JP2013187272A

JP2013187272A - 加工方法

Info

Publication number: JP2013187272A
Application number: JP2012049933A
Authority: JP
Inventors: Karl Priewasser; プリワッサカール
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに外周部に補強部として環状凸部を残存させる加工を、従来に比べて安価に実施する。
【解決手段】円板状被加工物１の裏面１ｂ側の外周部分に切削ブレード３３で環状溝６Ａを形成し、次いで環状溝６Ａの内側の環状溝内周領域６Ｂを切削除去して円形凹部１Ｅを形成するにあたり、環状溝内周領域６Ｂの一端で切削ブレード３３を切り込ませる切り込みステップと、切り込みステップの後、被加工物１と切削ブレード３３とを相対的に加工送り方向に直線移動させて環状溝内周領域６Ｂの一端から他端まで切削する直線切削ステップと、直線切削ステップの後、切削ブレード３３の被加工物１への切り込みを解除するとともに加工送り方向に直交する割り出し送り方向に切削ブレード３３と被加工物１とを相対移動させる割り出し送りステップとを繰り返し行い、円形凹部１Ｅを形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する加工方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、シリコンやガリウムヒ素等の半導体材料からなる円板状ウェーハの表面に、格子状の分割予定ラインが設定され、この分割予定ラインで囲まれた多数の矩形状のデバイス領域に、ＩＣやＬＳＩ等の電子回路を有するデバイスが形成される。そしてこのウェーハは、裏面が研削されて設定厚さに薄化されるなどの所定の工程を経てから、分割予定ラインに沿って切断されることにより、多数のチップ状のデバイスに分割される。このようにして得られたデバイスは、樹脂やセラミックでパッケージングされ、各種電子機器に実装される。近年では、電子機器の小型化・軽量化に伴い、ウェーハは厚さが例えば１００μｍ以下といったようにきわめて薄く加工される場合がある。

この種のウェーハ等の円板状被加工物においては、上記のように薄く加工すると、剛性が低下してハンドリングが困難になる。そこで、被加工物の裏面側を、外周部を残して除去して裏面側に円形凹部を形成するとともに外周部に肉厚の環状凸部を補強部として残存させ、被加工物の全体を断面凹状に加工してハンドリングの問題を解決する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００７−０１９４６１号公報

上記特許文献１に記載されるように、被加工物の裏面の円形凹部を形成するには、研削砥石を有する研削装置が広く使用されている。ところが、一般に研削装置は高価であり、したがって研削装置によって裏面に円形凹部を形成するとともに外周部に補強部として環状凸部を残存させた被加工物から製造されるデバイス等は、高価になるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに外周部に補強部として環状凸部を残存させる加工を、従来に比べて安価に実施することができる加工方法を提供することにある。

本発明の加工方法は、円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状凸部を形成する加工方法であって、円板状被加工物の表面側を回転可能な保持テーブルで保持する保持ステップと、該保持テーブルで保持された円板状被加工物の外周縁から円板状被加工物の中心側に所定距離向かった位置に回転する切削ブレードを円板状被加工物の裏面側から所定深さに切り込ませ、該保持テーブルを回転させて円板状被加工物の外周部に環状溝を形成する環状溝形成ステップと、該環状溝形成ステップを実施した後、前記環状溝で区画された環状溝内周領域を前記切削ブレードで切削除去して円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する円形凹部形成ステップとを備え、前記円形凹部形成ステップは、前記環状溝内周領域の一端で前記切削ブレードを前記所定深さに切り込ませる切り込みステップと、該切り込みステップを実施した後、円形状被加工物と前記切削ブレードとを相対的に加工送り方向に直線移動させて前記環状溝内周領域の一端から他端まで切削する直線切削ステップと、該直線切削ステップを実施した後、前記切削ブレードの円板状被加工物への切り込みを解除するとともに前記加工送り方向に直交する割り出し送り方向に該切削ブレードと円板状被加工物とを相対移動させる割り出し送りステップとを含み、前記切り込みステップと前記直線切削ステップと前記割り出し送りステップとを繰り返すことで前記環状溝内周領域を前記切削ブレードで切削除去して前記円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成することを特徴とする。

本発明の加工方法によれば、研削装置を用いず切削ブレードを用いることにより、円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに外周部に補強部として環状凸部を残存させる加工を、従来に比べて安価に実施することができるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る加工方法を好適に実施し得る切削装置の斜視図である。一実施形態の加工方法で加工が施される被加工物が、粘着テープを介してフレームに支持された状態を示す斜視図である。同加工方法の環状溝形成ステップから円形凹部形成ステップの切り込みステップ、直線切削ステップに至る過程を示す平面図である。同加工方法の環状溝形成ステップから円形凹部形成ステップの切り込みステップ、直線切削ステップに至る過程を示す断面図である。同加工方法の円形凹部形成ステップの割り出し送りステップから直線切削ステップに至り円形凹部を形成している状態を示す断面図である。同加工方法で裏面に円形凹部が形成された被加工物を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は一実施形態に係る加工方法を好適に実施し得る切削装置１０を示しており、図２の符号１は、該切削装置１０で加工が施される円板状被加工物を示している。

（１）被加工物
先に図２によって被加工物１について説明すると、被加工物１は、厚さが例えば数百μｍ程度の半導体ウェーハ等であり、切削装置１０に供給されるために、表面側を、環状のフレーム８に貼着された粘着テープ９に貼着されている。被加工物１の表面には、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状のデバイス領域３が設定されており、これらデバイス領域３に、例えばＩＣやＬＳＩからなる電子回路が形成されている。

複数の矩形状のデバイス領域３は、被加工物１の表面の、外周部を除いたほとんどの部分である円形状部分に形成され、この円形状のデバイス形成領域４の外側は、矩形状のデバイス領域３が形成されていない外周余剰領域５とされる。図２の符号６で示す破線は、デバイス形成領域４と外周余剰領域５との境界線である。

被加工物１は、デバイス領域３に電子回路が形成された表面側が粘着テープ９に貼着され、被加工面である裏面１ｂが露出させられる。フレーム８はステンレス等の剛性を有する金属板等からなるもので、フレーム８および粘着テープ９を介して被加工物１は切削装置１０に搬送されセットされる。

（２）切削装置
続いて、図１により切削装置１０を説明する。
切削装置１０は、載置された被加工物１を水平に保持する保持テーブル２０と、保持テーブル２０に保持された被加工物１に対し切削加工を行う切削手段３０とを有している。保持テーブル２０は上面が被加工物１よりも外径がやや大きい円形状の保持面に形成され、保持面に載置された被加工物１を負圧吸引作用で吸引保持する。保持テーブル２０は、上記フレーム８を挟持して保持する複数のクランプ２１を有している。また、保持テーブル２０は、駆動源２２によって回転駆動される。駆動源２２は移動基台２３上に固定されており、移動基台２３は、Ｘ軸送り手段４０によってＸ軸方向に移動可能となっている。

Ｘ軸送り手段４０は、Ｘ軸方向に配設されたボールねじ４１と、ボールねじ４１の一端に運結されたパルスモータ４２と、ボールねじ４１と平行に配設されたガイドレール４３とから構成され、ボールねじ４１には、移動基台２３の下部に備えたナット（図示せず）が螺合している。ボールねじ４１は、パルスモータ４２に駆動されて回転し、それに伴って移動基台２３がガイドレール４３にガイドされてＸ軸方向に移動する構成となっている。

切削手段３０は、ハウジング３１によって回転可能に支持されたＹ軸方向に延びるスピンドル３２の先端に切削ブレード３３が装着された構成となっており（図３参照）、ハウジング３１は支持部３４によって支持された構成となっている。ハウジング３１の側部には、被加工物１の被加工面である裏面を検出するアライメント手段３５が固定されている。アライメント手段３５は、被加工物１の被加工面を撮像するカメラ３６を備えており、カメラ３６によって取得した画像に基づいて被加工面の切削すべき部分を検出（アライメント）する。

切削手段３０およびアライメント手段３５は、Ｚ軸送り手段５０によってＺ軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸送り手段５０は、壁部５１の一方の面（Ｘ２側の面）にＺ軸方向に配設された図示せぬボールねじと、該ボールねじを回転駆動するパルスモータ５２と、該ボールねじと平行に配設されたガイドレール５３とから構成され、支持部３４の内部のナット（図示せず）が該ボールねじに螺合している。支持部３４は、パルスモータ５２によって該ボールねじが回転駆動するのに伴ってガイドレール５３にガイドされてＺ軸方向に昇降し、支持部３４に支持された切削手段３０もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

切削手段３０は、Ｙ軸送り手段６０によってＹ軸方向に移動可能となっている。Ｙ軸送り手段６０は、Ｙ軸方向に配設されたボールねじ６１と、壁部５１と一体に形成され内部に設けられた図示せぬナットがボールねじ６１に螺合する移動基台６５と、ボールねじ６１を回転させるパルスモータ６２と、ボールねじ６１と平行に配設されたガイドレール６３とから構成され、移動基台６５内のナットがボールねじ６１に螺合している。移動基台６５は、パルスモータ６２によって駆動されボールねじ６１が回転するのに伴ってガイドレール６３にガイドされてＹ軸方向に移動し、これに伴い切削手段３０もＹ軸方向に移動する構成となっている。

保持テーブル２０に保持された被加工物１は、上記Ｘ軸送り手段４０によってＸ軸方向に移動するようになっており、すなわち切削ブレード３３は被加工物１に対しＸ軸方向に相対移動する。このＸ軸方向が、切削ブレード３３の加工送り方向となっている。また、切削手段３０の切削ブレード３３は、上記Ｙ軸送り手段６０によってＹ軸方向に移動し、このＹ軸方向が加工送り方向に直交する切削ブレード３３の割り出し送り方向となっている。また、切削手段３０の切削ブレード３３は、上記Ｚ軸送り手段５０によってＺ軸方向に移動し、このＺ軸方向が切削ブレード３３の切り込み送り方向となっている。

被加工物１は、図２に示したように粘着テープ９を介してフレーム８に支持され、切削装置１０の保持テーブル２０に被加工面である裏面１ｂを露出した状態で、該保持テーブル２０に保持される。すなわち被加工物１は保持テーブル２０に粘着テープ９を介して表面側を保持テーブル２０の保持面に同心状に載置され、保持面が負圧になることで該保持面に吸引保持される。また、フレーム８はクランプ２１に挟持されて保持される。

（３）加工方法
続いて、上記切削装置１０によって、被加工物１の裏面１ｂに円形凹部を形成するとともに外周部に補強部として環状凸部を残存させる加工方法を説明する。はじめに、上記のようにして被加工物１の表面側を粘着テープ９を介して保持テーブル２０の保持面で保持するとともに、フレーム８をクランプ２１で保持する（保持ステップ）。

次に、Ｘ軸送り手段４０により保持テーブル２０をＸ軸方向に移動させて、保持テーブル２０の中心を切削手段３０のスピンドル３２の軸線直下に位置付けるとともに、Ｙ軸送り手段６０により切削手段３０をＹ軸方向に移動させて、図３（ａ）に示すように、切削ブレード３３の刃先を被加工物１のデバイス形成領域４と外周余剰領域５との境界線６の直上に位置付ける。この場合、切削ブレード３３は図１においてＹ２側の境界線６上に位置付けている。

次に、切削ブレード３３を回転させた状態としてから、Ｚ軸送り手段５０により切削手段３０をＺ２方向に下降させて、回転する切削ブレード３３を被加工物１の裏面１ｂ側から境界線６上に所定深さに切り込ませる。境界線６は被加工物１の外周縁から被加工物１の中心側に所定距離すなわち外周余剰領域５の幅の距離向かった位置であり、切削ブレード３３の切り込み深さは、形成する円形凹部の深さである。

次に、回転する切削ブレード３３を境界線６上に切り込ませたまま、図３（ａ）に示すように保持テーブル２０を回転させて境界線６に沿った環状溝６Ａを形成していく。そして被加工物１を１周以上自転させることにより、図４（ａ）に示すように境界線６の全周にわたる環状溝６Ａを形成する（環状溝形成ステップ）。環状溝６Ａは切削ブレード３３の厚さに応じた幅であり、例えば切削ブレード３３の厚さは０．５〜１０ｍｍ程度のものとされる。環状溝６Ａが形成されることにより、該環状溝６Ａの内周側には円形状の環状溝内周領域６Ｂが形成される。

次に、Ｚ軸送り手段５０により切削ブレード３３を上昇させて被加工物１から離間させ、続いて、環状溝６Ａで区画された環状溝内周領域６Ｂを切削ブレード３３により切削除去して、被加工物１の裏面１ｂのデバイス形成領域４に対応する中央部分に円形凹部を形成するとともに、外周余剰領域５を残存させて環状凸部とする加工を施す（円形凹部形成ステップ）。以下、円形凹部形成ステップの一具体例を示す。

はじめに、Ｘ軸送り手段４０とＹ軸送り手段６０によって被加工物１と切削ブレード３３とをＸ軸方向およびＹ軸方向に適宜に相対移動させて、図３（ｂ）に示すように、切削ブレード３３を、保持テーブル２０の中心を通ることが可能で、かつ、環状溝６Ａの内側の環状溝内周領域６Ｂの一端側（Ｘ２側）の直上に位置付ける。この場合、切削ブレード３３を図１においてＸ２側の環状溝内周領域６Ｂの一端の直上に位置付けている。

次に、Ｚ軸送り手段５０により切削手段３０をＺ２方向に下降させて、図４（ｂ）に示すように、回転する切削ブレード３３を環状溝内周領域６Ｂの一端に環状溝６Ａと同じ深さまで切り込ませる（切り込みステップ）。

次に、Ｘ軸送り手段４０により保持テーブル２０をＸ２方向に移動させて、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すように、環状溝内周領域６Ｂの中央に、Ｘ方向の一端から他端まで、すなわちＸ２側からＸ１側まで、Ｘ方向に沿った直線溝６Ｃを形成する（直線切削ステップ）。この中央直線溝６Ｃを形成したら、切削ブレード３３を上昇させて被加工物１への切り込みを解除するとともに、図５（ａ）に示すように、環状溝内周領域６Ｂの他端側において、Ｙ軸送り手段６０により切削ブレード３３をＹ軸方向の一方側（図５（ａ）でＹ１側）に移動させる（割り出し送りステップ）。この割り出し送りステップでの切削ブレード３３の移動距離は、切削ブレード３３の厚さよりも僅かに小さい距離とする。

次いで、回転する切削ブレード３３を環状溝内周領域６Ｂの他端に環状溝６Ａと同じ深さまで切り込ませ（切り込みステップ）、続いて保持テーブル２０をＸ１方向に移動させて切削ブレード３３をＸ２方向に相対移動させ、図５（ｂ）に示すように、先に形成した中央直線溝６Ｃの隣すなわちＹ１側に直線溝６ｃを形成する（直線切削ステップ）。このときの直線溝６ｃは、先に形成した中央直線溝６Ｃ側に開いたものとなり、実質的には先に形成した中央直線溝６ＣのＹ１側の周壁を削り取っていくことになる。そして切削ブレード３３が環状溝内周領域６Ｂの一端側に戻ったら、切削ブレード３３を上昇させて被加工物１への切り込みを解除するとともに、環状溝内周領域６Ｂの一端側において、切削ブレード３３をＹ軸方向の一方側（図５（ａ）でＹ１方向）に再び移動させる（割り出し送りステップ）。

この後、上記の切り込みステップ、直線切削ステップ、割り出し送りステップをこの順で繰り返すことで、最初に形成した中央直線溝６ＣのＹ１側において切削ブレード３３をジグザグ状に移動させながら、環状溝内周領域６Ｂを切削ブレード３３で切削除去し、図５（ｃ）に示すように半月状の凹部１ｅを形成する。そして、上記と同様の切削ブレード３３による切削動作を、図５（ｃ）のＹ２側に残っている半月状の環状溝内周領域６ｂに対して行い、該半月状の環状溝内周領域６ｂも切削除去する。これにより、図６に示すように、被加工物１の裏面１ｂへの円形凹部１Ｅの形成が完了し、また、円形凹部１Ｅの形成と同時に、裏面１ｂの外周部には補強部として環状凸部１Ｆが残存する。

（４）実施形態の作用効果
上記実施形態の加工方法によれば、研削装置を用いることなく、切削ブレード３３を備えた切削装置１０を用いて被加工物１の裏面１ｂ側を切削加工して円形凹部１Ｅを形成している。このため、被加工物１の裏面１ｂに円形凹部１Ｅを形成するとともに外周部に補強部として環状凸部を残存させる加工を、従来に比べて安価に実施することができる。

なお、上記実施形態では、環状溝内周領域６Ｂの中央に直線溝６Ｃを形成し、この中央直線溝６Ｃの両側を順に切削除去することで円形凹部１Ｅを形成しているが、切削ブレード３３で環状溝内周領域６Ｂを切削除去する場所および手順、すなわち切削ブレード３３の動かし方のパターンは任意である。例えば、Ｙ方向の一端側から他端側に向けて（例えば図５のＹ１側からＹ２側に向けて）切削ブレード３３をジグザグ状に移動させていくなパターンが挙げられる。

また、この他の切削ブレード３３の動かし方のパターンとしては、直線切削ステップの際には、加工送り方向に対し常に切削ブレード３３の刃先が下降しながら被加工物１に切り込んでいく所謂ダウンカットになるように切削する場合が挙げられる。この場合には、切削ブレード３３が一方向に加工送りされている際にダウンカットで直線溝を形成するようになされる。

具体的には、例えば図３（ｂ）に示したように環状溝内周領域６Ｂの一端（Ｘ２側の端部）に切削ブレード３３を切り込ませる切り込みステップの後、保持テーブル２０をＸ２方向に移動させて切削ブレード３３を相対的にＸ１方向に加工送りして環状溝内周領域６Ｂの他端までダウンカットで直線切削ステップを行う。次に、切削ブレード３３を上昇させて切り込みを解除し、続いて切削ブレード３３をＹ軸方向の一方側に移動させて割り出し送りステップを行う。次に、保持テーブル２０をＸ１方向に移動させて切削ブレード３３を環状溝内周領域６Ｂの一端側に戻し、この後、また環状溝内周領域６Ｂの一端に切削ブレード３３を切り込ませてから保持テーブル２０をＸ２方向に移動させて切削ブレード３３を相対的にＸ１方向に加工送りして環状溝内周領域６Ｂの他端までダウンカットで直線切削ステップを行う。このように切削ブレード３３がＸ１方向に加工送りされる際にダウンカットで直線切削を繰り返すことにより環状溝内周領域６Ｂを切削削除し、円形凹部１Ｅを最終的に形成する。

以上は切削ブレード３３の動作パターンの一例であり、本発明はこれらに限定されることはなく、上記の切り込みステップ、直線切削ステップ、割り出し送りステップをこの順で繰り返すことにより環状溝内周領域６Ｂを切削除去できれば、如何なる動作パターンであってもよい。

１…円板状被加工物
１ｂ…円板状被加工物の裏面
１Ｅ…円形凹部
１Ｆ…環状凸部
６Ａ…環状溝
６Ｂ…環状溝内周領域
１０…切削装置
２０…保持テーブル
３３…切削ブレード

Claims

円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに該凹部を囲繞する環状凸部を形成する加工方法であって、
円板状被加工物の表面側を回転可能な保持テーブルで保持する保持ステップと、
該保持テーブルで保持された円板状被加工物の外周縁から円板状被加工物の中心側に所定距離向かった位置に回転する切削ブレードを円板状被加工物の裏面側から所定深さに切り込ませ、該保持テーブルを回転させて円板状被加工物の外周部に環状溝を形成する環状溝形成ステップと、
該環状溝形成ステップを実施した後、前記環状溝で区画された環状溝内周領域を前記切削ブレードで切削除去して円板状被加工物の裏面に円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成する円形凹部形成ステップと、を備え、
前記円形凹部形成ステップは、
前記環状溝内周領域の一端で前記切削ブレードを前記所定深さに切り込ませる切り込みステップと、
該切り込みステップを実施した後、円形状被加工物と前記切削ブレードとを相対的に加工送り方向に直線移動させて前記環状溝内周領域の一端から他端まで切削する直線切削ステップと、
該直線切削ステップを実施した後、前記切削ブレードの円板状被加工物への切り込みを解除するとともに前記加工送り方向に直交する割り出し送り方向に該切削ブレードと円板状被加工物とを相対移動させる割り出し送りステップと、を含み、
前記切り込みステップと前記直線切削ステップと前記割り出し送りステップとを繰り返すことで前記環状溝内周領域を前記切削ブレードで切削除去して前記円形凹部を形成するとともに該円形凹部を囲繞する環状凸部を形成すること
を特徴とする加工方法。