JP2022175736A - 被加工物の研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物の裏面側にリング状補強部を形成する研削において、研削不良の発生を抑制する。【解決手段】デバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を表面側に有する被加工物の裏面側のうち、デバイス領域に対応する所定領域を研削して、円板状の凹部と、凹部を囲繞するリング状補強部と、を形成する被加工物の研削方法であって、被加工物を保持したチャックテーブルを回転させない状態で、スピンドルを回転させながら研削ユニットを研削送りして所定領域を研削することにより、被加工物の裏面側に溝を形成することと、スピンドルを回転させたままチャックテーブルの回転を開始することにより溝の側壁を研削し、溝を除去することと、スピンドルとチャックテーブルとを回転させながら研削ユニットを研削送りすることにより、所定領域を研削して凹部とリング状補強部とを形成することと、備える被加工物の研削方法を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、デバイス領域と、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域と、を表面側に有する被加工物の裏面側のうち、デバイス領域に対応する所定領域を研削して、円板状の凹部と、凹部を囲繞するリング状補強部と、を形成する被加工物の研削方法に関する。
電子機器に搭載されるデバイスチップを軽量化、薄型化するために、表面側に複数のデバイスが形成されたウェーハ（被加工物）を研削装置で研削して、例えば、１００μｍ以下まで被加工物を薄化することがある。
しかし、被加工物をあまりに薄化すると、薄化後の被加工物の搬送等が容易ではなくなる。そこで、複数のデバイスが形成されている表面側のデバイス領域に対応する被加工物の裏面側の所定領域を研削して、円板状の凹部と、凹部を囲繞するリング状補強部と、を形成する研削方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この研削方法は、ＴＡＩＫＯ（登録商標）と称されている。被加工物の外周部にリング状補強部を形成することで、裏面側全体を一様に薄化した被加工物に比べて、被加工物の反りを低減でき、更に、被加工物の強度が向上する。加えて、被加工物の外周部を起点とする被加工物の割れを抑制できる。
リング状補強部を形成するためには、被加工物の外径よりも小さい外径を有する研削ホイールが使用される。当該研削ホイールは、円環状のホイール基台を有し、当該ホイール基台の一面側には、ホイール基台の周方向に沿って各々セグメント状の複数の研削砥石が固定されている。
当該研削ホイールは、裏面側全体を一様に研削する際に使用される通常の研削ホイールに比べて小径であり、研削砥石の数が少ない。更に、研削時の周速は、通常の研削ホイールの研削時の周速に比べて遅いので、１つの研削砥石当たりの仕事量は、通常の研削ホイールにおける１つの研削砥石当たりの仕事量に比べて増加する。
それゆえ、通常の研削ホイールにおける研削砥石に比べて、研削砥石の研削能力が低下しやすいので、目潰れ、目こぼれ、目詰まり等の研削砥石の状態不良が発生しやすい。例えば、被加工物の裏面側に比較的硬い酸化膜が形成されている場合、研削能力の低下に伴う研削不良が生じやすくなる。
特開２００７－１９４６１号公報
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、被加工物の裏面側にリング状補強部を形成する研削において、研削不良の発生を抑制することが可能な研削方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルを含み、環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールを該スピンドルに装着し、該スピンドルを中心として該研削ホイールを回転させた状態で、該チャックテーブルで保持された該被加工物を研削する研削ユニットと、を有する研削装置を用いて、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、を表面側に有する該被加工物の裏面側のうち、該デバイス領域に対応する所定領域を該研削ホイールで研削して、円板状の凹部と、該凹部を囲繞するリング状補強部と、を形成する被加工物の研削方法であって、該被加工物を保持した該チャックテーブルを回転させない状態で、該スピンドルを回転させながら該研削ユニットを研削送りして該所定領域を研削することにより、該被加工物の裏面側に仕上げ厚に至らない深さを有する円弧状又は円環状の溝を形成する溝形成ステップと、該溝形成ステップの後、該スピンドルを回転させたまま該チャックテーブルの回転を開始することにより該溝の側壁を研削し、該被加工物から溝を除去する溝除去ステップと、該溝除去ステップの後、該スピンドルと該チャックテーブルとを回転させながら該研削ユニットを研削送りすることにより、該デバイス領域に対応する該所定領域を研削して該凹部を形成すると共に該凹部を囲繞する該リング状補強部を形成する凹部形成ステップと、備える被加工物の研削方法が提供される。
好ましくは、該溝除去ステップでは、該研削ユニットを研削送りしながら該チャックテーブルを回転させる。
本発明の一態様に係る被加工物の研削方法では、被加工物を保持したチャックテーブルを回転させない状態で、スピンドルを回転させながら研削ユニットを研削送りして被加工物を研削することにより、被加工物の裏面に仕上げ厚に至らない深さを有する円弧状又は円環状の溝を形成する（溝形成ステップ）。
溝形成ステップの後、スピンドルを回転させたままチャックテーブルの回転を開始することにより溝の側壁を研削し、被加工物から溝を除去する（溝除去ステップ）。更に、溝除去ステップの後、スピンドルとチャックテーブルとを回転させながら研削ユニットを研削送りすることにより、デバイス領域に対応する所定領域を研削して凹部を形成すると共に凹部を囲繞するリング状補強部を形成する（凹部形成ステップ）。
溝形成ステップでは、主として研削砥石の底面で研削を行うが、溝除去ステップでは、主として研削砥石の側面で研削を行うことができる。それゆえ、溝除去ステップでは、主として研削砥石の底面で被加工物の裏面側の全体を研削する場合に比べて、研削砥石の底面のコンディションの悪化（即ち、研削能力の低下）を低減できる。
そして、溝除去ステップ後の凹部形成ステップでは、溝が除去された被加工物の裏面側の所定領域全体を研削する。凹部形成ステップでは、主として研削砥石の底面で研削を行うが、特に、研削砥石の底面のコンディションの悪化の程度が低減された状態で研削を行うことができる。それゆえ、被加工物の裏面側に比較的硬い酸化膜が形成されている場合であっても、被加工物の研削不良の発生を抑制できる。
被加工物等の斜視図である。 研削方法のフロー図である。 溝形成ステップを示す一部断面側面図である。 図４（Ａ）は溝形成ステップにおける被加工物等の上面図であり、図４（Ｂ）は溝形成ステップで形成された溝を示す被加工物の上面図である。 溝除去ステップを示す一部断面側面図である。 溝除去ステップにおける被加工物等の上面図である。 凹部形成ステップを示す一部断面側面図である。 研削後の被加工物の断面図である。 第２の実施形態の溝形成ステップで形成された溝を示す被加工物の上面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、図１を参照して、第１の実施形態において研削対象となる被加工物１１について説明する。図１は、被加工物１１等の斜視図である。
本実施形態の被加工物１１は、所定の直径（例えば、直径約２００ｍｍ）を有する円板状のシリコンウェーハである。被加工物１１は、表面１１ａ及び裏面１１ｂを有し、表面１１ａから裏面１１ｂまでの長さ（即ち、被加工物１１の厚さ）が、２００μｍ以上８００μｍ以下の所定値（例えば、７２５μｍ）である。
裏面１１ｂの全体には、２０００Åから３０００Å程度の厚さを有する熱酸化膜（不図示）が形成されている。表面１１ａには、複数の分割予定ライン１３が格子状に設定されている。複数の分割予定ライン１３で区画された矩形状の領域の表面１１ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。
なお、被加工物１１の種類、材質、大きさ、形状、構造等に制限はない。被加工物１１は、シリコン以外の化合物半導体（ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等で形成されたウェーハや基板であってもよい。また、被加工物１１に形成されるデバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等に制限はない。
複数のデバイス１５が形成されているデバイス領域１７ａを平面視において囲繞する様に、デバイス領域１７ａの周りには、デバイス１５が形成されておらず略平坦な環状の外周余剰領域１７ｂが存在する。
被加工物１１の研削を行う前には、研削時におけるデバイス１５へのダメージを低減するために、樹脂製で円形の保護テープ１９を表面１１ａ側に貼り付ける。これにより、被加工物１１及び保護テープ１９が積層された被加工物ユニット２１を形成する。
被加工物１１の研削時には、裏面１１ｂ側のうちデバイス領域１７ａに対応する所定領域１７ｄ（図８参照）を所定深さだけ研削する。これにより、図８に示す様に、円板状の凹部１１ｃと、凹部１１ｃの側部を囲繞するリング状補強部１１ｄとを、形成する。
次に、図３を参照して、被加工物１１の研削に用いられる研削装置２について説明する。図３に示す＋Ｚ方向及び－Ｚ方向は、Ｚ軸方向と平行な互いに逆向きの方向である。例えば、＋Ｚ方向は上方向であり、－Ｚ方向は下方向である。
また、図３に示す＋Ｘ方向及び－Ｘ方向は、Ｚ軸方向と直交するＸ軸方向と平行な互いに逆向きの方向であり、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向と平行な互いに逆向きの方向である。例えば、Ｘ－Ｙ平面は水平面と平行である。
図３に示す様に、研削装置２は、被加工物１１の表面１１ａ側を吸引保持する円板状のチャックテーブル４を備える。チャックテーブル４は、セラミックスで形成された円板状の枠体を有する。
枠体の中央部には、円板状の凹部（不図示）が形成されている。枠体の内部には、所定の流路（不図示）が形成されている。所定の流路の一端部は、凹部に露出しており、所定の流路の他端部には、エジェクタ等の吸引源（不図示）が接続されている。
枠体の凹部には、多孔質セラミックスで形成された多孔質板（不図示）が固定されている。吸引源からの負圧は、多孔質板の上面に伝達される。多孔質板の上面と、枠体の上面とは、面一となっており、被加工物１１を吸引保持する保持面４ａとして機能する。
なお、保持面４ａの外周端及び中心の間の環状領域は、保持面４ａの外周端及び中心よりも凹んでおり、当該環状領域は、保持面４ａの径方向でのチャックテーブル４の断面視において、所謂、双凹形状を有する。
但し、凹みの深さは、例えば、１μｍから２０μｍ程度であるので、図３では、便宜上、保持面４ａを略平坦に示している。以降の図面においても、保持面４ａは、便宜的に略平坦に示している。
チャックテーブル４は、その下部に設けられたモーター等の回転駆動源（不図示）により、所定の回転軸４ｂ（図５参照）の周りに回転可能である。回転軸４ｂは、保持面４ａの＋Ｘ方向側の外周端部が保持面４ａの－Ｘ方向側の外周端部に比べて僅かに高くなる様に、Ｘ－Ｚ平面内でＺ軸方向に対して所定角度だけ傾いている。
図３に戻って、研削装置２の他の構成要素について説明する。チャックテーブル４の上方には、研削ユニット６が配置されている。研削ユニット６は、円筒状のスピンドルハウジング（不図示）を有する。
スピンドルハウジングには、Ｚ軸方向に沿って研削ユニット６を移動させる、ボールねじ式の研削送り機構（不図示）が連結されている。スピンドルハウジング内には、円柱状のスピンドル８の一部が回転可能に保持されている。
本実施形態のスピンドル８は、Ｚ軸方向に略平行に配置されている。スピンドル８の上端部には、モーター等の回転駆動源（不図示）が設けられており、スピンドル８の下端部には、円板状のマウント１０が固定されている。
マウント１０の下面側には、円環状の研削ホイール１２が装着されている。研削ホイール１２は、アルミニウム合金等の金属で形成された環状のホイール基台１４を有する。ホイール基台１４の上面側は、マウント１０の下面側に固定されている。
この様にスピンドル８に装着された研削ホイール１２は、スピンドル８を中心として回転可能である。ホイール基台１４の下面側には、各々セグメント状の複数の研削砥石１６が、ホイール基台１４の周方向に沿って環状に配置されている。
なお、複数の研削砥石１６の軌跡により形成される領域の外径は、裏面１１ｂの直径の略半分である。次に、研削装置２を用いた被加工物１１の研削方法について説明する。図２は、研削方法のフロー図である。
まず、図３に示す様に、被加工物１１の表面１１ａ側を、保護テープ１９を介して保持面４ａで吸引保持する。このとき、被加工物１１は、保持面４ａの形状に応じて変形する（保持ステップＳ１０）。保持ステップＳ１０の後、溝形成ステップＳ２０を行う。
溝形成ステップＳ２０では、被加工物１１が吸引保持されたチャックテーブル４を回転させない（即ち、静止させた）状態で、スピンドル８を所定の回転数で回転させながら、研削ユニット６をＺ軸方向に沿って研削送りする。
本実施形態では、スピンドル８の所定の回転数を４０００ｒｐｍとし、研削送り速度を３．０μｍ／ｓとする。図３は、溝形成ステップＳ２０を示す一部断面側面図である。なお、図３では、便宜的に保護テープ１９を省略している。
図４（Ａ）は、溝形成ステップＳ２０における被加工物１１等の上面図である。図４（Ａ）では、デバイス領域１７ａと外周余剰領域１７ｂとの境界に対応する裏面１１ｂ側の境界領域１７ｃを破線で示す。この境界領域１７ｃよりも内側が、上述の所定領域１７ｄとなる。
本実施形態の溝形成ステップＳ２０では、裏面１１ｂ側の所定領域１７ｄのうち研削砥石１６の移動軌跡に対応する領域を研削して、裏面１１ｂの中心１１ｂ１を通る円環状の溝１１ｅを形成する。図４（Ｂ）は、溝形成ステップＳ２０で形成された溝１１ｅを示す被加工物１１の上面図である。
溝形成ステップＳ２０で形成される溝１１ｅは、裏面１１ｂ側に形成されている酸化膜の厚さよりも深く、且つ、デバイス領域１７ａの仕上げ厚さ１１ｆ（図８参照）に至らない所定の深さを有する。
例えば、酸化膜は、０．２μｍから０．３μｍである。研削送り速度が３．０μｍ／ｓの場合、研削砥石１６の下面が裏面１１ｂに接してから１ｓ間研削を行うと、研削砥石１６が酸化膜を突破し、最も深い底部までの深さが３．０μｍの溝１１ｅが形成される。
なお、仕上げ厚さ１１ｆは例えば１００μｍであるので、溝１１ｅの深さは仕上げ厚さ１１ｆに至らない。溝形成ステップＳ２０の後、スピンドル８を所定の回転数で回転させたままチャックテーブル４の回転を開始する（溝除去ステップＳ３０）。
溝除去ステップＳ３０では、図５及び図６に示す様に、溝１１ｅの内周側壁１１ｅ１及び外周側壁１１ｅ２を研削することで、被加工物１１から溝１１ｅを除去する。
溝除去ステップＳ３０では、例えば、チャックテーブル４の回転を開始して、最終的に３００ｒｐｍとする。本実施形態の溝除去ステップＳ３０では、研削ユニット６を下方に３．０μｍ／ｓの速度で研削送りしながらチャックテーブル４を回転させるが、研削送りをせずにチャックテーブル４を回転させてもよい。
図５は、溝除去ステップＳ３０を示す一部断面側面図であり、図６は、溝除去ステップＳ３０における被加工物１１等の上面図である。図６では、溝１１ｅの内周側壁１１ｅ１及び外周側壁１１ｅ２が研削される様子を矢印で模式的に示す。
溝形成ステップＳ２０では、主として研削砥石１６の底面で研削を行うのに対して、溝除去ステップＳ３０では、主として研削砥石１６の側面（内周側面及び外周側面）で研削を行うことができる。
それゆえ、溝除去ステップＳ３０では、主として研削砥石１６の底面で裏面１１ｂ側の全体を研削する場合に比べて、研削砥石１６の底面のコンディションの悪化（即ち、研削能力の低下）を低減できる。
また、本実施形態では、溝除去ステップＳ３０を行うことで、研削砥石１６の内周側面及び外周側面の両方を用いて所定領域１７ｄを研削できる。それゆえ、溝除去ステップＳ３０において研削砥石１６の内周側面及び外周側面のいずれか一方のみを用いて研削する場合に比べて、研削砥石１６の側面への負荷を低減できる。
溝除去ステップＳ３０の後、引き続き、スピンドル８とチャックテーブル４とを回転させながら研削ユニット６を研削送りする。例えば、スピンドル８を４０００ｒｐｍ、チャックテーブル４を３００ｒｐｍ、でそれぞれ回転させたまま、研削ユニット６を３．０μｍ／ｓで研削送りする。
被研削部分の厚さが所定の仕上げ厚さ１１ｆとなるまで所定領域１７ｄを研削した後、研削送りを停止する。この様にして、図７に示す凹部１１ｃを形成すると共に、凹部１１ｃを囲繞するリング状補強部１１ｄを形成する（凹部形成ステップＳ４０）。図７は、凹部形成ステップＳ４０を示す一部断面側面図であり、図８は、研削後の被加工物１１の断面図である。
凹部形成ステップＳ４０では、主として研削砥石１６の底面で研削を行うが、特に、研削砥石１６の底面のコンディションの悪化の程度が低減された状態で研削を行うことができる。それゆえ、裏面１１ｂ側に比較的硬い酸化膜が形成されている場合であっても、被加工物１１の研削不良の発生を抑制できる。
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態でも保持ステップＳ１０から凹部形成ステップＳ４０をこの順で行う。但し、第２の実施形態におけるチャックテーブル４の回転軸４ｂの傾きは、第１の実施形態の回転軸４ｂの傾きに比べて大きいので、保持面４ａの＋Ｘ方向側の外周端部の位置は、第１の実施形態に比べて高くなる。
それゆえ、第２の実施形態における溝形成ステップＳ２０では、裏面１１ｂの＋Ｘ方向側に、円環状ではなく、中心１１ｂ１を通る半円弧状の溝１１ｅが形成される。図９は、第２の実施形態の溝形成ステップＳ２０で形成された半円弧状の溝１１ｅを示す被加工物１１の上面図である。
第２の実施形態では、溝形成ステップＳ２０において半円弧状の溝１１ｅが形成される点が第１の実施形態と異なるが、第２の実施形態でも、溝除去ステップＳ３０及び凹部形成ステップＳ４０を第１の実施形態と同様に行うことができる。
なお、第２の実施形態の溝形成ステップＳ２０で形成される溝１１ｅの形状は、所定の中心角を有する円弧状であってもよい。第２の実施形態の溝形成ステップＳ２０において、円弧状又は半円弧状の溝１１ｅを形成することで、円環状の溝１１ｅを形成する場合に比べて、研削砥石１６の底面への負荷を低減できる。
第２の実施形態の溝除去ステップＳ３０においても、主として研削砥石１６の底面で裏面１１ｂ側の全体を研削する場合に比べて、研削砥石１６の底面のコンディションの悪化（即ち、研削能力の低下）を低減できる。
また、第２の実施形態の凹部形成ステップＳ４０においても、研削砥石１６の底面のコンディションの悪化の程度が低減された状態で研削を行うことができる。それゆえ、裏面１１ｂ側に比較的硬い酸化膜が形成されている場合であっても、被加工物１１の研削不良の発生を抑制できる。
その他、上述の実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
２：研削装置、４：チャックテーブル、４ａ：保持面、４ｂ：回転軸
６：研削ユニット、８：スピンドル、１０：マウント
１１：被加工物、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面、１１ｂ１：中心
１１ｃ：凹部、１１ｄ：リング状補強部
１１ｅ：溝、１１ｅ１：内周側壁、１１ｅ２：外周側壁、１１ｆ：仕上げ厚さ
１２：研削ホイール、１４：ホイール基台、１６：研削砥石
１３：分割予定ライン、１５：デバイス
１７ａ：デバイス領域、１７ｂ：外周余剰領域、１７ｃ：境界領域、１７ｄ：所定領域
１９：保護テープ、２１：被加工物ユニット

Claims (2)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、
    スピンドルを含み、環状に配置された複数の研削砥石を有する研削ホイールを該スピンドルに装着し、該スピンドルを中心として該研削ホイールを回転させた状態で、該チャックテーブルで保持された該被加工物を研削する研削ユニットと、
    を有する研削装置を用いて、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、を表面側に有する該被加工物の裏面側のうち、該デバイス領域に対応する所定領域を該研削ホイールで研削して、円板状の凹部と、該凹部を囲繞するリング状補強部と、を形成する被加工物の研削方法であって、
    該被加工物を保持した該チャックテーブルを回転させない状態で、該スピンドルを回転させながら該研削ユニットを研削送りして該所定領域を研削することにより、該被加工物の裏面側に仕上げ厚に至らない深さを有する円弧状又は円環状の溝を形成する溝形成ステップと、
    該溝形成ステップの後、該スピンドルを回転させたまま該チャックテーブルの回転を開始することにより該溝の側壁を研削し、該被加工物から溝を除去する溝除去ステップと、
    該溝除去ステップの後、該スピンドルと該チャックテーブルとを回転させながら該研削ユニットを研削送りすることにより、該デバイス領域に対応する該所定領域を研削して該凹部を形成すると共に該凹部を囲繞する該リング状補強部を形成する凹部形成ステップと、備えることを特徴とする被加工物の研削方法。
  2. 該溝除去ステップでは、該研削ユニットを研削送りしながら該チャックテーブルを回転させることを特徴とする請求項１記載の被加工物の研削方法。
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