JP5138325B2 - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハの加工方法に係り、特に、デバイスが形成された領域の裏面側を研削等によって薄化して形成した凹部に、ダイボンディング用の接着材を塗布する加工方法に関する。

近年、携帯電話やデジタルカメラ等に代表されるモバイル機器や、メモリカード等に代表される情報記憶媒体の小型軽量化に伴い、これらに組み込まれる半導体装置の高密度化が進んでいる。その高密度化のためには、半導体チップの薄型化が不可欠とされており、また、薄型化された半導体チップを２段または３段と多段に積層する多段積層型の半導体パッケージも開発されるなど、高密度化がさらに進められている。

多段積層型の半導体パッケージを構成するには、例えばダイ・アタッチ・フィルム(Die Attach Film 以下、ＤＡＦと称する）のような厚さ１０〜３０μｍ程度のフィルム状の接着材を、積層するチップ間に介在させる方式が知られている。ＤＡＦを用いた半導体チップの接着方式としては、従来、カット・アンド・リール方式やウェーハ裏面貼り付け方式が一般的であった。前者の場合は、リールに巻いて蓄積されている長尺のＤＡＦを引き出しながらチップサイズに切断してチップ搭載面に貼り付け、そのＤＡＦの上に別のチップを接着するという方式である。後者の場合は、チップに分割する前の段階のウェーハの裏面全面にＤＡＦを貼り付け、チップに個片化するダイシングと同時にＤＡＦも切断することにより、裏面にＤＡＦが貼着されたチップを得るもので、チップ裏面にＤＡＦを介してチップを貼り付ける方式である。

ＤＡＦはポリイミドやエポキシ等の樹脂材料をフィルム化したものであり、フィルム状態の保持と接着材としての性能を両立させる上で様々な技術的工夫がなされている。このため、フィルム状であることから使い勝手はよいものの高価であり、また、チップに貼り付けられずに廃棄する部分が生じることもあって、製造コストの上昇を招くという欠点がある。そこで、比較的安価な液体の接着材をウェーハの裏面に塗布する方法はコスト低減が図られると考えられた（特許文献１，２）。これら特許文献１，２に示されるように、回転させたウェーハの裏面に液体を滴下させて全面に広げるスピン塗布法では、スピンアウトして実際には塗布されない接着材の量が多く、実際の塗布量が例えば滴下量の３０％にも満たないといったように、コスト低減にはつながらない。

特開平８−２３６５５４号公報 特開２００７−４８９５８号公報

材料の使用量を抑える方法としては、ウェーハ裏面の外周部にステンシルと呼ばれる環状部材を配設し、このステンシルの内側にペースト状の接着材を流し込んでスキージすることにより、使用量を抑えて平坦な接着材の層を得る方法が実施されている。しかしながらこの方法を採用した場合、ウェーハをダイシングする際にはステンシルを除去し、接着材側の裏面を、ダイシングテープ等を介してチャックテーブルに吸着、保持して、露出する表面側から切削ブレードでウェーハを切断することになる。

ところで切断の際には、ウェーハ裏面の外周部は、除去されたステンシルの厚さ分だけ段差ができて浮いた状態となっており、このため、外周部が切断されるとチップが破片状となって飛んでしまう現象、いわゆる“チップ飛び”が発生する。このチップ飛びは、外周部に近接するチップの損傷やウェーハ割れを惹起するおそれがあるので、回避されねばならない現象である。

よって本発明は、裏面に接着材が設けられたウェーハを製造するにあたり、液体の接着材を効率的に使用することができるとともに、個片化の際にチップ飛びが起こることが防がれ、結果として低コスト、かつ安全に操業できるウェーハの加工方法を提供することを目的としている。

本発明は、表面に複数のデバイスが分割予定ラインによって形成された略円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウェーハの加工方法であって、ウェーハの、デバイス形成領域に対応する裏面側の領域のみを所定厚さ除去して該デバイス形成領域を所望厚さに薄化し、該裏面に凹部を形成するとともに、外周余剰領域に、裏面側に突出する環状凸部を形成する凹部形成工程と、凹部に接着材を所望厚さ塗布する接着材塗布工程と、分割予定ラインを切断して該ウェーハを複数のデバイスに個片化する個片化工程とを含み、凹部形成工程を行う前に、ウェーハ全域の厚さが、凹部形成工程後のデバイス形成領域の厚さに凹部に塗布される接着材の厚さを加えた厚さになるように、ウェーハの裏面側の全面を所定厚さ除去して薄化するウェーハ全域薄化工程を行うことを特徴としている。

本発明によれば、ウェーハの裏面に形成した凹部に液体の接着材を所望厚さ塗布することにより、接着材は凹部の周囲の環状凸部でせき止められて排出しないか、あるいは排出量が少なくて済む。このため、接着材の使用量を必要最低限の量とすることができる。また、凹部を形成する前に、ウェーハの裏面全面を研削、あるいはエッチング等の手段によって除去して、ウェーハの厚さを予め所望厚さ（デバイス形成領域の厚さ＋接着材の厚さ）に薄化し、この後に凹部を形成することにより、凹部に塗布された接着材は環状凸部と高さレベルが同一、すなわち面一となる。このため、ウェーハの裏面は、外周部に段差がなく全面が平坦となっている。その結果、個片化工程においてチップ飛びは起こらず、個片化工程を円滑に進めることができる。凹部も、研削、あるいはエッチング等の除去手段によって形成することができる。

本発明は、はじめに上記ウェーハ全域薄化工程は行わずに凹部形成工程を行い、次の接着材塗布工程の後であって個片化工程の前に、環状凸部を、凹部に塗布された接着材の高さと同レベルまで除去して薄化する環状凸部薄化工程を行う方法を含む。この方法は接着材を凹部に塗布してから凹部の周囲の環状凸部を接着材と同レベルまで薄化するものである。また本発明はこの手順とは逆に、環状凸部を薄化してから接着材を凹部に塗布する方法も含む、すなわち、上記ウェーハ全域薄化工程を行う代わりに、凹部形成工程の後であって接着材塗布工程の前に、環状凸部を、凹部に塗布される接着材の高さと同レベルまで除去して薄化する環状凸部薄化工程を行う。いずれの場合も、凹部に塗布された接着材と環状凸部の高さレベルを同一としてウェーハの裏面全面を平坦化させることができる。

本発明によれば、ウェーハの裏面に形成した凹部に液体の接着材を塗布し、その接着材と凹部周囲の環状凸部を同一面内（面一）に形成するので、液体の接着材を効率的に使用することができるとともに、個片化の際にチップ飛びが起こることが防がれる。その結果、低コスト、かつ安全に、裏面に接着材が設けられたウェーハを製造することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、円盤状の半導体ウェーハを示している。このウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、寸法例としては直径：φ２００ｍｍ、厚さ：７２５μｍが挙げられる。ウェーハ１の表面１ａには、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。

複数の半導体チップ３は、ウェーハ１と同心の概ね円形状のデバイス形成領域４に形成されている。デバイス形成領域４はウェーハ１の大部分を占めており、このデバイス形成領域４の周囲であってウェーハ１の外周部は、半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５とされている。また、ウェーハ１の外周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）６が形成されている。このノッチ６は、外周余剰領域５内に形成されている。

本実施形態の加工方法を行うにあたり、まず、ウェーハ１の半導体チップ３が形成された表面１ａ全面に、保護テープ７を貼着する。ウェーハ１は、後述するように裏面１ｂが研削されるが、その裏面研削の際には、裏面１ｂを露出させるために表面１ａを研削装置のチャックテーブルに合わせて載置する。保護テープ７は、チャックテーブルに表面１ａが直接接触して電子回路等が傷付くことを防いで保護するために、表面１ａに貼着される。保護テープ７は、例えば厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の柔らかい樹脂製基材シートの片面に５〜２０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウェーハ１の表面１ａに合わせて貼り付けられる。

［２］ウェーハの加工方法
図２は、一実施形態に係るウェーハの加工方法を工程順に示している。この実施形態では、図２（ａ）に示すようにウェーハ１の表面（図では下面）１ａに上記保護テープ７を貼着した後、図２（ｂ）に示すようにウェーハ１の裏面１ｂ全面を所定厚さ研削する（ウェーハ全域薄化工程）。ウェーハ１の裏面研削は、上述したようにチャックテーブルに裏面を露出させて保持し、チャックテーブルに対向配置された砥石工具を回転させながらウェーハ１の裏面１ｂに押し付けるといった構成の研削装置によってなされる。裏面研削に好適な研削装置の一例については後で説明する。

ウェーハ１の裏面１ｂ全面を所定厚さ研削したら、次いで、図２（ｃ）に示すように、研削した裏面１ｂの、デバイス形成領域４に対応する領域のみを研削する（凹部形成工程）。これによってウェーハ１の裏面１ｂには、デバイス形成領域４がへこんだ凹部４Ａが形成されると同時に、その凹部４Ａの周囲の外周余剰領域５には、裏面研削後の厚さが残った環状凸部５Ａが形成される。

凹部形成工程の次は、図２（ｄ）に示すように、凹部４Ａに液体の接着材８を塗布し、凹部４Ａを接着材８で充満させる（接着材塗布工程）。接着材８は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等が適宜に選択され、例えばポリイミド、エポキシ等が用いられる。接着材８を凹部４Ａに塗布するには、ウェーハ１を回転させながら接着材８を凹部４Ａに滴下するスピン塗布法等が採用される。接着材８の粘性が特に低い場合には、ウェーハ１を回転させず凹部４Ａ内に単に滴下するだけで充満させることができるので、凹部４Ａの容積相当の使用量となり、効率的である。また、接着材８の粘性が高い場合には、凹部４Ａに供給した接着材８をスキージして環状凸部５Ａの高さに平坦にならす方法が挙げられる。

ウェーハ全域薄化工程でのウェーハ裏面側の研削量は、残る厚さｔが、凹部４Ａを形成した後のデバイス形成領域４の厚さ（これは得るべき半導体チップ３の厚さである）ｔ１に、塗布される接着材８の厚さｔ２を加えた厚さである。したがって、接着材塗布工程後のウェーハ１の裏面１ｂは、凹部４Ａに塗布された接着材８と環状凸部５Ａの高さレベルが同一、すなわち面一となっており、外周部に段差がなく全面が平坦となっている。例えば、得るべき半導体チップの厚さｔ１が５０μｍ、接着材８の所望厚さｔ２が２０μｍ、ウェーハ１の元の厚さＴが７２５μｍである場合には、ウェーハ全域薄化工程での裏面研削量は、７２５μｍ−（５０μｍ＋２０μｍ）で６５５μｍとなる。

このように、裏面全面が研削され、研削された後の裏面１ｂに凹部４Ａが形成され、さらに凹部４Ａに液体の接着材８が塗布されたウェーハ１は、接着材８を乾燥、固化させる処理がなされる。処理の一例としては、１００〜２００℃のベーク炉で、凹部４Ａに接着材８が塗布されたウェーハ１を１〜２分程度ベークするといった方法が挙げられる。

以上でウェーハ１のデバイス形成領域４は所望の厚さに薄化され、また、デバイス形成領域４の裏面には所望厚さの接着材８が設けられる。この後、ウェーハ１は個々の半導体チップ３に分割される個片化工程に移される。個片化工程に移す際には、図２（ｅ）に示すように、接着材８が設けられたウェーハ１の裏面１ｂ側をダイシングテープ１１に貼り付ける。

ダイシングテープ１１は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルからなる基材の片面に、厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布された粘着テープである。ダイシングテープ１１はウェーハ１の外径よりも大きな外径の円形状で、ウェーハ１は、粘着面の中央部に接着材８が設けられた裏面１ｂ側を合わせて貼り付けられる。また、ダイシングテープ１１の外周部の粘着面には、ウェーハ１の外径よりも大きな内径を有する環状のダイシングフレーム１２が貼り付けられている。ダイシングフレーム１２は剛性を有する金属板等からなるもので、ウェーハ１はダイシングテープ１１およびダイシングフレーム１２を介して保持される。

ウェーハ１は、ダイシングフレーム１２を保持して所定の図示せぬダイシング装置に搬送され、ダイシング装置が備える切削ブレードによって全ての分割予定ライン２が切断され、各半導体チップ３に個片化される（個片化工程）。ウェーハ１の表面１ａに貼着されていた保護テープ７は切削ブレードの切削性を損ねるため、個片化の際には事前に剥離される。ウェーハ１は、ダイシング装置のチャックテーブルの保持面に、ダイシングテープ１１を合わせ、かつ半導体チップ３が形成されている表面１ａを上にして保持される。

切削ブレードは、チャックテーブルに保持されたウェーハ１の表面１ａ側からウェーハ１および接着材８を貫通して切り込み、分割予定ライン２に沿って相対移動することにより、分割予定ライン２を切断する。図２（ｆ）は分割予定ライン２が切断された状態を示しており、同図に示すように、切削ブレードの切り込み量は、ウェーハ１の表面１ａからダイシングテープ１１に僅かに切り込む程度とされ、これによって裏面に接着材８が設けられた複数の半導体チップ３を得る。

［３］ウェーハ加工方法の他の実施形態
上記実施形態の加工方法では、はじめにウェーハ１の裏面１ｂ全面を必要量研削し、この後、裏面１ｂに凹部４Ａを形成しているが、はじめに凹部４Ａを形成し、後から厚さを減じる方法を採る方法も、本発明の加工方法に含まれる。以下、この方法を、図３を参照して説明する。

［３−１］凹部形成後、先に接着材を塗布するパターン
図３（ａ）に示すようにウェーハ１の表面（図では下面）１ａに上記保護テープ７を貼着した後、図３（ｂ）に示すように裏面１ｂのデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削し、凹部４Ａと、凹部４Ａの周囲の環状凸部５Ａを形成する。凹部４Ａの深さである裏面研削の量は、凹部４Ａを形成した後の薄化されたデバイス形成領域４の厚さｔ１が個片化後の半導体チップ３の厚さと等しくなる量である。

次に、図３（ｃ）に示すように凹部４Ａに液体の接着材８を所望厚さ塗布する。この時点で環状凸部５Ａは接着材８よりも突出しており、続いてこの環状凸部５Ａの突出部分を、図３（ｄ）に示すように除去し、凹部４Ａに塗布された接着材８の高さと薄化された環状凸部５Ａの高さを同レベルとする（環状凸部薄化工程）。環状凸部５Ａの薄化は、凹部４Ａを形成する場合と同様に研削によって行うことができる。

［３−２］凹部形成後、先に環状凸部を薄化するパターン
本実施形態では図３（ｃ）〜（ｄ）の手順を逆にしてもよい。すなわち、図３（ｃ’）に示すように、凹部４Ａを形成してできた環状凸部５Ａを所定量研削して薄化し（環状凸部薄化工程）、次いで、図３（ｄ’）に示すように液体の接着材８を凹部４Ａに塗布して充満させる。環状凸部５Ａの研削量は、研削後の薄化された環状凸部５Ａの厚さｔが、デバイス形成領域４の厚さｔ１に接着材８の厚さｔ２を加えた厚さとなる量である。

上記いずれのパターンも、凹部４Ａに接着材８が環状凸部５Ａの高さまで塗布され、裏面１ｂ全面が平坦となったウェーハ１を得ることができる。この後、ウェーハ１は上記実施形態と同様に、接着材８を乾燥、固化させる処理がなされてから、ダイシングフレーム１２付きのダイシングテープ１１に貼着され、各半導体チップ３に個片化される（図３（ｅ）〜（ｆ））。

上記各実施形態の加工方法によれば、ウェーハ１の裏面１ｂに形成した凹部４Ａに液体の接着材８を所望厚さ塗布することにより、接着材８は凹部４Ａの周囲の環状凸部５Ａでせき止められて排出しないか、あるいは排出量が少なくて済む。このため、接着材８の使用量を必要最低限の量とすることができる。

また、凹部４Ａに塗布された接着材８と環状凸部５Ａの高さレベルを同一とすることにより、ウェーハ１の裏面１ｂは、外周部に段差がなく全面が平坦となる。その結果、個片化工程において従来起こっていたチップ飛びは起こらず、個片化工程を円滑に進めることができる。これらの結果、低コスト、かつ安全に、裏面１ｂに接着材８が設けられたウェーハを製造することができる。

なお、上記実施形態での個片化工程は、切削ブレードによるダイシングとしているが、レーザ光照射によるレーザダイシングでウェーハ１を個片化することもできる。レーザダイシングの場合には、適宜なタイミング（例えば図２の工程であれば（ｂ）の裏面全面研削後）でウェーハ１の内部に分割予定ライン２に沿ってレーザ光を照射して脆弱な変質層を形成する方法が挙げられる。この場合、レーザ光照射後、凹部４Ａの形成、凹部４Ａへの接着材８の塗布を経てから、図２（ｅ）に示したようにダイシングテープ１１にウェーハ１を貼着し、ダイシングテープ１１を拡張するなどしてウェーハ１に外力を与え、ウェーハ１を分割予定ライン２に沿って割断することにより、複数の半導体チップ３を得ることができる。

また、上記実施形態では、ウェーハ１の裏面全面を所定厚さ除去したり、凹部４Ａを形成したりする手段として研削を採用しているが、厚さを減じる手段としては研削に限定されず、例えばエッチングなど、可能な手段であればいかなる手段でも採用することができる。

以上が本発明に係る加工方法の実施形態であるが、以下、実施形態で行うウェーハの裏面全面の研削や凹部形成のための研削、そして凹部４Ａへの接着材８の塗布といった各処理を実施するための装置を説明する。

［４］研削装置
図４〜図１１を参照して、上記ウェーハ１の裏面研削や凹部４Ａを形成するための研削に好適な研削装置を説明する。この研削装置２０によれば、上記保護テープ７を介してウェーハ１の表面側を真空チャック式のチャックテーブル３０の吸着面に吸着させてウェーハ１を保持し、２台の研削ユニット（粗研削用と仕上げ研削用）４０Ａ，４０Ｂによってウェーハ裏面に対し粗研削と仕上げ研削を順次行う。

研削装置２０の構成ならびに動作は、以下の通りである。
図４に示すように、研削装置２０は直方体状の基台２１を有しており、ウェーハ１は、この基台２１上の所定箇所に着脱自在にセットされる供給カセット２２Ａ内に、表面側を上にした状態で、複数が積層して収納される。供給カセット２２Ａに収納されている１枚のウェーハ１が搬送ロボット２３によって引き出され、表裏を反転されて裏面を上に向けた状態で位置決めテーブル２４上に載置され、ここで一定の位置に決められる。

基台２１上には、Ｒ方向に回転駆動されるターンテーブル３５が設けられており、さらにこのターンテーブル３５の外周部分には、複数（この場合、３つ）の円盤状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて配設されている。これらチャックテーブル３０はＺ方向（鉛直方向）を回転軸として回転自在に支持されており、図示せぬ駆動機構によって回転駆動させられる。

位置決めテーブル２４上で位置決めがなされたウェーハ１は、供給アーム２５によって位置決めテーブル２４から取り上げられ、真空運転されている１つのチャックテーブル３０上に、保護テープ７が貼着された表面１ａ側を下に向けた状態で同心状に載置される。チャックテーブル３０は、図５（ｂ）に示すように、枠体３１の中央上部に、多孔質部材による円形の吸着部３２が形成されたもので、ウェーハ１は吸着部３２の上面３２ａに、保護テープ７が密着し、かつ、裏面１ｂが露出する状態に吸着、保持される。このため、ウェーハ１の表面１ａ側の半導体チップ３の電子回路が保護テープ７によって保護され、ダメージを受けることが防止される。

チャックテーブル３０に保持されたウェーハ１は、ターンテーブル３５がＲ方向（時計回り方向）へ所定角度回転することにより、粗研削用研削ユニット４０Ａの下方の一次加工位置に送り込まれ、この位置で研削ユニット４０Ａにより裏面１ｂが粗研削される。次いでウェーハ１は、再度ターンテーブル３５がＲ方向へ所定角度回転することにより、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂの下方の二次加工位置に送り込まれ、この位置で研削ユニット４０Ｂにより裏面が仕上げ研削される。

各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは同一構成であり、装着される砥石が粗研削用と仕上げ研削用と異なることで、区別される。図５に示すように、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング４１と、このスピンドルハウジング４１内に同軸的、かつ回転自在に支持されたスピンドルシャフト４２と、スピンドルハウジング４１の上端部に固定されてスピンドルシャフト４２を回転駆動するモータ４３と、スピンドルシャフト４２の下端に同軸的に固定された円盤状のフランジ４４とを具備している。

フランジ４４には、図５に示すような、ウェーハ１の裏面１ｂ全面を研削する全面研削用の砥石ホイール（全面用砥石ホイール）４５と、図７に示すような、凹部形成用の砥石ホイール（凹部用砥石ホイール）４６とが着脱可能に取り付けられる。図４に示す研削装置２０の各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、全面用砥石ホイール４５が装着されており、図６に示す研削装置２０の各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、凹部用砥石ホイール４６が装着されている。

各砥石ホイール４５（４６）は、環状のフレーム４５ａ（４６ａ）の下面に複数の砥石４７が環状に配列されて固着されたものである。砥石４７の下端面である刃先は、スピンドルシャフト４２の軸方向に直交するように設定される。砥石４７は、例えば、ガラス質のボンド材中にダイヤモンド砥粒を混合して成形し、焼結したものが用いられる。

全面用砥石ホイール４５と凹部用砥石ホイール４６の違いは研削外径（環状に配列された複数の砥石４７の外周縁の直径）であり、全面用砥石ホイール４５の研削外径はウェーハ１の直径よりも大きく、凹部用砥石ホイール４６の研削外径は、ウェーハ１の半径よりも僅かに小さくて形成する凹部４Ａの半径に相当している。全面用砥石ホイール４５のフレーム４５ａはウェーハ１の直径よりも大きく研削外径と同等である。一方、凹部用砥石ホイール４６のフレーム４６ａは、下部が下方に向かうにしたがって縮径する円錐状に形成されており、砥石４７が配列される下端面の外径が凹部４Ａの半径に相当する寸法となっている。

各砥石ホイール４５，４６に固着される砥石４７は、粗研削用と仕上げ研削用があり、砥石４７が粗研削用とされた砥石ホイール４５，４６は、粗研削用の研削ユニット４０Ａに装着される。また、砥石４７が仕上げ研削用とされた砥石ホイール４５，４６は、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに装着される。粗研削用の砥石４７は、例えば♯３２０〜♯６００程度の比較的粗い砥粒を含むものが用いられる。また、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂに取り付けられる砥石４７は、例えば♯２０００〜♯８０００程度の比較的細かい砥粒を含むものが用いられる。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、研削面の冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する研削水供給機構（図示省略）が設けられている。

各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、基台２１の奥側の端部に立設されたＸ方向に並ぶ左右一対のコラム２６の前面に、それぞれ取り付けられている。各コラム２６に対する各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂの取付構造は同一であってＸ方向で左右対称となっている。

各コラム２６のＹ方向手前側の前面２６ａは、基台２１の上面に対しては垂直面であるが、Ｘ方向の中央から端部に向かうにしたがって奥側に所定角度で斜めに後退するテーパ面に形成されている。このテーパ面２６ａの水平方向すなわちテーパ方向は、対応する前方の加工位置（左側のコラム２６では左側の一次加工位置、右側のコラム２６では右側の二次加工位置）に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心と、ターンテーブル３５の回転中心とを結ぶ線に対して平行になるように設定されている。

図４および図８に示すように、各コラム２６のテーパ面２６ａには、そのテーパ方向と平行な上下一対のガイド５１が設けられており、このガイド５１には、Ｘ軸スライダ５２が摺動自在に装着されている。このＸ軸スライダ５２は、サーボモータ５３によって駆動される図示せぬボールねじ式の送り機構により、ガイド５１に沿って往復移動するようになっている。Ｘ軸スライダ５２の往復方向は、ガイド５１の延びる方向、すなわちテーパ面２６ａのテーパ方向と平行である。

Ｘ軸スライダ５２の前面はＸ・Ｚ方向に沿った面であり、その前面に、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、それぞれＺ方向（鉛直方向）に昇降自在に設置されている。これら研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、Ｘ軸スライダ５２の前面に設けられたＺ方向に延びるガイド５４にＺ軸スライダ５５を介して摺動自在に装着されている。そして各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、サーボモータ５６よって駆動されるボールねじ式の送り機構５７により、Ｚ軸スライダ５５を介してＺ方向に昇降するようになっている。

上述したように、上記一次加工位置および二次加工位置に位置付けられた各チャックテーブル３０の回転中心と、ターンテーブル３５の回転中心との間を結ぶ方向（図８矢印Ｆで示す方向、以下、軸間方向と称する）は、それぞれコラム２６の前面２６ａのテーパ方向、すなわちガイド５１の延びる方向と平行に設定されている。そして、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、砥石ホイール４５（４６）の回転中心（スピンドルシャフト４２の軸心）が、対応する加工位置（研削ユニット４０Ａでは一次加工位置、仕上げ用の研削ユニット４０Ｂでは二次加工位置）に位置付けられたチャックテーブル３０の回転中心とターンテーブル３５の回転中心とを結ぶ軸間方向の直上にそれぞれ存在するように位置設定がなされている。したがって、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、Ｘ軸スライダ５２ごとガイド５１に沿って移動すると、砥石ホイール４５（４６）の回転中心が軸間方向に沿って移動するように設定されている。

図２（ａ）〜（ｂ）に示したようにウェーハ１の裏面１ｂ全面を研削する場合には、粗研削用の研削ユニット４０Ａのフランジ４４に、粗研削用の砥石４７が固着された全面用砥石ホイール４５を装着し、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂのフランジ４４に、仕上げ研削用の砥石４７が固着された全面用砥石ホイール４５を装着する。ウェーハ１は、一次加工位置において研削ユニット４０Ａにより、また、二次加工位置において仕上げ用の研削ユニット４０Ｂにより、裏面全面が研削される。

ウェーハ裏面の全面研削を行うにあたっては、研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）の軸間方向位置が、Ｘ軸スライダ５２を移動させることにより、砥石３７の下面である刃先がウェーハ１の回転中心を通過し、チャックテーブル３０が回転することによって自転するウェーハ１の裏面１ｂ全面が研削され得る全面研削位置に位置付けられる。この全面研削位置は、ウェーハ１の回転中心よりもターンテーブル３５の外周側とされる。ウェーハ裏面の全面研削は、砥石ホイール４５を全面研削位置に保持してから、チャックテーブル３０を回転させてウェーハ１を自転させ、送り機構５７によって研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）を下方に送りながら、回転する砥石ホイール４５の砥石４７をウェーハ１の裏面１ｂに押し付けることによりなされる。

また、図２（ｃ），図３（ｂ）に示したようにウェーハの裏面のデバイス形成領域４に対応する領域のみを研削して凹部４Ａを形成する場合には、凹部用砥石ホイール４６がフランジ４４に装着されるが、図３（ｄ）のように、深い凹部４Ａを形成する場合には、粗研削を経て仕上げ研削を行い、図２（ｃ）のように接着材８の厚さ分だけ研削する場合には、仕上げ研削で凹部４Ａを形成する。

凹部４Ａを形成するにあたっては、粗研削用の研削ユニット４０Ａのフランジ４４に、粗研削用の砥石４７が固着された凹部用砥石ホイール４６を装着し、仕上げ研削用の研削ユニット４０Ｂのフランジ４４に、仕上げ研削用の砥石４７が固着された凹部用砥石ホイール４６を装着する。そして、Ｘ軸スライダ５２を移動させることにより、研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）の軸間方向位置が、図８および図９に示すように、ウェーハ１の裏面に対面する凹部用砥石ホイール４６の研削外径がウェーハ１のデバイス形成領域４の半径に対応する凹部形成位置に位置付けられる。この凹部形成位置は砥石４７の刃先がウェーハ１の回転中心付近とデバイス形成領域４の外周縁を通過する位置であり、この場合はウェーハ１の回転中心よりもターンテーブル３５の外周側とされる。

この後は全面研削の時と同様に、チャックテーブル３０を回転させてウェーハ１を自転させ、送り機構５７によって研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）を下方に送りながら、回転する砥石ホイール４６の砥石４７をウェーハ１の裏面１ｂに押し当てて研削する。これにより、図１０に示すように、ウェーハ１の裏面１ｂには、デバイス形成領域４に対応する領域に凹部４Ａが形成されるとともに、凹部４Ａの周囲に環状凸部５Ａが形成される。

上記全面研削および凹部形成の研削のいずれも、粗研削で研削される量は、例えば仕上げ研削後の厚さ＋２０〜４０μｍ程度といった厚さまで研削され、仕上げ研削では残りの厚さが研削され、これによってデバイス形成領域４に対応する領域が目的厚さに薄化される。

図５（ａ），図７（ａ）および図１０に示すように、粗研削後の被研削面には、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削条痕９が残留する。この研削条痕９は砥石４７中の砥粒による破砕加工の軌跡であり、マイクロクラック等を含む機械的ダメージ層である。粗研削による研削条痕９は仕上げ研削によって除去されるが、仕上げ研削によっても新たな研削条痕が残留する場合がある。

また、研削装置２０は、図３（ｄ）、（ｃ’）で示した環状凸部５Ａを薄化する場合にも用いられる。その場合も粗研削を経て仕上げ研削がなされる。環状凸部５Ａを薄化するには、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂを軸間方向に移動させることにより、凹部４Ａを形成した凹部用砥石ホイール４６を図１１に示すようにウェーハ１の外周側に移動させ、砥石ホイール４６を環状凸部５Ａに対向させる。この状態から、チャックテーブル３０を回転させてウェーハ１を自転させ、砥石４７を環状凸部５Ａの先端に押し付けることにより、環状凸部５Ａは研削されて薄化される。

ところで、ウェーハ１の研削の際には、粗研削および仕上げ研削とも、各加工位置の近傍に設けられた接触式の厚さ測定器６０によってウェーハ厚さが逐一測定され、その測定値に基づいて研削量が制御される。厚さ測定器６０は、図５（ａ）に示すように、基準側ハイトゲージ６１と可動側ハイトゲージ６２との組み合わせで構成されている。

各ハイトゲージ６１，６２はプローブ６１ａ，６２ａをそれぞれ備えており、基準側ハイトゲージ６１のプローブ６１ａがチャックテーブル３０の枠体３１の表面３１ａに接触し、可動側ハイトゲージ６２のプローブ６２ａがウェーハ１の被研削面に接触するようにセットされる。この厚さ測定器６０では、各プローブ６１ａ，６２ａの接触点の高さ位置を比較することにより、ウェーハ１の厚さ測定値が出力される。凹部４Ａを形成してデバイス形成領域４の厚さを測定する際の測定点、すなわち可動側ハイトゲージ６１のプローブ６１ａの接触点は、図５（ａ）および図７（ａ）の破線で示すように、凹部４Ａの外周側が好ましい。

所望の研削が完了したウェーハ１は、次のようにして回収される。まず、仕上げ用の研削ユニット４０Ｂが上昇してウェーハ１から退避し、一方、ターンテーブル３５がＲ方向へ所定角度回転することにより、ウェーハ１が供給アーム２５からチャックテーブル３０に載置された着脱位置に戻される。この着脱位置でチャックテーブル３０の真空運転は停止され、次いでウェーハ１は、回収アーム２７によってスピンナ式洗浄装置２８に移されて洗浄される。

洗浄ユニット２８では、ウェーハ１と同径程度の回転式の吸着テーブルにウェーハ１が吸着、保持され、１０００ｒｐｍ程度で回転する最中に純水等の洗浄水がウェーハ１の中心付近に滴下されて裏面が洗浄される。この後、回転速度が２０００〜３０００ｒｐｍ程度に上昇しながらドライエアが吹き付けられて乾燥処理される。洗浄ユニット２８で洗浄処理されたウェーハ１は、搬送ロボット２３によって回収カセット２２Ｂ内に移送、収容される。

［５］接着材塗布装置
次に、図１２を参照して、図２（ｄ）、図３（ｃ），（ｄ’）に示したように凹部４Ａに接着材８を塗布する際に用いて好適な塗布装置７０を説明する。塗布装置７０は直方体状の基台７１を有しており、この基台７１の一端側には、一対のカセットステージ７２が設けられている。カセットステージ７２にはカセット７３が着脱自在に載置される。カセット７３内には、凹部４Ａが形成された裏面１ｂ側を上にした状態で、複数のウェーハ１が積層して収納される。カセット７３に収納されている１枚のウェーハ１が搬送ロボット７４によって引き出され、裏面１ｂを上に向けた状態で位置決めテーブル７５上に載置され、ここで一定の位置に決められる。

次に、ウェーハ１は旋回する搬送アーム７６によって円盤状のスピンテーブル７７に同心状に載置される。搬送アーム７６は、先端に真空吸着パッド７６ａを有しており、真空吸着パッド７６ａが、環状凸部５Ａを吸着して保持するようになっている。スピンテーブル７７は真空チャック式でウェーハ１を吸着、保持し、続いて所定回転速度で回転し、これによってウェーハ１が自転した状態になる。基台７１上の奥側にはノズルスタンド８１が立設されており、このノズルスタンド８１には、ノズルベース８２を介して、水平に延びるノズルアーム８３が水平旋回可能に装着されている。このノズルアーム８３の先端には、ノズル８４が設けられている。

ノズルアーム８３は、図１２において破線で示される退避位置と実線の滴下位置との間を往復旋回し、滴下位置では、ノズル８４がスピンテーブル７７に保持されたウェーハ１の回転中心の直上に位置付けられる。この滴下位置でノズル８４から、回転するウェーハ１の中心に液体の接着材が滴下される。接着材は、基台６１の内部の図示せぬ供給源からノズルスタンド８１、ノズルベース８２、ノズルアーム８３を経てノズル８４に圧送される。

このようにしてウェーハ１の凹部４Ａに接着材が滴下されると、接着材は遠心力によって凹部４Ａの外周側に広がり、凹部４Ａ全域に塗布される。接着材の塗布厚さが所望厚さに至ったら、ノズル８４からの接着材の滴下とスピンテーブル７７の回転が停止され、ノズルアーム８３が退避位置に旋回する。次いで、スピンテーブル７７のウェーハ吸着運転が停止され、スピンテーブル７７上のウェーハ１は搬送アーム７６によって位置決めテーブル７５に載置される。次に、ウェーハ１は搬送ロボット７４によって位置決めテーブル７５からカセット７３の収納位置に戻される。２つのカセット７３は、双方ともウェーハ１が出し入れされるように使用されてもよく、また、一方が供給側、他方が回収側とされてもよい。カセット７３内に戻された接着材付きのウェーハ１は、上述したように接着材を乾燥、固化させる処理がなされた後、個片化工程に移される。

本発明の一実施形態の加工方法で加工されるウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 一実施形態の加工方法を工程順に示す側面図および断面図である。 本発明の他の実施形態の加工方法を工程順に示す側面図および断面図である。 本発明の加工方法の研削に係る工程を好適に実施し得る研削装置であって、全面研削用の砥石ホイールが装着されている状態の斜視図である。 図４の研削装置の研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 図４の研削装置に凹部形成用の砥石ホイールが装着されている状態の斜視図である。 図６の研削装置の研削ユニットを示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 研削ユニットの取付構造を示す平面図である。 凹部形成用の砥石ホイールでウェーハ裏面に凹部を形成している状態を示す側面図である。 裏面に凹部が形成されたウェーハの裏面側を示す斜視図である。 凹部形成用の砥石ホイールで環状凸部を研削している状態を示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 本発明の加工方法の接着材塗布工程を好適に実施し得る塗布装置の斜視図である。

符号の説明

１…半導体ウェーハ
１ａ…ウェーハの表面
１ｂ…ウェーハの裏面
２…分割予定ライン
３…半導体チップ（デバイス）
４…デバイス形成領域
４Ａ…凹部
５…外周余剰領域
５Ａ…環状凸部
８…接着材
２０…研削装置
７０…接着材塗布装置

Claims (3)

1. 表面に複数のデバイスが分割予定ラインによって形成された略円形状のデバイス形成領域と、該デバイス形成領域を囲繞する外周余剰領域とを有するウェーハの加工方法であって、
   ウェーハの、前記デバイス形成領域に対応する裏面側の領域のみを所定厚さ除去して該デバイス形成領域を所望厚さに薄化し、該裏面に凹部を形成するとともに、前記外周余剰領域に、裏面側に突出する環状凸部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部に接着材を所望厚さ塗布する接着材塗布工程と、
   前記分割予定ラインを切断して該ウェーハを複数のデバイスに個片化する個片化工程とを含み、
   前記凹部形成工程を行う前に、ウェーハ全域の厚さが、前記凹部形成工程後の前記デバイス形成領域の厚さに前記凹部に塗布される前記接着材の厚さを加えた厚さになるように、ウェーハの裏面側の全面を所定厚さ除去して薄化するウェーハ全域薄化工程を行うことを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 前記ウェーハ全域薄化工程を行うことに代えて、前記接着材塗布工程の後であって前記個片化工程の前に、前記環状凸部を、前記凹部に塗布された接着材の高さと同レベルまで除去して薄化する環状凸部薄化工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 前記ウェーハ全域薄化工程を行うことに代えて、前記凹部形成工程の後であって前記接着材塗布工程の前に、前記環状凸部を、前記凹部に塗布される接着材の高さと同レベルまで除去して薄化する環状凸部薄化工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。

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