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Title:
METHOD AND APPARATUS FOR POLISHING OUTER CIRCUMFERENTIAL END SECTION OF SEMICONDUCTOR WAFER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/104614
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a method and an apparatus for polishing outer circumferential end section of a semiconductor wafer, wherein the outer circumferential end section of the semiconductor wafer is prevented from becoming a knife-edge in a back grinding step, and a substantially vertical polished surfaces can be continuously formed on the outer circumferential end section, irrespective of a position where the protection sheet is attached and without causing a trouble of clogging which is generated at the time of polishing with a protection sheet. In the method, the outer circumferential end section of the semiconductor wafer (11) wherein a surface having a semiconductor element formed thereon is adhered by the protection sheet is polished. The method is provided with a semiconductor wafer holding step of holding the surface of the semiconductor wafer (11) in a horizontal direction, and an outer circumferential end section polishing step wherein a polishing tape (20) of a polishing head (40) wherein the polishing tape (20) which can travel is housed is permitted to travel, and the semiconductor wafer (11) is polished by pressing the polishing tape to the outer circumferential end section of the semiconductor wafer (11). The polishing tape (20) has abrasive grains adhered thereon by electrostatic dispersion.

Inventors:
YAMAGUCHI NAOHIRO (JP)
MATSUMOTO YASUO (JP)
KATOH KENJI (JP)
HIRAGA TAKASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/052717
Publication Date:
August 27, 2009
Filing Date:
February 17, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NIHON MICROCOATING CO LTD (JP)
YAMAGUCHI NAOHIRO (JP)
MATSUMOTO YASUO (JP)
KATOH KENJI (JP)
HIRAGA TAKASHI (JP)
International Classes:
H01L21/304; B24B9/00; B24B21/00; B24D11/00
Domestic Patent References:
WO2006041196A12006-04-20
Foreign References:
JP2005305586A2005-11-04
JP2002172563A2002-06-18
JP2004338064A2004-12-02
Attorney, Agent or Firm:
HORI, Akihiko et al. (Zentoku Roppongi building7-27, Roppongi 1-chom, Minatoku Tokyo 32, JP)
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Claims:
 半導体素子が形成された表面を保護シートにより貼着された半導体ウェーハの外周端部を研削する方法であって、
 前記半導体ウェーハの前記表面を水平方向に保持する半導体ウェーハ保持工程と、
 走行可能な研削テープが内装された研削ヘッドの前記研削テープを走行させて、前記半導体ウェーハの外周端部に押し当てて研削する外周端部研削工程とを備えてなり、
 前記研削テープは、砥粒を静電散布により付着されたものであることを特徴とする半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記保持工程では、保護シートが貼着された表面側を下にして前記半導体ウェーハを保持し、前記外周端部研削工程では前記保護シートと共に前記半導体ウェーハの外周端部を研削することを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記研削テープは、前記半導体ウェーハの外周端部に押し当てられて、垂直方向または水平方向に走行することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記研削ヘッドに内装された研削テープの面を半導体ウェーハに対し、鉛直方向から10度以内の角度に傾斜させて押し当て、研削することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記砥粒の径が、#600(30μm)~#3000(5μm)の範囲にあることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記研削ヘッドには、先端にパッドを装着した押し当てガイドが内装され、該押し当てガイドのスライド移動により前記パッドを介して前記研削テープを半導体ウェーハの外周端部に押し当てて研削することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記パッドは、shore-A硬度が20~50°の弾性体からなることを特徴とする請求項6に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 前記パッドの少なくとも先端押し当て面が、潤滑性材料で形成されてなることを特徴とする請求項7に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
 半導体素子が形成された表面を保護シートにより貼着された半導体ウェーハの外周端部を研削する装置であって、
 前記半導体ウェーハの前記表面を水平方向に保持する半導体ウェーハ保持手段と、
 該半導体ウェーハ保持手段により保持された半導体ウェーハの外周端部を研削するための走行可能な研削テープを内装した研削ヘッドとを備え、
 前記研削テープは、砥粒を静電散布により付着されたものであることを特徴とする半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記研削テープが前記半導体ウェーハの外周端部に押し当てられて、垂直方向または水平方向に走行可能となるように、前記研削ヘッドが回動可能に設けられていることを特徴とする請求項9に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記研削テープが、前記半導体ウェーハに対し、鉛直方向から10度以内の角度に傾斜させて押し当て走行可能となるように、前記研削ヘッドが回動可能に設けられていることを特徴とする請求項9または10に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記砥粒の径が、#600(30μm)~#3000(5μm)の範囲にあることを特徴とする請求項9ないし11のいずれか一項に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記研削ヘッドには、先端にパッドを装着した押し当てガイドが内装され、該押し当てガイドのスライド移動により前記パッドを介して前記研削テープを半導体ウェーハの外周端部に押し当てて研削することを特徴とする請求項9ないし12のいずれか一項に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記パッドは、shore-A硬度が20~50°の弾性体からなることを特徴とする請求項13に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記パッドの少なくとも先端押し当て面が、潤滑性材料で形成されてなることを特徴とする請求項14に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
 前記研削ヘッドは、前記半導体ウェーハの径方向に向けて前記押し当てガイドを回動させる押し当て位置調整機構を更に設けてなり、
 該押し当て位置調整機構は、前記押し当てガイドを装着して回動する回動アームと、該回動アームに連結されたシャフトと、該シャフトに連結して前記回動のトルクを伝達する駆動装置とを有し、
 該駆動装置によるトルクを制御して、前記押し当てガイドにより押し当てられた前記研削テープの前記半導体ウェーハ外周端部に押し当てる位置を回動調整することを特徴とする請求項13又は14に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
Description:
半導体ウェーハ外周端部の研削 法及び研削装置

 本発明は、半導体ウェーハ外周端部の研 方法及び研削装置に関し、特に表面に半導 素子や電子部品等が形成された半導体ウェ ハの裏面を研削してその厚みを薄くするバ クグラインド工程の前に行う、半導体ウェ ハ外周端部の研削の方法及び装置に関する のである。

 半導体ウェーハは、半導体素子や電子部 等を形成する製造工程において、種々の成 工程、表面加工工程、洗浄工程等の各工程 経由している。その際、割れや欠けが生じ のを防止するために、半導体ウェーハはそ 外周端部が面取り加工されている。

 従来の半導体加工プロセスにおける半導 ウェーハのバックグラインド工程を示す図6 を参照して、半導体ウェーハの外周端部の面 取り加工を説明する。半導体ウェーハの平面 図である図6(a)、及び図6(a)のB-B断面拡大図で る図6(b)に示すように、半導体ウェーハ11の 周端部13は円弧状(R形状)となっている。こ は外周端部13を円弧状にするための面取り加 工がなされているからである。

 そして、さらに各工程によって成膜され 膜が外周端部にまで形成された後に、この 周端部に形成された膜の一部と、さらに各 程上において付着した付着物とを砥石や研 テープで除去し、さらにクリーニングをし がら半導体ウェーハの製造工程が進められ いる(例えば、特許文献1~4参照)。

 上記工程では、砥石で円弧状の面取りを った後、仕上げ加工に研磨テープが使用さ ていた。この時に、使用される研磨テープ 、通常の塗布型研磨テープである。

 そして上記の半導体ウェーハの製造工程 おいて、表面に半導体素子や電子部品等が 成された半導体ウェーハは、電気的検査が われた後、ダイシング工程で個々のチップ 分割されている。

 近年、電子機器の小型化、軽量化のニー に対応して、チップの厚みが100μm以下、或 は50μm以下というように、極めて薄く形成 れることが求められている。そのため表面 半導体素子や電子部品等が形成された半導 ウェーハをダイシング工程で個々のチップ 分割される前に、半導体ウェーハの裏面14を 研削して半導体ウェーハの厚みを薄くするバ ックグラインド工程が行われるようになった 。

 例えば、このバックグラインド工程では 6(b)に示すように、半導体素子や電子部品等 が形成された半導体ウェーハの表面15側を下 向けて、半導体ウェーハ11を半導体ウェー 保持台(図示せず)に水平に固定し、半導体ウ ェーハの裏面14を研削加工する。そのとき、 面15に形成されている半導体素子及び電子 品等の汚染や損傷を防止する目的で、半導 ウェーハ11の表面15側に保護シート12を貼り けてから半導体ウェーハ保持台に固定して る。

 これを半導体ウェーハの裏面14から研削 石(例えば、カップ型砥石)で所定の厚さまで 加工するが、最終厚みが極めて薄い半導体ウ ェーハでは、元の厚みの半分以上も研削加工 しなければならないことになる(例えば、厚 1mm~0.7mmの半導体ウェーハが100μm~50μmの厚さ 研削加工される)。

 かかる半導体ウェーハ11の裏面14を研削す ると、バックグラインド工程後の半導体ウェ ーハの断面図である図6(c)に示すように、半 体ウェーハ11の裏面14側の端部が、R形状から 徐々に鋭角形状13’に変化してしまうことに る。このようなナイフエッジとなる鋭角化 、半導体ウェーハが薄くなるにつれて、よ 顕著になる。さらに、半導体ウェーハの厚 が薄くなると、半導体ウェーハ自体の抗折 度も低下する。このため、かかる端部の鋭 形状13’の箇所に、裏面研削による負荷や 工程での衝撃がわずかにでも加わると、簡 に端部チッピングが発生してしまい、かか 欠けやチッピングが起点となり半導体ウェ ハが割れやすいという問題が生じていた。

 そこで、この問題を解決するために、バ クグラインド工程に先立って保護シートが り付けられた半導体ウェーハの外周端部のR 形状部を、砥石による研削加工で端部がナイ フエッジにならないように除去する方法が行 われている。

 ところで、前述のような方法では、半導 ウェーハの外周付近で保護シートを切断し 場合、半導体ウェーハの外周端部を研削し 面取り部分を除去しようとした時に、保護 ートまでも研削することになる。樹脂材料 ある保護シートが研削砥石の砥粒に付着し 砥石に目詰まりを起こせば、加工性能を劣 させ、加工能率の低下や加工品質の低下を たすとともに、半導体ウェーハを破損させ 要因ともなってくる。

 そこで、保護シートの研削砥石への付着 より生じる上記問題を解決するために、ウ ーハ外周端部の新たな研削方法が提案され いる(例えば、特許文献5~7参照)。

 上記特許文献で提案された研削方法とし 、例えば、保護シートを半導体ウェーハの 径よりも小さいもの(外周加工領域内)を貼 付けた後に、半導体ウェーハの外周端部を 削する方法が開示されている。

先行技術文献

特開平06-104228号公報

特開平07-205001号公報

特開2002-025952号公報

特開2005-007518号公報

特開2003-273053号公報

特開2005-093882号公報

特開2007-042811号公報

 しかしながら、上記特許文献で提案され 研削方法では、保護シートの貼り付け精度 端部の検出調整など、複雑な工程を必要と 、加工能率が低下する。また、砥石による 削は、保護シートの加工が含まれなくとも 砥石の目詰まりによる加工品質の低下が発 するため、砥石のドレッシングを頻繁に行 必要がある。さらに、研削装置の機械的精 、剛性及び構造も複雑になり、メンテナン 性も悪く、付帯設備も必要となる。

 本発明は、上記課題であるバックグライ ド工程における半導体ウェーハ外周端部の イフエッジ化を防止し、また保護シートの り付け位置に左右されず、保護シートと共 研削する際に生じる目詰まり問題がなく、 続して外周端部を略垂直に研削面を形成す ことが可能な半導体ウェーハ外周端部の研 方法及び装置を提供することを目的とする

 前記課題を解決するために、本発明が提 するものは、半導体素子が形成された表面 保護シートにより貼着された半導体ウェー の外周端部を研削する方法であって、前記 導体ウェーハの前記表面を水平方向に保持 る半導体ウェーハ保持工程と、走行可能な 削テープが内装された研削ヘッドの前記研 テープを走行させて、前記半導体ウェーハ 外周端部に押し当てて研削する外周端部研 工程とを備えてなり、前記研削テープは、 粒を静電散布により付着されたものである とを特徴とする半導体ウェーハ外周端部の 削方法である。

 このように研削テープを走行しながら半 体ウェーハの外周端部を研削することによ て、従来の砥石研削(定寸法切り込み加工) 異なり、半導体ウェーハ回転軸の影響(セン リング精度)が無く、半導体ウェーハの回転 振れ、及び半導体ウェーハ自体の変形に追従 加工が容易となるため、半導体ウェーハ外周 端部のチッピングや欠けを防止することが可 能となる。また、装置に必要な機械的精度、 剛性、構造の影響を受け難いので装置の構造 が簡単となる。

 また、走行する研削テープによれば、常 新し研削テープが供給されるので、保護シ トと共に加工しても研削テープの目詰まり 問題がなく、能率良く安定に研削すること できる。

 したがって、半導体ウェーハ外周端部研 において、保護シートと共に研削すること できる。

 研削テープは、砥粒を静電散布により付 されたものが使用される。砥粒をバインダ 樹脂層の上に静電散布により付着したテー は、通常の塗布型テープと比較して砥粒表 に不要な樹脂層が少なく、砥粒の切り刃が いため高速加工が可能である。また、切れ が良いので半導体ウェーハ端面の欠けが少 いメリットがある。

 ここで「静電散布」とは、粒状部材であ 砥粒に電荷を付与した状態にして分散する とである。このような静電散布 によって 散された粒状部材の砥粒は、それらが互い 静電的に反発し合いながら分散されるので 複数の粒状部材による塊が発生することが くなり、分散均一性が向上することになる

 前記研削テープは、前記半導体ウェーハ 外周端部に押し当てられて、垂直方向また 水平方向に走行することができる。

 また前記研磨ヘッドに内装された研削テ プの面を半導体ウェーハに対し、鉛直方向 ら10度以内の角度に傾斜させて押し当て、 削させる。

 鉛直方向から10度以内の傾斜には、研磨 ッドの上部を半導体ウェーハ側に前傾させ 場合と、あるいは後傾させる場合の双方を むものである。半導体ウェーハの外周端部 上部、下部の研削を行う場合に有効な手段 なる。これにより半導体ウェーハの外周端 の最先端を有効に研削することができる。

 たとえば、研削ヘッドに内装された研削 ープ面を半導体ウェーハの上面側に対し、 直方向から10度以内の角度に前傾傾斜させ 端部を研削加工すると、裏面研削をすると に半導体ウェーハ外周端部が鈍角及び鈍角 近くなるので、端部の欠けが発生し難くな 。なお、傾斜角度が10度以上になると、端部 が鋭利なナイフエッジ状になり、研削中また はその後の工程で搬送中に欠けやクラックが 生じやすくなるので、傾斜は10度以下が好ま い。研削ヘッドの前傾、後傾のいずれの傾 の場合も鉛直方向から10度以内の傾斜角度 することが好ましい。

 使用される研削テープの砥粒径は、#600~#3 000の範囲にあることが好ましい。#600以下で 、チッピングの増加が見られる。また、#3000 以上では、研削速度が低下し加工能率が悪い 。

 なお、加工時には、研削液を供給しなが 研削することが好ましい。

 一方、外周端部押し当てガイドの先端に 着されたパッドは、shore-A硬度が20~50°の弾 体からなることが好ましい。

 すなわち、20~50°の範囲の弾性体を使用す ることによって、機械的な振動を吸収できる ため欠けが生じ難くなる。また、半導体ウェ ーハ端面の研削形状を損ねず、形状が安定し 、かつチッピングの発生も少ないからである 。

 また、パッドの少なくとも先端押し当て が、潤滑性を有する潤滑性材料で形成され なることが好ましい。

 走行する研削テープの裏面をパッドで押 圧するため、研削テープの走行をスムーズ する目的で、潤滑性のあるパッド材料を使 するのが好ましい。

 また、本発明がさらに提案するものは、 導体素子が形成された表面を保護シートに り貼着された半導体ウェーハの外周端部を 削する装置であって、前記半導体ウェーハ 前記表面を水平方向に保持する半導体ウェ ハ保持手段と、該半導体ウェーハ保持手段 より保持された半導体ウェーハの外周端部 研削するための走行可能な研削テープを内 した研削ヘッドとを備え、前記研削テープ 、砥粒を静電散布により付着されたもので ることを特徴とする半導体ウェーハ外周端 の研削装置である。

 この半導体ウェーハ外周端部の研削装置 よれば、円弧状、R状に研磨加工されている 半導体ウェーハの外周端部を、略垂直に研削 できるので、外周端部がナイフエッジ状とな らず、その後半導体ウェーハの裏面研削加工 を行っても破損、割れ、欠けを防止すること が可能である。

 また、研削テープを走行しながら半導体 ェーハの外周端部を研削することによって 従来の砥石研削(定寸法切り込み加工)と異 り、半導体ウェーハ回転軸の影響(センタリ グ精度)が無く、半導体ウェーハの回転触れ 、及び半導体ウェーハ自体の変形に追従加工 が容易であるため、半導体ウェーハ外周端部 のチッピングや欠けを防止することができる 。さらに、装置に必要な機械的精度、剛性、 構造の影響を受け難いので装置の構造が簡単 となる。

 研削テープは、砥粒を静電散布により付 されたものが使用されるので、通常の塗布 テープと比較して砥粒表面に不要な樹脂層 少なく、砥粒の切り刃が鋭いため高速加工 可能である。また、切れ味が良いので半導 ウェーハ端面の欠けが少ないメリットがあ 。

 また、半導体ウェーハ外周端部研削にお て、保護シートと共に研削することができ 。このような場合でも、常時新し研削テー が供給されるので、保護シートや接着剤に る研削テープの目詰まりの問題がなく、能 良く安定に研削することができる。

 また前記研削テープが、前記半導体ウェ ハの外周端部に当接されて、垂直方向又は 平方向に走行するように研削ヘッドが回動 能設けられていることが好ましい。研削テ プが垂直方向又は水平方向に走行すれば、 導体ウェーハ外周端部が略垂直に研削でき さらに常に新しいテープが研削面に供給さ るので、目詰まりの問題もなく、効率の良 研削が行われる。

 また前記研削ヘッドは、前記外周端部に 削テープを押し当てる押し当てガイドと、 押し当てガイドを加圧する加圧機構と、を するものとする。

 これによって、研削テープも押し圧力が 整できるので、研削が効率よく均一に行え ようになる。

 前記研削ヘッドは、前記半導体ウェーハ 径方向に向けて前記押し当てガイドを回動 せる押し当て位置調整機構を更に設けてな 、該押し当て位置調整機構は、前記押し当 ガイドを装着して回動する回動アームと、 回動アームに連結されたシャフトと、該シ フトに連結して前記回動のトルクを伝達す 駆動装置とを有し、該駆動装置によるトル を制御して、前記押し当てガイドにより押 当てられた前記研削テープの前記半導体ウ ーハ外周端部に押し当てる位置を回動調整 ることが好ましい。

 押し当てガイドを挿着した回動アームの 動位置を調整することにより、押し当てガ ドにより押し当てられる研削テープの回動 置も調整されることになり、半導体ウェー 外周端部と研削テープとの接触位置、接触 度及び押し当て圧力の調整ができるので、 削精度を向上させることができる。

 本発明によれば、半導体ウェーハの裏面 削工程において、外周端部から発生する欠 、亀裂又は破損、及び裏面加工後の欠け亀 又は破損を抑える効果がある。

 更に、研削砥石による研削と異なり、研 テープ走行による加工は常時新しい研削テ プが供給されるため、保護シートと共に研 しても研削テープに目詰りが無く、精度の い研削を維持できる。

 研削テープは、砥粒を静電散布により付着 れているので、通常の塗布型テープと比較 て砥粒表面に不要な樹脂層が少なく、砥粒 切り刃が鋭いため高速加工が可能である。
また、砥石のドレッシング工程が省けるので 加工工程が短時間に効率よく、安定な加工が できる。

 さらにまた、装置精度や、半導体ウェー に起因する、半導体ウェーハ回転振れの影 を受けないため、装置構造も簡単で、加工 の半導体ウェーハ全周に渡って異常なチッ ングが無く、平滑に研削できる効果を奏す 。

図1は、本発明の半導体ウェーハ外周端 部研削装置の第1の実施形態における半導体 ェーハと研削ヘッドとの位置関係を示す概 図の正面図である。

図2は、本発明の半導体ウェーハ外周端 部研削装置の第2の実施形態における半導体 ェーハと研削ヘッドとの位置関係を示す概 図の正面図である。

図3(a)~図3(d)は、本発明の実施の形態に る半導体ウェーハ外周端部研削方法の各手 を示す説明図である。

図4は、本発明の実施例に係る半導体ウ ェーハ外周端部研削装置の正面図である。

図5は、図4に示す押し当てガイド46の圧 力調整部の説明図である。

図6(a)~図6(c)は、半導体ウェーハのバッ グラインド工程を示す説明図である。

図7は押し当て位置調整機構の概略正面 図である。

図8は位置調整機構の概略側面図であり 、(a)は位置調整機構による半導体ウェーハ外 周端部への研削テープの押し当て前の状態、 (b)は位置調整機構による半導体ウェーハ外周 端部への研削テープを押し当てた状態を示し た図である。

 本発明の半導体外周端部の研削方法は、 導体ウェーハの裏面研削(「バックグライン ド工程」と称する)の前工程として行われる 工方法である。

 以下添付図面を参照して、本発明に係る 導体ウェーハ外周端部の研削方法及び半導 ウェーハ外周端部研削装置の好ましい実施 形態について説明する。なお、各図におい 同一部材及び同一部品には同一の番号又は 号を付してある。

 最初に、本発明の実施の形態に係る半導 ウェーハ外周端部研削装置について説明す 。

 図1は本発明の半導体ウェーハ外周端部研 削装置の第1の実施形態における半導体ウェ ハと研削ヘッドとの位置関係を示す概念図 正面図、図2は本発明の半導体ウェーハ外周 部研削装置の第2の実施形態における半導体 ウェーハと研削ヘッドとの位置関係を示す概 念図の平面図、図3(a)~(d)は本発明の実施の形 に係る半導体ウェーハ外周端部研削方法の 手順を示す説明図で、図4は本発明の実施例 に係る半導体ウェーハ外周端部研削装置の正 面図、図5は、図4に示す押し当てガイド46の 力調整部の説明図である。

 図1に示すように、第1の実施形態である 導体ウェーハ外周端部研削装置は、主とし 、半導体ウェーハ11の裏面(バックグライン 面)を上面にして水平に載置する半導体ウェ ハ装着回転機構21と、半導体ウェーハ外周 部を研削するための研削ヘッド40を備えたも のである。

 円盤状の半導体ウェーハ11は半導体ウェ ハ保持台23に水平に載置されている。この半 導体ウェーハ保持台23は、ステージ24上に枢 された回転軸27に支持され、さらにモータ( 示せず)によって回転可能になっている。

 一方、水平に載置された半導体ウェーハ1 1の表面に対し研削テープ20が直行する方向、 すなわち垂直方向に走行するように、研削ヘ ッド40が配置され、研削テープ20が半導体ウ ーハ11の端面に略垂直に押し当てられる。

 研削ヘッド40に内装された研削テープ20は 、送り出しリール42に巻かれている。この研 テープ20が補助ローラ45aと下側ローラ44a、 側ローラ44bを通り、補助ローラ45bを通って 巻き取りリール43に巻き取られる構造となっ ている。

 下側ローラ44aと上側ローラ44bとの間で、 削テープ20は垂直方向に走行し、水平に載 されている半導体ウェーハ11の外周端部に対 して、押し当てガイド46の先端に配置された ッド47により研削テープ20が直交するように 外周端部に押し当てることによって研削が行 われる。押し当てガイド46は、例えばエアー リンダなどで矢示51の方向に加圧調整して 削テープ20を半導体ウェーハ11の外周端部に し当てられる。

 また、研削液を散布するノズル52が、半 体ウェーハ11の外周端部に研削テープ20が押 当てられる位置に研削液を散布できるよう 設けられており、研削の際は、ノズル52か 研削液を散布しながら加工する。

 上記、第1の実施形態によれば、研削テー プ20が下から上に向けて垂直に走行するので 半導体ウェーハ11に貼り付けられた保護シ ト12(図示せず)をウェーハ側に押し付けるよ な方向で研削できるので、保護シートの剥 防止効果がある。

 次に図2を参照して、本発明の半導体ウェ ーハ外周端部の研削装置の第2の実施形態を 明する。

 図2は本発明に係る半導体ウェーハ外周端 部の研削装置の第2の実施形態を示す正面図 ある。なお、第1の実施形態と共通部分の説 を略し、異なる部分を説明する。また、研 装置の符号は第1の実施と同一の符号を用い るものである。

 本実施形態の研削ヘッド40は、下側ロー 44aと上側ローラ44bとの間を走行する研削テ プ20が、水平方向に載置された半導体ウェー ハ11の周方向に走行するように配置されてい 。すなわち下側ローラ44aと上側ローラ44bと 間を走行する研削テープ20が、水平方向に 行することである。なお、半導体ウェーハ11 の外周端部に研削テープ20が押し付けられた 置で、半導体ウェーハ11の回転方向と研削 ープ20の走行方向とは、逆方向にするのが好 ましい。

 第2の実施形態は、第1の実施形態と比較 て、研削テープ20の必要幅を小さく抑えるこ とが可能であり、また、研削加工時のウェー ハ回転上下方向の振幅等の機械的影響を受け にくいという利点がある。

 上記した第1の実施形態及び第2の実施形 では、下側ローラ44aと上側ローラ44bとの間 走行する研削テープ20の走行方向が、垂直方 向または水平方向であるかの違いである。し たがって、下側ローラ44aと上側ローラ44bとの 間を走行する研削テープ20を垂直方向または 平方向に走行可能となるように研削ヘッド4 0を回動可能に設けることで、両方の実施形 を兼ねることができる。

 次に、本発明の実施の形態に係る半導体 ェーハ外周端部研削方法について説明する 本発明の半導体ウェーハ外周端部の研削方 は、半導体素子や電子部品等が形成された 導体ウェーハの表面に保護シートを貼り付 た後、表面を下に裏面を上に向けて、図1又 は図2に示した半導体ウェーハ外周端部の研 装置の半導体ウェーハ保持台23に載置する。

 図3は、本発明の半導体ウェーハ外周端部 の研削方法の実施の形態(ウェーハ表面に保 シートを貼り付ける工程からバックグライ ド工程まで)の手順を示す説明図である。

 本発明の半導体ウェーハ外周端部の研削 法による研削に先立って、図3(a)に示すよう に、予め半導体ウェーハ11の半導体装置や電 部品等が形成された半導体ウェーハ11の表 15側に保護シート12を貼り付ける工程が行わ る。

 保護シート12は、予め半導体ウェーハ11の 外形に対して保護すべき領域に合わせた寸法 に切断したものを用意して半導体ウェーハ表 面15側に貼り付けてもよく、また、半導体ウ ーハ表面15側に貼り付けた後に外周に沿っ 切断してもよい。

 次に、図3(b)に示すように、表面15に保護 ート12が貼り付けられた半導体ウェーハ11を 保護シート貼り付け側を下にして、図1又は 2に示した半導体ウェーハ外周端部研削装置 半導体ウェーハ保持台23に載置し固定する

 次に、半導体ウェーハ11を回転させると もに、研削ヘッド40に内装された研削テープ 20を半導体ウェーハ11の外周端部側に移動さ 、研削テープ20を走行させながら半導体ウェ ーハ11の外周端部に押し当てて研削する。研 テープ20の押し当ては、押し当てガイド46に よる裏面からの押し当てを受けて行われる。 これにより半導体ウェーハ11の外周端部を設 された加工量だけ研削し、最終切り込み位 で終了する。

 図3(c)は、研削終了時の半導体ウェーハ外 周端部の断面形状を示すものである。本発明 によれば、研削テープ20を走行しながら加工 きるため、砥石を使用したときに生じる目 まりの問題がなく、半導体ウェーハ外周端 13と共に保護シート12も同時に研削すること ができる。

 外周端部が研削された半導体ウェーハ11 、この後、バックグラインド工程において 速回転するカップ型砥石などによって裏面 研削され、図3(d)に示すように最終の厚さま 薄く加工される。図3(d)に示すように、バッ クグラインド工程を経た後、半導体ウェーハ 外周端部にはナイフエッジは形成されないの で、半導体ウェーハは、割れや欠けが生じに くいものとなる。

 次に、本発明に好適な、研削テープ20及 押し当てパッド47の実施形態について説明す る。

 <研削テープ>
 本発明の研削テープ20としては、研磨とい よりは研削性の高いテープが使用される。 材シートとして、ポリエチレンテレフタレ ト(PET)、ポリエステル、ポリオレフィン、EVA 樹脂、ポリビニールカーボネート(PVC)、ポリ チレン等のプラスチックフィルムが使用さ る。この基材シートの表面に、カーボラン ム、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、シ カ、酸化セリュウム等の微粒子から選択さ る1種又は2種以上の砥粒を固定した砥粒層 形成された研削テープを使用することがで る。

 特に、本発明に適した研削テープ20とし は、フィルム基材の表面に塗布されたバイ ダー樹脂の表面に、砥粒を散布することに って製造されるものが使用される。

 バインダー樹脂としては、ポリエステル 脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタ 樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。

 砥粒は、帯電散布法を用いて付着された のが使用される。すなわち、従来の塗布型 磨テープと比較して、砥粒の配置に配向性 持たせることができ、研削テープ表面に砥 の切り刃を揃えることができるため、研削 率が向上する。また、薄いバインダー樹脂 覆われた砥粒表面が形成できるため、砥粒 脱落の問題がなく、研削効率も向上する。

 このような研削テープ20は、フィルム基 の表面にバインダー樹脂を塗布した後、電 中帯電方式、コロナ放電方式又は摩擦帯電 式において砥粒をイオン化(帯電)し、前記バ インダー樹脂面に散布した後、バインダー樹 脂を硬化させて製造される。バインダー樹脂 の硬化は、加熱或いはUV硬化により行われる

 使用される砥粒径は、#600~#3000(平均粒径 30μm~5μm)の範囲が好ましい。#600以下では、 ッピングの発生が問題となり、#3000以上では 、加工効率が低減する。

 このような研削テープは、従来の砥粒と インダーを混合して塗布したテープと比較 て、フィルム基材の表面における砥粒の配 性が適度に生じ、研削力に優れた研削テー が得られる。

 その他、砥粒とバインダー樹脂を混合した のでは、例えば、ロール転写により、表面 尖った形状となるようにパターンニングさ た研削テープ20が使用できる。
<押し当てパッド>
 一方、研削テープ20を押し圧するための押 当てガイド46の先端部に使用されるパッド47 、材質としてshore-A硬度で20~50°の範囲にあ 弾性体が使用される。例えば、樹脂やゴム が好適である。なお、研削テープの走行に して摩擦抵抗の小さい材質が好ましい。

 shore-A硬度とは、一般ゴムの硬さを測定す る規格で、被測定物の表面に圧子を押し込み 変形させ、その変形量(押し込み深さ)を測定 、数値化するデュロメータ(スプリング式ゴ ム硬度計)を用いたものである(JIS K6253,タイ A)(出典:「ゴム物理試験方法 新JISガイド」19 96年8月31日(社)日本ゴム協会他編、(株)大成社 発行、30頁)。測定装置としては、INSTRON社製 Shore Durometer Type-A、ASTM D2240が使用可能であ る。

 また、パッド47の表面(テープを押し圧す 押し当て面)に、例えば、テフロン(登録商 )等の潤滑層を形成することによって、研削 ープ20の送りがスムーズになる。

 shore-A硬度が20°以下であると、研削テー 20の撓みが大きくなり所定の形状が得られな くなり、また、50°以上になると端部のチッ ング量が増加してしまうからである。

<加工方法>
 本発明の好適な加工条件を以下に示す。
           半導体ウェーハ回転速度 :50 0~2000rpm
             研削テープ送り速度 :50~2 00mm/min
             パッドの加圧    :5~20N
             研削液量      :200~1000m l/min
 外周研削された半導体ウェーハ11は、この 図3に示すように、バックグライド工程に投 され、半導体ウェーハの裏面を高速回転す カップ型砥石によって研削され、最終の厚 まで加工される。

 次に、実施例及び比較例をあげて、本発 の半導体ウェーハ外周端部の研削方法を具 的に説明する。研削装置は、図4に示す装置 を使用した。

 本発明の実施例に使用した半導体ウェー 外周端部研削装置の詳細を図4に示す。

 図4に示すように、第1の実施形態である 導体ウェーハ外周端部研磨装置は、主とし 、ステージ24に設けられた、半導体ウェーハ 11の裏面(研削面)を上面にして水平状態に載 する半導体ウェーハ保持台23と、この半導体 ウェーハ11を回転させるためにモータ32に連 された半導体ウェーハ装着回転機構部21と、 半導体ウェーハ外周端部を研削するための研 削ヘッド40とを備えたものである。

 半導体ウェーハ保持台23は、円盤状の半 体ウェーハ11を水平方向に載置して保持する ポーラスな皿形状のものである。半導体ウェ ーハ保持台23に載置された半導体ウェーハ11 、半導体ウェーハ保持台23に連結した吸引管 28による吸引によって半導体ウェーハ保持台2 3に保持されている。吸引管28は外部に配置さ れた吸引ポンプ(図示せず)に連通している。

 なお、半導体ウェーハの保持台23上での 置調整は、半導体ウェーハ11の外周を外径セ ンサー(レーザー式 透過量検出センサー)で 出して 回転中心を調整可能としてある。

 半導体ウェーハ11の表面に対して、研削 ッド40は略垂直に配置され、研削テープが半 導体ウェーハ11の上面側に対し、研削ヘッド4 0の上部を鉛直方向から10度以内に前傾した傾 斜状態で押し当てられるようになっている。 すなわち研削ヘッド40の上部を半導体ウェー 11側に向けた傾斜をさせる場合、その傾斜 10°以内とすることが好ましい。傾斜を10度 内にして外周端部を研削すると、その後裏 研削をしたときに半導体ウェーハ外周端部 鈍角及び鈍角近くになるので、端部の欠け 発生し難くなるからである。研削ヘッド40の 上部を後傾に傾斜させたときも同様である。

 半導体ウェーハは、図3(a)に示すように、 半導体ウェーハ11の表面(半導体装置形成面) 保護シート12で覆ったものを使用した。

 半導体ウェーハ装着回転機構部21は、回 できる半導体ウェーハ保持台23と、これを回 転するためのモータ32が配置されている。半 体ウェーハ保持台23は、半導体ウェーハ11を 吸引保持するための真空チャック22を具備し いる。研削加工するための半導体ウェーハ1 1を半導体ウェーハ保持台23に載置した後、吸 引管28を通して吸引して半導体ウェーハ11を 着保持する。半導体ウェーハ保持台23は、回 転軸27を通して、ステージ24に固定されたベ リングホルダ25によって回転自由になってい る。また、半導体ウェーハ11の吸着を行うた に、半導体ウェーハ装着回転機構部21は、 転軸27の中に吸引管28を通し、さらにロータ ジョイントで外部の吸引ポンプに連通して る。半導体ウェーハ11の回転は、半導体ウ ーハ保持台23の回転軸27に固定されたベルト ーリ26aとモータ32のモータシャフト33に固定 されたベルトプーリ26bとをベルト34で連結し 行われる。モータ32はモータ保持シャフト31 によりステージ24に固定されている。

 一方、研削ヘッド40は、プレート41からな る箱体である。研削テープ20は、このプレー 41に内装されている。研削ヘッド40は、送り 出しリール42に巻かれている研削テープ20が 助ローラ45aと下側ローラ44a、上側ローラ44b 通り、補助ローラ45bを通って、巻き取りリ ル43に巻き取られる構造となっている。この 研削テープ20の径路途中である下側ローラ44a 上側ローラ44との間で、研削テープ20が半導 体ウェーハ11の外周端部に押し当てガイド46 よって押し当てられて、研削加工がなされ 。ここで、下側ローラ44aと上側ローラ44bは 研削テープ20を半導体ウェーハ11上面側に向 て、鉛直方向から10度以内の傾斜角度にな ように合わせてスムーズに送り込むように てある。なお研削ヘッド40の傾斜は、研削ヘ ッド40の上部が前傾斜する場合と後傾斜する 合の双方があり、半導体ウェーハ11の外周 部の最先端位置に応じて適宜選択して研削 る。なおいずれの傾斜も上記した理由から10 度以内の傾斜にする。

 なお、研削テープ20の走行系において、 ープテンション調整ローラ、補助ローラを 宜追加することができる。

 研削テープ20の押し当ては、押し当てガ ド46の先端にあるパッド47によって行われ、 し当てガイド46を通して圧力調整シリンダ48 に接続され、押し当て圧力が調整されるよう になっている。

 上記押し当てガイド46の押し当て圧力の 整は、例えば図5の装置構成によるものによ て行われる。エアー挿入管62に送られたエ ーをレギュレータ61によって所定の圧力に調 整し、圧力調整シリンダ48(エアーシリンダ) よって押し当てガイド46が移動する。押し当 てガイド46の先端には研削テープ20の裏面を すためのパッド47取り付けられ、研削テープ 20と共にウェーハ外周端部に押し当てて研削 行われる。

 なお、パッド47に使用される材質は、shore-A 度で20~50°の弾性体を使用するのが好ましい 。なお、走行する研削テープ裏面に対して、 摩擦抵抗の小さい材質、例えば、フッ素系樹 脂{ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テト フルオロエチレン・パーフルオロアルキル ニルエーテル共重合体(PFA)等}が好ましい。
さらに、パッド47の先端面(研削テープ接触面 )63に潤滑剤をコーティング又は塗布しておく ことも可能である。このようにすれば、押し 圧接触部の振動緩和およびテープ走行をスム ーズできるため半導体ウェーハにチッピング や欠けの発生を防止することになる。

 このような構成からなる半導体ウェーハ 周端部の研磨装置は、半導体ウェーハ保持 23に配置された半導体ウェーハ11を所定速度 で回転し、これに研磨ヘッド40に配置された 削テープ20を半導体ウェーハ11の上面側に対 し、研削ヘッドの上部を半導体ウェーハ11に けた傾きを、鉛直方向から10度以内の角度 傾斜させ研削面を形成する。なお、研削テ プ20は、所定の速度で送りながら加工を行う 。

 また図7及び図8に示す押し当て位置調整 構を更に設けることで、半導体ウェーハ11の 外周端部に対する研削テープ20の押し当て位 の調整を行うことができる。以下に押し当 位置調整機構の概要とその動作を図7及び図 8を参照して説明する。

 図7は押し当て位置調整機構の概略正面図 、図8は位置調整機構の概略側面図であり、(a )は半導体ウェーハ外周端部への押し当て前 状態、(b)は押し当てた状態を示した図であ 。

 図7及び図8に示すように、押し当て位置 整機構69は、押し当てガイド46を回動させる スイング機能を有するものであり、研削ヘ ド40のの内部に設けられる。押し当て位置 整機構69は、先端にパッド47を装着した押し てガイド46を2枚の板状部材71a、71bで挟持し なる回動アーム70と、板状部材71a、71bに貫 して連結されたシャフト72と、シャフト72に 結して回動アーム70を回動させるトルクを 生するモータ74と、シャフト72とモータ74の に設けられたギヤヘッド73と、を有してなる ものである。

 回動アーム70の板状部材71a、71bは、さら 下側ローラ44a、上側ローラ44b及び補助ロー 45aを回動可能に挟持している。板状部材71a 71bを貫設しているシャフト72は、円柱状の棒 状部材であり、ギヤヘッド73を介してモータ7 4に連結している。モータ74の駆動によりシャ フト72が回動すると、回動アーム70は、シャ ト72を中心に回動することになる。

 ギヤヘッド73はモータ74の回転数を変えて トルクを制御するものであり、回動アーム70 回動位置、すなわちスイング位置を制御す 。モータ74は例えばステッピングモータ、 ーボモータが使用される。

 押し当てガイド46は、パッド47により押し 当てられる研削テープ20が半導体ウェーハ11 外周端部を押し当てて研削できる回動アー 70の所定位置に置かれ、板状部材71a、71bによ って挟持される。なお押し当てガイド46をス イドさせる圧力調整シリンダ48は、押し当 ガイド46の背面に設けられている。

 図7(a)に示すように、半導体ウェーハ保持 台(図示せず)に載置された半導体ウェーハ11 外周端部に対向した位置に、押し当てガイ 46及び押し当てガイドにより押し当てられる 研削テープ20が配置される。

 次に図7(b)に示すように、モータ74を駆動 せ、さらにギヤヘッドによりトルクを制御 、シャフト72を回動させる。シャフト72の回 動は、回動アーム70をシャフト72を中心にし 回動させることになり、押し当てガイド46に より押し当てられている研削テープ20が、所 角度の接触により半導体ウェーハ11の外周 部に押し当てられて、研削を行うことにな 。

 このように、押し当て位置調整機構69に り半導体ウェーハ11の外周端部の研削対象位 置を調整することができるので、研削テープ 20の押し当て位置の角度調整、押し当て圧力 加減により研削精度を向上させることがで る。

 以下に本発明の加工方法を実施例によって 明する。実施例及び比較例において使用し 研削方法と加工条件は以下の通りである。
(実施例1)
 半導体装置が形成された8インチの半導体ウ ェーハ表面に、ほぼ8インチの保護シート(例 ば、リンテック社製 半導体表面保護用粘 テープ 熱硬化型 形式P7180)を貼り付け、保 シート側を下にして研削装置の保持テーブ に位置調整を行った後、吸着配置した。

 研削テープ20は、PETフィルムの表面にバ ンダー樹脂として エポキシ樹脂 を塗布し #600のカーボランダム(SiC)砥粒を静電散布法 よって散布し加熱硬化して付着されたもの 用いた。これを研磨ヘッド40に装着して加 に供した。押し圧パッドとしては、shore-A硬 が30°のシリコンスポンジ、潤滑材として表 面に テフロン(登録商標)を貼り付けたもの 使用した。

 加工条件を以下に示す。
            ウェーハ回転速度:1000rpm
           研削テープ送り速度:100mm/min
             パッドの加圧力:10N
             研削液量(純水):500ml/min
 上記条件で半導体ウェーハ外周端部を保護 ートと共に研削した。

 (実施例2)
 研削テープとして、#1000の静電塗布テープ 使用した。その他の条件は、実施例1と同様 して加工を行った。

 (実施例3)
 研削テープとして、#2000の静電塗布テープ 使用した。その他の条件は、実施例1と同様 して加工を行った。

 (比較例1)
 研削テープとして、PET基材フィルムの表面 #320のカーボランダム(炭化珪素)とバインダ 樹脂(ポリエステル)とを混合し、リバース ールコータで塗布、乾燥したテープを使用 た。その他の条件は、実施例1と同様にして 工を行った。
(比較例2)
 研削テープとして、PET基材フィルムの表面 #600のカーボランダム(炭化珪素)とバインダ 樹脂(ポリエステル)とを混合し、リバース ールコータで塗布、乾燥したテープを使用 た。その他の条件は、実施例1と同様にして 工をおこなった。
(比較例3)
 研削テープの変わりに、研削砥石を使用し 。研削砥石として、#1200のダイヤモンド砥 を 樹脂結合した ダイヤモンドホイール  用いた。

 加工装置としては、東京精密社製のウェ ハエッジグラインディング装置 形式:W-GM-42 00を使用した。

 加工条件を以下に示す。
       ウェーハ回転速度  : 200rpm
       砥石回転数     : 5000rpm
       切り込み深さ    : 50μm/min(φ100μ m/min)
       研削液量      : 3L/min

 <評価方法>
加工速度は、単位研削時間におけるウェーハ の直径の変化を
直径寸法測定をMITUTOYO社製 デジタルノギス  CD-45Cで測定した。
チッピング観察及び計測を HIROX社製 KP-2700/M X-1060Zで実施した。

 研削面形状評価を、雄飛電子社製 EPRO212- ENで測定、評価した。

 <評価結果>
以下に上記加工方法による評価結果を表1に す。

 

(評価結果の説明)
 加工した半導体ウェーハについて、加工速 、チッピング深さ、目詰まり状況について 価した結果、以下の結果をえた。

 実施例1の方法においては、加工速度は従 来の ダイヤモンドホイール研削 以上の加 速度が得られ、チッピング深さは7~5μmと良 であり、テープ目詰りは観察されなかった

 また、実施例2及び3においては、加工速度 若干低下したが、チッピング深さは
3~5μm、3μm以下であり、テープの目詰まりも 察されなかった。

 一方、比較例1及び2に用いた塗布型テー では、加工速度が低く、逆にチッピング深 が大きく増加していた。これはテープの目 まりにより研削性が悪くなっているためと えられる。

 また、比較例3に用いた ダイヤモンドホ ール研削 では、最初は研削性が良いが、 第に目詰まりが起こり、それに伴ってチッ ングも増加した。

 以上、半導体ウェーハの外周端部の研削 法について述べたが、円盤状の結晶材料(例 えば、炭化珪素、サファイヤ、窒素化ガリウ ムなど)の外周端部研削にも適用できる。

符号の説明

 11 半導体ウェーハ
 12 保護フィルム
 13 半導体ウェーハ外周端部
 14 半導体ウェーハ裏面
 15 半導体ウェーハ表面
 20 研削テープ
 21 半導体ウェーハ装着回転機構
 22 真空チャック
 23 ウェーハ保持台
 24 ステージ
 25 ベアリングホルダ
 26a、26b ベルトプーリ
 27 回転軸
 28 吸引管
 31 モータ保持シャフト
 32 モータ
 33 モータシャフト 
 34 ベルト
 35 半導体ウェーハ外形センサー
 40 研削ヘッド
 41 プレート
 42 送り出しリール
 43 巻き取りリール
 44a 下側ローラ
 44b 上側Vローラ
 45a、45b 補助ローラ
 46 押し当てガイド
 47 パッド
 48 圧力調整シリンダ
 49 送り出しリールシャフト
 50 巻き取りリールシャフト
 52 ノズル
 61 レギュレータ
 62 エアー挿入管
 63 パッド先端面
 69 押し当て位置調整機構
 70 回動アーム




 
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