JP2020093330A - 被加工物の加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物への加工屑の付着を抑制することが可能な被加工物の加工方法を提供する。【解決手段】加工ユニット30と、被加工物を保持する保持面8aを備える第1のポーラス部8と被加工物を保持する保持面10aを備え第1のポーラス部を囲繞する第2のポーラス部10と、第1のポーラス部と第2のポーラス部とを仕切る仕切り部12と、第2のポーラス部を囲繞する枠体6と、を備えるチャックテーブル4とを有する加工装置によって被加工物を加工する加工方法であって、第1のポーラス部の保持面及び第2のポーラス部の保持面に負圧を作用させることにより、被加工物をチャックテーブルによって吸引保持する保持ステップと、被加工物を加工ユニットによって加工する加工ステップと、第1のポーラス部から流体を噴出させ、且つ、第2のポーラス部から流体を噴出させずに、チャックテーブルから被加工物を取り外す取り外しステップとを備える。【選択図】図2

Description

本発明は、加工ユニットとチャックテーブルとを有する加工装置によって被加工物を加工する際に用いられる被加工物の加工方法に関する。
IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)等のデバイスが形成された半導体ウェーハを分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂でなる封止材(モールド樹脂)で被覆して得たパッケージ基板を分割することにより、デバイスチップをそれぞれ備える複数のパッケージデバイスが製造される。このパッケージデバイスは、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表される様々な電子機器に内蔵される。
近年、電子機器の小型化、薄型化に伴い、デバイスチップやパッケージデバイスにも薄型化が求められている。そこで、分割前の半導体ウェーハやパッケージ基板を研削して薄化する手法が用いられている。
半導体ウェーハやパッケージ基板等の被加工物を研削する際には、例えば、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を研削する研削ユニットとを備える研削装置が用いられる。この研削ユニットには、被加工物を研削するための研削砥石を備えた研削ホイールが装着される。被加工物をチャックテーブルによって吸引保持した状態で、チャックテーブルと研削ホイールとをそれぞれ回転させながら研削砥石を被加工物に接触させることにより、被加工物が研削され、薄化される。
研削加工が完了すると、被加工物はチャックテーブルから取り外される。このとき、チャックテーブルから所定の流体(例えば、水とエアーとが混合された流体)を噴出させると、流体が被加工物のチャックテーブルと対向する面側に作用し、被加工物をチャックテーブルから取り外しやすくなる。
なお、被加工物を研削すると、研削加工によって発生した屑(加工屑)がチャックテーブルによって吸引され、チャックテーブルの内部に蓄積する。そして、研削加工の完了後、被加工物を取り外すためにチャックテーブルから流体を噴出させると、チャックテーブルの内部に蓄積された加工屑が流体とともに噴出され、被加工物に付着してしまうことがある。
そこで、研削加工後には、洗浄装置等を用いて被加工物を洗浄し、被加工物に付着した加工屑を洗い流す作業が行われる。例えば特許文献1には、被加工物(洗浄対象物)の外周縁を支持しつつ、洗浄ローラによって被加工物の下面側を洗浄する洗浄装置が開示されている。
特開2013−239498号公報
上記のように、研削装置のチャックテーブルから被加工物を取り外す際にチャックテーブルから流体を噴出させると、被加工物に加工屑が付着する。この加工屑は被加工物に強固に固着するため、研削加工後の被加工物に対して洗浄処理を施しても、被加工物に付着した加工屑が完全には除去されないことが多い。よって、チャックテーブルから流体を噴出させる際には、加工屑の被加工物への付着が極力抑制されることが望まれる。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、被加工物への加工屑の付着を抑制することが可能な被加工物の加工方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、被加工物を加工する加工ユニットと、該被加工物を保持する保持面を備える第1のポーラス部と、該被加工物を保持する保持面を備え該第1のポーラス部を囲繞する第2のポーラス部と、該第1のポーラス部と該第2のポーラス部とを仕切る仕切り部と、該第2のポーラス部を囲繞する枠体と、を備えるチャックテーブルと、を有する加工装置によって該被加工物を加工する被加工物の加工方法であって、該第1のポーラス部の保持面の全体を覆うように該被加工物を該チャックテーブル上に配置し、該第1のポーラス部の保持面及び該第2のポーラス部の保持面に負圧を作用させることにより、該被加工物を該チャックテーブルによって吸引保持する保持ステップと、該チャックテーブルによって保持された該被加工物を該加工ユニットによって加工する加工ステップと、該第1のポーラス部から流体を噴出させ、且つ、該第2のポーラス部から該流体を噴出させずに、該チャックテーブルから該被加工物を取り外す取り外しステップと、を備える被加工物の加工方法が提供される。
なお、好ましくは、上記の被加工物の加工方法は、該取り外しステップ後に、該第2のポーラス部から該流体を噴出させることによって該第2のポーラス部に吸引された加工屑を該第2のポーラス部から噴出させる噴出ステップを更に備える。
本発明の一態様に係る被加工物の加工方法では、第1のポーラス部の保持面及び第2のポーラス部の保持面に負圧を作用させて被加工物を吸引保持した状態で、被加工物を加工ユニットによって加工する。その後、第1のポーラス部から流体を噴出させ、且つ、第2のポーラス部から流体を噴出させずに、チャックテーブルから被加工物を取り外す。
上記の被加工物の加工方法を用いると、被加工物をチャックテーブル上から取り外す際、第2のポーラス部に吸引された加工屑が被加工物に向かって噴出されない。これにより、被加工物への加工屑の付着が抑制される。
被加工物を示す斜視図である。 図2(A)は加工装置を示す一部断面正面図であり、図2(B)はチャックテーブルを示す平面図である。 図3(A)は加工ステップでの加工装置を示す一部断面正面図であり、図3(B)は加工ステップでの被加工物及びチャックテーブルを拡大して示す断面図である。 図4(A)は取り外しステップでの加工装置を示す断面図であり、図4(B)は取り外しステップでの被加工物及びチャックテーブルを拡大して示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る被加工物の加工方法を用いて加工することが可能な被加工物の構成例について説明する。図1は、被加工物11を示す斜視図である。
被加工物11は、例えばシリコン等の材料を用いて円盤状に形成され、表面11a及び裏面11bを備える。被加工物11は、互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン(ストリート)13によって複数の領域に区画されており、この複数の領域の表面11a側にはそれぞれ、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)、LED(Light Emitting Diode)等のデバイス15が形成されている。
なお、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物11は、シリコン以外の半導体(GaAs、InP、GaN、SiC等)、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなるウェーハであってもよいし、CSP(Chip Size Package)、QFN(Quad Flat Non-leaded Package)等のパッケージ基板であってもよい。また、デバイス15の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
被加工物11を分割予定ライン13に沿って分割することにより、デバイス15をそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。被加工物11の分割には、例えば、円環状の切削ブレードが装着される切削ユニットを備えた加工装置(切削装置)や、被加工物11にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットを備えた加工装置(レーザー加工装置)等が用いられる。
また、分割前の被加工物11に対しては、デバイスチップの薄型化等を目的として研削加工が施される。この研削加工には、被加工物11を研削するための加工装置(研削装置)が用いられる。以下では、被加工物11の裏面11bを研削することによって被加工物11を薄化する例について説明する。
被加工物11の裏面11b側を研削する際は、まず、被加工物11の表面11a側に円形の保護部材(保護テープ)17を貼付する。保護部材17は、樹脂等でなり、被加工物11と概ね同径に形成されている。保護部材17が被加工物11の表面11a側に貼付されると、複数のデバイス15が保護部材17によって覆われて保護される。なお、被加工物11の表面11a側を保護する必要がない場合は、保護部材17の貼付を省略できる。
次に、被加工物11を研削する加工ユニット(研削ユニット)を備える加工装置(研削装置)を用いて、被加工物11を加工する。図2(A)は加工装置2を示す一部断面正面図であり、図2(B)はチャックテーブル4を示す平面図である。なお、図2(A)では、加工装置2の構成要素の一部をブロックで示している。
加工装置2は、被加工物11を保持するチャックテーブル4を備える。チャックテーブル4は、被加工物11の形状に対応して平面視で円形に形成されている。ただし、チャックテーブル4の形状は被加工物11の形状等に応じて適宜変更される。
チャックテーブル4は、例えばセラミックスや樹脂等を用いて形成された枠体(本体部)6を備える。枠体6の上面6a側には、平面視で円形の凹部6bが形成されている。この凹部6bの内部には、チャックテーブル4の中央側に配置された円盤状の第1のポーラス部8と、チャックテーブル4の外周側に配置され第1のポーラス部8を囲繞する環状の第2のポーラス部10とが設けられている。すなわち、枠体6は第1のポーラス部8と第2のポーラス部10とを囲繞している。
第1のポーラス部8と第2のポーラス部10とはそれぞれ、例えばポーラスセラミックス等でなり、上下に連通するポーラス状に形成されている。第1のポーラス部8の上面は、被加工物11を保持する円形の保持面8aを構成し、第2のポーラス部10の上面は、保持面8aを囲繞し被加工物11を保持する環状の保持面10aを構成する。枠体6の上面6a、第1のポーラス部8の保持面8a、及び第2のポーラス部10の保持面10aは概ね同一平面上に配置されており、チャックテーブル4の上面を構成する。
なお、第1のポーラス部8及び第2のポーラス部10の形状は、被加工物11の形状等に応じて適宜変更される。ただし、第1のポーラス部8は、保持面8aの全体を被加工物11によって覆うことが可能な大きさに形成される。例えば第1のポーラス部8は、その直径が被加工物11の直径よりも小さくなるように形成される。
また、凹部6bの内部には、凹部6bの底から上方に突出する環状の仕切り部12が形成されている。仕切り部12は、第1のポーラス部8と第2のポーラス部10との間に設けられ、第1のポーラス部8と第2のポーラス部10とを仕切っている。すなわち、仕切り部12は、第1のポーラス部8を囲み、且つ、第2のポーラス部10によって囲まれるように配置されている。なお、図2(A)では仕切り部12が枠体6と一体化されているが、仕切り部12は枠体6と別途形成された後、凹部6bの内部に固定されてもよい。
第1のポーラス部8の保持面8aは、枠体6の内部に形成された吸引路(不図示)を介してバルブ14と接続されている。また、第2のポーラス部10の保持面10aは、枠体6の内部に形成された吸引路(不図示)を介してバルブ16と接続されている。バルブ14とバルブ16とはそれぞれ、バルブ18を介してエジェクタ等でなる吸引源20と接続され、バルブ22a,22bを介して流体を供給する流体供給源24と接続されている。
流体供給源24は、バルブ22aと接続され水を供給する水供給源24aと、バルブ22bと接続されエアーを供給するエアー供給源24bとを備える。バルブ22a,22bを開くと、水供給源24aから供給された水とエアー供給源24bから供給されたエアーとが混合され、水とエアーとを含む混合流体が生成される。
また、チャックテーブル4はモータ等の回転駆動源(不図示)と接続されており、この回転駆動源はチャックテーブル4を鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転させる。さらに、チャックテーブル4の下方には移動機構(不図示)が設けられており、この移動機構はチャックテーブル4を水平方向に移動させる。
チャックテーブル4の上方には、被加工物11に対して研削加工を施す加工ユニット(研削ユニット)30が配置されている。加工ユニット30は、昇降機構(不図示)によって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32が収容されており、スピンドルハウジングから露出したスピンドル32の下端部に円盤状のマウント34が固定されている。
マウント34の下面側には、マウント34と概ね同径の研削ホイール36が装着される。研削ホイール36は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成された円環状のホイール基台38を備える。また、ホイール基台38の下面側には、直方体状に形成された複数の研削砥石40がホイール基台38の外周に沿って配列されている。
スピンドル32の上端側(基端側)にはモータ等の回転駆動源(不図示)が接続されており、研削ホイール36はこの回転駆動源で発生す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。また、加工ユニット30の内部又は近傍には、チャックテーブル4によって保持された被加工物11及び研削砥石40に純水等の加工液(研削液)を供給するためのノズル(不図示)が設けられている。
被加工物11を研削する際は、まず、被加工物11をチャックテーブル4によって吸引保持する(保持ステップ)。保持ステップでは、被加工物11の表面11a側(保護部材17)とチャックテーブル4の上面とが対向するように、被加工物11をチャックテーブル4上に配置する。
なお、被加工物11は、第1のポーラス部8の保持面8aの全体が被加工物11の表面11a側によって覆われるように配置される。具体的には、被加工物11の表面11a側に形成された保護部材17が、第1のポーラス部8の保持面8aの全体と接触する。
また、第2のポーラス部10の保持面10aも、被加工物11の表面11a側によって覆われる。ただし、被加工物11の大きさや形状等によっては、第2のポーラス部10の保持面10aの一部が保護部材17と接触しない場合がある。
例えば図2(A)に示すように、被加工物11の直径が第2のポーラス部10の直径よりも僅かに小さい場合、第2のポーラス部10の保持面10aの一部が露出した状態となる。また、被加工物11の直径が第2のポーラス部10の直径以上であっても、例えば被加工物11の側面が曲面状に形成されていることにより、被加工物11と第2のポーラス部10との間に隙間が生じる場合がある。
被加工物11をチャックテーブル4上に配置した状態で、バルブ14、バルブ16、及びバルブ18を開き、バルブ22a,22bを閉じる。これにより、第1のポーラス部8の保持面8aと、第2のポーラス部10の保持面10aとに吸引源20の負圧が作用し、被加工物11がチャックテーブル4によって吸引保持される。
なお、第1のポーラス部8と第2のポーラス部10との間には仕切り部12が設けられており、第1のポーラス部8と第2のポーラス部10との間での流体の流動は仕切り部12によって遮断される。そのため、第1のポーラス部8での被加工物11の吸引と第2のポーラス部10での被加工物11を吸引とは、それぞれ独立に制御できる。
図2(A)に示すように、第2のポーラス部10の保持面10aの一部が露出している場合、この露出した領域から吸引源20の負圧がリークすることがある。ただし、露出した領域が僅かであればリークも小さく、第2のポーラス部10による被加工物11の保持に支障は生じない。
次に、チャックテーブル4によって保持された被加工物11を加工ユニット30によって加工する(加工ステップ)。本実施形態では、加工ユニット30によって被加工物11の裏面11b側に研削加工を施す。図3(A)は加工ステップでの加工装置2を示す一部断面正面図であり、図3(B)は加工ステップでの被加工物11及びチャックテーブル4を拡大して示す断面図である。
加工ステップでは、まず、被加工物11を保持したチャックテーブル4を加工ユニット30の下方に移動させる。そして、チャックテーブル4と研削ホイール36とをそれぞれ回転させて、加工液を被加工物11の裏面11b側に向かって供給しながらスピンドル32を下降させる。このときのスピンドル32の下降速度は、研削砥石40が適切な力で被加工物11の裏面11b側に押し当てられるように調整される。
研削砥石40が被加工物11の裏面11b側に接触すると、被加工物11が研削されて薄化される。そして、被加工物11が所望の厚さになると、被加工物11の研削加工が完了する。
なお、加工ユニット30によって被加工物11を加工すると、チャックテーブル4上で加工屑が発生する。この加工屑は加工液によって洗い流されるが、その一部がチャックテーブル4の外周側に位置する第2のポーラス部10に吸引されることがある。例えば、図3(B)に示すように第2のポーラス部10の保持面10aの一部が露出していると、この露出した領域で加工屑50が吸引され、第2のポーラス部10の内部に加工屑50が蓄積される。
次に、チャックテーブル4から被加工物11を取り外す(取り外しステップ)。図4(A)は取り外しステップでの加工装置2を示す断面図であり、図4(B)は取り外しステップでの被加工物11及びチャックテーブル4を拡大して示す断面図である。
チャックテーブル4から被加工物11を取り外す際は、バルブ14及びバルブ22a,22bを開き、バルブ16及びバルブ18を閉じる。これにより、保持面8a及び保持面10aに作用していた負圧が解除され、チャックテーブル4による被加工物11の吸引が解除される。また、水供給源24aから供給された水とエアー供給源24bから供給されたエアーとが混合されて流体52が生成され、第1のポーラス部8に供給される。そして、流体52は第1のポーラス部8の保持面8aから上方に向かって噴出する。
なお、第1のポーラス部8と第2のポーラス部10との間での流体52の流動は、仕切り部12によって遮断される。そのため、第1のポーラス部8への流体52の供給と、第2のポーラス部10への流体52の供給とは、それぞれ独立に制御できる。
被加工物11を取り外す際に第1のポーラス部8に流体52を供給すると、第1のポーラス部8の内部の真空が解除されるとともに、保持面8aから噴出した流体52が被加工物11の表面11a側(保護部材17)に吹き付けられる。これにより、被加工物11の取り外しがアシストされ、被加工物11をチャックテーブル4上から容易に取り外すことが可能となる。
なお、流体52が水を含む場合、流体供給源24から供給された流体52が第1のポーラス部8の内部で水平方向に広がりやすく、保持面8aの全体から流体52が噴出しやすくなる。これにより、被加工物11の表面11a側の広範囲にわたって流体52が作用し、被加工物11が取り外しやすくなる。また、流体52が水に加えてエアーも含む場合、第1のポーラス部8の保持面8aと保護部材17との間に入り込んだ水の表面張力がエアーによって緩和される。これにより、被加工物11の取り外しがさらに容易になる。
よって、流体52としては、水とエアーとを含む流体を用いることが特に好ましい。ただし、被加工物11の取り外しのアシストが可能であれば、流体52の成分に制限はない。また、流体供給源24の構成は、流体52の成分に応じて適宜変更される。
ここで、仮に被加工物11を取り外す際に第2のポーラス部10からも流体52を噴出させると、加工ステップで第2のポーラス部10に吸引された加工屑50(図4(B)参照)が、流体52とともに被加工物11に向かって噴出する。そして、加工屑50は被加工物11の表面11a側(保護部材17)に付着するとともに、被加工物11の側面を伝って裏面11b側にも付着する。この加工屑50は被加工物11に強固に固着するため、その後に被加工物11に対して洗浄処理を施しても完全には除去されないことが多い。
一方、本実施形態に係る加工方法では、取り外しステップを実施する際にバルブ16が閉じられており、第2のポーラス部10からは流体52が噴出しない。そのため、第2のポーラス部10の内部に蓄積した加工屑50が被加工物11に向かって噴出されず、被加工物11への加工屑50の付着が抑制される。
ただし、第2のポーラス部10の内部に大量の加工屑50が蓄積すると、被加工物11をチャックテーブル4によって保持する際、第2のポーラス部10による被加工物11の吸引が弱まる恐れがある。そのため、取り外しステップを実施した後に、第2のポーラス部10に吸引された加工屑50を噴出させることが好ましい(噴出ステップ)。
具体的には、被加工物11をチャックテーブル4上から取り外した後、バルブ16を開き、第2のポーラス部10に流体52を供給する。これにより、第2のポーラス部10に吸引された加工屑50が、流体52とともに第2のポーラス部10の保持面10aから噴出され、加工屑50が第2のポーラス部10の内部から排出される。このように、噴出ステップを実施することにより、加工屑50が第2のポーラス部10の内部に蓄積して被加工物11の吸引が妨げられることを防止できる。
以上の通り、本実施形態に係る被加工物の加工方法では、第1のポーラス部8の保持面8a及び第2のポーラス部10の保持面10aに負圧を作用させて被加工物11を吸引保持した状態で、被加工物11を加工ユニット30によって加工する。その後、第1のポーラス部8から流体52を噴出させ、且つ、第2のポーラス部10から流体52を噴出させずに、チャックテーブル4から被加工物11を取り外す。
上記の被加工物の加工方法を用いると、被加工物11をチャックテーブル4上から取り外す際、第2のポーラス部10に吸引された加工屑50が被加工物11に向かって噴出されない。これにより、被加工物11への加工屑50の付着が抑制される。
なお、上記では、加工装置2が加工ユニット30によって被加工物11を研削する研削装置である場合について説明したが、加工装置2は研削装置に限られない。すなわち、本実施形態に係る被加工物の加工方法は、加工屑が発生し得る他の様々な加工にも適用することができる。
例えば加工装置2は、加工ユニット30に代えて、被加工物11を切削するための切削ブレードが装着される加工ユニット(切削ユニット)、被加工物11を研磨するための研磨パッドが装着される加工ユニット(研磨ユニット)、又はレーザービームの照射によって被加工物11を加工する加工ユニット(レーザー照射ユニット)を備えていてもよい。この場合、加工装置2はそれぞれ、切削装置、研磨装置、レーザー加工装置として機能する。
切削装置、研磨装置、又はレーザー加工装置を用いて被加工物11を加工する場合にも、加工屑が発生することがある。しかしながら、本実施形態に係る被加工物の加工方法を適用することにより、被加工物11への加工屑の付着を抑制できる。
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 被加工物
11a 表面
11b 裏面
13 分割予定ライン(ストリート)
15 デバイス
17 保護部材(保護テープ)
2 加工装置
4 チャックテーブル
6 枠体(本体部)
6a 上面
6b 凹部
8 第1のポーラス部
8a 保持面
10 第2のポーラス部
10a 保持面
12 仕切り部
14 バルブ
16 バルブ
18 バルブ
20 吸引源
22a,22b バルブ
24 流体供給源
24a 水供給源
24b エアー供給源
30 加工ユニット(研削ユニット)
32 スピンドル
34 マウント
36 研削ホイール
38 ホイール基台
40 研削砥石
50 加工屑
52 流体

Claims (2)

  1. 被加工物を加工する加工ユニットと、
    該被加工物を保持する保持面を備える第1のポーラス部と、該被加工物を保持する保持面を備え該第1のポーラス部を囲繞する第2のポーラス部と、該第1のポーラス部と該第2のポーラス部とを仕切る仕切り部と、該第2のポーラス部を囲繞する枠体と、を備えるチャックテーブルと、
    を有する加工装置によって該被加工物を加工する被加工物の加工方法であって、
    該第1のポーラス部の保持面の全体を覆うように該被加工物を該チャックテーブル上に配置し、該第1のポーラス部の保持面及び該第2のポーラス部の保持面に負圧を作用させることにより、該被加工物を該チャックテーブルによって吸引保持する保持ステップと、
    該チャックテーブルによって保持された該被加工物を該加工ユニットによって加工する加工ステップと、
    該第1のポーラス部から流体を噴出させ、且つ、該第2のポーラス部から該流体を噴出させずに、該チャックテーブルから該被加工物を取り外す取り外しステップと、を備えることを特徴とする被加工物の加工方法。
  2. 該取り外しステップ後に、該第2のポーラス部から該流体を噴出させることによって該第2のポーラス部に吸引された加工屑を該第2のポーラス部から噴出させる噴出ステップを更に備えることを特徴とする請求項1記載の被加工物の加工方法。
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