JP2015196226A

JP2015196226A - 研削方法

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Publication number: JP2015196226A
Application number: JP2014076069A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　真也; Shinya Watanabe; 真也渡辺
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: JP6335592B2

Abstract

【課題】エッジチッピングの発生を抑えることができるウェーハの研削方法を提供する。
【解決手段】ウェーハに研削砥石が接触し始める研削開始からウェーハを所定量研削する粗研削ステップと、粗研削ステップの後に、粗研削ステップより遅い研削送り速度でウェーハが仕上げ厚みになるまで研削する仕上げ研削ステップと、を少なくとも備え、仕上げ研削ステップでは、粗研削ステップより研削水の供給量を少なくすることで、ウェーハのエッジに研削水が衝突してエッジチッピングが発生するのを防ぐ構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハを研削する研削方法に関する。

近年、小型軽量なデバイスを実現するために、シリコン、サファイア等の材料でなるウェーハを研削して薄く加工することが求められている。この研削には、例えば、ウェーハを吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルの上方に配置され、下面に砥石（研削砥石）が固定された研削ホイールとを備える研削装置が使用される。

上述した研削装置において、研削ホイールは昇降可能に構成されており、また、チャックテーブルと研削ホイールとは相互に回転する。例えば、ウェーハの下面側をチャックテーブルに吸引保持させた状態で、研削ホイールを下降させて研削砥石をウェーハの上面に押し付け、チャックテーブルと研削ホイールとを相互に回転させることでウェーハを研削できる。

このような研削装置を用いてウェーハを薄く（例えば、１００μｍ以下に）加工する場合等には、研削ホイールの下降速度（研削送り速度）を研削中に変更するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。ウェーハが薄くなるにつれて研削送り速度が低下するように研削条件を設定すれば、ウェーハへのダメージを抑えながら研削を遂行できる。

特開２００４−３２２２４７号公報

ところで、上述した研削方法では、ウェーハ及び研削ホイールの冷却や、研削屑の排出等を目的として、研削水（例えば、純水）を一定の流量で供給しながらウェーハを研削している。しかしながら、この研削方法では、研削水の衝撃によってウェーハのエッジが欠けるエッジチッピングの発生が問題となっていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エッジチッピングの発生を抑えることができるウェーハの研削方法を提供することである。

本発明によれば、ウェーハを保持するチャックテーブルと、研削砥石を有する研削ホイールを先端に装着し該チャックテーブルに保持されたウェーハを研削する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに接近および離間させる研削送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウェーハ上面に研削水を流量調整しつつ供給する研削水供給手段と、を備えた研削装置を用いてウェーハを研削する研削方法であって、ウェーハに該研削砥石が接触し始める研削開始からウェーハを所定量研削する粗研削ステップと、該粗研削ステップの後に、該粗研削ステップより遅い研削送り速度でウェーハが仕上げ厚みになるまで研削する仕上げ研削ステップと、を少なくとも備え、該仕上げ研削ステップでは、該粗研削ステップより研削水の供給量を少なくすることで、ウェーハのエッジに該研削水が衝突してエッジチッピングが発生するのを防ぐことを特徴とする研削方法が提供される。

本発明において、前記研削水供給手段は、前記研削砥石が下面に環状に配設された環状基台に設けられ、該環状基台の内周面から該研削砥石に向けて前記研削水を供給するホイールノズルと、該研削砥石より内側の領域に延在し、ウェーハと該研削砥石とが接触する位置に向けて該研削水を供給する内部ノズルと、を備え、該ホイールノズルと該内部ノズルとを選択的に用いて該粗研削ステップ及び該仕上げ研削ステップを実施することが好ましい。

本発明に係る研削方法では、厚みのあるウェーハを研削する粗研削ステップより、薄くなったウェーハを研削する仕上げ研削ステップにおいて研削水の供給量（流量）を少なくするので、薄くなったウェーハに加わる研削水の衝撃を小さくして、エッジチッピングの発生を抑えることができる。

本実施の形態に係る研削方法で使用する研削装置の構成例を示す図である。研削装置の断面等を模式的に示す図である。研削ステップの条件等を模式的に示すグラフである。

添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。本実施の形態に係る研削方法は、少なくとも、粗研削ステップ及び仕上げ研削ステップを含む。粗研削ステップでは、ウェーハの上面に研削砥石を接触させて、仕上げ厚みより厚い任意の厚みまでウェーハを研削する。

仕上げ研削ステップでは、粗研削ステップと同じ研削砥石をウェーハの上面に接触させて、粗研削ステップより遅い（低い）研削送り速度で仕上げ厚みまでウェーハを研削する。この仕上げ研削ステップでは、ウェーハに供給する研削水の流量（供給量）を、粗研削ステップより少なく（小さく）設定しておく。以下、本実施の形態に係る研削方法について詳述する。

まず、本実施の形態に係る研削方法で使用する研削装置の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削方法で使用する研削装置の構成例を模式的に示す図であり、図２は、研削装置の断面等を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る研削装置２は、各種の構成が搭載される直方体状の基台４を備えている。基台４の後部には、上方に伸びる支持柱６が立設されている。

基台４の上面前側には、Ｘ軸方向（前後方向）に伸びる長方形状の開口４ａが形成されている。この開口４ａ内には、Ｘ軸移動テーブル８、Ｘ軸移動テーブル８をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防水カバー１０が配置されている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル８がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル８の下面側には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル８はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動テーブル８上には、円盤状のウェーハ１１（図２）を吸引保持するチャックテーブル１２が設けられている。

チャックテーブル１２は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に伸びる回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１２は、上述のＸ軸移動機構により、ウェーハ１１が搬入搬出される前方の搬入搬出位置と、ウェーハ１１が研削される後方の研削位置との間を移動する。

チャックテーブル１２の上面中央は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面１２ａとなっている。この保持面１２ａは、図２に示すように、チャックテーブル１２の内部に形成された流路１２ｂ等を通じて吸引源１４と接続されている。ウェーハ１１は、保持面１２ａに作用する吸引源１４の負圧でチャックテーブル１２に吸引保持される。

支持柱６の前面には、Ｚ軸移動機構（研削送り手段）１６が設けられている。Ｚ軸移動機構１６は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール１８を備えており、このＺ軸ガイドレール１８には、Ｚ軸移動テーブル２０がスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル２０の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール１８と平行なＺ軸ボールネジ２２が螺合されている。

Ｚ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｚ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｚ軸パルスモータ２４でＺ軸ボールネジ２２を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル２０はＺ軸ガイドレール１８に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動テーブル２０の前面（表面）には、所定の支持構造２６が固定されている。この支持構造２６には、ウェーハ１１を研削する研削機構（研削手段）２８が支持されている。研削機構２８は、支持構造２６に固定されたスピンドルハウジング３０を備えている。スピンドルハウジング３０には、Ｚ軸方向に伸びる回転軸の周りに回転するスピンドル３２が支持されている。

スピンドル３２の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント３４が固定されており、ホイールマウント３４の下面には、ホイールマウント３４と略同径の研削ホイール３６が装着されている。図２に示すように、研削ホイール３６は、ステンレス等の金属材料で形成された円環状のホイール基台（環状基台）３８を含む。ホイール基台３８の下面には、全周にわたって複数の研削砥石４０が固定されている。

スピンドル３２の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール３６は、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。また、上述したＺ軸移動機構１６で研削機構２８を下降させれば、研削ホイール３６をチャックテーブル１２に近づけることができる。

そのため、例えば、回転させた研削ホイール３６を任意の研削送り速度で下降させて、チャックテーブル１２に吸引保持されたウェーハ１１の上面１１ａに研削砥石４０を接触させることで、ウェーハ１１を研削できる。なお、ウェーハ１１の研削後には、Ｚ軸移動機構１６で研削機構２８を上昇させて、研削ホイール３６をチャックテーブル１２（ウェーハ１１）から離れる方向に移動させる。

図２に示すように、ホイール基台３８の内部には、研削砥石４０に研削水を供給するホイールノズル（研削水供給手段）３８ａが設けられている。ホイール基台３８の内周面３８ｂには、ホイールノズル３８ａの下流端となる研削水供給口が形成されている。ホイールノズル３８ａの上流側は、ホイールマウント３４に形成された流路３４ａ、スピンドル３２に形成された流路３２ａ、研削水供給管４２、流量調整バルブ４４等を介して、研削水供給源４６に接続されている。

流量調整バルブ４４を開くと、研削水供給源４６からホイールノズル３８ａに研削水が供給される。ホイールノズル３８ａに供給された研削水は、内周面３８ｂの研削水供給口から流れ出る。そのため、研削ホイール３６を回転させると、研削水供給口から流れ出た研削水は、ホイール基台３８の内周面３８ｂを伝って研削砥石４０に供給される。

また、研削ホイール３６の下方には、ウェーハ１１と研削砥石４０とが接触する接触位置に研削水を供給する内部ノズル（研削水供給手段）４８が設けられている。この内部ノズル４８は、研削砥石４０より内側の領域において水平方向に延在しており、ウェーハ１１の上面１１ａに研削砥石４０を接触させた状態で研削砥石４０と干渉しない形状に構成されている。

内部ノズル４８の先端（下流端）には、研削水供給口が形成されている。この研削水供給口は、ウェーハ１１の上面１１ａと研削砥石４０との接触位置に向けて形成されている。内部ノズル４８の基端側（上流側）は、研削水供給管５０、流量調整バルブ５２等を介して、研削水供給源４６に接続されている。

流量調整バルブ５２を開くと、研削水供給源４６から内部ノズル４８に研削水が供給される。内部ノズル４８に供給された研削水は、先端の研削水供給口から流れ出る。上述のように、研削水供給口は、ウェーハ１１と研削砥石４０との接触位置に向けて形成されているので、研削水供給口から流れ出た研削水は、ウェーハ１１と研削砥石４０との接触位置に供給される。

次に、上述した研削装置２を用いる本実施の形態の研削方法について説明する。本実施の形態の研削方法では、まず、ウェーハ１１をチャックテーブル１２に吸引保持させる保持ステップを実施する。この保持ステップでは、ウェーハ１１の下面１１ｂ側をチャックテーブル１２の保持面１２ａに接触させて、吸引源１４の負圧を作用させる。これにより、ウェーハ１１は、チャックテーブル１２に吸引保持される。

保持ステップを実施した後には、ウェーハ１１を研削する研削ステップを実施する。図３は、研削ステップの条件等を模式的に示すグラフである。図３では、時間（ｔ）を横軸に、研削水の流量（Ｆ：実線）、研削砥石４０の高さ（Ｈ：一点鎖線）、及びウェーハ１１の厚み（Ｔ：二点鎖線）を、それぞれ縦軸にとっている。

図３に示すように、本実施の形態の研削ステップは、研削送り速度（すなわち、研削砥石４０の高さの変化量）の異なる６つのステップ（０〜ｔ_１，ｔ_１〜ｔ_３，ｔ_３〜ｔ_４，ｔ_４〜ｔ_５，ｔ_５〜ｔ_６，ｔ_６〜ｔ_７）で構成されている。まず、上方の初期位置に位置付けられた研削ホイール３６を回転させ、第１の研削送り速度で下降させる第１のステップ（０〜ｔ_１）を実施する。

第１のステップの期間中は、所定の流量でウェーハ１１の上面１１ａに研削水を供給し続ける。本実施の形態では、例えば、ホイールノズル３８ａ及び内部ノズル４８の双方から、それぞれ４Ｌ／ｍｉｎ（計８Ｌ／ｍｉｎ）の流量で研削水を供給する。第１のステップは、研削砥石４０がウェーハ１１から所定の高さに位置付けられると終了する（ｔ_１）。

第１のステップの後には、引き続いて第２のステップ（粗研削ステップ、ｔ_１〜ｔ_３）を実施する。第２のステップでは、第１の研削送り速度より遅い第２の研削送り速度（粗研削送り速度）で研削ホイール３６を下降させる。ウェーハ１１の上面１１ａに研削砥石４０が接触すると（ｔ_２）、ウェーハ１１の研削が開始される。

第２のステップの期間中は、第１のステップと同じ流量でウェーハ１１の上面１１ａに研削水を供給し続ける。すなわち、本実施の形態では、ホイールノズル３８ａ及び内部ノズル４８の双方から、それぞれ４Ｌ／ｍｉｎ（計８Ｌ／ｍｉｎ）の流量で研削水を供給する。第２のステップは、あらかじめ設定しておいたウェーハ１１の厚みに相当する高さに研削砥石４０が位置付けられると終了する（ｔ_３）。

第２のステップの後には、引き続いて第３のステップ（ｔ_３〜ｔ_４）を実施する。第３のステップでは、第２の研削送り速度よりさらに遅い第３の研削送り速度で研削ホイール３６を下降させる。また、この第３のステップでは、第２のステップより少ない流量でウェーハ１１の上面１１ａに研削水を供給する。

本実施の形態では、例えば、ホイールノズル３８ａから１Ｌ／ｍｉｎ、内部ノズル４８から４Ｌ／ｍｉｎ（計５Ｌ／ｍｉｎ）の流量で研削水を供給する。第３のステップは、あらかじめ設定しておいたウェーハ１１の厚みに相当する高さに研削砥石４０が位置付けられると終了する（ｔ_４）。

第３のステップの後には、引き続いて第４のステップ（仕上げ研削ステップ、ｔ_４〜ｔ_５）を実施する。第４のステップでは、第３の研削送り速度よりさらに遅い第４の研削送り速度（仕上げ研削送り速度）で研削ホイール３６を下降させる。また、この第４のステップでは、第３のステップよりさらに少ない流量でウェーハ１１の上面１１ａに研削水を供給する。

本実施の形態では、例えば、内部ノズル４８から４Ｌ／ｍｉｎの流量で研削水を供給する。すなわち、内部ノズル４８のみで研削水を供給し、ホイールノズル３８ａから研削水を供給しない。このように、第４のステップにおいて研削水の流量を少なくすれば、薄くなったウェーハ１１に加わる研削水の衝撃が小さくなり、エッジチッピングの発生を抑えることができる。

ところで、研削ホイール３６は回転しているので、ホイールノズル３８から供給される研削水の一部は、ウェーハ１１の外方からエッジ付近に衝突する。そのため、薄くなったウェーハ１１に対してホイールノズル３８で研削水を供給すると、エッジ付近に外力が作用してウェーハがバタつき易くなる。このバタつきは、エッジチッピングの要因となってしまう。

そこで、ウェーハ１１が薄くなった第４のステップでは、ホイールノズル３８ａによる研削水の供給を停止する。これにより、ウェーハ１１のエッジに対して外力が作用し難くなるので、エッジチッピングの発生をより適切に抑えることができる。この第４のステップは、あらかじめ設定しておいたウェーハ１１の仕上げ厚みに相当する高さに研削砥石４０が位置付けられると終了する（ｔ_５）。

第４のステップの後には、引き続いて第５のステップ（ｔ_５〜ｔ_６）を実施する。第５のステップでは、第５の研削送り速度で研削ホイール３６を上昇させる。この第５のステップは、研削砥石４０がウェーハ１１の上面１１ａから所定の高さに位置付けられると終了する（ｔ_６）。

第５のステップの後には、引き続いて第６のステップ（ｔ_６〜ｔ_７）を実施する。第６のステップでは、第５の研削送り速度より速い（高い）第６の研削送り速度で研削ホイール３６を上昇させる。この第６のステップは、研削ホイール３６が上方の初期位置に位置付けられると終了する（ｔ_７）。

以上のように、本実施の形態に係る研削方法では、厚みのあるウェーハ１１を研削する第２のステップ（粗研削ステップ）より、薄くなったウェーハ１１を研削する第４のステップ（仕上げ研削ステップ）において研削水の供給量（流量）を少なくするので、薄くなったウェーハ１１に加わる研削水の衝撃を小さくして、エッジチッピングの発生を抑えることができる。

また、本実施の形態に係る研削方法では、ホイールノズル３８ａと内部ノズル４８とを選択的に用いて第２のステップ及び第４のステップを実施している。具体的には、第２のステップにおいて、ホイールノズル３８ａと内部ノズル４８との双方を使用し、第４のステップにおいて、内部ノズル４８のみを使用している。これにより、エッジチッピングの発生をより適切に抑えることができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されない。例えば、上記実施の形態では、研削送り速度の異なる第２のステップ、第３のステップ、及び第４のステップでウェーハ１１を研削しているが、本発明の研削方法は、少なくとも、粗研削ステップ及び仕上げ研削ステップに相当する２つのステップを含めばよい。

また、粗研削ステップ及び仕上げ研削ステップは、必ずしも、全工程に含まれるウェーハ１１を研削するステップ中の最初及び最後のステップでなくて良い。粗研削ステップ及び仕上げ研削ステップは、少なくとも、同じ研削砥石４０を用いる連続したステップにおいて、ウェーハ１１を研削する最初及び最後のステップであれば良い。

例えば、粗さの異なる２種類の研削砥石４０を用いる場合、第１の粗さの研削砥石４０を用いる一連のステップを実施した後に、第２の粗さの研削砥石４０を用いる一連のステップを実施することがある。この場合、例えば、第１の粗さの研削砥石４０を用いてウェーハ１１を研削する最初のステップを粗研削ステップとし、第１の粗さの研削砥石４０を用いてウェーハ１１を研削する最後のステップを仕上げ研削ステップとすることができる。

また、同様に、第２の粗さの研削砥石４０を用いてウェーハ１１を研削する最初のステップを粗研削ステップとし、第２の粗さの研削砥石４０を用いてウェーハ１１を研削する最後のステップを仕上げ研削ステップとしても良い。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２研削装置
４基台
４ａ開口
６支持柱
８Ｘ軸移動テーブル
１０防水カバー
１２チャックテーブル
１２ａ保持面
１２ｂ流路
１４吸引源
１６Ｚ軸移動機構（研削送り手段）
１８Ｚ軸ガイドレール
２０Ｚ軸移動テーブル
２２Ｚ軸ボールネジ
２４Ｚ軸パルスモータ
２６支持構造
２８研削機構（研削手段）
３０スピンドルハウジング
３２スピンドル
３２ａ流路
３４ホイールマウント
３４ａ流路
３６研削ホイール
３８ホイール基台
３８ａホイールノズル（研削水供給手段）
３８ｂ内周面
４０研削砥石
４２研削水供給管
４４流量調整バルブ
４６研削水供給源
４８内部ノズル（研削水供給手段）
５０研削水供給管
５２流量調整バルブ
１１ウェーハ
１１ａ上面
１１ｂ下面

Claims

ウェーハを保持するチャックテーブルと、研削砥石を有する研削ホイールを先端に装着し該チャックテーブルに保持されたウェーハを研削する研削手段と、該研削手段を該チャックテーブルに接近および離間させる研削送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウェーハ上面に研削水を流量調整しつつ供給する研削水供給手段と、を備えた研削装置を用いてウェーハを研削する研削方法であって、
ウェーハに該研削砥石が接触し始める研削開始からウェーハを所定量研削する粗研削ステップと、
該粗研削ステップの後に、該粗研削ステップより遅い研削送り速度でウェーハが仕上げ厚みになるまで研削する仕上げ研削ステップと、を少なくとも備え、
該仕上げ研削ステップでは、該粗研削ステップより研削水の供給量を少なくすることで、ウェーハのエッジに該研削水が衝突してエッジチッピングが発生するのを防ぐことを特徴とする研削方法。
前記研削水供給手段は、
前記研削砥石が下面に環状に配設された環状基台に設けられ、該環状基台の内周面から該研削砥石に向けて前記研削水を供給するホイールノズルと、
該研削砥石より内側の領域に延在し、ウェーハと該研削砥石とが接触する位置に向けて該研削水を供給する内部ノズルと、を備え、
該ホイールノズルと該内部ノズルとを選択的に用いて該粗研削ステップ及び該仕上げ研削ステップを実施することを特徴とする請求項１記載の研削方法。