JP2023026173A - 研削方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スパークアウトを行ったウェーハを所定の厚みに仕上げる。【解決手段】チャックテーブル2の保持面200に垂直な方向に研削砥石341を下降させ、研削砥石341の下面によって保持面200が保持したウェーハ10の上面100を押しながら上面100を研削することによってウェーハ10に垂直荷重を付与してチャックテーブル2及び研削機構3に歪みを生じさせ、ウェーハ10の厚みがあらかじめ設定した所定の厚みになる直前まで研削した後、歪みの戻りを利用してウェーハ10の上面100を研削し、ウェーハ10の測定した厚みが所定の厚みになったらウェーハ10から研削砥石341を離間させる。【選択図】図1
Description
本発明は、ウェーハを研削する研削方法に関する。
チャックテーブルの保持面において半導体ウェーハ等のウェーハを保持し、研削砥石をウェーハに接触させて研削する研削装置は、保持面の高さの測定値とウェーハの上面の高さの測定値との差をウェーハの厚みとして算出し、算出した厚みが所定の値になるまで研削を行っている(例えば特許文献1参照)。
研削加工では、あらかじめ設定した研削送り速度にて研削砥石を保持面に接近する方向に移動させていき、ウェーハが所定の厚みに形成されると、研削砥石の下降を停止させた状態でウェーハを研削するスパークアウトを実施し、その後、ウェーハから研削砥石をゆっくりと離間させるエスケープカットを実施する。そして、研削砥石を上昇退避させて研削を終了する(例えば特許文献2参照)。
研削砥石による研削加工では、加工熱を受けて研削装置が熱変形することがあるため、保持面の高さや研削時の研削砥石の高さ位置が変化することがある。また、研削加工時、ウェーハの被保持面側には保護テープが貼着されるが、研削砥石をウェーハに押し付けた際の保護テープのつぶれ量がウェーハごとに異なることがある。また、研削砥石の残量によってウェーハにかかる荷重が変化することがある。そして、これらの要因によって、スパークアウトまたはエスケープカットで研削される量がウェーハごとに異なり、ウェーハごとに仕上げ厚みが変わってしまうという問題がある。
したがって、研削砥石による研削加工においては、スパークアウトを行ったウェーハを所定の厚みに仕上げるという解決すべき課題がある。
第1の発明は、チャックテーブルの保持面が保持したウェーハを研削機構に装着した研削砥石によって研削するウェーハの研削方法であって、該保持面に垂直な方向に該研削砥石を下降させ、該研削砥石の下面によって該保持面が保持したウェーハの上面を押しながら該上面を研削することによって該ウェーハに垂直荷重を付与し、該チャックテーブル及び該研削機構に歪みを生じさせ、厚み測定器によって測定した研削中のウェーハの厚みがあらかじめ設定した所定の厚みになる直前まで研削する第1研削工程と、該第1研削工程の後、該研削砥石の下降を停止させ、該歪みの戻りを利用して該ウェーハを研削し、該厚み測定器が測定した該ウェーハの厚みが該所定の厚みになったら該ウェーハから該研削砥石を離間させる第2研削工程とからなる。
第2の発明は、チャックテーブルの保持面が保持したウェーハを研削機構に装着した研削砥石によって研削するウェーハの研削方法であって、該保持面に垂直な方向に該研削砥石を下降させ、該研削砥石の下面によって該保持面が保持したウェーハの上面を押しながら該上面を研削することによって該ウェーハに垂直荷重を付与し、該チャックテーブル及び該研削機構に歪みを生じさせ、厚み測定器によって測定した研削中のウェーハの厚みがあらかじめ設定した所定の厚みになる直前まで研削する第3研削工程と、該第3研削工程の後、予め設定した上昇速度で該研削砥石を上昇させ、該歪みの戻りを利用して該ウェーハを研削し、該厚み測定器が測定した該ウェーハの厚みが該所定の厚みになったら該ウェーハから該研削砥石を離間させる第4研削工程と、からなる。
該第1研削工程または該第3研削工程では、該研削砥石が該ウェーハを押す垂直荷重を荷重測定器によって測定し、該荷重測定器が測定した荷重をあらかじめ設定した設定荷重に一致させることが望ましい。
第2の発明は、チャックテーブルの保持面が保持したウェーハを研削機構に装着した研削砥石によって研削するウェーハの研削方法であって、該保持面に垂直な方向に該研削砥石を下降させ、該研削砥石の下面によって該保持面が保持したウェーハの上面を押しながら該上面を研削することによって該ウェーハに垂直荷重を付与し、該チャックテーブル及び該研削機構に歪みを生じさせ、厚み測定器によって測定した研削中のウェーハの厚みがあらかじめ設定した所定の厚みになる直前まで研削する第3研削工程と、該第3研削工程の後、予め設定した上昇速度で該研削砥石を上昇させ、該歪みの戻りを利用して該ウェーハを研削し、該厚み測定器が測定した該ウェーハの厚みが該所定の厚みになったら該ウェーハから該研削砥石を離間させる第4研削工程と、からなる。
該第1研削工程または該第3研削工程では、該研削砥石が該ウェーハを押す垂直荷重を荷重測定器によって測定し、該荷重測定器が測定した荷重をあらかじめ設定した設定荷重に一致させることが望ましい。
本発明の第2研削工程及び第4研削工程では、歪みの戻りを利用して研削を行うため、研削時の加工熱による研削装置の熱変形や保護テープのつぶれ量や研削砥石の残量にウェーハごとに差があったとしても、各ウェーハの研削時における加工熱の違いや各保護テープのつぶれ量の違いや研削砥石の残量の違いを、歪みの戻りによって吸収することができる。したがって、研削時の加工熱による熱変形や保護テープのつぶれ量や研削砥石の残量がウェーハごとに異なることに起因してウェーハの仕上がり厚みに誤差が生じるおそれを低減し、複数のウェーハを均一な厚みに仕上げることが可能となる。
図1に示す研削装置1は、チャックテーブル2に保持されたウェーハ10を、研削機構3を用いて研削する装置であり、チャックテーブル2はチャックテーブル送り機構4によって駆動されてY軸方向に移動可能であり、研削機構3は研削送り機構5によって駆動されてZ軸方向に移動可能となっている。
チャックテーブル2は、ポーラス部材により形成された吸引部20と、吸引部20を支持する枠体21とを含み、吸引部20の表面は、ウェーハを保持する保持面200を構成している。保持面200と枠体21の上面とは面一となっている。
チャックテーブル2の下方には、保持面200の中心を通るチャック回転軸28を軸としてチャックテーブル2を回転させるチャック回転機構22を備えている。チャック回転機構22の上方にはテーブルベース23を備えており、テーブルベース23は、3つのチャック支持部24(図1では2つのみ示す)によって少なくとも3箇所が支持されている。各チャック支持部24には、保持面200が保持したウェーハを研削機構3が押すときの垂直荷重を測定する荷重測定器25が配設されている。また、少なくとも2つのチャック支持部24には、チャックテーブル2の高さを調整して保持面200の傾きを調整する機能を有している。
研削機構3は、Z軸方向の回転軸300を有するスピンドル30と、スピンドル30を回転させるスピンドル回転機構31と、スピンドル30を回転可能に支持するスピンドルハウジング32と、スピンドル30の下端に連結されたマウント33と、マウント33に装着された研削ホイール34とを備えている。スピンドル回転機構31がスピンドル30を回転させると、研削ホイール34も回転する。研削ホイール34は、マウント33に固定される基台340と、基台340の下面に環状に固着された複数の研削砥石341とで構成されている。
チャックテーブル送り機構4は、Y軸方向の回転軸400を有するボールネジ40と、ボールネジ40を回転させるモータ41と、ボールネジ40と平行に配設された一対のガイドレール42と、底部がガイドレール42に摺接しボールネジ40に螺合する図示しないナットを内部に有するスライド板43とを備えている。スライド板43の上方にはチャック支持部24及び荷重測定器25が配設されている。ボールネジ40が回転すると、スライド板43がガイドレール42にガイドされてY軸方向に移動し、スライド板43のY軸方向の移動にともない、チャックテーブル2も同方向に移動する構成となっている。枠体21は基台27によって回転可能に支持され、基台27のY軸方向の側部には蛇腹26が接続されており、チャックテーブル2は、蛇腹26の伸縮をともなってY軸方向に移動する。
研削送り機構5は、Z軸方向の回転軸500を有するボールネジ50と、ボールネジ50を回転させるモータ51と、ボールネジ50と平行に配設された一対のガイドレール52と、側部がガイドレール52に摺接しボールネジ50に螺合する図示しないナットを内部に有する昇降板53と、昇降板53に連結されスピンドルハウジング32を支持するホルダ54と、ガイドレール52に沿って配設されたスケール55と、昇降板53のZ軸方向の位置をスケール55の読み取り値として検出する読取部56とを備えている。ボールネジ50が回転すると、昇降板53がガイドレール52にガイドされて保持面200に垂直な方向に移動し、これにともない研削機構3も同方向に移動し、研削砥石341が保持面200に接近又は離間する構成となっている。研削機構3のZ軸方向の位置は、読取部56によって検出される。なお、研削機構3のZ軸方向の位置は、モータ51のエンコーダの読み取り値によって認識するようにしてもよい。
チャックテーブル2のY軸方向の移動経路の側方には、保持面200に保持されたウェーハの厚みを測定する厚み測定器6が配設されている。厚み測定器6は、非接触式の厚み測定器であり、保持面200の高さを測定する第1測定部61と、保持面200に保持されたウェーハ10の上面100の高さを測定する第2測定部62とを備え、第1測定部61と第2測定部62との高さの差に基づきウェーハの高さを測定する。第1測定部61及び第2測定部62は、レーザ光を下方に出射してからその反射光を受光するまでの時間に基づき保持面200及びウェーハ10の上面100の高さを測定する。なお、厚み測定器6には、接触式のものを使用することもできる。なお、非接触式の厚み測定器は、保持面200に保持されたウェーハ10の上面100で反射した反射光とウェーハ10の下面101で反射した反射光とを受光してウェーハ10の厚みを測定する分光干渉式の測定器を使用することもできる。
研削装置1には、チャックテーブル2、研削機構3、チャックテーブル送り機構4、研削送り機構5及び厚み測定器6を制御する制御部7を備えている。制御部7は、CPU及び記憶素子を備えている。
1 第1実施形態
(1)第1研削工程
研削機構3を用いてウェーハ10の上面100を研削する際は、研削されるウェーハ10の下面101には保護テープ11が貼付される。そして、保護テープ11側がチャックテーブル2の保持面200に吸引保持され、ウェーハ10の上面100が露出した状態となる。
(1)第1研削工程
研削機構3を用いてウェーハ10の上面100を研削する際は、研削されるウェーハ10の下面101には保護テープ11が貼付される。そして、保護テープ11側がチャックテーブル2の保持面200に吸引保持され、ウェーハ10の上面100が露出した状態となる。
保持面200においてウェーハ10を保持したチャックテーブル2を、回転軸28を中心として回転させるとともに、スピンドル回転機構31が研削ホイール34を回転させ、研削送り機構5が研削機構3を下降させていく。図2において実線で示す研削砥石341の下面(研削面)の高さ81は、時間T1では、研削前に研削砥石341をウェーハ10の上面100に近づけていく段階であり、高速に下降させる。
次に、時間T2では、時間T1よりも研削送り速度を大幅に減速し、研削砥石341をウェーハ10の上面100にゆっくりと近づけていくエアカットを実施する。そうすると、研削砥石341の下面(研削面)がウェーハ10の上面100に徐々に接触していき、図2において破線で示す荷重値82が上昇していく。この荷重値82は、図1におけるチャックテーブル2の下方に配設された図示しない荷重測定器25によって測定される値であり、研削砥石341がウェーハ10を押圧する力を示している。研削中は、荷重測定器25による荷重値82の測定が常に行われており、荷重測定器25が測定した荷重値82があらかじめ設定した所定の設定荷重値に一致するように、制御部7が研削送り速度を調整する。
時間T3においては、研削機構3を保持面200に垂直な方向に時間T2と同速度で下降させ続け、研削砥石341の下面がウェーハ10の上面100に接触した状態が維持されて研削が行われる。この間、荷重値82は、徐々に上昇し続ける。時間T3においては、研削砥石341が保持面200に垂直な方向に下降し、研削砥石341の下面によって保持面200に保持されたウェーハ10の上面100が押圧されて研削され、ウェーハ10に対して垂直荷重がかかる。
時間T3の後の時間T4では、時間T3よりも研削送り速度を若干遅くして研削機構3を下降させていき、ウェーハ10が所定の仕上がり厚みになる直前、例えばウェーハ10の所定の仕上がり厚みよりも1~2μmほど厚い状態となると、研削機構3の下降を停止する。
(2)第2研削工程
時間T5では、研削砥石341の下降を停止させた状態において研削(スパークアウト)を行う。研削砥石341を下降させながらウェーハ10の上面100に接触させて研削を行った時間T3、T4においては、研削砥石341をウェーハ10に対して押圧することによって研削装置1に歪みが生じている。具体的には、チャックテーブル2が下方に沈み込んだり、研削機構3が上方に押し戻されたりしている。一方、時間T5において研削砥石341の下降を停止すると、その歪みの戻り(スプリングバック)が生じるため、スパークアウトにおいては、その戻りによって研削砥石341の下面がウェーハ10の上面100に接触して研削が行われる。そして、この研削によって厚み測定器6の測定値が所定の厚みに達すると、時間T5における研削を終了する。時間T5においては、研削が進むにつれて荷重値82が小さくなっていき、歪みが戻りきると研削が終了し、研削砥石341とウェーハ10の上面100とが接触しなくなって荷重値82が0になる。
時間T5では、研削砥石341の下降を停止させた状態において研削(スパークアウト)を行う。研削砥石341を下降させながらウェーハ10の上面100に接触させて研削を行った時間T3、T4においては、研削砥石341をウェーハ10に対して押圧することによって研削装置1に歪みが生じている。具体的には、チャックテーブル2が下方に沈み込んだり、研削機構3が上方に押し戻されたりしている。一方、時間T5において研削砥石341の下降を停止すると、その歪みの戻り(スプリングバック)が生じるため、スパークアウトにおいては、その戻りによって研削砥石341の下面がウェーハ10の上面100に接触して研削が行われる。そして、この研削によって厚み測定器6の測定値が所定の厚みに達すると、時間T5における研削を終了する。時間T5においては、研削が進むにつれて荷重値82が小さくなっていき、歪みが戻りきると研削が終了し、研削砥石341とウェーハ10の上面100とが接触しなくなって荷重値82が0になる。
時間T5における研削が終了すると、時間T7に移行し、研削機構3を高速に上昇させて研削砥石341をウェーハ70から離間させ、研削を終了する。
研削時の加工熱による研削装置1の熱変形や保護テープ11のつぶれ量にウェーハ10ごとに差があったとしても、第2研削工程では歪みの戻りを利用してウェーハ10の厚みを測定しながらウェーハ10を研削するスパークアウトを実施することにより、各ウェーハ10の研削時における加工熱の違いや各保護テープ11のつぶれ量の違いや研削砥石341の残量の違いによるスパークアウトでの研削量の違いを、歪みの戻りによって吸収することができるため、研削時の加工熱による熱変形や保護テープ11のつぶれ量や研削砥石341の残量がウェーハ10ごとに異なることに起因してウェーハ10の仕上がり厚みに誤差が生じるおそれを低減することができる。
2 第2実施形態
(1)第3研削工程
図1に示した研削装置1を用いて、ウェーハ10の上面100を研削する。ウェーハ10の下面101には保護テープ11が貼付され、保護テープ11側がチャックテーブル2の保持面200に吸引保持され、ウェーハ10の上面100が露出した状態となる。本工程の具体的な実施内容は、図3に示すように、第1実施形態の時間T1~T4と同様である。研削中は、荷重測定器25による荷重値84の測定が常に行われており、荷重測定器25の測定値があらかじめ設定した所定の設定荷重値に一致するように、制御部7が研削送り速度を調整する。
(1)第3研削工程
図1に示した研削装置1を用いて、ウェーハ10の上面100を研削する。ウェーハ10の下面101には保護テープ11が貼付され、保護テープ11側がチャックテーブル2の保持面200に吸引保持され、ウェーハ10の上面100が露出した状態となる。本工程の具体的な実施内容は、図3に示すように、第1実施形態の時間T1~T4と同様である。研削中は、荷重測定器25による荷重値84の測定が常に行われており、荷重測定器25の測定値があらかじめ設定した所定の設定荷重値に一致するように、制御部7が研削送り速度を調整する。
(2)第4研削工程
時間T4の後、時間T6では、研削砥石341を少しずつ上昇させながら研削(スパークアウト)を行う。ここにおける研削砥石341の上昇速度は、その絶対値が時間T4にける下降速度よりも小さく、例えば0.1μm/秒である。研削砥石341を下降させながら研削を行った時間T3、T4においては、研削砥石341をウェーハ10に対して押圧することによって、チャックテーブル2が下方に沈み込んだり研削機構3が上方に押し戻されたりして研削装置1に歪みが生じている。したがって、時間T5においては、その歪みの戻り(スプリングバック)が生じる。時間T6においては研削砥石341をゆっくりと上昇させるが、この研削砥石341の上昇速度を歪みの戻り速度より遅くすることにより、その戻りの間に研削砥石341の下面がウェーハ10の上面100に接触して研削が行われる。この研削によって厚み測定器6の測定値が所定の厚みに達すると、時間T6における研削を終了する。時間T6においては、研削が進むにつれて荷重値84が小さくなっていき、歪みが戻りきると研削が終了し、研削砥石341とウェーハ10の上面100とが接触しなくなって荷重値84が0になる。
時間T4の後、時間T6では、研削砥石341を少しずつ上昇させながら研削(スパークアウト)を行う。ここにおける研削砥石341の上昇速度は、その絶対値が時間T4にける下降速度よりも小さく、例えば0.1μm/秒である。研削砥石341を下降させながら研削を行った時間T3、T4においては、研削砥石341をウェーハ10に対して押圧することによって、チャックテーブル2が下方に沈み込んだり研削機構3が上方に押し戻されたりして研削装置1に歪みが生じている。したがって、時間T5においては、その歪みの戻り(スプリングバック)が生じる。時間T6においては研削砥石341をゆっくりと上昇させるが、この研削砥石341の上昇速度を歪みの戻り速度より遅くすることにより、その戻りの間に研削砥石341の下面がウェーハ10の上面100に接触して研削が行われる。この研削によって厚み測定器6の測定値が所定の厚みに達すると、時間T6における研削を終了する。時間T6においては、研削が進むにつれて荷重値84が小さくなっていき、歪みが戻りきると研削が終了し、研削砥石341とウェーハ10の上面100とが接触しなくなって荷重値84が0になる。
時間T6における研削が終了すると、時間T7に移行し、研削機構3を高速に上昇させて研削砥石341をウェーハ70から離間させ、研削を終了する。
研削時の加工熱による研削装置1の熱変形や保護テープ11のつぶれ量や研削砥石341の残量にウェーハ10ごとに差があったとしても、第4研削工程では歪みの戻りを利用してスパークアウトを実施することにより、各ウェーハ10の研削時における加工熱の違いや各保護テープ11のつぶれ量の違いや研削砥石341の残量の違いを、歪みの戻りによって吸収することができるため、研削時の加工熱による熱変形や保護テープ11のつぶれ量や研削砥石341の残量がウェーハ10ごとに異なることに起因してウェーハ10の仕上がり厚みに誤差が生じるおそれを低減することができる。
また、第4研削工程では、時間T6において研削砥石341を上昇させており、一方で研削機構3の歪みの戻りは下方に向くため、時間T6における研削を効率よく行うことができる。
なお、図1に示した研削装置1では、チャックテーブル2の下方に荷重測定器25を設けたが、荷重測定器は研削機構3側に設けてもよい。
第1研削工程及び第3研削工程において生じる歪みの量を実験によってあらかじめ把握しておくと、第2研削工程及び第4研削工程における歪みの戻り量がわかる。そして、その戻り量がわかると、第1研削工程及び第3研削工程において、ウェーハ10が所定の厚みよりもどのくらい厚い段階で研削を終了すればよいのかがわかるため、第2研削工程及び第4研削工程における研削終了後の仕上がり厚みの精度を向上させることができる。
1:研削装置
10:ウェーハ 100:上面 101:下面
11:保護テープ
2:チャックテーブル
20:吸引部 200:保持面 21:枠体 22:チャック回転機構
23:テーブルベース 24:チャック支持部 25:荷重測定器
26:蛇腹 27:基台 28:チャック回転軸
3:研削機構
30:スピンドル 300:回転軸 31:スピンドル回転機構
32:スピンドルハウジング 33:マウント
34:研削ホイール 340:基台 341:研削砥石
4:チャックテーブル送り機構
40:ボールネジ 400:回転軸 41:モータ 42:ガイドレール
43:スライド板
5:研削送り機構
50:ボールネジ 500:回転軸 51:モータ 52:ガイドレール
53:昇降板 54:ホルダ 55:スケール 56:読取部
6:厚み測定器 61:第1測定部 62:第2測定部
7:制御部
10:ウェーハ 100:上面 101:下面
11:保護テープ
2:チャックテーブル
20:吸引部 200:保持面 21:枠体 22:チャック回転機構
23:テーブルベース 24:チャック支持部 25:荷重測定器
26:蛇腹 27:基台 28:チャック回転軸
3:研削機構
30:スピンドル 300:回転軸 31:スピンドル回転機構
32:スピンドルハウジング 33:マウント
34:研削ホイール 340:基台 341:研削砥石
4:チャックテーブル送り機構
40:ボールネジ 400:回転軸 41:モータ 42:ガイドレール
43:スライド板
5:研削送り機構
50:ボールネジ 500:回転軸 51:モータ 52:ガイドレール
53:昇降板 54:ホルダ 55:スケール 56:読取部
6:厚み測定器 61:第1測定部 62:第2測定部
7:制御部
Claims (3)
- チャックテーブルの保持面が保持したウェーハを研削機構に装着した研削砥石によって研削するウェーハの研削方法であって、
該保持面に垂直な方向に該研削砥石を下降させ、該研削砥石の下面によって該保持面が保持したウェーハの上面を押しながら該上面を研削することによって該ウェーハに垂直荷重を付与し、該チャックテーブル及び該研削機構に歪みを生じさせ、厚み測定器によって測定した研削中のウェーハの厚みがあらかじめ設定した所定の厚みになる直前まで研削する第1研削工程と、
該第1研削工程の後、該研削砥石の下降を停止させ、該歪みの戻りを利用して該ウェーハの上面を研削し、該厚み測定器が測定した該ウェーハの厚みが該所定の厚みになったら該ウェーハから該研削砥石を離間させる第2研削工程と、
からなるウェーハの研削方法。 - チャックテーブルの保持面が保持したウェーハを研削機構に装着した研削砥石によって研削するウェーハの研削方法であって、
該保持面に垂直な方向に該研削砥石を下降させ、該研削砥石の下面によって該保持面が保持したウェーハの上面を押しながら該上面を研削することによって該ウェーハに垂直荷重を付与し、該チャックテーブル及び該研削機構に歪みを生じさせ、厚み測定器によって測定した研削中のウェーハの厚みがあらかじめ設定した所定の厚みになる直前まで研削する第3研削工程と、
該第3研削工程の後、予め設定した上昇速度で該研削砥石を上昇させ、該歪みの戻りを利用して該ウェーハの上面を研削し、該厚み測定器が測定した該ウェーハの厚みが該所定の厚みになったら該ウェーハから該研削砥石を離間させる第4研削工程と、
からなるウェーハの研削方法。 - 該第1研削工程または該第3研削工程では、該研削砥石が該ウェーハを押す垂直荷重を荷重測定器によって測定し、該荷重測定器が測定した荷重をあらかじめ設定した設定荷重に一致させる請求項1または2記載のウェーハの研削方法。
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