JP7084845B2 - ウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの製造方法に関する。

半導体ウェーハの加工には、例えば、特許文献１に挙げられるような、１枚の大径ウェーハをその径よりも小さな径を持つコアドリルでくり抜くことによって、１枚のあるいは複数の小径ウェーハを製造する加工が存在する。そして、くり抜かれた小径ウェーハの外周部分を面取り加工することにより、強度を確保することができる。

特開２０１７－００３２６５号広報

上記のような従来の加工は、大径ウェーハをくり抜いて小径ウェーハを製造するくり抜き加工を行った後に、くり抜かれた小径ウェーハの面取り加工を行うという二段階のステップからなるため、生産性が低いという問題を抱える。
本発明は、大径ウェーハから小径ウェーハをくり抜いて外周部分を面取り加工する場合において、生産性を向上させることを目的とする。

本発明は、大径ウェーハから小径ウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、大径ウェーハの一方の面にテープを貼着するテープ貼着工程と、該テープを介して大径ウェーハをチャックテーブルで保持する保持工程と、円筒基台の先端に配設され環状砥石を大径ウェーハの他方の面側から切り込ませ、大径ウェーハから小径ウェーハをくり抜く加工と同時に該円筒基台の内側に配設された面取り砥石で、小径ウェーハの該他方の面と側面とが接する第１の角を面取りする第１の面取り加工を施す、くり抜き工程と、該くり抜き工程でくり抜いた小径ウェーハを該テープから剥がす取得工程と、該取得工程後に、小径ウェーハの該一方の面と該側面とが接する第２の角を面取りする第２の面取り工程と、からなるウェーハの製造方法である。

上記ウェーハの製造方法においては、小径ウェーハの外周に、小径ウェーハの外形を修正する外形修正砥石を接触させ、小径ウェーハの直径サイズを予め設定した直径サイズに修正する直径サイズ修正、該側面の凸凹の粗さを修正する凸凹面修正、又は該直径サイズ修正及び該凸凹面修正のいずれかを実施する外形修正工程を備えることが望ましい。

上記ウェーハの製造方法においては、該テープ貼着工程前に大径ウェーハの一方の面と他方の面とに保護層を形成する保護層形成工程と、該第２の面取り工程後に、該保護層を除去する保護層除去工程と、を含むことが望ましい。

本発明では、くり抜き加工と、面取り加工とを同時に行うことで、加工時間を短縮する効果がある。

加工装置全体を表す斜視図である。 コアドリルの外観を表す斜視図である。 コアドリルの内部を表す一部破断斜視図である。 くり抜き加工の様子を表す断面図である。 大径ウェーハを表す断面図である。 保護層が形成された大径ウェーハを表す断面図である。 保護テープが貼着された大径ウェーハを表す断面図である。 くり抜き加工の様子を表す断面図である。 くり抜き加工後にコアドリルを大径ウェーハから離間させる様子を表す断面図である。 ウェーハ取得工程を表す断面図である。 外形修正工程後に第２の面取り工程を行う様子を表す断面図である。 第２の面取り工程後に外径修正工程を行う様子を表す断面図である。 保護層除去工程を表す断面図である。

１ ウェーハの構成
図１に示すように、被加工物である大径ウェーハＷは、例えばシリコン等からなる略円盤状の板状ワークである。大径ウェーハＷは一方の面Ｗｂ、他方の面Ｗａ、及び側面Ｗｃを備える。

大径ウェーハＷには、例えば、大径ウェーハＷを表裏から挟むようにして、チッピング防止のための酸化被膜等の保護層Ｒが形成され得る。

加工前の大径ウェーハＷの一方の面側には、図示しない保護テープ貼着装置等によって、保護テープＴが貼着される。保護テープＴは、糊層Ｔ１とテープ基台Ｔ２とを備えており、大径ウェーハＷに形成された保護層Ｒに保護テープＴの糊層Ｔ１が貼着される。

保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷが、加工装置１によってくり抜かれることで、小径ウェーハＷ１が形成される。くり抜き加工の際、小径ウェーハＷ１が形成されながら、小径ウェーハＷ１の第1の角Ｃ１が面取りされる。ここで、第1の角Ｃ１とは、小径ウェーハＷ１の他方の面Ｗ１ａと側面Ｗ１ｃとの稜線Ｗ１ｄにあたる部分を指す。また、第２の角Ｃ２とは、第1の角Ｃ１と反対側の同様の部分、すなわち一方の面Ｗ１ｂと側面Ｗ１ｃとの稜線Ｗ１ｅにあたる部分を指し、くり抜き加工の後に第２の角Ｃ２に対しても面取りがなされる。以下に、くり抜き加工に用いる加工装置１の構成を記す。

２ 加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷに対してコアドリル７４を切り込ませ、大径ウェーハＷをくり抜いて小径ウェーハＷ１を形成しながら、第１の角Ｃ１を研削して面取り加工する装置である。

加工装置１の基台１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３１に装着されたチャックテーブル３０に対して、保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷの着脱が行われる領域である着脱領域Ａとなっており、基台１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、くり抜き手段７によってチャックテーブル３０上に保持された大径ウェーハＷのくり抜き加工が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。

加工装置１は、ＣＰＵやメモリ等の記憶素子で構成される制御手段６を備え、制御手段６によって装置全体の制御がなされる。制御手段６は、図示しない配線によって、図１に示すくり抜き送り手段５及び位置決め手段２等に接続されており、制御手段６の制御の下で、くり抜き送り手段５によるくり抜き手段７のくり抜き送り動作や、位置決め手段２によるチャックテーブル３０のＹ軸方向における位置決め動作、チャックテーブル３０の回転運動等が制御される。

加工領域Ｂには、コラム１１が立設されており、コラム１１の－Ｙ方向側の側面にはくり抜き手段７をチャックテーブル３０に対して離間又は接近する方向に移動させるくり抜き送り手段５が配設されている。くり抜き送り手段５は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３と、昇降板５３に連結されくり抜き手段７を保持するホルダ５４とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ５４に保持されたくり抜き手段７がＺ軸方向にくり抜き送りされる構成となっている。

チャックテーブル３０は、防水カバー３９によって周囲から囲まれ、チャックテーブル３０の下方に配設された保持手段３１に装着されており、保持手段３１によりＺ軸方向の軸心周りに回転可能に支持されている。また、防水カバー３９には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９１が連結されている。防水カバー３９及び蛇腹カバー３９１は、くり抜き加工時にコアドリル７４と大径ウェーハＷとの接触部位及びその周囲に供給される洗浄水等を基台１０の内部に入り込ませないようにカバーする役割を果たす。

チャックテーブル３０は、保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷを吸引保持する吸引部３００と、吸引部３００を囲繞し支持する枠体３０１とを備える。吸引部３００の上面は大径ウェーハＷを保持する保持面３００ａであり、枠体３０１の上面は保持面３００ａと同じ高さの基準面３０１ａとなっている。チャックテーブル３０の下方には、吸引源３７が配設されており、吸引源３７の発揮する吸引力により、大径ウェーハＷがチャックテーブル３０の吸引部３００の保持面３００ａに吸引保持される。

チャックテーブル３０の下方に配設された保持手段３１は、例えば、有底筒状のケーシング３１０と、チャックテーブル３０の中心を軸にチャックテーブル３０を回転させる回転部３１１と、所定の角度で回転部３１１を停止させる停止部３１２とを備えている。

ケーシング３１０の底面側は可動ブロック２３の上面に固定されており、ケーシング３１０の上端側には図示しないベアリングを介してチャックテーブル３０の底面側が装着されている。ケーシング３１０の内部に収容されている回転部３１１は、例えば、チャックテーブル３０の底面側にその上端が固定された回転軸３１１ａと、回転軸３１１ａを回転させるモータ３１１ｂとを備えている。回転軸３１１ａのＺ軸方向に延びる軸心線上には、チャックテーブル３０の回転中心が位置しており、回転軸３１１ａの下端側は、モータ３１１ｂの出力を伝達する図示しないシャフトに連結されている。

図１に示すように、基台１０の内部には、チャックテーブル３０が保持する大径ウェーハＷの径方向（図１においてはＹ軸方向）に保持手段３１を往復移動させる位置決め手段２が内蔵されている。位置決め手段２は、例えば、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ２０と、ボールネジ２０が配設される保持台２４と、ボールネジ２０と平行に保持台２４上に配設された一対のガイドレール２１と、ボールネジ２０を回動させるモータ２２と、内部のナットがボールネジ２０に螺合し底部がガイドレール２１に摺接する可動ブロック２３とから構成される。モータ２２がボールネジ２０を回動させると、これに伴い可動ブロック２３がガイドレール２１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動ブロック２３上に配設された保持手段３１が可動ブロック２３の移動に伴いＹ軸方向に移動する構成となっている。

チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷをくり抜き加工するくり抜き手段７は、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に接続された円形板状のマウント７３と、マウント７３の一方の面に着脱可能に接続されたコアドリル７４とを備える。

コアドリル７４は、例えば、図２～図４に示すように、マウント７３に接続された円盤基台７４０と、円盤基台７４０の外周から垂下し下端側が解放され上端側が閉鎖された円筒状の円筒基台７４１とを備えており、円筒基台７４１の円環状の下端面には、全周にわたって円環状の環状砥石７４２が配設されている。環状砥石７４２は、例えば、円筒基台７４１の先端に砥粒を電着したものとなっている。モータ７２によって回転する円筒基台７４１が、くり抜き送り手段５によってチャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷに向かって移動させられ、これにより円筒基台７４１が備える環状砥石７４２が大径ウェーハＷの他方の面Ｗａに切り込み、小径ウェーハＷ１をくり抜く構成となっている。

また、コアドリル７４の円筒基台７４１の内側では、円筒基台７４１の下面に、内周側より外周側が下がった傾斜面７４３が形成されている。傾斜面７４３は、円錐台の側面の形状をしており、面上に多数の砥粒が電着されて第1の面取り砥石７４４となっている。モータ７２による円筒基台７４１の回転によって、傾斜面７４３も同様に回転し、回転する傾斜面７４３が小径ウェーハＷ１の第1の角Ｃ１に接触しながら、－Ｚ方向に降下することで、小径ウェーハＷ１の第1の角Ｃ１が面取りされることになる。

円筒基台７４１には、厚さ方向に貫通する入出口４２が、円筒基台７４１の周方向に等間隔に形成されている。図示の例における入手口４２は、Ｚ軸方向に長尺なスリット状であるが、この形状には限定されない。
コアドリル７４の外部には、例えば、研削水ノズル４０が配設されており、研削水をコアドリル７４に向かって噴きつけることができる。噴きつけられた研削水は、円筒基台７４１が備えるスリット状の入出口４２から、円筒基台７４１の内部に侵入し、内側の傾斜面７４３を伝って、再び入出口４２から円筒基台７４１の外部へと流れ出る仕組みとなっている。

図３に示すように、傾斜面７４３の上部には、例えば、図２に示した研削水ノズル４０に替えて、研削水を研削水供給源４３から円筒基台７４１の内側に研削水を供給するための供給口４４が備わっていてもよい。供給口４４から流入した研削水は、傾斜面７４３を伝わり、入出口４２から排水される。

３ ウェーハの製造方法
加工装置１に備えるコアドリル７４で、大径ウェーハＷをくり抜いて小径ウェーハＷ１を形成しながら、小径ウェーハＷ１の第１の角Ｃ１の面取りを行い、その後、小径ウェーハＷ１の第２の角Ｃ２の面取りを行うことで強度の高い小径ウェーハＷ１を製造する。以下に、一連の製造方法を記す。

（保護層形成工程）
図５に示すような大径ウェーハＷのくり抜き加工や、面取り加工等を行う前に、予め、大径ウェーハＷの一方の面Ｗｂと他方の面Ｗａとに、図６に示すように、保護層Ｒを形成することで、チッピングの発生を防止する。例えば、大径ウェーハＷに形成される保護層Ｒの一例としては、レジスト膜、酸化被膜等が挙げられる。例えば、図示しない酸化装置等によってスチーム酸化や、ドライ酸化等の方法を用いて保護層Ｒの形成が行われる。

（テープ貼着工程）
図７に示すように、上記の保護層形成工程において保護層Ｒを形成した大径ウェーハＷに、図示しない保護テープ貼着手段等を用いて、保護テープＴを貼着する。大径ウェーハＷに形成された保護層Ｒに保護テープＴの糊層Ｔ１が貼着される。そして、保護テープＴを介して環状フレームＦに大径ウェーハＷが支持され、これにより、次工程以降に大径ウェーハＷがチャックテーブル３０に搬送される際のハンドリング性が向上する。

（保持工程）
図７に示すように、保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷをチャックテーブル３０の上に保持する。その際、大径ウェーハＷは、環状フレームＦが図示しないアーム等により把持されてチャックテーブル３０に搬送され、チャックテーブル３０の中心と大径ウェーハＷの中心とが合致するように載置される。

（くり抜き工程）
図８に示すように、チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷに対して、コアドリル７４をくり抜き送りすることにより、円筒基台７４１に備えられた環状砥石７４２が大径ウェーハＷに切り込む。これにより、円筒基台７４１の環状砥石７４２が大径ウェーハＷをくり抜いて小径ウェーハＷ１を形成しながら、円筒基台７４１の内側の傾斜面７４３が備える第1の面取り砥石７４４が第1の角Ｃ１に当接し、第1の角Ｃ１を面取りする。このとき、環状砥石７４２が保護テープＴの糊層Ｔ１まで切り込むことで、大径ウェーハＷから小径ウェーハＷ１を完全にくり抜くことができる。

尚、上記のくり抜き工程は、一枚の大径ウェーハＷから一枚の小径ウェーハＷ１をくり抜いてもよいし、一枚の大径ウェーハＷから複数の小径ウェーハＷ１をくり抜いてもよい。一枚の大径ウェーハＷから複数の小径ウェーハＷ１をくり抜く場合、予め、大径ウェーハＷの同一円周上に小径ウェーハＷ１を形成する枚数を定め、その枚数に応じて一枚のくり抜き加工毎に既定の角度だけチャックテーブル３０を回転させ、大径ウェーハＷの同一円周上に当該枚数の小径ウェーハＷ１を形成するといった方法が考えられる。

一枚の大径ウェーハＷから複数の小径ウェーハＷ１を形成する加工について、例えば、大径ウェーハＷの同一円周上に１０枚の小径ウェーハＷ１を形成したい場合は、一度のくり抜き加工毎にチャックテーブル３０を３６度ずつ回転させる。つまり、等角度の回転角度を決定する。このとき、チャックテーブル３０の回転制御は、例えば、制御手段６が回転のための信号を発信し、それによりモータ３１１ａが駆動して回転部３１１を鉛直方向の回転軸３１１ｂのまわりで回転させることにより行う。そして、３６度の回転を行った後、制御手段６が回転停止の信号を発信し、それにより停止部３１２が回転部３１１の回転を停止させることでチャックテーブル３０の回転を停止させる。その後、大径ウェーハＷのくり抜いた場所の隣の部分のくり抜き加工を行うといったような一連の加工が考えられる。

この加工方法を用いることで、小径ウェーハＷ１の形成と、形成された小径ウェーハＷ１の第１の角Ｃ１の面取りとを同時に行うことができる。これにより、製造に掛かる時間を短縮することが可能となり、製造の効率が向上する。

（取得工程）
上記のように、一枚の大径ウェーハＷから複数の小径ウェーハＷ１をくり抜いて形成した後、図９に示すように、くり抜き送り手段５によってコアドリル７４を上方へ移動させ、大径ウェーハＷから離間させる。その後、図１０に示すように、小径ウェーハＷ１を、ピックアップ装置８を用いて一枚ずつ引き上げて保護テープＴから剥離する。このピックアップ装置８は、昇降手段８１と、吸引部８２とを備えており、吸引部８２が発揮する吸引力によって小径ウェーハＷ１を吸引保持し、吸引部８２を昇降手段８１によって上昇させ、小径ウェーハＷ１を引き上げることで、小径ウェーハＷ１に貼着されていた保護テープＴの糊層Ｔ１から小径ウェーハＷ１を引き剥す。
また、環状フレームＦだけを支持し、吸引部８２が吸引保持する小径ウェーハＷ１を保護テープＴを介して下から突き上げ、糊層Ｔ１から小径ウェーハＷ１を引き剥がしやすくしてもよい。

（外形修正工程）
次に、図１１に示す外形修正装置９を用いて、取得工程によって取得された各小径ウェーハＷ１の外形を修正する。この外形修正装置９は、外形修正砥石９０と、回転軸９１とを備え、図１１（ａ）に示すように、取得された小径ウェーハＷ１を、ピックアップ装置８の吸引部８２と外形修正装置９の回転軸９１とで挟持し、図示しないモータ等の動力で回転軸９１のまわりに回転させながら、同じく図示しないモータ等で回転する外形修正砥石９０を小径ウェーハＷ１の側面Ｗ１ｃに当接させ、外形の修正を行う。外径の修正には、直径の大きさを修正する直径サイズ修正と、側面に形成された凸凹の粗さを修正する凸凹面修正とがある。外径修正工程では、直径サイズ修正と凸凹面修正との両方の修正を行うか、あるいは、少なくとも一方の修正を行う。

（第２の面取り工程）
外形の修正を行った後、図１１（ｂ）に示すように、第２の面取り工程を行う。上記の外径修正工程と同様に、吸引部８２と回転軸９１とで小径ウェーハＷ１を挟持し、吸引部８２によって小径ウェーハＷ１を吸引保持しつつ、小径ウェーハＷ１を図示しないモータ等の動力で回転軸９１のまわりに回転させながら、同じく図示しないモータ等で回転する第２の面取り砥石１００を第２の角Ｃ２に当接させ、第２の角Ｃ２の面取りを行う。第２の面取り砥石１００は、その回転軸１０１を傾けることにより、小径ウェーハＷ１の第２の角Ｃ２と接触して形成する面の形状を調整でき、面取りによって形成される面取りされた部分を所定の大きさや所定の形状にすることができる。

尚、図１２に示すように取得工程の後に、第２の面取り工程を行い、その後外形修正工程を行ってもよい。すなわち、外形修正工程と第２の面取り工程との実施の順番は問わない。

（保護層除去工程）
図１３に示すように、小径ウェーハＷ１の第１の角Ｃ１と第２の角Ｃ２との両方の面取りが完了した後、剥離液Ｌを用いて小径ウェーハＷ１に形成されている保護層Ｒの除去を行う。その際、例えば、剥離液Ｌで満たされた専用の容器１２等のなかに、保護層Ｒが形成された小径ウェーハＷ１を既定時間漬け込むことで小径ウェーハＷ１に形成されている保護層Ｒの除去を行う。このとき、剥離液Ｌは、例えば、濃硫酸と過酸化水素水との混合溶液（ＳＰＭ）やアンモニアと過酸化水素水との混合溶液（ＡＰＭ）等の溶液が考えられる。

１：加工装置 １０：ベース １１：コラム Ａ：着脱領域 Ｂ：加工領域
２：移動手段 ２０：ボールネジ ２１：ガイドレール ２２：モータ
２３：可動ブロック ２４：保持台
３０：チャックテーブル ３００：保持面 ３０１：基準面
３１：保持手段 ３１０：ケーシング ３１１：回転部 ３１１ａ：回転軸
３１１ｂ：モータ ３１２：停止部
３７：吸引源 ３９：カバー ３９１：蛇腹カバー
４０：研削水ノズル ４２：入出口 ４３：研削水供給源 ４４：供給口
５：くり抜き送り手段 ５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ
５３：昇降板 ５４：ホルダ
６：制御手段
７：くり抜き手段 ７０：スピンドル ７１：ハウジング ７２：モータ
７３：マウント ７４：コアドリル
７４０：円盤基台 ７４１：円筒基台 ７４２：環状砥石 ７４３：傾斜面
７４４：第１の面取り砥石
８：ピックアップ装置 ８１：昇降手段 ８２：吸引源
９：外形修正装置 ９０：外形修正砥石 ９１：回転軸
１００：第２の面取り砥石 １０１：回転軸
１２：容器
Ｗ：大径ウェーハ Ｗａ：大径ウェーハの他方の面 Ｗｂ：大径ウェーハの一方の面
Ｗｃ：大径ウェーハの側面 Ｗ１：小径ウェーハ Ｗ１ａ：小径ウェーハの他方の面
Ｗ１ｂ：小径ウェーハの一方の面 Ｗ１ｃ：小径ウェーハの側面
Ｗ１ｄ：小径ウェーハの他方の面と側面との稜線
Ｗ１ｅ：小径ウェーハの一方の面と側面との稜線
Ｃ１：第１の角 Ｃ２：第２の角
Ｒ：保護層 Ｌ：剥離液
Ｔ：保護テープ Ｔ１：糊層 Ｔ２：テープ基台 Ｆ：環状フレーム

Claims (3)

1. 大径ウェーハから小径ウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、
   大径ウェーハの一方の面にテープを貼着するテープ貼着工程と、
   該テープを介して大径ウェーハをチャックテーブルで保持する保持工程と、
   円筒基台の先端に配設された環状砥石を大径ウェーハの他方の面側から切り込ませ、大径ウェーハから小径ウェーハをくり抜く加工と同時に、該円筒基台の内側に配設された面取り砥石で、小径ウェーハの該他方の面と側面とが接する第１の角を面取りする第１の面取り加工を施す、くり抜き工程と、
   該くり抜き工程でくり抜いた小径ウェーハを該テープから剥がす取得工程と、
   該取得工程後に、小径ウェーハの該一方の面と該側面とが接する第２の角を面取りする面取り工程と、
   からなるウェーハの製造方法。
2. 小径ウェーハの外周に、小径ウェーハの外形を修正する外形修正砥石を接触させ、小径ウェーハの直径サイズを予め設定した直径サイズに修正する直径サイズ修正、該側面の凸凹の粗さを修正する凸凹面修正、又は、該直径サイズ修正及び該凸凹面修正のいずれかを実施する外形修正工程を備える請求項１記載のウェーハの製造方法。
3. 該テープ貼着工程前に大径ウェーハの一方の面と他方の面とに保護層を形成する保護層形成工程と、
   該面取り工程後に、該保護層を除去する保護層除去工程と、
   を含む請求項１に記載のウェーハの製造方法。

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