JP2009224496A - ウェーハエッジ研削方法、ウェーハエッジ研削ユニット及びウェーハ裏面研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの外周部分を高精度に外周研削することができるウェーハエッジ研削方法、ウェーハエッジ研削ユニット及びウェーハ裏面研削装置を提供する。
【解決手段】回路パターンが形成された表面にＢＧテープ１３が貼り付けられているウェーハのエッジを研削するウェーハエッジ研削方法であって、表面が上向きになるようにウェーハ１０をテーブル５に保持することと、鉛直方向ないしこの鉛直方向に対して所定角度傾けた方向に回転軸Ｇを有するカップ砥石８をウェーハ１０の周囲に配置することと、ＢＧテープ１３から露出しているウェーハ１０の外周部分に沿って段部１４を形成するように、カップ砥石８を回転させながらウェーハ１０の外周部分に接触させてウェーハ１０の外周部分を外周研削することと、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハ裏面研削の前工程で実施されるウェーハエッジ研削方法、ウェーハエッジ研削ユニット及び装ウェーハ裏面装置に関するものである。

半導体ウェーハの厚みを薄くする加工方法として、半導体ウェーハの裏面を研削する方法がある。この加工方法は、半導体ウェーハと砥石との相対的回転運動により、半導体ウェーハを所定の厚さまで加工する方法である。半導体ウェーハは、１００μｍより薄く加工されることがある。しかし、半導体ウェーハの厚みが薄くなるほど、外周部分がシャープエッジ（ナイフエッジ）になるため、ウェーハの外周部分に欠けやチッピングが生じやすくなるという問題があった。

図８には、回路パターン４１を保護するフィルム（テープ）が接着されている表面側を下向きにしてテーブル５０に保持された、裏面研削後の半導体ウェーハ４０が示されている。図示されるように、ウェーハ外周部分のエッジ４３は、裏面研削前のウェーハ４０の外周部分に丸みなどの面取部４２が形成されているものほど鋭くなり、いわゆるシャープエッジの様相を呈するものとなる。ウェーハ４０の外周部分に形成された丸い面取部４２は、ウェーハ４０の外周部分にチッピングなどの欠けやクラックなどが生じることを防止するために形成されたものであるが、皮肉にも裏面研削されたウェーハの欠けなどを助長するものとなっている。

ウェーハ外周部分での欠けなどを防止する従来の方法の一例として、特許文献１に開示されているものがある。この方法は、高圧水を使用してウェーハ外周部分を切断する方法であり、特許文献１の段落番号[０００９]には、「周縁部切断工程では、半導体ウェハの周縁部を周方向に沿って切断して、裏面に対して略垂直な垂直切断面、または裏面側から表面側にかけて外側に傾斜した傾斜切断面を形成する。次いで、裏面研削工程では、上記周縁部切断工程で周縁部が切断された半導体ウェハの裏面を、垂直切断面または傾斜切断面を残存させながら平面研削する」と記載されている。

また、同じく特許文献１の段落番号[００１１]には、「周縁部切断工程では、面取り加工によりＲ形状となっている半導体ウェーハの周縁部の全部または一部を切除して、半導体ウェーハの裏面側の周縁部のエッジ角度を、少なくとも９０°以上にすることができる。即ち、裏面研削時に鋭角形状となりうる箇所を予め除去して、半導体ウェハの裏面側に裏面研削用の面取り加工を行うことができる。このため、裏面研削工程では、裏面研削が進行し半導体ウェハが薄くなっても、研削に伴う負荷を、略直角若しくは鈍角のエッジで受けることができるので、裏面側の周縁部に生ずるチッピングや半導体ウェハの割れを抑制できる」と記載されている。

また、他の一例として、面取部を有するウェーハ外周部分をダイシングブレードで切断する方法がある。この方法は、保護フィルムが接着されているウェーハの表面側が上向きになるようにウェーハをテーブルに保持した状態で、ウェーハの外周部分を外周研削する方法である。

特開２００５−１５０２００号公報

特許文献１で開示されている高圧水を使用する方法や、ダイシングブレードを用いて研削する方法では、切断中又は研削中にウェーハの外周部分に振動が誘発され、高精度に切断又は研削を行うことができない心配があった。

本発明は、上記した点に鑑み、ウェーハの外周部分を高精度に研削することができるウェーハエッジ研削方法、ウェーハエッジ研削ユニット及びウェーハ裏面研削装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載のウェーハエッジ研削方法は、回路パターンが形成された表面に保護フィルムが貼り付けられているウェーハのエッジを研削するウェーハエッジ研削方法であって、前記ウェーハの表面が上向きになるように該ウェーハをテーブル上で保持することと、鉛直方向ないし該鉛直方向に対して所定角度傾けた方向に回転軸を有するカップ砥石を前記ウェーハの周囲に配置することと、前記保護フィルムから露出している前記ウェーハの外周部分に沿って段部を形成するように、前記カップ砥石を回転させながら前記ウェーハの外周部分に接触させて前記ウェーハの外周部分を外周研削することと、を備えることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のウェーハエッジ研削方法において、前記外周研削では、前記段部の高さを前記ウェーハの裏面研削後の目標厚みと同程度ないしはそれより大きい寸法にすることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のウェーハエッジ研削方法において、前記外周研削では、前記ウェーハの外周部分に逆テーパ状の傾斜面を形成することを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、請求項３に記載のウェーハエッジ研削方法において、鉛直方向に対して所定角度傾けた前記回転軸周りで前記カップ砥石を回転させて前記外周研削することにより、前記傾斜面を形成することを特徴とする。

また、請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のウェーハエッジ研削方法において、前記外周研削では、前記ウェーハと前記カップ砥石とを同一方向に回転させることを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、請求項１に記載のウェーハエッジ研削方法において、前記保護フィルムから露出している前記ウェーハの外周部分は、前記保護フィルムを前記ウェーハの外周に沿って切断することにより形成されることを特徴とする。

また、請求項７記載のウェーハエッジ研削ユニットは、保護フィルムが接着されているウェーハの表面が上向きになるように該ウェーハを保持するテーブルと、鉛直方向ないし該鉛直方向に対して所定角度傾いた方向に回転軸を有し、前記保護フィルムから露出している前記ウェーハの外周部分を外周研削するカップ砥石であって、前記ウェーハの外周部分に沿って段部を形成するように、回転しながら前記ウェーハの外周部分に接触して外周研削するカップ砥石と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項８記載の発明は、請求項７に記載のウェーハエッジ研削ユニットにおいて、前記カップ砥石は、カップ状の台金と、該台金の先端面に環状に配設された砥石部とを有し、該砥石部において内周側の砥粒が外周側の砥粒より細かいようにしたことを特徴とする。

また、請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載のウェーハエッジ研削ユニットにおいて、前記保護フィルムは、前記ウェーハの外周部分が露出するように前記ウェーハの外周に沿って切断されていることを特徴とする。

また、請求項１０記載のウェーハ裏面研削装置は、表面に回路パターンが形成されているウェーハの裏面を研削するウェーハ裏面研削装置であって、請求項７〜９の何れか１項に記載のウェーハエッジ研削ユニットを備えたことを特徴とする。

以上の如く、カップ砥石でウェーハの外周研削を行うことにより、カップ砥石を回転軸周りで安定した状態で回転させながらウェーハの外周部分を研削することができる。したがって、研削抵抗が低くなり、研削中における振動の発生が回避され、ウェーハの外周部分を高精度に研削することができる。

また、ウェーハの外周部分に形成された逆テーパ状の傾斜面は、ウェーハの裏面を研削した後に、鈍角の面取り部として残るため、ウェーハ外周部分を強化することができる。これにより、ウェーハ外周部分の欠けなどを効果的に防止することができる。

また、ウェーハとカップ砥石とを同一方向に回転させることで、インフィード研削方式でウェーハの加工を行うことができる。これにより、ウェーハに対するカップ砥石の喰い付きと離脱がスムーズに行われ、ウェーハ外周部分における欠けなどを有効に防止することができる。

また、カップ砥石の砥石部において、内周側の砥粒が外周側の砥粒より細かいから、従来のように複数の研削砥石を用いることなく、一つのカップ砥石で荒加工から仕上げ加工までを行うことができる。このため、加工能率を高めることができると共に、加工コストを低減することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るウェーハエッジ研削方法、ウェーハエッジ研削ユニット及びウェーハ裏面研削装置の好ましい実施形態について詳説する。図１には、本発明に係るウェーハ裏面研削装置の一実施形態を説明するために用いられる平面図である。

図１に示されるウェーハ裏面研削装置１は、カップ砥石８(図２）を用いてウェーハ１０の外周部分を外周研削（エッジ研削）するエッジ研削ユニット２と、ウェーハ１０の裏面を平面研削する裏面研削ユニット３と、ウェーハ１０の裏面を研磨する研磨ユニット４と、を含んでいる。これら各ユニット２〜４は、図示しない制御装置によって制御されている。

裏面研削装置１には、研削前のウェーハ１０がウェーハカセット６Ａに収納されて提供され、研削後のウェーハ１０がウェーハカセット６Ｂに収納されて次工程に搬送されるようになっている。研削前のウェーハ１０の表面１１Ａには、前工程において複数の回路パターン１２（図４）が形成されると共に、回路パターン１２を保護する所定厚みのＢＧテープ（保護フィルム）１３が貼着されている。ＢＧテープ１３は弾力性があるため、ウェーハ１０の表面１１Ａの凹凸、いわゆるバンプを吸収することができ、これにより、裏面研削中におけるウェーハ１０の割れなどが防止されるようになっている。

ウェーハカセット６Ａからは、ロボットアーム８Ａによってウェーハ１０が一枚ずつ取り出されるようになっている。取り出されたウェーハ１０は、表面側（図２）を上方に向けた状態でテーブル５に載置され、テーブル５上で真空チャックにより吸着保持されるようになっている。

エッジ研削ユニット２は、ユニット本体と、ウェーハ１０を吸着保持するテーブル５と、ＢＧテープ１３の外側に露出しているウェーハ１０の外周部分をエッジ研削するカップ砥石８と、カップ砥石８を垂直方向（鉛直方向）の回転軸Ｇ（図２）の回りで回転させる主軸ヘッド（図示せず）と、を有している。テーブル５には、真空チャックテーブルを適用することができる。ウェーハ１０は、負圧の利用によりテーブル５の吸着面に吸着され、破損することなく保持されるようになっている。このユニット２では、回転軸Ｇが垂直方向に配置されているため、回転軸が水平方向を向いているユニットに比べて高剛性となり、カップ砥石８の振れを小さくすることができる。このため、高精度にウェーハ１０の外周部分を研削することができる。なお、ウェーハ１０より小さいＢＧテープを貼り付けて、ウェーハ１０の外周部分を露出させてもよく、あるいは、レーザでＢＧテープ１３をウェーハ１０の外周部分に沿って切断することにより、ウェーハ１０の外周部分を露出させてもよい。

カップ砥石８は、ウェーハ１０の外周部分に沿って段部１４を形成するように、回転しながらウェーハ１０の外周部分に内接してエッジ研削する。図２は、ウェーハ１０の外周部分に段部１４が形成された状態が示されている。カップ砥石８は、カップ状の台金９ａと、この台金９ａの先端面に環状に配設された砥石部９ｂとを有している。砥石部９ｂは、硬質砥粒と、結合材とから構成されている。硬質砥粒の種類や結合材の種類は任意であるが、硬質砥粒にはダイヤモンド砥粒が好適し、結合材には弾性を有するレジンボンドが好適する。主軸ヘッドには、上下運動と回転運動を同時に行うことができるロータリボールスプラインを適用することができる。

図３には、カップ砥石８の内側にウェーハ１０が配置された状態で、カップ砥石８が自転しながらウェーハ１０の外周部分に接してウェーハ１０のエッジ研削を行なう様子が示されている。すなわち、カップ砥石８は、自転しながら回転軸Ｇに直交する水平面内で円運動することにより、砥石部９ｂの内周側がウェーハ１０の外周部分に接してウェーハ１０のエッジ研削が行われるようになっている。従って、図３において、カップ砥石８の回転軸Ｇはウェーハ１０の中心軸Ｗの周囲を円軌道Ｃを描いて移動し、カップ砥石８の回転軸Ｇとウェーハ１０の中心軸Ｗの軸間距離はｅに保たれるようになっている。

図２には、エッジ研削ユニット２で、エッジ研削されたウェーハ１０が示されている。ウェーハ１０の外周部分には、切欠状の段部１４がウェーハ１０の外周に沿うように形成されている。段部１４の高さｔは、ウェーハ１０の裏面研削後の目標厚みと同程度ないしはそれより大きい寸法になっている。

裏面研削ユニット３は、荒研削を実施するサブユニット２０Ａと仕上げ研削を実施するサブユニット２０Ｂから構成されている。各サブユニット２０Ａ，２０Ｂの構成は、使用されるダイヤモンドホイールの種類が異なることを除いてほぼ同じである。図４には、サブユニット２０Ａにおいて、鉛直方向に回転軸Ｒを有するダイヤモンドホイール１８を用いて裏面１１Ｂが平面研削されたウェーハ１０が示されている。裏面研削では、エッジ研削により形成された段部１４が完全に除去されるまで平面研削されるようになっている。予めウェーハ１０の外周部分に段部１４を形成することにより、ウェーハ１０の厚みが薄くなっても外周部分にシャープエッジが形成されることが回避されている。

次に、図５に基づいて、ウェーハエッジ研削方法の変形例について説明する。この変形例は、カップ砥石３０の回転軸Ｇを鉛直方向Ｐに対して角度θだけ傾けた状態でウェーハ１０の外周部分をエッジ研削する例を示したものである。カップ砥石３０を斜めに傾けることにより、ウェーハ外周部分の段部１４Ａの壁面を逆テーパ状の傾斜面１５ａに形成することができる。本実施形態において、傾斜面１５ａの傾斜角度βは回転軸Ｇを鉛直方向Ｐに対して傾斜させた角度θに等しくなっている。図２において、段部１４は互いに直交する垂直な壁面と水平な壁面とを有しているのに対し、この変形例の段部１４Ａは傾斜面１５ａと水平な壁面１５ｂとを有している。傾斜面１５ａは、図６に示すように、ウェーハ１０の裏面を研削した後もそのまま残り、鈍角の面取り部として機能し、ウェーハ外周部分を強化する効果を奏するものとなる。この変形例において、傾斜面１５ａが逆テーパ状に傾斜していることが重要であり、傾斜面１５ａに交差する壁面１５ｂは水平でなくてもよい。

また、この変形例のカップ砥石３０は、砥石部３１ｂの構成を除いて図２に示すカップ砥石８と略同様である。この変形例では、砥石部３１ｂは三層構造をなしており、内側に位置する砥石部３２ａの砥粒が、中間に位置する砥石部３２ｂの砥粒及び外側に位置する砥石部３２ｃの砥粒より細かくなっている。また、中間に位置する砥石部３２ｂの砥粒は、外側に位置する砥石部３２ｃの砥粒より細かくなっている。この変形例のように、砥石部３１ｂの砥粒サイズを内周側で細かくし、外周側で粗くすることにより、複数のカップ砥石を用いることなく、一つのカップ砥石で荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工を一度に行うことができる。本実施形態のカップ砥石３０を用いてウェーハ１０のエッジ研削を行った場合のメカニズムは、砥粒の粗い外側砥石部３２ｃがウェーハ１０にマイクロクラックを生成させ、中間砥石部３２ｂがマイクロクラックを進展させ、内側砥石部３２ａがウェーハ材料の除去を行うものと考えられている。このため、カップ砥石３０を用いることにより、荒加工から仕上げ加工までを一度に行うことができ、研削加工能率を高めることが可能となる。

なお、この変形例において、カップ砥石３０傾けることにより、ウェーハ１０の外周部分に傾斜面１５ａを有する段部１４Ａが形成されているが、図７に示すように、砥石部３５ｂの内周面に所定のすくい角αを形成したカップ砥石３５を用いることによっても、同様の段部１４Ａを形成することが可能である。

次に、ウェーハ１０の裏面研削が終了した後は、ウェーハ１０は次工程の研磨ユニット４（図１）に搬送され、研削条痕などを取り除くためにラッピングマシンなどで研磨される。このようにして、ウェーハ１０は、外周部分において欠けなどを生ずることなく、例えば、１００μｍ以下まで薄く加工されることができる。研磨が終了した後、ウェーハ１０はロボットアーム８Ｂによってウェーハカセット６Ｂに収納され、次工程に搬送される。

以上のように、本実施形態によれば、回転軸Ｇが鉛直方向ないし鉛直方向に対して任意の角度傾いている方向に配置されているカップ砥石８，３０，３５を用いてウェーハ外周部分をエッジ研削することで、研削中におけるカップ砥石８，３０，３５の振れ回りや振動の発生を抑えることができ、ウェーハ１０の外周部分を高精度に精密研削することができる。また、ウェーハ１０の外周部分に形成された逆テーパ状の傾斜面１５ａは、ウェーハ１０の裏面を研削した後も鈍角の面取部として残るため、ウェーハ外周部分を強化することができ、ウェーハ外周部分の欠けなどを効果的に防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、ウェーハ１０の外周部分に段部１４，１４Ａが形成されているが、段部１４，１４Ａを形成せずにウェーハ１０外周部分を完全に切断することもできる。また、ウェーハ外周部分のエッジ研削において、ウェーハ１０をテーブル５と一体的にカップ砥石８と同一方向に回転させながら、インフィード研削方式でエッジ研削することも可能である。この方法によると、ウェーハ１０に対するカップ砥石８の喰い付きと離脱がスムーズに行われ、ウェーハ外周部分における欠けなどを有効に防止することができる。

本発明に係るウェーハ裏面研削装置の一実施形態を示す平面図である。 エッジ研削ユニットでウェーハ外周部分をエッジ研削する状態を示す説明図である。 カップ砥石の内側にウェーハが配置されている状態を示す説明図である。 エッジ研削されたウェーハを裏面研削ユニットで裏面研削した状態の断面図である。 エッジ研削方法の変形例であり、カップ砥石の回転軸を傾けて研削する方法を示す説明図である。 図５の方法でエッジ研削したウェーハを、裏面研削ユニットで裏面研削した状態の断面図である。 カップ砥石の回転軸を傾けてエッジ研削する代わりに、砥石部にすくい角が形成されたカップ砥石を用い、鉛直方向の回転軸回りでカップ砥石を回転させてエッジ研削する例を示す説明図である。 裏面研削されたウェーハの従来の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ ウェーハ裏面研削装置
２ エッジ研削ユニット
３ 裏面研削ユニット
８，３０，３５ カップ砥石
９ａ 台金
９ｂ 砥石部
１０ ウェーハ
１３ ＢＧテープ（保護フィルム）
１４，１４Ａ 段部

Claims (10)

1. 回路パターンが形成された表面に保護フィルムが貼り付けられているウェーハのエッジを研削するウェーハエッジ研削方法であって、
   前記ウェーハの表面が上向きになるように該ウェーハをテーブル上で保持することと、
   鉛直方向ないし該鉛直方向に対して所定角度傾けた方向に回転軸を有するカップ砥石を前記ウェーハの周囲に配置することと、
   前記保護フィルムから露出している前記ウェーハの外周部分に沿って段部を形成するように、前記カップ砥石を回転させながら前記ウェーハの外周部分に接触させて前記ウェーハの外周部分を外周研削することと、
   を備えるウェーハエッジ研削方法。
2. 前記外周研削では、前記段部の高さを前記ウェーハの裏面研削後の目標厚みと同程度ないしはそれより大きい寸法にする、請求項１に記載のウェーハエッジ研削方法。
3. 前記外周研削では、前記段部に逆テーパ状の傾斜面を形成する、請求項１又は２に記載のウェーハエッジ研削方法。
4. 鉛直方向に対して所定角度傾けた前記回転軸周りで前記カップ砥石を回転させて前記外周研削することにより、前記傾斜面を形成する、請求項３に記載のウェーハエッジ研削方法。
5. 前記外周研削では、前記ウェーハと前記カップ砥石とを同一方向に回転させる、請求項１〜３の何れか１項に記載のウェーハエッジ研削方法。
6. 前記保護フィルムから露出している前記ウェーハの外周部分は、前記保護フィルムを前記ウェーハの外周に沿って切断することにより形成される、請求項１に記載のウェーハエッジ研削方法。
7. 保護フィルムが接着されているウェーハの表面が上向きになるように該ウェーハを保持するテーブルと、
   鉛直方向ないし該鉛直方向に対して所定角度傾いた方向に回転軸を有し、前記保護フィルムから露出している前記ウェーハの外周部分を外周研削するカップ砥石であって、前記ウェーハの外周部分に沿って段部を形成するように、回転しながら前記ウェーハの外周部分に接触して外周研削するカップ砥石と、を備えたウェーハエッジ研削ユニット。
8. 前記カップ砥石は、カップ状の台金と、該台金の先端面に環状に配設された砥石部とを有し、該砥石部において内周側の砥粒が外周側の砥粒より細かいようにした、請求項７に記載のウェーハエッジ研削ユニット。
9. 前記保護フィルムは、前記ウェーハの外周部分が露出するように前記ウェーハの外周に沿って切断されている、請求項７又は８記載のウェーハエッジ研削ユニット。
10. 表面に回路パターンが形成されているウェーハの裏面を研削するウェーハ裏面研削装置であって、
    請求項７〜９の何れか１項に記載のウェーハエッジ研削ユニットを備えたウェーハ裏面研削装置。

Images