(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの加工方法であって、
該ウェーハの裏面全面を研削して所定厚さのウェーハを形成する裏面全面研削工程と、
該裏面全面研削工程後のウェーハの裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して所定の厚さの凹部を形成し、該凹部の外周側にリング状補強部を形成する裏面凹状研削工程と、
から少なくとも構成され、
該凹状研削工程においては、該ウェーハの表面側を研削装置のチャックテーブルにて保持し、該チャックテーブルを回転させ、回転軌道の最外周の直径が該デバイス領域の半径より大きく該デバイス領域の直径より小さく形成された研削砥石を回転させて該ウェーハの回転中心に接触させると共に、該研削砥石の回転軌道の最外周が形成しようとする該リング状補強部の内周と一致するように該研削砥石を該ウェーハの裏面に接触させる
ウェーハの加工方法。
【請求項２】
前記裏面全面研削工程における所定の厚さのウェーハは３００μｍ〜４００μｍの厚さを有し、前記凹状研削工程における前記所定の厚さの凹部は２０μｍ〜１００μｍの厚さを有する請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。
【請求項３】
前記凹状研削工程後のウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程が遂行される請求項１、２または３に記載のウェーハの加工方法。
【請求項４】
複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの裏面を研削する研削装置であって、
ウェーハを保持して回転及び移動可能なチャックテーブルと、
該ウェーハの裏面全面を研削する裏面全面研削手段と、
該裏面のうち該デバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成し、該凹部の外周側にリング状補強部を形成するデバイス領域相当領域研削手段と
を少なくとも備え、
該デバイス領域相当領域研削手段を構成する研削砥石は、回転軌道の最外周の直径が該デバイス領域の半径より大きく該デバイス領域の直径より小さく形成され、研削時に、該ウェーハの回転中心に接触すると共に、回転軌道の最外周が該リング状補強部の内周と一致するように形成される研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄く形成されていても取り扱いが容易となるようなウェーハの加工方法及びその実施に使用することができる研削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面側に複数形成されたウェーハは、ダイシング装置等を用いて個々のデバイスに分割され、各種電子機器に組み込まれて広く使用されている。そして、電子機器の小型化、軽量化等を図るために、個々のデバイスに分割される前のウェーハは、研削装置のチャックテーブルにて表面側が保持されて裏面が研削され、その厚さが例えば２０μｍ〜１００μｍになるように形成される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、研削により薄く形成されたウェーハは剛性がなくなるため、その後の取り扱いや搬送が困難になるという問題がある。例えば、裏面研削後のウェーハを研削装置の保持テーブルから取り外す際やウェーハを個々のデバイスに分割する際において、ウェーハの取り扱いが容易ではない。また、裏面の研削により薄くなったウェーハの裏面に金、銀、チタン等からなる金属膜を数十ｎｍ程の厚さに被覆する場合においても、ウェーハの取り扱いが困難であり、また、工程間におけるウェーハの搬送も困難である。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハが研削により薄くなった後においても、加工や搬送における取り扱いを容易とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ウェーハの加工方法及びその加工方法に使用することができる研削装置により構成される。
【０００７】
本発明に係るウェーハの加工方法は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの加工方法に関するもので、ウェーハの裏面全面を研削して所定厚さのウェーハを形成する裏面全面研削工程と、裏面全面研削工程後のウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削して所定の厚さの凹部を形成し、凹部の外周側にリング状補強部を形成する裏面凹状研削工程とから少なくとも構成され、凹状研削工程においては、ウェーハの表面側を研削装置のチャックテーブルにて保持し、チャックテーブルを回転させ、回転軌道の最外周の直径がデバイス領域の半径より大きくデバイス領域の直径より小さく形成された研削砥石を回転させてウェーハの回転中心に接触させると共に、研削砥石の回転軌道の最外周が形成しようとするリング状補強部の内周と一致するように研削砥石を該ウェーハの裏面に接触させることを特徴とする。
【０００８】
裏面全面研削工程における所定の厚さのウェーハは３００μｍ〜４００μｍの厚さを有し、凹状研削工程における所定の厚さの凹部は２０μｍ〜１００μｍの厚さを有することが望ましいが、これに限定されるものではない。
【０００９】
凹状研削工程後のウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程が遂行されることもある。
【００１０】
本発明に係る研削装置は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域とデバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの裏面を研削する研削装置に関するもので、ウェーハを保持して回転及び移動可能なチャックテーブルと、ウェーハの裏面全面を研削する裏面全面研削手段と、裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削して凹部を形成し、凹部の外周側にリング状補強部を形成するデバイス領域相当領域研削手段と
を少なくとも備え、デバイス領域相当領域研削手段を構成する研削砥石は、回転軌道の最外周の直径がデバイス領域の半径より大きくデバイス領域の直径より小さく形成され、研削時に、ウェーハの回転中心に接触すると共に、回転軌道の最外周がリング状補強部の内周と一致するように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るウェーハの加工方法では、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する部分を研削して凹部を形成することによってその外周側にリング状補強部を形成するため、デバイス領域の厚さが極めて薄くなったとしても、リング状補強部によってデバイス領域が外周側から補強された状態となっている。したがって、凹部形成後のウェーハを研削装置から容易に取り外すことができ、後続する工程及び工程間のウェーハの搬送におけるウェーハの取り扱いも容易となる。更に、裏面全面を研削してウェーハを所定の厚さに形成してから凹部を形成するため、凹部を所望の厚さに形成するのに要する時間が短く、生産性が低下するのを回避することができる。
【００１２】
また、回転軌道の最外周の直径がデバイス領域の半径より大きくデバイス領域の直径より小さく形成された研削砥石を回転させてウェーハの回転中心に接触させると共に、研削砥石の回転軌道の最外周が形成しようとするリング状補強部の内周と一致するようにするため、リング状補強部を効率的に形成することができる。
【００１３】
凹状研削工程後のウェーハの裏面に膜を形成する膜形成工程が遂行される場合は、膜形成工程及びその前後におけるウェーハの取り扱いが容易となる。
【００１４】
本発明に係る研削装置では、ウェーハを保持して回転及び移動可能なチャックテーブルと、ウェーハの裏面全面を研削する裏面全面研削手段と、ウェーハの裏面のうちデバイス領域に相当する領域を研削するデバイス領域相当領域研削手段とを備えているため、裏面全面研削手段により裏面全面を研削した後にチャックテーブルを移動させ、デバイス領域相当領域研削手段によりデバイス領域相当領域を研削をすることができる。したがって、２段階の研削を１台の装置で連続的に行うことができ、効率的である。
【００１５】
また、デバイス領域相当領域研削手段を構成する研削砥石が、回転軌道の最外周の直径がデバイス領域の半径より大きくデバイス領域の直径より小さく形成され、研削時に、ウェーハの回転中心に接触すると共に、回転軌道の最外周がリング状補強部の内周と一致するように形成されるため、リング状補強部の形成を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａには、デバイスＤが複数形成されたデバイス領域Ｗ１と、デバイス領域Ｗ１を囲繞する外周余剰領域Ｗ２とが形成されている。デバイス領域Ｗ１においては、縦横に設けられたストリートＳによって区画されてデバイスＤが形成されている。また、図示の例のウェーハＷの外周部には、結晶方位を示す切り欠きであるノッチＮが形成されている。
【００１７】
このウェーハＷ１の表面Ｗａにテープ等の保護部材１を貼着して裏返し、図２に示すように、裏面Ｗｂが露出した状態とする。そして、例えば図３に示す研削装置２を用いて裏面Ｗｂを研削する。
【００１８】
図３に示す研削装置２は、ウェーハを保持するチャックテーブル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、各チャックテーブルに保持されたウェーハの裏面の全面に対して研削を施す裏面全面研削手段２１と、各チャックテーブルに保持されたウェーハの裏面のうちデバイス領域Ｗ１（図１参照）に相当する領域を研削するデバイス領域相当領域研削手段２２とを備えている。
【００１９】
研削装置２には、加工前のウェーハを収容する第一のカセット２３ａ及び加工済みのウェーハを収容する第二のカセット２３ｂとを備えている。第一のカセット２３ａ及び第二のカセット２３ｂの近傍には、第一のカセット２３ａから加工前のウェーハを搬出すると共に、加工済みのウェーハを第二のカセット２３ｂに搬入する機能を有する搬出入手段２４が配設されている。搬出入手段２４は、屈曲自在なアーム部２４０の先端にウェーハを保持する保持部２４１が設けられた構成となっており、保持部２４１の可動域には、加工前のウェーハの位置合わせをする位置合わせ手段２５及び加工済みのウェーハを洗浄する洗浄手段２６が配設されている。
【００２０】
位置合わせ手段２５の近傍には第一の搬送手段２７ａが配設され、洗浄手段２６の近傍には第二の搬送手段２７ｂが配設されている。第一の搬送手段２７ａは、旋回可能なアーム部２７０ａと、アーム部２７０ａの先端部に取り付けられウェーハを保持する保持部２７１ａとを備え、位置合わせ手段２５に載置された加工前のウェーハをいずれかのチャックテーブルに搬送する機能を有している。一方、第二の搬送手段２７ｂは、旋回可能なアーム部２７０ｂと、アーム部２７０ｂの先端部に取り付けられウェーハを保持する保持部２７１ｂとを備え、いずれかのチャックテーブルに保持された加工済みのウェーハを洗浄手段２６に搬送する機能を有している。チャックテーブル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、ターンテーブル２８によって自転及び公転可能に支持されており、ターンテーブル２８の回転によって、いずれかのチャックテーブルが第一の搬送手段２７ａ及び第二の搬送手段２７ｂの近傍に位置付けられる。
【００２１】
裏面全面研削手段２１は、垂直方向の軸心を有するスピンドル２１０と、スピンドル２１０を回転可能に支持するハウジング２１１と、スピンドル２１０の一端に連結されたモータ２１２と、スピンドル２１０の他端に設けられたホイールマウント２１３と、ホイールマウント２１３に装着された研削ホイール２１４と、研削ホイール２１４の下面に固着された研削砥石２１５とから構成され、モータ２１２の駆動によりスピンドル２１０が回転し、それに伴い研削砥石２１５も回転する構成となっている。
【００２２】
裏面全面研削手段２１は、第一の研削送り手段２９によって垂直方向に移動可能となっている。第一の研削送り手段２９は、垂直方向に配設されたガイドレール２９０と、ガイドレール２９０に摺接する昇降板２９１と、昇降板２９１を昇降させるモータ２９２とから構成され、モータ２９２による駆動により昇降板２９１がガイドレール２９０にガイドされて昇降するのに伴い昇降板２９１に固定された裏面全面研削手段２１も昇降する構成となっている。
【００２３】
デバイス領域相当領域研削手段２２は、垂直方向の軸心を有するスピンドル２２０と、スピンドル２２０を回転可能に支持するハウジング２２１と、スピンドル２２０の一端に連結されたモータ２２２と、スピンドル２２０の他端に設けられたホイールマウント２２３と、ホイールマウント２２３に装着された研削ホイール２２４と、研削ホイール２２４の下面に固着された研削砥石２２５とから構成され、モータ２２２の駆動によりスピンドル２２０が回転し、それに伴い研削砥石２２５も回転する構成となっている。研削砥石２２５の回転軌道の外径は、裏面全面研削手段２１を構成する研削砥石２１５の回転軌道の外径より小さい。
【００２４】
デバイス領域相当領域研削手段２２は、第二の研削送り手段３０によって垂直方向に移動可能となっている。第二の研削送り手段３０は、垂直方向に配設されたガイドレール３００と、ガイドレール３０に摺接する昇降板３０１と、降板３０１を昇降させるモータ３０２とから構成され、モータ３０２による駆動により昇降板３０１がガイドレール３００にガイドされて昇降するのに伴い昇降板３０１に固定されたデバイス領域相当領域研削手段２２も昇降する構成となっている。
【００２５】
図２に示したように表面に保護部材１が貼着されたウェーハＷは、図３に示す第一のカセット２３ａに複数収容され、搬出入手段２４によって第一のカセット２３ａから搬出されて位置合わせ２５に搬送され、ウェーハＷの中心が一定の位置に位置合わせされた後に、第一の搬送手段２７ａによってチャックテーブル２０ａに搬送される。チャックテーブル２０ａにおいては、保護部材１側が保持され、ウェーハＷの裏面Ｗｂが露出した状態となる。
【００２６】
次に、ターンテーブル２８が反時計回りに所定角度（図示の例では９０度）回転することによってチャックテーブル２０ａが裏面全面研削手段２１の直下に移動する。そして、チャックテーブル２０ａの回転に伴ってウェーハＷが回転すると共に、スピンドル２１０の回転に伴って研削砥石２１５が回転しながら、第一の研削送り手段２９によって第一の切削手段２１が下方に研削送りされて下降する。そうすると、図４に示すように、回転する研削砥石２１５がウェーハＷの裏面Ｗｂの全面に接触して当該裏面全面が研削され、ウェーハＷが所定厚さに形成される（裏面全面研削工程）。例えば、研削前のウェーハＷの厚さが７００μｍであった場合は、裏面全面の研削により厚さが３００〜４００μｍ程度になる。
【００２７】
こうして裏面全面研削手段２１による裏面全面の研削が終了すると、チャックテーブル２０ａが反時計回りに所定角度回転することによって、ウェーハＷがデバイス領域相当領域研削手段２２の直下に位置付けられる。そして、チャックテーブル２０ａの回転に伴ってウェーハＷが回転すると共に、スピンドル２２０の回転に伴って研削砥石２２５が回転しながら、第二の研削送り手段３０によってデバイス領域相当領域研削手段２２が下方に研削送りされて下降し、研削砥石２２５がウェーハＷの裏面Ｗｂのうちデバイス領域に相当する領域、すなわちデバイス領域Ｗ１の裏側に接触し、研削が行われる。
【００２８】
ここで、図５に示すように、研削砥石２２５は、その回転軌道の最外周の直径がデバイス領域Ｗ１の半径より大きく、かつ、デバイス領域Ｗ１の直径より小さく形成されている。そして、研削砥石２２５がウェーハＷの回転中心に接触すると共に、研削砥石２２５の回転軌道の最外周が形成しようとする凹部Ｗ３の外周端部と一致するように研削する。そうすると、図６及び図７に示すように、デバイス領域Ｗ１の裏側に所定厚さの凹部Ｗ３が形成され、凹部Ｗ３の外周側には、裏面全面研削工程終了時と同様の厚さを有するリング状補強部Ｗ４が形成される（裏面凹状研削工程）。すなわち、リング状補強部Ｗ４の内周は、研削砥石２２５の回転軌道の最外周とほぼ一致する。凹部Ｗ３の厚さは、例えば２０〜１００μｍ程度とする。
【００２９】
リング状補強部Ｗ４は、裏面全面研削工程終了時と同様の厚さを維持しているため、凹部Ｗ３が極めて薄く形成された後も、ウェーハＷの取り扱いが容易となる。例えば、リング状補強部Ｗ４の厚さが３００〜４００μｍほどある場合は、その後のウェーハの搬送や後の工程における取り扱いに支障がないことが確認されている。
【００３０】
図３に戻って説明すると、このようにしてリング状補強部Ｗ４が形成されると、ターンテーブル２８が反時計回りに所定角度回転することにより、チャックテーブル２０ａが第二の搬送手段２７ｂの近傍に位置付けられる。そして、ウェーハＷが第二の搬送手段２７ｂによって保持されて洗浄手段２６に搬送される。搬送時には、保持部２７１ｂがリング状補強部Ｗ４を吸引保持する。リング状補強部Ｗ４は比較的厚く形成されているため、チャックテーブル２０ａから取り外すにあたって取り扱いが容易である。
【００３１】
ウェーハＷが洗浄手段２６に搬送されると、洗浄手段２６では、保持テーブル２６０において裏面Ｗｂが露出した状態でウェーハＷが保持され、保持テーブル２６０が回転すると共に洗浄水が吹き付けられて、裏面Ｗｂに付着した研削屑が除去される。そして、洗浄されたウェーハＷは、搬出入手段２４によって洗浄手段２６から搬出され、第二のカセット２３ｂに収容される。リング状補強部Ｗ４は比較的厚く形成されているため、搬出入手段２４がウェーハＷを保持テーブル２６０から取り外すにあたって取り扱いが容易である。
【００３２】
以上のようにして、第一のカセット２３ａに収容されたウェーハに対して同様の研削が施され、リング状補強部が形成されたウェーハが次々と第二のカセット２３ｂに収容される。
【００３３】
なお、図３に示した研削装置２は、２つの研削手段により構成されるが、研削手段が３つ以上あってもよい。例えば、研削手段が３つある場合は、最初に裏面全面の粗研削を行う裏面全面粗研削手段、次に裏面全面の仕上げ研削を行う裏面全面仕上げ研削手段、最後にデバイス領域Ｗ１に相当する領域を研削するデバイス領域相当領域研削手段により研削を行う。
【００３４】
以上のようにしてリング状補強部Ｗ４が形成されたウェーハＷの裏面には、金、銀、チタン等からなる金属膜を形成することがある。かかる金属膜の形成には、例えば図８に示す減圧成膜装置４を用いることができる。この減圧成膜装置４においては、チャンバー４１の内部に静電式にてウェーハＷを保持する保持部４２を備えており、その上方の対向する位置には、金属からなるスパッタ源４４が励磁部材４３に支持された状態で配設されている。このスパッタ源４４には、高周波電源４５が連結されている。また、チャンバー４１の一方の側部には、スパッタガスを導入する導入口４６が設けられ、もう一方の側部には減圧源に連通する減圧口４７が設けられている。
【００３５】
保護部材１側が保持部３２において静電式にて保持されることにより、ウェーハＷの裏面がスパッタ源４４に対向して保持される。そして、励磁部材４３によって磁化されたスパッタ源４４に高周波電源４５から４０ｋＨｚ程度の高周波電力をくわえ、減圧口４７からチャンバー４１の内部を１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度に減圧して減圧環境にすると共に、導入口４６からアルゴンガスを導入してプラズマを発生させると、プラズマ中のアルゴンイオンがスパッタ源４４に衝突して粒子がはじき出されてウェーハＷの裏面に堆積し、図９に示すように、金属膜５が形成される。この金属膜５は、例えば３０〜６０ｎｍ程度の厚さを有する。なお、リング状補強部Ｗ４にマスキングを施した場合は、凹部Ｗ３にのみ金属膜５が形成される（膜形成工程）。膜形成工程は、デバイス領域Ｗ１の裏側が研削により薄くなった状態で行われるが、ウェーハＷにはリング状補強部Ｗ４が形成されているため、膜形成工程におけるウェーハＷの取り扱いが容易となる。なお、膜形成工程は、蒸着やＣＶＤ等によっても可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ウェーハ及び保護部材の一例を示す斜視図である。
【図２】ウェーハの表面に保護部材が貼着された状態を示す斜視図である。
【図３】研削装置の一例を示す斜視図である。
【図４】裏面全面研削工程の一例を示す斜視図である。
【図５】裏面凹状研削工程の一例を示す斜視図である。
【図６】リング状補強部が形成されたウェーハを示す斜視図である。
【図７】リング状補強部が形成されたウェーハを示す断面図である。
【図８】減圧成膜装置の一例を示す断面図である。
【図９】膜形成後のウェーハ及び保護部材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｗ：ウェーハ
Ｗａ：表面
Ｗ１：デバイス領域
Ｓ：ストリート  Ｄ：デバイス
Ｗ２：外周余剰領域
Ｗｂ：裏面
Ｗ３：凹部
Ｗ４：リング状補強部
Ｎ：ノッチ
Ｂ：ビアホール
１：保護部材
２：研削装置
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ：チャックテーブル
２１：裏面全面研削手段
２１０：スピンドル  ２１１：ハウジング  ２１２：モータ
２１３：ホイールマウント  ２１４：研削ホイール  ２１５：研削砥石
２２：デバイス領域相当領域研削手段
２２０：スピンドル  ２２１：ハウジング  ２２２：モータ
２２３：ホイールマウント  ２２４：研削ホイール  ２２５：研削砥石
２３ａ：第一のカセット  ２３ｂ：第二のカセット
２４：搬出入手段
２４０：アーム部  ２４１：保持部
２５：位置合わせ手段
２６：洗浄手段
２６０：保持テーブル
２７ａ：第一の搬送手段
２７０ａ：アーム部  ２７１ａ：保持部
２７ｂ：第二の搬送手段
２７０ｂ：アーム部  ２７１ｂ：保持部
２８：ターンテーブル
２９：第一の研削送り手段
２９０：ガイドレール  ２９１：昇降板  ２９２：モータ
３０：第二の研削送り手段
３００：ガイドレール  ３０１：昇降板  ３０２：モータ
４：減圧成膜装置
４１：チャンバー  ４２：保持部  ４３：励磁部材  ４４：スパッタ源
４５：高周波電源  ４６：導入口  ４７：減圧口
５：金属膜
【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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【図８】
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【図９】
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