(57)【要約】【課題】非接触式厚み測定器の測定範囲よりも更に研削する場合においても精度良く、また複雑な測定機構を要することなく研削可能である研削方法を提供すること。【解決手段】非接触式厚み測定器１８の計測範囲を越えた厚み分は研削工具１２の移動量を制御する、より好適には、ウェーハ残留厚さＨと研削工具１２の移動量との相関関係を算出し、測定範囲を越えた厚み分は、算出した相関関係に基づき研削工具１２の移動量Ｌを制御する。【選択図】図２
2010042454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを保持したチャックテーブルを回転すると共に研削工具を回転し且つ該研削工具を該チャックテーブルに向けて漸次移動して、所望の仕上げ厚さまで該研削工具によって該ウェーハの被研削面を研削する研削方法にして、
該チャックテーブル上に保持されている該ウェーハの残留厚さを非接触式厚さ測定器を用いて継続して測定しながら、測定される該ウェーハの残留厚さが該非接触式厚さ測定器の測定限界厚さ以上の予め定めた厚さになるまで、該チャックテーブルを回転すると共に該研削工具を回転し且つ該チャックテーブルに向けて該研削工具を移動して該ウェーハの該被研削面を研削する第一の研削工程と、
該第一の研削工程の後に、該非接触式厚さ測定器の測定を停止し、該チャックテーブルを回転すると共に該研削工具を回転し且つ該チャックテーブルに向けて該研削工具を更に該予め定めた厚さと該仕上げ厚さの差に対応した量だけ移動させて該ウェーハの該被研削面を研削する第二の研削工程と、
を含むことを特徴とする研削方法。
【請求項２】
該第一の研削工程の際に、該研削工具の移動量と測定された該残留厚さとの相関関係を算出し、
該第二の研削工程では、算出された該相関関係に基づき該研削工具の該移動量を決定する、請求項１記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの如きウェーハを薄化研削する研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、デバイスの目的の仕上げ厚さを得るために、多数のデバイスの集合体である半導体ウェーハの段階で、研削工具を使用し薄化することが行われている。仕上げ厚さを高精度で研削するために、例えば下記特許文献１に記載の接触式（プローブ等）厚さ測定器にて、研削時のウェーハ残留厚さを測定しながら研削を行っている。研削工具による研削では、砥石で形成された研削工具を回転させて研削送りさせていくが、その際に砥石は摩耗し新規の砥粒を露呈させる自生発刃を繰り返しながらウェーハを研削していく。そのため、研削工具の移動量と実際の研削除去量とが厳密に合致せず、研削工具の摩耗量分に対応した差が発生する。それ故に、仕上げ厚さになるまで残留厚さを計測しながら研削工具の移動量の制御を行っている。
【０００３】
一方、昨今のデバイスの顕著な薄型化に応じてウェーハは一層薄く加工される傾向にあり、ウェーハにプローブ等を接触させることなく厚さを測定可能な非接触式のものが、ウェーハを傷つけず抗折強度を低下させない点では有利とされる。非接触式の厚さ測定手段としては、レーザー光を利用したものが挙げられる。下記特許文献２には所定周波数のレーザー光をウェーハに向けて照射し、そのレーザー光のウェーハの表面からの反射波と裏面からの反射波との干渉波の波形から、厚さを測定する形式の非接触式厚さ測定器が記載されている。また、1μm程度の波長のレーザー光にてシリコンウェーハの厚さのみを10〜400μmの範囲で測定できるレーザー式非接触式厚さ測定器が株式会社ディスコから商品名「NCG」として販売されている。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-009716号公報
【特許文献２】特許3491337号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、更なる極薄化の要請からウェーハ厚さを10μm以下にすることを要求されることも少なくない。10μm以下の薄さに研削する場合、非接触式で厚さ計測を行うことが重要であるが、測定器の測定範囲外の厚さであるため測定が不可能になってしまう。このように測定器の測定限界厚さ以下の厚さの測定を可能にするためには、例えば、測定器に複雑な光学制御系や可変波長レーザーを装備することが必要であり、大幅なコスト高になってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、その主たる技術課題は、厚み測定器の測定限界厚さよりも更に薄化研削する場合において、別途複雑且つ高価な計測器を設ける必要がなく、高精度の研削を行うことができる、新規且つ改良された研削方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記主たる技術課題を達成する研削方法として、ウェーハを保持したチャックテーブルを回転すると共に研削工具を回転し且つ研削工具をチャックテーブルに向けて漸次移動して、所望の仕上げ厚さまで研削工具によってウェーハの被研削面を研削する研削方法にして、
チャックテーブル上に保持されているウェーハの残留厚さを非接触式厚さ測定器を用いて継続して測定しながら、測定されるウェーハの残留厚さが非接触式厚さ測定器の測定限界厚さ以上の予め定めた厚さになるまで、チャックテーブルを回転すると共に研削工具を回転し且つチャックテーブルに向けて研削工具を移動してウェーハの被研削面を研削する第一の研削工程と、
第一の研削工程の後に、非接触式厚さ測定器の測定を停止し、チャックテーブルを回転すると共に研削工具を回転し且つチャックテーブルに向けて研削工具を更に予め定めた厚さと仕上げ厚さの差に対応した量だけ移動させてウェーハの被研削面を研削する第二の研削工程と、
を含むことを特徴とする研削方法が提供される。
【０００８】
第一の研削工程の際に、該研削工具の移動量と測定された残留厚さとの相関関係を算出し、
第二の研削工程では、算出された相関関係に基づき該研削工具の移動量を決定する、ことが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の研削方法においては、非接触式厚さ測定器の測定限界厚さ以上の予め定めた厚さ（測定限界厚さ或いはこれに可及的に近い厚さであるのが好都合である）までは、ウエーハの残留厚さを継続して測定しながらウエーハを研削する（第一の研削工程）。そして、予め定めた厚さから更に薄化する際には研削工具の移動量を適宜に制御してウエーハを研削する（第二の研削工程）。予め定めた厚さから所望の厚さまでの研削量は僅かであり、この際の研削工具の摩耗量は著しく小さく、それ故にウエーハの残留厚さを継続して測定しなくても充分精密に所望厚さまで研削することができる。第一の研削工程の際に研削工具の移動量と測定された残留厚さとの相関関係、換言すれば研削工具の移動量と研削量との相関関係を算出し、第二の研削工程においては算出した相関関係に基いて研削工具の移動量を制御すれば、更に一層精密に所望の仕上げ厚さにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に従って構成された研削方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１１】
図１には、本発明の研削を方法実施するために使用することができる研削装置の要部、即ち仕上研削手段に関する構成要素、が図示されている。研削装置全体は、例えば特開２０００−３５４９６２号公報に開示されている形態でよく、従ってその詳細な説明は本明細書においては省略する。当業者には周知の如く、半導体ウエーハの薄化においては、最初にウエーハの裏面を比較的高速で粗研削し、次いで所望の仕上げ厚さに仕上げ研削するが、以下ウエーハの仕上げ研削に関連せしめて本発明の好適実施形態を説明する。
【００１２】
図示の研削装置は、研削すべきウエ−ハＷを保持するためのチャックテーブル２、チャックテーブル２上に保持されたウエーハＷを研削するための仕上げ研削手段４を具備している。適宜の回転駆動源（図示していない）によって回転駆動されるチャックテーブル２は多孔性チャック板を有し、その上面に載置されたウエーハＷを真空吸着するそれ自体は周知の形態のものでよい。チャックテーブル２に対向して配設されている仕上げ研削手段４はケーシング６を有し、このケーシング６にはスピンドル８が回転自在に装着されている。ケーシング６内にはスピンドル８を高速回転するための回転駆動源１０も配置されている。回転駆動源１０はパルスモータから構成することができる。チャックテーブル２の表面に対して実質上垂直に延在するスピンドル８はケーシング６を超えて下方に突出しており、スピンドル６の下端には研削工具１２が装着されている。この研削工具１２は環状支持部材１４とこの支持部材１４の下面に固定された複数個の弧状研削砥石１６とから構成されている。ケーシング６は適宜の研削送り手段１８によって昇降動自在に装着されている。研削送り手段１８は回転ボールねじを有する送り機構及びかかる送り機構のボールねじを回転駆動するためのサーボモータを含むそれ自体は周知の形態でよい。
【００１３】
図示のウエーハＷは回路が形成されている回路層Ｗ１とこの回路層Ｗ１の裏面（図１において上面）に積層されたシリコン層Ｗ２とを有し、回路層Ｗ１の表面（図１において下面）には適宜の合成樹脂テープから形成された保護テープＴが貼着されている。
【００１４】
図示の研削装置には、更に、非接触式厚さ測定器２０が装備されている。この測定器２０は、チャックテーブル２上に保持されているウエーハＷに対向して位置するように適宜の支持機構（図示していない）によって支持されている。非接触式厚さ測定器２０の典型例としては、株式会社ディスコから商品名「ＮＣＧ」として販売されている測定器を挙げることができる。かかる測定器は波長が略１μｍであるレーザ光をウエーハＷに向けて投射し、シリコン層Ｗ２の上面で反射される反射光とシリコン層Ｗ２の下面で反射される反射光との干渉波を受光し、これによってシリコン層Ｗ２の厚さを測定する。公称測定可能範囲は１０乃至４００μｍである。かかる測定器２０はシリコン層Ｗ２の厚さを測定するものであり、従ってウエーハＷ厚さは測定器２０の測定値に既知である回路層Ｗ１の厚さを加えた値である。図示の研削装置には、更に、非接触式厚さ測定器２０及び研削送り手段１８に関連せしめて演算手段２２及び制御手段２４も配設されている。演算手段２２及び制御手段２４については後に更に言及する。
【００１５】
図２は、制御手段２４によって実行される研削動作の処理制御例を示す概略フローチャートである。非接触式厚さ測定器２０の測定限界厚さ以上の予め定めた厚さＨ１、所望のウェーハ仕上げ厚さＨ２は加工を行うウェーハ毎に予め設定されている。予め定めた厚さＨ１は、非接触式厚さ測定器２０の測定限界厚さ以上の予め定めた厚さであり、測定限界厚さ、或いはこれに可及的に近い厚さであるのが好都合である。ウェーハの種類によっては非接触式厚さ測定器２０の測定限界の厚さを測定する際に測定厚さに幾分かの誤差が発生してしまうこともあり、この場合は、測定限界厚さ以上の厚さの安定して測定可能な値を、予め定めた厚さとする。
【００１６】
研削動作を開始する前に、研削すべきウェーハＷをチャックテーブル２上にセットし、次いで研削工具１２及びチャックテーブル２を所定回転数で回転開始する、研削工具１２はチャックテーブル２上のウェーハＷの上方へ位置付けられている。そして、研削動作を開始すると、図２のステップＳ１においては、研削送り手段１８のパルスモータが駆動され所定の送り速度にて研削工具１２をチャックテーブル２上のウェーハＷに向かって下降する。次いで、ステップＳ２に進行し、所定の送り速度で研削工具１２の下降が進んでいる間においては、研削工具１２の作用面がウェーハＷの加工面に接触したか否かを確認し、接触を確認するとステップＳ３に進行し研削動作が開始される。研削工具１２の作用面がウェーハＷの加工面に接触したか否かは、例えばスピンドル８に作用する応力の微細な変化を検出することによって確認することができる。
【００１７】
ステップＳ４においては、非接触式厚さ測定器２０による残留厚さＨの測定が開始される。ステップＳ３の研削動作が開始されてからの非接触式厚さ測定器２０におけるウェーハＷの残留厚さＨは、研削工具１２の下降量即ち移動量と共に、演算手段２２に送られる。研削動作が進行し、ステップＳ５において、ウェーハ残留厚さＨが非接触式厚さ測定器２０の予め定めた厚さＨ１に達したのが確認されると、ステップＳ６に進行し非接触式厚さ測定器２０の測定が停止される。
【００１８】
非接触式厚さ測定器２０の測定を停止すると同時にステップＳ７に進行し、演算手段２２において、ウェーハ残留厚さＨと研削工具１２の移動量Ｌの相関関係および第二の研削工程における研削工具１２の移動量が算出される（ステップ１からステップ７までが第一の研削工程）。
【００１９】
ここで、演算手段２２の演算処理について説明する。ステップＳ３の研削動作が開始すると、非接触式厚さ測定器２０においてウェーハＷの残留厚さＨの測定が開始され、演算手段２２へウェーハ残留厚さＨの情報が送られる（ステップＳ４）。ウェーハ残留厚さＨは、ステップＳ３の研削動作開始時点からの研削工具１２の移動量Ｌの情報と共に演算手段２２に記録される。ウェーハ残留厚さＨが非接触式厚さ測定器２０の予め定めた厚さＨ１に達した際の研削工具１２の移動量Ｌ１の情報により、研削厚さ（Ｈ０−Ｈ１）と移動量との相関関数が算出される（図３参照）。ウェーハＷの元厚をＨ０、所望仕上げウェーハ厚さＨ２までの研削工具１２の移動量をＬ２とすると、下記の相関関係式Ａが得られる。
（Ｈ１−Ｈ０）/Ｌ１＝(Ｈ２−Ｈ１)/(Ｌ２−Ｌ１)  ・・・Ａ
ステップＳ７においては、相関関係式Ａから非接触式厚さ測定器２０の予め定めた厚さＨ１から仕上げ厚さＨ２までの研削工具１２の移動量、すなわち第二の研削工程における研削工具１２の移動量Ｌ２―Ｌ１(μm)を同時に算出する。
【００２０】
ステップＳ７及びＳ８においては、ステップＳ７で算出された研削工具１２の移動量に応じて研削するように研削送り手段１８のパルスモータが制御される（第二の研削工程）。すなわち、更に所定の送り速度で研削動作を行い、Ｌ２−Ｌ１（μm）だけ研削工具１２を下降した後に、研削送り手段１８による研削送り、即ち研削工具１２の下降を停止する（第二の研削工程）。このように、第一の研削工程の際の研削工具の移動量と測定された残留厚さとの相関関係、換言すれば研削工具の移動量と研削量との相関関係を算出し、第二の研削工程においては算出した相関関係に基いて研削工具の移動量を制御すれば、更に一層精密に所望の仕上げ厚さにすることができる。
【００２１】
ウェーハ残留厚さＨと研削工具１２の移動量Ｌとの相関関係に基づき第二の研削工程における研削工具１２の移動量を制御する様式は、非接触式厚さ測定器２０の予め定めた厚さＨ１から所望の仕上げ厚さＨ２までの研削量が比較的大きい場合には、研削工具１２の摩耗量が比較的大きい故に、特に有効である。一方、予め定めた厚さＨ１から所望の仕上げ厚さＨ２までの研削量が僅かな場合、この際の研削工具の摩耗量は著しく小さく、それ故にウェーハ残留厚さＨと研削工具１２の移動量との相関関係に基づくことなく、単に研削工具１２の下降量を（Ｈ１−Ｈ２）μmに制御することによっても充分に精密な所望厚さにウェーハＷを研削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の研削方法を実施するための研削装置の典型例の要部概略図。
【図２】研削動作の処理制御例を示す概略フローチャート。
【図３】ウェーハ残留厚さＨと研削工具１２の移動量Ｌとの相関関係を表す概念図。
【符号の説明】
【００２３】
２      チャックテーブル
４      研削手段
１２    研削工具
１８    研削送り手段
２０    非接触式厚さ測定器
２２    演算手段
２４    制御手段
Ｈ      半導体ウェーハの残留厚さ
Ｈ１    非接触式厚さ測定器の予め定めた厚さ
Ｈ２    所望の仕上げウェーハ厚さ
Ｌ１    予め定めた厚さＨ１までの研削工具１２の移動量
Ｌ２    所望の仕上げウェーハ厚さＨ２までの研削工具１２の移動量
Ｗ      半導体ウェーハ
Ｗ１    シリコン層
Ｗ２    回路層
【図１】
2010042454.tif 000003
【図２】
2010042454.tif 000004
【図３】
2010042454.tif 000005