JP7157624B2

JP7157624B2 - コアドリル

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Publication number: JP7157624B2
Application number: JP2018199078A
Authority: JP
Inventors: 貴司小野; 好晴沖野
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2038-10-23
Also published as: JP2020066073A

Description

本発明は、大径ウェーハから小径ウェーハをくり抜くコアドリルに関する。

半導体ウェーハの加工には、１枚の大径ウェーハをその径よりも小さな径を持つコアドリルでくり抜くことによって、１枚の大径ウェーハから１枚のあるいは複数の小径ウェーハを製造する加工が存在する（例えば特許文献１参照）。

くり抜かれた小径ウェーハは、小径ウェーハの側面に研削砥石を当接させて面取り加工することにより、強度が確保される。

特開２０１８－１１３３５２号公報

上記のような従来の加工は、大径ウェーハをくり抜いて小径ウェーハを製造するくり抜き加工後に、くり抜かれた小径ウェーハの面取り加工を行うという二段階のステップからなるため、生産性が低いという問題を抱える。
本発明は、大径ウェーハから小径ウェーハをくりぬいて側面を面取り加工する場合において、生産性を向上させることを目的とする。

本発明は、円盤基台と、円盤基台の外周から垂下する円筒基台と、該円筒基台の先端に配設されたリング状の第１のリング砥石と、該円筒基台の内側で該円盤基台の下面にリング状に配設され内周側より外周側が下がった傾斜面を有する第２のリング砥石と、を備え、該第１のリング砥石が大径ウェーハから小径ウェーハをくり抜きながら、該第２のリン
グ砥石が小径ウェーハの上面と該第１のリング砥石によってくり抜かれて形成された側面とが接する角を研削し面取りするコアドリルである。

上記コアドリルにおいては、該円筒基台の外から該円筒基台に向かって研削水を噴き付ける研削水ノズルと、該研削水ノズルから噴き付けた研削水を該円筒基台の内側に進入させるとともに、該円筒基台の内側から研削屑を含んだ研削廃液を排水する該円筒基台に形成された入出口を備えてもよい。

また、上記コアドリルにおいては、該円盤基台の中央から該円筒基台の内側に研削水を供給する供給口と、該円筒基台の内側から研削屑を含んだ研削廃液を排水する排水口とを備えてもよい。

上記コアドリルにおいて、該第１のリング砥石は、主砥粒の粒度が＃３００～＃６００であり、該第２のリング砥石は、主砥粒の粒度が＃１０００～＃２５００であることが望ましい。

本発明では、第１のリング砥石によるくり抜き加工と、第２のリング砥石による一方の面の面取り加工とを同時に行うことにより、加工時間の短縮を図ることができ、生産性を向上させることができる。

加工装置を表す斜視図である。コアドリルの外観を示す斜視図である。コアドリルの内部を示す一部破断斜視図である。くり抜き時のコアドリルを表す断面図である。

１加工装置の構成
図１に示すように、被加工物である大径ウェーハＷは、例えばシリコン等からなる略円盤状の板状ワークである。大径ウェーハは上面Ｗａ、下面Ｗｂ、及び側面Ｗｃを備える。加工前に、大径ウェーハＷには、保護テープＴが貼着される。保護テープＴは、糊層Ｔ１とテープ基台Ｔ２とを備え、大径ウェーハＷの下面Ｗｂに糊層Ｔ１が貼着される。保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷは、加工装置１によってくり抜かれることで、小径ウェーハＷ１が形成される。くり抜き加工時、小径ウェーハＷ１は、くり抜かれるのと同時に小径ウェーハＷ１の上面Ｗ１ａと側面Ｗ１ｃとの角である稜線Ｗ１ｄにあたる部分を研削され、面取り加工されることとなる。以下に、加工装置１の構成を記す。

図１に示す加工装置１は、チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷをくり抜き手段７によってくり抜いて小径ウェーハＷ１を形成しながら、上面Ｗ１ａと側面Ｗ１ｃとの稜線Ｗ１ｄの付近を研削して面取り加工する装置である。

加工装置１の基台１０上の前方（－Ｙ方向側）は、保持手段３１に装着されたチャックテーブル３０に対して大径ウェーハＷの着脱が行われる領域である着脱領域Ａとなっており、基台１０上の後方（＋Ｙ方向側）は、くり抜き手段７によってチャックテーブル３０上に保持された大径ウェーハＷのくり抜き加工が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。

加工装置１は、ＣＰＵやメモリ等の記憶素子で構成される制御手段６を備え、制御手段６によって装置全体の制御がなされる。制御手段６は、図示しない配線によって、図１に示すくり抜き送り手段５及び位置決め手段２等に接続されており、制御手段６の制御の下で、くり抜き送り手段５によるくり抜き手段７のくり抜き送り動作や、位置決め手段２によるチャックテーブル３０のＹ軸方向における位置決め動作等が制御される。

加工領域Ｂには、コラム１１が立設されており、コラム１１の－Ｙ方向側の側面にはくり抜き手段７をチャックテーブル３０に対して離間又は接近する方向に移動させるくり抜き送り手段５が配設されている。くり抜き送り手段５は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３と、昇降板５３に連結されくり抜き手段７を保持するホルダ５４とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ５４に保持されたくり抜き手段７がＺ軸方向にくり抜き送りされる構成となっている。

チャックテーブル３０は、防水カバー３９によって周囲から囲まれ、チャックテーブル３０の下方に配設された保持手段３１に装着されており、保持手段３１によりＺ軸方向の軸心周りに回転可能に支持されている。また、防水カバー３９には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバー３９１が連結されている。防水カバー３９及び蛇腹カバー３９１は、くり抜き加工時にコアドリル７４と大径ウェーハＷとの接触部位及びその周囲に供給される洗浄水等を基台１０の内部に入り込ませないようにカバーする役割を果たす。

チャックテーブル３０は、大径ウェーハＷを吸引保持する吸引部３００と、吸引部３００を囲繞し支持する枠体３０１とを備える。吸引部３００の上面は大径ウェーハＷを保持する保持面３００ａであり、枠体３０１の上面は保持面３００ａと同じ高さの基準面３０１ａとなっている。チャックテーブル３０の下方には、吸引源３７が配設される。吸引源３７の発揮する吸引力により、大径ウェーハＷをチャックテーブル３０の吸引部３００の保持面３００ａに吸引保持することができる。

チャックテーブル３０の下方に配設された保持手段３１は、例えば、有底筒状のケーシング３１０と、チャックテーブル３０の中心を軸にチャックテーブル３０を回転させる回転部３１１と、所定の角度で回転部３１１を停止させる停止部３１２とを備えている。

ケーシング３１０の底面側は可動ブロック２３の上面に固定されており、ケーシング３１０の上端側には図示しないベアリングを介してチャックテーブル３０の底面側が装着されている。ケーシング３１０の内部に収容されている回転部３１１は、例えば、チャックテーブル３０の底面側にその上端が固定された回転軸３１１ａと、回転軸３１１ａを回転させるモータ３１１ｂとを備えている。回転軸３１１ａのＺ軸方向に延びる軸心線上には、チャックテーブル３０の回転中心が位置しており、回転軸３１１ａの下端側は、モータ３１１ｂの出力を伝達するシャフトに連結されている。

図１に示すように、基台１０の内部には、チャックテーブル３０が保持する大径ウェーハＷの径方向（図１においてはＹ軸方向）に保持手段３１を往復移動させる位置決め手段２が内蔵されている。位置決め手段２は、例えば、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ２０と、ボールネジ２０が配設される保持台２４と、ボールネジ２０と平行に保持台２４上に配設された一対のガイドレール２１と、ボールネジ２０を回動させるモータ２２と、内部のナットがボールネジ２０に螺合し底部がガイドレール２１に摺接する可動ブロック２３とから構成される。モータ２２がボールネジ２０を回動させると、これに伴い可動ブロック２３がガイドレール２１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動ブロック２３上に配設された保持手段３１が可動ブロック２３の移動に伴いＹ軸方向に移動する構成となっている。

チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷをくり抜き加工するくり抜き手段７は、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に支持するハウジング７１と、スピンドル７０を回転駆動するモータ７２と、スピンドル７０の下端に接続された円形板状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に接続されたコアドリル７４とを備える。

コアドリル７４は、例えば、図２～図４に示すように、マウント７３に接続された円盤基台７４０と、円盤基台７４０の外周から垂下し下端側が解放され上端側が閉鎖された円筒状の円筒基台７４１とを備えており、円筒基台７４１の円環状の下端面には、全周にわたって円環状の第１のリング砥石７４２が配設されている。第１のリング砥石７４２は、例えば、円筒基台７４１の先端に砥粒を電着したものとなっている。モータ７２によって回転しているコアドリル７４が、チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷに向かって、くり抜き送り手段５によってくり抜き送りされ、コアドリル７４に備える第１のリング砥石７４２が大径ウェーハＷの上面Ｗａに切り込み、小径ウェーハＷ１をくり抜く構成となっている。

また、コアドリル７４の円筒基台７４１の内側では、円盤基台７４０の下面に、内周側より外周側が下がった傾斜面７４３が形成されている。傾斜面７４３は、リング状かつ円錐台の側面の形状であり、面上に多数の砥粒が電着されて第２のリング砥石７４４となっている。モータ７２による円筒基台７４１の回転によって、傾斜面７４３は回転させられる。回転する傾斜面７４３が、－Ｚ方向に降下しながら、小径ウェーハＷ１の上面Ｗ１ａと側面Ｗ１ｃとの稜線Ｗ１ｄにあたる部分と接触することで、くり抜かれるウェーハの面取りがなされることになる。

図２に示すように、円筒基台７４１には、厚さ方向に貫通する入出口８２が、円筒基台７１の周方向に等間隔に形成されている。図示の例における入手口８２は、Ｚ軸方向に長尺なスリット状であるが、この形状には限定されない。
コアドリル７４の外部には、例えば、研削水ノズル８０が配設されており、研削水をコアドリル７４に向かって噴きつけることができる。噴きつけられた研削水は、円筒基台７４１が備える入出口８２から、円筒基台７４１の内部に侵入し、内側の傾斜面７４３を伝って、入出口８２から円筒基台７４１の外部へと流れ出る仕組みとなっている。

図３に示すように、傾斜面７４３の上部には、例えば、図２に示した研削水ノズル８０に代えて、研削水を研削水供給源９０から円筒基台７４１の内側に研削水を供給するための供給口９１が備わっていてもよい。供給口９１から流入した研削水は、傾斜面７４３を伝わり、排水口９２から排水される。

上記の第１のリング砥石７４２の粒度は、例えば、＃３００～＃６００であり、第２のリング砥石の粒度は、例えば、＃１０００～＃２５００である。

２加工装置の動作
チャックテーブル３０に保持された大径ウェーハＷから、くり抜き手段７によって小径ウェーハＷ１をくり抜きながら、くり抜き加工によって形成される小径ウェーハＷ１の上面Ｗ１ａと側面Ｗ１ｃとの稜線Ｗ１ｄにあたる部分の面取り加工を行うときの、加工装置１の動作について説明する。

まず、図示しないテープ貼着装置によって保護テープＴが貼着された大径ウェーハＷを、図１に示す着脱領域Ａ内において、チャックテーブル３０の中心と大径ウェーハＷの中心とが合致するように、保護テープＴ側を下にして保持面３００ａの上に載置する。そして、吸引源３７が作動し、吸引源３７が発揮する吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、保持面３００ａの上で大径ウェーハＷが吸引保持される。

次いで、図１に示す制御手段６から位置決め手段２のモータ２２に対して所定量の動作信号が供給され、モータ２２がボールネジ２０を回動させる。これによって、可動ブロック２３がガイドレール２１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動ブロック２３上に配設された保持手段３１が可動ブロック２３の移動に伴いＹ軸方向に移動する。保持手段３１の移動によって、保持手段３１の上方に配設されているチャックテーブル３０が移動する。チャックテーブル３０を着脱領域Ａから加工領域Ｂ内のくり抜き手段７の直下まで＋Ｙ方向へ移動させることで、チャックテーブル３０の位置合わせが完了する。

位置合わせをした後、モータ７２によってスピンドル７０を例えば＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に回転させると、くり抜き手段７のコアドリル７４に配設された円筒基台７４１が回転する。そして、くり抜き送り手段５により、くり抜き手段７が－Ｚ方向へとくり抜き送りされ、回転する円筒基台７４１の下面に備えられた第１のリング砥石７４２が大径ウェーハＷの上面Ｗａに切り込むことでくり抜き加工が行われる。コアドリル７４の第１のリング砥石７４２が大径ウェーハＷを完全に切断する位置まで降下し、さらに保護テープＴの糊層Ｔ１に切り込む程度まで降下させる。

くり抜き加工の最中、モータ７２による円筒基台７４１の回転に伴い、円筒基台７４１の内側の傾斜面７４３も回転する。くり抜き送り手段５によって、円筒基台７４１に備える第１のリング砥石７４２が－Ｚ方向へとくり抜き送りされ、第１のリング砥石７４２が大径ウェーハＷをくり抜く途中、円筒基台７４１の内側に配設された傾斜面７４３に備えられた第２のリング砥石７４４もまた回転しながら、－Ｚ方向へと降下し、小径ウェーハＷ１の上面Ｗ１ａと側面Ｗ１ｃとの稜線Ｗ１ｄにあたる部分付近を研削することで、小径ウェーハＷ１は面取り加工される。

コアドリル７４の円筒基台７４１の内側に備えた傾斜面７４３を用いることにより、くり抜き加工と面取り加工とを同時に行うことができるようになり、加工に掛かる時間を短縮することができる。

例えば、大径ウェーハＷから複数の小径ウェーハＷ１を形成する場合、上記の工程でくり抜き加工と面取り加工とを同時に実施した後に、一度くり抜き手段７をチャックテーブル３０から離間させ、その後、回転部３１１の回転により、チャックテーブル３０を既定角度だけ回転させ、停止部３１２によりチャックテーブルの回転を停止させる。そして、再び、上記のようなくり抜き加工を行う。この工程を繰り返し行うことで、大径ウェーハＷの同一円周上に複数の小径ウェーハＷ１を形成することができる。このような加工の場合は、予め大径ウェーハＷの同一円周上に形成する小径ウェーハＷ１の数を決めておき、その個数に基づいた回転角度を決定する。例えば、大径ウェーハＷの同一円周上に小径ウェーハＷ１を２０個形成するのであれば、くり抜き加工を１回行う毎にチャックテーブル３０を１８度ずつ回転させる。つまり、等角度の回転角度を決定する。大径ウェーハの同一円上に複数の小径ウェーハＷ１を形成し終えた後に、チャックテーブル３０をＹ軸方向に適切な量だけ移動させ、上記の加工と同様に行うことで大径ウェーハＷの異なる円周上にさらに小径ウェーハＷ１を形成することができる。

大径ウェーハＷから小径ウェーハＷ１をくり抜く具体的な個数は、大径ウェーハＷの径及び小径ウェーハＷの径に応じて設定される。

上記くり抜き加工の最中は、例えば、研削水ノズル８０から回転する円筒基台７４１に向けて研削水を噴きつける。噴きつけられた研削水は、入出口８２から円筒基台７４１の内側に進入する。その後、研削水は円筒基台７４１の内側の傾斜面７４３を伝い、円筒基台７４１の下端の面に円環状に配設された第１のリング砥石７４２に到達する。これにより、くり抜き加工の際に第１のリング砥石７４２と大径ウェーハＷとが接触する部分や、くり抜き加工と同時に行われる面取り加工の際に第２のリング砥石７４４とくり抜かれた小径ウェーハＷ１の稜線Ｗ１ｄとが接触する部分に、研削水が行き渡る。そして、加工時に生じる研削屑を含んだ廃液は、例えば、入出口８２から円筒基台７４１の下方へ流れ出る。

円筒基台７４１の内側への研削水の給水は、図３に示すコアドリル７４の上方に配設された研削水供給源９０から、供給口９１を通じてなされてもよい。この場合も、コアドリルの円筒基台７４１の内側の傾斜面７４３を研削水が伝い、円筒基台７４１の下端の面に円環状に配設された第１のリング砥石７４２に到達することで、第１のリング砥石７４２とウェーハＷとの接触部分や、第２のリング砥石７４４とくり抜かれた小径ウェーハＷ１の稜線Ｗ１ｄとが接触する部分に研削水が行き渡る。加工時に生じた研削屑を含む廃液は、例えば、排水口９２から円筒基台７４１の外側へと流れ出る。

Ｗ：大径ウェーハＷａ：大径ウェーハ上面Ｗｂ：大径ウェーハ下面
Ｗｃ：大径ウェーハ側面
Ｗ１：小径ウェーハＷ１ａ：小径ウェーハ上面Ｗ１ｂ：小径ウェーハ下面
Ｗｃ：小径ウェーハ側面
Ｔ：保護テープＴ１：糊層Ｔ２：テープ基台
１：加工装置１０：基台
２：位置決め手段２０：ボールネジ２１：ガイドレール２２：モータ
２３：可動ブロック２４：保持台
３０：チャックテーブル３００：吸引部３００ａ：保持面
３０１：枠体３０１ａ：基準面
３１：保持手段３１０：ケーシング３１１：回転部
３１１ａ：回転軸３１１ｂ：モータ３１２：停止部
３７：吸引源３７０：吸引管３９：防水カバー３９１蛇腹カバー
５：くり抜き送り手段５０：ボールネジ５１：ガイドレール５２：モータ
５３：昇降板５４：ホルダ
６：制御手段
７：くり抜き手段７０：スピンドル７１：ハウジング７２：モータ
７３：マウント７４：コアドリル７４０：円盤基台
７４１：円筒基台７４２：第１のリング砥石
７４３：傾斜面７４４：第２のリング砥石
８０：研削水ノズル８２：入出口
９０：切削水供給手段９１：供給口９２：排水口
Ａ：着脱領域Ｂ：加工領域

Claims

円盤基台と、該円盤基台の外周から垂下する円筒基台と、該円筒基台の先端に配設されたリング状の第１のリング砥石と、該円筒基台の内側で該円盤基台の下面にリング状に配設され内周側より外周側が下がった傾斜面を有する第２のリング砥石と、を備え、
該第１のリング砥石が大径ウェーハから小径ウェーハをくり抜きながら、該第２のリング砥石が小径ウェーハの上面と該第１のリング砥石によってくり抜かれて形成された側面とが接する角を研削し面取りするコアドリル。
該円筒基台の外から該円筒基台に向かって研削水を噴き付ける研削水ノズルと、該研削水ノズルから噴き付けた研削水を該円筒基台の内側に進入させるとともに、該円筒基台の内側から研削屑を含んだ研削廃液を排水する該円筒基台に形成された入出口とを備える請求項１に記載のコアドリル。
該円盤基台の中央から該円筒基台の内側に研削水を供給する供給口と、該円筒基台の内側から研削屑を含んだ研削廃液を排水する排水口とを備える請求項１に記載のコアドリル。
該第１のリング砥石は、主砥粒の粒度が＃３００～＃６００であり、
該第２のリング砥石は、主砥粒の粒度が＃１０００～＃２５００である請求項１に記載のコアドリル。