KR101578956B1 - 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 연삭 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 연삭 장치 Download PDF

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Abstract

이면 연삭 공정에 있어서의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 나이프 엣지화를 방지하고, 또한 보호 시트의 접착 위치에 좌우되지 않고, 보호 시트와 함께 연삭할 때에 발생하는 막힘 문제가 없어, 연속해서 외주 단부를 대략 수직으로 연삭면을 형성하는 것이 가능한 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 장치를 제공한다. 반도체 소자가 형성된 표면이 보호 시트에 의해 접착된 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부를 연삭하는 방법이며, 반도체 웨이퍼(11)의 표면을 수평 방향으로 보유 지지하는 반도체 웨이퍼 보유 지지 공정과, 주행 가능한 연삭 테이프(20)가 내장된 연삭 헤드(40)의 연삭 테이프(20)를 주행시켜, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 눌러 연삭하는 외주 단부 연삭 공정을 구비하여 이루어지고, 연삭 테이프(20)는, 지립을 정전 살포에 의해 부착한 것인 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 연삭 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR POLISHING OUTER CIRCUMFERENTIAL END SECTION OF SEMICONDUCTOR WAFER}
본 발명은 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 연삭 장치에 관한 것으로, 특히 표면에 반도체 소자나 전자 부품 등이 형성된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하여 그 두께를 얇게 하는 이면 연삭 공정 전에 행하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭의 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 반도체 소자나 전자 부품 등을 형성하는 제조 공정에 있어서, 다양한 성막 공정, 표면 가공 공정, 세정 공정 등의 각 공정을 경유하고 있다. 그때, 균열이나 손상이 발생하는 것을 방지하기 위해, 반도체 웨이퍼는 그 외주 단부가 모따기 가공되어 있다.
종래의 반도체 가공 프로세스에 있어서의 반도체 웨이퍼의 이면 연삭(back-grinding) 공정을 도시하는 도 6을 참조하여, 반도체 웨이퍼의 외주 단부의 모따기 가공을 설명한다. 반도체 웨이퍼의 평면도인 도 6의 (a) 및 도 6의 (a)의 B-B 단면 확대도인 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부(13)는 원호 형상(R 형상)으로 되어 있다. 이는 외주 단부(13)를 원호 형상으로 하기 위한 모따기 가공이 실시되어 있기 때문이다.
그리고, 또한 각 공정에 의해 성막된 막이 외주 단부까지 형성된 후에, 이 외주 단부에 형성된 막의 일부와, 또한 각 공정상에 있어서 부착된 부착물을 지석이나 연마 테이프로 제거하고, 또한 클리닝을 하면서 반도체 웨이퍼의 제조 공정이 진행되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 내지 4 참조).
상기 공정에서는, 지석으로 원호 형상의 모따기를 행한 후, 마무리 가공에 연마 테이프가 사용되고 있었다. 이때에, 사용되는 연마 테이프는 통상의 도포형 연마 테이프이다.
그리고, 상기한 반도체 웨이퍼의 제조 공정에 있어서, 표면에 반도체 소자나 전자 부품 등이 형성된 반도체 웨이퍼는 전기적 검사가 행해진 후, 다이싱 공정에서 개개의 칩으로 분할되고 있다.
최근, 전자 기기의 소형화, 경량화의 요구에 대응하여, 칩의 두께가 100㎛ 이하, 혹은 50㎛ 이하로 되도록, 극히 얇게 형성되는 것이 요구되고 있다. 그로 인해, 표면에 반도체 소자나 전자 부품 등이 형성된 반도체 웨이퍼를 다이싱 공정에서 개개의 칩으로 분할하기 전에, 반도체 웨이퍼의 이면(14)을 연삭하여 반도체 웨이퍼의 두께를 얇게 하는 이면 연삭 공정이 행해지게 되었다.
예를 들어, 이 이면 연삭 공정에서는 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 반도체 소자나 전자 부품 등이 형성된 반도체 웨이퍼의 표면(15)측을 아래로 향하게 하고, 반도체 웨이퍼(11)를 반도체 웨이퍼 보유 지지대(도시하지 않음)에 수평으로 고정하여, 반도체 웨이퍼의 이면(14)을 연삭 가공한다. 그때, 표면(15)에 형성되어 있는 반도체 소자 및 전자 부품 등의 오염이나 손상을 방지하는 목적으로, 반도체 웨이퍼(11)의 표면(15)측에 보호 시트(12)를 접착한 후 반도체 웨이퍼 보유 지지대에 고정하고 있다.
이를 반도체 웨이퍼의 이면(14)으로부터 연삭 지석(예를 들어, 컵형 지석)으로 소정의 두께까지 가공하지만, 최종 두께가 극히 얇은 반도체 웨이퍼에서는, 원래의 두께의 절반 이상이나 연삭 가공해야만 한다(예를 들어, 두께 1㎜ 내지 0.7㎜의 반도체 웨이퍼가 100㎛ 내지 50㎛의 두께로 연삭 가공됨).
이러한 반도체 웨이퍼(11)의 이면(14)을 연삭하면, 이면 연삭 공정 후의 반도체 웨이퍼의 단면도인 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(11)의 이면(14)측의 단부가, R 형상으로부터 서서히 예각 형상(13')으로 변화되어 버린다. 이와 같은 나이프 엣지로 되는 예각화는 반도체 웨이퍼가 얇아짐에 따라서, 보다 현저해진다. 또한, 반도체 웨이퍼의 두께가 얇아지면, 반도체 웨이퍼 자체의 항절 강도도 저하된다. 이로 인해, 이러한 단부의 예각 형상(13')의 개소에, 이면 연삭에 의한 부하나 후공정에서의 충격이 조금이라도 가해지면, 간단하게 단부 칩핑이 발생해 버려, 이러한 손상이나 칩핑이 기점으로 되어 반도체 웨이퍼가 균열되기 쉽다고 하는 문제가 발생하고 있었다.
따라서, 이 문제를 해결하기 위해, 이면 연삭 공정에 앞서 보호 시트가 접착된 반도체 웨이퍼의 외주 단부의 R 형상부를, 지석에 의한 연삭 가공으로 단부가 나이프 엣지로 되지 않도록 제거하는 방법이 행해지고 있다.
그런데, 전술한 바와 같은 방법에서는, 반도체 웨이퍼의 외주 부근에서 보호 시트를 절단한 경우, 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하여 모따기 부분을 제거하려고 했을 때에, 보호 시트도 연삭하게 된다. 수지 재료인 보호 시트가 연삭 지석의 지립에 부착되어, 지석에 막힘이 발생하면, 가공 성능을 열화시켜, 가공 능률의 저하나 가공 품질의 저하를 초래하는 동시에, 반도체 웨이퍼를 파손시키는 요인이 된다.
따라서, 보호 시트의 연삭 지석으로의 부착에 의해 발생하는 상기 문제를 해결하기 위해, 웨이퍼 외주 단부의 새로운 연삭 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 5 내지 7 참조).
상기 특허 문헌에서 제안된 연삭 방법으로서, 예를 들어 보호 시트를 반도체 웨이퍼의 직경보다도 작은 것(외주 가공 영역 내)을 접착한 후에, 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평06-104228호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평07-205001호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2002-025952호 공보 특허 문헌 4 : 일본 특허 출원 공개 제2005-007518호 공보 특허 문헌 5 : 일본 특허 출원 공개 제2003-273053호 공보 특허 문헌 6 : 일본 특허 출원 공개 제2005-093882호 공보 특허 문헌 7 : 일본 특허 출원 공개 제2007-042811호 공보
그러나, 상기 특허 문헌에서 제안된 연삭 방법에서는, 보호 시트의 접착 정밀도나 단부의 검출 조정 등, 복잡한 공정을 필요로 해, 가공 능률이 저하된다. 또한, 지석에 의한 연삭은 보호 시트의 가공이 포함되지 않아도, 지석의 막힘에 의한 가공 품질의 저하가 발생하므로, 지석의 드레싱을 빈번하게 행할 필요가 있다. 또한, 연삭 장치의 기계적 정밀도, 강성 및 구조도 복잡해지고, 메인터넌스성도 나빠져, 부대 설비도 필요해진다.
본 발명은 상기 과제인 이면 연삭 공정에 있어서의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 나이프 엣지화를 방지하고, 또한 보호 시트의 접착 위치에 좌우되지 않고, 보호 시트와 함께 연삭할 때에 발생하는 막힘 문제가 없어, 연속해서 외주 단부를 대략 수직으로 연삭면을 형성하는 것이 가능한 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 제안하는 것은 반도체 소자가 형성된 표면이 보호 시트에 의해 접착된 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하는 방법이며, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 표면을 수평 방향으로 보유 지지하는 반도체 웨이퍼 보유 지지 공정과, 주행 가능한 연삭 테이프가 내장된 연삭 헤드의 상기 연삭 테이프를 주행시켜, 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 눌러 연삭하는 외주 단부 연삭 공정을 구비하여 이루어지고, 상기 연삭 테이프는, 지립을 정전 살포에 의해 부착한 것인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법이다.
이와 같이 연삭 테이프를 주행시키면서 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭함으로써, 종래의 지석 연삭(정치수 절입 가공)과 달리, 반도체 웨이퍼 회전축의 영향(센터링 정밀도)이 없어, 반도체 웨이퍼의 회전 요동 및 반도체 웨이퍼 자체의 변형에 추종 가공이 용이해지므로, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 칩핑이나 손상을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 장치에 필요한 기계적 정밀도, 강성, 구조의 영향을 받기 어렵기 때문에 장치의 구조가 간단해진다.
또한, 주행하는 연삭 테이프에 따르면, 항상 새로운 연삭 테이프가 공급되므로, 보호 시트와 함께 가공해도 연삭 테이프의 막힘의 문제가 없어, 능률적이고 안정적으로 연삭할 수 있다.
따라서, 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭에 있어서, 보호 시트와 함께 연삭할 수 있다.
연삭 테이프는, 지립을 정전 살포에 의해 부착한 것이 사용된다. 지립을 바인더 수지층 상에 정전 살포에 의해 부착한 테이프는, 통상의 도포형 테이프와 비교하여 지립 표면에 불필요한 수지층이 적고, 지립의 절삭날이 예리하므로 고속 가공이 가능하다. 또한, 절삭능이 좋기 때문에 반도체 웨이퍼 단부면의 손상이 적은 장점이 있다.
여기서, 「정전 살포」라 함은, 입상 부재인 지립에 전하를 부여한 상태로 하여 분산하는 것이다. 이와 같은 정전 살포에 의해 분산된 입상 부재의 지립은, 그들이 서로 정전적으로 서로 반발하면서 분산되므로, 복수의 입상 부재에 의한 덩어리가 발생하는 경우가 없어져, 분산 균일성이 향상되게 된다.
상기 연삭 테이프는 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 눌려져, 수직 방향 또는 수평 방향으로 주행할 수 있다.
또한, 상기 연마 헤드에 내장된 연삭 테이프의 면을 반도체 웨이퍼에 대해, 연직 방향으로부터 10도 이내의 각도로 경사지게 하여 눌러 연삭시킨다.
연직 방향으로부터 10도 이내의 경사에는 연마 헤드의 상부를 반도체 웨이퍼측으로 전방 경사지게 하는 경우와, 혹은 후방 경사지게 하는 경우의 양쪽을 포함하는 것이다. 반도체 웨이퍼의 외주 단부의 상부, 하부의 연삭을 행하는 경우에 유효한 수단이 된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼의 외주 단부의 최선단을 유효하게 연삭할 수 있다.
예를 들어, 연삭 헤드에 내장된 연삭 테이프면을 반도체 웨이퍼의 상면측에 대해, 연직 방향으로부터 10도 이내의 각도로 전방 경사지게 하여 단부를 연삭 가공하면, 이면 연삭을 할 때에 반도체 웨이퍼 외주 단부가 둔각 및 둔각에 가까워지므로, 단부의 손상이 발생하기 어려워진다. 또한, 경사 각도가 10도 이상으로 되면, 단부가 예리한 나이프 엣지 형상으로 되어, 연삭 중 또는 그 후의 공정에서 반송 중에 손상이나 크랙이 발생하기 쉬워지므로, 경사는 10도 이하가 바람직하다. 연삭 헤드의 전방 경사, 후방 경사 중 어떤 경사의 경우에도 연직 방향으로부터 10도 이내의 경사 각도로 하는 것이 바람직하다.
사용되는 연삭 테이프의 지립 직경은 #600 내지 #3000의 범위에 있는 것이 바람직하다. #600 이하에서는 칩핑의 증가가 보인다. 또한, #3000 이상에서는, 연삭 속도가 저하되어 가공 능률이 나쁘다.
또한, 가공 시에는 연삭액을 공급하면서 연삭하는 것이 바람직하다.
한편, 외주 단부 누름 가이드의 선단에 장착된 패드는 shore-A 경도가 20 내지 50°인 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 20 내지 50° 범위의 탄성체를 사용함으로써, 기계적인 진동을 흡수할 수 있으므로 손상이 발생하기 어려워진다. 또한, 반도체 웨이퍼 단부면의 연삭 형상을 손상시키지 않아, 형상이 안정되고, 또한 칩핑의 발생도 적기 때문이다.
또한, 패드의 적어도 선단 누름면이, 윤활성을 갖는 윤활성 재료로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
주행하는 연삭 테이프의 이면을 패드로 압박하기 때문에, 연삭 테이프의 주행을 원활하게 하는 목적으로, 윤활성이 있는 패드 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명이 또한 제안하는 것은, 반도체 소자가 형성된 표면이 보호 시트에 의해 접착된 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하는 장치이며, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 표면을 수평 방향으로 보유 지지하는 반도체 웨이퍼 보유 지지 수단과, 상기 반도체 웨이퍼 보유 지지 수단에 의해 보유 지지된 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하기 위한 주행 가능한 연삭 테이프를 내장한 연삭 헤드를 구비하고, 상기 연삭 테이프는, 지립을 정전 살포에 의해 부착한 것인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치이다.
이 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치에 따르면, 원호 형상, R 형상으로 연마 가공되어 있는 반도체 웨이퍼의 외주 단부를, 대략 수직으로 연마할 수 있으므로, 외주 단부가 나이프 엣지 형상으로 되지 않아, 그 후 반도체 웨이퍼의 이면 연삭 가공을 행하여도 파손, 균열, 손상을 방지하는 것이 가능하다.
또한, 연삭 테이프를 주행시키면서 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭함으로써, 종래의 지석 연삭(정치수 절입 가공)과 달리, 반도체 웨이퍼 회전축의 영향(센터링 정밀도)이 없어, 반도체 웨이퍼의 회전 접촉 및 반도체 웨이퍼 자체의 변형에 추종 가공이 용이하므로, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 칩핑이나 손상을 방지할 수 있다. 또한, 장치에 필요한 기계적 정밀도, 강성, 구조의 영향을 받기 어렵기 때문에 장치의 구조가 간단해진다.
연삭 테이프는, 지립을 정전 살포에 의해 부착한 것이 사용되므로, 통상의 도포형 테이프와 비교하여 지립 표면에 불필요한 수지층이 적고, 지립의 절삭날이 예리하므로 고속 가공이 가능하다. 또한, 절삭능이 좋기 때문에 반도체 웨이퍼 단부면의 손상이 적은 장점이 있다.
또한, 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭에 있어서, 보호 시트와 함께 연삭할 수 있다. 이와 같은 경우라도, 항상 새로운 연삭 테이프가 공급되므로, 보호 시트나 접착제에 의한 연삭 테이프의 막힘의 문제가 없어, 능률적으로 안정적으로 연삭할 수 있다.
또한, 상기 연삭 테이프가, 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 접촉되어, 수직 방향 또는 수평 방향으로 주행하도록 연삭 헤드가 회전 가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다. 연삭 테이프가 수직 방향 또는 수평 방향으로 주행하면, 반도체 웨이퍼 외주 단부를 대략 수직으로 연삭할 수 있고, 또한 항상 새로운 테이프가 연삭면에 공급되므로, 막힘의 문제도 없어, 효율이 좋은 연삭이 행해진다.
또한, 상기 연삭 헤드는 상기 외주 단부에 연삭 테이프를 누르는 누름 가이드와, 상기 누름 가이드를 가압하는 가압 기구를 갖는 것으로 한다.
이에 의해, 연삭 테이프도 누름 압력을 조정할 수 있으므로, 연삭을 효율적으로 균일하게 행하게 된다.
상기 연삭 헤드는 상기 반도체 웨이퍼의 직경 방향을 향해 상기 누름 가이드를 회전시키는 누름 위치 조정 기구를 더 설치하여 이루어지고, 상기 누름 위치 조정 기구는 상기 누름 가이드를 장착하여 회전시키는 회전 아암과, 상기 회전 아암에 연결된 샤프트와, 상기 샤프트에 연결하여 상기 회전의 토크를 전달하는 구동 장치를 갖고, 상기 구동 장치에 의한 토크를 제어하여, 상기 누름 가이드에 의해 눌려진 상기 연삭 테이프의 상기 반도체 웨이퍼 외주 단부에 누르는 위치를 회전 조정하는 것이 바람직하다.
누름 가이드를 삽입 장착한 회전 아암의 회전 위치를 조정함으로써, 누름 가이드에 의해 눌려지는 연삭 테이프의 회전 위치도 조정되게 되어, 반도체 웨이퍼 외주 단부와 연삭 테이프의 접촉 위치, 접촉 각도 및 누름 압력의 조정을 할 수 있으므로, 연삭 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 이면 연삭 공정에 있어서, 외주 단부로부터 발생하는 손상, 균열 또는 파손 및 이면 가공 후의 손상 균열 또는 파손을 억제하는 효과가 있다.
또한, 연삭 지석에 의한 연삭과 달리, 연삭 테이프 주행에 의한 가공은 항상 새로운 연삭 테이프가 공급되므로, 보호 시트와 함께 연삭해도 연삭 테이프에 막힘이 없어, 정밀도가 좋은 연삭을 유지할 수 있다.
연삭 테이프는, 지립을 정전 살포에 의해 부착하고 있으므로, 통상의 도포형 테이프와 비교하여 지립 표면에 불필요한 수지층이 적고, 지립의 절삭날이 예리하므로 고속 가공이 가능하다.
또한, 지석의 드레싱 공정을 생략할 수 있으므로 가공 공정이 단시간에 효율적으로, 안정된 가공을 할 수 있다.
또한, 장치 정밀도나, 반도체 웨이퍼에 기인하는, 반도체 웨이퍼 회전 요동의 영향을 받지 않으므로, 장치 구조도 간단하고, 가공 후의 반도체 웨이퍼 전체 둘레에 걸쳐서 이상한 칩핑이 없어, 평활하게 연삭할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼와 연삭 헤드의 위치 관계를 나타내는 개념도의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼와 연삭 헤드의 위치 관계를 나타내는 개념도의 정면도이다.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (d)는 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 방법의 각 수순을 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 누름 가이드(46)의 압력 조정부의 설명도이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 반도체 웨이퍼의 이면 연삭 공정을 도시하는 설명도이다.
도 7은 누름 위치 조정 기구의 개략 정면도이다.
도 8은 위치 조정 기구의 개략 측면도로, (a)는 위치 조정 기구에 의한 반도체 웨이퍼 외주 단부로의 연삭 테이프의 누름 전의 상태, (b)는 위치 조정 기구에 의한 반도체 웨이퍼 외주 단부로의 연삭 테이프를 누른 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 반도체 외주 단부의 연삭 방법은 반도체 웨이퍼의 이면 연삭(「백그라인딩 공정」이라고 칭함)의 전공정으로서 행해지는 가공 방법이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법 및 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 부재 및 동일 부품에는 동일한 번호 또는 기호를 부여하고 있다.
처음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼와 연삭 헤드의 위치 관계를 나타내는 개념도의 정면도, 도 2는 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 웨이퍼와 연삭 헤드의 위치 관계를 나타내는 개념도의 평면도, 도 3의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 방법의 각 수순을 도시하는 설명도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 정면도, 도 5는 도 4에 도시하는 누름 가이드(46)의 압력 조정부의 설명도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태인 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치는 주로, 반도체 웨이퍼(11)의 이면(백그라인드면)을 상면으로 하여 수평으로 적재하는 반도체 웨이퍼 장착 회전 기구(21)와, 반도체 웨이퍼 외주 단부를 연삭하기 위한 연삭 헤드(40)를 구비한 것이다.
원반 형상의 반도체 웨이퍼(11)는 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 수평으로 적재되어 있다. 이 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)는 스테이지(24) 상에 피봇 부착된 회전축(27)에 지지되고, 또한 모터(도시하지 않음)에 의해 회전 가능하게 되어 있다.
한편, 수평으로 적재된 반도체 웨이퍼(11)의 표면에 대해 연삭 테이프(20)가 직행하는 방향, 즉 수직 방향으로 주행하도록 연삭 헤드(40)가 배치되고, 연삭 테이프(20)가 반도체 웨이퍼(11)의 단부면에 대략 수직으로 눌려진다.
연삭 헤드(40)에 내장된 연삭 테이프(20)는 송출 릴(42)에 감겨 있다. 이 연삭 테이프(20)가 보조 롤러(45a)와 하측 롤러(44a), 상측 롤러(44b)를 통과하고, 보조 롤러(45b)를 통과하여, 권취 릴(43)에 권취되는 구조로 되어 있다.
하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44b) 사이에서, 연삭 테이프(20)는 수직 방향으로 주행하고, 수평으로 적재되어 있는 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 대해, 누름 가이드(46)의 선단에 배치된 패드(47)에 의해 연삭 테이프(20)가 직교하도록 외주 단부에 누름으로써 연삭이 행해진다. 누름 가이드(46)는, 예를 들어 에어 실린더 등으로 화살표 51의 방향으로 가압 조정하여 연삭 테이프(20)를 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 눌려진다.
또한, 연삭액을 살포하는 노즐(52)이, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 연삭 테이프(20)가 눌려지는 위치에 연삭액을 살포할 수 있도록 설치되어 있고, 연삭 시에는 노즐(52)로부터 연삭액을 살포하면서 가공한다.
상기, 제1 실시 형태에 따르면, 연삭 테이프(20)가 하부로부터 상부를 향해 수직으로 주행하므로, 반도체 웨이퍼(11)에 접착된 보호 시트(12)(도시하지 않음)를 웨이퍼측으로 압박하는 방향으로 연삭할 수 있으므로, 보호 시트의 박리 방지 효과가 있다.
다음에, 도 2를 참조하여, 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치의 제2 실시 형태를 설명한다.
도 2는 본 발명에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 정면도이다. 또한, 제1 실시 형태와 공통 부분의 설명을 생략하고, 다른 부분을 설명한다. 또한, 연삭 장치의 부호는 제1 실시와 동일한 부호를 사용하는 것이다.
본 실시 형태의 연삭 헤드(40)는 하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44b) 사이를 주행하는 연삭 테이프(20)가, 수평 방향으로 적재된 반도체 웨이퍼(11)의 둘레 방향으로 주행하도록 배치되어 있다. 즉, 하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44b) 사이를 주행하는 연삭 테이프(20)가, 수평 방향으로 주행하는 것이다. 또한, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 연삭 테이프(20)가 눌려진 위치에서, 반도체 웨이퍼(11)의 회전 방향과 연삭 테이프(20)의 주행 방향은 역방향으로 하는 것이 바람직하다.
제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와 비교하여, 연삭 테이프(20)의 필요 폭을 작게 억제하는 것이 가능하고, 또한 연삭 가공 시의 웨이퍼 회전 상하 방향의 진폭 등의 기계적 영향을 받기 어렵다고 하는 이점이 있다.
상기한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44b) 사이를 주행하는 연삭 테이프(20)의 주행 방향이, 수직 방향 또는 수평 방향인지의 차이이다. 따라서, 하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44b) 사이를 주행하는 연삭 테이프(20)를 수직 방향 또는 수평 방향으로 주행 가능해지도록 연삭 헤드(40)를 회전 가능하게 설치함으로써, 양쪽의 실시 형태를 겸할 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법은 반도체 소자나 전자 부품 등이 형성된 반도체 웨이퍼의 표면에 보호 시트를 접착한 후, 표면을 아래로 이면을 위로 향하게 하여, 도 1 또는 도 2에 도시한 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치의 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 적재한다.
도 3은 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법의 실시 형태(웨이퍼 표면에 보호 시트를 접착하는 공정으로부터 이면 연삭 공정까지)의 수순을 도시하는 설명도이다.
본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법에 의한 연삭에 앞서, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 미리 반도체 웨이퍼(11)의 반도체 장치나 전자 부품 등이 형성된 반도체 웨이퍼(11)의 표면(15)측에 보호 시트(12)를 접착하는 공정이 행해진다.
보호 시트(12)는 미리 반도체 웨이퍼(11)의 외형에 대해 보호해야 할 영역에 맞춘 치수로 절단한 것을 준비하여 반도체 웨이퍼 표면(15)측에 접착해도 좋고, 또한 반도체 웨이퍼 표면(15)측에 접착한 후에 외주를 따라서 절단해도 좋다.
다음에, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 표면(15)에 보호 시트(12)가 접착된 반도체 웨이퍼(11)를 보호 시트 접착측을 아래로 하고, 도 1 또는 도 2에 도시한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 적재하여 고정한다.
다음에, 반도체 웨이퍼(11)를 회전시키는 동시에, 연삭 헤드(40)에 내장된 연삭 테이프(20)를 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부측으로 이동시키고, 연삭 테이프(20)를 주행시키면서 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 눌러 연삭한다. 연삭 테이프(20)의 누름은 누름 가이드(46)에 의한 이면으로부터의 누름을 받아서 행해진다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부를 설정된 가공량만큼 연삭하고, 최종 절입 위치에서 종료한다.
도 3의 (c)는 연삭 종료 시의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 단면 형상을 도시하는 것이다. 본 발명에 따르면, 연삭 테이프(20)를 주행시키면서 가공할 수 있으므로, 지석을 사용했을 때에 발생하는 막힘의 문제가 없어, 반도체 웨이퍼 외주 단부(13)와 함께 보호 시트(12)도 동시에 연삭할 수 있다.
외주 단부가 연삭된 반도체 웨이퍼(11)는, 이 후, 이면 연삭 공정에 있어서 고속 회전하는 컵형 지석 등에 의해 이면이 연삭되어, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이 최종의 두께까지 얇게 가공된다. 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 이면 연삭 공정을 경유한 후, 반도체 웨이퍼 외주 단부에는 나이프 엣지는 형성되지 않으므로, 반도체 웨이퍼는 균열이나 손상이 발생하기 어려운 것으로 된다.
다음에, 본 발명에 적합한, 연삭 테이프(20) 및 누름 패드(47)의 실시 형태에 대해 설명한다.
<연삭 테이프>
본 발명의 연삭 테이프(20)로서는, 연마라기보다는 연삭성이 높은 테이프가 사용된다. 기재(基材) 시트로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에스테르, 폴리올레핀, EVA 수지, 폴리비닐카보네이트(PVC), 폴리에틸렌 등의 플라스틱 필름이 사용된다. 이 기재 시트의 표면에, 카보랜덤, 다이아몬드, 산화알루미늄, 실리카, 산화세륨 등의 미립자로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 지립을 고정한 지립층이 형성된 연삭 테이프를 사용할 수 있다.
특히, 본 발명에 적합한 연삭 테이프(20)로서는, 필름 기재의 표면에 도포된 바인더 수지의 표면에 지립을 살포함으로써 제조되는 것이 사용된다.
바인더 수지로서는, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다.
지립은 대전 살포법을 사용하여 부착된 것이 사용된다. 즉, 종래의 도포형 연마 테이프와 비교하여, 지립의 배치에 배향성을 갖게 할 수 있어, 연삭 테이프 표면에 지립의 절삭날을 정렬시킬 수 있으므로, 연삭 효율이 향상된다. 또한, 얇은 바인더 수지에 덮인 지립 표면을 형성할 수 있으므로, 지립의 탈락의 문제가 없어, 연삭 효율도 향상된다.
이와 같은 연삭 테이프(20)는 필름 기재의 표면에 바인더 수지를 도포한 후, 전계 중 대전 방식, 코로나 방전 방식 또는 마찰 대전 방식에 있어서 지립을 이온화(대전)하여, 상기 바인더 수지면에 살포한 후, 바인더 수지를 경화시켜 제조된다. 바인더 수지의 경화는 가열 혹은 UV 경화에 의해 행해진다.
사용되는 지립 직경은 #600 내지 #3000(평균 입경이 30㎛ 내지 5㎛)의 범위가 바람직하다. #600 이하에서는 칩핑의 발생이 문제가 되고, #3000 이상에서는 가공 효율이 저감된다.
이와 같은 연삭 테이프는 종래의 지립과 바인더를 혼합하여 도포한 테이프와 비교하여, 필름 기재의 표면에 있어서의 지립의 배향성이 적절하게 발생하여, 연삭력이 우수한 연삭 테이프가 얻어진다.
그 밖에, 지립과 바인더 수지를 혼합한 것에서는, 예를 들어 롤 전사에 의해, 표면이 뾰족한 형상으로 되도록 패터닝된 연삭 테이프(20)를 사용할 수 있다.
<누름 패드>
한편, 연삭 테이프(20)를 압박하기 위한 누름 가이드(46)의 선단부에 사용되는 패드(47)는, 재질로서 shore-A 경도로 20 내지 50°의 범위에 있는 탄성체가 사용된다. 예를 들어, 수지나 고무재가 적합하다. 또한, 연삭 테이프의 주행에 대해 마찰 저항이 작은 재질이 바람직하다.
shore-A 경도라 함은, 일반 고무의 경도를 측정하는 규격으로, 피측정물의 표면에 압자를 압입하여 변형시키고, 그 변형량(압입 깊이)을 측정하여, 수치화하는 듀로 미터(스프링식 고무 경도계)를 사용한 것이다(JIS K6253, 타입 A)[출전: 「고무 물리 시험 방법 신JIS 가이드」 1996년 8월 31일 (사) 일본 고무 협회 타편, (주) 대성사 발행, 30페이지]. 측정 장치로서는, INSTRON사제, Shore Durometer Type-A, ASTM D2240이 사용 가능하다.
또한, 패드(47)의 표면(테이프를 누르는 누름면)에, 예를 들어 테프론(등록 상표) 등의 윤활층을 형성함으로써, 연삭 테이프(20)의 이송이 원활해진다.
shore-A 경도가 20° 이하이면, 연삭 테이프(20)의 휨이 커져 소정의 형상이 얻어지지 않게 되고, 또한 50° 이상으로 되면 단부의 칩핑량이 증가해 버리기 때문이다.
<가공 방법>
본 발명의 적합한 가공 조건을 이하에 나타낸다.
반도체 웨이퍼 회전 속도 : 500 내지 2000rpm
연삭 테이프 이송 속도 : 50 내지 200㎜/min
패드의 가압 : 5 내지 20N
연삭액량 : 200 내지 1000ml/min
외주 연삭된 반도체 웨이퍼(11)는 이후 도 3에 도시한 바와 같이, 이면 연삭 공정에 투입되어, 반도체 웨이퍼의 이면을 고속 회전시키는 컵형 지석에 의해 연삭되어, 최종의 두께까지 가공된다.
(실시예)
다음에, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명의 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법을 구체적으로 설명한다. 연삭 장치는 도 4에 도시하는 장치를 사용하였다.
본 발명의 실시예에 사용한 반도체 웨이퍼 외주 단부 연삭 장치의 상세를 도 4에 도시한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태인 반도체 웨이퍼 외주 단부 연마 장치는, 주로 스테이지(24)에 설치된, 반도체 웨이퍼(11)의 이면(연삭면)을 상면으로 하여 수평 상태로 적재하는 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)와, 이 반도체 웨이퍼(11)를 회전시키기 위해 모터(32)에 연결된 반도체 웨이퍼 장착 회전 기구부(21)와, 반도체 웨이퍼 외주 단부를 연삭하기 위한 연삭 헤드(40)를 구비한 것이다.
반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)는 원반 형상의 반도체 웨이퍼(11)를 수평 방향으로 적재하여 보유 지지하는 다공성의 접시 형상의 것이다. 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 적재된 반도체 웨이퍼(11)는 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 연결한 흡인관(28)에 의한 흡인에 의해 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 보유 지지되어 있다. 흡인관(28)은 외부에 배치된 흡인 펌프(도시하지 않음)에 연통되어 있다.
또한, 반도체 웨이퍼의 보유 지지대(23) 상에서의 위치 조정은 반도체 웨이퍼(11)의 외주를 외경 센서(레이저식 투과량 검출 센서)로 검출하여 회전 중심을 조정 가능하게 하고 있다.
반도체 웨이퍼(11)의 표면에 대해, 연삭 헤드(40)는 대략 수직으로 배치되어, 연삭 테이프가 반도체 웨이퍼(11)의 상면측에 대해, 연삭 헤드(40)의 상부를 연직 방향으로부터 10도 이내로 전방 경사진 경사 상태로 눌려지도록 되어 있다. 즉, 연삭 헤드(40)의 상부를 반도체 웨이퍼(11)측을 향해 경사지게 하는 경우, 그 경사는 10° 이내로 하는 것이 바람직하다. 경사를 10도 이내로 하여 외주 단부를 연삭하면, 그 후 이면 연삭을 했을 때에 반도체 웨이퍼 외주 단부가 둔각 및 둔각에 가까워지므로, 단부의 손상이 발생하기 어려워지기 때문이다. 연삭 헤드(40)의 상부를 후방 경사로 경사지게 했을 때도 마찬가지이다.
반도체 웨이퍼는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(11)의 표면(반도체 장치 형성면)에 보호 시트(12)로 덮은 것을 사용하였다.
반도체 웨이퍼 장착 회전 기구부(21)는 회전할 수 있는 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)와, 이를 회전시키기 위한 모터(32)가 배치되어 있다. 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)는 반도체 웨이퍼(11)를 흡인 보유 지지하기 위한 진공 척(22)을 구비하고 있다. 연삭 가공하기 위한 반도체 웨이퍼(11)를 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 적재한 후, 흡인관(28)을 통해 흡인하여 반도체 웨이퍼(11)를 흡착 유지한다. 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)는 회전축(27)을 통해, 스테이지(24)에 고정된 베어링 홀더(25)에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 반도체 웨이퍼(11)의 흡착을 행하기 위해, 반도체 웨이퍼 장착 회전 기구부(21)는 회전축(27) 중에 흡인관(28)을 통과시키고, 또한 로터리 조인트로 외부의 흡인 펌프에 연통하고 있다. 반도체 웨이퍼(11)의 회전은 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)의 회전축(27)에 고정된 벨트 풀리(26a)와 모터(32)의 모터 샤프트(33)에 고정된 벨트 풀리(26b)를 벨트(34)로 연결하여 행해진다. 모터(32)는 모터 보유 지지 샤프트(31)에 의해 스테이지(24)에 고정되어 있다.
한편, 연삭 헤드(40)는 플레이트(41)로 이루어지는 상자체이다. 연삭 테이프(20)는 이 플레이트(41)에 내장되어 있다. 연삭 헤드(40)는 송출 릴(42)에 감겨 있는 연삭 테이프(20)가 보조 롤러(45a)와 하측 롤러(44a), 상측 롤러(44b)를 통과하고, 보조 롤러(45b)를 통과하여, 권취 릴(43)에 권취되는 구조로 되어 있다. 이 연삭 테이프(20)의 경로 도중인 하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44) 사이에서, 연삭 테이프(20)가 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 누름 가이드(46)에 의해 눌려져, 연삭 가공이 이루어진다. 여기서, 하측 롤러(44a)와 상측 롤러(44b)는 연삭 테이프(20)를 반도체 웨이퍼(11) 상면측을 향해, 연직 방향으로부터 10도 이내의 경사 각도로 되도록 맞추어 원활하게 보내도록 하고 있다. 또한, 연삭 헤드(40)의 경사는 연삭 헤드(40)의 상부가 전방 경사지는 경우와 후방 경사지는 경우의 양쪽이 있고, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부의 최선단 위치에 따라서 적절하게 선택하여 연삭한다. 또한, 어떤 경사도 상기한 이유로부터 10도 이내의 경사로 한다.
또한, 연삭 테이프(20)의 주행계에 있어서, 테이프 텐션 조정 롤러, 보조 롤러를 적절하게 추가할 수 있다.
연삭 테이프(20)의 누름은 누름 가이드(46)의 선단에 있는 패드(47)에 의해 행해지고, 누름 가이드(46)를 통해 압력 조정 실린더(48)에 접속되어, 누름 압력이 조정되도록 되어 있다.
상기 누름 가이드(46)의 누름 압력의 조정은, 예를 들어 도 5의 장치 구성에 의한 것에 의해 행해진다. 에어 삽입관(62)으로 보내진 에어를 레귤레이터(61)에 의해 소정의 압력으로 조정하고, 압력 조정 실린더(48)(에어 실린더)에 의해 누름 가이드(46)가 이동한다. 누름 가이드(46)의 선단에는 연삭 테이프(20)의 이면을 누르기 위한 패드(47)가 설치되어, 연삭 테이프(20)와 함께 웨이퍼 외주 단부에 눌러 연삭이 행해진다.
또한, 패드(47)에 사용되는 재질은 shore-A 경도로 20 내지 50°의 탄성체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 주행하는 연삭 테이프 이면에 대해, 마찰 저항이 작은 재질, 예를 들어 불소계 수지{폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 데트라플루오로에틸렌ㆍ퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 등}가 바람직하다.
또한, 패드(47)의 선단면(연삭 테이프 접촉면)(63)에 윤활제를 코팅 또는 도포해 두는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 압박 접촉부의 진동 완화 및 테이프 주행을 원활하게 할 수 있으므로 반도체 웨이퍼에 칩핑이나 손상의 발생을 방지하게 된다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연마 장치는 반도체 웨이퍼 보유 지지대(23)에 배치된 반도체 웨이퍼(11)를 소정 속도로 회전시키고, 이것에 연마 헤드(40)에 배치된 연삭 테이프(20)를 반도체 웨이퍼(11)의 상면측에 대해, 연삭 헤드의 상부를 반도체 웨이퍼(11)를 향한 기울기를, 연직 방향으로부터 10도 이내의 각도로 경사지게 하여 연삭면을 형성한다. 또한, 연삭 테이프(20)는 소정의 속도로 보내면서 가공을 행한다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시하는 누름 위치 조정 기구를 더 설치함으로써, 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 대한 연삭 테이프(20)의 누름 위치의 조정을 행할 수 있다. 이하에, 누름 위치 조정 기구의 개요와 그 동작을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7은 누름 위치 조정 기구의 개략 정면도, 도 8은 위치 조정 기구의 개략 측면도로, (a)는 반도체 웨이퍼 외주 단부로의 누름 전의 상태, (b)는 누른 상태를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 누름 위치 조정 기구(69)는 누름 가이드(46)를 회전시키는, 스윙 기능을 갖는 것으로, 연삭 헤드(40)의 내부에 설치된다. 누름 위치 조정 기구(69)는 선단에 패드(47)를 장착한 누름 가이드(46)를 2매의 판형상 부재(71a, 71b)로 끼움 지지하여 이루어지는 회전 아암(70)과, 판형상 부재(71a, 71b)에 관통 설치되어 연결된 샤프트(72)와, 샤프트(72)에 연결하여 회전 아암(70)을 회전시키는 토크를 발생하는 모터(74)와, 샤프트(72)와 모터(74) 사이에 설치된 기어 헤드(73)를 갖고 이루어지는 것이다.
회전 아암(70)의 판형상 부재(71a, 71b)는, 또한 하측 롤러(44a), 상측 롤러(44b) 및 보조 롤러(45a)를 회전 가능하게 끼움 지지하고 있다. 판형상 부재(71a, 71b)를 관통하여 설치되어 있는 샤프트(72)는 원기둥 형상의 막대 형상 부재로, 기어 헤드(73)를 통해 모터(74)에 연결되어 있다. 모터(74)의 구동에 의해 샤프트(72)가 회전하면, 회전 아암(70)은 샤프트(72)를 중심으로 회전하게 된다.
기어 헤드(73)는 모터(74)의 회전수를 바꾸어 토크를 제어하는 것으로, 회전 아암(70)의 회전 위치, 즉 스윙 위치를 제어한다. 모터(74)는, 예를 들어 스테핑 모터, 서보 모터가 사용된다.
누름 가이드(46)는 패드(47)에 의해 눌려지는 연삭 테이프(20)가 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부를 눌러 연삭할 수 있는 회전 아암(70)의 소정 위치에 놓이고, 판형상 부재(71a, 71b)에 의해 끼움 지지된다. 또한, 누름 가이드(46)를 슬라이드시키는 압력 조정 실린더(48)는 누름 가이드(46)의 배면에 설치되어 있다.
도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼 보유 지지대(도시하지 않음)에 적재된 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 대향한 위치에, 누름 가이드(46) 및 누름 가이드에 의해 눌려지는 연삭 테이프(20)가 배치된다.
다음에, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 모터(74)를 구동시키고, 또한 기어 헤드에 의해 토크를 제어하여 샤프트(72)를 회전시킨다. 샤프트(72)의 회전은 회전 아암(70)을, 샤프트(72)를 중심으로 하여 회전시키게 되고, 누름 가이드(46)에 의해 눌려 있는 연삭 테이프(20)가, 소정 각도의 접촉에 의해 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부에 눌려져, 연삭을 행하게 된다.
이와 같이, 누름 위치 조정 기구(69)에 의해 반도체 웨이퍼(11)의 외주 단부의 연삭 대상 위치를 조정할 수 있으므로, 연삭 테이프(20)의 누름 위치의 각도 조정, 누름 압력의 가감에 의해 연삭 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이하에, 본 발명의 가공 방법을 실시예에 의해 설명한다. 실시예 및 비교예에 있어서 사용한 연삭 방법과 가공 조건은 이하와 같다.
(제1 실시예)
반도체 장치가 형성된 8인치의 반도체 웨이퍼 표면에, 대략 8인치의 보호 시트(예를 들어, 린텍사제 반도체 표면 보호용 점착 테이프 열경화형 형식 P7180)를 부착하고, 보호 시트측을 아래로 하여 연삭 장치의 보유 지지 테이블에 위치 조정을 행한 후, 흡착 배치하였다.
연삭 테이프(20)는 PET 필름의 표면에 바인더 수지로서 에폭시 수지를 도포하고, #600의 카보랜덤(SiC) 지립을 정전 살포법에 의해 살포하여 가열 경화하여 접착된 것을 사용하였다. 이를 연마 헤드(40)에 장착하여 가공에 제공하였다. 압박 패드로서는, shore-A 경도가 30°인 실리콘 스펀지, 윤활재로서 표면에 테프론(등록 상표)을 부착한 것을 사용하였다.
가공 조건을 이하에 나타낸다.
웨이퍼 회전 속도 : 1000rpm
연삭 테이프 이송 속도 : 100㎜/min
패드의 가압력 : 10N
연삭액량[순수(純水)] : 500ml/min
상기 조건으로 반도체 웨이퍼 외주 단부를 보호 시트와 함께 연삭하였다.
(제2 실시예)
연삭 테이프로서, #1000의 정전 도포 테이프를 사용하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 가공을 행하였다.
(제3 실시예)
연삭 테이프로서, #2000의 정전 도포 테이프를 사용하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 가공을 행하였다.
(제1 비교예)
연삭 테이프로서, PET 기재 필름의 표면에 #320의 카보랜덤(탄화규소)과 바인더 수지(폴리에스테르)를 혼합하여, 리버스 롤 코터로 도포, 건조시킨 테이프를 사용하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 가공을 행하였다.
(제2 비교예)
연삭 테이프로서, PET 기재 필름의 표면에 #600의 카보랜덤(탄화규소)과 바인더 수지(폴리에스테르)를 혼합하여, 리버스 롤 코터로 도포, 건조시킨 테이프를 사용하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 마찬가지로 하여 가공을 행하였다.
(제3 비교예)
연삭 테이프 대신에, 연삭 지석을 사용하였다. 연삭 지석으로서, #1200의 다이아몬드 지립을 수지 결합한 다이아몬드 휠을 사용하였다.
가공 장치로서는, 도쿄 정밀(東京精密)사제의 웨이퍼 엣지 그라인딩 장치 형식 : W-GM-4200을 사용하였다.
가공 조건을 이하에 나타낸다.
웨이퍼 회전 속도 : 200rpm
지석 회전수 : 5000rpm
절입 깊이 : 50㎛/min(φ100㎛/min)
연삭액량 : 3L/min
<평가 방법>
가공 속도는 단위 연삭 시간에 있어서의 웨이퍼의 직경의 변화를, 직경 치수 측정을 MITUTOYO사제 디지털 노기스 CD-45C로 측정하였다.
칩핑 관찰 및 계측을 HIROX사제 KP-2700/MX-1060Z로 실시하였다.
연삭면 형상 평가를, 유히(雄飛) 전자사제 EPRO212-EN으로 측정, 평가하였다.
<평가 결과>
이하에 상기 가공 방법에 의한 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112010047370815-pct00001
(평가 결과의 설명)
가공한 반도체 웨이퍼에 대해, 가공 속도, 칩핑 깊이, 막힘 상황에 대해 평가한 결과, 이하의 결과를 얻었다.
제1 실시예의 방법에 있어서는, 가공 속도는 종래의 다이아몬드 휠 연삭 이상의 가공 속도가 얻어지고, 칩핑 깊이는 7 내지 5㎛로 양호하고, 테이프 막힘은 관찰되지 않았다.
또한, 제2 실시예 및 제3 실시예에 있어서는, 가공 속도는 약간 저하되었지만, 칩핑 깊이는 3 내지 5㎛, 3㎛ 이하이고, 테이프의 막힘도 관찰되지 않았다.
한편, 제1 비교예 및 제2 비교예에 사용한 도포형 테이프에서는, 가공 속도가 낮고, 반대로 칩핑 깊이가 크게 증가하고 있었다. 이는 테이프의 막힘에 의해 연삭성이 악화되어 있기 때문이라고 생각된다.
또한, 제3 비교예에 사용한 다이아몬드 휠 연삭에서는, 처음에는 연삭성이 좋지만, 점차 막힘이 일어나고, 그것에 수반하여 칩핑도 증가하였다.
이상, 반도체 웨이퍼의 외주 단부의 연삭 방법에 대해 서술하였지만, 원반 형상의 결정 재료(예를 들어, 탄화규소, 사파이어, 질소화갈륨 등)의 외주 단부 연삭에도 적용할 수 있다.
11 : 반도체 웨이퍼
12 : 보호 필름
13 : 반도체 웨이퍼 외주 단부
14 : 반도체 웨이퍼 이면
15 : 반도체 웨이퍼 표면
20 : 연삭 테이프
21 : 반도체 웨이퍼 장착 회전 기구
22 : 진공 척
23 : 웨이퍼 보유 지지대
24 : 스테이지
25 : 베어링 홀더
26a, 26b : 벨트 풀리
27 : 회전축
28 : 흡인관
31 : 모터 보유 지지 샤프트
32 : 모터
33 : 모터 샤프트
34 : 벨트
35 : 반도체 웨이퍼 외형 센서
40 : 연삭 헤드
41 : 플레이트
42 : 송출 릴
43 : 권취 릴
44a : 하측 롤러
44b : 상측 V 롤러
45a, 45b : 보조 롤러
46 : 누름 가이드
47 : 패드
48 : 압력 조정 실린더
49 : 송출 릴 샤프트
50 : 권취 릴 샤프트
52 : 노즐
61 : 레귤레이터
62 : 에어 삽입관
63 : 패드 선단면
69 : 누름 위치 조정 기구
70 : 회전 아암

Claims (16)

  1. 반도체 소자가 형성된 표면이 보호 시트에 의해 접착된 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하는 방법이며,
    상기 반도체 웨이퍼의 상기 표면을 수평 방향으로 보유 지지하는 반도체 웨이퍼 보유 지지 공정과,
    주행 가능한 연삭 테이프가 내장된 연삭 헤드의 상기 연삭 테이프를 주행시키고, 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 눌러 연삭하는 외주 단부 연삭 공정을 구비하여 이루어지고,
    상기 보유 지지 공정에서는, 상기 보호 시트가 접착된 표면측을 아래로 하여 상기 반도체 웨이퍼를 보유 지지하고,
    상기 외주 단부 연삭 공정에서는, 연삭 테이프의 면을 패드의 선단 누름면을 통해 상기 반도체 웨이퍼에 대해 일정한 각도로 누르는 것에 의해, 상기 보호 시트와 함께 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부를, 단면 형상이 직선적으로 형성되도록 연삭하고,
    상기 연삭 테이프는, 지립이 정전 살포에 의해 정전적으로 반발하면서 바인더 수지층 상에 분산되어 부착된 것인 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 연삭 테이프는 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 눌려져, 수직 방향 또는 수평 방향으로 주행하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연삭 헤드에 내장된 상기 연삭 테이프의 면을 반도체 웨이퍼에 대해, 연직 방향으로부터 10도 이내의 각도로 경사지게 하여 눌러 연삭하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지립의 직경이 #600(30㎛) 내지 #3000(5㎛)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연삭 헤드에는 선단에 상기 패드를 장착한 누름 가이드가 내장되어, 상기 누름 가이드의 슬라이드 이동에 의해 상기 패드를 통해 상기 연삭 테이프를 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 눌러 연삭하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 패드는 shore-A 경도가 20 내지 50°인 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 패드의 적어도 상기 선단 누름면이 윤활성 재료로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 방법.
  9. 반도체 소자가 형성된 표면이 보호 시트에 의해 접착된 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하는 장치이며,
    상기 반도체 웨이퍼의 상기 보호 시트가 접착된 표면을 아래로, 이면을 위로 향하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼를 수평 방향으로 보유 지지하는 반도체 웨이퍼 보유 지지 수단과,
    상기 반도체 웨이퍼 보유 지지 수단에 의해 보유 지지된 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하기 위한 주행 가능한 연삭 테이프를 내장한 연삭 헤드를 구비하고,
    상기 연삭 테이프가, 해당 연삭 테이프의 면을 일정한 각도로 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 누르는 것에 의해, 상기 보호 시트와 함께 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부를 연삭하여 상기 보호 시트 및 상기 반도체 웨이퍼의 외주 단부의 단면 형상을 직선적으로 형성하도록 이루어지고,
    상기 연삭 헤드가, 상기 연삭 테이프가 수직 방향 또는 수평 방향으로 주행 가능해지도록 회전 가능하게 설치되고,
    상기 연삭 테이프는, 지립이 정전 살포에 의해 정전적으로 반발하면서 바인더 수지층 상에 분산되어 부착된 것인 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 연삭 테이프가, 상기 반도체 웨이퍼에 대해, 연직 방향으로부터 10도 이내의 각도로 경사지게 하여 누름 주행 가능해지도록, 상기 연삭 헤드가 회전 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 지립의 직경이 #600(30㎛) 내지 #3000(5㎛)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 연삭 헤드에는 선단에 패드를 장착한 누름 가이드가 내장되어, 상기 누름 가이드의 슬라이드 이동에 의해 상기 패드를 통해 상기 연삭 테이프를 반도체 웨이퍼의 외주 단부에 눌러 연삭하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 패드는 shore-A 경도가 20 내지 50°인 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 패드의 적어도 선단 누름면이 윤활성 재료로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 연삭 헤드는 상기 반도체 웨이퍼의 직경 방향을 향해 상기 누름 가이드를 회전시키는 누름 위치 조정 기구를 더 설치하여 이루어지고,
    상기 누름 위치 조정 기구는 상기 누름 가이드를 장착하여 회전시키는 회전 아암과, 상기 회전 아암에 연결된 샤프트와, 상기 샤프트에 연결하여 상기 회전의 토크를 전달하는 구동 장치를 갖고,
    상기 구동 장치에 의한 토크를 제어하여, 상기 누름 가이드에 의해 눌려진 상기 연삭 테이프의 상기 반도체 웨이퍼 외주 단부에 누르는 위치를 회전 조정하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 외주 단부의 연삭 장치.
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