JP6012239B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの外周部分に添ってウェーハを加工する方法に関する。

従来、表面に半導体素子が形成された半導体ウェーハの厚さを薄くするために、グラインダーなどを用いて半導体ウェーハの裏面全体を平面研削する裏面研削が行われている。近年では、ＩＣなどの半導体チップの小型化・薄型化に伴い、半導体ウェーハを研削して２０〜３００ｕｍ程度の極薄に加工することが求められている。

このような半導体ウェーハの製造においては、半導体製造装置の各製造工程間で半導体ウェーハを移載、搬送する際に、他部材との接触等が原因で、半導体ウェーハの外周部分に割れが生じる恐れがある。このため、半導体ウェーハの外周部分には面取り加工を施すことが一般的に行われている。この面取り加工により、半導体ウェーハの外周部分は、例えば丸い形状（Ｒ形状）とされる。

しかし、面取り加工された半導体ウェーハの裏面を研削し、薄化を行うと、裏面側の外周部分がＲ形状から徐々に鋭角形状に変化することになる。このような外周部分の鋭角化は半導体ウェーハが薄くなるにつれより顕著になる。

さらに、半導体ウェーハが薄くなると基板（ウェーハ）自体の抗折強度も極端に低下してしまうため、外周部分の鋭角形状の箇所に裏面研削中のストレスや後処理工程での衝撃がわずかに加わっただけでも簡単にチッビングが発生し、チッビングが起点となって半導体ウェーハが割れやすくなってしまうという問題があった。

このような問題に鑑み、特許文献１では、裏面研削を行う前に、予め半導体ウェーハの外周部分を切削ブレードによって垂直切断あるいは裏面から表面側にかけて外側に傾斜するよう傾斜切断しておく方法が提案されている。

このような方法によれば、裏面研削によって半導体ウェーハが薄くなっても、裏面のエッジ角αを少なくとも９０度以上にして、外周部分が鋭角化することを防止できることとされる。さらに、外周部分の研削時のストレスによって裏面側の外周部分にチッビング等が生じる不具合の解決が図られることとされる。

特開２００３−２７３０５３号公報

特許文献１のように半導体ウェーハの外周部分に沿う様に切削加工を行う場合には、外周部分に沿った円形の加工がデバイスが形成される側の面になされるため、切削屑などの異物がデバイスに付着するといったコンタミネーションの発生は極力防がれることが好ましい。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外周部分に沿う様に切削加工を行うウェーハの加工方法において、切削屑などの異物がデバイスに付着する不具合を解決するための加工方法を提供することである。

本発明によると、ウェーハを保持する回転可能なチャックテーブルと、スピンドルハウジングに収容されスピンドルの先端に切削ブレードを装着しチャックテーブルに保持されたウェーハを切削加工する加工手段と、チャックテーブルに保持されたウェーハの上面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備えた加工装置において、ウェーハの外周部分に切削ブレードを切り込ませつつウェーハを回転させることでウェーハの外周部分に沿ってウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、ウェーハをチャックテーブルで保持する保持ステップと、洗浄液供給手段から洗浄液をウェーハ上面に向かって供給しながら、スピンドルハウジングがウェーハの中心上を通ることによってスピンドルの先端に対応する領域を除くウェーハの直径の一部を覆った状態でスピンドル先端の切削ブレードをウェーハの外周部分に位置づけ、裏面に至らない程度にウェーハに切り込ませつつ、ウェーハを回転させてウェーハの外周部分に沿ってウェーハを加工する加工ステップと、からなり、加工ステップでは、洗浄液供給手段からの洗浄液は、回転する切削ブレードによって洗浄液が吹き飛ばされる方向で、スピンドルハウジングより上流側から、ウェーハの上面を覆うように幅を持って供給され、スピンドルハウジングの下面とウェーハとの隙間を、洗浄液の一部をせき止めることができる寸法にすることで、スピンドルハウジングによってせき止められた洗浄液を切削ブレードの加工点付近へと流入させて、加工によって発生する切削屑がウェーハに付着することを抑制するウェーハの加工方法が提供される。

本発明によれば、ウェーハの上方においてスピンドルハウジングを横断させるように加工が行われるため、回転する切削ブレードによって洗浄液が吹き飛ばされる方向にむけて洗浄液を供給するウオーターカーテンからの洗浄液が、スピンドルハウジングによってせき止められて流れが変わり、その洗浄液が加工点に供給されるため、より多くの流れを伴った水が加工点に流入し、切削屑などの異物が流されてウェーハに付着し難くすることができる（コンタミネーションの発生を抑えられる）。

切削ユニットの一実施形態について示す斜視図である。 加工ステップの実施形態について説明する平面図である。 加工ステップの実施形態について説明する正面図である。 加工ステップの実施形態について説明する側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるウェーハの加工方法を実施するのに適した切削ユニット２の構造について示す斜視図である。

図１において、チャックテーブル３０の上面には、被加工物であるウェーハ１１が吸着保持されており、ウェーハ１１が切削ユニット２の切削ブレード４によって切削加工される。チャックテーブル３０は、図示せぬ回転駆動機構において矢印Ｂ方向に回転可能に構成される。

切削ブレード４は、サーボモータによって回転駆動されるスピンドル（不図示）の先端部に固定されており、切削ブレード４は図において矢印Ａ方向に高速回転されるようになっている。切削ブレード４は、例えばレジンやメタルブレードにて構成され、ダイヤモンド砥粒をレジンやメタル等のボンド材で結合した切刃をその外周部に有して構成される。切削ブレード４が先端に固定されるスピンドルは、筒状のスピンドルハウジング１４の中に収められている。

切削ブレード４の上部は、ブレードカバー１８に囲まれてカバーされる一方、切削ブレード４の下部はブレードカバー１８の下側の開放部から下方へ突出し、ウェーハ１１への切り込みがなされるようになっている。

切削ブレード４の回転軸方向の両側の位置には、切削ブレード４の側面に対向させるように、切削ブレード４に対して切削液（例えば、純水）を噴射させるための切削液ノズル２２（図４も参照）が配設されている。各切削液ノズル２２には、それぞれパイプ２０（図１）を介して図示せぬ切削液供給源から切削液が供給される。

チャックテーブル３０の上方となる位置には、スピンドルハウジング１４の長手方向に沿う様にして、ウェーハ１１の表面の洗浄のための洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル（洗浄液供給手段）１６が設けられている。洗浄液供給ノズル１６には、図示せぬ洗浄液供給源から洗浄液（例えば、純水）が供給される。なお、この洗浄液は、切削液と同じものであってもよい。

洗浄液供給ノズル１６は、本実施例では、パイプ状の部材の長手方向に複数の噴射口を配列した構成とし、各噴射口か噴射される洗浄液がウェーハ１１上を流れることによって、ウェーハ１１上の切削屑などの異物が洗い流されるようになっている。

図２は、切削ユニット２と洗浄液供給ノズル１６の位置関係を示す平面図であり、図３は、切削ユニット２と洗浄液供給ノズル１６の位置関係を示す側面図である。

図２及び図３に示すように、チャックテーブル３０は、円形（円盤状）のウェーハ１１の中心１１Ｃが切削ブレード４の回転軸４Ｃ（スピンドルの回転軸）の真下の位置になるように、つまりは、切削ブレード４の回転軸４Ｃがウェーハ１１の中心１１Ｃを通過する位置関係となるように、Ｘ軸方向における位置調整が可能とされている。なお、ウェーハ１１は円形（円盤状）以外のもの（例えば、長方形状）であってもよい。

洗浄液供給ノズル１６は、スピンドルハウジング１４の長手方向と略平行となるように配置される。そして、本実施例では、切削ブレード４は矢印Ａ方向に回転駆動されており、ウェーハ１１に切削ブレード４が切り込む加工点Ｐにおける切削ブレード４に供給される切削液の移動方向Ｘｐを基準とした場合の当該移動方向Ｘｐにおける上流側（移動方向Ｘｐにおいて切削ブレード４の回転軸４Ｃよりも上流側）に洗浄液供給ノズル１６が配置される。

洗浄液供給ノズル１６からは、スピンドルハウジング１４の方向に向けて洗浄液１５が噴射されるようになっており、この洗浄液１５の噴射方向Ｘｗが移動方向Ｘｐと同じ向きとなっている。

図４は、図２のＤ−Ｄ線の向きにおける側面図である。チャックテーブル３０の上方を跨ぐようにしてスピンドルハウジング１４が配置され、切削ブレード４の加工点Ｐがウェーハ１１の外周部分に位置づけられて切削加工される様子が示されている。

チャックテーブル３０の上面３１とスピンドルハウジング１４の下面１４ｄの間には、ウェーハ１１を通過させることが可能な隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓによってウェーハ１１の上面がスピンドルハウジング１４の下面１４ｄに接触せずに回転できる。なお、この隙間Ｓは、詳しくは後述するように、スピンドルハウジング１４による洗浄液１５のせき止めを行うために好適な寸法とされることが好ましい。

次に、本発明において特徴的なウェーハ１１の加工方法について説明する。この加工方法においては、図１に示すように、ウェーハ１１を保持する回転可能なチャックテーブル３０と、スピンドルハウジング１４に収容されスピンドルの先端に切削ブレード４を装着しチャックテーブル３０に保持されたウェーハ１１を切削加工する切削ユニット（加工手段）２と、チャックテーブル３０に保持されたウェーハ１１の上面に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル（洗浄液供給手段）１６と、を備えた加工装置１が使用される。

そして、この加工装置１を用い、ウェーハ１１の外周部分に切削ブレード４を切り込ませつつウェーハ１１を回転させることでウェーハ１１の外周部分に沿ってウェーハを加工するウェーハの加工方法が実施される。

まず、ウェーハ１１をチャックテーブル３０で保持する保持ステップが実施される。本実施形態では、チャックテーブル３０の上面の吸引保持面にウェーハ１１を載置することにより、ウェーハ１１が吸引保持されることとしている。

次に、洗浄液供給ノズル１６から洗浄液１５をウェーハ１１上面に向かって供給しながら、スピンドルのハウジング（スピンドルハウジング１４）がウェーハ１１の中心１１Ｃを通って直径を覆った状態でスピンドル先端の切削ブレード４をウェーハ１１の外周部に位置づけ、裏面に至らない程度にウェーハ１１に切り込ませつつ、ウェーハ１１を回転させてウェーハ１１の外周部分に沿ってウェーハ１１を加工する加工ステップが実施される。

本実施形態では、図２乃至図４に示すように、スピンドルハウジング１４がウェーハ１１の中心１１Ｃを通ることで、ウェーハ１１の直径を覆った状態が構成される。切削ブレード４は、ウェーハ１１の外周部分の上面側から切り込み、ウェーハ１１の外周部分の厚みを薄くする。

また、図２に示すように、ウェーハ１１を回転させることで、切削ブレード４の位置を動かすことなく、平面視においてウェーハ１１の外周部分に沿うような連続した円形の加工溝部１２が形成される。

加工溝部１２は、図４に示すように、例えば、ウェーハ１１の厚さ寸法の半分の深さの溝にて構成され、ウェーハ１１の裏側に至ることがないように構成される。

以上のようにして加工溝部１２を構成することによって、ウェーハ１１の表面側においてウェーハ１１の外周部分を除去する、つまりは、エッジトリミングを実施することができ、後にウェーハ１１の裏面研削を実施してウェーハ１１を薄化した場合に、ウェーハ１１の外周部分が鋭角化することを防止できることになる。

そして、加工ステップにおいて、洗浄液供給ノズル１６からの洗浄液１５は、回転する切削ブレード４によって洗浄液１５が吹き飛ばされる方向で、スピンドルハウジング１４より上流側から、ウェーハ１１の上面を覆うように幅を持って供給される。

ここで、「回転する切削ブレード４によって洗浄液１５が吹き飛ばされる方向で、スピンドルハウジング１４より上流側」とは、切削ブレード４が矢印Ａ方向において回転することで洗浄液１５が加工点Ｐよりも後方（移動方向Ｘｐ）へと吹き飛ばされることとした場合に、この吹き飛ばされる方向とは反対側であって、加工点Ｐよりも前方となる側のことをいうものである。

また、「ウェーハ１１の上面を覆うように幅を持って供給され」とは、ウェーハ１１の直径よりも大きな幅を持ったウオーターカーテン１５Ａが形成されることをいうものである。本実施例では、長尺のパイプにて構成される洗浄液供給ノズル１６において、ウェーハ１１の直径よりも広い範囲に噴出口を形成することで、ウオーターカーテン１５Ａ（一定の幅を有する面状に水を噴霧するもの）が構成されることとしている。

このようにウオーターカーテン１５Ａを形成することにより、スピンドルハウジング１４とウェーハ１１の間の隙間Ｓを通過せずにせき止められる洗浄液１５を確保することができる。せき止められた洗浄液１５は、スピンドルハウジング１４の長手方向に逃れることになり、切削ブレード４側へと案内される。

そして、切削ブレード４の付近、つまりは、加工点Ｐ付近においてスピンドルハウジング１４による洗浄液１５のせき止めが開放されると、洗浄液１５は勢いよく加工点Ｐ付近へと流入し、加工によって発生する切削屑などの異物を洗浄液１５によって確実に洗い流すことが可能となり、切削屑などの異物のウェーハ１１への付着（コンタミネーションの発生）を効果的に抑制することができる。

以上のような実施形態によれば、ウェーハ１１の上方においてスピンドルハウジング１４を横断させるように加工行われるため、回転する切削ブレード４によって洗浄液１５が吹き飛ばされる方向にむけて洗浄液を供給するウオーターカーテン１５Ａからの洗浄液１５が、スピンドルハウジング１４によってせき止められて流れが変わり、その洗浄液１５が加工点Ｐに供給されるため、より多くの流れを伴った水が加工点Ｐに流入し、切削屑などの異物が流されてウェーハに付着し難くすることができる（コンタミネーションの発生を抑えられる）。これによれば、加工手段に設けられた切削液ノズルからの切削液供給量を増やすためにノズルを増やしたり、供給路を太くして流量を上げるなどの改造等をする必要なく、従来から用いられていた洗浄液供給手段を利用してコンタミネーションの付着量を改善する事が可能となる。

なお、実施の形態の詳細については特に限定されるものではないが、例えば、洗浄液１５の流量は、２．０Ｌ／ｍｉｎとすることが考えられる。また、コンタミネーション（異物付着）の発生確率としては、ウェーハ１１の上方においてスピンドルハウジング１４を横断させ無い場合のものを１００とすると、約５程度（約５％程度）まで発生確率を低減させる効果が期待できる。

１ 加工装置
２ 切削ユニット
４ 切削ブレード
４Ｃ 回転軸
１１ ウェーハ
１１Ｃ 中心
１２ 加工溝部
１４ スピンドルハウジング
１４ｄ 下面
１５ 洗浄液
１５Ａ ウオーターカーテン
１６ 洗浄液供給ノズル
Ｐ 加工点
Ｓ 隙間
Ｘｐ 移動方向
Ｘｗ 噴射方向

Claims (1)

1. ウェーハを保持する回転可能なチャックテーブルと、スピンドルハウジングに収容されスピンドルの先端に切削ブレードを装着し該チャックテーブルに保持された該ウェーハを切削加工する加工手段と、該チャックテーブルに保持された該ウェーハの上面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備えた加工装置において、ウェーハの外周部分に該切削ブレードを切り込ませつつ該ウェーハを回転させることで該ウェーハの外周部分に沿ってウェーハを加工するウェーハの加工方法であって、
   該ウェーハを該チャックテーブルで保持する保持ステップと、
   該洗浄液供給手段から該洗浄液を該ウェーハ上面に向かって供給しながら、該スピンドルハウジングが該ウェーハの中心上を通ることによって該スピンドルの先端に対応する領域を除く該ウェーハの直径の一部を覆った状態で該スピンドル先端の該切削ブレードを該ウェーハの外周部分に位置づけ、裏面に至らない程度に該ウェーハに切り込ませつつ、該ウェーハを回転させて該ウェーハの外周部分に沿ってウェーハを加工する加工ステップと、からなり、
   前記加工ステップでは、該洗浄液供給手段からの洗浄液は、回転する該切削ブレードによって該洗浄液が吹き飛ばされる方向で、該スピンドルハウジングより上流側から、該ウェーハの上面を覆うように幅を持って供給され、該スピンドルハウジングの下面と該ウェーハとの隙間を、該洗浄液の一部をせき止めることができる寸法にすることで、該スピンドルハウジングによってせき止められた該洗浄液を該切削ブレードの加工点付近へと流入させて、加工によって発生する切削屑が該ウェーハに付着することを抑制するウェーハの加工方法。

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