JP5068705B2 - 加工装置のチャックテーブル - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルに関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ（デバイス）に分割される。

分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削や研磨によって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。

このように薄く形成されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に環状補強部を形成する研削方法が特開２００７−１９４６１号公報で提案されている。

このように裏面の外周に環状補強部が形成されたウエーハをストリート（切削予定ライン）に沿って分割する方法として、環状補強部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている（特開２００７−１９３７９号公報参照）。
特開２００７−１９４６１号公報 特開２００７−１９３７９号公報

しかし、環状補強部が除去されたウエーハでは切削時のハンドリングで破損し易いという問題が生じる。環状補強部を除去せずに裏面側から切削する方法も考えられるが、ストリートはウエーハの表面に形成されているため、裏面側からストリートに沿って切削するためには裏面側からウエーハのストリートを検出する必要がある。

従って、ウエーハを透過する波長を使用した例えば赤外線カメラ等が必要となる上、ウエーハの厚みが厚い場合やストリートのパターンが明瞭でない場合には、裏面側からストリートを検出することが困難である。

ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削することで形成される凹部より小径のチャックテーブルでウエーハを保持し、ウエーハの表面側から環状補強部ごと切削する方法も考えられるが、凹部より小径のチャックテーブルに保持されたウエーハは環状補強部の自重により外周部が下方へと撓み、ウエーハを平坦に保持することが困難である。その結果、ウエーハの外周部分のチップにおいて完全切断がなされない恐れがある。

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、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、円形凹部の外周側に環状補強部が形成されたウエーハを、その表面を上にして保持する加工装置のチャックテーブルを提供することである。

本発明によると、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表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に該余剰領域を含む環状補強部が形成されたウエーハを保持する加工装置のチャックテーブルであって、装着用円形凹部と該装着用円形凹部に連通する真空吸引路が形成された基台と、該基台の該装着用円形凹部中に配設され、上面が該基台の外周表面と面一に形成されたポーラス吸着部と、該ポーラス吸着部上に配設されてウエーハ裏面の該円形凹部に嵌合する円盤状基板とを備え、該円盤状基板は垂直方向に伸長する複数の貫通路を有しており、該円盤状基板の厚さは前記円形凹部の深さと同等であることを特徴とする加工装置のチャックテーブルが提供される。

本発明のチャックテーブルによると、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、円形凹部の外周側に環状補強部が形成されたウエーハを平坦に保持することが可能となる。従って、ウエーハ外周部分において完全切断がなされないチップ（デバイス）を発生させることがなく、不良チップを形成することがない。

以下、本発明実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハから成っており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

このような半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面に円形凹部を形成し、該円形凹部の外周側に外周余剰領域１９を含む環状補強部を形成する研削方法について図３乃至図５を参照して説明する。まず、図３を参照すると、研削装置２の要部斜視図が示されている。

研削装置２は、ウエーハを保持して回転可能なチャックテーブル４と、ウエーハに対して研削加工を施す研削ユニット６を備えている。研削ユニット６は、回転可能且つ昇降可能なスピンドル８と、スピンドル８の先端に装着された研削ホイール１０と、研削ホイール１０の下面に固着された研削砥石１２から構成される。

ウエーハ１１は保護テープ２３側がチャックテーブ４により吸引保持され、ウエーハ１１の裏面１１ｂが研削砥石１２に対向してセットされる。ここで、チャックテーブル４に保持されたウエーハ１１と研削ホイール１０に装着された研削砥石１２との関係について図４を参照して説明する。

チャックテーブル４の回転中心Ｐ１と研削砥石１２の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石１２の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線２８の直径より小さく境界線２８の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石１２がチャックテーブル４の回転中心Ｐ１を通過するようになっている。

チャックテーブル４を矢印３０で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石１２を矢印３２で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、図示しない研削送り機構を作動して研削ホイール１０の研削砥石１２をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、切削ホイール１０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。

その結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図５に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば５０μｍ）の凹部２４が形成されるとともに、外周余剰領域１９に対応する領域は残存されて外周余剰領域１９を含む環状補強部２６が形成される。

次に、図５に示すように研削加工された半導体ウエーハ１１を吸引保持して、ウエーハ１１を切削加工する際に使用する本発明実施形態のチャックテーブルについて図６乃至図９を参照して説明する。

図６を参照すると、ウエーハ１１の切削加工に先立って、ウエーハ１１はその外周部が環状フレーム３６に装着されたダイシングテープ（粘着テープ）３４に貼着される。ダイシングテープ３４は、環状補強部２６のみでなく円形凹部２４にも回り込むように貼着される。

図７を参照すると、本発明第１実施形態のチャックテーブル４０の縦断面図が示されている。チャックテーブル４０は、真空吸引路４４が形成された回転軸４２と、回転軸４２上に搭載固定された基台４６を含んでいる。

基台４６はＳＵＳ等の金属から形成され、装着用円形凹部４８と、回転軸４２の真空吸引路４４に連通された真空吸引路５０を有している。真空吸引路５０は凹部４８に開口している。回転軸４２の真空吸引路４４は図示しない真空吸引源に接続されている。

基台４６の円形凹部４８中にはポーラスなセラミック等から形成された円盤形状のポーラス吸着部５２が配設されている。ポーラス吸着部５２とウエーハ１１の円形凹部２４との寸法関係について図８を参照して説明する。

図８（Ａ）はポーラス吸着部５２の基台４６の外周面からの高さがウエーハ１１の円形凹部２４の深さよりも低い場合を示しており、この場合の高さギャップＧ１をマイナスとする。一方、図８（Ｂ）はポーラス吸着部５２の高さがウエーハ１１の円形凹部２４の深さよりも高い場合を示しており、この場合の基台４６の外周表面とウエーハ１１の環状補強部２６表面との高さギャップＧ２をプラスとする。

本発明形態のチャックテーブル４０では、高さギャップは３００μｍ〜−１００μｍが好ましく、より好ましくは３０μｍ〜−５０μｍである。また、半径方向ギャップＲ１は、１〜３ｍｍが好ましく、より好ましくは１〜１．５ｍｍである。

本実施形態のチャックテーブル４０では、チャックテーブル４０を円形凹部４８を有する基台４６と、円形凹部４８中に配設された所定の高さを有する円盤状ポーラス吸着部５２とから構成したため、ポーラス吸着部５２がウエーハ１１の円形凹部２４に嵌合してウエーハを平坦に保持することが可能となる。

従って、チャックテーブル４０を切削装置のチャックテーブルに採用した場合、ウエーハ外周部分において完全切断されないチップ（デバイス）を発生させることがなく、不良デバイスを形成することがない。尚、切削ブレードによる切削によっては環状補強部２６は完全切断されることはないが、ウエーハ切断工程の後工程であるダイシングテープ拡張工程により環状補強部２６部分は完全に破断されるため、問題となることはない。

図９を参照すると、本発明第２実施形態のチャックテーブル４０Ａの縦断面図が示されている。図７に示したチャックテーブル４０と同一構成部分については同一符号を付して説明する。

チャックテーブル４０Ａは、真空吸引路４４を有する回転軸４２と、回転軸４２上に搭載された装着用円形凹部４８を有する基台４６を含んでいる。基台４６には、回転軸４２の真空吸引路４４に連通する真空吸引路５０が形成されている。真空吸引路５０は基台４６の凹部４８に開口している。

基台４６の円形凹部４８中にはポーラスセラミック等から形成された円盤形状のポーラス吸着部５４が配設されている。本実施形態では、ポーラス吸着部５４の上面と基台４６の外周部分上面は面一に形成されている。

ポーラス吸着部５４上には、円盤状基板５６がウエーハ１１の凹部２４に嵌合するように搭載されている。円盤状基板５６は、シリコンウエーハ、セラミック板、サファイヤ板、ガラス板等から形成するのが好ましい。本実施形態では、円盤状基板５６はシリコンウエーハから形成されている。

円盤状基板５６には、上下方向に伸張する複数の貫通孔５８が形成されている。貫通孔５８は例えば以下のようにして形成される。まず、円盤状基板５６を表面側から切削ブレードにより第１の方向に複数列ハーフカットする。

次いで、円盤状基板５６の裏面側を第１の方向と直交する第２の方向に複数列ハーフカットする。これにより、二度のハーフカットの交差部分に貫通孔５８を形成することができる。あるいはエッチングやレーザー照射等により貫通孔５８を形成してもよい。本実施形態の円盤状基板５６の寸法関係とウエーハ１１の凹部２４の寸法関係は、図８を用いて説明した第１実施形態の寸法関係と同様である。

本実施形態は、基台４６の外周部分の表面とその表面が面一に形成されたポーラス吸着部５４上に円盤状基板５６を搭載するようにしたため、円盤状基板５６を高さを変えて複数種類用意しておけば、円形凹部２４の深さの異なるウエーハに容易に対応可能である。

上述した説明ではチャックテーブル４０、４０Ａをダイシング装置に適用した例について説明したが、本発明のチャックテーブルはこれに限定されるものではなく、レーザー装置、洗浄装置、分割装置等のチャックテーブルにも応用可能である。

ウエーハの表面側斜視図である。 保護テープを裏面に貼着した状態のウエーハの裏面側斜視図である。 研削装置の要部を示す斜視図である。 研削装置によって実施される円形凹部研削工程の説明図である。 円形凹部研削工程が実施された半導体ウエーハの断面図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに装着した状態のウエーハの断面図である。 本発明第１実施形態のチャックテーブルの縦断面図である。 チャックテーブルの円形凸部とウエーハの円形凹部との寸法関係を説明する説明図である。 本発明第２実施形態のチャックテーブルの縦断面図である。

符号の説明

２ 研削装置
４ チャックテーブル
６ 研削ユニット
１０ 研削ホイール
１１ 半導体ウエーハ
１２ 研削砥石
１３ ストリート
１５ デバイス
２４ 円形凹部
２６ 環状補強部
３４ ダイシングテープ
３６ 環状フレーム
４０，４０Ａ チャックテーブル
４２ 回転軸
４６ 基台
４８ 装着用円形凹部
５２，５４ ポーラス吸着部
５６ 円盤状基板
５８ 貫通孔

Claims (1)

1. 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表面に有し、該デバイス領域に対応する裏面に円形凹部が形成され、該円形凹部の外周側に該余剰領域を含む環状補強部が形成されたウエーハを保持する加工装置のチャックテーブルであって、
   装着用円形凹部と該装着用円形凹部に連通する真空吸引路が形成された基台と、
   該基台の該装着用円形凹部中に配設され、上面が該基台の外周表面と面一に形成されたポーラス吸着部と、
   該ポーラス吸着部上に配設されてウエーハ裏面の該円形凹部に嵌合する円盤状基板とを備え、
   該円盤状基板は垂直方向に伸長する複数の貫通路を有しており、該円盤状基板の厚さは前記円形凹部の深さと同等であることを特徴とする加工装置のチャックテーブル。

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