JP2002075941A - 半導体チップの研削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏面を研削して半導体チップを薄く形成する
場合において、半導体チップの品質の向上及び均一化を
図ると共に、寿命を長くする。 【解決手段】 被加工物を保持する保持テーブルと、保
持テーブルに対峙して配設される研削ホイールと、研削
ホイールを回転可能に支持するスピンドルユニットとを
少なくとも備えた研削装置を用いて半導体チップの裏面
を研削し、半導体チップを所定の厚さに形成する半導体
チップの研削方法において、研削ホイールによる研削に
よって形成される軌跡に略倣うように半導体チップを基
台に保持させ、基台を保持テーブルに載置し、研削ホイ
ールを用いて保持テーブルに載置された半導体チップの
研削を遂行することにより、すべての半導体チップに同
方向の研削痕が形成されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの裏
面を研削する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話、パーソナルコンピュータ（パ
ソコン）等の機器には軽量化、小型化、薄型化が要求さ
れており、これに対応してこれらに用いられる半導体チ
ップの厚さも、２００μｍ以下、更には１００μｍ以下
と、より薄く形成することが求められている。

【０００３】また、半導体チップが薄く形成されると、
パソコン等の薄型化等が可能となるばかりでなく、半導
体チップを２枚以上重ねて用いることができ、１個のＩ
Ｃパッケージ等の集積度及び機能の向上を図ることも可
能となる。

【０００４】そこで、（１）ダイシングによってチップ
に分割する前に半導体ウェーハの裏面を研削する、
（２）半導体ウェーハの裏面を研削する前に表面に裏面
まで貫通しないダイシング溝を比較的浅く形成してお
き、その後その半導体ウェーハの裏面を研削してダイシ
ング溝を裏面側から表出させることによって個々の半導
体チップに分割する、等の半導体チップの薄型化のため
の手法が開発され実用化されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの場合も半導体ウェーハの裏面は回転する研削ホイ
ールによって削られるため、図１３に示す半導体ウェー
ハＷのように、裏面には渦巻き状の研削痕が形成される
こととなり、そのような半導体ウェーハを分割すると、
個々の半導体チップには統一性のない歪みが生じて品質
に不均一が生じ、更には複数重ねた場合には密着性が悪
く、品質が安定しないと共に品質の向上を図れないとい
う問題がある。

【０００６】また、図１４に示す半導体チップＣのよう
に、形状が長方形である場合は、研削痕が短辺方向に形
成されると、抗折強度が弱くなって半導体チップの寿命
が短くなるという問題がある。

【０００７】従って、裏面を研削して半導体チップを薄
く形成する場合においては、品質の向上及び均一化を図
ると共に、半導体チップの寿命を長くすることに課題を
有している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、被加工物を保持する保持
テーブルと、保持テーブルに対峙して配設される研削ホ
イールと、研削ホイールを回転可能に支持するスピンド
ルユニットとを少なくとも備えた研削装置を用いて半導
体チップの裏面を研削し、半導体チップを所定の厚さに
形成する半導体チップの研削方法であって、研削ホイー
ルによる研削によって形成される軌跡に略倣うように半
導体チップを基台に保持させるチップ保持工程と、基台
を保持テーブルに載置するチップ載置工程と、研削ホイ
ールを用いて保持テーブルに載置された半導体チップの
研削を遂行するチップ研削工程とから構成される半導体
チップの研削方法を提供する。

【０００９】そしてこの半導体チップの研削方法は、半
導体チップは直方体であり、チップ保持工程において
は、直方体の長辺が研削ホイールによる研削によって形
成される軌跡に略倣うように基台に配設されること、保
持テーブルは回転可能に構成され、チップ研削工程にお
いては、研削ホイールを構成する研削砥石は保持テーブ
ルの回転中心を通り、回転中心から保持テーブルの外周
に向かう半径領域において研削を遂行すること、チップ
保持工程においては、保持テーブルの回転速度及び回転
方向によって形成されるベクトルと、研削ホイールの回
転速度及び回転方向によって形成されるベクトルとの合
成ベクトルに、半導体チップの長辺が略倣うように基台
に半導体チップを保持させること、基台の中心には半導
体チップと同質材料からなる小径の小径ウェーハが保持
され、チップ保持工程において、半導体チップは小径ウ
ェーハの外側において保持されること、基台の外周部に
は、半導体チップと同質材料からなるリング上のリング
ウェーハが保持され、チップ保持工程において、半導体
チップはリングウェーハの内側において保持されること
を付加的な要件とする。

【００１０】このように構成される半導体チップの研削
方法によれば、半導体チップの研削面に形成される研削
痕はすべて略同じ方向に形成されるため、歪みの方向も
統一される。また、複数の半導体チップを重ねた場合に
は密着性が良好となる。

【００１１】また、半導体チップが直方体形状であり、
その長辺が研削痕に略倣うように半導体チップを保持さ
せた場合には、長辺方向に研削痕が形成されるため、抗
折強度が高まる。

【００１２】更に、小径ウェーハまたはリングウェーハ
も半導体チップといっしょに研削することにより、研削
ホイールによる半導体チップに対する押圧力が緩和され
て半導体チップにかかる負荷を軽減することができる。
また、リングウェーハの厚さを測定することで、半導体
チップの仕上がり厚さを間接的に求めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例とし
て、直方体形状の半導体チップを研削する場合について
図面を参照して説明する。まず最初に図１に示す円盤状
の基台１０を用意する。基台１０としては、例えば粘着
テープや粘着ボードを用いる。更に、研削しようとする
半導体チップと同質材料からなるリングウェーハ１１を
用意し、これを基台に貼着する。

【００１４】次に、図２に示すように、リングウェーハ
１１の内側において露出している基台１０の粘着面１０
ａに複数の半導体チップを裏面を上にして貼着する。こ
の際は、半導体ウェーハの裏面を研削したときにできる
図１３に示した研削痕のように、研削により形成される
であろう研削痕に略倣うように配置して複数の半導体チ
ップ１２を保持する（チップ保持工程）。

【００１５】そして、このように貼着された半導体チッ
プは、例えば図３に示す研削装置２０を用いて裏面を研
削される。この研削装置２０は、基台２１の端部から壁
部２２が起立して設けられ、この壁部２２の内側の面に
は一対のレール２３が垂直方向に配設され、レール２３
に沿って支持板２４が上下動するのに伴って支持板２４
に取り付けられた研削手段２５が上下動するよう構成さ
れている。また、基台２１上には、ターンテーブル２６
が回転可能に配設され、更にターンテーブル２６上には
半導体ウェーハを保持して回転可能な保持テーブル２７
が配設されている。

【００１６】研削手段２５においては、スピンドルユニ
ット２８を構成するスピンドルハウジング２８ａによっ
て回転可能に支持されたスピンドル２８ｂの先端のマウ
ンタ２９の下部に研削ホイール３０が装着されている。
研削ホイール３０の下部には研削砥石３１が固着されて
おり、研削ホイール３０は、スピンドル２８ｂの回転に
伴って回転する構成となっている。

【００１７】図４に示すように、壁部２２の裏側には垂
直方向にボールネジ３２が配設されており、このボール
ネジ３２には、パルスモータ３３が連結され、また壁部
３２を貫通して研削手段２５と連結された支持部３４に
備えたナットが螺合しており、パルスモータ３３の駆動
によりボールネジ３２が回動するのに伴って支持部３４
及びこれに連結された研削手段２５が上下動する構成と
なっている。

【００１８】パルスモータ３３は、パルスモータドライ
バ３５を介して制御部３６に接続されており、制御部３
６による制御の下でパルスモータ３３を駆動してボール
ネジ３２を回動させることによって研削手段２５を上下
動させる。また、支持部３４の垂直方向の位置は、リニ
アスケール３７によって計測され、その情報が制御部３
６に伝達されることによって研削手段２５の上下動が精
密に制御される。

【００１９】また、制御部３６はサーボドライバ３８に
接続され、サーボドライバ３８は保持テーブル２７の下
部に備えたエンコーダ３９及びサーボモータ４０に接続
されており、制御部３６による制御の下で保持テーブル
２７を回転させることができる。

【００２０】このように構成される研削装置２０を用い
て図２に示した半導体チップ１２の裏面を研削する際
は、図５に示すように、まず、研削装置２０の保持テー
ブル２７に基台１０を保持テーブル２７の吸着面２７ａ
に載置する（チップ載置工程）。

【００２１】そして、基台１０に貼着された半導体チッ
プを研削ホイール３０の直下に位置付け、スピンドル２
８を回転させると共に研削手段２５を下降させていく。
そして、スピンドル２８の高速回転に伴って研削ホイー
ル３０が回転すると共に、回転する研削砥石３１が複数
の半導体チップに接触して押圧力が加えられることによ
り、その裏面が研削砥石３１によって研削される。

【００２２】ここで、図６に示すように、保持テーブル
２７は、吸引源に連通する吸着面２７ａにおいて基台１
０を吸引保持するが、図６において拡大して示すよう
に、吸着面２７ａは完全に平坦な面ではなく、回転中心
を頂点としてθ（０．０２度程度）の傾斜を有する円錐
面となっている。なお、実際にはθは極めて微小な角で
あるが、理解を容易とするために誇張して図示してい
る。

【００２３】そして研削の際は、研削ホイール３０を吸
着面２７ａの勾配に対応させて若干傾斜させることによ
り、図７に示すように、研削砥石３１の下面と保持テー
ブル１７の傾斜面とが平行になるようにする。

【００２４】この状態において、図８に示すように、研
削砥石３１が保持テーブル２７の回転中心を通るように
して、回転中心から保持テーブル２７の外周に向かう半
径領域において研削を行うと、各半導体チップが所望の
厚さになるまで研削される（研削工程）。

【００２５】図２及び図５に示したように、半導体チッ
プと同質材料からなるリングウェーハ１１が基台１０に
貼着されており、これもいっしょに研削されるため、半
導体チップに対する研削ホイール３０による押圧力が緩
和され、研削時に半導体チップにかかる負荷を軽減する
ことができる。なお、図９に示すように、基台１０の中
心に、半導体チップと同質材料からなる小径の小径ウェ
ーハ１３を貼着して研削を行った場合にも同様に半導体
チップにかかる負荷を軽減することができる。更に、図
１０に示すように、小径ウェーハ１３とリングウェーハ
１１とを貼着した場合には更に負荷を軽減することがで
きる。

【００２６】また、図２及び図１０の場合のように、リ
ングウェーハ１１を貼着した場合には、研削後はリング
ウェーハ１１の厚さと個々の半導体チップ１２の厚さと
が等しくなるため、リングウェーハ１１の厚さを測定す
ることで、すべての半導体チップの仕上がり厚さを間接
的に測定することができる。

【００２７】図２及び図５に示したように、半導体チッ
プは研削痕に略倣うように貼着されているため、すべて
の半導体チップの研削面には、図１１に示すように同方
向の研削痕が形成される。従って、歪みにも統一性があ
るため、品質が均一化される。また、複数の半導体チッ
プを重ねた際には、歪みに統一性があることから密着性
が良くなり、この場合も品質が均一化すると共に、品質
の向上を図ることができる。

【００２８】更に、本実施の形態のように、個々の半導
体チップが直方体であり、図１１に示したように、長辺
方向に研削痕が形成されるようにした場合においては、
研削痕が短辺方向に形成される場合より抗折強度が高く
なり、寿命を長くすることができる。

【００２９】なお、研削痕は、研削ホイール３０の回転
によって生じるベクトルと保持テーブル２７の回転によ
って生じるベクトルとの合成ベクトルと略同じ方向に形
成されるため、長辺がこの合成ベクトルに倣うように半
導体チップを基台１０に貼着して研削すれば、図１１の
ように、すべての半導体チップに同方向の研削痕が形成
される。例えば、図１２に示すように、研削ホイールの
回転によるベクトルをＷ、保持テーブルの回転によるベ
クトルをＴとすると、これらの合成ベクトルＡに倣って
研削痕が形成されるため、合成ベクトルＡの方向に倣っ
て半導体チップ１２を保持すればよい。

【００３０】また、上記のようにベクトルから求めない
場合でも、半導体チップを研削する際の条件と同一の条
件で予めダミーウェーハを研削してそのダミーウェーハ
に研削痕を形成すれば、その研削痕に倣うよう半導体チ
ップを基台１０に貼着することで、半導体チップに形成
される研削痕の方向は略同一となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体チップの研削方法によれば、半導体チップの研削面に
形成される研削痕はすべて略同じ方向に形成されるた
め、歪みの方向も統一されて品質が均一化する。また、
複数の半導体チップを重ねた場合には密着性が良好とな
って品質が安定すると共に品質の向上を図ることができ
る。

【００３２】また、半導体チップが直方体形状であり、
その長辺が研削痕に略倣うように半導体チップを保持さ
せた場合には、長辺方向に研削痕が形成されるため、抗
折強度が高まり、半導体チップの寿命を長くすることが
できる。

【００３３】更に、小径ウェーハまたはリングウェーハ
も半導体チップといっしょに研削することにより、研削
ホイールによる半導体チップに対する押圧力が緩和され
て半導体チップにかかる負荷を軽減することができるた
め、研削を円滑を行うことができる。また、リングウェ
ーハの厚さを測定することで、半導体チップの仕上がり
厚さを間接的に求めることができるため、この点におい
ても半導体チップの品質の向上及び均一化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって研削される半導体チップを保持
する基台及びリングウェーハを示す斜視図である。

【図２】同基台に半導体チップを保持した状態を示す平
面図である。

【図３】本発明の実施に用いる研削装置の一例を示す斜
視図である。

【図４】同研削装置の構成を示す説明図である。

【図５】同研削装置を構成する保持テーブルに基台を保
持させる様子を示す平面図である。

【図６】同保持テーブルに基台を保持した状態を示す正
面図である。

【図７】同基台に保持された半導体チップを研削する様
子を示す正面図である。

【図８】研削時の基台と研削砥石との位置関係を示す平
面図である。

【図９】小径ウェーハが保持された基台を示す平面図で
ある。

【図１０】小径ウェーハ及びリングウェーハが保持され
た基台を示す平面図である。

【図１１】研削後の半導体チップに形成された研削痕を
示す平面図である。

【図１２】研削ホイールの回転によって生じるベクトル
と保持テーブルの回転によって生じるベクトルとの合成
ベクトルを示す説明図である。

【図１３】研削によって半導体ウェーハに形成される研
削痕を示す平面図である。

【図１４】同半導体を分割して形成された半導体チップ
を示す平面図である。

【符号の説明】 １０…基台 １１…リングウェーハ １２…半導体チップ １３…小径ウェーハ ２０…研削装置 ２１…基台 ２２…壁部 ２３…レール ２４…支持板 ２５…研削手段 ２６…ターンテーブル ２７…保持テーブル ２７ａ…吸着面 ２８…スピンドルユニット ２８ａ…スピンドルハウジング ２８ｂ…スピンドル ２９…マウンタ ３０…研削ホイール ３１…研削砥石 ３２…ボールネジ ３３…パルスモータ ３４…支持部 ３５…パルスモータドライバ ３６…制御部 ３７…リニアスケール ３８…サーボドライバ ３９…エンコーダ ４０…サーボモータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を保持する保持テーブルと、該
   保持テーブルに対峙して配設される研削ホイールと、該
   研削ホイールを回転可能に支持するスピンドルユニット
   とを少なくとも備えた研削装置を用いて半導体チップの
   裏面を研削し、該半導体チップを所定の厚さに形成する
   半導体チップの研削方法であって、 該研削ホイールによる研削によって形成される軌跡に略
   倣うように該半導体チップを基台に保持させるチップ保
   持工程と、 該基台を該保持テーブルに載置するチップ載置工程と、 該研削ホイールを用いて該保持テーブルに載置された半
   導体チップの研削を遂行するチップ研削工程とから構成
   される半導体チップの研削方法。
2. 【請求項２】 半導体チップは直方体であり、チップ保
   持工程においては、該直方体の長辺が研削ホイールによ
   る研削によって形成される軌跡に略倣うように基台に配
   設される請求項１に記載の半導体チップの研削方法。
3. 【請求項３】 保持テーブルは回転可能に構成され、 チップ研削工程においては、研削ホイールを構成する研
   削砥石は保持テーブルの回転中心を通り、該回転中心か
   ら該保持テーブルの外周に向かう半径領域において研削
   を遂行する請求項１または２に記載の半導体チップの研
   削方法。
4. 【請求項４】 チップ保持工程においては、保持テーブ
   ルの回転速度及び回転方向によって形成されるベクトル
   と、研削ホイールの回転速度及び回転方向によって形成
   されるベクトルとの合成ベクトルに、半導体チップの長
   辺が略倣うように基台に半導体チップを保持させる請求
   項３に記載の半導体チップの研削方法。
5. 【請求項５】 基台の中心には半導体チップと同質材料
   からなる小径の小径ウェーハが保持され、チップ保持工
   程において、該半導体チップは該小径ウェーハの外側に
   おいて保持される請求項４に記載の半導体チップの研削
   方法。
6. 【請求項６】 基台の外周部には、半導体チップと同質
   材料からなるリング上のリングウェーハが保持され、チ
   ップ保持工程において、該半導体チップはリングウェー
   ハの内側において保持される請求項４または５に記載の
   半導体チップの研削方法。