特許 6120596 加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6120596

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20170417BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 631

   H01L21/304 622Q

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-24787(P2013-24787)

(22)【出願日】2013年2月12日

(65)【公開番号】特開2014-154773(P2014-154773A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2015年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】松澤 稔

(72)【発明者】

【氏名】西原 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】現王園 二郎

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１６９４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２８２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−４７６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−９４２４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェーハの表面側を保持テーブルで保持してウェーハの裏面を露出させるウェーハ保持ステップと、
ウェーハを保持した前記保持テーブルを回転させるとともに、ウェーハより小径の環状に粗研削砥石が配設された粗研削ホイールを回転させつつウェーハの裏面に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることでウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する粗研削ステップと、
該粗研削ステップを実施した後、前記保持テーブルで保持されたウェーハの前記円形凹部に異物除去流体を供給して該円形凹部内の異物を該円形凹部外へと排出する異物除去ステップと、
該異物除去ステップを実施した後、粗研削砥石よりも小粒径の砥粒を含む仕上げ研削砥石がウェーハより小径の環状に配設された仕上げ研削ホイールを回転させつつ前記円形凹部に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることで該円形凹部を研削する仕上げ研削ステップと、
を備え、
前記異物除去ステップでは、異物除去流体供給ノズルから前記環状凸部の内周壁に向かって異物除去流体を供給するとともに、前記保持テーブルを、前記円形凹部から前記異物が排出可能な遠心力が生じる回転状態とすることを特徴とする加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハの裏面を研削して、裏面側に円形凹部と該円形凹部を囲繞した環状凸部とを形成するウェーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程では、シリコンやガリウムヒ素等の半導体材料からなる円板状ウェーハの表面に、格子状の分割予定ラインが設定され、この分割予定ラインで囲まれた多数の矩形状のデバイス領域に、ＩＣやＬＳＩ等の電子回路を有するデバイスが形成される。そしてこのウェーハは、裏面が研削されて設定厚さに薄化されるなどの所定の工程を経てから、分割予定ラインに沿って切断されることにより、多数のチップ状のデバイスに分割される。このようにして得られたデバイスは、樹脂やセラミックでパッケージングされ、各種電子機器に実装される。近年では、電子機器の小型化・軽量化に伴い、ウェーハは厚さが例えば１００μｍ以下といったようにきわめて薄く加工される場合がある。

【0003】

ところで、ウェーハを薄化すると剛性が低下してハンドリングが困難になる。そこで、ウェーハの裏面に対し外周部を残して除去する研削を施して、裏面側に円形凹部を形成するとともに外周部に肉厚の環状凸部を補強部として残存させ、ウェーハ全体を断面凹状に加工してハンドリングの問題を解決する技術が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−０１９４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ウェーハを研削した際には、ウェーハから研削屑が生じ、また、研削ホイールの研削砥石からは磨耗によって砥粒が脱粒する。上記のようにウェーハの裏面に円形凹部を形成するように研削した場合、これら研削屑や砥粒は円形凹部から排除されにくく滞留することになる。すると、裏面を研削している研削砥石が、円形凹部内に滞留するこれら研削屑や砥粒をかみ込んでしまうという現象が生じ、その場合には、ウェーハの裏面にスクラッチが発生するおそれがある。特に、脱粒した砥粒が例えば♯３２０と比較的大きい場合にはスクラッチが深く形成されてしまうため、スクラッチが形成された後に研削を続けても十分にスクラッチを除去することができずスクラッチがウェーハに残存してしまう。ウェーハに残存じたスクラッチはウェーハの抗折強度を低下させる要因となる上、スクラッチを起点にクラックが発生してウェーハの破損を招くおそれもある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウェーハの裏面に研削によって円形凹部を形成するにあたり、円形凹部内に滞留する研削屑や砥粒等の異物に起因するスクラッチの発生を低減することができる加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の加工方法は、ウェーハの表面側を保持テーブルで保持してウェーハの裏面を露出させるウェーハ保持ステップと、ウェーハを保持した前記保持テーブルを回転させるとともに、ウェーハより小径の環状に粗研削砥石が配設された粗研削ホイールを回転させつつウェーハの裏面に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることでウェーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する粗研削ステップと、該粗研削ステップを実施した後、前記保持テーブルで保持されたウェーハの前記円形凹部に異物除去流体を供給して該円形凹部内の異物を該円形凹部外へと排出する異物除去ステップと、該異物除去ステップを実施した後、粗研削砥石よりも小粒径の砥粒を含む仕上げ研削砥石がウェーハより小径の環状に配設された仕上げ研削ホイールを回転させつつ前記円形凹部に当接させ、ウェーハに相対的に近接移動させることで該円形凹部を研削する仕上げ研削ステップと、を備え、前記異物除去ステップでは、異物除去流体供給ノズルから前記環状凸部の内周壁に向かって異物除去流体を供給するとともに、前記保持テーブルを、前記円形凹部から前記異物が排出可能な遠心力が生じる回転状態とすることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、ウェーハの裏面に円形凹部を形成する粗研削ステップを実施した後、円形凹部内に発生した異物を除去する異物除去流体ステップを行うことで、粗研削で発生した研削屑や粗研削砥石から脱粒した砥粒等の異物は異物除去流体の流れにのって円形凹部外に排出される。粗研削においては、発生する研削屑や粗研削砥石から脱粒する砥粒は比較的大きいためスクラッチの発生を招くが、異物除去ステップで除去されるため、それら異物に起因したスクラッチの発生が低減する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の加工方法によれば、ウェーハの裏面に研削によって円形凹部を形成するにあたり、円形凹部内に滞留する研削屑や砥粒等の異物に起因するスクラッチの発生を低減することができる加工方法が提供されるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る加工方法で裏面研削されるウェーハおよびウェーハ裏面に貼着される保護部材の（ａ）斜視図、（ｂ）ウェーハ裏面に保護部材が貼着された状態の断面図である。

【図2】一実施形態の加工方法を好適に実施する研削装置を示すとともに、同加工方法の（ａ）ウェーハ保持ステップ、（ｂ）粗研削ステップを示す斜視図である。

【図3】同加工方法のウェーハ保持ステップを示す断面図である。

【図4】一実施形態の加工方法の粗研削ステップを示す断面図である。

【図5】研削装置のウェーハが保持される保持テーブルと研削ホイールとの水平方向の位置関係を示す平面図である。

【図6】一実施形態の加工方法の異物除去ステップを示す斜視図である。

【図7】同加工方法の仕上げ研削ステップを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］ウェーハ
図１の符号１は一実施形態で裏面に研削加工が施される円板状のウェーハを示している。ウェーハ１は、厚さが例えば数百μｍ程度の半導体ウェーハ等である。ウェーハ１の表面１ａには、多数の矩形状のデバイス２が配設されている。デバイス２は格子状の分割予定ライン３によって区画された多数の矩形領域の表面に、例えばＩＣやＬＳＩからなる電子回路が形成されることで設けられている。

【0012】

ウェーハ１の裏面研削加工を実施するにあたっては、デバイス２を保護するために表面１ａ全面に円板状の保護部材５を貼着する。保護部材５は例えば樹脂製の基材の片面に粘着層が形成されたものなどが用いられ、粘着層にウェーハ１の表面１ａが貼着される。ウェーハ１の裏面１ｂは、表面１ａ側の多数のデバイス２が形成されたデバイス形成領域に対応する円形状部分が研削されて所定厚さまで薄化される。したがって裏面研削により裏面１ｂにはデバイス形成領域に対応した円形状部分に円形凹部が形成されるとともに、外周部に該円形凹部を囲繞する環状凸部が形成される。以下、本実施形態に係るウェーハ１の裏面研削の加工方法を説明する。

【0013】

［２］加工方法
はじめに、図２（ａ）および図３に示すようにウェーハ１を研削装置の保持テーブル１０で保持する。ウェーハ１は、図３に示すように保護部材５を介して表面１ａ側を保持テーブル１０の上面に載置して保持し、被研削面である裏面１ｂを露出させる（ウェーハ保持ステップ）。

【0014】

図２に示すように研削装置は、保持テーブル１０と、保持テーブル１０上に配設された粗研削用の研削手段２０Ａと、後述する仕上げ研削用の研削手段２０Ｂを具備している。

【0015】

図３に示すように、保持テーブル１０は、ステンレス等の金属からなる枠体１１の上面に多孔質体で形成された円板状の保持部１２が嵌合された構成のもので、鉛直方向に延びる回転軸１０ａを中心に回転可能に支持され、図示せぬ回転駆動手段によって回転駆動される。

【0016】

多孔質体からなる保持部１２はウェーハ１と同程度の直径を有しており、ウェーハ１は保持部１２の上面である水平な保持面１３に同心状に載置されて保持される。保持部１２の下面と枠体１１との間には隙間１４が形成され、枠体１１の中心には、隙間１４を介して保持部１２に連通する吸引路１５が形成されている。吸引路１５には、吸引源１６に連通する吸引管１７が接続されており、吸引管１７の途中には電磁切替弁１８が介在している。吸引源１６を運転して電磁切替弁１８を開とすることで保持面１３には負圧が発生し、この負圧作用でウェーハ１は保持面１３に保護部材５を介して吸引保持される。

【0017】

ウェーハ１を保持テーブル１０上に吸引保持したら、次いで、図２（ｂ）に示すように保持テーブル１０を矢印Ｔ方向に回転させてウェーハ１を自転させ、ウェーハ１の露出する裏面１ｂに対し、研削手段２０Ａを下降させて研削手段２０Ａが備える粗研削ホイール２４Ａの粗研削砥石２５Ａを回転状態で当接させる。これにより、図４および図５に示すように裏面１ｂに円形凹部１ｃを形成するとともに円形凹部１ｃを囲繞する環状凸部１ｄを形成する（粗研削ステップ）。なお、粗研削ステップ中においては、粗研削ホイール２４Ａの内部から粗研削ホイール２４Ａとウェーハ１とに純水等の研削液を供給する。

【0018】

図２に示すように、研削手段２０Ａは上下動可能に支持された円筒状のハウジング２１を有している。ハウジング２１内には、回転軸線が鉛直方向に延び、下端部がハウジング２１から下方に突出するスピンドル２２が回転可能に支持され、スピンドル２２の下端部に円板状の粗研削ホイール２４Ａがスピンドル２２と同心状に固定されている。ハウジング２１内には、スピンドル２２とともに粗研削ホイール２４Ａを高速回転させる図示しないスピンドルモータが内蔵されている。

【0019】

図４に示すように、粗研削ホイール２４Ａは、スピンドル２２の下端部に形成されたフランジ２３に着脱可能に固定されている。粗研削ホイール２４Ａの下面外周部には、複数の粗研削砥石２５Ａが環状に配列されて固定されている。粗研削砥石２５Ａは被研削物であるウェーハ１の材質に応じたものが用いられ、例えば、ダイヤモンドの砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めて成形したダイヤモンド研削砥石等が用いられる。この場合、粗研削砥石２５Ａは、含有する砥粒が例えば♯３２０程度の比較的大きなものが用いられる。

【0020】

図５に示すように複数の粗研削砥石２５Ａは、斜線で示す環状の回転軌跡が研削加工点となってウェーハ１に接触し、ウェーハ１は研削される。この回転軌跡２６の直径はウェーハ１の半径程度に設定されており、研削手段２０Ａは保持テーブル１０に対し、回転する粗研削砥石２５Ａが保持テーブル１０の回転軸１０ａ上、すなわちウェーハ１の回転中心を通過してウェーハ１の半径領域を研削する。粗研削ホイール２４Ａの内側には研削中においてウェーハ１の裏面１ｂおよび粗研削砥石２５Ａに研削液を供給する図示しない研削液供給ノズルが配設されている。

【0021】

図２（ｂ）および図５に示すように粗研削ステップでは、保持テーブル１０と同方向に粗研削ホイール２４Ａを回転させる（矢印Ｇ方向）とともに研削手段２０Ａを下降させることで、自転しているウェーハ１の裏面１ｂの半径領域に回転する粗研削ホイール２４Ａの粗研削砥石２５Ａを当接させ、裏面１ｂに円形凹部１ｃを形成するとともに環状凸部１ｄを形成する。なお、図示例では粗研削ホイール２４Ａと保持テーブル１０の回転方向は反時計回りであるが、双方の回転方向はこれに限られず時計回りでもよく、また、双方の回転方向が互いに異なっていてもよい。

【0022】

粗研削ステップにおいては、ウェーハ１の円形凹部１ｃの領域の厚さを図示しない厚さ測定器で測定し、その厚さが所定厚さ（例えば仕上げ研削後の厚さに数十μｍを加えた程度）に到達したら、研削手段２０Ａを上方に退避させ、粗研削を終える。

【0023】

次いで、保持テーブル１０にウェーハ１を吸引保持したまま、図６に示すように裏面１ｂに形成した円形凹部１ｃ内に異物除去流体供給ノズル３０から異物除去流体Ｆを供給して円形凹部１ｃ内の異物を円形凹部１ｃ外に排出する（異物除去ステップ）。

【0024】

異物除去流体供給ノズル３０の先端は例えばφ１〜３ｍｍ程度の吐出口に形成され、粗研削によってウェーハ１の裏面１ｂに形成される円形凹部１ｃに向かって延びている。異物除去流体供給ノズル３０は供給管３１を介して異物除去流体供給源３２に連通されている。供給管３１の途中には電磁切替弁３３が介在しており、異物除去流体供給源３２を運転して電磁切替弁３３を開とすることで、異物除去流体供給ノズル３０から円形凹部１ｃ内に異物除去流体Ｆが噴出状態で供給される。このとき、保持テーブル１０を回転させて遠心力とともに異物を排出するようにしてもよい。

【0025】

粗研削ステップで形成された円形凹部１ｃ内には、ウェーハ１から発生した研削屑や粗研削砥石２５Ａが磨耗して脱粒した砥粒等の異物が研削液とともに滞留した状態になりやすい。そのような異物が円形凹部１ｃ内に滞留した場合、異物除去流体Ｆが供給されることにより異物は異物除去流体Ｆの流れにのって円形凹部１ｃ外に排出される。

【0026】

異物除去流体ノズル３０は保持テーブル１０に近接して固定した状態か、もしくは旋回して保持テーブル１０上から退避可能に配設される。異物除去流体Ｆは特に限定されず適宜なものが選択されるが、例えば研削液と同じ純水等が用いられる。

【0027】

次いで、保持テーブル１０にウェーハ１を吸引保持したまま、図７に示すように仕上げ研削ホイール２４Ｂを有する仕上げ研削用の研削手段２０Ｂによって円形凹部１ｃを仕上げ研削する（仕上げ研削ステップ）。研削手段２０Ｂは粗研削用の研削手段２０Ａと同一構成であり、上下動可能に配設されたハウジング２１内に支持されたスピンドル２２が回転駆動され、スピンドル２２の下端にフランジ２３を介して仕上げ研削ホイール２４Ｂが着脱可能に固定された構成である。

【0028】

仕上げ研削ホイール２４Ｂの下面に固着された仕上げ研削砥石２５Ｂの回転軌跡は上記粗研削ホイール２４Ａの粗研削砥石２５Ａの回転軌跡と同じ直径であり、図５に示した回転軌跡２６と同様に仕上げ研削砥石２５Ｂはウェーハ１の回転中心を通過して裏面１ａの半径領域を研削する。仕上げ研削ホイール２４Ｂの仕上げ研削砥石２５Ｂは粗研削砥石２５Ａよりも小粒径の砥粒（例えば♯２０００以上）を含むものが用いられる。

【0029】

仕上げ研削ステップは、粗研削ステップと同様に、研削手段２０Ｂを下降させ、回転させた仕上げ研削ホイール２４Ｂの仕上げ研削砥石２５Ｂをウェーハ１の裏面１ｂの半径領域に当接させ、これにより円形凹部１ｃの底面および内周壁を仕上げ研削する。ここでも仕上げ研削ホイール２４Ｂと保持テーブル１０の回転方向は任意である。また、仕上げ研削の際にも、仕上げ研削ホイール２４Ｂの内側からウェーハ１の裏面１ｂおよび仕上げ研削砥石２５Ｂに研削液が供給される。

【0030】

仕上げ研削ステップにおいてもウェーハ１の円形凹部１ｃの領域の厚さを図示しない厚さ測定器で測定し、その厚さが仕上げ厚さに到達したら、研削手段２０Ｂを上方に退避させて粗研削を終える。

【0031】

以上によりウェーハ１の裏面１ｂには円形凹部１ｃおよび円形凹部１ｃを囲繞する環状凸部１ｄが形成され、円形凹部１ｃが形成されたデバイス形成領域の厚さが所定厚さに仕上げられる。このように裏面１ｂが研削加工されたウェーハ１は、円形凹部１ｃの周囲の環状凸部１ｄをハンドリングして保持テーブル１０から搬出され、次の工程に送られる。

【0032】

［３］一実施形態の作用効果
上記一実施形態の加工方法によれば、ウェーハ１の裏面１ｂに円形凹部１ｃを形成する粗研削ステップを実施した後、円形凹部１ｃ内に発生した異物を除去する異物除去流体ステップを行うことで、粗研削で発生した研削屑や粗研削砥石２５Ａから脱粒した砥粒等の異物を異物除去流体Ｆとともに円形凹部１ｃ外に排出させることができる。粗研削においては、発生する研削屑や粗研削砥石２５Ａから脱粒する砥粒は比較的大きいため、そのままでは粗研削砥石２５Ａが異物をかみ込んでスクラッチの発生を招くおそれがあるが、異物除去ステップで異物は除去されるため、それら異物に起因したスクラッチの発生が低減する。

【0033】

上記実施形態では、仕上げ研削ステップにおいて発生する異物は十分小さく軽いためスクラッチの原因となるおそれが低い上、研削液中を浮遊して円形凹部１ｃから排出されやすい。このため、粗研削後に異物除去流体Ｆを円形凹部１ｃ内に供給して粗研削時に発生する異物を除去することで、異物に起因したスクラッチの発生を低減させることができる。

【0034】

なお、異物除去流体Ｆとしては上記純水等の液体の他に、異物を除去可能なものであれば適宜なものでよく、例えば圧縮したエアを噴出して異物を除去してもよい。

【0035】

また、上記実施形態では研削手段として粗研削用の研削手段２０Ａと仕上げ研削用の研削手段２０Ｂを用い、ウェーハ１に対する粗研削ステップと仕上げ研削ステップとを同じ保持テーブル１０上で連続して行っているが、研削手段を１つとして、粗研削ステップではフランジ２３に粗研削砥石２５Ａが固着された粗研削ホイール２４Ａを装着し、仕上げ研削ステップではフランジ２３に仕上げ研削砥石２５Ｂが固着された仕上げ研削ホイール２４Ｂを装着して各研削ステップを順次実施してもよい。また、粗研削ステップと仕上げ研削ステップを別の研削装置で行うようにし、一方の研削装置で粗研削ステップを実施した後、異物除去流体Ｆを供給して円形凹部１ｃ内の異物を除去した後、別の研削手段の保持テーブルにウェーハ１を移して保持し、仕上げ研削ステップを実施してもよい。

【符号の説明】

【0036】

１…ウェーハ、１ａ…ウェーハの表面、１ｂ…ウェーハの裏面、１ｃ…円形凹部、１ｄ…環状凸部、１０…保持テーブル、２４Ａ…粗研削ホイール、２４Ｂ…仕上げ研削ホイール、２５Ａ…粗研削砥石、２５Ｂ…仕上げ研削砥石、Ｆ…異物除去流体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】