JP6358881B2 - ウエーハの研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハの厚みを測定しながら所望の厚みに研削するウエーハの研削方法に関し、特に、ワイヤーソーでスライスされたウエーハを研削するウエーハの研削方法に関する。

半導体ウエーハの製造方法においては、ワイヤーソーでインゴットを薄くスライスすることで、アズスライスウエーハ（以下、単にウエーハと記す）が形成される。このようなウエーハには、加工で生じるうねりによって凸凹面が形成されている。この凸凹面を除去するために、スライス後のウエーハの表面を研削する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。上記各特許文献においては、高速回転する研削ホイールをウエーハの凸凹面に接触させ、所定厚みになるまで研削加工が実施される。これにより、凸凹面が除去され、ウエーハの表面が平坦に形成される。

特開平１１−１７０１６９号公報 特開平１１−１１１６５３号公報

ところで、ウエーハを所定厚みまで研削する場合、ウエーハの厚みを測定しながら研削が実施される。厚み測定には、例えば、接触式のゲージが用いられ、測定針を回転するウエーハの表面に接触させ、ウエーハの上面高さからウエーハの厚みが測定される。しかしながら、接触式のゲージの場合、ウエーハの凸凹面によって測定針が跳ね上げられてしまい、測定結果には、測定針が跳ね上げられた分だけの誤差が含まれていた。

このため、研削装置は、誤差が含まれた状態でウエーハの厚みが測定されても、その誤差を吸収するように実際のウエーハの厚みより大きい厚みの値を設定して、研削加工を実施する。この場合、厚みを大きく設定した分だけ、研削砥石がウエーハの表面に対して離れた位置から研削砥石の研削送り制御が開始される。よって、研削砥石がウエーハの表面に接触するまで研削砥石が空転した状態になり、無駄な時間となっていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウエーハを所定厚みまで研削する時間を短縮することができるウエーハの研削方法を提供することを目的とする。

本発明のウエーハの研削方法は、ワイヤーソーでスライスされ少なくとも上面が凸凹面のウエーハを研削砥石で研削するウエーハの研削方法であって、チャックテーブルでウエーハの下面を吸引保持するウエーハ保持工程と、ウエーハ保持工程で保持したウエーハの上面にゲージを接触させチャックテーブルを研削加工で使用する回転速度よりも低速で回転させウエーハの上面高さを測定するウエーハ上面高さ測定工程と、ウエーハ上面高さ測定工程の後、ゲージを測定禁止状態にする研削準備工程と、研削準備工程の後、チャックテーブルを研削加工の回転速度で回転させ、少なくともウエーハの凸凹面を整えてゲージの跳ね上がりを防止する研削量でウエーハを初期研削する初期研削工程と、初期研削工程の後、チャックテーブルを研削加工の回転速度で回転させると共に該ゲージの測定禁止状態を解除してウエーハの上面にゲージを接触させゲージで測定するウエーハの上面高さが予め設定される仕上げ高さと一致するまでウエーハの上面を研削する仕上げ研削工程と、からなる。

この構成によれば、加工前のウエーハを研削加工時の回転速度より低速で回転させながらゲージがウエーハの上面に接触されるため、ゲージの上下動がウエーハの凸凹面に追従し易くなる。よって、凸凹面や回転速度によってゲージが跳ね上げられるのを抑えることができ、研削加工前のウエーハの厚みを精度よく測定することができる。このため、ゲージの跳ね上がりを考慮して予めウエーハの厚みを実際の厚みより大きく設定する必要が無く、初期研削開始前に、研削砥石がウエーハの上面に接触する位置まで研削砥石を位置付けることができる。よって、初期研削開始後の研削砥石の空転時間を短縮することができる。また、初期研削工程の間は、ゲージが測定禁止状態のため、ウエーハの上面高さが測定されない。よって、ゲージの跳ね上がりを考慮することなく、ウエーハを研削加工に適した速度で回転させることができるため、ウエーハの上面が研削され、凸凹面が平坦に整えられる。仕上げ研削工程では、ウエーハの凸凹面が整えられているため、ゲージが跳ね上げられることなくウエーハの上面高さを正確に測定することができる。また、ウエーハの仕上げ高さを測定しながら仕上げ研削が実施されるため、ウエーハを所定厚みまで仕上げ研削することができる。以上のように、研削開始位置を高精度に検出することで、研削開始後の研削砥石の空転時間を最小限に抑えることができ、ウエーハを仕上げ厚みまで研削する時間を短縮することができる。

また、本発明の上記ウエーハの研削方法は、初期研削工程において、ウエーハ上面高さ測定工程で測定したウエーハの上面の最高位置から最低位置までウエーハを初期研削する。

本発明によれば、研削開始位置を高精度に検出することで、ウエーハを所定厚みまで研削する時間を短縮することができる。

本実施の形態に係る研削装置の模式図である。 比較例及び本実施の形態に係るゲージ周辺の部分拡大図である。 本実施の形態に係るウエーハ保持工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係るウエーハ上面高さ測定工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る研削準備工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る初期研削工程の一例を示す図である。 本実施の形態に係る仕上げ研削工程の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削装置の模式図である。なお、本実施の形態では、図１に示す構成に限定されない。研削装置は、ウエーハに対して研削加工を実施可能であれば、どのように構成されてもよい。

図１に示すように、研削装置１は、チャックテーブル２に保持されたウエーハＷを研削砥石３２で研削するように構成されている。ウエーハＷは略円板状に形成されており、ワイヤーソーでインゴットを薄くスライスして形成されるアズスライスウエーハで構成される。スライスされたウエーハＷの表面には凸凹面が形成されており、ウエーハＷの一方の面には、ウエーハＷの凸凹面を吸収するように樹脂Ｒが塗布されている。樹脂Ｒは、例えば、紫外線硬化型の樹脂や、熱硬化型の樹脂で構成される。

樹脂Ｒが塗布されることでウエーハＷの一方の凸凹面が平坦に均されて、樹脂Ｒ側の面（下面）を下側に向けてウエーハＷをチャックテーブル２に全面吸着させることが可能になる。なお、アズスライスウエーハは、例えば、シリコン、ガリウムヒ素、セラミック、ガラス、サファイアで構成される。

チャックテーブル２は、上面視円形状に形成されており、モータ等の回転手段２０によって回転可能に構成されている。チャックテーブル２の上面にはポーラスセラミック材によって保持面２１が形成されている。保持面２１は、チャックテーブル２内の流路を通じて吸引源２２に接続されている。ウエーハＷは、保持面２１に生じる負圧によって保持面２１上に吸引保持される。

チャックテーブル２の上方には、研削手段３が設けられている。研削手段３は、円筒状のスピンドル３０の下端にマウント３１を設けて構成される。マウント３１の下面には、複数の研削砥石３２が環状に配置された研削ホイール３３が装着される。研削砥石３２は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。また、研削手段３には、チャックテーブル２に対して研削砥石３２を鉛直方向に接近離反させる研削送り手段３４が設けられている。

チャックテーブル２の側方には、ウエーハＷの上面高さを測定するゲージ４が設けられている。ゲージ４は、接触式のハイトゲージであり、本体部４０からチャックテーブル２に延びるアーム４１の先端に測定針４２を設けて構成される。アーム４１の基端側は、本体部４０の内部で支持されており、アーム４１は、その支持部を支点に上下方向へ揺動可能になっている。測定針４２は、先端を下方に向けてアーム４１の先端に取り付けられる。

測定の際には、測定針４２の先端がウエーハＷの上面Ｗａに接触される。チャックテーブル２が回転されると、測定針４２は、ウエーハＷの表面形状に追従して上下動する。このとき、本体部４０は、アーム４１の揺動量から測定針４２の上下移動量を検出する。これにより、ウエーハＷの上面高さが測定される。また、測定を実施しない場合には、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから離間した位置で、アーム４１の角度を保持することが可能になっている。

また、研削装置１には、研削装置１の各部を統括制御する制御手段５が設けられている。制御手段５は、ゲージ４の動作制御、ゲージ４の測定結果に基づく研削手段３の研削制御、チャックテーブル２の回転速度制御等の各種制御を実施する。制御手段５は、各種処理を実行するプロセッサや、メモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、ウエーハＷの上面高さ測定結果、目標となるウエーハＷの仕上げ厚み、チャックテーブル２の回転速度等が格納される。

このように構成される研削装置１では、一方の面に樹脂Ｒが塗布されたウエーハＷがチャックテーブル２に吸引保持され（ウエーハ保持工程）、ゲージ４によってウエーハＷの上面高さが測定される（ウエーハ上面高さ測定工程）。その後、ゲージ４の測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから離間され（研削準備工程）、研削手段３によってウエーハＷの上面Ｗａが初期研削される（初期研削工程）。そして、再び測定針４２をウエーハＷの上面Ｗａに接触させ、ウエーハＷの上面高さを測定しながら、仕上げ研削が実施される（仕上げ研削工程）。以上の工程を経て、ウエーハＷの上面が平坦に形成される。

以下、図２から図７を参照して、本実施の形態に係るウエーハの研削方法について従来のウエーハの研削方法と比較して説明する。図２は、比較例及び本実施の形態に係るゲージ周辺の部分拡大図であり、図２Ａは比較例を示し、図２Ｂは本実施の形態を示している。また、図３は本実施の形態に係るウエーハ保持工程、図４はウエーハ上面高さ測定工程、図５は研削準備工程、図６は初期研削工程、図７は仕上げ研削工程のそれぞれ一例を示す図である。

図２Ａに示すように、従来のウエーハの研削方法では、ゲージ４でウエーハＷの上面高さを測定する際に、研削加工時と同じ回転速度（例えば、３００ｒｐｍ）でチャックテーブル２（図１参照）を回転させていた。よって、ウエーハＷの上面Ｗａに接触した測定針４２は、チャックテーブル２の回転速度が速すぎるためにウエーハＷの凸凹面に追従することができず、ウエーハＷの上面Ｗａから跳ね上がってしまっていた。このように、従来では、ウエーハＷの上面高さの測定結果に測定針４２が跳ね上がった分の誤差が含まれており、ウエーハＷの上面高さが正確に測定されないという事態が生じていた。

一方、本実施の形態においては、図２Ｂに示すように、ウエーハＷの凸凹面で測定針４２が跳ね上がってしまうのを防止するために、測定の際には、チャックテーブル２の回転速度を研削加工時よりも低速にしている（例えば、３０ｒｐｍ）。これにより、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから跳ね上がることなく、測定針４２の先端がウエーハＷの上面Ｗａに接触した状態が維持され、測定針４２は凸凹面に追従して上下動する。これにより、ウエーハＷの上面高さを正確に測定することが可能になっている。この場合、測定針４２の先端は、凸凹面の形状に沿って移動できる大きさを有していることが好ましい。

以下、本実施の形態に係るウエーハの研削方法の各工程について説明する。図３に示すように、先ず、ウエーハ保持工程が実施される。ウエーハ保持工程では、不図示の搬送手段によって、ウエーハＷがチャックテーブル２に搬送され、樹脂Ｒが塗布された側の面（下面）を下方に向けて、ウエーハＷは、チャックテーブル２の保持面２１上に載置される。ウエーハＷは、保持面２１に生じる負圧によって、チャックテーブル２に吸引保持される。

ウエーハ保持工程の後には、ウエーハ上面高さ測定工程が実施される。図４に示すように、ウエーハ上面高さ測定工程では、先ず、ウエーハＷの上面Ｗａの所定箇所にゲージ４の測定針４２が接触される。ウエーハＷの上面Ｗａの所定箇所とは、例えば、ウエーハＷの径方向における中心と外周との中間位置を示す。そして、チャックテーブル２を回転させることによって、所定箇所におけるウエーハ上面高さが全周にわたって測定される。

図２において説明したように、ウエーハ上面高さ測定工程では、チャックテーブル２を低速回転させることで、測定針４２の跳ね上がりを防止しながらウエーハＷの上面高さを正確に測定することができる。また、その測定結果から、ウエーハＷの凸凹面の最高位置を認識することができる。この最高位置は、後の初期研削工程における研削開始位置を示している。なお、ウエーハ上面高さ測定工程におけるチャックテーブル２の回転速度は、３０ｒｐｍに限らず、ウエーハＷの凸凹面の形状等に合わせ、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから跳ね上がらない程度に適宜変更が可能である。

ウエーハ上面高さ測定工程の後には、研削準備工程が実施される。図５に示すように、研削準備工程では、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから離間した状態で固定され、ゲージ４はウエーハＷの上面高さを測定しない測定禁止状態に設定される。また、ウエーハ上面高さ測定において測定されたウエーハＷの上面高さに基づいて、研削手段３の送り制御が実施される。これにより、研削手段３は、上述した研削開始位置、すなわち、研削砥石３２の研削面３２ａがウエーハＷの凸凹面の最上位置に接触する高さに位置付けられる。

以上により、研削準備工程が終了する。本実施の形態では、高精度に得られたウエーハＷの上面高さの測定結果に基づいて研削手段３が研削開始位置に位置付けられることで、後の初期研削工程において、研削砥石とウエーハＷの上面Ｗａとが接触した状態で研削を開始することができる。このため、研削砥石３２（研削ホイール３３）の空転時間を最小限に抑えることができ、研削時間を短縮することができる。

研削準備工程の後には、初期研削工程が実施される。図６に示すように、初期研削工程では、研削加工に適した回転速度（例えば、３００ｒｐｍ）でチャックテーブル２を回転させると共に、研削砥石３２を所定の回転速度で回転させることで、研削砥石３２の研削面３２ａとウエーハＷの上面Ｗａとが回転接触される。これにより、ウエーハＷの上面Ｗａが初期研削され、ウエーハＷの上面Ｗａが整えられる。上述したように、研削準備工程において、研削砥石３２の研削面３２ａとウエーハＷの上面Ｗａとが接触する研削開始位置に研削手段３が位置付けられているため、研削砥石３２の回転開始直後から研削加工を実施することができ、研削砥石３２の空転時間を最小限に抑えることができる。

また、初期研削工程では、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから離間しているため、ウエーハＷの上面高さが測定されない。そこで、初期研削工程における研削手段３の研削送り量は、ウエーハ上面高さ測定工程におけるウエーハＷ上面高さの測定結果に基づいて制御される。例えば、ウエーハＷの上面Ｗａの最高位置と最低位置との差を研削送り量とすることができる。この場合、初期研削工程において、ウエーハＷの凸凹面を除去して平坦に整えるまでの研削量を最小限に抑えることができる。ウエーハＷの上面Ｗａが平坦に整えられることにより、後の仕上げ研削工程において、ゲージ４でウエーハＷの上面高さを測定しながら仕上げ研削を実施する場合に、測定針４２の跳ね上がりを防止することができる。また、初期研削後のウエーハＷの上面Ｗａは、後の仕上げ研削工程でウエーハＷの上面高さを測定する際の基準面として機能する。

なお、本実施の形態では、初期研削工程において、ウエーハＷの上面Ｗａの最高位置から最低位置まで研削される構成としたが、この構成に限定されない。初期研削工程では、ウエーハＷの凸凹面が少しでも整えられればよい。例えば、研削量は、ウエーハＷの凹凸面を整えて、通常研削時のチャックテーブル２の回転速度で測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから跳ね上がるのを防止できる程度であればよい。また、初期研削工程における研削送り量は、予め設定された送り量としてもよいし、研削時間で制御されてもよい。

初期研削工程の後には、仕上げ研削工程が実施される。図７に示すように、仕上げ研削工程では、ゲージ４の測定針４２をウエーハＷの上面Ｗａ（基準面）に接触させ、基準面に対するウエーハＷの上面高さを測定しながら仕上げ研削加工が実施される。このときのチャックテーブル２の回転速度は、例えば、初期研削工程時と同じ３００ｒｐｍに設定される。研削砥石３２の回転速度も同様に、初期研削工程と同じ回転速度に設定される。なお、この場合、初期研削工程の加工条件（チャックテーブル２の回転速度、研削砥石３２の回転速度、研削送り速度等）のまま研削加工を継続し、測定針４２をウエーハＷの上面に接触させるだけで、初期研削工程から仕上げ研削工程に移行させることができる。

仕上げ研削工程では、基準面に対するウエーハＷの上面高さを監視しながら研削加工を実施し、ウエーハＷの上面高さが予め設定された仕上げ高さと一致するまで、研削手段３が研削送りされる。この結果、ウエーハＷは、所定の仕上げ厚みまで仕上げ研削される。以上のように、初期研削工程及び仕上げ研削工程を連続的に実施することができるため、研削手段３及びチャックテーブル２を停止することなく、研削加工を継続することができる。この結果、ウエーハＷを所定厚みまで研削する時間を短縮することができる。

仕上げ研削工程が実施された結果、ウエーハＷは所定の厚みまで研削され、今度はウエーハＷの下面側の凸凹面が研削される。この場合、ウエーハＷの下面側の樹脂Ｒを剥がした後、ウエーハＷの下面側を上に向けて、平坦に整えられた上面Ｗａ側をチャックテーブル２の保持面２１に吸引保持させる。そして、上述した各工程が実施されることにより、ウエーハＷの反対面も平坦に整えられる。

以上のように、本実施の形態に係るウエーハの研削方法によれば、加工前のウエーハＷを研削加工時の回転速度より低速で回転させながら測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａに接触されるため、測定針４２の上下動がウエーハＷの凸凹面に追従し易くなる。よって、凸凹面や回転速度によって測定針４２が跳ね上げられるのを抑えることができ、研削加工前のウエーハＷの厚みを精度よく測定することができる。このため、測定針４２の跳ね上がりを考慮して予めウエーハＷの厚みを実際の厚みより大きく設定する必要が無く、初期研削開始前に、研削砥石３２がウエーハＷの上面Ｗａに接触する位置まで研削砥石３２を位置付けることができる。よって、初期研削開始後の研削砥石の空転時間を短縮することができる。

また、初期研削工程の間は、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから離間された状態、すなわち、ゲージ４が測定禁止状態のため、ウエーハＷの上面高さが測定されない。よって、測定針４２の跳ね上がりを考慮することなく、ウエーハＷを研削加工に適した速度で回転させることができるため、ウエーハＷの上面Ｗａが研削され、凸凹面が平坦に整えられる。仕上げ研削工程では、ウエーハＷの凸凹面が整えられているため、測定針４２が跳ね上げられることなくウエーハＷの上面高さを正確に測定することができる。また、ウエーハＷの仕上げ高さを測定しながら仕上げ研削が実施されるため、ウエーハＷを所定厚みまで仕上げ研削することができる。以上のように、研削開始位置を高精度に検出することで、研削開始後の研削砥石３２の空転時間を最小限に抑えることができ、ウエーハＷを仕上げ厚みまで研削する時間を短縮することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態では、研削準備工程において、ゲージ４の測定禁止状態は、測定針４２がウエーハＷの上面Ｗａから離間される状態としたが、この構成に限定されない。研削準備工程で測定針４２をウエーハＷの上面Ｗａから離間させずに、測定針４２をウエーハＷの上面Ｗａに接触させたまま初期研削工程を実施してもよい。この場合、初期研削工程では、ゲージ４の測定結果を制御手段５側が受け付けない、ゲージ４の測定をオフする等、ゲージ４を測定禁止状態に設定し、仕上げ研削工程では、ゲージ４の測定禁止状態を解除すればよい。これにより、測定針４２がウエーハＷの凸凹面によって、ウエーハＷの上面Ｗａから跳ね上がったとしても、研削送り制御に影響を与えることがない。また、測定針４２をウエーハＷの上面Ｗａから離間させることなく初期研削加工を実施することができるため、ゲージ４の動作を簡略化することができる。

また、上記した実施の形態では、ウエーハＷの上面Ｗａの径方向における中心と外周との中間位置に、測定針４２の先端を接触させてウエーハＷの上面高さを測定する構成としたが、この構成に限定されない。ウエーハＷの上面高さの測定箇所は、ウエーハＷの中心側でもよく、外周側でもよい。ウエーハＷの中心側で上面高さを測定する場合、ウエーハＷの凸凹面に対する測定針４２の周速が小さくなるため、測定針４２の跳ね上がり防止効果が高められる。ウエーハＷの外周側で上面高さを測定する場合、測定距離が長くなるため、ウエーハＷの最高位置及び最低位置を精度よく検出することができる。

また、上記した実施の形態では、１つのゲージ４２でウエーハＷの上面高さを測定する構成としたが、この構成に限定されない。２つのゲージを用いてウエーハＷの上面高さを測定してもよい。この場合、一方のゲージの測定針をウエーハＷの上面に接触させ、他方のゲージの測定針をチャックテーブル２の上面に接触させ、それぞれのゲージの測定結果の差分からウエーハＷの上面高さを算出する。

以上説明したように、本発明は、ウエーハを所定厚みまで研削する時間を短縮することができるという効果を有し、特に、ワイヤーソーでスライスされたウエーハを研削するウエーハの研削方法に有用である。

Ｗ ウエーハ
Ｗａ ウエーハの上面
１ 研削装置
２ チャックテーブル
３ 研削手段
３２ 研削砥石
４ ゲージ

Claims (2)

1. ワイヤーソーでスライスされ少なくとも上面が凸凹面のウエーハを研削砥石で研削するウエーハの研削方法であって、
   チャックテーブルでウエーハの下面を吸引保持するウエーハ保持工程と、
   該ウエーハ保持工程で保持したウエーハの上面にゲージを接触させ該チャックテーブルを研削加工で使用する回転速度よりも低速で回転させウエーハの上面高さを測定するウエーハ上面高さ測定工程と、
   該ウエーハ上面高さ測定工程の後、該ゲージを測定禁止状態にする研削準備工程と、
   該研削準備工程の後、該チャックテーブルを研削加工の回転速度で回転させ、少なくともウエーハの凸凹面を整えて該ゲージの跳ね上がりを防止する研削量でウエーハを初期研削する初期研削工程と、
   該初期研削工程の後、該チャックテーブルを研削加工の回転速度で回転させると共に該ゲージの測定禁止状態を解除してウエーハの上面に該ゲージを接触させ該ゲージで測定するウエーハの上面高さが予め設定される仕上げ高さと一致するまでウエーハの上面を研削する仕上げ研削工程と、
   からなるウエーハの研削方法。
2. 該初期研削工程において、該ウエーハ上面高さ測定工程で測定したウエーハの上面の最高位置から最低位置までウエーハを初期研削することを特徴とする請求項１記載のウエーハの研削方法。

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