JP2023081546A - ウエーハ環状切削方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】大径のウエーハを環状にカットして小径のウエーハを生成する際にウエーハの外周端縁に面取り部を形成するウエーハ環状切削方法を提供する。【解決手段】方法は、チャックテーブルにウエーハWの一方の面を保持し他方の面Waを露出させ、ウエーハの回転中心からウエーハの半径より小さい所望の半径に切削ブレード83を位置付け、切削ブレードを他方の面から所定の第1の深さ切り込んで環状溝100-1を形成し、他方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該他方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝101-2、101-3を形成し、環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達すると、ウエーハを反転させて、他方の面側をチャックテーブルに保持して一方の面を露出させ、ウエーハの一方の面に対して、同様の環状溝を繰り返し形成する。【選択図】図3
Description
本発明は、ウエーハを環状に切削するウエーハ環状切削方法に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが、分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され、所望の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
ウエーハの直径は、例えば、φ100mm、φ150mm、φ200mm、φ300mmと多種に及び、ウエーハの表面に複数のデバイスを形成する上で生産効率を考慮して適宜選択される。
ウエーハの研削条件、切削条件、レーザー加工条件、搬送条件等の多様な加工条件を検討する際には、ウエーハの表面にデバイスが形成されていない所謂ダミーウエーハが一般的に使用される。ダミーウエーハは、必要に応じてサイズの大径のウエーハを環状に切削して所望の小径のウエーハに加工して得ることができ、本出願によってウエーハを環状にカットする方法が提案されている(例えば特許文献1を参照)。
ところで、近年、実際にデバイスが表面に形成されて個々のデバイスチップに分割されるウエーハには、外周端縁の角部が除去された面取り部が形成される場合がある。これに対し、上記した特許文献1に記載された技術によって小径のダミーウエーハを形成した場合は、ウエーハの外周端縁に、このような面取り部が形成されず、上記の多様な加工条件を検討する際に、精度の高い加工条件を設定できないという問題がある。
特に、SiCウエーハや、サファイアウエーハのように硬度の高い素材で形成されたウエーハにおいては、ウエーハを環状に加工した後に、ウエーハの外周端縁に面取り加工を施すことは困難であるという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、大径のウエーハを環状にカットして小径のウエーハを生成する際にウエーハの外周端縁に面取り部を形成することができるウエーハ環状切削方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを環状に切削するウエーハ環状切削方法であって、切削装置を構成する回転可能なチャックテーブルにウエーハの一方の面を保持し他方の面を露出させる一方の面保持工程と、チャックテーブルに保持されたウエーハの回転中心からウエーハの半径より小さい所望の半径に切削ブレードを位置付ける切削ブレード位置付け工程と、切削ブレードを該他方の面から所定の第1の深さ切り込んで環状溝を形成する第1の環状溝形成工程と、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に所定の第1の距離だけ移動して、該他方の面から該第1の深さよりも深い第2の深さ切り込んで環状溝を形成する第2の環状溝形成工程と、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に所定の第2の距離だけ移動して、該他方の面から該第2の深さよりも深い第3の深さ切り込んで環状溝を形成する第3の環状溝形成工程と、を含み、上記の第3の環状溝形成工程以降、該他方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該他方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝を繰り返し形成する他方の面環状溝形成工程を実施し、次いで、ウエーハの他方の面側をチャックテーブルに保持して一方の面を露出させる他方の面保持工程を実施し、ウエーハの回転中心から該所望の半径に切削ブレードを位置付け、ウエーハの一方の面に対して、上記した第1の環状溝形成工程と、第2の環状溝形成工程と、第3の環状溝形成工程と、を実施すると共に、該第3の環状溝形成工程以降、露出した一方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該一方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝を繰り返し形成する一方の面環状溝形成工程を実施するウエーハ環状切削方法が提供される。
該他方の面保持工程の前に、ウエーハを収容可能な開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、ウエーハの他方の面とフレームとにテープを圧着してテープを介してウエーハとフレームとを一体にする一体工程を備えていることが好ましい。また、該第1の環状溝形成工程、該第2の環状溝形成工程、該第3の環状溝形成工程、及びその後実行される環状溝形成工程を連続的に実施すべく、チャックテーブルが回転するのに伴い、切削ブレードを、所定の速度で半径方向外側に移動させると共に、切り込み送り方向に所定の速度で移動して、螺旋状にウエーハを切削して該環状溝を形成するようにしてもよい。さらに、該ウエーハは、SiC、サファイアのいずれかの素材で形成されていてもよい。
本発明のウエーハ環状切削方法は、切削装置を構成する回転可能なチャックテーブルにウエーハの一方の面を保持し他方の面を露出させる一方の面保持工程と、チャックテーブルに保持されたウエーハの回転中心からウエーハの半径より小さい所望の半径に切削ブレードを位置付ける切削ブレード位置付け工程と、切削ブレードを該他方の面から所定の第1の深さ切り込んで環状溝を形成する第1の環状溝形成工程と、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に所定の第1の距離だけ移動して、該他方の面から該第1の深さよりも深い第2の深さ切り込んで環状溝を形成する第2の環状溝形成工程と、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に所定の第2の距離だけ移動して、該他方の面から該第2の深さよりも深い第3の深さ切り込んで環状溝を形成する第3の環状溝形成工程と、を含み、上記の第3の環状溝形成工程以降、該他方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該他方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝を繰り返し形成する他方の面環状溝形成工程を実施し、次いで、ウエーハの他方の面側をチャックテーブルに保持して一方の面を露出させる他方の面保持工程を実施し、ウエーハの回転中心から該所望の半径に切削ブレードを位置付け、ウエーハの一方の面に対して、上記した第1の環状溝形成工程と、第2の環状溝形成工程と、第3の環状溝形成工程と、を実施すると共に、該第3の環状溝形成工程以降、露出した一方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該一方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝を繰り返し形成する一方の面環状溝形成工程を実施することから、シリコン(Si)のみならず、SiCや、サファイア等の硬質の素材で形成されたウエーハであっても、大径のウエーハを環状に切削して、小径のウエーハを形成することができると共に、外周端部に面取り部を容易に形成できる。
以下、本発明に基づいて構成されるウエーハ環状切削方法に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1には、本実施形態のウエーハ環状切削方法を実施するのに好適な切削装置1の全体斜視図が示されている。切削装置1によって加工される被加工物は、例えばSiCで形成され、厚みが750μm、直径がφ200mm、表面、裏面にデバイスは形成されていない大径のダミーウエーハWである。以下に説明する本実施形態のウエーハ環状切削方法により、該大径のダミーウエーハWを環状に切削して、直径がφ150mmの小径のダミーウエーハWdとする。
切削装置1は、略直方体形状のハウジング2を備え、ハウジング2のカセットテーブル4aに載置されるカセット4と、カセット4からダミーウエーハWを仮置きテーブル5に搬出する搬出入手段3と、仮置きテーブル5に搬出されたダミーウエーハWを保持手段20の回転可能なチャックテーブル22に搬送する旋回アームを有する搬送手段6と、チャックテーブル22に保持されたダミーウエーハWに切削加工を施す切削手段8と、上記したチャックテーブル22上に保持されたダミーウエーハWを撮像し、ダミーウエーハWの回転中心と、切削手段8よって切削位置を検出するためのアライメント手段10と、図1においてチャックテーブル22が位置付けられた搬出入位置からダミーウエーハWを洗浄装置12(詳細については省略されている)に搬送する洗浄搬出手段14と、が配設されている。さらに、切削装置1には、図示を省略する制御手段、及び表示手段等が配設される。チャックテーブル22は、図2(a)に示すように、枠体22aと該枠体22aによって囲繞された通気性を有する素材で形成された吸着チャック22bとを含む。該吸着チャック22bには、図示を省略する吸引源が接続されており、該吸引源が作動することにより、吸着チャック22bで形成された保持面に負圧が生成される。なお、図2(a)、(b)においては、チャックテーブル22の外周に配設されるクランプ等は適宜省略されている。
本実施形態のウエーハ環状切削方法を実施するに際し、図2(a)に示すように、ダミーウエーハWの一方の面Wbを下方に向け、切削装置1を構成するチャックテーブル22に載置して吸引保持し、他方の面Waを上方に露出させる一方の面保持工程を実施する。
次いで、チャックテーブル22に保持されたダミーウエーハWの回転中心からダミーウエーハWの半径より小さい所望の半径に切削ブレードを位置付ける切削ブレード位置付け工程を実施する。より具体的には、チャックテーブル22を、図示を省略するX軸移動手段を作動して、図1に矢印Xで示すX軸方向に移動し、上記したアライメント手段10の下方に位置付けて、ダミーウエーハWを撮像して、図2(b)に示すダミーウエーハWの回転中心Oと、切削位置Wr(2点鎖線で示す)とを検出する。
切削手段8は、図1に矢印Yで示すY軸方向に配設されスピンドルハウジング81に回転自在に保持されたスピンドル82と、スピンドル82の先端に保持された切削ブレード83と、切削ブレード83を覆うブレードハウジング84と、該ブレードハウジング84を介して切削水が供給される切削水供給ノズル85と、を備えている。切削手段8は、切削ブレード83をY軸方向で移動する図示を省略するY軸移動手段を備えている。スピンドル82は、図示を省略するスピンドルモータにより回転駆動され、切削ブレード83を矢印R1で示す方向に回転させる。本実施形態の切削ブレード83は、例えば直径がφ50mmであり、厚みは30μmである。
本実施形態において切削位置Wrは、ダミーウエーハWの半径(100mm)よりも小さい所望の半径であって、例えば、ダミーウエーハWの回転中心Oから半径方向で75mmの位置である。該回転中心Oと、該切削位置Wrとをアライメント手段10によって検出したならば、上記したX軸移動手段とY軸移動手段を作動して、切削手段8の切削ブレード83を、ダミーウエーハWの切削位置Wr上に位置付け、切削ブレード位置付け工程が完了する。
上記した切削ブレード位置付け工程を実施したならば、少なくとも、以下に説明する第1の環状溝形成工程、第2の環状溝形成工程、第3の環状溝形成工程を含む他方の面環状溝形成工程を実施する。
第1の環状溝形成工程は、上記した切削ブレード83をダミーウエーハWの露出した他方の面Waから、第1の深さ切り込んで環状溝を形成する工程であり、より具体的には、以下の如く実施する。
図2(b)に示すように、ダミーウエーハWの切削位置Wr上に切削手段8の切削ブレード83を矢印R1で示す方向に回転させながら位置付け、チャックテーブル22を矢印R2で示す方向に回転させながら、図3(a)に示すように、ダミーウエーハWの他方の面Waから所定の第1の深さΔZ(例えば15μm)切込み送りする。該チャックテーブル22の回転速度は、例えば15度/秒であり、1回転に要する時間tは24秒である。これにより、図2(b)に2点鎖線で示す切削位置Wrに沿って、環状溝100(図3(a)では100-1で示す)が形成され、第1の環状溝形成工程が完了する。第1の環状溝形成工程が完了した後に実行される第2の環状溝形成工程は、例えば、以下の如く実施される。
第2の環状溝形成工程を実施するに際しては、切削ブレード83を上昇させて、ダミーウエーハWにおいて上記の環状溝100-1が形成された位置から半径方向外側に、所定の第1の距離Δr1(例えば12μm)だけ移動して、チャックテーブル22を矢印R2で示す方向に上記の回転速度で回転させながら、図3(b)に示すように、ダミーウエーハWの他方の面Waの上方から該第1の深さΔZよりもΔZだけ深い第2の深さ(例えば30μm)切り込んで、先に形成した環状溝100-1に隣接した外側に環状溝100-2を形成する。上記した第1の距離Δr1は、切削ブレード83の厚み(30μm)よりも小さい値に設定されることから、環状溝100-1と環状溝100-2とが連続して階段状に形成される。さらに、第2の環状溝形成工程が完了した後に実行される第3の環状溝形成工程は、例えば、以下の如く実施される。
第3の環状溝形成工程を実施するに際しては、切削ブレード83を上昇させて、ダミーウエーハWにおいて上記の環状溝100-2が形成された位置から半径方向外側に、所定の第2の距離Δr2(例えば12μm)だけ移動して、チャックテーブル22を矢印R2で示す方向に回転させながら、図3(c)に示すように、ダミーウエーハWの他方の面Waの上方から該第2の深さ(30μm)よりもΔZだけ深い第3の深さ(例えば45μm)切り込んで、先に形成した環状溝100-2に隣接した外側に環状溝100-3を形成する。上記した第2の距離Δr2も、切削ブレード83の厚みの寸法(30μm)よりも小さい値に設定されることから、環状溝100-2と環状溝100-3とは連続し、略階段状に形成される。このようにして第3の環状溝形成工程が完了したならば、ダミーウエーハWの厚みの半分(375μm)に達するまで、上記した第1~第3の環状溝形成工程と同様の手順の加工を繰り返しながら、第4の環状溝形成工程、第5の環状溝形成工程・・・第nの環状溝形成工程を実施して、環状溝100-4~100-nを形成する。ダミーウエーハWの厚みの半分に達する環状溝100-nを形成したならば、他方の面環状溝形成工程を終了する。なお、上記したΔZ及びΔrの実際値は任意で設定されるものであり、所望の面取り形状に基づいて決定される。
次いで、ダミーウエーハWの他方の面Wa側をチャックテーブル22に保持して一方の面Wbを露出させる他方の面保持工程を実施する。より具体的には、まず、図4に示すように、上記の他方の面環状溝形成工程により環状溝100(100-1~100-n)が形成されたダミーウエーハWと、ダミーウエーハWを収容可能な開口部Faを備えた環状のフレームFと、表面に粘着性を有するテープTと、を用意する。次いで、該フレームFの裏面を上方に向け、ダミーウエーハWの他方の面Waを上方に向けて該開口部Faの中央に位置付けると共に、テープTをダミーウエーハWの他方の面Waと、フレームFとに圧着して一体とする一体化工程が実施される(図5の上段を参照)。
次いで、図5の下段に示すように、テープTを介してダミーウエーハWと一体とされたフレームFを反転する。これにより、上記の環状溝100が形成されていないダミーウエーハWの一方の面Wbが上方に向けられる。このようにフレームFに保持されて一体とされたダミーウエーハWの他方の面Wa側を、図1に基づき説明した切削装置1のチャックテーブル22に保持し、一方の面Wbを上方に露出させて、他方の面保持工程が完了する。
上記したように、他方の面保持工程を実施したならば、上記したアライメント手段10を使用して、ダミーウエーハWの回転中心Oと、該回転中心から75mm外側に設定された一方の面Wbにおいて切削位置Wrとを検出する。次いで、図6に示すように、切削手段8の切削ブレード83を、切削位置Wr上に位置付ける。そして、切削ブレード83を矢印R3で示す方向に回転させると共に、上記したチャックテーブル22と共にダミーウエーハWを矢印R4で示す方向に回転させながら、ダミーウエーハWの一方の面Wbに対して、上記した第1の環状溝形成工程と、第2の環状溝形成工程と、第3の環状溝形成工程と、を実施する。次いで、この第3の環状溝形成工程以降、露出した一方の面Wbからの環状溝の深さがダミーウエーハWの厚みの半分に達するまで、切削ブレード83をダミーウエーハWの半径方向外側に移動すると共に露出した面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで環状溝110を形成する一方の面環状溝形成工程を繰り返し実施する。なお、この一方の面環状溝形成工程については、上記の他方の面環状溝形成工程と同様の手順であることから、詳細な説明については省略する。
上記した他方の面環状溝形成工程と、一方の面環状溝形成工程とを実施することにより、環状溝100と環状溝110とが繋がり、図7(a)に示すように、直径が200mmの大径のダミーウエーハWから外周領域Wcが分離され、直径が約150mmの小径のダミーウエーハWdを得ることができる。そして、図7(b)に示すように、小径のダミーウエーハWdの外周端部には、上記した他方の面環状溝形成工程と、一方の面環状溝形成工程とにより形成された微小な階段状の面取り部Weが形成される。なお、図7(b)は、説明の都合上、面取り部Weを簡略化して示した図であり、実際の段差の数に沿ったものではない。
なお、上記した実施形態では、表面にデバイス等が形成されていないダミーウエーハWを環状に切削する例を示したが、本発明はこれに限定されず、複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されるウエーハに対して実施するものであってもよい。
上記した実施形態によれば、シリコン(Si)のみならず、SiCや、サファイア等の硬質の素材で形成されたウエーハであっても、大径のウエーハを環状に切削して、小径のウエーハを形成することができると共に、外周端部に面取り部を容易に形成できる。
上記した実施形態では、ダミーウエーハWの一方の面Wb、他方の面Waに対して、上記した第1の環状溝形成工程、第2の環状溝形成工程、第3の環状溝形成工程、それに続き他方の面環状溝形成工程又は一方の面環状溝形成工程(以下「環状溝形成工程」という。)を段階的に実施して、面取り部Weが階段状になるように形成したが、本発明はこれに限定されず、上記した第1の環状溝形成工程、第2の環状溝形成工程、第3の環状溝形成工程、及びその後実行される環状溝形成工程を連続的に実施すべく、チャックテーブル22が回転するのに伴い、切削ブレード83を、所定の速度(例えばチャックテーブル22が1回転する時間をt秒とした場合に、Δrμm/t秒)で半径方向外側に移動させると共に、切り込み送り方向に所定の速度(例えばチャックテーブル22が1回転する時間をt秒とした場合に、ΔZμm/t秒)で切込み深さを増加させて、螺旋状に切削して上記の環状溝100、110を形成するようにしてもよい。
また、上記した実施形態では、第1の環状溝形成工程、第2の環状溝形成工程、第3の環状溝形成工程、及びその後実行される環状溝形成工程を実施する際に、切削ブレード83を切り込ませる深さを、一定の深さ(ΔZ=15μm)ずつ、段階的に深くするように説明したが、本発明はこれに限定されず、切り込ませる深さの変化量を段階的に変化させるようにしてもよい。また、これと同様に、切削ブレード83をウエーハの半径方向外側に移動させる際に、一定の距離(Δr=12μm)だけ段階的に移動させるようにしたが、本発明はこれに限定されず、ウエーハの半径方向外側に移動させる距離を徐々に変化させるようにしてもよい。
なお、上記した実施形態では、図3に示すように、切削ブレード83の先端部の断面形状を、略矩形状となるように設定したが、本発明はこれに限定されず、小径のウエーハの外周端部の面取り形状に合わせて、先端部の断面形状がV字形状である切削ブレードを用いることも可能である。ただし、切削ブレードの先端部の該V字形状は、摩耗によって変形することから、頻繁に切削ブレードの先端部を整える必要があり、生産性に劣る。よって、上記した実施形態で使用された切削ブレード83の方が好ましい。
1:切削装置
2:ハウジング
3:搬出入手段
4:カセット
5:仮置テーブル
6:搬送手段
8:切削手段
81:スピンドルハウジング
82:スピンドル
83:切削ブレード
84:ブレードハウジング
85:切削水供給ノズル
10:アライメント手段
12:洗浄装置
14:洗浄搬出手段
20:保持手段
22:チャックテーブル
100、110:環状溝
W:ダミーウエーハ
Wa:他方の面
Wb:一方の面
Wc:外周領域
Wd:小径のダミーウエーハ
We:面取り部
Wr:切削すべき位置
2:ハウジング
3:搬出入手段
4:カセット
5:仮置テーブル
6:搬送手段
8:切削手段
81:スピンドルハウジング
82:スピンドル
83:切削ブレード
84:ブレードハウジング
85:切削水供給ノズル
10:アライメント手段
12:洗浄装置
14:洗浄搬出手段
20:保持手段
22:チャックテーブル
100、110:環状溝
W:ダミーウエーハ
Wa:他方の面
Wb:一方の面
Wc:外周領域
Wd:小径のダミーウエーハ
We:面取り部
Wr:切削すべき位置
Claims (4)
- ウエーハを環状に切削するウエーハ環状切削方法であって、
切削装置を構成する回転可能なチャックテーブルにウエーハの一方の面を保持し他方の面を露出させる一方の面保持工程と、
チャックテーブルに保持されたウエーハの回転中心からウエーハの半径より小さい所望の半径に切削ブレードを位置付ける切削ブレード位置付け工程と、
切削ブレードを該他方の面から所定の第1の深さ切り込んで環状溝を形成する第1の環状溝形成工程と、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に所定の第1の距離だけ移動して、該他方の面から該第1の深さよりも深い第2の深さ切り込んで環状溝を形成する第2の環状溝形成工程と、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に所定の第2の距離だけ移動して、該他方の面から該第2の深さよりも深い第3の深さ切り込んで環状溝を形成する第3の環状溝形成工程と、を含み、上記の第3の環状溝形成工程以降、該他方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該他方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝を繰り返し形成する他方の面環状溝形成工程を実施し、
次いで、ウエーハの他方の面側をチャックテーブルに保持して一方の面を露出させる他方の面保持工程を実施し、ウエーハの回転中心から該所望の半径に切削ブレードを位置付け、ウエーハの一方の面に対して、上記した第1の環状溝形成工程と、第2の環状溝形成工程と、第3の環状溝形成工程と、を実施すると共に、該第3の環状溝形成工程以降、露出した一方の面からの環状溝の深さがウエーハの厚みの半分に達するまで、切削ブレードをウエーハの半径方向外側に移動すると共に該一方の面から前回切り込んだ切込み深さよりも深く切り込んで新たな環状溝を繰り返し形成する一方の面環状溝形成工程を実施するウエーハ環状切削方法。 - 該他方の面保持工程の前に、ウエーハを収容可能な開口部を有するフレームの該開口部にウエーハを位置付けて、ウエーハの他方の面とフレームとにテープを圧着してテープを介してウエーハとフレームとを一体にする一体工程を備えている請求項1に記載のウエーハ環状切削方法。
- 該第1の環状溝形成工程、該第2の環状溝形成工程、該第3の環状溝形成工程、及びその後実行される環状溝形成工程を連続的に実施すべく、チャックテーブルが回転するのに伴い、切削ブレードを、所定の速度で半径方向外側に移動させると共に、切り込み送り方向に所定の速度で移動して、螺旋状にウエーハを切削して該環状溝を形成する請求項1に記載のウエーハ環状切削方法。
- 該ウエーハは、SiC、サファイアのいずれかの素材で形成されている請求項1から3のいずれかに記載のウエーハ環状切削方法。
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