JP5660909B2 - 環状凸部除去装置及び環状凸部除去方法 - Google Patents

環状凸部除去装置及び環状凸部除去方法 Download PDF

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本発明は、裏面に円形凹部及び円形凹部を囲繞する環状凸部が形成されたウエーハから環状凸部を除去する環状凸部除去装置及び環状凸部除去方法に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円盤形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートとよばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切削装置で切削することにより、半導体ウエーハが個々の半導体チップ(デバイス)に分割される。
分割されるウエーハは、ストリートに沿って切削する前に裏面を研削して所定の厚みに形成される。近年、電気機器の軽量化、小型化を達成するために、ウエーハの厚さをより薄く、例えば50μm程度にすることが要求されている。
このように薄く形成されたウエーハは紙のように腰がなくなり取り扱いが困難になり、搬送等において破損する恐れがある。そこで、ウエーハのデバイス領域に対応する裏面のみを研削し、デバイス領域を囲繞する外周余剰領域に対応するウエーハの裏面に補強用の環状凸部を形成する研削方法が、例えば特開2007−173487号公報で提案されている。
このように裏面の外周に環状凸部が形成されたウエーハをストリート(分割予定ライン)に沿って分割する方法として、環状凸部を除去した後、ウエーハの表面側から切削ブレードで切削する方法が提案されている(特開2007−19379号公報参照)。
特開2007−17379号公報では、環状凸部を除去する方法として、研削によって環状凸部を除去する方法と、切削ブレードで円形凹部と環状凸部との界面を円形に切削した後、環状凸部を除去する方法が開示されている。
特開2007−173487号公報 特開2007−19379号公報
最近になり、研削による環状凸部の除去では円形凹部底面にスクラッチが入ったり、例えば、ウエーハの裏面の中央部に円形凹部が形成されるとともに円形凹部を囲繞する環状凸部が形成された後に、円形凹部に金属膜が成膜されたウエーハでは、環状凸部の研削中に研削砥石が金属膜を巻き込み、研削不良を引き起こしてしまうことが判明してきた。
一方、切削ブレードによって円形凹部と環状凸部との界面を切削するには、補強部である環状凸部を除去した後にウエーハを破損させないためにもウエーハに粘着テープ等の保護部材を配設して補強する必要がある。ところが、環状凸部を保護部材から剥離する具体的な手法の開示が特許文献2にはなく、その提案が要望されていた。
本発明はこのような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、ウエーハを破損させることなく環状凸部を除去できるとともに、後の工程でもウエーハを破損させることのない環状凸部除去装置及び環状凸部除去方法を提供することである。
請求項1記載の発明によると、裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分に装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、該円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し、該円形凹部を吸引保持するチャックテーブルと、該環状フレームを固定するフレーム固定部と、該ウエーハユニットのウエーハの外周と該環状フレームの内周との間の該粘着テープを吸引保持する吸引部を有する第2保持面と、該第2保持面から突出して該環状凸部の内周部を支持する環状凸部支持部とを有し、該チャックテーブルの外周側に配設された外テーブルと、該チャックテーブルと該外テーブルとを鉛直方向に相対移動させる相対移動手段と、環状に配設された複数の爪と、該複数の爪を待機位置と互いに半径方向に接近しウエーハの該環状凸部に作用する作動位置との間で同時に移動させる第1爪移動手段と、該複数の爪を鉛直方向へ移動させる第2爪移動手段と、を具備したことを特徴とする環状凸部除去装置が提供される。
請求項2記載の発明によると、請求項1記載の環状凸部除去装置を用いて前記ウエーハユニットから前記環状凸部を除去する環状凸部除去方法であって、前記チャックテーブルに前記粘着テープを介して前記ウエーハユニットの前記円形凹部を載置して前記環状フレームを前記外テーブルの前記フレーム固定部上に配設する載置ステップと、該載置ステップを実施した後、該チャックテーブルで該円形凹部を吸引保持する円形凹部吸引保持ステップと、該円形凹部吸引保持ステップを実施する前又は実施した後、前記相対移動手段で該チャックテーブルと該外テーブルとを接近する方向に相対移動させて前記環状凸部支持部を該粘着テープを介して該環状凸部に当接させ、該環状凸部の内周部を該環状凸部支持部で支持する環状凸部支持ステップと、該環状凸部支持ステップを実施した後、該フレーム固定部で該環状フレームを固定するとともに、該外テーブルの前記第2保持面の前記吸引部で少なくとも該ウエーハユニットのウエーハの外周と該環状フレームの内周との間の該粘着テープを吸引保持することで、該環状凸部の上面外周側に貼着された該粘着テープを該環状凸部の上面から剥離して、該環状凸部の上面外周側と該第2保持面で吸引保持された該粘着テープとの間に隙間を形成する隙間形成ステップと、前記複数の爪を該第2保持面上の該粘着テープと該環状凸部の上面との間に位置付けた後、該複数の爪をウエーハの外周側からウエーハの中心方向に移動させて、該環状凸部の上面と該第2保持面で吸引保持された該粘着テープとの間に形成された該隙間に侵入させる侵入ステップと、該隙間に侵入した該複数の爪を該チャックテーブルで保持されたウエーハから離反する方向へ移動させて該環状凸部を該ウエーハユニットから除去する除去ステップと、を具備したことを特徴とする環状凸部除去方法が提供される。
本発明によると、外テーブルの環状凸部支持部が環状凸部の上面内周部に粘着テープを介して当接した状態で、少なくともウエーハの外周と環状フレームの内周との間の粘着テープが外テーブルの第2保持面に吸引保持される。
このとき、環状凸部の上面外周側に貼着されていた粘着テープが環状凸部の上面から剥離されて第2保持面に吸引保持された粘着テープと環状凸部の上面との間に隙間が形成される。従って、複数の爪がこの隙間に侵入することで環状凸部を破損させることなく粘着テープから剥離してウエーハユニットから容易に除去することが可能となる。
環状凸部が除去されたウエーハユニットのウエーハは粘着テープに貼着され補強されているため、後の工程でも破損することがない。
半導体ウエーハの表面側斜視図である。 半導体ウエーハの裏面側斜視図である。 環状凸部除去装置の外観斜視図である。 環状凸部除去装置の斜視図である。 図5(A)は爪アセンブリの側面図、図5(B)は図5(A)の底面図である。 ウエーハユニット形成ステップの説明図である。 ウエーハユニットの斜視図である。 第1実施形態の分断溝形成ステップの説明図である。 粘着力低下ステップの説明図である。 チャックテーブル及び外テーブルの一部を示す拡大斜視図である。 チャックテーブル及び外テーブルの一部断面側面図である。 載置ステップを示す一部断面側面図である。 中心合わせステップを説明する一部断面側面図である。 円形凹部吸引保持ステップを示す一部断面側面図である。 環状凸部支持ステップを示す一部断面側面図である。 環状凸部支持ステップを示す拡大断面図である。 隙間形成ステップを示す拡大断面図である。 侵入ステップを示す拡大断面図である。 除去ステップを示す一部断面側面図である。 ウエーハ分割ステップを示す切削装置の要部斜視図である。 第2実施形態の分断溝形成ステップの説明図である。 分断溝が形成されたウエーハの平面図である。
以下、本発明実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1はシリコンから形成された半導体ウエーハ11の表面側斜視図である。半導体ウエーハ11の表面11aには複数のストリート(分割予定ライン)13が格子状に形成されているとともに、該複数のストリート13によって区画された各領域にIC、LSI等のデバイス15が形成されている。
半導体ウエーハ11の表面11aは、デバイス15が形成されているデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19を備えている。また、半導体ウエーハ11の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ21が形成されている。
図2は半導体ウエーハ11の裏面側斜視図を示している。半導体ウエーハ11の裏面11bには、デバイス領域17に対応する裏面11bが研削されて厚さが約50μmの円形凹部23が形成されており、円形凹部23の外周側は研削されずに残存されて外周余剰領域19を含む環状凸部25が形成されている。環状凸部25は補強部として作用し、例えばその厚さは700μmである。
図3を参照すると、環状凸部除去装置2の外観斜視図が示されている。環状凸部除去装置2のハウジング4には取っ手8を有するカセット投入口6と、操作及び表示画面としてのタッチパネル10が配設されている。
図4を参照すると、環状凸部除去装置2の機構部の斜視図が示されている。12は紫外線照射ユニット(UV照射ユニット)であり、その上面はウエーハを収納したカセットを載置するためのカセット載置台14として機能する。紫外線照射ユニット12とカセット載置台14は図示されないエレベータ機構によって昇降可能となっている。
16はカセット載置台14上に載置された図示しないカセットから後で説明するウエーハユニットを取り出してチャックテーブル26まで搬送するとともに、加工の終了したウエーハユニットをカセット中に収容するプッシュプルであり、Z軸方向に移動するL形状部材18に装着されている。
L形状部材18は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるZ軸移動機構20を介してY軸移動部材22に取り付けられている。Y軸移動部材22は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるY軸移動機構24によりY軸方向に移動される。
チャックテーブル26の周りには垂直方向(Z軸方向)に移動する外テーブル27が配設されている。外テーブル27は電磁石から構成される複数のフレーム固定部30を有しており、図11に示すように、外テーブル27はエアシリンダ90のピストンロッド92に連結されている。エアシリンダ90を作動することにより、外テーブル27は図12に示した下降位置と図15に示した上昇位置との間で移動される。
チャックテーブル26の保持面26aはウエーハ11の円形凹部23の直径よりも1〜3mm小さい直径を有しており、ウエーハ11の円形凹部23のみを粘着テープ58を介してチャックテーブル26で吸引保持できるようになっている。
図10及び図11に示されるように、外テーブル27は電磁石から構成された複数のフレーム固定部30と、チャックテーブル26に吸引保持されたウエーハ11の外周とウエーハユニット59(図7参照)の環状フレーム56の内周との間の粘着シート58を吸引保持する第2保持面82と、第2保持面82から突出して環状凸部25の内周部を支持する環状に配設された複数の環状凸部支持部80とを有している。フレーム固定部30は電磁石に替わってフレームクランプでも良い。
本実施形態の環状に配設された各環状凸部支持部80は長さ3.0mm×幅1.0mm×高さ0.5mmのサイズを有しており、φ8インチのウエーハに対して36個配設されている。複数個の環状凸部支持部80を設ける代わりに、連続した環状凸部支持部を設けるようにしてもよい。
第2保持面82には複数の吸引溝84が形成されており、図11に示すように吸引溝84は吸引源88に接続されている。第2保持面82と吸引溝84とで粘着シート吸引部86を構成する。図11に示されるように、チャックテーブル26と外テーブル27との間には、ゴムから形成された真空リーク防止部材94が配設されている。
図4を再び参照すると、外テーブル27を挟むようにプッシュプル16によりカセット中から引き出されたウエーハユニットをセンタリングする一対のセンタリングガイド28が配設されている。センタリングガイド28を互いに近づく方向に移動することにより、チャックテーブル26上でのウエーハユニットの予備的センタリングが実施される。
32は爪アセンブリであり、図5にその詳細を示すようにZ軸方向に移動するZ軸移動部材34と、Z軸移動部材34の先端に固定された矩形部材36と、矩形部材36から互いに90度離間して四方向に伸長する4本の案内部材38とを含んでいる。
各案内部材38にはボールねじ40が取り付けられており、ボールねじ40の一端は矩形部材36中に収容されたパルスモータにそれぞれ連結されている。ボールねじ40とパルスモータとにより第1爪移動手段42が構成される。
各ボールねじ40には水平移動部材44中に収容されたナットが螺合しており、第1爪移動手段42のパルスモータを駆動すると、各ボールねじ40が回転されて水平移動部材44が待機位置と互いに半径方向に接近した作動位置との間で移動される。
各水平移動部材44には爪46が取り付けられている。図5(B)に示すように、4個の爪46が作動位置に移動されると、リング47が形成される。各水平移動部材44には爪46に向かってエアを噴出するエア噴出口48が形成されている。
再び図4を参照すると、Z軸移動部材34はボールねじ及びパルスモータから構成されるZ軸移動機構(第2爪移動手段)52を介してY軸移動部材50に取り付けられている。
Y軸移動部材50は、ボールねじ及びパルスモータから構成されるY軸移動機構54によりY軸方向に移動される。チャックテーブル26に隣接して、ウエーハユニットから除去された環状凸部を回収する環状凸部回収ケース55が配設されている。
以下、上述した環状凸部除去装置を使用した本発明実施形態の環状凸部除去方法について詳細に説明する。この環状凸部除去方法では、まず、図1及び図2に示したウエーハ11を使用したウエーハユニット形成ステップを実施する。
即ち、図6に示すように、裏面中央に形成された円形凹部23と円形凹部23を囲繞する環状凸部25を備えるウエーハ11の裏面に紫外線硬化型粘着テープ58を貼着するとともに、紫外線硬化型粘着テープ58の外周部を環状フレーム56の開口56aを塞ぐように環状フレーム56に貼着して、図7に示すようなウエーハユニット59を形成する。
次いで、切削ブレード又はレーザ光を用いて、ウエーハ11の円形凹部23と環状凸部25との境界部分に分断溝を形成する。この分断溝形成ステップの第1実施形態では、例えば、図8に示すように、段差61を有する切削装置のチャックテーブル60で粘着テープ58を介してウエーハ11の円形凹部23を吸引保持し、クランプ62で環状フレーム56を固定する。
切削ユニット64のスピンドルハウジング66中に回転可能に収容されたスピンドル68の先端には切削ブレード70が装着されている。切削ブレード70を高速回転させながらウエーハ上面から所定深さにまで切り込ませつつチャックテーブル60を低速で回転させて、ウエーハ11の表面11a側から円形凹部23と環状凸部25との境界部分を円形に切削して円形の分断溝を形成する。この円形の分断溝が形成された状態で、ウエーハ11の円形凹部23と環状凸部25は粘着テープ58に貼着されたままである。
この分断溝形成ステップは、切削ブレード70によるサークルカットに限定されるものではなく、ウエーハ11に対して吸収性を有する波長のレーザビームによるアブレーション加工で分断溝形成ステップを実施するようにしてもよい。
分断溝形成ステップ終了後、粘着力低下ステップを実施する。即ち、図9に示すように、UV照射ユニット12中にウエーハユニット59を挿入し、環状凸部25に対応した円形開口78を有するマスク74を使用して、紫外線ランプ72を点灯して円形開口78を介して紫外線を環状凸部25が貼着された紫外線硬化型粘着テープ58に照射し、粘着テープ58の環状凸部25に対応する領域の粘着力を低下させる。
粘着力低下ステップ実施後、図12に示すように、ウエーハ11の円形凹部23より僅かに小さい(1〜3mm小さい)保持面26aを有するチャックテーブル26上にウエーハユニット59を載置する。この時、フレーム固定部としての電磁石30は非励磁(オフ)のままである。
この載置ステップを実施したとき、粘着テープ58へのウエーハ11の貼り付け位置のばらつきにより、ウエーハ11の中心と環状フレーム56の中心が一致していない場合がある。そこで、ウエーハ11の中心と環状フレーム56の中心とを合わせる中心合わせステップを実施する。
この中心合わせステップでは、図13に示すように、まず爪アセンブリ32を矢印A方向に下降して、複数の爪46をチャックテーブル26上に載置されたウエーハ11の環状凸部26の高さにウエーハ11の外周側から位置付け、次いで、複数の爪46を矢印Bに示すように同一速度でウエーハ中心方向に移動させることでウエーハ11の環状凸部26を押動して、ウエーハ11の中心とチャックテーブル26の中心とを位置合わせする。この位置合わせステップが終了すると、図14に示すように、チャックテーブル26でウエーハ11の円形凹部23を吸引保持する円形凹部吸引保持ステップを実施する。
次いで、図15及び図16に示すように、エアシリンダ90を駆動して外テーブル27を上昇し、外テーブル27の環状凸部支持部80を粘着テープ58を介して環状凸部25に当接させ、環状凸部25の内周部を環状凸部支持部80で支持する環状凸部支持ステップを実施する。この環状凸部支持ステップは、上述した円形凹部吸引保持ステップを実施する前に実施するようにしてもよい。
この環状凸部支持ステップを実施した後、図17に示すように、電磁石30から構成されるフレーム固定部で環状フレーム56を固定するとともに、外テーブル27の第2保持面82に形成された吸引溝84で少なくともウエーハユニット59のウエーハ11の外周と環状フレーム56の内周との間の粘着テープ58を吸引保持することにより、環状凸部25の上面25aの外周側に貼着された粘着テープ58を環状凸部25の上面25aから剥離して、環状凸部25の上面25aの外周側と第2保持面82で吸引保持された粘着テープ58との間に隙間Gを形成する隙間形成ステップを実施する。
隙間形成ステップを実施後、図18に示すように、爪アセンブリ32を矢印A方向に下降して複数の爪46を第2保持面82上の粘着テープ58と環状凸部25の上面25aとの間に位置づけた後、矢印Bに示すように複数の爪46をウエーハ11の外周側からウエーハ中心方向に移動させて、環状凸部25の上面25aと第2保持面82で吸引保持された粘着テープ58との間に形成された隙間Gに侵入させる侵入ステップを実施する。
このように爪46を隙間Gに侵入させた後、図19に示すように、複数の爪46を矢印B方向に互いに接近させてから、矢印C方向に爪46を引き上げて環状凸部25をウエーハユニット59から除去する除去ステップを実施する。
このように環状凸部25をウエーハユニット59から除去した後は、爪アセンブリ32を図4で右方向に移動して環状凸部25を環状凸部収容ケース55上に位置づけた後、複数の爪46を互いに遠ざかる方向に移動して環状凸部25を環状凸部収容ケース55内に廃棄する。環状凸部廃棄ステップを実施した後、図5(A)に示すように、エア噴出口48から爪46の保持面に対してエアを噴出して爪46を清掃するのが好ましい。
次いで、環状凸部25が除去されたウエーハ11を切削ブレードで切削して個々のデバイスへと分割する。即ち、図20に示すように、環状凸部25が除去されたウエーハ11を切削装置のチャックテーブル60Aで吸引保持し、チャックテーブル60Aを矢印X1方向に加工送りしながら切削ブレード70Aを高速回転させてウエーハ11に切り込ませることにより、ウエーハ11を個々のデバイス15に分割する。
次に、図21及び図22を参照して、本発明第2実施形態の分割溝形成ステップについて説明する。本実施形態の分割溝形成ステップでは、図21に示すように、チャックテーブル60を矢印X1で示す方向に加工送りしながら矢印A方向に高速回転している切削ブレード70Aをウエーハ11の分割予定ライン13に沿ってウエーハ11に切り込ませ、円形凹部23をフルカット(完全切断)し、環状凸部25をハーフカットする。
全ての分割予定ライン13に沿って分割溝96を形成した状態のウエーハ11の平面図が図22に示されている。ウエーハ11の凹部23は完全切断され、環状凸部25は不完全切断されているため、円形凹部23と環状凸部25の境界付近に太線で示した分断溝98が形成される。
よって本実施形態では、分断溝98より外周部分がウエーハユニット59から除去される。本実施形態の分断溝形成ステップでウエーハ11は個々のデバイス15に分割されているため、本実施形態では図20に示した分割ステップを省略することができる。
2 環状凸部除去装置
11 半導体ウエーハ
12 UV照射ユニット
13 ストリート(分割予定ライン)
15 デバイス
23 円形凹部
25 環状凸部
26 チャックテーブル
27 外テーブル
30 電磁石
32 爪アセンブリ
42 第1爪移動手段
52 第2爪移動手段
56 環状フレーム
58 UV硬化型粘着テープ
59 ウエーハユニット
70,70A 切削ブレード
80 環状凸部支持部
82 第2保持面
84 吸引溝

Claims (2)

  1. 裏面に形成された円形凹部と該円形凹部を囲繞する環状凸部とを有し、該円形凹部と該環状凸部との境界部分に分断溝が形成されたウエーハと、ウエーハの裏面に貼着された粘着テープと、該粘着テープの外周部分に装着された環状フレームとから構成されるウエーハユニットから該環状凸部を除去する環状凸部除去装置であって、
    該円形凹部より僅かに小さい直径の保持面を有し、該円形凹部を吸引保持するチャックテーブルと、
    該環状フレームを固定するフレーム固定部と、該ウエーハユニットのウエーハの外周と該環状フレームの内周との間の該粘着テープを吸引保持する吸引部を有する第2保持面と、該第2保持面から突出して該環状凸部の内周部を支持する環状凸部支持部とを有し、該チャックテーブルの外周側に配設された外テーブルと、
    該チャックテーブルと該外テーブルとを鉛直方向に相対移動させる相対移動手段と、
    環状に配設された複数の爪と、
    該複数の爪を同時に待機位置と互いに半径方向に接近しウエーハの該環状凸部に作用する作動位置との間で移動させる第1爪移動手段と、
    該複数の爪を鉛直方向へ移動させる第2爪移動手段と、
    を具備したことを特徴とする環状凸部除去装置。
  2. 請求項1記載の環状凸部除去装置を用いて前記ウエーハユニットから前記環状凸部を除去する環状凸部除去方法であって、
    前記チャックテーブルに前記粘着テープを介して前記ウエーハユニットの前記円形凹部を載置して前記環状フレームを前記外テーブルの前記フレーム固定部上に配設する載置ステップと、
    該載置ステップを実施した後、該チャックテーブルで該円形凹部を吸引保持する円形凹部吸引保持ステップと、
    該円形凹部吸引保持ステップを実施する前又は実施した後、前記相対移動手段で該チャックテーブルと該外テーブルとを接近する方向に相対移動させて前記環状凸部支持部を該粘着テープを介して該環状凸部に当接させ、該環状凸部の内周部を該環状凸部支持部で支持する環状凸部支持ステップと、
    該環状凸部支持ステップを実施した後、該フレーム固定部で該環状フレームを固定するとともに、該外テーブルの前記第2保持面の前記吸引部で少なくとも該ウエーハユニットのウエーハの外周と該環状フレームの内周との間の該粘着テープを吸引保持することで、該環状凸部の上面外周側に貼着された該粘着テープを該環状凸部の上面から剥離して、該環状凸部の上面外周側と該第2保持面で吸引保持された該粘着テープとの間に隙間を形成する隙間形成ステップと、
    前記複数の爪を該第2保持面上の該粘着テープと該環状凸部の上面との間に位置付けた後、該複数の爪をウエーハの外周側からウエーハの中心方向に移動させて、該環状凸部の上面と該第2保持面で吸引保持された該粘着テープとの間に形成された該隙間に侵入させる侵入ステップと、
    該隙間に侵入した該複数の爪を該チャックテーブルで保持されたウエーハから離反する方向へ移動させて該環状凸部を該ウエーハユニットから除去する除去ステップと、
    を具備したことを特徴とする環状凸部除去方法。
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