JP4007886B2 - 研削装置及び半導体ウェーハの研削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハを支持基板に固定した状態で研削する研削装置及び研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路が表面に複数形成された半導体ウェーハは、ダイシングによって個々のチップに分割される前に、放熱性を向上させるために、または、各種電子機器の小型化、薄型化のために、その裏面を所定量研削することにより所定の厚さに形成される。
【０００３】
この研削は、研削砥石による研削量を精密に制御することができる研削装置を用いて行われるが、かかる制御のみでは、研削装置に生じる歪み等に起因して半導体ウェーハの厚さを所望の値にすることができないこともあるため、研削中または研削後において半導体ウェーハの厚さを計測することができる装置を搭載した研削装置も提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６０１８号公報（第４頁、第３図）
【特許文献２】
特開２００２−２２４１７号公報（第４頁、第１図）
【０００５】
近年は、電子機器の小型化、軽量化等の要求に応えるために、半導体チップをより薄く形成することが求められており、これに伴い半導体ウェーハは、研削により厚さが１００μｍ以下、５０μｍ以下とより薄く形成されるようになってきている。
【０００６】
このため、薄型化に伴い半導体ウェーハの剛性が低下し、研削後の搬送等に支障が生じている。そこで、このように研削により剛性が低下する半導体ウェーハについては、ガラス等からなる剛性の高い支持基板に半導体ウェーハを固定した状態で研削を行うことにより、研削後の搬送等を可能とするための工夫がなされている（例えば特許文献３、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−７６１０１号公報（第５頁、第３図）
【特許文献４】
特開２０００−１５８３３４号公報（第５頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウェーハに固定される支持基板の厚さは必ずしも一定であるとはいえず、実際にはバラツキがある。例えば、支持基板として厚さが２ｍｍのガラス基板を用いる場合は、当該ガラスに基板には＋−１０μｍほどの厚さバラツキがある。
【０００９】
従って、このような支持基板に半導体ウェーハを固定して半導体ウェーハの厚さを３０μｍに仕上げようとすると、半導体ウェーハの厚さと支持基板の厚さとの合計値を計測しながら研削を行ったとしても、仕上がり後の半導体ウェーハの厚さには２０μｍ〜４０μｍのバラツキが生じることになる。
【００１０】
また、特許文献１、２に開示されたような方法で仕上がり厚さを求めるのでは、生産性の低下を招くと共に、半導体ウェーハに傷を付けるおそれもある。
【００１１】
このように、半導体ウェーハを研削して剛性が低下するほどの厚さに形成する場合においては、後に搬送等に支障が生じないようにすると共に、半導体ウェーハの仕上がり厚さを均一にすることに課題を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、支持基板に固定された半導体ウェーハを研削して所望の厚さに形成する研削装置であって、相互に厚さバラツキのある支持基板にそれぞれ固定された半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された半導体ウェーハを研削する研削手段と、支持基板の厚さを個別に認識する厚さ認識手段と、半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さを予め記憶する記憶手段と、厚さ認識手段によって認識された支持基板の厚さと記憶手段に記憶された半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さとを加算して加算値を求める加算手段と、半導体ウェーハの研削後の厚さと支持基板の厚さとの合計値が加算手段によって算出された加算値と等しくなるように研削手段を研削送りする制御手段とから少なくとも構成される研削装置を提供する。
【００１３】
そしてこの研削装置は、厚さ認識手段に支持基板が有する厚さ情報を読み取る読み取り手段を備えたこと、相互に厚さバラツキのある支持基板にそれぞれ固定された半導体ウェーハを収容したカセットが載置されるカセット載置領域と、カセット載置領域に載置されたカセットから支持基板に固定された半導体ウェーハを個別に搬出すると共に支持基板に固定された研削後の半導体ウェーハをカセットに収容する搬出入手段と、搬出入手段によって搬出された支持基板に固定された半導体ウェーハが仮置きされ、半導体ウェーハの位置合わせを行う仮受けテーブルと、支持基板に固定された半導体ウェーハを仮置きテーブルからチャックテーブルに搬送する搬送手段とを備え、厚さ認識手段が、支持基板に固定された半導体ウェーハがカセット載置領域からチャックテーブルに至る移動経路に配設されること、厚さ認識手段が仮受けテーブルに配設されることを付加的な要件とする。
【００１４】
また本発明は、支持基板に半導体ウェーハを固定し、研削手段を用いて支持基板に固定された半導体ウェーハを研削して所望の厚さに形成する半導体ウェーハの研削方法であって、半導体ウェーハを研削する前に厚さ認識手段が相互に厚さバラツキがある支持基板の厚さを個別に認識し、該認識した支持基板の厚さと半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さとを加算手段において加算して加算値を求め、該支持基板の厚さと該支持基板に固定された半導体ウェーハの厚さとの合計値が該加算値と等しくなるまで研削手段を用いて研削を行う半導体ウェーハの研削方法を提供する。
【００１５】
そしてこの半導体ウェーハの研削方法は、厚さ認識手段が、支持基板が有する厚さ情報を読み取って支持基板の厚さを認識すること、厚さ情報が支持基板の内部に形成されていること、支持基板が、ガラス、セラミックス、金属のいずれかによって形成されることを付加的な要件とする。
【００１６】
このように構成される研削装置及び半導体ウェーハの研削方法によれば、半導体ウェーハが固定される支持基板の厚さを個別に予め認識し、その支持基板の厚さ及び半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さに基づいて研削手段を制御して研削を行うようことができるため、支持基板の厚さにバラツキがあっても、研削により半導体ウェーハを一定の厚さに形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示す研削装置１０及びこの研削装置１０を用いた半導体ウェーハの研削方法について説明する。
【００１８】
研削装置１０の前部にはオペレーションパネル１０ａを備えており、オペレータは、このオペレーションパネル１０ａから半導体ウェーハの所望の最終仕上がり厚さを入力することができる。そして、入力された値は、メモリ等の記憶素子からなる記憶手段１２に転送されて記憶される。
【００１９】
図２に示すように、研削しようとする半導体ウェーハ１００の表面１００ａには、所定の間隔を置いて格子状にストリートＳが形成され、ストリートＳによって区画された多数の矩形領域には後に半導体チップを構成する集積回路Ｃが形成されている。
【００２０】
一方、図３に示すように、半導体ウェーハ１００と一体となる支持基板１０１は、剛性の高い材料、例えばガラス、セラミックス、金属等により形成されており、厚さは０．５ｍｍ〜数ｍｍ以上あり、薄くなった半導体ウェーハでも湾曲、損傷等させずに支持することができる。この支持基板１０１は、半導体ウェーハ１００と同じ大きさか、または半導体ウェーハ１００より大きく形成されている。
【００２１】
また、支持基板１０１の裏面１０１ａには、その支持基板の厚さを示す厚さ情報１０２を備えており、図示の例では厚さ情報１０２はバーコードにより構成されている。厚さ情報１０２は、裏面１０１ａのみならず、支持基板１０１の表面や内部や外周側面に備えていてもよい。
【００２２】
そして、図１に示した半導体ウェーハ１００の表面１００ａと支持基板１０１の表面１０１ｂとを両面テープ等で貼着し、図４に示す被支持ウェーハ１０３とする。こうして一体となった被支持ウェーハ１０３を構成する支持基板１０１の裏面側には厚さ情報１０２が露出している（図４においては図示せず）。
【００２３】
図１を参照して説明を続けると、図４に示した被支持ウェーハ１０３は、カセット載置領域１１に載置されたカセット１１ａに、厚さ情報１０２が下を向くようにして複数収容され、搬出入手段１３によって１つずつ搬出されて仮受けテーブル１４に仮置きされる。
【００２４】
仮受けテーブル１４には、中心部に向けて水平移動可能な位置合わせ手段１４ａを複数備えており、仮受けテーブル１４に被支持ウェーハ１０３が載置された後に、複数の位置合わせ手段１４ａが互いが近づく方向に同じだけ移動することにより、被支持ウェーハ１０３が一定の位置に位置合わせされる。
【００２５】
また、仮受けテーブル１４には、支持基板１０１の厚さを認識する厚さ認識手段１５が配設されている。厚さ認識手段には、厚さ情報１０２を読み取る読み取り手段を備えており、図３に示したように、厚さ情報１０２がバーコードを媒体として表される場合は、読み取り手段はバーコードリーダである。なお、厚さ認識手段が配設される位置は、被支持ウェーハ１０３がカセット載置領域１１からチャックテーブル１７に至る移動経路であればよく、図示の位置には限定されない。
【００２６】
仮受けテーブル１４において位置合わせされた被支持ウェーハ１０３は、第一の搬送手段１６によってチャックテーブル１７に搬送され、吸引保持される。チャックテーブル１７は、ターンテーブル１８によって自転可能に支持されている。図示の例ではチャックテーブル１７が３つ配設されており、ターンテーブル１８の回転に伴って３つのチャックテーブル１７も公転するように構成されている。
【００２７】
チャックテーブル１７に保持された被支持ウェーハ１０３は、ターンテーブル１８の回転によって第一の研削手段１９の直下に位置付けられる。ここで、第一の研削手段１９は、第一の研削送り手段２０によって昇降可能に構成されている。
【００２８】
第一の研削送り手段２０は、壁部２１の内側の面に垂直方向に配設されたガイドレール２２と、垂直方向に配設されたボールネジ２３と、ボールネジ２３を回動させるパルスモータ２４と、ガイドレール２２に摺動可能に係合すると共に内部に備えたナット（図示せず）がボールネジ２３に螺合する支持板２５とから構成されており、パルスモータ２４によってボールネジ２３が回動することにより支持板２５が昇降し、これに伴い第一の研削手段１９が昇降する構成となっている。
【００２９】
第一の研削手段１９は、垂直方向の軸心を有するスピンドル２６と、スピンドル２６を駆動するモータ２７と、スピンドル２６の先端に形成されたマウンタ２８と、マウンタ２８に装着された研削ホイール２９とから概ね構成され、研削ホイール２９の下面には、例えば粗研削用の研削砥石３０が固着されている。
【００３０】
被支持ウェーハ１０３が第一の研削手段１９の直下に位置付けられると、モータ２７に駆動されて研削砥石３０が回転すると共に、パルスモータ２４に駆動されて第一の研削手段１９が下降し、回転する研削砥石３０が半導体ウェーハ１００の裏面に接触して粗研削が行われる。
【００３１】
粗研削終了後は、ターンテーブル１８が所要角度回転し、被支持ウェーハ１０３が第二の研削手段３１の直下に位置付けられる。ここで、第二の研削手段３１は、第二の研削送り手段３２によって昇降可能となっている。
【００３２】
第二の研削送り手段３２は、壁部２１の内側の面に垂直方向に配設されたガイドレール３３と、垂直方向に配設されたボールネジ３４と、ボールネジ３４を回動させるパルスモータ３５と、ガイドレール３３に摺動可能に係合すると共に内部に備えたナット（図示せず）がボールネジ３４に螺合する支持板３６とから構成されており、パルスモータ３５によってボールネジ３４が回動することにより支持板３６が昇降し、これに伴い第二の研削手段３１が昇降する構成となっている。
【００３３】
第二の研削手段３１は、垂直方向の軸心を有するスピンドル３７と、スピンドル３７を駆動するモータ３８と、スピンドル３７の先端に形成されたマウンタ３９と、マウンタ３９に装着される研削ホイール４０とから概ね構成され、研削ホイール４０の下面には、例えば仕上げ研削用の研削砥石４１が固着されている。
【００３４】
被支持ウェーハ１０３が第二の研削手段３１の直下に位置付けられると、モータ３８に駆動されて研削砥石４１が回転すると共に、パルスモータ３５に駆動されて第二の研削手段３１が下降し、回転する研削砥石４１が半導体ウェーハ１００の裏面に接触して仕上げ研削が行われる。
【００３５】
第一の研削手段１９を構成するパルスモータ２４及び第二の研削手段３１を構成するパルスモータ３５は、制御手段４２に接続されており、パルスモータ２４、３５の駆動は制御手段４２による制御の下で行われる。従って、第一の研削手段１９及び第二の研削手段３１の研削送りは、制御手段４２によって制御される。
【００３６】
制御手段４２は、ＣＰＵ等の演算機能を有する加算手段４３に接続されている。加算手段４３は、記憶手段１２に記憶された半導体ウェーハ１００の所望の仕上がり厚さの値と厚さ認識手段１５により認識された支持基板１０１の厚さの値とを加算する。ここで、半導体ウェーハ１００の所望の仕上がり厚さをＴ１、支持基板１０１の厚さをＴ２とすると、加算により求めた加算値は、図５に示すように、支持基板１０１の裏面から半導体ウェーハ１００の研削面までの厚さＴであり、このＴの値が研削条件として制御手段４２に転送され、この研削条件が第一の研削手段１９及び／または第二の研削手段３１の制御に供される。
【００３７】
第一の研削手段１９及び第二の研削手段３１による研削量は、研削時におけるこれらの垂直方向（Ｚ軸方向）の位置を精密に制御することによって調整される。
【００３８】
第一の研削手段１９による粗研削において、例えば仕上げ研削量１０μｍを残す場合は、図６に示す如くチャックテーブル１７の表面のＺ座標を０とすると、粗研削の段階ではＺ座標がＴ＋１０μｍとなる位置で研削を終える。そして、仕上げ研削においては、制御手段４２が第二の研削手段３１を制御し、第二の研削手段３１を構成する研削砥石４１の下面のＺ座標がＴになるまで第二の研削手段３１を下降させて半導体ウェーハ１００の研削量を制御する。Ｚ座標０からの相対的な変位量は、制御手段４２からパルスモータ３５に供給するパルス数に基づいて把握することができる。
【００３９】
例えば、図１に示した厚さ認識手段１５において認識した支持基板１０１の厚さＴ２が２０００μｍ、記憶手段１２に記憶された半導体ウェーハ１００の最終仕上がり厚さＴ１が１００μｍである場合は、加算手段４３において（２０００μｍ＋１００μｍ＝２１００μｍ）の加算値Ｔが求められるため、研削砥石４１の下面がＺ座標０から２１００μｍ上方に位置するまで第二の研削手段３１を下降させて研削送りを行い、そこで研削を停止すれば、半導体ウェーハ１００の研削後の厚さと支持基板１０１の厚さとの合計値が加算手段によって算出された加算値と等しくなり、半導体ウェーハ１００が所望の仕上がり厚さである１００μｍに仕上がる。このようにして研削を行うことにより、支持基板相互間で厚さにバラツキがあっても、半導体ウェーハを常に一定の厚さに仕上げることができる。
【００４０】
なお、半導体ウェーハ１００と支持基板１０１とを両面テープで貼着した場合は、両面テープの厚さを予めオペレーションパネル１０ａから入力して記憶手段１２に記憶させておき、加算手段４３において求めた加算値に更に両面テープの厚さを加算すれば、求められた値に基づき制御手段４２において第二の研削手段３１を制御することにより、粘着テープの厚さも考慮して半導体ウェーハ１００の仕上がり厚さを一定とすることができる。
【００４１】
このような研削は、第一の研削手段１９においても同様に行うことができる。例えば、支持基板１０１の厚さが２０００μｍであり、粗研削において半導体ウェーハ１００の厚さが１１０μｍになるまで研削し、仕上げ研削において１０μｍ研削して最終的な仕上がり厚さを１００μｍとする場合は、第一の研削手段１９による粗研削における仕上がり厚さである１１０μｍを記憶手段１２に記憶させておけば、加算手段４３において（２０００μｍ＋１１０μｍ＝２１１０μｍ）の加算値が求まる。そして、研削砥石３０の下面がＺ座標０から２１１０μｍ上方に位置するまで第一の研削手段１９を下降させて研削を行い、そこで研削を停止すれば、半導体ウェーハ１００は、粗研削における所望の仕上がり厚さである１１０μｍの厚さとなる。
【００４２】
このように、厚さ認識手段１５において、カセット１１ａに収容された各支持基板１０１ごとに個別にその厚さを認識し、その厚さに基づいて、個々に第一の研削手段１９及び／または第二の研削手段３１を制御手段４２によって制御しながら研削を行うことにより、たとえ支持基板１０１の厚さにバラツキがあっても、半導体ウェーハを常に一定の仕上がり厚さに形成することができる。
【００４３】
一定の厚さに仕上がった半導体ウェーハ１００は、ターンテーブル１８の回転によって第二の搬送手段４４の近傍に位置付けられ、第二の搬送手段４４によって洗浄手段４５に搬送される。そして、洗浄により研削屑が除去された後に、搬出入手段１３によって、カセット載置領域４６に載置されたカセット４６ａに収容される。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、支持基板１０１の裏面に厚さ情報１０２を備えている場合を例に挙げて説明したが、厚さ情報は、支持基板１０１の内部に備えていてもよい。この場合は、レーザー等を用いて内部にバーコード等の厚さ情報を形成することができる。
【００４５】
また、厚さ認識手段１５が支持基板１０１の厚さを直接計測する機能を有する装置により構成される場合には、個別に支持基板１０１の厚さを計測し、求めた値を加算手段に転送することができるため、必ずしも支持基板自体に厚さ情報を備えていることは必要とされない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る研削装置及び半導体ウェーハの研削方法によれば、半導体ウェーハが固定される支持基板の厚さを個別に予め認識し、その支持基板の厚さ及び半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さに基づいて研削手段を制御して研削を行うようにしたため、支持基板の厚さにバラツキがあっても、半導体ウェーハを一定の厚さに形成することができ、厚さが１００μｍ以下のように薄い半導体ウェーハの品質の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削装置の一例を示す斜視図である。
【図２】研削される半導体ウェーハを示す斜視図である。
【図３】半導体ウェーハを支持する支持基板を示す斜視図である。
【図４】同支持基板に半導体ウェーハが固定された被支持ウェーハを示す斜視図である。
【図５】同被支持ウェーハを示す正面図である。
【図６】同被支持ウェーハを研削する様子を示す略示的断面図である。
【符号の説明】
１０…研削装置 １０ａ…オペレーションパネル
１１…カセット載置領域 １１ａ…カセット
１２…記憶手段 １３…搬出入手段
１４…仮受けテーブル １４ａ…位置合わせ手段
１５…厚さ認識手段 １６…第一の搬送手段
１７…チャックテーブル １８…ターンテーブル
１９…第一の研削手段 ２０…第一の研削送り手段
２１…壁部 ２２…ガイドレール ２３…ボールネジ
２４…パルスモータ ２５…支持板
２６…スピンドル ２７…モータ ２８…マウンタ
２９…研削ホイール ３０…研削砥石
３１…第二の研削手段 ３２…第二の研削送り手段
３３…ガイドレール ３４…ボールネジ
３５…パルスモータ ３６…支持板
３７…スピンドル ３８…モータ ３９…マウンタ
４０…研削ホイール ４１…研削砥石
４２…制御手段 ４３…加算手段
４４…第二の搬送手段 ４５…洗浄手段
４６…カセット載置領域 ４６ａ…カセット
１００…半導体ウェーハ １０１…支持基板
１０２…厚さ情報 １０３…被支持ウェーハ

Claims (8)

1. 支持基板に固定された半導体ウェーハを研削して所望の厚さに形成する研削装置であって、
   相互に厚さバラツキのある支持基板にそれぞれ固定された半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルに保持された半導体ウェーハを研削する研削手段と、
   該支持基板の厚さを個別に認識する厚さ認識手段と、
   該半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さを予め記憶する記憶手段と、
   該厚さ認識手段によって認識された支持基板の厚さと該記憶手段に記憶された該半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さとを加算して加算値を求める加算手段と、
   該半導体ウェーハの研削後の厚さと該支持基板の厚さとの合計値が該加算手段によって算出された該加算値と等しくなるように該研削手段を研削送りする制御手段と
   から少なくとも構成される研削装置。
2. 厚さ認識手段には、支持基板が有する厚さ情報を読み取る読み取り手段を備えた請求項１に記載の研削装置。
3. 相互に厚さバラツキのある支持基板にそれぞれ固定された半導体ウェーハを複数収容したカセットが載置されるカセット載置領域と、
   該カセット載置領域に載置されたカセットから該支持基板に固定された半導体ウェーハを個別に搬出すると共に、該支持基板に固定された研削後の半導体ウェーハをカセットに収容する搬出入手段と、
   該搬出入手段によって搬出された該支持基板に固定された半導体ウェーハが仮置きされ、該半導体ウェーハの位置合わせを行う仮受けテーブルと、
   該支持基板に固定された半導体ウェーハを該仮置きテーブルからチャックテーブルに搬送する搬送手段とを備え、
   厚さ認識手段は、該支持基板に固定された半導体ウェーハが該カセット載置領域から該チャックテーブルに至る移動経路に配設される請求項１または２に記載の研削装置。
4. 厚さ認識手段は仮受けテーブルに配設される請求項３に記載の研削装置。
5. 支持基板に半導体ウェーハを固定し、研削手段を用いて該支持基板に固定された半導体ウェーハを研削して所望の厚さに形成する半導体ウェーハの研削方法であって、
   該半導体ウェーハを研削する前に厚さ認識手段が相互に厚さバラツキがある該支持基板の厚さを個別に認識し、該認識した支持基板の厚さと半導体ウェーハの所望の仕上がり厚さとを加算手段において加算して加算値を求め、該支持基板の厚さと該支持基板に固定された半導体ウェーハの厚さとの合計値が該加算値と等しくなるまで研削手段を用いて研削を行う
   半導体ウェーハの研削方法。
6. 厚さ認識手段は、支持基板が有する厚さ情報を読み取って該支持基板の厚さを認識する請求項５に記載の半導体ウェーハの研削方法。
7. 厚さ情報は、支持基板の内部に形成されている請求項６に記載の半導体ウェーハの研削方法。
8. 支持基板は、ガラス、セラミックス、金属のいずれかによって形成される請求項５、６または７に記載の半導体ウェーハの研削方法。

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