JP4833629B2

JP4833629B2 - ウエーハの加工方法および研削装置

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Publication number: JP4833629B2
Application number: JP2005290114A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-10-03
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-10-03
Also published as: JP2007103582A

Description

本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を加工する加工方法および研削装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物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被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。（例えば、特許文献１参照。）
特開平７−１０６２８４号公報

上述したように分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削またはエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するためにウエーハの厚さを５０μm以下に形成することが要求されている。
しかるに、ウエーハの厚さを５０μm以下に形成すると破損し易くなり、ウエーハの搬送等の取り扱いが困難になるという問題がある。

上述した問題を解消するために本出願人は、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周部を残存させて環状の補強部を形成することにより、薄くなったウエーハの搬送等の取り扱いを容易にしたウエーハの加工方法を特願２００５−１６５３９５号として提案した。

而して、ウエーハの裏面を上述したように研削加工すると、環状の補強部の内周が垂直に形成されるので、環状の補強部の内周上縁が直角となるため、亀裂が発生しやすく破損しやすいという問題がある。また、環状の補強部の内周とデバイスが形成された裏面が直角となるので、この直角となる隅部に応力が集中して破損しやすいという問題もある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成しても剛性を維持し、かつ応力集中による破損を防止することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に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余剰領域とを備えたウエーハの裏面を上側にしてチャックテーブルの保持面に保持し、外径がウエーハの該デバイス領域と該余剰領域との境界線の直径より小さく該境界線の半径より大きい寸法に設定された研削砥石を用いてウエーハの裏面を加工する加工方法であって、
該研削砥石の外周縁をウエーハの該境界線より僅かに外周側に位置付け、該チャックテーブルを回転しつつ該研削砥石を回転するとともに、該研削砥石を下降しつつウエーハの中心方向に僅かに移動せしめ、該研削砥石の外周縁が該境界線に達したら、該研削砥石の中心方向への移動を停止して該研削砥石を下降せしめ、所定量下降したら該研削砥石の中心方向へ僅かに移動せしめる、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

また、本発明によれば、表面に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余剰領域とを備えたウエーハの裏面を上側にしてチャックテーブルの保持面に保持し、外径がウエーハの該デバイス領域と該余剰領域との境界線の直径より小さく該境界線の半径より大きい寸法に設定され外周面と研削面である下面との接続部に曲面が形成された研削砥石を用いてウエーハの裏面を加工する加工方法であって、
該研削砥石の外周縁をウエーハの該境界線より僅かに外周側に位置付け、該チャックテーブルを回転しつつ該研削砥石を回転するとともに、該環状の研削砥石を下降しつつウエーハの中心方向に僅かに移動せしめ、該研削砥石の外周縁が該境界線に達したら、該環状の研削砥石の中心方向への移動を停止して該研削砥石を所定量下降せしめる、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

本発明によれば、ウエーハの裏面におけるデバイス領域と対応する領域を研削して環状の補強部を形成する際に、環状の補強部の内周上縁と環状の補強部の内周下端部に曲面を形成することができる。従って、環状の補強部の内周上縁および環状の補強部の内周下端部に応力集中することがなく、ウエーハの裏面に形成された環状の補強部の内周上縁および環状の補強部の内周下端部からの破損を防止できる。

以下、本発明によるウエーハの加工方法およびウエーハの加工方法に用いる粘着テープの好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図１には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚さが７００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数のストリート１０１が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス１０２が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、デバイス１０２が形成されているデバイス領域１０４と、該デバイス領域１０４を囲繞する余剰領域１０５を備えている。

上記のように構成された半導体ウエーハ１０の表面１０ａには、図２に示すように保護部材１１を貼着する（保護部材貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０の裏面１０bが露出する形態となる。

保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおけるデバイス領域１０４に対応する領域を研削してデバイス領域１０４の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ１０の裏面１０bにおける余剰領域１０５に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程を実施する。この補強部形成工程は、図３に示す研削装置によって実施する。

図３に示す研削装置２は、略直方体状の装置ハウジング２０を具備している。装置ハウジング２０の図３において右上端には、静止支持板２１が立設されている。この静止支持板２１の内側面には、上下方向に延びる１対の案内レール２２、２２が設けられている。一対の案内レール２２、２２には研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

研削ユニット３は、ユニットハウジング３１と、該ユニットハウジング３１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント３２に締結ボルト３３４によって締結され装着された研削ホイール３３と、該ユニットハウジング３１の上端に装着されホイールマウント３２を矢印３２aで示す方向に回転せしめる電動モータ３４と、ユニットハウジング３１を装着した取り付け部材３５と、該取り付け部材３５が取付けられた移動基台３６を具備している。研削ホイール３３は、図４に示すように円板状の基台３３１と、該基台３３１の下面に装着された環状の研削砥石３３２とからなっており、基台３３１が複数の締結ボルト３３４によってホイールマウント３２に取付けられている。環状の研削砥石３３２は図示の実施形態においては複数の砥石セグメント３３３からなり、この複数の砥石セグメント３３３が基台３３１の下面に環状に配設されている。なお、環状の研削砥石３３２を形成する複数の砥石セグメント３３３の外周面と研削面である下面との接続部は、曲率半径が２０μm以上の曲面３３３aに形成されている。

上記移動基台３６には一対の被案内溝３６１、３６１が設けられており、この一対の被案内溝３６１、３６１を上記静止支持板２１に設けられた一対の案内レール２２、２２に嵌合することにより、研削ユニット３が上下方向に移動可能に支持される。また、上記取り付け部材３５には水平に延びる一対の案内レール３５１、３５１が設けられており、ユニットハウジング３１には一対の案内レール３５１、３５１と嵌合する一対の被案内溝３１１、３１１が形成されている。この一対の被案内溝３１１、３１１を一対の案内レール３５１、３５１に嵌合することにより、ユニットハウジング３１は取り付け部材３５に水平方向に移動可能に支持される。

図示の実施形態における研削ユニット３は、上記移動基台３６を一対の案内レール２２、２２に沿って移動させ研削ホイール３３を後述するチャックテーブルの保持面に垂直な方向に移動せしめる垂直移動手段３７を具備している。垂直移動手段３７は、上記静止支持板２１に一対の案内レール２２、２２と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３７１と、該雄ねじロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２と、上記移動基台３６に装着され雄ねじロッド３７１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ３７２によって雄ねじロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、研削ユニット３を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

また、図示の実施形態における研削ユニット３は、ユニットハウジング３１を後述するチャックテーブルの保持面に対して平行に移動せしめる水平移動手段３８を具備している。水平移動手段３８は、上記取り付け部材３５に設けられた一対の案内レール３５１、３５１と平行に水平方向に配設されユニットハウジング３１に形成された雌ネジ穴３１２と螺合する雄ねじロッド３８１と、該雄ねじロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２とからなっており、パルスモータ３８２によって雄ねじロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、研削ユニット３を水平方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して平行な方向）に移動せしめる。

図示の実施形態における研削装置は、上記静止支持板２１の前側において装置ハウジング２０の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４を具備している。このターンテーブル４は、比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４ａで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル４には、図示の実施形態の場合それぞれ１８０度の位相角をもって２個のチャックテーブル５が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル５は、円盤状の基台５１とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック５２とからなっており、吸着保持チャック５２上（保持面）に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル５は、図３に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印５aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル４に配設された２個のチャックテーブル５は、ターンテーブル４が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出域Ａ、研削加工域Ｂおよび被加工物搬入・搬出域Ａに順次移動せしめられる。

上述した研削装置２を用いて補強部形成工程を実施するには、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル５の上面（保持面）に図示しない搬送手段によって上記半導体ウエーハ１０の保護部材１１を載置し、半導体ウエーハ１０をチャックテーブ５上に吸引保持する。次に、ターンテーブル４を図示しない回転駆動機構によって矢印４ａで示す方向に１８０度回動せしめて、半導体ウエーハ１０を載置したチャックテーブル５を研削加工域Ｂに位置付ける。ここで、チャックテーブル５に保持された半導体ウエーハ１０と研削ホイール３３を構成する環状の研削砥石３３２の関係について、図５を参照して説明する。チャックテーブル５の回転中心P1と環状の研削砥石３３２の回転中心P2は偏芯しており、環状の研削砥石３３２の外径は、半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４と余剰領域１０５との境界線１０６の直径より小さく境界線１０６の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石３３２がチャックテーブル５の回転中心P1（半導体ウエーハ１０の中心）を通過するようになっている。

次に、図３および図５に示すようにチャックテーブル５を矢印５aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石３３２を矢印３２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめるとともに、垂直移動手段３７を作動して研削ホイール３３即ち研削砥石３３２を半導体ウエーハ１０の裏面に接触させる。そして、研削ホイール３３即ち研削砥石３３２を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ１０の裏面には、図６に示すようにデバイス領域１０４に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば３０μm）の円形状の凹部１０４bに形成されるとともに、余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bに形成される。このように補強部形成工程が実施され裏面に環状の補強部１０５bが形成された半導体ウエーハ１０は、環状の補強部１０５bの内周上縁が直角となるため、亀裂が発生しやすく破損しやすいという問題がある。この問題を解消するために、本発明においては環状の補強部１０５bの内周上端縁に面取り加工を施し曲面を形成する面取り加工工程を実施する。

面取り加工工程は、上記研削装置２の垂直移動手段３７を作動して、図７の(a)に示すように研削砥石３３２の外周縁を環状の補強部１０５bの内周上縁より僅かに外周側に位置付ける。次に、チャックテーブル５を矢印５aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、環状の研削砥石３３２を矢印３２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転せしめる。そして、垂直移動手段３７を作動して研削ユニット３即ち環状の研削砥石３３２を矢印Z1で示す方向に下降しつつ、水平移動手段３８を作動して研削ホイール３３即ち環状の研削砥石３３２を矢印Y1で示す方向に移動せしめる。この結果、環状の補強部１０５bの内周上縁には、図７の(b)に示すように面取り加工が施され曲面１０７が形成される。この面取り加工された曲面１０７のは、曲率半径が２０μm以上であることが望ましい。このように、環状の補強部１０５bの内周上縁には曲率半径が２０μm以上の曲面１０７が形成されるので、環状の補強部１０５bの内周上縁に応力集中することがない。

なお、上述した補強部形成工程を実施した環状の研削砥石３３２を形成する複数の砥石セグメント３３３は外周面と研削面である下面との接続部が曲率半径が２０μm以上の曲面に形成されているので、環状の補強部１０５bの内周下端部、即ち補強部１０５bの内周と円形状の凹部１０４bの底面との接続部は曲率半径が２０μm以上の凹曲面１０８に形成される（凹曲面加工工程）。従って、上述した補強部形成工程を実施する際に凹曲面加工工程を実施することができる。このように、環状の補強部１０５bの内周下端部には曲率半径が２０μm以上の曲面１０８が形成されるので、環状の補強部１０５bの内周下端部に応力集中することがない。

次に、本発明による加工方法の他の実施形態について、図８を参照して説明する。
上述した補強部形成工程を実施する際に、図８(a)に示すように環状の研削砥石３３２の外周縁を半導体ウエーハ１０のデバイス領域１０４と余剰領域１０５の境界線１０６より僅かに外周側に位置付ける。次に、チャックテーブル５を矢印５aで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ環状の研削砥石３３２を矢印３２aで示す方向に６０００ｒｐｍで回転するとともに、垂直移動手段３７を作動して研削ホイール３３即ち環状の研削砥石３３２を矢印Z1で示す方向に下降しつつ水平移動手段３８を作動して研削ホイール３３即ち環状の研削砥石３３２を矢印Y1で示す方向（半導体ウエーハ１０の中心方向）に移動せしめ曲面１０７を形成する。そして、環状の研削砥石３３２の外周縁が境界線１０６に達したら、水平移動手段３８の作動を停止して垂直移動手段３７の作動により所定量研削送りする。この結果、図８の(b)に示すように半導体ウエーハ１０の裏面にはデバイス領域１０４に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば３０μm）の円形状の凹部１０４bに形成されるとともに、余剰領域１０５に対応する領域が残存されて環状の補強部１０５bに形成される。そして、環状の補強部１０５bの内周上縁には面取り加工された曲面１０７が形成されるとともに、環状の補強部１０５bの内周下端部には凹曲面１０８が形成される。このように、この実施形態においては、補強部形成工程を実施する際に、面取り加工工程と凹曲面加工工程も実施される。
なお、環状の研削砥石３３２を形成する複数の砥石セグメント３３３の外周面と研削面である下面との接続部に曲面が形成されていない場合には、上述した補強部形成工程を実施した後、水平移動手段３８の作動を停止して垂直移動手段３７の作動により所定量研削送り、デバイス領域１０４の厚さが例えば６０mに達するまで研削したら、水平移動手段３８を作動して研削ホイール３３即ち環状の研削砥石３３２を矢印Y1で示す方向に（半導体ウエーハ１０の中心方向）移動することにより、環状の補強部１０５bの内周下端部に凹曲面１０８を形成することができる。

本発明によるウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハの斜視図図１に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。本発明によるウエーハの加工方法を実施するための研削装置の斜視図。図３に示す研削装置に装備される研削ホイールの正面図。本発明によるウエーハの加工方法における補強部形成工程の説明図。図５に示す補強部形成工程が実施された半導体ウエーハの断面図。本発明によるウエーハの加工方法における凹曲面加工工程の説明図。本発明によるウエーハの加工方法における補強部形成工程の他の実施形態を示す説明図。

符号の説明

２：研削装置
２０：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：ユニットハウジング
３２：ホイールマウント
３３：研削ホイール
３３２：環状の研削砥石
３３３：砥石セグメント
３４：電動モータ
３６：移動基台
３７：垂直移動手段
３８：水平移動手段
４：ターンテーブル
５：チャックテーブル
１０：半導体ウエーハ
１０１：ストリート
１０２：デバイス
１０４：デバイス領域
１０５：余剰領域
１０４b：円形状の凹部
１０５b：環状の補強部

Claims

表面に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余剰領域とを備えたウエーハの裏面を上側にしてチャックテーブルの保持面に保持し、外径がウエーハの該デバイス領域と該余剰領域との境界線の直径より小さく該境界線の半径より大きい寸法に設定された研削砥石を用いてウエーハの裏面を加工する加工方法であって、
該研削砥石の外周縁をウエーハの該境界線より僅かに外周側に位置付け、該チャックテーブルを回転しつつ該研削砥石を回転するとともに、該研削砥石を下降しつつウエーハの中心方向に僅かに移動せしめ、該研削砥石の外周縁が該境界線に達したら、該研削砥石の中心方向への移動を停止して該研削砥石を下降せしめ、所定量下降したら該研削砥石の中心方向へ僅かに移動せしめる、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
表面に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余剰領域とを備えたウエーハの裏面を上側にしてチャックテーブルの保持面に保持し、外径がウエーハの該デバイス領域と該余剰領域との境界線の直径より小さく該境界線の半径より大きい寸法に設定され外周面と研削面である下面との接続部に曲面が形成された研削砥石を用いてウエーハの裏面を加工する加工方法であって、
該研削砥石の外周縁をウエーハの該境界線より僅かに外周側に位置付け、該チャックテーブルを回転しつつ該研削砥石を回転するとともに、該環状の研削砥石を下降しつつウエーハの中心方向に僅かに移動せしめ、該研削砥石の外周縁が該境界線に達したら、該環状の研削砥石の中心方向への移動を停止して該研削砥石を所定量下降せしめる、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。