JP2015199132A - 研削ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】円形凹部の底面の外周端とリング状補強部の内周面の下端との間に未研削部がリング状に残存しない研削ホイールを提供する。【解決手段】ウエーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞するリング状の凸部をウエーハの外周に形成する研削ホイール２２であって、ウエーハが研削位置に位置付けられた際、ウエーハの中心を通過するとともにウエーハの半径より小さい外径を有するリング状の研削砥石５４と、該リング状の研削砥石５４を支持するホイール基台４６と、を備え、該リング状の研削砥石５４は砥粒をメッキで固めた電鋳砥石で形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、デバイス領域に対応するウエーハの裏面のみを研削するのに適した研削ホイールに関する。

半導体デバイス製造プロセスにおいては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスを形成する。

そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切断することにより、半導体ウエーハが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、パソコン等の電子機器に広く利用されている。

個々のデバイスに分割されるウエーハは、ストリートに沿って切断する前に裏面を研削によって所定の厚みに形成される。近年、電子機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚みをより薄く、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て円形凹部を形成し、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をリング状に残存させてリング状補強部（リング状凸部）を形成する研削方法が特開２０００７−１９４６１号公報で提案されている。

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、例えば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個々のデバイスに分割される。

特開２００７−１９４６１号公報

しかし、デバイス領域に対応するウエーハの裏面を研削する従来の研削方法では、円形凹部の底面の外周端とリング状補強部の内周面の下端との間に円弧状（Ｒ状）の未研削部がリング状に残存し、デバイス領域の加工品質を悪化させるという問題がある。

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、円形凹部の底面の外周端とリング状補強部の内周面の下端との間に未研削部がリング状に残存しない研削ホイールを提供することである。

本発明によると、ウエーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞するリング状の凸部をウエーハの外周に形成する研削ホイールであって、ウエーハが研削位置に位置付けられた際、ウエーハの中心を通過するとともにウエーハの半径より小さい外径を有するリング状の研削砥石と、該リング状の研削砥石を支持するホイール基台と、を備え、該リング状の研削砥石は砥粒をメッキで固めた電鋳砥石で形成されていることを特徴とする研削ホイールが提供される。

好ましくは、該ホイール基台はアルミニウムで形成され、該リング状の研削砥石の外径に対応する内径を有する環状支持部を備え、該リング状の研削砥石は、該環状支持部に砥粒をメッキで固定し該環状支持部の先端部をリング状に除去して該環状支持部から突出させて形成される。

好ましくは、砥粒はダイヤモンド砥粒であり、メッキはニッケルメッキであり、研削砥石の厚みは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

本発明の研削ホイールによると、リング状の研削砥石は砥粒をメッキで固めた電鋳砥石で形成されているので、エッジが鋭利であり、外周余剰領域に対応する裏面に形成されたリング状凸部の内周面下端に円弧状（Ｒ状）の未研削部がリング状に残存することがなく、デバイス領域の加工品質を悪化させるという問題を解消することができる。

本発明実施形態の研削ホイールを備えた研削装置の斜視図である。 半導体ウエーハの表面側斜視図である。 表面に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。 図４（Ａ）は本発明実施形態に係る研削ホイールの斜視図、図４（Ｂ）は研削ホイールの縦断面図である。 研削砥石の作成方法を示す縦断面図である。 研削砥石の作成方法を示す縦断面図である。 本発明実施形態に係る研削ホイールによって実施される研削方法を示す斜視図である。 図７に示す研削方法の説明図である。 本発明実施形態の研削ホイールによる研削工程が実施された半導体ウエーハの縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明実施形態の研削ホイールを装着した研削装置２の概略構成図である。４は研削装置２のハウジングであり、ハウジング４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向にのびる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動される移動基台１６に取り付けられている。

研削ユニット１０は、ハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２０と、ホイールマウント２０にねじ締結された環状の研削砥石を有する研削ホイール２２と、スピンドル１８を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。

研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研削ユニット送り機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ハウジング４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有し、図示しない移動機構により図１に示されたウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。３８，４０は蛇腹である。ハウジング４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。

図２を参照すると、研削装置２でその裏面が研削される半導体ウエーハ１１の表面側斜視図が示されている。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半導体ウエーハ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を表面１１ａに備えている。また、半導体ウエーハ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。

半導体ウエーハ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。従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは保護テープ２３によって保護され、図３に示すように、裏面１１ｂが露出する状態となり、裏面１１ｂを上側にして研削装置２のチャックテーブル３６に吸引保持される。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、本発明実施形態の研削ホイール２２はアルミニウムから形成されたホイール基台４６と、ホイール基台４６に電着されたリング状の研削砥石５４とから構成される。

ホイール基台４６には、表面側に形成された円形の穴４８と、底面側に形成された円形の穴４９と、円形の穴４８と４９とを連結するテーパ形状の穴５１が形成されている。

ホイール基台４６の上面４６ａには、研削ホイール２２をホイールマウント２０にねじ締結する複数（本実施形態では４個）のねじ穴５０が形成されている。更に、ホイール基台４６のテーパ状の穴５１からホイール基台４６の外周に貫通する放射状に形成された複数の貫通孔５２が形成されている。

研削砥石５４の下端部には、所定間隔離間した複数の切り欠き５６が形成されている。本実施形態の研削ホイール２２では、研削砥石５４の外径はウエーハ１１の半径よりも小さく形成され、チャックテーブル３６に保持されたウエーハ１１が研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂに位置付けられると、研削砥石５４がウエーハ１１の中心を通過するように設定されている。研削砥石５４の厚みは、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であるのが好ましい。

リング状の研削砥石５４は砥粒をメッキで固めた電鋳砥石から形成されるが、以下、図５及び図６を参照して、リング状の研削砥石５４の形成方法について説明する。図５（Ａ）に示すように、ホイール基台４６はその底部に円形の穴４９を画成する環状支持部４７を有している。

リング状の研削砥石５４の製造方法では、図５（Ｂ）に示すように、環状支持部４７の内周面に電鋳砥石５４を形成する。この電鋳砥石５４の形成方法について、以下に簡単に説明する。

内部に硫酸ニッケル又は硝酸ニッケル等の電解液と電解液中にダイヤモンド砥粒が混入された電着槽を用意する。ニッケルメッキの電着面は環状支持部４７の内周面であり、この電着面が露出するように他の部分にマスキングを施して、ホイール基台４６を電着面を上にして電解液中に浸漬する。

電解液中にニッケルからなる電界金属を浸漬し、ホイール基台４６を電源の−端子に接続し、電界金属を電源の＋端子に接続する。そして、電源によりホイール基台４６と電界金属との間に所定の電圧を印加すると、電解液中に混入したダイヤモンド砥粒が沈降してホイール基台４６の電着面に堆積するとともに、電界金属によって電着面においてメッキされてダイヤモンド砥粒とニッケルメッキとからなる電着層が成長していく。

電着層が所望の厚さまで形成された後、ホイール基台４６を電解液から取り出すと、図５（Ｂ）に示すように、マスキングが施されていない環状支持部４７の内周面にのみ所定量の電着層５４が形成される。

次いで、ホイール基台４６の環状支持部４７の先端部分を残して他の部分にマスキングを施し、ホイール基台４６を濃度２０％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液中に浸漬してホイール基台４６をエッチングし、図５（Ｃ）に示すように、環状支持部４７の先端部４７ａを除去する。

これにより、図６（Ａ）に示すように、ニッケルメッキで電着されたリング状の研削砥石５４がホイール基台４６の下端４６ｂから所定長さ突出する。次いで、図６（Ｂ）に示すように、リング状の研削砥石５４の下端部にレーザービームを照射して、周方向に離間した複数の切り欠き５６を形成する。

このようにリング状の研削砥石５４の下端部に複数の切り欠き５６を形成すると、研削効率が上昇するが、切り欠き５６の有る無しは本発明の研削ホイール２２では必須ではない。上述したように、リング状の研削砥石５４の厚みは、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であるのが好ましい。

以上のように構成された研削ホイール２２により、半導体ウエーハ１１のデバイス領域１７に対応する裏面に円形凹部を形成し、外周余剰領域１９にリング状補強部を残存させるウエーハの加工方法について以下に簡単に説明する。

図１に示す研削装置２のウエーハ着脱位置Ａに位置付けられたチャックテーブル３６上に、図３に示された保護テープ２３が貼着されたウエーハ１１を保護テープ２３を下にして吸引保持する。次いで、チャックテーブル３６をＹ軸方向に移動して研削位置Ｂに位置付ける。

そして、図７及び図８に示すように、チャックテーブル３６を矢印３７で示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削砥石５４を矢印５５で示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３２を駆動して研削ホイール２２の研削砥石５４をウエーハ１１の裏面に接触させる。そして、研削ホイール２２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７及び図９に示すように、デバイス領域１７に対応する領域が研削除去されて所定厚さ（例えば５０μｍ）の円形状の凹部５８が形成されるとともに、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(リング状凸部)６０が形成される。

ここで、チャックテーブル３６に保持されたウエーハ１１と研削ホイール２２を構成する研削砥石５４の関係について図８を参照して説明する。チャックテーブル３６の回転中心Ｐ１と研削砥石５４の回転中心Ｐ２は偏心しており、研削砥石５４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６２の直径より小さく、境界線６２の半径より大きい寸法に設定され、リング状の研削砥石５４がチャックテーブル３６の回転中心Ｐ１を通過するようになっている。

本実施形態の研削ホイール２２では、ホイール基台４６にテーパ状の穴５１からホイール基台４６の外周に貫通する複数の貫通孔５２が放射状に形成されているため、これらの貫通孔５２を通してリング状の研削砥石５４の内側に滞留する研削水が排出され、リング状の研削砥石５４の内側に研削水が滞留することが抑制される。

本実施形態の研削ホイール２２によると、リング状の研削砥石５４はダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めた電鋳砥石で形成されているため、研削砥石５４のエッジが鋭利であり、ウエーハ１１の外周余剰領域１９に対応する裏面に形成されるリング状補強部６０の内周下端部６４に円弧状（Ｒ状）の未研削部が残存することなく円形凹部５８を形成できるため、デバイス領域１７の加工品質を悪化させるという問題が発生することがない。

２ 研削装置
１０ 研削ユニット（研削手段）
１１ 半導体ウエーハ
１５ デバイス
１７ デバイス領域
１９ 外周余剰領域
２０ ホイールマウント
２２ 研削ホイール
３６ チャックテーブル
５４ リング状の研削砥石
５８ 円形凹部
６０ リング状補強部（リング状凸部）

Claims (4)

1. ウエーハの裏面を研削して円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞するリング状の凸部をウエーハの外周に形成する研削ホイールであって、
   ウエーハが研削位置に位置付けられた際、ウエーハの中心を通過するとともにウエーハの半径より小さい外径を有するリング状の研削砥石と、
   該リング状の研削砥石を支持するホイール基台と、を備え、
   該リング状の研削砥石は砥粒をメッキで固めた電鋳砥石で形成されていることを特徴とする研削ホイール。
2. 該ホイール基台はアルミニウムで形成され、該リング状の研削砥石の外径に対応する内径を有する環状支持部を備え、
   該リング状の研削砥石は、該環状支持部に砥粒をメッキで固定し該環状支持部の先端部をリング状に除去して該環状支持部から突出させて形成される請求項１記載の研削ホイール。
3. 該砥粒はダイヤモンド砥粒であり、該メッキはニッケルメッキであり、研削砥石の厚みは０．５ｍｍ〜２ｍｍである請求項１記載の研削ホイール。
4. 該ホイール基台には該環状支持部の内側から外側に貫通する複数の貫通孔が放射状に形成されており、該貫通孔によって該リング状の研削砥石の内側に滞留する研削水が排出される請求項１〜３の何れかに記載の研削ホイール。

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