JP2013187275A - 加工方法 - Google Patents

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Karl Priewasser
プリワッサ カール
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Disco Abrasive Syst Ltd
株式会社ディスコ
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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】保持テーブル20に保持した円板状被加工物1の裏面1bの中央部を切削ブレード33で切削除去して円形凹部1Eを形成するとともに該円形凹部1Eを囲繞する環状凸部1Fを形成する円形凹部形成ステップを有する。円形凹部形成ステップを、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向かった位置に回転する切削ブレード33を被加工物1の裏面1b側から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、切削ブレード33が被加工物1に切り込んだ状態で保持テーブル20を回転させつつ切削ブレード33を被加工物1の径方向に相対移動させる切削ステップとを含むものとする。
【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裏面中央部を切削ブレードで切削除去して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、前記保持テーブルで保持された円形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、前記切削ブレードが円板状被加工物に切り込んだ状態で前記保持テーブルを回転させつつ該切削ブレードを円板状被加工物の径方向に相対移動させる切削ステップとを含むことを特徴とする。
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。 一実施形態の加工方法の切り込みステップの直前状態を示す平面図である。 一実施形態の加工方法の切削ステップ(円環溝を形成する例)を模式的に示す平面図である。 一実施形態の加工方法の切削ステップを示す側断面図であり、(a)切削ステップの途中、(b)円形凹部の形成が完成した状態である。 一実施形態の加工方法の切削ステップ(渦巻き状溝を形成する例)を模式的に示す平面図である。 一実施形態の加工方法の切削ステップ(切削ブレードの側面で円形凹部を形成する例)を示す平面図である。
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。
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)。
次いで、切削ブレード33により被加工物1の裏面1bを、デバイス領域3に対応する円形状部分のみを除去して円形凹部を形成し、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)。円形凹部形成ステップとして、本実施形態では次の3種類の方法を挙げるが、本発明はこれら方法に限定されない。
(3−1)複数の円形状の溝を形成することにより円形凹部を形成する
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(切り込みステップ)。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、保持テーブル20を回転させて被加工物1を1周以上自転させ、境界線6に沿った円環溝を形成する(切削ステップ)。円環溝は切削ブレード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300μm〜1mm程度のものとされる。
図4の符号7Aは境界線6に沿った円環溝であり、この円環溝7Aを形成したら、切削ブレード33をZ1方向に上昇させて被加工物1から離間させ、続いて、Y軸送り手段60により切削手段30をY1方向、すなわち被加工物1の径方向内側に移動させ、再度切削ブレード33を被加工物1の裏面1bに同じ深さ切り込ませる。切削手段30のY1方向への移動距離は、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、保持テーブル20を1周以上回転させて、図4に示すように境界線6よりも内側に円環溝7aを形成する。円環溝7aは、先に形成された円環溝7A側に開いたものとなり、実質的には先に形成した円環溝7Aの内周側の周面を環状に削り取っていくことになる。
以降、回転する切削ブレード33を切り込ませた状態で保持テーブル20を1周以上回転させて円環溝7aを形成し、次いで切削ブレード33を上昇させて被加工物1の径方向内側に移動させてから、再度切削ブレード33を被加工物1の裏面に切り込ませて円環溝7aを形成するといった動作を繰り返す。すなわち、切削ステップを繰り返す。
図4は複数の円環溝7aを円環溝7Aの内側に形成しているイメージを示しており、円環溝7aを径方向内側に向かって次々に形成することにより、図5(a)に示すように、自転する被加工物1の裏面に円形凹部1Eが形成されていく。そして、被加工物1の中心を通り過ぎるまで切削ブレード33をY1方向に移動させると、図5(b)に示すように、被加工物1の裏面1bへの円形凹部1Eの形成が完了する。この円形凹部1Eの形成と同時に、裏面の外周部には補強部として環状凸部1Fが残存する。
(3−2)渦巻き状の溝を形成することにより円形凹部を形成する
次に、切削ブレード33で渦巻き状の溝を形成して円形凹部を形成する方法を説明する。この方法は、上記(3−1)の方法の切り込みステップまでは同じステップである。次いで、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、保持テーブル20を低速で回転させて被加工物1を自転させながら、Y軸送り手段60により切削手段30をY1方向に徐々に移動させて切削ブレード33をY1方向に移動させていき、図6に示すように渦巻き状溝7bを形成する(切削ステップ)。
渦巻き状溝7bは、上記円環溝7aと同様に、実質的には先に形成された渦巻き状溝7bの内周側の周面を削り取っていく溝とすることにより、図5(a)に示すように、自転する被加工物1の裏面1bに円形凹部1Eが形成されていく。そして切削ブレード33が被加工物1の中心を通り過ぎるまで切削ブレード33をY1方向に移動させることにより、図5(b)に示すように、被加工物1の裏面1bへの円形凹部1Eの形成が完了する。
(3−3)切削ブレードの側面で切削して円形凹部を形成する
次に、切削ブレード33の側面で被加工物1の裏面1bを切削して円形凹部を形成する方法を説明する。この方法も、上記(3−1)の方法の切り込みステップまでは同じステップであり、次いで、回転する切削ブレード33を被加工物1の裏面1bに切り込ませたまま、保持テーブル20を高速で回転させながら、図7に示すようにY軸送り手段60により切削ブレード33をY1方向に高速で移動させる(切削ステップ)。
切削ブレード33が高速で被加工物1の径方向に沿って移動することにより、切削ブレード33の側面(この場合、Y1側の面)が被加工物1の裏面1b側の肉部を削り取っていく。図5(a)はその切削の状態を示しており、切削ブレード33が被加工物1の中心を通り過ぎるまで切削ブレード33をY1方向に移動させることにより、図5(b)に示すように、被加工物1の裏面1bへの円形凹部1Eの形成が完了する。
(4)実施形態の作用効果
上記実施形態の各加工方法によれば、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、上記の各加工方法では、切削ブレード33を被加工物1の外周側から中心に向かってY方向に移動させているが、この逆に、切削ブレード33を被加工物1の中心から外周側に向かってY方向に移動させて切削し、円形凹部1Eを形成してもよい。
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
10…切削装置
20…保持テーブル
33…切削ブレード

Claims (1)

  1. 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裏面中央部を切削ブレードで切削除去して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、
    前記保持テーブルで保持された円形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、前記切削ブレードが円板状被加工物に切り込んだ状態で前記保持テーブルを回転させつつ該切削ブレードを円板状被加工物の径方向に相対移動させる切削ステップと、
    を含むことを特徴とする加工方法。
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