JP5081643B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハの外周縁に肉厚の補強リブ領域を残して研削加工を行うウエーハの加工方法に関するものである。

各種電子機器等に用いられる半導体チップは、一般に、円盤状の半導体ウエーハの表面に分割予定ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら領域の表面に電子回路を形成してから、裏面を研削して薄化し、分割予定ラインに沿って分割するといった方法で製造される。ところで、近年の電子機器の小型化・薄型化は顕著であり、これに伴って半導体チップもより薄いものが求められ、これにより半導体ウエーハを従来よりも薄くすることが必要となる。ところが、半導体ウエーハを単純に薄くすると剛性が低下するため、薄化後の工程でのウエーハの取扱いが困難になったり、割れやすくなるといった問題を生ずる。

そこで、半導体チップが形成された円形のデバイス領域のみを裏面側から研削して薄化し、その周囲の外周余剰領域を比較的肉厚の補強リブ領域として残存させることにより、薄化による上記の問題を回避することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。この場合、裏面側が研削されるので、肉厚の補強リブ領域は裏面側に突出し、ウエーハは、全体として断面凹状となる。このようなウエーハを、以下の説明では、適宜「たいこウエーハ」と称するものとする。

ここで、たいこウエーハのデバイス領域やチップに個片化した後に破損などのトラブルを生じさせないためには、加工ダメージをウエーハに残さないよう、デバイス領域に対応する裏面を研削する際は、できるだけ砥粒径の小さな砥石にて仕上げる必要がある。しかし、微細な砥粒からなる砥石によってウエーハの元の厚みから研削加工した場合、加工に要する時間が長くなって生産性が低下するだけでなく、砥石の磨耗が早く消耗工具費が高くなるという問題がある。そこで、粗研削である程度研削した後に細かい砥粒の砥石で仕上げ研削を行うようにしている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−２８１５５１号公報 特開２００５−１２３４２５号公報 特開２００７−１７３４８７号公報

しかしながら、仕上げ研削の前に行う粗研削は、加工時間を短縮するために処理速度を早めた処理であり、粗研削の際には、外周の補強リブ領域の内周エッジの数箇所に数百μｍの大きさの突発チッピングが発生してしまう。ここで、この種のウエーハ加工においては、たいこウエーハを薄化した後にスピンエッチング等で研削時の破砕層を取り除くストレスリリースが行われる。このようなエッチング処理に際して、チッピング発生箇所からエッチングが遠心力に従い半径方向外周側に向けて進行し、凹部が形成され、外周の補強リブ領域に凹凸が生じてしまう。このため、外周の補給リブ領域を吸引保持して次工程に搬送させる際に、凹部でリークが生じて正常に吸引保持できず、搬送エラーが発生してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性を損なわずに、粗研削時に補強リブ領域の内周エッジにおける突発チッピングの発生を抑制し、搬送エラーの発生を抑制す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、本発明にかかるウエーハの加工方法は、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縁の裏面に内側よりも肉厚とされた補強リブ領域とを備えるウエーハの加工方法であって、ウエーハの表面側を吸着テーブルに保持し、前記デバイス領域に対応するウエーハの裏面を第１の砥石を用いて第１の送り速度で前記補強リブ領域を僅かに残してウエーハを凹状に加工する第１工程と、該第１工程における砥石位置よりも僅かに内周側に前記第１の砥石を位置付けるとともに前記第１の送り速度よりも速い第２の送り速度でウエーハをさらに凹状に加工する第２工程と、前記第１の砥石よりも砥粒径が小さい第２の砥石を用い、該第２の砥石を前記第２工程における砥石位置よりも僅かに内周側に位置付けてウエーハをさらに凹状に加工する第３工程と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるウエーハの加工方法によれば、第１の砥石を用いる粗研削を第１工程と第２工程とに分け、第１工程で第１の送り速度で補強リブ領域を僅かに残してウエーハを凹状に加工した後、第２の工程で本来の粗研削として砥石位置を僅かに内周側に位置付けて第１の送り速度よりも速い第２の送り速度でウエーハをさらに凹状に加工するようにしたので、第１の送り速度を突発チッピングが生じない速度に抑えることで、生産性を確保するための処理速度の速い第２工程による突発チッピングは、補強リブ領域表面より内部側の段部エッジ部分で発生することなり、補強リブ領域の平坦性を確保することができ、よって、その後の補強リブ領域表面を吸引保持する搬送時のエラーを抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるウエーハの加工方法について図面を参照して説明する。本発明は、実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

図１は、粗研削となる第１および第２の工程で用いる第１の研削手段周りの構成例を示す斜視図であり、図２は、その正面図であり、図３は、仕上げ研削となる第３の工程で用いる第２の研削手段周りの構成例を示す斜視図であり、図４は、その正面図であり、図５は、各工程における砥石の位置付け例を順に示す概略工程図であり、図６は、各工程で処理された結果例を拡大して示すウエーハの断面図であり、図７は、比較例として示す従来の処理結果例を示すウエーハの断面図である。

まず、本実施の形態の加工方法を実現する研削装置は、処理対象となるウエーハ１を吸着保持する吸着テーブル２を備える。この吸着テーブル２は、表裏面に通じる多数の細かな吸引孔を有する多孔質のものであり、ウエーハ１を真空チャック方式で吸着保持する。このような吸着テーブル２は、例えば図示しない円盤状で回転自在なターンテーブルに設けられて位置変位可能であって、かつ、回転駆動機構によって、一方向または両方向に独自に回転可能に設けられている。

また、本実施の形態で用いる研削装置は、粗研削用の第１の研削手段１０と、仕上げ研削用の第２の研削手段２０とを備える。図１および図２に示す第１の研削手段１０は、研削装置の所定の粗研削位置において吸着テーブル２に対向して、図示しない支持機構によって上下方向に昇降自在に取り付けられ、ボールネジ、ボールナットおよびモータ等からなる図示しない第１の送り駆動機構によって昇降されることで研削送り可能とされている。第１の研削手段１０は、円筒状のスピンドル１１の回転軸にホイールマウント１２を介して、多数のチップ状の第１の砥石１３を保持する研削ホイール１４が取付けられたものである。なお、図１および図２において、符号１５は、スピンドル１１の回転軸を回転させるモータである。ホイールマウント１２の下面に固着された第１の砥石１３は、例えば砥粒径＃３２〜６００程度のレジンまたはビトリファイドボンド砥粒で構成された粗研削用である。

また、図３および図４に示す第２の研削手段２０は、研削装置の所定の仕上げ研削位置において吸着テーブル２に対向して、図示しない支持機構によって上下方向に昇降自在に取り付けられ、ボールネジ、ボールナットおよびモータ等からなる図示しない第２の送り駆動機構によって昇降されることで研削送り可能とされている。第２の研削手段２０は、円筒状のスピンドル２１の回転軸にホイールマウント２２を介して、多数のチップ状の第２の砥石２３を保持する研削ホイール２４が取付けられたものである。なお、図３および図４において、符号２５は、スピンドル２１の回転軸を回転させるモータである。ホイールマウント２２の下面に固着された第２の砥石２３は、第１の砥石１３よりも砥粒径が小さい砥粒で構成された仕上げ研削用である。

なお、第１および第２の研削手段１０，２０の第１および第２の砥石１３，２３の回転直径は、ウエーハ１のデバイス領域を未研削部を生ずることなく研削するために、ウエーハ１の直径のほぼ半分とされている。

次いで、このような第１および第２の研削手段１０，２０を用いた本実施の形態のたいこウエーハ用の加工方法について説明する。まず、表面に半導体デバイスが形成され研削対象となるウエーハ１の表面に保護テープを貼る。具体的には、７０〜２００μｍ程度の厚みのポリオレフィンなどの軟らかい基材フィルムの片面に、５〜２０μｍ程度の粘着材を塗布したもので、粘着材を塗布した面とウエーハ１の表面とが相対するように貼る。後工程によっては、保護テープを耐熱性のものとする。表面に保護テープを貼ったウエーハ１を、図示しない供給・回収カセットに収納し、図示しない移送機構によって供給・回収カセットから１枚のウエーハ１を取り出して、表裏反転させて、裏面側を上に向けた状態で吸着テーブル２上に載置させる。

ウエーハ１が載置された吸着テーブル２の真空装置を作動させることで、裏面側を上向きとしてウエーハ１の表面を吸着テーブル２上に吸着保持し、第１工程を実行する。この第１工程では、図５（ａ）に示すように、粗研削用の第１の砥石１３をデバイス領域１ａに対応するウエーハ１の裏面に位置付けて研削ホイール１４を回転させながら第１の送り駆動機構によって所定の第１の送り速度ｖ１でゆっくりと下降させて第１の砥石１３をウエーハ１の裏面に押圧する。この際、吸着テーブル２も回転駆動されることで、吸着保持されたウエーハ１も回転し、粗研削の前処理が行われる。この第１工程による研削量ｔ１は、図６に示すように、外周部に補強リブ領域１ｂを僅かに残してウエーハ１を断面凹状に加工する所定量とされる。

第１工程に引き続き、第１の研削手段１０を用いて、第２工程を実行する。第２工程では、第１工程によってウエーハ１を所定の厚さ（研削量ｔ１）まで研削したら、第１の研削手段１０の下方への加工送りを一旦停止させ、第１の砥石１３を図５（ｂ）に示すように第１工程の砥石位置よりも僅かな寸法ｘ１だけ内周側に位置付ける。そして、研削ホイール１５を回転させながら第１の送り駆動機構によって第１の送り速度ｖ１よりも速い本来の粗研削用の第２の送り速度ｖ２で下降させて第１の砥石１３をウエーハ１の裏面に押圧する。この際、吸着保持されたウエーハ１も回転しており、粗研削が行われ、ウエーハ１は、さらに凹状に加工される。この第２工程による研削量ｔ２は、図６に示すような所定量とされる。このようにして、第１工程と第２工程とにより粗研削が行われる。

第２加工が終了すると、第２の研削手段２０を用いて、第３工程を実行する。第３工程では、第２工程が終了したウエーハ１を吸着保持した吸着テーブル２をターンテーブルの回転よって第２の研削手段２０の直下に移動させる。そして、第２の砥石２３を図５（ｃ）に示すように第２工程の砥石位置よりも僅かな寸法ｘ２だけ内周側に位置付ける。そして、研削ホイール２４を回転させながら第２の送り駆動機構によって仕上げ研削用の所定の送り速度でゆっくり下降させて第２の砥石２３をウエーハ１の裏面に押圧する。この際、吸着保持されたウエーハ１も回転しており、仕上げ研削が行われ、ウエーハ１は、さらに凹状に加工される。この第３工程による研削量ｔ３は、図６に示すように、この研削量ｔ３によって、デバイス領域１ａの厚さが所望の仕上げ厚さｔとなるような所定量とされる。

このような第１〜第３工程を実行することにより、表面に複数のデバイスが形成されたデバイス領域１ａと、このデバイス領域１ａを囲繞する外周縁の裏面に内側よりも肉厚とされた補強リブ領域１ｂとを備えるたいこウエーハが薄化形成される。そして、たいこウエーハを薄化した後にスピンエッチング等で研削時の破砕層を取り除くストレスリリースが行われる。その後、外周の補給リブ領域１ｂが搬送機構によって吸引保持されて次工程に搬送される。

ここで、本実施の形態では、第２工程における第２の送り速度ｖ２は、たいこウエーハの加工生産性等を考慮して例えばｖ２＝５〜１０μｍ／ｓｅｃの如く速い速度に設定されているが、第１工程における第２の送り速度ｖ１は、第２の送り速度ｖ２に比して十分に遅くなるように例えばｖ１＝０．３〜３．０μｍ／ｓｅｃに設定されている。このような送り速度は、突発チッピングが生じない速度として設定されたものである。また、第１工程による研削量ｔ１は、例えば１０〜１００μｍ程度の僅かな量に設定され、第２加工時の第１の砥石１３のずらし量ｘ１は、例えば５０〜２００μｍ程度の僅かな量に設定されている。

本実施の形態のように、粗研削に際して、第１工程の如く、第１の送り速度Ｖ１でゆっくり第１の砥石１３を加工送りしながらウエーハ１の研削を行わせることで、図６に示すように、粗研削用の第１の砥石１３を用いた粗研削開始時に補強リブ領域１ｂの内周エッジ部に突発チッピングが生ずることはない。そして、僅かな第１工程に引き続き、第２工程で第１の砥石１３をそのまま用いて本来の粗研削用の送り速度ｖ２で研削を行うことで、たいこウエーハの加工生産性が確保される。このような第２工程開始時には、送り速度が速いため、ウエーハ１には突発チッピングが数箇所に発生し得るが、図６中に示すように、補強リブ領域１ｂ表面より内部側の段部エッジ部分１ｃで突発チッピング１ｄが発生することなる。上述の研削量ｔ１やずらし量ｘ１は、段部エッジ部分１ｃの数百μｍの大きさの突発チッピング１ｄが補強リブ領域１ｂ表面に影響しない範囲として設定されたものである。よって、後でスピンエッチング等で研削時の破砕層を取り除くストレスリリースが行われ、このエッチング処理に際して、チッピング発生箇所からエッチングが遠心力に従い半径方向外周側に向けて進行し、凹部が形成されるようなことがあっても、補強リブ領域１ｂ表面には影響が及ばず、補強リブ領域１ｂ表面の平坦性を確保することができる。この結果、その後の補強リブ領域１ｂ表面を吸引保持する搬送時のエラーを抑制することができる。

ちなみに、粗研削において、第１工程を実行せず、第２工程のみで実行すると、図７に示すように、外周の補強リブ領域１ｂの内周エッジの数箇所に数百μｍの大きさの突発チッピング１ｅが発生してしまう。このような突発チッピング１ｅは、ストレスリリースのエッチング処理に際して、チッピング発生箇所からエッチングが遠心力に従い半径方向外周側に向けて進行し、仮想線で示すように凹部１ｆが形成され、外周の補強リブ領域１ｂ表面に凹凸が生じてしまい、搬送エラーの要因となってしまう。

本発明の実施の形態の粗研削となる第１および第２の工程で用いる第１の研削手段周りの構成例を示す斜視図である。 図１の正面図である。 本発明の実施の形態の仕上げ研削となる第３の工程で用いる第２の研削手段周りの構成例を示す斜視図である。 図３の正面図である。 各工程における砥石の位置付け例を順に示す概略工程図である。 各工程で処理された結果例を拡大して示すウエーハの断面図である。 比較例として示す従来の処理結果例を示すウエーハの断面図である。

符号の説明

１ ウエーハ
１ａ デバイス領域
１ｂ 補強リブ領域
２ 吸着テーブル
１３ 第１の砥石
２３ 第２の砥石

Claims (1)

1. 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縁の裏面に内側よりも肉厚とされた補強リブ領域とを備えるウエーハの加工方法であって、
   ウエーハの表面側を吸着テーブルに保持し、前記デバイス領域に対応するウエーハの裏面を第１の砥石を用いて第１の送り速度で前記補強リブ領域を僅かに残してウエーハを凹状に加工する第１工程と、
   該第１工程における砥石位置よりも僅かに内周側に前記第１の砥石を位置付けるとともに前記第１の送り速度よりも速い第２の送り速度でウエーハをさらに凹状に加工する第２工程と、
   前記第１の砥石よりも砥粒径が小さい第２の砥石を用い、該第２の砥石を前記第２工程における砥石位置よりも僅かに内周側に位置付けてウエーハをさらに凹状に加工する第３工程と、
   を備えることを特徴とするウエーハの加工方法。

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