JP2018062051A - 加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥石工具の自生発刃を促進させながら被加工物を加工できる新たな加工方法を提供する。【解決手段】砥石工具１０を含む加工手段で被加工物１１を加工する加工方法であって、被加工物１１を保持テーブル４で保持する保持ステップと、加工手段に砥石工具１０の自生発刃を促進させる自生発刃促進液を供給して砥石工具１０の自生発刃を促進させながら被加工物１１を加工する加工ステップとを含む。また、前記自生発刃促進液は、純水に二酸化炭素を混入させてなるｐＨが６未満の液体であり、前記砥石工具１０は、砥粒と結合材とを含み、前記結合材には、鉄、コバルト、ニッケル、錫のいずれかを含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、切削ブレードや研削ホイール等の砥石工具を用いて被加工物を加工する際に適用される加工方法に関する。

半導体ウェーハに代表される被加工物を加工する際には、例えば、切削ブレードや研削ホイール等の砥石工具を備える加工装置が使用される。砥石工具は、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を、ガラスや樹脂、金属等の結合材で固定して形成され、加工の進行に伴い古い砥粒が脱落して新たな砥粒が表出する自生発刃によって、その性能が維持される。

一方で、被加工物や砥石工具の種類、加工の条件等によっては、上述した自生発刃が十分に進まないこともある。その場合には、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の砥粒でなるドレス材を含むドレスボード（ドレッシングボード）で砥石工具をドレッシングし、新たな砥粒を表出させていた。

近年では、被加工物を加工しながら砥石工具の自生発刃を促進させる方法も検討されている。例えば、被加工物に貼付されるダイシングテープにドレス材を含ませたり、ドレス材が混合された樹脂リングを被加工物の周囲に配置したりすることで、被加工物を加工しながら砥石工具の自生発刃を促進させることができる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平８−８８２０２号公報 特開２０１１−１４０１００号公報

しかしながら、例えば、ダイシングテープにドレス材を含ませる方法では、このダイシングテープに対して切削ブレード等の砥石工具を切り込ませない限り自生発刃を促進させることができない。また、そもそもダイシングテープを用いない場合には、この方法を適用できなかった。

一方で、ドレス材が混合された樹脂リングを被加工物の周囲に配置する方法では、被加工物を支持するチャックテーブルや、研削ホイール等の砥石工具を、樹脂リングに合わせて大型化しなくてはならない。更に、各被加工物に対して樹脂リングを配置するのに手間がかかるという問題もあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、砥石工具の自生発刃を促進させながら被加工物を加工できる新たな加工方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、砥石工具を含む加工手段で被加工物を加工する加工方法であって、被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、該加工手段に該砥石工具の自生発刃を促進させる自生発刃促進液を供給して該砥石工具の自生発刃を促進させながら被加工物を加工する加工ステップと、を備えることを特徴とする加工方法が提供される。

本発明の一態様において、該自生発刃促進液は、純水に二酸化炭素を混入させてなるｐＨが６未満の液体であり、該砥石工具は、砥粒と該砥粒を結合する結合材とを含み、該結合材は、鉄、コバルト、ニッケル、錫のいずれかを含むことが好ましい。

本発明の一態様に係る加工方法では、加工手段に砥石工具の自生発刃を促進させる自生発刃促進液を供給しながら被加工物を加工するので、砥石工具の自生発刃を促進させながら被加工物を加工できる。

第１実施形態に係る切削方法（加工方法）を説明するための図である。 第２実施形態に係る研削方法（加工方法）を説明するための図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の第１実施形態では、切削ブレード（砥石工具）を用いて被加工物を切削（加工）する切削方法（加工方法）の例について説明し、第２実施形態では、研削ホイール（砥石工具）を用いて被加工物を研削（加工）する研削方法（加工方法）の例について説明する。ただし、本発明は、任意の砥石工具を用いる他の加工方法にも適用できる。

（第１実施形態）
本実施形態では、切削ブレード（砥石工具）を用いて被加工物を切削（加工）する切削方法（加工方法）の例について説明する。図１は、本実施形態に係る切削方法を説明するための図である。

本実施形態の切削方法で切削される被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の半導体材料を用いて構成される円盤状のウェーハである。この被加工物１１の表面側は、格子状に設定された加工予定ライン（ストリート）で複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。

本実施形態では、この被加工物１１の表面又は裏面に、被加工物１１よりも径の大きい円形のダイシングテープ２１を貼付し、ダイシングテープ２１の外周部分に、環状のフレーム２３を固定する。これにより、被加工物１１は、ダイシングテープ２１を介して環状のフレーム２３に支持される。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを被加工物１１として用いるが、被加工物１１の材質、形状、大きさ、構造等に制限はない。例えば、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物１１として用いることもできる。同様に、デバイスの種類、数量、大きさ、配置等にも制限はない。

本実施形態に係る切削方法では、この板状の被加工物１１を、図１に示す切削装置（加工装置）２を用いて切削する。切削装置２は、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル（保持テーブル）４を備えている。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には、加工送り機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル４は、この加工送り機構によって加工送り方向（水平方向）に移動する。

チャックテーブル４の上面の一部は、被加工物１１の下面側を吸引、保持する保持面４ａとなっている。保持面４ａは、チャックテーブル４の内部に形成された吸引路４ｂ等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面４ａに作用させることで、被加工物１１は、チャックテーブル４に吸引、保持される。チャックテーブル４の周囲には、環状のフレーム２３を固定するための複数のクランプ６が設けられている。

チャックテーブル４及びクランプ６の上方には、被加工物１１を切削するための切削ユニット（加工手段）８が配置されている。切削ユニット８は、加工送り方向に対して概ね垂直な回転軸となるスピンドル（不図示）を備えている。スピンドルの一端側には、環状の切削ブレード（砥石工具）１０が装着されている。スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード１０は、この回転駆動源から伝わる力によって回転する。

切削ブレード１０は、例えば、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を、ガラスや樹脂、金属等の結合材で固定して形成される。本実施形態では、切削ブレード１０の自生発刃が促進され易くなるように、鉄、コバルト、ニッケル、錫の少なくともいずれかを含む結合材を用いる。

また、切削ユニット８は、昇降機構（不図示）及び割り出し送り機構（不図示）に支持されており、昇降機構によって鉛直方向に移動（昇降）し，割り出し送り機構によって加工送り方向に垂直な割り出し送り方向に移動する。このように構成された切削ユニット８には、切削ブレード１０を収容するブレードカバー１２が設けられている。切削ブレード１０の外周部分は、下部を除いてブレードカバー１２に覆われている。

ブレードカバー１２には、切削ブレード１０の下部に純水等の加工液を供給する第１供給ノズル１４と、切削ブレード１０の外周部分に加工液を供給する第２供給ノズル１６とが設けられている。第１供給ノズル１４の上流端には、配管１８ａの下流端が接続されている。第２供給ノズル１６の上流端には、配管１８ｂの下流端が接続されている。

配管１８ａ，１８ｂの上流側には、ｐＨを計測するためのｐＨ計２０、バルブ２２ａ等を介して、純水供給源２４が接続されている。ｐＨ計２０とバルブ２２ａとの間には、バルブ２２ｂ等を介して、二酸化炭素供給源２６が接続されている。バルブ２２ａとバルブ２２ｂとを同時に開くことで、純水に二酸化炭素を混入（溶解）させて、切削ブレード１０の自生発刃を促進させる作用を持つ加工液（自生発刃促進液）を生成し、第１供給ノズル１４及び第２供給ノズル１６から供給できる。

本実施形態に係る切削方法では、まず、被加工物１１をチャックテーブル４で保持する保持ステップを行う。この保持ステップでは、被加工物１１に貼付されているダイシングテープ２３をチャックテーブル４の保持面４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。併せて、環状のフレーム２３をクランプ６で固定する。これにより、被加工物１１は、図１に示すように、上面側が露出した状態でチャックテーブル４に保持される。

保持ステップの後には、被加工物１１を切削する切削ステップ（加工ステップ）を行う。切削ステップでは、まず、チャックテーブル４を回転させて、任意の加工予定ラインを加工送り方向に対して平行にする。更に、チャックテーブル４と切削ユニット８とを相対的に移動させて、切削ブレード１０を、任意の加工予定ラインの延長線上に合わせる。

その後、回転させた切削ブレード１０の下端を被加工物１１の上面よりも低い位置まで下降させて、チャックテーブル４を加工送り方向に移動させる。これにより、切削ブレード１０を被加工物１１に切り込ませて、対象の加工予定ラインに沿って被加工物１１を切削できる。なお、切削の態様は、被加工物１１に溝を形成するハーフカットでも良いし、被加工物１１を完全に切断するフルカットでも良い。

本実施形態では、例えば、切削ステップで被加工物１１を切削する際に、切削ブレード１０の自生発刃を促進させる加工液を切削ユニット８に供給する。具体的には、バルブ２２ａとバルブ２２ｂとを同時に開いて、純水に二酸化炭素が混入された加工液を切削ブレード１０に供給する。これにより、切削ブレード１０の自生発刃を促進させながら被加工物１１を切削できる。

ここで、純水に対する二酸化炭素の混入量は、加工液のｐＨが６未満の値となるように調整されることが望ましい。加工液のｐＨを６未満にすることで、切削ブレード１０の結合材に含まれる鉄、コバルト、ニッケル、錫等を酸化（腐食）させ易くなる。つまり、結合材を脆くできるので、被加工物１１を切削する際に切削ブレード１０の自生発刃が進み易くなる。

なお、純水に二酸化炭素を混入するタイミングは、任意に設定、変更できる。例えば、スピンドルを回転させる回転駆動源の電流値等をモニタしておき、電流値が閾値よりも大きくなったタイミング（つまり、切削ブレード１０の切削能力がある程度まで低下し負荷が大きくなったタイミング）で、純水に二酸化炭素を混入させると良い。この場合には、二酸化炭素の使用量を減らしながら、切削ブレード１０の切削能力を維持できる。もちろん、純水に二酸化炭素を混入させた加工液を常に用いても良い。

以上のように、本実施形態に係る切削方法（加工方法）では、切削ユニット（加工手段）８に切削ブレード（砥石工具）１０の自生発刃を促進させる加工液（自生発刃促進液）を供給しながら被加工物１１を切削（加工）するので、切削ブレード１０の自生発刃を促進させながら被加工物１１を切削できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、研削ホイール（砥石工具）を用いて被加工物を研削（加工）する研削方法（加工方法）の例について説明する。図２は、本実施形態に係る研削方法を説明するための図である。本実施形態でも、上記実施形態と同様の被加工物１１が用いられる。ただし、本実施形態では、被加工物１１の表面又は裏面に、被加工物１１と同等の径を持つ円形の保護テープ３１を貼付する。また、本実施形態では、デバイスが形成されていない被加工物１１を用いることもできる。

本実施形態に係る研削方法（加工方法）では、例えば、図２に示す研削装置（加工装置）３２が用いられる。研削装置３２は、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル（保持テーブル）３４を備えている。チャックテーブル３４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル３４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル３４は、この移動機構によって水平方向に移動する。

チャックテーブル３４の上面の一部は、被加工物１１の下面側を吸引、保持する保持面３４ａとなっている。保持面３４ａは、チャックテーブル３４の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。吸引源の負圧を保持面３４ａに作用させることで、被加工物１１は、チャックテーブル３４に吸引、保持される。

チャックテーブル３４の上方には、研削ユニット（加工手段）３６が配置されている。研削ユニット３６は、昇降機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング（不図示）を備えている。スピンドルハウジングには、スピンドル３８が収容されており、スピンドル３８の下端部には、円盤状のマウント４０が固定されている。

マウント４０の下面には、マウント４０と概ね同径の研削ホイール（砥石工具）４２が装着されている。研削ホイール４２は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されたホイール基台４４を備えている。ホイール基台４４の下面には、複数の研削砥石４６が環状に配列されている。

研削砥石４６は、例えば、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を、ガラスや樹脂、金属等の結合材で固定して形成される。本実施形態では、研削砥石４６の自生発刃が促進され易くなるように、鉄、コバルト、ニッケル、錫の少なくともいずれかを含む結合材を用いる。

スピンドル３８の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４２は、この回転駆動源から伝わる力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。研削ユニット３６の内部には、純水等の加工液を研削砥石４６等に対して供給するための第１供給ノズル４８が設けられている。第１供給ノズル４８の上流端には、配管５０の下流端が接続されている。配管５０の上流側には、バルブ５２等を介して、純水供給源５４が接続されている。

また、研削ユニット３６の下方には、純水等の加工液を研削砥石４６等に対して供給するための第２供給ノズル５６が設けられている。第２供給ノズル５６の基端側（上流側）には、ｐＨを計測するためのｐＨ計５８、バルブ６０ａ等を介して、純水供給源６２が接続されている。ｐＨ計５８とバルブ６０ａとの間には、バルブ６０ｂ等を介して、二酸化炭素供給源６４が接続されている。

バルブ６０ａとバルブ６０ｂとを同時に開くことで、純水に二酸化炭素を混入（溶解）させて、研削砥石４６の自生発刃を促進させる作用を持つ加工液（自生発刃促進液）を生成し、第２供給ノズル５６から供給できる。

本実施形態に係る研削方法では、まず、被加工物１１をチャックテーブル３４で保持する保持ステップを行う。この保持ステップでは、被加工物１１に貼付されている保護テープ３１をチャックテーブル３４の保持面３４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は、図２に示すように、上面側が露出した状態でチャックテーブル３４に保持される。

保持ステップの後には、被加工物１１を研削する研削ステップ（加工ステップ）を行う。研削ステップでは、まず、チャックテーブル３４を研削ユニット３６の下方に移動させる。そして、図２に示すように、チャックテーブル３４と研削ホイール４２とをそれぞれ回転させて、第１供給ノズル４８及び第２供給ノズル５６から加工液を供給しながら、スピンドルハウジング（スピンドル３８、研削ホイール４２）を下降させる。

スピンドルハウジングの下降速度（下降量）は、被加工物１１の上面側に研削砥石４６の下面が押し当てられる程度に調整される。これにより、上面側を研削して、被加工物１１を薄くできる。例えば、被加工物１１が所定の厚み（仕上げ厚み）まで薄くなると、研削ステップは終了する。

本実施形態では、例えば、研削ステップで被加工物１１を研削する際に、研削砥石４６の自生発刃を促進させる加工液を研削ユニット３６に供給する。具体的には、バルブ６０ａとバルブ６０ｂとを同時に開いて、純水に二酸化炭素が混入された加工液を研削砥石４６に供給する。これにより、研削砥石４６の自生発刃を促進させながら被加工物１１を研削できる。

ここで、純水に対する二酸化炭素の混入量は、加工液のｐＨが６未満の値となるように調整されることが望ましい。加工液のｐＨを６未満にすることで、研削砥石４６の結合材に含まれる鉄、コバルト、ニッケル、錫等を酸化（腐食）させ易くなる。つまり、結合材が脆くなるので、被加工物１１を研削する際に研削砥石４６の自生発刃が進み易くなる。

なお、純水に二酸化炭素を混入するタイミングは、任意に設定、変更できる。例えば、スピンドル３８を回転させる回転駆動源の電流値等をモニタしておき、電流値が閾値よりも大きくなったタイミング（つまり、研削砥石４６の研削能力がある程度まで低下し負荷が大きくなったタイミング）で、純水に二酸化炭素を混入させると良い。この場合には、二酸化炭素の使用量を減らしながら、研削砥石４６の研削能力を維持できる。もちろん、純水に二酸化炭素を混入させた加工液を常に用いても良い。

以上のように、本実施形態に係る研削方法（加工方法）では、研削ユニット（加工手段）３６に対して、研削ホイール（砥石工具）４２が備える研削砥石４６の自生発刃を促進させる加工液（自生発刃促進液）を供給しながら被加工物１１を研削（加工）するので、研削砥石４６の自生発刃を促進させながら被加工物１１を研削できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記第１実施形態では、第１供給ノズル１４及び第２供給ノズル１６から同等の加工液を供給しているが、第１供給ノズル１４及び第２供給ノズル１６から異なる加工液を供給しても良い。

また、上記第２実施形態では、純水に二酸化炭素が混入された加工液（自生発刃促進液）を第２供給ノズル５６のみから供給しているが、純水に二酸化炭素が混入された加工液を第１供給ノズル４８のみから供給しても良い。もちろん、純水に二酸化炭素が混入された加工液を第１供給ノズル４８及び第２供給ノズル５６の両方から供給することもできる。

また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、純水に二酸化炭素が混入された加工液を用いているが、自生発刃を促進させる作用を持つ加工液（自生発刃促進液）の種類に制限はない。自生発刃を促進させる作用を持つ加工液（自生発刃促進液）として、例えば、ｐＨが６未満の任意の液体を用いることもできる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ ウェーハ
２１ ダイシングテープ
２３ フレーム
３１ 保護テープ
２ 切削装置（加工装置）
４ チャックテーブル（保持テーブル）
４ａ 保持面
４ｂ 吸引路
６ クランプ
８ 切削ユニット（加工手段）
１０ 切削ブレード（砥石工具）
１２ ブレードカバー
１４ 第１供給ノズル
１６ 第２供給ノズル
１８ａ，１８ｂ 配管
２０ ｐＨ計
２２ａ，２２ｂ バルブ
２４ 純水供給源
２６ 二酸化炭素供給源
３２ 研削装置（加工装置）
３４ チャックテーブル（保持テーブル）
３４ａ 保持面
３６ 研削ユニット（加工手段）
３８ スピンドル
４０ マウント
４２ 研削ホイール（砥石工具）
４４ ホイール基台
４６ 研削砥石
４８ 第１供給ノズル
５０ 配管
５２ バルブ
５４ 純水供給源
５６ 第２供給ノズル
５８ ｐＨ計
６０ａ，６０ｂ バルブ
６２ 純水供給源
６４ 二酸化炭素供給源

Claims (2)

1. 砥石工具を含む加工手段で被加工物を加工する加工方法であって、
   被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、
   該加工手段に該砥石工具の自生発刃を促進させる自生発刃促進液を供給して該砥石工具の自生発刃を促進させながら被加工物を加工する加工ステップと、を備えることを特徴とする加工方法。
2. 該自生発刃促進液は、純水に二酸化炭素を混入させてなるｐＨが６未満の液体であり、
   該砥石工具は、砥粒と該砥粒を結合する結合材とを含み、
   該結合材は、鉄、コバルト、ニッケル、錫のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の加工方法。