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JP7049801B2 - 被加工物の研削方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状の被加工物を研削砥石で研削する方法に関する。
ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが複数表面に形成された被加工物は、その裏面が研削されて所定の厚さに薄化され、さらに、ダイシング装置等の分割装置によって個々のデバイスチップに分割されて各種電子機器に利用される。
被加工物の裏面を研削する研削装置は、樹脂等からなる表面保護部材が貼着された被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石を回転可能に支持した研削手段と、研削手段を構成するスピンドルの軸心に形成された流路を通して研削砥石に研削水を供給する研削水供給手段とを備えており、被加工物を効率よく研削することができる。
近年、デバイスチップの軽量化、小型化を達成するために、被加工物の厚さをより薄くすることがウエーハの研削方法においては要求されている。しかし、このように薄く形成されたウエーハは剛性が低下し取り扱いが困難になり、ウエーハ搬送時等において破損する恐れがある。そこで、例えば、被加工物を１００μｍ以下となるように薄く研削し、さらに、被加工物の裏面の内、表面のデバイスが形成された領域に対応する領域のみを薄く研削するとともに、表面のデバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するリング状の補強部を裏面に残存させることで、薄くなった被加工物の取り扱いを容易にする研削方法がある(例えば、特許文献１参照)。
特開２００７－１９４６１号公報
しかし、上記のような研削方法においては、被加工物の裏面にリング状補強部が形成されるため、研削中に該リング状補強部が堤防となり被加工物の円形凹部内に研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水が滞留してしまう。そして、被加工物の円形凹部内に滞留した脱落砥粒が、研削中の研削砥石に巻き込まれ研削砥石の先端の研削面に付着する。先端の研削面に脱落砥粒が付着した状態の研削砥石で研削を続行すると、被加工物の被研削面にスクラッチが形成されたり被加工物の割れが発生したりする。
よって、被加工物の裏面中のデバイス領域に対応する領域を研削し円形状の凹部を形成し、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の領域にリング状補強部を形成する研削方法においては、研削中の研削砥石の脱落砥粒の巻き込みを要因として、被加工物の裏面にスクラッチが形成されたり被加工物の割れが発生したりしてしまうことが無いようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、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する被加工物の裏面を研削砥石で研削する被加工物の研削方法であって、被加工物の表面を保護部材で覆う表面保護ステップと、該表面保護ステップを実施した後、鉛直方向に対して４５度～９０度の角度に傾斜した回転軸で回転するチャックテーブルの保持面で、被加工物の保護部材側を保持する保持ステップと、該保持面と直交する回転軸で回転する研削砥石で該デバイス領域に対応する被加工物の裏面を研削水を供給しながら研削して、円形凹部と該外周余剰領域に対応し該円形凹部を囲繞するリング状補強部とを形成する研削ステップと、を備え、該研削ステップでは、該研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出位置は該回転軸の傾いた該チャックテーブルの最下点となるため、該研削砥石の回転軌跡が被加工物の回転中心を通り、かつ、該研削砥石の回転軌跡と研削水の該排出位置とが重ならないように、該研削砥石を位置付け、該研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出が被加工物の傾斜によって促される研削方法である。
前記保護部材は、例えば、粘着テープである。
本発明に係る研削方法においては、被加工物の表面を保護部材で覆う表面保護ステップと、表面保護ステップを実施後、鉛直方向に対して４５度～９０度の角度に傾斜した回転軸で回転するチャックテーブルの保持面で、被加工物の保護部材側を保持する保持ステップと、保持面と直交する回転軸で回転する研削砥石でデバイス領域に対応する被加工物の裏面を研削水を供給しながら研削して、円形凹部と外周余剰領域に対応し円形凹部を囲繞するリング状補強部とを形成する研削ステップと、を備えているため、研削ステップでは、該研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出位置は該回転軸の傾いた該チャックテーブルの最下点となるため、該研削砥石の回転軌跡が被加工物の回転中心を通り、かつ、該研削砥石の回転軌跡と研削水の該排出位置とが重ならないように、該研削砥石を位置付け、該研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出が被加工物の傾斜及び該研削砥石の位置付けによって促されるので、研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出がより効率よく行われるようになり、研削中に研削砥石が脱落砥粒を巻き込んでしまうことが減り、被加工物の裏面にスクラッチが形成されたり被加工物の割れが発生したりしてしまうことを防ぐことが可能となり、かつ、底全面が平坦な円形凹部を形成することが可能となる。
被加工物及び被加工物の表面を保護する保護部材の一例を示す斜視図である 。 チャックテーブルに保持された被加工物を研削砥石で研削している状態を示 す断面図である。 研削砥石の回転軌跡と研削水の排出位置とが重ならない状態を説明する説明 図である。 研削された被加工物の裏面上から研削水が排出されている状態を示す断面図 である。
図１に示す被加工物Ｗは、例えば、シリコンを母材とする外形が円形板状の半導体ウエーハであり、その表面Ｗａには、デバイス領域Ｗａ１と、デバイス領域Ｗａ１を囲繞する外周余剰領域Ｗａ２とが設けられている。外周余剰領域Ｗａ２は、図１において、被加工物Ｗの表面Ｗａ中の二点鎖線で示す仮想線Ｌ１よりも外側の領域である。デバイス領域Ｗａ１は、直交差する複数の分割予定ラインＳで格子状に区画されており、格子状に区画された各領域にはＩＣ等のデバイスＤがそれぞれ形成されている。被加工物Ｗの裏面Ｗｂは、研削加工が施される被研削面なる。なお、被加工物Ｗはシリコン以外にガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。
以下に、本発明に係る研削方法を実施して図１に示す被加工物Ｗを所定の厚さまで研削する場合の各ステップについて説明する。
（１）表面保護ステップ
被加工物Ｗに研削加工が施されるにあたって、被加工物Ｗの表面Ｗａには、例えば、被加工物Ｗと略同径の円形の保護部材Ｔ１が貼着されて、デバイス領域Ｗａ１及び外周余剰領域Ｗａ２は保護部材Ｔ１で覆われ保護された状態になる。保護部材Ｔ１は、例えば、基材層と粘着層とを備える粘着テープであるが、これに限定されるものではなく、ガラス基板等の剛性を有するハードプレートを接着剤で表面Ｗａに貼着して保護部材としてもよいし、表面Ｗａに液体の樹脂を塗布してから該樹脂に熱を加える又は紫外線を照射する等して、該樹脂を硬化させて、被加工物Ｗの表面Ｗａを覆う保護部材を形成してもよい。
（２）保持ステップ
表面Ｗａが保護部材Ｔ１で覆われた被加工物Ｗは、図２に示す研削装置２に搬送される。研削装置２は、被加工物Ｗを吸引保持するチャックテーブル３と、被加工物Ｗを回転する研削砥石４２ｂで研削する研削手段４とを備えている。チャックテーブル３は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり被加工物Ｗを吸引保持する保持部３０と、保持部３０を支持する枠体３１とを備える。保持部３０は、真空発生装置及びコンプレッサー等からなる図示しない吸引源に配管及びロータリージョイント等を介して連通しており、図示しない吸引源が吸引することで生み出された吸引力が保持面３０ａに伝達されることで、チャックテーブル３は保持面３０ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。
チャックテーブル３は、図示しないＹ軸方向送り手段によって、Ｙ軸方向に往復移動可能となっている。また、チャックテーブル３の底面側には回転軸３３の一端が接続されており、この回転軸３３の他端にはモータ３４が接続されている。回転軸３３は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して４５度～１８０度の角度に傾斜しており、チャックテーブル３も回転軸３３の傾斜角度と同角度だけ鉛直方向に対して傾斜している。モータ３４が回転軸３３を回転させることで、チャックテーブル３も所定の角度に傾斜した回転軸３３の軸心周りに回転する。
研削手段４は、回転軸４０と、回転軸４０を回転駆動する図示しないモータと、回転軸４０の下端に接続された円形状のマウント４１と、マウント４１の下面に着脱可能に接続された研削ホイール４２とを備える。そして、研削ホイール４２は、ホイール基台４２ａと、ホイール基台４２ａの底面の外周部に環状に配設された略直方体形状の複数の研削砥石４２ｂとを備える。研削砥石４２ｂは、例えば、レジンボンドやメタルボンド等でダイヤモンド砥粒等が固着されて成形されている。環状に配列された研削砥石４２ｂは、例えば、その最外周の直径が被加工物Ｗのデバイス領域Ｗａ１の半径より大きくデバイス領域Ｗａ１の直径より小さくなるように、かつ、その最内周の直径がデバイス領域Ｗａ１の半径より小さくなるように形成されている。
また、回転軸４０は、チャックテーブル３の回転軸３３と同様に鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して４５度～１８０度の角度に傾斜しており、研削手段４全体も鉛直方向に対して回転軸４０の傾斜角度と同角度だけ鉛直方向に傾斜している。即ち、例えば、チャックテーブル３の回転軸３３が４５度鉛直方向に対して傾斜している場合には、回転軸４０も鉛直方向に対して４５度傾斜しており、研削砥石４２ｂはチャックテーブル３の保持面３０ａと直交する回転軸４０の軸心周りに回転しつつ被加工物Ｗの裏面Ｗｂを研削していく。
鉛直方向に所定角度傾斜している研削手段４は、傾斜しているチャックテーブル３の保持面３０ａと離間する又は接近する方向（回転軸４０の軸方向）に図示しない研削送り手段によって移動可能となっている。
回転軸４０の内部には、研削水の通り道となる流路４３が回転軸４０の軸方向に貫通して形成されている。この流路４３はマウント４１を通り、ホイール基台４２ａの底面において研削砥石４２ｂに向かって研削水を噴出できるようにその下端側が開口している。また、流路４３の上端側には、純水等の研削水を流路４３に供給する研削水供給手段４４が連通している。
図２に示すように、保持ステップにおいては、まず、保護部材Ｔ１が表面Ｗａに貼着された被加工物Ｗが、例えば回転軸３３が鉛直方向に対して４５度の角度に傾斜した状態のチャックテーブル３の保持面３０ａの中心と被加工物Ｗの中心とが略合致し裏面Ｗｂが露出するようにして、保持面３０ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が、保持面３０ａに伝達されることにより、チャックテーブル３が保持面３０ａで被加工物Ｗの保護部材Ｔ１側を吸引保持した状態になる。
（３）研削ステップ
次いで、被加工物Ｗを保持したチャックテーブル３が、鉛直方向に対して４５度の角度に傾斜した状態の研削手段４の下までＹ軸方向へ移動して、研削手段４に備える研削ホイール４２と被加工物Ｗとの位置合わせがなされる。この位置合わせは、例えば、被加工物Ｗの外周余剰領域Ｗａ２の内周縁、すなわち裏面Ｗｂにおいて仮想線Ｌ１と研削砥石４２ｂの回転軌道の最外周の一部とが重なり、かつ、研削砥石４２ｂの回転軌道が被加工物Ｗの回転中心を通るように行われる。さらに、本研削ステップにおいて、後述する研削砥石４２ｂから脱落した砥粒を含む研削水の排出位置は、鉛直方向に対して４５度傾いたチャックテーブル３の図２、３に示す最下点となる。したがって、図３に点線で示す研削砥石４２ｂの回転軌跡と研削水の排出位置とが重ならないようにするべく、図２に示すように、例えば研削砥石４２ｂが被加工物Ｗの＋Ｙ方向側の排出位置から中央を基準とした反対側の－Ｙ方向側の所定の位置に位置付けられる。なお、研削砥石４２ｂの位置付けは、本実施形態における例に限定されるものではなく、被加工物Ｗの裏面Ｗｂにおいて図３に一点鎖線で示すいずれかの回転軌跡を描く所定位置に研削砥石４２ｂを位置付け、脱落した砥粒を含む研削水の排出位置と研削砥石４２ｂの回転軌跡とが重ならないようにしてもよい。
図２に示すように、研削砥石４２ｂと被加工物Ｗとの位置合わせが行われた後、図示しないモータが回転軸４０を回転駆動するのに伴って研削砥石４２ｂが回転する。また、研削手段４がチャックテーブル３の保持面３０ａに接近する図２に示す矢印Ｅ方向へと研削送りされ、回転する研削砥石４２ｂが被加工物Ｗの裏面Ｗｂに当接することで裏面Ｗｂの研削が行われる。また、研削加工中は、チャックテーブル３が鉛直方向に対して４５度の角度で傾斜した回転軸３３の軸心周りに回転するのに伴って、チャックテーブル３上に保持された被加工物Ｗも回転する。
研削加工中は、例えば、被加工物Ｗの回転中心が、常に研削砥石４２ｂの回転軌道の最外周よりも内側でかつ回転軌道の内周より外側に位置するようにして、研削砥石４２ｂが回転する。更に、その研削砥石４２ｂの回転軌道の最外周が、被加工物Ｗの外周余剰領域Ｗａ２に対応する裏面Ｗｂの外周領域に接触しないように、すなわち、仮想線Ｌ１よりも大きく外側にはみ出さないよう研削砥石４２ｂが回転する。そのため、研削砥石４２ｂが被加工物Ｗのデバイス領域Ｗａ１に対応する裏面Ｗｂの中央領域を円形の凹状に研削していき、図４に示すように、デバイス領域Ｗａ１に対応する裏面Ｗｂの中央領域に円形凹部Ｗｂ１が形成される。また、被加工物Ｗの裏面Ｗｂに、外周余剰領域Ｗａ２に対応し円形凹部Ｗｂ１を囲繞するリング状補強部Ｗｂ２が＋Ｚ方向に向かって突出するように形成される。
研削加工中は、研削水Ｍを回転軸４０中の流路４３を通して研削砥石４２ｂと被加工物Ｗとの接触部位に対して供給して、研削砥石４２ｂと被加工物Ｗの裏面Ｗｂとの接触部位を冷却・洗浄する。該接触部位に到達した洗浄水は、チャックテーブル３の回転により発生する遠心力によって研削 及び研削砥石４２ｂから脱落した砥粒と共に各研削砥石４２ｂ同士の隙間から外部に流れ出る。そして、本発明に係る研削方法においては、鉛直方向に対して４５度傾いたチャックテーブル３上に吸引保持される被加工物Ｗの傾斜によって、研削砥石４２ｂから脱落した砥粒を含む研削水Ｍは円形凹部Ｗｂ１上を図４に示す排出位置に向かって流れていく。そして、研削水Ｍは被加工物Ｗの傾斜によって加速されて、排出位置においてリング状補強部Ｗｂ２を乗り越えて被加工物Ｗ外へと排出される。また、研削水Ｍの排出位置と研削砥石４２ｂとの回転軌跡とは重なっていないため、研削砥石４２ｂによって脱落した砥粒を含む研削水Ｍの排出が妨げられることはない。
研削水Ｍを供給しつつ被加工物Ｗを所望の厚さになるまで研削した後、研削手段４が被加工物Ｗから離間し研削が終了する。
上記のように、本発明に係る研削方法においては、被加工物Ｗの表面Ｗａを保護部材Ｔ１で覆う表面保護ステップと、表面保護ステップを実施後、鉛直方向に対して４５度～１８０度の角度に傾斜した回転軸３３で回転するチャックテーブル３の保持面３０ａで、被加工物Ｗの保護部材Ｔ１側を保持する保持ステップと、保持面３０ａと直交する回転軸４０で回転する研削砥石４２ｂでデバイス領域Ｗａ１に対応する被加工物Ｗの裏面Ｗｂを研削水Ｍを供給しながら研削して、円形凹部Ｗｂ１と外周余剰領域Ｗａ２に対応し円形凹部Ｗｂ１を囲繞するリング状補強部Ｗｂ２とを形成する研削ステップ、を備えているため、研削ステップでは、研削砥石４２ｂから脱落した砥粒を含む研削水Ｍの排出が被加工物Ｗの傾斜によって促されるので、研削中に研削砥石４２ｂが脱落砥粒を巻き込んでしまうことが減り、被加工物Ｗの裏面Ｗｂにスクラッチが形成されたり被加工物Ｗの割れが発生したりしてしまうことを防ぐことが可能となる。
また、研削ステップにおいて、研削砥石４２ｂから脱落した砥粒を含む研削水Ｍの排出位置は回転軸３３の傾いたチャックテーブル３の最下点となるため、研削砥石４２ｂの回転軌跡と研削水Ｍの排出位置とが重ならないように研削砥石４２ｂを位置付けるものとすることで、研削砥石４２ｂから脱落した砥粒を含む研削水Ｍの排出がより効率よく行われるようになる。
なお、本発明に係る研削方法は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研削装置２の各構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。例えば、研削砥石４２ｂと被加工物Ｗとの接触部位に対する研削水の供給を研削手段４の回転軸４０を通過させて行うのではなく、噴射ノズルを用いて外側から研削水を研削砥石４２ｂと被加工物Ｗとの接触部位に対して供給するものとしてもよい。
Ｗ：被加工物 Ｗａ：被加工物の表面 Ｗａ１：デバイス領域 Ｗａ２：外周余剰領域
Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス Ｗｂ：被加工物の裏面 Ｗｂ１：円形凹部 Ｗｂ２：リング状補強部 Ｔ１：保護部材
２：研削装置
３：チャックテーブル ３０：保持部 ３０ａ：保持面 ３１：枠体 ３３：回転軸 ３４：モータ
４：研削手段 ４０：回転軸 ４１：マウント ４２：研削ホイール ４２ａ：ホイール基台 ４２ｂ：研削砥石 ４３：流路

Claims (2)

  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する被加工物の裏面を該研削砥石で研削する被加工物の研削方法であって、
    被加工物の表面を保護部材で覆う表面保護ステップと、
    該表面保護ステップを実施した後、鉛直方向に対して４５度～９０度の角度に傾斜した該回転軸で回転するチャックテーブルの保持面で、被加工物の該保護部材側を保持する保持ステップと、
    該保持面と直交する回転軸で回転する研削砥石で該デバイス領域に対応する被加工物の裏面を研削水を供給しながら研削して、円形凹部と該外周余剰領域に対応し該円形凹部を囲繞するリング状補強部とを形成する研削ステップと、を備え、
    該研削ステップでは、該研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出位置は該回転軸の傾いた該チャックテーブルの最下点となるため、該研削砥石の回転軌跡が被加工物の回転中心を通り、かつ、該研削砥石の回転軌跡と研削水の該排出位置とが重ならないように、該研削砥石を位置付け、該研削砥石から脱落した砥粒を含む研削水の排出が被加工物の傾斜及び該研削砥石の位置付けによって促される研削方法。
  2. 前記保護部材は、粘着テープであることを特徴とする請求項１記載の研削方法。
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