JP7305276B2 - 被加工物の保持方法 - Google Patents
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Description
本発明は、反った被加工物を保持テーブルによって保持する被加工物の保持方法に関する。
複数のデバイスが形成されたシリコン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、基板上に複数のデバイスチップを実装した後、デバイスチップを樹脂でなる封止材（モールド樹脂）で被覆することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を分割することにより、複数のデバイスチップがパッケージ化されたパッケージデバイスが製造される。
デバイスチップやパッケージデバイスは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に内蔵される。そして、近年では、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。
ウェーハやパッケージ基板等の被加工物の分割には、環状の切削ブレードで被加工物を切削する切削装置や、レーザービームの照射によって被加工物を加工するレーザー加工装置が用いられる。また、被加工物の薄化には、複数の研削砥石で被加工物を研削する研削装置や、研磨パッドで被加工物を研磨する研磨装置が用いられる。
上記の切削装置、レーザー加工装置、研削装置、研磨装置に代表される加工装置には、被加工物を保持面で保持する保持テーブルが設けられている。例えば特許文献１には、多孔質部材でなるポーラス板を備えた保持テーブルが開示されている。ポーラス板を覆うように被加工物を配置した状態で、吸引源によって保持面に負圧を作用させると、被加工物が保持テーブルによって吸引保持される。
被加工物には、その製造工程において反りが発生する場合がある。例えば、デバイスを構成する各種の薄膜をウェーハに形成すると、薄膜の歪みや収縮によってウェーハに反りが生じることがある。また、パッケージ基板を製造する際に封止材（樹脂層）を硬化させるための加熱処理を行うと、樹脂層が収縮してパッケージ基板に反りが生じることがある。
被加工物に反りが生じると、その被加工物を加工装置で加工する際、被加工物と保持テーブルの保持面とが適切に接触せず、保持面に作用する負圧が被加工物と保持面との間の隙間からリークする。これにより、被加工物に作用する吸引力が弱められ、保持テーブルによる被加工物の保持が不十分になる恐れがある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、反った状態の被加工物を保持テーブルによって確実に保持することを可能とする被加工物の保持方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、表面側が凸状に湾曲し裏面側が凹状に湾曲するように反った被加工物を、保持テーブルの保持面で保持する被加工物の保持方法であって、表面側の中央部に設けられ該保持面よりも直径の大きい円形の凹部と、該凹部を囲繞する環状の外周部と、を備える支持基台の裏面側に、該被加工物の表面側を固定する固定ステップと、該保持面が該凹部の内部に位置付けられるように該支持基台を該保持テーブル上に配置するとともに、該保持面に負圧を作用させることにより、該外周部を該保持面側に引き寄せつつ該凹部の底面を該保持面で吸引保持する保持ステップと、を備える被加工物の保持方法が提供される。
本発明の一態様に係る被加工物の保持方法では、反った被加工物が円形の凹部を備える支持基台に固定される。そして、保持テーブルの保持面が凹部の内部に位置付けられるように支持基台が配置された状態で、保持面に負圧が作用する。その結果、支持基台の外周部が保持面側に引き寄せられ、支持基台の凹部の底面が保持面の全体に接触しやすくなる。これにより、保持テーブルによる支持基台の保持がアシストされ、支持基台に固定された被加工物が保持テーブルによって適切に保持される。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態に係る被加工物の保持方法では、被加工物を支持基台に固定し、支持基台を介して被加工物を保持テーブルによって保持する。まず、被加工物及び支持基台の構成例について説明する。図１（Ａ）は、被加工物１１及び支持基台２１を示す斜視図である。
被加工物１１は、シリコン等でなり円盤状に形成されたウェーハであり、表面（第１面）１１ａ及び裏面（第２面）１１ｂを備える。例えば、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）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）等のデバイスが形成されている。
被加工物１１に対しては、被加工物１１の用途に応じて各種の加工（切削加工、研削加工、研磨加工、レーザー加工等）が施される。例えば、被加工物１１の裏面１１ｂ側に研削加工及び研磨加工を施して被加工物１１を所定の厚さまで薄化した後、被加工物１１を切削加工又はレーザー加工によって分割予定ラインに沿って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得られる。
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）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなるウェーハであってもよい。また、被加工物１１に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイスが形成されていなくてもよい。
また、被加工物１１は、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）基板等のパッケージ基板であってもよい。例えば、金属等でなる板状の基板上に複数のデバイスチップを実装した後、デバイスチップを樹脂でなる封止材（モールド樹脂）で被覆することにより、パッケージ基板が形成される。このパッケージ基板を分割することにより、複数のデバイスチップがパッケージ化されたパッケージデバイスが製造される。
被加工物１１の加工には、加工装置が用いられる。加工装置の例としては、環状の切削ブレードで被加工物１１を切削する加工ユニット（切削ユニット）を備える切削装置、複数の研削砥石が固定された研削ホイールで被加工物１１を研削する加工ユニット（研削ユニット）を備える研削装置、研磨パッドで被加工物１１を研磨する加工ユニット（研磨ユニット）を備える研磨装置、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）を備えるレーザー加工装置等が挙げられる。
加工装置には、被加工物１１を保持する保持テーブルが設けられる（例えば、図２（Ａ）の保持テーブル１０参照）。保持テーブルは、被加工物１１を保持する保持面を備えており、保持面に作用する負圧によって被加工物１１を吸引保持する。そして、被加工物１１は保持テーブルによって保持された状態で加工される。
ここで、被加工物１１には、その製造工程において反りが発生する場合がある。例えば、被加工物１１がシリコンウェーハである場合、デバイスを構成する各種の薄膜をシリコンウェーハに形成すると、薄膜の歪みや収縮によってシリコンウェーハに反りが生じることがある。また、被加工物１１がパッケージ基板である場合、パッケージ基板を製造する際に封止材（樹脂層）を硬化させるための加熱処理を行うと、樹脂層が収縮してパッケージ基板に反りが生じることがある。
被加工物１１に反りが生じると、被加工物１１と保持テーブルの保持面とが適切に接触せず、保持面に作用する負圧が被加工物１１と保持面との間の隙間からリークする。これにより、被加工物１１に作用する吸引力が弱められ、保持テーブルによる被加工物の保持が不十分になることがある。そこで、本実施形態においては、被加工物１１を支持基台２１に固定することによって被加工物１１の反りを低減させた上で、被加工物１１を保持テーブルによって保持する。
支持基台２１は、ガラス、シリコン、セラミックス等によって板状に形成され、表面（第１面）２１ａ及び裏面（第２面）２１ｂを備える。支持基台２１の形状及び大きさは、裏面２１ｂ側で被加工物１１の全体を支持可能となるように設定される。例えば、支持基台２１は、その直径が被加工物１１の直径以上である円盤状に形成される。また、支持基台２１の厚さは、後述の固定ステップで支持基台２１に被加工物１１が固定された際に（図１（Ｂ）参照）、被加工物１１の反りが緩和される程度の剛性が得られるように設定される。例えば、支持基台２１の厚さは１ｍｍ以上に設定される。
支持基台２１の表面２１ａ側の中央部には、円形の凹部（溝）２３が設けられている。凹部２３は、支持基台２１の厚さ方向と概ね平行な環状の側面２３ａと、側面２３ａの下端に接続され表面２１ａ及び裏面２１ｂと概ね平行な円形の底面２３ｂとを備える。また、凹部２３の周囲には、凹部２３を囲繞する環状の外周部（凸部）２５が設けられている。外周部２５は、支持基台２１のうち凹部２３が形成されていない環状の領域に相当し、支持基台２１の外周縁（側面）２１ｃを含んでいる。
例えば凹部２３は、支持基台２１の表面２１ａ側の中央部を研削砥石で研削して薄化することによって形成される。この場合、支持基台２１の研削には研削装置を用いることができる。ただし、凹部２３の形成方法に制限はない。
被加工物１１を保持テーブルによって保持する際は、まず、支持基台２１の裏面２１ｂ側に被加工物１１を固定する（固定ステップ）。図１（Ｂ）は、被加工物１１が支持基台２１に固定された状態を示す断面図である。
なお、本実施形態では、反った状態の被加工物１１が用いられる。図１（Ｂ）には一例として、表面１１ａ側が凸状に湾曲し裏面１１ｂ側が凹状に湾曲するように反った被加工物１１を示している。図１（Ｂ）に示すように、表面１１ａ側を上側に、裏面１１ｂ側を下側に配置すると、被加工物１１の中央部が被加工物１１の外周部よりも上側に配置され、被加工物１１の形状は上に凸状となる。
固定ステップでは、まず、被加工物１１の表面１１ａ側又は支持基台２１の裏面２１ｂ側に接着剤３１を塗布する。そして、被加工物１１の表面１１ａ側と支持基台２１の裏面２１ｂ側とを、接着剤３１を介して貼り合わせる。これにより、支持基台２１の裏面２１ｂ側に被加工物１１の表面１１ａ側が固定される。
接着剤３１としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤が用いられる。また、接着剤３１として、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂を用いてもよい。ただし、被加工物１１を支持基台２１に固定する方法に制限はない。
支持基台２１に被加工物１１が固定されると、支持基台２１の剛性によって被加工物１１の反りが緩和されるとともに、可撓性の支持基台２１が反った状態の被加工物１１に倣って変形する。その結果、支持基台２１は、表面２１ａ側（凹部２３側）が凸状に湾曲し裏面２１ｂ側が凹状に湾曲するように反った状態となる。
次に、被加工物１１が固定された支持基台２１を保持テーブルによって保持する（保持ステップ）。図２（Ａ）は、保持ステップにおける被加工物１１及び支持基台２１を示す斜視図である。保持ステップでは、被加工物１１が支持基台２１を介して保持テーブル（チャックテーブル）１０によって保持される。なお、保持テーブル１０は、例えば前述の各種の加工装置に設けられた保持テーブルに相当する。
保持テーブル１０は、円柱状の枠体１２と、枠体１２の上面側に設けられた円盤状の吸引部１４とを備える。枠体１２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属、ガラス、セラミックス等でなり、枠体１２の上面側には円形の凹部（溝）１２ａが形成されている。この凹部１２ａに、ポーラスセラミックス等の多孔質部材でなる吸引部１４が嵌め込まれ、固定されている。
保持テーブル１０の上面（枠体１２の上面及び吸引部１４の上面）は、被加工物１１及び支持基台２１を保持する円形の保持面１０ａを構成している。また、吸引部１４の上面は、保持面１０ａの一部に相当し、被加工物１１及び支持基台２１を吸引する吸引面１４ａを構成している。そして、保持面１０ａ（吸引面１４ａ）は、保持テーブル１０の内部に形成された流路（不図示）及びバルブ１６を介して、エジェクタ等の吸引源１８に接続されている。
なお、保持テーブル１０には、モータ等を備える回転機構が接続されていてもよい。この回転機構は、保持テーブル１０を保持面１０ａと垂直な方向（鉛直方向、上下方向）に沿う回転軸の周りで回転させる。また、保持テーブル１０には移動機構が接続されていてもよい。この移動機構手段は、保持テーブル１０を保持面１０ａと平行な方向（水平方向）に沿って移動させる。
保持ステップでは、まず、被加工物１１が固定された支持基台２１を保持テーブル１０上に配置する。図２（Ｂ）は、保持テーブル１０上に配置された被加工物１１及び支持基台２１を示す断面図である。
ここで、支持基台２１に形成されている凹部２３は、保持テーブル１０の保持面１０ａを収容可能な形状及び大きさに形成されている。具体的には、凹部２３の直径は保持テーブル１０の保持面１０ａの直径よりも大きい。そして、支持基台２１を、凹部２３の中心と保持面１０ａの中心とが重なるように位置付けた状態で、表面２１ａ側が保持面１０ａと対向するように保持テーブル１０上に配置する。これにより、保持テーブル１０の保持面１０ａ側が支持基台２１の凹部２３に嵌め込まれ、保持面１０ａが凹部２３の内部に位置付けられる。
なお、前述の通り、支持基台２１には被加工物１１の反りが反映されており、支持基台２１は反った状態となっている。そのため、支持基台２１を保持テーブル１０上に配置すると、凹部２３の底面２３ｂの中央部は保持面１０ａ（吸引面１４ａ）に接触するが、底面２３ｂのうち側面２３ａの近傍の領域（底面２３ｂの外周部）は保持面１０ａ（吸引面１４ａ）から浮いた状態となる。その結果、保持テーブル１０と側面２３ａとの間、及び、保持テーブル１０と底面２３ｂとの間には、隙間（空間）２０が形成される。
そして、上記のように保持テーブル１０上に支持基台２１が配置された状態で、バルブ１６を開き、保持面１０ａに吸引源１８の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１及び支持基台２１が保持テーブル１０によって吸引される。図３（Ａ）は保持テーブル１０によって吸引される被加工物１１及び支持基台２１を示す断面図であり、図３（Ｂ）は保持テーブル１０によって吸引される被加工物１１及び支持基台２１の一部を拡大して示す断面図である。
吸引部１４の吸引面１４ａに負圧を作用させると、吸引面１４ａの中央部と接している凹部２３の底面２３ｂの中央部が、吸引面１４ａで吸引保持される。一方、吸引面１４ａの外周部は、凹部２３の底面２３ｂと接触しておらず、露出した状態となっている。そのため、バルブ１６（図２（Ａ）参照）を開いた直後は、吸引面１４ａの外周部から負圧がリークし、凹部２３の底面２３ｂの外周部は吸引面１４ａに吸引されにくい。
しかしながら、図３（Ｂ）に示すように、吸引面１４ａの外周部の周囲には、保持テーブル１０と支持基台２１とによって挟まれた隙間２０が形成されている。そして、バルブ１６を開くと、隙間２０に存在する気体が吸引源１８（図２（Ａ）参照）によって吸引され、隙間２０が減圧される。その結果、被加工物１１の裏面１１ｂや支持基台２１の外周面２１ｃに作用する大気圧により、支持基台２１の凹部の底面２３ｂの外周部と、支持基台２１の外周部２５とが、保持テーブル１０の保持面１０ａ側に引き寄せられる。
なお、保持テーブル１０と凹部２３の側面２３ａ（支持基台２１の外周部２５）との間の隙間２０の幅は、保持面１０ａに負圧を作用させた際に、支持基台２１の外周部２５が保持面１０ａ側に引き寄せられるように設定される。この隙間２０の幅は、吸引源１８の吸引力の強さ、枠体１２及び吸引部１４の径等に応じて適宜設定される。
具体的には、隙間２０の圧力は、保持テーブル１０と凹部２３の側面２３ａ（支持基台２１の外周部２５）との間の隙間２０の幅が小さいほど下がりやすい。そのため、凹部２３は、保持テーブル１０の保持面１０ａと同等の大きさに形成されることが好ましい。例えば、被加工物１１が固定される前の支持基台２１（沿っていない状態の支持基台２１、図１（Ａ）参照）の凹部２３の半径と、保持テーブル１０の保持面１０ａの半径との差は、３ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下に設定される。
そして、隙間２０が減圧されると、支持基台２１が隙間２０を埋めるように変形し、凹部２３の底面２３ｂが吸引面１４ａの全体に接触する。これにより、支持基台２１が保持面１０ａに密着するように、凹部２３の底面２３ｂが保持面１０ａで吸引保持される。すなわち、隙間２０の減圧によって、支持基台２１の凹部の底面２３ｂの外周部及び支持基台２１の外周部２５に負圧が作用し、支持基台２１の保持がアシストされる。
図４（Ａ）は保持テーブル１０によって保持された被加工物１１及び支持基台２１を示す断面図であり、図４（Ｂ）は保持テーブル１０によって保持された被加工物１１及び支持基台２１の一部を拡大して示す断面図である。支持基台２１が保持テーブル１０の保持面１０ａの全体に接触すると、凹部２３の底面２３ｂの外周部にも負圧が適切に作用するとともに、吸引面１４ａに作用する負圧のリークが防止される。これにより、支持基台２１が保持テーブル１０によって確実に保持される。
また、支持基台２１は、保持テーブル１０の保持面１０ａに沿って保持される。すなわち、保持テーブル１０によって保持された支持基台２１は反っていない状態となる。そして、支持基台２１に固定されている被加工物１１も、支持基台２１とともに変形し、保持面１０ａと概ね平行に配置される。これにより、反った被加工物１１の形状が矯正され、被加工物１１は平坦な状態で保持テーブル１０によって保持される。
以上の通り、本実施形態に係る被加工物の保持方法では、反った被加工物１１が円形の凹部２３を備える支持基台２１に固定される。そして、保持テーブル１０の保持面１０ａが凹部２３の内部に位置付けられるように支持基台２１が配置された状態で、保持面１０ａに負圧が作用する。その結果、支持基台２１の外周部が保持面１０ａ側に引き寄せられ、支持基台２１の凹部２３の底面２３ｂが保持面１０ａの全体に接触しやすくなる。これにより、保持テーブル１０による支持基台２１の保持がアシストされ、支持基台２１に固定された被加工物１１が保持テーブル１０によって適切に保持される。
また、本実施形態に係る被加工物の保持方法を用いると、反った状態の被加工物１１が保持テーブル１０の保持面１０ａと概ね平行に配置され、被加工物１１の形状が矯正される。これにより、被加工物１１を平坦な状態で保持及び加工することが可能となり、加工精度を向上させるとともに加工不良の発生の防止することができる。
なお、本実施形態で説明した保持テーブル１０は、加工装置に設けられる保持テーブルに限られない。例えば、保持テーブル１０は、被加工物１１を洗浄する洗浄装置や、被加工物１１の試験を行う試験装置等に設けられる保持テーブルであってもよい。
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（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
２１ 支持基台
２１ａ 表面（第１面）
２１ｂ 裏面（第２面）
２１ｃ 外周面（側面）
２３ 凹部（溝）
２３ａ 側面
２３ｂ 底面
２５ 外周部（凸部）
３１ 接着剤
１０ 保持テーブル（チャックテーブル）
１０ａ 保持面
１２ 枠体
１２ａ 凹部（溝）
１４ 吸引部
１４ａ 吸引面
１６ バルブ
１８ 吸引源
２０ 隙間（空間）
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
２１ 支持基台
２１ａ 表面（第１面）
２１ｂ 裏面（第２面）
２１ｃ 外周面（側面）
２３ 凹部（溝）
２３ａ 側面
２３ｂ 底面
２５ 外周部（凸部）
３１ 接着剤
１０ 保持テーブル（チャックテーブル）
１０ａ 保持面
１２ 枠体
１２ａ 凹部（溝）
１４ 吸引部
１４ａ 吸引面
１６ バルブ
１８ 吸引源
２０ 隙間（空間）
Claims (1)
- 表面側が凸状に湾曲し裏面側が凹状に湾曲するように反った被加工物を、保持テーブルの保持面で保持する被加工物の保持方法であって、
表面側の中央部に設けられ該保持面よりも直径の大きい円形の凹部と、該凹部を囲繞する環状の外周部と、を備える支持基台の裏面側に、該被加工物の表面側を固定する固定ステップと、
該保持面が該凹部の内部に位置付けられるように該支持基台を該保持テーブル上に配置するとともに、該保持面に負圧を作用させることにより、該外周部を該保持面側に引き寄せつつ該凹部の底面を該保持面で吸引保持する保持ステップと、を備えることを特徴とする被加工物の保持方法。
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