JP2006319110A - ワーク切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス材料等の板状ワークを薄刃砥石で切断するにあたり、ワーク裏面に発生するチッピングを抑制して完全切断することのできるワーク切断方法を提供すること。
【解決手段】ワークＷの一方の面にワークＷの厚さよりも浅い研削溝を形成するハーフカット工程と、ワークＷの他方の面から、ワークＷのハーフカット工程で残された肉厚分を研削切断するフルカット工程とによってワークＷを完全切断し、完全切断時に薄刃砥石２２のワークＷからの抜け出し点がワークＷの裏面ではなくワークＷの厚み内部に位置するようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ワーク切断方法に関するもので、特に半導体材料やガラス等の板状のワークを薄刃砥石で完全切断するワーク切断方法に関する。

表面に半導体装置が多数形成された板状のワークであるウェーハを個々の半導体チップに分割する工程では、ダイシングブレードと呼ばれる薄刃砥石（以後、単にブレードと称することがある。）でウェーハに研削加工を施して、個々のチップに分割するダイシング装置が用いられる。

また、液晶ガラスや表面弾性波フィルタ、及びガラス基板上にシリコンウェーハを貼付したＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等のガラス材もダイシング装置によって研削加工されて完全切断される。

このような板状のワークを薄刃砥石で研削加工した場合、研削屑や微細な研削粉（コンタミネーションと称することがある。）が発生する。これらの研削屑や研削粉は大部分が研削液によって排出されるが、排出仕切れなかった研削屑や研削粉はワークの表面に付着し、種々の問題を引き起こす原因となるため、ダイシング工程においてはコンタミネーション対策が重要であった。

このようなダイシング工程におけるコンタミネーション対策には種々の提案がなされている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許文献１に記載の提案は、板状のワークを完全切断（フルカットと称することがある。）する前に、予めダイシングブレードでワークの上面に溝を形成（ハーフカットと称することがある。 ）し、次いでワークの上面からダイシングブレードでこのハーフカット溝内を残りの肉厚分だけ研削してフルカットするものである。この場合、フルカット時には予めハーフカット溝が形成されているので、研削水の水回り及び排水効率が向上しワーク表面のコンタミネーション汚染が抑制される。

また、特許文献２に記載の提案は、ガラス基板上にシリコン基板を接合したワークをフルカットするにあたり、シリコン基板の接合前に、予めガラス基板の接合面側にハーフカット溝を形成し、しかる後にシリコン基板を接合し、最後にシリコン基板とガラス基板とを一度にフルカットするものである。この場合、フルカット時には予め形成されたハーフカット溝分だけ研削屑や研削粉の発生量が少ないので、ワーク表面のコンタミネーション汚染が抑制される。
特開２０００−０６８２３６号公報 特開平０８−３２１４７８号公報

ところで、ダイシング装置を用いてワークをフルカットダイシングする場合、図６に示すように、ワークＷの裏面を上面に粘着材層を有するシート（ダイシングシートとも称される）Ｓに貼付し、シートＳを介して環状のフレームＦにマウントした状態でダイシング装置に投入する。これによりワークＷをフレームＦごと加工部へ自動搬送することができるとともに、ダイシングで分割された個々のチップＴがばらばらにならずにフレームＦごと自動搬送できるようにするのが一般的である。

しかし、ワークＷをフルカットする場合は、シートＳが軟らかいため、ブレードのワークＷへの入り側である表面側よりもブレードのワークＷからの抜け側である裏面側にチッピングが生じやすい。特にワークＷがガラス材料の場合は、シリコン等の材料に比べてチッピングやクラックの発生を抑制することが難しく、中でも裏面チッピングを抑制することが非常に困難であった。

このワークＷがガラス材料の場合の裏面チッピングを抑制するために、ワークＷを硬い
基板上にワックスで固定して基板ごとフルカットする方法が用いられることもあった。しかし、この場合は、加工後の各チップＴの基板からの剥離工程が厄介であるとともに、剥離後に各チップＴからワックスを除去する洗浄工程が必要であり、製造工程が複雑化するという問題がある。

このワークＷのフルカット時に生ずる裏面チッピングに関しては、前述の特許文献１（
特開２０００−０６８２３６号公報）及び特許文献２（特開平０８−３２１４７８号公報
）のどちらにも何等解決策が記載されておらず、依然として解決すべき問題としてそのまま残されているのが現状である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ガラス材料等の板状ワークを薄刃砥石で切断するにあたり、ワーク裏面に発生するチッピングを抑制して完全切断することのできるワーク切断方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転する薄刃砥石で板状のワークを完全切断するワーク切断方法において、前記ワークの一方の面に該ワークの厚さよりも浅い研削溝を形成するハーフカット工程と、前記ワークの他方の面から、該ワークの前記ハーフカット工程で残された肉厚分を研削切断するフルカット工程と、によって前記ワークを完全切断することを特徴とするワーク切断方法を提供する。

請求項１の発明によれば、薄刃砥石でワークの一方の面にハーフカット溝を形成し、次にワークの他方の面から薄刃砥石で残りの肉厚分を研削加工してワークを完全切断するので、薄刃砥石のワークからの抜け出し点がワークの裏面ではなくワークの厚み内部に位置する。このためワークの裏面に発生するチッピングが抑制される。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記ハーフカット工程の前に、前記ワークの他方の面を片面に粘着材を有する第１のシートに貼付し、該第１のシートを介して環状のフレームにマウントするフレームマウント工程と、前記ハーフカット工程の後に、前記ワークの他方の面から前記第１のシートを剥離するとともに、前記ワークの一方の面を片面に粘着材を有する第２のシートに貼付し、該第２のシートを介して前記環状のフレームにマウントし直す貼り替え工程と、を有することを特徴とするワーク切断方法を提供する。

請求項２の発明によれば、フレームにマウントされたワークをハーフカットした後に、ワークを表裏逆転してフレームにマウントし直し、その後でフルカット工程を実施するので、フルカット工程で分割された各チップをばらばらにせずに搬送することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２の発明において、前記第１のシートと前記第２のシートのうち少なくとも前記第１のシートは、熱を付加することにより自己剥離する自己剥離型シート、又は紫外線を照射することにより前記粘着材の粘着力が低下するＵＶテープであることを特徴とするワーク切断方法を提供する。

請求項３の発明によれば、前述の第１のシートと第２のシートのうち少なくとも第１のシートが自己剥離型シート、又はＵＶテープであるので、前述の貼り替え工程においてハーフカットしたワークからシートを容易に剥離することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載の発明において、前記ワークは前記一方の面にパターンが形成されており、前記ハーフカット工程の前に、前記パターンを基にアライメントする第１のアライメント工程と、前記フルカット工程の前に、前記パターンを基に再度アライメントする第２のアライメント工程と、を有することを特徴とするワーク切断方法を提供する。

請求項４の発明によれば、ハーフカット工程及びフルカット工程においてその都度ワークに形成されたパターンを基にアライメントするので、夫々正確な位置を研削加工することができ、切断後のワークの分割精度が高い。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４の発明において、前記ワークは可視光透過性の材料からなっており、前記第２のアライメント工程は、前記ワークの他方の面側から前記パターンを観察して行うことを特徴とするワーク切断方法を提供する。

請求項５の発明によれば、ワークが可視光透過性の材料であって、ワークの他方の面側からパターンを観察できるので、通常の可視光照明でパターンを観察してアライメントすることができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４の発明において、前記ワークは可視光透過性がなく且つ赤外光透過性のある材料からなっており、少なくとも前記第２のアライメント工程は、赤外光を用いて前記ワークの他方の面側から前記パターンを観察して行うことを特徴とするワーク切断方法を提供する。

請求項６の発明によれば、ワークは可視光透過性がないが赤外光透過性がある材料なので、赤外光を用いることによって、ワークの一方の面に形成されたパターンを他方の面側からでも容易に観察してアライメントすることができる。

以上説明したように本発明のワーク切断方法によれば、ガラス材料等の板状ワークを薄刃砥石で切断するにあたり、薄刃砥石でワークの一方の面にハーフカット溝を形成し、次にワークの他方の面から残りの肉厚分を研削加工してワークを完全切断するので、ワークの裏面に発生するチッピングを抑制して完全切断することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るワーク切断方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。

最初に、ダイシング装置についてその概要を説明する。図１は、ダイシング装置の外観を示す斜視図である。ダイシング装置１０は、加工部２０、操作・表示部１１、撮像手段１２、モニターテレビ１３、表示灯１４、及びコントローラ１５等から構成されている。

加工部２０は、ワークに溝加工や切断加工を行う部分である。撮像手段１２はワークのアライメントや加工状態を評価するために、ワーク表面を撮像する部分で、操作・表示部１１にはダイシング装置１０の各部の操作を行うスイッチや表示手段が設けられている。コントローラ１５はダイシング装置１０の各動作をコントロールする部分で、マイクロプロセッサ、メモリ、及び入出力回路等で構成され、ダイシング装置１０の架台内部に格納されている。

図２は、加工部２０の構造を示す斜視図である。図２に示すように、加工部２０には、先端にブレード２２を設けたスピンドル２４が保持ブロック２５を介してＺテーブル２６に吊下げ保持されている。

Ｚテーブル２６は、Ｙテーブル２８に設けられたＺガイド２６Ａ、２６Ａに案内されて図示しないボールスクリューとステッピングモータによって切込み送り方向であるＺ方向に駆動される。

またＹテーブル２８はＹベース３０に設けられたＹガイド２８Ａ、２８Ａに案内されて同じく図示しないボールスクリューとステッピングモータによってインデックス送り方向であるＹ方向に駆動される。

このＺ方向及びＹ方向の駆動では、どちらも図示しないリニアスケールからの位置信号によるフィードバック制御を行っており、夫々精密に駆動される。一方、研削送り方向であるＸ方向には、図示しないＸガイドとリニアモータによって駆動されるＸテーブル３６があり、上部にワークを載置するワークテーブル３４が組み込まれている。

ワークテーブル３４のワークテーブル上面ベース３４Ｂにはワークを吸着載置する吸着盤３４Ａが着脱可能に取付けられている。ワークテーブル３４はまた、図示しない駆動機構によりθ方向に回転駆動されるようになっていて、基準位置（ＣＨ１位置）と９０度回転した位置（ＣＨ２位置）とに位置付けられる。このような機構によって、ブレード２２はＺ方向の切込み送りとＹ方向のインデックス送りとがなされ、ワークはＸ方向の研削送りとθ方向の回転送りとがなされる。

次に、このダイシング装置１０を用いた本発明に係るワーク切断方法の実施の形態について説明する。図３は本発明のワーク切断方法の実施の形態を示すフローチャートである。
最初に、ワークＷの裏面を片面に粘着材層が形成された第１のシートＳａに貼付し、この第１のシートＳａを介してワークＷを環状のフレームＦにマウントする（フレームマウント工程）。この第１のシートＳａには、熱を加えることにより粘着材層の粘着力が低下するともに、基材が収縮し、貼付面から剥離しやすくなる自己剥離型シートを用いる（ステップＳ１）。

次に、ワークＷをフレームＦごとダイシング装置１０のワークテーブル３４に載置してワークＷの裏面側を吸着固定する。次いでワークＷの表面に形成されているパターンをワークＷの表面側から撮像手段１２で撮影し、このパターンを基にワークＷのアライメントを行う（第１のアライメント工程）。アライメント方法は画像処理を用いたアライメント方法で行う。画像処理を用いたアライメント方法は一般的によく知られているので、説明は省略する（ステップＳ２）。

次に、ワークＷの表面側から高速回転する薄刃砥石であるブレード２２で研削溝を形成するハーフカットを行う。図４はこのハーフカット工程を表したものである。研削溝５１の深さは、ブレード２２の磨耗やダイシング装置１０の機械精度等を考慮すると少なくとも５０μｍ程度は必要である。実際にはワークＷの厚みの１／３〜２／３程度に設定するのが好ましい（ステップＳ３）。

次に、ワークＷ裏面の吸着を解除し、ワークＷをフレームＦごと表裏逆転してワークＷの研削溝５１の形成された表面側をワークテーブル３４に吸着固定する。次いで第１のシートＳａに熱風を吹き付け、第１のシートＳａをワークＷの裏面及びフレームＦから剥離する。第１のシートＳａは自己剥離型シートであり、加熱により基材が収縮するとともに粘着力が低下するので容易に剥離することができる（ステップＳ４）。

なお、第１のシートＳａは、加熱により粘着材層の粘着力が低下するともに基材が収縮して貼付面から剥離しやすくなる自己剥離型シートを用いたが、紫外線を照射することにより粘着材層の粘着力が低下するＵＶテープを用いてもよい。この場合、前述のステップＳ４では第１のシートＳａに熱風を吹き付ける代わりに紫外線（ＵＶ）を照射する。

次に、ワークＷの研削溝５１の形成された表面側を第２のシートＳｂに貼付し、ワークＷを第２のシートＳｂを介してフレームＦにマウントし直す（ステップＳ５）。このステップＳ４とステップＳ５がワークＷの貼り替え工程である。

次に、フレームＦにマウントし直されたワークＷの表面側をフレームＦごとダイシング装置１０のワークテーブル３４に載置し、ワークＷの表面側を吸着固定する。次いでワークＷの表面に形成されているパターンをワークＷの裏面側から撮像手段１２で撮影し、このパターンを基にワークＷのアライメントを行う（第２のアライメント工程）。

ワークＷがガラス材のような可視光透過性材料の場合は、ワークＷの裏面側から表面側のパターンを観察することができるので、撮影の時の照明は通常の白色光照明でよい。また、ワークＷが可視光透過性がなく赤外光透過性のある材料の場合は、赤外光照明を使用し、赤外線カメラを用いてワークＷの裏面側から表面側のパターンを観察し、アライメントを実行する（ステップＳ６）。

次に、ワークＷの裏面側から高速回転するブレード２２でステップ３のハーフカット工程で残されたワークＷの肉厚分を研削し、ワークＷをフルカットする。図５はこのフルカット工程を表したものである。これによりワークＷは個々のチップＴに分割される。

この時、ブレード２２の砥粒のワークＷからの抜け出し点が、ワークＷの裏面ではなくワークＷの厚み内部に位置する。このためワークＷの裏面に発生するチッピングが抑制される。また、通常のフルカットのようにダイシングシートＳ（この場合は第２のシートＳｂ）まで切り込むことがないので、シート材が砥粒間に目詰まりすることがなく、目詰まりによるチッピングも抑制される（ステップＳ７）。以上が本発明の実施の形態に係るワーク切断方法の工程の流れである。

以上説明したように、本発明に係るワーク切断方法によれば、ワークＷの表面にハーフカットによる研削溝５１を形成し、その後でワークＷの裏面から残された肉厚分を研削してワークＷをフルカットするので、裏面チッピングが抑制された良好な切断を行うことができる。

なお、前述した実施の形態では、最初にワークＷの表面側に研削溝５１を形成し、次にワークＷの裏面側から残りの肉厚分を研削切断したが、本発明はこれに限るものではなく、最初にワークＷの裏面側に研削溝５１を形成し、次にワークＷの表面側から残りの肉厚分を研削切断するようにしてもよい。

ダイシング装置を表す斜視図 ダイシング装置の加工部の構成を表す斜視図 本発明に係るワーク切断方法の実施の形態を説明するフローチャート 本発明のハーフカット工程を説明する側面図 本発明のフルカット工程を説明する側面図 ワークをフレームにマウントした状態を表す斜視図

符号の説明

１０…ダイシング装置、２０…加工部、２２…ブレード（薄刃砥石、ダイシングブレード）、３４ …ワークテーブル、５１…研削溝、Ｆ…フレーム、Ｓ…シート（ダイシングシート）、Ｓａ…第１のシート、Ｓｂ…第２のシート、Ｗ…ワーク

Claims (6)

1. 回転する薄刃砥石で板状のワークを完全切断するワーク切断方法において、
   前記ワークの一方の面に該ワークの厚さよりも浅い研削溝を形成するハーフカット工程と、
   前記ワークの他方の面から、該ワークの前記ハーフカット工程で残された肉厚分を研削切断するフルカット工程と、
   によって前記ワークを完全切断することを特徴とするワーク切断方法。
2. 前記ハーフカット工程の前に、前記ワークの他方の面を片面に粘着材を有する第１のシートに貼付し、該第１のシートを介して環状のフレームにマウントするフレームマウント工程と、
   前記ハーフカット工程の後に、前記ワークの他方の面から前記第１のシートを剥離するとともに、前記ワークの一方の面を片面に粘着材を有する第２のシートに貼付し、該第２のシートを介して前記環状のフレームにマウントし直す貼り替え工程と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のワーク切断方法。
3. 前記第１のシートと前記第２のシートのうち少なくとも前記第１のシートは、熱を付加することにより自己剥離する自己剥離型シート、又は紫外線を照射することにより前記粘着材の粘着力が低下するＵＶテープであることを特徴とする請求項２に記載のワーク切断方法。
4. 前記ワークは前記一方の面にパターンが形成されており、
   前記ハーフカット工程の前に、前記パターンを基にアライメントする第１のアライメント工程と、
   前記フルカット工程の前に、前記パターンを基に再度アライメントする第２のアライメント工程と、
   を有することを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか１項に記載のワーク切断方法。
5. 前記ワークは可視光透過性の材料からなっており、
   前記第２のアライメント工程は、前記ワークの他方の面側から前記パターンを観察して行うことを特徴とする請求項４に記載のワーク切断方法。
6. 前記ワークは可視光透過性がなく且つ赤外光透過性のある材料からなっており、
   少なくとも前記第２のアライメント工程は、赤外光を用いて前記ワークの他方の面側から前記パターンを観察して行うことを特徴とする請求項４に記載のワーク切断方法。

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