JP2908915B2 - ウェハの切断方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウェハの切断方法および
装置にかかり、特にウェハ上に形成された素子パターン
の並びを高精度に維持したまま、素子パターン列毎にブ
ロック片に切り出すのに好適なウェハの切断方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術においては、１枚のウェハから
複数のブロックを切り出すために、次のような切断装置
が用いられている。すなわち、ウェハの切断ピッチに合
わせて設けられた複数の薄刃から成る外周切刃タイプの
切断砥石を高速回転させ、ウェハを搭載したテーブルを
ワークの性質に合わせたスピードで送り、かつ切り込み
を入れて切断する。

【０００３】通常、上記切断装置を用いて、ウェハ上の
素子パターン列に合わせて、ウェハを複数のブロックに
切断した後、次のような加工が行われる。すなわち、最
初に、切断されたブロックの片面に基準面を形成する。
このため、基準面形成面と反対側の面に専用の固定治具
を取り付け、傾き調整等を行い、基準面形成面に対して
仕上げ研削を行い、上記切断されたブロックの片面に基
準面を形成する。次に、上記専用の固定治具を取り外
し、形成された基準面側に新たに専用の固定治具を取り
付け、基準面と反対の面に対して仕上げ研削を行い、さ
らに加工等により生じた歪除去などの後工程を経て単品
形状に加工される。

【０００４】また、本発明に関連する従来技術として、
特開昭６１−６１７６３号公報に開示されているよう
に、砥石に微粒子を含む加工液を供給しつつ、高速で回
転させ、端面の加工変質層を除去し、鏡面に仕上げる微
小形状加工法が存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術に
は、次のような問題点がある。第１に、ウェハからブロ
ックに切断する際に、切断曲がりおよび切断に起因する
加工応力やウェハの内部応力により、ウェハから切り出
されたブロックにソリが発生し、素子パターンの並び精
度低下の原因になる。

【０００６】第２に、基準面の形成や基準面と反対側の
面の加工の際に、ブロックを専用の固定治具にワックス
等で固定する必要があるが、ブロックに生じている上記
ソリおよび固定治具へのブロック接着時のブロック内ワ
ックス冷却速度差によるソリに起因して、固定治具とブ
ロック面とを均一に接着することが困難であり、基準面
加工面から素子パターン列までの寸法がブロック内でば
らつき、均一な加工が困難である。その結果、基準面を
ブロック固定治具に固定した状態における素子パターン
の並び精度が数ミクロンオーダとなり、基準面の反対側
の面の加工において、ブロック内のどの位置において
も、素子パターンと加工面との寸法が均一になるように
加工することが不可能である。

【０００７】第３に、基準面形成のために専用の固定治
具を基準面形成面と反対側の面に取り付け、さらに基準
面形成後に取外し、再度専用の固定治具を基準面に取り
付ける必要が有り、大変面倒である。

【０００８】第４に、ブロックの基準面を加工した後、
基準面をブロック固定治具に接着するために、ブロック
固定治具からブロックを剥離すると、ブロックの片側
（基準面と反対側）は切断面、片側（基準面側）は研削
面であり、両面の加工歪の差により、ブロックにソリが
加わり、さらに素子パターンの並びの精度低下の原因と
なる。そのため、ブロック片での素子パターンの並び精
度は、厚さ数ｍｍのウェハにおいて、５０ｍｍあたり通
常数μｍ程度の誤差が生じてしまう。したがって、ウェ
ハ状態での高精度な素子パターンの並び精度を保つこと
ができないという問題点があった。

【０００９】さらに、近年の磁気ディスクの記録密度向
上のための磁気ヘッドの小型化、および原価低減のため
の大口ウェハによる多数個同時加工等により、近い将来
にブロック片の厚みは約１／２、長さは約２倍となるこ
とが予想され、これらを実現させるための素子パターン
の並び精度向上のニーズにも対応する必要がある。

【００１０】また、上記公報に開示された発明は、切断
時の薄刃の切断砥石の曲がり等による切断面の精度の低
下に対して、高速高精度切断砥石を使用し、かつ研削抵
抗を低減させて加工精度を上げることを目的としてい
る。したがって、上記公報に開示された発明において
は、加工時の被研削物保持の剛性を向上させること、お
よびウェハから切り出したブロック片の内部応力および
加工応力に起因する変形による素子パターンの並び精度
低下という点については、何も配慮されていない。本発
明は、上記した従来技術の問題点に鑑み成されたもの
で、ウェハの状態で保たれているサブミクロンオーダの
素子パターン並び精度を、ブロック片に切り出した状態
においても維持することを可能にするウェハの切断方法
および装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のウェハの切断方
法は、複数の素子パターン列が平行に形成されているウ
ェハから、１つの素子パターン列を含んでいるブロック
を一定ピッチで切り出すものであり、加工時の被研削物
の保持剛性を向上させるため、特に素子パターン列と平
行にウェハを切断して形成したウェハ切断面に直接基準
面加工を行い、上記基準面にブロック状の治具を接着し
てウェハと上記治具を一体化し、この状態において１つ
の素子パターン列を含むブロックをウェハから切り出す
ことを特徴としている。

【００１２】また、本発明のウェハの切断装置は、ウェ
ハに形成されている互いに平行な複数の素子パターン列
を測定する測定手段と、上記ウェハから１つの素子パタ
ーン列を含むブロックを一定ピッチで切り出すため、上
記測定手段によってウェハの切断位置を調整する位置調
整手段と、上記ウェハを切断するための切断手段と、上
記ウェハの切断面を仕上げ加工してブロックの基準面を
作成する仕上げ加工手段と、上記基準面にブロック固定
治具を密着させて固定する固定手段と、上記切断手段を
用いてウェハをブロック状に切り出した後、切り出され
たブロック片とこれに固定したブロック固定治具をブロ
ック単位で上記切断位置から退避させる退避手段とを備
えたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明のウェハの切断方法および装置によれ
ば、ウェハからブロックを切り出す前に、ブロックの基
準面の形成と該基準面へのブロック状の治具の接着が行
われ、剛性の高いブロック固定治具を基準面に密着させ
た状態でウェハからブロック片を切り出すことができ
る。したがって、ブロックに切り出すときにウェハの内
部応力や加工応力によるブロックの変形（ソリ）が生じ
ない。その結果、素子パターンの並び精度をウェハ状態
における素子パターンの並び精度と同程度に保持するこ
とが可能になる。

【００１４】さらに、本発明のウェハの切断装置によれ
ば、上記測定手段によって素子パターン列が測定され、
測定された素子パターン列に平行な切断が行われるよう
に、上記位置調整手段によってウェハの位置調整が行わ
れる。ウェハが上記切断手段によって切断された後、そ
の切断面が上記仕上げ加工手段によって仕上げ加工され
る。これによって、基準面が形成される。次に、上記固
定手段は、ブロック状の治具を上記基準面に密着して固
定する。次に、位置調整手段と測定手段により、ウェハ
を１素子パターンピッチ分移動して、切断手段がウェハ
を切断することにより、１つのブロックが切り出され
る。次に、退避手段が切り出されたブロックを切断・仕
上げ加工位置から退避させ、次のウェハの切断面の仕上
げ加工との干渉を防止する。これにより、ウェハ状態で
の基準面の作成、ブロック状の治具の基準面への固定、
ブロックの切断等の一連の工程を自動化することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下添付の図面に示す実施例により、さらに
詳細に本発明について説明する。図１は本発明にかかる
ウェハの切断装置の一実施例を示す斜視説明図である。
図１において、ウェハ１は保持治具２上にセットされ
る。３はウェハ１上に設けられた素子パターンを測定す
るための顕微鏡システムであり、素子パターンの並びに
対して切断面を平行に切断加工・研削加工するため、ウ
ェハ１の位置決め指令値を得る目的で使用する。４はブ
ロック固定治具であり、治具固定アーム５によりエアー
で吸着固定されている。このブロック固定治具４は、後
述するように、ウェハ１をその素子パターン並びに平行
に切断加工・研削加工した後の加工面に、ワックスで密
着固定される。６はウェハ切断用の薄刃の切断砥石であ
る。７は切断面を研削するカップ型の研削砥石である。
８は切断砥石６と研削砥石７を保持する主軸である。１
０は治具ホルダであり、複数の保持治具２のそれぞれを
エアーにより吸着固定する。１１はＸ方向に移動可能な
治具クランプである。また、１２は治具ホルダ１０を固
定するＸＹθテーブルであり、ウェハ１上の素子パター
ンの並びと主軸８とが直交するように全体を回転させ、
さらに加工時の位置決めや加工時の送りを行う。

【００１６】図２は、図１に示す主軸と切断砥石と研削
砥石まわりの詳細を示す側面説明図である。図示するよ
うに、主軸８は、その外周に切断砥石６と砥石おさえ１
３と砥石カバー１４とを備え、その端面に研削砥石７を
備えている。そして、主軸８は、図１に示すＺ方向およ
びＹ方向に移動可能に形成され、ウェハ１の切断加工と
切断面の研削加工を行う。

【００１７】図３は図１に示す保持治具の詳細を示す斜
視説明図である。図３に示すように、保持治具２はウェ
ハ１を切断する切断砥石６の逃げ溝２１を有し、かつウ
ェハ１の切断面を研削加工して得られた基準面にブロッ
ク固定治具４をワックス固定し、１ピッチ分だけ移動し
た後、さらに切断加工してブロック１５を得る。保持治
具２は、切断してブロック１５を得た後において、ブロ
ック１５が次の切断面の研削加工と干渉しないように、
図中Ｙ方向にブロック１５を退避させる機構を有してい
る。

【００１８】また、治具ホルダ１０は、ウェハ１を切断
して１つのブロックを分離形成する場合、該形成された
ブロックを図３に示すようＹ方向に移動して取り外す際
に、エアーによる吸着固定を該ブロックを搭載している
保持治具２だけ解除するように構成されている。

【００１９】次に、図４に示すフローチャートにしたが
って、図１から図３に示す実施例の動作について説明す
る。ステップＳ１において、ウェハ１を保持治具２上
に、各素子パターン列の切断代と保持治具２の砥石逃げ
溝２１とを合わせた状態で、ワックス等を用いて固定す
る。次に、ステップＳ２において、保持治具２を治具ホ
ルダ１０のガイド溝（図示せず）に挿入し、治具ホルダ
１０ごと加工機上のＸＹθテーブル１２にセットして、
位置決めする。さらに、位置決め後、保持治具２を治具
ホルダ１０に吸着固定し、また保持治具２のＸ方向の安
定のため、治具クランプ１１により固定する。次に、ス
テップＳ３において、顕微鏡システム３によりウェハ１
の素子パターンの第１列を測定し、これを基準として、
主軸８と素子パターンの並びが直交するように、ＸＹθ
テーブル１２を回転して位置調整を行う。次に、ステッ
プＳ４において、素子パターンの第１列目手前１面およ
び両サイドの不要部分２面を（ブロック状に切断してい
く最後１面を除く）、切断砥石６を用いて、それぞれ素
子パターンの第１列にほぼ平行および直角に切断し、不
要部分を除去する。次に、ステップＳ５，Ｓ６におい
て、顕微鏡システム３とＸＹθテーブル１２により、主
軸８と素子パターン並びが直交するようにウェハ１の位
置決めを行う。次に、ステップＳ７において、素子パタ
ーンの第１列の手前の切断面を研削砥石７を用いて研削
加工し、切断時の曲がりや歪みを修正して、面仕上げを
行う。これにより、ブロックの基準面が形成される。次
に、ステップ８において、治具固定アーム５に吸着固定
したブロック固定治具４を接着剤等を用いてウェハ１の
上記仕上げ面（基準面）に密着して固定する。ここで、
上記接着剤はあらかじめブロック固定治具に塗布してお
いても良いし、図１に示す実施例において接着剤を塗布
する機構を設けても良い。次に、ステップＳ９におい
て、１素子ピッチ分だけＸＹθテーブル１２をＸ方向に
送り、さらに第２列の素子パターン列に前記同様顕微鏡
システム３を用いて位置決めする。次に、ステップＳ１
０において、素子パターンの第１列を有している部分だ
けを切断砥石６を用いて切断する。次に、ステップＳ１
１において、切断したブロックを吸着している保持治具
２のエアー吸着を解除する。次に、ステップＳ１２にお
いて、保持治具２をＸ方向に固定していた保持クランプ
１１を解除し、さらにブロック固定治具４を吸着固定し
ていた治具固定アーム５のエアー吸着を解除する。次
に、ステップＳ１３において、図３に示すように、ブロ
ック固定治具４とこれに接着固定されたブロック１５を
Ｙ方向に退避させる。最後に、ステップＳ１４におい
て、治具クランプ１１等をクランプ状態にして、研削砥
石７が素子パターンの第２列の切断面を仕上げ加工でき
るようにする。

【００２０】素子パターンの第２列目に対しても、前記
と同様のサイクルを繰り返すことにより、さらには必要
な素子パターン列（通常は最終の素子パターン列）まで
前記と同様のサイクルを繰り返すことにより、ブロック
固定治具４に切断したブロックを固定した状態で、かつ
ウェハ状態における素子パターンの並び精度を維持した
ブロックを連続して得る事が可能になる。ここで、ブロ
ック固定治具４は、言うまでもなく、治具固定アーム５
に順次供給されるものである。

【００２１】このようにして得られたブロック固定治具
４が接着された状態のブロック１５は、後工程におい
て、加工歪みを除去するために過熱され（エージン
グ）、さらにブロック固定治具４が接着された反対側の
面をラップ加工する際に、素子パターン列がラップ定盤
面に平行になるように位置合わせが行われる。これによ
って、後工程においても、ウェハ状態における素子パタ
ーンの並び精度を維持することができるため、ブロック
内での加工バラツキを低減できる。

【００２２】なお、上記実施例においては、切断砥石６
と研削砥石７とを主軸８で共用しているが、言うまでも
なく、装置スペースに余裕があれば、分離して２軸構成
としても良い。

【００２３】以上の説明から明らかなように、上記実施
例によれば、ウェハからブロックを切り出す前に、ブロ
ックの基準面の形成と該基準面へのブロック固定治具４
の接着が行われ、剛性の高いブロック固定治具を基準面
に密着させた状態でウェハからブロック片に切り出すた
め、ブロックに切り出すときにブロックに生じるソリが
防止でき、その結果素子パターンの並びの精度をウェハ
状態における素子パターンの並び精度と同様のサブミク
ロンオーダに保つことができる。

【００２４】また、剛性の高いブロック固定治具を基準
面に密着させた状態でウェハの切断加工を行うため、切
断加工面の平面度の向上、面粗さの向上、切断加工面に
おける欠陥発生防止や切断加工の高速化等の効果が生じ
る。

【００２５】また、装置上において、基準面形成とその
仕上げ加工、基準面へのブロック固定治具の接着が行え
るため、自動運転時間は増加するものの、従来技術で必
要とされた基準面作成のための反対側の面へのブロック
固定治具の取り付けや取り付けたブロック固定治具の分
離工程等を省略することができる。

【００２６】また、本実施例を磁気ヘッドの製造に利用
した場合には、ブロック切断加工時にブロックにソリが
生じないため、記録密度向上に起因する小型化のための
薄膜化、生産効率向上に起因する同時加工数増大のため
のブロック片の長尺化などのブロック片の加工量増大要
因に対しても、容易に対応することができ、近い将来の
性能向上および量産に対して、十分な素子パターンの並
び精度を確保することができるため、歩留りの低下を防
止することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ウェハの状態で保たれ
ているサブミクロンオーダの素子パターン並び精度を、
ブロック片に切り出した状態においても維持することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるウェハの切断装置の一実施例を
示す斜視説明図。

【図２】図１に示す主軸と切断砥石と研削砥石まわりの
詳細を示す側面説明図。

【図３】図１に示す保持治具の詳細を示す斜視説明図。

【図４】図１から図３に示すウェハの切断装置の動作を
示すフローチャート。

【符号の説明】

１…ウェハ、２…保持治具、３…顕微鏡システム、４…
ブロック固定治具、５…治具固定アーム、６…切断砥
石、７…研削砥石、８…主軸、９…素子パターン、１０
…治具ホルダ、１１…治具クランプ、１２…ＸＹθテー
ブル、１５…ブロック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遊佐 幸栄 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (56)参考文献 特開 平３−244511（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B28D 5/00 B28D 7/04 H01L 21/301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の素子パターン列が平行に形成されて
   いるウェハから、１つの素子パターン列を含んでいるブ
   ロックを一定ピッチで切り出すウェハの切断方法におい
   て、 素子パターン列と平行にウェハを切断して形成したウェ
   ハ切断面に基準面加工を行い、上記基準面にブロック状
   の治具を接着してウェハと上記治具を一体化し、この状
   態において１つの素子パターン列を含むブロックをウェ
   ハから切り出すことを特徴とするウェハの切断方法。
2. 【請求項２】ウェハに形成されている互いに平行な複数
   の素子パターン列を測定する測定手段と、 上記ウェハから１つの素子パターン列を含むブロックを
   一定ピッチで平行に切り出すため、上記測定手段によっ
   てウェハの切断位置を調整する位置調整手段と、 上記ウェハを切断するための切断手段と、 上記ウェハの切断面を仕上げ加工してブロックの基準面
   を作成する加工手段と、 上記基準面にブロック固定治具を密着させて固定する固
   定手段と、 上記切断手段を用いてウェハをブロック状に切り出した
   後、切り出されたブロック片とこれに固定したブロック
   固定治具をブロック単位で上記切断位置から退避させる
   退避手段を備えたことを特徴とするウェハの切断装置。