TWI712082B - 晶圓研削方法 - Google Patents

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Abstract

[課題] 本發明不需測量環狀凸部上表面的高度，而能夠以使環狀凸部的高度變成預定之設定高度的方式研削環狀凸部。[解決手段] 晶圓研削方法包含：中央研削步驟，藉由環狀磨石16研削晶圓W的中央部分以形成圓形凹部W1，並且在圓形凹部W1的外側形成環狀凸部W2；高度位置記憶步驟，在中央研削步驟結束時，記憶高度位置識別手段26識別的研削手段10之高度位置Gh；及環狀凸部研削步驟，僅以設定部40中預設的環狀凸部W2之高度設定值b使研削手段10從所記憶之高度位置Gh上升，將上升後的高度位置作為環狀凸部W2的研削結束位置e，藉由環狀磨石16研削環狀凸部W2的上表面。

Description

晶圓研削方法
本發明係關於一種將晶圓進行研削加工的研削方法。
若晶圓經實施研削而變薄，則有晶圓的剛性降低而在之後的步驟中難以處理晶圓的問題，因此具有例如下述研削方法：使用以小於晶圓直徑的直徑將研削磨石配置成環狀的研削輪，在晶圓的背面之中，研削晶圓中央形成圓形凹部，並且在外周部分形成環狀凸部（補強部）（例如，參照下述專利文獻1及2）。
為了將藉由上述研削方法所研削之晶圓的環狀凸部去除，而以例如切割裝置之保持台的保持面保持晶圓之圓形凹部的底面，使切割刀片從與底面的相反面側切入以將環狀凸部切除（例如，參照下述專利文獻3）。環狀凸部必須以保持台進行支撐，以避免其在切除中途掉落，作為所述保持台，係使用具備保持圓形凹部底面之中央保持部與保持環狀凸部端面之環狀保持部的凸狀保持台。
若未以保持台的環狀保持部支撐環狀凸部，則在切除環狀凸部時，產生環狀凸部與圓形凹部的傾斜差，而在圓形凹部產生裂痕，或切割刀片異常消耗。為了解決這樣的問題而提出一種發明，其係在實施切除環狀凸部的步驟之前，使例如量規抵接於環狀凸部的上表面，一邊監測環狀凸部的高度以使其變成所設定的高度一邊研削環狀凸部的上表面，並對應圓形凹部的厚度變更環狀凸部的高度，以使環狀凸部的凸起量變成固定（例如，參照下述專利文獻4）。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-173487號公報 [專利文獻2]日本特開2015-74042號公報 [專利文獻3]日本特開2009-141276號公報 [專利文獻4]日本特開2012-146889號公報
[發明所欲解決的課題] 然而，在上述專利文獻4所示的發明中，必須分別具備與環狀凸部上表面接觸的量規以及測量圓形凹部上表面的量規，或者必須具備使測量圓形凹部上表面的量規在水平方向上移動的量規移動手段，不僅裝置構成變得繁雜，而且有無法精準地進行環狀凸部之高度調整這樣的問題。
因此，本發明之目的在於提供一種不需測量環狀凸部上表面的高度，而能夠以使環狀凸部的高度變成預定之設定高度的方式研削環狀凸部的研削方法。
[解決課題的技術手段] 根據本發明，可提供一種晶圓研削方法，係使用具備下述構件的研削裝置：保持台，在保持面上保持晶圓；研削手段，旋轉自如地裝設具備多個環狀磨石的研削輪，該些環狀磨石以具有小於晶圓直徑之外徑的方式排列，將該保持台所保持之晶圓的中央部分進行研削以形成圓形凹部，並且在該圓形凹部的外側形成環狀凸部；升降移動手段，使該研削手段相對於該保持面在垂直方向上升降；高度位置識別手段，對該升降移動手段所移動之該研削手段的高度位置進行識別；水平移動手段，使該保持台與該研削手段在保持面方向上相對移動；及設定部，設定該環狀凸部的高度設定值；在研削該圓形凹部後，研削該環狀凸部的上表面以將該環狀凸部的高度調整成該設定部中所設定之高度其中該晶圓研削方法具備：中央研削步驟，藉由該環狀磨石研削晶圓的中央部分以形成該圓形凹部，並且在該圓形凹部的外側形成環狀凸部；高度位置記憶步驟，在該中央研削步驟結束時記憶該高度位置識別手段識別的該研削手段之高度位置；及環狀凸部研削步驟，僅以該設定部中預設的該環狀凸部之該高度設定值使該研削手段從該高度位置記憶步驟中所記憶的該研削手段之該高度位置上升，將上升後的高度位置作為該環狀凸部的研削結束位置，藉由該環狀磨石研削該環狀凸部的上表面。
較佳係上述研削手段進一步具備晶圓上表面高度測量手段，其測量上述保持台所保持之晶圓的上表面高度；且在開始上述環狀凸部研削步驟之前實施下述步驟：深度計算步驟，從晶圓上表面高度與底面高度的差值算出該圓形凹部的深度值，該晶圓上表面高度係在實施上述中央研削步驟前藉由該晶圓上表面高度測量手段測量晶圓的上表面而得，該底面高度係在該中央研削步驟結束時測量上述圓形凹部的底面而得；及環狀凸部研削開始位置計算步驟，算出僅以該深度計算步驟所算出的該深度值從上述高度位置記憶步驟所記憶的上述研削手段之上述高度位置向上抬升後的位置，以作為該環狀凸部研削步驟中藉由該研削手段開始研削的位置。
[發明功效] 根據本發明，無需使量規接觸環狀凸部的上表面來測量環狀凸部的高度。亦即，不需以量規監測環狀凸部的高度，即可用環狀磨石研削環狀凸部並將環狀凸部的高度調整成設定部中所設定之高度設定值的高度。因此，無需在裝置上追加機構，而可用以往的裝置調整環狀凸部的高度。
又，在實施上述中央研削步驟前實施算出圓形凹部之深度值的深度計算步驟、且在開始上述環狀凸部研削步驟之前實施環狀凸部研削開始位置計算步驟，以此方式所構成的情況下，可精準地將環狀凸部的高度調整成設定部中所設定之高度設定值的高度。
[研削裝置] 圖1所示之研削裝置1具有在Y軸方向上延伸的裝置基座2、及立設於裝置基座2之Y軸方向後方側的柱部3。研削裝置1具備：保持台4，在保持面5a上保持晶圓；研削手段10，旋轉自如地裝設具備環狀磨石16的研削輪15，環狀磨石16以具有小於晶圓直徑之外徑的方式排列，將保持台4所保持之晶圓的中央部分進行研削以形成圓形凹部，並且在圓形凹部的外側形成環狀凸部；升降移動手段20，使研削手段10相對於保持面5a在垂直方向（圖示的例中為Z軸方向）上升降；高度位置識別手段26，對升降移動手段20所移動之研削手段10的高度位置進行識別；水平移動手段30，使保持台4與研削手段10在保持面方向（圖示的例中為X軸方向）上相對移動；及設定部40，設定環狀凸部的高度設定值。
研削手段10以可藉由升降手段20升降的方式被支撐於柱部3的前方。研削手段10具備：主軸11，其具有Z軸方向的軸心；主軸外殼12，圍繞主軸11的外周；馬達13，安裝於主軸11的一端；保持具14，保持主軸外殼12；研削輪15，裝設於主軸11的下端；及多個環狀磨石16，在研削輪15的下部排列成圓環狀。環狀磨石16之外周緣的直徑，例如設定成與作為研削對象之晶圓的半徑為相同程度。馬達13使主軸11旋轉，藉此能夠使研削輪15以預定的旋轉速度旋轉。
升降移動手段20具備：滾珠螺桿21，在Z軸方向上延伸；馬達22，連接於滾珠螺桿21的一端；一對導軌23，與滾珠螺桿21平行地延伸；及升降板24，其內部所具備之螺帽與滾珠螺桿21螺合，同時側部與導軌23滑動接觸。在升降板24上固定有保持具14。接著，當馬達22使滾珠螺桿21旋動時，則可使研削手段10沿著一對導軌23與升降板24一起在Z軸方向上升降。
在本實施形態所示的馬達22上連接有檢測馬達22之旋轉數的編碼器25與高度位置識別手段26。編碼器25計算並量測馬達22的旋轉數，本實施形態所示的高度位置識別手段26可根據該量測值識別研削手段10在Z軸方向的高度位置。高度位置識別手段26並不限定於上述構成，例如，亦可由用於檢測位置的線性標度(linear scale)所構成。
水平移動手段30具備：滾珠螺桿31，在X軸方向上延伸；馬達32，連接於滾珠螺桿31的一端；一對導軌33，與滾珠螺桿31平行地延伸；及移動板34，其內部所具備之螺帽與滾珠螺桿31螺合，同時側部與導軌33滑動接觸。移動板34連接於升降移動手段20。接著，當馬達32使滾珠螺桿31旋動時，則可使研削手段10沿著一對導軌33與移動板34一起在X軸方向上水平移動，而使保持台4與研削手段10在X軸方向上相對移動。
保持台4具備：多孔板5，其具有吸引保持晶圓的保持面5a；及框體6，容納多孔板5。框體6的上表面6a與保持面5a為同一水平面的高度，其成為保持面高度的基準面。保持台4的周圍被移動基台7所覆蓋。雖圖中未表示，在保持台4的下方連接有使保持台4旋轉的旋轉手段、及使保持台4與移動基台7一起在Y軸方向上移動的移動手段。
設定部40中所設定的環狀凸部之高度設定值，係藉由研削而形成於晶圓中央部分的圓形凹部之底面與形成於外周部的所要求之環狀凸部之上表面的高度的差值。此外，雖圖中未表示，設定部40例如由觸控面板所構成，由操作員進行操作。
研削裝置1具備：晶圓上表面高度測量手段50，測量保持台4所保持之晶圓的上表面高度；保持面測量手段52，測量保持台4之保持面5a的高度；及控制手段70，控制與晶圓上表面高度測量手段50及保持面測量手段52連接的計算手段60，並且至少控制升降移動手段20。
晶圓上表面高度測量手段50及保持面測量手段52分別與在裝置基座2的上表面立設之支架8的端部連接。晶圓上表面高度測量手段50具備位於保持台4之保持面5a側並與保持於保持面5a之晶圓的上表面接觸的測量頭51，而可測量測量頭51與保持於保持台4之晶圓的上表面接觸時的高度，以作為晶圓的上表面高度。保持面測量手段52具備位於框體6的上表面6a側並與上表面6a接觸的測量頭53。保持面測量手段52可測量測量頭53與上表面6a接觸時的高度，以作為保持台4之保持面5a的高度。本實施形態所示的晶圓上表面高度測量手段50及保持面測量手段52係由接觸式量規所構成，但並不限定於此構成，例如，亦可藉由非接觸式的光學系測量器構成晶圓上表面高度測量手段50及保持面測量手段52。
計算手段60可從在研削晶圓前晶圓上表面高度測量手段50所測量的晶圓之上表面高度與在研削晶圓後晶圓上表面高度測量手段50所測量的圓形凹部底面之底面高度的差值，算出圓形凹部的深度。又，計算手段60可從晶圓上表面高度測量手段50所測量的測量值與保持面測量手段52所測量的測量值的差值，算出晶圓的厚度。又，亦可使用非接觸式厚度測量器，其係對晶圓照射具有穿透性之波長的測量光，從在晶圓W的上表面反射的反射光與在晶圓的底面反射的反射光的光路差，算出晶圓W的厚度。
控制手段70至少具備藉由控制程式進行演算處理的CPU與記憶體等的記憶元件。控制手段70的記憶體中記憶有由計算手段60所算出的圓形凹部之深度值、高度位置識別手段26所識別的研削手段10之高度位置、設定部40中所設定的環狀凸部之高度設定值等的各種資料。接著，控制手段70可根據從設定部40、計算手段60、高度位置識別手段26所發送的資料來控制升降移動手段20而使研削手段10在Z軸方向上升降移動。
[晶圓研削方法] 接著，針對晶圓研削方法進行說明，其係使用研削裝置1研削圖2所示之晶圓W的中央部分以形成圓形凹部，並且在外周部形成環狀的環狀凸部後，研削環狀凸部的上表面以調整其高度。晶圓W係圓形板狀工件之一例，其形成有元件之面為正面Wa，在正面Wa上黏貼有例如保護膠膜T。另一方面，位於與正面Wa相反側的背面Wb成為藉由環狀磨石16進行研削的被研削面。在開始研削晶圓W之前，預先由操作員在圖1所示之設定部40設定環狀凸部的高度設定值。
（1）晶圓上表面高度測量步驟 如圖2所示，將黏貼有保護膠膜T之晶圓W的正面Wa側載置於保持台4的保持面5a並使背面Wb側露出，以使圖中未表示之吸引源的吸引力作用的保持面5a吸引保持晶圓W。接著，晶圓上表面高度測量手段50藉由使測量頭51與晶圓W的背面Wb接觸來測量研削前的晶圓上表面高度之高度位置Wh1，並將高度位置Wh1發送至圖1所示的計算手段60。
（2）中央研削步驟 使保持台4移動至研削手段10的下方側。之後，藉由水平移動手段30使研削手段10與保持台4在保持面方向（X軸方向）上相對移動，並將研削輪15定位於環狀磨石16的外周緣160持續通過晶圓W之旋轉中心Wo的位置。接著，如圖3所示，使吸引保持有晶圓W的保持台4在例如箭頭A的方向上旋轉，並且一邊使研削輪15在例如箭頭A的方向上旋轉一邊藉由升降移動手段20使研削手段10往接近晶圓W的方向下降，而一邊以旋轉之環狀磨石16推壓晶圓W的背面Wb一邊進行研削。
研削晶圓W中，環狀磨石16的外周緣160一邊持續通過晶圓W的旋轉中心Wo，一邊將晶圓W的中央部分研削至所要求之厚度。亦即，利用旋轉之環狀磨石16將晶圓W的中央部分研削而去除，藉此形成圓形凹部W1，並且在圓形凹部W1的外側形成環狀的環狀凸部W2。在已實施中央研削步驟的階段，將直接殘留於晶圓W之圓形凹部W1外側的外周部作為環狀凸部W2。亦即，圖3之例中的環狀凸部W2之高度與研削前的晶圓W之厚度相同，其大於設定部40中所設定之高度設定值。
（3）高度位置記憶步驟 接著，中央研削步驟結束後，藉由高度位置識別手段26識別研削手段10的高度位置Gh。高度位置Gh係中央研削步驟結束時環狀磨石16與圓形凹部W1的底面接觸時研削手段10在Z軸方向的高度。藉由高度位置識別手段26識別高度位置Gh後，將所識別之高度位置Gh記憶於圖1所示之控制手段70的記憶體。
（4）圓形凹部底面高度測量步驟 又，在中央研削步驟結束時，以晶圓上表面高度測量手段50測量圓形凹部W1之底面高度的高度位置Wh2，並將所測量之高度位置Wh2發送至計算手段60。例如，在實施上述晶圓上表面高度測量步驟後，維持使測量頭51與晶圓W的背面Wb接觸的狀態直到中央研削步驟的結束時，藉此可測量圓形凹部W1的高度位置Wh2。
（5）深度計算步驟 圖1所示之計算手段60從在實施上述中央研削步驟前藉由晶圓上表面高度測量手段50所測量的高度位置Wh1與在中央研削步驟結束時測量圓形凹部W1之底面而得的高度位置Wh2的差值，算出圓形凹部W1的深度值a，並將深度值a記憶於圖1所示之控制手段70的記憶體。此外，雖然本實施形態中省略測量晶圓W之厚度（圓形凹部W1之厚度方向的厚度）的動作，但實際上，在實施中央研削步驟時，會算出晶圓上表面高度測量手段50測量的圓形凹部W1之高度位置Wh2與保持面測量手段52測量的保持台4之保持面5a的高度差，藉此持續監測晶圓W的厚度。
(6)環狀凸部研削開始位置計算步驟
如圖4所示，使用深度計算步驟所算出的圓形凹部W1之深度值a，算出環狀凸部W2的研削開始位置s。具體而言，僅以深度計算步驟所算出的深度值a從高度位置記憶步驟所記憶的研削手段10之高度位置Gh向上抬升後，將此位置作為下述環狀凸部研削步驟中藉由研削手段10開始研削的研削開始位置s。亦即，研削開始位置s係將高度位置Gh與深度值a相加的值(Gh+a=s)，由圖1所示之控制手段70所算出。接著，控制手段70控制升降移動手段20，藉此使研削手段10上升而將環狀磨石16的研削面(底面)定位於研削開始位置s。深度計算步驟及環狀凸部研削開始位置計算步驟只要在開始下述環狀凸部研削步驟之前實施即可。
(7)環狀凸部研削步驟
環狀凸部研削步驟中，僅以設定部40中預設的環狀凸部W2之高度設定值b使研削手段10從高度位置記憶步驟中所記憶的研削手段10之高度位置Gh上升，將上升後的高度位置作為環狀凸部W2的研削結束位置e。亦即，研削結束位置e係將高度位置Gh與高度設定值b相加的值(Gh+b=e)，由圖1所示之控制手段70所算出。算出研削結束位置e後，控制手段70控制升降移動手段20，藉此用環狀磨石16僅以研削量c研削環狀凸部W2的上表面。研削量c係從研削開始位置s至研削結束位置e為止的晶圓W之厚度量，可從深度值a減去高度設定值b而求得(a-b=c)。亦藉由控制手段70進行研削量c的計算。
如圖5所示，一邊使研削輪15在例如箭頭A的方向上旋轉，一邊藉由升降移動手段20使研削手段10往接近晶圓W的方向下降，而用旋轉之環狀磨石16僅以上述研削量c研削環狀凸部W2的上表面，藉此將環狀凸部W2的高度調整成高度設定值b的高度。研削環狀凸部W2中，未使量規等與環狀凸部W2的上表面接觸來監測其高度，故無產生機械誤差等的疑慮，而可將環狀凸部W2的高度調整在高度設定值b之至少±10μm左右的範圍內。
環狀凸部研削步驟完成後，例如，將晶圓W搬送至切割裝置的保持台並以切割刀片將環狀凸部W2切除。此時，可由環狀凸部研削步驟決定環狀凸部的高度，並且以此高度而形成，因此，例如，無需在保持台與環狀凸部W2之間夾持隔板(spacer)等的高度調整零件。接著，在以切割刀片將環狀凸部W2切除時，亦無在晶圓W上產生裂痕或切割刀片發生異常磨耗的疑慮。
如上所述，本發明所述之晶圓研削方法具備：高度位置記憶步驟，高度位置識別手段26識別中央研削步驟結束時研削手段10的高度位置Gh；及環狀凸部研削步驟，僅以設定部40中預設的環狀凸部W2之高度設定值b使研削手段10從高度位置Gh上升，將上升後的高度位置作為環狀凸部W2的研削結束位置e，藉由環狀磨石16研削環狀凸部W2的上表面，因此無需使例如量規與環狀凸部W2的上表面接觸來測量環狀凸部W2的高度。亦即，不需以量規監測環狀凸部W2的高度，即可用環狀磨石16研削環狀凸部W2，而將環狀凸部W2的高度調整成高度設定值b的高度。因此，根據本發明，無需在使用之研削裝置1上追加機構，而容易進行環狀凸部W2的高度調整。 又，本發明所述之晶圓研削方法，在開始環狀凸部研削步驟之前實施下述步驟：深度計算步驟，由在實施中央研削步驟前藉由晶圓上表面高度測量手段50所測量的高度位置Wh1與在中央研削步驟結束時測量圓形凹部W1之底面而得的高度位置Wh2的差值，算出圓形凹部W1的深度值a；及環狀凸部研削開始位置計算步驟，算出僅以深度值a從研削手段10的高度位置Gh向上抬升後的位置作為研削開始位置s，因此可精準地將環狀凸部W2的高度調整成高度設定值b的高度。
1‧‧‧研削裝置 2‧‧‧裝置基座 3‧‧‧柱部 4‧‧‧保持台 5‧‧‧多孔板 5a‧‧‧保持面 6‧‧‧框體 7‧‧‧移動基台 8‧‧‧支架 10‧‧‧研削手段 11‧‧‧主軸 12‧‧‧主軸外殼 13‧‧‧馬達 14‧‧‧保持具 15‧‧‧研削輪 16‧‧‧環狀磨石 20‧‧‧升降移動手段 21‧‧‧滾珠螺桿 22‧‧‧馬達 23‧‧‧導軌 24‧‧‧升降板 25‧‧‧編碼器 26‧‧‧高度位置識別手段 30‧‧‧水平移動手段 31‧‧‧滾珠螺桿 32‧‧‧馬達 33‧‧‧導軌 34‧‧‧移動板 40‧‧‧設定部 50‧‧‧晶圓上表面高度測量手段 51‧‧‧測量頭 52‧‧‧保持面測量手段 53‧‧‧測量頭 60‧‧‧計算手段 70‧‧‧控制手段
圖1係表示研削裝置之一例的構成的立體圖。 圖2係表示晶圓上表面高度測量步驟及中央研削步驟的剖面圖。 圖3係表示中央研削步驟後的晶圓狀態並且表示高度位置記憶步驟、圓形凹部底面高度測量步驟及深度位置計算步驟的剖面圖。 圖4係表示環狀凸部研削開始位置計算步驟的剖面圖。 圖5係表示環狀凸部研削步驟的剖面圖。
4‧‧‧保持台
5‧‧‧多孔板
5a‧‧‧保持面
6‧‧‧框體
6a‧‧‧框體6的上表面
10‧‧‧研削手段
11‧‧‧主軸
15‧‧‧研削輪
16‧‧‧環狀磨石
20‧‧‧升降移動手段
26‧‧‧高度位置識別手段
30‧‧‧水平移動手段
a‧‧‧深度值
b‧‧‧高度設定值
c‧‧‧研削量
e‧‧‧研削結束位置
s‧‧‧研削開始位置
Gh‧‧‧高度位置
T‧‧‧保護膠膜
W‧‧‧晶圓
W1‧‧‧圓形凹部
W2‧‧‧環狀凸部

Claims (2)

  1. 一種晶圓研削方法，係使用具備下述構件的研削裝置： 保持台，在保持面上保持晶圓； 研削手段，旋轉自如地裝設具備多個環狀磨石的研削輪，該些環狀磨石以具有小於晶圓直徑之外徑的方式排列，將該保持台所保持之晶圓的中央部分進行研削以形成圓形凹部，並且在該圓形凹部的外側形成環狀凸部； 升降移動手段，使該研削手段相對於該保持面在垂直方向上升降； 高度位置識別手段，對該升降移動手段所移動之該研削手段的高度位置進行識別； 水平移動手段，使該保持台與該研削手段在保持面方向上相對移動；及 設定部，設定該環狀凸部的高度設定值； 在研削該圓形凹部後，研削該環狀凸部的上表面以將該環狀凸部的高度調整成該設定部中所設定之高度， 其中該晶圓研削方法具備： 中央研削步驟，藉由該環狀磨石研削晶圓的中央部分以形成該圓形凹部，並且在該圓形凹部的外側形成環狀凸部； 高度位置記憶步驟，在該中央研削步驟結束時記憶該高度位置識別手段識別的該研削手段之高度位置；及 環狀凸部研削步驟，僅以該設定部中預設的該環狀凸部之該高度設定值使該研削手段從該高度位置記憶步驟中所記憶的該研削手段之該高度位置上升，將上升後的高度位置作為該環狀凸部的研削結束位置，藉由該環狀磨石研削該環狀凸部的上表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓研削方法，其中，該研削裝置進一步具備晶圓上表面高度測量手段，其測量該保持台所保持之晶圓的上表面高度； 且在開始該環狀凸部研削步驟之前實施下述步驟： 深度計算步驟，從晶圓上表面高度與底面高度的差值算出該圓形凹部的深度值，該晶圓上表面高度係在實施該中央研削步驟前藉由該晶圓上表面高度測量手段測量晶圓之上表面而得，該底面高度係在該中央研削步驟結束時測量該圓形凹部之底面而得；及 環狀凸部研削開始位置計算步驟，算出僅以該深度計算步驟所算出的該深度值從該高度位置記憶步驟所記憶的該研削手段之該高度位置向上抬升後的位置，以作為該環狀凸部研削步驟中藉由該研削手段開始研削的位置。
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