する楕円形状を有するように該外周縁を除去することにより、楕円形状により該被加工物の結晶方位を識別可能とすることを特徴とする。

本発明の加工方法では、外周縁除去ステップにて、被加工物の表面における外周縁を、切削幅を変化させながら切削する。これにより、被加工物の表面から外周縁が除去されるとともに、被加工物の表面が、被加工物の結晶方位に対応する楕円形状を有する。そして、外周縁除去ステップの後の研削ステップにより、被加工物の裏面の外周縁も研削（除去）されるため、被加工物の全体が、表面の形状である楕円形状を有する。このため、研削ステップの後、被加工物の外周縁に形成されていたノッチが消失しても、被加工物の楕円形状（たとえば、その長軸あるいは短軸の延びる方向）に基づいて、被加工物の結晶方位を判別することが可能である。

本実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハを示す斜視図である。図１に示したウェーハの断面図である。保持テーブルによって保持され、トリミングが施されているウェーハを示す斜視図である。外周縁除去ステップ後のウェーハの表面を示す斜視図である。表面保護テープによって表面が覆われたウェーハを示す断面図である。研削装置を示す斜視図である。研削ステップを示す断面図である。研削ステップ後のウェーハを示す斜視図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、外周縁除去ステップ後のウェーハにおける表面形状の他の例を示す平面図である。

本発明の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。まず、本実施形態にかかる被加工物の加工方法（本加工方法）における被加工物について、簡単に説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハ１は、たとえば、円板状を有するシリコン基板である。ウェーハ１の表面２ａには、デバイス領域５および外周余剰領域６が形成されている。デバイス領域５では、格子状の分割予定ライン３によって区画された領域のそれぞれに、デバイス４が形成されている。外周余剰領域６は、デバイス領域５を取り囲んでいる。

図２に示すように、ウェーハ１の裏面２ｂは、デバイス４を有しておらず、研削砥石などによって研削される被研削面となっている。ウェーハ１の外周縁７には、表面２ａから裏面２ｂにかけて、円弧状に面取りが形成されている。なお、図２では、ウェーハ１の表面２ａに設けられているデバイス４を省略している。

さらに、図１に示すように、ウェーハ１の外周縁７には、ノッチ９が設けられている。ノッチ９は、ウェーハ１の結晶方位を示すマークである。すなわち、本実施形態のウェーハ１は、半導体単結晶を含んでいる。そして、ウェーハ１の結晶方位を示すために、ウェーハ１の外周縁７にノッチ９が設けられている。ノッチ９は、たとえば、ウェーハ１を半導体チップに分割する際のウェーハ１の方向合わせのための目印として利用される。ノッチ９の形状は、たとえば、業界標準規格であるSEMI規格によって定められている。ノッチ９は、たとえば、ウェーハ１の外周縁７に設けられた、ウェーハ１の中央に向かって延びる略三角形状の切り欠き部である。

次に、本加工方法に含まれるステップについて説明する。

（１）保持ステップ
本加工方法では、まず、ウェーハ１を保持テーブル１０１によって保持する。図３に示すように、保持テーブル１０１により、ウェーハ１の裏面２ｂを保持する。これにより、ウェーハ１の表面２ａが露出する。このとき、たとえば、保持テーブル１０１に載置されたウェーハ１の裏面２ｂ側を、図示しない吸引源によって吸引することにより、保持テーブル１０１がウェーハ１を吸引保持する。

（２）外周縁除去ステップ
保持ステップを実施した後、回転する切削ブレード１０３を、ウェーハ１の表面２ａにおける外周縁７に切り込ませ、保持テーブル１０１を回転させる。これにより、ウェーハ１の外周縁７の表面２ａ側を除去（トリミング）する。すなわち、ウェーハ１の表面２ａの外周縁７に、エッジトリミングを行う。使用される切削ブレード１０３は、フラットな刃先を有する。

このステップでは、たとえば、保持テーブル１０１を切削ブレード１０３の下方に配置し、切削ブレード１０３を矢印Ｂ方向に回転させながら、切削ブレード１０３をウェーハ１の表面２ａに接近する方向に降下させて、切削ブレード１０３の刃先を外周縁７に切り込ませる。次いで、保持テーブル１０１を、矢印Ａ方向に回転させる。そうすると、切削ブレード１０３が降下するにつれて、外周縁７が徐々に削られていく。これにより、外周縁７が、リング状にエッジトリミングされる。

この外周縁除去ステップにより、図４に示すように、ウェーハ１の外周縁７の一部分（表面２ａ側）が除去されて、外周切削部８が形成される。その結果、ウェーハ１の表面２ａでは、ノッチ９が消失する。

特に、本加工方法では、外周縁除去ステップにおいて、切削ブレード１０３をウェーハ１の半径方向に揺動させながら、ウェーハ１の表面２ａにおける外周縁７を切削（除去）する。すなわち、切削ブレード１０３の回転軸心方向に切削ブレード１０３を前後移動させながら、外周縁７を、切削幅を変化させながら切削する。これにより、図４に示すように、ウェーハ１の表面２ａは、長軸（長辺）Ｌ１および短軸（短辺）Ｌ２を有する楕円形状を有する。なお、たとえば、外周縁除去ステップでは、表面２ａを楕円形状とするために、ウェーハ１を保持した保持テーブル１０１を１回転させるたびに、切削ブレード１０３を、２回（２往復）、ウェーハ１の半径方向に揺動させる。

また、特に、この外周縁除去ステップでは、図４に示すように、ウェーハ１の表面２ａの楕円形状の短辺Ｌ２が、ノッチ９の延びる方向（ノッチ９とウェーハ１の中心とを結ぶ直線に平行）に沿うように、切削ブレード１０３が揺動され、表面２ａの楕円形状が形成される。

このような楕円形状とノッチ９の位置との関係を実現するために、外周縁除去ステップを実施する加工者は、ウェーハ１におけるノッチ９の位置を、あらかじめ確認しておく。ここで、ノッチ９は比較的に小さい部位であるため、ノッチ９を視認しにくい場合もありえる。この場合、加工者は、ノッチ９を直接に視認することなく、ノッチ９の位置を確認することもできる。たとえば、ノッチ９が、デバイス４の配列方向（分割予定ライン３と平行）に延びている場合がある。この場合には、加工者は、デバイス４の配列方向に基づいて、ノッチ９の位置を確認することができる。

また、外周縁除去ステップを実施するための装置（切削装置）が、ウェーハ１のノッチ９を撮影して加工者に表示するためのカメラシステムを備えていてもよい。この場合、加工者は、カメラシステムの表示画面を用いてノッチ９の位置を確認しながら、外周縁除去ステップを実施することができる。また、カメラにより撮影した画像とあらかじめ記憶させたノッチ９を含む画像とのパターンマッチング処理によってノッチ９を検出するようにしてもよい。

（３）表面保護ステップ
外周縁除去ステップを実施した後、ウェーハ１の表面２ａのデバイス４が形成されたデバイス領域５を、表面保護部材としての表面保護テープ１０によって覆う。

このステップでは、図５に示すように、表面保護テープ１０を、ウェーハ１の表面２ａに貼着する。表面保護テープ１０は、ウェーハ１の表面２ａに形成されたデバイス４を保護する。表面保護テープ１０は、ウェーハ１の表面２ａの全面を覆う面積を有している。

表面保護テープ１０をウェーハ１に貼着する際には、たとえば、ウェーハ１の表面２ａの全面に対して、接着剤が塗布される。この接着剤を介して、表面保護テープ１０を貼着することで、ウェーハ１の表面２ａの全面を、表面保護テープ１０によって覆うことができる。接着剤は、たとえばシリコンからなるウェーハ１に対して接着力を有する材料（糊）を含んでいる。表面保護テープ１０は、デバイス４による凹凸を吸収しながら、ウェーハ１に密着する。これにより、表面保護テープ１０によって、ウェーハ１の表面２ａの全面が覆われ、デバイス４が保護される。

なお、図５に示す例では、表面保護テープ１０が、デバイス４による凹凸に対し、空間を空けずに密着している。しかし、表面保護テープ１０は、凹凸の一部に接触するように貼付されてもよい。

また、本実施形態では、ウェーハ１のデバイス領域５を保護する表面保護部材として、樹脂が用いられてもよい。すなわち、表面保護ステップは、ウェーハ１の表面２ａを樹脂で覆う樹脂被覆ステップを含んでいてもよい。

（４）研削ステップ
表面保護ステップを実施した後、ウェーハ１の裏面２ｂを研削砥石で研削して、ウェーハ１を所定の厚さへと薄化する。

まず、研削ステップに用いられる研削装置の構成について説明する。図６に示す研削装置２００は、ウェーハ１に研削加工を施す装置である。研削装置２００は、搬送・収納部２０１、テーブル部２０２および研削部２０３を備えている。

搬送・収納部２０１は、研削の前後のウェーハ１を収納するとともに、テーブル部２０２との間でウェーハ１を搬送する。搬送・収納部２０１は、研削前のウェーハ１を収容する第１のカセット２１１と、研削済みのウェーハ１を収容する第２のカセット２１２と、ウェーハ１を搬送するロボットアーム部（搬送部材）２１３と、ウェーハ１の中心を一定の位置に合わせる位置あわせ部２１４と、研削後のウェーハ１を洗浄する洗浄手段２１５とを備えている。

テーブル部２０２は、ターンテーブル２２１、および、ターンテーブル２２１の上面に備えられた３つのチャックテーブル（保持テーブル）２２２を含んでいる。チャックテーブル２２２は、ウェーハ１を吸着・固定した状態で、ターンテーブル２２１の自転によって、ＸＹ平面上で公転可能である。ターンテーブル２２１は、チャックテーブル２２２を公転させることによって、ウェーハ１を研削部２０３の所定位置に配置する。また、３つのチャックテーブル２２２は、それぞれが自転可能である。

研削部２０３は、粗研削部２３１および仕上げ研削部２３２を備えている。粗研削部２３１は、回転軸２３３とともに回転可能な研削ホイール２３５を備えている。研削ホイール２３５の底面には、複数の粗研削砥石２３６が環状に配設されている。粗研削砥石２３６は、粗研削に用いられる砥石であり、例えば、砥石中に比較的大きい砥粒を含む。研削部２０３には、粗研削部２３１をＺ軸方向に研削送りする研削送り部２３８が備えられている。

仕上げ研削部２３２は、粗研削によって仕上げ厚さ程度にまで薄化されたウェーハ１に対して、平坦性を高める仕上げ研削を行う。仕上げ研削部２３２は、粗研削砥石２３６に代えて仕上げ研削砥石２３７を備えていることを除いて、粗研削部２３１と同様の構成を有する。仕上げ研削砥石２３７は、粗研削砥石２３６に含まれる砥粒よりも小さい粒径の砥粒を含んでいる。研削部２０３には、仕上げ研削部２３２をＺ軸方向に研削送りする研削送り部２３９が備えられている。

次に、研削ステップにおける研削装置２００の動作について説明する。まず、ロボットアーム部２１３が、第１のカセット２１１から研削前のウェーハ１を取り出し、テーブル部２０２のチャックテーブル２２２上に載置する。この際、図７に示すように、ウェーハ１の表面保護テープ１０が、チャックテーブル２２２に吸引保持される。これにより、ウェーハ１の裏面２ｂが、上向き（Ｚ方向）に露出する。

その後、粗研削が実施される。すなわち、図６に示すターンテーブル２２１が回転することによって、ウェーハ１を保持したチャックテーブル２２２が、粗研削部２３１の下方に移動する。

その後、図７に示すように、チャックテーブル２２２が、たとえば矢印Ａ方向に回転する。さらに、粗研削部２３１の研削ホイール２３５が、矢印Ａ方向に回転しながら降下する。そして、粗研削砥石２３６が、ウェーハ１の裏面２ｂを、押圧しながら研削する。この研削では、ウェーハ１の残存している外周縁７が除去されて、粗研削砥石２３６が外周切削部８に至るまで、ウェーハ１の裏面２ｂが削られる。

さらにその後、仕上げ研削が実施される。すなわち、図６に示すターンテーブル２２１が回転することによって、ウェーハ１を保持したチャックテーブル２２２が、仕上げ研削部２３２の下方に移動する。仕上げ研削部２３２の研削ホイール２３５が、回転しながら降下し、仕上げ研削砥石２３７が、ウェーハ１の裏面２ｂを、押圧しながら仕上げ研削する。この仕上げ研削では、ウェーハ１の裏面２ｂの全面が略均一な厚さを有するように、裏面２ｂの平坦性が高められる。仕上げ研削されたウェーハ１は、ロボットアーム部２１３によってチャックテーブル２２２から取り外され、第２のカセット２１２に収納される。

図８に示すように、研削ステップでは、ウェーハ１から外周縁７が除去されるため、外周縁７の裏面２ｂ側に残存していたノッチ９（図４参照）も消失する。また、研削ステップでは、外周切削部８に至るまでウェーハ１の裏面２ｂが削られるため、ウェーハ１の全体が、研削ステップ前の表面２ａの形状である楕円形状を有することになる。

その後、ウェーハ１は、公知の方法で分割予定ライン３（図１参照）に沿って分断されて、最終製品であるチップが形成される（分断ステップ）。

以上のように、本加工方法では、外周縁除去ステップにて、ウェーハ１の表面２ａの外周縁７を、切削ブレード１０３をウェーハ１の半径方向に揺動させながら（切削ブレード１０３の位置をウェーハ１の半径方向に変化させながら）、切削する。すなわち、外周縁７を、切削幅を変化させながら切削する。これにより、ウェーハ１の表面２ａから外周縁７が除去されるとともに、ウェーハ１の表面２ａが楕円形状を有する。さらに、この外周縁除去ステップでは、図４に示すように、ウェーハ１の表面２ａにおける楕円形状の短辺Ｌ２が、ウェーハ１の結晶方位を示すノッチ９の延びる方向（ノッチ９とウェーハ１の中心とを結ぶ直線に平行な方向）に沿うように、切削ブレード１０３が揺動される。したがって、ウェーハ１の表面２ａの楕円形状は、ウェーハ１の結晶方位に対応した形状となる。
そして、外周縁除去ステップの後の研削ステップにより、ウェーハ１の裏面２ｂの外周縁７も研削（除去）されるため、ウェーハ１の全体が、表面２ａの形状である楕円形状を有する。このため、ウェーハ１の楕円形状に基づいて、ウェーハ１の結晶方位を判別（識別）することが可能となっている。

なお、本実施形態では、外周縁除去ステップにより、ウェーハ１（表面２ａ）の楕円形状の短辺Ｌ２が、ノッチ９の延びる方向に沿っている。しかしながら、これに限らず、ウェーハ１（表面２ａ）の楕円形状の長辺Ｌ１が、ノッチ９の延びる方向に沿うように、外周縁除去ステップが実施されてもよい。すなわち、ウェーハ１の表面２ａの楕円形状とノッチ９の位置とが、所定の関係を有していればよい。このような場合でも、ウェーハ１（表面２ａ）の楕円形状に基づいて、ウェーハ１の結晶方位を判別することが可能となる。

また、本実施形態では、外周縁除去ステップにおいて、ウェーハ１の表面２ａを、ウェーハ１の結晶方位に対応する楕円形状としている。しかしながら、ウェーハ１の表面２ａは、ウェーハ１の結晶方位に対応する他の形状を有してもよい。たとえば、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ウェーハ１の表面２ａは、しずく状の突出部３０１あるいはなだらかな凸部３０２を有する、扁平な形状を有してもよい。この構成では、突出部３０１および凸部３０２の位置および／または形状が、ウェーハ１の結晶方位と対応している。この構成では、研削ステップの後では、ウェーハ１の全体が、図９（ａ）（ｂ）に示す表面２ａと同様に、突出部３０１および凸部３０２を有する形状となる。したがって、突出部３０１あるいは凸部３０２に基づいて、ウェーハ１の結晶方位を判別（識別）することが可能である。

また、本実施形態では、外周縁除去ステップ後におけるウェーハ１の表面２ａの形状（研削ステップ後におけるウェーハ１の形状）を、楕円と表現している。この「楕円」という表現は、当然のことながら、２つの焦点を有する厳密な楕円形状に限られず、ウェーハ１の結晶方位を判別できるような対称性（たとえば、１回対称性あるいは２回対称性）を有する任意の形状を含む。

また、本実施形態では、ウェーハ１の表面２ａから裏面２ｂにかけて、円弧状に面取りが形成され、外周縁７が、リング状にエッジトリミングされる。しかし、トリミングされるべき外周縁７は、面取りによって形成されるものだけではない。たとえば、ウェーハ１の外周縁７に段差が形成されている場合にも、同様に、外周縁７をトリミングすることが好ましい。

１：ウェーハ、２ａ：表面、２ｂ：裏面、３：分割予定ライン、４：デバイス、
５：デバイス領域、６：外周余剰領域、７：外周縁、８：外周切削部、９：ノッチ、
１０１：保持テーブル、１０３：切削ブレード
１０：表面保護テープ、１１：接着層
２００：研削装置、搬送・収納部２０１、２０２：テーブル部、２０３：研削部、
２１３：ロボットアーム部、２２１：ターンテーブル、２２２：チャックテーブル、
２３１：粗研削部、２３２：仕上げ研削部、
２３６：粗研削砥石、２３７：仕上げ研削砥石

Claims

格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成された表面を有する被加工物の加工方法であって、
該被加工物の裏面を保持テーブルで保持して該被加工物の該表面を露出させる保持ステップと、
該保持ステップを実施した後、切削ブレードを該被加工物の該表面の外周縁に切り込ませ、該保持テーブルを回転させるとともに、該切削ブレードを該被加工物の半径方向に揺動させることにより、該被加工物の該外周縁を、切削幅を変化させながら切削する外周縁除去ステップと、
該外周縁除去ステップを実施した後、該被加工物の該表面の該デバイスが形成された領域を表面保護部材で覆う表面保護ステップと、
該表面保護ステップを実施した後、該被加工物の該裏面を研削砥石で研削して、該被加工物を所定の厚さへと薄化する研削ステップと、を備え、
該外周縁除去ステップにて該被加工物の該表面の該外周縁を切削幅を変化させながら切削し、該被加工物の該表面が、該被加工物の結晶方位に対応する楕円形状を有するように該外周縁を除去することにより、楕円形状により該被加工物の結晶方位を識別可能とすることを特徴とする被加工物の加工方法。