(57)【要約】【課題】研削以外の工程や装置を用いず、研削工程において外周縁の欠けの発生を極力抑える加工を行う。【解決手段】はじめの粗研削では、ウエーハ裏面のデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削し、欠けが発生しやすい外周縁を含むデバイス形成領域４の周囲部分は研削せず環状凸部５Ａとして残し、外周縁がナイフエッジ状に形成されることを避ける。次の仕上げ研削で、環状凸部５Ａを研削し、さらに裏面全面を平坦にする。外周縁の欠けは仕上げ研削時でのみ発生するものとして、欠けを防ぐか、もしくは発生する欠けを微小なものに抑える。【選択図】図７
2008084976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデバイスが表面に形成されたデバイス形成領域を有するウエーハの研削加工方法であって、
該ウエーハを、裏面が露出する状態で回転可能なチャックテーブル上に保持し、該裏面の前記デバイス形成領域に対応する領域を、環状、もしくは環状に配列された回転式の第１の砥石により研削して、ウエーハの裏面側に凹部を形成するとともに、デバイス形成領域の周囲に裏面側に突出する環状凸部を形成する第１研削工程と、
前記第１の砥石よりも砥粒径が小さい、環状、もしくは環状に配列された回転式の第２の砥石によって、前記環状凸部を含む前記ウエーハの裏面全面を研削して該裏面を平坦に加工する第２研削工程と
を備えることを特徴とするウエーハの研削加工方法。
【請求項２】
前記第１の砥石の直径がウエーハの半径よりも小さく、かつ前記デバイス形成領域の半径と同等か、それよりも大きい寸法を有していることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを裏面研削して所定厚さに薄化させる研削加工方法に係り、特に、研削によって発生する外周縁の欠けを極力抑えるための改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器に用いられるデバイスの半導体チップは、一般に、円盤状の半導体ウエーハの表面に分割予定ラインで格子状の矩形領域を区画し、これら領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成してから、裏面を研削して薄化し、分割予定ラインに沿って切断、分割するといった方法で製造されている。
【０００３】
ところで、裏面研削されるウエーハは、外周縁が予め面取り加工されていることにより、厚さの半分以上薄く加工された以降は外周縁の断面がナイフエッジ状に形成され、このため研削中において欠けが生じやすくなる。外周縁の欠けは破損の起点となってウエーハの歩留まりを低下させる大きな要因となるため、できるだけ発生を抑えることが求められる。そこで、研削前の段階でナイフエッジとなる外周縁を除去して欠けの発生を抑える技術が知られている（特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７３０５３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０８５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献によれば、研削前のウエーハの外周縁を除去するには、ダイシング装置の切削ブレードを切り込んだりレーザ加工装置でレーザ光を照射したりして外周縁を切除している。これら装置はウエーハの研削加工装置とは別個であるため、ウエーハを研削する前に、それらの装置にウエーハをセットして外周縁を切除してから、改めて研削加工装置にセットすることになる。つまり、ウエーハの裏面研削の前段階で外周縁を切除する工程が増え、そのための装置も必要となり、このため生産性の低下やコスト高を招く。
【０００６】
よって本発明は、研削以外の工程や装置を用いず、研削工程において外周縁の欠けの発生を極力抑える加工を行うことができ、その結果として生産性の低下やコスト上昇を招くことなく歩留まり向上を図ることができるウエーハの研削加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のウエーハの研削加工方法は、複数のデバイスが表面に形成されたデバイス形成領域を有するウエーハの研削加工方法であって、該ウエーハを、裏面が露出する状態で回転可能なチャックテーブル上に保持し、該裏面のデバイス形成領域に対応する領域を、環状、もしくは環状に配列された回転式の第１の砥石により研削して、ウエーハの裏面側に凹部を形成するとともに、デバイス形成領域の周囲に裏面側に突出する環状凸部を形成する第１研削工程と、第１の砥石よりも砥粒径が小さい、環状、もしくは環状に配列された回転式の第２の砥石によって、環状凸部を含むウエーハの裏面全面を研削して該裏面を平坦に加工する第２研削工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の研削加工方法では、ウエーハを裏面研削するにあたり、第１研削工程においては総研削量のうちのほとんどの量を研削し、第２研削工程では残りの僅かな量を研削して平坦に仕上げるものとする。したがって、第１研削工程で用いる第１の砥石の粒度は比較的粗く、第２研削工程で用いる第２の砥石は粒度の細かい仕上げ用のものが用いられる。本発明の課題である外周縁の欠けは、第１研削工程での粗研削時において発生しやすい。しかしながら本発明の第１研削工程においては、ウエーハ裏面のデバイス形成領域に対応する領域のみを研削して凹部を形成すると同時に、デバイス形成領域の周囲は研削せずに元の厚さを残して環状凸部を形成する。このように第１研削工程では外周縁を研削しないため欠けが発生せず、ウエーハの主たる部分であるデバイス形成領域を支障なく粗研削することができる。
【０００９】
次に、第２研削工程においては第２の砥石によって環状凸部を潰すようにして研削し、環状凸部を除去した後に、さらに裏面全面を研削して裏面を平坦に仕上げる。環状凸部は研削量が少なく、かつ研削抵抗が小さいため、仕上げ用の第２の砥石でも研削は可能である。仕上げ用の第２の砥石で研削するため、外周縁に欠けは発生しにくく、発生したとしても粗研削時に発生する欠けよりも深さは格段に小さく、デバイス形成領域への影響を抑えることができる。
【００１０】
上記のように、本発明の研削加工方法は、はじめにウエーハ裏面のデバイス形成領域に対応する領域のみを研削して、欠けが発生しやすい外周縁を含むデバイス形成領域の周囲部分は研削せず環状凸部として残し（第１研削工程）、次に、環状凸部を研削し、さらに裏面全面を平坦にする（第２研削工程）ものである。通常は粗研削工程である第１研削工程において外周縁に欠けが発生しやすいが、本発明では第１研削工程では外周縁を研削しないため欠けは発生せず、第２研削工程においては仕上げ研削であるため、外周縁に欠けは発生しにくい。本発明の研削加工方法によれば、研削工程の中で外周縁の欠けの発生を抑える加工方法を採ることにより、研削以外の、例えば切断等の工程および装置を用いることなく、外周縁の欠けの発生を極力抑えることができる。
【００１１】
第１研削工程で用いる第１の砥石は、ウエーハ裏面の、外周部分を残したデバイス形成領域に対応する領域のみを研削することができるものとして、その直径がウエーハの半径よりも小さく、かつデバイス形成領域の半径と同等か、それよりも大きい寸法を有しているものが好適である。このような第１の砥石は、チャックテーブルによって回転するウエーハに対して、外周縁がデバイス形成領域の外周縁とウエーハの回転中心付近を通過するように対向して配され、この状態からウエーハを押圧することにより、デバイス形成領域のみが適確に研削される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、研削工程の中でウエーハの外周縁の欠けの発生を抑える研削加工を施すので、研削以外の、例えば切断等の工程および装置を用いることなく、外周縁の欠けの発生を極力抑えることができ、その結果、ウエーハの裏面研削工程において生産性の低下やコスト上昇を招くことなく歩留まり向上を図ることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウエーハ
図１の符号１は、一実施形態のウエーハ研削加工方法によって裏面全面が研削されて目的厚さに薄化加工される円盤状の半導体ウエーハ（以下ウエーハと略称）を示している。このウエーハ１はシリコンウエーハ等であって、加工前の厚さは例えば６００〜７００μｍ程度である。ウエーハ１の表面には、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されており、これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。ウエーハ１の外周縁は、角をなくして損傷しにくいようにするために断面半円弧状に面取り加工が施されている。
【００１４】
複数の半導体チップ３は、ウエーハ１と同心の概ね円形状のデバイス形成領域４に形成されている。デバイス形成領域４はウエーハ１の大部分を占めており、このデバイス形成領域４の周囲のウエーハ外周部が、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５とされている。また、ウエーハ１の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）６が形成されている。このノッチ６は、外周余剰領域５内に形成されている。ウエーハ１は、最終的には分割予定ライン２に沿って切断、分割され、複数の半導体チップ３に個片化される。本実施形態に係るウエーハ研削加工方法は、半導体チップ３に個片化する前の段階でウエーハ１の裏面全面を研削して薄化する方法である。
【００１５】
ウエーハ１を裏面研削する際には、電子回路を保護するなどの目的で、図１に示すように電子回路が形成された側の表面に保護テープ７が貼着される。保護テープ７は、例えば厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の柔らかい樹脂製基材シートの片面に５〜２０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウエーハ１の裏面に合わせて貼り付けられる。
【００１６】
［２］ウエーハ研削加工装置の構成
続いて、本実施形態の方法を好適に実施し得るウエーハ研削加工装置を説明する。
図２は、ウエーハ研削加工装置１０の全体を示しており、このウエーハ研削加工装置１０は、上面が水平とされた直方体状の基台１１を備えている。図２では、基台１１の長手方向、長手方向に直交する水平な幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向で示している。基台１１のＹ方向一端部には、Ｘ方向（ここでは左右方向とする）に並ぶ一対のコラム１２，１３が立設されている。基台１１上には、Ｙ方向のコラム１２，１３側にウエーハ１を研削加工する加工エリア１１Ａが設けられ、コラム１２，１３とは反対側に、加工エリア１１Ａに加工前のウエーハ１を供給し、かつ、加工後のウエーハ１を回収する着脱エリア１１Ｂが設けられている。
【００１７】
加工エリア１１Ａには、回転軸がＺ方向と平行で上面が水平とされた円盤状のターンテーブル２０が回転自在に設けられている。このターンテーブル２０は、図示せぬ回転駆動機構によって矢印Ｒ方向に回転させられる。ターンテーブル２０上の外周部には、回転軸がＺ方向と平行で、上面が水平とされた複数の円盤状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて回転自在に配置されている。
【００１８】
これらチャックテーブル３０は一般周知の真空チャック式であり、上面に載置されるウエーハ１を吸着、保持する。各チャックテーブル３０は、それぞれがターンテーブル２０内に設けられた図示せぬ回転駆動機構によって、一方向、または両方向に独自に回転すなわち自転するようになっており、ターンテーブル２０が回転すると公転の状態になる。
【００１９】
図２に示すように２つのチャックテーブル３０がコラム１２、１３側でＸ方向に並んだ状態において、それらチャックテーブル３０の直上には、ターンテーブル２０の回転方向上流側から順に、粗研削ユニット（第１研削手段）４０Ａと、仕上げ研削ユニット４０Ｂ（第２研削手段）とが、それぞれ配されている。各チャックテーブル３０は、ターンテーブル２０の間欠的な回転によって、粗研削ユニット４０Ａの下方である粗研削位置と、仕上げ研削ユニット４０Ｂの下方である仕上げ研削位置と、着脱エリア１１Ｂに最も近付いた着脱位置との３位置にそれぞれ位置付けられるようになっている。
【００２０】
粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂは、コラム（粗研削側コラム１２、仕上げ研削側コラム１３）にそれぞれ取り付けられている。これらコラム１２，１３に対する粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂの取付構造は同一であってＸ方向で左右対称となっている。そこで、図２を参照し、仕上げ研削側を代表させてその取付構造を説明する。
【００２１】
仕上げ研削側コラム１３の加工エリア１１Ａに面する前面１３ａは、基台１１の上面に対しては垂直面であるが、Ｘ方向の中央から端部に向かうにしたがって奥側（反着脱エリア１１Ｂ側）に所定角度で斜めに後退したテーパ面に形成されている。このテーパ面１３ａ（粗研削側のコラム１２ではテーパ面１２ａ）の水平方向すなわちテーパ方向は、仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線に対して平行になるように設定されている。そしてこのテーパ面１３ａには、Ｘ軸送り機構５０を介してＸ軸スライダ５５が取り付けられ、さらにＸ軸スライダ５５にはＺ軸送り機構６０を介してＺ軸スライダ６５が取り付けられている。
【００２２】
Ｘ軸送り機構５０は、テーパ面１３ａ（１２ａ）に固定された上下一対のガイドレール５１と、これらガイドレール５１の間に配されてＸ軸スライダ５５に螺合して貫通する図示せぬねじロッドと、このねじロッドを正逆回転させるモータ５３とから構成される。ガイドレール５１およびねじロッドはいずれもテーパ面１３ａ（１２ａ）のテーパ方向と平行に延びており、Ｘ軸スライダ５５はガイドレール５１に摺動自在に装着されている。Ｘ軸スライダ５５は、モータ５３で回転するねじロッドの動力が伝わりガイドレール５１に沿って往復移動するようになっている。Ｘ軸スライダ５５の往復方向は、ガイドレール５１の延びる方向、すなわちテーパ面１３ａ（１２ａ）のテーパ方向と平行である。
【００２３】
Ｘ軸スライダ５５の前面はＸ・Ｚ方向に沿った面であり、その前面に、Ｚ軸送り機構６０が設けられている。Ｚ軸送り機構６０は、Ｘ軸送り機構５０の送り方向をＺ方向に変更させた構成であって、Ｘ軸スライダ５５の前面に固定されたＺ方向に延びる左右一対（図２では右側の１つしか見えない）のガイドレール６１と、これらガイドレール６１の間に配されてＺ軸スライダ６５に螺合して貫通するＺ方向に延びるねじロッド６２と、このねじロッド６２を正逆回転させるモータ６３とから構成される。Ｚ軸スライダ６５は、ガイドレール６１に摺動自在に装着されており、モータ６３で回転するねじロッド６２の動力によりガイドレール６１に沿って昇降するようになっている。
【００２４】
粗研削側コラム１２の加工エリア１１Ａに面する前面１２ａは、仕上げ研削側コラム１３と左右対称的に、Ｘ方向の中央から端部に向かうにしたがって所定角度で斜めに後退したテーパ面に形成され、このテーパ面１２ａに、Ｘ軸送り機構５０を介してＸ軸スライダ５５が取り付けられ、さらにＸ軸スライダ５５にはＺ軸送り機構６０を介してＺ軸スライダ６５が取り付けられている。粗研削側コラム１２のテーパ面１２ａのテーパ方向は、粗研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線と平行になるように設定されている。
【００２５】
粗研削側コラム１２および仕上げ研削側コラム１３に取り付けられた各Ｚ軸スライダ６５には、上記粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂがそれぞれ固定されている。
【００２６】
粗研削ユニット４０Ａは、図３に示すように、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング４１と、このスピンドルハウジング４１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト４２と、スピンドルハウジング４１の上端部に固定されてスピンドルシャフト４２を回転駆動するモータ（回転駆動源）４３と、スピンドルシャフト４２の下端に同軸的に固定された円盤状のフランジ４４とを具備している。そしてフランジ４４には、粗研削砥石ホイール４５がねじ止め等の手段によって着脱自在に取り付けられている。
【００２７】
粗研削砥石ホイール４５は、円盤状で下部が円錐状に形成されたフレーム４５ａの下端面に、該下端面の外周部全周にわたって複数の粗研削用の砥石（第１の砥石）４５ｂが環状に配列されて固着されたものである。砥石４５ｂは、ビトリファイドと呼ばれるガラス質の焼結材料にダイヤモンド砥粒を混ぜて焼成したものなどが用いられ、例えば♯３２０〜♯４００の砥粒を含むものが好適とされる。粗研削砥石ホイール４５は、砥石４５ｂによる研削外径、すなわち複数の砥石４５ｂの外周縁の直径が、ウエーハ１の半径よりもやや小さく、かつデバイス形成領域４の半径と同等のものが用いられる。これは、ウエーハ１の裏面研削の際に、砥石４５ｂの刃先がウエーハ１の回転中心付近とデバイス形成領域４の外周縁を通過してデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削することを可能とするための寸法設定である。
【００２８】
一方、仕上げ研削ユニット４０Ｂは、粗研削ユニット４０Ａと同様の構成であって、図４に示すように、スピンドルハウジング４１、スピンドルシャフト４２、モータ４３およびフランジ４４を具備しており、フランジ４４には、仕上げ研削砥石ホイール４６が着脱自在に取り付けられている。仕上げ研削砥石ホイール４６は、円盤状のフレーム４６ａの下面に、該下面の外周部全周にわたって複数の仕上げ研削用の砥石（第２の砥石）４６ｂが環状に配列されて固着されたものである。仕上げ研削用の砥石４６ｂは粗研削用の砥石４５ｂよりも粒度が細かい砥粒を含んでおり、例えば♯２０００〜♯８０００の砥粒を含むものが好適とされる。仕上げ研削砥石ホイール４６においても砥石４６ｂの刃先がウエーハ１の回転中心付近を通過するように位置付けられるが、回転するウエーハ１の裏面全面を研削する上で、砥石４６ｂによる研削外径はウエーハ１の半径を超える寸法に設定される。
【００２９】
粗研削ユニット４０Ａは、粗研削砥石ホイール４５の回転中心（スピンドルシャフト４２の軸心）が、粗研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上に存在するように位置設定がなされている。粗研削ユニット４０Ａは、Ｚ軸スライダ６５の往復移動に伴い、コラム１２のテーパ面１２ａのテーパ方向に沿って往復移動する。したがって、その往復移動の際には、粗研削砥石ホイール４５の回転中心が、粗研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上において往復移動するようになっている。以下、この往復移動の方向を、チャックテーブル３０とターンテーブル２０の軸間の方向であることから「軸間方向」と称する。
【００３０】
上記位置設定は仕上げ研削ユニット４０Ｂ側も同様であって、仕上げ研削ユニット４０Ｂの仕上げ研削砥石ホイール４６の回転中心は、仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上に存在しており、仕上げ研削ユニット４０ＢがＺ軸スライダ６５とＸ軸スライダ５５とともにコラム１３のテーパ面１３ａのテーパ方向に沿って往復移動する際には、仕上げ研削砥石ホイール４６の回転中心が、仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル２０の回転中心とを結ぶ線の直上において、その線の方向すなわち軸間方向に沿って往復移動するようになっている。
【００３１】
図２に示すように、基台１１上には、粗研削位置および仕上げ研削位置に位置付けられたチャックテーブル３０上の各ウエーハの厚さを測定する厚さ測定ゲージ２５が配設されている。これら厚さ測定ゲージ２５は、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、基準側ハイトゲージ２６とウエーハ側ハイトゲージ２７との組み合わせで構成される。基準側ハイトゲージ２６は、揺動する基準プローブ２６ａの先端が、ウエーハ１で覆われないチャックテーブル３０の外周部の上面に接触し、該上面の高さ位置を検出するものである。
【００３２】
ウエーハ側ハイトゲージ２７は、揺動する変動プローブ２７ａの先端がチャックテーブル３０に保持されたウエーハ１の上面すなわち被研削面に接触することで、ウエーハ１の上面の高さ位置を検出するものである。厚さ測定ゲージ２５によれば、ウエーハ側ハイトゲージ２７の測定値から基準側ハイトゲージ２６の測定値を引いた値に基づいてウエーハ１の厚さが測定される。なお、ウエーハ側ハイトゲージ２７の変動プローブ２７ａが接触するウエーハ１の厚さ測定ポイントは、図３（ａ）および図４（ａ）の破線で示すようにウエーハ１の外周縁に近い外周部が好適である。
【００３３】
以上が基台１１上の加工エリア１１Ａに係る構成であり、次に、着脱エリア１１Ｂについて図２を参照して説明する。
着脱エリア１１Ｂの中央には、上下移動する２節リンク式のピックアップロボット７０が設置されている。そしてこのピックアップロボット７０の周囲には、上から見て反時計回りに、供給カセット７１、位置合わせ台７２、供給アーム７３、回収アーム７４、スピンナ式洗浄装置７５、回収カセット７６が、それぞれ配置されている。
【００３４】
カセット７１、位置合わせ台７２および供給アーム７３はウエーハ１をチャックテーブル３０に供給する手段であり、回収アーム７４、洗浄装置７５およびカセット７６は、裏面研削が終了したウエーハ１をチャックテーブル３０から回収して次工程に移すための手段である。カセット７１，７６は複数のウエーハ１を水平な姿勢で、かつ上下方向に一定間隔をおいて積層状態で収容するもので、基台１１上の所定位置にセットされる。
【００３５】
ピックアップロボット７０によって供給カセット７１内から１枚のウエーハ１が取り出されると、そのウエーハ１は保護テープ７が貼られていない裏面側を上に向けた状態で位置合わせ台７２上に載置され、ここで一定の位置に決められる。次いでウエーハ１は、供給アーム７３によって位置合わせ台７２から取り上げられ、着脱位置で待機しているチャックテーブル３０上に載置される。
【００３６】
一方、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂによって裏面が研削され、着脱位置に位置付けられたチャックテーブル３０上のウエーハ１は回収アーム７４によって取り上げられ、洗浄装置７５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置７５で洗浄処理されたウエーハ１は、ピックアップロボット７０によって回収カセット７６内に移送、収容される。
【００３７】
［３］ウエーハ研削加工装置の動作
以上がウエーハ研削加工装置１０の構成であり、次に、このウエーハ研削加工装置１０によってウエーハ１の裏面を研削する動作を説明する。この動作は、本発明のウエーハの研削加工方法を含むものである。
【００３８】
まず、ピックアップロボット７０によって、供給カセット７１内に収容された１枚のウエーハ１が位置合わせ台７２に移されて位置決めされ、続いて供給アーム７３によって、着脱位置で待機し、かつ真空運転されているチャックテーブル３０上に裏面側を上に向けてウエーハ１が載置される。位置合わせ台７２で位置決めされたことにより、ウエーハ１はチャックテーブル３０に対して同心状に配置される。ウエーハ１は表面側の保護テープ７がチャックテーブル３０の上面に密着し、裏面が露出する状態でその上面に吸着、保持される。
【００３９】
次に、ターンテーブル２０が図２の矢印Ｒ方向に回転し、ウエーハ１を保持したチャックテーブル３０が粗研削ユニット４０Ａの下方の粗研削位置に停止する。この時、着脱位置には、次のチャックテーブル３０が位置付けられ、そのチャックテーブル３０には上記のようにして次に研削するウエーハ１がセットされる。
【００４０】
粗研削位置に位置付けられたウエーハ１に対しては、厚さ測定ゲージ２５と粗研削ユニット４０Ａとが、次のようにセットされる。厚さ測定ゲージ２５は、基準側ハイトゲージ２６の基準プローブ２６ａの先端がチャックテーブル３０上に接触させられ、ウエーハ側ハイトゲージ２７の変動プローブ２７ａの先端が、チャックテーブル３０上に保持されたウエーハ１の上面であって、粗研削されるデバイス形成領域４に対応する領域に接触させられる。
【００４１】
粗研削ユニット４０Ａは、Ｘ軸送り機構５０によって軸間方向に適宜移動させられ、図３に示すように、ウエーハ１の裏面に対し、粗研削砥石ホイール４５が、砥石４５ｂの刃先がウエーハ１の回転中心付近と外周余剰領域５の内周縁を通過する凹部形成可能位置に位置付けられる。凹部形成可能位置は、この場合、ウエーハ１の回転中心よりもターンテーブル２０の外周側となる。
【００４２】
ウエーハ裏面に形成する凹部１Ａ（図６参照）は、デバイス形成領域４に対応する領域であって、図５の円弧線１ａで描いた部分のように、ノッチ６を回避した円形の領域に調整される。凹部１Ａはウエーハ１に対して偏心しており、凹部１Ａの中心はノッチ６とは１８０°反対側に僅かにずれた位置にある。したがって凹部１Ａの形成によって凹部１Ａの周囲に形成される元の厚さが残る外周部分（図６の５Ａで示す環状凸部）の幅は、ノッチ６付近が最も広く、ノッチ６から最も離れた位置において最も狭いものとなる。
【００４３】
このようにノッチ６を回避して凹部１Ａを形成することにより、粗研削中においてノッチ６を起点とした欠けの発生を予防することができる。環状凸部５Ａの幅は、例えば２〜３ｍｍ程度とされ、ノッチ６を起点として欠けが発生しにくい程度であって、仕上げ研削時の負荷が大きくならない範囲で、なるべく狭い方が好ましい。
【００４４】
粗研削位置に位置付けられたウエーハ１に対して粗研削砥石ホイール４５を凹部形成可能位置に位置付けたら、次いで、チャックテーブル３０を回転させることによりウエーハ１を一方向に回転させるとともに、粗研削砥石ホイール４５を高速回転させながら粗研削ユニット４０ＡをＺ軸送り機構６０により下降させ、砥石４５ｂをウエーハ１の裏面に押し付ける。
【００４５】
これによりウエーハ１の裏面は、図５の円弧線１ａで描いた円形領域が研削されていき、図６に示すように研削領域が凹部１Ａとなり、凹部１Ａの周囲の外周部には元の厚さが残った環状凸部５Ａが形成される。粗研削で研削されるデバイス形成領域４は、例えば最終仕上げ厚さ＋２０〜４０μｍ程度といった厚さまで薄化される（第１研削工程）。
【００４６】
研削量は厚さ測定ゲージ２５によって測定され、粗研削での目的研削量に至ったら、Ｚ軸送り機構６０による粗研削砥石ホイール４５の下降を停止し、一定時間そのまま粗研削砥石ホイール４５を回転させた後、粗研削ユニット４０Ａを上昇させて粗研削を終える。粗研削後のウエーハ１は、図６（ａ）に示すように、凹部１Ａの底面４ａに、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削条痕９が残留する。この研削条痕９は砥石４５ｂ中の砥粒による破砕加工の軌跡であり、マイクロクラック等を含む機械的ダメージ層である。この機械的ダメージ層が、次の仕上げ研削で除去される。
【００４７】
粗研削を終えたウエーハ１は、ターンテーブル２０をＲ方向に回転させることによって仕上げ研削ユニット４０Ｂの下方の仕上げ研削位置に移送される。そして、予め着脱位置のチャックテーブル３０に保持されていたウエーハ１は粗研削位置に移送され、このウエーハ１は先行する仕上げ研削と並行して上記粗研削が施される。さらに、着脱位置に移動させられたチャックテーブル３０上には、次に処理すべきウエーハ１がセットされる。
【００４８】
ウエーハ１が仕上げ研削位置に位置付けられたら、ウエーハ１に対しては、仕上げ研削側に配された厚さ測定ゲージ２５と、上方の仕上げ研削ユニット４０Ｂとが、次のようにセットされる。厚さ測定ゲージ２５は、基準側ハイトゲージ２６の基準プローブ２６ａの先端がチャックテーブル３０上に接触させられ、ウエーハ側ハイトゲージ２７の変動プローブ２７ａの先端が、形成された凹部１Ａの底面４ａに接触させられる。
【００４９】
仕上げ研削ユニット４０Ｂは、Ｘ軸送り機構５０によって軸間方向に適宜移動させられ、仕上げ研削砥石ホイール４６の砥石４６ｂの刃先がウエーハ１の回転中心を通過して、ウエーハ裏面全面を研削可能な位置に位置付けられる。この全面研削可能位置も、ウエーハ１の回転中心よりもターンテーブル２０の外周側となる。次いで、チャックテーブル３０を回転させることによりウエーハ１を一方向に回転させるとともに、仕上げ研削ユニット４０Ｂの仕上げ研削砥石ホイール４６を高速回転させながら、仕上げ研削ユニット４０ＢをＺ軸送り機構６０により下降させる。
【００５０】
仕上げ研削ユニット４０Ｂが下降すると、仕上げ研削砥石ホイール４６の砥石４６ｂは、上方に突出している環状凸部５Ａの上面に押圧され、環状凸部５Ａが潰されるようにして研削されていく。仕上げ研削では、まず環状凸部５Ａのみが研削され、環状凸部５Ａが消滅したら、さらに仕上げ研削ユニット４０Ｂを下降させ、凹部１Ａの底面４ａを含むウエーハ１の裏面全面に砥石４６ｂを押圧して、裏面全面を研削する。目的とする仕上げ研削量、すなわち凹部１Ａの底面４ａからの研削量は、上述したように例えば２０〜４０μｍとされる（第２研削工程）。
【００５１】
環状凸部５Ａが消滅してからの研削量は厚さ測定ゲージ２５によって測定され、目的の仕上げ研削量まで達したことが確認されたら、Ｚ軸送り機構６０による仕上げ研削砥石ホイール４６の下降を停止し、一定時間そのまま仕上げ研削砥石ホイール４６を回転させた後、仕上げ研削ユニット４０Ｂを上昇させて仕上げ研削を終える。仕上げ研削により、図６（ａ）に示した研削条痕９に示される粗研削による機械的ダメージ層は除去され、凹部１Ａの底面４ａが平坦かつ鏡面に仕上げられる。図７は、仕上げ研削を終えたウエーハ１を示している。
【００５２】
ここで、粗研削および仕上げ研削の好適な運転条件例を挙げておく。粗研削ユニット４０Ａおよび仕上げ研削ユニット４０Ｂとも、砥石ホイール４５，４６の回転速度は３０００〜５０００ｒｐｍ程度、チャックテーブル３０の回転速度は１００〜３００ｒｐｍ程度である。また、粗研削ユニット４０Ａの加工送り速度である下降速度は３〜５μｍ／秒とされる。一方、仕上げ研削ユニット４０Ｂの下降速度は、環状凸部５Ａを研削する工程では４〜６μｍ／秒、環状凸部５Ａが消滅して裏面全面を研削する最終段階では０．５μｍ／秒程度とされる。
【００５３】
並行して行っていた仕上げ研削と粗研削をともに終えたら、ターンテーブル２０をＲ方向に回転させ、仕上げ研削が終了したウエーハ１を着脱位置まで移送する。これにより、後続のウエーハ１は粗研削位置と仕上げ研削位置にそれぞれ移送される。着脱位置に位置付けられたチャックテーブル３０上のウエーハ１は回収アーム７４によって洗浄装置７５に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置７５で洗浄処理されたウエーハ１は、ピックアップロボット７０によって回収カセット７６内に移送、収容される。
【００５４】
以上が１枚のウエーハ１の裏面全面を研削して所定厚さに薄化するサイクルである。本実施形態のウエーハ研削加工装置１０によれば、上記のようにターンテーブル２０を間欠的に回転させながら、ウエーハ１に対して粗研削位置で粗研削を、また、仕上げ研削位置で仕上げ研削を並行して行うことにより、複数のウエーハ１の研削処理が効率よく行われる。
【００５５】
本実施形態のウエーハ研削加工装置１０では、粗研削ユニット４０Ａの粗研削砥石ホイール４５は、ウエーハ裏面に凹部１Ａを形成するために、砥石４５ｂによる研削外径が、ウエーハ１の半径よりもやや小さく、かつデバイス形成領域４の半径と同等のものが用いられる。したがって、サイズ（直径）が異なるウエーハを研削する際には、そのたびごとに粗研削砥石ホイール４５はウエーハに応じたサイズを有するものに交換される。また、仕上げ研削ユニット４０Ｂの仕上げ研削砥石ホイール４６は、砥石４６ｂの研削外径がウエーハ１の半径以上を有しているものであれば、適宜なサイズのものが用いられる。いずれにしろ、各砥石ホイール４５，４６は、研削ユニット４０Ａ，４０ＢをＸ軸送り機構５０によって軸間方向に適宜移動させることにより、ウエーハ裏面に対する適切な研削位置に位置付けられる。
【００５６】
さて、上記のようにしてウエーハ１を裏面研削する本実施形態によれば、総研削量のうちのほとんどの量を研削する粗研削を、ウエーハ裏面のデバイス形成領域４に対応する領域のみに対して行って凹部１Ａを形成すると同時に、デバイス形成領域４の周囲は研削せずに元の厚さを残して環状凸部５Ａを形成するものとしている。このように粗研削ではウエーハ１の外周縁を研削しないため、外周縁が研削の進行によってナイフエッジ状を呈することは当然ない。このため、粗研削で発生しやすかった欠けが外周縁に発生することがなく、ウエーハ１の主たる部分であるデバイス形成領域４が支障なく粗研削される。
【００５７】
そして、粗研削後の仕上げ研削では、細かい砥粒を含む仕上げ用の砥石４６ｂによって裏面全面を研削するので、ナイフエッジ状になっても外周縁に欠けは発生しにくい。場合によっては、図７（ａ）に示すように欠け（符号１Ｂで示す）が発生するが、その欠けは、粗研削時で発生していた従来の欠けよりも深さは格段に小さく、例えば数μｍ程度である。つまり、外周縁に発生する欠けは仕上げ研削時において発生する微小なものに限定され、このため、デバイス形成領域４に至る欠けの発生は抑えられ、ウエーハ１の破損といった問題は起こりにくい。
【００５８】
仕上げ研削時においてはウエーハ１の元の厚さを有する環状凸部５Ａを研削するため、仕上げ用の砥石４６ｂでは研削の負荷が大きいことが懸念されるが、幅が２〜３ｍｍと細く局所的に研削するため負荷はそれほど大きいものではなく、上記のように送り速度が４〜６μｍ／秒と粗研削と同等の速度で研削することができる。環状凸部５Ａが消滅した後は裏面全面を研削するため負荷は増大するので、送り速度は仕上げ研削に適した低速（０．５μｍ／秒程度）に設定される。
【００５９】
従来では、ウエーハの外周部分を切断することにより、薄化した際に外周縁がナイフエッジ状になることを防いで外周縁の欠けを抑えていたが、本実施形態では、裏面研削の工程中において、研削部分を２段階に分けることにより外周縁の欠けを抑えている。すなわち、研削以外の切断等の工程および装置を用いることなく、研削工程中において欠けを抑制する作用効果を得ている。このため、生産性の低下やコスト上昇を招くことなく欠けの発生を抑えることができ、これに伴う歩留まり向上を図ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態で示したウエーハ１には、結晶方位を示すマークとしてノッチ６が形成されているが、結晶方位マークとしては、図５に示すオリエンテーションフラット８が採用される場合もある。オリエンテーションフラット８はウエーハ１の外周縁の一部を接線方向に沿って直線的に切り欠いたものである。このようなオリエンテーションフラット８が形成されたウエーハ１には、オリエンテーションフラット８を回避して円弧線１ａより後退した円弧線１ｂで描いた部分に、凹部１Ａが形成される。オリエンテーションフラット８が形成されたウエーハにおいては、ノッチ６を形成した場合に比べて、形成される凹部１Ａは小さく、環状凸部５Ａの幅は、オリエンテーションフラット８付近では例えば２倍程度広くなる。
【００６１】
このように環状凸部５Ａの幅が比較的広くならざるを得ない場合には、仕上げ研削時に環状凸部５Ａの厚さを別個に測定することで、仕上げ研削の研削量をより正確に制御することが可能となる。しかしながら幅が広いため仕上げ研削時の負荷が増大し、また、仕上げ用の砥石４６ｂの消耗度合いも大きくなるため、オリエンテーションフラット８を回避する後退量は適切な量とすることが求められる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係るウエーハ研削加工方法で裏面が研削されるウエーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るウエーハ研削加工方法を好適に実施し得る研削加工装置の斜視図である。
【図３】同装置が備える粗研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。
【図４】同装置が備える仕上げ研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。
【図５】粗研削工程でウエーハ裏面に形成する凹部の領域を示すウエーハ裏面図である。
【図６】粗研削工程で裏面に凹部が形成されたウエーハの（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。
【図７】仕上げ研削工程後のウエーハであって（ａ）裏面側を示す斜視図、（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…半導体ウエーハ
１Ａ…凹部
１Ｂ…欠け
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス形成領域
５Ａ…環状凸部
１０…ウエーハ研削加工装置
３０…チャックテーブル
４０Ａ…粗研削ユニット（第１研削手段）
４０Ｂ…仕上げ研削ユニット（第２研削手段）
４５…粗研削砥石ホイール
４５ｂ…砥石（第１の砥石）
４６…仕上げ研削砥石ホイール
４６ｂ…砥石（第２の砥石）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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