特開 2022-151258 半導体ウエハの研削方法、研削装置、及び半導体ウエハ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022151258

(43)【公開日】2022-10-07

(54)【発明の名称】半導体ウエハの研削方法、研削装置、及び半導体ウエハ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220929BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 631

B24B9/00 601H

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021054244

(22)【出願日】2021-03-26

(71)【出願人】

【識別番号】308033711

【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 洋平

(72)【発明者】

【氏名】沼口 浩之

(72)【発明者】

【氏名】土井 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】一木 秀彦

(72)【発明者】

【氏名】久徳 進次

(72)【発明者】

【氏名】為藤 美斗子

(72)【発明者】

【氏名】日高 悠

(72)【発明者】

【氏名】加藤 一介

【テーマコード（参考）】

3C049

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C049AA04

3C049AA13

3C049AA18

3C049BA02

3C049BA09

3C049BB09

3C049BC02

3C049CA01

3C049CB01

3C049CB10

5F057AA04

5F057CA15

5F057CA16

5F057DA11

5F057EB17

5F057GA03

5F057GA16

5F057GA23

(57)【要約】

【課題】半導体ウエハの外周部に在るリング状の凸部を研削する際に、スクラッチの発生を抑制することができる、半導体ウエハの研削方法、研削装置、及び半導体ウエハを提供する。
【解決手段】回路形成領域に対応する裏面の中央の平坦部が薄化され、平坦部を取り囲む裏面の外周部にリング状の凸部が形成された半導体ウエハの凸部を研削する半導体ウエハの研削方法であって、半導体ウエハの外側で低くなるように砥石を斜めに傾けて凸部に当接させて、研削後の凸部のリング内側の高さと平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上となるように、凸部を斜めに研削する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路形成領域に対応する裏面の中央の平坦部が薄化され、前記平坦部を取り囲む裏面の外周部にリング状の凸部が形成された半導体ウエハの前記凸部を研削する半導体ウエハの研削方法であって、
前記半導体ウエハの外側で低くなるように砥石を斜めに傾けて前記凸部に当接させて、研削後の前記凸部のリング内側の高さと前記平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上となるように、前記凸部を斜めに研削する、
半導体ウエハの研削方法。

【請求項2】

前記差分が、前記粒子の粒径に等しい、
請求項１に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項3】

前記粒子の粒径が、３０μｍである、
請求項１又は請求項２に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項4】

前記砥石の研削面と水平面とが成す角度θが、０°より大きく且つ装置の構造に応じて下記式（１）で定まる最大角度θ_ｍａｘより小さく、

【数1】

上記式（１）において、Ｘ_２は、研削終了時の半導体ウエハの高さであり、Ｙは、前記砥石と前記凸部のリング内側とが当接る位置から前記砥石の端部までの長さである、
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項5】

前記砥石の研削面と水平面とが成す角度θが、０＜θ≦８５．６１°の範囲である、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項6】

前記砥石の研削面と水平面とが成す角度θが、０＜θ≦０．６５°の範囲である、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項7】

前記凸部は、
粒度の粗い第１砥石を用いた粗研削により第１目標高さまで研削され、
前記第１砥石より粒度の細かい第２砥石を用いた仕上げ研削により前記第１目標高さより低い第２目標高さまで研削される、
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項8】

前記粗研削は、第１送り速度により行われ、
前記仕上げ研削は、前記第１送り速度より遅い第２送り速度により行われる、
請求項７に記載の半導体ウエハの研削方法。

【請求項9】

砥石と、
半導体ウエハが載置されるステージと、
前記砥石を前記半導体ウエハに当接させると共に、当接位置で前記砥石が上昇又は下降させるように、前記砥石を移動させる位置決め機構と、
前記ステージを回転駆動する第１駆動部と、
前記砥石を回転駆動する第２駆動部と、
前記位置決め機構、前記第１駆動部、前記第２駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
回路形成領域に対応する裏面の中央の平坦部が薄化され、前記平坦部を取り囲む裏面の外周部にリング状の凸部が形成された半導体ウエハの前記凸部を研削する場合に、
前記位置決め機構を制御して、前記半導体ウエハの外側で低くなるように前記砥石を斜めに傾けて前記凸部に当接させ、
前記位置決め機構、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御して、研削後の前記凸部のリング内側の高さと前記平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上となるように、前記砥石を下降させながら前記凸部を斜めに研削する、
研削装置。

【請求項10】

回路形成領域に対応する裏面の中央の薄化された平坦部と、
前記平坦部を取り囲む裏面の外周部に形成されたリング状の凸部と、
を備え、
前記凸部は、リング内側の高さがリング外側の高さよりも高くなる傾斜面を有し、
前記凸部のリング内側の高さと前記平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上である、
半導体ウエハ。

【請求項11】

前記傾斜面が、砥石により研削された被研削面である、
請求項１０に記載の半導体ウエハ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハの研削方法、研削装置、及び半導体ウエハに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウエハを薄化する研削技術として「ＴＡＩＫＯ（登録商標）プロセス」と呼ばれる方法が知られている。この方法では、半導体ウエハの裏面を、外周部を残してその内側だけを研削して薄化する。元の厚みのリング状の外周部が、太鼓のように内側の薄化部を支えることで、ウエハの割れや反りを低減する。

【0003】

リング状の外周部は、ダイシング工程の前に研削により薄化される。砥石を用いて半導体ウエハの表面やエッジを研磨する装置は種々知られている（特許文献１、２）。しかしながら、ＴＡＩＫＯ（登録商標）プロセスで作製された特殊な形状の半導体ウエハを加工対象とするものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１－３００６０９号公報

【特許文献2】特開２００２－３６０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＴＡＩＫＯ（登録商標）プロセスで作製された半導体ウエハは、リング状の外周部が内側と同等の厚さまで研削される。このため、研削時に発生する固い粒子が砥石と裏面中央部との間に挟まったまま砥石が摺動されることで、ウエハの裏面中央部にスクラッチと呼ばれる欠陥を発生させる。このような欠陥の発生は、チップの歩留まりを低下させる。

【0006】

本発明の目的は、半導体ウエハの外周部に在るリング状の凸部を研削する際に、スクラッチの発生を抑制することができる、半導体ウエハの研削方法、研削装置、及び半導体ウエハを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の半導体ウエハの研削方法は、回路形成領域に対応する裏面の中央の平坦部が薄化され、前記平坦部を取り囲む裏面の外周部にリング状の凸部が形成された半導体ウエハの前記凸部を研削する半導体ウエハの研削方法であって、前記半導体ウエハの外側で低くなるように砥石を斜めに傾けて前記凸部に当接させて、研削後の前記凸部のリング内側の高さと前記平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上となるように、前記凸部を斜めに研削する。

【0008】

本開示の研削装置は、砥石と、半導体ウエハが載置されるステージと、前記砥石を前記半導体ウエハに当接させると共に、前記当接位置で前記砥石が上昇又は下降させるように、前記砥石を移動させる位置決め機構と、前記ステージを回転駆動する第１駆動部と、前記砥石を回転駆動する第２駆動部と、前記位置決め機構、前記第１駆動部、前記第２駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、回路形成領域に対応する裏面の中央の平坦部が薄化され、前記平坦部を取り囲む裏面の外周部にリング状の凸部が形成された半導体ウエハの前記凸部を研削する場合に、前記位置決め機構を制御して、前記半導体ウエハの外側で低くなるように前記砥石を斜めに傾けて前記凸部に当接させ、前記位置決め機構、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御して、研削後の前記凸部のリング内側の高さと前記平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上となるように、前記砥石を下降させながら前記凸部を斜めに研削する。

【0009】

本開示の半導体ウエハは、回路形成領域に対応する裏面の中央の薄化された平坦部と、前記平坦部を取り囲む裏面の外周部に形成されたリング状の凸部と、を備え、前記凸部は、リング内側の高さがリング外側の高さよりも高くなる傾斜面を有し、前記凸部のリング内側の高さと前記平坦部の高さとの差分が、研削時に発生する粒子の粒径以上である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、半導体ウエハの外周部に在るリング状の凸部を研削する際に、スクラッチの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】研削対象である半導体ウエハの形状を示す概略図である。（Ａ）は裏面側から見た半導体ウエハの平面図であり、（Ｂ）は外周部の部分断面図である。

【図2】（Ａ）から（Ｅ）まではリング研削工程前後の半導体ウエハの加工工程を示す工程図である。

【図3】リング部を研削する理由を説明するための図である。

【図4】本発明の実施形態に係る研削装置の構成の一例を示す概略図である。

【図5】本発明の実施形態に係る研削後の半導体ウエハの形状の一例を示す部分断面図である。

【図6】（Ａ）及び（Ｂ）は砥石をウエハに斜めに当てて研削する場合の効果を説明するための図である。

【図7】砥石をウエハに斜めにする角度に対する装置上の制約を説明する図である。

【図8】（Ａ）から（Ｃ）まではリング研削処理を説明するための工程図である。

【図9】制御部周りの構成の一例を示すブロック図である。

【図10】リング研削プログラムの制御の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0013】

＜研削対象の半導体ウエハ＞
まず、研削対象について説明する。
本実施の形態では、ＴＡＩＫＯ（登録商標）プロセスで作製された半導体ウエハを研削対象とする。図１は研削対象である半導体ウエハの形状を示す概略図である。図１（Ａ）に示すように、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という。）１０の裏面１２ｂは、中央部が平坦部１４とされ、外周部にリング状の凸部１６が形成されている。リング状の凸部１６は、ウエハ１０の裏面１２ｂを、外周部を残してその中央部だけを研削して薄化することにより形成される。

【0014】

Ａ-Ａ線で切断したときの断面を見ると、図１（Ｂ）に示すように、ウエハ１０は、平坦部１４が薄化されているのに対し、凸部１６は平坦部１４の何倍もの厚みを有している。例えば、平坦部１４は厚さ１００μｍ以下であり、凸部１６は厚さ６００μｍ以上である。また、ウエハ１０のエッジは、角が取れたＲ形状である。このため、凸部１６の断面形状は、内側の側面が基板面に略垂直であり、外側の側面が外側に向かって凸のＲ形状である、半楕円形状である。

【0015】

＜半導体ウエハの加工工程＞
次に、リング研削工程前後のウエハの加工工程について説明する。
ＴＡＩＫＯ（登録商標）プロセスで作製されたウエハ１０を準備する（図２（Ａ））。次に、ウエハ１０の裏面１２ｂ上に、裏面１２ｂを覆うように、スパッタリング等により銅等の金属からなる裏面電極１８を形成する。また、研削に先立って、ウエハ１０の表面１２ａの回路形成領域に、表面保護テープ２０を貼り付ける（図２（Ｂ））。次に、リング状の凸部１６を、平坦部１４と略同じ高さになるまで研削する（図２（Ｃ））。

【0016】

研削終了後に、表面保護テープ２０を剥離して、回路形成領域である表面１２ａを露出させる（図２（Ｄ））。次に、ダイシングに先立って、ウエハ１０の裏面１２ｂを覆うように、裏面電極１８が形成された裏面１２ｂ全体にダイシングテープ２２を貼り付ける。そして、ダイシングブレード２４によりウエハ１０を複数のチップにダイシングし、ウエハ１０をエクスパンドして各チップを取り出す（図２（Ｅ））。

【0017】

ここで、リング状の凸部１６を除去する理由について説明する。
第１の理由は、凸部１６が在るとダイシングテープ２２を上手く貼り付けることができないからである。図３に示すように、凸部１６を残したままダイシングテープ２２を貼り付けると、テープとウエハとの間に大きな隙間２６が生じ、ダイシングテープ２２が剥がれ易くなる。また、ダイシングテープ２２を貼り付けるために押圧ローラを当てた際に、段差で応力が発生してウエハ１０が破損する可能性がある。

【0018】

第２の理由は、非常に厚い凸部１６はダイシングされず、ウエハ１０をエクスパンドして各チップを取り出す際に邪魔になるからである。これらの理由から、ダイシング工程の前に、リング状の凸部１６を研削して平坦化する必要がある。

【0019】

＜研削装置＞
次に、研削装置について説明する。
図４は本発明の実施形態に係る研削装置の構成の一例を示す概略図である。図４に示すように、研削装置３０は、ウエハ１０を載置するステージ４０、研削ヘッド５０、及び制御部６０を備えている。ステージ４０は、その載置面にウエハ１０を真空吸着して、水平に保持するように構成されている。研削ヘッド５０は、円盤状の砥石５２と、砥石５２を支持する砥石支持部５４とを備えている。砥石５２は、ダイヤモンド等の砥粒を含有する研削砥石である。

【0020】

研削装置３０は、ステージ４０を回転軸Ｒ１の周りに回転させるステージ駆動部４２と、研削ヘッド５０を回転軸Ｒ２の周りに回転させるヘッド駆動部５６と、研削ヘッド５０を支持すると共に研削ヘッド５０の位置決めを行うヘッド位置決め機構５８とを更に備えている。ヘッド位置決め機構５８は、研削ヘッド５０をｘ、ｙ、ｚの各方向に移動させる。また、ヘッド位置決め機構５８は、砥石５２の研削面５２ａが水平面に対し所定の角度だけ傾くように、研削ヘッド５０をｙ軸に対して回転させる。

【0021】

本実施の形態の研削装置３０は、２つの研削ヘッド５０、即ち、第１研削ヘッド５０Ａと第２研削ヘッド５０Ｂとを備えている。第１研削ヘッド５０Ａは、粒度が粗い粗研削用の第１砥石５２Ａを備えており、第１ヘッド駆動部５６Ａにより回転駆動される。第２研削ヘッド５０Ｂは、第１砥石５２Ａより粒度が細かい仕上げ研削用の第２砥石５２Ｂを備えており、第２ヘッド駆動部５６Ｂにより回転駆動される。

【0022】

第１研削ヘッド５０Ａ及び第２研削ヘッド５０Ｂの各々は、入れ替え可能にヘッド位置決め機構５８に支持されており、粗研削には第１研削ヘッド５０Ａ、仕上げ研削には第２研削ヘッド５０Ｂが使用される。なお、第１研削ヘッド５０Ａ及び第２研削ヘッド５０Ｂの各々を区別する必要がない場合には、それらを「研削ヘッド５０」と総称する。

【0023】

制御部６０は、パーソナルコンピュータ等である。ステージ駆動部４２、ヘッド駆動部５６、及びヘッド位置決め機構５８の各々は、制御部６０に接続されており、制御部６０によって制御されている。制御部６０の電気的な構成や動作については後述する。

【0024】

次に、研削装置３０の動作について説明する。
ここでは、研削ヘッドの入れ替えについては説明を省略する。

【0025】

まず、ウエハ１０の中心軸がステージ４０の回転軸となるように、ステージ４０にウエハ１０を水平に載置する。ステージ駆動部４２は、ステージ４０を回転軸Ｒ１の周りに回転させ、ヘッド駆動部５６は、研削ヘッド５０を回転軸Ｒ２の周りに回転させる。ウエハ１０はステージ４０と共に回転する。

【0026】

ヘッド位置決め機構５８により、研削ヘッド５０が、砥石５２の研削面５２ａが水平面に対し所定の角度だけ傾くように回転されると共に、ウエハ１０に近づく方向に移動される。砥石５２の研削面５２ａの所定位置がウエハ１０の凸部１６に当接した状態で、研削ヘッド５０のｘｙ方向の位置が固定される（図７参照）。

【0027】

この状態で、研削ヘッド５０をｚ軸に沿って所定の送り速度で下降させることにより、砥石５２が、回転するウエハ１０のリング状の凸部１６を研削すると共に、自ら回転して凸部１６を研削する。

【0028】

砥石５２の直径は、ウエハ１０の直径の半分くらいの大きさである。このため、凸部１６を平坦部１４と同じ高さまで研削すると、砥石５２が裏面１２ｂを傷つけてしまう。このため、本実施の形態では、凸部１６は、平坦部１４より所定のギャップＧだけ高くなるように研削される。なお、裏面電極１８が形成されている場合は、裏面１２ｂは、裏面電極１８の表面１８ｂと読み替えればよい。

【0029】

また、図６（Ａ）に示すように、研削によって、脱落した砥粒やシリコンの削り屑等の固い粒子７０が発生する。研削の終盤では、固い粒子７０が、砥石５２の研削面５２ａとウエハ１０の裏面１２ｂ（又は表面１８ｂ）との間に挟まったまま、砥石５２が摺動される虞がある。これらの粒子７０は、裏面１２ｂ（又は表面１８ｂ）にスクラッチを発生させる。

【0030】

このため、本実施の形態では、ギャップＧを粒子７０の直径以上とし、図６（Ｂ）に示すように、砥石５２を斜めに傾けることで、砥石５２の研削面５２ａと裏面１２ｂ（又は表面１８ｂ）との間にクリアランスを持たせる。これにより、粒子７０が砥石５２の摺動に巻き込まれないようにして、スクラッチの発生を大幅に低減することができる。

【0031】

＜加工後の半導体ウエハ＞
次に、研削加工後の半導体ウエハの形状について説明する。
図５に示すように、研削後の凸部１６は、斜めに研削されており、内側の端部７２が最も高く、外側に向かって低くなる。内側の端部７２は、平坦部１４よりギャップＧだけ高くなる。粒子７０の粒径は、２０μｍ～３０μｍである。従って、内側の端部７２と平坦部１４との間のギャップＧは、３０μｍ～３４μｍの間が好ましい。また、凸部１６を除去する理由として説明した通り、段差はダイシング工程では邪魔になる。従って、ギャップＧは小さい方がより好ましく、Ｇ≒３０μｍがより好ましい。

【0032】

なお、研削前の凸部１６の幅Ｌは、例えば、５．４ｍｍ程度である。凸部１６は回路が形成されない不要部分であるため、研削後の凸部１６の幅Ｌについては特に制限がない。角度θを大きくすることで、幅Ｌが短くなっても問題はない。

【0033】

凸部１６の被研削面７４は、全体としては、円錐台の側面のような傾斜面である。被研削面７４は、水平面に対し角度θだけ傾いている。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して説明した通り、ギャップＧを粒子７０の直径以上とした場合には、砥石５２が少しでも傾いていれば、研削面５２ａと裏面１２ｂ（又は表面１８ｂ）との間にクリアランスを持たせることができる。従って、０＜θ、であればよい。

【0034】

しかしながら、図７に示すように、角度θには装置上の制約がある。上記の通り、砥石５２の直径は、ウエハ１０の直径の半分くらいの大きさであるため、砥石５２を大きく傾けるとステージ４０に当たってしまう。研削の開始から終了まで、砥石５２がステージ４０に当たらない角度θで砥石５２を傾ける必要がある。

【0035】

研削終了時の凸部１６の高さをＸ_２とする。また、砥石５２が接点５２ｂで凸部１６の内側の端部７２に当接するとする。端部５２ｃがステージ４０に当たるときの最大角度を「θ_ｍａｘ」、接点５２ｂから端部５２ｃまでの長さを「Ｙ」とする。最大角度θ_ｍａｘは下記式（１）で求められる。

【0036】

【数1】

【0037】

実際に使用する装置で最大角度θ_ｍａｘを算出した。
砥石５２の直径は７５ｍｍである。接点５２ｂが砥石５２の中央部にある場合、Ｙ＝３７．５ｍｍである。長さＹは、接点５２ｂをずらすことで変化させる。従って、長さＹは、０＜Ｙ≦３７．５ｍｍの範囲で変更可能である。研削終了時のウエハの厚さＸ_２は、例えば、３４０μｍとすることができる。これは、テープ厚さ２００μｍ、平坦部の厚さ１００μｍ、及びギャップ３０μｍを足し合わせた値である。

【0038】

Ｘ_２＝３４０μｍで固定とし、Ｙの値を種々変更したときの最大角度θ_ｍａｘを下記表１に示す。Ｙ＝０．３４ｍｍのときθ_ｍａｘ＝９０°となり研削不能となる。このため、Ｙ＝０．３４１ｍｍをＹの最小値とした。

【0039】

【表1】

【0040】

Ｘ_２＝３４０μｍでは、０.５２°≦θ_ｍａｘ≦８５．６１°の範囲となる。従って、砥石５２の傾き角度θは、０＜θ≦８５．６１°の範囲とすることができる。また、砥石５２の中央部を当接させて研削することが好ましく、長さＹは３０ｍｍ～３７．５ｍｍが好ましい。従って、最大角度θ_ｍａｘは、０．５２°～０．６５°が好ましい。よって、砥石５２の傾き角度θは、０＜θ≦０．６５°の範囲がより好ましく、０＜θ≦０．５２°の範囲がさらに好ましい。

【0041】

＜リング研削処理＞
次に、図４及び図８（Ａ）～（Ｃ）を参照してリング研削処理について説明する。
リング研削処理は、粗研削工程と仕上げ研削工程とに分けて行われる。

【0042】

（粗研削工程）
まず、粗研削工程では、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、粒度の粗い第１砥石５２Ａを取り付けた第１研削ヘッド５０Ａ用い、比較的速い第１送り速度で第１研削ヘッド５０Ａを下降させて、ウエハ１０の凸部１６を第１目標高さＸ_１まで研削する。最終目標高さは、裏面１２ｂの平坦部１４よりギャップＧだけ高い第２目標高さＸ_２である。第１目標高さＸ_１は、第２目標高さＸ_２より数十μｍだけ高い。即ち、最終目標高さの手前までは、粗研削で迅速に削り進む。

【0043】

以下に、粗研削工程の第１制御パラメータの一例を示す。送り速度は、複数段階で変化させてもよい。

【0044】

・送り速度
１．０μｍ／秒～６．０μｍ／秒
・砥石回転数
５０００ｒｐｍ以下
・ステージ回転数
砥石と逆回転とする

【0045】

研削前の凸部の高さＸ_０を８４０μｍとし、第１目標高さＸ_１を４１０μｍとすると、粗研削工程で４３０μｍ（＝３１０μｍ+４０μｍ+８０μｍ）が削り取られる。

【0046】

（仕上げ研削工程）
次に、仕上げ研削工程では、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、粒度の細かい第２砥石５２を用い、第１送り速度より遅い第２送り速度で第２研削ヘッド５０Ｂを下降させて、ウエハ１０の凸部１６を第２目標高さＸ_２まで研削する。即ち、最後の数十μｍは、仕上げ研削で丁寧に削る。

【0047】

送り速度を低下させることで、表面へのダメージを低減して、欠けやクラックの発生を抑制することができる。また、送り速度を低下させることで、砥粒の脱落を抑制することもでき、スクラッチの低減に繋がる。

【0048】

以下に、仕上げ研削工程の第２制御パラメータの一例を示す。送り速度は、複数段階で変化させてもよい。

【0049】

・送り速度
１．０μｍ／秒以下
・砥石回転数
５０００ｒｐｍ以下
・ステージ回転数
砥石と逆回転とする

【0050】

第１目標高さＸ_１を４１０μｍとし、第２目標高さＸ_２を３４０μｍとすると、仕上げ研削工程で７０μｍ（＝６０μｍ+１０μｍ）が削り取られる。図８（Ｃ）に示す加工物から、表面保護テープ２０か除去されて、図７に示す最終加工物が得られる。この例では、最終加工物の凸部１６の高さは１４０μｍとなる。

【0051】

＜リング研削プログラム＞
上述したリング研削処理は、オペレータの操作により各工程を実施してもよいが、図４に示す研削装置３０の制御部６０により各部を制御して自動的に行うこともできる。

【0052】

制御部６０は、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されている。即ち、制御部６０は、図９に示すように、ＣＰＵ６０Ａ、ＲＯＭ６０Ｂ、ＲＡＭ６０Ｃ、不揮発性のメモリ６０Ｄ、及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）６０Ｅを備えている。各部はバス６０Ｆを介して互いに接続されている。ＣＰＵ６０Ａは、ＲＯＭ６０Ｂ等の記憶装置からプログラムを読み出し、ＲＡＭ６０Ｃをワークエリアとして使用してプログラムを実行する。

【0053】

制御部６０のＩ／Ｏ６０Ｅには、表示部６２、入力部６４、通信部６６、記憶部６８、ヘッド駆動部５６、ヘッド位置決め機構５８、及びステージ駆動部４２の各部が接続されている。制御部６０は、各部と情報の授受を行って各部を制御する。

【0054】

表示部６２は、ディスプレイ等の表示装置を備え、利用者に各種情報を表示する。入力部６４は、マウス、キーボード等の入力装置を備え、利用者からの操作を受け付ける。通信部６６は、有線又は無線の通信回線を介して外部装置と通信を行うためのインターフェイスである。

【0055】

記憶部６８は、ＨＤＤ等の記憶装置を備え、各種情報を記憶する。本実施の形態では、記憶部６８には、リング研削プログラム６８Ａ、粗研削工程用の第１制御パラメータ６８Ｂ、及び仕上げ研削工程用の第２制御パラメータ６８Ｃが予め記憶されている。

【0056】

次に、リング研削プログラムについて説明する。
図１０はリング研削プログラムの流れの一例を示すフローチャートである。このプログラムは、制御部６０のＣＰＵ６０Ａにより実行される。リング研削プログラムは、オペレータにより、加工対象のウエハがステージにセットされ、リング研削工程の加工条件（傾き角度θ、目標高さ、平坦部の厚さ）が入力され、リング研削処理の開始が指示されると開始される。なお、研削装置の構成については図４を参照されたい。

【0057】

まず、ステップＳ１００で、砥石の傾き角度θ、第１目標高さＸ_１、第２目標高さＸ_２、及び平坦部の厚さＤ_ｐを取得する。平坦部の厚さＤ_ｐは、ウエハ１０の平坦部１４の厚さＤに表面保護テープ２０の厚さを加えたものである。

【0058】

次に、ステップＳ１０２で、砥石５２を角度θだけ傾け可能か否かを判断する。砥石５２を角度θだけ傾け可能である場合は、ステップＳ１０６に進む。砥石５２を角度θだけ傾けられない場合は、ステップＳ１０４に進む。

【0059】

上述した通り、砥石５２の傾き角度θは、装置上の制約により０より大きく且つθ_ｍａｘ以下とされる。砥石５２の傾き角度θの許容範囲を装置毎に予め定めておいて、角度θが許容範囲内であれば、砥石５２を角度θだけ傾け可能であると判断すればよい。

【0060】

次に、ステップＳ１０４で、角度θを傾け可能な角度（０＜θ≦θ_ｍａｘの範囲の角度）に補正する。以下、補正を行った場合は、補正後の角度が傾き角度θである。

【0061】

次に、ステップＳ１０６で、ギャップＧが予め定めた閾値以上かを判断する。ギャップＧが閾値以上の場合は、ステップＳ１１０に進む。ギャップＧが閾値未満の場合は、ステップＳ１０８に進む。

【0062】

ギャップＧの閾値は、研削時に発生する固い粒子（脱落した砥粒やシリコンの削り屑等）の粒径の値（例えば、３０μｍ）とする。なお、閾値は、砥粒の種類や粒径などに応じて変更してもよい。

【0063】

次に、ステップＳ１０８で、ギャップＧが閾値以上になるように第２目標高さＸ_２を補正し、第１目標高さＸ_１と補正後の第２目標高さＸ_２との差が所定値となるように第１目標高さＸ_１を補正する。以下、補正を行った場合は、補正後の値が、第１目標高さＸ_１、第２目標高さＸ_２である。

【0064】

ギャップＧが閾値以上となるように第２目標高さＸ_２を補正した結果、第１目標高さＸ_１が第２目標高さＸ_２より低くなったり、第１目標高さＸ_１と第２目標高さＸ_２との差が小さくなったりする場合もある。これらの場合には、第１目標高さＸ_１も補正する。

【0065】

次に、ステップＳ１１０で、砥石５２の当接位置を決定する。図７に示すように、砥石の傾き角度θ及び第２の目標高さＸ_２から長さＹが算出される。長さＹで定まる接点５２ｂが、砥石５２の当接位置である。

【0066】

次に、ステップＳ１１２で、粗研削用の第１砥石５２Ａを備える第１研削ヘッド５０Ａを準備する。

【0067】

次に、ステップＳ１１４で、粗研削工程用の第１制御パラメータを取得する。上述した通り、第１制御パラメータには、第１研削ヘッド５０Ａの送り速度、砥石回転数、及びステージ回転数が含まれる。また、第１制御パラメータに含まれる送り速度に応じて、各送り速度での研削量を決定する。なお、研削ヘッドの送り速度は、砥石の送り速度と同義である。

【0068】

次に、ステップＳ１１６で、第１制御パラメータ及び研削量を設定して粗研削処理を実行する。

【0069】

具体的には、設定された回転数でステージ４０を回転させると共に第１研削ヘッド５０Ａを回転させる。続いて、砥石５２Ａを角度θだけ傾け、ステップＳ１１０で求めた当接位置でウエハ１０の凸部１６に当接するように第１研削ヘッド５０Ａを位置決めする。続いて、設定された送り速度で第１研削ヘッド５０Ａを下降させて、ウエハ１０の凸部１６を第１目標高さまで研削して、粗研削処理を終了する。

【0070】

次に、ステップＳ１１８で、ステージ４０及び第１研削ヘッド５０Ａの回転を停止させ、第１研削ヘッド５０Ａを退避させる。

【0071】

次に、ステップＳ１２０で、仕上げ研削用の第２砥石５２Ｂを備える第２研削ヘッド５０Ｂを準備する。

【0072】

次に、ステップＳ１２２で、仕上げ研削工程用の第２制御パラメータを取得する。上述した通り、第２制御パラメータには、第２研削ヘッド５０Ｂの送り速度、砥石回転数、及びステージ回転数が含まれる。また、第２制御パラメータに含まれる送り速度に応じて、各送り速度での研削量を決定する。

【0073】

次に、ステップＳ１２４で、第２制御パラメータ及び研削量を設定して仕上げ研削処理を実行する。

【0074】

具体的には、設定された回転数でステージ４０を回転させると共に第２研削ヘッド５０Ｂを回転させる。続いて、砥石５２Ａを角度θだけ傾け、ステップＳ１１０で求めた当接位置でウエハ１０の凸部１６に当接するように第２研削ヘッド５０Ｂを位置決めする。続いて、設定された送り速度で第２研削ヘッド５０Ｂを下降させて、ウエハ１０の凸部１６を第２目標高さまで研削して、仕上げ研削処理を終了する。

【0075】

次に、ステップＳ１２６で、ステージ４０及び第２研削ヘッド５０Ｂの回転を停止させ、第２研削ヘッド５０Ｂを退避させて、ルーチンを終了する。

【0076】

本実施の形態に係るリング研削処理では、ウエハの平坦部と研削後の凸部との間に研削時に発生する粒子の直径以上のギャップを形成するように研削すると共に、砥石を斜めに傾けて研削する。これにより、研削の終盤で砥石の研削面とウエハの裏面との間にクリアランスを持たせることができ、裏面の回路形成領域におけるスクラッチの発生を防止することができる。

【0077】

また、砥石の傾き角度θの上限値を、砥石の大きさ、研削終了時の凸部の高さ、砥石の当接位置など、研削装置上の制約に応じて決定することができる。

【0078】

また、研削後も、ウエハにリング状の凸部が残ることで、ウエハの強度が保証される。一方、凸部も平坦化されており、凸部は平坦部に比べて数十μｍ高いだけなので、ダイシングテープを裏面全体に上手く貼り付けることができるし、凸部をダイシングすることも可能である。

【0079】

また、リング研削処理を、粗研削工程と仕上げ研削工程とに分け、最終目標高さの手前までは粗研削で迅速に削り進むと共に、最後の数十μｍは仕上げ研削で丁寧に削ることができる。また、仕上げ研削工程で送り速度を低下させることで、表面へのダメージを低減して、欠けやクラックの発生を抑制することができる。また、送り速度を低下させることで、砥粒の脱落を抑制することもでき、スクラッチの低減にも繋がる。

【0080】

また、リング研削処理を自動化する場合に、オペレータからリング研削工程の加工条件の入力を受け付けるが、砥石の傾き角度θ、第１目標高さＸ_１、及び第２目標高さＸ_２の各々が適切か否かが判断され、不適切な値である場合は適切な値となるように補正される。これにより、スクラッチの発生を確実に抑制することができる。

【0081】

＜変形例＞
以上、半導体ウエハの研削方法、研削装置、及び半導体ウエハの例示的な実施の形態について説明したが、本発明は、実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0082】

例えば、上記実施の形態で説明した半導体ウエハ及び砥石の寸法は一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において変更してもよいことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0083】

１０ ウエハ
１２ａ 表面
１２ｂ 裏面
１４ 平坦部
１６ 凸部
１８ 裏面電極
１８ｂ 表面
２０ 表面保護テープ
２２ ダイシングテープ
２４ ダイシングブレード
２６ 隙間
３０ 研削装置
４０ ステージ
４２ ステージ駆動部
５０、５０Ａ、５０Ｂ 研削ヘッド
５２、５２Ａ、５２Ｂ 砥石
５２ａ 研削面
５２ｂ 接点
５２ｃ 端部
５４ 砥石支持部
５６、５６Ａ、５６Ｂ ヘッド駆動部
５８ 機構
６０ 制御部
６２ 表示部
６４ 入力部
６６ 通信部
６８ 記憶部
６８Ａ リング研削プログラム
６８Ｂ 第１制御パラメータ
６８Ｃ 第２制御パラメータ
７０ 粒子
７２ 端部
７４ 被研削面
θ 角度
θ_ｍａｘ 最大角度
Ｇ ギャップ
Ｌ 幅
Ｒ１ 回転軸
Ｒ２ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】