JP4463326B2 - 半導体ウェーハ外周端部の研削方法及び研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ外周端部の研削方法及び研削装置に関し、特に表面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裏面を研削してその厚みを薄くするバックグラインド工程の前に行う、半導体ウェーハ外周端部の研削の方法及び装置に関するものである。

半導体ウェーハは、半導体素子や電子部品等を形成する製造工程において、種々の成膜工程、表面加工工程、洗浄工程等の各工程を経由している。その際、割れや欠けが生じるのを防止するために、半導体ウェーハはその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体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断面拡大図である図６（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ１１の外周端部１３は円弧状（Ｒ形状）となっている。これは外周端部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た膜が外周端部にまで形成された後に、この外周端部に形成された膜の一部と、さらに各工程上において付着した付着物とを砥石や研磨テープで除去し、さらにクリーニングをしながら半導体ウェーハの製造工程が進められている（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行った後、仕上げ加工に研磨テープが使用されていた。この時に、使用される研磨テープは、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において、表面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は、電気的検査が行われた後、ダイシング工程で個々のチップに分割されている。

近年、電子機器の小型化、軽量化のニーズに対応して、チップの厚みが１００μｍ以下、或いは５０μｍ以下というように、極めて薄く形成されることが求められている。そのため表面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をダイシング工程で個々のチップに分割される前に、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図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側を下に向けて、半導体ウェーハ１１を半導体ウェーハ保持台（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、表面１５に形成されている半導体素子及び電子部品等の汚染や損傷を防止する目的で、半導体ウェーハ１１の表面１５側に保護シート１２を貼り付けてから半導体ウェーハ保持台に固定している。

これを半導体ウェーハの裏面１４から研削砥石（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、厚さ１ｍｍ〜０．７ｍｍの半導体ウェーハが１００μｍ〜５０μｍの厚さに研削加工される）。

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、半導体ウェーハ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なる。このようなナイフエッジとなる鋭角化は、半導体ウェーハが薄くなるにつれて、より顕著になる。さらに、半導体ウェーハの厚みが薄くなると、半導体ウェーハ自体の抗折強度も低下する。このため、かかる端部の鋭角形状１３’の箇所に、裏面研削による負荷や後工程での衝撃がわずかにでも加わると、簡単に端部チッピングが発生してしまい、かかる欠けやチッピングが起点となり半導体ウェー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、バックグラインド工程に先立って保護シートが貼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、半導体ウェーハの外周付近で保護シートを切断した場合、半導体ウェーハの外周端部を研削して面取り部分を除去しようとした時に、保護シートまでも研削することになる。樹脂材料で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、加工性能を劣化させ、加工能率の低下や加工品質の低下を来たすとともに、半導体ウェーハを破損させる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により生じる上記問題を解決するために、ウェーハ外周端部の新たな研削方法が提案されている（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て、例えば、保護シートを半導体ウェーハの直径よりも小さいもの（外周加工領域内）を貼り付けた後に、半導体ウェーハの外周端部を研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た研削方法では、保護シートの貼り付け精度や端部の検出調整など、複雑な工程を必要とし、加工能率が低下する。また、砥石による研削は、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生するため、砥石のドレッシングを頻繁に行う必要がある。さらに、研削装置の機械的精度、剛性及び構造も複雑になり、メンテナンス性も悪く、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ンド工程における半導体ウェーハ外周端部のナイフエッジ化を防止し、また保護シートの貼り付け位置に左右されず、保護シートと共に研削する際に生じる目詰まり問題がなく、連続して外周端部を略垂直に研削面を形成することが可能な半導体ウェーハ外周端部の研削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、本発明が提案するものは、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である。

このように研削テープを走行しながら半導体ウ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）と異なり、半導体ウェーハ回転軸の影響（センタリング精度）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、常時新し研削テープが供給されるので、保護シートと共に加工しても研削テープの目詰まりの問題がなく、能率良く安定に研削することができる。

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

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

ここで「静電散布」とは、粒状部材である砥粒に電荷を付与した状態にして分散することである。このような静電散布 によって分散された粒状部材の砥粒は、それらが互いに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なくなり、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ができる。

また前記研磨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、研削させる。

鉛直方向から１０度以内の傾斜には、研磨ヘッドの上部を半導体ウェーハ側に前傾させる場合と、あるいは後傾させる場合の双方を含むものである。半導体ウェーハの外周端部の上部、下部の研削を行う場合に有効な手段となる。これにより半導体ウェーハの外周端部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テープ面を半導体ウェーハの上面側に対し、鉛直方向から１０度以内の角度に前傾傾斜させて端部を研削加工すると、裏面研削をするときに半導体ウェーハ外周端部が鈍角及び鈍角に近くなるので、端部の欠けが発生し難くなる。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度以下が好ましい。研削ヘッドの前傾、後傾のいずれの傾斜の場合も鉛直方向から１０度以内の傾斜角度と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〜＃３０００の範囲にあることが好ましい。＃６００以下では、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ら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装着されたパッドは、ｓｈｏｒｅ−Ａ硬度が２０〜５０°の弾性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面が、潤滑性を有する潤滑性材料で形成されて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し圧するため、研削テープの走行をスムーズにする目的で、潤滑性のあるパッド材料を使用するのが好ましい。

また、本発明がさらに提案するものは、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である。

この半導体ウェーハ外周端部の研削装置によれば、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ウ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）と異なり、半導体ウェーハ回転軸の影響（センタリング精度）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着されたものが使用されるので、通常の塗布型テープと比較して砥粒表面に不要な樹脂層が少なく、砥粒の切り刃が鋭いため高速加工が可能である。また、切れ味が良いので半導体ウェーハ端面の欠けが少ないメリットがある。

また、半導体ウェーハ外周端部研削において、保護シートと共に研削することができる。このような場合でも、常時新し研削テープが供給されるので、保護シートや接着剤による研削テープの目詰まりの問題がなく、能率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、前記半導体ウェーハの外周端部に当接されて、垂直方向又は水平方向に走行するように研削ヘッドが回動可能設けられていることが好ましい。研削テープが垂直方向又は水平方向に走行すれば、半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れるので、目詰まりの問題もなく、効率の良い研削が行われる。

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

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

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が好ましい。

押し当てガイドを挿着した回動アームの回動位置を調整することにより、押し当てガイドにより押し当てられる研削テープの回動位置も調整されることになり、半導体ウェーハ外周端部と研削テープとの接触位置、接触角度及び押し当て圧力の調整ができるので、研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研削工程において、外周端部から発生する欠け、亀裂又は破損、及び裏面加工後の欠け亀裂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、研削テープ走行による加工は常時新しい研削テープが供給されるため、保護シートと共に研削しても研削テープに目詰りが無く、精度の良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されているので、通常の塗布型テープと比較して砥粒表面に不要な樹脂層が少なく、砥粒の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、半導体ウェーハに起因する、半導体ウェーハ回転振れの影響を受けないため、装置構造も簡単で、加工後の半導体ウェーハ全周に渡って異常なチッピングが無く、平滑に研削できる効果を奏する。

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ーハと研削ヘッドとの位置関係を示す概念図の正面図である。

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ウェーハと研削ヘッドとの位置関係を示す概念図の正面図である。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハ外周端部研削方法の各手順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ク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、半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加工方法である。

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

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

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ーハと研削ヘッドとの位置関係を示す概念図の正面図、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態に係る半導体ウェーハ外周端部研削方法の各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の圧力調整部の説明図である。

図１に示すように、第１の実施形態である半導体ウェーハ外周端部研削装置は、主として、半導体ウェーハ１１の裏面（バックグラインド面）を上面にして水平に載置する半導体ウェーハ装着回転機構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は半導体ウェーハ保持台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上に枢着された回転軸２７に支持され、さらにモータ（図示せず）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１１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が半導体ウェーハ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。この研削テープ２０が補助ローラ４５ａと下側ローラ４４ａ、上側ローラ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、研削テープ２０は垂直方向に走行し、水平に載置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パッド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、例えばエアーシリンダなどで矢示５１の方向に加圧調整して研削テープ２０を半導体ウェーハ１１の外周端部に押し当てられる。

また、研削液を散布するノズル５２が、半導体ウェーハ１１の外周端部に研削テープ２０が押し当てられる位置に研削液を散布できるように設けられており、研削の際は、ノズル５２から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ート１２（図示せず）をウェーハ側に押し付けるような方向で研削できるので、保護シートの剥離防止効果がある。

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の実施形態を説明する。

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である。なお、第１の実施形態と共通部分の説明を略し、異なる部分を説明する。また、研削装置の符号は第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、下側ローラ４４ａと上側ローラ４４ｂとの間を走行する研削テープ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る。すなわち下側ローラ４４ａと上側ローラ４４ｂとの間を走行する研削テープ２０が、水平方向に走行することである。なお、半導体ウェーハ１１の外周端部に研削テープ２０が押し付けられた位置で、半導体ウェーハ１１の回転方向と研削テープ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の実施形態と比較して、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の実施形態では、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を垂直方向または水平方向に走行可能となるように研削ヘッド４０を回動可能に設けることで、両方の実施形態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ウ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法は、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に保護シートを貼り付けた後、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削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（ウェーハ表面に保護シートを貼り付ける工程からバックグラインド工程まで）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方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の半導体装置や電子部品等が形成された半導体ウェーハ１１の表面１５側に保護シート１２を貼り付ける工程が行われる。

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、半導体ウェーハ表面１５側に貼り付けた後に外周に沿って切断してもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、表面１５に保護シート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又は図２に示した半導体ウェーハ外周端部研削装置の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せ、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。研削テープ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の外周端部を設定された加工量だけ研削し、最終切り込み位置で終了する。

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できるため、砥石を使用したときに生じる目詰まりの問題がなく、半導体ウェーハ外周端部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は、この後、バックグラインド工程において高速回転するカップ型砥石などによって裏面が研削され、図３（ｄ）に示すように最終の厚さまで薄く加工される。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及び押し当てパッド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、研磨というよりは研削性の高いテープが使用される。基材シートとして、ポリエチレンテレフタレート(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)、ポリエチレン等のプラスチックフィルムが使用される。この基材シートの表面に、カーボランダム、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、シリカ、酸化セリュウム等の微粒子から選択される１種又は２種以上の砥粒を固定した砥粒層が形成された研削テープを使用することができる。

特に、本発明に適した研削テープ２０としては、フィルム基材の表面に塗布されたバインダー樹脂の表面に、砥粒を散布することによ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、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、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ものが使用される。すなわち、従来の塗布型研磨テープと比較して、砥粒の配置に配向性を持たせることができ、研削テープ表面に砥粒の切り刃を揃えることができるため、研削効率が向上する。また、薄いバインダー樹脂に覆われた砥粒表面が形成できるため、砥粒の脱落の問題がなく、研削効率も向上する。

このような研削テープ２０は、フィルム基材の表面にバインダー樹脂を塗布した後、電界中帯電方式、コロナ放電方式又は摩擦帯電方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（平均粒径が３０μｍ〜５μｍ）の範囲が好ましい。＃６００以下では、チ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、従来の砥粒とバインダーを混合して塗布したテープと比較して、フィルム基材の表面における砥粒の配向性が適度に生じ、研削力に優れた研削テープが得られる。

その他、砥粒とバインダー樹脂を混合したものでは、例えば、ロール転写により、表面が尖った形状となるようにパターンニングされた研削テープ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し当てガイド４６の先端部に使用されるパッド４７は、材質としてｓｈｏｒｅ−Ａ硬度で２０〜５０°の範囲にある弾性体が使用される。例えば、樹脂やゴム材が好適である。なお、研削テープの走行に対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）を測定し、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，タイプＡ）（出典：「ゴム物理試験方法 新ＪＩＳガイド」１９９６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（テープを押し圧する押し当て面）に、例えば、テフロン（登録商標）等の潤滑層を形成することによって、研削テープ２０の送りがスムーズになる。

ｓｈｏｒｅ−Ａ硬度が２０°以下であると、研削テープ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ピ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 ：５００〜２０００ｒｐｍ
研削テープ送り速度 ：５０〜２００ｍｍ／ｍｉｎ
パッドの加圧 ：５〜２０Ｎ
研削液量 ：２００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ
外周研削された半導体ウェーハ１１は、この後図３に示すように、バックグライド工程に投入され、半導体ウェーハの裏面を高速回転するカップ型砥石によって研削され、最終の厚みまで加工される。

次に、実施例及び比較例をあげて、本発明の半導体ウェーハ外周端部の研削方法を具体的に説明する。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ハ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の実施形態である半導体ウェーハ外周端部研磨装置は、主として、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置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に連結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、円盤状の半導体ウェーハ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は、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２３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上での位置調整は、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）で検出して 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、研削ヘッド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４０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ハ１１側に向けた傾斜をさせる場合、その傾斜は１０°以内とすることが好ましい。傾斜を１０度以内にして外周端部を研削すると、その後裏面研削をしたときに半導体ウェーハ外周端部が鈍角及び鈍角近くになるので、端部の欠けが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）に保護シート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、回転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。半導体ウェーハ保持台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を具備している。研削加工するための半導体ウェーハ１１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を吸着保持する。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に固定されたベアリングホルダ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の吸着を行うために、半導体ウェーハ装着回転機構部２１は、回転軸２７の中に吸引管２８を通し、さらにロータリジョイントで外部の吸引ポンプに連通している。半導体ウェーハ１１の回転は、半導体ウェーハ保持台２３の回転軸２７に固定されたベルトプーリ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で連結して行われる。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、このプレート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が補助ローラ４５ａと下側ローラ４４ａ、上側ローラ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。この研削テープ２０の径路途中である下側ローラ４４ａと上側ローラ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によって押し当てられて、研削加工がなされる。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上面側に向けて、鉛直方向から１０度以内の傾斜角度になるように合わせてスムーズに送り込むようにしてある。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場合の双方があり、半導体ウェーハ１１の外周端部の最先端位置に応じて適宜選択して研削する。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、テープテンション調整ローラ、補助ローラを適宜追加することができる。

研削テープ２０の押し当ては、押し当てガイド４６の先端にあるパッド４７によって行われ、押し当てガイド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の押し当て圧力の調整は、例えば図５の装置構成によるものによって行われる。エアー挿入管６２に送られたエアーをレギュレータ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）に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の裏面を押すためのパッド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が行われる。

なお、パッド４７に使用される材質は、ｓｈｏｒｅ−Ａ硬度で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）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビ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外周端部の研磨装置は、半導体ウェーハ保持台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に配置された研削テープ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に向けた傾きを、鉛直方向から１０度以内の角度に傾斜させ研削面を形成する。なお、研削テープ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機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の押し当て位置の調整を行うことができる。以下に押し当て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の状態、（ｂ）は押し当てた状態を示した図である。

図７及び図８に示すように、押し当て位置調整機構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、研削ヘッド４０のの内部に設けられる。押し当て位置調整機構６９は、先端にパッド４７を装着した押し当てガイド４６を２枚の板状部材７１ａ、７１ｂで挟持してなる回動アーム７０と、板状部材７１ａ、７１ｂに貫設して連結されたシャフト７２と、シャフト７２に連結して回動アーム７０を回動させるトルクを発生するモータ７４と、シャフト７２とモータ７４の間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、さらに下側ローラ４４ａ、上側ローラ４４ｂ及び補助ローラ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７４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、シャフト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の回動位置、すなわちスイング位置を制御する。モータ７４は例えばステッピングモータ、サ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の外周端部を押し当てて研削できる回動アーム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をスライドさせる圧力調整シリンダ４８は、押し当てガイド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の外周端部に対向した位置に、押し当てガイド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を駆動させ、さらにギヤヘッドによりトルクを制御し、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を中心にして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、所定角度の接触により半導体ウェーハ１１の外周端部に押し当てられて、研削を行うことになる。

このように、押し当て位置調整機構６９により半導体ウェーハ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、押し当て圧力の加減により研削精度を向上させることができる。

以下に本発明の加工方法を実施例によって説明する。実施例及び比較例において使用した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（例えば、リンテック社製 半導体表面保護用粘着テープ 熱硬化型 形式P7180）を貼り付け、保護シート側を下にして研削装置の保持テーブル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インダー樹脂として エポキシ樹脂 を塗布し、＃６００のカーボランダム（ＳｉＣ）砥粒を静電散布法によって散布し加熱硬化して付着されたものを用いた。これを研磨ヘッド４０に装着して加工に供した。押し圧パッドとしては、ｓｈｏｒｅ−Ａ硬度が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）を貼り付けたものを使用した。

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シートと共に研削した。

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

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

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

加工装置としては、東京精密社製のウェーハエッジグラインディング装置 形式：Ｗ−ＧＭ−４２００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（φ１００μｍ／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／ＭＸ−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に示す。

（評価結果の説明）
加工した半導体ウェーハについて、加工速度、チッピング深さ、目詰まり状況について評価した結果、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 以上の加工速度が得られ、チッピング深さは７〜５μｍと良好であり、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、加工速度は若干低下したが、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観察されなかった。

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

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

以上、半導体ウェーハの外周端部の研削方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

Claims (13)

1. 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、前記研削テープを前記半導体ウェーハの外周端部に押し当てて下から上に向けて垂直方向、または水平方向に走行させて、前記保護シートと共に前記半導体ウェーハ外周端部を研削し、
   前記研削テープが、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。
2. 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に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
3. 前記砥粒の径が、３０μｍ〜５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
4. 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。
5. 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４に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
6. 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５に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削方法。
7. 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下に裏面を上に向けて、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、
   該研削ヘッドは、前記研削テープを前記半導体ウェーハの外周端部に押し当てて下から上に向けて垂直方向、または水平方向に走行して、前記保護シートと共に前記半導体ウェーハ外周端部を研削するように、回動可能に設けられ、
   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。
8. 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７に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
9. 前記砥粒の径が、３０μｍ〜５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
10. 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７ないし９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。
11. 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１０に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
12. 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１１に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。
13. 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１０又は１１に記載の半導体ウェーハ外周端部の研削装置。

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