JP2020136348A - ウエーハの加工方法およびウエーハの加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハの裏面に被覆された金属膜の除去を確実に行うことができると共に、ウエーハを削りすぎてウエーハに埋設された電極を不用意に除去することがないウエーハの加工方法を提供する。【解決手段】ウエーハの加工方法は、ウエーハ６０の表面６０ａに保護部材６８を配設する保護部材配設工程と、回転可能なチャックテーブル４に保護部材６８側を載置する載置工程と、チャックテーブル４を回転しながら金属膜６６を除去する除去加工を施す金属膜除去工程とを少なくとも含む。金属膜除去工程において、ウエーハ６０の裏面６０ｂに光Ｌ１を照射し反射光Ｌ２を受光して反射光Ｌ２の受光量が急激に低下した際、金属膜６６が除去されたと判断して除去加工を終了する。【選択図】図６

Description

本発明は、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されると共に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法および裏面に金属膜が被覆されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置、研磨装置によって裏面が研削、研磨され所定の厚み、所望の面粗さに加工された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割された各デバイスチップは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、研削手段をチャックテーブルに接近および離反させる送り手段と、ウエーハの厚みを検出する厚み検出手段と、から少なくとも構成されていてウエーハを所望の厚みに加工できる（たとえば特許文献１参照）。

また、研磨装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを研磨する研磨パッドを回転可能に備えた研磨手段と、研磨手段をチャックテーブルに接近および離反させる送り手段と、から少なくとも構成されていてウエーハを所望の面粗さに加工できる（たとえば特許文献２参照）。

特開２００９−２４６０９８号公報 特開２０１０−６９６０１号公報

しかし、ウエーハの裏面からデバイスに至る電極を埋設することでウエーハの裏面全面に金属膜が残存しウエーハの裏面から残存した金属膜を除去する際に、研削装置、研磨装置を用いて金属膜を除去すると、金属膜の除去が不十分であったり、削りすぎて埋設された電極を不用意に除去してしまうという問題がある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、ウエーハの裏面に被覆された金属膜の除去を確実に行うことができると共に、ウエーハを削りすぎてウエーハに埋設された電極を不用意に除去することがないウエーハの加工方法およびウエーハの加工装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の第一の局面が提供するのは以下のウエーハの加工方法である。すなわち、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されると共に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、回転可能なチャックテーブルに保護部材側を載置する載置工程と、該チャックテーブルを回転しながら金属膜を除去する除去加工を施す金属膜除去工程と、を少なくとも含み、該金属膜除去工程において、ウエーハの裏面に光を照射し反射光を受光して反射光の受光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了するウエーハの加工方法である。

好ましくは、該金属膜除去工程において、縦軸を受光量ｈとし横軸を時間ｔとした場合に微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値が所定値を超えた際、金属膜が除去されたと判断する。該金属膜除去工程において、該除去加工は、研磨パッドによって金属膜を研磨して除去するのが好適である。該金属膜除去工程において、該除去加工は、研削砥石を環状に備えた研削ホイールによって金属膜を研削して除去するのが好都合である。該金属膜除去工程において、ウエーハの裏面に照射および反射する光の光路に沿って流体を供給して光の散乱を防止するのが好ましい。

本発明の第二の局面が提供するのは以下のウエーハの加工装置である。すなわち、裏面に金属膜が被覆されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工装置であって、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面に被覆された金属膜を除去する除去手段と、ウエーハの裏面に光を照射すると共に裏面からの反射光を受光する検出手段と、該検出手段によって受光された反射光の受光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了する制御手段と、から少なくとも構成されるウエーハの加工装置である。

本発明の第一の局面が提供するウエーハの加工方法は、ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、回転可能なチャックテーブルに保護部材側を載置する載置工程と、該チャックテーブルを回転しながら金属膜を除去する除去加工を施す金属膜除去工程と、を少なくとも含み、該金属膜除去工程において、ウエーハの裏面に光を照射し反射光を受光して反射光の受光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了するので、ウエーハの裏面に被覆された金属膜の除去を確実に行うことができると共に、ウエーハを削りすぎてウエーハに埋設された電極を不用意に除去することがない。

本発明の第二の局面が提供するウエーハの加工装置は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面に被覆された金属膜を除去する除去手段と、ウエーハの裏面に光を照射すると共に裏面からの反射光を受光する検出手段と、該検出手段によって受光された反射光の受光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了する制御手段と、から少なくとも構成されているので、ウエーハの裏面に被覆された金属膜の除去を確実に行うことができると共に、ウエーハを削りすぎてウエーハに埋設された電極を不用意に除去することがない。

本発明に従って構成されたウエーハの加工装置の斜視図。 図１に示す除去手段に研磨パッドが装着されている場合の斜視図。 図１に示す除去手段に研削砥石を環状に備えた研削ホイールが装着されている場合の斜視図。 図１に示す検出手段の断面図。 保護部材配設工程を実施している状態を示すウエーハおよび保護テープの斜視図。 受光量ｈの時間変化を示すグラフ。 受光量ｈの時間微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値｜ｄｈ／ｄｔ｜の時間変化を示すグラフ。

以下、本発明のウエーハの加工方法およびウエーハの加工装置の好適実施形態について図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明に従って構成されたウエーハの加工装置の好適実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。図１に示すウエーハの加工装置２は、ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブル４と、チャックテーブル４に保持されたウエーハの裏面に被覆された金属膜を除去する除去手段６と、ウエーハの裏面に光を照射すると共に裏面からの反射光を受光する検出手段８と、検出手段８によって受光された反射光の光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了する制御手段１０とから少なくとも構成される。

図示の実施形態では図１に示すとおり、ウエーハの加工装置２は直方体状の基台１２を備えており、この基台１２の上面には、下方に没入して図１に矢印Ｘで示すＸ軸方向に延びる搭載凹所１４が形成されている。図示の実施形態におけるチャックテーブル４は、Ｘ軸方向に移動自在かつ上下方向に延びる軸線を回転中心として回転自在に搭載凹所１４に搭載されている。円形状のチャックテーブル４の上面には、吸引手段（図示していない。）に接続された多孔質の円形状の吸着チャック１５が配置されており、チャックテーブル４においては、吸引手段で吸着チャック１５の上面に吸引力を生成することにより、吸着チャック１５の上面に載せられたウエーハを吸引保持するようになっている。

また、基台１２には、搭載凹所１４に沿ってチャックテーブル４をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り手段（図示していない。）と、チャックテーブル４の径方向中心を通って上下方向に延びる軸線を回転中心としてチャックテーブル４を回転させるチャックテーブル用モータ（図示していない。）とが装着されている。Ｘ軸送り手段は、たとえば、チャックテーブル４に連結されＸ軸方向に延びるボールねじと、このボールねじを回転させるモータとを有する構成でよい。チャックテーブル用モータはチャックテーブル４と共にＸ軸送り手段でＸ軸方向に移動され、チャックテーブル４がＸ軸送り手段でＸ軸方向に移動された場合でも、チャックテーブル用モータはチャックテーブル４を回転させるようになっている。

図１を参照して説明を続けると、除去手段６は、基台１２のＸ軸方向端部（図１における奥側端部）から上方に延びる装着壁１６と、装着壁１６の片面に昇降自在に装着された昇降板１８と、昇降板１８を昇降させる昇降手段２０とを含む。昇降手段２０は、装着壁１６の片面に沿って上下方向に延びるボールねじ２２と、ボールねじ２２を回転させるモータ２４とを有する。そして、昇降手段２０は、ボールねじ２２によりモータ２４の回転運動を直線運動に変換して昇降板１８に伝達し、装着壁１６の片面に付設された一対の案内レール１６ａに沿って昇降板１８を昇降させるようになっている。

図１に示すとおり、除去手段６は、昇降板１８の片面からＸ軸方向に突出する支持壁２６と、上下方向に延びる軸線を中心として回転自在に支持壁２６に支持されたスピンドル２８と、支持壁２６の上面に搭載されスピンドル２８を回転させるモータ３０とを含む。スピンドル２８の下端には円板状のホイールマウント３２が固定され、ホイールマウント３２の下面にはボルト３４を介して除去具が固定されている。ホイールマウント３２に固定される除去具は、図２に示す研磨パッド３６でもよく、あるいは、図３に示すとおり、研削砥石３８を環状に備えた研削ホイール４０であってもよい。

図１および図４を参照して検出手段８について説明する。図１に示すとおり、検出手段８は、支持壁２６の突出端に連結され上下方向に延びるケース４２を含む。図４に示すとおり、ケース４２の上端側には発光体４４が装着され、ケース４２の下端側には、発光体４４が発した光Ｌ１を集光してウエーハの裏面（金属膜が被覆された面）に照射する集光レンズ４６が装着されている。また、発光体４４と集光レンズ４６との間には、発光体４４が発した光Ｌ１の一部を透過して集光レンズ４６に導くと共に、集光レンズ４６で集光された光Ｌ１がウエーハの裏面で反射した反射光Ｌ２の一部を反射して受光素子４８に導くスプリッター５０が配置されている。受光素子４８は制御手段１０に電気的に接続されており、受光素子４８によって受光された反射光Ｌ２の受光量データは制御手段１０に送られるようになっている。

図示の実施形態では図４に示すとおり、検出手段８のケース４２の下端には開口５２が設けられていると共に、開口５２と集光レンズ４６との間のケース下端側内部空間５４は、エアーまたは水等の流体を供給する流体供給源５６に流路５８を介して接続されている。そして、発光体４４が発した光Ｌ１を集光レンズ４６で集光してウエーハに照射する際に流体供給源５６を作動させると、ウエーハの裏面に照射および反射する光の光路（図示の実施形態では集光レンズ４６とウエーハの裏面との間の光路）に沿って流体が供給される。ウエーハの裏面を研磨ないし研削している際には研磨液や研削水がウエーハの裏面に供給されるところ、集光レンズ４６とウエーハの裏面との間の光路には流体供給源５６から供給される流体が満たされるので、ウエーハの裏面に照射する光Ｌ１やウエーハで反射した反射光Ｌ２の散乱が防止される。

ウエーハの加工装置２の作動を制御する制御手段１０は、コンピュータから構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とを含む。そして制御手段１０は、検出手段８の受光素子４８によって受光された反射光Ｌ２の受光量が急激に低下した際、ウエーハの裏面に被覆された金属膜がウエーハから除去されたと判断して、ウエーハの裏面に被覆された金属膜を除去する除去加工を終了するようになっている。

次に、本発明に係るウエーハの加工方法の好適実施形態について説明するが、図示の実施形態では上述のウエーハの加工装置２を用いたウエーハの加工方法について説明する。

図５には、本発明に係るウエーハの加工方法によって加工が施されるウエーハ６０が示されている。円盤状のウエーハ６０は、Ｓｉ（シリコン）等の適宜の半導体材料から形成されている。ウエーハ６０の表面６０ａは、格子状の分割予定ライン６２によって複数の矩形領域に区画され、複数の矩形領域のそれぞれにはデバイス６４が形成されている。また、ウエーハ６０の裏面６０ｂには、裏面６０ｂからデバイス６４に至る電極（図示していない。）を埋設する際に形成された金属膜６６（図４参照）が被覆されている。

図示の実施形態のウエーハの加工方法では、まず、図５に示すとおり、ウエーハ６０の表面６０ａに、デバイス６４を保護するための保護部材６８を配設する保護部材配設工程を実施する。

保護部材配設工程を実施した後、回転可能なチャックテーブル４に保護部材６８側を載置する載置工程を実施する。図１に示すとおり、載置工程では、金属膜６６側を上に向けると共に保護部材６８側を下に向けてウエーハ６０をチャックテーブル４の上面に載置する。この際、チャックテーブル４は、除去手段６から離間したウエーハ着脱位置（図１に示す位置）に位置づけられている。

載置工程を実施した後、チャックテーブル４を回転しながら金属膜６６を除去する除去加工を施す金属膜除去工程を実施する。金属膜除去工程では、まず、チャックテーブル４の吸着チャック１５に接続された吸引手段を作動させ、吸着チャック１５の上面でウエーハ６０を吸引保持する。次いで、Ｘ軸送り手段を作動させて、除去手段６の下方の除去加工位置にチャックテーブル４を位置づける。

図２および図３を参照して説明を続けると、チャックテーブル４を除去加工位置に位置づけた後、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば３００ｒｐｍ）でチャックテーブル４をチャックテーブル用モータで回転させると共に、上方からみて反時計回りに所定の回転速度（たとえば６０００ｒｐｍ）でスピンドル２８をモータ３０で回転させる。次いで、昇降手段２０でスピンドル２８を下降させ、ウエーハ６０の裏面６０ｂに被覆された金属膜６６に除去具を接触させる。

除去手段６の除去具が研磨パッド３６である場合には、図２に示すとおり、金属膜６６に研磨パッド３６を接触させた後、所定の荷重（たとえば１２０ｋｇ）で研磨パッド３６を金属膜６６に押し付ける。また、除去手段６の除去具が研削砥石３８を環状に備えた研削ホイール４０である場合には、図３に示すとおり、金属膜６６に研削砥石３８を接触させた後、所定の研削送り速度（たとえば０．１μｍ／ｓ）でスピンドル２８を下降させる。これによって、金属膜６６を除去する除去加工を施すことができる。このように金属膜除去工程の除去加工では、研磨パッド３６によって金属膜６６を研磨して除去してもよく、研削砥石３８を環状に備えた研削ホイール４０によって金属膜６６を研削して除去してもよい。なお、除去加工を施す際には、ウエーハの研磨領域や研削領域には、研磨液や研削水が適宜供給される。

また、金属膜除去工程においては、ウエーハ６０の裏面６０ｂに光Ｌ１を照射し反射光Ｌ２を受光して反射光Ｌ２の受光量が急激に低下した際、金属膜６６が除去されたと判断して除去加工を終了する。詳述すると、金属膜除去工程において除去加工を施している際に、発光体４４が発した光Ｌ１を集光レンズ４６で集光してウエーハ６０の裏面６０ｂに照射する。そうすると、ウエーハ６０の裏面６０ｂ（金属膜除去前においては金属膜６６）で光Ｌ１が反射し、光Ｌ１の反射光Ｌ２がスプリッター５０によって受光素子４８に導かれる。そして、受光素子４８によって受光された反射光Ｌ２の受光量データが制御手段１０に送られ、制御手段１０において受光量の時間微分値の絶対値が演算される。

図６には、縦軸を受光量ｈとし横軸を時間ｔとして、受光素子４８によって受光された反射光Ｌ２の受光量ｈの時間変化を示すグラフの例が示されており、図７には、受光量ｈの時間微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値｜ｄｈ／ｄｔ｜の時間変化のグラフの例が示されている。図６に示すとおり、除去加工により金属膜６６が平坦化されていくに従って反射光Ｌ２の受光量ｈが増加していくが、除去加工開始後７０秒程度経過した際に急激に受光量ｈが低下している。これに対応して、図７においても除去加工開始後７０秒程度経過した際に、受光量ｈの時間微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値｜ｄｈ／ｄｔ｜が急激に大きくなっている。そして、図示の実施形態の金属膜除去工程では、受光量ｈの時間微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値｜ｄｈ／ｄｔ｜が所定値（たとえば図７においては４０）を超えた際、金属膜６６が除去され、光Ｌ１に対して金属膜６６よりも反射率の低い半導体材料から形成されたウエーハ６０の裏面６０ｂが露出したと判断し、除去加工を終了するように制御手段１０によって制御する。したがって、図示の実施形態では、ウエーハ６０の裏面６０ｂに被覆された金属膜６６の除去を確実に行うことができると共に、ウエーハ６０を削りすぎてウエーハ６０に埋設された電極を不用意に除去することがない。なお、受光量ｈの時間微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値｜ｄｈ／ｄｔ｜が所定値を超えてから所定時間（たとえば１０秒）経過した後に除去加工を終了するようにしてもよい。

また、図示の実施形態の金属膜除去工程では、流体供給源５６を作動させ、ウエーハ６０の裏面６０ｂに照射する光Ｌ１および反射光Ｌ２の光路に沿って、エアーまたは水等の流体を供給する。これによって、集光レンズ４６とウエーハ６０の裏面６０ｂとの間の光路には流体供給源５６から供給された流体が満たされるので、ウエーハ６０の裏面６０ｂに照射する光Ｌ１やウエーハ６０の裏面６０ｂで反射した反射光Ｌ２の散乱が防止される。したがって、図示の実施形態では、研磨液や研削水の影響を受けずに反射光Ｌ２の受光量を検出することができ、ウエーハ６０の裏面６０ｂに被覆された金属膜６６の除去を一層確実に行うことができる。

２：ウエーハの加工装置
４：チャックテーブル
６：除去手段
８：検出手段
１０：制御手段
３６：研磨パッド
３８：研削砥石
４０：研削ホイール
６０：ウエーハ
６０ａ：ウエーハの表面
６０ｂ：ウエーハの裏面
６２：分割予定ライン
６４：デバイス
６６：金属膜
６８：保護部材
Ｌ１：発光体が発した光
Ｌ２：ウエーハで反射した反射光

Claims (6)

1. 複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されると共に、裏面に金属膜が被覆されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
   回転可能なチャックテーブルに保護部材側を載置する載置工程と、
   該チャックテーブルを回転しながら金属膜を除去する除去加工を施す金属膜除去工程と、
   を少なくとも含み、
   該金属膜除去工程において、ウエーハの裏面に光を照射し反射光を受光して反射光の受光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了するウエーハの加工方法。
2. 該金属膜除去工程において、
   縦軸を受光量ｈとし横軸を時間ｔとした場合に微分値ｄｈ／ｄｔの絶対値が所定値を超えた際、金属膜が除去されたと判断する請求項１記載のウエーハの加工方法。
3. 該金属膜除去工程において、
   該除去加工は、研磨パッドによって金属膜を研磨して除去する請求項１記載のウエーハの加工方法。
4. 該金属膜除去工程において、
   該除去加工は、研削砥石を環状に備えた研削ホイールによって金属膜を研削して除去する請求項１記載のウエーハの加工方法。
5. 該金属膜除去工程において、
   ウエーハの裏面に照射および反射する光の光路に沿って流体を供給して光の散乱を防止する請求項１記載のウエーハの加工方法。
6. 裏面に金属膜が被覆されたウエーハの裏面を加工するウエーハの加工装置であって、
   ウエーハを保持し回転可能なチャックテーブルと、
   該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面に被覆された金属膜を除去する除去手段と、
   ウエーハの裏面に光を照射すると共に裏面からの反射光を受光する検出手段と、
   該検出手段によって受光された反射光の受光量が急激に低下した際、金属膜が除去されたと判断して除去加工を終了する制御手段と、
   から少なくとも構成されるウエーハの加工装置。