JP2009094326A - ウェーハの研削方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェーハの裏面を研削しても、デバイスの抗折強度を低下させることなく、ゲッタリング効果を生じさせる。
【解決手段】表面に複数のデバイスが形成されたウェーハの裏面を研削してゲッタリング効果により重金属の遊動を抑制すると共に抗折強度を１０００ＭＰａ以上に維持する方法において、研削ホイールとして、基台の自由端部に粒径１μｍ以下のダイヤモンド砥粒がビトリファイドボンドで固定された研削砥石が固着されて構成されるものを使用し、ウェーハの表面に保護部材を貼着して保護部材を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ながら研削ホイールを回転させ、研削砥石によってウェーハの裏面を研削して裏面の面粗さの平均値を０．００３μｍ以下とし、ウェーハの裏面に残存する歪み層の厚さを０．０５μｍとする。
【選択図】図６

Description

本発明は、ウェーハの裏面を研削して抗折強度を向上させる方法に関するものである。
ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが複数形成されたウェーハは、裏面が研削されて所定の厚さに形成された後に、個々のデバイスに分割されて各種電子機器に利用されている。近年は、電子機器の小型化、軽量化等の要望に応えるために、デバイスに分割される前のウェーハについてもより薄型化を図ることが求められている。
ところが、ウェーハの裏面が研磨され、例えばウェーハの厚さが１００μｍ以下というように薄く形成されると、ウェーハに含有された銅等の重金属の動きを抑制するゲッタリング効果が低下し、ウェーハから切り出されるデバイスの品質を低下させるという問題がある。
そこで、ウェーハの裏面を研削して歪み層を形成することによりゲッタリング効果を生じさせ、かかるゲッタリング効果により重金属の動きを抑制する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−４１２５８号公報
しかし、ウェーハの裏面に歪み層を形成すると、ウェーハから切り出されるデバイスの抗折強度が低下して品質及び寿命が低下するという問題がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハの裏面を研削した場合において、ウェーハ及びデバイスの抗折強度を低下させることなく、ゲッタリング効果を生じさせることである。
本発明は、ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハを研削する回転可能な研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置を用い、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハの裏面を研削してゲッタリング効果により重金属の遊動を抑制すると共に抗折強度を略１０００ＭＰａ以上に維持するウェーハの研削方法に関するもので、研削ホイールは、基台の自由端部に粒径１μｍ以下のダイヤモンド砥粒がビトリファイドボンドで固定された研削砥石が固着されて構成され、ウェーハの表面に保護部材を貼着し保護部材を該チャックテーブルに対面させて保持し、チャックテーブルを回転させながら研削ホイールを回転させ、研削砥石によってウェーハの裏面を研削して裏面の面粗さの平均値を０．００３μｍ以下とし、ウェーハの裏面に残存する歪み層の厚さを０．０５μｍとする。
チャックテーブルの回転速度は１００〜４００ｒｐｍであり、研削ホイールの回転速度は１０００〜６０００ｒｐｍであり、研削手段の研削送り速度は０．０５〜０．５μｍ／秒であり、研削水の使用量は２〜１０リットル／分であることが望ましい。
本発明では、粒径が１μｍ以下のダイヤモンド砥粒がビトリファイドボンドで固定された研削砥石を用い、ウェーハの裏面の面粗さの平均値が０．００３μｍ、裏面に残存する歪み層の厚さが０．０５μｍとなるようにウェーハの裏面を研削することにより、デバイスの抗折強度が１０００ＭＰａ以上となると共にゲッタリング効果を生じさせることができる。
図１に示す研削装置１は、ウェーハを研削して所望の厚さに仕上げることができる装置であり、ウェーハを保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持されたウェーハを研削する研削手段３とを備えている。
チャックテーブル２は、水平方向に移動可能であると共に回転可能であり、図示しないモータによって駆動されて所定の回転速度で回転することができる。
研削手段３は、垂直方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、スピンドル３０に連結されスピンドル３０を回転駆動するモータ３２と、スピンドル３０の下端に形成されたホイールマウント３３と、ホイールマウント３３に固定される研削ホイール３４と、研削水が流入する流入口３５とから構成され、研削ホイール３４は、モータ３２によって駆動されて所定の回転速度で回転することができる。
研削手段３は、研削送り手段４によって垂直方向に研削送りされる。研削送り手段４は、垂直方向に配設されたボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０を回動させるパルスモータ４２と、図示しないナットがボールネジ４０に螺合すると共に側部がガイドレール４１に摺接し切削手段３を保持する昇降部４３とから構成され、パルスモータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動し昇降部４３がガイドレール４１にガイドされて昇降するのに伴い研削手段３も所定の送り速度で昇降する構成となっている。
図２に示すように、研削ホイール３４はリング状の基台３４０と、基台３４０の自由端部に円弧状に固着された複数の研削砥石３４１とから構成される。研削砥石３４１は、例えばダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固定して構成される。
図３に示すように、基台３４０にはスピンドル３０の内部に形成された流路３００に連通して垂直方向に水を流す流路３４２が形成されており、ウェーハの研削時には、図１に示した流入口３５から流入した研削水が流路３００及び流路３４２を通じてウェーハと研削砥石３４１との接触部位に対して供給される。研削時における各種条件は、図１に示す操作部５から入力することができる。
図４に示すように、ウェーハＷの表面Ｗ１には分割予定ラインＳに区画されて複数のデバイスＤが形成されている。裏面Ｗ２の研削にあたり、表面Ｗ１にはデバイスＤを保護するための保護部材６が貼着され、図５に示すように、表裏を反転して裏面Ｗ２が上を向いた状態とする。
そして、図６に示すように、チャックテーブル２において保護部材６側を保持して裏面Ｗ２を露出させた状態で研削手段３の下方に移動させ、研削ホイール３４を回転させると共に研削送り手段４によって研削手段３を下降させていき、回転する研削砥石３４１を裏面Ｗ２に接触させ、ウェーハＷが所定の厚さになるまで裏面Ｗ２を研削する。そうすると、図７に示すように、裏面Ｗ２には歪み層１０が形成される。
図２、３、６に示した研削砥石３４１として、粒径が１μｍ以下のダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めた砥石（以下「砥石Ａ」という。）と、平均粒径が２μｍのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めた砥石（以下「砥石Ｂ」という。）とを用意した。そして、砥石Ａを用いて複数のシリコンウェーハの裏面を研削すると共に、砥石Ｂを用いて複数のシリコンウェーハの裏面を研削した。
砥石Ａによる研削時の条件と砥石Ｂによる研削時の条件とは、砥粒の粒径以外については同様とし、各条件は、下記に示す範囲で変化させた。
チャックテーブル２の回転速度：１００〜４００［ｒｐｍ］
研削ホイール３４の回転速度：１０００〜６０００［ｒｐｍ］
研削手段３の研削送り速度：０．０５〜０．５［μｍ／秒］
研削手段３における研削水使用量：２〜１０［リットル／分］
研削後は、すべてのウェーハについて、裏面（研削面）の面粗さを測定した。面粗さとしては、ＪＩＳＢ０６０１（ＩＳＯ４２８７）で規定される算術平均粗さ（Ｒａ）及び最大高さ（Ｒｙ）を用いた。
砥石Ａによる研削では、研削後のウェーハの裏面の算術平均粗さ（Ｒａ）の最大値が０．００３［μｍ］であり、最大高さ（Ｒｙ）の最大値が０．０１２［μｍ］であった。また、裏面に残存する歪み層の厚さの平均値は０．０５［μｍ］であった。
一方、砥石Ｂによる研削では、研削後のウェーハの裏面の算術平均粗さ（Ｒａ）の最大値が０．００６μｍであり、最大高さ（Ｒｙ）の最大値が０．０４４μｍであった。また、裏面に残存する歪み層の厚さの平均値は０．０８［μｍ］であった。
次に、砥石Ａ及び砥石Ｂによって裏面が研削されたすべてのウェーハを同一のダイシング装置によって個々のデバイスに分割し、その中からデバイスをランダムに取り出して抗折強度を求めた。抗折強度としては、球抗折試験による抗折強度を用いた。
砥石Ａによって研削されたウェーハから切り出されたデバイスの抗折強度の最大値は２３６４［ＭＰａ］、最小値は９９８［ＭＰａ］であり、平均値は１６３８［ＭＰａ］であった。一方、砥石Ｂによって研削されたウェーハから切り出されたデバイスの抗折強度の最大値は９５３［ＭＰａ］、最小値は４７６［ＭＰａ］であり、平均値は６５０［ＭＰａ］であった。
上記結果が示すように、砥石Ａを用いた場合は、砥石Ｂを用いた場合と比較して、面粗さ及び抗折強度が改善されることが確認された。また、歪み層の厚さの平均値が０．０５［μｍ］であることで、ゲッタリング効果によりウェーハ内部の重金属の動きを抑制することができる。更に、厚さの平均値が０．０５［μｍ］である歪み層を形成しつつ、デバイスの抗折強度も略１０００［ＭＰａ］以上に維持することができた。デバイスの抗折強度を略１０００［ＭＰａ］以上とすることにより、そのデバイスが利用される電子機器の品質の安定性を保つことができる。
研削装置の一例を示す斜視図である。 研削ホイールの一例を示す斜視図である。 研削ホイールの一例を示す断面図である。 ウェーハ及び保護部材を示す斜視図である。 ウェーハの表面に保護部材を貼着した状態を示す斜視図である。 ウェーハの裏面を研削する状態を示す斜視図である。 ウェーハの裏面の歪み層を示す説明図である。
符号の説明
１：研削装置
２：チャックテーブル
３：研削手段
３０：スピンドル ３１：ハウジング ３２：モータ ３３：ホイールマウント
３４：研削ホイール ３４０：基台 ３４１：研削砥石 ３４２：流路
３５：流入口
４：研削送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：パルスモータ ４３：昇降部
５：操作部
Ｗ：ウェーハ
Ｗ１：表面 Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ｗ２：裏面
１０：歪み層

Claims (2)

  1. ウェーハ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ウェーハを研削する回転可能な研削ホイールを有する研削手段とを備えた研削装置を用い、表面に複数のデバイスが形成されたウェーハの裏面を研削してゲッタリング効果により重金属の遊動を抑制すると共に抗折強度を略１０００ＭＰａ以上に維持するウェーハの研削方法であって、
    該研削ホイールは、基台の自由端部に粒径１μｍ以下のダイヤモンド砥粒がビトリファイドボンドで固定された研削砥石が固着されて構成され、
    ウェーハの表面に保護部材を貼着し該保護部材を該チャックテーブルに対面させて保持し、
    該チャックテーブルを回転させながら該研削ホイールを回転させ、該研削砥石によって該ウェーハの裏面を研削して該裏面の面粗さの平均値を０．００３μｍ以下とし、
    該ウェーハの裏面に残存する歪み層の厚さを０．０５μｍとする
    ウェーハの研削方法。
  2. 前記チャックテーブルの回転速度は１００〜４００ｒｐｍであり、前記研削ホイールの回転速度は１０００〜６０００ｒｐｍであり、前記研削手段の研削送り速度は０．０５〜０．５μｍ／秒であり、研削水の使用量は２〜１０リットル／分である請求項１に記載のウェーハの研削方法。
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