JP5122854B2

JP5122854B2 - デバイスの研削方法

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Publication number: JP5122854B2
Application number: JP2007105461A
Authority: JP
Inventors: 一馬関家
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: US7713106B2; JP2008263096A; US20080254715A1

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハに形成された複数のデバイスを分割した後、該デバイスの裏面を所定の厚さになるまで研削するデバイスの研削方法に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるウエーハの表面に格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域を分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスを製造している。なお、ウエーハは、一般に個々のチップに分割する前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。

一方、複数のデバイスが形成されたウエーハを個々のデバイスに分割する前に、各デバイスをテスターによって品質を検査して品質に対応した等級を付け、分割された個々のデバイスを等級毎に用途に応じて要求される厚みに研削する製造方法が実施されている。このように、ウエーハを個々のデバイスに分割した後にデバイスの裏面を研削して、デバイスを所定の厚みに形成するには、デバイスの厚みを直接計測することが困難である。

このような問題を解消するために、デバイスの仕上がり厚さより厚く、研削前のデバイスの厚さと略同じ厚さのリング状の被計測フレームを保護テープに貼着するとともに、保護テープにおけるリング状の被計測フレームに囲繞された領域に複数のデバイスを貼着して被計測フレームとデバイスを保護テープを介して一体化する。この保護テープを介して一体化された被計測フレームとデバイスを研削装置のチャックテーブルに保持し、リング状の被計測フレームの厚みを計測しつつ被計測フレームとデバイスを同時に研削する方法が下記特許文献１に開示されている。
特開２００１−３５１８９０号公報

而して、上記特許文献１に開示された研削方法においては、リング状の被計測フレームを製作する必要があり生産性に問題があるとともに、リング状の被計測フレームは消耗品となるため不経済である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、個々に分割されたデバイスを被計測フレーム等の消耗品を用いることなく所定の厚さに研削することができるデバイスの研削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、ウエーハが個々のデバイスに分割された複数のデバイスの表面を上面に貼着して支持した保護部材の下面を研削装置のチャックテーブル上に保持し、該チャックテーブルを回転しつつ該チャックテーブル上に該保護部材を介して保持された複数のデバイスの裏面を研削手段によって研削して複数のデバイスを所定の厚みに形成するデバイスの研削方法であって、
該チャックテーブル上に該保護部材を介して保持された複数のデバイスにおける所定のデバイスが回転する回転軌跡の直上に非接触式の厚み計測器の計測部を位置付け、該非接触式の厚み計測器によって回転する所定のデバイスが所定回転する毎に所定のデバイスの厚みを計測しつつ研削手段によって該複数のデバイスの裏面を研削し、該非接触式の厚み計測器によって計測された所定のデバイスの厚みが所定の厚みに達したとき、研削手段による研削を終了する、
ことを特徴とするデバイスの研削方法が提供される。

本発明によるデバイスの研削方法においては、非接触式の厚み計測器を用い個々に分割されチャックテーブル上に保護部材を介して保持されたウエーハが個々のデバイスに分割された複数のデバイスにおける所定のデバイスが所定回転する毎に所定のデバイスの厚みを直接計測しつつ研削手段によって複数のデバイスの裏面を研削することができるので、デバイスの厚みを間接的に計測するためのリング状の被計測フレームを製作する必要がないため、生産性が向上するとともに、デバイスの厚み精度が向上する。

以下、本発明によるデバイスの研削方法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、本発明によるデバイスの研削方法を実施するための研削装置１の斜視図が示されている。図１に示す研削装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に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、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３に研削手段としてのスピンドルユニット４が取り付けられる。

研削手段としてのスピンドルユニット４は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ４３とを具備している。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端(図１において下端)にホイールマウント４４が設けられている。そして、このホイールマウント４４の下面に研削ホイール5が取り付けられる。この研削ホイール5は、環状の砥石基台５１と、該砥石基台５１の下面に装着された研削砥石５２からなる複数のセグメントとによって構成されており、砥石基台５１が締結ネジ５３によってホイールマウント４４に装着される。上記サーボモータ４３は、後述する制御手段９によって制御される。

図示の研削装置１は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（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）に移動せしめる研削ユニット送り機構６を備えている。この研削ユニット送り機構６は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド６１を具備している。この雄ねじロッド６１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材６２および６３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材６２には雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６４が配設されており、このパルスモータ６４の出力軸が雄ねじロッド６１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴（図示していない）が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド６１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ６４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ６４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。なお、パルスモータ６４は、後述する制御手段９によって制御される。

上記ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構７が配設されている。チャックテーブル機構７は、チャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１の周囲を覆うカバー部材７２と、該カバー部材７２の前後に配設された蛇腹手段７３および７４を具備している。チャックテーブル７１は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハ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ように構成されている。また、チャックテーブル７１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域７０aと上記スピンドルユニット４を構成する研削ホイール5と対向する研削域７０bとの間で移動せしめられる。蛇腹手段７３および７４はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段７３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材７２の前端面に固定されている。蛇腹手段７４の前端はカバー部材７２の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル７１が矢印７１ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段７３が伸張されて蛇腹手段７４が収縮され、チャックテーブル７１が矢印７１ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段７３が収縮されて蛇腹手段７４が伸張せしめられる。

図示の研削装置１は、上記カバー部材７２に配設されチャックテーブル７１に保持された後述するデバイスの厚みを測定する非接触式の厚み計測器８を具備している。この非接触式の厚み計測器８は、例えば本出願人によって特許出願された特開２００６−３８７４４号公報に開示された厚み計測器を用いることができる。

非接触式の厚み計測器８について、図２を参照して説明する。
図２に示す非接触式の厚み計測器８は、上記カバー部材７２に配設された筒状の計測ケース８１を具備している、この筒状の計測ケース８１は、垂直に立設され下端に開口８１１aを備えた支持部８１１と、支持部８１１の上端から水平の伸びる該水平部８１２と、該水平部８１２の端部から下方に延び下端に開口８１３aを備えた計測部８１３とからなっており、支持部８１１が上記カバー部材７２に回動可能に支持されている。なお、支持部８１１は、図示しない回動駆動手段によって回動せしめられるように構成されている。従って、筒状の計測ケース８１は、図示しない回動駆動手段によって支持部８１１を回動することにより、計測部８１３が支持部８１１を中心として揺動せしめられる。

上記筒状の計測ケース８１の計測部８１３には、超音波送信器８２と反射波受信器８３が配設されている。超音波送信器８２は、超音波伝播手段８４を介して超音波発振手段８５に接続されている。また、反射波受信器８３は、超音波伝播手段８６を介して反射波受信手段８７に接続されている。この反射波受信手段８７は、受信信号を制御手段９に送る。図示の実施形態における非接触式の厚み計測器８は、筒状の計測ケース８１の計測部８１３に流体を供給する流体供給手段８８を具備している。この流体供給手段８８は、例えば純水を送給する純水送給手段８８１と、該純水送給手段８８１と上記支持部８１１の開口８１１aとを接続する配管８８２に配設された電磁開閉弁８８３とからなっている。上記制御手段９は、超音波送信器８２や電磁開閉弁８８３を制御するとともに、反射波受信手段８７からの受信信号に基いて上記研削手段としてのスピンドルユニット４のパルスモータ６４やサーボモータ４３等を制御する。

図示の研削装置１は以上のように構成されており、以下、上記研削装置１を用いて複数のデバイスを研削する研削方法について説明する。
図３には、複数のデバイス１０が保護部材１１の表面に貼着された斜視図が示されている。このデバイス１０は、例えば厚みが７００μmのシリコンウエーハの表面に形成された複数のデバイスを切断することによって製作され、テスターによって品質検査された結果同一の等級に選定されたものである。このような複数のデバイス１０は、回路等が形成された表面を保護部材１１の上面に貼着する（デバイス支持工程）。従って、複数のデバイス１０は、裏面１０１が上側となる。

上述したように保護部材１１の上面に貼着された複数のデバイス１０は、図１に示すように研磨装置１の被加工物載置域７０aに位置付けられているチャックテーブル８１上に保護部材１１の下面を載置する。従って、保護部材１１の上面に貼着された複数のデバイス１０は、裏面１０１が上側となる。このようにしてチャックテーブル７１上に載置された複数のデバイス１０は、は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル７１上に保護部材１１を介して吸引保持される（デバイス保持工程）。チャックテーブル７１上に複数のデバイス１０を吸引保持したならば、制御手段９は図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル７１を矢印７１ａで示す方向に移動し研削域７０bに位置付け、更に研削ホイール5の複数の研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル７１の回転中心を通過するように位置付ける。そして、制御手段９は図４に示すように、図示しない回動駆動手段を作動し非接触式の厚み計測器８の筒状の計測ケース８１を構成する支持部８１１を回動して、計測部８１３をチャックテーブル７１上に保護部材１１を介して保持された複数のデバイス１０における所定のデバイス１０aが回転する所定の回転軌跡の直上に位置付ける（計測位置設定工程）。

このように研削ホイール5とチャックテーブル７１に保持された複数のデバイス１０が所定の位置関係にセットされ、非接触式の厚み計測器８の筒状の計測ケース８１を構成する計測部８１３を計測位置に位置付けたならば、制御手段９は図示しない回転駆動手段を駆動してチャックテーブル７１を図４において矢印Aで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、上記サーボモータ４３を駆動して研削ホイール5を矢印Bで示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、制御手段９は、研削ユニット送り機構６のパルスモータ６４を正転駆動し研削ホイール5を下降（研削送り）して複数の研削砥石５２を複数のデバイス１０の上面である裏面１０１（被研削面）に所定の圧力で押圧する。この結果、複数のデバイス１０の裏面１０１（被研削面）は研削される（研削工程）。

上記研削工程においては、非接触式の厚み計測器８によって所定の回転軌跡に沿って回転する所定のデバイス１０aの厚みを計測している。以下、デバイス１０aの厚み計測工程について、説明する。
複数のデバイス１０を保持したチャックテーブル７１は、上述したように３００rpmの回転速度で回転しているので、１秒間に５回転することになる。従って、所定の回転軌跡に沿って回転する所定のデバイス１０aは、１秒間に５回非接触式の非接触式の厚み計測器８の筒状の計測ケース８１を構成する計測部８１３の直下を通過することになる。そこで、制御手段９は、非接触式の厚み計測器８を構成する超音波発振手段８５および反射波受信手段８７を作動し、超音波発振手段８５から１秒間に１回パルス超音波を発振する。従って、制御手段９は、チャックテーブル７１が５回転する毎に１回反射波受信手段８７によって受信した受信信号を読み込むことになる。

ここで、非接触式の厚み計測器８によるデバイス１０aの厚みの計測手順について説明する。非接触式の厚み計測器８によってデバイス１０aの厚みの計測する際には、制御手段９は電磁開閉弁８８３を附勢(ON)して該電磁開閉弁８８３を開路する。この結果、純水送給手段８８１から送給された純水が配管８８２を介して筒状の計測ケース８１に供給される。筒状の計測ケース８１に供給された純水は、図５に示すように計測部８１３の開口８１３aからチャックテーブル８１に保持された複数のデバイス１０上に流出し、デバイス１０の上面（裏面１０１）と開口８１３aとの間で流体膜８８４が形成されるとともに、計測部８１３の下部（超音波送波器８２の送波部と反射波受波器８３の受波部が位置する下部）を満たす。次に、制御手段９は、非接触式の厚み計測器８を構成する超音波発振手段８５および反射波受信手段８７を作動する。この結果、超音波送信器８２から周波数が例えば３０ＭＨｚ程度のパルス超音波８２０が発振される。超音波送信器８２から発振された超音波８２０は、デバイス１０の上面（裏面１０１）とデバイス１０の下面（表面）で反射する。このようにデバイス１０の上面（裏面１０１）で反射した第１の反射波８２１とデバイス１０の下面（表面）で反射した第２の反射波８２２は、反射波受信器８３によって受信され、超音波伝播手段８６を介して反射波受信手段８７に伝播される。このようにして第１の反射波８２１と第２の反射波８２２を受信した反射波受信手段８７は、受信信号を制御手段９に送る。なお、超音波送信器８２の送波部と反射波受信器８３の受波部とデバイス１０との間には流体（純水）が満たされているので、超音波の伝播が良好となる。

制御手段９は、反射波受信手段８７から送られた受信信号の基いて、デバイス１０の厚みを演算する。即ち、超音波送信器８２から超音波が発振されてからデバイス１０の上面（裏面１０１）で反射した第１の反射波８２１が反射波受信手段８７で受信するまでの時間と、超音波発振手段８５からパルス超音波が発振されてからデバイス１０の下面（表面）で反射した第２の反射波８２２が反射波受信手段８７で受信するまでの時間との差を求めることにより、デバイス１０の厚みを求めることができる。更に具体的に説明すると、超音波発振手段８５からパルス超音波が発振されてからデバイス１０の上面（裏面１０１）で反射した第１の反射波８２１が反射波受信手段８７で受信するまでの時間をT1、超音波発振手段８５からパルス超音波が発振されてからデバイス１０の下面（表面）で反射した第２の反射波８２２が反射波受信手段８７で受信するまでの時間をT2、デバイス１０の内部における音速をV、超音波８２０の入射角および反射角をθとすると、デバイス１０の厚みWは、W＝V×(T2−T1)×cosθ÷２で求めることができる。

以上のようにして非接触式の厚み計測器８によってデバイス１０の厚みWを計測しつつ上記研削工程を実施し、非接触式の厚み計測器８によって計測されたデバイス１０の厚みWが設定された値（例えば、３００μm）なったとき、制御手段９は研削ユニット送り機構６のパルスモータ６４を逆転駆動し研削ホイール5を上昇せしめる。この結果、研削ホイール5による研削作用は終了する。

以上のように、本発明によるデバイスの研削方法においては、非接触式の厚み計測器８を用いるので個々に分割されたデバイス１０の厚みを直接計測しつつ研削手段によって複数のデバイス１０の裏面を研削することができるので、デバイス１０の厚みを間接的に計測するためのリング状の被計測フレームを製作する必要がないため、生産性が向上するとともに、デバイスの厚み精度が向上する。

以上、本発明を図示の実施形態に基いて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、図示の実施形態においては、非接触式の厚み計測器として超音波を使用した厚み計測器を使用した例を示したが、レーザー光線を用いた非接触式の厚み計測器を使用してもよい。

本発明によるデバイスの研削方法を実施するための研削装置の斜視図。図１に示す研削装置に装備される非接触式の厚み計測器の構成ブロック図。複数のデバイスが保護部材の表面に貼着された状態を示す斜視図図１に示す研削装置のチャックテーブルに保持された複数のデバイスと研削ホイールとの関係を示す説明図。図１に示す研削装置に装備される非接触式の厚み計測器の計測部を拡大して示す断面図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：サーボモータ
４４：ホイールマウント
５：研削ホイール
５１：砥石基台
５２：研削砥石
６：研削ユニット送り機構
６４：パルスモータ
７：チャックテーブル機構
７１：チャックテーブル
８：非接触式の厚み計測器
８１：筒状の計測ケース
８２：超音波送波器
８３：反射波受波器
８５：超音波発振手段
８７：反射波受信手段
８８：流体供給手段
９：制御手段
１０：デバイス
１１：保護部材

Claims

ウエーハが個々のデバイスに分割された複数のデバイスの表面を上面に貼着して支持した保護部材の下面を研削装置のチャックテーブル上に保持し、該チャックテーブルを回転しつつ該チャックテーブル上に該保護部材を介して保持された複数のデバイスの裏面を研削手段によって研削して複数のデバイスを所定の厚みに形成するデバイスの研削方法であって、
該チャックテーブル上に該保護部材を介して保持された複数のデバイスにおける所定のデバイスが回転する回転軌跡の直上に非接触式の厚み計測器の計測部を位置付け、該非接触式の厚み計測器によって回転する所定のデバイスが所定回転する毎に所定のデバイスの厚みを計測しつつ研削手段によって該複数のデバイスの裏面を研削し、該非接触式の厚み計測器によって計測された所定のデバイスの厚みが所定の厚みに達したとき、研削手段による研削を終了する、
ことを特徴とするデバイスの研削方法。