JP4945184B2

JP4945184B2 - ウエーハの凹状加工方法

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Publication number: JP4945184B2
Application number: JP2006197066A
Authority: JP
Inventors: 功湯川
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2008028027A

Description

本発明は、薄く形成されても取り扱いが容易となるウエーハの凹状加工方法に関するものである。

複数のデバイスが形成されたウエーハはダイシング装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話機、パソコン等の各種電子機器に利用される。そして、電子機器の軽量化、小型化を可能にするために、ウエーハの厚みは１００μｍ〜５０μｍ程度に薄く研削されデバイスの軽量化、小型化が図られている。

ここで、ウエーハを薄く研削すると取り扱いが困難になることから、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削して薄く加工しデバイス領域を囲繞する外周余剰領域にリング状の補強部を残存させウエーハを凹状に加工する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特願２００６−０６９１１８等参照）。

特開平５−１２１３８４号公報

しかしながら、ウエーハを凹状に加工するために、チャックテーブルに保持されたウエーハの回転中心を通過するとともに形成すべきリング状の補強部の内側に研削砥石を位置付けて研削すると、徐々に形成されるリング状の補強部と研削砥石との間に研削屑が滞留することに起因して、リング状の補強部とデバイス領域との境界部にクラックを生じさせたり、円弧状の非研削部を残存させたり、研削砥石の外周端部が円弧状に磨耗したりするという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ウエーハを凹状に加工する際、徐々に形成されるリング状の補強部と研削砥石との間に研削屑が滞留することのないウエーハの凹状加工方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るウエーハの凹状加工方法は、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外周余剰領域とからなるウエーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削して前記外周余剰領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの凹状加工方法であって、ウエーハを保持する保持面を有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回転中心を通過し形成すべきリング状の補強部の内側に位置付けられる研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備える研削装置を用い、回転中心を頂点として僅かな傾斜を持った円錐形に形成された前記保持面に保持されたウエーハに対して前記研削ホイールの前記研削砥石を円錐形の頂点から底辺に向かう辺に平行に位置付けて円周方向の片側半分をウエーハに押圧接触させるとともに、ウエーハに押圧接触する片側半分の底辺側が頂点側に向かう方向に前記研削ホイールを回転させてウエーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削することを特徴とする。

また、本発明に係るウエーハの凹状加工方法は、上記発明において、前記チャックテーブルを前記研削ホイールの回転方向に対して逆らう方向に回転させることを特徴とする。

また、本発明に係るウエーハの凹状加工方法は、上記発明において、前記研削ホイールとして、外周側にウエーハ面から離れるに従って半径方向に退行するよう傾斜した傾斜面を有する前記研削砥石が配設された研削ホイールを用いることを特徴とする。

本発明に係るウエーハの凹状加工方法によれば、回転中心を頂点として僅かな傾斜を持った円錐形に形成されたチャックテーブルの保持面にウエーハを保持させ、研削ホイールの研削砥石を円錐の母線に平行に位置付けて円周方向の片側半分を押圧接触させてその底辺側が頂点側に向かう方向に研削ホイールを回転させてウエーハの裏面を研削させることで、徐々に形成されるリング状の補強部と研削砥石との間に存在する研削屑は研削ホイールの回転に伴い掃き出されるように円滑に排出されて滞留することがなくなり、よって、リング状の補強部とデバイス領域との境界部にクラックを生じさせたり、円弧状の非研削部を残存させたり、研削砥石の外周端部が円弧状に磨耗したりすることを防止できるという効果を奏する。

また、本発明に係るウエーハの凹状加工方法によれば、チャックテーブルを研削ホイールの回転方向に対して逆らう方向に回転させることにより、研削砥石によるウエーハの研削能力を向上させつつ徐々に形成されるリング状の補強部と研削砥石との間に存在する研削屑の掃き出し効果を維持させることができるという効果を奏する。

また、本発明に係るウエーハの凹状加工方法によれば、研削ホイールとして、外周側にウエーハ面から離れるに従って半径方向に退行するよう傾斜した傾斜面を有する構造の研削砥石が配設された研削ホイールを用いることにより、研削砥石に磨耗が生じた場合であっても、研削砥石の外周端部が円弧状に磨耗することがなく、研削砥石による凹状加工能力を維持させ、円弧状の非研削部を残存させることなく研削することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるウエーハの凹状加工方法について図面を参照して説明する。

まず、凹状加工する対象であるウエーハについて説明する。図１に示すウエーハＷの表面Ｗａは、デバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２とを有する。デバイス領域Ｗ１には、ストリートＳによって区画された複数のデバイスＤが形成され、このデバイス領域Ｗ１の外周側には、デバイスＤが形成されていない外周余剰領域Ｗ２が形成される。このデバイス領域Ｗ１は、外周余剰領域Ｗ２に囲繞されている。このウエーハＷの表面Ｗａは、ウエーハＷの裏面Ｗｂを凹状に研削するにあたり、図２に示すように、デバイスＤを保護するためにテープ等の保護部材１が貼着される。

その後、ウエーハＷの裏面Ｗｂのうちのデバイス領域Ｗ１に対応する部分、すなわち、デバイス領域１の裏側を研削して所望の厚さにする。この研削には、例えば図３に示す研削装置２を用いることができる。

図３は、本実施の形態の凹状加工方法を実施するための研削装置の一例を示す外観斜視図である。研削装置２は、ウエーハＷを保持する保持面３ａを有し回転可能なチャックテーブル３と、チャックテーブル３に保持されたウエーハＷの裏面Ｗｂを研削する研削砥石４が配設された研削ホイール５を回転可能に支持する研削手段６と、研削手段６を研削送りする研削送り手段７とを備える。

まず、チャックテーブル３は、図示しない駆動源に連結されて回転可能である。また、チャックテーブル３は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。ここで、ウエーハＷを図示しない吸引源による吸引力により吸引保持するチャックテーブル３の保持面３ａは、図４に示すように、回転中心Ｏを頂点として僅かな傾斜を持った円錐形に形成されている。本実施の形態では、例えば保持面３ａの半径を１００ｍｍ〜１５０ｍｍとした場合、頂点に対して底辺部分が１０μｍ〜２０μｍ程度低くなる僅かな傾斜を持たせている。このような円錐形の保持面３ａを有するチャックテーブル３は、図４に示すように、円錐形の頂点から底辺に向かう一つの辺（母線）が常に水平状態となって回転するように大きさの異なる図示しないベアリングによる３点支持機構等により全体的に傾けて回転可能に支持されている。また、チャックテーブル３は、保持面３ａの水平状態部分で回転方向に見た場合、回転方向前方より回転方向後方の方が高くなるように前下がり状態に傾けて支持されている。

また、研削手段６は、下端に複数個の研削砥石４が環状に分割配設された研削ホイール５と、ハウジング６１と、ハウジング６１の下端に回転自在に装着された研削ホイール５を支持するマウント６２と、マウント６２を支持し回転するスピンドル６３と、スピンドル６３を回転駆動するモータ６４と、ハウジング６１を装着した移動基台６５と、を備える。移動基台６５は、被案内レール６５１を有し、この被案内レール６５１をハウジング８の支持板９に設けられた案内レール９１に移動可能に嵌合することにより研削手段６が上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持される。

ここで、本実施の形態で用いる研削砥石４は、その回転軌跡の最外周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より大きくデバイス領域Ｗ１の直径より小さく、かつ、回転軌跡の最内周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より小さくなるように形成されている。また、本実施の形態で用いる研削ホイール５は、図５に示すように、外周側にウエーハＷ面から離れるに従って半径方向に退行するよう傾斜した傾斜面４ｃを有する研削砥石４を備えるものであり、全体的に下端側外周の回転軌跡の半径が上端側外周の回転軌跡の半径より大きくなる裾広がり形状とされている。

また、研削送り手段７は、研削手段６の移動基台６５を案内レール９１に沿って移動させることで研削ホイール５をＺ軸方向に研削送りするためのものである。研削送り手段７は、支持板９に案内レール９１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７１と、雄ねじロッド７１を回転駆動するためのパルスモータ７２と、移動基台６５に装着され雄ねじロッド７１と螺合する雌ねじブロック（図示せず）と、を備える。

このような研削装置２を用いてウエーハＷの裏面Ｗｂを研削する際、ウエーハＷは、保護部材１側がチャックテーブル３の保持面３ａによって吸引保持され、裏面Ｗｂが露出した状態となる。そして、チャックテーブル３が例えば３００ｒｐｍの回転速度で反時計方向に回転するとともに、研削ホイール５が例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転しながら、研削手段６が研削送り手段７の研削送りによって下降することによって、回転する研削砥石４がウエーハＷの裏面Ｗｂに押圧接触して研削が行われる。

このとき、研削砥石４を、ウエーハＷの裏面Ｗｂの回転中心を通過し形成すべきリング状の補強部の内側に位置付けることで、研削砥石４がウエーハＷの裏面Ｗｂの回転中心に常時接触するとともに外周余剰領域Ｗ２の裏面に接触しないように制御する。具体的には、図７に示すように、ウエーハＷの回転中心Ｗｏが、常に研削砥石４の回転軌跡の最外周４ａよりも内側でかつ回転軌跡の内周４ｂよりも外側に位置するようにして、研削砥石４を回転中心Ｗｏに常時接触させる。さらに、その回転軌跡の最外周４ａが外周余剰領域Ｗ２の裏面側に接触しないように制御する。

また、図４に示すように、円錐形に形成された保持面３ａに保持されたウエーハＷに対して研削砥石４を円錐形の頂点から底辺に向かう水平状態の辺（母線）に平行に位置付けて研削送り手段７による研削送りによりウエーハＷに押圧接触させる。このとき、保持面３ａの水平状態部分で回転方向に見た場合、回転方向前方より回転方向後方の方が高くなるようにチャックテーブル３が前下がり状態に傾けて支持されているので、研削砥石４は、図７中に斜線を施して示すように回転方向後方に位置する円周方向の片側半分がウエーハＷに押圧接触し、白抜きで示すように回転方向前方に位置する円周方向の残りの片側半分はウエーハＷから浮いた状態となる。そして、研削ホイール５を、ウエーハＷに押圧接触して研削機能を発揮する研削砥石４の円周方向の片側半分の底辺側が頂点側に向かう方向、図７の場合であれば時計方向に回転させて研削を行う。ここで、研削ホイール５の回転方向とチャックテーブル３（ウエーハＷ）の回転方向とは同一方向となるように設定してもよいが、本実施の形態では、チャックテーブル３（ウエーハＷ）の回転方向に逆らう方向に研削ホイール５を回転させる。

このような制御によって、ウエーハＷの裏面Ｗｂのうちデバイス領域Ｗ１に相当する領域のみが研削され、図８および図９に示すように、裏面Ｗｂに凹部Ｗ３が形成され、外周余剰領域Ｗ２に相当する部分には、研削前と同様の厚さを有するリング状の補強部Ｗ４が残存する。この際、ウエーハＷが回転しながら研削砥石４が常に回転中心Ｗｏに接触するとともに外周余剰領域Ｗ２の裏面に接触しないように制御されるため、チャックテーブル３を水平方向に往復移動させたりする必要なく、チャックテーブル３および研削砥石４を一定の位置で回転させるだけで、凹部Ｗ３およびリング状の補強部Ｗ４を形成することができる。この場合のリング状の補強部Ｗ４の厚さは例えば７００μｍであり、デバイス領域Ｗ１は厚さが例えば５０μｍ程度まで薄くなるように研削される。

上述したような研削動作において、研削動作の進行に伴い徐々に形成されるリング状の補強部Ｗ４と研削砥石４との間に研削屑が発生するが、本実施の形態では、研削砥石４はウエーハＷに押圧接触して研削機能を発揮する円周方向の片側半分の底辺側が頂点側に向かう方向に回転するので、徐々に形成されるリング状の補強部Ｗ４と研削砥石４との間に存在する研削屑は研削砥石４の回転に伴い掃き出されるように円滑に内周側に排出されて滞留することがなくなる。よって、強部Ｗ４と研削砥石４との間に滞留する切削屑に起因して、リング状の補強部Ｗ４とデバイス領域Ｗ１との境界部にクラックを生じさせたり、円弧状の非研削部を残存させたり、研削砥石の外周端部が円弧状に磨耗したりするという問題を回避することができる。特に、本実施の形態では、チャックテーブル３を研削ホイール５の回転方向に対して逆らう方向に回転させているので、研削砥石４によるウエーハＷの研削能力を向上させつつ徐々に形成されるリング状の補強部Ｗ４と研削砥石４との間に存在する研削屑の掃き出し効果を維持させることができる。

また、本実施の形態によれば、研削ホイール５として、外周側にウエーハＷ面から離れるに従って半径方向に退行するよう傾斜した傾斜面４ｃを有する構造の研削砥石４が配設された研削ホイールを用いているので、研削動作の進行に伴い研削砥石４の外周端部に磨耗が生じた場合であっても、傾斜面４ｃを有しない場合のように外周端部が円弧状に磨耗して以後の適正な研削を継続できないという不具合がなく、傾斜面４ｃによって常に外周端部の突出状態を維持して研削砥石４による凹部Ｗ３の加工能力を発揮させることができ、よって、円弧状の非研削部を残存させることなくウエーハＷを研削することができる。

加工対象のウエーハおよび保護部材を示す斜視図である。ウエーハの表面に保護部材が貼着された状態を示す斜視図である。本実施の形態の凹状加工方法を実施するための研削装置の一例を示す外観斜視図である。チャックテーブルおよび研削ホイールの位置付け関係を模式的に示す側面図である。研削砥石の形状例を示す側面図である。切削装置を用いてウエーハの凹部を形成する状態を示す斜視図である。研削砥石の回転軌跡並びに回転方向とウエーハとの位置関係を示す平面図的な説明図である。凹部およびリング状補強部が形成されたウエーハを裏面側からみた斜視図である。凹部およびリング状補強部が形成されたウエーハの断面図である。

符号の説明

２研削装置
３チャックテーブル
３ａ保持面
４研削砥石
４ｃ傾斜面
５研削ホイール
６研削手段
Ｄデバイス
Ｏ回転中心
Ｗウエーハ
Ｗ１デバイス領域
Ｗ２外周余剰領域
Ｗ４補強部
Ｗａ表面
Ｗｂ裏面
Ｗｏ回転中心

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外周余剰領域とからなるウエーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削して前記外周余剰領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するウエーハの凹状加工方法であって、
ウエーハを保持する保持面を有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回転中心を通過し形成すべきリング状の補強部の内側に位置付けられ、かつ外周側にウエーハ面から離れるに従って半径方向に退行するよう傾斜した傾斜面を有する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備える研削装置を用い、
回転中心を頂点として僅かな傾斜を持った円錐形に形成された前記保持面に保持されたウエーハに対して前記研削ホイールの前記研削砥石を円錐形の頂点から底辺に向かう辺に平行に位置付けて円周方向の片側半分をウエーハに押圧接触させるとともに、ウエーハに押圧接触する片側半分の底辺側が頂点側に向かう方向に前記研削ホイールを回転させてウエーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削することを特徴とするウエーハの凹状加工方法。
前記チャックテーブルを前記研削ホイールの回転方向に対して逆らう方向に回転させることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの凹状加工方法。