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発明の名称 ウエーハの加工方法および研削装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−103582(P2007−103582A)
公開日 平成19年4月19日(2007.4.19)
出願番号 特願2005−290114(P2005−290114)
出願日 平成17年10月3日(2005.10.3)
代理人 【識別番号】100075177
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 尚純
発明者 関家 一馬
要約 課題
ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成しても剛性を維持し、かつ応力集中による破損を防止することができるウエーハの加工方法および研削装置を提供する。

解決手段
表面に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余剰領域とを備えたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削して該デバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における余剰領域に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程と、補強部形成工程の際または補強部形成工程の後に、環状の補強部の内周上端縁に面取り加工を施し曲面を形成する面取り加工工程とを含む。
特許請求の範囲
【請求項1】
表面に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余剰領域とを備えたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面における該デバイス領域に対応する領域を研削して該デバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における該余剰領域に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程と、
該補強部形成工程の際または該補強部形成工程の後に、該環状の補強部の内周上端縁に面取り加工を施し曲面を形成する面取り加工工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。
【請求項2】
該面取り加工工程によって形成される曲面は、曲率半径が20μm以上に設定されている、請求項1記載のウエーハの加工方法。
【請求項3】
該補強部形成工程の際に環状の補強部の内周下端部に凹曲面を形成する凹曲面加工工程を実施する請求項1記載のウエーハの加工方法。
【請求項4】
該凹曲面加工工程によって形成される凹曲面は、曲率半径が20μm以上に設定されている、請求項3記載のウエーハの加工方法。
【請求項5】
表面に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余剰領域とを備えたウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における余剰領域に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成するための研削装置であって、
ウエーハを保持する保持面を有し回転可能に構成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する環状の研削砥石を備えた研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルの該保持面に対して垂直方向に移動せしめる垂直移動手段と、該研削手段を該チャックテーブルの該保持面に対して平行に移動せしめる水平移動手段とを具備し、該環状の研削砥石の外径が該デバイス領域の直径より小さく、該環状の研削砥石が該チャックテーブルの回転中心を通過するように設定されている、
ことを特徴とする研削装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面に複数のデバイスが形成されたウエーハの裏面を加工する加工方法および研削装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【0003】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。(例えば、特許文献1参照。)
【特許文献1】特開平7−106284号公報
【0004】
上述したように分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削またはエッチングによって所定の厚さに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するためにウエーハの厚さを50μm以下に形成することが要求されている。
しかるに、ウエーハの厚さを50μm以下に形成すると破損し易くなり、ウエーハの搬送等の取り扱いが困難になるという問題がある。
【0005】
上述した問題を解消するために本出願人は、ウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における外周部を残存させて環状の補強部を形成することにより、薄くなったウエーハの搬送等の取り扱いを容易にしたウエーハの加工方法を特願2005−165395号として提案した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
而して、ウエーハの裏面を上述したように研削加工すると、環状の補強部の内周が垂直に形成されるので、環状の補強部の内周上縁が直角となるため、亀裂が発生しやすく破損しやすいという問題がある。また、環状の補強部の内周とデバイスが形成された裏面が直角となるので、この直角となる隅部に応力が集中して破損しやすいという問題もある。
【0007】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成しても剛性を維持し、かつ応力集中による破損を防止することができるウエーハの加工方法および研削装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、表面に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余剰領域とを備えたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面における該デバイス領域に対応する領域を研削して該デバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における該余剰領域に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程と、
該補強部形成工程の際または該補強部形成工程の後に、該環状の補強部の内周上端縁に面取り加工を施し曲面を形成する面取り加工工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
【0009】
上記面取り加工工程によって形成される曲面は、曲率半径が20μm以上であることが望ましい。
また、上記補強部形成工程の際に環状の補強部の内周下端部に凹曲面を形成する凹曲面加工工程を実施することが望ましく、該凹曲面の曲率半径が20μm以上であることがより好ましい。
【0010】
また、本発明によれば、表面に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余剰領域とを備えたウエーハの裏面におけるデバイス領域に対応する領域を研削してデバイス領域の厚さを所定厚さに形成するとともに、ウエーハの裏面における余剰領域に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成するための研削装置であって、
ウエーハを保持する保持面を有し回転可能に構成されたチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する環状の研削砥石を備えた研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルの該保持面に対して垂直方向に移動せしめる垂直移動手段と、該研削手段を該チャックテーブルの該保持面に対して平行に移動せしめる水平移動手段とを具備し、該環状の研削砥石の外径が該デバイス領域の直径より小さく、該環状の研削砥石が該チャックテーブルの回転中心を通過するように設定されている、
ことを特徴とする研削装置が提供される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、補強部形成工程によってウエーハの裏面に形成された環状の補強部の内周上端縁に面取り加工して曲面を形成するので、環状の補強部の内周上縁に応力集中することがない。従って、ウエーハの裏面に形成された環状の補強部の内周上縁からの破損を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明によるウエーハの加工方法およびウエーハの加工方法に用いる粘着テープ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。
図1には、本発明によるウエーハの加工方法によって加工されるウエーハとしての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図1に示す半導体ウエーハ10は、例えば厚さが700μmのシリコンウエーハからなっており、表面10aに複数のストリート101が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート101によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス102が形成されている。このように構成された半導体ウエーハ10は、デバイス102が形成されているデバイス領域104と、該デバイス領域104を囲繞する余剰領域105を備えている。
【0013】
上記のように構成された半導体ウエーハ10の表面10aには、図2に示すように保護部材11を貼着する(保護部材貼着工程)。従って、半導体ウエーハ10の裏面10bが露出する形態となる。
【0014】
保護部材貼着工程を実施したならば、半導体ウエーハ10の裏面10bにおけるデバイス領域104に対応する領域を研削してデバイス領域104の厚さを所定厚さに形成するとともに、半導体ウエーハ10の裏面10bにおける余剰領域105に対応する領域を残存させて環状の補強部を形成する補強部形成工程を実施する。この補強部形成工程は、図3に示す研削装置によって実施する。
【0015】
図3に示す研削装置2は、略直方体状の装置ハウジング20を具備している。装置ハウジング20の図3において右上端には、静止支持板21が立設されている。この静止支持板21の内側面には、上下方向に延びる1対の案内レール22、22が設けられている。一対の案内レール22、22には研削手段としての研削ユニット3が上下方向に移動可能に装着されている。
【0016】
研削ユニット3は、ユニットハウジング31と、該ユニットハウジング31の下端に回転自在に装着されたホイールマウント32に締結ボルト334によって締結され装着された研削ホイール33と、該ユニットハウジング31の上端に装着されホイールマウント32を矢印32aで示す方向に回転せしめる電動モータ34と、ユニットハウジング31を装着した取り付け部材35と、該取り付け部材35が取付けられた移動基台36を具備している。研削ホイール33は、図4に示すように円板状の基台331と、該基台331の下面に装着された環状の研削砥石332とからなっており、基台331が複数の締結ボルト334によってホイールマウント32に取付けられている。環状の研削砥石332は図示の実施形態においては複数の砥石セグメント333からなり、この複数の砥石セグメント333が基台331の下面に環状に配設されている。なお、環状の研削砥石332を形成する複数の砥石セグメント333の外周面と研削面である下面との接続部は、曲率半径が20μm以上の曲面333aに形成されている。
【0017】
上記移動基台36には一対の被案内溝361、361が設けられており、この一対の被案内溝361、361を上記静止支持板21に設けられた一対の案内レール22、22に嵌合することにより、研削ユニット3が上下方向に移動可能に支持される。また、上記取り付け部材35には水平に延びる一対の案内レール351、351が設けられており、ユニットハウジング31には一対の案内レール351、351と嵌合する一対の被案内溝311、311が形成されている。この一対の被案内溝311、311を一対の案内レール351、351に嵌合することにより、ユニットハウジング31は取り付け部材35に水平方向に移動可能に支持される。
【0018】
図示の実施形態における研削ユニット3は、上記移動基台36を一対の案内レール22、22に沿って移動させ研削ホイール33を後述するチャックテーブルの保持面に垂直な方向に移動せしめる垂直移動手段37を具備している。垂直移動手段37は、上記静止支持板21に一対の案内レール22、22と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド371と、該雄ねじロッド371を回転駆動するためのパルスモータ372と、上記移動基台36に装着され雄ねじロッド371と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ372によって雄ねじロッド371を正転および逆転駆動することにより、研削ユニット3を上下方向(後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向)に移動せしめる。
【0019】
また、図示の実施形態における研削ユニット3は、ユニットハウジング31を後述するチャックテーブルの保持面に対して平行に移動せしめる水平移動手段38を具備している。水平移動手段38は、上記取り付け部材35に設けられた一対の案内レール351、351と平行に水平方向に配設されユニットハウジング31に形成された雌ネジ穴312と螺合する雄ねじロッド381と、該雄ねじロッド381を回転駆動するためのパルスモータ382とからなっており、パルスモータ382によって雄ねじロッド381を正転および逆転駆動することにより、研削ユニット3を水平方向(後述するチャックテーブルの保持面に対して平行な方向)に移動せしめる。
【0020】
図示の実施形態における研削装置は、上記静止支持板21の前側において装置ハウジング20の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル4を具備している。このターンテーブル4は、比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印4aで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル4には、図示の実施形態の場合それぞれ180度の位相角をもって2個のチャックテーブル5が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル5は、円盤状の基台51とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック52とからなっており、吸着保持チャック52上(保持面)に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル5は、図3に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印5aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル4に配設された2個のチャックテーブル5は、ターンテーブル4が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出域A、研削加工域Bおよび被加工物搬入・搬出域Aに順次移動せしめられる。
【0021】
上述した研削装置2を用いて補強部形成工程を実施するには、被加工物搬入・搬出域Aに位置付けられたチャックテーブル5の上面(保持面)に図示しない搬送手段によって上記半導体ウエーハ10の保護部材11を載置し、半導体ウエーハ10をチャックテーブ5上に吸引保持する。次に、ターンテーブル4を図示しない回転駆動機構によって矢印4aで示す方向に180度回動せしめて、半導体ウエーハ10を載置したチャックテーブル5を研削加工域Bに位置付ける。ここで、チャックテーブル5に保持された半導体ウエーハ10と研削ホイール33を構成する環状の研削砥石332の関係について、図5を参照して説明する。チャックテーブル5の回転中心P1と環状の研削砥石332の回転中心P2は偏芯しており、環状の研削砥石332の外径は、半導体ウエーハ10のデバイス領域104と余剰領域105との境界線106の直径より小さく境界線106の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石332がチャックテーブル5の回転中心P1(半導体ウエーハ10の中心)を通過するようになっている。
【0022】
次に、図3および図5に示すようにチャックテーブル5を矢印5aで示す方向に300rpmで回転しつつ、研削砥石332を矢印32aで示す方向に6000rpmで回転せしめるとともに、垂直移動手段37を作動して研削ホイール33即ち研削砥石332を半導体ウエーハ10の裏面に接触させる。そして、研削ホイール33即ち研削砥石332を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。この結果、半導体ウエーハ10の裏面には、図6に示すようにデバイス領域104に対応する領域が研削除去されて所定厚さ(例えば30μm)の円形状の凹部104bに形成されるとともに、余剰領域105に対応する領域が残存されて環状の補強部105bに形成される。このように補強部形成工程が実施され裏面に環状の補強部105bが形成された半導体ウエーハ10は、環状の補強部105bの内周上縁が直角となるため、亀裂が発生しやすく破損しやすいという問題がある。この問題を解消するために、本発明においては環状の補強部105bの内周上端縁に面取り加工を施し曲面を形成する面取り加工工程を実施する。
【0023】
面取り加工工程は、上記研削装置2の垂直移動手段37を作動して、図7の(a)に示すように研削砥石332の外周縁を環状の補強部105bの内周上縁より僅かに外周側に位置付ける。次に、チャックテーブル5を矢印5aで示す方向に300rpmで回転しつつ、環状の研削砥石332を矢印32aで示す方向に6000rpmで回転せしめる。そして、垂直移動手段37を作動して研削ユニット3即ち環状の研削砥石332を矢印Z1で示す方向に下降しつつ、水平移動手段38を作動して研削ホイール33即ち環状の研削砥石332を矢印Y1で示す方向に移動せしめる。この結果、環状の補強部105bの内周上縁には、図7の(b)に示すように面取り加工が施され曲面107が形成される。この面取り加工された曲面107のは、曲率半径が20μm以上であることが望ましい。このように、環状の補強部105bの内周上縁には曲率半径が20μm以上の曲面107が形成されるので、環状の補強部105bの内周上縁に応力集中することがない。
【0024】
なお、上述した補強部形成工程を実施した環状の研削砥石332を形成する複数の砥石セグメント333は外周面と研削面である下面との接続部が曲率半径が20μm以上の曲面に形成されているので、環状の補強部105bの内周下端部、即ち補強部105bの内周と円形状の凹部104bの底面との接続部は曲率半径が20μm以上の凹曲面108に形成される(凹曲面加工工程)。従って、上述した補強部形成工程を実施する際に凹曲面加工工程を実施することができる。このように、環状の補強部105bの内周下端部には曲率半径が20μm以上の曲面108が形成されるので、環状の補強部105bの内周下端部に応力集中することがない。
【0025】
次に、本発明による加工方法の他の実施形態について、図8を参照して説明する。
上述した補強部形成工程を実施する際に、図8(a)に示すように環状の研削砥石332の外周縁を半導体ウエーハ10のデバイス領域104と余剰領域105の境界線106より僅かに外周側に位置付ける。次に、チャックテーブル5を矢印5aで示す方向に300rpmで回転しつつ環状の研削砥石332を矢印32aで示す方向に6000rpmで回転するとともに、垂直移動手段37を作動して研削ホイール33即ち環状の研削砥石332を矢印Z1で示す方向に下降しつつ水平移動手段38を作動して研削ホイール33即ち環状の研削砥石332を矢印Y1で示す方向に移動せしめ曲面107を形成する。そして、環状の研削砥石332の外周縁が境界線106に達したら、水平移動手段38の作動を停止して垂直移動手段37の作動により所定量研削送りする。この結果、図8の(b)に示すように半導体ウエーハ10の裏面にはデバイス領域104に対応する領域が研削除去されて所定厚さ(例えば30μm)の円形状の凹部104bに形成されるとともに、余剰領域105に対応する領域が残存されて環状の補強部105bに形成される。そして、環状の補強部105bの内周上縁には面取り加工された曲面107が形成されるとともに、環状の補強部105bの内周下端部には凹曲面108が形成される。このように、この実施形態においては、補強部形成工程を実施する際に、面取り加工工程と凹曲面加工工程も実施される。
なお、環状の研削砥石332を形成する複数の砥石セグメント333の外周面と研削面である下面との接続部に曲面が形成されていない場合には、上述した補強部形成工程を実施した後、水平移動手段38の作動を停止して垂直移動手段37の作動により所定量研削送り、デバイス領域104の厚さが例えば60mに達するまで研削したら、水平移動手段38を作動して研削ホイール33即ち環状の研削砥石332を矢印Y1で示す方向に移動することにより、環状の補強部105bの内周下端部に凹曲面108を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明によるウエーハの加工方法によって加工される半導体ウエーハの斜視図
【図2】図1に示す半導体ウエーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図。
【図3】本発明によるウエーハの加工方法を実施するための研削装置の斜視図。
【図4】図3に示す研削装置に装備される研削ホイールの正面図。
【図5】本発明によるウエーハの加工方法における補強部形成工程の説明図。
【図6】図5に示す補強部形成工程が実施された半導体ウエーハの断面図。
【図7】本発明によるウエーハの加工方法における凹曲面加工工程の説明図。
【図8】本発明によるウエーハの加工方法における補強部形成工程の他の実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
【0027】
2:研削装置
20:装置ハウジング
3:研削ユニット
31:ユニットハウジング
32:ホイールマウント
33:研削ホイール
332:環状の研削砥石
333:砥石セグメント
34:電動モータ
36:移動基台
37:垂直移動手段
38:水平移動手段
4:ターンテーブル
5:チャックテーブル
10:半導体ウエーハ
101:ストリート
102:デバイス
104:デバイス領域
105:余剰領域
104b:円形状の凹部
105b:環状の補強部




 

 


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