JPH09199454A - シリコンウエハ加工方法および加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリコンインゴットの切断の際に生じるソーマ
ークの影響を排除して、シリコンウエハを高精度に加工
する。 【解決手段】シリコンウエハ１をシリコンウエハ１より
低硬度で多孔質の弾性体からなるソフトチャック３１に
て吸着して一方の面の加工を行い、シリコンウエハ１よ
り高硬度で多孔質の剛体からなるハードチャック３２に
吸着して他方の面の加工を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置に用
いられるシリコンウエハの加工方法および加工装置、特
に真空チャックを用いた研削加工方法および研削加工装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シリコンウエハの大径化に伴い、
その加工方法は加工時間の短縮、加工環境の改善等の要
求から、ラッピング加工を研削加工に置き換えたいとの
要求が強く、シリコンインゴットを薄板状に切断した
後、その両面を研削加工している。また、研削加工の際
のシリコンウエハの固定方法としては、ポーラスチャッ
クと呼ばれる多孔質体を用いた真空チャックにより吸着
固定する方法が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、シリコンイ
ンゴットの切断工程において、切断されたシリコンウエ
ハ１の切断面にソーマーク２と呼ばれる切断刃の影響に
よる凹凸が生じる（図４Ａ）。真空チャック３による吸
引力によりシリコンウエハ１には非常に大きな力が働く
ため、このソーマーク２を有するシリコンウエハ１を真
空チャック３にて吸着すると、凹凸が延ばされ変形した
状態で吸着される（図４Ｂ）。この状態で研削加工を行
っても（図４Ｃ）、真空チャック３から外した際に変形
が元に戻るため、加工面が凹凸となり（図４Ｄ）、良好
な平面度を得ることができないという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明はシリコンウエハをシリコンウエハより低
硬度でかつ多孔質の弾性体よりなる第１の真空チャック
に吸着固定させて一方の面の加工を行い、加工完了後シ
リコンウエハを前記第１の真空チャックから取り外し、
シリコンウエハより高硬度でかつ多孔質の剛体からなる
第２の真空チャックに前記一方の面を吸着固定させて他
方の面の加工を行うようにしたものである。

【０００５】また、本発明はシリコンウエハの片面にシ
リコンウエハより低硬度でかつ弾性を有するシート状物
質を貼付し、シリコンウエハを前記シート状物質を介し
てシリコンウエハより高硬度でかつ多孔質の弾性体から
なる真空チャックに吸着固定させて一方の面の加工を行
い、加工完了後シリコンウエハを前記真空チャックから
取り外すと共に前記シート状物質を剥がし、前記真空チ
ャックに前記一方の面を吸着固定させて他方の面の加工
を行うようにしたものである。

【０００６】さらに、本発明はシリコンウエハの一方の
面を加工した後シリコンウエハを反転させて他方の面の
加工を行うシリコンウエハ加工装置において、シリコン
ウエハを吸着固定する第１の真空チャックおよび第２の
真空チャックと、前記第１の真空チャックに保持された
シリコンウエハを取り外し表裏反転させて前記第２の真
空チャックに取り付ける工作物反転装置を備え、前記第
１の真空チャックはシリコンウエハより低硬度でかつ多
孔質の弾性体からなり、前記第２の真空チャックはシリ
コンウエハより高硬度でかつ多孔質の剛体からなるよう
にしたものである。

【０００７】ここで、上記の第１の真空チャックとして
は、フッ素樹脂焼結体が好ましく、上記の第２の真空チ
ャックとしてはセラミックス焼結体が好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１から図３
に基づいて説明する。図１は本発明のシリコンウエハ加
工装置の実施の形態を示すものであり、基台５１上には
回転テーブル５２が軸５３を中心に反時計回りに回転す
るように取り付けられている。この回転テーブル５２は
研削送り速度で９０°回転し、シリコンウエハ着脱のた
めに停止し、再び９０°回転するというサイクルを繰り
返す。回転テーブル５２には円周方向等間隔に複数のチ
ャック３１、３２が取り付けられている。図１に示すよ
うに、後述するソフトチャック３１とハードチャック３
２は交互に配置されている。５４、５５は回転テーブル
５２上に設けられた研削砥石であり、粗研削用砥石５４
と仕上げ研削用砥石５５が図略の駆動装置により回転駆
動されるように構成されている。また、切り込み量を制
御するために、上下方向（紙面に対して垂直方向）に位
置決め可能となっている。なお、この研削砥石は、一つ
でもよいし粗研用、精研用、微研用の３つを設けること
もできる。５６および５７は工作物反転装置であり、ア
ーム５６ａ、５７ａが回転テーブル上と工作物受渡し位
置Ａとの間で旋回可能かつ上下方向（紙面に対して垂直
方向）に移動可能に取り付けられている。アーム５６
ａ、５７ａの先端には吸着盤５６ｂ、５７ｂが設けられ
ており、図略の吸引装置により吸引することによりシリ
コンウエハを吸着して保持することができる。また、一
方のアーム５６ａの先端部分５６ｃは工作物を反転させ
るために、その軸心回りに１８０°回転可能に構成され
ている。この回転可能な先端部分５６ｃはアーム５６
ａ、５７ａの少なくとも一方に設けられていればよい。
なお、この工作物反転装置５６、５７は工作物搬入出装
置として併用することが可能であり、工作物反転装置５
６で工作物を搬入してソフトチャック３１に取り付け、
加工後の工作物を工作物反転装置５７にてハードチャッ
ク３２から取り外し、機外に搬出することができる。

【０００９】上述したシリコンウエハ加工装置の作用に
ついて説明する。まず、工作物反転装置５６の吸着盤５
６ｂにてシリコンウエハ１を吸着し、アーム５６ａを旋
回させてシリコンウエハ１を回転テーブル５２上のソフ
トチャック３１上に搬入する。次に、アーム５６ａを下
降させ、吸着盤５６ａの吸着を解除すると共にソフトチ
ャック３１を吸引させてシリコンウエハ１をソフトチャ
ック３１に固定する。回転テーブル５２の回転によりソ
フトチャック３１に固定されたシリコンウエハ１は粗研
削用砥石５４および仕上げ研削砥石５５によって研削さ
れる。第１の表面の研削が完了したシリコンウエハ１
は、工作物反転装置５７の吸着盤５７ａによって吸着さ
れると共にソフトチャック３１の吸引が解除されアーム
５７ａが上昇することにより、工作物反転装置５７に保
持される。続いて、アーム５６ａおよび５７ａが旋回し
て工作物受渡位置Ａに割り出されるが、このときアーム
５６ａの先端部分５６ｃは１８０°回転しており、工作
物反転位置Ａで両アーム５６ａ、５７ａの吸着盤５６
ｂ、５７ｂはシリコンウエハ１を上下から挟む状態とな
る。この状態でシリコンウエハ１を吸着盤５６ｂで吸着
すると共に吸着盤５７ｂの吸着を解除すると、シリコン
ウエハ１はアーム５７ａからアーム５６ａに受け渡され
る。アーム５６ａが旋回されて回転テーブル５２上のハ
ードチャック３２上に割り出されるが、このとき先端部
分５６ｃが１８０°回転され、シリコンウエハ１は表裏
反転される。アーム５６ａが下降し、吸着盤５６ｂの吸
着を解除すると共にハードチャック３２を吸引させて、
表裏反転されたシリコンウエハ１をハードチャック３２
に固定する。続いて、回転テーブル５２の回転によりシ
リコンウエハ１の第２の表面が粗研削砥石５４および仕
上げ研削砥石５５により研削加工されるが、シリコンウ
エハ１を所望の厚さに仕上げるために、各砥石はその上
下方向位置が制御される。そして、両面の加工が完了し
たシリコンウエハ１は、ハードチャック３２による吸引
が解除されると共に吸着盤５７ｂにより吸着され、アー
ム５７ａの旋回により機外へ搬出される。

【００１０】なお、上記の実施の形態では、ソフトチャ
ック３１およびハードチャック３２は回転テーブル５２
に対して固定されているが、ソフトチャック３１および
ハードチャック３２を工作物主軸を介して回転テーブル
５２に取り付け、シリコンウエハ１を回転させた状態で
加工を行うこともできる。この場合、砥石５４、５５が
シリコンウエハ１上に位置するように回転テーブル５２
を位置決めし、回転テーブル５２の回転を停止した状態
で砥石５４、５５を切り込む、所謂インフィード方式を
採用することが望ましい。この方式を用いると、シリコ
ンウエハ１と砥石５４、５５の接触面積が常に一定とな
るため、シリコンウエハ１と砥石５４、５５の接触面積
の変化による研削抵抗の変動を防止すことができ、加工
精度が向上する。

【００１１】また、回転テーブル５２は連続的に回転さ
せ、アーム５６ａ、５７ａを回転テーブル５２に同期し
て移動可能に構成し、回転テーブル５２の回転を停止す
ることなくシリコンウエハ１の着脱を行うことも可能で
ある。このように構成すれば、サイクルタイムを短縮す
ることができる。上記の加工装置を用いたシリコンウエ
ハの加工方法について、図２に基づいて説明する。

【００１２】図２および図３において、１はシリコンイ
ンゴットを切断して得られたシリコンウエハであり、表
面にソーマーク２を有している。３１および３２は真空
チャックであり、ソフトチャック３１はフッ素樹脂焼結
体等の多孔質の弾性体からなり、無数の気孔を有してい
るため、下方から図略の吸引装置により吸引することに
より、その表面にシリコンウエハ１を吸着固定すること
ができる。ここで、フッ素樹脂焼結体は弾性体であると
共にシリコンウエハ１より硬度が低く、真空吸引するこ
とによりシリコンウエハ１の形状に倣って変形すること
ができる。また、ハードチャック３２は電融アルミナ、
球状電融ムライト、炭化珪素等を少量のガラス質結合材
で強固に焼結したセラミックス焼結体であり、多孔質の
剛体である。そして、ソフトチャック３１と同様に、無
数の気孔を有しているため、下方から図略の吸引装置に
より吸引することにより、表面にシリコンウエハ１を吸
着固定することができる。セラミックス焼結体はシリコ
ンウエハ１よりも硬度が高い剛体であるため、真空吸引
によって変形することはない。

【００１３】ここで、説明をわかりやすくするために、
以下、シリコンウエハの最初に加工される面を第１の表
面、次に加工される面を第２の表面ということとする。
図２Ａはシリコンインゴットを切断することによって得
られたシリコンウエハ１で、表面にソーマーク２を有し
ている。このシリコンウエハ２の第２の表面を図２Ｂに
示すようにソフトチャック３１にて吸着固定する。ここ
で、ソフトチャック３１は上述したようにシリコンウエ
ハより低硬度で弾性を有するため、シリコンウエハ１の
第２の表面のソーマーク２による凹凸はソフトチャック
３１にて吸収され、シリコンウエハ１が変形することが
ない。続いて、図２Ｃに示すように、この状態でシリコ
ンウエハ１の第１の表面に対して研削加工を行う。次
に、シリコンウエハ１をソフトチャック３１から取り外
し、図２Ｄに示すように表裏を反転させて、シリコンウ
エハの第１の表面をハードチャック３２に吸着固定さ
せ、図２Ｅに示すように第２の表面に対して研削加工を
行う。上記のように加工を行うことにより、図２Ｆに示
すように、加工完了後チャックから取り外してもシリコ
ンウエハ１の表面にソーマーク２の影響による凹凸が残
ることがない。

【００１４】ここで、第２の表面の加工に際して、ハー
ドチャック３２を用いるのは、ソフトチャック３１によ
る吸着固定では吸引力によってソフトチャック３２が変
形しており、シリコンウエハ１の厚さを管理することが
できないためであり、ハードチャック３２はシリコンウ
エハより高硬度の剛体であるので、第２の表面の加工の
際にハードチャック３２が変形することがなく、シリコ
ンウエハ１を所望の厚さに研削することができる。

【００１５】次に、図３に基づいて、本発明におけるシ
リコンウエハ加工方法の他の実施の形態について説明す
る。ここで、図３における４は、通常は研削加工中、デ
バイス面を保護するために貼付されるバックグライディ
ングテープであり、弾性を有すると共にシリコンウエハ
１より硬度が低く、真空チャックの吸引力によりシリコ
ンウエハ１の形状に倣って変形することができる。

【００１６】図３Ａは上述した実施の形態と同様に、シ
リコンインゴットを切断することによって得られたシリ
コンウエハ１で、表面にソーマーク２を有している。図
３Ｂに示すように、このシリコンウエハ１の第２の表面
にバックグライディングテープ４を貼付し、シリコンウ
エハ１をバックグライディングテープ４を介してハード
チャック３２にて吸着固定する。上述したようにバック
グライディングテープ４はシリコンウエハ１より低硬度
で弾性を有しているため、シコンウエハ１の第２の表面
のソーマーク２の凹凸はバックグラインディングテープ
４にて吸収され、シリコンウエハ１が変形することがな
い。図３Ｃに示すように、この状態でシコンウエハ１の
第１の表面の加工を行う。続いて、図３Ｄに示すように
ハードチャック３２からシリコンウエハ１を取り外すと
共に、バックグライディングテープ４を剥がし、表裏反
転させて再びハードチャック３２に吸着固定させ、図３
Ｅに示すように第２の表面の加工を行う。上記のように
加工を行うことにより、図３Ｆに示すように加工完了後
チャックから取り外してもシリコンウエハ１の表面にソ
ーマーク２の影響による凹凸が残ることがない。

【００１７】なお、シリコンウエハに貼付されるテープ
はシリコンウエハ１より低硬度で弾性を有したシート状
の物質であればよく、バックグライディングテープに限
られるものではない。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、第１の
表面の加工に際して、シリコンインゴットの切断の際に
生じるソーマークがソフトチャックにより吸収され、シ
リコンウエハが変形することがないため、ソーマークに
よる加工精度を悪化を防止して、シリコンウエハを高精
度に加工することができる。また、第２の表面の加工に
際して、ハードチャックを用いることにより、シリコン
ウエハを所望の厚さに加工することが可能となる。

【００１９】請求項２に記載の発明によれば、第１の表
面の加工に際して、シリコンインゴットの切断の際に生
じるソーマークがシート状物質により吸収され、シリコ
ンウエハが変形することがないため、ソーマークによる
加工精度の悪化を防止して、シリコンウエハを高精度に
加工することができる。また、一つの真空チャックにて
ソーマークの影響を排除した高精度の加工が可能となる
ため、新たな設備を導入することなく、既存の加工装置
を用いて高精度の加工が可能となる。

【００２０】請求項３に記載の発明によれば、ソフトチ
ャックとハードチャックの両方を設けると共に、工作物
反転装置を備えているため、シリコンインゴットの切断
の際に生じるソーマークの影響を排除した高精度の加工
を自動的にかつ効率的に行うことができる。さらに、本
発明によれば、上述したソーマークの影響排除のみなら
ず、シリコンインゴットの切断の際に生じるシリコンウ
エハの反りの防止にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリコンウエハ加工装置の平面図である。

【図２】シリコンウエハ加工方法の工程を示す図であ
る。

【図３】他のシリコンウエハ加工方法の工程を示す図で
ある。

【図４】従来のシリコンウエハ加工方法の工程を示す図
である。

【符号の説明】

１ シリコンウエハ ２ ソーマーク ３ 真空チャック ３１ ソフトチャック ３２ ハードチャック ４ バックグライディングテープ ５１ 基台 ５２ 回転テーブル ５３ 軸 ５４、５５ 砥石 ５６、５７ 工作物反転装置

フロントページの続き (72)発明者 村上 敏夫 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 野田 純孝 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１ 番地の１ 株式会社フジミインコーポレー テッド内 (72)発明者 鈴村 聡 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１ 番地の１ 株式会社フジミインコーポレー テッド内 (72)発明者 宮田 重雄 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１ 番地の１ 株式会社フジミインコーポレー テッド内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンウエハをシリコンウエハより低
   硬度でかつ多孔質の弾性体よりなる第１の真空チャック
   に吸着固定させて一方の面の加工を行い、加工完了後シ
   リコンウエハを前記第１の真空チャックから取り外し、
   シリコンウエハより高硬度でかつ多孔質の剛体からなる
   第２の真空チャックに前記一方の面を吸着固定させて他
   方の面の加工を行うことを特徴とするシリコンウエハの
   加工方法。
2. 【請求項２】 シリコンウエハの片面にシリコンウエハ
   より低硬度でかつ弾性を有するシート状物質を貼付し、
   シリコンウエハを前記シート状物質を介してシリコンウ
   エハより高硬度でかつ多孔質の弾性体からなる真空チャ
   ックに吸着固定させて一方の面の加工を行い、加工完了
   後シリコンウエハを前記真空チャックから取り外すと共
   に前記シート状物質を剥がし、前記真空チャックに前記
   一方の面を吸着固定させて他方の面の加工を行うことを
   特徴とするシリコンウエハ加工方法。
3. 【請求項３】 シリコンウエハの一方の面を加工した後
   シリコンウエハを反転させて他方の面の加工を行うシリ
   コンウエハ加工装置において、シリコンウエハを吸着固
   定する第１の真空チャックおよび第２の真空チャック
   と、前記第１の真空チャックに保持されたシリコンウエ
   ハを取り外し表裏反転させて前記第２の真空チャックに
   取り付ける工作物反転装置を備え、前記第１の真空チャ
   ックはシリコンウエハより低硬度でかつ多孔質の弾性体
   からなり、前記第２の真空チャックはシリコンウエハよ
   り高硬度でかつ多孔質の剛体からなることを特徴とする
   シリコンウエハ加工装置。