JP6723892B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ウエーハの加工方法に関する。
一般に、デバイスの製造プロセスにおいては、ウエーハの裏面を研削してウエーハを所望の厚さに加工した後、その平坦性やチップの強度を高めるために研磨処理が実施される。特に、メモリデバイスなどにおいては、デバイス形成後に金属を捕捉するゲッタリング層の形成が必要である。研磨処理されるウエーハは、薄化が進んでおり、厚さが数十μｍ程度となる。この結果、研磨工程およびゲッタリング層形成工程において、ウエーハが破損する虞が増大する。一方、ウエーハを極薄に研削しつつ、ハンドリング性を向上させるための加工として、いわゆるＴＡＩＫＯ（登録商標）研削が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＴＡＩＫＯ研削では、ウエーハの裏面のうち、デバイスが設けられた領域に相当する中央部を研削して凹部を形成し、外周部にリング状補強部を有する形状に研削する手法である。
ＴＡＩＫＯ研削がされたウエーハでは、研削後に、ウエーハの裏面に生じる研削歪みを研磨により除去する必要がある。例えば、凹部よりも小径の研磨パッドを用いてウエーハの裏面の研磨を行う場合、研磨パッドが凹部全面を同時に覆うことはできないため、生産性が悪く、リング状補強部に沿った凹部の外周縁に研磨できない、または、十分に研磨できない領域が生じる問題がある。
そこで、本発明では、裏面にリング状補強部を備えるウエーハの凹部を研磨するに際し、生産性と加工性を向上させることができるウエーハの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を備えるウエーハの加工方法であって、該ウエーハの表面側をチャックテーブルに保持し、該ウエーハの裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成することにより、該凹部の外周側に該外周余剰領域を含むリング状補強部を形成するリング状補強部形成工程と、該ウエーハの表面側をチャックテーブルに保持し、該凹部を露出させて、該裏面に研磨液を供給しながらチャックテーブルと該ウエーハと同等以上の径を有する研磨パッドを回転させて該研磨パッドを該ウエーハの裏面に押圧することにより該凹部を研磨する研磨工程と、を有するものである。
この構成によれば、ウエーハと同等以上の径を有する研磨パッドを用いることにより、凹部とリング状補強部とを同時に研磨することができるため、リング状補強部に沿った凹部の外周縁近傍まで十分に研磨することができ、ウエーハの生産性の向上を図ることができる。
また、この構成において、該研磨工程を実施した後、該研磨液とは異なるリンス液を回転する該ウエーハの裏面に供給しながら該研磨パッドを回転させつつ押圧して該凹部にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を備えてもよい。
本発明によれば、ウエーハと同等以上の径を有する研磨パッドを用いることにより、凹部とリング状補強部とを同時に研磨することができるため、リング状補強部に沿った凹部の外周縁近傍まで十分に研磨することができ、ウエーハの生産性の向上を図ることができる。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
図１は、本実施形態に係るウエーハの加工方法の加工対象となるデバイスウエーハを示す斜視図である。本実施形態に係るウエーハの加工方法は、デバイスウエーハ（以下、ウエーハと記す）Ｗに、いわゆるＴＡＩＫＯ研削を施すとともに、研削歪みを研磨により除去するものである。ウエーハＷは、図１に示すように、シリコンを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、表面ＷＳに格子状に形成された複数のストリート（分割予定ライン）Ｓによって区画された領域にデバイスＤＢが形成されたデバイス領域Ｗ１と、デバイス領域Ｗ１を囲繞する外周余剰領域Ｗ２とを備えている。なお、図１では、便宜的にデバイス領域Ｗ１と外周余剰領域Ｗ２との境界を一点鎖線で示しているが、実際には境界に線は存在しない。また、ウエーハＷの外周縁には、ウエーハＷの結晶方位を示すノッチＷＡが形成されている。
ウエーハＷは、表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲのうち、デバイス領域Ｗ１に相当する領域を所定厚さまで研削した後、研磨加工を行う。なお、ウエーハＷは、研削および研磨加工が施される板状のワークであればよく、シリコン以外の材料（例えばガリウムヒ素等）の半導体基板でもよい。
図２は、本実施形態に係るウエーハの加工方法を実行する研削研磨装置の一例を示す斜視図である。研削研磨装置２は、フルオートタイプの加工装置であり、制御部１００の制御の下、ウエーハＷに対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工、ゲッタリング層加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。
研削研磨装置２は、図２に示すように、各構成部を支持する基台４を備えている。基台４の上面の前端側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、ウエーハＷを搬送する第１の搬送ユニット６が設けられている。また、開口４ａのさらに前端側の領域には、それぞれ複数のウエーハＷを収容可能なカセット８ａ，８ｂを載置する載置台１０ａ，１０ｂが形成されている。ウエーハＷは、カセット８ａ，８ｂに収容された状態で研削研磨装置２に搬入される。
また、基台４には、ウエーハＷの位置合わせを行うアライメント機構１２が設けられている。このアライメント機構１２は、ウエーハＷが仮置きされる仮置きテーブル１４を含み、例えば、カセット８ａから第１の搬送ユニット６で搬送され、仮置きテーブル１４に仮置きされたウエーハＷの中心を位置合わせする。
基台４には、アライメント機構１２を跨ぐ門型の支持構造１６が配置されている。この支持構造１６には、ウエーハＷを搬送する第２の搬送ユニット１８が設けられている。第２の搬送ユニット１８は、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能であり、例えば、アライメント機構１２で位置合わせされたウエーハＷを後方（図２中＋Ｙ方向）に搬送する。
開口４ａおよびアライメント機構１２の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する円盤状のターンテーブル２０が配置されている。ターンテーブル２０の上面には、ウエーハＷを吸引保持する４個のチャックテーブル（保持部）２２が略等角度間隔に設置されている。
第２の搬送ユニット１８でアライメント機構１２から搬出されたウエーハＷは、裏面側が上方に露出するように、前方側の搬入搬出位置Ａに位置付けられたチャックテーブル２２へと搬入される。ターンテーブル２０は、時計回り方向Ｒの向きに回転し、チャックテーブル２２を、搬入搬出位置Ａ、粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃ、研磨位置Ｄの順に位置付ける。
各チャックテーブル２２は、それぞれモータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転可能に構成されており、本実施形態では、各チャックテーブル２２は、制御部１００の制御により所定速度（例えば３００〜１０００ｒｐｍ）で回転可能となっている。各チャックテーブル２２の上面は、ウエーハＷを吸引保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル２２の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。チャックテーブル２２に搬入されたウエーハＷは、保持面に作用する吸引源の負圧で表面側を吸引される。
ターンテーブル２０の後方には、上方に伸びる壁状の支持構造２４が立設されている。支持構造２４の前面には、２組の昇降機構２６が設けられている。各昇降機構２６は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に伸びる２本の昇降ガイドレール２８を備えており、この昇降ガイドレール２８には、昇降テーブル３０がスライド可能に設置されている。
昇降テーブル３０の後面側には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、昇降ガイドレール２８と平行な昇降ボールねじ３２が螺合されている。昇降ボールねじ３２の一端部には、昇降パルスモータ３４が連結されている。昇降パルスモータ３４で昇降ボールねじ３２を回転させることにより、昇降テーブル３０は昇降ガイドレール２８に沿って上下に移動する。
昇降テーブル３０の前面には、固定具３６が設けられている。粗研削位置Ｂの上方に位置付けられた昇降テーブル３０の固定具３６には、ウエーハＷを粗研削する粗研削用の研削ユニット３８ａが固定されている。一方、仕上げ研削位置Ｃの上方に位置付けられた昇降テーブル３０の固定具３６には、ウエーハＷを仕上げ研削する仕上げ研削用の研削ユニット３８ｂが固定されている。研削ユニット３８ａ，３８ｂのスピンドルハウジング４０には、それぞれ、回転軸を構成するスピンドル４２が収容されており、各スピンドル４２の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント４４が固定されている。研削ユニット３８ａのホイールマウント４４の下面には、粗研削用の研削砥石を備えた研削ホイール４６ａが装着されており、研削ユニット３８ｂのホイールマウント４４の下面には、仕上げ研削用の研削砥石を備えた研削ホイール４６ｂが装着されている。各スピンドル４２の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４６ａ，４６ｂは、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。
チャックテーブル２２およびスピンドル４２を回転させつつ、研削ホイール４６ａ，４６ｂを下降させ、純水等の研削液を供給しながらウエーハＷの裏面側に接触させることで、ウエーハＷを粗研削又は仕上げ研削できる。また、研磨位置Ｄの近傍には、研削ユニット３８ａ，３８ｂで研削されたウエーハＷの裏面を研磨すると共に、この裏面にゲッタリング層Ｇ（図１）を生成する研磨ユニット４８が設けられている。
アライメント機構１２の前方にはウエーハＷを洗浄する洗浄ユニット５２が設けられており、研磨およびゲッタリング層Ｇが形成された後のウエーハＷは、第２の搬送ユニット１８でチャックテーブル２２から洗浄ユニット５２へと搬送される。洗浄ユニット５２で洗浄されたウエーハＷは、第１の搬送ユニット６で搬送され、カセット８ｂに収容される。
次に、研削ユニットについて説明する。図３は、研削ユニットによりウエーハの裏面を研削している状態を示す斜視図であり、図４は、研削されたウエーハを示す側断面図である。研削ユニット３８ａ（３８ｂ）は、上述のように、ウエーハＷの裏面ＷＲ側を研削する。ウエーハＷは、図３に示すように、表面ＷＳ側にデバイスＤＢ（図１）を保護するために表面保護テープＴが貼着され、この表面保護テープＴを介して、チャックテーブル２２に保持される。研削ユニット３８ａ（３８ｂ）は、粗研削用（仕上げ研削用）の研削砥石が設けられた研削ホイール４６ａ（４６ｂ）を備える。この研削ホイール４６ａ（４６ｂ）は、外径がウエーハＷのデバイス領域Ｗ１の半径より大きく、かつデバイス領域Ｗ１の直径より小さくなるように形成されている。
本実施形態では、チャックテーブル２２を回転すると共に、研削ホイール４６ａを回転させながら下降させることにより、回転する研削砥石が回転するウエーハＷの裏面ＷＲに接触して研削が行われる。このとき、例えば、研削ホイール４６ａの研削砥石を、ウエーハＷの裏面ＷＲの回転中心に常時接触させると共に、ウエーハＷの外周余剰領域Ｗ２の裏面側に接触させないように制御する。このような制御によって、裏面ＷＲのうち、デバイス領域Ｗ１に相当する中央部の領域のみが研削されて、図３および図４に示すように、裏面ＷＲ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補強部Ｗ４が残存して形成される。図３および図４には誇張して描いているが、例えば、ウエーハＷの直径を３００ｍｍとした場合、リング状補強部Ｗ４の幅は２〜３ｍｍ程度あればよい。また、リング状補強部Ｗ４の厚さは数百μｍあることが望ましい。一方、凹部Ｗ３の厚さは１０〜１００μｍ程度に薄くすることができる。
図５は、研磨ユニットの構成を示す斜視図であり、図６は、研磨ユニットの周辺構成を示す模式図である。図７は、図６の構成においてウエーハの裏面を研磨している状態を示す模式図である。基台４（図２）の上面には、図５に示すように、ブロック状の支持構造５４が立設されている。支持構造５４の後面には、研磨ユニット４８を水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動させる水平移動ユニット５６が設けられている。
水平移動ユニット５６は、支持構造５４の後面に固定され水平方向（Ｘ軸方向）に平行な一対の水平ガイドレール５８を備える。水平ガイドレール５８には、水平移動テーブル５７がスライド可能に設置されている。水平移動テーブル５７の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、水平ガイドレール５８と平行な水平ボールねじ（不図示）が螺合されている。
水平ボールねじの一端部には、パルスモータ５９が連結されている。パルスモータ５９で水平ボールねじを回転させることにより、水平移動テーブル５７は水平ガイドレール５８に沿って水平方向（Ｘ軸方向）に移動する。水平移動テーブル５７の後面側には、研磨ユニット４８を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる鉛直移動ユニット６４が設けられている。鉛直移動ユニット６４は、水平移動テーブル５７の後面に固定され鉛直方向（Ｚ軸方向）に平行な一対の鉛直ガイドレール６６を備える。鉛直ガイドレール６６には、鉛直移動テーブル６８がスライド可能に設置されている。鉛直移動テーブル６８の前面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、鉛直ガイドレール６６と平行な鉛直ボールねじ（不図示）が螺合されている。
鉛直ボールねじの一端部には、パルスモータ７０が連結されている。パルスモータ７０で鉛直ボールねじを回転させることにより、鉛直移動テーブル６８は鉛直ガイドレール６６に沿って鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動する。鉛直移動テーブル６８の後面（表面）には、ウエーハＷの上面を研磨する研磨ユニット４８が固定されている。研磨ユニット４８のスピンドルハウジング７２には、回転軸を構成するスピンドル７４が収容されており、スピンドル７４の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント７６が固定されている。ホイールマウント７６の下面には、ホイールマウント７６と略同径の研磨ホイール７８が装着されている。研磨ホイール７８は、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台７８ａと、このホイール基台７８ａの下面に取り付けられる円盤状の研磨パッド７８ｂとを備える。
研磨パッド７８ｂは、例えばウレタンおよび／または不織布からなる基材中に砥粒を分散させ適宜の液状の結合剤で固定した固定砥粒型の研磨パッドを好適に用いることができる。固定砥粒型の研磨パッドとしては、例えば固相反応微粒子としてシリカ（ＳｉＯ２）粒子や、シリカ粒子に加えてＧＣ（Green Carbide）砥粒を、上記した基材中に含有させたものが好ましい。固相反応微粒子としては、シリカに限られず、セリア（ＣｅＯ２）やジルコニア（ＺｅＯ２）等を用いてもよい。砥粒は、ウエーハＷよりモース硬度が高く、該ウエーハＷを研磨できることが可能なものであればよく、例えば、ウエーハＷがシリコンウエーハの場合、モース硬度５以上の物質を主材料にした砥材が好ましく、例えば、ＧＣ砥粒に替えて、ダイヤモンドやアルミナ、セリア、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの砥粒を含有させるようにしてもよい。
研磨ユニット４８は、図６に示すように、スピンドル７４、ホイールマウント７６およびホイール基台７８ａを貫通する流体供給路７９を備える。この流体供給路７９は、チャックテーブル２２に保持され露出したウエーハＷの裏面ＷＲに研磨液もしくはリンス液を供給する流路であり、この流体供給路７９には、不図示の電磁切替弁を介して研磨液供給源及びリンス液供給源が選択的に接続されている。研磨液は、ウエーハＷの裏面ＷＲの研磨加工をする際に供給される液体であり、ウエーハＷと化学反応を生じてＣＭＰ（化学機械研磨；Chemical Mechanical Polishing）を実施することができる物質が含まれる。本実施形態では、ウエーハＷがシリコンウエーハであるため、例えばアルカリ性の研磨液が使用される。また、リンス液は、ウエーハＷの裏面ＷＲにゲッタリング層Ｇ（図１）を生成する際に供給される液体であり、ウエーハＷと実質的に化学反応を生じない物質のみで構成され、例えば純水が用いられる。
本実施形態では、研磨パッド７８ｂは、図６および図７に示すように、ウエーハＷと同等以上の大径（例えば、ウエーハＷ；３００ｍｍ、研磨パッド；４５０ｍｍ）に形成され、研磨ユニット４８は、ウエーハＷの裏面ＷＲ全面を覆いつつ、チャックテーブル２２に対して偏心して配置される。具体的には、研磨パッド７８ｂは、ウエーハＷの裏面ＷＲにおけるリング状補強部Ｗ４および凹部Ｗ３を覆うように配置され、単一の研磨パッド７８ｂにより、リング状補強部Ｗ４および凹部Ｗ３を同時に研磨する。本実施形態では、研磨パッド７８ｂとウエーハＷとが同様の配置関係で、ウエーハＷの裏面ＷＲにゲッタリング層Ｇ（図１）が生成される。
次に、ウエーハの加工方法について説明する。図２に示すように、カセット８ａに収容されたウエーハＷは、第１の搬送ユニット６によりカセット８ａから引き出されて仮置きテーブル１４まで搬送され、仮置きテーブル１４でウエーハＷの中心を位置合わせする。
続いて、第２の搬送ユニット１８は、仮置きテーブル１４で位置合わせされたウエーハＷを搬入搬出位置Ａに位置付けられたチャックテーブル２２に搬送し、表面保護テープＴを下側にしてチャックテーブル２２により吸引保持される。これにより、ウエーハＷは、チャックテーブル２２で保持されて裏面ＷＲが露出される。このウエーハＷをチャックテーブル２２で吸引保持した後、ターンテーブル２０を矢印Ｒで示す時計回り方向に９０度回転する。これにより、チャックテーブル２２に保持されたウエーハＷは、粗研削用の研削ユニット３８ａに対向する粗研削位置Ｂに位置付けられる。
ウエーハＷの粗研削では、粗研削位置Ｂに位置付けられたウエーハＷに対して、チャックテーブル２２を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４６ａをチャックテーブル２２と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削液を供給しながら昇降パルスモータ３４を作動して粗研削用の研削砥石をウエーハＷの裏面ＷＲに接触させる。このとき、例えば、研削ホイール４６ａの研削砥石を、ウエーハＷの裏面ＷＲの回転中心に常時接触させると共に、ウエーハＷの外周余剰領域Ｗ２の裏面側に接触させないように制御し、研削ホイール４６ａを所定の研削送り速度で下方に所定量送り、ウエーハＷの裏面ＷＲの粗研削を実施する。このような制御により、図３に示すように、裏面ＷＲのうち、デバイス領域Ｗ１に相当する中央部の領域のみが研削されて凹部Ｗ３が形成されるとともに、凹部Ｗ３の周りに外周余剰領域Ｗ２を含むリング状補強部Ｗ４が残存して形成される（リング状補強部形成工程）。このリング状補強部Ｗ４は研削されていないため、研削前と同様の厚さを有する。
粗研削が終了すると、ターンテーブル２０を時計回り方向に更に９０度回転して、粗研削の終了したウエーハＷを仕上げ研削位置Ｃに位置付ける。この仕上げ研削では、チャックテーブル２２を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４６ｂをチャックテーブル２２と同一方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削液を供給しながら昇降パルスモータ３４を作動して仕上げ研削用の研削砥石をウエーハＷの裏面ＷＲに接触させる。この場合にも、例えば、研削ホイール４６ｂの研削砥石を、ウエーハＷの裏面ＷＲの回転中心に常時接触させると共に、ウエーハＷの外周余剰領域Ｗ２の裏面側に接触させないように制御し、研削ホイール４６ｂを所定の研削送り速度で下方に所定量送り、ウエーハＷの裏面ＷＲの仕上げ研削を実施する。この仕上げ研削により、ウエーハＷの凹部Ｗ３を所望の厚み（例えば３０μｍ）に仕上げる。本実施形態では、リング状補強部形成工程には、粗研削だけでなく仕上げ研削の工程をも含む。
仕上げ研削の終了したウエーハＷを保持したチャックテーブル２２は、ターンテーブル２０を時計回り方向に更に９０度回転することにより、研磨ユニット４８に対向する研磨位置Ｄに位置付けられ、研磨工程が実施される。
研磨工程では、図７に示すように、研磨ユニット４８の研磨パッド７８ｂがウエーハＷの裏面ＷＲ全面を覆った状態で研磨を実施する。この研磨工程において、流体供給路７９は、電磁切替弁６１を介して研磨液供給源６２に接続され、流体供給路７９を通じてアルカリ性の研磨液をウエーハＷの裏面ＷＲと研磨パッド７８ｂに供給する。そして、チャックテーブル２２を矢印α方向に、例えば５０５ｒｐｍで回転させるとともに、研磨パッド７８ｂを矢印α方向に、例えば５００ｒｐｍで回転させながら、ウエーハＷの裏面ＷＲに研磨パッド７８ｂを所定荷重（例えば２５ｋＰａ）で押し付けてウエーハＷの裏面ＷＲの研磨を実施する。この研磨工程により、上記したリング状補強部形成工程でウエーハＷの裏面ＷＲを研削した際に生成された研削歪が除去される。この研磨工程では、研磨パッド７８ｂの基材がウエーハＷの裏面ＷＲの裏面ＷＲの形状に追従して弾性変形するため、凹部Ｗ３およびリング状補強部Ｗ４のほぼ全面を同時に研磨することができ、研磨時間の短縮化を図り、研磨加工の生産性を向上できる。
また、本実施形態に係るウエーハの加工方法では、ウエーハＷの裏面ＷＲを研磨する研磨工程に続いて、該裏面ＷＲにゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を実行することもできる。このゲッタリング層形成工程は、研磨工程と同様に研磨ユニット４８を用いて実行することができる。ゲッタリング層は、ウエーハＷに含有される銅（Ｃｕ）などの金属を主とする不純物原子を捕捉して、デバイスＤＢを不純物による汚染から守るものである。このため、デバイスＤＢが、例えば、メモリ（フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等）である場合には、ウエーハＷの裏面ＷＲにゲッタリング層を設けることにより、不純物による汚染を防止することができる。
ゲッタリング層形成工程では、図示は省略したが、電磁切替弁６１を切り替えて、流体供給路７９にリンス液供給源６３を接続し、流体供給路７９に通じてリンス液（純水）をウエーハＷの裏面ＷＲ及び研磨パッド７８ｂに供給する。そして、研磨工程と同様に、チャックテーブル２２を矢印α方向に、例えば５０５ｒｐｍで回転させるとともに、研磨パッド７８ｂを矢印α方向に、例えば５００ｒｐｍで回転させながら、ウエーハＷの裏面ＷＲに研磨パッド７８ｂを、研磨工程よりも小さな所定荷重（例えば５ｋＰａ）で押し付けてウエーハＷの裏面ＷＲ（凹部Ｗ３）にゲッタリング層を形成する。このゲッタリング層形成工程は、研磨工程に続いて実行される付加的な工程であるため、ゲッタリング層形成工程を実行せずに研磨工程で終了してもよい。
次に、研磨パッド７８ｂの基材の硬度とウエーハＷの凹部Ｗ３の研磨領域について説明する。図８は、ウエーハの裏面側を研磨する際の研磨パッドの状態を示す模式図であり、図９は、研削跡の観察位置を示す図である。上述のように、本実施形態のウエーハＷは、裏面ＷＲに凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを備える構成となっている。このため、図８に示すように、ウエーハＷの凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨する場合、研磨パッド７８ｂは、ウエーハＷの形状に追従して弾性変形する。ここで、リング状補強部Ｗ４は、凹部Ｗ３よりも所定の高さＨ１（例えば数百μｍ）高い位置にあるため、このリング状補強部Ｗ４に沿った凹部Ｗ３の外周部Ｗ３Ａには、研磨パッド７８ｂが当接せずに、研磨できない、もしくは、十分に研磨できない領域が生じることが想定される。
発明者は、この問題に鑑み、研磨パッド７８ｂの基材の硬度と凹部Ｗ３の研磨領域について鋭利研究を行った。具体的には、凹部Ｗ３の周囲にリング状補強部Ｗ４が形成されたウエーハＷを用いて、凹部Ｗ３の外周部Ｗ３Ａに残存する仕上げ研削時の研削跡（Saw Mark）を観察し、リング状補強部Ｗ４の内壁Ｗ４Ａから研削跡が残存する位置までの距離Ｌ２を測定した。本実施形態では、ウエーハＷの一例として、直径３００ｍｍであって、リング状補強部Ｗ４の幅Ｌ１が２．１ｍｍ、凹部Ｗ３からリング状補強部Ｗ４の高さＨ１が６２５μｍのシリコンウエーハを用いた。この際の幅Ｌ１と高さＨ１との比Ｌ１／Ｈ１は、３以上４以下が好ましく、この例ではＬ１／Ｈ１＝３．３６である。研削跡の観察は、図９に示すように、ウエーハＷのノッチＷＡに相当する位置を含む９０度ごとに４か所で行った。また、研削跡の観察には光学顕微鏡を用いた。
ここで、同一形状のウエーハＷを、このウエーハＷよりも小さな直径（例えば１５０ｍｍ）の研磨パッドを用いた従来の構成では、リング状補強部Ｗ４の内壁Ｗ４Ａから研削跡が残存する位置までの距離Ｌ２は約０．６ｍｍ（６００μｍ）程度であった。
これに対して、本実施形態では、硬度が高（Ａ硬度で４９）および低（Ａ硬度で４６）の２つの研磨パッド７８ｂを用意し、それぞれの研磨パッドを用いてウエーハＷの凹部Ｗ３を研磨した。研磨後のウエーハＷについて、図９の（１）〜（４）の位置で研削跡の観察を行った。これらの観察結果を表１に示す。
表１に示すように、ウエーハＷよりも大きな径の研磨パッド７８ｂを用いて、ウエーハＷの凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨する構成では、硬度の値に関わらず、従来の構成よりも研削跡が残存する位置までの距離Ｌ２（表１における研磨距離）が短縮されており、従来の１／４以下となっている。この例では、Ａ硬度が低い研磨パッドでは、その効果がより大きく、従来の構成と比べて、研削跡が残存する位置までの距離Ｌ２を１／８以下とすることができ、凹部Ｗ３の研磨領域をより大きくすることができる。また、ウエーハＷの凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨するため、研磨加工の時間が短縮され、従来の構成での研磨時間が約５分であったのに対して、本実施形態では約９０秒と短縮することができた。また、ウエーハＷ内の除去量（研磨レート）のばらつきが小さくなるという効果も見られた。
本実施形態では、リング状補強部Ｗ４の幅Ｌ１が２．１ｍｍ、凹部Ｗ３からリング状補強部Ｗ４の高さＨ１が６２５μｍ（Ｌ１／Ｈ１＝３．３６）のウエーハＷを用いたが、これに限るものではない。研磨パッドの追従しやすさの観点からは、リング状補強部Ｗ４の高さＨ１が低い、および／またはリング状補強部Ｗ４の内壁を傾斜状に形成されるのがより好ましい。図１０および図１１は、ウエーハＷの変形例を示す模式図である。この図１０に示すように、凹部Ｗ３からリング状補強部Ｗ４の高さＨ１を、図８の例よりも低くしたウエーハＷを用いてもよい。また、図１１に示すように、リング状補強部Ｗ４の内壁Ｗ４Ａをリング状補強部Ｗ４から中心に向かって傾斜する傾斜面として形成してもよい。
本実施形態によれば、ウエーハＷよりも大きな径の研磨パッド７８ｂを用いて、ウエーハＷの裏面ＷＲの全面を覆い、凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨するため、凹部Ｗ３に研磨時間が短縮され、ウエーハＷの加工性および生産性が向上した。さらに、凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨することで、リング状補強部Ｗ４に沿った凹部Ｗ３の外周部近傍まで十分に研磨することができるため、その分、ウエーハＷから切り出すチップの数を増やすことができる。また、研磨パッド７８ｂを用いて研磨を行うことにより、例えば、ウエットエッチングによって研削歪を除去する構成（ストレスリリーフ）に比べて、研磨後のウエーハＷ（凹部Ｗ３）の平坦性を高めることができる。
また、本実施形態によれば、研磨工程を実施した後、研磨液とは異なるリンス液を回転するウエーハＷの裏面ＷＲに供給しながら研磨パッド７８を回転させつつ押圧して凹部Ｗ３にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を備えるため、研磨工程と同一の研磨パッド７８ｂを用いて、ゲッタリング層を容易に形成することができる。
次に、研磨ユニットの別の形態について説明する。図１２は、別の形態に係る研磨ユニットの周辺構成を示す模式図である。別の形態では、研磨ユニット１４８は、図１２に示すように、研磨パッド１７８ｂでウエーハＷの裏面ＷＲを部分的に覆って研磨する。この研磨ユニット１４８が備えるスピンドルハウジング１７２、スピンドル１７４、ホイールマウント１７６、研磨ホイール７８およびホイール基台１７８ａは、上記した研磨ユニット４８の各部と同等の構成であるため説明を省略する。研磨パッド１７８ｂは、ウエーハＷと同等以上の大径（例えば、ウエーハＷ；３００ｍｍ、研磨パッド；３００ｍｍ）に形成され、研磨ユニット１４８は、チャックテーブル２２に対して大きく偏心して配置される。具体的には、研磨パッド１７８ｂの外周部がウエーハＷの裏面ＷＲの中心を覆い、かつ、ウエーハＷの裏面ＷＲから径方向に延出する（はみ出す）ように研磨パッド１７８ｂが配置されている。この状態で、チャックテーブル２２および研磨ユニット１４８を回転させることで、研磨パッド１７８ｂがウエーハＷの裏面ＷＲを部分的に押圧し、ウエーハＷの凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨する。
また、研磨ホイール１７８の近傍には、図１２に示すように、チャックテーブル２２に保持され露出したウエーハＷの裏面ＷＲに研磨液もしくはリンス液を供給する加工液供給ノズル６０が配置されている。この加工液供給ノズル６０は、電磁切替弁６１を介して、研磨液供給源６２及びリンス液供給源６３に選択的に接続される。この構成においても、研磨パッド１７８ｂがウエーハＷの裏面ＷＲを部分的に押圧し、ウエーハＷの凹部Ｗ３とリング状補強部Ｗ４とを同時に研磨することで、リング状補強部Ｗ４に沿った凹部Ｗ３の外周部近傍まで十分に研磨することができるため、その分、ウエーハＷから切り出すチップの数を増やすことができる。また、研磨パッド１７８ｂを用いて研磨を行うことにより、例えば、小径の研磨パッドをウエーハＷの凹部のみに当接させ、研削歪を除去する構成（ストレスリリーフ）に比べて、研磨後のウエーハＷ（凹部Ｗ３）の平坦性を高めることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、本実施形態では、リング状補強部形成工程と研磨工程とを、粗研削用および仕上げ研削用の研削ユニット３８ａ，３８ｂと研磨ユニット４８とを備えた研削研磨装置２を用いて実行しているが、例えば、リング状補強部形成工程と研磨工程とをそれぞれ研削ユニット、研磨ユニットを備えた別個の装置で実行しても良いことは勿論である。
また、本実施形態では、研磨パッド７８ｂとして、ウレタンおよび／または不織布からなる基材中に砥粒を固定させた固定砥粒研磨パッドを例示したが、研磨液に砥粒を分散させた状態で供給し、砥粒を固定させていない研磨パッドを用いて、ウエーハＷの研磨を行ってもよい。
２ 研削研磨装置
２２ チャックテーブル
３８ａ，３８ｂ 研削ユニット
４６ａ，４６ｂ 研削ホイール
４８，１４８ 研磨ユニット
７８，１７８ 研磨ホイール
７８ｂ，１７８ｂ 研磨パッド
Ｗ ウエーハ
Ｗ１ デバイス領域
Ｗ２ 外周余剰領域
Ｗ３ 凹部
Ｗ３Ａ 外周部
Ｗ４ リング状補強部
Ｗ４Ａ 内壁
ＷＲ 裏面
２２ チャックテーブル
３８ａ，３８ｂ 研削ユニット
４６ａ，４６ｂ 研削ホイール
４８，１４８ 研磨ユニット
７８，１７８ 研磨ホイール
７８ｂ，１７８ｂ 研磨パッド
Ｗ ウエーハ
Ｗ１ デバイス領域
Ｗ２ 外周余剰領域
Ｗ３ 凹部
Ｗ３Ａ 外周部
Ｗ４ リング状補強部
Ｗ４Ａ 内壁
ＷＲ 裏面
Claims (2)
- 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を備えるウエーハの加工方法であって、
該ウエーハの表面側をチャックテーブルに保持し、該ウエーハの裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成することにより、該凹部の外周側に該外周余剰領域を含むリング状補強部を形成するリング状補強部形成工程と、
該ウエーハの表面側をチャックテーブルに保持し、該凹部を露出させて、該裏面に研磨液を供給しながらチャックテーブルと該ウエーハと同等以上の径を有する研磨パッドを回転させて該研磨パッドを該ウエーハの裏面に押圧することにより該凹部を研磨する研磨工程と、
を有するウエーハの加工方法。 - 該研磨工程を実施した後、該研磨液とは異なるリンス液を回転する該ウエーハの裏面に供給しながら該研磨パッドを回転させつつ押圧して該凹部にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を備える請求項１に記載のウエーハの加工方法。
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