JP7542404B2 - ウェーハの研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの研削方法に関する。

半導体ウェーハなどの板状の被加工物を研削し、全体的に厚みを薄くするため、円錐状の保持面にウェーハを保持し、研削砥石と平行な半径領域に研削砥石を接触させて薄化する研削装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１３０６３７号公報

従来の研削装置では、保持面の中心に保持されるウェーハの中心が常に研削砥石が接触しているため、他の部分に比べて厚みが薄くなる傾向があった。そのため前述した特許文献１に示された研削装置は、保持面の研削時に保持面の中心部分に平坦な凹部を形成することでウエーハの中心が他の部分に比べて厚みが薄くなることを防止している。しかし形成したい保持面の形状が複雑であることから、保持面の研削に時間がかかるという問題があった。

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、ウェーハの中心が薄くなることを防ぎ厚みばらつきを小さく抑えることができるウェーハの研削加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウェーハの研削方法は、中心を頂点とする円錐状の保持面を有し、該保持面の中心を軸に回転可能な保持テーブルと、環状の研削砥石を回転可能に装着し、該保持面に保持されたウェーハを該研削砥石で研削する研削ユニットと、該研削砥石の下面に平行な水平方向に該保持テーブルと該研削ユニットとを相対的に移動させる水平移動ユニットと、該研削ユニットを該保持面に離間または接近させる研削送りユニットと、を備えた研削装置を用いて、該研削砥石の下面と平行な該保持面の半径領域でウェーハを仕上げ厚みまで薄化するウェーハの研削方法であって、該保持面にウェーハを保持する保持ステップと、該水平移動ユニットを用いて、該研削砥石の刃幅を有する回転軌跡が該保持面の中心を通るように、該研削ユニットに対して該保持テーブルを相対的に第１の位置に位置づける第１位置づけステップと、該第１位置づけステップ後、所定厚みまでウェーハを研削する第１研削ステップと、該第１研削ステップの後、該水平移動ユニットを用いて、第研削砥石の回転軌跡が該保持面の中心を通らないように、該研削ユニットに対して該保持テーブルを相対的に位置づける第２位置づけステップと、第２位置づけステップ後、該水平移動ユニットを用いて、該研削砥石の回転軌跡が該保持面の中心を通らない領域で、該研削ユニットに対して該保持テーブルを、径方向に往復移動させながら、ウェーハを仕上げ厚みまで研削する第２研削ステップと、を備えることを特徴とする。

また、前記ウェーハの研削方法では、該第２位置づけステップにおいて、該研削ユニットに対して該保持テーブルを該第１位置づけステップから少なくとも該研削砥石の刃幅に相当する距離以上、該保持面の径方向に相対的に移動させて位置づけても良い。

本発明は、ウェーハの中心が薄くなることを防ぎ厚みばらつきを小さく抑えることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るウェーハの研削方法に用いられる研削装置の要部を一部断面で模式的に示す側面図である。 図２は、図１に示された研削装置の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。 図３は、実施形態１に係るウェーハの研削方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持ステップを示す断面図である。 図５は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持テーブルの位置を示す図である。 図６は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持テーブルと研削ユニットとのＸ軸方向の相対的な移動速度を示す図である。 図７は、図３に示されたウェーハの研削方法の第１位置づけステップを一部断面で示す側面図である。 図８は、図３に示されたウェーハの研削方法の第１位置づけステップ後の研削砥石の回転軌跡、保持テーブル及びウェーハの相対的な位置を示す平面図である。 図９は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持テーブルと研削ユニットとのＺ軸方向の相対的な移動速度を示す図である。 図１０は、図３に示されたウェーハの研削方法の第１研削ステップを一部断面で示す側面図である。 図１１は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２位置づけステップを一部断面で示す側面図である。 図１２は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２位置づけステップ後の研削砥石の回転軌跡、保持テーブル及びウェーハの相対的な位置を示す平面図である。 図１３は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２研削ステップを一部断面で示す側面図である。 図１４は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２研削ステップの研削砥石の回転軌跡、保持テーブル及びウェーハの相対的な位置を示す平面図である。 図１５は、実施形態１の変形例に係るウェーハの研削方法の保持テーブルと研削ユニットとのＺ軸方向の相対的な移動速度を示す図である。 図１６は、本発明のウェーハの研削方法により仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの厚みのばらつきを示す図である。 図１７は、比較例１のウェーハの研削方法により仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの厚みのばらつきを示す図である。 図１８は、比較例２のウェーハの研削方法により仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの厚みのばらつきを示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るウェーハの研削方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るウェーハの研削方法に用いられる研削装置の要部を一部断面で模式的に示す側面図である。図２は、図１に示された研削装置の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るウェーハの研削方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係るウェーハの研削方法は、図１に示す研削装置１を用いて、加工対象であるウェーハ２００を仕上げ厚み２０６（図２に示す）まで薄化する方法である。図１に示す研削装置１は、図２に示すウェーハ２００を研削加工する加工装置である。まず、研削装置１の加工対象であるウェーハ２００を説明する。

（ウェーハ）
図１に示された研削装置１の加工対象であるウェーハ２００は、実施形態１ではシリコン、サファイア、ガリウムヒ素などを基板２０１とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。ウェーハ２００は、図２に示すように、基板２０１の表面２０２の交差（実施形態１では、直交）する複数の分割予定ライン２０３によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス２０４が形成されている。

デバイス２０４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、あるいやＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、あるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等である。ウェーハ２００は、基板２０１の表面２０２側に保護部材２１０が貼着され、保護部材２１０を介して表面２０２側が保持面１１に吸引保持されて、表面２０２の裏側の裏面２０５が研削加工される。次に、ウェーハ２００を研削加工する研削装置１を説明する。

（研削装置）
研削装置１は、図１に示すように、ウェーハ２００の基板２０１の裏面２０５側を研削加工し、ウェーハ２００を所定の仕上げ厚み２０６まで薄化する加工装置である。研削装置１は、図１に示すように、装置本体２と、保持テーブル１０と、研削ユニット２０と、水平移動ユニット５０と、研削送りユニット３０と、傾き調整ユニット４０と、制御ユニット１００とを備える。

保持テーブル１０は、ウェーハ２００の表面２０２側を保持する保持面１１を有し、保持面１１の中心１１１を通る図１に一点鎖線で示す軸１１２回りに回転可能なものである。実施形態１において、保持テーブル１０は、保持面１１がポーラスセラミック等で構成され、保持面１１が真空吸引経路（不図示）を介して真空吸引源（不図示）と接続されている。保持テーブル１０は、保持面１１にウェーハ２００の表面２０２側が保護部材２１０を介して載置され、保持面１１が真空吸引源により吸引されることで、保持面１１に載置されたウェーハ２００を吸引、保持する。

また、実施形態１において、保持テーブル１０は、水平移動ユニット５０により水平方向と平行なＸ軸方向に移動される移動テーブル３に設けられている。保持テーブル１０は、移動テーブル３に設置された回転駆動源４により軸１１２回りに回転される。移動テーブル３は、保持テーブル１０に保持したウェーハ２００が研削ユニット２０により研削される加工位置５と、保持テーブル１０にウェーハ２００が搬入又は保持テーブル１０から搬出される搬入出位置６とに位置するように、水平移動ユニット５０によりＸ軸方向に移動される。

保持面１１は、平面形状が円形に形成され、外縁１１３が中心１１１に比べて僅かに低い円錐状に形成されている。即ち、保持面１１は、中心１１１を頂点とした円錐状に形成されて、中心１１１から外縁１１３に向けて下降する傾斜を有して軸１１２に対して傾斜した斜面が形成されている。保持テーブル１０は、加工対象のウェーハ２００を円錐状の保持面１１にならって保持する。なお、図１は、円錐状の保持面１１の傾斜を誇張して示しているが、円錐状の保持面１１の傾斜は、実際には肉眼では認識できないほどの僅かな傾斜である。

保持テーブル１０の回転中心である軸１１２は、鉛直方向ち平行なＺ軸方向に対して僅かに傾いて配置される。実施形態１では、保持テーブル１０の軸１１２は、研削ユニット２０の軸２２１と水平方向に間隔をあけて配置されている。加工位置５の保持テーブル１０の保持面１１のうち中心１１１を含み中心１１１よりも研削ユニット２０側の半径領域１１４は、研削ユニット２０の研削砥石２５とＺ軸方向に沿って対面している。保持面１１の半径領域１１４は、水平方向と、研削ユニット２０の研削砥石２５の下面との双方と平行である。

また、実施形態１では、加工位置５の保持テーブル１０の保持面１１の研削ユニット２０の研削砥石２５と鉛直方向に対面しない非加工領域１１５は、研削装置１が研削後のウェーハ２００の厚みを一様にする場合、半径領域１１４よりも低くなり、外縁１１３に向かうにしたがって徐々に低く配置される。なお、図１は、軸１１２の鉛直方向に対する傾き１２０を誇張して示しているが、軸１１２の鉛直方向に対する傾き１２０は、実際には肉眼では認識できないほどの僅かな傾きである。

研削ユニット２０は、研削ホイール２１を下端に装着しＸ軸方向に対して直交しかつ鉛直方向と平行な軸２２１回りに回転可能なスピンドル２２を有し、保持テーブル１０に保持されたウェーハ２００の基板２０１の裏面２０５側を研削ホイール２１の研削砥石２５で研削加工するものである。研削ユニット２０は、研削送りユニット３０を介して装置本体２に支持されている。研削ユニット２０は、研削ホイール２１と、スピンドル２２と、スピンドルモータ２３とを備える。

研削ホイール２１は、保持テーブル１０に保持されたウェーハ２００を研削するものである。研削ホイール２１は、円盤状のホイール基台２４と、ホイール基台２４の下面の外縁に環状に配された研削砥石２５とを備える。

研削砥石２５は、ホイール基台２４の保持テーブル１０に対向する下面に周方向に等間隔に配置されている。実施形態１において、研削砥石２５は、金属、セラミックス又は樹脂等により構成される結合材（ボンド材ともいう）に、ダイヤモンド、又はＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を混合して一つの塊に形成された一つの所謂セグメント砥石として構成される。

研削ホイール２１は、スピンドルモータ２３によりスピンドル２２が軸２２１回りに回転されることで、研削砥石２５が保持テーブル１０に保持されたウェーハ２００の裏面２０５側を研削する。

スピンドル２２は、研削ホイール２１を下端に装着する。すなわち、スピンドル２２は、環状の研削砥石２５を回転可能に装着する。スピンドル２２は、研削送りユニット３０により鉛直方向に移動自在に支持されたスピンドルハウジング２６内に回転自在に収容されている。研削ユニット２０のスピンドル２２の軸２２１は、Ｚ軸方向と平行である。スピンドルモータ２３は、スピンドル２２を軸２２１回りに回転させるものである。

実施形態１では、研削ユニット２０の軸２２１は、保持テーブル１０の軸１１２と水平方向に離れており、スピンドル２２回転時の研削ホイール２１の研削砥石２５の回転軌跡２５１（図８に示す）が、保持テーブル１０の中心１１１上に位置する。また、実施形態１では、研削装置１が研削後のウェーハ２００の厚みを一様（厚みのばらつきを極力抑制すること）にする場合、研削砥石２５の下面は、保持テーブル１０の保持面１１の半径領域１１４と平行である。

水平移動ユニット５０は、研削砥石２５の下面に平行な水平方向であるＸ軸方向に保持テーブル１０と、研削ユニット２０とを相対的に移動させるものである。水平移動ユニット５０は、装置本体２上に設置され、保持テーブル１０及び回転駆動源４を設置した移動テーブル３をＸ軸方向に移動させることで、保持テーブル１０をＸ軸方向に移動させる。水平移動ユニット５０は、Ｘ軸方向と平行に配置されかつ軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじとボールねじを軸心回りに回転させて移動テーブル３をＸ軸方向に移動させるモーターと移動テーブル３をＸ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールとを備える。

研削送りユニット３０は、装置本体２に設置され、研削ユニット２０のスピンドル２２をＺ軸方向に移動させて、研削ユニット２０を加工位置５の保持テーブル１０の保持面１１に離間、接近させるものである。研削送りユニット３０は、研削ユニット２０のスピンドル２２を下降させて、加工位置５の保持テーブル１０に向かって研削ユニット２０を接近させる。研削送りユニット３０は、研削ユニット２０のスピンドル２２を上昇させて、加工位置５の保持テーブル１０から研削ユニット２０を離間させる。

研削送りユニット３０は、Ｚ軸方向と平行に配置されかつ軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじとボールねじを回転軸回りに回転させてスピンドルハウジング２６を介してスピンドル２２をＺ軸方向に移動させるモーターと研削ユニット２０をＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールとを備える。

傾き調整ユニット４０は、保持テーブル１０の軸１１２と、研削ユニット２０の軸２２１との傾き１２０を相対的に調整するものである。実施形態１では、傾き調整ユニット４０は、保持テーブル１０に取り付けられて、保持テーブル１０の軸１１２の向きを調整（変更）する。傾き調整ユニット４０は、図１に示すように、支持台４１と、高さ微調ユニット４２とを備える。支持台４１は、図示しない軸受を介して保持テーブル１０を軸１１２回りに回転自在に支持する円筒状に形成された支持筒部４１１と、支持筒部４１１の下端から拡径したフランジ部４１２とを備える。傾き調整ユニット４０は、高さ微調ユニット４２がフランジ部４１２の傾きを調整することにより、軸１１２の傾き１２０を調整する。

高さ微調ユニット４２は、フランジ部４１２の径方向に間隔をあけて２つ以上設けられている。実施形態１において、傾き調整ユニット４０は、フランジ部４１２の下面に径方向に間隔をあけて３つの高さ微調ユニット４２を設けている。

高さ微調ユニット４２は、図１に示すように、移動テーブル３に固定された筒部４２１と、筒部４２１を貫通するシャフト４２２と、シャフト４２２の下端に連結されかつシャフト４２２をＺ軸方向に移動させる駆動部４２３と、シャフト４２２の上端においてフランジ部４１２に固定された固定部４２４とを備える。

固定部４２４は、シャフト４２２の上端部に形成された図示しない雄ねじが螺合する。高さ微調ユニット４２は、駆動部４２３によりシャフト４２２がＺ軸方向に移動されることで、フランジ部４１２に固定された固定部４２４の高さを変更し、軸１１２の傾き１２０を調整する。

また、研削装置１は、図１に示すように、厚み測定器６０を備えている。厚み測定器６０は、保持テーブル１０の保持面１１に保持されたウェーハ２００の厚みを測定するものである。厚み測定器６０は、測定したウェーハ２００の厚みを制御ユニット１００に出力する。実施形態１では、ウェーハ２００の裏面２０５に接触する接触子６１と、保持テーブル１０の保持面１１に接触する接触子６２とを備える。

制御ユニット１００は、研削装置１を構成する上述した各機構からの複数種類の信号を処理して、各機構をそれぞれ制御するものである。即ち、制御ユニット１００は、ウェーハ２００に対する加工動作を研削装置１に実行させるものである。制御ユニット１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インタフェース装置とを有し、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。

制御ユニット１００の演算処理装置は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行して、研削装置１を制御するための制御信号を生成する。制御ユニット１００の演算処理装置は、生成した制御信号を入出力インタフェース装置を介して研削装置１の各構成要素に出力する。

また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段と接続されている。入力手段は、表示手段に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

前述した研削装置１は、保持テーブル１０の保持面１１にウェーハ２００の表面２０２側を保護部材２１０を介して吸引保持し、保持テーブル１０を加工位置５に位置付け、ウェーハ２００に研削液を供給しながらスピンドル２２により研削ホイール２１を軸２２１回りに回転しかつ保持テーブル１０を軸１１２回りに回転させる。研削装置１は、研削ホイール２１の研削砥石２５をウェーハ２００の基板２０１の裏面２０５に当接させて研削送りユニット３０で研削ユニット２０を保持テーブル１０に所定の研削送り速度で近づけて、研削砥石２５により保持テーブル１０の保持面１１の半径領域１１４でウェーハ２００の裏面２０５を研削して、ウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで薄化する。次に、ウェーハの研削方法を説明する。

（ウェーハの研削方法）
実施形態１に係るウェーハの研削方法は、研削装置１を用いてウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで薄化する方法であって、研削装置１の加工動作でもある。ウェーハの研削方法は、図３に示すように、保持ステップ１００１と、第１位置づけステップ１００２と、第１研削ステップ１００３と、第２位置づけステップ１００４と、第２研削ステップ１００５とを備える。

（保持ステップ）
図４は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持ステップを示す断面図である。保持ステップ１００１は、保持テーブル１０の保持面１１にウェーハ２００を保持するステップである。保持ステップ１００１では、オペレータ等が加工内容情報を制御ユニット１００に登録し、オペレータ等からの加工動作の開始指示を制御ユニット１００が受け付けると、加工動作を開始する。加工動作を開始すると、研削装置１は、図示しない搬入出ユニットで搬入出位置６に位置付けられた保持テーブル１０の保持面１１にウェーハ２００を搬入する。保持ステップ１００１では、研削装置１は、図４に示すように、ウェーハ２００を保持面１１に吸引保持し、スピンドル２２を軸２２１回りに回転し、研削液を供給する。

（第１位置づけステップ）
図５は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持テーブルの位置を示す図である。図６は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持テーブルと研削ユニットとのＸ軸方向の相対的な移動速度を示す図である。図７は、図３に示されたウェーハの研削方法の第１位置づけステップを一部断面で示す側面図である。図８は、図３に示されたウェーハの研削方法の第１位置づけステップ後の研削砥石の回転軌跡、保持テーブル及びウェーハの相対的な位置を示す平面図である。

第１位置づけステップ１００２は、水平移動ユニット５０を用いて、研削砥石２５の刃幅を有する回転軌跡２５１（図８に示す）が保持面１１の中心１１１を通るように、研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を相対的に第１の位置３０１（図５に示す）に位置づけるステップである。実施形態１において、第１位置づけステップ１００２では、研削装置１は、図５に示すように、水平移動ユニット５０により搬入出位置６から加工位置５に向けて保持テーブル１０を第１の移動速度４０１（図６に示す）で移動する。第１位置づけステップ１００２では、研削装置１は、図７に示すように、水平移動ユニット５０により保持テーブル１０を加工位置５の第１の位置３０１に位置付けて、保持テーブル１０のＸ軸方向の移動を停止する。

なお、図５及び図６の横軸は、研削装置１が実施形態１に係るウェーハの研削方法を開始してからの経過時間を示している。図５の縦軸は、保持テーブル１０の水平方向の位置を示している。図６の縦軸は、保持テーブル１０の水平方向への移動速度を示している。また、第１位置づけステップ１００２では、研削装置１は、研削ユニット２０のＺ軸方向の移動を停止しておく。

また、実施形態１において、第１位置づけステップ１００２では、研削装置１は、図８に示す研削ユニット２０の研削砥石２５の内縁、外縁及び内縁と外縁との間を含む回転軌跡２５１が、保持テーブル１０の保持面１１の中心１１１のＺ軸方向の上方を通る第１の位置３０１に保持テーブル１０を位置付ける。なお、回転軌跡２５１とは、軸２２１回りに研削ユニット２０の研削ホイール２１が回転する際に、Ｘ軸方向と、Ｘ軸方向に対し直交し水平方向と平行なＹ軸方向との双方と平行な平面内の研削砥石２５の内縁、外縁及び内縁と外縁との間が通る位置をいう。また、実施形態１において、第１の位置３０１では、保持テーブル１０の保持面１１の中心１１１が、回転軌跡２５１の幅の中央、即ち、研削砥石２５の刃厚の中央とＺ軸方向に並ぶ。

（第１研削ステップ）
図９は、図３に示されたウェーハの研削方法の保持テーブルと研削ユニットとのＺ軸方向の相対的な移動速度を示す図である。図１０は、図３に示されたウェーハの研削方法の第１研削ステップを一部断面で示す側面図である。第１研削ステップ１００３は、第１位置づけステップ１００２後、所定厚みまでウェーハ２００を研削するステップである。

実施形態１において、第１研削ステップ１００３では、研削装置１は、保持テーブル１０を軸１１２回りに回転するとともに、研削送りユニット３０により研削ユニット２０の研削ホイール２１を第１の研削送り速度５０１（図９に示す）で下降する。なお、図９の横軸は、研削装置１が実施形態１に係るウェーハの研削方法を開始してからの経過時間を示している。図９の縦軸は、研削ユニット２０のＺ軸方向の移動速度を示している。

実施形態１において、第１研削ステップ１００３では、研削装置１は、図１０に示すように、研削ホイール２１の研削砥石２５をウェーハ２００の基板２０１の裏面２０５に当接させて研削送りユニット３０で研削ユニット２０を保持テーブル１０に一定の第１の研削送り速度５０１でさらに下降し、研削砥石２５で保持テーブル１０の保持面１１の半径領域１１４でウェーハ２００の裏面２０５を研削して、厚み測定器６０でウェーハ２００の厚みを測定しながらウェーハ２００を所定の厚みまで薄化する。

なお、所定の厚みは、仕上げ厚み２０６よりも僅かに厚い厚みであり、実施形態１では、所定の厚みは、仕上げ厚み２０６よりも１０μｍ厚い厚みである。また、実施形態１において、第１研削ステップ１００３では、第１位置づけステップ１００２において保持テーブル１０が位置付けられた第１の位置３０１では保持テーブル１０の保持面１１の中心１１１が研削砥石２５の刃厚の中央とＺ軸方向に並ぶので、ウェーハ２００の裏面２０５のうち、保持面１１の中心１１１を中心とした直径が研削砥石２５の刃厚と同等の円形状の中心領域２０５－１（図８に点線の丸で示す）に研削砥石２５がつねに接触することとなる。中心領域２０５－１とは、ウェーハ２００の裏面２０５のうち研削砥石２５が常に接触する領域をいい、傾き１２０が僅かに存在するために保持面１１の中心１１１を中心とした直径が研削砥石２５の刃厚を直径とした円形の領域とは若干異なる。

（第２位置づけステップ）
図１１は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２位置づけステップを一部断面で示す側面図である。図１２は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２位置づけステップ後の研削砥石の回転軌跡、保持テーブル及びウェーハの相対的な位置を示す平面図である。第２位置づけステップ１００４は、第１研削ステップ１００３の後、水平移動ユニット５０を用いて、研削砥石２５の回転軌跡２５１が保持面１１の中心１１１を通らないように、研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を相対的に位置づけるステップである。

実施形態１において、第２位置づけステップ１００４では、研削装置１は、図５に示すように、水平移動ユニット５０により図１に示す搬入出位置６に向けて保持テーブル１０を第１の移動速度４０１（図６に示す）で移動し、図１１に示すように、水平移動ユニット５０により保持テーブル１０を加工位置５の第２の位置３０２に位置付けて、保持テーブル１０のＸ軸方向の移動を停止する。

また、実施形態１において、第２位置づけステップ１００４では、研削装置１は、第１研削ステップ１００３後、水平移動ユニット５０により保持テーブル１０を少なくとも研削砥石２５の刃幅分、搬入出位置６側の第２の位置３０２に位置付ける。このように、実施形態１では、第２の位置３０２の保持テーブル１０は、第１の位置３０１の保持テーブル１０よりも少なくとも研削砥石２５の刃幅分、図１に示す搬入出位置６側に位置する。こうして、本発明は、第２位置づけステップ１００４において、研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第１位置づけステップ１００２から少なくとも研削砥石２５の刃幅に相当する距離以上、保持面１１の径方向に相対的に移動させて位置づける。

実施形態１において、第２位置づけステップ１００４では、研削装置１は、第１研削ステップ１００３後、保持テーブル１０を少なくとも研削砥石２５の刃幅分搬入出位置６側の第２の位置３０２に位置付けることで、図１２に示す研削ユニット２０の研削砥石２５の内縁及び外縁の回転軌跡２５１（以下、第２の位置３０２では、回転軌跡２５１－２と記す）が、保持テーブル１０の中心１１１を通らない第２の位置３０２に保持テーブル１０を位置付ける。また、実施形態１において、第２位置づけステップ１００４では、研削装置１は、第１研削ステップ１００３後、保持テーブル１０を少なくとも研削砥石２５の刃幅分搬入出位置６側の第２の位置３０２に位置付けることで、図１２に示すように、ウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１から研削砥石２５が少なくとも刃幅分ずれて、研削砥石２５が中心領域２０５－１に接触しなくなる。

（第２研削ステップ）
図１３は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２研削ステップを一部断面で示す側面図である。図１４は、図３に示されたウェーハの研削方法の第２研削ステップの研削砥石の回転軌跡、保持テーブル及びウェーハの相対的な位置を示す平面図である。第２研削ステップ１００５は、第２位置づけステップ１００４後、水平移動ユニット５０を用いて、研削砥石２５の回転軌跡２５１，２５１－２が保持面１１の中心を通らない領域で、研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を径方向に往復移動させながら、ウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで研削するステップである。

実施形態１において、第２研削ステップ１００５では、研削装置１は、図５に示すように、水平移動ユニット５０により第２の位置３０２と第３の位置３０３との間で保持テーブル１０を第２の移動速度４０２（図６に示す）で所定回数往復移動させながら研削送りユニット３０により研削ユニット２０の研削ホイール２１を第２の研削送り速度５０２（図９に示す）で下降する。なお、第２の移動速度４０２は、保持面１１と平行な方向に保持テーブル１０を往復移動させながら研削するため、研削砥石２５や保持テーブル１０に保持されたウェーハ２００の研削面に負荷がかかる恐れもあり、第１の移動速度４０１よりも低速が好ましい。

一方、第１の移動速度４０１は、中心領域２０５－１から研削砥石２５を迅速に遠ざけたいたいため加工品質を悪化させない範囲で高速である事が好ましい。また、実施形態１において、第２位置づけステップ１００４及び第２研削ステップ１００５との間、研削装置１は、図９に示すように、研削送りユニット３０により研削ユニット２０の研削ホイール２１を第２の研削送り速度５０２で下降して、図１３に示すように、ウェーハ２００の裏面２０５を研削する。なお、第２の研削送り速度５０２は、第１の研削送り速度５０１よりも低速である。これは従来の研削方法において、研削工程の終盤では、研削送り速度を低速にしてウェーハ２００の研削面を整えており、第２研削ステップ１００５は研削工程の終盤で実施するためである。

なお、第２研削ステップ１００５において、保持テーブル１０を第１の位置３０１から搬入出位置６側に移動させる移動量は、保持テーブル１０の直径の１／５以下の距離分が好ましい。なお、第２研削ステップ１００５において、保持テーブル１０を第１の位置３０１から搬入出位置６側に移動させる移動量が、保持テーブル１０の直径の１／５を超えた距離分となると、研削加工後のウェーハ２００の厚みのばらつきが大きくなってしまうからである（即ち、研削加工後のウェーハ２００の形状をコントロールできずに、厚み分布が逆に広がってしまうため望ましくないからである）。また、本発明では、研削加工後のウェーハ２００の厚みのばらつきを一層抑制するためには、第２研削ステップ１００５において、保持テーブル１０が、第１の位置３０１から最大でも保持テーブル１０の直径の１／１０以下の距離分、搬入出位置６側に位置するのが望ましい。

このために、実施形態１において、第２研削ステップ１００５では、研削ホイール２１の研削砥石２５は、図１４に一点鎖線で示す第２の位置３０２の回転軌跡２５１－２と、図１４に二点鎖線で示す第３の位置３０３の回転軌跡２５１（以下、第３の位置３０３では、回転軌跡２５１－３と記す）との間で、保持テーブル１０及びウェーハ２００に対して往復移動しながらウェーハ２００の裏面２０５を研削加工する。実施形態１において、第２研削ステップ１００５では、研削装置１は、研削ホイール２１の研削砥石２５をウェーハ２００の基板２０１の裏面２０５に当接させて研削送りユニット３０で研削ユニット２０を保持テーブル１０に一定の第２の研削送り速度５０２で下降するとともに、保持テーブル１０を第２の位置３０２と第３の位置３０３との間で往復移動させながら研削砥石２５により保持テーブル１０の保持面１１の半径領域１１４でウェーハ２００の裏面２０５を研削して、厚み測定器６０でウェーハ２００の厚みを測定しながらウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで薄化する。

第２研削ステップ１００５では、研削装置１は、ウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで薄化すると、研削送りユニット３０により研削ユニット２０の研削ホイール２１を上昇させて、研削砥石２５をウェーハ２００から離間させた後、保持テーブル１０の軸１１２回りの回転を停止する。第２研削ステップ１００５では、研削装置１は、水平移動ユニット５０により保持テーブル１０を搬入出位置６まで移動させた後、ウェーハ２００の保持面１１の吸引保持を停止して、図示しない搬入出ユニットで搬入出位置６に位置付けられた保持テーブル１０の保持面１１からウェーハ２００を搬出し、加工動作、即ち実施形態１に係るウェーハの研削方法を終了する。

以上のように、実施形態１に係るウェーハの研削方法は、第１研削ステップ１００３で研削砥石２５をウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１に当接させて中心領域２０５－１を含む領域を研削加工した後、第２位置づけステップ１００４で研削砥石２５の回転軌跡２５１－２が中心１１１及び中心領域２０５－１を通らないように、研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第２の位置３０２に位置づけるために、ウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１を研削加工する頻度を抑制することができる。

また、実施形態１に係るウェーハの研削方法は、第２研削ステップ１００５で中心１１１を通らない領域で研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第２の位置３０２と第３の位置３０３との間で往復移動させながらウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで研削するので、研削加工後のウェーハ２００の厚みのばらつきを抑制することができる。また実施形態１では、第２の位置３０２より第３の位置３０３を搬入出位置６側に設定したが、第２の位置３０２が第３の位置３０３よりも搬入出位置６側に位置しても良い。

その結果、実施形態１に係るウェーハの研削方法は、ウェーハ２００の中心が薄くなることを防ぎ厚みばらつきを小さく抑えることができるという効果を奏する。

また、実施形態１に係るウェーハの研削方法は、第１研削ステップ１００３で研削砥石２５をウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１に当接させて中心領域２０５－１を含む領域を研削加工した後、第２研削ステップ１００５で中心１１１を通らない領域で研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第２の位置３０２と第３の位置３０３との間で往復移動させながらウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで研削するので、保持面１１を中心１１１を頂点とした円錐状に形成して複雑なっ形状に形成する必要がない。その結果、実施形態１に係るウェーハの研削方法は、保持面１１の研削にかかる時間が長時間化することを抑制することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態１の変形例に係るウェーハの研削方法を図面に基づいて説明する。図１５は、実施形態１の変形例に係るウェーハの研削方法の保持テーブルと研削ユニットとのＺ軸方向の相対的な移動速度を示す図である。なお、図１５は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係るウェーハの研削方法は、図１５に示すように、第２位置づけステップ１００４及び第２研削ステップ１００５において、研削ユニット２０のＺ軸方向の移動速度をゼロにして、第２位置づけステップ１００４及び第２研削ステップ１００５において、研削ユニット２０の研削送りユニット３０によるＺ軸方向の移動を停止すること以外、実施形態１と同じである。なお、図１５の横軸は、研削装置１が実施形態１の変形例に係るウェーハの研削方法を開始してからの経過時間を示している。図１５の縦軸は、研削ユニット２０の移動速度を示している。

実施形態１の変形例に係るウェーハの研削方法は、第１研削ステップ１００３でウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１を含む領域を研削加工した後、第２位置づけステップ１００４で研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第２の位置３０２に位置づける。また、実施形態１の変形例に係るウェーハの研削方法は、第２研削ステップ１００５で研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第２の位置３０２と第３の位置３０３との間で往復移動させながらウェーハ２００を仕上げ厚み２０６まで研削するので、実施形態１と同様に、ウェーハ２００の中心が薄くなることを防ぎ厚みばらつきを小さく抑えることができるという効果を奏する。

次に、本発明の発明者は、実施形態１に係るウェーハの研削方法の効果を確認した。結果を図１６、図１７及び図１８に示す。図１６は、本発明のウェーハの研削方法により仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの厚みのばらつきを示す図である。図１７は、比較例１のウェーハの研削方法により仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの厚みのばらつきを示す図である。図１８は、比較例２のウェーハの研削方法により仕上げ厚みまで薄化されたウェーハの厚みのばらつきを示す図である。

なお、図１６、図１７及び図１８の横軸は、厚みを測定したウェーハの測定位置を示し、中央がウェーハ２００の中心であり、右側の端がウェーハの一方の端であり、左側の端がウェーハの一方の端との間に中心を位置付ける他方の端である。また、図１６、図１７及び図１８の縦軸は、各測定位置で測定したウェーハ２００の厚みを示している。なお、本発明、比較例１及び比較例２のウェーハの研削方法では、刃幅が２ｍｍの研削砥石２５を用いた。

図１６に示された本発明のウェーハの研削方法は、実施形態１に係るウェーハの研削方法により、ウェーハ２００を研削加工した。図１７に示す比較例１のウェーハの研削方法は、研削砥石２５をウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１に常に接触させてウェーハ２００を研削加工した方法であり、即ち、実施形態１に係るウェーハの研削方法の第１研削ステップ１００３のみでウェーハ２００を研削加工した。図１８に示す比較例２のウェーハの研削方法は、研削砥石２５をウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１よりも外周側に常に接触させてウェーハ２００を研削加工した方法であり、即ち、実施形態１に係るウェーハの研削方法の第２研削ステップ１００５のみでウェーハ２００を研削加工した。

図１７に示された比較例１では、ウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１に研削砥石２５の刃幅と同等の直径の円形の凹み６０１が形成された。凹み６０１の底のウェーハ２００の仕上げ厚み２０６との差６０２は、２μｍであった。図１８に示された比較例２では、ウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１の厚みが仕上げ厚み２０６であったが、中心領域２０５－１の外周側に研削砥石２５の刃幅と同等の幅のリング形状の凹み６０３が形成された。凹み６０３の底のウェーハ２００の仕上げ厚み２０６との差６０４は、３μｍであった。このような比較例１及び比較例２に対して、図１６に示された本発明では、ウェーハ２００の裏面２０５の中央に直径が１５ｍｍの円形の凹み６０５が形成されたが、凹み６０５の底のウェーハ２００の仕上げ厚み２０６との差６０６は、０．５μｍであり、比較例１及び比較例２の差６０２，６０４よりもはるかに小さかった。

したがって、図１６、図１７及び図１８によれば、第１研削ステップ１００３でウェーハ２００の裏面２０５の中心領域２０５－１を含む領域を研削加工した後、第２位置づけステップ１００４で研削ユニット２０に対して保持テーブル１０を第２の位置３０２に位置づけて第２研削ステップ１００５でウェーハ２００の裏面２０５を研削加工することで、ウェーハ２００の中心が薄くなることを防ぎ厚みばらつきを小さく抑えることができることが明らかとなった。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 研削装置
１０ 保持テーブル
１１ 保持面
２０ 研削ユニット
２５ 研削砥石
３０ 研削送りユニット
５０ 水平移動ユニット
１１１ 中心
１１２ 軸
１１４ 半径領域
２００ ウェーハ
２０６ 仕上げ厚み
２５１，２５１－２，２５１－３ 回転軌跡
３０１ 第１の位置
１００１ 保持ステップ
１００２ 第１位置づけステップ
１００３ 第１研削ステップ
１００４ 第２位置づけステップ
１００５ 第２研削ステップ

Claims (2)

1. 中心を頂点とする円錐状の保持面を有し、該保持面の中心を軸に回転可能な保持テーブルと、
   環状の研削砥石を回転可能に装着し、該保持面に保持されたウェーハを該研削砥石で研削する研削ユニットと、
   該研削砥石の下面に平行な水平方向に該保持テーブルと該研削ユニットとを相対的に移動させる水平移動ユニットと、
   該研削ユニットを該保持面に離間または接近させる研削送りユニットと、を備えた研削装置を用いて、
   該研削砥石の下面と平行な該保持面の半径領域でウェーハを仕上げ厚みまで薄化するウェーハの研削方法であって、
   該保持面にウェーハを保持する保持ステップと、
   該水平移動ユニットを用いて、該研削砥石の刃幅を有する回転軌跡が該保持面の中心を通るように、該研削ユニットに対して該保持テーブルを相対的に第１の位置に位置づける第１位置づけステップと、
   該第１位置づけステップ後、所定厚みまでウェーハを研削する第１研削ステップと、
   該第１研削ステップの後、該水平移動ユニットを用いて、第研削砥石の回転軌跡が該保持面の中心を通らないように、該研削ユニットに対して該保持テーブルを相対的に位置づける第２位置づけステップと、
   第２位置づけステップ後、該水平移動ユニットを用いて、該研削砥石の回転軌跡が該保持面の中心を通らない領域で、該研削ユニットに対して該保持テーブルを、径方向に往復移動させながら、ウェーハを仕上げ厚みまで研削する第２研削ステップと、
   を備えるウェーハの研削方法。
2. 該第２位置づけステップにおいて、
   該研削ユニットに対して該保持テーブルを、
   該第１位置づけステップから少なくとも該研削砥石の刃幅に相当する距離以上、該保持面の径方向に相対的に移動させて位置づけることを特徴とする請求項１に記載のウェーハの研削方法。

Images