JP5389433B2 - 研削ホイール - Google Patents

Description

本発明は、自由端部に複数の研削砥石が装着された研削装置の研削ホイールに関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエ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エーハを研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを具備しており、ウエーハを所望の厚みに研削することができる（例えば、実開平７−３１２６８号公報参照）。

近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば５０μｍ程度にすることが要求されている。このように薄く研削されたウエーハは取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。

そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面にリング状補強部を形成する研削方法が特開２００７−２４３１１２号公報等で提案されている。

このように、裏面の外周にリング状補強部が形成されたウエーハは、リング状補強部が除去された後、ウエーハの表面側からストリートと呼ばれる分割予定ラインに沿って分割される（例えば、特開２００７−１９３７９５号公報参照）。
実開平７−３１２６８号公報 特開２００７−２４３１１２号公報 特開２００７−１９３７９５号公報

半導体ウエーハの研削は、研削領域に研削水を供給しながら行われる。よって、研削領域では、ウエーハの研削屑が研削水中に混濁する。研削屑が混濁した研削水又は廃液は遠心力によってリング状に配設された複数の研削砥石の間から流出するが、その一部は研削ホイール内部に滞留する。

従来一般的に、研削ホイールの外周側面又は内周側面には回転バランスを調整するための窪みが形成されている場合が多い。このように回転バランスを調整するための窪みを有する研削ホイールにおいては、滞留した研削屑が研削ホイールの窪み中に付着して雪だるま式に成長し、その成長した塊が落下して塊に混入していたダイアモンド等の砥粒がウエーハと研削砥石との間に挟まり、ウエーハの研削面にスクラッチを生じさせ抗折強度を低下させるという問題がある。

特に、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、外周にリング状補強部を形成したウエーハでは、ウエーハと研削砥石との間に挟まった砥粒がリング状補強部の根元部分にクラックを生じさせ、抗折強度を低下させる。

また、研削屑が混濁した研削水又は廃液の一部は研削ホイール内部に滞留し、これにより研削砥石が目つぶれを生じて研削砥石のドレッシングを頻繁にしなければならず、生産性が悪いという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研削砥石のドレッシングの回数を減らすことができるとともにウエーハにスクラッチを生じさせることの無い研削ホイールを提供することである。

本発明によると、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に連結されたホイールマウントとを有する研削装置の該ホイールマウントに着脱自在に装着される研削ホイールであって、内周側面、外周側面及び該ホイールマウントに装着されるマウント装着部を有する環状基台と、該環状基台の自由端部にリング状に配設された複数の研削砥石とを具備し、該環状基台の該マウント装着部にのみ回転バランスを調整するための窪みが形成されており、研削ホイールを該ホイールマウントに装着すると、前記窪みは該ホイールマウントと該環状基台の該マウント装着部で封止されて外部に露出しないことを特徴とする研削ホイールが提供される。

本発明によると、研削ホイールを構成する環状基台のマウント装着部のみに窪みを形成して回転バランスを調整し、環状基台の外周側面と内周側面には窪みが形成されていない。その結果、従来のように研削ホイールの内周側面及び外周側面に形成された窪みに研削屑が付着して雪だるま式に成長することがなく、ウエーハの研削面にスクラッチを生じさせ抗折強度を低下させるという問題を回避できる。

また、研削砥石に研削屑又は砥粒の塊が詰まり目詰まりを生じさせる現象を低減でき、研削砥石のドレッシングの回数を減らすことができるため生産性が向上する。

以下、本発明実施形態の研削ホイールについて図面を参照して詳細に説明する。図１は所定の厚さに加工される前の半導体ウエーハの斜視図である。図１に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート１３が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート１３によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成されたシリコンウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、シリコンウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

シリコンウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。したがって、シリコンウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図２に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。

以下、このように構成されたシリコンウエーハ１１の裏面１１ｂを所定厚さに研削する研削装置２を図３を参照にして説明する。研削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。

垂直ハウジング部分８には上下方向に伸びる一対のガイドレール１２、１４が固定されている。この一対のガイドレール１２、１４に沿って研削手段（研削ユニット）１６が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１６は支持部２０を介して一対のガイドレール１２、１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

研削ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボボータ２６を含んでいる。

図６に最もよく示されるように、スピンドル２４の先端部にはホイールマウント２８が固定されており、このホイールマウント２８には研削ホイール３０が螺子３１で装着されている。例えば、図４に示すように研削ホイール３０は環状基台３２の自由端部に粒径０．３〜１．０μｍのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石３４が固着されて構成されている。

研削手段（研削ユニット）１６にはホース３６を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。図６に示すように、ホース３６から供給された研削水は、スピンドル２４に形成された研削水供給穴３８、ホイールマウント２８に形成された空間４０及び研削ホイール３０の環状基台３２に形成された複数の研削水供給孔４２を介して、研削砥石３４とチャックテーブル５０に保持されたウエーハ１１に供給される。

再び図３を参照すると、研削装置２は、研削ユニット１６を一対の案内レール１２，１４に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構４４を備えている。研削ユニット送り機構４４は、ボール螺子４６と、ボール螺子４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボール螺子４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボール螺子４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。

５０は研削すべきウエーハ１１を吸引保持するチャックテーブルであり、図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動可能に構成されている。即ち、チャックテーブル５０は図示したウエーハ搬入・搬出位置と、研削ホイール３０に対向する研削位置との間でＹ軸方向に移動される。５２、５４は蛇腹である。

図５を参照すると、本発明第１実施形態の研削ホイール３０の斜視図が示されている。図６はホイールマウントと共に断面した図５の６−６線断面図であり、図７は図６の一部拡大断面図である。

図６及び図７に示すように、研削ホイール３０の環状基台３２は、外周側面３２ａと、テーパ状内周側面３２ｂと、底面（自由端部）３２ｃと、マウント装着部３２ｄを有している。

環状基台３２のマウント装着部３２ｄには、図５に示すように研削ホイール３０をホイールマウント２８に装着するための４個のねじ穴３３が形成されている。更に、マウント装着部３２ｄには回転バランス調整用の窪み３５が１個又は複数個形成されている。回転バランス調整用の窪みは、環状基台３２の外周側面３２ａ及び内周側面３２ｂには形成されていない。

このように構成された研削装置２の研削作業について以下に説明する。保護テープ２３を下にしてチャックテーブル５０に吸引保持されたウエーハ１１が図４に示す研削位置に位置づけられると、チャックテーブル５０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３２をチャックテーブル５０と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構４４を作動して研削砥石３４をウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール３０を所定の研削送り速度（例えば３〜５μｍ／秒）で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによってウエーハの厚みを測定しながらウエーハを所望の厚み、例えば１００μｍに仕上げる。

ウエーハ１１の研削時には、ホース３６及び研削水供給孔４２を介して研削領域に研削水が供給されながら研削が遂行されるが、研削水中にウエーハ１１の研削屑が混入した廃液が、研削ホイール３０の遠心力により研削砥石３４の間の隙間を通して外部に流出するが、一部の廃液は研削ホイールの内部に逆流して環状基台３２の内周側面３２ｂと、環状に配設された研削砥石３４と、ウエーハ１１とによって画成された空間内に滞留する。

本実施形態の研削ホイール３０では、回転バランス調整用の窪み３５は環状基台３２のマウント装着部３２ｄのみに形成され、外周側面３２ａ及び内周側面３２ｂには窪みが形成されていないので、廃液に混入した研削屑が環状基台３２の窪み中に付着して、雪だるまの如く成長することがない。

その結果、従来のように成長した研削屑の塊が落下して塊中に混入していたダイアモンド等の砥粒がウエーハと研削砥石３４との間に挟まり、ウエーハの研削面にスクラッチを生じさせて抗折強度を低下させるという問題を回避できる。

更に、廃液に混入した研削屑の塊が研削砥石３４に目詰まりを生じさせる現象を回避でき、研削砥石３４のドレッシングの回数を低減することができ、生産性を向上することができる。

次に、図８を参照して本発明第２実施形態の研削ホイール３０Ａについて説明する。第２実施形態の研削ホイール３０Ａは、ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９に対応するウエーハの裏面にリング状補強部を形成するのに適した研削ホイールである。

図４に示した第１実施形態の研削ホイール３０に比較して、本実施形態の研削ホイール３０Ａは小径に形成されている。研削ホイール３０Ａはスピンドル２４Ａの先端に固定されたホイールマウント２８Ａに螺子締結により装着される。

研削ホイール３０Ａの環状基台３２Ａは、図４に示した第１実施形態の環状基台３２に比較して小径に形成されている点を除いて、その構成は環状基台３２と同様であるのでその詳細な説明を省略する。

本実施形態では、チャックテーブル５０の回転中心と研削ホイール３０Ａの回転中心とは偏心しており、研削砥石３４の外径はウエーハ１１のデバイス領域１７と外周余剰領域１９との境界線の直径より小さく、境界線の半径より大きい寸法に設定され、環状の研削砥石３４がチャックテーブル５０の回転中心を通過するように設定される。

第１実施形態と同様に、チャックテーブル５０を矢印ａで示す方向に３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール３０Ａを矢印ｂで示す方向に６０００ｒｐｍで回転させると共に、研削送り機構４４を作動して研削ホイール３０Ａの研削砥石３４をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール３０Ａを所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りする。

その結果、半導体ウエーハ１１の裏面には、図８に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削されて円形凹部２５が形成されると共に、外周余剰領域１９に対応する領域が残存されてリング状補強部２７が形成される。

本実施形態の研削ホイール３０Ａでも、第１実施形態の研削ホイール３０と同様に、回転バランス調整用の窪みは環状基台のマウント装着部のみに形成されているので、廃液に混入した研削屑が研削ホイール３０Ａの外周側面及び内周側面に形成された窪み中に付着して雪だるまの如く成長することがない。

その結果、従来のように成長した研削屑の塊が落下して塊に混入していたダイアモンド等の砥粒がウエーハと研削砥石３４との間に挟まり、リング状補強部２７の根元部にクラックを生じさせることを未然に防止でき、ウエーハの抗折強度を低下させることが防止される。

また、廃液に混入した研削屑の塊が研削砥石３４に目詰まりを生じさせる現象を軽減でき、研削砥石３４のドレッシングの回数を減らすことができる。

半導体ウエーハの表面側斜視図である。 保護テープが貼着された半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 研削装置の外観斜視図である。 研削時におけるチャックテーブルと第１実施形態の研削ホイールとの位置関係を示す斜視図である。 第１実施形態の研削ホイールの斜視図である。 ホイールマウントと共に断面した図５の６−６線断面図である。 図６の一部拡大断面図である。 研削時におけるチャックテーブルに保持されたウエーハと第２実施形態の研削ホイールとの関係を示す斜視図である。

符号の説明

２ 研削装置
１１ 半導体ウエーハ
１６ 研削ユニット
３０，３０Ａ 研削ホイール
３２，３２Ａ 環状基台
３４ 研削砥石
３５ 窪み
４２ 研削水供給孔
５０ チャックテーブル

Claims (1)

1. 回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に連結されたホイールマウントとを有する研削装置の該ホイールマウントに着脱自在に装着される研削ホイールであって、
   内周側面、外周側面及び該ホイールマウントに装着されるマウント装着部を有する環状基台と、
   該環状基台の自由端部にリング状に配設された複数の研削砥石とを具備し、
   該環状基台の該マウント装着部にのみ回転バランスを調整するための窪みが形成されており、研削ホイールを該ホイールマウントに装着すると、前記窪みは該ホイールマウントと該環状基台の該マウント装着部で封止されて外部に露出しないことを特徴とする研削ホイール。

Images